JP4715009B2 - How to recognize workpiece reference marks - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークの基準マーク認識方法に係り、とくに保持手段によって部品をワーク上の所定の位置に実装する実装装置におけるワークの基準マーク認識方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子回路は絶縁材料から成る回路基板上に形成される。すなわち回路基板上に接合された銅箔を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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
特開2000−236199号公報には、装着対象物の部品を装着すべき所定位置を適正な撮像条件にて短時間に精度よく画像認識して部品を確率よく装着するために、装着対象物上の所定位置を画像認識した位置情報を基に部品取扱い手段を動作制御して、所定位置に部品を移載して装着するのに、画像認識時の実際の撮像情報につきその適正度を判定して所定の適正度になるように撮像条件を設定してその時々で撮像手段や撮像対象の特性にバラツキのあるのに対応し、この所定の適正度で設定した撮像条件での画像認識による位置情報の基に部品の装着を行なうようにした部品の装着方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の実装装置において、回路基板の基準マークを構成するフィデューシャルマークを撮像するための基板認識用カメラは、回路基板が正確に位置決めされているときにフィデューシャルマークがあるべき位置に移動する。このことは基板認識用カメラの視野の中心にフィデューシャルマークが来るであろう位置に該カメラを移動させてから撮像し、マークの認識を行なって画像の中心からのずれ量で回路基板のずれ量を計算することを意味する。
【0007】
このときに回路基板上のフィデューシャルマークの表面状態によっては、回路基板とフィデューシャルマークとの間でのコントラストが十分に得られず、画像処理に失敗する。このようなフィデューシャルマークと回路基板とのコントラストが得られない状態は、フィデューシャルマークに施されたメッキが鏡面反射を起し、フィデューシャルマークからの反射光が基板認識用カメラに戻らない状態のときに発生する。
【0008】
このような画像認識の失敗が起ると、エラーになり、実装装置はエラー停止を生ずる。従ってこの場合にはオペレータが実装機の前に行き、回路基板を取上げてそのフィデューシャルマークの表面を拭いたりして反射率を高める。あるいはまたマニュアル操作によって回路基板の位置合わせを行ない、その後に自動運転状態に復帰し、回路部品のマウントを行なう。このような方法は稼働率の低下につながり、生産性が低下する。また操作者のマニュアル操作による回路基板の位置合わせを行なうとマウント精度が劣化し、その電子回路が不良になり易い欠点がある。
【0009】
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、回路基板のフィデューシャルマーク等のワークの基準マークの画像認識の成功率を高めるようにしたワークの基準マーク認識方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、保持手段によって部品を保持するとともに、保持された部品をワーク上の所定の位置に実装する実装装置におけるワークの基準マークの認識方法において、
ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを前記保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、
しかも前記基準マークが前記ワーク認識カメラの視野に入る範囲内で該ワーク認識カメラを前記ワークに対して相対的に動かし、複数回画像認識を行なうことにより前記ワークの位置を検出することを特徴とするワークの基準マーク認識方法に関する。
【0011】
ここでワークが回路基板であって、該回路基板の所定の位置に形成されているフィデューシャルマークをワーク認識カメラで認識するものであってよい。また複数回の画像認識によって得られた画像の内の基準マークの検出に成功した画像をワークの位置検出に利用することが好適である。また複数回の画像認識によって得られた複数の基準マークの画像を平均化することにより認識精度を向上させることができる。
【0012】
本願の別の主要な発明は、保持手段によって部品を保持するとともに、保持された部品をワーク上の所定の位置に実装する実装装置におけるワークの基準マークの認識方法において、
ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを前記保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、
画像認識に失敗したら前記ワーク認識カメラを前記ワークに対して相対的に動かして画像認識を繰返し、基準マークの認識に成功したらその画像によってワークの位置の検出を行なうことを特徴とするワークの基準マーク認識方法に関する。
【0013】
ここで画像認識に失敗した場合にその画像を記憶手段に保存しておき、所定の回数連続して失敗した場合には保存されている画像を合わせて基準マークの認識を行なうようにすることができる。また画像認識に成功したときのワーク認識カメラの移動位置を保存しておき、次の回のワークの基準マークの認識の際に前記ワーク認識カメラをその位置まで移動させるようにしてよい。
【0014】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、電子部品をパーツカセットから吸着ノズルによって吸着し、回路基板の所定の位置に実装する電子部品装着装置において、回路基板の位置を知るために回路基板に予め設けられているフィデューシャルマークをマウントヘッドと一緒に移動するワーク認識カメラによって撮像し、このフィデューシャルマークの位置を画像処理によって認識するときに、フィデューシャルマークがワーク認識カメラの視野内に入る範囲内で該ワーク認識カメラの位置を移動させ、複数の画像を取得してフィデューシャルマークの位置の検出が成功した画像を使用する方法である。
【0015】
ここで上記ワーク認識カメラの移動を、基準マークの認識が失敗したときのリトライ動作時にのみ行なうようにしてよい。また上記複数の取得画像によって求まったフィデューシャルマークの位置を平均化することによって認識精度を向上させることができる。また上記複数の取得画像を、ワーク認識カメラの位置が違う分だけオフセットさせて輝度情報を足し込むことにより、回路基板の照明むらの影響を軽減してフィデューシャルマークの位置の認識を容易にすることができる。そして上述のような態様によれば、回路基板のフィデューシャルマークの画像認識の成功率を従来に比べて格段に向上させることが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の形態によって説明する。まず回路基板の基準マーク認識方法が実施され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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
上記ワーク認識カメラ42および部品認識カメラ62は図12に示すようにコントローラ63に接続されている。コントローラ63は上記のカメラ42、62によって取込まれた画像処理を行なうとともに、演算をするためのコンピュータを備えている。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。
【0024】
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。
【0025】
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の位置を検出する基板認識カメラ42から構成される。
【0026】
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θ軸の動作が行なわれる。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
このように本実施の形態に係る電子部品実装装置は、マウントヘッド19を備え、このマウントヘッド19は上下動作と回転の自由度とを持ち、電子部品を吸着するための吸着ノズル20と、回路基板15の位置を認識するためのワーク認識カメラ42を備えている。上述の如くマウントヘッド19はX軸方向およびY軸方向に移動可能であって、吸着ノズル20によってパーツカセット13から電子部品を吸着し、吸着姿勢に補正を加えて回路基板15上の所定の位置にこの電子部品を装着する。
【0031】
このような装着の際に、電子部品を回路基板15の所定の位置に装着するためには、予め回路基板15の位置を知る必要がある。このために電子部品装着装置においては、上記の一連の装着動作を行なう前にワーク認識カメラ42を図6に示すように回路基板15のフィデューシャルマーク67の上に移動させてこのフィデューシャルマーク67を撮像し、回路基板15の位置を検出する動作を行なう。なおワーク認識部は図6に示すようにワーク認識カメラ42とフィデューシャルマーク67を照明するための複数の照明装置65、66とから構成される。
【0032】
フィデューシャルマーク67は回路基板15と同じ工程で製作される。すなわち通常は銅箔によって作られており、酸化防止のためにその表面に半田もしくは金メッキ等が施されることがある。通常のフィデューシャルマーク67は回路基板15に対してマークが明るく浮上って図7に示すように撮像される。なおワーク認識カメラ42が回路基板15に対して正しく移動した場合には、図7Bに示すように視野のほぼ中心部にフィデューシャルマーク67の映像が生ずる。
【0033】
しかるにメッキ処理が施された回路基板15の場合には、フィデューシャルマーク67の表面が鏡面反射を起すことがあり、このような場合には照明装置65、66からの光がワーク認識カメラ42に戻ってこない状態になることがある。この場合に回路基板15とフィデューシャルマーク67とのコントラストが十分に得られず、画像認識が困難になる場合がある。図8はこのような状態を示しており、フィデューシャルマーク67の表面が全反射を起してワーク認識カメラ42の視野から反射光が外れると、フィデューシャルマーク67の認識が困難になる。
【0034】
そこで本実施の形態においては図9または図10に示すようにワーク認識カメラ42の移動位置を、フィデューシャルマーク67が上記カメラ42の視野内にある範囲内で該カメラ42を回路基板15に対してX軸方向またはY軸方向に移動させ、照明装置65、66とフィデューシャルマーク67とワーク認識カメラ42との間の相対位置関係を変化させることにより、回路基板15とフィデューシャルマーク67とのコントラストを確保し、これによってフィデューシャルマーク67の位置の画像認識を行なうことを可能にするものである。
【0035】
図9は回路基板15に対してワーク認識カメラ42をオフセットさせ、これによってワーク認識カメラ42の視野の端の方にフィデューシャルマーク67の画像が位置するようにしたものである。なおここでワーク認識カメラ42の視野は例えば4×5mmの範囲内になっており、このためにワーク認識カメラ42を4×5mmの範囲内で動かし、フィデューシャルマーク67の画像の取込みのリトライを行なうことが可能になる。
【0036】
上記のワーク認識カメラ42をオフセットさせる量は予め決められている量でもよいが、フィデューシャルマーク67がワーク認識カメラ42の視野から離れない範囲でランダムな値を設定してもよい。またオフセットさせることによってフィデューシャルマーク67の画像処理が成功した場合には、次の回路基板15のフィデューシャルマーク認識時には、予め同量をオフセットさせた位置にワーク認識カメラ42を移動させてからフィデューシャルマーク67の撮像を行なって画像認識することにより、1回でフィデューシャルマーク67の認識が成功する確率が高まる。
【0037】
またフィデューシャルマーク67の表面状態によっては、図10Bに示すようにフィデューシャルマーク67の全面が明るく光らず、部分的にしか明るくならない場合がある。これは図10Aに示すようにフィデューシャルマーク67の表面に施されたメッキ層68が不規則に盛上っている場合に多い。
【0038】
このような場合には、ワーク認識カメラ42をオフセットさせながら取込んだフィデューシャルマーク67の複数の画像輝度データを図11に示すようにオフセット分だけそれぞれ移動させながら加算することによって、フィデューシャルマーク67に相当するスポット全体が明るい画像のデータの作成が可能になる。そしてこのような画像データに対してフィデューシャルマーク67の認識処理を行なうことによって、フィデューシャルマーク67の位置の認識を可能にすることができる。
【0039】
図13は上記ワーク認識カメラ42の画像処理を行なうコンピュータの動作の手順の一例を示している。ここではフィデューシャルマーク67の位置検出に成功した場合には、この成功した単一の画像によって回路基板15の位置検出を行なうとともに、この位置検出に基いて電子部品の装着動作を自動的に行なう。
【0040】
そして複数回のリトライにもかかわらずフィデューシャルマーク67の検出に失敗した場合には、それぞれの画像を保存するとともに、保存された画像を図11に示すようにオフセット量を加味して足し合わせてマーク位置を認識し、これによって回路基板15の位置検出を行ない、電子部品の自動実装を行なう。複数回のリトライにもかかわらずマーク位置を認識できない場合にはエラー停止になる。
【0041】
図14はワーク認識カメラ42と接続されているコンピュータによる画像処理の別の手順を示している。この手順は、フィデューシャルマーク67の検出に十分な時間をかけてよい場合であって、フィデューシャルマーク67の画像をオフセットさせながら取込む動作を常に行なうようにし、その中から最初から複数回検出に成功した複数の画像のマーク位置の平均をとることによって、フィデューシャルマーク67の認識成功率を高めるとともにフィデューシャルマーク67の位置検出の精度をも高めるようにしたものである。
【0042】
ここではフィデューシャルマーク67の検出に成功した場合にマークの認識位置を記憶する。そしてこのような動作が複数回繰返された場合に、その中に1回以上マークの位置検出に成功しているかどうかの判断をするとともに、成功している場合には成功して記憶されているマークの平均の値を計算し、このような計算された検出位置を利用して回路基板15に対する電子部品の実装を自動的に行なう。これに対して複数回のリトライで1回もマークの検出に成功していない場合にはエラー停止とする。
【0043】
以上本願の発明を図示の実施の形態によって説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内で各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は回路基板15に対する電子部品の実装に関するものであるが、本発明はその他各種の部品の実装装置に広く適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
本願の主要な発明は、保持手段によって部品を保持するとともに、保持された部品をワーク上の所定の位置に実装する実装装置におけるワークの基準マークの認識方法において、ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、しかも基準マークがワーク認識カメラの視野に入る範囲内で該ワーク認識カメラをワークに対して相対的に動かし、複数回画像認識を行なうことによりワークの位置を検出するようにしたものである。
【0045】
従ってこのようなワークの基準マーク認識方法によれば、基準マークの表面が全反射を起してワーク認識カメラで画像認識を行なうことができない場合にも、別の位置へワーク認識カメラを移動させることによって画像認識が可能になり、これによっ基準マークの画像認識の成功率が高まる。
【0046】
本願の別の発明は、保持手段によって部品を保持するとともに、保持された部品をワーク上の所定の位置に実装する実装装置におけるワークの基準マークの認識方法において、ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、画像認識に失敗したらワーク認識カメラをワークに対して相対的に動かして画像認識を繰返し、基準マークの認識に成功したらその画像によってワークの位置の検出を行なうようにしたものである。
【0047】
従ってこのようなワークの基準マーク認識方法によれば、画像認識に失敗した場合にはワーク認識カメラをワークに対して相対的に動かして画像認識を繰返すことにより、やがて基準マークの認識に成功することになり、これによってワークの位置検出が可能になる。従って実装装置のエラー停止が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】部品実装装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図2】マウントヘッドを示す一部を破断した正面図である。
【図3】同マウントヘッドの側面図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】ワーク認識カメラによる回路基板の位置検出を示す要部斜視図である。
【図7】ワーク認識カメラの視野の中心部にフィデューシャルマークを促えたときの正面図および平面図である。
【図8】フィデューシャルマークが全反射したときの正面図および平面図である。
【図9】ワーク認識カメラの位置をオフセットさせて画像認識を行なったときの正面図および平面図である。
【図10】フィデューシャルマークの表面にメッキ層が形成されているときの正面図および平面図である。
【図11】複数の画像の足し込みの動作を示す平面図である。
【図12】制御部のシステム構成を示すブロック図である。
【図13】コンピュータによる画像処理を利用した位置検出の動作を示すフローチャートである。
【図14】別のコンピュータによる画像処理を利用した位置検出の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
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‥‥照明装置、67‥‥フィデューシャルマーク、68‥‥メッキ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece reference mark recognition method, and more particularly to a workpiece reference mark recognition method in a mounting apparatus that mounts a component at a predetermined position on a workpiece by holding means.
[0002]
[Prior art]
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 is 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, whereby the electronic component is Connected to each other to form a predetermined electronic circuit.
[0003]
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, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Is mounted at a predetermined position.
[0004]
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.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-236199 discloses that a predetermined position on which a part of a mounting target is to be mounted is recognized on the mounting target in order to accurately recognize the image in a short time under an appropriate imaging condition and mount the part with a high probability. In order to control the operation of the component handling means based on the position information obtained by recognizing the predetermined position of the image, and to transfer and mount the component at the predetermined position, the appropriateness of the actual imaging information at the time of image recognition is determined. In response to the fact that the imaging conditions are set to a predetermined appropriateness and the characteristics of the imaging means and the imaging target vary from time to time, the position by image recognition under the imaging conditions set with this predetermined appropriateness A component mounting method is disclosed in which components are mounted based on information.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional mounting apparatus, the board recognition camera for imaging the fiducial mark constituting the reference mark of the circuit board should have the fiducial mark when the circuit board is accurately positioned. Move to position. This is because the camera is moved to a position where the fiducial mark will come to the center of the field of view of the board recognition camera, the image is taken, the mark is recognized, and the amount of deviation from the center of the image is detected. This means calculating the amount of deviation.
[0007]
At this time, depending on the surface state of the fiducial mark on the circuit board, sufficient contrast cannot be obtained between the circuit board and the fiducial mark, and image processing fails. When the contrast between the fiducial mark and the circuit board cannot be obtained, the plating applied to the fiducial mark causes specular reflection, and the reflected light from the fiducial mark is sent to the substrate recognition camera. Occurs when not returning.
[0008]
When such image recognition failure occurs, an error occurs, and the mounting apparatus causes an error stop. Therefore, in this case, the operator goes in front of the mounting machine, picks up the circuit board, wipes the surface of the fiducial mark, and increases the reflectance. Alternatively, the circuit board is aligned by manual operation, and then the automatic operation state is restored and the circuit components are mounted. Such a method leads to a decrease in the operation rate, and the productivity decreases. Further, when the circuit board is positioned by manual operation by the operator, the mounting accuracy is deteriorated, and the electronic circuit is liable to be defective.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and provides a workpiece reference mark recognition method that increases the success rate of image recognition of a workpiece reference mark such as a fiducial mark on a circuit board. The purpose is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A main invention of the present application is a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus that holds a component by a holding unit and mounts the held component at a predetermined position on the workpiece.
In order to know the position of the workpiece, the reference mark provided on the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera that moves together with the holding means,
Moreover, the position of the workpiece is detected by moving the workpiece recognition camera relative to the workpiece within a range where the reference mark falls within the field of view of the workpiece recognition camera and performing image recognition a plurality of times. The present invention relates to a method for recognizing a reference mark of a workpiece.
[0011]
Here, the work may be a circuit board, and a fiducial mark formed at a predetermined position on the circuit board may be recognized by a work recognition camera. In addition, it is preferable to use an image that has been successfully detected for the reference mark among the images obtained by multiple image recognitions for the position detection of the workpiece. The recognition accuracy can be improved by averaging the images of a plurality of reference marks obtained by a plurality of image recognitions.
[0012]
Another main invention of the present application is a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus that holds a component by a holding unit and mounts the held component at a predetermined position on the workpiece.
In order to know the position of the workpiece, the reference mark provided on the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera that moves together with the holding means,
If image recognition fails, the workpiece recognition camera is moved relative to the workpiece to repeat image recognition, and if the reference mark is successfully recognized, the workpiece position is detected from the image. The present invention relates to a mark recognition method.
[0013]
Here, when the image recognition fails, the image is stored in the storage unit, and when the image recognition fails for a predetermined number of times, the stored image is combined and the reference mark is recognized. it can. Further, the movement position of the work recognition camera when the image recognition is successful may be stored, and the work recognition camera may be moved to that position when the reference mark of the next work is recognized.
[0014]
In a preferred embodiment of the invention included in the present application, in an electronic component mounting apparatus in which an electronic component is sucked from a parts cassette by a suction nozzle and mounted at a predetermined position on the circuit board, the circuit board is provided in advance to know the position of the circuit board. When a fiducial mark is picked up by a workpiece recognition camera that moves with the mount head and the position of this fiducial mark is recognized by image processing, the fiducial mark is within the field of view of the workpiece recognition camera. In this method, the position of the workpiece recognition camera is moved within the range to be entered, and a plurality of images are acquired and an image in which the fiducial mark position has been successfully detected is used.
[0015]
Here, the workpiece recognition camera may be moved only during a retry operation when the reference mark recognition fails. In addition, the recognition accuracy can be improved by averaging the positions of fiducial marks obtained from the plurality of acquired images. In addition, by offsetting the multiple acquired images by the amount of the position of the workpiece recognition camera and adding luminance information, the influence of uneven illumination on the circuit board can be reduced and the fiducial mark position can be easily recognized. can do. And according to the above aspects, the success rate of the image recognition of the fiducial mark on the circuit board can be remarkably improved as compared with the conventional case.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings. First, the overall configuration of a component mounting apparatus in which the reference mark recognition method for a circuit board is implemented will be described with reference to FIGS.
[0017]
As shown in FIG. 1, the component mounting apparatus includes a
[0018]
On the other hand, an
[0019]
Next, the configuration of the
[0020]
The ball screw 25 having the
[0021]
A
[0022]
A
[0023]
The
[0024]
As described above, the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment includes a
[0025]
2 and 3, the
[0026]
If the
[0027]
Next, an outline of an electronic component mounting operation by such a mounting apparatus will be described. The
[0028]
After that, the
[0029]
Using the information regarding the position of the electronic component imaged by the
[0030]
As described above, the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment includes the
[0031]
In order to mount the electronic component at a predetermined position on the
[0032]
The
[0033]
However, in the case of the
[0034]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9 or FIG. 10, the movement position of the
[0035]
In FIG. 9, the
[0036]
The amount by which the
[0037]
Further, depending on the surface state of the
[0038]
In such a case, the plurality of image luminance data of the
[0039]
FIG. 13 shows an example of the operation procedure of the computer that performs the image processing of the
[0040]
If the detection of the
[0041]
FIG. 14 shows another procedure of image processing by a computer connected to the
[0042]
Here, when the
[0043]
Although the invention of the present application has been described with the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the invention included in the present application. For example, the above embodiment relates to mounting of electronic components on the
[0044]
【The invention's effect】
The main invention of the present application is to recognize a workpiece position in a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus that holds a component by a holding means and mounts the held component at a predetermined position on the workpiece. The reference mark provided on the workpiece is image-recognized by a workpiece recognition camera that moves together with the holding means, and the workpiece recognition camera is positioned relative to the workpiece within a range where the reference mark falls within the field of view of the workpiece recognition camera. The position of the workpiece is detected by moving and performing image recognition a plurality of times.
[0045]
Therefore, according to such a method for recognizing a reference mark of a work, even when the surface of the reference mark causes total reflection and image recognition cannot be performed by the work recognition camera, the work recognition camera is moved to another position. As a result, image recognition is possible, which increases the success rate of image recognition of the reference mark.
[0046]
Another invention of the present application is a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus for holding a component by a holding means and mounting the held component at a predetermined position on the workpiece in order to know the position of the workpiece. Recognize the image of the fiducial mark provided on the work with the work recognition camera that moves with the holding means. If the image recognition fails, move the work recognition camera relative to the work and repeat the image recognition. If the recognition is successful, the position of the workpiece is detected from the image.
[0047]
Therefore, according to such a method for recognizing a reference mark for a work, when image recognition fails, the work recognition camera is moved relative to the work and the image recognition is repeated to eventually succeed in recognizing the reference mark. As a result, the position of the workpiece can be detected. Accordingly, the error stop of the mounting apparatus is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a component mounting apparatus.
FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a mount head.
FIG. 3 is a side view of the mount head.
FIG. 4 is a side view of the mount head when the mirror is retracted.
FIG. 5 is a side view of the mount head when the suction nozzle is lowered.
FIG. 6 is a perspective view of a principal part showing position detection of a circuit board by a work recognition camera.
FIGS. 7A and 7B are a front view and a plan view when a fiducial mark is urged at the center of the field of view of the workpiece recognition camera. FIGS.
FIG. 8 is a front view and a plan view when a fiducial mark is totally reflected.
FIGS. 9A and 9B are a front view and a plan view when image recognition is performed by offsetting the position of the workpiece recognition camera.
FIG. 10 is a front view and a plan view when a plating layer is formed on the surface of a fiducial mark.
FIG. 11 is a plan view showing the operation of adding a plurality of images.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a system configuration of a control unit.
FIG. 13 is a flowchart showing an operation of position detection using image processing by a computer.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation of position detection using image processing by another computer.
[Explanation of symbols]
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 ... lighting device, 67 ... fiducial Mark, 68 ... plating layer
Claims (2)
ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを前記保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、
前記基準マークの画像認識に失敗したらその画像を記憶手段に保存し、前記ワーク認識カメラを前記ワークに対して相対的に動かして画像認識を繰返し、所定回数連続して失敗した場合には前記記憶手段に保存されている画像を合わせて基準マークの認識を行ない、前記基準マークの画像認識に成功したらその画像によって前記ワークの位置の検出を行なうことを特徴とするワークの基準マーク認識方法。In a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus that holds a component by a holding means and mounts the held component at a predetermined position on the workpiece.
In order to know the position of the workpiece, the reference mark provided on the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera that moves together with the holding means,
Save the image if it fails to the image recognition of the reference mark in the storage means, the repeated image recognition relatively moving the workpiece recognition camera relative to the workpiece, the storage in the case of consecutive failed a predetermined number of times It performs recognition of the reference mark combined image stored in the unit, the reference mark recognition method of the workpiece, characterized in that to detect the position of the workpiece by the image after a successful image recognition of the reference mark.
ワークの位置を知るために該ワークに設けられている基準マークを前記保持手段と一緒に移動するワーク認識カメラで画像認識し、
前記基準マークの画像認識に失敗したら前記ワーク認識カメラを前記ワークに対して相対的に動かして画像認識を繰返し、前記基準マークの画像認識に成功したらその画像によって前記ワークの位置の検出を行い、前記基準マークの画像認識に成功したときの前記ワーク認識カメラの移動位置を保存し、次の回のワークの前記基準マークの画像認識の際に前記ワーク認識カメラをその位置まで移動させることを特徴とするワークの基準マーク認識方法。 In a method for recognizing a workpiece reference mark in a mounting apparatus that holds a component by a holding means and mounts the held component at a predetermined position on the workpiece.
In order to know the position of the workpiece, the reference mark provided on the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera that moves together with the holding means,
If the image recognition of the reference mark fails, the work recognition camera is moved relative to the work to repeat image recognition, and if the image recognition of the reference mark is successful, the position of the work is detected by the image, The movement position of the work recognition camera when the image recognition of the reference mark is successful is stored, and the work recognition camera is moved to the position at the time of image recognition of the reference mark of the next work. A method for recognizing reference marks of workpieces.
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