JP2023060520A - Base board outline detecting device and base board conveying apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面にメッキ部を有するプリント配線板などの基板の外形を検出するための基板の外形検出装置およびそれを用いた基板搬送装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a substrate contour detecting device for detecting the contour of a board such as a printed wiring board having a plated portion on its surface, and a board conveying apparatus using the same.
例えば、表面にメッキ部を有するプリント配線板などの基板の裏面を、ロボットの吸着ヘッドで吸着して保持し、トレイの所定の位置に基板を搬送して挿入する場合、基板とトレイとの位置合わせに画像処理を使うことが一般的である。そのために、基板の外形を精度よく検出する必要がある。 For example, when the back surface of a board such as a printed wiring board having a plated portion on the surface is held by suction with a suction head of a robot, and the board is transported and inserted into a predetermined position on a tray, the position of the board and the tray may vary. It is common to use image processing in combination. Therefore, it is necessary to accurately detect the outer shape of the substrate.
図5は従来の基板の外形検出方法の一例を説明するための図である。図5に示す例において、51は搬送される基板、52はロボットの吸着ヘッド、53は吸着ヘッド52に設けられた基板51を吸着するための吸着パッド、54-1、54-2は基板51を照明するための照明装置、55は基板51の外形を撮像するためのカメラ、56はカメラ55で撮像した画像を画像処理する画像処理装置、である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a conventional board outline detection method. In the example shown in FIG. 5, 51 is a substrate to be transported, 52 is a suction head of a robot, 53 is a suction pad provided on the
図5に示す例において、吸着ヘッド52に照明装置を設けて基板51のバックライトを用いることができれば、正確な基板51の外形を検出できる。しかしながら、吸着ヘッド52に照明装置を設けることが困難である。そのため、図5に示すように、照明装置54-1、54-2から照射される光が基板51の表面51aで反射し、その反射光をカメラ55で撮像して、撮像した画像を画像処理装置56で画像処理して基板51の外形を検出している(例えば特許文献1参照)。
In the example shown in FIG. 5, if the
図5に示す例では、カメラ55により取得された画像は、基板51の表面にメッキ部などがあるとそのメッキ部で光の反射光が安定せず、画像にばらつきがでる。そのため、図6に示すように、画像のメッキ部にハレーションが存在する。その結果、そのハレーションが存在する画像を画像処理して2値化したときに、図7に示すように、基板の外形(四角形)を正しく検出できない問題があった。
In the example shown in FIG. 5, if the surface of the
本発明に係る基板の外形検出装置は、基板を吸着する吸着パッドを備える吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドの前記基板に対向する表面に設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シートと、前記特定の波長の光を照射する照明装置と、前記波長変換シートで反射された前記他の波長の光のみを透過するレンズフィルタと、前記レンズフィルタを透過した光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された画像を画像処理して前記基板の外形を検出する画像処理装置と、を備える。 A substrate outline detection apparatus according to the present invention includes a suction head having a suction pad for suctioning a substrate, and a surface of the suction head facing the substrate, which converts light of a specific wavelength into light of another wavelength. a wavelength conversion sheet for conversion, a lighting device for irradiating light of the specific wavelength, a lens filter for transmitting only the light of the other wavelength reflected by the wavelength conversion sheet, and a lens filter transmitted through the An imaging device that captures light, and an image processing device that processes an image captured by the imaging device and detects the outer shape of the substrate.
また、本発明に係る基板搬送装置は、上述した基板の外形検出装置を用いた基板搬送装置であって、前記基板の外形検出装置で検出した前記基板の外形に基づき、前記吸着ヘッドで保持した前記基板を、トレイの所定の位置に搬送して挿入する。 Further, a substrate transfer apparatus according to the present invention is a substrate transfer apparatus using the substrate outer shape detection device described above, wherein the substrate is held by the suction head based on the outer shape of the substrate detected by the substrate outer shape detection device. The substrate is transported and inserted into a predetermined position of the tray.
図1は、本発明の一実施形態に係る基板の外形検出装置の構成を説明するための図である。図1に示す一実施形態において、基板の外形検出装置10は、基板1を吸着する吸着パッド2を備える吸着ヘッド3と、吸着ヘッド3の基板1に対向する表面3aに設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シート4と、特定の波長の光を照射する照明装置5-1、5-2と、波長変換シート4で反射された他の波長の光のみを透過するレンズフィルタ6と、レンズフィルタ6を透過した光を撮像する撮像装置7と、撮像装置7で撮像された画像を画像処理して基板1の外形を検出する画像処理装置8と、を備えている。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a board outline detection apparatus according to an embodiment of the present invention. In one embodiment shown in FIG. 1, a substrate
図1に示す本発明の一実施形態において、基板1としては、例えば、出荷予定のトレイの所定位置に配置される、出荷前の最終形態のプリント配線板などが対象となる。吸着パッド2を備える吸着ヘッド3は、例えば、工業用ロボットのアーム先端に設けられる。吸着パッド2は、基板1を吸着保持するためのもので、例えば真空吸着パッドなどを用いることができる。撮像装置7としては、通常のカメラなどを用いることができる。画像処理装置8としては、市販の画像処理装置を用いることができる。
In one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the
図1に示す一実施形態において、本発明の基板の外形検出装置の特徴は、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シート4、特定の波長の光を照射する照明装置5および波長変換シート4で反射された他の波長の光のみを透過するレンズフィルタ6を用いる点にある。波長変換シート4、照明装置5-1、5-2およびレンズフィルタ6の使用およびその原理は、従来から知られている。しかし、これらの原理を、基板の外形検出装置などに適用する事例はない。
In one embodiment shown in FIG. 1, the features of the substrate contour detection apparatus of the present invention are: a
図1に示す一実施形態において、波長変換シート4は、照射されて入射された特定の波長の光を他の波長の光に変換して反射光として出射する機能を有する。例えば、青色の光(波長:430-490nm)を赤色の光(波長:640-770nm)に変換する機能を有する波長変換シートを使用することができる。照明装置5-1、5-2は、特定の波長の光を出射する。例えば、青色の光(波長:430-490nm)を出射する青色LEDバー照明を使用することができる。レンズフィルタ6は、波長変換シート4で反射された他の波長の反射光のみを透過する機能を有する。例えば、赤色の波長の光(波長:640-770nm)のみ透過させて、青色の波長の光(波長:430-490nm)はカットするレンズフィルタ6を用いることができる。
In one embodiment shown in FIG. 1, the
上述した構成の本発明の基板の外形検出装置によれば、特定の波長の光を青色の光とし、波長変換シート4で変換される他の波長の光を赤色の光とした場合、まず、照明装置5-1、5-2から青色の光Bが波長変換シート4および基板1に照射される。波長変換シート4に入射した青色の光Bは、波長変換シート4で反射して、赤色の反射光Rとして基板1を通過してレンズフィルタ6に入射する。一方、基板1に入射した青色の光Bは、基板1で反射して、青色の反射光Bとしてレンズフィルタ6に入射する。その結果、レンズフィルタ6に入射する光は、図2に示すように、基板1の部分(メッキ部を含む配線など)を示す青色の光と基板1の外側の部分を示す赤色の光から構成される。ここで、レンズフィルタ6は赤色の光のみを透過するため、レンズフィルタ6を透過後に撮像装置7で撮像した画像は、図3に示すように、基板1の部分は光が透過せず黒色となり、基板1の外側の部分は赤色となる。たとえ、基板1の表面にメッキ部があったとしても、その部分もすべて黒色となる。その後、撮像装置7で撮像した例えば256階調のデジタル画像に対し、しきい値となる階調の値(黒色と赤色との中間の値)を定めて画像処理装置8で2値化することで、図4に示すように、基板1の外形を検出することができる。
According to the board outline detection apparatus of the present invention configured as described above, when light of a specific wavelength is blue light and light of another wavelength converted by the
本発明の基板の外形検出装置によれば、基板1の外形を、基板1の裏側からの反射光のみ(バックライト)で検出することができるため、基板1の外形を精度よく検出することが可能となる。
According to the substrate outline detection apparatus of the present invention, the outline of the
本発明の基板の外形検出装置の好適な実施形態は以下の通りである。まず、特定の波長の光が青色の光であり、他の波長の光が赤色の光であることがある。これは、実際の装置で使用した波長変換シート4およびレンズフィルタ6の構成に基づいている。もちろん、特定の波長の光の色および変換後の他の波長の光の色は、上記構成に限定されるものではなく、異なる色であっても本発明を達成することはできる。
A preferred embodiment of the board contour detection apparatus of the present invention is as follows. First, light of a particular wavelength may be blue light and light of other wavelengths may be red light. This is based on the configurations of the
また、基板がメッキ部を有するプリント配線板であることがある。これは、従来の基板の外形検出装置では、メッキ部があるプリント配線板の外形を正確に検出できておらず、本発明の基板の外形検出装置が有効に利用できる対象であるためである。 Also, the substrate may be a printed wiring board having a plated portion. This is because the conventional board contour detection device cannot accurately detect the contour of a printed wiring board having a plated portion, and the board contour detection device of the present invention can be effectively used.
ここで、基板の形態の違いによる反射光への影響として、以下の事例が考えられ:
1)基板表面のレジストの種類の相違による色彩の差異;
2)基板表面のメッキの種類(例えば、金、ニッケル、銅等)によるハレーション;
3)基板表面に実装部品がある場合は、部品の種類・形状による反射光;
本発明は、これらの反射光への影響がある基板種類全ての表面状態の差異に対応可能である。
Here, the following cases can be considered as examples of the influence on the reflected light due to the difference in the shape of the substrate:
1) Differences in color due to differences in the type of resist on the substrate surface;
2) halation due to the type of plating on the substrate surface (e.g., gold, nickel, copper, etc.);
3) When there are mounted parts on the board surface, reflected light due to the type and shape of the parts;
The present invention can deal with differences in surface conditions of all types of substrates that affect reflected light.
さらに、基板の形状については、上述した実施形態では4角形としたが、これに限定されるものではなく、多角形、円弧・楕円を含む形状等に対応可能であり、数学式で表すことが出来る全ての形状に対応可能である。 Furthermore, although the shape of the substrate is a quadrangle in the above-described embodiment, it is not limited to this. It can correspond to all possible shapes.
さらに、照明装置を複数用い、複数の照明装置が基板の周囲に等間隔に配置されていることがある。ここで、等間隔とは、図1に示すように2個の照明装置5-1、5-2であれば、基板の周囲に180°の間隔で、3個の照明装置であれば、基板の周囲に120°の間隔で、4個の照明装置であれば、基板の周囲に90°の間隔で配置することを意味する。これは、本発明の基板の外形検出装置において、波長変換シートに照射する照明装置からの光がより均一になり、外形検出の精度をより向上させることができるためである。なお、照明装置に関しては、上述したような複数の照明装置の等間隔の配置以外に、リング形状の照明を適用することも有効である。 Furthermore, a plurality of lighting devices may be used, and the plurality of lighting devices may be arranged at equal intervals around the substrate. As shown in FIG. 1, equidistant spacing means 180° spacing around the substrate for two lighting devices 5-1 and 5-2, and 180° spacing around the substrate for three lighting devices. at 120° intervals around the substrate, and four lighting devices at 90° intervals around the substrate. This is because, in the board outline detection apparatus of the present invention, the light from the illumination device that irradiates the wavelength conversion sheet becomes more uniform, and the accuracy of outline detection can be further improved. As for the illumination devices, it is also effective to apply ring-shaped illumination instead of arranging a plurality of illumination devices at regular intervals as described above.
さらにまた、照明装置がバー照明であることがある。これは、本発明の基板の外形検出装置において、波長変換シートに照射する照明装置からの光(複数の場合は各照明装置からの光)がより均一になり、外形検出の精度をより向上させることができるためである。 Furthermore, the lighting device may be a bar lighting. This makes the light from the lighting devices (in the case of a plurality of lighting devices, the light from each lighting device) irradiated to the wavelength conversion sheet more uniform in the substrate contour detection device of the present invention, thereby further improving the precision of contour detection. because it can
本発明に係る基板の外形検出装置は、吸着治具で搬送をする全ての対象物に関して、高精度位置合わせ(事例として±0.03mm)が必要である場合に、効果的に適用することができる。 The substrate outline detection apparatus according to the present invention can be effectively applied when high-precision alignment (±0.03 mm as an example) is required for all objects to be transported by a suction jig. can.
また、本発明に係る基板搬送装置では、上述した基板の外形検出装置を用い、基板の外形検出装置で検出した基板の外形に基づき、吸着ヘッドで保持した基板を、トレイの所定の位置に搬送して挿入する。本発明に係る基板搬送装置では、搬送する基板の外形を正確に求めた状態で、基板をトレイの所定の位置に搬送して挿入することができるため、基板の搬送を精度よく行うことができる。 Further, in the substrate transfer apparatus according to the present invention, the above-described substrate outer shape detection device is used, and the substrate held by the suction head is transferred to a predetermined position on the tray based on the outer shape of the substrate detected by the substrate outer shape detection device. to insert. In the substrate transfer apparatus according to the present invention, the substrate to be transferred can be transferred and inserted into the predetermined position of the tray in a state in which the outer shape of the substrate to be transferred is accurately determined, so that the substrate can be transferred with high accuracy. .
1 基板
2 吸着パッド
3 吸着ヘッド
3a 表面
4 波長変換シート
5-1、5-2 照明装置
6 レンズフィルタ
7 撮像装置
8 画像処理装置
10 基板の外形検出装置
1
Claims (6)
前記吸着ヘッドの前記基板に対向する表面に設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シートと、
前記特定の波長の光を照射する照明装置と、
前記波長変換シートで反射された前記他の波長の光のみを透過するレンズフィルタと、
前記レンズフィルタを透過した光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された画像を画像処理して前記基板の外形を検出する画像処理装置と、
を備えることを特徴とする基板の外形検出装置。 a suction head provided with a suction pad for sucking the substrate;
a wavelength conversion sheet for converting light of a specific wavelength into light of another wavelength, provided on a surface of the suction head facing the substrate;
a lighting device that emits light of the specific wavelength;
a lens filter that transmits only the light of the other wavelength reflected by the wavelength conversion sheet;
an imaging device that captures light transmitted through the lens filter;
an image processing device that processes an image captured by the imaging device to detect the outer shape of the substrate;
A circuit board outline detection device comprising:
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