JPH03241896A - 部品の位置補正方法 - Google Patents

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】 【産業上の利用分野】

本発明は、主として面実装用の部品を回路基板の実装位
置に正確に位置決めできるように部品の位置を補正する
部品の位置補正方法に関するものである。

【従来の技術】

一般に、面実装用の部品などの部品を回路基板に自動的
に装着する際には、フィーダによって供給された部品を
、移送装置の吸着ヘッドに吸着して取り出し、回路基板
に設定された実装位置まで部品を吸着したまま移送して
装着するようにしている。このような装着方法では、吸
着ヘッドと部品との相対位置が必ずしも一定しないから
、吸着ヘッドと部品との位置関係に応じて、回路基板上
の実装位置に対する吸着ヘッドの位置を補正する必要が
ある。とくに、部品としてリードの本数が非常に多い面
実装用の部品では、隣接するリード間のピッチが小さく
、位置がわずかにずれるだけでも誤配線につながるから
、補正Ｉは正確に求めなければならない、そこで、移送
装置による部品の移送過程で吸着ヘッドに対する部品の
相対位置を検出し、検出された部品の位置に応じて移送
中の部品の位置ずれを補正して実装位置に正確に位置合
わせをすることが考えられている。 このような部品の位置補正方法としては、特開昭６２−
１２００９９号公報に示されるように、部品の対角線上
に位置する２つのコーナ付近の画像をそれぞれ撮像でき
るように離間して配設された２台の画像入力装置を用い
、部品を微小回転させたときの部品の両画像上での位置
の変化を検出することにより、吸着ヘッドに対する部品
の相対位置を求めることが考えられている。

【発明が解決しようとする課題】 上述した部品の位置補正方法では、２台の画像入力装置
の相対位置が部品の実装位置の決定要素に含まれている
から、両画像入力装置の相対位置の実際の値と演箪用の
データとして与える値との誤差が、部品の実装位置の精
度にそのまま反映されることになる。したがって、部品
の位置や向きを正確に判定するには、両画像入力装置の
位置関係を正確に設定することが必要になる。その結果
、部品の大きさに合わせて両画像入力装置の位置を調節
すると、その都度、正確な調整が要求されることになり
、作業効率が非常に悪いという問題がある。 この問題を解決するには、１台の画像入力装置で部品の
全体を撮像することが考えられる。しかしながら、画像
入力装置にお、いて用いられている現行の撮像素子は、
１素子当たりの画素数および単位面積当たりの画素数に
限界があるから、１台の画像入力装置で部品の全体を撮
像すると、２台の画像入力装置で部品の２つのコーナ付
近を撮像する場合に比較すれば、分解能が格段に低下し
、分解能による制約を受けて正確な位置決めが行えなく
なるという問題が生じる。 本発明は上記間履点の解決を目的とするものであり、１
台の画像入力装置で高い分解能が得られるようにするこ
とにより部品の位置補正の精度を高くし、回路基板上の
実装位置に部品を正確に位置決めできるようにする部品
の位置補正方法を提供しようとするものである。 ［１［１！を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、請求項１では、回路基板上
の実装位置まで部品を移送する過程で画像入力装置によ
り部品を撮像し、画像入力装置により得られた画像に基
づいて回路基板上の実装位置に対する部品の位置を補正
する部品の位置補正方法において、画像入力装置の視野
を部品の一部分の両像である部分画像が得られる所定の
大きさに設定し、隣接する一対の部分画像の一部が重複
するようにして画像入力装置と部品との相対位置が興な
る複数の部分画像を撮像し、いずれか一つの部分画像：
に基準座標平面を設定するとともに、隣接する一対の部
分画像における重複した部分の各部分Ｉｉｉ像上での位
置に基づいて両部分画像の相対位置を求めることにより
、部品上の所望位置の基準座標平面上での座標を求め、
求めた座標に基づいて部品の位置を纂出するようにして
いるのである。 請求項２では、画像入力装置に、分解能が等しい複数の
撮像素子と、視野を複数領域に分割し分割された各領域
をそれぞれ各撮像素子に振り分けて入力するスプリッタ
とを設けている。

【作用】

請求項１の方法によれば、部品の一部分を撮像した複数
の部分画像を用いるのであって、隣接する一対の部分画
像の一部に重複する部分が存在するように各部分画像を
撮像することによって、部分画像を台底する際に重複部
分を参照して各部分画像間の正確な位置合わせが行える
ようにしているのである。すなわち、１台の画像入力装
置で部品の一部分を撮像することにより、高い分解能が
得られるようにし、しかも、部品の各部分を撮像した部
分画像間の位置関係が正確に求められるようにし１部品
上の任意の部位の間の相対位置を正確に測定できるよう
にしているのである。その結果、１台の画像入力装置で
高い分解能が得られ、しかも、部品の位置補正の精度が
高くなるのである。 請求項２では、１台の画像入力装置に複数の撮像素子を
設け、画像入力装置の視野をスプリ・７りにより各撮像
素子に振り分けて撮像するから、画像入力装置の視野に
対する画素数を増加させたことになり、分解能を高める
ことができるのであって、結果的に、部品の位置測定の
精度が高くなるのである。

【実施例】

本実施例では、部品１が面実装用であって、直方体状の
パッケージ１ａの４周にそれぞれ複数本のリード１ｂが
突設されているものとする（第３図参照）１部品１を回
路基板３に実装するときには、第１図の■位置で部品１
をフィーダやトレーから移送装置の吸着ヘッド２に吸着
して取り出し、第１図の■位置まで移送して回路基板３
の実装位置に装着する。また、吸着へラド２による移送
過程の■位置において、ＩＴＶカメラ等の画像入力装置
４によって部品１を撮像し、リード１ｂなどの画像に基
づいて吸着ヘッド２に対する部品１の位置を検出すると
ともに、求めた位置に応じて回路基板３上の実装位置に
合致するように部品１の位置を補正する。Ｉｉ像入力装
置４により得られた画像の処理や吸着ヘッド２の補正は
、制御装置５により行われる。 画像入力装Ｗ４は、第２図に示すように、たとえば４台
のＩＴＶカメラ６と、ＩＴＶカメラ６に結合されたスプ
リッタ７とにより構成されている。 各ＩＴＶカメラ６はそれぞれ１個の撮像素子を備えた通
常の構成を有し、光軸が互いに平行になるように配列さ
れている。各ＩＴＶカメラ６の光軸を互いに平行にして
いるのは、各ＩＴＶカメラ６の光軸が互いに傾斜してい
るものとすると、各ＩＴＶカメラ６により得られる画像
間で光軸の傾きに対する補正が必要になり、処理が面倒
になるからである。スプリッタ７は、入射した光線束を
分割して各ＩＴＶカメラ６に振り分けて入射させるよう
にする装置であって、第２図に示すように、部品１に対
置される対物レンズ８、対物レンズ８を通して入射した
光線束を２つに分離する第１ハーフミラ−９、第１ハー
フミラ−９により分離された光線束をさらに２つに分離
する第２ハーフミラ−１０、第２ハーフミラ−１０で分
離された光線束が各ＩＴＶカメラ６に入射されるように
向きを変えるミラー１１などにより構成される。すなわ
ち、スプリッタ７では、視野を４つの領域に分割し、各
領域が各ＩＴＶカメラ６で撮像されるようにする。たと
えば、画像入力装置１の視野Ｖが第４図のようであると
すれば、視野Ｖを第４図に一点鎖線で示すように縦横そ
れぞれ２等分して得た４つの領域Ｄａ〜Ｄｄを、各ＩＴ
Ｖカメラ６によりそれぞれ撮像するのである。このよう
に、４台のＩＴＶカメラ６を用いたことにより、同一の
分解能のＩＴＶカメラを１台用いて同一の視野Ｖを得る
場合に比較すれば、４倍の分解能を得ることができるの
である。 ここに、各ＩＴＶカメラ６は光軸が互いに平行となるよ
うに配置されているから、スプリッタ７を用いずにＩＴ
Ｖカメラ６を配列すると、各ＩＴＶカメラ６の視野、各
ＩＴＶカメラ６の外形、部品１までの距離などの関係に
よって、各領域Ｄａ〜Ｄｄの間に隙間が形成されること
がある。一方、本実施例では、上記構成のスプリッタ７
を用いているから、第１ハーフミラ−９、第２ハーフミ
ラ−１０、ミラー１１などの傾き角度を調節すれば、各
領域Ｄａ−Ｄｄの位置を調節することにより各領域Ｄａ
〜Ｄｄの間に隙間のない視野Ｖを形成することができる
のである。 ところで、位置補正に必要な部品１の位置としては、吸
着ヘッド２の中心位置と部品１の中心位ｌとの間の位置
関係と、画像上で設定されている基準座標軸に対する部
品１の傾きとを求めればよい６部品１の中心位置を求め
るには、種々の手法が考えられているが、たとえば、パ
ッケージ１ａの対角線の交点として求める方法や、パッ
ケージ１ａの相対向する辺の中点同士を結ぶ２直線の交
点として求める方法などがある６また、部品１の傾きを
求めるには、たとえば、パッケージｌａの各辺のり−ド
１ｂの先端縁に沿う直線の基準座標軸に対する傾きを求
める方法や、パッケージ１ａの相対向する辺の中点同士
を結ぶ直線の基準座標軸に対する傾きを求める方法など
がある。いずれの方法も、なるべく距離の雌れた部位の
座標に基づいて演算を行うほうが高い精度が得られるか
ら、パッケージｌａの各辺の両端付近で所定部位の座標
を求める必要がある。 一方、本実施例では、画像入力装置４の視野Ｖは、部品
１の一部分く約４分の１）が撮像できる程度の大きさに
設定して部分画像を得るようにしである。したがって、
画像入力袋ｆ４に対する部品１の相対位置を変更しなけ
れば、パッケージ１ａの各辺の両端付近の画像を得るこ
とができないのであって、パッケージ１ａの両端付近で
の所定部位の座標を求められないことになる。そこで、
部品１と画像入力袋ｆ４との相対位ｌを変更した複数枚
の部分画像を撮像し、部分画像の位置関係に基づいて所
定部位の座標を求めるようにするのである。ここに、吸
着へラド２は、部品１の装着位置を調節するために位置
制御が精度よく行えるように構成されているから、部品
１と画像入力装置４との相対位置の変更には、画像入力
装置４を固定して吸着ヘッド２の位置を調節する８部分
画像の位置関係は部品１の実装位置への位置決めの精度
に影響するから、部分画像の位置関係は正確に求めなけ
ればならない。 この要求を満たすために、本発明では以下の手法を用い
ている。すなわち、第４区および第５図に示すように、
隣接する部分画像Ｐ、、Ｐ！の一部分が互いに重複する
ようにして部品１と画像入力装置４との相対位置を変更
する。各部分画像Ｐ＋。 Ｐ２にはそれぞれ部分画像Ｐ、、Ｐ、の中での座標平面
を設定し、各部分画像Ｐ　＋　、　Ｐ　２の中の水平方
向の座標軸および垂直方向の座標軸はそれぞれ互いに平
行にする。また、各部分画像Ｐ　＋　、　Ｐ　ｚの中で
の原点を、各部分画像Ｐ、、Ｐ２の同じ位置に設定する
。たとえば、各部分画像Ｐ　＋　、　Ｐ　ｔの左上角を
原点とする。 以下の説明では、第３５！Ｉの点Ａと点Ｂとの間の変位
を求めるものとする。まず、部分画像Ｐ、の座標平面を
基準座標平面とし、部分画像Ｐ、の中で部分画像Ｐ２と
の重複部分における所定部位（斜線部のり一ドｌｂに着
目している）の座標を（Ｘ１２１ｙ１２）とし、部分画
像Ｐ２の中での同じ部位の座標を（Ｘｆｆ＋＋３’ｚ＋
）とする、座標を求める部位としては、部品１のリード
１ｂの先端縁の中点や、り一ド１ｂの中心点などが望ま
しいが、必ずしもこれに限定されるものではない、また
、重複部分は部品ｌの形状をあらかじめティーチングし
ておくことにより、パターンマツチングなどの周知の手
法を用いて自動的に検出させることができる。ここで、 ｕ　ｒｚ＝　Ｘ　＋ｚ−Ｘ　ｉ＋　　　　　Ｖ　１２３
３’＋２−Ｉ２１とすれば、（ｕ１２＋ｖ１２）は、部
分画像Ｐ１に対する部分画像Ｐ２の変位に相当する。し
たがって、部分画像Ｐ′−２の中で点Ｂの座標が（ｘｓ
、ｙｚ）であるとすれば、点Ｂの基準座標に対する座標
は、（ｕ１２＋Ｘ＊、Ｖ＋ｚ＋ｙｔ）になる、一方、部
分画像Ｐ１の中での点Ａの座標が（ｘｈｙ＋）であるも
のとすれば、点Ａと点Ｂとの間の変位（ΔＸ、Δｙ）は
、次のようになる。 ΔＸ　＝（ｕ　＋２＋　Ｘ　ｚ）　　Ｘ　＋＝ＸＩ２Ｘ
２Ｈ＋Ｘ２Ｘ ＝（ＸＩ２　　ＸＩ）＋（ＸＩ　　Ｘｘ＋）　　・・・
■ム３／＝（ＶＩ２＋３７２）　　’ｐ’”　３’　＋
　２−　ｙｘ　＋　＋　’！　２　３’　＋＝　（３’
　＋２−３／　＋）　＋　（３’　ｘ　　３’　！＋）
　　・・・０以上のように、部分画像Ｐ目こおいて、他
方の部分画像Ｐ２と重複する部分の中の所定部位の座標
と、目的とする部位の座標との変位をそれぞれ求め（■
、■式における各括弧内の演算に相当する）、両変位を
加算すれば、変位（ΔＸ、Δｙ）を求めることができる
のである。 上記説明では、一対の部分画像Ｐ、、Ｐ、についてのみ
説明したが、部品ｌの全体を得るには、４枚の部分画像
が必要であるから、他の部分画像についても上述したよ
うな演算を行う、パッケージ１ａからのリード１ｂの突
出量が一定であるものとし、パッケージｌａの各辺の両
端部に設けた各一対のリードｌｂの先端縁の中点間の変
位を求めれば、部品１の傾きを知ることができる。また
、上述したように、部分画像を組み合わせることにより
、部品ｌの上の任意の部位の座標を、部分画像Ｐ、に設
定された基準座標平面上で求めることができるから、部
品１の中心などの所定位置と吸着ヘッド２の基準位置と
のずれによって、部品ｌの位置を知ることができるので
ある。ここにおいて、部品１の中心位置や傾きは、パッ
ケージ１ａのどの辺に着目するかによって異なる値にな
る場合があるから、すべての辺について求めた結果の平
均値を求めるようにすれば、誤差をより小さくすること
ができる１以上の動作を、第６図にまとめて示す、この
ような動作により、１台のＩＴＶカメラで部品１の全体
を撮像する場合に比較して、約１６倍の分解能が得られ
るのである。 上記実施例では、画像入力装置４として４白のＩＴＶカ
メラ６を用いた例を示したが、ＩＴＶカメラ６の台数は
限定されるものではない、また、部分画像を部品１の約
４分の１の大きさとしているが、さらに多数の部分画像
を用いるようにして分解能を高めてもよい。

【発明の効果】

上述のように、請求項１では、河路基板上の実装位置ま
で部品を移送する過程で画像入力装置により部品を撮像
し、画像入力装置により得られた画像に基づいて回路基
板上の実装位置に対する部品の位置を補正する部品の位
置補正方法において、画像入力装置の視野を部品の一部
分の画像である部分画像が得られる所定の大きさに設定
し、隣接する一対の部分画像の一部が重複するようにし
て画像入力装置と部品との相対位置が異なる複数の部分
画像を撮像し、いずれか一つの部分画像に基準座標平面
を設定するとともに、隣接する一対の部分画像における
重複した部分の各部分画像上での位置に基づいて両部分
画像の相対位置を求めることにより、部品上の所望位置
の基準座標平面上での座標を求め、求めた座標に基づい
て部品の位置を纂出するようにしているものであり、部
品の一部分を撮像した複数の部分画像を用いるのであっ
て、隣接する一対の部分画像の一部に重複する部分が存
在するように各部分画像を撮像することによって、部分
画像を金蔵する際に重複部分を参照して各部分画像間の
正確な位置合わせが行えるようにしているのである。す
なわち、１台の画像入力装置で部品の一部分を撮像する
ことにより。 高い分解能が得られるようにし、しかも、部品の各部分
を撮像した部分Ｈ像間の位置関係が正確に求められるよ
うにし、部品上の任意の部位の間の相対位置を正確に測
定できるという効果を奏する。 その結果、１台の画像入力装置で高い分解能が得られ、
しかも、部品の位Ｉ補正の精度が高くなるのである。 請求項２では、画像入力装置に、分解能が等しい複数の
撮像素子と、視野を複数領域に分割し分割された各領域
をそれぞれ各撮像素子に振り分けて入力す゛るスプリッ
タとを設けているものであり、１台の画像入力装置に複
数の撮像素子を設け、画像入力装置の視野をスプリッタ
により各撮像素子に振り分けて撮像するから、画像入力
装置の視野に対する画素数を増加させたことになり、分
解能を高めることができるのであって、結果的に、部品
の位ｌ測定の精度が一層高くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す動作説明図、第２図は同
上に用いる画像入力装置を示す概略構成図、第３図は同
上に用いる部品の平面図、第４図ないし第６図は同上の
動作説明図である。 １・・・部品、１ａ・・・パッケージ、１ｂ・・・リー
ド、２・・・吸着ヘッド、３・・・回路基板、４・・・
画像入力装置、５・・・制御装置、６・・・ＩＴＶカメ
ラ、７・・・スプリッタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回路基板上の実装位置まで部品を移送する過程で
   画像入力装置により部品を撮像し、画像入力装置により
   得られた画像に基づいて回路基板上の実装位置に対する
   部品の位置を補正する部品の位置補正方法において、画
   像入力装置の視野を部品の一部分の画像である部分画像
   が得られる所定の大きさに設定し、隣接する一対の部分
   画像の一部が重複するようにして画像入力装置と部品と
   の相対位置が異なる複数の部分画像を撮像し、いずれか
   一つの部分画像に基準座標平面を設定するとともに、隣
   接する一対の部分画像における重複した部分の各部分画
   像上での位置に基づいて両部分画像の相対位置を求める
   ことにより、部品上の所望位置の基準座標平面上での座
   標を求め、求めた座標に基づいて部品の位置を算出する
   ことを特徴とする部品の位置補正方法。
2. （２）上記画像入力装置は、分解能が等しい複数の撮像
   素子と、視野を複数領域に分割し分割された各領域をそ
   れぞれ各撮像素子に振り分けて入力するスプリッタとを
   具備して成ることを特徴とする請求項１記載の部品の位
   置補正方法。