CN1610499A

CN1610499A - 部件数据生成装置及具有该装置的电子部件安装装置

Info

Publication number: CN1610499A
Application number: CN 200410084115
Authority: CN
Inventors: 小仓丰; 大桥隆弘
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP4324442B2; CN100566538C; JP2005123352A

Abstract

本发明提供一种部件数据生成装置及具有该装置的电子部件安装装置。即使是具有复杂的电极排列的电子部件，也能可靠且准确地生成部件数据，生成可以实现高精度的部件识别和部件定位的部件数据。把利用部件识别照相机拍摄的部件(18)的图像转换为基准角度(0°)，设定用于测定电极的坐标值及尺寸的区域(32)。沿着各条线(33a)、(33b)逐个像素地读出该设定的图像，把像素数据超过和低于阈值的像素检测为边缘，测定电极(18c)的中心坐标及其直径。将所测定的电极的参数作为部件识别用的数据进行存储。在这种结构中，由于通过实测电极来生成数据，所以即使是具有大量的复杂的电极排列的电子部件也能生成准确的部件数据。

Description

部件数据生成装置及具有该装置的电子部件安装装置

技术领域

本发明涉及生成用于对排列有不规则配置的电极的电子部件进行定位的部件数据的部件数据生成装置、及具有该部件数据生成装置的电子部件安装装置。

背景技术

专利文献1特开2003-115700号公报(权利要求1、图3)

以往，已经公知有利用吸附喷嘴吸附从部件供给装置供给的电子部件(以下简单地称为部件)并装载在电路基板的规定位置来生产基板的电子部件安装装置。对于安装的各个部件，预先生成在基板上的装载位置等进行装载所需的部件数据。并且，安装装置根据该部件数据进行部件识别，即识别部件的吸附状态(位置偏移、角度偏移)，进行部件的定位，把部件安装在规定基板上的装载位置。

例如，如图7(A)所示，在部件是BGA(球栅阵列)部件40的情况下，焊接电极40a在纵横方向以相等间距配置成格子状。并且，在安装装置中生成部件数据时，通过输入电极数、电极直径、纵横方向的电极间距间隔等参数(諸元)并设定有无电极配置图形可以生成部件数据，在安装装置中使用该数据进行部件识别、部件安装。并且，如图7(B)所示，在部件是电极41a的排列不在格子排列上的部件41时，例如，把部件41的中心位置坐标设为(0，0)，定义各电极的中心位置坐标，由此生成部件数据，在安装装置中使用该数据进行部件识别、安装。

另外，已经公知以下技术：在生成部件数据时，根据所输入的部件的参数，同时显示部件的图像和尺寸值，可以验证生成的部件数据是否正确(专利文献1)。

但是，如图8所示，当部件为不在格子排列上的电极42a的数量较多的部件42时，(图8表示100个电极，但实际上也存在具有超过1000个电极的部件)，在分别输入各电极坐标位置的情况下，生成数据非常花费时间，具有数据生成效率非常差的问题。

并且，在电极的坐标数据是CAD数据等已知的情况下不成问题，但在连坐标数据都不存在的情况下，需要使用三维测定等测定坐标后进行输入，生成数据需要相当多的时间。并且，在不能正确识别数据输入错误、测定错误的情况下，必须首先进行数据生成，具有产生数据生成时间浪费的问题。

发明内容

本发明就是为了解决这种问题而提出的，其课题是提供一种即使是具有复杂的电极排列的电子部件也能可靠且准确地生成部件数据，可以实现高精度的部件识别和部件定位的部件数据生成装置、及具有该部件数据生成装置的电子部件安装装置。

本发明(权利要求1)的生成用于识别排列有电极的电子部件的部件数据的部件数据生成装置，其特征在于，具有：摄像单元，其对电子部件进行拍摄；设定单元，其把所拍摄的电子部件的图像转换为基准角度的图像，对基准角度的图像设定用于测定电极的参数的区域；数据生成单元，其测定所设定的区域中的电极的参数，生成与电极的参数有关的数据；存储装置，其存储与所生成的电极的参数有关的数据，在把电子部件安装在电路基板上时，从存储装置中读出所述数据，根据所读出的数据进行电子部件的识别。

本发明(权利要求3)的利用吸附喷嘴吸附排列有电极的电子部件并将其安装在电路基板上来生产基板的电子部件安装装置，其特征在于，具有：摄像单元，其在开始生产基板前，利用吸附喷嘴吸附电子部件并拍摄电子部件；设定单元，其把所拍摄的电子部件的图像转换为基准角度的图像，对基准角度的图像设定用于测定电极的参数的区域；数据生成单元，其测定所设定的区域中的电极的参数，生成与电极的参数有关的数据；存储装置，其存储与所生成的电极的参数有关的数据；以及控制单元，其在生产基板时，从存储装置读出所述生成的数据，根据所读出的数据进行电子部件的识别，对把电子部件装载到电路基板上进行控制。

根据本发明，直接利用摄像单元拍摄电子部件，并进行其图像处理，测定电极的坐标位置和尺寸等参数，生成用于进行部件识别和部件定位的部件数据，所以即使是具有大量配置没有规则性的电极的部件，也能容易地生成识别该部件所需要的数据。

并且，在本发明中，利用吸附喷嘴吸附实际的部件，根据所吸附的部件的图像生成用于识别该部件的数据，所以在生成数据的同时，可以根据该数据验证可否进行部件识别，可以提高部件的可靠性。

附图说明

图1是表示电子部件安装装置的整体概略结构的立体图。

图2是表示电子部件安装装置的控制***的结构的方框图。

图3是表示部件数据的生成流程的流程图。

图4是表示把图像转换为基准角度的流程的画面图。

图5(A)是表示对部件的中心位置进行示教的状态的画面图，图5(B)是表示设定测定区域的状态的画面图。

图6(A)是表示对图像进行扫描来检测电极的状态的画面图，图6(B)是图6(A)的放大图。

图7(A)是规则地排列有电极的部件的平面图，图7(B)是不规则地排列有电极的部件的平面图。

图8是不规则地排列有大量电极的部件的平面图。

符号说明

13吸附头部；13a吸附喷嘴；16部件识别照相机；20控制器；27图像识别装置；30存储装置。

具体实施方式

本发明的数据生成装置可以自动生成电极配置没有规则的部件的数据，可以大幅度削减作业者的数据生成时间，并且可以无错误地生成数据，通过在电子部件安装装置中配备该数据生成装置，即使是电极配置不规则的部件，也能容易且可靠地进行部件识别、进行部件的装载。以下，根据附图所示的实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

图1是具有部件数据生成装置的电子部件安装装置的概略图，如该图所示，电子部件安装装置1在装置1的前部(图示下侧)从中央部稍微偏后处配设有左右方向延伸的电路基板输送路径15。并且，具有供给安装在电路基板10上的部件的部件供给部11、和设置在装置1的前部的X轴移动机构12和Y轴移动机构14。

X轴移动机构12使具有用于吸附部件的吸附喷嘴13a的吸附头部13在X轴方向上移动，另外，Y轴移动机构14使X轴移动机构12和吸附头部13在Y轴方向上移动。另外，安装头部13具有使吸附喷嘴13a可以在垂直方向(Z轴方向)上升降移动的Z轴移动机构，并且具有使吸附喷嘴以喷嘴轴(吸附轴)为中心旋转的θ轴移动机构。另外，在吸附头部13上装载有安装在支撑部件上的、用于拍摄形成于电路基板10上的基板标记的基板识别照相机17。并且，在部件供给部11的侧部配置有从下方拍摄吸附喷嘴13a所吸附的部件的部件识别照相机(摄像单元)16。

图2表示电子部件安装装置的控制***的结构。20表示由控制整个装置的微型计算机(CPU)及RAM、ROM等构成的控制器(控制单元)，其连接着以下21～31的结构，并分别对它们进行控制。

X轴电动机21是X轴移动机构12的驱动源，使吸附头部13在X轴方向上移动，Y轴电动机22是Y轴移动机构14的驱动源，在Y轴方向上驱动X轴移动机构12，由此，吸附头部13可以在X轴方向和Y轴方向上移动。

Z轴电动机23是使吸附喷嘴13a升降的Z轴驱动机构(未图示)的驱动源，使吸附喷嘴13a在Z轴方向(高度方向)升降。另外，θ轴电动机24是吸附喷嘴13a的θ轴旋转机构(未图示)的驱动源，使吸附喷嘴13a以其喷嘴中心轴(吸附轴)为中心旋转。

图像识别装置27对吸附喷嘴13a所吸附的部件18进行图像识别，由A/D转换器27a、存储器27b和CPU27c构成。并且，将从对所吸附的部件18进行了拍摄的部件识别照相机16输出的模拟图像信号，通过A/D转换器27a转换为数字信号，并存储在存储器27b中，CPU27c根据该图像数据进行所吸附的部件的识别。即，图像识别装置27运算部件中心和吸附角度，识别部件的吸附状态。此外，图像识别装置27对由基板识别照相机17拍摄的基板标记的图像进行处理，运算基板标记位置。

并且，图像识别装置27具有数据生成单元的功能，其对由部件识别照相机16拍摄的部件18的图像数据进行处理，测定排列在部件上的电极的坐标值(坐标位置)和电极尺寸等部件的参数，生成在装载部件时进行部件识别用的数据。

键盘28和鼠标29用于输入部件数据等数据。

存储装置30由闪存存储器等构成，用于存储由数据生成单元生成的部件数据、利用键盘28和鼠标29输入的部件数据、及从未图示的主机供给的部件数据等。

显示装置(监视器)31在其显示面31a上显示部件数据、运算数据、及用部件识别照相机16拍摄的部件18的图像等。

以下，按照图3的流程，对在部件安装装置中生成具有复杂的电极配置(没有规则的电极配置)的部件的数据的生成步骤进行说明。该步骤是在开始生产基板前根据存储在控制器20的ROM或RAM中的数据生成程序而顺序执行的。

在电子部件安装装置1中，吸附头部13在控制器20的控制下向部件供给部11移动，在吸附喷嘴13a吸附了将生成数据的部件18后，向部件识别照相机16移动，部件识别照相机16对部件18进行拍摄，其图像被显示在显示装置31的画面31a上。

由于在启动了数据生成程序后，显示装置31显示参数选择画面，所以输入球形电极或焊盘电极等的参数(步骤S1)。

如图4所示，显示装置31的画面31a上显示着部件18的图像和十字光标31b、31c(步骤S2)。然后，如图4(A)、(B)所示，利用该十字光标对部件18的倾斜度被调整为0°的至少2点(电极)18a和18b的位置进行示教，如图4(C)所示，把连接这2点18a和18b的线31d作为部件图像的倾斜度(相当于吸附喷嘴所吸附的部件的吸附倾斜度)进行示教(步骤S3)。然后，通过使θ轴电动机24旋转，使吸附喷嘴13a旋转，而使部件的图像旋转，以使线31d和水平光标线31b一致。由此，部件18的图像的倾斜度为0°，即矫正为基准角度的图像，转换为部件被装载到基板上时所吸附的部件的边相对于基准线(例如基板的一边)所成的角度为0°的角度(基准角度)的图像。以达到该基准角度的位置为基准位置，根据图像数据生成部件数据。另外，部件的图像数据也可以通过不使部件18旋转而使其图像数据旋转来生成，还可以在测定电极坐标后进行统一转换使倾斜的角度为0°来生成部件数据。

在部件被这样调整为基准角度(倾斜度0°)后，如图5(A)所示，利用十字光标对部件18的中心位置18’进行示教(步骤S4)。该情况下，也可以通过移动窗口光标或实际部件来设定部件中心。

在部件中心位置18’确定后，执行开始测定命令(步骤S5)，在画面上显示窗口光标32(步骤S6)，如图5(B)所示，利用窗口光标32选择测定电极坐标的区域，示教并设定测定区域(步骤S7、区域设定单元)。此时，也可以设定成使窗口光标显示多次并仅选择需要测定坐标的电极，并且在有不想作为测定对象的部分的情况下，也可以设定排除的区域。这样的处理在步骤S6到S9中示出。

如上所述，在设定测定部件的中心位置和电极坐标的区域后，执行开始测定命令(步骤S10)。由此，图像识别装置27的CPU27c对被取入存储器27b的部件图像(被转换为基准角度的图像)中由窗口光标32设定的图像内的数据进行处理，测定各电极的位置坐标和电极尺寸，生成各电极的坐标值和电极尺寸的数据。

以下，在电极是球形电极的部件(BGA)时，测定球形电极的坐标及其球径的方法进行说明。

图像识别装置27按照图6(A)中的箭头线33所示，将由窗口光标32所设定的测定区域的图像数据，沿着图像数据的一条线逐个像素地从左侧顺序读出。然后，在检测出该像素的浓度数据高于预先设定的阈值时，记录该像素数据的坐标值，并且在低于该阈值时也记录该像素数据的坐标值。在对一条线结束了这样的处理时，对下一条线也进行相同的处理，依次按照各条线的各个像素检查其浓度数据。

例如，如图6(B)所示，在位于线33a上的像素数据中，最先浓度数据超过阈值的是对位于球形电极18c的上端部边缘的像素进行了处理的时候。因此，最先检测到球形电极18c的边缘。例如，在读出线33b的各像素时，检测出球形电极18d的边缘，但是该边缘的像素的坐标值相当程度地偏离电极18c的坐标值，所以不进行记录。通过对各条线的各个像素进行这种处理，把其浓度数据和阈值进行比较，可以求出沿着球形电极18c的圆周(边缘)的各像素的坐标值，并记录该坐标值。

这样在检测到电极的边缘位置时，各边缘的像素中在纵方向(Y方向)具有最大坐标值Y2的像素位置是电极的上端，而具有最小坐标值Y1的像素位置是电极的下端，另外，在横方向(X方向)具有最大坐标值X2的像素位置是电极的右端，具有最小坐标值X1的像素位置是电极的左端。因此，把Y1和Y2的平均值作为电极中心的Y坐标，把X1和X2的平均值作为电极中心的X坐标。并且，电极的直径为(Y2-Y1)或(X2-X1)，或者是(Y2-Y1)和(X2-X1)的平均值。

这样求出一个球形电极的中心位置、直径，再次从最先的线开始对各个像素的浓度数据和阈值进行比较，进行电极的边缘检测。另外，此时，如果将已经检测过的电极的数据(电极的参数)涂黑，预先设定成不再检测相同位置，则不会产生错误检测。

并且，在电极的边缘位置检测中也有使用投影的方法。首先，通过对图像实施细线化处理，将图像的电极压缩，生成在电极中心大概只有一个像素具有浓度的图像。由于通过细线化处理而具有浓度的像素表示电极的大概中心位置，所以从该像素的位置开始在原图像上向上下左右方向扫描图像，根据浓度变化决定生成投影的区域。在该区域中，使用纵横投影求出电极的尺寸和中心位置。此时，在预先设定的区域中未检测到边缘的情况下，也可以扩大投影区域直到能够检测边缘为止。

如上所述，测定全部结束了时，输出测定结束命令(步骤S11)，图像识别装置27把所测定的电极的坐标值和尺寸转换为可以识别部件的数据格式，并作为部件数据保存在存储装置30中。并且，在生成部件数据后，图像识别装置27对部件18的图像进行处理，根据所生成的部件数据，按照公知的算法运算部件18的中心位置、倾斜度，确认可否进行部件识别(步骤S12)。在识别该部件时，关于中心位置和倾斜度是检测预先所示教的位置和倾斜度(基准角度)，所以位置偏移(部件中心和吸附中心的位置偏移)和角度偏移几乎为0，所生成的部件数据正确(步骤S13的结果为“是”，步骤S14)，在该阶段，结束部件数据生成程序。另外，在不能正常进行图像识别的情况下(步骤S13的结果为“否”)，即产生了位置偏移或角度偏移的情况下，从最初开始执行数据生成，选择容易识别的电极等，再次执行数据生成。

以上是开始基板生产前的处理，实际上，在开始生产基板并把部件装载到电路基板上的阶段，利用吸附喷嘴13a吸附从部件供给装置11供给的部件，把吸附头部13向部件识别照相机16上部移动，利用该照相机拍摄部件。所拍摄的部件的图像在图像识别装置27中进行图像处理，从存储装置30中读出该部件的部件数据，根据该部件数据运算部件中心和部件的倾斜度，识别部件的吸附状态。在部件中心和吸附中心之间有位置偏移或检测到角度偏移时，通过驱动X轴电动机21、Y轴电动机22、θ轴电动机24来校正这些位置偏移和角度偏移，将部件以正确状态(基准角度)装载到规定的电路基板位置上。

另外，在上述实施例中示出了部件安装装置的数据生成，但部件识别用的数据除了用安装装置来生成外，也可以利用进行部件拍摄的摄像装置、图像输入装置以及电脑构成的专用数据生成装置来生成，安装装置可以使用由该专用数据生成装置生成的部件数据。

Claims

1.一种部件数据生成装置，生成用于识别排列有电极的电子部件的部件数据，其特征在于，具有：

摄像单元，其对电子部件进行拍摄；

设定单元，其把所拍摄的电子部件的图像转换为基准角度的图像，对基准角度的图像设定用于测定电极的参数的区域；

数据生成单元，其对所设定的区域中的电极的参数进行测定，生成与电极的参数有关的数据；

存储装置，其存储与所生成的电极的参数有关的数据，

在把电子部件装载在电路基板上时，从存储装置中读出所述数据，根据所读出的数据进行电子部件的识别。

2.根据权利要求1所述的部件数据生成装置，其特征在于，所述电极的参数是电极的坐标值和/或电极的尺寸。

3.一种电子部件安装装置，利用吸附喷嘴吸附排列有电极的电子部件并将其安装在电路基板上来生产基板，其特征在于，具有：

摄像单元，其在开始生产基板前，利用吸附喷嘴吸附电子部件并拍摄电子部件；

存储装置，其存储与所生成的电极的参数有关的数据；

控制单元，其在生产基板时，从存储装置读出所述生成的数据，根据所读出的数据进行电子部件的识别，并对把电子部件装载到电路基板上进行控制。

4.根据权利要求3所述的电子部件安装装置，其特征在于，所述电极的参数是电极的坐标值和/或电极的尺寸。