CN112334762A - 异物检测方法及电子元件安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供能够检测附着于引脚元件的引脚的异物的异物检测方法及电子元件安装装置。从侧方向径向元件的包含引脚的前端的引脚部分照射光，并从下方拍摄。基于拍摄到的图像数据来确定引脚的位置。基于确定出的引脚的位置，设定基于预定安装的通孔的检测范围。拍摄到的图像成为异物的部分的亮度较高的图像。于是，基于检测范围中的亮度的变化来检测异物。

Description

异物检测方法及电子元件安装装置

技术领域

本发明涉及异物检测方法及电子元件安装装置。

背景技术

以往，例如在利用吸嘴吸附电子元件并向基板安装的电子元件安装装置中，存在使用拍摄了电子元件的图像来进行检查的技术。例如在专利文献1中公开了如下的技术：基于拍摄带插入销的电子元件而得到的图像来检测电子元件的电极及插入销的位置，判定插入销相对于通过电极位置而计算出的元件中心的相对位置是否处于容许范围内。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平11-145600号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在引脚元件向基板安装前引脚被切断成预定的长度，有时在切断中在引脚的前端产生毛刺。毛刺可能会在向基板安装时从引脚离开而附着于基板。于是，要求在向基板安装之前检测附着于引脚元件的引脚的毛刺等异物的技术。

本申请鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供能够检测附着于引脚元件的引脚的异物的技术。

用于解决课题的手段

本说明书公开一种异物检测方法，包含如下的步骤：照射步骤，从引脚元件的侧方向引脚元件的包含引脚前端的引脚部分照射光；拍摄步骤，拍摄被照射了光的引脚；确定步骤，基于拍摄到的图像来确定引脚的位置；及检测步骤，基于预定区域的图像中的亮度的变化来检测异物，上述预定区域基于确定出的引脚的位置。

另外，本说明书公开一种电子元件安装装置，具备：安装头，保持引脚元件；照射部，从由安装头保持的引脚元件的侧方向引脚元件的包含引脚前端的引脚部分照射光；拍摄部，拍摄被照射了光的引脚；及图像处理部，对由拍摄部拍摄到的图像进行处理，图像处理部基于图像而确定引脚的位置，基于预定区域的图像中的亮度的变化来检测异物，上述预定区域基于确定出的引脚的位置。

发明效果

根据本公开，能够提供能够检测附着于引脚元件的引脚的异物的异物检测方法及电子元件安装装置。

附图说明

图1是示出电子元件安装装置的立体图。

图2是示出送出装置和切断装置的立体图。

图3是零件相机的示意图。

图4是示出未附着异物的引脚的拍摄图像的图。

图5是示出电子元件安装装置的控制系统的框图。

图6是示出附着有异物的引脚的示意图。

图7是示出附着有异物的引脚的拍摄图像的图。

图8是异物检测处理的流程图。

图9是说明引脚及通孔的位置关系的图。

图10是说明检测范围的图。

图11是示出异物检测处理中的累计亮度的结果的坐标图。

具体实施方式

图1示出电子元件安装装置10。电子元件安装装置10由两台电子元件安装机(以下，有时省略成“安装机”)14构成。各安装机14主要具备：安装机主体20、输送装置22、移动装置24、安装头26、供给装置28及零件相机110。

安装机主体20由框架部32和架设于该框架部32的梁部34构成。输送装置22具备两个输送机装置40、42。这两个输送机装置40、42分别输送支撑于各输送机装置40、42的例如印刷基板等基板。另外，在以下的说明中，将基板的输送方向称作X方向，将与该方向垂直的水平的方向称作Y方向，将铅垂方向称作Z方向。

移动装置24是XY机器人型的移动装置，使滑动件50向任意的位置移动。并且，通过在滑动件50上安装安装头26，而安装头26向框架部32上的任意的位置移动。安装头26具有设于下端面的吸嘴60。吸嘴60通过负压而吸附保持电子元件，通过正压而使保持的电子元件脱离。

安装头26对基板安装电子元件。在安装头26的下端面设有吸嘴60。吸嘴60经由负压空气、正压空气通路而通向正负压供给装置(图示省略)。由此，吸嘴60通过负压而吸附保持电子元件，通过正压而使保持的电子元件脱离。另外，安装头26具有使吸嘴60进行升降的吸嘴升降装置(图示省略)，变更保持的电子元件的上下方向上的位置。

零件相机110配置于输送装置22与供给装置28之间，拍摄保持于安装头26的电子元件。

接着，使用图2对供给径向元件102的带式供料器70进行说明。带式供料器70保持径向元件102被编带而成的元件编带100。径向元件102具有主体部106和从主体部106的底面向相同的方向延伸出的两个引脚108。元件编带100的两个引脚108的下端部被编带于载带104。带式供料器70具有切断装置84及送出装置80等。另外，在带式供料器70的说明中，有时将配置有切断装置84的一侧记为前方侧，将与该前方侧相反的一侧记为后方侧。

送出装置80对元件编带100以使引脚108的轴与Z轴平行的方式向带式供料器70的前方拉出。切断装置84具有固定部件190、摆动部件192及固定侧夹持板200等。在摆动部件192的上端面固定有未图示的可动刀。通过送出装置80，径向元件102的引脚108向固定部件190的上端部与摆动部件192的上端部之间插入。切断装置84通过使摆动部件192的上端部向接近固定部件190的方向摆动而利用可动刀将进入到固定部件190的上端部与摆动部件192的上端部之间的引脚108切断。如上述这样，通过带式供料器70供给引脚108被切断成预定的长度的径向元件102。

接着，关于零件相机110，以径向元件102为例，使用图3进行详细叙述。零件相机110具有照射部111及拍摄部112。拍摄部112配置于照射部111的下方，从下方拍摄由照射部111照明后的径向元件102。照射部111在来自上方的视角下以包围拍摄部112的方式具有例如四个发光部114。发光部114具有例如激光光源等，在来自上方的视角下以朝着拍摄部112投光的方式配置。另外，发光部114照射在来自侧方的视角下具有预定宽度的光L。在拍摄时，保持于安装头26的径向元件102在来自上方的视角下在拍摄部112的上方、以使在来自侧方的视角下包含引脚108的前端的引脚部分位于光L的方式移动。从发光部114发出的光L由引脚108的前端反射，反射后的光进入拍摄部112。因此，如图4所示，由拍摄部112拍摄到的图像130成为引脚108的部分的亮度较高的图像。另外，如后所述，通过控制装置140，基于拍摄到的图像130来确定引脚108的位置，并修正基板上的安装位置。在以下的说明中，有时将由拍摄部112拍摄到的图像称作拍摄图像。

接着，关于安装机14的安装作业，以径向元件102为例进行说明。基板由输送机装置40、42输送至预定的位置，由基板保持装置48固定。另一方面，移动装置24使安装头26移动至供给装置28。接着，吸嘴60下降至由供给装置28送出的引脚108被切断后的径向元件102的位置，吸附保持径向元件102。然后，吸嘴60上升。接着，移动装置24使安装头26向零件相机110的位置移动，零件相机110拍摄径向元件102。接着，移动装置24使安装头26移动至基板的安装位置的上方。接着，吸嘴60下降至基板位置，使引脚108插入于基板的通孔150(图9)的状态下的径向元件102脱离。这样，通过安装头26向基板安装径向元件102。

使用图5对安装机14的控制系统的结构进行说明。安装机14除了上述结构以外，还具备控制装置140、图像处理装置148、标记相机120等。控制装置140具有CPU141、RAM142、ROM143、存储部144等。CPU141通过执行存储于ROM143的各种程序来控制电连接的各部分。在此，各部分是输送装置22、移动装置24、安装头26、供给装置28、图像处理装置148等。RAM142作为用于供CPU141执行各种处理的主存储装置而使用。在ROM143中存储有控制程序及各种数据等。存储部144由例如快闪存储器等实现，记录有作业数据145及各种信息等。在作业数据145中包含安装作业的作业工序的信息等，控制装置140通过按照作业数据145控制各部分来实施安装作业。另外，在作业数据145中，除了上述以外，还包含径向元件102的引脚108的直径、基板上的通孔150的直径、径向元件102在基板上的安装位置等信息。

标记相机120以朝向下方的状态固定于滑动件50的下表面，例如拍摄形成于基板的基板定位用的基准标记等。图像处理装置148通过例如计算机等实现，对标记相机120及零件相机110拍摄到的图像数据进行图像处理。详细而言，将图像数据中包含的例如电子元件等的外形的位置数值化，并将数值化后的数据向CPU141输出。

由于引脚108由切断装置84切断，所以有时会在切断面产生毛刺或者在之前的切断中附着于可动刀的切屑在接触时向引脚108附着。在以下的说明中，将这样的毛刺、切屑等统称为异物。另外，这里的异物不限于上述情况，能够设为偏离引脚108的本来的形状的物体。异物可能会在向基板安装时从引脚108离开并向基板附着。于是，接下来对在向基板安装之前检测附着于径向元件102的引脚108的异物的方法进行说明。

首先，对检测方法的概要进行说明。在附着有异物119的情况下，光L会被异物119反射，因此由零件相机110拍摄的图像成为异物119部分的亮度较高的图像。因此，在本检测方法中，根据有无由零件相机110拍摄的图像中的除了引脚108以外的亮度较高的部分来判断有无异物119。然而，引脚108上的异物119附着的位置是各种各样的。例如在引脚108的前端部附着有异物119的情况下，引脚108的图像和异物119的图像成为连续的图像。另外，例如，在附着有如图6所示的形状的异物119时，如图7所示，异物119被拍摄于从引脚108离开的位置。这是因为，从发光部114照射的光L是预定宽度的光，因此仅由光L照射的部分被拍摄。这样，根据异物119附着的位置不同，有时在从引脚108离开的位置拍摄到异物119。然而，在安装作业中，通过使用了拍摄图像的基于卡尺工具的边缘的检测来确定引脚108的位置。然而，在用于确定引脚108的位置的卡尺工具中，尤其难以检测在从引脚108离开的位置拍摄的异物119。接下来，说明关于在从引脚108离开的位置拍摄到的异物119也能够检测的检测方法。

对检测方法的详情进行说明。控制装置140及图像处理装置148通过协同地执行图8所示的异物检测处理来检测异物119。控制装置140按照作业数据145来执行异物检测处理。首先，控制装置140使照射部111从侧方向保持于安装头26的径向元件102的包含引脚108的前端的引脚部分照射光L，使拍摄部112从下方拍摄被照射了光L的引脚108(S1)。接着，图像处理装置148基于从零件相机110的拍摄部112发送来的图像数据来确定引脚108的位置(S2)。详细而言，例如，确定引脚108的中心位置。接着，基于基板的预定安装的通孔150的位置来设定检测异物的图像中的检测范围(S3)。

关于步骤S3，使用图9进行说明。图9是以与拍摄图像相同的视角即在从引脚108的前端朝向主体部106的方向上观察径向元件102时的图。当通过拍摄图像确定了引脚108的中心位置后，基于引脚108的中心位置来决定预定安装的通孔150在拍摄图像中的位置。检测范围151被设为以直径D的通孔150的外周为内周而具有宽度W的圆环状的范围。在此，将检测范围151设为以通孔150的外周为内周的圆环状的范围是为了，在此关于处于能够穿过通孔150的范围的异物119，不设为错误。这是因为，即使异物119附着于引脚108，若能够穿过通孔150，则与通孔150接触的可能性也较低，异物119从引脚108离开的可能性较低。

接着，关于圆环状的检测范围151，针对每个预定范围累计亮度(S4，图8)。关于步骤S4，使用图10进行说明。在此，使用图10所示的坐标来进行说明。即，以检测范围151的中心为原点，将纸面右方向设为X轴，将上方向设为Y轴。在此，将X轴负方向设为0°，顺时针地规定角度。在步骤S4中，将检测范围151划分成中心角为角度a°的扇状的范围，累计扇状的范围的亮度。并且，设为累计到的亮度与角度建立了对应的数据。另外，图10所示的a°并不限定角度的大小。图11例示将累计到的亮度与角度建立了对应的数据坐标图化后的图。图11是将横轴设为角度且将纵轴设为亮度的图。如图11所示，例如，在异物119处于角度180°的情况下，对应的范围的亮度变高。于是，在异物检测处理中，根据有无阈值以上的亮度来判断有无异物。

返回图8，图像处理装置148判断是否存在累计到的亮度为阈值以上的范围(S5)。若判断为存在阈值以上的范围(S5：是)，则向控制装置140发送检测到异物119这一主旨(S6)，并结束异物检测处理。另外，控制装置140当被发送了检测到异物119这一主旨时，作为错误而不进行该径向元件102的安装作业。另一方面，若判断为不存在阈值以上的范围(S5：否)，则结束异物检测处理。另外，在步骤S5中判断为否的情况下，基于确定出的引脚的位置来修正保持的径向元件102的位置，将引脚108向通孔150插入而向基板安装。

在上述实施方式中，图像处理装置148是图像处理部的一例。步骤S1是照射步骤及拍摄步骤的一例，步骤S2是确定步骤的一例，步骤S3～S6是检测步骤的一例。检测范围151是预定区域的一例。步骤S5中的阈值是预定值的一例。

根据以上说明的实施方式，起到以下的效果。

照射部111从侧方向保持于安装头26的径向元件102的包含引脚108的前端的引脚部分照射光L。拍摄部112从下方拍摄被照射了光L的引脚108。图像处理装置148基于图像数据来确定引脚108的位置(S3)，基于确定出的引脚108的位置来设定检测范围151(S3)，基于检测范围151中的亮度的变化来检测异物119。由于照射的光L向引脚108中的包含前端的部分照射，因此在引脚108附着有异物119的情况下，拍摄到的图像成为引脚108及附着于引脚108的异物的部分的亮度较高的图像。因此，能够通过基于以引脚108的位置为基准的检测范围151中的亮度的变化，而检测附着于引脚108的异物119。

另外，检测范围151是不包含引脚108的占有区域且以预定供引脚108插入的通孔150的外周为内周的具有宽度W的区域。由此，能够检测出无法穿过通孔150的异物119。通过将检测范围151预先设为不包含引脚108的占有区域的区域，能够排除拍摄图像中的与引脚108处的反射对应的高亮度的区域，能够高效地仅提取与异物119处的反射对应的亮度较高的区域。另外，能够通过限定为具有宽度W的区域，而减少图像的数据量来减少处理的负荷。

另外，图像处理装置148对沿着检测范围151的圆周方向的预定范围中的亮度进行累计(S4)，判断累计到的亮度是否为阈值以上(S5)，在为阈值以上的情况下认为存在异物(S6)。由此，能够根据累计到的亮度是否为阈值以上来检测异物119。

接着，对异物检测处理的另一例进行说明。

与上述步骤S4、S5不同，也可以关于检测范围151的拍摄图像使用阈值进行二值化处理，根据有无阈值以上的区域来检测异物。由此，能够利用二值化处理根据有无阈值以上的区域来检测异物119。

接着，对检测范围151的另一例进行说明。

在上述中，将检测范围151说明成以通孔150的外周为内周的范围，但也可以与此不同而设为以引脚108的外周为内周且具有预定宽度的范围。由此，能够不管通孔150的形状而检测附着于引脚108的异物119。即使是能够穿过通孔150的异物119，也可想到在通过安装头26而直到基板的安装位置为止的移动期间落下的情况。在这样的情况下，能够通过设为以引脚108的外周为内周且具有预定宽度的范围，来检测附着于引脚108的异物119。另外，在该结构的情况下，最好将相对于确定出的引脚108的中心位置以作业数据145中包含的引脚108的直径为外周的圆区域设为引脚108的占有区域。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能够进行不脱离本发明的主旨的范围内的各种改良、变更，这是不言而喻的。

例如，在上述中，将检测范围151说明成以通孔150的外周为内周的范围，但不限定于此。也可以设为以通孔150的外周为基准的范围，例如包含比通孔150的外周更靠内侧的范围的范围等。

另外，在上述中，作为引脚元件，例示了径向元件102，但不限定于此，例如也可以是轴向元件等。另外，虽然将检测范围151设为了圆环状，但不限定于此。检测范围151最好配合通孔150的形状或引脚的截面形状。例如，若通孔150是矩形状，则最好设为由矩形包围的范围。

另外，在上述中，作为亮度的变化量的具体的取得方法，对使用针对预定的中心角的每个预定范围对亮度进行累计而得到的值的方法进行了说明，但不限定于此。只要算出周向上的亮度变化量、亮度梯度即可，例如也可以将检测范围151进一步分割成多个圆环区域，设为针对每个该圆环区域算出周向的亮度变化量、亮度梯度的结构。

附图标记说明

10 电子元件安装装置

26 安装头

102 径向元件

108 引脚

111 照射部

112 拍摄部

140 控制装置

148 图像处理装置

151 检测范围。

Claims (6)

1.一种异物检测方法，包含如下的步骤：

照射步骤，从引脚元件的侧方向所述引脚元件的包含引脚前端的引脚部分照射光；

拍摄步骤，拍摄被照射了所述光的引脚；

确定步骤，基于拍摄到的图像来确定所述引脚的位置；及

检测步骤，基于预定区域的所述图像中的亮度的变化来检测异物，所述预定区域是基于确定出的所述引脚的位置来确定的。

2.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，

所述预定区域是不包含所述引脚的占有区域且以所述引脚预定要插入的通孔的外周为基准的具有预定宽度的区域。

3.根据权利要求1所述的异物检测方法，其中，

所述预定区域是不包含所述引脚的占有区域且以所述引脚的中心位置为中心的具有预定宽度的区域。

4.根据权利要求2或3所述的异物检测方法，其中，

使用阈值对所述预定区域的所述图像进行二值化处理，并根据是否存在所述阈值以上的区域来检测异物。

5.根据权利要求2或3所述的异物检测方法，其中

根据在所述预定区域的所述图像中沿着所述预定区域的周向的方向上的亮度的变化量是否为预定值以上来检测异物。

6.一种电子元件安装装置，具备：

安装头，保持引脚元件；

照射部，从由所述安装头保持的引脚元件的侧方向所述引脚元件的包含引脚前端的引脚部分照射光；

拍摄部，拍摄被照射了所述光的引脚；及

图像处理部，对由所述拍摄部拍摄到的图像进行处理，

所述图像处理部基于所述图像来确定所述引脚的位置，基于预定区域的所述图像中的亮度的变化来检测异物，所述预定区域是基于确定出的所述引脚的位置来确定的。

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