WO2014155583A1 - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents
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- WO2014155583A1 WO2014155583A1 PCT/JP2013/059099 JP2013059099W WO2014155583A1 WO 2014155583 A1 WO2014155583 A1 WO 2014155583A1 JP 2013059099 W JP2013059099 W JP 2013059099W WO 2014155583 A1 WO2014155583 A1 WO 2014155583A1
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
Definitions
- the present invention relates to a component mounting apparatus and a component mounting method for mounting a component on a substrate.
- the component mounting apparatus mounts electronic components such as chip resistors and IC chips at predetermined component mounting positions on a printed circuit board.
- electronic components such as chip resistors and IC chips
- the size of components to be mounted has been reduced, and in order to maintain and improve the performance and quality of finished products, it is necessary to improve the positional accuracy in component mounting.
- a substrate on which a component is to be mounted may be deformed such as bending or stretching depending on conditions such as heat in each process, and the mounting position of the component may deviate from the set value due to this deformation. . Therefore, in such a case, it is necessary to detect the deformation of the board and detect / correct the mounting position of the component.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-324599 discloses a technique related to detection / correction of the mounting position of such a component above a conveyance path that conveys a carrier such as a substrate on which a chip is mounted, a frame, or a tape.
- a plurality of cameras are arranged side by side with their optical axes perpendicular to the conveyance path to form an optical system, and the imaging areas of each camera are overlapped on the conveyance path and moved to the overlapping imaging areas.
- An imaging apparatus for a die bonder is disclosed in which an image of the bonding area of the carrier is recognized by stereo vision.
- the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a component mounting apparatus and a component mounting method capable of improving component mounting accuracy while suppressing a decrease in throughput.
- the present invention provides a substrate support mechanism that has a substrate support plane and supports the substrate in a state along the substrate support plane, and a component provided on the substrate supported by the substrate support mechanism.
- a component mounting mechanism that supports a component mounted at a mounting position by a component support portion, transports the component to the component mounting position, and is mounted so that a lens optical axis faces the substrate support plane,
- a plurality of image sensors arranged separately in a direction along the substrate support plane, and calculated temporary coordinates on the substrate support plane at the component mounting position from images obtained by the plurality of image sensors, respectively.
- An arithmetic unit that calculates one coordinate in the board support plane of the component mounting position based on the plurality of temporary coordinates, and the board support plane of the component supported by the component mounting mechanism Kicking coordinates it is assumed that a control unit for controlling the component mounting mechanism such that the component mounting position of the coordinate.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a component mounting apparatus according to a first embodiment. It is a functional block diagram which shows typically the processing function of a housing
- FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a component mounting apparatus according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing the processing function of the housing unit.
- the component mounting apparatus 100 includes a board support mechanism 107 that has a board support plane 116 and supports a board 117 (for example, a printed board) along the board support plane 116, and a board support mechanism.
- a component 105 (for example, an electronic component such as a chip resistor, a chip capacitor, or a chip IC) mounted on a component mounting position 106 provided on the substrate 117 supported by the component 107 is supported by the component support unit 104, and the component 105 is supported by the component 105.
- a component mounting mechanism that transports and mounts to the mounting position 106, and a plurality of image sensors (first sensors) that are provided so that the lens optical axes face the substrate support plane 116 and are spaced apart in the direction along the substrate support plane 116.
- Temporary coordinates 121 and 122 (described later) of the respective component mounting positions 106 on the board support plane 116 are calculated, and the component mounting positions 106 are calculated based on a plurality of (two in the present embodiment) temporary coordinates 121 and 122 obtained.
- the data processing unit (arithmetic unit) 111 for calculating one coordinate 123 (described later) on the substrate support plane 116 and the coordinates on the substrate support plane 116 of the component 105 supported by the component support unit 104 of the component mounting mechanism are component mounting.
- a control unit 109 that controls the component mounting mechanism so as to be at the coordinates of the position 106 is provided.
- the substrate support mechanism 107 has a substrate support plane 116, and supports the substrate 117 along the substrate support plane 116 by support means (not shown). On the board 117, a rectangular figure indicating the component mounting position is printed as the component mounting position 106 where the component 105 is mounted.
- the component mounting unit 107 may include a plurality of component mounting positions 106 where the component 105 is mounted.
- the x-axis and the y-axis are defined in the direction along the substrate support plane 116, and the z-axis is defined in the direction perpendicular to the substrate support plane 116.
- the component mounting mechanism includes a drive unit 110, a drive unit support unit 112, a housing unit 108, and a component support unit 104.
- the housing unit 108 is arranged at a position facing the substrate support plane 116 of the substrate support mechanism 107 and is supported by the drive unit 110.
- the drive unit 110 is supported by the drive unit support unit 112 and moves the housing unit 108 in the x-axis direction and the y-axis direction.
- the first image sensor 101 and the second image sensor 102 are provided on the lower side (substrate support plane 116 side) of the housing unit 108 and are separated from each other in the direction along the substrate support plane 116.
- the first and second image sensors 101 and 102 are imaging devices such as CCD cameras, for example, and are arranged so that the lens optical axis faces the substrate support plane 116.
- the component support unit 104 is provided below the housing unit 108 (on the board support plane 116 side), is on a straight line connecting the first image sensor 101 and the second image sensor, and includes the first image. It is arranged between the sensor 101 and the second image sensor 102.
- the component support unit 104 is, for example, a nozzle for component support specifications, and the component is reduced by reducing the pressure inside the nozzle while the component 105 is in contact with the opening end facing downward (board support plane 116 side). 105 is sucked and supported.
- the component support unit 104 is provided so as to be drivable in the z-axis direction, and moves the component 105 to the substrate support plane 116 side in the z-axis direction while supporting the component 105, whereby the component 105 is mounted on the substrate 117. It is mounted on 106.
- the component 105 is mounted at the component mounting position 106 of the substrate 117 by driving the housing unit 108 and the drive unit 110 in which the component support unit 104 is disposed in the z-axis direction with respect to the drive unit support unit 112. It may be configured.
- the x-axis is defined in parallel with a straight line connecting the first image sensor 101 and the second image sensor.
- the casing unit (head) 108 includes a data processing unit 111 and a control unit 109.
- the data processing unit 111 includes an image acquisition unit 115, a centroid calculation unit 114, and a component mounting position calculation unit 113.
- the image acquisition unit 115 acquires an image 118 based on signals obtained from the first image sensor 101 and the second image sensor 102.
- FIG. 3 shows an example of an image 118 of a part of the board 117 and the component mounting position 106 provided on the board 117, which is obtained by the first and second image sensors 101 and 102 and the image acquisition unit 115.
- FIG. 3 shows an example of an image 118 of a part of the board 117 and the component mounting position 106 provided on the board 117, which is obtained by the first and second image sensors 101 and 102 and the image acquisition unit 115.
- the center of gravity calculation unit 114 calculates the center of gravity 119 of the component mounting position 106 from the image 118 (see FIG. 3) of the board 117 acquired by the image acquisition unit 115 as follows. As illustrated in FIG. 4, the centroid calculation unit 114 performs an edge extraction process on the image 118 (see FIG. 3) acquired by the image acquisition unit 115. Next, each vertex is calculated from the component mounting position 106 extracted from the edge. Next, a diagonal line is calculated from each calculated vertex, and the intersection of the diagonal lines is calculated as the center of gravity 119. This center-of-gravity calculation process is performed for each of the images obtained by the image sensors 101 and 102.
- the component mounting position calculation unit 113 calculates a component mounting position calculation process for calculating the coordinates of the component mounting position 106 from the centroid 119 calculated by the centroid calculation unit 114 for each of the images obtained by the image sensors 101 and 102 ( The result is sent to the control unit 109.
- the control unit 109 controls the overall operation of the component mounting apparatus 100 based on a command from a host control apparatus (not shown).
- the control unit 109 also calculates the coordinates of the component mounting position 106 calculated by the component mounting position calculation process in the data processing unit 111 and the coordinates set in advance as the component mounting position (that is, the coordinates set as initial values (initial coordinates) ), And a control command for correcting the position coordinates of the component 105 supported by the component support unit 104 is given to the drive unit 110 using the difference between the positions of the component 105 supported by the component support unit 104 as a correction amount.
- FIG. 5 is a diagram schematically showing a positional relationship of each component viewed from the y-axis direction when the substrate is supported by the substrate support mechanism.
- FIG. 6 shows the positional relationship between the temporary coordinates calculated from the images obtained by the first and second image sensors 101 and 102 and the component mounting position in the component mounting position calculation process, as seen from the z-axis direction. It is a figure which shows a mode.
- FIG. 5 shows a case where the substrate 117 supported by the substrate support plane 116 of the substrate support mechanism 107 is warped. That is, in the substrate 107, deformation such as deflection and expansion / contraction occurs due to heat or the like in the manufacturing process, the height (in the z-axis direction in FIG. 5) is not uniform, and a warp 120 may partially occur. Yes, this is shown in FIG.
- the actual component in the xy plane There is a difference between the coordinates of the mounting position 106 and the temporary coordinates 121 and 122 of the component mounting position calculated from the image. This is because the focus surfaces of the image sensors 101 and 102 are on the board support plane 116 which is a plane parallel to the housing portion 108, and the component mounting position 106 is imaged obliquely.
- the temporary coordinates 121 of the component mounting position 106 are obtained. Further, the temporary coordinates 122 of the component mounting position 106 are obtained from the image acquired by the second image sensor 102.
- the coordinates 123 on the board support plane 116 at the component mounting position 106 are expressed by the following (Expression 1) and (Expression 2).
- x3 (a ⁇ x2 + b ⁇ x1) / (a + b) (Formula 1)
- y3 (a ⁇ y2 + b ⁇ y1) / (a + b) (Formula 2)
- the distance between the component support section 104 and the first image sensor 101 is a
- the distance between the component support section 104 and the second image sensor 102 is b
- the first The center of gravity coordinates of the component mounting positions acquired by the image sensor 101 are (x1, y1)
- the center of gravity coordinates of the component mounting positions acquired by the second image sensor 102 are (x2, y2)
- the coordinates of the coordinates 123 are (x3, y3). ).
- the deviation between the coordinates (x, y) of the component mounting position 106 and the coordinates (x3, y3) of the coordinate 123 is sufficiently small with respect to the deviation in the x-axis direction. Therefore, based on the calculation results of (Equation 1) and (Equation 2), by correcting the position of the component support portion 104 to the coordinate 123, the deviation in the x-axis direction between the component support portion 104 and the component mounting position 106 is corrected. can do. Further, by repeating the correction using the calculation results of (Equation 1) and (Equation 2) until the amount of deviation of coordinates such as the correction distance becomes smaller than a predetermined threshold value, the deviation can be corrected with higher accuracy. Can do. Note that the position correction accuracy of the component 105 and the component mounting position 106 depends on the resolution of the image sensor and depends on the resolution of the image sensors 101 and 102.
- FIG. 7 is a flowchart showing a component mounting position correction process in the component mounting mechanism.
- the control unit 112 first supports the housing unit 108, that is, the component support unit 104 based on coordinates set in advance as component mounting positions (that is, coordinates (initial coordinates) set as initial values).
- a control command for moving the component 105 is given to the drive unit 110 (step S100).
- the center-of-gravity calculation unit 114 determines the component mounting position from the images acquired by the first and second image sensors 101 and 102 and the image acquisition unit 115.
- the temporary coordinates of the barycentric point are calculated (step S110).
- the component mounting position calculation unit 113 calculates the coordinates 123 on the board support plane 116 of the component mounting position from the temporary coordinates of the center of gravity calculated in step S110 (step S120).
- the control unit 112 calculates a difference between the coordinates 123 and the initial coordinates (step S130). Here, it is determined whether or not the difference is equal to or smaller than a predetermined value (step S140). If the determination result is YES, the case unit 108, that is, the component 105 supported by the component support unit 104 is set as the difference. Based on this, it is moved to the position of the coordinate 123 (step S141), and the process returns to step S110. If the determination result in step S140 is YES, the component support unit 104 is driven to the board 117 side to mount the component 105 at the component mounting position 106 (step S150), and the process ends.
- the substrate on which the component is to be mounted may be deformed such as bending or expansion / contraction depending on conditions such as heat in each process, and the mounting position of the component may deviate from the set value due to this deformation. Therefore, in such a case, it is necessary to detect the deformation of the board and detect / correct the mounting position of the component.
- the substrate is disposed so as to be along the substrate support plane of the substrate support mechanism that supports the substrate, and the lens optical axis is provided so as to face the substrate support plane.
- One coordinate on the board support plane at the component mounting position is calculated based on the plurality of provisional coordinates, and the coordinates on the board support plane of the component supported by the component mounting mechanism that supports the component, transports it to the component mounting position, and mounts it Since the component mounting mechanism is controlled to be the coordinates of the component mounting position, the amount of calculation required when detecting and correcting the component mounting position can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the component mounting accuracy while suppressing a decrease in throughput.
- a line sensor is used instead of the image sensors 101 and 102. You may comprise so that it may be used.
- This modification is obtained by changing the positions of the first and second image sensors and the component support portion in the first embodiment.
- FIG. 8 is a diagram schematically showing a positional relationship of each component viewed from the y-axis direction in a state where the substrate is supported by the substrate support mechanism.
- FIG. 9 shows the positional relationship between the temporary coordinates calculated from the images obtained by the first and second image sensors 101 and 102 and the component mounting position in the component mounting position calculation process, as seen from the z-axis direction. It is a figure which shows a mode. In the figure, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- FIG. 8 shows a case where the substrate 117 supported by the substrate support plane 116 of the substrate support mechanism 107 is warped. That is, in the substrate 107, deformation such as deflection or expansion / contraction occurs due to heat or the like in the manufacturing process, the height (in the z-axis direction in FIG. 8) is not uniform, and a warp 120 may partially occur. Yes, this is shown in FIG.
- the component support unit 104 is provided on the lower side (board support plane 116 side) of the housing unit 108, and is on a straight line connecting the first image sensor 101 and the second image sensor.
- the second image sensor 102 is disposed on the opposite side of the first image sensor 101.
- the component support unit 104 is, for example, a nozzle for component support specifications, and the component is reduced by reducing the pressure inside the nozzle while the component 105 is in contact with the opening end facing downward (board support plane 116 side). 105 is sucked and supported.
- the component support unit 104 is provided so as to be drivable in the z-axis direction, and moves the component 105 to the substrate support plane 116 side in the z-axis direction while supporting the component 105, whereby the component 105 is mounted on the substrate 117. It is mounted on 106.
- the actual component in the xy plane There is a difference between the coordinates of the mounting position 106 and the temporary coordinates 131 and 132 of the component mounting position calculated from the image. This is because the focus surfaces of the image sensors 101 and 102 are on the board support plane 116 which is a plane parallel to the housing portion 108, and the component mounting position 106 is imaged obliquely.
- the temporary coordinates 131 of the component mounting position 106 are obtained. Further, the temporary coordinates 132 of the component mounting position 106 are obtained from the image acquired by the second image sensor 102.
- the coordinates 133 on the board support plane 116 at the component mounting position 106 are expressed by the following (Expression 3) and (Expression 4).
- the distance between the component support portion 104 and the first image sensor 101 is a1
- the distance between the component support portion 104 and the second image sensor 102 is b1
- the first The center of gravity coordinates of the component mounting positions acquired by the image sensor 101 are (x4, y4)
- the center of gravity coordinates of the component mounting positions acquired by the second image sensor 102 are (x5, y5)
- the coordinates of the coordinates 133 are (x6, y6). ).
- the first image sensor 101, the second image sensor 102, and the component support unit 104 are arranged so as to be arranged on a straight line parallel to the x axis.
- the deviation between the coordinates (x, y) of the component mounting position 106 and the coordinates (x6, y6) of the coordinate 133 is sufficiently small with respect to the deviation in the x-axis direction. Therefore, based on the calculation results of (Equation 3) and (Equation 4), by correcting the position of the component support portion 104 to the coordinate 133, the deviation in the x-axis direction between the component support portion 104 and the component mounting position 106 is corrected. can do. Further, by repeating the correction using the calculation results of (Equation 3) and (Equation 4) until the amount of coordinate deviation such as the correction distance becomes smaller than a predetermined threshold value, the deviation can be corrected with higher accuracy. Can do.
- This embodiment uses three image sensors in the first embodiment.
- FIG. 10 is a diagram schematically showing the overall configuration of the component mounting apparatus according to the present embodiment. Further, FIG. 11 is a view of the housing portion as viewed from the lower side (substrate support mechanism side). In the figure, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- the component mounting apparatus 200 has a board support plane 116, and supports the board 117 (for example, a printed board) along the board support plane 116, and the board support mechanism 107 supports the board.
- a component 105 (for example, an electronic component such as a chip resistor, a chip capacitor, or a chip IC) mounted on the component mounting position 106 provided on the substrate 117 is supported by the component support unit 104, and the component 105 is supported by the component mounting position 106.
- a plurality of image sensors (first image) provided so that the lens optical axis faces the substrate support plane 116 and spaced apart in the direction along the substrate support plane 116. Sensor 101, second image sensor 102, and third image sensor 203). Similarly to FIG.
- the component mounting apparatus 200 calculates temporary coordinates on the board support plane 116 at the component mounting position 106 from the images of a plurality of (three in this embodiment) image sensors 101, 102, and 203.
- a data processing unit (calculation unit) 111 that calculates one coordinate on the board support plane 116 of the component mounting position 106 based on a plurality of (three in the present embodiment) provisional coordinates obtained, and a component mounting mechanism
- a control unit 112 that controls the component mounting mechanism so that the coordinates of the component 105 supported by the component support unit 104 on the board support plane 116 become the coordinates of the component mounting position 106.
- the substrate support mechanism 107 has a substrate support plane 116, and supports the substrate 117 along the substrate support plane 116 by support means (not shown). On the board 117, a rectangular figure indicating the component mounting position is printed as the component mounting position 106 where the component 105 is mounted.
- the component mounting unit 107 may include a plurality of component mounting positions 106 where the component 105 is mounted.
- the x-axis and the y-axis are defined in the direction along the substrate support plane 116, and the z-axis is defined in the direction perpendicular to the substrate support plane 116.
- the component mounting mechanism includes a drive unit 110, a drive unit support unit 112, a housing unit 108, and a component support unit 104.
- the housing unit 108 is arranged at a position facing the substrate support plane 116 of the substrate support mechanism 107 and is supported by the drive unit 110.
- the drive unit 110 is supported by the drive unit support unit 112 and moves the housing unit 108 in the x-axis direction and the y-axis direction.
- the first image sensor 101 and the second image sensor 102 are provided on the lower side (substrate support plane 116 side) of the housing unit 108 and are separated from each other in the direction along the substrate support plane 116.
- the first to third image sensors 101, 102, 203 are imaging devices such as CCD cameras, for example, and are arranged so that the lens optical axis faces the substrate support plane 116.
- the first to third image sensors 101, 102, 203 and the component support unit 104 are provided on the lower side (substrate support plane 116 side) of the housing unit 108, and support the components. It arrange
- the component mounting position 106 is imaged by the three image sensors 101, 102, and 203. As long as it is attached to a place where it can, it may be attached to any place.
- the component support unit 104 is, for example, a nozzle for component support specifications, and the component is reduced by reducing the pressure inside the nozzle while the component 105 is in contact with the opening end facing downward (board support plane 116 side). 105 is sucked and supported.
- the component support unit 104 is provided so as to be drivable in the z-axis direction, and moves the component 105 to the substrate support plane 116 side in the z-axis direction while supporting the component 105, whereby the component 105 is mounted on the substrate 117. It is mounted on 106.
- FIG. 12 is a diagram illustrating the principle of component mounting position calculation processing in the component mounting mechanism of the present embodiment.
- the component mounting position calculation process uses temporary coordinates calculated using images of the first image sensor 101, the second image sensor 102, and the third image sensor 203.
- the component mounting position calculation unit 113 calculates the coordinates 211 using any one of Expression 1, Expression 2, Expression 3, and Expression 4. . Subsequently, based on the images of the first image sensor 101 and the third image sensor 203, the component mounting position calculation unit 113 calculates the coordinates 221 using any one of Expression 1, Expression 2, Expression 3, and Expression 4. To do. From the coordinates 211 obtained from the first image sensor 101 and the second image sensor 102, a straight line 210 passing through the position 230 of the component mounting position 106 and passing through the positions of the first image sensor 101 and the second image sensor 102. A straight line 212 perpendicular to the line is calculated.
- the position of the first image sensor 101 and the third image sensor 102 passes through the position 230 of the component mounting position 106.
- a straight line 222 perpendicular to the straight line 220 passing through is calculated.
- the coordinate 230 of the component mounting position 106 is calculated from the straight line 212 and the straight line 222.
- the straight line obtained by the component mounting position calculation unit 113 may be a combination of any two of the first image sensor 101, the second image sensor 102, and the third image sensor 203 as a pair.
- FIG. 13 is a flowchart showing a component mounting position correction process in the component mounting mechanism.
- the control unit 112 first supports the housing unit 108, that is, the component support unit 104 based on coordinates set in advance as the component mounting position (that is, coordinates (initial coordinates) set as initial values).
- a control command for moving the component 105 is given to the drive unit 110 (step S200).
- the center-of-gravity calculation unit 114 performs component mounting from the images acquired by the first to third image sensors 101, 102, 203 and the image acquisition unit 115.
- the temporary coordinates of the center of gravity of the position are calculated (step S210).
- the component mounting position calculation unit 113 calculates straight lines 210 and 220 from the temporary coordinates of the center of gravity calculated in step S210, and calculates straight lines 212 and 222 from the straight lines 210 and 220 (step S215).
- a coordinate 123 on the board support plane 116 of the component mounting position is calculated from the intersection of 222 (step S220).
- the control unit 112 calculates a difference between the coordinates 123 and the initial coordinates (step S230). Here, it is determined whether or not the difference is equal to or less than a predetermined value (step S240). If the determination result is YES, the casing unit 108, that is, the component 105 supported by the component support unit 104 is set as the difference.
- step S241 the position is moved to the position of the coordinate 123 (step S241), and the process returns to step S210. If the determination result in step S240 is YES, the component support unit 104 is driven to the board 117 side to mount the component 105 at the component mounting position 106 (step S250), and the process is terminated.
- FIG. 14 is a view of the housing unit viewed from below when a plurality of component support units and multiple image sensors are used.
- FIG. 14 shows a case where eight component support sections 104 and five image sensors 301 to 305 are provided in the lower part of the casing section 108.
- the first quadrant is the first region 311
- the second quadrant is the second region 312
- the third quadrant is The third region 313 and the fourth quadrant are the fourth region 314.
- the eight component support portions 104 are arranged circumferentially around the origin of the coordinate system, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Of the eight component support portions 104, four are arranged on the axis (on the boundary of each region), and the remaining four are arranged in each region.
- the image sensor 301 is arranged at the origin of the coordinate system. Further, the image sensors 302 to 305 are respectively arranged outside the component support portion 104 when viewed from the origin on the axis (on the boundary of each region).
- the first image sensor 301 and the second image are arranged by arranging a plurality (eight in this example) of the component support unit 104 and a plurality (five in this example) of the image sensors 301 to 305.
- Three image sensors of the sensor 302 and the third image sensor 303 image the component mounting position 106 in the second region 312. Further, the three image sensors of the first image sensor 301, the third image sensor 303, and the fifth image sensor 304 image the component mounting position 106 in the first region 311. Further, the three image sensors of the first image sensor 301, the fourth image sensor 304, and the fifth image sensor 305 image the component mounting position 106 in the fourth region 314.
- the three image sensors of the first image sensor 301, the fifth image sensor 305, and the second image sensor 302 capture the component mounting position 106 in the third region 313.
- the first and second embodiments can be applied, and the deviation of the coordinates of the acquired image information due to the warp of the substrate 117. Can be corrected with high accuracy.
- FIG. 15 to 18 show a case where eight component support portions 104 and three image sensors 401 to 403 are provided in the lower part of the casing portion 108.
- FIG. 15 to 18 show a case where eight component support portions 104 and three image sensors 401 to 403 are provided in the lower part of the casing portion 108.
- the second image sensor 402 and the third image sensor 403 are connected to the second region 312 and another region. It moves on the boundary with 311 and 313.
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Abstract
基板支持平面１１６に沿う状態で基板１１７を支持する基板支持機構１０７と、基板支持機構１０７に支持された基板１１７に設けられた部品実装位置１０６に実装される部品１０５を部品支持部１０４により支持し、部品１０５を部品実装位置１０６に搬送して実装する部品実装機構と、基板支持平面にレンズ光軸が対向するように設けられ、基板支持平面１１６に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサとを備え、複数の画像センサにより得られた画像からそれぞれ部品実装位置の基板支持平面１１６における仮座標を演算し、得られた複数の仮座標に基づいて部品実装位置１０６の基板支持平面における１つの座標を算出し、部品実装機構に支持された部品１０５の基板支持平面１１６における座標が部品実装位置１０６の座標となるように部品実装機構を制御する。これにより、スループットの低下を抑制しつつ部品実装精度の向上を図ることができる。
Description
本発明は、部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関する。
部品実装装置は、例えば、チップ抵抗やＩＣチップなどの電子部品をプリント基板上の所定の部品実装位置に実装するものである。こうした部品実装装置においては、近年、実装対象である部品の小型化が進んでおり、完成品における性能や品質の維持・向上のために、部品実装における位置精度の向上が必要とされている。また、部品の実装対象である基板は、各工程における熱等の条件によって撓みや伸縮等の変形を生じる場合があり、この変形に伴って部品の実装位置が設定値からずれてしまうこともある。したがって、このような場合には、基板の変形を検出し、部品の実装位置を検出・補正する必要がある。
このような部品の実装位置の検出・補正に関する技術として、例えば、特許文献１（特開２００６－３２４５９９号公報）には、チップを取付ける基板、フレームまたはテープなどの担体を搬送する搬送路の上方に、複数台のカメラをその光軸を搬送路に対して垂直状にして並設してあおり光学系を構成すると共に各カメラの撮像領域を搬送路上で重複させ、前記重複した撮像領域に移動した担体のボンディング領域をステレオビジョンによって画像認識するようにしたダイボンダ用撮像装置が開示されている。
しかしながら、ステレオビジョンの処理は演算量が非常に多く、上記従来技術のようにステレオビジョンの処理を用いて基板の変形を検出するには時間を要するため、部品実装装置のスループット低下が懸念される。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、スループットの低下を抑制しつつ部品実装精度の向上を図ることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、基板支持平面を有し、前記基板支持平面に沿う状態で基板を支持する基板支持機構と、前記基板支持機構に支持された基板に設けられた部品実装位置に実装される部品を部品支持部により支持し、前記部品を前記部品実装位置に搬送して実装する部品実装機構と、前記基板支持平面にレンズ光軸が対向するように設けられ、前記基板支持平面に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサと、前記複数の画像センサにより得られた画像からそれぞれ前記部品実装位置の前記基板支持平面における仮座標を演算し、得られた前記複数の仮座標に基づいて前記部品実装位置の前記基板支持平面における１つの座標を算出する演算部と、前記部品実装機構に支持された部品の前記基板支持平面における座標が前記部品実装位置の座標となるように前記部品実装機構を制御する制御部とを備えたものとする。
本発明によれば、スループットの低下を抑制しつつ部品実装精度の向上を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図７を参照しつつ説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１～図７を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係る部品実装装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図２は、筐体部の処理機能を模式的に示す機能ブロック図である。
図１及び図２において、部品実装装置１００は、基板支持平面１１６を有し、基板支持平面１１６に沿う状態で基板１１７（例えば、プリント基板など）を支持する基板支持機構１０７と、基板支持機構１０７に支持された基板１１７に設けられた部品実装位置１０６に実装される部品１０５（例えば、チップ抵抗やチップ容量、チップＩＣなどの電子部品）を部品支持部１０４により支持し、部品１０５を部品実装位置１０６に搬送して実装する部品実装機構と、基板支持平面１１６にレンズ光軸が対向するように設けられ、基板支持平面１１６に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサ（第１の画像センサ１０１、第２の画像センサ１０２）と、複数（本実施の形態では２つ）の画像センサ１０１，１０２の画像からそれぞれ部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における仮座標１２１，１２２（後述）を演算し、得られた複数（本実施の形態では２つ）の仮座標１２１，１２２に基づいて部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における１つの座標１２３（後述）を算出するデータ処理部（演算部）１１１と、部品実装機構の部品支持部１０４に支持された部品１０５の基板支持平面１１６における座標が部品実装位置１０６の座標となるように部品実装機構を制御する制御部１０９とを備えている。
基板支持機構１０７は、基板支持平面１１６を有しており、図示しない支持手段により、基板支持平面１１６に沿うように基板１１７を支持する。基板１１７上には、部品１０５の実装場所である部品実装位置１０６として、部品実装位置を示す矩形の図形が印字されている。なお、部品実装部１０７には、部品１０５が実装される部品実装位置１０６が複数存在してもよい。
ここで、本実施の形態では、基板支持平面１１６に沿う方向にｘ軸およびｙ軸を、基板支持平面１１６に垂直な方向にｚ軸を定義して説明する。
部品実装機構は、駆動部１１０、駆動部支持部１１２、筐体部１０８、及び部品支持部１０４を備えている。
筐体部１０８は、基板支持機構１０７の基板支持平面１１６に対向する位置に離して配置されており、駆動部１１０に支持されている。駆動部１１０は、駆動部支持部１１２に支持されており、筐体部１０８をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させる。
第１の画像センサ１０１および第２の画像センサ１０２は、筐体部１０８の下側（基板支持平面１１６側）に設けられており、基板支持平面１１６に沿う方向に離して配置されている。第１及び第２の画像センサ１０１，１０２は、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板支持平面１１６にレンズ光軸が対向するように配置されている。
部品支持部１０４は、筐体部１０８の下側（基板支持平面１１６側）に設けられており、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサを結ぶ直線上であって、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２の間に配置されている。部品支持部１０４は、例えば、部品支持仕様のノズルなどであり、下方（基板支持平面１１６側）に向けた開口端部に部品１０５を接触させた状態で、ノズルの内部を減圧することによって部品１０５を吸引して支持する。部品支持部１０４は、ｚ軸方向に駆動可能に設けられており、部品１０５を支持した状態でｚ軸方向の基板支持平面１１６側に移動することにより、部品１０５を基板１１７上の部品実装位置１０６に実装する。
なお、部品支持部１０４を配置した筐体部１０８及び駆動部１１０を駆動部支持部１１２に対してｚ軸方向に駆動することにより、部品１０５を基板１１７の部品実装位置１０６に実装するように構成しても良い。
ここで、本実施の形態では、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサを結ぶ直線に平行にｘ軸を定義して説明する。
図２に示すように、筐体部（ヘッド）１０８は、データ処理部１１１と、制御部１０９とを備えている。また、データ処理部１１１は、画像取得部１１５と、重心計算部１１４と、部品実装位置算出部１１３とから構成されている。
画像取得部１１５は、第１の画像センサ１０１および第２の画像センサ１０２から得られた信号に基づいて画像１１８を取得する。図３は、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２と画像取得部１１５とにより得られる、基板１１７の一部、及び基板１１７上に設けられた部品実装位置１０６の画像１１８の一例を示す図である。
重心計算部１１４は、画像取得部１１５に取得された基板１１７の画像１１８（図３参照）から、部品実装位置１０６の重心１１９を次ぎのようにして算出する。図４に示すように、重心計算部１１４は、画像取得部１１５で取得した画像１１８（図３参照）に対してエッジ抽出処理を行う。次に、エッジ抽出された部品実装位置１０６から各頂点を算出する。次に、算出した各頂点から対角線を算出し、その対角線の交点を重心１１９として算出する。この重心の算出処理は、各画像センサ１０１，１０２で得られた画像のそれぞれに対して行われる。
部品実装位置算出部１１３は、各画像センサ１０１，１０２で得られた画像のそれぞれに対して重心計算部１１４で算出された重心１１９から部品実装位置１０６の座標を算出する部品実装位置算出処理（後述）を行い、その結果を制御部１０９に送る。
制御部１０９は、図示しない上位のホスト制御装置からの指令に基づいて、部品実装装置１００の全体の動作を制御する。また、制御部１０９は、データ処理部１１１での部品実装位置算出処理により算出された部品実装位置１０６の座標と、予め部品実装位置として設定した座標（すなわち、初期値として設定した座標（初期座標）であり、部品支持部１０４に支持された部品１０５の位置）の差分を補正量として、部品支持部１０４に支持された部品１０５の位置座標を補正する制御指令を駆動部１１０に与える。
ここで、本実施の形態における部品実装位置算出処理の原理について説明する。
図５は、基板支持機構に基板が支持された状態における各構成の位置関係をｙ軸方向から見た様子を模式的に示す図である。また、図６は、部品実装位置算出処理において、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２でそれぞれ得られた画像から算出された仮座標と部品実装位置の位置関係をｚ軸方向から見た様子を示す図である。
図５では、基板支持機構１０７の基板支持平面１１６に支持された基板１１７に反りが生じた場合を示している。すなわち、基板１０７においては、製造工程において熱等により、たわみ、伸縮等の変形が発生し、その高さ(図５中ｚ軸方向)が一様ではなくなり、部分的に反り１２０が生じる場合があり、図５ではその様子を示している。
第１及び第２の画像センサ１０１，１０２で取得した部品実装位置１０６の画像が基板支持平面１１６（すなわち、ｘｙ平面）に対して斜めから撮像することになる場合、ｘｙ平面において、実際の部品実装位置１０６の座標と、画像から算出される部品実装位置の仮座標１２１，１２２にはずれが生じる。これは、各画像センサ１０１，１０２のピント面が筐体部１０８と平行な面である基板支持平面１１６上にあり、部品実装位置１０６を斜めから撮像しているからである。
部品実装位置１０６と部品支持部１０４（部品１０５）の座標が一致している場合において、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２で取得した画像上の部品実装位置の仮座標１２１，１２２と実際の部品実装位置１０６とのｘｙ平面におけるずれは、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と部品支持部１０４とがｘ軸に平行な直線上に配置されるように筐体部１０８に取り付けられているため（図６参照）、ｘ軸方向に生じる。
第１の画像センサ１０１で取得した画像からは、部品実装位置１０６の仮座標１２１が得られる。また、第２の画像センサ１０２で取得した画像からは、部品実装位置１０６の仮座標１２２が得られる。
これらの仮座標１２１，１２２に基づいて部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における座標１２３は、下記の（式１）及び（式２）で表される。
ｘ３＝（ａ・ｘ２＋ｂ・ｘ１）／（ａ＋ｂ） ・・・（式１）
ｙ３＝（ａ・ｙ２＋ｂ・ｙ１）／（ａ＋ｂ） ・・・（式２）
なお、上記（式１）及び（式２）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離をａで、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離をｂ、第１の画像センサ１０１で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ１,ｙ１)、第２の画像センサ１０２で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ２,ｙ２)、座標１２３の座標を（ｘ３，ｙ３）として示している。
ｙ３＝（ａ・ｙ２＋ｂ・ｙ１）／（ａ＋ｂ） ・・・（式２）
なお、上記（式１）及び（式２）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離をａで、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離をｂ、第１の画像センサ１０１で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ１,ｙ１)、第２の画像センサ１０２で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ２,ｙ２)、座標１２３の座標を（ｘ３，ｙ３）として示している。
また、本実施の形態では、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と部品支持部１０４とがｘ軸に平行な直線上に配置されるように配置しているため、（式２）の演算結果は、ｙ３＝ｙ１＝ｙ２となる。
上記（式１）及び（式２）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離ａ、及び、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離ｂをもちいているため、部品実装位置１０６と部品支持部１０４（部品１０５）の座標が一致していない場合においては、演算結果の座標（ｘ３、ｙ３）は、実際の部品実装位置１０６の座標（ｘ、ｙ）に対するズレを有することになる。しかし、基板１１７の反り１２０は、基板支持平面１１６と第１及び第２の画像センサ１０１，１０２との距離に対して十分に小さいため、部品支持部１０４の座標と部品実装位置１０６の座標のｘ軸方向のずれに対して、部品実装位置１０６の座標（ｘ，ｙ）と座標１２３の座標（ｘ３，ｙ３）のずれは十分に小さい。したがって、この（式１）及び（式２）の計算結果に基づき、部品支持部１０４の位置を座標１２３に補正することにより、部品支持部１０４と部品実装位置１０６のｘ軸方向のずれを補正することができる。また、補正距離等の座標のずれの量が予め定めた閾値よりも小さくなるまで（式１）及び（式２）の計算結果を用いた補正を繰り返すことにより、さらに精度良くずれを補正することができる。なお、部品１０５と部品実装位置１０６の位置補正精度は、画像センサの分解能に依存しており、画像センサ１０１，１０２の分解能に応じたものとなる。
図７は、部品実装機構における部品実装位置の補正処理を示すフローチャートである。
図７において、制御部１１２は、まず、予め部品実装位置として設定した座標（すなわち、初期値として設定した座標（初期座標））に基づいて、筐体部１０８、すなわち、部品支持部１０４に支持された部品１０５を移動させる制御指令を駆動部１１０に与える（ステップＳ１００）。次に、駆動部１１０により部品支持部１０４が移動されると、重心計算部１１４は、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２及び画像取得部１１５により取得された画像から、部品実装位置の重心点の仮座標をそれぞれ算出する（ステップＳ１１０）。次に、部品実装位置算出部１１３は、ステップＳ１１０で算出した重心点の仮座標から部品実装位置の基板支持平面１１６における座標１２３を算出する（ステップＳ１２０）。次に、制御部１１２は、座標１２３と初期座標との差分を算出する（ステップＳ１３０）。ここで、差分が予め定めた規定値以下であるかどうかを判定し（ステップＳ１４０）、判定結果がＹＥＳの場合は、筐体部１０８、すなわち部品支持部１０４に支持された部品１０５を差分に基づいて座標１２３の位置に移動させ（ステップＳ１４１）、ステップＳ１１０に戻る。また、ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合は、部品支持部１０４を基板１１７側に駆動して部品１０５を部品実装位置１０６に実装して（ステップＳ１５０）、処理を終了する。
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
部品の実装対象である基板は、各工程における熱等の条件によって撓みや伸縮等の変形を生じる場合があり、この変形に伴って部品の実装位置が設定値からずれてしまうこともある。したがって、このような場合には、基板の変形を検出し、部品の実装位置を検出・補正する必要がある。しかしながら、従来技術のように、演算量が非常に多いという特徴があるステレオビジョンの処理を用いて基板の変形を検出するには相応の時間が必要となり、部品実装装置のスループット低下が懸念される。
これに対し、本実施の形態においては、基板を支持する基板支持機構の基板支持平面に沿うように基板を配置し、基板支持平面にレンズ光軸が対向するように設けられ、基板支持平面に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサにより画像を取得し、複数の画像センサにより得られた画像からそれぞれ、基板に設けられた部品実装位置の基板支持平面における仮座標を演算し、複数の仮座標に基づいて部品実装位置の基板支持平面における１つの座標を算出し、部品を支持し部品実装位置に搬送して実装する部品実装機構に支持された部品の基板支持平面における座標が部品実装位置の座標となるように部品実装機構を制御するように構成したので、部品の実装位置を検出・補正する際に要する演算量を抑制することができ、したがって、スループットの低下を抑制しつつ部品実装精度の向上を図ることができる。
また、高さ方向（ｚ軸方向）のずれを算出する必要が無いため、さらにスループットの低下を抑制することができる。
なお、本実施の形態のように、第１及び第２画像センサ１０１，１０２及び部品支持部１０４がｘ軸に平行な直線上に配置される場合は、画像センサ１０１，１０２に換えてラインセンサを用いるように構成しても良い。
＜第１の実施の形態の変形例＞
本発明の第１の実施の形態の変形例を図８及び図９を参照しつつ説明する。
本発明の第１の実施の形態の変形例を図８及び図９を参照しつつ説明する。
本変形例は、第１の実施の形態における第１及び第２の画像センサと部品支持部の位置を変えたものである。
図８、基板支持機構に基板が支持された状態における各構成の位置関係をｙ軸方向から見た様子を模式的に示す図である。また、図９は、部品実装位置算出処理において、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２でそれぞれ得られた画像から算出された仮座標と部品実装位置の位置関係をｚ軸方向から見た様子を示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
図８では、基板支持機構１０７の基板支持平面１１６に支持された基板１１７に反りが生じた場合を示している。すなわち、基板１０７においては、製造工程において熱等により、たわみ、伸縮等の変形が発生し、その高さ(図８中ｚ軸方向)が一様ではなくなり、部分的に反り１２０が生じる場合があり、図８ではその様子を示している。
部品支持部１０４は、筐体部１０８の下側（基板支持平面１１６側）に設けられており、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサを結ぶ直線上であって、
第２の画像センサ１０２の第１画像センサ１０１と反対側に配置されている。部品支持部１０４は、例えば、部品支持仕様のノズルなどであり、下方（基板支持平面１１６側）に向けた開口端部に部品１０５を接触させた状態で、ノズルの内部を減圧することによって部品１０５を吸引して支持する。部品支持部１０４は、ｚ軸方向に駆動可能に設けられており、部品１０５を支持した状態でｚ軸方向の基板支持平面１１６側に移動することにより、部品１０５を基板１１７上の部品実装位置１０６に実装する。
第２の画像センサ１０２の第１画像センサ１０１と反対側に配置されている。部品支持部１０４は、例えば、部品支持仕様のノズルなどであり、下方（基板支持平面１１６側）に向けた開口端部に部品１０５を接触させた状態で、ノズルの内部を減圧することによって部品１０５を吸引して支持する。部品支持部１０４は、ｚ軸方向に駆動可能に設けられており、部品１０５を支持した状態でｚ軸方向の基板支持平面１１６側に移動することにより、部品１０５を基板１１７上の部品実装位置１０６に実装する。
第１及び第２の画像センサ１０１，１０２で取得した部品実装位置１０６の画像が基板支持平面１１６（すなわち、ｘｙ平面）に対して斜めから撮像することになる場合、ｘｙ平面において、実際の部品実装位置１０６の座標と、画像から算出される部品実装位置の仮座標１３１，１３２にはずれが生じる。これは、各画像センサ１０１，１０２のピント面が筐体部１０８と平行な面である基板支持平面１１６上にあり、部品実装位置１０６を斜めから撮像しているからである。
部品実装位置１０６と部品支持部１０４（部品１０５）の座標が一致している場合において、第１及び第２の画像センサ１０１，１０２で取得した画像上の部品実装位置の仮座標１３１，１３２と実際の部品実装位置１０６とのｘｙ平面におけるずれは、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と部品支持部１０４とがｘ軸に平行な直線上に配置されるように筐体部１０８に取り付けられているため（図９参照）、ｘ軸方向に生じる。
第１の画像センサ１０１で取得した画像からは、部品実装位置１０６の仮座標１３１が得られる。また、第２の画像センサ１０２で取得した画像からは、部品実装位置１０６の仮座標１３２が得られる。
これらの仮座標１３１，１３２に基づいて部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における座標１３３は、下記の（式３）及び（式４）で表される。
ｘ６＝（ａ・ｘ４－ｂ・ｘ３）／（ａ１－ｂ１） ・・・（式３）
ｙ６＝（ａ・ｙ４－ｂ・ｙ３）／（ａ１－ｂ１） ・・・（式４）
なお、上記（式３）及び（式４）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離をａ１で、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離をｂ１、第１の画像センサ１０１で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ４,ｙ４)、第２の画像センサ１０２で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ５,ｙ５)、座標１３３の座標を（ｘ６，ｙ６）として示している。また、本変形例では、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と部品支持部１０４とがｘ軸に平行な直線上に配置されるように配置しているため、（式４）の演算結果は、ｙ６＝ｙ４＝ｙ５となる。
ｙ６＝（ａ・ｙ４－ｂ・ｙ３）／（ａ１－ｂ１） ・・・（式４）
なお、上記（式３）及び（式４）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離をａ１で、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離をｂ１、第１の画像センサ１０１で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ４,ｙ４)、第２の画像センサ１０２で取得した部品実装位置の重心座標を(ｘ５,ｙ５)、座標１３３の座標を（ｘ６，ｙ６）として示している。また、本変形例では、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と部品支持部１０４とがｘ軸に平行な直線上に配置されるように配置しているため、（式４）の演算結果は、ｙ６＝ｙ４＝ｙ５となる。
上記（式１）及び（式２）では、部品支持部１０４と第１の画像センサ１０１の距離ａ１、及び、部品支持部１０４と第２の画像センサ１０２の距離ｂ１をもちいているため、部品実装位置１０６と部品支持部１０４（部品１０５）の座標が一致していない場合においては、演算結果の座標（ｘ６、ｙ６）は、実際の部品実装位置１０６の座標（ｘ、ｙ）に対するズレを有することになる。しかし、基板１１７の反り１２０は、基板支持平面１１６と第１及び第２の画像センサ１０１，１０２との距離に対して十分に小さいため、部品支持部１０４の座標と部品実装位置１０６の座標のｘ軸方向のずれに対して、部品実装位置１０６の座標（ｘ，ｙ）と座標１３３の座標（ｘ６，ｙ６）のずれは十分に小さい。したがって、この（式３）及び（式４）の計算結果に基づき、部品支持部１０４の位置を座標１３３に補正することにより、部品支持部１０４と部品実装位置１０６のｘ軸方向のずれを補正することができる。また、補正距離等の座標のずれの量が予め定めた閾値よりも小さくなるまで（式３）及び（式４）の計算結果を用いた補正を繰り返すことにより、さらに精度良くずれを補正することができる。
その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１０～図１３を参照しつつ説明する。
本発明の第２の実施の形態を図１０～図１３を参照しつつ説明する。
本実施の形態は、第１の実施の形態における画像センサを３つ用いたものである。
図１０は、本実施の形態に係る部品実装装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図１１は、筐体部を下側（基板支持機構側）から見た図である。図中、第１の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
図１０において、部品実装装置２００は、基板支持平面１１６を有し、基板支持平面１１６に沿う状態で基板１１７（例えば、プリント基板など）を支持する基板支持機構１０７と、基板支持機構１０７に支持された基板１１７に設けられた部品実装位置１０６に実装される部品１０５（例えば、チップ抵抗やチップ容量、チップＩＣなどの電子部品）を部品支持部１０４により支持し、部品１０５を部品実装位置１０６に搬送して実装する部品実装機構と、基板支持平面１１６にレンズ光軸が対向するように設けられ、基板支持平面１１６に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサ（第１の画像センサ１０１、第２の画像センサ１０２、第３の画像センサ２０３）とを備えている。また、部品実装装置２００は、図２と同様に、複数（本実施の形態では３つ）の画像センサ１０１，１０２，２０３の画像からそれぞれ部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における仮座標を演算し、得られた複数（本実施の形態では３つ）の仮座標に基づいて部品実装位置１０６の基板支持平面１１６における１つの座標を算出するデータ処理部（演算部）１１１と、部品実装機構の部品支持部１０４に支持された部品１０５の基板支持平面１１６における座標が部品実装位置１０６の座標となるように部品実装機構を制御する制御部１１２とを備えている。
基板支持機構１０７は、基板支持平面１１６を有しており、図示しない支持手段により、基板支持平面１１６に沿うように基板１１７を支持する。基板１１７上には、部品１０５の実装場所である部品実装位置１０６として、部品実装位置を示す矩形の図形が印字されている。なお、部品実装部１０７には、部品１０５が実装される部品実装位置１０６が複数存在してもよい。
ここで、本実施の形態では、基板支持平面１１６に沿う方向にｘ軸およびｙ軸を、基板支持平面１１６に垂直な方向にｚ軸を定義して説明する。
部品実装機構は、駆動部１１０、駆動部支持部１１２、筐体部１０８、及び部品支持部１０４を備えている。
筐体部１０８は、基板支持機構１０７の基板支持平面１１６に対向する位置に離して配置されており、駆動部１１０に支持されている。駆動部１１０は、駆動部支持部１１２に支持されており、筐体部１０８をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させる。
第１の画像センサ１０１および第２の画像センサ１０２は、筐体部１０８の下側（基板支持平面１１６側）に設けられており、基板支持平面１１６に沿う方向に離して配置されている。第１～第３の画像センサ１０１，１０２，２０３は、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板支持平面１１６にレンズ光軸が対向するように配置されている。
図１１に示すように、第１～第３の画像センサ１０１，１０２，２０３と部品支持部１０４とは、筐体部１０８の下側（基板支持平面１１６側）に設けられており、部品支持部１０４を中心とする想定円周に沿って等間隔に配置されている。なお、本実施の形態では、第１～第３の画像センサ１０１，１０２，２０３を等間隔に配置するように構成したが、３台の画像センサ１０１，１０２，２０３により部品実装位置１０６を撮像できる場所に取り付けてあれば、任意の場所に取り付けても良い。部品支持部１０４は、例えば、部品支持仕様のノズルなどであり、下方（基板支持平面１１６側）に向けた開口端部に部品１０５を接触させた状態で、ノズルの内部を減圧することによって部品１０５を吸引して支持する。部品支持部１０４は、ｚ軸方向に駆動可能に設けられており、部品１０５を支持した状態でｚ軸方向の基板支持平面１１６側に移動することにより、部品１０５を基板１１７上の部品実装位置１０６に実装する。
図１２は、本実施の形態の部品実装機構における部品実装位置算出処理の原理を示す図である。
図１２において、部品実装位置算出処理は、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２と第３の画像センサ２０３の画像を用いて算出された仮座標を用いる。
まず、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２の画像をもとに部品実装位置算出部１１３で式１、式２、式３、式４の何れかを用いて座標２１１を算出する。続いて、第１の画像センサ１０１と第３の画像センサ２０３の画像をもとに部品実装位置算出部１１３で式１、式２、式３、式４の何れかを用いて座標２２１を算出する。第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２から得られた座標２１１から、部品実装位置１０６の位置２３０を通り、第１の画像センサ１０１と第２の画像センサ１０２の位置を通る直線２１０と垂直な直線２１２を算出する。また、同様に第１の画像センサ１０１と第３の画像センサ２０３から得られた座標２２１から、部品実装位置１０６の位置２３０を通り、第１の画像センサ１０１と第３の画像センサ１０２の位置を通る直線２２０と垂直な直線２２２を算出する。そして、直線２１２と直線２２２とから部品実装位置１０６の座標２３０を算出する。なお、部品実装位置算出部１１３で求める直線は、第１の画像センサ１０１、第２の画像センサ１０２、および第３の画像センサ２０３のどの２つを対とする組み合わせでもよい。
図１３は、部品実装機構における部品実装位置の補正処理を示すフローチャートである。
図１３において、制御部１１２は、まず、予め部品実装位置として設定した座標（すなわち、初期値として設定した座標（初期座標））に基づいて、筐体部１０８、すなわち、部品支持部１０４に支持された部品１０５を移動させる制御指令を駆動部１１０に与える（ステップＳ２００）。次に、駆動部１１０により部品支持部１０４が移動されると、重心計算部１１４は、第１～第３の画像センサ１０１，１０２，２０３及び画像取得部１１５により取得された画像から、部品実装位置の重心点の仮座標をそれぞれ算出する（ステップＳ２１０）。次に、部品実装位置算出部１１３は、ステップＳ２１０で算出した重心点の仮座標から直線２１０，２２０を算出し、直線２１０，２２０から直線２１２，２２２を算出し（ステップＳ２１５）、直線２１２，２２２の交点から部品実装位置の基板支持平面１１６における座標１２３を算出する（ステップＳ２２０）。次に、制御部１１２は、座標１２３と初期座標との差分を算出する（ステップＳ２３０）。ここで、差分が予め定めた規定値以下であるかどうかを判定し（ステップＳ２４０）、判定結果がＹＥＳの場合は、筐体部１０８、すなわち部品支持部１０４に支持された部品１０５を差分に基づいて座標１２３の位置に移動させ（ステップＳ２４１）、ステップＳ２１０に戻る。また、ステップＳ２４０での判定結果がＹＥＳの場合は、部品支持部１０４を基板１１７側に駆動して部品１０５を部品実装位置１０６に実装して（ステップＳ２５０）、処理を終了する。
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜その他の実施の形態＞
本発明の第１及び第２の実施の形態においては、部品支持部１０４の数が１であって、画像センサの数が２又は３の場合について説明したが、部品支持部１０４を複数用い、画像センサの数が４以上であっても良い。
本発明の第１及び第２の実施の形態においては、部品支持部１０４の数が１であって、画像センサの数が２又は３の場合について説明したが、部品支持部１０４を複数用い、画像センサの数が４以上であっても良い。
図１４は、部品支持部および画像センサをそれぞれ複数用いた場合の筐体部を下から見た図である。
図１４では、筐体部１０８の下部に８つの部品支持部１０４と、５台の画像センサ３０１～３０５とが設けられている場合を示している。
ここで、筐体部１０８の下側の面の中心部を原点とする座標系を考えた場合の第一象限を第１の領域３１１、第二象限を第２の領域３１２、第三象限を第３の領域３１３、第四象限を第４の領域３１４とする。
８つの部品支持部１０４は、座標系の原点を中心として円周状に配置され、周方向に等間隔に配置される。また、８つの部品支持部１０４のうち、４つが軸上（各領域の境界上）に配置され、残りの４つが各領域中に配置される。
画像センサ３０１は、座標系の原点に配置されている。また、画像センサ３０２～３０５は、軸上（各領域の境界上）の原点から見て部品支持部１０４の外側にそれぞれ配置されている。
以上のように、複数（本例では８つ）の部品支持部１０４及び複数（本例では５つ）の画像センサ３０１～３０５を配置することにより、第１の画像センサ３０１と第２の画像センサ３０２と第３の画像センサ３０３の３つの画像センサが、第２の領域３１２において部品実装位置１０６を撮像する。また、第１の画像センサ３０１と第３の画像センサ３０３と第５の画像センサ３０４の３つの画像センサが、第１の領域３１１において部品実装位置１０６を撮像する。また、第１の画像センサ３０１と第４の画像センサ３０４と第５の画像センサ３０５の３つの画像センサが、第４の領域３１４において部品実装位置１０６を撮像する。また、第１の画像センサ３０１と第５の画像センサ３０５と第２の画像センサ３０２の３つの画像センサが、第３の領域３１３において部品実装位置１０６を撮像する。
これにより、８つの部品支持部１０４の何れかによって部品１０５を実装する場合においても、第１及び第２の実施の形態を適用することができ、基板１１７のそりによる取得画像情報の座標のずれを高精度に補正することができる。
また、３つの画像センサが部品支持部１０４に対して移動するように構成することも可能である。
図１５～図１８は、筐体部１０８の下部に８つの部品支持部１０４と、３つの画像センサ４０１～４０３とが設けられている場合を示している。
ここでは、第１の画像センサ４０１を原点に固定配置し、第２の画像センサ４０２と第３の画像センサ４０３を移動する構成を示す。
図１５に示すように、部品１０５を実装する部品支持部１０４が第２の領域３１２にある場合、第２の画像センサ４０２と第３の画像センサ４０３とを第２の領域３１２と他の領域３１１，３１３との境界上に移動する。
また、図１６に示すように、部品１０５を実装する部品支持部１０４が第１の領域３１１にある場合、第２の画像センサ４０２と第３の画像センサ４０３とを第１の領域３１１と他の領域３１２，３１４との境界上に移動する。
また、図１７に示すように、部品１０５を実装する部品支持部１０４が第４の領域３１４にある場合、第２の画像センサ４０２と第３の画像センサ４０３とを第４の領域３１４と他の領域３１１，３１３との境界上に移動する。
また、図１８に示すように、部品１０５を実装する部品支持部１０４が第３の領域３１３にある場合、第２の画像センサ４０２と第３の画像センサ４０３とを第３の領域３１３と他の領域３１２，３１４との境界上に移動する。
このように、３つの画像センサ４０１～４０３の配置を部品実装部１０４に対応させて移動することにより、すべての領域３１１～３１４において、より少ない画像センサで基板１０７のそりによる取得画像情報の座標のずれを高精度に補正することができる。
１００，２００ 部品実装装置
１０１，２０１，３０１，４０１ 第１の画像センサ
１０２，２０２，３０２，４０３ 第２の画像センサ
１０３，２０３，３０３，４０３ 第３の画像センサ
１０４ 部品支持部
１０５ 部品
１０６ 部品実装位置
１０７ 基板支持機構
１０８ 筐体部
１０９ 制御部
１１０ 駆動部
１１１ データ処理部（演算部）
１１２ 制御部
１１３ 部品実装位置算出部
１１４ 重心計算部
１１５ 画像取得部
１１６ 基板支持平面
１１７ 基板
１１８ 画像
１１９ 重心
１２０ 反り
１２１，１２２ 仮座標
１２３ 座標
３０４ 第４の画像センサ
３０５ 第５の画像センサ
３１１ 第１の領域
３１２ 第２の領域
３１３ 第３の領域
３１４ 第４の領域
１０１，２０１，３０１，４０１ 第１の画像センサ
１０２，２０２，３０２，４０３ 第２の画像センサ
１０３，２０３，３０３，４０３ 第３の画像センサ
１０４ 部品支持部
１０５ 部品
１０６ 部品実装位置
１０７ 基板支持機構
１０８ 筐体部
１０９ 制御部
１１０ 駆動部
１１１ データ処理部（演算部）
１１２ 制御部
１１３ 部品実装位置算出部
１１４ 重心計算部
１１５ 画像取得部
１１６ 基板支持平面
１１７ 基板
１１８ 画像
１１９ 重心
１２０ 反り
１２１，１２２ 仮座標
１２３ 座標
３０４ 第４の画像センサ
３０５ 第５の画像センサ
３１１ 第１の領域
３１２ 第２の領域
３１３ 第３の領域
３１４ 第４の領域
Claims (5)
- 基板支持平面を有し、前記基板支持平面に沿う状態で基板を支持する基板支持機構と、
前記基板支持機構に支持された基板に設けられた部品実装位置に実装される部品を部品支持部により支持し、前記部品を前記部品実装位置に搬送して実装する部品実装機構と、
前記基板支持平面にレンズ光軸が対向するように設けられ、前記基板支持平面に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサと、
前記複数の画像センサにより得られた画像からそれぞれ前記部品実装位置の前記基板支持平面における仮座標を演算し、得られた前記複数の仮座標に基づいて前記部品実装位置の前記基板支持平面における１つの座標を算出する演算部と、
前記部品実装機構に支持された部品の前記基板支持平面における座標が前記部品実装位置の座標となるように前記部品実装機構を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする部品実装装置。 - 請求項１記載の部品実装装置において、
前記複数の画像センサ及び前記部品支持部は、前記基板支持平面に沿う方向に一体的に移動されることを特徴とする部品実装装置。 - 請求項１記載の部品実装装置において、
前記複数の画像センサ、前記部品支持部、及び前記制御部は、前記基板支持平面に沿う方向に一体的に駆動されることを特徴とする部品実装装置。 - 請求項１記載の部品実装装置において、
前記演算部は、前記部品実装位置の重心を前記部品実装位置の座標として算出することを特徴とする部品実装装置。 - 基板を支持する基板支持機構の基板支持平面に沿うように前記基板を配置する手順と、
前記基板支持平面にレンズ光軸が対向するように設けられ、前記基板支持平面に沿う方向にそれぞれ離して配置された複数の画像センサにより画像を取得する手順と、
前記複数の画像センサにより得られた画像からそれぞれ、基板に設けられた部品実装位置の前記基板支持平面における仮座標を演算する手順と、
前記複数の仮座標に基づいて前記部品実装位置の前記基板支持平面における１つの座標を算出する手順と、
部品を支持し前記部品実装位置に搬送して実装する部品実装機構に支持された部品の前記基板支持平面における座標が前記部品実装位置の座標となるように前記部品実装機構を制御する手順と
を有することを特徴とする部品実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/059099 WO2014155583A1 (ja) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 部品実装装置および部品実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/059099 WO2014155583A1 (ja) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 部品実装装置および部品実装方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014155583A1 true WO2014155583A1 (ja) | 2014-10-02 |
Family
ID=51622660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/059099 WO2014155583A1 (ja) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 部品実装装置および部品実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2014155583A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2013
- 2013-03-27 WO PCT/JP2013/059099 patent/WO2014155583A1/ja active Application Filing
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Ref document number: 13879845 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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