JP2576123B2 - 部品実装機 - Google Patents

部品実装機

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、点対称な部品のリードをカメラで認識して
精度の良い実装位置の補正を行ってプリント基板等へ部
品の実装を行う部品実装機に関する。
[発明の概要] 本発明は、実装位置の補正を行って部品の実装を行う
部品実装機において、 点対称なリードを有する実装部品を着脱するヘッド部
と、そのヘッド部の駆動手段と、そのリードの点対称な
画像を認識する画像処理部と、その駆動手段の実装位置
の補正量を算出する制御部とを備え、実装前にヘッド部
を部品の点対称方向に回転してリード間のズレ量を求
め、そのズレ量に基づいて実装位置の補正を行って、カ
メラと駆動手段の座標合わせなど不要とすることによ
り、 取り扱いを簡略にするとともに、高精度な実装位置の
補正を可能にし、正確な位置に部品実装ができるように
したものである。
[従来の技術] 従来より、部品供給部から実装部品をヘッド部に吸着
し、この部品をプリント基板上に位置決めして実装を行
う部品実装機が知られている。
上記の実装を行う際、機械的な位置決めでは誤差があ
り、リードピッチの狭い部品では実装不良となる虞れが
あるので、従来はカメラによってその部品の実装方向や
ヘッド部への吸着位置の誤差を正規の場合の位置と画像
比較し、正規の位置からのズレ量を算出して実装位置の
補正を行っていた。このため、初期において、カメラの
座標系とヘッド部の座標系の原点や座標軸合わせ(ホフ
セットおよびスケール合わせ)が必要であった。
また、ヘッド部には部品を着脱するための吸着ノズル
があり、部品の供給が一方向であるのに対し、実装はあ
らゆる方向(最大4方向)が想定されるので、吸着ノズ
ルはノズルのセンターを回転センターとして回動可能に
構成される。ところが、通常、ノズルのセンターと回転
センターとは僅かながら誤差があり、回転によってノズ
ルのセンターが振られると部品のリードピッチが狭いほ
ど大きな実装位置の誤差となる。そこで従来は、ノズル
を90°つづ4方向に回転し、このノズルのセンターを画
像認識して回転センターを求め、そこをノズルの仮想セ
ンターとして前述の実装部品の画像比較を行い、実装位
置の補正量を求め、かつ補正された位置決めを行ってい
た。
さらに、従来は、画像比較時の基準位置を部品の実装
方向(2本のリードを1セットとして最大4セット)毎
にティーチングによって予め記憶させる必要があった。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記従来の技術における部品実装機で
は、以下のことが問題点となっていた。
(1)カメラの座標系とヘッド部の座標系の位置合わせ
時の補正誤差、およびヘッド部のノズルの仮想センター
を求めるときの誤差が、ノズルに吸着した部品の実装位
置の補正量を画像比較によって求める際に加わることに
なり、誤差が累積して実装位置の補正が不正確になる虞
れがある。一方では近年、実装部品の高密度化が要求さ
れ、部品のリードピッチが益々微細になっており、高精
度に位置決めされた実装を行う必要があるが、その要求
を満足できない虞れがあった。
(2)予め、カメラのおよびヘッド部の間の座標系合わ
せやノズルの仮想センターの決定、さらにはノズルに吸
着した部品の正規位置のティーチングなどの種々の操作
をしなければならず取り扱い操作がめんどうである。
(3)部品やノズルの画像認識を行う際に、認識対象の
背景を明るく照明するためにカメラ光源を必要とする
が、ノズルのセンターを画像認識する場合、ノズルがじ
ゃまになり、カメラ光源をカメラ視野内に位置させるこ
とができず、構造が複雑になる。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたも
ので、取り扱い操作を簡略化するとともに、部品実装の
際に高精度な実装位置の補正を可能にした部品実装機を
提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の部品実装機の構
成は、 点対称な位置にリードを有する部品に着脱するヘッド
部と、 このヘッド部を前記部品の実装前に前記点対称方向に
回転するとともに、前記ヘッド部を位置決めし該部品の
実装を行う駆動手段と、 カメラを備え前記回転の前後において前記部品のリー
ドを画像認識する画像処理部と、 前記画像認識された前記回転の前後におけるリード間
のズレ量に基づいて前記駆動手段のヘッド部の位置決め
の際の部品実装位置の補正量を算出する制御部と、を備
えたことを特徴とする。
[作用] 本発明は、ヘッド部が、点対称なリードを有する供給
部品を吸着してプリント基板等への実装前にカメラの位
置へ移動し、点対称方向に回転させ、その回転の前後に
おいて、点対称な位置のリードを画像認識してそのリー
ド間のズレ量を求める。このズレ量にはヘッド部の回転
中心の誤差と部品の吸着誤差とが含まれているので、こ
のズレ量を基に実装位置の補正を行う。従って、回転セ
ンターの誤差を補正する従来の吸着ノズルの画像取込は
不要になり、また、カメラの座標合わせも不要にするこ
とが可能になる。さらに、画像比較による実装前の吸着
部品の位置補正を行わないので、比較画像の基準位置に
ティーチングが不要となる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この実施例では、4方向リードを有するフラット
パッケージタイプのIC(集積回路)をプリント基板に実
装する場合を例に説明する。
当然のことながら、このICはリードが点対称となってい
る。本実施例の実装機は、プリント基板Pを搬送し被実
装位置に位置決めする基板搬送部1と、図略の部品供給
部の所定のパーツカセットから部品(本実施例ではIC)
3を繰り出すフィード部2と、このIC3を着脱するノズ
ル4aを備えたヘッド部4と、このヘッド部4のノズル4a
をθ方向に回動するとともにヘッド部4を3軸方向(X,
Y,H)に位置決めするロボット5と、このロボット5に
対し数値制御(NC)を行う制御部6と、制御部6の指示
に基づいて前記各部を駆動する出力制御部7と、カメラ
8を備え部品のリードを撮像してその撮像信号を2値化
し画像認識を行う画像処理部9などから構成される。制
御部6には初期設定や各種操作用にCRT操作盤が備えら
れている。ヘッド部4には、吸着したIC3の吸着位置を
機械的に粗く位置決めするチャック4bを備えるのが好適
である。
カメラ8の上方にはカメラ光源10が固装され、カメラ
8とカメラ光源10の間にノズル4aに吸着したICのリード
を位置決めして画像認識を行う。上記カメラ8への位置
決めは、制御部6により予め記憶された順序で指示され
て行われ、まず、フィード部2においてIC3を吸着した
状態でロボット5により、IC3のリード3aのカメラ8の
撮像位置への位置決めが行われて、画像認識が為され
る。続いて、ノズル4aのみを180°回転し、対称位置に
あるIC3のリード3bをカメラ8へ位置決めし、画像認識
を行う。このとき、チャック4bは、画像認識やカメラ光
源10のじゃまになるので、カメラ8への位置決め時には
開状態とする。上記2つの画像からICの1つのリード位
置の補正ができ、また、1つの画像の2点からノズルの
回転方向(θ方向)の補正ができるが、θ方向の補正
は、IC3の他のリード3Cをカメラ8に位置決めし画像認
識を行って求めるのが、カメラの視野が狭い場合に精度
を高める上で好適である。認識された画像は、モニター
テレビ11に表示され、観察することができるとともに、
実装位置の補正演算のために制御部6へ送出される。カ
メラ光源10は、乳白半透明板を背面から光源で照明して
構成される。
第2図は、以上の構成の実施例の動作を示すフローチ
ャートである。まず、部品吸着動作を説明する。最初に
待機状態のヘッド部4を「ロボット動作(パーツカセッ
ト上)」により、ICのパーツカセット上に移動させると
ともに、そのパーツカセットへ「フィード部移動」を行
う。続いて、ノズル4aにIC3を吸着するために「バキュ
ームON」とし、H方向(ヘッド部の上下動方向)に「ヘ
ッド部DOWN」を行って、パーツカセッドのIC3をヘッド
部4のノズル4aへ吸着する。このときチャック4bを閉じ
てIC3を粗く位置決めできるようにする。パーツカセッ
トのIC3はテープ上に並べられていて、フィード部2は
「タイマー動作」でタイミング合わせをして「セパレー
タON」によりIC3を分離する。続いて、「ヘッド部UP」
を行い、「セパレータOFF」とした後、フィード部2は
「部品送りテープカット」を行って次の部品(IC3)を
送り出して待機する。
次に画像認識動作を説明する。前述したノズル4aにIC
3を吸着した状態のヘッド部4は、「ロボット動作(カ
メラ手前)」により、カメラ8の手前に接近移動され
る。ここで、「チャックON」としてチャック4bを開き、
「ロボット動作(カメラ視野)」によりICのリード部3a
をカメラ8とカメラ光源10の間の撮像位置に位置決めし
て、「画像取込」を行う。ここで、画像処理部9は取り
込んだ画像が「正常か?」を判断し、異常(NG)であれ
ば「警告灯(パトライト)点灯」を行って終了し、作業
者による復旧と再スタートを待つ。上記判定が正常(O
K)であれば画像取込回数をカウントして「3回目か
?」を判定し、上記1回目の画像取込に続いて2回目、
3回目の画像取込を行う。2回目の画像取込は、「ロボ
ット動作(カメラ視野)」により、ノズル4aを180°回
転させて、1回目のリード3aの画像と対称位置にあるリ
ード3bの「画像取込」を行う。3回目の画像取込は、
「ロボット動作(カメラ視野)」でX方向またはY方向
(実装面の平行方向)にIC3を移動することにより、リ
ード3bと同ラインの他のリード3cの「画像取込」を行
う。3回目が終了すると(YES)、制御部6にて後記す
るような「実装(マウント)位置修正計算」を行い、
「ロボット動作(カメラ手前)」により、IC3をカメラ
手前へ引き出し、「ヘッド部UP」を行って画像認識動作
を終了する。
次にマウント(実装)動作を説明する。前記したマウ
ント位置修正によって、ノズル4aの回転センターの誤差
とIC3の吸着位置の誤差が同時に修正されて「ロボット
動作(マウント上)」により、ヘッド部4のIC3が正確
なプリント基板Pの実装位置の上方「H方向)に位置決
めされる。続いて、「ヘッド部DOWN」が行われて、IC3
が実装位置に載ると、「バキュームOFF」が為されてノ
ズル4aからIC3の吸着が解放され、「ヘッド部UP」が行
われてマウント動作が終了する。
前記の実装位置修正計算は以下のように為される。ま
ず、IC3のリードの1点の修正値(補正量)を求める。
第3図はその説明図である。リード3aの画像中の1点を
Aとし、その座標(X1,Y1)を認識する。続いて、ノズ
ルを180°回転したリード3bの画像中のAと対称な点
A′の座標(X2,Y2)を認識する。IC3の位置決めがノ
ズルの回転センターをIC3のリードの対称中心に置くこ
とで行うものとすれば、AとA′のズレ量が零になるよ
うに補正することで、仮想センターをIC3の対称中心に
合致させることができ、ヘッド部4の回転センターの誤
差とチャック4bによるIC3の粗い位置決めの誤差を含め
たリードの1点Aの誤差修正ができる。即ち、その修正
値(X0,Y0)は、 となる。
次に、IC3の回転方向(θ)の修正値(補正量)θ
を求める。第4図はその説明図である。回転センターの
誤差とIC3の吸着誤差は、前述のリード3bの画像取込か
らのヘッド部4の移動によるリード3cの画像取込によ
り、本来その移動方向と同一方向にあるべき他のリード
の点Bの点A′からのズレ量で求められる傾きを零にす
るように補正すれば良い。即ち、点Bの座標を(X3
Y3)を認識して、 の修正値で補正する。
以上のようにこれらの補正量は認識した画像のそれぞ
れ2点のズレ量から求めることができるので、カメラ8
の倍率とロボットの座標系のキャリブレーションがなさ
れていれば、従来、ノズルの画像認識で行っていたカメ
ラ8の絶対位置のキャリブレーションを行う必要はな
く、カメラの座標系とロボット座標系の座標合わせが不
要となる。
上記の実装位置修正においては、θ方向の補正のため
にヘッド部の移動によってリード3cを画像取込している
が、これはカメラが微細な部品を撮像するために倍率を
上げる結果、視野が狭くなることによるものであり、カ
メラの視野が広ければ、1回目または2回目の画像取込
においてAまたはA′点のいずれかとB点の両方を認識
して補正を行うことができる。また、基板搬送部1がロ
ボットの座標系に対し、プリント基板Pを正確にアライ
メントすることが可能であれば、上記の部品側だけの補
正をすれば良いが、上記の正確なアライメントができな
い場合には、例えばヘッド部4にカメラを搭載し、この
カメラでプリン基板Pのアライメントマークを読み取
り、修正値XP,YP,θを求め、これを部品側の修正値
に加え以下の式で最終的な修正値(X,Y,θ)を求めれば
良い。
θ=θ+θ なお、上記実施例のロボットは本発明の駆動手段の例
であり、駆動手段は部品実装可能なものであればテーブ
ル機構など他の専用機構であっても良い。このように、
本発明はその主旨に沿って種々に応用され、実施態様を
取り得るものである。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の部品実装機に
よれば、以下のような効果を奏する。
(1)ヘッド部において回転するノズル位置とカメラ座
標との関係を予め入力することなく、部品の画像取込だ
けでヘッド部の回転センター誤差とヘッド部の部品の吸
着誤差を含めて一度に補正ができるので、誤差が累積せ
ず正確な部品実装ができる。
(2)上記ノズルとカメラ座標の関係の入力がないこと
に加え、部品の比較画像のティーチングがないので、取
り扱い操作が容易になる。
(3)ノズルを画像取込する必要がないので、ノズルが
カメラの視野内に入る必要がなく、カメラの視野上にカ
メラ光源(照明装置)を配置でき、照明装置が簡単な構
成になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は実施例の動作を示すフローチャート、第3図は実
装位置の1点の補正の説明図、第4図は実装位置の回転
方向補正の説明図である。 3…IC(部品)、3a,3b,3c,…リード、4…ヘッド部、
5…ロボット(駆動手段)、6…制御部、8…カメラ、
9…画像処理部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】点対称な位置にリードを有する部品を着脱
    するヘッド部と、 このヘッド部を前記部品の実装前に前記点対称方向に回
    転するとともに、前記ヘッド部を位置決めし該部品の実
    装を行う駆動手段と、 カメラを備え前記回転の前後において前記部品のリード
    を画像認識する画像処理部と、 前記画像認識された前記回転の前後におけるリード間の
    ズレ量に基づいて前記駆動手段のヘッド部の位置決めの
    際の部品実装位置の補正量を算出する制御部と、 を備えたことを特徴とする部品実装機。
JP62135778A 1987-05-29 1987-05-29 部品実装機 Expired - Lifetime JP2576123B2 (ja)

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JPS63299400A JPS63299400A (ja) 1988-12-06
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