元件安裝裝置及元件安裝方法
元件安裝裝置及元件安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種元件安裝裝置及元件安裝方法，能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。以作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具（JG）在與基準路徑（R0）平行的多個檢查路徑（第一檢查路徑（R1）及第二檢查路徑（R2））上行進的方式使工具（JG）移動，配合工具（JG）沿各檢查路徑行進而由3D傳感器（21）連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的工具（JG）的一維排列圖像結合而生成多個工具（JG）的圖像之后，基于該生成的多個工具（JG）的圖像來算出3D傳感器（21）具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值。由此，使用算出的校正值來進行將元件（4）安裝于基板（2）時的元件（4）的圖像的校正。
【專利說明】元件安裝裝置及元件安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將吸附于吸嘴的元件安裝于基板的元件安裝裝置及元件安裝方法。
【背景技術】
[0002]元件安裝裝置使吸嘴吸附元件之后，以元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使吸嘴移動，元件沿基準路徑行進時，拍攝單元配合元件的行進而連續(xù)地取得以沿與元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，并進行基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的元件的圖像的各種判斷(例如，引線元件的引線是否發(fā)生變形等)，然后將元件安裝于基板。在此，作為取得上述一維排列圖像的拍攝單元，已知有例如通過多面反射鏡而使檢查光沿拍攝范圍的延伸方向進行掃描并由一個或多個受光元件來接受該反射光的類型的結構(例如，參照專利文獻I)，或將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而同時取得一維排列圖像的類型的結構等。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平10-51195號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]然而，在上述現(xiàn)有的元件安裝裝置所具備的拍攝單元中，決定檢查光的方向的透鏡(一般為f Θ透鏡)的安裝精度或加工精度相對于要求精度不足、或因驅動多面反射鏡旋轉的電動機的安裝公差的影響等而電動機的軸從設計上的基準的位置偏離，由此檢查光實際掃描的移動軌跡從作為目標的軌跡偏離、或檢查光的移動速度不一樣、或因沿拍攝范圍的延伸方向排列的受光元件的列(受光元件單元)的安裝公差而實際所形成的一維排列圖像的軸線從基準的軸線偏離，從而使所獲得的一維排列圖像整體性地或局部性地產(chǎn)生位置偏差，在這樣的情況下，將多個一維排列圖像結合而生成的整體圖像存在變形，并存在通過拍攝單元的元件等的識別精度降低而可能妨礙精度高的元件安裝作業(yè)的執(zhí)行的問題。而且，該整體圖像的變形除了沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生線性變化的情況外，也可能存在在對從多面反射鏡入射的檢查光的方向及移動速度進行調整的上述f Θ透鏡的局部發(fā)生局部性的變形等這樣的情況下沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化(有局部性的變形)的情況。而且，該變形的方向大多根據(jù)透鏡的變形情況等而各不相同。
[0007]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)的元件安裝裝置及元件安裝方法。
[0008]在技術方案I中記載的元件安裝裝置使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，在使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進的情況下，所述拍攝單元配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，所述元件安裝裝置具備:校正值計算單元，基于將所述拍攝單元取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及圖像校正單元，使用所述校正值計算單元算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
[0009]在技術方案2中記載的元件安裝方法使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝方法包括:圖像生成工序，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進，并通過所述拍攝單元，配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成多個所述拍攝對象物的圖像；校正值計算工序，基于在所述圖像生成工序生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及圖像校正工序，使用在所述校正值計算工序算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
[0010]發(fā)明效果
[0011 ] 在本發(fā)明中，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進而取得一維排列圖像，基于將該取得的一維排列圖像結合而生成的多個拍攝對象物的圖像來算出拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值。而且，使用該算出的校正值，進行將元件安裝于基板時的元件的圖像的校正，因此能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像，從而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的要部立體圖。
[0013]圖2是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的控制系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所具備的3D傳感器的(a)截面主視圖(b)截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖4是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所進行的元件安裝作業(yè)的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的局部俯視圖。
[0017]圖6是表示對本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所具備的元件識別相機設定的檢查路徑的一例的圖。
[0018]圖7是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所進行的校正值取得作業(yè)的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0019]圖8是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置取得的一維排列圖像的一例的圖。
[0020]圖9是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所生成的工具的圖像的一例的圖。[0021]標號說明
[0022]I元件安裝裝置
[0023]2基板
[0024]4元件
[0025]17吸嘴
[0026]213D傳感器(拍攝單元)
[0027]30e校正值計算部(校正值計算單元)
[0028]30f圖像校正部(圖像校正單元)
[0029]RO基準路徑
[0030]Rl第一檢查路徑(檢查路徑)
[0031]R2第二檢查路徑(檢查路徑)
[0032]JG工具(位置偏差計算用的拍攝對象物)
【具體實施方式】
[0033]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。圖1所示的元件安裝裝置I反復執(zhí)行一系列動作，包括從未圖示的上游工序側的裝置(例如，焊錫印刷機或其他元件安裝裝置)送來的基板2的搬入及定位、元件4向定位后的基板2上的電極部3的安裝及安裝了元件4的基板2向下游工序側的裝置(例如，其他元件安裝裝置或檢查機、回流爐等)的搬出。以下，為了說明的方便，設基板2的搬運方向為X軸方向(從操作者OP觀察的左右方向)，與X軸方向正交的水平面內(nèi)方向為Y軸方向(從操作者OP觀察的前后方向)。另外，設上下方向為Z軸方向。
[0034]在圖1中，元件安裝裝置I在基臺11的中央部具有將基板2沿X軸方向搬運的基板搬運輸送機12，在基臺11的Y軸方向的端部沿X軸方向并排地安裝有向元件供給口 13a連續(xù)地供給元件4的多個元件供料器13。
[0035]在基臺11上設置有由正交坐標機器人構成的頭移動機構14，安裝頭15利用該頭移動機構14在水平面內(nèi)移動。頭移動機構14由固定于基臺11而沿Y軸方向延伸的Y軸工作臺14a、沿Y軸工作臺14a移動的沿X軸方向延伸的X軸工作臺14b及沿X軸工作臺14b移動的移動臺14c構成，安裝頭15安裝于移動臺14c。頭移動機構14通過進行組合X軸工作臺14b相對于Y軸工作臺14a的向Y軸方向的移動動作、和移動臺14c相對于X軸工作臺14b的向X軸方向的移動動作后的動作而使安裝頭15在水平面內(nèi)移動。
[0036]在安裝頭15上向下方延伸地設置有多個軸部件16，在各軸部件16上拆裝自如地設置有用于吸附元件4的吸嘴17。各軸部件16由設置在安裝頭15上的軸部件驅動機構18驅動并進行相對于安裝頭15的向上下方向(設為Z軸方向)的移動和繞上下軸的旋轉動作。
[0037]在安裝頭15上安裝有使拍攝視場朝向下方的基板識別相機19，在基臺11上的基板搬運輸送機12與元件供料器13之間的區(qū)域安裝有使拍攝視場朝向上方的元件識別相機20和3D傳感器21。
[0038]在圖2中，基于基板搬運輸送機12的基板2的搬運及定位動作、基于各元件供料器13的元件4的供給動作、基于頭移動機構14的安裝頭15的移動動作、基于軸部件驅動機構18的各軸部件16的上下移動及繞上下軸(Z軸)的旋轉的各動作的控制通過元件安裝裝置I所具備的控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a來完成。另外，基于各軸部件16的經(jīng)由吸嘴17的吸附動作通過控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行設置在安裝頭15內(nèi)的由未圖示的促動器等構成的吸附機構31的動作控制來完成。
[0039]基于基板識別相機19的拍攝動作控制、基于元件識別相機20的拍攝動作控制及基于3D傳感器21的拍攝動作控制由元件安裝裝置I所具備的控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a來完成，通過基于基板識別相機19的拍攝動作而獲得的圖像數(shù)據(jù)、通過元件識別相機20的拍攝動作而獲得的圖像數(shù)據(jù)及通過3D傳感器21而獲得的圖像數(shù)據(jù)(3D圖像數(shù)據(jù))分別被發(fā)送至控制裝置30并在控制裝置30的圖像識別部30b (圖2)中完成圖像識別。
[0040]在圖3 (a)、(b)中，3D傳感器21在設置于基臺11上并向上方開口的殼體40內(nèi)具備半導體激光器41、聚光整形透鏡42、半透半反鏡43、反射鏡44、多面反射鏡45、f Θ透鏡46、作為受光元件的多個PSD (Position Sensitive Detector:光位置傳感器)47及旋轉量傳感器48。
[0041]半導體激光器41朝向上方射出激光，該射出的激光在聚光整形透鏡42中完成聚光整形之后，入射至在半導體激光器41的上方設置的半透半反鏡43而分離為透過光和反射光。向上方透過半透半反鏡43的激光在位于半透半反鏡43的上方的反射鏡44中反射而沿水平方向朝向多面反射鏡45的上半部分的區(qū)域前進，在半透半反鏡43反射的激光沿水平方向朝向多面反射鏡45的下半部分的區(qū)域前進。
[0042]多面反射鏡45由設置在殼體40內(nèi)的旋轉電動機45m驅動，繞與X軸平行的軸AX向恒定的方向以定速旋轉(圖3 (b)中表示的箭頭A)。因此，在反射鏡44反射而沿水平方向前進的激光在設置在繞軸AX旋轉的多面反射鏡45的外周的多個反射面中的一個位于上半部分的狀態(tài)的反射面向上方反射，然后向上方通過透鏡46而向殼體40的上方射出。
[0043]多面反射鏡45繞軸AX旋轉，在多面反射鏡45的反射面反射的激光入射至f Θ透鏡46的入射點隨著多面反射鏡45的旋轉而從f Θ透鏡46的Y軸方向的一端向另一端移動(圖3(b)中表示的箭頭B)，但f0透鏡46將從多面反射鏡45入射的激光調整為垂直并向Y軸方向的移動速度恒定的光，因此在f Θ透鏡46的上方形成向Y軸方向的恒定方向以恒定速度進行移動的垂直方向的掃描激光(以下，將該掃描激光稱為檢查光)。
[0044]另一方面，在半透半反鏡43反射的激光在位于多面反射鏡45的下半部分的狀態(tài)的反射面上反射而向下方前進，并輸入至旋轉量傳感器48而用于多面反射鏡45的轉速的計測。
[0045]如上述，沿Y軸方向進行掃描的檢查光向殼體40的上方射出，元件4或后述的工具JG等拍攝對象物相對于該射出的檢查光沿X軸方向通過時(圖3 (a)中表示的箭頭C)，一次掃描的檢查光與拍攝對象物接觸的區(qū)域沿X軸方向一點點地偏移。
[0046]構成檢查光的激光接觸到拍攝對象物的表面時，該激光在拍攝對象物的表面發(fā)生反射(散射)，該散射的光由多個PSD47接受，并向控制裝置30的圖像生成部30c (圖2)傳送。控制裝置30的圖像生成部30c基于由各PSD47所接受的光的受光信號，算出激光發(fā)生反射的拍攝對象物的表面上的點的位置(高度)，因此，一次掃描的檢查光照射至拍攝對象物時，取得以沿與拍攝對象物的行進方向(X軸方向)正交的方向(Y軸方向)延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，配合拍攝對象物沿X軸方向的移動而反復取得該一維排列圖像之后，通過將獲得的一維排列圖像結合而生成拍攝對象物的整體的圖像。
[0047]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a基于存儲于存儲部30d (圖2)的元件安裝程序，按照圖4的流程圖所示的步驟，執(zhí)行將元件4安裝于基板2上的電極部3的元件安裝作業(yè)。
[0048]在元件安裝作業(yè)中，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a首先使基板搬運輸送機12動作，接受從元件安裝裝置I的上游工序側的裝置送來的基板2而將基板2搬入元件安裝裝置I的內(nèi)部(圖1中表示的箭頭D)，并定位于規(guī)定的作業(yè)位置(圖4所示的步驟ST1)。
[0049]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行了基板2的定位之后，使安裝頭15移動而使基板識別相機19移動至基板2的上方，使基板識別相機19進行基板2上的一對基板標記2m (圖1)的拍攝而進行圖像識別。然后，通過將所獲得的一對基板標記2m的位置與預先設定的基準的位置進行比較，算出基板2距基準的位置的位置偏差(步驟ST2)。
[0050]算出基板2距基準的位置的位置偏差之后，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行各元件供料器13的動作控制而向該元件供料器13的元件供給口 13a供給元件4，另一方面，使安裝頭15位于元件供料器13的上方，使吸嘴17吸附供給至元件供料器13的元件供給口 13a的元件4 (步驟ST3)。
[0051]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a使吸嘴17吸附元件4之后，對于吸附于該吸嘴17的元件4進行是否需要3D圖像的判斷(步驟ST4)。然后，在判斷為不需要3D圖像的情況下，以吸附于吸嘴17的元件4通過元件識別相機20的上方的方式使安裝頭15移動并使元件識別相機20進行各元件4的拍攝，取得元件4的圖像(2D圖像)而進行元件4的圖像識別(步驟ST5)。另一方面，在步驟ST4判斷為需要3D圖像的情況下，以元件4通過3D傳感器21的上方的方式使安裝頭15移動，而通過3D傳感器取得元件4的3D圖像(步驟ST6)。然后，用預先求出的校正值(后述)對所獲得的3D圖像進行校正(步驟ST7)，基于進行該校正后的元件4的3D圖像來進行圖像識別，并且進行該元件4的良否的判斷(步驟ST8)。
[0052]在此，上述步驟ST4中判斷為需要元件4的3D圖像的情況是指例如元件4是具備引線的元件、或是具備向下方突出的凸點的元件的情況，在這種情況下，在步驟ST8中判斷引線或凸點是否發(fā)生變化等。另外，在步驟ST4中判斷為需要元件4的3D圖像的情況下，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a以元件4在沿X軸方向延伸而規(guī)定的基準路徑RO (圖5及圖6)上行進的方式使安裝頭15在3D傳感器21的沿Y軸方向延伸的拍攝范圍的大致中央部的上方移動。
[0053]在步驟ST5中進行了基于元件識別相機20的元件4的圖像識別之后，或在步驟ST8中進行了基于3D傳感器21的元件4的圖像識別及良否判斷之后，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a基于在步驟ST5中獲得的2D圖像的圖像識別結果或在步驟ST8中獲得的3D圖像的圖像識別結果，算出元件4相對于吸嘴17的位置偏差(吸附偏差)(步驟ST9)。
[0054]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a算出各元件4相對于吸嘴17的位置偏差之后，使安裝頭15位于基板2的上方，使吸附于吸嘴17的各元件4與基板2上的電極部3接觸，然后解除真空壓向各吸嘴17的供給，從而將所吸附的元件4安裝于基板2 (步驟ST10)。在該步驟STlO中，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行各吸嘴17相對于基板2的位置校正，以使在步驟ST2中求出的基板2的位置偏差和在步驟ST9中求出的元件4的吸附偏差得以修正。
[0055]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行了元件4相對于基板2的安裝之后，進行應安裝于基板2的所有的元件4的安裝是否已結束的判斷(步驟ST11)。然后，在應安裝于基板2的所有的元件4的安裝未結束時，返回步驟ST3，在應安裝于基板2的所有的元件4的安裝已結束時，使基板搬運輸送機12動作而將基板2從元件安裝裝置I搬出(步驟ST12)。由此，結束每一張基板2的元件安裝作業(yè)。
[0056]如此，本實施方式中的元件安裝裝置I通過吸嘴17吸附元件4之后，以元件4沿在3D傳感器21的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑RO行進的方式使吸嘴17移動，元件4沿基準路徑RO行進時，3D傳感器21配合元件4的行進而連續(xù)地取得以沿與元件4的行進方向(X軸方向)正交的方向(Y軸方向)延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的元件4的圖像而將元件4安裝于基板2。
[0057]然而，在上述結構的元件安裝裝置I所具備的3D傳感器21中，驅動多面反射鏡旋轉45的旋轉電動機45m的軸AX因安裝公差的影響等而從設計上的基準的軸偏離，因此實際掃描的激光的移動軌跡從作為目標的軌跡偏離，在該情況下，在控制裝置30的圖像生成部30c取得的一維排列圖像從原來獲得的位置產(chǎn)生位置偏差(圖8)。在這種情況下，將多個一維排列圖像結合而生成的整體圖像存在變形，因此需要定期地進行用于校正一維排列圖像的位置偏差的校正值的取得作業(yè)，以所獲得的校正值進行3D圖像(在步驟ST6中取得的3D圖像)的校正。以下，使用圖7的流程說明校正值取得作業(yè)的執(zhí)行步驟。
[0058]在3D傳感器21的校正值取得作業(yè)中，控制裝置30使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于前述的基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑(在此為第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)上行進，通過3D傳感器21，配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像(步驟ST21?步驟ST22)。然后，在圖像生成部30c中，將在步驟ST21?步驟ST22中取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成多個(在此為兩個)工具JG的圖像(步驟ST23。圖像生成工序)。
[0059]此外，在此所使用的工具JG優(yōu)選不管在哪個檢查路徑上移動都能將工具JG的整體顯示出的那樣的大小。
[0060]在此，兩個檢查路徑(第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)優(yōu)選隔著基板路徑RO而配置，并且，設定為盡可能通過3D傳感器21的拍攝范圍的端部側。這是因為在驅動多面反射鏡45旋轉的旋轉電動機45m的軸AX從基準的位置偏離的情況下，一維排列圖像整體以其中心部為中心繞Z軸旋轉，但為了獲得將這樣的一維排列圖像的位置校正為正確的位置的校正值，取得盡可能接近一維排列圖像的兩端部的位置的數(shù)據(jù)的情況下校正的精度高而有利。
[0061]如上述，控制裝置30在圖像生成部30c中生成多個工具JG的圖像之后，基于該生成的多個工具JG的圖像，在校正值計算部30e (圖2)中算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值(步驟ST24。校正值計算工序)。該校正值可以設為能夠消除一維排列圖像的位置偏差的值，即使距原來所獲得位置的偏差的符號反轉的值。
[0062]圖9是將使工具JG在設定于與基準路徑RO相距Y軸的正方向的距離Dl的部位的第一檢查路徑Rl上移動而生成的工具JG的3D圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù)GdPl )、和使工具JG在設定于與基準路徑RO相距Y軸的負方向的距離D2的部位的第二檢查路徑R2上移動而生成的工具JG的3D圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù)GdP2)顯示在同一畫面GM上的圖。在該例子中，兩個3D圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù)GdPl及第二圖像數(shù)據(jù)GdP2)分別從用虛線表示的原來的(一維排列圖像沒有發(fā)生位置偏差的情況的)3D圖像數(shù)據(jù)GdPls、GdP2s產(chǎn)生位置偏差，求出第一圖像數(shù)據(jù)GdPl的中心位置Pl距原來的位置Pls的偏差(Λ xl, Δ yl)、和第二圖像數(shù)據(jù)GdP2的中心位置P2距原來的位置P2s的偏差(Λ χ2, Δ y2)作為該位置偏差。
[0063]對于所述第一圖像數(shù)據(jù)GdPl的中心位置Pl和第二圖像數(shù)據(jù)GdP2的中心位置P2以外的部位的位置偏差，應用通過使用了上述兩偏差與該部位距基準路徑RO的Y軸方向的距離的關系的線性插補等而算出的校正值即可，由此能夠對3D傳感器21的拍攝范圍的各部(各像素)進行位置偏差的校正。這樣算出的校正值在圖像校正部30f (圖2)中，用于將元件4安裝于基本2時(前述的步驟ST10)的元件4的圖像的校正(前述的步驟ST7)(圖像校正工序)。
[0064]此外，上述的例子中，為了簡單地進行說明，假設所獲得的整體圖像的變形沿拍攝范圍的延伸方向(Y軸方向)發(fā)生線性變化的情況，僅設定隔著基準路徑RO而配置的兩個檢查路徑(第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)，但在f Θ透鏡46的局部發(fā)生局部性的變形那樣的情況等預想到整體圖像的變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化的情況下，在隔著基準路徑RO的兩區(qū)域(在前述的例子中而言，第一檢查路徑Rl側及第二檢查路徑R2側)各設定多個檢查路徑，進行工具JG沿該設定的所有檢查路徑的移動，而取得更多部位的校正值。在這種情況下，檢查路徑的數(shù)量越多，越能夠進行更準確的整體圖像(3D圖像)的校正。
[0065]如此，在本實施方式中的元件安裝裝置I中，在使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進的情況下，3D傳感器21配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，元件安裝裝置I具備:校正值計算單元(控制裝置30的校正值計算部30e)，基于將3D傳感器21取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成的多個工具JG的圖像來算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；及圖像校正單元(控制裝置30的圖像校正部30f)，使用校正值計算單元算出的校正值來進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正。
[0066]另外，使用了該元件安裝裝置I的元件安裝方法包括:圖像生成工序(步驟ST23)，使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進，并通過3D傳感器，配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成多個工具JG的圖像；校正值計算工序(步驟ST24)，基于在圖像生成工序所生成的多個工具JG的圖像來算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；及圖像校正工序(步驟ST7)，使用在校正值計算工序中算出的校正值來進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正。
[0067]在本實施方式中的元件安裝裝置I及元件安裝方法中，基于將使位置偏差計算用的拍攝對象物(上述的例子中為工具JG)在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進而取得的一維排列圖像結合而生成的多個工具JG的圖像，算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值，并使用該算出的校正值，進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正，因此能夠獲得變形較少的3D傳感器21的拍攝圖像，從而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。
[0068]而且，檢查路徑越多，越能夠對應整體圖像的各種變形的圖形，不僅能夠對應變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生線性變化的情況，也能夠對應變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化的情況，而且，能夠對應變形的方向各種各樣的情況。
[0069]此外，在上述的實施方式中，作為位置偏差計算用的拍攝對象物而使用的工具JG也可以是安裝于基板2的元件4本身。另外，也可以不使吸嘴17吸附工具JG或元件4，而將吸嘴17本身換為位置偏差計算專用的工具JG。
[0070]另外，在上述的實施方式中，進行元件4的拍攝的拍攝單元是3D傳感器21，但這是一個例子，不一定是3D傳感器21，只要是在元件4沿基準路徑RO行進時能夠獲得以沿與元件4的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像的裝置即可。3D傳感器21是通過多面反射鏡而使檢查光沿拍攝范圍的延伸方向(圖像的排列方向)進行掃描并由一個或多個受光元件接受該反射光的類型的結構，但并不限定于這樣的結構，也可以是將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而同時取得一維排列圖像的類型的結構等。在后一種類型(將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而取得一維排列圖像的類型)的結構中，通過所獲得的校正值對沿拍攝范圍的延伸方向排列的受光元件的列(受光元件單元)相對于殼體的安裝角度進行校正，從而能夠消除一維排列圖像的位置偏差的影響。
[0071]此外，在基于3D傳感器21取得實際的元件4的圖像時，在檢查光沿拍攝范圍的延伸方向(Y軸方向)移動的期間，因為元件4沿與檢查光的移動方向正交的方向(X軸方向)進行微小量移動，所以結果在未進行校正的整體圖像中包含因這種元件4的移動(向與檢查光的移動方向正交的方向的移動)而產(chǎn)生的變形，但在本實施方式中，在與對實際的元件4的圖像取得時相同的狀況下取得校正值，因此校正應用后的3D圖像為除去那種變形后的圖像，在這方面也能夠獲得變形較少的拍攝圖像。
[0072]工業(yè)實用性
[0073]提供一種能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)的元件安裝裝置及元件安裝方法。
【權利要求】
1.一種元件安裝裝置，使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝裝置的特征在于， 在使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進的情況下，所述拍攝單元配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像， 所述元件安裝裝置具備: 校正值計算單元，基于將所述拍攝單元取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及 圖像校正單元，使用所述校正值計算單元算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
2.—種元件安裝方法，使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝方法的特征在于，包括: 圖像生成工序，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進，通過所述拍攝單元，配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成多個所述拍攝對象物的圖像； 校正值計算工序，基于在所述圖像生成工序生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及 圖像校正工序，使用在所述校正值計算工序算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
【文檔編號】H05K13/08GK103517628SQ201310250261
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權日:2012年6月22日
【發(fā)明者】古田升, 秦純一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種元件安裝裝置及元件安裝方法，能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。以作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具（JG）在與基準路徑（R0）平行的多個檢查路徑（第一檢查路徑（R1）及第二檢查路徑（R2））上行進的方式使工具（JG）移動，配合工具（JG）沿各檢查路徑行進而由3D傳感器（21）連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的工具（JG）的一維排列圖像結合而生成多個工具（JG）的圖像之后，基于該生成的多個工具（JG）的圖像來算出3D傳感器（21）具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值。由此，使用算出的校正值來進行將元件（4）安裝于基板（2）時的元件（4）的圖像的校正。
【專利說明】元件安裝裝置及元件安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將吸附于吸嘴的元件安裝于基板的元件安裝裝置及元件安裝方法。
【背景技術】
[0002]元件安裝裝置使吸嘴吸附元件之后，以元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使吸嘴移動，元件沿基準路徑行進時，拍攝單元配合元件的行進而連續(xù)地取得以沿與元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，并進行基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的元件的圖像的各種判斷(例如，引線元件的引線是否發(fā)生變形等)，然后將元件安裝于基板。在此，作為取得上述一維排列圖像的拍攝單元，已知有例如通過多面反射鏡而使檢查光沿拍攝范圍的延伸方向進行掃描并由一個或多個受光元件來接受該反射光的類型的結構(例如，參照專利文獻I)，或將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而同時取得一維排列圖像的類型的結構等。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平10-51195號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]然而，在上述現(xiàn)有的元件安裝裝置所具備的拍攝單元中，決定檢查光的方向的透鏡(一般為f Θ透鏡)的安裝精度或加工精度相對于要求精度不足、或因驅動多面反射鏡旋轉的電動機的安裝公差的影響等而電動機的軸從設計上的基準的位置偏離，由此檢查光實際掃描的移動軌跡從作為目標的軌跡偏離、或檢查光的移動速度不一樣、或因沿拍攝范圍的延伸方向排列的受光元件的列(受光元件單元)的安裝公差而實際所形成的一維排列圖像的軸線從基準的軸線偏離，從而使所獲得的一維排列圖像整體性地或局部性地產(chǎn)生位置偏差，在這樣的情況下，將多個一維排列圖像結合而生成的整體圖像存在變形，并存在通過拍攝單元的元件等的識別精度降低而可能妨礙精度高的元件安裝作業(yè)的執(zhí)行的問題。而且，該整體圖像的變形除了沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生線性變化的情況外，也可能存在在對從多面反射鏡入射的檢查光的方向及移動速度進行調整的上述f Θ透鏡的局部發(fā)生局部性的變形等這樣的情況下沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化(有局部性的變形)的情況。而且，該變形的方向大多根據(jù)透鏡的變形情況等而各不相同。
[0007]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)的元件安裝裝置及元件安裝方法。
[0008]在技術方案I中記載的元件安裝裝置使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，在使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進的情況下，所述拍攝單元配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，所述元件安裝裝置具備:校正值計算單元，基于將所述拍攝單元取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及圖像校正單元，使用所述校正值計算單元算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
[0009]在技術方案2中記載的元件安裝方法使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝方法包括:圖像生成工序，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進，并通過所述拍攝單元，配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成多個所述拍攝對象物的圖像；校正值計算工序，基于在所述圖像生成工序生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及圖像校正工序，使用在所述校正值計算工序算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
[0010]發(fā)明效果
[0011 ] 在本發(fā)明中，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進而取得一維排列圖像，基于將該取得的一維排列圖像結合而生成的多個拍攝對象物的圖像來算出拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值。而且，使用該算出的校正值，進行將元件安裝于基板時的元件的圖像的校正，因此能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像，從而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的要部立體圖。
[0013]圖2是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的控制系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所具備的3D傳感器的(a)截面主視圖(b)截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖4是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所進行的元件安裝作業(yè)的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置的局部俯視圖。
[0017]圖6是表示對本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所具備的元件識別相機設定的檢查路徑的一例的圖。
[0018]圖7是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所進行的校正值取得作業(yè)的執(zhí)行步驟的流程圖。
[0019]圖8是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置取得的一維排列圖像的一例的圖。
[0020]圖9是表示本發(fā)明的一實施方式中的元件安裝裝置所生成的工具的圖像的一例的圖。[0021]標號說明
[0022]I元件安裝裝置
[0023]2基板
[0024]4元件
[0025]17吸嘴
[0026]213D傳感器(拍攝單元)
[0027]30e校正值計算部(校正值計算單元)
[0028]30f圖像校正部(圖像校正單元)
[0029]RO基準路徑
[0030]Rl第一檢查路徑(檢查路徑)
[0031]R2第二檢查路徑(檢查路徑)
[0032]JG工具(位置偏差計算用的拍攝對象物)
【具體實施方式】
[0033]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。圖1所示的元件安裝裝置I反復執(zhí)行一系列動作，包括從未圖示的上游工序側的裝置(例如，焊錫印刷機或其他元件安裝裝置)送來的基板2的搬入及定位、元件4向定位后的基板2上的電極部3的安裝及安裝了元件4的基板2向下游工序側的裝置(例如，其他元件安裝裝置或檢查機、回流爐等)的搬出。以下，為了說明的方便，設基板2的搬運方向為X軸方向(從操作者OP觀察的左右方向)，與X軸方向正交的水平面內(nèi)方向為Y軸方向(從操作者OP觀察的前后方向)。另外，設上下方向為Z軸方向。
[0034]在圖1中，元件安裝裝置I在基臺11的中央部具有將基板2沿X軸方向搬運的基板搬運輸送機12，在基臺11的Y軸方向的端部沿X軸方向并排地安裝有向元件供給口 13a連續(xù)地供給元件4的多個元件供料器13。
[0035]在基臺11上設置有由正交坐標機器人構成的頭移動機構14，安裝頭15利用該頭移動機構14在水平面內(nèi)移動。頭移動機構14由固定于基臺11而沿Y軸方向延伸的Y軸工作臺14a、沿Y軸工作臺14a移動的沿X軸方向延伸的X軸工作臺14b及沿X軸工作臺14b移動的移動臺14c構成，安裝頭15安裝于移動臺14c。頭移動機構14通過進行組合X軸工作臺14b相對于Y軸工作臺14a的向Y軸方向的移動動作、和移動臺14c相對于X軸工作臺14b的向X軸方向的移動動作后的動作而使安裝頭15在水平面內(nèi)移動。
[0036]在安裝頭15上向下方延伸地設置有多個軸部件16，在各軸部件16上拆裝自如地設置有用于吸附元件4的吸嘴17。各軸部件16由設置在安裝頭15上的軸部件驅動機構18驅動并進行相對于安裝頭15的向上下方向(設為Z軸方向)的移動和繞上下軸的旋轉動作。
[0037]在安裝頭15上安裝有使拍攝視場朝向下方的基板識別相機19，在基臺11上的基板搬運輸送機12與元件供料器13之間的區(qū)域安裝有使拍攝視場朝向上方的元件識別相機20和3D傳感器21。
[0038]在圖2中，基于基板搬運輸送機12的基板2的搬運及定位動作、基于各元件供料器13的元件4的供給動作、基于頭移動機構14的安裝頭15的移動動作、基于軸部件驅動機構18的各軸部件16的上下移動及繞上下軸(Z軸)的旋轉的各動作的控制通過元件安裝裝置I所具備的控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a來完成。另外，基于各軸部件16的經(jīng)由吸嘴17的吸附動作通過控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行設置在安裝頭15內(nèi)的由未圖示的促動器等構成的吸附機構31的動作控制來完成。
[0039]基于基板識別相機19的拍攝動作控制、基于元件識別相機20的拍攝動作控制及基于3D傳感器21的拍攝動作控制由元件安裝裝置I所具備的控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a來完成，通過基于基板識別相機19的拍攝動作而獲得的圖像數(shù)據(jù)、通過元件識別相機20的拍攝動作而獲得的圖像數(shù)據(jù)及通過3D傳感器21而獲得的圖像數(shù)據(jù)(3D圖像數(shù)據(jù))分別被發(fā)送至控制裝置30并在控制裝置30的圖像識別部30b (圖2)中完成圖像識別。
[0040]在圖3 (a)、(b)中，3D傳感器21在設置于基臺11上并向上方開口的殼體40內(nèi)具備半導體激光器41、聚光整形透鏡42、半透半反鏡43、反射鏡44、多面反射鏡45、f Θ透鏡46、作為受光元件的多個PSD (Position Sensitive Detector:光位置傳感器)47及旋轉量傳感器48。
[0041]半導體激光器41朝向上方射出激光，該射出的激光在聚光整形透鏡42中完成聚光整形之后，入射至在半導體激光器41的上方設置的半透半反鏡43而分離為透過光和反射光。向上方透過半透半反鏡43的激光在位于半透半反鏡43的上方的反射鏡44中反射而沿水平方向朝向多面反射鏡45的上半部分的區(qū)域前進，在半透半反鏡43反射的激光沿水平方向朝向多面反射鏡45的下半部分的區(qū)域前進。
[0042]多面反射鏡45由設置在殼體40內(nèi)的旋轉電動機45m驅動，繞與X軸平行的軸AX向恒定的方向以定速旋轉(圖3 (b)中表示的箭頭A)。因此，在反射鏡44反射而沿水平方向前進的激光在設置在繞軸AX旋轉的多面反射鏡45的外周的多個反射面中的一個位于上半部分的狀態(tài)的反射面向上方反射，然后向上方通過透鏡46而向殼體40的上方射出。
[0043]多面反射鏡45繞軸AX旋轉，在多面反射鏡45的反射面反射的激光入射至f Θ透鏡46的入射點隨著多面反射鏡45的旋轉而從f Θ透鏡46的Y軸方向的一端向另一端移動(圖3(b)中表示的箭頭B)，但f0透鏡46將從多面反射鏡45入射的激光調整為垂直并向Y軸方向的移動速度恒定的光，因此在f Θ透鏡46的上方形成向Y軸方向的恒定方向以恒定速度進行移動的垂直方向的掃描激光(以下，將該掃描激光稱為檢查光)。
[0044]另一方面，在半透半反鏡43反射的激光在位于多面反射鏡45的下半部分的狀態(tài)的反射面上反射而向下方前進，并輸入至旋轉量傳感器48而用于多面反射鏡45的轉速的計測。
[0045]如上述，沿Y軸方向進行掃描的檢查光向殼體40的上方射出，元件4或后述的工具JG等拍攝對象物相對于該射出的檢查光沿X軸方向通過時(圖3 (a)中表示的箭頭C)，一次掃描的檢查光與拍攝對象物接觸的區(qū)域沿X軸方向一點點地偏移。
[0046]構成檢查光的激光接觸到拍攝對象物的表面時，該激光在拍攝對象物的表面發(fā)生反射(散射)，該散射的光由多個PSD47接受，并向控制裝置30的圖像生成部30c (圖2)傳送。控制裝置30的圖像生成部30c基于由各PSD47所接受的光的受光信號，算出激光發(fā)生反射的拍攝對象物的表面上的點的位置(高度)，因此，一次掃描的檢查光照射至拍攝對象物時，取得以沿與拍攝對象物的行進方向(X軸方向)正交的方向(Y軸方向)延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，配合拍攝對象物沿X軸方向的移動而反復取得該一維排列圖像之后，通過將獲得的一維排列圖像結合而生成拍攝對象物的整體的圖像。
[0047]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a基于存儲于存儲部30d (圖2)的元件安裝程序，按照圖4的流程圖所示的步驟，執(zhí)行將元件4安裝于基板2上的電極部3的元件安裝作業(yè)。
[0048]在元件安裝作業(yè)中，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a首先使基板搬運輸送機12動作，接受從元件安裝裝置I的上游工序側的裝置送來的基板2而將基板2搬入元件安裝裝置I的內(nèi)部(圖1中表示的箭頭D)，并定位于規(guī)定的作業(yè)位置(圖4所示的步驟ST1)。
[0049]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行了基板2的定位之后，使安裝頭15移動而使基板識別相機19移動至基板2的上方，使基板識別相機19進行基板2上的一對基板標記2m (圖1)的拍攝而進行圖像識別。然后，通過將所獲得的一對基板標記2m的位置與預先設定的基準的位置進行比較，算出基板2距基準的位置的位置偏差(步驟ST2)。
[0050]算出基板2距基準的位置的位置偏差之后，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行各元件供料器13的動作控制而向該元件供料器13的元件供給口 13a供給元件4，另一方面，使安裝頭15位于元件供料器13的上方，使吸嘴17吸附供給至元件供料器13的元件供給口 13a的元件4 (步驟ST3)。
[0051]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a使吸嘴17吸附元件4之后，對于吸附于該吸嘴17的元件4進行是否需要3D圖像的判斷(步驟ST4)。然后，在判斷為不需要3D圖像的情況下，以吸附于吸嘴17的元件4通過元件識別相機20的上方的方式使安裝頭15移動并使元件識別相機20進行各元件4的拍攝，取得元件4的圖像(2D圖像)而進行元件4的圖像識別(步驟ST5)。另一方面，在步驟ST4判斷為需要3D圖像的情況下，以元件4通過3D傳感器21的上方的方式使安裝頭15移動，而通過3D傳感器取得元件4的3D圖像(步驟ST6)。然后，用預先求出的校正值(后述)對所獲得的3D圖像進行校正(步驟ST7)，基于進行該校正后的元件4的3D圖像來進行圖像識別，并且進行該元件4的良否的判斷(步驟ST8)。
[0052]在此，上述步驟ST4中判斷為需要元件4的3D圖像的情況是指例如元件4是具備引線的元件、或是具備向下方突出的凸點的元件的情況，在這種情況下，在步驟ST8中判斷引線或凸點是否發(fā)生變化等。另外，在步驟ST4中判斷為需要元件4的3D圖像的情況下，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a以元件4在沿X軸方向延伸而規(guī)定的基準路徑RO (圖5及圖6)上行進的方式使安裝頭15在3D傳感器21的沿Y軸方向延伸的拍攝范圍的大致中央部的上方移動。
[0053]在步驟ST5中進行了基于元件識別相機20的元件4的圖像識別之后，或在步驟ST8中進行了基于3D傳感器21的元件4的圖像識別及良否判斷之后，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a基于在步驟ST5中獲得的2D圖像的圖像識別結果或在步驟ST8中獲得的3D圖像的圖像識別結果，算出元件4相對于吸嘴17的位置偏差(吸附偏差)(步驟ST9)。
[0054]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a算出各元件4相對于吸嘴17的位置偏差之后，使安裝頭15位于基板2的上方，使吸附于吸嘴17的各元件4與基板2上的電極部3接觸，然后解除真空壓向各吸嘴17的供給，從而將所吸附的元件4安裝于基板2 (步驟ST10)。在該步驟STlO中，控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行各吸嘴17相對于基板2的位置校正，以使在步驟ST2中求出的基板2的位置偏差和在步驟ST9中求出的元件4的吸附偏差得以修正。
[0055]控制裝置30的安裝執(zhí)行部30a進行了元件4相對于基板2的安裝之后，進行應安裝于基板2的所有的元件4的安裝是否已結束的判斷(步驟ST11)。然后，在應安裝于基板2的所有的元件4的安裝未結束時，返回步驟ST3，在應安裝于基板2的所有的元件4的安裝已結束時，使基板搬運輸送機12動作而將基板2從元件安裝裝置I搬出(步驟ST12)。由此，結束每一張基板2的元件安裝作業(yè)。
[0056]如此，本實施方式中的元件安裝裝置I通過吸嘴17吸附元件4之后，以元件4沿在3D傳感器21的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑RO行進的方式使吸嘴17移動，元件4沿基準路徑RO行進時，3D傳感器21配合元件4的行進而連續(xù)地取得以沿與元件4的行進方向(X軸方向)正交的方向(Y軸方向)延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的元件4的圖像而將元件4安裝于基板2。
[0057]然而，在上述結構的元件安裝裝置I所具備的3D傳感器21中，驅動多面反射鏡旋轉45的旋轉電動機45m的軸AX因安裝公差的影響等而從設計上的基準的軸偏離，因此實際掃描的激光的移動軌跡從作為目標的軌跡偏離，在該情況下，在控制裝置30的圖像生成部30c取得的一維排列圖像從原來獲得的位置產(chǎn)生位置偏差(圖8)。在這種情況下，將多個一維排列圖像結合而生成的整體圖像存在變形，因此需要定期地進行用于校正一維排列圖像的位置偏差的校正值的取得作業(yè)，以所獲得的校正值進行3D圖像(在步驟ST6中取得的3D圖像)的校正。以下，使用圖7的流程說明校正值取得作業(yè)的執(zhí)行步驟。
[0058]在3D傳感器21的校正值取得作業(yè)中，控制裝置30使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于前述的基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑(在此為第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)上行進，通過3D傳感器21，配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像(步驟ST21?步驟ST22)。然后，在圖像生成部30c中，將在步驟ST21?步驟ST22中取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成多個(在此為兩個)工具JG的圖像(步驟ST23。圖像生成工序)。
[0059]此外，在此所使用的工具JG優(yōu)選不管在哪個檢查路徑上移動都能將工具JG的整體顯示出的那樣的大小。
[0060]在此，兩個檢查路徑(第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)優(yōu)選隔著基板路徑RO而配置，并且，設定為盡可能通過3D傳感器21的拍攝范圍的端部側。這是因為在驅動多面反射鏡45旋轉的旋轉電動機45m的軸AX從基準的位置偏離的情況下，一維排列圖像整體以其中心部為中心繞Z軸旋轉，但為了獲得將這樣的一維排列圖像的位置校正為正確的位置的校正值，取得盡可能接近一維排列圖像的兩端部的位置的數(shù)據(jù)的情況下校正的精度高而有利。
[0061]如上述，控制裝置30在圖像生成部30c中生成多個工具JG的圖像之后，基于該生成的多個工具JG的圖像，在校正值計算部30e (圖2)中算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值(步驟ST24。校正值計算工序)。該校正值可以設為能夠消除一維排列圖像的位置偏差的值，即使距原來所獲得位置的偏差的符號反轉的值。
[0062]圖9是將使工具JG在設定于與基準路徑RO相距Y軸的正方向的距離Dl的部位的第一檢查路徑Rl上移動而生成的工具JG的3D圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù)GdPl )、和使工具JG在設定于與基準路徑RO相距Y軸的負方向的距離D2的部位的第二檢查路徑R2上移動而生成的工具JG的3D圖像數(shù)據(jù)(第二圖像數(shù)據(jù)GdP2)顯示在同一畫面GM上的圖。在該例子中，兩個3D圖像數(shù)據(jù)(第一圖像數(shù)據(jù)GdPl及第二圖像數(shù)據(jù)GdP2)分別從用虛線表示的原來的(一維排列圖像沒有發(fā)生位置偏差的情況的)3D圖像數(shù)據(jù)GdPls、GdP2s產(chǎn)生位置偏差，求出第一圖像數(shù)據(jù)GdPl的中心位置Pl距原來的位置Pls的偏差(Λ xl, Δ yl)、和第二圖像數(shù)據(jù)GdP2的中心位置P2距原來的位置P2s的偏差(Λ χ2, Δ y2)作為該位置偏差。
[0063]對于所述第一圖像數(shù)據(jù)GdPl的中心位置Pl和第二圖像數(shù)據(jù)GdP2的中心位置P2以外的部位的位置偏差，應用通過使用了上述兩偏差與該部位距基準路徑RO的Y軸方向的距離的關系的線性插補等而算出的校正值即可，由此能夠對3D傳感器21的拍攝范圍的各部(各像素)進行位置偏差的校正。這樣算出的校正值在圖像校正部30f (圖2)中，用于將元件4安裝于基本2時(前述的步驟ST10)的元件4的圖像的校正(前述的步驟ST7)(圖像校正工序)。
[0064]此外，上述的例子中，為了簡單地進行說明，假設所獲得的整體圖像的變形沿拍攝范圍的延伸方向(Y軸方向)發(fā)生線性變化的情況，僅設定隔著基準路徑RO而配置的兩個檢查路徑(第一檢查路徑Rl及第二檢查路徑R2)，但在f Θ透鏡46的局部發(fā)生局部性的變形那樣的情況等預想到整體圖像的變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化的情況下，在隔著基準路徑RO的兩區(qū)域(在前述的例子中而言，第一檢查路徑Rl側及第二檢查路徑R2側)各設定多個檢查路徑，進行工具JG沿該設定的所有檢查路徑的移動，而取得更多部位的校正值。在這種情況下，檢查路徑的數(shù)量越多，越能夠進行更準確的整體圖像(3D圖像)的校正。
[0065]如此，在本實施方式中的元件安裝裝置I中，在使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進的情況下，3D傳感器21配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，元件安裝裝置I具備:校正值計算單元(控制裝置30的校正值計算部30e)，基于將3D傳感器21取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成的多個工具JG的圖像來算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；及圖像校正單元(控制裝置30的圖像校正部30f)，使用校正值計算單元算出的校正值來進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正。
[0066]另外，使用了該元件安裝裝置I的元件安裝方法包括:圖像生成工序(步驟ST23)，使作為位置偏差計算用的拍攝對象物的工具JG在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進，并通過3D傳感器，配合工具JG沿各檢查路徑行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的工具JG的一維排列圖像結合而生成多個工具JG的圖像；校正值計算工序(步驟ST24)，基于在圖像生成工序所生成的多個工具JG的圖像來算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；及圖像校正工序(步驟ST7)，使用在校正值計算工序中算出的校正值來進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正。
[0067]在本實施方式中的元件安裝裝置I及元件安裝方法中，基于將使位置偏差計算用的拍攝對象物(上述的例子中為工具JG)在相對于基準路徑RO在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑上行進而取得的一維排列圖像結合而生成的多個工具JG的圖像，算出3D傳感器21具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值，并使用該算出的校正值，進行將元件4安裝于基板2時的元件4的圖像的校正，因此能夠獲得變形較少的3D傳感器21的拍攝圖像，從而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)。
[0068]而且，檢查路徑越多，越能夠對應整體圖像的各種變形的圖形，不僅能夠對應變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生線性變化的情況，也能夠對應變形沿拍攝范圍的延伸方向發(fā)生非線性變化的情況，而且，能夠對應變形的方向各種各樣的情況。
[0069]此外，在上述的實施方式中，作為位置偏差計算用的拍攝對象物而使用的工具JG也可以是安裝于基板2的元件4本身。另外，也可以不使吸嘴17吸附工具JG或元件4，而將吸嘴17本身換為位置偏差計算專用的工具JG。
[0070]另外，在上述的實施方式中，進行元件4的拍攝的拍攝單元是3D傳感器21，但這是一個例子，不一定是3D傳感器21，只要是在元件4沿基準路徑RO行進時能夠獲得以沿與元件4的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像的裝置即可。3D傳感器21是通過多面反射鏡而使檢查光沿拍攝范圍的延伸方向(圖像的排列方向)進行掃描并由一個或多個受光元件接受該反射光的類型的結構，但并不限定于這樣的結構，也可以是將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而同時取得一維排列圖像的類型的結構等。在后一種類型(將多個受光元件沿拍攝范圍的延伸方向排列而取得一維排列圖像的類型)的結構中，通過所獲得的校正值對沿拍攝范圍的延伸方向排列的受光元件的列(受光元件單元)相對于殼體的安裝角度進行校正，從而能夠消除一維排列圖像的位置偏差的影響。
[0071]此外，在基于3D傳感器21取得實際的元件4的圖像時，在檢查光沿拍攝范圍的延伸方向(Y軸方向)移動的期間，因為元件4沿與檢查光的移動方向正交的方向(X軸方向)進行微小量移動，所以結果在未進行校正的整體圖像中包含因這種元件4的移動(向與檢查光的移動方向正交的方向的移動)而產(chǎn)生的變形，但在本實施方式中，在與對實際的元件4的圖像取得時相同的狀況下取得校正值，因此校正應用后的3D圖像為除去那種變形后的圖像，在這方面也能夠獲得變形較少的拍攝圖像。
[0072]工業(yè)實用性
[0073]提供一種能夠獲得變形較少的拍攝單元的拍攝圖像而能夠進行精度高的元件安裝作業(yè)的元件安裝裝置及元件安裝方法。
【權利要求】
1.一種元件安裝裝置，使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝裝置的特征在于， 在使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進的情況下，所述拍攝單元配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像， 所述元件安裝裝置具備: 校正值計算單元，基于將所述拍攝單元取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及 圖像校正單元，使用所述校正值計算單元算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
2.—種元件安裝方法，使吸嘴吸附元件之后，以所述元件沿在拍攝單元的上方區(qū)域規(guī)定的水平的基準路徑行進的方式使所述吸嘴移動，所述元件沿所述基準路徑行進時，所述拍攝單元配合所述元件的行進而連續(xù)地取得以沿與所述元件的行進方向正交的方向延伸的一定區(qū)域為拍攝范圍的一維排列圖像，基于將該連續(xù)地取得的一維排列圖像結合而生成的所述元件的圖像，將所述元件安裝于基板，所述元件安裝方法的特征在于，包括: 圖像生成工序，使位置偏差計算用的拍攝對象物沿與所述基準路徑在水平面內(nèi)平行的多個檢查路徑行進，通過所述拍攝單元，配合所述拍攝對象物沿所述各檢查路徑的行進而連續(xù)地取得一維排列圖像，將該取得的所述拍攝對象物的一維排列圖像結合而生成多個所述拍攝對象物的圖像； 校正值計算工序，基于在所述圖像生成工序生成的多個所述拍攝對象物的圖像來算出所述拍攝單元具有的一維排列圖像的位置偏差的校正值；以及 圖像校正工序，使用在所述校正值計算工序算出的所述校正值來進行將所述元件安裝于基板時的所述元件的圖像的校正。
【文檔編號】H05K13/08GK103517628SQ201310250261
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權日:2012年6月22日
【發(fā)明者】古田升, 秦純一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
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