JP7329727B2 - Component mounting device, three-dimensional shape measuring device, and three-dimensional shape measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、部品の立体形状を計測して基板に装着する部品実装装置および部品の立体形状を計測する立体形状計測装置ならびに立体形状計測方法に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus that measures the three-dimensional shape of a component and mounts it on a board, a three-dimensional shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the component, and a three-dimensional shape measuring method.
基板に実装された部品の高さを計測する方法として、並設された2台のカメラ(ステレオカメラ)を使用する方法が知られている。特許文献1では、部品が実装された実装基板を上方から一対のCCDカメラで撮像し、2台のCCDカメラによってそれぞれ撮像された撮像画像に写る同一の部品の位置ずれ量(視差)から当該部品の高さを算出し、基準高さと比較して実装基板の良否を判定している。
As a method for measuring the height of a component mounted on a board, a method using two cameras (stereo cameras) arranged side by side is known. In
ところで、実装不良に起因する修復工数を削減するためには、部品を基板に実装する直前に部品の立体形状を計測して、反り量などが所定の基準を満足する部品のみを基板に実装することが望ましい。しかしながら、特許文献1を含む従来技術では、部品の上面や底面など比較的面積の大きな計測箇所は計測できるものの、細長い形状をしたシールドケースの側壁の縁辺や、切り欠かれた部品のコーナの高さなどは計測が困難という問題点があった。
By the way, in order to reduce the number of repair man-hours caused by defective mounting, the three-dimensional shape of the component is measured immediately before mounting the component on the board, and only the component whose amount of warpage satisfies a predetermined standard is mounted on the board. is desirable. However, in the prior art including
そこで本発明は、縁辺を有する部品の立体形状を計測することができる部品実装装置および立体形状計測装置ならびに立体形状計測方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a component mounting apparatus, a three-dimensional shape measuring apparatus, and a three-dimensional shape measuring method capable of measuring a three-dimensional shape of a component having edges.
本発明の部品実装装置は、部品が有する複数の縁辺のうちの2つが交わる位置を仮想交点として設定する仮想交点設定手段と、前記仮想交点の高さを計測する高さ計測手段と、計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記部品の反り量を算出する反り量算出手段と、算出された前記反り量が所定値以下の前記部品を基板に装着する装着手段と、を備え、前記高さ計測手段は、並設された2台の撮像部と、前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部と、を有する。 A component mounting apparatus according to the present invention comprises: virtual intersection setting means for setting a position where two of a plurality of edges of a component intersect as a virtual intersection; height measurement means for measuring the height of the virtual intersection; warp amount calculation means for calculating the warp amount of the component based on the height of the virtual intersection point ; The height measuring means includes two imaging units arranged side by side, positions of two edges forming the virtual intersection from images captured by the two imaging units, and at least one of the two edges. a virtual intersection height calculator that recognizes the height of the edge and calculates the height of the virtual intersection from the recognized positions of the two edges and the height of at least one of the edges.
本発明の立体形状計測装置は、ワークが有する複数の縁辺のうちの2つが交わる位置を仮想交点として設定する仮想交点設定手段と、前記仮想交点の高さを計測する高さ計測手段と、計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記ワークの立体形状を算出する形状算出部と、を備え、前記高さ計測手段は、並設された2台の撮像部と、前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部と、を有する。 A three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention includes: virtual intersection setting means for setting a position where two of a plurality of edges of a workpiece intersect as a virtual intersection; height measurement means for measuring the height of the virtual intersection; a shape calculation unit that calculates a three-dimensional shape of the workpiece based on the height of the virtual intersection point that has been calculated, and the height measurement means includes two imaging units arranged in parallel and the two imaging units. recognizing the positions of the two edges forming the virtual intersection and the height of at least one of the two edges from the captured image captured by the unit, and recognizing the recognized positions of the two edges and the at least one edge and a virtual intersection height calculator that calculates the height of the virtual intersection from the height of the virtual intersection .
本発明の立体形状計測方法は、ワークの立体形状を計測する立体形状計測方法であって、ワークが有する複数の縁辺のうちの2つが交わる位置を仮想交点として設定し、並設された2台の撮像部で前記ワークを撮像し、前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを計測し、計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記ワークの立体形状を算出する。 A three-dimensional shape measuring method of the present invention is a three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of a work, wherein a position where two of a plurality of edges of a work intersect is set as a virtual intersection, and two machines are arranged side by side. and recognizes the positions of the two edges forming the virtual intersection and the height of at least one of the two edges from the images captured by the two imaging units. and measuring the height of the virtual intersection from the recognized positions of the two edges and the height of at least one of the edges, and calculating the three-dimensional shape of the workpiece based on the measured height of the virtual intersection.
本発明によれば、縁辺を有する部品の立体形状を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to measure the three-dimensional shape of a part having edges.
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、立体形状計測装置、部品(ワーク)の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸方向として、基板搬送方向のX方向(図1における左右方向)、基板搬送方向に直交するY方向(図1における上下方向)が示される。図2、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてZ方向(図2における上下方向)が示される。Z方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The configuration, shape, and the like described below are examples for explanation, and can be changed as appropriate according to the specifications of the component mounting device, the three-dimensional shape measuring device, and the component (workpiece). In the following, the same reference numerals are given to the corresponding elements in all the drawings, and redundant explanations are omitted. In FIG. 1 and a part described later, the two axial directions perpendicular to each other in the horizontal plane are the X direction of the substrate transfer direction (horizontal direction in FIG. 1) and the Y direction perpendicular to the substrate transfer direction (vertical direction in FIG. 1). is shown. In FIG. 2 and a part described later, the Z direction (vertical direction in FIG. 2) is shown as the height direction orthogonal to the horizontal plane. The Z direction is the vertical direction when the component mounting apparatus is installed on a horizontal plane.
まず図1、2を参照して、部品実装装置1の構成を説明する。図1において、基台1aの中央には、基板搬送機構2がX方向に設置されている。基板搬送機構2は、上流側から搬入された基板3をX方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構2は、部品実装作業が完了した基板3を下流側に搬出する。
First, the configuration of a
基板搬送機構2の両側方には、それぞれ部品供給部4が設置されている。両方の部品供給部4には、複数のテープフィーダ5がX方向に並列に装着されている。テープフィーダ5は、部品Dを格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部4の外側から基板搬送機構2に向かう方向(テープ送り方向)にピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。また、一方の部品供給部4には、部品Dを整列して保持するトレイ6を部品取出し位置に供給するトレイフィーダ7が装着されている。
A
図1において、基台1aの上面におけるX方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたY軸テーブル8が配置されている。Y軸テーブル8には、同様にリニア機構を備えたビーム9がY方向に移動自在に結合されている。ビーム9には、実装ヘッド10がX方向に移動自在に装着されている。
In FIG. 1, a Y-axis table 8 having a linear drive mechanism is arranged at both ends in the X direction on the upper surface of the
図2において、実装ヘッド10は、昇降回転駆動機構を有する実装ユニット10aを備えている。実装ユニット10aの下端部には部品Dを真空吸着して保持する保持ノズル10bが装着されている。実装ユニット10aは、昇降回転駆動機構を駆動することにより
、保持ノズル10bを昇降させる。また、実装ユニット10aは、昇降回転駆動機構を駆動することにより、保持ノズル10bをZ軸回りにθ回転させる(矢印a)。保持ノズル10bには、保持する部品Dの大きさや形状などに応じてノズル径や形状などが異なる複数の種類が用意されており、基板3に実装する部品Dに適合する保持ノズル10bが実装ヘッド10に装着される。
In FIG. 2, the
図1において、Y軸テーブル8およびビーム9は、実装ヘッド10を水平方向(X方向、Y方向)に移動させる移動機構を構成する。移動機構および実装ヘッド10は、部品供給部4に装着されているテープフィーダ5およびトレイフィーダ7の部品取出し位置に供給される部品Dを保持ノズル10bによってピックアップし、基板搬送機構2に保持された基板3の実装位置に移載する部品保持移動機構12である。部品実装作業において部品保持移動機構12は、部品供給部4の上方に移動し、保持ノズル10bで所定の部品Dをピックアップし、基板3の上方に移動し、保持ノズル10bが保持する部品Dを実装位置に装着する一連のターンを繰り返す。
In FIG. 1, the Y-axis table 8 and the
図1において、ビーム9には、ビーム9の下面側に位置して実装ヘッド10とともに一体的に移動するヘッドカメラ13が装着されている。実装ヘッド10が移動することにより、ヘッドカメラ13は基板搬送機構2の実装作業位置に位置決めされた基板3の上方に移動して、基板3に設けられた基板マーク(図示せず)を撮像する。部品供給部4と基板搬送機構2との間には、部品認識ユニット14および部品廃棄部15が設置されている。
In FIG. 1, the
部品認識ユニット14は、部品供給部4から部品Dを取り出した実装ヘッド10が部品認識ユニット14の上方に位置した際に、保持ノズル10bに保持された部品Dを下方から撮像する。実装ヘッド10による部品Dの基板3への部品実装作業では、ヘッドカメラ13による基板3の認識結果と部品認識ユニット14による部品Dの認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。部品廃棄部15には、実装ヘッド10が部品供給部4からピックアップした部品Dのうち、部品Dの反り量などが所定の条件を満たさない部品Dが廃棄される。
The
図1において、部品実装装置1の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル16が設置されている。タッチパネル16は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置1の操作を行う。
In FIG. 1, a
次に図2を参照して、部品認識ユニット14の詳細について説明する。部品認識ユニット14は、X方向に並設された第1カメラ17aと第2カメラ17bを備えている。第1カメラ17aと第2カメラ17bの撮像軸はそれぞれ斜め上方を向いており、部品保持移動機構12が保持した部品Dが部品認識ユニット14の上方にある際に、同時に部品Dを撮像する。第1カメラ17aと第2カメラ17b(2台の撮像部)は、撮像した対象物の視差より部品認識ユニット14の上面14aからの高さHを計測するステレオカメラを構成する。
Next, with reference to FIG. 2, details of the
図2の例では、第1カメラ17aと第2カメラ17bは、保持ノズル10bが保持する部品Dの下面までの高さHを計測している。部品保持移動機構12(ワーク保持移動機構)は、部品D(ワーク)を保持し、保持した部品Dを2台の撮像部(第1カメラ17a、第2カメラ17b)の前で並設された2台の撮像部が並ぶ方向(X方向)に移動させる(矢印b)。2台の撮像部は、移動している部品Dを複数回撮像し、撮像した複数の撮像画像を部品実装装置1が備える制御装置30(図6)に送信する。なお、図2の例では2台の撮像部は部品Dを移動させる方向(X方向)に並設されているが、2台の撮像部は部品Dを移動させる方向に交差する方向(Y方向)に並設してもよい。
In the example of FIG. 2, the
図2において、部品認識ユニット14は、第1カメラ17aと第2カメラ17bの上方に第1照明部18を備えている。第1照明部18はLEDなどの光源を備えており、第1カメラ17aと第2カメラ17bが部品Dを撮像中に、斜め下方から部品Dを照明する。また、部品認識ユニット14は、第1カメラ17aと第2カメラ17bの間の下方に第2照明部19を備えている。第2照明部19はLEDなどの光源を備えており、第1カメラ17aと第2カメラ17bが部品Dを撮像中に、下方から部品Dを照明する。
In FIG. 2, the
第1照明部18および第2照明部19のいずれを点灯させるか、もしくは同時に点灯させるか、どれくらいの照度で点灯させるかなどの照明条件は、制御装置30によって制御される。
The
次に図3を参照して、部品実装装置1によって製造される実装基板の例を説明する。基板3は、絶縁体基材の表面または内部に導体の配線(図示省略)が形成されたプリント基板であり、基板3の表面には配線に接続された電極(図示省略)が形成されている。電極には印刷装置などによりクリームはんだが堆積されており、抵抗や容量などのチップ部品D1や集積回路部品D2の端子がクリームはんだを介して電極に接続されるように基板3に搭載されている。集積回路部品D2の上には、部品実装装置1によってシールドケース20が装着される。シールドケース20は、薄い金属で形成された壁面20aで集積回路部品D2を囲う構造をしており、集積回路部品D2から発生する電磁ノイズが周辺に伝搬しないようにシールドする機能を有している。
Next, an example of a mounting substrate manufactured by the
部品実装装置1において、シールドケース20は基板3に装着される面を下に向けた状態でテープフィーダ5またはトレイフィーダ7から供給され、保持ノズル10bで保持されて基板3に装着される。シールドケース20の一部は、基板3上に形成された位置固定用のダミーの電極にクリームはんだを介して接続される。所定のチップ部品D1、集積回路部品D2、シールドケース20などが装着された基板3は、リフロー装置によってクリームはんだを融解させた後に硬化して、基板3の電極とチップ部品D1および集積回路部品D2の端子、シールドケース20がはんだ接合された実装基板となる。
In the
次に図4(a)、図4(b)を参照して、シールドケース21の一例について詳細に説明する。シールドケース21は、基板3上に実装された集積回路部品D2に装着されると、集積回路部品D2の4つの側面に位置してシールドする4つの壁面22~25を備えている。シールドケース21は、4つの壁面22~25の底面22a~25aが基板3の上面に接するように基板3に装着される。4つの底面22a~25aは、長方形の4つの辺上に位置するが長方形の4つの頂点の位置までは延伸しておらず、頂点付近が除去された形状をしている。
Next, an example of the
すなわち、底面22aの外側の縁辺22bと底面23aの外側の縁辺23bが交わる仮想交点P1には、壁面22も壁面23も存在しない。同様に、底面23aの外側の縁辺23bと底面24aの外側の縁辺24bが交わる仮想交点P2、底面24aの外側の縁辺24bと底面25aの外側の縁辺25bが交わる仮想交点P3、底面25aの外側の縁辺25bと底面22aの外側の縁辺22bが交わる仮想交点P4には、壁面22~25が存在しない。このように、シールドケース22(部品)が有する複数の縁辺22b~25bのうちの2つが交わる位置を仮想交点P1~P4と定義する。これらの仮想交点P1~P4は、基板3に装着された際に基板3に当接する位置にある。
That is, neither the
基板3に装着されるシールドケース21は、装着不良を防止するため基板3の上面に接する4つの底面22a~25aの歪みであるシールドケース21の反りが所定より小さい必要がある。図4(b)はシールドケース21に反りがない理想の状態を示しており、図
4(c)はシールドケース21に反りがあって基板3に装着できない状態を示している。基板3に装着する前のシールドケース21の反りは、保持ノズル10bが保持したシールドケース21の各底面22a~25aの相対的な高さ位置から算出することが可能である。しかし、図4(c)に示すシールドケース21の底面23aのように、反りがある場合には底面23aの高さの定義が困難となる。そこで、長方形の頂点に該当する4つの仮想交点P1~P4の高さから反り量が算出される。
For the
図4(b)において、シールドケース21を保持する保持ノズル10bの下面10cの高さ位置はシールドケース21の上面21aの高さ位置である。シールドケース21を保持した保持ノズル10bの下面10cからの仮想交点P1~P4の高さ位置は、シールドケース21の形状情報から算出することができる。反りがない理想的なシールドケース21の4つの仮想交点P1~P4の保持ノズル10bの下面10cからの相対的な高さ位置(以下、「相対高さ位置G」と称する。)は、相対高さ位置Gである。
4B, the height position of the
図4(c)に示す反りがあるシールドケース21の仮想交点P1は相対高さ位置G1にあり、理想的な相対高さ位置Gからの差分が反り量ΔG1(相対高さ位置G-相対高さ位置G1)である。シールドケース21は、4つの仮想交点P1~P4の高さHから各仮想交点P1~P4の反り量ΔG1~ΔG4を算出し、いずれかの反り量ΔG1~ΔG4が所定の閾値を超えると反りが大きな不良品と判断される。または、4つの仮想交点P1~P4の高さHの最大値と最小値の差が所定の閾値を超えると不良品と判断するようにしてもよい。
The virtual intersection point P1 of the
または、4つの仮想交点P1~P4の水平方向の位置(XY座標)と高さ(Z座標)から4つの仮想交点P1~P4を含む曲面を算出し、曲面の曲率(理想的な平面からのずれ量)が所定の閾値を超えると不良品と判断してもよい。4つの仮想交点P1~P4を含む曲面を算出することで、保持ノズル10bがシールドケース21を保持した際の傾きの影響を排除することができる。また、4つの仮想交点P1~P4のうちの3つの位置(XYZ座標)、または2つの位置と保持ノズル10bの下面10cからの相対高さ位置Gから良品、不良品を判断してもよい。
Alternatively, a curved surface including the four virtual intersection points P1 to P4 is calculated from the horizontal position (XY coordinates) and height (Z coordinate) of the four virtual intersection points P1 to P4, and the curvature of the curved surface ( If the amount of deviation) exceeds a predetermined threshold, it may be determined that the product is defective. By calculating the curved surface including the four virtual intersections P1 to P4, it is possible to eliminate the influence of the inclination when the
次に図5を参照して、シールドケース26~28に設定された仮想交点P5~P7の他の例について説明する。図5(a)において、シールドケース26の壁面26aは、シールドケース21の壁面22~25と異なりコーナで分断されておらず、曲面26bで接続されている。シールドケース26では、曲面26bを挟む壁面26aの底面の2つの縁辺26cと縁辺26dが交わる位置を仮想交点P5と定義する。図5(b)において、シールドケース27はコーナ付近には比較的大面積の底面27aを有しており、コーナには切り欠き27bが形成されている。シールドケース27では、切り欠き27bを挟む底面27aの2つの縁辺27cと縁辺27dが交わる位置を仮想交点P6と定義する。
Next, with reference to FIG. 5, another example of the imaginary intersections P5-P7 set on the shield cases 26-28 will be described. In FIG. 5(a), the
図5(c)において、シールドケース28は、内側に凹んだ内側コーナ28aを有している。シールドケース28では、内側コーナ28aを挟む底面28bの2つの縁辺28cと縁辺28dが交わる位置を仮想交点P7と定義する。仮想交点P7は、他の仮想交点P1~P6と異なり、底面28bの中に位置している。
In FIG. 5(c), the
次に図6を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。部品実装装置1が備える制御装置30には、基板搬送機構2、部品供給部4、部品保持移動機構12、ヘッドカメラ13、部品認識ユニット14、タッチパネル16が接続されている。制御装置30は、仮想交点設定部31、仮想交点高さ算出部32、反り量算出部33、計測制御部34、実装制御部35、記憶部40を備えている。記憶部40は記憶装置であり、実装データ41、部品データ42、仮想交点位置データ43、撮像画像データ44、仮想交点
高さデータ45などを記憶する。
Next, the configuration of the control system of the
実装データ41には、シールドケース21(ワーク)を含む部品Dを基板3に装着する際に参照される部品Dの部品名(種類)、実装位置(XY座標)などが記憶されている。部品データ42には、部品名毎に部品Dの特性、サイズ、形状情報などが記憶されている。仮想交点設定部31(仮想交点設定手段)は、部品データ42に含まれるシールドケース21の形状情報に基づいて、シールドケース21(部品、ワーク)が有する複数の縁辺22b~25bのうちの2つが交わる位置を仮想交点P1~P4として設定する(図4参照)。設定された仮想交点P1~P4の位置は、仮想交点位置データ43として記憶部40に記憶される。
The mounting
図6において、計測制御部34は、部品保持移動機構12、部品認識ユニット14を制御して、部品保持移動機構12の保持ノズル10bが保持するシールドケース21(部品、ワーク)の立体形状計測を実行する。計測制御部34は、シールドケース21(ワーク)の立体形状を計測する際は、部品保持移動機構12(ワーク保持移動機構)に所定の角度(水平方向の回転角度)でシールドケース21を保持させ、保持したシールドケース21を部品認識ユニット14の第1カメラ17aと第2カメラ17b(2台の撮像部)の前で所定の方向とスピードで移動させる(図2の矢印b)。
In FIG. 6, the
計測制御部34は、第1カメラ17aと第2カメラ17bによって、移動しているシールドケース21を複数回撮像させる。また、計測制御部34は、撮像中に第1照明部18と第2照明部19を制御して、所定の照明条件でシールドケース21を照明させる。第1カメラ17aと第2カメラ17bが撮像した複数の撮像画像は、撮像画像データ44として記憶部40に記憶される。
The
図6において、仮想交点高さ算出部32は、第1カメラ17aと第2カメラ17b(2台の撮像部)によって撮像された複数の撮像画像に基づいて、仮想交点P1~P4の水平方向の位置(XY座標)と仮想交点P1~P4の高さH(Z座標)を算出する。算出された仮想交点P1~P4の位置と高さHは、仮想交点高さデータ45として記憶部40に記憶される。
In FIG. 6, the virtual
ここで図7を参照して、仮想交点高さ算出部32による仮想交点P1、仮想交点P4の水平方向の位置と高さHの算出の具体例について説明する。図7(a)は第1カメラ17aが撮像した撮像画像50を、図7(b)は第2カメラ17bが撮像した撮像画像51を示している。図7(a)と図7(b)は、保持ノズル10bが保持したシールドケース21の一部を第1カメラ17aと第2カメラ17bによって同時に撮像した撮像画像であり、シールドケース21の底面22aの全体と、底面23aおよび底面25aの一部が撮像されている。
Here, a specific example of calculation of the horizontal position and height H of the virtual intersection point P1 and the virtual intersection point P4 by the virtual
図7(a)において、仮想交点高さ算出部32は、シールドケース21の底面22a、底面23a、底面25aの画像を画像認識し、底面22aの縁辺22b、底面23aの縁辺23b、底面25aの縁辺25bを抽出する。次いで仮想交点高さ算出部32は、縁辺22bと縁辺23bを延長して交わる位置を仮想交点P1と決定する。また、仮想交点高さ算出部32は、縁辺22bと縁辺25bを延長して交わる位置を仮想交点P4と決定する。次いで仮想交点高さ算出部32は、決定した仮想交点P1と仮想交点P4の保持ノズル10bの中心からの位置を算出して仮想交点P1と仮想交点P4水平方向の位置(XY座標)を決定する。
In FIG. 7A, the virtual
次いで仮想交点高さ算出部32は、第1カメラ17aが撮像した底面22a、底面23a、底面25a(図7(a))と第2カメラ17bが撮像した底面22a、底面23a、
底面25a(図7(b))の視差より、底面22a、底面23a、底面25aの高さHをそれぞれ算出する。この例では、第1カメラ17aと第2カメラ17bが並ぶ方向(X方向)に直交する方向(Y方向)の成分が多い底面22aの視差に基づいて、底面22aの高さHが算出されている。ここでは、底面22aのうち仮想交点P1に近い位置の高さH1が12.3mm、仮想交点P4に近い位置の高さH4が12.5mmであったとする。
Next, the virtual
The height H of the
次いで仮想交点高さ算出部32は、仮想交点P1の高さを高さH1と同じ12.3mmと決定し、仮想交点P4の高さを高さH4と同じ12.5mmと決定する。または仮想交点高さ算出部32は、シールドケース21の形状情報に基づいて、仮想交点P1と仮想交点P4を高さH1と高さH4から直線近似して、仮想交点P1の高さを12.2mm、仮想交点P4の高さを12.6mmと算出する。
Next, the virtual intersection
このように、仮想交点高さ算出部32は、仮想交点P1を構成する2つの縁辺22b、23bの水平方向の位置と、縁辺22bの高さから仮想交点P1の高さを算出する。また、仮想交点高さ算出部32は、仮想交点P4を構成する2つの縁辺22b、25bの水平方向の位置と、縁辺22bの高さから仮想交点P4の高さを算出する。すなわち、仮想交点高さ算出部32は、撮像画像50,51から認識した仮想交点P1(仮想交点P4)を構成する2つの縁辺22b、23b(22b、25b)の位置と、2つの縁辺22b、23b(22b、25b)の少なくともいずれかの高さから仮想交点の高さを算出する。
In this manner, the virtual
このように、並設された2台の撮像部(第1カメラ17a、第2カメラ17b)と、2台の撮像部によって撮像された撮像画像50,51に基づいて、仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部32は、仮想交点の高さを計測する高さ計測手段46を構成する。
In this way, the height of the virtual intersection point is determined based on the two imaging units (the
図6において、反り量算出部33(反り量算出手段)は、仮想交点高さデータ45に含まれる計測された仮想交点P1~P4の高さHに基づいて部品の反り量ΔG1~ΔG4を算出する。すなわち、反り量算出部33は、計測された仮想交点P1~P4の高さHに基づいてワーク(シールドケース21)の立体形状を算出する形状算出部である。
In FIG. 6, the warp amount calculator 33 (warp amount calculator) calculates the warp amounts ΔG1 to ΔG4 of the component based on the measured heights H of the virtual intersections P1 to P4 included in the virtual
実装制御部35は、部品供給部4、部品保持移動機構12を制御して、部品供給部4から取り出した部品D(シールドケース21)を基板3の実装位置に装着させる。その際、実装制御部35は、反り量算出部33によって算出された反り量ΔG1~ΔG4が所定の閾値(所定値)以下のシールドケース21を基板3に装着する。反り量ΔG1~ΔG4が閾値より大きなシールドケース21は、浮きなどにより基板3の電極とはんだ接合することができずに実装不良となるため部品廃棄部15に廃棄する。このように、実装制御部35と部品保持移動機構12は、算出された反り量ΔG1~ΔG4が所定値以下の部品(シールドケース21、ワーク)を基板3に装着する装着手段である。
The mounting
上記のように、ワーク(シールドケース21)が有する複数の縁辺22b~25bのうちの2つが交わる位置を仮想交点P1~P4として設定する仮想交点設定手段(仮想交点設定部31)と、仮想交点P1~P4の高さHを計測する高さ計測手段46(第1カメラ17a、第2カメラ17b、仮想交点高さ算出部32)と、計測された仮想交点P1~P4の高さHに基づいてワークの立体形状(反り量ΔG1~ΔG4)を算出する形状算出部(反り量算出部33)は、立体形状計測装置を構成する。これによって、縁辺を有する部品(シールドケース21)の立体形状(反り量)を計測することができる。
As described above, a virtual intersection setting means (virtual intersection setting unit 31) for setting positions where two of the plurality of
次に図8のフローに沿って、図4、図7に示すシールドケース21を例に、ワーク(シールドケース21)の形状を算出する立体形状計測方法について説明する。まず、仮想交点設定部31は、ワークが有する複数の縁辺22b~25bのうちの2つが交わる位置を仮想交点P1~P4として設定する(ST1)(図4(a)参照)。次いで第1カメラ1
7aと第2カメラ17b(並設された2台の撮像部)でワークを撮像する(ST2)。その際、ワークの大きさに応じて第1カメラ17aと第2カメラ17bの前でワークを移動させながら複数回に分けて撮像する。
Next, a three-dimensional shape measuring method for calculating the shape of a work (shield case 21) will be described along the flow of FIG. 8, taking the
7a and the
次いで仮想交点高さ算出部32は、第1カメラ17aと第2カメラ17bによって撮像された複数の撮像画像50,51に基づいて、仮想交点P1~P4の高さHを算出する(ST3)(図7参照)。次いで反り量算出部33は、算出された仮想交点P1~P4の高さHに基づいてワークの形状(反り量ΔG1~ΔG4)を算出する(ST4)。これによって、縁辺を有するワーク(シールドケース21)の立体形状(反り量)を計測することができる。
Next, the virtual
上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置1は、部品(シールドケース21)が有する複数の縁辺22b~25bのうちの2つが交わる位置を仮想交点P1~P4として設定する仮想交点設定手段(仮想交点設定部31)と、仮想交点P1~P4の高さHを計測する高さ計測手段46(第1カメラ17a、第2カメラ17b、仮想交点高さ算出部32)と、計測された仮想交点P1~P4の高さHに基づいて部品の反り量ΔG1~ΔG4を算出する反り量算出手段(反り量算出部33)と、算出された反り量ΔG1~ΔG4が所定値以下の部品を基板3に装着する装着手段(部品保持移動機構12、実装制御部35)と、を備えた。これによって、縁辺を有する部品(シールドケース21)の立体形状(反り量)を計測することができる。
As described above, the
次に図9(a)~図9(c)を参照して、部品実装装置1によって反り量が算出されて基板3に装着される他の部品であるランドグリッドアレイ60(部品、ワーク)について説明する。ランドグリッドアレイ60は、平板状の絶縁体基材である本体部61を有している。本体部61の上面61aには、半導体チップなどの部品62が装着されている。本体部61の下面61bには、複数のランド63が形成されている。各ランド63は、本体部61の内部に形成された配線によって部品62の端子に接続されている。
Next, referring to FIGS. 9A to 9C, a land grid array 60 (component, workpiece), which is another component mounted on the
図9(b)において、このランドグリッドアレイ60の下面61bには、外周に16個のランド63が配置され、外周のランド63の内側に4個のランド63が配置されている。以下、便宜上、複数のランド63のうち外周に配置された右上隅のランド63をランド64、左上隅のランド63をランド65、左下隅のランド63をランド66、右下隅のランド63をランド67と称する。また、中心部に配置された右上のランド63をランド68、左上のランド63をランド69、左下のランド63をランド70、右下のランド63をランド71と称する。
In FIG. 9(b), on the
図9(b)において、仮想交点設定部31は、外周に配置された右上隅のランド64の右側の縁辺64aと上側の縁辺64bが交わるランド64の右上の角を仮想交点P8と設定する。同様に、仮想交点設定部31は、左上隅のランド65の左上の角を仮想交点P9、左下隅のランド66の左下の角を仮想交点P10、右下隅のランド67の右下の角を仮想交点P11と、それぞれ設定する。
In FIG. 9B, the virtual intersection
また、仮想交点設定部31は、中心部に配置された右上のランド68の右上の角を仮想交点P12、左上のランド69の左上の角を仮想交点P13、左下のランド70の左下の角を仮想交点P14、右下のランド71の右下の角を仮想交点P15と、それぞれ設定する。すなわち、仮想交点設定手段(仮想交点設定部31)は、ランドグリッドアレイ60(部品、ワーク)が有する複数の縁辺64a、64bのうちの2つが交わる位置(ランド63の角)を仮想交点P8~P15として設定する。
The virtual intersection
また、高さ計測手段46(第1カメラ17a、第2カメラ17b、仮想交点高さ算出部
32)は、保持ノズル10bに保持されたランドグリッドアレイ60の仮想交点P8~P15の高さHを計測する。反り量算出手段(反り量算出部33)は、計測された仮想交点P8~P15の高さHに基づいてランドグリッドアレイ60の反り量を算出する。そして、装着手段(部品保持移動機構12、実装制御部35)は、算出された反り量が所定値以下のランドグリッドアレイ60を基板3に装着する。
Further, the height measuring means 46 (the
このように、縁辺64a、64bを有するランドグリッドアレイ60の立体形状(反り量)を計測することができる。また、ランドグリッドアレイ60の外周側の仮想交点P8~P11と中心部の仮想交点P12~P15の高さHに基づいて反り量を算出することで、中心部が基板3に接するが外周の4隅が上方に反って実装不良となるような立体形状も計測することができる。
In this way, the three-dimensional shape (amount of warp) of the
本発明の部品実装装置および立体形状計測装置ならびに立体形状計測方法は、縁辺を有する部品の立体形状を計測することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The component mounting apparatus, the three-dimensional shape measuring apparatus, and the three-dimensional shape measuring method of the present invention have the effect of being able to measure the three-dimensional shape of a component having edges, and are useful in the field of mounting components on substrates.
1 部品実装装置
3 基板
12 部品保持移動機構(装着手段、ワーク保持移動機構)
17a 第1カメラ(撮像部)
17b 第2カメラ(撮像部)
20、21、26~28 シールドケース(部品、ワーク)
22b~25b、26c、26d、27c、27d、28c、28d、64a、64b
縁辺
46 高さ計測手段
50、51 撮像画像
60 ランドグリッドアレイ(部品、ワーク)
D 部品
H 高さ
P1~P15 仮想交点
ΔG1、ΔG2 反り量
1
17a First camera (imaging unit)
17b Second camera (imaging unit)
20, 21, 26-28 Shield case (parts, work)
22b-25b, 26c, 26d, 27c, 27d, 28c, 28d, 64a, 64b
D Part H Height P1 to P15 Virtual intersection ΔG1, ΔG2 Amount of warpage
Claims (9)
前記仮想交点の高さを計測する高さ計測手段と、
計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記部品の反り量を算出する反り量算出手段と、
算出された前記反り量が所定値以下の前記部品を基板に装着する装着手段と、を備え、
前記高さ計測手段は、
並設された2台の撮像部と、
前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部と、を有する、部品実装装置。 virtual intersection setting means for setting a position where two of the plurality of edges of the part intersect as a virtual intersection;
height measuring means for measuring the height of the virtual intersection;
warp amount calculation means for calculating the warp amount of the component based on the measured height of the virtual intersection;
mounting means for mounting the component having the calculated amount of warp equal to or less than a predetermined value on the substrate ;
The height measuring means is
two imaging units arranged side by side;
recognizing the positions of two edges forming the virtual intersection and the height of at least one of the two edges from the captured images captured by the two imaging units, and recognizing the recognized positions of the two edges; and a virtual intersection height calculator that calculates the height of the virtual intersection from the height of the at least one edge .
前記2台の撮像部は、移動している前記部品を複数回撮像し、
前記仮想交点高さ算出部は、撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記仮想交点の高さを算出する、請求項1に記載の部品実装装置。 further comprising a component holding and moving mechanism that holds a component and moves the held component in front of the two imaging units;
The two imaging units image the moving parts a plurality of times,
2. The component mounting apparatus according to claim 1 , wherein said virtual intersection height calculator calculates the height of said virtual intersection based on a plurality of captured images.
前記仮想交点の高さを計測する高さ計測手段と、
計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記ワークの立体形状を算出する形状算出部と、を備え、
前記高さ計測手段は、
並設された2台の撮像部と、
前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部と、を有する、立体形状計測装置。 virtual intersection setting means for setting a position where two of the plurality of edges of the workpiece intersect as a virtual intersection;
height measuring means for measuring the height of the virtual intersection;
a shape calculation unit that calculates a three-dimensional shape of the workpiece based on the measured height of the virtual intersection ,
The height measuring means is
two imaging units arranged side by side;
recognizing the positions of two edges forming the virtual intersection and the height of at least one of the two edges from the captured images captured by the two imaging units, and recognizing the recognized positions of the two edges; a virtual intersection height calculator that calculates the height of the virtual intersection from the height of the at least one edge .
前記2台の撮像部は、移動している前記ワークを複数回撮像し、
前記仮想交点高さ算出部は、撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記仮想交点の高さを算出する、請求項6に記載の立体形状計測装置。 further comprising a work holding and moving mechanism for holding a work and moving the held work in front of the two imaging units;
The two imaging units image the moving workpiece a plurality of times,
The three-dimensional shape measurement apparatus according to claim 6 , wherein the virtual intersection height calculator calculates the height of the virtual intersection based on a plurality of captured images.
ワークが有する複数の縁辺のうちの2つが交わる位置を仮想交点として設定し、
並設された2台の撮像部で前記ワークを撮像し、
前記2台の撮像部によって撮像された撮像画像から前記仮想交点を構成する2つの縁辺の位置と前記2つの縁辺の少なくとも一方の縁辺の高さを認識し、認識した前記2つの縁辺の位置と前記少なくとも一方の縁辺の高さから前記仮想交点の高さを計測し、
計測された前記仮想交点の高さに基づいて前記ワークの立体形状を算出する、立体形状計測方法。 A three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of a workpiece,
setting a position where two of the plurality of edges of the workpiece intersect as a virtual intersection;
The workpiece is imaged by two imaging units arranged side by side,
recognizing the positions of two edges forming the virtual intersection and the height of at least one of the two edges from the captured images captured by the two imaging units, and recognizing the recognized positions of the two edges; measuring the height of the virtual intersection from the height of the at least one edge ;
A three-dimensional shape measuring method, wherein the three-dimensional shape of the workpiece is calculated based on the measured heights of the virtual intersections.
撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記仮想交点の高さを算出する、請求項8に記載の立体形状計測方法。 imaging the work a plurality of times with the two imaging units while moving the work in front of the two imaging units;
The three-dimensional shape measuring method according to claim 8 , wherein the height of the virtual intersection is calculated based on a plurality of captured images.
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