专利名称：电子部件安装方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用在X方向以及Y方向上行走的部件安装头将电子部件安装在印刷 电路板上的电子部件安装方法及其装置，尤其涉及修正在为了安装部件而通过部件位置识 别用的照相机识别部件位置时产生的照相机姿势以及镜头偏斜所引起的图像失真的图像 失真修正方法。
背景技术：
在电路板或电子部件等工件的位置测量中所使用的照相机中，特别是电子部件安
装装置等需要高精度位置测量的装置，进行照相机的镜头引起的图像失真的修正。 在专利文献1 (特开平6-241724号公报)或非专利文献1 (近津博文、国井洋一、
中田隆司、"亍"-夕A写真測量力> 6 t 300万画素亍"-夕A ^乎A力乂 ， O精度検証"、写
真測量i 'J乇一卜七〉 >夕'、Vol. 40， NO. 2， 2001， pp. 33-38)中，记载了以下摄影画面的
失真修正方法拍摄以预定间距在标准面上分布的多个标准物，挑出摄影画面上的多个标
准物像，分别计算挑出的多个标准物像的重心位置，对摄影画面上的各个标准物像的重心
位置分配对标准面上的各个标准物确定的基准坐标值，将各重心位置以及分配给它的基准
坐标值，代入将摄像画面上的坐标变换为已校正后坐标的变换式，计算规定多个重心位置
和分配给它的基准坐标的对应的所述变换式的常数，并存储在存储器单元中。
发明内容
在上述专利文献1中公开了图像失真的校正步骤，但关于抑制由摄像引起的量化 误差，使校正结果稳定的方法未进行公开。因此，在专利文献1记载的校正方法中，每次进 行失真校正时得到不同的失真修正结果，因此，具有在使用该失真修正数据的位置测量中 难以进行再现性高的测量的问题。 为了解决上述问题，本发明提供一种使用有量化误差的CCD型传感器或者M0S型 传感器的照相机，高精度地识别在部件安装头的吸嘴上吸着的电子部件的位置，其结果，实 现高精度的搭载位置精度的电子部件安装装置，以及修正通过照相机识别电子部件的位置 时产生的由照相机姿势以及镜头偏斜引起的图像失真的方法。 本发明是一种电子部件安装装置，具备部件安装头，其具有吸着电子部件的吸 嘴，在X方向以及Y方向上移动；部件位置识别用的照相机，其在由(I，J)坐标系规定的摄 像面上拍摄在所述部件安装头的所述吸嘴上吸着的电子部件，取得所述电子部件的图像； 以及图像处理部，其根据预先计算并存储在存储部中的失真修正数据(常数kl、k2、k3等)， 对从该部件位置识别用的照相机取得的所述电子部件的图像执行失真修正，根据执行该失 真修正而得到的图像识别所述电子部件的位置，所述电子部件安装装置的特征在于，在所 述部件安装头上保持形成了由(x， y)坐标系规定的失真修正图形的失真修正夹具，所述图 像处理部，在使规定所述失真修正图形的(x， y)坐标系相对于在所述部件位置识别用的照 相机的摄像面上规定的(1， J)坐标系旋转或倾斜了预定角度的状态下，根据用所述部件位置识别用的照相机拍摄所述失真修正图形而取得的、抵消了量化误差的失真修正图形的图 像，预先计算所述失真修正数据，存储在所述存储部中。 另外，本发明的特征在于，在所述图像处理部中，在根据通过所述部件位置识别用 的照相机拍摄而取得的、抵消了量化误差的失真修正图形的图像来计算所述失真修正数据 时，针对所述失真修正图形的格点列图形，使用最小二乘近似来计算所述失真修正数据。
另外，本发明的特征在于，在所述电子部件安装装置中，还具有控制单元，其在通 过所述部件位置识别用的照相机拍摄所述失真修正图形时，控制成将规定所述失真修正图
形的(x，y)坐标系相对于在所述部件位置识别用的照相机的摄像面上规定的(I，J)坐标系
旋转了预定角度的状态。另外，本发明的特征在于，所述控制单元包含使保持了所述失真修 正夹具的所述部件安装头围绕垂直轴旋转的电动机。 另外，本发明的特征在于，使所述失真修正夹具的外形基准相对于规定所述失真 修正图形的(x， y)坐标系旋转所述预定的角度来形成，将该形成的所述失真修正夹具的外 形基准定位于所述部件安装头上来保持。 另外，本发明的特征在于，在所述(x， y)坐标系中规定的格点列上配置点对称的
图形、或相对于x、y方向线对称的图形，形成所述失真修正图形。另外，本发明的特征在于，
使用CCD型传感器或M0S型传感器构成所述部件位置识别用的照相机。 另外，本发明是一种电子部件的安装方法，其使用根据预先计算并存储在存储部
中的失真修正数据对通过照相机取得的测量对象的图像进行了失真修正的图像来安装电
子部件，其特征在于，在使规定失真修正图形的(x， y)坐标系相对于在所述照相机的摄像
面上规定的(1， J)坐标系旋转了预定角度的状态下，根据通过所述照相机拍摄所述失真修
正图形而取得的失真修正图形的图像预先计算所述失真修正数据，存储在所述存储部中。 通过附图中所示的本发明的优选实施例的更详细的描述，本发明的上述特征及优
点会更加明了。
图1是表示本发明的电子部件安装装置的第1实施方式的概要结构的平面图。
图2是表示本发明的电子部件安装装置的第1实施方式的系统结构的图。
图3是本发明的用于部件搭载的数据表的说明图。 图4是表示本发明的电子部件安装装置的第1实施方式中的部件搭载动作的流程 图。 图5是表示本发明的电子部件安装装置的第1实施方式中的失真修正数据计算时 的部件位置识别用的照相机周边的结构图。 图6是表示本发明的电子部件安装装置的第1实施方式中的失真修正夹具的一个 实施例。 图7是表示图6所示的失真修正夹具上的图形的变形例。 图8是包含本发明的电子部件安装装置的第1实施方式中的失真修正相关的图像 处理，来表示失真修正处理工序的流程图。 图9是表示使本发明的失真修正夹具在图像坐标的I方向上以5um的间距移动 12咖，用像素分辨率60um的照相机测量失真修正夹具的圆形标记一点的重心位置而得到的实验结果的图。 图10是作为与图9相同的实验结果，其中使横轴与图9相同，通过图9的近似直 线与测量点的差分来表示纵轴的图。 图11是表示本发明的失真修正夹具的(x， y)坐标系与通过照相机拍摄的图像的 (1， J)坐标系的关系的图。 图12是用于说明本发明的使失真修正夹具的(x， y)坐标系相对于通过照相机拍
摄的图像的(1， J)坐标系进行了旋转的情况下的图形检测位置的量化误差的图。 图13是表示本发明的通过照相机拍摄的失真修正夹具和在图像内设定的失真修
正区域的关系的图。 图14是本发明的电子部件安装装置的第1实施方式中的动作流程图。 图15是表示本发明的电子部件安装装置的第2实施方式中的失真修正数据计算
时的部件位置识别用的照相机周边的结构图。 图16是表示本发明的电子部件安装装置的第2实施方式中的失真修正夹具的一 个实施例的图。 图17是表示本发明的电子部件安装装置的第2实施方式中的失真修正处理工序 的流程图。
具体实施例方式(第1实施方式) 使用图1至图14说明本发明的电子部件安装装置的第1实施方式。
图1是表示本发明的电子部件安装装置101的结构的平面图，在该电子部件安装 装置101的基座102上并排设置多个部件供给单元103，该部件供给单元103分别将各种 电子部件逐个供给到其部件取出部(部件吸着位置)。针对印刷电路板P，设置供给传送带 104、定位部105和排出传送带106。供给传送带104将从上游接收的印刷电路板P运送到 所述定位部105，在该定位部105通过定位机构(未图示)将印刷电路板P定位，在该已定 位的印刷电路板P上安装了电子部件后，将印刷电路板P运送到排出传送带106。
通过驱动Y轴电动机109使各丝杠轴1010旋转，X方向较长的横梁108沿着左右 一对的导轨1011在印刷电路板P的上方和部件供给单元103的部件取出部(部件吸着位 置)的上方之间在Y方向上移动。并且，在所述横梁108上设置成，通过驱动X轴电动机 1012(未图示)，部件安装头107在其长度方向、及X方向上沿着导轨(未图示)移动。而 且，在部件安装头107上搭载了 12个用于使12根吸嘴1013各自上下运动的上下轴电动机 1014(未图示)，另外，搭载了 12个用于使12根吸嘴1013各自围绕铅直轴旋转的e轴电 动机1015 (未图示)。因此，部件安装头107的12根吸嘴1013各自在部件安装头107进行 X方向以及Y方向移动的同时，可以在X方向以及Y方向上移动，可以围绕铅直轴线旋转，并 且可以上下运动。另外，针对构成为可以围绕垂直轴旋转的圆形的部件安装头107，另外设 有用于使圆形可绕中心(垂直轴)旋转的9轴电动机1016。 识别在部件安装头107的各吸嘴1013上吸着的电子部件的位置的部件位置识别 用的照相机1017，被设置在电子部件安装装置101的基座102上。S卩，部件位置识别用的照 相机1017，在照相机坐标系(I，J)中对在各吸嘴1013上吸着保持的各电子部件进行拍摄来
6取得所述电子部件的图像，图像处理部2011等根据预先计算出并存储在RAM(存储部)202 中的失真修正数据(常数kl、k2、k3等)，使用后述的(1)式对从所述部件位置识别用的照 相机1017取得的所述电子部件的图像执行图像失真修正，根据执行该图像失真修正后得 到的(x，y)坐标系的图像，关于XY方向以及旋转角度，对于各电子部件相对于各吸嘴1013 位置偏移了多少被吸着保持进行位置识别。 图2是表示本发明的电子部件安装装置101的控制部的图。X轴电动机1012是用 于使部件安装头107在横梁108上沿着导轨在X方向移动的旋转驱动源。Y轴电动机109 是用于使横梁108沿着左右一对的导轨1011在Y轴方向上移动的旋转驱动源。e轴电动 机1016是用于使部件安装头107围绕垂直轴旋转的旋转驱动源。e轴电动机1015是用于 使各吸嘴1013围绕铅直轴线旋转的旋转驱动源。上下轴电动机1014是用于使各吸嘴1013 上下运动的旋转驱动源。此外，关于X轴电动机1012、Y轴电动机109、 e电动机1016、1015 以及上下轴电动机1014，为方便起见，以下分别仅图示1个来进行说明。
201是作为总体控制本发明的电子部件安装装置101的控制部以及运算单元的 CPU (安装控制部)，在该CPU201上经由总线连接了 RAM (随机存取存储器)202以及ROM (只 读存储器)203。并且，CPU201根据在所述RAM202中存储的数据，按照在所述R0M203中存 储的程序总体控制电子部件安装装置101的部件安装动作所涉及的动作。
即，CPU201经由接口 204以及驱动电路205控制所述X轴电动机1012的驱动，经 由接口 204以及驱动电路206控制所述Y轴电动机109的驱动，另外经由接口 204以及驱 动电路207控制所述e轴电动机1015、 1016的驱动，还经由接口 204以及驱动电路208控 制所述上下轴电动机1014的驱动。 在所述RAM202中存储了图3所示的与部件安装有关的安装数据，针对其每个安装 步骤(每个步骤号码)存储了 印刷电路板内的X方向(以X表示)、Y方向(以Y表示) 以及角度(以Z表示)信息，和以Fdr No.表示的各部件供给单元3的配置号码以及电子 部件的种类信息等。即，例如配置号码101是电子部件为P1这样的种类的信息。另外，在 所述RAM202中，针对各电子部件的每个部件种类，存储了X方向以及Y方向的部件尺寸、其 允许值。 2011是经由接口 204与所述CPU201连接的图像处理部，进行通过所述照相机 1017拍摄而取得的图像处理，并将处理结果送出到CPU201。 S卩，CPU201向图像处理部2011 输出指示，使其处理通过部件位置识别用的照相机1017拍摄而得的图像(在部件吸着头 107的各吸嘴1013上吸着保持的电子部件的位置偏移量的计算、或针对通过照相机1017拍 摄而得的(I，J)坐标系中的图像的图像失真修正等)，并且从图像处理部2011取得处理结 果。 2010是经由键盘驱动器209以及接口 204与所述CPU201连接的、作为数据登录单 元的键盘，210是显示部件图像等的监视器。另外，代替作为所述数据登录单元的键盘2010 可以使用触摸面板等单元。 根据以上的结构，依照图4来说明部件的搭载动作。首先，印刷电路板P通过未图 示的传送带从上游侧装置经由供给传送带104被运送到定位部105，被定位机构(未图示) 定位固定(S41)。 然后，CPU201读出在RAM202中存储的图3所示的安装数据(S42)，即读出在RAM202中针对每个步骤号码存储的、指定了印刷电路板P的应该安装的XY坐标位置、围绕 作为各吸嘴的旋转轴的铅直轴线的旋转角度位置、以及配置号码等的安装数据，从预定的 部件供给单元103吸着取出应该通过吸嘴1013安装的电子部件。即，部件安装头107移动 到位于容纳应该安装的电子部件的各部件供给单元103的上方，而关于Y方向，通过驱动电 路206驱动Y轴电动机109，使横梁108沿着一对导轨1011移动，关于X方向，通过驱动电 路205驱动X轴电动机1012，部件安装头107在横梁108上移动。并且，预定的各供给单元 103已被驱动已处于可以在部件吸着位置取出部件的状态，因此，通过驱动电路208由上下 轴电动机1014进行驱动，所述各吸嘴1013下降来吸着并取出电子部件。
接着，通过各上下轴电动机1014被驱动而吸着保持了电子部件的吸嘴1013上升， 在Y方向上，横梁108沿一对导轨1011移动，在X方向上，通过X轴电动机1012的驱动，部 件安装头107沿导轨1011移动，由此，部件安装头107开始向印刷电路板P的上方位置移 动(S44)。 在该移动过程中的照相机1017的上方位置，在部件安装头107的各吸嘴上吸着保 持的电子部件，通过部件位置识别用的照相机1017在(1， J)坐标系中进行拍摄，图像处理 部2011针对通过照相机1017在(1， J)坐标系中拍摄而得的图像，例如根据RAM202中预先 存储的失真修正数据(常数kl、 k2、 k3等)，基于后述的(1)式对由照相机1017具有的照 相机姿势、镜头偏斜所引起的图像失真进行高精度修正，根据修正该图像失真而得到的(x， y)坐标系的图像，对于电子部件相对于吸嘴1013位置偏移多少而被吸着保持进行图像处 理，针对XY方向以及旋转角度进行位置识别(S45)。 CPU201根据上述识别出的电子部件的位置偏移量，对RAM202中针对每个步骤号 码而存储的应该安装的XY坐标位置、围绕铅直轴线的旋转角度位置加以修正(S46)。 S卩，部 件的XY方向的位置偏移，分别经由驱动电路205以及206对X轴电动机1012以及Y轴电 动机109进行修正控制，部件的旋转偏移，经由驱动电路207对e轴电动机1015进行修正 控制，由此，将部件搭载在印刷电路板P上的希望的位置(S47)。 因此，基于通过部件位置识别用的照相机1017拍摄的图像的部件位置的识别要 求高精度。因此，需要预先对摄像图像中包含的由照相机姿势、镜头偏斜所引起的图像失真 进行高精度修正。 以上，对图3所示的安装数据中记录的全部部件依次执行(S48)，在结束了全部部 件的搭载后，经由排出传送带106从定位部105将印刷电路板P运送到下游侧装置(S49)。
接下来，说明预先计算出作为本发明的特征的部件位置识别用的照相机1017拍 摄的摄像图像中包含的由照相机姿势、镜头偏斜引起的图像失真数据的实施方式。可是，在 本发明的电子部件安装装置101的部件位置识别中所使用的、使用了 CCD型传感器或MOS 型传感器的照相机1017中，摄像面由被称为像素的在空间上被离散化了的单位构成，因 此，在使用这些传感器的位置测量中伴随有量化误差。因此，在使用图6所示的在格点中配 置黑点等标记的图形的失真修正夹具501来修正由照相机1017的镜头引起的失真的情况 下，格点上的各个点的位置测量结果，根据传感器和失真修正夹具501的相对位置关系而 受到量化误差的影响，无法进行高精度的失真修正。另外，由于难以在每次修正时使传感器 和失真修正夹具501的相对位置关系一样，因此得到每次不同的修正结果，从而即使测量 相同对象，位置测量结果也缺乏再现性，在进行了这样的修正的电子部件安装装置中存在
8无法进行高精度的部件搭载的问题。 因此，下面说明本发明的不受量化误差影响的高精度的失真修正的实施方式。图 5是表示本发明的部件位置识别用的照相机1017的失真修正数据计算时的结构图。通过 照相机1017拍摄而得的图像的图像上的坐标，如摄像图像例502所示，以I规定横轴右方 向，以J规定纵轴下方向。失真修正夹具501以可装卸的方式被保持在部件吸着头107上。 图6中表示失真修正夹具501的一个实施例。在失真修正夹具501上，在由(x， y)坐标系 定义的正交格子的格点上配置了标记。已知相邻的全部标记(圆)的间隔是一定的。在图 6所示的实施例中，作为标记而表示了圆的情况，但即使是圆以外，只要是点对象的图形即 可，另外，可以如图7所示的+字标记或菱形标记那样，将相对于x-y轴成线对称的图形配 置在正交格子的格点上。吸着头107通过e轴电动机1016而旋转。另外，吸着头107以 及9轴电动机1016如图1中说明的那样，沿着横梁108在X方向上移动，另外沿着图1中 所示的导轨1011在Y方向上移动。 接着，使用图8以及图9说明本发明的针对通过照相机拍摄的图像的失真修正数 据计算步骤的实施方式。在以下的记载中，假定根据CPU201的命令，经由图像处理部2011 进行照相机1017的拍摄，经由控制X轴电动机1012以及Y轴电动机109的驱动电路205 以及206进行部件安装头的X以及Y方向的移动，经由控制e轴电动机1016的驱动电路 207进行部件安装头的旋转。 首先，通过照相机1017拍摄失真修正夹具501 (S81)。然后，检测照相机1017的 图像坐标的I坐标轴和失真修正夹具501的x坐标轴的角度偏差13 (S82)。于是，照相机 1017的图像坐标的I坐标轴和失真修正夹具501的x坐标轴的角度偏差13 ，根据通过照相 机1017拍摄的失真修正夹具501上形成的图形的图像，例如可以在图像处理部2011中检 测出作为连结x方向的图形列的重心位置的直线相对于I坐标轴的倾斜角度。此外，在通过 别的手段预先将照相机1017的I坐标轴和失真修正夹具501的x轴平行地找正位置(定 位)的情况下，可以跳过步骤81和步骤82。 此后，控制e轴电动机1016以使照相机1017的图像坐标的I坐标轴和失真修正 夹具501的x坐标轴的相对角度成为比零大的角度a (S83)。关于角度a在后面进行描 述。接着，在该状态(使失真修正夹具501的x坐标轴相对于照相机1017的I坐标轴的相 对角度为a的状态)下，照相机1017拍摄在失真修正夹具501上形成的格点列图形，不影 响量化误差地高精度地执行照相机的失真修正(S84)。在执行失真修正后，将后述的(1)式 的常数(kl、 k2、 k3等)作为失真修正数据存储在例如RAM202中(S85)。
结果，由失真修正夹具501的格子规定的(x， y)坐标系和由滑台(stage) (108、 1011)规定的(X， Y)坐标系、以及由失真修正夹具501的格子规定的(x， y)坐标系和照相 机1017的图像(1， J)坐标系，在产生了旋转偏差的状态下被记录，但照相机1017的图像 (1， J)坐标系，使用失真修正结果(失真修正数据(常数kl、 k2、 k3等))被一对一地变换 为由失真修正夹具的格子规定的(x， y)坐标系，(x， y)坐标系可以通过一次变换来变换为 由滑台(108、1011)规定的(X，Y)坐标系，因此，可以根据照相机1017的图像(I，J)坐标唯 一地确定滑台(108U011)的(X，Y)坐标。 接着，进一步详细说明图像处理部2011等预先执行的照相机的失真修正执行步 骤S84。首先，在使失真修正夹具501的x坐标轴相对于照相机1017的I坐标轴的相对角
9度为a的状态下，输入照相机1017拍摄的失真修正夹具501的图像(S841)。接着，对输入 的图像进行二值化(S842)。而且，进行处于二值化图像内的各个圆区域的检测(S843)，此 后计算各圆区域的重心坐标(S844)。最后，对于计算出的各重心坐标分配由失真修正夹具 501的正交格子定义的实际尺寸的(x，y)坐标(S845)，确定后述的(1)式(S846)。
接下来，说明从照相机1017拍摄的图像的(I，J)坐标向由失真修正夹具501的垂 直格子定义的实际尺寸的(x， y)坐标的变换方法。即，在考虑了放射以及切线方向的透镜 偏斜的情况下，照相机1017拍摄的图像的(1， J)坐标，通过下面所示的(1)式被变换为由 失真修正夹具501的正交格子定义的实际尺寸的(x，y)坐标。(1)式是图像坐标系的原点 与由失真修正夹具的正交格子规定的坐标系的原点一致的情况，但在不一致的情况下加入 偏移量即可。为了决定(1)式的常数kl、k2、k3，对于在图像内检测出的格点n二0，...， N，将图像坐标(In，Jn)以及与之对应的失真修正夹具上的格点坐标(xn，yn)代入下面所示 的(2)式，求出将作为偏差的平方和的E Dn最小化的kl、 k2、 k3即可。所求出的常数kl、 k2、k3作为图8的步骤S85中的失真修正数据，存储在例如RAM202中。
数学式1x = kl X (I2-J2) X I+k2 X (I2+J2+2I2) +k3 X 2 X I X J y = kl X (I2-J2) X I+k3 X (I2+J2+2J2) +k2 X 2 X I X J . (1)数学式2
Dn = (xn-kl X (In2+Jn2) X In+k2 X (In2+Jn2+2In2) +k3 X 2 X InX Jn)2
+ (yn-kl X (In2+Jn2) X Jn+k3 X (In2+Jn2+2Jn2) +k2 X 2 X InX Jn)2 (2)
以上描述了通过照相机1017拍摄的图像的失真修正方法。以下，对作为本发明的 特征的失真修正时成为问题的图像的量化误差、以及用于抑制其影响的方法进行说明。在 图9中表示将失真修正夹具501在图像坐标的I方向上以5 ii m间距移动120 y m，通过像素 分辨率60 m的照相机测量失真修正夹具上的圆形标记的一点的重心位置的结果。图9的 横轴是关于失真修正夹具501的移动距离，将起点作为0来变换为像素换算值而得到的值， 纵轴是在图像上测量标记的重心位置时的I坐标的值。在图9中以点划线表示的直线是测 量出的结果的最小二乘近似直线。 图10中，横轴上表示关于失真修正夹具501的移动距离，将起点作为0变换为像 素换算值而得的值，纵轴上表示以像素值绘制图9的近似直线和测量点的差。看出l个像 素周期中误差在约±0. 1像素的范围内变化的情形。因此，如图11那样，当由失真修正夹 具501的图形规定的(x，y)坐标系、和拍摄失真修正夹具的照相机1017的图像坐标系(1， J)所成的角度接近O度时，应该位于I = i0的直线上的失真修正夹具上的图形列A，图10 所示的量化误差重叠，产生I = iO+0. l左右的变化，在这样的状态下，即使执行失真修正也 无法取得可以信赖的失真修正数据。所谓图形列A，是指由图11中位于以图形列A表示的 直线上的圆形标记构成的任意的一列。另外，由于误差根据失真修正夹具501的图形和照 相机1017的摄像位置而变化，因此也产生每次修正时修正数据不同的问题。
因此，本发明如图8的步骤S83中说明的那样，如图12所示，使由失真修正夹具 501的图形规定的(x， y)坐标系旋转，以便成为相对于拍摄失真修正夹具501的照相机 1017的摄像面的(1， J)坐标系达到大于零的角度a的状态。图12中，从图像坐标(i0， j0)到(il，jl)直线状地配置图形列A。在图12中，从各个圆形图形延伸的箭头，反映图9以及图10中所示的结果，示意性地表示受到量化误差的方向和量化误差的程度，在图像上 测量了图形列A的情况下，将图形列A观察为以B夸张表示的曲线状。在图12的情况下， 在图形的各个点，表现了出周期性的量化误差的影响，但从图像坐标(iO， JO)到(il， jl)， 图形列A在I方向上偏移了 l个像素，因此当沿着图形列A观察量化误差时，量化误差在图 形列的左右方向上均等地整整出现l周期(周期性地)，针对该点列若使用例如最小二乘近 似来检测直线，则量化误差抵消，可以期待检测出更接近本来的图形列A的直线。此外，图 12中所示的像素大小和格点的图形大小用于示意性地说明，与实际不同。另外，下面的(3) 式表示所述角度a与图像坐标(i0， j0)、 (il， jl)的关系。
数学式3
"=arctan
,il-iO、
ji一jo
..,(3) 在图12中，I坐标从(i0，j0)向(il，jl)移动了一个像素，但也可以比这更大，在 比1个像素更大的情况下可以期待抵消量化误差的效果。 在图13中表示，在使由失真修正夹具501的图形规定的(x，y)相对于照相机1017 的摄像面的(I，J)坐标系旋转的状态下拍摄失真修正夹具501而得的图像的实施例。图13 中的白圆圈以及黑圆圈表示作为图像而被拍摄的修正图形。1401表示修正区域。使用修正 区域内的图形执行失真修正。以白圆圈表示修正区域外的图形，以黑圆圈表示修正区域内 的图形。L是正方形情况下的修正区域的图像上的一边的长度。在修正区域为长方形的情 况下，使用长边或短边的长度。D是在修正区域内使照相机1017和失真修正夹具501相对 旋转而产生的位移量的像素数。图8的步骤S83的a是a = arctan (D/L)。
如上所述，根据本发明的第1实施方式，在进行由照相机的镜头引起的失真修正 时，通过使失真修正夹具的x坐标轴相对于照相机的I坐标轴旋转角度a ，在照相机在拍摄 失真修正夹具的图形列时，量化误差周期性地在左右方向上均等出现，由此可以抵消量化 误差来降低量化误差，降低每次失真修正(每次更换部件安装头)的失真修正数据(常数 kl、k2、k3等)的偏差，结果，基于再现性高的部件位置测量的高精度的电子部件安装成为 可能。 接着，使用图14说明本发明的包含部件位置识别用的照相机的失真修正方法的 电子部件安装装置的动作工序。首先，进行与印刷电路板的品种相关的安装装置的换批调 整(S141)。然后，根据安装装置搭载的电子部件的种类选择部件安装头(S142、S143)。在 更换了部件安装头的情况下，照相机1017和部件安装头107的相对位置关系有可能变化， 因此执行失真修正工序(S144)。该失真修正工序是从图8所示的步骤S81到步骤S85的 一连串的工序。至此，向印刷电路板的部件搭载的准备完成，因此，以下依次送入印刷电路 板(S145)，将电子部件搭载在印刷电路板上(S146)，在全部电子部件的搭载完成后排出印 刷电路板(S147)。从电路板送入步骤S145对应于图4的步骤S41，部件搭载步骤S146对 应于图4的步骤S42到步骤S48，电路板排出步骤S147对应于图4的步骤S49。步骤S148 中存在下一印刷电路板的情况下返回步骤S145，重复部件搭载，在不存在的情况下返回步 骤S141，实施用于下一品种的印刷电路板的换批调整。
(第2实施方式) 接着，使用图15至图17说明本发明的电子部件安装装置的第2实施方式。
在第2实施方式中，与第1实施方式的不同点在于部件安装头107'不具有9轴 电动机1016，不是旋转式，失真修正夹具1701的结构(以外形为基准而确定的(x'，y')坐 标系相对于由格子状排列的图形规定的(x，y)坐标系旋转了在第1实施方式中说明的a) 不同。图15是表示部件位置识别用的照相机1017的失真修正数据计算时的结构图。通过 照相机1017拍摄的图像的、图像上的坐标如摄像图像例502所示那样，横轴右方以I规定， 纵轴下方以J规定。并且，在本第2实施方式中如上所述，部件安装头107'不具有e轴电 动机1016，不旋转。因此，如图16所示，以使以失真修正夹具1701的外形为基准而确定的 (x'，y')坐标系成为与照相机1701拍摄的(I，J)坐标系平行的关系的方式，失真修正夹具 1701经由以外形为基准而定位并被保持的失真修正夹具保持单元1601被保持在部件安装 头107'上。此外，假定另外进行照相机1017的(1， J)坐标系与滑台(108U011)的(X，Y) 坐标系的调整。 图16是表示在图15所示的结构中使用的失真修正夹具1701的图。使以外形为 基准而确定的(x'， y')坐标系相对于由格子状排列的图形规定的(x， y)坐标系旋转在第 l实施方式中说明的a。结果，如图12所示，对于图形列A，量化误差周期性地在左右方向 上均等地出现，由此，对于该点列，若使用例如最小二乘近似来检测直线，则量化误差抵消， 可以检测出更接近本来的图形列A的直线。 接着，使用图17说明本发明的第2实施方式中的照相机的失真修正工序。S卩，部 件位置识别用的照相机1017拍摄在以外形为基准的(x'，y')坐标系中定位并被部件安装 头107'保持的失真修正夹具1701(S171)。接着，执行失真修正(S84)。失真修正的内容与 第1实施方式中图8的步骤S84所示的内容相同。执行失真修正后，将作为失真修正结果 而得到的所述的(1)式的常数(kl、k2、k3等)作为失真修正数据来存储(S85)。
以上说明了失真修正的部分，但其他部分、即作为电子部件安装装置的设备结构、 系统结构、动作流程等与第1实施方式相同，因此省略说明。 如上所述，根据本发明的第2实施方式，与第1实施方式相同，在进行照相机的镜
头引起的失真修正时，通过使失真修正夹具501的x坐标轴相对于照相机1017的I坐标
轴旋转角度a ，当照相机拍摄失真修正夹具的图形列时，量化误差周期性地在左右方向上
均等出现，由此，可以抵消量化误差来降低量化误差，降低了每次失真修正的修正数据的偏
差，结果，基于再现性高的部件位置测量的高精度的电子部件安装成为可能。 根据本发明，在计算用于进行由照相机的镜头引起的失真修正的失真修正数据
时，可以降低成为测量对象的图像失真修正夹具的摄像时产生的量化误差，降低了每次失
真修正(每次更换部件安装头)的失真修正数据的偏差，结果，基于再现性高的部件位置测
量的高精度的电子部件安装成为可能。 在不脱离基本特征的主旨的情况下，本发明可以通过其他具体形式来实施。因此， 本实施例仅用来进行说明本发明而并非对其进行限制，由权利要求书、而非前文的说明书 确定的本发明的范围，以及在不超出与权利要求等同的含义以及范围的情况下所进行的全 部修改，均包含在此。
权利要求
一种电子部件安装装置，具备部件安装头，其具有吸着电子部件的吸嘴，在X方向以及Y方向上移动；部件位置识别用的照相机，其在由(I，J)坐标系规定的摄像面上拍摄在所述部件安装头的所述吸嘴上吸着的电子部件，取得所述电子部件的图像；以及图像处理部，其根据预先计算并存储在存储部中的失真修正数据，对从该部件位置识别用的照相机取得的所述电子部件的图像执行失真修正，根据执行了该失真修正的图像来识别所述电子部件的位置，所述电子部件安装装置的特征在于，在所述部件安装头上保持形成了由(x，y)坐标系规定的失真修正图形的失真修正夹具，所述图像处理部，在使规定所述失真修正图形的(x，y)坐标系相对于在所述部件位置识别用的照相机的摄像面上规定的(I，J)坐标系旋转了预定角度的状态下，根据用所述部件位置识别用的照相机拍摄所述失真修正图形而取得的失真修正图形的图像预先计算所述失真修正数据，存储在所述存储部中。
2. 根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，在所述图像处理部中，在根据用所述部件位置识别用的照相机拍摄而取得的失真修正 图形的图像来计算所述失真修正数据时，针对所述失真修正图形的格点列图形，使用最小 二乘近似来计算所述失真修正数据。
3. 根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，还具有控制单元，该控制单元在用所述部件位置识别用的照相机拍摄所述失真修正图 形时，控制成将规定所述失真修正图形的(x， y)坐标系相对于在所述部件位置识别用的照 相机的摄像面上规定的(1， J)坐标系旋转了预定角度的状态。
4. 根据权利要求3所述的电子部件安装装置，其特征在于，所述控制单元包含使保持了所述失真修正夹具的所述部件安装头围绕垂直轴旋转的 电动机。
5. 根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，使所述失真修正夹具的外形基准相对于规定所述失真修正图形的(x， y)坐标系旋转 所述预定的角度来形成，将该形成的所述失真修正夹具的外形基准定位于所述部件安装头 上来保持。
6. 根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，在所述(x，y)坐标系中规定的格点列上配置点对称的图形或相对于x、y方向线对称的 图形，来形成所述失真修正图形。
7. 根据权利要求1所述的电子部件安装装置，其特征在于，使用CCD型传感器或MOS型传感器来构成所述部件位置识别用的照相机。
8. —种电子部件的安装方法，其使用根据预先计算并存储在存储部中的失真修正数据 对用照相机取得的测量对象的图像进行了失真修正的图像来安装电子部件，其特征在于，进行所述失真修正的方法是在使规定失真修正图形的(x，y)坐标系相对于在所述照 相机的摄像面上规定的(1， J)坐标系旋转了预定角度的状态下，根据用所述照相机拍摄所 述失真修正图形而取得的失真修正图形的图像预先计算所述失真修正数据，存储在所述存 储部中。
9. 根据权利要求8所述的电子部件的安装方法，其特征在于，当根据用所述照相机拍摄而取得的失真修正图形的图像计算所述失真修正数据时，针 对所述失真修正图形的格点列图形，使用最小二乘近似来计算所述失真修正数据。
10. 根据权利要求8所述的电子部件的安装方法，其特征在于，在通过所述照相机拍摄所述失真修正图形时，控制成使规定所述失真修正图形的(x， y)坐标系相对于在所述照相机的摄像面上规定的(1， J)坐标系旋转了预定角度的状态。
11. 根据权利要求8所述的电子部件的安装方法，其特征在于，在所述(x，y)坐标系上规定的格点列上配置点对称的图形或相对于x、y方向线对称的 图形，来形成所述失真修正图形。
12. 根据权利要求8所述的电子部件的安装方法，其特征在于， 使用CCD型传感器或M0S型传感器来构成所述照相机。
全文摘要
本发明提供一种实现高精度的搭载位置精度的电子部件安装方法及其装置。该电子部件安装装置具备部件安装头；取得电子部件的图像的照相机；以及根据失真修正数据对该取得的电子部件的图像执行失真修正，根据执行该失真修正后的图像识别所述电子部件的位置的图像处理部，其特征在于，将形成了由(x，y)坐标系规定的失真修正图形的失真修正夹具保持在所述部件安装头上，所述图像处理部，在使规定所述失真修正图形的(x，y)坐标系相对于在所述照相机的摄像面上规定的(I，J)坐标系旋转了预定角度的状态下，根据用所述照相机拍摄所述失真修正图形而得的失真修正图形的图像，计算所述失真修正数据。
文档编号G01B11/00GK101765361SQ20091025877
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月21日 优先权日2008年12月22日
发明者竹村郁夫, 高木裕治 申请人:株式会社日立高新技术仪器