JP2008070135A - Detecting method of optical axis shift of imaging apparatus and part position detecting method and device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical axis shift detecting method capable of easily detecting the optical axis shift of a camera, and a parts position detecting method and device when an optical axis shift exists. <P>SOLUTION: A pattern 20 is photographed by a camera, when a crown glass 30 of a refractive index n is put between the pattern 20 set at the same height of a parts mounting face of a board 10 and a camera 17, and when the crown glass is not put, to obtain the quantity of the shift of the pattern center from the center of the picked-up images. The optical axis inclination θ<SB>0</SB>of the camera is calculated based on the quantity of the shift and the thickness of the crown glass. With this constitution, the position detection results of the parts mounted or to be mounted on the board can be easily corrected according to the height of the parts to detect the parts position accurately, when there is an optical axis shift in the camera. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、部品実装機により基板に搭載された電子部品（以下、単に部品という）あるいは搭載される部品を撮像する撮像装置の光軸ずれを検出する方法、及び部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像装置により撮像して部品位置を検出する部品位置検出方法と装置に関する。   The present invention relates to an electronic component (hereinafter simply referred to as a component) mounted on a substrate by a component mounter or a method for detecting an optical axis shift of an imaging device that images a mounted component, and the component mounter mounted on the substrate. The present invention relates to a component position detection method and apparatus for detecting a component position by imaging a mounted component or a mounted component with an imaging device.

従来から、部品実装機の吸着ヘッドにより吸着された部品を部品認識カメラで撮像し、その画像を処理して部品の位置検出（部品中心並びに部品傾きの検出）、いわゆる部品認識を行い、その認識結果に基づいて部品搭載位置を補正し、部品を精度よく基板上の所定位置に搭載する部品実装機が知られている。   Conventionally, the parts picked up by the pick-up head of the component mounter are picked up by a part recognition camera, and the image is processed to detect the position of the part (detection of the center of the part and the tilt of the part), so-called part recognition. 2. Description of the Related Art A component mounter that corrects a component mounting position based on a result and accurately mounts a component at a predetermined position on a board is known.

また、部品が搭載された後、吸着ヘッドを部品搭載位置に移動させ、基板に部品が搭載された状態を吸着ヘッドに搭載された基板認識カメラで撮像し、その画像から部品が正しい搭載位置に搭載されているかの確認、検査などが行われている。   In addition, after the component is mounted, the suction head is moved to the component mounting position, the state where the component is mounted on the board is imaged by the board recognition camera mounted on the suction head, and the component is placed in the correct mounting position from the image. Confirmation, inspection, etc. are carried out.

たとえば、部品実装機の装着誤差検出装置が開示され、カメラで撮影した画像に対して画像処理を施すことによって、部品の装着誤差を検出する方法が提案されている（特許文献１）。   For example, a mounting error detection device for a component mounter is disclosed, and a method for detecting a mounting error of a component by performing image processing on an image captured by a camera has been proposed (Patent Document 1).

また、基板認識カメラあるいは部品認識カメラなどの撮像装置は、その光軸（撮像光軸）が認識すべき基板あるいは部品の面に対して傾かないように、つまり垂直になるように取り付けられる。しかしながら、通常取付誤差などによりカメラの光軸は、認識すべき対象物の面に立てた法線に対してある程度の傾きをもっている。このようにカメラの光軸に傾きがあると、たとえボケがなく撮影できたとしても、計測値には、カメラの光軸の傾き分のオフセットが常に発生してしまう。そのため、たとえば特許文献２では、部品認識カメラで吸着された部品を撮像する場合、カメラの光軸の傾き分のオフセットを取得して認識データを補正することが行われている。
特許第３０１５１４４号公報 特開平８−１８９８１１号公報 Further, an imaging device such as a substrate recognition camera or a component recognition camera is attached so that its optical axis (imaging optical axis) does not tilt with respect to the surface of the substrate or component to be recognized, that is, is vertical. However, the optical axis of the camera has a certain degree of inclination with respect to the normal line standing on the surface of the object to be recognized due to the normal mounting error. If the optical axis of the camera is tilted in this way, an offset corresponding to the tilt of the optical axis of the camera always occurs in the measured value even if the image can be taken without blur. Therefore, for example, in Patent Document 2, when imaging a component picked up by a component recognition camera, an offset corresponding to the inclination of the optical axis of the camera is acquired to correct the recognition data.
Japanese Patent No. 3015144 JP-A-8-189811

ところで、部品が基板の正規の搭載位置に正しく搭載されたかどうかの検査は、吸着ヘッドに搭載されたカメラを、基板に搭載された部品上に移動させて部品を撮像しているために、同検査に対しては、固定カメラに対する部品の高さをノズルの移動量により調整する特許文献２に記載のような方法を、用いることができない。   By the way, the inspection of whether or not the component is correctly mounted at the proper mounting position of the board is performed by moving the camera mounted on the suction head onto the component mounted on the board and imaging the part. For the inspection, a method as described in Patent Document 2 in which the height of a part relative to the fixed camera is adjusted by the amount of movement of the nozzle cannot be used.

そのため、搭載位置検査のように移動カメラを用いて部品を撮像する場合には、移動カメラの光軸ずれによるオフセット量を検出することができず、三次元計測器で計測した結果と部品実装機で計測した結果とでは、一定のオフセットが発生していた。   For this reason, when a part is imaged using a moving camera as in the mounting position inspection, the offset amount due to the optical axis shift of the moving camera cannot be detected. There was a certain offset from the results measured in step 1.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、撮像装置の光軸のずれを容易に検出可能な光軸ずれ検出方法、並びに光軸ずれがある場合の該ずれを補正できる部品位置検出方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. An optical axis deviation detection method capable of easily detecting an optical axis deviation of an imaging apparatus, and a component position detection method capable of correcting the deviation when there is an optical axis deviation. And an object to provide an apparatus.

本発明は上記の課題を解決するために、
部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像する撮像装置の光軸ずれを検出する撮像装置の光軸ずれ検出方法であって、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、
第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ求め、
前記求めた各ずれ量と物質の厚さに基づいて撮像装置の光軸ずれを検出する構成を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention
An optical axis misalignment detection method for an imaging apparatus for detecting an optical axis misalignment of an imaging apparatus for imaging a component mounted on a substrate by a component mounter or a mounted component,
The pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes,
Obtaining the deviation amount of the pattern center at the first refractive index from the center of the imaging screen and the deviation amount at the second refractive index, respectively;
A configuration is adopted in which the optical axis deviation of the imaging device is detected based on the obtained deviation amounts and the thickness of the substance.

また、本発明では、
部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像装置により撮像してその部品位置を検出する部品位置検出方法であって、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、
第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ求め、
検出された部品位置を、前記求めた各ずれ量、物質の厚さ並びに部品の厚さに基づいて補正する構成も採用している。 In the present invention,
A component position detection method for imaging a component mounted on a substrate by a component mounter or a component mounted by an imaging device and detecting the component position,
The pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes,
Obtaining the deviation amount of the pattern center at the first refractive index from the center of the imaging screen and the deviation amount at the second refractive index, respectively;
A configuration is also employed in which the detected component position is corrected based on the obtained deviation amounts, the thickness of the substance, and the thickness of the component.

更に、本発明では、
部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品の位置を検出する部品位置検出装置であって、
基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像するための撮像装置と、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ算出する算出手段と、
検出された部品位置を、前記算出された各ずれ量、物質の厚さ並びに部品の厚さに基づいて補正する補正手段とを有する構成も採用している。 Furthermore, in the present invention,
A component position detection device that detects the position of a component mounted on a board or a component mounted by a component mounter,
An imaging device for imaging a component mounted on a substrate or a component mounted;
A pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes, respectively, and the pattern center at the first refractive index is obtained. Calculating means for calculating the amount of deviation from the center of the imaging screen and the amount of deviation at the second refractive index,
A configuration having correction means for correcting the detected component position based on the calculated displacement amounts, the thickness of the substance, and the thickness of the component is also employed.

本発明によれば、基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像して、撮像されたパターンの中心の画面中心からのずれ量を算出するようにしているので、簡単な方法で撮像装置の光軸ずれを検出することができる。また、撮像装置の光軸ずれがある場合、基板に搭載された部品あるいは搭載されるべき部品の位置検出結果を光軸ずれに応じて補正することができ、正確な部品位置検出あるいは位置計測が可能となる。   According to the present invention, the pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes, respectively. Since the shift amount of the center of the pattern from the screen center is calculated, the optical axis shift of the imaging apparatus can be detected by a simple method. In addition, when there is an optical axis shift of the imaging device, the position detection result of the component mounted on the substrate or the component to be mounted can be corrected according to the optical axis shift, and accurate component position detection or position measurement can be performed. It becomes possible.

以下、本発明による実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、部品（電子部品）をプリント基板に搭載する部品実装機（マウンタ）１の概略を示す部分破断斜視図である。   FIG. 1 is a partially broken perspective view showing an outline of a component mounter (mounter) 1 for mounting components (electronic components) on a printed circuit board.

この部品実装機１では、図１に示すように、吸着ノズル１３ａを備えた吸着ヘッド１３がＸ軸方向に移動できるようにＸ軸移動機構１１に取り付けられており、また、Ｘ軸移動機構１１はＹ軸方向に移動できるようにＹ軸移動機構１２に取り付けられ、それにより吸着ヘッド１３はＸ、Ｙ軸方向に移動可能となる。   In this component mounting machine 1, as shown in FIG. 1, a suction head 13 having a suction nozzle 13 a is attached to an X-axis movement mechanism 11 so as to be movable in the X-axis direction. Is attached to the Y-axis moving mechanism 12 so that it can move in the Y-axis direction, so that the suction head 13 can move in the X- and Y-axis directions.

部品供給装置１４から供給される部品２は、吸着ヘッド１３により吸着され、搬送路１５に沿って搬送されるプリント基板（以下、単に基板という）１０の所定位置に搭載される。基板の位置ずれを認識するために、吸着ヘッド１３には、基板認識カメラ（移動カメラ）１７が搭載されており、また部品の吸着姿勢を認識するために部品認識カメラ（固定カメラ）１６が部品実装機１の底部に取り付けられている。   The component 2 supplied from the component supply device 14 is sucked by the suction head 13 and mounted on a predetermined position of a printed circuit board (hereinafter simply referred to as a substrate) 10 that is transported along the transport path 15. A substrate recognition camera (moving camera) 17 is mounted on the suction head 13 for recognizing the displacement of the substrate, and a component recognition camera (fixed camera) 16 is used for recognizing the suction posture of the component. It is attached to the bottom of the mounting machine 1.

また、部品実装機１の前面上部には、装置の動作状態などを表示するオペレーションモニター１８が設けられており、装置全体の制御と、画像処理などを行う制御部１９が本体内に設けられている。制御部１９は、基板認識カメラ１７で撮影された基板１０の画像を処理して基板位置を検出して、その正規の位置に対するずれ量を算出する。また制御部１９は、部品認識カメラ１６で撮像された部品画像に基づき部品位置を検出して、吸着ずれを算出し、これらの基板のずれ量並びに吸着ずれ量に基づいて部品搭載位置を補正し部品２を基板１０の正規の位置に正しい姿勢で搭載する。   In addition, an operation monitor 18 for displaying the operation state of the apparatus and the like is provided at the upper front of the component mounter 1, and a control unit 19 for controlling the entire apparatus and performing image processing is provided in the main body. Yes. The control unit 19 processes the image of the substrate 10 taken by the substrate recognition camera 17 to detect the substrate position, and calculates a deviation amount with respect to the normal position. Further, the control unit 19 detects a component position based on the component image captured by the component recognition camera 16, calculates an adsorption deviation, and corrects the component mounting position based on the deviation amount of the board and the adsorption deviation amount. The component 2 is mounted at a proper position on the board 10 in a correct posture.

その後、吸着ヘッド１３を部品搭載位置に移動させて、基板１０に部品２が搭載された状態を基板認識カメラ１７で撮像し、その画像から部品２が正しい搭載位置に搭載されているかの確認、検査などが行われる。   Thereafter, the suction head 13 is moved to the component mounting position, the state where the component 2 is mounted on the substrate 10 is imaged by the substrate recognition camera 17, and it is confirmed from the image whether the component 2 is mounted at the correct mounting position. Inspection is performed.

図２は、図１に示した部品実装機１の制御構成の概略を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a control configuration of the component mounter 1 shown in FIG.

基板認識カメラ１７を搭載した吸着ヘッド１３をＸ軸方向に移動させるＸモータ１０１、Ｙ軸方向に移動させるＹモータ１０２のそれぞれは、Ｘモータドライバ１０４、Ｙモータドライバ１０５に接続される。Ｘモータ１０１、Ｘモータドライバ１０４は、図１のＸ軸移動機構１１を構成しており、Ｙモータ１０２、Ｙモータドライバ１０５は、Ｙ軸移動機構を構成している。   The X motor 101 that moves the suction head 13 mounted with the substrate recognition camera 17 in the X-axis direction and the Y motor 102 that moves in the Y-axis direction are connected to the X motor driver 104 and the Y motor driver 105, respectively. The X motor 101 and the X motor driver 104 constitute the X axis moving mechanism 11 of FIG. 1, and the Y motor 102 and the Y motor driver 105 constitute a Y axis moving mechanism.

また、吸着ノズル１３ａをそのノズル中心軸（吸着軸）を中心にして回転させるθモータ１０３が、θモータドライバ１０６に接続される。   Further, a θ motor 103 that rotates the suction nozzle 13 a around the nozzle center axis (suction axis) is connected to the θ motor driver 106.

各モータ１０１、１０２、１０３はそれぞれＣＰＵ１０７からの指令値に従って各モータドライバ１０４、１０５、１０６を介して駆動される。各モータドライバ１０４、１０５、１０６には、それぞれのモータのエンコーダカウンタが設けられていて、各モータ１０１、１０２、１０３の駆動量が検出される。   Each motor 101, 102, 103 is driven via each motor driver 104, 105, 106 according to a command value from the CPU 107, respectively. Each motor driver 104, 105, 106 is provided with an encoder counter for each motor, and the drive amount of each motor 101, 102, 103 is detected.

基板認識カメラ１７で撮像された基板１０は、基板画像処理部１０８で画像処理され、基板１０の位置が認識される。また、この基板画像処理部１０８では、後述するように、基板上に搭載された部品の画像に対して画像処理が施され、部品の搭載位置が求められる。また、部品認識カメラ１６で撮像された部品２は、部品画像処理部１０９で画像処理され部品位置（部品中心と部品傾き）が認識される。   The substrate 10 captured by the substrate recognition camera 17 is subjected to image processing by the substrate image processing unit 108 and the position of the substrate 10 is recognized. In addition, as will be described later, the board image processing unit 108 performs image processing on an image of a component mounted on the board, and obtains the mounting position of the component. In addition, the component 2 captured by the component recognition camera 16 is subjected to image processing by the component image processing unit 109 and the component position (component center and component inclination) is recognized.

ＣＰＵ１０７には、メモリ１１０が接続されており、このメモリ１１０には、制御プログラムや認識プログラムなどのプログラム、画像処理に伴うデータあるいは一時的に発生するデータなどが格納される。   A memory 110 is connected to the CPU 107, and the memory 110 stores programs such as a control program and a recognition program, data associated with image processing, or data that is temporarily generated.

図２で点線で囲った部分が図１の制御部１９に対応する。   A portion surrounded by a dotted line in FIG. 2 corresponds to the control unit 19 in FIG.

図３は、図１に示した部品実装機１において、基板１０に実装した部品２が正規の搭載位置に搭載されているかを検査するために、基板認識カメラ（以下、単にカメラという）１７を、基板上に搭載された部品２上に移動させ、部品２を上部から撮影する様子を示している。なお、カメラ１７のレンズ１７ａはテレセントリックな光学系となっている。   3 shows a substrate recognition camera (hereinafter simply referred to as a camera) 17 in order to inspect whether or not the component 2 mounted on the substrate 10 is mounted at a proper mounting position in the component mounter 1 shown in FIG. The figure shows a state where the component 2 is moved onto the component 2 mounted on the substrate and the component 2 is photographed from above. The lens 17a of the camera 17 is a telecentric optical system.

カメラ１７は、基板１０に搭載された部品２の中心２ａに移動し、部品２の基板１０への実装状態を撮像する。ここでは、部品２の中心２ａが基板１０の正規の搭載位置１０ａの直上になるように実装された状態が、正しい実装状態であるとしている。   The camera 17 moves to the center 2 a of the component 2 mounted on the substrate 10 and images the mounting state of the component 2 on the substrate 10. Here, it is assumed that a state where the center 2a of the component 2 is mounted right above the regular mounting position 10a of the substrate 10 is a correct mounting state.

図３に示すように、カメラ１７の光軸（撮像光軸）Ｏ１が、部品中心２ａを通る基板１０の上面と鉛直な直線（法線）Ｏ２に対して角度θ０の光軸ずれがあると、部品２の中心２ａが基板１０の搭載位置１０ａの直上にあったとしても、部品２の中心２ａが基板１０の位置１０ｂの直上にあるように観察されてしまう。 As shown in FIG. 3, the optical axis (imaging optical axis) O 1 of the camera 17 is shifted by an optical axis of an angle θ 0 with respect to a straight line (normal line) O 2 perpendicular to the upper surface of the substrate 10 passing through the component center 2a. Then, even if the center 2a of the component 2 is directly above the mounting position 10a of the substrate 10, it is observed that the center 2a of the component 2 is directly above the position 10b of the substrate 10.

これは、基板１０の上面（搭載面）の高さＨ１と部品２の上面の高さＨ２とに差があり、部品の厚さ（Ｈ２−Ｈ１）に比例して一定のオフセットが発生しているためである。 This has the height height difference and H 2 of the upper surface of an H 1 and part 2 of the upper surface (mounting surface) of the substrate 10, a constant offset in proportion to the thickness of the part (H 2 -H 1) This is because of this.

図４は、図１に示した部品実装機１において、パターン２０を形成した基板１０をカメラ１７で撮影する様子を示す概略側面図である。カメラ１７は、その光軸Ｏ１が基板１０の上面（搭載面）と同じ高さに形成されたパターン２０の中心２０ａに一致するように移動し、基板１０の上のパターン２０を撮像する。 FIG. 4 is a schematic side view showing a state in which the substrate 10 on which the pattern 20 is formed is photographed by the camera 17 in the component mounter 1 shown in FIG. The camera 17 moves so that the optical axis O 1 coincides with the center 20 a of the pattern 20 formed at the same height as the upper surface (mounting surface) of the substrate 10, and images the pattern 20 on the substrate 10.

基板画像処理部１０８は、撮像されたパターンの画像を処理し、公知のアルゴリズムを用いて、パターン２０の中心２０ａを検出（計測）する。カメラ１７の撮像画面中心と光軸Ｏ１とは一致しているので、検出されたパターン２０の中心２０ａは、撮像画面中心からのずれ量（オフセット値）となる。パターン２０の中心が撮像画面中心と一致している場合には、上記ずれ量は０である。 The board image processing unit 108 processes the captured pattern image, and detects (measures) the center 20a of the pattern 20 using a known algorithm. Since the center of the imaging screen of the camera 17 and the optical axis O 1 coincide with each other, the center 20a of the detected pattern 20 is a deviation amount (offset value) from the center of the imaging screen. When the center of the pattern 20 coincides with the center of the imaging screen, the deviation amount is zero.

図５は、図４に示した基板１０上のパターン２０の上にクラウンガラス３０をおいた状態を示す概略側面図である。クラウンガラス３０は、その厚さや屈折率が予め判明している透明な物質である。   FIG. 5 is a schematic side view showing a state in which the crown glass 30 is placed on the pattern 20 on the substrate 10 shown in FIG. The crown glass 30 is a transparent material whose thickness and refractive index are known in advance.

図６は、図５で点線で示したクラウンガラス３０の周辺を拡大して示す側面図である。   FIG. 6 is an enlarged side view showing the periphery of the crown glass 30 indicated by a dotted line in FIG.

光軸Ｏ１に沿ってクラウンガラス３０に入射する光は、クラウンガラス３０の屈折率ｎに応じて屈折し、クラウンガラス３０の厚さｔに関係するパターン２０の位置２０ｂに達する。したがって、図５のように、図４の状態に対してクラウンガラス３０を挿入することによって、パターン２０の中心は、パターンクラウンガラス３０が無い場合の位置２０ａとはずれた位置２０ｂにシフトする。 The light incident on the crown glass 30 along the optical axis O 1 is refracted according to the refractive index n of the crown glass 30 and reaches the position 20b of the pattern 20 related to the thickness t of the crown glass 30. Therefore, as shown in FIG. 5, by inserting the crown glass 30 in the state of FIG. 4, the center of the pattern 20 is shifted to a position 20b that is deviated from the position 20a when the pattern crown glass 30 is not present.

クラウンガラス３０は平行に作られており、クラウンガラス３０の上面と鉛直な直線Ｏ２と、カメラ１７の光軸Ｏ１とが成す角度をθ０とし、角度θ０で光軸Ｏ１に沿って進む光線がクラウンガラス３０の屈折率ｎ（たとえば１．５１７）により角度θ１で屈折されたとすると（図６参照）、θ０とθ１の関係は以下の式（１）によって表される。 The crown glass 30 is made in parallel, and an angle formed between the upper surface of the crown glass 30 and the vertical straight line O 2 and the optical axis O 1 of the camera 17 is θ 0 , and the angle θ 0 is along the optical axis O 1 . Assuming that the traveling light beam is refracted at an angle θ 1 by the refractive index n (for example, 1.517) of the crown glass 30 (see FIG. 6), the relationship between θ 0 and θ 1 is expressed by the following equation (1). .

ｓｉｎ（θ１）＝ｓｉｎ（θ０）／ｎ （１）
クラウンガラス３０がない空気中では図６の実線のように、パターン２０の中心２０ａからの光線がカメラ１７の撮像画面中心に向かう光線となるが、クラウンガラス３０を間に入れるとクラウンガラス３０の屈折により点線で示したように、中心２０ａからシフトした位置２０ｂからの光線が、カメラ１７の撮像画面中心に向かう。従って、カメラ１７でパターン２０を撮像すると、パターン２０は右側にシフトして撮像される。 sin (θ 1 ) = sin (θ 0 ) / n (1)
In the air without the crown glass 30, as shown by the solid line in FIG. 6, the light beam from the center 20 a of the pattern 20 becomes a light beam toward the center of the imaging screen of the camera 17. As indicated by the dotted line due to refraction, the light beam from the position 20b shifted from the center 20a is directed to the center of the imaging screen of the camera 17. Therefore, when the pattern 20 is imaged by the camera 17, the pattern 20 is shifted to the right side and imaged.

そのシフト量ΔＬは、位置２０ｂから直線Ｏ１へ引いた垂線の足と位置２０ｂ間の距離に相当し、クラウンガラス３０の厚さｔと屈折率ｎ、屈折角θ１を用いて以下の式（２）によって計算することができる。 The shift amount ΔL corresponds to the distance between the foot of the perpendicular drawn from the position 20 b to the straight line O 1 and the position 20 b, and the following equation is used by using the thickness t, the refractive index n, and the refraction angle θ 1 of the crown glass 30. It can be calculated by (2).

ΔＬ＝ｔ×ｃｏｓ（θ０）×（ｔａｎ（θ０）−ｔａｎ（θ１）） （２）
但し、θ１＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（θ０）／ｎ）
ここで、図６に図示した状態でパターン２０を撮像し、撮像されたパターンを画像処理し、パターンの中心を求める。この求められたパターン中心と撮像画面中心間の距離、つまりパターン中心の画面中心からのずれ量がΔＬに相当するので、ΔＬは、撮像されたパターンの中心を計測することにより求めることができる。ガラス厚さｔと屈折率ｎは既知であるので、上記求めたΔＬから式（２）を用いて光軸の傾きθ０を算出することができる。 ΔL = t × cos (θ 0 ) × (tan (θ 0 ) −tan (θ 1 )) (2)
However, θ 1 = sin −1 (sin (θ 0 ) / n)
Here, the pattern 20 is imaged in the state shown in FIG. 6, the imaged pattern is subjected to image processing, and the center of the pattern is obtained. Since the distance between the obtained pattern center and the center of the imaging screen, that is, the amount of deviation of the pattern center from the screen center corresponds to ΔL, ΔL can be obtained by measuring the center of the imaged pattern. Since the glass thickness t and the refractive index n are known, the inclination θ 0 of the optical axis can be calculated from ΔL obtained above using Equation (2).

なお、上述した例では、クラウンガラス３０がないとき（つまり図４に示すように空気だけの場合）でのパターン２０の中心の撮像画面中心からのずれ量は０としているが、ずれ量がある場合には、空気だけでのずれ量と、クラウンガラス３０を置いたときのずれ量の差分データを求めるようにする。   In the example described above, the amount of deviation from the center of the imaging screen at the center of the pattern 20 when there is no crown glass 30 (that is, in the case of only air as shown in FIG. 4) is zero, but there is a deviation amount. In this case, difference data between the amount of deviation only with air and the amount of deviation when the crown glass 30 is placed is obtained.

図６のＬは、カメラの撮像画面中心を通る光軸Ｏ１とクラウンガラス３０の上面とが交わる点と、クラウンガラス３０が無い場合の光軸Ｏ１と基板上面とが交わる点のＸ座標の差である。 L in FIG. 6, the optical axis O 1 and the point where the intersection the top surface of the crown glass 30, when the crown glass 30 is not the optical axis O 1 and the X-coordinate of the point where the top surface of the substrate intersect through the imaging screen center of the camera Is the difference.

式（２）を実際に適用するに当たっては、この式が非常に複雑な式のため、ΔＬの値に対するＬ：ΔＬの比のデータテーブルを持つか、ΔＬの値に対するθ０のデータテーブルを持つことによって、精度良くθ０を求めることができる。 In actually applying the formula (2), since this formula is a very complicated formula, it has a data table of the ratio of L: ΔL to the value of ΔL or a data table of θ 0 for the value of ΔL. Thus, θ 0 can be obtained with high accuracy.

また、レンズの光軸は部品実装機上では機械的に固定されるためθ０は高々±３．００°程度しか傾かないことがわかっている。そこで、ガラス厚さｔを２．００［ｍｍ］、ガラスの屈折率ｎを１．５１７に固定して、Ｌ：ΔＬの比をシミュレーションすると平均値で２．９３４１、最大値で２．９３４２、最小値で２．９３３９となった。平均値との最大誤差は０．０１％未満であり、Ｌ：ΔＬの比を定数２．９３４１としても、Ｌを極めて小さい誤差で近似することができる。 Further, since the optical axis of the lens is mechanically fixed on the component mounting machine, it is known that θ 0 can be tilted only about ± 3.00 °. Therefore, when the glass thickness t is fixed at 2.00 [mm], the refractive index n of the glass is fixed at 1.517, and the L: ΔL ratio is simulated, the average value is 2.9341, the maximum value is 2.9342, The minimum value was 2.9339. The maximum error from the average value is less than 0.01%, and even if the ratio of L: ΔL is a constant 2.9341, L can be approximated with a very small error.

Ｌ：ΔＬの比によってＬを求めた場合には、θ０は以下の式（３）で算出することができる。 When L is obtained by the ratio of L: ΔL, θ 0 can be calculated by the following equation (3).

θ０＝ｔａｎ−１（Ｌ／ｔ） （３）
また、図６から理解できるように、光は直進するのでＬ：ΔＬの比はガラスの厚みとは関係なく一定であり、ガラスの屈折率により一意に決定することができ、クラウンガラス以外のガラスやアクリル等でも同様の近似が可能である。 θ 0 = tan −1 (L / t) (3)
Further, as can be understood from FIG. 6, since the light travels straight, the ratio of L: ΔL is constant regardless of the thickness of the glass, and can be uniquely determined by the refractive index of the glass. The same approximation is possible with acryl or acrylic.

また、Ｌ：ΔＬの比を定数βとすると、式（３）を、以下の式（３'）で表すことができる。   When the ratio of L: ΔL is a constant β, the equation (3) can be expressed by the following equation (3 ′).

θ０＝ｔａｎ−１（β×ΔＬ／ｔ） （３'）
また、搭載する部品の厚みが予めわかっている場合には、光軸ずれによる基板上面と部品上面のシフト量ΔＬｐは部品の厚さをｔｐとすると、ΔＬｐ＝ｔｐ×ｔａｎ（θ０）により求めることができる。これに、式（３'）を代入すると、
ΔＬｐ＝ｔｐ×ｔａｎ（ｔａｎ−１（β×ΔＬ／ｔ））となり、さらに、
ΔＬｐ＝ｔｐ×β×ΔＬ／ｔとなる。 θ 0 = tan −1 (β × ΔL / t) (3 ′)
When the thickness of the component to be mounted is known in advance, the shift amount ΔLp between the substrate upper surface and the component upper surface due to the optical axis shift is obtained by ΔLp = tp × tan (θ 0 ) where the thickness of the component is tp. be able to. Substituting equation (3 ′) into this,
ΔLp = tp × tan (tan −1 (β × ΔL / t)), and
ΔLp = tp × β × ΔL / t.

ここで、ｔ及びｔｐは既知であり定数と考えられることから、
ΔＬｐ＝Ｃ０×β×ΔＬ
但し、Ｃ０＝ｔｐ／ｔ
で表される。 Here, since t and tp are known and considered constants,
ΔLp = C 0 × β × ΔL
However, C 0 = tp / t
It is represented by

また、ガラスの屈折率が一定であればβも定数として近似できるため、ΔＬｐは以下式（４）で表すことができる。   Further, since β can be approximated as a constant if the refractive index of the glass is constant, ΔLp can be expressed by the following equation (4).

ΔＬｐ＝Ｃ×ΔＬ （４）
但し、Ｃ＝ｔｐ／ｔ×β
式（４）により、任意の厚さｔｐの部品上面でのシフト量がΔＬとＣとの積により簡単に求められることがわかる。従って、部品搭載位置検査で、光軸ずれのあるカメラを用いて部品位置を検出した場合でも、上記のように光軸ずれによるシフト量が計算できるので、検出した部品位置を簡単に補正することができる。 ΔLp = C × ΔL (4)
However, C = tp / t × β
From the equation (4), it can be seen that the shift amount on the upper surface of the component having an arbitrary thickness tp can be easily obtained by the product of ΔL and C. Therefore, even when a component position is detected using a camera with an optical axis shift in the component mounting position inspection, the shift amount due to the optical axis shift can be calculated as described above, so that the detected component position can be easily corrected. Can do.

なお、上述の実施例では、空気中とガラスとの屈折率の違いからカメラの光軸傾きを求める例を示したが、屈折率の異なる複数種類のガラス等の物質を用い、まず所定の屈折率を有する物質をパターン上の置いて上記ずれ量を求め、続いてその屈折率と異なる屈折率の物質と交換してずれ量を求め、両ずれ量の差分データを求めて光軸ずれを計算するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the optical axis tilt of the camera is obtained from the difference in the refractive index between air and glass has been described. Place a substance with a refractive index on the pattern to determine the amount of deviation, and then replace it with a material having a refractive index different from that of the refractive index to obtain the amount of deviation, and obtain the difference data of both deviations to calculate the optical axis deviation. You may make it do.

このように、基板の部品搭載面と同じ高さに設けられたパターンを屈折率の異なる物質を介してそれぞれ撮像し、屈折率を変化させる前と変化させた後でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量を求めることにより、カメラの光軸ずれを検出することができる。   In this way, the pattern provided at the same height as the component mounting surface of the board is imaged through substances having different refractive indexes, and the center of the pattern screen before and after changing the refractive index By obtaining the amount of deviation from the camera, it is possible to detect the deviation of the optical axis of the camera.

また、このずれ量ΔＬと、部品厚さｔｐと物質の厚さｔとの比に基づいて式（４）により基板に搭載された部品の光軸ずれによるシフト量ΔＬｐを求めることができる。従って、部品の搭載位置検査で、カメラ１７で部品を撮像し、その画像処理により基板上の搭載された部品の位置を検出する場合、検出された部品位置を、ΔＬｐだけ補正することにより、カメラの光軸ずれによる位置ずれを補償することができるので、カメラに光軸ずれがあっても、信頼性のある搭載位置検査を行うことができる。   Further, based on the ratio of the deviation amount ΔL and the component thickness tp to the material thickness t, the shift amount ΔLp due to the deviation of the optical axis of the component mounted on the substrate can be obtained by Expression (4). Accordingly, when the component is imaged by the camera 17 in the component mounting position inspection and the position of the component mounted on the substrate is detected by the image processing, the detected component position is corrected by ΔLp. Therefore, even when the camera has an optical axis shift, a reliable mounting position inspection can be performed.

以上説明した実施例では、カメラとして吸着ヘッド１３に搭載された基板認識カメラの例を示したが、部品認識カメラ１６の光軸ずれも同様にして検出することができる。この場合には、部品認識面と同じ高さにパターン２０と同様なパターンを設け、このパターンを部品認識カメラ１６により屈折率の異なる物質を介してそれぞれ撮像し、第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と、第２の屈折率での該ずれ量の差分データに基づいて部品認識カメラの光軸ずれを検出することもできる。   In the embodiment described above, an example of the substrate recognition camera mounted on the suction head 13 as a camera has been shown, but the optical axis shift of the component recognition camera 16 can be detected in the same manner. In this case, a pattern similar to the pattern 20 is provided at the same height as the component recognition surface, and this pattern is imaged by the component recognition camera 16 via substances having different refractive indexes, and the pattern with the first refractive index is obtained. The optical axis shift of the component recognition camera can also be detected based on the difference between the shift amount from the center of the imaging screen and the shift amount at the second refractive index.

また、搭載される部品を部品認識カメラ１６で撮像してその部品位置を検出する場合、検出された部品位置を、上記求めたずれ量、物質の厚さ並びに部品の厚さに基づいて補正することができ、部品認識カメラに光軸ずれがあっても、正確な部品位置検出が可能となる。   In addition, when the component recognition camera 16 captures an image of a mounted component and detects the component position, the detected component position is corrected based on the obtained deviation amount, the thickness of the substance, and the thickness of the component. Therefore, even if the component recognition camera has an optical axis shift, accurate component position detection is possible.

電子部品をプリント基板に搭載する部品実装機の概略構成を示す部分破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows schematic structure of the component mounting machine which mounts an electronic component on a printed circuit board. 図１に示した部品実装機の制御構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the control structure of the component mounting machine shown in FIG. 図１に示した部品実装機において、基板に実装した部品をカメラで撮影する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the components mounted in the board | substrate are image | photographed with a camera in the component mounting machine shown in FIG. 図１に示した部品実装機において、パターンを形成した基板をカメラで撮影する様子を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which a substrate on which a pattern is formed is photographed with a camera in the component mounter illustrated in FIG. 1. 図４に示した基板上のパターンの上にクラウンガラスを置いて基板を撮影する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which puts crown glass on the pattern on the board | substrate shown in FIG. 4, and image | photographs a board | substrate. 図５のクラウンガラスの周辺を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the periphery of the crown glass of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 部品実装機
２ 電子部品
１０ 基板
１１ Ｘ軸移動機構
１２ Ｙ軸移動機構
１３ 吸着ヘッド
１３ａ 吸着ノズル
１４ 部品供給装置
１５ 搬送路
１６ 部品認識カメラ
１７ 基板認識カメラ
１８ オペレーションモニター
１９ 制御部
２０ パターン
３０ クラウンガラス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Component mounting machine 2 Electronic component 10 Board | substrate 11 X-axis moving mechanism 12 Y-axis moving mechanism 13 Adsorption head 13a Adsorption nozzle 14 Component supply apparatus 15 Conveyance path 16 Component recognition camera 17 Substrate recognition camera 18 Operation monitor 19 Control part 20 Pattern 30 Crown Glass

Claims (3)

部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像する撮像装置の光軸ずれを検出する撮像装置の光軸ずれ検出方法であって、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、
第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ求め、
前記求めた各ずれ量と物質の厚さに基づいて撮像装置の光軸ずれを検出することを特徴とする撮像装置の光軸ずれ検出方法。 An optical axis misalignment detection method for an imaging apparatus for detecting an optical axis misalignment of an imaging apparatus for imaging a component mounted on a substrate by a component mounter or a mounted component,
The pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes,
Obtaining the deviation amount of the pattern center at the first refractive index from the center of the imaging screen and the deviation amount at the second refractive index, respectively;
An optical axis deviation detection method for an imaging apparatus, comprising: detecting an optical axis deviation of the imaging apparatus based on each of the obtained deviation amounts and the thickness of the substance. 部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像装置により撮像してその部品位置を検出する部品位置検出方法であって、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、
第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ求め、
検出された部品位置を、前記求めた各ずれ量、物質の厚さ並びに部品の厚さに基づいて補正することを特徴とする部品位置検出方法。 A component position detection method for imaging a component mounted on a substrate by a component mounter or a component mounted by an imaging device and detecting the component position,
The pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes,
Obtaining the deviation amount of the pattern center at the first refractive index from the center of the imaging screen and the deviation amount at the second refractive index, respectively;
A component position detection method, wherein the detected component position is corrected based on the obtained deviation amounts, the thickness of the substance, and the thickness of the component. 部品実装機により基板に搭載された部品あるいは搭載される部品の位置を検出する部品位置検出装置であって、
基板に搭載された部品あるいは搭載される部品を撮像するための撮像装置と、
基板の部品搭載面あるいは部品認識面と同じ高さに設けられたパターンを前記撮像装置によりそれぞれ第１と第２の屈折率を有する物質を介して撮像し、第１の屈折率でのパターン中心の撮像画面中心からのずれ量と第２の屈折率での該ずれ量をそれぞれ算出する算出手段と、
検出された部品位置を、前記算出された各ずれ量、物質の厚さ並びに部品の厚さに基づいて補正する補正手段と、
を有することを特徴とする部品位置検出装置。 A component position detection device that detects the position of a component mounted on a board or a component mounted by a component mounter,
An imaging device for imaging a component mounted on a substrate or a component mounted;
A pattern provided at the same height as the component mounting surface or the component recognition surface of the substrate is imaged by the imaging device via the substances having the first and second refractive indexes, respectively, and the pattern center at the first refractive index is obtained. Calculating means for calculating the amount of deviation from the center of the imaging screen and the amount of deviation at the second refractive index,
Correction means for correcting the detected component position based on the calculated deviation amounts, the thickness of the substance, and the thickness of the component;
A component position detecting device comprising:
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