JPH05304397A - 電子部品の位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 面付け電子部品を精度良好にして、しかも速
やかに自動的にプリント基板に搭載し得るべく、電子部
品を位置合せすること。 【構成】 電子部品のリード配列としての長方形パター
ンの各列毎に、長方形と直交する方向にサンプル直線７
を設定すれば、サンプル直線７上での画像の明るさから
は、各パターンのサンプル直線７方向での位置座標列、
更には平均値としての座標Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２が求
められるものとなっている。よって、サンプル線７の方
向における電子部品のリード配列の平均位置にもとづい
ては、該電子部品の位置ずれが補正され得るものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面付け部品のプリント
基板への自動搭載技術に係り、特にその自動搭載を視覚
によって行うようにした電子部品の位置合せ方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで電子部品のプリント基板への実
装に関しては、例えば特開昭60−1900号公報に記載され
たものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これに
よる場合は基板上のパターン位置を認識するのに位置決
めマークを必要とすることから、基板の設計変更が必要
となっている。また、ＩＣのピン位置を認識するのに特
定のピン位置のみ認識していることから、精度は望めな
いものとなっている。更にＩＣの位置認識は複数の視野
によっており、認識速度が遅いという不具合がある。

【０００４】本発明の目的は、面付け電子部品を精度良
好にして、しかも速やかに自動的にプリント基板に搭載
し得る電子部品の位置合せ方法を供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電子部品の
少なくとも一方の側に並行に配列した複数の端子を有す
る電子部品の位置合せ方法において、該複数の端子のう
ち、同方向に並んだ複数の端子の平均位置から基準位置
を求め、該基準位置から該電子部品の位置の位置ずれを
補正することで達成される。

【０００６】

【作用】画像上に固定した測定線が電子部品のリードと
交差し、かつ画像内に電子部品を捕える条件を満たすよ
うに、画像と電子部品の相対位置を設定した上で、測定
線上の画素の明るさの分布にもとづき、電子部品の各リ
ードの境界と測定線との交点位置を明るさの変化点とし
て求める場合には、上記各リードの全交点位置を平均す
ることで、測定線の方向における電子部品のリード配列
の平均位置が求められることから、該位置データにもと
づいて該電子部品の位置ずれが補正され得るものであ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図１から図８により説明する
が、その前にその理論的背景について簡単ながら説明し
ておく。一般に画像の画素の配列は離散的なので、画像
からの位置検出の最低単位は画素間距離となっている。
しかしながら、ある物体の位置や姿勢を求める場合に同
一物体上の複数の標本点の位置の平均を求めることによ
って、高精度に位置や姿勢の検出を行うことが可能であ
る。独立な標本点の数が多い程に精度は高くなるもので
あるが、その反面、処理速度の低下は免れ得ないものと
なっている。

【０００８】ところで、面付け部品やこれが搭載される
接点パターンはピンや接点の幅は狭いがその本数は多
く、しかも一定幅で直線上に並んだものとなっている。
また、機械的な位置決めによりそれらの大まかな位置・
姿勢は予め知れたのものとなっている。よって、画面の
中に面付け部品のピン列や接点列とほぼ直交するような
サンプル直線を引くことが可能となっている。この直線
上での画像の明るさはピンや接点の配列と対応して波状
となるが、これを利用してサンプル直線方向での面付け
部品や接点パターンの位置が求められるものである。一
般にピン列や接点列は通常２列以上あるため、２以上の
列を組合せることによって、それらの全体的な位置・姿
勢が正しく求められるわけである。

【０００９】さて、本発明を具体的に説明する。先ず本
発明に係るサーフェイスマウンタについて説明すれば、
図２はその一例での外観を示したものである。本例での
ものは、図示のように、直交形ロボット１、基板供給装
置２、ＩＣ供給装置３および視覚処理装置４から基本的
になり、これらは共通のベース上に固定されたものとな
っている。ロボットとしてはこの場合十分な位置決め精
度があれば関節形やスカラー形等でもよく、そのハンド
には面付け部品としてのＩＣを把持するためのチャック
や、基板を撮像するためのＴＶカメラが取り付けられる
ようになっている。ＴＶカメラとしては、他にＩＣ位置
検出用のＴＶカメラがベース上に上向きに固定された状
態で取り付けられるようになっている。

【００１０】サーフェイスマウンタの概要は以上のよう
であるが、次にこれの基本的な動作を図３に示すフロー
により説明すれば、先ず基板供給装置２の上で基板が機
械的に固定された状態でロボットハンドに固定されてい
るＴＶカメラがその基板上に移動することによって、基
板上におけるＩＣ搭載用の接点パターンの正確な位置が
求められるようになっている。この後はハンドがＩＣ供
給装置３に移動しこれからＩＣを把持するが、ＩＣはＩ
Ｃ位置検出用のＴＶカメラ上に移動されることによっ
て、ＩＣとハンドとの位置ずれが検出されるようになっ
ている。視覚処理装置にて求められた接点パターンおよ
びＩＣの位置はロボットにフィードバックされることに
よって、基板上の接点パターンにはＩＣが位置合せ状態
良好にして搭載されるところとなるものである。搭載す
べきＩＣがまだ存在する場合には以下、このような処理
動作を繰り返すわけであるが、搭載すべきＩＣの種類が
複数ある場合は手順は異なるものとなっている。

【００１１】この場合搭載すべきＩＣとしてはサーフェ
イス・マウンティング・パッケージ（フラット・パッケ
ージ）ＩＣを対象とするが、その一例での平面と正面を
図４（ａ），（ｂ）に、また、このＩＣ５が搭載される
基板上での接点パターンを図５に示す。図示の如くＩＣ
５は４つのピン例５−１〜５−４を有するが、基板上に
はこれらピン列５−１〜５−４各々に対応する４つの接
点パターン列６−１〜６−４よりなる接点パターン
（６）が形成されるようになっている。基板上の接点パ
ターン列上にＩＣのピン列を対応させた状態で正しく載
せるためには、高い精度で位置合せを行う必要がある
が、基板供給装置による機械的な位置決めとロボットハ
ンドによるＩＣチャック精度は十分とはいえなく、よっ
て、視覚的により高い精度で位置検出を行い位置検出情
報をロボットにフィードバックするようになっているも
のである。

【００１２】既に述べたように、位置検出はＴＶカメラ
と視覚処理装置によって行われ、ＴＶカメラはその一台
がロボットハンドに下向きに取り付けされ、基板上の接
点パターンを撮像する一方、他の一台はベース上に上向
きに固定され、その真上に位置決めされたハンドにチャ
ックされたＩＣを撮像するようになっているが、ＴＶカ
メラからの画像から位置検出を行う方法を図１，図６〜
図８により説明すれば以下のようである。

【００１３】即ち、基板上の接点パターン列やＩＣのピ
ン列は画像上では何れも細長い長方形のパターンがその
長手方向と直角方向に一直線上に並んだものとなってい
る。但し、実際の画像では、この他に、配線パターンや
背景が併せて撮像される。さて、長方形パターンの各列
毎に図１（ａ），（ｂ）に示すように、長方形と直交す
る方向にサンプル直線７を設定し、サンプル直線７の位
置を画面内で固定したとすれば、パターンの位置は基板
個々やＩＣ毎に少しずつずれるが、サンプル直線７と必
ず交わる程度には機械的に位置決めし得るものとなって
いる。この場合でのサンプル直線７上での画像の明るさ
は、図６に示すように、パターンの配列に対応して波状
になるが、この波形から各パターンのサンプル直線７方
向での位置が求められるものである。例えば図６に示す
例では、パターンと背景との境界ｘ_i が求められてい
る。図７に示すように、理想的な条件下では、パターン
からの反射光波形は、明るさ（Ｉ）として示すように、
矩形となるのでパターンの境界を最も検出しやすいが、
明るさ（ＩＩ）のように、波形がくずれている場合に
は、山の頂上（極大点）ｉをとってパターンの中央を求
める等の方法も採られるようになっている。

【００１４】ここで図８を用いパターンの境界を求める
方法について具体的に説明すれば、照明の状態が良好で
あって、画面の明るさが一様な場合（明るさ（ＩＩ
Ｉ））は、明るさの閾値を適当に定めこれより明るい範
囲、または暗い範囲の両端画素位置をパターンの境界と
して求めればよい。また、明るさが明るさ（ＩＩＩ）に
ほぼ同様な場合（明るさ（ＩＶ））に、閾値をはさむ両
側の画素の間の明るさの勾配を考慮に入れて、閾値と同
じ明るさになる位置を小数点を含む実数値で求めるよう
にすれば、精度は更に向上されることになる。更に照明
条件が良好でなく画面の明るさが一様でない場合（明る
さ（Ｖ））には、一つの閾値によってはすべてのパター
ンを分離し得ないが、このような場合には隣接する画素
間での明るさ勾配が最大となる画素の位置を境界として
求めたり、あるいは山から谷までの範囲毎に荷重平均Ａ
／Ｂを求めるなどの方法が採られるようになっている。
但し、Ａ，Ｂはそれぞれ数式１，２として以下のように
求まる。

【００１５】

【数１】

【００１６】

【数２】

【００１７】以上のようにして、サンプル直線方向での
長方形パターン位置座標列｛ｘ_i｜ｉ＝１，・・，ｎ
｜｝が求まったならば、その平均値Ｕは数式３として以
下のように求められるものとなっている。

【００１８】

【数３】

【００１９】この平均値Ｕよりパターン列全体のサンプ
ル直線方向での位置が求められるものである。ＩＣ搭載
の際、問題となるのはこの方向である。このようにして
各列毎のサンプル直線方向での位置が求められたなら
ば、次にはその組合せによりＩＣや接点パターン全体の
位置が求められるようになっている。ところで、フラッ
ト・パッケージＩＣにはピンが４方向に出ているもの
と、２方向に出ているものの２通りがあり、それに対応
して画像のパターンも図１（ａ），（ｂ）に示すように
２種類となる。この場合対向する２つの列は互いに平行
である。

【００２０】先ず図１（ａ）に示す４方向パターンの場
合は、４つのパターン列からそれぞれ平均値としての座
標Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２が求められるが、ここでＵ１
とＵ２，Ｖ１とＶ２をそれぞれ直線で結びその交点
（Ｕ，Ｖ）を全体の位置として定義し、また、２直線の
２等分線方向はベクトルＤとして、全体の方向を示すも
のとして定義されるようになっている。このベクトルＤ
が回転ずれ情報を与えるようになっているわけである。

【００２１】次に図１（ｂ）に示す２方向パターンの場
合には、サンプル直線方向での精度のみが問題となり、
これと直交する方向の精度は機械的位置決めで十分であ
る。よって、全体の位置（Ｕ，Ｖ）はＶは固定、Ｕは
（Ｕ１＋Ｕ２）／２として求められ、また全体の方向は
Ｕ１とＵ２とを結ぶベクトルＤとして定義されるように
なっている。

【００２２】このようにして、フラットパッケージＩＣ
や基板上の接点パターンの位置が正しく求められるもの
であり、これら位置情報にもとづきロボットは面付け部
品としてのＩＣを接点パターン上に正しく搭載するとこ
ろとなるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，２によ
る場合は、面付け電子部品を精度良好にして、しかも速
やかに自動的にプリント基板に搭載し得るものとなって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ），（ｂ）は、画像パターンより面付
け部品や接点パターンの位置と回転方向を求める方法を
説明するための図

【図２】図２は、本発明に係るサーフェイスマウンタの
外観構成を示す図

【図３】図３は、その動作のフローを示す図

【図４】図４（ａ），（ｂ）は、一例でのフラット・パ
ッケージＩＣの平面と正面を示す図

【図５】図５は、そのＩＣが搭載される接点パターンを
示す図

【図６】図６は、パターン対応のサンプル点を求める方
法を説明するための図

【図７】図７は、同じくパターン対応のサンプル点を求
める方法を説明するための図

【図８】図８は、同じくパターン対応のサンプル点を求
める方法を説明するための図

【符号の説明】

１…直交形ロボット、２…基板供給装置、３…ＩＣ供給
装置、４…視覚処理装置、５…フラット・パッケージＩ
Ｃ、５−１〜５−４…ピン列、６−１〜６−４…接点パ
ターン列、７…サンプル直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 恭一 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 藤井 健二郎 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品の少なくとも一方の側に並行に
   配列した複数の端子を有する電子部品の位置合せ方法に
   おいて、該複数の端子のうち、同方向に並んだ複数の端
   子の平均位置から基準位置を求め、該基準位置から該電
   子部品の位置の位置ずれを補正することを特徴とする電
   子部品の位置合せ方法。