专利名称：摄像装置及摄像方法
技术领域：
本发明涉及一种摄像装置及摄像方法，其在表面安装机的部件吸 附搭载动作中进行摄像。
背景技术：
图4是示意地表示表面安装机所具有的驱动系统的概要的斜视 图。吸附搭载头100通过由X轴电动机102驱动的X轴104在X方 向上移动，通过由Y轴电动机106驱动的Y轴108而与X轴104 — 体地在Y方向上移动。这样，吸附搭载头100可以在XY方向上移动， 可以在部件供给部和定位于规定的作业位置上的印刷基板之间移动。 另外，吸附搭载头100上，可沿Z方向升降地安装有部件吸附用的吸 附嘴IIO。吸附嘴IIO将由部件供给部吸附的部件，在印刷基板上的 规定位置上解除吸附而进行安装。作为控制表面安装机的动作中的摄像定时的技术，提出如下技 术使用沿水平方向(XY方向)驱动安装头的伺服电动机的串行编 码器信号，控制对在吸附部件的状态下沿水平方向(XY方向)经过 固定照相机上方的吸附嘴进行识别的定时(参照专利文献l)。该技术基于从与安装头的移动关联的伺服电动机获得的相同旋 转数据，获得固定的由识别照相机进行的摄像定时，因此不会产生摄 像定时的不一致及波动。其结果，可以准确地识别由吸附嘴吸附的部 件的位置、角度的偏差，向安装头指示必要的修正，从而执行向印刷 基板的准确安装。这样，上述技术有助于准确地识别由吸附嘴吸附的部件的位置及 角度的偏差，但并不是用于对安装在印刷基板上的部件进行检查的技 术。当前，作为对使用表面安装机安装的电子部件的安装状态进行检
查的方法，提出对将电子部件搭载至基板前的图像和将电子部件搭载 至基板后的图像进行比较，从而判断安装状态是否良好的方法(例如， 参照专利文献2 4)。另外，还提出一种将基板的图像和处理结果数据库化并可以检索 的系统(例如，参照专利文献5)。此外，还提出下述技术在通过吸附管(吸附嘴)吸附部件并进行传送的传送装置中，利用2台照相机从2个方向对由吸附管吸附的部件进行摄像，立体地检测出部件相对于吸附管的相对位置，从而可以高精度地设置部件(参照专利文献6)。 专利文献l:特开2005 — 243777号公报 专利文献2:特开平11 —330798号公报 专利文献3:特开2000 — 349499号公报 专利文献4:特开2003 — 8295号公报 专利文献5:特开2000—114692号公报 专利文献6:专利第3056549号公报发明内容但是，专利文献2 5中所述的方法及系统都是对基板进行摄像， 虽然可以确认部件搭载前的基板状态(焊锡膏的状态以及异物的存在 等)及部件搭载后的部件安装状态(正常搭载、部件欠缺、方向异常 等)，但无法确认部件以何种方式吸附在吸附嘴上，在即将搭载之前 处于何种状态，无法在电子部件的搭载状态不佳的情况下确认其原 因。另外，根据专利文献6中记载的技术，考虑通过从2个方向摄像， 能够立体地检测部件相对于吸附管(吸附嘴)的相对位置，能够高精 度地在基板上设置部件，但不对放置部件的基板进行摄像，因而部件 搭载后的状态未被摄像。因此，无法作为使用表面安装机进行安装的 电子部件的搭载状态的检查方法使用。另外，需要2台照相机，控制 机构变得复杂，增加成本。为了解决上述问题，考虑下述安装部件检查方法在具有吸附嘴的表面安装机利用该吸附嘴吸附部件而向规定的部件搭载位置搭 载该部件时，对于该吸附嘴的部件吸附动作及部件搭载动作的各自的 动作，至少进行1次摄像，优选对于上述部件吸附动作，分别对由上 述吸附嘴进行吸附之前的部件状态、刚吸附之后的部件状态、吸附后 上升中的部件状态，至少进行1次摄像，对于上述部件搭载动作，分 别对由上述吸附嘴进行吸附后下降中的部件状态、即将解除吸附之前 的部件状态、在解除吸附后上述吸附嘴上升中的部件状态，至少进行 1次摄像。在该安装部件检查方法中，可以根据上述吸附嘴或由上述吸附嘴 吸附的部件的高度位置，确定摄像的定时，但此时要求准确地检测该 高度位置并控制摄像定时。本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种摄像装 置及摄像方法，其可以准确地检测吸附嘴或由该吸附嘴吸附的部件的 高度位置，以稳定的摄像定时进行摄像。本发明人为了解决上述问题而进行深入研究，其结果发现，如果 根据对表面安装机的吸附嘴进行上下驱动的驱动电动机的编码器信 号，确定摄像定时，则可以实现上述目的，进而获得本发明。艮口，本发明涉及的摄像装置，其用于对表面安装机的吸附嘴的动 作进行摄像，其特征在于，具有编码器比较部，该编码器比较部用于监 视上述吸附嘴的驱动电动机的编码器信号，与该吸附嘴的高度和移动方 向对应而生成图像获取定时。此外，本发明涉及的摄像方法，其用于对表面安装机的吸附嘴的 动作进行摄像，其特征在于，监视上述吸附嘴的驱动电动机的编码器信 号，与该吸附嘴的高度和移动方向对应而生成图像获取定时。发明的效果在本发明中，由于通过监视吸附嘴的驱动电动机的编码器信号， 与该吸附嘴的高度和移动方向对应而生成图像获驱定时，所以可以准 确地检测吸附嘴或由该吸附嘴吸附的部件的高度位置，以稳定的摄像 定时进行摄像。因此，如果作为摄像条件设定的编码器信号相同，则 实际摄像的图像中的吸附嘴的高度位置的波动小，在相同的摄像条件 下摄像的图像的比较变容易，从而易于检查部件的搭载状态，并且， 在存在搭载不良的情况下，容易查明其原因。另外，由于在相同的摄 像条件下摄像的图像中，吸附嘴的高度位置的波动较小，所以在对所 获得的图像进行图像处理的情况下，由于无需针对每个要处理的图像 改变处理区域，而是可以在固定的处理区域下处理多个图像，所以可 以縮短处理时间。
图1是与表面安装机一起表示本发明涉及的摄像装置的实施方 式的框图。图2中(A)是表示在吸附工序及搭载工序中吸附嘴及部件的动 作的示意图，(B)是表示在吸附工序的A1 A7的各过程中摄像的 图像的示意图，以及(C)是表示在搭载工序的B1 B7的各过程中 摄像的图像的示意图。图3是表示使用n个吸附搭载头的情况下的控制流程的图。 图4是示意地表示通常的表面安装机的驱动系统的斜视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 图1示出与表面安装机一起表示本发明涉及的摄像装置的实施 方式的框图。摄像装置IO构成为具有CCD照相机12、摄像控制部14以及图 像显示保存部16。摄像控制部14中具有编码器比较部14A。吸附搭载头20具有搭载头主体22、吸附嘴24、吸附嘴驱动电动 机26、伺服放大器28以及托架30。图l是下述状态，艮卩，利用吸附 嘴24吸附由部件供给装置42供给的部件44而移动至规定位置后， 在印刷基板46上的规定位置解除吸附而安装部件44，吸附嘴24上升 之后的状态。吸附搭载头20可以利用来自由搭载头控制部32控制的搭载头驱
动部34的驱动力，在水平面内向XY方向(将在水平面内相互正交 的2个方向作为XY方向)移动，由此可以在部件供给装置42和印 刷基板46之间移动。吸附嘴24与吸附搭载头20—起在垂直于图1纸面的水平面内沿 XY方向移动。此外，该吸附嘴24可以利用吸附嘴驱动电动机26沿 上下的Z方向移动，由此从部件供给装置42吸附部件44，移动至规 定位置后，在印刷基板46上的规定位置解除部件44的吸附，将部件 44安装至印刷基板46上。吸附嘴24在上下即Z方向的移动，利用 来自吸附嘴驱动电动机26的驱动力进行，该吸附嘴驱动电动机26由 搭载头控制部32经由伺服放大器28控制。来自伺服放大器28的编 码器信号输入至摄像控制部14。摄像装置10经由托架30与搭载头主体22连结，与吸附搭载头 20 —起移动。吸附搭载头20的XY方向的位置由搭载头控制部32 控制，在吸附工序中，将部件供给装置42的高度位置设定为，在吸 附搭载头20配置于部件供给装置42的部件44的上方时，使CCD照 相机12可以在以部件供给装置42的部件44为中心的固定范围进行 摄像，另外，在搭载工序中，将印刷基板46的高度位置设定为，在 吸附搭载头20配置于印刷基板46上的部件安装位置的上方时，使 CCD照相机12可以对以部件安装位置为中心的固定范围进行摄像。 此外，来自伺服放大器28的编码器信号输入至摄像控制部14。根据 该编码器信号，可以唯一地确定吸附嘴24的高度位置及移动方向。 输入的编码器信号由编码器比较部14A将其与预先从搭载头控制部 32输入至摄像控制部14的摄像条件进行比较，在满足该摄像条件时， 由摄像控制部14向CCD照相机12发出摄像触发信号而进行摄像。 所摄像的图像数据由图像显示保存部16显示，同时被保存。此外， 图像显示保存部16也可以不内置于摄像装置中，而是可以内置于表 面安装机中，还可以在外部连接。此外，摄像装置10并不必须安装在可以移动的吸附搭载头20 上，例如在安装有固定式旋转搭载头的装置的情况下，也可以分别设 置吸附工序的摄像装置和搭载工序的摄像装置。
图2是表示可以使用本发明涉及的摄像装置及摄像方法进行摄像的吸附搭载头20的吸附工序和搭载工序中的动作的图，图2 (A) 是表示吸附嘴及部件的动作的示意图，图2 (B)是表示在吸附工序 的A1 A7各过程中摄像的图像的示意图，图2 (C)是表示在搭载 工序的B1 B7各过程中摄像的图像的示意图。在图2(A)中，横向 表示经过的时间，纵向表示与收容于部件供给装置42内的部件44的 表面及印刷基板46的表面相距的高度。在图2(A)中描绘有多个吸 附嘴24及部件44，但由于横向表示经过的时间，因此所表示的吸附 嘴24及部件44的数量均为1个。另外，为了便于说明，将收容于部件供给装置42中的部件44 的表面和印刷基板46的表面描绘为同一高度，并用虚线U表示该高 度。将下降或上升中的吸附嘴24或部件44处于摄像装置IO的摄像 范围内的最大高度设为Zo (距离虚线Lo的高度)，并用虚线I^表示该咼度Z。。A1 A7是吸附嘴24吸附部件44的工序，B1 B7为吸附嘴24 将部件44向印刷基板46的规定位置进行搭载的工序。A2为吸附嘴 24在吸附工序的下降时即将进入摄像范围之前的高度位置，A4为吸 附工序中吸附嘴24位于最低高度的位置，在该位置利用吸附嘴24吸 附部件44。 A6为由吸附嘴24吸附的部件44在吸附工序的上升时刚 离开摄像范围之后的高度位置。A3为位于A2和A4之间的高度位置， A5为位于A4和A6之间的高度位置。B2为由吸附嘴24吸附的部件 44在搭载工序的下降时即将进入摄像范围之前的高度位置，B4为搭 载工序中吸附嘴24位于最低高度的位置，在该位置上解除吸附嘴24 的吸附，将部件44搭载至印刷基板46上的规定位置上。B6为吸附 嘴24在搭载工序的上升时刚离开摄像范围之后的高度位置。B3为位 于B2和B4之间的高度位置，B5为位于B4和B6之间的高度位置。 另外，图2 (B)及图2 (C)分别表示在吸附工序的A1 A7及搭载 工序的B1 B7的各状态下由摄像装置IO摄像的图像的示意图。根据图2，进一步说明可以使用本发明涉及的摄像装置及摄像方 法进行摄像的吸附搭载头20在吸附工序及搭载工序中的动作。
在吸附工序的A1 A7的过程中，吸附嘴24在水平方向(XY 方向)上的位置相同，使吸附嘴24下降而吸附部件44，随后上升， 从部件供给装置42向上方取出部件44。吸附嘴24沿水平方向(XY 方向)移动，在应吸附的部件44的正上方停止的状态为Al的状态。 然后，在A1 A4的过程中，使吸附嘴24下降而吸附部件44。吸附 嘴24非常接近部件44而刚吸附部件44之后的状态为A4。吸附嘴24 吸附部件44后，吸附嘴24以吸附有部件44的状态如A4 A7所示 上升，从部件供给装置42向上方取出部件44。在由吸附嘴24吸附部件44而上升的A7状态下，以吸附有部件 44的状态使吸附嘴24沿水平方向(XY方向)移动，在应向印刷基 板46上搭载部件的位置的正上方停止的状态为Bl。在搭载工序的B1 B7的过程中，吸附嘴24在水平方向(XY方 向)上的位置也相同，吸附嘴24以吸附有部件44的状态下降，在最 接近印刷基板46的位置解除吸附而将部件44搭载至印刷基板46上 的规定位置上，然后吸附嘴24向正上方上升。在B1 B4过程中， 吸附嘴24以吸附有部件44的状态下降，在应向基板46上搭载的位 置的焊锡膏48的上方，留有微小的间隙而停止。该状态为B4。然后， 解除由吸附嘴2 4的吸附，将部件4 4搭载至应向印刷基板4 6搭载的 位置的焊锡膏48上。然后，吸附嘴24如B4 B7所示向正上方移动， 结束部件的搭载工序。摄像的定时，在吸附工序中由从伺服放大器28发出的编码器信 号进行设定，其与从收容于部件供给装置42中的部件44的表面至吸 附嘴24的最下端的高度及吸附嘴24的移动方向(下降)，或至由吸 附嘴24吸附的部件44的最下端的高度及吸附嘴24的移动方向(上 升)对应。吸附嘴24在最下方的位置吸附部件44后上升。在搭载工 序中，该定时由从伺服放大器28发出的编码器信号进行设定，其与 从印刷基板46的表面至由吸附嘴24吸附的部件44的最下端的高度 及吸附嘴24的移动方向(下降)，或至吸附嘴24的最下端的高度及 吸附嘴24的移动方向(上升)对应。吸附嘴24在最下方的位置上解 除吸附部件44后上升。
为了在出现部件搭载不良的情况下，能够更容易地判断在吸附 工序的哪一个时刻产生问题、或在搭载工序的哪一个时刻产生问题，在吸附工序中，优选至少对由吸附嘴24吸附部件44之前的状态(A2 或A3)、刚吸附之后的状态(A4)、吸附后上升中的状态(A5)进 行摄像。在搭载工序中，优选至少对吸附嘴24解除吸附部件44之前 的状态(B3)、即将解除吸附之前的状态(B4)、解除吸附后吸附 嘴24上升中的状态(B5或B6)进行摄像。摄像条件由与吸附嘴24的移动相关联而从伺服放大器28发出 的编码器信号进行设定。编码器信号唯一地确定吸附嘴24的高度位 置及吸附嘴24的移动方向。作为摄像条件的编码器信号，预先从搭载头控制部32输入至摄 像控制部14。也可以与搭载头控制部32的控制条件对应而自动地确 定作为摄像条件的编码器信号。在此情况下，由于从搭载头控制部 32向摄像控制部14的条件设定，在吸附工序结束后转移至搭载工序， 所以通过在从吸附搭载头20进行部件44吸附的地点移动至进行部件 44的搭载的地点的期间(在图2中，从A7状态移动至B1状态的期 间)进行，不会影响表面安装机的处理速度。由于作为摄像条件而被确定的、与吸附嘴24的高度位置及移动 方向对应的编码器信号，能够由摄像控制部14任意地赋予，所以能 够由部件44的尺寸信息等在每次摄像时指定不同的条件。从伺服放大器28发出的编码器信号输入至摄像控制部14中。 输入的编码器信号与编码器比较部14A中的作为摄像条件的编码器 信号进行比较，在满足摄像条件时，从摄像控制部14向摄像装置10 发出摄像触发信号，进行摄像。进行摄像的定时，可以基于从伺服放大器28发出的编码器信号 而任意地指定，可以在吸附工序及搭载工序中分别取得大于或等于1 张的图像。由此，在产生部件搭载不良的情况下，能够判断是吸附工序中 的哪个时间点出现问题，或是在搭载工序中的哪个时间点出现问题。 在吸附工序及搭载工序中的任一个工序中都没有产生问题的情况下，可以判断并非是由表面安装机产生问题，而是在后序工序中产生问 题。另外，由于在利用吸附嘴进行部件吸附动作及部件搭载动作的各 自的动作中，仅至少进行一次摄像即可，所以能够简单且低成本地检 査使用表面安装机进行安装的部件的搭载状态。此外，也可以作为活 动图像而进行记录。此外，从伺服放大器28发出的编码器信号与吸附嘴24的移动相 关联，编码器信号直接表示吸附嘴24的位置及移动方向。因此，如果作为摄像条件设定的编码器信号相同，则在实际摄像的图像中吸附 嘴24的高度位置的波动较小，图像内的吸附嘴24的位置稳定，容易进行相同的摄像条件下摄像的图像的比较。所以，在产生部件安装不 良的情况下，对不良原因的判断变容易。例如，通过显示在与产生故 障的摄像定时相同的摄像定时下摄像的所有印刷基板的图像数据，可 以使在调查从哪个基板开始发生故障时的图像间的比较变容易。另外，由于如果作为摄像条件设定的编码器信号相同，则在实际 摄像的图像中吸附嘴24的高度位置的波动小，所以在对获得的图像 进行图像处理的情况下，由于并不针对每个要进行处理的图像改变处 理区域，而是可以在固定的处理区域下处理多个图像，所以可以縮短 处理时间。另外，在从伺服放大器28发出的编码器信号满足摄像条件时， 从摄像控制部14向摄像装置10发出摄像触发信号而进行摄像。由此， 摄像与吸附嘴24的动作独立，摄像不会妨碍吸附嘴24的动作。因此， 不会由于摄像而使表面安装机的部件搭载速度下降。此外，为了得到容易观察的图像，需要与部件44的尺寸对应而 确定摄像高度。在吸附工序中，如果使从收容在部件供给装置42中 的部件44表面至吸附嘴24最下端的高度(下降时)、或者至吸附在 吸附嘴24上的部件44最下端的高度(上升时)恒定而进行摄像，则 能够得到容易观察的图像。在搭载工序中，如果使从印刷基板46表 面至吸附在吸附嘴24上的部件44最下端的高度(下降时)、或者至 吸附嘴24最下端的高度(上升时)恒定而进行摄像，则能够得到容 易观察的图像。 摄像后的图像数据由图像显示保存部16显示并保存。此时，将 摄像后的图像数据与印刷基板信息、搭载点信息及摄像定时信息相关联，保存在图像显示保存部16中。在这里，作为摄像定时，在吸附 工序中包括为了吸附部件44而吸附嘴24下降的状态、吸附嘴24 下降至几乎与部件44接触而即将吸附部件44之前的状态、刚由吸附 嘴24吸附部件44之后的状态、以及吸附嘴24吸附部件44后上升中 的状态等，在搭载工序中包括为了搭载部件44而吸附嘴24以吸附 有部件44的状态下降的状态、使由吸附嘴24吸附的部件44下降至 几乎与印刷基板46的搭载位置接触而即将解除吸附嘴24对部件44 的吸附的状态、吸附嘴24解除吸附而刚将部件44搭载至印刷基板46 上之后的状态、以及将部件44搭载至印刷基板46上后吸附嘴24上 升中的状态等。保存在图像表示保存部16中的图像数据，可以通过 上述各信息进行检索，例如，针对产生搭载不良的印刷基板的搭载点， 通过观察吸附工序及搭载工序中的所有图像，能够确认在哪一个工序 的摄像定时产生问题。另外，通过显示在与产生问题的摄像定时相同 的摄像定时进行摄像的所有印刷基板的图像数据，能够确认从哪一个基板开始产生问题。在本发明涉及的摄像装置中，由于根据编码器信号设定摄像条件，所以可以使实际摄像的图像中吸附嘴24的高度位置的波动减小，使如上述的多个图像的比较确认作业容易进行。另外，图像检索可以不仅将该表面安装机所涉及的图像数据作 为对象，还将多个表面安装机所累积的图像作为对象。另外，检索的 图像可以连续重放(动画)，能够更迅速地进行不良位置的检查。另外，在上述说明中，作为编码器信号使用从伺服放大器28发 出的信号，但也可以使用从吸附嘴驱动电动机26发出的编码器信号。 另外，编码器信号可以是差动信号，也可以是由串行通信而产生的信 号。"此外，由于在实际的生产中，使用具有多个吸附搭载头的表面安 装机，所以在图3中表示在使用n个吸附搭载头的情况下的控制流程。 通过XY工作台的移动，首先搭载头1向部件吸附位置移动，为
了吸附部件而下降，吸附部件，吸附部件后上升。然后，移动至第一 个搭载点，为了搭载部件而下降，解除吸附而搭载部件，搭载部件后 上升。然后，通过XY工作台的移动，搭载头2向部件吸附位置移动， 通过与搭载头1相同的动作，在第二个搭载点搭载部件。下面进行相 同动作，搭载头n在第n个搭载点搭载部件。如果利用搭载头n进行的部件搭载结束，则搭载头1再次通过 XY工作台的移动，移动至第n+l个部件吸附位置，通过进行与第 一个搭载点时相同的动作而在第n+l个搭载点搭载部件。然后，按 搭载头2、 3......、 n的顺序持续搭载部件，直至必要的部件搭载结束。搭载头控制部在搭载头向部件吸附位置移动的期间，将吸附工 序中的摄像条件输入至摄像控制部，同时将与基板及部件相关的信息 保存在图像显示保存部中。另外，搭载头控制部在搭载头向部件搭载 位置移动的期间，将搭载工序中的摄像条件输入至摄像控制部，同时 将与搭载位置相关的信息保存在图像显示保存部中。吸附工序及搭载 工序中的摄像条件，由编码器信号确定。
权利要求
1.一种摄像装置，其用于对表面安装机的吸附嘴的动作进行摄像，其特征在于，具有编码器比较部，该编码器比较部用于监视上述吸附嘴的驱动电动机的编码器信号，与该吸附嘴的高度和移动方向对应而生成图像获取定时。
2. —种摄像方法，其用于对表面安装机的吸附嘴的动作进行摄像， 其特征在于，监视上述吸附嘴的驱动电动机的编码器信号，与该吸附嘴的高度和 移动方向对应而生成图像获取定时。
全文摘要
本发明提供一种摄像装置及摄像方法，其可以准确地检测吸附嘴或由该吸附嘴吸附的部件的高度位置，以稳定的摄像定时进行摄像。该摄像装置用于对表面安装机的吸附嘴(24)的动作进行摄像，其具有编码器比较部(14A)，该编码器比较部(14A)监视吸附嘴(24)的吸附嘴驱动电动机(26)的编码器信号，与吸附嘴(24)的高度和移动方向对应而生成图像获取定时。
文档编号H05K13/04GK101166417SQ20071018202
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者石泽勇治 申请人:Juki株式会社