专利名称：适用于将部件放置在基底上的设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于将部件放置在基底上的设备，该设备包括成像装置、与该成像装置相连的放置元件，以及用于借助该成像装置检测由放置元件支撑的部件的位置的光学系统。
本发明还涉及一种用于借助一种设备将部件放置在基底上的方法，借助放置元件拾取所述部件，然后借助成像装置和光学系统对放置元件所拾取部件成像，之后将部件放置在基底上。
在这种从国际专利申请WO97/22237获知的设备和方法中，通过放置元件拾取部件，然后将其放在位于光学系统之上的位置。借助光学系统在与放置元件相连的成像装置中显示该部件。根据借助成像装置所成的像，确定该部件相对于放置元件的位置，之后将该部件放置在基底上的所需位置。
这种已知设备的缺点在于，放置元件和与之相连的成像装置相对于光学系统精确定位，从而能够精确地确定该部件相对于放置元件的位置。
此外，按照这种方式不能精确地确定该部件相对于与固定区域相连的光学系统的位置。
本发明的目的是提供一种设备，通过该设备能够精确且相对快速地确定部件的位置。
通过根据本发明的设备能实现这一目的，其中该光学系统至少包括标记元件，其中在操作中，借助光学系统在将要利用成像装置所成的像中同时显示该标记元件和部件。
由于部件以及与光学系统相连的标记元件在像中可见，并且精确地获知了标记元件相对于光学系统的位置，因此能够根据该像精确地确定成像时部件相对于光学系统的位置。此外，如果还获知了成像时放置元件的位置，那么也能够确定部件相对于放置元件的位置。
而且，借助成像装置可以产生部分基底的像，以便确定部件在基底上所需的部件定位光点。
一旦根据这两个像得知了部件和基底的相对位置，就能够将该部件放置在基底上的所需光点上。
根据本发明的设备的一个实施例的特征在于，该设备至少包括校准标记元件，其中该标记元件位于第一焦平面内，而校准标记元件位于第二焦平面内，这些标记元件在操作中可以同时显示在借助成像装置所成的像中。
当成像时，校准标记元件位于相对于光学系统的预定位置。据此，在该像中期望在标记元件和校准标记元件之间存在一定相互位置。如果出现偏差，就应该检查和校准该光学系统和成像装置，直到该像中的校准标记元件具有相对于标记元件的预期位置为止。可替换的是，当将部件放置在基底上时，可以考虑产生的偏差。
根据本发明的另一个实施例的特征在于该放置元件包括与该放置元件相连的标记元件，该标记元件在操作中可以与该部件同时显示在借助成像装置所成的像中。
当借助成像装置形成部件的像时，不需要知道该放置元件的位置。由于该放置元件和所连接的标记元件与成像装置互连，因此与该放置元件相连的标记元件位于相对于成像装置的预定和固定位置。根据通过成像装置形成的像，其中能够同时显示标记元件、部件以及与放置元件相连的标记元件的像，因此可以精确地确定部件和放置元件相对于光学系统的位置。这样用这种方法能够确定部件相对于“固定区域”的位置和部件相对于放置元件的位置。
根据本发明的设备的再一个实施例的特征在于，在操作过程中在存在部件的平面中光学地显示与放置元件相连的标记元件。
照这样，与放置元件相连的标记元件物理上不在部件所在的平面内，因此当将部件放置在基底上时，标记元件将不会与基底相碰撞。由于实际上能够在该平面上光学地显示该标记元件，因此该部件和标记元件在该像中清晰可见。
根据本发明的设备的再一个实施例的特征在于，成像装置包括与该成像装置相连的标记元件，该标记元件在操作中可以与连接到光学系统的标记元件同时显示在借助成像装置所成的像中。
与成像装置相连的标记元件在像中将具有预定位置。但是如果确实出现一些偏差，那么可表明该成像装置没有正常工作，并且将对该成像装置进行检查。
本发明还涉及一种用于借助设备将部件放置在基底上的方法，利用该方法可以简单且相对快速地确定部件相对于放置元件的位置。
利用根据本发明的方法实现这一目的，在该方法中，在像中显示与光学系统相连的标记元件以及该部件，之后借助标记元件确定该部件相对于光学系统的位置。
因此根据该像能够精确和快速地确定部件相对于标记元件的位置，因此确定部件相对于光学系统的位置。
根据本发明的方法的一个实施例的特征在于，借助成像装置形成另一个像，根据该另一个像确定部件在基底上的所需位置，之后将部件放置在所需位置上。
根据该另一个像来确定基底相对于成像装置的位置。根据这两个像能够确定部件相对于基底的位置，之后借助放置元件将部件放置在基底上的所需位置。
本发明的这些和其他方面从下文中描述的各个实施例中显而易见，并参考这些实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。
在附图中
图1表示了根据本发明的设备的透视图，图2表示了图1中所示设备的第一实施例的一部分的概略侧视图，图3表示了借助图2中所示的装置产生的像，图4表示了图1中所示设备的第二实施例的一部分的概略侧视图，图5表示了借助图4中所示的根据本发明的设备所产生的像，图6表示了图1中所示设备的第三实施例的一部分的概略侧视图，图7表示了借助图6中所示装置形成的像，图8表示了图1中所示设备的第四实施例的一部分的概略侧视图，图9表示了借助图8中所示装置产生的像，图10表示了图1中所示设备的第五实施例的一部分的概略侧视图，图11表示了借助图10中所示装置形成的像。
图中相同的部件具有相同的附图标记。
图1表示了根据本发明的设备1，该设备包括框架2、由框架2支撑的传送轨3、位于传送轨3和单元5一侧的光学系统4，其中单元5可在传送轨3和光学系统4上移动，该设备还包括与可动的单元5连接在一起的成像装置6和放置元件7。单元5可沿着箭头X所示方向及其反方向相对于滑块8移动。滑块8可沿着箭头Y所示方向及其反方向相对于U形框架9移动。U形框架9利用两条腿10支撑在框架2上。
迄今为止所描述的设备本身是已知的，例如从开始段落中提到的国际专利申请WO97/22237中获知。
根据本发明的设备1的光学系统4包括具有标记元件11的标记板12(参见图2、4、6、10)。标记板12优选由玻璃制成，其中例如提供正方形标记元件11。
标记板12平行于X、Y平面延伸。相对于垂线成45°角设置的第一反射元件13置于标记板12下面。光学系统4进一步包括第二反射元件14，该元件也与垂线成45°角。在反射元件13、14之间插入透镜15。
如图2所示，当成像装置6具有图2中所示的相对于光学系统4的位置时，第一焦点f1位于延伸通过标记板12的第一焦平面V1中。透镜15提供位于焦平面V2中的第二焦点f2，该焦平面平行于第一焦平面V1延伸。如图2中所示，放置元件7具有与之连接的部件16，并且其中成像装置6的位置如图中所示，该放置元件定位成使第二焦平面V2延伸通过部件16。
如果借助成像装置6成像，那么得到了图3中所示的像17，其中标记元件11和部件16同时可见。由于标记元件11相对于光学系统4的位置是已知的，从而标记元件11相对于框架2的位置也是已知的，因此可以根据图3中所示的像来确定部件16相对于标记元件11的位置，由此可以确定部件16相对于框架2的位置。通过驱动单元(未示出)来驱动该单元5，由此利用该单元可以在任意时刻，从而也在形成像17的时刻获知框架5的实际位置，从而获知放置元件7相对于该框架的位置。因此，可以根据放置元件7相对于框架2的位置和部件16相对于框架2的位置得到部件16相对于放置元件7的相互位置。
通过照相机6，也可以对由传送轨3(图1)支撑的基底18成像。那么，能够根据这两个像确定驱动该单元5的方式以便能够将放置元件7支撑的部件16放在基底18上的所需位置19。
图4表示了根据本发明的设备1的第二实施例，除了图2中所示的部件之外，该设备包括校准标记板21，该校准标记板包括校准标记元件20。校准标记板20优选由玻璃制成。借助支撑块22将校准标记板20可拆卸地置于光学系统4上，第二焦平面V2延伸通过校准标记板20。为了避免放置元件7和校准标记板20之间的碰撞，沿着箭头Z所示的向上方向移动放置元件7。
如果借助成像装置6成像，那么得到图5中所示的像23，其中标记元件11和校准标记元件21同时可见。由于标记元件11和校准标记元件21都具有相对于光学系统4和框架2的预定位置，因此如果在像23中标记元件11和校准标记元件21的相互位置的预期和实际之间存在偏差，那么可以得出成像装置6和/或光学系统4没有最佳地发挥作用的结论，因此要对其进行检查。
可替换的是，当将部件放置在基底上时，可以考虑得到的这些差。
因此，借助这些校准元件来确定并检查位于第一焦平面V1中的焦点f1和位于第二焦平面V2中的焦点f2的相互位置。
一旦校准标记元件21和标记元件11在像23中具有彼此所需的位置，就可以移开块22和与之相连的校准标记板20。可以在用户所需的任何时间点再次进行校准。
图6表示了根据本发明的设备1的第三实施例，除了图2中所示的元件之外，该设备还包括平行于放置元件7延伸的两个销24，这些销的一端与单元5相连，远离单元5的一端位于第二焦平面V2中。
如果借助成像装置6成像，那么得到了图7中所示的像25。在像25中，同时可见标记元件11、部件16以及与单元5相连的销24。因此根据像25不仅能够得到部件16相对于标记元件11的位置，由此得到部件16相对于框架2的位置，而且此外根据销24相对于标记元件11的位置可得到单元5和相连的放置元件7的位置。按照这种方式，当成像时，不需要单独测量单元5的位置，而是可以直接根据像25得到单元5的位置。
图8表示了根据本发明的设备1的第四实施例，该设备与图6中所示设备的区别在于不使用销24而是使用两个标记26，这些标记经透镜27在第二焦平面V2中显示为标记元件26′。当通过成像装置6形成像7时，得到了图9中所示的像28，其中同时可见标记元件11、部件16和虚的标记元件26′。根据像28再次得到部件16相对于框架2的位置，以及单元5和相连的放置元件7相对于框架2的位置。图8中所示的设备的优点在于当将部件16放在基底18上时，标记元件26不会与基底18或者基底上已经放置的部件相碰撞。图6中所示的具有销24的设备存在这种危险。当部件16放置在基底上时，如果相对于销24沿向下的方向移动部件16也可以避免这种危险。
图10表示了根据本发明的设备1的另一个实施例，其中除了图6或8中存在的元件之外，该设备还包括与成像装置6相连的标记板29，该标记板包括标记元件30。标记板29优选由玻璃制成。当通过成像装置6成像时，得到了图11中所示的像31，其中标记元件11、部件16、标记元件24、26′和标记元件30是可见的。根据像31可以检查部件16相对于框架2的位置和单元5相对于框架2的位置，此外同时可根据标记元件30和标记元件11的相互位置得到成像装置6的校正功能。这些标记元件11、30应当具有相对于彼此的预定相互位置。如果出现偏差，那么这就指向成像装置6中的偏差，之后当驱动该单元5时检查成像装置6或者应当考虑这些偏差。
可替换的是，可以制造塑料透明材料的标记板。
代替使用一个透镜15，还可以使用许多透镜。透镜也可以置于标记板和反射元件之间。反射元件的角度可以小于或大于45°。这些角度总计优选是90°。焦平面V1和V2优选位于与基底相同的水平面上。
权利要求
1.一种适用于将部件放置在基底上的设备，该设备包括成像装置、与该成像装置相连的放置元件，以及用于借助该成像装置检测由放置元件支撑的部件的位置的光学系统，其特征在于，该光学系统至少包括标记元件，其中在操作中，借助光学系统在利用成像装置所成的像中同时显示该标记元件和部件。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备至少包括校准标记元件，其中该标记元件位于第一焦平面内，而校准标记元件位于第二焦平面内，这些标记元件在操作中可以同时显示在借助成像装置所成的像中。
3.如前面任一项权利要求所述的设备，其特征在于该放置元件包括与该放置元件相连的标记元件，该标记元件在操作中可以与该部件同时显示在借助成像装置所成的像中。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，在操作过程中在一个存在部件的平面中光学地显示与放置元件相连的标记元件。
5.如前面任一项权利要求所述的设备，其特征在于，成像装置包括与该成像装置相连的标记元件，该标记元件在操作中可以与连接到光学系统的标记元件同时显示在借助成像装置所成的像中。
6.一种用于借助一种设备将部件放置在基底上的方法，借助放置元件拾取所述部件，然后借助于成像装置和光学系统对放置元件所拾取的部件成像，之后将部件放置在基底上，其特征在于，在像中显示与光学系统相连的标记元件以及该部件，之后借助标记元件确定该部件相对于光学系统的位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，借助成像装置形成另一个像，根据该另一个像确定部件在基底上的所需位置，之后将部件放置在所需位置。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该设备包括校准标记元件，其中该标记元件位于第一焦平面内，而校准标记元件位于第二焦平面内，这些标记元件在操作中可以同时显示在借助成像装置所成的像中。
9.如权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于该放置元件包括与该放置元件刚性相连的标记元件，该标记元件在操作中可以与该部件同时显示在借助成像装置所成的像中。
10.如权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，该成像装置包括与该成像装置相连的标记元件，该标记元件在操作中与连接到光学系统的标记元件同时显示在借助成像装置所成的像中。
全文摘要
设备(1)包括与成像装置(6)相连的放置元件(7)，并包括光学系统(4)，该光学系统用于借助成像装置(6)检测部件(16)相对于放置元件(7)的位置。光学系统(4)至少包括标记元件(11)。借助光学系统(4)在通过成像装置(6)形成的像(17)中同时显示标记元件(11)和部件(16)。
文档编号H05K13/08GK1736135SQ200480002136
公开日2006年2月15日 申请日期2004年1月12日 优先权日2003年1月14日
发明者H·G·J·J·A·韦鲁门, P·F·格雷维 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司