CN1205847C - 元件识别方法和其装置 - Google Patents

Abstract

通过对高度检测器(8)所检测的高度测量区进行限定，从而只对连接部分进行检测，而对其他的干扰目标不进行检测。亮度图象索取装置(3)用于获得电子元件(2)的整个底面的亮度图象数据，及高度图象索取装置(8)，用于获得电子器件(2)的整个底面的高度图象数据。通过单独选择使用亮度图象索取装置(3)所进行的二维位置检测和高度图象索取装置(8)的三维位置检测而进行电子元件(2)的位置检测。具有多个凸电极(2a)的电子元件(2)的整个底部的高度图象被高度检测检测器(3)索取作为二维图象数据，从高度图象数据获取各个凸电极(2a)，从而检测各个凸电极(2a)的体积和形状。当凸电极(2a)的体积和形状不满足预定的标准时，就认为电子元件(2)为非正常。

Description

元件识别方法和其装置

技术领域

本发明涉及一种元件识别方法和装置，用于对自动安装到印刷电路板或液晶或等离子体显示板上的电子元件的固定面上的诸如引线和电极的连接部分进行位置检测或质量检验(好或不好)，还涉及一种电子元件固定方法，用于通过上述元件识别方法检测的诸如引线和电极的连接部分的位置信息的基础上将电子元件固定到板上的电子元件固定方法，并涉及一种电子元件固定装置，用于在通过上述的元件识别装置检测的电子元件的固定面上的诸如引线和电极的连接部分的位置信息的基础上将电子元件固定到板上的电子元件固定装置。

背景技术

通常的，对于此种的元件识别方法，已经知道存在各种的结构。例如，其中一种是将可变光施加到电子元件上，通过CCD(电荷耦合)相机接收在物体上的反射光，并对电子元件的固定面上的诸如引线和电极等连接部分进行位置检测。

然而，上述的结构具有如下的不足。如果在电子元件的固定面上的引线或电极的周围存在凸起等，在凸起上会对可见光进行反射，然后除了引线、电极等反射的光外在凸起上所反射的光也会进入到CCD相机。对要被检测的引线和电极等连接部分而言，凸起等就成为了一种噪声。

相应的，本发明的一个目的在于解决上述的的问题，并提供一种元件识别方法和装置，其可正确的获得电子元件的连接部分的位置信息，而不会受到电子元件的固定面上的诸如引线和电极的连接部分周围的凸起等影响，以及一种在正确获得的连接部分的位置信息的基础上正确的固定电子元件的电子元件固定方法和装置。

图41为现有技术的电子元件固定装置的透视图。

在图41中，示出了电子元件固定装置的主体1、通过本发明的固定装置进行固定的电子元件(此后简称为“元件”)、在上放置元件2的盘4a、作为元件提供部分的用于自动提供放置在盘4a上的元件2的盘提供部分4、用于在固定步骤中吸取其中一个电子元件2的头部7(嘴部7a)、在X-轴方向上移动头部7并构成X-Y移动臂的一部分的X-轴方向上(此后简称为X-轴移动臂)移动臂5、在Y轴方向上移动头部7的并构成带有X-轴移动臂5、CCD相机3A和高度检测器8A的X-Y移动臂的一部分的Y-轴方向上的移动臂6a和6b(此后简称为Y-轴移动臂)。标号9表示要固定元件2的印刷电路板。

图25示出了通过上述的电子元件固定装置固定的电子元件2的实例。电子元件2具有多个位于元件体2b的左手侧和右手侧上的引线2a，且引线2a的引线头2c被固定到板9上。

在现有技术的电子元件固定装置中，CCD相机3A被用于作为目标的电子元件2的二维位置检测，而高度检测器8A用于观察电子元件2的引线的移动。

如图42中所示，此高度检测器8A被用于检测在特定点的物体的高度。图42中所示的高度检测器8A提供有激光源8a、用于将从激光源8a所发射的激光束的反射光(散射光)进行聚焦并撞击到作为物体的电子元件2和半导体位置检测检测器(此后简称为PSD)上的聚焦透镜8c，其中的半导体位置检测器8d作为一种位置检测装置，通过聚焦透镜8c对入射到电子元件2的引线头2c上的激光束的反射光进行聚焦，PSD8d具有产生与被聚焦的光的位置相关的电子信号的功能。

下面将参考从步骤S71到步骤S79的图43的流程图对现有技术的元件识别方法进行描述。

步骤S71：通过嘴7a吸取电子元件2。

步骤S72：在CCD相机3A的位置索取电子元件2的亮度图象。

步骤S73：通过对此亮度图象进行处理而检测电子元件2的位置。

步骤S74：当不对电子元件2的引线2a的悬浮进行检查时，程序跳到步骤S78。

步骤S75：通过移动电子元件2，从而电子元件2的每个引线2a的尖端2c连续与高度检测器8A的测量位置接触，然后，测量引线端2c的高度数据。在图25中所示的电子元件2的情况下，图25中所示的两条线P1和P2为引线端2c的高度测量线，通过CCD相机3A对这些测量线P1和P2进行位置检测。首先，通过在X-轴方向上移动嘴7a而对沿第一条线P1的一侧的引线端2c的高度进行测量，此后将引线端2c旋转180度，在X-轴方向上移动嘴7a，测量沿第二条线P2的在另外一侧的引线端2c的高度。在电子元件2为QFP元件的情况下，通过进行四次的局部移动，可测量引线端2c的四个边的高度。在此情况下，为了进行吸附，围绕嘴7a将电子元件2做三次90度旋转。

步骤S76：通过所有引线端2c的三维位置(X，Y，Z)计算与理论虚拟表面接触的三个引线端2c的位置，其中电子元件2被固定在理论虚拟表面上，且用公式表示三维位置(X，Y，Z)的距离。然后，计算通过虚拟表面计算所有的引线端2c的三维位置(X，Y，Z)的距离，即引线悬浮量。

步骤S77：确定这些引线悬浮量中的每个是否超过了预定的标准值。当引线悬浮量超过了预定的标准值时，程序流程进行到步骤S79。当所有的引线悬浮量未超过预定的标准值时，程序流程进行到步骤S78。

步骤S78：在通过引线悬浮量检测确定电子元件不需要进行悬浮量检测或检测为正常的元件时，将电子元件固定到板9上的特定位置，然后，过程结束。

步骤S79：将引线悬浮量超过预定标准值的电子元件2确定为非正常元件，并结束程序。

然而，上述的现有技术的方法具有下面的缺点，即为了对电子元件2进行位置检测和确定测量线P1和P2，只有通过CCD相机3A进行亮度图象输入才可通过高度测量器8A进行引线悬浮量检测，每次进行引线悬浮检测时，为了固定电子元件2需要很长的时间。

另外，传统的高度测量器8A是用于测量特定线上的电子元件的高度，这会导致检测范围很小，且缺乏可靠性的问题。

另外，通常的，如图40所示，为了检查被以矩阵形式设置在电子元件120的底部的多个半球形凸电极(半球形凸起)的脱落的情况，已经使用了利用CCD相机的检测方法。

如图44中所示的此种的现有技术的检测方法，需要通过CCD相机100向电子元件120的半球凸电极120a抛洒一大片光。其原因如下，即使存在脱落的半球状凸电极120a，则很有可能在脱落的半球凸电极120a下面存在构成部分半球形凸电极的电极或焊料。因此，如果在与CCD相机100的正面一侧垂直的方向向半球形凸电极120a施加光，即使当存在脱落的半球形凸电极120a时，电极或焊料反射光，这样会造成很难检测是否存在脱落的半球形凸电极120a。

如图45A中所示，通过在水平方向向突出的凸电极120a施加光，如图45A中所示，可识别出实际存在的半球形凸电极120a。图46A和图46B示出了一个实例，其中光被施加到半球形凸电极120a，而在图47A和47B中，光被施加到底部为大致平坦部分的基本上半球形凸电极120a上。

然而，根据此照明方法，从理论上讲，从半球形凸电极120a的最底部无法获得反射光，这将导致很难识别出半球形凸电极120a的最底部，即，其为通过焊接连接到印刷电路板上的最重要的部分。根据由于半球形凸电极120a的表面的氧化而造成的变色状态或根据在半球形凸电极120a的表面中的凹痕的情况，变化在半球形凸电极120a上反射光的量。因此，只可定性的识别半球形凸电极120a的形状。即，通过借助诸如属于半球形凸电极120a的发光值的总和的评价值对各个半球形凸电极120a的光亮度的表述，只可进行相对的评价，研究半球形凸电极120a的评价值的分布，作出半球形凸电极120a是否脱落的判断。为此，传统的方法被用于在电子元件120的底部是否存在半球形凸电极120a。

另外的一个方面在于，在半球形凸电极120a的高度为低的情况下，即使在水平方向施加光，反射光的部分也变小。结果，无法获得用于检测半球形凸电极120a的足够量的光，这样会降低检查是否存在半球形凸电极120a的可靠性。

近年来，由于大规模集成电路，已经普及一种如图40中所示的BGA(球格阵列)的元件封装。在BGA元件的情况下，一旦将元件固定到印刷电路板上，会无法看到位于印刷电路板上的连接表面，因此在安装前检查半球形凸电极120a就变的很重要。在现有的情况下，集成电路的封装很紧密，因此检测半球形凸电极120a就变的更为重要，“定量检测各个半球形凸电极120a的焊接量”或“定量评价各个半球形凸电极120a的形状”的重要性程度增大。然而，上述的各个现有技术的方法只能进行定性的评价。

本发明是针对上述的传统情况而进行的。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述的问题，并提供一种可高速和高可靠性的理性的选择和进行电子元件的二-维或三-维位置检测的元件识别方法和元件固定方法。

同时，本发明的目的还在于提供一种元件识别方法和元件检测方法，其可总体的测量电子元件底部的多个凸电极，正确的检测各个凸电极的体积或形状，定量的评价构成凸电极的焊料的量或形状，对凸电极进行检测，或在将电子元件固定到印刷电路板上之前对连接部分进行检测，并提高组装的电子元件的可靠性。

为了实现这些和其他的方面，根据本发明的第一方面，提供一种用于将光施加到电子元件的固定表面上的引线或电极的连接部分的元件识别方法，并在来自连接部分的反射光的基础上通过高度检测部分对连接部分进行高度检测，该方法包含如下的步骤：限定高度检测部分(8)的检测区域，从而存在于连接部分后面或附近的目标(2b，2c)的反射光被排除到测量区之外；将从被测量的区域所反射的光进行软件处理；以及从而去除所述目标的反射光。

根据本发明的第二方面，提供一种根据第一方面的元件识别方法，其中通过作为高度检测检测器的半导体位置检测器件检测连接部分的位置。

根据本发明的第三方面，其提供一种根据第一或第二方面的元件识别方法，其中通过预设可检测高度测量区内的高度检测参考面的连接部分的高度位置的高度测量区而去除噪声，并只对高度测量区中的连接部分进行高度检测。

根据本发明的第四方面，其提供一种根据第一方面中的元件识别方法，其中通过预设可检测作为高度转换表的高度测量区内的高度检测参考面的连接部分的高度位置的高度测量区而去除噪声，根据高度转换表处理属于连接部分的高度数据且位于高度测量区之外的作为无效高度数据的高度数据，根据高度转换表处理处理位于高度检测区之内的作为有效高度数据的高度数据，并在有效高度数据的基础上对连接部分进行高度检测。

根据本发明的第五方面，其提供一种根据第四方面中的元件识别方法，该方法包含：在只在高度测量区内测量的电子元件的图象的基础上根据电子元件的尺寸确定处理区；通过在电子元件的图象中的所确定的处理区的窗口中进行抽样而大致检测电子元件的中心和倾斜度以获得电子元件的粗略位置；在元件尺寸和电子元件的大致位置的基础上，检测电子元件的图象中的所有连接部分的位置；从所有的连接部分的位置检测电子元件的图象中的电子元件的正确位置。

根据本发明的第六方面，提供了一种电子元件固定方法，包括：通过根据第一到第五权利要求任一的元件识别方法检测电子元件的连接部分的位置信息；通过头部(7)的元件固定件(7a)固定电子元件(S1)；作出是否需要调节高度测量区的判断，然后当需要调节高度测量区时调节高度测量区(S2，S3)；在高度测量区的基础上调节元件固定件的高度(S4)；获取元件的高度数据(S5)；通过高度检测部分检测电子元件的位置(S6)；在高度检测部分识别的高度位置信息的基础上通过转动头部而借助元件固定件将电子元件固定到板中的特定位置(S7)。

根据本发明的第七方面，其提供一种元件识别装置，其包含：一个照明部分，用于将光照射到电子元件的固定面上的引线或电极的连接部分上；高度检测部分，用于在来自照明部分并在连接部分上反射的光的基础上对进行部分进行位置检测；和噪声去除部分(304)，用于限制高度检测部分的测量区，从而从由高度检测部分所检测的反射光的测量区中将存在于连接部分后面或附近并反射光的噪声目标排除掉，从而去除噪声目标。

根据本发明的第八方面，其提供一种根据第七方面的元件识别装置，其中高度检测部分通过作为高度检测器的半导体位置检测装置检测连接部分的位置。

根据本发明的第九方面，其提供一种根据第七或第八方面的元件识别装置，其中噪声去除部分预设一个高度测量区，该区可检测高度测量区中的高度检测参考面的连接部分的高度位置，并只对高度测量区内的连接部分进行高度检测。

根据本发明的第十方面，其提供一种根据第七方面中的元件识别装置，其中噪声去除部分预设一个高度测量区，该区可检测作为高度转换表的高度测量区内的高度测量参考面的连接部分的高度位置，根据高度转换表处理属于连接部分的并位于高度测量区外的作为无效高度数据的高度数据，根据高度转换表处理位于高度测量区内的作为有效数据的高度数据，并在有效数据的基础上对连接部分进行高度检测。

根据本发明的第十一方面，其提供一种根据第七方面的元件识别装置，该装置包含：处理区确定装置，用于在高度测量区中的所检测的电子元件的图象中的电子元件的尺寸的基础上确定处理区；一个中心和倾斜度检测装置，用于通过在电子元件的图象中所确定的处理区的窗口中进行抽样而检测电子元件中心和倾斜度，以获得电子元件的粗略位置；一个连接部分位置检测装置，用于在元件的尺寸和电子元件的粗略位置的基础上检测电子元件的图象中的所有间接部分的饿位置；和连接部分中心和倾斜度检测装置，用于检测所有连接部分位置的电子元件的图象中的电子元件的正确位置。

根据本发明的第十二方面，其提供一种将电子元件固定到板上的电子元件固定装置，包括：如第七至第十一方面任一所述的元件识别装置；头部，用于通过元件固定件固定电子元件并在高度测量区的基础上调节元件固定件的高度；和控制部分，用于在通过高度检测部分识别的高度位置信息的基础上通过转动头部并借助元件固定件而将电子元件固定到特定的位置。

根据本发明的第十三方面，其提供一种元件识别方法，使用亮度图象索取装置，用于获得特定方向视角的电子元件的表面的照明图象数据，和高度图象索取装置，用于获得从特定方向看到的电子元件的表面的高度图象数据，以通过单独选择使用亮度图象索取装置的二维位置检测和高度图象索取装置的三维图象检测而对电子元件进行位置检测。

根据本发明的第十四方面，其提供一种根据第十三方面的元件识别方法，其中亮度图象索取装置和高度图象索取装置被根据电子元件的形状特征而被单独选择使用。

根据本发明的第十五方面，其提供一种根据第十三方面的元件识别方法，其中亮度图象索取装置和高度图象索取装置被根据在电子元件上所进行的检测项目而单独选择使用。

根据本发明的第十六方面，其提供一种根据第十三方面所述的元件识别方法，其中通过使用同一个图象处理装置设定高度图象数据的高度坐标系统而对从亮度图象索取装置获得的亮度图象数据和从高度图象索取装置获得的高度图象数据进行处理，从而从电子元件指向高度图象索取装置的方向变为正向。

根据本发明的第十七方面，其提供一种根据第十三方面的元件识别方法，其中在电子元件的结构中，多个引线从元件体的边伸出，而引线的尖端被固定到板上。

根据本发明的第十八方面，其提供了一种用于将元件从元件供给部转送到板上并将电子元件固定到板上的元件固定方法，该方法包含：选择亮度图象索取装置，所述亮度图象索取装置用于获得从特定方向所看到的电子元件的表面的亮度图象数据；在将电子元件从元件供给部输送到板上的过程中通过亮度图象索取装置并通过对图像数据进行软件处理而对电子元件进行位置检测；在从位置检测所获得的信息的基础上将电子元件固定到板上。

根据本发明的第十九方面，其提供了一种用于将元件从元件供给部转送到板上并将电子元件固定到板上的元件固定方法，该方法包含：选择高度图象索取装置，所述高度图象索取装置用于获得电子元件输送路径中的特定方向上看到的电子元件表面的高度图象数据并包含一个3D检测器；在将电子元件从元件供给部输送到板上的过程中通过高度图象索取装置并通过对图像数据进行软件处理而对电子元件进行位置检测；在从位置检测所获得的信息的基础上将电子元件固定到板上。

根据本发明的第二十方面，其提供一种根据第十八方面的元件固定方法，通过根据电子元件的形状特征选择亮度图象索取装置对电子元件进行位置检测。

根据本发明的第二十一方面，其提供一种根据第十九方面所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据电子元件的形状特征选择高度图象索取装置对电子元件进行位置检测。

根据本发明的第二十二方面，其提供一种根据第十八方面的元件固定方法，其中通过根据要在电子元件上进行的检测项目通过选择亮度图象索取装置而对电子元件进行位置检测。

根据本发明的第二十三方面，其提供一种根据第十九方面所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据要在电子元件上进行的检测项目通过选择高度图象索取装置而对电子元件进行位置检测。

根据本发明的第二十四方面，提供一种元件识别方法，其包含：通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；从高度图象数据获得各个凸电极；并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积。

根据本发明的第二十五个方面，其提供一种根据第二十四方面的元件识别方法，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第二十六方面，其提供一种根据第二十四或二十五方面的元件识别方法，其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第二十七方面，其提供一种元件检测方法，包括下述步骤：通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；从高度图象数据获得各个凸电极；并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积；在通过上述步骤所检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常。

根据本发明的第二十八方面，提供一种根据第二十七方面所述的元件检测方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第二十九方面，提供一种根据第二十七或者第二十八方面所述的元件检测方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第三十方面，提供一种元件固定方法，包括下述步骤：通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；从高度图象数据获得各个凸电极；并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积；在通过上述步骤所检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常；以及将通过上述步骤未确定为非正常的电子元件固定到板上。

根据本发明的第三十一方面，提供一种根据第三十方面所述的元件固定方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第三十二方面，提供一种根据第三十或者第三十一方面所述的元件固定方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第三十三方面，其提供一种元件识别方法，包含通过高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得与参考表面平行的表面上的凸电极的高度图象数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上；从高度图象数据获得各个凸电极；并检测所获得的各个凸电极的形状。

根据本发明的第三十四方面，其提供一种根据三十三方面的元件识别方法，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第三十五方面，其提供一种根据第三十三或三十四方面的元件识别方法，其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第三十六方面，其提供一种元件检测方法，包括下述步骤：通过包含3D检测器的高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得相对于基准面并假设位于与基准面垂直方向上的凸电极的高度数据；对高度数据进行软件处理；从高度图象数据获得各个凸电极；并通过从每个单独的凸电极的高度图像数据获得外部形状数据而检测所获得的各个凸电极的形状；当通过上述步骤检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常。

根据本发明的第三十七方面，提供一种根据第三十六方面所述的元件检测方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第三十八方面，提供一种根据第三十六或者第三十七方面所述的元件检测方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第三十九方面，提供一种元件固定方法，包括下述步骤：通过包含3D检测器的高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得相对于基准面并假设位于与基准面垂直方向上的凸电极的高度数据；对高度数据进行软件处理；从高度图象数据获得各个凸电极；并通过从每个单独的凸电极的高度图像数据获得外部形状数据而检测所获得的各个凸电极的形状；当通过上述步骤检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常；以及将通过上述步骤未确定为非正常的电子元件固定到板上。

根据本发明的第四十方面，提供一种根据第三十九方面所述的元件固定方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

根据本发明的第四十一方面，提供一种根据第三十九或者四十方面所述的元件固定方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

根据本发明的第四十二方面，其提供一种用于将光施加到电子元件的固定表面上的引线或电极的连接部分的元件识别方法，并在来自连接部分的反射光的基础上通过高度检测部分对连接部分进行高度检测，该方法包含如下的步骤：限定高度检测部分的高度测量区，从而存在于连接部分后面或附近并反射光的噪声目标被排除到高度检测部分要检测的反射光的高度测量区之外，从而去除噪声目标，其中在进行位置检测时，选择使用通过亮度图象索取装置的二-维位置检测或高度图象索取装置的三维位置检测而单独进行电子元件的位置检测，亮度图象索取装置获得从特定方向看的电子元件的表面的亮度图象数据，高度图象索取装置获得从特定方向看的电子元件的表面的高度图象数据，通过高度检测检测器获得作为二维高度图象数据的元件底部中的具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象；从高度图象数据获得各个凸电极；检测所获得的各个凸电极的体积或形状。

附图说明

通过下面结合相应附图的对最佳实施例的详细描述会对本发明的这些和其他的方面和特点有更清楚的了解。

图1为根据本发明的第一实施例的可实施电子元件识别方法的电子元件固定装置的外观示意图；

图2为从Y-轴方向所看到的第一实施例的电子元件识别方法所使用的高度检测检测器的侧视图；

图3为从X-轴方向所看到的图2的高度检测检测器的侧视图；

图4为在第一实施例中3D检测器的输出信号的示意图；

图5为第一实施例的高度测量方法的实例的示意图；

图6为电子元件的透视图，其中通过根据第一实施例的电子元件识别方法通过三维检测器进行位置检测；

图7为用于描述图6的电子元件的引线的位置和变为噪声的凸起的位置之间关系和根据第一实施例的电子元件识别方法的高度测量区的示意图；

图8A和8B为根据现有技术通过CCD相机获取的图6的电子元件的图象的示意图和根据第一实施例的电子元件识别方法所获取的图6的电子元件的图象的示意图；

图9为通过使用第一实施例的电子元件识别方法固定电子元件的过程的流程图；

图10为从图9的步骤S6中的高度数据检测元件的位置的详细流程图；

图11A和11B分别为在图10的位置检测过程中通过元件尺寸所确定的处理区的窗口和通过在处理区的内部进行抽样而获得的元件的大致中心和倾斜度的示意图；

图12A和12B分别为通过估计各个引线存在的位置而检测引线的中心、设定包含引线的小窗口、通过元件的大致中心和倾斜度及从图10的位置检测过程中的主要控制部分传送的元件形状信息在窗口内部进行抽样的示意图，和从所有的引线的位置计算元件的正确中心和倾斜度的状态的示意图；

图13为在图10的位置检测过程中元件的正确中心和倾斜度的计算结果的实例示意图；

图14为用于完成第一实施例的元件识别方法的元件识别装置的方框图；

图15为包含在图14的元件识别装置的程序存储器中的软件的功能装置的示意图；

图16为图15的高度转换部分的检测范围的设定实例的示意表；

图17为形成的亮度柱状图作为一个目标的处理区的示意图；

图18为图17的处理区的亮度柱状图的示意图；

图19为用于根据本发明的第三实施例的元件识别方法的元件固定装置的外表透视图；

图20为第三实施例的元件识别方法和元件固定方法的工作过程的流程图；

图21为第三实施例的高度图象索取装置的结构方框图；

图22为第三实施例的亮度图象索取装置的结构方框图；

图23A为第三实施例的电子元件的透视图；

图23B为电子元件的亮度图象的示意图；

图24A为第三实施例的电子元件的高度图象坐标系统的示意图；

图24B为电子元件的高度图象的示意图；

图25为电子元件的实例的透视图；

图26为根据本发明的第三实施例的亮度图象图象索取装置的图象索取状态的示意图；

图27为亮度图象索取装置的另一个实例的图象索取状态的示意图；

图28为根据本发明的第四实施例的元件识别方法的高度检测检测器的输出信号的示意图；

图29为第四实施例的元件识别方法的高度检测检测器的截面示意图；

图30A和30B为通过高度检测器检测电子元件的半球形凸电极的状态示意图，其中图30A为针对高度检测器的来自和到达半球形凸电极的激光束的输入和输出状态的示意图，图30B为从输出信号获得的半球形凸电极的图象的示意图；

图31为根据第四实施例的元件识别方法的高度检测检测器的截面示意图；

图32为根据第四实施例的元件识别方法的半球形凸电极的高度检测方法的示意图；

图33用于第四实施例的元件识别方法的电子元件固定装置的主控制部分的内部结构方框图；

图34为元件固定过程的流程图；

图35为从高度图象对元件的半球形凸电极进行位置检测的过程流程图；

图36A、36B和36C为电子元件的半球形凸电极的位置检测过程的示意图；

图37为电子元件的高度检测区的示意图；

图38A和38B为电子元件的半球形凸电极的体积检测过程的示意图，其中图38A为其流程图，而图38B为通过高度检测检测器的电子元件的半球形凸电极的体积检测的示意图；

图39A和39B示出了电子元件的半球形凸电极的评价过程的形状，其中图39A为其流程图，而图39B为通过高度检测检测器的电子元件的半球形凸电极的形状评价的示意图；

图40为具有多个半球形凸电极的电子元件的透视图；

图41为用于现有技术的元件识别方法的电子元件固定装置的透视图；

图42为用于现有技术元件识别方法的被固定到电子元件固定装置上的高度检测器的截面示意图；

图43为现有技术的元件识别方法和元件固定方法的工作过程的流程图；

图44为现有技术的用于检测电子元件的半球形凸电极的方法的示意图；

图45A为根据现有技术的元件识别方法的当光从CCD相机施加到半球形凸电极上时，到达和来自半球形凸电极的光的输入和输出状态的示意图；

图45B为通过检测获得的半球形凸电极的图象的示意图；

图46A为根据现有技术的元件识别方法通过CCD相机施加光时到达和来自电子元件的半球形凸电极的光的输入和输出状态的示意图；

图46B为通过检测所获得的半球形凸电极的图象的示意图；

图47A为根据现有技术的元件识别方法通过CCD相机施加光时来自和到达具有大致平面部分的电子元件的半球形凸电极的光的输入和输出状态的示意图；及

图47B为通过检测获得的底部大致为平面部分的半球形凸电极的图象的示意图。

具体实施方式

在对本发明进行进一步描述之前，需注意的是，在附图中用相同的标号表示类似的元件。

下面将参考相应的附图对本发明的实施例进行详细描述。

根据本发明的第一实施例的元件识别方法对通过高度检测器可进行检测的高度测量区进行限制，从而只对连接部分进行检测，而对其他的噪声目标不进行检测，以便获得电子元件的固定表面上的电极或引线的连接部分的正确的位置信息。即，根据第一实施例，当预先知道用于连接部分的高度检测所需的测量区时，将测量区外的高度数据转换为特定的值，该值在高度数据输入步骤中通过高度转换表被认为是非正确值。尤其是，例如，将此方法应用到下面的情况，其中变为噪声的目标被包含在用八位表示的高度测量区中。最好事先计算高度位置关系并限制高度测量区。

图1为设置有元件识别装置的电子元件固定装置的整体示意图，其中的元件识别装置可完成本发明的第一实施例的元件识别方法，并示出了这样的一种状态，其中通过嘴部7a已经吸附作为一个目标实例的电子元件2的头部7对应元件固定件的一个实例，在高度检测部分602的高度检测检测器8上面的X-轴方向上以恒定速度移动的同时可获得电子元件2的高度数据，用于检测诸如电子元件2的固定面上的引线2a或电极的连接部分的高度。即，在图1和图14中，示出了电子元件固定装置的固定装置主体1、通过本发明的装置进行固定的电子元件(此后简称为元件)2、在其上放置元件2的盘3、用于自动提供放置在盘3上的其中一个元件2的作为元件提供部分的盘提供部分4、在固定阶段通过嘴部7a吸附元件2且此后接着伺服电机竖直移动支撑嘴部7a的嘴部提升轴从而将被吸附的元件2固定到印刷电路板上的头部7、X-轴方向上的移动臂5(此后简称为X-轴移动臂)，其在X-轴方向上移动头部7并构成X-Y移动臂600的一部分、Y-轴方向上的移动臂6a和6b(此后简称为Y-轴移动臂)，其在Y轴方向上移动头部7，并和X-轴移动臂5构成X-Y移动臂600、和三维(此后简称为3D)检测器8，其作为图14的高度检测部分602的高度检测检测器，并获得元件2的高度图象。标号9表示要固定有元件2的印刷电路板。

当通过头部吸附被放置在盘3上的元件2并在3D检测器8上沿X-轴移动臂5移动时，通过3D检测器8获取元件2的3D(高度)图象。对通过3D检测器8获得的(高度)图象进行软件处理，以检测元件2或引线的高度(位置)，根据位置信息将元件2固定到印刷电路板9上的特定位置。

接着，下面将根据三角测量工作原理对3D检测器8的结构和操作进行详细描述。

图2为在Y-轴方向上看到的3D检测器8示意图(截面示意图)，示出了这样的一种结构，其中提供两个作为3D检测器8的检测装置的两个半导体位置检测检测器(此后简称为PSDs)系统。图3为在X-轴方向看到的3D检测器8的示意图(截面示意图)，其示出了这样的一种状态，其中每次在用于反射激光束的多边形镜的反射面变化时，激光束入射到光接收装置19，结果产生多边形表面原始信号20。在图2和3中示出了X-轴移动臂5、头部7、被吸附的元件2、用于产生激光束的半导体激光器10、用于对此激光束进行选择和整形的光选择和整形透镜11、用于通过机械旋转扫描射到此镜面上的激光束的多棱镜12、用于部分传输和部分反射激光束的半透明反射镜面13和用于反射光的镜面14。

还另外示出一个Fθ透镜15，其改变光路，从而将通过多棱镜12机械转动的激光束垂直施加到作为目标的元件2上，聚焦透镜16a和16b用于聚焦射到元件2上的激光束的反射光(散射光)，PSDs 17a和17b作为位置检测装置，通过聚焦透镜16a和16b聚焦通过聚焦透镜16a和16b聚焦的入射到元件2上的激光束的反射光，且具有产生与聚焦光的位置相关的电子信号。标号18a和18b表示PSDs17a和17b。

在此情况下，从半导体激光器10发出的激光束具有通过光收集和整形透镜11收集和整形的光束形状。此后，通过半透明反射镜传输激光束，然后在镜面14上进行反射并入射到多棱镜12上。以恒定的速度旋转多棱镜12，从而转动被入射到镜面上的激光束。另外，将通过Fθ透镜15改变了光路的激光束垂直施加到元件2上，通过聚焦透镜16a和16b将通过元件2反射的反射光聚焦到PSDs17a和17b上。PSDs17a和17b产生可测量元件2的激光反射面的高度的输出信号18a和18b。

在此情况下，激光束在多棱镜12上进行反射并随之施加到作为目标的元件2上。通过由多棱镜12和元件2之间的三个元件构成的Fθ透镜15连续垂直于作为目标的元件2提供激光束。

标号19表示用于检测输入光的光-接收装置(光探测器)，而标号20表示用于表示将外部输入光输入到光探测器中的信号。此信号在当多棱镜12的每个镜面到达特定的角度时，此信号发生变化，其为所谓的初始信号(初始面)。另外，在多棱镜12具有例如18条边的情况下，在每次镜面以通常的角度间隔(在18条边的情况下，角度为20度)进行旋转时，每转一周输出信号18次。将其称为多棱镜12的旋转信号量。

第一实施例的3D检测器8具有两个PSD电路系统。此结构主要用于在使用一个系统的情况下，当激光束照射到元件上时，补偿可能发生的与角度有关的PSD的反射光无返回的情况。有时提供三个或更多的系统会更有效，在技术上具有相同的意义，相应的，将只对两个系统的情况进行描述。

下面将参考图5，对测量元件2的高度的方法的实例进行描述，其中元件2为用表示为半导体位置检测装置17a的上述的半导体位置检测装置(PSDs)17a和17b进行测量的目标。

在图5中，在垂直于片平面的Y-轴方向的方向上从Fθ透镜15进行扫描的激光束在元件2的底面上无规则的进行反射，其中的片平面位于元件2的底面上且用于画图。在此情况下，假设入射点为元件2的底面上的高度为0的点A1和距离底面高度为H的点B1，则通过聚焦透镜16a汇集无规则反射激光束，且都聚焦到半导体位置检测装置17a上的点A2和点B2上。结果，在点A2和B2产生电动力，从而在点C产生电流I1和I2，在点D产生电流I3和I4。电流I1和I3依赖于与点A2和点C之间的距离XA和点A2和点D之间的距离成正比的电阻元件，而电流I2和I4依赖于与点B2和点C之间的距离XB和点B2和点D之间的距离成比例的电阻元件。因此，假设半导体位置检测装置17a的长度为L，则根据下面的公式确定图5中的XA和XB。

XA＝LI3/(I1+I3)

XB＝LI4/(I2+I4)

因此，通过下面的公式确定图5中的半导体位置检测装置17a上的点A2和点B2之间的距离H’。

H’＝XA-XB

根据如此获得的PSD上的高度H’，可决定上述的高度H。

下面将参考图4对第一实施例的电子元件识别装置中的用于获取3D图象的方法进行描述。

图4为从第一实施例的电子元件识别装置的3D检测器8输出的信号的示意图。在图4中，示出了元件2、X-轴移动臂5、头部7、3D检测器8、PSD输出18a和18b、多边面初始信号(旋转量信号)20、图象处理控制部分21、基准位置检测器22，用于借助基准位置的图象处理控制部分21获取X-轴移动臂5上的3D图象、一个基准位置信号23，用于指示图象处理控制部分21头部7通过此基准位置检测器22的边、伺服电机24，用于移动X-轴移动臂5、一个伺服电机24的解码器24a、用于控制伺服电机24的伺服控制器601、和从编码器24a输出的编码信号25。在图14中，标号200表示电子元件识别装置的主控制部分。

每个Y-轴移动臂6a和6b的结构都大致与X-轴移动臂5的结构类似，其中通过驱动用于驱动Y-轴移动臂的伺服电机而移动X-轴移动臂5而不是头部7，通过伺服控制器601控制此伺服电机的操作。众所周知的，当在θ方向上围绕其中心轴旋转头部7的嘴部7a时，通过伺服控制器601控制使用伺服电机的θ-方向的旋转操作。众所周知的，当为了调节头部7的嘴部7a的高度而竖直移动用于支撑嘴部7a的嘴部提升轴时，同样通过伺服控制器601控制竖直移动用伺服电机7m的操作。

当在X-轴移动臂5上移动从盘3上拾取的元件2时，编码器24a一直向图象处理控制部分21提供编码信号(AB-相、Z-相或与其等同的信号)。由于当元件2通过基准位置检测器2的边时基准位置信号23被给出到图象处理控制部分21，使用两个信号可计算相对X-轴移动臂5上的基准位置的元件2的相对位置。

另一方面，位于3D检测器8中的多棱镜12的旋转量在进行旋转时被作为多面初始信号(旋转量信号)20给出到图象处理控制部分21，而从多面初始信号20和基准位置信号23可计算镜面12通过基准位置后的多棱镜12的旋转量。

在此情况下，多棱镜12的旋转量与其速度成比例的增大，而X-轴移动臂5的移动量也具有相同的情况。另一方面，在第一实施例的3D检测器8中，预先假设在获取3D图象时，多棱镜12以恒定速度旋转而X-轴移动臂一恒定的速度线性移动。如果不满足这些条件，则所获得的3D图象的水平和竖直方向上的每一像素的分辨率(像素尺寸)会根据速度的波动而发生变化。这是影响测量精度的一个误差因素。因此，在第一实施例的电子元件识别装置中，通过具有上述结构的3D检测器8将3D图象保存到图象处理控制部分21中的图象存储器中(参见图14和21)。另外，随着通过诸如伺服电机24驱动的头部7的操作，为了观察和控制基本上以恒定速度进行旋转的多棱镜12的操作的连续性，使用电机的编码信号25和多棱镜12的多面初始信号(旋转量信号)20。

图6为电子元件的透视图，对其使用根据第一实施例的电子元件识别方法的通过三维检测器8所进行的位置检测。此电子元件2具有四个引线2a，设置在左手侧，和四个设置在右手侧的引线2a，其在向下弯曲时从其体2P从侧面突出。对于平面图，在位于右手侧上的四个引线2a中，在第一和第二引线2a之间和第二和第三引线2a之间存在从侧面突出的凸起2c，一个大的凸起2b以竖直重叠的方式在最后的引线2a上从侧面突出。此类的电子元件2可被作为特殊的元件，在通常的电子元件组装过程中很少固定此种的元件。然而，如果必须固定此种的电子元件2，则会关心固定此种元件的速度问题。例如，对于用在具有三个月到六个月的短寿命的产品中的板的情况，如便携电话或个人计算机，通常处理特殊元件的时间不允许超过一周，例如，形成一个新的图象处理程序并对其进行应用。相应的，即使对于图6中所示的元件，也需要准确的检测引线2a的位置。

图7为用于描述在图6中所示的变为电子元件2的噪声的引线2a的位置和凸起2b和2c的位置与根据第一实施例的电子元件识别方法的高度测量区之间关系的示意图。第一实施例使用8-比特图象处理，因此，可处理范围从0到255的256个数值的高度数据。根据第一实施例，为了方便起见，激光束的直径为最小的高度测量的基准面被假设位于数值128的位置。通过将数值128作为基准，在从元件2到3D检测器8的竖直方向上作为高度坐标轴。然后，在从表示最上端的数值0通过表示高度测量的基准面的数值128到表示最低端的数值255的范围中给出大于255的数值，从而通过从0到255范围的256个数值的位置表示高度测量区，用128表示高度测量中心区。数值0和255被用做表示“未正确获得高度数据”等的错误的高度数据。需注意的是，根据3D检测器的光学系统设计可物理确定3D检测器的高度测量区和其中心位置。通常的，当识别电子元件时，进行高度方向的定位，从而电子元件的固定面到达3D检测器的高度测量中心位置，并获取电子元件的高度图象。在本实施例中，如果在高度方向上的分辨率被设定为10微米，则高度测量区变为正负1.2mm。因此，如果在此区外存在电子元件的噪声引线，则无须调节高度测量区的范围。另一方面，当噪声目标进入到此正负1.2mm的范围时，需要调节高度测量区的范围，且如后面所述，具有与连接部分不同的高度。

图9为通过第一实施例的电子元件识别方法固定电子元件的过程的流程图。

首先，在步骤S1中，在主控部分200的控制下，元件2被从盘3吸附到头部7的嘴部7a上。

接着，在步骤S2中，通过视觉检查元件的形状，而决定是否需要调节高度测量区。如果预先已经知道需要进行高度检测的高度测量区，且需要进行高度测量区的调节，则程序进行到步骤S3。如果不需要对高度测量区进行调节，则程序进行到步骤S4。在步骤S3中，只有当预先已经知道需要进行高度检测的高度测量区时，才进行高度测量区的调节。通过变窄高度测量区而对高度测量区进行调节，从而在步骤S2中当操作者通过视觉检测电子元件2的引线2a和可能变为噪声目标的凸起2b和2c之间的距离而确定凸起2b和2c落在引线2a的高度测量区内时从高度测量区将凸起2b和2c排除出外。

接着，在步骤S4中，在高度测量区的基础上通过主控制器200对伺服控制器601进行控制，从而调节嘴部7a的高度。操作者可根据电子元件的形状确定嘴部7a的被调节高度，从而操作者可将此决定装载到用于固定程序的固定信息(参考图14中对元件形状信息的描述)中的元件形状信息中，其中元件形状信息已经被存储到主控制部分200的元件形状信息存储部分620中。在常规元件2的情况下，为了在通过主控制部分200在伺服控制器601的控制下竖直调节嘴部提升轴，最好通过驱动伺服电机7m而进行高度测量，从而获得零调节量，或高度测量区的高度测量基准面和元件2的固定面相一致，由此为调节嘴部7a的下端的高度而竖直调节支撑嘴部7a的嘴部提升轴，，结果可将元件固定面定位在高度测量区的高度测量基准面中。通常的，如图6中所示，将需要进行高度调节的元件只作为特殊的元件。

接着，在步骤S5中，在主控制部分200中，如图14中所示，元件2的高度数据被从用于固定程序的固定信息的元件形状信息存储到图象存储器305中。此图象存储器305存储8-比特的高度数据，并通过单独指定X-轴方向上的地址和Y-轴方向上的地址，可从图象存储器305中读出特定位置的高度数据。

接着，在步骤S6中，通过3D检测器8检测元件2的位置。在图10的步骤S6A到步骤S6E中对其进行了详细描述。

接着，在步骤S7中，在主控制部分200的控制下，在通过3D检测器8所识别的高度位置信息的基础上将元件2固定到印刷电路板9的饿特定位置。

图10示出了在图9的步骤S6中从高度数据进行检测元件2的位置的详细情况。

首先，在步骤S6A中，从被存储在元件形状信息中的元件2的尺寸确定处理区。例如，处理区的X-轴和Y-轴方向的尺寸被设定为屏幕上的元件2的尺寸的两倍。图11A示出了作为一个从元件2的尺寸所确定的处理区的实例的长方形窗口500。图11A示出了这样的一种情况，元件2的引线2a的图象202a落入到窗口500中，并留出足够的余量用于设定长方形窗口500的尺寸，长方形窗口500为尺寸大致为元件2的图象202的尺寸两倍的处理区。

接着，在步骤S6B中，在表示每个位置的高度数据的亮度的基础上通过在图17中所示的处理区中内部抽样形成图18中所示的亮度柱状图。此后，为了在此亮度柱状图中将要进行高度检测的目标(如引线2a)的连接部分的高度数据和噪声目标的高度数据在此亮度柱状图中彼此分开，通过柱状图的方法计算和设定阈值。在此情况下，柱状图的阈值的左手侧上的柱状图部分的面积和柱状图的阈值的右手侧上的柱状图部分的面积的比值等于处理区的背景区的面积和图17中的目标的面积的比。因此，通过柱状图计算阈值的方法如下。首先，在虚拟存储器中确定包含目标的区域。接着，每次在X-轴方向和Y-轴方向以规则的间隔通过抽样读出图象数据，并形成图象数据的柱状图。目标的连接部分的具有相对高值的图象数据的发生率等于连接部分(此区域在这里被假设为面积B)的面积与预定抽样区(此区域在这里被假设为面积A)的面积的比(S％＝100*B/A)。因此，如果从亮度柱状图的右手端将发生的次数连续相加，且所加的值达到柱状图的面积的S％时，则所加的部分表示对应引线的图象数据。因此，将代表S％的图象数据的值假设为阈值。

接着，在步骤S6C中，对处理区的窗口500进行内部抽样，以在使用上述的阈值在高度检测区内部检测的有效高度数据的基础上大致检测元件2的中心和倾角(相对处理区的窗口内部的Y-轴的竖直轴和X-轴的水平轴的倾角)。例如，根据下面的用于计算的公式(公式1)和(公式2)，可获得元件2的中心和倾角。图11B为通过内部抽样处理区500获得元件2的大致中心和倾角的操作的示意图。作为抽样的一个实例，在X-轴方向上每隔一个像素抽取一个高度数据，直到获得X-轴方向上最后一个像素的高度数据为止，通过在Y-轴方向上跳过一个像素而进行到第二像素，在X-轴方向上每个一个像素获得一个高度数据，直到获得X-轴方向上的最后一个像素的高度数据为止，对于窗口500中的整个的区域而言，与上述的方式类似。

在此情况下，为了粗略的获得元件2的中心，在窗口500内部进行抽样以从图象存储器305读出高度数据H(X，Y)。如上所述，将8-比特的高度数据存储到图象存储器305中，并通过单独指定X和Y地址，可从图象存储器305中读出在特定位置的高度数据。然后，根据下面的表达式(表达式1)，计算中心位置(Xc，Yc)。

$X_c=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×x/\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)$

$Y_c=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×y/\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)$

                                 ....表达式1

假设当H(X，Y)＞THL时ρ(X，Y)＝1。同样假设当H(X，Y)≤THL时ρ(X，Y)＝0。在此情况下，THL表示为了分离连接部分的目的在阈值计算装置408中要被设定的阈值，或者，例如表示在表示每个位置中的高度数据的基础上，已经通过被存储在图15的程序存储器中的阈值计算装置408形成的亮度柱状图中的噪声目标要进行高度检测的引线2a。将阈值设定的稍微低于引线2a的估计的高度，引线2a被认为是通过对作为处理区的窗口500进行内部抽样识别的目标。否则，可设定固定值。例如，根据第一实施例，高度测量基准面的数值128对应元件2的固定面，因此，阈值THL被设定为数值80(在固定面上面0.48mm的位置)。根据下面的公式(表达式2)计算倾角θ1。

        θ₁＝()tan^-1(S₁/S₂)

        S₁＝2×(N×S_xy-S_x×S_y)

        S₂＝(N×S_xx-S_x ²)-(N×S_yy-S_y ²)

$N=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)$

$S_x=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×x$

$S_y=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×y$

$S_{\mathrm{xx}}=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×x^2$

$S_{\mathrm{yy}}=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×y^2$

$S_{\mathrm{xy}}=\underset{y}{\mathrm{\Σ}}\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\ρ}(x,y)\×\mathrm{xy}$

                              ......表达式2

假设当H(X，Y)＞THL时ρ(X，Y)＝1。同样假设当H(X，Y)≤THL时ρ(X，Y)＝0。

接着，在步骤S6D中，在元件形状信息和元件2的大致位置的基础上检测引线2a的位置。即，如图12A中所示，通过使用在步骤S6C中获得的元件2的大致中心和倾角及从主控制部分200发送的元件形状信息中的体2P的宽度和深度估计存在每个引线2a的位置，并设定包含每个引线2a的小窗口501。所设定的此小窗口501尺寸大致为引线2a的图象202a的尺寸的两倍。内部抽样此小窗口，从而检测每个引线2a的中心位置。作为抽样的一个实例，在X-轴方向上每隔一个像素抽取一个高度数据，直到获得X-轴方向上最后一个像素的高度数据为止，通过在Y-轴方向上跳过一个像素而进行到第二像素，在X-轴方向上每个一个像素获得一个高度数据，直到获得X-轴方向上的最后一个像素的高度数据为止，对于小窗口501中的整个区域而言，与上述的情况类似。对于元件形状信息，已经存储了元件2的体2p的尺寸的信息(体高度、体宽度和体深度)、引线数、引线长度、引线宽度、引线间隔等，这些信息可用于计算存在各个引线2a的位置。

接着，在步骤S6E中，从所有的引线位置获得元件2的正确位置(引线中心位置的坐标)。图12B为用于描述通过所有的引线位置计算元件2的正确中心和倾角的示意图。例如，通过所有引线位置的算术平均值获得中心位置，用十字形的线503表示倾角，该十字线是通过计算引线2a的引线中心位置之间的各个中点而获得的，其中的引线中心位置穿过体2p彼此相对并接近四个中点。图13示出了如此计算获得的元件2的正确中心和倾斜度的实例。在图13中，直线504表示元件2的倾斜度，与直线504垂直的四个直线505和位于左手侧上的四个引线2a及位于右手侧上的四个引线2a的图象202a的中心线的交叉点506变为引线2a的中心2位置坐标。

在此情况下，为了将第一实施例与现有技术进行比较，在图8A中示出了借助现有技术的CCD相机对图6的电子元件2进行照相所获得的图象102的示意图。由于在两个引线2a的图象102a之间存在与凸起2c对应的噪声102c，为了去除噪声102c，需要进行“噪声引线去除过程”，从而在对引线2a的图象102a进行检测时可放置噪声102c的影响。位于最后端的引线2a的图象102a完全被包含在与凸起2b对应的噪声102b中，因此，为了对位于最后端的引线2a进行位置检测，需要进行“低-对比引线检测过程”(图象强调过程)。根据“噪声引线去除过程”和“低对比引线检测过程”的效果，估计所识别的位置位移和非识别的状态，这样导致可靠性降低。这里需注意的是，噪声102c和噪声102b被假设为亮度大致等于引线2a的图象102a的亮度的目标。

与此相对照，根据第一实施例，将可检测引线2a的高度位置的高度测量区预设为数值128，及高度测量区中的高度测量的基准面，只在此高度测量区的范围中进行高度测量。因此，只可检测到位于高度测量区内的引线2a的高度，而无法检测到位于高度测量区以外的凸起2b和2c的高度。因此，如图8B中所示，可获取只具有引线2a的图象202a的电子元件的图像202。即，根据第一实施例的元件识别方法，通过现有技术无法进行检测的噪声102c和噪声102b位于3D检测器8的高度测量区之外。因此，3D检测器8既不检测噪声102c也不检测噪声102b。即，此实施例不需要“噪声引线去除过程”和“低-对比引线检测过程”，而这些过程对现有技术是需要的。因此，与现有的方法相比，第一实施例不仅可降低图像处理时间，而且可大大的提高识别的可靠性。

因此，根据第一实施例的元件识别方法，预先设定可检测高度检测区内的关于高度检测基准面的引线2a的高度位置的高度检测区，然后，只在此高度测量区的范围内进行高度检测。通过此结构，只对高度检测区内的引线2a的高度进行检测，而不会检测位于高度检测区外的凸起2b和2c的高度。因此，即使凸起2b和2c变为电子元件2的固定面上的引线2a和电极附近的噪声，也可进行正确的识别，而不会错误的将凸起2b和2c等识别为引线2a和电极等。结果，可正确的获得电子元件2的固定面上的诸如引线2a和电极的连接部分的位置信息。因此，通过在所正确获得的连接部分的位置信息的基础上进行电子元件2的固定，可更精确的固定电子元件2。

图14为用于实施第一实施例的元件识别方法的元件识别装置的详细方框图。

在图14中，主控部分200控制图1中所示的整个电子元件固定装置的操作。例如，控制部分通过伺服控制器601控制电子元件固定装置的头部7的位置并进行吸附、输送和将电子元件2固定到印刷电路板9上。要被固定的电子元件2的元件形状信息{元件体2p的尺寸(体高、体宽、体长)、引线数、引线长度、引线宽度、引线间距等}通过系统总线201和2-接口存储器306从主控部分200的元件形状信息存储部分620传送到元件识别装置的工作存储器302，并进行电子元件2的高度图像输入和位置检测。将电子元件2的位置检测结果从图像处理控制部分21通过2-接口存储器306发送到主控部分200，并在通过主控部分200控制整个电子元件固定装置的操作而将电子元件2固定到印刷电路板9上时用于在X-、Y-和θ-方向上的位置矫正计算。然后，在位置(X，Y，θ)矫正计算结果的基础上，主控部分200在θ-方向上旋转嘴部7a从而矫正电子元件2的旋转位置，将正确的计算结果应用到X-Y方向上的电子元件2的固定位置，从而在X-Y方向上移动头部7，并将电子元件2固定到印刷电路板9的特定位置。

另一方面，在如上所述的X-轴移动臂5中，通过旋转伺服电机24而在X-轴5上移动用于吸附电子元件2的头部7。通过头部7进行电子元件2的高度数据输入，头部7用于吸附电子元件2并以恒定的速度在3D检测器8上从基准位置检测器22的左手侧向右手侧移动。当头部7通过基准位置检测器22的边时，对图像处理控制部分21输出基准位置信号23。在包含此X-轴移动臂5的X-Y移动臂600中，伺服控制器601对X-轴、Y-轴、θ-轴和嘴部提升轴的位置进行控制。更具体的，载有X-轴上的头部7的位置信息的X-轴的电机编码信号和载有头部7已经到达高度测量启始位置的信息的来自X-轴的基准位置信号被输入到图像处理控制部分21的时间控制部分307，从而通知到信息的控制部分，并用于测量在时间控制部分307将高度数据载入到图像存储器305中的启始时间。

如上所述，根据高度检测部分602的高度检测器8，用于测量在目标上反射的激光束的光-接收系统包含两个系统(通道A和通道B)，同时考虑到激光束的反射情况，从而保证了其可靠性。光-接收系统通过前置放大器310a和310b放大由PSDs 17a和17b所检测的弱信号，通过A-D转换器(模数转换器)311a和311b将信号转换为12-比特的数字数据(这是为了保证高度测量的精度，在此情况下转换为12-比特数字数据是有效的)，并将数据输入到图像处理控制部分21的高度计算部分312a和312b。通过图5中的机制连续旋转多棱镜12并将多面初始信号输入到时钟发生部分309。时钟发生部分309产生用于将高度数据写入到存储器中的基准时钟(CLK)，在多面初始信号20的基础上产生获取高度数据所需的水平同步信号(HCLR)，并将信号输入到图像处理控制部分21的时间控制部分307。

通过高度计算部分312a和312b将通过预置放大器310a和310b从高度检测部分602的3D检测器8获得的并被A-D转换器311a和311b数字化的PSD信号转换为8-比特的高度数据。通道选择部分303将两个系统(通道A和通道B)的高度数据彼此实时的进行比较，并根据每个时间选择具有较高可靠性的高度数据。例如，如果在通道A的高度计算步骤中发生了被除数为0的情况，则255的数值表示通道A的高度数据为非正常。因此，在此情况下，选择通道B的数值。如果两个通道都表现为255的非正常值，则255的数值被作为高度数据输出。如果两个通道的高度数据具有正常值，输出两个通道的高度数据的算术平均值。在通过高度转换部分304将高度测量区外的高度数据转换为无效数值(例如0)的同时将从通道选择部分303输出的高度数据存储到图像存储器305中。通过时间控制部分307控制将高度数据存储到图像存储器305中。时间控制部分307从X-Y移动臂600接收基准位置信号，此后计算作为预定头部移动距离的编码信号25，此后产生一个竖直同步信号(VCLR)并将作为高度数据存储启始信号输入到图像存储器305中。在产生竖直同步信号(VCLR)过程中在接收到基准位置信号后通过编码信号计算预定的头部移动距离的原因在于通常无法正确的将基准位置检测器22固定到高度数据存储启始位置中。通过CPU300根据程序对被存储到图像存储器305中的高度数据进行图像处理并对作为被检测目标的电子元件2进行位置检测。将程序存储到程序存储器301中。存储元件2的几何特征的元件形状信息存储部分620中的元件形状信息{元件体尺寸(体高度、体宽度、体长)、引线数、引线长度、引线宽度等}被在高度图像输入之前通过2-接口存储器306预先从主控部分200进行传送。在如上所述的元件形状信息的基础上对被识别的目标进行位置检测。需注意的是，工作存储器302被用做在对被识别目标进行位置检测的过程中存储中间结果的地方。如上所述，当在作为噪声去除部分的一个实例的高度转换部分304中使用高度转换表时，转换速度很快，并可提高元件的识别速度。

图15示出了被包含在图14的程序存储器301中的功能装置，其包含区域确定装置401、重心检测装置402、倾斜度检测装置403、作为连接部分位置检测装置的一个实例的引线位置检测装置404、作为连接部分重心和倾斜度检测装置的一个实例的目标中心和倾斜度检测装置405、高度数据修正装置406、高度转换表设定装置407和阈值计算装置408。这些都包含作为实例的软件。重心检测装置402和倾斜度检测装置403被作为中心和倾斜度检测装置的一个实例。

处理区域确定装置401进行图10的步骤S6A的操作，用于根据元件2的尺寸确定图像存储器305中的处理区域。

中心-重心检测装置402进行图10的步骤S6c的中心计算。

倾斜度检测装置403进行图10的步骤S6C的倾斜度的计算。

引线位置检测装置404进行图10的步骤S6D的操作，用于根据给定的中心和倾斜度及元件的元件形状信息计算引线2a的存在位置并检测引线2a的中心位置。

目标中心和倾斜度检测装置405进行图10的步骤S6E的操作，用于从所有的引线位置计算目标的正确的中心和倾斜度。

高度数据修正装置406为用于搜索特定区域和计算修正高度值的装置。例如，在对图12A中所示的包含引线2a的小窗口501中的引线2a进行检测之前通过高度数据修正装置406获得此修正值。然后，借助此修正值去除噪声高度，可正确的检测引线位置。在此情况下，对每个引线计算修正高度值，因此对每个引线的修正值都彼此不同。由此，可根据每个引线进行最优的噪声高度去除过程。

高度转换表设定装置407在来自控制器的命令的基础上将高度转换表重写入到高度转换部分304中。

如上所述，阈值计算装置408在表示每个位置中的高度数据的亮度的基础上形成亮度柱状图，此后设定一个阈值，用于将要进行高度检测的连接部分进行分离，或将引线2a从此亮度柱状图中的噪声目标中分开。

图16为一个高度检测表，其用于设定图14的高度转换部分304的检测范围。在此情况下，在元件形状信息中存储与高度检测区的调节相关的检测高度数据。从CPU300的角度看，其可在信息的基础上重写高度转换表，高度转换表可被作为用于CPU300的存储器。CPU300在指定地址的同时写入8-比特数据，从而确保对高度转换表进行设定。因此，高度转换部分304可预设能够检测高度检测区中的关于高度测量基准面的引线2a的高度位置的高度检测区。只有落入到此高度测量区的范围内的高度数据才被输出到后续的过程，从而只在高度测量区的范围内进行高度检测。在此情况下，通过8-比特图像处理，范围从0到255的数值256可被处理为高度数据。根据第一实施例，为了方便的目的，将高度测量基准面的竖直设定为128，且高度坐标轴的方向取从目标朝向3D检测器。假设在高度方向的精度为10微米，则测量区变为正负1.2mm。图16示出了对高度转换部分304的设定，其在此情况下将高度测量区限定为正负0.5mm。即，在图16中，如果78到178的数值被作为高度数据输入到高度转换部分304中，则将数值转换为与输入值相同的数值，从而输出78到1 78的数值。然而，如果将不小于0且不大于78的数值和大于178且小于255的数值被作为高度数据输入到高度转换部分304，则对数值进行转换，从而在每种情况下输出0值。因此，当在图9中的步骤S3中预先知道需被进行高度检测的高度测量区时，对高度测量区进行调节，并适当的改变此高度转换表。更具体的，例如，当操作者确定在图9的步骤S2中噪声目标进入到高度测量区时，其需要进行调节以使高度测量区变窄，从而在步骤S3中将噪声目标排出到高度测量区以外。为此，操作者可通过操作板650将用于改变与高度转换部分304种的高度转换表的输入值对应的输出值的命令存储到元件形状信息存储部分620中，从而变窄高度测量区，图15的程序存储器301中的高度转换表设定装置407可在上述的元件形状信息存储部分620内的调节命令的基础上通过主控部分200和2-接口存储器306重写高粗转换部分304中的高度转换表。

因此，根据第一实施例的元件识别装置，通过高度转换部分304预设可检测高度测量区内的关于高度测量基准面的引线2a的高度位置，并只在此高度测量区的范围内进行高度检测。通过此结构，只对高度测量区内的引线2a的高度进行检测，而不检测位于高度测量区外的凸起2b和2c的高度。因此，即使凸起2b和2c变为电子元件2的固定面上的电极和引线2a周围的噪声，也可进行正确的识别，而不会错误的将凸起2b和2c识别引线2a和电极等。结果，可正确的获得电子元件2的固定面上的诸如引线2a和电极的连接部分的位置信息。因此，通过在所正确获得的连接部分的位置信息的基础上对电子元件2进行固定，从而可更准确的固定电子元件2。

本发明并不限于第一实施例并可以各种的方式实现。例如，在第一实施例中，高度转换部分304可由两种类型的比较器电路代替软件。在此情况下，可通过两种比较器中的一个比较器使阈值的噪声目标边上的所有的高度数据无效，以用于将噪声目标和引线2a分开，并利用另外的一个比较器对低于或等于阈值的引线边上的所有高度数据作为有效处理，从而产生类似的功能。

除了第一实施例外，根据本发明的第二实施例，提供一种方法，一次将高度数据存储到图像存储器中，通过分析高度数据设定高度测量区，并在预先无法确定要进行高度检测的测量区时，用特定的值替代测量区外的高度数据。更具体的，此方法适用于第一实施例无法实现的情况，其原因在于变为噪声的目标被包含在通过8-比特数据表示的高度测量区中且噪声高度不稳定。根据本发明的改进方法，在不提供高度转换部分304的情况下，通过改变用于在PSDs 17a和17b聚焦的光接收系统的透镜16a和16b的放大比从而使变为噪声的目标无法进入到测量范围内，并使高度测量区变窄，由此只对来自引线2a上的反射光进行聚焦，对变为噪声的凸起2b和2c上的反射光不聚焦。为了与目标对应的灵活的设定高度测量区，在此实施例中需要特定的调节机制。

根据本发明的元件识别方法，预先设定高度测量区，其中高度测量区可在其内检测关于高度测量基准面的连接部分的高度位置，并只在高度测量区内进行高度检测。通过此结构，只对高度测量区内的连接部分的高度进行检测，而不检测位于高度测量区外的诸如凸起的噪声目标的高度。因此，即使变为噪声的凸起等存在于诸如电子元件的固定面上的引线和电极的附近，也可进行正确的识别，而不会错误的将凸起等识别为连接部分，从而可正确的获得电子元件的固定面上的连接部分的位置信息。因此，通过在正确获得的连接部分的位置信息的基础上固定电子元件，可更准确的固定电子元件。

根据本发明的元件识别装置，通过噪声去除部分预先设定高度测量区，其中高度测量区可在其内检测关于高度测量基准面的连接部分的高度位置，并只在高度测量区内进行连接部分的高度检测。通过此结构，只对高度测量区内的连接部分的高度进行检测，而不检测位于高度测量区外的诸如凸起的噪声目标的高度。因此，即使噪声目标等存在于诸如电子元件的固定面上的引线和电极的附近，也可进行正确的识别，而不会错误的将噪声目标等识别为连接部分，从而可正确的获得电子元件的固定面上的连接部分的位置信息。因此，通过在正确获得的连接部分的位置信息的基础上固定电子元件，可更准确的固定电子元件。

图19示出了用于本发明的第三实施例的元件识别方法和元件固定方法的电子元件固定装置。

图19示出了电子元件固定装置的固定装置主体1，通过图25中所示的本发明的固定装置固定电子元件2(此后有时简称为元件)，在上面放置元件2的盘4a、作为元件供给部分用于自动提供放置在盘4a上的元件2的盘供给部分4、具有在固定阶段中吸附元件2的嘴部的头部7、在X-轴方向上移动头部7且构成X-Y移动臂的一部分的X-轴方向上的移动臂5(此后简称为X-轴移动臂)、和X-轴移动臂5一起在Y-轴方向上移动头部7并构成X-Y移动臂的一部分的Y轴方向上的移动臂6a和6b(此后简称为Y-轴移动臂)、亮度图像检测器(亮度图像索取装置的一个实例)3、与上述的三维(3D)检测器8或高度检测器8对应的高度图像检测器(高度图像索取装置的一个实例)和在其上固定元件2的印刷电路板9。在传送路径下提供亮度图像检测器3和高度图像检测器8，头部7(嘴部7a)穿过该传输路径将元件2从盘4a传送到印刷电路板9。

图21为用于高度图像检测器8的图像处理系统的方框图。

图像处理控制部分21由高度图像接口30A和图像处理部分30b两个部分构成。

将图像处理控制部分21分为两个部分的原因在于图像处理部分30B需要与图22中所示的亮度图像检测器3共享。因此，控制部分21被分成两个部分，即可被两个检测器共享的部分(图像处理部分30B)和无法被共享的部分(高度图像接口)30A。

主控部分31控制图1中所示的电子元件固定装置的整个系统。例如，主控部分31通过伺服控制器32控制电子元件固定装置的头部7的位置并执行对电子元件2的吸附、电子元件2的输送和将电子元件2固定到印刷电路板上。通过2-接口存储器45将电子元件2的被存储在主控部分31的元件形状信息存储部分31a中的元件形状信息(体高、体宽、体长、引线数、引线间距等)传送到图像处理部分30B的工作存储器44，并进行电子元件2的三维位置检测。通过2-接口存储器45从图像处理部分30B接收结果，并用于在将电子元件2固定到印刷电路板9上的过程中进行位置(X，Y，θ)矫正计算。

在X-轴移动臂5和Y-轴移动臂6a和6B中，伺服控制器32执行X-轴、Y-轴、θ-轴和嘴部提升轴的位置控制。更具体的，载有X-轴上的头部7的位置信息的X-轴移动臂5的电机编码信号25和载有头部7已经到达图像输入启始位置的信息的来自X-轴的启始信号被输出到高度图像接口30A，从而将信息通知给高度图像接口30A，并用于测量索取高度图像的启始时间。

在高度图像检测器8中，用于测量在作为目标的电子元件2上反射的激光束的光-接收系统包含两个系统(通道A和通道B)，同时考虑到激光束的反射的变化情况，从而保证了其可靠性。光-接收系统通过前置放大器310a和310b放大由PSDs 17a和17b所检测的弱信号，通过A-D转换器(模数转换器)34将信号转换为12-比特的数字数据(这是为了保证高度测量的精度，在此情况下转换为12-比特数字数据是有效的)，并将数据输出到高度图像接口30A。通过图3中的机制连续旋转多棱镜12并将多面初始信号20输入到时钟发生部分35。时钟发生部分35产生用于将高度数据写入到存储器中的基准时钟(CLK)，在多面初始信号的基础上产生获取高度数据所需的水平同步信号(HCLR)，并将信号输入到高度图像接口部分30A。

在高度图像接口30A中，将从高度图像检测器8输入的两个系统的12-比特数据在高度计算部分中转换为8-比特数据。通道选择部分37将两个系统(通道A和通道B)的高度图像数据彼此实时的进行比较，并根据每个时间选择具有较高可靠性的高度数据。例如，如果在通道A的高度计算步骤中发生了被除数为0的情况，则将表示非正常的数值255给出到通道A的高度数据。因此，在此情况下，选择通道B的数值。如果两个通道都表现为255的非正常值，则255的数值被作为高度数据输出。如果两个通道的高度数据具有正常值，输出两个通道的高度数据的算术平均值。通过时间控制部分38向图像处理部分30B输出时钟(CLK)、水平同步信号(HCLR)、竖直同步信号(VCLR)，其表示将高度数据存储到图像处理部分30B的图像存储器39中的时间。通过从X-轴移动臂5接收原始信号23而产生竖直同步信号(VCLR)，此后通过编码信号25计算预定的头移动距离。

在图像处理部分30B中，将从通道选择部分输出的高度数据存储到图像存储器39中。通过根据程序进行工作的CPU40对被存储到图像存储器39中的高度数据进行图像处理，从而对作为被识别目标的电子元件2进行三维位置检测。将程序存储到程序存储器41中。将表示电子元件2的几何特征的形状信息(外部高度、外部宽度、外部深度、引线数、引线间距等)存储到主控部分31的元件形状信息存储部分31a中。在输入高度图像之前，形状信息被预先通过2-接口存储器从主控部分31发送到工作存储器44。在形状信息的基础上对被作为识别目标的电子元件2进行位置检测。

图26示出了通过亮度图像检测器3索取(获取图像)元件2的底面的图像的状态，通过设置在Y-轴方向上的单维CCD70提供亮度图像检测器3。

此亮度图像检测器3在通过头部7在X-轴上移动元件2的同时获取元件2的整个底面的图像。在图26中示出了靠近元件2的两边设置的图像形成透镜47和亮度系统48。

图22为亮度图像检测器3的图像处理系统的方框图。

主控部分31、伺服控制器3、X-轴移动臂5、Y-轴移动臂6a和6b及图像处理部分30B具有与上述高度图像检测器8所使用的具有相同的结构，因此，用相同的标号表示，并省略掉对其的描述。

将通过亮度图像检测器3的单维CCD70所接收的图像信号输出到亮度图像接口54。亮度图像检测器3工作在从亮度图像接口54发送的时钟(CLK)上，而图像扫描时间与水平同步信号(HCLR0同步。

将被输入到亮度图像接口54的图像信号通过A-D转换器55转换为8-比特数字亮度数据，然后将被转换的数据输出到图像处理部分30B。时钟生成部分56产生用于将上述的数据写入到存储器中所需要的基准时钟(CLK)，并将时钟输出到时间控制部分57。时间控制部分57将时钟(CLK)和水平同步信号(HCLR)输出到图像处理部分30B，时钟作为用于将上述的数据存储到图像处理部分30B的图像存储器39中的时间信号。每次在吸附电子元件2的头部7移动亮度图像检测器3的一行的距离时，根据头部4在X-轴方向上的移动量和从编码器24a通知的编码信号量25产生水平同步信号(HCLR)，从而防止在所获取的图像中产生错误。通过从X-轴移动臂5接收初始信号23而产生从时间控制部分57发送到图像存储器39的竖直同步信号(VCLR)，此后通过编码信号计算预定的头移动距离。

从亮度图像接口54向图像处理部分30B输入亮度数据。通过时钟(CLK)、水平同步信号(HCLR)和竖直同步信号(VCLR)控制亮度数据，并存储到图像存储器39中。通过根据程序进行工作的CPU40对被存储到图像存储器39中的亮度数据进行图像处理，从而对被识别目标的电子元件2进行位置检测。将程序存储到程序存储器41中。将表示电子元件2的几何特征的形状信息(外部高度、外部宽度、外部深度、引线数、引线间距等)存储到主控部分31的元件形状信息存储部分31a中。在输入高度图像之前，形状信息被预先通过2-接口存储器从主控部分31发送到工作存储器44。在形状信息的基础上对被作为识别目标的电子元件2进行位置检测。

亮度图像检测器并不限于上述的单维CCD70，也可使用诸如图27中所示的二维CCD71。

在电子元件2被头部7所吸附而停止时通过照明系统48从两侧进行照明时，通过成像透镜47在二维CCD71上获取元件2的图像，此时提供有此二-维CCD71的亮度图像检测器3’获取元件2的整个底面的图像。

图23A到图24B示出了高度图像检测器8的坐标系统，尤其是，图23B和24B示出了分别通过检测器3和8所获取的图像。通过同一个图像处理部分(图像处理装置的一个实例)30B可对由亮度图像检测器3或高度图像检测器8所获取的图像进行位置检测的原因在于将从作为目标的元件2指向高度图像检测器8的方向设定为高度坐标的正向。表面固定元件具有固定表面，并通过将从作为目标的元件2指向高度图像检测器8的方向设定为高度坐标轴，可将固定面定位在最高的位置。表面固定元件的固定表面通常由金属构成，且如果通过亮度图像检测器3对此元件进行成像，则固定面的亮度变为最高。通过此结构，可通过同一个图像处理装置(图像处理部分)30B对由亮度图像检测器3或高度图像检测器8所获取的图像A或B进行位置检测。

图23B示出了通过亮度图像检测器3所获取的图23A的电子元件的图像A。在此图像A中，最白的部分(具有高亮度)a1和c1表示元件2的引线2a的顶部2c和根部，而灰颜色的部分表示(具有低亮度)b1表示元件2的主体2b。

图24B示出了通过高度图像检测器8所获取的图像B，而在此图像B中最白的部分(具有大的高度)a2表示元件2的引线2a的顶端2c，而灰颜色的部分(具有中等高度)b2表示元件2的主体2b。正如在图24B中所示的，无法看到作为高度图像的不存在于高度图像检测器8的检测范围之中的引线2a的根部。

图24A示出了高度检测区。其为8-比特图像区，因此，可将范围从0到255的256个数值作为高度图像数据进行处理。在本实施例中，将从作为目标的电子元件2指向高度图像检测器的方向设定为高度坐标轴，为了方便用128表示高度测量的基准面，坐标轴的范围设定在从8到248。用数值0和255表示“未正确获得高度数据”等错误。

假设在高度方向上的分辨率为10微米，则可测量区变为正负1.2mm。

下面将根据图20中所示的流程图从步骤S11到步骤S20顺序的描述电子元件识别方法和固定方法。

S11：通过头部7吸附元件提供部分4的电子元件2。

S12：作出是否进行电子元件2的引线悬浮检测(即通过高度图像检测器8进行图像索取)或进行其他的操作(即通过亮度图像检测器3的e-索取)的决定。

如果设备的操作者在载有元件2的几何信息的元件形状信息存储部分31a中预先设定了作出此决定的信息，则设备可自动进行工作。当进行引线悬浮检测时程序进行到步骤S13，或当不进行检测时程序进行到步骤S14。

S13：用于吸附电子元件2的嘴部7a在高度图像检测器8上面移动，而高度图像检测器8获取电子元件2的高度图像，或三维位置数据。接着，程序进行到步骤S15。

S14：通过吸附电子元件2而被吸引住的嘴部7a在亮度图像检测器3上面进行移动，且亮度图像检测器3获取电子元件2的亮度图像，或二维位置数据。接着，程序进行到步骤S15。

S15：通过共同的图像处理部分(图像处理装置的一个实例)30B处理亮度图像或高度图像，从而检测电子元件2的二-维位置信息或电子元件2的X，Y和θ。

S16：作出图像是高度图像或亮度图像的决定。在为高度图像的情况下程序进行到步骤S17，或在亮度图像的情况下跳到步骤S20。

S17：通过图像处理部分30B处理高度图像，从而在当电子元件2要被固定到理论虚拟表面上时计算要与板接触的三个引线的位置并通过数字表达式表示虚拟表面。然后，计算所有的引线位置(X，Y，Z)与虚拟表面之间的距离，即引线的悬浮量。接着，程序进行到步骤S18。

S18：确定每个悬浮量是否超过预定的标准值。当其确定至少在一个检测点引线悬浮量超过标准值时，程序进行到步骤S19，而当未超过时，程序进行到步骤S20。

S19：如果引线的悬浮量超过了预定的标准值，则将元件认定为非正常元件，过程结束。即，头部7的嘴部将电子元件2输送到处理地点并将电子元件2放置在该处，过程结束。

S20：当在步骤S16确定元件需要进行亮度图像处理时(即不需要进行引线悬浮量检测)或当在步骤S18中将悬浮量未超过标准值的元件确定为正常元件时，头部7的嘴部将电子元件2输送到板9上且将电子元件2固定到板9上的预定位置，过程结束。

如上所述，根据第三实施例，通过亮度图像检测器3对只需要进行二-维位置检测的电子元件2进行二-维位置检测，且通过在信息的基础上进行X，Y和θ的位置矫正而将电子元件2固定到板9上。

另一方面，对于需要三维位置检测(诸如需要引线悬浮检测的电子元件2)的电子元件2，在从特定方向看到的元件2的整个表面上通过高度图像检测器8进行三维位置检测，从而不仅可获得位置信息X，Y和θ，而且可获得引线顶端2c的悬浮的高度信息。将具有悬浮引线端2c的电子元件2认定为非正常元件，通过进行X，Y和θ的位置矫正而将正常元件固定到板9上。

以不同的方式选择使用两种图像检测器3的原因在于二者在处理速度上存在很大的差别。

即，在亮度图象检测器3的情况下，头部移动速度为400mm/sec，而在60mm²的电子元件2的情况下，用于图像输入的时间为150msec。另一方面，在高度图像检测器8的情况下，头部的移动速度为80mm/sec，而在60mm²的电子元件2的情况下，用于图像输入的时间为750msec。

如上所述，通过对于不需要引线悬浮两检测的电子元件2只使用亮度图像检测器3，可降低图像输入时间，从而可提高产量。

当只使用高度图像检测器8时，与亮度图象检测器3相比，图像输入时间增大(与现有技术相比时间降低)，然而，可进行引线悬浮检测等，从而可保证进行高可靠性元件固定。

可根据电子元件2的形状特征以不同的方式单独选择使用亮度图象检测器3和高度图像检测器8。例如，对于正常的引线较少的进行二维X，Y，和θ的位置检测就足够的正常的电子元件适宜使用亮度图像检测器3，而对于具有引线的电子元件、在底面上具有多个凸电极的BGA(球格阵列)的电子元件等适宜通过高度图像检测器8进行三维位置检测。

可根据在电子元件2上所进行的检测项目以不同的方式单独选择使用亮度图象检测器3和高度图像检测器8。例如，在需要进行电子元件2的引线悬浮检测、BGA型的电子元件的凸电极的形状缺陷检测的情况下，适宜使用高度图像检测器8用于对电子元件2进行三维位置检测。

通过设定高度图像的高度坐标系统，从而从电子元件2指向高度图像检测器8的方向为正向，可通过同一个图像处理部分30B对通过高度图像检测器8和从亮度图象检测器3获得的亮度图象数据进行处理。此结构可保证共同的使用控制器，且通过共同的程序进行图像处理。

根据本发明，可根据电子元件的形状特征和检测项目以不同的方式选择使用图像索取装置和高度图像索取装置，从而可更理性的对电子元件进行位置检测。通过高度图像索取装置与现有技术相比可以更高的速度和可靠性对为了检测引线悬浮量而进行三维位置检测的电子元件进行识别和固定。

根据本发明，对只需要进行二-维位置检测就足够的电子元件通过亮度图像索取装置进行二-维位置检测。在根据信息需要进行与现有技术相类似的位置检测的情况下，可通过进行X，Y和θ的位置矫正将电子元件固定到板上。

另一方面，对于需要为进行悬浮量检测而进行三维位置检测的电子元件，在从特定的方向所看的高度图像索取装置的整个表面上通过高度图像索取装置进行三维位置检测，从而不仅可获得X，Y和θ的位置信息，而且可获得悬浮引线顶端的高度信息。将具有悬浮引线顶端的电子元件认定为非正常元件，当需要进行位置矫正时，通过进行X，Y和θ的位置矫正而只将正常的元件固定到板上。

根据本发明，对需要进行引线悬浮量检测的电子元件进行用于引线悬浮检测的高度测量，如上所述，可同时对需要进行X，Y和θ矫正的进行位置检测。因此，与现有技术中的需要通过CCD相机或高度检测器进行识别过程的情况相比，可更高速的对需要进行三维位置检测的电子元件进行识别和固定。

另外，在电子元件的整个表面上进行三维位置检测，因此，与现有技术的在特定的线上进行高度检测的情况相比，可以更高的精确度进行引线悬浮检测。

如果通过设定高度图像的高度坐标系统借助同一个图像处理装置对通过高度索取装置获得的高度图像数据和通过亮度图像索取装置获得的亮度图像进行处理，从而从电子元件指向高度图像索取装置的方向被设定为正向，则图像处理控制部分可被共同使用，且通过共同的程序进行图像处理。

下面将参考附图对本发明的第四实施例进行更具体的描述。

图1示出了用于第四实施例的元件识别方法和元件检测方法的电子元件固定装置。虽然图1中示出了第一实施例，图1中所示的结构与此第四实施例相同，因此这里使用图1对第四实施例进行描述。

在图1中，示出了电子元件固定装置的固定装置主体1，通过图40中所示的在图1中用标号2表示的本发明的装置进行固定的电子元件(此后简称为元件)120、在其上放置元件120的盘3、用于自动提供放置在盘3上的其中一个元件120的作为元件提供部分的盘提供部分4、在固定阶段通过嘴部吸附元件120的头部7、X-轴方向上的移动臂5(此后简称为X-轴移动臂)，其在X-轴方向上移动头部7并构成X-Y移动臂的一部分、Y-轴方向上的移动臂6a和6b(此后简称为Y-轴移动臂)，其在Y轴方向上移动头部7，并构成X-Y移动臂的一部分、和高度检测检测器8，其对应三维(此后简称为3D)检测器8或高度检测器8，用于获取元件120的高度图像。标号19表示要固定元件120的印刷电路板。

当通过头部7吸附被放置在盘3上的元件120且通过高度检测器8上的X-轴移动臂的驱动下在X-轴方向上进行输送时，通过高度检测检测器8获取元件120的高度图像。对通过高度检测器8获得的高度图像进行软件处理以识别和检测元件120的多个半球形凸电极120a中的每个体积和形状。如果检测结果正常，则元件120被固定到印刷电路板9上的特定位置。另一方面，如果任何一个凸电极120a存在体积或形状方面的错误，则去除此元件120。

图28为电子元件固定装置的X-轴移动臂5的示意图。

通过旋转伺服电机24而使吸附元件120的头部7在X-轴上移动。通过吸附元件120的头部7进行元件120的高度数据输入并以恒定的速度在高度检测检测器8上从初始检测器22的左手侧向着右手侧以恒定的速度移动。当头部7通过初始检测器22的边时，将一个初始信号23输出到图像处理控制部分21。

需注意的是，标号18a和18b表示来自PSDs的输出信号，而标号20表示多表面初始信号，标号25表示编码信号。

下面将应用三角测量的原理对高度检测器的操作进行详细描述。

图29为与Y-轴垂直的高度检测器8的截面示意图，而图31为与X-轴垂直的高度检测器8的截面示意图。在图29和图31中，示出了用于发射激光束的半导体激光器10、用于对此激光束进行汇集和整形的光汇集和整形透镜11、通过机械旋转将激光束辐射到此镜面上的多棱镜12、用于部分发送和部分反射激光束的半透明反射镜13和用于反射光的镜面14。

同样示出了一个用于改变光路的Fθ透镜15，从而将通过多棱镜12机械转动的激光束垂直的施加到作为目标的元件12上，聚焦透镜16a和16b用于聚焦照射到元件120的半球形凸电极120a上的激光束的反射光(散射光)，而半导体位置检测装置(后面简称为PSDs)17a和17b充当位置检测装置的作用，在其上通过聚焦透镜16a和16b聚焦在元件120上反射的激光束，并具有产生与聚焦光的位置相关的电信号的功能。标号18a和18b表示PSDs 17a和17b的输出信号。

在此情况下，通过光汇集和整形透镜11对从半导体激光器10发射的激光束进行汇集和整形。此后，激光束穿过半透明反射镜13，在镜面14上反射，并入射到多棱镜12。以恒定的速度旋转多棱镜12，结果可转动被入射到镜面上的激光束。另外，将通过Fθ透镜15改变了光路的激光束垂直入射到元件120的半球形凸电极120a上，并通过聚焦透镜16a和16b将此反射光聚焦到PSDs17a和17b上。PSDs17a和17b产生可测量元件120的半球形凸电极120a的激光反射面的高度的输出信号18a和18b。

在此情况下，在多棱镜12上反射激光束，此后入射到作为目标的元件120达到半球形凸电极120a上。通过由三个设置在元件120的多棱镜12和半球形凸电极120a之间的元件构成的Fθ透镜15连续提供与元件目标120的半球形凸电极120a垂直的激光束。

当测量诸如元件120的半球形凸电极120a的半球形目标的高度时，半球形目标的周边表面对应于用于高度检测器8的透明壁。如果在此部分及其周围入射激光束，则从半球形目标无法获得反射光，且也无反射光返回到PSDs 17a和17b。因此，可通过试验测定在保持精度的情况下表面测量角的大小。在图38B中，角度为θ，将在后面对其进行描述。

因此，如图38B中所示，当通过高度检测器8测量元件120的半球形凸电极120a的体积时，在小区域内进行抽样时，只有当抽样点X，Y位于源于半球形凸电极120a的中心的半径r的区域内时，才将测量高度H(X，Y)带入到体积计算中，通过预先计算可获得有效数据的半径r可提高精度。

在图31中，示出了用于检测输入光的光探测器19，信号20用于通知外部向光探测器输入光。当多棱镜12的每个镜面形成一个特定的角度时改变信号20，其既为所谓的多棱镜12的每个镜面的初始信号(初始表面。另外，在具有18个边的多棱镜的情况下，每次以规则的角度间隔(在18边的情况下为20度)进行旋转，每转一圈信号被输出18次。称其为多棱镜12的多面初始信号20。

第四实施例的高度检测检测器8具有两个PSD电路。此结构主要被提供用于补偿以一定角度到达PSD的反射光的无返回现象，在使用一个系统的情况下，当对元件照射激光束时，可能会产生此种情况。

有时提供三个或更多的系统会更有效，在技术上具有系统的意义，且相应的将只以两个系统为基础进行描述。

下面将参考图32，对测量元件120的半球形凸电极120a高度的方法的实例进行描述，其中元件120为用表示为半导体位置检测装置17a的上述的半导体位置检测装置(PSDs)17a和17b进行测量的目标。

在图32中，在垂直于片平面的Y-轴方向的方向上从Fθ透镜15进行扫描的激光束在半球形凸电极120a上无规则的进行反射，其中在该过程中画出图32且将激光束入射到元件120的半球形凸电极120a上。在此情况下，假设入射点为半球形凸电极120a的底面上的高度为0的点A1和距离底面高度为H的点B1，或者为半球形凸电极120a的最底部。

则通过聚焦透镜16a汇集无规则反射激光束，且都聚焦到半导体位置检测装置17a上的点A2和点B2上。结果，在点A2和B2产生电动力，从而在点C产生电流I1和I2，在点D产生电流I3和I4。

电流I1和I3依赖于与点A2和点C之间的距离XA和点A2和点D之间的距离成正比的电阻元件，而电流I2和I4依赖于与点B2和点C之间的距离XB和点B2和点D之间的距离成比例的电阻元件。因此，假设半导体位置检测装置17a的长度为L，则根据下面的公式确定图37中的XA和XB。

XA＝LI3/(I1+I3)

XB＝LI4/(I2+I4)

因此，通过下面的公式确定图5中的半导体位置检测装置17a上的点A2和点B2之间的距离H’。

H’＝XA-XB

根据如此获得的PSD上的高度H’，可决定上述的高度H。

下面将参考图28对获取3D图象的方法进行描述。

图28示出了预定电子元件固定装置的主控部分21的示意图。在图4中，示出了基准位置检测器22，用于借助基准位置的图象处理控制部分21获取X-轴移动臂5上的高度图像、一个基准位置信号23，用于指示图象处理控制部分21通过此基准位置检测器22的边、一个伺服电机24的解码器24a，用于移动X-轴移动臂5、和从编码器24a输出的编码信号25。

当通过X-轴移动臂5在X-轴上移动从盘3上拾取的元件120时，编码器24a一直向主控部分21提供编码信号(AB-相、Z-相或与其等同的信号)。由于当元件120通过基准位置检测器22的边时基准位置信号23被给出到主控部分21，使用两个信号23，25通过主控部分可计算相对X-轴上的基准位置的元件120的相对位置。

另一方面，位于高度检测器8中的多棱镜12的旋转量在进行旋转时被作为多面初始信号(旋转量信号)20给出到主控部分21，而从此信号2和基准位置信号23可计算多棱镜12通过基准位置后的多棱镜12的旋转量。

在此情况下，多棱镜12的旋转量与其速度成比例的增大，而X-轴移动臂5的移动量也具有相同的情况。另一方面，在第四实施例的高度检测器8中，预先假设在获取高度图象时，多棱镜1 2以恒定速度旋转而X-轴移动臂以恒定的速度线性移动。如果不满足这些条件，则所获得的高度图象的水平和竖直方向上的每一像素的分辨率(像素尺寸)会根据速度的波动而发生变化。这是影响测量精度的一个误差因素。因此，在第四实施例的电子元件识别装置中，通过具有上述结构的高度检测器8将高度图象保存到主控部分21中的图象存储器中(参见图33)。另外，随着通过诸如伺服电机24驱动的头部7的操作，为了观察和控制基本上以恒定速度进行旋转的多棱镜12的操作的连续性，使用电机的编码信号25和多棱镜12的多面初始信号(旋转量信号)20。

图33中的方框图示出了主控部分31的内部结构。

主控部分31控制图1中所示的电子元件固定装置的整个系统。例如，主控部分通过伺服控制器32控制电子元件固定装置的头部7的位置，并执行对电子元件120的吸附、电子元件120的输送、和将电子元件120固定到印刷电路板9上。

被存储在主控部分31的元件形状信息存储部分31a中的要被固定的电子元件120的元件形状信息(体高、体宽、体长、半球形凸电极120a的数量、半球形凸电极120的直径、半球形凸电极120a的间距等)通过2-接口存储器45进行传输，并被存储到图像处理控制部分的工作存储器44中，并进行电子元件120的高度图像输入和位置检测。通过2-接口存储器45接收结果并用于在将电子元件120固定到印刷电路板9上时位置(X，Y，θ)的矫正计算。

在X-轴移动臂5和Y-轴移动臂6a和6b中，伺服控制器32执行X-轴、Y-轴、θ-轴和嘴部提升轴的位置控制。特别是，载有X-轴上的头部7的位置信息的X-轴的电机编码信号和载有头部7已经和高度测量启始位置接触的信息的来自X-轴的初始信号23被输入到图像处理控制部分21，从而将上述的信息通知到控制部分，并用于测量在图像存储器39中接收高度数据的启始时间。

在高度图像检测器8中，用于测量电子元件120上反射的激光束的光-接收系统包含两个系统(通道A和通道B)，同时考虑到激光束的反射的变化情况，从而保证了其可靠性。光-接收系统通过前置放大器33放大由PSDs 17a和17b所检测的弱信号，通过A-D转换器34将信号转换为12-比特的数字数据(这是为了保证高度测量的精度，在此情况下转换为12-比特数字数据是有效的)，并将数据输入到图像处理控制部分21。通过图31中的机制连续旋转多棱镜12并将多面初始信号20输入到时钟发生部分35。时钟发生部分35产生用于将高度数据写入到存储器中的基准时钟(CLK)，在多面初始信号的基础上产生获取高度数据所需的水平同步信号(HCLR)，并将信号输入到图像处理控制部分21。

在图像处理控制部分21中，将从高度图像检测器8输入的数字PSD信号在高度计算部分36中转换为8-比特高度数据。通道选择部分37将两个系统(通道A和通道B)的高度图像数据彼此实时的进行比较，并根据每个时间选择具有较高可靠性的高度数据。例如，如果在通道A的高度计算步骤中发生了被除数为0的情况，则将表示非正常的数值255给出到通道A的高度数据。因此，在此情况下，选择通道B的数值。如果两个通道都表现为255的非正常值，则255的数值被作为高度数据输出。如果两个通道的高度数据具有正常值，输出两个通道的高度数据的算术平均值。将从通道选择部分37输出的高度数据存储到图像存储器39中。通过时间控制部分38控制向图像存储器39中的高度数据的储存。时间控制部分接收来自X-轴移动臂5的原始信号，此后计算作为预定的头部移动距离的编码信号25，以产生同步信号(VCLR)，并将作为高度数据接收启始信号的信号输入到图像存储器39中。通过根据程序进行工作的CPU40对被存储到图像存储器39中的高度数据进行图像处理和位置检测。将程序存储到程序存储器41中。将表示电子元件120的几何特征的形状信息(外部高度、外部宽度、外部深度、半球形凸电极的数量、半球形凸电极的直径、半球形凸电极的间距等)在输入高度图像之前通过2-接口存储器45从主控部分31进行发送。在形状信息的基础上识别目标进行位置检测。需注意的是，在对要被识别的目标进行位置检测的过程中，工作存储器44被用于存储被识别目标的形状信息和中间结果。

图34示出了通过亮度图像检测器8所进行的元件固定过程。

下面将对图34中的步骤(S31到S37)进行描述。

步骤S31：通过嘴部7a(头部7)吸附电子元件120。

步骤S32：接收元件120的高度数据。

步骤S33：检测元件120的半球形凸电极120a的位置。

(详细情况参见图35)

步骤S34：检测元件120的半球形凸电极120a的体积。

(详细情况参见图38A和38B)

步骤S35：确定每个半球形凸电极120a的体积是否正常。

步骤S36：当所有的电极为正常时，元件120被固定到印刷电路板9的特定位置。

步骤S37：当至少一个半球形凸电极120a的体积为非正常时，元件120不被固定并被放弃。

接着，将对图35中的步骤(S41到S44)进行描述。

步骤S41：根据元件120的尺寸决定处理区域。

设定X和Y方向上的处理区域的尺寸，例如在屏幕上为元件120尺寸的两倍。

步骤S42：对处理区域进行内部抽样以获得元件120的中心，获得元件120中心周围的惯量和第二转动惯量的乘积，以导出请教。即，元件120的图形近似为椭圆，其主轴被定义为元件120的倾角(inclination)。

步骤S43：在元件120的位置和形态的基础上确定半球形凸电极120a的位置，并设定小的区域面积。

对于元件120的形状信息，存储元件120的体的尺寸、半球形凸电极120a的数量、半球形凸电极120a的尺寸、半球形凸电极120a的直径和用于计算存在各个半球形凸电极120a的位置所需要的信息。

步骤S44：正确检测所有半球形凸电极120a的位置。

下面将参考图36A、36B和36C对上述的对元件120的中心检测和倾角检测进行描述。

在图36A中，用窗口表示由元件120的尺寸所表示的处理区域。

在图36B中，在预定的步骤在X-方向和Y-方向上对处理区域进行均匀抽样，从而获得图36B中的十字所表示的元件120的倾角。

在图36C中，通过使用元件120的中心和倾角以及从主控部分发送的元件形状信息估计各个半球形凸电极120a所存在的位置，并设定只包含一个半球形凸电极120a的小的区域。通过对此小的区域进行抽样而检测半球形凸电极120a的中心位置。

图37示出了高度测量区。其为8-比特图像区，因此，可对从0到255的256个数值作为高度数据进行处理。根据本实施例，为了方便起见，高度坐标轴设定在从目标到高度检测器的方向，而用数值128表示高度测量的基准面。数值0和255被用做用于表示“未正确获得高度数据”等的高度数据。假设在高度方向上的精度为10微米，可测量区变为正负1.2mm。

下面将参考图38A和38B对半球形凸电极120a的体积检测过程进行描述。

在图38A和38B中，具有：

V：半球形凸电极120a的高度的和；

R：半球形凸电极120a的半径；

θ：通过PSD接收的在半球形凸电极120a上反射的激光束的临界角；

r：当PSD以光-接收临界角入射到X-Y平面上时环行区域的半径；

H(X，Y)：在点(X，Y)的高度数据；

(X，Y)：在小区域中的抽样点；和

(Xc，Yc)：通过图36c的过程获得的半球形凸电极120a的中心坐标。

图38A中的程序包含步骤S51到步骤S59。

步骤S51：如图38B中所示，Y-地址被初始化为Ymin，并设定V＝0。

步骤S52：如图38B中所示，X-地址被初始化为Xmin。

步骤S53：对表达式(Xc-X)²+(Yc-Y)²＜r²作出判断。如果满足此表达式，则程序进行到步骤S54。如果此表达式不满足，则抽样点(X，Y)位于凸电极120a的外部。因此，在此抽样点的高度数据(X，Y)不被加到V中，程序进行到步骤S55。

步骤S54：抽样点(X，Y)存在于半径为r的(Xc，Yc)区域中，因此，通过此抽样点获得的高度数据H(X，Y)是高度准确的。因此，将高度数据H(X，Y)加入到V中，从而更新V。

步骤S55：将预定增加的Sx加入到X-地址，从而更新X-地址。即，在X-轴上抽样点位移一个地址Sx。

步骤S56：在增大Sx的同时重复进行步骤S53到步骤S55，直到X-地址超过最大的值Xmax时为止。

步骤S57：如果X-地址超过Xmax，Y-地址增加预定的增量Sy，从而更新Y-地址。即，在Y-轴上抽样点位移一个地址Sy。

步骤S58：在增大Sy的同时重复进行步骤S52到步骤S57的过程，直到Y-地址超过最大值Ymax。如果Y-地址超过Ymax，则程序进行到步骤S59。

步骤S59：通过将作为所有抽样点的高度数据总和的V和每个抽样点的单位面积相乘，而获得凸电极120a的体积。

下面将参考图39A和39B对半球形凸电极120a的形状推测(形状识别)过程进行描述。

在图39A和39B中，具有：

E：半球形凸电极120a的形状估计值

R：半球形凸电极120a的直径

θ：通过PSD可接收到的在半球形凸电极120a上反射的激光束的临界角；

r：当在X-Y面上以PSD光接收临界角入射时所形成的环行区域的半径；

Hpo：在点(X，Y)的高度的理论值；

H(X，Y)：在点(X，Y)所测量的高度值，

(X，Y)：在小区域中的抽样点；和

(Xc，Yc)：通过图36C中的过程所获得的半球形凸电极120a的中心坐标。上述的Hpo为当假设凸电极120a为半球形时的理论值。在此理论值和所测量的值之间的差接近0时，形状被近似为半球形。

此过程包含图39A中的步骤(步骤S61到S69)。

步骤S61：如图39B中所示，Y-地址被初始化为Ymin，并设定E＝0。

步骤S62：如图39B中所示，X-地址被初始化为Xmin。

步骤S63：对表达式(Xc-X)²+(Yc-Y)²＜r²作出判断。如果满足此表达式，则程序进行到步骤S64。如果此表达式不满足，则抽样点(X，Y)位于凸电极120a的外部。因此，在此抽样点的高度数据H(X，Y)被忽略，并从形状估计的目标的中略去，程序进行到步骤S65。

步骤S64：抽样点(X，Y)存在于半径为r的(Xc，Yc)区域中，因此，通过此抽样点获得的高度数据H(X，Y)是高度准确的。在步骤S64中所示的高度数据H(X，Y)的基础上获得高度理论值Hpo，并获得Hpo和H(X，Y)之间差的绝对值。此值被加入到E中，从而更新E。

步骤S65：将预定增加的Sx加入到X-地址，从而更新X-地址。即，在X-轴上抽样点位移一个地址Sx。

步骤S66：在增大Sx的同时重复进行步骤S63到步骤S65，直到X-地址超过最大的值Xmax时为止。

步骤S67：如果X-地址超过Xmax，Y-地址增加预定的增量Sy，从而更新Y-地址。即，在Y-轴上抽样点位移一个地址Sy。

步骤S68：在增大Sy的同时重复进行步骤S62到步骤S67的过程，直到Y-地址超过最大值Ymax。如果Y-地址超过Ymax，则程序进行到步骤S69。

步骤S69：所有抽样点的Hpo和H(X，Y)之间差的绝对值的总和的值E被作为凸电极120a的形状的估计值。

在通过嘴部7a(头部7)从电子元件固定装置的元件供给部4吸附电子元件120到将电子元件120固定到印刷电路板9上的期间内最好进行电子元件120的凸电极120a的体积检测和形状检测。

通过此结构，可避免在将电子元件120固定到印刷电路板9上之前，在从电子元件生产过程到电子元件组装过程之间输送电子元件120时可能发生的电子元件120的凸电极120a的诸如脱落等缺陷。因此，可放弃有缺陷的元件，且只将正常的元件固定到印刷电路板上，从而可提高电子元件组装的可靠性。

另外，通过在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动目标或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测器而获得目标的二-维高度图像数据，同时通过多棱镜12在一维直线上线性扫描激光束。换句话说，通过高度检测器可获得作为二-维高度图像数据的在元件的底部上具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像，同时获得与基准面(元件的底面)平行且虚拟位于与基准面垂直的方向上的表面上的凸电极的高度图像数据。

如上所述，根据本发明，可整体的测量位于电子元件的底部上的多哥凸电极，可正确的检测各个凸电极的体积和/或形状，从而可确定电子元件的好和坏。

在将电子元件固定到印刷电路板上之前，可进行凸电极(即连接部分)的体积检测和/或形状识别。通过此结构，可避免在将电子元件固定到印刷电路板上之前，在从电子元件生产过程到电子元件组装过程之间输送电子元件时可能发生的电子元件的凸电极的诸如脱落等缺陷。因此，可放弃有缺陷的元件，而只将正常的元件固定到印刷电路板上，从而可提高电子元件组装的可靠性。

根据此元件识别方法，可整体的测量被设置在电子元件底部上的多个凸电极，并可正确的检测各个凸电极的体积，从而可定量的评价构成凸电极的焊料的量。

然后当通过元件识别方法检测到任何一个电子元件的凸电极的体积不在预定的基准范围内时，则确定该电子元件为非正常，从而可正确的确定电子元件为好还是不好。

在将电子元件固定到印刷电路板上之前，即，可进行凸电极的体积检测，即连接部分的检测。通过此结构，在用于将电子元件固定到印刷电路板上的从电子元件生产过程到电子元件组装过程的运送元件过程中可发现诸如电子元件凸电极脱落等情况。因此，可放弃有缺陷的元件，只将正常的元件固定到印刷电路板上，从而可提高电子元件的组装的可靠性。

根据元件识别方法，可整体测量被设置在电子元件的底部的多个凸电极，并可正确的检测各个凸电极的形状，从而可定量的评价构成凸电极的焊料的形状。

然后当通过元件识别方法检测到任何一个电子元件的凸电极的体积不在预定的基准范围内时，则确定该电子元件为非正常，从而可正确的确定电子元件为好还是不好。

在将电子元件固定到印刷电路板上之前，即，可进行凸电极的形状评价，即连接部分的评价。通过此结构，在用于将电子元件固定到印刷电路板上的从电子元件生产过程到电子元件组装过程的运送元件过程中可发现诸如电子元件凸电极脱落等情况。因此，可放弃有缺陷的元件，只将正常的元件固定到印刷电路板上，从而可提高电子元件的组装的可靠性。

可工根据使用的目的，将上述的每个实施例与任何的另外的一个实施例相结合。

虽然参考相应的附图对本发明的实施例进行了具体的描述，需注意的是，对本领域中的技术人员而言对本发明所做的各种的变化和修改都在所附的权利要求所限定的范围内。

Claims (42)

1.提供一种用于将光施加到电子元件(2)的固定表面上的引线(2a)或电极的连接部分的元件识别方法，并在来自连接部分的反射光的基础上通过高度检测部分(8)对连接部分进行高度检测，其中所述高度检测部分(8)包含一个3D检测器，该方法包含：

限定高度检测部分(8)的检测区域，从而存在于连接部分后面或附近的目标(2b，2c)的反射光被排除到测量区之外；

将从被测量的区域所反射的光进行软件处理；以及

从而去除所述目标的反射光。

2.根据权利要求1所述的元件识别方法，其特征在于其中通过作为高度检测检测器(8)的半导体位置检测器件检测连接部分的位置。

3.根据权利要求1或2所述的元件识别方法，其特征在于其中通过预设可检测高度测量区内的高度检测参考面的连接部分的高度位置的高度测量区而去除噪声，并只对高度测量区中的连接部分进行高度检测。

4.根据权利要求1中所述的元件识别方法，其特征在于其中通过预设可检测作为高度转换表的高度测量区内的高度检测参考面的连接部分的高度位置的高度测量区而去除噪声，根据高度转换表处理属于连接部分的高度数据且位于高度测量区之外的作为无效高度数据的高度数据，根据高度转换表处理处理位于高度检测区之内的作为有效高度数据的高度数据，并在有效高度数据的基础上对连接部分进行高度检测。

5.根据权利要求1中所述的元件识别方法，其特征在于该方法包含：

在只在高度测量区(S6A)内测量的电子元件的图象的基础上根据电子元件的尺寸确定处理区；

通过在电子元件(S6B，S6C)的图象中的所确定的处理区的窗口(500)中进行抽样而大致检测电子元件的中心和倾斜度以获得电子元件的粗略位置；

在元件尺寸和电子元件(S6D)的大致位置的基础上，检测电子元件的图象中的所有连接部分的位置；

从所有的连接部分(S6E)的位置检测电子元件的图象中的电子元件的正确位置。

6.一种电子元件固定方法，包括：

通过根据第一到第五权利要求任一的元件识别方法检测电子元件的连接部分的位置信息；

通过头部(7)的元件固定件(7a)固定电子元件(S1)；

作出是否需要调节高度测量区的判断，然后当需要调节高度测量区时调节高度测量区(S2，S3)；

在高度测量区的基础上调节元件固定件的高度(S4)；

获取元件的高度数据(S5)；

通过高度检测部分检测电子元件的位置(S6)；

在高度检测部分识别的高度位置信息的基础上通过转动头部而借助元件固定件将电子元件固定到板中的特定位置(S7)。

7.提供一种元件识别装置，其包含：

一个照明部分(10)，用于将光照射到电子元件(2)的固定面上的引线或电极的连接部分(2a)上；

高度检测部分(602)，用于在来自照明部分并在连接部分上反射的光的基础上对连接部分进行位置检测，所述高度检测部分(602)包含一个3D检测器；和

噪声去除部分(304)，用于限制高度检测部分的测量区，从而从测量区中将存在于连接部分后面或附近的目标(2b，2c)的反射光排除掉；和一个元件处理部分，用于对来自测量区的反射光通过软件进行处理。

8.根据权利要求7所述的元件识别装置，其特征在于其中高度检测部分通过作为高度检测器(8)的半导体位置检测装置检测连接部分的位置。

9.根据权利要求7或8所述的元件识别装置，其特征在于其中噪声去除部分预设一个高度测量区，该区可检测高度测量区中的高度检测参考面的连接部分的高度位置，并只对高度测量区内的连接部分进行高度检测。

10.根据权利要求7中所述的元件识别装置，其特征在于其中噪声去除部分预设一个高度测量区，该区可检测作为高度转换表的高度测量区内的高度测量参考面的连接部分的高度位置，根据高度转换表处理属于连接部分的并位于高度测量区外的作为无效高度数据的高度数据，根据高度转换表处理位于高度测量区内的作为有效数据的高度数据，并在有效数据的基础上对连接部分进行高度检测。

11.根据权利要求7中所述的元件识别装置，其特征在于该装置包含：

处理区确定装置(401)，用于在高度测量区中的所检测的电子元件的图象中的电子元件的尺寸的基础上确定处理区；

一个中心和倾斜度检测装置(402，403)，用于通过在电子元件的图象中所确定的处理区的窗口(500)中进行抽样而检测电子元件中心和倾斜度，以获得电子元件的粗略位置；

一个连接部分位置检测装置(404)，用于在元件的尺寸和电子元件的粗略位置的基础上检测电子元件的图象中的所有连接部分的位置；和

连接部分中心和倾斜度检测装置(405)，用于检测所有连接部分位置的电子元件的图象中的电子元件的正确位置。

12.一种将电子元件固定到板上的电子元件固定装置，包括：

如权利要求7到11任一权利要求中所述的元件识别装置；

头部(7)，用于通过元件固定件(7a)固定电子元件并在高度测量区的基础上调节元件固定件的高度；和

控制部分(200)，用于在通过高度检测部分识别的高度位置信息的基础上通过转动头部并借助元件固定件而将电子元件固定到特定的位置。

13.一种元件识别方法，其使用亮度图象索取装置，用于获得特定方向视角的电子元件的表面的照明图象数据，和高度图象索取装置，其包含一个3D检测器，用于获得从特定方向看到的电子元件的表面的高度图象数据，以通过使用亮度图象索取装置的二维位置检测或高度图象索取装置的三维图象检测而对电子元件进行位置检测，和软件处理装置，用于对图像数据进行软件处理。

14.根据权利要求13所述的元件识别方法，其特征在于其中亮度图象索取装置和高度图象索取装置被根据电子元件的形状特征而被单独选择使用。

15.根据权利要求13所述的元件识别方法，其特征在于其中亮度图象索取装置和高度图象索取装置被根据在电子元件上所进行的检测项目而单独选择使用。

16.根据权利要求13所述的元件识别方法，其特征在于其中通过使用同一个图象处理装置设定高度图象数据的高度坐标系统而对从亮度图象索取装置获得的亮度图象数据和从高度图象索取装置获得的高度图象数据进行处理，从而从电子元件指向高度图象索取装置的方向变为正向。

17.根据权利要求13中所述的元件识别方法，其特征在于其中在电子元件的结构中，多个引线从元件体的边伸出，而引线的尖端被固定到板上。

18.一种用于将元件从元件供给部转送到板上并将电子元件固定到板上的元件固定方法，该方法包含：

选择亮度图象索取装置，所述亮度图象索取装置用于获得从特定方向所看到的电子元件的表面的亮度图象数据；

在将电子元件从元件供给部输送到板上的过程中通过亮度图象索取装置并通过对图像数据进行软件处理而对电子元件进行位置检测；

在从位置检测所获得的信息的基础上将电子元件固定到板上。

19.一种用于将元件从元件供给部转送到板上并将电子元件固定到板上的元件固定方法，该方法包含：

选择高度图象索取装置，所述高度图象索取装置用于获得电子元件输送路径中的特定方向上看到的电子元件表面的高度图象数据并包含一个3D检测器；

在将电子元件从元件供给部输送到板上的过程中通过高度图象索取装置并通过对图像数据进行软件处理而对电子元件进行位置检测；

在从位置检测所获得的信息的基础上将电子元件固定到板上。

20.根据权利要求18所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据电子元件的形状特征选择亮度图象索取装置对电子元件进行位置检测。

21.根据权利要求19所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据电子元件的形状特征选择高度图象索取装置对电子元件进行位置检测。

22.根据权利要求18所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据要在电子元件上进行的检测项目通过选择亮度图象索取装置而对电子元件进行位置检测。

23.根据权利要求19所述的元件固定方法，其特征在于其中通过根据要在电子元件上进行的检测项目通过选择高度图象索取装置而对电子元件进行位置检测。

24.一种元件识别方法，其包含：

通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积。

25.根据权利要求24所述的元件识别方法，其特征在于其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

26.根据权利要求24或25所述的元件识别方法，其特征在于其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

27.一种元件检测方法，包括下述步骤：

通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积；

在通过上述步骤所检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常。

28.根据权利要求27所述的元件检测方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

29.根据权利要求27或28所述的元件检测方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

30.一种元件固定方法，包括下述步骤：

通过包含3D检测器的高度检测器获取在元件的底部中具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图像作为二维高度图像数据，同时获得凸电极相对参考平面的高度图像数据，并假设位于与参考平面垂直的方向上，并通过软件对高度图像数据进行处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过单独对所获得的各个凸电极的所有的高度图像数据进行求和而检测所获得的各个凸电极的体积；

在通过上述步骤所检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常；以及

将通过上述步骤未确定为非正常的电子元件固定到板上。

31.根据权利要求30所述的元件固定方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的体积，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

32.根据权利要求30或31所述的元件固定方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上扫描激光束的同时通过在与激光束垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

33.一种元件识别方法，包含

通过包含3D检测器的高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得相对于基准面并假设位于与基准面垂直方向上的凸电极的高度数据；

对高度数据进行软件处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过从每个单独的凸电极的高度图像数据获得外部形状数据而检测所获得的各个凸电极的形状。

34.根据权利要求33所述的元件识别方法，其特征在于其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

35.根据权利要求33或34所述的元件识别方法，其特征在于其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

36.一种元件检测方法，包括下述步骤：

通过包含3D检测器的高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得相对于基准面并假设位于与基准面垂直方向上的凸电极的高度数据；

对高度数据进行软件处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过从每个单独的凸电极的高度图像数据获得外部形状数据而检测所获得的各个凸电极的形状；

当通过上述步骤检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常。

37.根据权利要求36所述的元件检测方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

38.根据权利要求36或37所述的元件检测方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

39.一种元件固定方法，包括下述步骤：

通过包含3D检测器的高度检测器获取在底部具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象作为二-维高度图象数据，同时获得相对于基准面并假设位于与基准面垂直方向上的凸电极的高度数据；

对高度数据进行软件处理；

从高度图象数据获得各个凸电极；

并通过从每个单独的凸电极的高度图像数据获得外部形状数据而检测所获得的各个凸电极的形状；

当通过上述步骤检测到任何凸电极的体积不在预定的标准范围内时，确定电子元件为非正常；以及

将通过上述步骤未确定为非正常的电子元件固定到板上。

40.根据权利要求39所述的元件固定方法，其特征在于，其中在某一时段内检测电子元件的凸电极的形状，其中的所示时段为从通过电子元件固定装置的吸嘴从元件供给部吸取电子元件时到将电子元件固定到板上时其间的时段。

41.根据权利要求39或40所述的元件固定方法，其特征在于，其中高度检测器在直线上线性扫描激光束的同时通过在与激光束扫描的方向垂直的方向上移动电子元件或在与激光束的扫描方向垂直的方向上移动高度检测检测器而获取二-维高度图象数据。

42.根据权利要求1所述的元件识别方法，其特征在于：

在进行位置检测时，通过单独选择使用通过亮度图像索取装置的二-维位置检测或通过高度图像索取装置的三维图像检测二进行电子元件的位置检测，亮度图象索取装置获得从特定方向看的电子元件的表面的亮度图象数据，高度图象索取装置获得从特定方向看的电子元件的表面的高度图象数据，通过高度检测检测器获得作为二维高度图象数据的元件底部中的具有多个凸电极的电子元件的底部的高度图象；从高度图象数据获得各个凸电极；检测所获得的各个凸电极的体积或形状。

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