專利名稱：干涉檢測方法、干涉檢測裝置、具備該裝置的表面安裝機(jī)、及安裝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對將IC等電子元件搭載到基板上的表面安裝機(jī)，在通過吸嘴搭載電子元件到基板時判別吸嘴與已搭載元件之間是否發(fā)生干涉的干涉檢測方法、干涉檢測裝置、及安裝該干涉檢測裝置的表面安裝機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，已知的表面安裝機(jī)，是通過具備吸嘴且移動可能的安裝用頭部，從元件供給部吸附IC等電子元件，并搬送到基板上的規(guī)定位置來進(jìn)行元件搭載。在該種表面安裝機(jī)中，多個元件按照預(yù)先設(shè)定的搭載順序及搭載過程，依次搭載在基板上。
可是，近年，由于安裝元件的基板及安裝元件趨于小型化(downsizing)，所以安裝后的元件之間的間隔越來越小。因此，當(dāng)搭載元件至基板時，吸嘴會與基板上的已搭載元件發(fā)生干涉，從而會影響安裝質(zhì)量。
作為搭載元件至基板時的干涉判別方法，有如專利文獻(xiàn)1(日本專利公開公報(bào)特開平7-147500號)中所公開的方法。該專利文獻(xiàn)1所示的方法，根據(jù)表示基板上的元件搭載位置及搭載元件的數(shù)據(jù)，求取搭載到基板上的元件的投影圖形的輪廓，然后求取該輪廓擴(kuò)大規(guī)定量后的假想輪廓，再通過判別基板上的各個元件的假想輪廓是否重合，以此判斷元件之間的干涉狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1所示的方法，雖然可根據(jù)元件的平面投影圖形的輪廓，以二維來檢查干涉，但由于搭載元件時吸嘴不單在上下方向移動，而且為縮短移動時間，在上下移動的同時還在X、Y方向移動，即有時會斜向移動，因此，僅以二維數(shù)據(jù)來檢查干涉，將不能準(zhǔn)確地檢測出吸嘴移動過程中該吸嘴與已搭載元件之間的干涉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而作，其目的在于提供一種可準(zhǔn)確地判別將元件搭載在基板上的吸嘴與已搭載元件之間的干涉狀態(tài)的方法及裝置。
本發(fā)明的用于通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其存儲所使用的吸嘴的形狀及搭載到基板上的各個元件的形狀的三維數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的元件搭載位置及搭載過程(sequence)進(jìn)行求取吸嘴在搭載元件時的移動軌跡的處理，根據(jù)上述吸嘴的形狀及元件的形狀的三維數(shù)據(jù)和上述吸嘴的移動軌跡進(jìn)行判別吸嘴與基板上的已搭載元件有無干涉的干涉判別處理。
采用上述方法，可判別安裝用頭部的吸嘴與基板上的已搭載元件是否發(fā)生干涉，特別是，可根據(jù)吸嘴及元件的三維數(shù)據(jù)和吸嘴的移動軌跡，以良好的精確度三維地判別吸嘴與已搭載元件之間的干涉。
在上述干涉檢測方法中，較為理想的是，上述干涉判別處理，可包括，上述吸嘴移動到元件搭載位置并將元件搭載于基板上時是否與已搭載元件發(fā)生干涉的判別，元件搭載后吸嘴移向下一目的位置時是否與已搭載元件發(fā)生干涉的判別。
采用上述方法，在上述吸嘴移動到元件搭載位置并將元件搭載于基板上及搭載元件后吸嘴移向下一個目的位置的操作過程中，判別吸嘴與已搭載元件是否發(fā)生干涉。
在上述干涉檢測方法中，當(dāng)表面安裝機(jī)的相對于基板移動可能的頭部單元設(shè)置有多個安裝用頭部，且通過該多個安裝用頭部依次將元件搭載到基板上的多個元件搭載位置時，作為求取上述吸嘴的移動軌跡的處理，可就先后連續(xù)進(jìn)行元件搭載的2個安裝用頭部在先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部進(jìn)行元件搭載之后至后進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部進(jìn)行元件搭載之前，求取先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的吸嘴和后進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的吸嘴，從先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的元件搭載位置向后進(jìn)行元件搭載安裝用頭部的元件搭載位置移動時的移動軌跡。
采用上述方法，即使通過多個安裝用頭部，依次將元件搭載到基板上的多個元件搭載位置，也可恰切地進(jìn)行各個吸嘴與已搭載元件之間的干涉判別。
另外，在上述干涉檢測方法中，較為理想的是，上述吸嘴的三維數(shù)據(jù)，是將吸嘴的外形作為多個點(diǎn)(dot)的集合體而予以確定的數(shù)據(jù)，上述干涉判別處理，是求取從吸嘴的三維數(shù)據(jù)中被取樣的各個點(diǎn)的移動軌跡，判別該點(diǎn)的移動軌跡是否與已搭載元件發(fā)生干涉的處理。
采用上述方法，即使以三維數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉檢查，也可避免數(shù)據(jù)量的顯著增加，可以較短的時間容易地進(jìn)行干涉判別。
另外，在上述干涉檢測方法中，較為理想的是，上述吸嘴的三維數(shù)據(jù)中，點(diǎn)的密度可設(shè)定為越靠近吸嘴前端越高，越遠(yuǎn)離吸嘴前端越低。
采用上述方法，不僅可對易于與已搭載元件產(chǎn)生干涉的吸嘴前端側(cè)進(jìn)行精度良好的干涉判別，而且還可通過減少遠(yuǎn)離吸嘴前端的部分的數(shù)據(jù)量，縮短判別處理時間。
另外，在上述干涉檢測方法中，較為理想的是，當(dāng)通過上述干涉判別處理判別出有干涉時，變更元件對基板的搭載順序和搭載過程的至少一方。
采用上述方法，當(dāng)發(fā)生干涉時，通過調(diào)換搭載順序或者變更搭載過程，可有效地消除干涉。
另外，本發(fā)明的用于通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)的干涉檢測裝置，其可包括，存儲所使用的吸嘴的形狀及搭載到基板上的各個元件的形狀的三維數(shù)據(jù)的三維數(shù)據(jù)存儲部；存儲包含預(yù)先設(shè)定的元件搭載位置及搭載過程的安裝數(shù)據(jù)的安裝數(shù)據(jù)存儲部；根據(jù)從上述安裝數(shù)據(jù)存儲部讀取的元件搭載位置及搭載過程運(yùn)算吸嘴的移動軌跡的運(yùn)算單元；根據(jù)從上述三維數(shù)據(jù)存儲部讀取的吸嘴的形狀及元件的形狀的三維數(shù)據(jù)和由上述運(yùn)算單元所求取的吸嘴的移動軌跡，判別吸嘴與基板上的已搭載元件有無干涉的干涉判別單元。
采用上述裝置，可有效地執(zhí)行如上所述的干涉檢測方法。
在上述裝置中，較為理想的是，還可包括當(dāng)通過上述干涉判別單元判別出有干涉時，變更元件對基板的搭載順序和搭載過程的至少一方的安裝數(shù)據(jù)變更單元。
采用上述裝置，可有效地消除干涉。
另外，應(yīng)用上述干涉檢測裝置的本發(fā)明的表面安裝機(jī)，通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置，其包括，控制安裝用頭部，以根據(jù)安裝數(shù)據(jù)將電子元件搭載到基板上的控制裝置；以及上述干涉檢測裝置。
在上述表面安裝機(jī)中，相對于基板移動可能的頭部單元可設(shè)置多個安裝用頭部，并且可預(yù)先創(chuàng)建安裝數(shù)據(jù)，以使各安裝用頭部所吸附的元件依次搭載到基板上。
另外，本發(fā)明可應(yīng)用于，沿著基板搬送路徑設(shè)置有多臺通過設(shè)置相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)，通過各表面安裝機(jī)來分擔(dān)相對于基板的元件安裝作業(yè)的安裝系統(tǒng)，其中在集中控制上述各表面安裝機(jī)的集中控制部或特定的表面安裝機(jī)的控制部，可設(shè)置上述干涉檢測裝置，該干涉檢測裝置中的干涉判別單元，在判別各表面安裝機(jī)中的吸嘴與基板上的已搭載元件之間的干涉時，將位于該表面安裝機(jī)的上游的表面安裝機(jī)的搭載元件包含在已搭載元件中而進(jìn)行判別。
采用本發(fā)明，可以良好的精確度三維地進(jìn)行判別為了將元件搭載到基板等而移動的吸嘴與基板上的已搭載元件之間是否發(fā)生干涉。


圖1是概略地表示應(yīng)用本發(fā)明的表面安裝機(jī)的一個例子的俯視圖。
圖2是上述表面安裝機(jī)的概略正視圖。
圖3是表示表面安裝機(jī)的控制系統(tǒng)的方框圖。
圖4是表示將元件搭載到基板上時的吸嘴運(yùn)作的說明圖。
圖5是有關(guān)將吸嘴的外形作為多個點(diǎn)的集合體而予以確定的數(shù)據(jù)的說明圖。
圖6是表示進(jìn)行干涉檢測處理及相應(yīng)的干涉消除處理的流程圖。
圖7是具體表示圖6中的干涉檢測運(yùn)算處理的流程圖。
圖8是具體表示對圖7中的一個點(diǎn)與元件之間的干涉進(jìn)行判別處理的流程圖。
圖9是表示吸嘴的移動軌跡的一個例子的說明圖。
圖10是表示基板上的各個元件搭載位置以及被搭載元件的數(shù)據(jù)的圖表。
圖11是表示考慮了元件吸附誤差時的移動軌跡的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1及圖2概略地表示應(yīng)用了本發(fā)明的表面安裝機(jī)(以下稱為安裝機(jī))。如上述圖所示，安裝機(jī)的基座1上設(shè)置有用于搬送基板的傳送帶(conveyer)2，基板3在該傳送帶2上被搬送，并可停止在規(guī)定的安裝作業(yè)位置。
上述傳送帶2的兩側(cè)，設(shè)置有元件供給部4。該供給部4，設(shè)置有多列的帶式送料器4a。各帶式送料器4a，具有可從卷軸(reel)予以引導(dǎo)出，且以規(guī)定間隔分別收容保持IC、晶體管、電容器等小片狀芯片的帶(tape)，并且在通過后述的頭部單元6取出元件的同時可間歇性地送出元件。
上述基座1的上方，裝備有用于安裝元件的頭部單元6。該頭部單元6，可沿X軸方向(平行于傳送帶2的方向)以及Y軸方向(正交于傳送帶2的方向)移動，從而可在元件供給部4與基板3所處的安裝作業(yè)位置之間移動。
即，在上述基座1的上方，設(shè)置有沿Y軸方向延伸的固定軌道7，以及通過Y軸伺服電動機(jī)9的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動的滾珠絲杠8，上述固定軌道7上設(shè)置有頭部單元的支撐部件11，設(shè)置在該支撐部件11上的螺母12與上述滾珠絲杠8螺合。并且，上述支撐部件11上，設(shè)置有沿X軸方向延伸的導(dǎo)向部件13，以及通過X軸伺服電動機(jī)15而予以驅(qū)動的滾珠絲杠14，上述頭部單元6移動可能地保持在導(dǎo)向部件13上，該頭部單元6所設(shè)置的螺母(未圖示)與滾珠絲杠14螺合。而且，通過Y軸伺服電動機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)，上述支撐部件11可沿Y軸方向移動，同時，通過X軸伺服電動機(jī)15的運(yùn)轉(zhuǎn)，頭部單元6可相對于支撐部件11沿X軸方向移動。
另外，Y軸伺服電動機(jī)9以及X軸伺服電動機(jī)15，分別設(shè)置有編碼器(encoder)9a、15a，由此檢測出上述頭部單元6的位置。
上述頭部單元6，搭載有多個用于安裝元件的安裝用頭部20，在圖示的例子中，6個安裝用頭部20以同等的間隔沿X軸方向排成一列。
上述各安裝用頭部20，可相對于頭部單元6的框架沿Z軸方向移動以及圍繞R軸(吸嘴中心軸)轉(zhuǎn)動，并且被以Z軸伺服電動機(jī)16(參照圖3)為驅(qū)動源的升降驅(qū)動裝置以及以R軸伺服電動機(jī)17(參照圖3)為驅(qū)動源的轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置所驅(qū)動。另外，各安裝用頭部20，其前端(下端)安裝有吸嘴21，通過圖外的負(fù)壓供給裝置使吸嘴21的前端形成負(fù)壓，并通過該負(fù)壓所產(chǎn)生的吸引力吸附元件。
上述基座1上，還設(shè)置有通過所拍攝的圖像來識別頭部單元6相對于元件的吸附狀態(tài)的攝像單元18(攝像裝置)，本實(shí)施方式中，安裝作業(yè)位置與各元件供給部4之間分別設(shè)置有攝像單元18。該攝像單元18，由照相機(jī)以及照明裝置等構(gòu)成。
圖3的方框圖，表示了上述安裝機(jī)的控制系統(tǒng)。不過，該方框圖僅表示了安裝機(jī)的控制系統(tǒng)中與本發(fā)明有關(guān)的部分。
上述安裝機(jī)，具有控制裝置30，該控制裝置30由周知的進(jìn)行邏輯運(yùn)算的CPU、預(yù)先存儲控制該CPU的各種程序等的ROM、以及在裝置運(yùn)作中暫時存儲各種數(shù)據(jù)的RAM等構(gòu)成。另外，該控制裝置30，包括主控制部31、軸控制部32以及存儲部33。
主控制部31，集中控制安裝機(jī)的運(yùn)作，為了使頭部單元6及設(shè)置于該頭部單元6的安裝用頭部20，按照預(yù)先存儲在存儲部33的程序進(jìn)行運(yùn)作，其通過軸控制部32，對X軸伺服電動機(jī)15、Y軸伺服電動機(jī)9、Z軸伺服電動機(jī)16、R軸伺服電動機(jī)17等進(jìn)行驅(qū)動控制，并根據(jù)攝像單元18所拍攝的被吸附元件的圖像，對元件的吸附偏移量(吸附誤差)進(jìn)行運(yùn)算等。
另外，為了能預(yù)先檢測在對基板3搭載元件時吸嘴21與基板3上的已搭載元件是否發(fā)生干涉，并可進(jìn)行對應(yīng)于該檢測結(jié)果的處理，上述主控制部31，包括了運(yùn)算吸嘴的移動軌跡的運(yùn)算單元34、判別吸嘴與基板上的已搭載元件有無干涉的干涉判別單元35、根據(jù)發(fā)生干涉時的判別變更安裝數(shù)據(jù)的安裝數(shù)據(jù)的變更單元36。上述存儲部33，包括三維數(shù)據(jù)存儲部33a、安裝數(shù)據(jù)存儲部33b。
上述各部的功能具體如下，當(dāng)對基板3搭載元件時，為了拍攝元件40在多個吸嘴21的前端的吸附狀態(tài)，在各個吸嘴21經(jīng)過攝像單元18的上方之后，如圖4所示，首先使最先進(jìn)行元件安裝的吸嘴21的安裝用頭部20沿X、Y方向移動(通過伺服電動機(jī)9、15的驅(qū)動使頭部單元6沿X、Y方向的移動)，以使其從俯視方向看經(jīng)由最短路徑而直線移向基板3上的元件搭載位置，當(dāng)該安裝用頭部20在一定程度上接近元件搭載位置后，在進(jìn)行上述X、Y方向的移動的基礎(chǔ)上追加向Z方向的移動(通過Z軸伺服電動機(jī)16的驅(qū)動使安裝用頭部20沿上下方向移動)，于是，吸嘴21向斜下方移動，到達(dá)元件搭載位置。上述元件搭載后，下一個進(jìn)行元件安裝的吸嘴21的安裝用頭部20沿X、Y方向移動，并從俯視方向看經(jīng)由最短路徑而直線移向元件搭載位置。即，頭部單元6從俯視方向看呈直線移動。此時，當(dāng)該安裝用頭部20在一定程度上接近搭載位置后，在進(jìn)行上述X、Y方向的移動的基礎(chǔ)上追加向Z軸方向的移動，于是吸嘴21向斜下方移動，到達(dá)基板3上方的元件搭載位置。與此同時，之前剛結(jié)束元件安裝的吸嘴21的安裝頭部20，從俯視方向看也直線移向由下一個進(jìn)行元件安裝的吸嘴21的元件搭載位置所確定的下一個移動目標(biāo)位置(已結(jié)束元件安裝的吸嘴21的安裝用頭部20的下一個目標(biāo)位置)。此時，該吸嘴21，在沿X、Y方向移動的初期，追加沿著Z軸方向而向上方的移動。這里，在即將搭載元件之前或剛搭載完元件之后，使吸嘴21沿水平方向移動的同時也沿著上下方向移動，是為了縮短移動時間。
另外，當(dāng)元件搭載位置的附近存在已搭載元件40a時，在即將搭載元件之前或剛搭載完元件之后，有可能發(fā)生吸嘴21在傾斜地移動的路徑上，與已搭載元件40a產(chǎn)生干涉的問題。
因此，為了在安裝作業(yè)之前可預(yù)先檢測出產(chǎn)生干涉的可能性，上述三維數(shù)據(jù)存儲部33a存儲有被用于安裝的各個吸嘴21的形狀及搭載到基板的元件的形狀的三維數(shù)據(jù)，同時，上述安裝數(shù)據(jù)存儲部33b存儲有包含規(guī)定吸嘴21在搭載元件時的運(yùn)作的搭載過程和元件搭載位置的安裝數(shù)據(jù)。然后，上述運(yùn)算單元34，根據(jù)從安裝數(shù)據(jù)存儲部33b讀取的元件搭載位置及搭載過程求取吸嘴的移動軌跡，上述干涉判別單元35根據(jù)從三維數(shù)據(jù)存儲部33a讀取的吸嘴21的形狀及元件形狀的三維數(shù)據(jù)和由上述運(yùn)算單元所求取的吸嘴21的移動軌跡，判別吸嘴21與基板上的已搭載元件40a有無干涉。并且，當(dāng)判別出有干涉時，通過上述安裝數(shù)據(jù)變更單元36，變更元件搭載順序和搭載過程的至少一方。
特別是，上述有無干涉的判定，是就某一吸嘴21，向位于基板3上方的元件搭載位置移動的移動軌跡、及從位于基板3上方的元件搭載位置離去的移動軌跡，分別獨(dú)立地予以實(shí)施。如有干涉，主要實(shí)施變更產(chǎn)生干涉的移動軌跡。另外，除元件搭載順序及搭載過程的至少一方被變更外，還就先安裝完元件的吸嘴21從元件搭載位置離去的移動軌跡，以及接著安裝元件的吸嘴21向其元件搭載位置移動的移動軌跡，進(jìn)行干涉檢測。若在雙方的移動軌跡都無干涉，那么，安裝數(shù)據(jù)將維持原狀。但是，若在任何一方產(chǎn)生干涉，那么，元件搭載順序和搭載過程的至少一方會被變更。
如圖5所示，存儲在上述三維數(shù)據(jù)存儲部33a的吸嘴21的三維數(shù)據(jù)，是將吸嘴21的外形作為多個點(diǎn)50的集合體而予以確定的數(shù)據(jù)。最為理想的是，吸嘴21的三維數(shù)據(jù)中，點(diǎn)的密度設(shè)定為越靠近吸嘴前端越高，越遠(yuǎn)離吸嘴前端則越低。
另外，上述軸控制部32，按照來自主控制部31的指令控制各伺服電動機(jī)9、15、16、17。來自設(shè)置于各伺服電動機(jī)9、15、16、17的編碼器9、15、16、17的信號被輸入到軸控制部32。
以下，根據(jù)圖6～圖8的流程圖，就控制裝置30所進(jìn)行的用于干涉判別的處理進(jìn)行說明。
當(dāng)按照該流程圖進(jìn)行處理時，吸嘴的三維數(shù)據(jù)，即吸嘴形狀數(shù)據(jù)A、表示各個元件的搭載位置的搭載坐標(biāo)B、元件形狀C、搭載過程D被輸入，并且根據(jù)上述元件形狀C從數(shù)據(jù)文件E讀取吸附誤差數(shù)據(jù)，而且根據(jù)搭載過程D從數(shù)據(jù)文件F中讀取頭部移動路徑數(shù)據(jù)。在此，數(shù)據(jù)文件E，是預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等取得的根據(jù)元件形狀C所預(yù)測的最大吸附誤差的數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)文件F，是預(yù)先規(guī)定的對應(yīng)于搭載過程的頭部移動路徑的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)文件E，F(xiàn)也預(yù)先存儲在上述存儲部33中。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在步驟S1進(jìn)行后述的干涉檢測運(yùn)算處理。接著在步驟S2，根據(jù)上述干涉檢測運(yùn)算處理，判定是否發(fā)生干涉。
若發(fā)生干涉，在步驟S3，可調(diào)換元件的搭載順序。若由于控制上的原因等不能調(diào)換搭載順序，則在步驟S4變更搭載過程。作為該搭載過程的變更，例如，可將在即將搭載之前或剛搭載完之后的吸嘴21的斜向移動，變更為垂直移動。
在進(jìn)行了搭載順序的調(diào)換或搭載過程的變更后，返回步驟S1重復(fù)進(jìn)行干涉檢測運(yùn)算處理。
另外，若無法進(jìn)行搭載順序的調(diào)換或搭載過程的變更時，可在步驟S5進(jìn)行錯誤通知。
若在上述步驟S2判定沒有發(fā)生干涉，該處理即告結(jié)束(步驟S6)。
圖7具體地表示了上述步驟S1中的干涉檢測運(yùn)算處理。該處理開始后，首先在步驟S11將計(jì)數(shù)值(counter)n，m分別設(shè)定為1。其次在步驟S12，從圖10所示的表示基板上的各個元件搭載位置(X，Y坐標(biāo)及轉(zhuǎn)角R)及搭載元件的搭載數(shù)據(jù)中，獲取第n個元件的數(shù)據(jù)，并且在步驟S13獲取第m個元件的數(shù)據(jù)。
其次，在步驟S14判定n與m是否相等，若相等(步驟S14為NO時)，在步驟S15對m增量(increment)之后返回到步驟S13。
若在步驟S14判定n與m不相等，則在步驟S15通過檢查搭載順序，判定當(dāng)向第n個元件的搭載位置進(jìn)行元件搭載時，第m個元件的搭載位置是否已搭載元件。若該判定為YES，則在步驟S17判定搭載于第m個的搭載位置的元件M是否高于搭載到第n個的搭載位置的元件N，若該判定為YES，則在步驟S18判定M是否在N的附近。
若步驟S16～S18中的任一步驟為NO時，由于向第n個的位置搭載元件時第m個的位置的元件與吸嘴之間不可能發(fā)生干涉，因此無需進(jìn)行后述步驟S19以后的處理，經(jīng)步驟S15的處理后返回到步驟S13。
若步驟S16～S18均為YES時，作為根據(jù)三維數(shù)據(jù)判別干涉的處理，首先在步驟S19，從圖5所示的點(diǎn)的集合體中所確定的三維吸嘴信息(吸嘴的三維數(shù)據(jù))中抽取一個點(diǎn)，并在步驟S20，通過后述圖8所示的處理，判別該點(diǎn)與已搭載元件之間有無干涉，若有干涉，則在步驟S21保存該干涉結(jié)果。
然后，在步驟S22判定是否應(yīng)抽取下一個點(diǎn)，若有下一個點(diǎn)就反復(fù)進(jìn)行從步驟S19開始的處理。
若步驟S22的判定為NO時，即意味著對全部點(diǎn)已進(jìn)行了與元件是否發(fā)生干涉的檢查。此時，在步驟S23判定m是否已達(dá)到應(yīng)搭載在基板上的全部元件的數(shù)目，若該判定為NO，經(jīng)步驟S15的處理返回到步驟S13，并重復(fù)其之后的處理。若步驟S23的判定為YES，則在步驟S24判定n是否已達(dá)到應(yīng)搭載到基板的全部元件的數(shù)目，若該判定為NO，則在步驟S25將m設(shè)定為1，同時對n增量，然后返回到步驟S12并重復(fù)其之后的處理。
圖8具體地表示了圖7的步驟S20所進(jìn)行的判別處理。作為該處理，首先在步驟S201獲取用于搭載第n個元件的頭部及吸嘴的信息，同時，在步驟S202獲取搭載元件的搭載坐標(biāo)、搭載過程的信息。然后根據(jù)這些信息，在步驟S203，通過從吸嘴的三維數(shù)據(jù)中抽取的一點(diǎn)所指定的搭載過程，對移動軌跡進(jìn)行取樣(參照圖9(a))。其次，在步驟S204獲取下一個搭載元件的搭載坐標(biāo)，在步驟S205，通過上述的一點(diǎn)向下一搭載位置的移動，來進(jìn)行移動軌跡的取樣(參照圖9(b))。并且，在步驟S206，將元件搭載時的吸嘴移動軌跡(在步驟S203求取的軌跡)和向下一個搭載位置移動的吸嘴移動軌跡(在步驟S205求取的軌跡)予以合成(參照圖9(c))。然后，在步驟S207，檢查合成后的軌跡是否經(jīng)過位于第m個位置的已搭載元件40a的內(nèi)部。在該判定中，若判定經(jīng)過上述元件40a的內(nèi)部，即為發(fā)生干涉(步驟S208)，若判定不經(jīng)過上述元件40a的內(nèi)部則為不發(fā)生干涉(步驟S209)。
采用上述實(shí)施方式的方法及裝置，通過在安裝作業(yè)前進(jìn)行如圖6～圖8所示的干涉檢測處理，判別安裝用頭部20的吸嘴21與基板3上的已搭載元件之間是否產(chǎn)生干涉，若產(chǎn)生干涉，通過調(diào)換搭載順序或者變更搭載過程以消解上述干涉。
特別是，由于在獲取了吸嘴21以及元件的三維數(shù)據(jù)的同時，根據(jù)元件搭載位置以及搭載坐標(biāo)求取了吸嘴21的移動軌跡，因此，當(dāng)吸嘴21向元件搭載位置移動，或搭載完元件之后向下一個目的位置移動而與已搭載元件40a產(chǎn)生干涉時，可根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軌跡預(yù)先判別是否會發(fā)生干涉，并且可以良好的精度三維地判別吸嘴21與已搭載元件40a之間是否發(fā)生干涉。
另外，在本實(shí)施方式中，由于吸嘴21的三維數(shù)據(jù)，如圖5所示，設(shè)定為可確定吸嘴的外形的點(diǎn)50的集合體，并且可從該數(shù)據(jù)中逐個地抽取點(diǎn)，以此檢查與已搭載元件40a是否發(fā)生干涉，所以在通過三維數(shù)據(jù)來進(jìn)行干涉檢查的同時，可避免數(shù)據(jù)量的顯著增加，從而以較短的時間容易地進(jìn)行干涉判別。
并且，由于上述三維數(shù)據(jù)中的點(diǎn)密度設(shè)定為越靠近吸嘴前端越高，越遠(yuǎn)離吸嘴前端越低，因此對于與已搭載元件容易產(chǎn)生干涉的吸嘴前端，可以良好的精度進(jìn)行干涉的判別，而且遠(yuǎn)離吸嘴前端的部分的數(shù)據(jù)量可予以減少，從而能縮短判別處理時間。
不過，本發(fā)明的方法及裝置并不局限于上述實(shí)施方式，也可作如下變更。
(1)當(dāng)在圖8的步驟S202到S205的處理中求取吸嘴的移動軌跡時，最好將元件吸附位置的誤差考慮在內(nèi)。即，在安裝作業(yè)中，由于元件被吸附后，根據(jù)攝像單元18所拍圖像的識別，元件吸附位置的偏移被測出，搭載元件時的吸嘴的移動位置被補(bǔ)正，因此，若在進(jìn)行干涉判別時也將誤差考慮在內(nèi)以求取上述點(diǎn)的移動軌跡，如圖11所示，除可計(jì)算無需補(bǔ)正時的移動軌跡外，還可先求取按照元件吸附位置的最大誤差量進(jìn)行補(bǔ)正時的移動軌跡，以檢查出上述點(diǎn)與已搭載元件之間的干涉，從而可更準(zhǔn)確地進(jìn)行干涉判別。
(2)在上述實(shí)施方式中，可判別吸嘴與基板上的已搭載元件之間是否發(fā)生干涉，不過，在此基礎(chǔ)上，還可追加判別搭載元件前吸附于吸嘴的元件與已搭載元件之間是否發(fā)生干涉。
(3)在上述實(shí)施方式中，作為已變更的搭載過程，可考慮在吸嘴21向元件搭載位置移動中，變更在Z軸方向開始移動的時機(jī)或移動速度。若延遲移動開始時機(jī)，或使吸嘴在Z軸方向的移動速度相對于X，Y方向的移動速度相對減慢，可避免干涉的發(fā)生。另外，可在吸嘴21離開元件搭載位置的移動中，提高在Z軸方向的移動速度，或延遲在X，Y方向的移動開始時機(jī)或減慢移動速度，避免干涉的發(fā)生。
另外，作為已變更的移動軌跡，不僅可使頭部單元6直線移動(即，使吸嘴21從俯視發(fā)生看進(jìn)行直線移動)，也可使之從俯視方向看呈曲線移動。即，使吸嘴21從俯視方向看直線移動至元件搭載位置的近旁，從該處使其從俯視方向看曲線移動至元件搭載位置。并且，可將吸嘴21從俯視方向看的移動軌跡與Z軸方向的移動進(jìn)行組合，由此不僅可回避干涉的發(fā)生，同時可縮短移向基板3上方的元件搭載位置的移動時間及離開基板3上方的元件搭載位置的移動時間，從而可縮短安裝時間。
(4)在上述實(shí)施方式中，搭載于安裝機(jī)的控制裝置30設(shè)置有存儲部33，不過，在直列并排設(shè)置多臺安裝機(jī)且各安裝機(jī)分擔(dān)向基板安裝元件任務(wù)的安裝系統(tǒng)中，也可將存儲部33設(shè)置于特定的安裝機(jī)、或另外的主計(jì)算機(jī)，通過該存儲部33的安裝數(shù)據(jù)使各安裝機(jī)實(shí)施干涉檢測，并將變更后的安裝數(shù)據(jù)存放于該存儲部33。或者，也可在特定的安裝機(jī)或另外的主計(jì)算機(jī)，除設(shè)置上述存儲部33外，還設(shè)置與回避干涉有關(guān)的主控制部31，以使各安裝機(jī)的安裝作業(yè)不會發(fā)生干涉。
在上述情況下，主控制部31的干涉判別單元35，在對各表面安裝機(jī)中的吸嘴與基板上的已搭載元件進(jìn)行干涉判別時，將位于該表面安裝機(jī)的上游的表面安裝機(jī)的搭載元件包括到已搭載元件中而進(jìn)行判別即可。
權(quán)利要求
1.一種用于通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于存儲所使用的吸嘴的形狀及搭載到基板上的各個元件的形狀的三維數(shù)據(jù)的步驟，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的元件搭載位置及搭載過程，進(jìn)行求取吸嘴在搭載元件時的移動軌跡的處理，根據(jù)上述吸嘴的形狀及元件的形狀的三維數(shù)據(jù)和上述吸嘴的移動軌跡，進(jìn)行判別吸嘴與基板上的已搭載元件有無干涉的干涉判別處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于，上述干涉判別處理，包括，上述吸嘴移動到元件搭載位置并將元件搭載于基板上時，是否與已搭載元件發(fā)生干涉的判別處理，元件搭載后，吸嘴移向下一目的位置時，是否與已搭載元件發(fā)生干涉的判別處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于當(dāng)表面安裝機(jī)的相對于基板移動可能的頭部單元設(shè)置有多個安裝用頭部，且通過該多個安裝用頭部依次將元件搭載到基板上的多個元件搭載位置時，作為求取上述吸嘴的移動軌跡的處理，就先后連續(xù)進(jìn)行元件搭載的2個安裝用頭部在先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部進(jìn)行元件搭載之后至后進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部進(jìn)行元件搭載之前，求取先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的吸嘴和后進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的吸嘴，從先進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的元件搭載位置向后進(jìn)行元件搭載的安裝用頭部的元件搭載位置移動時的移動軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于上述吸嘴的三維數(shù)據(jù)，是將吸嘴的外形作為多個點(diǎn)的集合體而予以確定的數(shù)據(jù)，上述干涉判別處理，是求取從吸嘴的三維數(shù)據(jù)中被取樣的各個點(diǎn)的移動軌跡，判別該點(diǎn)的移動軌跡是否與已搭載元件發(fā)生干涉的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于上述吸嘴的三維數(shù)據(jù)，其中點(diǎn)的密度設(shè)定為越靠近吸嘴前端越高，越遠(yuǎn)離吸嘴前端越低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測方法，其特征在于當(dāng)通過上述干涉判別處理判別出有干涉時，變更元件對基板的搭載順序和搭載過程的至少一方。
7.一種用于通過相對于基板移動可的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)的干涉檢測裝置，其特征在于，包括存儲所使用的吸嘴的形狀及搭載到基板上的各個元件的形狀的三維數(shù)據(jù)的三維數(shù)據(jù)存儲部；存儲包含預(yù)先設(shè)定的元件搭載位置及搭載過程的安裝數(shù)據(jù)的安裝數(shù)據(jù)存儲部；根據(jù)從上述安裝數(shù)據(jù)存儲部讀取的元件搭載位置及搭載過程，運(yùn)算吸嘴的移動軌跡的運(yùn)算單元；根據(jù)從上述三維數(shù)據(jù)存儲部讀取的吸嘴的形狀及元件的形狀的三維數(shù)據(jù)和由上述運(yùn)算單元所求取的吸嘴的移動軌跡，判別吸嘴與基板上的已搭載元件有無干涉的干涉判別單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面安裝機(jī)的干涉檢測裝置，其特征在于還包括，當(dāng)通過上述干涉判別單元判別出有干涉時，變更元件對基板的搭載順序和搭載過程的至少一方的安裝數(shù)據(jù)變更單元。
9.一種通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)，其特征在于包括，控制安裝用頭部，以根據(jù)安裝數(shù)據(jù)將電子元件搭載到基板上的控制裝置；上述權(quán)利要求7或8所述的干涉檢測裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面安裝機(jī)，其特征在于相對于基板移動可能的頭部單元，設(shè)置有多個安裝用頭部，預(yù)先創(chuàng)建安裝數(shù)據(jù)，以使各安裝用頭部所吸附的元件依次搭載到基板上。
11.一種安裝系統(tǒng)，沿著基板搬送路徑設(shè)置有多臺通過相對于基板移動可能的安裝用頭部所設(shè)置的吸嘴來吸附元件，并將所吸附的元件搭載于基板上預(yù)先設(shè)定的搭載位置的表面安裝機(jī)，通過各表面安裝機(jī)來分擔(dān)相對于基板的元件安裝作業(yè)，其特征在于在集中控制上述各表面安裝機(jī)的集中控制部或特定的表面安裝機(jī)的控制部，設(shè)置有上述權(quán)利要求7或8所述的干涉檢測裝置，上述干涉檢測裝置的干涉判別單元，在判別各表面安裝機(jī)的吸嘴與基板上的已搭載元件之間的干涉時，將位于該表面安裝機(jī)的上游的表面安裝機(jī)的搭載元件包含在已搭載元件中而進(jìn)行判別。
全文摘要
本發(fā)明的表面安裝機(jī)，包括存儲所使用的吸嘴的形狀及搭載到基板上的各個元件的形狀的三維數(shù)據(jù)的三維數(shù)據(jù)存儲部(33a)；存儲包括預(yù)先被設(shè)定的元件搭載位置及搭載過程的安裝數(shù)據(jù)的安裝數(shù)據(jù)存儲部(33b)；根據(jù)元件搭載位置及搭載過程運(yùn)算吸嘴的移動軌跡的運(yùn)算單元(34)；根據(jù)吸嘴的形狀及元件的形狀的三維數(shù)據(jù)和上述移動軌跡，判別吸嘴與基板上的已搭載元件之間有無干涉的干涉判別單元(35)。采用本發(fā)明，可準(zhǔn)確地判別將元件搭載于基板上的吸嘴與已搭載元件之間的干涉狀態(tài)。
文檔編號H05K13/04GK1893813SQ20061009571
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者角田陽 申請人:雅馬哈發(fā)動機(jī)株式會社