JP2005098775A - Image collection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高温ステージ上に搭載された被加工物の認識精度向上する陽炎低減構成についての画像収集装置に関するものである。 The present invention relates to an image collecting apparatus for a flame reduction configuration that improves the recognition accuracy of a workpiece mounted on a high-temperature stage.
従来の光学系構成について図面を参照しながら説明する。 A conventional optical system configuration will be described with reference to the drawings.
従来の被加工物の認識は、図3のような構成が用いられていた。図3のような構成において、高温ステージ1に吸着搭載された被加工物B2の形状あるいはパターンを認識するために焦点距離3(40〜110mm位)離れた位置にレンズ8(4〜12倍)が配置されている。 Conventional recognition of a workpiece uses a configuration as shown in FIG. In the configuration as shown in FIG. 3, the lens 8 (4 to 12 times) is positioned at a focal distance 3 (about 40 to 110 mm) in order to recognize the shape or pattern of the workpiece B2 sucked and mounted on the high temperature stage 1. Is arranged.
レンズには撮像用のCCDカメラ10と照明用の光ファイバあるいは、LED11が挿入されている。光ファイバーの場合は光源12と接続されている。また、前記構成部分は、XY軸13とZ軸23に接続されている。また、レンズ8からオフセット量14離れた位置にZ軸先端の吸着コレット21が配置されており、XY軸移動時には同時に移動するものである。また、吸着コレット21の先端部には被加工物A20が吸着されており、被加工物A20の形状あるいはパターンを認識するために焦点距離19(40〜100mm)離れた位置にレンズ15が配置されている。レンズ12には撮像用のCCDカメラ16と照明用の光ファイバあるいは、LED17が挿入されており、光ファイバーの場合は光源18と接続されている。また、図4は、前記構成の断面図である。 A CCD camera 10 for imaging and an optical fiber for illumination or an LED 11 are inserted in the lens. In the case of an optical fiber, it is connected to the light source 12. The constituent parts are connected to the XY axis 13 and the Z axis 23. Further, a suction collet 21 at the tip of the Z-axis is disposed at a position away from the lens 8 by an offset amount of 14 and moves at the same time when the XY-axis moves. Further, the workpiece A20 is adsorbed at the tip of the suction collet 21, and the lens 15 is disposed at a position away from the focal length 19 (40 to 100 mm) in order to recognize the shape or pattern of the workpiece A20. ing. The lens 12 is inserted with a CCD camera 16 for imaging and an optical fiber for illumination or an LED 17. In the case of an optical fiber, the lens 12 is connected to a light source 18. FIG. 4 is a cross-sectional view of the above configuration.
このような構成で、100〜300℃に一定保温された高温ステージ1上の被加工物B2をレンズ8を介しCCD10で撮像する。この際画像は、輻射熱3を通して収集される。又、吸着コレット21先端に吸着された被加工物A20も同時にレンズ15を介しCCD16で撮像する。その後、各被加工物の画像を認識処理し、重ね合わせ接合が可能なようにXY軸13及びZ軸23にてオフセット距離14プラス認識補正量を動作させ、被加工物B2上に被加工物A20を搭載、接合する構成である。 With such a configuration, the workpiece B2 on the high-temperature stage 1 kept at a constant temperature of 100 to 300 ° C. is imaged by the CCD 10 via the lens 8. At this time, the image is collected through the radiant heat 3. The workpiece A20 adsorbed on the tip of the adsorption collet 21 is simultaneously imaged by the CCD 16 via the lens 15. After that, the image of each workpiece is recognized, and the offset distance 14 plus the recognition correction amount is operated on the XY axis 13 and the Z axis 23 so that the superposition joining is possible, and the workpiece is placed on the workpiece B2. A20 is mounted and joined.
あるいは、特許文献1のような構造及び方法もとられていた。
上記のような従来の構成では、以下のような課題があった。100〜300℃に一定保温された高温ステージ1上に吸着搭載された被加工物B2の形状あるいはパターンの高精度認識時にレンズ8と高温ステージ1上の被加工物B2の焦点距離3(40〜100mm位)が常温大気エアを介して離れているために、被加工物B2とレンズ8との間で高温ステージ1からの輻射熱3の影響を受け、被加工物B2とレンズ8間の常温大気エア27の空間にコントロール不可能な温度差が生じる。これにより、撮像画像は輻射熱による陽炎により揺らぎ、特に高倍率で高精度認識する際の位置ずれ誤認識によりボンディング精度に悪影響をおよぼしていた。 The conventional configuration as described above has the following problems. The focal length 3 (40 to 40) between the lens 8 and the workpiece B2 on the high-temperature stage 1 when the shape or pattern of the workpiece B2 sucked and mounted on the high-temperature stage 1 kept at a constant temperature of 100 to 300 ° C. is recognized with high accuracy. About 100 mm) is separated from the workpiece B2 by the radiant heat 3 from the high temperature stage 1 between the workpiece B2 and the lens 8, so that the ambient temperature atmosphere between the workpiece B2 and the lens 8 is separated. An uncontrollable temperature difference occurs in the air 27 space. As a result, the picked-up image fluctuates due to the heat radiation caused by radiant heat, and the bonding accuracy is adversely affected by misrecognition of misalignment particularly when recognizing with high magnification and high accuracy.
したがって、この発明の目的は、撮像画像が輻射熱による陽炎により揺らぎを低減し、高精度認識する際の位置ずれ誤認識を防止する画像収集装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image collecting apparatus that reduces fluctuations in a captured image due to a positive flame caused by radiant heat, and prevents misrecognition of misalignment in high accuracy recognition.
前記課題を解決するためにこの発明の請求項1記載の画像収集装置は、100〜300℃の高温ステージ上に吸着搭載した被加工物の形状およびパターンを認識するために、前記被加工物をレンズを介して撮像する光学系を有し、撮像された画像が前記高温ステージからの輻射熱を通して収集される画像収集装置であって、前記レンズの光路の障害とならないレンズ先端周辺部位置に、光路空間を取り囲むような多数個のエア噴出穴を配置し、前記エア噴出穴より噴出する空気により前記輻射熱を光路空間に蓄積するエアカーテンを構成した。 In order to solve the above-described problem, an image collecting apparatus according to claim 1 of the present invention is configured to recognize the shape and pattern of a workpiece that is suction-mounted on a high temperature stage of 100 to 300 ° C. An image acquisition device having an optical system for imaging through a lens and collecting the captured image through radiant heat from the high-temperature stage, wherein the optical path is positioned at the lens tip peripheral position that does not interfere with the optical path of the lens. A large number of air ejection holes surrounding the space are arranged, and an air curtain that accumulates the radiant heat in the optical path space by the air ejected from the air ejection holes is configured.
請求項2記載の画像収集装置は、請求項1記載の画像収集装置において、レンズ先端周辺部に配置されたエアーホルダにエア噴出穴が設けられ、前記エア噴出穴経路が高温ステージに対して0〜45°の範囲で被加工物から外方向に配置されている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the image collecting device according to the first aspect, wherein an air ejection hole is provided in an air holder disposed at a peripheral portion of the lens tip, and the air ejection hole path is zero with respect to the high temperature stage. It is arranged outward from the work piece in a range of ˜45 °.
請求項3記載の画像収集装置は、請求項1または2記載の画像収集装置において、レンズ先端周辺部に配置されたエアーホルダにエア噴出穴が設けられ、前記エア噴出穴が連続して1列および2列に輪状に配置されている。 According to a third aspect of the present invention, in the image collecting device according to the first or second aspect, an air ejection hole is provided in an air holder disposed in a peripheral portion of the lens tip, and the air ejection holes are continuously arranged in one row. And arranged in a ring in two rows.
請求項4記載の画像収集装置は、請求項1記載の画像収集装置において、エアカーテンが高温ステージを直接エア冷却しないように前記高温ステージ上面に断熱板を配置した。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image collecting apparatus of the first aspect, a heat insulating plate is disposed on the upper surface of the high temperature stage so that the air curtain does not directly cool the high temperature stage with air.
請求項5記載の画像収集装置は、請求項1記載の画像収集装置において、被加工物認識時にのみエアカーテンを構成する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image collecting apparatus according to the first aspect, the air curtain is configured only when the workpiece is recognized.
この発明の請求項1記載の画像収集装置によれば、レンズの光路の障害とならないレンズ先端周辺部位置に、光路空間を取り囲むような多数個のエア噴出穴を配置し、エア噴出穴より噴出する空気により輻射熱を光路空間に蓄積するエアカーテンを構成したので、レンズの光路空間と常温大気エア空間を空気のカーテンで隔離することにより、被加工物が搭載されている高温ステージからの輻射熱が常温大気エア空間に拡散することを抑え、輻射熱を空気カーテンとレンズ先端で囲まれた空間に蓄積し、光路空間の温度安定化を図ることができる。以上のことにより、レンズと被加工物との間に輻射熱と常温の空間温度差により生じる陽炎を防止し、高温ステージ上の被加工物の高精度認識が可能となる。 According to the image collecting apparatus of the first aspect of the present invention, a large number of air ejection holes surrounding the optical path space are arranged at the peripheral position of the lens tip so as not to obstruct the optical path of the lens. Since the air curtain that accumulates the radiant heat in the optical path space is configured by the air that circulates, the radiant heat from the high-temperature stage on which the workpiece is mounted can be separated by separating the optical path space of the lens and the room temperature atmospheric air space with an air curtain. It is possible to suppress the diffusion to the room temperature atmospheric air space, accumulate the radiant heat in the space surrounded by the air curtain and the lens tip, and stabilize the temperature of the optical path space. As described above, the heat generated due to the difference between the radiant heat and the room temperature between the lens and the workpiece is prevented, and the workpiece on the high-temperature stage can be recognized with high accuracy.
請求項2では、レンズ先端周辺部に配置されたエアーホルダにエア噴出穴が設けられ、エア噴出穴経路が高温ステージに対して0〜45°の範囲で被加工物から外方向に配置されているので、エア噴出穴から噴出されるエアが光路の障害とならない。 According to a second aspect of the present invention, an air ejection hole is provided in the air holder disposed in the periphery of the lens front end, and the air ejection hole path is disposed outward from the workpiece within a range of 0 to 45 ° with respect to the high temperature stage. Therefore, the air ejected from the air ejection hole does not obstruct the optical path.
請求項3では、レンズ先端周辺部に配置されたエアーホルダにエア噴出穴が設けられ、エア噴出穴が連続して1列および2列に輪状に配置されているので、高温ステージからの輻射熱が常温大気エア空間に拡散することを全周にわたって抑えることができる。 According to the third aspect of the present invention, air jet holes are provided in the air holder disposed in the periphery of the lens front end, and the air jet holes are continuously arranged in a ring shape in one and two rows, so that radiant heat from the high temperature stage is generated. Diffusion to the room temperature atmospheric air space can be suppressed over the entire circumference.
請求項4では、エアカーテンが高温ステージを直接エア冷却しないように高温ステージ上面に断熱板を配置したので、高温ステージや被加工物が冷却することによる影響を低減することができる。 According to the fourth aspect, since the heat insulating plate is disposed on the upper surface of the high temperature stage so that the air curtain does not directly cool the high temperature stage with air, the influence of cooling the high temperature stage and the workpiece can be reduced.
請求項5では、被加工物認識時にのみエアカーテンを構成するので、エアカーテンによる被加工物の熱低下の影響を最小限に抑えることができる。 According to the fifth aspect, since the air curtain is configured only when the workpiece is recognized, it is possible to minimize the influence of the heat decrease of the workpiece due to the air curtain.
この発明の実施の形態を図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態の光学系構成について示した概念図、図2は本発明の実施形態の要部断面図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an optical system configuration according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of the embodiment of the present invention.
図1および図2に示すように、100〜300℃の高温ステージ1上に吸着搭載した被加工物B2の形状およびパターンを認識するために、被加工物B2をレンズ8を介して撮像する光学系を有し、撮像された画像が高温ステージ1からの輻射熱3を通して収集される。この構成において、100〜300℃に一定保温された高温ステージ1の輻射熱3によりもたらされる陽炎を防止する必要がある。その為には、レンズ8と被加工物B2との間の光路28間において輻射熱3と常温大気エア空間の温度差により生じる陽炎が発生しにくく、レンズ8と被加工物B2との間の輻射熱3が周囲の常温大気エアに拡散しにくいようにする必要がある。そこで、レンズ8の光路の障害とならないレンズ先端周辺部位置に、光路空間を取り囲むような多数個のエア噴出穴29を連続して配置し、空気を噴出しエアカーテン4を構成し、輻射熱3を光路空間に蓄積させることができる構造とする。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, an optical for imaging the workpiece B <b> 2 through a lens 8 in order to recognize the shape and pattern of the workpiece B <b> 2 sucked and mounted on a high temperature stage 1 of 100 to 300 ° C. A captured image is collected through radiant heat 3 from the hot stage 1. In this configuration, it is necessary to prevent a positive flame caused by the radiant heat 3 of the high-temperature stage 1 kept at a constant temperature of 100 to 300 ° C. For this purpose, the heat generated between the lens 8 and the workpiece B2 due to the temperature difference between the radiant heat 3 and the room temperature atmospheric air space is unlikely to occur, and the radiant heat between the lens 8 and the workpiece B2 is not generated. It is necessary to prevent 3 from diffusing into ambient ambient air. Therefore, a large number of air ejection holes 29 surrounding the optical path space are continuously arranged at the peripheral position of the front end of the lens that does not obstruct the optical path of the lens 8, and the air curtain 4 is constructed to radiate heat 3. In the optical path space.
この場合、図1のような構成において、高温ステージ1に吸着搭載された被加工物B2の形状あるいはパターンを認識するために焦点距離7(40〜110mm位)離れた位置にレンズ8(4〜12倍)が配置されており、レンズ先端には光路28の障害とならないように多数個のエア噴出穴29が図2の断面図に示すような0〜45°のノズル角度θ26で外側傾斜した状態で1列以上輪状に連続して配置されたエアホルダ5が取リ付けられている。
In this case, in the configuration as shown in FIG. 1, in order to recognize the shape or pattern of the workpiece B2 sucked and mounted on the high temperature stage 1, the lens 8 (4 to 4 to 4) is located at a position away from the focal length 7 (about 40 to 110 mm). 12), and a large number of air ejection holes 29 are inclined outwardly at a nozzle angle θ26 of 0 to 45 ° as shown in the sectional view of FIG. 2 so as not to obstruct the
また、エアホルダ5の取り付いたレンズ8には撮像用のCCDカメラ10と照明用の光ファイバあるいは、LED11が挿入されている。光ファイバの場合は光源12と接続されている。また、前記構成部分は、XY軸13とZ軸23に接続されている。また、レンズ15からオフセット量14離れた位置にZ軸先端の吸着コレット21が配置されている。吸着コレット21の先端部には被加工物A20が吸着されており、被加工物A20の形状あるいはパターンを認識するために焦点距離19(40〜100mm)離れた位置にレンズ15が配置されている。レンズ15には撮像用のCCDカメラ16と照明用の光ファイバあるいは、LED17が挿入されている。また、吸着コレット21はボンドヘッド22に取り付けられ、モータ24によりZ軸方向に駆動する。 A CCD camera 10 for imaging and an optical fiber for illumination or an LED 11 are inserted into the lens 8 to which the air holder 5 is attached. In the case of an optical fiber, it is connected to the light source 12. The constituent parts are connected to the XY axis 13 and the Z axis 23. Further, a suction collet 21 at the tip of the Z axis is disposed at a position away from the lens 15 by an offset amount of 14. The workpiece A20 is adsorbed to the tip of the suction collet 21, and the lens 15 is disposed at a position away from the focal length 19 (40 to 100 mm) in order to recognize the shape or pattern of the workpiece A20. . The lens 15 is inserted with a CCD camera 16 for imaging and an optical fiber for illumination or an LED 17. The suction collet 21 is attached to the bond head 22 and is driven in the Z-axis direction by the motor 24.
このような構成で、高温ステージ1上の被加工物B2をレンズ8及びCCD10で撮像する。被加工物B上に移動後、被加工物Bの認識前に、レンズ8先端のエアホルダ5に取付けられたエアバルブ6より高圧エア9を供給する。供給後、エアホルダ5に連続して配置された多数個のエア噴出穴29からエアが0〜70°程度の角度を持って広がりながら噴射されクローズなエアカーテン4を形成することができ、高温ステージ1からの輻射熱3をエアカーテン4とレンズ8先端で蓄積することができる。このように、高温ステージ1からの輻射熱3の一時蓄積により認識時に陽炎の原因となる常温空間の温度差減少を図り、高精度認識を可能とする。 With such a configuration, the workpiece B2 on the high temperature stage 1 is imaged by the lens 8 and the CCD 10. After moving onto the workpiece B and before recognizing the workpiece B, high pressure air 9 is supplied from an air valve 6 attached to the air holder 5 at the tip of the lens 8. After supply, air can be ejected from a large number of air ejection holes 29 continuously arranged in the air holder 5 while being spread with an angle of about 0 to 70 ° to form a closed air curtain 4, and a high temperature stage The radiant heat 3 from 1 can be accumulated at the air curtain 4 and the lens 8 tip. As described above, the temporary accumulation of the radiant heat 3 from the high temperature stage 1 reduces the temperature difference in the room temperature space that causes a hot flame at the time of recognition, thereby enabling highly accurate recognition.
また、エアカーテン4の最下部には高温ステージ1をエア冷却しない構造を有する。すなわち、エアカーテン4の内側は高温ステージ1をブロー、エア冷却することがないような位置関係とし、高温ステージ1の側壁及び被加工物B2周辺がブロー冷却されないようにブローエア断熱整流板25を取付けることで、エアカーテン4の下部への影響を低減することができる。 The lowermost part of the air curtain 4 has a structure in which the high temperature stage 1 is not air-cooled. That is, the inside of the air curtain 4 is positioned so that the high-temperature stage 1 is not blown and air-cooled, and the blow-air heat insulating rectifying plate 25 is attached so that the side wall of the high-temperature stage 1 and the periphery of the workpiece B2 are not blow-cooled. Thereby, the influence on the lower part of the air curtain 4 can be reduced.
以上のような状態で被加工物B2を認識する。又、吸着コレット21先端に吸着された被加工物A20も同時にレンズ15を介しCCD16で撮像する(被加工物A20は常温雰囲気であるため、そのまま認識)する。その後、各被加工物の画像を認識処理し、重ね合わせ接合が可能なようにXY軸13及びZ軸23にてオフセット距離14プラス認識補正量動作させ、被加工物B2上に被加工物A20を搭載、接合する構成である。 The workpiece B2 is recognized in the state as described above. Further, the workpiece A20 adsorbed on the tip of the adsorption collet 21 is simultaneously imaged by the CCD 16 via the lens 15 (the workpiece A20 is recognized as it is because it is in a normal temperature atmosphere). Thereafter, an image of each workpiece is recognized, and the offset distance 14 plus the recognition correction amount is operated on the XY axis 13 and the Z axis 23 so that the superposition joining is possible, and the workpiece A20 is placed on the workpiece B2. It is the structure which mounts and joins.
本発明にかかる画像収集装置は、レンズの光路空間と常温大気エア空間を空気のカーテンで隔離することにより、被加工物が搭載されている高温ステージからの輻射熱が常温大気エア空間に拡散することを抑え、輻射熱を空気カーテンとレンズ先端で囲まれた空間に蓄積し、光路空間の温度安定化を図ることができる。そのため、100〜300℃の加熱されたステージ上の被加工物をステージからの輻射熱による陽炎の影響をあまり受けずに高精度認識する構成として有用である。 In the image collecting apparatus according to the present invention, by separating the optical path space of the lens and the room temperature atmospheric air space with an air curtain, the radiant heat from the high temperature stage on which the workpiece is mounted is diffused into the room temperature atmospheric air space. And the radiant heat can be accumulated in the space surrounded by the air curtain and the lens tip to stabilize the temperature of the optical path space. Therefore, it is useful as a configuration for accurately recognizing a workpiece on a stage heated to 100 to 300 ° C. without being affected by the heat of the radiant heat from the stage.
1 高温ステージ
2 被加工物B
3 輻射熱
4 エアカーテン
5 エアホルダ
6 エアバルブ
7 焦点距離(WD)
8 レンズ
9 高圧エア
10 CCDカメラ
11 光ファイバあるいは、LED
12 光源
13 X軸Y軸
14 オフセット距離
15 レンズ
16 CCDカメラ
17 光ファイバあるいは、LED
18 光源
19 焦点距離(WD)
20 被加工物A
21 吸着コレット
22 ボンドヘッド
23 Z軸
24 モータ
25 ブローエア断熱整流板
26 ノズル角度θ
27 常温大気エア
28 光路
29 エア噴出穴
1 High temperature stage 2 Work piece B
3 Radiant heat 4 Air curtain 5 Air holder 6 Air valve 7 Focal length (WD)
8 Lens 9 High pressure air 10 CCD camera 11 Optical fiber or LED
12 Light source 13 X axis Y axis 14 Offset distance 15 Lens 16 CCD camera 17 Optical fiber or LED
18
20 Workpiece A
21 Adsorption collet 22 Bond head 23 Z-axis 24 Motor 25 Blow air heat insulation rectifying plate 26 Nozzle angle θ
27 Room temperature
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Effective date: 20070703 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |