JPH02301438A

JPH02301438A - ビデオ・プローブの対象物整合装置および方法

Info

Publication number: JPH02301438A
Application number: JP11190689A
Authority: JP
Inventors: T Freeman Gary; ゲイリー・ティー・フリーマン
Original assignee: MPM Corp
Current assignee: MPM Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-12-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、対象物の整合に関し、特に特定の点において
指定された操作を行なう手段を用いて特定の場所におい
て操作される対象物を整合するための斬新な装置および
手法に関する。本発明の特定の実施態様は、異なるパタ
ーンにソルダー・ペーストを塗布するため迅速な姿勢変
更を容易にしながら、回路板上のパターンにソルダー・
ペーストを塗布するためのステンシル（５ｔｅｎｃｉｌ
：仮型）によりサーフイス・マウント（ｓｕｒｆａｃｅ
ｍｏｕｎｔｅｄ；面実装）された構成要素を受取るため
回路板の整合を容易にする。

〔従来の技術および解決しようとする課題〕典型的なス
クリーン・プリンタは、参考のため本文に引用される米
国マサチューセッツ州０２０５２メトフィールド市ウェ
スト・ストリート７１のＭＰＭ社から入手可能な市販の
ＡＳＰ−２４型自動スクリーン・プリンタである。この
スクリーン・プリンタは、サーフイス・マウント回路板
上のパッドのフットプリント上にソルダー・ペーストを
印刷するための交換可能なスクリーンを有する。このシ
ステムはまた、エポキシ、ポリマー、サーメットおよび
ほとんどの他のスクリーン印刷可能な材料の如き他の材
料を堆積することができる。このシステムは、各回路板
をスクリーン下方に置き、あるいはスクリーン印刷可能
な材料を堆積する回路上にステンシルを置くためのプロ
グラム可能な制御装置を含む。

視覚を用いる従来技術のスクリーン・プリンタは、回路
板上にソルダー・ペーストを印刷し、カメラの下方にテ
ーブルを押出し、カメラがソルダー・ペーストを視認す
ることを必要とする。このソルダー・ペーストは次に払
拭され、回路板がステンシルの下方に進入し、回路板が
２回印刷され、カメラにより検査するため再び外へ往復
運動する。

従来技術のスクリーン・プリンタは、回路板とスクリー
ン間を視認するカメラを含むが、このカメラはスクリー
ン上の映像を視認せず回路板を視認するに過ぎない。こ
の装置におけるカメラは往復運動を行なわない。このプ
リンタは、回路板を視認するのみの固定支持カメラを使
用し、カメラが邪魔にならないようにある量だけ下降す
るステンシルの外側に回路板が位置することを必要とす
る。

（課題を解決するための手段〕本発明の重要な目的は、同様な点における類似の対象物
に対し反復的に処理する装置を用いて　＝１つ以上の点
において処理されるべく対象物を光学的に整合するため
の改善された装置および手法の提供にある。

本発明によれば、少なくとも１つの、望ましくは２つの
可動ビデオ・プローブ（ｖｉｄｅｏ　ｐｒｏｂｅｓ；テ
ビ映像探査装置）がスクリーンまたはステンシルの如き
作動装置（典型的には上方に位置する）と、回路板の如
き処理されるべき対象物（典型的には下方に位置する）
との間に置かれる。この１つまたは２つのプローブは、
最初に回路板の如き対象物の装置等の上のパターンを視
認し位置決めし、このパターンにおける主要な特徴につ
いてのｘ、ｙおよびθ軸情報の如きパターンに右ける諸
特徴についての情報を格納する。関連するデータ処理装
置がこの情報を処理し格納する。次いで、一方または両
方のビデオ・プローブが、処理されるべき対象物と処理
する装置との間の領域に依然ある間に下方に回転し、パ
ターンの整合のためスクリーンまたはステンシルの如き
処理装置等における他のパターンを調べ、２つのパター
ンが整合状態になるように対象物と装置を相対的に位置
決めする。この１つまたは２つのビデオ・プローブはそ
の時応答し、ステンシルまたはスクリーンの如き装置が
回路板の如き対象物と係合して、スクリーンまたはステ
ンシルの如き装置上の対応する点と整合状態にある選択
された点にソルダー・ペーストあるいは他のスクリーン
印刷可能な材料を付着させる。

一旦特定のパターンが学習されると、本発明は処理され
るべき対象物のみを視認することにより相対的な位置決
めを反復的に行なうことができる。

本発明の特定の特質によれば、位置決め可能なベースが
ビデオ・プローブを支持する。このベースは、ビデオ・
プローブが対象物と装置間にあるスロットの前端部にお
ける延長位置と、ビデオ・プローブが対象物と装置間の
領域から引込められたスロットの後縁部における引込め
位置との間でビデオ・プローブが運動する時、ビデオ・
プローブを支持する要素を案内するための下垂した角度
を有する復縁部を持つ略々水平の傾斜部分を備えた少な
くとも１つの、望ましくは２つのスロットが形成されて
いる。

本発明の多くの他の特徴、目的および利点については、
添付図面に関して以降の説明を読めば明らかになるであ
ろう。

（実施例）先ず図面、特に第１図においては、本発明による可動ビ
デオ・プローブを備えたＭＰＭ社から入手可能な市販の
ＡＳＰ−２４型完全自動化されたスクリーン・プリンタ
を構成する本発明の一実施例の斜視図が示されている。

本装置は、印刷される回路板を支持するためのベース！
ｌと、左右のビデオ・プローブ組立体Ｉ２および１３と
、コントローラ１４と、ビデオ・モニター組立体１５と
を含む。本システムはまた、印刷されるべき回路板に対
しスクリーンまたはステンシルを整合するため運動させ
ることができる位置決め可能なスクリーン／ステンシル
支持組立体を含む。下部プラットフォーム１６は、シス
テムに用いられるハードウェアを保持する種々のパッケ
ージを支持している。

前記ＡＳＰ−２４型自動スクリーン・プリンタに追加さ
れる基本的な構成要素は、２つのビデオ・プローブ組立
体１２．１３と、パターン認識中スクリーンおよび回路
板を照明する光フアイバ光源と、トラックボール教示モ
ジュール１４と、その−例が付属書Ａに示される適当な
ソフトウェアを備えた市販のＧｏｇｎｅｘタイプ２００
０からなる視覚プロセッサとが含まれる。

本発明は、ユーザ・フレンドリなオペレータ・インター
フェースを用いる。付属書Ａに示される如きメニュー駆
動のソフトウェアは、４ステツプのセットアツプ・プロ
セスの各段階を通じてオペレータに指示するビデオ・モ
ニター１５上の表示を生成する。ヘルプ・スクリーンは
各ステップでアクセス可能で、当該ステップを実施する
ための命令を詳細に要約する。各ステップが完了すると
、システムはモニター１５上に次の指示を自動的に表示
する。セットアツプの誤りは、トラックボール教示モジ
ュール１４を用いて押しボタン編集特性によって迅速に
訂正することができる。

オペレータは、独立したトラックボール教示モジュール
１４を用いて、左右のプローブ組立体１２．１３の各プ
ローブの視野内のＰＣボード上のパターンを選択する。

教示モジュール１４は、これら２つの選択パターンを捕
え、次いでスクリーンまたはステンシルにおける整合パ
ターンを認識し位置決めする。これ以上オペレータが関
与することなく、本システムは、重要な特徴のＸおよび
ｙ座標におけるピクセル（ｐｉｘｅｌ；絵画素）表示お
よび便宜上０図形と呼ばれる方位角における角度位置を
計算することにより、プログラムを実現する。本装置は
次に、この時ベース１１上に置かれた回路板に関するス
クリーン／ステンシルに対する正確な「ホーム」位置を
決定する。観察される回路板の諸特徴および対応するス
クリーン／ステンシルの諸特徴のｘ、ｙおよびθ位置に
おける差異と対応する偏差データが、スクリーン・プリ
ンタのステッピング・モータのプログラム可能な指標値
として自動的にダウン・ロードされる。これら指標値は
、スクリーン・ステンシルを下方の各回路板に対し水平
方向に整合状態において以降の印刷サイクルにおいて静
止状態の各回路板に対してスクリーン／ステンシルを定
置し直すようにスクリーン・プリンタのステッピング・
モータ組立体を付勢する。この自動的な位置決め調整は
、回路板の製造公差におけるバラ付きを許容する。印刷
サイクル間において、左右のビデオ・プローブ１２．１
３は自動的に作動位置に入り、所定位置の次の回路板を
視認し、再び外に移動し、スクリーン／ステンシルが必
要に応じて位置決めされ、オペレータの介入なしに印刷
動作が始まる。

別の特徴として、ユーザは印刷後の検査特性との整合を
検証することができる。前記セットアツプ・メニューの
一部として、オペレータは事後検査の頻度を選定するこ
ともできる。

次いで、整合誤りの検出のための３つの公差閾値メニュ
ー選択から１つの選択を行なうことができる。

これらのパラメータ外のパターンを持つ印刷回路板はビ
デオ・モニター１５上にエラー・メツセージを生じる。

このエラー信号は、作業のやり直しのため当該回路板を
分岐するよう仕分は装置を付勢するため使用することが
できる。エラー信号はまた、オペレータがこれ以上の材
料が無駄になる前に問題を補正することができるように
自動作業を休止するために用いることもできる。

セットアツプ・プロセスを始めるために、オペレータは
教示モジュール１４の「ビデオ注意」ボタンを押す。こ
のボタンの作動は、ビデオ・モニター１４上にセットア
ツプ・メニューを生じる。次いで、オペレータは４つの
ステップを完了し、教示モジュール１４上の１つのボタ
ン１４を各ステップの信号完了に押す。最初に、オペレ
ータは所定位置の左右のビデオ・プローブ組立体１２．
１３を把握し、伸長位置にある時各プローブが回路板お
よび対応するスクリーン／ステンシルの重要な特徴の２
つの異なるパターンを観察できるようにする。次にオペ
レータはこれらの回路板のパターンを教示する。トラッ
クボール教示モジュール１４を用いて、オペレータはジ
ョイ・ステップ＋４Ａを動かして重要な特徴、典型的に
はソルダー・ペーストを受取るためのパッドのパターン
を網羅するプローブの視野内のウィンドウを規定し、次
いで教示モジュール１４における１つのボタンを押して
装置に対しこのパターンを教示し、装置はこの時パター
ンを捕捉する。オペレータは、上方のスクリーンまたは
ステンシルのパターンを学習するため上方を見るように
左右のプローブ組立体！２．１３のプローブを位置決め
する。関連するデータ処理システムは、自動的にスクリ
ーンまたはステンシル上の整合パターンを位置決めし、
ｘ、ｙＪ５よび０図形におけるそのビクセル表示を決定
し、整合の目的のためｘ、ｙ’およびθについての偏差
データを自動的にダウンロードする。オペレータは次に
ビデオ・プローブ回路板に向けて下方に回転し、装置は
この時自動的に印刷を行なう用意ができる。各回路板が
ベース１６上に置かれると、左右の組立体１２．１３の
ビデオ・プローブが定置された回路板上に伸長し、定置
された回路板と上方のスクリーンまたはステンシルとの
間のＸ、ｙおよびθの差異を決定し、必要に応じて下方
の回路板との整合のためステンシルまたはスクリーンを
定置し直すためステッピング・モータを作動させる。

第２図および第３図においては、それぞれ伸長位置と引
込み位置におけるビデオ・プローブ組立体の斜視図が示
されている。各組立体は、それぞれ前および後のスロッ
ト２４．２５が形成され、それぞれ水平の前方部分２４
Ａ、２５Ａを持ち、それぞれ角度を付した後方部分２４
Ｂ、２５Ｂが下垂する垂直壁面２２．２３を有するベー
ス２１を含む。垂直のブラケット２６が、側壁面２２．
２３に静置している。可動プローブ支持部２７には、ス
ロット２４．２５に取付けるための３１の如き要素が形
成されている。１この可動ベース２７は、ハウジング３
４内のカメラ３３に映像を提供する９０°ミラー管を支
持し、スクリーンまたはステンシルおよび回路板を照明
する照射光を与える。第２図は、回路板とスクリーンま
たはステンシルとの間の伸長位置にあるビデオ・プロー
ブを示している。

矢印３５は、上下を見るためミラー管３２の　１８０°
の回転範囲を示している。第３図は、回路板とスクリー
ンまたはステンシルとの間の領域外の引込み位置にある
ビデオ・プローブを示している。矢印３６は、伸長位置
への上方および前方、および引込み位置への後方および
下方へのプローブ移動経路を示している。

第４図においては、ある部分を破断したビデオ・プロー
ブを形成する多くの要素を示す分解図が示されている。

Ｖｏｌｐｉｅ式９０°　ミラー管３２は、Ｖｏｌｐｉｃ
式内部スコープを内側のミラー管３２よりも約３０ｃｍ
　（１２インチ）長く取付けた状態のミラー管３２の視
軸に対し４５°の角度で取付けたミラー３２Ａを含む。

回転止め機構は、部品を分解した状態で内側の点線４２
で示され、ミラー管３２を１８０゜離れた２つの位置の
一方に配置してスクリーンまたはステンシルの底部を見
るため図示の如く上方を見、あるいは印刷された回路板
の頂部を見るため下方を見るように機能する。焦点つま
み４３は、映像をビデオ・モニター１５上に観察するこ
とによりカメラ３３の映像を合焦することを可能にする
。

主プローブ・クランプ４４は、それぞれ左右のアーム４
７．４８上方に２つのショック・アブソーバ４５．４６
を支持する。主クランプ４４はまた３つのボール／コー
ン装置を支持し、その内の２つが第４図に示される。

第５図においては、いくつかの構造的特徴をよりよく示
すためハウジングを破断しビデオ・プローブを省いたビ
デオ・プローブ支持組立体の分解図が示されている。主
クランプ４４は、カメラ３０およびＶｏｌｐｉｅ式内部
スコープ装置４４の中心にビデオ・プローブを支持して
いる。

この組立体を重心において支持することにより、ボール
／コーン装置５１．５２および６１が基準ボールと係合
する時、正確な基準位置を非常に迅速に達成するため非
常に小さなエネルギ運動で済む。

リンク装置は、ミラー管３２およびＶｏｌｐｉｅ式内部
スコープ装置４１の軸心に沿って中心を整合することを
許す。このリンク装置は、左方のリンク６２と右方のリ
ンク６３とを有する。空気シリンダ６４が、空気シリン
ダ・ロッド６４Ａの前縁部に固定されたＵリンク６６に
置かれたピン６５を持つこれらリンクの前端部を駆動す
る。主クランプ４４には、それぞわ左右のアーム７１．
７２と係合する垂直の凹部４４Ａ、４４Ｂが形成されて
いる。これらアームは、４つのローラ、即ち開ロア１Ａ
、７２Ａにある後部の対と垂直スロット７１Ｂ、７２Ｂ
にある前部の対のローラを収容する。左右の側板２２が
図示の如くカム動作させられる。左右の併用ブラケット
７３．７４がそれぞれリンク装置のローラが係合する左
右の側板２２．２３の頂縁部に取付けられている。

これら併用ブラケットは、空気シリンダ６４が垂直方向
の力成分なしに水平方向にプローブ自体を引張ることを
保証する水平面を提供する。ローラ７５．７６はそれぞ
れ左右の併用ブラケット７４．７５に載置している。１
対の流れ制御部８１．８２が左方の側板２２の復縁部に
載置し、曲げ運動あるいは過大運動のない伸長および引
込み作用を生じるため空気シリンダ６４の作動と同時に
平滑な運動を生じるのを助けるため各方向への再排気を
許すニードル弁を有する。ショック・アブソーバ４５お
よび４６はまた、ビデオ・プローブが前記ボール／コー
ンに対して最終的な位置に達する時、平滑な運動を助け
る。ショック・アブソーバ４５．４６は、ＣＣＤカメラ
３３が荒い運動に会わないようにする減衰作用を生じる
。

主クランプ４４は、回路板の厚さに従フて変化し得るミ
ラー管３２をステンシルと回路板管に定置するためプロ
ーブにおけるある相対的な調整を許しながら、ビデオ・
プローブを機械の工具ベッド１１に固く緊締する。緊締
ねしは弛めることが、でき、２つのジヤツキ・セットね
じ９４Ａはこの位置を制御するため調整することができ
る。

ボール８３Ａ、８３Ｂを支持する右側のボール支持部８
３およびボール８４Ａを支持する左側のボール支持部８
４がある。ボール８４Ａ、８３Ａおよび８３Ｂは、それ
ぞれボール／コーン装置５１．５２および６Ｉと係合す
る。ボール支持部８３Ｃ１８３Ｄおよび８４Ｂは独立的
に調整できる。空気シリンダ６４がプローブを伸長位置
へ押圧する時、ボール支持部８３Ｃ１８１Ｄおよび８４
Ｂは、ボール８３Ａ、　８：ｌＢ、８４Ｂがそれぞれボ
ール／コーン装置５２．６１．５１に正確に収められる
ように押圧される。この位置は、後で容易に反復可能で
ある。

左右の光フアイバ支持部８５．８６は、それぞれ左右の
リンク６２．６３と接続され、光ファイバ（図示せず）
をＶｏｌｐｉｅ式内部スコープに対し平行に支持してい
る。光ファイバをＶｏｌｐｉｅ式内部スコープ装置に対
して平行にするこの構成は、逆照射を生じる。即ち、こ
の構造的配置は視認される対象物を照射する非常に狭い
光を提供する。この狭い角度の光はグレアを低減し、視
認される対象物の映像が逆光により更に明瞭に現われる
。

ビン８５Ａ、８６Ａは、それぞれ左右のアーム７１゜７
２のスロット７１Ｂ、７２Ｂに対して左右の光フアイバ
支持部８５．８６を枢動自在に支持する。この構成のた
め、空気シリンダ６４が組立てられた摺動装置を伸縮さ
せる時著しい自由な浮遊動作を防止するようにこれらの
支持部の垂直方向の自由な回転運動を許す。換言すれば
、左右のリンクがそれぞれ左右の併用ブラケット７３．
７４上を基準としているため、正確な水平動作のための
伸長した行程の終りでは、併用ブラケットと実際に接触
しない時構造を保有する。スロット７１Ｂ、７２Ｂのビ
ン８５Ａ、８６Ａはこの保持を提供する。ビン６５は、
ローラ７５．７６が左右のブラケット７３．７４の下側
と係合するまで、左右のリンク６２．６３を伸長端部に
向って上方および外方へ引張る。引込み動作と同時に、
ビン６５は引込み位置に向けて下方に運動する。

焦点保持バー９１が主クランプ４４の頂部に固定され、
合焦つまみ４３と係合するように底部にフェルト片を有
する。この保持機能は、プローブ組立体の位置における
変更が繰返される場合に、合焦つまみ４３の回動を阻止
することを助ける。

装置が整合されたスクリーンまたはステンシルの下方の
回路板に印刷することを許容するプローブが安全な引込
み位置にあることを表示する信号を生じる近接スイッチ
９２が側板２３に固定されている。

左側クランプ装置゛９３、左側セットねじ調整バー９４
、および左側の側板２２の延長端部に固定された左側ク
ランプ・ナツト板９５が存在する。同様に、右側のクラ
ンプ装置９６、右側セットねじ調整バー９７、および右
側の側板２３の延長端部に固定された右側クランプ・ナ
ツト板９８が存在する。９４Ａおよび９７Ａの如きセッ
トねじは、セットねし調整バー９４．９７の調整を許容
する。

視覚システムの他の構成要素は、市販の形式である、格
納された映像を観察した映像と突合わせて下方の回路板
とのスクリーンまたはステンシルの整合を可能にするた
めの映像探索用のＣｏｇｎｅｘの市販ソフトウェアを有
するにｏｇｎｅｘ装置およびモニター、ならびに視覚プ
ロセッサの特定のスクリーン・プリンタ用途に関するメ
ニュー駆動機能を制御するためのソフトウェアを含む。

オペレータは、トラックボール教示モジュール目を介し
て特定の回路板を整合するためプロセッサと通信する。

この教示モジュールは、３つのボタン＋４Ａ％１４Ｂお
よび１４Ｃ１およびボール＋４Ｄを有する。指でボール
を回転するか押すことにより、オベレー゛夕はモニター
１５上の視野内にウィンドウを移動することができ、ま
たボタンを操作することでオペレータはメニュー項目を
選択しあるいはカーソルをメニュー上で移動することが
できる。操作ボタン１４ｃはヘルプ・メニューを選択す
る。

組立体１２．１３における各視覚プローブが観察するも
のを観察するためのスクリーン・プリンタの側のアーム
に取付けられたモニターを含むことが有利である。２つ
の視覚プローブを用いて、Ｘおよびｙ方向の直線運動に
加えて直線運動θを検出する。

光源は光ファイバと接続された強さの大きな光であるこ
とが望ましい。これら光ファイバは、各視覚プローブの
各側で合計４つの光源が必要とされる光を運ぶ。また、
捕捉のため映像を識別するためにステンシルにおける孔
の如き特徴の観察を許容するために、ステンシルに逆光
を当てる光源がステンシル上にもある。

次に、自動サイクルで運転するため回路板の特定の運転
を行なうようにオペレータが視覚システムをセットアツ
プする時の始めからの本プロセスの説明を行なう。

最初に、オペレータは、従来の方法で特定の回路板サイ
ズを取扱うようにスクリーン・プリンタにおける諸機構
を調整する。この操作は、トラックおよび回路板ストッ
パを調整すること、スクリーン・プリンタ内に回路板の
印刷を行なうため必要なステンシルを挿入することを含
む。

これらの機械的なステップは、本発明による視覚的な特
徴を持たないＡＳＰ−２’ｌ型完全自動化スクリーン・
プリンタと同じである。

次に、オペレータは装置に給電してディスプレイ上に主
メニューを呈示する。この主メニューは、オペレータが
セットアツプを選択し、セットアツプを編集し、ヘルプ
・メニューの自動印刷またはアドレス指定を行なうこと
を許容する。

最初に、オペレータはセットアツプを選択する。

セットアツプの選択後、スクリーン上のメニュー指示が
オペレータに対し、オペレータが関心を持つ回路板上の
特定の対象物の上に各視覚プローブを位置決めすること
を指示し、サーフイス・マウント回路板のフットプリン
ト・パッドの形態のように追従されることになる。次い
で、本装置は、自動化された生産行程における以降の回
路板上にこの同じ特定パターンを探すことになる。

オペレータは、この特定の対象物の中央に置いた回路板
上に左側の組立体１２の１つの第１の視覚プローブを手
で定置する。次いでオペレータは、この視覚プローブ組
立体を所定位置に緊締する。オペレータは次に、トラッ
クボール教示モジュール上のボタン１４Ａを押してメニ
ュー上の次の指示を選択する。この指示は、右側の組立
体１３における如き第２の視覚プローブの整合を指令す
る。オペレータは、この第２の視覚プローブを第１のプ
ローブと略々同じ方法で整合させ、次の指示を生じる。

回路板パターンが教示され、次に本装置はステンシルを
視認する。この次の指示が、オペレータにステンシルを
視認するよう視覚プローブを　１８０゛回転させること
を指令する。

次に、オペレータはミラー管３２を回転クランプ４２に
より確保された　１８０゛だけ回動する。ここでオペレ
ータは、ジョイスチックを用いてスクリーンを回路板上
の所定位置に駆動させ、θ押しボタンがＡＳＰ−２４装
置の制御を行なう。オペレータは、ｘ、ｙおよびθ系の
上部構造を、プローブの視野内で中心にくるように前に
整合された回路板上のパターンと合致するスクリーンま
たはステンシル上のパターンを視認するような位置へ定
置する。ボタン１４Ａの各操作に応答して、メニューは
ステンシルの手による設置後必要なパターンを教示する
ようオペレータに指示する。オペレータは、トラックボ
ール１４Ｄを運動させて対象物がモニター１５上の四角
に明瞭に画成され囲まわるまでウィンドウの大きさを変
更することにより、ウィンドウにおける微調整を行なう
ことを要求されることもある。次いで、オペレータは押
しボタン１４Ｂを押し、これによりシステムに第１のプ
ローブを用いて探しているパターンを教える。オペレー
タは、第２のプローブに対しても同じ手順に従う。次に
、オペレータはボタン１４ｃを押して教示が完了したこ
とを表示する。

スクリーン・プリンタは、この特定のセットアツプおよ
びこの特定の形式の回路板と関連する形状を学習するた
め多数の自動動作を行なう。

Ｘ系ステッピング・モータは最初に、スクリーン・プリ
ンタをＸ方向における予め定めたステップ数だけ動かす
。この動きは、カメラ３３に対する全座標系を定義する
。この特徴の故に、カメラを回路板の前方に沿ってどこ
でも如何なる角度でも設置することができる。次にｙ系
ステッピング・モータは、全座標系の確認のため直角Ｘ
方向に予め定めたステップ数だけスクリーン・プリンタ
を動かす。本システムはまた、これらのｘ−ｙ系の運動
中ピクセル当たりのステップ数を認識する。これらの動
きは、ステッピング駆動系のステップ毎に映像が何回動
いたかの認識を可能にする。従って、ステッピング・モ
ータは、対象物が正味回転中にＸおよびｙ座標において
どのように移動するかを判断するため、スクリーン・プ
リンタを予め定めたステップ数だけ正味回転するよう動
かす。プリンタは、これらの移動および回転運動を反復
する。

本システムは、このように、対象物がＸおよびｙ−ｉ内
でどのように運動するか、および同対象物が回転運動中
Ｘおよびｙ系内てどのように移動するかを認識する。こ
れらの運動に関するこの情報は、システムがいくつかの
三角形の三角法解を学習することを許容する。

第６図においては、回路板およびステンシルの形状を学
習する際に関与する本発明の諸原理の理解に役立つｘ、
ｙおよびθ系内の運動の図形的表示が示される。このパ
ターンは、回転中心１１１を特徴とする。本装置は、回
転中心ＩＩＩからのあるベクトル距離である１１２およ
び１１３の如き２つの点に関するステッピング・モータ
により駆動されるステンシルまたはスクリーンを視認す
ることから学習することができる。最初にＸ方向の運動
を行なうことが、全座標系、およびＸ方向における運動
により確認されるピクセル当たりのステップ数の学習を
容易にする。以降の回転運動は、典型的には反時計方向
である１つの方向の増分運動の後に典型的には時計方向
である最初の位置からの同じ増分だけの反対方向の最初
の位置からの運動が続く、■２および１１３の如き対象
物の映像をとることを含む。ｘｂよびＸ方向のこの運動
は、基本的にＸおよびＸ方向における増分変位量の２乗
の和の平方根に対応する大きさの斜辺を持つ直角三角形
を定義する。この角度変位は、回転中心Ｉ１１が２つの
二等辺三角形の共通の頂点とした点１１２　、　ＩＩ：
１周囲の変位から両二等辺三角形を有効に生じる。本発
明は、僅かに２つの点を視認してこれらの点の各々につ
いてｘ、ｙおよびθ方向に運動を行なうことにより、回
路板の形状の学習を容易にする。

オペレータは、周囲の他の目標点から識別できるように
回路板上で一義的に生じるどんな目標点も選択でき、他
の周囲の目標から同様に識別できる第２の目標点を選定
でき、またどんな回路板がステンシルを含む線から外れ
て装置に進入しようとも回路板を視認しているビデオ・
プローブがステンシルに対する適正なｘｌｙおよびθ方
向の運動を自動的にダウンロード（ｄｏｗｎｌｏａｄ）
　Ｌ／てステンシルと回路板を整合状態にするように、
回路板の形状を装置に教示することができる。

次に、オペレータは両方のプローブを回転させて回路板
を下方に見るようにする。回路板を見て、システムはス
クリーン上のパターンと関連する回路板上のパターンを
学習する。オペレータはこの時自動セットアツプを完了
する。

この手順を僅かに変更することも望ましい。

例えば、システムが回路板およびスクリーンまたはステ
ンシルの像を更によく相関させるように回路板のパター
ンを学習した後に再び上方を見るようにプローブを回転
させることが望ましい。

次にプローブが回路板を見上げる状態で、オペレータは
主メニューに対する自動印刷を選択することができ、装
置はこの時生産行程の用意ができる。生産行程中、回路
板が持込まれた後両方のプローブ組立体が所定位置に割
出しを行ない、各プローブにおいて学習したパターンを
認識し、回路板に対してスクリーンを自動的に移動させ
てステ・ンシルを回路板と非常に正確に整合させる。

次に、プローブは引込み位置へ移動し、印刷が始まり、
適正に印刷された詐りの回路板が機械の外に出る。新た
な回路板が進入して真空ストッパに当って落着き、プロ
ーブが伸長位置まで移動し、装置がパターンを認識し、
ステッピング・モータヘダウンロードしてステンシルを
回路板と整合させ、印刷を行ない、機械の外に出し、こ
のプロセスが反復する。

これに代るものとして、オペレータがセットアツプの編
集が可能である。もしオペレータがスクリーン・プリン
タが１つもしくは別の方向でパッドから外れたまま印刷
していることに気が付けば、オペレータはメニューから
編集セットアツプを選択し、スクリーン・プリンタが予
め定めた補正方向および距離を選択することにより印刷
中である場所を修正することができる。その後、装置は
新しい位置において一貫して印刷を自動的に行ない、再
び修正されるまでこの場所において印刷を続行すること
になる。

本発明の一特徴は、ステンシルを逆に照明するだめの照
明装置である。ステンシルおよびスクリーンは、通常光
沢があり、あるいは教示される対象物の特徴と混同し得
る底部の対象物を有する。半透明材料をステンシル上に
置き、その背後から光を当てることにより、この問題を
阻止する背光が生じる。この構成は、生じ得るどんな種
類の反射背景に対してステンシルの各部を明瞭に画成す
るように光を散乱させる。

本発明は多くの特徴を有する。視覚プローブが回路板と
ステンシル間に進入し、スクリーン・プリンタの外側の
回路板を視認することのないように整合を行なう。

本文においては、整合のためのり斤新な装置および手法
について記述した。当業者は本発明の概念から逸脱する
ことなく本文に述べた装置および手法の他の多くの用法
、および修正、およびこれからの応用を行なうことが可
能であることは明らかである。従って、本発明は、本文
に記載されかつ頭書の特許請求の範囲によってのみ限定
される装置および手法に存在しかつこれにより包含され
る斬新な特徴の各々およびその組合せを包含するものと
解釈すべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による視覚システムを備えた完全自動ス
クリーン・プリンタを示す斜視図、第２図および第３図
は引込み位置および伸長位置におけるビデオ・プローブ
組立体をそれぞれ示す斜視図、第４図はビデオ・プロー
ブおよび支持組立体の各部を示す分解図、第５図はビデ
オ・プローブ支持組立体を示す分解図、および第６図は
本発明の原理を理解する上で役立つ目標点と回転中心と
の間の関係を示す図である。１１・・・ベース、１２．１３・・・ビデオ・プローブ
組立体、■・・・トラックボール教示モジュール、目Ａ
・・・ジョイ・スチック、ｌ　５−・・ビデオ・モニタ
ー組立体、１６・・・下部プラットフォーム、２１・・
・ベース、２２．２３・・・垂直壁面、２４．２５・・
・スロット、２６・・・垂直ブラケット、２７・・・可
動プローブ支持部、３２・・・ミラー管、３３・・・カ
メラ、３４・・・ハウジング、４２・・・回転止め機構
、４３・・・焦点つまみ、４４・・・主プローブ・クラ
ンプ、４５．４６・・・ショック、アブソーバ、４７．
４８・・・アーム、５１．５２．６１・・・ボール／コ
ーン装置、６２．６３・・・リンク、６４・・・空気シ
リンダ、６５・・・ビン、８６・・・Ｕリンク、７１．
７２・・・アーム、７３．７４川付角ブラケツト、７５
．７６・・・ローラ、旧、８２・・・流れ制御部、８３
．８４・・・ボール支持部、８５．８６・・・光フアイ
バ支持部、９２・・・近接スイッチ、９３．９６・・・
クランプ装置、９４．９７・・・セットねし調整バー、
９５．９８・・・クランプ・ナツト板。

Claims

【特許請求の範囲】

１．１つのパターンを画成する予め定めた場所で処理されるべき対象物と、前記対象物についての処理のため前記パターンにより特
徴付けられるデバイスと、該デバイスと前記対象物の双方を視認するよう配置され、その双方を表わす映像信号を生じるビデ
オ・プローブと、両方の映像信号を比較して前記デバイスと対象物との間の不整合を表わすエラー信号を生じる手段
と、前記エラー信号に応答して、前記デバイスと前記対象物
を相対的に位置決めして前記エラーを低減する手段と、前記予め定めた場所における前記デバイスにより前記対
象物について処理する手段とを設けてなることを特徴と
する整合装置。
２．請求項１記載の整合装置において、前記ビデオ・プローブを前記デバイスと前記対象物との
間に置かれた第１の位置と、前記対象物と前記デバイス
との間の領域の外側の第２の位置との間に選択的に移動
させるビデオ・プローブ支持手段と、前記エラーを低減するよう前記デバイスと前記対象物を相対的に位置決めし、かつ前記第２の位置
における前記ビデオ・プローブにより前記予め定めた場所における前記デバイスにより
前記対象物について処理した後、前記対象物について処
理する前に前記第１の位置に前記ビデオ・プローブを位置決めし、次いで前記ビデオ
・プローブを前記第２の位置へ変位させる手段とを更に
設けることを特徴とする整合装置。
３．請求項１記載の整合装置において、前記第１のビデオ・プローブにより視認される領域とは異なる領域における両者を表わす映像信号を生じるため、前記デバイスと前記対象
物の双方を視認するよう配置された前記第１のビデオ・
プローブから間隔をおいて置かれた前記ビデオ・プロー
ブの第２のものと、固定された相対位置関係にある間前記ビデオ・プローブ
と、前記対象物およびデバイスの一方とを、第１と第２
の直角をなす方向に予め定めた増分距離およびある回転
方向に相対的に変位させて、前記パターンを特徴付ける
基準映像信号を生じる手段とを更に設けることを特徴と
する整合装置。
４．請求項１記載の整合装置において、前記ビデオ・プローブが、略々４５゜の角度でミラー管
の軸心と交差しかつ該ミラー間の壁面の開口を通して露
出する一端部におけるミラーを備えたミラー管と、前記ミラー管の他端部に置かれて前記ミラーから反射さ
れる映像を受取るビデオ・カメラとを含み、前記ミラー管が、前記ミラーを前記デバイスに対して露
出する少なくとも第１の位置と、前記ミラーを前記対象
物に対し露出する第２の位置との間で前記ミラー軸心の
周囲に回転可能であることを特徴とする整合装置。
５．請求項２記載の整合装置において、前記ビデオ・プローブが、前記ミラー管の軸心と略々４
５゜の角度で交差しかつ前記ミラー管の壁面の開口を通
して露出する一端部におけるミラーを有するミラー管と
、前記ミラー管の他端部に置かれて前記ミラーから反射さ
れる映像を受取るビデオ・カメラとを含み、前記ミラー管が、前記ミラーを前記デバイスに対して露
出する少なくとも第１の位置と、前記ミラーを前記対象
物に対し露出する第２の位置との間で前記ミラー軸心の
周囲に回転可能であることを特徴とする整合装置。
６．請求項２記載の整合装置において、前記ビデオ・プローブの各々が、略々４５゜の角度でミ
ラー管の軸心と交差しかつ該ミラー管の壁面の開口を通
して露出する一端部にミラーを有するミラー管と、該ミラー管の他端部に置かれ、該ミラー管から反射される映像を受取るビデオ・カメラとを含み、前記ミラー管が、前記ミラーを前記デバイスに対して露
出する少なくとも第１の位置と、前記ミラーを前記対象
物に対し露出する第２の位置との間で前記ミラー軸心の
周囲に回転可能であることを特徴とする整合装置。
７．請求項２記載の整合装置において、前記ビデオ・プ
ローブ支持手段が、前記ビデオ・プローブを支持する可動プローブ支持部と
、それぞれ前後のスロットが形成され、各スロットが水平な前部と下垂する付角後部とを有する
垂直壁面を有する固定ベースとを含み、前記可動プローブ支持部が、前記スロットに載置して、
前記ビデオ・プローブが該ビデオ・プローブが伸長ずる
前記第１の位置と前記ビデオ・プローブが引込められる
前記第２の位置との間で運動することを許す要素を有す
ることを特徴とする整合装置。
８．請求項７記載の整合装置において、前記ビデオ・プローブが、略々４５゜の角度をなし該ミ
ラー管の壁面の開口を通して露出するミラー管と、該ミラー管の他端部に置かれ、該ミラー管から反射される映像を受取るビデオ・カメラとを含み、前記ミラー管が、前記ミラーを前記デバイスに対して露
出する少なくとも第１の位置と、前記ミラーを前記対象
物に対し露出する第２の位置との間で前記ミラー軸心の
周囲に回転可能であることを特徴とする整合装置。
９．請求項３記載の整合装置において、前記各ビデオ・プローブの各々を前記デバイスと前記対
象物との間に置かれた第１の位置と、前記対象物と前記
デバイスとの間の領域の外側の第２の位置との間に選択
的に移動させるビデオ・プローブ支持手段と、前記エラーを低減するよう前記デバイスと前記対象物を相対的に位置決めし、かつ前記第２の位置
における関連するビデオ・プローブにより前記予め定め
た場所における前記デバイスにより前記対象物について
処理した後、前記対象物について処理する前に前記第１
の位置に前記関連ずるビデオ・プローブを位置決めし、
次いで前記ビデオ・プローブを前記第２の位置へ変位さ
せる手段とを更に設けることを特徴とする整合装置。
１０．請求項９記載の整合装置において、前記ビデオ・
プローブ支持手段の各々が、前記ビデオ・プローブを支持する可動プローブ支持部と
、それぞれ前後のスロットが形成され、各スロットが水平な前部と下垂する付角後部とを有する
垂直壁面を有する固定ベースとを含み、前記可動プローブ支持部が、前記スロットに載置して、
前記ビデオ・プローブが該ビデオ・プローブが伸長する
前記第１の位置と前記ビデオ・プローブが引込められる
前記第２の位置との間で運動することを許す要素を有す
ることを特徴とする整合装置。
１１．請求項１０記載の整合装置において、前記可動プ
ローブ支持部が、前記ビデオ・プローブを略々その重力
中心に支持する主クランプを含み、ボール／コーン装置および基準ボールを更に設け、前記固定されたベースが、前記基準ボールおよび前記ボール／コーン装置の一方を支持する垂直方
向のブラケットを含み、前記主クランプが、前記基準ボールとボール／コーン装置の他方を支持して、前記ボール／コ
ーン装置の相手となる基準ボールとの係合が前記ビデオ
・プローブの基準位置を規定することを特徴とする整合
装置。
１２．対象物について処理するためのパターンにより特
徴付けられるデバイスを用いてパターンを規定する予め
定めた場所において処理される対象物を整合する方法に
おいて、前記デバイスおよび前記対象物の第１のものを視認し、
次いで他方を視認するようビデオ・プローブを位置して
その双方を表わす映像信号を生じ、前記映像信号の双方を比較して、前記デバイスと対象物
間の不整合を表わすエラー信号を生じ、該エラー信号を検出する間前記デバイスと前記対象物を相対的に位置決めして前記エラーを低減さ
せ、前記予め定めた場所における前記デバイスにより前記対象物について処理し、前記対象物および前
記デバイスが整合状態にあるようにするステップからなることを特徴とする方法。
１３．請求項１２記載の方法において、前記ビデオ・プ
ローブを前記デバイスと前記対象物との間に置かれた内
側の位置に移動させ、次いで、前記ビデオ・プローブを前記対象物と前記デバイス間の領域の外側の位置に置き、前記ビデオ・プローブのみが前記外側の位置にある時前
前記デバイスにより前記対象物について処理するステッ
プを更に含むことを特徴とする方法。
１４．請求項１３記載の方法において、最初に前記デバ
イスと前記対象物の一方を視認し、次いで該一方のビデ
オ・プローブから隔てられた第２のビデオ・プローブを
用いて前記デバイスと対象物の他方を視認して、前記一
方のビデオ・プローブにより与えられる映像信号およびその表わす領域とは異なる前記デバイスおよび前記対象
物を表わす第２の組の映像信号を生じ、前記対象物およびデバイスの一方に関する固定された相対的な位置関係にある間、前記ビデオ・プ
ローブを第１と第２の直角方向の予め定めた増分距離お
よび回転方向で相対的に変位させて、前記パターンを特
徴付ける基準映像信号を生じるステップを更に含むこと
を特徴とする方法。