JP2007109937A - Mounting state inspection method and apparatus thereof - Google Patents
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Description
本発明は部品を基板上に実装するシステムでの実装状態を検査する実装状態検査方法とその装置に関し、例えば、回路基板上に電子部品を実装して電子回路基板を製造する場合の、電子部品の実装状態を始めとする電子部品の実装に関する各種の実装作業状態を検査するのに利用される。
BACKGROUND OF THE
電子回路基板を製造する場合のシステムにつき、本発明の実施の形態を示す図1(a)を参照して説明すると、回路基板1を実装対象基板として取り扱い、その製造すべき電子回路基板8の種類に応じたプリント配線が施されており、実装過程において所定の電子部品の実装や取り扱いが行なわれるように、回路基板1にはその種類を示すバーコード2などが付されている。回路基板1は、まず、半田印刷工程部3aをなす半田印刷機3に供給されて電極上にクリーム半田が印刷される。次いで、回路基板1は1つ以上のチップマウンタ4が配置された1つまたはそれ以上のチップ部品実装工程部4a、4b・・に順次供給されて、所定のチップ部品が順次に実装されクリーム半田の粘着性による仮実装状態とされる。その後回路基板1はバーコードリーダ5によるバーコード2の読み取り部を経て、異形部品実装工程部6aをなす多機能機6に供給され、回路基板1の種類に応じたコネクタなどの異形部品が実装されクリーム半田の粘着性による仮実装状態とされる。最後に回路基板1は接合完了工程部7aをなすリフロー炉7に供給されて、クリーム半田の溶融とその後の固化とを図って回路基板1に仮実装状態であったチップ部品や異形部品を半田の固化によって回路基板1上の電極と導電状態に接合された実装完了状態となり、所定の電子回路基板8の製造を終える。
A system for manufacturing an electronic circuit board will be described with reference to FIG. 1 (a) showing an embodiment of the present invention. The
ところで、このような電子回路基板8を製造するのに、電子機器の小型化、高性能化によって、実装部品の微小化、実装の高密度化が進んでいることから、クリーム半田や実装部品の位置ずれ、付着異物などが品質不良につながりやすいし、実装上のトラブル発生の確率が増大するなど、歩留まりの低下の原因になっており、実装システムの実装工程で行なう各種の実装作業が首尾よく達成されたかどうかの検査を数多く、きめこまかく行うことが望まれている。
By the way, in order to manufacture such an
しかし、そのような検査は従来、図6に示すような独立した検査機を用いて行われるのが一般的である。このような検査機は、搬入される回路基板aを検査機上の原点oを基準に位置決めし、この位置決めした回路基板aに対し検査機上の原点oを基準にXY2方向に位置調節されるカメラbによって撮影し、回路基板aに対する各種の実装状態を複数の検査エリアc、dなどで検査するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。 However, such inspection is generally performed by using an independent inspection machine as shown in FIG. Such an inspection machine positions the circuit board a to be carried in with reference to the origin o on the inspection machine, and the position of the positioned circuit board a is adjusted in the XY2 direction with respect to the origin o on the inspection machine. Images are taken by the camera b, and various mounting states with respect to the circuit board a are inspected in a plurality of inspection areas c and d (for example, see Patent Document 1).
一方、多面体ワークの複数の端面を検査するのに、多面体ワークをベルトやディスクなどの周回搬送手段に検査対象端面を2方向などに露出させて保持し周回搬送しながら、それら検査対象とする各端面をそれが露出した側から対応する個別のカメラで撮影して検査することを、複数の周回搬送手段間での受け渡しを伴い必要に応じ全端面につき行える技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、特許文献1に記載のもののような独立した検査機では、視野の小さなカメラを採用した複数の検査機を併用するのに対して、視野の小さなカメラを自動的に移動させることにより、検査対象物上の複数の検査エリアc、dを切り替え撮影したり、カメラ視野を超える広い範囲のエリアを走査しながら撮影して検査することにより検査設備の簡略化は図れるが、視野の小さなカメラを持った1台の検査機であっても、検査可能な最大範囲に対応した検査ステージを持つ必要がある上、検査機上の1つの原点を基準にして各種作業の位置や状態を検出する関係からカメラを自動で精度よく移動させる必要があるので、複雑かつ大型で高価なものとならざるを得ず、図1を参照して示したような電子部品を実装し電子回路基板8を製造する実装システム11中の検査を必要とする位置に挟み込み検査する関係から、実装システム11の設計、施工に影響する。従って、実装システム11中の複数の個所で検査を行いたいような場合に特に不便で、実装システム11の設備を一層複雑化、大規模化させてしまい、コスト面だけでなく占有スペース上の問題も生じてくる。
However, an independent inspection machine such as that described in
一方、特許文献2に記載のものは、ベルトやディスクなどの周回搬送手段による搬送経路に沿って配置し固定した複数のカメラにより、それら周回搬送手段が各種向きに露出させながら搬送している多面体の各露出端面を個別に撮影し検査する簡単な装置であるが、各カメラが撮影する撮影画像データを位置的に関連付けた検査はできない。
On the other hand, the one described in
本発明の目的は、基板に部品を実装するシステムで、搬送される基板を異なる位置に一時的に停止させてそこにある個々のカメラにより同じ側から撮影した複数の画像データを関連づけて簡単かつ高精度に実装状態が検査できる実装過程での検査方法と装置を提供することにある。 An object of the present invention is a system for mounting components on a board, in which a board to be transported is temporarily stopped at different positions, and a plurality of image data photographed from the same side by individual cameras there are associated with each other easily and easily. An object of the present invention is to provide an inspection method and apparatus in a mounting process capable of inspecting a mounting state with high accuracy.
本発明は、上記の目的を達成するために、本発明の実装状態検査方法は、部品を基板に実装するシステムにおいて、搬送される前記基板を上部から撮影する個別のカメラと、前記個別のカメラに応じた個別のストッパとを、前記基板の搬送部に設け、前記ストッパにて、前記基板を一時停止させ、前記個別のカメラにて撮影することで実装状態を検査することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a mounting state inspection method according to the present invention, in a system for mounting components on a substrate, an individual camera for photographing the substrate to be conveyed from above, and the individual camera According to the present invention, an individual stopper is provided in the substrate transport section, the substrate is temporarily stopped by the stopper, and the mounting state is inspected by photographing with the individual camera.
このような構成では、部品の実装を伴い搬送される基板に対し、個々のカメラとそれに対応した個々のストッパとの協働により、複数のエリアを上方から個々に撮影して、各撮像画像を基板のストッパによる停止位置を基準に関連づけて実装位置情報と比較することで、簡単かつ高精度に実装状態を検査することができる。 In such a configuration, a plurality of areas are individually photographed from above by the cooperation of individual cameras and individual stoppers corresponding to a substrate conveyed with mounting of components, and each captured image is captured. By comparing the stop position by the stopper of the substrate with the mounting position information in association with the reference, the mounting state can be easily and accurately inspected.
このような方法は、基板を受け入れて部品の実装を行う1つ以上の実装作業工程部と、作業工程部での作業後の基板を送り出して次の作業工程部へ供給するか、あるいは搬出する搬送部とを備え、前記搬送部に搬送される前記基板を上部から撮影する個別のカメラと、前記個別のカメラに応じた個別のストッパとを設け、前記ストッパにて、前記基板を一時停止させ、前記個別のカメラにて撮影することで実装状態を検査する制御手段を設けたことを特徴とする実装状態検査装置によって自動的に安定して達成できる。 In such a method, one or more mounting operation process units that receive a substrate and mount components and a substrate after the operation in the operation process unit are sent out and supplied to the next operation process unit or carried out. An individual camera for photographing the substrate conveyed to the conveyance unit from above, and an individual stopper corresponding to the individual camera, and the substrate is temporarily stopped by the stopper. This can be achieved automatically and stably by a mounting state inspection apparatus characterized by providing a control means for inspecting the mounting state by photographing with the individual camera.
特に、前記個別のカメラを、搬送される基板上の前記複数の検査エリアを撮影できるように配置しておき、搬送される基板を、前記個別のカメラに対応した個別のストッパにより、それら個別のカメラによる各撮影位置へ順次に一時停止させ、この各撮影位置に基板を一時停止させる都度、その撮影位置にあるカメラによりそこに一時停止している基板上の対応する検査エリアを撮影し、ストッパ位置を原点として予め設定したCADデータなどである基板上の実装位置情報と、各カメラの撮影位置情報との関係から、各検査エリアの撮影画像における作業位置を特定して実装位置情報の画像データと比較し、実装状態を検査する、さらなる構成では、
基板に部品を実装するための1つ以上の実装作業工程と基板の実装作業後の搬送とを伴い部品の実装を行いながら、基板上の複数の検査エリアにつき個別のカメラで撮影した画像データに基づき、各検査エリアでの部品の実装状態を含む所定の実装状態を検査するのに、個別のカメラを搬送される基板上の複数の検査エリアを個別に撮影できるように配置し、それらに対応した個別のストッパにより、搬送される基板を個別のカメラによる各撮影位置へ順次に一時停止させ、各撮影位置に基板を一時停止させる都度そこにあるカメラにより対応する検査エリアを撮影するので、各カメラで撮影する複数の検査エリアおよびそれの撮影画像が基板上の異なった位置であっても、各カメラの基板に対する撮影条件、つまり撮影距離と撮影倍率とが共通していることを条件に、各ストッパ位置を原点とした実装位置情報の画像データと個々のカメラによる撮影位置データとから、各検査エリアでの撮影画像上の作業位置が特定し、それぞれの撮影画像を実装位置情報の画像データ上のストッパ位置を原点に共通に取り扱い、実装位置情報との関係から、各検査エリアの撮影画像における作業位置を特定して実装位置情報の画像データと比較し、実装状態を検査することができる。
In particular, the individual cameras are arranged so that the plurality of inspection areas on the substrate to be transported can be photographed, and the substrate to be transported is individually separated by an individual stopper corresponding to the individual camera. Each time the camera is temporarily stopped at each shooting position and the board is paused at each shooting position, the corresponding inspection area on the board that is temporarily stopped by the camera at the shooting position is shot and stopped. Mounting position information image data by specifying the work position in the captured image of each inspection area from the relationship between mounting position information on the board, such as CAD data set in advance with the position as the origin, and the shooting position information of each camera In a further configuration to check the mounting state compared to
Image data taken by individual cameras for a plurality of inspection areas on the board while mounting the parts with one or more mounting work steps for mounting the parts on the board and transport after the board mounting work. Based on this, in order to inspect the predetermined mounting state including the mounting state of parts in each inspection area, multiple cameras are arranged so that multiple inspection areas on the board to be transported can be photographed individually and corresponding to them With the individual stoppers, the substrate to be transported is paused sequentially to each imaging position by the individual camera, and each time the substrate is paused at each imaging position, the corresponding inspection area is imaged by the camera there. Even if multiple inspection areas photographed by the camera and their captured images are at different positions on the board, the shooting conditions for each camera board, that is, the shooting distance and the shooting magnification The working position on the captured image in each inspection area is specified from the image data of the mounting position information with each stopper position as the origin and the shooting position data by each camera, provided that Handle the image with the stopper position on the image data of the mounting position information in common with the origin, and from the relationship with the mounting position information, identify the work position in the captured image of each inspection area and compare it with the image data of the mounting position information, The mounting state can be inspected.
このような方法は、基板を受け入れて実装のための作業を行う1つ以上の実装作業工程部と、実装作業工程部での作業後の基板を送り出して次の実装作業工程部へ供給するか、あるいは搬出する搬送部とを備え、搬送部にそれが搬送している基板の所定の実装作業を終えた検査エリアを撮影するためのカメラをその搬送部での搬送方向に個々に位置調節できるように複数支持できるカメラ支持部およびそれに個別に支持した1ないし複数のカメラと、このカメラに対応し基板の搬送経路に一時的に突出して基板を一時的に停止させるストッパを搬送方向に個々に位置調節できるように複数支持できるストッパ支持部およびにそれに個別に支持した1ないし複数の前記ストッパと、これらストッパを一時的に突出させてそこに搬送されてくる基板を一時的に停止させ、それに対応するカメラにより基板上の割り当てられた作業後の検査エリアを撮影することを2か所以上で行い、これら2か所以上で撮影した基板上の各検査エリアに関するストッパ位置を原点として予め設定した実装位置情報と各カメラの撮影位置情報との関係から、各検査エリアの撮影画像における作業位置を特定して実装位置情報の画像データと比較し、実装状態を検査する制御手段とを設けたことを特徴とする装置によって自動的に安定して達成することができる。 In such a method, one or more mounting work process units that receive a board and perform a work for mounting, and a board after work in the mounting work process part are sent out and supplied to the next mounting work process part. Alternatively, the position of the camera for photographing the inspection area where the predetermined mounting operation of the substrate being carried by the carrying unit is completed can be adjusted in the carrying direction of the carrying unit. A camera support unit that can support a plurality of cameras and one or more cameras that are individually supported by the camera support unit, and a stopper that temporarily protrudes into the substrate transfer path corresponding to the camera and temporarily stops the substrate in the transfer direction. A stopper supporting portion that can be supported in plural so that the position can be adjusted, and one or a plurality of the stoppers individually supported on the stopper supporting portion, and a base that is temporarily protruded from these stoppers and conveyed there Is temporarily stopped and the inspection area after the assigned work on the board is photographed at two or more places by the corresponding camera, and each inspection area on the board photographed at these two or more places is related. From the relationship between the mounting position information set in advance with the stopper position as the origin and the shooting position information of each camera, the work position in the captured image of each inspection area is identified and compared with the image data of the mounting position information, and the mounting state is inspected This can be achieved automatically and stably by an apparatus characterized in that a control means is provided.
複数の検査エリアを撮影するカメラは、実装作業位置の同一の搬送経路上に相互の干渉を避けるように上流側から順に位置設定する、さらなる構成では、
複数のカメラによる複数の検査エリアの撮影が、作業後の同一搬送経路上であっても、それらが互いに干渉しない関係を満足して実現し、この搬送経路前で行われた複数のエリアへの作業についての検査を分担し合って行える。
In a further configuration, the cameras for photographing a plurality of inspection areas are sequentially set from the upstream side so as to avoid mutual interference on the same transport path of the mounting work position.
Shooting of multiple inspection areas with multiple cameras is realized, satisfying the relationship that they do not interfere with each other even on the same transport route after work, and to the multiple areas performed before this transport route You can share the inspection of work.
それには、装置としては、カメラおよびストッパは、1つの作業工程部からの同一搬送部に複数組設けてあることにより実現する。 For this purpose, the camera and the stopper are realized by providing a plurality of sets of cameras and stoppers on the same transport unit from one work process unit.
ストッパが、対応する配置済みのカメラで搬送方向に移動する基板を撮影しているスルー画像をモニタしながら、基板を停止させる停止位置に設定する、さらなる構成では、
基板を搬送方向に移動させながらカメラで撮影したスルー画像により検査エリアとの位置関係の変化をモニタ上で視認しながら、基板を撮影位置へ停止させるストッパ位置を容易かつ確実に設定することができ、そのときのストッパ位置と基板およびカメラによる撮影画像の位置を既知としておける。
In a further configuration, the stopper is set to a stop position for stopping the substrate while monitoring a through image capturing the substrate moving in the transport direction with the corresponding arranged camera.
The stopper position that stops the board to the shooting position can be set easily and reliably while viewing the change in the positional relationship with the inspection area on the monitor using the through image taken by the camera while moving the board in the transport direction. The stopper position at that time and the position of the image taken by the substrate and the camera can be known.
実装位置情報の画像データと対応する撮影画像データとを重畳して比較し、実装状態を検査する、さらなる構成では、
実装位置情報の画像データに対し撮影画像データを重畳することにより、実装位置情報の画像データに対する撮影画像データのずれや違いを、モニタ上で簡易に視認し、またデータ判定することができる。
In a further configuration in which the mounting position information image data and the corresponding captured image data are superimposed and compared, and the mounting state is inspected,
By superimposing the photographed image data on the image data of the mounting position information, a deviation or difference of the photographed image data with respect to the image data of the mounting position information can be easily visually recognized on the monitor and the data can be determined.
それには、装置としては、実装位置情報の画像データと対応する撮影画像データとを同一画面に表示するモニタを備え、制御手段はモニタに表示される実装位置情報の画像データと対応する撮影画像データとを重畳させてデータ比較し、実装状態を検査するものであればよい。 For this purpose, the apparatus includes a monitor that displays the image data of the mounting position information and the corresponding captured image data on the same screen, and the control means has the captured image data corresponding to the image data of the mounting position information displayed on the monitor. Can be superposed to compare the data and inspect the mounting state.
実装位置情報の画像データと撮影画像データとの重畳は、実装位置情報の画像データと対応する撮影画像データとを同一画面上に表示し、撮影画像上の特徴点である2つの撮影画像移動始点のカーソルによる位置指定と、これら2つの撮像画像移動始点についての実装位置情報の画像データ上の対応する特徴点である2つの撮影画像移動終点のカーソルによる位置指定とによって、撮影画像を、その上に指定した2つの撮影画像移動始点が実装位置情報の画像上に指定した2つの撮影画像移動終点まで移動させて行う、さらなる構成では、
作業位置情報の画像データと撮影画像データとに特定の作業位置や実装状態に対応する特徴点が共存している関係を利用して、撮影画像データ上の2つの特徴点を画像移動始点としてカーソル指定し、それに対応する作業位置情報の画像データ上の2つの特徴点を画像移動終点としてカーソル指定し、撮影画像上の2つの移動始点が対応する作業位置情報の画像データ上の撮像画像移動終点まで移動させることにより、撮影画像データが実装位置情報の画像データに対してXY2方向の位置ずれに加え、回転角θにずれがあるような場合も含め、それらのずれを一挙に解消して簡易に重畳させられる。
The superimposition of the image data of the mounting position information and the captured image data is performed by displaying the image data of the mounting position information and the corresponding captured image data on the same screen, and the two captured image movement start points that are feature points on the captured image. The position of the captured image is determined by the position designation by the cursor and the position designation by the cursor of the two captured image movement end points which are the corresponding feature points on the image data of the mounting position information about these two captured image movement start points. In the further configuration in which the two captured image movement start points specified in 1 are moved to the two captured image movement end points specified on the mounting position information image,
Using the relationship between the feature data corresponding to a specific work position and mounting state in the image data of the work position information and the photographed image data, the cursor is set with the two feature points on the photographed image data as the image movement start point. Designation, cursor designation of two feature points on the image data of the work position information corresponding thereto as the image movement end point, and picked-up image movement end point on the image data of the work position information corresponding to the two movement start points on the photographed image In addition to the positional deviation in the XY2 direction with respect to the image data of the mounting position information, it is easy to eliminate these deviations at once, including the case where there is a deviation in the rotation angle θ. Is superimposed.
それには、装置としては、モニタ上に表示される撮影画像データ上の特徴ある2つの撮影画像移動始点と、実装位置情報の画像データ上の対応する特徴ある2つの撮影画像移動終点とを表示画面上のカーソルで指定する画像移動のための操作手段を備え、制御手段は、撮影画像を指定された撮影画像上の2つの撮影画像移動始点が実装位置情報の画像データ上の撮影画像移動終点に到達するように表示画面上で移動させる構成とすれば足りる。 For this purpose, the display screen displays two characteristic captured image movement start points on the captured image data displayed on the monitor and two corresponding characteristic captured image movement end points on the image data of the mounting position information. The operation means for moving the image designated by the cursor above is provided, and the control means sets the two photographed image movement start points on the designated photographed image as the photographed image movement end point on the image data of the mounting position information. It is sufficient if the configuration is such that it moves on the display screen so as to reach it.
カーソルにより位置指定した撮影画像移動始点から撮影画像移動終点への撮影画像の移動に併せ、方向を指定したキー操作ごとにその指定した方向への表示画素単位に撮影画像を移動させる、さらなる構成では、
実装位置情報の画像データと撮影画像データとの重畳が表示画面上でのオペレータのカーソル操作によるもので、微小な位置ずれが残ったり生じたりしやすいが、そのようなことがあっても、方向指定キーを操作するごとに指定した方向に表示画素単位に撮影画像を移動させることによって微小調節し正確な位置関係で重畳させて、実装位置情報に対する撮影画像データの比較検査を容易に精度よく行えるようにすることができる。
In addition to moving the captured image from the captured image movement start point specified by the cursor to the captured image movement end point, the captured image is moved in units of display pixels in the specified direction for each key operation that specifies the direction. ,
The superimposition of the mounting position information image data and the captured image data is due to the operator's cursor operation on the display screen, and a slight misalignment is likely to remain or occur. Each time the specified key is operated, the captured image is moved in the specified direction in units of display pixels, and is finely adjusted and superimposed in an accurate positional relationship, so that comparison inspection of the captured image data with respect to the mounting position information can be performed easily and accurately. Can be.
それには、装置としては、モニタ上に表示される撮影画像データの微調整方向を指定する微調整方向指定操作手段を備え、制御手段は、微調整方向指定操作手段による指定操作の都度、指定された方向に撮影画像データを表示画素単位に微小移動させるもので足りる。 For this purpose, the apparatus includes fine adjustment direction designating operation means for designating the fine adjustment direction of the captured image data displayed on the monitor, and the control means is designated for each designation operation by the fine adjustment direction designating operation means. It is sufficient that the captured image data is moved minutely in units of display pixels in the selected direction.
検査は、実装位置情報の画像データにない異物についても行う、さらなる構成では、
品質や歩留まりに係わりやすい異物、例えば、回路基板の部品を実装するクリーム半田が密集しているような場所に異物があると、実装する部品の接合不良になったりするので、そのような異物を実装位置情報の画像データにない物として検出できる。
In a further configuration, the inspection is also performed for foreign substances not included in the image data of the mounting position information.
Foreign matter that tends to be related to quality and yield, for example, if there is a foreign object in a place where cream solder that mounts circuit board components is densely packed, it will cause poor bonding of the mounted components. It can be detected as an object not in the image data of the mounting position information.
本発明の実装状態検査方法とその装置によれば、搬送される基板を個々のカメラとそれに対応した個々のストッパとの協働により個々に撮影して、各撮像画像を基板の停止位置を基準に統合した位置条件を確保し、実装システムを特に複雑化、大型化、および高コスト化せずに基板全面で各種の検査ができ、多機能、高精度化する電子回路基板の製造に好適である。 According to the mounting state inspection method and apparatus of the present invention, the substrate to be transported is individually photographed in cooperation with each camera and each stopper corresponding thereto, and each captured image is referred to the stop position of the substrate. It is suitable for the manufacture of electronic circuit boards that are multifunctional and highly accurate, and can perform various inspections on the entire surface of the board without particularly complicating, increasing the size, and increasing the cost. is there.
以下、本発明の実施の形態に係る実装状態検査方法とその装置について、図1〜図5を参照しながら説明し本発明の理解に供する。 Hereinafter, a mounting state inspection method and an apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 for understanding of the present invention.
本実施の形態は図1(a)を参照して既述したように、回路基板1を基板として図2、図3に例示するような部品、具体的には電子部品12を実装するもので、クリーム半田印刷工程部3a、1つまたはそれ以上のチップ部品実装工程部4a、4b、異形部品実装工程部6a、接合完了工程部7aが配列された設備ライン11にて電子回路基板8を製造する場合の一例である。回路基板1はリフロー炉7に供給されて、クリーム半田の溶融とその後の固化とを図ることによって、回路基板1に搭載しクリーム半田の粘着性で仮実装状態となっていたチップ部品や異形部品をクリーム半田の固化によって回路基板1上の電極と導電状態に接合された実装完了状態とし、所定の電子回路基板8の製造を終える。
In the present embodiment, as already described with reference to FIG. 1A, the
このような実装過程での本実施の形態の実装状態検査方法は、回路基板1に電子部品12を実装するための作業と作業後の搬送を伴い電子部品12の実装を行いながら、回路基板1上にある作業済みの複数の検査エリア1a、1b・・につき個別のカメラ13、14、・・17・・で撮影し、各検査エリア1a、1bでの電子部品12の実装状態を含む実装状態を検査するのに、個別のカメラ13、14・・17を、搬送される回路基板1上の複数の検査エリア1a、1b・・を撮影できるよう図1(a)に示すように配置しておく。そして、搬送される回路基板1を、個別のカメラ13、14・・17に対応した個別のストッパ21、22・・27・・により、それら個別のカメラ13、14・・17による図2や図3に示すような各撮影位置31、32・・へ順次に一時停止させ、この各撮影位置31、32・・に回路基板1を図3に実線および仮想線で順次に一時停止させる都度、その撮影位置31、32・・にあるカメラ13、14・・によりそこに一時停止している回路基板1上の対応する検査エリア1a、1b・・を撮影し、図5に示すようなストッパ21、22・・の位置を原点O(XO,YO)として予め設定した例えばCADデータである回路基板1上の実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・と、各カメラ13、14・・の撮影位置情報X1,Y1、X2,Y2・・との関係から、各検査エリア1a、1bの撮影画像15、15・・における作業位置を特定して図4(a)(b)に示すような実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データ71と比較し、実装状態を検査する。
The mounting state inspection method according to the present embodiment in such a mounting process is performed while mounting the
このように本実施の形態では、回路基板1に電子部品12を実装するための1つ以上の作業と回路基板1の作業後の搬送を伴い電子部品12の実装を行いながら、回路基板1上の複数の検査エリアにつき個別のカメラ13、14・・で撮影した撮像画像15の画像データに基づき、各検査エリア1a、1bでの電子部品12の実装状態を含む所定の実装状態を検査する際、個別のカメラ13、14・・を搬送される回路基板1上の複数の検査エリア1a、1b・・を個別に撮影できるように配置し、それらに対応した個別のストッパ21、22・・により、搬送される回路基板1を個別のカメラ13、14・・による各撮影位置X1,Y1、X2,Y2・・へ順次に一時停止させ、各撮影位置X1,Y1、X2,Y2・・に回路基板1を一時停止させる都度そこにあるカメラ13、14・・により対応する検査エリア1a、1b・・を撮影するので、各カメラ13、14・・で撮影する複数の検査エリア1a、1b・・およびそれの撮影画像15、15が回路基板1上の異なった位置であっても、各カメラ13、14・・の回路基板1に対する撮影条件、つまり撮影距離と撮影倍率とによる視野サイズが共通していることを条件に、各ストッパ位置を原点O(XO,YO)とした実装位置情報X11,Y11、X21,Y21の画像データと個々のカメラ13、14・・による撮影位置データX1,Y1、X2,Y2・・とから、各検査エリア1a、1bでの撮影画像15、15・・上の作業位置が特定し、それぞれの撮影画像15、15・・を実装位置情報X11,Y11、X21,Y21の画像データ71上のストッパ位置を原点に共通に取り扱い、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・との関係から、各検査エリア1a、1bの撮影画像15、15における作業位置を特定して、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・と比較し、実装状態を検査することができる。
As described above, in the present embodiment, the
この結果、実装過程の設備ライン11中に独立した検査装置を必要数設置するようなことなく、搬送経路51a上の必要検査位置にカメラとストッパの組を個別に配置するだけで、設備ライン11を特に複雑化、大型化、および高コスト化せずに統合した位置条件を確保して各種の検査ができ、多機能、高精度化する電子回路基板の製造に好適である。
As a result, the
以上を要約すると、本実施の形態の実装状態検査方法は、電子部品12を回路基板1に実装する実装システム11において、搬送される回路基板1を上部から撮影する個別のカメラ13、14・・と、前記個別のカメラ13、14・・に応じた個別のストッパ21、22・・とを、回路基板1の搬送手段51に設け、ストッパ21、22・・にて、回路基板1を一時停止させ、個別のカメラ13、14・・にて撮影することを特徴としたものであるといえ、これによって、電子部品12の実装を伴い搬送される回路基板1に対し、個々のカメラ12、13・・とそれに対応した個々のストッパ21、22・・との協働により、複数の検査エリア1a、1b・・を上方から個々に撮影して、各撮像画像15を回路基板1のストッパ21、22・・による停止位置を基準に関連づけて実装位置情報X1,Y1、X2,Y2、・・と比較することで、簡単かつ高精度に実装状態を検査することができる。そして、このような方法は、回路基板1を受け入れて電子部品の実装を行う1つ以上の実装作業工程部と、実装作業工程部での実装作業後の回路基板1を送り出して次の実装作業工程部へ供給するか、あるいは搬出する搬送手段51とを備え、前記搬送手段51に搬送される回路基板1を上部から撮影する個別のカメラ13、14・・と、個別のカメラ13、14・・に応じた個別のストッパ21、22・・とを設け、ストッパ21、22・・にて、前記回路基板1を一時停止させ、個別のカメラ13、14・・にて撮影することで実装状態を検査する制御装置47を設けたことを特徴とする実装状態検査装置によって自動的に安定して達成できる。
Summarizing the above, the mounting state inspection method of the present embodiment is such that in the mounting
さらに具体的には、本実施の形態の実装状態検査装置は、図1(a)に示すように回路基板1を受け入れて実装のための作業を行う1つ以上の作業工程部、具体的には既述したクリーム半田印刷工程部3a、チップ部品実装工程部4a、4b、異形部品実装工程部6a、接合完了工程部7aに、各工程部での作業後の回路基板1を送り出して次の工程部へ供給するか、あるいは搬出する搬送手段51を設けて、それらを図1(b)に示すような制御装置47により操作パネル43のスタートキー46の操作に従い制御を開始して電子回路基板8を自動で連続的に製造できるようにし、特に、搬送手段51にそれが搬送している回路基板1の所定の実装作業を終えた検査エリア1a、1b・・を撮影するためのカメラ13、14・・を搬送手段51での搬送方向に個々に位置調節できるように複数支持できるカメラ支持部52およびそれに個別に支持した1ないし複数のカメラ13、14・・と、これら個々のカメラ13、14・・に対応して位置し回路基板1の搬送経路51aに一時的に突出して回路基板1を一時的に停止させるストッパ21、22・・を搬送方向に個々に位置調節できるように複数支持できるストッパ支持部53およびにそれに個別に支持した1ないし複数の前記ストッパ21、22・・とを設け、前記制御装置47により、ストッパ21、22を一時的に突出させてそこに搬送されてくる回路基板1を一時的に停止させ、それに対応するカメラ13、14・・により回路基板1上の割り当てられた検査エリア1a、1bを撮影することを2か所以上で行い、これら2か所以上で撮影した回路基板1上の各検査エリア1a、1b・・に関するストッパ位置を原点O(XO,YO)とした実装位置情報X11,Y11、X21,Y21と各カメラ13、14・・の撮影位置情報X1,Y1、X2,Y2との関係から、各検査エリア1a、1bの撮影画像15、15における作業位置を特定して実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・と比較し、実装状態を検査するようにし、実装過程の所定位置にカメラ13、14・・とストッパ21、22・・との必要数の組を設けるだけで自動的に安定して達成することができる。
More specifically, the mounting state inspection apparatus according to the present embodiment includes at least one work process unit that receives the
この場合、制御装置47はカメラ13、14・・からの撮影画像データを図1(b)に示すようにビデオコントローラ41を通じて取り扱い、モニタ42上に実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・と共に画像表示しながらデータ処理し検査するのが好適であり、検査結果は図1(a)に示すようなグラフや表などに整理して品質サーバ48に保存し、品質や生産性の判定や対策に役立てられるようにする。
In this case, the
搬送手段51は加工工程ごとに個別に設けたものでも、一連に設けたものでもよく、一般に図2、図3に示すような左右一対のL型のガイドレール51bが図示しない機体フレームに支持して設けられ、ガイドレール51b上を搬送ベルト51cが走行して受載した回路基板1を搬送するようにされる。カメラ支持手段52およびストッパ支持手段53は、それらが支持するカメラ13、14・・の搬送方向X−Xでの位置調節と、ストッパ21、22・・の搬送方向X−Xでの位置調節とが、互いの干渉なく行えるように個別に設ける。具体的にはカメラ支持手段52およびストッパ支持手段53はC形断面のチャンネル材よりなるガイドレール52a、53aを採用してガイドレール51bに併設し、カメラ13、14・・、ストッパ21、22・・を個別に移動できるように支持している。具体的には、ガイドレール52a、53aはアルミニウム製で、ガイドレール52aは左右のガイドレール51bの上に上向きに付設し、溝内に移動できるように嵌め合わせたスライダ54に門形の支持フレーム55の両脚部55aを図示しないねじにてねじ止めし、そのねじの締結によって所定の移動位置に固定し確固に支持できるようにしている。しかし、支持フレーム55は門形以外のものによる片側支持のものとすることもできる。ガイドレール53aは左右のガイドレール51bの例えば一方の下に内向きに付設し、溝内に移動できるように嵌め合わせたスライダ56に図示しないねじによってねじ止めし、そのねじの締結によって所定の移動位置に固定できるようにしている。また、ストッパ21、22・・はそれの上流側の近傍に搬送されてくる回路基板1を検出してストッパ21、22・・を突出させる信号を制御装置47に送る反射形のセンサ21a、22a・・が一定の位置関係を保って付帯しており、搬送されてくる回路基板1をストッパ21、22の位置に確実に停止させられるようにしており、ストッパ21、22により回路基板1を停止されるストッパ位置としての原点O(XO,YO)は、回路基板1の搬送方向での停止位置の搬送方向に直角などの位置をとってもよいが、既述したように停止される回路基板1のコーナ部などに設定すると、撮影位置X1,Y1、X2,Y2などとの位置関係を単純にするのが好適である。また、カメラ13、14・・はそれの支持フレーム55に対し搬送方向に直角な向きに移動調節できるようにして、その支持位置をXY2方向にヘッド13b、14b・・を移動させ、カメラ13、14・・による互いに干渉し合わない撮影位置を設定しやすくしている。しかも、カメラ13、14・・はヘッド13b、14b・・に対しX方向に微小位置調節するマイクロ位置調節具57とY方向に微小位置調節するマイクロ位置調節具58とを設けて、カメラ13、14・・による撮影位置を最終的に高精度に設定できるようにしている。
The conveying means 51 may be provided individually for each processing step or may be provided in series. Generally, a pair of left and right L-shaped
このような支持によって、カメラ13、14・・の複数の検査エリア1a、1bに対する各撮影位置X1,Y1、X2,Y2への位置決めが、作業工程後の1つの搬送経路51a上であっても、互いに干渉しない関係を満足して実現し、この搬送経路51a前で行われた複数の検査エリア1a、1b・・への作業についての検査を分担し合って行える。これは、カメラ12、13・・およびストッパ21、22・・が、1つの搬送経路51aに複数組設けることにより実現し、位置決め手順としては、カメラ13、14・・の搬送経路51aにおける搬送方向で見た最上流側のカメラ13につき図2に示すように位置決めして、対応するストッパ21の位置を設定し、次いで、次のカメラ13につき図3に仮想線で示すように位置決めして、対応するストッパ22を位置決めし、下流側のカメラ14およびストッパ23へと順次に移して行けばよい。また、カメラ13、14・・を所定位置に位置決めするには、回路基板1を搬送方向に移動させながらそれらカメラ13、14で撮影したスルー画像をモニタ42に表示するなどして、検査エリア1a、1b・・との位置関係の変化を視認しながら回路基板1を所定の撮影位置X1,Y1、X2,Y2へ停止させるストッパ位置を容易かつ確実に設定することができ、そのときの図5に示すようなストッパ位置XO,YO、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・、回路基板1のカメラ13、14による撮影画像15、15の位置X1,Y1、X2,Y2の関係を既知としておき、前記検査が可能になる。
With such support, even when the
さらに、図4(a)に示す実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データと対応する撮影画像15、15のデータとを重畳して比較し検査するのに、それらの画像を図4(b)に示すように重畳して行うのが好適である。このような重畳状態とすることにより、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データに対する撮影画像15、15のデータのずれ量や違いを、簡易に視認し、また自動的に判定することができる。もっとも、このような比較はモニタ42の画面上で行うのが好適であるが、これに限られることはなく表示せずに時系列な画像データどうしを比較しても行える。
Further, in order to superimpose and compare the image data of the mounting position information X11, Y11, X21, Y21,... Shown in FIG. It is preferable to superimpose as shown in FIG. By making such a superposition state, it is possible to easily visually recognize and automatically determine the shift amount and difference of the captured
このような検査のために、制御装置47はモニタ42に表示される実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データと対応する撮影画像15、15とを重畳させることになるが、その手法としては、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データと対応する撮影画像15、15の画像データとを図4(a)に示すように同一画面上に表示し、撮影画像15上の特徴点である2つの撮影画像移動始点A1、B1のカーソルCによる位置指定と、これら2つの移動始点A1、B1について実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71上の対応する特徴点である2つの撮影画像移動終点A2、B2のカーソルCによる位置指定とによって、撮影画像15を、その上に指定した2つの撮影画像移動始点A1、B1が作実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データ71上に指定した2つの撮影画像移動終点A2、B2まで図4(b)に示すように移動させて行うことになる。これは、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・と撮影画像15のデータとに特定の作業位置や実装状態に対応する特徴点A1,A2、B1,B2どうしが不変な位置関係で共存しているのを利用したもので、撮影画像15のデータ上の2つの特徴点A1、B1を画像移動始点としてカーソル指定し、それに対応する実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71上の2つの特徴点A2、B2を画像移動終点としてカーソル指定し、撮影画像15上の2つの移動始点A1、B1が対応する実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71上の移動終点A2、B2まで移動させることにより、撮影画像15のデータが実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71に対してXY2方向の位置ずれに加え、回転角θにずれがあるような場合も含め、それらのずれを一挙に解消して簡易に重畳させられる。
For such inspection, the
このような操作のために、モニタ42上に表示される撮影画像15のデータ上の特徴ある2つの撮影画像移動始点A1、B1と、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71上の対応する特徴ある2つの撮影画像移動終点A2、B2とをモニタ42上のカーソルCで指定する画像移動のための操作手段として、図1(b)に示すマウス45を利用し、制御装置47によって、指定された撮影画像15上の2つの撮影画像移動始点A1、B1が実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71上の撮影画像移動終点A2、B2に到達するように、撮影画像15の表示位置をモニタ42の表示画面上で移動させるようにする。さらに、制御装置47は、カーソルCにより位置指定した撮影画像移動始点A1、B1から撮影画像移動終点A2、B2への撮影画像15の移動に併せ、方向指定キー44による方向を指定した操作ごとにその指定した方向への表示画素単位に撮影画像を移動させるようにする。これにより、実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像71と撮影画像15との初期重畳が、モニタ42の表示画面上でのオペレータのカーソル操作によるもので、微小な位置ずれが残ったり生じたりしやすいが、そのようなことがあっても、方向指定キーを操作するごとに指定した方向に表示画素単位に撮影画像を移動させることによって微小調節し正確な位置関係で重畳させて、実装位置情報に対する撮影画像データの比較検査を容易に精度よく行えるようにすることができる。もっとも、カーソルCによる位置指定は画像移動始点A1、B1のクリックから画像移動終点A2、B2へのドラッグ操作後のクリックとで行ったり、画像移動始点A1のクリック後に関連する画像移動終点A2をクリックし、エンターキー50の操作をして行うなどどのようにしてもよい。また、2組の位置の指定および移動は1つの位置ずつ前後して行うと操作、制御共に簡単になる。
For such an operation, the two imaged image movement start points A1 and B1 on the data of the imaged
なお、検査は、実装した電子部品12の不一致、実装位置や実装角度の不一致などのほか、品質や歩留まりに係わりやすい異物、例えば、回路基板1の電子部品12を実装するクリーム半田が密集しているような場所に異物があると、実装する電子部品12の接合不良になったりするので、そのような異物を実装位置情報X11,Y11、X21,Y21・・の画像データにない物として検出できる。また、必要ならクリーム半田の印刷状態も検査することもできる。要するに電子部品12の実装に係わるどのような実装状態でも画像データとして撮影できる範囲で検査対象とすることができる。また、回路基板1に傾きがあると傾き方向の距離が短くなるので、前記比較検査からそれを判定することもできる。傾きが上向きか下向きかの判定は電子部品12の撮影画像15上での立体化状態で判定できる。また、カメラ13、14・・による複数箇所でのフォーカシングデータからも回路基板1の傾きやその上下の向きなどを判定することもできる。
In addition, in the inspection, in addition to inconsistencies of the mounted
また、ガイドレール52a、52aによる回路基板1に対する搬送方向に直角な方向での遊びが左右合わせて400〜500μm程度あり、回路基板1のストッパ21、22・・1つによる停止姿勢、つまり角度θが不安定で検査精度に影響する場合、図3に示すように回路基板1の搬送方向に直角な向きでの偏心位置を停止させることで、安定な角度θ一杯まで強制的に回転させて姿勢を一定にすることができる。もっとも、ストッパ21、22・・を位置調節時の干渉を避けるために搬送経路51aの左右、つまり搬送方向に直角な向きに振り分けて配置するような場合、その振り分け位置によって回路基板1の角度θは平面視して時計回り方向と反時計回り方向とに分かれるが、これも比較検査において補正することができるので問題はない。
Further, the play in the direction perpendicular to the conveyance direction with respect to the
本発明は、電子部品を回路基板に実装し電子回路基板を製造する際の実装作業やそれに係わる他の作業の状態を簡単な装置で精度よく検査することができる。 The present invention can accurately inspect the state of mounting work and other work related to mounting electronic components on a circuit board by manufacturing the electronic circuit board with a simple apparatus.
1 回路基板
3 半田印刷機
3a クリーム半田印刷工程部
4 チップマウンタ
4a、4b チップ部品実装工程部
6 多機能機
6a 異形部品実装工程部
7 リフロー炉
7a 接合完了工程部
8 電子回路基板
11 設備ライン
13、14・・17 カメラ
15 撮影画像
21、22、・・25 ストッパ
21a、22a センサ
31、32 撮影位置
41 ビデオコントローラ
42 モニタ
43 操作パネル
44 方向指定キー
45 マウス
46 スタートキー
47 制御装置
50 エンターキー
51 搬送手段
51a 搬送経路
52 カメラ支持手段
53 ストッパ支持手段
71 実装位置情報(CADデータ)
DESCRIPTION OF
Claims (14)
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JP2005300105A JP2007109937A (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Mounting state inspection method and apparatus thereof |
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CN104512705A (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-15 | 雅马哈发动机株式会社 | Substrate carrying device, substrate inspecting device and electronic component installing device |
-
2005
- 2005-10-14 JP JP2005300105A patent/JP2007109937A/en active Pending
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