JPH0810799B2 - 電子部品の位置合せ方法 - Google Patents

電子部品の位置合せ方法

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JPH0810799B2
JPH0810799B2 JP4271494A JP27149492A JPH0810799B2 JP H0810799 B2 JPH0810799 B2 JP H0810799B2 JP 4271494 A JP4271494 A JP 4271494A JP 27149492 A JP27149492 A JP 27149492A JP H0810799 B2 JPH0810799 B2 JP H0810799B2
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brightness
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JP4271494A
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健司 鈴木
清治 秦
良枝 西田
恭一 川崎
健二郎 藤井
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日立テクノエンジニアリング株式会社
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  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品のプリント基
板への自動搭載技術に係り、特にその自動搭載を視覚に
よって行うようにした電子部品の位置合せ方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】これまで電子部品のプリント基板への実
装に関しては、例えば特開昭60−1900号公報に記載され
たものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これに
よる場合は基板上のパターン位置を認識するのに位置決
めマークを必要とすることから、基板の設計変更が必要
となっている。また、ICのピン(端子、またはリード
ともいう)の位置を認識するのに特定のピン位置のみ認
識していることから、精度は望めないものとなってい
る。更にICの位置認識は複数の視野によっており、認
識速度が遅いという不具合がある。
【0004】本発明の目的は、面付け電子部品を精度良
好にして、しかも速やかに自動的にプリント基板に搭載
し得る電子部品の位置合せ方法を供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電子部品の
少なくとも対向する2側方に並行に配列した複数の端子
を有する電子部品の位置合せ方法において、該複数の端
子のうち、同方向に並んだ複数の端子の平均位置から
子部品の位置と姿勢の情報を求め、該位置と姿勢の情報
にもとづいて上記電子部品の位置と姿勢を所望の位置と
姿勢に合せることで達成される。
【0006】
【作用】画像上に設定した測定線(サンプル線ともい
う)が電子部品のリードと交差し、かつ画像内に電子部
品を捕える条件を満たすように、画像と電子部品の相対
位置を設定した上で、測定線上の画素の明るさの分布に
もとづき、上記各リードと測定線との交点位置を平均す
ることで、測定線の方向におけるリードの列ごとの平均
位置が求まることから、電子部品の位置と姿勢が判り、
この情報にもとづいて上記電子部品の位置と姿勢を所望
の位置と姿勢に合せることを可能とした。
【0007】
【実施例】以下、本発明を図1から図8により説明する
が、その前にその理論的背景について簡単ながら説明し
ておく。ある物体の位置や姿勢を求める場合に同一物体
上の複数の標本点の位置の平均を求めることによって、
高精度に位置や姿勢の検出を行うことが可能である。独
立な標本点の数が多い程に精度は高くなるものである
が、その反面、処理速度の低下は免れ得ないものとなっ
ている。
【0008】ところで、電子部品のリードやこれが搭載
される接点のパターンは幅は狭いがその本数は多く、し
かも一定幅で直線上に並んだものとなっている。また、
機械的な位置決めによりそれらの大まかな位置・姿勢は
予め知れたのものとなっている。よって、画面の中に
部品のピン列や接点列とほぼ直交するようなサン
プル直線を引くことが可能となっている。この直線上で
の画像の明るさはピンや接点の配列と対応して波状とな
るが、一般にピン列や接点列は通常2列以上あるた
め、2以上の列を組合せることによって、それらの全体
的な位置・姿勢が正しく求められるわけである。
【0009】さて、本発明を具体的に説明する。先ず本
発明に係るサーフェイスマウンタについて説明すれば、
図2はその一例での外観を示したものである。本例での
ものは、図示のように、直交形ロボット1、基板供給装
置2、IC供給装置3および視覚処理装置4から基本的
になり、これらは共通のベース上に固定されたものとな
っている。ロボットとしてはこの場合十分な位置決め精
度があれば関節形やスカラー形等でもよく、そのハンド
には電子部品としてのICを把持するためのチャック
や、基板を撮像するためのTVカメラが取り付けられる
ようになっている。TVカメラとしては、他にIC位置
検出用のTVカメラがベース上に上向きに固定された状
態で取り付けられるようになっている。
【0010】サーフェイスマウンタの概要は以上のよう
であるが、次にこれの基本的な動作を図3に示すフロー
により説明すれば、先ず基板供給装置2の上で基板が機
械的に固定された状態でロボットハンドに固定されてい
るTVカメラがその基板上に移動することによって、基
板上におけるIC搭載用の接点パターンの正確な位置
が求められるようになっている。この後はハンドがIC
供給装置3に移動しこれからICを把持するが、ICは
IC位置検出用のTVカメラ上に移動されることによっ
て、ICとハンドとの位置ずれが検出されるようになっ
ている。視覚処理装置にて求められた接点パターンお
よびICの位置はロボットにフィードバックされること
によって、基板上の接点パターンにはICが位置合せ状
態良好にして搭載されるところとなるものである。搭載
すべきICがまだ存在する場合には以下、このような処
理動作を繰り返すわけである。
【0011】この場合搭載すべきICとしてはサーフェ
イス・マウンティング・パッケージ(フラット・パッケ
ージ)ICを対象とするが、その一例での平面と正面を
図4(a),(b)に、また、このIC5が搭載される
基板上での接点パターンを図5に示す。図示の如くIC
5は4つのピンの列5−1〜5−4を有するが、基板上
にはこれらピン列5−1〜5−4各々に対応する4つの
接点パターン列6−1〜6−4よりなる接点パターン
(6)が形成されるようになっている。基板上の接点パ
ターン上にICのピン列を対応させた状態で正しく載
せるためには、高い精度で位置合せを行う必要がある
が、基板供給装置による機械的な位置決めとロボットハ
ンドによるICチャック精度は十分とはいえなく、よっ
て、視覚的により高い精度で位置検出を行い位置検出情
報をロボットにフィードバックするようになっているも
のである。
【0012】既に述べたように、位置検出はTVカメラ
と視覚処理装置によって行われ、TVカメラはその一台
がロボットハンドに下向きに取り付けされ、基板上の接
点パターンを撮像する一方、他の一台はベース上に上向
きに固定され、その真上に位置決めされたハンドにチャ
ックされたICを撮像するようになっているが、TVカ
メラからの画像から位置検出を行う方法を図1,図6〜
図8により説明すれば以下のようである。
【0013】即ち、基板上の接点のパターンやICのピ
ン列は画像上では何れも細長い長方形のパターンがその
長手方向と直角方向に一直線上に並んだものとなってい
る。但し、実際の画像では、この他に、配線パターンや
背景が併せて撮像される。さて、長方形パターンの各列
毎に図1(a),(b)に示すように、長方形と直交す
る方向にサンプル直線7を設定する。以下、1つの長方
形を単にパターンと記して説明する。サンプル直線7の
位置を画面内で固定したとすれば、パターンの位置は基
板個々やIC毎に少しずつずれるが、サンプル直線7と
必ず交わる程度には機械的に位置決めし得るものとなっ
ている。この場合でのサンプル直線7上での画像の明る
さは、図6に示すように、複数のパターンからなる配列
に対応して波状になるが、この波形から各パターンのサ
ンプル直線7方向での位置が求められるものである。例
えば図6に示す例では、パターンと背景との境界xi
求められている。図7に示すように、理想的な条件下で
は、パターンからの反射光波形は、明るさ(I)として
示すように、矩形となるのでパターンの境界を最も検出
しやすいが、明るさ(II)のように、波形がくずれて
いる場合には、山の頂上(極大点) i をとってパター
ンの中央を求める等の方法も採られるようになってい
る。
【0014】ここで図8を用いパターンの境界を求める
方法について具体的に説明すれば、照明の状態が良好で
あって、画面の明るさが一様な場合(明るさ(II
I))は、明るさの閾値を適当に定めこれより明るい範
囲、または暗い範囲の両端画素位置をパターンの境界と
して求めればよい。また、明るさが明るさ(III)に
ほぼ同様な場合(明るさ(IV))に、閾値をはさむ両
側の画素の間の明るさの勾配を考慮に入れて、閾値と同
じ明るさになる位置を小数点を含む実数値で求めるよう
にすれば、精度は更に向上されることになる。更に照明
条件が良好でなく画面の明るさが一様でない場合(明る
さ(V))には、一つの閾値によってはすべてのパター
ンを明るい範囲と暗い範囲に分離し得ないが、このよう
な場合には隣接する画素間での明るさ勾配が最大となる
画素の位置を境界として求めたり、あるいは山から谷ま
での範囲毎に荷重平均A/Bを求めるなどの方法が採ら
れるようになっている。但し、A,Bはそれぞれ数式
1,2として以下のように求まる。
【0015】
【数1】
【0016】
【数2】
【0017】以上のようにして、サンプル直線方向での
長方形パターン位置座標列{xi|i=1,・・,
n|}が求まったならば、その平均値Uは数式3として
以下のように求められるものとなっている。
【0018】
【数3】
【0019】この平均値Uよりパターン各列のサンプル
直線方向での位置が求められるものである。このように
して各列毎のサンプル直線方向での位置が求められたな
らば、次にはその組合せによりICや接点パターン全
体の位置が求められるようになっている。ところで、フ
ラット・パッケージICにはピンが4方向に出ているも
のと、2方向に出ているものの2通りがあり、それに対
応して画像のパターンも図1(a),(b)に示すよう
に2種類となる。この場合対向する2つの列は互いに平
行である。
【0020】先ず図1(a)に示す4方向パターンの場
合は、4つのパターン列からそれぞれ平均値としての
座標U1,U2,V1,V2が求められるが、ここでU
1とU2,V1とV2をそれぞれ直線で結びその交点
(U,V)を全体の位置として定義し、また、2直線の
2等分線方向はベクトルDとして、全体の方向を示すも
のとして定義されるようになっている。このベクトルD
が回転ずれ情報を与えるようになっているわけである。
【0021】次に図1(b)に示す2方向パターンの場
合には、サンプル直線方向での精度のみが問題となり、
これと直交する方向の精度は機械的位置決めで十分であ
る。よって、全体の位置(U,V)はVは固定、Uは
(U1+U2)/2として求められ、また全体の方向は
U1とU2とを結ぶベクトルDとして定義されるように
なっている。
【0022】このようにして、フラットパッケージIC
や基板上の接点パターンの位置が正しく求められるも
のであり、これら位置情報にもとづきロボットは面付け
部品としてのICを接点パターン上に正しく搭載すると
ころとなるものである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、電子部品の位置
とその姿勢が求められるから、面付け電子部品を精度良
好にして、しかも速やかに自動的にプリント基板に搭載
し得るものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a),(b)は、画像パターンより面付
け部品や接点パターンの位置と回転方向を求める方法を
説明するための図
【図2】図2は、本発明に係るサーフェイスマウンタの
外観構成を示す図
【図3】図3は、その動作のフローを示す図
【図4】図4(a),(b)は、一例でのフラット・パ
ッケージICの平面と正面を示す図
【図5】図5は、そのICが搭載される接点パターンを
示す図
【図6】図6は、パターン対応のサンプル点を求める方
法を説明するための図
【図7】図7は、同じくパターン対応のサンプル点を求
める方法を説明するための図
【図8】図8は、同じくパターン対応のサンプル点を求
める方法を説明するための図
【符号の説明】
1…直交形ロボット、2…基板供給装置、3…IC供給
装置、4…視覚処理装置、5…フラット・パッケージI
C、5−1〜5−4…ピン列、6−1〜6−4…接点パ
ターン列、7…サンプル直線
フロントページの続き (72)発明者 川崎 恭一 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (72)発明者 藤井 健二郎 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭54−89760(JP,A) 特開 昭59−180307(JP,A) 特開 昭60−62200(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の並行に配置された端子からなる列
    を複数備えた電子部品を視覚処理装置の画像内に捕え、
    かつ、前記列をなす複数の端子の各々と交差する条件を
    満たす測定線を前記画像上に設定し、前記各測定線上の
    画素の明るさ分布から前記各端子の境界と前記測定線と
    の交点の位置を求め、前記端子の列ごとに複数の前記交
    点の位置を平均して前記各測定線の方向における前記列
    の複数の端子の平均位置を求め、前記電子部品の対向す
    る位置に配置されている前記端子の列の前記平均位置を
    相互に結ぶ直線から、画像上に設定されている座標を基
    準にした前記電子部品の位置と姿勢の情報を求め、該位
    置と姿勢の情報にもとづいて前記電子部品の位置と姿勢
    を所望の位置と姿勢に合せることを特徴とする電子部品
    の位置合せ方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6062200A (ja) * 1983-09-14 1985-04-10 株式会社東芝 電子部品のリ−ド先端位置検出装置

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