JPH09186489A - プリント基板における作業位置座標算出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 部品の実装位置や検査位置等の作業位置の座
標を正確に算出する方法およびその装置の提供。 【解決手段】 ティーチング用テレビカメラ７と作業手
段が取付けられるべき位置に仮に取付けたテレビカメラ
８によって、座標基準用の基板６を用いてＸ−Ｙステー
ジ２の移動に対する前記２つのテレビカメラ位置におけ
る各々の位置座標（座標系）を実測し予めデータ用メモ
リ１８に記憶し、次いで、前記仮に取付けたテレビカメ
ラに変えて作業手段を取付け、被検査プリント基板を前
記ティーチング用テレビカメラで予め設定した各作業位
置の座標に対し前記データ用メモリに記憶されている２
つの座標系を基に補正を行い、作業手段真下における真
の作業位置座標を求め、この真の作業位置座標を記憶
し、そのデータに基づいてＸ−Ｙステージを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板に部品
を自動装着あるいは印刷半田や実装部品の外観検査を行
う装置において、前記部品の実装位置や検査位置等の作
業位置の座標を正確に算出する方法およびその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に部品の自動装着を行う部
品実装装置、あるいは実装された部品の外観検査を行う
検査装置は、プリント基板に対する部品の位置を検出す
るためのテレビカメラと、部品を実装するための作業手
段、あるいは実装された部品やその半田の外観検査を行
うための作業手段とが装備されている。

【０００３】そして、テレビカメラと作業手段をプリン
ト基板の上方の同一位置に配置することは不可能である
ため、テレビカメラと作業手段とは所定間隔を隔てて取
付けられているものである。

【０００４】ここで、従来におけるこの種の検査方法
を、例えば、特開平５−２１０７１２号公報について説
明する。初めに、テレビカメラでプリント基板の基準マ
ークと部品の実装位置の座標を読み込み、実装データに
対する基準マークの位置ズレを部品の実装位置に対して
一様に補正し、次に、この座標位置にテレビカメラと作
業手段の間隔を加算した座標のデータを記憶し、このデ
ータにより実装位置が作業手段の真下に位置するように
プリント基板を移送するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来例にあっては、座標を認識するテレビカメラと、部品
をプリント基板に実装する作業手段や、プリント基板に
実装されている部品や半田等の外観を検出するための作
業手段とが離れているため、テレビカメラで認識した位
置から作業手段に移動する間にズレを生じることがあっ
た。

【０００６】すなわち、プリント基板側またはテレビカ
メラ側を移動させるＸ−Ｙステージの直交度、真直度、
送りピッチ、ヨーイング（振動を生じる一定の癖）に関
する精度上の問題を含むためである。例えば、送りピッ
チについて考察するに、該送りピッチが一定でない場合
には、前記ズレ量はプリント基板の場所毎に異なること
になる。

【０００７】前記した従来例の場合について前記したズ
レについて考察すると、部品実装位置を打刻した位置と
実際に装着される位置とのズレ量を一定としているが、
座標位置によって同じズレ量の移動距離が異なることに
なり、従って、作業手段における真下の正確な位置座標
が得られないといった問題があった。

【０００８】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、作業手段とプリント
基板の所定位置座標との関係において、作業手段の真下
にプリント基板の所定位置座標をズレ量なく位置させる
ことができるプリント基板における作業位置座標算出方
法およびその装置を提供せんとするにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のプリント基板に
おける作業位置座標算出方法は、前記した目的を達成せ
んとするもので、その手段は、ティーチング用テレビカ
メラと作業手段が取付けられるべき位置に仮に取付けた
テレビカメラによって、座標基準用の基板を用いてＸ−
Ｙステージの移動に対する前記２つのテレビカメラ位置
における各々の位置座標（座標系）を実測して予めデー
タ用メモリに記憶し、次いで、前記仮に取付けたテレビ
カメラに変えて作業手段を取付け、被検査プリント基板
を前記ティーチング用テレビカメラで予め設定した各作
業位置の座標に対し前記データ用メモリに記憶されてい
る２つの座標系を基に補正を行い、作業手段真下におけ
る真の作業位置座標を求め、この真の作業位置座標を記
憶し、そのデータに基づいてＸ−Ｙステージを制御する
ようにしたことを特徴とする。

【００１０】また、Ｘ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステー
ジの上方に固定された固定金具またはＸ−Ｙステージに
一定間隔を隔てて設置されるティーチング用テレビカメ
ラと部品の実装や検査を行う作業手段と、該作業手段に
変えて仮に取付けられたテレビカメラと前記ティーチン
グ用テレビカメラとによってＸ−Ｙステージの移動に対
する各位置座標（座標系）を検出し、２つの座標系を記
憶するデータ用メモリと、前記Ｘ−Ｙステージを移動さ
せ、前記作業手段の位置座標を前記ティーチング用カメ
ラで検出し、この位置座標と前記データ用メモリに記憶
した前記２つの座標系の間の相対的な位置関係によって
前記作業手段の位置座標を演算（記憶）する手段とを具
備したものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプリント基板
の自動検査装置における作業位置座標算出装置の実施の
形態について図１〜図３と共に説明する。図１は自動検
査装置Ａの概略を示し、１は架台、２は該架台１に固定
されたＸステージ２ａと、該Ｘステージ２ａに対してＸ
方向に図示しないボールねじとナットとの係合によって
移動するＹステージ２ｂからなるＸ−Ｙステージであ
る。

【００１２】３は前記Ｙステージ２ｂに対してＹ方向に
同じく図示しないボールねじとナットとの係合によって
移動可能に取付けられた検査テーブルにして、該検査テ
ーブル３の長手方向の相対向して固定搬送レール３ａ
と、検査テーブル３に対してＹ方向に移動可能に取付け
られた可動搬送レール３ｂとが形成されている。そし
て、可動搬送レール３ｂは検査テーブル３に固定された
モータ４の出力軸に接続されたボールねじ４ａによって
移動可能となっている。

【００１３】そして、これらの各装置はケース５内に収
容されており、ケース５の前記Ｘステージ２ａの延長線
両端にプリント基板６が搬送装置（図示せず）から搬入
され前記検査テーブル３上に移送する搬入口５ａと、検
査が終了したプリント基板を検査テーブル３から搬送装
置（図示せず）に移送する搬出口５ｂとが開口されてい
る。

【００１４】７はティーチング用のテレビカメラ、８は
移動するプリント基板に対する位置の座標を検出した後
にレーザ光による検査装置である作業手段と交換される
テレビカメラである。そして、２つのテレビカメラ７，
８は固定金具９に一定距離を隔ててネジ止め固定されて
いる。

【００１５】図２は正確な座標位置を求めるための座標
基準用の基板６にして、熱に対する変形量の少ないガラ
ス等によって形成され、直径１mmの孔６ａがマトリック
ス状に形成されている。

【００１６】次に、前記した図１の自動検査装置Ａの検
査テーブル３に図２に示す座標基準用の基板６をセット
し、２つのテレビカメラ７，８によって座標位置を求め
る方法について説明する。

【００１７】先ず、Ｘ−Ｙステージ２を駆動してティー
チング用のテレビカメラ７の真下に基板６における孔６
ａの中心を順次移動し、その各孔の中心座標を画像処理
によって図６の表の(a) に示す形式で記憶する。次い
で、前記と同様な方法によってテレビカメラ８の真下に
位置する基板６の孔６ａの中心座標を図６の表の(b) に
示す形式で記憶する。

【００１８】このようにテレビカメラ７，８によって基
板６における全ての孔６ａの座標を図６の表の(a) ，
(b) のように記憶することにより、Ｘ−Ｙステージ２に
よって基板６を移動したときに生じるＸ−Ｙステージの
直交度、真直度、送りピッチ、ヨーイングによる精度誤
差のズレ分を、基板６の全域にわたって知ることができ
る。

【００１９】前記したＸ−Ｙステージの移動による誤差
のズレ分を座標基準用の基板６を使用して記憶した後、
テレビカメラ８を外して前記した作業手段と交換し、次
いで、被検査用のプリント基板を搬入口５ａより検査テ
ーブル３に供給してプリント基板に実装された部品の半
田付けおよび実装部品の外観検査を行う方法について説
明する。

【００２０】図３は部品の半田付けおよび実装部品の外
観検査を行うための回路を示すブロック図である。以
下、このブロック図について説明する。なお、前記した
構成の符号と同一符号は同一部材を示し、説明は省略す
る。

【００２１】１１はテレビカメラ７で撮影した画像信号
であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換
器、１２は外観検査を行うためにレーザ光を発射するレ
ーザ投光器、１３は該レーザ投光器１２をコントロール
するためのレーザコントローラ、１４は前記レーザ投光
器１２よりのレーザ光がプリント基板上に実装された部
品の半田付け部分に照射され、その反射光を検出するた
めのレーザ受光器、１５は該レーザ受光器１４よりのア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器であ
る。

【００２２】１６は後述するプログラム用メモリ１７か
らの指令によりＸ−Ｙステージ２を駆動するためのＸ−
Ｙステージコントローラ、１７は検査する部品および該
部品のおおよその位置座標が記憶されているプログラム
用メモリ、１８は前記テレビカメラ７，８で検査した図
２の座標位置データおよび後述するキーボードで入力し
た座標を記憶するデータ用メモリ、１９はテレビカメラ
７よりの画像を撮像するＣＲＴ、２０はキーボード、２
１は前記プログラム用メモリ１７からのプログラムに従
い前記各部を制御するＣＰＵである。

【００２３】次に、前記した構成に基づいて動作を図４
に従い説明する。先ず、被検査プリント基板を搬送装置
によって搬入口５ａを介して検査テーブル３上にセット
する（ステップＳ１）。次いで、Ｘ−Ｙステージ２を駆
動して被検査プリント基板の基準マークの座標位置をテ
レビカメラ７によって検出する（ステップＳ２）。そし
て、基準マークの座標位置を検出した後に、この基準マ
ークの位置座標をキーボード２０を操作し、あるいはマ
ウスをクリックしてデータ用メモリ１８に入力する（ス
テップＳ３）。

【００２４】次いで、プログラム用メモリ１７からの信
号によって、予め登録された順序に従い検査対象（部品
の中心位置）がテレビカメラ７の略真下にくるようにＸ
−Ｙステージを自動制御した後、該テレビカメラ７より
の画像をＣＲＴ１９を見ながらＸ−Ｙステージ２を手動
により制御しテレビカメラ７の真下にくるように修正移
動させる（ステップＳ４）。

【００２５】そして、検査対象がテレビカメラ７の真下
にきたか否かを監視し（ステップＳ５）、テレビカメラ
７の中心と検査対象の中心とが一致した時にキーボード
２０を操作し、あるいはマウスをクリックして、該検査
対象の中心位置の座標を記憶させる（ステップＳ６）。
この記憶された検査対象の中心位置座標と、前記データ
用メモリ１８に記憶されているティーチング用カメラ７
の位置座標とを照合し、この照合の結果によって得られ
たティーチング用カメラ７の位置座標から作業手段の中
心座標を演算し、データ用メモリ１８に記憶する（ステ
ップＳ７）。

【００２６】以下、前記したと同様な制御によって全て
の検査対象の正確な座標位置の登録が終了したか否かを
判定し（ステップＳ８）、全ての部品の座標位置の記録
が終了したならば、次の被検査プリント基板を検査テー
ブル３上に移送し、先ず、テレビカメラ７によって基準
マークの位置を検出し、その後、前記正確な作業手段の
座標位置のデータに基づいてＸ−Ｙステージ２を制御し
て、作業手段による部品の検査を行う。

【００２７】すなわち、実装部品の中心位置が正確に分
かっていることと、入力された部品の外形データが分か
っていることから、実装部品のリードの位置座標が正確
に分かり、従って、作業手段であるレーザ光をガルバノ
メータ等によってリードに対してスキャニングすること
により、リードとプリント基板のランドとの半田付け状
態を検出することができる。

【００２８】また、テレビカメラ７の中心位置に対し
て、部品が実装されるべきプリント基板の中心位置を前
記Ｘ−Ｙステージ２を制御して一致させ、その部分の画
像と部品のデータとを比較することにより、部品の欠品
や極性の反転およびズレ等を検出することができる。こ
のように、ティーチングカメラ７を実装部品の外観検査
用のカメラとして用いることが可能である。

【００２９】なお、前記した検査対象の中心座標を求め
る処理は、人がＣＲＴ１９上の検査対象を目視すること
によって行っても、また、画像処理によって行ってもよ
い。さらに、真の作業手段の座標を求める演算方法とし
ては、相対するブロック毎の座標の相対的な位置関係を
求めればよい。

【００３０】すなわち、図５に基づいて説明するに、実
線の枠はティーチング用テレビカメラ７の座標系を示
し、点線の枠は作業手段の座標系を示している。この図
において、テレビカメラ７で見たプリント基板上の基準
マークの座標は実線の枠における（０，０）となる。こ
れに対して、該テレビカメラ７から離れた位置の作業手
段で見た同一の基準マークの相対座標は点線における
（０，０）となり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向でのズレが
生じている。

【００３１】次に、Ｘ−Ｙステージ２を移動させてプリ
ント基板に実装されている検査部品の中心位置をテレビ
カメラ７で見た座標は実線の枠における（４０〜５９，
４０〜６１）であるが、作業手段で見た前記と同一部品
の相対座標は点線の枠における（３９〜５９，４０〜６
１）となって、Ｘ軸方向で“１”のズレが生じているこ
ととなる。このズレ分がＸ−Ｙステージ２の移動時に生
じる各種の原因による誤差であり、データ用メモリ１８
にはこのズレ分を含んだ座標が記憶されているものであ
る。

【００３２】なお、前記した２つの座標は、連続した座
標であるが、説明を分かり易くするために、基準マーク
の位置座標が共に（０，０）からスタートする形で説明
されている。また、前記した実施の形態では、テレビカ
メラ７および作業手段を固定金具９に固定し、Ｘ−Ｙス
テージ２によってプリント基板を移動させるようにした
ものを示したが、テレビカメラ７および作業手段をＸ−
Ｙステージ２に取付け、プリント基板を固定して相対的
に移動させるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明は前記したように、ティーチング
用テレビカメラと作業手段が取付けられるべき位置に取
付けたテレビカメラによって、座標基準用の基板を用い
てＸ−Ｙステージの移動に対する位置座標を２つのテレ
ビカメラで検出してデータ用メモリに記憶し、次いで、
被検査プリント基板の検査時に前記データ用メモリに記
憶されている位置座標を考慮して前記Ｘ−Ｙステージを
移動するようにしたので、作業手段真下の正確な位置座
標を求めることができるという効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動検査装置の概略を示す斜視図であ
る。

【図２】座標基準用のプリント基板の平面図である。

【図３】自動検査装置の回路ブロック図である。

【図４】図３のブロック図による動作説明のためのフロ
ーチャート図である。

【図５】ティーチング用テレビカメラと作業手段とのズ
レを説明するための説明図である。

【図６】(a),(b) は座標基準用プリント基板を使用して
正確な座標を求めた表および該基板の座標を示す説明図
である。

【符号の説明】 Ａ 自動検査装置 ２ Ｘ−Ｙステージ ３ 検査テーブル ７ ティーチング用テレビカメラ ８ 仮のテレビカメラ １７ プログラム用メモリ １８ データ用メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティーチング用テレビカメラと作業手段
   が取付けられるべき位置に仮に取付けたテレビカメラに
   よって、座標基準用の基板を用いてＸ−Ｙステージの移
   動に対する前記２つのテレビカメラ位置における各々の
   位置座標（座標系）を実測して、予めデータ用メモリに
   記憶し、次いで、前記仮に取付けたテレビカメラに変え
   て作業手段を取付け、被検査プリント基板を前記ティー
   チング用テレビカメラで予め設定した各作業位置の座標
   に対し前記データ用メモリに記憶されている２つの座標
   系を基に補正を行い、作業手段真下における真の作業位
   置座標を求め、この真の作業位置座標を記憶し、そのデ
   ータに基づいてＸ−Ｙステージを制御するようにしたこ
   とを特徴とするプリント基板における作業位置座標算出
   方法。
2. 【請求項２】 Ｘ−Ｙステージと、 該Ｘ−Ｙステージの上方に固定された固定金具またはＸ
   −Ｙステージに一定間隔を隔てて設置されるティーチン
   グ用テレビカメラと部品の実装や検査を行う作業手段
   と、 該作業手段に変えて仮に取付けられたテレビカメラと前
   記ティーチング用テレビカメラとによってＸ−Ｙステー
   ジの移動に対する各位置座標（座標系）を検出し、２つ
   の座標系を記憶するデータ用メモリと、 前記Ｘ−Ｙステージを移動させ、前記作業手段の位置座
   標を前記ティーチング用カメラで検出し、この位置座標
   と前記データ用メモリに記憶した前記２つの座標系の間
   の相対的な位置関係によって前記作業手段の位置座標を
   演算（記憶）する手段と、 を具備したことを特徴とするプリント基板における作業
   位置座標算出装置。