JPS611100A - Method of inserting electric element into printed circuit board - Google Patents

Method of inserting electric element into printed circuit board

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Publication number
JPS611100A
JPS611100A JP60116344A JP11634485A JPS611100A JP S611100 A JPS611100 A JP S611100A JP 60116344 A JP60116344 A JP 60116344A JP 11634485 A JP11634485 A JP 11634485A JP S611100 A JPS611100 A JP S611100A
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JP
Japan
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circuit board
robot
lead
printed circuit
hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP60116344A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
カレン・アン・ホープ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS611100A publication Critical patent/JPS611100A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動組立て装置、特に階層構造モジュラ・ソフ
トウェア・システムの制御及び工 監視荷にプリント回路板を組立てるセンサー・ベース・
ロボット・システムに係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to automated assembly equipment, particularly a hierarchical modular software system for controlling and controlling sensor-based circuit boards for assembly of printed circuit boards into factory loads.
Related to robot systems.

プリント回路板の自動組立て装置はすでに公知であり、
その典型的なものは回路板に挿入すべき素子を支持する
なんらかの形のグリッパを含むと共に、挿入孔に対する
素子リードの位置を検知するなんらかの方法を利用する
。しかし、センサー・ベース・ソフトウェアによる操作
で挿入装置の位置誤差を自動的に補正できる公知システ
ムは皆無である。従って公知システムにあっては孔とリ
ードの間に比較的高いクリアランスが得られるようにリ
ードまたはリード及び孔の双方をあらかじめ高精度で整
形しなければならなかった。
Automatic assembly devices for printed circuit boards are already known;
They typically include some form of gripper to support the device to be inserted into the circuit board, and utilize some method of sensing the position of the device lead relative to the insertion hole. However, no known system is capable of automatically correcting insertion device position errors through sensor-based software operations. Therefore, in known systems, the lead or both the lead and the hole had to be previously shaped with high precision so that a relatively high clearance was obtained between the hole and the lead.

本発明の主要な目的はプリント回路板に対する電気的素
子の改良を加えた挿入方法を提供することにある。
A principal object of the present invention is to provide an improved method of inserting electrical components into printed circuit boards.

本発明は階層構造モジュラ・ソフトウェア・システムの
制御及び監視下にプリント回路板を組立てるセンサー・
ベース・ロボット・システムから成る。具体的にはこの
システムはあらかじめ裁断、整形されたリードを含む素
子を取得するのに適当なグリップを利用する。素子を取
得した後、視覚システムを利用してロボットに対する個
々の素子リードの位置を感知する。この情報を利用して
ロボットは回路板の上方、挿入位置の近くに素子を位置
ぎめする。センサーは孔からリードを透視することによ
り孔に対するリードの位置を求めて信号を発生し、この
信号に従ってロボットがリードの位置を修正して孔とリ
ードとの間のずれを小さくする。このプロセスは多重リ
ード素子の各リードについて個別に行われる。素子のリ
ードを正しく孔に挿入したら、はんだづけなど適当な方
法で恒久的に固定されるまで暫定的に素子を保持するた
めリードを裁断し、縮ませる。
The present invention provides a sensor system for assembling printed circuit boards under the control and monitoring of a hierarchical modular software system.
Consists of a base robot system. Specifically, the system utilizes a suitable grip to obtain elements containing pre-cut and shaped leads. After acquiring the elements, the vision system is utilized to sense the position of the individual element leads relative to the robot. Using this information, the robot positions the device above the circuit board, near the insertion location. The sensor determines the position of the lead relative to the hole by looking through the hole and generates a signal, and the robot corrects the position of the lead in accordance with this signal to reduce the deviation between the hole and the lead. This process is performed individually for each lead of the multi-lead device. Once the device leads are properly inserted into the holes, they are cut and shrunk to temporarily hold the device until it can be permanently secured by soldering or other suitable method.

以下、添付図面を参照して実施例を詳細に説明する。Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

工場自動化の必要から自動組立て部が開発され、実施さ
れるに至った。具体的には、こうして構成され、試用さ
れた自動組立て部は階層構造モジュラ・システムの制御
及び監視下に動作するセンサー・ベース・ロポ−/ )
・システムでプリント回路板を組立てるというものであ
った。自動組立て部は特にプリント回路板配線組立ての
サブプロセスに利用される。このようなシステムは組立
てプロセスに伴う変数が多いから必然的に複雑になる。
The need for factory automation led to the development and implementation of automatic assembly departments. Specifically, the automated assembly thus constructed and tested was a sensor-based robot operating under the control and supervision of a hierarchical modular system.
・The system involved assembling printed circuit boards. Automated assembly stations are particularly utilized in the subprocess of printed circuit board wiring assembly. Such systems are necessarily complex due to the large number of variables involved in the assembly process.

実際に構成されたシステムはプリント回路板の組立てを
目的とするものであったが、センサー・ベース・ロボッ
ト組立てシステムにはもっと広い用途がある。
Although the system actually constructed was intended for printed circuit board assembly, sensor-based robotic assembly systems have much broader applications.

システム全体はセンサー・ベースであり、素子の各リー
ドが個別に挿入されるように制御装置が種々のセンサー
に反応子る。システム全体はコンピュータ援用設計(C
AD)データによって駆動され、作業制御センターから
供給されるデータ・ファイルの内容に基づくいかなるプ
リント回路板様式にも順応できる。
The entire system is sensor based, with the controller reacting to the various sensors such that each lead of the element is inserted individually. The entire system is computer-aided design (C
AD) Data-driven and adaptable to any printed circuit board format based on the content of data files supplied from a work control center.

制御装置としてのデジタル拳コンピュータをプログラム
するのに使用される高水準言語はデータの実時間更新を
可能にする。ソフトウェアの構成により、自動組立て部
を自動工業作業センターと連携させるプログラム、校正
ルーチン、挿入シーケンス・プログラム、その他種々の
ルーチン、及び無人の環境におけるリードまたは不連続
素子の実時間挿入を可能にするインクエフエースを′提
供する。自動組立て部制御装置はHewlett Pa
ckard A300メモリー・ベースOコンピュータ
であるシステムのロボット部分としてはAuto■at
ix AIDν 800ロボツト及びこれを連携の制御装置を使用する。
The high-level language used to program the digital fist computer as a control unit allows for real-time updating of data. Software configurations include programs that link automated assemblers with automated industrial work centers, calibration routines, insertion sequence programs, and other miscellaneous routines, as well as inks that enable real-time insertion of leads or discontinuous elements in an unattended environment. Provide FACE. The automatic assembly control device is Hewlett Pa.
The robot part of the system, which is a ckard A300 memory-based computer, is Auto■at.
ix AIDv 800 robot and its associated control device are used.

視覚能力は2台のTVカメラを利用するAutomat
ix Auto Visio n 4視覚システムによ
って提供される。TVカメラの1台とリード縮ませカッ
ターをAerotech XYテーブルに取付ける。ロ
ボットアーム端に取付けるプログラム可能な端部作動体
はウェスチングハウスが特別に設計したものである。た
だし、この種の電気的素子を扱うその他の適当な端部作
動体を使用してもよい、自動組立て制御コンピュータ(
HP aeoo)のソフトウェアはすべて素子挿入プロ
セスの監視及び制御と、自動作業センター・コンピュー
タとの連携に利用される。ロボット及び視覚制御装置へ
の通信はR5−232リンクを介して行われ、XYテー
ブル及び縮ませカッター機構に対する制御は並列インタ
ーフェース部分を利用する個別ラインを介して行なわれ
る。
Visual ability is automatic using two TV cameras
ix Auto Vision 4 vision system. Attach one of the TV cameras and the lead shrink cutter to the Aerotech XY table. The programmable end effector that attaches to the end of the robot arm was specially designed by Westinghouse. However, any other suitable end effector handling this type of electrical element may be used, such as an automatic assembly control computer (
All HP aeoo software is used to monitor and control the device insertion process and to interface with automated work center computers. Communication to the robot and vision controller is via an R5-232 link, and control to the XY table and retraction cutter mechanism is via separate lines utilizing parallel interface sections.

作業制御コンピュータのソフトウェアは階層的、即ち、
制御の流れがより総合的な用途のプログラムから特定の
装置または機能に専門のプログラムへと移行するように
構成する。モジュール性及び融通性を維持するため、サ
ブリーチン・ライブラリーを利用してすべての、ただし
最も専用的なプログラムが外部装置を”ブラック−ボッ
クス”として見ることができるようにする。更に、作業
部が自動工場の他の部署に起こる事象とは比較的独立に
回路板組立てに専念することを可能にする作業センター
への非同期メツセージ転送のためのインターフェース・
プログラムも含まれる。
The work control computer software is hierarchical, i.e.
Configure the flow of control to move from more general purpose programs to specialized programs for specific devices or functions. To maintain modularity and flexibility, subliminary libraries are utilized to allow all but most specialized programs to view external devices as "black-boxes." In addition, an interface for asynchronous message transfer to the work center allows the work department to concentrate on circuit board assembly relatively independently of events occurring in other parts of the automated factory.
Also includes programs.

典型的な手動生産環境にあっては、データはほとんどす
べての組立て図面及び材料明細書から得られる0組立て
作業に従事する作業員はこれらの書類及び記録を組立て
プロセスを進めながら材料と照合しなければならない。
In a typical manual production environment, data comes from nearly every assembly drawing and bill of materials; assembly workers must match these documents and records to materials as they progress through the assembly process. Must be.

自動化された環境ではすべてのデータが電子的な形で得
られ−〜らないから、なんらかの形式の”先端”システ
ムが必要となる。本発明のテーマである自動組立て部が
想定する環境においてこの”先端”機能が作業制御セン
ターによって提供される。すべての情報が形式の異なる
種々のファイルから得られ、最終的には作業制御センタ
ーにより、自動組立て部が処理できる形式に統一される
In an automated environment, not all data is available in electronic form, so some form of "advanced" system is required. This "advanced" function is provided by the work control center in the environment assumed by the automatic assembly section, which is the subject of the present invention. All the information comes from various files in different formats, and is ultimately unified by the work control center into a format that can be processed by the automated assembly department.

実際にはすべての必要情報を含んでいる技術データ・ラ
イブラリーをIBM 4341コンピユータに記憶させ
た。この情報には寸法”ドル・コード”のほか、組立て
素子に関連しかつこれを限定する他のすべての情報を収
録した素子特性ファイルが含まれる。他のファイルには
材料の電気的検査情報及び技術的明細も含まれる。要す
るにこのデータ・ライブラリーは特定の回路板を組立て
るのに必要なすべてのデータを含んでいる。
In practice, a technical data library containing all the necessary information was stored on an IBM 4341 computer. This information includes the dimension "dollar code" as well as an element characteristics file containing all other information pertinent to and limiting the assembled element. Other files also include electrical testing information and technical specifications for the materials. In short, this data library contains all the data needed to assemble a particular circuit board.

プリント回路板の自動穿孔に関する穿孔テープをこのデ
ータ・ライブラリーと併用する。この穿孔テープは別の
コンピュータにおいて独自に作成した。更に、デジタル
形式のコンピュータ・ビジョン設計図面も利用する。
Perforated tapes for automatic drilling of printed circuit boards are used in conjunction with this data library. This perforated tape was created independently on a separate computer. Additionally, computer vision design drawings in digital format are also utilized.

このデータを集めた後、IBM 3031でプログラム
を実行して、プリント回路板におけるすべての素子のX
Y位置、所期の挿入シーケンス、各素子のカット及びク
リンチ情報を含む自動組立て部のためのデータを作成す
る。
After collecting this data, run a program on the IBM 3031 to check the X
Create data for the automated assembly including Y position, intended insertion sequence, cut and clinch information for each element.

この処理サイクルにおいてMateria+Aquis
ition/Robotic Kitting(MAR
K )モジュールと呼称され名システムのために必要な
すべてのコードも作成される。この情報に基づいてMA
RKシステムは回路板組立てのための素子キットをロボ
ット操作によって組立てる。
In this processing cycle, Materia+Aquis
ition/Robotic Kitting (MAR
K) All the code needed for the system is also created, called modules. Based on this information MA
The RK system assembles element kits for circuit board assembly using robot operations.

この素子キットに含まれる素子には所要の形状にあらか
じめ裁断、湾曲したリードも含まれる。素子のリードを
裁断、湾曲した後、規格化された素子ラックに素子を収
納して、プリント回路板組立てに際して自動組立て部が
利用するキットを形成する。また、部品不足を指示する
リストを作成し、これを作業制御センター及び、場合に
よっては自動組立て部へ返送する。
The elements included in this element kit also include leads that are pre-cut and curved into the desired shape. After cutting and bending the leads of the elements, the elements are stored in standardized element racks to form a kit that is used by an automatic assembly section when assembling printed circuit boards. It also creates a list indicating parts shortages and sends it back to the work control center and, in some cases, to the automatic assembly department.

MARKシステムが部品不足情報を含めて素子キットを
アセンブルして作業制御センターに返送すると、作業制
御センターは本発明のテーマである自動組立て部にむか
って特定回路板の組立てに必要なすべてのデータを送信
できる状態となる。自動組立て部において、作業部制御
装置によって実行される挿入シーケンサ−・プログラム
がロボット制御装置に部品の物理的特性、部品のピック
アップ場所及び挿入情報を送信し、これに基いてロボッ
トがキットからの部品取得を開始する。ロボット制御装
置は端部作動体に設けた4個のセンサーをモニターし、
部品の有無を指示し、ロボットが部品寸法の分散に自動
的に順応できるようにする。部品取得プロセスはもっば
らロボット制御装置によって行われ、作業部制御装置及
び視覚システム制御装置は独自の制御及びモニター機能
を行うことができる。部品取得と同時に挿入シーケンサ
−・プログラムは素子のリードが挿入されるプリント回
路板の孔の中心を正確に位置ぎめするシステムのための
XYテーブル及び視覚制御プログラムと交信する。部品
ごとに回路板孔を位置ぎめするから、挿入プロセス中に
万一回路板がずれても孔及び素子リードの位置を実時間
更新することができる。孔の位置ぎめプロセスに際して
は回路板の下にカメラを配置し、回路板の上方からバッ
クライティングする。作業センターからのロボット命令
によって与えられる目標位置を、オフセットを利用して
修正する。ロボット制御装置がこの更新データを送信し
て、挿入サイクルの円滑な継続が可能となるようにロボ
ットを制御する。この時点で制御がロボット及び視覚シ
ステムに移行し、素子リードごとに挿入するためのタイ
ト・サーボ争ループが実行される。
When the MARK system assembles the component kit, including component shortage information, and sends it back to the work control center, the work control center sends all the data necessary for assembling a specific circuit board to the automatic assembly department, which is the subject of this invention. It becomes ready to send. In the automated assembly section, an insertion sequencer program executed by the work station controller sends the physical characteristics of the part, the pick-up location, and insertion information of the part to the robot controller, based on which the robot inserts the part from the kit. Start acquisition. The robot control device monitors four sensors installed on the end effector,
Indicates the presence or absence of a part and allows the robot to automatically adapt to part size variance. The part acquisition process is performed exclusively by the robot controller, and the work part controller and the vision system controller can perform their own control and monitoring functions. Upon component acquisition, the insertion sequencer program communicates with the XY table and vision control program for the system to accurately locate the center of the hole in the printed circuit board into which the device lead is inserted. Because the circuit board holes are located for each component, the positions of the holes and device leads can be updated in real time even if the circuit board should become misaligned during the insertion process. During the hole positioning process, a camera is placed below the circuit board and backlit from above the circuit board. The target position given by the robot command from the work center is corrected using an offset. The robot controller sends this update data to control the robot so that the insertion cycle can continue smoothly. At this point, control passes to the robot and vision system, which executes a tight servo competition loop to insert each element lead.

素子のリードは一度に1本づつ挿入されるようにそれぞ
れ異なる長さにカットする。長さの違いに基づいて、視
覚システムは独自の態様で各リード及びその位置を識別
する。回路板取付は具(パレット)に設けたロード・セ
ルをロボット制御装置がモニターして、リードが回路板
と接触するとこれを指示する。
The device leads are cut to different lengths so that they can be inserted one at a time. Based on the difference in length, the vision system uniquely identifies each lead and its location. When installing a circuit board, a robot controller monitors a load cell mounted on a pallet and indicates when a lead comes into contact with the circuit board.

ロボットはリードやわさセンサーからのフィードバック
及び視覚データにより不正確な部品情報と、グリッパ−
・フィンガー及びリード挿入孔に対するリードの不整合
を補正しようとする。各挿入サイクルが終了するごとに
ロボット制御装置は前記補正技術の利用を反映する情報
を統計のため作業部制御コンピュータに転送する。この
統計データが履歴データとして作業制御センターに転送
される。
The robot uses feedback from the lead softness sensor and visual data to detect inaccurate part information and gripper
- Attempts to correct misalignment of the lead with respect to the finger and lead insertion hole. At the end of each insertion cycle, the robot controller transfers information reflecting the use of the correction technique to the workstation control computer for statistics. This statistical data is transferred to the work control center as historical data.

以下余白 素子を正しく挿入したことをロボットが確認すると、挿
入シーケンサ−〇ルーチンが作業部制御コンピュータと
協働してリードのカット及びクリンチを開始させる。カ
ット及びクリンチの間、ロボット制御装置は挿入プロセ
ス中に得られた統計情報を、作業部制御コンピュータは
次は素子取得情報セットをそれぞれロボット制御コンピ
ュータへ送信する。
After the robot confirms that the margin element has been correctly inserted, the insertion sequencer routine works with the work station control computer to begin cutting and clinching the lead. During cutting and clinching, the robot controller sends statistical information obtained during the insertion process, and the workstation control computer in turn sends a set of element acquisition information to the robot control computer.

カット及びクリンチが終了すると、次の素子の挿入サイ
クルが開始され、以下同様に繰返され、最終的にすべて
の素子が処理される。
Once the cutting and clinching is complete, the next element insertion cycle begins, and so on, until all elements have been processed.

作業部コンピュータのソフトウェアも、ロボット制御装
置及び視覚制御装置のソフトウェアも何個のまたはいか
なるタイプの回路板の製造にも順応工きるように作成さ
れている。プリント回路板の自動組立てを開始するのに
必要なものは素子キット、ロボットに挿着するパレット
に取付けられた回路板、及び作業制御センターからのデ
ータ・ファイルだけである。従って1個だけの回路板の
作業命令も可能であり、生産プロセスに高優先権作業を
導入することができる。
Both the workstation computer software and the robot and vision control software are designed to be adaptable to the production of any number or type of circuit board. All that is needed to begin automated assembly of printed circuit boards is a component kit, a circuit board mounted on a pallet that is inserted into a robot, and a data file from a work control center. Therefore, work orders for only one circuit board are possible, and high priority work can be introduced into the production process.

作業部コンピュータ・ソフトウェアの作成に際してはH
PA 800オペレーテイング・システムのいくつかの
機能を利用する。いくつかのプログラム間を制御が移行
するに従って状態、命令、及びシステム定数に関する需
要も移行する。上位コンピュータはメモリー・ベースで
あるから、ファイルを介してプロセス間に通信が行なわ
れることはあり得ない、即ち、プロセス間通信は3通り
の態様で行なわれる。プログラム間を移行する状態ビッ
ト、誤り標識及び定数には”システム共通”と呼ばれる
共用メモリ一部分が利用される0個々のプログラムには
オフセット・マツプが含まれ、共用メモリ一部分のレイ
アウトを知らなくてもソフトウェアは論理名によって変
数を問い合わせることができる。同様に、特定の回路板
スタイルを構成するのに必要なすべてのデータを記憶す
るのにEN轟と呼ばれる汎用メモリ一部分が利用される
。従って、回路板構成プロセスの開始と同時にデータの
ダウンロードが開始され、挿入シーケンサ−Φプログラ
ムはメモリー呼出し時間を必要とするだけで容易にこの
情報を問い合わせることができる。
H when creating work department computer software
It takes advantage of several features of the PA 800 operating system. As control is transferred between several programs, so are the demands on state, instructions, and system constants. Since the host computer is memory-based, there can be no communication between processes via files; inter-process communication occurs in three ways. Status bits, error indicators, and constants that transition between programs use a portion of shared memory called "system common." Each program contains an offset map, without knowing the layout of that portion of shared memory. Software can query variables by logical name. Similarly, a section of general purpose memory called EN is utilized to store all data necessary to configure a particular circuit board style. Thus, the data download begins upon the beginning of the circuit board construction process, and the insertion sequencer-Φ program can easily interrogate this information, requiring only memory recall time.

プロセス間通信にはオペレーティング・システムも利用
され、局内のプログラム間通信にはC1ass Ilo
と呼ばれる機能が利用される。節点間通性にはHewl
ett Packardのプログラム間通信ソフトウェ
ア・モジュールが利用される。 C1ass Iloは
複数のプログラムが非同期的に通信することを可能にす
る。例えば、1つのプログラムが他のプログラムに対す
るメツセージを書込みたい場合、メツセージを待機させ
、次いで処理するという形で確実に行うことができる。
The operating system is also used for inter-process communication, and C1ass Ilo is used for intra-station program communication.
A function called is used. Hewl for internodal commensurability
ett Packard's interprogram communications software module is utilized. C1ass Ilo allows multiple programs to communicate asynchronously. For example, if one program wants to write a message to another program, it can ensure that the message is queued and then processed.

受信側プログラムがこの情報を欲しければ受信すること
ができる。
If the receiving program wants this information, it can receive it.

状態コードは待機中のメツセージが存在するかどうかを
反映するから、(読取る)受信側プログラムが空しく 
IOを待つことはない。
The status code reflects whether there is a message waiting, so the receiving program (reading)
No waiting for IO.

Hewlett Packardのプログラム間通信パ
ッケージも同様であるがコンピュータ拳ネットワークを
挟んで作用する点が異なる0作業部制御装置にも作業セ
ンター制御装置にも1対の専用プログラムが存在する。
Hewlett Packard's program-to-program communication package is similar, but there is a pair of dedicated programs for both the zero work unit control device and the work center control device, which differ in that they operate across a computer network.

作業部制御装置側のマスター・プログラムは作業センタ
ー制御装置のスレーブ・プログラムに、またはこれとは
逆の方向にメツセージを送る。作業制御センターからの
メツセージは回路板構成プロセス中の論理的に好都合な
時点において作業部制御装置によって処理することがで
きる、これにより総通信時間を減らす”メールボックス
管ポーリング技術”またはファイル通信の必要はなくな
る。
The master program at the work station controller sends messages to the slave program at the work center controller, and vice versa. Messages from the work control center can be processed by the work station controller at logically convenient points during the circuit board configuration process, thereby reducing the total communication time or the need for "mailbox tube polling" or file communication. will disappear.

ソフトウェアは広範囲の誤り回復技術をも利用する。こ
の技術は無人環境において実行されるように構成された
ものであり、最少限のサイクル時間で最大限の挿入回数
を達成するのがその目的である。この技術を利用するこ
とにより、多数の変数を収納できるシステムを構成し、
使用して好ましい成果が得られた。校正技術を採用する
ことにより、システムの各種機械素子の機械的すれと、
回路板のゆがみ及び不整合を自動的に補正することがで
きる。また、視覚によるリード挿入法はリード形成プロ
セスだけでなく素子キット構成プロセスにおいても広い
許容限界が可能になる。更にまた、これらの素子にリー
ドによる弁別方式を採用することにより、ロボットが取
得する素子をリード先端位置に対する最少限の制御で使
用することができる。この弁別方式はロボットがロボッ
トに対するリード先端のXY及びZの位置を計算し、不
正確または誤った形状のリードを補償することができる
。この方法を利用することにより、リードと孔の直径差
が僅か0.005インチでも問題なく作業を行なうこと
ができた。
The software also utilizes a wide range of error recovery techniques. This technique is designed to be performed in an unattended environment and the objective is to achieve the maximum number of insertions in the minimum cycle time. By using this technology, we can construct a system that can store a large number of variables.
It has been used with favorable results. By employing calibration technology, the mechanical slippage of the various mechanical elements of the system,
Circuit board distortions and misalignments can be automatically corrected. Additionally, the visual lead insertion method allows for wide tolerances not only in the lead formation process but also in the device kit construction process. Furthermore, by adopting a lead-based discrimination method for these elements, the elements acquired by the robot can be used with minimal control over the lead tip position. This discrimination method allows the robot to calculate the XY and Z position of the lead tip relative to the robot and compensate for inaccurate or misshaped leads. By using this method, the work could be carried out without any problem even if the difference in diameter between the lead and the hole was only 0.005 inch.

実際の作業では本発明の自動組立て部及び組立てプロセ
ス、を自動工場においてモジュール方式で利用すること
によって回路板を組立てる。例えば図面に沿って詳述す
るシステムは主として抵抗器のような半径方向素子及び
トランジスタのような軸方向素子のリードのプリント回
路板に挿入するためのシステムである。特定のプリント
回路板にあっては上記素子のほかにデュアル・インライ
ン集積回路(DIP)のような素子も必要となる。自動
工場の場合、本発明のシステム及びプロセスを上述のよ
うに利用して軸方向及び半径方向素子を集積回路板に挿
入することができる。この場合、種々の素子を挿入する
個々の作業部を整合させ、制御すると共に、個々の組立
て部に指定の作業を遂行するのに必要な素子を確保させ
るなどの雑用操作を行わねばならないことはいうまでも
ない、このような整合作用はすべて作業センター制御装
置によって行なわれる。なお、作業センター制御装置に
ついては、本発明の自動組立て部に関連していかに機能
するかを説明するにとどめる。
In actual operation, circuit boards are assembled by using the automated assembly unit and assembly process of the present invention in a modular manner in an automated factory. For example, the system detailed in the drawings is primarily a system for inserting leads of radial elements, such as resistors, and axial elements, such as transistors, into printed circuit boards. In addition to the above components, certain printed circuit boards may require other components such as dual in-line integrated circuits (DIPs). In an automated factory, the system and process of the present invention can be utilized as described above to insert axial and radial elements into integrated circuit boards. In this case, it is necessary to perform chores such as aligning and controlling the individual working sections that insert the various elements, as well as ensuring that the individual assembly sections have the necessary elements to accomplish the specified task. Of course, all such alignment operations are performed by the work center controller. Regarding the work center control device, only how it functions in relation to the automatic assembly section of the present invention will be explained.

自動組立て部に利用されるハードウェアを第1図に略示
した。ロボットは公知のロボットであり、ベース部材3
2で支持された典型的なロボットアーム3oを含む。ロ
ボットアーム30には組立て素子を把持するのに適した
グリッパ−機構34が支持されている。ロボットアーム
を制御するのは公知のデジタル・プログラム・ロボット
制御コンピュータ38である。
The hardware utilized in the automatic assembly section is schematically illustrated in FIG. The robot is a known robot, and the base member 3
It includes a typical robot arm 3o supported by 2. Supported on the robot arm 30 is a gripper mechanism 34 suitable for gripping assembly elements. Controlling the robot arm is a known digitally programmed robot control computer 38.

プリント回路板形成のため自動組立て部で組立てられる
素子は単数または複数の素子ホルダーまたはラック38
で指示される。リードをトリミングし、湾曲させて所定
の順序でラックに配置されている素子が素子キットを構
成する。この支持ラックまたはトレイの構成は任意であ
るが、適当な支持ラックの詳細な構成を以下に説明する
Components to be assembled in an automatic assembly section to form a printed circuit board are placed in one or more component holders or racks 38.
will be instructed. The devices whose leads are trimmed and curved and placed in a rack in a predetermined order constitute a device kit. Although the configuration of this support rack or tray is arbitrary, detailed configurations of suitable support racks are described below.

ロボットのベース部材32は素子が挿入される回路板を
位置ぎめして適当な手段によって固定するための開口部
40を含む、プロセス・フローチャート及びソフトウェ
アにおいては、回路板支持手段をパレットと呼称する。
The base member 32 of the robot includes an opening 40 for locating and securing by suitable means the circuit boards into which the components are inserted.In the process flow charts and software, the circuit board support means are referred to as pallets.

典型的な回路板を参照番号42で部分的に図示した。A typical circuit board is partially illustrated at reference numeral 42.

ベース部材32の上方に第1TVカメラ44を配置し、
これにより、後述するように素子の個々のリードを弁別
し、位置検知する。ベース部材32の下方にXYテーブ
ル機構4Bを配置する、 XYテーブル46上に上向き
に監視する第2TVカメラ48と、リード・カッター/
クリンパ−機構50を載置する。視覚制御コンピュータ
52がビデオ情報を処理すると共にTVカメラ44.4
8に対する制御信号を提供する0作業センター制御装置
コンピュータ3BからXYテーブルに制御信号が供給さ
れ、システム全体が整合して作業センター制御コンピュ
ータ56から必要な情報を提供する。
A first TV camera 44 is arranged above the base member 32,
This allows the individual leads of the element to be distinguished and their positions to be detected, as will be described later. An XY table mechanism 4B is arranged below the base member 32, a second TV camera 48 for monitoring upward is placed on the XY table 46, and a lead cutter/
Place the crimper mechanism 50. A visual control computer 52 processes video information and a TV camera 44.4.
Control signals are provided to the XY table from work center controller computer 3B, which provides control signals for work center control computer 56, and the entire system is coordinated to provide the necessary information from work center control computer 56.

システム・ソフトウェアのモジュラ階層構造を第1A図
に示した。第1A図において各ブロックは個々のプログ
ラム・モジュールを表わす、モジュラ構造であるから、
ソフトウェアとハードウェアとのインターフェース条件
を満たす限りはどのソフトウェア・モジュールでも容易
に変更することができる。複数コンピュータを利用する
システムではモジュラ構造を採用することにより、ソフ
トウェアをインターフェース条件の制約下に1つのコン
ピュータから他のコンピュータへ移動させることができ
る。コンピュータが”ブラック・ボックス”ベースで相
互にかつハードウェア素子と通信することを可能にする
インターフェース、または通信ソフトウェア・モジュー
ルも含まれる。
The modular hierarchical structure of the system software is shown in Figure 1A. Since the structure in FIG. 1A is modular, with each block representing an individual program module,
Any software module can be easily modified as long as the software and hardware interface requirements are met. In systems utilizing multiple computers, a modular structure allows software to be moved from one computer to another subject to interface requirements. Also included are interfaces, or communication software modules, that allow computers to communicate with each other and with hardware elements on a "black box" basis.

上述のように1本発明の自動組立て部は自動工場で使用
されるものである。自動工場という環境及び実際に構成
された本発明のシステムでは、すでに述べた通り、IB
M 4341コンピユータにより技術データ・ライブラ
リーが提供される。このライブラリーは組立てられる個
々の回路板について、寸法、部品識別番号、” ドル・
コード”などのよう−な具体的な部品特性を提供する。
As mentioned above, one automatic assembly section of the present invention is used in an automatic factory. As already mentioned, in the environment of an automated factory and in the actually configured system of the present invention, the IB
A technical data library is provided by the M4341 computer. This library contains dimensions, part identification numbers, "dollar
Provides specific component characteristics such as "code".

さらに具体的に説明すると、このライブラリーはほかに
(a)組立てるべき回路板の標準素子リスト、(b)各
素子の電気的試験情報のファイル、(C)材料の技術的
明細、(d)回路板の穿孔テープ、及び(e)デジタル
形式のコンピュータ・ビジョン設計図をも含む、このラ
イブラリーからのデータを利用して、挿入すべき各素子
のX−Y位置を確認し、所期の素子挿入シーケンスを選
択し、カット及びクリンチのための進入及び方向性を定
め、自動挿入の不可能な素子を表わす標識を設定する。
More specifically, this library also includes (a) a list of standard elements for the circuit board to be assembled, (b) a file of electrical test information for each element, (C) technical details of the materials, and (d) Data from this library, which also includes circuit board perforation tape and (e) digital computer vision blueprints, is used to confirm the X-Y position of each element to be inserted and to ensure the desired location. Select an element insertion sequence, define approaches and directions for cuts and clinches, and set indicators to indicate elements that cannot be automatically inserted.

”Materials^cquisition  及び
Robotic Kitting(MARK)モジュー
ル”にキット情報が送信される。(このシステムは米国
特許出願第号に開示されている) 、 MARKモジュ
ールは素子を取得し、リードをトリミングして湾曲させ
、素子を標準キットの形で配列する。(この素子キット
については後述する。)作業制御センター57を介して
自動組立て部に素子不足データを送ることにより、不足
している素子を挿入しようとする動作を未然に防止する
と共に1組立てるべき回路板に関する重要データの統計
的ファイルを維持する。
Kit information is sent to the "Materials^quisition and Robotic Kitting (MARK) module." (This system is disclosed in U.S. Patent Application No. 1,999,829.) The MARK module acquires the devices, trims and bends the leads, and arranges the devices in a standard kit. (This element kit will be described later.) By sending element shortage data to the automatic assembly section via the work control center 57, it is possible to prevent the operation of attempting to insert a missing element, and also to prevent the circuit to be assembled. Maintain statistical files of important data about the board.

作業制御センターとのソフトウェア通信パッケージは論
理的には自動組立て部から作業制御センターへのデータ
送信プログラムと、作業制御センターからのデータ受信
プログラムに分けることができ、これらのプログラム・
モジュールをそれぞれ参照番号35及び33で図示した
The software communication package with the work control center can be logically divided into a data transmission program from the automatic assembly section to the work control center and a data reception program from the work control center.
The modules are illustrated with reference numbers 35 and 33, respectively.

作業制御センターとその他のデータ収集及び処理機構と
の相互作用は主要シーケンス・プログラム・モジュール
31によって整合させられる0例えば、主要シーケンサ
−・プログラム31はインターフェース35及び33を
利用して作業センター制御装置57との通信を開始させ
かつ制御することにより作業制御センター57とのデー
タ送受信を行う、また、回路板パレット及び素子キット
はこれに取付けであるバー・コードによって識別される
。回路板組立ての開始に当たって、これらのコードはオ
ペレータが手に持ったワンドによって読取られる。適正
な回路板及び素子キットが得られることを確認するため
ワンドが読取ったコードを主要シーケンサ−・プログラ
ム31が読取ってチェックする。システムの”ウェーク
・アップ”及び”シャットダウン”起動もこのプログラ
ムによって行われる。
Interaction between the work control center and other data collection and processing facilities is coordinated by the main sequencer program module 31. For example, the main sequencer program 31 utilizes interfaces 35 and 33 to communicate with the work center controller 57. The circuit board pallets and component kits are identified by bar codes attached thereto. At the beginning of circuit board assembly, these codes are read by a wand held in the operator's hand. The codes read by the wand are read and checked by the main sequencer program 31 to ensure that the correct circuit board and component kit are obtained. System "wake-up" and "shutdown" initiations are also performed by this program.

回路組立てプロセス全体の整合は挿入シーケンス・モジ
ュール38によって行われる。このプログラムはロボッ
ト・システム、視覚システム、X−Yテーブル及びリー
ド・カッター/クリンチャ−機構とのすべての通信を扱
う。さらにまた、このプログラムは孔の6立て作業を扱
い、ロボットからの誤りメツセージを受信してオペレー
タが回路板組立てプロセスに介入することを可能にする
Coordination of the entire circuit assembly process is performed by insertion sequence module 38. This program handles all communications with the robot system, vision system, X-Y table, and lead cutter/clincher mechanism. Additionally, the program handles hole-up operations and receives error messages from the robot to allow the operator to intervene in the circuit board assembly process.

回路板組立てプロセスのデータはデータeベース・マス
ター・モジュール41によって与えちれ、このベースの
ためのデータは作業センター制御装置57によって与え
られる。同様に、X−Yテーブル、リード・カッター/
クリンチャ−、ロボット、及び視覚システムを制御する
ための操作プログラムはX−Yテーブルモジュール45
、カッター〇モジュール43、ロボット制御装N53及
び視覚制御装置55によって提供される。
Data for the circuit board assembly process is provided by the database e-base master module 41, and data for this base is provided by the work center controller 57. Similarly, X-Y table, lead cutter/
The operating program for controlling the clincher, robot, and vision system is the X-Y table module 45.
, cutter module 43, robot controller N53, and visual controller 55.

また、システム構成成分間の通信には異なるインターフ
ェース間のデータ転送に順応するためのインターフェー
ス・プログラムが必要である。この転送は共用インター
フェース・プログラム・モジュール51によって行われ
る。
Communication between system components also requires an interface program to accommodate data transfer between different interfaces. This transfer is performed by shared interface program module 51.

第1A図においてかっこ内の文字をモジュール名の末尾
に不可する0例えば”主要シーケンス″31の後に文字
(A)を希える。これらの文字は付録Aにおいて該当の
機能を行なう実ソ 際のスフトウエアを識別するのに利用される、例えば、
付録Aにおいて主要シーケンスのためのソフトウェアを
(A)で示す。
In FIG. 1A, the letter in parentheses is not allowed at the end of the module name. For example, the letter (A) is placed after "Main Sequence" 31. These characters are used in Appendix A to identify the actual software that performs the function, e.g.
In Appendix A, the software for the main sequence is designated (A).

ハードウェアとのインターフェースには下記のセンサー
及び信号を使用する。これらの信号はシステムの各種構
成成分と共にメーカーから提供されるものとは別である
0例えば、ロボット制御装置38及び視覚制御装置52
にはメーカーが開発したロボット及び視覚システムとの
インターフェースが設けられているセンサー欄    
センサー出力とインターフェースするコンピユー タ (A)連携のグリッパ−ロボット制御装置3B・フィン
ガーの最大移 動量を検知するため各 グリッパ−・フィンガ ーに1個づつ合計4個 のりミツト・スイッチ (B)把持力を検知する ロボット制御装置3Bため各
グリッパ−・フ ィンガ一対に1対づつ 合計2対のひずみ計 (C)7個の緊急停止ス ロボット制御装置38及びイ
ッチ        作業部制御装置56(D)停止ス
イッチ   作業部制御装置58(E)回路板パレット
に ロボット制御装置38設けた4個のロード・ セル (F)カッターに設けた 作業部制御装置5Bリミツト
・スイッチ (G)回路板パレットの 作業部制御装置56存在を感
知する2個の リミット・スイッチ (H)素子キットの存在 作業部制御装置56を感知す
る2個のリミ ット・スイッチ (1)センサーに設けた 作業部制御装置5B及び口駆
動モータ      ポット制御装置36オペレータと
自動組立て部の間のインターフェースは作業部表示装置
56、ロボットφシステム表示装置63、視覚システム
表示装置65及び停止ボタン争パネル67によって構成
される。
The following sensors and signals are used to interface with the hardware. These signals are separate from those provided by the manufacturer with the various components of the system, such as robot controller 38 and visual controller 52.
A sensor field with interfaces to robots and vision systems developed by the manufacturer.
A computer (A) that interfaces with the sensor output connects the gripper-robot control device 3B.To detect the maximum movement of the fingers, a total of 4 glue switches (one for each gripper finger) (B) detects the gripping force. A total of 2 pairs of strain gauges (C) for the robot control device 3B, one pair for each pair of gripper fingers (C) 7 emergency stop switches Robot control device 38 and switch Work part control device 56 (D) stop switch Work part control Device 58 (E) Four load cells installed on the robot control device 38 on the circuit board pallet (F) Work section control device 5B limit switch installed on the cutter (G) The presence of the work section control device 56 on the circuit board pallet Presence of two limit switch (H) element kits that sense the two limit switches (1) that sense the work part control device 56. Work part control device 5B and mouth drive motor pot control device 36 operator. The interface between the machine and the automatic assembly section is composed of a work section display device 56, a robot φ system display device 63, a visual system display device 65, and a stop button display panel 67.

組立て素子はすでに述べたように素子う・ンク38で支
持される。素子ラック38は特定素子を支持するように
それぞれが特別に構成した支持装置を含む複数のレール
を具備する。支持レールの各部分を第2〜6図に詳細に
図示した。レールが互いにほぼ平行に並置されるように
(図示しない)適当なフレームを利用して複数のレール
を支持する。フレームは(例えばピンのような)適当な
割出し機構をも含み、これにより自動組立て部を含む機
械的装置の残り部分に対してフレームをこれに取付けた
レール及びレールで支持された素子と共に第1図に示す
ように一定場所に位置ぎめすることができる。
The assembled elements are supported by element links 38 as previously described. Device rack 38 includes a plurality of rails, each including a support device specially configured to support a particular device. Each part of the support rail is illustrated in detail in FIGS. 2-6. A suitable frame (not shown) is utilized to support the plurality of rails so that the rails are juxtaposed substantially parallel to each other. The frame also includes a suitable indexing mechanism (such as a pin) which allows the frame to be indexed with respect to the rest of the mechanical device, including the automatic assembly, along with the rails attached thereto and the elements supported by the rails. It can be positioned at a fixed location as shown in Figure 1.

支持ラック38は適当な支持フレームに取付けた複数の
、その典型的な例を第2.3.4図及び5図に参照番号
3日で示すような支持レールを含む。各レールは矩形断
面を有し、縁単を面取りされた上部80を含むと共に、
典型的な列を第2.3.4及び5図に参照番号62で示
すような複数の横断溝を含む。必要に応じ、支持レール
58を補強するため肉薄下部71を設ける。
Support rack 38 includes a plurality of support rails, a typical example of which is shown at reference numeral 3 in FIGS. 2.3.4 and 5, mounted on a suitable support frame. Each rail has a rectangular cross-section and includes a beveled top portion 80;
A typical row includes a plurality of transverse grooves as shown at 62 in FIGS. 2.3.4 and 5. If necessary, a thin lower portion 71 is provided to reinforce the support rail 58.

それぞれを支持すべき素子の種類に合わせて形成した複
数の素子ホルダーをレール部材60のそれぞれに取付け
る。具体的には各素子ホルダーは第6図に示すような上
部73と、下方に突出する2つの弾性アーム部材60を
含む。アーム部材60の底部付近に内方に突出する■字
形部分62を形成する。弾性アーム部材62間に前記内
方突出部材62に対して横断方向の第2の下方に突出す
るV字形部分64を配置する。使用に際しては弾性アー
ム部材60を外方へ広げてレール部材58の矩形部分6
0上を摺動させることにより下方に突出する三角形部材
64を溝62の1つの嵌入させると共に、弾性部材60
の内方突出部分62を矩形部分60の湾曲縁下側に沿っ
た位置を占めて素子支持構造73をレール58に対して
所定位置に固定する。どのレールにも任意の個数の素子
ホルダー73を配置することができる。各レールは公知
のファスナー、例えばボルト及びナツトを利用してレー
ルを支持構造に固定す・るための孔66を含む。
A plurality of element holders, each formed according to the type of element to be supported, are attached to each of the rail members 60. Specifically, each element holder includes an upper portion 73 as shown in FIG. 6, and two elastic arm members 60 projecting downward. An inwardly projecting ■-shaped portion 62 is formed near the bottom of the arm member 60. A second downwardly projecting V-shaped portion 64 transverse to the inwardly projecting member 62 is disposed between the resilient arm members 62 . When in use, the elastic arm member 60 is expanded outward to form the rectangular portion 6 of the rail member 58.
0, the triangular member 64 protruding downward is fitted into one of the grooves 62, and the elastic member 60
occupies a position along the lower side of the curved edge of the rectangular portion 60 to fix the element support structure 73 in a predetermined position with respect to the rail 58 . Any number of element holders 73 can be placed on any rail. Each rail includes holes 66 for securing the rail to a support structure using known fasteners, such as bolts and nuts.

素子ホルダー58の上部は第2図に示すように素子のリ
ードを挿入するためのスロット68をその頂面に具備す
るように構成すればよい。前記孔を参照番号70で示す
ように円形に形成してもよい。第3図に示す実施態様で
は各素子ホルダーが例えばシリコンラバーのような弾性
材から成る中央部分72を含むことができる。この実施
態様では素子のリードを弾性材に挿入することでリード
を固定することができる。素子ホルダーの他の実施態様
を第4図に示したが、この実施態様では各素子ホルダー
が上方に突出する2つの外縁部分72.74を含み、各
外縁部分が切込みを含む。これらは典型的な抵抗器76
のような軸方向素子のためのホルダーとして有用である
The upper part of the element holder 58 may be configured to have a slot 68 on its top surface for inserting the leads of the element, as shown in FIG. The holes may be circularly shaped as indicated by reference numeral 70. In the embodiment shown in FIG. 3, each element holder may include a central portion 72 of resilient material, such as silicone rubber. In this embodiment, the leads of the element can be fixed by inserting them into the elastic material. Another embodiment of the device holder is shown in FIG. 4, in which each device holder includes two upwardly projecting outer edge portions 72, 74, each outer edge portion including a notch. These are typical resistor 76
It is useful as a holder for axial elements such as.

第7図は1対の典型的なグリップ・フィンガー78.8
0が典型的な素子82を把持する態様を示す。素子のリ
ード84.86は個別に識別しかつ個別に回路板に挿入
できるようにそれぞれ異なる長さにカットする。フィン
ガー78.80の外縁に沿って2つのオプチカルファイ
バー光源88.90を設ける。これは後述するようにロ
ポントの校正を助けるために利用される。フィンガーの
内縁にはフィンガーから素子を押出してそのリードを回
路板へ挿入するための1対のプッシャー92.94を設
ける。トランジスタのような”カン”形素子を取扱うに
は2対の直交方向のフィンガーを使用する。
FIG. 7 shows a pair of typical grip fingers 78.8
0 shows the manner in which a typical element 82 is gripped. The component leads 84,86 are cut to different lengths so that they can be individually identified and individually inserted into the circuit board. Two optical fiber light sources 88.90 are provided along the outer edges of the fingers 78.80. This is used to aid in the calibration of the Roponto, as described below. The inner edges of the fingers are provided with a pair of pushers 92, 94 for pushing the components out of the fingers and inserting their leads into the circuit board. Two pairs of orthogonal fingers are used to handle "can" shaped devices such as transistors.

場合に応じて適当な素子グリッパ−を設計することは当
業者にとって容易である。
It is easy for a person skilled in the art to design a suitable element gripper as the case may be.

第8図は視覚システムに対するグリッパー・フィンガー
の位置を校正するために第7図のオプチカルファイバー
88.80を使用する場合を示す図である。機械的装置
の残り部分に対する視覚システムの位置も後述するよう
に校正できるから、ロボットアーム、グリッパ−1支持
構造及び視覚システムを機械的に校正することができる
。具体的には、第1図に示すように、ロボットのベース
構造32の開口部40から、素子を挿入すべき回路板を
取外してから、第8図に示すような3つの任意位置にグ
リッパ−34のフィンガー78.80を順次位置ぎめす
るようにロボットアームを位置ぎめする。次いで81図
に示すXYテーブル46を移動させることによりTV左
カメラ8をほぼグリッパ−・フィンガー34の下に位置
ぎめする。ここでオプチカルファイバー88.80を介
して発光させ、オプチカルファイバーからの光の像をT
Vカメラ4日によって形成し、これを利用してTV左カ
メラ8に対するオプチカルファイバー光源88. QQ
及びフィンガー78.80の位置に関する係数を計算す
る。校正位置の少なくとも1つにおいて、フィンガー7
8.80を180°回転させることにより、グリッパ−
の回転軸を計算できるようにする。ロボット構造のベー
ス32はほかに3個の校正孔27.28.28を含み、
この校正孔を利用してTV左カメラ8とロボット・ベー
ス32の位置関係を求める。
FIG. 8 illustrates the use of the optical fiber 88,80 of FIG. 7 to calibrate the position of the gripper fingers relative to the vision system. The robot arm, gripper-1 support structure and vision system can be mechanically calibrated since the position of the vision system relative to the rest of the mechanical equipment can also be calibrated as described below. Specifically, as shown in FIG. 1, the circuit board into which the device is to be inserted is removed from the opening 40 of the robot base structure 32, and then the gripper is inserted into three arbitrary positions as shown in FIG. The robot arm is positioned to sequentially position the 34 fingers 78,80. Next, by moving the XY table 46 shown in FIG. 81, the TV left camera 8 is positioned approximately below the gripper finger 34. Here, light is emitted through the optical fiber 88.80, and the image of the light from the optical fiber is T
V camera 4, and using this, an optical fiber light source 88 for the TV left camera 8 is formed. QQ
and calculate the coefficients for the position of fingers 78,80. In at least one of the calibration positions, the finger 7
8. By rotating the 80 by 180°, the gripper
Be able to calculate the rotation axis of The base 32 of the robot structure also includes three calibration holes 27, 28, 28;
Using this calibration hole, the positional relationship between the TV left camera 8 and the robot base 32 is determined.

ソフトウェア及び自動組立て部操作プロセスの作用を第
9〜19図に示した。
The operation of the software and automated assembly operation process is illustrated in Figures 9-19.

説明の便宜−1−1図中自動組立て部が完全に用される
各種コンピュータの必要とするソフトウェアはオペレー
ティング・メモリーに記憶されておらず、システムの各
種機械的部分、例えばロボットアーム34、グリッパ−
34、X−Yテーブル46などは未知の位置を占めてい
(・i る。システムを作動させる第1段世は”システム・ウェ
ークアップ”プロセスである。このプロセスの作用を第
8図に示した。
For convenience of explanation - 1-1 In the figure, the software required by the various computers in which the automated assembly is fully utilized is not stored in the operating memory, but rather is stored in the various mechanical parts of the system, such as the robot arm 34, the gripper, etc.
34, X-Y table 46, etc. occupy unknown positions. The first step in activating the system is the "system wake-up" process. The operation of this process is shown in FIG.

システム・ウェークアップの目的はシステム全体に給電
し、各機械的装置を既知位置に位置ぎめし、作業センタ
ー57との通信関係を確立することにある。上述したよ
うに、自動組立て郡全体がパワーアップダウンされると
、ロボット制御装置3B、視覚制御装置52、及び作業
部制御装置56のメモリーが消去される。従って操作プ
ログラム(ソフトウェア)を適当なメモリーに記憶させ
ておかねばならない。操作プログラムはカセットテープ
からロボット及び視覚制御装置3B、52に供給される
。作業部制御装置56は(作業部制御センターの一部で
ある) HP−/E 1000コンピユータに記憶され
ていて作業部制御装置56にダウンロードされるファイ
ルによって起動させられる。
The purpose of system wake-up is to power the entire system, position each mechanical device to a known position, and establish communications with the work center 57. As described above, when the entire automatic assembly group is powered up or down, the memories of the robot control device 3B, visual control device 52, and work unit control device 56 are erased. Therefore, the operating program (software) must be stored in a suitable memory. The operating program is supplied to the robot and visual control devices 3B, 52 from the cassette tape. The work station controller 56 is activated by files stored on the HP-/E 1000 computer (which is part of the work station control center) and downloaded to the work station controller 56.

起動後、操作ソフトウェア及び応用ソフトウェアが各シ
ステムのメモリーに現われる。
After startup, operating software and application software appear in each system's memory.

この時点で作業部制御コンピュータの応用ソフトウェア
が作動状態となって自動組立て部を既知位置に位置ぎめ
し、ロボット及び視覚システムにメツセージを送信して
通信線をテストする。さらに、X−Yテーブル46を”
ホーム”させてその機械的、電気的動作をテストし、カ
ッター50を降下開口状態にする。
At this point, the work station control computer application software is activated to position the automated assembly to a known position and send messages to the robot and vision system to test the communication lines. Furthermore, the X-Y table 46
5. Home" to test its mechanical and electrical operation and place the cutter 50 in the lowered open position.

以上をもっと具体的に説明すると、ウェークアップ・プ
ロセスの第1段階は基本ロボット、視覚システム及びこ
れらと連携のコンピュータをアワーアップすることであ
る。この機能を第9図フローチャートに参照番号100
で示した。実施例のシステムはシステムの各装置への給
電を検知して各種コンピュータに対し必要な操作プログ
ラムをロードするよう指示する信号を提供する回路を含
む。即ち、視覚システム及びロボットの制御コンピユー
タ52.36のための操作プログラムがロボット◆シス
テム及び視覚システム自体の近傍に配置した公知のカセ
ット・テープに記憶される。ロボット・システム及び視
覚システムに1次電力が供給されると自動的にロボット
及び視覚制御コンピュータが可能化され、カセットφテ
ープが始動して必要なプログラムを連携のコンピュータ
にロードする。この機能は第8図の参照番号102に対
応する。
More specifically, the first step in the wake-up process is to wake up the basic robot, vision system, and associated computer. This function is shown in the flowchart in Figure 9 with reference number 100.
It was shown in The example system includes circuitry that senses the power supply to each device in the system and provides signals instructing the various computers to load the necessary operating programs. That is, the operating programs for the vision system and the robot's control computer 52.36 are stored on conventional cassette tapes located near the robot system and the vision system itself. When primary power is supplied to the robot and vision systems, the robot and vision control computers are automatically enabled and the cassette φ tape is started to load the necessary programs into the associated computers. This function corresponds to reference numeral 102 in FIG.

システムを確実に作動させるためにはプログラムのロー
ド動作102が正しく完了したかどうかを確認するため
この動作をモニターしなければならない。この動作10
4は連携のコンピュータによって行なわれる。ロード動
作が正しく行われないと、メツセージが形成されてオペ
レータ・コンツルにこのことが表示される。この動作は
図中の参照番号106に対応する。これらのメツセージ
にはオペレータにロード動作の再開を指示したり、コン
ピュータまたはカセット・レコーダが故障のためシステ
ム修理が必要であることを指示したりする簡単なメツセ
ージも含まれる。オペレータが介入せずに操作プログラ
ムのローディングが正しく行なわれなかった場合、結果
的には作業部の動作が停止する。この段階を図中、i照
番号110で示した。
To ensure reliable system operation, the program load operation 102 must be monitored to ensure that it completes correctly. This action 10
4 is performed by a cooperating computer. If the load operation is not performed correctly, a message is generated to indicate this on the operator console. This operation corresponds to reference numeral 106 in the figure. These messages may include simple messages instructing the operator to resume the loading operation or indicating that the computer or cassette recorder has malfunctioned and requires system repair. If the operating program is not loaded correctly without operator intervention, the operation of the working unit will eventually stop. This stage is indicated by reference number 110 in the figure.

ロード動作が正しく行なわれると、システム−ウェーク
アップ操作の次の段階として、ロボットを駆動する基本
モータに給電される。その結果、モータはロボットアー
ム3o、グリッパ−34及び連携のハードウェアを駆動
する。この操作はオペレータが該当の給電スイッチをオ
ンにするだけの操作であり、図中、参照番号110に相
当する。
If the load operation is successful, the next step in the system-wake-up operation is to power the basic motors that drive the robot. As a result, the motor drives the robot arm 3o, gripper 34 and associated hardware. This operation is simply an operation by the operator to turn on the corresponding power supply switch, and corresponds to reference number 110 in the figure.

ロボット及びグリッパ駆動子−タに対する給電に続いて
オペレータはロボット起動スイッチまたはボタンを操作
してロボットアーム30をその動作範囲全体にわたって
移動させることによりロボットの主要ハードウェアを作
動させる。この起動を参照番号112で図示した。
Following power application to the robot and gripper drivers, the operator activates the main hardware of the robot by manipulating the robot activation switch or button to move the robot arm 30 through its range of motion. This activation is illustrated at reference numeral 112.

ロボットアーム30の動作を、ロボットアーム30がそ
の移動限界に達すると作動する各種リミットスイッチを
モニターすることによってチェックする。この動作が正
しく行なわれると、このことを指示する信号が発生する
Operation of the robot arm 30 is checked by monitoring various limit switches that are activated when the robot arm 30 reaches its limits of travel. If this operation is performed correctly, a signal will be generated to indicate this.

動作範囲内でロボットアーム30の運動に1つでも支障
があると、問題が検知されたことを指示するメツセージ
が形成されてオペレータ参コンツルに表示される。この
機能は参照番号106で示すようにメツセージ・コンツ
ルにも組込まれ、もしオペレータが参照番号110で示
すように介入しなければ、究極的には作業部停止信号が
発生する。
If there is any disturbance in the motion of the robot arm 30 within the range of motion, a message is generated and displayed on the operator console indicating that a problem has been detected. This function is also incorporated into the message controller, as indicated by reference numeral 106, and will ultimately generate a work station stop signal if the operator does not intervene, as indicated by reference numeral 110.

ロボット・システム及び視覚システムのためのプログラ
ム・ローディング及びロボットアーム争テストと並行し
て、作業部制御コンピュータ56にも作業制御センター
から適当なプログラムがロードされる。この機能を参照
番号116で図示した。ロボット制御コンピュタ36及
び視覚システム制御コンピュータ52のローディングは
ロードされるコンピュータによってモニターされ、プロ
グラムが正しくロードされたこと、またはプログラム拳
ロード拳サイクルが完了していないことを指示する信号
が発生する。この動作は図中の参照番号118に相当す
る。
In parallel with program loading and robot arm competition testing for the robot system and vision system, the work station control computer 56 is also loaded with appropriate programs from the work control center. This feature is illustrated at reference numeral 116. The loading of robot control computer 36 and vision system control computer 52 is monitored by the loaded computer and a signal is generated to indicate that the program has been loaded correctly or that the program load cycle has not been completed. This operation corresponds to reference number 118 in the figure.

ロボット制御コンピュータ36、視覚システム・コンピ
ュータ52及び作業部制御装置58が正しくロードされ
ると、すべての動作が完了したことを指示する信号が発
生する。これらの信号が参照番号120で示すようにロ
ボット及び視覚システムに対するウェークアップ機能を
起動させる。このウェークアップ機能は木質的には視覚
システム及びロボットを既知位置に位置ぎめすることか
ら成り、図中の参照番号122に相当する。同様に、リ
ード・カッター/クリンチャ−50及びX−Yテーブル
46を既知位置に位置ぎめする動作は参照番号124に
相当する。これらの動作に続いて、自動組立て部に含ま
れる基本ハードウェアのすべてが作動可能状態にあるこ
とを確認され、ハードウェアを制御する連携のコンピュ
ータが正確に把持する位置に位置ぎめされる。ウェーク
アップが完了すると、このことを指示するメツセージが
図中、参照番号126で示すように自動組立て部の正確
な校正を開始させる信号として作業部制御コンピュータ
58に送られる。視覚システム、ロボット・カッター、
またはX−Yテーブル46のウェークアップが正しく行
われない場合には、このことを指示する信号が発生する
。オペレータは2回目のウェークアップを試みるか、ま
たは各種コンピュータから自動的に得られる作業部診断
メツセージをプリント・アウトすることを要求される。
Once the robot control computer 36, vision system computer 52, and workpiece controller 58 are properly loaded, a signal is generated indicating that all operations are complete. These signals activate a wake-up function for the robot and vision system as shown at 120. This wake-up function essentially consists of positioning the vision system and the robot to a known position and corresponds to reference numeral 122 in the figure. Similarly, the act of positioning lead cutter/clincher 50 and X-Y table 46 to a known position corresponds to reference numeral 124. Following these operations, all of the basic hardware included in the automated assembly is verified to be operational and positioned for precise gripping by the associated computer that controls the hardware. Once the wake-up is complete, a message indicating this is sent to the station control computer 58 as indicated by reference numeral 126 in the figure as a signal to initiate accurate calibration of the automatic assembly. vision system, robot cutter,
Alternatively, if the wake-up of the XY table 46 is not performed correctly, a signal indicating this is generated. The operator may be required to attempt a second wake-up or print out workpiece diagnostic messages that are automatically obtained from various computers.

前者を参照番号128で、後者を参照番号130でそれ
ぞれ図示した。メツセージがプリントされると、コンツ
ルから適当なメツセージが形成され、究極的に作業部が
停止される。この段階は図中の参照番号1013 、1
10に対応する。
The former is designated by reference number 128 and the latter by reference number 130, respectively. Once the message is printed, the appropriate message is formed from the contour and the work station is ultimately stopped. This stage is designated by reference number 1013, 1 in the figure.
Corresponds to 10.

第9図に関連して上述したすべての機能が正しく完了す
ると、ウェークアップ操作第2段階としてシステムの視
認及び照明部分を校正する。光校正プロセスの目的は光
学系の分解謙たは調整に起因する回路板下方TVカメラ
48の視野内における光線の位置変動を補償することに
ある。光線が回路板下側をほとんど照明することなく回
路板の孔を通過するようにTVカメラ/光源集合体48
を位置ぎめするには上記位置を検知しなければならない
。そのためロボット構造の校正孔を利用してロボットに
対する光源及びTVカメラ48の位置を求め、回路板の
平面内に配置した(構造の恒久的な一部である)反射光
に光線を照射し、TVカメラ48に対する照明域の中心
を計算する。プロセスは作業制御装置56によって開始
され、その結果は視覚制御コンピュータ52によって記
憶される。この校正プロセスを第10図に示した。
Upon successful completion of all functions described above in connection with FIG. 9, the second stage of the wake-up operation is to calibrate the viewing and lighting portions of the system. The purpose of the optical calibration process is to compensate for variations in the position of the light beam within the field of view of the below-board TV camera 48 due to disassembly or adjustment of the optical system. TV camera/light source assembly 48 such that the light beam passes through the holes in the circuit board with little illumination of the underside of the circuit board.
To locate the above position, the above position must be detected. To do this, the calibration holes in the robot structure are used to determine the position of the light source and TV camera 48 relative to the robot, and the beam is directed to the reflected light located in the plane of the circuit board (which is a permanent part of the structure). Calculate the center of the illumination field for camera 48. The process is initiated by work controller 56 and the results are stored by visual control computer 52. This calibration process is shown in FIG.

光校正プロセスの第1段階ではX−Yテーブル46、こ
れに固定した光源及びTVカメラ48を既知位置に位置
ぎめする。正確な既知装置(初期位置)である限り、こ
の位置はx−Yテーブル46の範囲内のいかなる位置で
もよい。こ−の動作は図中、参照番号132に対応する
The first step in the optical calibration process is to position the X-Y table 46, the light source fixed thereto, and the TV camera 48 at known positions. This position can be any position within the range of the x-y table 46 as long as it is a precise known device (initial position). This operation corresponds to reference number 132 in the figure.

X−Yテーブル46を既知位置に位置ぎめした後、作業
部制御コンピュータ56はX−Yテーブル46に対し、
ベース部材32の校正孔(27,28,28)のいずれ
か1つの真下と考えられる位置まで移動するように指令
する。この指令に答えるには任意の校正孔、例えば第1
校正孔27に対応する座標を計算し、X−Yテーブル4
6を所期位置まで移動させるだけでよい。この動作は図
中の参照番号134に相当する。
After positioning the X-Y table 46 at a known position, the work section control computer 56 performs the following operations on the X-Y table 46.
A command is given to move the base member 32 to a position that is considered to be directly below any one of the calibration holes (27, 28, 28). To answer this command, any calibration hole, e.g.
Calculate the coordinates corresponding to the calibration hole 27 and create the X-Y table 4
6 to the desired position. This operation corresponds to reference numeral 134 in the figure.

以  下  余  白 X−Yテーブル46が正しく所期位置まで移動すると、
TVカメラ48が始動し、周囲光を利用して校正孔27
の通常TV画像を形成する。この情報を利用してTVカ
メラ48の視界に対する校正孔27の位置を計算する。
Below Margin When the X-Y table 46 moves to the desired position,
The TV camera 48 starts and uses ambient light to detect the calibration hole 27.
A normal TV image is formed. Using this information, the position of the calibration hole 27 with respect to the field of view of the TV camera 48 is calculated.

この動作は図中の参照番号136に相当する。校正孔2
7の初期像から所期位置に対する像のオフセット量を計
算する。この計算の最初の結果では像が全く得られない
場合も考えられ、その場合には参′照番号138で示す
ように誤りメツセージが形成される。利用できる像が全
く検知されなかった場合には、検索パターンが起動して
X−Yテーブル46を少しづつ、検索パターンに従って
スパイラス移動させる。検索パターン中の各位置におい
て、作業部制御コンピュータ56がTVカメラ48を再
起動させて新しい像を形成させ、X−Y座標及びオフセ
ットHを計算させることにより利用可能かどうかを判定
する。
This operation corresponds to reference numeral 136 in the figure. Calibration hole 2
From the initial image No. 7, the offset amount of the image with respect to the desired position is calculated. It is also possible that the first result of this calculation does not result in an image at all, in which case an erroneous message is formed, as indicated by reference numeral 138. If no available images are detected, a search pattern is activated and the X-Y table 46 is spirally moved in small increments according to the search pattern. At each location in the search pattern, station control computer 56 restarts TV camera 48 to form a new image and determines availability by having X-Y coordinates and offset H calculated.

この動作は図中の参照番号140 、142に対応する
。スパイラル検索パターンは検索パターンの進行中に利
用可能な像が得られるまで継続される。検索パターンが
完了すると、参照番号141で示すように、オペレータ
にこのことが通告される。初期像が検知されると、参照
番号144で示すように窓の中心からのオフセット量が
計算される。像が利用できるほど窓の中心に近ければ、
オフセット量を縮小する方向にX−Yテーブル46を移
動させ、視覚システムを再び起動させて新しい像を形成
させる。この動作は図中の参照番号146に対応する校
正孔27が窓の範囲内にあり、オフセット量が許容でき
る程度であることを示す像が得られるまで上記サイクル
が繰返される。このような像が得られたら、校正孔27
の位置、及び校正孔とTV右カメラ間オフセット量が計
算され、記録される。この動作は図中の参照番号148
に相当する。この動作に続いてX−Yテーブル46及び
これに取付けたTV左カメラ8を構造に対して正確に位
置ぎめすることは公知の通りである。この場合、X−Y
テーブル46を図中、参照番号150で示すように既知
位置まで移動させ、一時的にこの位置に固定すれば便利
である。
This operation corresponds to reference numerals 140 and 142 in the figure. The spiral search pattern continues until a usable image is obtained during the course of the search pattern. Once the search pattern is complete, the operator is notified of this, as indicated by reference numeral 141. Once the initial image is detected, the offset from the center of the window is calculated, as indicated by reference numeral 144. If the statue is close enough to the center of the window that it can be used,
The X-Y table 46 is moved in a direction that reduces the amount of offset and the vision system is activated again to form a new image. This cycle is repeated until an image is obtained which shows that the calibration hole 27 corresponding to reference numeral 146 in the figure is within the window and that the amount of offset is acceptable. Once such an image is obtained, the calibration hole 27
and the offset between the calibration hole and the TV right camera are calculated and recorded. This operation is indicated by reference number 148 in the figure.
corresponds to Following this operation, the precise positioning of the X-Y table 46 and the attached TV left camera 8 relative to the structure is known. In this case, X-Y
It is convenient to move the table 46 to a known position, as indicated by reference numeral 150 in the figure, and temporarily fix it in this position.

システムを正しく動作させるには、既知の照明条件で視
覚システムの基本的な感度を測定しなければならない。
For the system to work properly, the basic sensitivity of the vision system must be measured under known lighting conditions.

このため、構造ベースプレート32の底面に反射面を設
け、この反射面がTV左カメラ8の視界内に来るように
X−Yテーブル46を位置ぎめする。TV左カメラ8を
この反射面の下に位置ぎめするプロセスは図中の参照番
号152に対応する。反射面を視認するだめのカメライ
立置ぎめに続いてTV左カメラ8を作動させて反射面の
10個の像を形成させ、平均オフセラlfrを計算させ
る。この動作は図中の参照番号154に相当する。反射
面からなんらかの反射が見られるかどうかを検知するた
め、参照番号156で図示するようにカメラに関する総
合的な動作チェックを行うことも必要である。反射が全
く認められなければ、参照番号108 、110で図示
したように適当な誤作動メツセージが形成される。カメ
ラが作動し、上述したTV画像が許容できるものなら、
参照番号160で示すように基本感度校正定数がメモリ
ーの適当な場所に記録される。
For this purpose, a reflective surface is provided on the bottom surface of the structural base plate 32, and the X-Y table 46 is positioned so that this reflective surface is within the field of view of the TV left camera 8. The process of positioning the TV left camera 8 below this reflective surface corresponds to reference numeral 152 in the figure. After setting up the camera to visually recognize the reflective surface, the TV left camera 8 is operated to form 10 images of the reflective surface, and the average offset lfr is calculated. This operation corresponds to reference numeral 154 in the figure. It is also necessary to perform a comprehensive operational check on the camera, as illustrated at 156, to detect whether any reflections are seen from the reflective surface. If no reflections are observed, appropriate false alarm messages are generated, as illustrated at 108 and 110. If the camera works and the TV picture mentioned above is acceptable, then
Basic sensitivity calibration constants are recorded at appropriate locations in memory, as indicated by reference numeral 160.

上述のように光校正が正しく完了すると、自動組立て部
を起動させる次の操作として基本構造を校正する。構造
校正の目的は分解またはX−Yテーブル48のホーミン
グ会プロセスに伴う変動に起因するX−Yテーブル46
または回路板のパレット・ホルダーの位置ずれを補償す
ることにある。校正孔27.2B、29に対する回路板
42用パレツト・ホルダー基準縁の位置は一定であり、
回路板校正のため回路板42の基準孔を位置ぎめするの
に利用される。また、この校正を利用すればX−Yテー
ブル46の非線形性または非直交性を補償することがで
きる。このために回路板下方カメラ48を利用してベー
スプレート32に配置された3個の基準孔27.28.
28ノ像を得る。X−Y テーブル48の座標とパレッ
トの幾何学形状は作業部制御装置56にとって既知であ
るから、制御装置56はこの校正のためのすべての計算
を行う。この校正により、以後のすべての校正プロセス
に必要なペースX−Y基準フレームが得られるこの構造
校正はX−Yテーブル46の位置及び精度を検知し、ロ
ボ・ントの基本的支持構造のベースプレート32に対し
てX−Yテーブルを正確に位置ぎめするのに必要な情報
を提供する。このプロセスの第1段階として、第1校正
孔27がTV左カメラ8の視界内に来る位置までX−Y
テーブル46を移動させる。この段階は図中の参照番号
162に対応する。この位置で、視覚制御コンピュータ
52がTV左カメラ8を作動させて第1校正孔27の像
を形成させ、窓の中心からの像のオフセット量を計算さ
せる。この段階は図中の参照番号164に対応する。こ
の計算が完了すると、実際に像が存在するかどうかが判
定される。もし像が存在しなければ、参照番号167で
示すように誤すメ・ンセージが形成され、参照番号18
8 、168で示すようにスパイラル検索パターンが開
始される。スパイラル検索パターンのそれぞれ新しい位
置において、TV左カメラ6が再び作動して第1校正孔
27の像を形成し、オフセット量を計算する。このプロ
セスは図中の参照番号184に対応する。検索パターン
が完結しても利用可能な像が検知されなければ、参照番
号106.110で示すように、このことがオペレータ
に通告される。逆に、このプロセスで利用可能な像が得
られると、参照番号170で示すように実際のオフセッ
ト量が計算される。このオフセット量に照らして、オフ
セラ)(ffiを許容できないようにTVカメラ48が
位置ぎめされていることが判明すると、このオフセット
量を軽減するようにX−Yテーブル46を位置修正し、
新しい像を形成する。このプロセスは参照番号172で
示すように繰返される。このプロセスはX−Yオフセッ
ト量計算170の結果オフセット量が利用可能な程度に
小さいことが判明するまで繰返される。参照番号174
で示すようにオフセット情報がコンピュータのメモリー
に記録される。
Once the optical calibration has been successfully completed as described above, the next step in activating the automated assembly is to calibrate the basic structure. The purpose of structural calibration is to correct the X-Y table 46 due to variations associated with the disassembly or homing process of the
Or to compensate for the misalignment of the pallet holder of the circuit board. The position of the reference edge of the pallet holder for the circuit board 42 with respect to the calibration holes 27.2B and 29 is constant;
It is used to locate reference holes in circuit board 42 for circuit board calibration. Further, by using this calibration, nonlinearity or nonorthogonality of the XY table 46 can be compensated for. For this purpose, three reference holes 27, 28, .
Obtain 28 images. Since the coordinates of the X-Y table 48 and the pallet geometry are known to the workpiece controller 56, the controller 56 performs all calculations for this calibration. This calibration provides a paced X-Y reference frame for all subsequent calibration processes. This structural calibration detects the position and accuracy of the provides the information necessary to accurately position the X-Y table relative to the As the first step in this process, the first calibration hole 27 is
Move the table 46. This stage corresponds to reference numeral 162 in the figure. At this position, the vision control computer 52 activates the TV left camera 8 to form an image of the first calibration hole 27 and to calculate the amount of offset of the image from the center of the window. This stage corresponds to reference numeral 164 in the figure. Once this calculation is complete, it is determined whether the image actually exists. If the image is not present, a false message is formed as shown at reference numeral 167 and a false message is formed as shown at reference numeral 18.
8, a spiral search pattern is initiated as shown at 168. At each new position of the spiral search pattern, the TV left camera 6 is activated again to image the first calibration hole 27 and calculate the offset amount. This process corresponds to reference numeral 184 in the figure. If no available image is detected upon completion of the search pattern, the operator is notified of this, as indicated by reference numeral 106.110. Conversely, once a usable image is obtained in this process, the actual offset amount is calculated, as indicated by reference numeral 170. In light of this offset amount, if it is found that the TV camera 48 is positioned in a manner that does not allow offset (ffi), the position of the X-Y table 46 is corrected to reduce this offset amount,
Form a new image. This process is repeated as indicated by reference numeral 172. This process is repeated until the XY offset amount calculation 170 determines that the offset amount is small enough to be usable. Reference number 174
The offset information is recorded in the computer's memory as shown in .

実施例のシステムではロボット構造が3個の校正孔27
.28.28を含む。この実施例システムでは参照番号
174で示すように第1オフセツト情報が記録された後
、校正孔をいくつか位置検知し、許容オフセット量を算
出したか(6立てしたか)が確認される。上述のように
3個の孔がすべて6立てされ、オフセット量が計算され
た場合、作業部制御装置が参照番号178で示すように
X−Yテーブル46とロボット構造(ベースプレート3
2)との間のすべての校正因数をすべて計算し、動作は
次のプロセスに進む。逆に、すべての校正孔または校正
位置のすべてに関して校正が行われなかった場合、X−
Yテーブル46を次の校正孔まで移動させ、上記プロセ
スを繰返す。この段階は図中の参照番号180に相当す
る。
In the system of the embodiment, the robot structure has three calibration holes 27.
.. 28.28 included. In this embodiment system, after the first offset information is recorded as indicated by reference numeral 174, the positions of several calibration holes are detected, and it is confirmed whether the allowable offset amount has been calculated (or not). If all three holes have been erected and the offset amount has been calculated as described above, the workpiece controller will move the X-Y table 46 and the robot structure (base plate 3
Calculate all calibration factors between 2) and proceed to the next process. Conversely, if calibration is not performed for all calibration holes or calibration positions, X-
Move the Y-table 46 to the next calibration hole and repeat the above process. This stage corresponds to reference numeral 180 in the figure.

以上に述べた動作により、基本的なロポッ゛ト支持構造
(ベースプレート37)に対してX−Yテーブル48が
校正されると共に、X−Yテーブル46に取付けた視覚
システム、TVカメラ48及び連携の光源が校正される
。校正サイクルのこの部分が完了するとロポト自体を校
正するのに充分な情報が得られる。ロボットの校正は回
路板42にリードを挿入すべき素子を保持するグリッパ
34のフィンガーの、その他のシステム機械構造に対す
る正確な位置を検知する動作から成る。ロボット校正の
目的は作業分解またはロボット・ホーミング・プロセス
の変動に起因するベース基準フレームに対するロポッ)
 X−Y基準フレームの移動を補償することにある。ロ
ボット校正を行うには、先ず互いに180°の角度を形
成する2通りのりスト配向のそれぞれにおいて各グリッ
パ−・フィンガーのオプチカル・ファイバーの像を形成
し、この像からリスト垂直回転軸の位置を計算し、ベー
ス基準フレームとの交差点をロボットの位置として求め
、次いでロボットを他の2つの位置まで移動させて像を
形成する。X−Yテーブル46の像及び座標から、作業
部制御コンピュータ56はベース・フレームにおけるロ
ボッ)X及びY軸の位置、線形性、角度配向、及び直交
性を検知する。この時点で、作業部制御コンピュータか
らロボットに送信されたすべての位置データがこれらの
要素によって調整されるから、ベース・フレーム(X−
Yテーブル)におけるロボット位置は既知である。
Through the operations described above, the X-Y table 48 is calibrated with respect to the basic robot support structure (base plate 37), and the vision system attached to the X-Y table 46, the TV camera 48, and the The light source is calibrated. Upon completion of this portion of the calibration cycle, sufficient information is available to calibrate the robot itself. Robot calibration consists of sensing the precise position of the fingers of gripper 34 that hold the components to be lead-inserted into circuit board 42 relative to other system mechanical structures. The purpose of robot calibration is to correct robot calibration relative to the base reference frame due to variations in the work breakdown or robot homing process.
The purpose is to compensate for the movement of the X-Y reference frame. To perform robot calibration, first image the optical fibers of each gripper finger in each of the two wrist orientations that form an angle of 180° with respect to each other, and calculate the position of the wrist vertical axis of rotation from this image. Then, the intersection with the base reference frame is determined as the robot's position, and then the robot is moved to two other positions to form an image. From the image and coordinates of the X-Y table 46, the workstation control computer 56 senses the position, linearity, angular orientation, and orthogonality of the robot's X and Y axes in the base frame. At this point, the base frame (X-
The robot position in the Y table is known.

この校正は分解または損傷に起因するグリッパ−の幾何
学形状変化を補償する作用をも果たす。フィンガー溝及
びオプチカル・ファイバーの幾何学形状は作業部制御装
置56にとって既知であるから、グリッパ−フィンガー
の溝間隔は最初の2つの像から計算できる。
This calibration also serves to compensate for changes in gripper geometry due to disassembly or damage. Since the geometry of the finger grooves and optical fibers are known to the workpiece controller 56, the gripper-finger groove spacing can be calculated from the first two images.

この値をロボット制御装置36に送信し、グリッパ−の
自己校正を修正することにより変化を補償する。
This value is sent to the robot controller 36 to compensate for the change by modifying the gripper's self-calibration.

この操作に際してはX−Yテーブル46に取付けた視覚
システムを利用することによってグリッパ−34のフィ
ンガー78.8oに設けた光源(第7図、オプチカル・
ファイバー88.8oによって伝達される光)を視認し
、自動組立て部の他の機械構造に対するフィンガー78
.8゜の位置を計算する。このプロセスの第1段階とし
て1回路板42を支持するパレットをロボットから取外
すことにより、グリッパ−34のフィンガー78.80
がTV右カメラ8の視界内に明確に把えられるよにする
。この段階は図中の参照番号182に相当する。
During this operation, a light source (FIG. 7, optical
the light transmitted by the fiber 88.8o) and the finger 78 relative to other mechanical structures of the automatic assembly.
.. Calculate the 8° position. The first step in this process is to remove the pallet supporting one circuit board 42 from the robot, thereby removing the fingers 78, 80 of the gripper 34.
can be clearly seen within the field of view of the TV right camera 8. This stage corresponds to reference numeral 182 in the figure.

パレットが装着されていると、作業部制御装置56がオ
ペレータに対し、参照番号184で示すようにロボット
校正を行うためにパレットを取外すことを指示するメツ
セージを送信する。パレットが取外されていないか、オ
ペレータがシステムを観察してパレット残 を支持する
信号にもかかわらず実際にはパレットが取外されている
ことを確認した場合、自動組立て部制御装置が参照番号
185 、188で示すようにオペレータからオペレー
タ・オーバライドを容認する。このプロセスはどちらも
ロボット校正の進行を可能にする。
Once the pallet is installed, the work station controller 56 sends a message to the operator, indicated at 184, instructing the operator to remove the pallet for robot calibration. If the pallet has not been removed or the operator observes the system and determines that the pallet has actually been removed despite the signal to support remaining pallets, the automatic assembly section control will issue a reference number. Operator overrides are accepted from the operator as shown at 185 and 188. Both of these processes allow robot calibration to proceed.

校正プロセスに際しては図中、参照番号188で示すよ
うに作業部制御装置56がX−Yテーブル46を作動さ
せて既知または初期位置に移動させる。X−Yテーブル
46を既知位置に位置ぎめした後、ロボット制御装置3
6がロボットを作動させてロボットアーム30及びグリ
ッパ・フィンガー88.80を既知位置に移動させる。
During the calibration process, the work station controller 56, shown at 188, operates the X-Y table 46 to a known or initial position. After positioning the X-Y table 46 at a known position, the robot controller 3
6 actuates the robot to move the robot arm 30 and gripper fingers 88, 80 to known positions.

この段階は図中の参照番号180に相対する。フィンガ
ー88.80を第1校正位置に位置ぎめした後、作業部
制御コンピュータ56がX−Yテーブル46を作動させ
ることにより、参照番号192で示すようにTV右カメ
ラ8を第1フインガー78の真下と考えられる位置に位
置ぎめする。この位置でTV右カメラ8はフィンガー7
8に取付けである光源90を撮像し、像のオフセット量
を計算する。このプロセスは図中の参照番号134に対
応する。オフセット量の計算に続いて、オフセットが許
容できる、または利用可能な限度内かどうかの判定が行
なわれる。この動作を参照番号196で図示した。
This step corresponds to reference numeral 180 in the figure. After positioning the fingers 88, 80 in the first calibration position, the work station control computer 56 operates the X-Y table 46 to position the TV right camera 8 directly below the first finger 78, as indicated by reference numeral 192. Position it in a position where it can be considered. At this position, the TV right camera 8 is placed on the finger 7.
8 is attached to the light source 90, and the amount of offset of the image is calculated. This process corresponds to reference numeral 134 in the figure. Following the calculation of the offset amount, a determination is made whether the offset is within acceptable or available limits. This operation is illustrated at reference numeral 196.

許容範囲外か、または像が全く見えない場合には漸進的
なスパイラル探索パターンを開始し、参照番号198 
、200で示すようにX−Yテーブル46をスパイラル
探索パターンに従って段階的に移動させ、それぞれの位
置において新しいオフセット量を計算する。このスパイ
ラル探索パターンで成果が得られなければ、参照番号1
98で示すようにオペレータ・コンツルにメツセージが
現れる。
If out of tolerance or no image is visible, initiate a progressive spiral search pattern, reference numeral 198
, 200, the X-Y table 46 is moved stepwise according to the spiral search pattern, and a new offset amount is calculated at each position. If this spiral search pattern does not yield results, reference number 1
A message appears on the operator console as shown at 98.

参照番号196で示す誤りメツセージの発生で像の存在
が支持されれば、参照番号202で示すようにX−Yオ
フセット量が計算される。
If the occurrence of an erroneous message indicated by reference numeral 196 supports the presence of an image, an X-Y offset amount is calculated as indicated by reference numeral 202.

もしオフセット量が限度内でなければX−Yテーブル4
6を移動させてオフセット量を縮小し、校正を繰返す。
If the offset amount is not within the limit, X-Y table 4
6 to reduce the offset amount and repeat the calibration.

このプロセスは図中参照番号203に相当する。X−Y
テーブル46を移動させた後、2回目のオフセット量計
算が試みられる。オフセット量が許容範囲内であること
が判明したら、複数の位置でフィンガー校正を行う。参
照番号204で示すように現在位置が第1校正位置なら
、グリッパ−34の両フィンガー78.80が視認され
たかどうかを確認する。現在位置で両フィンガー78.
80が視認されたなかった場合、作業部制御装置が参照
番号208で示すようにX−Yテーブル46を第2フイ
ンガーの位置まで移動させる信号を発生し、オフセット
量計算プロセスが繰返される。
This process corresponds to reference number 203 in the figure. X-Y
After moving the table 46, a second offset amount calculation is attempted. Once it is determined that the offset amount is within the allowable range, finger calibration is performed at multiple positions. If the current position is the first calibration position as indicated by reference numeral 204, it is checked whether both fingers 78, 80 of the gripper 34 are visible. Both fingers 78. at the current position.
If 80 is not seen, the work station controller generates a signal to move the X-Y table 46 to the second finger position, as indicated by reference numeral 208, and the offset calculation process is repeated.

逆に、両フィンガーが視認された場合、参照番号210
で示すようにグリッパ−34が!800回転したかどう
かを確認する。もしグリッパ−が180 °回転しなか
った場合には参照番号212で示すように回転させ、光
源88.8oを撮像してその位置を計算するプロセスを
繰返す。このプロセスの次のサイクルにおいて、参照番
号210で示すようにグリッパ−34の1800回転が
指示され、次の段階で参照番号214が示すようにオフ
セット量計算が7つの校正位置すべてにおいて行なわれ
たかどうかが確認される。すべての位置で行なわれなか
った場合には、プロセスは参照番号180で示す段階に
戻され、以上に述べたプロセス全体が繰返されることに
なる。最後に、計算がすべての校正位置で行われた場合
には、自動組立て部制御コンピュータ56が参照番号2
16で示すようにこれらのすべての校正位置においてグ
リツバ−34のオフセット量を計算し、ロボット校正プ
ロセスが完了する。
Conversely, if both fingers are visible, reference number 210
As shown in , gripper 34! Check to see if it has rotated 800 times. If the gripper has not rotated 180 degrees, it is rotated as indicated by reference numeral 212 and the process of imaging light source 88.8o and calculating its position is repeated. In the next cycle of this process, 1800 revolutions of the gripper 34 are commanded, as indicated by the reference numeral 210, and in the next step, the offset amount calculations are performed in all seven calibration positions, as indicated by the reference numeral 214. is confirmed. If all locations have not been reached, the process will be returned to the step indicated by reference numeral 180 and the entire process described above will be repeated. Finally, if the calculations have been made at all calibration positions, the automatic assembly control computer 56
The amount of offset of the gripper 34 is calculated at all these calibration positions as shown at 16, and the robot calibration process is completed.

以  下  余  白 すでに述べたように、自動組立て部は回路板に挿入すべ
き素子リードをチェックする第2TV力メテ44を含む
。TVカメラ44の位置を決定しなければならない。リ
ードを特定するTVカメラ44の位置が機械的調整によ
ってずれを生じた場合、これを補正するのにカメラ位置
Margin below As already mentioned, the automatic assembly section includes a second TV force meter 44 for checking the component leads to be inserted into the circuit board. The position of the TV camera 44 must be determined. If the position of the TV camera 44 that identifies the lead shifts due to mechanical adjustment, the camera position is corrected.

校正プロセスを利用する。損傷がないかどうかグリフバ
ー34をチェックするにもこの位置校正を利用する。T
Vカメラ44の校正は互いに180°の角度を隔てるグ
リッパ−34のフィンガー78.80の像を形成するこ
とに−よって達成される。次いでロポ−/ )がカメラ
位置を修正してロボットリスト軸をTVカメラ44の視
野内に6立てする。この校正は作業部制御装置56によ
って起動され、校正結果がロボットによって計算され、
記憶される。
Use a proofreading process. This position calibration is also used to check the glyph bar 34 for damage. T
Calibration of the V-camera 44 is accomplished by forming images of the fingers 78,80 of the gripper 34 that are 180 degrees apart from each other. Next, the robot/robot corrects the camera position to position the robot wrist axis within the field of view of the TV camera 44. This calibration is activated by the work part controller 56, the calibration result is calculated by the robot,
be remembered.

このシステムの校正第1段階ではグリッパ−34のフィ
ンガー78.80がリード特定TVカメラ44の視野内
に来るようにロボットを位置ぎめする。このプロセスを
参照番号218で示した。フシンガー78.80をTV
カメラ44の視野内に位置ぎめした後、視覚制御コンピ
ュータ52がTVカメラ44を起動させることによりグ
リッパ−・フィンガー78.80の像を発生させる。
The first step in calibrating the system is to position the robot so that the fingers 78,80 of the gripper 34 are within the field of view of the lead identification TV camera 44. This process is designated by reference number 218. Fusinger 78.80 on TV
After positioning within the field of view of camera 44, vision control computer 52 activates TV camera 44 to generate an image of gripper fingers 78,80.

この像を検討することにより、グリッパ−34の両フィ
ンガー78.80が視認されたかどうかを確認する。こ
の2つのプロセスを参照番号220 、222で図示し
た。両フィンガー78.80が視認されない場合、ロボ
ットはオペレータ・コンツルに誤りメツセージを送信し
てオペレータに誤動作を指示する。このプロセスを参照
番号224で図示した。再フィンガー78.80が視認
された場合、フィンガーが180°回転したかどうかに
ついて確認がなされる。回転しなかった場合、メツセー
ジが送信されてフィンガーが回転させられ、参照番号2
2B、228で示すように第2像が結像される。2つの
像を形成した後、参照番号230で図示するようにオフ
セット量が計算され、記憶される上記校正サイクルが完
了すると自動組立て部は作業命令の処理を開始できる状
態となる。このプロセスは作業命令を満たすに必要な素
子キット及び回路板を自動組立て部に供給することが始
まる。さらに、作業センター・コンピュータから自動組
立て部へどのような素子キットが必要かを特定する情報
が送信される。作業命令処理の第1段階として、オペレ
ータが自動組立て部に対して、いかなる部品が供給され
たかどうかを指示する。そのため、キットに含まれる部
品を特定するバー・コードを含むあらかじめ編成された
キットの形で自動組立て部に素子を供給する。オペレー
タは手に持ったバーφコード読取り器またはワンドを利
用してこのバー・コードを読取り、いかなる素子キット
が供給されているかを自動組立て部に指示する。この作
業を第25図に参照番号232で図示した。バーeコー
ドを読取って供給素子キットを識別した後、作業部制御
装置56は作業制御センターに対して、組立て゛られる
回路板に必要な素子キットが供給されたかどうかを指示
するメツセージを返送する。この作用を参照番号234
 、23Eiで図示した。」二足バー・コード読取りの
結果、初期の組立て作業に追加の素子キットが必要であ
ると判明した場合、作業部制御装置58に信号が送られ
、これに呼応して作業部制御装置56がオペレーバに対
する信号を発生する。
Examination of this image determines whether both fingers 78,80 of gripper 34 are visible. These two processes are illustrated with reference numerals 220 and 222. If both fingers 78, 80 are not visible, the robot sends an error message to the operator control to instruct the operator to malfunction. This process is illustrated at reference number 224. If the re-finger 78.80 is seen, a check is made as to whether the finger has rotated 180°. If not, a message is sent to rotate the finger and reference number 2
A second image is formed as shown at 2B, 228. After forming the two images, an offset amount is calculated and stored, as illustrated at 230. Once the calibration cycle is complete, the autoassembly is ready to begin processing work orders. The process begins by supplying the automated assembly station with the component kits and circuit boards necessary to fulfill the work order. Additionally, information is sent from the work center computer to the automated assembly department specifying what component kits are needed. As a first step in processing a work order, an operator indicates to the automated assembly unit what parts have been supplied. Therefore, the components are supplied to the automated assembly station in the form of a pre-organized kit containing a bar code identifying the parts included in the kit. The operator reads this bar code using a hand-held bar code reader or wand to indicate to the automatic assembly section what element kit is being supplied. This operation is illustrated by reference numeral 232 in FIG. After reading the bar e-code and identifying the supplied component kit, the work station controller 56 sends a message back to the work control center indicating whether the required component kit was supplied for the circuit board being assembled. This action is referred to as 234.
, 23Ei. ” If the bipedal bar code reading indicates that additional component kits are required for the initial assembly operation, a signal is sent to the work station controller 58 and the work station controller 56 is activated in response. Generates signals to the operator.

これらの作用を参照番号238 、240で図示した。These effects are illustrated by reference numbers 238 and 240.

供給すべき必要素子キットが特定されると、進行標識が
オペレータに対して、参照番号242.244で図示す
るように、ロボットに回路板パレットを装着するよう指
示する。
Once the required component kits to be delivered are identified, a progress indicator instructs the operator to load the circuit board pallet onto the robot, as illustrated at reference numeral 242.244.

パレットが装着されると、作業部制御装置56は作業制
御センターにメツセージを送信して素子キット及び回路
板パレットの種類を指示する。もし適当な回路板が存在
しなければ、作業部制御装置56にメツセージ(標識)
が送信され、オペレータは別′のパレ・ントを装着する
ように要請される。このプロセスを参照番号250 、
252で示した。
Once the pallet is loaded, the work station controller 56 sends a message to the work control center indicating the type of component kit and circuit board pallet. If a suitable circuit board is not present, a message is sent to work part control 56.
is sent and the operator is requested to attach another parent. This process is referred to as reference number 250,
252.

適当なパレットが供給されると、作業部制御装置56及
び素子キットが参照番号254で示すようにダウンロー
ドする。このダウンロードに続いて作業部制御装置は参
照番号58で示すように回路板校正を起動させる。
Once the appropriate pallet has been provided, the work station controller 56 and component kit download it as indicated by reference numeral 254. Following this download, the station controller initiates circuit board calibration as indicated by reference numeral 58.

第14図に示すプロセスが完了すると、システムは第1
5図に示す回路板校正を行う状態となる。回路板X−Y
校正はパレット内の回路板位置またはホルダー内のパレ
ット位置の変化に関係なく各孔心立てサイクル中に適当
な孔が見出されるようにするために必要である。
Upon completion of the process shown in Figure 14, the system
The state is now ready for circuit board calibration as shown in Figure 5. Circuit board X-Y
Calibration is necessary to ensure that the proper hole is found during each hole centering cycle regardless of changes in circuit board position within the pallet or pallet position within the holder.

このため、回路板下方のTV左カメラ8で所定の分離孔
の像を得る。これらの孔の1つはベース・フレームにお
ける回路板基準フレームの原点を決定し、他の孔は両フ
レーム間の回転量を計算するのに利用される。このプロ
セスは作業部制御コンピュータ56によって行われ、結
果はX−Yテーブル46の位置ぎめを制御するために必
要な以後のあらゆる回路板座標を計算するのに利用され
る。
Therefore, an image of a predetermined separation hole is obtained with the TV left camera 8 located below the circuit board. One of these holes determines the origin of the circuit board reference frame in the base frame, and the other hole is used to calculate the amount of rotation between both frames. This process is performed by station control computer 56, and the results are used to calculate any subsequent board coordinates needed to control the positioning of X-Y table 46.

回路板またはパレットの厚さ変化、ロボットZ軸のホー
ミング、または2方向に影響するグリッパ−34または
作業部の分解を補償するには回路板高さ校正プロセスが
必要である。このプロセスによりロボットZ軸における
回路板平面の位置を決定する。このためロボットが回路
板上を移動しかつ下降し、パレット内に設けた力センサ
ーを利用してグリッパ−34と回路板との接触を感知す
る。Z方向の運動に関連する装置はロボット制御コンピ
ュータ36だけであるから、この情報はもっばらコンピ
ュータ36によって形成され、かつ記憶される。
A circuit board height calibration process is required to compensate for circuit board or pallet thickness changes, robot Z-axis homing, or gripper 34 or workpiece disassembly that affects two directions. This process determines the position of the circuit board plane in the robot Z-axis. To this end, the robot moves over and lowers the circuit board, sensing contact between the gripper 34 and the circuit board using force sensors located within the pallet. Since the robot control computer 36 is the only device associated with movement in the Z direction, this information is generated and stored exclusively by the computer 36.

回路板校正プロセスから、各種素子を挿入すべき回路板
の場所を知るのに必要なあらゆるデータが得られる。機
能的には回路板校正プロセスは作業部制御装置5BがX
−Yテーブル46に対し、既知または初期位置へ移動す
るよう゛指令することから始まる。この作用を参照番号
258で図示した。X−Yテーブル46を既知位置まで
移動させた後、システムは回路板を含むパレットが配置
されているかどうかをチェックする。回路板が存在しな
ければ、信号が発生してオペレータにパレットの装着を
指令する。これらの段階を参照番号2.ElO,262
で図示した。。
The circuit board calibration process provides all the data necessary to know where on the circuit board various components should be inserted. Functionally, the circuit board calibration process is performed by the work section control device 5B.
-Starts by commanding the Y table 46 to move to a known or initial position. This effect is illustrated at reference number 258. After moving the X-Y table 46 to a known position, the system checks to see if a pallet containing circuit boards has been placed. If the circuit board is not present, a signal is generated instructing the operator to load the pallet. These stages are designated by reference number 2. ElO, 262
Illustrated in. .

回路板を含むパレットが配置されておれば作業部制御装
置がX−Yテーブル46に対し、第1位置まで移動する
ことによりX−Yテーブル46上のTV左カメラ8を回
路板の第1校正孔のほぼ下方に位置ぎめするよう命令す
る。この位置でTV左カメラ8には回路板校正孔の像を
形成してこの孔の中心を計算す゛る。この2つの段階を
参照番号284 、2E18で図示した。校正孔中心を
計算したら、その結果を検討して適当かどうかを判定す
る。孔のサイズ及び予期される像は既知であるから、こ
の判定は可能である。誤りチェックのプロセスを参照番
号268で図示した。誤りがあればそれが最初の誤りで
あるかどうかを判定し、もし最初の誤りなら、参照番号
270 、272で図示するように校正プロセスを繰返
す。計算に誤りがなければすべての校正孔の位置検知が
なされたかどうかを確認する。こお段階を参照番号27
4で図示した。もし誤りがなく、しかもすべての校正孔
に関して校正が完了していないなら、参照番号276で
示すように残りに校正孔について校正プロセスを繰返す
。すべての校正孔について校正が完了したら、作業部制
御装置56は参照番号278で示すようにロボットの残
り部分に対する回路板のオフセットを計算する。
If a pallet containing a circuit board is placed, the work unit control device moves to the first position relative to the X-Y table 46, and the TV left camera 8 on the X-Y table 46 is calibrated for the first calibration of the circuit board. Command it to be positioned almost below the hole. At this position, an image of the circuit board calibration hole is formed on the TV left camera 8, and the center of this hole is calculated. These two stages are illustrated with reference number 284, 2E18. After calculating the calibration hole center, examine the result to determine whether it is appropriate. This determination is possible because the hole size and expected image are known. The error checking process is illustrated at reference numeral 268. If there is an error, it is determined whether it is the first error, and if so, the calibration process is repeated as illustrated at 270 and 272. If there is no error in the calculation, check whether the positions of all calibration holes have been detected. Reference number 27 for this stage
Illustrated in 4. If there are no errors and the calibration is not complete for all calibration holes, the calibration process is repeated for the remaining calibration holes as indicated by reference numeral 276. Once all calibration holes have been calibrated, work station controller 56 calculates the offset of the circuit board relative to the rest of the robot, as indicated at 278.

次いで参照番号229で示すように、グリッパ−34を
回路板の上方的0.1インチまで移動させる。参照番号
231で示すように、回路板に接触したかどうかを確認
し、接触しておればグリッパ−34を0.002インチ
上昇させ、あらためて回路板に接触しているかどうかギ
確認する。このプロセスは図中の参照番号237.24
3に対応する。もし回路板に接触していなければ、参照
番号247で示すように回路板の高さを記録する。
Gripper 34 is then moved 0.1 inch above the circuit board, as shown at 229. As indicated by reference numeral 231, check to see if the circuit board has been contacted, and if so, raise the gripper 34 0.002 inch and recheck to see if it has contacted the circuit board. This process is indicated by reference number 237.24 in the figure.
Corresponds to 3. If the circuit board is not in contact, record the height of the circuit board as indicated by reference numeral 247.

回路板に接触していなければ、接触するまで0.005
インチづつ下降させるか、またはこれを3回試みる。こ
の段階を参照番号241.245 、248で示した。
If not in contact with the circuit board, 0.005 until contact occurs.
Lower it in inch increments or try this three times. This stage has been designated with reference numbers 241,245, 248.

3回の試みで回路板に接触しなければ誤りメツセージを
送信してあらためて高さ校正を試みる。この段階を参照
番号251 、253で示した。
If it does not contact the circuit board after three attempts, it will send an error message and try height calibration again. This step is designated by reference numbers 251 and 253.

回路板のオフセット量計算が完了するとシステムは第1
6図に示す組立てプロセスを開始できる状態となる。
Once the circuit board offset calculation is complete, the system
The assembly process shown in FIG. 6 can now be started.

回路板は第16図に図示したプロセスを利用して組立て
られる。回路組立てプロセスはあらかしめ編成された素
子キットから個別の素+ e e −/ 97−/ 7
’ L 、 Cg’e 7’ !J y“′″j′8*
    。
The circuit board is assembled using the process illustrated in FIG. The circuit assembly process consists of assembling individual elements from a prearranged element kit.
'L, Cg'e 7'! J y“′”j′8*
.

へ組込む動作から成る。このプロセスを遂行するのにロ
ボット、視覚システム、作業部制御コンピュータ、X−
Yテーブル、及びカット/クリンチ機構のすべてが利用
される。このプロセスはオペレータによって起動させら
れ速 、部品の物知的特性及びキット編成例外データのダウン
ロードを必要とする。部品挿入プロセスは作業部制御コ
ンピュータによって監視及び制御され、一般に下記のプ
ロセスから成る。
It consists of the action of incorporating into. To carry out this process, robots, vision systems, workpiece control computers,
A Y-table and cut/clinch mechanism are all utilized. This process is operator-initiated and requires downloading the physical characteristics of the parts and kit configuration exception data. The part insertion process is monitored and controlled by the workstation control computer and generally consists of the following process:

A、  作業部制御コントロールによりロボット制御コ
ンピュータに素子データがダウンロードされる。
A. Element data is downloaded to the robot control computer by the work unit control.

B、ロボットが素子キットから部品を取得するC3作業
部制御コンピュータ及び回路板下方のTVカメラが素子
リード挿入孔を位置ぎめする孔心量て技術を行う。
B. The robot obtains the parts from the device kit. C3. The control computer and the TV camera below the circuit board perform the hole center measurement technique to position the device lead insertion holes.

D、  B及びCの過程でロボット及びTVシステムが
リード挿入プロセスを整合させ、素子リードを個別に挿
入する。
In steps D, B, and C, the robot and TV system coordinate the lead insertion process and insert the device leads individually.

E、 素子リードをカット/クリンチする。E. Cut/clinch the element lead.

また、半径方向及びカン形素子についてはリード挿入に
先立ってリード特定プロセスが行なわれる。これにより
ロボットは挿入すべき各素子リード先端の空間中のx−
y−z位置を定めることができる。
Additionally, for radial and can-shaped elements, a lead identification process is performed prior to lead insertion. This allows the robot to move the x-
The y-z position can be determined.

具体的には先ず回路板へ挿入すべき素子を取得する。す
でに述べたように素子キットには例外があり得るから、
作業部制御装置56による最初の確認事項は必要な部品
がキットに含まれているかどうか、または部品例外リス
トに含まれているかどうかである。このプロセスを参照
番号280で図示した。
Specifically, first, the elements to be inserted into the circuit board are obtained. As already mentioned, there may be exceptions for element kits, so
The first thing the work station controller 56 checks is whether the required part is included in the kit or included in the parts exception list. This process is illustrated at reference numeral 280.

必要素子が素子キットに含まれている場合、作業部制御
コンピュータ56はロボット制御装置36に対して素子
に関するすべてのデータを送信する。即ち、これにより
部品の種類、寸法、その他の必要データが明らかになる
If the required element is included in the element kit, the workstation control computer 56 sends all data regarding the element to the robot controller 36. In other words, the type, dimensions, and other necessary data of the part become clear.

ロボット制御装置への素子データ伝送を参照番号282
で図示した。
Reference number 282 transmits element data to the robot controller.
Illustrated in.

素子データのチェックに続いて、停止スイッチがチェッ
クされ、もしONならばオペレータが選んだ機能の一覧
が作業部スクリーン61に表示される。このプロセスを
参照番号281、283 、285で図示した。この機
能一覧によって光校正への戻り、回路板校正への戻り、
回路板からの離脱及び給電遮断、処理停止。
Following the check of the element data, the stop switch is checked and, if ON, a list of functions selected by the operator is displayed on the work station screen 61. This process is illustrated by reference numbers 281, 283, 285. This feature list allows you to return to optical calibration, return to circuit board calibration,
Detach from the circuit board, cut off power supply, and stop processing.

X−Yテーブルのホーミング、及び処理再開の選択を指
示する。この選択を参照番号287〜289に図示した
Instructs to select X-Y table homing and restart processing. This selection is illustrated at reference numbers 287-289.

回路板組立ての進行に伴い、作業部制御装置はX−Yテ
ーブル46を最初の素子リードが挿入される孔の下方位
置まで移動させる。この位置で視覚システムが孔の像を
形成し、初期位置に対する孔のオフセット実測値を計算
する。この2つの段階を参照番号284及び286で図
示した。
As circuit board assembly progresses, the work section controller moves the X-Y table 46 to a position below the hole into which the first device lead is inserted. At this position, the vision system forms an image of the hole and calculates the actual offset of the hole relative to the initial position. The two stages are illustrated with reference numerals 284 and 286.

孔のオフセット量計算に続いて、計算結果を検討してこ
の結果の可否を判定する。計算結果が使用可能なら、視
覚システムの窓内でオフセット実測値を計算する。オフ
セット値を計算した作業部制御コンピュータ56はx−
Yテーブル48に対してこのオフセット計算値を補正す
るのに必要な量だけ移動し、オフセット量を所要値まで
減少させるのに必要なだけこのサイクルを繰返すように
指令する。この機能を参照番号288 、290 、2
92で図示した逆に、誤りチェック288の結果、誤り
の存在が明らかになった場合、これが回転板の特定の孔
を位置ぎめする最初の試みであるかどうかを確認するた
めシステムをチェックする。もし最初の試みなら1作業
部制御装置5BはX−Yテーブル46に対して、初期位
置に復帰するように命令し、2回目のサイクルが試みら
れる。このプロセスを参照番号294 、296で示し
た。
Following the calculation of the hole offset amount, the calculation results are examined to determine whether the results are acceptable. If the calculation results are available, calculate the actual offset within the vision system window. The work unit control computer 56 that calculated the offset value is
The Y table 48 is instructed to move by the amount necessary to correct this calculated offset value, and to repeat this cycle as many times as necessary to reduce the offset amount to the required value. This function has reference numbers 288, 290, 2
Conversely, as illustrated at 92, if the error check 288 reveals the presence of an error, the system checks to see if this is the first attempt to locate a particular hole in the rotating plate. If this is the first attempt, the first work section controller 5B commands the X-Y table 46 to return to its initial position, and a second cycle is attempted. This process is designated by reference numbers 294 and 296.

もしこれが最初の試み゛でなければ、誤りメツセージが
形成されて、ロボットに対し1.この素子を拒絶するよ
う指示すると共に、この特定素子がシステムを利用して
回路板に組込むことができない素子であることを指示す
る。次いでロボット制御装置により、組立て中の回路板
に関する統計データ・ファイルを翻訳するためのデータ
が送信される。このプロセスを参照番号298 、30
0で示した。
If this is not the first attempt, an error message will be generated and the robot will receive 1. Indicates that this device is to be rejected and that this particular device is one that cannot be incorporated into a circuit board using the system. The robot controller then sends data to translate a statistical data file regarding the circuit board being assembled. This process is referred to as 298, 30
Indicated by 0.

特定の素子が組込み不能であることを示す統計的情報が
参照番号302で示すように作業センター制御装置へ送
信され、次いで、これら回路板組立て中に発生した第3
孔に心立てミスであるかどうかが確認される。第3孔心
立てミスでないことが判明したら、プロセスが開始点に
戻り、上述のように反復される。
Statistical information indicating that a particular device cannot be assembled is sent to the work center controller, as indicated by reference numeral 302, and then the third
It is confirmed whether there is a centering error in the hole. If it is determined that there is no third hole centering error, the process returns to the starting point and repeats as described above.

逆に、もしこれが第3孔心立てミスであることが判明し
た場合、それまでに再校正が行なわれていなければシス
テムが回路板校正を繰返す。もし回路板校正が正常に進
行し、誤りが発生しなければ1回路板組立てプロセスが
再び上記のように開始点に戻る。このプロセスを参照番
号304 、308 、308 、309で図示した。
Conversely, if this turns out to be a third hole miscentering, the system will repeat the circuit board calibration if a recalibration has not been previously performed. If the circuit board calibration proceeds normally and no errors occur, the circuit board assembly process returns to the starting point again as described above. This process is illustrated by reference numerals 304, 308, 308, 309.

もし回路板校正がすでに繰返され九場合、作業部制御装
置がオペレータにこれを通報し、適当な誤動作メツセー
ジを形成する。このプロセスは図中参照番号312に対
応する。
If the circuit board calibration has already been repeated, the station control will notify the operator of this and generate an appropriate malfunction message. This process corresponds to reference numeral 312 in the figure.

チェック230の結果、X−Yオフセットが視覚システ
ムの窓内にあれば、作業部制御装置はオフセット計算値
を記憶し、これが特定部品に対応する最後の孔であるか
どうかを判定する。特定素子に対応する最後の孔でなけ
れば、孔心量てプロセスが開始点に戻され、次の部品た
めに心立てプロセスが行われる。
If the check 230 indicates that the X-Y offset is within the vision system window, the workpiece controller stores the offset calculation and determines whether this is the last hole corresponding to the particular part. If it is not the last hole corresponding to a particular element, the hole centering process is returned to the starting point and the centering process is performed for the next part.

以  下 余  白 この素子のための最後の孔である場合、ロボットが次の
素子を取得するまで待機時間に入る。この段階は参照番
号314 、318 、318に応答する。
If the margin below is the last hole for this element, enter the waiting time until the robot gets the next element. This step corresponds to reference numerals 314 , 318 , 318 .

第17図に示す部品取得は第27図に示す孔に心立てプ
ロセスと並行して、または前後して行うことができる。
The part acquisition shown in FIG. 17 can be performed in parallel with or before or after the hole centering process shown in FIG.

挿入すべき素子が半径方向形が軸方向形かが判定される
。この情報はすでに作業部制御センターからロボットに
供給されている素子データ・ファイルが得られる。組立
てるべき素子の種類を判定するためこのデータを検討す
るプロセスを参照番号320で示した。
It is determined whether the element to be inserted is radial or axial. This information can be obtained from the element data file already supplied to the robot from the work unit control center. A process for examining this data to determine the type of device to be assembled is designated by reference numeral 320.

組立てるべき素子が半径方向形であると判定されたら、
参照番号322で図示したように、ロボットのグリッパ
−34を芒の素子タイプに合わせて調整する。同様に軸
方自形素子に対しては参照番号323で図示したように
グリッパ−34を調整する。・、 素子のタイプに対応するグリッパ−34の調整に続いて
、ロボットはグリッパ−34を素子キット貯蔵場所まで
移動させ、挿入すべき素子をピックアップできるように
グリッパ−34のフィンガーを調整する。素子ピックア
ップの試みに続き、素子が実際に取得されたかどうかを
判定する。このプロセスは図中の参照番号324 、3
26に対応する。
If it is determined that the elements to be assembled are radial,
The robot's gripper 34 is adjusted to the awn element type, as illustrated at 322. Similarly, for axially automorphic elements, the gripper 34 is adjusted as indicated by reference numeral 323. Following adjustment of the gripper 34 to the type of device, the robot moves the gripper 34 to the device kit storage location and adjusts the fingers of the gripper 34 to pick up the device to be inserted. Following the element pickup attempt, it is determined whether the element was actually acquired. This process is indicated by reference numbers 324, 3 in the figure.
Corresponds to 26.

取得された素子が半径方向形なら、ロポ・ントは素子リ
ードをリード特定TVカメラ44の前に位置ぎめするよ
うに動作する。次いでリード特定に利用される3つの角
度位置が測定されるが、典型的な場合では3つの角度位
置が0°、60°、180 °である。これらの段階は
図中の参照番号328.330 、332に対応するリ
ードの検討に利用する角度の測定に続いて、グリッパ−
34が最初の角度位置に位置ぎめされる。グリッパ−3
4が第1角度位置に位置ぎめされた後、カウンタがセッ
トされて現時点におけるグリッパ−34の角度位置を支
持する。この位置で視覚制御装置52がリード特定TV
カメラ44に対し、この位置を占める素子リードの像を
形成するように指令する。これらの段階は図中の参照番
号334 、338 、338に対応する。
If the acquired element is radial, the robot operates to position the element lead in front of the lead specific TV camera 44. The three angular positions used for lead identification are then measured, typically the three angular positions are 0°, 60°, and 180°. These steps correspond to reference numerals 328, 330 and 332 in the figure, followed by the measurement of the angle used to examine the lead, and the gripper
34 is positioned in the first angular position. Gripper 3
After gripper 4 is positioned in the first angular position, a counter is set to support the current angular position of gripper 34. At this position, the visual control device 52
Camera 44 is commanded to form an image of the device lead occupying this position. These stages correspond to reference numbers 334, 338, 338 in the figure.

リード特定視覚システムの像及びすでにロボットから供
給されている素子データを利用してロボット制御装置3
6が素子が適当な個数のリードを備えているかどうかを
判定する。
The robot control device 3 uses the image of the lead identification vision system and the element data already supplied from the robot.
Step 6 determines whether the device has the appropriate number of leads.

リードの数が適当なら、視覚システムが像からリードの
座標を計算する。計算結果がロボットに送信されると、
ロボットはこれに基いて所定の基準量以内であるかどう
かを判定する。
If the number of leads is appropriate, the vision system calculates the coordinates of the leads from the image. When the calculation results are sent to the robot,
Based on this, the robot determines whether the amount is within a predetermined reference amount.

もし所定の基準量以内なら、リード先端の間隔がデータ
としてリード特定コンピュータに記録される。これらの
段階は図中の参照番号340 、342 、344 、
3413に対応する。
If it is within a predetermined reference amount, the interval between the lead tips is recorded as data in the lead identification computer. These steps are designated by reference numbers 340, 342, 344,
Corresponds to 3413.

次いで、処理直後の像が得られた角度を指示する座標が
セットされる。これは先に述べた第1像であるから像カ
ウンタは1にセットされる。ここで像カウンタが3以下
でるかどうかが確認され、もし3以下なら、プロセスを
参照番号334で図示したようにグリッパ−回転機能に
戻し、グリッパ−を第2角度位置まで回転させてプロセ
スを繰返す。
Coordinates are then set indicating the angle at which the immediately processed image was obtained. Since this is the first image mentioned earlier, the image counter is set to one. It is now checked whether the image counter is less than or equal to 3, and if it is less than or equal to 3, the process is returned to the gripper rotation function as illustrated at 334, the gripper is rotated to a second angular position, and the process is repeated. .

プロセスが3つの角度位置をすべて終了すると、角度チ
ェック機能が働き、角度カウンタが3以上であることを
確認し、この場合1、′システムはリードを回路板上の
所期の挿入位置に位置ぎめするのに必要な位置を計算す
る。これらの段階は図中の参照番号348 、350.
352に対応する。
When the process completes all three angular positions, the angle check function activates and verifies that the angle counter is greater than or equal to 3, in which case 1,' the system positions the lead at the intended insertion position on the circuit board. Calculate the position needed to These steps are designated by reference numbers 348, 350, .
Corresponds to 352.

オフセラ)Mの計算が終われば、リードを孔に挿入する
のに必要な基本的なリード情報がすべて揃う。ただし、
挿入プロセスに進むまでに、上述した孔心型てプロセス
を完了しなければならない。必要に応じてこの心立てプ
ロセスを確実に完了するための待機サイクルに入るが、
この待機サイクルは図中の参照番号354に対応する。
Once the calculation of M is completed, all the basic lead information necessary to insert the lead into the hole is available. however,
Before proceeding with the insertion process, the core molding process described above must be completed. A standby cycle will be entered to ensure that this preparation process is completed, if necessary.
This standby cycle corresponds to reference numeral 354 in the figure.

すでに述べたように、挿入すべき素子が軸方向形の素子
である場合も考えられ、素子タイプ・チェック機能32
8が軸方向形素子であることを確認すれば、ロボット・
フィンガーの位置を特定する情報から素子リードの位置
を比較的正確に求めることができると考えられる。この
場合、参照番号354で図示するように、リード挿入プ
ロセスはそのまま孔に心覚て待機機能サイクルに進む。
As already mentioned, the element to be inserted may be an axial type element, and the element type check function 32
After confirming that 8 is an axial element, the robot
It is considered that the position of the element lead can be relatively accurately determined from the information specifying the position of the finger. In this case, the lead insertion process continues to the wake-up function cycle, as illustrated at 354.

取得素子チェック32Bにより素子が取得されているか
どうかを判定する際には、グリッパ−34をリード特定
カメラ44の視野内で移動させてグリッパ−34の像を
形成し、得られた像を検討することによって素子が実際
に存在するかどうかを確認する。これらの段階は図中の
参照番号358 、358 、3Hに対応する。
When determining whether an element has been acquired by the acquired element check 32B, the gripper 34 is moved within the field of view of the lead identification camera 44 to form an image of the gripper 34, and the obtained image is examined. This confirms whether the element actually exists. These stages correspond to reference numbers 358, 358, 3H in the figure.

素子の存在が確認された場合、プロセスは参照番号35
4に相当する孔心覚て機能待機サイクルに進む。逆に、
素子がグリッパ−34に把持されていないことが判明す
ると、素子が軸方向形が半径方向形かの判定が下される
If the presence of the element is confirmed, the process is referred to as reference number 35.
Proceed to the Kongshin Awakening function standby cycle corresponding to step 4. vice versa,
When it is determined that the element is not gripped by the gripper 34, a determination is made as to whether the element is in the axial or radial configuration.

素子が半径方向形であると判明した場合、あたかも素子
が行方不明であるかのごとく動作が持続する。しかし、
軸方向形素子であると判明すれば、素子ホルダー内に素
子が正しく配置されなかったのであろうとの想定がなご
れ、ピックアップ・フィンガーを0.0025インチの
増分で順次変位させ、3回にわたって素子のピックアッ
プを試みる。ピックアップを試みるごとに素子がグリッ
パ−を34に把持されているかどうかをチェックする。
If the element is found to be radial, operation continues as if the element were missing. but,
If it turns out to be an axial type element, the assumption that the element was placed incorrectly in the element holder is lost, and the pickup finger is sequentially displaced in 0.0025 inch increments, three times. Attempt to pick up the element. Each time a pick-up is attempted, it is checked whether the element is gripped by the gripper 34.

また、カウンタをセットしてピックアップ回数をカウン
トする。これらの段階は図中の参照番号382 、38
4 、3B[f 、 388 、370に対応する。
Also, set a counter to count the number of pickups. These steps are designated by reference numbers 382, 38 in the figure.
4, 3B[f, 388, 370.

部品存否チーツク368により素子の存在が確認される
と、サイクルは孔心覚て待機サイクル354に進む。逆
に、3回のピックアップにもかかわらずグリッパ−フィ
ンガーに素子が把持されていなければ、ロボット−コン
ピュータ36は作業制御装置56に対して部品が正しく
取得されなかったことを指示し1作業部制御装置が適当
なメツセージを送信する。この機能は図中の参照番号3
72 、374に対応する第18!はグリッパ−のフィ
ンガーに把持されている素子のリードを実際に回路板に
挿入するプロセスを示す図である。このプロセスの第1
段階において、作業部制御装置56がリード挿入孔の位
置を規定する最新情報をロボットに送信する。この情報
を受信すると、ロボット制御装置3Bは回路板への挿入
を試みた結果このリード択゛一度も回路板と接触しなか
ったことを指示する標識をセットする。この標識をセッ
トした後、ロボット制御装置は回路板に挿入すべき第1
リードが回路板の該当孔の上に来るように素子を移動さ
せる。これらの段階は図中の参照番号3?Ei 、 3
78 、380に対応する。
Once the component presence check 368 confirms the presence of the element, the cycle proceeds to a wait cycle 354. Conversely, if the element is not gripped by the gripper fingers even after three pick-ups, the robot-computer 36 instructs the work controller 56 that the part has not been correctly picked up, and controls the first work unit. The device sends the appropriate message. This function is indicated by reference number 3 in the diagram.
72, the 18th corresponding to 374! 2 is a diagram showing the process of actually inserting the leads of the element held by the fingers of the gripper into the circuit board. The first part of this process
At this step, the work station controller 56 sends updated information to the robot defining the position of the lead insertion hole. Upon receiving this information, robot controller 3B sets an indicator indicating that this lead has never made contact with the circuit board as a result of attempted insertion into the circuit board. After setting this mark, the robot controller will select the first one to be inserted into the circuit board.
Move the device so that the leads are over the corresponding holes in the circuit board. These stages are reference number 3 in the diagram. Ei, 3
78, 380.

リードを回路板上に位置ぎめした後、回路板と接触した
リードがあるかどうかを明らかにする第2チエツクが行
なわれる。もし接触が存在すると判明すると、素子を0
.0フインチだけ上昇させてリードを回路板から確実に
離す。リードから回路板から離れたら、素子が半径方向
か軸方向かを確かめるためのチェックが行なわれる。こ
れらの段階は図中の参照番号382 、384.390
 、392に対応する。
After positioning the leads on the circuit board, a second check is made to determine if any leads have made contact with the circuit board. If contact is found to exist, the element is
.. Raise 0 inches to ensure the leads are separated from the circuit board. Once the leads are separated from the circuit board, a check is made to determine whether the element is radial or axial. These stages are designated by reference numbers 382, 384, 390 in the figure.
, 392.

素子が半径方向形素子であることが判明すると、素子を
回路板にむかって降下させるだけでリードを孔に挿入す
る試みがなされる。
If the element is determined to be a radial element, an attempt is made to insert the leads into the holes by simply lowering the element towards the circuit board.

この運動の結果リードが回路板と接触したかどうかを確
認するため再びチェックが行なわれる。これらの段階は
図中の参照番号380゜392 、394.388に対
応する。
A check is again made to see if the leads have come into contact with the circuit board as a result of this movement. These stages correspond to reference numbers 380°392, 394.388 in the figure.

リード挿入を試みた結果としてリードが回路板と接触し
なかった場合、ロボット制御装置は作業部制御装置に対
してリードが正しく挿入されたことを通報し、X−Yテ
ーブル4Bはリードを挿入すべき次の孔の下方位置まで
移動するように命令される。これらの段階は図中の参照
番号3H,400に対応する。
If the lead does not make contact with the circuit board as a result of attempting lead insertion, the robot controller notifies the work part controller that the lead has been correctly inserted, and the X-Y table 4B attempts to insert the lead. It is commanded to move to the position below the next hole. These stages correspond to reference number 3H, 400 in the figure.

第1リードが正しく挿入された後、第2リードに関して
同様のプロセスが続けられる。
After the first lead is properly inserted, a similar process continues with the second lead.

軸方向形リードはそのリードが2木だけと定義されてい
るから、このサイクルは2度だけ行われる。
Since the axial type read is defined as having only two trees, this cycle is performed only twice.

回路板接触検知機能386の結果、回路板に接触し“た
ことが判明すると素子は再び回路板の上方に上昇させら
れ、視覚システムによるリードの第2像が形成されなか
ったことを指示する標識が誤りにセットを通報し、X−
Yテーブル48はリードを挿入すべき次の孔の下方位置
まで移動するよう命令される。これうの段階は図中の参
照番号398 、400に対応する第1リードが正しく
挿入された後、82リードに関して同様のプロセスが続
けられる。
If the circuit board contact detection function 386 determines that the circuit board has been touched, the element is again raised above the circuit board and an indicator is placed to indicate that a second image of the lead has not been formed by the vision system. reports the set in error, X-
Y-table 48 is commanded to move to a position below the next hole in which the lead is to be inserted. After the first lead, corresponding to numerals 398 and 400 in the figure, has been properly inserted, a similar process is continued for lead 82.

軸方向形リードはそのリードが2本だけと定義されてい
るから、このサイクルは2度だけ回路板接触検知機能3
86の結果、回路板に接触したことが判明すると素子は
再び回路板の上方に上昇させられ、視覚システムによる
リードの第2像が形成されなかったことを指示する標識
が誤りにセットされる。次いで視覚制御装置はX−Yテ
ーブル46に取付けた視覚システムを起動し、挿入孔を
通してリードを見ることによってリード像を形成する。
Since the axial type lead is defined as having only two leads, this cycle is performed only twice.
If contact with the circuit board is found as a result of step 86, the element is again raised above the circuit board and an indicator is set to false indicating that no second image of the lead was formed by the vision system. The vision controller then activates the vision system mounted on the X-Y table 46 and forms an image of the lead by viewing the lead through the insertion hole.

この像形成の後、リードが視覚システムによって視認さ
れたかどうかを判定する。これらの段階は図中の参照番
号402 、404 、408に対応する。
After this imaging, it is determined whether the lead has been viewed by the vision system. These stages correspond to reference numbers 402, 404, 408 in the figure.

リード・チェックの結果リードが視認されたことが明ら
かになると、視覚制御装置は孔に対するリードのオフセ
ット量を計算し、この情報をロボットに送信する。もし
リードが中心から0.003 インチ内にあれば、ロボ
ット制御装置は素子を挿入のため下降させる。この段階
は図中の参照番号408 、410 、412に対応す
る。リード挿入のためのロボットの第1増分移動でカウ
ンタがN=1にセットされ、リードが回路板に接触した
かどうかがチェックされる。リードが回路板に接触しな
かた場合、N=4かどうかを確認するためN値がチェッ
クされ、答えがNOなら再びリードを0.005インチ
だけ下降させ、N値を1だけ増大させる。このサイクル
は挿入プロセスが完了したことを示すN=4 となるま
で、またはリードが回路板と接触したことが指示される
まで繰返される。この段階は図中の参照番号414゜4
18 、418 、420 、422に対応する。
If the lead check reveals that the lead is visible, the vision controller calculates the offset of the lead relative to the hole and sends this information to the robot. If the lead is within 0.003 inches from center, the robotic controller lowers the element for insertion. This stage corresponds to reference numbers 408, 410, 412 in the figure. On the first incremental movement of the robot for lead insertion, a counter is set to N=1 and a check is made to see if the lead has touched the circuit board. If the lead does not contact the circuit board, the N value is checked to see if N=4, and if the answer is no, the lead is lowered again by 0.005 inch and the N value is increased by 1. This cycle is repeated until N=4, indicating that the insertion process is complete, or until the leads are indicated to have made contact with the circuit board. This step is indicated by reference number 414゜4 in the figure.
18, 418, 420, and 422.

回路板接触検知41Bの結果、挿入プロセスが完了する
前に回路板に接触したことが判明すると、素子を回路板
に対して僅かに移動させるかまたは振ってから再び回路
板接触検知を繰返す。素子を振っても検知結果が否定的
なら、プロセスを挿入プロセスに戻し、このプロセスを
カウンタ値が4になるまで繰返す。このプロセスは図中
の参照番号′424.426に対応する。
If circuit board contact detection 41B indicates that the circuit board has been touched before the insertion process is complete, the element is moved or shaken slightly relative to the circuit board and circuit board contact detection is repeated again. If the detection result is negative even after shaking the element, the process returns to the insertion process and this process is repeated until the counter value reaches 4. This process corresponds to reference number '424.426 in the figure.

回路板接触検知42Bの結果、回路板に接触したことが
判明すると、ヒツト回路板標識が1だけ増え、このカウ
ンタの値が3以下かどうかがチェックされる。もし3以
下なら、素子を0.0フインチだけ上昇させ、リード挿
入プロセス全体を繰返す。これらの段階は図中の参照番
号428.430 、432に対応する。
If the circuit board contact detection 42B reveals that the circuit board has been touched, the hit circuit board indicator is incremented by 1, and it is checked whether the value of this counter is 3 or less. If it is less than 3, raise the element by 0.0 inch and repeat the entire lead insertion process. These stages correspond to reference numbers 428, 430, 432 in the figure.

逆に1回路板プロセスeカウンタのチェック430の結
果、回路板に3回以上接触したことが判明した場合、こ
れが最初のリード挿入試みであるかどうかをチェックす
る。もし最初の試みなら、サイクル標識がセットされ、
2回目のプロセスが試みられるが、このプロセスの最初
の段階38Bとして、すべてのリードが挿入されたかど
うかがチェックされる。
Conversely, if the one circuit board process e-counter check 430 reveals that the circuit board has been touched three or more times, a check is made to see if this is the first lead insertion attempt. If it is the first attempt, the cycle indicator is set and
A second process is attempted, the first step 38B of which is to check whether all leads have been inserted.

逆に、先行の試みでリードが正しく挿入されなかった場
合、ロボット制御装置は素子を拒絶し、作業部制御装置
にメツセージを送信し、作業部制御装置は作業制御セン
ターでメッセージをログする。これらの段階は図中の参
照番号434 、438 、438 、440 、44
2 、448に対応する。
Conversely, if the lead was not inserted correctly on the previous attempt, the robot controller rejects the element and sends a message to the workpiece controller, which logs the message at the work control center. These stages are designated by reference numbers 434, 438, 438, 440, 44 in the figure.
2, corresponds to 448.

リード位置チェック410の結果、リードが中心からo
、ooaインチ以内でなければ、第2像標識をチェック
することによりこれが第2サイクル・スルーでるかどう
かをチェックし、もし第2サイクル舎スルーでなければ
第2像標識が真にセットされる。次いでプロセスは視覚
制御装置がカメラに対し、孔を通してリードの像を形成
するように指令する( 404)時点にまで戻る。逆に
、最初のリード存在チェック404の結果、リードが視
認されないことが判明すると、第2像標識が誤りにセッ
トされ、増分的なスパイラル検索パターンに入る。検索
パターンの結果、ロボット・システムが最終的にリード
が視認されるように素子を位置ぎめすると、オフセット
量計算プロセス406に移る。逆に、探索パターンが全
スパイラル・パターンを完了してもリードが視認されな
い場合、参照番号440に始まる素子拒絶サイクルに進
む。
As a result of the lead position check 410, the lead is o from the center.
, ooa inches, the second image indicator is checked to see if it is 2nd cycle through, and if it is not, the 2nd image indicator is set to true. The process then returns to the point where the vision controller commands the camera to image the lead through the hole (404). Conversely, if the initial lead presence check 404 reveals that the lead is not visible, the second image indicator is set to false and an incremental spiral search pattern is entered. Once the search pattern has resulted in the robotic system finally positioning the element such that the lead is visible, an offset calculation process 406 is entered. Conversely, if the search pattern completes the entire spiral pattern and no leads are visible, the element rejection cycle begins at reference numeral 440.

ロボットがすべての素子リードを回路板の対応孔に挿入
すると、リード・カット・プログラム(第18図)が始
まる。開始後、カッター・プログラムはロボット制御装
置に対し、回路板への素子リード挿入を終了するよう指
令する。これらの動作は図中の参照番号464.466
に対応する。最後の挿入プロセス中に回路板に接触した
ことを指示する信号が発生すると、参照番号440で示
すように素子が拒絶される。
Once the robot has inserted all device leads into the corresponding holes in the circuit board, the lead cutting program (Figure 18) begins. Once started, the cutter program commands the robot controller to finish inserting the component leads into the circuit board. These operations are indicated by reference numbers 464 and 466 in the diagram.
corresponds to When a signal is generated during the final insertion process to indicate contact with the circuit board, the device is rejected, as indicated by reference numeral 440.

カッター・プログラムの開始で作業部制御コンピュータ
56はX−Yテーブルを、トリミングすべき第1リード
の下方にリード・カッター機構50を位置ぎめせよとい
う指令も与えられる。適正なカッター位置に達すると、
第1リードをトリミングする所期方向にカッターが回転
させられる。このプロセスは図中の参照番号488 、
470に対応する。
At the beginning of the cutter program, the station control computer 56 is also commanded to position the X-Y table to position the lead cutter mechanism 50 below the first lead to be trimmed. Once the proper cutter position is reached,
A cutter is rotated in a desired direction to trim the first lead. This process is indicated by reference number 488 in the figure.
Corresponds to 470.

カッターを第1位置に位置ぎめしたら、これがトリミン
グすべき最初のリードかどうかを確認しなければならな
い。例えば、もしトリミングすべき最初のリードなら、
リードをトリミングするまでに挿入プロセスが完了して
いることをカッター制御装置が確認しなければならない
。この2つの動作は図中の参照番号472 、474に
対応する。
Once the cutter is in the first position, it must be determined whether this is the first lead to be trimmed. For example, if this is the first lead to be trimmed,
The cutter controller must ensure that the insertion process is complete before trimming the lead. These two operations correspond to reference numbers 472 and 474 in the figure.

トリミングすべき最初のリードでないが、ロボットがカ
ッターに対して素子挿入プロセスの完了を命令した場合
、カッター制御装置はX−Yテーブル4Bを最終トリミ
ング位置に移動させ、カッターを約0.1インチだけ−
E昇させる。これによってカッター先端が最終カット位
置に位置ぎめされ、プログラムがカッターを起動させて
リードを所期の長さにトリミングする。これらの段階は
図中の参照番号478 、478に応答する。
If this is not the first lead to be trimmed, but the robot commands the cutter to complete the element insertion process, the cutter controller moves the X-Y table 4B to the final trimming position and trims the cutter approximately 0.1 inch. −
E raise. This positions the cutter tip at the final cut position, and the program activates the cutter to trim the lead to the desired length. These steps correspond to reference numerals 478, 478 in the figure.

リード・カッティングが完了したらカッターを下降させ
、初期または既知位置に復帰させる。このプロセスは図
中の参照番号481.483に対応する。カッターが初
期または既知位置に復帰したら、これがトリミングすべ
き最終リードであるかどうかをチェックする。
When lead cutting is completed, the cutter is lowered and returned to its initial or known position. This process corresponds to reference number 481.483 in the figure. Once the cutter returns to its initial or known position, check to see if this is the final lead to be trimmed.

もし最終リードなら、カッター制御装置が作業部コンピ
ュータ56にリード・トリミ5ング作業の完了を指示す
るメツセージを送信する。
If it is the last lead, the cutter controller sends a message to the station computer 56 instructing the completion of the lead trimming operation.

これらの段階は図中の参照番号485に対応する。These stages correspond to reference numeral 485 in the figure.

トリミングしたばかりのリードが最終リードでない場合
、プログラムを繰返してカッターを位置ぎめし、新しい
カット・サイクルを開始させる信号が発生する。この段
階を参照番号488 、480で図示した。
If the lead just trimmed is not the last lead, a signal is generated to repeat the program to position the cutter and begin a new cutting cycle. This step is illustrated by reference numerals 488, 480.

ロボット制御装置は素子リードを完全に回路板に挿入し
た後、作業部制御装置に対して素子がトリミングされる
状態にあることを指示する信号を送る。カット・プロセ
スの開始を可能にするこの信号に続いて、ロボット制御
装置はすでに収集されたすべての統計的デ−タを作業部
装置に送って記憶させる。
After the robot controller fully inserts the device leads into the circuit board, it sends a signal to the work station controller indicating that the device is ready for trimming. Following this signal, which allows the start of the cutting process, the robot controller sends all previously collected statistical data to the working station device for storage.

中央コンピュータによってデータが受信された後、必要
データがマスターφコンピュータ争ファイルに送られる
。これらの段階を参照番号482 、484 、486
で図示した。
After the data is received by the central computer, the required data is sent to the master φ computer conflict file. These steps are referenced 482, 484, 486.
Illustrated in.

統計ファイル更新の完了後、作業部制御装置はトリミン
グ・プロセスにおける次の素子がキットa成例外、即ち
、実際に挿入されなかった素子であるかどうかをチェッ
クする。
After the statistics file update is complete, the station controller checks whether the next element in the trimming process is a kit a failure, ie, an element that was not actually inserted.

例外素子であるため次の素子を跳び越さねばならない場
合1作業部制御装置に対して次の素子に進むよう命令す
る信号が発生する。挿入すべき次の素子に関してチェッ
クが成された後、この素子を識別する信号がマスター・
コンピュータに送られる。こ゛のプロセスを参照番号4
88 、490 、492で図示した。
If the next element must be skipped because it is an exception element, a signal is generated instructing the work station controller to proceed to the next element. After a check has been made regarding the next element to be inserted, a signal identifying this element is sent to the master.
sent to the computer. This process is reference number 4
88, 490, and 492.

挿入すべき次の素子が判断され、そのデータがロボット
制御装置に送られた後、カッティング作業が行なわれる
まで待機サイクルに入る。カッティング作業が行なわれ
ると、次の素子の挿入が開始可能であることを指示する
信号がロボットに送られる。このプロセスは図中の参照
番号488に対応する。
After the next element to be inserted is determined and the data is sent to the robot controller, a standby cycle is entered until the cutting operation is performed. Once the cutting operation has been completed, a signal is sent to the robot indicating that insertion of the next element can begin. This process corresponds to reference number 488 in the figure.

挿入される素子のトリミング作業が完了すると素子挿入
も完了し、このプロセスを繰返して残りの素子を挿入す
る。
When the trimming operation for the inserted element is completed, the element insertion is also completed, and this process is repeated to insert the remaining elements.

素子キット及び回路板パレットは手動で自動組立て部に
供給され1位置ぎめされるが。
The component kits and circuit board pallets are manually fed into the automatic assembly section and positioned.

これらの機旋は自動化することができる。ほかにも発明
の範囲内で種々の変更が可能である。
These mechanisms can be automated. Various other changes are possible within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に利用される装置の機能図第1A図は階
層式モジュラ構造のソフトウェア−システムのブロック
ダイヤグラム。 第2〜6図は個々の素子を支持する素子ラックの部分図
。 第7図はロボットのグリッパ−で指示された軸方同形素
子の部分図。 第8図はロボットに対するロボット−グリッパ−拳フィ
ンガーの位置を検知する技術を図解する説明図。 第9〜19図はシステムによって利用される校正制御プ
ロセスを図解するフローチャートである。 30−ロボットアーム 34−グリッパ− 38−素子ラック 42−回路板 44−第1TVカメラ 4[1−X−Yテーブル 4日−第2TVカメラ 50−カッター/クリンパー 2組し tk、シへ
FIG. 1 is a functional diagram of the apparatus utilized in the present invention. FIG. 1A is a block diagram of a software system with a hierarchical modular structure. 2 to 6 are partial views of an element rack that supports individual elements. FIG. 7 is a partial view of an axially isomorphic element directed by a gripper of a robot. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a technique for detecting the position of the robot-gripper-fist fingers relative to the robot. 9-19 are flowcharts illustrating the calibration control process utilized by the system. 30-Robot arm 34-Gripper- 38-Element rack 42-Circuit board 44-1st TV camera 4 [1-X-Y table 4th-2nd TV camera 50-2 sets of cutter/crimper to tk, shi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、センサー・ベース・ロボット・システムを利用する
プリント回路板組立て方法において、 a)プリント回路板に挿入すべき素子のリードを所定の
態様にトリミング及びシェーピングし、 b)素子のリードを挿入すべきプリント回路板をロボッ
トの作業範囲内に配置し、 c)前記ロボットに取付けたグリップを利用して挿入す
べき素子を取得し、 d)位置センサーを利用することにより前記素子の各リ
ードとリードを挿入する前記回路板の孔との関係を求め
、 e)リードとこれを挿入する孔との関係に関するデータ
を利用することにより前記リードを所定の精度で孔の上
方に位置ぎめし、 f)前記ロボットを利用することにより前記リードを前
記孔に挿入することを特徴とするセンサー・ベース・ロ
ボット・システム利用によるプリント回路板組立て方法
。 2、ロボットを利用するプリント回路板への素子挿入方
法において、 a)各素子のすべてのリードが互いにほぼ平行となるよ
うに前記プリント回路板に挿入すべき各素子のリードを
あらかじめトリミング及びシェーピングし、トリミング
に際しては前記リードのそれぞれの長さが異なるように
し、 b)前記素子のそれぞれを前記ロボットの作業範囲内の
所定位置に配置し、 c)前記回路板を前記ロボットの作業範囲内の所定位置
に配置し、 d)前記素子のうち任意の素子を選択取得するように前
記ロボットを制御し、 e)前記素子の各リードとこれを挿入する前記回路板の
孔との位置関係を求め、 f)前記素子の最長非挿入リードを、リード先端がこれ
を挿入すべき孔の真上に来るように計算された場所に位
置ぎめし、 g)挿入すべき孔に対する前記リード先端の位置をも感
知し、必要に応じ前記リード先端を位置修正することに
より前記リード先端を挿入すべき孔の上方に位置ぎめし
、 h)2番目に長いリードが前記回路板の表面と接触しな
いように前記ロボットのアームを移動させて前記リード
の一部を前記孔に挿入し、 i)前記素子のすべてのリードが前記回路板の所期の孔
に挿入されるまで段階f)〜h)を順次繰返すことを特
徴とするロボット利用によるプリント回路板への素子挿
入方法。 3、センサー・ベース・ロボット・システムを利用する
プリント回路番組立て方法において、 a)ロボットアームに取付けたグリッパを利用して前記
プリント回路板に挿入すべき素子を取得し、 b)前記ロボットに対する前記素子のリードの位置を感
知し、 c)前記プリント回路板を前記ロボットに対する既知位
置に配置し、 d)前記素子のリードの位置を前記リードを挿入する孔
の位置と比較し、 e)前記素子のリードがこれを挿入すべき孔の上方に来
るように前記素子を位置修正し、f)前記ロボットアー
ムを移動させて前記リードを前記回路板に挿入すること
を特徴とするセンサー・ベース・ロボット・システム利
用によるプリント回路板組立て方法。 4、センサー・ベース・ロボット・システムを利用する
プリント回路板の組立て方法において、 a)前記回路板に挿入すべきすべての部品を特定するデ
ータを前記ロボット系に提供し、b)回路板及び組立て
るべきすべての素子を含む素子キャットを前記ロボット
の作業範囲内の所定場所に配置し、 c)前記部品を順次取得し、 d)挿入孔に対する各リードの位置を検知するための位
置検知器を含むサーボループを利用して前記素子の各リ
ードを個別に挿入することを特徴とするセンサー・ベー
ス・ロボット・システム利用によるプリント回路板組立
て方法。
[Claims] 1. A method for assembling a printed circuit board using a sensor-based robot system, comprising: a) trimming and shaping the leads of an element to be inserted into the printed circuit board in a predetermined manner; and b) the element. placing a printed circuit board into which leads are to be inserted within the working range of the robot; c) acquiring the element to be inserted using a grip attached to the robot; and d) acquiring the element by using a position sensor. e) find the relationship between each lead and the hole in the circuit board into which the lead is inserted, and e) position the lead above the hole with a predetermined accuracy by using the data regarding the relationship between the lead and the hole into which it is inserted; f) A method for assembling a printed circuit board using a sensor-based robot system, characterized in that the lead is inserted into the hole by using the robot. 2. In a method of inserting elements into a printed circuit board using a robot, a) the leads of each element to be inserted into the printed circuit board are trimmed and shaped in advance so that all the leads of each element are approximately parallel to each other; , when trimming, each of the leads has a different length; b) each of the elements is placed at a predetermined position within the working range of the robot; c) the circuit board is placed at a predetermined position within the working range of the robot. d) controlling the robot to select and acquire an arbitrary element among the elements; e) determining the positional relationship between each lead of the element and a hole in the circuit board into which it is inserted; f) positioning the longest non-inserted lead of the element at a location calculated such that the lead tip is directly above the hole into which it is to be inserted, and g) also determining the position of the lead tip relative to the hole to be inserted. h) positioning the lead tip above the hole into which it is to be inserted by sensing and repositioning the lead tip as necessary; inserting some of the leads into the holes by moving an arm of the circuit board; i) repeating steps f) to h) sequentially until all the leads of the device are inserted into the intended holes of the circuit board; A method for inserting elements into a printed circuit board using a robot, characterized by: 3. A method for setting up a printed circuit program using a sensor-based robot system, comprising: a) obtaining an element to be inserted into the printed circuit board using a gripper attached to a robot arm; sensing the position of the lead of the element; c) placing the printed circuit board in a known position relative to the robot; d) comparing the position of the lead of the element with the position of the hole into which the lead is inserted; e) and f) moving the robot arm to insert the lead into the circuit board. - Printed circuit board assembly method using the system. 4. A method of assembling a printed circuit board using a sensor-based robotic system, comprising: a) providing the robotic system with data identifying all components to be inserted into the circuit board; and b) assembling the circuit board. c) sequentially acquiring the parts, and d) including a position detector for detecting the position of each lead with respect to the insertion hole. A method of assembling a printed circuit board using a sensor-based robot system, characterized in that each lead of the device is individually inserted using a servo loop.
JP60116344A 1984-05-30 1985-05-28 Method of inserting electric element into printed circuit board Pending JPS611100A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US61548184A 1984-05-30 1984-05-30
US615481 1984-05-30

Publications (1)

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