CN101296611A - 表面安装机的照相机位置校正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表面安装机的照相机位置校正装置及表面安装机的照相机位置校正方法，该装置可以与照相机的位置无关，仅通过使照明点灯而识别位置校正用标记。在具有部件识别用照相机(32)及基板识别用照相机(42)的表面安装机(10)中，在照相机和识别对象物(部件(6)、基板(8))之间，配置可以反射光的一部分的光学部件(半透半反镜(60、70))，在从该光学部件开始的距离与光学部件和识别对象物之间的距离相等的位置，配置照相机的位置校正用标记(66、67、68、76、77)，将照相机和标记一体地组装，在使照明点灯时，使该标记位置可以由照相机识别。

Description

表面安装机的照相机位置校正装置及方法

技术领域

本发明涉及一种表面安装机的照相机位置校正装置及该照相机位置校正方法，该照相机位置校正装置可以对利用照相机进行摄像时的照相机位置偏差进行校正。

背景技术

已知一种表面安装机(又称为部件安装装置或安装机)，其由吸附嘴吸附IC、电阻、电容等多个电子部件，搭载至印刷电路板或液晶基板等上。在图1(整体)及图2(搭载头周边)中示出上述表面安装机的一个例子的结构。表面安装机(下面称为安装机)10的前后为部件供给装置12，将搭载部件的基板8从安装机10的左右方向搬入的基板搬运装置14、及由部件供给装置12吸附的部件8的识别装置30配置在主体上，可以向基板8移动的搭载头20配置在XY轴的机器人(称为XY机器人)16上。

该搭载头20具有：基板识别装置40，其可以识别基板标记8A或吸附部件6等；以及例如多个吸附嘴22，其可以吸附部件6，使部件6可以从部件供给装置12向基板8移动。另外，搭载头20具有支撑吸附嘴22而使其向上下(Z)方向移动，并围绕Z方向的轴线旋转的机构(省略图示)。

在要使由吸附嘴22吸附的部件6向基板8上正确地搭载的情况下，需要使用某种识别、测量单元对吸附的部件6与吸附嘴22的位置关系进行计算，对搭载头20在基板8上的停止位置进行校正后进行搭载。如图2示出的一个例子所示，设置在表面安装机10上的部件识别装置30，例如由向上的部件识别照相机32、透镜34及照明36构成，从下方对吸附在吸附嘴22上的部件6进行摄像，计算相对于吸附嘴22的部件吸附位置。然后，基于计算出的部件6相对于吸附嘴22的吸附位置，校正搭载位置，将部件6搭载至基板8上。

另外，在搭载部件6的基板8上，具有用于校正搭载坐标的标记8A，可以根据识别了多个标记8A的摄像结果进行计算而求出基板8的位置、角度、伸缩。基板识别装置40如图2中的一个例子所示，由在搭载头20上朝下安装的基板识别照相机42、透镜44及照明部件46构成，从上方对基板8的标记8A进行摄像，计算基板8的标记位置。然后，根据由计算出的基板标记位置求出的基板8的位置、角度、伸缩，校正搭载位置，从而搭载部件6。

图3以框图示出表面安装机10的结构。在该例子中，在大部件用的低倍率的部件识别照相机32之外，设置小部件用的高倍率的高解析度部件识别照相机38，同时在基板标记识别用的左基板识别照相机42之外，设置部件供给装置12检查用的右基板识别照相机48，在图中，18为控制装置。

由于如果表面安装机工作，则受到照相机32、42的自身发热及驱动机构的电动机等的发热产生的影响，部件识别照相机32和基板识别照相机42的位置会偏移，所以为了正确地搭载部件，必须校正照相机的位置。另一方面，因市场需求而要求单位时间的部件搭载数量增大，照相机的位置校正需要在尽可能短的时间内实施。

作为校正照相机位置的方法的一个例子，在专利文献1中记载了下述方法：在部件识别照相机的上方配置标记，由部件识别照相机和基板识别照相机识别该标记，将该标记识别位置的偏移量用于照相机的位置校正。在该方法中，在部件识别照相机识别部件时，使位置校正用标记退避移动至部件识别照相机的视野外。

专利文献1：专利第3129134号公报

发明内容

但是，如果使用专利文献1所记载的方法实施照相机的位置校正，则具有下述问题点。

(1)由于为了进行位置校正，需要将基板识别照相机移动至位置校正用标记的上方，所以如果不是在基板的搬入等待时间等的待机时间内实施照相机的位置校正，则会与该时间对应而减少部件搭载数量。

(2)如果基板识别照相机向部件识别照相机上方的位置校正标记的上方移动，识别位置校正用标记而将标记的偏移量作为基板识别照相机的位置校正量，则实际上，只能既进行基板识别照相机的位置校正，还进行移动基板识别照相机的XY轴偏移量等包含其他误差要因的偏移量的校正。此时，由于在高精度地进行照相机识别的情况下，XY轴偏移量等其他的误差要因也与照相机的自身发热导致的识别位置偏移量相同地较大，所以如果可以与其他误差要因分开来校正，则可以实施更正确的照相机位置校正中的温度校正。

(3)在对1个位置校正用标记由基板识别照相机从上方、由部件识别照相机从下方识别的情况下，需要这些照相机的焦点与位置校正用标记分别对准，在设计照相机或透镜时增加限制事项。

本发明就是为了解决上述现有的问题点而提出的，其课题在于，可以高精度且短时间地以较少的限制实施位置校正。

本发明通过一种表面安装机的照相机位置校正装置，其具有部件识别用照相机及基板识别用照相机，其特征在于，在上述部件识别用照相机及基板识别用照相机中的至少一个照相机与识别对象物之间，配置可反射光的一部分的光学部件，在从该光学部件开始的距离与光学部件和识别对象物之间的距离相等的位置处，与该照相机一体地配置上述至少一个照相机的位置校正用标记，在使照明点灯时，该标记的位置可以由任一个照相机识别，从而解决上述课题。

在这里，可以使上述标记成为照相机视野内的外侧无法透过照明、儿内侧可以透过照明的形状，将标记和识别对象物同时映现在视野内。

或者，也可以使上述标记在照相机视野内的尽可能外侧上设置多个，使标记和识别对象物同时映现在视野内。

本发明另外提供一种表面安装机的照相机位置校正方法，其特征在于，在上述表面安装机中，将部件识别照相机移动至基板识别照相机的上方，使某一个照相机的位置校正用标记由另一个照相机识别。

发明的效果

根据本发明，通过将照相机和位置校正用标记一体地组装，可以与照相机的位置无关，仅通过将照明点灯而识别位置校正用标记，照相机的位置校正的定时的自由度非常高。另外，可以以不受XY轴偏移量等其他误差要因影响的简单构造，构成照相机的识别位置校正机构。此外，即使具有多个基板识别照相机、部件识别照相机，也可以分别独立地进行位置校正。另外，光学部件的配设位置只要是在照相机和识别对象物之间，可以是任意位置，只要从光学部件至位置校正用标记的距离，与从光学部件至位置识别对象物的距离相等，则位置校正用标记的配设位置也具有很高的自由度。特别地，由于只要使位置校正用标记的固定方法成为防止来自照相机或照明的热量传递的构造，就不需要如专利文献1所示的标记的退避移动，从而没有可动部，位置也非常稳定。

此外，只要将位置校正标记的位置以与相对的照相机的焦点深度内一致的方式配置，就可以使基板识别照相机和部件识别照相机之间的位置配合不包含其他误差，从而非常正确地实施。另外，即使在基板识别照相机、部件识别照相机之外的照相机中，也可以采用相同的照相机的位置校正机构，可以使识别位置稳定地进行校正。

附图说明

图1是表示现有的表面安装机的一个例子的整体结构的斜视图。

图2是表示该现有的部件识别照相机及基板识别照相机的斜视图。

图3是表示现有的表面安装机的结构的框图。

图4是表示该现有的同轴落射照明的结构的纵剖面图。

图5是表示本发明的实施方式1的结构的纵剖面图。

图6是表示实施方式1的位置校正用标记的形状的图。

图7是表示实施方式1的各照明点灯时的照相机视野的图。

图8是表示实施方式1的处理步骤的流程图。

图9是表示实施方式1的角度、定标校正时的照相机视野的图。

图10是表示位置校正用标记的变形例的图。

图11是表示本发明的实施方式2的结构的纵剖面图。

图12是表示实施方式2的处理步骤的流程图。

图13是表示本发明的实施方式3的结构的纵剖面图。

图14是表示本发明的实施方式4的位置校正用标记的形状的图。

图15是表示实施方式4的结构的纵剖面图。

图16是表示实施方式4的各照明点灯时的照相机视野的图。

图17是表示位置校正用标记的变形例的图。

图18是表示实施方式4的处理步骤的流程图。

图19是表示本发明的实施方式5的结构的纵剖面图。

图20是表示实施方式5的处理步骤的流程图。

图21是表示使用实施方式4对上下的照相机进行位置校正的状态的纵剖面图。

图22是表示实施方式4的处理步骤的流程图。

图23是表示使用实施方式5对上下的照相机进行位置校正的状态的纵剖面图。

图24是表示实施方式5的处理步骤的流程图。

具体实施方式

图4是表示现有的同轴落射式照明的通常方法的图，在基板识别装置40中，在基板识别用的照相机42和作为识别对象物的基板8之间，设置作为光学部件的半透半反镜50，其用于由照明部件52经由漫射体54从正上方向基板8照射。本发明将图4的结构进行改良。

下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。

本发明的实施方式1如图5所示。在基板识别装置40中，在基板识别用的照相机42和作为识别对象物的基板8之间，设置作为将上述现有的半透半反镜50上下翻转后的光学部件的半透半反镜60，另外，在照明部件62和半透半反镜60之间，在从半透半反镜60开始的光轴距离，与半透半反镜60和作为识别对象物的基板8之间的光轴距离相等的位置上，设置如图6所例示形状的位置校正用标记66。在图5中，64是照明部件62用的漫射体。另外，半透半反镜60也可以是棱镜。由此，在基板识别用照相机42和基板8(识别对象物)之间配置可以反射光的一部分的半透半反镜(光学部件)60，在从该半透半反镜60开始的光轴距离、与光学部件60和基板8之间的光轴距离相等的位置上，与上述识别装置40、具体地说是半透半反镜60、照明部件62及照相机42等一体地配置上述照相机42的位置校正用标记66。

在该结构中，如果将照明部件62点灯，则照明部件62的照明光经过位置校正用标记66而照射至半透半反镜60，在照相机42中，如图7(B)所示，可以映现并识别出位置校正用标记66。另一方面，如果将照明部件62熄灯、将环状照明部件46点灯，则如图7(A)所示，可以识别基板标记8A。

在本实施方式的情况下，在识别位置校正用标记66时，无法同时识别基板8或部件6等识别对象物。

因此，如图8的步骤所示，首先将基板识别照相机42移动至预测基板标记8A会进入照相机的视野的位置(步骤S100)。

然后，将照明部件62点灯，如图7(B)所示，使用基板识别照相机42识别位置校正用标记66(使识别结果为X1、Y1)(步骤S102)。

由于标记识别结果和保存在存储部中的位置校正用标记的坐标(X0，Y0)之间的差值(X1-X0，Y1-Y0)为基板识别用照相机的位置偏移量，所以对其进行计算(步骤S104)。

然后，将照明部件62熄灯，将照明部件46点灯，如图7(A)所示，识别基板标记8A(使识别结果为Xm，Ym)(步骤S106)。

对该基板标记识别结果，以基板识别照相机42的位置偏移量进行校正(步骤S108)。计算校正结果为Xm-(X1-X0)，Ym-(Y1-Y0)。

此时，如图9所示，如果配置为使多个位置校正用标记66进入照相机视野内，则不仅可以校正基板识别用照相机42的位置，还可以同时校正角度或照相机的放大率(定标)。在实施角度和定标校正时，在存储部中分别保存多个位置校正用标记坐标。在使用2个位置校正用标记的情况下，将使1个标记坐标和另一个标记坐标连结而得到的角度用于角度校正，将坐标之间的X方向距离、Y方向距离用于定标校正。

如图10所示，只要以等间距在矩阵上配置位置校正用标记66，就可以同时实施照相机的失真校正。

在图8的步骤中，在步骤S100中，将基板识别照相机42移动至基板标记8A的上方，然后实施照相机的位置校正，但也可以在向基板标记8A移动之前实施位置校正。另外，优选在每次利用照相机42进行识别之前实施校正，但作为校正的定时，在知道在哪个定时中照相机的位置会偏移的情况下(例如在休假日结束后的设备启动时)，只要仅在偏移成为问题的定时(例如休假日结束后的设备启动后的30分钟内)等实施校正即可。

在该结构中，利用使照相机42、透镜44、照明部件62、位置校正用标记66成为一体构造，从而与照相机42(搭载头20)的位置无关地，仅通过使同轴落射式的照明部件点灯，就可以识别位置校正用标记66。另外，由于只要使位置校正用标记66的固定方法，成为防止来自照相机42或照明部件62的热量传递的构造，就不需要如专利文献1所示使标记移动，所以照相机42和位置校正用标记66的位置也非常稳定。另外，半透半反镜60的配置位置，只要处于照相机42和识别对象物之间，在任何位置均可，只要遵守从半透半反镜60至位置校正用标记66的距离与从半透半反镜60至识别对象物的距离相等的条件，则位置校正用标记66的配置位置也具有高自由度。由此，构成不受除了照相机之外的误差要因影响的构造简单的位置校正机构。

图11示出将位置校正标记设置在部件识别装置30侧的实施方式2。在图中，70为半透半反镜，72为同轴落射式的照明部件，74是漫射体，76为与图6相同形状的位置校正标记。即，成为与图5上下相反的配置结构。由此，在部件识别用照相机32和部件6(识别对象物)之间配置可以反射光的一部分的半透半反镜(光学部件)70，在从该半透半反镜70开始的光轴距离与半透半反镜70和部件6之间的光轴距离相等的位置上，与上述识别装置30、具体地说是半透半反镜70、照明部件72及照相机32等一体地配置上述照相机32的位置校正用标记76。如果将照明部件72点灯，则照明部件72的照明光通过位置校正用标记76照射至半透半反镜70，在照相机32中，如图7(B)所示，可以映现并识别出位置校正用标记76。另一方面，如果将照明部件62熄灯、将环状照明部件46点灯，则如图7(A)所示，可以识别出基板标记8A。

实施方式2的处理步骤如图12所示。由于步骤S200～S210与图8的步骤S100～S110对应，所以省略说明。

另外，也可以如图13所示的基板识别装置40侧的实施方式3所示，在照相机42和识别对象物(基板8)之间，以与照相机42的位置校正用半透半反镜60不同的高度，配置与现有技术相同的同轴落射用半透半反镜50，从而还可以利用同轴落射照明。部件识别装置30侧也相同。

另外，如果使位置校正用标记的形状如图14中的标号67所示，构成为遮蔽从照相机视野外至照相机视野内的某个位置的照明，而内侧使照明透过，则如图15所示的实施方式4所示，在照明部件62点灯时，如图16(B)所示，位置校正用标记67和基板标记8A这两者可以同时进入照相机视野，同时识别。

作为上述位置校正用标记67，如图14所示，可以形成为，使标记的形状为四边形，使大小为照相机视野范围内的最大尺寸，使标记的内侧为光容易通过的颜色，使标记的外侧为光难以通过的颜色。通过识别该四边形的位置、角度、大小，可以进行照相机的位置、角度、定标的校正。另外，也可以将该四边形的每个角作为1个坐标进行识别，根据大于或等于2个的角的坐标实施照相机的位置、角度、定标校正。在该标记的情况下，必须使识别对象物落入位置校正用标记的四边形中，因此识别对象物的可识别尺寸被减小了照相机的视野尺寸和位置校正用标记尺寸之间的差量。

另外，位置校正用标记也可以使用如图17中的标号68所示的形状。这是在照相机的视野内的最外侧角上配置大于或等于1个的标记的方法，但在该情况下，为了不对识别对象物尺寸产生影响，优选位置校正用标记较小。由于如果其变小则位置校正用标记的识别精度变差，所以以适当的大小构成位置校正用标记。另外，在此情况下，通过由多个标记构成位置校正用标记，可以进行照相机的位置、角度、定标的校正。另外，优选在每次利用照相机进行识别时实施校正，但作为校正的定时，在知道在哪个定时照相机的位置会产生偏移的情况下，只要在会产生偏移之前的定时实施校正即可。

本实施方式中处理步骤如图18所示。其与图8的差别在于，没有步骤S106，可以同时识别位置校正用标记67、68和识别对象物(基板8)。

在图18中，在将基板识别照相机42向基板标记8A移动之后实施照相机的位置校正，但基板识别照相机42的位置校正也可以在向基板标记8A移动之前实施。在此情况下，在基板识别照相机42的焦点深度内的高度处，设置会映现位置校正用标记的对象物，由基板识别照相机识别该对象物，从而实施照相机的位置校正。

以上为将位置校正标记设置在基板识别装置40侧的情况，但也可以如图19的实施方式5所示，设置在部件识别装置30侧。在图中，77是图14或图17所示的形状的位置校正用标记。

本实施方式中的校正流程如图20所示，除了识别对象物改变之外，与基板识别照相机42中的校正相同。

另外，在实施方式4、5的情况下，还可以进行基板识别照相机42和部件识别照相机32之间的位置对齐。在图21中，示出在实施方式4中，基板识别照相机42和部件识别照相机32的识别对象物(基板8或部件6)的高度，分别进入各自的照相机的焦点深度内的情况。在将基板识别照相机42移动至部件识别照相机32的上方之后，如果将照明部件62点灯，则部件识别照相机32可以识别基板识别照相机42侧的位置校正标记67，所以将该位置偏移量作为照相机彼此的位置偏移量而进行校正。

具体地说，如图22所示的步骤，首先，将基板识别照相机42移动至部件识别照相机32的上方(步骤S300)。

然后，将照明部件62点灯，使用部件识别照相机32识别位置校正用标记67(使识别结果为Xa1，Ya1)(步骤S302)。

然后，由于标记识别结果和保存在存储部中的位置校正用标记的坐标(Xa0，Ya0)之间的差量(Xa1-Xa0，Ya 1-Ya0)，为照相机的彼此的位置偏移量，所以对其进行计算而求出(步骤S304)。

对基板识别照相机42相对于部件识别照相机32的位置，以该位置偏移量进行校正(步骤S306)。

此时，如果配置为使多个位置校正用标记进入照相机视野内，则不仅可以校正照相机的位置，还可以校正角度。在实施角度校正时，在存储部中分别保存多个位置校正用标记的坐标。在使用2个位置校正用标记的情况下，将使1个标记坐标和另一个标记坐标连结而得到的角度用于角度校正。另外，优选在任一个识别照相机进行识别之前，每次实施校正，但如果知道定时，则只要在会产生偏移之前的定时实施校正即可。

另外，在具有多个基板识别照相机或部件识别照相机的情况下，例如只要进行各个基板识别照相机相对于1个部件识别照相机的校正即可。

根据该方法，即使在基板识别照相机42和部件识别照相机32的识别对象物(基板8、部件6)的高度，没有进入各自的照相机的焦点深度内的情况下，只要使位置校正用标记67的位置与位置校正侧的照相机的焦点深度内对齐，就可以进行位置对齐。

另外，在该例子中，在基板识别照相机42侧设置位置校正用标记67，但也可以如图19所示的实施方式5那样，相反地，在部件识别照相机32侧设置位置校正用标记77，如图23所示，由基板识别照相机42识别标记77，实施校正。

该情况下的处理步骤如图24所示。步骤S400～S406与图22的步骤S300～S306对应，除了识别对象变化之外，与图22的步骤相同。

在专利文献1中，由基板识别照相机识别配置在部件识别照相机的附近或部件识别照相机上的位置校正用标记，校正基板识别照相机的位置，但其目的在于，对可在XY轴平面内移动地配置的基板识别照相机、和固定配置在底座侧的部件识别照相机的位置校正偏移量。与其相对，由于如本实施方式所示，如果可以由一侧的照相机直接识别相对的照相机，则可以不包含其他误差等而进行校正，所以可以正确的校正。

另外，在上述实施方式中，对部件识别照相机32和基板识别照相机42的位置进行校正，但校正对象并不限定于此，例如也同样适用于图3所示的高解析度部件识别照相机38或部件供给装置用的右基板识别照相机48等其他照相机的位置校正。半透半反镜60、70也可以是棱镜等其他光学部件。

Claims (4)

1.一种表面安装机的照相机位置校正装置，其具有部件识别用照相机及基板识别用照相机，

其特征在于，

在上述部件识别用照相机及基板识别用照相机中的至少一个照相机与识别对象物之间，配置可反射光的一部分的光学部件，在从该光学部件开始的距离与光学部件和识别对象物之间的距离相等的位置处，与该照相机一体地配置上述至少一个照相机的位置校正用标记，在使照明点灯时，该标记的位置可以由任一个照相机识别。

2.根据权利要求1所述的表面安装机的照相机位置校正装置，其特征在于，

使上述标记成为照相机视野内的外侧无法透过照明、而内侧可以透过照明的形状，将标记和识别对象物同时映现在视野内。

3.根据权利要求1所述的表面安装机的照相机位置校正装置，其特征在于，

使上述标记在照相机视野内的尽可能外侧上设置多个，使标记和识别对象物同时映现在视野内。

4.一种表面安装机的照相机位置校正方法，其特征在于，

在权利要求1至3中任一项所述的表面安装机中，将部件识别照相机移动至基板识别照相机的上方，使某一个照相机的位置校正用标记由另一个照相机识别。

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