臺灣博碩士論文加值系統

當今工業界的印刷電路板鑽孔製程中，並無一套系統能夠於鑽孔製程中檢測已完成鑽孔的孔位，因此只能待一批印刷電路板完成所有鑽孔後，進行離線抽樣檢測，倘若該批的孔位良率未達標則會將其全部淘汰，如此便會造成不必要的時間成本及材料浪費，因此本研究以建立一套能附加於現行鑽孔設備的機台系統為主要開發重點。根據鑽孔同時掃描的概念，建立一具有兩個支撐平台且能夠於x和y兩軸向運動的掃描機的機台，並整合市售薄型桌上型掃描機與機台，最後配合適當的機構設計將此移動平台的高度降低至28 mm。建立機台後首先確認該機台的準確度與重複精度後，比較機台掃描機與掃描機原機的重複掃描精度，確保其掃描能力後，使用衝擊模擬鑽孔振動對於機台掃描的影響，並歸納出最佳的掃描與鑽孔距離對於掃描品質與即時性的權衡。最後以數值控制機台移動並匹配兩張影像的孔位資訊，至此附加式孔PCB微鑽孔孔位線上即時檢測系統機台雛型機已完成，且為近期具有最小厚度且帶有自動光學檢測系統的xy移動平台，搭配低成本精密微位移計與機械量尺可提升機台的移動準確度與重複精度。

Nowadays, there is no an inspection system that can inspect the hole positions while printed circuit board (PCB) drilling process. Therefore, it just can be conducted the off-line sampling detection after completing the PCB drilling process. This whole batch of PCBs will be discarded if the yield of hole position is substandard, it will cause the unnecessary time consuming and materials waste. As a consequence, this research focuses on establishing a motion stages system add-on to existing drilling equipment. According to the concept of scan while drilling, a motion stages with two support stages and a scanner which is capable of moving in the x and y axes is established. The height of motion stages is reduced to 28 mm by integrating the commercially available thin desktop scanner in motion stages and matching with the appropriate mechanism design. Confirm the accuracy and repeatability of movement of motion stages when it is built, then comparing the scanning repeatability of the scanner unit of motion stages and original scanner. After making sure the scan ability of motion stages, an impact hammer is used to simulate how drilling vibration affects the scan quality then generalizing the optimal distance between scan and drilling for balance in scan quality and real-time. Finally, the numerical control is used to move the motion stages and match two images of hole position information. So far, the prototype of motion stages for an add-on real-time hole positions inspection system for PCB micro drilling is completed, and it is also the xy mobile platform with the smallest thickness and automated optical inspection system (AOI) recently. Cooperate with low-cost precise mechanical scale and mechanical scale can improve the accuracy and repeatability of movement of motion stages.

摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 VII
圖目錄 X
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.1.1 研究動機—PCB製程瓶頸 1
1.1.2 研究目的—建立附加式線上即時孔位檢測系統機台 4
1.2 文獻資料回顧 10
1.2.1 自動光學檢測 10
1.2.2 移動平台傳動元件 17
1.3 機台的設計邏輯與測試方法 20
第二章 機台建立與測試 22
2.1 機台設計考量 22
2.1.1 鑽孔的同時掃描 22
2.1.2 機台整體輪廓 24
2.1.3 整合商用接觸式影像感測器掃描機 25
2.1.4 機台的驅動 28
2.1.5 機台的定位 32
2.2 機台次系統與元件 35
2.2.1 掃描機單元與X平台 36
2.2.2 Y平台 37
2.2.3 支撐平台 38
2.2.4 PCB平台 39
2.3 機台組裝與測試 41
2.3.1 開機測試 41
2.3.2 掃描頭平衡高度 43
2.3.3 伺服馬達所需克服扭力計算 45
2.3.4 Parallax servo 360°伺服馬達與齒輪匹配 47
2.3.5 齒條連接 51
2.3.1 穩定伺服馬達轉軸旋轉 53
2.3.2 機台組裝 54
2.4 平台重複移動測試 55
第三章 機台掃描測試 59
3.1 機台掃描機單元的掃描能力驗證 59
3.2 振動情況下影像掃描測試 66
3.2.1 不同敲擊位置的振動試驗 67
3.2.2 機台掃描機單元完整掃描時間評估 73
3.3 兩張影像匹配測試 76
第四章 結論與未來展望 117
4.1 結論 117
4.2 未來展望 118
參考文獻 120
附錄 125
附錄A 本研究之檔案與資料位置 125
附錄B 機台部件工程圖 126
附錄C Parallax servo 360°配置及控制方法 161
附錄D PhotoImpact X3影像處理分析結果比較 164
附錄E系統重心法計算流程 167

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