JPH09210626A - チップ部品の位置検出方法 - Google Patents
チップ部品の位置検出方法Info
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- JPH09210626A JPH09210626A JP8305181A JP30518196A JPH09210626A JP H09210626 A JPH09210626 A JP H09210626A JP 8305181 A JP8305181 A JP 8305181A JP 30518196 A JP30518196 A JP 30518196A JP H09210626 A JPH09210626 A JP H09210626A
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Abstract
て実装機のノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を
検出するものにおいて、光学的検知手段の照射部を簡略
化して小型化及びコストダウンを図るようにしながら、
部品位置検出を有効に行なうことができるようにする。 【解決手段】 光学的検知手段の照射部27に点状の光
源27aを設け、この光源27aから、ノズル部材に吸
着されたチップ部品20に拡散光を照射するとともに、
チップ部品20を吸着したノズル部材を回転させつつ、
光学的検知手段の受光部28における部品の投影を測定
し、上記受光部28上での所定の基準位置から投影の一
端部までの距離が極小となるノズル回転角においてその
距離の極小値を検出する。そして、この極小値及びノズ
ル回転角の検出データと上記照射部27、受光部28及
びノズル部材の位置関係についての既知のデータとに基
づき、ノズル部材に吸着されたチップ部品20の位置ず
れ及び傾きを演算する。
Description
品吸着用のノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を
検出する方法に関するものである。
ヘッドユニットにより、テープフィーダー等の部品供給
部からIC等の小片状のチップ部品を吸着して、位置決
めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の
所定位置に装着するようにした実装機が一般に知られて
いる。この種の実装機では、例えば、上記ヘッドユニッ
トが平面上でX軸方向及びY軸方向に移動可能とされる
とともに、ノズル部材がZ軸方向に移動可能かつ回転可
能とされ、各方向の駆動機構が設けられている。
ル部材に吸着された部品の位置及び回転角等を調べる部
品位置検出を行ない、これにより部品吸着位置及び角度
の誤差分に相当する補正量を求めて、部品の装着時に位
置及び回転角を調整することもこの種の実装機において
一般に行なわれている。上記部品位置検出の方法として
は、例えば、図11,12に示すように、平行光線の照
射部51及び受光部52をノズル部材21が通過する空
間を挾んで対向配置した光学的検知手段50を上記ヘッ
ドユニットに装備し、ノズル部材21に吸着された部品
20に対して平行光線を照射して当該部品20の投影幅
を検出し、これに基づいて上記補正量を求めるようにな
っている。
来の部品位置検出の方法を具体的に説明すると、上記光
学的検知手段50は、一般に、照射部51内のレーザー
発生源53において発生させた光を集光レンズ54、ミ
ラー55を介して平行光形成レンズ56に導き、ここで
平行光線に変換し、ラインセンサ52aを備えた受光部
52に向けて照射するようになっている。そして、部品
位置検出の方法としては、上記ノズル部材21に吸着さ
れたチップ部品20を上記照射部51と受光部52との
間に位置させた状態で、ノズル部材21を回転させつ
つ、受光部52上での部品の投影(部品20によって平
行光線が遮られた範囲)を測定し、部品投影幅が極小と
なるときのノズル回転角、投影幅及び投影中心位置を検
出し、それに基づいて部品吸着位置と部品中心位置との
ずれに応じた位置補正量や回転角補正量を求めるように
なっている。
アルゴリズムは簡明であって、X,Yそれぞれの辺の投
影幅が極小となったときの影の両端位置の中心が対象部
品のX,Yの中心座標として求まり、これとノズルの位
置座標との差がX,Y方向のずれ量となる。また、X,
Yそれぞれの辺の投影幅が極小となったときのノズルの
回転角を検出し、この値から回転ずれがないときの角度
の差をとることにより回転ずれを求めることができる。
品位置検出方法では、チップ部品に平行光線を照射して
その投影幅を測定するようにしているため、上記照射部
51にはレーザー発生源53、集光レンズ54、ミラー
55及び平行光形成レンズ56等を装備する必要があ
り、とくに、投影測定のためチップ部品の幅よりも広い
範囲にわたって平行光線を照射すべく、平行光形成レン
ズ56等を比較的大きくする必要があり、光学的検知手
段が大型化するとともにコストが高くつく。
ズ54、ミラー55、平行光形成レンズ56等を省略
し、点状の光源からの拡散光をチップ部品に照射するよ
うに光学的検知手段を構成すれば、光学的検知手段の小
型化及びコストダウンが可能となる。
の拡散光を用いて位置ずれを検出しようとすると、上述
の平行光線による場合の計算アルゴリズムを使うことが
できず、このため、拡散光による位置ずれの検出は従来
において実現されていなかった。
手段の小型化及びコストダウンを図るべく、点状の光源
からの拡散光を用いるようにしながら、ノズル部材に吸
着されたチップ部品の位置ずれの検出を有効に行なうこ
とができるチップ部品の位置検出方法を提供することを
目的とする。
に、本発明は、実装機のヘッドユニットに具備されてい
るノズル部材に吸着されたチップ部品に対して光を照射
する照射部と、上記チップ部品を挾んで上記照射部と対
向する位置で光を受光する受光部とを有する光学的検知
手段を用い、上記チップ部品の投影の検出に基づいて、
上記ノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を検出す
る方法において、上記照射部に点状の光源を設けてこの
光源から上記チップ部品に拡散光を照射するとともに、
上記チップ部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上
記受光部における部品の投影を測定し、この部品投影測
定に基づく処理として、上記受光部上での所定の基準位
置から投影の一端部までの距離が極小となるノズル回転
角においてその距離の極小値を検出し、この極小値及び
ノズル回転角の検出データと上記照射部、受光部及びノ
ズル部材の位置関係についての既知のデータとに基づ
き、ノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び
傾きを演算するように構成したものである。
照射部が点状の光源から拡散光を照射するようになって
いることにより、平行光線を形成するためのレンズ等が
不要となり、上記照射部の構造が簡単になる。そして、
このように拡散光を使用するものでありながら、上記受
光部上での所定の基準位置から投影の一端部までの距離
が極小となる状態が検出され、その距離の極小値及びノ
ズル回転角の検出データ等に基づく演算により、ノズル
部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び傾きが精度
良く求められる。
処理としては、例えば、上記受光部上での基準位置から
投影の一方の端部までの距離が極小となる第1のノズル
回転角においてその距離の極小値を検出し、次に上記基
準位置から投影の他方の端部までの距離が極小となる第
2のノズル回転角においてその距離の極小値を検出し、
さらに、上記第1,第2のノズル回転角からノズル部材
を略90°回転させた状態で上記基準位置から投影の一
方の端部までの距離が極小となる第3のノズル回転角及
び上記基準位置から投影の他方の端部までの距離が極小
となる第4のノズル回転角においてそれぞれ上記距離の
極小値を検出し、これらの検出データを用いて演算を行
なうようにすれば、ノズル部材に吸着されたチップ部品
の位置ずれ及び傾きを容易に演算することができる。
いて説明する。
る実装機の一例を示している。同図に示すように、実装
機の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が
配置され、プリント基板3が上記コンベア2上を搬送さ
れ、所定の装着作業位置で停止されるようになってい
る。上記コンベア2の側方には、部品供給部4が配置さ
れている。この部品供給部4は部品供給用のフィーダー
を備え、例えば多数列のテープフィーダー4aを備えて
いる。
のヘッドユニット5が装備されている。このヘッドユニ
ット5は、部品供給部4とプリント基板3が位置する部
品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施形態では
X軸方向(コンベア2の方向)及びY軸方向(水平面上
でX軸と直交する方向)に移動することができるように
なっている。
固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動さ
れるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上
にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持
部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ
軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X
軸方向に延びるガイド部材13と、X軸サーボモータ1
5により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上
記ガイド部材13にヘッドユニット5が移動可能に支持
され、かつ、このヘッドユニット5に設けられたナット
部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合してい
る。そして、上記Y軸サーボモータ9の作動により上記
支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サー
ボモータ15の作動によりヘッドユニット5が支持部材
11に対してX軸方向に移動するようになっている。な
お、上記Y軸サーボモータ9及びX軸サーボモータ15
には、それぞれの駆動位置を検出するエンコーダ10,
16が具備されている。
吸着するためのノズル部材21が設けられている。この
ノズル部材21は、上記ヘッドユニット5のフレームに
対してZ軸方向(上下方向)の移動及びR軸(ノズル中
心軸)回りの回転が可能に取り付けられており、Z軸サ
ーボモータ22及びR軸サーボモータ24により作動さ
れるようになっている。上記Z軸サーボモータ22及び
R軸サーボモータ24には、それぞれの駆動位置を検出
するエンコーダ23,25が具備されている。また、ノ
ズル部材21にはバルブ等を介して負圧供給手段が接続
されており、部品吸着時には所定のタイミングで負圧供
給手段からの負圧がノズル部材21の先端に供給される
ようになっている。
的検知手段を構成する検知ユニット26が取付けられて
いる。この検知ユニット26は、図3及び図4にも示す
ように、ノズル部材21にチップ部品20が吸着されて
いる状態においてその部品20に光を照射し、部品20
の投影を検出するものであり、ノズル部材21が上下動
するときに通過する空間を挾んで相対向する位置に照射
部27及び受光部28を有している。
えばLEDからなる1個の点状の光源27aを備え、こ
の光源27aからスリット29を介して略水平方向の拡
散光を照射するようになっている。一方、上記受光部2
8は、CCD等の受光素子を線状に配列したラインセン
サ28aを有している。
示している。この図において、実装機に装備される制御
装置30は、CPU31及びモータ制御部32を有し、
モータ制御部32に上記Y軸,X軸,Z軸及びR軸の各
サーボモータ9,15,22,24が接続され、CPU
31からの指令に応じてモータ制御部32により各サー
ボモータ9,15,22,24の駆動が制御されるよう
になっている。また制御装置30は、A/D変換器3
3、データ取込み制御部34及びメモリ35を有し、上
記検知ユニット26の受光部28から送られてくる測定
データがA/D変換器33を介してデータ取込み制御部
34により取り込まれ、メモリ35に記憶されるととも
に、このデータがCPU31により読み出されるように
なっている。さらに制御装置30は、回転角検出部36
を有し、R軸サーボモータ24に具備されたエンコーダ
25からの信号に基づいて上記回転角検出部36により
ノズル部材21の回転角が検出され、この回転角検出値
がCPU31に送られるようになっている。
のノズル部材21による部品吸着、上記検知ユニット2
6を用いた部品位置検出、プリント基板3への部品装着
を順次行なうように、上記モータ制御部32を介して上
記各モータ9,15,22,24を制御するとともに、
とくに部品位置検出時には、チップ部品20を吸着した
ノズル部材21を回転させつつ上記受光部28における
部品の投影を測定する。そして、この部品投影の測定に
基づく処理として、上記受光部28上で上記光源27a
の位置に対応する基準位置から投影の一端部までの距離
が極小となるノズル回転角においてその距離の極小値を
検出し、この極小値及びノズル回転角の検出データと上
記照射部27、受光部28及びノズル部材21の位置関
係についての既知のデータとに基づき、ノズル部材21
に吸着された部品20の位置ずれ及び傾きを演算するよ
うになっている。
置検出方法を含む処理を、図7及び図8を参照しつつ、
図6のフローチャートに従って説明する。
トすると、先ず部品供給部側へのヘッドユニット5の
X,Y方向の移動とノズル部材21の回転(θ移動)が
行なわれ(ステップS1)、所定位置まで移動するとノ
ズル部材21が下降され(ステップS2)、チップ部品
20の吸着が行なわれる(ステップS3)。次いで、チ
ップ部品20が検知ユニット26の照射部27及び受光
部28に対応する部品検出用高さ位置までノズル部材2
1が上昇させられる(ステップS4)。部品検出用高さ
位置に達すると、次に述べるような部品位置検出処理に
移る。
1が所定微小角度ずつ回転されつつ、その所定微小角度
毎に、上記検知ユニット26の受光部28からの測定デ
ータ及びノズル回転角が読み込まれる(ステップS
5)。そして、上記受光部28上での所定の基準位置か
ら部品投影の一方の端部までの距離が極小となる状態
(図7に実線で示す状態)にあるときの上記距離L1と
ノズル回転角θ1とが検出され(ステップS6)、次に
受光部28上での基準位置から部品投影の他方の端部ま
での距離が極小となる状態(図7に二点鎖線で示す状
態)にあるときの上記距離L2とノズル回転角θ2とが
検出される(ステップS7)。さらに、ノズル部材が略
90°回転されてから(ステップS8)、ステップS
6,S7に準じた処理により、上記受光部28上での基
準位置から部品投影の一方の端部までの距離が極小とな
る状態(図8に実線で示す状態)にあるときの上記距離
L3とノズル回転角θ3とが、また受光部28上での基
準位置から部品投影の他方の端部までの距離が極小とな
る状態(図8に二点鎖線で示す状態)にあるときの上記
距離L4とノズル回転角θ4とが、それぞれ検出される
(ステップS9,S10)。これらステップS6〜S1
0の処理で得られる検出データに基づき、補正量ΔX,
ΔY及びΔθが求められる(ステップS11)。
的に説明する。なお、これらの図において、Cnはチッ
プ部品の回転中心であるノズル中心(ノズル部材21の
中心)、Ccはチップ部品の中心、Oは受光部28上で
光源27aに対応する位置をもって規定した原点(基準
位置)、Roは光源27aと原点Oとを結ぶ中心線、R
cは上記中心線Roと直交して上記ノズル中心Cnを通
る線である。また、これらの図に示す例では、上記ノズ
ル中心Cnが上記中心線Ro上に位置している。
は、部品投影幅が極小となる状態を調べればそのときの
部品の状態が特定されて補正量を求めることができる
が、点状の光源からの拡散光を使用する場合には、上記
のような手法で補正量を求めることができない。そこ
で、点状の光源27aからの拡散光を使用する場合の工
夫として、受光部28上での原点Oから部品投影の一方
の端部までの距離が極小となる状態を調べると、この状
態では、図7に実線で示すように、チップ部品20の片
側(同図中で上側)の辺が上記光源27aからの特定方
向の光線P1に沿うようになる。また、上記原点Oから
部品投影の他方の端部までの距離が極小となる状態を調
べると、この状態では、図7に二点鎖線で示すように、
チップ部品20の他の側(同図中で下側)の辺が上記光
源27aからの特定方向の光線P2に沿うようになる。
光部28上での原点Oから部品投影の一方の端部までの
距離をL1とすると、ノズル中心Cnから片側の辺まで
の距離aは、次のように求められる。
での原点Oから部品投影の他方の端部までの距離をL2
とすると、ノズル中心Cnから他の側の辺までの距離b
は、次のように求められる。
20の片側のエッジまでの距離 L2’:直線Rc上でのノズル中心Cnからチップ部品
20の他の側のエッジまでの距離 α1:中心線Roに対する上記光線P1の角度 α2:中心線Roに対する上記光線P2の角度 ここで、Zo,Zは予め調べられた既知の値である。従
って、受光部28上での上記距離L1,L2を検出する
ことによりa,bを求めることができる。また、上記角
度α1,α2は次のように求められる。
のようになる。なお、θ1は図7に実線で示す状態での
ノズル回転角である。
0°回転させた上で、原点Oから部品投影の一方の端部
までの距離が極小となる状態(図8に実線で示す状態)
でのその距離L3と、原点Oから部品投影の他方の端部
までの距離が極小となる状態(図8に二点鎖線で示す状
態)でのその距離L4とを調べると、上記と同様に、ノ
ズル中心Cnから両側の辺までの距離c,dと、X方向
補正量ΔXが次のように求められる。
〜数5に示すような演算が図6のフローチャート中のス
テップS5〜S11で行なわれる。
記補正量ΔX,ΔY及びΔθによる装着位置の補正が行
なわれる(ステップS12)。つまり、上記補正量Δ
X,ΔYだけ補正されたX,Y方向の目標装着位置にノ
ズル部材21が達するようにX軸サーボモータ15及び
Y軸サーボモータ9が制御されるとともに、ノズル部材
21の回転角が上記補正量Δθだけ補正された目標回転
角となるようにR軸サーボモータ24が制御される。そ
れから、ノズル部材21が下降されてプリント基板3上
に部品20が装着される(ステップS13)。
ト5のノズル部材21による部品吸着が行なわれた後
に、所定高さ位置でノズル部材21が回転されつつ、上
記検知ユニット26によりチップ部品20に光が照射さ
れて部品20の投影が検知され、それに基づいて部品位
置が検出され、ノズル中心位置Cnと部品中心位置Cc
との間の位置ずれやノズル回転方向の角度のずれに応じ
た補正量ΔX,ΔY,Δθが求められる。
27は、点状の光源27aから拡散光を照射する構造と
なっていて、平行光線を照射するようになっている従来
のこの種の検知ユニットと比べ、構造が簡単で、かつコ
ンパクトになる。
の拡散光を使用して投影の検知を行なうようにしなが
ら、上記のように受光部28上での原点Oから投影の一
端部までの距離が極小となる状態でのその極小の距離L
1〜L4及び回転角θ1〜θ4が検出され、それに基づ
いて上記数1〜数5に示すような演算により補正量Δ
X,ΔY,Δθが正しく求められる。これにより、部品
装着位置の補正が精度良く行なわれることとなる。
は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更
可能である。
び二点鎖線と図8中の実線及び二点鎖線の各状態におい
てそれぞれ、受光部28上での上記距離L1〜L4を検
出し、それに基づきノズル中心Cnからチップ部品20
の各辺までの距離a〜dを演算し、補正量を求めるよう
にしているが、予めチップ部品の寸法が知られている場
合に、図7中及び図8中の各実線の状態における受光部
28上での距離L1,L3を検出し、それに基づいて演
算される距離a,cとチップ部品20の長辺及び短辺の
長さとに基づいて補正量ΔX,ΔYを求めるようにして
もよい。
及び受光部28と吸着ノズル21との位置関係として
は、必ずしも図7,図8のように中心線Ro上にノズル
中心Cnが位置する必要はなく、レイアウトの都合上、
図9のようにノズル中心Cnが中心線Roから片側にず
れていてもよい。この場合、受光部28上での原点Oか
ら部品投影の端部までの距離が極小となる状態でのその
極小の距離L1,L2(L3,L4)に基づいてノズル
中心Cnからチップ部品20の各辺までの距離を演算す
る際、上記中心線Roとノズル中心Cnとの間の距離L
oを加味すればよい。
の構成としては、図10に示すように、中央部に位置す
る第1の光源27aに加え、その両側に位置する第2,
第3の光源27b,27cを備え、比較的小型のチップ
部品20を検出対象とする場合は図10(a)のように
第1の光源27aから光を照射するが、比較的大型のチ
ップ部品20を検出対象とする場合は図10(b)のよ
うに第2,第3の両光源27b,27cから光を照射す
るようにしてもよい。このようにすれば、比較的大型の
チップ部品20を検出対象とする場合でも、受光部28
上での部品20の投影の範囲は比較的小さくなるため、
受光部28に設けるラインセンサ28aを短くすること
ができる。
は、この両光源27b,27cから光を照射しても受光
部上にチップ部品の投影(いずれの光源27b,27c
からの光も遮られる部分)が生じる程度にチップ部品2
0が大きい場合に使用することとし、両光源27b,2
7cを使用する場合でも、前述の図6のフローチャート
に示す方法に準じ、受光部28上での原点から投影の端
部までの距離が極小となる状態でのその距離及び回転角
を検出すれば、それに基づいて部品の位置、角度のずれ
に応じた補正量を演算することができる。
プ部品に対し、光学的検知手段の照射部に設けた点状の
光源から拡散光を照射するようにしているため、従来の
ようにチップ部品に平行光線を照射するものと比べ、上
記光学的検知手段の照射部の構造の簡略化、コンパクト
化及びコストダウンを図ることができる。しかも、上記
照射部から拡散光を照射するとともに、上記チップ部品
を吸着したノズル部材を回転させつつ、受光部における
部品の投影を測定し、受光部上での所定の基準位置から
投影の一端部までの距離が極小となるノズル回転角にお
いてその距離の極小値を検出し、この極小値及びノズル
回転角の測定データと上記照射部、受光部及びノズル部
材の位置関係についての既知のデータとに基づき、ノズ
ル部材に吸着された部品の中心位置と吸着位置とのずれ
量及び傾きを演算するようにしているため、拡散光を使
用するものでありながら、ノズル部材に吸着された部品
の位置の検出を精度良く行なうことができるものであ
る。
の構成を示す概略平面図である。
作を示すフローチャートである。
を示す説明図である。
る。
との位置関係についての別の例を示す説明図である。
照射部に3個の光源を配設したものにおいて、(a)中
央に位置する第1の光源を使用する場合と、(b)両側
に位置する第2,第3の使用する場合とを示す説明図で
ある。
面図である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 実装機のヘッドユニットに具備されてい
るノズル部材に吸着されたチップ部品に対して光を照射
する照射部と、上記チップ部品を挾んで上記照射部と対
向する位置で光を受光する受光部とを有する光学的検知
手段を用い、上記チップ部品の投影の検出に基づいて、
上記ノズル部材に吸着されたチップ部品の位置を検出す
る方法において、上記照射部に点状の光源を設けてこの
光源から上記チップ部品に拡散光を照射するとともに、
上記チップ部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上
記受光部における部品の投影を測定し、この部品投影測
定に基づく処理として、上記受光部上での所定の基準位
置から投影の一端部までの距離が極小となるノズル回転
角においてその距離の極小値を検出し、この極小値及び
ノズル回転角の検出データと上記照射部、受光部及びノ
ズル部材の位置関係についての既知のデータとに基づ
き、ノズル部材に吸着されたチップ部品の位置ずれ及び
傾きを演算することを特徴とするチップ部品の位置検出
方法。 - 【請求項2】 部品投影測定に基づく処理として、上記
受光部上での基準位置から投影の一方の端部までの距離
が極小となる第1のノズル回転角においてその距離の極
小値を検出し、次に上記基準位置から投影の他方の端部
までの距離が極小となる第2のノズル回転角においてそ
の距離の極小値を検出し、さらに、上記第1,第2のノ
ズル回転角からノズル部材を略90°回転させた状態で
上記基準位置から投影の一方の端部までの距離が極小と
なる第3のノズル回転角及び上記基準位置から投影の他
方の端部までの距離が極小となる第4のノズル回転角に
おいてそれぞれ上記距離の極小値を検出し、これらの検
出データを用いてノズル部材に吸着されたチップ部品の
位置ずれ及び傾きを演算することを特徴とする請求項1
記載のチップ部品の位置検出方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30518196A JP3417773B2 (ja) | 1995-11-28 | 1996-11-15 | チップ部品の位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-309469 | 1995-11-28 | ||
JP30946995 | 1995-11-28 | ||
JP30518196A JP3417773B2 (ja) | 1995-11-28 | 1996-11-15 | チップ部品の位置検出方法 |
Publications (2)
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JP30518196A Expired - Lifetime JP3417773B2 (ja) | 1995-11-28 | 1996-11-15 | チップ部品の位置検出方法 |
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