JP3498074B2 - 電気部品装着システム - Google Patents
電気部品装着システムInfo
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Description
被装着基材に電気部品を装着する電気部品装着システム
に関するものである。
すべき電気部品が吸着ノズルに吸着保持された状態にお
いて、その電気部品を撮像装置により撮像することによ
って、電気部品自体の状態を検査することが行われてい
る。その電気部品の全体像を面CCDを備えたカメラ
(以下、単にCCDカメラと称する)等の撮像装置によ
り撮像し、得られた画像のデータから電気部品に関する
所望の情報を取得するのである。また、吸着ノズルによ
る電気部品の保持位置誤差を検出するために、撮像が行
われることもある。
明の効果】本発明は、上記のような電気部品の撮像を好
適に行い得るようにすることを課題としてなされたもの
であり、本発明に係る電気部品装着システムは下記の構
成を有することを特徴とする。(1)電気部品が装着され
る被装着基材をX軸方向に平行な方向に搬送する搬送コ
ンベヤと、(2)その搬送コンベヤにより搬送された前記
被装着基材を位置決め支持する位置決め支持装置と、
(3)前記X軸方向と直交するY軸方向において前記位置
決め支持装置と並んで設けられた電気部品供給装置であ
って、複数のフィーダが前記X軸方向に平行な一直線に
沿って並び、その一直線上に位置する各部品供給部から
電気部品を供給するものと、 (4)前記Y軸方向を長手方
向とし、前記X軸方向に移動するX軸スライドと、(5)
そのX軸スライドに保持され、前記Y軸方向に移動する
Y軸スライドと、(6)そのY軸スライドに、前記X軸ス
ライドの前記X軸方向における片側の位置において保持
されてそのY軸スライドと共に移動し、電気部品を吸着
する吸着ノズルを保持するホルダと、(7)前記X軸スラ
イドの、前記X軸方向において前記ホルダが設けられた
側とは反対側に、下向きに設けられてそのX軸スライド
と共に移動し、前記吸着ノズルに保持された電気部品を
撮像するパーツカメラと、(8)前記Y軸スライドが前記
X軸スライドに沿って移動する際の前記吸着ノズルの移
動軌跡に、前記Y軸方向において前記位置決め支持装置
と前記電気部品供給装置との間の位置において対向する
状態で前記X軸スライドに固定され、X軸スライドと共
に移動し、前記吸着ノズルに保持された電気部品の像を
形成する下向きの像形成光を、X軸スライドの他側に向
かって反射する第一反射面と、 (9) 前記X軸スライドに
固定され、前記第一反射面により反射された像形成光を
前記パーツカメラに向かって反射する第二反射面とを含
むことを特徴とするのである。
テムにおいては、ホルダに保持された吸着ノズルが電気
部品供給装置から電気部品を受け取って、位置決め支持
装置に支持された被装着基材へ装着のためにX軸スライ
ドに沿ってY軸方向に移動する際、必ず第一反射面に対
向する位置を通過する。ホルダが電気部品供給装置によ
る部品供給位置から部品装着位置へ移動するためには必
ず、X軸スライド上をY軸方向へ移動して電気部品供給
装置と位置決め支持装置との間の部分を通る。したがっ
て、X軸スライドの、Y軸方向において部品供給位置と
部品装着位置との間に位置する部分に第一反射面を固定
して設けておけば、ホルダは必ず第一反射面に対向する
位置を通過することとなる。そして、第一反射面は、像
形成光をX軸スライドの他側に向かって反射し、その像
形成光が第二反射面により、ホルダとはX軸スライドに
対して反対側に、下向きに固定してX軸スライドに保持
されたパーツカメラに向かって反射する。したがって、
ホルダに保持された吸着ノズルに吸着された電気部品の
像を、そのホルダとはX軸スライドに対して反対側に設
けられたパーツカメラにより撮像することができる。
気部品装着システムが図1,図2に示されている。この
電気部品装着システムは特開平6−291490号公報
に詳細に記載されているシステムと基本構成を同じくす
るものであるので、ここでは全体の説明は簡略にし、本
発明に関連の深い部分のみを詳細に説明する。
10上には複数本のコラム12が立設されており、コラ
ム12上に固定の固定台14に操作盤等が設けられてい
る。ベース10上にはまた、図2に示すように、被装着
基材としてのプリント基板16(電気部品装着前のプリ
ント配線板および電気部品装着後のプリント回路板の総
称としてプリント基板なる用語を使用する)をX軸方向
(図2および図3において左右方向)に搬送する基板コ
ンベア18が設けられている。プリント基板16は基板
コンベア18により搬送され、図示しない位置決め支持
装置により予め定められた位置に位置決めされ、支持さ
れる。
直交するY軸方向の両側にはそれぞれ、フィーダ型電気
部品供給装置20およびトレイ型電気部品供給装置22
が設けられている。フィーダ型電気部品供給装置20に
おいては、多数のフィーダ24がX軸方向に並べて設置
される。各フィーダ24にはテーピング電気部品がセッ
トされる。テーピング電気部品は、キャリヤテープに等
間隔に形成された部品収容凹部の各々に電気部品が収容
され、それら部品収容凹部の開口がキャリヤテープに貼
り付けられたカバーフィルムによって塞がれることによ
り、キャリヤテープ送り時における電気部品の部品収容
凹部からの飛び出しが防止されたものである。このキャ
リヤテープがY軸方向に所定ピッチずつ送られ、カバー
フィルムが剥がされるとともに、部品供給位置へ送られ
る。
電気部品を部品トレイに収容して供給する。部品トレイ
は、図2に示すように配設された多数の部品トレイ収容
箱26内にそれぞれ複数枚ずつ積まれている。これら部
品トレイ収容箱26はそれぞれ図示しない支持部材によ
り支持され、コラム12内に設けられた昇降装置と移動
装置とにより順次部品供給位置へ移動させられる。部品
供給位置は、部品トレイ収容箱26が垂直に積み重ねら
れて待機させられる待機位置より、基板コンベア18に
近い位置に設定されており、部品供給位置において収容
箱の上方に後述する装着ヘッド60が電気部品を取り出
すためのスペースが確保されている。今回部品を供給す
べきトレイがそれの収容された部品トレイ収容箱26ご
と待機位置から水平方向に移動させられて、電気部品が
供給される。電気部品を供給し終わった部品トレイ収容
箱26は、次の部品トレイ収容箱26が部品供給位置へ
移動させられる前に、上記待機位置へ水平方向に戻さ
れ、さらに、待機位置の上方に設けられた退避領域へ退
避させられる。
よびトレイ型電気部品供給装置22により供給される電
気部品28(図1参照)は、ベース10上に設けられた
電気部品装着装置30によってプリント基板16に装着
される。ベース10上の基板コンベア18のY軸方向に
おける両側にはそれぞれ、図1に示すようにX軸方向に
延びるガイドレール32が設けられ、X軸スライド34
がガイドブロック36において移動可能に嵌合されてい
る。
フィーダ型電気部品供給装置20から基板コンベア18
を越えてトレイ型電気部品供給装置22にわたる長さを
有し、2個のナット38(図3には1個のみ示されてい
る)がそれぞれボールねじ40に螺合され、それらボー
ルねじ40がそれぞれX軸サーボモータ42によって同
期して回転させられることにより、X軸方向に移動させ
られる。
4がX軸方向と直交する方向であるY軸方向に移動可能
に設けられている。X軸スライド34の垂直な側面46
には、図3に示すように、Y軸方向に延びるボールねじ
48が取り付けられるとともに、Y軸スライド44がナ
ット50において螺合されており、ボールねじ48が図
2に示すY軸サーボモータ52によりギヤ54,56を
介して回転させられることにより、Y軸スライド44は
一対のガイドレール58に案内されてY軸方向に移動さ
せられる。
図3に示すように、装着ヘッド60が一体的に設けられ
ている。装着ヘッド60にはホルダ64が昇降可能に設
けられており、このホルダ64に吸着ノズル62が着脱
可能に取り付けられている。吸着ノズル62は電気部品
28を負圧により吸着して保持するものであるが、保持
した電気部品28の明るい背景を形成するバックライト
63を一体的に備えている。装着ヘッド60には、さら
に、プリント基板16に設けられた位置決め基準である
フィデューシャルマーク(以下Fマークと称する)を撮
像するFマークカメラ66(図2参照)が移動不能に設
けられている。Fマークカメラ66は面CCDを備える
CCDカメラである。
3に示すように反射装置としての1組の反射鏡70,7
1が図示しないケーシングにより固定されている。一方
の反射鏡70は、装着ヘッド60のY軸方向の移動経路
の真下において、吸着ノズル62の中心線を含む垂直面
に対して約45度傾斜させられ、それのX軸スライド3
4から近い側の端部が下方に位置する反射面72を有す
る。これに対して反射鏡71は、X軸スライド34を挟
んだ反対側に、反射鏡70の反射面72と垂直面に対し
て対称に傾斜し、X軸スライド34から近い側の端部が
下方に位置する反射面73を有する。これら反射鏡7
0,71は、X軸スライド34を移動させるボールねじ
40の上方の位置であって、フィーダ型電気部品供給装
置20とプリント基板16との間およびトレイ型電気部
品供給装置22とプリント基板16との間の位置に設け
られている。反射面72の外面には、ハーフミラー処理
が施され、装着ヘッド60側から照射される光の大半を
反射する一方、下方から照射された光を透過させるよう
になっている。
60の反対側であって前記反射鏡71の鏡73に対向す
る位置において、吸着ノズル62に保持された電気部品
28を撮像するパーツカメラ74が固定されている。パ
ーツカメラ74はCCDカメラであり、反射鏡70,7
1と共に電気部品28を撮像する電気部品撮像装置76
を構成している。
0の反射面72の下側に、フロントライト84が図示し
ない取付部材によって取り付けられている。フロントラ
イト84は、プリント基板86に多数の発光ダイオード
88が固定されるとともに、拡散板89で覆われて成
り、水平に配設されている。このフロントライト84
は、電気部品28に下方から光を照射し、電気部品28
の表面像を取得するときに使用される。
御装置100によって制御される。制御装置100は、
CPU102,ROM104,RAM106およびそれ
らを接続するバス108を有するコンピュータを主体と
するものである。バス108には画像入力インタフェー
ス110を介して前記Fマークカメラ66,パーツカメ
ラ74等が接続されている。バス108にはまた、サー
ボインタフェース112を介して前記X軸サーボモータ
42,Y軸サーボモータ52等が接続されている。バス
108にはまたデジタル入力インタフェース114およ
びデジタル出力インタフェース116が接続されてい
る。デジタル出力インタフェース116には基板コンベ
ア18,フィーダ型電気部品供給装置20,トレイ型電
気部品供給装置22,電気部品装着装置30等が接続さ
れている。
品28をプリント基板16に装着するための装着プログ
ラムを始め、種々の制御プログラムが記憶させられてい
る。その中に、後述する画像処理プログラムと補正デー
タ作成プログラムとが含まれている。
ント基板16に装着する装着作業は、前記特開平6−2
91490号公報に詳細に記載されているので、全体の
説明は簡略にし、本発明に関連の深い部分を詳細に説明
する。プリント基板16に電気部品28を装着する場合
には、装着ヘッド60は、X軸スライド34およびY軸
スライド44の移動によりフィーダ型電気部品供給装置
20またはトレイ型電気部品供給装置22の部品供給位
置へ移動して電気部品28を保持する。吸着ノズル62
が下降させられて電気部品28に接触させられるととも
に負圧が供給され、電気部品28を吸着した後、上昇さ
せられるのである。
品供給位置とプリント基板16の部品装着位置とを結ぶ
直線に沿って部品装着位置へ移動させられるのである
が、この際、X軸スライド34の部品供給位置と部品装
着位置との間の位置に固定されている反射鏡70上方を
必ず通過する。部品供給位置および部品装着位置がフィ
ーダ型電気部品供給装置20およびプリント基板16の
いずれの位置にあっても、装着ヘッド60が部品供給位
置から部品装着位置へ移動するためには必ず、X軸スラ
イド34上をY軸方向へ移動してフィーダ型電気部品供
給装置20とプリント基板16との間の部分を通る。し
たがって、X軸スライド34の部品供給位置と部品装着
位置との間に位置する部分に反射鏡70を固定しておけ
ば、装着ヘッド60は必ず反射鏡70上方を通過するの
である。
とする電気部品28のシルエット像を形成する光、ある
いはフロントライト84に照らされた電気部品28の表
面の像を形成する光は反射面72により水平方向に反射
された後、反射面73により上方へ反射される。装着ヘ
ッド60が反射鏡70上を通過するとき、電気部品28
は反射面72上を通り、パーツカメラ74は反射面73
上に固定されているので、撮像面に入光する像形成光に
より電気部品28の像がパーツカメラ74により撮像さ
れる。
きさがパーツカメラ74により1回で撮像できる範囲よ
り大きくても撮像が可能である。電気部品28の全体像
が複数回(例えば5回)に分けて撮像されるのである。
前述の反射鏡70の反射面72に対向する位置である撮
像位置を通過する間に、装着ヘッド60が一定距離移動
する毎に停止させられ、その停止中にパーツカメラ74
が電気部品28を撮像する。パーツカメラ74の露光時
間は電子シャッタにより制御される。電子シャッタは、
パーツカメラ74のCCDに形成されている像(各撮像
素子の電荷)を一旦消去した後、予め定められている露
光時間の間に形成された像のデータを読み出すものであ
る。
気部品が、Y軸方向の視野が約40mmのパーツカメラ7
4により5回に分けて撮像される。予め設定された各停
止位置間の間隔である設定間隔は、後述する基準マーク
の間隔の整数倍であって、各撮像範囲が互いに隣接する
撮像範囲と部分的に重なる重複部を有するように設定さ
れており、本実施形態においては約35mmである。各重
複部の幅が約5mmとされているのである。撮像範囲がY
軸方向に沿って順に設定されており、実際に撮像される
範囲の大きさは、Y軸方向において約180mmである。
なお、重複して撮像される範囲の幅は、パーツカメラ7
4の少なくとも1つの撮像素子により撮像される範囲
(本実施形態においては0.1mm×0.1mm)の2倍以
上とされればよく、10倍程度とされてもよい。
れば基準マークの間隔の整数倍であることは必要ではな
い。設定間隔は、例えば、約37mmに設定されてもよい
し、約33mmに設定されてもよい。
得される5つの画像データに基づいて、制御装置100
において5つの物理画面150(図には物理画面150
が1つのみ示されている)が形成される。各物理画面1
50上の各位置は、補正データ152により、電気部品
28の全撮像範囲に対応して想定される仮想画面154
上の各位置に対応付けられる。物理画面150に形成さ
れる電気部品28の像は、パーツカメラ74のレンズの
歪みの影響を受けて歪んでおり、また、パーツカメラ7
4の光軸まわりの傾きの影響を受けて傾いているため、
複数の物理画面150の像を仮想画面154上において
単純につなぎ合わせるのみでは、形状,寸法の正確な電
気部品28の像は得られない。そこで、上記レンズの歪
みやパーツカメラ74の光軸まわりの傾きの影響を除く
ための補正が必要なのであり、物理画面150上の位置
が、その上に想定される座標面の座標である物理座標で
表され、後述する画像処理プログラムにより補正データ
152を使用して、同じく仮想画面154上に想定され
る座標面の座標である仮想座標と対応付けられるのであ
る。
画像データに基づいて、電気部品28の検査と位置ずれ
および位相ずれの検出が行われる。例えば、電気部品2
8が多数のリードを備えたコネクタやQFP(クオード
フラットパッケージ)である場合には、それらの表面像
がフロントライト84およびパーツカメラ74を使用し
て取得され、リードの本数,倒れの有無,ピッチ誤差等
が検出されて、装着できるものか否かが判定され、装着
できるものであれば位置ずれと位相ずれとが検出され、
それらずれが修正された上でプリント基板16に装着さ
れるのである。
ためには、各リードの位置が検出されることが必要であ
るが、そのための画像処理は、前述の複数の物理画面1
50と1つの仮想画面154との間の補正以外は、特開
平8−180191号公報に詳細に記載されているもの
と同じである。仮想画面154上に各リードの検査に必
要なシークラインが設定されており、それらシークライ
ンと各リードの像のエッジとの交点がエッジ点として取
得され、取得された複数ずつのエッジ点の位置の座標に
基づいて各リードの中心の位置が演算されるのである。
具体的には、仮想画面154の各シークライン上の各点
の位置が指定されれば、物理/仮想変換ドライバ156
により、各指定位置に対応する物理画面150上の位置
が前記補正データ152に基づいて取得され、物理画面
150上においてその取得された位置に近接する4つの
素子位置の光学的特性値に基づく補間演算により、取得
された位置の光学的特性値が演算され、その光学的特性
値が仮想画面154の指定位置の光学的特性値とされる
のである。
0はプリント基板16の部品装着位置上へ移動させら
れ、吸着ノズル62が下降させられて電気部品28を装
着位置に装着する。以上で1回の装着作業が終了する。
ただし、電気部品28の検査の結果、装着に適さない
(誤ったあるいは不良な)電気部品28であることが判
明した場合には、その電気部品28は予め設定されてい
る廃棄位置へ搬送され、廃棄される。
述の画像処理はコンピュータのROM104に格納され
た画像処理プログラムの実行により行われるのである
が、まず、その際使用される補正データ152を作成す
る補正データ作成プログラムについて説明する。補正デ
ータ作成プログラムは、図6に示すように、画像データ
に基づいて各々形成された物理画面160(図には2つ
のみ示されているが、本実施形態では5つ形成される)
上の物理座標と、補正データ152を作成するために検
査用基材170の撮像範囲に対応して想定された仮想画
面162の仮想座標とのずれを補正する補正量のデータ
である補正データ152を作成するものである。
準マーク172の設けられた検査用基材170(図には
一部のみ示されている)を撮像することにより作成され
る。検査用基材170は、電気部品28を撮像する場合
と同様に吸着ノズル62により保持され、装着ヘッド6
0の5つの停止位置において撮像される。撮像によりそ
れぞれ取得された5つの画像データに基づいて5つの物
理画面160が形成され、それら物理画面160上にお
いて認識された基準マーク172の位置を示す実マーク
座標と、撮像範囲に対応して想定された仮想画面162
上において予め設定された基準マーク172の位置を示
す設定マーク座標との位置ずれに基づいて補正データ1
52が作成される。以下、さらに詳細に説明する。
補正データ作成用の検査用基材170が、図示しない基
材保持装置から吸着ノズル62により取り出される。検
査用基材170は、精度よく位置決めされて基材保持装
置に保持されているため、吸着ノズル62に対する位置
ずれおよび位相ずれが殆どない状態で吸着され、装着ヘ
ッド60の停止時に、複数の基準マーク172がほぼ予
定の位置に位置決めされる。検査用基材170は、多数
の基準マーク172が配列された撮像面の大きさが、撮
像すべき全ての撮像範囲の面積に対応する大きさに製作
されている。基準マーク172は、撮像面全体に、互い
に直交する2方向(以下、それぞれをたて・よこ方向と
称する)に沿って延びる複数の直線の格子点上に形成さ
れており、各撮像範囲において、たて・よこ方向に奇数
個ずつ撮像されるように形成されている。それらたて・
よこ方向は、撮像される際に、X軸方向およびY軸方向
に平行となるように設定されている。本実施形態におい
ては、基準マーク172は、黒色の円であって互に隣接
する基準マーク172の中心間の、ピッチが、各基準マ
ーク172の直径の倍の大きさとされ、たて方向及びよ
こ方向のピッチが等しくされている。図示の例では、基
準マーク172が直径約2.5mmの黒く塗りつぶされた
円形とされ、互に隣接する基準マーク172のピッチが
約5mmとされている。検査用基材170は、線膨張係数
が小さい石英ガラスに基準マーク172が印刷により形
成されており、基準マーク172以外の部分である背景
部は無色透明である。
背景と異なるコントラストを有する輝度あるいは色彩と
されればよい。さらに、基準マーク172は、それの直
径が約3.5mmとされ、隣接する基準マーク172との
中心間ピッチが約7mmとされる等大きさやピッチが変更
されてもよいし、たて方向とよこ方向とで基準マーク1
72間のピッチが異ならされてもよい。基準マーク17
2は円形以外の形状であってもよく、例えば、正方形,
長方形,三角形,楕円形,十字形等でもよい。
に隣接して設けることができる。その場合、検査用基材
170は電気部品28と同様にして基材収容装置から取
り出され、撮像後に元の位置に戻されることが望まし
い。ただし、検査用基材170が電気部品28と同様に
して基材供給装置から順次1個ずつ供給され、撮像後に
廃棄装置に逐次廃棄されるようにしてもよい。いずれに
しても、検査用基材170が装着ヘッド60の移動に伴
って反射鏡70上を通過する際にパーツカメラ74によ
り、前述の電気部品28と同様に5回に分けて撮像され
る。そして、撮像により取得された5つの画像のデータ
に基づいて5つの物理画面160が形成され、それぞれ
に対応する5つの補正テーブル174が作成される。以
下、補正テーブル174の作成について説明する。
れ以外の副物理画面とに分けられ、本実施形態において
は5つの物理画面160の中央の1つが主物理画面、両
側の2つずつがそれぞれ副物理画面とされている。主物
理画面に対応する補正テーブル174は、撮像装置自体
の特性による画像歪みとパーツカメラ74の位相ずれと
を補正するための補正データを含むものとして作成さ
れ、副物理画面に対応する補正テーブル174は、撮像
装置自体の特性による画像歪みとパーツカメラ74の位
相ずれと各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれと
を補正するための補正データを含むものとして作成され
る。また、撮像装置自体の特性による画像歪みを補正す
るための歪み補正データも作成される。その理由は、以
下の通りである。
ラ74により5つの撮像範囲が撮像されるので、各実マ
ーク座標の設定マーク座標に対するずれのうち、レンズ
の歪み等撮像装置自体に起因するずれである画像歪みの
要素は5つの撮像範囲についてほぼ同じであると考える
ことができる。そして、そのように考えることにより補
正テーブル174の更新を容易化し得る。パーツカメラ
74の位相ずれや、各副物理画面の主物理画面に対する
位置ずれは、電気部品装着システムの温度変化,経時変
化,再調整等によって変わる可能性があるが、撮像装置
自体の特性による画像歪みはパーツカメラ74の交換が
行われない限り変わらないものであるので、歪み補正デ
ータとしての歪み補正テーブルが一旦取得されれば、原
則として更新は行われず、パーツカメラ74の位相ずれ
や、各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれのデー
タのみが更新され、その更新されたデータと、更新され
ない歪み補正テーブルとに基づいて、容易に補正テーブ
ル174が更新されるようにできるのである。
ズル62によりほぼ正しい位置に保持されるが、μmオ
ーダの精度で保持させることは困難であり、その程度の
保持位置・位相ずれが生じることは許容されている。し
たがって、主物理画面および副物理画面における基準マ
ーク172の位置も画像歪みおよび物理画面同士の位置
ずれおよび位相ずれである画面位置・位相ずれに起因す
る誤差と共に、検査用基材170の保持位置・位相ずれ
に起因する誤差を含んでいる。そして、この保持位置・
位相ずれに起因する誤差は、検査用基材170の位置ず
れおよび位相ずれによって生じるものであるため、まず
主物理画面および副物理画面の各々に対応する座標ずれ
テーブルを作成し、それら座標ずれテーブルの各基準マ
ーク座標に、検査用基材170の保持位置・位相ずれに
起因する誤差を除くための共通の座標変換を施すことに
よって除去し得るものである。よって、検査用基材17
0の保持位置・位相ずれに起因する実マーク座標の誤差
が、以下のようにして除去され、各物理画面160に対
応する補正テーブル174が作成される。
準マーク172の位置を示す実マーク座標と、撮像範囲
に対応して想定された仮想画面162上において予め設
定された基準マーク172の位置を示す設定マーク座標
との位置ずれを示すマーク座標ずれが、各設定マーク座
標と対応付けられたマーク座標ずれテーブルが作成され
る。
に、まず、5回の撮像により取得された画像のデータで
ある5群の画像データに基づいて形成される5つの物理
画面160の各々において、各基準マーク172の位置
が検出される。画像データは、パーツカメラ74のCC
Dにおける各撮像素子の位置と、それら撮像素子により
検出された各画素の光学的特性値としての輝度とが対応
付けられたデータであり、その画像データの集合により
物理画面160が形成される。輝度は本実施形態におい
ては256階調で表されるが、例えば、2階調で表され
る二値データとされてもよい。本実施形態においては、
基準マーク172が黒色、それ以外の背景部が無色透明
とされているので、例えば、その階調の変化量がしきい
値以上である部分を基準マーク172と背景部との境界
であるエッジとして取得することができる。図8に示す
ように、エッジと複数のシークライン180との交点を
エッジ点182とし、複数のエッジ点182の座標に基
づいて基準マーク172の中心点の座標が演算され、物
理画面160上において基準マーク172の位置を示す
実マーク座標とされる。本実施形態においては、輝度の
変化が連続的であると仮定され、前述の物理/仮想変換
ドライバ156により、仮想画面154上の任意の点の
輝度が検出されるので、実マーク座標が精度良く検出さ
れる。
と、仮想画面162上に予め設定された基準マーク17
2の理想的な位置を示す設定マーク座標とを比較して、
両者の位置ずれを検出するじゅうたんパターンマッチン
グが行われる。具体的には、各設定マーク座標を中心と
した一定の広さを有する検索範囲内において実マーク座
標が検索され、その検索範囲内に存在する実マーク座標
が設定マーク座標に対応する基準マーク172の位置を
表す座標であるとして、その実マーク座標と設定マーク
座標とが関連づけられる。なお、少なくとも1つの設定
マーク座標について、それを中心とした検索範囲内に基
準マーク172の実マーク座標が存在しない場合は、今
回の補正データ作成がエラーであると判定され、処理が
中止される。
いて、関連する実マーク座標が検出されれば、各設定マ
ーク座標とそれに対応する実マーク座標とのずれ量を示
すマーク座標ずれが、各設定マーク座標と対応付けられ
たマーク座標ずれテーブルが、各物理画面160に対応
してそれぞれ作成される。
グが行われる理由は、以下の通りである。検査用基材1
70が、吸着ノズル62により十分は位置精度で保持さ
れており、検査用基材170の装着ヘッドに対する位置
ずれが許容誤差範囲内であれば、その状態で撮像された
検査用基材170の画像データに基づいて、信頼性の高
い補正データ152を作成することができる。しかし、
検査用基材170の吸着ノズル62に保持された位置
が、予め想定された位置に対して大きくずれている場合
には、そのずれを含む状態で補正データを作成すれば、
補正データの信頼性が低下する可能性がある。そこで、
本実施形態においては、前述のように少なくとも1つの
基準マーク172について物理画面160上における実
マーク座標が、設定マーク座標の検索範囲から外れるほ
ど大きくずれている場合には、補正データ152の作成
が中止される。さらに、1つの物理画面160について
基準マーク172がたて・よこ両方向のうち少なくとも
一方向について偶数個撮像された場合にも、エラーとし
て補正データ152の作成が中止される。この処理によ
り、検査用基材170がほぼ正しい位置で撮像された場
合にのみ補正データ152が作成されることが保証さ
れ、補正データ152の信頼性が高くなる。
ずれは、前記撮像装置自体の特性による画像歪みと、Y
軸スライド44の移動方向に対するパーツカメラ74の
傾きであって各物理画面160に共通の位相ずれγと、
各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれとに加え
て、吸着ノズル62による検査用基材170の保持の位
置ずれおよび位相ずれβをも含むものである。
用基材170の保持の位置ずれおよび位相ずれがないも
のとみなして、各物理画面160に対応するマーク座標
ずれテーブルから、各物理画面の中心の仮想画面に対す
る位置ずれと、位相ずれα0,α1 ,α2 ,α3 および
α4 とが演算される(図9参照)。1つのマーク座標ず
れテーブルに含まれる全ての設定マーク座標におけるマ
ーク座標ずれの平均値が各物理画面の中心の仮想画面に
対する位置ずれとして取得される。なお、水平方向成分
は、例えば、各物理画面160の中心に位置する基準マ
ーク172のうち少なくとも1つを、その物理画面16
0を代表する代表マークとし、その代表マークに対応す
る設定座標の補正量に基づいて取得されてもよい。
びα4 の演算は、それぞれ次のようにして行われる。各
マーク座標ずれテーブルの設定マーク座標のたて・よこ
方向のうちいずれか一方向(本実施形態においてはよこ
方向)の列ごとに、実マーク座標のよこ列の設定マーク
座標のよこ列に対する傾きであるよこ列の傾きがそれぞ
れ算出され、それらよこ列の傾きの平均値が、画面位置
ずれの傾き成分として取得される。具体的には、各よこ
列について中心の設定マーク座標に対して対称に位置す
る設定マーク座標が互いに関連づけられ、それら関連付
けられた設定マーク座標におけるマーク座標ずれに基づ
いてそれぞれ仮の傾きが算出され、それら仮の傾きの平
均値がよこ列の傾きとして取得される。それらよこ列の
傾きの平均値が、各物理画面160の位相ずれα0 ,α
1 ,α2 ,α3 およびα4 として取得される。
回帰直線186の傾き角が、吸着ノズル62による検査
用基材170の保持の位相ずれβを表す角度として演算
される。この際、理論的には物理画面の中心の座標につ
いて計算されるようにすべきであるが、実用上は、物理
画面の中心間の距離を各撮像間における装着ヘッド60
の公称移動距離である上記設定間隔とし、物理画面の中
心の装着ヘッド60の移動軌跡からの外れ量を物理画面
の中心の座標のうち装着ヘッド60の移動方向と直交す
る方向の座標であるX座標として一次回帰線186が求
められるようにすればよい。求められた一次回帰線18
6の傾き角である検査用基材170の保持の位相ずれβ
と、各物理画面の位相ずれα0 ,α1 ,α2 ,α3 およ
びα4 の平均値αとの差が、パーツカメラ74のY軸ス
ライド44に対する(Y軸スライド44の移動方向であ
るY軸方向に対する)位相ずれ(傾き角)γとして求め
られ、RAM106に格納される。なお、上記一次回帰
直線の傾き角の代わりに、1つの物理画面の中心と他の
4つの物理画面の各中心とを結ぶ4本の直線の傾き角の
平均値や、代表的な2つの物理画面の中心を結ぶ直線の
傾き角を、吸着ノズル62による検査用基材170の保
持の位相ずれとして使用することも可能である。
ずれの平均値が、吸着ノズル62による検査用基材17
0の保持の位置ずれとして演算される。そして、その保
持の位置ずれと、主物理画面の中心の位置ずれとの差が
0になり、かつ、吸着ノズル62による検査用基材17
0の保持の位相ずれおよびパーツカメラ74のY軸スラ
イド44に対する位相ずれが0になるように、主物理画
面のマーク座標ずれテーブルに座標変換が施され、画像
歪みにのみ起因するマーク座標のずれが各設定マーク座
標に対応付けられた歪み補正テーブルが作成される。
ことも可能であるが、本実施形態においては設定マーク
座標間を補間するために、0.5mm間隔で補正点が設定
され、それら補正点の位置と各補正点の補正量とが対応
付けられたものが作成され、それが最終的な歪み補正テ
ーブルとしてRAM106に格納される。
ラ74のY軸スライド44に対する位相ずれとに対応す
る座標変換を施せば、主物理画面用の補正テーブル17
4が得られる。
れに対して、吸着ノズル62による検査用基材170の
保持の位置ずれと主物理画面の中心の位置ずれとの差
と、吸着ノズル62による検査用基材170の保持の位
相ずれとを除去するための座標変換が施されて、各副物
理画面の主物理画面に対する位置ずれを補正するための
画面相対位置補正データが取得され、RAM106に格
納される。この画面相対位置補正データと、前記パーツ
カメラ74のY軸スライド44に対する位相ずれγとに
対応する座標変換を前記歪み補正テーブルに施せば、各
副物理画面用の補正テーブル174が得られる。
用の補正テーブル174を全てRAM106に格納して
おき、必要に応じて使用することも可能であるが、本実
施形態においては、RAM106の記憶容量を節減する
ために、実際には、歪み補正テーブルと、パーツカメラ
74の位相ずれおよび各副物理画面の主物理画面に対す
る位置ずれのデータとのみがRAM106に格納される
ようにされている。仮想画面上において、任意の点が指
定される毎に、その指定点に近接する4つの補正点の補
正量が歪み補正テーブルから読み出され、それら補正量
にパーツカメラ74の位相ずれに対応する座標変換が施
されて主物理画面用の補正量とされ、歪み補正テーブル
から読み出された補正量にパーツカメラ74の位相ずれ
と各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれとに対応
する座標変換が施されて各副物理画面用の補正量とされ
るようにされているのである。したがって、歪み補正テ
ーブルとパーツカメラ74の位相ずれのデータとの組合
わせが、主物理画面用の補正テーブル174であり、歪
み補正テーブルとパーツカメラ74の位相ずれのデータ
および各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれのデ
ータとの組合わせが各副物理画面用の補正テーブル17
4であることになる。
うに、設定マーク座標における補正量についてX軸方向
におけるものとY軸方向におけるものとを分けて把握す
ることができるものとされる。図10には、X軸方向に
おける各基準マーク172における補正量を結んで任意
の仮想座標に対応する補正量が示されている。なお、位
置ずれ,位相ずれが、仮想画面に対する物理画面のずれ
として求められているため、ずれ量は後の画像処理にお
いてそのまま補正量として使用される。
態においては、マーク座標ずれテーブルから、吸着ノズ
ル62による検査用基材170の保持位置・位相誤差が
除去されて補正テーブル174が作成されるが、例え
ば、後に行われる電気部品28の位置検出の要求精度
が、検査用基材170の吸着ノズル62による保持位置
・位相ずれを許容する程度である場合や、電気部品28
の吸着ノズル62による保持位置・位相ずれを取得する
必要がなく、電気部品28が欠陥を有しないものである
か否か等の検査が可能であればよい場合等には、マーク
座標ずれテーブル自体を補正テーブルとして使用するこ
とも可能である。ただし、前述のように5mmまたは7mm
間隔で設けられた設定マーク座標とそれの補正量とに基
づいて、補間演算により0.5mm間隔等さらに小さい間
隔で設定された補正点の位置と各補正点における補正量
とのテーブルとして作成されることが望ましいことは同
様である。
プログラムについて説明する。このプログラムは、1つ
の電気部品28を複数回(1回で撮像される場合があっ
ても差し支えない)撮像して取得された画像データと、
上述の補正データ作成プログラムにより作成された補正
データ152とに基づいて電気部品28の像を再現する
ためのものである。
撮像範囲の全てに対応する1つの仮想画面である仮想画
面154が予め想定されている。この仮想画面154
に、検出すべき電気部品28に対して予め定められてい
るシークラインが設定される。シークラインは、電気部
品28の像の境界と交差するように設定される。シーク
ラインについては特開平8−180191号公報に記載
されているものと同一であるので説明を省略する。
って予め定められた微小な間隔で指定点が、仮想画面上
の座標である仮想座標によって指定され、物理/仮想変
換ドライバ156により、物理画面上においてその仮想
座標に対応する物理座標の光学的特性値が画像データに
基づいて演算される。それにより、演算負荷を小さく抑
えつつ電気部品の形状,寸法,位置等を検出することが
できる。
150のうちいずれの物理画面150に基づいて光学的
特性値を取得すべきかが決定される。具体的には、仮想
座標のY座標により対応する物理画面150のイメージ
ナンバが取得される。仮想座標の中心を原点とする座標
軸を設定した場合に、複数回の撮像間における装着ヘッ
ド60の移動量の1.5倍,0.5倍,−0.5倍およ
び−1.5倍の位置にそれぞれ境界線176が設定され
ており、仮想座標のY座標がどの境界線176間に位置
するかによって、対応する物理画面150のイメージナ
ンバが決定される。イメージナンバは、5つの物理画面
150に対応して0から4まで順に設定されており、2
が前述の主物理画面にのイメージナンバであり、それ以
外が副物理画面のイメージナンバである。
ンバが2であれば、歪み補正テーブルとパーツカメラ7
4の位相ずれのデータとに基づいて取得される。これに
対して、イメージナンバが2以外の場合は、仮想座標に
そのイメージナンバに対応する副物理画面の位置補正デ
ータ(各副物理画面の主物理画面に対する位置ずれのデ
ータ)と、パーツカメラ74の位相ずれのデータとが呼
び出され、それらデータと歪み補正テーブルとに基づい
て取得される。具体的には、歪み補正テーブルの各補正
点の補正量に、副物理画面の主物理画面に対する位置ず
れとパーツカメラ74の位相ずれとに対応する座標変換
が施されることによって、最終的な補正量が取得され
る。
mm間隔で設定された格子点と、それら格子点に対応する
補正量とを含むように構成されている。この歪み補正テ
ーブルにおいて、仮想座標の近傍4つの格子点における
補正量がそれぞれ取得される。
に画像の歪みが連続的に変化する値であると仮定されて
おり、図11に示すように、今回補正量を算出すべき仮
想座標Eについて、近傍4点の格子点A,B,C,Dが
選択される。それら格子点A,B,C,Dにおける補正
量(図において高さ方向で示されるベクトル)に基づい
て仮想座標Eにおける補正量が線形補間により演算され
る。この補正量は、X軸方向成分とY軸方向成分とに分
けてそれぞれ演算されるが、以下に例としてX軸方向の
成分を算出する場合について説明する。
座標Eの線形補間に使用される4個の格子点A(x,
y),B(x+1,y),C(x+1,y+1),D
(x,y+1)が示され、それら各格子点におけるX軸
方向の補正量がf(x,y),f(x+1,y),f
(x+1,y+1),f(x,y+1)で示されてい
る。ここで、仮想座標Eと格子点AとのX座標およびY
座標の差をa=X−x,b=Y−yと仮定すると、仮想
座標Eにおける補正量f(X,Y)は、以下に示す式
(5)により演算される。 f(X,Y)=f(x,y)(1−a)(1−b)+f(x+1,y)a(1− b)+f(x+1,y+1)ab+f(x,y+1)(1−a)b・・・(5)
算されて、仮想座標Eの補正量が取得される。そして、
これらX,Y軸方向成分に対して、前記副物理画面の主
物理画面に対する位置ずれとパーツカメラ74の位相ず
れとに対応する座標変換が施されることにより、仮想座
標に対する補正量が算出され、仮想座標が補正されて物
理画面160上の物理座標が取得される。
座標に対応する光学的特性値が取得される。前述の仮想
座標に対応するイメージナンバの物理画面150が呼び
出され、その物理画面150上の物理座標における光学
的特性値が取得され、その光学的特性値が仮想座標に対
応する光学的特性値とされる。具体的には、今回光学的
特性値を取得すべき物理座標について、その物理座標の
近傍4点の素子位置と、その素子位置における光学的特
性値が取得される。ここで、素子位置は、1つの撮像素
子により撮像される範囲である素子範囲に対応する位置
であり、本実施形態においては各素子範囲の中心であ
る。その素子位置における光学的特性値は、各素子範囲
における光学的特性値の平均であって、各撮像素子によ
り取得された光学的特性値そのものである。取得された
近傍4点の素子位置と、それら素子位置における光学的
特性値とに基づいて、前述の補正量と同様に線形補間が
行われ、物理座標における光学的特性値が取得されるの
である。
性値の取得作業が終了する。この作業が繰り返されて光
学的特性値を取得すべき全ての仮想座標について上記の
処理が行われれば、シークライン上において光学的特性
値の評価を行うことが可能になり、光学的特性値の急変
する位置(変化勾配の極大点に対応する位置、あるいは
変化勾配が設定勾配以上となる位置)がエッジジ点とし
て検出される。そして、複数のエッジ点の位置から電気
部品28の形状,寸法,位置等の情報が取得される。
の歪みを補正する歪み補正テーブルと、物理画面の位置
や位相を補正する補正データとを含む補正データ152
が作成され、歪み補正テーブルが5つの物理画面150
に共用とされているので、補正データ152のデータ量
を圧縮することができる。また、画像歪みと相対位置・
位相ずれとが分けて取り扱われるので、いずれか一方に
ついてのみデータを更新することができる。例えば、撮
像装置に起因する画像歪みは殆ど変化しないので、撮像
装置の交換時にのみ更新することとし、撮像装置と電気
部品保持装置との相対位置や相対位相のずれに対応する
補正データのみを更新することができるのである。この
ようにすれば、補正テーブル174全体を更新する場合
に比較して演算負荷が小さくて済み、撮像装置と電気部
品保持装置との相対位置や相対位相のずれを頻繁に検出
して修正することが可能となる。
メラ74と装着ヘッド60とがX軸方向に相対移動しな
いようにされているが、X軸方向とY軸方向との両方に
相対移動させられるようにしてもよい。その場合には、
撮像範囲がX,Y両方向において複数に分割されること
となる。
メラ74が1つ設けられ、その1つのパーツカメラによ
り撮像範囲が複数回に分けて撮像されるが、パーツカメ
ラが複数個設けられて、複数の撮像範囲が同時に撮像さ
れるようにしてもよい。その場合、パーツカメラの数と
撮像範囲の数とを互いに異ならせることもでき、例え
ば、パーツカメラを2つ設けて複数の撮像範囲がそれの
半分の回数で撮像されるようにしてもよい。パーツカメ
ラを複数個設けることにより撮像に要する時間を短縮す
ることができる。
ムの撮像装置においては、一方の撮像位置に2個一組の
反射鏡が設けられていたが、撮像装置を別の態様とする
こともできる。例えば、前記反射鏡73をハーフミラー
とし、その背後に別の反射鏡を1個配設するのである。
反射鏡73とその背後の反射鏡とにそれぞれ対向するパ
ーツカメラのレンズの倍率を変えることにより、小さい
電気部品は大きな倍率で撮像し、大きな電気部品は小さ
な倍率で撮像するというように、目的に合わせて2個の
パーツカメラを使い分けたり、1つの電気部品の倍率の
異なる2つの画像を取得したりすることが可能となる。
したが、これは例示であり、本発明は、前記〔発明が解
決しようとする課題,課題解決手段および発明の効果〕
の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基
づいて種々の変更,改良を施した形態で実施することが
できる。
ムの一部を抜き出して示す側面図である。
る。
して示す側面断面図である。
ロック図である。
タから仮想画面上の画像データを演算する過程を概念的
に示す図である。
過程を概念的に示す図である。
作成プログラムの実行時に利用される検査用基材を示す
平面図である。
作成プログラムの実行時に利用されるシークラインの一
例を示す図である。
作成の一過程を説明するための図である。
る物理画面の歪みの一例を表したグラフである。
面上で指定された座標の補正量を演算するための線形補
間を説明する図である。
ィーダ型電気部品供給装置 22:トレイ型電気部品
供給装置 28:電気部品 34:X軸スライド
44:Y軸スライド 60:装着ヘッド 62:
吸着ノズル63:バックライト 64:ホルダ 6
6:Fマークカメラ 70,71:反射鏡 74:
パーツカメラ 84:フロントライト 150,1
60:物理画面 152:補正データ 154:仮
想画面 156:物理/仮想変換ドライバ 17
0:検査用基材 172:基準マーク 174:補
正テーブル
Claims (5)
- 【請求項1】 電気部品が装着される被装着基材をX軸
方向に平行な方向に搬送する搬送コンベヤと、その搬送コンベヤの途中に設けられ、 その搬送コンベヤ
により搬送された前記被装着基材を位置決め支持する位
置決め支持装置と、 前記X軸方向と直交するY軸方向において前記位置決め
支持装置と並んで設けられた電気部品供給装置であっ
て、複数のフィーダが前記X軸方向に平行な一直線に沿
って並び、その一直線上に位置する各部品供給部から電
気部品を供給するものと、 前記Y軸方向を長手方向とし、前記X軸方向に移動する
X軸スライドと、 そのX軸スライドに保持され、前記Y軸方向に移動する
Y軸スライドと、 そのY軸スライドに、前記X軸スライドの前記X軸方向
における片側の位置において保持されてそのY軸スライ
ドと共に移動し、電気部品を吸着する吸着ノズルを保持
するホルダと、 前記X軸スライドの、前記X軸方向において前記ホルダ
が設けられた側とは反対側に、下向きに固定されてその
X軸スライドと共に移動し、前記吸着ノズルに保持され
た電気部品を撮像するパーツカメラと、前記Y軸スライドが前記X軸スライドに沿って移動する
際の前記吸着ノズルの移動軌跡に、 前記Y軸方向におい
て前記位置決め支持装置と前記電気部品供給装置との間
の位置において対向する状態で前記X軸スライドに固定
され、X軸スライドと共に移動し、前記吸着ノズルに保
持された電気部品の像を形成する下向きの像形成光を、
X軸スライドの他側に向かって反射する第一反射面と、 前記X軸スライドに固定され、前記第一反射面により反
射された像形成光を前記パーツカメラに向かって反射す
る第二反射面と を含む電気部品装着システム。 - 【請求項2】 前記第一反射面により反射された像形成
光が、前記X軸スライドにそのX軸スライドを前記X軸
方向に貫通して形成された経路を経て、前記第二反射面
に入射する請求項1に記載の電気部品装着システム。 - 【請求項3】 前記第一反射面および前記第二反射面が
垂直面に対してそれぞれ逆向きに45度傾斜して互いに
対向している請求項2に記載の電気部品装着システム。 - 【請求項4】 前記吸着ノズルにより保持された電気部
品を前記第一反射面とは反対側から照明するバックライ
トを含む請求項1ないし3のいずれかに記載の電気部品
装着システム。 - 【請求項5】 前記第一反射面がハーフミラーであり、
かつ、当該電気部品装着システムが、そのハーフミラー
の反射面とは反対側に設けられ、そのハーフミラーを通
して、前記吸着ノズルに保持された電気部品に向かって
照明光を放射するフロントライトを含む請求項1ないし
4のいずれかに記載の電気部品装着システム。
Priority Applications (1)
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JP2001229214A JP3498074B2 (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 電気部品装着システム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010021248A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 部品画像取り込み装置及び部品画像取り込み方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2006080197A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Juki Corp | 電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法 |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001229214A patent/JP3498074B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2010021248A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 部品画像取り込み装置及び部品画像取り込み方法 |
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JP2005093906A (ja) | 部品認識装置及び同装置を搭載した表面実装機並びに部品試験装置 |
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