WO2000019794A1 - Verfahren zur rüstungskontrolle an bestückautomaten - Google Patents

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    • H05K13/084—Product tracking, e.g. of substrates during the manufacturing process; Component traceability

Definitions

  • the invention relates to a method for armament control on automatic placement machines.
  • the individual components are removed from a feed device by means of an assembly head and then positioned in a predetermined position on the substrate.
  • substrates for example circuit boards or ceramic substrates
  • SMD Surface Mounted Device
  • a camera takes a picture of the surface of the component to be assembled in the feed device before the placement head exits the feed device takes.
  • the term surface also includes connections of the component which can be recognized from above.
  • a downstream image evaluation unit compares the image with a previously stored pattern of the component and the component is only fitted if the image matches the pattern. This check is carried out automatically by the camera and the image evaluation unit. It is not dependent on the operator and evaluates the component directly and not an intermediate carrier such as a coil former.
  • the position of the component in the feed device can also be determined by comparing the image with the pattern.
  • the placement head can already be brought into a favorable position for picking up before the component is picked up.
  • This method is also particularly suitable for components that are located in pockets that are too large, so that their position is initially only vaguely known.
  • the stored pattern contains lettering such as company names, company logos or type designations, which are identified with the help of the image evaluation unit on the image of the component for armament control.
  • coded identifiers bar codes, matrix codes
  • markings function or position markings
  • connection which can be recognized from above, these are also included in the pattern in accordance with claim 6 in order to identify the correct armor or the correct position of the components with the aid of them.
  • the placement head mounted on the camera, which is used in addition for the detection of He ⁇ substrate marks for position detection of the substrate.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of an automatic placement machine with feeding devices and FIG. 2 shows a schematic top view of a component.
  • FIG. 1 shows an automatic placement machine 1 for loading a substrate 2 (for example a printed circuit board or a ceramic substrate).
  • a substrate 2 for example a printed circuit board or a ceramic substrate.
  • the components 3 are removed from a feed device 5 with the aid of an assembly head 4.
  • the placement head 4 is moved over the substrate 2 with the aid of an x-y portal system 6, 7.
  • a control device 8 ensures that the component 3 is placed on a predetermined position on the substrate 2.
  • the placement head 4 has, for example, suction pipettes, not shown, which suck the component 3 under vacuum and release it when it is set down.
  • a transport system 9 is shown, on which the substrate 2 is transported through the automatic placement machine and to further, not shown, automatic processing machines (for example for loading further components).
  • the feed devices 5 are shown as belts which have pockets in which the component 3 is transported and provided. However, other feed units such as flat magazines are also known for which the method according to the invention can also be used.
  • a comb arranged on the placement head 4 is ra 11 is provided, which takes within its field of view 12 is an illustration of the device 3 in the feeding device 5 on ⁇ .
  • An image evaluation unit (not shown) connected downstream of the camera 11, which, for example, can be assigned to the camera 11 or integrated in the control device 8, evaluates the image. For this purpose, the image is compared with a pattern of the component 3 which was previously stored in the image evaluation unit and which describes certain characteristics of the component 3.
  • FIG. 2 further features of the surface 14 of the component 3.
  • These features may include: lettering such as company names or company logos 15, type designations 16 of the component 3, coded identifiers 17, such as barcodes or matrix codes, or other markings 18 applied, for example, by means of a laser description.
  • the position of the connections 13 on the component 3 can, as far as can be seen from above, be stored in the pattern and used for evaluation.
  • the position of the component 3 in the feed device 5 can also be seen if, for example, an angle between the image of the lettering 15 and the pattern of the lettering 15 is recognized.
  • This position in particular the rotational position, can then already be taken into account by the placement head 4 before the component 3 is picked up, so that the component moves to the pick-up position safely.
  • Cameras 11, which are attached to the placement head 4 and additionally have substrate marking markers, are particularly suitable for the method.
  • the method according to the invention thereby ensures automatic armament control on automatic placement machines 1, which is suitable for different supply devices 5.

Abstract

Bei Bestückautomaten (1) erfolgt die Rüstungskontrolle der zu bestückenden Bauelemente (3) bisher manuell, oder es werden Träger für die Bauelemente (3) identifiziert. Eine Kontrolle einzelner Bauelemente (3) ist bisher nicht vorgesehen. Durch eine am Bestückkopf (4) angeordnete Kamera (11) mit nachgeschalteter Bildauswerteeinheit wird vor dem Bestücken ein Bild der Oberfläche (14) des Bauelementes (3) aufgenommen und mit einem in der Bildauswerteeinheit vorher abgespeicherten Muster des Bauelementes (3) verglichen. In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs wird entschieden, ob das richtige Bauelement (3) vorliegt und bestückt werden kann, oder ob eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Als Merkmale für das Muster eignen sich Schriftzüge (15, 16), Barcodes (17) oder andere Markierungen (18).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten.
Bei der automatischen Bestückung von Substraten (beispielsweise Leiterplatten oder Keramiksubstraten) mit SMD-Bauele- menten (SMD = Surface Mounted Device) werden die einzelnen Bauelemente mittels eines Bestückkopfes aus einer Zuführeinrichtung entnommen und dann in einer vorgegebenen Lage auf dem Substrat positioniert.
Die Kontrolle, ob die richtigen Bauelemente in den Zuführeinrichtungen bereit gestellt (gerüstet) sind, wird bisher manuell durch den Bediener vorgenommen. Für Zuführeinrichtungen in Form von mit Bauelemente-Taschen versehenen Bändern ist es bekannt, die Spulenkörper, um die die Bänder im Lieferzustand gewickelt sind, mit Barcodes auszustatten. Diese Barcodes werden vor dem Einbau in den Bestückautomaten ausgelesen und erlauben somit eine gewisse Kontrolle über die Anwesenheit der richtigen Bauelemente. Allerdings wird bei einer derartigen Rüstungskontrolle nur der Spulenkörper überprüft; ob Band und Spulenkörper zueinander passen, muß separat sichergestellt sein.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem die Kontrolle der Rüstung eines Bestückautomaten automatisch erfolgt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
In vorteilhafter Weise nimmt eine Kamera ein Bild der Oberfläche des zu bestückenden Bauelementes in der Zuführeinrichtung auf, bevor es der Bestückkopf aus der Zuführeinrichtung entnimmt. Der Begriff Oberfläche umfaßt dabei auch von oben zu erkennende Anschlüsse des Bauelementes. Eine nachgeschaltete Bildauswerteeinheit vergleicht das Bild mit einem vorher abgespeicherten Muster des Bauelementes und nur bei einer Übereinstimmung des Bildes mit dem Muster wird das Bauelement bestückt. Diese Überprüfung erfolgt automatisch durch die Kamera und die Bildauswerteeinheit. Sie ist nicht abhängig vom Bediener und wertet direkt das Bauelement und nicht einen zwischengeschalteten Träger wie beispielsweise einen Spulen- körper aus.
In vorteilhafter Weise läßt sich gemäß Anspruch 2 auch die Position des Bauelementes in der Zuführeinrichtung durch den Vergleich des Bildes mit dem Muster bestimmen. Dadurch kann der Bestückkopf vor dem Aufnehmen des Bauelementes bereits in eine für das Aufnehmen günstige Position gebracht werden. Dieses Verfahren eignet sich auch besonders für Bauelemente, die sich in zu groß bemessenen Taschen befinden, so daß ihre Position zunächst nur ungenau bekannt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 enthält das abgespeicherte Muster Schriftzüge wie Firmennamen, Firmenlogos oder Typenbezeichnungen, die mit Hilfe der Bildauswerteinheit auf dem Bild des Bauelementes zur Rüstungskon- trolle identifiziert werden.
Mithilfe der Bildauswerteeinheit können gemäß Anspruch 4 oder 5 auch auf der Oberfläche des Bauelementes angebrachte kodierte Kennzeichen (Barcodes, Matrixcodes) oder Markierungen (Funktions- oder Positionsmarkierungen) identifiziert werden.
Bei von oben erkennbaren Anschlüssen sind diese gemäß Anspruch 6 ebenfalls im Muster enthalten, um mit deren Hilfe die richtige Rüstung oder die richtige Position der Bauele- mente zu identifizieren. In vorteilhafter Weise wird gemäß Anspruch 7 die am Bestückkopf angebrachte Kamera verwendet, die zusätzlich für die Er¬ kennung von Substratmarkierungen zur Lageerkennung des Substrats eingesetzt wird.
Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf einen Bestückautomaten mit Zuführeinrichtungen und Figur 2 eine schematische Draufsicht auf ein Bauelement.
In Figur 1 ist ein Bestückautomat 1 für das Bestücken eines Substrats 2 (beispielsweise einer Leiterplatte oder eines Keramiksubstrates) dargestellt. Für die Bestückung werden die Bauelemente 3 mit Hilfe eines Bestückkopfes 4 aus einer Zuführeinrichtung 5 entnommen. Der Bestückkopf 4 wird mit Hilfe eines x-y-Portalsystems 6,7 über das Substrat 2 verfahren. Eine Steuereinrichtung 8 sorgt dafür, daß das Bauelement 3 auf eine vorher festgelegte Position auf dem Substrat 2 abgesetzt wird. Für den Transport weist der Bestückkopf 4 beispielsweise nicht dargestellte Saugpipetten auf, die mit Unterdruck das Bauelement 3 ansaugen und beim Absetzen wieder loslassen. Zusätzlich ist ein Transportsystem 9 dargestellt, auf dem das Substrat 2 durch den Bestückautomaten und zu weiteren, nicht dargestellten, Bearbeitungsautomaten (beispielsweise zum Bestücken mit weiteren Bauelementen) transportiert wird.
Die Zuführeinrichtungen 5 sind dabei als Bänder dargestellt, die Taschen aufweisen, in denen die Bauelement 3 transportiert und bereitgestellt werden. Es sind allerdings auch andere Zuführeinheiten wie beispielsweise Flächenmagazine be- kannt, für die das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls anwendbar ist. Um zu erkennen, ob die richtigen Bauelemente 3 zugeführt werden, ist eine am Bestückkopf 4 angeordnete Käme- ra 11 vorgesehen, die innerhalb ihres Gesichtsfeldes 12 eine Abbildung des Bauelements 3 in der Zuführeinrichtung 5 auf¬ nimmt. Eine der Kamera 11 nachgeschaltete nicht dargestellte Bildauswerteeinheit, die beispielsweise der Kamera 11 zuge- ordnet oder in der Steuereinrichtung 8 integriert sein kann, wertet das Bild aus. Dazu wird das Bild mit einem vorher in der Bildauswerteeinheit abgespeicherten Muster des Bauelementes 3 verglichen, welches gewisse Charakteristika des Bauelementes 3 beschreibt. Dazu gehören beispielsweise die Größe und die Form des Bauelementes aber auch, wie in Figur 2 dargestellt weitere Merkmale der Oberfläche 14 des Bauelementes 3. Zu diesen Merkmalen können gehören: Schriftzüge wie Firmenbezeichnungen oder Firmenlogos 15, Typenbezeichnungen 16 des Bauelementes 3, kodierte Kennzeichen 17 , wie Barcodes oder Matrixcodes, oder andere beispielsweise durch Laserbeschreibung aufgebrachte Markierungen 18. Auch die Position der Anschlüsse 13 am Bauelement 3 kann, soweit von oben erkennbar, im Muster hinterlegt sein und zur Auswertung herangezogen werden.
Anhand des Mustervergleichs, der mit an sich bekannten Verfahren zur Bildauswertung durchgeführt wird, ist nun einerseits zu erkennen, ob die richtigen Bauelemente 3 zur Verfügung stehen, was zur Entscheidung führt, ob der Bestückkopf 4 das Bauelement 3 aufnimmt und auf das Substrat 2 aufsetzt oder ob eine Fehlermeldung abgesetzt wird.
Bei bestimmten Mustermerkmalen ist darüber hinaus die Position des Bauelementes 3 in der Zuführeinrichtung 5 zu erkennen, wenn beispielsweise ein Winkel zwischen dem Bild des Schriftzuges 15 und dem Muster des Schriftzuges 15 erkannt wird. Diese Position, insbesondere Drehlage, kann dann bereits vom Bestückkopf 4 vor dem Abholen des Bauelementes 3 berücksichtigt werden, so daß dieser die Abholposition sicher anfährt.
Besonders geeignet für das Verfahren sind Kameras 11, die am Bestückkopf 4 angebracht sind und zusätzlich Substratmarkie- rungen 10 aufnehmen, anhand derer in der Bildauswerteeinheit die Lage des Substrats 2 vor dem Bestücken bestimmt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dadurch eine automatische Rüstungskontrolle an Bestückautomaten 1 sichergestellt, die für unterschiedliche Zuführeinrichtungen 5 geeignet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) für das Bestücken von Substraten (2) mit Bauelementen (3) bei dem ein Bild der Oberfläche eines zu bestückenden Bauelements (3) in einer Zuführeinrichtung (4) durch eine Kamera (11) aufgenommen wird, das Bild in einer der Kamera (11) nachgeschalteten Bildaus- werteeinheit mit einem eingespeicherten Muster des zu bestük- kenden Bauelementes (3) verglichen wird, bei einem positiven Ergebnis des Vergleichs das Bauelement (3) auf das Substrat (2) bestückt wird und bei einem negativen Ergebnis des Vergleichs eine Fehlermel- düng darüber ausgegeben wird.
2. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Bauelementes (3) in der Zuführeinrichtung (4) anhand des Vergleichs zwischen dem Bild und dem abgespeicherten Muster bestimmt wird.
3. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine Beschreibung eines auf der Oberfläche (14) des Bauelementes (3) aufgebrachten Schriftzuges (15,16) enthält.
4. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine Beschreibung eines auf der Oberfläche (14) des Bauelementes (3) aufgebrachten kodierte Kennzeichen (17) enthält.
5. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine Beschreibung einer auf der Oberfläche (14) des Bauelementes (3) aufgebrachten Markierung (18) enthält.
6. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine Beschreibung der von oben zu erkennenden Position der Anschlüsse (13) des Bauelementes (3) enthält.
7. Verfahren zur Rüstungskontrolle an Bestückautomaten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine an einem Bestückkopf (4) angebrachte Kamera (11) verwendet wird.
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