KR0171752B1 - 칩 마운터의 카메라 오프셋 산출방법 - Google Patents

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정정학
이성재
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배순훈
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    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals

Abstract

본 발명은 칩 마운터의 카메라 오프셋 산출방법에 관한 것으로, 소정 헤드에 지그를 장착하는 단계(201)와; 지그가 장착된 상기 헤드를 인식 스테이션으로 이동하는 단계(202); 제 1카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(203); 제 2카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(204); 제 1카메라에 의해 구한 센터치와 제2카메라에 의해 구한 센터치의 차를 산출하는 단계(205); 산출된 센터 오프셋을 사용자 인터페이스로 전송하는 단계(206)로 구성되어 있다.

Description

칩 마운터의 카메라 오프셋 산출방법
제1도는 종래의 칩 마운터를 도시한 구성도.
제2도는 종래의 카메라부 구조.
제3도는 본 발명에 따른 칩 마운터를 도시한 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 카메라부 구조.
제5도는 본 발명에 따른 칩 마운터의 제어계통을 도시한 블록도.
제6도는 본 발명에 따른 칩 마운터의 교시모드 전체 동작흐름도.
제7도는 본 발명에 따른 카메라 오프셋 산출방법 흐름도.
제8도는 본 발명에 따라 카메라 오프셋을 자동모드로 산출하는 실시예.
제9도는 본 발명에 따라 카메라 오프셋을 수동으로 산출하는 실시예이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 부품공급부 2 : 인덱스
3 : XY테이블 4 : 공급 컨베어
5 : 배출 컨베어 11 : 노즐
12 : 반사판 13 : 부품
14, 21 : 렌즈 15 : 미러
16 : 경통 17, 18 : 하프미러
19, 20 : 카메라 31 : 주제어부
32 : 버스 33 : 산업용 컴퓨터
34 : 산업용 PC본체 35 : 키보드
36 : 모니터 37 : 리모트 컴퓨터
38 : 비젼제어부 39 : 카메라부
40 : 모니터 41 : 서보모터 제어부
42 : 서보모터 구동부 43 : 서보모터
44 : 펄스모터 제어부 45 : 펄스모터구동부
46 : 센서 및 스위치 47 : 입력부
48 : 센서 및 스위치 49 : 출력부
50 : 액츄에이터
본 발명은 칩 마운터에 관한 것으로 특히, 칩 마운터용 카메라에 있어서 부품자세에 사용되는 제1 카메라와 제2 카메라간의 오프셋을 산출하는 제1 카메라-제2 카메라간 오프셋 산출방법에 관한 것이다.
일반적으로 칩 마운터는 전자제품을 생산하는 조립라인에 설치되어 베어 PCB상의 특정 위치에 프로그램된 NC데이타에 따라 소정 부품을 자동으로 장착하는 장치로서 표면실장부품(SMD)의 사용증가와 생산 자동화의 진척에 따라 널리 사용되고 있는 바, 상기 칩 마운터는 제1도에 도시된 바와 같이, PCB상에 장착될 다수의 부품들을 제공하는 부품공급 수단(통상 릴축이라고도 한다 : 1)과, 콘베어 벨트상에 위치하여 베어 PCB에 부품 장착작업이 이루어지는 XY테이블(3), 상기 부품공급수단으로부터 부품을 진공 흡착(즉, 취출)한 후 소정의 스테이션을 거쳐 상기 XY테이블에서 PCB상에 부품을 장착하는 인덱스부(2)로 구성되어 있다. 또한, 콘베어는 도면의 화살표 방향으로 PCB흐를 때, 상기 XY테이블(3)에 PCB기판을 공급하는 공급 컨베어(4)와 작업이 완료된 PCB를 다음 공정으로 이송시키기 위한 배출 컨베어(5)로 구분되어 있다.
이 때 상기 인덱스부(2)는 소정 수의 헤드와, 상기 각 헤드에 설치되어 부품을 흡착하는 소정 수의 노즐들이 구비되어 NC프로그램된 데이터에 따라 작동되면서 각 스테이션마다 해당 작업을 수행하는 바, 종래의 칩 마운터가 수행하는 스테이션 작업의 예는 제1도에 도시된 바와 같이, 제1 스테이션(ST#1)부터 제16 스테이션(ST#16)까지로 이루어져 있으며, 각 스테이션에서의 작업내용은 다음과 같다.
제1 스테이션(ST#1)에서는 칩 부품을 진공 흡착한 후 척(chuk) 높낮이를 제어하고, 제2 스테이션(ST#2)에서는 칩 부품의 유무를 검출하고, 제3 스테이션(ST#3)에서는 제2 스테이션의 체크결과에 의해 부품이 없으면 진공을 오프하고, 제4 스테이션(ST#4)에서는 제1 및 제2 카메라가 설치되어 비젼처리를 수행하여 부품자세를 인식함과 아울러 노즐을 회전(rotate)시킨다.
또한, 제6 스테이션(ST#6)에서는 노즐을 로테이트함과 아울러 수직 칩을 검출하고, 제9 스테이션(ST#9)에서는 칩 부품을 장착함과 아을러 마운트 높낮이를 제어하며, 제12 스테이션(ST#12)에서는 노즐번호를 검출한다.
그리고, 제13 스테이션(ST#13)에서는 불량칩을 배출하고, 제14 스테이션(ST#14)에서는 노즐 체인지축 정위치를 검출하고, 제15 스테이션(ST#15)에서는 노즐 오리지네이션(nozzle origination) 및 노즐 방향을 검출한다. 설명되지 않은 제 5, 7, 8, 10, 11, 16 스테이션은 아이들 스테이션(idle station)으로 모터의 부하 및 작동 타이밍등을 고려하여 적절히 설계된다.
이와 같이 각 스테이션을 거치면서 해당 작업을 수행하도록 된 종래의 칩 마운터에서 비젼처리를 위해 장착되는 카메라의 구조는 제2도에 도시된 바와 같이, 부품(13)이 흡착된 노즐(11)측으로 빛을 방사하여 반사판(12)에서 반사되는 빛을 렌즈(14, 21)를 통해 집광한 후 제1 하프미러(17)를 통해 고배 카메라(19)에 투상함과 동시에 제2 하프미러(18)를 통해 저배 카메라(20)에 투상시키는 구조로 되어 있다. 이 때 제1 카메라 및 제2 카메라는 CCD카메라로서 수상된 이미지를 디지털로 변환한 후 상기 디지털 영상 데이터를 비젼 처리부로 출력하도록 되어 있다.
그런데 이와 같은 종래의 카메라 구조를 이용하여 비젼을 처리할 경우에, 동일한 부품을 제1 카메라에 의해 포착할 경우와 제2 카메라에 의해 포착할 경우에 카메라 중심간에 오프셋이 발생하여 이를 보상할 필요가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 칩 마운터의 개선된 카메라 오프셋 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 칩 마운터에 있어서, 소정 헤드에 지그를 장착하는 단계와; 지그가 장착된 상기 헤드를 인식 스테이션으로 이동하는 단계; 제1 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계; 제2 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계; 제1 카메라에 의해 구한 센터치와 제2 카메라에 의해 구한 센터치의 차를 산출하는 단계; 산출된 센터 오프셋을 사용자 인터페이스로 전송하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 동일한 헤드에 장착된 지그를 제1 카메라와 제2 카메라로 인식한 후 각 카메라에서 지그의 센터치를 구한 후 상기 산출된 센터치의 차에 의해 오프셋을 산출하므로써 동일한 부품을 다른 2개의 카메라로 동일하게 인식할 수 있게 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 칩 마운터는 제3도에 도시된 바와 같이 PCB상에 장착 될 다수의 부품들을 제공하는 부품공급수단(통상 릴축이라고도 한다 : 1)과, 콘베어 벨트상에 위치하여 베어 PCB에 부품 장착작업이 이루어지는 XY테이블(3), 상기 부품공급수단으로부터 부품을 진공 흡착한 후 소정의 스테이션을 거쳐 상기 XY테이블(3)에서 PCB상에 부품을 장착하는 인덱스부(2)로 구성되어 있고, 상기 인덱스부(2)는 제1 스테이션(ST#1)부터 제12 스테이션(ST#12)까지 12개의 스테이션으로 이루어져 있으며, 상기 각 스테이션들의 동작은 다음과 같다.
즉, 제3도에 있어서, 제1 스테이션(ST#1)에서는 칩 부품을 흡착함과 아울러 척의 높낮이를 제어하고, 제2 스테이션(ST#2)에서는 칩 유무를 검출함과 아울러 칩이 없으면 진공을 오프하고, 제3 스테이션(ST#3)에서는 카메라가 설치되어 비젼처리를 하여 부품의 자세를 인식하고, 제5 스테이션(ST#5)에서는 수직 칩을 검출함과 아울러 노즐 로테이트(nozzle rotate)를 수행한다. 제7 스테이션(ST#7)에서는 칩 부품을 장착함과 아울러 마운트(mount)의 높낮이를 제어하고, 제9 스테이션(ST#9)에서는 불량칩을 수거 및 노즐번호를 검출하고, 제10 스테이션(ST#10)에서는 노즐 체인지 후 정위치를 검출하고, 제11 스테이션(ST#11)에서는 노즐 원점맞춤(origination)을 수행함과 아울러 노즐 방향을 검출하고, 제12 스테이션(ST#12)에서는 공기를 토출시켜 노즐을 청소한다. 설명되지 않은 제 4, 6, 8 스테이션은 아이들 스테이션(idle station) 이다.
이와 같이 칩 마운터의 인덱스는 12개의 스테이션이 360도로 배열된 후, 각 스테이션에 마다 하나의 헤드(Head)가 구비되어 있고, 이 헤드에는 5개의 노즐이 부착되어 있다.
또한 제3 스테이션(ST#3)에 설치된 본 발명에 따른 카메라의 구조는 제4도에 도시된 바와 같이, 부품(13)이 흡착된 노즐(11)측으로 빛을 방사하여 반사판(12)에서 반사되는 빛을 렌즈(14, 21)를 통해 집광한 후 제1 하프미러(17)를 통해 고배 카메라(20)에 투상시킴과 동시에 제2 하프미러(18)를 통해 저배 카메라(19)에 투상시키는 구조로 되어 있다.
이 때 고배 카메라 및 저배 카메라(19, 20)는 CCD 카메라로서 수상된 이미지를 디지털로 변환한 후, 상기 디지털 영상 데이터를 비젼처리부로 출력하도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 칩 마운터는 제5도에 도시된 바와 같이, 버스(32); 상기 버스에 연결되며 사용자 인터페이스(User Interface)를 제공하는 산업용 컴퓨터(33); 노즐에 흡착된 부품 및 PCB마크를 인식하기 위한 카메라부(39); 비젼처리된 영상을 디스플레이하기 위한 모니터(40); 카메라부로부터 영상 데이터를 입력받아 처리하는 비젼제어부(38); 서보모터(43); 서보제어신호에 따라 상기 서보모터를 구동시키기 위한 서보모터 구동부(42); 서보 제어명령에 따라 서보모터를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 서보모터 제어부(41); 펄스모터(46); 펄스모터 제어신호에 따라 상기 펄스모터를 구동시키기 위한 펄스모터 구동부(45); 펄스모터 제어명령에 따라 상기 펄스모터를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 펄스모터 제어부(44); 각종 센서 및 스위치(46); 상기 각종 센서 및 스위치의 조작을 입력받기 위한 입력부(45); 액츄에이터들(48); 상기 액츄에이터를 구동하기 위한 출력부(47); 및 버스를 통해 상기 산업용 컴퓨터로부터 유지 데이터를 입력받고, 상기 입력부(47)로부터 각종 센서 및 스위치 신호를 입력 받아 소정의 시퀀스를 수행하여 출력부(49)를 통해 각종 액츄에이터를 제어함과 더불어 서보 제어명령과 펄스모터 제어명령을 발생하며, 비젼제어부(38)로부터 데이터를 입력받아 처리함과 아울러 데이터를 비젼제어부(38)에 제공하는 주제어부(31)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 카메라부(39)는 작은 부품을 고배율로 확대하여 보여주기 위한 제1 카메라(고배 카메라라고도 한다 : 20)와, 비교적 큰 부품을 저배율로 확대하여 보여주기 위한 제2 카메라(저배 카메라라고도 한다 : 19), PCB상의 보정 마크를 인식하기 위한 제3 카메라로 구성되며, 상기 제1 및 제2 카메라는 제3 스테이션(ST#3)에 위치하고, 제3 카메라는 제7 스테이션(ST#7)에 위치한다.
또한 입력센서(48)의 예로는 노즐 교환원점을 감지하는 포토센서(PHS1)와, 제2 스테이션에 설치되어 칩 유무를 검출하는 포토센서(PHS8), 제5 스테이션에 설치되어 수직 칩을 검출하는 포토센서(PHS10), L축 원점시 차광을 검출하는 포토센서(PHS11), 흡착 높이 조절 원점을 검출하는 포토센서(PHS15), 초점 조절원점을 검출하는 포토센서(PHS19), 8번 스테이션에 위치하여 헤드번호를 검출하기 위한 포토센서(PHS24, PHS25), X축 원점을 검출하기 위한 포토센서(PHS29), 제9 스테이션에 설치되어 노즐번호를 검출하기 위한 포토센서(PHS33, PHS34, PHS 35)등이 있고, 출력 액츄에이터(50)의 예로는 노즐교환 클러치 솔레노이드, 노즐원점 클러치 솔레노이드 등이 있고, LED 램프등도 출력부에 의해 구동된다.
그리고 상기 펄스모터(46)는 노즐 교환모터, 노즐회전모터, 위치 결정모터 등과 같이 정밀제어에 각각 이용되며, 상기 서보모터(43)는 X축 구동모터, Y축 구동모터, R축 구동모터와 같이 큰 힘과 정밀제어가 필요한 곳에 이용된다.
이와 같이 구성되는 칩 마운터의 동작 모드는 교시(teaching)모드, 자동(auto)모드, 수동(manual)모드로 구분되며, 교시모드는 칩 마운터를 작동시켜 정상적인 부품실장 작업을 수행하기 전에, NC데이타, 디바이스 데이타 등을 입력하여 칩 마운터를 초기화시킴과 아울러 각종 보정 데이터를 산출하는 모드로서, 교시모드의 주흐름은 제6도에 도시된 바와 같이 NC데이타 처리 루틴, 디바이스 데이터 처리루틴, 디바이스 체크 루틴, 디바이스 교시 루틴등으로 이루어진다.
즉, 제6도에 있어서 교시모드의 주흐름을 설명하면, 현재 흐름을 수행중에 교시모드가 선택되었는지 판단하는 단계(100, 101); 수행중이던 현재 흐름을 처리 완료하는 단계(102); 머신키(Machine Key)입력을 대기하는 단계(103); 오토(AUTO)모드선택 키가 입력되었는지 판단하는 단계(104); 수동(MANUAL) 모드선택 키가 입력되었는지를 판단하는 단계(106); 작동(Move)키가 입력되었는지를 판단하는 단계(108); 작동키가 입력되지 않았으면, 사용자 인터페이스(User I/F)로부터 명령이 수신되었는지를 판단하는 단계(109); 작동키가 입력되었으면, 사용자 인터페이스에 현재 화면상태 또는 동작모드를 요구하는 단계(110); 사용자 인터페이스로부터 명령(command)을 수신하는 단계(111); NC데이터 관련인지를 판단하는 단계(112); NC데이터 관련이면, NC데이터 처리루틴을 수행하는 단계(113); 디바이스 데이터 관련인지를 판단하는 단계(114); 디바이스 데이터 관련이면, 디바이스 데이터 처리루틴을 수행하는 단계(115); 디바이스 체크 관련인지를 판단하는 단계(116); 디바이스 체크 관련이며, 디바이스 체크 처리루틴을 수행하는 단계(117); 디바이스 교시 관련인지를 판단하는 단계(118); 디바이스 교시 관련이면, 디바이스 교시 처리루틴을 수행하는 단계(119)로 구성 되어 교시모드가 선택되면 상기 흐름을 루프하면서 판단결과에 따라 해당 루틴을 처리한다.
여기서, 단계 104에서 자동(AUTO)모드가 선택되면 자동모드 처리단계(105)로 이행되고, 단계 106에서 수동(MANUAL)모드가 선택되면 수동모드 처리단계로 이행된다.
또한, 상기 디바이스 교시루틴(119)은 다시 라이트닝 콘디션(Lighting condition), 카메라 포커스(Camera Focus), 카메라 1,2 크기(Camera 1,2 Magnification), 카메라 1,2 회전(Camera 1,2 Rotation), 카메라 1,2 오프셋(Camera1-Camera2 Calibration), 노즐회전(Nozzle Rotation), 노즐 오프셋(Nozzle Offset), 노즐 레벨(Nozzle Level), 카메라3 게인 및 레벨, 카메라3 오프셋등으로 다시 세분되어 작동된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명이 적용되는 칩 마운터의 개괄적인 이해를 바탕으로, 본 발명에 따른 카메라 오프셋 산출방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 카메라 오프셋 산출방법은 제7도에 도시된 바와 같이, 소정 헤드에 지그를 장착하는 단계(201)와; 지그가 장착된 상기 헤드를 인식 스테이션으로 이동하는 단계(202); 제1 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(203); 제2 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(204); 제1 카메라에 의해 구한 센터치와 제2 카메라에 의해 구한 센터치의 차를 산출하는 단계(205); 산출된 센터 오프셋을 사용자 인터페이스로 전송하는 단계(206)로 구성되어 있다.
또한 본 발명에 따른 카메라 오프셋 산출방법을, 자동으로 처리하는 실시예는 제8도에 도시된 바와 같이, 제1 헤드(헤드#1)에 소정의 지그를 장착한 후, 자동운전 가능상태를 체크하는 단계(301); 체크 결과에 따라 자동운전가능한지를 판단하여 가능하지 않으면 에러플래그를 셋 하고 리턴하는 단계(302, 303); 동작 가능하면, 헤드 데이터베이스(Head DB)가 설정되었나를 판단하여 설정되지 않았으면 헤드데이터를 처리하고, 이어서 처리결과 에러발생을 판단한 후 에러가 발생되면 에러플래그를 셋 하고 리턴하는 헤드데이터 설정 단계(304, 305, 306, 307); 비젼에 수신된 데이터로 카메라를 오픈하는 단계(308); 제1 헤드가 제3 스테이션에 있는 지를 판단하여 제3 스테이션에 있지 않으면 제1 헤드를 제3 스테이션으로 이동시키는 단계(309, 310); 제1 카메라와 제2 카메라 사이의 오프셋을 산출하기 위한 포커스 레벨동작 및 비젼 인식 단계(311); 및 산출된 오프셋을 사용자 인터페이스로 전송하는 단계(312)로 이루어져 있다.
또한 본 발명에 따른 카메라 로테이션 방법을, 수동으로 처리하는 실시예는 제9도에 도시된 바와 같이, 임의의 헤드에 소정의 지그를 장착한 후 상기 지그가 장착된 헤드를 인식스테이션으로 이동한 후 비젼에 수신된 데이터로 카메라를 오픈하는 단계(401); 제1 카메라와 제2 카메라 사이의 오프셋을 산출하기 위한 포커스 레벨동작 및 비젼인식 단계(402); 및 처리결과를 사용자 인터페이스에 전송하는 단계(403)로 이루어져 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서 소정 크기(즉, 가로 세로가 8.00㎜ × 8.00㎜의 크기)를 갖는 지그를 임의의 헤드에 장착한 후 상기 지그가 장착된 헤드를 제3 스테이션으로 이동하고, 제3스테이션에서 제1 카메라 및 제2 카메라로 상기 지그영상을 포착한 후, 상기 포착된 지그영상의 센터를 각각 구한 후 제1 카메라에 의해 구한 센터치와 제2 카메라에 의해 구한 센터치의 차를 구해, 두 카메라간의 오프셋을 산출한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 동일한 헤드에 장착된 지그를 제1 카메라와 제2 카메라로 인식한 후 각 카메라에서 지그의 센터치를 구한 후 상기 산출된 센터치의 차에 의해 오프셋을 산출하므로써 동일한 부품을 다른 2개의 카메라로 동일하게 인식할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 칩 마운터에 있어서, 소정 헤드에 지그를 장착하는 단계(201)와; 상기 지그가 장착된 상기 헤드를 인식 스테이션으로 이동하는 단계(202); 제1 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(203); 제2 카메라로 지그영상을 포착하여 지그의 센터치를 구하는 단계(204); 제1 카메라에 의해 구한 센터치와 제2 카메라에 의해 구한 센터치의 차를 산출하는 단계(205); 및 산출된 센터 오프셋을 사용자 인터페이스로 전송하는 단계(206)로 구성되는 것을 특징으로 하는 칩 마운터의 카메라 오프셋 산출방법.
KR1019950028334A 1995-08-31 1995-08-31 칩 마운터의 카메라 오프셋 산출방법 KR0171752B1 (ko)

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