JP2008198950A - Head position adjusting method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品等を電子回路基板に搭載する部品実装装置のヘッド位置調整方法に関し、さらに詳しくは、部品実装装置の基準マーク及び電子回路基板等を認識する基板撮像カメラの座標系と、電子部品等を搭載するヘッドを含む部品搭載部の座標系とを簡易に高精度に一致させることができるヘッド位置調整方法に関する。 The present invention relates to a method for adjusting the head position of a component mounting apparatus for mounting an electronic component or the like on an electronic circuit board, and more specifically, a coordinate system of a board imaging camera for recognizing a reference mark and an electronic circuit board of the component mounting apparatus, The present invention relates to a head position adjusting method capable of easily and accurately matching a coordinate system of a component mounting portion including a head on which an electronic component or the like is mounted.
図1は、現状の部品実装装置の一例の概略構成を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an example of a current component mounting apparatus.
この部品実装装置100は、部品を吸着するノズルが装着可能なヘッド部102と、該ヘッド部102を平面方向(XY方向)に移動可能なXY駆動部104と、部品105(図4参照)を供給する部品供給部106と、電子回路基板108Aを搬入、搬出する基板搬送部108と、ノズル交換部110とを有してなり、それらの位置、軸動作は、基準マーク112を基準点とする座標系で定められている。
The component mounting apparatus 100 includes a
図2は、ヘッド部102を示す斜視図である。ヘッド部102は、カメラ部114と部品搭載部116とからなる。ヘッド部102は、XY駆動部104に連結固定されており、XY駆動部104により平面方向(XY方向)に移動することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing the
カメラ部114は、基準マーク112を撮像して座標系の設定を行うとともに、電子回路基板108A、部品供給部106を撮像して搭載位置、吸着位置を確認してティーチングを行い、搭載及び吸着のための位置決めを行う。
The
図3は、部品搭載部116の概要を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the
この部品搭載部116は、上下方向に移動可能なノズル118を有する。ノズル118はその軸回りに回転可能である。部品搭載部116は、このノズル118により部品を吸着し、電子回路基板108A上に部品105を搭載する。
The
シャフト120は、一端が真空発生装置(図示せず)に接続され、他端にノズル118が装着される。Z軸モータ122によりシャフト120を上下方向に移動させることができ、θ軸回転モータ124によりシャフト120をその軸回りに回転させることができる。また、部品搭載部116には、水平方向にレーザ光を発してノズル118に吸着された部品105の位置を検出する部品認識装置126が備えられている。
One end of the shaft 120 is connected to a vacuum generator (not shown), and the nozzle 118 is attached to the other end. The shaft 120 can be moved in the vertical direction by the Z-
図4は、部品認識装置126を拡大して示す斜視図である。発光部126Aが水平方向に発するレーザ光Rの中に部品105を位置させてノズル118をその軸回りに回転させ、投影されたレーザ光Rを受光部126Bが受光する。これにより、ノズル118に吸着された部品105の平面方向(XY方向)と回転方向の位置決めを行う。 FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the component recognition device 126. The component 105 is positioned in the laser beam R emitted from the light emitting unit 126A in the horizontal direction, the nozzle 118 is rotated about its axis, and the projected laser beam R is received by the light receiving unit 126B. Thereby, the positioning of the component 105 adsorbed by the nozzle 118 in the plane direction (XY direction) and the rotation direction is performed.
部品実装装置100の動作について説明する。まず、ヘッド部102に含まれるカメラ部114で基準マーク112を認識することで、座標系を設定する。設定された座標系を用い、XY駆動部104によりヘッド部102は部品供給部106上に位置決めされる。その後、部品搭載部116のシャフト120を下降させ、ノズル118の下端が所定位置まで下降した後、真空発生装置を作動させ、ノズル118で部品105を吸着する。
The operation of the component mounting apparatus 100 will be described. First, the coordinate system is set by recognizing the reference mark 112 by the
ノズル118に吸着された部品は、部品認識装置126により位置計測がなされ、その結果に基づき、制御部128(図6参照)がθ軸回転モータ124を駆動し、ノズル118に吸着された部品105の姿勢の補正を行う。
The position of the component sucked by the nozzle 118 is measured by the component recognition device 126, and the control unit 128 (see FIG. 6) drives the θ-
その後、XY駆動部104によりヘッド部102を電子回路基板108A上に位置決めする。そして、部品搭載部116のシャフト120をZ軸モータ122により下降させ、ノズル118の下端が所定位置まで下降した後、真空発生装置を停止させ、吸着を解除することでノズル118から部品105を解放し、電子回路基板108A上に部品105を装着する。
Thereafter, the XY
ここで、部品105の搭載精度は、カメラ部114で基準マーク112を認識することで設定された座標系(以下、基準座標系と記す)と、部品搭載部116の座標系(以下、部品搭載部座標系と記す)がどの程度一致しているかによって大きく影響を受ける。 Here, the mounting accuracy of the component 105 includes a coordinate system set by recognizing the reference mark 112 by the camera unit 114 (hereinafter referred to as a reference coordinate system) and a coordinate system of the component mounting unit 116 (hereinafter referred to as component mounting). It is greatly influenced by how much the coordinate system (denoted as a partial coordinate system) matches.
基準座標系と部品搭載部座標系とを如何に一致させるかは、カメラ部114と部品搭載部116との組付け誤差の値(以下、ヘッドオフセットと記す)を、どれだけ正確に取得できるかにかかっている。
How exactly the reference coordinate system and the component mounting unit coordinate system are matched is how accurately the assembly error value between the
従来の調整方法は、以下のようにして行われる。 The conventional adjustment method is performed as follows.
電子回路基板108Aの高さ位置に設置された治具部品130(図5参照)の重心位置をカメラ部114で認識し、カメラ画像の中心位置と治具部品130の重心位置との差に基づき、部品搭載部116が治具部品130の重心位置まで移動し、ノズル118により治具部品130を吸着する。しかし、ノズル118はカメラ部114との組付け誤差を持っているため、ノズル118は正確には治具部品130の重心位置を吸着していない。
The center of gravity of the jig component 130 (see FIG. 5) installed at the height position of the
次に、シャフト120を上昇させ、ノズル118に吸着された治具部品130を部品認識装置126に認識させ、この認識結果に基づき治具部品130の重心位置を検出させる。検出された治具部品130の重心位置と、予め取得されているノズル118の中心位置との差から、ヘッドオフセットを取得することができ、このヘッドオフセットに基づき、基準座標系と部品搭載部座標系との調整を行う。
Next, the shaft 120 is moved up, the
しかしながら、上記のような従来の方法で求めたヘッドオフセットに基づき、基準座標系と部品搭載部座標系との調整を行って、部品を電子回路基板に搭載しても、搭載位置にずれが生じることがあった。 However, even if the component is mounted on the electronic circuit board by adjusting the reference coordinate system and the component mounting unit coordinate system based on the head offset obtained by the conventional method as described above, the mounting position is shifted. There was a thing.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、電子回路基板に搭載する部品の搭載位置を、高精度に制御できるヘッド位置調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a head position adjusting method capable of controlling the mounting position of a component mounted on an electronic circuit board with high accuracy.
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、カメラ部114で検出した治具部品130の重心位置と、部品認識装置126で検出した治具部品130の重心位置とが異なる場合があることを見出した。
As a result of earnest research to solve the above problems, the inventor may find that the position of the center of gravity of the
この原因は、治具部品130を認識する装置が2つあり、かつ、この2つの装置による認識方法が、1つは治具部品130を上方から撮像して得た画像データに基づいて治具部品130を認識する方法であり、もう1つはレーザを治具部品130の側方から照射して得た投影形状(明暗のデータ)に基づいて治具部品130を認識する方法であるというように異なっていることにあると本発明者は考えた。
This is because there are two devices that recognize the
ここで、治具部品の一例として、図5に示すような、矩形状であり、かつ、1つの対角線上に2つの貫通孔130Aが開いた冶具部品130を用いた場合について、前記原因を、治具部品130の形状に基づきさらに説明する。
Here, as an example of a jig component, the case of using a
カメラ部114で治具部品130を上方から撮像して得た画像データに基づき治具部品130の重心位置を検出する際には、この2つの貫通孔の位置に基づき治具部品130の重心位置を検出する。
When detecting the position of the center of gravity of the
これに対し、部品認識装置126でレーザを治具部品130の側方に照射して得た投影形状(明暗のデータ)に基づいて治具部品130の重心位置を検出する際には、治具部品130の外形の形状に基づき治具部品130の重心位置を検出することになる。
On the other hand, when the position of the center of gravity of the
このように、カメラ部114で治具部品130の重心位置を検出する際に用いる治具部品130の部位(1つの対角線上に開けられた2つの貫通孔)と、部品認識装置126で治具部品130の重心位置を検出する際に用いる治具部品130の部位(外形の形状)とが異なっているため、治具部品130の加工精度により、カメラ部114で検出した治具部品130の重心位置と、部品認識装置126で検出した治具部品130の重心位置とが異なってくると考えられる。
As described above, the part (two through holes opened on one diagonal line) of the
そこで、本発明者は、治具部品130の重心位置を検出する方法を1つにすることで前記課題を解決できると考え、研究開発を進め、本発明をするに至った。
Therefore, the present inventor considered that the above-mentioned problem could be solved by using a single method for detecting the position of the center of gravity of the
即ち、本発明に係るヘッド位置調整方法は、対象物を認識できるカメラ部および部品を基板上に搭載する部品搭載部を有するヘッドが備えられた部品実装装置のヘッド位置調整方法であって、所定の高さ位置に設置された所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、該所定部品の重心位置を取得し、その重心位置を吸着するように前記部品搭載部を動作させて前記所定部品を吸着し、吸着後に前記所定部品を所定の角度だけ回転させ、その後、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置して前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、前記所定部品の重心位置を再度取得することを特徴とする。 That is, the head position adjusting method according to the present invention is a head position adjusting method for a component mounting apparatus provided with a camera unit capable of recognizing an object and a head having a component mounting unit for mounting a component on a substrate. The camera unit recognizes a predetermined part of a predetermined part installed at a height position of the camera, acquires the position of the center of gravity of the predetermined part, and operates the part mounting unit so as to attract the position of the center of gravity. The component is adsorbed, the predetermined component is rotated by a predetermined angle after the adsorption, and then the predetermined component is re-installed at the predetermined height position and the predetermined part of the predetermined component is recognized by the camera unit. The center-of-gravity position of the predetermined part is acquired again.
前記所定の角度の回転を複数回行い、その回転の都度、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置し、前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して前記所定部品の重心位置を複数回取得することも好ましく、これにより、ヘッド位置をより高精度に調整することができる。 The predetermined angle is rotated a plurality of times, and each time the rotation is performed, the predetermined part is re-installed at the predetermined height position, the predetermined part of the predetermined part is recognized by the camera unit, and the center of gravity of the predetermined part is obtained. It is also preferable to acquire the position a plurality of times, so that the head position can be adjusted with higher accuracy.
本発明のヘッド位置調整方法によれば、治具部品の重心位置の検出に用いる装置が1つ(ヘッド部に搭載されたカメラ部)であり、かつ、その検出方法も同一であるので、ヘッドオフセットを高精度に取得することができる。 According to the head position adjusting method of the present invention, there is one device (camera unit mounted on the head unit) used for detecting the center of gravity position of the jig component, and the detection method is the same. The offset can be acquired with high accuracy.
また、本発明のヘッド位置調整方法によれば、回転前の治具部品と回転後の治具部品をヘッド部に搭載されたカメラ部で撮像するのみでヘッドオフセットを算出できるので、ヘッドオフセットを短時間に簡便に取得することができる。 Further, according to the head position adjusting method of the present invention, the head offset can be calculated simply by imaging the jig part before rotation and the jig part after rotation with the camera part mounted on the head part. It can be easily acquired in a short time.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図6は、本発明に係るヘッド位置調整方法の実施形態の一例を実施する際のブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram when an example of the embodiment of the head position adjusting method according to the present invention is implemented.
制御部128は、CPU128Aとメモリ128Bを内蔵している。データ入力手段132により部品105や電子回路基板108Aに関するデータを制御部128に入力でき、また、制御部128は、記憶装置134とデータのやり取りをすることができるようになっている。
The
また、制御部128は、エンコーダ136Aを内蔵したX軸モータ136及びエンコーダ138Aを内蔵したY軸モータ138によりXY駆動部104を制御し、ヘッド部102(カメラ部114及び部品搭載部116)を平面方向(XY方向)に移動させる。さらに、エンコーダ122Aを内蔵したZ軸モータ122により、ノズル118の上下方向(Z方向)の位置を制御し、エンコーダ124Aを内蔵したθ軸モータ124により、ノズル118の軸回りの回転方向の位置を制御する。
The
カメラ部114により撮像された画像データは、画像処理装置140に送られ、データ処理がなされる。画像処理装置140には、A/Dコンバータ140A、CPU140B、メモリ140Cが内蔵されている。画像データは、表示装置142に表示させることができる。
Image data picked up by the
次に、ヘッドオフセットを取得するまでの流れを図7のフローチャートで説明する。 Next, the flow until the head offset is acquired will be described with reference to the flowchart of FIG.
(1)治具部品130を基準高さ位置(治具部品130の表面の高さ位置が電子回路基板108Aの表面と同じ高さとなる位置)に設置し(ステップS1)、カメラ部114を治具部品130の上方に移動させ(ステップS2)、カメラ部114で治具部品130を認識させ(ステップS3)、得られた画像から治具部品130の重心位置を求める(ステップS4)。そして、カメラ画像の中心位置と治具部品130の重心位置との差を求める(ステップS5)。
(1) The
(2)カメラ画像の中心位置と治具部品130の重心位置との差に基づき、部品搭載部116の平面方向(XY方向)の位置を調整し、ノズル118の中心が治具部品130の重心の直上にくるようにする(ステップS6)。ただし、ノズル118はカメラ部114との組付け誤差を持っているため、ノズル118の中心位置は、正確には治具部品130の重心位置の直上には位置していない。
(2) Based on the difference between the center position of the camera image and the position of the center of gravity of the
次に、ノズル118で治具部品130を吸着し、治具部品130を引き上げる(ステップS7)。そして、ノズル118を180度回転させた後(ステップS8)、ノズル118を下降させ、治具部品130を基準高さ位置に載置させる(ステップS9)。
Next, the
(3)治具部品130を最初に認識した位置(ステップS2における位置)に、カメラ部114を移動させ(ステップS10)、再度、治具部品130を認識させ(ステップS11)、得られた画像から治具部品130の重心を求める(ステップS12)。
(3) The
図8は、治具部品130を基準高さ位置に最初に設置した状態(ステップS1の状態)と、ノズル118による吸引後にノズル118を180度回転させてから治具部品130を基準高さ位置に載置させた状態(ステップS9の状態)を示す図である。O0(X0,Y0)は、ステップS1の状態の治具部品130の重心位置であり、A(XA,YA)は、ノズル118が実際に治具部品130を吸着したときのノズル118の中心位置であり、O1(X1,Y1)は、点A(XA,YA)を中心として治具部品130を180度回転させて、治具部品130を基準高さ位置に載置させた状態(ステップS9の状態)の治具部品130の重心位置である。
FIG. 8 shows a state in which the
ベクトルO0Aがヘッドオフセットに相当する。ベクトルO0O1はヘッドオフセット(ベクトルO0A)の2倍に相当するため、ベクトルO0O1を2分の1にすることで(ステップS13)、ヘッドオフセットを取得することができる(ステップS14)。 Vector O 0 A corresponds to the head offset. Since the vector O 0 O 1 corresponds to twice the head offset (vector O 0 A), the head offset can be obtained by reducing the vector O 0 O 1 by half (step S13) (step S13). Step S14).
以上の説明においては、治具部品130の回転角度を180度としたが、治具部品130の回転角度は180度に限定されず、他の角度で複数回回転させ、回転させる都度、治具部品130の重心位置を取得して、さらに精度を向上させることも可能であり、例えば90度で4回回転させてもよい。ただし、回転角度を180度にすると計算処理が容易となる。
In the above description, the rotation angle of the
ここで、回転角度は部品搭載部116を介して制御部128により制御されている。画像データは画像処理装置140でデータ処理がなされ、ヘッドオフセットは画像処理装置140により計算により算出され、その計算結果は制御部128に送られ、基準座標系と部品搭載部座標系との調整がなされる。
Here, the rotation angle is controlled by the
以上説明したように、本発明のヘッド位置調整方法においては、治具部品の重心位置の検出に用いる装置が1つ(ヘッド部に搭載されたカメラ部)であり、かつ、その検出方法も同一であるので、ヘッドオフセットを高精度に取得することができる。また、回転前の治具部品と回転後の治具部品をヘッド部に搭載されたカメラ部で撮像するのみでヘッドオフセットを算出できるので、ヘッドオフセットを短時間に簡便に取得することができる。 As described above, in the head position adjusting method of the present invention, there is one device (camera unit mounted on the head unit) used for detecting the center of gravity position of the jig component, and the detection method is also the same. Therefore, the head offset can be obtained with high accuracy. In addition, since the head offset can be calculated simply by imaging the jig part before rotation and the jig part after rotation with the camera unit mounted on the head unit, the head offset can be easily acquired in a short time.
100…部品実装装置
102…ヘッド部
104…XY駆動部
105…部品
106…部品供給部
108…基板搬送部
110…ノズル交換部
112…基準マーク
114…カメラ部
116…部品搭載部
118…ノズル
120…シャフト
122…Z軸モータ
124…θ軸モータ
126…部品認識装置
128…制御部
128A…CPU
128B…メモリ
130…治具部品
130A…貫通孔
132…データ入力手段
134…記憶装置
136…X軸モータ
138…Y軸モータ
122A、124A、136A、138A…エンコーダ
140…画像処理装置
140A…A/Dコンバータ
140B…CPU
140C…メモリ
142…表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ...
128B ...
140C ... Memory 142 ... Display device
Claims (2)
所定の高さ位置に設置された所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、該所定部品の重心位置を取得し、その重心位置を吸着するように前記部品搭載部を動作させて前記所定部品を吸着し、吸着後に前記所定部品を所定の角度だけ回転させ、その後、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置して前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、前記所定部品の重心位置を再度取得することを特徴とするヘッド位置調整方法。 A head position adjusting method for a component mounting apparatus provided with a camera unit capable of recognizing an object and a head having a component mounting unit for mounting a component on a substrate,
The camera unit recognizes a predetermined part of a predetermined part installed at a predetermined height position, acquires the position of the center of gravity of the predetermined part, and operates the part mounting unit so as to suck the position of the center of gravity. The predetermined part is sucked, and after the suction, the predetermined part is rotated by a predetermined angle, and then the predetermined part is re-installed at the predetermined height position and the predetermined part of the predetermined part is recognized by the camera unit. The head position adjusting method is characterized in that the position of the center of gravity of the predetermined part is acquired again.
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