JPH0456300A - 部品実装装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電子部品などの部品を基板に自動的に装着する
部品実装装置に関する。

（従来の技術） この種の部品実装装置は、プリント基板を搬送するため
の搬送機構、多数個の部品を収納する部品収納部、部品
を搬送してプリント基板に装着する実装ヘッド、それら
を制御するマイコンなどからなる制御装置などを備えて
構成されている。

そして、実装作業位置に搬入されたプリント基板に対し
て、予め制御装置に入力されている装置固有の座標系に
よって定められた装着位置に、前記実装ヘッドによる部
品の装着が行われるようになっている。この場合、前記
プリント基板は実装作業位置部分に設けられたストッパ
に当接して停止され、さらに、プリント基板の四隅部分
に形成された位置決め孔に固定用ピンが挿入されること
により位置決めがなされるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、プリント基板上に印刷により形成される導体
パターンは、その印刷位置の精度がさほど高いものでは
なく、プリント基板の外形に対して所定の位置に必ずし
も形成されているとは限らない。これに対し、部品の装
着位置（装着点の座標）は、プリント基板上の導体パタ
ーンが所定位置に正確に形成されているものとして設定
されるようになっている。このため、前記固定用ビンに
よりプリント基板の外形は正確に位置決めされていたと
しても、電子部品が装着されるべき導体パターンに位置
ずれが生じていると、基板上の正確な位置に部品を装着
することができない虞がある。

かかる位置ずれに対処するため、近年、視覚情報処理装
置を用いて導体パターンのずれを検出することが考えら
れている。これは、基板上に導体パターンの印刷と同時
に基板の隅部に位置して一つの認識マークを印刷してお
き、カメラなどによりこの認識マークを撮像し、この認
識マークの基準位置からのずれ量を求めて部品の装着位
置を補正しようとするものである。

ところか、この方法ではプリント基板の座標系に対する
回転方向のずれを考慮した位置補正ができない問題があ
り、さらに、近年では、特に、電子回路の高密度化に伴
いより高精度な位置補正ができるものか要望されている
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、基板上の導体パターンのずれ、特に回転方向の位置ず
れをも考慮した正確な位置に部品を装着することのでき
る部品実装装置を提供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の部品実装装置は、装置固有の座標系によって定
められた複数の基準位置に対応するように基板に夫々設
けられた複数の認識マークの座標系における位置を検出
する検出手段と、この検出手段が検出した各認識マーク
の位置とそれに対応する基準位置との差に基づいて基板
のずれ量を算出する演算手段と、この演算手段が算出し
たずれ量に基づいて部品の装着位置を補正する補正手段
とを具備した構成に特徴を有する。

（作用） 上記手段によれば、検出手段により複数箇所における基
板の認識マークの位置が検出され、演算手段によりそれ
ら認識マークの位置の各々の基準位置とのずれに基づい
て基板のずれが演算される。この場合、検出手段は複数
の認識マークを検出し、演算手段はこれらと複数の基準
位置との差に基づいて基板のずれ量を算出するから、基
板全体の回転方向のずれ量をも検出することが可能とな
る。従って、補正手段により、部品の装着位置を正確に
補正することができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について、図面を参照して説明す
る。

まず、第２図に基づいて本実施例に係る部品実装装置１
の概略について述べるに、この部品実装装置１は、図示
しないベース上に、後述する基板２を搬送する搬送機構
（図示せず）、基板２に装着されるＩＣ等の部品３を多
数個収納する部品収納部（図示せず）、吸着ノズル４を
備えＸ−Ｙ移送装置（図示せず）により移動される実装
ヘッド５、後述するような視覚情報処理装置６、それら
各装置を制御するマイクロコンピュータからなる制御装
置７などを備えて構成されている。

前記搬送機構は、基板２を搬送路上を搬入し、図示しな
いストッパ及び固定用ピン８によって搬送路途中に位置
する実装作業位置に停止させ、部品３の装着作業完了後
に搬出するようになっている。そして、前記実装ヘッド
５は、前記実装作業位置上方と前記部品収納部との間を
前記Ｘ−Ｙ移送装置により移動され、前記部品収納部の
部品３を吸着ノズル４により吸着して基板２上に搬送し
装着するようになっている。この場合、実装ヘッド５は
、制御装置７により、装置固有の座標系（第２図などに
示すＸ軸、Ｙ軸）に基づいて（ｘ。

ｙ）の座標で表される点から点へ移動されるようになっ
ている。また、前記吸着ノズル４は回転方向（同図てθ
方向）の回動が可能とされ、吸着している部品３を所定
角度だけ回動させることができるようになっている。

前記基板２には、その表面に例えば印刷により所定の導
体パターン９（第１図に一部を示す）が形成されている
と共に、第１図などにも示すように、例えば板面の対角
線上略両端部分に位置して２個の認識マーク１０．１１
が前記導体パターン９と同時に印刷形成されている。こ
れら認識マーク１０．１１は後述の基準位置（点Ａ１点
Ｂ）に対応するように形成されている。尚、基板２の隅
部には、前記固定用ピン８が挿通される位置決め孔２ａ
が形成されている。

前記制御装置７のメモリには、予め作業者により入力さ
れた部品収納部の部品吸着点の座標及びその部品種類、
並びに部品３の装着位置の座標及びその部品種類、さら
には前記基準位置の座標が記憶され、制御装置７は、そ
れに基づいて各装置を制御して部品３の基板２への装着
作業を自動的に実行する。そして、このとき、制御装置
７は、後述するように、視覚情報処理装置６から構成さ
れる装置補正係数に基づいて部品３の装着位置の座標の
補正を行うようになっている。従って、この制御装置７
は、本発明にいう補正手段として機能するようになって
いる。

ここで、前記視覚情報処理装置６について述べる。この
視覚情報処理装置６は、前記基板２の認識マーク１０．
１１を撮影するための例えばＩＴＶカメラ（工業用テレ
ビジョンカメラ）１２、このＩＴＶカメラ１２を基板２
の上方を移動させるカメラ移送装置１３、前記ＩＴＶカ
メラ１２からの画像信号を処理し後述するように位置補
正係数を算出して前記制御装置７に出力する画像認識装
置１４から構成されている。

このうち、カメラ移送装置１３は、前記制御装置７によ
り制御されると共に、制御装置７はそのカメラ移送装置
１３によるＩＴＶカメラ１２の位置情報を前記画像認識
装置１４に出力するようになっている。そして、前記画
像認識装置１４は、図示しないＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、
メモリなどから構成され、第３図に示すような各機能を
果たすようになっている。

即ち、基板認識マーク撮像手段１５は、前記基板２上の
認識マーク１０．１１部分を撮像しているＩＴＶカメラ
１２からの画像信号をデジタル画像データに変換し、カ
メラ視野におけるそれら認識マーク１０．１１の位置（
中心点）を検出するようになっている。カメラ座標系換
算手段１６は、それら画像上の認識マーク１０．１１の
位置（中心点）を、前記装置固有の座標系における位置
座標に変換する。そして、基板補正量算出手段１７は、
それら撮像された認識マーク１０．１１の位置座標と前
記基準位置の座標とから、後述するように、基板２のず
れ量、即ち実装作業位置に停止された基板２上の導体パ
ターン９の実際の位置とメモリに記憶されている装着位
置とのＸ軸、Ｙ軸及び回転方向（θ方向）のずれ量を算
出する。位置補正係数伝送手段１８は、そのずれ量に応
じた位置補正係数を前記制御装置７に伝送する。

以上の構成にて、視覚情報処理装置６は、本発明にいう
検出手段及び演算手段を実現するようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。

基板２が実装作業位置に搬入され、ストッパ及び固定用
ピン８にて位置固定されると、部品３を装着する作業を
行うにあたり、まず、視覚情報処理装置６による基板２
（導体パターン９）のずれ量の検出が以下のようにして
行われる。

まず、ＩＴＶカメラ１２により、基板２上の認識マーク
１０．１１が撮影される。この場合、ＩＴＶカメラ１２
は、カメラ移送装置１３により、認識マーク１０の上方
、認識マーク１１の上方に夫々移動される。また、この
ときのＩＴＶカメラ１２の視野１９．２０は、第１図及
び第４図に示すように、その中心に基準位置（基準点Ａ
、Ｂ）が位置するようになっている。

次に、前記ＩＴＶカメラ１２により撮影された認識マー
ク１０．１１部分の画像データが夫々画像認識装置１４
に入力され、ここで、上述のように、基板認識マーク撮
像手段１５によりその画像信号がデジタル画像データに
変換され、カメラ視野１９．２０におけるそれら認識マ
ーク１ｏ、１１の位置（中心点）が検出される。そして
、カメラ座標系換算手段１６により、それら画像上の認
識マーク１０．１１の位置（中心点）が、装置固有の座
標系における位置座標に変換される。ここでは、認識マ
ーク１０の位置（中心点）を点Ａ′（Ｘａ’　　Ｙａ’
　）　、認識マーク１１の位置（中心点）を点Ｂ’　　
（Ｘｂ’　、Ｙｂ’　）とし、また、前記基準位置の座
標を夫々点Ａ　（Ｘａ、Ｙａ）及び点Ｂ　（Ｘｂ、Ｙｂ
）とする。

そして、次に基板補正量算出手段１７により、点Ａ′１
点Ｂ′１点Ａ２点Ｂの座標から、基板２（導体パターン
９）のずれ量が算出される。このずれ量の算出は、次の
ような原理に基づいて行われる。

即ち、点Ａ′及び点Ｂ′の夫々点Ａ及び点Ｂとのずれは
、第５図に示すような４通りのパターンがある。ここで
、（ａ）及び（ｂ）は線分ＡＢと線分Ａ’　Ｂ’　とが
交わる場合、（ｃ）及び（ｄ）は線分ＡＢと線分Ａ’　
　Ｂ’　とが交わらない場合である。これらのパターン
において、第６図にも示すように、今、平行四辺形ＡＢ
Ｂ’Ａ’を構成する点Ｂ″　（Ｘｂ’　、Ｙｂ’　）を
考えると、線分ＡＢ′は、線分ＡＢを線分Ａ’　Ｂ’ま
で平行移動し、さらに角度θだけ回転移動したものとい
うことができる。従って、このような平行写像と回転写
像との合成写像を求めれば、導体パターン９のＸ軸、Ｙ
軸及び回転方向（θ方向）のずれを補正する位置補正係
数を得ることができる。

二の位置補正係数を算出するにあたって、まず、線分Ａ
Ｂの線分Ａ’　Ｂ’への移動ベクトルＶは、線分ＡＢの
線分Ａ’　Ｂ’への平行移動スカラー量（Ｘ軸、Ｙ軸方
向のずれ量）は、 と表される。

次に、線分Ａ’　Ｂ″の線分Ａ’　Ｂ’への回転移動は
、 但しＲθは、 したその点りに対応する実際の装着位置を点Ｄ′のマト
リックス表示で表す。従って、 即ち、 と示される。この式を満たす角度θが回転方向のずれ量
であり、この角度θは、 但し、Ｏく となる。

θ くπ／２ を点Ｄ　（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）とし、基板２のずれを考
慮これにて、点Ｄ　（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）に対して基板
２（導体パターン９）のずれを考慮した正しい装着位置
の座標（点Ｄ’　　（Ｘ、Ｙ）　）を得ることができる
。位置補正係数伝送手段１８は、角度θ及び移動ベクト
ルＶを制御装置７に伝送し、制御装置７は、装着位置即
ち装着点の座標及び吸着ノズル４の回動角度の補正を行
いつつ部品３を基板２上に装着するものである。

このような本実施例によれば、部品３が装着されるべき
基板２（導体パターン９）に装置固有の座標系に対して
の位置ずれが生じていたとしても、視覚情報処理装置６
によりずれ量を検出すること視覚情報処理装置６により
ずれ量を検出することができ、基板２上の正確な位置に
部品３を装着することができる。この場合、２か所の認
識マーク１０．１１からずれ量を検出するので、従来の
ものと異なり、基板２（導体パターン９）の回転方向の
ずれ量をも正確に検出することができ、回転方向の位置
ずれをも考慮した高精度の位置補正ができるものである
。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば、ＩＴＶカメラ１２を２台設けて夫々が認識マーク
１０．１１部分を撮影するようにしても良く、また、複
数の認識マークを比較的近接して設けて１台のＩＴＶカ
メラにより一つの視野に同時に撮影するようにしても良
いなど、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能で
ある。

［発明の効果］ 以上の説明にて明らかなように、本発明の部品実装装置
によれば、基板上の導体パターンのずれ、特に回転方向
の位置ずれをも考慮した正確な位置に部品を装着するこ
とができるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は基板と
ＩＴＶカメラの視野との関係を示す平面図、第２図は全
体構成を概略的に示す図、第３図は画像認識装置の機能
的な構成を示す図、第４図は装置固有の座標系における
基準位置と認識マークとのずれの様子を示す図、第５図
（ａ）乃至（ｄ）はずれの４通りのパターンを示す図、
第６図はずれ量の算出方法を説明するための図である。 図面中、１は部品実装装置、２は基板、３は部品、４は
吸着ノズル、５は実装ヘッド、６は視覚情報処理装置（
検出手段、演算手段）、７は制御装置（補正手段）、９
は導体パターン、１０，１１は認識マーク、１２はＩＴ
Ｖカメラ、１４は画像認識装置を示す。 代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑 第 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．実装作業位置に配置された基板に対し、装置固有の
   座標系によって定められた装着位置に実装ヘッドにより
   部品を搬送し装着するものにおいて、装置固有の座標系
   によって定められた複数の基準位置に対応するように前
   記基板に夫々設けられた複数の認識マークの前記座標系
   における位置を検出する検出手段と、この検出手段が検
   出した各認識マークの位置とそれに対応する前記基準位
   置との差に基づいて前記基板のずれ量を算出する演算手
   段と、この演算手段が算出したずれ量に基づいて前記部
   品の装着位置を補正する補正手段とを具備したことを特
   徴とする部品実装装置。