JP7050359B2 - 位置決め装置及び位置決め方法 - Google Patents
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Description
図2に示す検査装置は、両面に回路が形成されたプリント基板Pの電気的特性を検査する電気検査装置である。
図2の検査装置によって電気的特性が検査されるプリント基板Pとしては、典型的には両面に回路パターンが形成された両面基板が挙げられる。また、プリント基板Pは、堅固なリジッドプリント基板であってもよく、可撓性を有するフレキシブルプリント基板であってもよい。
基板保持機構3は、プリント基板Pの外縁部を把持することにより、プリント基板Pを水平に保持する。保持されたプリント基板Pは、表面の回路パターンに表側検査ヘッドHaが上側から当接可能となり、且つプリント基板Pの裏面の回路パターンに裏側検査ヘッドHbが下側から当接可能となる。
表側検査ヘッドHaは、当該位置決め装置の表側移動機構1aによって位置決めされるヘッド本体6aと、このヘッド本体6aに着脱可能に取り付けられるプローブユニット7aとを有する。裏側検査ヘッドHbも同様に、裏側移動機構1bによって位置決めされるヘッド本体6bと、このヘッド本体6bに取り付けられるプローブユニット7bとを有する。
ヘッド本体6a、6bは、移動機構1a、1bの末端に固定される部材であり、移動機構1a、1bの動作によって、プローブユニット7a、7bをプリント基板Pに対して適切な位置に当接させるように正確に位置決めされることで電気検査を行う。
プローブユニット7a、7bは、先端がプリント基板Pの表面又は裏面に圧接される複数のプローブ8a、8bと、この複数のプローブ8a、8bがそれぞれ挿入される複数のガイド孔を有するガイドプレート9a、9bとを有する。
表側移動機構1aは、表側検査ヘッドHaを位置決めする直交座標型移動機構である。具体的には、表側移動機構1aは、プリント基板Pに平行な第1方向(図2の紙面に垂直な方向)に移動する第1移動体10aと、第1移動体10a上をプリント基板Pに平行且つ第1方向に垂直な第2方向(図2における左右方向)に移動する第2移動体11aと、表側検査ヘッドHaをプリント基板Pに垂直な軸を中心に回転させる回転機構12aと、第2移動体11aに対して表側検査ヘッドHaをプリント基板Pに垂直な方向に移動させる昇降機構13aとを有する。表側移動機構1aは、第2移動体11aによって表側カメラ2aを保持する。前記プリント基板Pに垂直な軸とは、表側カメラ2aの光軸に平行な軸であり、前記プリント基板Pに垂直な方向とは、表側カメラ2aの光軸に平行な方向である。
第1移動体10a、10bは、第1方向に延びる一対のレール14a、14bに添って移動可能に配設され、一対のレール14a、14b間を接続するよう第2方向に延びるよう構成される。この第1移動体10a、10bは、例えばボールねじ等によって第1方向に位置決めされる。
第2移動体11a、11bは、第1移動体10a、10bに添って第2方向に移動可能に設けられる。この第2移動体11a、11bは、例えばボールねじ等によって、第1移動体10a、10b上における第2方向に位置決めされる。
回転機構12a、12bは、第2移動体11a、11bに取り付けられ、検査ヘッドHa,Hbを昇降機構13a、13bと共にプリント基板Pに垂直な軸廻り(ここでは鉛直軸の周り)に回転させ、位置(角度)を決定する。
昇降機構13a、13bは、検査ヘッドHa,Hbをプリント基板Pの法線方向に移動させ、複数のプローブ8a、8bの先端をプリント基板Pに当接させる。
第1及び第2の各カメラ2a、2bは、プリント基板Pの対象物マーカーMpを含む画像を撮影して、コントローラー5に画像データを提供する。この画像データに基づき、表側移動機構1a又は裏側移動機構1bの移動量が算出され、表側検査ヘッドHa又は裏側検査ヘッドHbがプリント基板Pの回路パターンに正対するよう移動される。
基準マーカーMcは、表側カメラ2a及び裏側カメラ2bによって撮影可能な単一のマークであり、標識部材15に設けられる。
マーカー移動装置4は、標識部材15の基準マーカーMcを、表側カメラ2a及び裏側カメラ2bの撮影範囲内に出現させ、また撮影範囲外に退避させる。図2の検査装置では、表側移動機構1a及び裏側移動機構1bによって、表側カメラ2aと裏側カメラ2bとを対向させる。ついで、裏側カメラ2bに近接して設けられたマーカー移動装置4で基準マーカーMcを突出させることにより、両カメラ2a、2bの撮影範囲内に基準マーカーMcを出現させることができる。基準マーカーMcを両カメラ2a、2bの撮影範囲内に出現させた状態のときには、基準マーカーMcと、裏側移動機構1bの第1移動体10bとの相対位置が一定となる。
コントローラー5としては、例えばプログラマブルロジックコントローラー、パーソナルコンピューター等が用いられる。
以下、本発明における位置決め方法の詳細を説明する。なお、前記初期設定制御及び位置決め制御について、表側移動機構1aによって表側検査ヘッドHaの位置決めを行う場合の制御として説明する。裏側移動機構1bによって裏側検査ヘッドHbの位置決めを行う場合の制御は、表側移動機構1aによって表側検査ヘッドHaの位置決めを行う場合の制御と同様の処理を上下反転して行うものである。このため、裏側移動機構1bの位置決めを行う場合の制御の説明は省略する。
図4に示すように、初期設定制御の手順は、基準マーカー撮影工程(ステップS1)と、基準マーカー退避工程(ステップS2)と、処理部移動工程(ステップS3)と、処理部マーカー撮影工程(ステップS4)と、基準マーカー位置算出工程(ステップS5)と、カメラ位置算出工程(ステップS6)とを備える。
ステップS1の基準マーカー撮影工程では、表側カメラ(第1カメラ)2aと表側カメラ2aに対向するよう配置した裏側カメラ(第2カメラ)2bとによって、マーカー移動装置4がこれらのカメラ2a、2bの撮影範囲に出現させた基準マーカーMcを撮影する。
ステップS2の基準マーカー退避工程では、マーカー移動装置4によって、基準マーカーMcを、第1及び第2カメラ2a、2bの撮影範囲から退避させる。
ステップS3の処理部移動工程では、表側移動機構1aによって、表側検査ヘッドHaを裏側カメラ2bの撮影範囲内に移動させる。この際、表側検査ヘッドHaと表側カメラ2aとの相対位置が一定であるように、表側カメラ2aも表側検査ヘッドHaと共に移動する。
ステップS4の処理部マーカー撮影工程では、裏側カメラ2bによって、表側検査ヘッドHaの処理部マーカーMhaを撮影する。図6に、この処理部マーカー撮影工程S4における裏側カメラ2bの撮影画像を簡略化したイメージを示す。図において、処理部マーカーMhaの像が座標C2に存在する。
ステップS5の基準マーカー位置算出工程では、基準マーカー撮影工程S1で裏側カメラ2bにより撮影した画像中の基準マーカーMcの位置(第1方向の位置と第2方向の位置とを含む座標)C1と、処理部移動工程S3での表側検査ヘッドHaの移動距離(第1方向の移動距離及び第2方向の移動距離を含む2次元データ)Lと、処理部マーカー撮影工程S4で裏側カメラ2bにより撮影した前記処理部マーカーMhaの位置(座標)C2とから、基準マーカーMcと処理部マーカーMhaとの間の相対位置(第1方向の間隔及び第2方向の間隔を含む2次元データ)Xを算出する。図7は、処理部マーカー撮影工程S4において裏側カメラ2bから見た、基準マーカーMcと処理部マーカーMhaとの相対位置Xを示している。図において、処理部マーカーMhaは、座標C3に存在する。この座標C3は、撮影画像の外側に位置し得る。
ステップS6のカメラ位置算出工程では、基準マーカー位置算出工程S5で算出された基準マーカーMcと処理部マーカーMhaとの相対位置Xと、表側カメラ2aで撮影した基準マーカーMcの位置(座標)とから、表側カメラ2a及び処理部マーカーMha間の相対位置(表側カメラ2aの撮影画像における処理部マーカーMhaの位置に対応する座標)を算出する。
図9に示すように、位置決め制御の手順は、処理対象物撮影工程(ステップS11)と、対象物位置認識工程(ステップS12)と、位置決め工程(ステップS13)とを備える。
ステップS11の処理対象物撮影工程では、表側カメラ2aによって、プリント基板P、つまり処理対象物の代表点である対象物マーカーMpを撮影する。対象物マーカーMpの撮影が可能な位置まで表側カメラ2aを移動させる際、表側検査ヘッドHaは、表側カメラ2aと一定の相対位置を保って表側カメラ2aと共に動く。
ステップS12の対象物位置認識工程では、処理対象物撮影工程S11で表側カメラ2aにより撮影した対象物マーカーMpの位置から、表側カメラ2aに対する対象物マーカーMpの位置、つまり表側カメラ2aの撮影画像における対象物マーカーMpの座標C6を認識する。
ステップS13の位置決め工程では、対象物位置認識工程S12で認識した表側カメラ2aに対する対象物マーカーMpの座標C6と、初期設定制御において算出された表側カメラ2a及び処理部マーカーMha間の相対位置とに基づき、表側検査ヘッドHaをプリント基板Pに対して正確に正対させるよう位置決めする。
図2の検査装置は、第1移動体10bに保持され、裏側カメラ2bの撮影範囲内に出現及び撮影範囲外に退避可能な基準マーカーMcを有することにより、基準マーカーMcを突出させて、表側カメラ2a及び裏側カメラ2bで、同一の基準マーカーMcを撮影できる。また、基準マーカーMcを退避させて、裏側カメラ2bで表側検査ヘッドHaの処理部マーカーMhaを撮影できる。このように、必要なときだけ基準マーカーMcをカメラの前に出現させられるので、位置決めが迅速に行える。
図11に、図3のマーカー移動装置4に替えて図2の検査装置に使用することができるマーカー移動装置4aを示す。
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
2a、2b カメラ
3 保持機構
4、4a マーカー移動装置
5 コントローラー
6a、6b ヘッド本体
7a、7b プローブユニット
8a、8b プローブ
9a、9b ガイドプレート
10a、10b 第1移動体
11a、11b 第2移動体
12a、12b 回転機構
13a、13b 昇降機構
14a、14b レール
15、15a 標識部材
16 板状部
17 直動ガイド
18 駆動シリンダー
19 第1駆動部
20 第2駆動部
Ha 表側検査ヘッド(第1処理部)
Hb 裏側検査ヘッド
Mc 基準マーカー
Mp 対象物マーカー
Mha、Mhb 処理部マーカー
P プリント基板
Claims (13)
- 被位置決め部材である第1処理部を位置決め対象物である処理対象物に対して位置決めする位置決め装置であって、
前記第1処理部を移動させる第1移動機構と、
前記第1移動機構に保持され、前記処理対象物を撮影する第1カメラと、
前記第1カメラと反対方向から前記第1処理部を撮影する第2カメラと、
対向し合う前記第1カメラ及び前記第2カメラの撮影範囲内に出現、消滅するよう配設される基準マーカーと
を備え、
前記基準マーカーが、前記処理対象物が保持される位置に出現可能な位置決め装置。 - 前記第2カメラを移動可能に保持する第2移動機構をさらに備える、請求項1に記載の位置決め装置。
- 前記第2移動機構が、前記処理対象物に対して位置決めされる第2処理部を、前記第2カメラとの相対位置が一定であるよう保持する請求項2に記載の位置決め装置。
- 前記第1移動機構が、前記第1カメラの光軸に垂直な第1方向に移動する第1移動体と、前記第1カメラの光軸及び前記第1方向に垂直な第2方向に移動する第2移動体とを有する、請求項1、請求項2又は請求項3に記載の位置決め装置。
- 前記基準マーカーが前記第1移動体の前記第2方向中央部に保持される請求項4に記載の位置決め装置。
- 前記第1移動機構が、前記第2移動体に保持され、前記第1処理部を前記第1カメラの光軸に平行な軸周りに回転させる回転機構をさらに有する、請求項4又は請求項5に記載の位置決め装置。
- 前記第1移動機構が、前記第2移動体に保持され、前記第1処理部を前記第1カメラの光軸に平行な方向に移動させる昇降機構をさらに有する、請求項4、請求項5又は請求項6に記載の位置決め装置。
- 前記基準マーカーが前記第1カメラの光軸に対して傾斜する方向に突出及び後退する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の位置決め装置。
- 前記基準マーカーを突出及び後退させる機構が、前記基準マーカーを案内する直動ガイドと、この直動ガイドに傾斜する方向に前記基準マーカーを押し引きする駆動シリンダーとを有する請求項8に記載の位置決め装置。
- 前記基準マーカーを出現させる機構が、前記第1カメラの光軸に垂直な第1方向、並びに、前記第1カメラの光軸及び前記第1方向に垂直な第2方向の平面内に直線移動させる機構と、前記第1方向及び第2方向に垂直な方向に直線移動させる機構との組み合わせである請求項1に記載の位置決め装置。
- 前記第1処理部が、複数のプローブを有する検査ヘッドである、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の位置決め装置。
- 被位置決め部材である処理部を位置決め対象物である処理対象物に対して位置決めする位置決め方法であって、
第1カメラと、前記第1カメラに対向するよう配置した第2カメラとによって、前記第1及び第2カメラの撮影範囲内に出現した基準マーカーを撮影する工程と、
前記第2カメラで前記処理部に設けられた処理部マーカーを撮影する工程と、
前記第2カメラで撮影した前記基準マーカーの位置と、前記第2カメラで撮影した前記処理部マーカーの位置とから、前記基準マーカー及び前記処理部マーカー間の相対位置を算出する工程と、
前記算出された前記基準マーカー及び前記処理部マーカー間の相対位置と、前記第1カメラで撮影した前記基準マーカーの位置とから、前記第1カメラ及び前記処理部マーカー間の相対位置を算出する工程と、
前記第1カメラで前記処理対象物を撮影する工程と、
前記第1カメラで撮影した前記処理対象物の位置から、前記第1カメラに対する前記処理対象物の相対位置を認識する工程と、
前記認識された前記第1カメラに対する前記処理対象物の相対位置と、前記算出された前記第1カメラ及び前記処理部マーカー間の相対位置とに基づき、前記処理部を前記処理対象物に対して位置決めする工程と
を備え、
前記基準マーカーが、前記処理対象物が保持される位置に出現する位置決め方法。 - 前記基準マーカーを撮影する工程と、前記処理部マーカーを撮影する工程との間に、
前記基準マーカーを前記第1及び第2カメラの撮影範囲から退避する工程と、
前記処理部を前記第2カメラの撮影範囲まで移動させる工程と、
をさらに備え、
前記基準マーカー及び前記処理部マーカー間の相対位置を算出する工程で、さらに前記処理部の移動距離を考慮して、前記基準マーカー及び前記処理部マーカー間の相対位置を算出する
請求項12に記載の位置決め方法。
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