专利名称：部件安装系统和该系统所使用的安装状态检查方法
技术领域：
本发明涉及用于在基板上安装部件的部件安装系统，以及在该部件安装系统中用于检查每个部件安装状态的部件安装系统中的安装状态检查方法。
背景技术：
用于在基板上安装每个部件从而制造安装基板的部件安装系统包括诸如焊料印刷装置、部件安装装置、回流装置等多个装置，它们连接起来以使得每个部件在焊料印刷之后被安装到基板上。在所述安装基板被传输进入回流装置以前，检查所述安装基板以确定安装状态是好或者不好。在安装状态的检查中，所述安装部件的种类是否正确，每个部件是否位于它的安装位置，每个部件的位置移动等等是确认对象。作为用于检查安装状态的检查装置，迄今为止已经使用一种装置，其形成以使得上述项目的检查是基于在部件安装以后通过图像捕获所述基板而获得的图像(例如，见专利文档1)。在所述专利文档的例子中，基于基板和部件的颜色信息识别每个部件并且在安装部件之后从通过扫描基板所得到的图像提取每个部件，将被提取的部件的图像与之前存储的部件信息比较从而决定基板上的部件的安装状态。现有技术文档专利文档专利文档1 JP-A-2009-2152
发明内容
本发明所要解决的问题在前述的现有技术例子中，当从通过图像捕获所述基板而获得的图像提取所述部件时，由每个部件基于基板和部件的颜色信息被识别的事实导致了以下缺点。也就是，为了从通过图像捕获所得到的基板图像正确地提取每个部件，需要保证用于从基板的顶部表面分辨部件的颜色信息的再现性(reproducibility)。即使所述基板或者部件具有相同的部件号，基板或者部件无需以相同的颜色制造。在大多数情况中，所述颜色根据每个生产批次不同，这样基于颜色信息的每个部件的提取的准确性降低了。在识别处理方面，如果诸如焊料电镀电极、丝印部分等的不清楚部分设置在作为图像中的部件背景的基板的一定范围中从而接近所述部件的话，出现了不能在图像上从基板正确地识别所述部件的情况。而且，因为所获取的图像取决于图像捕获过程中的照明状态，所以如果照明状态变化了，将不能得到正确的图像信息从而降低了识别准确性。为了消除由部件或基板的颜色的变化和照明状态的变化引起的影响，必需实施麻烦的校正处理，如颜色信息的调教(teaching)，照明状态的校准等。这引起了检查操作的操作特性的降低。如上所述，在基于部件和基板的颜色信息识别每个部件和提取所述部件的系统的背景技术中，有许多就保持部件提取准确性而言的不稳定因素。存在的问题是难于实现具有良好可操作性的准确的安装状态检查。
因此，本发明的一个目标是提供一种部件安装系统以及该部件安装系统中的安装状态检查方法，其中能够实现具有好可操作性的准确的安装状态检查。解决问题的方法根据本发明的部件安装系统是具有用于在基板上安装部件和检查每个安装部件的安装状态的安装状态检查功能的部件安装系统，包括安装前基板图像捕获部分，其在部件安装工作执行之前在基板上执行基板图像捕获操作，用于对待检查的基板的检查范围进行图像捕获以获得捕获图像数据；部件安装部分，其在基板的图像已经由安装前基板图像捕获部分捕获之后，在基板上执行安装工作；安装后基板图像捕获部分，其在安装工作执行之后，在基板上执行基板图像捕获操作；部件提取处理部分，其计算通过安装前基板图像捕获部分所得到的安装前图像数据和通过安装后基板图像捕获部分所得到的安装后图像数据之间的区别，从而提取通过安装工作所安装的每个部件；以及识别处理部分，其将通过部件提取处理部分所提取的部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据进行比较，从而确定每个部件在基板上的安装状态是否良好。根据本发明的部件安装系统中的安装状态检查方法是一种用于检查用来在基板上安装部件的部件安装系统中所安装的每个部件的安装状态的安装状态检查方法，包括 安装前基板图像捕获步骤，在部件安装工作执行之前执行在所述基板上的基板图像捕获操作，用于对待检查的所述基板的检查范围进行图像捕获从而获得捕获图像数据；在安装前基板图像捕获步骤之后，在基板上执行安装工作的部件安装步骤；在基板上已经执行安装工作之后，在基板上执行基板图像捕获操作的安装后基板图像捕获步骤；部件提取处理步骤，计算通过安装前基板图像捕获部分所得到的安装前图像数据和通过安装后基板图像捕获部分所得到的安装后图像数据之间的区别，从而提取在部件安装步骤中安装的每个部件；以及识别处理步骤，比较在部件提取处理步骤中所提取的部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据，从而决定每个部件在基板上的安装状态是否为良好的。发明的效果根据本发明，使用以下方法。也就是，在基板上执行安装工作之前和之后，用于对待检查基板的检查范围进行图像捕获以获得捕获图像数据的基板图像捕获操作在基板上执行。计算因此获得的安装前图像数据和安装后图像数据之间的区别从而提取每个部件。 提取部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据比较从而决定在基板上的每个部件的安装状态是否良好。通过使用该方法，用来基于部件和基板的颜色信息识别和提取每个部件的系统中的不稳定因素能够被消除以获得具有良好可操作性的准确的安装状态检查。
图1是用于解释根据本发明的实施例的部件安装系统的配置的视图；图2(a)和(b)是用于解释根据本发明的实施例的部件安装系统中的检查/安装模块的配置的视图；图3示出了根据本发明的实施例的部件安装系统中的部件安装状态检查功能的配置的方框图4(a)、(b)和(C)是用于解释根据本发明的实施例的部件安装系统中安装状态检查方法中的步骤的视图；图5(a)、(b)和(C)是用于解释根据本发明的实施例的部件安装系统中安装状态检查方法中的步骤的视图；图6(a)、(b)和(C)是用于解释根据本发明的实施例的部件安装系统中安装状态检查方法中的步骤的视图。
具体实施例方式实施本发明的方式将参照
如下。首先，参照图1，将说明用于在基板上安装电子部件以制造安装基板的部件安装系统。在图1中，部件安装系统1作为主体具有部件安装线，该部件安装线具有对应的模块，即，印刷模块Ml，基板传输模块M2，检查/安装模块M3，部件安装模块M4和M5，检查/安装模块M6，基板传输模块M7和回流模块M8，它们沿着基板传输方向(X方向)连接。形成部件安装线的各个模块通过通信网络2彼此连接并且通过具有管理计算机功能的主机设备3控制。印刷模块Ml在基板4的部件连接区域上执行部件结合焊膏的丝网印刷。基板传输模块M2在预定的时间(箭头a)传输从印刷模块Ml接收到的印刷基板4到下游侧模块。 检查/安装模块M3、部件安装模块M4和M5以及检查/安装模块M6的每一个形成为以使得诸如检查机构、部件安装机构等的工作操作机构设置在基板传输部分6的两侧的每一侧上 (见图2(a)和2(b))，基板传输部分6在基板传输方向传输基板4。检查/安装模块M3具有检查模块M3A和部件安装模块M!3B作为工作操作机构。检查模块M3A通过图像捕获印刷基板4检查焊料印刷状态并且执行基板图像捕获操作，所述基板图像捕获操作用于为了检查安装状态的目的，通过对待检查的基板4的检查范围进行图像捕获而获得所捕获的图像数据。也就是，检查模块M3A作为安装前基板图像捕获部分， 其在部件安装工作执行之前在基板4上执行基板图像捕获操作。部件安装模块M;3B在焊料印刷检查之后在基板4上安装部件。每个部件安装模块 M4和M5具有能独立施行操作的两个部件安装模块M4A和M4B (或M5A和M5B)。通过这些部件安装模块，部件成功地安装在基板4上。检查/安装模块M6具有检查模块M6A和部件安装模块M6B。部件安装模块M6B安装部件在基板4上。在基板4上的部件安装工作已经通过在上游侧的对应的部件安装模块完成以后，检查模块M6A对基板4进行图像捕获。在本实施例中，部件安装模块M3B、M4A、M4B、M5A、M5B和M6B作为部件安装部分， 它们在基板4的图像已经通过作为安装前基板图像捕获部分的检查模块M3A被捕获以后， 执行在基板4上的安装工作。在基板4上安装工作已经通过部件安装部分执行，检查模块 M6A作为安装后基板图像捕获部分，其在基板4上执行基板图像捕获操作，以为了对要检查的基板4的检查范围进行图像捕获以获取捕获图像数据。被检查的基板4通过基板传输模块M7(箭头b)传输进入回流模块M8。在回流模块M8中，检查基板4被加热从而熔化和固化焊料以使得部件被焊接到基板4。检查/安装模块M3或者M6的结构将接下来参照图2(a)和图2(b)进行说明。偶然地，部件安装模块M4或者M5的部件安装模块M4A、M4B、M5A或者M5B具有与如图2 (a)或图2(b)中所示的部件安装模块M;3B或M6B同样的配置，其描述将因此省略。在图2(a)和图2(b)中，具有两个传输轨道的基板传输部分6沿X方向设置在底座5的中心部分中。基板传输部分6传输从上游侧模块接收到的基板4到下游侧并将基板4对齐和保持在模块中的工作位置。通过对应的检查模块M3A和部件安装模块M;3B的其中一个或者对应的检查模块M6A和部件安装模块M6B的其中一个，预定的工作操作在对齐和保持在每个基板传输部分6中的基板4上执行。部件供给部分7设置在部件安装模块M;3B和M6B的每一个上。挂车19 (wagon)设置在部件供给部分7中，带输送器8平行安装在挂车19上。每个带输送器8从设置在挂车19 中的带供给轮20 (reel)拉出具有在其上保持部件的运输带，并且间距输送(pitch-feeds) 运输带从而供给部件到拾取位置，这通过将在后面说明的部件加载部分施行。具有通过线性电机执行的线性移动机构的Y轴移动台9设置在底座5的X方向端部部分的Y方向。每一个具有通过线性电机执行的线性移动机构的X轴移动台IOA和IOB 同样沿X方向延伸并且连接到Y轴移动台9以使得在Y方向可移动。X轴移动台IOA和IOB 分别对应于检查模块M3A和部件安装模块M;3B或者分别对应于检查模块M6A和部件安装模块 M6B。具有多个单元加载头16的加载头15连接到X轴移动台IOB以使得加载头15可以在X方向移动。与加载头15 —起移动的基板图像捕获部分17设置在X轴移动台IOB的下表面侧上。具有图像捕获相机12的图像捕获头11连接到X轴移动台IOA以使得在X方向移动。具有内置图像识别单元14的挂车13连接到每一个检查单元M3A和M6A。将描述每个部件安装模块M;3B和M6B的操作。通过驱动Y轴移动台9和X轴移动台10B，加载头15在X方向和Y方向水平移动以使得部件通过连接到单元加载头16的下端部部分的吸入喷嘴16a从部件供给部分7的带输送器8取出，并且所述部件被安装在通过基板传输部分6对齐和保持的基板4上。Y轴移动台9、X轴移动台IOB和加载头15形成了部件加载部分，其中部件通过加载头15从部件供给部分7取出且移动并加载在通过基板传输部分6对齐和保持的基板4的安装位置上。通过一同移动基板图像捕获部分17与加载头15，基板图像捕获部分17在基板4上移动，对基板4进行图像捕获。对通过图像捕获而得到的图像进行识别处理以使得可以识别标记或者能够识别设置在基板4上的部件安装位置。部件图像捕获部分18设置在部件供给部分7和基板传输部分6之间的加载头15 的移动路径中。具有通过吸入喷嘴16a保持的部件的加载头15在X方向中被移动在部件图像捕获部分18的上方，以使得通过加载头15保持的部件通过部件图像捕获部分18进行图像捕获。对通过图像捕获得到的图像进行识别处理从而得到表示部件从正常位置的位置移动的位置信息。在基板4上加载部件的操作中，加载位置的位置校正基于位置信息施行。将描述每个检查模块M3A和M6A的操作。通过驱动Y轴移动台9和X轴移动台 10A,图像捕获头11在X方向和Y方向中水平地移动。结果，以图像捕获相机12在部件安装之前和之后对通过基板传输部分6对齐和保持的基板4的检查范围(要被检查的)进行图像捕获的方式，每个检查模块M3A和M6A得到所捕获的图像数据。部件安装系统1中的部件安装状态检查功能将接下来参照图3说明。主机设备3 通常控制作为安装前基板图像捕获部分的检查模块M3A、形成部件安装部分的部件安装模块M3B、M4A、M4B、M5A、M5B和M6B以及作为安装后基板图像捕获部分的检查模块M6A。主机设备3具有作为与部件安装状态检查相关的内部处理功能的部件提取处理部分3a，识别处理部分北和检查数据存储部分3c。部件提取处理部分3a计算通过检查模块M3A得到的安装前图像数据和通过检查模块M6A得到的安装后图像数据之间的区别从而施行提取由安装工作所安装的部件的处理。识别处理部分北比较通过部件提取处理部分3a所提取的部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据，从而决定基板4上部件的安装状态是否良好。检查数据存储部分3c存储当识别处理部分北决定安装状态是否是良好的时候所使用的检查数据。在上述的配置中，作为安装前基板图像捕获部分的检查模块M3A,作为部件安装部分的部件安装模块M3B、M4A、M4B、M5A、M5B和M6B，作为安装后基板图像捕获部分的检查模块M6A以及作为主机设备3的内部处理功能的部件提取处理部分3a，识别处理部分北和检查数据存储部分3c对应于具有用于在基板4上安装部件和检查每个安装部件的安装状态的安装状态检查功能的部件安装系统。在具有配置为如上所述的安装状态检查功能的部件安装系统中，用于检查每个安装部件的安装状态的安装状态检查方法将参照图4(a)到4(c)，图5(a)到5 (c)和图6(a) 到6(c)接下来说明。在基板4经历通过印刷模块Ml的焊料印刷之后，基板4被首先传输进入检查/安装模块M3，其中在基板4上的部件安装工作执行之前，通过检查模块M3A在基板4上执行基板图像捕获操作(安装前基板图像捕获步骤)。也就是，如图4(a)所示，Y 轴移动台9和X轴移动台IOA被驱动以成功地移动图像捕获头11到基板4上方(箭头c)， 以使得通过图像捕获相机12对待检查的基板4的范围进行图像捕获从而获取所捕获到的图像数据。要检查的基板4的范围在此参照图5(a)进行说明。在图5(a)中，将分别安装两个端子类型部件21的两个安装点Pl以及将安装引入(lead-including)部件22的安装点 P2被设置在基板4的安装表面上。地带^(Iands)形成在关于安装点Pl对称的位置以使得对应于部件21的端子21a(见图4(b))的位置。地带4b绕着安装点P2形成以使得对应于部件22的引线(leads)(见图4(b))2h的位置。待检查的基板4的范围设置成包括形成对应于待安装部件的地带4a，4b等范围的地带。通过图像捕获待检查的基板4的范围，在图5(b)中示出的安装前图像1 通过作为安装前基板图像捕获部分的检查模块M3A所得到。在安装前图像12a中，对应于地带如和4b的地带图像4a*和4b*显示在对应于基板4的表面的背景部分4*中。形成安装前图像12a的安装前图像数据通过通信网络2被送到主机设备3。然后，在安装前基板图像捕获步骤(部件安装步骤)之后，安装工作在基板4上执行。在该步骤中，基板4加载有部件21和22，它们通过部件安装模块M3B、M4A、M4B、M5A、 M5B和M6B其中任何一个分别对准安装点Pl和P2。也就是，如图4(b)所示，当部件21通过吸入喷嘴16a保持时，端子21a放置在地带如上，然后，当引线2 分别与地带4b对齐时(箭头d)，由吸入喷嘴16a保持的部件22向下移动。尽管在这里示出了其中安装了两种部件21和22的情况从而简化了说明，可是通过多个部件安装模块实际上成功地安装了大量部件。在基板4上的安装工作执行之后，通过作为安装后基板图像捕获部分的检查模块M6A基板图像捕获操作然后在基板4上执行(安装后基板图像捕获步骤)。也就是，如图 4(c)中所示，Y轴移动台9和X轴移动台IOA被驱动以成功移动摄像头11在基板4上方 (箭头e)，以使得待检查基板4的范围由图像捕获相机12而被捕获从而得到被捕获的图像数据。结果，如图5(c)所示，获得安装后图像12b。在安装后图像12b中，对应于安装部件 21和22的部件区域21*和22*和对应于地带如和4b的地带图像4a*和4b*显示在对应于基板4的表面的背景部分4*中。形成安装后图像12b的安装后图像数据通过通信网络 2被送到主机设备3。然后，计算在由检查模块M3A所得到的安装前图像数据和通过检查模块M6A所得到的安装后图像数据之间的区别，从而提取在部件安装步骤中所安装的部件21和22 (部件提取处理步骤)。也就是，根据每个对应的像素，执行图像计算处理，用于从形成安装后图像 12b的对应像素的图像数据减去形成安装前图像12a的对应像素的图像数据。结果，在图像数据对于安装前图像1 和安装后图像12b，也就是在背景部分4*和地带图像4a*和4b*中是共同的区域内，图像数据彼此抵消。相反，在安装后图像12b中， 在对应于部件21和22的部件区域21*和22*中，对应于背景部分4*的图像数据分别从对应于部件区域21*和22*的图像数据减去，以使得在部件21和22的区域中图像数据没有彼此抵消。通过施行这样的图像计算处理，得到如图6(a)所示的识别图像30。在识别图像 30中，部件21和22表示在对应于基板4的表面的背景图像中以使得部件21和22可以从背景图像区分开来。结果，部件21和22在识别图像30中被提取出来。然后，如图6(b)所示，运算操作被执行用于计算部件21和22的形状和位置。结果，检测出部件21和22的形状、尺寸和位置从而使得计算出表示部件中心的部件检测位置P21和P22。然后，在部件提取处理步骤中提取的部件的形状和位置与提前存储在检查数据存储部分3c中的表示正常部件的形状、尺寸和位置的检查数据比较从而使得由识别处理部分北作出决定，即基板4上的每个部件的安装状态是否是良好的(识别处理步骤)。也就是，如图6 (c)所示，表示每个部件检测位置P21和对应的安装点Pl之间的位置区别程度的位置位移量Dl以及表示部件检测位置P22和对应的安装点P2之间的位置区别程度的位置位移量D2被分别计算，并且这些位置位移量Dl和D2与存储在检查数据存储部分3c中的位置位移允许值(检查数据)进行比较，从而决定基板4上的每个部件21和 22的安装状态是否是良好的。如上所述，在根据本实施例的部件安装系统中的安装状态检查方法中，通过计算安装前图像数据和安装后图像数据之间的区别提取部件，其中安装前图像数据和安装后图像数据是通过安装工作执行之前和之后在基板4上执行基板图像捕获操作而获得的，基板图像捕获操作用于通过对待检查的基板4的检查范围的进行图像捕获而获得图像数据。因此，根据其中基于部件和基板的颜色信息识别和提取部件的背景技术的系统中的不稳定元素能被消除以实现具有好的可操作性的准确的安装状态检查。虽然该实施例已经基于设备配置的例子进行了描述，其中如图1中所示，部件安装模块M4和M5被设置在两个检查/安装模块M3和M6之间，但是根据本发明的部件安装系统的配置不限于图1中所示的配置例子，而是本发明可以应用到任何设备配置中，只要它能成功地按照步骤顺序依次地执行安装前基板图像捕获步骤、部件安装步骤和安装后基板图像捕获步骤。例如，两个检查/安装模块M3和M6可以通过每个具有仅一个检查功能的检查模块更换。此外，一个检查/安装模块可以用于执行安装前基板图像捕获步骤，部件安装步骤和安装后基板图像捕获步骤。本申请基于在2009年10月5日提交的日本专利申请(专利申请2009-231273) 并且其内容通过参考结合于此。工业应用性在根据本发明的部件安装系统中的安装状态检查方法和部件安装系统具有的效果在于能够实现具有良好可操作性的准确的安装状态检查，并且它们在用于在基板上安装部件以制造安装基板的部件安装领域中是有效的。引用特征和附图标记说明
1部件安装系统
3主机设备
4基板
6基板传输部分
7部件供给部分
9Y轴移动台
10A, IOB X轴移动台
11图像捕获头
12图像捕获相机
1 安装前图像
12b安装后图像
15加载头
21部件
22部件
P1，P2安装点
P21,P22部件检查位置
权利要求
1.一种具有用于在基板上安装部件和检查每个所述安装部件的安装状态的安装状态检查功能的部件安装系统，包括安装前基板图像捕获部分，所述安装前基板图像捕获部分在部件安装工作执行之前执行在所述基板上的基板图像捕获操作，用于对要检查的所述基板的检查范围进行图像捕获以获得所捕获的图像数据；部件安装部分，所述部件安装部分在所述基板的图像已经通过所述安装前基板图像捕获部分捕获之后，在所述基板上执行安装工作；安装后基板图像捕获部分，所述安装后基板图像捕获部分在所述安装工作已经在所述基板上执行之后，在所述基板上执行所述基板图像捕获操作；部件提取处理部分，所述部件提取处理部分计算通过所述安装前基板图像捕获部分所得到的安装前图像数据和通过所述安装后基板图像捕获部分所得到的安装后图像数据之间的区别，从而提取通过所述安装工作所安装的每个部件；以及识别处理部分，所述识别处理部分比较通过所述部件提取处理部分提取的所述部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据，从而决定每个部件在所述基板上的所述安装状态是否是良好的。
2.一种安装状态检查方法，检查用于在基板上安装部件的部件安装系统中所安装的每个部件的安装状态，所述安装状态检查方法包括安装前基板图像捕获步骤，所述安装前基板图像捕获步骤在部件安装工作执行之前在所述基板上执行基板图像捕获操作，用于对要检查的所述基板的检查范围进行图像捕获以获得所捕获的图像数据；部件安装步骤，所述部件安装步骤在安装前基板图像捕获步骤之后，在所述基板上执行安装工作；安装后基板捕获图像步骤，所述安装后基板摄像步骤在所述基板上已经执行所述安装工作之后在所述基板上执行所述基板图像捕获操作；部件提取处理步骤，所述部件提取处理步骤计算通过所述安装前基板图像捕获部分所得到的安装前图像数据和通过所述安装后基板图像捕获部分所得到的安装后图像数据之间的区别，从而提取在所述部件安装步骤中安装的每个部件；以及识别处理步骤，所述识别处理步骤比较在所述部件提取处理步骤中提取的所述部件的形状和位置与提前存储的表示正常部件的形状和位置的检查数据，从而决定每个部件在基板上的安装状态是否是良好的。
全文摘要
提供部件安装系统中的部件安装系统和安装状态检查方法，在所述部件安装系统中能够实现具有好的可操作性的准确的安装状态检查。在基板上安装工作通过检测模块M3A和M6A执行之前和之后，用于对要检查的基板的检查范围摄像以获得收集的图像数据的基板图像捕获操作在基板上执行。因此获得的安装前图像数据和安装后图像数据之间的区别被计算以使得通过部件提取处理部分3a提取每个部件。提取的部件的形状和位置与提前存储的表示通常的部件的形状和位置的检查数据比较，以使得由识别处理部分3b决定每个部件在基板上的安装状态是否良好。结果，能消除用于基于部件和基板的颜色信息识别和提取每个部件的系统中的不稳定元素以实现具有好的可操作性的准确的安装状态检查。
文档编号H05K13/04GK102379168SQ20108001457
公开日2012年3月14日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年10月5日
发明者永井大介 申请人:松下电器产业株式会社