用于检验工件的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检验工件（６）尤其是电路板的装置，该装置包括检验工具，该检验工具夹在测量头（２）中，该测量头可相对于工件（６）在工件平面中移动，该装置还包括用于控制测量头（２）的光学观察装置。该光学观察装置具体为照相机（５），该照相机安装至测量头（２）且具有光学轴线（５ａ），从而可以实施简单、迅速和可靠的测量。所述轴线基本上垂直于工件平面（６ａ），并且设有确定机械偏移（ｄ）的标定装置，该机械偏移是工具（３）离照相机（５）的光学轴线（５ａ）的距离。本发明专利技术还涉及一种可用上述装置实施的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检验工件尤其是电路板的装置，该装置包括夹在测量头中的检 验工具，该测量头可相对于工件在工件平面中移动，该装置还包括用于控制该测量 头的光学观察装置。
技术介绍
在电路板或其它电子元件的制造中，常常需要测试焊接接头的质量。例如，这 涉及通过在连接线下方引入构造成小钩子的工具然后借助钩子撕开连接线来检验 微处理器与板上相应点的接触。测量需要用来撕开连接线的力，该力是焊接接头质 量的量度。因为待检验的工件和工具根据定义是非常小的，所以必须高精度地控制 移动，这因此是很难的。类似地，还可以用非破坏性的方式检验工件。已知称为粘合力测试仪的装置，可用该装置来实施上述检验。在该过程中，将 工具设置在测量头上，从而工具能够相对于工件移动以能实施相应的测量。操作者 通过附连至装置的显微镜来观察工件和工具，由该操作者实施控制。这种操作是高 度技巧性的且易于出错，因为测量的精度基本上取决于工具是否已引入相应导线连 接下方的正确位置。此外，检验是费时的，且因此成本较高。迄今，还不可以对于与工具有关的测量头提供有效的自动控制，因为工具的尖 端相对于测量头的相对位置会经受微小的变化，因此无法用所需的精度进行限定。 一方面，这些变化是由于工具必须通过力测量装置连接至测量头，因此不可避免地 产生一定的游隙跳动。此外，工具相对于其尺寸来说是高度负载的，会在测量过程 中变得稍稍变形，这会进一步伴有不确定因素和公差。德国专利DE 199 15 052 A披露了一种用于检查三维表面结构的光学检验装 置。照相机或光学传感器通过标定记号来进行标定，例如可获得用于光学传感器分 辨率的特征变量。但无法获得关于工具位置的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发上述的装置以使测量过程能自动实施，其中，位置精度的 增加使得测量变得更加可靠，同时能更加迅速和节省成本地进行测量。本专利技术的另一目的是披露一种能可靠地、迅速地且节省成本地检验工件的方法。根据本专利技术，这些目的是通过以下来实现的光学观察装置具体为照相机，该 照相机附连至测量头且具有基本垂直于工件平面的光学轴线，并且设有确定机械偏 移的标定装置，该机械偏移是工具离照相机的光学轴线的距离。本专利技术的基本之处在于，测量头的移动是由照相机来控制的，该照相机指向工 件且可建立测量头相对于工件的精确位置。与现有技术的根本差别是，在这种情况 下，照相机无需观察工具与工件的配合过程，而是只要用来定位。这是至关重要的， 因为只有照相机具有相对较小的象角和因此较高的分辨率，才能实现高精度，所以 照相机的设计条件可避免直接观察工具。通过在测量之前进行标定、即用标定装置 检测工具的位置，工具的尖端相对于测量头的位置有容差，由于上述的不精确性、 公差和塑性变形，该位置会随时间稍稍变化。因为工具的尖端相对于照相机的精确 相对位置是已知的，所以一旦实施了标定过程，测量头即可因此移动以实现与工具 的可靠配合。上文中或下文中都参照可相对移动的测量头，这包括两种情况工件固定且测 量头可移动的情况，以及测量头固定且工件因此可移动的情况。在这种情况下，以 本身已知的方式呈坐标工作台的形式来实施移动，该移动例如在绘图机中绘制。提出了对于标定装置的多个尤其较佳的变型。第一变型在这种情况下用以下方 式实施，标定装置具体为另一照相机，该另一照相机可相对于测量头移动，且可且 可定向成工具和测量头的参考点可由该另一照相机来检测。在标定过程中，测量 头在这种情况下移动成工具进入该另一照相机的检测范围。通过检测附连至测量 头的参考点，则可建立工件相对于照相机的位置。例如，参考点可附连至照相机的 镜头或镜头自身被检测为参考点。原则上，该另一照相机可以适当地实施以同时检 测工具和参考点从而确定距离或相对位置。然而，依次实施检测是尤其较佳的，在 测量头移动之前使工具的尖端首先与该另一照相机的光学轴线对准，从而参考点也 位于该另一照相机的光学轴线中。确定测量头的行进路径能确定精确的相对位置。显然，还可首先定位参考点，接着定位工具的尖端。另一标定装置是由棱镜形成的，该棱镜设置在邻近工件的合适位置。棱镜在这 种情况下具体为照相机的光学轴线偏转180° ，从而所述照相机指向工具的尖端。 棱镜的已知尺寸和光学性质则允许推断出照相机与工具的尖端之间的相对位置。本专利技术的另一尤其有利变型的特点在于，标定装置具体为用于工件的承座中的 开口，工具可以引入该开口，并且照相机能光学地检测该开口。标定过程在这种情 况下具体为由于测量头的相应移动，将工具的尖端引入标定开口，因此能精确地 确定测量头的位置。如同在上文所述的方法中，这可以同时实施， 一旦己引入工具， 照相机就检测另外的参考点，就可知道参考点相对于标定开口的位置，可从中精确 地确定机械偏移，或者一旦工具的尖端已引入标定开口，就以较佳的方式实施测量 头的相应移动，从而使标定开口自身进入检测范围。假如工具具有具体为用于控制 引入标定开口的移动的测量装置，则可以实现尤其精确的标定。在这点上，标定开 口的锥形实施例也是有利的。在根据本专利技术的装置的尤其有利的变型中，使工具具体为钩子，该钩子通过拉 力检测装置固定至测量头。拉力检测装置在这种情况下发出信号，该信号表示用以 破坏待检验的连接需要的力。尤其较佳的是，工件平面在装置的使用位置是基本水平的，且工具设置在测量 头中以能够垂直移动。此外，尤其有利的是，工具设置成能相对于测量头转动。这使得不管相应接触 的定向如何都能实施检验过程。考虑到装置的自动性，尤其有利的是，装置装备有用于自动移动工具的图像识 别装置。这尤其能确定电子元件(该电子元件的接触是待检验的)的外部形状以确 保可靠控制。此外，本专利技术设计一种用于检验工件的方法，包括以下步骤 -夹紧工件；-在相对于该工件安装的测量头上设置工具；-由光学观察装置引导而将该工具引导至工件的待检验点；-在工件的待检验点上实施测量。根据本专利技术，该方法的特点在于工具由照相机来引导，该照相机可与工具一起相对于工件一起移动，并且该照相机相对于工具的位置由标定装置来检测。这种 方法比使用已知装置实施的已知方法更加迅速、更加精确、更加可靠和更加节省成 本。附图说明下面将参照附图中示出的示例性实施例来更详细地描述本专利技术，在附图中 图1是根据本专利技术的装置的第一变型的示意侧视图；以及 图2和图3是其它变型的相应于图1的示意图。具体实施方式来自图1的装置包括用于工件6的承座1，在该承座1上实施测量且该承座1 设置在工件平面6a中。呈钩子形式的工具3通过拉力检测装置4悬挂在测量头2 中。此外，照相机5的检测范围用附图标记11来表示，该照相机5固定至测量头 2。机械偏移d定义成照相机5的轴线5a离工具3的距离。在承座5中固定另一照 相机7，该照相机7具有向上指向的检测锥12，可以将工具3和参考点15引入该 检测锥12中，这些参考点15附连至照相机5并因此附连至测量头2。现在可以用以下方式实施标定过程在借助参考点15使照相机5的轴线5a 与轴线7a对准之前，测量头2的移动首先引起工具3向另一照相机7的光学轴线 7a定向。这意味着，对于使另一照相机7的轴线7a向工具3定向的情况，确定两 根轴线5a、 7a之间的光学偏移s。在这种情况下，机械偏移d和光学偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检验工件（６）、尤其是电路板的装置，所述装置包括工具（３），所述工具可与所述工件（６）机械配合并夹在测量头（２）中，所述测量头相对于所述工件（６）在工件平面中可移动，所述装置还包括用于控制所述测量头（２）的光学观察装置，其特征在于，所述光学观察装置具体为照相机（５），所述照相机附连至所述测量头（２）且具有基本垂直于所述工件平面（６ａ）的光学轴线（５ａ），并且设有确定机械偏移（ｄ）的标定装置，所述机械偏移是所述工具（３）离所述照相机（５）的所述光学轴线（５ａ）的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M施米德鲍尔，M克瑞特施姆，G斯托丁格，
申请(专利权)人：明达私人资产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]