JP2005093623A - Method and apparatus for recognizing substrate mark - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に設けられた基板マークを撮像して得られた画像により、基板マークの位置を画像認識する基板マーク認識方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate mark recognition method and apparatus for recognizing the position of a substrate mark from an image obtained by imaging a substrate mark provided on a substrate.
電子部品製造分野において、電子部品や基板を精度よく位置決めする方法として、画像認識を応用する方法が広く用いられている。この方法は、基板や電子部品を撮像して得られた画像を認識することにより、基板の基板マークや電子部品の電極あるいはエッジ部などの位置を検出するものである。 In the electronic component manufacturing field, a method of applying image recognition is widely used as a method for accurately positioning an electronic component or a substrate. In this method, the position of a substrate mark, an electrode of an electronic component, an edge portion, or the like is detected by recognizing an image obtained by imaging the substrate or the electronic component.
この画像認識による基板マークの位置検出では、CCDカメラを基板マークの上方に移動させて撮像を行うが、このときCCDカメラを移動させる目標位置を予め設定しておく必要がある。従来は、正規位置にセットされた基板の基板マークを撮像して得られた画像内の基板マークにCCDカメラの撮像視野の中心を合わせることにより、基板マークの位置を求めて撮像基準位置として教示し、この教示した位置を目標としてCCDカメラを移動させていた。 In the detection of the position of the substrate mark by this image recognition, the CCD camera is moved above the substrate mark to perform imaging. At this time, it is necessary to set a target position for moving the CCD camera in advance. Conventionally, by aligning the center of the imaging field of the CCD camera with the substrate mark in the image obtained by imaging the substrate mark of the substrate set at the normal position, the position of the substrate mark is obtained and taught as the imaging reference position However, the CCD camera is moved with the taught position as a target.
ところで、認識を行うには撮像した画面内に検出枠を設定し画像処理範囲を限定して認識に要する時間を短縮することが行われる。ところで、基板の寸法精度や基板搬送時の位置のばらつきのため、基板マークが検出枠から食み出ることがある。この場合には、正確な画像認識が行われず基板の位置決めを行うことができない。そこで、予め大小2つの検出枠すなわちサーチエリアを設定し、まず小さなサーチエリア内でパターンマッチングを行い、マッチング率が設定しきい値以下ならば大きなサーチエリアに拡大する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、検出枠の外に基板マークが飛び出すほどずれるのは基板搬送装置に何らかの問題点がある場合であり、基板の寸法精度や基板搬送時の位置のばらつきのために起こるずれは、基板マークが検出枠から食み出ること、すなわち基板マークが検出枠の上下左右の辺に掛かる程のずれである。小さな検出枠で認識できなかった場合に、あらかじめ用意した大きな拡大した検出枠を用いて認識するということは認識のための時間がかかるという問題点があった。 However, the substrate mark is displaced so that it jumps out of the detection frame when there is a problem with the substrate transfer device. The deviation caused by the dimensional accuracy of the substrate and the variation in position during substrate transfer is It is a deviation that protrudes from the detection frame, that is, the substrate mark is placed on the upper, lower, left and right sides of the detection frame. When recognition is not possible with a small detection frame, recognizing using a large enlarged detection frame prepared in advance has a problem that it takes time for recognition.
そこで本発明は、デフォルト(初期設定)の検出枠で基板マークを認識出来なかった場合は、必要最小限に拡大した検出枠を設定して基板マークの認識を短時間で行うことができ、しかも認識ミスの発生を低減することができる基板の基板マーク認識方法及び装置を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when the substrate mark cannot be recognized with the default (initial setting) detection frame, the detection frame enlarged to the minimum necessary can be set and the substrate mark can be recognized in a short time. It is an object of the present invention to provide a substrate mark recognition method and apparatus for a substrate that can reduce the occurrence of recognition errors.
請求項1記載の発明では、電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識方法において、画像データの画面の中に検出枠を設定し、前記検出枠内の基板マークを認識し、前記検出枠の各辺ごとに前記基板マークが前記検出枠から食み出していないか認識し、前記基板マークが前記検出枠から食み出していれば食み出している方向へ拡大した検出枠を前記画像データの画面の中に設定し、前記拡大した検出枠を使用して前記基板マークを認識する方法を採って、前記課題を解決している。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a substrate mark recognition method for an electronic component mounting machine for recognizing a substrate mark for positioning on a substrate by imaging a substrate on which the electronic component is mounted with an imaging device. Detecting frame, recognizing a substrate mark in the detection frame, recognizing whether or not the substrate mark protrudes from the detection frame for each side of the detection frame, If the detection frame that has protruded from the set, the detection frame expanded in the protruding direction is set in the screen of the image data, and the method of recognizing the substrate mark using the expanded detection frame, The said subject is solved.
そして請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の電子部品実装機の基板マーク認識方法において、前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で再び前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴としている。
And in invention of Claim 2, in the board | substrate mark recognition method of the electronic component mounting machine of
更に、請求項3記載の発明では、 電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識装置において、撮像した画像データを記憶する画像データ記憶部と、前記画像データの画面の中に検出枠を設定する検出枠設定部と、前記検出枠内の画像データを抽出する位置を指定する抽出データ位置指定部と、前記抽出データ位置指定部の指定する画像データの位置から画像データを抽出して記憶する抽出データ記憶部と、前記抽出データ記憶部の記憶データから基板マークの重心位置の演算と基板マークが検出枠から食み出しているか否かを演算する基板マーク位置演算部とから構成して、前記課題を解決している。 Furthermore, in the invention described in claim 3, the image data captured by the substrate mark recognition device of the electronic component mounting machine that images the substrate on which the electronic component is mounted by the imaging device and recognizes the positioning substrate mark on the substrate. An image data storage unit, a detection frame setting unit for setting a detection frame in the image data screen, an extraction data position designating unit for designating a position for extracting image data in the detection frame, An extraction data storage unit that extracts and stores image data from the position of the image data specified by the extraction data position specification unit, the calculation of the center of gravity position of the substrate mark from the storage data of the extraction data storage unit, and the substrate mark from the detection frame The above-mentioned problem is solved by comprising a substrate mark position calculation unit for calculating whether or not it is protruding.
そして請求項3に記載の発明では、請求項3記載の電子部品実装機の基板マーク認識装置において、前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で再び前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the board mark recognition apparatus for an electronic component mounting machine according to the third aspect, when the detection frame cannot be enlarged in the screen of the image data, the board mark is removed from the detection frame. The imaging device is moved in the protruding direction, the substrate is again picked up by the imaging device at the moved position, and the substrate mark is recognized using the image data picked up again.
本発明の電子部品実装機における基板マーク認識方法及び装置によれば、撮像した基板マークの画像において検出枠の中の画像データに対して画像処理をして、基板マークが検出枠から食み出しているかいないかを認識する。そして食み出していれば食み出している方に検出枠を拡大して、拡大した検出枠の範囲に該当する画像データに対して画像処理を行うようにしたので基板マークの認識不良をなくすとともに検出枠の拡大は必要最小限に行われるのであるから画像処理に要する時間を大幅に短縮させることができる。 According to the substrate mark recognition method and apparatus in the electronic component mounting machine of the present invention, image processing is performed on the image data in the detection frame in the captured image of the board mark, and the substrate mark protrudes from the detection frame. Recognize whether or not And if it is sticking out, the detection frame is enlarged to the sticking out side, and image processing is performed on the image data corresponding to the range of the enlarged detection frame, so that the recognition failure of the substrate mark is eliminated. At the same time, since the detection frame is expanded to the minimum necessary, the time required for image processing can be greatly reduced.
更に、基板マークが検出枠と画面から食み出していれば、食み出している方に撮像装置を移動させて再び基板マークを撮像して画像処理を行うようにしたから基板マークを認識できないと言う不具合をなくすことができる。 Furthermore, if the substrate mark protrudes from the detection frame and the screen, the image processing is performed again by moving the imaging device to the protruding area, and image processing is performed again so that the substrate mark cannot be recognized. Can eliminate the problem.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態である基板マーク認識装置が組み込まれた電子部品実装装置の斜視図である。図2はシステム構成を示すブロック図、図3は検出枠を示す画像図、図4は検出枠を拡大できない場合の画像図、図5は画像処理を利用した位置認識の動作を示すフローチャートである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus in which a board mark recognition apparatus according to an embodiment of the present invention is incorporated. 2 is a block diagram showing a system configuration, FIG. 3 is an image diagram showing a detection frame, FIG. 4 is an image diagram when the detection frame cannot be enlarged, and FIG. 5 is a flowchart showing an operation of position recognition using image processing. .
まず、図1を参照して基板マーク認識装置1の全体構造を説明する。図1において、15は基板範走路である。基板範走路15の中央部付近には、基板範走路15によって搬送された基板20が保持されている。基板20の上面には、基板マーク20aが設けられている。装着ヘッド部13はXY移送部14に支持されており水平移動可能である。装着ヘッド部13には基板マーク20aを撮像する撮像装置としてのCCDカメラ17が配設され、基板マーク20の撮像時にはCCDカメラ17が基板マーク20aの上方に位置するように移動される。そして基板マーク20aを撮像して画像認識により基板マーク20aの重心位置を求め、重心位置の撮像画面の中心位置に対するずれ量(画面内でのXY座標位置ずれ)を算出する。CCDカメラ17の撮像画面中心位置と電子部品搭載機1のXY座標位置関係は既知であるから、基板20の電子部品搭載機1のXY座標に対する位置を割り出す。また装着ヘッド部13には、ノズル13aが配設されている。装着ヘッド部13はそのノズル13aの下端部にフィーダ12のリール11に巻かれたテープ11aによって供給されるチップ部品を真空吸着して正規基板位置に対する位置補正を行って基板20に搭載する。
First, the overall structure of the substrate
次に、図2を参照して、基板マーク認識装置の制御系の構成を説明する。図2において、CCDカメラ17基板マーク20aを撮像し、画像データをA/D変換部22を経て画像記憶部23に送る。画像記憶部23は、A/D変換された画像データを記憶する。検出枠設定部26はデフォルトの検出枠のサイズを抽出データ位置指定部27に指定する。抽出データ位置指定部27は抽出枠のサイズに従って、画像記憶部23から抽出する画像データのアドレスを算出する。抽出データ記憶部24は抽出データ位置指定部27の示すアドレスに従って、画像記憶部23から画像データを抽出し記憶する。
Next, the configuration of the control system of the substrate mark recognition apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the
基板マーク位置演算部25は基板マーク20aの重心位置の演算と基板マーク20aが検出枠から食み出していないか(基板マーク20aが検出枠の辺と重なっていないか)確認する(図3参照)。食み出していなければ基板マーク20aの重心位置を主制御部28に送信し、食み出していれば検出枠設定部26に検出枠拡大命令と拡大方向を送出する。検出枠拡大が出来ない場合は主制御部28にCCDカメラ17の移動要求コマンドと移動方向を送信する。
The board mark
基板マーク20aは、一般には基板の4隅のうちの2箇所または3箇所に付される。これらの基板マーク20aを撮像して基板マーク20aの重心位置を演算することにより、電子部品搭載装置1における基板の位置(XY座標位置)が演算される。複数の基板マーク20aを認識することによりXY座標に対する基板20の傾きも演算される。この結果に基づいてチップ部品の搭載位置(XY座標位置)を計算して装着ヘッド13をXY移送部14により移動させ、さらにノズル13aをθ回転して基板の傾きに対する補正を行ってチップ部品を基板20に搭載する。
The
ここで、検出枠31について図3と図4を参照して説明する。図3において30はCCDカメラ17で撮像された画面の範囲を示す画面枠であり、この範囲内に基板マーク20aが撮像される。画面枠内の小さい実線枠で囲まれた範囲が検出枠31である。基板マーク20aは検出枠31から食み出した状態(基板マーク20aが検出枠31の右辺と重なった状態)で撮像されている。32は検出枠31を拡大する拡大位置を示す。拡大は基板マーク20aの半径より少し大きい距離だけ拡大する。図3においては検出枠31の右辺を右方向に点線の拡大位置32まで、基板マーク20aの半径より少し大きい距離まで拡大する。
Here, the
基板マーク位置演算部25は主に基板マーク20aを認識する部分である。基板マーク20aを認識して基板マーク20aの重心位置を演算することにより基板マーク20aの位置認識を行う。画像認識による重心位置演算はパターンマッチングによる方法と2値化による方法が選択できる。基板マーク20aが鮮明に撮像できる場合は画像データを直ちに2値化して重心演算するほうが画像データから基板マーク20aの重心位置を演算する時間が短いから、撮像した画像の状態に応じて選択できるようになっている。
The board mark
次に、基板マーク20aの重心位置から検出枠31の上辺、下辺、右辺、左辺までの距離を演算し、前記の距離が基板マーク20aの半径より短ければ基板マーク20aが検出枠31から食み出していると判定して検出枠31の拡大要求と拡大する辺を検出枠設定部26に送出する。そして抽出データ記憶部24に拡大要求に基づいて抽出された画像データを再び演算処理して、基板マーク20aが検出位置32まで拡大した検出枠から食み出していなければ基板マーク20aの重心位置を主制御部に送信する。なお、拡大前よりも拡大した分だけ演算の時間がかかる。
Next, the distances from the center of gravity of the
図4において、32aは検出枠31を拡大する拡大位置を示す。拡大位置32aは画面枠30から食み出して画面枠30の外側となり、検出枠31を拡大する事が出来ない。この場合はCCDカメラ17を食み出した方に移動して再び基板マーク20aを撮像する。
In FIG. 4, 32 a indicates an enlargement position where the
基板マーク位置演算部25の拡大要求により検出枠設定部26が検出枠31を拡大しようとしたが、拡大位置32aが画像枠30の外側となって拡大できないと判定された時、検出枠拡大設定部24は拡大不可(False)と拡大できない辺を基板マーク位置演算部25に送出する。そして基板マーク位置演算部25は主制御部28にCCDカメラ17の移動要求コマンドと移動方向を送信する。
When the detection
基板マーク20aが検出枠31から食み出しいるかいないかの判定は、上記の重心位置から検出枠31の各辺までの距離を演算して判定する方法のほかに、しきい値によって判定する方法がある。これは、検出枠31の上辺、下辺、右辺、左辺に位置する画像データ(ピクセル)において、ピクセル値が指定したしきい値よりも大きなピクセルが指定する数以上存在するか算出し、指定する数よりも多く存在すれば基板マーク20aはその辺から食み出していると判定する。例えば、上辺に指定したしきい値より大きなピクセル値のピクセルが指定した数よりも多く存在し、右辺にも指定したしきい値より大きなピクセル値のピクセルが指定した数よりも多く存在すれば基板マーク20aは検出枠31の上辺と右辺から食み出していると判定する。
Whether the
基板マーク認識装置の構成は上記のように成り、以下その動作について説明する。まず基板20を基板搬送路15の中央部に位置するように搬送する。図5において、XY移送部14により装着ヘッド部13を水平移動して、装着ヘッド部13に搭載されたCCDカメラ17が基板マーク20aの上に位置するようにする(ST1)。次いで、CCDカメラ17により基板マーク20aを撮像する(ST2)。画像記憶部23から検出枠内に相当する画像データ(各ピクセルの値)を抽出して記憶する(ST3)。
The configuration of the substrate mark recognition apparatus is as described above, and the operation thereof will be described below. First, the
次いで基板マーク20aの重心位置を演算して重心位置から検出枠31の各辺までの距離により食み出しの有無を調べる選択されているかどうかの分岐を行う。なおフローチャートには特に記載していないが、重心演算はパターンマッチングによる方法と2値化による方法が選択可能である(ST4)。重心から辺までの距離によるほうが選択されていれば抽出した画像データを演算して基板マーク20aの重心位置を算出する(ST5)。そして重心位置から各辺(上辺、下辺、右辺、左辺)までの各距離を算出する(ST6).
Next, the position of the center of gravity of the
前記各距離が基板マークの半径より小さければ食み出し有り、全て大きければ食み出し無しの判断がされる(ST7)。食み出し無しであれば基板マーク20aの重心位置を主制御部28に送信する(ST13)。食み出し有りであれば食み出している方に検出枠31の拡大を行う。拡大する量は基板マーク20aの半径より少し大きな値、あるいはあらかじめ指定された値である(ST8).
If each distance is smaller than the radius of the substrate mark, it is judged that there is protrusion, and if all the distances are large, it is judged that there is no protrusion (ST7). If there is no protrusion, the position of the center of gravity of the
次いで検出枠の拡大が画面枠30の中に行われたか、拡大すると検出枠が画面枠30から飛び出してしまい拡大できないかの判断がされる(ST9)。拡大できなければ主制御部28に移動要求コマンドと移動方向を送信する(ST14)。ST14の後はXY移送部14によりCCDカメラ17の位置を変えて再び基板マーク20aを撮像する。画面枠30の中で検出枠31を拡大できた場合は、ST3にもどって拡大した検出枠の中に該当する画像データを抽出する。
Next, it is determined whether the detection frame has been enlarged within the
以上ではST4において重心位置で食み出しチェックを選択したばあいであったが、選択しなかった場合について説明する。この場合、検出枠31の各辺に該当する画像データ、すなわち各辺に該当する位置のピクセルのピクセル値を抽出する(ST10)。次いで抽出したピクセル値に対して、辺ごとにしきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在するかの判断がされる(ST11)。しきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在する辺があれば、その辺から基板マーク20aが食み出しているのであるから、ST8に進んで検出枠31の拡大を行う。しきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在する辺がなければ、ST3で抽出した画像データを演算して基板マーク20aの重心位置を算出する(ST12)。そして主制御部28へ基板マーク位置を送信する(ST13)。
The case where the protrusion check is selected at the center of gravity position in ST4 will be described. In this case, the image data corresponding to each side of the
基板マークは円で説明したが、プラス、三角、四角などの記号でも良い。そして記述した基板マークの半径とはこれらの記号を囲むことの出来る最小の円の半径である。 Although the substrate mark is described as a circle, it may be a symbol such as plus, triangle or square. The radius of the described substrate mark is the radius of the smallest circle that can enclose these symbols.
他の利用分野として、サブマウントの位置決めのためのマーク認識を行い、サブマウントにレーザダイオードチップを搭載するダイボンダーへの利用が可能である。 As another application field, mark recognition for positioning the submount can be performed, and it can be used for a die bonder in which a laser diode chip is mounted on the submount.
1 電子部品搭載機
13 装着ヘッド部
13a ノズル
14 XY移送部
15 基板搬送路
17 CCDカメラ(撮像装置)
20 基板
20a 基板マーク
22 A/D変換部
23 画像記憶部
24 抽出データ記憶部
25 基板マーク位置演算部
26 検出枠設定部
27 抽出データ位置指定部
28 主制御部
30 画面枠
31 検出枠
32 拡大位置
32a 拡大位置
DESCRIPTION OF
20
Claims (4)
If the detection frame cannot be enlarged in the screen of the image data, the imaging device is moved in a direction in which the substrate mark protrudes from the detection frame, and the substrate is again moved by the imaging device at the moved position. 4. The board mark recognition apparatus for an electronic component mounting machine according to claim 3, wherein the board mark is recognized using the image data picked up again.
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