CN102934541A - 部件安装方法以及部件安装机 - Google Patents

Abstract

摄像单元（123）对包括预定吸附的部件（200）的吸附面（202）在内的二维区域进行摄像，包括：确定步骤，根据通过摄像得到的图像数据（400），通过图像处理来确定暗色区域（212），该暗色区域（212）是表示部件（200）的电极（203）所夹的暗色部分（204）的区域；导出步骤，导出表示被确定的暗色区域（212）的位置的位置数据；以及位置导出步骤，基于导出的位置数据，导出表示喷嘴（121）吸附部件（200）的位置的吸附位置。

Description

部件安装方法以及部件安装机

技术领域

本申请发明涉及从部件供给部吸附保持部件、将保持的部件传输到基板上方、将所述部件放置在基板上并进行安装的部件安装机、以及由该部件安装机实现的部件安装方法，尤其涉及安装在两端具备电极的微小部件的部件安装机、以及由该部件安装机实现的部件安装方法。

背景技术

以往，有一种部件安装机，通过喷嘴吸附保持向部件供给部供给的部件，将部件传输到基板上方，使部件下降并安装在基板上。向该部件安装机供给的部件之中比较小型的部件以在称为载带（carrier tape）的长带上保持为一列的状态下被供给。载带在长度方向上间断地排列具备称为空腔等的矩形的收容空间，在各空腔中各收容一个部件。另外，部件安装机通过以准确的间距输送载带，准确地再现空腔的位置，通过喷嘴吸附保持空腔内配置的部件。

近年来，随着电子设备的小型化，电子部件的小型化不断推进，另一方面，载带的空腔的形状已经标准化，因此产生以下情况：由于空腔或部件的尺寸公差上的不均匀或批次间的不均匀等，在空腔之中小型的部件（例如1005、0603、0402等小型的芯片部件）偏置，难以通过喷嘴有效地吸附保持小型的部件。

因此，在专利文献1中公开了以下技术：通过照相机对位于载带的空腔内的预定吸附的部件进行摄像，基于摄像的图像信息确定部件的吸附位置。

基于上述技术，可以想到在通过喷嘴吸附保持小型的部件的情况下，能够抑制无法保持部件或者在倾斜的状态下保持部件等不良状况的发生。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006－351911号公报

发明的概要

发明所要解决的课题

然而，虽然与保持小型部件有关的不良状况通过上述技术有所减少，但是在基板上安装小型部件时，虽然为低概率（例如0．01％左右），但仍然发生小型的电子部件发生破损或缺损等不良状况。

因此，为了抑制所述不良状况而倾力反复进行实验，结果发现了以下情况：在吸附部件的喷嘴的直径与部件的长度方向的长度为同等程度的情况下多发生所述不良状况，另外，如图8所示，在吸附位置稍稍偏离的情况下多发生所述不良状况。另外，还研究明白了以下情况：在喷嘴处于跨越部件的电极及其以外的部分的状态的情况下，由于吸附时或放置时在部件上施加偏负荷，因此发生所述不良状况。

进而，发现了以下情况：在希望以图像处理来确定吸附位置的情况下，由于在部件的两端设置的电极的反射率的大小而导致表示部件的图像的轮廓模糊，因此作为部件中心的吸附位置有时发生偏离。尤其是，根据载带的种类，载带与电极同样反射光，因此表示部件的图像的轮廓模糊而难以判别。另外，还发现了以下情况：即使被确定的部件的吸附位置没有偏离，在部件的两端设置的电极的大小不同的情况下，结果也在部件上施加偏负荷。

发明内容

本申请发明基于上述见解而做出，其目的在于，提供一种部件安装方法、部件安装机，即使是小型的部件，也能够不发生破损或缺损地进行安装。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本申请发明所涉及的部件安装方法针对在长度方向的两端具有电极的部件的吸附面，使喷嘴的端面抵接并吸附所述部件，将吸附状态的所述部件放置在基板上并进行安装，其特征在于，包括：摄像步骤，摄像单元对包括预定吸附的所述部件的吸附面在内的二维区域进行摄像；确定步骤，根据通过所述摄像得到的图像数据，通过图像处理来确定暗色区域，该暗色区域是表示所述部件的电极所夹的暗色部分的区域；导出步骤，导出表示被确定的暗色区域的位置的位置数据；以及位置导出步骤，基于被导出的位置数据，导出表示所述喷嘴吸附所述部件的位置的吸附位置。

由此，能够基于电极与暗色部分之间的高对比度来进行图像处理，因此能够以高精度确定吸附位置。另外，即使被供给的部件的两端的电极的形状不均等，通过将暗色部分的中心作为吸附位置而在长度方向的两端具有电极，也能够相对于夹在其间的暗色部分的中心以均等的负荷保持部件并放置在基板上，因此能够避免由于偏负荷而使部件缺损。

另外，也可以是：包括取得步骤，该取得步骤根据表示部件的种类的部件种类与该部件的暗色部分的吸附面的形状及大小建立对应而成的部件信息，取得与预定吸附的所述部件对应的暗色部分的形状及大小；基于取得的暗色部分的形状及大小，根据图像数据确定暗色区域。

由此，即使在供给多种多样的部件的情况下，也能够准确地确定暗色区域。

另外，也可以是：在与被确定的暗色区域的两侧相邻的区域具有阈值以上的亮度的情况下，导出所述位置数据。

由此，例如在由于载带与部件的暗色部分同样反射光，因而表示暗色部分的像与表示载带的像浑然一体的情况下，也能够准确地确定暗色区域。

进而，也可以是：从强侧依次减弱对所述部件进行照明的照明单元的光的照射强度来进行照度调整。

由此，即使在照明单元的照明强度比较强的状态下也能够准确地确定暗色区域，因此能够使照度调整在短时间内结束，能够有助于提高安装基板的生产性。

另外，为了达到上述目的，本申请发明所涉及的部件安装机针对在长度方向的两端具有电极的部件的吸附面，使喷嘴的端面抵接并吸附所述部件，将吸附状态的所述部件放置在基板上并进行安装，其特征在于，具备：摄像单元，对包括预定吸附的所述部件的吸附面在内的二维区域进行摄像；图像处理单元，根据由所述摄像单元得到的图像数据确定暗色区域，该暗色区域是表示所述部件的电极所夹的暗色部分的区域；以及控制单元，基于所述摄像单元的位置以及被确定的暗色区域的位置，使所述喷嘴移动至吸附所述部件的位置。

由此，能够基于电极与暗色部分之间的高对比度来进行图像处理，因此能够以高精度确定吸附位置。另外，即使被供给的部件的两端的电极的形状不均等，能够通过将暗色部分的中心作为吸附位置来以均等的负荷保持部件并放置在基板上，因此能够避免由于偏负荷而导致部件缺损。

其中，作为用于使计算机执行所述部件安装方法所包括的各处理的程序来实现、以及作为记录有该程序的记录介质来实现，都相当于本申请发明的实施。另外，将该程序经由互联网等传输媒体或DVD等记录介质分发，也相当于本申请发明的实施。

发明效果

根据本申请发明，即使针对小型的部件，也能够准确地确定吸附位置，不施加偏负荷地吸附部件并进行放置。结果，能够尽可能低地抑制在基板上安装部件时的不良状况的发生。

附图说明

图1是示意地表示部件安装机的斜示图。

图2是示意地表示载带的斜示图。

图3是从正面（Y轴方向）表示工作头的图。

图4是表示部件安装机的功能部和机构部的框图。

图5是表示安装方法的流程的流程图。

图6是可视地表示图像数据之一的图。

图7是从侧面切除一部分来表示喷嘴的吸附位置与部件的暗色部分的中心一致的状态的图。

图8是从侧面切除一部分来表示通过以往的方法而喷嘴的吸附位置与部件的暗色部分的中心偏离的状态的俯视图。

具体实施方式

接下来说明本申请发明所涉及的部件安装机的实施方式，并说明使用该部件安装机的部件安装方法的实施方式。

图1是示意地表示部件安装机的斜示图。

如该图所示，部件安装机100是吸附保持向部件供给部101供给的部件200、将吸附状态的部件200放置在基板300上并进行安装的装置，具备：在X轴方向可往返移动的工作头102、在X轴方向上引导工作头102的X梁103、在Y轴方向上引导X梁103的Y梁104、以及作为部件安装机100的基础的基座105。

在部件供给部101上，并列配置有多个带供给器110。带供给器110分别相对于部件安装机100可装卸地安装。在带供给器110上，安装有以卷绕在卷轴112上的状态供给的载带111。

图2是示意地表示载带的斜示图。

载带111是通常以卷绕在卷轴112上的状态供给的长形带状的部件，具备盖带113、设有空腔114的基带115、以及在载带111的厚度方向上贯通的贯通孔116。

基带115是作为载带111的基础的部件，具备能够形成收容部件200的空腔114的程度的厚度。

空腔114是为了收容部件200而设在基带115中的空间（凹陷），有时被称为凹处（pocket）等。空腔114在载带111的长度方向上以一列等间隔设置。

盖带113是用于在空腔114内预先保持部件200的部件。盖带113在向部件安装机100供给部件200的紧前由带供给器110从基带115剥离。

贯通孔116是在载带111的长度方向上以等间隔并列设置的孔，通过使链轮等与贯通孔116啮合，能够以准确的间距进给载带111。其中，在该图中，贯通孔116仅在基带115的前端部记载，而省略了其他部分的记载。实际上，在载带111的整个长度方向上设有贯通孔116，在盖带113上也设有贯通孔116。

图3是从正面（Y轴方向）表示工作头的图。

工作头102是在XY平面内自由移动、吸附保持部件200并进行传输、用于将部件200放置在基板上的装置，具备喷嘴121、驱动单元122、摄像单元123和照明单元124（参照图4）。

喷嘴121是直接保持部件200的部件。在本实施方式的情况下，喷嘴121是针对在长度方向的两端具有电极（203、203）的部件200的吸附面202、使端面抵接并吸附保持部件200的筒状的部件。

驱动单元122是用于使喷嘴121在Z轴方向往返移动的装置。

摄像单元123是能够对包括预定吸附的部件200的吸附面202在内的二维区域进行摄像的装置。具体而言是CCD照相机等。

照明单元124是对吸附面202及其附近照射光的装置。具体而言是LED照明等。其中，优选尽量采用向部件200的吸附面202照射垂直入射的光的照明单元124。这是因为能够在暗色部分204与电极203之间得到高对比度。

部件200是安装在印刷基板等基板300的表面上的电子部件，可以例示出电阻或电容器等小型芯片部件（1005、0603、0402等）。部件200为长方体，在长度方向的两端具有电极203，电极203所夹的部分为颜色比电极203暗的暗色部分204。

在本实施方式的情况下，针对一个喷嘴121，设有摄像单元123和照明单元124。即，工作头102具备与喷嘴121的数量相同数量的摄像单元123和照明单元124。其中，也可以构成为针对多个喷嘴121设置一个摄像单元123以及一个照明单元124。

图4是表示部件安装机的功能部和机构部的框图。

如该图所示，部件安装机100具备图像处理单元131、控制单元132、照度调整单元133和保持单元134作为功能部。在本实施方式的情况下，图像处理单元131、控制单元132和照度调整单元133是通过运算装置（计算机）和程序来实现的处理部，保持数据等的保持单元134是硬盘等存储装置。其中，也可以分别作为独立的装置存在。

图像处理单元131是以下处理部，该处理部根据由摄像单元123得到的图像数据400，通过图像处理来确定暗色区域212，该暗色区域212是表示部件200的电极203所夹的暗色部分204的区域。另外，图像处理单元131从控制单元132取得摄像单元123通过摄像取得图像数据400时的摄像单元123的位置数据，导出暗色区域212的中心的位置数据。其中，关于图像处理方法，能够采用以往的处理方法、处理逻辑。

控制单元132是以下处理部，该处理部控制工作头102、X梁103、Y梁104、驱动单元122等部件安装机100所具备的机构部的位置，并且能够掌握各机构部的当前位置。具体而言，控制部件安装机100所具备的驱动源，并且基于从驱动源或编码器得到的信息掌握机构部的位置。另外，控制单元132能够基于从图像处理单元131取得的信息，使工作头102移动，以使对应的喷嘴121位于吸附部件200的XY平面内的位置。

照度调整单元133是以下处理部，该处理部使照明单元124所放射的光的强度变化，基于各强度下得到的图像数据400，决定适于图像处理的光的强度。

保持单元134是存储有各种信息的装置。作为保持单元134所存储的信息，可以例示出部件信息135等，该部件信息135是表示部件200的种类的部件种类与部件200的暗色部分204的吸附面202中的形状及大小建立对应而成的信息。其中，部件信息135也可以作为部件库之一存在。

接着，说明使用上述部件安装机100的部件安装方法。

图5是表示安装方法的流程的流程图。

首先，使工作头102移动至部件供给部101的上方（S101：移动步骤）（参照图1）。

在此，在本实施方式的情况下，喷嘴121的X轴方向的配置间距与部件供给部101中的部件200的X轴方向的配置间距一致，能够通过多个喷嘴121同时吸附多个部件200。

接着，照度调整单元133从强侧依次减弱对部件200进行照明的照明单元124的光的照射强度来进行照度调整（S104：调整步骤）。本申请发明根据图像数据400确定暗色区域212，因此通过从强侧对照射强度进行照度调整，能够在短时间内决定最佳的照射强度。

接着，以调整步骤（S104）调整的照射强度由照明单元124对预定吸附的部件200及其周边部进行照明，由摄像单元123对包括部件200的吸附面202在内的二维区域进行摄像（S107：摄像步骤）。

在本实施方式的情况下，与各喷嘴121对应地设有摄像单元123，通过多个摄像单元123，同时得到包括多个部件200的吸附面202在内的多个图像数据400。

图6是可视地表示图像数据之一的图。

如该图所示，图像数据400是通过对吸附面202及其周边进行摄像而得到的数据。在本实施方式的情况下，得到收容有预定吸附的部件200的载带111的空腔114的周边及其前后的空腔114周边的像。其中，在该图中，载带像117是表示载带111的像，空腔像118是表示空腔114的像。另外，部件像210是表示部件200整体的像，暗色区域212是表示暗色部分204的像，亮色区域213是表示电极203的像。另外，该图通过线图来表示图像数据400，因此边界明确，但在实际的图像数据400中，边界不明确。尤其是亮色区域213，由于电极203容易发生漫反射，因此成为非常模糊的边界。

接着，根据由摄像步骤S104得到的图像数据400，通过图像处理确定暗色区域212，该暗色区域212是表示部件200的电极203所夹的暗色部分204的区域（S110：确定步骤）。

暗色区域212的确定使用以往的图像处理方法即可。例如，在构成载带111的材料是白纸或白色的树脂的情况下，反射率比部件200的暗色部分204高，因此得到的图像数据400除了暗色区域212以外成为高亮度。因此，通过图像处理来探索以及确定暗色区域212变得容易，也有时不需要取得部件信息135。

另一方面，在构成载带111的材料是带电防止素材等的情况下为暗色，得到的图像数据400除了暗色区域212以外也存在亮度低而较暗的区域。在该情况下，从存储在保持单元134中的部件信息135取得部件200的暗色部分204的形状，高效地进行暗色区域212的确定即可。例如，在从部件信息135得到预定吸附的部件200的吸附面202中的暗色部分204的形状是1边为0．4mm的正方形的信息的情况下，探索并确定与一边为0．4mm的正方形对应的暗色区域212即可。其中，该方法在反射率高的载带111的情况下也是有效的。

进而，也可以通过亮色区域213来判断确定为暗色区域212的部分是否准确。具体而言，在与被确定的暗色区域212的两侧相邻的区域具有阈值（例如暗色区域212与亮色区域213的亮度差为20）以上的亮度的情况下，判断为准确即可。

接着，导出表示被确定的暗色区域212的位置的位置数据（S113：导出步骤）。具体而言，图像处理单元131求出图像数据400中的暗色区域212的中心（或者重心），从控制单元132取得摄像时的摄像单元123的位置信息。然后，根据这两个数据，导出表示喷嘴121吸附部件200的位置的吸附位置。

在本实施方式的情况下，针对4个喷嘴121，分别导出吸附位置。在此，作为与多个喷嘴121对应地导出多个吸附位置的结果，有时由于部件200的偏离或倾斜等，产生无法同时吸附的部件200。在该情况下，既可以选择从多个吸附位置能够同时吸附最多的部件200的条件（吸附时的工作头102的位置），另外，为了吸附全部部件200，也可以选择工作头102必须移动的次数为最小的条件。

图7是从侧面切除一部分来表示喷嘴的吸附位置（例如喷嘴的外形或者内径（吸附孔）的中心位置）与部件的暗色部分的中心一致的状态的图。

图8是从侧面切除一部分来表示通过以往的方法而喷嘴的吸附位置与部件的暗色部分的中心偏离的状态的俯视图。

如图7所示，如果使用上述部件安装机100并适用上述部件安装方法，即使在部件200的长度方向的两端部配置的电极203的大小极为不同的情况下，部件200的长度方向的暗色部分204的中心（在图7中为二点划线A）被作为吸附位置（例如喷嘴的外形或者内径（吸附孔）的中心位置）（在图7中为一点划线B）导出，因此不会如图8所示，将部件的长度方向的长度（外侧的尺寸）的中心（在图8中为二点划线A）的附近作为喷嘴的吸附位置（在图8中为一点划线B）导出。

这是因为：几乎不受由于来自电极203的漫反射引起的模糊的亮色区域213影响，能够根据图像数据400以高位置精度确定暗色区域212。

因此，能够回避以下不良状况，该不良状况为：在图8所示的状态下，由于吸附部件200或将部件200放置在基板300上而对部件200造成偏负荷，使部件200缺损或破损。

具体而言，在部件200为被称为1005的小型部件的情况下，在不采用本申请发明而吸附部件200的情况下，由于吸附位置偏离而发生的错误的发生概率为0．02％，与此相对，通过采用本申请发明，作为吸附10000个部件200的结果，没有确认到由于吸附位置偏离而发生的错误。

其中，本申请发明不限定于上述实施方式。例如，也可以将任意组合本说明书中记载的结构要素而实现的其他实施方式作为本申请发明的实施方式。另外，针对上述实施方式在不脱离本申请发明的主旨即权利要求所记载的内容所表示的含义的范围内实施由本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例也包含在本申请发明中。

工业实用性

本申请发明能够适用于在印刷基板等表面上安装电子部件来制造安装基板的安装基板生产工艺。

标记说明

100  部件安装机

101  部件供给部

102  工作头

103  X梁

104  Y梁

105  基座

110  带供给器

111  载带

112  卷轴

112  通常卷轴

113  盖带

114  空腔

115  基带

116  贯通孔

117  载带像

118  空腔像

121  喷嘴

122  驱动单元

123  摄像单元

124  照明单元

131  图像处理单元

132  控制单元

133  照度调整单元

134  保持单元

135  部件信息

200  部件

202  吸附面

203  电极

204  暗色部分

210  部件像

212  暗色区域

213  亮色区域

300  基板

400  图像数据

Claims (5)

1.一种部件安装方法，针对在长度方向的两端具有电极的部件的吸附面，使喷嘴的端面抵接并吸附所述部件，将吸附状态的所述部件放置在基板上并进行安装，其特征在于，包括：

摄像步骤，摄像单元对包括预定吸附的所述部件的吸附面在内的二维区域进行摄像；

确定步骤，根据通过所述摄像得到的图像数据，通过图像处理来确定暗色区域，该暗色区域是表示所述部件的两端侧的电极所夹的暗色部分的区域；

导出步骤，导出表示被确定的暗色区域的位置的位置数据；以及

位置导出步骤，基于被导出的位置数据，导出表示所述喷嘴吸附所述部件的位置的吸附位置。

2.如权利要求1所述的部件安装方法，还包括：

取得步骤，根据表示部件的种类的部件种类与该部件的暗色部分的吸附面的形状及大小建立对应而成的部件信息，取得与预定吸附的所述部件对应的暗色部分的形状及大小；

在所述确定步骤中，基于取得的暗色部分的形状及大小，根据图像数据确定暗色区域。

3.如权利要求1所述的部件安装方法，

在所述导出步骤中，在与被确定的暗色区域的两侧相邻的区域具有阈值以上的亮度的情况下，导出所述位置数据。

4.如权利要求1所述的部件安装方法，还包括：

照度调整步骤，从对所述部件进行照明的照明单元的光的照射强度强的一侧依次减弱来进行照度调整。

5.一种部件安装机，针对在长度方向的两端具有电极的部件的吸附面，使喷嘴的端面抵接并吸附所述部件，将吸附状态的所述部件放置在基板上并进行安装，其特征在于，具备：

摄像单元，对包括预定吸附的所述部件的吸附面在内的二维区域进行摄像；

图像处理单元，根据由所述摄像单元得到的图像数据确定暗色区域，该暗色区域是表示所述部件的两端侧的电极所夹的暗色部分的区域；以及

控制单元，基于所述摄像单元的位置以及被确定的暗色区域的位置，使所述喷嘴移动至吸附所述部件的位置。

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