JPH08102599A - 基板位置検出装置 - Google Patents
基板位置検出装置Info
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Abstract
態が変化しても位置決めマークを良好に認識できるよう
にする。 【構成】 RAM26に格納された認識マークデータの
マーク位置番号毎の値を撮像するマーク22の位置毎に
レベルメモリ36及びゲインメモリ37に書き込み該値
に基づいてA/D変換部35はA/D変換を行い、認識
処理部35は認識処理を行う。
Description
た複数の位置決めマークの夫々を撮像装置にて撮像し、
該撮像画面を認識処理装置が取り込み位置決めマークの
位置を認識することによりプリント基板の位置ずれを検
出する基板位置検出装置に関する。
37599号公報に開示されており、プリント基板の基
板位置決めマークが撮像装置である基板認識カメラに撮
像され該撮像画面を認識回路が認識処理して基板位置決
めマークの位置が認識され、該認識結果により電子部品
の装着位置が補正される。
した被写体の画像の各画素の明るさの強度を映像信号と
して出力するが、該映像信号はアナログ信号であり認識
回路にはこのアナログ信号がデジタル信号に変換されて
入力され、該デジタル信号が認識処理されるものであ
る。このデジタル信号への変換の際には明るさの強度の
値の所定の範囲を例えば0から255に分割してデジタ
ル値に変換されるが、通常デジタル変換されるべき明る
さの強度の最小値をレベルと言い、この最小値からデジ
タル変換されるべき最大値までの幅をゲインと言い、こ
の2つのパラメータを決めてA/D変換が行われる。
A/D変換すべき明るさの強度の範囲の取り方によって
は認識処理できる場合とできない場合が発生するため最
適なパラメータの値が決定され記憶されこの値のパラメ
ータにより変換が行われる。
に複数の位置決めマークがあり、基板の位置ずれは平行
移動方向のずれ、水平面内での回転方向の角度位置ずれ
及び基板の伸びによるずれを検出するようにしている
が、基板のソリ、位置決めマーク周囲のパターン、レジ
ストの有無等により同一の基板であってもマークによっ
て画像の状態が異なる。このような場合に、全てのマー
クに共通にパラメータの値を決めてしまうと、同一基板
であってもマークによって位置認識ができない場合が発
生する。
位置決めマークの状態が変化しても位置決めマークを良
好に認識できるようにすることを目的とする。
ント基板に付された複数の位置決めマークの夫々を撮像
装置にて撮像し、該撮像画面を認識処理装置が取り込み
位置決めマークの位置を認識することによりプリント基
板の位置ずれを検出する基板位置検出装置において、前
記撮像装置の撮像した撮像画面を認識処理装置に取り込
むための取り込みパラメータの値を位置決めマーク毎に
記憶する記憶手段を設けたものである。
数の位置決めマークの夫々を撮像装置にて撮像し、該撮
像画面の映像信号をデジタル信号に変換して認識処理装
置が取り込み位置決めマークの位置を認識することによ
りプリント基板の位置ずれを検出する基板位置検出装置
において、デジタル信号に変換する映像信号の明るさの
強度範囲のデータを位置決めマーク毎に記憶する記憶手
段を設けたものである。
数の位置決めマークの夫々を撮像装置にて撮像し、該撮
像画面を認識処理装置が取り込み位置決めマークの位置
を認識することによりプリント基板の位置ずれを検出す
る基板位置検出装置において、前記撮像装置の撮像した
撮像画面を認識処理装置に取り込むための取り込みパラ
メータの値を決定する決定手段と、該決定手段が決定し
たパラメータの値を位置決めマーク毎に記憶する記憶手
段を設けたものである。
の撮像した撮像画面を認識処理装置に取り込むための取
り込みパラメータの値を撮像対象である位置決めマーク
毎に記憶する。請求項2の構成によれば、記憶手段はデ
ジタル信号に変換する位置決めマークの撮像画面の映像
信号の明るさの強度範囲のデータを位置決めマーク毎に
記憶する。
手段が決定した撮像装置の撮像した撮像画面を認識処理
装置に取り込むためのパラメータの値を位置決めマーク
毎に記憶する。
る。図2乃至図4に於いて、1はX軸モータ2及びY軸
モータ3の回動によりXY方向に移動するXYテーブル
であり、チップ状電子部品4(以下チップ部品または部
品という。)が装着されるプリント基板5が載置され
る。
る部品供給装置7が多数台配設されている。8は供給台
駆動モータであり、ボールネジ9を回動させることによ
り、該ボールネジ9に嵌合し供給台6に固定された図示
しないナットを介して、供給台6がリニアガイド10に
案内されて移動する。11は間欠回動するロータリテー
ブルであり、該テーブル11の外縁部には吸着ノズル1
2を4本有する装着ヘッド13が間欠ピッチに合わせて
等間隔配設されている。
下降して吸着し取出す装着ヘッド13の停止位置が吸着
ステーションであり、吸着ステーションにてロータリテ
ーブル11の一番外側に位置する吸着ノズル12が部品
4を吸着する。装着ヘッド13が次の次に停止する位置
が角度補正ステーションであり、部品認識カメラ14に
よる認識結果に基づき吸着ノズル12がノズル回動ロー
ラ15によりθ方向に回動され部品4の回転角度の位置
ずれが補正される。
該基台18に対してXY移動するのであるが、19は基
板認識カメラであり、該基台18に固定された支持板2
0に固定され、前記XYテーブル1に載置されたプリン
ト基板5を撮像する。プリント基板5には図2に示すよ
うに位置決めマーク22が設けられており、照明部21
により適度の照明がなされた該マーク22からの反射光
を認識カメラ19が撮像し該基板5のXYテ−ブル1上
での位置認識が行われる。該マーク22は図2に示すよ
うに通常基板5の対向する隅(角部)に1個ずつ合計2
個付されている。また、図2に示すマーク22は円形で
あるが三角形、四角形等の他の形状であってもよいし、
また基板5上のパターンの一部を利用してもよい。
れていれば、通常基板のXY方向の位置ずれ、水平面内
での回転方向の角度位置ずれ及び基板5の伸びによる基
板5の各部品装着位置の位置ずれが検出可能であるが、
図5に示すように3点以上を検出するようにすれば、基
板5各部の伸びが異なっていても各部の部品装着位置を
正確に検出することができる。また、図5に示すように
部品4の装着位置の近傍に該マーク22を設けてこの部
品4の装着を特に正確に行うこともある。
マーク22の認識により検出された位置ずれは部品4の
装着時に補正を加える時に用いられるが、該部品4を仮
止めするための接着剤を塗布する塗布装置においても同
様な基板5の位置決めが必要であり、この場合にも正確
な位置に接着剤を塗布するためにマーク22の認識が必
要であり、部品搭載位置毎の認識が有効になる。また、
ペーストハンダをスクリーン版を介してスキージにより
印刷する印刷機においても、基板5の位置認識が必要で
あるが、この場合には通常の2点のマーク22の認識に
て基板5のXY方向及び水平面内での回転方向のずれの
みがわかれば、位置決めできるのであるが、特に精密に
位置決めしなければいけない部品4の装着位置のずれを
求めることで、その位置を特に正確に位置合わせして基
板5の全体のずれはある程度は許容するようにしたい場
合には印刷機においても部品4の装着位置の位置ずれを
見るために部品4の近傍のマーク22を認識することが
ある。
呼ばれる基板5は、図6に示すように複数の同一の部品
装着パターンが繰り返し基板上に展開され、または異な
るパターンが配設されるものであるが、これら1つ1つ
のパターンの部分毎にマーク22が配設され、パターン
毎に位置ずれの検出が行われる。23はプリント基板5
を搬送しXYテ−ブル1上に供給する供給コンベアであ
る。
の制御回路について説明する。図1において、25はC
PUであり、RAM26に格納された各種データに基づ
き、R0M28に格納されたプログラムに従って、電子
部品自動装着装置のプリント基板5へのチップ部品4の
装着動作、基板5の搬送及び基板5または部品4の認識
等の動作に係る種々の動作を制御する。
して駆動回路31及び認識処理装置32が接続されてい
る。X軸モータ2及びY軸モータ3が駆動回路31に駆
動され、認識処理装置32は基板認識カメラ19に撮像
されたマーク22の画像の認識処理を行う。また、認識
処理装置32は部品認識カメラ14によるチップ部品4
の撮像画像の認識処理も行うが、カメラ19、14に撮
像された画像の明度の強弱によるアナログ信号である映
像信号をデジタル信号に変換するA/D変換部34及び
該デジタル信号を認識処理する認識処理部35とよりな
っている。
像された画像を認識処理するように指示を認識処理装置
32に出力するとともに、認識処理結果を認識処理装置
32から受け取るものである。前記映像信号は例えば図
7に示すようなカメラの走査線の走査方向即ち時間軸で
ある横軸方向に輝度が縦軸方向に変化する波形である
が、デジタル信号に変換するために映像信号の変換すべ
き最小値と最大値が決められ、この最小値と最大値の間
の明るさの強度範囲を256等分して画像の画素ごとに
デジタル値に変換するものである。図7の一番下の実線
がカメラ19に撮像された明るさが「0」の位置である
が、その上の実線の位置がデジタル変換して「0」とさ
れる最小値であり、これをレベル(level)と言
い、一番上の実線の位置がデジタル変換して「256」
となる最大値であり、最小値と最大値の間隔をゲイン
(gain)と言う。デジタル信号に変換する映像信号
の明るさの強度範囲を示すものであるレベルとゲインは
A/D変換のパラメータとして夫々A/D変換部34に
設けられたレベルメモリ36及びゲインメモリ37に格
納される。レベルとゲインの設定値が同じであっても、
撮像の対象物あるいは照明の状態等により映像信号の波
形が異なると認識処理ができたりできなかったりするの
で、該レベルメモリ36及びゲインメモリ37の設定値
は認識処理部35が適宜変更できるようになされてい
る。
置決めマーク22毎にマーク位置番号を付し前記ゲイン
及びレベルの値を格納しており、この値は認識マークデ
ータとして基板種毎に用意され、例えば図8に示すよう
に格納されている。位置決めマーク22の認識時には該
当する基板種の該当するマーク22の各値がCPU25
によりA/D変換部34のレベルメモリ36及びゲイン
メモリ37に書き込まれ該値に基づいてA/D変換が行
われる。
9のフローチャートに従って位置決めマーク22の認識
処理を行うものである。以上のような構成により以下動
作について説明する。先ず、図示しないスイッチにより
自動運転が開始される。次に、プリント基板5は供給コ
ンベア23により上流の装置(接着剤の塗布を行う装
置)より搬送されXYテ−ブル1上に移載され図示しな
い位置決め装置により該テーブル1の所定位置に位置決
め固定される。
PU25の制御により駆動回路31に駆動され回動しX
Yテ−ブル1が基板5の図8のデータの最初の位置決め
マーク22が基板認識カメラ19の下方に位置するよう
移動する。即ち、図8の認識マークデータの示すマーク
一番号1の位置に合わせて移動が行われる。このとき位
置決めマーク22の理論上(設計上)の位置がカメラ1
9の画面の中央に位置するようにされ、実際のマーク2
2はずれていても認識処理に支障がない位置に収まるよ
うカメラ19の視野範囲は確保されている。
番号1のゲインとレベルの値がレベルメモリ36及びゲ
インメモリ37に書き込まれる。次に、カメラ19はマ
ーク22の撮像を行うがこの映像信号のままの画像は図
10に示すものであり、その中央部の実線の位置の走査
線に沿った映像信号は図7に示す波形となっており、マ
ーク22の背景は明るい。
処理装置32に対して行うと、認識処理部35は図9の
認識処理のフローチャートに従った動作をする。即ち、
先ずA/D変換部34のレベルメモリ36及びゲインレ
ベル37に初期値として格納されている値(図8の認識
マークデータが書き込まれた値)に従ってA/D変換さ
せ、そのデジタル信号により認識処理を行う。
el)及びゲイン(gein)は映像信号上では図7に
示すような位置となり、このパラメータによりA/D変
換が行われると、図11に示すように正規化され明るさ
の強弱の範囲が引き延ばされてデジタル値に変換され、
これは図12の画像をそのままA/D変換した場合と同
様なデジタルデータとなり、マーク22の背景との判別
が正確にできる画像のデータとなる。この画像取込み動
作と平行して図9のフローチャートに示すモデル選択の
動作が行われ、マーク22のモデル(この場合には円
形)が選択される。
せた円形の理論上のマークである前記モデルと撮像され
たマーク22の画像の一致度を理論上のマークを少しず
つ移動させて比較する。この手法は所謂テンプレートマ
ッチングと呼ばれる。この場合、図11のように状態の
よい信号をデジタル化しているので所定の一致度が得ら
れ、マーク22の位置ずれが認識される。
ーク位置番号2の位置に基板認識カメラ19が位置され
る。この動作と平行してマーク位置番号2のゲイン及び
レベルがレベルメモリ36及びゲインメモリ37が書き
込まれると共に前述するようにモデルの選択が行われ
る。このマーク22も認識マークデータで指定している
ゲイン及びレベルが適した状態の通りであるとすると、
前述のようにA/D変換して、認識処理動作をすること
により該マーク22の位置ずれが検出される。
て位置ずれの認識が行われると、該個々のマーク22の
位置ずれを基に基板5全体の位置ずれ量の算出がCPU
25により行われる。次に、RAM26に格納された図
示しない装着順に部品種及び装着位置等が示されたデー
タに基づき、吸着ヘッド13が吸着ステ−ションに移動
して吸着ノズル12が下降してモータ8の回動により所
望の部品5を供給する部品供給装置7が吸着位置に位置
されチップ部品4の取り出しが行われる。
ノズル12はロータリテーブル11の間欠的な回転によ
り各作業ステ−ションに移動して認識ステ−ションでは
カメラ14により部品5の吸着ノズル12に対する位置
ずれが認識され、角度補正ステ−ションでは該認識結果
に基づきノズル回動ローラ15の回動により部品4の角
度補正が行われ、装着ステ−ションに達する。このと
き、すでに基板認識により算出された基板5のθ方向へ
の角度ずれも加えて補正される。
置補正と基板認識の際にすでに算出されている位置ずれ
が補正されて所望の装着位置となるようXYテ−ブル1
が移動し、吸着ノズル12の下降によりチップ部品4が
プリント基板5上に装着される。上述する吸着ノズル1
2の次の吸着ヘッド13についても同様にしてチップ部
品4の吸着乃至プリント基板5への装着動作が行われ、
以下同様にして該プリント基板5への部品装着が行われ
る。
終了すると、該基板5はXYテ−ブル1より排出され次
の基板が前述と同様にして供給コンベア23により搬送
され該テーブル1上に位置決め固定され、前述と同様に
各マーク22毎にレベルメモリ36及びゲインメモリ3
7の値はRAM26に格納された図8の値を書き込まれ
てマーク22の認識動作が行わる。
マーク22の理論上のモデルを少しずつ移動させても画
像と所定の一致度になる位置がなかったとすると、図9
のフローチャートにて異常終了となる。次に、認識処理
部35は認識処理が可能で最適なゲイン及びレベルを見
つける動作を行う。
レベルの値を最小値(図7の一番下の実線の位置の値)
に固定してゲインメモリ37のゲインを最小の値から大
きな値に変化させてその都度図9のフローチャートに従
って認識処理を行い、異常終了ならばレベルの値を所定
量大きくして同様動作を行い、正常終了となるレベルの
最小の値を検出する。
てゲインの値を小から大に変化させ成功するゲインの幅
を検出し、以後レベルの値を所定量ずつ大きくしながら
同様に認識が成功するゲインの値の範囲を検出して行
く。次に、レベルの値を大きくして規定量のゲイン幅が
得られなくなったらそのレベル値を認識成功の最大のレ
ベル値とする。
に認識処理が可能なデジタル信号に変換する映像信号の
明るさの強度範囲の集合としての認識成功範囲が検出さ
れ、認識成功範囲の中でゲイン、レベルに最も余裕の持
てる点を最適点としてそのレベルとゲインの値をレベル
メモリ36及びゲインメモリ37に格納すると共にRA
M26に格納された図8に示すデータの該当番号のレベ
ル及びゲインの値をこの得られた値に書き替える。この
最適点の求め方は図13に示すようにレベルの認識可能
な最小値と最大値の中間の値を求め、この中間の値にお
ける認識成功のゲインの幅の中間の値を求め決定するも
のである。
るが、次に図8の次のマーク位置番号のマーク22の位
置が同様な認識動作により認識される。以上のようにし
て基板5の認識が行われると、前述と同様な部品装着動
作が行われる。このようにして基板5が変わる毎に基板
認識が行われるが、認識が成功している間はレベル、ゲ
インの値の変更はされない。同じロットの基板5であれ
ば多少マーク22の状態が変化しても、このように設定
したレベル、ゲインの値で認識は成功するものである
が、基板5のロットが変わってマーク22の撮像結果が
変わると、今までのレベル、ゲインの設定では、認識で
きないことが多いので新しいレベル、ゲインの値を前述
のようにして求め、RAM26内の値も書き替えてい
く。
あれば、次の基板5にてのマーク22の認識は該マーク
が元の状態と同じであれば異常終了となるため、再度最
適点のレベル、ゲインを探索して検出する動作が行われ
る。尚、最初に最適点として設定したものを基準とし
て、途中で認識が異常終了となって検出した最適点はそ
の基板のみに適用して次の基板5からは最初の基準とな
るレベル、ゲインを使用するようにすることもでき、ま
たはこのようにすると最初の基準となる最適点を使用し
て何度も異常終了となるようであれば、異常終了となる
回数が設定回数になったならば、基準となる最適点を変
更するようにしてもよい。変更する最適点はそれまでに
最適点として検出した値より平均値を取るなどして決定
してもよいし、各最適点を検出するための図13に示す
認識可能範囲で一番重なり合う部分より求めてもよい。
板5に装着する電子部品自動装着装置について説明した
が、電子部品4をプリント基板5に装着したときに該部
品4を仮固定するための接着剤をプリント基板5に塗布
する接着剤塗布装置においてXYテ−ブル上に固定され
た該基板5の位置認識を行う場合及び電子部品をプリン
ト基板5に半田づけするためのクリーム半田を該基板5
に印刷するためのスクリーン印刷機において該基板5を
スクリーン版と位置合わせするために位置認識する場合
にも適用できる。
撮像した映像信号もカメラ19の撮像した映像信号と同
じA/D変換部を使用するが、カメラ14の映像信号を
デジタル変換する場合のレベル、ゲインはRAM26に
別に記憶されており、その撮像の都度メモリ36、37
に格納されて認識処理が行われる。
処理装置に取り込むための取り込みパラメータの値を位
置決めマーク毎に記憶するので、位置決めマーク毎に撮
像された画像の状態が異なってもマークの位置認識を確
実に行うことができ、基板の位置ずれの検出を正確に行
うことができる。
段を設けたので基板が変更になって画像の状態が変化し
ても対応して位置決めマーク毎に確実に位置認識を行う
ことができる。
の斜視図である。
平面図である。
ント基板を示す平面図である。
示す図である。
を示す図である。
囲のグラフを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 プリント基板に付された複数の位置決め
マークの夫々を撮像装置にて撮像し、該撮像画面を認識
処理装置が取り込み位置決めマークの位置を認識するこ
とによりプリント基板の位置ずれを検出する基板位置検
出装置において、前記撮像装置の撮像した撮像画面を認
識処理装置に取り込むための取り込みパラメータの値を
位置決めマーク毎に記憶する記憶手段を設けたことを特
徴とする基板位置検出装置。 - 【請求項2】 プリント基板に付された複数の位置決め
マークの夫々を撮像装置にて撮像し、該撮像画面の映像
信号をデジタル信号に変換して認識処理装置が取り込み
位置決めマークの位置を認識することによりプリント基
板の位置ずれを検出する基板位置検出装置において、デ
ジタル信号に変換する映像信号の明るさの強度範囲のデ
ータを位置決めマーク毎に記憶する記憶手段を設けたこ
とを特徴とする基板位置検出装置。 - 【請求項3】 プリント基板に付された複数の位置決め
マークの夫々を撮像装置にて撮像し、該撮像画面を認識
処理装置が取り込み位置決めマークの位置を認識するこ
とによりプリント基板の位置ずれを検出する基板位置検
出装置において、前記撮像装置の撮像した撮像画面を認
識処理装置に取り込むための取り込みパラメータの値を
決定する決定手段と、該決定手段が決定したパラメータ
の値を位置決めマーク毎に記憶する記憶手段を設けたこ
とを特徴とする基板位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23748994A JP3600643B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 基板位置検出方法及び基板位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23748994A JP3600643B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 基板位置検出方法及び基板位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08102599A true JPH08102599A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3600643B2 JP3600643B2 (ja) | 2004-12-15 |
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ID=17016087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23748994A Expired - Fee Related JP3600643B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 基板位置検出方法及び基板位置検出装置 |
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|---|---|
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- 1994-09-30 JP JP23748994A patent/JP3600643B2/ja not_active Expired - Fee Related
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