JP2004531048A - 改良されたインタフェースを有する基板整列画像捕捉装置 - Google Patents

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ガイダ，ジョン，ディー．
リバティ，トッド，ディー．
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Abstract

改良されたインタフェースを有する基板整列画像捕捉装置を提供する。
【解決手段】
電子組立システム（１００）は、改良されたインタフェース（１２０）を通してコントローラ（１１０）に接続された画像捕捉システム（１０８）を備える。この接続は、画像捕捉システム（１０８）の高度の監視及び制御が容易にする。多数の画像捕捉システム（１０４，１０８）を同じインタフェース（１２０）を通してコントローラ（１１０）に接続することができる。

Description

【０００１】
発明の背景
電子装置組立産業では、取り上げ及び配置機のような機械が使用され、部品供給機からの部品は、自動的に取り上げられ、基板組み立て中の回路基板上に配置される。続いて、部品は、取り上げ及び配置機によって置かれた基板上の位置に常置的に取り付けられる。部品が極めて小型であることだけでなく、上記の作業が比較的高速であることが要求されるので、部品配置および整列は非常に重要である。部品の配置及び整列を一層高度にするため、光学システムとそれに付随する処理装置が進歩してきた。取り上げ及び配置システムに通常用いられる要素のひとつとして基板整列画像捕捉装置が知られている。典型的には、この画像捕捉装置は配置ヘッド上にあり、基板上の参照位置（基準として知られる）を本質的に撮像する。ヘッドに付随したエンコーダもしくはその他の適当な位置測定手段を介してヘッドの位置を判断し、基板整列カメラによって供給される画像から基準の位置を決定することにより、基板に対する配置ヘッドの相対位置が正確に分かる。
【０００２】
配置ヘッド上に置かれる部品の位置は、通常、上向き部品整列（ＣＡ）画像捕捉装置を用いる場合を除いて同様の方法で計算される。部品整列画像捕捉装置は、一般的に、配置されるべき部品が配置ヘッドによって取り上げられた後にその部品の画像を捕捉する。それから、ホストプロセッサは、配置されるべき部品が基板上に正しい向きで適切に置かれるように操作するために、配置ヘッド上の部品の位置を判断し、基板に対する配置ヘッドの位置を認識する。したがって、典型的な取り上げ及び配置システムは、一対（基板整列用及び部品整列用）の画像捕捉装置を含む。取り上げ及び配置機の操作は比較的高速であるので、ホストプロセッサ及び種々の画像捕捉装置並びにそれに付随する照明器の間を通過するデータ（画像データ及び制御データの両方）は、かなり大量となる。比較的高速のデータ転送の負担に適応できるとともに、配線が簡素化され、コストが低減された取り上げ及び配置システムは、この技術分野において重要性が増大するであろう。さらに、このようなシステムが、現在必要とされている以上のデータ転送速度ヘッド空間を提供し、また、将来のスケーラビリティに適応できるならば、システム実装が容易になるであろう。
【０００３】
発明の概要
電子装置組み立てシステムは、改良されたインタフェースを通してコントローラに接続される画像捕捉システムを含む。この接続は、画像捕捉システムの高度な監視及び制御に適応する。多数の画像捕捉装置を同じインタフェースを通してコントローラに接続することができる。
【０００４】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施形態が特に有用な、取り上げ及び配置機を示す図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る基板整列画像捕捉装置を含む配置ヘッドの斜視図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る取り上げ及び配置機の一部分を示す図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る画像捕捉システムのブロック図である。
【０００５】
詳細な説明
図１は、従来技術に係る取り上げ及び配置機１００を示す図である。機械１００は配置ヘッド１０２を含み、その上に部品整列（ＣＡ）画像捕捉装置１０４，ノズル１０６及び基板整列（ＢＡ）画像捕捉装置１０８が搭載されている。コントローラ１１０は、装置１０４および１０８に接続され、また、操作可能に配置ヘッド１０２に接続されてＸ軸およびＹ軸方向における配置ヘッド１０２の位置を示すエンコーダに接続される。
【０００６】
図２は、配置ヘッド１０２の斜視図である。図示のように、配置ヘッド１０２は、一対の取り上げ及び配置ユニット１１２を含み、各々の取り上げ及び配置ユニット１１２は、部品１１４のような配置されるべき部品を離脱可能に連結するように適合されたノズル１０６を含んでいる。取り上げ及び配置ユニット１１２は、部品１１４をＺ軸方向に移動させ、それを回路基板（図示せず）上に置くように適合されている。部品１１４がノズル１０６によって離脱可能に保持されている間、ノズル１０６と部品整列画像捕捉装置１０４との間の相対的な動きは、部品１１４の下に変換され、ノズル１０６に対する部品１１４の相対的な向きを判断できるようにするために、装置１０４により部品１１４が撮像される。図２は、また、配置ヘッド１０２の縁に近接して配置され、下向きになっている基板整列（ＢＡ）画像捕捉装置１０８を図示している。装置１０８は、回路基板に対する配置ヘッド１０２の位置を計算できるようにするため、回路基板上の参照位置マーカー（基準）の画像を取得する。
【０００７】
図３は、本発明の実施形態に係る取り上げ及び配置機の一部分を示す図である。ホスト１１０は、Ｘ及びＹエンコーダ（それぞれ参照符号１１６と１１８で図示）に接続される。さらに、ホスト１１０は、インタフェース１２０を介して基板整列画像捕捉装置１０８に接続される。装置１０８はまた、ロボット１２２に物理的に接続され、このロボット１２２は、部品１１４を取り上げてこれらをプリント回路基板（ＰＣＢ）１２４上に置くためのノズル１０６を駆動するのに使用される。図示のように、基板１２４は、参照位置マークつまり基準１２６を含む。必要なときに、基板整列画像捕捉装置１０８は、基準１２６および／または付加的な基準の画像を取得し、基板１２４に対する配置ヘッド１０２の位置を計算する。図３には示さないが、部品整列捕捉装置は、部品を基板１２４上に正確に置くことができるように部品の向きと位置を計算するため、部品自体の画像を取得するためにも使用される。さらに、基板整列画像捕捉装置１０８及び部品整列画像捕捉装置１０４は、典型的には、付随した照明を有する。したがって、装置１０８および／または装置１０４からホストコントローラ１１０に転送されなければならない画像データを含むかなりの量のデータオーバヘッドが生成される。本発明の実施形態の一つの特徴は、煩雑さやコストを意味あるように増大させることなく、一もしくはそれ以上の画像捕捉装置（基板整列、部品整列、またはその他の適当な装置）をそれらの共存に適合するバス上に配置することである。
【０００８】
このようなバスの一例は、２０００年７月２５日付けのＩＥＥＥ１３９４ベースのデジタルカメラ仕様、バージョン１．３（仕様）として知られており、この仕様にはＩＥＥＥ１３９４バスを介してデジタルカメラ及びホスト間で送信される情報のタイプが記載されている。ここで使った「仕様」は、ＩＥＥＥ１３９４ベースのデジタルカメラ仕様に反しない、現在あるいは過去の、互換性があるいかなる仕様をも含む。この１３９４仕様は、１００，２００及び最大４００メガビット／秒のデータ転送速度を提供する。先に掲載された仕様は、取り上げ及び配置機での使用を容易にする特徴を提供していないが、追加的特徴を追加するためにこの仕様で提供される能力がある。これは、高度の制御及び状態レジスタ（ＣＳＲ）を介して行われる。この特許文献の一部分は、この仕様を参照する。この仕様に関する情報は、ワールドワイドウェブのｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．１３９４ｔａ．ｏｒｇ．で入手できる。装置１０８にとって有用であるが現在のところ仕様で明らかにされていないいくつかの特徴は次の通りである。この仕様は四つもしくはそれ以上の照明チャネルを制御する可能性を明らかにしていない。照明制御に加えて、各画像捕捉装置の能力を判断するために利用できる特性レジスタは現在のところない。この仕様によって提供されていない他の特徴は、照明器自体の寿命を判断するのに役立つ照明カウンタを設定する能力である。さらに、較正の期間に特徴づけられる機械的及び光学的パラメータのための記憶は、現在、この仕様によって提供されていない。本発明の実施形態におけるこれらの特徴及び実施例は、以下において、より詳細に明らかにされる。
【０００９】
図４は、本発明の実施形態に係るＢＡ画像捕捉装置１０８を示す図である。装置１０８は、前記仕様のバス１３２に沿い、ポート１３０を通してホスト１１０に接続される。バス１３２は、リンク及び物理層コントローラ１３４に接続される。リンク及び物理層コントローラは、好ましくは、それぞれ商品名ＴＳＢ４２ＡＢ４ＰＤＴ及びＴＳＢ４１ＡＢ１ＰＨＰでテキサスインスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）により販売されているものであり、好ましくは商業的に入手できる装置である。コントローラ１３４は、バス１４０を通してマイクロコントローラ１３６及びプログラム可能論理デバイス１３８に接続される。バス１４０は、好ましくは、１６ビットの６８０００バスである。マイクロコントローラ１３６は、カリフォルニア州サンノゼ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉｃａ）のアトメル（Ａｔｍｅｌ）から入手でき、商品名ＡＴｍｅｇａ１０３Ｌで販売されているマイクロコントローラが好ましい。マイクロコントローラ１３６はまた、アナログ温度センサ１４２、４チャネルデジタル／アナログコンバータ１４４、並びにＣＣＤ及びサポートチップセット１４６に接続される。マイクロコントローラ１３６は、好ましくは、シリアル周辺インタフェースバス１４８を通してコンバータ１４４及びチップセット１４６に接続される。ＣＣＤ及びサポートチップセット１４６は、バス１４８を通して画像を取得し、マイクロコントローラ１３６に与える。この画像をの取得期間中、照明器１５０は、マイクロコントローラ１３６および／またはプログラム可能ロジック装置１３８からの制御信号に応答して付勢される。照明器１５０は、暗視野照明器および／または明視野照明器を含むことができる。前記仕様のバス１３２と一緒に動作するための適合装置１０８の主たる特徴の一つは、追加の画像捕捉装置及び１３９４バス適合装置を同じバスに接続できることである。これによって、システムの配線及び煩雑さを低減できると同時に、標準化及び実施を容易にすることができる。
【００１０】
以下の記載は、１３９４仕様における特定の制御及び状態レジスタに対して具体的データ値が与えられた詳細で、好ましい実施例を明らかにする。
【００１１】
【表１】
Figure 2004531048
【００１２】
【表２】
Figure 2004531048
【００１３】
【表３】
Figure 2004531048
【００１４】
【表４】
Figure 2004531048
【００１５】
【表５】
Figure 2004531048
【００１６】
【表６】
Figure 2004531048
【００１７】
【表７】
Figure 2004531048
【００１８】
【表８】
Figure 2004531048
【００１９】
【表９】
Figure 2004531048
【００２０】
【表１０】
Figure 2004531048
【００２１】
【表１１】
Figure 2004531048
【００２２】
【表１２】
Figure 2004531048
【００２３】
【表１３】
Figure 2004531048
【００２４】
【表１４】
Figure 2004531048
【００２５】
【表１５】
Figure 2004531048
【００２６】
本発明の実施形態は、照明制御並びに、データ較正及び他の特有機能のためのレジスタを提供する付加的ＣＳＲを使用する。これらの機能は、標準的１３９４ベースのデジタルカメラ仕様の一部ではなく、このカスタムアプリケーション用に作られた高度特徴ＣＳＲを使って実施された。この高度特徴ＣＳＲのベースアドレスは、「Ｂｕｓ＿ＩＤ，Ｎｏｄｅ＿ＩＤ，０ｘＦＦＦＦ ＦＦＦ０ ００００」である。
【００２７】
【表１６】
Figure 2004531048
【００２８】
【表１７】
Figure 2004531048
【００２９】
【表１８ａ】
Figure 2004531048
【００３０】
【表１８ｂ】
Figure 2004531048
【００３１】
【表１８ｃ】
Figure 2004531048
【００３２】
【表１８ｄ】
Figure 2004531048
【００３３】
【表１９】
Figure 2004531048
【００３４】
【表２０】
Figure 2004531048
【００３５】
【表２１】
Figure 2004531048
【００３６】
【表２２】
Figure 2004531048
【００３７】
高度特徴用状態及び制御レジスタ
通信特徴用状態及び制御レジスタ
この状態制御は、等時性チャネルの割り当ての方法を提供する。この制御が活性化した後、ワンショットコマンドは、そのコマンド後にチャネルを構築しなくてもよい。これは、短くて予測可能な画像取り込み時間を提供する。
【００３８】
【表２３】
Figure 2004531048
【００３９】
【表２４ａ】
Figure 2004531048
【００４０】
【表２４ｂ】
Figure 2004531048
【００４１】
【表２４ｃ】
Figure 2004531048
【００４２】
【表２５ａ】
Figure 2004531048
【００４３】
【表２５ｂ】
Figure 2004531048
【００４４】
【表２６ａ】
Figure 2004531048
【００４５】
【表２６ｂ】
Figure 2004531048
【００４６】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱しないで形状及び細部を変形できることを当業者は認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態が特に有用な、取り上げ及び配置機を示す図である。
【図３】
本発明の一実施形態に係る取り上げ及び配置機の一部分を示す図である。
【図４】
本発明の一実施形態に係る画像捕捉システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０２……配置ヘッド、１０６……ノズル、１０８……基板整列（ＢＡ）画像捕捉装置、１１０……コントローラ、１１４……部品、１１６……Ｘエンコーダ、１１８……Ｙエンコーダ、１２０……インタフェース、１２２……ロボット、１２４……プリント回路基板（ＰＣＢ）、１２６……基準

Claims (13)

  1. ワークピース上で組立作業を実施するのに適合される電子装置組立機において、
    組立作業を実施するためのロボットシステムと、
    前記ロボットシステムに接続され、該ロボットシステムに信号を与えて該ロボットシステムに組立作業を実施させるコントローラと、
    前記コントローラに接続され、前記ワークピースの画像を捕捉するように配置された画像捕捉装置とを具備し、
    前記画像捕捉装置は、１つの仕様に従って動作するインタフェースを介して前記コントローラに接続されている電子装置組立機。
  2. 前記画像捕捉装置は、照明器を備えている請求項１記載の機。
  3. 前記照明器は、前記インタフェースを介して前記コントローラによって制御される請求項２記載の機械。
  4. 前記照明器は、暗視野照明器である請求項２記載の機械。
  5. 前記照明器は、明視野照明器である請求項２記載の機械。
  6. 前記コントローラは、前記照明器の付勢数を監視する請求項２記載の機械。
  7. 前記画像捕捉装置は、前記コントローラによって各々制御される複数の照明器を備えている請求項１記載の機械。
  8. 前記画像捕捉装置は、該画像捕捉装置の能力に関する情報を提供するための特性レジスタを備えている請求項１記載の機械。
  9. 前記画像捕捉装置に関するパラメータ用の格納部をさらに備えている請求項１記載の機械。
  10. 前記パラメータは、光学的パラメータである請求項９記載の機械。
  11. 前記パラメータは、機械的パラメータである請求９記載の機械。
  12. 前記画像捕捉装置は、基板整列カメラを備えている請求項１記載の機械。
  13. 前記コントローラに前記インタフェースを介して付加的画像捕捉装置が接続されている請求項１記載の機械。
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