JP2628378B2 - トラツキング方法 - Google Patents
トラツキング方法Info
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- JP2628378B2 JP2628378B2 JP18515489A JP18515489A JP2628378B2 JP 2628378 B2 JP2628378 B2 JP 2628378B2 JP 18515489 A JP18515489 A JP 18515489A JP 18515489 A JP18515489 A JP 18515489A JP 2628378 B2 JP2628378 B2 JP 2628378B2
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- pattern
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、プリント基板上に指定されたスルーホール
の位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関
し、例えば、電話回線等の接続、切断を自動化すること
を目的とし、外部指令によって動作するロボット機構
（二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット等）とそれに取りつけられた
接続用ピン及び一次元等のレーザセンサによって位置を
計測する位置計測部から構成され、指定されたスルーホ
ールの位置を探索する際、レーザ光の反射光量よりレー
ザセンサにおいて検出されるスルーホール信号とパター
ンからの反射信号と基板面からの反射信号とによって探
索位置を計測し、探索経路をレーザ軌跡が離脱して基板
面からの反射信号を検出した際には、プリントパターン
上からずれたと判断し、直前のスルーホールの中心位置
を計測し、この中心位置を基準として再びプリントパタ
ーン上を探索するトラッキング方法に関する。
の位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関
し、例えば、電話回線等の接続、切断を自動化すること
を目的とし、外部指令によって動作するロボット機構
（二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット等）とそれに取りつけられた
接続用ピン及び一次元等のレーザセンサによって位置を
計測する位置計測部から構成され、指定されたスルーホ
ールの位置を探索する際、レーザ光の反射光量よりレー
ザセンサにおいて検出されるスルーホール信号とパター
ンからの反射信号と基板面からの反射信号とによって探
索位置を計測し、探索経路をレーザ軌跡が離脱して基板
面からの反射信号を検出した際には、プリントパターン
上からずれたと判断し、直前のスルーホールの中心位置
を計測し、この中心位置を基準として再びプリントパタ
ーン上を探索するトラッキング方法に関する。
本発明はプリント基板上の指定されたスルーホールの
位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関し、
さらに具体的には、ロボット機構と位置計測部とを組み
合わせて、決められた位置から指定されたスルーホール
位置を探索する際、探索経路を離脱して基板面からの反
射信号を検出した際には、プリントパターン上からずれ
たと判断し、直前のスルーホールの中心位置を計測し、
この中心位置を基準として再びプリントパターン上を探
索することを特徴とするトラッキング方法に関する。
位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関し、
さらに具体的には、ロボット機構と位置計測部とを組み
合わせて、決められた位置から指定されたスルーホール
位置を探索する際、探索経路を離脱して基板面からの反
射信号を検出した際には、プリントパターン上からずれ
たと判断し、直前のスルーホールの中心位置を計測し、
この中心位置を基準として再びプリントパターン上を探
索することを特徴とするトラッキング方法に関する。
従来のパターン探索のためのトラッキング方法は、対
象とするプリント基板上に位置ずれ検出用マーキングを
行ない、そのマークを検出することにより位置修正を行
なうのが一般的である。第７図は従来方式としてのマー
キング法によるトラッキング方法の原理説明図である。
第７図において１は所定のパターンであり、マトリック
スボード（MB）上に印刷された金等による金属めっき層
である。３は穴の部分を示し、マトリックスボード（M
B）に対して貫通穴として形成されている。２は検出用
マーキングを示し、光に対する反射率の良い白ペイント
等がその上部に塗布されている。第７図に図示されたよ
うに、マーキング法によるトラッキング方法では対象と
するパターン１の上下両側にトラッキング用の検出用マ
ーキング２を印刷しておく。二次元Ｘ−Ｙ軸ロボットが
パターン上を移動して半導体レーザよりのレーザ光線を
照射しながら、パターン探索のためのトラッキングを行
なうが、パターンよりのレーザ光の反射光をセンサによ
って検出し、レーザの軌跡がどの方向にずれたかを判断
し、位置の修正を行なう。例えば、第７図において、レ
ーザの軌跡の内、（イ）の軌跡は正しいレーザの軌跡を
示しているが上方向にずれた場合には例えば（ロ）に示
す軌跡となり、下方向にずれた場合には例えば（ハ）に
示す軌跡となる。従って、（ロ）及び（ハ）のような軌
跡を通過した場合には検出用マーキング２よりの反射光
をセンサにより検出すると、どちらの方向にずれている
かの判断ができ、位置の修正を行なうことができる。
象とするプリント基板上に位置ずれ検出用マーキングを
行ない、そのマークを検出することにより位置修正を行
なうのが一般的である。第７図は従来方式としてのマー
キング法によるトラッキング方法の原理説明図である。
第７図において１は所定のパターンであり、マトリック
スボード（MB）上に印刷された金等による金属めっき層
である。３は穴の部分を示し、マトリックスボード（M
B）に対して貫通穴として形成されている。２は検出用
マーキングを示し、光に対する反射率の良い白ペイント
等がその上部に塗布されている。第７図に図示されたよ
うに、マーキング法によるトラッキング方法では対象と
するパターン１の上下両側にトラッキング用の検出用マ
ーキング２を印刷しておく。二次元Ｘ−Ｙ軸ロボットが
パターン上を移動して半導体レーザよりのレーザ光線を
照射しながら、パターン探索のためのトラッキングを行
なうが、パターンよりのレーザ光の反射光をセンサによ
って検出し、レーザの軌跡がどの方向にずれたかを判断
し、位置の修正を行なう。例えば、第７図において、レ
ーザの軌跡の内、（イ）の軌跡は正しいレーザの軌跡を
示しているが上方向にずれた場合には例えば（ロ）に示
す軌跡となり、下方向にずれた場合には例えば（ハ）に
示す軌跡となる。従って、（ロ）及び（ハ）のような軌
跡を通過した場合には検出用マーキング２よりの反射光
をセンサにより検出すると、どちらの方向にずれている
かの判断ができ、位置の修正を行なうことができる。
ここでこのようなトラッキング方法を適用する技術に
ついて説明する。第８図は、エポキシもしくはセラミッ
クス等の材質により形成されるマトリックスボード（M
B）上のマトリックスパターン１の形状を概略的に示し
ている。第８図中のパターン１は第７図に図示したパタ
ーン１或いは本発明のトラッキング方法を適用するパタ
ーンに対応している。第８図のマトリックスボードは例
えば180mm×105mmの寸法であり、その中に直径約900μ
ｍの貫通穴（スルーホール）を有するパターン１が形成
されており、かつこのパターンは金等による金属層がめ
っきされている。この第８図に図示されたマトリックス
ボード（MB）４はさらに実際には第９図に図示される如
く、約300枚所定の間隔で同じくマトリックス状に配置
されている。即ち、第９図はマトリックスボードの配置
構成図を図示している。さらに二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット
５が第９図内に図示される如く配置され、Ｘ軸およびＹ
軸方向に高速で移動することができるようになされてお
り、粗く所定のマトリックスボード（MB）４を選択後、
トラッキング方法によりパターン１を照射されたレーザ
光線の反射をセンサで検出しながら追跡する。二次元Ｘ
−Ｙ軸ロボット５にはピン６が取り付けられており、所
定の指定穴の探索が終了した時点で、その指定穴に対し
てピンを挿入する動作を行なうことになる。このような
マトリックスボードの配置構成はさらに具体的には二階
層に構成されていて、導電性のピン６を指定穴に挿入す
ると所望の電話回線間が接続されることになり、このピ
ンを抜いて別の指定穴に挿入すれば先の電話回線間は切
断され、別の電話回線間が接続されるという動作を行な
うことになる。このように二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット５を
使用して正しく指定穴のトラッキングと中心位置の位置
決めを行なうわけであるが、マトリックスボード自体が
経時変化等の事情により撓んでしまったり、歪んでいた
り或いは傾いていたりすることがあり、一方指定穴の直
径は約900μｍであり、許容誤差は各単体の誤差を考え
ると、±350μｍ程度であることから、パターン１上を
正確に追跡するトラッキング方法及び中心位置の決定方
法が必要であった。従って、従来方式のトラッキング方
法としては前述の如きマーキング法によるトラッキング
方法が実施されていた。
ついて説明する。第８図は、エポキシもしくはセラミッ
クス等の材質により形成されるマトリックスボード（M
B）上のマトリックスパターン１の形状を概略的に示し
ている。第８図中のパターン１は第７図に図示したパタ
ーン１或いは本発明のトラッキング方法を適用するパタ
ーンに対応している。第８図のマトリックスボードは例
えば180mm×105mmの寸法であり、その中に直径約900μ
ｍの貫通穴（スルーホール）を有するパターン１が形成
されており、かつこのパターンは金等による金属層がめ
っきされている。この第８図に図示されたマトリックス
ボード（MB）４はさらに実際には第９図に図示される如
く、約300枚所定の間隔で同じくマトリックス状に配置
されている。即ち、第９図はマトリックスボードの配置
構成図を図示している。さらに二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット
５が第９図内に図示される如く配置され、Ｘ軸およびＹ
軸方向に高速で移動することができるようになされてお
り、粗く所定のマトリックスボード（MB）４を選択後、
トラッキング方法によりパターン１を照射されたレーザ
光線の反射をセンサで検出しながら追跡する。二次元Ｘ
−Ｙ軸ロボット５にはピン６が取り付けられており、所
定の指定穴の探索が終了した時点で、その指定穴に対し
てピンを挿入する動作を行なうことになる。このような
マトリックスボードの配置構成はさらに具体的には二階
層に構成されていて、導電性のピン６を指定穴に挿入す
ると所望の電話回線間が接続されることになり、このピ
ンを抜いて別の指定穴に挿入すれば先の電話回線間は切
断され、別の電話回線間が接続されるという動作を行な
うことになる。このように二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット５を
使用して正しく指定穴のトラッキングと中心位置の位置
決めを行なうわけであるが、マトリックスボード自体が
経時変化等の事情により撓んでしまったり、歪んでいた
り或いは傾いていたりすることがあり、一方指定穴の直
径は約900μｍであり、許容誤差は各単体の誤差を考え
ると、±350μｍ程度であることから、パターン１上を
正確に追跡するトラッキング方法及び中心位置の決定方
法が必要であった。従って、従来方式のトラッキング方
法としては前述の如きマーキング法によるトラッキング
方法が実施されていた。
従来、電話回線の接続、切断のためのマトリックスボ
ード上におけるピンの抜き差しは人手を介して行なわれ
ていることが多かったが、従来のマーキング法、或いは
本発明によるトラッキング方法を適用することにより、
二次元Ｘ−Ｙ軸ロボットとレーザセンサにより、自動化
してしかも正確に行なうことができる。
ード上におけるピンの抜き差しは人手を介して行なわれ
ていることが多かったが、従来のマーキング法、或いは
本発明によるトラッキング方法を適用することにより、
二次元Ｘ−Ｙ軸ロボットとレーザセンサにより、自動化
してしかも正確に行なうことができる。
しかるに、従来方式によるトラッキング方法では検出
用のマーキングパターンを予め所定のパターン上に印刷
付加する必要があった。しかも対象パターンの両側にマ
ーキングパターンを配置しなければならないためコスト
高になるという問題点があった。また、マーキングパタ
ーンを余分に配置するため、所望のパターン間隔にも制
限が生じ、パターン配置のための集積密度が制限される
という問題点があった。
用のマーキングパターンを予め所定のパターン上に印刷
付加する必要があった。しかも対象パターンの両側にマ
ーキングパターンを配置しなければならないためコスト
高になるという問題点があった。また、マーキングパタ
ーンを余分に配置するため、所望のパターン間隔にも制
限が生じ、パターン配置のための集積密度が制限される
という問題点があった。
本発明は、レーザセンサの反射光量のデータに基づい
てパターンから離脱したことを判別し、直前のスルーホ
ールの中心位置を計測し、計測されたスルーホールの中
心位置を基準として再びプリントパターン上を探索する
トラッキング方法を提供することを目的とする。さらに
具体的には、本発明は一次元等のレーザセンサの距離信
号及び光強度信号を用いて、穴の位置並びにパターン上
か、或いは基板上かを判定し、基板上と判定された時
に、パターン上から離脱した直前の穴の位置まで戻り、
パターン上の探索を再開するトラッキング方法を提供す
ることを目的とする。
てパターンから離脱したことを判別し、直前のスルーホ
ールの中心位置を計測し、計測されたスルーホールの中
心位置を基準として再びプリントパターン上を探索する
トラッキング方法を提供することを目的とする。さらに
具体的には、本発明は一次元等のレーザセンサの距離信
号及び光強度信号を用いて、穴の位置並びにパターン上
か、或いは基板上かを判定し、基板上と判定された時
に、パターン上から離脱した直前の穴の位置まで戻り、
パターン上の探索を再開するトラッキング方法を提供す
ることを目的とする。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。即
ち、本発明は外部指令によつて動作するロボット機構
と、レーザセンサによって位置を計測する位置計測部か
ら構成され、 周囲にプリントパターンが配置されかつ前記周囲のプ
リントパターン同士が直線のプリントパターンで結合さ
れた所定のスルーホールの列を有するプリント基板上の
指定されたスルーホールの位置を検出するトラッキング
方法において、 指定されたスルーホールの位置を探索する際、レーザ
光の反射光量よりレーザセンサにおいて検出されるスル
ーホール信号と、前記プリントパターンからの反射信号
と、前記プリント基板面からの反射信号、とによって前
記プリント基板上の探索位置を計測し、レーザ軌跡が一
定距離進み前記所定のスルーホールの列上を離脱して前
記プリント基板面からの反射信号を検出した際には、前
記プリントパターン上からずれたと判断し、直前のスル
ーホールの中心位置を計測し、計測された前記スルーホ
ールの中心位置を基準として再び修正されたレーザ軌跡
が前記一定距離進み前記プリントパターン上を探索し
て、前記レーザ軌跡が探索経路を離脱しても前記修正さ
れたレーザ軌跡によって再び前記プリントパターン上を
探索することを特徴とするトラッキング方法としての構
成を有する。
ち、本発明は外部指令によつて動作するロボット機構
と、レーザセンサによって位置を計測する位置計測部か
ら構成され、 周囲にプリントパターンが配置されかつ前記周囲のプ
リントパターン同士が直線のプリントパターンで結合さ
れた所定のスルーホールの列を有するプリント基板上の
指定されたスルーホールの位置を検出するトラッキング
方法において、 指定されたスルーホールの位置を探索する際、レーザ
光の反射光量よりレーザセンサにおいて検出されるスル
ーホール信号と、前記プリントパターンからの反射信号
と、前記プリント基板面からの反射信号、とによって前
記プリント基板上の探索位置を計測し、レーザ軌跡が一
定距離進み前記所定のスルーホールの列上を離脱して前
記プリント基板面からの反射信号を検出した際には、前
記プリントパターン上からずれたと判断し、直前のスル
ーホールの中心位置を計測し、計測された前記スルーホ
ールの中心位置を基準として再び修正されたレーザ軌跡
が前記一定距離進み前記プリントパターン上を探索し
て、前記レーザ軌跡が探索経路を離脱しても前記修正さ
れたレーザ軌跡によって再び前記プリントパターン上を
探索することを特徴とするトラッキング方法としての構
成を有する。
本発明はプリント基板上の指定されたスルーホールの
位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関し、
外部指令によって動作するロボット（二次元Ｘ−Ｙ軸ロ
ボット等）機構と一次元等のレーザセンサによって位置
を計測する位置計測部から構成され、指定されたスルー
ホールの位置を探索する際、金属パターン上であるか、
マトリックスボード等の基板上であるか或いは穴の位置
であるかをレーザ光の反射光量よりレーザセンサにおい
て検出される距離信号と光強度信号によって判別し、基
板上であるという中間レベルの光強度信号が検出された
場合には、直ちにパターン上からずれたとものと判断
し、直前の穴の位置に戻り、かつその穴の中心位置の位
置計測を、レーザ光を穴の中心と思われる位置でＸ軸、
Ｙ軸方向に移動し、エッジを検出することで中間点の穴
の中心位置として検出し、再びこの穴の中心位置からパ
ターン上の探索を再開するトラッキング方法としての動
作を行なっている。
位置を正確に検出するためのトラッキング方法に関し、
外部指令によって動作するロボット（二次元Ｘ−Ｙ軸ロ
ボット等）機構と一次元等のレーザセンサによって位置
を計測する位置計測部から構成され、指定されたスルー
ホールの位置を探索する際、金属パターン上であるか、
マトリックスボード等の基板上であるか或いは穴の位置
であるかをレーザ光の反射光量よりレーザセンサにおい
て検出される距離信号と光強度信号によって判別し、基
板上であるという中間レベルの光強度信号が検出された
場合には、直ちにパターン上からずれたとものと判断
し、直前の穴の位置に戻り、かつその穴の中心位置の位
置計測を、レーザ光を穴の中心と思われる位置でＸ軸、
Ｙ軸方向に移動し、エッジを検出することで中間点の穴
の中心位置として検出し、再びこの穴の中心位置からパ
ターン上の探索を再開するトラッキング方法としての動
作を行なっている。
第１図に本発明によるトラッキング方法の動作説明図
を図示する。ここで、第１図（ａ）は所定のパターン１
上をレーザ軌跡７が、所定の穴３の中心点を通過しなが
ら正常にトラッキングしている状態、即ち二次元Ｘ−Ｙ
軸ロボット等のロボット機構が正しい移動を行なってい
る状態における、位置計測部におけるレーザセンサにお
いて検出された距離信号波形８と光強度信号波形９を図
示している。レーザの軌跡７が第１図（ａ）に図示した
如く、パターン上か穴の位置にあるかによって、レーザ
光の反射率が異なるため、レーザセンサによって受信さ
れる２つの信号、即ち距離信号８と光強度信号９が得ら
れるわけである。穴３はプリント基板上に貫通穴（スル
ーホール）等として形成され、その周辺に金等の金属層
をめっきされたパターン１が構成されており、レーザ光
によってパターン上を探索しながら目的とする指定穴
（基準穴，指定差点穴）を抽出できるわけである。従っ
て、レーザの軌跡７が正確にパターンと穴の上を通れ
ば、第１図（ａ）に図示されたような距離信号８及び光
強度信号９が抽出できることになる。
を図示する。ここで、第１図（ａ）は所定のパターン１
上をレーザ軌跡７が、所定の穴３の中心点を通過しなが
ら正常にトラッキングしている状態、即ち二次元Ｘ−Ｙ
軸ロボット等のロボット機構が正しい移動を行なってい
る状態における、位置計測部におけるレーザセンサにお
いて検出された距離信号波形８と光強度信号波形９を図
示している。レーザの軌跡７が第１図（ａ）に図示した
如く、パターン上か穴の位置にあるかによって、レーザ
光の反射率が異なるため、レーザセンサによって受信さ
れる２つの信号、即ち距離信号８と光強度信号９が得ら
れるわけである。穴３はプリント基板上に貫通穴（スル
ーホール）等として形成され、その周辺に金等の金属層
をめっきされたパターン１が構成されており、レーザ光
によってパターン上を探索しながら目的とする指定穴
（基準穴，指定差点穴）を抽出できるわけである。従っ
て、レーザの軌跡７が正確にパターンと穴の上を通れ
ば、第１図（ａ）に図示されたような距離信号８及び光
強度信号９が抽出できることになる。
一方、第１図（ｂ）はレーザ軌跡71がパターン１上で
ずれた時の移動状態について、それぞれ同様にレーザセ
ンサにおける距離信号波形81と光強度信号波形91とを図
示している。第１図（ｂ）において11,12,13,14,15は所
定のパターンにおける特に穴とその周辺部の金属パター
ン部分を指示する参照番号であるが、第１図（ｂ）にお
いて図示されるように、レーザの軌跡71はパターン部分
11,12を通過している時は正常な移動となっているが、
パターン部分13では既に穴の中心位置からわずかにずれ
ており、パターン部分14では大きくずれ、ついにパター
ン部分14を通過した直後には金属パターン上を離脱して
しまい、レーザの軌跡71は基板部分上を移動し、パター
ン部分15では穴の中を通過できず対応する距離信号81は
ハイレベルを維持し、同様に光強度信号も穴の位置情報
を完全に失なっている。ここで特に注目してみたいのは
レーザの軌跡71が基板上をトラッキングしている時であ
る。即ち対応する距離信号は、レーザの軌跡が基板上の
場合はハイレベルであり、一方の光強度信号は中間レベ
ルとして表示されることになるわけである。このように
第１図（ｂ）では、何らかの経時変化等の理由でマトリ
ックスボード（MB）が変形したり、撓んだり、曲げられ
ていたりした場合において、レーザの軌跡がずれた場合
のレーザの軌跡71に対応する２つの信号波形を示してい
る。第１図（ｂ）に図示するように、レーザ光の軌跡が
上方向にずれと距離信号81及び光強度信号91に変化が現
われる。第１図（ｂ）に示す距離信号波形81により穴の
位置を計測し、光強度信号波形91により穴、パターン、
或いは基板上にいるかの判別を行なう。距離信号波形81
によってレベルが低い部分（ローレベル）が穴であると
判断し、しかもその中間点の座標を計算すると、その中
間点を通ってＸ軸と直角なＹ軸方向に移動すれば穴の中
心位置を計測できることになる。一方、光強度信号波形
91の中で高レベル（ハイレベル）がパターン上、中間レ
ベルが基板上、低レベル（ローレベル）が穴と判別され
るわけである。次に第２図を参照して、本発明によるト
ラッキング方法におけるレーザ軌跡71の修正方法を説明
する。即ち、第２図は本発明によるレーザ軌跡の修正方
法の説明図である。第２図において、それぞれ第１図
（ｂ）の各部分と対応する部分には同一の参照番号を付
している。第２図においてずれたレーザ軌跡71がパター
ン部分14を通過して基板上を移動することによって光強
度信号波形91において、図示されるように、中間レベル
が検出された時、パターン上からずれたと判断して、直
前の穴、即ち第２図においてパターン部分14の穴の位置
に戻ることになる。そして穴14の位置において、レーザ
光をＸ軸及びＹ軸方向に移動して、円形穴のエッジの位
置を検出することで、中心点の位置を計測する。計測さ
れた穴の中心位置より再びパターン上を修正されたレー
ザ軌跡72に図示されるように探索する。このように、一
度パターンを離脱してレーザ軌跡がずれた場合には直ち
にその位置情報を２つの信号から検出して、直前の穴の
位置にもどるというフィードバック動作を行ない、常に
穴の中心位置を検知しながら、二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット
等のロボット機構を移動させる、トラッキング方法であ
る。
ずれた時の移動状態について、それぞれ同様にレーザセ
ンサにおける距離信号波形81と光強度信号波形91とを図
示している。第１図（ｂ）において11,12,13,14,15は所
定のパターンにおける特に穴とその周辺部の金属パター
ン部分を指示する参照番号であるが、第１図（ｂ）にお
いて図示されるように、レーザの軌跡71はパターン部分
11,12を通過している時は正常な移動となっているが、
パターン部分13では既に穴の中心位置からわずかにずれ
ており、パターン部分14では大きくずれ、ついにパター
ン部分14を通過した直後には金属パターン上を離脱して
しまい、レーザの軌跡71は基板部分上を移動し、パター
ン部分15では穴の中を通過できず対応する距離信号81は
ハイレベルを維持し、同様に光強度信号も穴の位置情報
を完全に失なっている。ここで特に注目してみたいのは
レーザの軌跡71が基板上をトラッキングしている時であ
る。即ち対応する距離信号は、レーザの軌跡が基板上の
場合はハイレベルであり、一方の光強度信号は中間レベ
ルとして表示されることになるわけである。このように
第１図（ｂ）では、何らかの経時変化等の理由でマトリ
ックスボード（MB）が変形したり、撓んだり、曲げられ
ていたりした場合において、レーザの軌跡がずれた場合
のレーザの軌跡71に対応する２つの信号波形を示してい
る。第１図（ｂ）に図示するように、レーザ光の軌跡が
上方向にずれと距離信号81及び光強度信号91に変化が現
われる。第１図（ｂ）に示す距離信号波形81により穴の
位置を計測し、光強度信号波形91により穴、パターン、
或いは基板上にいるかの判別を行なう。距離信号波形81
によってレベルが低い部分（ローレベル）が穴であると
判断し、しかもその中間点の座標を計算すると、その中
間点を通ってＸ軸と直角なＹ軸方向に移動すれば穴の中
心位置を計測できることになる。一方、光強度信号波形
91の中で高レベル（ハイレベル）がパターン上、中間レ
ベルが基板上、低レベル（ローレベル）が穴と判別され
るわけである。次に第２図を参照して、本発明によるト
ラッキング方法におけるレーザ軌跡71の修正方法を説明
する。即ち、第２図は本発明によるレーザ軌跡の修正方
法の説明図である。第２図において、それぞれ第１図
（ｂ）の各部分と対応する部分には同一の参照番号を付
している。第２図においてずれたレーザ軌跡71がパター
ン部分14を通過して基板上を移動することによって光強
度信号波形91において、図示されるように、中間レベル
が検出された時、パターン上からずれたと判断して、直
前の穴、即ち第２図においてパターン部分14の穴の位置
に戻ることになる。そして穴14の位置において、レーザ
光をＸ軸及びＹ軸方向に移動して、円形穴のエッジの位
置を検出することで、中心点の位置を計測する。計測さ
れた穴の中心位置より再びパターン上を修正されたレー
ザ軌跡72に図示されるように探索する。このように、一
度パターンを離脱してレーザ軌跡がずれた場合には直ち
にその位置情報を２つの信号から検出して、直前の穴の
位置にもどるというフィードバック動作を行ない、常に
穴の中心位置を検知しながら、二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット
等のロボット機構を移動させる、トラッキング方法であ
る。
第３図は上記のフィードバック動作によって戻った穴
の中心位置の計測方法の説明図である。フィードバック
によって戻った穴の中心と思われる位置でＸ軸方向にま
ずレーザ軌跡を移動し、パターンとの境界となる穴のエ
ッジ位置を座標X1,X2として計測する。このX1,X2の座標
の中心を計算して、次にその中心座標位置（X1＋X2）/2
においてＹ軸方向にレーザ軌跡を移動する。同様にエッ
ジ位置Y1,Y2を計算する。このY1,Y2の座標の中心を計算
して、（Y1,Y2）/2として求める。以上のようにＸ軸,Y
軸方向のエッジを検出することから、穴の中心座標 が求まることになる。このように計測することによって
ほぼ円形に近い穴の中心位置は決定される。
の中心位置の計測方法の説明図である。フィードバック
によって戻った穴の中心と思われる位置でＸ軸方向にま
ずレーザ軌跡を移動し、パターンとの境界となる穴のエ
ッジ位置を座標X1,X2として計測する。このX1,X2の座標
の中心を計算して、次にその中心座標位置（X1＋X2）/2
においてＹ軸方向にレーザ軌跡を移動する。同様にエッ
ジ位置Y1,Y2を計算する。このY1,Y2の座標の中心を計算
して、（Y1,Y2）/2として求める。以上のようにＸ軸,Y
軸方向のエッジを検出することから、穴の中心座標 が求まることになる。このように計測することによって
ほぼ円形に近い穴の中心位置は決定される。
第４図はこのようにしてフィードバックにより戻った
穴の中心位置決定の動作フローチャート図である。
穴の中心位置決定の動作フローチャート図である。
（１）において、第３図の穴のＸ＋方向に移動し、MB
間の距離を測定し、Ｚ軸方向（MBに対して垂直方向）に
移動してレーザのフォーカスを合わせる。
間の距離を測定し、Ｚ軸方向（MBに対して垂直方向）に
移動してレーザのフォーカスを合わせる。
（２）において、穴のＸ＋側から−方向に移動し、穴
のエッジ部分を検出し、穴幅の確認を行なう。
のエッジ部分を検出し、穴幅の確認を行なう。
（３）において、穴のＸ方向の中心位置を計算する。
（４）において、穴のＹ＋方向に移動してＹ−方向に
移動しながら穴のエッジ部分を検出し、穴幅の確認を行
なう。
移動しながら穴のエッジ部分を検出し、穴幅の確認を行
なう。
（５）穴のＹ方向の中心位置を計算する。
以上の動作フローによって穴の中心位置を見出すこと
ができる。第２図のパターン部分14の穴において具体的
に上記のようなプロセスを用いて穴の中心を割出してい
る。
ができる。第２図のパターン部分14の穴において具体的
に上記のようなプロセスを用いて穴の中心を割出してい
る。
第５図は本発明によるトラッキング方法において使用
される位置計測部の構成図である。即ち、第５図におい
ては所定のパターン及び穴３を有するマトリックスボー
ド（MB）４に対して、半導体レーザ40より、コリメート
レンズ41、アナモルフィックプリズムペア42、片凸レン
ズ43、ビームスプリッタ44を通してレーザ光を照射す
る。一方パターン、穴３、及びマトリックスボード４か
らのレーザ光の反射光の位置情報即ち、距離信号及び光
強度信号はビームスプリッタ44内のミラーにより反射さ
れて、両凸レンズ45を介して４分割ホトダイオード46に
よって検出されるように構成されている。二次元Ｘ−Ｙ
軸ロボット等のパターン上を探索移動するロボットのヘ
ッド部分等にこのような半導体レーザ40及び４分割ホト
ダイオード46等のレーザセンサを含む位置計測部が取り
付けられている。
される位置計測部の構成図である。即ち、第５図におい
ては所定のパターン及び穴３を有するマトリックスボー
ド（MB）４に対して、半導体レーザ40より、コリメート
レンズ41、アナモルフィックプリズムペア42、片凸レン
ズ43、ビームスプリッタ44を通してレーザ光を照射す
る。一方パターン、穴３、及びマトリックスボード４か
らのレーザ光の反射光の位置情報即ち、距離信号及び光
強度信号はビームスプリッタ44内のミラーにより反射さ
れて、両凸レンズ45を介して４分割ホトダイオード46に
よって検出されるように構成されている。二次元Ｘ−Ｙ
軸ロボット等のパターン上を探索移動するロボットのヘ
ッド部分等にこのような半導体レーザ40及び４分割ホト
ダイオード46等のレーザセンサを含む位置計測部が取り
付けられている。
第６図は、第５図の４分割ホトダイオード46に指定穴
の中心位置を正確に計測する原理図である。第６図にお
いてA,B,C,Dはそれぞれ同一特性で同一面積のホトダイ
オードであり、全体として４分割ホトダイオードを構成
している。このようなA,B,C,Dの４分割ホトダイオード
パターン上に穴のパターン形状30が影として映し出され
ている。各ホトダイオードには照射されたパターン或い
はその補数としての光の照射量に比例した信号量が計測
されることから、差動増幅器50,51により、それぞれの
Ｙ軸方向及びＸ軸方向のずれを、各ホトダイオードに照
射された光の照射量に対応する信号量の和と差から演算
することにより求めることができる。従って、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向のずれを修正することで正確に穴の中心位
置を求めることができ、逆に中心点からどのくらいずれ
た位置にいるかも精度良く把握することができる。例え
ばこの位置合わせの精度は約10μｍ程度である。従っ
て、このようにして指定穴の中心位置がわかれば、前述
の如く電話回線間の接続等の目的のためのピンを正確に
挿入することができる。
の中心位置を正確に計測する原理図である。第６図にお
いてA,B,C,Dはそれぞれ同一特性で同一面積のホトダイ
オードであり、全体として４分割ホトダイオードを構成
している。このようなA,B,C,Dの４分割ホトダイオード
パターン上に穴のパターン形状30が影として映し出され
ている。各ホトダイオードには照射されたパターン或い
はその補数としての光の照射量に比例した信号量が計測
されることから、差動増幅器50,51により、それぞれの
Ｙ軸方向及びＸ軸方向のずれを、各ホトダイオードに照
射された光の照射量に対応する信号量の和と差から演算
することにより求めることができる。従って、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向のずれを修正することで正確に穴の中心位
置を求めることができ、逆に中心点からどのくらいずれ
た位置にいるかも精度良く把握することができる。例え
ばこの位置合わせの精度は約10μｍ程度である。従っ
て、このようにして指定穴の中心位置がわかれば、前述
の如く電話回線間の接続等の目的のためのピンを正確に
挿入することができる。
本発明のトラッキング方法によれば、レーザセンサに
よって検出される、距離信号と光強度信号の２つ信号だ
けで穴の位置、並びにパターン上から離脱したという情
報を抽出することができ、レーザー軌跡を修正可能とな
り、常に穴の中心位置を確認しながらパターン上を正確
に探索できるという利点が存在する。従って従来方式に
おいてマトリックスボード（MB）等の基板上に設けられ
た特殊な光学的反射率を高めた検出用マーキングも不要
となり、パターンの集積密度も高めることができるとい
う利点が存在し、しかも低コストで実現できるという利
点が存在する。
よって検出される、距離信号と光強度信号の２つ信号だ
けで穴の位置、並びにパターン上から離脱したという情
報を抽出することができ、レーザー軌跡を修正可能とな
り、常に穴の中心位置を確認しながらパターン上を正確
に探索できるという利点が存在する。従って従来方式に
おいてマトリックスボード（MB）等の基板上に設けられ
た特殊な光学的反射率を高めた検出用マーキングも不要
となり、パターンの集積密度も高めることができるとい
う利点が存在し、しかも低コストで実現できるという利
点が存在する。
従来、電話回線の接続、切断のためのマトリックスボ
ード上におけるピンの抜き差しは人手を介して行なわれ
ることが多かったが、本発明によるロボット機構と位置
計測部の構成で行なわれるトラッキング方法によって、
パターン上をトラッキングして指定穴を探索しピンを精
度良く抜き差しでき、このような局の完全自動化による
無人局化も計ることができる。
ード上におけるピンの抜き差しは人手を介して行なわれ
ることが多かったが、本発明によるロボット機構と位置
計測部の構成で行なわれるトラッキング方法によって、
パターン上をトラッキングして指定穴を探索しピンを精
度良く抜き差しでき、このような局の完全自動化による
無人局化も計ることができる。
第１図は本発明によるトラッキング方法の動作説明図で
あり、特に第１図（ａ）は正常な移動状態についてレー
ザ軌跡に対する距離信号と光強度信号の波形を図示して
おり、第１図（ｂ）はレーザ軌跡がパターン上でずれた
時の移動状態についてそれぞれ同様に距離信号と光強度
信号波形を図示している。 第２図は本発明によるトラッキング方法におけるレー
ザの軌跡の修正方法を説明するための図面であり、第３
図は穴の中心の位置を計測するための方法の説明図であ
り、第４図は穴の中心位置決定の動作フローを示すフロ
ーチャート図であり、第５図は本発明によるトラッキン
グ方法におけるレーザ軌跡の位置計測部の構成例であ
る。第６図は４分割ホトダイオードによる指定穴の中心
位置を計測する原理図であり、第７図は従来例としての
マーキング法によるトラッキング法の原理説明図であ
り、第８図はマトリックスボード（MB）上のパターン配
置の概略図を示し、第９図はマトリックスボードの配置
構成図を示している。 １……パターン、 ２……検出用マーキング、 ３……穴（指定穴、基準穴、スルーホール） ４……マトリックスボード（MB） ５……二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット ６……ピン ７……レーザ軌跡 8,81……距離信号（波形） 9,91……光強度信号（波形） 11,12,13,14,15……穴及びその周辺の金属パターンのパ
ターン部分 30……映し出された穴のパターン 40……半導体レーザ 41……コリメートレンズ 42……アナモルフィックプリズムペア 43……片凸レンズ 44……ビームスプリッタ 45……両凸レンズ 46……４分割ホトダイオード 50,51……差動増幅器 71……ずれたレーザ軌跡 72……修正されたレーザ軌跡
あり、特に第１図（ａ）は正常な移動状態についてレー
ザ軌跡に対する距離信号と光強度信号の波形を図示して
おり、第１図（ｂ）はレーザ軌跡がパターン上でずれた
時の移動状態についてそれぞれ同様に距離信号と光強度
信号波形を図示している。 第２図は本発明によるトラッキング方法におけるレー
ザの軌跡の修正方法を説明するための図面であり、第３
図は穴の中心の位置を計測するための方法の説明図であ
り、第４図は穴の中心位置決定の動作フローを示すフロ
ーチャート図であり、第５図は本発明によるトラッキン
グ方法におけるレーザ軌跡の位置計測部の構成例であ
る。第６図は４分割ホトダイオードによる指定穴の中心
位置を計測する原理図であり、第７図は従来例としての
マーキング法によるトラッキング法の原理説明図であ
り、第８図はマトリックスボード（MB）上のパターン配
置の概略図を示し、第９図はマトリックスボードの配置
構成図を示している。 １……パターン、 ２……検出用マーキング、 ３……穴（指定穴、基準穴、スルーホール） ４……マトリックスボード（MB） ５……二次元Ｘ−Ｙ軸ロボット ６……ピン ７……レーザ軌跡 8,81……距離信号（波形） 9,91……光強度信号（波形） 11,12,13,14,15……穴及びその周辺の金属パターンのパ
ターン部分 30……映し出された穴のパターン 40……半導体レーザ 41……コリメートレンズ 42……アナモルフィックプリズムペア 43……片凸レンズ 44……ビームスプリッタ 45……両凸レンズ 46……４分割ホトダイオード 50,51……差動増幅器 71……ずれたレーザ軌跡 72……修正されたレーザ軌跡
Claims (1)
- 【請求項１】外部指令によって動作するロボット機構
と、レーザセンサによって位置を計測する位置計測部か
ら構成され、 周囲にプリントパターンが配置されかつ前記周囲のプリ
ントパターン同士が直線のプリントパターンで結合され
た所定のスルーホールの列を有するプリント基板上の指
定されたスルーホールの位置を検出するトラッキング方
法において、 指定されたスルーホールの位置を探索する際、レーザ光
の反射光量よりレーザセンサにおいて検出されるスルー
ホール信号と、前記プリントパターンからの反射信号
と、前記プリント基板面からの反射信号、とによって前
記プリント基板上の探索位置を計測し、レーザ軌跡が一
定距離進み前記所定のスルーホールの列上を離脱して前
記プリント基板面からの反射信号を検出した際には、前
記プリントパターン上からずれたと判断し、直前のスル
ーホールの中心位置を計測し、計測された前記スルーホ
ールの中心位置を基準として再び修正されたレーザ軌跡
が前記一定距離進み前記プリントパターン上を探索し
て、前記レーザ軌跡が探索経路を離脱しても前記修正さ
れたレーザ軌跡によって再び前記プリントパターン上を
探索することを特徴とするトラッキング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18515489A JP2628378B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | トラツキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18515489A JP2628378B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | トラツキング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350608A JPH0350608A (ja) | 1991-03-05 |
| JP2628378B2 true JP2628378B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=16165794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18515489A Expired - Fee Related JP2628378B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | トラツキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2628378B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06331312A (ja) * | 1993-05-26 | 1994-12-02 | U H T Kk | 画像処理によるターゲットマークの中心位置検出方法 |
| US5655030A (en) * | 1993-12-27 | 1997-08-05 | Uht Corporation | Method for detecting the center of target marks by image processing |
| JP3654758B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2005-06-02 | 富士通株式会社 | 自動配線接続装置 |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP18515489A patent/JP2628378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350608A (ja) | 1991-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |