JP4381568B2

JP4381568B2 - Board recognition method and apparatus for component mounting system

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Publication number: JP4381568B2
Application number: JP2000182733A
Authority: JP
Inventors: 直己花村
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2020-06-19
Also published as: JP2002009494A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列に接続された複数台の単位実装機を備える部品実装システムにおいて、各単位実装機でそれぞれ基板の被実装部分の位置ずれを調べてそれに応じた部品実装位置の補正データを求めるようにした基板認識方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、基板搬送手段と、この搬送手段により搬入された被実装用のプリント基板を所定位置に停止させる位置決め手段と、部品吸着用のノズル部材を有する実装用ヘッドユニットと、部品供給部とを備え、プリント基板を上記所定位置に停止させた後、上記ヘッドユニットにより部品供給部からピックアップした部品をプリント基板に実装するようにした実装機は一般に知られている。
【０００３】
また、最近では、実装作業の高速性、機敏性及び品種切替えに対する適応性等を高めるため、複数台の単位実装機（モジュールマウンター）を用い、プリント基板に対する多数種の部品の実装を分散して行うようにしたモジュール型実装システムも開発されている。すなわち、このモジュール型実装システムは、複数台の単位実装機を基板搬送方向に直列に連結することにより、プリント基板に各単位実装機で数種類ずつの部品を順次実装していくようになっている。そして、これら複数台の単位実装機と、その上流に配設されるローダ、クリームはんだ印刷機等の機器と、下流側に配置されるリフロー炉、アンローダ等の機器とにより搬送ラインが構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実装機において、基板搬送手段により搬入されたプリント基板は位置決め手段により所定位置に位置決めされるが、この状態で、実装機本体に対する基板の位置ずれや、基板におけるプリント配線パターンの相対位置のずれにより、基板の被実装部分（プリント配線パターンで特定される部品実装箇所）が正規の位置から多少ずれることがある。このような基板の被実装部分の位置ずれに応じて部品装着位置の補正を行うため、予めプリント基板の複数箇所に基板認識用のマーク（フィデューシャルマーク）を付しておくとともに、上記ヘッドユニットにマーク撮像用のカメラを装備し、実装作業に先立って、上記カメラを各マークに対応する位置へ順次移動させ撮像して各マークの位置を検出し、それに基づき位置ずれを調べてそれに応じた補正量を求めるようにすることは、従来から行われている。
【０００５】
上記モジュール型実装システムにおいては、全ての単位実装機で実装精度を確保するため、各単位実装機毎にそれぞれ、上記のようなヘッドユニットに装備したカメラによるフィデューシャルマークの撮像とそれに基づく補正量の演算を行っていた。
【０００６】
しかし、ヘッドユニットに装備したカメラを基板の複数のマーク位置へ順次移動させて各マークを撮像するのに相当の時間を要するので、モジュール型実装システムの各単位実装機毎にこのような補正のための作業を行うと、実装システム全体として補正のための作業に多大の時間が費やされ、タクトタイムの短縮を図る上で大きな弊害となる。
【０００７】
なお、先頭の単位実装機での上記のような作業により得られる補正データを、先頭以外の単位実装機で利用することができれば、タクトタイム短縮に有利となるが、プリント基板を所定位置に停止させたときの実装機本体に対する基板の位置ずれの状況は各単位実装機毎に異なるため、単に先頭の単位実装機で得られる補正データをそのまま他の単位実装機に流用するだけでは、実装精度の低下を招いてしまうこととなる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、モジュール型実装システムの各単位実装機において高い実装精度を確保しつつ、先頭以外の単位実装機において基板認識のための作業に要する時間を大幅に短縮し、システム全体の作業能率を向上することができる基板認識方法及び同装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、直列に接続された複数台の単位実装機を備え、各単位実装機においてそれぞれ、基板搬送手段により搬送された被実装用の基板を所定位置に停止させた状態で、実装用ヘッドユニットにより部品供給部からピックアップした部品を上記基板に実装するようにした部品実装システムにおいて、上記各単位実装機でそれぞれ基板への部品の実装に先立ち、上記基板の被実装部分の位置ずれを調べてそれに応じた部品実装位置の補正データを求めるようにした基板認識方法であって、先ず上記複数台のうちの先頭の単位実装機では、上記基板が所定位置に停止した後に、ヘッドユニットを上記基板上に移動させて上記基板に付されている基板認識用のマークをヘッドユニットに装備した移動式撮像手段により撮像するマーク認識用実測処理を行い、それに基づいて部品実装位置の補正データを求めるとともに、上記基板の特定部位を実装機本体に装備した定置式撮像手段により撮像する基板位置認識用実測処理を行い、それに基づいて求められる、位置決め状態での基板の位置ずれを修正する基板位置データと上記補正データとから、上記マークと上記基板の特定部位との相対位置関係に応じた、基板の外形に対するプリント配線パターンの相対位置のずれに対する調整データを求め、その後に先頭以外の単位実装機では、上記基板が所定位置に停止した後に、上記基板の特定部位を実装機本体に装備した定置式撮像手段により撮像する基板位置認識用実測処理を行い、それに基づいて求められる、位置決め状態での基板の位置ずれを修正する基板位置データと上記先頭の単位実装機で求められた調整データとに基づき、部品実装位置の補正データを求めるようにしたものである。
【００１０】
この方法によると、先頭の単位実装機では、ヘッドユニットに装備した移動式撮像手段を用いたマーク認識用実測処理と、実装機本体に装備された定置式撮像手段を用いた基板位置認識用実測処理とが行われるが、基板位置認識用実測処理はマーク認識用実測処理中にこれと並行して行い得るので、処理に要する時間の増大を招くことがない。そして、マーク認識用実測処理に基づいて求められる補正データにより、基板の被実装部分の位置ずれに応じた部品装着位置の補正が精度良く行われるとともに、上記補正データと基板位置認識用実測処理により求められる基板位置データとに基づいて調整データが求められる。
【００１１】
先頭以外の単位実装機では、実測処理としては基板位置認識用実測処理のみが行われて、マーク位置へのヘッドユニットの移動等に時間を要するマーク認識用実測処理が省略されることにより、処理時間が短縮されつつ、先頭の単位実装機で求められた調整データが有効に利用されて、この調整データと基板位置認識用実測処理による基板位置データとに基づいて補正データが求められるため、高い実装精度が確保される。
【００１２】
この発明の方法において、上記先頭の単位実装機での補正データは、当該マーク認識用実測処理による撮像に基づき被実装部分の位置ずれに応じた補正量を求めたものであり、上記基板位置データは、上記基板の特定部位の位置ずれに応じた量を求めたものであり、上記先頭の単位実装機での調整データは、当該先頭の単位実装機での補正データと上記先頭の単位実装機での基板位置データとの偏差を求めることにより基板の特定部位に対する被実装部分の相対位置の位置ずれに応じた量を求めたものであること（請求項２）が好ましい。
【００１３】
請求項３に係る発明は、直列に接続された複数台の単位実装機を備え、各単位実装機にそれぞれ、基板搬送手段と、この基板搬送手段により搬送された被実装用の基板を所定位置に停止させる位置決め手段と、部品供給部からピックアップした部品を上記基板に実装する実装用ヘッドユニットとを備えた部品実装システムにおいて、少なくとも先頭の単位実装機のヘッドユニットに装備され、ヘッドユニットと一緒に移動して、上記基板に付されている基板認識用のマークを撮像する移動式撮像手段と、各単位実装機の実装機本体に装備され、上記基板が所定位置に停止したときにその基板の特定部位を撮像する定置式撮像手段と、上記先頭の単位実装機において上記移動式撮像手段により上記マークを撮像するマーク認識用実測処理に基づき部品実装位置の補正データを作成する第１の補正データ作成手段と、上記先頭の単位実装機において上記定置式撮像手段により上記基板の特定部位を撮像する基板位置認識用実測処理に基づき、位置決め状態での上記基板の位置ずれを修正する基板位置データを求め、この基板位置データと上記補正データとから、上記マークと上記基板の特定部位との相対位置関係に応じた、上記基板の外形に対する相対位置のずれを修正する調整データを作成する調整データ作成手段と、上記調整データを記憶する記憶手段と、先頭以外の単位実装機において上記定置式撮像手段により上記基板の特定部位を撮像する基板位置認識用実測処理に基づき、位置決め状態での上記基板の位置ずれを修正する基板位置データを求め、この基板位置データと上記記憶手段から読み出した調整データとに基づき補正データを作成する第２の補正データ作成手段とを備えたものである。
【００１４】
この装置によると、請求項１に係る発明の方法が有効に実行される。
【００１５】
この装置において、上記定置式撮像手段として、基板の１つのコーナー部を撮像する第１のカメラと、基板の一側辺の中間部を撮像する第２のカメラとが各単位実装機の実装機本体に設けられていること（請求項４）が好ましい。このようにすると、上記両カメラによる撮像に基づき、基板位置のＸ方向及びＹ方向のずれ及び角度のずれが精度良く求められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１７】
図１及び図２は部品実装システムの一例を概略的に示している。この図に示す部品実装システムは、実装作業の高速性、機敏性及び品種切替に対する適応性を高めるため、複数台の単位実装機（モジュールマウンタ）を基板搬送方向に直列に配置したものであり、図では４台の単位実装機１Ａ〜１Ｄで構成されている。なお、この部品実装システムの上流側には、ディスペンサ等の上流側機器（図示せず）が設けられ、一方、部品実装システムの下流側には、リフロー炉等の下流側機器（図示せず）が設けられている。
【００１８】
上記各単位実装機１Ａ〜１Ｄは、それぞれ、基台及びカバー等で構成される実装機本体２と、この実装機本体２の基台上に配置された基板搬送用コンベア３と、このコンベア３により搬入されたプリント基板Ｐを所定位置に停止させるストッパ４等からなる位置決め装置と、基板搬送用コンベア３の両側方に配置された部品供給部５と、この部品供給部５から電子部品をピックアップしてプリント基板に装着するヘッドユニット６とを備えている。
【００１９】
さらに、ヘッドユニット６と一緒に移動して、プリント基板Ｐに付されているフィデューシャルマーク（基板認識用のマーク；図８参照）を撮像する移動式撮像手段としての移動カメラ７が、上記部品実装システムにおいて少なくとも先頭の単位実装機１Ａのヘッドユニット６に装備され、図示の例では各実装機１Ａ〜１Ｄのヘッドユニット６にそれぞれ装備されている。また、プリント基板Ｐが所定位置に停止したときにそのプリント基板Ｐの特定部位を撮像する定置式撮像手段として、第１基板カメラ８（第１のカメラ）及び第２基板カメラ９（第２のカメラ）が、各実装機１Ａ〜１Ｄの実装機本体２にそれぞれ装備されている。
【００２０】
上記各カメラ７〜９は、各単位実装機１Ａ〜１Ｄに装備されたコントローラ１０に接続され、各単位実装機１Ａ〜１Ｄのコントローラ１０は互いに交信可能となっている。上記各コントローラ１０は、単位実装機１Ａ〜１Ｄに設けられている各種駆動部の制御を行うとともに、プリント基板Ｐが搬入されて所定の実装作業位置に位置決めされたときに実装作業に先立ち、基板Ｐの被実装部分の位置ずれを調べてそれに応じた部品実装位置の補正データを求める基板認識処理を行うようになっている。
【００２１】
特に、先頭の単位実装機１Ａに装備されているコントローラ１０は、ヘッドユニット６の駆動を制御しつつ移動カメラ７によりプリント基板Ｐのフィデューシャルマークを撮像してマークの位置を調べるマーク認識用実測処理に基づき部品実装位置の補正データを作成する第１の補正データ作成手段１０１と、第１基板カメラ８及び第２基板カメラ９によりプリント基板Ｐの特定部位を撮像する基板位置認識用実測処理に基づき基板位置データを求め、この基板位置データと上記補正データとから上記マークと上記基板の特定部位との相対位置関係に応じた調整データを作成する調整データ作成手段１０２と、上記調整データを記憶する記憶手段１０３とを含んでいる。
【００２２】
また、先頭以外の単位実装機１Ｂ〜１Ｄに装備されているコントローラ１０は、第１基板カメラ８及び第２基板カメラ９によりプリント基板Ｐの特定部位を撮像する基板位置認識用実測処理に基づき基板位置データを求め、この基板位置データと上記記憶手段１０３から読み出した調整データとに基づき補正データを作成する第２の補正データ作成手段１０４を含んでいる。
【００２３】
図３及び図４を参照しつつ単位実装機１（１Ａ〜１Ｄ）の各部の構造を具体的に説明する。
【００２４】
単位実装機１における基板搬送用コンベア３は、互いに平行な一対のベルト式のコンベア３ａ，３ｂからなり、両コンベア３ａ，３ｂでプリント基板Ｐの両側辺部を支持しつつ搬送し得るようになっている。この基板搬送用コンベア３に対し、図外の搬送用モータ及び伝動機構等からなる搬送用駆動機構が設けられ、この搬送用駆動機構により両コンベア３ａ，３ｂが同期して基板搬送方向に駆動されるようになっている。
【００２５】
上記一対のコンベアのうち一方は他方のコンベア３ｂに対して接離する方向に移動可能な可動コンベア３ａとされ、図外のコンベア間隔調節用駆動機構によって可動コンベア３ａが駆動されることにより、基板幅に応じてコンベア３ａ，３ｂの間隔が調節されるようになっている。
【００２６】
上記搬送用コンベア３により搬入されたプリント基板Ｐを所定の実装作業位置で停止させるため、コンベア３の内側の所定箇所にストッパ４が設けられている。このストッパ４は、コンベア３上に突出する状態とコンベア下方に没入する状態とに変位可能とされ、シリンダ等からなるストッパ駆動部４ａ（図５に示す）により駆動されるようになっている。さらに実装作業位置には、ストッパにより停止させられたプリント基板をコンベア３から浮かせて保持するためのプッシュアップピン等からなる基板保持装置（図示せず）が配設され、上記ストッパ４と基板保持装置とで基板位置決め装置が構成されている。
【００２７】
また、部品供給部５は、多数列のテープフィーダ５ａを備えており、各テープフィーダ５ａは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープをリールから部品取出し部へ導出し、ヘッドユニット６により部品がピップアップされるにつれてラチェット式の繰出し機構によりテープを間欠的に繰り出すようになっている。
【００２８】
上記ヘッドユニット６は、実装機本体２の基台の上方に配置され、部品供給部５から部品をピックアップして上記実装作業位置にあるプリント基板Ｐに装着し得るように、Ｘ軸方向（コンベア３による搬送方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００２９】
すなわち、上記基台上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール１１と、Ｙ軸サーボモータ１３により回転駆動されるボールねじ軸１２とが配設され、上記固定レール１１上にヘッドユニット支持部材１４が配置され、この支持部材１４に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１２に螺合している。また、上記支持部材１４には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１５と、Ｘ軸サーボモータ１７により回転駆動されるボールねじ軸１６とが配設され、上記ガイド部材１５にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１６に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ１３の作動によりボールねじ軸１２が回転して上記支持部材１４がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１７の作動によりボールねじ軸１６が回転して、ヘッドユニット６が支持部材１４に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００３０】
上記ヘッドユニット６には、１又は複数のノズル部材２０が昇降及び回転可能に設けられるとともに、ノズル部材２０を昇降させるＺ軸サーボモータ２１及びノズル部材２０を回転させるＲ軸サーボモータ２２が装備されている。なお、ノズル部材２０の昇降駆動はエアシリンダにより行われるようにしてもよい。
【００３１】
さらに上記ヘッドユニット６には、ノズル部材配設部分の側方部等に、ＣＣＤ等からなる移動カメラ７が下向きに設けられ、この移動カメラ７がヘッドユニット６と一体に移動するようになっている。
【００３２】
一方、実装機本体２には、第１基板カメラ８及び第２基板カメラ９が、それぞれ一定位置に固定的に設置されている。上記第１基板カメラ８は、プリント基板Ｐが実装作業位置に停止したときにその前端コーナー部を撮像し得るように、コンベア３ｂ付近でストッパ４の近傍に配置され、また、第２基板カメラ９は、プリント基板Ｐが実装作業位置に停止したときにその一側辺の中間部を撮像し得るように、コンベア３ｂ付近で第１基板カメラ８から所定距離をおいた位置に配置されている。そして、両カメラ８，９は、例えば上方からプリント基板Ｐの上記部位を撮像し得るように、実装機本体２の上部に吊り下げ式に取付けられている。
【００３３】
なお、このほかに実装機本体２には、部品認識用のカメラ２３も装備され、ヘッドユニット６のノズル部材２０による部品吸着後に上記カメラ２３で吸着部品が撮像され、それに基づいて部品吸着位置のずれ等が調べられるようになっている。
【００３４】
図５は上記各カメラ７〜９からの信号の処理及び各種駆動部の制御等を行うコントローラ１０の構成を示している。
【００３５】
この図において、コントローラ１０は、ＣＰＵ等で構成される演算処理部２５と、実装プログラムを記憶する実装プログラム記憶手段２６と、基板搬送、部品実装等のための各種データを記憶するデータ記憶手段２７と、ヘッドユニット６及びノズル部材２０を駆動するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｒ軸の各モータ１３，１７，２１，２２を制御するモータ制御部２８と、外部入出力部２９と、画像処理部３０と、データ通信部３１とを有している。
【００３６】
上記モータ制御部２８は、各モータ１３，１７，２１，２２に設けられたエンコーダからの信号と演算処理部２５から与えられる目標値とに基づいてモータ１３，１７，２１，２２の制御を行うようになっている。上記外部入出力部２９には、入力要素としてプリント基板Ｐの搬入、搬出を検出するセンサ等の各種センサ類３２が接続される一方、出力要素としてストッパ駆動部４ａが接続されている。なお、このほかに、図外の搬送用駆動機構やコンベア間隔調整用駆動機構等も外部入出力部２９に接続されている。
【００３７】
上記画像処理部３０には、第１基板カメラ８、第２基板カメラ９、移動カメラ７及び部品カメラ２３が接続され、これらのカメラからの画像を示す信号が画像処理部３０に取込まれて、所定の画像処理が施された上で、その画像データが演算処理部２５に送られるようになっている。
【００３８】
演算処理部２５は、基板サイズに応じたコンベア間隔調整用駆動機構の制御、プリント基板Ｐの搬入、搬出のための搬送用駆動機構の制御、基板搬入時、搬出時のストッパ４の出没作動のためのストッパ駆動部４ａの制御等を、外部入出力部２９を介して行うとともに、実装作業時にヘッドユニット６及びノズル部材２０の作動のための各モータ１３，１７，２１，２２の制御を、モータ制御部２８を介して行う。さらに、基板の被実装部分の位置ずれに応じた部品実装位置の補正データを求める基板認識処理を行う。
【００３９】
特に、先頭の単位実装機１Ａに装備されているコントローラ１０においては、後述の図６のフローチャートに示す基板認識処理が行われることにより、演算処理部２５が図２中の第１の補正データ作成手段１０１及び調整データ作成手段１０２としての機能を果たすように構成され、調整データはデータ記憶手段２７（図２中の記憶手段１０３に相当）に記憶されるようになっている。また、先頭以外の単位実装機１Ｂ〜Ｄに装備されているコントローラ１０においては、後述の図７のフローチャートに示す基板認識処理が行われることにより、演算処理部２５が図２中の第２の補正データ作成手段１０４としての機能を果たすように構成されている。
【００４０】
なお、上記演算処理部２５にデータ通信部３１が接続され、このデータ通信部３１により他のコントローラとの間で上記調整データの送受信を行うようになっている。さらに上記演算処理部２５には、外部の表示ユニット３３が接続されている。
【００４１】
図６は、先頭の単位実装機１Ａのコントローラ１０によって行われる基板認識処理をフローチャートで示しており、この処理を、図８も参照しつつ説明する。コントローラ１０は、先ずプリント基板Ｐを所定の実装作業位置に停止させる基板位置決めが完了したか否かを判定し（ステップＳ１）、基板位置決めが完了するまで待つ。そして、基板位置決めが完了すると、基板位置認識用実測処理と、マーク認識用実測処理とを並行して行う。
【００４２】
基板位置認識用実測処理としては、第１，第２の２台の基板カメラ８，９によりプリント基板Ｐの前端コーナー部及び一側辺中間部を撮像してプリント基板を認識し（ステップＳ２）、これに基づいてプリント基板Ｐの位置ずれに応じたＸ方向、Ｙ方向、回転方向の補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ（基板位置データ）を求める（ステップＳ３）。
【００４３】
すなわち、図８中に示すように、第１基板カメラ８により撮像されたプリント基板Ｐのコーナー部の位置が予め定められている正規の位置に対してＸ方向、Ｙ方向にどれだけ位置ずれしているかが調べられて、その位置ずれに相当する補正量Ｘｐ，Ｙｐが求められるとともに、第１基板カメラ８により撮像されたプリント基板Ｐのコーナー部の位置と第２基板カメラ９により撮像されたプリント基板Ｐの一側辺中間部の位置とからプリント基板Ｐの一側辺がＸ軸に対してどれだけ回転方向にずれているかが調べられて、そのずれ角に相当する補正量θｐが求められる。
【００４４】
また、基板位置認識用実測処理と並行して行うマーク認識用実測処理としては、先ずヘッドユニット６をプリント基板Ｐの対角位置に付された２つのフィデューシャルマークのうちの第１マークＭ１に対応する位置へ移動させ（ステップＳ４）、移動カメラ７により第１マークＭ１を撮像してこれを認識し（ステップＳ５）、次にヘッドユニット６を第２マークＭ２に対応する位置へ移動させ（ステップＳ６）、移動カメラ７により第２マークＭ２を撮像してこれを認識する（ステップＳ７）。そして、これら第１マークＭ１及び第２マークＭ２の認識に基づき、被実装部分の位置ずれに応じたＸ方向、Ｙ方向、回転方向の補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ（部品実装位置の補正データ）を求める（ステップＳ８）。
【００４５】
すなわち、図８中に示すように、移動カメラ７が第１マーク撮像用位置（図８中の実線）に移動した状態で撮像された第１マークＭ１の位置が予め定められている当該マークＭ１の正規の位置に対してＸ方向、Ｙ方向にどれだけ位置ずれしているかが調べられて、その位置ずれに相当する補正量Ｘｆ，Ｙｆが求められるとともに、この第１マークＭ１の位置と、移動カメラ７が第２マーク撮像用位置（図８中の二点鎖線）に移動した状態で撮像された第２マークＭ２の位置とから、両マークＭ１，Ｍ２を結ぶラインが正規のラインに対してどれだけ回転方向にずれているかが調べられて、そのずれ角に相当する補正量θｆが求められる。
【００４６】
ステップＳ２，３の処理及びステップＳ４〜Ｓ８の処理が済めば、部品実装位置の補正データに相当する補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆと基板位置データに相当する補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐとから、調整データに相当する補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇを次のように演算する（ステップＳ９）。
【００４７】
Ｘｇ＝Ｘｆ−Ｘｐ、Ｙｇ＝Ｙｆ−Ｙｐ、θｇ＝θｆ−θｐ
この補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐのデータを記憶する。
【００４８】
このフローチャートにおいて、ステップＳ４〜Ｓ８が第１の補正量作成手段１０としての処理、ステップＳ２，Ｓ３及びＳ９が調整データ作成手段１０２としての処理、ステップＳ１０が記憶手段１０３としての処理である。
【００４９】
図７は、先頭以外の単位実装機１Ｂ〜１Ｄのコントローラ１０によって行われる基板認識処理をフローチャートで示している。この処理を説明すると、コントローラ１０は、先ずプリント基板Ｐを所定の実装作業位置に停止させる基板位置決めが完了したか否かを判定し（ステップＳ１１）、基板位置決めが完了するまで待つ。
【００５０】
基板位置決めが完了すると、図６のステップＳ２，Ｓ３と同様に２台の基板カメラ８，９を用いた基板位置認識用実測処理を行い（ステップＳ１２，Ｓ１３）、基板位置データに相当する補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐを求める。次に、先頭マシン（先頭の単位実装機１Ａ）から調整データに相当する補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇを読み出す（ステップＳ１４）。そして、上記の基板位置データに相当する補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐと調整データに相当する補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇとから、部品実装位置の補正データに相当する補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆを次のように演算する（ステップＳ１５）。
【００５１】
Ｘｆ＝Ｘｇ＋Ｘｐ、Ｙｆ＝Ｙｇ＋Ｙｐ、θｆ＝θｇ＋θｐ
以上のような基板認識方法により、プリント基板の被実装部分の位置ずれに応じた補正を精度良く行うことができ、しかも、先頭以外の単位実装機１Ｂ〜１Ｄで処理時間を短縮することができるものであり、この作用を以下に具体的に説明する。
【００５２】
先頭の単位実装機１Ａでは、プリント基板Ｐが搬入されて所定の実装作業位置に位置決めされた後、第１の補正データ作成手段１０１としての処理（ステップＳ４〜Ｓ８）により部品実装位置の補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆが求められ、その後の実装作業時には、上記補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆと、部品認識用カメラ２３による部品認識に基づき部品吸着位置のずれに応じて求められる補正量とにより、部品実装位置の補正が精度良く行われる。
【００５３】
このような処理は従来と同様であるが、本発明では、基板認識時に上記第１の補正データ作成手段１０１としての処理に加え、調整データ作成手段１０２としての処理（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ９）により、基板位置認識用実測処理に基づいて求めた基板位置データに相当する補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐと部品実装位置の補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆとから、調整データとしての補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇを求め、これを先頭以外の単位実装機１Ｂ〜１Ｄにおける基板認識に利用している。
【００５４】
すなわち、プリント基板Ｐの２つのフィデューシャルマークＭ１，Ｍ２の認識に基づいて求められる補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆはプリント基板Ｐの被実装部分の位置ずれ（プリント配線パターンの位置ずれ）に対応し、この被実装部分の位置ずれは、位置決め状態でのプリント基板Ｐの位置ずれと、プリント基板Ｐの外形に対するプリント配線パターンの相対位置のずれとの２つの要因を含んでいる。このうち、プリント基板Ｐの位置ずれは各単位実装機１Ａ〜１Ｄ毎に変わるが、プリント基板Ｐの外形に対するプリント配線パターンの相対位置のずれはプリント基板によって変わるだけで、各単位実装機１Ａ〜１Ｄ毎に変わることはない。そこで、先頭の単位実装機１Ａにおいては、補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆと補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐとから、プリント基板Ｐの外形に対するプリント配線パターンの相対位置のずれに対応する補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇが求められる。
【００５５】
この場合、補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐを求めるための基板位置認識用実測処理は、補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆを求めるためのマーク認識用実測処理と並行して行われ、かつ、マーク認識用実測処理のようにカメラを移動させる作業がないのでマーク認識用実測処理よりも短時間で終了するため、認識処理に要する時間の増大を招くことはない。
【００５６】
そして、先頭以外の単位実装機１Ｂ〜１Ｄでは、マーク認識用実測処理は行なわずに、実測処理としては基板カメラ８，９を用いた基板認識用実測処理のみを行ない、それに基づいて求められる補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐと先頭の単位実装機１Ａから読み出した補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇとから、演算により補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆが求められる。この場合、マーク認識用実測処理は、マーク位置へのヘッドユニット６の移動、停止、移動カメラ７によるマークの撮像の各処理が、認識すべきマークの個数に応じて複数回（当実施形態では２回）繰り返されるため、長時間を要するのに比べ、基板認識用実測処理は定位置に配置された基板カメラ８，９を用いて短時間で行なうことができる。従って、マーク認識用実測処理が省略されることで大幅に処理時間が短縮され、しかも、基板認識用実測処理による補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐと先頭の単位実装機１Ａから読み出される補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇとを用いた演算により、マーク認識用実測処理を行なう場合と同程度に精度良く補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆが求められる。
【００５７】
こうして、基板認識の精度が確保されつつ、複数の単位実装機１Ａ〜１Ｄでプリント基板に対する実装作業を順次行なっていくときに２番目以降の単位実装機１Ｂ〜１Ｄで実装作業に先立って行われる基板認識の時間が短縮され、部品実装システム全体のタクトタイムが大幅に短縮されることとなる。
【００５８】
なお、本発明の方法及び装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能であり、以下に変更例を示す。
【００５９】
１．上記実施形態では移動カメラ７を各単位実装機１Ａ〜１Ｄのヘッドユニット６に装備しているが、先頭の単位実装機１Ａのヘッドユニット６にのみ移動カメラ７を装備しておくようにしてもよい。尤も、２番目以降の単位実装機１Ｂ〜１Ｄにも移動カメラ７を装備しておけば、例えばプリント基板Ｐが先頭の単位実装機１Ａでの実装作業を終えた後に何らかの事情で取り去られる等により、先頭の単位実装機１Ａから読み出される調整データ（補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）がどのプリント基板を対象とするものであるかが不明確になった場合には、２番目の単位実装機１Ｂ等で移動カメラ７を用いてマーク認識用実測処理に基づき補正量Ｘｆ，Ｙｆ，θｆを求めるようにすることも可能となる。
【００６０】
２．定置式撮像手段を構成する第１，第２基板カメラ８，９は、各種サイズのプリント基板Ｐに適合し得るように配置を設定して、常に定位置に固定させておけばよいが、基板サイズが変った場合にそれに応じて第２基板カメラ９をＸ方向に位置変更するようにしてもよい。また、両基板カメラ８，９を可動コンベア３ａの近傍に配置し、基板サイズに応じたコンベア間隔調節のために可動コンベア３ａの位置が変更されるときにそれに伴って両基板カメラ８，９の位置が変えられるようになっていてもよい。
【００６１】
３．上記両基板カメラ８，９は、上記実施形態ではプリント基板Ｐのコーナー部及び一側辺中間部を撮像するようにしているが、それ以外のプリント基板Ｐの特定部位を撮像するようになっていてもよい。そして、上記プリント基板Ｐの特定部位が下方から撮像可能な部位である場合、実装機本体においてプリント基板より下方に基板カメラを上向きに設置してもよい。
【００６２】
４．上記実施形態では定置式撮像手段として２つの基板カメラ８，９を設けているが、例えばプリント基板のコーナー部Ｐを比較的広い範囲にわたって撮像するようにしておけば１つの基板カメラ８を用いるだけでも、基板位置データ（補正量Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を求めることは可能である。
【００６３】
５．先頭の単位実装機１Ａで行われるマーク認識用実測処理として、上記実施形態ではプリント基板の対角位置に設けられた２つのフィデューシャルマークＭ１，Ｍ２の認識を行なうようになっているが、１個所のフィデューシャルマークを認識してＸ方向、Ｙ方向の補正量を求めるようにしてもよい。あるいは、予めプリント基板の３個所以上にフィデューシャルマークを設けておき、これらのマークの認識に基づきより高精度に補正量を求めるようにしてもよい。このようにする場合、マーク認識用実測処理に要する時間が増大するので、本発明により２番目以降の単位実装機でマーク認識用実測処理を省略することの有用性が高くなる。
【００６４】
６．上記実施形態では先頭の単位実装機１Ａで求められた調整データ（補正量Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）がこの単位実装機１Ａのコントローラ１０内の記憶手段１０３に記憶されるようになっているが、実装システム全体を統括的に制御するコンピュータを有する場合にそのコンピュータ内の記憶手段に上記調整データを記憶させるようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、複数台の単位実装機のうちの先頭の単位実装機での基板認識時には、被実装用の基板のマークをヘッドユニットに装備した移動式撮像手段により撮像するマーク認識用実測処理に基づいて部品実装位置の補正データを求めるとともに、基板の特定部位を実装機本体に装備した定置式撮像手段により撮像する基板位置認識用実測処理に基づいて求められる基板位置データと上記補正データとから調整データを求め、先頭以外の単位実装機での基板認識時には、基板位置認識用実測処理に基づいて求められる基板位置データと先頭の単位実装機で求められた調整データとに基づいて部品実装位置の補正データを求めるようにしている。このため、先頭以外の単位実装機でマーク認識用実測処理が省略されることにより基板認識に要する時間を大幅に短縮することができ、しかも、基板の被実装部分の位置ずれに応じた部品実装位置の補正データを精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される複数台の単位実装機を備えた部品実装システムの一例を示す概略図である。
【図２】上記部品実装システムの部分平面図である。
【図３】単位実装機の概略平面図である。
【図４】単位実装機の概略正面図である。
【図５】単位実装機の制御系のブロック図である。
【図６】先頭の単位実装機において行われる基板認識処理を示すフローチャートである。
【図７】先頭以外の単位実装機において行われる基板認識処理を示すフローチャートである。
【図８】基板認識処理の作用説明図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ単位実装機
２実装機本体
３基板搬送用コンベア
４ストッパ
６ヘッドユニット
７移動カメラ
８第１基板カメラ
９第２基板カメラ
１０コントローラ
１０１第１の補正データ作成手段
１０２調整データ作成手段
１０３記憶手段
１０４第２の補正データ作成手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, in a component mounting system including a plurality of unit mounting machines connected in series, obtains correction data for component mounting positions in accordance with each unit mounting machine by checking the positional deviation of the mounted portion of the board. The present invention relates to a substrate recognition method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a board conveying means, a positioning means for stopping a mounted printed board carried in by the conveying means at a predetermined position, a mounting head unit having a nozzle member for component adsorption, and a component supply unit are provided. In general, a mounting machine is known that mounts a component picked up from a component supply unit by the head unit on a printed circuit board after the printed circuit board is stopped at the predetermined position.
[0003]
Also, recently, in order to improve the speed of mounting work, agility, and adaptability to product type switching, multiple unit mounting machines (module mounters) are used to disperse mounting of various types of components on printed circuit boards. A modular mounting system has also been developed. That is, in this modular mounting system, a plurality of unit mounting machines are connected in series in the board transport direction, so that several types of components are sequentially mounted on the printed board by each unit mounting machine. . The plurality of unit mounting machines, equipment such as a loader and cream solder printing machine arranged upstream thereof, and equipment such as a reflow furnace and unloader arranged downstream constitute a conveyance line. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above mounting machine, the printed circuit board carried in by the board transport means is positioned at a predetermined position by the positioning means. In this state, the position of the board relative to the mounting machine body and the relative position of the printed wiring pattern on the board. Due to the deviation, the part to be mounted on the board (the part mounting part specified by the printed wiring pattern) may be slightly deviated from the normal position. In order to correct the component mounting position in accordance with such a positional deviation of the mounted portion of the board, board recognition marks (fiducial marks) are previously attached to a plurality of places on the printed board, and the head The unit is equipped with a camera for mark imaging, and prior to mounting work, the camera is sequentially moved to the position corresponding to each mark and imaged to detect the position of each mark. It has been conventionally performed to obtain the correction amount.
[0005]
In the above modular mounting system, in order to ensure mounting accuracy on all unit mounting machines, the fiducial mark is captured by the camera mounted on the head unit as described above for each unit mounting machine, and the correction is based on it. The amount was calculated.
[0006]
However, since it takes a considerable amount of time to sequentially move the camera mounted on the head unit to a plurality of mark positions on the board and image each mark, such a correction is performed for each unit mounting machine of the modular mounting system. For this reason, a great amount of time is spent on the correction work for the entire mounting system, which is a serious detriment to shortening the tact time.
[0007]
It should be noted that if correction data obtained by the above-described work on the first unit mounting machine can be used on a unit mounting machine other than the first, it is advantageous for shortening the tact time, but the printed circuit board is stopped at a predetermined position. Since the situation of the position of the substrate relative to the mounting machine main body varies depending on each unit mounting machine, the mounting accuracy can be obtained simply by diverting the correction data obtained from the first unit mounting machine to other unit mounting machines. Will be reduced.
[0008]
In view of such circumstances, the present invention significantly reduces the time required for work for substrate recognition in unit mounting machines other than the top while ensuring high mounting accuracy in each unit mounting machine of the modular mounting system, It is an object of the present invention to provide a substrate recognition method and apparatus capable of improving the work efficiency of the entire system.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a plurality of unit mounting machines connected in series, and in each of the unit mounting machines, the mounted substrate transported by the substrate transporting unit is stopped at a predetermined position. In the component mounting system in which the component picked up from the component supply unit by the mounting head unit is mounted on the substrate, each of the unit mounters prior to mounting the component on the substrate, It is a board recognition method in which a positional deviation is examined and correction data for a component mounting position corresponding thereto is obtained, and in the first unit mounting machine of the plurality of units, after the board stops at a predetermined position, The head unit is moved onto the substrate, and the head unit is equipped with a substrate recognition mark attached to the substrate. Mobile A mark recognition measurement process for imaging by the imaging means is performed, and correction data for the component mounting position is obtained based on the processing, and a specific part of the board is mounted on the mounting machine body. Stationary Performs actual measurement processing for substrate position recognition to be imaged by the imaging means, and is obtained based on it Correct the positional deviation of the substrate in the positioning state From the board position data and the above correction data , According to the relative positional relationship between the mark and the specific part of the substrate , Against the relative displacement of the printed wiring pattern with respect to the board outline After obtaining the adjustment data, the unit mounting machine other than the head mounted the specific part of the board on the mounting machine body after the board stopped at a predetermined position. Stationary Performs actual measurement processing for substrate position recognition to be imaged by the imaging means, and is obtained based on Correct the positional deviation of the substrate in the positioning state The component mounting position correction data is obtained based on the board position data and the adjustment data obtained by the head unit mounting machine.
[0010]
According to this method, the head unit mounting machine is equipped on the head unit. Mobile Measurement processing for mark recognition using imaging means, and mounted on the mounting machine body Stationary The actual measurement processing for substrate position recognition using the imaging means is performed, but the actual measurement processing for substrate position recognition can be performed in parallel with the actual measurement processing for mark recognition, which may increase the time required for the processing. Absent. Then, with the correction data obtained based on the mark recognition actual measurement process, the component mounting position is accurately corrected according to the positional deviation of the mounted portion of the board, and the correction data and the board position recognition actual measurement process are used. Adjustment data is obtained based on the obtained substrate position data.
[0011]
In the unit mounting machines other than the head, only the substrate position recognition actual measurement process is performed as the actual measurement process, and the mark recognition actual measurement process, which requires time for moving the head unit to the mark position, is omitted. While the time is shortened, the adjustment data obtained by the first unit mounting machine is effectively used, and correction data is obtained based on the adjustment data and the board position data obtained by the actual measurement processing for board position recognition. Mounting accuracy is ensured.
[0012]
In the method of the present invention, the above At the first unit mounting machine The correction data is Based on actual measurement processing for mark recognition Imaging Based on The correction amount according to the positional deviation of the mounted part is obtained, and the substrate position data is an amount obtained according to the positional deviation of the specific part of the substrate. At the first unit mounting machine Adjustment data , On the first unit mounting machine Correction data and The above unit mounting machine It is preferable that the amount corresponding to the positional deviation of the relative position of the mounted portion with respect to the specific part of the board is obtained by obtaining the deviation from the board position data (Claim 2).
[0013]
The invention according to claim 3 includes a plurality of unit mounting machines connected in series, and each unit mounting machine has a board transfer means and a board to be mounted transferred by the board transfer means at a predetermined position. In a component mounting system comprising positioning means for stopping the component and a mounting head unit for mounting a component picked up from the component supply unit on the substrate, at least the head unit of the first unit mounting machine is equipped with the head unit. And moving image pickup means for picking up a board recognition mark attached to the board, and a mounting machine body of each unit mounting machine, and when the board stops at a predetermined position, the board Based on a stationary imaging means for imaging a specific part of the image and a mark recognition measurement process for imaging the mark by the mobile imaging means in the first unit mounting machine. A first correction data generation means for generating correction data of the component mounting position, on the basis of the substrate position recognition actual process of imaging a specific part of the substrate by the stationary pickup means in units mounter the top Correct the positional deviation of the substrate in the positioning state Substrate position data is obtained, and from this substrate position data and the above correction data , According to the relative positional relationship between the mark and the specific part of the substrate Correct the relative position deviation with respect to the outline of the board Based on an actual measurement process for recognizing a board position by imaging a specific part of the board by the stationary imaging means in a unit mounting machine other than the head in an adjustment data creating means for creating adjustment data, a storage means for storing the adjustment data, and a unit mounting machine other than the head Correct the positional deviation of the substrate in the positioning state Second correction data creating means for obtaining substrate position data and creating correction data based on the substrate position data and the adjustment data read from the storage means When It is equipped with.
[0014]
According to this apparatus, the method of the invention according to claim 1 is effectively executed.
[0015]
In this device, the above As the stationary imaging means, a first camera that images one corner of the board and a second camera that images an intermediate part of one side of the board are provided on the mounting machine body of each unit mounting machine. (Claim 4) is preferable. In this way, based on the image picked up by both the cameras, the displacement of the substrate position in the X and Y directions and the displacement of the angle can be obtained with high accuracy.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
1 and 2 schematically show an example of a component mounting system. The component mounting system shown in this figure is a system in which a plurality of unit mounting machines (module mounters) are arranged in series in the board transport direction in order to improve the speed of mounting work, agility and adaptability to product type switching. In the figure, it is composed of four unit mounting machines 1A to 1D. An upstream device (not shown) such as a dispenser is provided on the upstream side of the component mounting system, while a downstream device (not shown) such as a reflow furnace is provided on the downstream side of the component mounting system. Is provided.
[0018]
Each of the unit mounting machines 1A to 1D includes a mounting machine body 2 composed of a base, a cover, and the like, a substrate transfer conveyor 3 disposed on the base of the mounting machine body 2, and the conveyor 3 A positioning device comprising a stopper 4 and the like for stopping the printed circuit board P carried in at a predetermined position, a component supply unit 5 disposed on both sides of the substrate transfer conveyor 3, and an electronic component is picked up from the component supply unit 5 And a head unit 6 to be mounted on the printed circuit board.
[0019]
Further, the moving camera 7 as a moving image pickup unit that moves together with the head unit 6 and images a fiducial mark (a board recognition mark; see FIG. 8) attached to the printed circuit board P includes In the component mounting system, it is mounted on at least the head unit 6 of the first unit mounting machine 1A, and in the illustrated example, it is mounted on the head unit 6 of each mounting machine 1A to 1D. Further, as a stationary imaging means for imaging a specific part of the printed board P when the printed board P stops at a predetermined position, a first board camera 8 (first camera) and a second board camera 9 (second board) are used. Cameras) are mounted on the mounting machine bodies 2 of the mounting machines 1A to 1D, respectively.
[0020]
Each of the cameras 7 to 9 is connected to a controller 10 installed in each of the unit mounting machines 1A to 1D, and the controllers 10 of the unit mounting machines 1A to 1D can communicate with each other. Each of the controllers 10 controls various driving units provided in the unit mounting machines 1A to 1D, and when the printed board P is loaded and positioned at a predetermined mounting work position, the board 10 is mounted prior to the mounting work. A board recognition process is performed in which the positional deviation of the mounted portion of P is examined and correction data for the component mounting position corresponding thereto is obtained.
[0021]
In particular, the controller 10 installed in the first unit mounting machine 1A is for mark recognition that controls the driving of the head unit 6 and images the fiducial mark of the printed circuit board P by the moving camera 7 to check the position of the mark. The first correction data creating means 101 for creating the correction data of the component mounting position based on the actual measurement process, and the first board camera 8 and the second board camera 9 Print substrate P Board position data is obtained based on board position recognition actual measurement processing for imaging a specific part, and adjustment data corresponding to the relative positional relationship between the mark and the specific part of the board is created from the board position data and the correction data. An adjustment data creating unit 102 and a storage unit 103 for storing the adjustment data are included.
[0022]
Further, the controller 10 equipped in the unit mounting machines 1B to 1D other than the head is operated by the first board camera 8 and the second board camera 9. Print substrate P Substrate position data is obtained based on substrate position recognition measurement processing for imaging a specific part, and second correction data creation means 104 for creating correction data based on the substrate position data and adjustment data read from the storage means 103 is provided. Contains.
[0023]
The structure of each part of the unit mounting machine 1 (1A to 1D) will be specifically described with reference to FIGS.
[0024]
The substrate transporting conveyor 3 in the unit mounting machine 1 includes a pair of belt-type conveyors 3a and 3b parallel to each other, and can be transported while supporting both sides of the printed circuit board P with both conveyors 3a and 3b. ing. The substrate transport conveyor 3 is provided with a transport drive mechanism including a transport motor and a transmission mechanism (not shown), and both the conveyors 3a and 3b are synchronously driven in the substrate transport direction by the transport drive mechanism. It has become so.
[0025]
One of the pair of conveyors is a movable conveyor 3a that can move in the direction of moving toward and away from the other conveyor 3b, and the movable conveyor 3a is driven by a conveyor spacing adjusting drive mechanism (not shown) to thereby form a substrate. The interval between the conveyors 3a and 3b is adjusted according to the width.
[0026]
A stopper 4 is provided at a predetermined location inside the conveyor 3 to stop the printed circuit board P carried by the conveyor 3 at a predetermined mounting operation position. The stopper 4 can be displaced between a state of projecting on the conveyor 3 and a state of immersing below the conveyor, and is driven by a stopper driving unit 4a (shown in FIG. 5) made of a cylinder or the like. Further, at the mounting work position, a substrate holding device (not shown) composed of a push-up pin or the like for holding the printed circuit board stopped by the stopper from the conveyor 3 is disposed. A substrate positioning apparatus is constituted by the apparatus.
[0027]
In addition, the component supply unit 5 includes multiple rows of tape feeders 5a, and each tape feeder 5 a is for storing electronic components such as ICs, transistors, capacitors, etc. at predetermined intervals, leading the held tape from the reel to the component take-out section, and then using the ratchet-type feeding mechanism as the components are piped up by the head unit 6 Is to be delivered intermittently.
[0028]
The head unit 6 is disposed above the base of the mounting machine main body 2 and is capable of picking up components from the component supply unit 5 and mounting them on the printed circuit board P at the mounting work position (conveyor). 3) and a Y-axis direction (a direction orthogonal to the X-axis on a horizontal plane).
[0029]
That is, a pair of fixed rails 11 extending in the Y-axis direction and a ball screw shaft 12 that is rotationally driven by a Y-axis servo motor 13 are disposed on the base, and a head unit is supported on the fixed rails 11. A member 14 is disposed, and a nut portion (not shown) provided on the support member 14 is screwed onto the ball screw shaft 12. The support member 14 is provided with a guide member 15 extending in the X-axis direction and a ball screw shaft 16 that is rotationally driven by an X-axis servo motor 17 so that the head unit 6 can move to the guide member 15. A nut portion (not shown) provided on the head unit 6 is screwed onto the ball screw shaft 16. Then, the ball screw shaft 12 is rotated by the operation of the Y-axis servo motor 13 and the support member 14 is moved in the Y-axis direction, and the ball screw shaft 16 is rotated by the operation of the X-axis servo motor 17, thereby the head unit. 6 moves in the X-axis direction with respect to the support member 14.
[0030]
The head unit 6 is provided with one or a plurality of nozzle members 20 that can be moved up and down and rotated, and is equipped with a Z-axis servo motor 21 that moves the nozzle member 20 up and down and an R-axis servo motor 22 that rotates the nozzle member 20. ing. In addition, the raising / lowering drive of the nozzle member 20 may be performed by an air cylinder.
[0031]
Further, the head unit 6 is provided with a moving camera 7 made of a CCD or the like on the side portion of the nozzle member arrangement portion or the like, and the moving camera 7 moves integrally with the head unit 6. Yes.
[0032]
On the other hand, the first substrate camera 8 and the second substrate camera 9 are fixedly installed at fixed positions on the mounting machine body 2. The first board camera 8 is disposed near the stopper 4 in the vicinity of the conveyor 3b so that the front end corner portion of the printed board P can be picked up when the printed board P stops at the mounting work position. Are arranged at a predetermined distance from the first board camera 8 in the vicinity of the conveyor 3b so that the intermediate part of one side can be imaged when the printed board P stops at the mounting work position. And both the cameras 8 and 9 are attached to the upper part of the mounting machine main body 2 so that the said site | part of the printed circuit board P can be imaged from the upper direction, for example.
[0033]
In addition, the mounting machine body 2 is also equipped with a camera 23 for component recognition, and after the component is picked up by the nozzle member 20 of the head unit 6, the picked-up component is imaged by the camera 23, and based on this, the component pickup position is determined. Deviations can be checked.
[0034]
FIG. 5 shows a configuration of the controller 10 that processes signals from the cameras 7 to 9 and controls various driving units.
[0035]
In this figure, the controller 10 includes an arithmetic processing unit 25 constituted by a CPU or the like, a mounting program storage means 26 for storing a mounting program, and a data storage means 27 for storing various data for board transfer, component mounting, and the like. A motor control unit 28 for controlling the X-axis, Y-axis, Z-axis, and R-axis motors 13, 17, 21, 22 for driving the head unit 6 and the nozzle member 20, an external input / output unit 29, an image A processing unit 30 and a data communication unit 31 are included.
[0036]
The motor control unit 28 controls the motors 13, 17, 21, 22 based on signals from encoders provided in the motors 13, 17, 21, 22 and a target value given from the arithmetic processing unit 25. It is like that. The external input / output unit 29 is connected to various sensors 32 such as sensors for detecting the loading and unloading of the printed circuit board P as input elements, and to the stopper driving unit 4a as an output element. In addition to this, a conveyance drive mechanism, a conveyor interval adjustment drive mechanism, and the like, which are not shown, are also connected to the external input / output unit 29.
[0037]
The image processing unit 30 is connected to the first substrate camera 8, the second substrate camera 9, the moving camera 7, and the component camera 23, and signals indicating images from these cameras are taken into the image processing unit 30. The image data is sent to the arithmetic processing unit 25 after predetermined image processing.
[0038]
The arithmetic processing unit 25 controls the driving mechanism for adjusting the conveyor interval according to the board size, controls the driving mechanism for carrying the printed board P, carries the board 4 in and out, and moves the stopper 4 in and out when carrying the board. For example, the control of the stopper driving unit 4a for controlling the motors 13, 17, 21 and 22 for the operation of the head unit 6 and the nozzle member 20 during the mounting operation is performed through the external input / output unit 29. This is performed via the motor control unit 28. Further, a board recognition process is performed for obtaining correction data of the component mounting position according to the positional deviation of the mounted part of the board.
[0039]
In particular, in the controller 10 provided in the first unit mounting machine 1A, the arithmetic processing unit 25 generates the first correction data in FIG. 2 by performing the substrate recognition processing shown in the flowchart of FIG. It is configured to serve as the means 101 and the adjustment data creation means 102, and the adjustment data is stored in the data storage means 27 (corresponding to the storage means 103 in FIG. 2). Further, in the controller 10 installed in the unit mounting machines 1B to 1D other than the head, the arithmetic processing unit 25 performs the second processing in FIG. 2 by performing the board recognition processing shown in the flowchart of FIG. The correction data creating unit 104 is configured to perform a function.
[0040]
A data communication unit 31 is connected to the arithmetic processing unit 25, and the adjustment data is transmitted to and received from another controller by the data communication unit 31. Further, an external display unit 33 is connected to the arithmetic processing unit 25.
[0041]
FIG. 6 is a flowchart showing a substrate recognition process performed by the controller 10 of the first unit mounting machine 1A, and this process will be described with reference to FIG. The controller 10 first determines whether or not the substrate positioning for stopping the printed circuit board P at a predetermined mounting work position is completed (step S1), and waits until the substrate positioning is completed. When the substrate positioning is completed, the substrate position recognition measurement process and the mark recognition measurement process are performed in parallel.
[0042]
In the actual measurement processing for substrate position recognition, the printed circuit board P is recognized by imaging the front end corner portion and one side intermediate portion of the printed circuit board P with the first and second substrate cameras 8 and 9 (step S2). Based on this, correction amounts Xp, Yp, θp (substrate position data) in the X direction, Y direction, and rotation direction corresponding to the positional deviation of the printed circuit board P are obtained (step S3).
[0043]
That is, as shown in FIG. 8, how much the position of the corner portion of the printed board P imaged by the first board camera 8 is displaced in the X direction and the Y direction with respect to a predetermined regular position. The correction amounts Xp and Yp corresponding to the positional deviation are obtained, and the positions of the corners of the printed board P imaged by the first board camera 8 and the second board camera 9 are taken. It is examined how much the one side of the printed circuit board P is displaced in the rotational direction with respect to the X axis from the position of the middle part of the one side of the printed circuit board P, and a correction amount θp corresponding to the deviation angle is obtained. It is done.
[0044]
Moreover, as the mark recognition actual measurement process performed in parallel with the substrate position recognition actual measurement process, first, the first mark M1 of the two fiducial marks in which the head unit 6 is attached to the diagonal position of the printed circuit board P is used. (Step S4), the first camera M1 is imaged and recognized by the moving camera 7 (step S5), and then the head unit 6 is moved to a position corresponding to the second mark M2. (Step S6), the second camera M2 is imaged by the moving camera 7 and recognized (Step S7). Based on the recognition of the first mark M1 and the second mark M2, correction amounts Xf, Yf, and θf (component mounting position correction data) in the X direction, the Y direction, and the rotation direction according to the positional deviation of the mounted portion. Is obtained (step S8).
[0045]
That is, as shown in FIG. 8, the position of the first mark M1 imaged in a state where the moving camera 7 has moved to the first mark imaging position (solid line in FIG. 8) is determined in advance. The amount of displacement in the X direction and the Y direction with respect to the regular position is checked, and correction amounts Xf and Yf corresponding to the displacement are obtained, and the position of the first mark M1; The line connecting the marks M1 and M2 from the position of the second mark M2 imaged in a state where the moving camera 7 has moved to the second mark imaging position (two-dot chain line in FIG. 8) is a normal line. Thus, the amount of deviation in the rotational direction is examined, and a correction amount θf corresponding to the deviation angle is obtained.
[0046]
When the processes of steps S2 and S3 and the processes of steps S4 to S8 are completed, from the correction amounts Xf, Yf, θf corresponding to the component mounting position correction data and the correction amounts Xp, Yp, θp corresponding to the board position data, Correction amounts Xg, Yg, and θg corresponding to the adjustment data are calculated as follows (step S9).
[0047]
Xg = Xf−Xp, Yg = Yf−Yp, θg = θf−θp
Data of the correction amounts Xp, Yp, θp is stored.
[0048]
In this flowchart, steps S4 to S8 are processing as the first correction amount creation means 10, steps S2, S3 and S9 are processing as the adjustment data creation means 102, and step S10 is processing as the storage means 103.
[0049]
FIG. 7 is a flowchart showing board recognition processing performed by the controller 10 of the unit mounting machines 1B to 1D other than the head. Explaining this process, the controller 10 first determines whether or not the board positioning for stopping the printed board P at a predetermined mounting work position is completed (step S11), and waits until the board positioning is completed.
[0050]
When the substrate positioning is completed, substrate position recognition actual measurement processing using the two substrate cameras 8 and 9 is performed in the same manner as in steps S2 and S3 in FIG. 6 (steps S12 and S13), and a correction amount corresponding to the substrate position data is obtained. Xp, Yp, and θp are obtained. Next, correction amounts Xg, Yg, and θg corresponding to the adjustment data are read from the head machine (head unit mounting machine 1A) (step S14). From the correction amounts Xp, Yp, θp corresponding to the board position data and the correction amounts Xg, Yg, θg corresponding to the adjustment data, the correction amounts Xf, Yf, θf corresponding to the correction data of the component mounting position are obtained. Calculation is performed as follows (step S15).
[0051]
Xf = Xg + Xp, Yf = Yg + Yp, θf = θg + θp
By the board recognition method as described above, correction according to the positional deviation of the mounted portion of the printed board can be performed with high accuracy, and the processing time can be shortened by the unit mounting machines 1B to 1D other than the head. This action will be specifically described below.
[0052]
In the first unit mounting machine 1A, after the printed board P is carried in and positioned at a predetermined mounting work position, the correction amount of the component mounting position is performed by the processing (steps S4 to S8) as the first correction data creating unit 101. Xf, Yf, θf are obtained, and at the time of subsequent mounting work, the correction amounts Xf, Yf, θf and the correction amount obtained according to the deviation of the component suction position based on the component recognition by the component recognition camera 23, The component mounting position is corrected with high accuracy.
[0053]
Such processing is the same as in the prior art, but in the present invention, in addition to the processing as the first correction data creation means 101 at the time of substrate recognition, the processing as the adjustment data creation means 102 (steps S2, S3, S9). Thus, the correction amounts Xg, Yg as adjustment data are calculated from the correction amounts Xp, Yp, θp corresponding to the substrate position data obtained based on the actual measurement processing for substrate position recognition and the correction amounts Xf, Yf, θf of the component mounting positions. , Θg are obtained and used for board recognition in the unit mounting machines 1B to 1D other than the head.
[0054]
That is, the correction amounts Xf, Yf, and θf obtained based on the recognition of the two fiducial marks M1 and M2 on the printed circuit board P correspond to the displacement of the mounted portion of the printed circuit board P (the displacement of the printed wiring pattern). The positional deviation of the mounted portion includes two factors, that is, the positional deviation of the printed board P in the positioning state and the deviation of the relative position of the printed wiring pattern with respect to the outer shape of the printed board P. Among these, the positional deviation of the printed circuit board P changes for each unit mounting machine 1A to 1D, but the deviation of the relative position of the printed wiring pattern with respect to the outer shape of the printed circuit board P only changes depending on the printed circuit board. It doesn't change every 1D. Therefore, in the first unit mounting machine 1A, the correction amounts Xg, Yf, θf and the correction amounts Xp, Yp, θp are corrected from the correction amounts Xg, Yg and θg are obtained.
[0055]
In this case, the substrate position recognition actual measurement process for obtaining the correction amounts Xp, Yp, θp is performed in parallel with the mark recognition actual measurement process for obtaining the correction amounts Xf, Yf, θf, and for mark recognition. Since there is no work for moving the camera as in the actual measurement process, the process is completed in a shorter time than the actual process for mark recognition, so that the time required for the recognition process is not increased.
[0056]
In the unit mounting machines 1B to 1D other than the head, the mark recognition actual measurement process is not performed, and only the substrate recognition actual measurement process using the substrate cameras 8 and 9 is performed as the actual measurement process. From the amounts Xp, Yp, θp and the correction amounts Xg, Yg, θg read from the first unit mounting machine 1A, correction amounts Xf, Yf, θf are obtained by calculation. In this case, the actual measurement process for mark recognition is performed several times according to the number of marks to be recognized (moving in the present embodiment). Therefore, the substrate recognition measurement process can be performed in a short time using the substrate cameras 8 and 9 placed at the fixed positions. Therefore, by omitting the mark recognition actual measurement process, the processing time is greatly shortened, and the correction amounts Xp, Yp, θp by the substrate recognition actual measurement process and the correction amounts Xg, The correction amounts Xf, Yf, and θf can be obtained by calculation using Yg and θg as accurately as when the mark recognition measurement process is performed.
[0057]
Thus, when the mounting operation on the printed circuit board is sequentially performed by the plurality of unit mounting machines 1A to 1D while the accuracy of the board recognition is ensured, it is performed prior to the mounting operation by the second and subsequent unit mounting machines 1B to 1D. The board recognition time is shortened, and the tact time of the entire component mounting system is greatly reduced.
[0058]
Note that the specific configuration of the method and apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously changed.
[0059]
1. In the above embodiment, the moving camera 7 is mounted on the head unit 6 of each of the unit mounting machines 1A to 1D, but the moving camera 7 may be mounted only on the head unit 6 of the first unit mounting machine 1A. Good. However, if the second and subsequent unit mounting machines 1B to 1D are also equipped with the moving camera 7, for example, the printed circuit board P may be removed for some reason after finishing the mounting work on the first unit mounting machine 1A. When it becomes unclear which printed circuit board the adjustment data (correction amounts Xg, Yg, θg) read from the first unit mounting machine 1A becomes, it is the second unit mounting machine 1B. Thus, the correction amounts Xf, Yf, θf can be obtained based on the mark recognition measurement process using the moving camera 7.
[0060]
2. The first and second substrate cameras 8 and 9 constituting the stationary imaging means may be arranged so that they can be adapted to the printed circuit boards P of various sizes and fixed at a fixed position. When the size changes, the position of the second substrate camera 9 may be changed in the X direction accordingly. Further, when both the substrate cameras 8 and 9 are arranged in the vicinity of the movable conveyor 3a, and the position of the movable conveyor 3a is changed to adjust the conveyor interval according to the substrate size, the both substrate cameras 8 and 9 are moved accordingly. The position may be changed.
[0061]
3. In the above-described embodiment, the two board cameras 8 and 9 are configured to take an image of the corner part and the one side middle part of the printed board P. Print substrate P The specific part may be imaged. And above Print substrate P When the specific part is a part that can be imaged from below, the board camera may be installed upward from the printed board in the mounting machine body.
[0062]
4). In the above embodiment, the two substrate cameras 8 and 9 are provided as stationary imaging means. However, for example, if the corner portion P of the printed circuit board is imaged over a relatively wide range, only one substrate camera 8 is used. However, it is possible to obtain the substrate position data (correction amounts Xp, Yp, θp).
[0063]
5). As an actual measurement process for mark recognition performed by the first unit mounting machine 1A, in the above embodiment, two fiducial marks M1 and M2 provided at diagonal positions on the printed circuit board are recognized. A single fiducial mark may be recognized to obtain correction amounts in the X and Y directions. Alternatively, fiducial marks may be provided in advance at three or more locations on the printed circuit board, and the correction amount may be obtained with higher accuracy based on recognition of these marks. In this case, since the time required for the mark recognition measurement process increases, the present invention increases the usefulness of omitting the mark recognition measurement process in the second and subsequent unit mounting machines.
[0064]
6). In the above embodiment, the adjustment data (correction amounts Xg, Yg, θg) obtained by the first unit mounting machine 1A is stored in the storage means 103 in the controller 10 of this unit mounting machine 1A. In the case where a computer that controls the entire mounting system is provided, the adjustment data may be stored in storage means in the computer.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the board is recognized by the first unit mounting machine among the plurality of unit mounting machines, the mark of the board to be mounted is mounted on the head unit. Mobile The component mounting position correction data is obtained based on the mark recognition actual measurement process imaged by the imaging means, and a specific part of the board is mounted on the mounting machine body. Stationary The adjustment data is obtained from the board position data obtained based on the board position recognition measurement process imaged by the imaging means and the correction data, and when the board is recognized by the unit mounting machine other than the head, based on the board position recognition measurement process. The component mounting position correction data is obtained based on the board position data obtained in this way and the adjustment data obtained by the first unit mounting machine. For this reason, the time required for board recognition can be greatly reduced by omitting the mark recognition measurement process on unit mounting machines other than the top, and component mounting in accordance with the position shift of the mounted part of the board Position correction data can be obtained with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a component mounting system including a plurality of unit mounting machines to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a partial plan view of the component mounting system.
FIG. 3 is a schematic plan view of a unit mounting machine.
FIG. 4 is a schematic front view of a unit mounting machine.
FIG. 5 is a block diagram of a control system of a unit mounting machine.
FIG. 6 is a flowchart showing a board recognition process performed in the first unit mounting machine.
FIG. 7 is a flowchart showing board recognition processing performed in a unit mounting machine other than the head.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of substrate recognition processing.
[Explanation of symbols]
1A to 1D unit mounting machine
2 Mounting machine
3 Board conveyor
4 Stopper
6 Head unit
7 Moving camera
8 First board camera
9 Second board camera
10 Controller
101 First correction data creating means
102 Adjustment data creation means
103 storage means
104 Second correction data creation means

Claims

A plurality of unit mounting machines connected in series are provided, and each unit mounting machine supplies components by the mounting head unit with the board to be mounted transferred by the board transfer means stopped at a predetermined position. In the component mounting system in which the component picked up from the part is mounted on the board, the unit mounting machine examines the positional deviation of the mounted part of the board before mounting the component on the board, and responds accordingly. A board recognition method for obtaining correction data of a component mounting position,
First, in the first unit mounting machine of the plurality of units, after the substrate stops at a predetermined position, the head unit is moved onto the substrate and the substrate recognition mark attached to the substrate is set on the head unit. A board that performs measurement processing for mark recognition to be picked up by the equipped mobile image pickup means, obtains correction data of the component mounting position based thereon, and picks up a specific part of the board by the stationary image pickup means provided in the mounting machine body perform position recognition measured process is determined based on it, and a substrate position data and the correction data for correcting the positional deviation of the substrate at a positioned state, depending on the relative positional relationship between the specific site of the mark and the substrate In addition , the adjustment data for the displacement of the relative position of the printed wiring pattern with respect to the outline of the board is obtained,
After that, in the unit mounting machines other than the head, after the board stops at a predetermined position, a board position recognition actual measurement process is performed in which a specific part of the board is imaged by a stationary imaging means equipped on the mounting machine body. Component mounting position correction data is obtained based on the board position data for correcting the positional deviation of the board in the positioning state and the adjustment data obtained by the first unit mounting machine. A substrate recognition method in a system.

The correction data in the top unit mounting machine is obtained by calculating the correction amount according to the position shift of the mounted part based on the imaging by the mark recognition actual measurement process .
The board position data is an amount obtained according to the positional deviation of the specific part of the board,
Adjustment data at the beginning of the unit mounting apparatus, the correction data and the mounted portion to the specific portion of the substrate by determining a deviation between substrate position data at the beginning of the unit mounting apparatus in units mounter of the top The board recognition method in the component mounting system according to claim 1, wherein an amount corresponding to a displacement of the relative position is obtained.

A plurality of unit mounting machines connected in series are provided, and each unit mounting machine has a board transfer means, a positioning means for stopping a substrate to be mounted transferred by the board transfer means at a predetermined position, and a component. In a component mounting system including a mounting head unit for mounting a component picked up from a supply unit on the substrate,
Mobile imaging means that is mounted on at least the head unit of the first unit mounting machine, moves together with the head unit, and images a mark for board recognition attached to the board;
A stationary imaging means that is mounted on the mounting machine body of each unit mounting machine and images a specific part of the board when the board stops at a predetermined position;
First correction data creating means for creating correction data of a component mounting position based on an actual measurement process for mark recognition in which the mark is picked up by the mobile image pickup means in the head unit mounting machine;
Based on the actual measurement processing for recognizing the substrate position by imaging the specific part of the substrate by the stationary imaging unit in the head unit mounting machine, the substrate position data for correcting the positional deviation of the substrate in the positioning state is obtained, and this substrate from the position data and the correction data, corresponding to the relative positional relationship between the specific site of the mark and the substrate, and adjustment data production means for producing adjustment data to correct the deviation of the relative position with respect to the outer shape of the substrate,
Storage means for storing the adjustment data;
Based on a substrate position recognition measurement process for imaging a specific part of the substrate by the stationary imaging unit in a unit mounting machine other than the head, substrate position data for correcting the positional deviation of the substrate in the positioning state is obtained, and this substrate board recognition device in the component mounting system is characterized in that a second correction data generation means for generating correction data based on the read adjustment data from the position data and said storage means.

As the stationary imaging means, a first camera that images one corner of the board and a second camera that images an intermediate part of one side of the board are provided on the mounting body of each unit mounting machine. The board recognition apparatus in a component mounting system according to claim 3.