专利名称：元件安置头及元件安置方法
技术领域：
本发明涉及一种元件安置头和元件安置方法，所述元件安置头和元件安置方法具有多个元件保持部件，捕获由每一个元件保持部件保持的元件的图像，识别元件的保持姿态并且根据识别的结果将元件安置在电路板上。
背景技术：
近年来，市场对电子装置的小型化、高性能及成本降低越来越增加了需求，所述电子装置包括由作为多个元件的电子元件在电路板上的安置形成的电子电路。
在电子元件安置装置中，所述电子元件安置装置具有作为元件安置头示例的头，多个电子元件由此头安置在被保持在台上的电路板上，进而制成这种电子电路。在这种电子元件安置装置中，由头所保持的电子元件的保持姿态、在电路板上电子元件的安置位置等通过使用设在台或头等上的图像拾取装置识别，且电子元件根据识别的结果被安置到电路板上(例如，见日本未审查专利出版物No.9-307297)。
另一方面，为了满足市场的需要，这种电子元件安置装置已经期望符合电子元件和电路板的持久的微型化并在电路板上执行电子元件的高密度和高精度的安置，并且期望实现在安装上需要的时间间隔的缩短以便实现高效率安置和在电子电路的制造成本上的降低。
下面将参考图7所示的头200的局部放大示意示例图说明在这种传统电子元件安置装置中设在头200内的图像拾取装置210。头200具有作为元件保持部件的示例且布置成排的八个吸嘴201，图7为沿垂直于布置方向的平面截取的头200的截面图。
如图7所示，头200具有八个吸嘴201，所述八个吸嘴201能够在嘴的末端抽吸和保持电子元件1，每一个吸嘴201由头框架202支撑以便能够沿嘴的中心轴(在图7的垂直方向)向上和下移动且能够绕中心轴旋转。
如图7所示，图像拾取装置210具有照相机211，在附图中所述照相机211设置至吸嘴201的左侧，并且能够通过设置在照相机的光轴上的两个反射镜212和213的媒介从附图中的电子元件的下侧捕获由吸嘴201抽吸和保持的电子元件的图像。图像拾取装置210也具有线性导轨214，所述线性导轨214沿吸嘴201的排列方向设置至附图中吸嘴201的左上侧，并且固定至头框架202，照相机211由头框架202通过线性导轨214的媒介支撑以便能够沿着线性导轨214，即沿吸嘴201的排列方向滑动。用于沿线性导轨214滑动照相机211的滑动装置215在线性导轨214安装的位置附近固定至头框架202。
当由吸嘴201所保持的电子元件1的图像由图像拾取装置210捕获，当照相机211沿线性导轨214被滑动装置215滑动时，由每一个吸嘴201所保持的电子元件1的图像通过反射镜212和213从下侧连续地被捕获。用这种方式捕获的每一个图像在设在头200内的控制单元或类似部件中经受识别处理并被识别为每一个电子元件1相对每一个吸嘴201的抽吸保持姿态。然后，抽吸保持姿态利用吸嘴201的旋转等校正，从而识别的抽吸保持姿态与相对电路板的安置姿态一致，并且随后电子元件1被安置在电路板上。
然而，在具有上述结构的头200中，由吸嘴201所保持的电子元件1的图像从电子元件1的下侧捕捉，因此，不可能相对于沿吸嘴201的中心轴的方向(即，图7中的垂直方向)识别电子元件1的抽吸保持姿态。例如，是作为芯片元件的微小电子元件的电子元件1易于在与吸嘴201的末端成对角的位置(被称为对角位置)被抽吸和保持，根据从下侧所捕捉的图像难以识别这种位置，通过这种未被识别的位置在电路板上的安置可引起电子元件1在电路板上的安置错误或可引起即使安置错误被避免但不能解决电子元件的高精度安置的问题。
在头200中，滑动装置215在线性导轨214和照相机211的附近设置在头框架202上，因此伴随滑动装置215的操作的振动易于通过线性导轨214传递至照相机211上，这引起被振动影响的照相机211不能捕捉电子元件1的高精度图像的问题。为了使电子元件1的安置所需要的时间间隔减少的目的，由滑动装置215滑动的照相机211的滑动速度的增加强化了被传递的振动，并使上述问题更加明显，然而，为了减小振动而降低滑动速度不能使安装所需的时间间隔的减少，也不能使安置电子元件的操作有效率。
在头200中，所述头200设置有用于识别电子元件1在电路板上的安置位置等的板识别装置，例如电子元件1能够通过电路板上的安置位置的可靠的识别而安置；然而，板识别装置所要求的识别精度不同于被安置的电子元件1的安置精度。虽然，设置有具有高识别精度的板识别装置以便进行电子元件1的高精度安置的头200能够进行高精度的安置，但是所述装置较窄的可识别视野例如引起这样的问题，不需要高精度安置的电子元件1的安置大大增加了识别所需的时间间隔并可降低了安置效率。
为了进行这种电子元件的高精度安置，捕捉由吸嘴抽吸和保持的元件的安置表面的清晰图像是必要的。虽然通过元件的安置表面的照明图像的简单捕捉可以进行传统普通目的的元件的图像捕捉，但是对应微型化的元件、具有多种形状的元件等的简单捕捉可引起在它们具有微型化形状、特定形状等的安置表面上的不一致照明，并由此引起元件的图像不能被清晰地捕捉和该电子元件不能被高精度安置的问题。
因此，本发明的目的是解决上述问题并提供一种元件安置头和元件安置方法，所述元件安置头和元件安置方法具有多个元件保持部件，捕捉由每个元件保持部件所保持的元件的图像，识别元件的保持姿态，根据识别的结果在电路板上安置元件，元件安置头和元件安置方法能够执行高效率和高精度的识别。
发明内容
在完成这些和其它方面中，根据本发明的第一方面，提供一种元件安置头，所述元件安置头具有多个用于可释放地保持元件的元件保持部件，所述元件保持部件排列成排，且所述元件安置头能够将由元件保持部件保持的多个元件放置到电路板上，所述元件安置头包括第一元件图像拾取单元，所述第一元件图像拾取单元能够从沿元件保持部件的中心轴的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像；第二元件图像拾取单元，所述第二元件图像拾取单元能够从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像；支撑部件，所述支撑部件用于支撑第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元，以便允许它们在元件保持部件的排列方向上的运动；移动装置，所述移动装置用于在被布置在所述排的两端的元件保持部件之间沿元件保持部件的排列方向移动第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元；和控制单元，所述控制单元使第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，同时通过移动装置在所述元件保持部件的排列的方向上移动第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元，并且能够根据由第一元件图像拾取单元所捕捉的元件的图像和由第二元件图像拾取单元所捕捉的元件图像识别元件保持部件上的元件的保持姿态，其中所述元件能够根据控制单元识别的元件的保持姿态被安置在电路板上。
根据本发明的第二方面，提供一种元件安置头，所述元件安置头具有多个用于可释放地保持元件的元件保持部件，所述元件保持部件排列成排，所述元件安置头能够将由元件保持部件保持的多个元件安装在电路板上，所述元件安置头具有第一元件图像拾取单元，所述第一元件图像拾取单元具有与元件保持部件一一对应的多个图像拾取元件且图像拾取元件之中的位置关系固定，所述图像拾取元件能够从沿元件保持部件的中心轴的方向上捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，且具有反射器，所述反射器定位在元件保持部件的中心轴上，以便从沿中心轴的方向反射由元件保持部件保持的元件的图像且使图像沿图像拾取元件上的相应的图像拾取元件的光轴入射；第二元件图像拾取单元，所述第二元件图像拾取单元能够从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，支撑部件，所述支撑部件用于支撑第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元的反射器，以便允许它们在元件保持部件的排列方向的运动；移动装置，所述移动装置用于在布置在所述排的两端的元件保持部件之间沿元件保持部件的排列方向移动所述反射器和第二元件图像拾取单元；和控制单元，所述控制单元使图像拾取元件通过反射器顺序地捕捉由相应元件保持部件保持的元件的图像，且使第二元件图像拾取单元顺序捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，同时通过移动装置在排列方向上移动所述反射器和第二元件图像拾取单元，并且能够根据由第一元件图像拾取单元捕捉的元件图像和由第二元件图像拾取单元捕捉的元件图像识别元件保持部件上的元件的保持姿态，其中所述元件能够根据控制单元识别的元件的保持姿态被安置在电路板上。
根据本发明的第三方面，提供一种如第一方面限定的元件安置头，其中控制单元能够基于由第一元件图像拾取单元捕捉的元件的图像识别元件保持部件上的元件相对于通常垂直于元件保持部件的中心轴的方向的保持姿态，和其中控制单元能够基于由第二元件图像拾取单元捕捉的元件的图像识别元件保持部件上的元件相对于通常沿元件保持部件的中心轴的方向的保持姿态。
根据本发明的第四方面，提供一种如第三方面所限定的元件安置头，其中第二元件图像拾取单元是线性传感器，所述线传感器具有光发送器和光接受器，所述光发送器和光接受器布置成彼此面对且布置成排的元件保持部件插入其间，且所述线传感器能够通过在光接收器上接收从光发送器朝着由元件保持部件保持的元件投射的光捕捉元件的图像且所述光的一部分被元件所中断，和其中控制单元可操作以便基于从线性传感器获得的捕捉结果信息识别元件相对于沿中心轴的方向的保持姿态，利用图像捕捉探测由移动装置沿元件保持部件的排列方向移动的线传感器的位置，且基于探测结果从所述元件中辨认其保持姿态已经被识别的元件。
根据本发明的第五方面，提供一种如第一方面限定的元件安置头，
其中移动装置具有驱动电动机，所述驱动电动机用于在元件保持部件的排列方向上移动第一元件图像拾取单元，和其中驱动电动机设置为与第一元件图像拾取单元相对且元件保持部件位于它们之间。
根据本发明的第六方面，提供一种如第五方面限定的元件安置头，其中驱动电动机设置为与第二元件图像拾取单元并相对且元件保持部件位于它们之间。
根据本发明的第七方面，提供一种如第一方面限定的元件安置头，其中第一元件图像拾取单元具有图像拾取元件，所述图像拾取元件使用不同于元件保持部件的中心轴轴作为其光轴，所述图像拾取元件能够捕捉沿光轴入射的、由元件保持部件保持的元件的图像；反射器，所述反射器用于从元件保持部件的中心轴的方向反射元件的图像，且由此使图像沿图像拾取元件的光轴入射到图像拾取元件上；水平光投射单元，所述水平光投射单元用于在通常水平的方向上直接将光线投射至元件成像平面，所述元件成像平面垂直于元件保持部件的中心轴且其中将被捕捉的元件的图像被获得；垂直光投射单元，所述垂直光投射单元用于通常沿光轴投射光线，使光线被反射器反射且沿中心轴的方向传播，并将光线在通常垂直的方向上投射至元件成像平面；和倾斜光投射单元，所述倾斜光投射单元用于将以在水平方向和垂直方向之间的中间角倾斜的光线直接投射至元件成像平面上，和其中控制单元使图像拾取元件在其中水平光投射单元、垂直光投射单元和倾斜光投射单元同时将光线投射至由元件保持部件保持的元件的元件成像平面上的状态下捕捉元件的图像。
根据本发明的第八方面，提供一种如第七方面限定的元件安置头，其中倾斜光投射单元具有用于倾斜光的多个照明部分，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对，其中水平光投射单元具有用于水平光的多个照明部分，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对，和其中照明部分被布置在一个区域的周边附近，其中来自垂直光投射单元通常垂直方向上的光线穿过所述区域并且所述区域形成在元件保持部件的中心轴上和元件保持部件的中心轴的周围。
根据本发明的第九方面，提供一种如第八方面限定的元件安置头，其中倾斜光投射单元具有两对用于倾斜光的照明部分，其中水平光投射单元具有两对用于水平光的照明部分，和其中用于倾斜光的照明部分和用于水平光的照明部分以45度角的角间距在沿元件的元件成像平面延伸的平面上交替地定位。
根据本发明的第十方面，提供一种如第七部分确定的元件安置头，其中垂直光投射单元具有遮蔽板，所述遮蔽板设在连接垂直光投射单元和元件的成像平面的虚直线上，并且中断从垂直光投射单元沿虚直线投射至元件成像平面上的光线。
根据本发明的十一方面，提供一种如第一至第十方面任何之一限定的元件安置头，进一步包括板图像拾取单元，所述板图像拾取单元能够捕捉电路板表面上的特定位置的图像，其中板图像拾取单元具有两种类型的板图像拾取单元，所述两种类型的板图像拾取单元具有用于捕捉的不同视野和不同的分辩能力，第一板图像拾取单元比所述板图像拾取单元中剩余一个具有较窄的视野和较高的分辩能力，和第二板图像拾取单元比第一板图像拾取单元具有较宽的视野和较低的分辩能力，和其中控制单元可操作以便根据电路板上元件安置的精度选择板图像拾取单元中的第一板图像拾取单元和第二板图像拾取单元中的任一个，使被选择的板图像拾取单元捕捉电路板表面上的特定位置的图像，并根据被捕捉的图像识别特定位置。
根据本发明的第十二方面，提供一种元件安置方法，包括通过排成一排的多个元件保持部件中的多个元件保持部件的每一个可释放地保持元件；从沿元件保持部件的中心轴的方向顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，并顺序地从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉元件的图像；基于从沿中心轴的方向捕捉的图像和沿通常垂直于中心轴和排列方向的方向捕捉的图像识别元件保持部件上的元件的保持姿态；和基于被识别的元件的保持姿态将元件安置在电路板上。
根据本发明的第十三方面，提供一种如第十二方面限定的元件安置方法，其中相对于通常垂直于中心轴的方向元件保持部件上的元件的保持姿态能够基于从沿元件保持部件的中心轴的方向捕捉的图像来识别，和其中相对于沿中心轴的方向元件保持部件上的元件的保持姿态能够基于从通常垂直于中心轴和元件保持部件排列方向的方向捕捉的图像来识别。
根据本发明的第一方面，元件安置头具有第一元件图像拾取单元，所述第一元件图像拾取单元用于从沿元件保持部件中心轴的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，并且进一步具有第二元件图像拾取单元，所述第二元件图像拾取单元用于从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件排列方向的方向捕捉元件的图像。因此元件的图像能够从彼此垂直的两个方向上被捕捉，元件保持部件上的元件的保持姿态能够可靠地基于从两个方向上捕捉的图像被识别。
在每个元件的图像从沿中心轴的方向被捕捉用于识别其保持姿态的条件下，像在传统元件安置头中，基于从沿中心轴的方向捕捉的图像识别作为小芯片元件的这种微小元件且被保持具有与元件保持部件的末端成对角姿态(这种情况经常发生)的元件的保持姿态是困难的。相反，在第一方面的元件安置头中，每一个元件的图像从垂直于沿中心轴的方向和从沿中心轴的方向被捕捉，元件的保持姿态也基于通常垂直的方向被识别，从而以对角姿态保持的元件的保持姿态能够被可靠地识别。因此，每一个元件保持部件上的元件的保持姿态能够可靠而精确地被识别，每个元件能够基于识别结果安置在电路板上，且能够进行元件的高精度安置。
此外，第一元件图像捕捉部件和第二元件图像捕捉部件由支撑部件支撑并且设在元件安置头上，以便能够沿设置在元件放置头内的元件保持部件的排列方向移动，因此，由元件保持部件保持的元件的图像能够随着第一元件图像捕捉部件和第二元件图像捕捉部件由移动装置引起的、在排列方向上的移动而顺序地被从两个方向捕捉。因此，在具有多个元件保持部件的元件安置头中，元件的图像能够有效地被第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元从两个方向捕捉，且能够更有效地进行图像捕捉。
根据本发明的第二方面，除了第一方面的效果外，能够获得如下效果。
首先，多个图像拾取元件与元件保持部件一一对应地设在第一元件图像拾取单元内，且图像拾取元件之中的位置关系固定，从而图像拾取元件在图像捕捉过程中能够是静止的且没有被移动。因此，在通过第一元件图像拾取单元进行的图像捕捉中，能够防止发生诸如振动等的图像拾取元件移动的影响，且能够实现高精度的图像捕捉。
此外，图像拾取元件与设在元件安置头内的元件保持部件一一对应地设置且图像捕捉元件之中的位置关系固定，因此，元件保持部件和图像拾取元件之间的位置关系总是能够被确保稳定，从而能够实现稳定的图像捕捉。
此外，元件保持部件和图像拾取元件之间的位置关系是固定的，因此，如果能够被移动的反射器的反射面的大体中心的附近被定位在元件保持部件的中心轴上，则能进行图像捕捉。因此，由移动装置产生的反射器的高精度移动是必要的，且能够消除高精度移动装置的必要性。结果，高精度图像捕捉能够通过简化构造的装置而实现。
通过一一对应设置的图像拾取元件，相关图像数据能够输出用于控制单元，识别处理等能够在图像捕捉操作在每一个图像拾取元件内完成之后立即开始。因此图像的识别处理能够在所有图像的捕捉完成之前在控制单元内开始，从而从图像捕捉到识别处理的时间间隔能够被缩短。结果，能够实现元件的有效图像捕捉和有效的安装。
另外，被移动装置移动的元件能限定为反射器和第二元件图像拾取单元，因此能够减少移动装置的动力，移动的速率能够被增加以获得元件的有效图像捕捉和有效安置。
根据本发明的第三方面，在元件安置头中，基于从两个方向的图像来识别元件的保持姿态的控制单元能够基于由第一元件图像拾取单元捕捉的图像识别相对于通常垂直于元件保持部件的中心轴的方向的元件保持部件上的元件的保持姿态，并且控制单元能够基于由第二元件图像拾取单元捕捉的图像识别相对于沿元件保持部件的中心轴的方向的元件保持部件上的元件的保持姿态。因此，能够设置元件安置头，所述元件安置头能够可靠而精确地从两个方向识别元件的保持姿态并且能够基于识别结果高精度地在电路板上安置元件。
根据本发明的第四方面，由光发射器和光接收器组成的线传感器被用做第二元件图像拾取单元，所述光发射器和光接收器布置成彼此面对并在期间插入元件保持部件，因此元件的图像能够通过从光发射器朝向光接收器投射的光在光接收器上的接收且一部分光被元件中断而被捕捉，因此，相对于沿中心轴的方向的元件的保持姿态能够基于作为捕捉结果信息的光的中断的条件而被可靠且精确地识别。另外，使用线传感器，第二元件图像拾取单元的结构能够被简化，第二元件图像拾取单元的成本能够减少。
另外，在控制单元中，保持姿态基于从线传感器获得的捕捉结果信息而被识别，由移动装置沿排列方向移动的线传感器的位置利用图像捕捉而被探测，因此，其保持姿态已被识别的元件能够基于探测的结果从元件中被辨认，且能够可靠地识别元件的保持姿态。
根据本发明的第五方面，移动装置具有驱动电动机，所述驱动电动机用于在排列方向上移动第一元件图像拾取单元，驱动电动机设置成与第一元件图像拾取单元相对且且元件保持部件位于它们之间，因此通过驱动电动机的驱动从驱动电动机传递的振动在第一元件图像拾取单元内能够被减小。结果，能够减小由第一元件图像拾取单元进行元件图像的捕捉过程产生的振动的影响，能够高精度地捕捉元件的图像，且能够高精度地识别元件的保持姿态。
根据本发明的第六方面，驱动电动机设置成与第二元件图像拾取单元相对且元件保持部件位于它们之间，因此通过驱动电动机传递的振动在第二元件图像拾取单元内能够被减小。结果，能够减小由第二元件图像拾取单元进行元件图像的捕捉过程产生的振动的影响，能够高精度地捕捉元件的图像，且能够高精度地识别元件的保持姿态。
根据本发明的第七方面，第一元件图像拾取单元具有水平光投射单元，所述水平光投射单元用于将通常水平方向上的光直接投射至元件成像平面，在所述元件成像平面内获得将被捕捉图像的元件的图像；垂直光投射单元，所述垂直光投射单元用于将通常垂直方向的光线投射至元件成像平面；倾斜光投射单元，所述倾斜光投射单元用于将以在水平方向和垂直方向上之间的中间角倾斜的光线直接投射至元件成像平面，因此元件的图像能够在水平光投射单元、垂直光投射单元和倾斜光投射单元同时将光线投射至元件上的状态下被图像拾取元件捕捉。因此，从不同方向来的光线能够被投射到具有不同形状的元件的元件成像平面上，从而在元件成像平面上的非均匀照明能够被减小。因此，元件的图像能够被第一元件图像拾取装置高精度地捕捉，且能够实现高精度的安置。
根据本发明的第八方面和第九方面，倾斜光投射单元具有用于倾斜光的多个照明部分，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对；水平光投射单元具有用于水平光的多个照明部分，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对，和照明部分被布置在一个区域的周围附近，其中来自垂直光投射单元的通常垂直方向上的光线通过所述区域并且所述区域形成在元件保持部件的中心轴上和其周围，因此投射单元的排列和构造能够成为更紧凑。另外，倾斜光投射单元具有用于倾斜光的两对照明部分，水平光投射单元具有用于水平光的两对照明部分，并且用于倾斜光的照明部分和水平光的照明部分交替地在沿元件的元件成像平面延伸的平面上以45度角的角间距定位。因此，能够获得更紧凑的排列和构造，从照明部分投射的光线能够均匀地投射到元件的元件成像平面上。因此，第一元件图像拾取单元能够被做成更紧凑，能够减小在元件成像平面上非均匀照射的程度，具有多种形状的元件的图像能够高精度且有效地被捕捉。
根据本发明的第十方面，垂直光投射单元具有遮蔽板，所述遮蔽板设在连接垂直光投射单元和元件的成像平面的虚直线上，并且中断从垂直光投射单元沿虚直线投射至元件成像平面的光线，并且由此从垂直光投射单元所泄漏的光被防止在元件成像平面上引起非均匀的照射，从能够获得高精度的图像捕捉。
根据本发明的第十一方面，根据第一至第五方面任何之一限定的元件安置头具有两种类型的板图像拾取单元，所述两种类型的板图像拾取单元具有用于捕捉的不同视野和不同的分辩能力，所述板图像拾取单元能够捕捉电路板的表面上的特定位置的图像，板图像拾取单元中的任一个能够根据在其图像将被捕捉的电路板上的安置精度来选择使用，因此能够有效地捕捉板的图像。即，元件安置头具有第一板图像拾取单元，所述第一板图像拾取单元具有比板图像拾取单元中剩余一个较窄的视野和较高分辩能力；且具有第二板图像拾取单元，所述第二板图像拾取单元具有比第一板图像拾取单元宽的视野和较低的分辩能力；并且控制单元根据在电路板上的元件安置精度选择第一板图像拾取单元和第二板图像拾取单元中的任一个，使被选择的板图像拾取单元捕捉在电路板的表面上的特定位置的图像，并根据被捕捉的图像识别特定位置。因此，元件安置头能够设置成其能够有效地识别电路板上的特定位置。
根据本发明的第十二方面，从沿元件保持部件的中心轴的方向顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，并顺序地从沿通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向上捕捉元件的图像；因此元件的图像能够从通常彼此垂直的两个方向被捕捉，元件保持部件上的元件的保持姿态能够可靠地根据从两个方向捕捉的图像来识别。
即，如传统元件安置方法中，在每一个元件的图像从沿中心轴方向被捕捉以识别其保持姿态的条件下，基于沿中心轴方向捕捉的图像识别作为小芯片元件的这种微小元件且被保持具有与元件保持部件的末端成斜对姿态(这种情况经常发生)的元件的保持姿态是困难的。相反，在第十二方面的元件安置方法中，每一个元件的图像从垂直于中心轴方向的方向和从沿中心轴的方向被捕捉，元件的保持姿态也基于从通常垂直方向的图像被识别，从而被保持具有对角姿态的元件的保持姿态能够可靠地被识别。因此，元件安置方法能够被提供，其中每一个元件保持部件上的元件的保持姿态能够可靠而精确地被识别，每个元件能够基于识别结果被安置在电路板上，且能够进行元件的高精度安装。
根据本发明的第十三方面，基于从两个方向上捕捉的图像，元件保持部件上的元件相对于通常垂直于中心轴的方向的保持姿态能够基于从沿元件保持部件的中心轴方向上捕捉的图像来识别，和元件保持部件上的元件相对于沿元件的中心轴方向的保持姿态能够基于从沿通常垂直于中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉的图像来识别。因此元件安置方法能够被提供，其中每一个元件的保持姿态能够可靠而精确地从两个方向被识别，其中每个元件能够基于识别结果被安置到电路板上且具有高精度的安置位置。
从下面参考如下附图结合优选实施例的描述中，本发明的这些和其它的方面和特征将变得更加清楚，其中图1是根据本发明第一实施例的头的示意侧截面图；图2是图1沿垂直于吸嘴排列方向剖切的头的示意截面图；图3是头中的元件安置表面图像拾取装置的局部放大示意截面图；图4是头中元件厚度图像拾取装置的示意说明图；图5是头中沿吸嘴排列方向移动的元件厚度图像拾取装置的示意说明图；图6是设置有第一板图像拾取照相机和第二板图像拾取照相机的头的局部放大示意图；图7是在传统头中的图像拾取装置的示意说明图；图8是元件安置表面图像拾取装置的局部放大侧面图；图9是根据图8中的箭头A-A看去的元件安置表面图像拾取装置的水平光投射单元和主投射单元的视图；图10是根据图8中的箭头B-B看去的元件安置表面图像拾取装置的垂直光投射单元的视图；图11是根据本发明第二实施例的头的示意侧截面图；图12是图11沿垂直于吸嘴排列方向剖开的头的示意截面图；图13是具有图11所示的头的元件安置装置的局部示意平面图。
具体实施例方式
在本发明的描述进行前，需要指出的是在全部附图中相同的部件用相同的标号表示。
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)图1为根据本发明第一实施例的元件安置头的示例的头100的示意侧视图(部分为剖视图)。
如图1所示，头100具有作为元件保持部件示例的多个(例如，八个)吸嘴11，所述吸嘴11能够可释放地将作为元件示例的电子元件1抽吸和保持在管嘴末端的保持面11a上，并且以一致的间距排列成排。
头100设在电子元件安置装置(未示出)内的XY机器人或类似装置上，从而能够将电子元件安置在位于电子元件安置装置的台上的电路板上。具体地，由电子元件安置装置的电子元件供给部分所供给的多个电子元件1被头110所具有的吸嘴11抽吸和保持，头100被XY机器人移动至电路板之上，被头100的吸嘴11抽吸和保持的电子元件1与电路板上的电子元件1的安置位置对准，吸嘴11随后被头100降低，因此，电子元件1能够被安置在电路板上的安置位置上。
在这种电子元件1的安置中，由头100的每一个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像由设在头100内的元件图像拾取单元捕捉，每一个电子元件1的抽吸保持姿态被识别，抽吸保持姿态和电子元件1将被安置在电路板上的姿态之间的位置移动基于识别结果而校正，然后电子元件1被安置在电路板上。
下面将在元件图像拾取单元的结构上主要详细描述头100的结构。图2是沿垂直于吸嘴11排列方向上的平面剖切头100的示意截面图。
在头100中，如图1和2所示，八个轴51被以一致的间距排列成排，吸嘴11可拆卸地设在每个轴51的末端。每个轴51通过花键螺母、轴承等由刚性体制成的头框架52支撑，从而能够沿轴的中心轴上和下移动并绕中心轴旋转。头100具有用于上下移动每个轴51的提升装置53和用于旋转每个轴51的旋转装置54，每个提升装置53和每个旋转装置54被固定至头框架52。对于提升装置53可用传统应用于这种头中的机构，例如，由滚珠螺旋杆和螺母组成(本实施例所使用的机构)的机构、使用汽缸的机构等。对于旋转装置54可使用利用带旋转轴51(本实施例使用此机构)的机构、直接旋转轴51的机构等。
如图1和2所示，设在头100内的每一个吸嘴11处于这样的状态，在所述状态，管嘴末端的保持表面11a在头框架52的底部从下框架52a露出。在下框架52a上设有作为元件图像拾取单元且作为第一元件图像拾取单元的示例的元件安置表面图像拾取装置20，第一元件图像拾取单元能够捕捉安置表面的图像，所述安置表面在由吸嘴11保持的电子元件1的下侧并将面对电路板。图3为元件安置表面图像拾取装置20的局部放大截面图。
如图3所示，元件安置表面图像拾取装置20具有作为图像拾取元件示例的照相机23，所述照相机23设在附图中吸嘴11的左侧，并能够通过放置在照相机23光轴上的两个反射镜21和22的媒介在附图中从下侧捕捉被抽吸和保持在吸嘴11的保持表面11a上的电子元件1的图像，即能够捕捉电子元件1的安置表面(作为元件成像平面的示例)的图像。元件安置表面图像拾取装置20具有作为支撑部件示例的成像框架24，所述成像框架24设置为围绕吸嘴11且不干扰吸嘴11，并且具有通常字母“U”形的横截面，照相机23和反射镜21和22被固定至成像框架24同时保持它们之间的位置关系。
如图3所示，照相机23被设置成在图中吸嘴11的一侧向下指向吸嘴11的中心轴且其光轴相对于吸嘴11的中心轴通常倾斜40度。设在图中左侧作为反射器示例的反射镜21具有在光轴上的反射面，所述反射面通常朝着吸嘴11相对于管嘴的中心轴通常以65度角倾斜，并且设在图中右侧的作为反射器示例的反射镜22具有反射面，所述反射面在与反射镜21的反射面相对的一侧相对于管嘴的中心轴通常以45度倾斜并在吸嘴11的中心轴上被定位在吸嘴11下面。
如图1和3所示，元件安置表面图像拾取装置20具有两个线性导轨25(线性导轨25也是支撑部件的示例)，所述线性导轨25成形为薄的长杆并固定至下框架52a的下表面，以便沿头100具有的吸嘴11的排列方向延伸并且彼此面对，且吸嘴11位于它们之间。每一个线性导轨25接合线性导向滑动器26(线性导向滑动器26也是支撑部件的示例)，所述线性导向滑动器26固定至通常为“U”形的成像框架24的横截面的每一个上端，并具有通常象方括号形的横截面。当与线性导轨25接合时线性导向滑动器26能够沿线性导轨25的纵向(即，吸嘴11的排列方向)滑动。即，固定并支撑照相机23和反射镜21和22的成像框架24通过导向滑动器26和线性导轨25由下部框架52a支撑，并且在由线性导轨25导向时能够在吸嘴11的排列方向上滑动。
如图1和3所示，元件安置表面图像拾取装置20具有作为移动装置示例的滑动驱动单元27，所述滑动驱动单元27通过线性导轨25的导向在吸嘴11的排列方向上滑动成像框24。滑动驱动单元27具有驱动电动机28，并且成像框架24在排列方向上的滑动(往复运动)能够通过驱动电动机28在旋转的正常方向或相反的方向上的驱动实现。如图1所示，驱动电动机28固定至头框架52上，在图3中，(驱动电动机28在图3中未示出)，固定的位置可与照相机23相对，并且吸嘴11位于它们之间。即，在图3中，照相机23定位并固定在图中吸嘴11的左侧，并且驱动电动机28定位并固定在图中吸嘴11的右侧，从而驱动电动机28安装的远离照相机23所安装的位置。
如图1和3所示，滑动驱动单元27具有驱动带29，所述驱动带29与驱动电动机28的驱动轴接合并能够通过驱动电动机28的旋转驱动而行进。驱动带29沿吸嘴11的排列方向设置，带的一部分固定至臂24a上，所述臂24a是成像框架24在图3中右上侧向上突出的一部分。在图3中，利用这种构造，成像框架24的滑动驱动能够通过驱动带29和臂24a由驱动电动机28的旋转驱动而实现。通过与驱动电动机28的安置位置相同的方式，驱动带29和臂24a被设置成与照相机23相对，且吸嘴11位于它们之间。
由滑动驱动单元27驱动的成像框架24的滑动运动范围在图1中左侧所示出的成像框架24的位置和图1中右侧所示出的成像框架24的位置(虚线所示)之间。即，成像框架24的滑动运动能够实现，从而设在头100内的所有八个吸嘴11可穿过通常为字母“U”形的成像框架24的横截面的内部。
成像框架24能够以这样的方式滑动，从而固定至成像框架24上的照相机23和反射镜21和22能够与成像框架24一起如上所述滑动，同时保持它们的位置关系。利用这种布置，被抽吸和保持在头100所具有的这八个吸嘴11的保持表面11a上的每一个电子元件1的图像能够由照相机23通过反射镜21和22的媒介从每个元件1的下侧(即，从沿吸嘴11中心轴的方向)捕捉。
元件安置表面图像拾取装置20设置有多个照明单元，所述多个照明单元能够沿照相机23的光轴投射光以用光照射吸嘴11抽吸和保持的电子元件1，且利用照明单元的照射捕捉每一个电子元件1的图像。
头100具有作为元件图像拾取单元的另一个示例的元件厚度图像拾取装置30，所述元件厚度图像拾取装置30是第二元件图像拾取单元的示例。为了捕捉电子元件1的安置表面的图像，元件安置表面图像拾取装置20从每一个元件的下侧从沿吸嘴11中心轴的方向捕捉抽吸和保持在每个吸嘴11上的电子元件1的图像，而元件厚度图像拾取装置30从与每个吸嘴11的中心轴和排列方向相垂直的方向捕捉每一个电子元件1的图像。即，装置30能够从横侧面捕捉电子元件1的图像。
如图1所示，元件厚度图像拾取装置30固定至元件安置表面图像拾取装置20的成像框架24上，从而能够在排列方向上随着成像框架24的滑动运动而滑动。作为元件厚度图像拾取装置30的结构的示意图，图4示出了从与在图3中看头100的方向相同的方向看去的示意图，图5示出了从与在图1中看头100的方向相同的方向看去的示意图。图4和5的主要目的是说明元件厚度图像拾取装置30的结构，因此元件安置表面图像拾取装置30的照相机23等被省略了。
如图4所示，元件厚度图像拾取装置30具有线性传感器33，所述线性传感器33包括光发送器31和光接受器32，所述光发送器31和光接受器32彼此面对地布置并且排列成排的每一个吸嘴11插入它们之间，并且光发送器31和光接受器32固定至成像框架24同时保持所述排列。更确切地，线性传感器33内的光发送器31和光接受器32安置的高度，优选地通常处于相同的高度位置，在本实施例中，处于其中其上电子元件的图像能够被捕捉的状态下的每个吸嘴11的保持表面11a处于上述相同高度位置之间的中点处的高度位置的附近。光发送器31和光接受器32被布置并固定至成像框架24，从而用于在光发送器31内投射光的光投射表面31a和用于在光接受器32内接受所投射光的光接收表面32a彼此面对并平行。利用光发送器31和光接受器32的这种布置，光能够从光发送器31的光投射表面31a投射至位于在线性传感器33内的光发送器31和光接受器32之间的(被吸嘴11抽吸和保持的)电子元件1上，并且投射的光能够被光接受器32的光接收表面32a面接收同时一部分光被电子元件1中断(例如，根据从其厚度方向看的一个形状)。
如上所述，线性传感器33被固定至成像框架24，从而线性传感器33能够在排列方向上随着成像框架24通过滑动驱动单元27在排列方向上的滑动而滑动。即，如图5所示，线性传感器33能够在图中所示的左端位置(由实线所示)和图中所示的右端位置(由虚线所示)之间在排列方向上滑动和往复运动。通过其中线性传感器33能够如上述滑动的排列，在排列方向上线性传感器33的滑动运动使从与管嘴的中心轴和排列方向垂直的方向上捕捉由设在头100内的八个吸嘴11中的吸嘴11保持的电子元件1的图像成为可能，所述电子元件1的保持表面11a定位在光发送器31和光接受器32之间，即，所述图像为允许从电子元件1的厚度方向看去的电子元件1的形状能够被识别的图像。
如图1所示，头100具有用于控制元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30操作的控制单元9。对于元件安置表面图像拾取装置20，控制单元9能够控制照相机23的图像捕捉操作，图像捕捉操作包括每一个照明单元的开/关操作控制和图像捕捉定时控制，并且能够控制滑动驱动单元27的操作，滑动驱动单元27的操作包括驱动电动机28的驱动操作和在线性导轨25上在成像框架24的滑动运动内的位置的探测。对于元件厚度图像拾取装置30，控制单元9能够控制线性传感器33的图像捕捉操作，线性传感器33的图像捕捉操作包括光发送器31的投射光操作和在光接收器32上接收所投射光的操作。
在图3中成像框架24的右侧安装电缆支架55，所述电缆支架55包括用于在控制单元9和元件安置表面图像拾取装置20之间和在控制单元9和元件厚度图像拾取装置30之间等发送控制信号的多个电缆。电缆支架55通常像字母“U”倒向一侧的形状，并且弯曲成字母“U”倒向一侧的形状的电缆容纳于电缆支架55中以便不影响成像框架24的滑动运动。
下面将参考图8、图9和图10说明照明单元的构造，所述照明单元设在元件安置表面图像拾取装置20内并发射电子元件1的图像捕捉所需要的光，图8是元件安置表面图像拾取装置20的示意局部放大截面图，图9是根据图8中的箭头A-A看去的视图，图10是根据图8中的箭头B-B看去的视图。
如图8所示，元件安置表面图像拾取装置20具有照相机23，所述照相机23使用不同于设置在头100中的每个吸嘴11的中心轴的轴(即，不与中心轴重合的轴)作为光轴T，且所述照相机23从沿中心轴S的方向捕捉由每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像，所述图像被反射镜22和反射镜21反射，由此沿光轴T指向并沿光轴T入射。
至于由每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1，作为用于在电路板上安置的表面Q的底面(可以是与中心轴S垂直的平面和可以是作为元件安置平面的示例的安置平面)的图像被照相机23所捕捉，在捕捉中，为了给安置表面Q提供捕捉所需要的照明，光被从多个方向投射。元件安置表面图像拾取装置20具有用于作为投射这种光的照明单元的水平光投射单元61，所述水平光投射单元61将相对于水平方向稍微倾斜的光线(通常水平的光线)直接投射至电子元件1的安置表面Q上且没有通过反射镜21和22等；垂直光投射单元60，所述垂直光投射单元60通常沿光轴T从照相机23附近投射光线，使光线被反射镜21和22反射并沿光轴S的方向传播，将光线通常垂直地投射至电子元件1的安置表面Q上；作为倾斜光投射单元示例的主投射单元62，主投射单元62将通常以在水平方向和垂直方向之间的中间角倾斜的光线直接投射至电子元件1的元件成像表面Q上且没有通过反射镜21和22等。水平光投射单元61能够将例如以10-20度角的等级倾斜的光线投射至安置表面Q上，垂直光线投射单元60能够将例如以70-80度角的等级倾斜的光线投射至安置表面Q上，主投射单元62能够将例如以40-50度角的等级倾斜的光线投射至安置表面Q上。如图8所示，水平光投射单元61和主投射单元62安装并固定至成像框架24上以便被定位在安置表面Q附近，垂直光投射单元60安装并固定至成像框架24上以便被定位在照相机23附近。
如图8和9所示，主投射单元62具有多个照明部分62a(例如，由LED等组成)，所述多个照明部分62a布置成与作为对称轴的准备好用于图像捕捉的吸嘴11的中心轴S对称并相对；水平光投射单元61具有多个照明部分61a(例如，由LED等组成)，所述多个照明部分61a布置成与作为对称轴的中心轴对称并相对。如图9所示，照明部分61a和62a布置在来自垂直光投射单元60的通常垂直的光通过其中的区域U的周围附近，所述区域U形成在吸嘴11的中心轴上和周围，换句话说，电子元件1的安置表面Q的图像通过所述区域U。具体地，例如，如图9所示，主投射单元62例如具有两对对称并相对的照明部分62a(即，总共四个照明部分62a)；水平光投射单元61例如具有两对对称并相对的照明部分61a(即，总共四个照明部分61a)。在沿安装面Q延伸的平面上，主投射单元62的每对照明部分沿图中X轴和Y轴的每个方向布置，水平光投射单元61的每对照明部分61a沿与图中X轴成45度角的每个方向布置。即，主投射单元62的照明部分62a和水平光照明单元61的照明部分61a交替地以45度角的间距定位。在图9中，沿图中X轴方向布置的照明部分62a的上末端的高度位置低于由准备好用于图像捕捉的吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的安置表面的高度位置，从而，元件安置表面图像拾取装置20和每个吸嘴11之间在图中X轴方向上的相对移动不引起在每个电子元件1和每个照明部分62a之间的干扰。换句话说，电子元件1可以定义为这样的电子元件，所述电子元件的图像能够被元件安置表面图像拾取装置20捕捉并具有一个形成高度(形成厚度)，从而避免与元件安置表面图像拾取装置20的干扰。
如图10所示，垂直光投射单元60具有形成在其中心部分内的孔60b，从而沿光轴T的图像可通过孔60b，并且多个照明部分60a(例如，由LED等组成)沿孔60b周围设置。在图8中，反射镜21和垂直光投射单元60的镜像图像由图中成像框架24下面的虚线所示(链状双虚线)。放射镜21和22能够均匀地反射由垂直光投射单元60所投射的光，并尺寸形成为能够均匀地反射电子元件1的安置表面Q的反射图像。
如图8和9所示，垂直光投射单元60具有遮蔽板63，所述遮蔽板63设在连接垂直光投射单元60和安置表面Q的虚直线V上，并沿虚直线V中断从垂直光投射单元60所投射的光。遮蔽板63安装在成像框架24上，从而定位在设在图9中左端处的主投射单元62的左端附近。遮蔽宽度通常与图10中的垂直光投射单元60的形成宽度尺寸相同，所述遮蔽宽度是遮蔽板63的形成宽度。因此，由遮蔽板63沿虚直线V从垂直光投射单元60泄漏并投射的光的中断防止光投射到电子元件1的安置表面Q上，和防止在光投射中导致的不均匀性。
在控制单元9中，每个吸嘴11上的电子元件1相对于通常垂直于吸嘴11中心轴的方向的抽吸保持姿态的识别过程能够基于由元件安置表面图像拾取装置20所捕捉的电子元件1的图像进行；每个吸嘴11上的电子元件1相对于通常沿吸嘴11中心轴的方向的抽吸保持姿态的识别过程能够基于由元件厚度图像拾取装置30所捕捉的电子元件1的图像进行。控制单元9能够控制设在头100中的每个提升装置53的提升操作和每个旋转装置54的旋转操作。在图像捕捉中，控制单元9能够控制与移动图像框架24的操作有关的由水平光投射单元61、主投射单元62和垂直光投射单元61所投射光的开/关操作。
下面将描述在具有上述构造的头100中将电子元件1抽吸和保持在每个吸嘴11上、通过元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30捕捉每个电子元件1的图像、基于图像识别每个电子元件1的抽吸保持姿态，和基于识别结果将每一个电子元件1安置在电子板上的操作。下面将描述的头100中的每个操作都由控制单元9所控制。
在设置有头100的电子元件安置装置(未示出)中，最初，头100被XY机器人移动至电子元件供给部分上面，头100的每个吸嘴11的保持表面11a通过XY机器人与电子元件1对准，所述电子元件1包含在电子元件供给部分中，从而准备被取出。对准之后，每个吸嘴11通过每个轴51的媒介由头100中的每个提升装置53降低，因此，每个电子元件1的顶表面与保持表面11a接触并被抽吸和保持，然后，每个电子元件1利用每个吸嘴11的提升通过抽吸而被从电子元件供给部分取出。这些操作导致这样的状态，在所述状态中，电子元件1被设在头100中的每个吸嘴11的每个保持表面11a抽吸和保持。电子元件1的抽吸保持对所有设在头100中的吸嘴11可同时或可交替进行，或可顺序进行。抽吸保持之后，头100向固定在台上的电路板上面的移动通过XY机器人开始。
在头100的移动过程中，被抽吸和保持的每个电子元件1的抽吸保持姿态的图像被设在头100中的元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30捕捉。
其中电子元件1以这种方式已经被每个吸嘴11抽吸和保持的头100处于图5所示的局部示意图所示的状态下。在图5中，设在头100中的八个吸嘴11在图中从左至右分别称为第一吸嘴11-1、第二吸嘴11-2、...、和第八吸嘴11-8。
如图5所示，头100中的元件安置表面图像拾取装置20的成像框架24处于图中线性导轨25左末端附近的位置，所述位置是在图中沿吸嘴11的排列方向上滑动运动范围的左端位置。在这种状态下，滑动驱动单元27的驱动电动机28被驱动运行，因此，成像框架24沿图中箭头所示方向的滑动运动通过驱动带29和臂24a的媒介开始。例如，由滑动驱动单元27驱动的成像框架24的移动速度设定在950mm/s。
通过滑动移动的开始，被第一吸嘴11-1抽吸和保持的电子元件1最初通过固定至成像框架24上的线性传感器33的光发送器31和光接受器32之间，然后电子元件1通过成像框架24的内部，且通过被反射镜22向上折射的照相机23的光轴。通过成像框架24的持续滑动，被第二吸嘴11-2抽吸和保持的电子元件1最初通过线性传感器33，然后电子元件1通过成像框架24的内部，并通过被反射镜22向上折射的照相机23的光轴。随后，其它电子元件1顺序地以相同的方式通过，因此所有八个电子元件1都被推定通过。
在电子元件1的通道上滑动运动开始之后，在由第一吸嘴11-1抽吸和保持的电子元件1进入光发送器31和光接受器32之间的位置之前，元件厚度图像拾取装置30处于其中光被持续地从光发送器31投射至光接收器32的状态。投射开始的定时通过将线性导轨25上的成像框架24的探测位置输入控制单元9、由控制单元9测量从滑动运动开始起已经过去的时间等而被控制。
当光被投射到线性传感器33内时，每个电子元件1通过在光发送器31和光接收器32之间的空间。在每个通道内，从光发送器31投射的一部分光临时地被正在通过的电子元件1中断，一部分已经被中断的光被光接收器32接收。在所有电子元件1通过之后，由光发送器31投射的光的投射被停止。投射停止的定时由控制单元9以与投射开始的定时相同的方式控制。
在元件安置表面图像拾取装置20中，在电子元件1的通道内滑动运动开始之后被第一吸嘴11-1抽吸和保持的电子元件1通过成像框架24内部的情况下由反射镜22向上折射的照相机23的光轴与第一吸嘴11-1的中心轴通常重合之前，安装在成像框架24上的照明部分60a、61a和62a被照亮以将光均匀地投射到电子元件1的安置表面Q上。当其后光轴与第一吸嘴11-1的中心轴通常重合时，电子元件1的图像例如使用电子快门功能等由照相机23通过反射镜22和反射镜21的媒介捕捉。当第二吸嘴11-2的中心轴与照相机23的光轴通常重合时，被第二吸嘴11-2抽吸和保持的电子元件1的图像由照相机23以相同方式捕捉。利用成像框架24的连续运动，每个电子元件1的图像顺序地由照相机23捕捉。在所有电子元件1的图像被捕捉之后，照明部分60a、61a、和62a被关闭。
在元件安置表面图像拾取装置20中的图像捕捉的定时通过将线性导轨25上的成像框架24的被探测位置输入至控制单元9、由控制单元9测量滑动移动开始的时间等而被控制。
对于这种位置的探测，如图3所示，沿吸嘴11的排列方向设置的长盘形线性标尺71和设在成像框架24的左上部分(图中)上以便与线性标尺71面对且接近(但不接触)的位置读取头72设在下部框架52a的左侧面(图中)上，所述下部框架52a在图中的左上侧设置有线性导轨25。位置读取头72随着成像框架24的滑动移动而滑动同时保持面对并接近线性标尺71，因此，能够探测框架的位置，并且能够为控制单元9输出位置。
当在所有电子元件1的图像被捕捉之后，成像框架24来到图5中的线性导轨25的右端附近的位置时，所述位置是图中滑动运动范围的右端位置，在滑动驱动单元27内的驱动电动机28的运行驱动和成像框架24的滑动移动停止。
在成像框架24的滑动运动过程中或运动完成之后，被元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30以这种方式捕捉的每个图像作为用于控制单元9的捕捉结果信息的示例的图像数据被顺序地输出，且在每次图像捕捉时关于成像框架24在线性导轨25上的位置的位置数据顺序地输出用于控制单元9。
控制单元9顺序地进行每个被输入的图像数据的识别处理，相对于已经从位置读取头72输入的关于成像框架24的位置的位置数据检验每个图像数据，并识别被吸嘴11保持的哪一个电子元件1对应每个图像数据。
因此，控制单元9基于元件安置表面图像拾取装置20所捕捉的每一个电子元件1的图像识别每一个吸嘴11上的电子元件1相对于大体垂直于吸嘴11的中心轴的方向的抽吸保持姿态，并基于由元件厚度图像拾取装置30捕捉的每一个电子元件1的图像(即，由光中断所获得的图像)识别每一个吸嘴11上的电子元件1相对于沿吸嘴11中心轴的方向的抽吸保持姿态。
以这种方式识别的相对于每个方向的每个电子元件1的抽吸保持姿态和预先被输入控制单元9的电子元件1的安置姿态在控制单元9中被比较，从而识别两种姿态之间的偏差。
之后，被XY机器人移动的头100移动至电路板上面以便将由吸嘴11抽吸和保持的、将被操作用于首先放置的电子元件1与电路板上的安置位置对准。在对准中，头100的旋转装置54例如基于在控制单元9中识别的偏差的量相对于绕吸嘴11中心轴的旋转方向矫正偏差，并且XY机器人相对于平行于电路板的安置表面的方向矫正偏差。随后，头100的提升装置53降低吸嘴11以将电子元件1放置在安置位置，在降低过程中，提升装置53相对于吸嘴11中心轴的方向矫正偏差。对于其它吸嘴11，每一个电子元件1被放置在电路板上同时根据相同的步骤基于偏差组合进行矫正。
由头100的吸嘴11抽吸和保持的一些电子元件1可能具有不正常的抽吸保持姿态，且由此即使进行了矫正也可能导致在电路板上的错误安置。这种问题随着电子元件1的微型化而越来越明显。例如，在图5中所示的头100中，电子元件1被第五吸嘴11-5抽吸和保持，并且其安置表面具有较大的倾斜，所述安置表面将被沿大体垂直于第五吸嘴11-5中心轴的方向定位。另一个电子元件1被第八吸嘴11-8抽吸和保持，且其安置表面与第八吸嘴11-8中心轴的方向平行，即具有被保持面11a抽吸和保持的电子元件1的侧面。
对于控制单元9，仅通过由元件安置表面图像拾取装置20从其下侧捕捉的电子元件1的图像来识别在这种状态下被抽吸和保持的电子元件1的抽吸保持姿态的不正常可能是困难的，因此，这种电子元件1可能没有进行姿态的矫正就被放置，且可能引起错误的安置。
然而，除了通过元件安置表面图像捕捉装置20从下侧进行的图像捕捉外，通过元件厚度图像拾取装置30从其横侧面进行的电子元件1的图像捕捉使得控制单元9可以基于从两个方向，即从下侧和横侧，的图像来识别电子元件1的抽吸保持姿态。在从两个方向的图像中的任何一个有反常的情况下(且抽吸保持姿态不能被矫正)，该布置能够使控制单元9判断在电子元件1的抽吸保持姿态种的反常存在并通过取消在这种情况下电子元件1的安置操作等来防止错误的安置。当探测到电子元件1的抽吸保持姿态中的反常等时，通过控制单元9可以给电子元件安置装置的操作者输出警报。
头100设置有板图像拾取单元，所述板图像拾取单元捕捉板标记(作为在电路板上特定位置的示例)等作为用于确定电子元件1在电路板上的安置位置的参考，并且能够基于捕捉的板标记的图像识别安置位置。在头100中设置这种板图像拾取单元使得能够可靠地识别电路板上的板标记并可靠地在安置位置安置其抽吸保持姿态已经被识别的电子元件1。图6是设置有这种板图像拾取单元的头100的局部放大示意图。图6主要目的是说明板图像拾取单元的构造，因此被制成示意图，其中设在头100内的元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图形拾取装置30被省略了。在图1所示的头100的示意图中，板图像拾取单元类似地被省略了。
如图6所示，第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42被固定并安装在图中头100的头框架52的左右两端，所述第一板图像拾取照相机41是第一板图像拾取单元的示例，所述第二板图像拾取照相机42是第二板图像拾取单元的示例。
第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42安装在头框架52上以便具有通常平行于设在头100内的吸嘴11的中心轴，即通常垂直于被保持在电子元件安置装置的平台上的电路板的安置表面的光轴，且以便能够捕捉设在图中下侧的电路板的图像。
安装在图6中左侧的头框架52上的第一板图像拾取照相机41比安装在图中右侧的头框架上的第二板图像拾取照相机42具有用于图像捕捉的窄的的视野和高的分辩率。相反，第二板图像拾取照相机42比第一板图像拾取照相机41具有用于图像捕捉的宽的视野和低的分辩率。
即，第一板图像拾取照相机41优选地使用其较窄的视野和高分辩率的性能用于从电路板捕捉图像，所述电路板需要高的安置精度(例如，在±25um的公差内的安置精度)用于待安置的电子元件1。例如，第一板图像拾取照相机41可以用于图像捕捉，所述图像捕捉用于电路板上的板标记等的识别，所述电路板将经受电子元件的窄间距安装，所述窄间距安装是作为具有待安置电子元件1的窄安置(安装)节距的高密度安装，所谓的C4安装，所述C4安装是倒装法安置方法，其中在电子元件1的电极上用高熔化焊料形成凸起，且其中凸起用低共溶的焊料结合至电路板等上的电极。
第二板图像拾取照相机42使用其宽的视野和低的分辩率的性能用于从电路板的图像捕捉，所述电路板对待安装的电子元件1不需要高安置精度并且在其制造中不需要高精度。即，第二板图像拾取照相机42优选地被用于在电路板等上的安置位置的识别过程的稳定性优于电子元件1的安置精度的条件下。例如，第二板图像拾取照相机42用于传统的电路板等，所述传统的电路板不经受作为窄间距安装和C4安装的这种高精度安置(安装)。虽然这种制造精度不高的传统的电路板可被保持为倾斜的姿态或其保持位置在电子元件安置装置中有偏差，但是，在这种情况下，第二板图像拾取照相机42的宽的视野使得能够通过图像捕捉识别板标记。
如图6所示，第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42的图像捕捉操作能够由控制单元9控制。作为将被供给设置有头100的电子元件安置装置内的电路板所需要的电子元件1的安置精度的这种数据被预先输入控制单元9或与供给同时输入控制单元9，第一板图像拾取照相机41或第二板图像拾取照相机42基于所述数据而被选择，从而控制在被选择的板图像拾取照相机内在图像捕捉操作上进行。
控制单元9能够基于由第一板图像拾取照相机41或第二板图像拾取照相机42所捕捉的板标记的图像识别电子元件安置装置上的电路板的实际安置位置，并基于识别结果识别在电路板上的每个电子元件1的安置位置。
在设置有第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42的头100中，基于第一板图像拾取照相机41所捕捉的图像的板标记的识别精度在±4um的等级内，基于第二板图像拾取照相机42所捕捉的图像的板标记的识别精度是在±10um的等级内。
在实施方6的变型中，例如，元件厚度图像拾取装置30可具有类似于元件安置表面图像拾取装置20的照相机23，以代替由光发送器31和光接收器32组成的线传感器33。这是因为这种变型仍允许照相机通过成像框架24的滑动运动驱动沿吸嘴11的排列方向上移动，并因为每个电子元件1的图像能够在运动过程种被捕捉。在此变型中，优选地，照相机的光轴通常垂直于吸嘴11的中心轴和其排列方向，光轴的高度通常与每个电子元件1被抽吸和保持的高度相同。
例如，照相机23和线传感器33可分别由单独的驱动电动机驱动而滑动，以便代替通过同一驱动电动机28而滑动。这种构造增加了设置的驱动电动机的数量，但增强了在头100中元件的排列和设计的灵活性。
根据第一实施例，能够获得多种如下效果。
通过这种具有元件安置表面图像捕捉装置20和元件厚度图像拾取装置30的头100，所述元件安置表面图像捕捉装置20从沿吸嘴11的中心轴方向捕捉由每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像，所述元件厚度图像拾取装置30从沿垂直于吸嘴11的中心轴和其排列方向的方向捕捉电子元件1的图像，每个电子元件1的图像能够从两个彼此垂直的方向被捕捉，吸嘴11上的每个电子元件1的抽吸保持姿态能够可靠地基于从这些方向上捕捉的图像而被识别。
在为了识别抽吸保持姿态，以与在传统头中相同的方式，从沿中心轴方向，例如从电子元件1的下侧，捕捉每个被抽吸和保持的电子元件1的图像的条件下，基于从下侧捕捉的图像识别这种电子元件1的抽吸保持姿态是困难的，所述电子元件1是作为小芯片元件的微小的电子元件并且以与吸嘴的末端成对角的姿态被抽吸和保持(这种能情况经常发生)。
相反，在本实施例的头100中，每个电子元件1的图像从垂直于中心轴的方向(即，从横侧方向)和从沿中心轴的方向被捕捉，且电子元件1的抽吸保持姿态也基于从横侧方向的图像被识别，从而以对角的姿态抽吸和保持的电子元件1的抽吸保持姿态能够被可靠地识别。因此，每个吸嘴11上的电子元件1的抽吸保持姿态能够被可靠而精确地识别，每个电子元件1能够基于识别结果放置在电路板上，且能够获得电子元件的高精度安置。
元件安置表面图像捕捉装置20和元件厚度图像捕捉装置30由下框架52通过成像框架24和线性导轨25支撑，并被设在头100中，从而能够沿设在头100中的吸嘴11的排列方向移动。因此，元件安置表面图像捕捉装置20和元件厚度图像捕捉装置30在排列方向上的移动使得能够从所述方向捕捉每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像捕捉。在电子元件1在电子元件供给部分内被头100的吸嘴11抽吸并拾取之后，在头100的移动过程中，这种图像捕捉操作能够与由XY机器人引起从电子元件供给部分上面至电路板上面的头100的移动同时进行。结果，能够减少图像捕捉操作对对安置电子元件的操作的影响，且能够获得电子元件的有效安置。
通过使用作为元件厚度图像拾取装置30、由光发送器31和光接收器32组成的线性传感器33，所述光发送器31和光接收器32彼此面对布置并插入由吸嘴11保持的电子元件1且他们固定至成像框架24，从光发送器31朝着光接收器32投射的光能够被光接收器32接收以利用被电子元件1中断的一部分光而捕捉电子元件1的图像，因此电子元件1的抽吸保持姿态能够可靠而精确地从横向方向基于光的中断作为图像捕捉的结果而被识别。线性传感器33的使用使得元件厚度图像拾取装置30构造简单且成本低。
在头100中，其中元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30的线性传感器33被一起固定至一个成像框架24，照相机23和线性传感器33能够一体地随着成像框架24的滑动运动而移动，且被每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像能够通常几乎同时被照相机和线性传感器33捕捉。这降低了图像捕捉需要的时间间隔，以便提供有效的图像捕捉，且使同时从两个方向捕捉一个电子元件1的图像成为可能，从而能够更可靠地识别电子元件1的抽吸保持姿态。
在图像捕捉过程中，在成像框架24的滑动运动中的位置通过使用线性标尺和位置读取头72探测，探测结果输出用于控制单元9，因此，其抽吸保持姿态已经被识别的电子元件1能够被控制单元9辨认，进而，能够可靠地识别每个电子元件1的抽吸保持姿态。
能够探测这种在滑动运动过程中的位置的位置读取头72设在元件安置表面图像拾取装置20的照相机23的附近，因此，照相机23的位置能够被高精度地探测。
包含控制单元9和元件安置表面图像拾取装置20之间和控制单元9和元件厚度图像拾取装置30之间电缆的电缆支架55比被包含的电缆具有较大的重量。如图3所示相对于吸嘴11在与照相机23相对的位置上设置这种重物体使得在成像框架24上具有满意的重量平衡，稳定了成像框架24的滑动运动，并使得可靠地捕捉电子元件1的抽吸保持姿态的图像成为可能。
在头100中，用于滑动成像框架24的滑动驱动单元27的驱动电动机28不设在照相机23附近而设在相对于吸嘴11与照相机23相对的位置，其中元件安置表面图像拾取装置20固定至成像框架24，并且驱动电动机28安装在头框架52上远离照相机23的位置。至于在电子元件1的图像捕捉过程中，即在成像框架24的滑动运动中，引起的驱动电动机28内的振动，上述构造能够抑制将振动传递至照相机23，并能够减少被传递的振动。结果，减小了振动对由照相机23捕捉电子元件1图像的影响，电子元件1的图像能够高精度地捕捉，电子元件1的抽吸保持姿态能够高精度地被识别。例如，由元件安置表面图像拾取装置20进行的图像捕捉过程中的重复精度(所谓的3σ)在5um等级内，这与用传统图像拾取装置的图像捕捉的30um等级的重复精度相比有了很大的提高。
例如，在具有类似于元件安置表面图像拾取装置20的照相机23的照相机以便代替由光发送器31和光接收器32组成的线性传感器33的元件厚度图像拾取装置30中，元件厚度图像拾取装置30的照相机的设置在元件厚度图像拾取装置30中也获得振动减小的效果并提高识别头100中电子元件1的抽吸保持姿态的精度，所述元件厚度图像拾取装置30与驱动电动机28隔开并相对于吸嘴11与电动机相对。
代替具有能够成像并识别电路板上的板标记的一个板图像拾取照相机，头100具有两个具有不同性能的板图像拾取照相机，因此，两个照相机的任何一个能根据供给电子元件安置装置的电路板的特性(例如电子元件的安置精度)而被选择性地使用，且在不恶化识别板标记的精度的情况下能够进行有效的识别。
具体地，头100设置有第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42，所述第一板图像拾取照相机41具有较窄的视野和较高的分辩率，所述第二板图像拾取照相机42具有较宽的视野和较低的分辩率，控制单元9基于预先输入的电路板上的板数据判断哪一个板图像拾取照相机被使用，以选择最适宜于被供给的电路板的板图像拾取照相机，且电路板上的板标记的图像能够通过选择的板图像拾取照相机可靠而有效地被捕捉。即，对于需要高识别精度的电路板，为了捕捉高识别精度的板标记图像，第一板图像拾取照相机41可被选择。对于需要可靠且稳定的识别而不是识别精度的电路板，为了稳定地捕捉具有宽的识别视野的板标记图像可选择第二板图像拾取照相机42。因此，在板标记识别过程中，根据识别精度能够有效地进行识别过程。
通过使用第一板图像拾取照相机41和第二板图像拾取照相机42、根据识别精度使用板标记的有效和稳定的识别的结合，和利用元件安置表面图像拾取装置20和元件厚度图像拾取装置30进行的电子元件1的抽吸保持姿态的有效和稳定的高精度识别，头100能够更精确更有效地安置电子元件1。
在具有水平光投射单元61、垂直光投射单元60和垂直光投射单元60的元件安置表面图像拾取装置20中，所述水平光投射单元61通常将水平光线投射至由吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的安置表面Q，所述垂直光投射单元60通常将光线垂直地投射至安置表面Q，所述主投射单元62将通常以45度倾斜的光线投射至安置表面Q，在投射单元将光线投射到电子元件1的安置表面上情况下由照相机23进行图像捕捉，从而安置表面Q的图像能够清晰地被捕捉。对微型化电子元件，具有多种形状等的电子元件，特别地，从不同方向将光线投射到具有这种元件的微型化形状、特定形状等的安置表面Q上防止了非均匀照明的发生。
在主投射单元62和水平光投射单元61中，所述主投射单元62和水平光投射单元61设在由吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的附近，照明部分62a和61a彼此面对并交替地在沿安置表面Q延伸的平面上以45度角的角间距定位。因此，来自不同方向的光能够均匀地投射到电子元件1的安置表面上并且能够更可靠地防止非均匀照明的发生。此外，主投射单元62和水平光投射单元61的构造能够更紧凑，且在每个这种吸嘴11的垂直行程降低的情况下能够进行元件的有效安置。
垂直光投射单元60具有遮蔽板63，所述遮蔽板63设在连接垂直光投射单元60和电子元件1的安置表面Q的虚直线V上并沿虚直线V中断从垂直光投射单元60投射的光。因此，沿虚直线V从垂直光投射单元60所泄漏和投射的光能够被遮蔽板63中断，从而能够防止利用所述光照射电子元件1的安置表面Q和造成的光投射中的不均匀。
在由传统图像拾取装置(相应于第一实施例的元件安置表面图像拾取装置20的图像拾取装置)进行的每个电子元件的图像捕捉过程中，传统图像拾取装置相对吸嘴11沿吸嘴的排列方向移动，使用滚珠螺旋轴和旋在其上的螺母的滚珠螺旋机构被用做产生这种移动的移动装置。然而，通过从驱动电动机传递至滚珠螺旋轴上的热，所述驱动电动机驱动并旋转滚珠螺旋轴，滚珠螺旋轴的热膨胀可能发生并阻止在滚珠螺旋轴上的螺母位置，即图像拾取装置的位置，的精确探测。这种情况产生的问题是通过传统图像拾取装置不能进行精确捕捉和识别每个元件的图像且不能进行元件高精度安置。
相反，用于移动第一实施例的元件安置表面图像拾取装置20的滑动驱动单元27通过具有硬橡胶等作为主要材料的驱动带29引起成像框架24的移动，因此从驱动电动机28通过驱动带29至成像框架24的热传递能够被阻止。因此，能够被防止热对照相机23等的影响。
在这种构造中，其中使用驱动带29的机构被用做滑动驱动单元27，线性标尺71和面对标尺的位置读取头72被设置在下框架52a上，以便沿吸嘴11的排列方向延伸并且确保成像框架24的位置的可靠探测，因此，可靠而精确的图像捕捉能够在减小热影响的条件下进行。
(第二实施例)本发明不限于上述实施例而可在其它多种方式下实施。例如，图11为头300的示意侧视图(部分截面)，所述头300是根据本发明第二实施例的元件安置头的示例。
如图11所示，头300具有不同于第一实施例的头100的结构的元件安置表面图像拾取装置320，其它结构类似于头100的结构。因此，在下述说明中，仅说明不同的结构。对于类似于第一实施例的头100的那些头300的元件，将使用相同的标号以方便元件说明的理解。图12为沿垂直于吸嘴11的排列方向的平面切开的头300的截面图。
如图11和12所示，头300具有排成一排的八个吸嘴11。在头框架52底部的下框架52a上设置了元件安置表面图像拾取装置320作为第一元件图像拾取单元的示例，所述元件安置表面图像拾取装置320捕捉由吸嘴11保持的电子元件1的安置表面的图像。元件安置表面图像拾取装置320具有八个照相机323作为多个图像拾取元件的示例，所述八个照相机323固定至下框架52a，与八个吸嘴11一一对应，以代替在第一实施例的元件安置表面图像拾取装置20中在成像框架24上具有一个照相机23。照相机323平行于吸嘴11的排列方向排成一排。除了省略了照相机23，成像框架324具有与元件安置表面图像拾取装置20相同的结构，所述成像框架324由下支撑5框架2a支撑以能够在吸嘴11的排列方向上移动，如第一实施例的元件安置表面图像拾取装置20的情况。即，作为反射器示例的反射镜321和322，照明部分325(水平光投射单元、主投射单元和垂直光投射单元共同地称为照明部分325)被固定至成像框架324并由其支撑同时保持与第一实施例中的位置关系相同的位置关系。
如图11和12所示，元件安置表面图像拾取装置320具有滑动驱动单元27，所述滑动驱动单元27在吸嘴11的排列方向上滑动成像框架324，并且反射镜321和322及照明部分325与成像框架324一起能够随相对于照相机323和吸嘴11的滑动而滑动。
当固定至成像框架324的反射镜322的大体中心部分通过由滑动驱动单元27导致的成像框架324的滑动移动而移到吸嘴11中心轴上的位置时，吸嘴11的中心轴能够被反射镜322和321反射并折射，从而与相应于吸嘴11的照相机323的光轴一致。即，这个位置产生与第一实施例的元件安置表面图像捕捉装置20内的照相机23、反射镜21和22等的位置关系相同的位置关系。因此，反射镜322能够通过滑动驱动单元27引起的成像框架324的滑动运动而顺序地定位在每个吸嘴11的中心轴上，从而由每个吸嘴11抽吸和保持的电子元件1的图像能够被每个照相机323顺序地捕捉。
成像框架324和每个照相机323设置成彼此不干扰，所述像框架324随着滑动移动而被移动，所述每个照相机323固定至下框架52a。
如图12所示，通过由刚性元件制成并在X轴方向上延伸的X轴横梁13a，吸嘴11沿所述X轴方向排列，头300通过头框架52被支撑从而能够在X轴方向上移动。头300能够在X轴方向上被X轴机器人13往复移动，所述机器人13是使用滚珠螺旋轴和旋在其上的螺母的机构。
下面将参考图13说明元件安置表面图像拾取装置320的图像捕捉操作，图13为具有上述构造的头300的元件安置装置400的局部示意平面图。
如图13所示，元件安置装置400具有X轴横梁13a，通过所述横梁13a头300被支撑，从而能够在图中X轴方向上移动；X轴机器人13，所述X轴机器人13在图中X轴方向上移动头300，和Y轴机器人14(未示出)，所述Y轴机器人14在图中Y轴方向上移动X轴横梁13a。元件安置装置400具有元件供给部分6，所述供给部分6包含多个电子元件1，从而能够供给元件；和台15，所述台15可释放地保持电子元件1将被放置到其上的电路板3。
在图13中，头300的每个吸嘴11被X轴机器人13和Y轴机器人最初移动至元件供给部分6上面。移动之后，每个吸嘴11被降低以抽吸和保持电子元件1，然后提升以从元件供给部分6取出电子元件1。
如图13所示，随后，头300从元件供给部分6移动至保持在台15上的电路板3上面的移动通过X轴机器人13和Y轴机器人开始。通过移动的开始，图中在头300左侧的成像框架324在滑动驱动单元27的作用下，开始沿图中X轴方向向右滑动。
通过滑动运动的开始，固定至成像框架324上的照明部分325被照亮。随后，当固定至成像框架324上的反射镜322的通常中心轴移到设在图中左端的吸嘴11的中心轴上的位置时，电子元件1的安置表面的图像通过照相机323上的反射镜322和321被入射以便通过电子快门等的使用而被捕捉，所述电子元件1被吸嘴11抽吸和保持并具有用来自照明部分325的光照射的安置表面。通过成像框架的滑动运动，反射镜322顺序地定位在每个吸嘴11的中心轴上，因此，每个电子元件1的图像被能够每个相应的照相机323捕捉。由每个照相机323捕捉的图像数据顺序地在每个图像捕捉操作之后立即被输出用于控制单元9，每个图像的识别过程在控制单元9中同时进行。当在所有电子元件1的图像捕捉被完成之后成像框架324移至图中头300右侧的位置时，由滑动驱动单元27引起的成像框架324的移动停止。
当随后头300到达上面的电路板3时，将进行初始安置的吸嘴11与电路板3上的安置位置对准，并且电子元件1的安置基于在控制单元9内的识别过程的结果顺序地进行。
虽然上面已省略了说明，但是成像框架324设置有元件厚度图像拾取装置30，如第一实施例的情况，并且通过每个电子元件1的安置表面的图像的捕捉，每个电子元件1的抽吸保持姿态也被元件厚度图像拾取装置30识别。
对于每个照相机323可使用所谓的快门照相机，所述快门照相机特征在于图像捕捉需要的时间间隔短。例如，这种快门照相机是根据NTSC技术规范的CCD照相机。在这种使用电子快门的快门照相机中，图像在CCD中被捕捉的时间段被电控制，CCD仅在用于图像捕捉的时间段内暴露于光。永远暴光的光量是用在照明部分325内的LED的发射强度和发射时间的积分。在暴光过程中相对照相机的用于图像捕捉的物体的移动通过一定量的移动模糊了捕捉的图像。例如，在作为用于图像捕捉的物体的电子元件1如在第一实施例中以950mm/s速度相对移动的情况下，50us的暴光使被捕捉的图像的界限模糊大约50um。然而，已经发现具有50um等级的图像模糊的图像捕捉不影响电子元件1的放置精度。在第一实施例中，为了可靠地确保暴光的光量，在暴光前和暴光后的时间段内也允许从LED发射光，从LED的光发射持续在100us的等级内。通过电子快门的使用，暴光时间能够通过用大量光对物体进行瞬时照射而减少，以满足精确的图像捕捉；然而，这种LED的发射强度与LED的使用寿命成反比。
在第二实施例中，相反，在每个吸嘴11和每个照相机323之间的相对位置是固定的，从而暴光时间允许照明部分325内的LED的发射强度降低的情况下被延长。例如，每个图像能够在200us的暴光时间、LED的发射强度被缩小至在第一实施例中的1/4和300us的照射时间条件下被捕捉。
代替上述这种构造，可使用其他传统的照相机。这种照相机使用的优点在于这种照相机的成本小于快门照相机的成本和传统照相机不需要闪光型照相机需要的图像拾取的这种高瞬时照射，并且允许LED的发射强度进一步降低，因此延长照明部分325的使用寿命。
根据第二实施例，其中照相机23被固定至头300的下框架52a，照相机323没有在图像捕捉过程中移动而是静止的。因此，诸如振动额照相机3234的移动的影响能够被防止发生，并能够获得高精度图像捕捉。
照相机323与设在头300内的吸嘴11一一对应地设置，因此吸嘴11和照相机323之间的位置关系总是能够被稳定地确保，从而能够获得稳定的图像捕捉。
吸嘴11和照相机323之间的位置关系被固定，因此如果只有固定至成像框架324的反射镜322的通常中心部分定位在吸嘴11的中心轴上，也能够进行图像捕捉。因此，由滑动驱动单元27驱动的成像框架324的高精度滑动运动是不必要的，并且能够省略高精度线性标尺71。例如，线性标尺等可仅具有在一定程度上确保位置探测的这种精度等级，或线性标尺本身可以被省略。
利用一一对应设置的照相机323，相关数据能够被输出用于控制单元9，且在图像捕捉操作在每个照相机323中被完成之后立即开始识别过程。因此，在所有图像捕捉的完成之前在控制单元中能够开始图像的识别过程，因此从图像捕捉到识别过程的时间间隔能够被缩短。结果，能够获得电子元件的有效安装。
此外，不移动的照相机323消除了移动连接至照相机323上的控制电缆等的必要性。特别地，称作屏蔽线的重且厚的电缆被用作用于EMC(电磁兼容性)的控制电缆，并且电缆移动的消除使得滑动驱动单元27的动力减少。
从成像框架324去除照相机323使滑动驱动单元27的动力减少并为了有效的图像捕捉使框架的速率增大，所述成像框架324由滑动驱动单元27驱动而滑动。
上述不同实施例以外的任何实施例的适宜组合都能够达到组合实施例具有的效果。
虽然参考附图结合优选实施例充分描述了本发明，但是需要指出的是，对于本领域的技术人员而言，多种变化和修改是明显的。在不脱离本发明权利要求限定的保护范围内上述变化和修改是可以理解的。
权利要求
1.一种元件安置头(100)，所述元件安置头具有多个元件保持部件(11)，所述元件保持部件用于可释放地保持元件(1)且排列成排，所述元件安置头能够在电路板上放置由元件保持部件保持的多个元件，所述元件安置头包括第一元件图像拾取单元(20)，所述第一元件图像拾取单元能够从沿元件保持部件的中心轴的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像；第二元件图像拾取单元(30)，所述第二元件图像拾取单元能够从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像；支撑部件(24、25、26)，所述支撑部件用于支撑第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元以便允许它们在元件保持部件的排列方向上的移动；移动装置(27)，所述移动装置用于在布置在所述排的两端的元件保持部件之间、在元件保持部件的排列方向上移动第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元；和控制单元(9)，所述控制单元使第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，同时通过移动装置在元件保持部件的排列方向上移动第一元件图像拾取单元和第二元件图像拾取单元，并且能够根据由第一元件图像拾取单元捕捉的元件的图像和由第二元件图像拾取单元捕捉的元件的图像识别元件保持部件上的元件的保持姿态，其中所述元件能够根据由控制单元识别的元件的保持姿态被安置在电路板上。
2.一种元件安置头(300)，所述元件安置头具有多个用于可释放地保持元件(1)的元件保持部件(11)，所述元件保持部件排列成排，所述元件安置头能够将由元件保持部件保持的多个元件安置在电路板上，所述元件安置头具有第一元件图像拾取单元(320)，所述第一元件图像拾取单元具有与元件保持部件一一对应多个图像拾取元件(323)且图像拾取元件之中的位置关系固定，所述图像拾取元件能够地从沿元件保持部件的中心轴的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，并且所述第一元件图像拾取单元具有反射器(321、322)，所述反射器定位在元件保持部件的中心轴上以便从沿中心轴的方向反射由元件保持部件保持的元件的图像且以便使图像沿相应图像拾取元件的光轴入射到图像拾取元件上；第二元件图像拾取单元(30)，所述第二元件图像拾取单元能够从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉由元件保持部件保持的元件的图像；支撑部件(324)，所述支撑部件用于支撑第一元件图像拾取单元的反射器和第二元件图像拾取单元，以便允许它们在元件保持部件的排列方向上的移动；移动装置(27)，所述移动装置用于在布置在所述排的两端的元件保持部件之间在元件保持部件的排列方向上移动反射器和第二元件图像拾取单元；和控制单元(9)，所述控制单元使图像拾取元件通过反射器顺序地捕捉由相应元件保持部件保持的元件的图像，且使第二元件图像拾取单元顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，同时通过移动装置在排列方向上移动反射器和第二元件图像拾取单元，并且所述控制单元能够根据由第一元件图像拾取单元捕捉的元件的图像和由第二元件图像拾取单元捕捉的元件的图像识别元件保持部件上的元件的保持姿态，其中所述元件能够根据控制单元识别的元件的保持姿态被安置在电路板上。
3.根据权利要求1的元件安置头，其中控制单元能够基于由第一元件图像拾取单元捕捉的元件图像，识别相对于通常垂直于元件保持部件的中心轴的方向的元件保持部件上的元件的保持姿态，和其中控制单元能够基于由第二元件图像拾取单元捕捉的元件图像，识别相对于沿元件保持部件的中心轴的方向的元件保持部件上的元件的保持姿态。
4.根据权利要求3的元件安置头，其中第二元件图像拾取单元是线性传感器(33)，所述线传感器具有光发送器(31)和光接受器(32)，所述光发送器和光接受器布置成彼此面对且排列成排的元件保持部件插入其间，所述线传感器能够通过从光发送器朝着由元件保持部件保持的元件投射的光在光接收器上的接收且所述光的一部分被元件中断而捕获元件的图像，和其中控制单元可操作以便基于从线性传感器获得的捕捉结果信息识别相对于沿所述中心轴的方向的元件的保持姿态，利用图像捕获探测通过移动装置沿元件保持部件的排列方向移动的线性传感器的位置，和基于探测结果从所述元件中辨认其保持姿态已经被识别的元件。
5.根据权利要求1的元件安置头，其中移动装置具有驱动电动机(28)，所述驱动电动机用于在元件保持部件的排列方向上移动第一元件图像拾取单元，和其中驱动电动机设置为与第一元件图像拾取单元相对且元件保持部件位于它们之间。
6.根据权利要求5的元件安置头，其中驱动电动机设置为与第二元件图像拾取单元相对且元件保持部件位于它们之间。
7.根据权利要求1的元件安置头，其中第一元件图像拾取单元具有图像拾取元件(23、323)，所述图像拾取元件将不同于元件保持部件的中心轴(S)的轴用作其光轴(T)，且所述图像拾取元件能够捕捉沿光轴入射的、由元件保持部件保持的元件的图像；反射器(21、22、321、322)，所述反射器用于从沿元件保持部件的中心轴的方向反射元件的图像，且由此使图像沿图像拾取元件的光轴入射到图像拾取元件上；水平光投射单元(61)，所述水平光投射单元用于将通常水平方向上的光线直接投射至元件成像平面(Q)，所述元件成像平面垂直于元件保持部件的中心轴且其中获得将被捕捉的元件的图像；垂直光投射单元(60)，所述垂直光投射单元用于通常沿光轴投射光线，使光线被反射器反射和沿中心轴方向传播，且将通常垂直方向上的光线投射至元件成像平面；和倾斜光投射单元(62)，所述倾斜光投射单元用于将以水平方向和垂直方向之间的中间角倾斜的光线直接投射至元件成像平面，和其中控制单元使图像拾取元件在水平光投射单元、垂直光投射单元和倾斜光投射单元同时将光线投射至由元件保持部件保持的元件的元件成像平面上的状态下捕捉元件的图像。
8.根据权利要求7的元件安置头，其中倾斜光投射单元具有用于倾斜光的多个照明部分(62a)，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对，其中水平光投射单元具有用于水平光的多个照明部分(61a)，所述多个照明部分被布置成相对于作为对称轴的元件保持部件的中心轴彼此对称且相对，和其中所述照明部分被布置在一个区域(U)的周边附近，其中来自垂直光投射单元的通常垂直方向上的光线通过所述区域并且所述区域形成在元件保持部件的中心轴上和元件保持部件的中心轴的周围。
9.根据权利要求1的元件安置头，其中倾斜光投射单元具有用于倾斜光的两对照明部分(62a)，其中水平光投射单元具有用于水平光的两对照明部分(61a)，和其中用于倾斜光的照明部分和用于水平光的照明部分以45度角的角间距交替地定位在沿元件的元件成像平面延伸的平面上。
10.根据权利要求7的元件安置头，其中垂直光投射单元具有遮蔽板(28)，所述遮蔽板设在连接垂直光投射单元和元件的成像平面的虚直线(V)上，并且中断从垂直光投射单元沿虚直线投射至元件成像平面上的光线。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的元件安置头，进一步包括板图像拾取单元(41和42)，所述板图像拾取单元能够捕捉电路板的表面上特定位置的图像，其中作为具有用于捕捉的不同视野和不同分辩能力的两种类型的板图像拾取单元，所述板图像拾取单元具有，第一板图像拾取单元(41)，第一板图像拾取单元(41)比板图像拾取单元中剩余一个板图像拾取单元具有较窄的视野和较高分辩能力，和第二板图像拾取单元(42)，第二板图像拾取单元(42)比第一板图像拾取单元具有较宽的视野和较低的分辩能力，和其中控制单元可操作以便根据元件在电路板上的安置精度选择板图像拾取单元中的第一板图像拾取单元和第二板图像拾取单元中的任一个，使被选择的板图像拾取单元捕捉电路板表面上的特定位置的图像，并根据被捕捉的图像识别特定位置。
12.一种元件安置方法，包括通过排列成排的多个元件保持部件中的多个元件保持部件的每一个可释放地保持元件(1)；从沿元件保持部件的中心轴的方向顺序地捕捉由元件保持部件保持的元件的图像，并从通常垂直于元件保持部件的中心轴和元件保持部件的排列方向的方向顺序地捕捉元件的图像；基于从沿中心轴的方向捕捉的图像和从通常垂直于中心轴和排列方向的方向捕捉的图像，识别元件保持部件上的元件的保持姿态；和基于被识别的元件的保持姿态将元件安置在电路板上。
13.根据权利要求12的元件安置方法，其中元件保持部件上的元件相对于通常垂直于中心轴的方向的保持姿态能够基于从沿元件保持部件的中心轴的方向捕捉的图像来识别，和其中元件保持部件上的元件相对于沿中心轴的方向的保持姿态能够基于从通常垂直于中心轴和元件保持部件的排列方向的方向捕捉的图像来识别。
全文摘要
一种元件安置头(100)具有第一元件图像拾取单元(20)，所述第一元件图像拾取单元(20)能够从沿元件保持部件的中心轴的方向上捕捉由元件保持部件(11)保持的元件(1)的图像；和第二元件图像拾取单元(30)，所述第二元件图像拾取单元(30)能够从垂直于元件保持部件的中心轴的方向捕捉被保持的元件的图像，元件的图像由第一元件图像拾取单元(20)和第二元件图像拾取单元(30)从彼此垂直的两个方向捕捉，元件的保持姿态基于所述图像被识别。
文档编号H05K13/04GK1679385SQ0382075
公开日2005年10月5日 申请日期2003年9月10日 优先权日2002年9月12日
发明者奥田修, 田中阳一, 斋藤广能, 岩本羽生 申请人:松下电器产业株式会社