JP2007201038A - Part mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品等の部品を基板に実装する際に、該部品の位置検出等を行う撮像装置を備えた部品実装装置に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus including an imaging device that detects the position of a component such as an electronic component mounted on a substrate.
基板に電子部品を実装する部品実装装置には、部品実装の高密度化等を背景として高精度かつ高速化が要求されている。このため、装置側において、実装される電子部品の位置や傾き等を正確に把握する必要がある。 A component mounting apparatus that mounts electronic components on a substrate is required to have high accuracy and high speed against the background of high density of component mounting. For this reason, it is necessary to accurately grasp the position and inclination of the electronic component to be mounted on the apparatus side.
このような部品実装装置として、従来、例えば特許文献1に開示された技術が公知である。この従来技術では、吸着ノズルに保持された部品の傾きを検出する光を照射する第1照明部と、前記部品の回転を検出する光を照射する第2照明部と、第1照明部及び第2照明部からの反射光を撮像するカメラとを備えている。 As such a component mounting apparatus, conventionally, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. In this prior art, a first illumination unit that emits light for detecting the tilt of a component held by the suction nozzle, a second illumination unit that emits light for detecting rotation of the component, a first illumination unit, and a first illumination unit And a camera that images reflected light from the two illumination units.
そして、カメラの中心軸と吸着ノズルの中心軸が一致したときに、第1及び第2照明部をともに作動させて、その反射光によりカメラにて電子部品を撮像し、該電子部品の傾きと傾斜を検出するようにしている。
前述した特許文献1に開示された技術によれば、第1照明部の第1光による部品撮像と第2照明部の第2光による部品撮像とをカメラで行い、これらの部品撮像に基づいて電子部品の傾き、及び形状と回転状態を求めている。 According to the technique disclosed in Patent Document 1 described above, the component imaging by the first light of the first illumination unit and the component imaging by the second light of the second illumination unit are performed by the camera, and based on these component imaging The inclination, shape, and rotation state of the electronic component are obtained.
しかしながら、前記カメラでは、第1照明部と第2照明部から照射した光の反射光を区別することが困難であり、反射光同士の干渉等により鮮明な部品画像を得ることは難しかった。 However, in the camera, it is difficult to distinguish the reflected light of the light emitted from the first illumination unit and the second illumination unit, and it is difficult to obtain a clear component image due to interference between the reflected lights.
このため、特許文献1では、より正確かつ鮮明な部品情報を得るために、例えば、電子部品の移動中に第1照明部と第2照明部を所定のタイミングで点灯させて、個別に画像情報を得る等の必要性も生じている。 For this reason, in Patent Document 1, in order to obtain more accurate and clear component information, for example, the first illumination unit and the second illumination unit are turned on at a predetermined timing while the electronic component is moving, and image information is individually obtained. There is also a need to obtain
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数の異なる波長の光の反射光を波長毎に分離可能な撮像装置を用い、部品の位置、形状、及び傾きを高精度で検出可能な電子部品実装装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to use an imaging device capable of separating reflected light of a plurality of different wavelengths for each wavelength, and to determine the position and shape of components. Another object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus that can detect inclination with high accuracy.
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、部品を着脱自在に保持する作業ヘッドを備え、該作業ヘッドに保持された部品を基板に実装する部品実装装置において、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に第1の光を照射する第1の照明部と、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に、前記第1の光とは異なる波長の第2の光を照射する第2の照明部と、
前記第1と第2の照明部から略同時に照射された前記第1と第2の光の反射光を夫々取り込み、該夫々の反射光を波長毎に分離して画像信号を出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された画像信号を夫々の波長毎に分離して画像処理し、前記作業ヘッドに対する前記部品の位置、形状、及び傾きを演算する制御部と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a work head that detachably holds a component, and a component mounting apparatus that mounts the component held by the work head on a substrate.
A first illumination unit that irradiates the component held by the work head with a first light;
A second illumination unit that irradiates the component held by the work head with a second light having a wavelength different from that of the first light;
An imaging device that takes in the reflected lights of the first and second lights irradiated from the first and second illumination sections substantially simultaneously, and outputs the image signals by separating the reflected lights for each wavelength; ,
A control unit that separates the image signal output from the imaging device for each wavelength, performs image processing, and calculates the position, shape, and inclination of the component relative to the working head. To do.
本発明によれば、複数の照明部からの異なる波長の光による反射光を波長毎に分離可能な撮像装置を用い、各照明部ごとの反射画像を同時に得ることで、部品の形状、位置、及び傾斜を高精度で検出することができる。 According to the present invention, by using an imaging device capable of separating reflected light of different wavelengths from a plurality of illumination units for each wavelength, and simultaneously obtaining a reflected image for each illumination unit, the shape, position, And the inclination can be detected with high accuracy.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図1は、電子部品実装装置の外装カバーを外した外観斜視図である。
同図において、電子部品実装装置(以下、装置本体という)10は、基台11を備え、この基台11の内部に及び上部には各種の装置が配設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view of an electronic component mounting apparatus with an exterior cover removed.
In FIG. 1, an electronic component mounting apparatus (hereinafter referred to as an apparatus main body) 10 includes a
基台11の上部には、中央に、固定と可動の1対の平行な基板案内レール12a,12bが基板の搬送方向(X軸方向)に水平に延設されている。これらの基板案内レール12a,12bの下部に接するように不図示のループ状のコンベアベルトが走行自在に配設されている。このコンベアベルトは、ベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板を下方から支持しながら搬送する。
A pair of fixed and movable parallel
また、1対の基板案内レール12a,12bを跨いで、基板の搬送方向(X軸方向)と略直交方向(Y軸方向)に延設された1対の平行な固定レール13a,13bが配設されている。この固定レール13a,13bに長尺の移動レール14が滑動自在に係合し、この移動レール14に、基板に部品を搭載する作業を行う作業塔15が滑動自在に懸架されている。この作業塔15には作業ヘッド20が配設されている。
In addition, a pair of parallel
基台11上には、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転するY軸方向駆動サーボモータが配設されている。これにより、移動レール14が駆動伝達系を介して固定レール13a,13bに沿ってY軸方向に進退する。この移動レール14には、可撓性のケーブル16が連結されている。
On the
また、移動レール14には、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転するX軸方向駆動サーボモータが配設されている。これにより、他の駆動伝達系を介して作業塔15が固定レール13a,13b上をX軸方向に自在に移動する。この作業塔15には、可撓性のケーブル17が連結されている。
The moving
作業塔15は、ケーブル16、17を介して中央制御部に接続され、これにより、例えば作業塔15から中央制御部に基板上の作業すべき目標位置等の認識用データ(画像データ)が送信される。
The
基台11上の前部と後部に夫々部品カセット台18a,18bが配設されている。また、例えば前部の部品カセット台18aと固定の基板案内レール12aとの間に、後述する撮像カメラ22が配設されている。
図2は、本実施形態の電子部品実装装置10の要部の制御ブロック図である。
同図において、電子部品実装装置10は、前述した作業ヘッド20を移動制御する制御用CPU30と、この制御用CPU30によって制御される照明制御装置32、及び画像処理装置34等を備えている。制御用CPU30には、該制御用CPU30へのデータ入力用のキーボードマウス36、及び制御用CPU30からの出力データに基づき、キーボードマウス36からの入力情報を画像表示するモニター38が接続されている。
FIG. 2 is a control block diagram of the main part of the electronic
In the figure, the electronic
作業ヘッド20は、モータドライバ40とX軸モータ41を介してX軸方向に移動制御可能であると共に、モータドライバ42とY軸モータ43を介してY軸方向に移動制御可能となっている。また、作業ヘッド20には、モータドライバ44によって制御されるZ軸モータ45と、モータドライバ46によって制御されるθ軸モータ47が内蔵されている。これにより、作業ヘッド20はXY平面と直交するZ軸方向に移動制御可能であると共に、XY平面内で回転制御可能となっている。
The
なお、作業ヘッド20の下部にはノズル21が取り付けられていて、このノズル21の先端にて電子部品24が吸着される。
照明制御装置32は、後述する第1照明部26と第2照明部28を制御するものであり、ノズル21に吸着された電子部品24に照射される光量制御等を行う。
A
The
画像処理装置34は、撮像カメラ22から出力された緑色の画像信号を取り込む第1の画像取り込み部48と、赤色の画像信号を取り込む第2の画像取り込み部49、及びこれら第1と第2の画像取り込み部48,49からの信号を取り込んで画像処理し、その結果を制御用CPU30に送信する画像処理演算用CPU50を備えている。
The
図3は、作業ヘッド20の下部に取り付けられたノズル21と、基台11上に配置された撮像カメラ22との位置関係を示す図である。
撮像カメラ22には、作業ヘッド20との対向側に受光レンズ23が設けられている。この撮像カメラ22には、カラー撮像素子を使用し、赤、緑、青の個別の画像出力を備えている。
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between the
The
ノズル21は、電子部品24を真空吸着する機能を有する。ノズル21と撮像カメラ22との間には、第1照明部26と第2照明部28が配設されている。第1照明部26は、ベース板126と、該ベース板126の中央に穿設された穴126aを有し、この穴126aの中心はノズル21の中心軸Oと一致している。この穴126aは、電子部品24の反射光を撮像カメラ22が取り込めるようにするために設けられている。
The
ベース板126には、例えば緑色の光を照射する光学素子27が配設されている。本実施形態では、光学素子27から、ノズル21の中心軸Oに対し斜め方向から緑色の光が照射される。このように、電子部品24に光を斜め方から照射することにより、撮像カメラ22には、電子部品24の形状と位置情報(回転を含む)を得るための反射画像が取り込まれる。
The
例えば、図4(a)は、ノズル21の中心軸Oに対し電子部品24が正しい位置関係で吸着された状態を示している。また、図4(b)は、ノズル21の中心軸Oに対し電子部品24がズレ量xだけ偏移して吸着された状態を示している。
For example, FIG. 4A shows a state in which the
また、第2照明部28は、ベース板128と、該ベース板128の中央に穿設された穴128aを有し、この穴128aの中心はノズル21の中心軸Oと一致している。この穴128aは、電子部品24の反射光を撮像カメラ22が取り込めるようにするために設けられている。
The
ベース板128には、例えば赤色の光を照射する光学素子29が配設されている。この光学素子29から、ノズル21の中心軸Oに対し略平行に赤色の光が照射される。このように、ノズル21の中心軸Oと略平行に光を照射することにより、撮像カメラ22には、電子部品24が正常な傾斜で吸着されているか否かの判別情報を得るための反射画像が取り込まれる。
For example, an
すなわち、例えば図4(a)に示すように、電子部品24がノズル21に傾きがない正常な状態で吸着されている場合は、撮像カメラ22には強い正反射の光が取り込まれ、正常な状態の電子部品24の画像が得られる。一方、図4(c)に示すように、電子部品24がノズル21の中心Oに対し傾いて吸着されている異常な場合は、反射光の強さが違うことにより画像に明暗が生じたり、画像の大きさが小さくなったりして、電子部品24が傾いて吸着されていることが判別される。
That is, for example, as shown in FIG. 4A, when the
なお、第1照明部26と第2照明部28の光の色を変えているのは、波長が異なる反射光を用いることで、画像解析をし易いようにするためである。
次に、図5のフローチャートに基づき、図2及び図3を参照しながら本実施形態の作用を説明する。
The reason why the light colors of the
Next, based on the flowchart of FIG. 5, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
S51で、作業ヘッド20のノズル21に電子部品24を吸着し、この吸着した電子部品24を撮像カメラ22の真上の所定高さ位置に移動させる。次に、S52で、緑色の第1照明部26と赤色の第2照明部28の光学素子27,29を同時に点灯させ、夫々の反射光は電子部品24で反射される。そして、これらの反射光の画像が撮像カメラ22にて同時に撮像される。撮像カメラ22には、カラーカメラを用い、このカメラは、赤、緑、青の光に対して取り込んだ画像を別個に同時に出力することができる。
In S <b> 51, the
次いで、S53〜S55では、撮像カメラ22から、第1照明部26からの反射光である緑色成分の画像が出力され、その画像は画像処理装置34の第1の画像取り込み部48で取り込まれる。ここで取り込まれた画像は、画像処理演算用CPU50で画像処理され、ここでノズル21の中心Oに対する電子部品24の位置情報が求められる。そして、S59に進む。
Next, in S <b> 53 to S <b> 55, an image of a green component that is reflected light from the
一方、S56〜S58では、撮像カメラ22から、第2照明部28からの反射光である赤色成分の画像が出力され、その画像は画像処理装置34の第2の画像取り込み部49で取り込まれる。ここで取り込まれた画像は、画像処理演算用CPU50で画像処理され、ここでノズル21の中心Oに対する電子部品24の傾き情報が求められる。そして、S59に進む。
On the other hand, in S <b> 56 to S <b> 58, an image of a red component that is reflected light from the
S59では、電子部品24の傾き情報に基づき、該電子部品24の傾きが正常な範囲か否かが判断される。そして、正常(Yes)ならS60に進んで、吸着した電子部品24の位置情報から、該電子部品24が基板に対して所望の位置になるようにノズル21をXY平面内で回転又は移動させて基板に装着する。
In S59, based on the tilt information of the
また、S59で、若しも吸着された電子部品24の傾きが正常でなければ(No)、S61に進んで、電子部品24を基板に装着しない処理(例えば廃棄処分)を行い、更にS62で電子部品24の傾きが正常でない旨のメッセージを、モニター38に出力する。
If the inclination of the attracted
本実施の形態によれば、複数の照明部26,27の光の波長を変えて、かつ撮像カメラ22としてカラーカメラを用いることにより、異なる照明部ごとの画像を同時に得ることができるようになり、電子部品24の形状、位置情報、及び傾斜情報を高速に得ることができる。
According to the present embodiment, by changing the wavelength of light of the plurality of
なお、単板カラーカメラの場合は、撮像素子に赤、緑、青の画素を用意しなくてはいけないので、単色光での画像はモノクロカメラより解像度が落ちることになる。そこで、この場合は、複数の波長の反射光をカラーカメラによりカメラ内部で分離して画像を得るのではなく、反射光がカメラに入射される前に該反射光をカラーフィルターで各照明部の波長に分離してから、複数のモノクロカメラで同時に撮像しても良い。また、第1照明部26と第2照明部28に用いられる光源は、LEDでもレーザー発信器でも良い。
In the case of a single-panel color camera, red, green, and blue pixels must be prepared for the image sensor, so that an image with monochromatic light has a lower resolution than a monochrome camera. Therefore, in this case, the reflected light of a plurality of wavelengths is not separated by the color camera inside the camera to obtain an image, but before the reflected light is incident on the camera, the reflected light is filtered by the color filter. You may image | photograph simultaneously with several monochrome cameras, after isolate | separating into a wavelength. The light source used for the
10 電子部品実装装置
20 作業ヘッド
21 ノズル
22 撮像カメラ
24 電子部品
26 第1照明部
27 光学素子
28 第2照明部
29 光学素子
30 制御用CPU
32 照明制御装置
34 画像処理装置
50 画像処理演算用CPU
DESCRIPTION OF
32
Claims (1)
前記作業ヘッドに保持された前記部品に第1の光を照射する第1の照明部と、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に、前記第1の光とは異なる波長の第2の光を照射する第2の照明部と、
前記第1と第2の照明部から略同時に照射された前記第1と第2の光の反射光を夫々取り込み、該夫々の反射光を波長毎に分離して画像信号を出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された画像信号を夫々の波長毎に分離して画像処理し、前記作業ヘッドに対する前記部品の位置、形状、及び傾きを演算する制御部と、を備えている、
ことを特徴とする部品実装装置。 In a component mounting apparatus that includes a work head that detachably holds a component, and that mounts the component held by the work head on a substrate,
A first illumination unit that irradiates the component held by the work head with a first light;
A second illumination unit that irradiates the component held by the work head with a second light having a wavelength different from that of the first light;
An imaging device that takes in the reflected lights of the first and second lights irradiated from the first and second illumination sections substantially simultaneously, and outputs the image signals by separating the reflected lights for each wavelength; ,
A control unit that separates the image signal output from the imaging device for each wavelength, performs image processing, and calculates the position, shape, and inclination of the component with respect to the working head;
A component mounting apparatus characterized by that.
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