Brevet FR2612036A1 — publié le 19880909

La présente invention concerne une machine destinée à contrôler l'implantation des composants sur une carte électronique par l'acquisition et le traitement d'images numériques. Les machines de ce type existant actuellement sont d'origine Américaine et s'appuient toutes sur une technique d'acquisition et de traitement d'images basée sur l'utilisation d'un ou plusieurs capteurs, matériels à transfert de charge (CCD), impliquant deux axes de déplacement orthogonaux pour inspecter toute la surface de la carte considérée. Par ailleurs, aucune de ces machines ne contrôle l'absence de court-circuits entre broches, après soudure. La machine selon l'invention permet l'inspection de cartes avec un seul axe de déplacement, par l'utilisation d'une caméra à capteur linéaire à transfert de charge ayant une définition largement supérieure aux capteurs matriciels. Par ailleurs, cette machine permettra le contrôle des court-circuits entre broches, après soudure. La figure 1 représente la fonction mécanique permettant le déplacement de la carte. La figure 2 schématise les fonctions électroniqueset informatiques et les liens qui les réunissent au sous-ensemble mécanique. La figure 3 est l'image d'une ligne de profil type, telle qu'elle apparait en sortie de caméra, avant seuillage. La structure de la machine, suivant les figures 1 et 2 comporte trois éléments principaux - Un sous-ensemble mécanique (figure 1) permettant le déplacement de la carte inspectée 3, par l'intermédiaire d'une vis à bille 2 commandée par un moteur pas à pas pas à vitesse variable 1, et dont le minimun est de O, lmm, asservi par le sousensemble électronique. La carte repose sur une règle mobile 4 et sur un cadre 5 solidaire de deux paliers tels que 7 d'une part et de deux paliers tels que 9 d'autre part. Le cadre est guidé par un axe lisse 8 dont chaque extrémité fixée dans une butée tel que 10. La vis à bille est également fixée sur des butées tel que 6. L'ensemble des butées tel que 6 et 10 ainsi que le moteur 1 sont solidaires d'un plateau 11. - Un sous-ensemble électronique (figure 2) comprenant les fonctions d'éclairage, d'acquisition d'images et d'asservissement moteur. Le système d'éclairage se décompose en deux parties Une zone lumineuse 1 placée audessus de la carte 2 (côté composants) et une zone et S lumineuse 3 placée audessous de la carte (côté soudure). La première est du type diffufi,suivant un axe perpendiculaire au déplacement de la carte. La seconde doit être créée par quatre sources d'éclairage convergentes formant chacune une angle d'environ 20 degrés par rapport au plan de la carte. Elle doit par ailleurs être générée suivant un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement de la carte, et dans le même axe que la caméra 4. Cette caméra est relie au sous-ensemble informatique, et permet par ailleurs d'optimiser la vitesse de déplacement de la carte en fonction de la densité des points observés par l'intermédiaire de la commande électronique 6 du moteur 7. - Un sous-ensemble informatique (figure 2) composé d'une part dun micro-ordinateur 8 incluant un clavier 9, un écran graphique 10, une imprimante 11, mémoire disque 12 et d'autre part les différents modules logiciels permettant la mémorisation des images, leur traitement, calculs statistiques et dialogue opérateur. Le principe de contrôle suivant l'invention est de détecter au moyen d'un capteur opto-électronique et grâce à un système d'éclairage tel qu'il est décrit précedemment, la variation de luminance dans un trou de perçage occupé par la broche d'un composant. Ce type de capteur équipe des caméras actuellement disponibles sur le marché et comporte 1728 photo-éléments en ligne, ayant chacune une surface de 13x10 pM. Il y a également possibilité d'utiliser des capteurs à 3500 ou 4096 photo-éléments. La caméra utilisée permet la détection automatique des transitions noir/blanc ou blanc/noir dans la ligne d'observation des photo-éléments. On peut ainsi obtenir directement le profil de la ligne observée, sachant que chaque photoélément peut-être seuillé à une valeur préalablement programmée. Les valeurs numériques des différents niveaux de gris couramment utilisés varient entre 0 (noir) et 64 (blanc saturé). Dans une première phase d'apprentissage, le système mémorisera les coordonnées théoriques des perçages par lecture d'une carte non équipée de composants. Chaque perçage fournit 4 à 8 lignes de profil (suivant la précision voulue), saisies par la caméra, grâce à l'éclairage situé au-dessus de la carte. Les coordonnées théoriques de chaque perçage seront données par le traitement de l'en- semble des lignes de profil du perçage considéré. La deuxième phase d'apprentissage va utiliser une carte équipée de composants non soudés, et réputée bonne. Chaque broche d'un composant implanté, crée, lorsqu'elle dépasse suffisamment du trou de perçage, une zone de luminance sous l'effet de l'éclairage adapté (côté soudure). Par contre un perçage non occupé apparaîtra en noir, l'éclairage côté composant n'étant plus en fonction. A partir des données relevées dans la première phase d'apprentissage (coordonnées des perçages), le système va pouvoir relever les lignes de profil correspondant aux différents perçages et comparer les valeurs d'éclairement des trous occupés (blanc) et des trous non occupés (noir) - (figure 3). On obtient ainsi pour la carte considérée un profil type d'implantation, qui sera mémorisé. Le contrôle consistera alors à comparer ce profil théorique d'implantation aux profils lus sur la carte inspectée. Chaque différence sera mémorisée et apparaitra en fin de contrôle soit sur un écran graphique soit sur imprimante. Ce type de machine, utilisant une technologie avancée, est actuellement vivement souhaitée chez les constructeurs de cartes. Celles qui existent actuellement sur le marché soRt à un prix rédhibitoire pour la majorité des sous-traitants de ce secteur. Une machine suivant l'invention serait la première machine européenne utilisant cette technique, avec des performances égales et un prix très largement inférieur permettant l'équipement de nombreuses entreprises européennes. Une étude de marché a déjà été réalisée et permet d'espérer une distribution intéressante, compte tenu des versions suivantes, capables également de contrôler la présence des composants de type CMS. REVENDICATIONS 1) Machine autonome permettant le contrôle d'implantation de composants sur cartes électroniques, caractérisée par le fait qu'elle utilise un capteur linéaire de type CCD avec déplacement sur un seul axe, perpendiculaire à l'axe du capteur. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise un éclairage situé au dessus de la carte, dans le même plan que la caméra. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise quatre sources d'éclairages convergentes placées au-dessous de la carte et formant chacune un angle d'envirria: 20 degrés par rapport au plan de la carte. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'asservissement à la caméra du moteur commandant le déplacement.