JPS6311804A - 位置決め用マ−ク位置検出方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、面付は部品のプリント基板への自動搭載用視
覚センサに係り、特にプリント基板の接点パターンの位
置、姿勢検出に好適な位置検出方式に関する。

〔従来の技術〕

従来電子部品のプリント基板への実装に関しては１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、これによる揚台の基板上のパターン
位置をＬ’２　ｒｌｉするのに特別な位置決めマークを
利用しているが、高精度に位置検出するためには、拡大
視野の複数画面で位置検出するか、マーク径を大きくす
る必要があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、プリント基板上に接点パターンの近く
に設けるマーク径に依存する点、複数の画面により位置
検出するめだにカメラ又は被検出対象物を移動させなけ
ればならない点について。

配慮されておらず、プリント基板製作上及び実装時の精
度、タクトの問題があった。

本発明の目的は１面付は部品の自動搭載のために大きな
径のマークを付けたプリント基板等を製作したすせずに
、１視野で高速、高精度で面付は部品搭載のための位置
、姿勢検出することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ＴＶカメラ等の画像入力装置から入力され
た画像データにおいて、あらかじめ設定した測定範囲内
の明るさの変化曲線に注目し、マークのエツジと考えら
れる座標値を１画素以下の栄位で求めることと、それら
の点、ＰＨ７！値を平均的手法により７出することによ
り達成される、〔作用〕 検出対象となるプリント基板上の銅泊のマークは、反射
光によりテレビカメラにより撮像した場合明るい部品と
して背景となるプリント基板とある程度のコントラスト
差を持つ。そのマーク上の画像の走査線方向及び走査線
に対し垂直方向の測定線上の明るさの分布は、マークの
位置に対応して山状になる。その最大傾斜位置をマーク
のエツジ点とみなすが、雑音成分も同様の明るさ振幅を
得る。しかし、雑音成分は離散的に発生するので、エツ
ジ点の連続数を知ることによりマークと区別することが
可能となるので誤動作することがない。

〔実施例〕

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図はそのブロック図を示したものである。本
例のものは１図示のように直交ロボット３、基板供給装
置４、ｉｃ供給装置５、粗位置決め装置６および視覚処
理装置７から基本的になり、これらは共通のベース上固
定されたものになっている。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型等でも
よく、そのハンドには面付は部品としてのｊｃを把持す
るための吸着部や基板を撮像するためのテレビカメラが
取付けられている。テレビカメラとしては他にｉｃ位置
検出用のテレビカメラがベース上に上向きに固定された
状態で取り付けである。

サーフェイスマウンタの概要は以上の様であるが１次に
これの基本的な動作を第３図で説明する。

（１）先ず基板供給装置４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。

テレビカメラ８がその基板１１上に移動し、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。

（２）ハンド３がｉｃ粗位置決め装置へ移動しこれから
１ｃ３０を吸着をするが、ハンドに粗位置決め機能があ
る場合は直接ｉｃ供給装置から吸着する。　・ （３）ｊｃはｉｃ位置検出用のテレビカメラ２上に移動
されることによってｊＣとハントとの位置ずれが検出さ
れるようになっている。

（４）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。

上述の様に、位置決めを視覚装置おいて行うわけだが、
プリント基板の接点パターンの位置決め方法について説
明する。

位置検出方法として、プリント基板上の接点パターンを
直接視覚でとらえ位置、姿勢検出する方法と、接点パタ
ーンと相対位置関係があらかじめ精度良く付けられてい
る位置決めマークを視覚でとらえ位置、姿勢検出方式が
考えられる。

前記の方法は搭載について考えれば、被搭載面を直視し
ているため理想であるが、搭載前にクリーム半田印刷等
で接点パターンが画像としてとらえられない場合は検出
不可能となってしまう。

そこで１位置決め用として付けられたマークを検出しそ
のマークに対応した接点パターンの位置姿勢を検出する
わけであるが、プリント基板の製作上そのそのマーク径
はφ１　（ｍｍ）程度と微少なマークとなる。

視覚により高精度（１０数μｍ程度）にこの様なマーク
の位置を求めるためには、従来、画素分解能を上げるた
め、１視野あたりの視野をせばめ拡大視野にするか、１
視野あたりの画素数を上げることで対応してきた。しか
し前者に対しては、複数の画面処理が必要な事になり、
精度、処理時間の面で問題があり、後者については演算
時間、ハード構成に問題があった。いずれにせよ画素精
度は、０．３画素程度が限度とされている。

本発明は１画素の分解能に依らず精度を良くするために
、１つのマークの位置を測定するのに。

多くの測定データを用いて、各測定データの誤差を平均
化して全体の測定精度を上げるという統計的手段の導入
と、上述の測定データそのものを、演算上１画素以下の
単位（１／　２５６画素）で求めることにより、誤差を
小さくする手法で、実際に画素精度で０．０５画素程度
の検出を可能にし。

１視野（３０ｘ３２　［ｍｍ］）で同時に複数の微少マ
ークの重心位置を求め、高精度高速にフラットパッケー
ジｉｃを搭載するための位置、姿勢検出することである
。

第４図に示す様にマークの付けられたプリント基板を位
置検出用テレビカメラ８により撮像した画像は第５図の
様になる。第５図に示した様に測定エリア１をあらかじ
め設定するが、機械的位置決めにより位置決めマーク２
のおおまかな位置は決定されている。８定エリア１内の
テレビの走差線方向をＸ軸とした時の測定線α９および
ｙ軸方向の測定線β９の明るさの変化は、第１図の様に
なる。この測定線上の明るさ変化曲線から第６図に示す
様な単調増加または単調減少範囲Ｒ１、Ｒ２、を抽出し
、この範囲に次の式を適用して最大傾斜位置Ｍ１、Ｍ２
を求める。

Ｎ１１＝Σ　（、）　＋　１／２）　　［１１’　　（
Ｊ＋１）　　−ｉΣ１　　ｆ　　（ｊ＋１）　　−ｆ　
　（ｊ）　　１ｆ　　（ｊ）　　：第９画素の値（明る
さ）この式は、対象範囲の座標値に、その座標での明る
さ変化量を、重みとしてかけた値の総和を正規化してい
る。

その意味は明るさ変化量の大きい位置はど出方値に対す
る寄与率を大きくし、明るさ変化の大きい位置を微少変
動によらず全体的に求めるということである。

測定エリア内で測定線を画素列ごとに走査し上述の様に
求められた座標値をマークのエツジ座標値としその座標
値を平均することにより、Ｘ軸方向の測定線よりマーク
中心座標のＸ座標が、ｙ軸方向の測定線よりＸ座標が求
められる。

°　しかじ、本方式は明るさの変化に注目しているため
雑音（ノイズ）成分に弱い。そこで次の様な手法をとっ
ている。

テレビカメラの信号ノイズは、離散的に表われるが、第
７図の様にＸ軸方向又はｙ軸方向でマーク径に相当する
画素数程度、２つ以上のエツジ点が連続で検出されない
場合は、それ以前に検出したエツジをもつ領域は、信号
ノイズとみなす。

第８図の様に、８′ＩＩＩ定エリア１内で測定線上で明
るさの増加、減少のエツジ内をマークの領域とみなし、
それ以外をシルク文字等の背景ノイズとみなす。

第９図の様に、Ｘ軸方向で求められた粗位置座標をふく
む領域の中心（Ｘ、Ｙ）と、ｙ軸で求めた粗位置座標を
ふくむ領域の中心（Ｘ、ｙ）がある値以上達う場合は、
それらは異なる領域としてみなし１位置決めマーク２と
はみなさない。

ここで精位置座標とは前述の明るさ変化曲線から　１求
めた中点で粗位置座標とは連続でエツジが検出されてい
る測定線列座碇の中心である。

以上の手法により信頼性を向上させている、上述の様に
して求められた複数個の位置決めマークの位置より第１
０回に示す様に接点パターンの位置、姿勢を相対的に求
める。

あらかじめ、接点パターンの姿勢と位置決めマ一り２の
結線の傾きを明らかにしておけば、第１０図（ａ）の様
に、２つのマークで検出し、接点パターンの姿勢を位置
決めマークのみから求めるためには、第１０図（ｂ）の
様に３つ又は４つのマーク位置を検出することにより可
能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プリント基板の製作に関しては、径の
大きい位置決めマークを付けることなく、ｉｃ搭載に関
しては、複数の画面処理を行わすに搭載のための接点パ
ターンの位置、姿勢を高精度に高速に検出出来るので、
高い信頼性と適応性をそなえた面付は部品自動搭載機が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プリント基板上の位置決めマーク２と、測定
エリアｌ内の測定線上の明るさ変化曲線を示す図。第２
図は本発明に係るサーフェイスマウンタのブロック図。 第３図はそのサーフェイスマウンタの運転フロー図。第
４図は、プリント基板用カメラ８のマーク位置検出時の
鳥かん図。第５図は、マーク位置検品のための画面図。 第６図は、測定線９上の明るさ曲線を示す図で、マーク
のエツジ点を示す図。第７図は測定エリア内の信号ノイ
ズを示す図。第８図は、測定エリア内の背景ノイズを示
す図。第９図は、測定エリア内で。 複数の領域による誤検出防止を説明する図。第１０図は
、フラットパッケージｉｃの接点パターン全体の位置姿
勢の検出方法を示す図である。 １・・・測定エリア、２・・・位置決めマーク、３・・
・直交形ロボット、４・・・基板供給装置、５・・・ｉ
ｅ供給装置、６・・・粗位置決め装置、７・・・視覚処
理装置、８・・・プリント基板用カメラ、９・・・測定
線、１０・・・接点パターン、１１・・・プリント基板
、１２・・・視野７・′−＼ （”： 代理人弁理士　小　川　勝　男゛ゝ− 負　　　　　　　　　　　　　　　　百−ｅ智

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プリント板上の位置決めマークのエッジ点と考えら
   れる所を、一次元上の明るさ変化曲線から、明るさ変化
   を重みづけして座標値を求め、さらにそれらの値を平均
   化することにより、微少なマークの位置座標を１視野に
   おいて、検出することを特徴とする、位置決め用マーク
   位置検出方式。