JP7181292B2 - 平坦度取得システムおよび実装機 - Google Patents
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Description
基板搬送支持装置12は、基板Sを搬送して保持するものである。図1において、xは基板搬送支持装置12による基板Sの搬送方向であり、yは基板Sの幅方向であり、zは基板Sの厚み方向である。yは実装機4の前後方向、zは上下方向であり、これら、x方向、y方向、z方向は互いに直交する。
部品供給装置14によって供給される部品には、図13Aに示すように、部品本体26と、部品本体26に形成された電極部としての複数のはんだボール28とを含む部品30であるBGA(Ball Grid Array)、図13Bに示すように、部品本体32と、その部品本体32の側面から延び出し、J字状に曲げられた電極部としての複数のリード線34を含むリード部品36であるSOJ(Small Out Line J Lead)等が含まれる。
カメラ92は、CCD(Charge Coupled Device),CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を有する撮像装置である。カメラ92は、軸線Lzがz方向に延びた姿勢で設けられ、プロジェクタ90,91は、軸線Lzの回りに90°隔たった位置に設けられる。プロジェクタ90,91は、それぞれ、一方向に正弦波的に強度が変化する平面状に広がるパターンを、z方向に対しても、x方向、y方向に対しても傾いた向きに照射する。また、カメラ92によって画像を撮像可能な領域である撮像領域Rcは、プロジェクタ90,91によってパターンが照射される領域である照射領域Rpに含まれる。
実装機4おいて、部品保持具80が撮像ユニット18の上方に移動させられ、部品保持具80に保持された部品の対象部の三次元形状が撮像ユニット18によって取得される。部品の対象部とは、部品の部品保持具80に対向する面とは反対側の部分、換言すると、部品の基板Sに装着される側の部分をいう。
それに対して、本実施例においては、図8,9に示すように、部品保持具80がx方向移動装置50とy方向移動装置52とにより水平方向に移動させられる。それによって、部品30の対象部Taの撮像領域Rc内に位置する部分が移動させられ、撮像領域Rc内に位置する部分が変更される。撮像領域Rc内に位置する部分は変更される毎に、それぞれ、カメラ92によって撮像されて、三次元形状が取得される。例えば、図10に示すように、予め、部品30の対象部Taに複数の部分B1~B9が設定され、撮像の順番等が決定される。部品保持具80は、部分B1~B9が、それぞれ、順番に撮像領域Rc内に位置するように、x方向移動装置50とy方向移動装置52とにより移動させられる。なお、部分B1~B9は、互いに重複部分Bsを有する。また、図10は、部品30を対象部Taから見た状態を示す図であり、黒矢印は、撮像領域Rc内に位置する部分B1~B9の移動方向を示す。
k1=(h2-h1)/w
この場合において、図10に示すように、2点Q1,Q2は、矢印F1が示す方向、すなわち、部品保持具80とカメラ92との相対移動の方向に隔たった2点とされ、2点Q1,Q2の間の距離wは、矢印F1と平行な方向の距離とされ、傾きkは、部分B1の、矢印F1と平行な方向の傾きとされる。
h2*=h2+k1×x1
そして、部分B2の端部E2の高さh2*がカメラ92の被写界深度C内にある場合、換言すると、図12の高さhc1と高さhc2との間にある場合(hc1<h2*<hc2)には、部分B2全体は被写界深度C内に位置する可能性が高いと判定される。この場合には、部品保持具80が昇降させられることなく水平方向に移動させられ、部分B2が撮像領域Rc内に位置させられる。それに対して、部分B2の端部E2の高さh2*が被写体深度Cから外れる場合(h2*>hc2、h2*<hc1)には、部分B2の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いと判定される。この場合には、図12に示すように、部分B2全体が被写界深度C内に位置するように部品保持具80が水平方向に移動させられつつ昇降させられる。その後、部分B2の三次元形状が取得される。
それに対して、S8の判定がNOである場合には、S10において、部品保持具80が水平方向に移動させられるとともに、昇降させられる。昇降量は、部分B2の端部E2の高さh2*が被写界深度C内となるように決定される。その後、S3以降が同様に実行されるのであり、S3~11が繰り返し実行される。そのうちに、三次元形状が取得された部分の数がNs以上になった場合にはS5の判定がYESとなり、S12において、部品の平坦度が取得される。
S21において、撮像領域Rc内に位置する部分が変更される際に、部品保持具80が昇降させられた場合の昇降量ΔHがそれぞれ読み込まれ、S22において、部分B1~B9の各々の重複部分Bs1~Bs9の各々の少なくとも1点ずつの高さが読み込まれる。S23において、部分B1~B9の各々の三次元形状がヘッド40の昇降量ΔHと、重複部分Bs1~Bs9の各々の少なくとも1点の高さとに基づいて合体させられる。そして、S24において、合体させられた三次元形状に基づいて、仮想平面Paの平坦度が取得されるのである。
また、距離取得部、高さ取得部が、三次元形状取得部94の対象部の部分の三次元形状を取得する部分等により構成される。平坦度取得部が制御装置100の平坦度取得プログラムのS12を記憶する部分、実行する部分等により構成され、第1方向相対位置変更部、相対高さ制御部がS11を記憶する部分、実行する部分等により構成され、第2方向相対位置変更部がS9,10を記憶する部分、実行する部分等により構成され、これら第1方向相対位置変更部、第2方向相対位置変更部を含んで相対位置変更部が構成される。なお、x方向移動装置50およびy方向移動装置52等により水平方向移動装置が構成され、z方向移動装置53等により上下方向移動装置が構成される。さらに、距離取得部制御部、高さ取得制御部がS3を記憶する部分、実行する部分等により構成され、傾き取得部がS6を記憶する部分、実行する部分等により構成され、判定部がS8を記憶する部分、実行する部分等により構成される。なお、撮像ユニット18、制御装置100の図6のフローチャートで表される平坦度取得プログラムを記憶する部分、実行する部分等により平坦度取得システムが構成される。
Claims (8)
- 予め定められた撮像領域の画像を取得する撮像装置を備えた撮像ユニットと、
物体保持具に保持された物体の前記物体保持具に対向する側とは反対側の対象部の、前記撮像領域内に位置する部分の複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離を、それぞれ、前記撮像装置による撮像画像に基づいて取得する距離取得部と、
前記物体の前記対象部に前記部分が予め複数設定され、前記複数の前記部分の各々における前記距離取得部によって取得された複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて前記対象部の平坦度を取得する平坦度取得部と、
前記撮像領域内に位置する部分が前記物体の前記対象部の第1部分である場合と前記第1部分とは異なる第2部分である場合とで、前記物体保持具と前記撮像装置との、前記撮像装置の軸線と平行な方向である第1方向における相対位置を変更させる第1方向相対位置変更部を備えた相対位置変更部と
を含む平坦度取得システムであって、
前記距離取得部は、前記第1方向に直交する第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離と、前記第1方向に直交しかつ前記第2方向に直交する第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離とを、それぞれ、前記撮像装置による撮像画像に基づいて取得する手段を含み、
前記相対位置変更部が、前記対象部に設定された前記複数の部分の各々が、予め定められた順番で前記撮像領域内に位置するように、前記物体保持具と前記撮像装置との相対位置を、前記第2方向または第3方向に変更させる手段を含むとともに、
(a)前記相対位置変更部の前記手段によって、前記物体保持具と前記撮像装置との相対位置が前記第2方向に変更させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第2方向の傾きを取得する第1傾き取得部と、(b)その第1傾き取得部によって取得された前記第2方向の傾きに基づいて、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第2方向の相対位置の変更により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第1判定部とを含み、前記第1判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第2方向の相対位置を変更させるとともに前記第1方向における相対位置を変更させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第1方向における相対位置を変更させることなく前記第2方向の相対位置を変更させ、
(i)前記相対位置変更部の前記手段によって前記物体保持具と前記撮像装置との相対位置が、前記第3方向に変更させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第3方向の傾きを取得する第2傾き取得部と、(ii)その第2傾き取得部によって取得された前記第3方向の傾きに基づいて、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第3方向の相対位置の変更により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第2判定部とを含み、前記第2判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第3方向の相対位置を変更させるとともに前記第1方向における相対位置を変更させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第1方向における相対位置を変更させることなく前記第3方向の相対位置を変更させる平坦度取得システム。 - 前記第1方向相対位置変更部が、前記第1部分が前記撮像装置の被写界深度内に位置し、かつ、前記第2部分が前記撮像装置の被写界深度内に位置するように、前記物体保持具と前記撮像装置とを前記第1方向において接近・離間させることにより、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第1方向における相対位置を変更させるものである請求項1に記載の平坦度取得システム。
- 前記相対位置変更部が、前記物体保持具と前記撮像装置との前記第1方向と直交する第2方向における相対位置を変更させることにより、前記撮像領域内に位置する前記物体の部分を変更させる第2方向相対位置変更部を含み、
当該平坦度取得システムが、前記第2方向相対位置変更部によって前記撮像領域内に位置する前記部分が変更させられる毎に、前記変更させられた前記部分の複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離を、それぞれ、前記距離取得部に取得させる距離取得部制御部を含む請求項1または2に記載の平坦度取得システム。 - 前記複数の前記部分が、互いに重複部分を含む請求項1ないし3のいずれか1つに記載の平坦度取得システム。
- 前記平坦度取得部が、前記複数の部分の各々において前記距離取得部によって取得された前記複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離と、前記第1方向相対位置変更部によって変更させられた前記物体保持具と前記撮像装置との前記第1方向における相対位置の変更量とに基づいて、前記物体の前記対象部の平坦度を取得するものである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の平坦度取得システム。
- 前記物体が、本体と、その本体に設けられた複数の機能部とを含み、
前記対象部が、前記複数の機能部の少なくとも一部を含み、
前記平坦度取得部が、前記複数の機能部の少なくとも一部の予め定められた点の集合である仮想平面の平坦度を取得するものである請求項1ないし5のいずれか1つに記載の平坦度取得システム。 - 予め定められた撮像領域の画像を取得する撮像装置を備えた撮像ユニットと、
物体保持具に保持された物体の前記物体保持具に対向する側とは反対側の対象部の、前記撮像領域内に位置する部分の複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離を、それぞれ、前記撮像装置によって撮像された前記部分の撮像画像に基づいて取得する距離取得部と、
前記物体保持具を移動させることにより前記物体保持具と前記撮像装置との相対位置を変更する相対位置変更部と、
前記相対位置変更部によって、前記物体保持具が前記撮像装置の軸線と平行な方向である第1方向と直交する第2方向に移動させられることに起因して前記対象部の前記撮像領域内に位置する部分が変更させられる毎に、前記距離取得部に、前記変更させられた前記撮像領域内に位置する部分の複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離を取得させる距離取得制御部と、
前記物体の前記対象部に前記部分を予め複数設定し、それら複数の前記部分の各々において前記距離取得部によって取得された前記複数の点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の平坦度を取得する平坦度取得部と
を含み、
前記相対位置変更部が、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記複数の点のうちの少なくとも2点の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記物体保持具を前記第2方向に移動させるとともに前記第1方向に移動させることにより、前記物体保持具に保持された前記物体の前記撮像領域内に位置する部分を、前記撮像装置の被写界深度内に位置させるものであり、
前記距離取得部は、前記第1方向に直交する第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離と、前記第1方向に直交しかつ前記第2方向に直交する第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離とを、それぞれ、前記撮像装置による撮像画像に基づいて取得する手段を含み、
前記相対位置変更部が、前記対象部に設定された前記複数の部分の各々が予め定められた順番で前記撮像領域内に位置するように、前記前記物体保持具を、前記第2方向または第3方向に移動させる手段を含むとともに、
(a)前記相対位置変更部の前記手段によって前記物体保持具が、前記第2方向に移動させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第2方向の傾きを取得する第1傾き取得部と、(b)その第1傾き取得部によって取得された前記第2方向の傾きに基づいて、前記物体保持具の前記第2方向の移動により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第1判定部とを含み、前記第1判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記物体保持具を前記第2方向に移動させるとともに前記第1方向に移動させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記物体保持具を前記第1方向に移動させることなく前記第2方向へ移動させ、
(i)前記相対位置変更部の前記手段によって前記物体保持具が、前記第3方向に移動させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第3方向の傾きを取得する第2傾き取得部と、(ii)その第2傾き取得部によって取得された前記第3方向の傾きに基づいて、前記物体保持具の前記第3方向の移動により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第2判定部とを含み、前記第2判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記物体保持具を前記第3方向へ移動させるとともに前記第1方向に移動させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記物体保持具を前記第1方向に移動させることなく前記第3方向に移動させる平坦度取得システム。 - 電子部品を回路基板に装着する実装機であって、
前記電子部品を保持する部品保持具と、
その部品保持具を水平方向に移動させる水平方向移動装置と、前記部品保持具を上下方向に移動させる上下方向移動装置とを備えた保持具移動装置と、
少なくとも、上下方向に伸びた軸線を有し、予め定められた撮像領域の画像を取得する撮像装置を備え、前記部品保持具の下方に位置する撮像ユニットと、
前記部品保持具に保持された前記電子部品の前記回路基板に装着される側の底部の、前記撮像領域内に位置する部分の複数の点の各々の前記撮像装置からの高さをそれぞれ取得する高さ取得部と、
前記保持具移動装置を制御することにより、前記部品保持具と前記撮像装置との相対位置を制御する相対位置制御部と、
前記相対位置制御部による前記水平方向移動装置の制御により、前記部品保持具と前記撮像装置との水平方向における相対位置の変更により、前記撮像領域内に位置する前記底部の部分が変更させられる毎に、前記高さ取得部に、前記部分の複数の点の各々の前記高さを取得させる高さ取得制御部と、
前記電子部品の底部に前記部分を予め複数設定し、それら複数の部分の各々において前記高さ取得部によって取得された前記複数の点の各々の前記高さに基づいて、前記底部の平坦度を取得する平坦度取得部と
を含み、
前記相対位置制御部が、前記部分の前記複数の点のうちの少なくとも2点の各々の前記高さ取得部によって取得された前記高さに基づいて、前記保持具移動装置を制御することにより、前記部品保持具を水平方向に移動させるとともに上下方向に移動させて、前記部品保持具に保持された前記電子部品の前記底部の前記撮像領域内に位置する部分を、前記撮像装置の被写界深度内に位置させる相対高さ制御部を含み、
前記高さ取得部は、前記軸線と平行な方向である第1方向に直交する第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々の前記撮像装置からの高さと、前記第1方向に直交しかつ前記第2方向に直交する第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々の前記撮像装置からの高さとを、それぞれ取得する手段を含み、
前記相対位置制御部が、前記対象部に設定された前記複数の部分の各々が予め定められた順番で前記撮像領域内に位置するように、前記保持具移動装置を制御して、前記部品保持具と前記撮像装置との相対位置を、前記第2方向または第3方向に移動させる手段を含むとともに、
(a)前記相対位置制御部の手段により前記部品保持具が、前記第2方向に移動させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第2方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第2方向に対する傾きを取得する第1傾き取得部と、(b)その第1傾き取得部によって取得された前記第2方向の傾きに基づいて、前記部品保持具の前記第2方向の移動により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第1判定部とを含み、前記第1判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記部品保持具を前記第2方向に移動させるとともに前記第1方向に移動させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記部品保持具を前記第1方向に移動させることなく前記第2方向へ移動させ、
(i)前記相対位置制御部の手段により前記部品保持具が、前記第3方向に移動させられる場合に、前記距離取得部によって取得された前記部分の前記第3方向に沿って並んだ前記複数の点のうちの2つ以上の各々と前記撮像装置との間の各々の距離に基づいて、前記対象部の前記部分の前記第3方向の傾きを取得する第2傾き取得部と、(ii)その第2傾き取得部によって取得された前記第3方向の傾きに基づいて、前記部品保持具の前記第3方向の移動により次に前記撮像領域内に位置する前記対象部の部分の少なくとも一部が被写界深度から外れる可能性が高いか否かを判定する第2判定部とを含み、前記第2判定部によって前記次の前記撮像領域内に位置する前記対象部の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が高いと判定された場合には、前記部品保持具を前記第3方向へ移動させるとともに前記第1方向に移動させ、前記次の前記部分の少なくとも一部が前記被写界深度から外れる可能性が低いと判定された場合には、前記部品保持具を前記第1方向に移動させることなく前記第3方向に移動させる実装機。
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