專利名稱：表面安裝機的照相機位置校正裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種表面安裝機的照相機位置校正裝置及該照相機 位置校正方法，該照相機位置校正裝置可以對利用照相機進行攝像時 的照相機位置偏差進行校正。
背景技術：
已知一種表面安裝機(又稱為部件安裝裝置或安裝機)，其由
吸附嘴吸附ic、電阻、電容等多個電子部件，搭載至印刷電路板或 液晶基板等上。在圖1 (整體)及圖2 (搭載頭周邊)中示出上述表 面安裝機的一個例子的結構。表面安裝機(下面稱為安裝機)10的 前后為部件供給裝置12，—將搭載部件的基板8從安裝機IO的左右方 向搬入的基板搬運裝置14、及由部件供給裝置12吸附的部件8的識 別裝置30配置在主體上，可以向基板8移動的搭載頭20配置在XY 軸的機器人(稱為XY機器人)16上。
該搭載頭20具有基板識別裝置40，其可以識別基板標記8A 或吸附部件6等；以及例如多個吸附嘴22，其可以吸附部件6，使部 件6可以從部件供給裝置12向基板8移動。另外，搭載頭20具有支 撐吸附嘴22而使其向上下(Z)方向移動，并圍繞Z方向的軸線旋 轉的機構(省略圖示)。
在要使由吸附嘴22吸附的部件6向基板8上正確地搭載的情況 下，需要使用某種識別、測量單元對吸附的部件6與吸附嘴22的位 置關系進行計算，對搭載頭20在基板8上的停止位置進行校正后進 行搭載。如圖2示出的一個例子所示，設置在表面安裝機IO上的部 件識別裝置30，例如由向上的部件識別照相機32、透鏡34及照明 36構成，從下方對吸附在吸附嘴22上的部件6進行攝像，計算相對 于吸附嘴22的部件吸附位置。然后，基于計算出的部件6相對于吸附嘴22的吸附位置，校正搭載位置，將部件6搭載至基板8上。
另外，在搭載部件6的基板8上，具有用于校正搭載坐標的標 記8A，可以根據識別了多個標記8A的攝像結果進行計算而求出基 板8的位置、角度、伸縮?；遄R別裝置40如圖2中的一個例子所 示，由在搭載頭20上朝下安裝的基板識別照相機42、透鏡44及照 明部件46構成，從上方對基板8的標記8A進行攝像，計算基板8 的標記位置。然后，根據由計算出的基板標記位置求出的基板8的位 置、角度、伸縮，校正搭載位置，從而搭載部件6。
圖3以框圖示出表面安裝機10的結構。在該例子中，在大部件 用的低倍率的部件識別照相機32之外，設置小部件用的高倍率的高 解析度部件識別照相機38，同時在基板標記識別用的左基板識別照 相機42之外，設置部件供給裝置12檢查用的右基板識別照相機48， 在圖中，18為控制裝置。
由于如果表面安裝機工作，則受到照相機32、 42的自身發(fā)熱及— 驅動機構的電動機等的發(fā)熱產生的影響，部件識別照相機32和基板— 識別照相機42的位置會偏移，所以為了正確地搭載部件，必須校正 照相機的位置。另一方面，因市場需求而要求單位時間的部件搭載數 量增大，照相機的位置校正需要在盡可能短的時間內實施。
作為校正照相機位置的方法的一個例子，在專利文獻1中記載 了下述方法在部件識別照相機的上方配置標記，由部件識別照相機 和基板識別照相機識別該標記，將該標記識別位置的偏移量用于照相 機的位置校正。在該方法中，在部件識別照相機識別部件時，使位置 校正用標記退避移動至部件識別照相機的視野外。
專利文獻l:專利第3129134號公報

發(fā)明內容
但是，如果使用專利文獻1所記載的方法實施照相機的位置校 正，則具有下述問題點。
(1)由于為了進行位置校正，需要將基板識別照相機移動至位 置校正用標記的上方，所以如果不是在基板的搬入等待時間等的待機時間內實施照相機的位置校正，則會與該時間對應而減少部件搭載數
(2) 如果基板識別照相機向部件識別照相機上方的位置校正標 記的上方移動，識別位置校正用標記而將標記的偏移量作為基板識別 照相機的位置校正量，則實際上，只能既進行基板識別照相機的位置 校正，還進行移動基板識別照相機的XY軸偏移量等包含其他誤差要 因的偏移量的校正。此時，由于在高精度地進行照相機識別的情況下， XY軸偏移量等其他的誤差要因也與照相機的自身發(fā)熱導致的識別位 置偏移量相同地較大，所以如果可以與其他誤差要因分開來校正，則 可以實施更正確的照相機位置校正中的溫度校正。
(3) 在對1個位置校正用標記由基板識別照相機從上方、由部 件識別照相機從下方識別的情況下，需要這些照相機的焦點與位置校 正用標記分別對準，在設計照相機或透鏡時增加限制事項。
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有的問題點而提出的，其課題在于， 可以高精度且短時間地以較少的限制實施位置校正。
本發(fā)明通過一種表面安裝機的照相機位置校正裝置，其具有部 件識別用照相機及基板識別用照相機，其特征在于，在上述部件識別 用照相機及基板識別用照相機中的至少一個照相機與識別對象物之 間，配置可反射光的一部分的光學部件，在從該光學部件開始的距離 與光學部件和識別對象物之間的距離相等的位置處，與該照相機一體 地配置上述至少一個照相機的位置校正用標記，在使照明點燈時，該 標記的位置可以由任一個照相機識別，從而解決上述課題。
在這里，可以使上述標記成為照相機視野內的外側無法透過照 明、兒內側可以透過照明的形狀，將標記和識別對象物同時映現(xiàn)在視 野內。
或者，也可以使上述標記在照相機視野內的盡可能外側上設置 多個，使標記和識別對象物同時映現(xiàn)在視野內。
本發(fā)明另外提供一種表面安裝機的照相機位置校正方法，其特 征在于，在上述表面安裝機中，將部件識別照相機移動至基板識別照 相機的上方，使某一個照相機的位置校正用標記由另一個照相機識別。
發(fā)明的效果
根據本發(fā)明，通過將照相機和位置校正用標記一體地組裝，可 以與照相機的位置無關，僅通過將照明點燈而識別位置校正用標記， 照相機的位置校正的定時的自由度非常高。另外，可以以不受XY軸 偏移量等其他誤差要因影響的簡單構造，構成照相機的識別位置校正
機構。此外，即使具有多個基板識別照相機、部件識別照相機，也可 以分別獨立地進行位置校正。另外，光學部件的配設位置只要是在照 相機和識別對象物之間，可以是任意位置，只要從光學部件至位置校 正用標記的距離，與從光學部件至位置識別對象物的距離相等，則位 置校正用標記的配設位置也具有很高的自由度。特別地，由于只要使 位置校正用標記的固定方法成為防止來自照相機或照明的熱量傳遞 的構造，就不需要如專利文獻1所示的標記的退避移動，從而沒有可 動部，位置也非常穩(wěn)定。
此外，只要將位置校正標記的位置以與相對的照相機的焦點深 度內一致的方式配置，就可以使基板識別照相機和部件識別照相機之 間的位置配合不包含其他誤差，從而非常正確地實施。另外，即使在 基板識別照相機、部件識別照相機之外的照相機中，也可以采用相同 的照相機的位置校正機構，可以使識別位置穩(wěn)定地進行校正。


圖1是表示現(xiàn)有的表面安裝機的一個例子的整體結構的斜視圖。 圖2是表示該現(xiàn)有的部件識別照相機及基板識別照相機的斜視圖。
圖3是表示現(xiàn)有的表面安裝機的結構的框圖。
圖4是表示該現(xiàn)有的同軸落射照明的結構的縱剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的結構的縱剖面圖。
圖6是表示實施方式1的位置校正用標記的形狀的圖。
圖7是表示實施方式1的各照明點燈時的照相機視野的圖。圖8是表示實施方式1的處理步驟的流程圖。
圖9是表示實施方式1的角度、定標校正時的照相機視野的圖。
圖IO是表示位置校正用標記的變形例的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式2的結構的縱剖面圖。
圖12是表示實施方式2的處理步驟的流程圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式3的結構的縱剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的實施方式4的位置校正用標記的形狀的圖。
圖15是表示實施方式4的結構的縱剖面圖。
圖16是表示實施方式4的各照明點燈時的照相機視野的圖。
圖17是表示位置校正用標記的變形例的圖。
圖18是表示實施方式4的處理步驟的流程圖。
圖19是表示本發(fā)明的實施方式5的結構的縱剖面圖。
圖20是表示實施方式5的處理步驟的流程圖。
圖21是表示使用實施方式4對上下的照相機進行位置校正的狀
態(tài)的縱剖面圖。
圖22是表示實施方式4的處理步驟的流程圖。
圖23是表示使用實施方式5對上下的照相機進行位置校正的狀
態(tài)的縱剖面圖。
圖24是表示實施方式5的處理步驟的流程圖。
具體實施例方式
圖4是表示現(xiàn)有的同軸落射式照明的通常方法的圖，在基板識 別裝置40中，在基板識別用的照相機42和作為識別對象物的基板8 之間，設置作為光學部件的半透半反鏡50，其用于由照明部件52經 由漫射體54從正上方向基板8照射。本發(fā)明將圖4的結構進行改良。 下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式。 本發(fā)明的實施方式l如圖5所示。在基板識別裝置40中，在基 板識別用的照相機42和作為識別對象物的基板8之間，設置作為將 上述現(xiàn)有的半透半反鏡50上下翻轉后的光學部件的半透半反鏡60，另外，在照明部件62和半透半反鏡60之間，在從半透半反鏡60開 始的光軸距離，與半透半反鏡60和作為識別對象物的基板8之間的 光軸距離相等的位置上，設置如圖6所例示形狀的位置校正用標記 66。在圖5中，64是照明部件62用的漫射體。另外，半透半反鏡60 也可以是棱鏡。由此，在基板識別用照相機42和基板8 (識別對象 物)之間配置可以反射光的一部分的半透半反鏡(光學部件)60，在 從該半透半反鏡60開始的光軸距離、與光學部件60和基板8之間的 光軸距離相等的位置上，與上述識別裝置40、具體地說是半透半反 鏡60、照明部件62及照相機42等一體地配置上述照相機42的位置 校正用標記66。
在該結構中，如果將照明部件62點燈，則照明部件62的照明 光經過位置校正用標記66而照射至半透半反鏡60，在照相機42中， 如圖7 (B)所示，可以映現(xiàn)并識別出位置校正用標記66。另一方面， 如果將照明部件62熄燈、將環(huán)狀照明部件46點燈，則如圖7 (A) 所示，可以識別基板標記8A。
在本實施方式的情況下，在識別位置校正用標記66時，無法同 時識別基板8或部件6等識別對象物。
因此，如圖8的步驟所示，首先將基板識別照相機42移動至預 測基板標記8A會進入照相機的視野的位置(步驟SIOO)。
然后，將照明部件62點燈，如圖7 (B)所示，使用基板識別 照相機42識別位置校正用標記66 (使識別結果為X1、 Yl)(步驟 S102)。
由于標記識別結果和保存在存儲部中的位置校正用標記的坐標 (XO， YO)之間的差值(X1-X0， Y1-Y0)為基板識別用照相機的位 置偏移量，所以對其進行計算(步驟S104)。
然后，將照明部件62熄燈，將照明部件46點燈，如圖7(A) 所示，識別基板標記8A (使識別結果為Xm， Ym)(步驟S106)。
對該基板標記識別結果，以基板識別照相機42的位置偏移量進 行校正(步驟S108)。計算校正結果為Xm-(X1-X0) ， Ym-(Y1-Y0)。
此時，如圖9所示，如果配置為使多個位置校正用標記66進入照相機視野內，則不僅可以校正基板識別用照相機42的位置，還可 以同時校正角度或照相機的放大率(定標)。在實施角度和定標校正 時，在存儲部中分別保存多個位置校正用標記坐標。在使用2個位置 校正用標記的情況下，將使1個標記坐標和另一個標記坐標連結而得 到的角度用于角度校正，將坐標之間的X方向距離、Y方向距離用 于定標校正。
如圖IO所示，只要以等間距在矩陣上配置位置校正用標記66， 就可以同時實施照相機的失真校正。
在圖8的步驟中，在步驟S100中，將基板識別照相機42移動 至基板標記8A的上方，然后實施照相機的位置校正，但也可以在向 基板標記8A移動之前實施位置校正。另外，優(yōu)選在每次利用照相機 42進行識別之前實施校正，但作為校正的定時，在知道在哪個定時 中照相機的位置會偏移的情況下(例如在休假日結束后的設備啟動 時)，只要僅在偏移成為問題的定時(例如休假日結束后的設備啟動 后的30分鐘內)等實施校正即可。
在該結構中，利用使照相機42、透鏡44、照明部件62、位置校 正用標記66成為一體構造，從而與照相機42 (搭載頭20)的位置無 關地，僅通過使同軸落射式的照明部件點燈，就可以識別位置校正用 標記66。另外，由于只要使位置校正用標記66的固定方法，成為防 止來自照相機42或照明部件62的熱量傳遞的構造，就不需要如專利 文獻1所示使標記移動，所以照相機42和位置校正用標記66的位置 也非常穩(wěn)定。另外，半透半反鏡60的配置位置，只要處于照相機42 和識別對象物之間，在任何位置均可，只要遵守從半透半反鏡60至 位置校正用標記66的距離與從半透半反鏡60至識別對象物的距離相 等的條件，則位置校正用標記66的配置位置也具有高自由度。由此， 構成不受除了照相機之外的誤差要因影響的構造簡單的位置校正機 構。
圖11示出將位置校正標記設置在部件識別裝置30側的實施方 式2。在圖中，70為半透半反鏡，72為同軸落射式的照明部件，74 是漫射體，76為與圖6相同形狀的位置校正標記。即，成為與圖5上下相反的配置結構。由此，在部件識別用照相機32和部件6 (識 別對象物)之間配置可以反射光的一部分的半透半反鏡(光學部件) 70，在從該半透半反鏡70開始的光軸距離與半透半反鏡70和部件6 之間的光軸距離相等的位置上，與上述識別裝置30、具體地說是半 透半反鏡70、照明部件72及照相機32等一體地配置上述照相機32 的位置校正用標記76。如果將照明部件72點燈，則照明部件72的 照明光通過位置校正用標記76照射至半透半反鏡70,在照相機32 中，如圖7 (B)所示，可以映現(xiàn)并識別出位置校正用標記76。另一 方面，如果將照明部件62熄燈、將環(huán)狀照明部件46點燈，則如圖7 (A)所示，可以識別出基板標記8A。
實施方式2的處理步驟如圖12所示。由于步驟S200 S210與 圖8的步驟S100 S110對應，所以省略說明。
另外，也可以如圖13所示的基板識別裝置40側的實施方式3 所示，在照相機42和識別對象物(基板8)之間，以與照相機42的 位置校正用半透半反鏡60不同的高度，配置與現(xiàn)有技術相同的同軸 落射用半透半反鏡50，從而還可以利用同軸落射照明。部件識別裝 置30側也相同。
另外，如果使位置校正用標記的形狀如圖14中的標號67所示， 構成為遮蔽從照相機視野外至照相機視野內的某個位置的照明，而內 側使照明透過，則如圖15所示的實施方式4所示，在照明部件62 點燈時，如圖16 (B)所示，位置校正用標記67和基板標記8A這 兩者可以同時進入照相機視野，同時識別。
作為上述位置校正用標記67，如圖14所示，可以形成為，使標 記的形狀為四邊形，使大小為照相機視野范圍內的最大尺寸，使標記 的內側為光容易通過的顏色，使標記的外側為光難以通過的顏色。通 過識別該四邊形的位置、角度、大小，可以進行照相機的位置、角度、 定標的校正。另外，也可以將該四邊形的每個角作為1個坐標進行識 別，根據大于或等于2個的角的坐標實施照相機的位置、角度、定標 校正。在該標記的情況下，必須使識別對象物落入位置校正用標記的 四邊形中，因此識別對象物的可識別尺寸被減小了照相機的視野尺寸和位置校正用標記尺寸之間的差量。
另外，位置校正用標記也可以使用如圖17中的標號68所示的 形狀。這是在照相機的視野內的最外側角上配置大于或等于1個的標 記的方法，但在該情況下，為了不對識別對象物尺寸產生影響，優(yōu)選 位置校正用標記較小。由于如果其變小則位置校正用標記的識別精度 變差，所以以適當的大小構成位置校正用標記。另外，在此情況下， 通過由多個標記構成位置校正用標記，可以進行照相機的位置、角度、 定標的校正。另外，優(yōu)選在每次利用照相機進行識別時實施校正，但 作為校正的定時，在知道在哪個定時照相機的位置會產生偏移的情況 下，只要在會產生偏移之前的定時實施校正即可。
本實施方式中處理步驟如圖18所示。其與圖8的差別在于，沒 有步驟S106,可以同時識別位置校正用標記67、68和識別對象物(基 板8)。
在圖18中，在將基板識別照相機42向基板標記8A移動之后實 施照相機的位置校正，但基板識別照相機42的位置校正也可以在向 基板標記8A移動之前實施。在此情況下，在基板識別照相機42的 焦點深度內的高度處，設置會映現(xiàn)位置校正用標記的對象物，由基板 識別照相機識別該對象物，從而實施照相機的位置校正。
以上為將位置校正標記設置在基板識別裝置40側的情況，但也 可以如圖19的實施方式5所示，設置在部件識別裝置30側。在圖中， 77是圖14或圖17所示的形狀的位置校正用標記。
本實施方式中的校正流程如圖20所示，除了識別對象物改變之 外，與基板識別照相機42中的校正相同。
另外，在實施方式4、 5的情況下，還可以進行基板識別照相機 42和部件識別照相機32之間的位置對齊。在圖21中，示出在實施 方式4中，基板識別照相機42和部件識別照相機32的識別對象物(基 板8或部件6)的高度，分別進入各自的照相機的焦點深度內的情況。 在將基板識別照相機42移動至部件識別照相機32的上方之后，如果 將照明部件62點燈，則部件識別照相機32可以識別基板識別照相機 42側的位置校正標記67，所以將該位置偏移量作為照相機彼此的位置偏移量而進行校正。
具體地說，如圖22所示的步驟，首先，將基板識別照相機42 移動至部件識別照相機32的上方(步驟S300)。
然后，將照明部件62點燈，使用部件識別照相機32識別位置 校正用標記67 (使識別結果為Xal， Yal)(步驟S302)。
然后，由于標記識別結果和保存在存儲部中的位置校正用標記 的坐標(XaO， YaO)之間的差量(Xal-XaO， Yal-YaO)，為照相機 的彼此的位置偏移量，所以對其進行計算而求出(步驟S304)。
對基板識別照相機42相對于部件識別照相機32的位置，以該 位置偏移量進行校正(步驟S306)。
此時，如果配置為使多個位置校正用標記進入照相機視野內， 則不僅可以校正照相機的位置，還可以校正角度。在實施角度校正時， 在存儲部中分別保存多個位置校正用標記的坐標。在使用2個位置校
正用標記的情況下，將使1個標記坐標和另一個標記坐標連結而得到 的角度用于角度校正。另外，優(yōu)選在任一個識別照相機進行識別之前， 每次實施校正，但如果知道定時，則只要在會產生偏移之前的定時實 施校正即可。
另外，在具有多個基板識別照相機或部件識別照相機的情況下， 例如只要進行各個基板識別照相機相對于1個部件識別照相機的校 正即可。
根據該方法，即使在基板識別照相機42和部件識別照相機32 的識別對象物(基板8、部件6)的高度，沒有進入各自的照相機的 焦點深度內的情況下，只要使位置校正用標記67的位置與位置校正 側的照相機的焦點深度內對齊，就可以進行位置對齊。
另外，在該例子中，在基板識別照相機42側設置位置校正用標 記67，但也可以如圖19所示的實施方式5那樣，相反地，在部件識 別照相機32側設置位置校正用標記77，如圖23所示，由基板識別 照相機42識別標記77,實施校正。
該情況下的處理步驟如圖24所示。步驟S400 S406與圖22的 步驟S300 S306對應，除了識別對象變化之外，與圖22的步驟相同。
在專利文獻1中，由基板識別照相機識別配置在部件識別照相 機的附近或部件識別照相機上的位置校正用標記，校正基板識別照相
機的位置，但其目的在于，對可在XY軸平面內移動地配置的基板識 別照相機、和固定配置在底座側的部件識別照相機的位置校正偏移 量。與其相對，由于如本實施方式所示，如果可以由一側的照相機直 接識別相對的照相機，則可以不包含其他誤差等而進行校正，所以可 以正確的校正。
另外，在上述實施方式中，對部件識別照相機32和基板識別照 相機42的位置進行校正，但校正對象并不限定于此，例如也同樣適 用于圖3所示的高解析度部件識別照相機38或部件供給裝置用的右 基板識別照相機48等其他照相機的位置校正。半透半反鏡60、 70 也可以是棱鏡等其他光學部件。
權利要求
1.一種表面安裝機的照相機位置校正裝置，其具有部件識別用照相機及基板識別用照相機，其特征在于，在上述部件識別用照相機及基板識別用照相機中的至少一個照相機與識別對象物之間，配置可反射光的一部分的光學部件，在從該光學部件開始的距離與光學部件和識別對象物之間的距離相等的位置處，與該照相機一體地配置上述至少一個照相機的位置校正用標記，在使照明點燈時，該標記的位置可以由任一個照相機識別。
2. 根據權利要求1所述的表面安裝機的照相機位置校正裝置， 其特征在于，使上述標記成為照相機視野內的外側無法透過照明、而內側可 以透過照明的形狀，將標記和識別對象物同時映現(xiàn)在視野內。
3. 根據權利要求1所述的表面安裝機的照相機位置校正裝置， 其特征在于，使上述標記在照相機視野內的盡可能外側上設置多個，使標記 和識別對象物同時映現(xiàn)在視野內。
4. 一種表面安裝機的照相機位置校正方法，其特征在于， 在權利要求1至3中任一項所述的表面安裝機中，將部件識別照相機移動至基板識別照相機的上方，使某一個照相機的位置校正用 標記由另一個照相機識別。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表面安裝機的照相機位置校正裝置及表面安裝機的照相機位置校正方法，該裝置可以與照相機的位置無關，僅通過使照明點燈而識別位置校正用標記。在具有部件識別用照相機(32)及基板識別用照相機(42)的表面安裝機(10)中，在照相機和識別對象物(部件(6)、基板(8))之間，配置可以反射光的一部分的光學部件(半透半反鏡(60、70))，在從該光學部件開始的距離與光學部件和識別對象物之間的距離相等的位置，配置照相機的位置校正用標記(66、67、68、76、77)，將照相機和標記一體地組裝，在使照明點燈時，使該標記位置可以由照相機識別。
文檔編號H05K13/00GK101296611SQ200810093250
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權日2007年4月24日
發(fā)明者東盛夫 申請人:Juki株式會社