JP6204050B2

JP6204050B2 - Electronic component mounting machine

Info

Publication number: JP6204050B2
Application number: JP2013088162A
Authority: JP
Inventors: 英俊川合
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: JP2014212235A

Description

ここで開示する技術は、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機（マウンタ、インサータ、実装機とも称される）に関する。 The technology disclosed herein relates to an electronic component mounting machine (also called a mounter, inserter, or mounting machine) that mounts electronic components on a circuit board.

特許文献１に、電子部品装着機が開示されている。この電子部品装着機は、部品移載ヘッドと複数のカメラを備えている。部品移載ヘッドは、電子部品を回路基板上の装着箇所へ移送して載置する。複数のカメラは、部品移動ヘッドとともに移動し、回路基板上の装着箇所を撮影する。各々のカメラは、部品移載ヘッドの下降方向（便宜上、Ｚ方向とする）に対して角度を成すように、傾けて配置されている。カメラが傾けて配置されていると、部品移載ヘッドを回路基板に対して下降させたときでも、撮影対象である装着箇所が、部品移載ヘッドの陰となることを防ぐことができる。 Patent Document 1 discloses an electronic component mounting machine. This electronic component mounting machine includes a component transfer head and a plurality of cameras. The component transfer head transfers and mounts the electronic component to the mounting location on the circuit board. The plurality of cameras move together with the component moving head and photograph the mounting location on the circuit board. Each camera is arranged to be inclined so as to form an angle with respect to the descending direction of the component transfer head (for convenience, the Z direction). When the camera is disposed at an angle, it is possible to prevent the mounting location that is the object of photographing from being behind the component transfer head even when the component transfer head is lowered with respect to the circuit board.

特開平６−４５７９６号公報JP-A-6-45796

回路基板へ電子部品を装着するときに、回路基板が厳密に平坦でなく、撓んでいることがある。回路基板が撓んでいると、回路基板上の装着箇所は、予定された位置からＺ方向に変位する。このとき、カメラがＺ方向に向けて配置されていれば、回路基板がＺ方向に変位したとしても、カメラの視野内では装着箇所が実質的に変位しない。従って、カメラによる撮影画像に基づいて、部品移載ヘッドと装着箇所とのＸ方向及びＹ方向における相対位置（Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に垂直とする）を特定し、部品移載ヘッドを下降させるのに先立って、部品移載ヘッドの位置をＸ方向及び／又はＹ方向へ微調整することができる。 When an electronic component is mounted on a circuit board, the circuit board may not be exactly flat but bends. When the circuit board is bent, the mounting location on the circuit board is displaced in the Z direction from a predetermined position. At this time, if the camera is arranged in the Z direction, even if the circuit board is displaced in the Z direction, the mounting location is not substantially displaced within the field of view of the camera. Therefore, the relative position in the X direction and the Y direction between the component transfer head and the mounting location is specified based on the image taken by the camera (the X direction and the Y direction are perpendicular to the Z direction), and the component transfer head Prior to lowering, the position of the component transfer head can be finely adjusted in the X direction and / or the Y direction.

それに対して、カメラがＺ方向に対して斜めに配置されていると、回路基板がＺ方向に変位したときに、カメラの視野内でも装着箇所が変位する。この場合、単一のカメラによる撮影画像だけでは、装着箇所のＸ方向及びＹ方向の位置を特定することができない。そのことから、特許文献１の電子部品装着機では、複数のカメラが使用され、それらの撮影画像を合成することによって装着箇所の位置を特定しており、複雑な構成が採用されている。 On the other hand, when the camera is disposed obliquely with respect to the Z direction, the mounting location is displaced even within the field of view of the camera when the circuit board is displaced in the Z direction. In this case, the position in the X direction and the Y direction of the mounting location cannot be specified only with the image captured by a single camera. Therefore, in the electronic component mounting machine of Patent Document 1, a plurality of cameras are used, and the position of the mounting location is specified by synthesizing the captured images, and a complicated configuration is adopted.

上記の実情を鑑み、本明細書では、傾けて配置した単一の撮影手段によって、回路基板上の装着箇所の位置を特定することのできる技術を提供する。 In view of the above situation, the present specification provides a technique capable of specifying the position of a mounting location on a circuit board by a single photographing unit arranged at an angle.

上記の実情を鑑み、本明細書で開示する技術は、傾けて配置した撮影手段（例えばカメラ）に、スポット光を照射する照射手段を組み合わせることによって、上記した課題を解決する。詳細にいうと、撮影手段は、部品保持具（例えば部品移載ヘッド）とともに移動する構成とし、部品保持具の下降方向（以下、Ｚ方向ともいう）に対して角度を成す方向から、回路基板上の装着箇所を含む範囲を撮影するものとする。照射手段は、同じく部品保持具とともに移動する構成とし、Ｚ方向に対して平行な方向から、回路基板の撮影手段による撮影範囲内にスポット光を照射する。ここでいうスポット光とは、一定の輪郭形状（○、□、×、スリット状など）を有する光を意味する。 In view of the above circumstances, the technology disclosed in this specification solves the above-described problem by combining an irradiation unit that irradiates spot light with an imaging unit (for example, a camera) arranged in an inclined manner. More specifically, the photographing means is configured to move together with a component holder (for example, a component transfer head), and from a direction that forms an angle with respect to the descending direction of the component holder (hereinafter also referred to as the Z direction). The range including the upper mounting location shall be photographed. Similarly, the irradiating means is configured to move together with the component holder, and irradiates the spot light within the imaging range of the circuit board by the imaging means from a direction parallel to the Z direction. The spot light here means light having a certain contour shape (◯, □, ×, slit shape, etc.).

上記した構成によると、撮影手段による撮影画像には、撮影対象である回路基板上の装着箇所に加えて、回路基板上に照射されたスポット光が写り込む。撮影手段が傾けて配置されていることから、回路基板がＺ方向に変位すると、撮影画像における装着箇所やスポット光の位置は変化する。ただし、スポット光はＺ方向に対して平行に照射されているので、回路基板がＺ方向に変位しても、回路基板上に照射されるスポット光の位置は変化しない。従って、回路基板がＺ方向に変位すると、撮影画像において装着箇所とスポット光の位置がそれぞれ変化するが、両者の相対位置は変化しない。そのことから、撮影画像における装着箇所とスポット光との相対位置に基づいて、実際の装着箇所のＸ方向及びＹ方向（Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に垂直とする）の位置を特定することができる。 According to the above configuration, the spot light irradiated on the circuit board is reflected in the photographed image by the photographing means in addition to the mounting location on the circuit board that is the subject of photographing. Since the photographing means is arranged to be inclined, when the circuit board is displaced in the Z direction, the mounting location and the position of the spot light in the photographed image change. However, since the spot light is irradiated in parallel to the Z direction, even if the circuit board is displaced in the Z direction, the position of the spot light irradiated on the circuit board does not change. Therefore, when the circuit board is displaced in the Z direction, the mounting location and the position of the spot light change in the captured image, but the relative positions of the two do not change. Therefore, based on the relative position between the mounting position and the spot light in the photographed image, the positions of the actual mounting position in the X direction and the Y direction (X direction and Y direction are perpendicular to the Z direction) are specified. be able to.

あるいは、撮影画像におけるスポット光の位置に基づいて、回路基板のＺ方向の位置を特定することもできる。撮影画像におけるスポット光の位置は、回路基板のＺ方向の位置に応じて変化する。一方、回路基板がＸ方向及びＹ方向へ移動しても、撮影画像におけるスポット光の位置は変化しない。従って、撮影画像におけるスポット光の位置から、回路基板（即ち、回路基板上の装着箇所）のＺ方向の位置を特定することができる。 Alternatively, the position of the circuit board in the Z direction can be specified based on the position of the spot light in the captured image. The position of the spot light in the captured image changes according to the position of the circuit board in the Z direction. On the other hand, even if the circuit board moves in the X direction and the Y direction, the position of the spot light in the captured image does not change. Therefore, the position in the Z direction of the circuit board (that is, the mounting location on the circuit board) can be specified from the position of the spot light in the captured image.

本技術によると、傾けて配置した単一の撮影手段による撮影画像から、回路基板上に定められた装着箇所の位置を特定することができる。ここで、撮影画像から装着箇所の位置を特定する処理は、電子部品装着機において行ってもよいし、外部のコンピュータを用いて行ってよい。電子部品装着機が、画像処理に必要な処理手段を必ずしも具備する必要はない。 According to the present technology, it is possible to specify the position of the mounting location determined on the circuit board from a photographed image obtained by a single photographing unit arranged at an inclination. Here, the process of specifying the position of the mounting location from the captured image may be performed by the electronic component mounting machine or may be performed using an external computer. The electronic component mounting machine does not necessarily have a processing means necessary for image processing.

上述した本技術に基づいて、新規で有用な電子部品装着機が開示される。この電子部品装着機は、回路基板に電子部品を装着する装置であって、電子部品を保持する部品保持具と、電子部品を保持した部品保持具を回路基板上に定められた装着箇所の上方まで移動させる第１移動手段と、第１移動手段による移動後の部品保持具を装着箇所に向けて下降させる第２移動手段と、第１移動手段によって部品保持具とともに移動するとともに、第２移動手段による部品保持具の下降方向に対して角度を成す方向から回路基板の装着箇所を含む範囲を撮影する撮影手段と、第１移動手段によって部品保持具とともに移動されるとともに、第２移動手段による部品保持具の下降方向に対して平行な方向から回路基板の撮影手段による撮影範囲内にスポット光を照射する照射手段を備える。 A new and useful electronic component mounting machine is disclosed based on the above-described present technology. This electronic component mounting machine is a device for mounting an electronic component on a circuit board, and includes a component holder for holding the electronic component and a component holder for holding the electronic component above the mounting position determined on the circuit board. First moving means for moving to the position, second moving means for lowering the component holder moved by the first moving means toward the mounting location, and the first moving means for moving together with the component holder and for the second movement An imaging means for imaging a range including the mounting position of the circuit board from a direction that makes an angle with respect to the descending direction of the component holder by the means, and the first moving means moves together with the component holder, and the second moving means Irradiation means for irradiating spot light in a photographing range by the photographing means on the circuit board from a direction parallel to the descending direction of the component holder is provided.

実施例の電子部品装着機の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the electronic component mounting machine of an Example. 装着ヘッド及びその近辺の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically a mounting head and the structure of the vicinity. 装着ヘッドが回路基板に電子部品を装着する様子を示す図であり、（Ａ）はノズルを下降させる直前のタイミングを示し、（Ｂ）はノズルを下降させて電子部品を装着したタイミングを示し、（Ｃ）は電子部品の装着後にノズルを上昇させたタイミングを示す。It is a figure showing a state where the mounting head mounts an electronic component on a circuit board, (A) shows the timing immediately before the nozzle is lowered, (B) shows the timing when the electronic component is mounted by lowering the nozzle, (C) shows the timing of raising the nozzle after mounting the electronic component. 回路基板の高さ位置（Ｚ座標）が異なる状態を比較して示す図であり、（Ａ）は回路基板の高さ位置がＺ１の状態を示し、（Ｂ）は回路基板の高さ位置がＺ２の状態を示す。ここで、Ｚ１＜Ｚ２である。It is a figure which compares and shows the state from which the height position (Z coordinate) of a circuit board differs, (A) shows the state where the height position of a circuit board is Z1, (B) shows the height position of a circuit board. The state of Z2 is shown. Here, Z1 <Z2. 回路基板の高さ位置（Ｚ座標）が異なる状態でのカメラによる撮影画像を比較して示す図であり、（Ａ）は回路基板の高さ位置がＺ１の状態を示し、（Ｂ）は回路基板の高さ位置がＺ２の状態を示す。ここで、Ｚ１＜Ｚ２である。It is a figure which compares and shows the picked-up image by the camera in the state where the height position (Z coordinate) of a circuit board differs, (A) shows the state where the height position of a circuit board is Z1, (B) is a circuit. The state where the height position of the substrate is Z2 is shown. Here, Z1 <Z2. 撮影画像における装着箇所のスポット光に対する相対位置（ｄＶｘ，ｄＶｙ）と、装着箇所のノズルに対する相対位置（ｄＸ，ｄＹ）との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the relative position (dVx, dVy) with respect to the spot light of the mounting location in a picked-up image, and the relative position (dX, dY) with respect to the nozzle of a mounting location. カメラによる撮影画像上のスポット光の位置（Ｖｘ座標）と実際の回路基板の高さ位置（Ｚ座標）との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the position (Vx coordinate) of the spot light on the picked-up image with a camera, and the height position (Z coordinate) of an actual circuit board. 治具を用いて図７に示す関係を校正する様子を示す図。The figure which shows a mode that the relationship shown in FIG. 7 is calibrated using a jig | tool.

本技術に係る電子部品装着機は、撮影手段による撮影画像を用いて、部品保持具に対する装着箇所の相対位置を、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向のうちの少なくとも一軸方向に関して算出する処理手段を備えることが好ましい。ここで、Ｚ方向は、部品保持具の下降方向に平行な方向である。Ｘ方向とＹ方向は、Ｚ方向に対して垂直であるとともに、互いに平行でない方向である。 The electronic component mounting machine according to an embodiment of the present technology includes a processing unit that calculates a relative position of the mounting position with respect to the component holder with respect to at least one axial direction among the X direction, the Y direction, and the Z direction, using an image captured by the imaging unit. It is preferable to provide. Here, the Z direction is a direction parallel to the descending direction of the component holder. The X direction and the Y direction are perpendicular to the Z direction and are not parallel to each other.

上記した処理手段は、撮影画像におけるスポット光と装着箇所との相対位置に基づいて、部品保持具に対する装着箇所のＸ方向及びＹ方向の相対位置を算出可能であることが好ましい。前述したように、撮影画像におけるスポット光と装着箇所との相対位置に基づいて、実際の回路基板におけるスポット光と装着箇所との相対位置を、Ｘ方向及びＹ方向について特定することができる。特に、部品保持具に対する照明手段の位置や撮影手段の傾斜角度は既知であるので、回路基板におけるスポット光と装着箇所との相対位置から、部品保持具に対する装着箇所のＸ方向及びＹ方向の相対位置を特定することができる。 It is preferable that the processing means described above can calculate the relative positions in the X direction and the Y direction of the mounting location with respect to the component holder based on the relative positions of the spot light and the mounting location in the captured image. As described above, the relative position between the spot light and the mounting location on the actual circuit board can be specified in the X direction and the Y direction based on the relative position between the spot light and the mounting location in the captured image. In particular, since the position of the illumination unit with respect to the component holder and the inclination angle of the photographing unit are known, the relative position between the spot light and the mounting location on the circuit board is relative to the mounting location with respect to the component holder in the X and Y directions. The position can be specified.

上記の場合、第１移動手段は、処理手段によって算出された部品保持具に対する装着箇所のＸ方向及びＹ方向の相対位置に基づいて、装着箇所に対する部品保持具の位置を調整することが好ましい。このような構成によると、回路基板上の装着箇所に対して電子部品を正確に装着することができる。 In the above case, it is preferable that the first moving unit adjusts the position of the component holder relative to the mounting location based on the relative positions in the X direction and the Y direction of the mounting location relative to the component holder calculated by the processing unit. According to such a configuration, the electronic component can be accurately mounted on the mounting location on the circuit board.

あるいは、処理手段は、撮影画像におけるスポット光の位置に基づいて、部品保持具に対する装着箇所のＺ方向の相対位置を算出可能であることも好ましい。前述したように、撮影画像におけるスポット光の位置に基づいて、実際の回路基板のＺ方向の位置、即ち、当該回路基板上の装着箇所のＺ方向の位置を特定することができる。特に、部品保持具に対する照明手段の位置や撮影手段の傾斜角度は既知であるので、撮影画像におけるスポット光の位置に基づいて、部品保持具に対する装着箇所のＺ方向の相対位置を特定することができる。 Alternatively, it is also preferable that the processing means can calculate the relative position in the Z direction of the mounting location with respect to the component holder based on the position of the spot light in the captured image. As described above, the actual position in the Z direction of the circuit board, that is, the position in the Z direction of the mounting location on the circuit board can be specified based on the position of the spot light in the captured image. In particular, since the position of the illumination unit with respect to the component holder and the inclination angle of the photographing unit are known, the relative position in the Z direction of the mounting location with respect to the component holder can be specified based on the position of the spot light in the photographed image. it can.

上記の場合、第２移動手段は、処理手段によって算出された部品保持具に対する装着箇所のＺ方向の相対位置に基づいて、部品保持具を装着箇所に向けて下降させる下降量を調整することが好ましい。このような構成によると、回路基板に撓みなどが生じ、装着箇所がＺ方向に変位している場合でも、部品保持具を適切な距離だけ下降させることができ、電子部品が回路基板に強く押し付けられることや、電子部品が回路基板に届かないようなことを避けることができる。 In the above case, the second moving means may adjust the amount of lowering that lowers the component holder toward the mounting location based on the relative position in the Z direction of the mounting location with respect to the component holder calculated by the processing means. preferable. According to such a configuration, even when the circuit board is bent and the mounting location is displaced in the Z direction, the component holder can be lowered by an appropriate distance, and the electronic component is strongly pressed against the circuit board. It is possible to prevent the electronic component from reaching the circuit board.

以上に加え、処理手段は、撮影手段による撮影画像の台形歪みを補正可能であることが好ましい。撮影手段を斜めに配置することで、撮影手段による撮影画像には台形歪みが生じる。撮影手段による撮影範囲を狭く設定すれば、台形歪みの影響を小さくすることができるが、台形歪みの補正処理を実行することができれば、台形歪みの影響を排除することができる。なお、台形歪みの補正処理には、公知のソフトウエアを採用すればよい。 In addition to the above, it is preferable that the processing unit can correct the trapezoidal distortion of the captured image by the imaging unit. By arranging the photographing means obliquely, a trapezoidal distortion is generated in an image taken by the photographing means. If the photographing range by the photographing means is set narrow, the influence of trapezoidal distortion can be reduced, but if the trapezoidal distortion correction process can be executed, the influence of trapezoidal distortion can be eliminated. It should be noted that known software may be employed for the trapezoidal distortion correction process.

図面を参照して、実施例の電子部品装着機１０について説明する。電子部品装着機１０は、回路基板２に電子部品４を装着する装置である。電子部品装着機１０は、表面実装機やチップマウンタ等とも称される。電子部品装着機１０は、はんだ印刷機、他の電子部品装着機及び基板検査機とともに併設され、一連の実装ラインを構成する。 An electronic component mounting machine 10 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The electronic component mounting machine 10 is a device that mounts the electronic component 4 on the circuit board 2. The electronic component mounting machine 10 is also referred to as a surface mounter or a chip mounter. The electronic component mounting machine 10 is provided together with a solder printer, another electronic component mounting machine, and a board inspection machine, and constitutes a series of mounting lines.

図１に示すように、電子部品装着機１０は、ハウジング１２を備える。ハウジング１２の前部（図中左方）には、複数のフィーダ２２が取り付けられる。各々のフィーダ２２は、複数の電子部品４を収容し、電子部品装着機１０へ電子部品４を順次供給する。フィーダ２２は、例えば、複数の電子部品４をテープに収容するテープフィーダや、複数の電子部品４をトレイに収容するトレイフィーダであるが、フィーダ２２は特定のものに限定されない。また、電子部品装着機１０の前部には、操作パネル２０が設けられている。 As shown in FIG. 1, the electronic component mounting machine 10 includes a housing 12. A plurality of feeders 22 are attached to the front portion (left side in the figure) of the housing 12. Each feeder 22 accommodates a plurality of electronic components 4 and sequentially supplies the electronic components 4 to the electronic component mounting machine 10. The feeder 22 is, for example, a tape feeder that accommodates a plurality of electronic components 4 in a tape or a tray feeder that accommodates a plurality of electronic components 4 in a tray, but the feeder 22 is not limited to a specific one. An operation panel 20 is provided at the front of the electronic component mounting machine 10.

電子部品装着機１０は、ハウジング１２内に、二つのコンベア２４を備えている。二つのコンベア２４は、水平方向（Ｘ方向）に沿って、並列に配置されている。各々のコンベア２４は、回路基板２を搬送するベルトコンベアであり、回路基板２を水平方向（Ｙ方向：Ｘ方向に垂直）に搬送する。二つのコンベア２４は互いに独立しており、回路基板２を搬送する二つのラインが構成されている。各々のコンベア２４の構造については、公知の構造を適宜採用することができ、特定の構造に限定されない。 The electronic component mounting machine 10 includes two conveyors 24 in the housing 12. The two conveyors 24 are arranged in parallel along the horizontal direction (X direction). Each conveyor 24 is a belt conveyor that conveys the circuit board 2 and conveys the circuit board 2 in the horizontal direction (Y direction: perpendicular to the X direction). The two conveyors 24 are independent from each other, and two lines for conveying the circuit board 2 are formed. About the structure of each conveyor 24, a well-known structure can be employ | adopted suitably and it is not limited to a specific structure.

電子部品装着機１０は、ハウジング１２内に、ＸＹロボット１４と、ＸＹロボット１４に取り付けられた装着ヘッド１６と、装着ヘッド１６に取り付けられたノズル１８を備えている。ノズル１８は、電子部品４を保持する部品保持具の一例であり、フィーダ２２から供給される電子部品４を吸着保持する。ＸＹロボット１４は、装着ヘッド１６を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に搬送可能であり、電子部品４を保持したノズル１８を、回路基板２上に定められた装着箇所３の上方まで移動させる。装着ヘッド１６は、ノズル１８を鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能であり、ＸＹロボット１４による移動後、ノズル１８を装着箇所３に向けて下降させる。そして、装着ヘッド１６は、電子部品４の吸着を中止することで、電子部品４を回路基板２へ受け渡す。このようにして、フィーダ２２から供給された電子部品４が、回路基板２上の装着箇所３へ搬送され、装着される。 The electronic component mounting machine 10 includes an XY robot 14, a mounting head 16 attached to the XY robot 14, and a nozzle 18 attached to the mounting head 16 in a housing 12. The nozzle 18 is an example of a component holder that holds the electronic component 4 and holds the electronic component 4 supplied from the feeder 22 by suction. The XY robot 14 can transport the mounting head 16 in the horizontal direction (X direction and Y direction), and moves the nozzle 18 holding the electronic component 4 to above the mounting location 3 defined on the circuit board 2. . The mounting head 16 can move the nozzle 18 in the vertical direction (Z direction). After the movement by the XY robot 14, the mounting head 16 lowers the nozzle 18 toward the mounting location 3. Then, the mounting head 16 delivers the electronic component 4 to the circuit board 2 by stopping the suction of the electronic component 4. In this way, the electronic component 4 supplied from the feeder 22 is transported to the mounting location 3 on the circuit board 2 and mounted.

電子部品装着機１０は、制御コンピュータ２６を備えている。制御コンピュータ２６は、各種のデータを記憶しているとともに、各種の演算処理を実行することができる。例えば、制御コンピュータ２６は、回路基板２に装着すべき電子部品４の種類と数や、各々の電子部品４を装着すべき回路基板２上の装着箇所３を、電子部品４を装着する順に記述するデータを記憶している。また、制御コンピュータ２６は、後述するカメラ３０（図２参照）に接続されており、カメラ３０による撮影画像に対して各種の処理を実行する処理手段でもある。 The electronic component mounting machine 10 includes a control computer 26. The control computer 26 stores various data and can execute various arithmetic processes. For example, the control computer 26 describes the type and number of electronic components 4 to be mounted on the circuit board 2 and the mounting location 3 on the circuit board 2 to which each electronic component 4 is mounted in the order in which the electronic components 4 are mounted. The data to be stored is stored. Further, the control computer 26 is connected to a camera 30 (see FIG. 2) to be described later, and is also a processing unit that executes various processes on an image captured by the camera 30.

次に、図２を参照して、装着ヘッド１６の近辺の構成について説明する。図２に示すように、電子部品装着機１０は、カメラ３０と、スポット光源３２を備えている。カメラ３０は、装着ヘッド１６と同様に、ＸＹロボット１４の末端１４ａに取り付けられている。それにより、カメラ３０は、電子部品４を保持するノズル１８とともに、ＸＹロボット１４によって水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動される。カメラ３０は、回路基板２上の装着箇所３を含む範囲を撮影する撮影手段の一例である。カメラ３０は、その光軸３１がＺ方向に対して角度を成すように傾けられており、Ｚ方向に対して角度を成す方向から、回路基板２の装着箇所３を含む範囲を撮影する。 Next, a configuration in the vicinity of the mounting head 16 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the electronic component mounting machine 10 includes a camera 30 and a spot light source 32. The camera 30 is attached to the end 14 a of the XY robot 14 in the same manner as the mounting head 16. Accordingly, the camera 30 is moved in the horizontal direction (X direction and Y direction) by the XY robot 14 together with the nozzle 18 that holds the electronic component 4. The camera 30 is an example of a photographing unit that photographs a range including the mounting location 3 on the circuit board 2. The camera 30 is tilted so that the optical axis 31 forms an angle with respect to the Z direction, and images a range including the mounting portion 3 of the circuit board 2 from the direction that forms an angle with respect to the Z direction.

スポット光源３２は、装着ヘッド１６に設けられている。それにより、スポット光源３２も、電子部品４を保持するノズル１８とともに、ＸＹロボット１４によって水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動される。スポット光源３２は、カメラ３０による回路基板２の撮影範囲内にスポット光３３を照射する照射手段の一例である。スポット光源３２の光軸はＺ軸と平行に配置されており、Ｚ軸と平行な方向（Ｚ方向）から回路基板２上へスポット光３３を照射する。ここでいうスポット光３３とは、一定の輪郭（○、□、×、スリット状など）を有する光を意味し、回路基板２上に一定の輪郭を有する輝点を投影するものである。一例であるが、本実施例のスポット光源３２はレーザ光源であり、平行なレーザ光を照射する。ただし、スポット光源３２は、レーザ光源に限定されず、回路基板２に投影された輝点の中心位置が特定できるものであれば、その他の光源であってもよい。 The spot light source 32 is provided on the mounting head 16. Thereby, the spot light source 32 is also moved in the horizontal direction (X direction and Y direction) by the XY robot 14 together with the nozzle 18 that holds the electronic component 4. The spot light source 32 is an example of an irradiating unit that irradiates the spot light 33 within the imaging range of the circuit board 2 by the camera 30. The optical axis of the spot light source 32 is arranged in parallel with the Z axis, and the spot light 33 is irradiated onto the circuit board 2 from a direction parallel to the Z axis (Z direction). Here, the spot light 33 means light having a certain contour (◯, □, ×, slit shape, etc.), and projects a bright spot having a certain contour on the circuit board 2. As an example, the spot light source 32 of this embodiment is a laser light source, and irradiates parallel laser light. However, the spot light source 32 is not limited to the laser light source, and may be any other light source as long as the center position of the bright spot projected on the circuit board 2 can be specified.

上述したように、本実施例の電子部品装着機１０では、回路基板２上の装着箇所３を撮影するカメラ３０が、Ｚ方向に対して角度を成すように配置されている。従って、図３に示すように、カメラ３０は、ノズル１８の下降方向に対して角度を成す方向から、回路基板２上の装着箇所３を撮影することができる。このような構成であると、ノズル１８を回路基板２に対して下降させたときでも、撮影対象である装着箇所３や電子部品４が、ノズル１８の陰となることを防ぐことができる。即ち、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ノズル１８の下降前から、電子部品４が回路基板に装着され、ノズル１８の上昇が完了するまで、装着箇所３や電子部品４の撮影を行うことができる。 As described above, in the electronic component mounting machine 10 of the present embodiment, the camera 30 that captures the mounting location 3 on the circuit board 2 is arranged so as to form an angle with respect to the Z direction. Therefore, as shown in FIG. 3, the camera 30 can photograph the mounting location 3 on the circuit board 2 from a direction that forms an angle with the descending direction of the nozzle 18. With such a configuration, even when the nozzle 18 is lowered with respect to the circuit board 2, it is possible to prevent the mounting location 3 or the electronic component 4 that is a subject of photographing from being behind the nozzle 18. That is, as shown in FIGS. 3A to 3C, the electronic component 4 is mounted on the circuit board from before the nozzle 18 is lowered until the nozzle 18 is completely lifted. Shooting can be performed.

ここで、回路基板２は、厳密に平坦でなく、僅かに撓んでいることがある。回路基板２が撓んでいると、回路基板２上の装着箇所３は、予定された位置からＺ方向に変位する。このとき、カメラ３０がＺ方向に向けて配置されていれば、装着箇所３がＺ方向に変位したとしても、カメラ３０の視野内では装着箇所３が実質的に変位しない。従って、カメラ３０による撮影画像に基づいて、ノズル１８と装着箇所３とのＸ方向及びＹ方向の相対位置を特定し、ノズル１８を下降させるのに先立って、ノズル１８の位置をＸ方向及び／又はＹ方向へ微調整することができる。 Here, the circuit board 2 is not strictly flat and may be slightly bent. When the circuit board 2 is bent, the mounting location 3 on the circuit board 2 is displaced in the Z direction from a predetermined position. At this time, if the camera 30 is arranged in the Z direction, the mounting location 3 is not substantially displaced within the field of view of the camera 30 even if the mounting location 3 is displaced in the Z direction. Accordingly, the relative positions of the nozzle 18 and the mounting location 3 in the X direction and the Y direction are specified based on the image taken by the camera 30, and the position of the nozzle 18 is set in the X direction and / or before the nozzle 18 is lowered. Alternatively, it can be finely adjusted in the Y direction.

しかしながら、図４に示すように、本実施例ではカメラ３０がＺ方向に対して斜めに配置されているので、回路基板２がＺ方向に変位すると、カメラ３０の視野内でも装着箇所３が変位する。その結果、図５に示すように、カメラ３０による撮影画像４０においても、装着箇所３の位置が変化する。そのことから、撮影画像４０における装着箇所３の位置（Ｖｘ，Ｖｙ）だけでは、装着箇所３の実際の位置を特定することができない。 However, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the camera 30 is disposed obliquely with respect to the Z direction. Therefore, when the circuit board 2 is displaced in the Z direction, the mounting location 3 is also displaced within the field of view of the camera 30. To do. As a result, as shown in FIG. 5, the position of the attachment location 3 also changes in the captured image 40 by the camera 30. Therefore, the actual position of the mounting location 3 cannot be specified only by the position (Vx, Vy) of the mounting location 3 in the captured image 40.

上記の問題を解決するために、本実施例の電子部品装着機１０では、回路基板２にスポット光３３を照射するスポット光源３２が設けられている。前述したように、スポット光源３２は、スポット光３３はＺ方向に対して平行に照射するので、回路基板２がＺ方向に変位しても、回路基板２上に照射されるスポット光３３の位置は変化しない（図４参照）。従って、図５に示すように、回路基板２がＺ方向に変位すると、撮影画像４０において装着箇所３とスポット光３３の位置はそれぞれ変化するが、両者の相対位置（ｄＶｘ，ｄＶｙ）は変化しない。そのことから、撮影画像４０における装着箇所３とスポット光３３との相対位置（ｄＶｘ，ｄＶｙ）に基づいて、実際の装着箇所３のＸ軸座標及びＹ軸座標を特定することができる。 In order to solve the above problem, in the electronic component mounting machine 10 of the present embodiment, a spot light source 32 that irradiates the circuit board 2 with the spot light 33 is provided. As described above, since the spot light source 32 irradiates the spot light 33 in parallel with the Z direction, the position of the spot light 33 irradiated on the circuit board 2 even if the circuit board 2 is displaced in the Z direction. Does not change (see FIG. 4). Therefore, as shown in FIG. 5, when the circuit board 2 is displaced in the Z direction, the positions of the mounting location 3 and the spot light 33 in the captured image 40 change, but the relative positions (dVx, dVy) do not change. . Therefore, based on the relative position (dVx, dVy) between the mounting location 3 and the spot light 33 in the captured image 40, the actual X-axis coordinate and Y-axis coordinate of the mounting location 3 can be specified.

上記した知見に基づき、本実施例の電子部品装着機１０では、制御コンピュータ２６が、撮影画像４０を処理することによって、装着箇所３のノズル１８に対するＸ方向及びＹ方向の相対位置（ｄＸ，ｄＹ）を算出するように構成されている。図６に示すように、撮影画像４０における装着箇所３とスポット光３３との相対位置（ｄＶｘ，ｄＶｙ）と、実際の装着箇所３とノズル１８との相対位置（ｄＸ，ｄＹ）との間には、一定の関係が成立する。制御コンピュータ２６は、図６に示す関係を記述する演算式を記憶しており、撮影画像４０から特定した装着箇所３とスポット光３３との相対座標（ｄＸ，ｄＹ）から、装着箇所３のノズル１８に対する相対位置（ｄＸ，ｄＹ）を算出する。通常、この処理は、ＸＹロボット１４による装着ヘッド１６の移動後であって、装着ヘッド１６によるノズル１８の下降前に実行される。 Based on the above-described knowledge, in the electronic component mounting machine 10 of the present embodiment, the control computer 26 processes the captured image 40, so that the relative positions (dX, dY) in the X direction and the Y direction with respect to the nozzle 18 at the mounting location 3. ) Is calculated. As shown in FIG. 6, between the relative position (dVx, dVy) between the mounting location 3 and the spot light 33 in the photographed image 40 and the relative position (dX, dY) between the actual mounting location 3 and the nozzle 18. Is a certain relationship. The control computer 26 stores an arithmetic expression that describes the relationship shown in FIG. 6. From the relative coordinates (dX, dY) between the mounting location 3 identified from the captured image 40 and the spot light 33, the nozzle of the mounting location 3 is stored. The relative position (dX, dY) with respect to 18 is calculated. Normally, this process is executed after the mounting head 16 is moved by the XY robot 14 and before the nozzle 18 is lowered by the mounting head 16.

制御コンピュータ２６が算出した相対位置（ｄＸ，ｄＹ）は、ＸＹロボット１４に教示され、ＸＹロボット１４は、教示された相対位置（ｄＸ，ｄＹ）に基づいて、装着ヘッド１６を再移動する。それにより、ノズル１８が装着箇所３の直上方へ位置するように、装着ヘッド１６の位置が調整される。 The relative position (dX, dY) calculated by the control computer 26 is taught to the XY robot 14, and the XY robot 14 moves the mounting head 16 again based on the taught relative position (dX, dY). Thereby, the position of the mounting head 16 is adjusted so that the nozzle 18 is positioned directly above the mounting location 3.

上記に加え、制御コンピュータ２６は、撮影画像４０を処理することによって、回路基板２（即ち、装着箇所３）の高さ位置（Ｚ軸座標）を算出することもできる。図５に示すように、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置（特にＶｘ座標）は、回路基板２の高さ位置（Ｚ座標）に応じて変化する。それに対して、仮に回路基板２がＸ方向及びＹ方向へ変位しても、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置は変化しない。そのことから、図７に示すように、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置（Ｖｘ＝Ｖｘ１，Ｖｘ２）は、回路基板２の高さ位置（Ｚ＝Ｚ１，Ｚ２）と一義的に対応する。制御コンピュータ２６は、図７に示す関係を記述する演算式を記憶しており、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置（Ｖｘ座標）から、回路基板２（即ち、装着箇所３）の高さ位置（Ｚ軸座標）を算出し、装着箇所３のノズル１８に対する相対高さ（Ｚ方向の相対位置）を特定する。通常、この処理は、ＸＹロボット１４による装着ヘッド１６の移動後であって、装着ヘッド１６によるノズル１８の下降前に実行される。 In addition to the above, the control computer 26 can also calculate the height position (Z-axis coordinates) of the circuit board 2 (that is, the mounting location 3) by processing the captured image 40. As shown in FIG. 5, the position (particularly the Vx coordinate) of the spot light 33 in the captured image 40 changes according to the height position (Z coordinate) of the circuit board 2. On the other hand, even if the circuit board 2 is displaced in the X direction and the Y direction, the position of the spot light 33 in the captured image 40 does not change. Therefore, as shown in FIG. 7, the position (Vx = Vx1, Vx2) of the spot light 33 in the captured image 40 uniquely corresponds to the height position (Z = Z1, Z2) of the circuit board 2. The control computer 26 stores an arithmetic expression describing the relationship shown in FIG. 7, and the height position of the circuit board 2 (that is, the mounting location 3) from the position (Vx coordinate) of the spot light 33 in the captured image 40. (Z-axis coordinates) is calculated, and the relative height (relative position in the Z direction) of the mounting location 3 with respect to the nozzle 18 is specified. Normally, this process is executed after the mounting head 16 is moved by the XY robot 14 and before the nozzle 18 is lowered by the mounting head 16.

制御コンピュータ２６が特定した相対高さは、装着ヘッド１６に教示される。装着ヘッド１６は、教示された相対高さに基づいて、回路基板２に向けてノズル１８を下降させる下降量を調整する。それにより、回路基板２に撓みなどが生じ、装着箇所３がＺ方向に変位している場合でも、ノズル１８を適切な距離だけ下降させることができ、電子部品４が回路基板２に強く押し付けられることや、電子部品４が回路基板２に届かないようなことを避けることができる。 The relative height specified by the control computer 26 is taught to the mounting head 16. The mounting head 16 adjusts the lowering amount by which the nozzle 18 is lowered toward the circuit board 2 based on the taught relative height. Thereby, even when the circuit board 2 is bent and the mounting location 3 is displaced in the Z direction, the nozzle 18 can be lowered by an appropriate distance, and the electronic component 4 is strongly pressed against the circuit board 2. In addition, it is possible to avoid the electronic component 4 from reaching the circuit board 2.

ここで、制御コンピュータ２６は、上述した撮影画像４０に対する処理の実行に先立って、撮影画像４０の台形歪みを補正する処理を実行する。これは、カメラ３０が回路基板２に対して斜めに配置されることで、カメラ３０による撮影画像４０には台形歪みが生じるためである。なお、カメラ３０による撮影範囲は比較的に狭く設定されているので、台形歪みの影響は僅かであり、その補正は必ずしも必要とされないが、台形歪みの補正処理を実行することで、装着箇所３の位置をより正確に特定することが可能となる。台形歪みの補正処理については、公知のソフトウエアを適宜採用することができる。 Here, the control computer 26 executes a process of correcting the trapezoidal distortion of the captured image 40 prior to the execution of the process on the captured image 40 described above. This is because the camera 30 is disposed obliquely with respect to the circuit board 2, so that trapezoidal distortion occurs in the captured image 40 by the camera 30. Note that since the shooting range by the camera 30 is set to be relatively narrow, the influence of trapezoidal distortion is slight, and correction thereof is not necessarily required. It becomes possible to specify the position of the more accurately. For the trapezoidal distortion correction process, known software can be used as appropriate.

本実施例の電子部品装着機１０では、装着ヘッド１６が、ＸＹロボット１４に対して着脱可能に構成されており、必要に応じて装着ヘッド１６の交換が行われる。装着ヘッド１６の交換を行った場合、カメラ３０と装着ヘッド１６との相対位置が僅かに変化することがあり、この場合、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置（Ｖｘ座標）と回路基板２の高さ位置（Ｚ軸座標）との間の関係（図７参照）に示す関係も変化する。従って、図８に示すように、装着ヘッド１６の交換を行った場合には、校正治具５０を用いた校正作業を行うことが好ましい。校正治具５０は、高さ位置の異なる複数の基準面５０ａ、５０ｂ、５０ｃを有しており、校正治具５０を用いることによって、各々の高さ位置（Ｚ＝Ｚ０−ｄＺ，Ｚ０，Ｚ０＋ｄＺ）において、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置を確認することができる。そして、基準面５０ａ、５０ｂ、５０ｃの高さ位置（Ｚ座標）と、撮影画像４０におけるスポット光３３の位置（Ｖｘ座標）との関係から、両者の間に成立する関係式Ｚ＝α・Ｖｘ+β（α，βは定数）を求めることができる。なお、本実施例の校正治具５０では、各々の基準面５０ａ、５０ｂ、５０ｃに格子模様が描かれており、制御コンピュータ２６は、撮影画像４０中の格子模様に現れた歪を用いて、撮影画像４０に生じる台形歪及びその他の歪を補正する処理を実行することができる。 In the electronic component mounting machine 10 of this embodiment, the mounting head 16 is configured to be detachable from the XY robot 14, and the mounting head 16 is exchanged as necessary. When the mounting head 16 is exchanged, the relative position between the camera 30 and the mounting head 16 may slightly change. In this case, the position (Vx coordinate) of the spot light 33 in the captured image 40 and the circuit board 2 The relationship shown in the relationship (see FIG. 7) with the height position (Z-axis coordinate) also changes. Therefore, as shown in FIG. 8, when the mounting head 16 is replaced, it is preferable to perform a calibration operation using the calibration jig 50. The calibration jig 50 has a plurality of reference surfaces 50a, 50b, and 50c having different height positions. By using the calibration jig 50, each of the height positions (Z = Z0−dZ, Z0, Z0 + dZ). ), The position of the spot light 33 in the captured image 40 can be confirmed. Then, from the relationship between the height position (Z coordinate) of the reference planes 50a, 50b, 50c and the position of the spot light 33 (Vx coordinate) in the captured image 40, a relational expression Z = α · Vx established between the two. + β (α and β are constants) can be obtained. In the calibration jig 50 of the present embodiment, a lattice pattern is drawn on each of the reference surfaces 50a, 50b, 50c, and the control computer 26 uses the distortion that appears in the lattice pattern in the captured image 40. Processing for correcting trapezoidal distortion and other distortions that occur in the captured image 40 can be executed.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

２：回路基板
３：装着箇所
４：電子部品
１０：電子部品装着機
１２：ハウジング
１４：ＸＹロボット
１６：装着ヘッド
１８：ノズル
２６：制御コンピュータ
３０：カメラ
３２：スポット光源
３３：スポット光
４０：撮影画像
５０：校正治具 2: Circuit board 3: Mounting location 4: Electronic component 10: Electronic component mounting machine 12: Housing 14: XY robot 16: Mounting head 18: Nozzle 26: Control computer 30: Camera 32: Spot light source 33: Spot light 40: Photographing Image 50: Calibration jig

Claims

An electronic component mounting machine for mounting electronic components on a circuit board,
A component holder for holding the electronic component;
A first moving means for moving the component holder holding the electronic component to above a mounting location defined on a circuit board;
Second moving means for lowering the component holder after movement by the first moving means toward the mounting location;
The range including the mounting portion of the circuit board is photographed from a direction that is moved together with the component holder by the first moving unit and that forms an angle with respect to a descending direction of the component holder by the second moving unit. Photographing means to
The imaging range of the circuit board by the imaging unit is moved along the Z direction parallel to the descending direction of the component holder by the second moving unit while being moved together with the component holder by the first moving unit. Irradiating means for irradiating spot light at a position different from the mounting location inside,
Processing means for calculating a relative position of the mounting portion with respect to the component holder using at least an X direction and a Y direction using an image captured by the imaging means;
Equipped with a,
The X direction and the Y direction are directions perpendicular to the Z direction and not parallel to each other,
The processing means can calculate a relative position in the X direction and the Y direction of the mounting location with respect to the component holder based on a relative position between the spot light and the mounting location in the captured image.
Electronic component mounting machine.

The said 1st moving means adjusts the position of the component holder with respect to the said mounting location based on the relative position of the said mounting location with respect to the said component holder calculated by the said processing means in the X direction and the Y direction. electronic component mounting machine according to 1.

3. The electronic component mounting machine according to claim 1, wherein the processing unit can calculate a relative position in the Z direction of the mounting portion with respect to the component holder based on the position of the spot light in the photographed image. .

The second moving unit adjusts a lowering amount for lowering the component holder toward the mounting location based on a relative position in the Z direction of the mounting location with respect to the component holder calculated by the processing unit. The electronic component mounting machine according to claim 3 .

5. The electronic component mounting machine according to claim 1, wherein the processing unit is capable of correcting trapezoidal distortion of an image captured by the imaging unit. 6.