CN1630468A - 电子器件识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种电子器件识别方法及装置，即使在吸嘴的吸附位置偏离芯片器件的中心的状态下进行拍摄，也能够正确识别芯片器件。本发明的电子器件装配装置(10)在同轴照明(23)基础上设置了下方照明(25)和侧面照明(27)，在变化照明角度进行光的照射的同时，通过图像识别处理判断是否拍到了吸嘴的下面，读取将从被吸附在吸嘴上的芯片器件露出的部分减少到不影响图像识别处理的程度之后所拍摄的图像，通过图像识别处理生成图像识别数据。

Description

电子器件识别方法及装置

技术领域

本发明涉及根据从下方拍摄被吸附和保持在吸嘴上的电子器件而得到的图像，对电子器件的位置进行图像识别的电子器件识别方法及装置。

背景技术

在电子器件制造领域中，作为高精度地定位电子器件和基板的方法，广泛使用应用图像识别的方法。该方法通过识别对基板和电子器件进行拍摄而得到的图像，来检测基板的基板标识和电子器件的电极、边缘部或重心部等位置。

在该图像识别的电子器件的位置检测中，将电子器件吸附和保持在吸嘴上，使其在摄像装置的上方移动，并用CCD照相机进行拍摄。但是，近年来对电路配置基板要求高密度、高精度化，并且作为电子器件大多采用芯片器件，也实现了芯片器件的微型化。因此，如果在吸嘴的吸附位置偏离芯片器件中心的状态下进行拍摄，则如图5(a)所示，从芯片器件露出来的吸嘴下表面也被拍摄进来，所以无法正确进行图像识别。

因此，对吸附芯片器件的吸嘴的吸附面进行黑色处理，在黑色处理表面涂覆维氏硬度为大于等于2000kg/mm²的硬质碳膜。另外，上述硬质碳膜被称作DLC膜。通过黑色处理，从吸附在吸嘴上的芯片器件露出来的部分不被拍摄进去，而且通过涂覆DLC膜可以防止黑色处理被磨损而脱落(例如，参照专利文献1)。

而且，由于在用于器件识别的拍摄中最佳亮度根据芯片器件的大小和引线间隔等而不同，所以，作为获得合适的图像的装置，是采用按器件种类的不同，存储照明光亮的调整值，对应被吸附在吸嘴上的器件，读出存储的调整值，根据调整值控制照明的光量(例如，参照专利文献2)。

【专利文献1】特开平6-244592号公报

【专利文献2】特许第3308228号公报

然而，DLC膜涂层的厚度大约为1μm，在反复进行多达几十万次的芯片器件的吸附、保持、装配的过程中，与芯片器件之间的磨损将导致涂层和黑色处理部的脱落。并且，仅靠控制照明的光量，不能避免来自吸嘴下表面的反射光，从而存在着由于从吸附在吸嘴上的芯片器件露出的部分被拍摄进去而无法准确进行图像识别的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子器件识别方法及装置，即除了同轴照明以外，还设置下方照明和侧面照明，在转换照明角度照射光的同时，通过图像识别处理来判断吸嘴下面是否被摄入，读取将从吸附的芯片器件露出的部分减少到不影响图像识别处理的程度后而拍摄的图像，从而减少识别错误的发生。因此，本发明的目的在于，即使涂层和黑色处理部被磨去，也可以正确而切实地进行图像识别。

为了解决上述的问题，本发明之一采用一种在电子器件被吸附并保持在吸嘴的吸附面上的状态下，通过向所述电子器件照射光并进行拍摄，对所述电子器件的图像进行图像识别处理，来进行电子器件的装配的电子器件装配机的电子器件识别方法，该方法在所述电子器件是预先指定的器件的情况下，用下方照明来照射光，拍摄所述器件，通过对利用所述下方照明拍摄的图像进行图像识别处理而生成形状比较用数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之内，则传送图像识别数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之外，则用侧面照明来照射光，再次拍摄所述器件，通过对利用所述侧面照明拍摄的图像进行图像识别处理而生成形状比较用数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之内，则传送图像识别数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果该值在容许范围之外，则传送错误。

并且本发明之二的特征在于，在本发明的之一的电子器件装配机的电子器件识别方法中，如果所述电子器件不是预先指定的器件，就用同轴照明来照射光，拍摄所述电子器件，对使用所述同轴照明拍摄的图像进行图像识别处理，传送图像识别数据。

另外，为了解决上述的问题，本发明之三构成一种在电子器件被吸附并保持在吸嘴的吸附面上的状态下，通过向所述电子器件照射光并进行拍摄，对所述电子器件的图像进行图像识别处理，来进行电子器件的装配的电子器件装配机的电子器件识别装置，其包括：照明单元，具有向所述电子器件照射光的同轴照明部、下方照明部、侧面照明部；照明切换单元，切换对所述照明单元的所述照明部的驱动；存储所拍摄的图像的图像存储单元；数据存储单元，从所述图像存储单元中抽出图像识别处理所需要的图像数据进行存储；识别运算单元，对存储在所述数据存储单元中的图像数据进行图像识别处理，生成形状比较用数据；形状比较单元，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较；控制单元，根据所述形状比较单元的比较结果，传送所述识别运算单元所处理的图像识别数据，或者控制所述照明切换单元。

根据本发明的电子器件装配机的图像识别方法及装置，在被吸附的电子器件为预先指定的器件(例如芯片器件)的情况下，首先用下方照明向芯片器件照射光进行拍摄，并且进行图像识别处理。然后，判断拍摄图像的形状是否在预先指定的范围内。如果在指定范围之外，则使用侧面照明向芯片器件照射光进行拍摄，进行图像识别处理。之后判断拍摄图像的形状是否在预先指定的范围内。这样，只采用所拍摄的呈吸附状态的吸嘴从芯片器件露出的部分不影响图像识别处理的图像，对该图像进行图像识别处理，然后，将图像识别数据传送给电子器件装配机的主控制单元，从而可以大幅度减少识别误差。

另外，还具有同轴照明，针对预先被指定的器件(例如芯片器件)以外的大型电子器件，可以使用同轴照明来向电子器件照射光进行拍摄，并且进行图像识别处理。因此能够减少图像识别时间，可以把没有识别误差的图像识别数据传送给电子器件装配机的主控制单元。

附图说明

图1是配置了电子器件识别装置的电子器件装配机的立体图。

图2是表示电子器件识别装置的照明单元的图。

图3是表示系统结构的方框图。

图4是表示利用图像处理的电子器件识别动作的流程图。

图5是表示芯片器件和吸附芯片器件的吸嘴从芯片器件露出的部分的图像的图。

图中：10-电子器件装配机；11-装配头部；12-XY传送部；13-基板搬运路；14-电子器件供给装置；15-电子器件识别装置；18-预先被指定的器件(例如芯片器件)；19-基板；20-照明装置；23-同轴照明部；25-下方照明部；27-侧面照明部；29-CCD照相机；31-A/D转换部；32-图像存储单元；33-数据存储单元；34-识别运算单元；35-形状比较单元；36-控制单元；37-照明切换单元；38-主控制单元。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是作为本发明的一个实施方式的配置有识别装置的电子器件装配机的立体图。图2是电子器件识别装置的照明单元，图3是表示系统结构的方框图，图4是表示利用了图像处理的电子器件识别装置的动作的流程图，图5是表示芯片器件和吸附有芯片器件的吸嘴的从芯片器件露出的部分的图像图。

首先，参照图1，对电子器件装配机10的整体结构进行说明。图1中，13为基板搬运路。在基板搬运路13的中央部附近保持着由基板搬运路13搬运来的基板10。装配头部11支撑在XY传送部12上，可以水平移动。装配头部11上配设有吸附并保持电子器件的吸嘴。装配头部11在该吸嘴的下端部真空吸附有用于向电子器件供给装置(过滤器)14的电子器件供给位置供给的电子器件(芯片器件)18，并在电子器件识别装置15的上方进行XY移动。电子器件识别装置15拍摄芯片器件的下面，根据图像识别处理运算吸附并保持的芯片器件的吸附偏移量(XY误差、角度误差)，并相对于基板19的正规配置位置进行位置校正，配置在基板19上。

参照图2，对电子器件识别装置15的照明单元20的结构进行说明。图2中示出由同轴照明部23、下方照明部25、侧面照明部27构成的照明单元20。

在同轴照明部23中，多个LED21呈二维(平面)排列，并且该同轴照明部被安装在作为垂直平板的框体22上，使LED21的排列面呈垂直的状态。图中框体22示出了左右部分，但实际上在前后也进行了配置，构成了围照明部的结构。在同轴照明部23的聚光面上配置有散射板24，以便形成均匀的照明光。

在由框体22包围的空间的垂直中心线与同轴照明部23的水平方向中心线的交点部配置有相对于同轴照明部23形成45度角的半反射镜28。透过散射板24的照明光由半反射镜28向上方反射，从正下方向被吸附并保持在吸嘴16上的芯片器件18照射光。并且由芯片器件18向下方反射的光透过半反射镜28，利用CCD照相机29拍摄芯片器件184。

在下方照明部25中，多个LED21呈二维(平面)排列，该下方照明部安装在框体22上，使LED21的排列面呈水平的状态，并在同轴照明部23的上部。图中下方照明部25示出了左右部分，但实际上在前后也进行了配置，构成包围照明部的结构。另外，各下方照明部25的内侧边缘部(靠近框体22的边缘部的相反侧)形成为不进入CCD照相机29的视野中的尺寸。在下方照明部25的上表面配置有用于形成均匀的照明光散射板26，透过散射板2的照明光从斜下方向吸附和保持在吸嘴16上的芯片18照射光。并且通过芯片器件18向下方反射的光透过半反射镜28，用CCD照相机29拍摄芯片器件18。

在侧面照明部27中，多个LED21呈二维(平面)配置，并且该侧面照明部以LED 21的排列面呈垂直的状态配置在框体22上，并且位于下方照明部25的上方。图中侧面照明部27示出了左右部分，但实际上在前后也进行配置，构成包围照明部的结构。另外，为了不妨碍下方照明部25的照明，侧面照明部27配置在下方照明部25的LED21的排列外侧(靠近框体22的一侧)。照明光从斜下方照射到吸附并保持在吸嘴16上的芯片器件18上。并且通过芯片器件18向下方反射的光透过半反射镜28，利用CCD照相机29拍摄芯片器件18。

下面，参照图3对电子器件识别装置10的控制系统的结构进行说明。

图2中，CCD照相机29拍摄电子器件18，并经过A/D转换部31将图像数据传送给图像存储单元32。图像存储单元32存储经A/D转换过的图像数据。并且为了缩短图像识别处理时间，从图像存储单元32抽出进行图像处理部分的数据，并存储在数据存储单元33中。

识别运算单元34对存储在数据存储单元33中的图像数据进行图像识别处理，并检测电子器件的电极、边缘部或重心部等位置和角度。图像识别处理是通过图案匹配方法、二值化方法等根据器件的种类和大小而预先指定的方法来进行的。这里在电子器件为芯片器件的情况下，生成用来判断吸嘴是否作为图像而被读取的形状比较用数据。所述生成数据的方法可以预先指定，如果是图案匹配方法，则计算最高匹配率；如果是轮廓跟踪方法，则计算图像的轮廓长度；如果是面积方法，则计算图像的面积。

形状比较单元35接收由识别运算单元34计算的形状比较用数据，并且将OK或NG的判断结果传送给控制单元36。在最高匹配率的情况下，如果形状比较用数据比预先指定的值大，则为OK，如果小则为NG。在轮廓长度的情况下，如果形状比较用数据在预先指定的范围内，则为OK，如果在指定范围之外，则为NG。在面积的情况下，如果形状比较用数据在预先指定的范围内，则为OK，如果在预先指定的范围之外，则为NG。

控制单元36为对整个电子器件识别装置15进行控制的部分，然而只对涉及本发明的部分进行说明。如果不是芯片器件，则控制单元36从识别运算单元34获取电子器件的电极、边缘部或重心部等位置和角度的图像数据，传送给电子器件装配机10的主控制单元38。在是芯片器件的情况下，如果比较用单元35的判断结果为OK，则从识别运算单元34获取重心部的位置和角度的图像识别数据，并传送给电子器件装配机10的主控制单元38。如果形状比较单元35的判断结果为NG，在把照明转换的控制信号传送给照明转换单元37的同时，将摄像信号传送给CCD照相机。

照明切换单元37根据控制单元36的控制信号，使同轴照明部23、下方照明部25、侧面照明部27中的任意一方动作来进行照明，或者使组合动作来进行照明，或者使照明的亮度降低来进行照明。

在此，参照图5对与OK和NG相对应的图像进行说明。由CCD照相机拍摄的图像为m×n的像素的二维排列，各个像素具有像素值，通常的值为0～255。对CCD照射强光的部分的像素值高，照射弱光的部分的像素值低。图中是由黑白两种颜色表示，无法表现像素值，因此将黑色多的部分作为像素值高的部分来表示，而黑色少的部分作为像素值低的部分来表示。图5(a)中32是芯片器件的图像、31是露出的吸嘴下面的图像。31和32都是像素值高(黑的部分多)的部分。在这种情况下，无法将31和32区分开，会把31和32合并的部分当作芯片来进行图像识别，因此在形状比较中判断为NG。在图5(b)中，31为露出的吸嘴下面的图像，为像素值低(黑色少)的部分。由于从32的像素值高(黑色多)的部分可以区分31的部分，因此只是把32作为芯片器件行图像识别，在形状比较中判断为OK。通过切换照明部，可以生成如图5(b)的图像而进行图像识别。

电子器件识别装置15的结构如以上所述，下面对其动作进行说明。首先，装配头部11将电子器件吸附在吸嘴上并进行XY移动，以使电子器件位于电子器件识别装置15的上方(摄像位置)。图4中，对吸附在吸嘴上的电子器件是否为芯片器件进行判断(步骤ST1)。如果不是芯片器件，则使同轴照明部动作，并照射光来拍摄电子器件(步骤ST9)。通过图像识别处理，将电子器件的电极、边缘部和重心部等位置和角度传送给电子器件装配机10的主控制单元38(步骤ST11)。

如果是芯片器件，则使下方照明部动作来照射光，拍摄芯片器件(步骤ST2)。通过图像识别处理，生成用来进行判断吸嘴是否作为图像被读取的形状比较用数据(步骤ST3)。接着，对形状是否为被容许的形状进行判断(步骤ST4)。如果是容许的形状，将芯片器件的重心部位置和角度的图像识别数据传送给电子器件装置机10的主控制单元38中(步骤ST11)。

如果是不容许的形状，则使侧面照明部动作来照射光，拍摄芯片器件(步骤ST5)。通过图像识别处理生成用来判断吸嘴是否作为图像被读取的形状比较用数据(步骤ST6)。接着，进行是否为容许形状的判断(步骤ST7)。如果是容许形状，将芯片器件的重心部位置和角度的图像识别数据传送给电子器件装置机10的主控制单元38中(步骤ST11)。

如果是不容许的形状，将错误传送给电子器件装置机10的主控制单元38中(步骤ST8)。

另外，在是芯片器件的情况下，也可以在步骤ST1进入步骤ST2之前，可以插入如下几个动作，即使下方照明和侧面照明动作来照射光，拍摄芯片器件；通过图像识别处理生成用来判断吸嘴是否作为图像而被读取的形状比较用数据；进行是否为容许的形状的判断。

另外，在从步骤ST4进入步骤ST5之前，可以插入如下几个动作，即使下方照明动作，以使其亮度成为约1/2，并且使侧面照明动作来照射光，拍摄芯片器件；通过图像识别处理生成用来判断吸嘴是否作为图像而被读取的形状比较用数据；进行是否为容许的形状的判断。

另外，所谓预先指定的器件是根据吸嘴的外形和器件的尺寸的关系而指定的器件，并不局限于芯片器件。

作为其他利用领域，也可以在例如通过对激光二极管芯片的外形进行识别，把激光二极管芯片定位在副安装基板(sub mount)上，进行装配的芯片焊接技术中。

Claims (3)

1.一种电子器件装配机的电子器件识别方法，在电子器件被吸附并保持在吸嘴的吸附面上的状态下，通过向所述电子器件照射光并进行拍摄，对所述电子器件的图像进行图像识别处理，来进行电子器件的装配，其特征在于，在所述电子器件是预先指定的器件的情况下，用下方照明来照射光，拍摄所述器件，通过对利用所述下方照明拍摄的图像进行图像识别处理而生成形状比较用数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之内，则传送图像识别数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之外，则用侧面照明来照射光，再次拍摄所述器件，通过对利用所述侧面照明拍摄的图像进行图像识别处理而生成形状比较用数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果在容许范围之内，则传送图像识别数据，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较，如果该值在容许范围之外，则传送错误。

2.根据权利要求1所述的电子器件装配机的电子器件识别方法，其特征在于，

如果所述电子器件不是预先指定的器件，则用同轴照明来照射光，拍摄所述电子器件，对利用所述同轴照明拍摄的图像进行图像识别处理，并传送图像识别数据。

3.一种电子器件装配机的电子器件识别装置，在电子器件被吸附并保持在吸嘴的吸附面上的状态下，通过向所述电子器件照射光并进行拍摄，对所述电子器件的图像进行图像识别处理，来进行电子器件的装配，其特征在于，包括：

照明单元，具有向所述电子器件照射光的同轴照明部、下方照明部、侧面照明部；

照明切换单元，切换对所述照明单元的所述照明部的驱动；

存储所拍摄的图像的图像存储单元；

数据存储单元，从所述图像存储单元中抽出图像识别处理所需要的图像数据进行存储；

识别运算单元，对存储在所述数据存储单元中的图像数据进行图像识别处理，生成形状比较用数据；

形状比较单元，将所述形状比较用数据与预先指定的值进行比较；

控制单元，根据所述形状比较单元的比较结果，传送所述识别运算单元所处理的图像识别数据，或者控制所述照明切换单元。

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