JPH0235476B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動組立装置に関し、特に複数のリー
ド線を有する部品を基板上の所定の位置に高い位
置精度で自動的に搭載動作する自動組立装置に関
する。

基板上の所定の位置に決められた姿勢で部品を
搭載する自動組立装置においては、部品を搭載位
置に運ぶ部品保持装置への部品の供給誤差が搭載
位置の許容誤差範囲よりも充分に小さければ、部
品を供給した後、予め決められた数値に従つて保
持装置を目標位置に移動させる単純な制御動作で
目的を達成できる。しかしながら、例えば、IC、
LSIの如く極めて狭い間隔で多数の細いリード線
をもつ電子部品を、これらのリード線に対応して
形成されたプリント基板上の微細な配線端子上に
正確に搭載する組立作業の場合、各リード線と配
線端子との間に許容される位置ずれの範囲が極め
て小さいため、供給装置から保持装置への部品供
給誤差を上述した単純な制御を可能とする範囲内
に抑えることは極めて困難である。特にパツケー
ジの各辺にそれぞれ複数本のリード線をもつLSI
をプリント基板上に搭載する場合には、リード線
の長手方向の位置ずれ許容範囲が、これと直交す
る方向に延びるリード線の幅によつて制約される
ため、保持装置への部品供給に許容されるバラツ
キの範囲は極めて厳しく、これを実現しようとす
ると部品供給装置と保持装置が複雑かつ高価なも
のとなる。また、この方式によれば寸法、形状の
異なる多品種の部品自動組立への適合が困難であ
る。

従つて本発明の目的は、基板上の所定位置に高
い位置精度で部品を搭載できる自動組立装置を提
供することにある。

本発明の他の目的は、連続的に供給される複数
種類の部品の基板上への搭載を可能とする自動組
立装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、基板上への部品搭載
を高速に行なえる自動組立装置を提供することに
ある。

これらの目的を達成するため、本発明によれ
ば、基板上の所定位置に複数のリード線を有する
部品を自動的に搭載する自動組立装置において、
上記基板をあらかじめ定められた基準位置に移動
する基板移動手段と、供給される上記部品を上記
基板上の保持すべき位置に移動する部品移動手段
と、上記部品移動手段から部品を受け取り上記保
持すべき位置の上空に保持する手段であり、上記
保持された部品を上記基板面に直交する軸の方向
に移動させ及びこの軸の回りに回転させる部品保
持手段と、上記基板の少なくとも２つの部分領域
を撮像する第１の撮像手段と、上記部品保持手段
により保持される上記部品のリード線に上記基板
上から光を照射するための照射手段と、上記照射
手段により照射された光の透過光により上記部品
のリード線の最端を含む少なくとも２つの部分領
域を撮像する第２の撮像手段と、上記第１の撮像
手段の出力データを処理し上記基板の基準位置か
らのずれ量を検出すると共に、上記第２の撮像手
段の出力データを処理し上記部品の上記基板上の
所定位置からのずれ量を検出し、検出されたこれ
らのずれ量に従つて上記基板の所定位置と上記部
品の保持すべき位置とが一致するように上記基板
移動手段及び部品保持手段とを制御するデータ処
理手段とを有することを特徴とする。

本発明の１実施例によれば、上記第１の撮像装
置は固定視野を有し、位置決め装置で基板を移動
することによつて該基板上の複数箇所の像を入力
し、上記第２の撮像装置は可動視野を有し、保持
装置を固定したまま該保持手段に保持された部品
上の複数箇所の像を入力し、信号処理装置が上記
第１、第２の撮像装置からの複数の入力像を処理
して基板および部品のそれぞれの位置ずれ量を検
出するようになつている。

また、上記位置決め装置は、基板をＸ、Ｙ軸方
向および該Ｘ、Ｙ軸に直交するＺ軸回りの回転方
向に移動可能な第１の位置決め手段と、上記部品
供給装置をＺ軸方向とＺ軸回りの回転方向に移動
可能な第２の位置決め手段とからなり、信号処理
装置が第１の撮像装置の出力信号の処理結果に応
じて上記第１の位置決め手段のＺ軸回りの回転方
向の位置決めを制御し、第２の撮像装置の出力信
号の処理結果に応じて上記第２の位置決め手段の
Ｚ軸回りの回転方向および上記第１の位置決め手
段のＸ、Ｙ軸方向の位置決め制御を行なうように
なつている。

以下、本発明の１実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。尚、この実施例は、プリント
基板上の予め定められた位置に、互いに大きさの
異なる種類の電子部品をそれぞれ複数個ずつ、連
続的に搭載する自動組立装置への本発明の適用例
を示すものである。

第１図は電子部品の搭載対象面となるプリント
基板１の概略的な構成を示す図であり、破線で囲
んだ領域は微細な配線パターンの形成領域を示し
ている。この配線領域には、電子部品のリード端
子の配列に合致して、各リード端子に接続される
配線側の端子群が形成されている。第１図で２，
３，４で示す各矩形は、それぞれ大型IC（以下、
LSI部品という）、小型IC（以下、SSIという）お
よび抵抗素子（以下、Ｒ部品という）との接続端
子群の形成領域を示しており、この例では、プリ
ント基板１の上に18個のLSI部品と、36個のSSI
部品と、72個のＲ部品が搭載される。５はプリン
ト基板１を後述する自動組立装置のプリント基板
移動テーブル上に固定するためのピンの通し穴で
あり、プリント基板の４隅の斜線部分６ａ〜６ｂ
は、上記基板移動テーブルに搭載されたプリント
基板の位置ずれを修正する際のプリント基板の基
準位置を与えるクロスマークの形成領域を示す。
これら４つのクロスマークの位置および上述した
３種類の電子部品の各搭載位置は、組立装置の動
作シーケンスを制御するデータ処理装置に予め記
憶されており、データ処理装置で基板移動テーブ
ルを数値制御することによつて、上記各部分を所
定の位置に移動できるようになつている。

第２図、第３図、第４図はそれぞれLSI部品、
SSI部品、Ｒ部品の形状を示す。この実施例で使
用されるLSI部品とSSI部品は、集積回路を内蔵
するパツケージ１０の各辺に沿つて、それぞれ複
数本ずつのリード線１１を備え、一方、Ｒ部品は
パツケージ１０の２つの辺に沿つてそれぞれ複数
本ずつのリード線１１を備えた構造となつてい
る。LSI部品は、例えばパツケージの寸法が21.6
×21.6mm角であり、リード線は幅0.3mm、間隔
0.762mmである。また、SSI部品は10.4mm角のパツ
ケージに幅0.43mmのリード線が1.27mm間隔で配列
され、Ｒ部品は17.5×4.1mm角のパツケージに0.3
mm幅のリード線が1.90mm間隔で配列されている。
これらの電子部品は、後述するように真空吸着ヘ
ツドによつて保持され、撮像装置を利用したパタ
ーン認識処理によつて位置ずれが補正された後、
プリント基板上の所定位置に搭載される。

第５図はプリント基板上に搭載された電子部品
のリード線先端部の状態を示す。７はプリント基
板１の表面に形成された配線層、８は半田層、９
は半田層の表面に塗布されたペースト、１２はリ
ード線１１の先端部の上面に盛られた迎え半田層
である。プリント基板上に位置合せされた各部品
は、吸着ヘツドの下降によるパツケージ上面から
の押圧によつて、上記ペースト９を介してプリン
ト基板側端子の半田層８の上に仮接着され、全て
の搭載を終えたプリント基板は組立装置からはず
され、加熱炉に入れられて半田層８，１２の熔融
温度で熱処理される。

第６図は、上述したプリント基板と電子部品と
の組立て作業を自動的に行なう本発明による組立
装置の機械的部分の構成を示す。図において、２
０はプリント基板１をｘ、ｙ軸方向に移動させる
と共にｚ軸の回りに回転させるための基板移動テ
ーブル、２２は前述した複数種類の電子部品を各
品種毎に所定の個数ずつ順次に供給する部品供給
装置、２３は上記供給装置２２から供給された部
品を先端部２４に受け取り、これを真空吸着ヘツ
ド２５の直下の位置まで搬送するためのｙ軸方向
に往復可能なワークパレツトである。図示された
ワークパレツトはｙ軸回りに回転することによつ
て異なる電子部品を取り扱える構造になつてい
る。真空吸着ヘツド２５は、ｚ軸方向の移動とｚ
軸回りの回転を可能とする図示しない位置決め装
置によつて駆動され、ワークパレツト２４から受
け取つた部品のｚ軸回りの回転ずれを修正した
後、これをプリント基板１の表面に下降、搭載す
るよう動作する。２７はｚ軸方向の移動装置２８
の先端部に取り付けられた反射板であり、ワーク
パレツト２３が吸着ヘツド２５への部品引渡しを
終えて部品供給装置２２の位置に退避した後に、
吸着ヘツド２５とプリント基板１との間に挿入さ
れ、側面から入射する投光器２９からの光を上向
きに反射させて電子部品１０を下方より照明す
る。３０は吸着ヘツド２５に保持された電子部品
１０の位置検出のためのテレビカメラであり、電
子部品のリード線の像を対物レンズ３１と接眼レ
ンズ３２とを介して入力できるように、吸着ヘツ
ド２５の上方に位置している。第５図で説明した
ように、電子部品のリード線１１の先端部の上面
には迎え半田１２が盛られているため、電子部品
の上方から照射すると、照明光が半田表面で曲面
反射してリード線の正しい外形を撮像できない。
これに対し、第６図の如く反射板２７により電子
部品１０の下方から照明すると、リード線外形の
正しいシルエツト像を撮像できる。尚、テレビカ
メラ３０の入力映像が処理されて電子部品１０の
位置検出が終ると、反射板２７は元の位置に退避
し、電子部品１０の回転方向の位置ずれが吸着ヘ
ツド２５の回転駆動により修正され、ｘ、ｙ方向
の位置ずれがプリント基板移動テーブル２０の駆
動により修正された後、吸着ヘツド２５がｚ軸に
沿つて下降し、電子部品をプリント基板上の所定
位置に搭載する。また、１つの部品搭載が完了す
ると、吸着ヘツド２５の直下に次の部品搭載位置
が来るように基板移動テーブル２０が駆動され
る。３４はプリント基板の位置検出のためのテレ
ビカメラであり、投光器３７で照明されたプリン
ト基板表面の像を対物レンズ３５、接眼レンズ３
６を介して撮像する。前述したプリント基板上の
クロスマーク６ａ〜６ｂの位置検出はこのテレビ
カメラ３４によつて行なわれ、視野の移動は基板
移動テーブル２０によつてなされる。

既に述べたように、この自動組立装置は極めて
微細な寸法のリード線をもつ電子部品を対象とし
ており、これらのリード線をプリント基板上の配
線端子に正確に位置合せすることを要求されてい
る。このため、レンズ系により拡大した像がテレ
ビカメラに入力される。この場合、電子部品の全
体像を撮像すると、パターン認識のための映像信
号のサンプリング間隔の関係から分解能が低下
し、リード線の位置合せに必要な高度の位置検出
精度が得られない。

そこで本発明装置では、電子部品のリード線部
分の像を大きく拡大して撮像し、複数箇所の撮像
視野で、パターン認識処理を行なうことによつて
部品の位置を検出している。第２図〜第４図中に
斜線を施して示された領域１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，および１３a′，１３b′は、上記吸着ヘツドに
保持された部品の位置ずれ検出のためのパターン
認識処理領域を示す。本実施例の場合、パツケー
ジの４つの辺にリード線をもつLSI部品とSSI部
品については、３箇所の撮像領域１３ａ，１３
ｂ，１３ｃでリード線を検出する。撮像領域１３
ａと１３ｂは、ｘ軸方向の２辺に配列されたリー
ド線のうちの最端部のもの１１ａ，１１ｂを含む
位置に設定され、他の１つの撮像領域１３ｃは、
上記リード線１１ａ，１１ｂに近い側のｙ軸方向
の辺の中央部に設定される。撮像領域１３ａと１
３ｂで検出したリード線１１ａ，１１ｂの位置か
ら部品のｘ軸方向と回転方向の位置ずれ量が求ま
り、また、撮像領域１３ｃで検出したリード線の
Ｙ座標から部品のｙ軸方向の位置ずれが求まる。
一方、ｙ軸方向の２辺にのみリード線をもつＲ部
品については、ｘ軸方向に比較的大きな位置合せ
誤差を許容できるために、第４図の如く、１つの
辺の両端部に撮像領域１３a′，１３b′を設定し、
それぞれの領域で検出した最端リード線１１ａ，
１１ｂの位置座標から、ｘ軸、ｙ軸および回転方
向の位置ずれを求める。

撮像視野の変更は、吸着ヘツド２５あるいは光
学系の含めたテレビカメラ３０のいずれかをxy
平面で移動させてもよいが、第６図の自動組立て
装置では、上記吸着ヘツドとテレビカメラの位置
を固定し、対物レンズ３１のみをｘ軸、ｙ軸方向
に移動させる方式を採用している。

第７図は電子部品１０、対物レンズ３１、接眼
レンズ３２およびテレビカメラ３０の撮像面３
０′の位置関係を示したものであり、投光器２９
からの照明光２９′が反射板２７で反射され、電
子部品１０を下方より照明している。対物レンズ
３１が実線で示す位置にあるとき、撮像領域Ａ内
のリード線の実像がＰ点に等倍の大きさで結像さ
れ、これが接眼レンズ３２で所定の倍率に拡大さ
れて撮像面３０′に結像する。対物レンズ３１が
点線の位置に移動すると、領域Ｂのリード線の拡
大像が撮像される。このように対物レンズ３１の
移動によつて撮像視野を切り換える方式にする
と、距離Ｒの視野の移動に対して、対物レンズの
移動距離ｒ＝１／２Ｒで済む。それは、被写体と対 物レンズまでの距離をa₁、対物レンズと結像面と
の距離をb₁、結像面と接眼レンズとの距離をa₂、
接眼レンズと撮像面との距離をb₂とすると、簡単
な相似三角形の公式から、 Ｒ＝ｒ（a₁＋b₁）／b₁ となる。ここで対物レンズは等倍であるため、 b₁／a₁＝１であり、 Ｒ＝2r となるからである。

従つて、テレビカメラ３１あるいは吸着ヘツド
２５を移動させる方式に比較して、撮像視野の変
更所要時間を短縮でき、また視野移動に伴なう位
置精度の低下を防ぐことができる。

第８図は自動組立装置の制御回路系の全体構成
図であり、４０はプログラムに従つてシステム全
体の動作シーケンス制御と電子部品の位置合せの
ための各種の演算動作を行なうデータ処理装置、
４１は上記データ処理装置に接続されたメモリ装
置、４２は情報バス４３を介して上記データ処理
装置に接続されたオペレータ操作用の入出力装置
を示す。５０はパターン検出回路であり、データ
処理装置４０からの指令に応じて２台のテレビカ
メラ３０，３４のいずれか一方を選択し、データ
処理装置４０から与えられた標準パターンと上記
の選択されたテレビカメラからの入力映像との間
でパターンマツチング処理を実行する。１画面分
のパターンマツチングの結果は、パターン検出回
路５０に内蔵されるメモリに記憶してあり、この
メモリの内容はデータ処理装置に読み込まれ、電
子部品の位置検出のための演算に用いられる。パ
ターン検出回路５０の詳細については第９図〜第
１２図で後述する。

５１はプリント基板移動テーブル２０の駆動回
路、５２は部品供給装置２２とワークパレツト２
３の駆動回路、５３は反射板移動装置２８の駆動
回路、５４は吸着ヘツド２５の真空吸着動作を制
御するための回路、５５は吸着ヘツド２５を移動
する位置決め装置２５′の駆動回路、５６はテレ
ビカメラの対物レンズ３１を移動する位置決め装
置３１′の駆動回路である。これらの回路５１〜
５６は情報バス４３を介してデータ処理装置４０
に接続され、データ処理装置から与えられる指令
に応じて制御対象を所定の方向に駆動する。

第９図にパターン検出回路５０の全体構成を示
す。このパターン検出回路５０は、データ処理装
置４０から与えられた標準パターンとテレビカメ
ラから入力される映像内の各位置で切り出された
部分パターンとを逐次比較し、最も高い一致度を
示す部分パターンの切り出し位置の座標を求める
形式のものがあるが、撮像視野内に同一形状で映
し出される複数のリード線のそれぞれの位置を精
度よく検出するため、次のような工夫がなされて
いる。すなわち、(1)映像信号のサンプリング間隔
を変えることにより、部分パターンとして切り出
される映像領域の大きさを可変にし、粗いパター
ンマツチングと精度の高いパターンマツチングが
選択的に行なえること、(2)映像内に任意の大きさ
でパターンの探索領域を設定し、探索領域内での
パターンマツチング結果のみを有効とするように
したこと、(3)撮像画面を複数の区画に分割し、標
準パターンと最も近い部分パターンの位置座標が
各区画毎に求まるようにしたことである。サンプ
リング間隔、探索領域の位置および大きさ、分割
する区画の大きさ等は、自動組立ての動作シーケ
ンスのステツプに応じて、全てデータ処理装置４
０から指令される。

第９図において、６０はカメラ同期信号６０
ａ、各種のタイミング信号６０ｂ〜６０ｆおよび
テレビカメラの画面走査点の位置座標信号６０
xyを発生するためのタイミング制御回路であり、
その詳細については第１１図で後述する。テレビ
カメラ３０，３４は上記タイミング信号発生回路
６０から出力される水平および垂直の同期信号６
０ａに同期して画面をラスタ走査し、映像信号３
０ｓ，３４ｓをそれぞれ出力する。これらの映像
信号は、データ処理装置４０からの制御信号Ｓで
切り換わるスイツチSWによつていずれか一方が
選択され、二値化回路６１に入力される。二値化
回路６１は、入力映像信号をデータ処理装置４０
からの制御信号４４ｆによつて指定される所定の
しきい値と比較し、これを“１”、“０”の二値信
号６１ｓに変換して映像メモリ６２に供給する。

６２は二次元的な画像を記憶するための映像メ
モリであり、走査線ｎ−１本分の画像を順次シフ
トしながら記憶し、撮像画面上で縦方向に並んだ
位置関係にあるｎ個の絵素の信号を並列的に出力
する。６３は上記映像メモリ６２からの出力信号
を受けて、ｎ×n′ビツトの二次元部分パターンに
変換して出力する部分パターン切り出し回路であ
る。映像メモリ６２と部分パターン切り出し回路
６３は、タイミング制御回路６０から出力される
クロツク信号６０ｂ，６０ｃによつて動作し、こ
れらのクロツク信号の周期を変えることによりサ
ンプリング間隔を変えて次々と部分パターンを切
り出せるように構成されている。その具体的構成
については第１０図で後述する。

６４は上記部分パターンと照合すべきｎ×n′絵
素の情報からなる標準パターンを保持するための
レジスタである。このレジスタの内容と部分パタ
ーン切り出し回路６３の出力は、照合加算回路６
５により対応するビツト毎に比較照合され、内容
的に一致したビツトの合計数が部分パターンと標
準パターンとの一致度を示す信号６５ｓとして出
力される。回路６５は切り出し回路６３に同期し
て動作するため、一致度信号６５ｓは撮像画面の
走査に並行して次々と出力される。

６５′は一致座標記憶用のレジスタ、６６は一
致度記憶レジスタ、６７は上記一致度記憶レジス
タ６６ａ内容と一致度信号６５ｓとを比較し、一
致度信号６５ｓがレジスタ６６の値よりも大きい
ときパルス信号６７ｓを出力する比較回路であ
る。このパルス信号６７ｓは、タイミング制御回
路６０から出力される一致度比較指示信号６０ｓ
により開かれるANDゲート６８に入力されてお
り、比較指示信号６０ｓの出力期間中のみAND
ゲート６８を通過し、レジスタ６５′と６６にデ
ータ更新を可能とするパルス６８ｓとして入力さ
れる。一致座標記憶用のレジスタ６５′は、パル
ス６８ｓが入力されたとき、タイミング制御回路
６０から出力されている位置座標６０xyを記憶
し、一方、レジスタ６６は一致度信号６５ｓを記
憶する。上記位置座標信号６０xyは撮像画面上
の走査点のXY座標を示しており、回路６３で切
り出される部分パターンの位置と特定の関係にあ
る。従つて、レジスタ６５′と６６には、一致度
比較指示信号６０ｓで特定される領域内において
検出された標準パターンに最も近い部分パターン
の位置座標と両者の一致度が記憶されることにな
る。

７０はデータ処理装置４０からの指令に基づい
て撮像画面内にパターンの探索領域を設定すると
共に、探索領域を複数の区画に分割し、現在の走
査点が探索領域内に入つているとき、一致度比較
指示信号７０ｓと上記走査点の属する区画のアド
レス信号７０xy（７０ｘ，ｙ）を発生する領域分
割回路であり、その具体的構成については第１２
図で後述する。この回路から出力されるアドレス
信号７０xyは、アドレス切り換え回路７１を介
して一致度メモリ７２と座標メモリ７３に与えら
れる。

一致度メモリ７２はアドレス信号７０xyに対
応する記憶領域を有し、探索領域における上記ア
ドレスに対応する区画毎に部分パターンと標準パ
ターンとの現時点までの最大一致度を記憶できる
ようになつている。すなわち、メモリ７２のアド
レスされた記憶領域の内容は信号７２ｓとして読
み出され、照合加算回路６５から次々と出力され
る一致度信号６５ｓと共に比較回路７４に入力さ
れる。比較回路７４は新しく求められた一致度６
５ｓの方が大きいとパルス信号７４ｓを出力す
る。このパルス信号７４ｓは一致度比較指示信号
７０ｓにより開閉制御されるANDゲート７５に
入力されており、比較指示信号７０ｓの出力期間
中のみANDゲート７５から出力され、メモリ７
２，７３のデータ更新を可能とするパルス７５ｓ
になる。従つて、一致度メモリ７２はパルス信号
７５ｓに応答して、アドレス信号７０xyに対応
する記憶領域に信号６５ｓで与えられる新たな一
致度を記憶できる。

一方、座標メモリ７３は、上記一致度メモリ７
２と同様に、アドレス信号７０xyに対応する座
標記憶領域を有し、上記パルス信号７５ｓが与え
られたとき、アドレスされた記憶領域にタイミン
グ制御回路６０から出力される座標データ６０
xyを記憶する。

画面走査はＹ方向の位置をずらしつつＸ方向に
繰り返して行なわれるため、探索領域内における
区画のアドレスも上記画面走査に応じて次々と変
わり、一画面走査終了時点では全ての区画につい
ての標準パターンと部分パターンとの最大一致度
と部分パターンの位置座標がメモリ７２，７３に
記憶されることになる。

第１０図に映像メモリ６２と部分パターン切り
出し回路６３の具体的回路構成の１例を示す。こ
こで映像メモリ６２は互いに縦続接続されたｎ−
１本のシフトレジスタ６２−２〜６２−ｎからな
つている。初段のシフトレジスタ６２−２の入力
は二値化回路の出力６１ｓであり、この信号はそ
のまま部分パターン切り出し回路６３に第１入力
１ｓとして入力され、各シフトレジスタの出力が
第２〜第ｎの入力信号２ｓ〜n_sとして切り出し回
路に入力される。これらのシフトレジスタ６２−
２〜６２−ｎは、それぞれ走査線１本分の情報を
記憶できるメモリ容量を有し、出力１ｓ〜n_sが撮
像画面で縦方向に並んだ位置関係にあるｎ個の絵
素信号となるように構成されている。

部分パターン切り出し回路６３は、それぞれ
n′ビツトの長さをもつｎ本のシフトレジスタ６３
−１〜６３−ｎから構成され、各シフトレジスタ
は映像メモリ６２から直列的に入力された信号を
n′ビツトの並列信号６３ｓとして出力する。

映像メモリ６２と部分パターン切り出し回路６
３の各シフトレジスタは、タイミング制御回路６
０から出力されるクロツク信号６０ｂまたは６０
ｃによつて情報シフト動作を行なう。従つて、例
えば走査線ｍ本目毎に、映像メモリ６２の各シフ
トレジスタには１絵素間隔のクロツク信号６０ｂ
を与え、切り出し回路６３の各シフトレジスタに
はｍ絵素間隔のクロツク信号６０ｃを与えれば、
縦横にｍ絵素の間隔でサンプリングされたｎ×
n′絵素からなる圧縮された二次元部分パターンを
得ることができ、各走査線で１絵素間隔のクロツ
ク信号６０ｂ，６０ｃを与えれば、上記切り出し
回路６３から正規の大きさの、二次元部分パター
ンが得られる。

第１１図にタイミング制御回路６０の具体的な
回路構成の１例を示す。この回路は走査点座標６
０xyとテレビカメラの同期信号６０ａを発生す
る第１回路部６０Ａと、データ処理装置４０から
与えられるパラメータに従つて探索範囲を設定
し、クロツク信号６０ｂ，６０ｃ、一致度比較指
示信号６０ｓおよび探索終了信号６０ｆを発生す
る第２回路部６０Ｂとからなつている。

第１回路部６０Ａは１絵素間隔に相当する周期
で基準クロツク信号６０ｄを発生する発振器８０
を有し、このクロツクによりＸ座標カウンタ８１
を進ませる。カウンタ８１の周期は定数設定器８
２にセツトされており、一致検出回路８３により
カウンタ８１が周期に達したことを検出するとカ
ウンタ８１がリセツトされる。こうして、カウン
タ８１は所定の周期で繰返しカウントを行なう。
一致検出回路８３の出力６０ｅはＹ座標カウンタ
８４にクロツクとして加えられ、周期を与える定
数設定器８５と一致検出回路８６との組合わせに
より、カウンタ８４は所定の周期で繰返しカウン
トを行なう。８７，８８はそれぞれ水平および垂
直の同期信号発生回路であり、これらの同期信号
発生回路はＸ、Ｙの各座標カウンタ８１，８４の
内容がそれぞれ所定値となつたことを検出して、
一定のタイミングおよび幅を持つ同期信号６０ａ
を送出する。

第２回路部６０Ｂは、データ処理装置４０から
信号４４ａとして与えられる探索範囲の左端と右
端のＸ座標X_S、X_Eを保持するレジスタ９０と９
１、探索範囲の上端と下端のＹ座標Y_S、Y_Eを保
持するレジスタ９５と９６、縦方向のサンプリン
グ間隔を保持するレジスタ１０１、および横方向
のサンプリング間隔を保持するレジスタ１０５を
含む。９２，９３は一致検出器であり、それぞれ
レジスタ９０，９１の内容と第１回路部から与え
られる走査点のＸ座標６０ｘとが一致した時にパ
ルスを出力し、フリツプ・フロツプ９４をセツト
およびリセツトする。従つて、フリツプ・フロツ
プ９４はＸ座標が指定された範囲内にあるときの
みオンとなる。Ｙ座標についても同様に、上端、
下端を与えるレジスタ９５，９６、一致検出器９
７，９８によつてフリツプ・フロツプ９９をセツ
ト・リセツトし、指定範囲内のみでオンとなる信
号を作り出す。尚、一致検出器９８の出力は探索
終了を示す信号６０ｆとなる。

１００は第１回路部におけるＸ座標カウンタ８
１と同じクロツク６０ｄで動作するカウンタであ
り、その内容がレジスタ１０１に保持されたサン
プリング周期と一致すると、一致検出器１０２の
出力１０２ｓによつてリセツトされ、内容が零に
戻る。従つてカウンタ１００はレジスタ１０１が
保持する周期で繰返しカウントを行なう。１０３
はカウンタ１００の内容が零であることを検出す
る回路であり、Ｙ周期に１クロツクタイムのみ出
力がオンとなる。Ｙ方向についても同様に、カウ
ンタ１０４、周期レジスタ１０５、一致検出器１
０６、ゼロ検出器１０７により、１周期に１水平
走査線のみオンとなる信号を作り出す。

１１０〜１１２はANDゲートであり、クロツ
ク信号６０ｂ，６０ｃおよび一致度比較指示信号
６０ｓを作り出す。すなわち、ANDゲート１１
０はＹ方向の指定されたサンプリング間隔ごとに
基準クロツク６０ｄを１水平走査期間出力し、こ
のクロツクは映像メモリ６２のシフトクロツク６
０ｂとなる。ANDゲート１１１は、さらにＸ方
向にもサンプリングされたクロツクを出力し、こ
のクロツクは部分パターン切り出し回路６３のシ
フトクロツク６０ｃとなる。ANDゲート１１２
は、フリツプ・フロツプ１１３がセツト状態にあ
り且つ走査点がＸ方向とＹ方向の探索範囲内ある
期間に限つて、上記クロツク７６０ｃを出力し、
これは一致度比較指示信号６０ｓとなる。尚、フ
リツプ・フロツプ１１３はデータ処理装置４０か
ら与えられるスタート指示信号４４ｂによつてセ
ツトされ、探索終了信号６０ｆによつてリセツト
されるため、基準パターンと部分パターンとのマ
ツチングは、データ処理装置４０がスタートを指
示した１画面走査期間のみ実行されることにな
る。

第１２図に領域分割回路７０の具体的回路構成
の１例を示す。

この回路はＸアドレス制御部７０ＡとＹアドレ
ス制御部７０Ｂとからなつており、１２０Ｘと１
２０Ｙはそれぞれ探索の開始点の座標X_S、Y_Sを
保持するためのレジスタ、１２１Ｘと１２１Ｙは
分割される１つの区画のＸ方向、Ｙ方向の寸法
d₂、d₁を保持するためのレジスタ、１２２Ｘと１
２２ＹはＸ方向、Ｙ方向の区画の数n₂、n₁を保持
するためのレジスタであり、これらの各レジスタ
に保持されるパラメータは信号４４ｃとしてデー
タ処理装置４０から送り込まれる。また、１２３
Ｘ，１２３Ｙ，１２４Ｘ，１２４Ｙ，１２５Ｘ，
１２５Ｙは一致検出回路、１２６Ｘ，１２６Ｙ，
１２７Ｘ，１２７Ｙはカウンタ、１２８Ｘ，１２
８Ｙ，１２９はフリツプ・フロツプ、１３０Ｘ，
１３０Ｙ，１３１，１３４はANDゲート、１３
２Ｘ，１３２Ｙ，１３３Ｘ，１３３ＹはORゲー
トをそれぞれ示している。

先ずＸアドレス制御部７０Ａから動作説明する
と、一致検出回路１２３Ｘはタイミング制御回路
６０から出力された走査点のＸ座標６０ｘとレジ
スタ１２０Ｘに保持された探索開始点の座標X_S
とを比較し、一致したときパルス信号１４０Ｘを
出力する。このパルス信号は、フリツプ・フロツ
プ１２８Ｘをセツトすると共に、ORゲート１３
２Ｘ，１３３Ｘを介してカウンタ１２６Ｘ，１２
７Ｘの値をそれぞれ零にリセツトする。フリツ
プ・フロツプ１２８Ｘがセツト状態になると、そ
の出力によりANDゲート１３０Ｘが開かれ、基
本クロツク６０ｄが次々とカウンタ１２６Ｘに入
力されてカウント動作が開始される。

一致検出回路１２４Ｘは、上記カウンタ１２６
Ｘの値がレジスタ１２１Ｘに保持された１分割区
画の横幅d₂に一致したとき、パルス信号１４１Ｘ
を出力する。このパルス信号１４１Ｘはカウンタ
１２７Ｘに入力されてカウント値を１進めると共
に、ORゲート１３２Ｘを介してカウンタ１２６
Ｘのリセツト端子に与えられる。従つて、カウン
タ１２６Ｘは、分割区画の横幅に等しいカウンタ
値毎にカウンタ動作を繰り返し、走査点がＸ方向
の１つの区画から次の区画に移るたびにカウンタ
１２７Ｘの値を進めることになる。また、カウン
タ１２７Ｘの内容は走査が横方向に何番目の区画
で行なわれているかを示す値となつており、この
値は区画のＸアドレスを示す信号７０ｘとして出
力される。

一致検出回路１２５Ｘは、上記カウンタ１２７
Ｘの値とレジスタ１２２Ｘに保持された区画のＸ
方向の指定数n₂とを比較し、一致したときパルス
信号１４２Ｘを出力する。パルス信号１４２Ｘ
は、ORゲート１３３Ｘを介してカウンタ１２７
Ｘのリセツト端子に入力され、その値を零に戻す
と共に、フリツプ・フロツプ１２８Ｘをリセツト
し、ANDゲート１３０Ｘを閉じて基本クロツク
６０ｄの入力を阻止する。これらの動作は各水平
走査線ごとに繰り返されるため、これによつて探
索領域内における分割区画のＸアドレスを示す信
号７０ｘが繰り返して出力される。

次にＹアドレス制御部７０Ｂについて説明す
る。Ｙアドレス制御部では、データ処理装置４０
から検出動作開始の指示信号４４ｄが出力された
とき、フリツプ・フロツプ１２９がセツトされ、
ANDゲート１３４が開かれる。一致検出回路１
２３Ｙは、タイミング制御回路６０から出力され
た走査点のＹ座標６０ｙとレジスタ１２０Ｙに保
持された探索開始点の座標Y_Sとを比較し、一致
したときパルス信号１４０Ｙを出力する。このパ
ルス信号１４０Ｙは、ORゲート１３２Ｙ，１３
３Ｙを介してカウンタ１２６Ｙ，１２７Ｙをリセ
ツトし、もしANDゲート１３４が開いていれば、
これを介してフリツプ・フロツプ１２８Ｙをセツ
トする。これによつて、ANDゲート１３０Ｙが
開かれ、タイミング制御回路６０から１水平走査
線毎に出力されるキヤリイ信号６０ｅが次々とカ
ウンタ１２６Ｙに入力され、カウント動作が開始
される。

一致検出回路１２４Ｙは、上記カウンタ１２６
Ｙの値がレジスタ１２１Ｙに保持された１分割区
画の縦の幅d₁に一致したとき、パルス信号１４１
Ｙを出力する。このパルス信号はカウンタ１２７
Ｙに入力されてカウンタ値を１進めると共に、
ORゲート１３２Ｙを介してカウンタ１２６Ｙの
リセツト端子に入力され、その値をリセツトす
る。従つて、カウンタ１２６Ｙは分割区画の縦幅
に等しいカウント値を周期としてカウント動作を
繰り返し、走査点がＹ方向の１つの区画から次の
区画に移るたびにカウンタ１２７Ｙにカウント動
作させることになる。カウンタ１２７Ｙの内容は
走査が縦方向の何番目の区画で行なわれているか
を示す値となつており、この値は区画のＹアドレ
スを示す信号７０ｙとして出力される。信号７０
ｙはＸアドレスを示す信号７０ｘと共に一致度メ
モリ７２、座標メモリ７３に与えられる。

一致検出回路１２５Ｙは、上記カウンタ１２７
Ｙの値とレジスタ１２２Ｙに保持された区画の縦
方向の指定数n₁とを比較し、一致したときパルス
信号１４２Ｙを出力する。このパルス信号１４２
ＹはORゲート１３３Ｙを介してカウンタ１２７
Ｙをリセツトし、同時にフリツプ・フロツプ１２
８Ｙ，１２９をリセツトする。また、上記パルス
信号は指定されたパターン検出処理の終了信号７
０ｅとしてデータ処理装置４０に送られる。フリ
ツプ・フロツプ１２８Ｙはちようど探索領域の１
回分の走査期間オン状態になつているため、その
出力信号とＸアドレス制御部部のANDゲート１
３０Ｘの出力信号とのAND出力をANDゲート１
３１から取り出すことにより、一致度比較指示信
号７０ｓが得られる。

次に、本発明の自動組立装置を制御するデータ
処理装置のプログラム動作について説明する。

第１３図は１枚のプリント基板１の上に３種類
の電子部品（LSI、SSI、Ｒ）を、それぞれ複数
個ずつ所定の順序で搭載するための基本的な動作
手順を示しており、開始ルーチン300は、操作員
がプリント基板１を移動テーブル２０に固定し、
入力装置４２から組立開始の指令を入力すること
によつて起動される。ルーチン302はプリント基
板の位置補正を行なうためのものであり、プリン
ト基板に形成された穴５と移動テーブル２０上に
設けられた位置合せ用のピンとの間に遊びによる
位置ずれ、あるいは製造誤差によるプリント配線
の位置ずれを第１のテレビカメラ３７を利用して
検出し、プリント配線の位置と向きを基準のxy
軸に一致させる。この位置補正が終るとルーチン
310に進み、第１部品（例えばLSI部品）の処理
に必要な各種のパラメータをセツトする。パラメ
ータのセツトは、複数種類の電子部品の組立処理
を共通のサブプログラムにより実行可能とするた
めのものであり、例えば電子部品の種類、個数、
使用する標準パターンの種類、撮像視野の位置関
係、探索領域および領域分割等を示す変数が第１
部品に対応づけられる。311は全ての第１部品に
対して搭載を終えたか否かを判定するルーチンで
あり、処理すべき第１部品がまだ残つていればル
ーチン312に進み、全て完了していればルーチン
320に進む。ルーチン312ではワークパレツト２３
から吸着ヘツドに第１部品を供給すると共に、上
記第１部品と接続されるプリント基板側の端子群
が吸着ヘツドの下に位置するように基板テーブル
２０を移動する。基板移動テーブルの移動量は、
電子部品の種類毎に搭載順序に従つて予めメモリ
内に記憶してある。これが終るとルーチン313に
進み、吸着ヘツドに保持された第１部品の位置検
出と姿勢の補正を伴なう。次いでルーチン314で
部品の位置ずれを補正するために基板移動テーブ
ル２０を移動し、ルーチン315で吸着ヘツドを下
降させて電子部品をプリント基板に搭載する。ル
ーチン315が終ると判定ルーチン311に戻り、所定
個数の第１部品の搭載が終るまで以上の操作が繰
り返される。

ルーチン320〜325、およびルーチン330〜335
は、それぞれ第２部品（例えばSSI部品）と第３
部品（例えばＲ部品）についても同様の処理を示
しており、全ての第３部品について搭載が完了す
ると終了ルーチン340に進み、入出力装置４２に
信号を出力して操作員に処理の終了を報知する。
尚、上述した各ルーチンにおいて異常が検出され
た場合には、プログラムのシーケンスは終了ルー
チン340に進み、入出力装置４２によつて異常の
発生とその内容を操作員に報知する。

プリント基板の位置補正ルーチン302の詳細を
第１４図〜第１６図を参照して説明する。プリン
ト基板１の位置補正は、プリント基板の４隅に形
成されたクロスマーク６ａ〜６ｄの位置を第１の
テレビカメラ３４で順次に検出し、各クロスマー
クの位置座標から、基板xy座標系に対するプリ
ント基板の位置ずれ量を求めることによつて行な
われる。

第１４図は１つのクロスマークの拡大図を示し
ている。クロスマーク部分６は基板上にプリント
された金属層からなり、テレビカメラには明るい
領域として映し出される。基板移動テーブル２０
の原点に対する各クロスマークの中心７の標準的
な位置を示すデータは予め記憶してあり、データ
処理装置４０からの指令によつて基板移動テーブ
ル２０を上記位置データに基づいて移動させるこ
とにより、各停止位置での撮像視野を二点鎖線２
００で示す位置に設定することができる。従つ
て、例えば標準的なクロスマークの中心位置から
所定の距離だけ隔てて、図に示す如く２つの狭い
探索領域x₁〜x₂，y₁〜y₂を設定し、第１の探索領
域x₁〜x₂では第１５図Ａに示す標準パターン２０
１を用い、第２の探索領域y₁〜y₂では第１５図Ｂ
に示す標準パターン２０２を用いてパターンマツ
チングを行なえば、各探索領域で検出された標準
パターンとの最大一致度を示す部品パターン切り
出し位置の座標から、実際のマーク中心位置の
Ｘ、Ｙ座標を求めることができる。この場合の各
探索領域は、標準パターンと同一の特徴をもつパ
ターンが１つしか存在しない範囲に設定できるた
め、標準パターン２０１，２０２にサンプリング
されない高分解能のパターンで適用できる。

第１６図Ａは上述した方法によつて４つのクロ
スマーク６ａ〜６ｄを順次に検出し、プリント基
板の位置ずれを補正するルーチン302の詳細なプ
ログラムフローチヤートである。このプログラム
では、ルーチン402でプリント基板を左下端のマ
ーク６ａの位置に移動し、ルーチン404でマーク
位置を検出する。これが終ると判定ルーチン406
で検出結果を判定し、マーク検出が正常に終了し
ていれば408に進み、マーク検出に失敗していれ
ば異常終了処理ルーチン436に進む。ルーチン408
〜412では上記と同様に、右下端マーク６ｂの位
置を検出する。右下端マーク６ｂについての位置
検出が正常に終了していれば、ルーチン414に進
み、左右のマークのＸ座標の差から回転ずれ量を
算出する。回転方向のずれ量が許容値以内であれ
ば、判定ルーチン416から422に進み、そうでなけ
れば特定ルーチン418に進んで既に行なつた回転
ずれ修正の回数についてチエツクする。もし規定
の回数の修正を済ませていれば、自動修正不能と
みなして異常終了し、そうでなければ基板移動テ
ーブル２０にＺ軸回りの補正動作を行なわせ、ル
ーチン402に戻る。ルーチン422〜432では、402〜
414と同様にして右上端マーク６ｅと左上端マー
ク６ｄを検出する。全てのマークについて位置検
出が正常に終了すると、判定ルーチン432から434
に進み、プリント基板を基準位置に一致させるた
めのＸ、Ｙ方向のずれ量を算出し、これを補正す
る方向に基板移動テーブル２０を駆動する。この
プログラム処理によつて、プリント基板１は標準
のxy座標系の原点に位置したことになり、これ
を起点として基板移動テーブル２０を数値制御す
ることにより、各部品搭載位置が吸着ヘツド２５
の直下に順次に位置合せできる。

第１６図Ｂは上記プログラムにおけるマーク位
置検出のためのルーチン404、414、424および430
に相当するサブプログラムの詳細フローチヤート
である。このプログラムでは、開始ルーチン440
で各種のパラメータをイニシヤライズした後、ル
ーチン442で標準パターンの指定パラメータの番
号を「０」にセツトする。この番号が「０」のと
きは、ルーチン444で第１の探索領域x₁〜x₂が指
定され、ルーチン446で標準パターン201を用いた
精パターンマツチングが実行される。つまり、第
９図の信号４４ａ，４４ｋ，４４ｂが出力され
る。パターン検出回路から終了信号６０ｆが出力
されると、ルーチン448が実行され、信号４４ｎ
と４４ｉが出力されてレジスタ６５，６６の内容
がメモリ４１に読み込まれる。次のルーチン450
ではパターン番号を１だけ増やす。パターン番号
が１以下であれば、判定ルーチン452からルーチ
ン444に戻り、標準パターン２０２を用いて第２
の探索領域y₁〜y₂で上記と同様のパターンマツチ
ングが行なわれる。第２の探索領域でのパターン
マツチングが完了していれば、ルーチン454に進
み、メモリ４１に読み込まれた２つの一致度デー
タが所定値以上か否か判定し、所定値以上であれ
ば、ルーチン456でクロスマークの中心位置の計
算を行なつた後、終了ルーチン464に進む。もし
一致度が規定値よりも小さければ、ルーチン458
で二値化しきい値の変更回数をチエツクする。二
値化しきい値はパターンマツチングの一致度に影
響があり、既に規定の回数の変更が済んでいれ
ば、ルーチン460に進んで異常終了処理を行なう。
そうでなければルーチン462で二値化しきい値を
現在値よりもわずかに変更し、ルーチン442に戻
る。二値化しきい値の変更は信号４４ｆとして出
力するデータの値を変えることにより達成され
る。

第１７図は第１３図のルーチン312（322、332）
の詳細なプログラムフローチヤートである。この
プログラムでは、先ず供給装置２２からワークパ
レツト２３に部品を供給し（ルーチン472）、予め
記憶されている位置データに従つて基板移動テー
ブル２０を次の部品搭載位置に移動させ（ルーチ
ン474）、ワークパレツト２３を所定距離だけ前進
させる（ルーチン476）。ワークパレツトは部品１
０が吸着ヘツド２５の直下に来た位置で停止す
る。次いで、吸着ヘツド２５を初期位置から所定
距離だけ下降させ（ルーチン478）、吸着バルブを
開いて部品を吸着動作させる（ルーチン480）。こ
れが終ると、部品の下端がワークパレツトの上面
より完全に離間する位置まで吸着ヘツドを上昇さ
せ（ルーチン482）ワークパレツトを初期位置、
すなわち次の部品を受け取る位置まで戻す（ルー
チン484）。ワークパレツトが退避すると、吸着ヘ
ツド２５が所定距離下降させ（ルーチン486）、反
射板２７を部品の直下に挿入する（ルーチン
488）。このとき、吸着ヘツドは部品のリード線１
１が対物レンズ３１の焦点距離に一致する位置で
停止する。

第１８図は第１３図の部品搭載ルーチン315の
詳細なプログラムフローチヤートを示す。このプ
ログラムでは、反射板を初期位置に復帰させた後
（ルーチン502）、吸着ヘツド２５をプリント基板
の表面位置まで降下させ（ルーチン504）、仮接着
のための背圧が加わるように更に一定の距離だけ
降下させ（ルーチン506）、これが終ると初期位置
に復帰させる（ルーチン508）。

次に、第１３図の部品位置補正ルーチン313
（323、333）の詳細なプログラム・フローチヤー
トを第１９図によつて説明する。

既に第２図〜第４図で説明したように、この実
施例ではLSI部品とSSI部品については３箇所、
Ｒ部品については２箇所の互いに位置の異なる撮
像領域を設定し、各撮像領域で検出したリード線
の位置関係から吸着された電子部品の姿勢と位置
ずれを判断するようにしている。これらの領域の
撮像は第２のテレビカメラ３０で行なわれ、ま
た、電子部品に位置ずれがあつた場合には、Ｘ、
Ｙ方向の位置ずれは基板移動テーブルでプリント
基板を移動させることによつて補正し、回転方向
の位置ずれのみを吸着ヘツドの回転動作によつて
補正するようにしている。

第１９図に示した部品位置補正ルーチンのプロ
グラムは、ルーチン522で第１検出位置、例えば
撮像領域１３ａに対物レンズ３１を移動し、ルー
チン524で最も端に位置して撮像されたリード線
１１ａの位置を検出する。次にルーチン526で第
２検出位置、例えば撮像領域１３ｂに対物レンズ
３１を移動し、ルーチン528で最も端に位置して
撮像されたリード線１１ｂの位置を検出する。こ
のようにして２本のリード線の位置が検出される
と、ルーチン530において各リード線のＸ、Ｙ座
標から電子部品のＺ軸回りの回転ずれ量を求める
ことができる。また第２図、第３図、第５図から
理解できるように、リード線はクランク状に折り
曲げられているため長手方向、すなわちリード線
１１ａ，１１ｂについてはｙ軸方向の長さにばら
つきがあるが、これと直交する軸方向には高い位
置精度をもつている。従つて第１、第２の検出位
置で検出された２つのリード線１１ａ，１１ｂの
Ｘ座標は電子部品のｘ軸方向の正確な位置計算に
用いることができ、この計算をルーチン530で行
なう。ルーチン532では、前のルーチン530で求め
た回転方向のずれ量に応じて、吸着ヘツドの駆動
装置を位置ずれ補正方向に動作させる。判定ルー
チン534では上記補正量を予め定められた値と比
較し、補正量が大きければルーチン522に戻つて
上述した動作を再度繰り返し、そうでなければル
ーチン536に進ぶ。ルーチン536では現在処理して
いる部品の種類がＲ部品か否かを判定する。Ｒ部
品であればルーチン538に進み、既に検出されて
いる２本のリード線のＹ座標から部品のＹ座標を
算出し、終了ルーチン546に進む。LSI部品、SSI
部品の場合には、判定ルーチン536から540，542
に進み、第３検出位置１３ｃにおいてリード線１
１ｃを検出し、そのＹ座標に基づいてルーチン
544で部品の正確なＹ座標を計算する。

以上の部品位置補正プログラムにおいて、リー
ド線の位置を検出するルーチン524、528、542で
は、撮像視野に含まれる同一形状の多数のリード
線の中から特定のリード線を選択するための工夫
が必要となる。そこで本発明では、第２０図に示
すように、先ずサンプリングによつて広い範囲の
特徴を圧縮させた粗い標準パターンを用いて複数
のリード線を検出する（ルーチン552）。この複数
のリード線検出には、設定された探索領域を複数
の区画に分割し、各分割領域毎に標準パターンと
画像から切り出した部分パターンとの最大一致度
を求める方式を採用する。このようにすれば、検
出された複数本のリード線の相対的な位置関係か
ら、目標とする最端のリード線を特定することが
できる。この粗い位置検出ルーチン554で上記位
置検出が成功したか否かを判定し、不成功なら異
常終了ルーチン560に進み、成功していればルー
チン556に進む。ルーチン556では、既に特定され
ているリード線の粗い位置データから、クロスマ
ークの検出で行なつたと同様に狭い範囲の探索領
域を設定し、サンプリングのない精密な標準パタ
ーンを用いてパターンマツチングを実行する。こ
れによつて目標とするリード線の正確なＸ、Ｙ座
標を求めることができる。ルーチン558は上記精
位置検出が成功したか否かを判定し、不成功なら
異常終了ルーチンに進み、そうでなければ終了ル
ーチン562に進む。

粗位置検出ルーチン552の詳細を第２１図のサ
ブプログラム・フローチヤートと第２２図を参照
して説明する。

このプログラムでは、先ずルーチン602におい
て、パターンマツチングに使用する粗標準パター
ンを信号４４ｋとしてレジスタ６４に設定する。
使用する標準パターンは電子部品の種類と撮像領
域、すなわち第１〜第３のどの検出位置かによつ
て異なるが、その指定はこのサブプログラムに分
岐する前にパラメータ設定により行なわれてい
る。例えばLSI部品の第２検出位置では、撮像領
域１３ｂに第２２図Ａ、あるいはＢの如くリード
線が映し出され、各リード線の先端部の位置を検
出するための標準パターンとして第２３図のもの
が用いられる。この標準パターン２２０は12×12
絵素からなり、第２２図Ａに破線枠２２１で示す
如く、リード線の先端部と一致する特徴パターン
を含んでいる。同様の標準パターンがリード線の
種類毎に各検出位置に応じて用意されている。

ルーチン604では、サンプリング間隔を指定す
るパラメータと撮像領域を複数の区画に分割する
ためのパラメータを、それぞれ信号４４ａ、信号
４４ｃとしてタイミング制御回路６０および領域
分割回路７０に出力する。これによつて、例えば
第２２図、Ａ，Ｂに示す如く、区画210〜214に分
割された探索領域が設定される。区画に含まれる
リード線の大きさ、間隔によつて決める。608は
このように分割された各区画毎に標準パターンと
最も一致する部分パターンの位置を検出するルー
チンであり、これによつてデータ処理装置４０か
ら領域分割回路にスタートの指示信号４４ｄが出
力され、パターン検出回路５０が動作する。領域
分割回路が終了信号７０ｅを出力すると、ルーチ
ン６１０によつて座標メモリ７３と一致度メモリ
７２から各区画毎のデータを読み取る。これらの
データは、ルーチン612において、一致度が所定
の値を越えるものだけがリード線の候補点データ
として選択される。614は選択された候補点デー
タの有無を判定するルーチンであり、もし候補に
該当するデータが全くなければルーチン624に進
み、二値化しきい値の変更が既に規定回数だけ行
なわれたか否かを判定する。この判定がしきい値
変更が規定回数終了していればルーチン626に進
んで異常終了処理とし、そうでなければルーチン
628でしきい値を変え、ルーチン608からの処理を
再度行なう。リード線の候補点となるデータが存
在する場合には、ルーチン614から616に進み、候
補点の位置関係を調べる。ここでは、極めて接近
した位置関係で２以上の候補点が存在する場合、
それらの中から最大一致度をもつ１つの候補点を
残し、他を消去する。これは区画とリード線との
位置関係によつて、１つのリード線について２以
上の区画でデータ登録が生じ得るからである。ル
ーチン620では、このように整理された候補点の
中から、Ｘ、Ｙ座標の位置関係によつて目標とす
るリード線の有無を判定する。もし最端に位置し
た目標とするリード線が見つかればルーチン622
に進み、このリード線の特定点の位置座標、例え
ば第２２図のＱ点の座標を算出し、終了ルーチン
630に進む。そうでなければルーチン624に進み、
二値化しきい値を変更して再度パターン検出を行
なうか否かを判定する。

次に、精位置検出ルーチン556の詳細を第２４
図のプログラムフローチヤートと第２５図、第２
６図を参照して説明する。上述の粗位置検出では
サンプリングされた粗い標準パターンを用いてい
るため、求められた特定点ＱのＸ、Ｙ座標はサン
プリング間隔に相当する誤差を含む。そこで第２
５図の如く、点Ｑの座標と特定の位置関係にある
x₁〜x₂，x₃〜x₄，y₁〜y₂を第１、第２、第３の探
索領域に指定し、それぞれの領域で第２６図Ａ，
Ｂ，Ｃに示す精密な標準パターンを用いた位置検
出を行なう。これらの標準パターンも12×12絵素
からなつている。このようにすれば、第１、第２
の探索領域で求めたＸ座標の中心から点Ｑの正確
なＸ座標が求まり、また第３領域で求めたＸ座標
から点Ｑの正確なＹ座標が求まる。

第２４図のプログラムでは、先ずルーチン642
で、使用する標準パターンを示すパラメータに番
号「０」をセツトする。この番号が「０」のとき
は、ルーチン644〜648において、例えば第２６図
Ａの標準パターン２３１を用い、探索領域をx₁〜
x₂に指定したパターンマツチングを実行し、検出
されたＸ、Ｙ座標と一致度データを番号に対応し
た所定のメモリ領域に登録するようデータ処理装
置が動作する。上記パラメータはルーチン650で
＋１される。判定ルーチン652はこの値が１より
大きいか否かを判定し、１より大きければルーチ
ン654に進み、そうでなければ644に戻る。これに
よつて、番号「１」に対応して標準パターン２３
２を用い、x₃〜x₄を探索領域とするパターンマツ
チングが実行される。

ルーチン654は２回のパターンマツチングによ
り得られた一致度が所定値以上が否かを判定す
る。一致度が低ければルーチン660、662に進んで
映像二値化のしきい値を変更し、ルーチン642か
らの処理をやり直す。高い一致度が得られれば、
ルーチン654から656に進み、２つのＸ座標からリ
ード線の幅を検出する。このリード幅はルーチン
658で判定され、予め部品毎に決つている標準値
の許容範囲に収まつているか否かが判定される。
もし誤差が大き過ぎればルーチン660に進み、映
像の二値化しきい値を変える。許容範囲内にあれ
ばルーチン664、666に進み、第３の探索範囲y₁〜
y₂で標準パターン233を用いたパターンマツチン
グを実行する。このマツチング結果はルーチン
668で判定され、高い一致度が得られていればル
ーチン670に進んでリード線の中心点ＱのＸ、Ｙ
座標が計算される。次いでルーチン672において
上記計算結果が撮像視野に対応した所定のメモリ
領域に記憶され、終了ルーチン676に進む。

尚、上記の説明は撮像領域１３ｂのｙ軸方向に
延びるリード線の位置検出について述べたが、こ
れとは逆向きあるいは直交関係にある第１、第３
の撮像領域１３ａ，１３ｃにおいては第２６図Ｄ
に示す標準パターン２３４が必要となる。また第
２、第３の撮像領域ではリード幅およびその中心
位置の計算に用いるＸ座標とＹ座標が逆の関係に
なる。これらの事項については、第２４図のプロ
グラムの個々のルーチンにおいて、その時点での
部品の種類および撮像領域を示すパラメータを参
照して処理内容を決めるようにすればよいため、
このプログラムを複数種類の部品の複数の撮像視
野に共通に適用できる。また、第２６図と第１５
図の標準パターンは共用できる。

第２７図は、以上説明したプログラム制御によ
る１個の部品の吸着から基板上への搭載までの各
部の動作をタイムチヤートに示したものである。

以上説明したように、本発明の自動組立装置で
は２台の撮像装置を用い、第１の撮像装置で基板
の位置検出を行ない、第２の撮像装置で部品の位
置検出を行なうようにしている。互いに異なる高
さに位置した検出対象に対して、このように２台
の撮像装置を用いることによつて、焦点合せ作業
が不要となり、処理時間の短縮と検出精度の向上
および撮像系位置合せ機構の簡単化が図れる。ま
た、本発明によれば部品の位置検出を複数の撮像
視野で行なつた特徴検出の結果から求めるように
しているため、大きさの異なる部品を同一の認識
手法で位置検出でき、特に対物レンズの移動によ
つて撮像視野を切り換える方式を採用した場合に
は、これらの認識処理を簡単な機構で短時間に実
現できる。この場合、第６図に示したように部品
を背面から照明し、そのシルエツト像を撮像する
ようにすると、単に部品表面の曲面での光反射に
起因した部品形状の乱れを防止できるばかりでな
く、部品背面にある基板表面の模様を遮蔽して部
品のみ撮像できるため、パターンの誤認識を防止
できる利点がある。尚、実施例では部品と基板と
の間に光反射板を挿入し、投光器からの横方向の
投射光が上記光反射板で上向きに反射されて部品
のシルエツト像が撮像されるようにしたが、この
反射板は部品の位置検出時に挿入され部品搭載時
に吸着ヘツド直下から退避できればよいため、第
６図のワークパレツト２４を光反射板と兼用さ
せ、要素２７，２８を省略した構造としてもよ
い。この場合、ワークパレツトの部品受け部２４
を透明部材で構成し、その内側に光源を内蔵する
か、あるいは部品受け部２４の内側に反射板を取
り付け、投光器２９からの光が上向きに反射すれ
ばよい。

実施例ではLSI等の電子部品をプリント基板上
の端子形成面に重ねる組立作業について述べてい
るが、本発明の特徴的な構成は、部品を基板上に
設けた孔に差し込む作業等、実施例以外の組立作
業の自動化にも適用できること明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子部品が搭載されるプリント基板１
の１例を示す図、第２図、第３図および第４図は
それぞれ上記プリント基板に搭載される電子部品
１０の形状の１例を示す図、第５図はプリント基
板上の端子と電子部品のリード線端部の接続状態
を示す図、第６図はプリント基板上に上記電子部
品を自動的に搭載する装置の機構部を概略的に示
す斜視図、第７図は上記自動搭載装置の第１の撮
像装置の光学系を説明するための図、第８図は上
記自動搭載装置の制御系の全体構成を示すブロツ
ク図、第９図は上記第８図におけるパターン検出
回路５０の具体的構成の１例を示すブロツク図、
第１０図は第９図における映像メモリ６２と部分
パターン切り出し回路６３の具体的構成を示す
図、第１１図は第９図におけるタイミング制御回
路６０の具体的構成を示す図、第１２図は第９図
における領域分割回路７０の具体的構成を示す
図、第１３図は上記自動搭載装置の概略的な制御
手順を示すプログラム・フローチヤート、第１４
図はプリント基板１に形成されている位置決め用
のクロスマークの形状と撮像視野との関係を示す
図、第１５図Ａ，Ｂはそれぞれ上記クロスマーク
の位置検出に適用される標準パターンを示す図、
第１６図Ａは第１３図におけるプリント基板の位
置補正ルーチン302の詳細を示すプログラム・フ
ローチヤート、第１６図Ｂは第１６図Ａにおける
マーク位置検出ルーチン404の更に詳細な手順を
示すプログラム・フローチヤート、第１７図は第
１３図における部品供給ルーチン312の詳細を示
すプログラム・フローチヤート、第１８図は第１
３図における部品搭載ルーチン315の詳細を示す
プログラム・フローチヤート、第１９図は第１３
図のルーチン313の詳細を示すプログラム・フロ
ーチヤート、第２０図は第１９図のリード線位置
検出ルーチン524（528、542）の詳細を示すプログ
ラム・フローチヤート、第２１図は第２０図のリ
ード線粗位置検出ルーチン552の更に詳細な手順
を示すプログラム・フローチヤート、第２２図
Ａ，Ｂは撮像視野に含まれるリード線と領域分割
との関係を説明するための図、第２３図は粗位置
検出のために適用する標準パターンの１例を示す
図、第２４図は第２０図のリード線精位置検出ル
ーチン556の更に詳細な手順を示すプログラム・
フローチヤート、第２５図は上記精位置検出のた
めに設定されるパターン探索領域の説明図、第２
６図Ａ〜Ｄはそれぞれ精位置検出のために適用さ
れる標準パターンの１例を示す図、第２７図は上
記自動搭載装置により１つの電子部品が処理され
る期間内における主要素の動作タイムチヤートを
示す。 第６図において、１は電子部品１０が搭載され
るプリント基板、２０はプリント基板移動テーブ
ル、２２は部品供給装置、２３はワークパレツ
ト、２５は部品を保持するための真空吸着ヘツ
ド、２７は光反射板、３０は部品位置検出用のテ
レビカメラ、３４は基板位置検出用のテレビカメ
ラ、３１，３５は対物レンズ、３２，３６は接眼
レンズ、２９，３７は投光器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上の所定位置に複数のリード線を有する
   部品を自動的に搭載する自動組立装置において、
   上記基板をあらかじめ定められた基準位置に移動
   する基板移動手段と、供給される上記部品を上記
   基板上の保持すべき位置に移動する部品移動手段
   と、上記部品移動手段から部品を受け取り上記保
   持すべき位置の上空に保持する手段であり、上記
   保持された部品を上記基板面に直交する軸の方向
   に移動させ及びこの軸の回りに回転させる部品保
   持手段と、上記基板の少なくとも２つの部品領域
   を撮像する第１の撮像手段と、上記部品保持手段
   により保持される上記部品のリード線に上記基板
   上から光を照射するための照射手段と、上記照射
   手段により照射された光の透過光により上記部品
   のリード線の最端を含む少なくとも２つの部分領
   域を撮像する第２の撮像手段と、上記第１の撮像
   手段の出力データを処理し上記基板の基準位置か
   らのずれ量を検出すると共に、上記第２の撮像手
   段の出力データを処理し上記部品の上記基板上の
   所定位置からのずれ量を検出し、検出されたこれ
   らのずれ量に従つて上記基板の所定位置と上記部
   品の保持すべき位置とが一致するように上記基板
   移動手段及び部品保持手段とを制御するデータ処
   理手段とを有することを特徴とする自動組立装
   置。 ２ 上記第１の撮像手段が固定視野を有し、上記
   基板移動手段で上記基板を移動することによつて
   上記基板上の複数箇所の像を入力し、上記第２の
   撮像手段が可動視野を有し、上記部品保持手段を
   固定したまま上記保持手段に保持された上記部品
   上の複数箇所の像を入力し、上記データ処理手段
   が上記第１、第２の撮像手段からの複数の入力像
   を処理して上記基板および上記部品のそれぞれの
   位置ずれ量を検出するようになつていることを特
   徴とする第１項記載の自動組立装置。 ３ 上記第２の撮像手段が対物レンズと接眼レン
   ズとテレビカメラとからなり、上記対物レンズの
   位置を移動することによつて撮像視野を変えるよ
   うになつていることを特徴とする第２項記載の自
   動組立装置。