JPH10507313A - 部品から像を捕捉する装置とその装置を備えた実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動機械により電子部品（３，３′）を実装する場合、プリント回路基板に位置決めするためにこの部品を正確に測定することが必要である。そのような装置においては、電子部品が所定位置にあるとき、その上またはそこに電子接続端子が存在する部品の表面の像が捕捉される。異なるサイズの電子部品を再現できるようにするために、レンズ系（５）を有するカラービデオカメラタイプの像捕捉装置が用いられる。電子部品の表面から光線は単一のレンズ系（５）と、光線を３本の部分光線に分割するプリズムタイプの固定配置のビームスプリッタ（１１）とを介してビデオカメラの感光面（９，９′，９″）へ導かれる。ビデオカメラはこの感光要素を、異なる画素濃度の感光要素に代えかつカラーフィルタを取り外すことによって修正される。

Description

【発明の詳細な説明】 部品から像を捕捉する装置とその装置を備えた実装機技術分野 本発明は、種々の寸法を取りうる電子部品（electronic components）の表面 を正確に再現する装置に関する。背景技術および現状の技術 プリント回路基板に電子部品を自動実装する機械においては、電子部品の位置 決めに極めて高い精度が要求されており、例えば米国特許第５，２５１，２６６ 号（ＵＳ−Ａ ５，２５１，２６６）の概要（general discussion）を参照され たい。この精度は、当該部品を所定の要領、すなわちピックアップヘッド（pick up head）上の所定位置に保持しかつ位置決めし、その後本明細書において底面 と称するその実装面の像を捕捉し、その捕捉した像（captured image）を自動的 に分析することにより達成しうる。本明細書で検討する場合においては、ピック アップヘッドは所定位置にあり、当該部品の像が捕捉されるものとする。しかし ながら、電子部品は、外形寸法が１ミリ以下のものから４０〜５０ミリの外形寸 法を有するものまで各種サイズが存在する。もしも再現装置（reproduction sys tem）が大型部品に対して固定的かつ永久的に調整されていてその投射領域上の ビデオカメラがその大型部品の全体像を捕捉するものであるとすれば、小型部品 に対して同じ調整では、実際の部品の像はビデオカメラの感光面（photo sensit ive surface）の比較的に少ない画素をおおうことになるので、位置決めに用い るには不具合な像を作ることになる。 各種の倍率（magnifications）の再現を達成するには、適当なズーム形式のレ ンズ系（zoom type system of lenses）を採用することが可能であるが、これら は種々のセッティングにおいては十分に安定しておらず、特に、種々の倍率に対 するレンズ系（lens system）の変更に対して繰返し可能ではないことが判明し ている。従って、倍率の度合いの種々のセッティングにおいて、像は例えば種々 の、横の、方向に制御不能、すなわち繰返し不可能な要領で動かされる。しかし ながら、公開された欧州特許出願第０４４９４８１号（ＥＰ−Ａ１ ０ ４４９ ４８１）、米国特許第５，１７２，４６８号（ＵＳ−Ａ ５，１７２，４６８ ）、同第４，９５１，３８３号（ＵＳ−Ａ ４，９５１，３８３）および日本特 許出願第６−１１２ ６９０号（ＪＰ−Ａ ６−１１２ ６９０）および同第６ −１２５ １９５号（ＪＰ−Ａ ６−１２５ １９５）に開示されているように 、ビームスプリッタ（beam-splitter）および異なる倍率を有する２個のビデオ カメラを配置することにより、部品の側部は繰返し可能に安定して再現すること ができる。概要 本発明の目的は、プリント回路基板に正確に実装するために各種サイズの電子 部品を正確に再現しうるようにする装置を提供することである。 種々サイズの電子部品を実装するために、ビデオカメラとレンズ系のような感 光手段（light or photo sensitive means）を有する２個の像捕捉装置（image capture device）が用いられる。当該部品の表面からの光線がレンズ系と固定配 置のビームスプリッタとを介してビデオカメラの感光面に向けられる。市販のカ ラービデオカメラは適当なビームスプリッタを備えており、その基本構成は、感 光要素（light sensitive element）を種々の寸法ではあるが同じ内部解像力（i nternal resolutions）をもつように修正しかつカラーフィルタを取り外すこと により、使用される。 このように、一般に、部品の表面から像を正確に捕捉する装置は、各々が感光 面を有する少なくとも２個の像捕捉装置を有している。当該部品の表面から放射 される光線が感光面に達するように、ビームスプリッタのような光学システムが 置かれて配置される。感光面は種々の寸法を有し、一方が他方より十分に小さく 、例えば一方は他方の直線寸法の半分であるが同じ解像度すなわち同数の走査線 、画素（picture elements）等を有している。そのため、各々の感光面に関連し た像捕捉装置は、視野の大きさは異るが固有の解像度は同じである画像を作る。 大型部品の表面は大型の感光面によって捕捉し、小型部品の表面は小型の感光面 によって捕捉することができるため、部品の表面の像は、作られた完全な各画像 の実質的な部品すなわち大部分を網羅することができる。 このように、感光面は単位面積当りの個々の像受取り要素の数が異なり、デジ タル化した画像に、大型部品に対しては低い有効解像度を、小型部品に対しては 高い有効解像度を提供することができる。 レンズ系のような単一の集光手段（focusing means）は、当該部品の表面の位 置とビームスプリッタとの間に配置させることができる。ビームスプリッタ装置 手段は、各感光面に向けられた光線の入射光を分割するために複合プリズムを備 えることも可能である。 形像装置（imaging system）は、電子部品を掴持し、保持し、搬送し、正確に 位置決めするピックアップヘッド（picking head）と、このピックアップヘッド を所定位置までもってくる適当な駆動手段とを備える部品実装機において用いる ことができる。図面の簡単な説明 本発明を添付図面を参照して以下説明する。 第１図はカラービデオカメラを修正することによって実行する、種々サイズの 電子部品の底面を正確に再現する装置の側方から視た概略図、 第２図は部品組立装置の斜視図である。詳細説明 第１図においては、電子部品用自動実装機のピックアップヘッドすなわち部品 保持ヘッド１の一部が示されており、第２図を参照のこと。ピックアップヘッド １は電子部品３を保持し、電子部品の底面は、修正されたビデオカメラの活動し ている光検出面（active，light detecting surfaces）９，９′，９″上に固定 された調整ずみレンズ系５によって再現される。部品保持ヘッド（component he ad）１は、実装機械の好適実施例においては一座標方向（one coordinate direc tion）である横方向と、高さ方向の双方において極めて正確に位置決めされた位 置に配置するように調整可能である。 プリズム系（prism system）１１がレンズ系５へ入射する一次光線を、方向の 異なる３本の２次光線、すなわちプリズムを直進する第１の二次光線と、９０度 有効偏向されている第２の光線と、第２の二次光線とは反対の側へ約６０度偏向 される第３の光線とに分割する。これらの二次光線は、それぞれ３個の個別の増 幅装置７，７′および７″に接続されたＣＣＤタイプの感光要素９，９′および ９″に達する。カラービデオカメラにおいては、全てのＣＣＤ要素は同じタイプ であり、典型的には赤色、黄色および青色（ＲＹＢ）用の適当なカラーフィルタ を具備しており、ビデオカメラは、各色に対する各点の測定された信号値を示す 複合ビデオ信号を出力する。もしもＣＣＤ要素が異なるタイプのものでなく、例 えば画素の点の合計数が同じであり、単位面積当りの画素の点の数が異なる、す なわちＣＣＤ要素９，９′，９″が全て同じ数の合計画素点を有するが、活性面 （active surfaces）が異なる大きさを有するとすれば、異なる像に対して異な る倍率や異なる視野が得られる。第１図に示す装置はレンズ系は１個のみで、主 要部品は市販のものであり、従って安いコストで製作しうる。 第２図においては、部品組立体すなわち、部品取上げ位置づけ機（pick-and-p lace machine）が、そのような機械の全体構成を示す斜視図で示されている。ワ ゴン２０１が、案内バー２０３に対して垂直の水平方向で、かつ、マガジンサイ ト（magazine sites）２０５と同じ方向に移動可能でもある。スライドに保持さ れたプリント回路基板２０７の上方で移動可能な、部品フィーダを保持するため のマガジンサイト２０５のような種々の位置へ水平バー２０３に沿って移動可能 である。ワゴン２０１はピックアップ装置２０９を担持しており、ピックアップ 装置の下側には、垂直方向に、かつ垂直軸心の周りで回転しうる真空ノズル１が 配置されている。このノズルは、部品からの光線を修正されたビデオカメラ２１ ３へ向けるための適当な光学装置を担持したフレーム２１１を通過しうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＳＧ，Ｕ Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 部品の表面から像を正確に捕捉する装置であって、 感光面を有する少なくとも２個の像捕捉装置と、 前記部品の表面から放射された光線が少なくとも２個の前記像捕捉装置の各々 の感光面に達するように置かれて配置されたビームスプリッタ装置手段とを含む 装置において、 前記感光面が、一方が他方より十分に小さい異なる寸法を有し、前記像捕捉装 置が各感光面と関連してサイズの異なる視野を有する画像を作り、それにより、 大型部品の表面は一方の感光面によって捕捉され、小型部品の表面は別の感光面 によって捕捉され、各々が作成された完全な各画像の大部分を網羅する部品表面 の画像を提供することを特徴とする部品の表面から像を正確に捕捉する装置。 2. 前記感光面が全て同数の個々の画像受取り要素を含みデジタル画像を提供 することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 3. 前記感光面が単位面積当り異なる数の個々の画像受取り要素を含みデジタ ル画像を提供することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の装置 。 4. 部品の前記表面での位置とビームスプリッタ装置手段との間に配置され、 前記表面から光線を集光して前記感光面の各々に像を形成する集光手段を備え、 特に前記像は相互に対して概ね等しいことを特徴とする請求の範囲第１項から第 ３項までのいずれか１項に記載の装置。 5. 前記ビームスプリッタ装置手段が前記各感光面に向けられた光線の入射光 を分割する複合プリズムを備えることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項 までのいずれか１項に記載の装置。 6. 電子部品を掴持し、保持し、搬送し、正確に位置決めするピックアップへ ッドを備える部品実装機であって、 前記ピックアップヘッドを所定位置までもってくる手段と、 前記ピックアップヘッドが所定の一位置にあるとき前記部品の表面の像を正確 に捕捉する手段であって、少なくとも２個の像捕捉装置とビームスプリッタとを 備える手段とを備える部品実装機において、 部品の本質的に同じ像、特に同じサイズを有する像が前記各感光面に形成され るように前記ビームスプリッタと感光面とが配置され、前記感光面が、一方が他 方より十分小さい異なる寸法を有し、前記各感光面と関連される像捕捉装置が寸 法の異なる視野を有する画像を作り、それにより大型部品の表面が一方の感光面 によって捕捉され、小型部品の表面が別の感光面によって捕捉されて、各像が前 記感光面とそれらと関連される像捕捉装置とによって完全に記録される、作られ た完全な各画像の大部分を網羅する、部品の表面の像を提供することができるこ とを特徴とする部品実装機。