CN101404868A - 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，其具有检查装置，所述检查装置能够简单地判别落下至部件识别用照相机的视场中的异物是否对用于判断安装的电子部件的合格与否的检查造成障碍。电子部件安装装置具有：背景屏幕构件，其用于覆盖部件识别用照相机的视场；除去部件检测判定装置，其对于以下两个图像进行比较，并判定是否需要除去落下的电子部件，所述两个图像是指，以所述背景屏幕构件为背景，通过所述部件识别用照相机拍摄落下至所述部件识别用照相机的视场内的电子部件所得到的图像，以及在不存在落下的电子部件的状态下，通过部件识别用照相机预先拍摄得到的图像。

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，该电子部件安装装置具有：在将电子部件安装于基板时检测出落下至部件识别用照相机的视场内的电子部件中需要除去的电子部件的装置。

背景技术

将电子部件安装在印刷电路板上是通过以下方式进行的，即，通过用于吸引部件供给装置所供给的电子部件的部件吸附装置(吸嘴)来吸附该电子部件，并将所吸附的电子部件装配在焊锡印刷的印刷电路板上。而且，在该吸附之后装配之前，在基于部件识别用照相机检查是否是正确的电子部件以正确的姿势被吸附(电子部件是否良好)之后，将通过了该检查的合格的电子部件实际安装在印刷电路板上。但是，会出现如下的情况，即，部件吸附装置从部件供给装置高速移动，并且在部件识别用照相机之上，由于拍摄条件的关系而急减速或者停止，因此被吸附的电子部件由于惯性从吸嘴脱落，从而落下至部件识别用照相机的视场上。由这样落下的电子部件覆盖部件识别用照相机的视场的一部分，从而可能发生将正常的电子部件判定为异常等不能够充分起到检查的作用的情况。

而在专利文献1所记载的技术中，是将在安装的电子部件进入图像输入部的部件视场之前获取的图像内的规定的多个直线上的亮度信息，与预先存储的没有电子部件的正常状态下的画面内的规定的多个直线上的亮度信息进行比较，并根据所述各亮度信息的差，检测出所述部件视场内的异物。

专利文献1：JP特许第2801337号公报。

但是，在专利文献1的技术中，因为获取的图像的对比度差小，所以不能获取清晰的异物图像，或者，由于获取的图像暗而使用光学上明亮的透镜在打开光圈的状态下进行拍摄，因此不能够维持能够对设定的照相机的焦点位置和灰尘位置之间的偏差进行补偿的景深，从而很难获取清晰的异物的图像。因此，存在如下问题，即，很难正确判断在电子部件的检查中造成异常的异物的除去时期。另外，一般情况下，即使存在落下至部件识别用照相机的视场内的电子部件，但只要处于对判断所述被吸附的电子部件是否良好不产生影响的范围，从生产效率和工作效率考虑，优选并不每次都进行除去作业。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种电子部件安装装置，其具有检查装置，所述检查装置能够简单地判别落下至部件识别用照相机的视场内的异物对判断安装的电子部件是否良好的检查是否造成障碍。

为了解决上述问题，第一技术方案的发明的结构是具有：移动台，其在基板的搬运方向和与该搬运方向垂直的方向这两个方向上能够移动地被支撑；部件移载单元，其安装在该移动台上，吸附部件供给装置所供给的部件，并将所述部件安装在定位并支撑于所述基板搬运装置上的所述基板上；基板识别用照相机，其设置在所述移动台上，用于识别基板的位置；部件识别用照相机，其固定在基座上，用于拍摄被部件移载单元吸附的电子部件；光源，其从该部件识别用照相机一侧对电子部件进行照明，其特征在于，具有：背景屏幕构件，其用于覆盖所述部件识别用照相机的视场；除去部件检测判定单元，其对于以下两个图像进行比较，并判定是否需要除去落下的电子部件，所述两个图像是指，以所述背景屏幕构件为背景，通过所述部件识别用照相机拍摄落下至所述部件识别用照相机的视场内的电子部件得到的图像，以及在不存在落下的电子部件的状态下，通过部件识别用照相机预先拍摄得到的图像。

第二技术方案的发明的结构上的特征是在第一技术方案的基础上，所述背景屏幕构件是亮度高且素色无花纹的构件。

第三技术方案的发明的结构上的特征是在第一技术方案或第二技术方案的基础上，所述背景屏幕构件设置在所述部件移载单元一侧的部位。

第四技术方案的发明的结构上的特征是在第一技术方案至第三技术方案中任一项的基础上，具有用于将落下至所述部件识别用照相机的视场部分的电子部件除去的落下部件除去单元。

根据第一技术方案的发明，以相同的背景屏幕构件为背景，将存在落下的电子部件的状态下的图像与在没有落下的电子部件的状态下预先拍摄的图像进行比较，由此通过使部件识别用照相机的透镜上或者画面上的明暗均匀化，能够准确地判断是否需要除去落下的电子部件，因此能够维持部件识别用照相机能够以高精度识别吸附在部件移载装置上的电子部件的合格与否的状态。

根据第二技术方案的发明，以亮度高且素色无花纹的背景屏幕构件为背景，拍摄落下的电子部件，因此获得的图像中的落下的电子部件的图像的对比度鲜明。而且，因为以亮度高的背景屏幕构件为背景，所以能够使图像画面变明亮并且使景深变深，而且即使焦点位置与落下的电子部件的落下位置分离开，也能够获取落下的电子部件的清晰的图像，因此能够准确的判断是否需要除去落下的电子部件。

根据第三技术方案的发明，在部件移载装置一侧的部位(例如，与部件移载装置相连续地设置的基板识别用照相机腹部的下表面)上设置背景屏幕构件，因此在不格外需要专用的装置的情况下，仅使设置有背景屏幕构件的部件移载装置一侧的部位(基板识别用照相机腹部)移动至部件识别用照相机的视场中，就能够简单地实现白色背景并且迅速而准确地判断是否需要除去落下的电子部件。

根据第四技术方案的发明，在判断为需要除去落下的电子部件的情况下，能够立即进行除去工作，并且能够使部件识别用照相机能够以高精度识别吸附在部件移载装置上的电子部件的合格与否。

附图说明

图1是表示本发明的电子部件安装装置的整体结构的示意图。

图2是表示部件识别用照相机和基板识别用照相机的位置关系的图。

图3是表示背景屏幕和部件识别用照相机的位置关系的图。

图4是表示部件识别用照相机和光源的配置结构的图。

图5是表示电子部件落下至玻璃盖片上的部件识别用照相机的图像的图。

图6是表示电子部件落下至玻璃盖片上的部件识别用照相机的图像的图。

图7是将预先拍摄并存储的部件识别用照相机的图像用矩阵画面表示的图。

图8是将电子部件落下至玻璃盖片上的部件识别用照相机的图像用矩阵画面表示的图。

图9是将预先拍摄并存储的矩阵画面用灰度值表示的图。

图10是将电子部件落下至玻璃盖片上的矩阵画面用灰度值表示的图。

图11是表示灰度值的差值的图。

图12是将预先拍摄并存储的部件识别用照相机的图像用矩阵画面表示的图。

图13是表示电子部件落下至玻璃盖片上的部件识别用照相机的图像的图。

图14是将预先拍摄并存储的部件识别用照相机的图像用矩阵画面表示的图。

图15是将电子部件落下至玻璃盖片上的部件识别用照相机的图像用矩阵画面表示的图。

图16是表示灰度值的差值的图。

图17是表示第二实施方式的图。

图18是表示第三实施方式的图。

具体实施方式

基于附图对本发明的电子部件安装装置1的实施方式进行说明。图1是表示电子部件安装装置的整体结构的示意图，图2是表示部件识别用照相机4和基板识别用照相机6的位置关系的图。

在电子部件安装装置1中，如图1所示，设置有在搬运方向(X方向)上搬运基板S的基板搬运装置3。在该基板搬运装置3的上侧，在省略图示的工作台的下表面上固定着在与X方向垂直的Y方向上细长的滑块10，所述工作台以能够移动的方式由在X方向上延伸的省略图示的固定导轨引导并支撑着，滑块10在X方向上的移动经由滚珠螺杆而由省略图示的X方向伺服马达控制。在滑块10的一个侧面上，安装基板识别用照相机6和部件移载装置18的移动台20以在Y方向上能够移动的方式被引导并被支撑着，该移动经由滚珠螺杆被省略图示的Y方向伺服马达控制。滑块10、移动台20以及在移动台20上安装的基板识别用照相机6和部件移载装置18设置在所述基板搬运装置3的上侧。

如图3所示，基板识别用照相机6具有：LED的光源24，其向下方进行照射；折射镜26，其将来自下方的垂直方向的光轴折射为水平方向的光轴；主体部28，其将沿着被折射镜26折射为水平方向的光轴获取的图像转换为数字信号。主体部28呈四方箱型，在下表面粘附有作为背景屏幕构件的白色矩形的板30(50mm×50mm)。该基板识别用照相机6连续于部件移载装置18而构成部件移载装置一侧的部位。

如图2所示，部件移载装置18具有：支撑座38，其以能够装卸的方式安装在移动台20上；部件安装头32，其在该支撑座38上被引导并被支撑着，且在与X方向和Y方向垂直的Z方向上能够升降，并且经由滚珠螺杆而由省略图示的Z方向伺服马达控制升降；圆筒状的吸嘴(部件选取部)36，其从该部件安装头32向下方突出而被设置，并且在下端吸附保持部件P。在部件安装头32上以围绕轴线可旋转的方式安装有多个圆筒状的吸嘴保持架34。在吸嘴保持架34上安装着能够沿上下方向往复运动的吸嘴36，并且各吸嘴36通过省略图示的压缩弹簧而被向上方施加作用力。吸嘴保持架34通过省略图示的马达而间断式旋转，以使吸嘴36在规定的位置上停止。基板识别用照相机6固定在移动台20上，在发生故障等情况以外不被更换，其光轴与Z方向平行。

在电子部件安装装置1的一端一侧设置有省略图示的部件供给装置，所述部件供给装置具有并列设置的多个送料器(feeder)。在所述基板搬运装置3和部件供给装置之间的基座8上，设置有部件识别用照相机(CCD照相机)4，所述部件识别用照相机4具有与Z方向平行的光轴O1。该部件识别用照相机4如图2以及图3所示，经由支撑台44安装在基座8上，在其上方设置有上侧敞开并且没有底的碗状的上部壁体(支撑构件)46和由垂直的4个面构成的下部壁体48。在上部壁体46的敞开的上表面上设置有透明的上部玻璃50，在上部玻璃50的中央贯穿设置有矩形孔52。该矩形孔52是为了防止如下情况而设置的：若在上部玻璃50的中央位置积存灰尘等，则与用于识别电子部件P的部件识别用照相机4的焦点位置相接近，所以立即对判定电子部件P的合格与否(吸附姿势以及部件自身)产生影响。在通过部件识别用照相机4判断被吸嘴吸附的电子部件P的合格与否时，优选落下的电子部件位置和被吸嘴吸附的电子部件P的某个焦点位置之间存在大的差异的情况，这是因为，此时，落下的电子部件从对焦好的照相机的景深范围偏离。另一方面，在落下的电子部件P的除去判断中，为了判断是否需要除去落下后的电子部件P，优选清楚地拍摄落下后的电子部件P。

上部壁体46和下部壁体48用保持为近似水平的透明的玻璃盖片54区分开，在上部壁体46的整个面和下部壁体48的一面上，在其内侧分布设置有多个LED。上部壁体46的LED作为侧射光源56，下部壁体48的LED作为落射光源，分别从下方照亮被部件识别用照相机4识别的部件P以及吸嘴36的下端。在玻璃盖片54和部件识别用照相机4之间与水平方向相比倾斜地配设有半透半反镜60，通过该半透半反镜60将来自下部壁体48的落射光源58的光向上反射。由部件识别用照相机4拍摄的图像被作为除去部件检测判定装置的图像识别装置62获取并存储。

电子部件安装装置1是如下运行的装置，即，通过基板识别用照相机6检测出在由基板搬运装置搬入并被定位保持的基板S上设置的基板标记(图略)的位置，基于该基板标记的位置进行位置修正而使滑块10以及移动台20向X方向以及Y方向移动，从而将从部件供给装置(图略)吸附并保持在部件移载装置18的吸嘴36前端的电子部件P安装到基板S上的被指定的坐标位置上。另外在将在吸嘴36的前端吸附保持的部件P从部件供给装置(图略)移动至基板S上的被指定的坐标位置的过程中，使吸嘴36在部件识别用照相机4上暂时停止，通过部件识别用照相机4检测出被吸附的部件P相对于吸嘴36的中心线O1的中心偏差以及中心线的角度的偏差。而且在基于该角度的偏差的检测结果修正吸嘴36之后，基于中心偏差的检测结果修正滑块10以及移动台20在X方向以及Y方向上的移动量，从而将部件P正确地安装到基板S上的以基板标记为基准的被指定的坐标位置上。

接着，对如上所述构成的电子部件安装装置的动作如下所述进行说明。首先作为预处理，获取在正常的状态下没有拍摄部件的部件识别用照相机4的视场图像并存储至图像识别装置62中。在拍摄时，例如将侧射光源56和落射光源58全部点亮，并以40m/s的快门速度拍摄。在视场图像上，仅拍摄有在基板识别用照相机6腹部的下表面粘附的白色的板30。

接着，将部件移载装置18移动至部件供给装置(图略)，由吸嘴36吸附电子部件P，并移动至处于部件供给装置和基板S的安装位置之间的检查位置。此后，通过部件识别用照相机4，判断被吸附的电子部件P的吸附姿势和电子部件自身的合格与否，在必要的情况下加以修正并安装在基板S上。此后，反复进行上述动作。在反复进行的过程中几个电子部件P落下至玻璃盖片54上。

接着，使基板识别用照相机6移动，在将粘附于基板识别用照相机6的白色板30进入部件识别用照相机的视场的状态下进行拍摄。此时也将侧射光源56和落射光源58全部点亮，并以40m/s的快门速度拍摄。这样，例如能够得到如图5那样的图像，并且将图像取入并存储在图像识别装置62中。接着，在图像识别装置62中将该图像划分为如图8所示的矩阵状，此后将划分后的方格内的各像素的灰度平均值表示为该方格的灰度值。灰度值例如将纯黑作为0，纯白作为255，并将其间的值数值化来表示。此时，得到了如图9的灰度值。另外，预先拍摄的图像也如图7所示划分为矩阵状，划分后的方格的每一个由图10所示的灰度值表示。而且，针对每个对应的方格，计算出图9的灰度值和图10的灰度值的差值(参照图11)。在准备阶段预先在差值中设定阈值，并和求出的灰度值的差值比较。在求出的差值超过阈值的情况下，判断为除去玻璃盖片54上的电子部件P。在本实施方式中，例如，将一个方格的灰度值的差值的绝对值设定为小于100。在本实施方式中，最大的差是4的D中为194-251＝-57，差值的绝对值是57小于100，因此判断为不除去电子部件。这样，对于在通过阈值判断为不影响部件识别用照相机4判断吸附的电子部件P的合格与否的范围内的下落物，不进行除去工作，从而能够提高工作效率和生产效率。

接着，作为其他的图像，在得到图6所示的图像的情况下，同样如图13所示划分为矩阵状，如图14所示，将被划分的每一个方格如图14所示那样表示为灰度值。另外，如图12所示，预先拍摄的图像也划分为矩阵状，将被划分的每一个方格用图15所示的灰度值表示。从而针对对应的每一个方格，求出图14的灰度值和图15的灰度值的差值(参照图16)。此时求出在5的G的差值是-153，在6的G的差值是-115，这些差值的绝对值超过作为阈值的100，因此立即判断为除去落下的电子部件P。

另外，该阈值是考虑到安装的电子部件的大小、形状、有无导线等因素而设定的。另外，也可以从整个差值的平均值求出，并且矩阵的方格的粗度能够与安装的电子部件相对应进行适当的变更。另外，并不一定限定进行灰度值等的数值化，例如也可以通过操作员目视来判断。

根据上述结构的电子部件安装装置1，因为以白色的板30为背景，拍摄落下的电子部件P，所以获取的图像中的落下的电子部件P的图像的对比度鲜明。而且，因为以白色板30为背景，所以图像画面能够明亮而且景深能够加深，从而即使焦点位置和落下的电子部件的落下位置相互分离，也能够获取落下的电子部件P的清晰的图像。另外，通过将存在落下的电子部件P的状态的图像与预先在没有落下的电子部件的状态下拍摄的图像进行比较，并且通过使部件识别用照相机4的透镜上或画面上的明暗均匀化，能够准确的判断是否需要除去落下的电子部件P。由此，能够一直以高精度通过部件识别用照相机4判断电子部件P的合格与否。

另外，因为在基板识别用照相机6腹部的下表面上设置有板30，所以不格外需要专用的装置，仅使基板识别用照相机6的腹部移动至部件识别用照相机4的视场中，就能够简单地实现白色的背景。

接着，基于附图对本发明的电子部件安装装置的第二实施方式如下所述进行说明。该电子部件安装装置的部件安装头32如图17所示与第一实施方式相比有以下的不同点，即，在一个吸嘴36处设置有作为落下部件除去装置的清扫用的吸气嘴70。因为其他的结构相同，所以标记相同的附图标记并省略说明。

在该实施方式中，在部件安装头32上设置的吸嘴保持架34上，代替吸嘴36，设置有下端到达玻璃盖片54的上表面上的吸气嘴70。在判断为除去落下的电子部件P的情况下，通过该吸气嘴70进行吸引来除去玻璃盖片54上的电子部件P。这样使用与现有的吸嘴保持架34以及吸嘴连通的真空装置就能够除去落下的电子部件P，因此在不产生新的设备成本的情况下能够简单并且可靠地除去落下后的电子部件P。而且，在像这样判断为需要除去落下的电子部件P的情况下，立即进行除去工作，并且能够使部件识别用照相机4以高精度识别在部件移载装置18(吸嘴36)上吸附的电子部件P的合格与否。

接着，基于附图对本发明的电子部件安装装置的第三实施方式如下所述进行说明。在该电子部件安装装置中的部件识别用照相机4的上方，如图18所示，与第一实施方式相比有以下的不同点，即，在上部玻璃80上没有设置矩形孔，以及具有作为落下部件除去装置的压缩空气喷出口82，所述压缩空气喷出口82用于除去落下至上部玻璃80的电子部件P。因为其他的结构相同，所以标记相同的附图标记并省略说明。在压缩空气喷出口82上经由软管84连通着图略的空气泵，通过在软管84的中途设置的图略的电磁阀进行开闭，使由空气泵压缩的空气从压缩空气喷出口82喷出。因为被压缩的空气强势喷出，所以能够将上部玻璃80上的电子部件P吹起而除去。

另外，在上述实施方式中，作为除去落下的电子部件的装置，设置有吸气嘴或喷出口，但并不限于这些，例如，也可以利用电磁铁吸附来除去，也可以通过粘附构件粘结来除去。

另外，作为部件移载装置一侧的部位，设定为基板识别用照相机腹部的下表面，但并不限于此，只要是与部件移载装置一起移动，并能够将背景屏幕构件与部件识别用照相机相向设定的部位，能够任意选择。

Claims (4)

1.一种电子部件安装装置，具有：

移动台，其在基板的搬运方向和与该搬运方向垂直的方向这两个方向上能够移动地被支撑，

部件移载单元，其安装在该移动台上，吸附部件供给装置所供给的部件，并将所述部件安装在定位并支撑于所述基板搬运装置上的所述基板上，

基板识别用照相机，其设置在所述移动台上，用于识别基板的位置，

部件识别用照相机，其固定在基座上，用于拍摄被部件移载单元吸附的电子部件，

光源，其从该部件识别用照相机一侧对电子部件进行照明；

其特征在于，具有：

背景屏幕构件，其用于覆盖所述部件识别用照相机的视场；

除去部件检测判定单元，其对于以下两个图像进行比较，并判定是否需要除去落下的电子部件，所述两个图像是指，以所述背景屏幕构件为背景，通过所述部件识别用照相机拍摄落下至所述部件识别照相机的视场内的电子部件所得到的图像，以及，在不存在落下的电子部件的状态下，通过部件识别用照相机预先拍摄得到的图像。

2.根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，所述背景屏幕构件是亮度高且素色无花纹的构件。

3.根据权利要求1或2所述的电子部件安装装置，其特征在于，所述背景屏幕构件设置在所述部件移载单元一侧的部位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电子部件安装装置，其特征在于，具有用于将落下至所述部件识别用照相机的视场部分的电子部件除去的落下部件除去单元。

Images