JPH11340700A - 表面実装機の部品認識装置 - Google Patents
表面実装機の部品認識装置Info
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- JPH11340700A JPH11340700A JP11131916A JP13191699A JPH11340700A JP H11340700 A JPH11340700 A JP H11340700A JP 11131916 A JP11131916 A JP 11131916A JP 13191699 A JP13191699 A JP 13191699A JP H11340700 A JPH11340700 A JP H11340700A
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Abstract
らしつつ撮像手段により撮像して画像処理を行なう場合
に、その部品の種類に応じて画像の明るさを適正に調整
することができるようにする。 【構成】 ヘッドユニットの吸着ノズル20に吸着され
た部品39を撮像するカメラ31と、撮像時に上記部品
に対して光を照射する照明37と、撮像した画像から吸
着ノズルの部品吸着位置を検出する画像処理ユニット3
3とを備えた部品認識装置において、照明37の光量を
部品の種類に応じて変化させる照明光量制御手段43を
備える。この照明光量制御手段43は、記憶手段44に
記憶されている部品の種類別の調整値に基づいて照明3
7の光量を制御するようになっている。
Description
されてチップ部品の位置の検出等に用いられる部品認識
装置に関するものである。
撮像した被撮像物の画像を画像処理手段により処理し
て、被撮像物の位置を検出するようにした認識装置は知
られている(特開平1−240987号公報参照)。こ
のような認識装置は、例えば、プリント基板にチップ部
品を装着する表面実装機において、チップ部品の位置検
出に基づく装着位置の補正等のために用いられている。
を有する部品装着用のヘッドユニットにより、テープフ
ィーダー等の部品供給部からチップ部品(電子部品)を
吸着して、位置決めされているプリント基板上に移送
し、プリント基板の所定位置に装着する作業を自動的に
行なうものであり、上記ヘッドユニットとプリント基板
とが相対的にX軸方向およびY軸方向に移動可能とされ
るとともに、吸着ノズルがZ軸方向に移動可能かつ回転
可能とされ、各方向の移動および回転のための駆動機構
が設けられている。そして、この表面実装機において
は、チップ部品が吸着ノズルに吸着された段階ではチッ
プ部品の位置(中心位置および回転角)にばらつきがあ
るので、そのチップ部品の位置を検出し、それに基づい
て装着位置を補正することが要求される。そのために、
ヘッドユニットの吸着ノズルでチップ部品を吸着した後
に、上記部品認識装置により、チップ部品の位置を検出
するようにしたものが考えられている。
装置においては、通常、撮像手段による撮像時にチップ
部品等の被撮像物を照らすための照明が設けられてい
る。従来、上記照明の光量は、被撮像物に応じて適当に
設定され、例えば、表面実装機においてチップ部品の位
置検出に適用される場合には、概略的に適当な明るさの
部品画像が得られる一定の光量とするように予め照明用
電源に対する通電量が設定されるという程度の調整が行
なわれているすぎなかった。
るさはチップ部品の大きさやリード間隔等によって異な
るため、一定の光量とするだけでは必ずしも最適な明る
さが選られない場合がある。
ップ部品を照らしつつ撮像手段により撮像して画像処理
を行なう場合に、認識されるチップ部品の種類に応じて
画像の明るさを適正に調整することができる表面実装機
の部品認識装置を提供することを目的とする。
に、本発明は、吸着ノズルにより部品を吸着してこれを
基板の所定位置に装着するヘッドユニットを備えるとと
もに、上記吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像
手段と、撮像時に上記部品に対して光を照射する照明
と、上記撮像手段により撮像した画像から吸着ノズルの
部品吸着位置を検出する画像処理手段とを備えた表面実
装機において、上記照明の光量を部品の種類に応じて変
化させる照明光量制御手段を備えたものである。
リード間隔等によって撮像に最適な明るさが異なること
に対応するように、部品の種類に応じて光量が調整さ
れ、より鮮明な部品画像を得ることが可能となる。
に応じて変化させるための具体的構成としては、部品の
種類別に照明光量の調整値を記憶する記憶手段を備え、
上記照明光量制御手段は吸着ノズルに吸着された部品の
種類に応じて上記記憶手段から読み出した調整値に基づ
き上記照明の光量を制御するようになっているものとす
ればよい。
例による部品認識装置を備えた表面実装機の全体構造を
示している。これらの図において、基台1上には、X軸
方向(搬送方向)に延びるプリント基板搬送用のコンベ
ア2が配設され、プリント基板3が上記コンベア2上を
搬送され、後記作業ステーション6A,6Bの一定位置
で停止されるようになっている。
部品供給部4が配置されている。この部品供給部4は多
数列の供給テープ4aを備え、各供給テープ4aは、そ
れぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の
チップ部品を等間隔に収納、保持し、リールに巻回され
ている。供給テープ4aの繰り出し端にはラチェット式
の送り機構が組込まれ、後記ヘッドユニット5A,5B
により繰り出し端からチップ部品がピックアップされる
につれて、供給テープ4aが間欠的に繰り出され、上記
ピックアップ作業を繰返し行なうことが可能となってい
る。
のヘッドユニット5A,5Bが装備され、ヘッドユニッ
ト5A,5Bと作業ステーション6A,6B上のプリン
ト基板3とが相対的にX軸方向およびY軸方向(水平面
上でX軸と直交する方向)に移動可能とされ、図示の実
施例では、プリント基板3を保持する作業ステーション
6A,6BがY軸方向に移動可能とされる一方、ヘッド
ユニット5A,5BがX軸方向に移動可能となってい
る。
は2枚のプリント基板3に対して同時的に装着作業を行
なうことができるようにして処理能率を高めるため、ヘ
ッドユニット5A,5Bおよび作業ステーション6A,
6Bが2つずつ配備されており、作業ステーション6
A,6Bは、X方向にずれた2箇所に配設されている。
各作業ステーション6A,6Bは、プリント基板3を保
持するための基板保持装置を有し、上記コンベア2から
移載装置を介して作業ステーション6A,6B上に送り
込まれたプリント基板3を保持し得るようになってい
る。
箇所においてはそれぞれ、ベース7上に、Y軸方向に延
びる2本のガイドレール8が所定間隔をおいて互いに平
行に配置されるとともに、Y軸方向の送り機構として、
一方のガイドレール8の近傍に、Y軸サーボモータ10
により回転駆動されるボールねじ軸9が配置されてい
る。そして、上記作業ステーション6A,6Bの両側部
がガイドレール7に移動自在に支持され、かつ、作業ス
テーション6A,6Bに設けられたナット部分11が上
記ボールねじ軸9に螺合している。このような構造によ
り、部品装着作業時には、作業ステーション6A,6B
が、プリント基板3を保持した状態で、上記ボールねじ
軸9の回転につれてY軸方向に移動するようになってい
る。
5A,5BをX軸方向移動可能に保持するためのX軸フ
レームが設けられ、図では2本のX軸フレーム13A,
13Bが、所定間隔をおいて互いに平行に、それぞれX
軸方向に延びている。このX軸フレーム13A,13B
には、その上下両側の側部にX軸ガイド14が形成され
るとともに、X軸方向の送り機構として、上下のX軸ガ
イド間に位置するボールねじ軸15と、このボールねじ
軸15を回転駆動するX軸サーボモータ16とが設けら
れている。そして、上記X軸ガイド14にヘッドユニッ
ト5A,5Bが移動自在に支持され、かつ、このヘッド
ユニット5A,5Bに設けられた図外のナット部分が上
記ボールねじ軸15に螺合し、ボールねじ軸15の回転
によってヘッドユニット5A,5BがX軸方向に移動す
るようになっている。
プ部品を吸着する吸着ノズル20が設けられ、図示の例
では各ヘッドユニット5A,5Bにそれぞれ16本ずつ
吸着ノズル20が設けられている。図3および図4に詳
しく示すように、上記各吸着ノズル20は、Z軸ガイド
21に沿ってZ軸方向(上下方向)の移動が可能とされ
るとともに、R軸(ノズル中心軸)回りの回転が可能と
されており、吸着ノズル20に対するZ軸サーボモータ
22およびR軸サーボモータ23がヘッドユニット5
A,5Bに具備されている。そして、上記Z軸サーボモ
ータ22の駆動によりZ軸ボールねじ軸24を介して吸
着ノズル20が上下動され、また、R軸サーボモータ2
3の駆動によりR軸ボールねじ軸25、R軸ラック26
およびR軸ピニオン27を介して吸着ノズル20が回動
されるようになっている。さらに、ヘッドユニット5
A,5Bには、プリント基板3に予め付されているマー
ク(図示せず)を検出することによってプリント基板3
の位置を検出する基板位置検出用CCDカメラ28が取
り付けられている。
BのX軸方向移動範囲内の適宜位置に対応する箇所、例
えば作業ステーション6A,6Bの配置箇所と部品供給
部4との間の箇所に、部品位置検出のための撮像手段と
してのCCDカメラ31と、撮像時の照明用のランプハ
ウス32が設けられている。
の図において、部品位置検出のためのCCDカメラ31
は画像処理ユニット(画像処理手段)33に接続されて
いる。なお、上記ヘッドユニット5A,5Bに具備され
た基板位置検出用CCDカメラ28も画像処理ユニット
33に接続されている。
ーケーブル34を介してフラッシュユニット35に接続
され、このフラッシュユニット35が上記画像処理ユニ
ット33に接続されている。そして上記画像処理ユニッ
ト33が、コントローラ36に接続されている。
ドユニット5A,5BとCCDカメラ31、ランプ(照
明)37および照明用電源38を模式的に示すととも
に、画像処理ユニット33およびコントローラ36の機
能的構成を示している。上記CCDカメラ31、ランプ
37および照明用電源38は2個のヘッドユニット5
A,5Bに対応して2組設けられている。39は吸着ノ
ズル20に吸着されたチップ部品である。
および各照明用電源38はインターフェイス40を介し
て画像処理ユニット33に接続され、この画像処理ユニ
ット33には、部品位置検出手段41と、画像明るさ検
出手段42と、照明光量制御手段43とが含まれてい
る。上記部品位置検出手段41は、チップ部品39の
吸,装着の一連の作業が自動的に行なわれる装着作業中
に、吸着ノズル20による部品吸着後にCCDカメラ3
1で撮像されたチップ部品39の画像から、このチップ
部品39の中心位置および回転角度を検出するものであ
る。また、画像明るさ検出手段42は、所定条件下で部
品装着作業の前に行なわれる後記照明オフセットデータ
調整のときに、CCDカメラ31から取り込まれた画像
の明るさを検出するものである。照明光量制御手段43
は、上記照明用電源38を制御することにより照明の光
量を制御するものであり、部品の種類に応じて照明の光
量を変化させるようになっている。
ントローラ36は、マイクロコンピュータ等からなり、
ROMおよびRAM等の記憶手段44と、命令・計算手
段45と、インターフェース46と、ヘッドユニット駆
動部47、吸着ノズル駆動部48、作業ステーション駆
動部49などの各種駆動部とを含んでいる。そして、各
種センサ50および吸着用真空の給排切換用バルブ5
1、各種サーボモータ10,16,22,23等が上記
インターフェース46および駆動部47〜49に電気的
に接続されている。さらに、キーボード52およびCR
T53がコントローラ36に接続されている。
業などのシーケンスが記憶されるとともに、各種データ
が記憶される。この記憶手段44に記憶されるデータと
しては、各種チップ部品に関する部品データが有り、こ
の部品データの中には、部品の種類に応じた照明光量の
調整値(L1,L2,……)が含まれている。さらに記
憶手段44は、後記照明オフセットデータ調整処理にお
いて画像の明るさの比較基準とするために予め定められ
た明るさ基準値So を記憶し、また、後記照明オフセッ
トデータ調整処理で求められた照明調整用のデータ(こ
れを照明オフセットデータと呼ぶ)の、各部品認識装置
毎の値(I1,I2,……)を、書換え可能に記憶してい
る。
品装着作業などのシーケンスを実行するようになってい
る。さらにこの命令・計算手段45は、後記照明オフセ
ットデータ調整処理時にカメラ31から読み込まれた一
定物体の画像の明るさを上記明るさ基準値So と比較す
る比較手段54と、照明の光量を変化させてその間の比
較手段54による比較に基づき、画像の明るさが基準値
So とほぼ一致するときの照明の光量を探知してオフセ
ットデータとする手段55とを含んでいる。
の明るさが基準値Soとなるような照明の光量を調べて
オフセットデータとし、これを基本としてさらに部品の
種類に応じた照明光量の調整値を加味することにより、
各部品に対する照明の光量を求めるようにしている。
図7〜図9のフローチャートによって説明する。
ボードの装着作業開始スイッチがONとなるまで待機さ
れる。このスイッチがONとなったときに、照明オフセ
ットデータが未存在か否かの判定(ステップS2)、前
回調整時より所定時間が経過したか否かの判定(ステッ
プS3)、光学系(カメラ、照明等)の変更が有ったか
否かの判定(ステップS4)および後記ステップS1
7,ステップS20で前回処理時から調べられた画像処
理の累積エラー数Eが所定数Ea以上に多発しているか
否かの判定(ステップS5)が行なわれる。そして、こ
れらの判定のうちの少なくとも1つがYESの場合は、
後記照明オフセットデータ調整のルーチン(ステップS
6)が実行されてから、ステップS7に移る。ステップ
S6が実行されると上記累積エラー数はゼロにリセット
される。
きは、既に照明オフセットデータが存在するとともにそ
の変更を要しないため、そのままステップS7に移る。
ハード構成の装置により自動的に部品装着を行なう一連
の処理であり、先ず初期的処理としては、搬入されるプ
リント基板3に応じて、装着されるべきチップ部品の個
数、種類などを示す基板データが選択されるとともに
(ステップS7)、後記アドレスカウンタが初期化のた
めクリアされ(ステップS8)、そしてプリント基板3
が作業ステーション6A,6B上に搬入されて位置決め
される(ステップS9)。
よび吸着ノズル20の作動により、吸着ノズル20が部
品供給部4へ移動されて、各吸着ノズル20に供給され
る負圧でチップ部品が吸着される(ステップ10,S1
1)。そして、他に吸着可能なノズル、部品が残されて
いないか否かの判定(ステップS12)に基づき、これ
がYESであればステップS10,S11の処理が繰り
返される。必要数のチップ部品の吸着が終了すると、ヘ
ッドユニットがCCDカメラ31の上方へ移動される
(ステップS13)。
に行なわれた照明オフセットデータ調整のルーチン(ス
テップS6)で求められて記憶されている照明オフセッ
トデータI1と、チップ部品の種類に応じて前記部品デ
ータから読み出される照明光量調整値Ln とにより、照
明の光量がI1+Ln に調整され、この状態でカメラ3
1の上方を通過する各吸着ノズル20に対して照明の照
射(フラッシュ)が順次行なわれつつ、各吸着ノズル2
0に吸着されたチップ部品がカメラ31で撮像されて、
その画像が取り込まれる。上記照明光量調整値Ln が部
品の種類に応じて定められるのは、チップ部品の大きさ
やリード間隔等によって撮像に最適な明るさが異なるか
らである。
れ、それに基づいて吸着ノズル20の位置から部品位置
までのずれ量が算出される(ステップS15)。上記部
品位置の検出の仕方としては、例えば部品の4辺の両端
部リードエッジが画像の操作により求められてこれらか
ら部品の中心位置および回転角が演算される。
いて上記ステップS14、S15の部品認識処理が終了
したか否かが判定され、終了していなければステップS
14,S15が繰り返される。
番目について認識エラーが発生したか否かが判定され
(ステップS17)、エラーがなければ、吸着ノズル2
0が上記ずれ量分だけ補正された装着位置へ移動され
(ステップS18)、装着位置で吸着ノズルの下降、負
圧供給カット等によりチップ部品の装着が行なわれる
(ステップS19)。ステップS17でエラーの発生が
判定されれば、エラー処理として、エラーカウンタがカ
ウントアップされ(ステップS20)、エラー数が記憶
手段に記憶される。そして、吸着された全部品の装着
(もしくはエラー処理)が終了したか否かの判定(ステ
ップS21)に基づき、未終了であればステップS17
〜S21の処理が繰り返される。
なかった部品があるか否かが判定され(ステップS2
2)、エラーにより装着されなかった部品が有った場合
はその部品を廃却してから(ステップS23)、ステッ
プS10に戻ることにより、エラーの分について部品吸
着からの処理が再度行なわれる。
なかった場合は、装着のアドレスを示すアドレスカウン
タがカウントアップされる(ステップS24)ととも
に、1枚のプリント基板分の全部品の装着が終了したか
否かが判定され(ステップS25)、終了していなけれ
ばステップS10に戻ることにより、新たに吸着からの
処理が行なわれる。
リント基板が搬出されるとともに(ステップS26)、
全プリント基板の装着終了か否かが判定され(ステップ
S27)、この判定がNOであれば、ステップS7に戻
ってそれ以下の処理が繰り返される。全基板装着終了と
なると、終わる。
明オフセットデータ調整のルーチンを示す。このルーチ
ンでは、画像の明るさ測定のために一定の物体を撮像
し、この場合に一定色の治具をヘッドユニットの吸着ノ
ズル20に吸着させてこれを撮像してもよいが、簡単な
方法としては、ヘッドユニットそのものの特定箇所を撮
像するようにしておけばよい。このようにする場合、予
め一定条件下で調べたヘッドユニットの画像の明るさを
基準値So としておけばよい。
さ調整位置へヘッドユニットが移動されるとともに(ス
テップS31)、照明の光量制御量I10が最初は0と
される(ステップS32)。
態で発光されつつヘッドユニットが撮像され、その画像
が取り込まれる(ステップS33,S34)。続いて、
画像の所定位置の明るさが検出され(ステップS3
5)、さらに画面の領域内で平均化された明るさSaが
求められ(ステップS36)、この明るさSaが上記基
準値So とほぼ等しいか否かが判定される(ステップS
37)。この判定がNOであれば、上記光量制御量I1
0が一定量ΔIだけ増加され(ステップS38)、最大
値Imax を越えたか否かの判定(ステップS39)がNO
のうちはステップS33に戻ることにより、最大値Ima
x 以下である限り、光量制御量I10が徐々に増加され
つつステップS33〜ステップS37の処理が繰り返さ
れて、上記明るさSaが上記基準値So とほぼ等しくな
るところが探索される。
が上記基準値So とほぼ等しくなったことが判定される
と、そのときの光量制御量I10が照明オフセットデー
タI1として記憶手段44に記憶される(ステップS4
0)。また、光量制御量I10が最大値Imax に達する
までステップS37でNOの判定が繰り返されると、ラ
ンプ37の劣化などのために上記調整では適正な明るさ
が得られないことを意味するので、ランプ37を取り替
えるべき旨の表示等のエラー処理が行なわれる(ステッ
プS41)。
機に設けられた複数の部品認識装置のうちの1つについ
ての処理として、照明オフセットデータがI1とされて
いるが、他の部品認識装置についても同様の処理が行な
われて照明オフセットデータがI2というようにされ
る。
と、ヘッドユニット5A,5Bの吸着ノズル20による
部品供給部4からのチップ部品の吸着、CCDカメラ3
1の設置位置における撮像および画像処理に基づく部品
位置検出、この部品位置検出に基づいて補正された装着
位置へのチップ部品の装着の一連の作業が、自動的に行
なわれる。
る部品位置検出の処理においては、照明により照らされ
たチップ部品が撮像されるが、この場合に、照明オフセ
ットデータI1(I2)および調整値Ln により照明の
光量が調整される。そして、上記調整値Lnが部品の種
類に応じて変えられることにより、チップ部品の大きさ
やリード間隔等によって撮像に最適な明るさが異なるこ
とに対応するように、光量を調整することができる。
前記の図9のルーチンによる処理で調整されていること
により、チップ部品の画像の明るさが適正に調整され
る。つまり、部品認識装置の設置場所によって外部光が
相違する場合や、照明の光量が経年変化によって変わっ
た場合でも、所定条件下で行なわれる調整オフセットデ
ータ調整ルーチンにより、画像の明るさが上記外部光や
経年変化で変動をきたすことのないように照明オフセッ
トデータI1が調整される。
に対し、あるいは異なる表面実装機に対しても、部品デ
ータ(上記調整値Ln )としては共通のものが利用されな
がら、画像の明るさが適正に調整され、画像処理による
部品位置検出が精度良く行なわれる。また、経年変化に
対しても、上記部品位置検出の精度が確保される。
に限定されず、例えば、装着時にプリント基板3は位置
決めして停止させる一方、ヘッドユニットをX軸方向お
よびY軸方向に移動させることができる構造としておい
てもよい。
着された部品を撮像してその画像から吸着ノズルの部品
吸着位置を検出する部品認識装置において、撮像時に上
記部品に対して光を照射する照明の光量を部品の種類に
応じて変化させる照明光量制御手段を備えているため、
チップ部品の大きさやリード間隔等によって撮像に最適
な明るさが異なることに対応するように、部品の種類に
応じて光量を調整することができる。従って、より鮮明
な部品画像を得ることが可能となり、認識不良を減少さ
せることができる。
表面実装機の平面図である。
である。
図である。
した斜視図である。
ロック図である。
である。
ある。
ローチャートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 吸着ノズルにより部品を吸着してこれを
基板の所定位置に装着するヘッドユニットを備えるとと
もに、上記吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像
手段と、撮像時に上記部品に対して光を照射する照明
と、上記撮像手段により撮像した画像から吸着ノズルの
部品吸着位置を検出する画像処理手段とを備えた表面実
装機において、上記照明の光量を部品の種類に応じて変
化させる照明光量制御手段を備えたことを特徴とする表
面実装機の部品認識装置。 - 【請求項2】 部品の種類別に照明光量の調整値を記憶
する記憶手段を備え、上記照明光量制御手段は吸着ノズ
ルに吸着された部品の種類に応じて上記記憶手段から読
み出した調整値に基づき上記照明の光量を制御するよう
になっていることを特徴とする請求項1記載の表面実装
機の部品認識装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13191699A JP3308228B2 (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 表面実装機の部品認識装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11340700A true JPH11340700A (ja) | 1999-12-10 |
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Family
ID=15069199
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---|---|---|---|
JP13191699A Expired - Lifetime JP3308228B2 (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 表面実装機の部品認識装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3308228B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010087304A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi High-Tech Instruments Co Ltd | 電子部品装着装置 |
JP2012059735A (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-22 | Panasonic Corp | 部品実装方法、および、部品実装機 |
JP2020017554A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | ヤマハ発動機株式会社 | 実装データ管理装置、部品実装システム、実装データ管理方法 |
-
1999
- 1999-05-12 JP JP13191699A patent/JP3308228B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP3308228B2 (ja) | 2002-07-29 |
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