KR20100104916A

KR20100104916A - 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 그 좌표 교정방법

Info

Publication number: KR20100104916A
Application number: KR1020090023637A
Authority: KR
Inventors: 차성순
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-29
Also published as: KR101575279B1

Abstract

본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 그 좌표 교정방법은, 복수의 스핀들과 상기 스핀들 구동용 장치들이 구비되는 헤드; 상기 헤드의 하방에 위치된 부품 또는 기구 물에 구비되는 오목한 요철부; 상기 요철부에 부착되는 피듀셜 마크; 상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표를 설정하고, 부품인식을 위해 상기 헤드의 측방에 설치되는 비전 카메라; 및 상기 비전 카메라가 기준좌표에 위치된 상태에서, 설정된 수평과 수직구간으로 각각 교차 되게 이동시켜 상기 요철부의 높이를 측정한 후, 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 레이저 변위센서모듈;을 포함한다.

또한, 교정이 시작되면 부품실장기의 헤드가 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크의 위치로 이동하는 1차 헤드이동단계; 상기 1차 헤드이동단계에서 이동된 상기 헤드의 비전 카메라가 상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표로 설정하는 카메라교정단계; 상기 카메라교정단계에서 설정된 기준좌표에 상기 비전 카메라가 위치된 상태에서, 상기 헤드를 이동시켜 요철부의 높이를 측정하는 2차 헤드이동단계; 및 상기 2차 헤드 이동단계에서 측정된 높이를 통해 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 센서교정단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 헤드의 비전 카메라가 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표를 설정한 후, 헤드의 레이저 변위센서가 부품 또는 기구 물에 구비된 요철부에 레이저 빔을 조사하여 상대좌표를 설정함으로써, 부품 의 변위를 정확하게 알아낼 수 있어 작업 효율성을 높일 수 있고, 비전 카메라와 레이저 변위센서가 헤드에 동일 방향으로 설치되므로, 비전 카메라 설치공간 확보가 용이한 장점이 있다.

부품실장기, 헤드, 비전 카메라, 레이저 센서모듈, 요철부

Description

부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 그 좌표 교정방법{Chip mounter laser displacement sensor established head assembly and coordinate calibration method}

본 발명은 부품실장기(칩마운터)에 관한 것으로, 특히 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크를 비전 카메라가 촬영하여 기준좌표를 먼저 설정한 후, 기준좌표를 기준으로 레이저 변위센서모듈이 요철부에 레이저 빔을 조사하여 높이를 측정하는 방식으로 상대좌표를 설정함으로써, 부품의 변위를 정확하게 알아낼 수 있고, 비전 카메라와 레이저 변위센서가 헤드에 동일 방향으로 설치되므로 비전 카메라 설치공간 확보가 용이한 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 그 좌표 교정방법에 관한 것이다.

부품실장기(칩마운터)는 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 부품 실장 조립장비의 핵심장비로서, 각종 부품을 부품 공급장치(피더)로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로기판 위에 실장 하는 장비이다.

부품실장기는 실장부품을 공급하는 피더부와, 작업할 인쇄회로기판을 반송하는 컨베이어부와, 피더부로부터 실장부품을 차례로 픽업하여 인쇄회로기판 위에 실장하는 헤드부 등으로 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부품실장기(미도시)의 헤드(1)의 부품 인식 방법은, 부품의 높이나 특정 대상물의 높이 등 변위를 측정할 목적으로 비접촉식 센서인 레이저 변위센서(2)가 많이 채용되고 있었다.

이러한, 레이저 변위센서(2)들은 보편적으로 레이저 빔을 이용하여 해당 측정 부품 및 기구 물 등의 특정위치에 조사함으로써, 대상물의 변위를 측정할 수 있었다. 즉, 부품 및 기구 물 등의 정확한 변위를 측정하기 위해서는, 레이저 빔을 해당 지점에 정확하게 조사해야 한다.

이와 같은 일련의 행위를 자동화하기 위하여, 부품실장기(칩마운터) 등 여러 자동화 장비에서는 레이저 빔(2a)의 조사 지점에 대한 위치 교정을 수행하게 된다. 특히, 자동화 장비에서의 레이저 변위센서의 위치 교정방법은, 비전 카메라(3)를 이용하는 방법이 사용되고 있다.

여기서, 레이저 변위센서(2)가 조사하는 레이저 빔(2a)은, 직접 비전 카메라(3)에 조사하여 화상으로 변환된 레이저 스팟(Spot) 지점을 검사하거나, 비전검사를 통하여 레이저 빔(2a)의 조사 지점을 구하고, 이렇게 구해진 좌표와 기타 시스템 좌표들과의 상관 관계를 이용하여 변위센서의 정확한 위치를 교정하게 된다.

그러나 종래의 레이저 변위센서 위치 교정방법은, 작업자가 육안으로 검사할 경우 주관적 판단에 의해 시스템 좌표가 결정되므로, 일관성의 불일치를 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 비전검사를 통한 보정방법은, 변위센서가 조사하는 레이저 빔을 비 전 카메라가 영상으로 획득 가능해야하지만, 부득이하게 비전 카메라가 레이저 빔을 영상으로 획득할 수 없는 시스템에서는 비전 처리가 불가능할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 헤드의 비전 카메라가 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표를 설정한 후, 헤드의 레이저 변위센서가 부품 또는 기구 물에 구비된 요철부에 레이저 빔을 조사하여 높이를 측정하는 방식으로 상대좌표를 설정함으로써, 부품의 변위를 정확하게 알아낼 수 있어 작업 효율성을 높이는데 그 목적이 있다.

또한, 비전 카메라와 레이저 변위센서가 헤드에 동일 방향으로 설치되므로, 비전 카메라 설치공간 확보가 용이한 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 그 좌표 교정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 스핀들과 상기 스핀들 구동용 장치들이 구비되는 헤드 본체; 상기 헤드 본체의 하방에 위치된 부품 또는 기구 물에 구비되는 오목한 요철부; 상기 요철부에 부착되는 피듀셜 마크; 상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표를 설정하고, 부품인식을 위해 상기 헤드 본체의 측방에 설치되는 비전 카메라; 및 상기 비전 카메라가 기준좌표에 위치된 상태에서, 설정된 수평과 수직구간으로 각각 교차 되게 이동시켜 상기 요철부의 높이를 측정한 후, 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 레이저 변위센서모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피듀셜 마크는 상기 요철부의 주변에 부착될 수 있고, 상기 피듀셜 마크는 원판 형상이며, 상기 요철부는 사각 형상인 것이 바람직하며, 상기 요철부는 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 비전 카메라의 기준좌표는 상기 피듀셜 마크의 중심인 것이 바람직하다.

상기 레이저 변위센서모듈은 상기 헤드 본체의 전방 중앙 부위에 설치될 수 있으며, 상기 레이저 변위센서모듈은 상기 헤드 본체의 중앙 부위에 위치된 스핀들과 동일 선상에 위치에 설치될 수 있다.

상기 레이저 변위센서모듈은 상기 비전 카메라가 기준좌표에 위치될 때, 상기 요철부의 인접 위치에 대기할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은, 교정이 시작되면 부품실장기의 헤드 본체가 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크의 위치로 이동하는 1차 헤드이동단계; 상기 1차 헤드이동단계에서 이동된 상기 헤드 본체의 비전 카메라가 상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표로 설정하는 카메라교정단계; 상기 카메라교정단계에서 설정된 기준좌표에 상기 비전 카메라가 위치된 상태에서, 상기 헤드 본체를 이동시켜 요철부의 높이를 측정하는 2차 헤드이동단계; 및 상기 2차 헤드이동단계에서 측정된 높이를 통해 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 센서교정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 헤드이동단계는 상기 헤드 본체를 설정된 수평 좌표로 이동시키는 단계와, 상기 수평 좌표와 교차 되도록 수직 좌표로 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 교정의 정확성이 확보되므로 부품의 변위를 정확하게 알아낼 수 있고, 자동으로 교정되므로 작업 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 비전 카메라와 레이저 변위센서모듈이 헤드 본체에 동일 방향으로 설치되므로, 비전 카메라를 설치하기 위한 설치공간 확보가 용이한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 도 2에 따른 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 레이저 변위센서가 레이저 빔(610)을 조사하면서 요철부의 수평, 수직 방향의 일정 지점으로 이동하면서 상대좌표를 구하는 것을 보여주기 위한 평면도와 이에 따른 측면도, 도 5는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정방법의 단계를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리(100)는, 헤드 본체(200), 요철부(300), 피듀셜 마크(400), 비전 카메라(500) 및 레이저 변위센서모듈(600)을 포함한다.

상기 헤드 본체(200)는 Z축으로 승강하여 부품을 픽업하는 복수의 스핀들(210)과, 상기 스핀들(210) 구동용 장치들이 구비된다. 또한, 스핀들(210)의 하단에는 부품을 흡착하기 위한 흡착노즐(미도시)이 연결된다.

요철부(300)는 부품 또는 기구 물(700)에 형성되는 것으로, 오목한 형상인 것이 바람직하나 볼록하게도 형성할 수 있다. 또한, 상기 요철부(300)는 사각 형상인 것이 바람직하나 다른 형상일 수도 있다.

피듀셜 마크(400)는 상기 요철부(300)에 부착되는 것이 바람직하나, 상기 요철부(300)의 주변에 부착될 수도 있으며, 상기 피듀셜 마크(400)는 원판 형상인 것이 바람직하나 다른 형상일 수도 있다.

비전 카메라(500)는 헤드 본체(200)의 측방에 설치되는 것으로, 상기 비전 카메라(500)는 하방에 부착된 피듀셜 마크(400)를 촬영하여 기준좌표를 설정하는 기능과, 부품을 인식하기 위한 기능을 가진다.

여기서, 상기 비전 카메라(500)의 기준좌표는 상기 피듀셜 마크(400)의 중심점인 것이 바람직하다.

레이저 변위센서모듈(600)은 헤드 본체(200)의 전방 중앙 부위에 설치될 수 있다. 또한, 상기 헤드 본체(200)의 중앙 부위에 위치된 스핀들(210)과 동일 선상에 위치에 설치될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 변위센서모듈(600)은 비전 카메라(500)와 양측으로 일정간격(dx)을 갖도록 배치되는 것이 바람직하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 변위센서모듈(600)은 상기 비전 카메라(500)와 전후 로 일정간격(dy)을 갖도록 더 돌출되게 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 레이저 변위센서모듈(600)은, 비전 카메라(500)가 기준좌표에 위치된 상태에서, 상기 요철부(300)의 인접 위치에 대기한 상태가 된다.

이 상태에서, 상기 레이저 변위센서모듈(600)의 좌표를 교정할 경우, 상기 레이저 변위센서모듈(600)은 레이저 빔(610)을 조사하면서 제어부(미도시)에 설정된 수평(s1, e0) 구간만큼 이동한 후 정지하게 되며, 또다시 제어부(미도시)에 설정된 상기 요철부(300)의 수직(e1, s1) 구간만큼 이동한 후 정지하게 된다.

이때, 상기 레이저 변위센서모듈(600)은 제어부(미도시)에 설정된 수평(s1, e0) 구간과, 수직(e1, s1) 구간의 이동거리(L)까지의 높이(h0 ~ h(n-1))를 측정하게 된다.

즉, 높이 변화가 감지되는 상기 요철부(300)의 수평(s1, e0) 구간과, 수직 구간(e1, s1)의 양측 벽부(edge1, edge2) 간의 거리를 구하고, 상기 양측 벽부(edge1, edge2) 간의 거리에서 중심점을 찾아 상대좌표로 설정하게 된다.

이와 같은 방법으로 상대좌표를 설정함으로써, 상기 레이저 변위센서모듈(600)의 좌표를 용이하고 정확하게 교정할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 부품실장기(미도시)의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정방법은, 1차 헤드이동단계(S100), 카메라교정단계(S200), 2차 헤드이동단계(S300) 및, 센서교정단계(S400)를 포함한다.

먼저, 상기 1차 헤드이동단계(S100)에서는, 교정이 시작되면 부품실장기(미도시)의 헤드 본체(200)가 부품 또는 기구 물(700)에 부착된 피듀셜 마크(400)의 위치로 이동한다.

이후, 카메라교정단계(S200)에서는, 상기 1차 헤드이동단계(S100)에서 이동된 상기 헤드 본체(200)의 비전 카메라(500)가 상기 피듀셜 마크(400)를 촬영하여 기준좌표로 설정한다.

다음으로, 2차 헤드이동단계(S300)에서는, 상기 카메라교정단계(S200)에서 설정된 기준좌표에 상기 비전 카메라(500)가 위치된 상태에서, 상기 헤드 본체(200)를 이동시켜 요철부(300)의 높이를 측정하게 된다.

여기서, 상기 2차 헤드이동단계(S300)에서는, 상기 헤드 본체(200)를 제어부(미도시)에 설정된 수평 구간으로 이동시키는 단계와, 상기 수평 구간(s1, e0)과 교차 되도록 수직 구간(e1, s1)으로 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 레이저 변위센서모듈(600)은 레이저 빔(610)을 조사하면서 제어부(미도시)에 설정된 수평(s1, e0) 구간만큼 이동한 후 정지하게 되며, 또다시 제어부(미도시)에 설정된 상기 요철부(300)의 수직(e1, s1) 구간만큼 이동한 후 정지하게 된다.

다음으로, 센서교정단계(S400)에서는, 상기 2차 헤드이동단계(S300)에서 측정된 높이를 통해 상기 요철부(300)의 양측 벽부(edge1, edge2) 간의 중심점을 상대좌표로 설정하게 된다.

다시 말해, 높이 변화가 감지되는 상기 요철부(300)의 수평(s1, e0) 구간과, 수직 구간(e1, s1)의 양측 벽부(edge1, edge2) 간의 거리를 구하고, 상기 양측 벽부(edge1, edge2) 간의 거리에서 중심점을 찾아 상대좌표로 설정하게 된다.

따라서, 먼저 얻어진 비전 카메라(500)의 기준좌표를 기준으로 레이저 변위센서모듈(600)의 좌표를 정확하게 교정할 수 있다.

결과적으로, 교정의 정확성이 확보되므로 부품의 변위를 정확하게 알아낼 수 있고, 자동으로 교정되므로 작업 효율성을 높일 수 있다. 또한, 비전 카메라(500)와 레이저 변위센서모듈(600)이 헤드 본체(200)에 동일 방향으로 설치되므로, 비전 카메라(500)를 설치하기 위한 공간확보의 제약이 없다.

이상에서 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리 및 좌표 교정장법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에 따른 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 레이저 변위센서가 레이저 빔을 조사하면서 요철부의 수평, 수직 방향의 일정 지점으로 이동하면서 상대좌표를 구하는 것을 보여주기 위한 평면도와 이에 따른 측면도.

도 5는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정방법의 단계를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 헤드 어셈블리 200: 헤드 본체

210: 스핀들 300: 요철부

400: 피듀셜 마크 500: 비전 카메라

600: 레이저 변위센서모듈 610: 레이저 빔

Claims

복수의 스핀들과 상기 스핀들 구동용 장치들이 구비되는 헤드 본체;

상기 헤드 본체의 하방에 위치된 부품 또는 기구 물에 구비되는 오목한 요철부;

상기 요철부에 부착되는 피듀셜 마크;

상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표를 설정하고, 부품인식을 위해 상기 헤드 본체의 측방에 설치되는 비전 카메라; 및

상기 비전 카메라가 기준좌표에 위치된 상태에서, 설정된 수평과 수직구간으로 각각 교차 되게 이동시켜 상기 요철부의 높이를 측정한 후, 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 레이저 변위센서모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 피듀셜 마크는 상기 요철부의 주변에 부착되는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제2항에 있어서,

상기 피듀셜 마크는 원판 형상이며, 상기 요철부는 사각 형상인 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 요철부는 볼록한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 비전 카메라의 기준좌표는 상기 피듀셜 마크의 중심인 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 레이저 변위센서모듈은 상기 헤드 본체의 전방 중앙 부위에 설치되는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 레이저 변위센서모듈은 상기 헤드 본체의 중앙 부위에 위치된 스핀들과 동일 선상에 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 레이저 변위센서모듈은 상기 비전 카메라가 기준좌표에 위치될 때, 상기 요철부의 인접 위치에 대기하는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리.
교정이 시작되면 부품실장기의 헤드 본체가 부품 또는 기구 물에 부착된 피듀셜 마크의 위치로 이동하는 1차 헤드이동단계(S100);

상기 1차 헤드이동단계에서 이동된 상기 헤드 본체의 비전 카메라가 상기 피듀셜 마크를 촬영하여 기준좌표로 설정하는 카메라교정단계(S200);

상기 카메라교정단계에서 설정된 기준좌표에 상기 비전 카메라가 위치된 상태에서, 상기 헤드 본체를 이동시켜 요철부의 높이를 측정하는 2차 헤드이동단계(S300); 및

상기 2차 헤드 이동단계에서 측정된 높이를 통해 상기 요철부의 양측 벽부 간의 중심점을 상대좌표로 설정하는 센서교정단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정장법.
제9항에 있어서,

상기 2차 헤드이동단계(S300)는 상기 헤드 본체를 설정된 수평 좌표로 이동시키는 단계와, 상기 수평 좌표와 교차 되도록 수직 좌표로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기의 레이저 변위센서가 구비된 헤드 어셈블리의 좌표 교정장법.