CN100493324C - 电子部件安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子部件安装装置，以减少每次更换部件供给装置时发生的部件吸附位置的校正作业，高效率地进行基板生产。采用通过照相机进行图像识别(步骤S6)、通过高度传感器进行交叉扫描(步骤S10)、通过激光对准装置进行激光识别(步骤S14)等计测方法计测从部件供给装置供给的部件位置。判断为可以用一个计测装置计测部件位置或不能进行计测时，自动通过其他计测装置计测部件位置。这种结构可以根据部件供给装置的部件供给形式或部件种类，自动进行每次更换部件供给装置时发生的吸附位置的校正作业即示教，大幅度缩短基板生产时的准备时间。

Description

电子部件安装装置

技术领域

本发明涉及一种电子部件安装装置，更具体地说，涉及对由部件供给装置供给的部件的吸附位置进行校正，吸附部件并将其安装至电路板上的电子部件安装装置。

背景技术

[专利文献1]特开平6-216576号公报(权利要求1、图5)

[专利文献2]特开2003-31994号公报(权利要求4)

电子部件安装装置通过安装头的吸嘴吸附从部件供给装置供给的电子部件，安装头移动至被传送过来的电路板的位置处，将吸附部件装配在电路板的预定位置上。

在这样的电子部件安装装置中，如果吸嘴吸附部件的吸附位置或倾斜度有偏移，部件就不能装配到正确的基板位置上，因此，根据安装在安装头上的激光对准装置和固定配置在装置侧的部件识别照相装置等拍摄的部件图像，计算吸附部件的吸附姿势(部件中心和部件的倾斜度)，校正部件中心和吸附中心的偏移以及吸附倾斜度，将部件装配到电路板上。

另外，如果部件供给装置偏移于正常位置，就不能在正确的位置上吸附部件，因此，当部件供给装置被重新设置或更换后，求出部件供给位置距离正常位置的偏移量，吸附部件时，对该偏移量进行校正后吸附部件。

例如，用装配于安装头上的部件识别照相机对位于部件供给装置内的吸附位置上的部件进行拍摄，操作者目视监视器中显示的图像，通过指示对部件中心进行示教来进行所述位置偏移(offset)的校正。

或者，不通过操作者的目视，而是如专利文献1所示，对部件供给装置附加基准标记，通过读取该基准标记，求出部件供给装置的位置偏移，或如专利文献2所示，通过用照相机或激光识别由部件供给装置供给的部件，求出部件供给装置的位置偏移。

可是，现有的电子部件安装装置由于没有自动校正部件供给装置的偏移的功能，或电子部件的供给形式多种多样，操作者在每次更换或重新设置部件供给装置后，都要用识别照相机拍摄位于吸附位置上的部件，通过目视判断监视器上显示的部件，决定部件中心X、Y，求出偏移校正量。

另外，在专利文献1所示的对部件供给装置附加基准标记的方法中，存在必须给全部部件供给装置设定基准标记的问题，另外在专利文献2所示的识别部件供给装置的部件的方法中，存在的问题是：在部件从供料器或托盘供给时，有时会因部件种类不同导致不能识别部件或识别不成功，因此，必须重新进行部件识别或切换成手动示教，使得装配前的准备时间变长，或是操作者的作业工序变多引起误操作等。

发明内容

本发明是为解决这类问题而提出的，目的是减少每次更换部件供给装置时发生的部件吸附位置的校正作业，以高效率地进行基板生产。

本发明涉及一种电子部件安装装置，其吸附由部件供给装置供给的电子部件并将其安装至电路板上，其特征在于，包括：

第一计测装置，计测部件供给装置的部件位置；

至少一个第二计测装置，使用与所述第一计测装置计测部件供给装置的部件位置的方法不同的方法计测部件供给装置的部件位置；

判定装置，判定是否可以用所述第一计测装置进行计测；

计算装置，在判断为可以时，根据第一计测装置计测出的部件位置，计算部件供给装置距离正常位置的偏移量；而在判断为不可以时，根据所述至少一个第二计测装置计测出的部件位置，计算部件供给装置距离正常位置的偏移量；以及

控制装置，校正与所述计算装置计算出的偏移量相当的量，吸附电子部件，并控制该电子部件向电路板的安装。

判定装置根据部件供给装置的部件供给形式或部件种类，判定是否可以计测。

第一计测装置，由下述三个装置中的一个装置构成：

第一装置，由装配于吸附电子部件的安装头上的部件识别照相机和根据通过该部件识别照相机得到的部件供给装置的部件图像计算部件中心的计算装置；

第二装置，由装配于安装头上的高度传感器和根据该高度传感器的交叉扫描计算部件供给装置的部件中心的计算装置组成；

第三装置，由装配于安装头上的激光识别装置和根据由该激光识别装置的激光得到的部件的阴影计算部件中心的计算装置组成，

第二计测装置由所述第一装置至第三装置中的剩余的任意一个装置构成。

另外，电子部件安装装置构成为能够同时吸附多个电子部件，由于对一个电子部件校正偏移量而不再能同时吸附其他电子部件时，报告异常。

另外，对于已计算出偏移量的部件供给装置，记录偏移量已经计算出的事实，对于未计算出偏移量的部件供给装置，通过手动计算偏移量。

根据本发明，设置有多个用不同方法计测从部件供给装置供给的部件位置的计测装置。而且，当判断为不能用其中一个计测装置计测部件位置或未能计测时，自动通过其他计测装置计测部件位置。因此，减少了每次更换部件供给装置时发生的吸附位置的校正作业工序，能够大幅度缩短基板生产时的准备时间。

另外，还可以得到这样的效果：根据部件供给装置的部件供给形式(供料器或托盘等)或部件种类(尺寸)判定是否可以计测部件位置，因此，能够选择与部件供给形式或部件种类相应的最佳计测方法，能够准确地检测出部件位置。

附图说明

图1是表示电子部件安装装置的外观的概略立体图。

图2是表示安装头的详细结构的立体图。

图3是表示电子部件安装装置的控制系统的结构的方框图。

图4是说明电子部件的吸附及装配状态的说明图。

图5是表示自动示教流程的流程图。

图6是接着图5的表示自动示教流程的流程图。

图7是表示详细实施自动示教的设定的流程的流程图。

符号说明

11   部件供给装置

16   部件识别照相机

21   控制部

24   图像处理部

30   高度传感器

32   部件识别照相机

33   激光识别装置

具体实施方式

本发明根据部件供给装置的部件供给形式、从部件供给装置供给的部件的种类，自动切换部件位置计测(识别)装置，进行关于部件供给装置的部件吸附位置的部件位置计测。接着，校正部件供给装置的位置偏移导致的吸附部件时的吸附位置偏移。下面，根据附图所示的实施例，详细说明本发明。

实施例

图1是电子部件安装装置的概略图，如该图所示，电子部件安装装置1具有：中央部略靠后方处向左右方向延伸的基板传送通道15；部件供给装置11(供料器)，配置在装置1的前部(图示的下方)，供给安装到电路板10的电子部件(以下简称为部件)；和配置在装置1的前部的X轴移动机构12和Y轴移动机构13。X轴移动机构12使具有多个吸附部件的吸嘴17a的安装头17沿着x轴方向移动，而Y轴移动机构13使X轴移动机构12和安装头17沿Y轴方向移动。

如图2中所详细图示的那样，安装头17具有与吸嘴的数目相当的(图示例子中是3个)可使吸嘴17a沿着垂直方向(Z轴方向)升降移动的Z轴移动机构18、和可使吸嘴以吸嘴轴(吸附轴)为中心旋转的θ轴旋转机构19。另外，安装头17上安装有高度传感器30，该高度传感器30将激光照射到部件供给装置，接受其反射光来决定部件高度或部件位置(部件中心)，另外安装有拍摄位于部件供给装置的吸附位置上的部件的部件识别照相机32。在左侧也设置有与该部件识别照相机32相同的部件识别照相机，但在图上没出标注符号。

还有，安装头17上安装有与吸嘴的数目相当的激光对准装置(激光识别装置)33。该激光对准装置33由发出激光的激光发光部33a和接受从激光发光部33a发出的激光的激光受光部33b组成。并且，吸嘴17a从部件供给装置11将位于吸附位置的部件吸附后，吸嘴向激光对准装置33的开口部33c下降，通过θ轴旋转机构19使吸附部件在来自激光发光部33a的激光光束中沿着θ轴旋转，用激光受光部33b接受激光的阴影。后述的控制部的计算装置(CPU)，通过求出激光受光部接受的部件阴影的最大值和最小值，计算出部件位置(部件中心和部件倾斜度)，求出部件中心与吸附中心的偏移以及吸附倾斜度。

另外，如图1所示，部件安装装置1上固定设置有部件识别照相机16，从下方拍摄吸附部件。所拍摄的部件的图像，被后述的图像处理部处理，计算出部件位置(部件中心和部件倾斜度)，求出部件中心与吸附中心的偏移以及吸附倾斜度。该部件识别照相机16主要用于IC部件等装配精度要求高的部件的识别，芯片部件等小型部件的位置由前述的激光对准装置33识别。

另外，如图1所示，部件安装装置中设置有：显示由部件识别照相机16、32所拍摄的部件的图像和输入数据、计算数据的CRT监视器2；显示操作画面的液晶监视器3；输入命令、数据等的键盘4。

图3表示部件安装装置1的控制系统的构成。部件安装装置1具有控制部(控制装置)21，控制部21由控制整体部件安装的CPU21a、存储了各种控制程序和数据的ROM21c、存储控制数据和处理数据并提供工作区域的RAM21b构成。另外，部件安装装置1中设置有可以与主机(未图示)之间进行数据发送接收的数据发送接收部26，从主机发送过来的生产程序，通过该数据发送接收部26被接收，并存储在数据存储部25中。控制部21根据主机传送过来的生产程序的数据和通过数据输入部27(键盘4等)输入的数据，通过X/Y驱动部22控制X轴移动机构12和Y轴移动机构13，使安装头17沿着X、Y方向移动。另外，控制部21通过其他驱动部23控制Z轴移动机构18和θ轴旋转机构19，使吸嘴可以沿Z轴方向(高度方向)移动和以吸附轴(θ)为中心旋转。

另外，控制部21通过使安装头17在部件供给装置上沿着X、Y方向移动，用来自高度传感器30的激光对吸附位置的部件进行交叉扫描，CPU(计算装置)21a取得该信号，计算部件高度和部件中心位置。另外，控制部21的CPU21a通过求出激光对准装置33的激光受光部接受的部件阴影的最大值和最小值，计算在吸附位置吸附的部件的位置(部件中心)，求出部件中心与吸附中心的位置偏移和吸附倾斜度。

另一方面，图像处理部24获取部件识别照相机32拍摄的位于部件供给装置的吸附位置上的部件的图像，计算该部件的位置(部件中心)。另外，图像处理部24对来自部件识别照相机16的图像进行处理，计算被吸嘴吸附的部件的位置，求出部件中心与吸附中心的位置偏移和吸附倾斜度。在安装头17向电路板移动的过程中通过X轴移动机构12、Y轴移动机构13、θ轴旋转机构19，对通过部件识别照相机16求出的位置偏移和吸附倾斜度进行校正，将部件以正确的姿势装配到电路板10上。

图4中示意性地图示出用安装头17吸附从部件供给装置11供给的部件40装配到电路板10上的状态，所述部件供给装置11用6个筒型的供料器11a～11f实现。该部件供给装置11因为配置在部件安装装置的前部，因此称作前部部件供给装置，另外，当部件供给装置配置在部件安装装置的后部时，称作后部部件供给装置，如图中标注符号11’的单点划线部分所示。此外，部件也有不是从筒供给，而是在托盘中排列成矩阵状来供给的情况，这种情况同样用单点划线标注符号11”来表示。

为了在开始基板生产时，或者开始基板生产后部件用完时，供给新的部件或补充、更换部件，在部件安装装置上安装有供给该部件的部件供给装置。这时，由于部件供给装置的变形和松动等，位于目的位置上的部件的中心点和实际上吸嘴吸附部件的点之间会产生误差，如果不校正该误差，则吸附偏移增大，或部件识别以不成功告终、或不能高精度地进行部件识别。因此，求出位于部件供给装置的吸附位置上的部件的部件中心和吸嘴的吸附中心，当两中心不一致时，将用安装头吸附部件时的安装头沿着X、Y轴方向校正与偏移量相当的量，使得在正常的位置上吸附部件。该校正作业被称为示教。

以往，该示教是通过操作者的目视在X、Y方向进行微调来进行的。该作业根据部件的供给形式和部件种类而不同，要求熟练，因此导致效率降低。因此，本发明根据部件的供给形式和可选的部件识别方法，自动选择最适合的示教方法，谋求示教自动化(AutoTeaching)。以下，对该自动示教方法进行说明。

图5表示在控制部21的CPU21a控制下进行的示教流程，在判断为没有作为前提的示教功能时(步骤S1)，处理终止、示教功能为有效时，对全部对象部件施行步骤S2和步骤S18之间的处理。另外，预先对非对象部件进行了示教时，在部件数据中保存已示教的事实。

根据数据存储部25中存储的部件数据，在该部件未被指定为不进行位置计测的部件时(步骤S3)，以下一个部件为对象。在监视器2或3上显示这些进行状况(步骤S4)。

在对部件进行位置计测时，判断是否可以通过部件识别照相机32进行位置计测(图像识别)(步骤S5)。该判定是例如，由于在部件数据中记录有该部件的尺寸(大小)，因此当是可以收在照相机的摄像画面内的大小时，判断为可以识别，否则判断为不能识别。

在可以用部件识别照相机32进行位置计测时，将部件识别照相机32移动至部件供给装置的吸附位置，用部件识别照相机32拍摄位于该处的部件，图像处理部24获取该图像，计算部件中心(步骤S6)。在计算不出部件中心而识别失败时，记录不能识别的事实(步骤S7、S8)，转移至步骤S9。另一方面，在可以识别部件并计测出部件中心时，前进至步骤S17，存储部件中心与部件吸附位置之间的误差校正量的计算结果和已自动示教的事实。

步骤S9判定是否可以用高度传感器30进行位置计测(交叉扫描)。例如，可以用部件是否由托盘型(用图4的单点划线所包围的部分)的部件供给装置11”供给来进行该判定。由于部件数据中记录有部件供给形式、即记录有该部件是由托盘型还是筒型供料器供给的，当判断出是用托盘供给的时，前进至步骤S10，通过用高度传感器进行交叉扫描来计算部件中心位置，求出部件中心与部件吸附位置之间的误差校正量并将其存储(步骤S17)。通过用高度传感器进行交叉扫描来求出部件中心位置的方法是公知的，例如，有记载于特开平11-298191号公报中的方法。用高度传感器30进行的计测也能进行部件高度的计测，因此，可以记录该值，对吸附高度也进行校正。

在不能用高度传感器30进行位置计测(交叉扫描)时，前进至步骤S13，另外，在虽然可以进行该计测但不能求出部件中心时(步骤S11)，存储该事实(步骤S12)，并前进至步骤S13。

步骤S13判定是否可以用其他计测方法即通过激光对准装置33进行识别。例如，通过判定部件的尺寸是否适合用激光对准装置33进行部件识别，或是否是以通常识别精度的部件来进行该判定。由于部件尺寸或所要求的识别精度被记录在部件数据中，所以，在是相应的部件时，从部件供给装置吸附部件，根据激光对准装置33的激光产生的部件阴影，计算部件中心(步骤S14)，求出部件中心与吸附位置之间的误差校正量并将其存储(步骤S17)。

在不能用激光对准装置33进行位置计测时，或虽然可以进行该计测、但不能求出部件中心(步骤S15)时，存储该情况(步骤S16)，前进至下一个部件的计测(步骤S18)。

对全部对象部件的计测结束后，将任何计测都不能识别或识别不成功的部件及其理由和是否已经示教/自动示教的信息，分为自动示教对象部件/非自动示教对象部件，显示在监视器2和3上(步骤S20)。然后，手动判断不能识别或识别不成功的部件，即操作者根据显示于监视器2上的部件图像，判断是否指示部件中心(步骤S21)。在通过目视进行时，手动求出校正量(步骤S22)。

这样，对于在自动示教功能执行前或执行后用手动示教或自动示教完成了校正的供给装置，可以在监视器进行显示，使得能够判断出示教是否完成、或是自动示教对象还是非自动示教对象部件。另外，对于未完成示教的供给装置，能够根据操作者的判断进行手动示教。

接着，根据通过步骤S6、步骤S10或步骤S14的识别得到的校正量和在步骤S22得到的校正量，显示校正前和校正后的数据(步骤S23)，显示校正后的吸附位置(吸附坐标)(步骤S24)。这时，在可由多个吸嘴同时吸附部件的结构的情况下，有时会因为一个吸嘴的吸附位置的校正而导致其他吸嘴也被等量校正，而不能同时吸附，因此，在不再能够同时吸附时，用红色显示报告异常。

从步骤S24的显示中选择不反映校正后的结果的部件(步骤S25)，在判定出使校正结果反映到吸附坐标的情况下(步骤S26)，对于反映的对象部件(步骤S27)，根据其校正量校正吸附位置(步骤S28)，从部件供给装置吸附部件。

还有，能够详细地指定在何时、或对何处的部件供给装置施行这样的自动示教。这样的例子如图7所示。可以选择究竟是否要使该自动示教功能有效(步骤S30)，其选择结果被反映到步骤S1的判定中。另外，可以选择要自动示教的部件(步骤S31)，其选择结果被反映到步骤S3的判定中。

另外，能够预先指定用部件识别照相机32、高度传感器30、激光对准装置33中的哪一个进行对部件的计测(步骤S32)。在进行了指定时，在步骤S5、步骤S9、步骤S13中进行判断时，判断为可以进行相应计测、而不能进行其他计测。

另外，可选择要校正的坐标X、Y、Z(步骤S33)。特别是使用高度传感器30时，由于也可以进行Z轴(高度)方向的校正，所以在求出Z方向的校正量时，需预先指定该情况。另外，因为也有不需要进行Y方向(部件供给方向)的校正的情况，在该情况下也要预先对该情况进行指定。

如图4所示，步骤S34中，能够指定部件供给装置设置在何处即设置在前部还是后部、是否进行该部件的位置计测。例如，能够指定对仅从前部或者从前部和后部的部件供给装置供给的部件进行位置计测等。

另外，步骤S35中的选择对是否(只)对发生了部件用完的部件供给装置进行自动示教进行选择。然后，步骤S36中的选择对在基板生产开始时是否进行自动示教进行选择。另外，步骤S37中的选择对在基板生产程序读入时是否进行自动示教进行选择。

另外，上述实施例中，最初是根据通过部件识别照相机32得到的部件图像计算部件中心进行位置计测(通过照相机进行图像识别：步骤S5～S8)，也可以取而代之，在最初，通过高度传感器30的交叉扫描计算部件中心进行位置计测(通过高度传感器进行的交叉扫描：步骤S9～S11)，或者也可以根据通过激光对准装置33的激光产生的部件阴影，计算部件中心进行位置计测(激光识别：步骤S13～S15)。根据最初施行的位置计测，下一个位置计测也可以采用剩余的位置计测中的任意一个来进行。

Claims (5)

1.一种电子部件安装装置，其吸附从部件供给装置供给的电子部件并将其安装到电路板上，其特征在于，包括：

第一计测装置，计测部件供给装置的部件位置；

至少一个第二计测装置，使用与所述第一计测装置计测部件供给装置的部件位置的方法不同的方法计测部件供给装置的部件位置；

判定装置，判断是否可以用所述第一计测装置进行计测；

计算装置，在判断为可以时，根据第一计测装置计测出的部件位置，计算部件供给装置距离正常位置的偏移量；而在判断为不可以时，根据所述至少一个第二计测装置计测出的部件位置，计算部件供给装置距离正常位置的偏移量；以及

控制装置，校正与所述计算装置计算出的所述偏移量相当的量，吸附电子部件，控制该电子部件向电路板的安装。

2.权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，所述判定装置根据部件供给装置的部件供给形式或部件种类，判定是否可以进行计测。

3.权利要求1或2所述的电子部件安装装置，其特征在于，

所述第一计测装置由下述三个装置中的任意一个装置构成：

第一装置，由装配于吸附电子部件的安装头上的部件识别照相机和根据通过该部件识别照相机得到的部件供给装置的部件图像计算部件中心的计算装置组成；

第二装置，由装配于安装头上的高度传感器和通过该高度传感器的交叉扫描计算部件供给装置的部件中心的计算装置组成；

第三装置，由装配于安装头上的激光识别装置和根据通过该激光识别装置的激光得到的部件的阴影计算部件中心的计算装置组成，

所述第二计测装置由第一装置至第三装置中的剩余的任意一个装置构成。

4.权利要求1或2所述的电子部件安装装置，其特征在于，构成为能够同时吸附多个电子部件，在由于对一个电子部件校正偏移量而不再能同时吸附其他电子部件时，报告异常。

5.权利要求1或2所述的电子部件安装装置，其特征在于，对于已计算出所述偏移量的部件供给装置，记录已经计算出偏移量的事实，对于未计算出偏移量的部件供给装置，通过手动计算偏移量。

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