DE112017008107T5 - Bauteilmontagevorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Bauteilmontagevorrichtung (100) weist auf: eine Kopfeinheit (4), die einen Montagekopf (42) aufweist, der eingerichtet ist, ein Bauteil (31) auf einem Substrat (P) zu montieren; und eine an der Kopfeinheit bereitgestellte Bildaufnahmeeinheit (8), die eingerichtet ist, in der Lage zu sein, eine Ansaugposition des von dem Montagekopf anzusaugenden Bauteils und/oder eine Montageposition des von dem Montagekopf montierten Bauteils aus einer Vielzahl von Richtungen aufzunehmen, wobei die Bildaufnahmeeinheit (8) eingerichtet ist, ein erstes Bild und ein zweites Bild aufzunehmen. Die Bauteilmontagevorrichtung ist eingerichtet, das erste Bild, das von der Bildaufnahmeeinheit aufgenommen wurde, gemäß einer Abbildungsrichtung des zweiten Bilds zu vergrößern oder zu verkleinern und eine Höhenposition eines abgebildeten Ortes auf Grundlage des ersten Bilds, das vergrößert oder verkleinert wurde, und des zweiten Bilds zu erlangen.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilmontagevorrichtung.
• Technischer Hintergrund
• Eine Bauteilmontagevorrichtung ist allgemein bekannt. Eine Bauteilmontagevorrichtung wird beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-216621 offenbart.
• Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-216621 offenbart eine Bauteilmontagevorrichtung mit einer Ansaugdüse, die ein Bauteil auf einem Substrat montiert, und einem Kameramodul, das in der Lage ist, die Montageposition des von der Ansaugdüse montierten Bauteils aus einer Vielzahl von Richtungen abzubilden. Diese Bauteilmontagevorrichtung ist eingerichtet, eine dreidimensionale Position der Montage mittels Durchführen einer Stereovermessung auf Grundlage von Bildern zu messen, die aus einer Vielzahl von Richtungen aufgenommen werden.
• Stand der Technik
• Patentdokument
• Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-216621
• Darstellung der Erfindung
• Durch die Erfindung zu lösende Probleme
• Jedoch werden bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-216621 offenbarten Bauteilmontagevorrichtung bei der Durchführung der Stereomessung auf Grundlage der aus einer Vielzahl von Richtungen aufgenommenen Bilder Bilder, die aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen wurden, verglichen (abgeglichen) und analysiert. In diesem Fall unterscheiden sich die Abmessungen von in den Bildern abzubildenden Zielen zwischen den Bilden, die aus der Vielzahl von Richtungen aufgenommen wurden, und somit ist es nachteilig schwierig, eine Vielzahl von Bildern exakt zu vergleichen (abzugleichen). Folglich besteht ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, die dreidimensionale Position (Höhenposition) zur Montage genau zu messen.
• Mittel zur Lösung des Problems
• Die vorliegende Erfindung erfolgte, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bauteilmontagevorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, die Höhenposition eines von einer Bildaufnahmeeinrichtung abgebildeten Ortes exakt zu erlangen.
• Eine Bauteilmontagevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Kopfeinheit, die einen Montagekopf aufweist, der eingerichtet ist, ein Bauteil auf einem Substrat zu montieren, und eine an der Kopfeinheit bereitgestellte Bildaufnahmeeinrichtung auf, die eingerichtet ist, in der Lage zu sein, eine Ansaugposition des von dem Montagekopf anzusaugenden Bauteils und/oder eine Montageposition des von dem Montagekopf montierten Bauteils aus einer Vielzahl von Richtungen aufzunehmen, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, ein erstes Bild und ein zweites Bild aufzunehmen. Das erste Bild, das von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird, wird gemäß einer Abbildungsrichtung des zweiten Bilds vergrößert bzw. expandiert oder verkleinert bzw. kontrahiert, und eine Höhenposition eines abgebildeten Ortes wird auf Grundlage des ersten Bilds, das vergrößert oder verkleinert wurde, und des zweiten Bilds erlangt.
• Bei der Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird wie oben beschrieben das erste, von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds vergrößert oder verkleinert, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes wird auf Grundlage des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds und des zweiten Bilds erlangt. Dementsprechend können die Abmessungen von abzubildenden Zielen in den Bildern zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild, die aus der Vielzahl von Richtungen aufgenommen wurden, einheitlich sein, und somit kann ein Vergleich (Abgleich) zwischen dem vergrößerten bzw. expandierten oder verkleinerten bzw. kontrahierten ersten Bild und dem zweiten Bild exakt erfolgen. Das bedeutet, dass der Grad an Übereinstimmung zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild erhöht werden kann. Somit kann die Höhenposition des Ortes, der von der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet wird, präzise erlangt werden.
• Bei der Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt wird das erste Bild bevorzugt derart vergrößert oder verkleinert, dass eine horizontale Länge des ersten Bilds mit einer horizontalen Länge des zweiten Bilds übereinstimmt. Dementsprechend wird das erste Bild an der Montageposition auf dem Substrat, das sich in einer Horizontalrichtung erstreckt, oder an der Ansaugposition des Bauteils derart vergrößert oder verkleinert, dass die Längen (Abmessung bzw. Größe) in der Horizontalrichtung, in der es mehr charakteristische Punkte gibt als in einer Richtung von oben nach unten, abgeglichen bzw. angeglichen werden, und somit können das vergrößerte oder verkleinerte erste Bild und das zweite Bild auf einfache Weise verglichen werden.
• Bei der vorgenannten Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Aufnahme aus einer Vielzahl von bezüglich einer Vertikalrichtung schrägen Richtungen durchzuführen. Dementsprechend kann die Bildaufnahmeeinrichtung in einem Zustand, in dem der Montagekopf oberhalb der Ansaugposition oder der Montageposition des Bauteils angeordnet ist, die Ansaugposition oder die Montageposition des Bauteils abbilden, und somit können der Bauteilansaugvorgang oder der Bauteilmontagevorgang, die von dem Montagekopf durchgeführt werden, auf einfache Weise zeitgleich mit dem Bildaufnahmevorgang durchgeführt werden. Somit kann eine Zunahme der Zeit, die für den Bauteilansaugvorgang oder den Bauteilmontagevorgang benötigt wird, deutlich verringert oder vermieden werden.
• In diesem Fall ist die Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt eingerichtet, das erste Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezüglich einer Horizontalrichtung einen ersten Winkel besitzt, und das zweite Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezüglich der Horizontalrichtung einen zweiten Winkel besitzt, der größer als der erste Winkel ist, das erste Bild wird bevorzugt gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds gestreckt, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes wird bevorzugt auf Grundlage des ersten Bilds, das gesteckt wurde, und des zweiten Bilds erlangt. Dementsprechend kann das erste Bild, das eine kürzere horizontale Länge hat, gemäß dem zweiten Bild, das eine längere horizontale Länge hat, gestreckt werden, und somit kann der Grad an Übereinstimmung zwischen den Bildern erhöht werden. Ferner kann das erste Bild neben einer Streckung in der Horizontalrichtung auch in einer Richtung von oben nach unten gestreckt werden, und somit kann die Auflösung in der Richtung von oben nach unten verbessert werden.
• Bei der vorgenannten Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt wird ein Teil des ersten Bilds, das vergrößert oder verkleinert wurde, bevorzugt unter Verwendung des ersten Bilds als Vorlage mit dem zweiten Bild abgeglichen, so dass die Höhenposition des abgebildeten Ortes erlangt wird. Dementsprechend können das erste Bild und das zweite Bild auf einfache Weise durch Vorlagenabgleich verglichen werden, und somit kann die Höhenposition des von der Bildaufnahmeeinrichtung abgebildeten Ortes auf einfache Weise erlangt werden.
• Bei der vorgenannten Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt weist die Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt eine Vielzahl von Kameras, oder eine einzelne Kamera und ein optisches System auf, das eingerichtet ist, ein Sichtfeld der einzelnen Kamera zu teilen bzw. unterteilen. Dementsprechend können der abgebildete Ort von der Vielzahl von Kameras auf einfache Weise aus der Vielzahl von Richtungen abgebildet werden, oder das optische System ist eingerichtet, das Sichtfeld der einzelnen Kamera zu teilen.
• Bei der vorgenannten Bauteilmontagevorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Bildaufnahmeeinrichtung bevorzugt eingerichtet, das erste Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf eine Horizontalrichtung einen Winkel θ1 besitzt, und das zweite Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf die Horizontalrichtung einen Winkel θ2 besitzt, und das erste Bild wird bevorzugt gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durch Multiplizieren mit sin(θ2)/sin(θ1) vergrößert bzw. expandiert oder verkleinert bzw. minimiert. Dementsprechend kann die horizontale Länge (Abmessung) des erste Bilds auf einfache Weise mit der horizontalen Länge (Abmessung) des zweiten Bilds übereinstimmen.
• Wirkung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wie oben beschrieben möglich, die Bauteilmontagevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Höhenposition des von der Bildaufnahmeeinrichtung abgebildeten bzw. aufgenommenen Bilds exakt zu erlangen.
• Figurenliste
• [1] Ein Schaubild, das den allgemeinen Aufbau einer Bauteilmontagevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [2] Eine Seitenansicht einer Kopfeinheit der Bauteilmontagevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Ansaugens eines Bauteils.
• [3] Eine Seitenansicht der Kopfeinheit der Bauteilmontagevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während der Montage des Bauteils.
• [4] Ein Schaubild zum Veranschaulichen der Höhenposition eines abgebildeten Ortes in der Bauteilmontagevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• [5] Ein Schaubild, das ein Beispiel einer Übereinstimmung zwischen einem ersten Bild und einem zweiten Bild in der Bauteilmontagevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• [6] Eine Seitenansicht einer Kopfeinheit einer Bauteilmontagevorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Eine Ausführungsform, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
• (Aufbau der Bauteilmontagevorrichtung)
• Der Aufbau einer Bauteilmontagevorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
• Wie in 1 gezeigt handelt es sich bei der Bauteilmontagevorrichtung 100 um eine Bauteilmontagevorrichtung, die eingerichtet ist, ein Substrat P mittels eines Paars von Förderbändern 2 in einer X-Richtung zu fördern, und Bauteile 31 an einer Montageposition M auf dem Substrat P zu montieren.
• Die Bauteilmontagevorrichtung 100 weist eine Basis 1, das Paar von Förderbändern 2, Bauteilzuführeinrichtungen 3, eine Kopfeinheit 4, eine Auflage 5, ein Paar von Schienen 6, Bauteilerkennungs-Bildaufnahmeeinrichtungen 7, eine Bildaufnahmeeinheit 8 und einen Controller 9 auf. Die Bildaufnahmeeinheit 8 ist ein Beispiel einer „Bildaufnahmeeinrichtung“ in den Ansprüchen.
• Das Paar von Förderbändern 2 ist an der Basis 1 installiert und eingerichtet, das Substrat P in der X-Richtung zu fördern. Ferner beinhaltet das Paar von Förderbändern 2 einen Haltemechanismus, der das geförderte Substrat P in einem gestoppten Zustand an der Montagevorgangsposition M hält. Darüber hinaus kann ein Abstand zwischen dem Paar von Förderbändern 2 in einer Y-Richtung gemäß den Abmessungen des Substrats P angepasst bzw. eingestellt werden.
• Die Bauteilzuführeinrichtungen 3 sind außerhalb (Seiten Y1 und Y2) des Paars von Förderbändern 2 angeordnet. In den Bauteilzuführeinrichtungen 3 ist eine Vielzahl von Bandbeschickern 3a angeordnet. Die Bauteilzuführeinrichtungen 3 sind eingerichtet, die Bauteile 31 an die unten beschriebenen Montageköpfe 42 zuzuführen.
• Die Bandbeschicker 3a halten Rollen (nicht gezeigt), auf welche Bänder gewickelt sind, die eine Vielzahl von Bauteilen 31 mit einem vorgegeben Abstand halten. Die Bandbeschicker 3a sind eingerichtet, die Bauteile 31 von den Spitzen der Bandbeschicker 3a her zuzuführen, indem die Rollen gedreht werden, um die Bänder zuzuführen, die die Bauteile 31 halten. Die Bauteile 31 weisen elektronische Bauteile wie etwa ICs, Transistoren, Kondensatoren und Widerstände auf.
• Die Kopfeinheit 2 ist oberhalb des Paars von Förderbändern 2 und der Bauteilbeschicker 3 angeordnet und weist eine Vielzahl von (fünf) Montageköpfen 42 mit Düsen 41 (vgl. 2), die an deren unteren Enden angebracht sind, sowie eine Substraterkennungskamera 43 auf.
• Die Montageköpfe 42 sind eingerichtet, die Bauteile 31 auf dem Substrat P zu montieren. Insbesondere sind die Montageköpfe 42 eingerichtet, die Bauteile 31, die von den Bauteilzuführeinrichtungen 3 zugeführt werden, anzusaugen, und die angesaugten Bauteile 31 auf dem an der Montagevorgangsposition M angeordneten Substrat P zu montieren. Die Montageköpfe 42 sind nach oben und unten bewegbar (in einer Z-Richtung bewegbar) und sind eingerichtet, die Bauteile 31, die von den Bandbeschickern 3a zugeführt werden, vermittels Unterdruck, der von einer Unterdruckerzeugungseinrichtung (nicht gezeigt) an den Spitzen der Düsen 41 erzeugt wird, anzusaugen, und die Bauteile 31 an Montagepositionen auf dem Substrat P zu montieren.
• Die Substraterkennungskamera 43 ist eingerichtet, Rahmenmarken F des Substrats P abzubilden, um die Position und Ausrichtung des Substrats P zu erkennen. Die Positionen der Rahmenmarken F werden abgebildet und erkannt, so dass die Montagepositionen der Bauteile 31 auf dem Substrat P exakt erlangt werden können.
• Die Auflage 5 weist einen Motor 51 auf. Die Auflage 5 ist eingerichtet, die Kopfeinheit 4 entlang der Auflage 5 in der X-Richtung zu bewegen, indem der Motor 51 angetrieben wird. Gegenüberliegende Enden der Auflage 5 werden von dem Paar von Schienen 6 gelagert.
• Das Paar von Schienen 6 ist an der Basis 1 befestigt. Eine Schiene 6 auf der X1-Seite weist einen Motor 61 auf. Die Schienen 6 sind eingerichtet, die Auflage 5 in der Y-Richtung orthogonal zur X-Richtung entlang des Paars von Schienen 6 durch Antreiben des Motors 61 zu bewegen. Die Kopfeinheit 4 ist in X-Richtung entlang der Auflage 5 bewegbar, und die Auflage 5 ist in der Y-Richtung entlang der Schiene 6 bewegbar, so dass die Kopfeinheit 4 in einer Horizontalrichtung (XY-Richtung) bewegbar ist.
• Die Bauteilerkennungs-Bildaufnahmeeinrichtungen 7 sind an der Oberseite der Basis 1 befestigt. Die Bauteilerkennungs-Bildaufnahmeeinrichtungen 7 sind außerhalb (Seite Y1 und Y2) des Paars von Förderbändern 2 angeordnet. Die Bauteilerkennungs-Bildaufnahmeeinrichtungen 7 sind eingerichtet, die Bauteile 31, die von den Düsen 41 der Montageköpfe 42 angesaugt werden, von unten her (Z2-Seite) abzubilden, damit die Ansaugzustände (Ansaugausrichtungen) der Bauteile 31 vor der Montage der Bauteile 31 erkannt werden können. Somit können die Ansaugzustände der Bauteile 31, die von den Düsen 41 der Montageköpfe 42 angesaugt werden, von dem Controller 9 erlangt werden.
• Die Bildaufnahmeeinheit 8 ist an der Kopfeinheit 4 bereitgestellt. Daher ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, sich in der Horizontalrichtung (XY-Richtung) zusammen mit der Kopfeinheit 4 zu bewegen, wenn sich die Kopfeinheit 4 in der XY-Richtung bewegt. Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, in der Lage zu sein, den Bauteilzuführort 30 von jeder der Bauteilzuführeinrichtungen 3 aus einer Vielzahl von Richtungen aufzunehmen, wie in 2 gezeigt ist. Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Montageposition auf dem Substrat P aus der Vielzahl von Richtungen aufzunehmen, wie in 3 gezeigt ist. Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist die Bildaufnahmeeinheit 8 eine Vielzahl von Kameras 81 und Beleuchtungseinrichtungen 82 auf. Die Vielzahl von Kameras 81 besitzt einen Winkel und ist längsweise angeordnet. Dementsprechend kann die Bildaufnahmeeinheit 8 jede Ansaugposition eines Bauteils 31, das von jedem der Montageköpfe 42 angesaugt werden soll, und die Montageposition des Bauteils 31, das von jedem der Montageköpfe 42 montiert wird, aus der Vielzahl von Richtungen (Winkeln) abbilden bzw. aufnehmen. Die Bildaufnahmeeinheit 8 ist bezüglich der Montageköpfe 42 versetzt, damit sie die Bewegung der Montageköpfe 42 in einer Richtung von oben nach unten nicht stört. Die Bildaufnahmeeinheit 8 ist ferner eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Position, auf die sich jeder der Montageköpfe 42 absenkt, ohne Bewegen der Kopfeinheit 4 abzubilden.
• Wie in 2 gezeigt, ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, in der Lage zu sein, den Bauteilzuführort 30 aus einer Vielzahl von bezüglich einer Vertikalrichtung (Z-Richtung) schrägen Richtungen abzubilden. Ferner ist wie in 3 gezeigt die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, in der Lage zu sein, die Montageposition des Bauteils 31 aus der Vielzahl von schrägen Richtungen bezüglich der Vertikalrichtung (Z-Richtung) abzubilden. Insbesondere ist, wie in 4 gezeigt, die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, Aufnahmen aus Neigungswinkeln (θ1 und θ2) durchzuführen, bei denen Abbildungsrichtungen sich bezüglich einer Referenzoberfläche P0 voneinander unterscheiden. Ferner sind die Kameras 81 der Bildaufnahmeeinheit 8 in einer Vertikalebene (in einer YZ-Ebene), welche die Ansaugposition des Bauteils 41 oder die Montageposition des Bauteils 31 beinhaltet, bezüglich der Referenzoberfläche P0 zueinander benachbart angeordnet. Zudem ist die Vielzahl von Kameras 81 vertikal versetzt.
• Die Bildaufnahmeeinheit 8 ist eingerichtet, die Ansaugposition des Bauteils 31 aus der Vielzahl von Richtungen abzubilden, um ein erstes Bild und ein zweites Bild aufzunehmen. Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, das erste Bild und das zweite Bild durch Abbilden der Montagepositionen des Bauteils 31 aus der Vielzahl von Richtungen aufzunehmen. Das bedeutet, die Bildaufnahmeeinheit 8 ist eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Bildaufnahme aus der Vielzahl von schrägen Richtungen bezüglich der Vertikalrichtung (Z-Richtung) durchzuführen.
• Wie in 4 gezeigt ist die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, das erste Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezüglich der Horizontalrichtung einen Winkel θ1 besitzt, und das zweite Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die einen Winkel θ2 besitzt, der bezüglich der Horizontalrichtung größer als der Winkel θ1 ist. Der Winkel θ1 ist ein Beispiel eines „ersten Winkels“ in den Ansprüchen, und der Winkel θ2 ist ein Beispiel eines „zweiten Winkels“ in den Ansprüchen.
• Die Beleuchtungseinrichtungen 82 sind eingerichtet, Licht zu emittieren, wenn die Kameras 81 Bilder aufnehmen. Die Beleuchtungseinrichtungen 82 sind um die Kameras 81 herum bereitgestellt. Die Beleuchtungseinrichtungen 82 weisen jeweils eine Lichtquelle wie eine LED (Leuchtdiode) auf.
• Der Controller 9 weist eine CPU auf und ist eingerichtet, den gesamten Betrieb der Bauteilmontagevorrichtung 100, wie etwa den Fördervorgang des Substrats P, der von dem Paar von Förderbändern 2 durchgeführt wird, den von der Kopfeinheit 4 durchgeführten Montagevorgang, und die von den Bauteilerkennungs-Bildaufnahmeeinrichtungen 7, der Bildaufnahmeeinheit 8 und der Substraterkennungskamera 43 durchgeführten Bildaufnahmevorgänge zu steuern.
• Gemäß dieser Ausführungsform ist der Controller 9 eingerichtet, die horizontale (XY-Richtung) Position und die vertikale (Z-Richtung) Höhenposition des Bauteils 31 an der Ansaugposition des Bauteils 31 auf Grundlage der Bilder der Ansaugposition des Bauteils 31 zu erlangen, die durch die Bildaufnahmeeinheit 8 aus der Vielzahl von Richtungen aufgenommen wurden. Ferner ist der Controller 9 eingerichtet, die horizontale (XY-Richtung) Position und die vertikale (Z-Richtung) Höhenposition der Montage des Bauteils 31 basierend auf den Bildern der Montageposition des Bauteils 31 zu erlangen, die von der Bildaufnahmeeinheit 8 aus der Vielzahl von Richtungen aufgenommen wurden.
• Insbesondere ist, wie in 4 gezeigt, der Controller 9 eingerichtet, eine Höhenposition P1 bezüglich der Referenzoberfläche P0 durch Stereoabgleich zu erlangen. Das bedeutet, die Höhenposition und die Horizontalposition werden durch Abgleichen der Bilder der Ansaugposition oder der Montageposition des Bauteils 31, die zeitgleich von der Vielzahl von Kameras 81 aufgenommen werden, erlangt. Als Abgleich wird ein allgemeines Abgleichsverfahren wie etwa die Summe der quadratischen Differenzen (SSD) oder die Summe der absoluten Differenzen (SAD) verwendet.
• Gemäß dieser Ausführungsform ist der Controller 9 eingerichtet, das erste Bild, das von der Bildaufnahmeeinheit 8 aufgenommen wird, gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds zu vergrößern oder zu verkleinern, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes auf Grundlage des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds und des zweiten Bilds zu erlangen. Insbesondere ist der Controller 9 eingerichtet, das erste Bild derart zu vergrößern oder zu verkleinern, dass die horizontale Länge des ersten Bilds mit der horizontalen Länge des zweiten Bilds übereinstimmt.
• Der Controller 9 ist eingerichtet, das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds zu strecken, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes auf Grundlage des gestreckten ersten Bilds und des zweiten Bilds zu erlangen. Der Controller 9 ist eingerichtet, die Höhenposition des abgebildeten Ortes durch Abgleichen eines Teils des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds als Vorlage mit dem zweiten Bild zu erlangen. Der Controller 9 ist ferner eingerichtet, das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durch Multiplizieren mit sin(θ2)/sin(θ1) zu vergrößern oder zu verkleinern.
• Insbesondere wird, wie in 4 gezeigt, ein abzubildendes Ziel unter dem Neigungswinkel θ1 von einer Kamera 81 abgebildet, und wird unter dem Neigungswinkel θ2 von der anderen Kamera 81 abgebildet. Das bedeutet, dass das abzubildende Ziel im Wesentlichen gleichzeitig von der Vielzahl von Kameras 81 abgebildet wird. Dann wird zwischen dem ersten Bild unter dem Neigungswinkel θ1 und dem zweiten Bild unter dem Neigungswinkel θ2 ein Stereoabgleich derart durchgeführt, dass eine Parallaxe a (Pixel) zwischen den zwei aufgenommenen Bildern erhalten wird. Hierbei ist ein Wert, der erhalten wird, indem ein Versatzwert (ein Abweichungswert der Referenzoberfläche P0 von einer Referenzposition O) des ersten Bilds, das unter dem Winkel θ1 aufgenommen wurde, gemäß dem Winkel θ2 vergrößert oder verkleinert wird, als Abstand b (Pixel) definiert. Ein Versatzwert (ein Abweichungswert der Referenzfläche P0 von der Referenzposition O) des zweiten Bilds, das unter dem Winkel θ2 aufgenommen wird, wird als Abstand c (Pixel) definiert. Mithilfe der Abstände b und c wird die Parallaxe a aus einer Formel (1) erhalten. $$\text{a}=\text{b}-\text{c}$$

  
• Wenn der Versatzwert des ersten Bilds, das unter dem Winkel θ1 aufgenommen wird, als Abstand d (Pixel) definiert wird, und der Versatzwert an der Referenzoberfläche P0 als Abstand e (Pixel) definiert wird, wird die Beziehung einer Formel (2) gewonnen. $$\text{d}=\text{e}\times \left(\text{sin}\mathrm{\theta }\text{1}\right)$$

  
• Wenn der Abstand b und der Abstand e verwendet werden, wird die Beziehung der Formel (3) gewonnen. $$\text{b}=\text{e}\times \left(\text{sin}\mathrm{\theta }2\right)$$

  
• Aus Formel (2) und der Formel (3) wird eine Formel (4) gewonnen. $$\text{b}=\text{b}\times \text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{2}\right)/\text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{1}\right)$$

  
• Das bedeutet, dass der Abstand d (Pixel) des Versatzwerts des ersten Bilds, das durch den Winkel θ1 aufgenommen wird, mit sin(θ2)/sin(θ1) multipliziert wird, so dass der Abstand d in den Abstand b konvertiert wird, der mit dem zweiten Bild unter dem Winkel θ2 übereinstimmt.
• Aus Formel (1) und Formel (4) wird eine Formel (5) gewonnen. $$\text{a}=\text{d}\times \text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{2}\right)/\text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{1}\right)-\text{c}$$

  
• Ein Abstand f (Pixel) wird aus einer Formel (6) unter Verwendung der Parallaxe a erhalten. $$\text{f}=\text{a}/\text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{2}-\mathrm{\theta }\text{1}\right)$$

  
• Ein Höhenwert H (Pixel) wird mithilfe des Abstands f aus einer Formel (7) erhalten. $$\text{H}=\text{f}\times \text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{1}\right)$$

  
• Eine Formel (8) wird aus den Formeln (6) und (7) gewonnen. $$\text{H}=\text{a}\times \text{sin}\left(\mathrm{\theta }\text{1}\right)/\text{sin}\left(\mathrm{\theta }2-\mathrm{\theta }\text{1}\right)$$

  
• Wenn die Kameraauflösung der Kamers 81 als R (µm/Pixel) definiert wird, wird eine Höhe H1 (µm) bezüglich der Referenzoberfläche P0 aus einer Formel (9) erhalten. $$\text{H1}=\text{H}\times \text{R}$$

  
• Somit werden die vertikale Höhenposition und die Horizontalposition an der Ansaugposition oder der Montageposition des Bauteils 31 exakt erhalten. Es wird angemerkt, dass Winkelfehler aufgrund der Abweichung der Mitten der Sichtfelder der Kameras 81 abhängig von der Höhenposition und der Position des abzubildenden Ziels auftreten. Der Winkelfehler wird beispielsweise durch eine Berechnung oder eine zuvor erhaltene Tabelle korrigiert.
• Wie in 5 gezeigt, wird das erste Bild, das aus Winkel θ1 aufgenommen wird, gemäß dem zweiten Bild gestreckt. Konkret wird das erste Bild durch Multiplizieren der Längsrichtung des ersten Bilds mit sin(θ2)/sin(θ1) gestreckt. Dann wird ein Teil des gestreckten ersten Bilds derart extrahiert, dass eine Vorlage erlangt wird. Beispielsweise wird als Vorlage ein rechteckiges Bild vorgegebener Pixel aus der Mitte des gestreckten, ersten Bilds extrahiert.
• Der Grad einer Übereinstimmung wird verglichen, während die aus dem ersten Bild extrahierte Vorlage jeweils um einen Pixel auf dem zweiten Bild verschoben wird. Dann wird als Übereinstimmungspunkt bzw. Angleichungspunkt ein Punkt mit der höchsten Übereinstimmungsrate erhalten. Die Parallaxe wird aus dem erhaltenen Übereinstimmungspunkt erhalten, und es wird die dreidimensionale Position des abgebildeten Ortes erhalten.
• (Vorteilhafte Wirkungen der Ausführungsform)
• Gemäß dieser Ausführungsform werden vorteilhaft die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielt.
• Gemäß dieser Ausführungsform wird wie oben beschrieben das erste Bild, das von der Bildaufnahmeeinheit 8 aufgenommen wird, gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds vergrößert oder verkleinert, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes, wird auf Grundlage des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds und des zweiten Bilds erlangt. Dementsprechend können die Abmessungen der abzubildenden Ziele in den Bildern zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild, die aus der Vielzahl von Richtungen aufgenommen wurden, einheitlich sein, und somit kann ein Vergleich (Abgleich) zwischen dem vergrößerten oder verkleinerten ersten Bild und zweiten Bild exakt durchgeführt werden. Das bedeutet, dass der Grad an Übereinstimmung zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild erhöht werden kann. Somit kann die Höhenposition des Ortes, der von der Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet wird, präzise erlangt werden.
• Gemäß dieser Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das erste Bild derart vergrößert oder verkleinert, dass die horizontale Länge des ersten Bilds mit der horizontalen Länge des zweiten Bilds übereinstimmt. Dementsprechend wird das erste Bild an der Montageposition auf dem Substrat P, das sich in einer Horizontalrichtung erstreckt, oder der Ansaugposition des Bauteils derart vergrößert bzw. expandiert oder verkleinert bzw. kontrahiert, dass die Längen (Abmessungen) in der Horizontalrichtung, in der es mehr charakteristische Punkte gibt als in einer Richtung von oben nach unten, übereinstimmen, und somit können das vergrößerte oder verkleinerte erste Bild und das zweite Bild auf einfache Weise verglichen werden.
• Gemäß dieser Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, in der Lage zu sein, eine Aufnahme aus einer Vielzahl von bezüglich einer Vertikalrichtung (Z-Richtung) schrägen Richtungen durchzuführen. Dementsprechend kann die Bildaufnahmeeinheit 8 in einem Zustand, bei dem der Montagekopf 42 oberhalb der Ansaugposition oder der Montageposition des Bauteils 31 angeordnet ist, die Ansaugposition oder die Montageposition des Bauteils 31 abbilden, und somit können der Bauteilansaugvorgang oder der Bauteilmontagevorgang, die von dem Montagekopf 42 durchgeführt werden, auf einfache Weise zeitgleich mit dem Bildaufnahmevorgang durchgeführt werden. Somit kann eine Zunahme der Zeit, die für den Bauteilansaugvorgang oder den Bauteilmontagevorgang benötigt wird, deutlich verringert oder vermieden werden.
• Gemäß dieser Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die Bildaufnahmeeinheit 8 eingerichtet, das erste Bild aus der schrägen Richtung mit dem Winkel θ1 bezogen auf die Horizontalrichtung aufzunehmen, und das zweite Bild aus der schrägen Richtung mit einem Winkel θ2 aufzunehmen, der bezogen auf die Horizontalrichtung größer als der Winkel θ1 ist. Ferner wird das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds gestreckt, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes wird auf Grundlage des ersten Bilds, das gestreckt wurde, und des zweiten Bilds erlangt. Dementsprechend kann das erste Bild, das eine kürzere horizontale Länge hat, gemäß dem zweiten Bild, das eine längere horizontale Länge hat, gestreckt werden, und somit kann der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bildern erhöht werden. Ferner kann das erste Bild neben einer Streckung in der Horizontalrichtung auch in einer Richtung von oben nach unten gestreckt werden, und somit kann die Auflösung in der Richtung von oben nach unten verbessert werden.
• Insbesondere wird dann, wenn das erste Bild nicht gestreckt wird, die Auflösung der Kameras als R (µm/Pixel) definiert, so dass die Höhenauflösung Rh1 (Pixel/µm) durch eine Formel (10) ausgedrückt wird. $$\text{Rh1}=\left(\text{cos}\left(\mathrm{\theta }1\right)-\text{cos}\left(\mathrm{\theta }2\right)\right)/\text{R}$$

  
• Wenn das erste Bild gestreckt wird, wird die Höhenauflösung Rh2 (Pixel/µm) durch eine Formel (11) ausgedrückt. $$\text{Rh2}=\left(\text{cos}\left(\mathrm{\theta }1\right)\times \text{sin}\left(\mathrm{\theta }2\right)/\text{sin}\left(\mathrm{\theta }1\right)-\text{cos}\left(\mathrm{\theta }2\right)\right)/\text{R}$$

  
• Dabei gilt Rh2 - Rh1 = cos(θ1) × (sin(θ2)/sin(θ1) - 1)/R. Da 0 Grad < θ1 < θ2 < 90 Grad, gilt sin(θ2) > sin(θ1). Daher gilt sin(θ2)/sin(θ1) > 1. Somit gilt Rh2 - Rh1 > 0 und Rh2 > Rh1. Wie oben beschrieben, kann die Höhenauflösung verbessert werden, indem das erste Bild gemäß dem zweiten Bild gestreckt wird.
• Gemäß dieser Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, ein Teil des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds mit dem zweiten Bild unter Verwendung des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds als Vorlage derart abgeglichen, dass die Höhenposition des abgebildeten Ortes erlangt wird. Dementsprechend können das erste Bild und das zweite Bild auf einfache Weise durch Vorlagenabgleich verglichen werden, und somit kann die Höhenposition des von der Bildaufnahmeeinheit 8 abgebildeten Ortes auf einfache Weise erlangt werden.
• Gemäß dieser Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, die Bildaufnahmeeinheit 8 die Vielzahl von Kameras 81 auf. Dementsprechend kann der abgebildete Ort durch die Vielzahl von Kameras 81 leicht aus der Vielzahl von Richtungen abgebildet werden.
• Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinheit 8, wie oben beschrieben, eingerichtet, das erste Bild aus der schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf die horizontale Richtung einen Winkel θ1 besitzt, und das zweite Bild aus der schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf die horizontale Richtung einen Winkel θ2 hat. Ferner wird das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durch Multiplizieren mit sin(θ2)/sin(θ1) vergrößert oder verkleinert. Dementsprechend kann die horizontale Länge (Abmessung) des ersten Bilds leicht an die horizontalen Länge (Abmessung) des zweiten Bilds angeglichen werden.
• (Modifizierte Beispiele)
• Die nun offenbarte Ausführungsform ist in allen Punkten als beispielhaft und nicht beschränkend auszulegen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obige Beschreibung der Ausführungsformen gezeigt, sondern durch den Schutzumfang der Patentansprüche, und alle Modifizierungen (modifizierten Beispiele) innerhalb der Bedeutung und des Schutzumfangs, die dem Schutzumfang der Patentansprüche entsprechen, sind ferner umfasst.
• Beispielsweise ist, obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem die Bildaufnahmeeinheit die Vielzahl von Kameras aufweist und der abgebildete Ort aus der Vielzahl von Richtungen abgebildet werden kann, die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann, wie in einem in 6 gezeigten modifizierten Beispiel, eine Bildaufnahmeeinheit 8a eine Kamera 81a, Beleuchtungseinrichtungen 82 und optische Systeme 83 aufweisen. In diesem Fall kann das Sichtfeld der einzelnen Kamera 81a von den optischen Systemen 83, die Linsen und Spiegel umfassen, geteilt werden, und ein abgebildeter Ort kann aus einer Vielzahl von Richtungen abgebildet werden. Die Bildaufnahmeeinheit 8a ist ein Beispiel einer „Bildaufnahmeeinrichtung“ in den Ansprüchen.
• Alternativ kann die Aufnahme durchgeführt werden, während eine Kamera derart bewegt wird, dass der abgebildete Ort aus einer Vielzahl von Richtungen abgebildet wird.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem der Controller einen Prozess zum Vergrößern oder Verkleinern des ersten Bilds gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durchführt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Prozess zum Vergrößern oder Verkleinern des ersten Bilds gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durch einen Bildprozessor durchgeführt werden, der getrennt vom Controller bereitgestellt ist. In diesem Fall kann der Bildprozessor den Prozess mit einer Hardwarekonfiguration durchführen, oder er kann den Prozess mittels Software durchführen.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem der Controller die Höhenposition des abgebildeten Ortes auf Grundlage des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds und des zweiten Bilds erlangt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Höhenposition des abgebildeten Ortes von einem Prozessor, der getrennt von dem Controller bereitgestellt ist, auf Grundlage des vergrößerten oder verkleinerten ersten Bilds und des zweiten Bilds erlangt werden. In diesem Fall kann der Prozessor einen Prozess mittels Hardwarekonfiguration durchführen, oder er kann den Prozess mittels Software durchführen.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem die Bildaufnahmeeinrichtung sowohl die Ansaugposition des Bauteils als auch die Montageposition des Bauteils abbilden kann, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform muss die Bildaufnahmeeinrichtung lediglich in der Lage sein, die Ansaugposition des Bauteils und/oder die Montageposition des Bauteils abzubilden.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds gestreckt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds verkleinert werden.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem der Winkel bezogen auf die Horizontalebene, unter dem das erste Bild aufgenommen wird, kleiner ist als der Winkel bezogen auf die Horizontalebene, unter dem das zweite Bild aufgenommen wird, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann es ein, dass der Winkel bezogen auf die Horizontalebene, unter dem das erste Bild aufgenommen wird, größer ist als der Winkel bezogen auf die Horizontalebene, unter dem das zweite Bild aufgenommen wird.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem das erste Bild derart vergrößert oder verkleinert wird, dass die horizontale Länge des ersten Bilds mit der horizontalen Länge des zweiten Bilds übereinstimmt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann das erste Bild derart vergrößert oder verkleinert werden, dass die Länge des ersten Bilds in einer Richtung, bei der es sich nicht um die Horizontalrichtung handelt, mit der Länge des zweiten Bilds in einer zweiten Richtung, bei der es sich nicht um die Horizontalrichtung handelt, übereinstimmt.
• Obgleich bei der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, bei dem die auf dem Band gehaltenen Bauteile an die Bauteilzuführorte zugeführt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann es sein, dass die auf einem Tray oder dergleichen platzierten Bauteile an die Bauteilzuführorte zugeführt werden können.
• Bezugszeichenliste

4:

Kopfeinheit

8, 8a:

Bildaufnahmeeinheit (Bildaufnahmeeinrichtung)

31:

Bauteil

42:

Montagekopf

81:

Kamera

81a:

Kamera

83:

optisches System

100:

Bauteilmontagevorrichtung

P:

Substrat

Claims (7)

1. Bauteilmontagevorrichtung, aufweisend: eine Kopfeinheit, die einen Montagekopf aufweist, der eingerichtet ist, ein Bauteil auf einem Substrat zu montieren; eine an der Kopfeinheit bereitgestellte Bildaufnahmeeinrichtung, die eingerichtet ist, in der Lage zu sein, eine Ansaugposition des von dem Montagekopf anzusaugenden Bauteils und/oder eine Montageposition des von dem Montagekopf montierten Bauteils aus einer Vielzahl von Richtungen aufzunehmen, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, ein erstes Bild und ein zweites Bild aufzunehmen; wobei das erste Bild, das von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird, gemäß einer Abbildungsrichtung des zweiten Bilds vergrößert oder verkleinert wird, und eine Höhenposition eines abgebildeten Ortes auf Grundlage des ersten Bilds, das vergrößert oder verkleinert wurde, und des zweiten Bilds erlangt wird.
2. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Bild derart vergrößert oder verkleinert wird, dass eine horizontale Länge des ersten Bilds mit einer horizontalen Länge des zweiten Bilds übereinstimmt.
3. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, in der Lage zu sein, eine Bildaufnahme aus einer Vielzahl von bezüglich einer Vertikalrichtung schrägen Richtungen durchzuführen.
4. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, das erste Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezüglich einer Horizontalrichtung einen ersten Winkel besitzt, und das zweite Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezüglich der Horizontalrichtung einen zweiten Winkel besitzt, der größer als der erste Winkel ist; und das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds gestreckt wird, und die Höhenposition des abgebildeten Ortes bevorzugt auf Grundlage des ersten Bilds, das gesteckt wurde, und des zweiten Bilds erlangt wird.
5. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Teil des ersten Bilds, das vergrößert oder verkleinert wurde, unter Verwendung des Teils des ersten Bilds als Vorlage mit dem zweiten Bild abgeglichen wird, so dass die Höhenposition des abgebildeten Ortes erlangt wird.
6. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eine Vielzahl von Kameras oder eine einzelne Kamera und ein optisches System aufweist, die eingerichtet sind, ein Sichtfeld der einzelnen Kamera zu teilen.
7. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, das erste Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf eine Horizontalrichtung einen Winkel θ1 besitzt, und das zweite Bild aus einer schrägen Richtung aufzunehmen, die bezogen auf die Horizontalrichtung einen Winkel θ2 besitzt; und das erste Bild gemäß der Abbildungsrichtung des zweiten Bilds durch Multiplizieren mit sin(θ2)/sin(θ1) vergrößert oder verkleinert wird.

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