JPS6286789A - 位置ずれ補正方法と面付け部品自動搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、面付は部品のプリント基板への自動搭載方式
に係り、特にその自動搭載を視覚によって行なうように
した面付は部品自動搭載方式に関するものである。

〔発明の背景〕

これまで電子部品のプリント基板への実装に関しては、
例えば特開昭６０−１９００号公報に記載されたものが
知られている。しかしながら、これによる場合は基板上
のパターン位置を認識するのに位置決めマークを必要と
することから、基板の設計変更が必要となっている。ま
た、（Ｃのピン位置を１ｌｌｌ＋するのに特定のピン位
置のみ認識していることから、精度は望めないものとな
っている。更にＩＣの位置認識は複数の視野によってお
り、認識速度が遅いという不具合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、面付は部品を精度良好にして、しかも
速やかに自動的にプリント基板に搭載し得る面付は部品
自動搭載方式を供するにある。

〔発明の概要〕

この目的のため本発明は、面付は部品と面付は部品が搭
載されるプリント基板上での接点パターンの位置・姿勢
が絶対的に正しく求められる場合は、これよりそれら間
の相対的位置・姿勢関係も。

定まり、面付は部品は接点パターン上に正しく搭載され
得ることに着目し、面付は部品および接点パターンの絶
対的な位置・姿勢を視覚的に全体としてのピンパターン
・接点パターンより求めるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第８図により説明するが、そ
の前にその理論的背景について簡単ながら説明しておく
。

一般に画像の画素の配列は離散的なので、画像からの位
置検出の最低単位は画素間距離となっている。しかしな
がら、ある物体の位置や姿勢を求める場合に同一物体上
の複数の標本点の位置の平均を求めることによって、高
精度に位置や姿勢の検出を行なうことが可能である。独
立な標本点の数が多い程に精度は高くなるものであるが
、その反面処理速度の低下は免れ得ないものとなってい
る。

ところで面付は部品やこれが搭載される接点パターンは
ピンや接点の幅は狭いがその本数は多く、しかも一定幅
で直線上に並んだものとなっている。

また、機械的な位置決めによりそれらの大まかな位置・
姿勢は予め知れたのものとなっている。よって、画面の
中に面付は部品のピン列や接点列とほぼ直交するような
サンプル直線を引くことが可能となっている。この直線
上での画像の明るさはピンや接点の配列と対応して波状
となるが、これを利用してサンプル直線方向での面付は
部品や接点パターンの位置が求められるものである。一
般にピン列や接点列は通常２列以上あるため、２以上の
列を組合せることによって、それらの全体的な位置・姿
勢が正しく求められるわけである。

さて、本発明を具体的に説明する。

先ず本発明に係るサーフェイスマウンタについて説明す
れば、第２図はその一例での外観を示したものである。

本例でのものは図示のように直交形ロボットｌ、基板供
給装置２、ＩＣ供給装置３および視覚処理装置４から基
本的になり、これらは共通のベース上に固定されたもの
となっている。

ロボットとしてはこの場合十分な位置決め精度があれば
関節形やスカラー形等でもよく、そのハンドには面付は
部品としてのＩＣを把持するためのチャックや基板を撮
像するためのＴＶカメラが取り付けられるようになって
いる。ＴＶカメラとしては他にＩＣ位置検出用のＴＶカ
メラがベース上に上向きに固定された状態で取り付けら
れるようになっている。

サーフェイスマウンタの概要は以上のようであるが、次
にこれの基本的な動作を第３図に示すフローにより説明
すれば、先ず基板供給装置２の上で基板が機械的に固定
された状態でロボットハンドに固定されているＴＶカメ
ラがその基板上に移動することによって、基板上におけ
るＩＣ搭載用の接点パターンの正確な位置が求められる
ようになっている。この後はハンドがＩＣ供給装置３に
後動しこれから１０を把持するが、ｒＣはＩＣ位置検出
用のＴＶカメラ上に移動されることによって、ＩＣとハ
ンドとの位置ずれが検出されるようになっている。視覚
処理装置にて求められた接点パターンおよびＩＣの位置
はロボットにフィードバックされることによって、基板
上の接点パターンにはＩＣが位置合せ状態良好にして搭
載されるところとなるものである。搭載すべきＩＣがま
だ存在する場合には以下、このような処理動作を繰り返
すわけであるが、搭載すべきＩＣの種類が複数ある場合
は手順は異なるものとなっている。

この場合搭載すべきＩＣとしてはサーフェイス・マウン
ティング・パッケージ（フラット・パッケージ）ＩＣを
対象とするが、その−例での平面と正面を第４図（ａｌ
、　（ｂ）に、また、このＩＣ５が搭載される基板上で
の接点パターンを第５図に示す。

図示の如＜ＩＣ５は４つのピン列５−１〜５−４を有す
るが、基板上にはこれらピン列５−１〜５−４各々に対
応する４つの接点パターン列６−１〜６−４よりなる接
点パターン（６）が形成されるようになっている。基板
上の接点パターン列上にＩＣのピン列を対応させた状態
で正しく載せるためには高い精度で位置合せを行なう必
要があるが、基板供給装置による機械的な位置決めとロ
ボットハンドによるＩＣチャック精度は十分とはいえな
く、よって、視覚的により高い精度で位置検出を行ない
位置検出情報をロボットにフィードバックするようにな
っているものである。

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

即ち、基板上の接点パターン列やＩＣのピン列は画像上
では何れも細長い長方形のパターンがその長手方向と直
角方向に一直線上に並んだものとなっている。但し、実
際の画像ではこの他に、配線パターンや背景が併せて撮
像される。

さて、長方形パターンの各列毎に第１図（ａ）、　（ｂ
）に示すように、長方形と直交する方向にサンプル直線
７を設定し、サンプル直線７の位置を画面内で固定した
とすれば、パターンの位置は基板個々やＩＣ毎に少しず
つずれるが、サンプル直線７と必ず交わる程度には機械
的に位置決めし得るものとなっている。この場合でのサ
ンプル直線７上での画像の明るさは第６図に示すように
、パターンの配列に対応して波状になるが、この波形が
ら各パターンのサンプル直線７方向での位置が求められ
るものである。例えば第６図に示す例では、パターンと
背景との境界ｘ１が求められている。第７図に示すよう
に、理想的な条件下ではパターンからの反射光波形は明
るさく１）として示すように矩形となるのでパターンの
境界が最も検出しやすいが、明るさくｎ）のように波形
がくずれている場合には山の頂上（極大点）ｉをとって
パターンの中央を求める等の方法も採られるようになっ
ている。

ここで第８図を用いパターンの境界を求める方法につい
て具体的に説明すれば、照明の状態が良好であって、画
面の明るさが一様な場合（明るさく■））は、明るさの
閾値を適当に定めこれより明るい範囲、または暗い範囲
の両端画素位置をパターンの境界として求めればよい。

また、明るさが明るさく１［１）にほぼ同様な場合（明
るざ（■））に、闇値をはさむ両側の画素の間の明るさ
の勾配を考慮に入れて、闇値と同じ明るざになる位置を
小数点を含む実数値で求めるようにすれば、精度は更に
向上されることになる。更に照明条件が良好でなく画面
の明るさが一様でない場合（明るさく■））には、一つ
の闇値によってはすべてのパターンを分離し得ないが、
このような場合には隣接する画素間での明るさ勾配が最
大となる画素の位置を境界として求めたり、あるいは山
から谷までの範囲毎に荷重平均Ａ／Ｂを求めるなどの方
法が採られるようになっている。但し、Ａ、Ｂは以下の
ようである。

Ａ＝デ（ｉ＋１／２）Ｉ　ｆ（ｉ＋１）−ｆ（ｉ）ＩＢ
−Σｌ　ｆ（ｉ＋１）−ｆ（ｉ）１ 以上のようにしてサンプル直線方向での長方形パターン
位置座標列（ｘ＝ｌｉ−１，・・・、ｎｌ）が求まった
ならば、その平均値 Ｕ（−（ΣＸ正）／ｎ） よりパターン列全体のサンプル直線方向での位置が求め
られるものである。■ｃ搭載の際、問題となるのはこの
方向である。

このようにして各列毎のサンプル直線方向での位置が求
められたならば、次にはその組合せによりＩＣや接点パ
ターン全体の位置が求められるようになっている。とこ
ろでフラット・パッケージＩＣにはピンが４方向に出て
いるものと２方向に出ているものの２通りがあり、それ
に対応して画像のパターンも第１図（ａ）、　（ｂ）に
示すように２種類となる。この場合対向する２つの列は
互いに平行である。

先ず第１図（ａ）に示す４方向パターンの場合は、４つ
のパターン列からそれぞれ平均値としての座標Ｕｌ　、
０２．Ｖｌ　、Ｖ２が求められるが、ここでＵｌと０２
．Ｖｌとｖ２をそれぞれ直線で結びその交点（Ｕ、　　
Ｖ）を全体の位置として定義し、また、２直線の２等分
線方向りは全体の方向として定義されるようになってい
る。この２等分線方向りが回転ずれ情報を与えるように
なっているわけである。

次に′ｆ１１図（ｂ）に示す２方向パターンの場合には
、サンプル直線方向での精度のみが問題となり、これと
直交する方向の精度は機械的位置決めで十分である。よ
って、全体の位置（Ｕ、　Ｖ）は■は固定、Ｕは（Ｕｌ
　＋０２　）／２として求められ、また全体の方向はＵ
ｌとＵ２とを結ぶ方向りとして定義されるようになって
いる。

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

（発明の効果〕 以上説明したように本発明による場合は、予め大まかに
位置決めされている面付は部品や基板上の接点パターン
はその位置ずれや回転ずれが多数のパターン対応の点よ
り容易に、しかも速やかに求められるから、面付は部品
は精度良好にして、しかも速やかに自動的にプリント基
板に搭載されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　ｆｂｌは、画像パターンより面付は部
品や接点パターンの位置と回転方向を求める方法を説明
するための図、第２図は、本発明に係るサーフェイスマ
ウンタの外観構成を示す図、第３図は、その動作のフロ
ーを示す図、第４図（ａｌ、　（ｂ）は、−例でのフラ
ット・パッケージＩｃの平面と正面を示す図、第５図は
、そのＩＣが搭載される接点パターンを示す図、第６図
、第７図、第８図は、パターン対応のサンプル点を求め
る方法を説明するための図である。 １“°°直交形ロボット、２・・・基板供給装置、３・
・・ＩＣ供給装置、４・・・視覚処理装置、５・・・フ
ラット・パフケージＩＣ，５−１〜５−４・・・ピン列
、６−１〜６−４・・・接点パターン列、７・・・サン
プル直線。 代理人　弁理士　　秋　本　　正　実 第１図 第３図 第４図 第６図 第　７　図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　予めロボットのハンドに大まかに位置決めされた状態
   で把持されている面付け部品を、予め大まかに位置決め
   されている基板における接点パターン上に上記ロボット
   により自動的に搭載するための面付け部品自動搭載方式
   であって、面付け部品の接点パターンへの搭載に先立っ
   て、面付け部品のピン列各々および接点パターン列各々
   の画像パターンに対しパターン方向にほぼ直交するよう
   にしてサンプル直線を設定したうえ、該直線上での明る
   さの変化より上記ピン列各々および接点パターン列各々
   の位置を求め、該位置にもとづいては面付け部品および
   接点パターン全体の位置ずれと回転ずれが求められ、該
   ずれの情報によって搭載時でのロボットの動作を制御す
   ることを特徴とする面付け部品自動搭載方式。