JP2001520392A - 構成要素および／または基板の位置識別および／または品質検査のための装置における照明設定方法 - Google Patents

構成要素および／または基板の位置識別および／または品質検査のための装置における照明設定方法

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JP2001520392A
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Abstract

(57)【要約】 従来の手法では構成要素（１９）および／または基板（５）に被着されたマーキング（７）が照明装置（８）を用いて照明され、カメラ（１１）を介してイメージングされていた。基板（５）や構成要素（１９）およびマーキング（７）に対する種々異なる材料の様々な最適特性によって、頻繁に有効構造部と非有効構造部の間で十分なコントラストが得られなかった。本発明によれば、それぞれ相互に異なる分光範囲の光を発しそれらの強度が別個に変更される、複数の照明ユニット（１２，１４，１６）からなる照明装置（８）によって、可変の分光分布を有する照明が得られ、それによって種々異なる材料の適用下で十分なコントラストが保証される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による、構成要素および／または基板の位置識
別および／または品質検査のための装置における照明設定方法に関する。
【０００２】 プリント基板またはセラミック基板に構成要素、特にＳＭＤ（Surface mounte
d device）構成素子を自動実装する場合には、この実装前にプリント基板上の据
え付け位置に対するこれらの構成要素の相対位置が位置識別装置を用いて確定さ
れる。以下の明細書ではこの構成要素の概念として、実装可能な全ての対象を含
むものとし、例えばシールドプレートなども含まれる。位置識別装置には一般的
に映像装置、例えばＣＣＤカメラなどの撮影カメラや照明装置などが含まれる。
構成要素の目視検査は、非有効な構成要素の識別と実装プロセスからの除外のた
めにアナログ的に組込まれた品質検査装置において行われる。
【０００３】 基板の位置識別のためには基板に組込まれたセンタリングマーキングが用いら
れる。不都合な基板のマーキングに対しては、基板上に被着されるリジェクトマ
ーキングが用いられる。それによりこの不都合な基板が品質検査装置において識
別され、実装プロセスから除外される。使用される基板は様々である（エポキシ
−／グラスファイバ複合材、プラスチックフィルム、セラミック、ハードペーパ
ーなど）。またマーキングに対しても種々異なる材料、例えば光沢性又は艶消し
金属／金属酸化物、またはプラスチックまたはラッカーコーティングなどが使用
される。このような基板およびマーキング用の種々異なる材料の光学的な表面特
性は、極端に変化し、それに伴って照明に起因するマーキングと基板の間のコン
トラストも大きく変化する。それ故にこの照明は、次のように選択されなければ
ならない。すなわち有効な構造部（一般的に構成要素またはマーキングの接続部
）が非有効な構造部（例えば構成要素本体または基板バックグランド）に比べて
非常に高いハイコントラストで示されるように選択されなければならない。
【０００４】 このような目的に対して例えば次のような手法が公知である。すなわちそれぞ
れ別個に制御可能な照明強度制御部を備えた複数の照明ユニットに分割されてい
る照明装置を用いて、構成要素が様々な角度から異なる強度で照明される手法が
公知である。この場合この照明装置は、ほぼ一定の分光分布特性を有している。
【０００５】 WO 96／21343 明細書からは、例えば次のような手法が公知である。すなわち セグメント化された環状照明を用いることにより、構成要素が全ての角度から均
等に照明されるのではなく、所定の角度からは光が構造部に入射しないように照
明される手法が公知である。それによりこの所定の角度下のイメージングでは、
特に際だって現われる非有効構造部が抑圧される。
【０００６】 この場合マーキングや基板および／または構成要素は、画像評価ユニットにお
いて、ほぼ一定の分光分布特性を備えた照明装置による照明のもとでそれぞれ異
なる後方散乱特性によって相互に区別するために、それぞれ相互に異なる光学的
特性、例えば吸収特性、金属反射特性、拡散反射特性を備えた材料で形成される
。この光学的特性は、照明光の波長によって変化するので、ほぼ一定の分光分布
特性を有する照明の下ではマーキングや基板および／または構成要素に対する所
定の材料の組合わせが相互に区別できない不具合を生じさせる。しかしながら使
用される材料に応じた照明装置の交換は非常にコストがかかり、意図的に高めた
実装能力のもとでの実施は時間のロスの理由から不可能である。
【０００７】 公知文献 JP 5-332939 明細書からは、それぞれ固有の強度制御装置を有する 多数の照明ユニットを用いた構成要素の品質検査のための手法が公知である。こ
の場合は、照明ユニットから照射される光が強度変化により、構成素子を確実に
識別できる最適な照明（最大コントラスト）が達成されるまで変更される。
【０００８】 公知文献 JP 8-219716 A 明細書からは、異なるカラーを有する対象物の照明 のための手法が公知である。この場合は照明の制御を介して、照明ユニットから
照射される光の色が変更される。
【０００９】 しかしながらコントラストの最適化のために種々異なるカラーを使用すること
は、公知の手法のもとで操作者自身が被検要素毎に最適なコントラストを設定し
なければならないことによって困難である。
【００１０】 それ故に本発明の課題は、基板、マーキングおよび／または構成要素に対して
使用される様々な材料のもとでも信頼性の高い識別が保証され、さらに同じタイ
プの多数の構成要素に対しても迅速な識別が可能となるような照明設定方法を提
供することである。
【００１１】 前記課題は、請求項１の特徴部分に記載された本発明による方法によって解決
される。
【００１２】 公知の手法に対してこの本発明による方法は、次のような利点を有している。
すなわち照明の分光分布が強度制御装置のパラメータの変更によって変化する利
点を有している。構成要素、マーキングおよび基板に対する材料の反射特性ない
し後方散乱特性は、波長に依存しているため、最適化された照明色が得られる。
これは、異なる材料から形成された構成要素、基板、および／またはマーキング
に対する非有効構造部と有効構造部の間での良好なコントラストを可能にする。
この場合同じ種類の構成要素および／又はマーキングのグループのもとではまず
最適な照明設定が最初の構成要素および／またはマーキングに対して求められる
。そこから得られた強度設定に対するパラメータが記憶され、これはさらなる後
続の構成要素および／またはマーキングの照明のために用いることができる。そ
れにより、同じ種類の多数の構成要素および／またはマーキングの良好な視認性
が同じように保証される。
【００１３】 特に容易に実現される請求項２に記載された方法によれば、照明ユニットがそ
れぞれ狭帯域な分光範囲で光を発する。この場合種々異なる照明ユニットが異な
る分光範囲で光を発する。それぞれ各照明ユニットに対応付けられている強度制
御装置によって、個々の照明ユニットの強度が変更され、それによって様々な分
光色強度分布の照明が設定される。
【００１４】 請求項３による別の実施例によれば、その発光波長が変更可能である照明ユニ
ットが使用される。この場合にも発光波長が強度制御装置によって変更される。
それにより比較的少ない照明ユニットの使用でコンパクトな構造形態が得られる
。
【００１５】 請求項４による別の有利な実施例によれば、最適化された照明が自動的に求め
られ、このことは照明設定における良好な再現性に結び付けられる。
【００１６】 請求項５の実施例によれば有利には、共通の分光範囲でそれぞれの光を発する
照明ユニットの１つのグループの強度が一緒に変更される。それにより、個別に
制御すべき強度制御装置の数が低減され、さらに最適な照明を求めるために必要
な時間も短縮される。
【００１７】 実施例 次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合 図１は、基板上に構成要素を実装するための自動実装機の概略図であり、 図２は、マーキングを付された基板の照明のための照明装置の概略図であり、 図３は、構成要素の照明のための照明装置の概略図である。
【００１８】 図１には、自動実装機内のポータル１に固定されている実装ヘッド２がＸ方向
とＹ方向で図には示されていないモータを用いてどのように移動可能かが示され
ている。この実装ヘッドには複数のサクションピペット３（この実施例では１２
個）が固定されており、このサクションピペット３によって図には示されていな
い構成要素が供給装置４からピックアップされ、事前に定められた位置へ置かれ
る。基板５としての概念の中にはプリント基板やセラミック基板も含まれる。基
板５は、基板移動装置６によってＸ方向に搬送される。基板５に対する構成要素
の正確な位置付けのために、基板５にはマーキング７が被着されており、このマ
ーキング７が照明装置８によってイメージングされ、これが画像評価ユニット９
に記憶される。この実施例では、視認検査のための画像評価ユニット９としてモ
ニタが配設されている。この方式では基板５の位置識別のためのセンタリングマ
ーキング７の他に、後続する実装プロセスに対して不適切な基板５に被着される
リジェクトマーキング７が検出される。この不適切な基板５は、この方式で識別
され、引続き当該実装プロセスから外される。
【００１９】 本発明による方法では照明装置８として例えば図２に示されているような装置
が用いられる。この場合はカメラ１１、例えばＣＣＤカメラがマーキング７を伴
った基板５の画像を撮影し、後置接続されている画像評価ユニット９にそのイメ
ージが記憶される。マーキング７を伴った基板５は、照明ユニット１２，１４，
１６によって照明される。この場合第１の照明ユニット１２は、狭帯域の分光範
囲で第１の波長の光を発する。その強度は共通の強度制御装置１３によって変更
される。さらに第２の照明ユニット１４が設けられており、この光は第２の狭帯
域分光範囲で第２の波長で発せられ、共通の強度制御装置１５によってその強度
が変更される。さらに第３の照明ユニット１６が設けられており、この第３の照
明ユニット１６は第３の狭帯域分光範囲で第３の波長で発せられ、第３の強度制
御装置１７によってその強度が変更される。これらの照明ユニット１２，１４，
１６は、この場合カメラ１１と共に固定装置１８によって固定的に結合され、そ
れによってこれらの照明ユニットはカメラ１１と共に基板５上を同時に移動可能
である。照明ユニット１２，１４，１６は、例えば環状の光源として構成されて
もよい。最適な照明のためには、個々の照明ユニット１２，１４，１６がその強
度を変更され、対応する強度制御装置１３，１５，１７においてパラメータが、
最適なコントラストの照明でカメラ１１が撮影を行いそれが画像評価ユニット９
に記憶されるまで変更される。波長変更型の照明装置１２，１４，１６（例えば
波長変更型発光ダイオードなど）の使用の際には、発せられる分光範囲が強度制
御装置１３，１５，１７によって変更される。
【００２０】 実装プロセスにおいて、同じ種類のマーキング７を有した多数の同種の基板５
が照明されそのイメージが撮影されるならば、学習フェーズにおいてまず１つの
マーキング７における最適な照明設定が求められ、相応のパラメータが記憶され
さらなる同種のマーキング７はこのパラメータに対応する最適な照明を受ける。
この過程は例えば次のようにして自動化可能である。すなわち実装プロセスの開
始時点でマーキング７と基板５の非有効構造部と有効構造部を幾何学構造で記憶
させ、学習フェーズにおいて種々異なる照明ユニット１２，１４，１６の強度を
変更し、相応のイメージを記憶し、そこから得られるコントラストを求め、そこ
から最適化されたコントラストとそれに伴う最適化された強度設定を求めるよう
にする。図２には既に、種々異なる照明ユニット１２，１４，１６が基板５とマ
ーキング７を様々な方向から照明している様子が示されている。照明ユニット１
２，１４，１６としては特に発光ダイオードが適している。なぜならそれらは安
価でその強度も容易に制御でき、さらに種々異なる分光色を発する発光ダイオー
ドが入手可能だからである。その上さらにこれらの発光ダイオードは容易にマト
リックス状に配置でき、それによって大面積の照明装置８が得られる。
【００２１】 図３には、本発明による手法が、構成要素の位置検出において、実装ヘッド１
のサクションピペット３における構成要素１９の照明にも適していることが示さ
れている。この場合一般的に構成要素１９の接続部は有効構造部であり、構成要
素１９本体は非有効構造部である。前述した方法に類似してマーキング７と基板
５のもとで学習フェーズにおいてまず第１の構成要素１９のための最適な照明が
求められ、これが引続き後続する同種の構成要素１９に対して用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基板上に構成要素を実装するための自動実装機の概略図である。
【図２】 マーキングを付された基板の照明のための照明装置の概略図である。
【図３】 構成要素の照明のための照明装置の概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月７日（２０００．４．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 構成要素（１９）および／または基板（５）の位置識別およ
    び／または品質検査のための装置における照明設定方法であって、 前記装置は、それぞれ対応する照明制御装置（１３，１５，１７）を備えた複
    数の照明ユニット（１２，１４，１６）からなる照明装置（８）と、後置接続さ
    れた画像評価ユニット（９）と共に対応付けされたカメラ（１１）を含んでおり
    、前記カメラ（１１）は、少なくとも領域毎に構成要素（１９）、および／また
    は基板（５）上に設けられたマーキング（７）のイメージを撮影し、 前記照明ユニット（１２，１４，１６）から発せられた光は、その分光分布に
    おいて、対応する照明制御装置（１３，１５，１７）のパラメータ変更によって
    、最適な照明が達成されるまで変更され、この照明のもとで前記構成要素（１９
    ）および／またはマーキング（７）がカメラ（１１）による撮影の後で画像評価
    ユニット（９）において確実に識別される形式のものにおいて、 同じ種類の複数の構成要素（１９）からなるグループの実装、および／または
    同じ種類の複数のマーキング（７）からなるグループの識別に対して、まずそれ
    ぞれのグループの第１の構成要素（１９）および／または第１のマーキング（７
    ）を照明し、 前記第１の構成要素（１９）および／または前記第１のマーキング（７）に対
    して、最適な照明のための照明制御装置（１３，１５，１７）のパラメータを決
    定して記憶し、 前記記憶されたパラメータを、それぞれのグループの後続するさらなる構成要
    素（１９）および／またはさらなるマーキング（７）に対して用いることを特徴
    とする照明設定方法。
  2. 【請求項２】 前記照明ユニット（１２，１４，１６）は、それぞれ光を狭
    帯域の分光範囲で各照明ユニット（１２，１４，１６）に割当てられている波長
    で発し、少なくとも２つの照明ユニット（１２，１４，１６）の波長が相互に区
    別され、各照明ユニット（１２，１４，１６）の強度が別個にそれぞれ対応する
    照明制御装置（１３，１５，１７）のパラメータの変更によって変更される、請
    求項１記載の照明設定方法。
  3. 【請求項３】 前記照明ユニット（１２，１４，１６）から発せられた光の
    波長が、照明制御装置（１３，１５，１７）のパラメータの変更によって変更さ
    れる、請求項１又は２記載の照明設定方法。
  4. 【請求項４】 構成要素（１９）および／またはマーキング（７）の幾何学
    的構造を非有効構造部と有効構造部に分割し、 前記非有効構造部と有効構造部を記憶し、 第１の構成要素（１９）および／または第１のマーキング（７）をパラメータ
    の変更によって個々の照明ユニット（１２，１４，１６）の種々異なる強度で照
    明し、イメージングし、非有効構造部と有効構造部の間の結果的に得られたコン
    トラストを画像評価ユニット（９）に記憶し、 前記結果的に得られたコントラストから非有効構造部と有効構造部の間の最適
    なコントラストを求め、この最適なコントラストからそれに属するパラメータを
    求めて記憶し、各グループの後続するさらなる構成要素（１９）および／または
    さらなるマーキング（７）の照明のために利用することによって、最適な照明を
    自動的に求める、請求項１から３いずれか１項記載の照明設定方法。
  5. 【請求項５】 １つの分光範囲でそれぞれの光を当該グループ共通の波長で
    発する照明ユニット（１２，１４，１６）のグループの強度が一緒に変更される
    、請求項１から４いずれか１項記載の照明設定方法。
JP2000516517A 1997-10-08 1998-09-21 構成要素および／または基板の位置識別および／または品質検査のための装置における照明設定方法 Pending JP2001520392A (ja)

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