KR19980070627A - 실장기의 부품 인식 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실장기(實裝機)의 부품 인식 장치에 관한 것으로서, 부품 흡착용의 노즐 부재를 갖는 헤드 유닛, 상기 노즐 부재에 흡착된 부품을 촬상(撮像)하는 촬상 수단 및 이 부품의 촬상시에 부품에 빛을 조사하는 조명 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬영된 부품의 화상에 기초하여 노즐 부재에 흡착된 부품의 인식을 행하도록 구성된 실장기의 부품 인식 장치에 있어서, 상기 조명 수단으로부터 상기 부품에 조사되는 빛의 밝기를 검출하는 조명광 검출 수단, 및 이 빛의 밝기의 목표치를 설정하고, 이 목표치와 상기 조명광 검출 수단에 의한 검출치를 비교하여, 양자의 편차에 따라 상기 조명 장치의 광량을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

실장기의 부품 인식 장치

본 발명은, 노즐 부재를 구비한 헤드 유닛에 의해 전자 부품을 흡착하여 프린트 기판상의 소정 위치에 장착하도록 구성된 실장기에 있어서, 노즐 부재에 흡착된 부품의 인식을 행하기 위한 촬상 수단 및 조명 수단을 구비한 부품 인식 장치에 관한 것이다.

종래, 부품 장착용의 노즐 부재를 갖는 헤드 유닛에 의해, IC 등의 부품을 부품 공급부로부터 흡착하여, 위치 결정되어 있는 프린트 기판상으로 이송하고, 프린트 기판의 소정의 위치에 장착하도록 한 실장기가 일반적으로 알려져 있다.

이러한 실장기에서는, 노즐 부재에 의해 부품을 흡착하였을 때의 부품의 위치에는 어느 정도의 편차가 있어, 부품의 흡착 위치의 어긋남에 따라 장착 위치를 보정할 필요가 있다. 그 때문에, 흡착된 부품을 인식하여 노즐 부재에 대한 흡착 위치의 어긋남을 검지하거나, 또한 부품의 이상, 예를 들면 리드를 갖는 부품이면 이 리드의 절곡 등을 검지하도록 하고 있다.

이러한 부품 인식을 행하는 장치로서, 예를 들면, 라인 센서 등으로 이루어지는 촬상 수단과 조명 수단을 실장기의 베이스상에 설치하고, 부품 흡착 후의 헤드 유닛을 촬상 수단상으로 이동시켜서, 조명 수단에 의해 부품 인식용으로 필요한 빛을 흡착 부품에 조사하면서 촬상 수단에 의해 촬상을 행하여 부품 화상을 촬영하고, 이 촬영 화상에 기초하여 부품 인식을 행하도록 한 장치가 제안되고 있다.

일반적으로 이러한 종류의 부품 인식 장치에서의 조명 수단으로서는 LED 램프가 사용되고, 밝기의 변동을 억제하기 위해서 정전류 회로에 의해 LED 램프로의 공급 전류를 일정하게 하고 있었다. 그러나, 이와 같이 해도, LED 램프가 점등 후에 자기 발열(自己 發熱)에 의해 온도가 변화한 경우, 그 온도 변화에 의해 밝기가 크게 변화한다. 이 때문에, 촬상된 부품의 화상의 선명도 등에 영향을 미쳐, 화상 인식율이 악화되는 경우가 있었다.

또한, 이러한 온도 변화에 의한 밝기의 변동을 피하기 위해서, 화상 인식을 행하지 않을 때에도 LED 램프를 항상 점등시킴으로써 온도를 안정시키는 방안도 이루어지고 있지만, 이 경우, 항상 점등시킨 상태에서 온도가 과도하게 높아지지 않도록 각별히 방열(放熱)을 고려할 필요가 있음과 함께, 쓸데 없는 전력을 소비하고, 더구나, 외부 기온의 변동 등에 의한 온도 변화를 완전히 배제하는 것은 곤란하기 때문에 밝기를 미묘하게 조정할 수 없었다.

또한, 흡착 부품의 종류에 따라서 화상 인식을 위한 최적의 밝기가 다르므로, 조명으로부터의 빛의 밝기를 흡착 부품에 따라 조정하는 것이 바람직하지만, 종래에는 이러한 조정도 곤란하였다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 조명 수단으로부터 흡착 부품에 조사되는 빛의 밝기를 적정하게 조정할 수 있고, 이에 의해 부품 인식 정밀도를 향상할 수 있는 실장기의 부품 인식 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 실장기의 부품 인식 장치는, 부품 흡착용 노즐 부재를 갖는 헤드 유닛, 상기 노즐 부재에 흡착된 부품을 촬상하는 촬상 수단, 및 이 부품의 촬상시에 부품에 빛을 조사하는 조명 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬영된 부품의 화상에 기초하여 노즐 부재에 흡착된 부품의 인식을 행하도록 구성된 실장기의 부품 인식 장치에 있어서, 상기 조명 수단으로부터 상기 부품에 조사되는 빛의 밝기를 검출하는 조명광 검출 수단, 이 빛의 밝기의 목표치를 설정하고, 이 목표치와 상기 조명광 검출 수단에 의한 검출치를 비교하여, 양자의 편차에 따라 상기 조명 장치의 광량을 제어하는 제어 수단을 구비한 것이다.

이 구성에 의하면, 조명광 검출 수단의 검출 데이터에 기초하여 상기 제어수단에 의해 피드백 제어가 행해지고, 이 피드백 제어에 의해, 상기 부품에 조사되는 빛의 밝기가 목표치가 되도록 조정되어, 촬상된 부품 화상의 밝기가 적정하게 유지된다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 조명 수단은 LED로 이루어지는 발광 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 LED에 대한 통전 전류를 제어하는 것이면, LED의 온도 변화에 의해 밝기가 변화하는 경향이 생기더라도, 그에 따라 상기 통전 전류가 제어됨으로써 밝기가 적정하게 조정된다.

상기 촬상 수단과 상기 조명광 검출 수단이 거의 동일한 감도 특성의 소자를 이용하여 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 상기 조명광 검출 수단에 의해 촬상 수단과 마찬가지의 감도로 밝기가 검출되고, 부품 화상의 밝기의 조정이 적정하게 행해진다.

또한, 본 발명의 장치에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 헤드 유닛의 이동 경로 내에 배치된 라인 센서로 이루어지며, 이 라인 센서에 대해 헤드 유닛이 상대적으로 이동하는 동안에 촬상이 행해지도록 구성됨과 함께, 상기 라인 센서에 대한 헤드 유닛의 이동 속도를 검출하는 이동 속도 검출 수단을 구비하고, 상기 설정 수단은 이 이동 속도에 따라 상기 목표치를 조정하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 라인 센서가 이용되는 경우는 헤드 유닛이 이동하는 동안에 화상이 촬영되기 때문에, 조명이 동일한 밝기에서는 이동 속도가 빨라짐에 따라 화상이 어두워지는 등 이동 속도가 화상의 밝기에 영향을 주지만, 이것을 가미하여 목표치가 설정됨으로써, 정속(定速) 이동시 이외의 가속시나 감속시에도 적정하게 부품 화상의 밝기가 조정된다.

상기 제어 수단은, 상기 라인 센서에 대해 헤드 유닛이 소정 위치까지 근접했을 때에 조명 수단을 점등하고, 헤드 유닛이 라인 센서를 통과하였을 때 조명 수단을 소등하도록 제어하는 수단을 포함하도록 해두면 좋고, 이와 같이 하면 전력이 절감된다. 그리고 이와 같이 하여도 피드백 제어에 의해 밝기는 적정하게 조정된다.

상기 설정 수단은 상기 노즐 부재에 흡착되는 부품의 종류에 따라 상기 목표치를 설정하는 것이 바람직하고, 이와 같이 하면, 부품마다 그것에 따른 적정한 밝기가 부여된다.

또한, 상기 조명광 검출 수단은, 예를 들면, 상기 조명 수단의 근방에, 또한 조명 수단으로부터 상기 부품으로 향하는 빛의 경로 밖에 설치된다. 이와 같이 하면, 부품에 조사되는 빛의 밝기에 대략 비례하는 밝기가 검출된다.

혹은, 상기 조명광 검출 수단은 헤드 유닛에서의 노즐의 근방에 설치된다. 이와 같이 하면 부품에 조사되는 빛의 밝기가 직접적으로 검출된다.

도 1은 본 발명에 관한 부품 인식 장치의 일례가 적용된 실장기의 평면도.

도 2는 본 발명에 관한 부품 인식 장치의 일례가 적용된 실장기의 정면도.

도 3은 촬상용 유닛을 도시한 확대 개략 단면도.

도 4는 부품 인식 장치의 회로 구성도.

도 5는 조명 제어 블럭의 구성을 도시한 블럭도.

도 6은 조명 제어 동작을 도시한 플로우챠트.

도 7은 헤드 유닛의 이동 속도와 조명부의 광량과의 관계를 도시한 그래프.

도 8은 조명 제어 블럭의 구성의 다른 예를 도시한 블럭도.

도 9는 촬상용 유닛에 있어서의 포토 센서의 배치의 다른 예를 도시한 확대 개략 단면도.

도 10은 포토 센서의 배치의 또 다른 예를 도시한 확대 개략 단면도.

도 11은 본 발명이 적용되는 실장기의 다른 예를 도시한 평면도.

도 12는 본 발명이 적용되는 실장기의 다른 예를 도시한 정면도.

도 13은 본 발명이 적용되는 실장기의 다른 예를 도시한 측면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

3 : 프린트 기판

5 : 헤드 유닛

15 : X축 서보 모터

16 : 위치 검출 수단

20 : 노즐 부재

21 : 촬상용 유닛

22 : 카메라

23 : 조명부

24a, 26a : LED

30 : 포토 센서

31 : 헤드 검지 센서

37 : 조명 제어 블럭

본 발명에 관한 부품 인식 장치의 일례에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 부품 인식 장치가 탑재된 실장기의 구조를 나타내고 있다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 실장기의 베이스(1)상에는 프린트 기판 반송용의 컨베이어(2)가 배치되고, 프린트 기판(3)이 이 컨베이어(2) 위에서 반송되어 소정의 장착 작업 위치에서 정지되도록 되어 있다. 상기 컨베이어(2)의 측방향에는, 부품 공급부(4)가 배치되어 있다. 이 부품 공급부(4)는 부품 공급용 피더를 구비하고, 예를 들면, 다수열의 테이프 피더(4a)를 구비하고 있다.

또한, 상기 베이스(1)의 위쪽에는 부품 장착용 헤드 유닛(5)이 설치되어 있다. 이 헤드 유닛(5)은 부품 공급부(4)와 프린트 기판(3)이 위치하는 부품 장착부에 걸쳐 이동 가능하게 되고, 본 실시예에서는 X축 방향[컨베이어(2)의 방향] 및 Y축 방향(수평면상에서 X축과 직교하는 방향)으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

즉, 상기 베이스(1)상에는 Y축 방향의 고정 레일(7)과, Y축 서보 모터(9)에 의해 회전 구동되는 볼나사축(ball screw shaft; 8)이 배치되고, 상기 고정 레일(7)상에 헤드 유닛 지지 부재(11)가 배치되어, 이 지지 부재(11)에 설치된 너트 부분(12)이 상기 볼나사축(8)에 나사 결합되어 있다. 또한, 상기 지지 부재(11)에는 X축 방향의 가이드 부재(13)와, X축 서보 모터(15)에 의해 구동되는 볼나사축(14)이 배치되고, 상기 가이드 부재(13)에 헤드 유닛(5)이 이동 가능하게 유지되고, 이 헤드 유닛(5)에 설치된 너트 부분(도시하지 않음)이 상기 볼나사축(14)에 나사 결합되어 있다. 그리고, Y축 서보 모터(9)의 작동에 의해 상기 지지 부재(11)가 Y축 방향으로 이동함과 함께, X축 서보 모터(15)의 작동에 의해 헤드 유닛(5)이 지지 부재(11)에 대해 X축 방향으로 이동하도록 되어 있다.

또한, 상기 Y축 서보 모터(9) 및 X축 서보 모터(15)에는 각각 로터리 인코더로 이루어지는 위치 검출 수단(10, 16)이 설치되어 있고, 이에 의해 상기 헤드 유닛(5)의 이동 위치 검출이 이루어지도록 되어 있다.

상기 헤드 유닛(5)에는, 칩 부품 흡착용 노즐 부재(20)가 설치되고, 도 2에 도시한 바와 같이 본 실시예에서는 X축 방향으로 8개의 노즐 부재(20)가 일렬로 설치되어 있다. 각 노즐 부재(20)는 각각 헤드 유닛(5)의 프레임에 대해 승강 및 노즐 중심축 주위의 회전이 가능하게 되고, 도면 밖의 승강 구동 기구 및 회전 구동 기구에 의해 작동되도록 되어 있다. 또, 상기 승강 구동 기구는 예를 들면, 각 노즐 부재(20)를 동시에 상하 이동시키는 전체 승강용 서보 모터와, 각 노즐 부재(20)를 개별적으로 일정 스트로크만 승강시키는 소정수(8개)의 에어 실린더를 구비하고, 이들을 병용함으로써, 각 노즐 부재(20)를 소정의 상승 위치와 하강 위치에 걸쳐 승강시키도록 구성되어 있다. 또한, 회전 구동 수단은 1개의 회전용 서보 모터와, 이 서보 모터의 회전을 각 노즐 부재에 전하는 전동 기구(傳動 機構)로 이루어져 있다.

또한, 상기 부품 공급부(4)의 측방향에는, 상기 헤드 유닛(5)의 각 노즐 부재(20)에 흡착된 부품을 인식하기 위한 촬상용 유닛(21)이 배치되어 있다.

상기 촬상용 유닛(21)은 도 3에 도시한 바와 같이 노즐 부재(20)에 흡착된 부품(흡착 부품)을 촬상하는 카메라(22: 촬상 수단)을 구비함과 함께, 이 카메라(22)의 위쪽에, 촬상시에 부품에 빛을 조사하는 조명부(23: 조명 수단)를 구비하고 있다. 상기 카메라(22)는, 예를 들면 라인 센서로 이루어져 있다. 이 라인 센서는 CCD 고체 촬상 소자가 상기 노즐 부재(20)의 배열 방향과 직교하는 방향(Y축 방향)에 병설(竝設)되어 이루어지는 것으로, 슬릿부를 통해 일차원적으로 부품 화상을 촬영하도록 되어 있다.

그리고, 실장시에는 헤드 유닛(5)의 각 노즐 부재(20)에 의해서 부품이 흡착된 후, 라인 센서의 소자의 배열 방향[주(主)주사 방향; Y축 방향]과 직교하는 방향[부(副)주사 방향; X축 방향]으로 헤드 유닛(5)이 이동됨에 따라, 상기 카메라(22)에 의해 각 노즐 부재(20)에 흡착된 부품의 주주사 방향의 화상이, 부주사 방향으로 순차 촬영되어 소정의 화상 신호가 얻어지도록 되어 있다.

상기 조명부(23)는 LED 등의 발광체를 구비하고, 도 3에 도시한 예에서는 카메라(22)로의 상(像) 입사용 공간의 한 쪽에 위치하여 세로 방향 기판에 다수의 LED (24a)를 배치한 LED 보드(24), 상기 LED(24a)로부터의 빛을 상기 흡착 부품으로 향하게 함과 함께 흡착 부품으로부터 카메라(22)로 향하는 빛을 투과시키도록 상기 공간에 설치된 하프 미러(25), 이들의 위쪽에서 상기 공간의 양측에 위치하여 가로 방향 기판에 다수의 LED(26a)를 배치한 LED 보드(26), LED(26a)로부터의 빛을 상기 흡착 부품으로 향하게 하는 프리즘(27) 등을 갖고 있다. 또한 공냉(空冷)팬(28)이 조명부(23)에 조립되어 있다. 그리고 이 조명부(23)와 카메라(22)가 실장기의 기판에 고정되는 프레임(29)에 장착되어 있다.

또한 촬상용 유닛(21)에는 흡착 부품에 조사되는 빛의 밝기를 검출하는 포토 센서(30: 조명광 검출 수단)가 조립되어 있다. 이 센서(30)는 상기 카메라(22)와 거의 동일한 특성을 갖는 포토다이오드로 이루어지며, 조명부(23)의 LED 설치 부분의 근방에, 또한 상기 흡착 부품을 향하는 빛의 경로 밖에 설치되고, 본 실시예에서는 LED 보드(26)의 측단부에 설치되어 있다.

또한, 상기 실장기의 베이스(1)상에서, 상기 촬상용 유닛(21)의 근방에는 헤드 유닛(5)이 촬상용 유닛(21)에 근접한 것을 검지하는 헤드 검지 센서(31; 도 4에 도시함)가 설치되어 있고, 부품 인식시에는 이 헤드 검지 센서(31)에 의해 헤드 유닛(5)이 검지됨으로써 상기 라인 센서(24)에 의한 부품 화상의 촬영 개시 타이밍이 계측되도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 실장기는 전체 구성을 생략하고 있지만, 마이크로 컴퓨터를 구성 요소로 하는 제어 장치를 구비하고 있고, 상기 Y축 및 X축 서보 모터(9, 15), 헤드 유닛(5)의 흡착 노즐(20)에 대한 승강 구동 기구 및 회전 구동 기구, 촬상용 유닛(21)의 카메라(22) 및 조명부(23) 등은 전부 이 제어 장치에 전기적으로 접속되어 통괄 제어되도록 되어 있다.

이 제어 장치에는 도 4에 도시한 바와 같이 화상 인식부(32), 클럭 신호 생성 수단(33), 개시 신호 발생 수단(34), 일(一)부품 종료 신호 발생 수단(35), 전(全)부품 종료 신호 발생 수단(36) 및 조명 제어 블럭(37: 제어수단)을 포함하고 있다.

상기 클럭 신호 생성 수단(33)은 분주(分周) 카운터(40), 비교기(41), 분주 레지스터(42) 및 제1, 제2 게이트 회로(43, 44)로 구성되어 있고, 상기 위치 검출 수단(16)으로부터 출력되는 펄스열 신호를 분주함으로써 클럭 신호를 생성, 출력하는 것이다.

구체적으로는, 위치 검출 수단(16)으로부터 출력되는 펄스열 신호의 펄스수를 분주 카운터(40)에 의해 카운트하고, 비교기(41)에서 분주 레지스터(42)에 미리 설정되어 있는 카운트수 N과 비교한다. 그리고, 설정된 카운트수 N에 도달하면 비교기(41)로부터 1펄스의 신호를 출력하도록 되어 있다.

즉, 헤드 유닛(5)을 라인 센서로 이루어지는 카메라(22)에 상대적으로 대응시킨 상태에서, X축 서보 모터(15)의 구동에 의해 헤드 유닛(5)을 상기 카메라(22)에 대해 상대적으로 이동시키고, 이 때의 헤드 유닛(5)의 X축 방향의 이동에 수반하여 위치 검출 수단(16)으로부터 출력되는 펄스열 신호가 1/N배로 분주됨으로써 클럭 신호가 생성되도록 되어 있다.

생성된 클럭 신호는, 비교기(41)로부터 제1 및 제2 게이트 회로(43, 44)로 출력된다. 제1 게이트 회로(43)에는 상기 헤드 검지 센서(31)로부터의 검지 신호가 입력되도록 되어 있고, 이 신호의 입력에 따라 제1 게이트 회로(43)로부터 클럭 신호를 개시 신호 발생 수단(34)으로 출력하도록 되어 있다. 또한, 제2 게이트 회로(44)에는, 개시 신호 발생 수단(34)으로부터 출력되는 나중에 설명할 촬영 개시 신호가 입력되도록 되어 있고, 이 신호의 입력에 따라 제2 게이트 회로(44)로부터 클럭 신호를 촬상용 유닛(21) 및 일부품 종료 신호 발생 수단(35)으로 출력하도록 되어 있다.

상기 개시 신호 발생 수단(34)은 촬영 개시 카운터(46), 비교기(47) 및 촬영 개시 레지스터(48)로 구성되어 있고, 상기 제1 게이트 회로(43)로부터 출력되는 상기 클럭 신호를 촬영 개시 카운터(46)에 의해 카운트하고, 비교기(47)에서, 촬영 개시 레지스터(48)에 미리 설정되어 있는 카운트수와 비교하도록 되어 있다. 이 카운트수는 헤드 유닛(5)이 헤드 검지 센서(31)에 의해 검출되고 나서 촬상용 유닛(21)의 직전에 도달할 때까지의 이동 거리에 대응하도록 설정되어 있다. 그리고, 설정된 카운트수에 도달하면 비교기(47)로부터 상기 제2 게이트 회로(44)에 촬영 개시 신호를 출력하도록 되어 있다. 이와 같이 촬영 개시 신호가 제2 게이트 회로(44)에 출력됨으로써 상술된 바와 같이 촬상용 유닛(21)으로의 클럭 신호의 출력이 개시되고, 이 클럭 신호에 동기된 타이밍에서 상기 카메라(22)에 의한 부품 화상의 촬영이 개시되도록 되어 있다.

상기 일부품 종료 신호 발생 수단(35)은 라인수 카운터(49), 비교기(50) 및 라인수 레지스터(51)로 구성되어 있고, 상기 제2 게이트 회로(44)로부터 출력되는 상기 클럭 신호를 라인수 카운터(49)에 의해 카운트하고, 비교기(50)에서 라인수 레지스터(51)에 미리 설정되어 있는 카운트수와 비교하도록 되어 있다. 그리고, 설정된 카운트수에 도달하면 비교기(50)로부터 전부품 종료 신호 발생 수단(36) 및 조명 제어 블럭(37)으로 일부품 종료 신호, 즉 상기 카메라(22)에 의한 일부품의 부품 화상의 촬영이 종료했다는 취지를 나타내는 신호를 출력하도록 되어 있다.

또, 상기 라인수 레지스터(51)에 설정되는 카운트수는 인식 대상이 되는 부품의 종류 등에 기초하여, 일부품 화상을 촬영할 수 있는 값으로 설정되어 있다.

상기 전부품 종료 신호 발생 수단(36)은 부품수 카운터(52), 비교기(53) 및 부품수 레지스터(54)로 구성되어 있고, 상기 일부품 종료 신호 발생 수단(34)으로부터 출력되는 일부품 종료 신호를 부품수 카운터(52)에 의해 카운트하고, 비교기(53)에서, 부품수 레지스터(54)에 미리 설정되어 있는 카운트수와 비교하도록 되어 있다. 그리고, 설정된 카운트수에 도달하면 비교기(53)로부터 화상 인식부(32) 및 조명 제어 블럭(37)으로 전부품 종료 신호, 즉 카메라(22)에 의한 전부품의 부품 화상의 촬영이 종료했다는 취지를 나타내는 신호를 출력하도록 되어 있다.

상기 화상 인식부(32)는 상기 클럭 신호에 동기하여 상기 카메라(22)에 의해서 촬영된 화상 데이터를 화상 메모리에 기록하고, 이 화상 데이터에 소정의 화상 처리를 실시함으로써 부품을 인식하는 것이다.

한편, 상기 조명 제어 블럭(37)은 위치 검출 수단(16)으로부터 출력되는 펄스열 신호, 헤드 검지 센서(31)로부터의 검지 신호, 촬상용 유닛(21)에 설치된 포토 센서(30)로부터의 검지 신호, 상기 일부품 종료 신호 및 전부품 종료 신호 등을 입력하고, 이들 신호에 기초하여 광량을 제어하는 신호를 촬상용 유닛(21)의 조명부(23)에 대해 출력하도록 되어 있다.

상기 조명 제어 블럭(37)의 구체적 구성을 도 5에 의해 설명하면, 이 조명 제어 블럭(37)은 밝기 검출 회로(61), 비교 회로(62), 오차 적분 회로(63) 및 조명 드라이브 회로(64)에 의해 구성되는 피드백 제어계를 지니고, 이 피드백 제어계에 의해 포토 센서(30)로 검출되는 빛의 밝기를 목표치로 하도록 조명부(23)의 광량이 제어되도록 되어 있다. 즉, 상기 밝기 검출 회로(61)에 의해 포토 센서(30)로부터의 검지 신호에 기초하여, 조명부(22)로부터 흡착 부품에 조사되는 빛의 명도가 검출되고, 그 명도 신호와, 밝기의 목표치에 상당하는 명도 기준 신호가 비교 회로(62)에 입력된다.

그리고, 상기 명도 기준 신호에 대한 명도 신호의 오차(편차)를 도시한 오차신호가 비교 회로(62)로부터 출력되고, 상기 오차 적분 회로(63)에 의해 오차 신호를 적분한 값에 따른 전류 지령 신호가 조명 드라이브 회로(64)에 제공된다. 한편, 조명 제어 블럭(37)에 포함되는 도면 외의 CPU로부터의 조명 온·오프 지령도 조명 드라이브 회로(64)에 제공된다.

조명 드라이브 회로(64)는 조명 온 지령이 있었을 때에, 상기 전류 지령 신호에 따른 드라이브 출력(전류 제어 신호)를 촬상용 유닛(21)의 조명부(23)에 출력하고, 또한, 조명 오프 지령이 있었을 때에는 조명을 소등하도록 드라이브 출력을 정지하도록 되어 있다.

또, 상기 명도 기준 신호는 본 실시예에서는 부품에 따른 명도 지령과, 헤드 유닛(5)의 이동 속도에 따라서 설정되도록 되어 있다. 즉, 적절한 화상의 밝기는 부품마다 다르기 때문에 미리 기억되어 있는 부품 데이터에 기초하여 도면 외의 CPU에 의해 흡착 부품에 따른 명도 지령이 정해진다. 또한, 헤드 유닛(5)의 이동 속도가 화상의 밝기에 영향을 주기 때문에, 이동 속도 펄스[위치 검출 수단(16)으로부터의 펄스열 신호]가 F/V 변환부(65: 이동 속도 검출 수단)에 의해 전압으로 변환됨으로써 상기 이동 속도가 검출된다. 그리고, 이 이동 속도와 상기 명도 지령이 곱셈기(66)에 의해 곱해짐으로써 명도 기준 신호가 제공되도록 되어 있다. 따라서, 도 7과 같이 헤드 유닛(5)의 이동 속도에 비례하여 조명부(23)의 조도가 변화하도록 명도 기준 신호가 바뀌게 된다.

도 6은 상기 조명 제어 블럭(37)에 포함되는 CPU 등에 의한 동작 플로우를 나타내고 있다. 이 동작 플로우가 스타트되면, 우선 헤드 검지 센서(31)로부터의 신호에 기초하여 조명을 점등할 것인지의 여부가 판정된다(단계 S1). 그리고, 헤드 유닛(5)이 촬상용 유닛(21)에 대해 소정 위치까지 근접한 것을 헤드 검지 센서(31)가 검지했을 때에 조명을 점등해야 한다고 판정되어, 흡착 부품에 따른 명도 지령이 출력됨과 함께 조명 온 신호가 출력되고, 이에 따라, 도 5에 도시한 피드백 제어계에 의한 조명부(23)의 밝기의 피드백 제어가 행해진다(단계 S2, S3).

그리고 나서, 전부품 종료 신호 등에 기초하여 조명을 소등할 것인지의 여부가 판별되고(단계 S4), 헤드 유닛(5)의 각 노즐 부재(20)에 흡착되어 있는 전 부품의 인식이 종료했을 때에 조명을 소등해야 한다고 판정되어, 조명 오프 신호가 출력된다(단계 S5).

이상과 같이 구성된 부품 인식 장치의 작용을 실장기의 실장 동작과 함께 설명한다.

상기 실장기에서 실장 동작이 개시되면, 상기 헤드 유닛(5)이 부품 공급부(4)에 이동되고, 각 노즐 부재(20)에 의한 부품의 흡착이 행해진다. 부품의 흡착이 완료하면, 헤드 유닛(5)이 촬상용 유닛(21)상으로 이동한다. 그리고, 본 실시예와 같이 촬상용 유닛(21)의 카메라(22)가 라인 센서로 이루어지는 경우, 부품 인식을 위한 카메라(22)에 대한 헤드 유닛(5)의 이동이 행해진다. 구체적으로는, 헤드 유닛(5)이 촬상용 유닛(21)에 대한 이동 경로의 한 쪽으로부터 다른 쪽을 향해서 X축 방향으로 이동된다.

부품 인식을 위한 이동이 개시되고 나서 헤드 유닛(5)이 헤드 검지 센서(31)에 의해서 검지되면, 상기 조명 드라이브 회로(64)에 조명 온 신호가 제공됨으로써, 조명부(22)로의 통전이 행해져서 조명의 점등이 행해진다. 한편, 상기 클럭 신호 생성 수단(33)으로부터 출력되는 클럭 신호의 카운트가 개시되고, 이것이 소정의 카운트수에 도달하면 개시 신호 발생 수단(34)으로부터 부품 화상 촬영 개시 신호가 출력되어 카메라(22)에 의한 부품 화상의 촬영이 개시된다.

그리고, 상기 클럭 신호에 동기된 타이밍에서, 흡착 부품의 주주사 방향의 화상이 부주사 방향으로 순차 촬영되고, 이 화상 데이터가 화상 인식부(32)의 메모리에 기억됨과 함께, 하나의 부품의 화상 촬영이 완료되면 일부품 종료 신호 발생 수단(35)으로부터 일부품 종료 신호가 출력되어, 다음 부품의 화상 촬영이 마찬가지로 행해진다. 이렇게 해서, 전부품의 부품 화상의 촬영이 완료할 때까지, 각 부품의 화상이 순차적으로 촬영되어 간다.

이와 같이 헤드 유닛(5)이 이동하면서 카메라(22)에 의해 흡착 부품의 화상이 촬영되어 가지만, 그 동안에 조명 제어 블럭(37)에서는 포토 센서(30)로부터의 신호에 의한 명도 신호와 명도 기준 신호와의 비교에 기초한 피드백 제어에 의해, 명도 신호가 명도 기준 신호와 일치하도록 조명부(23)에 대한 공급 전류가 제어된다. 이에 따라, 조명부(23)에서의 LED(24a, 26a)의 온도의 변동 등이 있었던 경우에도, 그것에 따른 밝기의 변동을 상쇄하도록 조명부(23)의 광량이 제어되어 카메라(22)에 의해 촬영되는 화상의 밝기가 적정하게 조정된다. 이 때문에, 부품 인식의 정밀도가 높아진다.

특히, 상기 포토 센서(30)를 카메라(22)와 거의 동일한 특성을 갖는 포토다이오드로 형성해 두면, 온도 변화 등에 대해 밝기의 제어가 효과적으로 행해진다. 즉, 일반적으로 LED 램프는 온도가 변화한 경우에 밝기가 변함과 함께, 발광 파장도 변화하는 경향이 있고, 한편, 카메라(22)의 감도는 파장에 따라 다르기 때문에 LED 램프의 광량을 동일하게 하더라도 발광 파장의 변화에 의해서 카메라(22)의 화면에서의 밝기가 변할 가능성이 있지만, 카메라(22)와 동종의 소재로 이루어지는 포토 센서(30)를 이용하여 제어를 행하면, 파장의 변화에 따른 감도 변화도 카메라(22)와 마찬가지로 발생되므로, 카메라(22)에 의해 촬영되는 화상의 밝기가 적정하게 제어된다.

또한, 상기한 바와 같은 조명의 제어에 있어서, 흡착 부품의 종류에 따른 명도 지령을 제공하도록 되어 있으면, 부품에 따른 적절한 화상의 밝기가 얻어져서, 여러가지 부품의 화상을 연속적으로 촬영해 가는 경우에서도 각 부품 화상의 인식의 안정성 및 정밀도가 양호하게 유지된다.

또한, 본 실시예에서는 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 헤드 유닛(5)의 이동 속도에 따라서 조명부(23)의 조도를 바꾸도록 명도 기준 신호를 설정하고 있기 때문에, 헤드 유닛(5)의 이동 속도가 변화한 경우에도, 카메라(22)에 의해 촬영되는 화상이 적정한 밝기가 되도록 조명이 조정된다. 따라서, 헤드 유닛(5)은 반드시 일정한 속도로 이동하고 있을 필요는 없고, 가속중이나 감속중에도 적정한 밝기의 화상을 촬영하여 인식을 행할 수 있다.

이 때문에, 종래와 같은 헤드 유닛을 일정 속도로 하기 위한 조주(助走; Approach)동작이 불필요해져서, 조주 스페이스의 단축화를 도모할 수 있음과 함께, 이에 의해 라인 센서의 배치 장소의 자유도가 높아지고, 실장기의 공간 절약화를 효과적으로 도모할 수 있으며, 또한, 조주 동작이 불필요해지는 만큼 실장 시간을 단축할 수 있기 때문에, 이에 의해 실장 효율도 높아지게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 조명부(23)에서의 LED(24a, 26a)의 온도가 변동하고 있을 때에도 밝기를 적정하게 유지하도록 제어할 수 있으므로, 종래와 같이 조명부에서의 LED를 일정 온도로 유지하도록 항상 점등해 둘 필요는 없다. 그래서, 본 실시예에서는, 헤드 유닛(5)이 촬상용 유닛(21)에 근접하여 부품 인식이 개시되기 직전에 조명부(23)가 점등되고, 전부품 인식 종료시에 조명부(23)가 소등되도록 하고 있어, 이에 의해, 종래와 같이 항상 점등해 두는 경우에 비해 소비 전력이 절감된다.

또, 본 발명의 장치의 구체적인 구조는 여러가지로 변경 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에서는 카메라(22)를 라인 센서에 의해 구성하고 있지만, 면적 센서(area sensor)에 의해 구성하여도 좋다. 그리고, 부품 인식을 위한 동작으로서는 각 노즐 부재(20)의 흡착 부품을 면적 센서로 이루어지는 카메라상에서 정지시켜서 촬상하도록, 헤드 유닛(5)을 단속적(斷續的)으로 이동시키면 좋다. 이와 같이 하는 경우, 조명 제어 블럭(37)에서 헤드 유닛(5)의 이동 속도에 따른 제어는 불필요해지기 때문에, 도 8과 같이 제어 계통을 도 5에 도시한 제어 계통으로부터 F/V 변환기(65) 및 곱셈기(66)를 제외한 구성으로 하고, 명도 지령을 직접 비교 회로(62)로 입력하면 좋다.

또한, 조명광 검출 수단으로서, 상기 실시예에서는 포토 센서(30)를 LED 보드(26)의 측단부에 설치하고 있지만, 도 9에 도시한 바와 같이 하프 미러(25)에 의해 LED 보드(24)의 LED(24a)로부터 방사된 빛의 일부가 위쪽(흡착 부품에 조사되어야 하는 방향)으로 반사되고 나머지가 투과되는 것을 이용하여, 하프 미러(25)를 사이에 두고 LED 보드(24)와 대향하는 위치에 포토 센서(30)를 설치해도 된다.

혹은, 도 10에 도시한 바와 같이, 헤드 유닛(5)에서의 각 노즐 부재(20)의 근방에 각각 포토 센서(30)를 배치하여도 좋다. 이와 같이 한 경우, 각 노즐 부재(20)의 흡착 부품에 조사되는 빛이 직접적으로 검출되어, 검출 정밀도의 면에서는 바람직하다. 다만, 노즐 부재(20)와 동일한 수만큼 배치할 필요가 있어, 부품수 삭감을 위해서는 도 3 또는 도 9와 같이 촬상용 유닛(21)에 설치해 두는 편이 유리하다.

혹은, 카메라(22)에 의해 흡착 부품을 촬상할 때에 배경 부분에 명도가 일정한 부분이 존재하도록 해 놓고, 그 부분의 화면상의 밝기를 검출함으로써 상기 카메라를 이용하여 조명광 검출 수단을 구성하도록 하여도 좋다.

또한, 본 발명의 부품 인식 장치가 적용되는 실장기는, 예를 들면, 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같은 구조여도 좋다. 이들 도면에 도시한 실장기는, 헤드 유닛이 X축 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되는 한편, 프린트 기판을 유지하는 작업 스테이션이 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고 이들 도면에 도시한 예에서는 2개의 헤드 유닛(105A, 105B)이 설치됨과 함께, 두 곳에 작업 스테이션(110A, 110B)이 설치되어 있다.

구체적으로 설명하면, 베이스(101)상에 프린트 기판(103)을 반송하는 컨베이어(102)로 이루어지는 반송 라인 L이 설치됨과 함께, 이 반송 라인 L의 위쪽에는 X축 방향으로 연장되는 지지 부재(106)가 배치되고, 이 지지 부재(106)에 X축 방향으로 연장되는 고정 레일(104)과, X축 서보 모터(107)에 의해 회전 구동되는 볼나사축(108)이 배치되며, 상기 고정 레일(104)에 헤드 유닛(105A)이 이동 가능하게 장착됨과 함께, 이 헤드 유닛(105A)에 설치된 너트 부분(도시하지 않음)이 상기 볼나사축(108)에 나사 결합되어 있다. 그리고, X축 서보 모터(107)의 작동에 의해서 볼나사축(108)이 회전함으로써, 헤드 유닛(105A)이 X축 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 또, 이상은 한 쪽의 헤드 유닛(105A)의 구동계에 대한 설명이지만, 다른쪽의 헤드 유닛(105B)의 구동계도 마찬가지의 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 지지 부재(106)의 외측으로서, 반송 라인 L에 대해 점대칭적인 위치에 작업 스테이션(110A, 110B)이 배치되고, 각 작업 스테이션(110A, 110B)에 각각 프린트 기판(103)을 유지하는 기판 유지 장치(111A, 111B)가 설치되어 있다.

상기 각 작업 스테이션이 배치된 곳에는 점대칭적으로 각각 상기 베이스(101)상에 Y축 방향으로 연장되는 고정 레일(112)과, Y축 서보 모터(113)에 의해 회전 구동되는 볼나사축(114)이 배치되고, 상기 고정 레일(112)상에 상기 작업 스테이션(110A, 110B)이 각각 이동 가능하게 장착됨과 함께, 이들 작업 스테이션(110A, 110B)에 설치된 너트 부분(도시하지 않음)이 상기 볼나사축(114)에 나사 결합되어 있다. 그리고, Y축 서보 모터(113)의 작동에 의해 볼나사축(114)이 회전함으로써작업 스테이션(110A, 110B)이 각각 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 반송 라인 L상에는, 반송 라인 L과 작업 스테이션(110A, 110B)과의 사이에서 프린트 기판(103)을 주고 받기 위한 이송 장치(115)가 설치되어 있다. 또한, 상기 각 작업 스테이션(110A, 110B)의 각각 양측에는, 부품 공급부(116A, 116B, 117A, 117B)가 배치되어 있다.

이러한 실장기의 구조에 있어서, 작업 스테이션(110A, 110B)과 부품 공급부(116A, 117A)와의 사이에서, 헤드 유닛(105A, 105B)의 이동 경로의 도중의 위치에 대응하는 위치에 촬상용 유닛(21)이 배치되어 있다. 촬상용 유닛(21)의 구조 및 이 촬상용 유닛(21)을 포함하는 부품 인식 장치의 구성은 상기 실시예와 마찬가지이다.

이 실장기에 의하면, 헤드 유닛(105A, 105B)이 부품 공급부에서 부품을 흡착한 후, X축 방향으로 이동하고, 그 이동 도중에서 상기 촬상용 유닛(21)을 통과할 때에 부품 인식이 행해진다. 그리고, 부품 인식 후에 헤드 유닛(105A, 105B)이 다시 작업 스테이션(110A, 110B)상까지 이동하고, 또한, 헤드 유닛(105A, 105B)의 X축 방향의 위치 조절과 작업 스테이션(110A, 110B)의 Y축 방향의 위치 조절에 의해 장착 위치가 조절되어, 프린트 기판(103)으로의 부품의 장착이 행해지게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 조명 수단에 의해 노즐 부재에 흡착된 부품에 빛을 조사하면서 촬상 수단에 의해 흡착 부품을 촬상하고, 그 화상에 기초하여 부품의 인식을 행하는 실장기의 부품 인식 장치에 있어서, 상기 조명 수단으로부터 상기 부품에 조사되는 빛의 밝기를 검출하고, 그 검출치와 목표치를 비교하여 양자의 편차에 따라 상기 조명 장치의 광량을 제어하도록 하고 있기 때문에, 흡착 부품에 조사되는 빛의 밝기를 피드백 제어에 의해 정밀하게 조정하여, 촬상된 부품 화상의 밝기를 적정하게 유지할 수 있다. 따라서, 부품 인식의 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 촬상 수단과 상기 조명광 검출 수단을 거의 동일한 감도 특성의 소자에 의해 구성하면, 조명 장치로부터의 빛의 파장이 변한 경우 등에도, 상기 조명광 검출 수단에 의해 촬상 수단과 마찬가지의 감도로 검출을 행할 수있어 부품 화상의 밝기의 조정을 적정하게 행하게 할 수 있다.

또한, 촬상 수단이 라인 센서로 이루어지며, 이 라인 센서에 대해 헤드 유닛이 상대적으로 이동하는 동안에 촬상이 행해지도록 되어 있는 경우에 있어서, 라인 센서에 대한 헤드 유닛의 이동 속도를 검출하고, 이 이동 속도에 따라 상기 목표치를 조정하도록 해 두면, 정속 이동(定速 移動)시 이외의 가속시나 감속시에서도 적정하게 부품 화상의 밝기를 조정할 수 있다.

Claims (8)

1. 부품 흡착용의 노즐 부재를 갖는 헤드 유닛, 상기 노즐 부재에 흡착된 부품을 촬상하는 촬상 수단 및 이 부품의 촬상시에 부품에 빛을 조사(照射)하는 조명 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬영된 부품의 화상에 기초하여 노즐 부재에 흡착된 부품의 인식을 행하도록 구성된 실장기의 부품 인식 장치에 있어서,

   상기 조명 수단으로부터 상기 부품에 조사되는 빛의 밝기를 검출하는 조명광 검출 수단, 및

   이 빛의 밝기의 목표치를 설정하고, 이 목표치와 상기 조명광 검출 수단에 의한 검출치를 비교하여, 양자의 편차에 따라 상기 조명 장치의 광량을 제어하는 제어 수단

   을 구비한 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조명 수단은 LED로 이루어지는 발광 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 LED에 대한 통전 전류(通電 電流)를 제어하는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 촬상 수단과 상기 조명광 검출 수단이 거의 동일한 감도 특성의 소자를 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 헤드 유닛의 이동 경로내에 배치된 라인 센서로 이루어지며, 이 라인 센서에 대해 헤드 유닛이 상대적으로 이동하는 동안에 촬상이 행해지도록 구성됨과 함께, 상기 라인 센서에 대한 헤드 유닛의 이동 속도를 검출하는 이동 속도 검출 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 이 이동 속도에 따라 상기 목표치를 조정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 라인 센서에 대해 헤드 유닛이 소정 위치까지 근접했을 때에 조명 수단을 점등하고, 헤드 유닛이 라인 센서를 통과했을 때 조명 수단을 소등하도록 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
6. 제1, 제2, 제3 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 노즐 부재에 흡착되는 부품의 종류에 따라 상기 목표치를 설정하는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
7. 제1, 제2, 제3 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 조명광 검출 수단은 상기 조명 수단의 근방에, 또한 상기 조명 수단으로부터 상기 부품으로 향하는 빛의 경로 밖에 설치되는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.
8. 제1, 제2, 제3 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 조명광 검출 수단은 헤드 유닛에서의 노즐의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장기의 부품 인식 장치.