JPS60103700A - 部品の位置決め装置 - Google Patents

部品の位置決め装置

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JPS60103700A
JPS60103700A JP58210870A JP21087083A JPS60103700A JP S60103700 A JPS60103700 A JP S60103700A JP 58210870 A JP58210870 A JP 58210870A JP 21087083 A JP21087083 A JP 21087083A JP S60103700 A JPS60103700 A JP S60103700A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子部品の位置決め装置に係り、特に電子部品
の基板(プリント基板)に対する位置ずれを検出してこ
れを補正する装置に関する。
〔発明の背景〕
プリント基板(印刷回路板)上に電子部品を塔載する際
の位置決め作業を行う装置について、以下従来の方式を
いくつか挙げる。
第1図に側面図−(yすものは、その一方式であり、水
平に置かれたプリント板1の導体の)くターン2上に間
隙を置いて部品4のリード3を粗位置決めし、作業員8
が直接ルーペアを通してパターン2およびリード3の像
を目視しながら、部品4またはプリント板1を移動させ
て位置ずれを補正するものである。
また第2図に斜視図で示すものは、別の方式であり、プ
リント板1のパターン2上に部品4のリード3を粗位置
決めし、この部品4を真上からカメラ5で撮像し、テレ
ビジョン6に写し出す。作業員が拡大して写し出された
部品像4′を目視しながら、部品4またはプリント板1
を移動させて位置ずれを補正するものである。
しかし部品4のリード3がより高密度化してくるに従っ
て、部品4の高精度な位置合わせが要求されるようにな
り、以上述べたような人間が目視でリード3とパターン
2との相対位置間−係をとらえ11位置合わせなする方
法は、生産効率および精度の点で問題になり、自動位置
決め装置が必要になってきた。
パターン認識を利用゛した自動位置決め装置も種々のタ
イプのものが開発されている。第3図に側面よりみた系
統図で示す装置もこの種の自動位置決め装置の一つであ
る。チャック9は部品4を捕捉するチャック、照明器1
0はリード3およびパターン2を照明するランプである
。レンズ11は照明器10から発せられプリント板1お
よびリード3で反射した光線を収束させるレンズ、カメ
ラ12はパターン2撮像用であり、パターン2に焦点が
合わせられたカメラ、カメラ13はリード3撮像用であ
り、リード3に焦点が合わせられたカメラ、ハーフミラ
−14は上記の反射光線の一部をカメラ12に入射させ
、一部をカメラ15に入射させるノ・−フミラーであり
、認識装置15はカメラ12およびカメラ13によりて
撮像した画像を認識し、位置ずれ値を算出する装置であ
る。次に本装置の動作を説明すると1、3 。
−まず部品4をたとえば第3図のAの位置まで遠ざけて
おいて、パターン2をカメラ12によって撮像し、認識
装置15によってこの画像を2値化して画像メモリに貯
える。次にチャック9によって捕捉した部品4をパター
ン2上に第3図のBの位置まで移動させ粗位置決めする
。この状態でリード3をカメラ13によって撮像し、認
識装[15によってこの画像も2値化して画像メモリに
貯える。次に認識装置15は、画像メモリ中のこれらの
2つの画像を比較対照して位置ずれ値を算出するもので
ある。ここで2台のカメラ12 、13を用いて2回の
撮像な行う理由は、パターン2とリード3との間に間隙
があるため、1台のカメラによるパターン2とリード3
との同時撮像では充分な分解能が得られないことに、・
よる。
7、・ ところで第3図に例示するように、パターン2
からの反射光を利用する方式は、根本的な問題を含んで
いる。それは、パターン2がはんだパターンの場合、そ
の表面状態が一定でなく、個々のパターンによってバラ
ツキがあることである。すなわち、パターンの形状、表
面のつや等が個々に異なるため、これからの反射光が安
定せず、画像情報の2値化がむずかしいという点である
。また照明の当て方によっては、プリント板10表面が
光り、パターン2と識別できないという問題もある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題点を解決するものであり、プ
リント基板上のパターンを検出する方式として螢光によ
る検出方式を採用し、高密度なパターンに対する電子部
品の位置ずれを高精度に検出し補正する手段を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明は、少なくとも基板をその基材から螢光を励起す
るよう照光し、パターン像を螢光によるパターン像とし
て撮像する部品の位置決め装置を特徴とする。
より具体例としては、プリント基板上を照射してその基
材から螢光を励起させる第1の照明器と、基板上の導体
パターンの上側に粗位置決めされた電子部品のリードを
照射する第2の照明器と、螢光によるパターン像とリー
ド照射光によるリード像とを別々にとり入れ、両画像の
中心軸を一軸に位置合わせすべく構成された検出ヘッド
と、前記パターン像およびリード像を撮像し、該画像を
ディジタル化してパターン像とリード像との相対位置の
比較対照により、パターンに対する電子部品の位置ずれ
およびその補正値をめ補正を行う手段とを有する部品の
位置決め装置が開示される。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第4図は、自動位置決め装置を側面からみた構成図であ
り、特に本発明の主要な部分である検出ヘッド25につ
いては、その容器の部分を断面で表わし、その内部の構
造を明らかにする。
立テーブル20は、プリント板1を載置するテーブルで
あり、プリント板1を水平面上X方向およびY方向に移
動させるテーブルである。パレット32は、その上に部
品4をのせ、搬送するためのパレットである。チャック
9は、部品4を捕捉するチャックであり、また部品4を
水平面内で角度θだけ回転させたり、部品4をパターン
2上処塔載したりする機構である。照明器21は、プリ
ント板1に光を照射し、その基材から螢光を励起させる
ための光源であり、たとえば超高圧水銀灯などである。
照明器21内部にはフィルターが入っており、波長57
011111附近(紫外域)の光を発生させ、それ以外
の光をカットしている。この場合波長570ttrn附
近の光は、基材に最も多量の螢光を発生させ得る波長で
あり、基材の材質によって異なる。本実施例は基材の材
質がガラスエポキシまたはポリイミドの場合である。こ
れらの基材に上記の波長の光を照射すると、波長440
mm附近に光強度のピークをもつ螢光が発生することが
知られている。なおパターン2は金属であるので螢光が
発生しない。
照明器28は、一般可視光を発生させる。発生す、7 
る光は一般の可視光であるので、光強度のピークは波長
600wa以上のところにある。検出ヘッド25は、そ
の外形が第5図に斜視図で示すような形状をしており、
その水平の腕の先端に近い上部に開口34が開けられて
おり、また開口34の真下に開口65が開けられている
。なお図示していないが、開口34および開口55には
外部から毒−できるシャッターがそれぞれ付いており、
これらの開口部を開閉できるものとする。検出ヘッド2
5内部の構造は第4図に示す通りである。
ミラー22は、その間が90°の角度をなす2つの反射
板から成っている。上側のミラーは、反射面を上にして
水平面に対して45°の角度をもたせた反射板であり、
可視光に対して大きい反射率をもつものであり、開口3
4を通じて上から照射された可視光(リード照射光によ
るリード像)を水平方向に反射させ、検出ヘッド25の
奥忙導くものである。下側のミラーは、反射面を下にし
て水平面に対して45°の角度をもたせた反射板であり
、基材から励起される螢光に対してよ、8 。
い反射率をもつものであり、開口55を通じて下から入
射された光(パターン像)を水平方向に反射させ、検出
ヘッド25の奥に導くものである。
開口55を通じて入射される光は、照明器21によって
発生されプリント板1表面で反射された光とプリント板
1の基材からの螢光とを含んでいる。フィルター33は
、プリント板1表面で反射された光をカットし、基材か
ら励起された螢光を通過させるフィルターである。ミラ
ー25は検出ヘッド25の下側隅に設けられ、反射面を
上にして水平面に対して45°の角度をもたせた反射板
であり、フィルター53を通過した後水平方向に入射さ
れた光を真上に反射させるものである。ミラー24は、
下側から来た螢光を通過させ、水平方向から来た可視光
を反射させるハーフミラ−である。ミラー24を出た光
線は、上方向に向うが、螢光と可視光の両者はそれぞれ
の中心軸カー軸に合うよう釦なっている。レンズ27は
この光線を収束させるためのレンズである。なおリード
5→ミラー22→ミラー24→レンズ27に至る光路長
とパターン2→ミラー22→ミラー23→ミラー24→
レンズ27に至る光路長とは等しくなるように検出ヘッ
ド25を配置しなければならない。カメラ31は、レン
ズ27を出た光を画像として撮像し、認識装置50に送
る装置である。認識装置50は、パターン2の画像およ
びリード3の画像をそれぞれ2値化して内蔵の画像メモ
リに貯え、この2つの画像を比較対照する− 装置であ
る。制御装置26は、この比較値を基にして部品4のパ
ターン2に対する位置ずれ値1、■、△Yおよび△θを
算出し、これを補正値として駆動部29に送る装置であ
る。駆動部29は、認識装置30から与えられた補正値
を基にしてチャック9および罫テーブル20を駆動して
部品4の位置合わせをする装置である。
次に本実施例の動作を説明する。パレット62上には部
品4が載置されているものとする。まず制御装置26は
、駆動部29に指令を送って買テーブル20を駆動させ
、プリント板1を所定の位置に移動させる。次にパレッ
ト32をチャック9の真下まで移動させると、チャック
9が働き、真空吸着により部品4を捕捉すると、これに
よって部品4の粗位置決めが終了する。ここでパレット
32をもとの位置まで後退させる。次に検出ヘッド25
を水平方向に移動させ、リード3と対応するパターン2
とを結ぶ直線が開口34および開口35中を通過する位
置に位置付けする。ここで照明器21および照明器28
が照射されているものとする。照明器21によって発生
した光線は、プリント板1およびパターン2によって反
射するとともに、プリント板10基材から螢光を励起さ
せ、この反射光および螢光は、開口35側のシャッター
が開いているとすると、開口35を通過してミラー22
の下側の反射板で反射して検出ヘッド25内部を水平に
直進し、フィルター53を通過すると反射光がカットさ
れ、螢光のみがそのまま直進し、ミラー23で反射して
上方向にその進路が曲げられ、ミラー24を通過して、
レンズ27によって収束されてカメラ31に入射される
。また照明器28によって発生した可視光は、11 。
その一部がリード3によって妨げられるが、それ以外は
そのまま通過する。この可視光は、開口34側のシャッ
ターが開いているとすると、開口34を通過してミラー
22の上側の反射板で反射して検出ヘッド25内部を水
平に直進し、ミラー24で反射して上方向にその進路が
曲げられるとともに、下側から来た螢光と一軸に合わさ
って直進し、レンズ27によって収束されてカメラ31
に入射される。最初に開口54側のシャッターを閉じ、
開口35側のシャッターを開けた状態から出発するとす
れば、開口35を通過して下側から入射さ°れた光線の
みが検出ヘッド25内部に導入され、パターン2の像が
カメラ31によりてとらえられる。認識装置30は、カ
メラ61によりて撮像されたパターン2の像を2値化し
て内蔵の画像メモリに貯える。第6図(a)にその画面
40を示すが、パターン像2′は黒、それ以外の部分は
白としてとらえられる。次に開口35側のシャッターを
閉じ、開口34側のシャッターを開くと、開口54を通
過して上側から入射された可視光の・12 ・ みが検出ヘッド25内部に導入され、リード3の像がシ
ルエットとしてカメラ31によりてとらえられる。認識
装置60は、カメラ31によって撮像されたリード3の
像を2値化して内蔵の画像メモリに貯える。第6図但)
にその画面41を示すが、リード像3′および部品4の
存在する部分は黒、それ以外の部分は白としてとらえら
れている。認識装置30は、画像メモリに貯えられたこ
の2つの画像を比較してその結果を制御装置26に報告
する。制御装置26は、この比較値から部品4のパター
ン2に対する位置ずれ値、ハ、△Yおよび△θを算出し
て、これを補正値として駆動部29に送る。駆動部29
は、罫テーブル2oおよびチャック9を駆動して部品4
の位置合わせが光子する。位置合わせが終了したとき、
開口54および開口35のシャッターをもとの状態に戻
して、検出ヘッド25全体をもとの位置まで後退させる
。その後、チャック9によって捕捉された部品4を下降
させてプリント板1上に塔載する本発明は、上記実施例
の手段によらず、他の手段によって置換えてもよい。た
とえば検出ヘッドとして、第7図に示すような検出ヘッ
ド25′を使ってもよい。他の機構は第4図に示すもの
と同じである。検出ヘッド25′において、フィルター
33は第4図のフィルター33と同じものであるが、検
出ヘッド25′内部で開口55の近くに設けられたもの
、ノーーフミラー66は、下側から入射された螢光を図
で左方向に反射させ、右から入射された螢光を透過させ
るとともに、上側から入射された可視光を図で右方向に
反射させるものである。ミラー37は、右側から水平に
入射された螢光を水平に右側へ反射させる反射板である
。検出ヘッド25′全体は、検出ヘッド25と同様水平
方向に移動できる。図を下側から開口35を通じて入射
された光線は、フィルター36を透過して螢光のみとな
り、/A−フミラー36で反射し、次にミラー37で反
射し、ノーーフミラー36を透過し、レンズ27を経由
してカメラ31に入る。また上側から開口54を通じて
入射された可視光は、/%−フミラー36で反射して水
平に直進してカメラ31に入る。この検出ヘッド25′
によっても、パターン2の儂とリード3の像とを一軸の
光学系でとらえることができる。
また検出ヘッド2譜よび検出ヘッド25′において、開
口34および開口35のシャッター・を開閉させる代り
に、照明器21および照明器28を点滅させることにし
てもよい。また検出ヘッド25において、フィルター3
3を出た螢光の進路を変えるのにミラー23を用いず、
光ファイバー等に置換えてもよい。
第8図は、各種光の強度と波長との関係、フィルター3
3およびミラー24の透過率と波長との関係およびカメ
ラ31の感度と波長との関係を示す図である。横軸は波
長を示し、縦軸はそれぞれ光強度、透過率およびカメラ
感度を示す。
40は照明器21によって照射されたプリント板1から
の反射光の強度、41はプリント板1から励起される螢
光の強度および42は照明器28によって照射されリー
ド3を通過してきた可視光の強度を示す。45はフィル
ター33の透過率と波、15 。
長との関係を示す。また44はミラー24の透過率と波
長との関係を示す。図で透過率の小さい波長域は反射率
が大きいことを示している。捷た45はカメラ感朋を示
す。第8図によれば、フィルター33によって40の光
がカットされ、41の光のみがカメラの方へ導入される
ことがわかる。またミラー24によって41によって示
される螢光がカメラの方へ導入され、可視光は主として
反射されることがわかる。また45によって示されるよ
うに、カメラ31の感度は、光強度の小さい41の螢光
に対して高感度となっており、また可視光に対してもあ
る程度の感度をもっていることがわかる。
ところで第3図に示すタイプの装置は、部品4を第3図
でへの位置に置いてパターン2を撮像し、次いで部品4
をBの位置まで機械的に移動させてリード3を撮像する
という方式であり、2つの画像の間に粗位置決め時の位
置的な誤差が加わるという欠点がある。また2台のカメ
ラを使用する方式であるため、カメラ自体の温度、16
゜ ドリフト等による狂いがあり、撮像された2つの画像は
同一条件で得られたものではなく、2つの画像の間に位
置的な誤差が生じている。本発明の実施例によれば、検
出ヘッド25および25′によってパターン2によるパ
ターン像とリード3によるリード像とを同時にとらえる
ことができるので、2つの画像の間に粗位置決め時の位
置的な誤差が生じることはない。また2つの画像の中心
軸を一軸に位置合わせするよう構成するので、1台のカ
メラによって2つの画像を撮像することができ、個々の
カメラの温度ドリフト等バラツキによる誤差を避けるこ
とができる。
以上述べたように、上記本発明の実施例によれば、螢光
による検出方式を採用したことと検出ヘッドが2つの画
像の中心軸を一軸に位置合わせするよう構成されている
ので、検出精度が従来よりおよそ1桁向上する。従って
従来検出できないような高精度のはんだパターンに対し
て本装置を適用できるようになる。また第3図に示すよ
うな従来装置に比べ、カメラを含む光学系が172にな
るので、装置のコスト低減がはかれる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プリント基板上のパターンを検出する
方式として螢光による検出方式を採用することによって
、高密度なパターンに対する電子部品の位置ずれを高精
度に検出し補正できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の位置決め装置の一つを示す側面図、第2
図は従来の位置決め装置の他の例を示す斜視図、第3図
は従来の位置決め装置の他の例を示す系統図、第4図は
本発明の一実施例を示す構成図、第5図は検出ヘッドの
部分を示す斜視図、第6図はパターン像およびリード像
を示す画像の図、第7図は検出ヘッドの他の実施例を示
す縦断面図、第8図は光の強度、フィルター等の透過率
およびカメラ感度と波長との関係を示す図である。 1・・・プリント板 2・・・パターン3・・・リード
 4・・・部品 21・・・照明器 22.25.24・・・ミラー 25.25’・・・検
出ヘッド28・・・照明器 51・・・カメラ 53・・・フィルター 第 3 L 第4虐 第 S同 躬6n 第 7n 躬8L 液長−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 電子部品が塔載される基板上の導体パターンに対
    して該電子部品を位置決めする際、該部品のリードのリ
    ード像と前記導体パターンのパターン像とを撮像して両
    者の位置決めをする装置において、少なくとも前記基板
    をその基材から螢光を励起するよう照光し、前記パター
    ン像を螢光によるパターン像として撮像することを特徴
    とする部品の位置決め装置。 2 前記基板上を照光して該基板の基材から螢光を励起
    させる第1の照明器と、前記パターンの上側に粗位置決
    めされた前記電子部品のリードを照射する第2の照明器
    と、前記螢光忙よるパターン像と前記リード照射光によ
    るリード像とを別々にとり入れ、両画像の中心軸を一軸
    に位置合わせすべく構成された検出ヘッドと、該検出ヘ
    ッドにより検出された前記パターン像およびリード像を
    撮像し、該パターン像と該リード像との相対位置の比較
    対照により、前記電子部品の位置の補正を行う手段とを
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の部
    品の位置決め装置。 3、 前記検出ヘッドは、前記パターン像と前記リード
    像とをそれぞれ別々にとり入れる開ローフミラーと、前
    記パターン像が前記I・−7ミラーに入射される前に配
    置され前記パターン像から螢光波長域のみを透過させる
    フィルターとを有することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の部品の位置決め装置。
JP58210870A 1983-11-11 1983-11-11 部品の位置決め装置 Granted JPS60103700A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58210870A JPS60103700A (ja) 1983-11-11 1983-11-11 部品の位置決め装置
US06/669,437 US4608494A (en) 1983-11-11 1984-11-08 Component alignment apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58210870A JPS60103700A (ja) 1983-11-11 1983-11-11 部品の位置決め装置

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Publication Number Publication Date
JPS60103700A true JPS60103700A (ja) 1985-06-07
JPH0312799B2 JPH0312799B2 (ja) 1991-02-21

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ID=16596462

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US (1) US4608494A (ja)
JP (1) JPS60103700A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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