CN1113234C - 用于元件测位及/或元件接线位置检查的装置和方法,以及带有元件测位装置及/或元件接线位置检查装置的装配头 - Google Patents

用于元件测位及/或元件接线位置检查的装置和方法,以及带有元件测位装置及/或元件接线位置检查装置的装配头

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Abstract

通过利用垂直入射光、多面倾斜入射光以及水平入射光对元件(2)进行照明，元件(2)的侧面可充分地被照亮，由此充分照亮了突出的接线(14)。在水平照明中，光线偏转体(18)作如此设计，即让第三光源(15)发出的光线射入光线偏转体(18)，然后在光线偏转体(18)的第一外壁(21)上反射，并由此射入光线偏转体(18)的开口(20)中。

Description

用于元件测位及/或元件接线位置 检查的装置和方法，以及带有元件测 位装置及/或元件接线位置检查装置的装配头
技术领域
本发明涉及一种用于元件测位及/或元件接线位置检查的装置。
背景技术
在给印刷电路板自动装配元件的过程中，输送装置运来的元件由一个装配头接住，然后被放到印刷电路板上各自元件的规定位置上。为了使元件在印刷电路板上的相对位置保持精确，可在一种测位装置中把该元件照亮，并用摄像机摄下它在装配头上的实际位置照片，然后，在接于摄像机之后的图像分析单元内，该实际位置照片与一给定的位置进行比较。接着，装配头根据实际位置情况把元件送到印刷电路板上的给定位置。对于无外壳元件的安装，由于其接线均分布在元件的整个表面(倒装法)，所以可借助接线位置来进行测位。
欧洲专利EP 0 243 680曾公布过一种入射照明装置，它包括一个将垂直入射光和多面倾斜入射光导向印刷电路板表面的器具，由此器具来识别印刷电路板线路或者校准结构的位置。该垂直概念以及后文提及的水平概念是相对元件表面而言的，它们的面实质上应理解为垂直于图像光学轴线的面。然而，在倒装法中，接线的照明不好，且不能在图像分析单元中识别清楚。
德国专利DE 44 26 968 A1曾公布过一种光导器，它可用于物体的侧面照明。此光导器带有一种壁，物体侧面的反射光在该壁上改变方向进入一个光学检验系统。这样，在被观察物体的侧面和上面都能进行光学检查。然而，利用侧面入射光很难识别带反射的表面结构。同时，独立的光导器也很难集成到装配过程当中。
欧洲专利EP 0 725 560曾公布过一种用于装配的元件测位装置，它不仅带有产生垂直入射光及多面倾斜入射光的光源，而且还有一个与图像分析单元相连的摄像机。另外，还装有一个第三光源，它用于产生照射元件侧面的水平入射光。该第三光源作为另一个光传感器的透射光光源。这种结构的费用较高，而且还需要单独的摄像机分析单元及光传感器分析单元。
发明内容
因此，本发明的任务为，提供一种用于元件测位及/或元件接线位置检查的装置，它不仅能够对元件侧面的突出结构进行很好地照明，而且也能对元件的表面结构及其接线进行很好地照明，从而，在后接有图像分析单元的摄像机中，装配头上的元件接线位置能够得到识别。
对此，发明不但设置了从上方垂直入射的元件照明第一器具，而且还设有产生多面倾斜入射光的元件照明第二器具，此外，还装有产生水平入射光的照明第三器具，它用来对元件的侧面进行照明，对于这些器具，它们构造为反射光源的形式，由此将摄像机的拍摄区域照亮。从而，带反射的表面结构与侧面的突出接线都能得到照明。
在一种优选方案中，垂直入射光由光源产生，通过一个具有部分透过性的镜片，光源将其生成的光线输入到照射装置的光路之中。利用具有部分透过性的镜片的反射，在摄像机上便可得到元件的图像。
带有多面倾斜入射光的元件照明第二器具包括有一个反射装置。它比带有光学透镜系统的构造更加简单，而且还可以集成在照明装置中，也比较节约空间。
更优选地，带有水平入射光的元件照明第三器具，它包括一个光线偏转体，此光线偏转体把入射来的光线偏转到位于光线偏转体开口内的元件侧面上。这样，从上方就可以很容易地识别出元件一面的突出接线，从而将其用于测位工作。
根据一种节约空间、简单而廉价的实施方案，其垂直、多面倾斜及水平入射光的光源构造为发光二极管的形式。
一种特别简单的光线偏转体在实施时由光学透明塑料制造而成。
根据一种改进方案，光源安装在为之配设的光线偏转体的支撑装置中，这样可以很好地固定光线偏转体，并且只有微小的光能损耗。
在一种优选方案中，光线偏转体带有一些空隙，利用该空隙，元件基本上是水平地传送到开口内的，从而也不会有技术上比较浪费的垂直运动。
根据一种优选方案，照明装置安装在装配头上，由此可获得一个特别高的装配效率，从而可以确保：在自动装配机中，装配头无需为每次位置识别而运来一个特殊的位置识别装置。
在所述的装置中优选地装入了一种光线偏转体，它在装入后，还可以解决诸如在元件生产过程中出现的照明问题。
本发明还建议了一种用于元件测位及/或元件接线位置检查的方法，其中，利用从上方垂直入射的光线、多面倾斜入射的光线以及水平投射到元件侧面的入射光线对元件进行照明，并且，元件在后接有图像分析单元的摄像机上成像。摄像机的图像区域通过垂直入射光、多面倾斜入射光和水平入射光照亮。
附图说明
借助实施范例，可根据附图来更详细地阐述本发明。
其中：
附图1示出了本发明测位装置的剖面图，
附图2示出了照明方式图，
附图3示出了本发明光线偏转体沿附图4中剖面线A-A的剖面图示，而附图4为光线偏转体的俯视图。
具体实施方式
附图1示出的是一种用于元件2测位及/或元件接线14位置检查的装置1。对此，在设计装置1时，它能够固定到自动装配机的装配头3上。为此，装配头3包括一个可旋转支撑的吸管支架4(六角头)，它用吸管5把元件2从输送装置(图中没绘出)那里接过来。装置1带有一种利用垂直入射光25从上方对元件2进行照明的第一器具，在此，对于元件2中反射程度比较好的表面，如印刷电路板线路或触点14等平坦表面，它们能够很好地被识别。在这种照明方式中，设置的是一个由第一组发光二极管6组成的第一光源，它发出的光线穿过第一个具有部分透过性的镜片7，然后经过第二个镜片8的垂直反射而投射到元件2的表面上。同样，被照明元件的图像也通过第二个镜片8和具有部分透过性的镜片7得出，利用一个诸如物镜的光学成像装置10，元件便可以在测位装置1内的摄像机11上成像。摄像机11与图像分析单元(图上未画出)连接在一起，在图像分析单元中，元件2在装配头3上的位置通过与给定的位置相比较而确定下来。另外，还设有利用多面倾斜入射光26进行元件照明的第二器具。第二器具包括由第二组发光二极管15组成的第二光源和一个第三反射装置13，此反射装置改变第二光源发出的光线的方向，使它多面倾斜地照到元件2上。通过第二个镜片8和具有部分透过性的镜片7又可在摄像机11上成像。
此外，还设计了元件2照明的第三器具，该器具利用水平入射光27对元件2的侧面进行照射，从而使元件2侧面的突出结构，如接线14等能够被识别。这三种照明方式在附图2中再次清楚地被示出。第三器具包括一个第三光源，它由第三组发光二极管16组成，而这些发光二极管则固定在光线偏转体18上的支撑装置17中。光线偏转体18由透明材料制成，如玻璃或光学透明塑料(PC、聚酯、商业用名Makralon或PMMA、聚甲基丙烯酸酯、商业用名有机玻璃等)。从第三组发光二极管16发出的光在光线偏转体18中偏转后，达到位于光线偏转体18开口内的元件2侧面。同样，经过第二个镜片8和具有部分透过性的镜片7，可在摄像机11上得到图像。光线偏转体也可以用一个图中没有示出的第四反射装置来代替，用它来把光线偏转至水平面中。
光线偏转体18由附图4的俯视图和附图3的沿轴A-A的剖面图详细示出。在设计成管状的支撑装置17中，安装有第三组发光二极管16。它们发出的光线进入光线偏转体18中，在第一壁(外壁)21上被全反射，并穿过第二壁(内壁)22进入光线偏转体18的开口20内，由此照到元件2的侧面上。此外，光线偏转体18还带有固定装置23，利用它们，光线偏转体18可以固定在装置1的外壳24上，以进行位置识别工作。上方的垂直入射光以及多面倾斜入射光均通过开口20照到元件2上。同样，摄像机11上的图像也是通过光线偏转体18的开口20得到的。为了能在开口20中基本水平地传送元件2，光线偏转体18还带有空隙28。由此，元件2可以避免技术上比较浪费的垂直运动。
带有镜片(7、8、13)和发光二极管(6、12、15)的装置是非常简单且又节省空间的，因而它可以固定在装配头3上。这样，由于无需另外起动单独的工作台来进行位置识别，所以大大地节约了装配时间。为此，也提高了自动装配机的装配效率。

Claims (14)

1.用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，它带有利用垂直入射光(25)从上方对元件(2)进行照明的第一器具、利用多面倾斜入射光(26)对元件(2)进行照明的第二器具、利用水平入射光(27)照射元件(2)的侧面以对元件(2)进行照明的第三器具、以及一种后接有图像分析单元的摄像机(11)，
其特征在于，
三种照明器具构造为反射光源的形式，并且单个摄像机(11)的图像区域被照亮，
摄像机(11)摄入的是接线(14)及/或元件(2)的基本垂直向上的反射光。
2.根据权利要求1的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
利用垂直入射光从上方对元件(2)进行照明的第一器具包括一个第一光源(6)和第一个具有部分透过性的镜片(7)，第一光源(6)发出的光线穿过此镜片照到元件(2)上。
3.根据权利要求2的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
第一光源由第一组发光二极管(6)构成。
4.根据权利要求1，2或3之一的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
利用多面倾斜入射光对元件(2)进行照明的第二器具包括一个第二光源(12)和一个反射装置(13)，该装置将第二光源(12)发出的光线偏转后，多面倾斜地照射到元件(2)上。
5.根据权利要求4的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
第二光源由第二组发光二极管(12)组成。
6.根据权利要求1至3之一的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
利用水平入射光对元件(2)进行照明的第三器具包括一个第三光源(15)和一个光线偏转体(18)，
光线偏转体(18)包括一个可以使元件(2)直接通过的开口(20)，
光线偏转体(18)具有一个按如下形式构造的第一外壁(21)，即从第三光源(15)投射到光线偏转体(18)中的光线，它们沿开口(20)的方向在第一壁(21)上被反射，并通过为开口(20)而设的第二内壁(22)投射到元件(2)上。
7.根据权利要求6的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
第三光源由第三组发光二极管(15)构成。
8.根据权利要求6的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
光线偏转体(18)由光学透明塑料制成。
9.根据权利要求6的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
光线偏转体(18)包括一个为第三光源(15)而设的支撑装置(17)，支撑装置(17)作如下设计，即让第三光源(15)发出的光线射入光线偏转体(18)。
10.根据权利要求6的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)，
其特征在于，
光线偏转体(18)上带有一种空隙(28)，由此使元件(2)在开口(20)中基本水平地传送。
11.一种装配头(3)，该装配头上装有一种根据权利要求1至10的用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的装置(1)。
12.光线偏转体(18)，尤其是用于权利要求6的装置(1)的光线偏转体，
带有一个为第三光源(15)而设的支撑装置(17)，此处的支撑装置作这样设计，即让第三光源(15)发出的光线射入光线偏转体(18)，
带有一个为元件(2)而设的开口(20)，
带有一个按如下形式构造的第一外壁(21)，即射入光线偏转体(18)内的光线在开口(20)的方向上被偏转，并通过为开口而设的第二内壁(22)投射到元件(2)的侧面上，
其特征在于，
光线偏转体(18)内带有空隙(28)，由此使元件(2)能够在开口(20)内基本水平地传送，
带有固定装置(23)，以解决装置(1)的固定问题。
13.根据权利要求12的光线偏转体(18)，
其特征在于，
光线偏转体(18)由一种光学透明塑料制成。
14.用于元件(2)测位及/或元件(2)接线(14)位置检查的方法，它尤其利用根据权利要求1的装置(1)，
其中，利用从上方垂直入射的光线(25)、多面倾斜入射的光线(26)以及水平投射到元件(2)侧面的入射光线(27)对元件(2)进行照明，并且，元件(2)在后接有图像分析单元的摄像机(11)上成像，
其特征在于，
摄像机(11)的图像区域通过垂直入射光(25)、多面倾斜入射光(26)和水平入射光(27)照亮。
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