JP5209432B2 - Method and apparatus for determining chip component suction posture - Google Patents
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Description
本発明は、ノズルの先端部に吸着されてプリント基板に実装されるチップ部品の吸着姿勢を簡易に判定することのできるチップ部品の吸着姿勢判定方法および装置に関する。 The present invention relates to a chip component suction posture determination method and apparatus that can easily determine the suction posture of a chip component that is suctioned to the tip of a nozzle and mounted on a printed circuit board.
プリント基板に実装される抵抗やコンデンサ等のチップ部品は益々小型化される傾向にある。ちなみに[0402]と称されるチップ部品は長辺が略400μm、短辺が略200μmの略直方体形状を有し、長手方向の両端下面部に一対の電極部を形成した構造を有する。そしてチップ部品のプリント基板への実装は、専ら、チップ部品の上面をその先端部に吸着して上下に昇降駆動されるノズルを備えた実装機を用いて行われる(例えば特許文献1を参照)。またエッジセンサを用いて前記ノズルによるチップ部品の吸着の有無や吸着姿勢の異常を検出し、プリント基板への実装ミスを防ぐことも提唱されている(例えば特許文献2を参照)。 Chip components such as resistors and capacitors mounted on a printed circuit board are becoming increasingly smaller. Incidentally, the chip component called “0402” has a substantially rectangular parallelepiped shape having a long side of about 400 μm and a short side of about 200 μm, and has a structure in which a pair of electrode portions are formed on the lower surface portions of both ends in the longitudinal direction. The mounting of the chip component on the printed circuit board is performed exclusively using a mounting machine provided with a nozzle that is driven up and down by adsorbing the top surface of the chip component to its tip (see, for example, Patent Document 1). . It has also been proposed to use an edge sensor to detect whether or not a chip component is sucked by the nozzle and to detect an abnormality in the sucking posture to prevent mounting errors on a printed circuit board (see, for example, Patent Document 2).
一方、本発明者は、先に単色平行光の光路中に進入した検出対象物による上記単色平行光の回折パターンを解析することで上記検出対象物のエッジを高精度に検出する手法を提唱した(例えば特許文献3を参照)。更に本発明者はこのエッジ検出手法を応用して、単色平行光の回折幅よりも狭い、例えば200μm以下の幅を有する微小な検出対象物であっても、その両側のエッジをそれぞれ検出することで検出対象物の幅を高精度に検出する手法を提唱した(例えば特許文献4を参照)。
ところで前述した特許文献2に示されるように複数の吸着ノズルを備え、これらの吸着ノズルを択一的に昇降駆動するように構成されたチップマウンタ(部品実装機)においては、例えば図10に示すように投光器1と受光器2との間に形成される光路を上記複数の吸着ノズル3a〜3nの配列方向に設定することが望ましい。そしてこれらの吸着ノズル3a〜3nの択一的な昇降動作に連動して前記受光器2での受光パターンを解析し、各吸着ノズル3a〜3nにそれぞれ吸着されたチップ部品4の吸着の有無や吸着姿勢の異常を検出するように構成すれば良い。
By the way, in a chip mounter (component mounting machine) configured to include a plurality of suction nozzles and to selectively drive these suction nozzles as shown in
しかしながら吸着ノズル3a〜3nによって前記受光器2による受光パターンの検出距離(WD)が異なるので、前述した特許文献4に開示される手法にてチップ部品Tの幅(平行光束の遮光幅)を検出した場合、検出距離(WD)によってチップ部品Tの検出幅が異なると言う問題がある。また吸着ノズルによるチップ部品の吸着位置が、必ずしもその中心であるとは保証されず、またチップ部品の向きが一定の方向に揃っているとは限らない。従ってチップ部品が吸着ノズルの先端に正常に吸着されているならば、該チップ部品の向きと正規の吸着位置からのずれ量とを計測し得ることが望ましい。
However, since the detection distance (WD) of the light receiving pattern by the
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、投光部および受光部からなるエッジセンサを用いて、吸着ノズルの先端部に吸着されたチップ部品の吸着位置のずれ量や向きのずれ角を計測することのできるチップ部品の吸着姿勢判定方法および装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to use an edge sensor composed of a light projecting unit and a light receiving unit to shift the suction position of the chip component sucked to the tip of the suction nozzle. An object of the present invention is to provide a chip component suction posture determination method and apparatus capable of measuring a deviation angle of an amount and a direction.
本発明は、略直方体形状を有するチップ部品の上面を吸着ヘッドにて吸着した際、該チップ部品による遮光幅Wが最小となるのはチップ部品の短辺が平行光束の光軸に対して直交したときであり、また遮光幅Wが最大となるのは該チップ部品の上面における対角線方向の一方が前記平行光束の光軸に対して直交したときであり、そしてチップ部品の長辺が平行光束の光軸に対して直交したときには、その遮光幅Wは上記最大の遮光幅よりも若干狭くなることに着目している。 According to the present invention, when the upper surface of a chip part having a substantially rectangular parallelepiped shape is sucked by the suction head, the light shielding width W by the chip part is minimized because the short side of the chip part is orthogonal to the optical axis of the parallel light flux. The light shielding width W is maximized when one of the diagonal directions on the upper surface of the chip component is orthogonal to the optical axis of the parallel light beam, and the long side of the chip component is a parallel light beam. It is noted that the light shielding width W is slightly narrower than the maximum light shielding width when orthogonal to the optical axis.
そこで上述した目的を達成するべく本発明に係るチップ部品の吸着姿勢判定方法は、ノズルの先端部に吸着された略直方体形状のチップ部品を幅方向に横切る光路を形成した投光部および受光部を用いて上記受光部の出力から前記チップ部品の前記ノズルに対する吸着姿勢を判定するに際して、
<a> 前記受光部での受光パターンを解析して前記チップ部品における投光の照射面両側端のエッジ位置をそれぞれ検出すると共に、検出した前記チップ部品の両側端エッジ位置から該チップ部品の遮光幅を求め、
<b> 更に前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端のエッジ位置をそれぞれ求め、
<c> 前記各回転角度位置での前記チップ部品の両側端エッジ位置から前記チップ部品の短辺方向の位置ずれ量ΔX、および長辺方向の位置ずれ量ΔYを求める
ことを特徴としている。
Therefore, in order to achieve the above-described object, the chip component suction posture determination method according to the present invention includes a light projecting unit and a light receiving unit that form an optical path that traverses a substantially rectangular parallelepiped chip component sucked at the tip of a nozzle in the width direction. When determining the suction posture of the chip component with respect to the nozzle from the output of the light receiving unit using
<a> Analyzing the light receiving pattern in the light receiving unit to detect the edge positions on both sides of the projection surface of the chip component, and shielding the chip component from the detected edge positions on both sides of the chip component Find the width,
<b> Further, the edge positions of both side edges of the chip component when the nozzle is rotated 90 ° and 180 °, respectively,
<c> The positional deviation amount ΔX in the short side direction and the positional deviation amount ΔY in the long side direction of the chip part are obtained from the edge positions on both ends of the chip part at the respective rotational angle positions.
また本発明に係る別のチップ部品の吸着姿勢判定方法は、ノズルの先端部に吸着された略直方体形状のチップ部品を幅方向に横切る光路を形成した第1の投光部および第2の受光部と、記チップ部品を前記ノズルの軸方向に横切る光路を形成した第2の投光部および第2の受光部とを用い、前記第1および第2の受光部の出力から前記チップ部品の前記ノズルに対する吸着姿勢を判定するに際して、
<a> 前記第2の受光部での受光パターンを解析して前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置をそれぞれ検出し、
<b> 検出された前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求めると共に、前記ノズルを90°回転させたときの前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求め、
<c> これらのチップ部品の高さ寸法が吸着対象とするチップ部品の予め求められている高さ寸法であると看做し得るときに該チップ部品の吸着姿勢が適正であると判断した後、
<d> 前記第1の受光部での受光パターンを解析して前記チップ部品の両側端エッジ位置をそれぞれ検出すると共に、検出した前記チップ部品の両側端エッジ位置から該チップ部品の遮光幅を求め、
<e> 更に前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端エッジ位置をそれぞれを求め、
<f> 前記各回転角度位置での前記左右のエッジ位置から前記チップ部品の短辺方向の位置ずれ量ΔX、および長辺方向の位置ずれ量ΔYを求めること
を特徴としている。
Further, another chip component suction posture determination method according to the present invention includes a first light projecting unit and a second light receiving unit that form an optical path that crosses a substantially rectangular parallelepiped chip component sucked at the tip of a nozzle in the width direction. And a second light projecting unit and a second light receiving unit that form an optical path that crosses the chip component in the axial direction of the nozzle, and outputs the chip component from the outputs of the first and second light receiving units. In determining the suction posture with respect to the nozzle,
<a> Analyzing the light receiving pattern in the second light receiving part to detect the position of the tip part of the nozzle and the position of the tip part of the chip component,
<b> The height dimension of the chip component is obtained from the detected position of the tip of the nozzle and the position of the tip of the chip component, and the tip of the nozzle when the nozzle is rotated by 90 ° Obtain the height dimension of the chip component from the position and the position of the tip of the chip component,
<c> After determining that the suction posture of the chip component is appropriate when it can be considered that the height of the chip component is the height dimension obtained in advance of the chip component to be sucked. ,
<d> Analyzing the light receiving pattern in the first light receiving unit to detect both side edge positions of the chip component, and obtaining the light shielding width of the chip component from the detected side edge positions of the chip component ,
<e> Further, the respective edge positions on both sides of the chip component when the nozzle is rotated 90 ° and 180 ° are obtained,
<f> A positional deviation amount ΔX in the short side direction and a positional deviation amount ΔY in the long side direction of the chip component are obtained from the left and right edge positions at the respective rotation angle positions.
好ましくは前記ノズルをその軸心を中心として回転させたときの前記遮光幅の変化パターンから該遮光幅が最小となるときの前記ノズルの回転角と前記チップ部品の両側端エッジ位置とをそれぞれを求めた後、上記回転角を基準として前記ノズルを90°および180°回転させると共に、前記遮光幅が最小となるときの前記ノズルの回転角を前記チップ部品の向きのずれ角Δθとして求めるようにしても良い。 Preferably, the rotation angle of the nozzle when the light shielding width is minimized and the edge positions on both sides of the chip component are respectively determined from the change pattern of the light shielding width when the nozzle is rotated about its axis. Then, the nozzle is rotated by 90 ° and 180 ° on the basis of the rotation angle, and the rotation angle of the nozzle when the light shielding width is minimized is obtained as a deviation angle Δθ of the orientation of the chip component. May be.
ちなみに前記位置ずれ量ΔX,ΔYは、前記遮光幅が最小となるときの前記チップ部品の両側端エッジ位置を[L0,R0]、前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端エッジ位置を[L90,R90]および[L180,R180]としたとき、前記受光部の光学的中心と前記ノズルの回転中心とのずれ量ΔFを
ΔF=(L0+R180)/2
または
ΔF=(L180+R0)/2
として求めた後、前記チップ部品の短辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔXを
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF
または
ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求めると共に、前記チップ部品の長辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)2+ΔF
として求めることによってなされる。
Incidentally, the positional deviation amounts ΔX and ΔY are the positions when the edge positions on both sides of the chip component when the light shielding width is minimum are [L 0 , R 0 ], and when the nozzle is rotated by 90 ° and 180 °. When the edge positions on both side edges of the chip component are [L 90 , R 90 ] and [L 180 , R 180 ], the amount of deviation ΔF between the optical center of the light receiving portion and the rotation center of the nozzle is ΔF = (L 0 + R 180 ) / 2
Or ΔF = (L 180 + R 0 ) / 2
Then, the positional deviation amount ΔX from the rotation center of the nozzle in the short side direction of the chip component is expressed as ΔX = (L 0 + R 0 ) / 2 + ΔF
Or ΔX = (L 180 + R 180 ) / 2 + ΔF
And a positional deviation amount ΔY from the rotation center of the nozzle in the long side direction of the chip component is expressed as ΔY = (L 90 + R 90 ) 2 + ΔF
Is made by asking.
また本発明に係るチップ部品の吸着姿勢判定装置は、先端に略直方体形状のチップ部品を吸着するノズルをその軸方向に昇降自在に設けると共に、軸心を中心として回転自在に設けたチップマウンタに組み込まれるチップ部品の吸着姿勢判定装置であって、
<A> 前記ノズルの先端部に吸着されたチップ部品を幅方向に横切る光路を形成した投光部および受光部と、
<B> この受光部での受光パターンを解析して前記チップ部品の両側端エッジ位置をそれぞれ検出するエッジ検出手段と、
<C> このエッジ検出手段にて検出された前記チップ部品の両側端エッジ位置から該チップ部品の遮光幅を求める遮光幅検出手段と、
<D> 前記ノズルをその軸心を中心として回転させたときの前記遮光幅の変化パターンから該遮光幅が最小となるときの前記ノズルの回転角と前記チップ部品の両側端エッジ位置とをそれぞれを求め、上記回転角を基準として前記ノズルを90°および180°回転させる計測制御手段と、
<E> 前記遮光幅が最小となるときの前記チップ部品の両側端エッジ位置、前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端エッジ位置に基づいて前記チップ部品の短辺方向の位置ずれ量ΔX、および長辺方向の位置ずれ量ΔYを求める演算手段と
を具備したことを特徴としている。
The chip component suction posture determination device according to the present invention is provided in a chip mounter provided with a nozzle for sucking a substantially rectangular parallelepiped chip component at its tip so as to be able to move up and down in the axial direction and rotatably about the axis. An adsorption posture determination device for a chip component to be incorporated,
<A> a light projecting unit and a light receiving unit that form an optical path across the chip part adsorbed on the tip of the nozzle in the width direction;
<B> Edge detection means for analyzing the light receiving pattern at the light receiving portion and detecting the edge positions on both sides of the chip component,
<C> A light-shielding width detecting means for obtaining a light-shielding width of the chip component from the edge positions on both sides of the chip component detected by the edge detecting means;
<D> The rotation angle of the nozzle when the light shielding width is minimized and the edge positions on both side edges of the chip component from the change pattern of the light shielding width when the nozzle is rotated about its axis. Measurement control means for rotating the nozzle 90 ° and 180 ° with reference to the rotation angle,
<E> Shortening of the chip component based on the positions of both side edges of the chip component when the light shielding width is minimized, and the positions of both side edges of the chip component when the nozzle is rotated 90 ° and 180 ° It is characterized by comprising a calculating means for obtaining a positional deviation amount ΔX in the side direction and a positional deviation amount ΔY in the long side direction.
また本発明に係る別のチップ部品の吸着姿勢判定装置は、上述した構成に加えて、
<F> 前記チップ部品を前記ノズルの軸方向に横切る光路を形成した第2の投光部および第2の受光部と、
<G> この第2の受光部での受光パターンを解析して前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置をそれぞれ検出する第2のエッジ検出手段と、
<H> この第2のエッジ検出手段にて検出された前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求めると共に、前記ノズルを90°回転させたときの前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求め、これらのチップ部品の高さ寸法が吸着対象とするチップ部品の予め求められている高さ寸法であると看做し得るときに該チップ部品の吸着姿勢が適正であると判断する高さ判定手段と
を更に備えることを特徴としている。
In addition to the configuration described above, another chip component suction posture determination device according to the present invention includes:
<F> a second light projecting unit and a second light receiving unit that form an optical path crossing the chip component in the axial direction of the nozzle;
<G> Second edge detection means for analyzing the light receiving pattern at the second light receiving portion and detecting the position of the tip portion of the nozzle and the position of the tip portion of the chip component,
<H> The height dimension of the chip component is obtained from the position of the tip portion of the nozzle and the position of the tip portion of the chip component detected by the second edge detection means, and the nozzle is rotated by 90 °. The height dimension of the chip component is obtained from the position of the tip portion of the nozzle and the position of the tip portion of the chip component, and the height dimension of these chip components is obtained in advance of the chip component to be sucked. It is further characterized by further comprising a height judging means for judging that the suction posture of the chip component is appropriate when it can be considered that the height is a certain height.
ちなみに前記演算手段は、前記遮光幅が最小となるときの前記チップ部品の両側端エッジ位置を[L0,R0]、前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端エッジ位置を[L90,R90]および[L180,R180]としたとき、前記受光部の光学的中心と前記ノズルの回転中心とのずれ量ΔFを
ΔF=(L0+R180)/2
または
ΔF=(L180+R0)/2
として求めた後、前記チップ部品の短辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔXを
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF
または
ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求めると共に、前記チップ部品の長辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF
として求めるように構成される。
By the way, the calculation means is [L 0 , R 0 ] on both side edge positions of the chip component when the light shielding width is minimum, and both sides of the chip component when the nozzle is rotated 90 ° and 180 °. When the end edge positions are [L 90 , R 90 ] and [L 180 , R 180 ], the shift amount ΔF between the optical center of the light receiving unit and the rotation center of the nozzle is ΔF = (L 0 + R 180 ). / 2
Or ΔF = (L 180 + R 0 ) / 2
Then, the positional deviation amount ΔX from the rotation center of the nozzle in the short side direction of the chip component is expressed as ΔX = (L 0 + R 0 ) / 2 + ΔF
Or ΔX = (L 180 + R 180 ) / 2 + ΔF
And a positional deviation amount ΔY from the rotation center of the nozzle in the long side direction of the chip component is expressed as ΔY = (L 90 + R 90 ) / 2 + ΔF
Configured to ask for.
上記構成のチップ部品の吸着姿勢判定方法および装置によれば、ノズルの先端に吸着されたチップ部品の向きとその位置ずれ量をそれぞれ計測することが可能となるので、例えばプリント基板に対するチップ部品の向きとその実装位置とを高精度に制御することが可能となる。また前記ノズルによる前記チップ部品の吸着姿勢の異常を簡易に判定することができる。従ってこの吸着姿勢の異常判定を行った後、正常に吸着されているチップ部品に対してだけ前述した位置ずれ量との計測を行うようにすれば、その計測処理の簡易化と共に、計測信頼性の向上を図ることが可能となる。 According to the chip component suction posture determination method and apparatus having the above-described configuration, it is possible to measure the orientation of the chip component sucked at the tip of the nozzle and the amount of displacement thereof. It is possible to control the orientation and the mounting position with high accuracy. Further, it is possible to easily determine an abnormality in the suction posture of the chip component by the nozzle. Therefore, if the above-mentioned misalignment amount is measured only for the normally sucked chip parts after the determination of the suction posture abnormality, the measurement process is simplified and the measurement reliability is improved. Can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るチップ部品の吸着姿勢判定方法および装置について説明する。
本発明に係るチップ部品の吸着姿勢判定装置は、チップ部品をプリント基板に実装するチップマウンタ(部品装機)に装着して用いられるものであって、図1はその要部概略構成を示している。特にこの吸着姿勢判定装置は、チップマウンタにおける吸着ノズル3の先端に吸着されたチップ部品Tの吸着姿勢の良否を判定すると共に、チップ部品Tの向きと吸着位置のずれ量とを計測するものであって、前記吸着ノズル3の昇降領域を横切る光路を形成した第1の投光部1および第1の受光部2からなる第1のエッジセンサ4と、前記吸着ノズル3の軸心方向を横切る光路を形成した第2の投光部5および第2の受光部6からなる第2のエッジセンサ7とを備える。
Hereinafter, a chip component suction posture determination method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The chip component adsorption posture determination device according to the present invention is used by being mounted on a chip mounter (component mounter) for mounting a chip component on a printed circuit board, and FIG. Yes. In particular, this suction posture determination device determines whether or not the suction posture of the chip component T sucked to the tip of the
尚、前記部品実装装置は、水平面内を移動自在に設けられたXYテーブル機構10に前記吸着ノズル3を上下方向に昇降自在に組み込むと共に、前記吸着ノズル3をその軸心を中心として回動自在に設けて構成される。この部品実装装置は、実装制御部11におけるテーブル制御部12の制御の下でXYテープル機構10をX-Y方向に移動制御して、例えば該XYテープル機構10に載置されたプリント基板に対する前記吸着ノズル3の位置決めを行う。また更に前記実装制御部11におけるノズル制御部13の制御の下でZ軸駆動機構14およびθ駆動機構15をそれぞれ駆動制御して前記吸着ノズル3を上下に昇降駆動すると共に前記吸着ノズル3を回動させる。そして基本的には図示しない吸引装置による前記吸着ノズル3の作動を制御しながら、該吸着ノズル3の先端部に吸着したチップ部品Tの図示しないプリント基板への表面実装を行う。尚、図1においては1つの吸着ノズル3だけを示すが、部品実装装置が択一的に駆動される複数本の吸着ノズル3を備えることもあることは前述した通りである。また前記Z軸駆動機構14およびθ軸駆動機構15は実装制御部11を制御コンピュータとした位置/角度制御であっても良いし、機械的構造により位置/角度決めを行えるものであっても良く、当業者が適宜判断して設ければよいものである。
The component mounting apparatus incorporates the
本発明に係る吸着姿勢判定装置における第1のエッジセンサ4(第1の投光部1および第1の受光部2)および第2のエッジセンサ7(第2の投光部5および第2の受光部6)は、前述した部品実装装置の前述したXYテーブル機構10に一体的に組み込まれる。特に第1の投光部1は、水平方向に所定の幅を有する平行光束(幾何光学における光線の束)を前記吸着ノズル3の昇降領域を横切る向きに投光するように設けられる。また第2の投光部5は、垂直方向に所定の幅を有する平行光束(幾何光学における光線の束)を前記吸着ノズル3の軸心を横切る向きに投光するように設けられる。このような投光部1,5は、発光ダイオード(LED)や半導体レーザ素子(LD)等の光源と、光ファイバやコリメータ・レンズ等の光学系を用いて構成される。
1st edge sensor 4 (1st light projection part 1 and 1st light-receiving part 2) and 2nd edge sensor 7 (2nd light projection part 5 and 2nd in the adsorption posture determination apparatus which concerns on this invention. The light receiving unit 6) is integrally incorporated in the above-described
また前記第1および第2の受光部2,6は前記吸着ノズル3の昇降領域を挟んで前記投光部1,5にそれぞれ対峙する位置に設けられて前記投光部1,5から発せられた光を受光し、その光路中に進入した前記吸着ノズル3またはその先端部に吸着されたチップ部品Tによる受光量の変化を検出するものとなっている。特にこれらの第1および第2の受光部2,6は、例えば前記平行光束をその全幅に亘って受光可能なラインセンサを主体として構成され、ラインセンサの各位置での受光量をそれぞれ電気信号に変換して出力することで、前記光路中に進入した吸着ノズル3やその先端に吸着されたチップ部品に起因して変化した前記ラインセンサの幅方向における受光量の変化(受光パターン)を検出するように構成される。
The first and second
このようにして前記部品実装装置に第1および第2のエッジセンサ4,7をそれぞれ組み込んで構成される吸着姿勢判定装置は、基本的には前記吸着ノズル3の昇降に伴って前記光路に進入した前記チップ部品Tまたは前記吸着ノズル3に起因して変化する前記第1の受光部2での受光パターンを解析して前記チップ部品Tまたは前記吸着ノズル3の両側端のエッジ位置、つまりラインセンサの幅方向における左右のエッジをそれぞれ検出する第1のエッジ検出手段21を備える。
In this way, the suction posture determination device constructed by incorporating the first and
この第1のエッジ検出手段21は、光路中に存在するチップ部品Tまたは吸着ノズル3によって前記平行光束が部分的に遮られると共に、該チップ部品Tまたは吸着ノズル3におけるセインセンサの幅方向における両側端、つまりチップ部品Tまたは吸着ノズル3の左右のエッジにおいて前記平行光束がフレネル回折を生じ、これに伴って前記受光部3での受光パターンが、例えば図2に示すように変化することに着目して、前記受光部3での受光パターンを解析することでその左右のエッジ位置を検出するものである。このエッジ検出の手法については、例えば前述した特許文献3,4に記載される通りである。
The first edge detection means 21 is configured such that the parallel light flux is partially blocked by the chip part T or the
この第1のエッジ検出手段21によるエッジ検出を簡単に説明すると、チップ部品Tや吸着ノズル3等の遮光物が存在しないときのラインセンサの各受光セルでの正規化受光量を[1]としたとき、基本的には図3に例示するように上記遮光物の存在によってフレネル回折を生じた受光パターンにおける受光量が[0.25]となる位置が上記遮光物のエッジ位置に相当することに着目してエッジ位置を検出するものである。
The edge detection by the first edge detecting means 21 will be briefly described. The normalized received light amount in each light receiving cell of the line sensor when there is no light blocking object such as the chip part T or the
また遮光物による前記平行光束の遮光幅が狭い為にその光量が[0.25]まで低下しないような場合には、前記遮光物による受光パターンの変化が左右対称に生じていると看做してその片側の受光パターンのみに着目し、予め定めた値Yth、例えば[0.75]まで光量が低下した位置と、受光量が[0.25]となるエッジ位置とのずれ量Δxが前記受光パターンの変化を近似した関数によって定まることを利用してそのエッジ位置を検出するものである。前記第1のエッジ検出手段21は、基本的にはこのようにして前記第1の受光部2での受光パターンを解析し、これによって前記チップ部品Tまたは前記吸着ノズル3の左右のエッジ(両側端エッジ)をそれぞれ検出している。
Further, if the light quantity does not decrease to [0.25] because the light shielding width of the parallel light flux by the light shielding object is narrow, it is considered that the change of the light receiving pattern by the light shielding object occurs symmetrically. Paying attention to only the light receiving pattern on one side, the deviation amount Δx between the position where the light amount has decreased to a predetermined value Yth, for example, [0.75], and the edge position where the light receiving amount is [0.25] is The edge position is detected using the fact that the change of the light receiving pattern is determined by an approximate function. The first edge detecting means 21 basically analyzes the light receiving pattern in the first
尚、前記第2の受光部6からの出力を解析する第2のエッジ検出手段31も前記第1のエッジ検出手段21と同様にして遮光物のエッジ位置を検出するものである。特にこの第2のエッジ検出手段31においては、チップ部品Tを吸着していない状態において前記吸着ノズル3の先端位置を検出すると共に、検出した吸着ノズル3の先端位置を基準として該吸着ノズル3の先端部に吸着されたチップ部品Tの先端位置を検出するものとなっている。そして高さ判定手段32においては、前記第2のエッジ検出手段31において検出された吸着ノズル3の先端位置と、該吸着ノズル3の先端部に吸着されたチップ部品Tの先端位置との差としてチップ部品Tの高さHを検出するものとなっている。
The second edge detecting means 31 for analyzing the output from the second
ところで前述した第1のエッジ検出手段21はチップ部品Tの幅を測定するに際して、チップ部品Tの右側縁および左側縁からの回折波形が互いに干渉することによって受光量が[0.25]まで減少しないという事態が生じ得る。しかし第2のエッジ検出手段31においては、回折はチップ部品Tの下側縁においてのみ生じ、上側に関しては吸着ノズル3で遮光されるために上述した干渉の問題が生じない。従って受光量が[0.25]になる位置として、そのエッジ位置(チップ部品の下側縁)を検出することが可能である。このような高さ判定手段32の役割については後述する。
By the way, when the first edge detecting means 21 described above measures the width of the chip part T, the amount of received light is reduced to [0.25] due to the diffraction waveforms from the right and left edges of the chip part T interfering with each other. The situation of not doing can occur. However, in the second edge detection means 31, diffraction occurs only at the lower edge of the chip part T, and the upper side is shielded by the
ここで前記第1のエッジ検出手段21により検出されるチップ部品Tの左右のエッジ位置に基づく該チップ部品Tの吸着状態の検出、特にチップ部品Tの向きとその吸着位置のずれ量の検出について説明する。先端にチップ部品Tを吸着した吸着ノズル3を、その軸心を中心として回転させた場合、これに伴ってチップ部品Tが回転して前記平行光の光軸に対する向きが変化する。これ故、前記第1の受光部2での受光パターンが変化するので前記第1のエッジ検出手段にて上記受光パターンを解析して求められるチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rが変化する。
Here, the detection of the suction state of the chip component T based on the left and right edge positions of the chip component T detected by the first edge detection means 21, particularly the detection of the orientation of the chip component T and the amount of deviation of the suction position. explain. When the
図4は吸着ノズル3を360°に亘って回転させたときの前記チップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rの変化の様子と、これらのエッジ位置L,Rの差として求められる前記チップ部品Tによる前記平行光に対する遮光幅Wの変化の様子を示している。この遮光幅Wの変化に着目すると、遮光幅Wが狭くなる鋭い谷部Aが回転角度に180°の差のある2つの位置にて生じると共に、これらの谷部Aから90°の角度差のある回転位置において比較的緩い谷部Bが生じる。
FIG. 4 shows how the left and right edge positions L and R of the chip component T change when the
ちなみにチップ部品Tは、略直方体形状を有してその上面を前記吸着ヘッド3にて吸着されるので、該チップ部品Tによる遮光幅Wが最小となるのはチップ部品Tの短辺が平行光束の光軸に対して直交したときである。また上記遮光幅Wが最大となるのは、該チップ部品Tの対角線方向が前記平行光束の光軸に対して直交したときであり、そしてチップ部品Tの長辺が平行光束の光軸に対して直交したときには、その遮光幅Wは上記最大の遮光幅よりも若干狭くなる。
Incidentally, the chip part T has a substantially rectangular parallelepiped shape, and its upper surface is sucked by the
従って前述した如く求められる遮光幅Wが最小となる谷部Aが得られたときの前記吸着ヘッド3の回転角度θは、チップ部品Tの短辺が平行光線束の光軸に対して直交した向きに位置付けられた状態であり、上記遮光幅Wはチップ部品Tの短辺での遮光幅を示していると言える。そしてこの位置から90°回転した位置での遮光幅Wは、チップ部品Tの長辺が平行光線束の光軸に対して直交した向きに位置付けられた状態、つまりチップ部品Tの長辺での遮光幅を示していると言える。
Therefore, the rotation angle θ of the
ところで前記吸着ヘッド3の軸心(回転中心)と第1のエッジセンサ4の光学的中心位置とが一致しているならば、例えば前記谷部A,Bにおいてそれぞれ検出されたチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rは、該チップ部品Tを180°回転させたときの左右のエッジ位置L,Rと入れ替わるだけである。これにも拘わらず、例えば谷部Aにて検出されたチップ部品Tの左側のエッジ位置L0と、上記谷部Aから吸着ヘッド3を180°回転させた位置A'でのチップ部品Tの右側のエッジ位置R180とが異なる場合には、吸着ヘッド3の軸心と第1のエッジセンサ4の光学的中心位置とがずれていることを意味する。そしてそのずれ量(オフセット量)ΔFについては、例えば
ΔF=(L0+R180)/2 または ΔF=(L180+R0)/2
として求めることができる。
By the way, if the axis (rotation center) of the
Can be obtained as
一方、吸着ヘッド3の軸心と第1のエッジセンサ4の光学的中心位置との間にずれがなく(オフセット量ΔF=0)、前記吸着ヘッド3に対するチップ部品Tの吸着位置自体にずれがある場合にも、吸着ヘッド3を180°回転させたときのチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rは、基本的には図5に示すように左右入れ替わるだけである。吸着ヘッド3を90°回転させたときと270°回転させたときも同様である。そしてチップ部品Tの中心位置は、左右のエッジ位置L,R間の中心位置となる。従って吸着ヘッド3の軸心とチップ部品Tの短辺方向における中心位置とのずれ量ΔXは、遮光幅Wが最小となった向きでのチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rから
ΔX=(L0+R0)/2 または ΔX=(L180+R180)/2
として求めることができる。また吸着ヘッド3の軸心とチップ部品Tの長辺方向における中心位置とのずれ量ΔYについては、遮光幅Wが最小となった向きから前記吸着ヘッド3を90°および270°回転させたときの左右のエッジ位置L90,R90,L270,R270から、同様にして
ΔY=(L90+R90)/2 または ΔY=(L270+R270)/2
として求めることができる。
On the other hand, there is no deviation between the axis of the
Can be obtained as Further, regarding the deviation amount ΔY between the axis of the
Can be obtained as
従って前述した吸着ヘッド3の軸心(回転中心)と第1のエッジセンサ4の光学的中心位置とのずれ量(オフセット量)ΔFを考慮した場合、吸着ヘッド3の軸心とチップ部品Tの短辺方向における中心位置とのずれ量ΔXは、
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF または ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求めることができ、また吸着ヘッド3の軸心とチップ部品Tの長辺方向における中心位置とのずれ量ΔYについては、
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF または ΔY=(L270+R270)/2+ΔF
として求めることができる。
Therefore, in consideration of the deviation amount (offset amount) ΔF between the axis (rotation center) of the
ΔX = (L 0 + R 0 ) / 2 + ΔF or ΔX = (L 180 + R 180 ) / 2 + ΔF
As for the amount of deviation ΔY between the axis of the
ΔY = (L 90 + R 90 ) / 2 + ΔF or ΔY = (L 270 + R 270 ) / 2 + ΔF
Can be obtained as
本発明に係るチップ部品の吸着姿勢判定方法および装置は、上述した考察に基づいて前記第1のエッジ検出手段21にて求められたチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rに基づいて遮光幅検出手段22が求める前記チップ部品Tによる遮光幅Wに着目し、最小幅検出手段23にて上記遮光幅Wが最小となる前記吸着ヘッド3の回転角度θを求め、ずれ角検出手段24において上記角度θを前記吸着ヘッド3に先端に吸着されたチップ部品Tの前記吸着ヘッド3の基準方法に対するずれ角Δθとして検出している。
The chip component suction posture determination method and apparatus according to the present invention is based on the above-described consideration, and the light shielding width based on the left and right edge positions L and R of the chip component T obtained by the first edge detection means 21. Focusing on the light shielding width W by the chip part T obtained by the detecting
そして計測制御手段25においては上述した如く検出された角度θを基準[0°]として前記吸着ノズル3をその軸心を中心として90°および180°回転させ、これらの0°,90°,180°の各角度位置におけるチップ部品Tの左右のエッジ位置[L0,R0],[L90,R90],[L180,R180]を前記第1のエッジ検出手段21にてそれぞれ検出している。
Then, the measurement control means 25 rotates the
そしてオフセット量検出手段26においては、前述した如く基準位置[0°]および[180°]の回転位置における前記チップ部品Tの左右のエッジ位置[L0,R0],[L180,R180]に基づいて、前記吸着ヘッド3の軸心と第1のエッジセンサ4の光学的中心位置とのずれ量(オフセット量)ΔFを
ΔF=(L0+R180)/2 または ΔF=(L180+R0)/2
として求めている。
In the offset amount detection means 26, the left and right edge positions [L 0 , R 0 ], [L 180 , R 180 of the chip part T at the rotation positions of the reference positions [0 °] and [180 °] as described above . ], The shift amount (offset amount) ΔF between the axis of the
Asking.
更に位置ずれ量検出手段27においては、上述した如く求められたずれ量(オフセット量)ΔFと、前記基準位置[0°]および[90°]の回転位置における前記チップ部品Tの左右のエッジ位置[L0,R0],[L90,R90]に基づいて、吸着ヘッド3に対するチップ部品TのX方向における位置ずれ量ΔXを
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF または ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求め、更にY方向における位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF または ΔY=(L270+R270)/2+ΔF
として求めている。
Further, in the positional deviation amount detection means 27, the deviation amount (offset amount) ΔF obtained as described above and the left and right edge positions of the chip component T at the rotation positions of the reference positions [0 °] and [90 °]. Based on [L 0 , R 0 ], [L 90 , R 90 ], the amount of displacement ΔX in the X direction of the chip part T with respect to the
Further, the positional deviation amount ΔY in the Y direction is calculated as ΔY = (L 90 + R 90 ) / 2 + ΔF or ΔY = (L 270 + R 270 ) / 2 + ΔF.
Asking.
そしてこれらの位置ずれ量ΔX,ΔYを、前述したずれ角検出手段24にて求めたチップ部品Tの向きを示すずれ角Δθと共に出力し、前述した部品実装装置によるチップ部品Tのプリント基板への実装制御に供している。部品実装装置におけるチップ部品の実装制御は、具体的には上記位置ずれ量ΔX,ΔYに従って前記吸着ヘッド3の先端に吸着したチップ部品Tのプリント基板に対する実装位置のずれを修正し、また前記ずれ角Δθに従って前記吸着ヘッド3の先端に吸着したチップ部品Tのプリント基板に対する実装方向のずれを修正することのよって行われる。
These positional deviation amounts ΔX and ΔY are output together with the deviation angle Δθ indicating the direction of the chip component T obtained by the deviation angle detecting means 24 described above, and the component mounting apparatus described above applies the chip component T to the printed board. It is used for mounting control. Specifically, the mounting control of the chip component in the component mounting apparatus is performed by correcting the displacement of the mounting position of the chip component T attracted to the tip of the
ところで前述したチップ部品Tの位置ずれ量ΔX,ΔYおよびずれ角Δθの検出は、チップ部品Tの上面が吸着ヘッド3の先端部に正しく吸着していることを前提として実行される。しかし[0402]と称されるような微小なチップ部品Tの場合、吸着ヘッド3は必ずしもチップ部品Tの上面を吸着し得るとは限らない。そこで本装置においては、実装(吸着)対象とするチップ部品Tの寸法仕様を予め入手可能なことから、チップ部品Tの高さ着目して吸着不良な状態を判定し、吸着ヘッド3の先端に正常な姿勢で吸着されていると看做し得るものに対してだけ前述した吸着姿勢の判定処理、具体的には位置ずれ量ΔX,ΔYおよびずれ角Δθの計測を行うものとなっている。
By the way, the detection of the positional deviation amounts ΔX and ΔY and the deviation angle Δθ of the chip component T described above is executed on the assumption that the upper surface of the chip component T is correctly attracted to the tip of the
このような吸着ヘッド3の先端に吸着されたチップ部品Tの高さHを計測するべく、本装置においては前述した第2のエッジセンサ7を備えている。ちなみに第2のエッジセンサ7については、例えば図6に示すように前述した第1のエッジセンサ4の受光部2の中心位置に連なって、該第1のエッジセンサ4と直交する方向に受光部6を形成したものであれば良い。このように受光部2,6をT型に配列したエッジセンサを用いれば、チップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rを検出しながら、その高さHを検出することが可能となる。
In order to measure the height H of the chip component T adsorbed to the tip of the
しかしながら現状においては、画素セルの配列方向を異にする2つのラインセンサを安価に一体形成することは困難であり、一般的には画素セルを二次元配列した高価なエリアセンサを用いることが必要となる。従って実用的には図7に示すように、画素セルの配列方向を水平にした第1のエッジセンサ4に対して、画素セルの配列方向を垂直にした第2のエッジセンサ7を所定の距離を隔てて設ければ良い。特に第1のエッジセンサ4については、その光学的中心が吸着ヘッド3の軸心と一致するように設け、また第2のエッジセンサ7については前記吸着ヘッド3の軸心に重なるように設ければ良い。
However, at present, it is difficult to inexpensively integrally form two line sensors having different pixel cell arrangement directions, and it is generally necessary to use an expensive area sensor in which pixel cells are two-dimensionally arranged. It becomes. Therefore, practically, as shown in FIG. 7, the
そして予め前記第2のエッジセンサ7における先端の画素セルが前記吸着ヘッド3の先端にて遮光される位置まで該吸着ヘッド3を下降させ、その下降位置を高さ計測の基準位置として図示しないメモリに記憶しておく。しかる後、チップ部品Tの高さ計測時には前記吸着ヘッド3を上記基準位置まで下降させ、この状態で該吸着ヘッド3を回転させながら前記第2のエッジセンサ7の受光パターンを解析してチップ部品Tの先端位置を求め、このチップ部品Tの先端位置と、前記吸着ノズル3の先端位置との差を該チップ部品Tの高さhとして求めるようにすれば良い。
Then, the
ここで上述した如くして計測されるチップ部品Tの高さhに基づく吸着姿勢の良否判定について説明すると、吸着ヘッド3の先端にてチップ部品Tの上面を正しく吸着した場合には、図8(a)(b)に示すように吸着ヘッド3を回転させて高さ検出の向きを変えても、その検出高さh1,h2は殆ど変化しない。そしてその検出高さh1,h2は、基本的には予め求められているチップ部品Tの高さHに略等しい。
Here, the quality determination of the suction posture based on the height h of the chip component T measured as described above will be described. When the upper surface of the chip component T is correctly sucked by the tip of the
これに対して吸着ヘッド3の先端にてチップ部品Tの端面または側面を吸着した場合には、図8(a)(b)に示すように吸着ヘッド3を回転させて高さ検出の向きを変えても、その検出高さh1,h2は殆ど変化しないが、検出される高さh1,h2自体が、予め求められているチップ部品Tの高さHと大きく異なる。従って上述した如くして検出されるチップ部品Tの高さh1,h2を、予め求められているチップ部品Tの高さHと比較することによって、該チップ部品Tがその上面にて正しく吸着されているか、或いは側面または端面が吸着された状態であるかを判定することができる。
On the other hand, when the end face or side surface of the chip component T is sucked by the tip of the
またチップ部品Tが略直方体形状をなしていると雖も、例えば図8(e)に示すように希にその辺部が吸着されることがある。そして或る向きにおいて検出されるチップ部品Tの高さhが、偶然的に予め求められているチップ部品Tの高さHと略等しいことがある。しかしながらこのような吸着状態であっても、吸着ヘッド3を回転させることでチップ部品Tの高さを異なる向きから計測すると、一般的にはその高さが変化する。即ち、吸着ヘッド3を回転させることによって該吸着ヘッド3の先端に吸着されたチップ部品Tの検出高さhが変化する。従ってチップ部品Tの検出高さhが、その回転に伴って変化するか否かを判定し、その検出高さhが変化するならばこれをチップ部品Tの吸着状態が不良であると判断することが可能となる。
In addition, when the chip part T has a substantially rectangular parallelepiped shape, the side portion may rarely be adsorbed as shown in FIG. 8 (e), for example. In some cases, the height h of the chip component T detected in a certain direction is approximately equal to the height H of the chip component T that is accidentally obtained in advance. However, even in such a suction state, when the height of the chip part T is measured from different directions by rotating the
前述した高さ判定手段32は、このような観点に基づいて吸着ノズル3を回転させながら該吸着ノズル3の先端に吸着されたチップ部品Tの高さhを検出し、その高さhが予め求められているチップ部品の高さ寸法であるか否かを判断することで、その吸着姿勢の良否を判断している。ここで、検出した高さhと当該チップ部品の高さ寸法とが完全に同一である必要は無い。例えば高さhがチップ部品の高さ寸法にセンサのノイズを加減した範囲内にある場合にもチップ部品の高さ寸法が吸着対象とするチップ部品の予め求められている高さ寸法であり、即ち、チップ部品の吸着姿勢が適正であると看做しても良いことは言うまでもない。そして吸着姿勢が正常であると看做し得る場合にだけ、前述した第1のエッジセンサ4の出力に基づくチップ部品Tの吸着姿勢の判定処理を実行させるものとなっている。
The height determination means 32 described above detects the height h of the chip component T adsorbed on the tip of the
図9は上述した如く構成されたチップ部品の吸着姿勢判定装置おける判定処理手順の一例(吸着姿勢判定方法)を示している。
この処理は、先ず吸着ノズル3の先端にチップ部品Tを吸着することから開始される<ステップS1>。その後、吸着ノズル3を、その先端部にて第2のエッジセンサ7における先端の画素セルが遮光される位置まで下降させ、その状態にて前記第2のエッジセンサ7の出力から該吸着ヘッド3の先端に吸着されているチップ部品Tの先端位置を検出する<ステップS2>。そして検出されたチップ部品Tの先端位置と吸着ノズル3の先端位置とから、チップ部品Tの高さHが[0]であるか否かを判定する<ステップS3>。具体的には検出されたチップ部品Tの先端位置が、吸着ノズル3の先端位置と変わりがないか否かを判定する。この判定によってチップ部品Tの高さhが[0]であったならば、吸着ヘッド3の先端にチップ部品Tが吸着されていないと判断する。この場合には、吸着ヘッド3を元の高さ位置まで上昇させた後<ステップS4>、チップ部品Tの吸着処理からをやり直す。
FIG. 9 shows an example of a determination processing procedure (a suction posture determination method) in the chip component suction posture determination apparatus configured as described above.
This process is started by first sucking the chip component T onto the tip of the
これに対してチップ部品Tの高さhが[0]でない場合には、そのときに検出されたチップ部品Tの高さhが、計測対象とするチップ部品Tの寸法仕様として予め求められている高さHに基づいて設定される基準、例えば高さHの[1/2]に所定の許容値αを加えた高さを越えているか否かを判定する<ステップS5>。そしてこの判定条件(検出基準)を越えるような場合には、チップ部品Tの端面または側面を吸着している可能性が高いとしてそのチップ部品Tを廃棄した後<ステップS6>、吸着ヘッド3を下の高さ位置まで上昇させ<ステップS4>、チップ部品Tの吸着処理からを最初からやり直す。
On the other hand, when the height h of the chip component T is not [0], the height h of the chip component T detected at that time is obtained in advance as a dimensional specification of the chip component T to be measured. It is determined whether or not it exceeds a reference set based on the height H, for example, [1/2] of the height H plus a predetermined allowable value α <step S5>. If this determination condition (detection criterion) is exceeded, it is highly likely that the end surface or side surface of the chip part T is sucked, and the chip part T is discarded <step S6>, and the
その後、前述した如く検出されたチップ部品Tの高さhが上述した検出基準を満たしている場合には、前述した第1のエッジセンサ4の出力から検出される遮光幅Wが最小となるまで、前記吸着ノズル3を回転させる<ステップS7,S8>。そして遮光幅Wが最小となる位置が検出されたならば吸着ノズル3の回転を停止させ<ステップS9>、そのときの前記第2のエッジセンサ7の出力が変化したか否か、つまりエッジセンサ7の出力から検出されたチップ部品Tの高さhが変化したか否かを判定する<ステップS10>。そしてチップ部品Tの高さhの変化が認められなかった場合、チップ部品Tの上面が前記吸着ノズル3の先端に吸着されていると看做して、そのチップ部品Tの吸着姿勢の判定処理に移行する。尚、チップ部品Tの高さhが変化した場合には、チップ部品Tが傾いた状態で吸着されていると判断し、そのチップ部品Tを廃棄した後<ステップS6>、吸着ヘッド3を下の高さ位置まで上昇させ<ステップS4>、チップ部品Tの吸着処理からを最初からやり直す。
Thereafter, when the height h of the chip component T detected as described above satisfies the detection criterion described above, the light shielding width W detected from the output of the
さて上述した如くして吸着ヘッド3へのチップ部品Tの基本的な吸着姿勢の判定を終えたならば、次に吸着姿勢に異常がないと判定されたチップ部品Tの吸着姿勢を、特に吸着ヘッド3によるチップ部品Tの吸着位置のずれ量、およびチップ部品Tの向きのずれ角を前記第1のエッジセンサ4の出力を解析して検出する。具体的には先ず前記第1のエッジセンサ4の出力を解析して前記チップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rを求める<ステップS11>。このとき前述したステップと8の処理によってチップ部品Tによる遮光幅が最小となる回転角(向き)が求められ、その回転角度位置にて吸着ノズル3の回転が停止しているので、上述した如く求められたチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rを該チップ部品Tの短辺にて平行光線束を遮った基準位置[0°]でのエッジ位置L0,R0とする。
When the determination of the basic suction posture of the chip component T to the
しかる後、吸着ヘッド3を90°回転させ<ステップS12>、そのときの第1のエッジセンサ4の出力からチップ部品Tの長辺にて平行光線束を遮った位置でのエッジ位置L90,R90とを求める<ステップS13>。同様にして吸着ヘッド3を更に90°回転させることで吸着ヘッド3を180°回転させ<ステップS14>、そのときの第1のエッジセンサ4の出力からチップ部品Tの逆側の短辺にて平行光線束を遮った位置でのエッジ位置L180,R180とを求める<ステップS15>。そして上記各回転角度0°,90°,180°の位置にてそれぞれ求められた左右のエッジ位置L0,R0,L90,R90,L180,R180からそれぞれ求められる遮光幅W0,W90,W180を、実際のチップ部品Tの短辺および長辺の寸法に変換するべく、その変換倍率Mを計算する<ステップS16>。
Thereafter, the
この変換倍率Mについては、チップ部品Tにおいて生じたフレネル回折の第1の受光部2上での受光パターンが、チップ部品Tと受光部2との距離(ワーキングディスタンス)WDに依存すること、また計測対象とするチップ部品Tの寸法仕様からその短辺および長辺の各長さLS,LLを予め求めることができることを利用して、例えば
M=LL/W90 または M=LS/W0=LS/W180
として計算することができる。
Regarding the conversion magnification M, the light receiving pattern on the first
Can be calculated as
このようにして変換倍率Mを求めることで、例えば前述した図10に示したように択一的に昇降駆動される複数の吸着ノズル3によるチップ部品Tの吸着状態を、エッジセンサ4にて検出する場合であって、受光部2と吸着ヘッド3との距離(ワーキングディスタンス)WDが変化するような場合であっても、以下に示すようにチップ部品Tの寸法や位置ずれ量等を正しく計測することが可能となる。
In this way, by obtaining the conversion magnification M, the
しかる後、第1のエッジセンサ4の光学的中心位置と吸着ヘッド3の軸心とのずれ量(オフセット量)ΔFを、上述した変換倍率Mを用いることで
ΔF=M・(L0+R180)/2
または
ΔF=M・(L180+R0)/2
として実寸として算出する<ステップS17>。
Thereafter, the deviation amount (offset amount) ΔF between the optical center position of the
Or ΔF = M · (L 180 + R 0 ) / 2
As the actual size, <Step S17>.
そして上述した如く算出されるオフセット量ΔFを踏まえて前記チップ部品Tの短辺方向および長辺方向の位置ずれ量ΔX,ΔYを
ΔX=M・(L0+R0)/2+ΔF
または
ΔX=M・(L180+R180)/2+ΔF
として求め、更にY方向における位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF
または
ΔY=(L270+R270)/2+ΔF
として求める<ステップS18>。
Based on the offset amount ΔF calculated as described above, the positional deviation amounts ΔX, ΔY of the chip part T in the short side direction and the long side direction are set to ΔX = M · (L 0 + R 0 ) / 2 + ΔF
Or ΔX = M · (L 180 + R 180 ) / 2 + ΔF
Further, a positional deviation amount ΔY in the Y direction is obtained as follows: ΔY = (L 90 + R 90 ) / 2 + ΔF
Or ΔY = (L 270 + R 270 ) / 2 + ΔF
<Step S18>.
そして上述した如く求めたずれ量ΔX,ΔYと、前述した遮光幅Wが最小となる回転角をチップ部品Tの向きを示すずれ角Δθとして出力し、これを前記部品実装装置におけるチップ部品Tの実装制御データとして供する<ステップS19>。この結果、部品実装装置においては、ずれ量ΔX,ΔYに応じてプリント基板に対するチップ部品Tの実装位置を補正し、またずれ角Δθに応じてチップ部品Tの向きを補正することで、該チップ部品Tはプリント基板に対して正しい向きにて正しい位置に実装されることになる。その後、プリント基板にチップ部品Tを実装した吸着ヘッド3を上昇させ<ステップS20>、次のチップ部品Tに対して前述したステップS1からの処理を繰り返し実行する。
The deviation amounts ΔX and ΔY obtained as described above and the rotation angle at which the light shielding width W is minimized are output as the deviation angle Δθ indicating the direction of the chip component T, and this is output as the deviation of the chip component T in the component mounting apparatus. Provided as mounting control data <Step S19>. As a result, the component mounting apparatus corrects the mounting position of the chip component T on the printed circuit board according to the shift amounts ΔX and ΔY, and corrects the orientation of the chip component T according to the shift angle Δθ. The component T is mounted at the correct position in the correct orientation with respect to the printed circuit board. Thereafter, the
かくして上述した如くしてエッジセンサ4の出力を解析して前記吸着ヘッド3の先端に吸着されたチップ部品Tの吸着姿勢を判定し、特にチップ部品Tの吸着位置の前記吸着ヘッド3の軸心からのずれ量ΔX,ΔYと、チップ部品Tの向きを示すずれ角Δθとを求める吸着姿勢判定方法および判定装置によれば、その検出結果を用いてチップ部品Tのプリント基板に対する実装位置および実装の向きを容易に、しかも高精度に制御することが可能となる。しかも微小なチップ部品Tのエッジにおいて生じたフレネル回折に起因する受光部2上での受光パターンを解析することで、その左右のエッジ位置L,Rを求め、これらのエッジ位置L,Rからその遮光幅Wを求めると共に、吸着ヘッド3を回転させることでエッジ位置検出の向きを変化させ、そのときの遮光幅Wの変化に着目してチップ部品Tの向きを判定するので、チップ部品Tの吸着位置のずれ量ΔX,ΔYを簡易にして高精度に求めることができる等の効果が奏せられる。
Thus, as described above, the output of the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば吸着ノズル3と受光部2との距離(ワーキングディスタンス)WDが既知ならば、エッジ検出手段21にて検出された左右のエッジ位置L,Rから直接的にオフセット量ΔFや位置ずれ量ΔX,ΔYを求めるようにしても良い。また吸着ヘッド3を回転させてチップ部品Tの左右のエッジ位置L,Rを検出するに際してその検出を確実化するべく、例えば吸着ヘッド3を下降させながらトップ部品Tの先端位置を検出し、その検出位置からチップ部品Tの高さHの半分だけ吸着ノズル3を下降させた位置にて吸着ヘッド3を回転させるようにしても良い。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, if the distance (working distance) WD between the
また前述した実施形態では、チップ部品Tによる遮光幅が最小となる回転角を基準位置[0°]として定義したが、ずれ角Δθを求める必要がない場合であって、チップ部品Tが直方体である場合または高い測定精度を要求されない場合は必ずしもこれに限らず、吸着時の角度を基準位置[0°]と看做して後の処理を行っても良い。何故ならばチップ部品Tは通常、完全な直方体ではないため、吸着ヘッド3を回転させるにあたり、チップ部品Tの短辺または長辺以外の長さをエッジセンサ7で正確に測定することは難しいためである。また図4に示したとおり、チップ部品Tの長辺よりも短辺の方がその回転角度前後におけるエッジセンサ7の出力値が大きな変化量を示すので、より高精度に基準位置[0°]および前述したずれ角Δθを求めることが可能となるという利点がある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
In the embodiment described above, the rotation angle at which the light shielding width by the chip component T is minimized is defined as the reference position [0 °]. However, it is not necessary to obtain the deviation angle Δθ, and the chip component T is a rectangular parallelepiped. In some cases or when high measurement accuracy is not required, the present invention is not necessarily limited to this, and the subsequent processing may be performed by regarding the angle at the time of suction as the reference position [0 °]. This is because the chip part T is usually not a perfect rectangular parallelepiped, and therefore it is difficult to accurately measure the short side or the length other than the long side of the chip part T with the
T チップ部品
1,5 投光部
2,6 受光部
3 吸着ノズル
4 第1のエッジセンサ
7 第2のエッジセンサ
21 エッジ検出手段
22 遮光幅検出手段
23 最小幅検出手段
24 ずれ角検出手段
25 計測制御手段
26 オフセット量検出手段
27 位置ずれ量検出手段
31 エッジ検出手段
32 高さ判定手段
T chip component 1,5
Claims (5)
前記第2の受光部での受光パターンを解析して前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置をそれぞれ検出し、
検出された前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求めると共に、前記ノズルを90°回転させたときの前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求め、
これらのチップ部品の高さ寸法が吸着対象とするチップ部品の予め求められている高さ寸法であると看做し得るときに該チップ部品の吸着姿勢が適正であると判断した後、
前記第1の受光部での受光パターンを解析して前記チップ部品の両側端エッジ位置をそれぞれ検出すると共に、検出した前記チップ部品の両側端エッジ位置から該チップ部品の遮光幅を求め、更に前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記チップ部品の両側端エッジ位置をそれぞれ求め、
前記各回転角度位置での前記チップ部品の両側端エッジ位置から前記チップ部品の短辺方向の位置ずれ量ΔX、および長辺方向の位置ずれ量ΔYを求めることを特徴とするチップ部品の吸着姿勢判定方法。 A first light projecting unit and a first light receiving unit that form an optical path that traverses a substantially rectangular parallelepiped chip component adsorbed on the tip of the nozzle in the width direction; and an optical path that traverses the chip component in the axial direction of the nozzle. When determining the suction posture of the chip component with respect to the nozzle from the outputs of the first and second light receiving units using the formed second light projecting unit and second light receiving unit.
Analyzing the light receiving pattern in the second light receiving part to detect the position of the tip part of the nozzle and the position of the tip part of the chip component,
The height of the chip component is determined from the detected position of the tip of the nozzle and the position of the tip of the chip component, and the position of the tip of the nozzle when the nozzle is rotated by 90 ° and the position of the tip Obtain the height dimension of the chip part from the position of the tip part of the chip part,
After determining that the height orientation of these chip components is appropriate when it can be considered that the height dimensions of these chip components are the height dimensions determined in advance of the chip components to be suctioned,
The light receiving pattern at the first light receiving unit is analyzed to detect both side edge positions of the chip component, and the light shielding width of the chip component is obtained from the detected side edge positions of the chip component, Obtaining both edge positions of the chip parts when the nozzle is rotated 90 ° and 180 °,
A chip component suction posture, wherein a position shift amount ΔX in the short side direction and a position shift amount ΔY in the long side direction of the chip component are obtained from edge positions on both ends of the chip component at the respective rotation angle positions. Judgment method.
ΔF=(L0+R180)/2
または
ΔF=(L180+R0)/2
として求めた後、前記チップ部品の短辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔXを
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF
または
ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求めると共に、前記チップ部品の長辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF
として求めるものである請求項1又は2に記載のチップ部品の吸着姿勢判定方法。 The positional deviation amounts ΔX, ΔY are the positions of the side edges of the chip component when the light shielding width is minimum [L0, R0], and the chip component when the nozzle is rotated 90 ° and 180 °. When the side edge positions are [L90, R90] and [L180, R180], the amount of deviation ΔF between the optical center of the light receiving unit and the rotation center of the nozzle is ΔF = (L0 + R180) / 2
Or ΔF = (L180 + R0) / 2
Then, the positional deviation amount ΔX from the rotation center of the nozzle in the short side direction of the chip component is expressed as ΔX = (L0 + R0) / 2 + ΔF
Or ΔX = (L180 + R180) / 2 + ΔF
And a positional deviation amount ΔY from the rotation center of the nozzle in the long side direction of the chip component is expressed as ΔY = (L90 + R90) / 2 + ΔF
The chip component suction posture determination method according to claim 1 , wherein the chip component suction posture determination method is used.
前記ノズルの先端部に吸着されたチップ部品を幅方向に横切る光路を形成した投光部および受光部と、
この受光部での受光パターンを解析して前記チップ部品の左右のエッジ位置をそれぞれ検出するエッジ検出手段と、
このエッジ検出手段にて検出された前記チップ部品の両側端エッジ位置から該チップ部品の遮光幅を求める遮光幅検出手段と、
前記ノズルをその軸心を中心として回転させたときの前記遮光幅の変化パターンから該遮光幅が最小となるときの前記ノズルの回転角と前記チップ部品の両側端エッジ位置とをそれぞれを求め、上記回転角を基準として前記ノズルを90°および180°回転させる計測制御手段と、
前記遮光幅が最小となるときの前記両側端エッジ位置、前記ノズルを90°および180°回転させたときの前記両側端エッジ位置に基づいて前記チップ部品の短辺方向の位置ずれ量ΔX、および長辺方向の位置ずれ量ΔYを求める演算手段と、
更に前記チップ部品を前記ノズルの軸方向に横切る光路を形成した第2の投光部および第2の受光部と、
この第2の受光部での受光パターンを解析して前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置をそれぞれ検出する第2のエッジ検出手段と、
この第2のエッジ検出手段にて検出された前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求めると共に、前記ノズルを90°回転させたときの前記ノズルの先端部の位置および前記チップ部品の先端部の位置から前記チップ部品の高さ寸法を求め、これらのチップ部品の高さ寸法が吸着対象とするチップ部品の予め求められている高さ寸法であると看做し得るときに該チップ部品の吸着姿勢が適正であると判断する高さ判定手段と、を具備したことを特徴とするチップ部品の吸着姿勢判定装置。 A chip component suction posture determination device incorporated in a chip mounter that is provided at a tip so as to be able to move up and down in the axial direction and sucks a chip component having a substantially rectangular parallelepiped shape, and is rotatable about an axis.
A light projecting unit and a light receiving unit that form an optical path across the chip part adsorbed on the tip of the nozzle in the width direction;
Edge detecting means for detecting the left and right edge positions of the chip component by analyzing the light receiving pattern in the light receiving unit;
A light-shielding width detecting means for obtaining a light-shielding width of the chip component from both side edge positions of the chip component detected by the edge detecting means;
Obtaining the rotation angle of the nozzle and the edge positions on both sides of the chip component when the light shielding width is minimized from the change pattern of the light shielding width when the nozzle is rotated about its axis, Measurement control means for rotating the nozzle by 90 ° and 180 ° on the basis of the rotation angle;
The positional deviation amount ΔX in the short side direction of the chip component based on the edge position on both sides when the light shielding width is minimized, the edge position on both sides when the nozzle is rotated 90 ° and 180 °, and A calculation means for obtaining a positional deviation amount ΔY in the long side direction ;
Furthermore, a second light projecting unit and a second light receiving unit that form an optical path crossing the chip component in the axial direction of the nozzle,
Second edge detection means for detecting the position of the tip of the nozzle and the position of the tip of the chip component by analyzing the light-receiving pattern at the second light-receiving unit;
The height dimension of the chip component is obtained from the position of the tip portion of the nozzle and the position of the tip portion of the chip component detected by the second edge detection means, and the nozzle is rotated by 90 ° The height dimension of the chip component is obtained from the position of the tip portion of the nozzle and the position of the tip portion of the chip component, and the height dimension of these chip components is the height obtained in advance of the chip component to be sucked. A chip component suction posture determination apparatus, comprising: a height determination unit that determines that the suction posture of the chip component is appropriate when it can be regarded as a size .
ΔF=(L0+R180)/2
または
ΔF=(L180+R0)/2
として求めた後、前記チップ部品の短辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔXを
ΔX=(L0+R0)/2+ΔF
または
ΔX=(L180+R180)/2+ΔF
として求めると共に、前記チップ部品の長辺方向における前記ノズルの回転中心からの位置ずれ量ΔYを
ΔY=(L90+R90)/2+ΔF
として求めるものである請求項4に記載のチップ部品の吸着姿勢判定装置。 The calculating means sets [L0, R0] on both side edge positions of the chip component when the light shielding width is minimum, and both edge positions of the chip component when the nozzle is rotated by 90 ° and 180 °. Is [L90, R90] and [L180, R180], the amount of deviation ΔF between the optical center of the light receiving unit and the rotation center of the nozzle is ΔF = (L0 + R180) / 2.
Or ΔF = (L180 + R0) / 2
Then, the positional deviation amount ΔX from the rotation center of the nozzle in the short side direction of the chip component is expressed as ΔX = (L0 + R0) / 2 + ΔF
Or ΔX = (L180 + R180) / 2 + ΔF
And a positional deviation amount ΔY from the rotation center of the nozzle in the long side direction of the chip component is expressed as ΔY = (L90 + R90) / 2 + ΔF
The chip component suction posture determination device according to claim 4 , which is obtained as follows.
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