专利名称：识别结构元件接头及/或边缘的位置的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1前序部分的识别结构元件的接头及/或边缘位置的一种方法。
采用自动插装机在印刷线路板或者陶瓷基片上插装SMD-结构元件时，要用插装头从一个料箱中或者从送料装置中取出单个的结构元件，然后再装在印刷线路板或者陶瓷基片预先规定的位置上。由于料箱中结构元件的位置或者从送料装置中的取料位置误差是在1mm左右，必须以很高的精确度在印刷线路板或陶瓷基片上定位，所以就需要一种自动识别和矫正装置。识别装置要求时间短暂，方才有可能进行高效插装。
用于识别结构元件接头及/或边缘位置的已知结构是通过一个镜头在一个平面CCD摄象机上形成结构元件或元件轮廓的图像，然后用数字式图像处理器计算出结构元件的位置。接着再借助于一个在插装头上装有结构元件的运输装置在插装之前矫正结构元件的位置。实际上将这种方法称之为结构元件的光学定心装置。
在WO 93/19577中发表了一种位置识别方法，其中以有位置分辨能力的光电子转换器的感光面作为相机使用，形成一个结构元件侧端连接范围的投影图，该光电子变换器被连接在插装头上，用来测定以光电子变换器为基准的接头位置。通过光电变换器与插装头之间的已知相对位置，求出以插装头为基准的结构元件位置。采用这种方法的先决条件是，要知道相机与运输装置之间的精确相对位置，并且能够进行精确操作。相机位置若有任何偏差或者由于操作相机位置造成的振动过程使相机位置产生的任何偏差，都会归入测量误差之中。因此，必须要等待，一直等到运输装置处于静止状态为止。
另外还发表过一种方法，利用这种方法，在装有结构元件的运输装置的移动过程中，利用极短暂的暴光时间(操作闪光灯)能够拍摄到结构元件的图像。在拍摄的一瞬间，通过接收运输装置轴上的计数器读数，确定运输装置与相机之间的相对位置。倘若在计数器和运输装置实际图像之间有滞后误差，采用这种方法就难以测定结构元件和运输装置之间的相对位置。
因此，本发明的任务是，提供一种方法和装置以保证参照运输装置能够对元件进行精确和快速的位置识别。
本发明的任务通过具有权利要求1的特征部分的特征的开头所述类型的方法解决。
通过将牢固连接在运输装置上的位置标记以及元件接头和/或边缘拍摄在一起的照片，不必确认相机的准确位置，在图像求算单元中测定运输装置和接头和或边缘之间的相对位置，从而保证能够获得精确识别位置的办法。由于位置标记以及接头和边缘都受到振动过程同等程度的作用，所以后者不会对精确度产生影响。
按照权利要求2中方法的结构，位置标记和运输装置的连接方式使前者紧靠接头和/或边缘的附近，从而使其和接头和/或边缘共同位于相机同样的景深清晰度范围以内，拍出同等清晰度的图像。
按照权利要求3中方法的优选方式，通过一种光学成像装置，在紧靠接头和/或边缘的附近拍摄位置标记的图像，从而省却在接头和/或边缘附近设置昂贵的结构。
在权利要求4的方法中通过进一步改进使该方法处于有利的地步，其中在紧靠接头和/或边缘的附近的一片调焦屏上形成图像，从而简化了相机的成像方式。
在权利要求5的方法中，通过加快识别结构元件位置的过程，保证能够在较短的时间进行暴光，在运输装置的移动过程中也能实现识别。
在权利要求6中通过实施在附属权利要求项中的其他改进的结构设计，提供实现该方法的装置。
在按照权利要求7的装置中，通过直接将位置标记设在紧靠接头及/或边缘附近设置在牢固支架上的方式，将运输装置的实际位置直接传输到照片上。
在按照权利要求8的装置的结构设计中显示的另外的优点是，通过光学成像装置，形成紧靠接头及/或边缘的位置标记的实际图像。借此省却了在紧靠接头和/或边缘附近的昂贵紧固结构。
在按照权利要求9的有利结构设计中，也是将光学成像装置牢固地连接在运输装置上，实际图像的位置不取决于在光学成像装置中有可能发生的位置变化。
在按照权利要求10的结构设计中另外配置了一片调焦屏，将实际图像投影在调焦屏上，因而易于用相机进行拍照。
按照权利要求11，也是为了避免在测定位置时由于另外发生不稳定因素而将调焦屏牢固连接在运输装置上。
调焦屏采用一种有利的结构设计，按照权利要求12的规定连接在相机上。以此传输装置能够轻易地并且简单地进行运动。
按照权利要求13的规定，采用一种有利的结构设计，将调焦屏做成场效应透镜的一个部件，借以作为向实际图像提供更强的光线之用。
以下借助附图中的实施例对本发明的实施例作详细说明。
图中
图1是位置识别装置的示意纵剖面图，利用装在直接靠近元件接头的位置标记来识别位置，图2是位置识别装置的示意纵剖面图，利用在紧靠接头附近的运输装置上固定的调焦屏上形成的位置标记图像来识别位置。
图3是位置识别装置的示意纵剖面图，利用固定在相机上的调焦屏上形成的位置标记图像来识别位置。
图1表示如何利用一件结构元件2的接头1来进行位置识别。与接头1相似，也可以利用结构元件2的边缘来进行位置识别。此时的结构元件2可以利用，例如，运输装置4上的一个吸管3上的一个图中未绘出的插装头，将结构元件以可卸的方式固定。运输装置用来从图中未绘出的供料装置取出结构元件2，并且将结构元件2装在图中未绘出的、至少可以利用变换器沿着X、Y、Z三个方向转动的印刷线路板或者陶瓷基片上，为了矫正结构元件，另外还可以，例如，沿着吸管3的中轴5作D向旋转。一个连接着图像求算单元7的相机6，通过数字成像，通过一个固定装置11将接头和牢固连接在运输装置4上的至少一个位置标记10共同拍摄成像。借以预先准确算出、然后确定位置标记10和运输装置之间的相对位置。此时，位置标记10的配置方式能以使相机6和接头1共同处于同样的景深清晰度范围以内，从而使位置标记和接头1共同形成清晰的图像。在图像求算单元7中直接测算出结构元件2和运输装置4之间的相对位置，并且由此计算出运输装置4的移动矫正值，借以实现对于结构元件2在印刷线路板或者陶瓷基片上的移位进行的矫正。
在图2中所示是一种装置的另一个实施例，图中的位置标记10与前一个实施例中的不同之处在于和接头1的距离拉远，在其间还设有装设在一片调焦屏13上的一个光学成像装置12。此处的调焦屏13是装设在紧靠接头1附近的位置上，所以它和接头1共同处在同样景深清晰度范围以内。其有利之处在于调焦屏13和光学成像装置12通过固定装置11牢固连接在运输装置4上，所以在这些元件之间不会出现位移，不会产生不精确的位置测定值。
如果是直接用相机6拍摄位置标记的实际图像，还可以省却调焦屏13。这样就避免了在紧靠结构元件2和接头1附近的复杂结构，从而可以用同一个位置识别装置来测定大小不同的结构元件2。
如图3所示，也可以将调焦屏13固定在相机6上。其有利之处在于调焦屏13被作成场效应透镜14的一个部件，其中的场效应透镜14至少是光学成像装置的一个部件。通过场效应透镜14有大量的光线可供成像之用，图像的光亮度强。
通过直接拍出运输装置4连同结构元件2的接头1在一起的图像，采用瞬时暴光时间，即便在相机6和运输装置之间作相对移动的时候也能求算出运输装置4和接头1之间的相对位置，这样就缩短了位置识别时间，提高了插装的速度。
权利要求
1.相对于运输装置(4)对于结构元件(2)的接头(1)和/或边缘的位置进行识别的方法，在该传输装置(4)上以可卸方式装设结构元件(2)，在位置识别装置中装有一架其后面设置有图像计算单元(7)的相机(6)，该相机(6)至少在一定范围内接收接头(1)和/或边缘的图像，其特征在于在运输装置(4)上牢固装设至少一个位置标记(10)，将接头(1)和/或边缘连同位置标记(10)一并拍摄，根据将位置标记(10)和接头(1)和/或边缘拍在一起的图像，识别接头(1)和/或边缘和位置标记(10)之间的相对位置，进而测定接头(1)和/或边缘与运输装置(4)之间的相对位置。
2.如权利要求1中的位置识别方法，其特征在于位置标记(10)在运输装置(4)上的固定方式能使位置标记(10)处于紧靠接头(1)和/或边缘的附近。
3.如权利要求1中的位置识别方法，其特征在于生成位置标记(10)紧靠接头(1)和/或边缘附近的实际图像，拍出连同接头(1)和/或边缘在内的实际图像，借以识别接头(1)和/或边缘和运输装置(4)之间的相对位置。
4.如权利要求3中的位置识别方法，其特征在于将紧靠近接头(1)和/或边缘附近的实际图像在调焦屏板(13)上投影。
5.如权利要求1至4各项方法中的一种方法，其特征在于能够在运输装置(4)的移动过程中进行快速暴光，拍成接头(1)和/或边缘连同标记(10)在内的照片
6.相对于运输装置(4)对于结构元件(2)的接头(1)和/或边缘的位置进行识别的装置，在该传输装置(4)上以可卸方式装设结构元件(2)，具有一架其后面设置有图像计算单元(7)的相机(6)，其中，该相机(6)至少在一定范围内接收接头(1)和/或边缘的图像，其特征在于通过一个固定设施(11)将至少一个位置标记(10)固定连接在运输装置(4)上。
7.如权利要求6中的位置识别装置，其特征在于将位置标记(10)设置在紧靠接头(1)和/或边缘的附近。
8.如权利要求6中的位置识别装置，其特征在于光学成像装置(12)如此设置，使其能生成紧靠接头(1)和/或边缘附近的位置标记(10)的实际图像。
9.权利要求8中的位置识别装置，其特征在于将光学成像装置(12)牢固连接在运输装置(4)上。
10.权利要求8或9之一的位置识别装置，其特征在于在紧靠接头(1)和/或边缘的附近装设调焦屏(13)，实际图像投影在它上面。
11.权利要求10中的位置识别装置，其特征在于将调焦屏(13)牢固连接在传输装置(4)上。
12.权利要求10中的位置识别装置，其特征在于将调焦屏片(13)牢固连接在相机(6)上。
13.权利要求10至12之一的位置识别装置，其特征在于将调焦屏片(13)作为场透镜(14)的一个部件构成。
全文摘要
识别结构元件位置的方法和装置,根据已知的方法,元件(2)的接头(1)和/或边缘的相对位置是根据运输装置(4)的相对关系确定的,其中,由在下游连接一个图像计算单元(7)的相机(6)对接头进行拍照;根据图像和相机(6)与运输装置之间已知的预定设置位置确定接头(1)的位置。振动过程和相机(6)和运输装置之间的位移使结果产生畸变。接头(1)的图像是连同牢固装在运输装置(4)上的位置标记(10)一并拍成的。位置标记(10)本身设置在接头(1)的附近,或者通过设在该处的一个光学成像装置在该处设置的。这样能够保证提供一种精确的位置识别装置。采用此法,利用移动的运输装置(4)和短暂的暴光时间,采用相机(6)拍照,也能实现快速的位置识别。此项视觉系统可以在插装机上使用。
文档编号H05K13/08GK1273019SQ98809725
公开日2000年11月8日 申请日期1998年9月22日 优先权日1997年9月30日
发明者H·H·格拉斯米勒 申请人:西门子公司