JP3600643B2

JP3600643B2 - Substrate position detection method and substrate position detection device

Info

Publication number: JP3600643B2
Application number: JP23748994A
Authority: JP
Inventors: 秀明福島; 明裕浦川
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JPH08102599A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、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方法及び基板位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種基板位置検出装置が特開平４−１３７５９９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。
【０００３】
この種画像認識装置では、撮像装置は撮像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。
【０００４】
この２つのパラメータの取り方により即ち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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１枚の基板上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。
【０００６】
そこで本発明は、１枚の基板内での夫々の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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、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方法において、前記映像信号を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変化させ、位置決めマークを撮像し、その位置を認識し、認識成功の該明るさの強度範囲のデータの集合の範囲内から最適値を決定し、位置決めマーク毎に記憶し、映像信号の記憶された前記最適値の明るさの強度範囲のデータをデジタル信号に変換する方法である。
【０００８】
また本発明は、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ものである。
【０００９】
また本発明は、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決定する決定手段と、該決定手段が決定した前記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。
【００１０】
【作用】
請求項１の方法によれば、映像信号を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変化させ、位置決めマークを撮像し、その位置を認識し、認識成功の該明るさの強度範囲のデータの集合の範囲内から最適値を決定し、位置決めマーク毎に記憶し、記憶された最適値の明るさの強度範囲のデータをデジタル信号に変換する。
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。
【００１１】
請求項３の構成によれば、記憶手段は決定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。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図に基づき詳述する。
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。
【００１３】
６は供給台であり、チップ部品４を供給する部品供給装置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１２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。
【００１４】
吸着ノズル１２が供給装置７より部品４を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。
【００１５】
１８は基台であり、前記ＸＹテーブル１は該基台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２０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。
【００１６】
位置決めマーク２２は各基板５に２個付されていれば、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。
【００１７】
本実施例の電子部品自動装着装置ではこのマーク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。
【００１８】
また、所謂割り基板または多面取り基板と呼ばれる基板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。
【００１９】
次に、図１に基づき電子部品自動装着装置の制御回路について説明する。
図１において、２５はＣＰＵ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。
【００２０】
ＣＰＵ２５にはインターフェース３０を介して駆動回路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。
【００２１】
ＣＰＵ２５は、撮像カメラ１４、１９に撮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。
【００２２】
また、ＲＡＭ２６は基板５に付された各位置決めマーク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。
【００２３】
また、認識処理装置３２の認識処理部は図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。
【００２４】
次に、Ｘ軸モータ２及びＹ軸モータ３がＣＰＵ２５の制御により駆動回路３１に駆動され回動しＸＹ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１９の画面の中央に位置するようにされ、実際のマーク２２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。
【００２５】
一方、該動作と平行して図８のマーク位置番号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。
【００２６】
次に、ＣＰＵ２５が認識処理の指示を認識処理装置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。
【００２７】
この図８のデータに従ったレベル（ｌｅｖｅｌ）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。
【００２８】
次に、認識処理部３５はマーク２２に合わ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。
【００２９】
次に、ＸＹテ−ブル１が移動して図８のマーク位置番号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。
【００３０】
このようにして、全てのマーク２２につい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ＣＰＵ２５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。
【００３１】
次に、該チップ部品４を吸着保持する吸着ノズル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。
【００３２】
次に、認識ステ−ションでの認識結果の位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１２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。
【００３３】
次に、当該プリント基板５への部品装着が終了すると、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３７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。
【００３４】
次に、あるマーク位置番号の認識においてマーク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。
【００３５】
即ち、先ずレベルメモリ３６に格納された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。
【００３６】
次に、レベルの値を認識成功の最小値にし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。
【００３７】
このようにして例えば、図１３に示すよう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ＲＡＭ２６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。
【００３８】
以上の過程でマーク２２の位置が検出されるが、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。
【００３９】
また、マーク２２の異常が特異的なものであれば、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。
【００４０】
また、本実施例は電子部品４をプリント基板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。
【００４１】
また、本実施例では部品認識カメラ１４の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。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明の基板位置検出方法によれば、前記映像信号を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変化させ、位置決めマークを撮像し、その位置を認識し、認識成功の該明るさの強度範囲のデータの集合の範囲内から最適値を決定し、位置決めマーク毎に記憶し、映像信号の記憶された前記最適値の明るさの強度範囲のデータをデジタル信号に変換するので、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。
また、本発明の基板位置検出装置によれば、撮像画面の映像信号を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。
【００４３】
また、該映像信号の明るさの強度範囲のデータを決定する決定手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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御ブロック図である。
【図２】本発明の電子部品自動装着装置のＸＹテ−ブルの斜視図である。
【図３】同じく装着装置の斜視図である。
【図４】同じく装着装置の平面図である。
【図５】基板認識マークが付されたプリント基板を示す平面図である。
【図６】基板認識マークが付された割り基板であるプリント基板を示す平面図である。
【図７】映像信号波形を示す図である。
【図８】認識マークデータを示す図である。
【図９】認識処理のフローチャートを示す図である。
【図１０】基板認識マークの撮像画像を示す図である。
【図１１】デジタル変換により正規化された映像信号を示す図である。
【図１２】デジタル変換後の認識処理される状態の画像を示す図である。
【図１３】レベル及びゲインを縦横軸とした認識成功範囲のグラフを示す図である。
【符号の説明】
５プリント基板
１９基板認識カメラ（撮像装置）
２２位置決めマーク
２６ＲＡＭ（記憶手段）
３２認識処理装置
３４Ａ／Ｄ変換部
３５認識処理部（決定手段）
３６レベルメモリ
３７ゲインメモリ[0001]
[Industrial applications]
The present invention captures each of a plurality of positioning marks attached to a printed circuit board with an imaging device, and a recognition processing device captures the imaged screen and recognizes the position of the positioning mark to detect a displacement of the printed circuit board. The present invention relates to a substrate position detecting method and a substrate position detecting device.
[0002]
[Prior art]
A substrate position detecting device of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-137599, in which a substrate positioning mark of a printed circuit board is imaged by a substrate recognizing camera, which is an image pickup device, and a recognition circuit recognizes the imaged screen and performs substrate positioning. The position of the mark is recognized, and the mounting position of the electronic component is corrected based on the recognition result.
[0003]
In this type of image recognition device, the imaging device outputs the brightness intensity of each pixel of the captured image of the subject as a video signal. The video signal is an analog signal, and the recognition circuit converts the analog signal into a digital signal. It is converted and input, and the digital signal is subjected to recognition processing. When converting into a digital signal, a predetermined range of the brightness intensity value is divided into, for example, 0 to 255 and converted into a digital value. Usually, the minimum value of the brightness intensity to be digitally converted is used. Is called a level, the width from the minimum value to the maximum value to be digitally converted is called a gain, and A / D conversion is performed by determining these two parameters.
[0004]
Depending on how to take these two parameters, that is, depending on how to take the range of the intensity of the brightness to be A / D converted, there may be cases where recognition processing is possible and cases where recognition processing is not possible. Therefore, optimal parameter values are determined and stored. Conversion is performed using parameters.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are a plurality of positioning marks on one substrate, and the positional deviation of the substrate is detected in the parallel movement direction, the angular position deviation in the rotational direction in the horizontal plane, and the deviation due to the elongation of the substrate. Even if the same substrate is used, the state of the image differs depending on the warp of the substrate, the pattern around the positioning mark, the presence or absence of the resist, and the like. In such a case, if the value of the parameter is determined in common for all the marks, the position may not be recognized by the marks even on the same substrate.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to enable the positioning marks to be recognized well even if the state of each positioning mark in one substrate changes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, each of a plurality of positioning marks attached to a printed circuit board is imaged by an imaging device, a video signal of the imaging screen is converted into a digital signal, and a recognition processing device takes in and recognizes the position of the positioning mark. In the board position detecting method for detecting the displacement of the printed circuit board, the data of the intensity range of the brightness of the video signal for converting the video signal into a digital signal is changed, the positioning mark is imaged, and the position is recognized. Then, an optimal value is determined from the range of the data set of the brightness intensity range of the recognition success, stored for each positioning mark, and the data of the brightness intensity range of the optimal value stored in the video signal is determined. This is a method of converting to a digital signal .
[0008]
Further, according to the present invention, each of a plurality of positioning marks attached to a printed circuit board is imaged by an imaging device, a video signal of the imaging screen is converted into a digital signal, and a recognition processing device takes in and recognizes the position of the positioning mark. Thus, in a board position detecting device for detecting a displacement of a printed circuit board, storage means for storing data of a brightness intensity range of a video signal to be converted into a digital signal for each positioning mark is provided.
[0009]
Further, according to the present invention, each of a plurality of positioning marks attached to a printed circuit board is imaged by an imaging device, a video signal of the imaging screen is converted into a digital signal, and a recognition processing device takes in and recognizes the position of the positioning mark. in the substrate position detecting device for detecting a positional deviation of the printed circuit board by, determining means for determining data of the brightness intensity range of the video signal into a digital signal, the brightness of the intensity range of the determining means has determined Is provided for storing the data of each of the positioning marks.
[0010]
[Action]
According to the method of claim 1, the data in the intensity range of the brightness of the video signal for converting the video signal into a digital signal is changed, the positioning mark is imaged, the position is recognized, and the brightness of the recognition that succeeds in recognition is obtained. An optimum value is determined from the range of the data set of the intensity range, stored for each positioning mark, and the stored data of the intensity range of the brightness of the optimum value is converted into a digital signal .
According to the configuration of claim 2, the storage means stores, for each positioning mark, data of the intensity range of the brightness of the video signal of the imaging screen of the positioning mark to be converted into a digital signal.
[0011]
According to the configuration of the third aspect, the storage unit stores, for each positioning mark , data on the intensity range of the brightness of the video signal for capturing the imaged screen imaged by the imaging device determined by the determination unit into the recognition processing device.
[0012]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
2 to 4, reference numeral 1 denotes an XY table which moves in the X and Y directions by rotation of an X-axis motor 2 and a Y-axis motor 3, on which a chip-shaped electronic component 4 (hereinafter referred to as a chip component or component) is mounted. The printed circuit board 5 to be processed is placed.
[0013]
Reference numeral 6 denotes a supply table, on which a number of component supply devices 7 for supplying the chip components 4 are provided. Reference numeral 8 denotes a supply stand drive motor, which rotates the ball screw 9 so that the supply stand 6 is guided by the linear guide 10 via a nut (not shown) fitted to the ball screw 9 and fixed to the supply stand 6. Moving.
Reference numeral 11 denotes a rotary table which rotates intermittently. At the outer edge of the table 11, mounting heads 13 having four suction nozzles 12 are arranged at equal intervals according to an intermittent pitch.
[0014]
The stop position of the mounting head 13 at which the suction nozzle 12 descends and sucks and picks up the component 4 from the supply device 7 is a suction station, and the suction nozzle 12 located at the outermost side of the rotary table 11 picks up the component 4 at the suction station. Adsorb.
The position at which the mounting head 13 stops next is the angle correction station, and the suction nozzle 12 is rotated in the θ direction by the nozzle rotation roller 15 based on the recognition result by the component recognition camera 14, and the position of the rotation angle of the component 4 The displacement is corrected.
[0015]
Reference numeral 18 denotes a base, and the XY table 1 moves XY relative to the base 18. Reference numeral 19 denotes a board recognition camera, which is fixed to a support plate 20 fixed to the base 18, The printed board 5 placed on the XY table 1 is imaged.
As shown in FIG. 2, a positioning mark 22 is provided on the printed circuit board 5, and the reflected light from the mark 22 that has been appropriately illuminated by the illumination unit 21 is imaged by the recognition camera 19, and the XY -Position recognition on the cable 1 is performed. As shown in FIG. 2, two marks 22 are usually provided at opposite corners (corners) of the substrate 5 in total. Although the mark 22 shown in FIG. 2 is circular, the mark 22 may have another shape such as a triangle or a square, or a part of the pattern on the substrate 5 may be used.
[0016]
If two positioning marks 22 are provided on each substrate 5, the position of each component mounting position of the substrate 5 due to the positional deviation of the substrate in the X and Y directions, the angular positional deviation in the rotation direction in the horizontal plane, and the elongation of the substrate 5 Although the displacement can be detected, if three or more points are detected as shown in FIG. 5, the component mounting position of each part can be accurately detected even if the elongation of each part of the substrate 5 is different. In addition, as shown in FIG. 5, the mark 22 may be provided in the vicinity of the mounting position of the component 4, and the mounting of the component 4 may be performed particularly accurately.
[0017]
In the electronic component automatic mounting apparatus according to the present embodiment, the positional deviation detected by the recognition of the mark 22 is used when making a correction at the time of mounting the component 4, but the coating is performed by applying an adhesive for temporarily fixing the component 4. Similar positioning of the substrate 5 is required in the apparatus. In this case as well, the mark 22 needs to be recognized in order to apply an adhesive to an accurate position, and recognition at each component mounting position is effective. Also, in a printing machine that prints paste solder by a squeegee via a screen plate, it is necessary to recognize the position of the substrate 5. In this case, the recognition of the two marks 22 in the XY direction of the substrate 5 is required. And if only the shift in the rotation direction in the horizontal plane is known, the positioning can be performed. In particular, by determining the shift of the mounting position of the component 4 that must be precisely positioned, the position is particularly accurately aligned. When it is desired to allow the entire displacement of the substrate 5 to some extent, even in a printing machine, the mark 22 near the component 4 may be recognized in order to check the displacement of the mounting position of the component 4.
[0018]
In addition, as shown in FIG. 6, a plurality of identical component mounting patterns are repeatedly developed on a substrate, or different patterns are provided on a substrate 5 called a so-called split substrate or a multi-panel substrate. A mark 22 is provided for each pattern portion, and a position shift is detected for each pattern.
Reference numeral 23 denotes a supply conveyor which conveys the printed circuit board 5 and supplies it onto the XY table 1.
[0019]
Next, a control circuit of the electronic component automatic mounting apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 25 denotes a CPU, based on various data stored in a RAM 26, in accordance with a program stored in an R0M 28, a mounting operation of a chip component 4 on a printed circuit board 5 of an electronic component automatic mounting apparatus, and a transfer of the substrate 5. And various operations related to operations such as recognition of the substrate 5 or the component 4.
[0020]
The drive circuit 31 and the recognition processing device 32 are connected to the CPU 25 via the interface 30. The X-axis motor 2 and the Y-axis motor 3 are driven by the drive circuit 31, and the recognition processing device 32 performs recognition processing of the image of the mark 22 captured by the board recognition camera 19. The recognition processing device 32 also performs recognition processing of the captured image of the chip component 4 by the component recognition camera 14, but converts a video signal which is an analog signal based on the brightness of the image captured by the cameras 19 and 14 into a digital signal. And a recognition processing unit 35 for recognizing and processing the digital signal.
[0021]
The CPU 25 outputs an instruction to the recognition processing device 32 to perform recognition processing on the images captured by the imaging cameras 14 and 19, and receives the recognition processing result from the recognition processing device 32.
The video signal is, for example, a waveform in which the luminance changes along the vertical axis in the horizontal direction which is the scanning direction of the scanning line of the camera as shown in FIG. 7, that is, the time axis. A minimum value and a maximum value to be converted are determined, and the brightness intensity range between the minimum value and the maximum value is divided into 256 equal parts, and is converted into a digital value for each pixel of the image. The solid line at the bottom of FIG. 7 is the position where the brightness captured by the camera 19 is “0”, and the position of the solid line above it is the minimum value that is converted to “0” by digital conversion. Is referred to as a level, the position of the uppermost solid line is the maximum value that is converted to “256” by digital conversion, and the interval between the minimum value and the maximum value is referred to as a gain. The level and the gain indicating the intensity range of the brightness of the video signal to be converted into the digital signal are stored in the level memory 36 and the gain memory 37 provided in the A / D converter 34 as A / D conversion parameters, respectively. You. Even if the set values of the level and the gain are the same, recognition processing cannot be performed if the waveform of the video signal is different due to an object to be imaged or the state of illumination, or the like. The set value can be appropriately changed by the recognition processing unit 35.
[0022]
The RAM 26 stores a mark position number for each positioning mark 22 attached to the substrate 5 and stores the gain and level values. These values are prepared as recognition mark data for each substrate type. 8 is stored. When the positioning mark 22 is recognized, each value of the corresponding mark 22 of the corresponding board type is written into the level memory 36 and the gain memory 37 of the A / D converter 34 by the CPU 25, and A / D conversion is performed based on the values. .
[0023]
The recognition processing section of the recognition processing device 32 performs the recognition processing of the positioning mark 22 according to the flowchart of FIG.
The operation of the above configuration will be described below.
First, an automatic operation is started by a switch (not shown).
Next, the printed circuit board 5 is conveyed by an upstream device (apparatus for applying an adhesive) by a supply conveyor 23, transferred onto the XY table 1, and positioned and fixed at a predetermined position on the table 1 by a positioning device (not shown). Is done.
[0024]
Next, the X-axis motor 2 and the Y-axis motor 3 are driven by the drive circuit 31 under the control of the CPU 25 to rotate, and the XY table 1 is used as the first positioning mark 22 of the data of FIG. Move to be located below. That is, the movement is performed in accordance with the position of the mark 1 number indicated by the recognition mark data in FIG. At this time, the theoretical (design) position of the positioning mark 22 is set at the center of the screen of the camera 19, and the field of view of the camera 19 is set so that the actual mark 22 is not disturbed even if the actual mark 22 is shifted. Range is reserved.
[0025]
On the other hand, in parallel with this operation, the values of the gain and the level of the mark position number 1 in FIG. 8 are written to the level memory 36 and the gain memory 37.
Next, the camera 19 captures an image of the mark 22, but the image as it is is shown in FIG. 10, and the image signal along the scanning line at the position of the solid line at the center is the waveform shown in FIG. And the background of the mark 22 is bright.
[0026]
Next, when the CPU 25 instructs the recognition processing device 32 to perform the recognition processing, the recognition processing unit 35 operates according to the flowchart of the recognition processing in FIG.
That is, first, A / D conversion is performed in accordance with the values (values in which the recognition mark data of FIG. 8 is written) stored as initial values in the level memory 36 and the gain level 37 of the A / D converter 34, and the digital signal is used. Perform recognition processing.
[0027]
The level (level) and the gain (gain) according to the data in FIG. 8 are at positions as shown in FIG. 7 on the video signal, and when A / D conversion is performed by using these parameters, the level becomes normal as shown in FIG. The range of the brightness is extended and converted into a digital value. This is digital data similar to the case where the image of FIG. 12 is directly subjected to A / D conversion, and the determination of the background of the mark 22 is accurate. Image data. In parallel with this image capturing operation, an operation of model selection shown in the flowchart of FIG. 9 is performed, and a model (circle in this case) of the mark 22 is selected.
[0028]
Next, the recognition processing unit 35 compares the coincidence between the model, which is a circular theoretical mark matched with the mark 22, and the image of the captured mark 22 by moving the theoretical mark little by little. This method is called so-called template matching.
In this case, since a signal in a good state is digitized as shown in FIG. 11, a predetermined degree of coincidence is obtained, and the displacement of the mark 22 is recognized.
[0029]
Next, the XY table 1 is moved, and the board recognition camera 19 is positioned at the position of the mark position number 2 in FIG. In parallel with this operation, the gain and level of the mark position number 2 are written in the level memory 36 and the gain memory 37, and the model is selected as described above.
Assuming that the mark 22 is also in a state in which the gain and the level specified in the recognition mark data are appropriate, the A / D conversion is performed as described above, and the position of the mark 22 is shifted by performing the recognition processing operation. Is detected.
[0030]
In this way, when the positional deviation is recognized for all the marks 22, the CPU 25 calculates the amount of positional deviation of the entire substrate 5 based on the positional deviation of the individual marks 22.
Next, the suction head 13 moves to the suction station, the suction nozzle 12 moves down, and the motor 8 rotates based on the data indicating the component type and the mounting position in the mounting order (not shown) stored in the RAM 26. Thus, the component supply device 7 for supplying the desired component 5 is positioned at the suction position, and the chip component 4 is taken out.
[0031]
Next, the suction nozzle 12 for sucking and holding the chip component 4 is moved to each work station by the intermittent rotation of the rotary table 11, and the camera 14 shifts the position of the component 5 with respect to the suction nozzle 12 by the camera 14 in the recognition station. Is recognized, and in the angle correction station, the angle of the component 4 is corrected by the rotation of the nozzle rotation roller 15 based on the recognition result, and the mounting station is reached. At this time, the angle deviation of the substrate 5 in the θ direction already calculated by the substrate recognition is also corrected.
[0032]
Next, the XY table 1 is moved so that the position correction of the result of recognition at the recognition station and the positional deviation already calculated at the time of board recognition are corrected to a desired mounting position, and the suction nozzle 12 is moved. As a result, the chip component 4 is mounted on the printed circuit board 5.
The suction operation of the chip component 4 and the mounting operation on the printed circuit board 5 are performed in the same manner for the suction head 13 next to the suction nozzle 12 described above, and the components are mounted on the printed circuit board 5 in the same manner.
[0033]
Next, when the component mounting on the printed board 5 is completed, the board 5 is discharged from the XY table 1 and the next board is conveyed by the supply conveyor 23 in the same manner as described above, and is positioned and fixed on the table 1. As described above, the values of the level memory 36 and the gain memory 37 for each mark 22 are written with the values of FIG. 8 stored in the RAM 26, and the mark 22 is recognized.
[0034]
Next, in the recognition of a certain mark position number, if there is no position at which a predetermined degree of coincidence with the image is obtained even if the theoretical model of the mark 22 is moved little by little, the process ends abnormally in the flowchart of FIG.
Next, the recognition processing unit 35 performs an operation of finding an optimum gain and level at which recognition processing is possible.
[0035]
That is, first, the level value stored in the level memory 36 is fixed to the minimum value (the value indicated by the solid line at the bottom in FIG. 7), and the gain of the gain memory 37 is changed from the minimum value to a large value. In each case, the recognition process is performed according to the flowchart of FIG. 9. If the process ends abnormally, the level value is increased by a predetermined amount and the same operation is performed to detect the minimum value of the level at which the process ends normally.
[0036]
Next, the level value is set to the minimum value of the recognition success, the gain value is changed from small to large, the width of the gain that succeeds is detected, and the recognition succeeds in the same manner while increasing the level value by a predetermined amount thereafter. The range of the gain value is detected.
Next, when the gain value of the level cannot be obtained by increasing the value of the level, the level value is set as the maximum level value of successful recognition.
[0037]
In this way, for example, as shown in FIG. 13, a recognition success range as a set of brightness intensity ranges of a video signal to be converted into a digital signal that can be subjected to recognition processing is detected, and a gain and a level within the recognition success range are detected. The level and the gain value are stored in the level memory 36 and the gain memory 37, and the level and the gain value of the corresponding number of the data shown in FIG. Replace with the specified value. As shown in FIG. 13, the method of finding the optimum point is to find an intermediate value between the minimum value and the maximum value at which the level can be recognized, and to determine and determine an intermediate value of the width of the gain of the successful recognition at the intermediate value. It is.
[0038]
The position of the mark 22 is detected in the above process. Next, the position of the mark 22 having the next mark position number in FIG. 8 is recognized by a similar recognition operation.
When the board 5 is recognized as described above, the same component mounting operation as described above is performed.
Thus, every time the board 5 is changed, board recognition is performed. However, while the recognition is successful, the level and gain values are not changed. If the state of the mark 22 is slightly changed in the case of the substrate 5 of the same lot, the recognition succeeds with the level and the gain value set in this way, but the lot of the substrate 5 is changed and the imaging of the mark 22 is performed. If the result changes, the current level and gain settings cannot be recognized in many cases. Therefore, new level and gain values are obtained as described above, and the values in the RAM 26 are also rewritten.
[0039]
In addition, if the abnormality of the mark 22 is specific, the recognition of the mark 22 on the next substrate 5 is abnormal termination if the mark is the same as the original state. An operation of searching for and detecting the gain is performed.
Note that, based on the initial point set as the optimum point, the optimum point detected when the recognition ends abnormally on the way is applied only to that board, and the level and gain that become the first reference from the next board 5 are set. It can be used, or if this way the number of abnormal terminations becomes the set number of times if it ends abnormally many times using the optimal point as the first reference Alternatively, the reference optimal point may be changed. The optimum point to be changed may be determined by, for example, taking an average value from the values detected as the optimum points up to that point, or may be determined from the most overlapping portion in the recognizable range shown in FIG. 13 for detecting each optimum point. You may ask.
[0040]
In this embodiment, the electronic component automatic mounting apparatus for mounting the electronic component 4 on the printed board 5 has been described. However, when the electronic component 4 is mounted on the printed board 5, an adhesive for temporarily fixing the electronic component 4 is used. When the position of the substrate 5 fixed on the XY table is recognized by an adhesive application device for applying to the printed substrate 5 and cream solder for soldering electronic components to the printed substrate 5 is printed on the substrate 5. The present invention can also be applied to a case where the position is recognized in order to align the substrate 5 with the screen plate in a screen printing machine for performing the operation.
[0041]
Further, in the present embodiment, the video signal captured by the component recognition camera 14 uses the same A / D converter as the video signal captured by the camera 19, but the level and gain when the video signal of the camera 14 is digitally converted are The information is separately stored in the RAM 26 and is stored in the memories 36 and 37 each time the image is captured, and the recognition processing is performed.
[0042]
【The invention's effect】
As described above , according to the substrate position detection method of the present invention, changing the data of the intensity range of the brightness of the video signal for converting the video signal to a digital signal, image the positioning mark, recognize the position, An optimal value is determined from the range of the data set of the brightness range of the recognition success, and stored for each positioning mark, and the stored data of the brightness range of the optimum value of the video signal is converted into a digital signal. Therefore, even if the state of the captured image differs for each positioning mark, the position of the mark can be reliably recognized, and the displacement of the substrate can be accurately detected.
Further, according to the substrate position detecting device of the present invention, data of the intensity range of the brightness of the video signal of the imaging screen of the positioning mark for converting the video signal of the imaging screen into a digital signal is stored for each positioning mark. Even if the state of the captured image differs for each mark, the position of the mark can be reliably recognized, and the displacement of the substrate can be accurately detected.
[0043]
Further, by performing the corresponding reliably position recognition for each positioning mark be state of the image change becomes the substrate changes since there is provided a determining means for determining the data of brightness intensity range of the video signal Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an XY table of the electronic component automatic mounting apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of the mounting device.
FIG. 4 is a plan view of the mounting device.
FIG. 5 is a plan view showing a printed circuit board provided with a board recognition mark.
FIG. 6 is a plan view showing a printed board which is a split board provided with a board recognition mark.
FIG. 7 is a diagram showing a video signal waveform.
FIG. 8 is a diagram showing recognition mark data.
FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of a recognition process.
FIG. 10 is a diagram illustrating a captured image of a board recognition mark.
FIG. 11 is a diagram showing a video signal normalized by digital conversion.
FIG. 12 is a diagram illustrating an image in a state where recognition processing is performed after digital conversion.
FIG. 13 is a diagram illustrating a graph of a recognition success range in which a vertical axis represents a level and a gain.
[Explanation of symbols]
5 Printed circuit board 19 Board recognition camera (imaging device)
22 positioning mark 26 RAM (storage means)
32 recognition processing unit 34 A / D conversion unit 35 recognition processing unit (decision unit)
36 level memory 37 gain memory

Claims

Each of the plurality of positioning marks attached to the printed circuit board is imaged by an imaging device, the video signal of the imaged screen is converted into a digital signal, and the recognition processing device takes in the image and recognizes the position of the positioning mark. In a substrate position detecting method for detecting a position shift, data of a brightness intensity range of a video signal for converting the video signal into a digital signal is changed, a positioning mark is imaged, and the position is recognized. Determining an optimum value from within a set of data of the brightness intensity range, storing the optimum value for each positioning mark, and converting the data of the brightness intensity range of the optimum value stored in the video signal into a digital signal. A substrate position detecting method characterized by the above-mentioned.

Each of the plurality of positioning marks attached to the printed circuit board is imaged by an imaging device, the video signal of the imaged screen is converted into a digital signal, and the recognition processing device takes in and recognizes the position of the positioning mark. 1. A substrate position detecting device for detecting a position shift, comprising a storage means for storing data of a brightness intensity range of a video signal to be converted into a digital signal for each positioning mark.

Each of the plurality of positioning marks attached to the printed circuit board is imaged by an imaging device, the video signal of the imaged screen is converted into a digital signal, and the recognition processing device takes in the image and recognizes the position of the positioning mark. In a substrate position detecting device for detecting a displacement, a determining means for determining brightness intensity range data of a video signal to be converted into a digital signal, and a positioning mark for determining the brightness intensity range data determined by the determining means. A substrate position detecting device, comprising a storage means for storing the position of each substrate.