JP2013243200A - Measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に実装された実装部品における測定部位の高さを測定する測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring apparatus that measures the height of a measurement site in a mounting component mounted on a substrate.
従来、基板に実装された実装部品における測定部位の高さを測定する測定装置に関する技術として、下記特許文献1に開示される実装検査装置が知られている。この実装検査装置は、圧入されたプレスフィットコネクタの検査部分である端子の先端部分の画像を用いて自動検査する。具体的には、プリント配線板に圧入されたプレスフィットコネクタの検査部分の画像をプリント配線板の下面から発光手段の光を当てて撮像し、撮像画像のうち検査部分に相当する部分を構成する各画素について、白色部と黒色部とに2値化し、白色部の画素数が一定数以上ならば、良品と判定する。
Conventionally, a mounting inspection apparatus disclosed in
しかしながら、上述のように実装部品を撮像する構成では、実装部品や端子等の有無は検出できても、実装部品における測定部位の高さを正確に検出できないという問題がある。例えば、基板面のスルーホール等に対してピンが半勘合状態で圧入されていると、実装状態が適正であると判定される判断してしまう場合がある。また、実装部品を撮像する構成では、測定装置の設置場所に起因する外乱光の影響等で、十分な反射光が得られないために、測定結果が安定しない場合があるという問題もある。 However, in the configuration in which the mounting component is imaged as described above, there is a problem that the height of the measurement site in the mounting component cannot be accurately detected even if the presence or absence of the mounting component or the terminal can be detected. For example, if a pin is press-fitted in a semi-fitted state with respect to a through hole or the like on the substrate surface, it may be determined that the mounting state is determined to be appropriate. In addition, in the configuration in which the mounted component is imaged, there is a problem that the measurement result may not be stable because sufficient reflected light cannot be obtained due to the influence of disturbance light caused by the installation location of the measurement apparatus.
そこで、レーザ式や渦電流式等の非接触式の距離センサを用いて測定部位の高さを個々に測定する方法が考えられる。しかしながら、測定部位が多数ある場合には、測定位置までの距離センサを移動させ、移動後の停止に起因する距離センサの振動の減衰を待ち、実際に測定するという各ステップを、測定部位の個数だけ繰り返す必要があるため、測定時間が長くなってしまう。このような測定時間を短縮するために、距離センサを高速スカラロボット等を用いて連続的に高速移動させる場合、移動始めなど測定中に速度変動が生じると、測定すべき部位と異なる部位を測定部位として測定してしまい、誤測定や測定もれ等が生じるという問題がある。 Therefore, a method of individually measuring the height of the measurement site using a non-contact type distance sensor such as a laser type or an eddy current type can be considered. However, if there are many measurement parts, move the distance sensor to the measurement position, wait for attenuation of the vibration of the distance sensor due to the stop after the movement, and actually measure each step. Since it is necessary to repeat only, the measurement time becomes long. In order to shorten the measurement time, when the distance sensor is continuously moved at high speed using a high-speed SCARA robot or the like, if a speed fluctuation occurs during measurement such as the start of movement, a part different from the part to be measured is measured. There is a problem that measurement is performed as a part, and erroneous measurement or measurement leakage occurs.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、実装部品における測定部位の高さを迅速かつ高精度に測定し得る測定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of measuring the height of a measurement site in a mounted component quickly and with high accuracy. .
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、載置面(11)に載置された基板(30)の基板面(31)に実装された1または2以上の実装部品(40)に対して所定の走査線上(L1〜L3)に位置する複数の測定部位(45a)の基準面(31)からの高さを測定高さ(H)として測定する測定装置(10)であって、入力される測定信号に応じて前記所定の走査線上のいずれかに位置する物体との相対距離を測定する距離センサ(12)と、前記距離センサを前記基準面に対して平行であって前記所定の走査線に沿う走査方向に移動可能な移動手段(20)と、前記移動手段により前記距離センサが移動する移動量を測定する移動量測定手段(13)と、前記移動量測定手段により測定される前記移動量に基づいて前記距離センサが所定距離移動するごとに前記測定信号を前記距離センサに出力する制御手段(14)と、前記距離センサにより測定される前記相対距離から求められる前記基準面からの高さを縦軸とし走査位置を横軸とする波形(S)を生成する生成手段(14)と、前記生成手段により生成される前記波形に基づいて、前記測定部位の走査位置に対応する前記基準面からの高さから当該測定部位の前記測定高さを算出する算出手段(14)と、を備えることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
In order to achieve the above object, the invention described in
In addition, the code | symbol in the parenthesis of a claim and the said means shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
請求項1の発明では、移動手段により、距離センサが基準面に対して平行であって所定の走査線に沿う方向に移動され、移動量測定手段により測定される距離センサの移動量に基づいて、距離センサが所定距離移動するごとに、測定信号が制御手段により当該距離センサに出力される。そして、距離センサにより測定される相対距離から求められる基準面からの高さを縦軸とし走査位置を横軸とする波形が生成手段により生成されると、この波形に基づいて、測定部位の走査位置に対応する基準面からの高さから当該測定部位の測定高さが算出手段により算出される。 According to the first aspect of the present invention, the distance sensor is moved in the direction along the predetermined scanning line by the moving means in a direction parallel to the reference plane, and based on the movement amount of the distance sensor measured by the movement amount measuring means. Every time the distance sensor moves a predetermined distance, a measurement signal is output to the distance sensor by the control means. Then, when the generation unit generates a waveform with the height from the reference plane obtained from the relative distance measured by the distance sensor as the vertical axis and the scanning position as the horizontal axis, based on this waveform, the measurement site is scanned. The measurement height of the measurement site is calculated by the calculation means from the height from the reference plane corresponding to the position.
このように、所定距離ごとに上記相対距離が測定されることで上記波形が生成されるため、この生成波形は、時間の要素が排除されて、距離センサの測定方向に沿い走査線を含む面で基板を切断した切断面での測定部位や基準面に相当する線分を含む線分形状と、相似の関係となる。すなわち、上記生成波形は、距離センサを連続的に高速で移動させてもその速度変動が影響しない波形として生成される。
したがって、上記生成波形に基づいて測定部位の測定高さを算出することで、実装部品における測定部位の高さを迅速かつ高精度に測定することができる。
As described above, the waveform is generated by measuring the relative distance for each predetermined distance. Therefore, the generated waveform is a plane including a scanning line along the measurement direction of the distance sensor, excluding time elements. The line segment shape including the line segment corresponding to the measurement site and the reference plane on the cut surface obtained by cutting the substrate is similar. That is, the generated waveform is generated as a waveform that does not affect the speed fluctuation even if the distance sensor is continuously moved at a high speed.
Therefore, by calculating the measurement height of the measurement site based on the generated waveform, the height of the measurement site in the mounted component can be measured quickly and with high accuracy.
[第1実施形態]
以下、本発明に係る測定装置を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示す測定装置10は、基板30の基板面31に実装された1または2以上の実装部品に対して所定の走査線上に位置する複数の測定部位の基板面31からの高さを測定高さとして連続的に測定する装置である。当該測定装置10は、図1および図2に示すように、主に、基板30等の測定対象が載置面11に載置されるテーブルと、距離センサ12と、直交ロボット20と、エンコーダ13と、全体的制御を司る制御回路14とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which a measuring apparatus according to the present invention is embodied will be described with reference to the drawings. The
距離センサ12は、レーザ変位センサであって、載置面11に載置される測定対象に対して、照射したレーザ光に応じて測定部位からの反射光を受光するタイミングに基づいて当該測定部位との相対距離を測定するセンサである。距離センサ12は、直交ロボット20の動作に応じて所定の走査線上を移動しながら上記相対距離を順次測定するように、直交ロボット20の後述する移動部材21aに固定されている。この距離センサ12は、制御回路14から入力される測定信号のタイミングに応じて上記相対距離を測定し、この測定結果に応じた信号がセンサアンプ12aにより増幅されて制御回路14に入力されるように構成されている。
The
直交ロボット20は、X方向に直進移動可能な移動部材21aを有する第1直進移動ユニット21と、移動部材21a上に配置されてこの移動部材21aと直交するY方向に移動可能な移動部材22aを有する第2直進移動ユニット22とを備えている。第1直進移動ユニット21は、第1モータ21bを備えており、この第1モータ21bは、モータドライバ23により駆動されて移動部材21aをX方向に移動させるように当該移動部材21aに組み付けられている。また、第2直進移動ユニット22は、第2モータ22bを備えており、この第2モータ22bは、モータドライバ24により駆動されて移動部材22aをY方向に移動させるように当該移動部材22aに組み付けられている。なお、直交ロボット20は、特許請求の範囲に記載の「移動手段」の一例に相当し得る。
The
エンコーダ13は、載置面11に対する移動部材21aの相対的なX方向移動量、すなわち、距離センサ12のX方向移動量を測定する測定手段であり、測定対象である移動部材21aに組み付けられている。このエンコーダ13は、所定のパルス信号を、距離センサ12が一定距離移動するごとに、ラインドライバ13aを介して、制御回路14に出力するように構成されている。なお、エンコーダ13は、特許請求の範囲に記載の「移動量測定手段」の一例に相当し得る。
The
制御回路14は、CPU、ROMおよびRAMなどから構成されたマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成されており、後述する測定処理を実施することで、モータドライバ23,24を制御して第1モータ21bおよび第2モータ22bを駆動することで距離センサ12を所定の走査線上を移動させる。そして、制御回路14は、この移動制御時に、距離センサ12およびエンコーダ13から入力される信号に応じて、上記所定の走査線上に位置する各測定部位の基板面31からの高さをそれぞれ算出する。なお、制御回路14は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」の一例に相当し得る。
The
次に、本実施形態において測定対象となる基板30に実装されるコネクタ40の各コネクタピン42a〜42cについて、図3および図4を用いて説明する。図3は、基板面31に実装されたコネクタ40を拡大して示す斜視図である。図4は、コネクタピン42aがスルーホール32aに圧入された状態を示す断面図である。なお、基板面31は、特許請求の範囲に記載の「基準面」の一例に相当し、コネクタ40は、特許請求の範囲に記載の「実装部品」の一例に相当し得る。
Next, each
図3に示すコネクタ40は、プレスフィットコネクタであって、コネクタ本体41と、このコネクタ本体41の端面41aに一端が接続される複数の略L字状のコネクタピンとを備えている。基板面31には、組み付けられたコネクタ本体41の端面41aの近傍にて当該端面41aに沿い一直線上に配列される複数のスルーホール32aと、これら各スルーホール32aを介して端面41aに対向するように一直線上に配列される複数のスルーホール32bと、これら各スルーホール32bを介して端面41aに対向するように一直線上に配列される複数のスルーホール32cと、が形成されている。すなわち、各スルーホール32aが配列される配列直線が端面41aに最も近く、スルーホール32cが配列される配列直線が端面41aから最も遠く、スルーホール32bが配列される配列直線が中間位置となるように、各スルーホール32a〜32cが基板面31に形成されている。各スルーホール32a〜32cの内周面には、圧入されるコネクタピンを基板30の配線パターン(図示略)に電気的に接続するための導通部33がそれぞれ設けられている。
A
各コネクタピンは、他端が対応するスルーホール32aに圧入されるコネクタピン42aと、他端が対応するスルーホール32bに圧入されるコネクタピン42bと、他端が対応するスルーホール32cに圧入されるコネクタピン42cとに区分けされる。そして、各コネクタピン42a〜42cの他端が、対応するスルーホール32a〜32cにそれぞれ圧入されることで、コネクタ40と基板30の配線パターンとが電気的に接続される。
Each connector pin is press-fitted into a
ここで、各コネクタピン42a〜42cの対応するスルーホール32a〜32cへの圧入状態について、コネクタピン42aがスルーホール32aに圧入される図4を例に説明する。コネクタピン42aの他端43には、その内部に空洞44が設けられており、この他端43は、その外径がスルーホール32aの内径よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため、図4に示すように、コネクタピン42aの他端43をスルーホール32aに圧入すると、空洞44がスルーホール32aの内周面から受ける圧力に応じて変形することで、他端43と導通部33とが密着して固定されて、コネクタ40と基板30の配線パターンとが電気的に接続される。
Here, the press-fitting state of the connector pins 42a to 42c into the corresponding through
各コネクタピン42a〜42cの他端43の圧入時には、他端43の上方に設けられる押圧部45の押圧面45aが、所定の圧入治具(図示略)により基板面31に向けてそれぞれ押圧される。各押圧部45は、その押圧面45aが、基板面31に対して略平行であって、対応するスルーホールの配列方向に延出するようにそれぞれ形成されている。
When the
このため、コネクタピンが対応するスルーホールに良好に圧入される場合には、基板面31から押圧面45aまでの高さが、ほぼ一定の値となる。一方、例えば、コネクタピンがスルーホールに圧入しきれないように、圧入状態が良好でないと、基板面31から押圧面45aまでの高さが、上記一定値と異なる値となる。
For this reason, when the connector pin is press-fitted well into the corresponding through hole, the height from the
本実施形態では、この圧入状態を検査するために、距離センサ12からの出力信号に基づいて、距離センサ12の測定方向に沿い走査線を含む面で基板30を切断した切断面での押圧面45aや基板面31に相当する線分を含む線分形状(以下、単に、測定断面形状という)に相当する波形を生成する。そして、この生成波形に基づいて基板面31から押圧面45aまでの高さ(以下、測定高さHという)を算出して測定し、この測定結果を用いて各コネクタピン42a〜42cの圧入状態が良好であるか否かを検査する。なお、押圧面45aは、特許請求の範囲に記載の「測定部位」の一例に相当し得る。
In the present embodiment, in order to inspect the press-fitted state, the pressing surface at the cut surface obtained by cutting the
図5(A)は、サンプリング時間が一定であり距離センサ12を高速移動させる際のサンプリング間隔を説明する説明図であり、図5(B)は、図5(A)のセンサ移動速度vの変化を示すグラフである。
ところで、距離センサ12を直交ロボット20を用いて連続的に高速移動させる場合、移動始めなど測定中に速度変動が生じると、測定すべき部位と異なる部位を測定部位として測定してしまい、誤測定や測定もれ等が生じるという問題がある。具体的には、図5(B)に例示するように、距離センサ12のセンサ移動速度vが変動すると、図5(A)に例示するように、サンプリング間隔が狭い領域とサンプリング間隔が広い領域とが混在するようにサンプリング間隔がばらつく場合がある。そうすると、測定すべき部位と異なる部位を測定部位として測定してしまい、誤測定や測定もれ等が生じるという問題がある。特に、測定箇所が狭い場合や形状が安定しない場合には、この問題が顕著となる。
FIG. 5A is an explanatory diagram for explaining the sampling interval when the sampling time is constant and the
By the way, when the
そこで、本実施形態では、距離センサ12が所定距離移動するごとに上記相対距離を測定して上記測定断面形状に相当する波形を生成し、この生成波形から測定高さHを算出する。
Therefore, in this embodiment, every time the
以下、本実施形態に係る測定装置10を用いたコネクタ40の各コネクタピン42における圧入状態の検査について、図6〜図9を用いて詳細に説明する。図6は、コネクタ40に対する距離センサ12の走査方向を説明する説明図であり、図6(A)は、上方から基板面31を見た状態を示し、図6(B)は、Y方向から見た断面を拡大して示す。図7は、距離センサ12を高速移動させて一定距離ごとにサンプリングする測定状態を説明する説明図である。図8は、時間の要素が排除された生成波形Sの生成過程の一例を示す説明図であり、図8(A)は、エンコーダ13の測定結果の一部を示し、図8(B)は、一定時間間隔のサンプリングで生成された波形の一部を示し、図8(C)は、横軸が走査位置となるように変換して生成された波形を示す。図9は、生成された生成波形Sの一部を拡大して示す説明図である。なお、図6(A)では、図面左右方向が移動部材21aが直進移動するX方向に相当し、図面上下方向が移動部材22aが直進移動するY方向に相当する。また、図6(A)では、便宜上、各コネクタピン42a〜42cの本数を図3の本数よりも少なく図示している。
Hereinafter, the inspection of the press-fit state in each connector pin 42 of the
制御回路14により測定処理が実施される前に、まず、図6(A)に示すように、検査対象である基板30を、各コネクタピン42aの押圧面45aの測定高さHを測定するための走査線L1、各コネクタピン42bの押圧面45aの測定高さHを測定するための走査線L2、各コネクタピン42cの押圧面45aの測定高さHを測定するための走査線L3のそれぞれに平行となるように、載置面11に載置する。すなわち、各スルーホール32a〜32cの配列方向が距離センサ12の走査方向に平行となるように、基板30を載置面11に載置する。
Before the measurement process is performed by the
この載置状態で、制御回路14により測定処理を開始することで、距離センサ12の走査方向が走査線L1に一致するようにモータドライバ24が制御されて、第2モータ22bの駆動に応じて移動部材22aがY方向に移動する。そして、距離センサ12が上記相対距離を測定可能な状態になり、モータドライバ23が制御されて第1モータ21bの駆動に応じて移動部材21aがX方向への移動を開始する。これにより、図6(B)に例示するように、距離センサ12が走査線L1上を走査される。
In this mounted state, the
このとき、エンコーダ13から入力されるパルス信号のタイミングに応じて、距離センサ12に対して制御回路14により上記測定信号が出力される。これにより、図7に例示するように、一定距離ごとに、距離センサ12により走査線L1上に位置する各物体までの相対距離が測定され、この距離センサ12からの信号が制御回路14に入力されると、この信号に基づいて上記測定断面形状に相当する波形(以下、生成波形Sという)が生成される。なお、図7および図8における符号Tsは、制御回路14から距離センサ12に入力される測定信号の入力タイミングをそれぞれイメージ化したものである。
At this time, the measurement signal is output from the
なお、距離センサ12のサンプリング周期Saについては、センサ移動速度vと押圧面45aの測定対象幅Wの関係により数式化できる。距離センサ12が押圧面45aの測定対象範囲を通過する時間(サンプリング可能な時間)tは、t=W/vであらわされる。測定対象幅Wでのサンプリング個数(=安全率)をNとすると、サンプリング周期Saは、Sa=t/Nで決定される。安全率Nは、センサ応答時間の遅れやばらつきを考慮する必要がある為、10以上あることが望ましい。このため、サンプリング周期Saは、以下の式(1)を参照して設定することができる。
Sa≦W/(v・N) ・・・(1)
Note that the sampling cycle Sa of the
Sa ≦ W / (v · N) (1)
上述のように生成される生成波形Sは、横軸が走査位置となり、時間の要素が排除されて、上記測定断面形状と、相似の関係となる。すなわち、生成波形Sは、距離センサ12を連続的に高速で移動させてもその速度変動が影響しない波形として生成される。なお、制御回路14は、特許請求の範囲に記載の「生成手段」の一例に相当し得る。
In the generated waveform S generated as described above, the horizontal axis is the scanning position, the time element is eliminated, and the measurement cross-sectional shape is similar. That is, the generated waveform S is generated as a waveform that does not affect the speed variation even if the
図8(A)〜(C)を用いてより具体的に説明すると、生成波形Sは、一定時間間隔でサンプリングされることで横軸が時間として生成される波形(図8(B)参照)を、エンコーダ13の測定結果(図8(A)参照)を用いることで、図8(C)に示すように、時間の要素が排除されて横軸が走査位置となるように変換して生成された波形である。また、図8(A)〜(C)からわかるように、距離センサ12により一定時間間隔で測定されたサンプリング測定結果を、エンコーダ13の測定結果に基づいて時間の要素を排除するように変換しても、横軸が走査位置となるように変換された波形を生成することができる。なお、図8(A),(B)では、説明の便宜上、距離センサ12の移動速度vの速度変動を誇張して図示している。
More specifically, with reference to FIGS. 8A to 8C, the generated waveform S is generated by sampling at regular time intervals and the horizontal axis is generated as time (see FIG. 8B). By using the measurement result of the encoder 13 (see FIG. 8A), as shown in FIG. 8C, the time element is eliminated and the horizontal axis is converted to the scanning position. This is the waveform. Further, as can be seen from FIGS. 8A to 8C, the sampling measurement result measured at a certain time interval by the
上述のように生成波形Sが生成されると、制御回路14により、この生成波形Sから各コネクタピン42aの押圧面45aの走査位置に対応する基板面31からの高さに基づいて測定高さHが算出され、この算出結果を用いて各コネクタピン42aの圧入状態が良好であるか否かについて検査される。なお、測定高さHは、その押圧面45aの高さの平均値と、基板面31の高さの平均値との差に基づいて算出されるが、この際、図9に示すように、大きく高さが変動した前後の値とその近辺の値を除く領域(図9の一点鎖線領域S1,S2参照)の値を用いて平均することで、測定高さHの算出精度を向上させることができる。なお、制御回路14は、特許請求の範囲に記載の「算出手段」の一例に相当し得る。
When the generated waveform S is generated as described above, the
続いて、制御回路14によりモータドライバ24が制御されることで、距離センサ12の走査方向が走査線L2に一致するように、第2モータ22bの駆動に応じて移動部材22aがY方向に移動する。そして、制御回路14によりモータドライバ23が制御されて第1モータ21bの駆動に応じて移動部材21aがX方向への移動することで、上記走査線L1の測定時と同様に、上記測定断面形状に相当する波形が時間の要素を排除するように生成される。そして、上記生成波形Sから各コネクタピン42bの押圧面45aの測定高さHが測定され、この測定結果を用いて各コネクタピン42bの圧入状態が良好であるか否かについて検査される。その後、同様に、距離センサ12の走査方向が走査線L3に一致するように移動させた距離センサ12からの信号に基づいて波形が生成されると、この生成波形Sに基づいて、各コネクタピン42cの押圧面45aの測定高さHが測定され、この測定結果を用いて各コネクタピン42cの圧入状態が良好であるか否かについて検査される。
Subsequently, when the
以上説明したように、本実施形態に係る測定装置10では、直交ロボット20により、距離センサ12が基板面31に対して平行であって所定の走査線(L1〜L3)に沿う方向に移動され、エンコーダ13により測定される距離センサ12の移動量に基づいて、距離センサ12が所定距離移動するごとに、測定信号が制御回路14により当該距離センサ12に出力される。そして、距離センサ12により測定される相対距離から求められる基板面31からの高さを縦軸とし走査位置を横軸とする生成波形Sが生成されると、この生成波形Sに基づいて、各コネクタピン42a〜42cの押圧面45aの走査位置に対応する基板面31からの高さから当該押圧面45aの測定高さHが算出される。
As described above, in the measuring
このように、所定距離ごとに上記相対距離が測定されることで生成波形Sが生成されるため、この生成波形Sは、時間の要素が排除されて、上記測定断面形状と、相似の関係となる。すなわち、上記生成波形Sは、距離センサ12を連続的に高速で移動させてもその速度変動が影響しない波形として生成される。
したがって、生成波形Sに基づいて押圧面45a等の測定部位の測定高さHを算出することで、コネクタ40の各押圧面45aの高さを迅速かつ高精度に測定することができる。
Thus, since the generated waveform S is generated by measuring the relative distance for each predetermined distance, the generated waveform S has a similar relationship with the measured cross-sectional shape by eliminating the time element. Become. That is, the generated waveform S is generated as a waveform that does not affect the speed fluctuation even if the
Therefore, by calculating the measurement height H of the measurement site such as the
特に、距離センサ12は、レーザ変位センサであるため、押圧面45a等の測定部位が小さく密集状態であっても、上記相対距離を確実に測定することができる。
In particular, since the
また、測定部位は、基板面31の各スルーホール32a〜32cに圧入される各コネクタピン42a〜42cに設けられた圧入時に押圧される押圧面45aである。このように、押圧面45aの基板面31からの高さを上記測定高さHとして算出することで、この測定高さHに基づいて各コネクタピン42a〜42cの圧入状態を迅速かつ高精度に検査することができる。
Further, the measurement site is a
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る測定装置について図を参照して説明する。図10は、第2実施形態に係る測定装置10の要部を説明する説明図であり、図10(A)は、各走査線L1〜L3が予定の走査方向からずれた状態を示し、図10(B)は、始端側の押圧面45aから基準線Loにおろした垂線の長さY1と、終端側の押圧面45aから基準線Loにおろした垂線の長さY2との演算過程を説明する説明図である。なお、図10(A),(B)では、図面左右方向が移動部材21aが直進移動するX方向に相当し、図面上下方向が移動部材22aが直進移動するY方向に相当する。また、図10(A)では、便宜上、各コネクタピン42a〜42cの本数を図3の本数よりも少なく図示している。
[Second Embodiment]
Next, a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a main part of the measuring
本第2実施形態に係る測定装置10は、上記測定処理の前に走査方向変更処理を実施する点が、上記第1実施形態に係る測定装置と異なる。したがって、第1実施形態の測定装置と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
The
図10(A)に例示するように、各走査線L1〜L3が予定の走査方向である移動部材21aが直進移動するX方向に対して角度θでずれるように、基板30が傾いて載置面11に載置された状態を想定する。このような傾き状態で、X方向(予定の走査方向)に距離センサ12を移動させて計測すると、始端側の押圧面45aは測定できても、終端側の押圧面45aが距離センサ12の測定範囲に入らずに押圧面45aの測定漏れが生じる場合がある。特に、基板30の載置面11に対する載置状態だけでなく、基板30自体の寸法精度等にも影響して上記角度θのずれが生じてしまう。例えば、基板30の載置面11に対する載置状態をカメラ等を用いて撮像し、この撮像画像に基づいて上記角度θを算出することも考えられるが、カメラ等を別途用意する必要があり、測定装置10の製造コストが増大してしまうという問題がある。
As illustrated in FIG. 10A, the
そこで、本実施形態では、上記測定処理を実施する前に、制御回路14により走査方向変更処理を実施して、距離センサ12の走査方向を変更する。この走査方向変更処理について、以下に詳述する。
Therefore, in the present embodiment, before the measurement process is performed, the
制御回路14により走査方向変更処理が開始されると、まず、予定される走査方向、すなわちX方向に平行な基準線Loに対して、X方向にて互いに離間する2つの押圧面45aからおろした垂線の長さが演算される。演算対象は、始端側の押圧面45aから基準線Loにおろした垂線の長さY1と、終端側の押圧面45aから基準線Loにおろした垂線の長さY2とである。
When the scanning direction changing process is started by the
具体的には、垂線の長さY1,Y2は、図10(B)に示すように、その押圧面45aが、基準線Loから一定角度αで移動させた距離センサ12により検出されるまでの当該距離センサ12の移動距離に基づいて、演算される。本実施形態では、一定角度αは、例えば、45°に設定されており、距離センサ12は、制御回路14により制御される直交ロボット20により、一定角度αで移動される。このとき、エンコーダ13により距離センサ12のX方向の移動量がわかるため、始端側の押圧面45aを検出したときのX方向移動量X1と一定角度αとから、垂線の長さY1を演算することができる。また、終端側の押圧面45aを検出したときのX方向移動量X2と一定角度αとから、垂線の長さY2を演算することができる。
Specifically, as shown in FIG. 10B, the lengths Y1 and Y2 of the vertical lines are measured until the
このように垂線の長さY1,Y2が演算されると、垂線の長さの差Y2−Y1と、始端側の押圧面45aと終端側の押圧面45aとのX方向の離間距離X3とに基づいて、上記角度θ(tanθ=(Y2−Y1)/X3)を算出することができる。なお、角度θが大きくなるほど、予定の走査方向にて互いに離間する始端側の押圧面45aと終端側の押圧面45aとから基準線Loにおろした垂線の長さの差Y2−Y1が大きくなる。また、本実施形態では、離間距離X3は予め設定される固定値であり、例えば、80mm程度に設定されている。
When the perpendicular lengths Y1 and Y2 are thus calculated, the perpendicular length difference Y2-Y1 and the separation distance X3 in the X direction between the
そして、このように算出される角度θを0°に近づけるように各走査線L1〜L3を変更することで、上記測定処理を実施する場合でも、載置面11への載置の際の傾き(角度θ)に起因する押圧面45aの測定漏れをなくすことができる。特に、距離センサ12を一定角度αで移動させたY方向移動量(Y1,Y2)もエンコーダ13を用いて測定できるため、角度θを検出するためのセンサ等を別途設ける必要がないので、測定装置10の製造コストの増大を抑制することができる。なお、制御回路14は、特許請求の範囲に記載の「演算手段」および「走査方向変更手段」の一例に相当し得る。
And even when implementing the said measurement process by changing each scanning line L1-L3 so that the angle (theta) calculated in this way may approach 0 degrees, it is the inclination at the time of mounting in the mounting
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
(1)測定部位は、各コネクタピン42a〜42cに設けられる押圧面45aに限らず、各コネクタピン42a〜42cに設けられる他の面であってもよい。また、測定対象は、コネクタ40に限らず、他の実装部品であってもよい。この場合、測定部位は、例えば、実装部品の接続端子であってもよいし、実装部品の筐体の一部であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may actualize as follows.
(1) The measurement site is not limited to the
また、測定装置10により上記測定断面形状と相似の関係となる生成波形Sを生成できるため、測定対象の外形形状を検出することができ、当該測定装置10を実装部品の異品検査や寸法検査等にも適用することができる。
Further, since the generation waveform S having a similar relationship to the measurement cross-sectional shape can be generated by the
(2)測定部位の測定高さHは、基板面31を基準に測定されることに限らず、基板30のうち載置面11に平行な面を基準に測定されてもよい。
(2) The measurement height H of the measurement site is not limited to being measured based on the
(3)距離センサ12として、レーザ変位センサを採用することに限らず、所定の走査線上に位置する物体との相対距離を測定可能なセンサを採用してもよい。
(3) The
(4)移動部材21aのX方向移動量を測定する測定手段として、エンコーダ13を採用することに限らず、他の一方向の移動量を測定可能なセンサを採用してもよい。また、エンコーダ13に代えて、移動部材21aおよび移動部材22aについて、X方向移動量およびY方向移動量の双方を測定可能なセンサを採用してもよい。
(4) The measuring means for measuring the moving amount of the moving
10…測定装置
11…載置面 12…距離センサ 13…エンコーダ(移動量測定手段)
14…制御回路(制御手段,生成手段,算出手段,演算手段,走査方向変更手段)
20…直交ロボット(移動手段)
30…基板 31…基板面(基準面) 32a〜32c…スルーホール
40…コネクタ(実装部品) 42a〜42c…コネクタピン
45a…押圧面(測定部位)
H…測定高さ
L1〜L3…走査線(所定の走査線) Lo…基準線
Y1,Y2…垂線の長さ
DESCRIPTION OF
14 ... Control circuit (control means, generation means, calculation means, calculation means, scanning direction change means)
20 ... Orthogonal robot (moving means)
DESCRIPTION OF
H ... Measurement height L1 to L3 ... Scanning line (predetermined scanning line) Lo ... Reference line Y1, Y2 ... Length of perpendicular line
Claims (4)
入力される測定信号に応じて前記所定の走査線上のいずれかに位置する物体との相対距離を測定する距離センサ(12)と、
前記距離センサを前記基準面に対して平行であって前記所定の走査線に沿う走査方向に移動可能な移動手段(20)と、
前記移動手段により前記距離センサが移動する移動量を測定する移動量測定手段(13)と、
前記移動量測定手段により測定される前記移動量に基づいて前記距離センサが所定距離移動するごとに前記測定信号を前記距離センサに出力する制御手段(14)と、
前記距離センサにより測定される前記相対距離から求められる前記基準面からの高さを縦軸とし走査位置を横軸とする波形(S)を生成する生成手段(14)と、
前記生成手段により生成される前記波形に基づいて、前記測定部位の走査位置に対応する前記基準面からの高さから当該測定部位の前記測定高さを算出する算出手段(14)と、
を備えることを特徴とする測定装置。 It is located on a predetermined scanning line (L1 to L3) with respect to one or more mounting components (40) mounted on the substrate surface (31) of the substrate (30) mounted on the mounting surface (11). A measuring device (10) for measuring a height from a reference plane (31) of a plurality of measurement sites (45a) as a measurement height (H),
A distance sensor (12) for measuring a relative distance to an object located on any one of the predetermined scanning lines in accordance with an input measurement signal;
Moving means (20) that is movable in the scanning direction along the predetermined scanning line, the distance sensor being parallel to the reference plane;
A moving amount measuring means (13) for measuring a moving amount by which the distance sensor is moved by the moving means;
Control means (14) for outputting the measurement signal to the distance sensor each time the distance sensor moves a predetermined distance based on the movement amount measured by the movement amount measurement means;
Generating means (14) for generating a waveform (S) having a vertical axis as a height from the reference plane obtained from the relative distance measured by the distance sensor and a horizontal axis as a scanning position;
Calculation means (14) for calculating the measurement height of the measurement site from the height from the reference plane corresponding to the scanning position of the measurement site based on the waveform generated by the generation unit;
A measuring apparatus comprising:
前記測定部位の少なくとも一部は、前記基板面のスルーホール(32a〜32c)に圧入されるコネクタピン(42a〜42c)に設けられた圧入時に押圧される押圧面(45a)であることを特徴とする請求項1または2に記載の測定装置。 The reference surface is the substrate surface,
At least a part of the measurement site is a pressing surface (45a) pressed at the time of press-fitting provided in connector pins (42a-42c) to be press-fitted into the through holes (32a-32c) of the substrate surface. The measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記複数の測定部位のうち前記予定の走査方向にて互いに離間する2つの測定部位について前記演算手段によりそれぞれ演算された前記垂線の長さの差に基づいて、前記走査方向を変更する走査方向変更手段(14)と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の測定装置。 The distance sensor in which the length (Y1, Y2) of the perpendicular to the reference line (Lo) parallel to the scanning direction planned from the measurement site is moved at a constant angle (α) from the reference line Calculating means (14) for calculating based on the movement distance (X1, X2) of the distance sensor until it is detected by
A scanning direction change that changes the scanning direction based on a difference in length of the perpendiculars calculated by the calculating means for two measurement parts that are separated from each other in the predetermined scanning direction among the plurality of measurement parts. Means (14);
The measuring apparatus according to claim 1, further comprising:
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