JP5198924B2 - 基板高度測定システムおよび電子部品実装機および基板高度測定方法 - Google Patents
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Description
[電子部品実装機の機械的構成]
まず、本実施形態の電子部品実装機の機械的構成について説明する。図1に、本実施形態の電子部品実装機の透過斜視図を示す。図1に示すように、本実施形態の電子部品実装機1は、多数のモジュール2(二つだけ図示するが、X方向(基板搬送方向)に多数並んでいる。)から構成されている。多数のモジュール2は、X方向に連なっている。モジュール2は、部品供給装置3と、基板搬送装置4と、部品装着装置5と、フレーム6と、を備えている。
次に、本実施形態の電子部品実装機の電気的構成について説明する。図4に、本実施形態の電子部品実装機のモジュールのブロック図を示す。図4に示すように、電子部品実装機1は、制御部70と画像処理装置71と部品装着ヘッド移動用モータ72と照射装置502と撮像装置503とを備えている。
次に、本実施形態の電子部品実装機の動きについて説明する。基板9は、X方向に並んだ多数のモジュール2の基板搬送装置4にリレーされ、左側(上流側)から右側(下流側)に搬送される。当該搬送過程で、基板9に電子部品が順次装着される。すなわち、各モジュール2には、基板9に装着する電子部品が、各々割り当てられている。
次に、本実施形態の基板高度測定方法の基板高度測定原理について簡単に説明する。図3(a)に示すように、照射装置502の照射する光は、基板9の上面により反射される。反射光のうち、基板9の上方に乱反射された反射光は、導光筒503aに軸方向から入射する。反射光は、導光筒503a内のミラー503cにより、後方に屈折する。屈折した反射光は、マークカメラ503bにより受光される。図3(b)に示すように、撮像エリアB1には、Y方向に長い楕円状の形象S1が形成される。
次に、本実施形態の基板高度測定方法に用いる測定エリアの設定方法について説明する。図5に、基板の上面図を示す。図5に示すように、基板9には、合計九箇所の測定エリアA1(説明の便宜上、実線で示す。)を配置する。測定エリアA1は、数ミリ角の正方形状を呈している。
次に、本実施形態の基板高度測定方法について説明する。本実施形態の基板高度測定方法は、オフセット量算出工程と、基準探索工程と、上方探索工程と、下方探索工程と、を有する。本実施形態の基板高度測定方法は、基板9を基板搬送装置4により保持した後に実行される。言い換えると、電子部品を基板9に装着する直前に実行される。ただし、オフセット量算出工程は、前記照射装置502の再取付時にのみ実行される。オフセット量算出工程については、後で詳しく説明する。
まず、基準探索工程について説明する。基準探索工程においては、モジュール2は、コンピュータ700により、基準探索モードに切り替えられる。図7(a)に本実施形態の基板高度測定方法の基準探索工程における測定エリア内に形象がある場合の画像の模式図を示す。図7(b)に同工程における測定エリア内に形象がある場合の基板のX方向から見た模式図を示す。
次に、上方探索工程について説明する。上述したように、基準探索工程において形象S1が見つからない場合は、上方探索工程に移行する。上方探索工程においては、モジュール2は、コンピュータ700により、上方探索モードに切り替えられる。図10(a)に本実施形態の基板高度測定方法の上方探索工程における測定エリア内に形象を移動させた場合の画像の模式図を示す。図10(b)に同工程における測定エリア内に形象を移動させた場合の基板のX方向から見た模式図を示す。
次に、下方探索工程について説明する。上述したように、上方探索工程において形象S1が見つからない場合は、下方探索工程に移行する。下方探索工程においては、モジュール2は、コンピュータ700により、下方探索モードに切り替えられる。図11(a)に本実施形態の基板高度測定方法の下方探索工程における測定エリア内に形象を移動させた場合の画像の模式図を示す。図11(b)に同工程における測定エリア内に形象を移動させた場合の基板のX方向から見た模式図を示す。
次に、本実施形態の基板高度測定方法のオフセット量算出工程について説明する。オフセット量算出工程は、照射装置502の再取付時にのみ実行される。オフセット量算出工程においては、予め高度の実測値が入力されている基準ブロックの高度を、本実施形態の基板高度測定方法を用いて測定し、実測値と測定値とのオフセット量を設定する。
本実施形態の電子部品実装機1および基板高度測定方法は、形象S1が測定エリアA1内に形成されていない場合に、つまり形象S1の高度が測定可能範囲(基準高度範囲C1)を超えている場合に、測定エリアA1に対して相対的に形象S1および撮像エリアB1を所定量ΔYR、ΔYFだけ移動させ、測定エリアA1内に形象S1を入れるものである。そして、画像から形象S1の高度を測定するものである。
以上、本発明の基板高度測定システムおよび電子部品実装機1および基板高度測定方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
30:カセット式フィーダ、40:フロントコンベア、41:リアコンベア、50:X方向移動部、51:Y方向移動部、52:Y方向ガイドレール、53:Y方向ガイドレール、70:制御部、71:画像処理装置、72:部品装着ヘッド移動用モータ、80:基準段、81:上段、82:下段、90:レジスト層、91:ガラスエポキシ層、92:パターン、93:ランド、94:シルク印刷部。
300:供給リール、301:部品取出部、400:ガイドレール、401:ガイドレール、500:X方向スライダ、501:部品装着ヘッド、501a:吸着ノズル、502:照射装置、503:撮像装置、503a:導光筒、503b:マークカメラ、503c:ミラー、700:コンピュータ、700a:CPU、700b:ROM、700c:RAM、701:入出力ポート、702:駆動回路。
A1:測定エリア、A2:撮像エリア、A80〜A82:測定エリア、B1:撮像エリア、C1:基準高度範囲、C2:上方高度範囲、C3:下方高度範囲、S1:形象、S1D:形象、S1U:形象、S80〜S82:形象。
Claims (11)
- 基板の上面の所定位置に設定される測定エリアに光を照射し、該測定エリアに形象を形成する照射装置と、
該光の照射方向に対して交差する方向から該測定エリアを含む撮像エリアを撮像する撮像装置と、
該撮像エリアの撮像データを画像処理し、画像の該測定エリアにおける該形象の位置に基づいて、該形象の高度を測定する画像処理装置と、
を備えてなる基板高度測定システムであって、
前記測定エリア内に前記形象が形成されていない場合、該測定エリア内に該形象が入るように、該測定エリアに対して相対的に該形象および前記撮像エリアを所定量だけ移動させることを特徴とする基板高度測定システム。 - 前記撮像エリア内における前記測定エリアの相対的な位置が所定位置にある場合、該測定エリアに対応する基準高度範囲内において前記形象を探す基準探索モードと、
該基準探索モードに対して、該撮像エリア内における該測定エリアの相対的な位置をオフセットし、オフセット後の該測定エリアに対応する上方高度範囲内において該形象を探す上方探索モードと、
該基準探索モードに対して、該撮像エリア内における該測定エリアの相対的な位置を該上方探索モードにおけるオフセット方向とは逆方向にオフセットし、オフセット後の該測定エリアに対応する下方高度範囲内において該形象を探す下方探索モードと、
に切り替え可能な請求項1に記載の基板高度測定システム。 - さらに、互いに高度が異なる複数の水平面を有する基準ブロックを備え、
前記画像処理装置は、複数の該水平面の前記形象の位置から測定した高度である測定値と、複数の該水平面の実際の高度である実測値と、を比較することにより、該実測値に対する該測定値のオフセット量を算出し、該オフセット量を用いて、前記基板の上面に形成される該形象の高度の測定値を、補正する請求項1または請求項2に記載の基板高度測定システム。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の基板高度測定システムと、
複数の前記測定エリアにおいて測定された複数の前記形象の高度から算出された前記基板の変形データに応じたストローク量で、該基板の所定位置に電子部品を装着する部品装着ヘッドと、
を有するモジュールを備えてなる電子部品実装機。 - 前記モジュールは、前記基板に段階的に複数の前記電子部品を装着するために、上流側から下流側に向かって直列に複数配置されており、
前記変形データは、複数の該モジュールの各々について個別に算出される請求項4に記載の電子部品実装機。 - 前記モジュールは、前記基板に段階的に複数の前記電子部品を装着するために、上流側から下流側に向かって直列に複数配置されており、
前記変形データは、複数の該モジュールのうち、任意の単一のモジュールについて算出され、該変形データが全てのモジュールに共用化されている請求項4に記載の電子部品実装機。 - 基板の上面の所定位置に設定される測定エリアに光を照射し、該測定エリアに形象を形成し、該光の照射方向に対して交差する方向から該測定エリアを含む撮像エリアを撮像し、該撮像エリアの撮像データを画像処理し、画像の該測定エリアにおける該形象の位置に基づいて、該形象の高度を測定する基板高度測定方法であって、
前記測定エリア内に前記形象が形成されていない場合、該測定エリア内に該形象が入るように、該測定エリアに対して相対的に該形象および前記撮像エリアを所定量だけ移動させることを特徴とする基板高度測定方法。 - 前記撮像エリア内における前記測定エリアの相対的な位置が所定位置にある場合、該測定エリアに対応する基準高度範囲内において前記形象を探す基準探索工程と、
該基準探索工程で該形象が見つからない場合、該基準探索工程に対して、該撮像エリア内における該測定エリアの相対的な位置をオフセットし、オフセット後の該測定エリアに対応する、上方高度範囲内および下方高度範囲内のうち一方において、該形象を探す第一高度範囲探索工程と、
該第一高度範囲探索工程で該形象が見つからない場合、該基準探索工程に対して、該撮像エリア内における該測定エリアの相対的な位置を該第一高度範囲探索工程におけるオフセット方向とは逆方向にオフセットし、オフセット後の該測定エリアに対応する、該上方高度範囲内および該下方高度範囲内のうち他方において、該形象を探す第二高度範囲探索工程と、
を有する請求項7に記載の基板高度測定方法。 - n(nは自然数)枚の前記基板の高度を順次測定する場合、
1枚目の該基板に対しては、前記基準探索工程、前記第一高度範囲探索工程、前記第二高度範囲探索工程の順に、工程を実行し、
k(kは2〜nのいずれかの自然数)枚目の該基板に対しては、該基準探索工程、該第一高度範囲探索工程、該第二高度範囲探索工程のうち、k−1枚目の該基板の高度を測定した際に前記形象が見つかった工程を、最初に実行する請求項8に記載の基板高度測定方法。 - 前記第一高度範囲探索工程は、前記上方高度範囲内において前記形象を探す上方探索工程であり、
前記第二高度範囲探索工程は、前記下方高度範囲内において該形象を探す下方探索工程である請求項8または請求項9に記載の基板高度測定方法。 - 互いに高度が異なる複数の水平面を有する基準ブロックの、複数の該水平面の前記形象の位置から測定した高度である測定値と、複数の該水平面の実際の高度である実測値と、を比較することにより、該実測値に対する該測定値のオフセット量を算出し、該オフセット量を用いて、前記基板の上面に形成される該形象の高度の測定値を、補正するオフセット量算出工程を有する請求項7ないし請求項10のいずれかに記載の基板高度測定方法。
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