JP2007335872A - 装着ヘッド制御装置と自動装着機内の中央制御装置との間でデータ伝送を行う方法、自動装着機、装着ヘッド、送信側伝送装置、ならびに送信側伝送装置と受信側伝送装置とから成るシステム - Google Patents

Abstract

【課題】シリアルデータを高いビットレートで自動装着機の中央制御装置へ容易に伝送できるデータ伝送方法、自動装着機および装着ヘッド、送信側伝送装置、ならびに送信側伝送装置と受信側伝送装置とから成るシステムを提供することである。
【解決手段】前記課題は、装着ヘッド制御装置において第１のシリアルデータフローを第１のクロックレートで生成するステップと、データを第１の記憶装置に記憶するステップと、記憶されたデータを可変のクロックレートで伝送するステップと、伝送されたデータを第２の記憶装置に記憶するステップと、第１のシリアルデータフローを第２のクロックレートで再生するステップと、再生されたシリアルデータフローを中央制御装置へ伝送するステップとを有することを特徴とする方法によって解決される。
【選択図】図２

Description

本発明は、装着ヘッド制御装置と自動装着機内の中央制御装置との間でデータ伝送を行う方法と、自動装着機内の中央制御装置と装着ヘッド制御装置との間でデータ伝送を行う方法と、請求項１１の上位概念に記載の、中央制御装置と装着ヘッドとを備えた自動装着機と、装着ヘッド制御装置を備えた自動装着機用の装着ヘッドと、デジタルカメラ用の送信側伝送装置と、デジタルカメラ用の送信側伝送装置と受信側伝送装置とから成るシステムとに関する。

自動装着機では、装着すべき素子は供給装置から装着ヘッドによって取り出され、装着すべき基板上に位置決めされ、該基板上に降ろされる。素子を基板上の適正位置に降ろせるようにするために、装着ヘッドにいわゆるプリント回路基板カメラが配置される。このプリント回路基板カメラは、プリント回路基板上の位置決めマーキングのイメージを撮影し、このイメージを画像データの形態で、自動装着機の中央制御装置へ伝送し、このデータを使用してプリント回路基板の位置が自動装着機において求められる。さらに、装着ヘッドにはいわゆる素子カメラが配置されている。この素子カメラは、装着ヘッドによってピックアップされた素子のイメージを撮影し、該イメージに関する画像データを自動装着機の中央制御装置へ伝送し、この画像データに基づいて該装着ヘッドにおける素子の位置が求められる。このデータを使用して、素子が基板上に置かれる前に素子の位置を補正し、それによって素子を基板上において適正位置および適正角度位置に置くことができる。

ここではカメラとしてデジタルカメラが使用される。このデジタルカメラはシリアル高速データ接続を介して、画像を装着ヘッドからいわゆるトレーリングケーブル（Kabelschlepp）を介して、中央制御装置へ伝送する。このデータ伝送はたとえば３００Ｍｂｐｓ（毎秒メガビット）で行われる。これは、１５０ＭＨｚのクロック周波数に相応する。そのためには、電磁両立性（ＥＭＶ，ＩＥＣ規格で規定された電磁妨害放射）の理由から遮蔽ケーブルを使用しなければならない。このような遮蔽ケーブルは高価であり、ケーブル保持部の構造的な構成で問題を引き起こす。このような遮蔽ケーブルは、従来使用されていた未遮蔽のフラットリボン線路（Flachwandleitung）より短い寿命も有すると考えられる。

択一的手段として、光導体によるデータ伝送が考えられる。この場合、ＥＭＶ問題が最小になることが期待されるが、銅線路との公知の接続技術の他に付加的に、トレーリングケーブル設置における差込コネクタ、線路タイプおよび線路案内に関して、新規の技術を導入しなければならない。

したがって本発明の課題は、シリアルデータを高いビットレートで自動装着機の中央制御装置へ容易に伝送できるデータ伝送方法、自動装着機および装着ヘッド、送信側伝送装置、ならびに送信側伝送装置と受信側伝送装置とから成るシステムを提供することである。

前記課題は、
・装着ヘッド制御装置において第１のシリアルデータフローを第１のクロックレートで生成するステップと、
・データを第１の記憶装置に記憶するステップと、
・記憶されたデータを可変のクロックレートで伝送するステップと、
・伝送されたデータを第２の記憶装置に記憶するステップと、
・第１のシリアルデータフローを第２のクロックレートで再生するステップと、
・再生されたシリアルデータフローを中央制御装置へ伝送するステップ
とを有することを特徴とする方法によって解決される。

また前記課題は、シリアルデータフローのデータを記憶する送信側記憶装置と、記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するための手段とを有する送信側伝送装置が設けられており、伝送された該データが記憶される受信側記憶装置と、該受信側記憶装置に記憶されたデータから該シリアルデータフローを再生して該シリアルデータフローを該中央制御装置へ伝送するための手段とを有する受信側伝送装置が設けられていることを特徴とする自動装着機によって解決される。

ここでは、データは可変のクロックレートによって、装着ヘッドから中央制御装置へ伝送される。こうすることにより、スペクトル線が形成されることなく周波数スペクトルが生じる。スペクトル線はいわばつづめられ、換言するとより大きな周波数領域に分布される。このようにして、スペクトルにおけるピーク値は最大で２０ｄＢ低減される。回路技術的な手段と組み合わせると、ＥＭＶ放射に関連する振幅は、ケーブルの遮蔽を省略できる程度まで低減される。請求項２記載の方法のこのような有利な実施形態で、装着ヘッドと中央制御装置との間に該方法によって構成されたインタフェースの完全な両立性が保証される。

請求項３記載の方法の有利な実施形態、請求項１６記載の自動装着機の有利な実施形態、請求項２２記載の装着ヘッドの有利な実施形態、および請求項２６記載の送信側伝送装置の有利な実施形態では、記憶されたデータを複数のチャネルに分割し、これら複数のチャネル上でデータを、そのつど変化するクロックレートでシリアル伝送することにより、より大きなフレキシビリティが実現される。

請求項４記載のように周期的に変化するクロックレートにより、本方法を容易に実現することができる。

本方法の有利な実施形態では、クロック周期を８μｓに等しく選択する。このようにすると、１２０ｋＨｚの測定受信器の通常の帯域幅に含まれるスペクトル線が最大で１つになる。

請求項９記載の方法では有利には、付加的に別の制御信号および／または測定信号を本方法によって伝送することができる。

請求項１０記載の方法の有利な実施形態では、第１のデータフローをゼロ平均のデータワードから生成した後、複数の完全なデータワードから成るブロックを生成して、チャネルのうち１つを介して伝送することにより、ゼロ平均のデータ伝送が保証される。このようにして、回路技術において変圧器を使用する場合と、トレーリングケーブルを介して伝送する場合に妨害が生じないことが保証される。

本発明では有利には、請求項１９記載の自動装着機と請求項２６記載のシステムで、データを伝送するために低コストの未遮蔽ケーブルを使用することができる。

図１には自動装着機１が概略的に示されている。この自動装着機１は装着ヘッド２によって素子３を、ここに図示されていない供給ユニットから取り出し、その後に位置決めシステム５を使用してｘｙ方向に、装着すべき基板６に対して平行に移動され、素子３を基板６上に下ろす。該基板６は、たとえばプリント回路基板である。ここでは装着ヘッド２には、いわゆるプリント回路基板カメラ７および素子カメラ８が備えられている。プリント回路基板カメラ７は基板６上の位置決めマーク（図示されていない）を識別するために使用され、この位置決めマークによって自動装着機１における基板６の位置が検出される。素子カメラ８は、装着ヘッド２に存在する素子３の画像を撮影し、これによって次に、装着ヘッド２における素子３の位置が検出され、その後に装着ヘッド２を位置決めシステム５によって、基板６上の適正な位置に位置決めする。さらに、装着ヘッド２は素子３の回転誤差を補正することができる。通常はデジタルカメラとして構成されるプリント回路基板カメラ７ないしは素子カメラ８によって撮影された画像はデータに変換され、装着ヘッド制御装置１１へ伝送される。装着ヘッド制御装置１１はケーブル１２を介して、前記データを自動装着機の中央制御装置１０へ伝送し、ここで評価が行われ、位置決めシステム５および装着ヘッド２が相応に制御される。

図２に、装着ヘッド制御装置１１と中央制御装置１０との間の伝送がどのように行われるかが詳細に示されている。この伝送のために、装着ヘッド制御装置１１には送信側伝送装置２０（ここでは送信側フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ１））が設けられている。この送信側伝送装置２０は、送信側クロック発生器２１と、送信側パラレル‐シリアル変換器２２と、送信側記憶ユニット２３と、送信側シリアル‐パラレル変換器２４を有する。プリント回路基板カメラ７ないしは素子カメラ８のデータは、装着ヘッド制御装置１１においてシリアル形式のデータフローによって３００Ｍｂｐｓのデータレートで、デマルチプレクサであるシリアル‐パラレル変換器２４へ伝送される。デマルチプレクサ２４はこのシリアル形式のデータフローを複数のシリアルのデータフローに分割し、これに所属するデータ信号を送信側記憶ユニット２３に記憶して、一時バッファおよびデータレートの適合を行う。

送信側パラレル‐シリアル変換器２２（マルチプレクサＭＵＸ）が、送信側記憶ユニット２３に記憶されたデータをトレーリングケーブル１２上で、それぞれ１８０Ｍｂｐｓの２つのチャネルを介して伝送する。ここでは、送信側パラレル‐シリアル変換器２２によって使用されるクロックレートは、送信側クロック発生器２１を使用して周期的に変化する。この送信側クロック発生器２１は、８μｓの周期でそのつど変化するクロック周波数を、１６０〜２００ＭＨｚのインターバルでいわゆる「３角波掃引」で生成する。この周期は異なって選択することができ、たとえば５μｓ〜１０μｓの間で選択することができる。有利な周期は８μｓである。というのも、これによって１２０ｋＨｚの測定受信器の通常の帯域幅に含まれるスペクトル線は最大で１つになるからである。

ここではインターバル境界は、所望の平均データ伝送レートに依存してインターバルの初期値が平均データ伝送レートの５０％以上であり、かつインターバルの最終値が平均データ伝送レートの２００％以下になるように選択すべきである。こうすることによってＥＭＶ放射は低減され、データレートが高いにもかかわらず未遮蔽の伝送線路１２を使用することができる。

受信側では、受信側伝送装置３０（第２のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ２））において受信側シリアル‐パラレル変換器３１（ＤＥＭＵＸ１）と受信側記憶ユニット３２と受信側パラレル‐シリアル変換器３３（ＭＵＸ２）とを使用して、信号が本来のクロックレート（たとえば３００Ｍｂｐｓ）で再現される。

トレーリングケーブル１２上で信号が伝送される際の平均ビットレートないしは平均データ伝送レートが入力ビットレートに等しい場合、原信号の特性、たとえば原信号のゼロ平均は維持されるが、付加的なデジタル信号を伝送することはできない。

トレーリングケーブル１２上で伝送される信号の平均ビットレートが入力ビットレートより大きい場合、たとえば図２のように２×１８０Ｍｂｐｓ＝３６０Ｍｂｐｓである場合、トレーリングケーブル１２上で、予め送信側記憶装置２３に記憶された付加的なデジタル信号を伝送することができる。このような付加的な信号はたとえば、インクリメンタル信号発生器の位置信号、たとえばリミットスイッチ等に対する静的信号、たとえばカメラからの状態フィードバック等の別の通信チャネルとするか、または全体のデータ伝送を保証するためのチェックサムとすることもできる。

図２には、トレーリングケーブル１２を介してクロックが半分のビットレート（＝９０ＭＨｚ）で伝送されるのが示されている。ここでは、評価を行うためにクロックを再現するために、両クロックエッジが使用される。もちろんその代わりに、クロックを本来のクロックレートで伝送するか、ないしは、クロック伝送なしでクロックを信号から再現する手法を使用することもできる。

クロックも一緒に伝送する場合、信号の評価はシフトレジスタによって簡単に行うことができる。同期信号としてタイムマーキングを、信号またはクロックで伝送することができる。たとえば、クロック信号では８μｓごとにポーズを挿入することができる。

３０ＭＨｚで水晶によって安定化された信号により、ＦＰＧＡにおいてオーバーサンプリングにより、たとえば１．５ＧＨｚで信号が生成されるか、ないしはクロック発生器２１および３４に対する基準周波数が生成される。

データフローがゼロ平均のデータワードから（たとえば、８ビットワードからゼロ平均の１０ビットワードを形成する８ビット／１０ビット符号化で）生成される場合、送信側伝送装置２０において複数の完全なデータワードから成る２０個のブロック（すなわち、たとえば１０ビットの倍数）が生成され、チャネルのうち１つを介して伝送される。このようにして、回路技術において変圧器を使用する場合と、トレーリングケーブル１２を介して伝送する場合に妨害が生じないことが保証される。

本発明による方法によって、カメラ７，８のシリアルデータを未遮蔽のフラットリボン線路上で伝送し、場合によっては給電心線、ＣＡＮバスおよび別の制御信号とともに伝送することもできる。このようにしてシステムコストは、遮蔽ケーブルまたは光導体による構成より低くなり、遮蔽ケーブルより高い機械的信頼性が得られ、フラットリボン線路をトレーリングケーブルに統合するのがより容易になり、線路の接続技術がより簡単かつ低コストになる。

実施例ではとりわけ、装着ヘッドから中央制御装置への伝送を取り上げたが、上述の方法はもちろん、中央制御装置から装着ヘッド制御装置への伝送にも使用することができる。

自動装着機を概略的に示す。 本発明による実施形態の概略的なブロック回路図である。

符号の説明

１ 自動装着機
２ 装着ヘッド
３ 素子
５ 位置決めシステム
６ 基板
７ プリント回路基板カメラ
８ 素子カメラ
１０ 中央制御装置
１１ 装着ヘッド制御装置
１２ ケーブル
２０ 送信側伝送装置
３０ 受信側伝送装置

Claims (28)

1. 装着ヘッド制御装置（１１）と自動装着機（１）内の中央制御装置（１０）との間でデータ伝送を行う方法において、
   ・該装着ヘッド制御装置（１１）において第１のシリアルデータフローを第１のクロックレートで生成するステップと、
   ・該データを第１の記憶装置（２３）に記憶するステップと、
   ・記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するステップと、
   ・伝送された該データを第２の記憶装置（３２）に記憶するステップと、
   ・該第１のシリアルデータフローを第２のクロックレートで再生するステップと、
   ・再生された該シリアルデータフローを該中央制御装置（１０）へ伝送するステップ
   とを有することを特徴とする方法。
2. 前記第１のクロックレートを前記第２のクロックレートに等しく選択する、請求項１記載のデータ伝送を行う方法。
3. 前記第１の記憶装置（２３）に記憶されたデータを複数のチャネルに分割し、該チャネル上で該データをそれぞれ可変のクロックレートでシリアル伝送する、請求項１または２記載のデータ伝送を行う方法。
4. 前記可変のクロックレートを周期的に変化する、請求項１から３までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
5. クロック周期を５μｓ〜１０μｓの間で選択する、請求項４記載のデータ伝送を行う方法。
6. クロック周期を８μｍに等しく選択する、請求項５記載のデータ伝送を行う方法。
7. 前記可変のクロックレートによって平均データ伝送レートが得られ、
   該クロックレートのインターバルの初期値を該平均データ伝送レートの５０％以上に選択し、
   該クロックレートのインターバルの最終値を該平均データ伝送レートの２００％以下に選択する、請求項４から６までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
8. 前記可変のクロックレートを、１６０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの間で周期的に変化する、請求項４から７までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
9. 前記第１の記憶装置（２３）に付加的に別の制御信号および／または測定信号を記憶し、その後に該制御信号および／または測定信号も可変のクロックレートで伝送し、前記第２の記憶装置（３２）に記憶する、請求項１から８までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
10. ・前記第１のデータフローを、ゼロ平均のデータワードから生成し、
    ・複数の完全なデータワードから成るブロックを生成し、
    ・該ブロックを一緒に、前記チャネルのうち１つを介して伝送する、
    請求項３から９までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
11. 可変のクロックも一緒に伝送する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
12. 前記シリアルデータフローを、装着ヘッド（２）に配置されたカメラ（７，８）によって撮影された画像データから生成する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のデータ伝送を行う方法。
13. 自動装着機（１）内の中央制御装置（１０）と装着ヘッド制御装置（１１）との間でデータ伝送を行う方法において、
    ・該中央制御装置（１０）において第１のシリアルデータフローを第１のクロックレートで生成するステップと、
    ・該データを第１の記憶装置（２３）に記憶するステップと、
    ・記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するステップと、
    ・伝送された該データを第２の記憶装置（３２）に記憶するステップと、
    ・該第１のシリアルデータフローを第２のクロックレートで再生するステップと、
    ・再生された該シリアルデータフローを該装着ヘッド制御装置（１１）へ伝送するステップ
    とを有することを特徴とする方法。
14. 中央制御装置（１０）と装着ヘッド（２）とを備えた自動装着機（１）であって、
    該装着ヘッド（２）は装着ヘッド制御装置（１１）を有する形式のものにおいて、
    シリアルデータフローのデータを記憶する送信側記憶装置（２３）と、記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するための手段（２１，２２）とを有する送信側伝送装置（２０）が設けられており、
    伝送された該データが記憶される受信側記憶装置（３２）と、該受信側記憶装置（３２）に記憶されたデータから該シリアルデータフローを再生して該シリアルデータフローを該中央制御装置（１０）へ伝送するための手段（３３，３４）とを有する受信側伝送装置（３０）が設けられていることを特徴とする、自動装着機。
15. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、可変のクロックレートを生成するための送信側クロック発生器（２１）を有する、請求項１４記載の自動装着機（１）。
16. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、記憶されたデータを複数のチャネルに分割する送信側パラレル‐シリアル変換器（２２）を有し、
    前記受信側伝送装置（３０）に、該複数のチャネルをまとめる受信側シリアル‐パラレル変換器（３１）が設けられている、請求項１５記載の自動装着機（１）。
17. 前記送信側クロック発生器（２１）はクロック信号を生成し、
    該クロック信号は前記受信側シリアル‐パラレル変換器（３１）へ伝送され、該受信側シリアル‐パラレル変換器（３１）によって、前記第２の記憶装置（３２）にデータを記憶するために使用される、請求項１６記載の自動装着機（１）。
18. 装着ヘッド（２）にカメラ（７，８）が配置されており、該カメラ（７，８）の画像データによって前記シリアルデータフローが生成される、請求項１４から１７までのいずれか１項記載の自動装着機（１）。
19. 前記送信側伝送装置（２０）から前記受信側伝送装置（３０）へデータを伝送するために未遮蔽ケーブル（１２）が設けられている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の自動装着機（１）。
20. 装着ヘッド制御装置（１１）を備えた自動装着機（１）用の装着ヘッド（２）において、
    シリアルデータフローのデータを記憶する送信側記憶装置（２３）と、記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するための手段（２１，２２）とを有する送信側伝送装置（２０）を備えていることを特徴とする、装着ヘッド。
21. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、可変のクロックレートを生成するための送信側クロック発生器（２１）を有する、請求項２０記載の装着ヘッド（２０）。
22. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、記憶されたデータを複数のチャネルに分割する送信側パラレル‐シリアル変換器（２２）を有する、請求項２０記載の装着ヘッド（２）。
23. カメラ（７，８）が配置されており、該カメラ（７，８）の画像データによって前記シリアルデータフローが生成される、請求項２０から２２までのいずれか１項記載の装着ヘッド（２）。
24. デジタルカメラ（７，８）用の送信側伝送装置（２０）において、
    該デジタルカメラ（７，８）のデータを有するシリアルデータフローのデータを記憶する送信側記憶装置（２３）と、記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するための手段（２１，２２）とを備えていることを特徴とする、送信側伝送装置（２０）。
25. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、可変のクロックレートを生成するための送信側クロック発生器（２１）を有する、請求項２４記載の送信側伝送装置（２０）。
26. 記憶されたデータを伝送するための前記手段（２１，２２）は、記憶されたデータを複数のチャネルに分割する送信側パラレル‐シリアル変換器（２２）を有する、請求項２４記載の送信側伝送装置（２０）。
27. デジタルカメラ（７，８）用の送信側伝送装置（２０）と受信側伝送装置（３０）とから成るシステムにおいて、
    該デジタルカメラ（７，８）のデータを有するシリアルデータフローのデータを記憶する送信側記憶装置（２３）と、記憶された該データを可変のクロックレートで伝送するための手段（２１，２２）とが設けられており、
    伝送された該データが記憶される受信側記憶装置（３２）と、該受信側記憶装置（３２）に記憶されたデータから該シリアルデータフローを再生して該シリアルデータフローを中央制御装置（１０）へ伝送するための手段（３３，３４）とが設けられていることを特徴とするシステム。
28. 前記送信側伝送装置（２０）と前記受信側伝送装置（３０）との間でデータを伝送するために未遮蔽ケーブル（１２）が設けられている、請求項２７記載のシステム。

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