JP4546635B2

JP4546635B2 - 電子部品実装方法及び装置

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Publication number: JP4546635B2
Application number: JP2000323430A
Authority: JP
Inventors: 光正岡林; 純夫後藤; 好晃安部; 勝斉藤
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: JP2002134991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装方法及び装置、更に詳細には、吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品実装装置においては、部品供給部から供給される電子部品を吸着ヘッド部の吸着ノズルで吸着し、ヘッド部をプリント基板上に移動して電子部品を基板上の所定位置に実装している。その場合、電子部品が必ずしも正しい姿勢で吸着されるわけではないので、撮像装置（ＣＣＤカメラ）で電子部品を撮像し、その画像を処理して部品の位置決めデータを得ている。また、狭リードピッチ、狭リード幅のＱＦＰ、コネクタのような電子部品を実装する際には、プリント基板に装着する前に部品のリード端子に浮きがないかどうかを検査するのが一般的である。
【０００３】
例えば、ＱＦＰのようなリード端子を有する電子部品を基板に実装する場合、リード端子が浮きを有していると、リード端子を基板の電極部にボンディングできないことから、従来、図１６（Ａ）に示すように、ノズル１００に吸着された電子部品１０１のリード端子１０２ａ、１０２ｂに向って、リード浮きセンサ１０３のレーザ部１０４からレーザ光を照射し、リード端子からの反射光を受光部１０５で受光して、各々のリード端子１０２ａ、１０２ｂの基準面Ｓからの高さＺ１、Ｚ２．．．．．を求めることにより、リード端子１０２の浮きを検出することが知られている。
【０００４】
ところで、吸着された電子部品は図１６（Ａ）に示すように水平面Ｌに対して傾きθ１を有する。これは電子部品を吸着するノズル１００の下面の傾斜誤差、更には電子部品のモールド体の上面の傾斜誤差によるものである。
【０００５】
このような機械誤差があると、電子部品１０１は、水平面Ｌに対して角度θ１傾斜しているから、リード端子１０２ａを測定後に反対側のリード端子１０２ｂを測定するために、ノズル１００を１８０度回転させてリード端子１０２ｂをリード浮きセンサ１０３の上部に位置させたとき、図１６（Ｂ）に示すようにレーザ光Ｒのようにリード端子１０２ｂに投光されないで逃げてしまうことが有る。またリード端子１０２ｂに投光されたとしてもリード先端部に少ししか投光されないことがある。このような場合、高さ誤差が生じて、リード端子１０２の浮きを誤判断する問題がある。
【０００６】
さらには図１６（Ｃ）に示すように、垂直線Ｖに対してノズル１００の軸心にθ２の傾きがあるとリード端子１０２ａの測定時に位置していた水平線Ｌに対してΔＺの誤差が生じる。当然のことながら測定しようとするリード端子１０２ｂもΔＺ変化している。ここでリード端子１０２ｂを測定すればΔＺの誤差を含み、本来Ｚ２であるべき高さがＺ２−ΔＺ（θ２が図と逆向きの時はＺ２＋ΔＺとなる）となってしまい、リード端子１０２の浮きを誤判断する問題がある。
【０００７】
その他の問題点として、リード浮きセンサー１０３でリード浮きの検査をする際には、センサー部をリード端子が走査するように、部品を吸着している大きなヘッド部を一定速度で移動させなければならないことに加えて、物理的な実装部品の４辺個別走査が必要となり、このための処理時間は通常１〜３秒程度になる。この処理時間はこのような部品の実装時間を長くさせる要因となる。これは特に、ＱＦＰやコネクターを数多く実装する場合には大きなデメリットとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、正確でしかも高速に電子部品のリード端子の高さデータを求めることができ、確実な端子浮き検査が可能な電子部品実装方法及び装置を提供することをその課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、いずれも吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法及び装置に関するもので、撮像データに基づいて電子部品の吸着角度ずれを補正する工程ないし手段と、前記角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線を投光する工程ないし手段を有し、それにより、撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれが補正され、角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線が投光される。
【００１２】
また、本発明では、吸着ノズル軸の垂直軸に対する傾きがあると、正確な端子高さが求められないので、角度補正された電子部品並びにそれから更に９０°回転させた電子部品の同一の端子を少なくとも含めてそれぞれ光切断線を投光して９０°回転される前後の電子部品の端子高さをそれぞれ計算する工程ないし手段と、この９０°回転される前後の電子部品の端子高さから電子部品を吸着するノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した端子高さのデータを求める工程ないし手段が設けられ、これにより傾き補正された端子高さのデータが求められ、端子の浮きが検査される。
【００１３】
このような構成により、ノズル軸の傾斜により電子部品が垂直軸に対して傾斜していても、この傾斜が補正された高さデータに基づいて浮き検査が行なわれるので、リード浮きの誤判断を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１７】
［全体の構成］
図１には、電子部品実装装置１１の外観が図示されており、本装置で実装される電子部品１２は、部品供給部としてのトレー供給部１４からトレー１３に自動的に供給され、吸着ヘッド部１７の吸着ノズル１７ａにより吸着される。ヘッド部１７は、ＸＹロボットの一部を構成するＸ軸側のロボット１５（以下、Ｘ軸ロボットと略記する）によりｘ軸方向に移動され、また、ＸＹロボットの一部を構成するＹ軸側のロボット１６ａ、１６ｂ（以下、Ｙ軸ロボットと略記する）によりｙ軸方向に移動される。ヘッド部１７は、電子部品を吸着した後３次元センサ１８に移動し、そこで電子部品が撮像され、位置決めのための２次元データ並びに高さデータからなる３次元データが取得される。なお、１９は電子部品１２が実装されるプリント基板である。
【００１８】
［全体の工程］
このような構成で、トレー１３に載っている電子部品１２がＸ軸ロボット１５およびＹ軸ロボット１６ａ、１６ｂによって移動され、ヘッド部１７の吸着ノズル１７ａで吸着され３次元センサ１８の上に移動される。そして３次元センサ１８によって電子部品１２の２次元画像が取込まれ、画像をソフトウエア処理して位置決め検査を行う。次に３次元センサ１８によって電子部品１２の３Ｄ（高さ）画像が取り込まれる。３次元センサ１８によって得られた（高さ）画像をソフトウェア処理して、電子部品１２のリード浮きなどの３Ｄ形状検査を行い、位置決め情報に従って、電子部品１２がプリント基板１９の上の所定の位置に装着される。
【００１９】
図３には、上記工程が更に詳細に図示されており、図３（Ａ）に示す工程では、電子部品１２はトレー１３からヘッド部１７の吸着ノズル１７ａでピックアップ（吸着）される。図３（Ｂ）に示す工程では、電子部品１２が３次元センサ１８の上に位置するようにヘッド部１７が移動される。そして位置決め画像撮像用照明光源が点灯されて、照明光束が電子部品１２に投光され、電子部品１２の底面部１２’の撮像を行い、この２次元画像を画像処理装置Ｇ内の画像メモリＭに取り込み、これを画像処理することで、位置決め検査を行う。次に３次元センサ１８から発せられるレーザライン光１８ａによる走査で、吸着されている電子部品１２のリード端子部の３次元画像を、画像処理装置Ｇ内の画像メモリＭに取り込み、これを画像処理することで、電子部品１２の３次元形状検査を行う。図３（Ｃ）に示す工程では、画像処理装置Ｇの画像処理により求まった位置決め情報をもとに、プリント基板１９の上に電子部品１２を実装する。
【００２０】
図２（Ａ）〜（Ｃ）はＱＦＰ等のリード端子の３次元画像取り込みを行なう状態を概略示したものである。図２において、１２はＸＹロボットによって３次元センサ１８の上部に移動配置された電子部品、２５ａは後述するリニアアクチュエータによって走査されるレーザライン光、１２ａは電子部品１２のリード端子の一つである。
【００２１】
図２（Ａ）は電子部品１２が３次元センサの位置に配置された状態を示す。位置決め画像用照明光源を点灯して電子部品１２の底面の２次元画像を取込み、ソフト処理によりリード端子の有無、リード端子の配列の重心と吸着ノズル中心とのずれ、リード端子の配列の傾きを算出する。
【００２２】
次に、図２（Ｂ）に図示したように、上記算出した配列の傾きから吸着ノズル軸を回転させて角度と位置の補正をし、リード端子の配列がｘｙ軸に平行となるようにするとともにリード端子の配列の重心が３次元センサの視野のほぼ中心に位置するようにする。そして図２（Ｃ）に示したように、角度と位置が補正された電子部品１２にレーザライン光２５ａがパルス点灯して順次投光され光切断線が引かれる。レーザライン光は、それと平行にのびるリード端子配列に対しては一つおきに投光し、一回の撮像で複数のリード端子配列に複数のライン光を投光する。ソフト処理は投光したリード端子配列の部分のみを切出して処理するので前記二本のレーザライン光の中間部分は処理されず影響を及ぼさない。つぎに未投光のリード端子配列に対しても前記と同様にレーザライン光を走査して撮像し、２つの画像からリード端子の高さデータを得ることができる。
【００２３】
［３次元センサの構成］
図４は、３次元センサの詳細な構成を示すもので、電子部品の３次元画像データを取得する場合、レーザダイオード２１が点灯され、このレーザダイオードからの光はコリメートレンズ２２で集光されて平行光となり、フォーカスレンズ２３はこの平行光をスポット光となるように絞り込む。フォーカスレンズ２３からの光は、投光ミラー２４により垂直軸とほぼ４５度の角度をなすように曲げられ、この曲げられた光路のすぐ後に配置されたラインジェネレータレンズ２５は、入射光を、幅３０μｍ、長さ４０ｍｍのライン光２５ａにしてヘッド部１７の吸着ノズル１７ａに吸着された電子部品１２のリード端子１２ａに投光し、端子部に光切断線を形成する。フォーカスレンズ２３、投光ミラー２４、ラインジェネレータレンズ２５は投光ユニット２７を構成し、この投光ユニット２７はリニアモータ（アクチュエータ）２８により２重矢印線で示したように往復動され、それにより電子部品１２のリード端子１２ａはライン光により走査される。コリメータレンズ２２で形成された平行光線に向かってリニアモータ２８が前後直線運動を行っても、フォーカスレンズ２３の結像作用には影響を及ぼさないから、電子部品１２には常に一定の幅のライン光が結像される。
【００２４】
電子部品１２の下方には、視野が３６ｍｍ×３６ｍｍで、ノンインターレースのＣＣＤカメラ（撮像装置）２６が配置され、またリニアモータ２８は４５ｍｍのストロークで移動され、投光ユニット２７が図４において右端から左に、一定速度７００ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。ＣＣＤカメラ２６の視野内の所定の個所に投光出来る位置に来た時に、レーザダイオード２１が５０μｓｅｃ間点灯され、このように所定のピッチでフレーム内に複数のライン光が引かれその像が撮像される。この撮像から、後述するように、リード端子１２ａの浮き、電子部品の底面の平坦度などを測定するための３次元データが取得される。
【００２５】
また、電子部品１２は、２次元画像データを取得する場合、ＬＥＤ照明光源３１が点灯され、この光源により３０°〜４５°の角度で周囲から照明される。ＬＥＤ照明光源３１により照明された電子部品の画像は、同様にＣＣＤカメラ２６で撮像され、吸着中心と部品中心間のずれ、基準角度に対する吸着角度のずれなどの位置決めデータを得るための２次元データが取得される。
【００２６】
［制御系の構成］
図５は電子部品実装置の制御系の構成を表すブロック図であり、本装置はＬＡＮボード４０を通じて部品実装制御部４１と通信を行う。レーザコントロールボード４２はＬＥＤ照明光源３１の点灯消灯の制御を行い、またレーザドライバ４３を介してレーザダイオード２１のパルス点灯制御を行い、更にモータドライバ４４を介してリニアモータ２８の制御を行う。これらの制御はリニアモータ２８に取付けられた位置エンコーダ４５からの信号をエンコーダアンプ４６を介してレーザコントロールボード４２に取り込むことによって行われる。ＣＣＤカメラ２６で撮像された画像は画像キャプチャーボード４７で取込まれ、ＰＣＩバス４９を介してＰＣマザーボード４８の画像メモリＭに送られる。このＰＣＩバス４９は、その他ＬＡＮボード４０、レーザコントロールボード４２間を結合する。
【００２７】
図６はレーザコントロールボード４２の詳細ブロック図である。位置カウンタ５１は位置エンコーダアンプ４６よりのＡ相、Ｂ相、Ｚ相信号が入力されて、アップダウンカウントを行い、リニアモータ２８の位置情報が、比較器５３、ＣＣＤトリガデコーダ５４に出力される。ＣＣＤトリガデコーダ５４は位置カウンタ５１からのリニアモータ２８の位置情報により、ＣＣＤカメラ２６の画像取込み位置に来たら画像取込み信号を発生し、ワンショット５５はその信号を受けて一定のパルス巾の信号を出力する。同期タイミング発生器５６は、ワンショット５５のパルスを受けて、内部で発生する水平同期信号ＨＤに立ち上がり立ち下がりタイミングを合せた垂直同期信号ＶＤを発生する。このＨＤ、ＶＤ信号はＣＣＤカメラ２６に入力されて、レーザ走査に合せた画像取込みが行われる。これはリスタート・リセットモードというＶＤ信号に同期してＣＣＤのリセット、画像読み出しを行うモードである。
【００２８】
比較器５３には位置カウンタ５１からリニアモータ２８の位置情報とＣＰＵ５２よりのレーザダイオード２１のＯＮ位置信号が入力される。この二つの入力が一致したらワンショット５７をトリガし、レーザダイオードＯＮパルスが出力され、レーザドライバ４３の基板に伝えられ、レーザダイオード２１がパルス点灯する。同時に比較器５３の出力は、一致Ｆ／Ｆ５８をセットし、その出力がＣＰＵ５２に伝えられ、レーザダイオードＯＮ位置をすでに通過したことがＣＰＵ５２に伝えられる。一致Ｆ／Ｆ５８のリセットは、ＣＰＵ５２により比較器５３にレーザダイオードＯＮ位置出力と同時に行われる。
【００２９】
これにより一つの画面内に複数のレーザライン光を引く場合は、まず第１のレーザダイオードＯＮ位置を比較器５３に入力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットし、レーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオード２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変わったら、ＣＰＵ５２から第２のレーザダイオードＯＮ位置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。そして、第２のレーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオード２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変わったら、ＣＰＵ５２から第３のレーザダイオードＯＮ位置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。これらの処理を一画面内のレーザライン光の本数分だけ繰り返す。
【００３０】
Ｄ／Ａ変換器５９はＣＰＵ５２からのレーザパワーレベル信号（デジタル）をアナログ信号に変換し、レーザドライバ４３の基板に伝える。それにより電子部品の種類によりレーザパワーの調整が可能である。ＣＰＵ５２からリニアモータドライバ４４の基板へは起動／停止、正転／逆転、リセット、Ｄ／Ａ変換器６１を介してのスピード指令信号がそれぞれ出力され、レーザライン光走査を行う。
また、ＰＣＩバスインターフェース６０を介して、ＰＣマザーボード４８より、走査回数、レーザダイオードＯＮ位置、レーザダイオードパワーレベル等のコマンドが受信され、逆にＣＰＵ５２からはレーザライン走査終了、各種のエラーメッセージ等の信号がＰＣマザーボード４８に伝えられる。
【００３１】
以下、このように構成された電子部品実装装置の動作を図７の流れに沿って説明する。
【００３２】
［画像処理］
まず、ステップＳ１において、部品実装制御部４１から電子部品に関する情報、例えば電子部品の種類（ＢＧＡかＱＦＰなのか）、端子のピッチと配列等の情報をＬＡＮボード４０、ＰＣＩバス４９を介して受信する。電子部品１２は、図３（Ａ）に示すように、トレー１３からヘッド部１７の吸着ノズル１７ａによりピックアップ（吸着）され、図３（Ｂ）に示したように、３次元センサ１８の上に電子部品１２が位置するようにヘッド部１７がＸ軸ロボット１５及びＹ軸ロボット１６ａ、１６ｂにより移動される。そこで、ステップＳ２でＬＥＤ照明光源３１が点灯され、それにより電子部品１２の底面部１２’が照明され、その画像がＣＣＤカメラ２６により撮像され、画像キャプチャーボード４７を介してＰＣマザーボード４８の画像メモリＭに取り込まれ（ステップＳ３）、続いて、ＬＥＤ照明光源３１が消灯される（ステップＳ４）。
【００３３】
電子部品がＱＦＰの場合、画像メモリＭに取りこまれた２次元の画像が図２（Ａ）に図示されており、その画像が画像処理装置Ｇで画像処理され、電子部品１２のリード端子１２ａの有無、リード端子１２ａの配列の重心と吸着ノズル中心とのずれ、電子部品１２の吸着傾きを算出し、位置決めデータが算出される（ステップＳ５）。
【００３４】
なお、端子配列計算の処理には、種々の方法（アルゴリズム）があり、ここでは代表的なものを説明すると次の通りである。まず、ＱＦＰなどの四角形の電子部品１２の１つの辺のリードの傾きを粗く検出し、次いで、検出されたリードの中から任意に選択された２つのリードの位置を大まかに検出し、最後に、大まかに検出されたリード位置を基にリード位置を精度良く検出する。このようにして、ＱＦＰのような四角形の電子部品の１つの辺のリードの位置が検出されれば、このリード位置を基に、他の辺のリードについては、リード位置を精度良く検出すればよい。
【００３５】
続いて、ステップＳ６で端子の有無、リードピッチが適正か否かを判断し、適正でなければステップＳ７で端子配置エラーを出力し、一方、適正であれば、ステップＳ８で端子配列の重心位置、端子配列の傾き（角度）等電子部品検査結果を部品実装制御部４１へ送信する。部品実装制御部４１は、電子部品１２を吸着している吸着ノズル１７ａを回転させてリード端子配列がＸＹ方向に向くように角度補正を行い、ステップＳ９で電子部品１２の角度補正完了を受信する。このように角度補正された状態が図２（Ｂ）に図示されており、リード端子配列がＸＹ方向に向くようになっており、またリード端子配列の重心がＣＣＤカメラ２６の視野の中心に位置している。
【００３６】
［高さデータの取得］
次に、電子部品１２の３次元形状検査が行われる。端子配列計算処理により端子位置は既知であるからステップＳ１０で必要なリード端子位置にレーザ光を走査パルス点灯させてライン光走査画像を取込み、ステップＳ１１でリード端子の高さを求め、ステップＳ１２、Ｓ１３でリード端子の浮きを検査してその平坦度検査を行なう。
【００３７】
なお、電子部品のリード端子平坦度検出においてはリード端子高さのばらつきが分かれば良いので、例えばパッケージ底面からリード端子最下面迄の高さのような絶対高さのデータを必要としない。そこで、ＣＣＤカメラ２６のフォーカス位置と、レーザライン光２５ａのフォーカス位置は一致していることから、この位置に平面を置き、この平面からの高さをもとめる。そのために、リード配列の位置（リニアモータのエンコーダのｍ番目パルスの位置）にライン光を点灯するときに引かれる線を仮想基準線とし、仮想基準線を用いて高さ測定を行なう。
【００３８】
すなわち、図８に示したように、リード配列の位置（リニアモータのエンコーダのｍ番目パルスの位置）にライン光を点灯したとき前記平面（フォーカス面）に仮想基準線７４を引き、この仮想基準線から該ライン光によるリード端子１２ａの映像までの画素数をもってリード端子の高さを計算する。高さ計算上リード端子映像位置に対して仮想基準線が近すぎる場合は、仮想基準線をシフトさせてこのシフトされた仮想基準線７４’からリード端子の映像までの画素数をもって高さ計算を行なう。
【００３９】
本発明では、リード端子の高さ（浮き）をレーザライン光を照射して光切断線を引くとき、一つの目標個所に対して引いた光切断線の前後に光切断線をさらに引き、計３本の光切断線を引く。このときのレーザライン光の光切断線のピッチは８０μｍとする。
【００４０】
例えば、図９（Ａ）に示したように、電子部品１２のリード端子列ｂとｄにはリード端子の伸びる方向と直角にレーザライン光を照射して光切断線を引き、またリード端子列ａとｃにはリードの伸びる方向と平行であって、しかも各リード列の両端のリード端子だけにレーザライン光を照射し光切断線を引く。まず、１回目は電子部品の一つの画像にＬ１−１，Ｌ１−２，Ｌ１−３，Ｌ１−４の４本の光切断線が引かれた画像を撮像し、次に２回目以降も同様にしてＬ２−１，Ｌ２−２，Ｌ２−３，Ｌ２−４の引かれた画像、続いてＬ３−１，Ｌ３−２，Ｌ３−３，Ｌ３−４の引かれた画像というように３つの画像を撮像する。
【００４１】
次に図９（Ｂ）に図示したように、電子部品１２を右に９０°回転させ、リード端子列ａとｃにリード端子の伸びる方向と直角に光切断線を引き、１回目は一つの画像にＬ４−１，Ｌ４−２の２本の光切断線が引かれた画像を撮像し、２回目は同様にしてＬ５−１，Ｌ５−２の引かれた画像、３回目はＬ６−１，Ｌ６−２の引かれた画像というように３つの画像を撮像する。
【００４２】
以上のように合計６つの画像を撮像し、各光切断線ごとに１８個の画像を切り出す。続いて、以下に述べる方法を用いて、一つの目標個所及びその近傍に引いた３つの光切断線の中でどれが一番適切であるかを判定して適切な画像データで高さ計算を行う。例えば図９（Ａ）のリード端子列ｄではＬ１−１，Ｌ２−１，Ｌ３−１の中から最適な画像を抽出する。またリードの伸びる方向と平行な光切断線であるリード端子列ａとｃのような場合は端子列ごとに行う。すなわち端子列ａではＬ１−２，Ｌ２−２，Ｌ３−２の中から最適な画像を抽出し、端子列ｃではＬ１−２，Ｌ２−２，Ｌ３−２の中から最適な画像を抽出する。
【００４３】
［最適画像の抽出］
上述した最適な画像の抽出は次のような手順によって行う。まず、切り出した画像に対して空間一次微分を行い、その場合、Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄの近似式を用いる。そのために、表１に示したように、注目画素を中心にした３×３画素Ｗ（ｎ、ｎ）の窓内の周辺画素間の差分計算を数１を用いて行い、計算値Ｇを求め、これを注目画素の値に置換えて、元の画素データとは別のメモリ空間に配列する。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【数１】

図１０（Ａ）は画像データの一部である一つのリード端子１２ａ（図９（Ａ））近辺の画素データであり、ライン光の切断線は、図で上から下に伸びている。数値は輝度値を表しており、輝度値が大きいところがリード端子部である。図１０（Ｂ）は、その画像データを上記数１を用いて差分計算した結果であり、数値は差分計算値Ｇを表している。この差分計算値は空間一次微分に相当するので、リード端子のエッジ部分でＧ値が大きくなっている。
【００４６】
次にリード端子ごとに差分計算値Ｇの最大値を取り出す。リード端子の伸びる方向と平行な光切断線では、取り出したＧ値の最も大きな画像データを採用する。例えば端子列ａにおける一つのリード端子においては、Ｌ１−２によるＧの最大値とＬ２−２によるＧの最大値とＬ３−２によるＧの最大値とを比較して、最も大きなＧ値の光切断線の画像データを最適な画像として採用する。
【００４７】
これに対して、リードの伸びる方向と直角な光切断線では、一つの光切断線が複数のリード端子を走査するので、光切断線ごとに各リード端子の差分計算値Ｇの最大値を取り出し、各リード端子ごとに最も大きなＧ値を選び、このＧ値を有した光切断線にマーク付けを行う。そしてマーク数の多い光切断線を抽出する。次に抽出した光切断線のＧ値データ群と、抽出した光切断線前後の光切断線でリード先端に近い方の光切断線の値データ群を統計的に比較してデータ群に違いが有れば抽出した光切断線の画像を採用し、違いが無ければ、端子をパッドに接した時、リード先端が始めに接地するので、先端ほどデータの品質がよく、従って、リード先端に近い光切断線の画像を採用する。
【００４８】
例えば図１１において、左側はライン光が当たるリード端子ごとの差分計算値Ｇの最大値が示されている。図９（Ａ）では、各光切断線が切断する端子は７個しか示されていないが、端子が１３個あるものとして示されている。（光切断線Ｌ１−１，端子番号１）では取出した差分計算値Ｇの最大値は３９４であり、（光切断線Ｌ２−１，端子番号１）では取出した差分計算値Ｇの最大値は４６９であり、（光切断線Ｌ３−１，端子番号１）では取出した差分計算値Ｇの最大値は３５４である。前記３つの数値で最も大きなのは４６９であり、この数値を有していたのはＬ２−１であるから、図１１の右側（光切断線Ｌ２−１，端子番号１）にマーク１を付ける。以上のようにすべての端子番号について比較マーク付けを行う。図１１において最も多いマーク数１０を有するＬ２−１が選ばれる。
【００４９】
次に光切断線Ｌ２−１のＧ値データ群とリード先端に近い光切断線Ｌ１−１のＧ値データ群を統計的に比較する。ここでは２つの対になっているデータの差の検定を用いる。すなわち、対になっているデータの差を
【００５０】
【数２】

とし、
【００５１】
【数３】

を求め、
【００５２】
【数４】

から、ｔ０を求め、ｔ０が限界値ｔ（φ、Ｐ）より大きくなれば優位さがあることになる。
【００５３】
図１２は上記計算の実施例であり、ｔ０＝１．４２５は限界値ｔ（１２，０．０５）＝２．１７９以下であるからＬ１−１のデータ群とＬ２−１のデータ群に違いが有るとはいえない。従って、より先端の光切断線Ｌ１−１の画像を採用する。自由度φはデータ数に依存するから、前記限界値もデータ数によって変る。
従って、ｔ表の数値はあらかじめ記憶させおく。
【００５４】
［ノズル軸の傾き補正］
以上より最適な画像を抽出することができるので、この抽出された画像から既述の方法により各リード端子の高さ（リード浮き）計算を行う。その場合、従来技術で説明したように、垂直線に対してノズル軸の傾きがある場合には、図９（Ａ）の高さデータと電子部品を９０°回転した図９（Ｂ）の高さデータは同一に扱うことは出来ず、補正計算を行う必要が有る。
【００５５】
そのため、まず図９（Ａ）で端子列ａの両端の高さが得られているので、この２つのデータより高さ方向をＺとすればＺ＝ＡＸ＋Ｂの直線式が得られる。次に図９（Ｂ）で得られた高さデータからリード列ａの両端の２つのデータを用いてＺ＝ＣＸ＋Ｄを計算する。図９（Ｂ）で得られたリード列ａの各リード端子の高さデータＨｎ１からＺ＝ＣＸ＋Ｄを減算してＨｎ０を計算する。次にＨｎ０にＺ＝ＡＸ＋Ｂを加算してＨｎ２を計算する。Ｈｎ２は図９（Ａ）の状態に角度補正された高さデータであるから、図９（Ａ）の高さデータと一緒に取り扱うことが出来る。
【００５６】
［高さ計算］
このように、高さデータに対して垂直線に対するノズル軸の傾き補正を行なった後、前述のＲｏｓｅｎｆｅｌｄの近似式により差分計算したデータからエッジ検出をして高さ計算を行なう。図１３は図１０（Ｂ）と同一のデータであり、差分計算値Ｇを示している。上部１〜１７の連番は画素の列番号、左側１〜２３の連番は画素の行番号である。図で上下方向に走る光切断線と直角方向で互いに反対方向からピーク点を検出して、２つのピーク点のピクセル番号の平均値から高さを計算する。四角で囲ってある数値はピーク点であり、（行１，列７）の２２８は左側から走査して検出したピーク点Ｈ１であり、（行１，列１２）の４５８は右側から走査して検出したピーク点Ｈ２である。高さはＨ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２となる。Ｈの最下部の数値１０は高さＨの平均値である。（行，列）が１画素（ピクセル）に相当するから撮像倍率から計算されるピクセルレートをＨの平均値に乗算すればリード端子の高さを計算することが出来る。この処理において、リード端子には２つのエッジがあり、ピーク値が２つ現れることから、ピーク値が一つしかない行のデータと１２０以下のデータは採用しない。図１４は図１３の２２行と２３行のデータをグラフに示したものである。行２２はピーク値を２つ持っているが、行２３はピーク値が１つしかない。従って、行２３のデータは採用されないこととなる。
【００５７】
ここで再び図７の流れに戻って、以上のような処理で各リード端子について端子高さを計算し（ステップＳ１１）、続いて、このようにして得られた高さデータをもとにステップＳ１２で、最小二乗平面の計算を行う。これは多重線形回帰により平面近似式ａ＋ｂｘ＋ｃｙ＝ｚを求める。下記の式から平面式を求めることができる。
【００５８】
【数５】

上記より求めた最小二乗平面から各端子の距離を計算し、ステップＳ１３で端子浮きの検査（端子平坦度検査）を行い、各端子の高さが適正か否か判断する。適正でなければ、ステップＳ１４において端子高さエラーを出力する。一方、適正と判断された場合は、ステップＳ５で得られた位置決め情報に従って、図３（Ｃ）に図示したように、電子部品１２がプリント基板１９の上の所定の位置に搭載される。
【００５９】
［他の実施形態］
上述した実施形態では、差分計算は縦方向、横方向同時に行ったが、最適画像抽出の場合は一方向のみでよい。ただし光切断線と直行する方向で行う。光切断線が縦方向の場合は以下のいずれかのフィルタ処理を行えば良い。
【００６０】
【表２】

また、最適画像抽出はエッジデータに対するしきい値と、エッジ間の距離のしきい値で判定することも可能である。この場合、図１５（Ａ）に示したように、ライン光の投光位置が適正で光切断線が適正な場合は、リード端子のエッジデータはしきい値２００以上であり、エッジ間はしきい値３画素以上である。また図１５（Ｂ）に示したように、ライン光がリード端子の端部に投光される場合には、エッジデータはしきい値２００以上であるが、エッジ間はしきい値３画素以下で不適となり、最適画像としては抽出できない。また、図１５（Ｃ）に示したように、ライン光がリード端子にわずかにしか投光されない場合には、エッジデータはしきい値２００以下であり不適となる。
【００６１】
上記判定は一つのリード端子においては差分計算値の最大値を有する、光切断線と直行するデータ列を用いて行う。そして判定はエッジデータがしきい値以上であり、エッジ間距離が最大のものを採用する。この場合、より高解像度の画素であればエッジ間の距離は判定しやすくなる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明では、吸着角度が補正された電子部品並びにそれから更に９０°回転させた電子部品の同一の端子を少なくとも含めてそれぞれ光切断線を投光して９０°回転される前後の電子部品の端子高さをそれぞれ計算し、これらの端子高さデータから吸着ノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した端子高さのデータを求めているので、ノズル軸の傾斜により電子部品が垂直軸に対して傾斜していても、リード浮き検査時の誤判断を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品実装装置の外観を示す斜視図である。
【図２】電子部品の傾き補正を行なった後ライン光を投光する状態を示した説明図である。
【図３】電子部品の搭載の過程を示した説明図である。
【図４】ライン光を用いて電子部品を撮像する３次元センサの構成図である。
【図５】電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】レーザコントロールボードの詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の電子部品の実装過程を示すフローチャート図である。
【図８】仮想基準線を用いて高さ測定を行なう状態を示した説明図である。
【図９】目標位置に光切断線として複数のライン光を投光する状態を示した説明図である。
【図１０】光切断線による画像データを示した表図である。
【図１１】画像データの差分値の最大値を端子ごとに示した表図である。
【図１２】対になった画像データの差分値の検定を示した表図である。
【図１３】空間一次微分に対応する電子部品の端子エッジのデータを示した表図である。
【図１４】端子のエッジデータを示した線図である。
【図１５】リードの種々の部分にライン光を投光した場合のエッジデータを示した線図である。
【図１６】従来の電子部品の端子浮きを測定する状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１７吸着ヘッド部
１７ａ吸着ノズル
１８３次元センサ
１９プリント基板
２１レーザダイオード
２５ラインジェネレータレンズ
２６ＣＣＤカメラ
２８リニアモータ
３１ＬＥＤ照明光源

Claims

吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法において、
撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれを補正し、
前記角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線を投光して得られる画像データから端子高さを計算し、
前記角度ずれ補正後更に９０°回転させた電子部品の前記端子を少なくとも含めて光切断線を投光して得られる画像データから端子高さを計算し、
９０°回転される前後の電子部品の端子高さから電子部品を吸着するノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した端子高さのデータを求め、
この傾き補正された端子高さのデータに基づいて端子の浮きを検査し電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装装置において、
撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれを補正する手段と、
角度補正された電子部品並びにそれから更に９０°回転させた電子部品の同一の端子を少なくとも含めてそれぞれ光切断線を投光して９０°回転される前後の電子部品の端子高さをそれぞれ計算する手段と、
９０°回転される前後の電子部品の端子高さから電子部品を吸着するノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した端子高さのデータを求める手段とを有し、
この傾き補正された端子高さのデータに基づいて端子の浮きを検査し電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装装置。