DE3689406T2

DE3689406T2 - Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Teiles und eine Vorrichtung dazu.

Info

Publication number: DE3689406T2
Application number: DE3689406T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Fujii; Seiji Hata; Kyoichi Kawasaki; Yoshie Nishida; Yasunori Shimura; Kenji Suzuki; Shigenori Takeyoshi
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2006-08-08
Also published as: EP0222072A2; DE3689406D1; EP0222072A3; EP0222072B1; US4737845A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

FELD DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Plazieren oberflächeninontierbarer Bauelemente (im folgenden kurz als SMD-Bauelemente bezeichnet), beispielsweise integrierter Schaltungen (IC) vom Typ eines Flachgehäuses, auf gedruckten Leiterplatten und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Plazieren der SMD-Bauelemente, wobei das automatische Plazieren durch ihr visuelles Positionieren erfolgt.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Bezugnehmend auf das Verfahren und die Vorrichtung zum Montieren der elektronischen Teile auf gedruckte Leiterplatten sind herkömmliche Beispiele in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-1900 beschrieben worden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird eine spezielle Markierung vorher auf der Platte zum Positionieren der elektronischen Teile auf der Platte angebracht und diese Markierung wird beim Positionieren der Teile auf der Platte erkannt.
Beim oben angegebenen Stand der Technik wird die spezielle Markierung, die vom Kontaktmuster verschieden ist, auf die gedruckte Leiterplatte aufgebracht, und die Markierung wird gelesen und erkannt, was Probleme mit sich bringt. Des weiteren muß eine Fernsehkamera in einer besonderen Art und Weise bewegt werden, um das Bild dieser speziellen Markierung aufzunehmen. Das Aufnahmefeld der Kamera deckt sich nämlich im Prinzip mit der gesamten gedruckten Leiterplatte, während die spezielle Markierung in einer kleinen Große auf einem Teil der Platte vorgenommen werden muß, und zur Erfassung dieser kleinen Markierung ist beim Stand der Technik eine Zoomaufnahme der einzelnen Markierungen durch Bewegen der Fernsehkamera gemacht worden, was daher eine Änderung des Designs der Platte und eine Verzogerung der Erkennungsgeschwindigkeit wegen der Bewegung der Fernsehkamera zur Folge hatte.
Patent Abstracts of Japan, Band 9, Nummer 133 (S. 362) (1856) offenbart eine Robotersteuereinrichtung, bei der ein Distanzbilddetektor ein Distanzbild eines Objektes gewinnt und es an einen Bildprozessor überträgt. Der Prozessor erhält auch von einem weiteren, auf dem Arm eines Robotors angeordneten Bilddetektor ein Bild, das von der Armseite eines Robotors gesehen wird. Auf der Grundlage der zwei Bilder werden die Form, die Position bzw. die Lage des Objekts erkannt. Ein Steuersignal wird einem Roboterregler übertragen, um die visuelle Regelung vorzunehmen, so daß der Arm korrigiert wird, bis er sich in einer korrekten Position zum Objekt befindet. Der Prozessor unterscheidet das Distanzbildsignal, erzeugt ein Bild mit Kantenunterbrechung und trennt das Objekt zum Erkennen des Objekts in die Flächen auf, die von der Kante umschlossen sind. Daher werden auch der Schwerpunkt und die Neigung einer wichtigen Ebene von den getrennten Flächen erfaßt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plazieren von SMD-Bauelementen anzugeben, die es ermöglichen, daß diese Bauelemente exakt und rasch automatisch plaziert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plazieren dieser SMD-Bauelemente auf Platten anzugeben, wobei auch dann, wenn die Muster der Anschlüsse (Stifte) oder der Kontaktmuster unregelmäßig sind, die zentrale Position der Kantenpunkte der asymmetrischen Anschlüsse oder Kontakte exakt berechnet werden kann, so daß das Positionieren fehlerfrei erfolgen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plazieren anzugeben, wobei verbogene Anschlüsse exakt und einfach mit einer hohen Geschwindigkeit erfaßt werden können.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 8 gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt die äußere Ansicht des Plazierungsgeräts. Fig. 3 zeigt die Plazierungsprozedur mit dem Gerät. Fig. 4 ist ein Ablaufplan des Plazierens. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die gedruckte Platte. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die integrierten Schaltung (im folgenden kurz IC genannt) und den IC vom Flachgehäusetyp. Fig. 7 ist eine erläuternde Darstellung, wie die Neigung durch die Meßlinie in dem Kontaktmuster berechnet wird. Die Fig. 8 bis 10 zeigen das Helligkeitsmuster entlang der Meßlinie. Fig. 11 ist eine beispielhafte Ansicht des aktuellen Kontaktmusters. Fig. 12 bzw. 13 zeigt die Beziehung zwischen den Kantenkoordinaten des Kontaktmusters und dem Helligkeitsmuster auf der Meßlinie. Fig. 14 ist eine Ansicht der in der gleichen Richtung aufeinanderfolgenden Kantenpunkte im Konzentrationsgradienten. Fig. 15 zeigt eine Ansicht eines Beispiels eines IC vom Typ eines Flachgehäuses aus drei Richtungen, bei dem eine Modifizierung wegen Fehlstellen erforderlich ist. Fig. 16 zeigt beispielhafte Ansichten unregelmäßiger Anschlußfelder, bei denen eine Modifizierung wegen Fehlstellen erforderlich ist. Fig. 17 zeigt eine Ansicht, die die Korrekturgröße DeltaP im Verfahren zum Messen der Fehlstellenkorrektur zeigt. Fig. 18 zeigt eine Ansicht des Meßverfahrens der Position und der Orientierung des gesamten Kontaktmusters mit Kontaktbeispielen in vier und in zwei Richtungen. Die Fig. 19(a), 19(b) und 19(c) zeigen Ansichten unterschiedlicher Wellenformen der Helligkeit gemäß der Richtung "S" der Meßlinie, der Abtastrichtung des Bildschirms und der dazu senkrechten Richtung. Insbesondere zeigt Fig. 19(b) die Wellenform der Helligkeit auf der Meßlinie 17a. Fig. 20 zeigt einen Ablaufplan, der die Prozedur des Prozeßlernens in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Fig. 21 zeigt einen Ablaufplan, der die für die Prozedur erforderliche Meßzeit in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Fig. 22(a) und 22(b) sind beispielhafte Darstellungen, die die Berechnung der Relation zwischen dem Kontaktmuster und seiner zentralen Position zeigen. Fig. 22(b) zeigt insbesondere die Wellenform der Helligkeit auf der Meßlinie 17 in Fig. 22(a). Fig. 23 zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel von Anschlüssen eines IC, die verbogen sind. Fig. 24 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Aufnahme bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen verbogener Anschlüsse eines IC. Fig. 25 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Erfassungsprinzips bei einem Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen verbogener Anschlüsse eines IC. Fig. 26 ist eine beispielhafte Darstellung des optischen Systems während der Bilderfassung bei einer Ausführungsform. Fig. 27 zeigt ebenfalls einen Ablaufplan zur Erläuterung des Betriebs einer Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, zu Beginn soll der theoretische Hintergrund kurz erläutert werden.
Im allgemeinen ist, wegen des diskreten Pixelfeldes des Bildes, die kleinste Meßeinheit der im Bild zu erfassenden Position der Abstand zwischen den Pixeln. Wenn aber die Position oder die Orientierung eines bestimmten Objektes erhalten wurde, ist es möglich, die Position oder die Orientierung mit einer höheren Genauigkeit durch Mitteln mehrerer Abtastpunkte auf dem gleichen Objekt zu erfassen. Je größer die Anzahl der einzelnen Abtastpunkte ist, desto größer wird die Genauigkeit, während aber die Verarbeitungsgeschwindigkeit demgegenüber dazu nicht verringert werden kann.
Übrigens ist bei den SMD-Bauelementen oder dem Kontaktmuster, auf dem sie plaziert sind, die Breite der Stifte und Kontakte gering, ihre Zahl aber groß ist, des weiteren ist ihre Breite konstant eingestellt und sie befinden sich auf einer geraden Linie. Darüberhinaus sind ihre ungefähre Position und die Orientierung vorher durch die mechanische Positionierung festgelegt. Infolgedessen ist es möglich, im Bildschirm eine Abtastgerade zu ziehen, die sich mit dem Stiftfeld oder dem Kontaktfeld der Oberflächenteile im rechten Winkel überschneidet. Die Bildhelligkeit auf dieser geraden Linie bildet entsprechend dem Feld der Stifte oder Kontakte eine Wellenform und die Position der SMD-Bauelemente oder des Kontaktmusters kann in der Richtung der Abtastgeraden erhalten werden. Da es generell zwei oder mehrere Felder mit Stiften oder Kontakten gibt, kann man deren Gesamtposition und Orientierung durch die Kombination von zwei oder mehreren Feldern exakt erhalten.
Die vorliegende Erfindung soll nun im einzelnen beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Vorrichtung zum automatischen Plazieren des IC auf der Leiterplatte (Oberflächenmontageteil). Diese automatische Plaziervorrichtung umfaßt zwei Fernsehkameras 1 und 2, einen Roboter 3 eines Typs, der mit kartesischen Koordinaten arbeitet, zum Montieren des IC, eine Vorrichtung zur Leiterplattenzufuhr 4, eine Vorrichtung zur Zufuhr des IC 5, eine Vorrichtung zum Grobpositionieren 6, einen Prozessor zur Bildverarbeitung 7, eine Robotorsteuervorrichtung 8, einen Programmgeber 9 und eine Bedienungseinheit 10.
Der Programmgeber 9 bildet das Zentrum der gesamten Steuerung und führt die Folgekontrolle gemäß dem vorgegebenen Folgeprogramm durch. Die Instruktionen dieses Programmgebers steuern die Robotorsteuervorrichtung 8, die Plattenzufuhrvorrichtung 4 und die Vorrichtung zum Grobpositionieren 6. Da der Programmgeber 9 für diese Operation das Signal von der Robotorsteuervorrichtung 8 benötigt, nimmt er dieses Signal von der Robotorsteuervorrichtung 8 auf.
Die Robotorsteuervorrichtung 8 steuert den kartesischen Roboter 3 zum Montieren des IC und die Vorrichtung zur Zufuhr des IC 5. Der Bildprozessor 7 erfaßt das von den Fernsehkameras 1 und 2 aufgenommene Bild und verarbeitet die Muster der gedruckten Leiterplatte und des IC, so daß die Information zum Positionieren der gedruckten Leiterplatte und des IC und zu ihrem Plazieren erhalten werden kann. Diese Ergebnisse werden der Robotersteuereinrichtung eingegeben, so daß der kartesische Roboter 3 zum Montieren des IC und die Vorrichtung zur Zufuhr des IC 5 gesteuert werden können und auch die Plattenzufuhrvorrichtung 4 durch den Programmgeber 9 gesteuert werden kann.
Die Fernsehkamera 1 ist eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern vom Vakuumgreifer zum Ergreifen des IC oder der Platte, und die Fernsehkamera 2 dient zum Erfassen der Position des IC. Die Kameras 1 und 2 entsprechen den in Fig. 3 gezeigten Kameras B bzw. E, die im folgenden beschrieben werden.
Die Bedienungseinheit 10 ist für das System Mann- Maschine vorgesehen, und umfaßt eine Tastatur und eine Kathodenstrahlröhre und führt den Betrieb Mann-Maschine des Bildprozessors 7 und der Robotersteuereinrichtung 8 aus. Die Vorrichtung zur Leiterplattenzufuhr 4 bringt die gedruckte Leiterplatte in die Plazierungsposition. Die Vorrichtung zur Zufuhr des IC 5 übergibt den IC von der Plazierungsposition zur Position, in der die Hände des Robotors sie ergreifen. Die Vorrichtung zum Grobpositionieren 6 entscheidet über die grobe Position des IC.
Fig. 2 zeigt eine äußere Ansicht des Plazierungsgeräts. Dieses Plazierungsgerät umfaßt den kartesischen Roboter 3, die Vorrichtung zur Leiterplattenzufuhr 4, die Vorrichtung zur Zufuhr des IC 5, den Bildprozessor, die Robotorsteuervorrichtung 8 und den Programmgeber 9, die auf einer gemeinsamen Basis angeordnet sind. Die Fernsehkameras 1 und 2 und die Bedienungseinheit 10 fehlen hier.
Der Robotor kann auch gelenkartig ausgeführt oder ein Roboter vom Skalartyp sein, wenn er seine Positioniergenauigkeit ausreichend ist und wenn an seiner Hand der Vakuumgreifer zum Ergreifen des IC als SMD-Bauelement und die Fernsehkamera zum Aufnehmen des Bildes der Platte angeordnet ist. Die andere Fernsehkamera zum Erfassen der Position des IC ist fest auf der Basis derart angeordnet, daß sie nach oben gerichtet werden kann.
Die Plaziervorrichtung wird im folgenden kurz skizziert, ihre grundlegende Funktion ist in Fig. 3 gezeigt, sie wird außerdem auch in Fig. 4 gezeigt.
(a) Zunächst wird die Platte A mechanisch (100) an der Hand C des Roboters auf der Plattenzufuhrvorrichtung 4 befestigt (300). Die Fernsehkamera B wird zur Platte (102) bewegt, um die exakte Position des Kontaktmusters zum Plazieren des IC auf der Platte A (104) zu erhalten.
(b) Die Hand C wird zur Vorrichtung zum Grobpositionieren des IC 106 bewegt und klemmt den IC (den integrierten Schaltkreis) D von dieser Vorrichtung ein, während, wenn die Hand die Funktion des Grobpositionierens durchführt, sie den IC direkt von der Vorrichtung zum Zuführen des IC (108) nimmt und einklemmt.
(c) Der IC D wird zur Fernsehkamera E zur Erfassung der Position des IC (110) bewegt, so daß die Divergenz zwischen dem IC D und der Hand C erfaßt werden kann (112).
(d) Die Position des IC und das vom Bildprozessor 7 erhaltene Kontaktmuster werden über die Robotersteuereinrichtung 8 zum Roboter zurückgeführt, so daß der IC ausgerichtet auf dem Kontaktmuster auf der Platte plaziert werden kann (114).
Wie oben beschrieben erfolgt das Positionieren durch den Bildprozessor. Wie diese Verarbeitung durchgeführt wird, soll im folgenden beschrieben werden.
Wenn das Kontaktmuster auf der gedruckten Schaltung und das Feld der Füße der Anschlüsse auf dem flachen IC, die zu erfassen sind, von der Fernsehkamera durch das reflektierte Licht aufgenommen worden sind, stellen sie die hellen Abschnitte dar und bieten einen bestimmten Kontrastunterschied gegenüber dem Hintergrund. Die Helligkeitsverteilung auf der Meßlinie, die so gezogen ist, daß sie relativ zum ihrem Musterfeld dieses etwa senkrecht schneidet, bildet eine Wellenform, die entsprechend dem Feld der Muster einen bestimmten Zyklus aufweist.
Die Amplitude der Helligkeit, die die Wellenform bildet, hat eine enge Beziehung zur Frequenz des Musterfeldes, und die Amplitude auf der Meßlinie, in der Abtastrichtung der Fernsehkamera gesehen, wird wegen der Meßbedingungen (beispielsweise das Pixelfeld der Fernsehkamera) kleiner. Wenn der Kontrast jedoch groß eingestellt worden ist und der Schwellenwert, der als die Kante angesehen werden kann, in geeigneter Weise vorher eingestellt wird, ist leicht zu erkennen, wo sich das Muster befindet.
Es folgt die weitere Beschreibung. Wenn der IC plaziert werden soll, wird der an der Oberfläche zu montierende IC (Flachgehäuse) gewählt, Draufsicht und Seitenansicht sind in Fig. 5 (a) bzw. (b) beispielhaft gezeigt, und das Kontaktmuster auf der Platte, auf der dieser IC 15 plaziert wird, ist in Fig. 6 gezeigt.
Wie die Figuren zeigen, hat der IC 15 vier Felder mit Stiften (Anschlüssen) 15-1 bis 15-4, und das Kontaktmuster 16 mit den Feldern mit Stiften 16-1 bis 16-4, die den Kontaktmustern 15-1 bis 15-4 entsprechen, wird auf der Platte ausgebildet. Obwohl sehr exaktes Ausrichten erforderlich ist, um die Stiftfelder des IC im Feld des Kontaktmusters im entsprechenden Zustand exakt zu plazieren, reichen das mechanische Positionieren durch die Plattenzufuhrvorrichtung und die Genauigkeit beim Ergreifen des IC durch den Roboter nicht aus. Daher wird die Position visuell mit einer höheren Genauigkeit erfaßt, so daß die Information über die erfaßte Position über die Robotersteuereinrichtung zum Roboter zurückgeführt werden kann.
Wie bereits beschrieben, wird die Erfassung der Position mit Hilfe der Fernsehkameras und des Bildprozessors durchgeführt. Eine Fernsehkamera ist an der Hand des Roboters derart befestigt, daß sie nach unten gerichtet werden und das Kontaktmuster auf der Platte aufgenommen werden kann, während die andere Kamera an der Basis derart befestigt ist, daß sie nach oben gerichtet werden kann, so daß der von der Hand ergriffene IC unmittelbar darüber positioniert wird. Das Verfahren zum Erfassen der Position vom Bild von der Fernsehkamera wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 7 bis 10 beschrieben.
Das Feld des Kontaktmusters und das Feld der Stifte des IC auf der Platte werden auf dem Bild entlang der entsprechenden Geraden in Längsrichtung und in der Richtung angeordnet, die rechte Winkel zu ihnen bildet. Im aktuellen Bild werden jedoch das Schaltungsmuster und der Hintergrund weiter zusammen aufgenommen.
Wenn nun, wie in Fig. 7 (a), (b) gezeigt, die Meßgerade 17 entlang jedes Feldes des rechtwinkligen Musters in der Richtung geführt wird, in der sie sich im rechten Winkel mit dem Rechteck überschneiden kann, und wenn die Position der Meßgeraden 17 im Bildschirm festgelegt ist, ist die Position des Musters bei jeder Platte und jedem IC ein wenig versetzt, kann aber mechanisch in einem solchen Ausmaß positioniert werden, daß sie sich, wie es erforderlich ist, mit der Abtastgeraden schneiden bzw. überschneiden kann. In diesem Fall bildet die Helligkeit des Bildes auf der Meßlinie 17, wenn angenommen wird, die Meßlinie sei die X-Achse, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine Wellenform in Übereinstimmung mit dem Feld des Musters. Infolgedessen, wenn der Referenz-Schwellenwert Bth zwischen dem Muster und der Grenze eingestellt und mit dem obigen Muster der Wellenform verglichen wird, wird die Grenzposition Xi-4, Xi-3, . . . Xi . . . auf der Meßgeraden bestimmt. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist, da unter idealen Bedingungen die Wellenform des vom Muster reflektierten Lichts ein Rechteck bildet, wie das bei Helligkeit (I) der Fall ist, die Grenze des Musters am leichtesten zu erfassen, wenn aber die Wellenform verstümmelt ist, wie das bei Helligkeit (II) der Fall ist, wird der Peak (Höchstpunkt) i gewählt, so daß man das Zentrum des Musters erhalten kann.
Im folgenden wird nun ein Verfahren zum Erhalten der Grenze des Musters konkret unter Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Wenn die Beleuchtungsbedingungen vorteilhaft sind, und die Helligkeit des Bildschirms gleichmäßig ist (Helligkeit III), läßt sich der Schwellwertpegel der Helligkeit exakt einstellen, und man kann die Position der Pixel an beiden Enden des Bereichs, der heller oder dunkler als der so erhaltene Wert ist, als Grenze des Musters erhalten. Des weiteren ist unter den gleichen Beleuchtungsbedingungen die Helligkeit im wesentlichen gleich der Helligkeit (III) (Helligkeit IV), der Helligkeitsgradient zwischen den Pixeln an beiden Seiten des Schwellenwerts wird berücksichtigt, und die Position, die die gleiche Helligkeit wie der Schwellenwert zeigt, wird als der reale Wert erhalten, die Genauigkeit ist weiter verbessert. Wenn ferner die Beleuchtungsverhältnisse nicht ausgezeichnet sind und die Bildschirmhelligkeit nicht gleichmäßig ist (die Helligkeit (V) repräsentiert diesen Fall, aber auch bei einer anderen Helligkeit (III) und (IV) ist das gleiche möglich), ist eine Trennung aller Bildmuster durch einen einzigen Schwellenwert nicht möglich; in solchen Fällen wird jedoch die Pixelposition, bei der der Gradient der Helligkeit zwischen benachbarten Pixels maximal wird, als Grenze erhalten, oder es wird für jeden Abstand zwischen den Werten am Fußpunkt und am Peak ein gewichtetes Mittel erhalten.
Das letztere Verfahren (wenn die Beleuchtungsbedingungen nicht ausgezeichnet sind und die Helligkeit des Bildschirms nicht gleichmäßig ist) ist im folgenden unter Bezug auf die Fig. 20 und 21 beschrieben.
Die in Fig. 10 gezeigten Helligkeiten (III) bis (V) haben verschiedene Wellenformen. Daher können Fußpunkt und Peak auf verschiedene Weise definiert werden. In dieser Ausführungsform sind Abschnitte der Kurve, die monoton ansteigen oder abfallen notiert, und beim monotonen Inkrement wird der Startpunkt als Fußpunkt und der Endpunkt als Peak definiert. Bei einem monotonen Dekrement wird der Startpunkt als Peak und der Endpunkt als Fußpunkt definiert (s. Schritt 206 von Fig. 20 und Schritt 306 von Fig. 21).
Des weiteren ist es bei jedem monotonen Inkrement und monotonen Dekrement der Kurve erforderlich, daß die Helligkeitsdifferenz zwischen dem Peak und dem Fußpunkt über dem zulässigen Wert Dth liegt (Schritt 208, 308). Wenn das nicht in dieser Weise erfolgt, werden Peak und Fußpunkt, die keinen ausgesprochenen Unterschied in der Helligkeiten zeigen, möglicherweise als charakteristische Punkte eines jeden Musters angesehen, was oft zu einer fehlerhaften Erkennung führt. Daher muß der Schwellenwert des Gradienten der Konzentration vorher gewählt werden (mit anderen Worten, der Kanten-Schwellenwert des Helligkeitsabfalls muß vorher bestimmt werden) (Schritte 202, 302).
Unter Bezug auf die Helligkeitsbeispiele (III), (IV) und (V) in Fig. 10 befindet sich der Fußpunkt bei der Position X&submin;&sub1; und der Peak bei der Position Xi+1. Als nächstes wird die Koordinate Xk am Abschnitt der Kante in bezug auf die Helligkeit an allen der mehreren Abtastpunkte zwischen den Punkten am Fußpunkt und am Peak mit Hilfe des gewichteten Mittels erhalten (Schritte 212, 312).
Die obige Prozedur läßt sich wie folgt ausdrücken. Die Gleichung, mit der entschieden wird, ob die Differenz über dem zulässigen Wert ist oder nicht, ist die folgende (Schritte 208, 308).
f(N) - f(M) ≥ Dth (1)
wobei bedeuten:
Dth = Schwellenwert des Gradienten der Konzentration (mit anderen Worten, Schwellenwert der Kante des Helligkeitsabfalls)
M = Startpunkt des monotonen Inkrements und Dekrements der Helligkeitskonzentration
N = Endpunkt des monotonen Inkrements und Dekrements der Helligkeitskonzentration.
Die durch das gewichtete Mittel erhaltene Gleichung zum Erfassen der Kante ist die folgende (Schritte 212, 312).
wobei bedeuten:
Xk = Koordinatenwert der Kante entlang der Meßlinie 17
f(x) = Helligkeit an der Koordinate x
f(xi) = Helligkeit an der Koordinate Xi
In diesem Fall bedeutet Xi einen Abtastpunkt, der sich zwischen dem Abtastpunkt M und dem Abtastpunkt N befindet.
Die durch das gewichtete Mittel erhaltene Koordinate Xk der Kante, die mit Hilfe der Gleichung (2) erhalten wurde, wird für jeden Satz Fußpunkt und Peak (oder Peak und Fußpunkt) erhalten (Schritte 214, 314).
Wenn es für ein einziges Musterfeld n Paare Fußpunkt und Peak gibt, wird der Mittelwert U der Koordinate Xk mit Hilfe des gewichteten Mittels der n Sätze wie folgt berechnet
Diese berechnete Position U wird als der Zentrumspunkt eines Musterfeldes angesehen (Schritte 222 und 320). Für die anderen Musterfelder werden die Zentrumspunkte auch erhalten (Schritte 202 bis 226, 302 bis 322).
Um die oben beschriebene Berechnung durchzuführen, wird der Speicher (in der Zeichnung nicht gezeigt) im Bildprozessor effektiv genutzt. Zunächst nimmt der Speicher das von der Fernsehkamera aufgenommene Bild auf und speichert es. Als nächstes wird eine Meßlinie festgelegt und die Bilddaten (Daten über die Helligkeit) werden auf der Meßlinie ausgelesen und zwischenzeitlich im Arbeitsbereich (Tabelle) im Speicher gespeichert. Dieser gespeicherte Inhalt sind Daten über die Wellenform, wie in Fig. 10 gezeigt. Diese Tabelle wählt nämlich die Position der Meßlinie 17 (Abtastposition) als Adresse, und die Daten beziehen sich auf die Daten über die Helligkeit an dieser Position. Die Adresse kann von der Position unabhängig sein, während sich die Daten aus der Position und der Helligkeit zusammensetzen können.
Als nächstes wird der Inhalt dieser Tabelle ausgelesen, Peak und Fußpunkt werden gemäß Gleichung (1) gefunden, das gewichtete Mittel wird für jedes Paar Peak und Fußpunkt gemäß Gleichung (2) erhalten, und die so erhaltene Koordinate Xk wird auf der Tabelle (Schritte 214 und 314) registriert. Sodann wird diese Tabelle gesucht und für die Koordinate Xk wird der Mittelwert U gemäß Gleichung (3) erhalten.
Wenn die zentrale Position in Richtung der Meßlinie für jedes Feld erhalten wurde, erhält man die Position des gesamten IC und man erhält somit das Kontaktmuster (Schritt 324). Übrigens gibt es beim Flachgehäuse zwei Typen, bei einem kommen die Stifte in vier Richtungen heraus und beim anderen in zwei Richtungen. Demgemäß gibt es zwei Bildmuster, wie in den Fig. 7 (a) und (b) gezeigt ist. In beiden Fällen sind die beiden gegenüberliegenden Felder parallel zueinander.
Zunächst erhält man bei dem in Fig. 7 (a) gezeigten Muster mit den vier Richtungen die Koordinaten U1, U2, V1 bzw. V2 als Hauptwert von den Feldern mit vier Mustern. In diesem Fall sind U1 und U2 bzw. V1 und V2 durch eine gerade Linie verbunden und ihr Schnittpunkt (U, V) ist als zentrale Position des gesamten Musters definiert.
Des weiteren ist die Richtung ID eines Bisektors aus zwei Linien als Gesamtrichtung definiert. Somit liefert diese Richtung ID des Bisektors die Information über eine Versetzung der Drehung.
Bei einem Muster mit zwei Richtungen, wie in Fig. 7 (b) gezeigt, ist dann nur die Genauigkeit in Richtung der Meßlinie wichtig, und die Genauigkeit in Richtung der Überschneidung im rechten Winkel dazu kann durch mechanisches Positionieren ausreichend berücksichtigt werden. Infolgedessen erhält man die Gesamtposition, da V festgelegt ist und U (U1 + U2)/2 ist, und die Gesamtrichtung als Richtung ID definiert werden kann, die U1 und U2 verbindet.
Daher können die Positionen des IC vom Flachgehäuse-Typ und das Kontaktmuster auf der Platte exakt erhalten werden, und nach einer derartigen Information über die Position kann der Roboter den IC als Oberflächenteil auf dem Kontaktmuster exakt plazieren.
Allerdings ist das Musterfeld nicht notwendigerweise regelmäßig angeordnet und es gibt Fälle, in denen auf einem Abschnitt des Musterfeldes einige Defekte vorhanden sind oder wo, von der zentralen Position aus betrachtet, die Symmetrie des Musterfeldes auf beiden Seiten gestört ist. Diese Musterfelder sind nicht einfach defekt, sondern sie sind oft gezielt so ausgebildet.
Bei derartigen Musterfeldern kann, auch wenn Möglichkeiten zum Erkennen des Peaks und des Fußpunktes und des gewichteten Mittels, wie oben beschrieben, eingegeben worden sind, die zentrale Position des Musterfeldes trotzdem nicht exakt erfaßt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die zentrale Position jedoch exakt erfaßt werden, auch wenn die Musterfelder zum Teil nicht vorhanden und asymmetrisch sind. Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen beschrieben.
Es wird ein Fall beschrieben, bei dem die Breite des Musters an beiden Enden des Kontaktmusters 16 auf der Platte sich von anderen Mustern unterscheidet, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Der auf der Außenseite des Musters an beiden Enden des Musterfeldes erfaßte Wert der Kante wird übergangen und die Datentabelle wird vorbereitet. Bezugsziffer 20 zeigt eine Durchgangsöffnung und 21 ein Verdrahtungsmuster. Wie die Fig. 12 (a), (b), insbesondere Fig. 12 (c) zeigt, wird die Zahl 0 in die Position der Datentabelle eingesetzt, in der X&sub1; und X&sub1;&sub0; gespeichert werden sollen. In den Figuren zeigt die Bezugsziffer 16 ein Kontaktmuster und 17 eine Meßlinie.
Wie Fig. 13 (a), (b) zeigt, wird, wenn der erste Kantenpunkt des Kontaktmusters ein Abfallpunkt ist, wie Fig. 13 (c) zeigt, er als Innenkante des ersten Musters angesehen, und X&sub1; wird beim Herstellen der Datentabelle in der oben beschriebenen Art und Weise auf die zweite Datentabelle gesetzt.
Es gibt Fälle, in denen die aufeinanderfolgenden Kantenpunkte, die einen Helligkeitsgradienten mit gleichem Vorzeichen aufweisen, erfaßt werden, wie in Fig. 14 (a) gezeigt ist, aber bei ansteigenden Kanten wird der Erfassungspunkt X&sub2; innerhalb der letzten Anstiegsflanke als Kante des Musters angesehen, und bei der Abfallflanke wird der Erfassungspunkt X&sub5; innerhalb der ersten Abfallflanke als Kante des Musters angesehen, wohingegen X&sub1; und X&sub6; nicht als Kantenpunkt angesehen werden. Das ist in Fig. 14 (b) gezeigt. Nebenbei bemerkt, zeigt in Fig. 14 (a) die Bezugsziffer 16 ein Kontaktmuster, die Bezugsziffer 17 eine Meßlinie und die Bezugsziffer 22 einen Resistorabschnitt.
Wie oben beschrieben wurde, werden in der Tabelle mit ungeraden Zahlen die Werte am Anstiegsflanken-Punkt gespeichert und in der Tabelle mit geraden Zahlen werden die Werte am Abfallflanken-Punkt gespeichert, so daß der Zustand der Musterfelder exakt registriert werden kann, weshalb das Zentrum des Musterfeldes als Mittelwert der effektiven Daten, die in der Tabelle registriert wurden, erhalten werden kann.
Obwohl sich diese Ausführungsform auf den Fall bezieht, in dem das Musterfeld heller als der Hintergrund ist, kann die oben beschriebene, zum Speichern von Daten in der Datentabelle spezifizierte Definition, umgekehrt werden, wenn das Muster dunkler als der Hintergrund ist.
In Fig. 15 ist des weiteren ein IC vom Flachgehäusetyp gezeigt, bei dem die Anschlußfelder asymmetrisch in bezug auf den Zentrumspunkt des zu erhaltenden Anschlußfeldes angeordnet sind. Bei dem in Fig. 16 (a) gezeigten Musterfeld ergeben sich aus der obigen Beschreibung die Wellenform der Helligkeit auf der Meßlinie und die Kantendaten aus den Fig. 16 (a) und (b). In diesem Fall, da der Abschnitt PA als ausgelassenes Musterfeld angesehen werden kann, werden die Kantendaten X&sub3; und X&sub4; am Abschnitt PB übergangen und, wie in Fig. 16 (d) gezeigt ist, die Tabelle ist in diesem Abschnitt auf Null eingestellt und die Datentabelle wird neu erstellt (Schritt 218). Der Zentrumspunkt des Feldes kann durch den Mittelwert der effektiven Daten der Datentabelle, wie oben beschrieben worden ist, erhalten werden (Schritt 222).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wenn eine Modifizierung wegen der Leerstelle erforderlich ist, um die Verarbeitung während der Meßzeit zu beschleunigen, Daten auf jeder Meßlinie und der Modifizierungswert Deltap, wie in Fig. 17 gezeigt, während der Lernzeit registriert (Schritt 224), und während der Meßzeit wird dieser Korrekturwert Deltap zum provisorischen Zentrumspunkt P' addiert oder von ihm subtrahiert, was aus der Datentabelle von Fig. 16 (c) berechnet werden kann, so daß der Zentrumspunkt P des Feldes berechnet werden kann (Schritte 318, 320). Während der Lernzeit zum Berechnen von Deltap werden der Zentrumspunkt P und der vorab definierte Zentrumspunkt P' des Feldes aus der Datentabelle, wie sie in Fig. 16 (a), (b) gezeigt ist, berechnet (Schritte 220 und 222). Obwohl der Abschnitt, an der die Leerstelle modifiziert wird, für eine größere Flexibilität des Systems zur Berechnung des Zentrumspunktes P des Feldes (Abschnitt PB in Fig. 17) manuell eingestellt wird, wird, wenn das Musterfeld vorher bestimmt wird, die Information über die Modifizierung der Leerstelle im Bildprozessor registriert, und der Zentrumspunkt P des Feldes kann automatisch ohne manuelles Lehren berechnet werden.
Nachdem der Zentrumspunkt P jedes Feldes (s. Fig. 22) erhalten wurde, wie in Fig. 18 (a) gezeigt ist, wird, wenn die Anschlüsse in vier Richtungen hinausgehen, der durch entsprechendes Verbinden von P1 und P3 und P2 und P4 erhaltene Schnittpunkt als Zentrumspunkt für den gesamten Bereich gewählt und die Neigung SA, die durch die Verbindungslinie P2-P4 und die X-Achse des Fernsehkoordinatensystems (visuelles Koordinatensystem) gebildet wird, wird als Lage genommen. Des weiteren wird, wenn die Anschlüsse in zwei Richtungen hinausgehen, wie in Fig. 18 (b) gezeigt ist, der Zentrumspunkt der Linie, die P1 mit P3 verbindet, als Zentrumspunkt für den gesamten Bereich gewählt und die durch diese Verbindungslinie und die X-Achse gebildete Neigung wird, so wie bereits oben beschrieben, als Lage gewählt, so daß die Position und die Lage mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden können (Schritt 324). In der Figur zeigen, wie oben beschrieben, die Bezugsziffer 16 ein Kontaktmuster und die Bezugsziffer 17 eine Meßlinie.
Bezugnehmend auf die oben beschriebenen Schwellenwerte Dth des Konzentrationsgradienten, der als Kante angesehen werden kann, zeigen sie weiterhin den gleichen Zyklus in Richtung der Meßlinie mit dem gleichen Anschlußabstand in Quer- und in Längsrichtung in bezug auf die Kennwerte der Linse, das massive Bildaufnahmeelement der Fernsehkamera und den Schaltkreis des Bildeingangs oder dergleichen, wie das in Fig. 19 (a) gezeigte Anschlußfeld im Bildschirm 24, aber wenn die Abtastrichtung der Fernsehkamera die in der Figur gezeigte ist, ergibt sich die Wellenform der Helligkeit der Meßlinie 17, wie Fig. 19 (c) zeigt, wobei die Höhe DeltaD (Differenz des Kontrastes) verschieden ist. Somit werden auf einem einzigen Bildschirm die Schwellenwerte Dth des Gradienten der Konzentration für jede Richtung der Meßlinie vorgesehen, so daß die Rauschkomponente im Hintergrund abgeschnitten werden kann, wodurch nur die normalen Kanten gewonnen werden können (Schritte 202 und 302).
Fig. 20 zeigt einen Ablaufplan der Verarbeitung während der im Bildprozessor ablaufenden Lernzeit gemäß dieser Ausführungsform, und Fig. 21 zeigt einen Ablaufplan der Verarbeitung während der Meßzeit.
Erfindungsgemäß können Positionen nicht nur bei einem IC mit in gleichen Abständen angeordneten Anschlußfüßen relativ zum Zentrum erfaßt werden, sondern auch bei einem IC vom Typ eines Flachgehäuses, bei dem die Anzahl von Anschlußfüßen asymmetrisch ist; außerdem besteht im Hinblick auf die gedruckte Leiterplatte keine Notwendigkeit, auf dem Gehäuse bei seiner Herstellung eine spezielle Markierung anzubringen, und es läßt sich eine sehr genaue Erfassung der Position unabhängig von der Anordnung der beiden Enden des Feldes des Kontaktmusters realisieren. Des weiteren kann, da abhängig von der Frequenzkomponente des Musterfeldes die Schwellenwerte, die als die Kanten des Musters angesehen werden können, getrennt vorgesehen werden können, die Position stabil erfaßt werden, weshalb die Vorrichtung zum automatischen Plazieren von Oberflächenteilen eine hohe Zuverlässigkeit und Adaptierbarkeit aufweist.
Nebenbei bemerkt, wenn die auf der Platte zu plazierenden Anschlüsse des IC gebogen sind, können sie nicht exakt mit dem Verdrahtungsmuster auf der Platte verbunden werden. Um das zu verhindern, wird die Biegung dieser Anschlüsse vorher geprüft, so daß nur integrierte Schaltungen mit einer exakten Anordnung der Anschlüsse auf der Platte plaziert werden können.
Ein derartiger IC mit verbogenen Anschlüssen soll im folgenden unter Bezug auf Fig. 23 beschrieben werden. Zunächst ist Fig. 23 (a) eine Draufsicht auf einen IC vom Flachgehäusetyp, die Bezugsziffer 31 zeigt den Hauptkörper des IC und die Bezugsziffer 32 zeigt einen Anschluß. 32a und 32b sind verbogene Anschlüsse. Fig. 23 (b) ist eine Seitenansicht und die Bezugsziffern 32a, 32b und 32d sind verbogene Anschlüsse. Die in Fig. 23 (a) gezeigte Verbiegung des Anschlusses 32, das heißt, die Verbiegung entlang der in Reih und Glied angeordneten Richtung der Anschlüsse wird laterale Verbiegung genannt, und die Verbiegung der in Fig. 23 (b) gezeigten Anschlüsse, das heißt, die Verbiegung, die relativ zu der in Reih und Glied angeordneten Richtung der Anschlüsse einen rechten Winkel bildet, wird Längsbiegung genannt.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen der Verbiegung der Anschlüsse des IC wird im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf die gezeigte Ausführungsform beschrieben.
Fig. 24 ist eine Ausführungsform der Erfindung und Bezugsziffer 31 zeigt einen IC vom Typ eines Flachgehäuses, Bezugsziffer 33 zeigt eine adsorbierende bzw. Saughand, 34 einen Greifer für die Grobpositionierung, Bezugsziffer 35 eine Fernsehkamera, Bezugsziffer 36 eine Linse, Bezugsziffer 37 ein Bildaufnahmeelement und Bezugsziffer 38 eine Beleuchtungseinheit.
Diese Ausführungsform wird bei der Vorrichtung zum automatischen Plazieren des IC verwendet und die Saughand 33 ist mit dem Greifer 34 ausgestattet und ergreift und hält den IC 31, der vorher an einer vorgegebenen Position angeordnet worden ist, und trägt ihn zum Positionieren zu einem vorgegebenen Ort der Platte, die wiederum auch vorher in eine vorgegebene Position gebracht worden ist. In diesem Fall dient der Greifer zur Grobentscheidung der Lage, an der der IC 31 von der Saughand 33 ergriffen wird.
Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Saughand 33 wie oben beschrieben, auf dem Weg, auf dem sie den IC 31 von der oben angegebenen vorgegebenen Position auf der Platte trägt, zwischenzeitlich an der vorgegebenen Position.
Inzwischen ist die Fernsehkamera 35 unmittelbar unter der Saughand 33 entsprechend der Position, an der die Saughand 33 angehalten hat, installiert, so daß das Bild dieses IC von der Linse 36 präzise auf dem Bildaufnahmeelement 37 gebildet werden kann. Der angesaugte und gehaltene IC 31 wird zu dem Zeitpunkt aufgenommen, wenn diese Hand 33 gerade angehalten hat und die Daten auf dem Bild aufgenommen werden, so daß sie im Speicher (Platinenspeicher) (nicht gezeigt) gespeichert werden können.
Bei der Verarbeitung der in diesem Speicher gespeicherten Daten auf dem Bild werden die Position und die Lage, wenn der IC 31 an die Hand 33 angesaugt wird, erfaßt und aufeinanderfolgend werden die Positionierung und die Korrektur auf der Platte gesteuert, und, gemäß dieser Ausführungsform, wird die Biegung der Anschlüsse des IC 31 erfaßt und es wird entschieden, ob dieser IC fehlerhaft ist oder nicht. Wird entschieden, daß der IC fehlerhaft ist, wird er entfernt.
Als nächstes wird im folgenden beschrieben, wie die Verbiegung der Anschlüsse des IC im Übereinstimmung mit der Verarbeitung der Daten auf dem Bild erfaßt wird.
Wie bereits in Fig. 23 beschrieben, gibt es eine Querbiegung (Fig. 23 (a) und eine Längsbiegung (Fig. 23 (b) der Anschlüsse des IC. Zunächst wird die Erfassung der Querbiegung beschrieben.
Das Bild des IC, das wie in Fig. 24 gezeigt, aufgenommen wurde, ist das in Fig. 25 (a) gezeigte Bild. In diesem Bild wurde die Meßlinie vorher an der vorgegebenen Position gezogen, und die entlang dieser Meßlinie 17 aufgenommenen Daten werden vorbereitet.
Dann bildet die Helligkeit dieser Daten auf dem Bild ein Muster, wie Fig. 25 (b) zeigt.
Daher werden aus den Daten auf dem Bild, die in Form des Gitters im obengenannten Speicher gespeichert wurden, die Daten D an dem Abschnitt, die dieser Meßlinie 17 entsprechen, einer gewichteten Mittelung gemäß der Gleichung (2) unterzogen, und dieser Wert wird als Koordinate Xk am Kantenabschnitt des Anschlusses gewählt.
Dann wird der Abstand lp (= Lp-Lp+1 ) zwischen den benachbarten Anschlüssen von diesen Koordinaten an der Kante erhalten, um das Vorhandensein einer Biegung des Anschlusses zu erfassen, und mit Hilfe dieses Betrages wird entschieden, ob dieser IC fehlerhaft ist oder nicht. Die Entscheidung zu diesem Zeitpunkt wird gemäß der folgenden Gleichung (4) getroffen, und wenn die Bedingungen dieser Gleichung (4) nicht erfüllt werden, wird entschieden, daß der IC fehlerhaft ist.
Lp-Lp+1 < Nth (4)
wobei Nth der Wert der Nein-Entscheidung ist,
where, Nth : non-decided value
Wenn daher gemäß dieser Ausführungsform, wie oben gezeigt, über den absoluten Wert Lp-Lp+1 der Differenz des Anschlußabstands zwischen benachbarten Anschlüssen entschieden wurde, kann der Betrag der Biegung des Anschlusses erhalten werden und die Daten auf dem Bild, die durch Aufnehmen des Bildes zu dem Zeitpunkt erhalten wurden, als der IC auf der Platte plaziert wurde, können, so wie sie sind, verwendet werden, so daß die Biegung des Anschlusses einfach erfaßt werden kann.
Als nächstes wird die Erfassung der Längsbiegung beschrieben. Unter erneutem Bezug in dieser Ausführungsform auf Fig. 24 wird das Bild des IC 31 durch seine Beleuchtung mit einer ringförmigen Lichtquelle 38 aufgenommen. Die Lichtquelle 38 verwendet optische Fasern, so daß das Licht von einem kleinen Feld von Lichtquellen ausgestrahlt werden kann, die im wesentlichen als Punktlichtquellen angesehen werden können, die um die Bildaufnahmelinse 36 herum derart angeordnet sind, daß diese Linse kontinuierlich umgeben werden kann.
Wie das Bild des Anschlusses 32 durch dieses optische System gemäß dieser Ausführungsform erzeugt wird, ist in Fig. 26 gezeigt.
Bezugsziffer 40 zeigt eine Öffnung zum Emittieren des Lichts durch den optischen Faserring der Beleuchtungseinheit 38, Bezugsziffer 41 bezeichnet ein optisches Zentrum der Linse, Bezugsziffer 42 bezeichnet eine optische Achse der Linse, Bezugsziffer 43 bezeichnet eine Bildaufnahmeebene des Bildaufnahmeelements 38, Bezugsziffer 44 bezeichnet einen vorderen Bildhauptpunkt und Bezugsziffer 45 bezeichnet einen hinteren Bildhauptpunkt.
Zunächst werden die von der Öffnung 40 zum Emittieren des Lichts ausgestrahlten Strahlen alpha und β gleichmäßig an der hinteren Fläche des Anschlusses 32 reflektiert und dieses reflektierte Licht erreicht über die Linse 36 die Bildaufnahmeebene, und das Bild wird hier erzeugt.
Infolgedessen, da sich die Helligkeit des Bildes des Anschlusses 32 auf der Bildaufnahmeebene zu diesem Zeitpunkt in Abhängigkeit vom Winkel R von der horizontalen Ebene dieses Anschlusses, das heißt, vom Betrag der Biegung dieses Anschlusses 32, ändert, weil die Öffnung 40 ziemlich klein ist und als punktförmige Lichtquelle angesehen werden kann,
wird zu diesem Zeitpunkt über den Winkel, wenn das Bild des Anschlusses auf der Bildaufnahmeebene 43 den Höchstbetrag des Lichtes anzeigt, gemäß der folgenden Formel entschieden
wobei bedeuten:
a = Abstand von der optischen Achse der Linse zur reflektierten Ebene (Punkt) des Anschlusses
b = Abstand von der Öffnung bis zur Reflexionsebene (Punkt) des Anschlusses
c = Abstand von der optischen Achse der Linse zur Öffnung
d = Abstand von der Reflexionsebene (Punkt) des Anschlusses zum optischen Zentrum der Linse.
Infolgedessen kann gemäß dieser Ausführungsform, wenn die konstruktive Anordnung jedes Abschnitts derart eingestellt ist, daß geeignete Werte für die Konstanten a, b, c und d in den Gleichungen (5) und (6) gegeben sind, nur der Betrag des Lichts, der vom IC reflektiert wird, dessen Winkelbetrag R den vorgegebenen Wert übersteigt, und der als fehlerhaft eingestuft werden soll, als unter dem vorgegebenen Wert liegend eingestellt werden und die Längsbiegung kann erfaßt werden.
Diese Erfassung erfolgt durch Einstellen des Schwellenwerts Dth des Gradienten der Konzentration in der Gleichung (1) auf einen vorgegebenen Wert. Die Anzahl der Abschnitte, die einen Lichtbetrag über diesem Schwellenwert Dth zeigen, wird mit der Anzahl der vorher gegebenen Anschlüsse verglichen, und wenn sie übereinstimmen, wird dieser Artikel als ausgezeichnet eingestuft.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, erfolgt die oben beschriebene Verringerung des Lichtbetrages auch bei einem Nichtvorhandensein von Anschlüssen. Daher kann gemäß dieser Ausführungsform der IC, bei dem Anschlüsse wegen Beschädigung oder dergleichen fehlen, auch gleichzeitig erfaßt werden.
Fig. 27 ist die schematische Darstellung eines Ablaufplans, der zeigt, wie die Verbiegung von Anschlüssen bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfaßt wird.
Zunächst werden die im Speicher gespeicherten Daten des einen Bildes, das auf der Meßlinie L einer bestimmten Gruppe von Anschlüssen angeordnet ist, an einen vorgegebenen Pufferspeicher übertragen.
In den Schritten 412 und 414 wird in Übereinstimmung mit Schritt 408 die Koordinate der Kante gemäß den Gleichungen (1) und (2) erfaßt und die Ergebnisse werden der Reihe nach tabelliert. Der Prozeß bis zu diesen Schritten 402 bis 416 ist der gleiche wie der bis zu den Schritten 302 bis 316. Im Schritt 418 wird der Anschlußabstand gemäß Gleichung (4) berechnet und über das Ergebnis wird im nächsten Schritt 420 zur Erfassung der seitlichen Verbiegung entschieden.
In den Schritten 422 und 424 erfolgt das Positionieren des IC auf der Platte, was bei der Vorrichtung zum automatischen Plazieren, die diese Ausführungsform verwendet, besonders wichtig ist.
Im Schritt 426 wird entschieden, ob die oben beschriebenen Verarbeitungen für das gesamte Anschlußfeld des IC durchgeführt worden sind. Beim IC sind nämlich generell, wie beim in Fig. 23 gezeigten IC (vier Felder), mehrere Anschlußfelder vorhanden. Daher wird die Verarbeitung für jede Meßlinie entsprechend der mehreren Anschlußfelder wiederholt. In beinahe allen Fällen beträgt übrigens die Anzahl der Anschlußfelder generell zwei und vier.
Im Schritt 428 wird über die Änderung des Lichtbetrages, die mit Hilfe der Gleichungen (5) und (6) erhalten wird, durch den Schwellenwert der Gleichung (1) entschieden und die Anzahl der Anschlüsse wird geprüft, um gemäß diesem Ergebnis zu entscheiden, ob der Artikel fehlerhaft ist oder nicht.
Im Schritt 430 werden die Position und die Lage, in denen der IC von der Saughand 33 (Fig. 24) gehalten wird, gemäß dem mit Hilfe der Verarbeitung 424 erhaltenen Ergebnis erfaßt.
Infolgedessen kann diese Erfindung, da gemäß dieser Ausführungsform zum Zeitpunkt des automatischen Plazierens des IC auf der Platte die Verbiegung der Anschlüsse erfaßt werden kann, indem nur die Daten des Bildes verwendet werden, die zur Steuerung dieses Prozesses verwendet werden, bei der Vorrichtung zum automatischen Plazieren verwendet werden, die sogenannte Taktzeit (Zeit, die für die Verarbeitungsreihenfolge beim Montieren eines IC auf der Platte benötigt wird) wird fast nicht verlängert, und die Verbiegung von Anschlüssen kann korrekt erfaßt werden.
Des weiteren können bei der oben beschriebenen Ausführungsform, bei der nur eine Meßlinie 17 für jedes Anschlußfeld des IC verwendet wurde, auch mehrere Meßlinien zur Durchführung mehrerer Messungen gemäß dieser Linien verwendet werden, und von dem mit Hilfe dieser Meßlinien erfaßtem Ergebnis können die Daten, die die maximale Zahl der Anschlüssen angezeigt haben, bei der Enderfassung verwendet werden. Mit diesem System kann die Zuverlässigkeit des Artikels weiter verbessert werden.

Claims

1. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31), das aus Anschlußstiftanordnungen (15-1 bis 15-4) besteht auf Kontaktanordnungen (16-1 bis 16-4) einer gedruckten Leiterplatte (A) mittels eines automatischen Plazierungsautomaten (1 bis 10) wobei dieses oberflächenmontierte Bauelement (15, 31) mittels einer Hand (C) des automatischen Apparates (1 bis 10) eingespannt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bereitstellen einer Meßlinie (17) auf einem Bild jeder Anschlußstiftanordnung (15-1 bis 15-4) und auf jeder Kontaktanordnung (16-1 bis 16-4) derart, daß die Meßlinie (17) im wesentlichen einen rechten Winkel mit der Richtung der Anschlußstifte oder der Kontakte bildet, aus denen das Kontaktmuster (16) besteht;

Ermitteln der Lage jeder dieser Anordnungen aus der Änderung der Helligkeitsverteilung längs der Meßlinie (17);

Ermitteln der Lageverschiebungen und der Drehung zwischen den oberflächenmontierten Bauelementen (15, 31) und dem gesamten Kontaktmuster (16) in Übereinstimmung mit den ermittelten Lagen; und

Steuern der Arbeitsweise des automatischen Apparates (1 bis 10) während der Plazierung in Übereinstimmung mit der Information über diese Lageverschiebungen.

2. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zur Ermittlung der Lage jeder dieser Anordnungen (16-1 bis 16-4, 15-1 bis 15-4) besteht aus:

Feststellung des Randes eines jeden Stiftes und eines jeden Kontakts auf dieser Meßlinie durch das gewichtete Mittel in einem Bereich zwischen dem Scheitelwert und dem Tiefstwert der Helligkeitsverteilung längs der Meßlinie (Schritt 212 in Fig. 20),

Berechnen (Schritt 220 in Fig. 20) der Koordinate des Mittelpunkts der Anschlußstiftanordnung (15-1 bis 15-4) oder der Kontaktanordnung (16-1 bis 16-4) aus der Lage des Randes, wobei die Asymmetrie und das teilweise Fehlen von Stiften oder von Kontakten in Betracht gezogen wird.

3. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 1, das den weiteren Schritt zur Feststellung des Krümmungsstücks eines jeden Stifts (32) der Stiftanordnung (15-1 bis 15-4) entsprechend dem Kontaktmuster (16-1 bis 16-4) aufweist aus der Änderung der Helligkeitsverteilung längs der Meßlinie (17).

4. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 3, bei dem das oberflächenmontierte Bauelement aus einer integrierten Schaltung IC in einem Flachgehäuse besteht und das Verfahren den Schritt zur Feststellung der seitlichen Verbiegung (Fig. 23a) der Stifte (32) der IC (15, 31) aufweist, die längs der Richtung der Anordnung der Stiftanordnung (15-1 bis 15-4) auftritt, und einen Schritt zur Feststellung der Längsverbiegung (Fig. 23b) aufweist, die in der Richtung auftritt, die einen rechten Winkel mit der Anordnungsrichtung der Stiftanordnung (15-1 bis 15-4) bildet.

5. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 1, bei dem das Bauelement (31) durch mehrere Punktlichtquellen (38), die gleichmäßig um die Aufnahmelinse (36) herum angebracht sind, derart beleuchtet ist, daß die Lichtquellen diese Linse (36) zum Zeitpunkt der Bildaufnahme umgeben, um Daten vom Flächenbild (37) des oberflächenmontierten Bauelements zu erhalten.

6. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 5, bei dem das von der Endfläche einer optischen Faser ausgesandte Licht als Punktlichtquelle (38) verwendet wird.

7. Verfahren zur Plazierung eines oberflächenmontierten Bauelements (15, 31) nach Anspruch 1, bestehend aus den Schritten:

(a) wenn die Leiterplatte (A) mechanisch auf einem Leiterplattenlieferapparat (4) befestigt ist, wird eine Fernsehkamera (B), die an einer Hand (C) des Roboters (3) befestigt ist, auf die Leiterplatte (A) hinbewegt, um die Lage des Kontaktmusters (16) zu suchen,

(b) die Hand (C) wird zu einem Grobpositionierungsapparat (6) bewegt und das Bauelement (15, 31) wird von diesem Apparat überwacht,

(c) das Bauelement (15, 31) wird zu einer anderen Fernsehkamera (E) bewegt zur Ermittlung der Lage des Bauelements (15, 31), so daß die Verschiebung zwischen dem Bauelement und der Hand (C) festgestellt wird,

(d) die Positionen der Kontaktmuster (16) und des Bauelements, die von einem Bildprozessor (7) ermittelt sind, werden mittels einer Robotersteuervorrichtung (8) zum Roboter (3) zurückgeführt, so daß das Bauelement (15, 31) auf das Kontaktmuster (16) auf der Leiterplatte (A) in einer außerordentlich registrierten Weise plaziert wird.

8. Apparat zur Plazierung einer IC (15, 31) bestehend aus Anordnungen von Anschlußleitungen (15-1 bis 15-4) auf ein Kontaktmuster (16) bestehend aus Anordnungen von Kontakten (16-1 bis 16-4) einer gedruckten Leiterplatte (A)

dadurch gekennzeichnet, daß dieser besteht aus:

zwei Fernsehkameras (1, 2; B, C);

einem Roboter (3) der Gattung kartesische Koordinaten zur Plazierung der IC (15, 31);

einem Plattenlieferapparat (4);

einem IC-Lieferapparat (5);

einem Grobpositionierungsapparat (6) zur groben Positionierung der IC (15, 31);

einem Bildverarbeitungsprozessor (7) angeordnet zur Annahme des Bildes, das von den Fernsehkameras (1, 2; B, C) aufgenommen worden ist und zur Verarbeitung des Bildes der Anordnung der Kontakte (16) der gedruckten Leiterplatte (A) und des Bildes der Anschlußleitungen der IC (15, 31), so daß eine Information zur Positionierung der gedruckten Leiterplatte und der IC und deren Plazierung erhalten wird;

einer Robotersteuerung (8) angeordnet zur Ausführung der Steuerung des Roboters (3) des kartesischen Koordinatentyps in Übereinstimmung mit der Information vom Bildverarbeitungsprozessor;

einer Ablaufsteuerung (9) zur Ausführung der Folgesteuerung mit einem vorbestimmten Folgeprogramm, das die Robotersteuerung (8), den Plattenapparat (4) und den Grobpositionierungsapparat (6) steuert; und

einer Verarbeitungseinheit (10) bestehend aus einem Tastenfeld und einer Kathodenstrahlröhre zur Ausführung des Mensch-Maschinen-Dialogs.

9. Apparat zur Plazierung nach Anspruch 8, bei dem der Bildverarbeitungsprozessor (7) zur Spezifizierung eines jeden Randes der, Anordnung von Kontakten (16) oder der Anordnung der Leitungen aufgrund von Daten der HeIligkeitsverteilung längs einer Meßlinie (17) vorgesehen ist und zur Berechnung der Koordinaten des Mittelpunktes (P) der Anordnung von Kontakten oder der Anordnung von Leitungen aufgrund der Koordinaten des Randes, wobei die Asymmetrie und das teilweise Fehlen dieser Kontakte oder Leitungen in Betracht gezogen wird.

10. Apparat zur Plazierung nach Anspruch 9, bei dem im Fall des Vorliegens der Asymmetrie und des teilweisen Fehlens der Bildverarbeitungsprozessor zur vorangehenden Speicherung der Änderungsdaten in Speichermitteln eingerichtet ist, und zum Berechnen der Koordinate des Mittelpunkts (P) aus den Änderungsdaten und dem provisorischen Mittelpunkt der Koordinate des Randes.

11. Apparat zur Plazierung nach Anspruch 8, bei dem eine adsorbierende Hand (33) vorgesehen ist zur Verschiebung der IC (31) zu einer vorbestimmten Beladestellung und deren Positionierung und bei dem ein Krümmungsstück der IC (31) festgestellt wird in Übereinstimmung mit den Daten des aufgenommenen Flächenbildes der IC (31), die positioniert und gehalten wird durch die Hand (33).

12. Apparat zur Plazierung nach Anspruch 8, bei dem das Objekt mit mehreren Punktlichtquellen (38) beleuchtet ist, die gleichmäßig um die Aufnahmelinse (36) herum angeordnet sind, so daß sie die Linse (36) zur Zeit der Bildaufnahme umgeben, um Daten vom Oberflächenbild der IC (31) zu erhalten.

13. Apparat zur Plazierung nach Anspruch 12, bei dem das Licht, das von der Endfläche einer optischen Faser ausgestrahlt wird, als Punktlichtquelle (38) verwendet wird.