JP2011191307A - Correction tool - Google Patents

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Buichi Kakinuma
武一 柿沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a correction tool which does not need an advanced device, such as a laser measuring machine, or complicated labor and corrects the X-axis and Y-axis coordinates of a component-mounting device. <P>SOLUTION: The correction tool 75 is provided for determining the movement correction values in the X-axis and Y-axis directions of the component-mounting device in which components are mounted at target locations by moving a mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction. The tool includes a main section made of glass having a rectangular surface having sides, the sides being disposed along the X-axis and the Y-axis of the component-mounting device, respectively; and a plurality of observation points 77, 78 which are formed on the surface, recognized by a camera mounted on the mount head, respectively, and disposed aligned in a single line in the X-axis and Y-axis directions, respectively, along the sides of the main section. Other observation points are not provided in the inner regions of the plurality of observation points 77, 78 that are disposed on a single line in the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は補正用治具に係り、とくに所定の対象物を座標軸に沿って移動させるようにした装置における補正用治具に関する。   The present invention relates to a correction jig, and more particularly to a correction jig in an apparatus in which a predetermined object is moved along a coordinate axis.

電子回路は絶縁材料から成る回路基板上に形成される。すなわち絶縁材料の回路基板上に接合された銅箔を選択的にエッチングして所定の配線パターンを形成するとともに、その上に部品を実装し、部品の電極を配線パターンの接続ランドに半田付けし、これによって電子部品が互いに接続されて所定の電子回路が形成される。   The electronic circuit is formed on a circuit board made of an insulating material. In other words, the copper foil bonded on the circuit board of the insulating material is selectively etched to form a predetermined wiring pattern, and a component is mounted thereon, and the electrode of the component is soldered to the connection land of the wiring pattern. As a result, the electronic components are connected to each other to form a predetermined electronic circuit.

このような回路基板上における部品の実装のために、電子部品実装装置が用いられる。実装装置はマウントヘッドを備え、このマウントヘッドの先端部に取付けられている吸着ノズルによって部品をパーツカセットから取出し、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の運動の組合わせによって回路基板上の所定の位置にマウントするものである。   An electronic component mounting apparatus is used for mounting components on such a circuit board. The mounting apparatus includes a mount head, and a component is taken out from the parts cassette by a suction nozzle attached to the tip of the mount head, and is mounted on the circuit board by a combination of movements in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction. Is mounted at a predetermined position.

ここで回路基板上の所定の位置に正しく電子部品を実装するために、マウントヘッドにワーク認識カメラを取付けておき、このワーク認識カメラによって回路基板上の基準マークを画像認識し、この画像認識に基いて回路基板の位置の補正を行なうようにしている。そしてこのような位置補正に応じてマウントヘッドによる部品の実装に補正を加え、回路基板上の所定の位置へ正しく電子部品を実装している。   Here, in order to correctly mount electronic components at a predetermined position on the circuit board, a work recognition camera is attached to the mount head, and the reference mark on the circuit board is image-recognized by this work recognition camera. Based on this, the position of the circuit board is corrected. In accordance with such position correction, the mounting of the component by the mount head is corrected, and the electronic component is correctly mounted at a predetermined position on the circuit board.

このような部品実装装置は、吸着ノズルを先端部に有するマウントヘッドをX軸およびY軸に沿ってそれぞれ移動させるようにしているために、X軸およびY軸が高い剛性を有し、しかも狂いがない状態で設けられることが必要になる。X軸およびY軸がゆがんでいたり曲っていたり、あるいはうねっていたりすると、マウントヘッドの移動に狂いを生じ、正しい位置に電子部品を実装することができない。   In such a component mounting apparatus, since the mount head having the suction nozzle at the tip is moved along the X axis and the Y axis, respectively, the X axis and the Y axis have high rigidity and are crazy. It is necessary to be provided in a state where there is no. If the X-axis and Y-axis are distorted, bent, or wavy, the movement of the mount head is distorted, and the electronic component cannot be mounted at the correct position.

そこで従来は3点測定によってX軸およびY軸についてそれぞれ簡易的な補正を行なっていた。ところがこのような補正では、X軸およびY軸のそれぞれの軸の傾きおよび平均化された送り誤差補正しか行なうことができない。またX軸およびY軸の真直度等の走り精度を補正するは、レーザー測長器のような高度な装置を用いて手間のかかる測長を行なうことが必要になり、とくに量産の装置については生産性が劣る問題がある。   Therefore, conventionally, simple correction has been performed for the X axis and the Y axis by three-point measurement. However, in such correction, only the inclination of each of the X axis and the Y axis and the averaged feed error correction can be performed. In addition, to correct the running accuracy such as straightness of the X-axis and Y-axis, it is necessary to perform time-consuming measurement using an advanced device such as a laser length measuring device, especially for mass-production devices. There is a problem that productivity is inferior.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、レーザー測長器等のような高度な装置を用いることなく、しかも煩雑な手間を要することなく高精度に座標軸の補正を行なうことができるようにした補正用治具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 corrects the coordinate axes with high accuracy without using a sophisticated device such as a laser length measuring instrument and without requiring complicated work. An object of the present invention is to provide a correction jig that can be used.

上記課題を解決するための、本発明の補正用治具は、マウントヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置の、X軸方向およびY軸方向の移動の補正値を求めるための補正用治具であって、部品実装装置のX軸およびY軸にそれぞれ沿って配置される辺を有する矩形状の表面を有するガラスからなる本体部と、表面に形成され、マウントヘッドに搭載されたカメラでそれぞれ認識される、本体部の辺に沿ってX軸方向およびY軸方向にそれぞれ1列で配置された複数の観測点と、を含み、表面内で1列に配置された複数の観測点よりも内側の領域には他の観測点が設けられていないものである。   In order to solve the above problems, the correction jig of the present invention is an X-axis direction and a Y-axis direction of a component mounting apparatus that mounts a component at a target position by moving the mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction. A correction jig for obtaining a correction value of the movement of the main body made of glass having a rectangular surface having sides arranged along the X-axis and the Y-axis of the component mounting apparatus, and a surface A plurality of observation points arranged in one row in the X-axis direction and the Y-axis direction along the side of the main body, each recognized by a camera mounted on the mount head, and within the surface No other observation point is provided in a region inside a plurality of observation points arranged in one row.

X軸およびY軸を有する装置において、X軸およびY軸の真直度等の走り精度を補正するには、高度な装置と手間のかかるレーザー測長等の測定が必要になるが、本願発明の上記の態様では外部の測定器で既に測定された補正用治具を用い、ヘッドに取付けられたワーク認識カメラにより補正用時具上の観測点を測定することにより、簡単に走り精度の補正が可能になる。また装置の量産に当っても、その装置を測定するための測定機およびその準備が不要で、生産性の向上が図られるとともに、装置出荷後のサービスも場所を選ばずに簡単に行なうことが可能になる。   In an apparatus having an X axis and a Y axis, in order to correct the running accuracy such as straightness of the X axis and the Y axis, it is necessary to perform measurement such as an advanced apparatus and a troublesome laser length measurement. In the above aspect, the correction accuracy can be easily corrected by measuring the observation point on the correction tool using the workpiece recognition camera attached to the head using the correction jig that has already been measured by an external measuring instrument. It becomes possible. In addition, even in the case of mass production of equipment, there is no need for a measuring machine and preparation for measuring the equipment, so that productivity can be improved and services after equipment shipment can be easily performed regardless of location. It becomes possible.

補正用治具に関する主要な発明は、平坦な平面を有し、該平坦な平面上における座標軸に沿って1列に観測点を設けた補正用治具に関するものである。   The main invention related to the correction jig relates to a correction jig having a flat plane and having observation points arranged in a line along a coordinate axis on the flat plane.

従って極めて単純な構成の補正用治具となり、高度な装置や手間のかかる測長等を行なうことなくしかも装置の座標軸の補正を行なうための補正用治具が提供される。   Accordingly, a correction jig having a very simple configuration is provided, and a correction jig for correcting the coordinate axes of the apparatus without performing sophisticated apparatus or lengthy measurement or the like is provided.

部品実装装置の全体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of a component mounting apparatus. マウントヘッドを示す一部を破断した正面図である。It is the front view which fractured | ruptured a part which shows a mount head. 同マウントヘッドの側面図である。It is a side view of the mount head. ミラーを退避したときのマウントヘッドの側面図である。It is a side view of a mount head when a mirror is retracted. 吸着ノズルを下降させたときのマウントヘッドの側面図である。It is a side view of a mount head when a suction nozzle is lowered. 制御部のシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure of a control part. 基準治具の平面図である。It is a top view of a reference jig. 位置決め穴を有する基準治具の平面図である。It is a top view of the reference | standard jig | tool which has a positioning hole. 補正データの測定の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of measurement of correction data. 補正式の算出を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows calculation of a correction formula. カメラ画像上のキャリブレーションターゲットを示す平面図である。It is a top view which shows the calibration target on a camera image. カメラ画像上の観測点を示す平面図である。It is a top view which shows the observation point on a camera image. 真直度の誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the error of straightness. 累積リード誤差を示すグラフであるIt is a graph which shows accumulation read error

以下本発明を図示の形態によって説明する。まずマウントヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置の全体の構成を図1〜図3によって説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings. First, the overall configuration of a component mounting apparatus for mounting a component at a target position by moving the mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction will be described with reference to FIGS.

図1に示すように部品実装装置はベース10を備えるとともに、このベース10上にはフレーム11が架装されている。そしてその一方の側面にはパーツカセット装着台12が設けられており、この装着台12上にパーツカセット13を配列して搭載するようにしている。図1においては単一のパーツカセット13のみしか図示されていないが、実際にはそれぞれ異なる種類の部品を保持したテープをリールによって保持した多数のパーツカセット13が一列に配されるようになる。そして上記パーツカセット13の配置位置の前方には横方向に延びる搬送コンベア14が設けられており、この搬送コンベア14によって回路基板15が供給される。   As shown in FIG. 1, the component mounting apparatus includes a base 10, and a frame 11 is mounted on the base 10. A parts cassette mounting table 12 is provided on one side surface, and the parts cassette 13 is arranged and mounted on the mounting table 12. Although only a single parts cassette 13 is shown in FIG. 1, in practice, a large number of parts cassettes 13 each holding a tape holding different types of parts by a reel are arranged in a line. A transport conveyor 14 extending in the lateral direction is provided in front of the arrangement position of the parts cassette 13, and the circuit board 15 is supplied by the transport conveyor 14.

これに対してフレーム11の下部にはX軸ユニット17が取付けられるとともに、このX軸ユニット17によってX軸方向に移動可能なY軸ユニット18が設けられており、Y軸ユニット18によってY軸方向に移動自在にマウントヘッド19が取付けられている。マウントヘッド19はその先端側に図2に示すように吸着ノズル20を備えており、この吸着ノズル20によって部品を吸着保持し、上記回路基板15上の所定の位置
にマウントする。
On the other hand, an X-axis unit 17 is attached to the lower part of the frame 11, and a Y-axis unit 18 that can be moved in the X-axis direction by the X-axis unit 17 is provided. A mount head 19 is attached to be freely movable. As shown in FIG. 2, the mount head 19 is provided with a suction nozzle 20 at its tip side, and the suction nozzle 20 sucks and holds components and mounts it at a predetermined position on the circuit board 15.

次にマウントヘッド19の構成について図2および図3により説明する。マウントヘッド19はフレーム23を備えるとともに、このフレーム23にボールナット24が回転自在に支持されている。そしてボールナット24は垂直に配されるボールねじ25と螺合されている。しかもボールナット24にはプーリ26が取付けられている。そしてフレーム23上のモータ28の出力軸29にプーリ30が取付けられている。ボールナット24のプーリ26とモータ28の出力軸29のプーリ30との間にはタイミングベルト31が掛渡されている。   Next, the configuration of the mount head 19 will be described with reference to FIGS. The mount head 19 includes a frame 23, and a ball nut 24 is rotatably supported on the frame 23. The ball nut 24 is screwed with a ball screw 25 arranged vertically. Moreover, a pulley 26 is attached to the ball nut 24. A pulley 30 is attached to the output shaft 29 of the motor 28 on the frame 23. A timing belt 31 is stretched between the pulley 26 of the ball nut 24 and the pulley 30 of the output shaft 29 of the motor 28.

先端部に吸着ノズル20を備えるボールねじ25はさらにスプラインナット34と係合されている。スプラインナット34は上記ボールナット24の下側に位置し、しかもその外周部にプーリ35を備えている。これに対して図3に示すモータ36にはその出力軸にプーリ37が固着されている。そしてスプラインナット34のプーリ35とモータ36のプーリ37との間にタイミングベルト38が掛渡されている。   The ball screw 25 having the suction nozzle 20 at the tip is further engaged with a spline nut 34. The spline nut 34 is located on the lower side of the ball nut 24 and further includes a pulley 35 on the outer periphery thereof. On the other hand, a pulley 37 is fixed to the output shaft of the motor 36 shown in FIG. A timing belt 38 is stretched between the pulley 35 of the spline nut 34 and the pulley 37 of the motor 36.

またフレーム23にはブラケット41を介してワーク認識カメラ42が支持されている。ワーク認識カメラ42は搬送コンベア14によって送られてきた回路基板15(図1参照)を上方から認識するためのものである。   A work recognition camera 42 is supported on the frame 23 via a bracket 41. The workpiece recognition camera 42 is for recognizing the circuit board 15 (see FIG. 1) sent by the conveyor 14 from above.

また上記フレーム23にはブラケット45が固着されるとともに、このブラケット45の先端側に横方向に延びるようにリニアガイド46が取付けられている。そしてリニアガイド46と平行にボールねじ47もブラケット45に支持されている。そしてアーム48が上記ボールねじ47と螺合するボールナット49に固着されている。そしてアーム48の先端側の部分にはミラー50が取付けられている。またボールねじ47にはプーリ52が固着されている。また水平方向に配されたモータ54の出力軸55にはプーリ56が固着されている。そしてボールナット49のプーリ52とモータ54のプーリ56との間にタイミングベルト57が掛渡されている。またブラケット45の側部にはさらに別のブラケット60を介してミラー61が支持されるとともに、このミラー61の上部に部品認識カメラ62が取付けられている。部品認識カメラ62は吸着ノズル20によって吸着された部品の下面の画像をミラー50、61によって反射させて取込み、画像認識を行なうためのものである。   A bracket 45 is fixed to the frame 23, and a linear guide 46 is attached to the front end side of the bracket 45 so as to extend in the lateral direction. A ball screw 47 is also supported by the bracket 45 in parallel with the linear guide 46. An arm 48 is fixed to a ball nut 49 that is screwed into the ball screw 47. A mirror 50 is attached to the tip side of the arm 48. A pulley 52 is fixed to the ball screw 47. A pulley 56 is fixed to the output shaft 55 of the motor 54 arranged in the horizontal direction. A timing belt 57 is stretched between the pulley 52 of the ball nut 49 and the pulley 56 of the motor 54. Further, a mirror 61 is supported on the side of the bracket 45 via another bracket 60, and a component recognition camera 62 is attached to the upper portion of the mirror 61. The component recognition camera 62 is for performing image recognition by reflecting the image of the lower surface of the component sucked by the suction nozzle 20 by the mirrors 50 and 61.

上記ワーク認識カメラ42および部品認識カメラ62は図6に示すように、それぞれ画像処理回路65、66を介してコントローラ63に接続されている。コントローラ63は上記のワーク認識カメラ42および部品認識カメラ62によって取込まれかつ画像処理回路65、66で画像処理された画像情報が入力されるとともに、演算をするためのコンピュータ(CPU)を備え、しかも記憶装置67と接続されている。またコントローラ63はX軸ユニット17、Y軸ユニット18、モータ28、36、54、および搬送コンベア14をそれぞれ制御する。   The workpiece recognition camera 42 and the component recognition camera 62 are connected to a controller 63 via image processing circuits 65 and 66, respectively, as shown in FIG. The controller 63 includes a computer (CPU) for inputting the image information captured by the workpiece recognition camera 42 and the component recognition camera 62 and subjected to image processing by the image processing circuits 65 and 66 and performing an operation. In addition, it is connected to the storage device 67. The controller 63 controls the X-axis unit 17, the Y-axis unit 18, the motors 28, 36 and 54, and the transport conveyor 14.

このように本実施の形態の電子部品実装装置は、図1に示すように電子部品をテープによって巻装した状態で供給するパーツカセット13と、回路基板15を搬送する搬送コンベア14と、電子部品をパーツカセット13から取出して回路基板15上の所定の位置に実装するためのマウントヘッド19と、マウントヘッド19を回路基板15の所定の位置へ移動するためのX軸ユニット17およびY軸ユニット18とから構成されている。   As described above, the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment includes a parts cassette 13 that supplies electronic components wound in a tape as shown in FIG. 1, a conveyor 14 that conveys the circuit board 15, and an electronic component. Is mounted from the parts cassette 13 and mounted at a predetermined position on the circuit board 15, and the X-axis unit 17 and the Y-axis unit 18 for moving the mount head 19 to the predetermined position on the circuit board 15. It consists of and.

そして上記マウントヘッド19は図2および図3に示すように、電子部品を吸着するための吸着ノズル20と、この吸着ノズル20を上下方向に移動および回転させるためのスプライン付きボールねじ25と、スプライン付きボールねじ25のボールナット24をタイミングベルト31を介して回転させるためのモータ28と、スプライン付きボールねじ25のスプラインナット34をタイミングベルト38を介して回転させるためのモータ36と、吸着ノズル20に吸着された電子部品の位置を検出する第1のミラー50、第2のミラー61、および部品認識カメラ62と、吸着ノズル20が上下動するときにミラー50を退避させるためのリニアガイド46、ボールねじ47、タイミングベルト57を介してボールねじ47を回転させるためのモータ54、および電子部品を装着する回路基板15の位置を検出するワーク認識カメラ42から構成される。   2 and 3, the mount head 19 includes a suction nozzle 20 for sucking electronic components, a ball screw 25 with splines for moving and rotating the suction nozzle 20 in the vertical direction, and a spline. A motor 28 for rotating the ball nut 24 of the ball screw 25 with a timing via a timing belt 31; a motor 36 for rotating the spline nut 34 of the ball screw 25 with a spline via a timing belt 38; A first mirror 50, a second mirror 61, and a component recognition camera 62 for detecting the position of the electronic component adsorbed by the linear guide 46 for retracting the mirror 50 when the adsorption nozzle 20 moves up and down, The ball screw 47 is rotated via the ball screw 47 and the timing belt 57. Consists workpiece recognition camera 42 for detecting the position of the circuit board 15 for mounting because the motor 54, and the electronic component.

ここでモータ36を駆動することなくスプラインナット34を停止させた状態でモータ28によってボールナット24を回転させると、ボールねじ25は回転することなく上下動する。従って吸着ノズル20のZ軸方向の運動が可能になる。これに対してモータ36によってスプラインナット34を回転させるとともに、モータ28によって同じ角度でボールナット24を回転させると、ボールねじ25は上下動することなく回転運動のみを行なう。従ってこれにより吸着ノズル20の回転動作、すなわちθ軸の動作が行なわれる。   If the ball nut 24 is rotated by the motor 28 while the spline nut 34 is stopped without driving the motor 36, the ball screw 25 moves up and down without rotating. Accordingly, the suction nozzle 20 can be moved in the Z-axis direction. On the other hand, when the spline nut 34 is rotated by the motor 36 and the ball nut 24 is rotated at the same angle by the motor 28, the ball screw 25 performs only rotational movement without moving up and down. Therefore, the rotation operation of the suction nozzle 20, that is, the θ-axis operation is performed thereby.

次にこのような実装装置による電子部品の実装動作の概要を説明する。回路基板15は搬送コンベア14によって搬送され、所定の位置で位置決めされる。するとこの実装装置はマウントヘッド19をX軸ユニット17およびY軸ユニット18によってX軸方向およびY軸方向に移動させ、回路基板15上のフィデューシャルマークをマウントヘッド19に設けられているワーク認識カメラ42によって撮像してその位置を検出し、これによって回路基板15の正確な位置を促らえる。このような動作によってワーク認識カメラ42を何処に移動させれば電子部品を実装すべき位置の上に来る
かが分る。
Next, an outline of an electronic component mounting operation by such a mounting apparatus will be described. The circuit board 15 is transported by the transport conveyor 14 and positioned at a predetermined position. Then, this mounting apparatus moves the mount head 19 in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis unit 17 and the Y-axis unit 18, and recognizes the fiducial mark on the circuit board 15 as the workpiece provided on the mount head 19. The image is picked up by the camera 42 and its position is detected, thereby prompting the accurate position of the circuit board 15. By such an operation, it is possible to know where the workpiece recognition camera 42 is moved and where the electronic component is to be mounted.

その後にマウントヘッド19は電子部品を供給するパーツカセット13の部品取出し位置まで移動し、吸着ノズル20を下降させて電子部品を真空吸着する。このときにミラー50の位置は図4および図5に示すように吸着ノズル20の上下動作エリアから退避した位置にある。そして吸着ノズル20が電子部品を吸着した後にボールナット24の回転によって所定の高さまで上昇し、その後にミラー50が図3に示すように吸着ノズル20の下まで移動する。すると吸着ノズル20に吸着された電子部品の下面の映像がミラー50、61によって反射され、部品認識カメラ62によって撮像される。   After that, the mount head 19 moves to the component take-out position of the parts cassette 13 for supplying the electronic components, and lowers the suction nozzle 20 to vacuum-suck the electronic components. At this time, the position of the mirror 50 is at a position retracted from the vertical movement area of the suction nozzle 20 as shown in FIGS. Then, after the suction nozzle 20 picks up the electronic component, it rises to a predetermined height by the rotation of the ball nut 24, and then the mirror 50 moves below the suction nozzle 20 as shown in FIG. Then, the image of the lower surface of the electronic component sucked by the suction nozzle 20 is reflected by the mirrors 50 and 61 and picked up by the component recognition camera 62.

部品認識カメラ62によって撮像された電子部品の位置に関する情報を用いて吸着時の電子部品のカメラ画像基準位置(通常は吸着ノズル20の回転中心位置)からの位置ずれ量を検出する。マウントヘッド19は予めプログラムされた回路基板15上の所定の位置に吸着時の位置ずれ量を補正した位置に移動する。この後にミラー50を図4に示すように退避させて図5に示すように吸着ノズル20を下降させ、電子部品を回路基板15上の所定の位置に装着する。   Using the information regarding the position of the electronic component imaged by the component recognition camera 62, the amount of displacement of the electronic component from the camera image reference position (usually the rotation center position of the suction nozzle 20) at the time of suction is detected. The mount head 19 moves to a predetermined position on the circuit board 15 programmed in advance to a position where the amount of positional deviation at the time of suction is corrected. Thereafter, the mirror 50 is retracted as shown in FIG. 4 and the suction nozzle 20 is lowered as shown in FIG. 5 to mount the electronic component at a predetermined position on the circuit board 15.

このような部品実装装置において、X軸ユニット17およびY軸ユニット18から構成される機械座標系は、部品の加工精度や組立て精度等によって、回路基板15上の理想的なXY座標であるNC座標系に対して歪みをもつ座標系である。そこでこのような機械座標系を理想的なNC座標系に一致させるための補正を行なわなければならない。このような補正について以下に説明する。   In such a component mounting apparatus, the machine coordinate system composed of the X-axis unit 17 and the Y-axis unit 18 has NC coordinates that are ideal XY coordinates on the circuit board 15 depending on the processing accuracy and assembly accuracy of the components. It is a coordinate system with distortion to the system. Therefore, correction for matching such a machine coordinate system with an ideal NC coordinate system must be performed. Such correction will be described below.

XY座標補正で使用する座標補正用基準治具75(補正用治具)は図7に示される。基準治具75は例えばステンレス鋼板の平板から成り、基準治具平面上にはエッチング等の方法によって複数個の観測点76、77、78が形成されている。さらに観測点76の近傍にはカメラキャリブレーション用ターゲット79が施されている。なおさらに補正精度が要求される場合には、ガラス基板(本体部)上にクロム等の蒸着によって観測点およびカメラキャリブレーション用ターゲットを施すことが望ましい。   A coordinate correction reference jig 75 (correction jig) used in the XY coordinate correction is shown in FIG. The reference jig 75 is made of, for example, a stainless steel plate, and a plurality of observation points 76, 77, and 78 are formed on the reference jig plane by a method such as etching. Further, a camera calibration target 79 is provided in the vicinity of the observation point 76. When further correction accuracy is required, it is desirable to provide an observation point and a camera calibration target on the glass substrate (main body) by vapor deposition of chromium or the like.

また図7で示される観測点76、77、78は円形であるが、これらの観測点は必ずしも円形に限らず、画像処理で最も精度良く観測点の中心座標が認識できる形状であればよい。カメラキャリブレーション用ターゲット79は上述のワーク認識カメラ42のスケールおよびカメラ座標系を決定するのに用いられるものである。ここでワーク認識カメラ42のレンズの球面収差による誤差を取除くために、極力カメラ視野全体で計測できるような図11に示すターゲット形状であることが好ましい。   Although the observation points 76, 77, and 78 shown in FIG. 7 are circular, these observation points are not necessarily circular, and may be any shape as long as the center coordinates of the observation points can be recognized with the highest accuracy by image processing. The camera calibration target 79 is used to determine the scale and camera coordinate system of the workpiece recognition camera 42 described above. Here, in order to remove the error due to the spherical aberration of the lens of the workpiece recognition camera 42, it is preferable that the target shape shown in FIG.

基準治具75の平面上に施された観測点は、NC座標系と一致する理想的なXY座標系で、予め測定されたそれぞれの観測点76、77、78の位置座標データを保持する。そしてカメラキャリブレーション用ターゲット79の点の配列は、上述のNC座標系と一致するように配置される。   The observation points applied on the plane of the reference jig 75 are ideal XY coordinate systems that coincide with the NC coordinate system, and hold position coordinate data of the respective observation points 76, 77, and 78 that are measured in advance. The array of points of the camera calibration target 79 is arranged so as to coincide with the above-described NC coordinate system.

また基準治具75を回路基板15が載置される部位に基準ピン等によって指定位置に位置決めする場合には、図8に示すように基準治具75に位置決め穴81、82を設けると好ましい。このときに基準ピンの位置をNC座標の原点とする場合には、以下に述べる補正値において観測点原点と基準ピンの位置決め穴81との距離をオフセット値として考慮する必要がある。   Further, when the reference jig 75 is positioned at a specified position by a reference pin or the like on the part where the circuit board 15 is placed, it is preferable to provide positioning holes 81 and 82 in the reference jig 75 as shown in FIG. At this time, when the position of the reference pin is set as the origin of the NC coordinate, it is necessary to consider the distance between the observation point origin and the positioning hole 81 of the reference pin as an offset value in the correction value described below.

次に補正データの測定方法を図9に示すフローチャートによって説明する。図1に示す部品実装装置のX軸ユニット17およびY軸ユニット18は原点位置、すなわち機械座標原点から、搬送コンベア14の所定位置に位置決めされた基準治具75上のカメラキャリブレーション用ターゲット79の位置にワーク認識カメラ42を移動させる。このときにCCDカメラから成るワーク認識カメラ42は図11に示すようにキャリブレーション用ターゲット79を認識し、既知のターゲットサイズよりカメラスケールを、またターゲット79の点の配列からNC座標系に一致するカメラ座標系を生成し、任意の位置、例えば視野の中心位置をカメラ座標原点と定める。   Next, the correction data measurement method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The X-axis unit 17 and the Y-axis unit 18 of the component mounting apparatus shown in FIG. 1 are connected to the camera calibration target 79 on the reference jig 75 positioned at a predetermined position on the transport conveyor 14 from the origin position, that is, the machine coordinate origin. The workpiece recognition camera 42 is moved to the position. At this time, the workpiece recognition camera 42 comprising a CCD camera recognizes the calibration target 79 as shown in FIG. 11, matches the camera scale from the known target size, and matches the NC coordinate system from the array of points of the target 79. A camera coordinate system is generated, and an arbitrary position, for example, the center position of the visual field is determined as the camera coordinate origin.

次に上記ワーク認識カメラ42を基準治具75上の観測点原点76に移動させる。ここで後の補正を簡潔にするために、観測点原点76の中心を画像処理にて求め、カメラの座標原点が一致するようにワーク認識カメラ42の位置をX軸ユニットおよびY軸ユニットによって調整する。   Next, the workpiece recognition camera 42 is moved to the observation point origin 76 on the reference jig 75. Here, in order to simplify the subsequent correction, the center of the observation point origin 76 is obtained by image processing, and the position of the workpiece recognition camera 42 is adjusted by the X-axis unit and the Y-axis unit so that the coordinate origin of the camera coincides. To do.

観測点原点76とワーク認識カメラ42の座標原点が一致した位置から、基準治具75上のX軸方向に複数個配列された観測点77を、この基準治具75がデータとして有する観測点位置座標データに基いて、X軸ユニット17およびY軸ユニット18によってワーク認識カメラ42を移動させ、図12に示すように個々の観測点においてその観測点の中心を画像処理によって求める。そしてこの画像処理において、カメラの座標原点からのずれ量(Xri,Yri)(i=0〜n)を図6に示すコントローラ63のCPUと接続されている記憶装置67に格納する。同様に基準治具75上のY軸方向の観測点78についてもこの測定を行なう。これによってNC座標系に対する機械座標系の歪みが把握可能になる。   From the position where the observation point origin 76 and the coordinate origin of the workpiece recognition camera 42 coincide, a plurality of observation points 77 arranged in the X-axis direction on the reference jig 75 are observed point positions that the reference jig 75 has as data. Based on the coordinate data, the workpiece recognition camera 42 is moved by the X-axis unit 17 and the Y-axis unit 18, and the center of each observation point is obtained by image processing as shown in FIG. In this image processing, the shift amount (Xri, Yri) (i = 0 to n) from the camera coordinate origin is stored in the storage device 67 connected to the CPU of the controller 63 shown in FIG. Similarly, this measurement is also performed on the observation point 78 in the Y-axis direction on the reference jig 75. This makes it possible to grasp the distortion of the machine coordinate system with respect to the NC coordinate system.

以上のような測定によって得られたデータを利用して、この部品実装装置の機械座標系の歪みを補正する補正式をコントローラ63のCPUによる演算機能を利用して算出する。図10は補正式算出のフローチャートを示している。   Using the data obtained by the measurement as described above, a correction formula for correcting the distortion of the machine coordinate system of the component mounting apparatus is calculated using the calculation function by the CPU of the controller 63. FIG. 10 shows a flowchart for calculating the correction formula.

まず基準治具75上の直交する軸線上に等間隔に配置された各観測点77、78の座標を(Xpi,Ypi)(i=0〜n)とし、上記座標に従ってX軸ユニット17およびY軸ユニット18に取付けられたワーク認識カメラ42を移動させ、画像認識によって求めたカメラ座標原点からの観測点位置ずれ量(Xri,Yri)(i=0〜n)とする。   First, the coordinates of the observation points 77 and 78 arranged at equal intervals on the orthogonal axis on the reference jig 75 are (Xpi, Ypi) (i = 0 to n), and the X-axis unit 17 and the Y-axis according to the above coordinates. The workpiece recognition camera 42 attached to the axis unit 18 is moved, and the observation point position deviation amount (Xri, Yri) (i = 0 to n) from the camera coordinate origin obtained by image recognition is set.

基準治具75上のX軸線上に配置された各観測点77の測定結果(Xri,Yri)より、Y軸方向成分(Yri)の測定データの分布はX軸の真直度誤差、すなわちX軸のY軸方向の偏差量によって定義されるうねりを表すものとなる。このようなX軸のうねりであってY軸により補正するための近似式Fxs(Xpi)を求める。またX軸方向成分(Xri)の測定データの分布はX軸方向の送り誤差の累積値であって、図14に示すような累積リード誤差を表すものとなり、X軸によって補正するための近似式Fxp(Xpi)を求める。   From the measurement result (Xri, Yri) of each observation point 77 arranged on the X-axis line on the reference jig 75, the distribution of the measurement data of the Y-axis direction component (Yri) is the X-axis straightness error, that is, the X-axis. It represents the undulation defined by the deviation amount in the Y-axis direction. An approximate expression Fxs (Xpi) for correcting the undulation of the X axis and the Y axis is obtained. The distribution of the measurement data of the X-axis direction component (Xri) is a cumulative value of the feed error in the X-axis direction and represents a cumulative read error as shown in FIG. 14, and is an approximate expression for correcting by the X-axis. Fxp (Xpi) is obtained.

同様に基準治具75上のY軸線上に配置された各観測点78の測定結果(Xri,Yri)により、X軸方向成分(Xri)の測定データの分布は図13に示すようなY軸の真直度誤差、すなわちY軸のうねりを表すものとなり、X軸により補正するための近似式Fys(Ypi)を求める。またY軸方向成分(Yri)の測定データの分布は図14に示すような累積リード誤差を表すものになり、Y軸によって補正するための近似式Fyp(Ypi)を求める。   Similarly, according to the measurement results (Xri, Yri) of the observation points 78 arranged on the Y axis on the reference jig 75, the distribution of the measurement data of the X axis direction component (Xri) is as shown in FIG. , That is, the undulation of the Y axis, and an approximate expression Fys (Ypi) for correction by the X axis is obtained. The distribution of the measurement data of the Y-axis direction component (Yri) represents the cumulative read error as shown in FIG. 14, and an approximate expression Fyp (Ypi) for correction by the Y-axis is obtained.

上記のそれぞれの近似式より求める補正量は、X軸ではXhi=Fys(Ypi)+Fxp(Xpi)となり、Y軸についてはYhi=Fxs(Xpi)+Fyp(Ypi)となる。作業対象部品上の目標座標を(Xti,Yti)とすると、ここで求めるXY軸の補正後の座標は(Xti+Xhi,Yti+Yhi)となる。   The correction amount obtained from each of the above approximate expressions is Xhi = Fys (Ypi) + Fxp (Xpi) for the X axis and Yhi = Fxs (Xpi) + Fyp (Ypi) for the Y axis. When the target coordinates on the work target part are (Xti, Yti), the coordinates after correction of the XY axes obtained here are (Xti + Xhi, Yti + Yhi).

ここで用いる近似式は次の如く計算される。いま近似式をm次の多項式で近似するとともに、最小二乗法によって各パラメータの推定を行なう。近似関数を、F(x)=C+C+C+・・・+Cとおく。近似関数の値F(x)とxに対応するデータの値yとの残差rは、
=F(x)−y(i=0〜n)(nは観測点数)
となる。このときのパラメータC,C,C・・・Cは残差の平方和Qが最小になるように求める。
ここで最小二乗法の場合、パラメータC(k=0〜m)に関するQ(C,C,・・・C)の偏微分係数が同時に0になるとき最小値をとる。すなわち
次の関数を代入してF(x)を展開すると、
となり、行列方程式により残差の平方和Qを最小にするパラメータの解(C0,C1,C2・・・Cm)を求める。
以上でm次多項式のパラメータC0,C1,C2・・・Cmが求まる。
The approximate expression used here is calculated as follows. Now, the approximate expression is approximated by an m-th order polynomial, and each parameter is estimated by the least square method. An approximate function is set as F m (x) = C 0 x 0 + C 1 x 1 + C 2 x 2 +... + C m x m . Residual r i and the value y i of the data corresponding to the value F m (x i) and x i of the approximation function,
r i = F m (x i ) −y i (i = 0 to n) (n is the number of observation points)
It becomes. The parameters C 0 , C 1 , C 2 ... C m at this time are obtained so that the residual sum of squares Q is minimized.
Here, in the case of the least square method, the minimum value is taken when the partial differential coefficients of Q (C 0 , C 1 ,... C m ) relating to the parameter C k (k = 0 to m ) simultaneously become zero. Ie
Substituting the following function to expand F m (x i ),
Thus, a parameter solution (C0, C1, C2,... Cm) that minimizes the residual sum of squares Q is obtained by a matrix equation.
Thus, the parameters C0, C1, C2,.

ここで上記の観測点座標(Xpi,Ypi)、観測結果(Xri,Yri)を当てはめると、Fys(Ypi)は、x→Ypi、y→Xri(図7中の観測点78より)
Fxp(Xpi)は、x→Xpi、y→Xri(図7中の観測点77より)
Fxs(Xpi)は、x→Xpi、y→Yri(図7中の観測点77より)
Fyp(Ypi)は、x→Ypi、y→Yri)(図7中の観測点78より)
となりそれぞれの近似式が求まる。以下の式においても同様に近似式が求まる。
Here, when the observation point coordinates (Xpi, Ypi) and the observation results (Xri, Yri) are applied, Fys (Ypi) becomes x i → Ypi, y i → Xri (from observation point 78 in FIG. 7).
Fxp (Xpi) is x i → Xpi, y i → Xri (from observation point 77 in FIG. 7).
Fxs (Xpi) is x i → Xpi, y i → Yri (from observation point 77 in FIG. 7).
Fyp (Ypi) is x i → Ypi, y i → Yri) (from observation point 78 in FIG. 7)
And each approximate expression is obtained. An approximate expression can be obtained similarly in the following expressions.

次にm次多項式の最適化について説明する。上述の推定モデルの関数は連続系関数であり、しかも調整可能なパラメータを含み、観測データに測定誤差が含まれる。このような場合には対数尤度(L)はパラメータ値により変化する。従って対数尤度(L)が最大となるようにパラメータ値(1〜m次)を調整することによって適合度が向上する。なおパラメータ数が経験値に一義的に決定できる場合には、以下を省略しても差支えない。   Next, optimization of the m-th order polynomial will be described. The function of the above-described estimation model is a continuous function, and includes adjustable parameters, and measurement data includes measurement errors. In such a case, the log likelihood (L) varies depending on the parameter value. Therefore, the fitness is improved by adjusting the parameter value (1 to m order) so that the log likelihood (L) is maximized. If the number of parameters can be uniquely determined by experience values, the following may be omitted.

次式によって最大対数尤度(L)を評価する。
ここでVは観測ノイズの分散であって次式によって表される。
さらにAIC(Akaike´s information criterion)を用い、パラメータの数を決定する。
The maximum log likelihood (L) is evaluated by the following equation.
Here, V 0 is the variance of the observed noise and is expressed by the following equation.
Furthermore, the number of parameters is determined using AIC (Akaike's information criterion).

AIC=(−2)×log(L)+2(m)上式において最小のAICを与えるモデルを最適なモデルと特定する。以上で決定されたパラメータ数のm次多項式を補正式として用いる。 AIC = (− 2) × log (L) +2 (m) The model that gives the minimum AIC in the above equation is specified as the optimum model. The m-order polynomial of the number of parameters determined as described above is used as a correction formula.

次に相関係数rによってこの近似式の有意性を確認する。まず決定係数r2は、
相関係数rは
となり、相関係数が任意の有意水準より大きければ有意と判断できる。逆に小さい場合には観測点の測定ミスや装置の異常が考えられるために、再度測定を試行し、有意と判断できるrを求めなければならない。
Next, the significance of this approximate expression is confirmed by the correlation coefficient r. First, the determination coefficient r2 is
The correlation coefficient r is
Thus, if the correlation coefficient is greater than an arbitrary significance level, it can be determined that the value is significant. On the other hand, if it is small, an observation point measurement error or an apparatus abnormality may be considered. Therefore, it is necessary to try measurement again and obtain r that can be determined to be significant.

10‥‥ベース、11‥‥フレーム、12‥‥パーツカセット装着台、13‥‥パーツカセット、14‥‥搬送コンベア、15‥‥回路基板、17‥‥X軸ユニット、18‥‥Y軸ユニット、19‥‥マウントヘッド、20‥‥吸着ノズル、23‥‥フレーム、24‥‥ボールナット、25‥‥ボールねじ、26‥‥プーリ、28‥‥モータ、29‥‥出力軸、30‥‥プーリ、31‥‥タイミングベルト、34‥‥スプラインナット、35‥‥プーリ、36‥‥モータ、37‥‥プーリ、38‥‥タイミングベルト、41‥‥ブラケット、42‥‥ワーク認識カメラ、45‥‥ブラケット、46‥‥リニアガイド、47‥‥ボールねじ、48‥‥アーム、49‥‥ボールナット、50‥‥ミラー、52‥‥プーリ、54‥‥モータ、55‥‥出力軸、56‥‥プーリ、57‥‥タイミングベルト、60‥‥ブラケット、61‥‥ミラー、62‥‥部品認識カメラ、63‥‥コントローラ、65、66‥‥画像処理回路、67‥‥記憶装置、75‥‥基準治具、76‥‥観測原点、77、78‥‥観測点、79‥‥カメラキャリブレーション用ターゲット、81、82‥‥位置決め穴   10 ... Base, 11 ... Frame, 12 ... Parts cassette mounting base, 13 ... Parts cassette, 14 ... Conveyor, 15 ... Circuit board, 17 ... X axis unit, 18 ... Y axis unit, 19 ... mount head, 20 ... suction nozzle, 23 ... frame, 24 ... ball nut, 25 ... ball screw, 26 ... pulley, 28 ... motor, 29 ... output shaft, 30 ... pulley, 31 ... Timing belt, 34 ... Spline nut, 35 ... Pulley, 36 ... Motor, 37 ... Pulley, 38 ... Timing belt, 41 ... Bracket, 42 ... Work recognition camera, 45 ... Bracket, 46 ... Linear guide, 47 ... Ball screw, 48 ... Arm, 49 ... Ball nut, 50 ... Mirror, 52 ... Pulley, 54 ... Motor, 55 ... Output shaft, 56 ... pulley, 57 ... timing belt, 60 ... bracket, 61 ... mirror, 62 ... parts recognition camera, 63 ... controller, 65, 66 ... image processing circuit, 67 ... storage device , 75 ... Reference jig, 76 ... Observation origin, 77, 78 ... Observation point, 79 ... Camera calibration target, 81, 82 ... Positioning hole

Claims (4)

マウントヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置の、前記X軸方向およびY軸方向の移動の補正値を求めるための補正用治具であって、
前記部品実装装置の前記X軸および前記Y軸にそれぞれ沿って配置される辺を有する矩形状の表面を有するガラスからなる本体部と、
前記表面に形成され、前記マウントヘッドに搭載されたカメラでそれぞれ認識される、前記本体部の前記辺に沿ってX軸方向およびY軸方向にそれぞれ1列で配置された複数の観測点と、を含み、
前記表面内で前記1列に配置された複数の観測点よりも内側の領域には他の観測点が設けられていない
部品実装装置の補正用治具。
A correction jig for obtaining correction values for movement in the X-axis direction and Y-axis direction of a component mounting apparatus that mounts a component at a target position by moving a mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction. ,
A main body made of glass having a rectangular surface having sides arranged along the X-axis and the Y-axis of the component mounting apparatus;
A plurality of observation points arranged in one row in each of the X-axis direction and the Y-axis direction along the side of the main body portion, which are formed on the surface and recognized by cameras mounted on the mount head; Including
The correction jig | tool of the component mounting apparatus in which the other observation point is not provided in the area | region inside the several observation point arrange | positioned in the said 1 line in the said surface.
前記観測点はクロムにより形成されている
請求項1に記載の補正用治具。
The correction jig according to claim 1, wherein the observation point is formed of chromium.
マウントヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置の、前記X軸方向およびY軸方向の移動の補正値を求めるための補正用治具であって、
前記X軸およびY軸に対応する辺を有する矩形状のガラス基板と、
前記ガラス基板上に形成された複数の観測点と、を含み、
前記複数の観測点は前記辺に沿った1列のみからなる
部品実装装置の補正用治具。
A correction jig for obtaining correction values for movement in the X-axis direction and Y-axis direction of a component mounting apparatus that mounts a component at a target position by moving a mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction. ,
A rectangular glass substrate having sides corresponding to the X axis and the Y axis;
A plurality of observation points formed on the glass substrate,
The plurality of observation points are composed of only one row along the side. A correction jig for a component mounting apparatus.
マウントヘッドをX軸方向およびY軸方向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置の、前記X軸方向およびY軸方向の移動の補正値を求めるための補正用治具であって、
前記X軸および前記Y軸に沿った直交する軸線上であって、前記補正用治具の辺に沿って等間隔にそれぞれ1列で配列された複数の観測点を有する
部品実装装置の補正用治具。
A correction jig for obtaining correction values for movement in the X-axis direction and Y-axis direction of a component mounting apparatus that mounts a component at a target position by moving a mount head in the X-axis direction and the Y-axis direction. ,
For correction of a component mounting apparatus having a plurality of observation points arranged on a line orthogonal to each other along the X-axis and the Y-axis, and arranged in a line at equal intervals along the side of the correction jig jig.
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