JP2005101211A - Component recognition apparatus and surface-mounting machine mounted therewith, and component testing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘッドユニットに保持された電子部品を撮像する部品認識装置に関するものである。 The present invention relates to a component recognition apparatus that images an electronic component held by a head unit.
一般に、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有し、移動可能なヘッドユニットと、このヘッドユニットの移動により相対変位する電子部品の像を前記撮像手段側へ反射させるミラーとを備え、このミラーにより映し出された電子部品を前記撮像手段によって撮像するように構成された部品認識装置が知られている。この種の部品認識装置は、例えば、特許文献1に開示されるような電子部品装着装置に搭載されている。
Generally, a holding unit that holds an electronic component and an imaging unit, a movable head unit, and a mirror that reflects an image of the electronic component that is relatively displaced by the movement of the head unit to the imaging unit side. In addition, there is known a component recognition apparatus configured to capture an image of an electronic component projected by the mirror using the imaging unit. This type of component recognition apparatus is mounted on an electronic component mounting apparatus as disclosed in
上記電子部品装着装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルとCCDカメラとを有し、移動可能な吸着ヘッドと、吸着された電子部品の下面をCCDカメラ側へ反射させるミラーとを備え、このミラー上をヘッドユニットが通過するときにCCDカメラにより電子部品の下面を撮像し、この画像に基づいて吸着ノズルに対する電子部品の姿勢や電子部品の形状等を検知するようになっている。
しかしながら、上記特許文献1の電子部品装着装置に搭載された部品認識装置は、電子部品の下面のみを撮像するように構成されているため、この撮像画像に基づいて吸着ノズルに対する電子部品の姿勢を正確に検知できない場合があった。具体的に、例えば、電子部品が吸着ノズルに対して上下方向で傾斜して吸着されている場合、撮像された電子部品の下面の像は、正規に吸着された電子部品の像と殆ど違いが生じないため、これらの姿勢の差異を正確に検知することが困難であった。
However, since the component recognition device mounted on the electronic component mounting device of
また、特に近年の電子製品の小型化に伴い電子部品も微細化しているため、下方から見て電子部品と吸着ノズルとの大きさが同程度の場合、電子部品を下方から撮像したところで吸着ノズルに電子部品が吸着されたか否かを判断することも困難な場合があった。 In particular, since electronic components have become finer with the recent downsizing of electronic products, if the size of the electronic component and the suction nozzle is the same when viewed from below, the suction nozzle is taken when the electronic component is imaged from below. In some cases, it is difficult to determine whether or not an electronic component has been attracted.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、保持手段に対する電子部品の吸着状態や姿勢を正確に検知することができる部品認識装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a component recognition apparatus that can accurately detect the suction state and posture of an electronic component with respect to a holding unit.
上記課題を解決するために本発明は、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有するとともに、移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動範囲の下方に固定的に設置された反射手段とを備え、ヘッドユニットが反射手段の上方を通過するときに当該反射手段で反射された電子部品の下面の像を撮像手段に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、
電子部品の側面の像を上記撮像手段に向けて反射させる補助反射手段を備え、
この補助反射手段及び上記反射手段により反射された特定の電子部品の側面及び下面の像を同一の撮像手段に取り込むように構成されていること(請求項1)を特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a holding unit that holds an electronic component, an imaging unit, a movable head unit, and a reflecting unit that is fixedly installed below the moving range of the head unit. And a component recognition device that captures an image of the lower surface of the electronic component reflected by the reflection unit when the head unit passes above the reflection unit and captures the image.
Auxiliary reflection means for reflecting the image of the side surface of the electronic component toward the imaging means,
The auxiliary reflecting means and the image of the side surface and the lower surface of the specific electronic component reflected by the reflecting means are configured to be taken into the same imaging means (claim 1).
この部品認識装置において、上記反射手段及び補助反射手段により反射された電子部品の下面及び側面の像を撮像手段の撮像範囲内で同時に取り込むように構成されていること(請求項2)が好ましい。 In this component recognition apparatus, it is preferable that the image of the lower surface and the side surface of the electronic component reflected by the reflection unit and the auxiliary reflection unit is simultaneously captured within the imaging range of the imaging unit (Claim 2).
上記反射手段により反射された電子部品の下面の像と補助反射手段により反射された電子部品の側面の像とを別の時期に撮像手段に取り込むように構成されていること(請求項3)が好ましい。 An image of the lower surface of the electronic component reflected by the reflecting means and an image of the side surface of the electronic component reflected by the auxiliary reflecting means are configured to be taken into the imaging means at different times (claim 3). preferable.
上記保持手段は、所定の供給部から部品を取り上げて保持するように構成されているとともに、上記補助反射手段は、取り上げ過程における電子部品の側面の像を撮像手段に向けて反射させるように構成されていること(請求項4)が好ましい。 The holding means is configured to pick up and hold a part from a predetermined supply unit, and the auxiliary reflecting means is configured to reflect an image of a side surface of the electronic component in the picking process toward the imaging means. (Claim 4) is preferable.
上記ヘッドユニットは、電子部品に対して照明光を照射する照明手段をさらに備えていること(請求項5)が好ましい。 The head unit preferably further includes illumination means for irradiating the electronic component with illumination light (Claim 5).
電子部品に対して照明光を照射する照明手段が上記反射手段の近傍に固定的に設置されていること(請求項6)が好ましい。 It is preferable that the illumination means for irradiating the electronic component with illumination light is fixedly installed in the vicinity of the reflection means (Claim 6).
上記ヘッドユニットには、撮像手段が電子部品の下面の像とともに撮像可能となる位置に当該ヘッドユニットの特定位置を検知可能な基準マークが形成されていること(請求項7)が好ましい。 In the head unit, it is preferable that a reference mark capable of detecting a specific position of the head unit is formed at a position where the image pickup unit can pick up the image together with the image of the lower surface of the electronic component.
本発明の別の態様は、上記部品認識装置が搭載された表面実装機であって、上記反射手段を支持する基台と、電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な供給部としての部品供給部と、この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていること(請求項8)を特徴とするものである。 Another aspect of the present invention is a surface mounter on which the component recognition apparatus is mounted, and a component as a supply unit capable of supplying an electronic component to the head unit and a base that supports the reflecting means. A supply unit; a nozzle as a holding unit capable of receiving an electronic component from the component supply unit and mounting the electronic component on a printed circuit board positioned on the base; and the head unit with respect to the base The image pickup means is configured to take an image of a lower surface and a side surface of the electronic component in a process in which the head unit conveys the electronic component from the component supply unit to the printed circuit board. (Claim 8).
本発明のさらに別の態様は、上記部品認識装置が搭載された部品試験装置であって、上記反射手段を支持する基台と、この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構と、電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能に収容する供給部としてのトレイとを備え、上記撮像手段は、ヘッドユニットがトレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていること(請求項9)を特徴とするものである。 Still another aspect of the present invention is a component testing apparatus on which the component recognition device is mounted, and a base that supports the reflecting means, and an inspection socket that is provided on the base and inspects an electronic component. A drive mechanism that moves the head unit relative to the base; and a tray that serves as a supply unit that accommodates electronic components so as to be supplied to the head unit. In the process of transporting the electronic component from the tray to the inspection socket, the lower surface and the side surface of the electronic component are imaged (claim 9).
本発明の部品認識装置によれば、反射手段に反射された電子部品の下面の像と補助反射手段に反射された電子部品の側面の像とを同一の撮像手段により撮像することができるため、保持手段に対する電子部品の吸着状態や姿勢を、下方と側方の2方向から見た画像に基づき正確に検知することができる。また、この発明では、補助反射手段を追加することにより電子部品の下面と側面とを同一の撮像手段で撮像することができるため、電子部品の側面を撮像するために別途撮像手段を追加する構成と比較して、部品認識装置のコストを低減させることができる。 According to the component recognition apparatus of the present invention, the image of the lower surface of the electronic component reflected by the reflecting means and the image of the side surface of the electronic component reflected by the auxiliary reflecting means can be imaged by the same imaging means. The suction state and posture of the electronic component with respect to the holding unit can be accurately detected based on images viewed from the two directions of the lower side and the side. Further, in the present invention, since the lower surface and the side surface of the electronic component can be imaged by the same imaging unit by adding the auxiliary reflecting unit, a configuration in which an additional imaging unit is added to image the side surface of the electronic component. Compared with, the cost of the component recognition apparatus can be reduced.
請求項2の部品認識装置によれば、電子部品の下面と側面とが映し出された画像を一回の撮像により得ることができるため、電子部品の下面と側面とを個別に撮像し、これらの画像に基づいて電子部品の姿勢を検知する場合と比較して、電子部品の吸着状態や姿勢を検知するのに要する時間を低減させることができる。 According to the component recognition apparatus of the second aspect, since the image in which the lower surface and the side surface of the electronic component are projected can be obtained by one imaging, the lower surface and the side surface of the electronic component are individually imaged. Compared with the case where the posture of the electronic component is detected based on the image, it is possible to reduce the time required to detect the suction state and posture of the electronic component.
請求項3の部品認識装置によれば、電子部品の下面の像と側面の像とを個別に撮像することができるため、これらの像を一枚の画像に区分けして結像させる場合と比較して、各像を大きな画像として得ることができる結果、これら画像に基づいて電子部品の吸着状態や姿勢をより精度良く検知することができる。 According to the component recognition apparatus of the third aspect, since the image of the lower surface and the image of the side surface of the electronic component can be individually captured, it is compared with a case where these images are divided into a single image and formed. As a result, each image can be obtained as a large image. As a result, the suction state and posture of the electronic component can be detected more accurately based on these images.
請求項4の部品認識装置によれば、供給部から取り上げた電子部品の側面を即撮像することができるため、この取上げ時に電子部品が保持手段に対して明らかに位置ずれしている場合や電子部品が取上げられていない場合には、再び取上げる等の処置を速やかに行うことができる。 According to the component recognition apparatus of the fourth aspect, the side surface of the electronic component picked up from the supply unit can be immediately imaged. Therefore, when the electronic component is clearly displaced with respect to the holding means at the time of picking up, When the parts are not picked up, it is possible to quickly take measures such as picking up again.
請求項5の部品認識装置によれば、照明手段による照明条件下で電子部品の下面及び側面を撮像することができる。 According to the component recognition apparatus of the fifth aspect, the lower surface and the side surface of the electronic component can be imaged under the illumination condition by the illumination means.
請求項6の部品認識装置によれば、照明手段により反射手段側から明るくされた電子部品を撮像することができる。 According to the component recognition apparatus of the sixth aspect, it is possible to take an image of the electronic component that has been brightened by the illumination unit from the reflection unit side.
請求項7の部品認識装置によれば、基準マークと電子部品の双方が撮像された撮像画像に基づいてヘッドユニットの保持手段に対する電子部品の位置ずれを検知することができる。また、この構成によれば、予め基準マークの位置を調べておき、この位置と撮像画像によるマーク位置とを比較することにより反射手段の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することが可能となる。 According to the component recognition apparatus of the seventh aspect, it is possible to detect the positional deviation of the electronic component with respect to the holding unit of the head unit based on the captured image obtained by imaging both the reference mark and the electronic component. Further, according to this configuration, the position of the reference mark is checked in advance, and the distortion and the inclination of the reflecting means or the shift of the imaging timing can be detected by comparing the position with the mark position based on the captured image. It becomes possible.
また、本発明の表面実装機によれば、プリント基板に対して電子部品を実装する過程において、保持手段に対する電子部品の姿勢を正確に検知することができる。 In addition, according to the surface mounter of the present invention, the posture of the electronic component relative to the holding means can be accurately detected in the process of mounting the electronic component on the printed board.
さらに、本発明の部品試験装置によれば、トレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、保持手段に対する電子部品の姿勢を検知することができる。 Furthermore, according to the component testing apparatus of the present invention, the posture of the electronic component relative to the holding means can be detected in the process of conveying the electronic component from the tray to the inspection socket.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明に係る部品認識装置が搭載される表面実装機(本発明に係る表面実装機)を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が配置され、プリント基板3がこのコンベア2上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。なお、プリント基板3上には、基台1に対する当該プリント基板3の位置を特定するためのフィデューシャルマークFが形成されている。
1 and 2 schematically show a surface mounter (a surface mounter according to the present invention) on which a component recognition apparatus according to the present invention is mounted. As shown in the drawing, a printed circuit
上記コンベア2の両側には、部品供給部4、4が配置されている。これらの部品供給部4、4には、多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、各々、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述のヘッドユニット6により電子部品が間欠的に取り出されるようになっている。
On both sides of the
上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット6が装備されている。このヘッドユニット6は、部品供給部4、4とプリント基板3が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、X軸方向(コンベア2の方向)及びY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動することができるようになっている。
Above the
すなわち、基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット6が移動可能に保持され、このヘッドユニット6に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット6が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。
That is, a fixed
上記ヘッドユニット6には、電子部品を保持する保持手段として、部品吸着用のノズル16aを先端に備えた複数のノズルユニット16が設けられている。このノズルユニット16は、ヘッドユニット6のフレームに対して昇降(Z軸方向の移動)及びノズル中心軸(R軸)回りの回転が可能とされ、図外のZ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びR軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズルユニット16が6個配設された構成を示している。
The
また、上記実装機には、図3に示すように、部品認識装置20が搭載されている。この部品認識装置20は、上記各部品供給部4、4の内側における基台1上でX軸方向に延びる反射部17と、各ノズル16aに対応してX軸方向に整列した状態でヘッドユニット6に取り付けられたカメラ18と、各ノズル16aに対応してヘッドユニット6に固定された上方照明部19及び側方照明部21(それぞれ照明手段を構成している)と、各ノズル16aに吸着された部品の側面を上記反射部17側へ反射させる第1補助ミラー(補助反射手段)22と、ノズル16a毎にヘッドユニット6に配設された基準マーク31とを備えている。
Further, as shown in FIG. 3, a
上記反射部17は、図3に示すように、上方が開口する箱状のフレーム23と、このフレーム23内で上方へ向けて光を照射する下方照明部(照明手段)24と、X軸及びY軸の動作平面と平行して配置され、前記フレーム23の開口部を閉塞するハーフミラー(反射手段)25と、このハーフミラー25より上方位置に配置された第2補助ミラー(補助反射手段)26とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
上記フレーム23は、基台1上に固定され、下方照明部24を載置する載置板23aを備えている。上記下方照明部24は、ノズル16aに吸着された電子部品Cを真下から照明する第1照明手段24aと、垂直方向からY軸方向に傾斜した光軸K1に沿って吸着部品Cを照明する第2照明手段24bとを備えている。これら照明手段24a、24bは、それぞれLED27、28を備え、これらLED27、28により上記ハーフミラー25を介して電子部品Cを照明するようになっている。上記ハーフミラー25は、XY平面と平行した状態でフレーム23に固定されている。上記第2補助ミラー26は、部品供給部4側でハーフミラー25の長辺部に沿って配置された短冊状のミラーであり、XY平面と平行した状態でフレーム23に固定されている。また、第2補助ミラー26は、詳しくは後述するが、第1補助ミラー22により反射された電子部品Cの側面の像をカメラ18へ向けて反射させるようになっている。
The
上記カメラ18は、エリアセンサからなる撮像手段であり、ヘッドユニット6が反射部17上を通過するときに、ハーフミラー25で反射された吸着部品Cの側面及び部品下面C1を撮像するようになっている。具体的に、カメラ18は、垂直方向からY軸方向に傾斜した光軸K2に沿って電子部品Cの下面を撮像し、この光軸K2は、ハーフミラー25により正反射した先に吸着部品Cの下面が位置するように設定されている。さらに、カメラ18は、上記第2補助ミラー26へ向かう光軸K3に沿って電子部品Cの側面を撮像し、この光軸K3は、第2補助ミラー26で正反射し、さらに後述する第1補助ミラー22で正反射した先に吸着部品Cの側面が位置するように設定されている。なお、図4に示すように、カメラ18からハーフミラー25までの光路長d1とハーフミラー25から部品下面C1までの光路長d2とを加えた距離(d1+d2)だけ離れた撮像物に対して焦点が合うように、カメラ18の焦点距離とカメラ18、部品下面C1及びハーフミラー25の配置が設定されている。また、カメラ18から第2補助ミラー26までの光路長daと第2補助ミラー26から第1補助ミラー22までの光路長dbと第1補助ミラー22からノズルユニット16の軸線(電子部品C)までの光路長dcとを加えた距離(da+db+dc)が上記距離(d1+d2)と等しくなるように、カメラ18、第2補助ミラー26、第1補助ミラー22及び電子部品Cの配置が設定されている。さらに、本実施形態の表面実装機では、ヘッドユニット6が部品供給部4上に移動したときには、カメラ18から距離(d1+d2)だけ離れた位置にテープフィーダー4a上の供給部品Cの上面が位置し、またヘッドユニット6がプリント基板3上に移動したときには、カメラ18から距離(d1+d2)だけ離れた位置にプリント基板3の上面が位置するように設定されている。すなわち、本実施形態の表面実装機は、カメラ18がテープフィーダー4a上の供給部品C、基台1上のプリント基板3、部品下面C1及び吸着部品Cの側面を撮像可能となるように、ハーフミラー25がテープフィーダー4a及び基台1から突出して配置され、このハーフミラー25よりも第2補助ミラー26が突出して配置されているとともに、テープフィーダー4a上の電子部品Cの上面と基台1上のプリント基板3の上面とが同じ高さ位置となるように構成されている。
The
なお、部品下面C1を撮像するカメラ18の光軸K2は、部品下面C1に対して傾斜しているため、例えば、図5の(a)のように長方形の部品下面C1を有する電子部品Cを撮像する場合、カメラ18により撮像された画像は、図5の(b)に示すように、部品下面C1におけるカメラ18から離間する側が先細りとされた台形状に映し出されたもの、すなわち、カメラ18からの距離に応じて撮像倍率が異なった遠近感のある画像となってしまう。そこで、上記撮像倍率の差を補正するために下記(1)の数式を用いた画像処理を施すことにより、正規の部品下面C1の画像を得ることも可能である。すなわち、撮像された画像がY方向における左端の画素0番地から右端の画素(Ylen−1)番地までのYlen個の画素を有する場合、画素0番地での撮像倍率を1とし、画素(Ylen−1)番地での撮像倍率をSとすると、任意のY番地での倍率Syが(1)の式から求められ、このSyを利用してY番地における像をY軸と平行する中心線Tyを中心として拡大し、この処理を画素1番地〜(Ylen−1)番地までの間で実行することにより、図4の(a)のような画像を得ることができる。しかしながら、その処理に少なからず時間を要するため、本実施形態のカメラ18は、図6に示すようにあおり光学系を有するものを採用している。すなわち、カメラ18は、レンズアレイ28を備え、このレンズアレイ28は、カメラ18の光軸K2に対して非垂直な結像面Mと電子部品Cの部品下面C1とが共役関係となるように光を透過するようになっている。
Sy=1−(1−S)×Y/(Ylen−1)・・・・(1)
Since the optical axis K2 of the
Sy = 1- (1-S) * Y / (Ylen-1) (1)
上記上方照明部19は、ノズル16aに対してカメラ18と対称となる位置(図3においてカメラ18と左右対称となる位置)に配置されている。また、上方照明部19は、垂直方向からY軸方向に傾斜した光軸K4に沿って電子部品Cを照明するLED29を備え、この光軸K4は、ハーフミラー25により正反射した先に吸着部品Cが位置し、さらに吸着部品C及びハーフミラー25により正反射した先にカメラ18が位置するように設定されている。すなわち、ハーフミラー25により反射した光軸K4と上記第2照明手段24bの光軸K1とは互いに平行することとなる。
The
上記側方照明部21は、Y軸方向に沿った光軸を有するLED30を備え、このLED30は、撮像対象となる側面の反対側から吸着部品Cを照明するようになっている。
The said
上記第1補助ミラー22は、各ノズル16aを介して上記側方照明部21と対向した状態でヘッドユニット6に取り付けられている。また、第1補助ミラー22は、第2補助ミラー26と協働して吸着部品Cの側面の像をカメラ18へ向けて反射させるようになっている。具体的に、第1補助ミラー22は、その反射面が下方へ傾斜した状態で配設され、上記側方照明部21による照明条件下での吸着部品Cの側面の像を第2補助ミラー26へ向けて反射させ、この像を第2補助ミラー26がカメラ18へ向けて反射させるようになっている。
The first
上記基準マーク31は、略円柱状の棒状部材であり、カメラ18の撮像範囲内となるヘッドユニット6の下面に立設されている。したがって、上記部品認識装置20により撮像された画像には、図7に示すように、上記上方照明部19又は下方照明部24により明るくされた部品下面C1及び基準マーク31の下面と、側方照明部21により輪郭が浮かび上がった電子部品Cの側面とが映し出されることとなる。
The
ところで、上述した実装機には、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUによる制御のプログラムなどを予め記憶するROM及び様々のデータを一時的に記憶するRAM等から構成される制御手段が設けられており、前記サーボモータ9、15、部品認識装置20は、全てこの制御手段に電気的に接続されている。この制御手段は、上記カメラ18により撮像された画像に基づいて被撮像物の位置や輪郭を識別する機能や、これら識別結果に応じてサーボモータ9、15等の駆動を制御する機能を備えている。そして、実装動作には、前記サーボモータ9等がこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。
By the way, although not shown in the drawings, the mounting machine described above includes a well-known CPU that executes logical operations, a ROM that stores a control program by the CPU in advance, a RAM that temporarily stores various data, and the like. The
以下、図8のフローチャートに従って、上記制御手段の制御に基づく実装機の実装動作の一例について説明する。 Hereinafter, according to the flowchart of FIG. 8, an example of the mounting operation of the mounting machine based on the control of the control means will be described.
まず、各ノズル16aにより電子部品Cを吸着する吸着処理が実行される(ステップS1)。この吸着処理S1としては、まず、ヘッドユニット6をテープフィーダー4aの上方位置まで移動させ、電子部品Cの吸着に先立ってテープフィーダー4a上の電子部品Cを撮像する。この撮像画像に基づいてテープフィーダー4aに対する電子部品Cの位置ずれを検出し、この検出結果に応じてヘッドユニット6の移動量等を補正する。次いで、テープフィーダー4a上の電子部品Cをノズルユニット16のノズル16aにより吸着し、その吸着動作を各ノズルユニット16毎に実行した後、ヘッドユニット6をテープフィーダー4aからプリント基板3側へ移動させる。
First, a suction process for sucking the electronic component C is performed by each
上記吸着処理S1の実行後におけるヘッドユニット6の移動過程においては、電子部品Cがハーフミラー25上を通過するが、このとき各カメラ18によりハーフミラー25及び第1、第2補助ミラー22、26に映し出された電子部品Cの下面及び側面が撮像される(ステップS2)。各ノズル16に吸着された電子部品Cのそれぞれが各カメラ18により撮像されると、電子部品Cの側面が映し出された画像に基づいてノズルユニット16に対する電子部品Cの吸着状態(電子部品Cの有無も含む)が正常であるか否かが判定され(ステップS3)、ここで異常である(例えば、電子部品Cが吸着されていない、或いは電子部品Cが傾いて吸着されている)と判定されると(ステップS3でNO)、エラー処理(ステップS4)が実行される。このエラー処理としては、ノズル16aに対して電子部品Cが傾いて吸着されている場合には、当該電子部品Cを図略の一時保管部へ搬送した後、上記吸着処理S1を再度実行し、電子部品Cが吸着されていない場合には、そのまま上記吸着処理S1を実行する。一方、電子部品Cの吸着状態が正常であると判定されると(ステップS2でYES)、電子部品Cの下面の画像に基づいて、当該電子部品Cの形状等の不良があるか否かを判定し(ステップS5)、ここで不良であると判定されると(ステップS5でNO)、当該電子部品Cが図略の不良品収容部へ搬送され(ステップS6)、再び上記吸着処理S1を実行する。一方、電子部品Cが良品であると判定されると(ステップS5でYES)、電子部品Cの下面の画像に基づいて実装位置の補正値が算出される(ステップS7)。具体的に説明すると、カメラ18により撮像された画像には、電子部品Cと基準マーク31とが映し出されており、これらの相対位置を調べることにより当該電子部品Cの吸着位置のずれ(ノズルユニット16に対する回転方向のずれも含む)が検出され、これに基づいて実装位置の補正値が算出されることとなる。実装位置の補正値が算出されると、この補正値に応じて各電子部品C毎にヘッドユニット6の移動量を調整しつつ、各ノズルユニット16に吸着された全ての電子部品Cをプリント基板3に実装する(ステップS8)。次いで、プリント基板3に対して全ての電子部品Cが実装されたか否かが判定され(ステップS9)、未実装の電子部品Cがあると判定されると(ステップS9でNO)、繰り返し上記吸着処理S1を実行する一方、全ての電子部品Cの実装が終了したと判定されると(ステップS9でYES)、実装動作を終了する。
In the moving process of the
なお、上記実装動作において、ヘッドユニット6がプリント基板3上へ移動したときに、吸着部品Cの実装に先立ってカメラ18によりプリント基板3上のフィデューシャルマークF(図1参照)を撮像し、この撮像画像に基づいて基台1に対するプリント基板3の位置ずれを検出し、実装時にこの検出結果に応じた電子部品Cの実装位置の補正を実行する処理を追加することもできる。この処理は、電子部品Cの実装毎に実行する必要はなく、例えば、基台1に対してプリント基板3が搬送され、当該プリント基板3に初めて電子部品Cを実装する場合に実行すればよい。また、プリント基板3の撮像時には、上記位置ずれの検出に加えて、当該プリント基板3上の表面状態(例えば、異物付着又は基板3表面に塗布された半田ペーストの状態の確認)を行うことも可能である。さらに、部品実装後のプリント基板3を撮像して所定の実装位置に部品が装着されているか否かを確認することも可能である。
In the mounting operation, when the
また、上記実装動作に先立ってヘッドユニット6の基準マーク31を撮像しておき、この画像における基準マーク31の位置を制御手段に記憶させ、この基準マーク31の位置と実際に電子部品Cの下面を撮像した画像において映し出された基準マーク31の位置とを比較することとすれば、ハーフミラー25の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することができる。
Prior to the mounting operation, the
なお、上記実施形態の部品認識装置20では、反射部17のフレーム23内に下方照明手段24を設けることとしているが、これに限定されることはなく、図9に示すように、例えば、第2照明手段24bをハーフミラー25の近傍位置における基台1上に取り付けるようにしてもよい。この実施形態では、フレーム23内に第1照明手段24aを非設置としているため、ハーフミラー25を通常のミラーに置き換えた構成とすることも可能である。さらに、第2照明手段24bを省略して、上方照明手段19のみを備えた構成とすることも可能である。
In the
また、上記実施形態の部品認識装置20では、カメラ18からテープフィーダー4a及びプリント基板3の距離をカメラ18の焦点距離に設定することにより、テープフィーダー4a上の電子部品Cやプリント基板3をカメラ18により撮像するようにしているが、この構成に限定されることはなく、図9に示すように、カメラ18の焦点距離を調整するレンズ32をヘッドユニット6に対して相対変位可能に取り付ける構成とすることもできる。この実施形態では、テープフィーダー4a上の供給部品C及びプリント基板3の撮像時にはレンズ32を光軸K2上に配置する一方、吸着部品Cの撮像時にはレンズ30を光軸K2から離間させることにより、各撮像対象物に対してカメラ18の焦点距離を合せた状態で撮像することが可能となる。
In the
さらに、上記各実施形態の部品認識装置20では、1個のノズルユニット16に対応して1台のカメラ18を配設することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、図10に示すように、2個のノズルユニット16に対応して1台のカメラ18を配設した構成とすることもできる。この実施形態では、2個のノズルユニット16にそれぞれに吸着された電子部品Cを同時に撮像可能となるようにカメラ18の撮像範囲が設定されている。
Further, in the
また、上記実施形態における部品認識装置20は、エリアセンサを採用しているが、これに限定されることはなく、例えば、ラインセンサからなるカメラをLMガイド等によりヘッドユニット6に対して相対変位可能に取り付け、このカメラを撮像時にヘッドユニット6に対して移動させつつ、当該カメラによりハーフミラー22に映し出された電子部品Cの像を走査させるようにすることも可能である。
Moreover, although the
さらに、上記実施形態の部品認識装置20では、電子部品Cの下面と側面とを同時に撮像することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、図11に示すように、部品供給部4から吸着された(取上げられた)電子部品Cの側面を撮像し、ヘッドユニット6がハーフミラー25上を通過するときに当該電子部品Cの下面を撮像可能な部品認識装置120のような構成とすることも可能である。以下、この部品認識装置120について、図3の部品認識装置20との相違点についてのみ説明する。
Furthermore, in the
部品認識装置120は、部品供給部4上でX軸方向に相対して立設された一対のステー140(図では1個示している)と、これらステー140間で上下に架設された第1補助ミラー122及び第2補助ミラー126と、この第2補助ミラー126とY軸方向で対向してフレーム23の外面に取り付けられた側方照明部121とを備えている。上記第2補助ミラー126と側方照明部121との間には、テープフィーダー4aにより供給された電子部品Cの取出口Tが上方に向けて開口している。部品供給部4上に移動したヘッドユニット6は、下方へ伸長させたノズル16aにより、上記取出口Tから電子部品Cを取上げるようになっており、この取上げ時におけるカメラ18の光軸K5は、第1補助ミラー122及び第2補助ミラー126を反射してノズル16aにより取上げられる途中の電子部品Cの側面を撮像可能に設定されている。なお、カメラ18から第1補助ミラー122までの光路長ddと第1補助ミラーから第2補助ミラー126までの光路長deと第2補助ミラー126からノズルユニット16の軸線(電子部品C)までの光路長dfとを加えた距離(dd+de+df)は、上記(d1+d2)と等しく設定されている。
The
また、上記実施形態では、部品認識装置20、120を実装機に搭載した構成について説明したが、実装機に限定されることはなく、例えば、ICチップ等の電子部品Cを検査する部品試験装置40に搭載することも可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure which mounted the
図12は、本発明に係る部品認識装置が搭載された部品試験装置40を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにX軸、Y軸を示している。
FIG. 12 is a plan view showing a
図12に示すように、部品試験装置40の基台41上には、電子部品Cを収容する4組のトレイを載置するトレイ収容部42aと、これらトレイ収容部42aの右方に配置された一時保管用のトレイを載置するトレイ収容部42bと、上記各トレイ収容部42aに載置されたトレイ上の電子部品Cを検査する検査ソケット43が配設されている。各トレイ収容部42a、42bが配設された個所の上方位置には、トレイ上の電子部品Cを吸着可能でXY方向へ変位自在なヘッド44が設けられ、このヘッド44により吸着された電子部品Cは、左右一対の可動テーブル45上へ搬送される。これら可動テーブル45は、上記ヘッド44から部品を受取可能な受取ポジションP1(図では実線で示している)と、Y方向へ変位して後述する搬送用ヘッドユニット46A、46Bへ電子部品Cを受渡可能な受渡ポジションP2(図では破線で示している)との間で変位自在に基台41上に取り付けられている。上記各可動テーブル45の上方位置には、受渡ポジションP2へ変位した可動テーブル45上の電子部品Cを吸着可能となるように、搬送用ヘッドユニット46A、46Bが設けられている。これら搬送用ヘッドユニット46A、46Bは、それぞれX方向へ変位自在となるように基台41に支持されており、上記各可動テーブル45上の電子部品Cを上記検査ソケット43まで搬送するようになっている。
As shown in FIG. 12, on the
このような部品試験装置40において、受渡ポジションP2に位置する各可動テーブル45と検査ソケット43との間の基台41上には、それぞれ一対の反射部17が設けられている一方、各搬送用ヘッドユニット46A、46Bには、カメラ18及び第1補助ミラー(図示せず)が設けられ、これら反射部17、カメラ18及び第1補助ミラーが部品認識装置220を構成している。
In such a
上記部品認識装置220は、搬送用ヘッドユニット46A、46Bが反射部17上を通過したとき、すなわち、受渡ポジションP2にある可動テーブル45上の電子部品Cを検査ソケット43まで搬送する過程において、電子部品Cの下面及び側面を撮像して、当該電子部品Cの吸着状態や表面状態を検知し、ここで、正常に吸着されていないと検出された電子部品Cは、搬送用ヘッドユニット46A、46Bにより再び可動テーブル45に搬送された後、一時保管用のトレイ収容部42bに載置されたトレイ上へ搬送されることとなる。
When the
以上説明したように、部品認識装置20(部品認識装置120、220)によれば、ハーフミラー25に反射された電子部品Cの下面の像と第1、第2補助ミラー22、26(第1、第2補助ミラー122、126)に反射された電子部品Cの側面の像とを同一のカメラ18により撮像することができるため、ノズル16aに対する電子部品Cの吸着状態や姿勢を、下方と側方の2方向から見た画像に基づき正確に検知することができる。
As described above, according to the component recognition device 20 (
電子部品Cの下面と側面とを同時に撮像する構成によれば、電子部品Cの吸着状態や姿勢を検知するのに要する時間を低減させることができる。 According to the configuration in which the lower surface and the side surface of the electronic component C are simultaneously imaged, the time required to detect the suction state and posture of the electronic component C can be reduced.
電子部品Cの下面の像と側面の像とを別の時期に撮像する構成によれば、これらの像を一枚の画像に区分けして結像させる場合と比較して、各像を大きな画像として得ることができる結果、これら画像に基づいて電子部品Cの吸着状態や姿勢をより精度よく検知することができる。 According to the configuration in which the image on the lower surface and the image on the side surface of the electronic component C are captured at different times, each image is a large image as compared with the case where these images are divided into a single image. As a result, it is possible to detect the suction state and posture of the electronic component C more accurately based on these images.
部品供給部4から取上げられる過程において電子部品Cの側面を撮像するようにした構成によれば、部品供給部4から取上げた電子部品Cの側面を即撮像することができるため、この取上げ時に電子部品Cがノズル16aに対して明らかに位置ずれしている場合や電子部品Cが取上げられていない場合には、再び取上げる等の処置を速やかに行うことができる。
According to the configuration in which the side surface of the electronic component C is imaged in the process of being picked up from the
1 基台
4 部品供給部
6 ヘッドユニット
9 Y軸サーボモータ
15 X軸サーボモータ
16a ノズル
18 カメラ
19 上方照明部
20、120、220 部品認識装置
21 側方照明部
22、122 第1補助ミラー
24 下方照明部
25 ハーフミラー
26、126 第2補助ミラー
DESCRIPTION OF
Claims (9)
電子部品の側面の像を上記撮像手段に向けて反射させる補助反射手段を備え、
この補助反射手段及び上記反射手段により反射された特定の電子部品の側面及び下面の像を同一の撮像手段に取り込むように構成されていることを特徴とする部品認識装置。 A holding unit that holds an electronic component; an imaging unit; a movable head unit; and a reflecting unit that is fixedly installed below a moving range of the head unit. The head unit is located above the reflecting unit. A component recognition device that captures an image of the lower surface of the electronic component reflected by the reflecting means when passing through the imaging means,
Auxiliary reflection means for reflecting the image of the side surface of the electronic component toward the imaging means,
A component recognizing apparatus configured to capture images of side surfaces and a lower surface of a specific electronic component reflected by the auxiliary reflecting unit and the reflecting unit into the same imaging unit.
上記反射手段を支持する基台と、
電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な供給部としての部品供給部と、
この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、
上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、
上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていることを特徴とする表面実装機。 A surface mounter on which the component recognition device according to any one of claims 1 to 7 is mounted,
A base supporting the reflecting means;
A component supply unit as a supply unit capable of supplying electronic components to the head unit;
A nozzle as a holding means capable of receiving the electronic component from the component supply unit and mounting the electronic component on the printed circuit board positioned on the base;
A drive mechanism for moving the head unit relative to the base,
The surface mounting machine, wherein the imaging unit is configured to image a lower surface and a side surface of the electronic component in a process in which the head unit conveys the electronic component from the component supply unit to the printed board.
上記反射手段を支持する基台と、
この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、
上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構と、
電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能に収容する供給部としてのトレイとを備え、
上記撮像手段は、ヘッドユニットがトレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。 A component testing apparatus on which the component recognition device according to any one of claims 1 to 7 is mounted,
A base supporting the reflecting means;
An inspection socket provided on the base for inspecting electronic components;
A drive mechanism for moving the head unit relative to the base;
A tray serving as a supply unit that accommodates electronic components so as to be supplied to the head unit;
The component testing apparatus, wherein the imaging unit is configured to image a lower surface and a side surface of the electronic component in a process in which the head unit conveys the electronic component from the tray to the inspection socket.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003332034A JP2005101211A (en) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Component recognition apparatus and surface-mounting machine mounted therewith, and component testing apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8359735B2 (en) | 2009-04-17 | 2013-01-29 | Samsung Techwin Co., Ltd. | Head assembly for chip mounter |
US10288413B2 (en) | 2015-09-28 | 2019-05-14 | Besi Switzerland Ag | Apparatus for mounting components on a substrate |
-
2003
- 2003-09-24 JP JP2003332034A patent/JP2005101211A/en not_active Withdrawn
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