零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法及零件安装装置的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  2

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专利名称:零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法及零件安装装置的制作方法
技术领域
本发明涉及吸附零件而安装在基板上的零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法及零件安装装置。
背景技术
例如,在专利文献I中公开了一种零件安装装置(表面安装机),其具备具有吸附零件而安装在基板上的吸嘴的零件安装头(嘴保持构件);能够从侧面侧对吸嘴的前端部进行拍摄的侧面拍摄单元(侧方拍摄单元)。该零件安装装置的控制单元通过侧面拍摄单元拍摄从零件进行了脱离动作后的吸嘴的前端部,基于该侧方图像来判定在吸嘴的前端部是否吸附有零件。另外,在专利文献2中公开了一种检测由零件安装装置(零件安装机)的吸嘴吸附的零件的吸附状态的方法。该零件吸附状态的检测方法求出在吸嘴上正常吸附的零件的截面积,以求出的截面积为基准值而存储在存储部。并且,在利用吸嘴对具有存储于存储部的截面积的零件进行吸附而安装在基板上时,求出该零件的截面积,将求出的截面积与存储的基准值进行比较,在两者不一致时判断为异常吸附。在先技术文献专利文献专利文献I日本专利第4421406号公报(参照段落0009、图2、4、7)专利文献2日本专利第4306866号公报(参照段落0016、0017、图I 3)向零件安装装置搬入的基板要求不附着尘埃等异物,但也有未将异物完全除去的情况。例如,当异物附着在基板上的零件安装位置的情况下,当通过吸嘴将零件安装在该零 件安装位置上时,可能在吸嘴的前端部吸附有异物。异物向该吸嘴的前端部的吸附在通过吸嘴从零件供给装置的零件供给位置吸附零件时也会引起。另外,在基板上的零件安装位置上印刷有用于对零件进行电连接的焊料膏。因此,在零件安装位置上通过吸嘴来安装零件时,焊料膏可能会吸附在吸嘴的前端部。在专利文献1、2所记载的发明中,能够判断在吸嘴的前端部是否吸附有零件或零件是否被异常吸附在吸嘴的前端部。然而,无法判断在吸嘴的前端部是否吸附了尘埃或焊料膏等异物,也可能将吸附的异物误认作零件。在基板上的零件安装位置上安装了零件时,在将吸附的异物误认作零件的情况下,会判断为在零件安装位置上未安装零件,实施再次安装零件的恢复处理时,成为零件的双重安装,而产生基板不良。此外,吸嘴的前端部所吸附的异物也可能会成为下一零件的吸附或安装的妨碍,由此也会产生基板不良。

发明内容
本发明鉴于上述现有的问题点而作出,其目的在于提供一种能够判别零件安装头的吸嘴上的被吸附物是零件还是异物的吸嘴上的被吸附物检测方法及零件安装装置。为了解决上述课题,本发明的第一方面涉及一种零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法,所述零件安装头具备通过沿着轴线方向移动而吸附零件并将该零件安装在基板上的至少一个吸嘴、使所述吸嘴沿着所述轴线方向移动的吸嘴移动单元及从侧方拍摄所述吸嘴的侧方拍摄单元,所述被吸附物检测方法是检测在通过所述吸嘴吸附所述零件并安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后被吸附于所述吸嘴上的被吸附物的检测方法,所述被吸附物检测方法包括存储工序,存储待安装在所述基板上的所述零件的尺寸;图像取得工序,取得从侧方拍摄将所述零件安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后的所述吸嘴而得到的侧方图像;面积取得工序,将由所述图像取得工序取得的所述侧方图像内的比所述吸嘴的前端靠下的区域作为面积取得区域,取得该面积取得区域内的所述被吸附物的侧方图像的拍摄面积;面积计算工序,基于由所述存储工序存储的所述零件的尺寸,计算由所述图像取得工序取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积;及判别工序,基于由所述面积取得工序取得的所述被吸附物的拍摄面积和由所述面积计算工序计算出的所述零件的所述最小投影面积及所述最大投影面积,判别出所述被吸附物是所述零件还是除该零件以外的异物。本发明的第二方面以第一方面为基础,其中,包括零件区分工序,对多种零件进行区分,与所述吸嘴上的所述零件的吸附状态无关,将所述零件的侧方图像包含于所述面 积取得区域内的零件作为小零件,将比该小零件大的零件作为大零件;阈值设定工序,基于由所述图像取得工序取得侧方图像的大零件的最小投影面积来设定阈值;及大零件判别工序,由所述图像取得工序取得侧方图像的零件为所述大零件时,基于由所述面积取得工序取得的所述被吸附物的拍摄面积及由所述阈值设定工序设定的该大零件的所述阈值,判别出所述被吸附物是所述零件还是除该零件以外的异物。本发明的第三方面以第一或第二方面为基础,其中,包括高度取得工序,由所述判别工序判别出所述被吸附物为由所述图像取得工序取得侧方图像的零件时,基于由所述图像取得工序取得的所述侧方图像,取得所述零件的高度;及检测工序,基于由所述存储工序存储的所述零件的尺寸及由所述高度取得工序取得的所述零件的高度,检测所述吸嘴上的零件吸附状态。本发明的第四方面涉及一种零件安装装置,具备零件安装头,具有通过沿着轴线方向移动而吸附零件并将该零件安装在基板上的至少一个吸嘴、使所述吸嘴沿着所述轴线方向移动的吸嘴移动单元及从所述吸嘴的侧方进行拍摄的侧方拍摄单元;及被吸附物检测装置,检测在通过所述吸嘴吸附所述零件并安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后被吸附于所述吸嘴上的被吸附物;所述零件安装装置中,所述被吸附物检测装置具备存储单元,存储待安装在所述基板上的所述零件的尺寸;图像取得单元,取得从侧方拍摄将所述零件安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后的所述吸嘴而得到的侧方图像;面积取得单元,将由所述图像取得单元取得的所述侧方图像内的比所述吸嘴的前端靠下的区域作为面积取得区域,取得该面积取得区域内的所述被吸附物的侧方图像的拍摄面积;面积计算单元,基于从所述存储单元读入的所述零件的尺寸,计算由所述图像取得单元取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积;零件区分单元,对多种零件进行区分,与所述吸嘴上的所述零件的吸附状态无关,将所述零件的侧方图像包含于所述面积取得区域内的零件作为小零件,将比该小零件大的零件作为大零件;阈值设定单元,基于由所述图像取得单元取得侧方图像的大零件的最小投影面积来设定阈值;小零件判别单元,由所述图像取得单元取得侧方图像的零件为所述小零件时,基于由所述面积取得单元取得的所述被吸附物的拍摄面积和由所述面积计算单元计算出的该小零件的所述最小投影面积及所述最大投影面积,判别出所述被吸附物为所述小零件还是除该小零件以外的异物;大零件判别单元,由所述图像取得单元取得侧方图像的零件为所述大零件时,基于由所述面积取得单元取得的所述被吸附物的拍摄面积及由所述阈值设定单元设定的该大零件的所述阈值,判别出所述被吸附物是所述大零件还是除该大零件以外的异物;高度取得单元,由所述小零件判别单元判别出所述被吸附物为由所述图像取得单元取得侧方图像的小零件时,基于由所述图像取得单元取得的该小零件的所述侧方图像,取得该小零件的高度;及检测单元,基于从所述存储单元读入的所述零件的尺寸及由所述高度取得单元取得的所述小零件的高度,检测所述吸嘴上的零件吸附状态。发明效果根据本发明的第一方面,基于被吸附物的侧方图像的拍摄面积以及取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积来判别被吸附物是零件还是除该零件以外的异物。由此,能够根据被吸附物的拍摄面积与零件的最小投影面积及最大投影面积的面积比或面积差进行零件与异物的判别,从而能够与吸嘴上的被吸附物的吸附姿态无关,提高零件与异物的判别精度。在吸嘴对零件向基板上安装之后,判别为被吸附物是异物时,能够判定为零件已安装在基板上。因此,不实施再次安装零件的恢复处理,因此能够防止零件的双重安装引起的基板不良的发生。此时,吸嘴的前端部的清扫根据需要来执行。即,判断为吸嘴的前端部所吸附的异物可能成为下一零件的吸附或安装的妨碍时,使安装处理停止而从吸嘴的前端部除去异物,在判断为不可能成为下一零件的吸附或安装的妨碍时,直接继续进行下一零件的安装处理。在吸嘴将零件向基板上安装之后,判别为被吸附物是零件时,不将零件向基板上安装,而能够判定为吸嘴将零件带回。由此,实施再次安装零件的恢复处理,因此能够防止零件的未安装引起的基板不良的发生。在吸嘴将零件向基板上安装之后,判别为吸嘴什么都未吸附时,能够判定为零件已被安装在基板上,能够直接继续进行下一零件的安装处理。另外,在吸嘴将零件向基板上安装之前,判别为被吸附物是异物时,能够防止基板上的零件的空安装引起的基板不良的发生。而且,在判别为被吸附物是零件时,能够直接继续进行该零件的安装处理。根据本发明的第二方面,基于被吸附物的拍摄面积及大零件的阈值来判别被吸附物是大零件还是除该大零件以外的异物。在大零件的情况下,有时因吸嘴的吸附姿态,大零件的侧方图像从面积取得区域超出。即使在这种情况下,例如也能够通过被吸附物的拍摄面积与加入了基于吸嘴上的大零件的吸附姿态的规定容限后的大零件的最小投影面积的比较来进行零件与异物的判别。由此,即使是侧方图像是未包含在面积取得区域的大零件,也能够防止误判为异物的情况。根据本发明的第三方面,在判别为被吸附物是零件时,基于预先存储的零件的高度及取得的零件的高度,检测吸嘴上的零件吸附状态。即,能够通过预先存储的零件的高度与取得的零件的高度的比较,检测吸嘴上的零件的吸附姿态是正常还是异常。尤其是在吸嘴将零件向基板上安装之前,检测出吸嘴上的零件的吸附姿态为异常时,能够判定为该零件不能安装。由此,能够提前防止基板上的零件的安装不良引起的基板不良的发生。根据本发明的第四方面,小零件判别单元基于被吸附物的侧方图像的拍摄面积以及取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积,判别为被吸附物是零件还是除该零件以外的异物。由此,能够通过被吸附物的拍摄面积与零件的最小投影面积及最大投影面积的面积比或面积差而进行零件与异物的判别,与吸嘴上的被吸附物的吸附姿态无关,能够提高零件与异物的判别精度。另外,大零件判别单元基于被吸附物的拍摄面积及大零件的阈值,判别被吸附物是大零件还是除该大零件以外的异物。在大零件的情况下,有时根据吸嘴的吸附姿态而大零件的侧方图像会从面积取得区域超出。即使在这种情况下,例如能够通过被吸附物的拍摄面积与加入了基于吸嘴上的大零件的吸附姿态的规定容限后的大零件的最小投影面积的比较,而进行零件与异物的判别。由此,即使是侧方图像未包含在面积取得区域那样的大零件,也能够防止误认作异物的情况。
另外,检测单元在被吸附物被判别为零件时,基于预先存储的零件的高度及取得的零件的高度,检测吸嘴上的零件吸附状态。即,通过预先存储的零件的高度与取得的零件的高度的比较,能够检测吸嘴上的零件的吸附姿态是正常还是异常。尤其是吸嘴将零件向基板上安装之前,在检测到吸嘴上的零件的吸附姿态为异常时,能够判定为未安装该零件。由此,能够防止基板上的零件的安装不良引起的基板不良的发生。


图I是表示本发明的实施方式的零件安装装置的立体图。图2是图I的零件安装装置的零件安装头的主视图。图3是将图2的主要部分放大的图。图4是图3的A向视图。图5是说明图4的零件安装头的吸嘴的动作的动作说明图。图6是简略表示拍摄图5的吸嘴的侧方图像时的动作的图。图7是用于说明本发明的实施方式的吸嘴上的被吸附物检测方法的第一流程图。图8是用于说明本发明的实施方式的吸嘴上的被吸附物检测方法的第二流程图。图9是用于说明本发明的实施方式的吸嘴上的被吸附物检测方法的第三流程图。图10是表示由侧方拍摄单元得到的吸嘴的侧方图像的图。标号说明10…零件安装头,18…吸嘴,18a…前端部,50…侧方拍摄单元,56…吸嘴移动单元,80…零件移载装置,90…控制装置。
具体实施例方式以下,基于附图,说明本发明的零件安装装置的实施方式。如图I所示,该零件安装装置具备基板搬运装置60、零件供给装置70、零件移载装置80及控制各装置60、70、80的动作的控制装置90。基板搬运装置60将基板沿着X轴方向搬运,是将第一搬运装置61及第二搬运装置62并列设置两列的所谓双输送机类型的装置。第一搬运装置61及第二搬运装置62是在基台63上分别使一对导轨64a、64b、65a、65b相互平行地对置而分别水平地并列设置,并使一对输送带(未图示)相互对置且并列设置而构成,这一对输送带对分别由这些导轨64a、64b、65a、65b引导的基板进行支承并搬运。而且,在基板搬运装置60上设有将搬运到规定位置的基板顶起而夹紧的夹紧装置(未图示),通过该夹紧装置而将基板定位固定在零件安装位置上。零件供给装置70在基框I上并列设置多个盒式供料器71而构成。盒式供料器71具备以可脱离的方式安装在基框I上的主体72 ;设置在主体72的后部的供给卷轴73 ;在主体72的前端设置的零件取出部74。在供给卷轴73上卷绕保持有将零件以规定间距封入的细长的带(未图示),该带由链轮(未图示)以规定间距拉出,零件被解除封入状态而依次向零件取出部74送入。而且,在零件供给装置70与基板搬运装置60之间设有作为检测零件的保持位置的拍摄单元的CCD相机75。需要说明的是,零件移载装置80在图I中向后方后退,但在检测零件的保持位置时,向CCD相机75的上方移动。
零件移载装置80是XY机械手类型的装置,装架在基框I上而配设在基板搬运装置60及零件供给装置70的上方。零件移载装置80具备通过Y轴伺服电动机11而沿着Y轴方向移动的Y轴滑动件12。如图2所示,Y轴滑动件12上,X轴滑动件13被以能够沿着与Y轴方向正交的X轴方向移动的方式引导。即,X轴滑动件13经由固定在Y轴滑动件12上的沿着X轴方向延伸的一对导轨12a和固定在X轴滑动件13上的一对引导块13a,能够移动地保持于Y轴滑动件12。在Y轴滑动件12上固定有未图不的X轴伺服电动机,在该X轴伺服电动机的输出轴上连结有沿着X轴方向延伸的滚珠丝杠轴12b。滚珠丝杠轴12b经由滚珠(未图示)而与固定在X轴滑动件13上的滚珠螺母13b螺合。由此,当X轴伺服电动机旋转时,滚珠丝杠轴12b旋转,X轴滑动件13经由滚珠螺母13b由导轨12a引导而沿着X轴方向移动。在X轴滑动件13上安装有吸附零件而安装在基板上的零件安装头10。零件安装头10通过R轴电动机15、转位轴16、吸嘴支架17、吸嘴18、0轴电动机19、Z轴电动机20、具备CCD相机21的侧方拍摄单元50等构成。沿着水平方向延伸的第一、第二框架25、26沿上下方向分离而一体地设置在X轴滑动件13上,在第一框架25上固定有R轴电动机15。在R轴电动机15的输出轴上连接有由第一框架25支承为能够绕铅直轴线AL旋转的转位轴16。形成有从动齿轮27和0轴齿轮29的旋转体28以仅能够旋转的方式支承在转位轴16上。在转位轴16的下端部固定有构成旋转头的圆筒状的吸嘴支架17。通过上述的R轴电动机15及转位轴16构成将吸嘴支架17沿着R轴方向进行旋转分度的吸嘴支架分度单元55。如图4所示,在吸嘴支架17上且在与铅直轴线AL同心的圆周17a上保持有能够沿上下方向移动的多个吸嘴18。如图3所示,各吸嘴18安装在吸嘴主轴33的下端,该吸嘴主轴33由吸嘴支架17支承为能够沿着上下方向(Z轴方向)滑动。在吸嘴主轴33的下端部形成有大径部33a,在吸嘴主轴33的上端部固定有吸嘴齿轮34。在吸嘴齿轮34与吸嘴支架17之间设有压缩弹簧35,通过该压缩弹簧35,对吸嘴主轴33及吸嘴18向上方施力,并且大径部33a与吸嘴支架17的下表面抵接,由此来限制吸嘴主轴33及吸嘴18的向上方的移动。而且,经由吸嘴主轴33从吸嘴驱动装置(未图示)向各吸嘴18供给负压。由此,各吸嘴18能够在其前端部18a吸附零件P。
此外,在吸嘴支架17的下端中央部固定有能够对光进行反射的圆筒状的反射体31。因此,吸嘴支架17及反射体31与转位轴16 —起绕铅直轴线AL转动。由此,使R轴电动机15旋转时,能够经由转位轴16而使保持有多个吸嘴18的吸嘴支架17绕铅直轴线AL(R轴方向)转动,能够将多个吸嘴18向安装台S I依次进行分度。在第一框架25固定有0轴电动机19,在0轴电动机19的输出轴固定有驱动齿轮36。驱动齿轮36与能够旋转地支承于转位轴16的旋转体28上的从动齿轮27啮合。而且,在旋转体28上遍及轴向的规定长度而形成有0轴齿轮29,该0轴齿轮29分别以可滑动的方式与固定在吸嘴主轴33上的各吸嘴齿轮34啮合。由此,当使0轴电动机19旋转时,能够经由驱动齿轮36、从动齿轮27、0轴齿轮29及吸嘴齿轮34,使全部的吸嘴18相对于吸嘴支架17自转。另外,在第一框架25上固定有Z轴电动机20,在Z轴电动机20的输出轴上连接有滚珠丝杠轴37。该滚珠丝杠轴37通过固定在第一框架25上的轴承38及固定在第二框架26上的轴承39,支承为能够绕着与铅直轴线AL平行的轴线转动。在滚珠丝杠轴37上,经由滚珠(未图示)而螺合有将Z轴电动机20的旋转运动转换成直线运动的滚珠螺母40。滚珠螺母40固定在吸嘴杆41上,该吸嘴杆41由固定在第一及第二框架25、26上的沿着上下方向延伸的引导件42弓丨导成能够沿着上下方向滑动。吸嘴杆41上突出设置有按压部41a,该按压部41a与向后述的安装台SI进行分度的吸嘴主轴33的上端抵接,而将吸嘴主轴33向Z轴方向的下方按压。由此,在使Z轴电动机20旋转时,滚珠丝杠轴37旋转,吸嘴杆41经由滚珠螺母40由引导件42引导而上下移动。当吸嘴杆41上下移动时,能够使与按压部41a对应的吸嘴主轴33及吸嘴18上下移动。通过上述的Z轴电动机20、滚珠丝杠轴37、滚珠螺母40、吸嘴杆41等,构成使吸嘴18沿Z轴方向进退移动的吸嘴移动单元56。如图5所示,吸嘴杆41的按压部41a在吸嘴支架17的旋转方向上以安装台SI为中心而具有规定的宽度W1,在吸嘴18位于安装台SI的前后的规定角度范围的状态下,按压部41a能够与该吸嘴18的吸嘴主轴33的上端抵接。由此,在安装台SI的前后的规定角度范围内,能够在吸嘴支架17的转动动作中进行吸嘴18的上下移动。在第二框架26上悬架有支承托架43,在支承托架43上固定有一个CXD相机21,该C⑶相机21取得吸嘴支架17的向安装台S I的前一个和后一个安装台S1-1、S1+1进行分度的两个吸嘴18的前端部18a所吸附的零件P的二维图像。C⑶相机21通过由反射体31反射的光而取得吸嘴18的前端部18a所吸附的零件P的二维图像。在支承托架43的与吸嘴18对应的一侧固定有拍摄壳体主体45,在拍摄壳体主体 45的与反射体31对置的一侧,如图4所示,以包围吸嘴支架17的方式以铅直轴线AL为圆弧中心的圆弧状的壁面45a跨过吸嘴支架17的安装台SI的前一个和后一个安装台S1-1、S1+1形成。在拍摄壳体主体45的圆弧状壁面45a上安装有由朝向反射体31照射光的LED构成的多个照射体46。在圆弧状壁面45a上,在与安装台SI的前一个和后一个安装台S1_1、S1+1对应的位置上开口有两个入射部45al、45a2。在拍摄壳体主体45内设有两个第一棱镜47a、47b,经由入射部45al、45a2而分别使由反射体31反射的反射光入射;山形的第二棱镜48,使通过这两个第一棱镜47a、47b折射的折射光入射,而使其折射成朝向C⑶相机21的平行的光。通过这些第一棱镜47a、47b及第二棱镜48,构成使从照射体46照射且由反射体31反射的反射光向(XD相机21导入的光学机构49,而且,通过反射体31、照射体46、第一及第二棱镜47a、47b、48以及CCD相机21等,构成侧方拍摄单元50,该侧方拍摄单元50取得被定位在安装台SI的前一个和后一个安装台S1-1、S1+1上的两个吸嘴18的前端部18a的侧方图像。通过上述的侧方拍摄单元50,在向吸嘴支架17的安装台S I的前一个和后一个安装台Sl-1、S1+1进行分度的两个吸嘴18定位停止于上升端的状态下,从照射体46照射的光由反射体31反射,其反射光通过零件P的外周缘及拍摄壳体主体45的两个入射部45al、45a2,并由第一棱镜47a、47b向朝着第二棱镜48的方向偏转。并且,通过第二棱镜48偏转成朝向CXD相机21的平行光,通过CXD相机21进行图像识别。由此,通过一个CXD相机21,能够同时取得向安装台S I的前一个和后一个安装台Sl-1、S1+1进行分度的两个吸嘴 18的前端部18a所吸附的零件P的二维图像。 接下来,说明通过上述结构的零件安装装置将零件P安装在基板上的动作。首先,基于来自控制装置90的指令,驱动基板搬运装置60的输送带,基板由导轨64a、64b (65a、65b)引导而搬运到规定的位置。并且,通过夹紧装置,将基板顶起而夹紧,定位固定在规定位置。接下来,通过驱动Y轴伺服电动机11及未图示的X轴伺服电动机,使Y轴滑动件12及X轴滑动件13移动,从而使零件安装头10移动到零件供给装置70的零件取出部74。然后,通过控制装置90使R轴电动机15旋转,由此使吸嘴支架17转动,使安装有规定的吸嘴18的吸嘴主轴33向吸嘴杆41的按压部41a的下方进行分度。而且,通过控制装置90使Z轴电动机20正转,由此,吸嘴杆41克服压缩弹簧35的作用力而被向下方按压,经由吸嘴主轴33,将吸嘴18的前端部18a按压到与搬运到零件取出部74的零件P接近的位置。在该状态下,从吸嘴驱动装置(未图示)向吸嘴18供给负压,在吸嘴18的前端部18a吸附保持零件P。然后,通过使Z轴电动机20反转,而吸嘴杆41向上方移动,通过压缩弹簧35的作用力将吸嘴18顶起到上升端位置。通过反复进行这种动作,而在多个吸嘴18分别吸附保持零件P。接下来,通过驱动Y轴伺服电动机11及未图示的X轴伺服电动机,而使Y轴滑动件
12及X轴滑动件13移动,从而使零件安装头10移动到基板的安装位置的上方。接下来,通过9轴电动机19的旋转,将吸嘴支架17的向安装台SI进行分度的吸嘴18的前端部18a所吸附保持的零件P控制成规定的姿态,并使Z轴电动机20正转,由此,吸嘴杆41克服压缩弹簧35的作用力而被向下方按压,从而将吸嘴18的前端部18a的零件P压下直到安装于基板。然后,通过使Z轴电动机20反转,吸嘴杆41向上方移动,通过压缩弹簧35的作用力而将吸嘴18顶起至移动到最上端的状态。并且,如图5所示,通过向安装台SI进行分度的吸嘴主轴33的下降动作,将吸嘴18所吸附保持的零件P向基板安装的期间,如上述那样,通过侧方拍摄单元50取得定位在安装台SI的前一个和后一个安装台Sl-1、S1+1上的停止状态的两个吸嘴18的侧方图像,并将取得的两个侧方图像向控制装置90输入而进行图像识别。详细而言,从照射体46照射的光由反射体31反射,通过两个吸嘴18所吸附的各零件P的外周缘及入射部45al、45a2,向CCD相机21入射。由此,能够取得反射体31部分成为明亮的背景且零件P及吸嘴18的前端部18a变暗的两个侧方图像(二维图像)。如此,将向安装台SI进行分度的吸嘴18所吸附的零件P向基板安装的期间,取得向该前一个和后一个安装台Sl-1、S1+1进行分度的两个吸嘴18的各前端部18a的侧方图像,由此,如图6所示,接下来在吸嘴支架17的旋转分度动作中,能够执行同时进行吸嘴18的上下方向的进退移动的所谓叠加控制。并且,定位在安装台SI的前一个安装台Sl-I上的吸嘴18的前端部18a的侧方图像被处理作为灰阶或黑白2值的二维图像数据,判别是否通过该吸嘴18正常吸附了零件P。即,判别吸嘴18上的零件吸附姿态是否处于用于安装在基板上的允许范围内。另一方面,基于定位在安装台SI的后一个安装台S1+1上的吸嘴18的前端部18a的侧方图像,判别是否通过该吸嘴18在基板上正常地安装了零件P。即,在吸嘴18的前端部18a不存在零件P时,判断为零件P正常地安装于基板。在吸嘴18的前端部18a残存有 零件P时,判断为安装异常,例如,执行零件P的再安装。然而,例如,在异物附着于基板上的零件安装位置时,若通过吸嘴18在该零件安装位置上安装零件,则可能在吸嘴18的前端部18a吸附有异物。因此,在本实施方式中,检测吸嘴18的前端部18a所吸附的被吸附物,以下,参照图7、8、9的流程图,说明该动作。在此,在内置于控制装置90的未图示的存储器中预先存储有被吸附物检测程序(相当于本发明的“被吸附物检测装置”);为了求出安装在基板上的多种零件的侧方图像的投影面积所需的尺寸数据,例如零件的形状为长方体时作为横向(由吸嘴18正常吸附时的水平方向)尺寸的短边长Lmin、长边长Lmax、及作为纵向(由吸嘴18正常吸附时的铅直方向)尺寸的高度t ;以及能够通过侧方拍摄单元50拍摄的拍摄范围,例如图10所示那样由纵宽a、横宽b表示的矩形形状的拍摄范围(相当于本发明的“存储单元”)。首先,说明安装在基板上的多种零件的侧方图像全部包含在能够通过侧方拍摄单元50拍摄的拍摄范围内的零件的处理。如图7的流程图所示,通过控制装置90,取得定位在安装台SI的后一个安装台S1+1上的吸嘴18的前端部18a的侧方图像(步骤1,相当于本发明的“图像取得单元”)。并且,将取得的侧方图像中的比吸嘴18的前端部18a靠下方的区域设定为面积取得区域,取得该面积取得区域内的被吸附物的侧方图像的拍摄面积(步骤2、3,相当于本发明的“面积取得单元”)。例如图10所示,将拍摄了吸嘴18的前端部18a得到的纵宽a、横宽b的矩形形状2值化后的侧方图像G中的、比吸嘴18的前端部18a靠下方的由纵宽aa、横宽b表示的矩形形状的区域设定作为面积取得区域g。并且,取得设定的面积取得区域g内的被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R。该被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R例如能够基于2值化后的被吸附物M的侧方图像的像素数和作为两个像素间的最小距离的分辨率、或基于由拍摄范围的纵宽a、横宽b求出的面积取得区域g的面积(纵宽aaX横宽b)及面积取得区域g与被吸附物M的侧方图像的像素数比而取得。读入取得侧方图像的零件的尺寸数据,求出该零件的侧方图像的最小投影面积及最大投影面积(步骤4、5,相当于本发明的“面积计算单元”)。并且,基于取得的被吸附物的拍摄面积、以及计算出的零件的最小投影面积及最大投影面积,即根据被吸附物的拍摄面积与零件的最小投影面积及最大投影面积的面积比或面积差,判别被吸附物是零件还是该零件以外的异物(步骤6、7、8,相当于本发明的“判别单元”)。例如,在零件的形状为长方体时,若形成为高度t〈短边长Lmin〈长边长Lmax的关系,贝1J零件P的侧方图像的最小投影面积fxmin由t Lmin表示,最大投影面积fxmax由Lmin .Lmax表示。并且,设定加入了考虑到吸嘴18的前端部18a上的零件的吸附姿态等的规定容限后的零件的最小投影面积例如l/2(fxmin),及加入了同样的规定容限后的零件的最大投影面积例如2fxmax。并且,在被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R为1/2 (fxmin)以上且2fxmax以下的范围内时,判别为被吸附物M是零件P。另一方面,在被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R小于1/2 (fxmin)或大于2fxmax时,判别为被吸附物M是异物。在判别为被吸附物是异物时,能够判定为零件被安装在基板上。由此,不实施再次安装零件的恢复处理,因此能够防止零件的双重安装引起的基板不良的发生。此时,既可以使基板的生产进行出错停止而将出错解除引导、例如将与吸嘴18的前端部18a的清扫方法或基板的生产的重新开始方法相关的消息显示在控制装置90的画面91 (参照图I)上,也可以使基板的生产不进行出错停止而持续进行。 S卩,操作者在判断为吸嘴18的前端部18a所吸附的异物可能会成为下一零件的吸附或安装的妨碍时,使下一零件的安装处理中断而手动或自动地从吸嘴18的前端部18a除去异物,在判断为不可能成为下一零件的吸附或安装的妨碍时,直接在该状态下执行下一零件的安装处理。而且,在判别为被吸附物是异物时,不进行零件出错的报告。这是因为,由于零件已安装在基板上,因此若进行零件出错的报告,则不能算出准确的安装率。另一方面,在判别为被吸附物是零件时,零件未安装在基板上,能够判定为由吸嘴18将零件带回。因此,若操作者确认零件的吸附状态而零件的吸附状态良好,则按压对零件进行再安装的恢复处理的执行按钮而能够进行零件的再安装,能够防止零件的未安装引起的基板不良的发生。而且,在判别为吸嘴18上什么都未吸附时,能够判定为零件已被安装在基板上,直接继续进行下一零件的安装处理。接下来,说明安装在基板上的多种零件中的一部分零件的侧方图像从能够通过侧方拍摄单元50拍摄的拍摄范围超出的零件(以下,称为大零件)的处理。例如即使设定为在长条带状的大零件的中央部被吸附在吸嘴18的前端部18a时大零件整体包含在面积取得区域内,在大零件的一端部被吸附在吸嘴18的前端部18a时,大零件的另一端部侧有时也会从面积取得区域超出。因此,在基板上安装包含大零件的多种零件时,需要根据是包含在面积取得区域内的零件(以下,称为小零件)还是比该小零件大的大零件,来再次判别吸嘴18的前端部18a所吸附的被吸附物是零件还是异物,参照图8的流程图进行说明。图8的流程图所示的处理在图7的流程图的步骤5的面积计算后执行。S卩,在面积计算后,读入取得侧方图像的零件的尺寸数据,判断该零件的侧方图像是否包含在面积取得区域内。并且,在零件的侧方图像包含在面积取得区域内时,将该零件区分为小零件(步骤11、12,相当于本发明的“零件区分单元”),执行图7的步骤6以后的处理。另一方面,在零件的侧方图像从面积取得区域超出时,将该零件区分为大零件(步骤11、13,相当于本发明的“零件区分单元”)。在此,关于小零件及大零件的区分,考虑侧方拍摄单元50的拍摄范围中的吸嘴18的前端部18a的偏移,分别将零件确实包含于面积取得区域内的高度t及短边长Lmin设定为小零件与大零件的区分的高度边界值及短边长边界值。在零件的高度t为高度边界值以上或零件的短边长Lmin比短边长边界值大时,将该零件区分为大零件。在零件的高度t比高度边界值小且零件的短边长Lmin为短边长边界值以下时,将该零件区分为小零件。当将取得侧方图像的零件区分为大零件时,基于该大零件的最小投影面积来设定阈值(步骤14,相当于本发明的“阈值设定单元”)。并且,基于被吸附物的侧方图像的拍摄面积及阈值,判别被吸附物是大零件还是该大零件以外的异物(步骤15、16、17,相当于本发明的“大零件判别单元”)。在判别为被吸附物是大零件时及判别为被吸附物是异物时,执行与图7中说明的处理相同的处理。在此,设定阈值的理由如以下所述。即,即使设定为在大零件的中央部被吸附在吸嘴18的前端部18a时大零件整体包含在面积取得区域内,在大零件的一端部被吸附在吸嘴 18的前端部18a时,大零件的另一端部侧也会从面积取得区域超出。这种情况下,若进行图7的步骤6的判别工序,则会将本来应判别为零件的物体始终判别为异物。然而,此时的拍摄面积R不会低于最小投影面积fxmin的2分之I倍。因此,关于拍摄面积R的下限值,设定阈值进行判断。需要说明的是,拍摄面积R不会超过最大投影面积fxmax,因此不进行拍摄面积R的上限值的判定。例如,设定大零件的侧方图像的最小投影面积fxmin的2分之I作为阈值。并且,在被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R为大零件的阈值1/2 (fxmin)以下时,判别为被吸附物M是异物。另一方面,在被吸附物M的侧方图像的拍摄面积R大于大零件的阈值1/2(fxmin)时,判别为被吸附物M是零件。在图7的流程图的步骤7中,当判别为被安装物是零件时,也能够检测该零件的在吸嘴18的前端部18a上的吸附状态、即吸附姿态,参照图9的流程图进行说明。在图7的流程图的步骤7的判别后,基于零件的侧方图像,取得该零件的高度h(吸嘴18所吸附的状态的Z轴线方向的边长)(步骤21,相当于本发明的“高度取得单元”)。并且,读入零件的尺寸数据中的高度t (正常吸附于吸嘴18时的Z轴线方向的边长),将取得的零件的高度h与向读入的零件的高度t加入了公差(尺寸公差)后的值进行比较。并且,当取得的零件的高度h包含在读入的零件的高度t的尺寸公差内时,能够检测为吸嘴18的前端部18a上的零件的吸附姿态为正常(步骤22、23、24,相当于本发明的“检测单元”)。另一方面,当取得的零件的高度h未包含在读入的零件的高度t的尺寸公差内时,能够检测为吸嘴18的前端部18a上的零件的吸附姿态为异常(步骤22、23、25,相当于本发明的“检测单元”)。在零件被正常吸附于吸嘴18的前端部18a时,能够实施再次安装该零件的恢复处理。以上的被吸附物检测处理结束而零件P向基板的安装完成时,停止来自未图示的吸嘴驱动装置的负压的供给而释放零件P的吸附保持,通过Z轴电动机20的反转而使吸嘴主轴33沿Z轴方向上升,同时通过R轴电动机15的旋转而使吸嘴支架17沿R轴方向转动。由此,已将零件P安装在基板上的吸嘴18沿着R轴方向旋转(公转)并同时沿着Z轴方向上升。当吸嘴18上升到上升端位置且吸嘴支架17旋转规定角度时,从安装台SI朝向下一个安装台S1+1的吸嘴18的吸嘴主轴33从吸嘴杆41的按压部41a的下方脱离。接下来,从安装台SI的前一个安装台Sl-I朝向安装台SI的吸嘴18的吸嘴主轴33进入到按压部41a的下方。
在该状态下,Z轴电动机20正转,吸嘴杆41沿着Z轴方向下降,由此,吸嘴18的吸嘴主轴33通过吸嘴杆41的按压部41a而下降,其结果是,吸嘴18沿着R轴方向旋转并同时沿着Z轴方向下降。然后,吸嘴支架17进行I个间距的旋转分度而吸嘴18被定位在安装台SI上时,吸嘴支架17暂时停止,在该状态下,通过Z轴电动机20使吸嘴18少量下降,将吸嘴18的前端部18a所吸附保持的零件P安装在基板上。 并且,在为了向基板安装零件P而使吸嘴支架17暂时停止的期间,如上所述,通过侧方拍摄单元50来取得新定位在安装台SI的前一个和后一个安装台S1-1、S1+1上的两个吸嘴18的侧方图像。如此,通过取得定位在安装台SI的前一个和后一个安装台S1-1、S1+1上的两个吸嘴18的侧方图像,在吸嘴支架17沿着R轴方向旋转I个间距的期间,能够进行从安装台SI向其下一个安装台S1+1进行分度的吸嘴18的Z轴方向的上升运动、以及从安装台SI的前一个安装台Sl-I向安装台SI进行分度的吸嘴18的Z轴方向的下降运动。通过反复进行以上的动作,在基板上依次安装零件P,将全部的零件P安装在基板上时,解除基板的夹紧,将基板排出。如此,所需的零件P向基板安装的动作结束。
此外,关于上述的零件安装头10的吸嘴18上的被吸附物检测方法,虽然说明了在由吸嘴18将零件向基板上安装之后执行的情况,但也可以在由吸嘴18将零件向基板上安装之前执行。在判别为被吸附物是异物时,能够防止基板上的零件的空安装引起的基板不良的发生。而且,尤其是通过执行图9的流程图所示的零件的吸嘴18的前端部18a上的吸附状态的检测处理,而检测到吸嘴18上的零件的吸附姿态为异常时,能够判定为不能安装该零件,从而能够提前防止基板上的零件的安装不良引起的基板不良的发生。
权利要求
1.一种零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法, 所述零件安装头具备通过沿着轴线方向移动而吸附零件并将该零件安装在基板上的至少一个吸嘴、使所述吸嘴沿着所述轴线方向移动的吸嘴移动单元及从侧方拍摄所述吸嘴的侧方拍摄单元, 所述零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法是检测在通过所述吸嘴吸附所述零件并安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后被吸附于所述吸嘴上的被吸附物的检测方法, 所述零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法包括 存储工序,存储待安装在所述基板上的所述零件的尺寸; 图像取得工序,取得从侧方拍摄将所述零件安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后的所述吸嘴而得到的侧方图像; 面积取得工序,将由所述图像取得工序取得的所述侧方图像内的 比所述吸嘴的前端靠下的区域作为面积取得区域,取得该面积取得区 域内的所述被吸附物的侧方图像的拍摄面积; 面积计算工序,基于由所述存储工序存储的所述零件的尺寸,计算由所述图像取得工序取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积;及 判别工序,基于由所述面积取得工序取得的所述被吸附物的拍摄面积和由所述面积计算工序计算出的所述零件的所述最小投影面积及所述最大投影面积,判别出所述被吸附物是所述零件还是除该零件以外的异物。
2.根据权利要求I所述的零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法,其中,包括 零件区分工序,对多种零件进行区分,与所述吸嘴上的所述零件 的吸附状态无关,将所述零件的侧方图像包含于所述面积取得区域内 的零件作为小零件,将比该小零件大的零件作为大零件; 阈值设定工序,基于由所述图像取得工序取得侧方图像的大零件的最小投影面积来设定阈值;及 大零件判别工序,由所述图像取得工序取得侧方图像的零件为所述大零件时,基于由所述面积取得工序取得的所述被吸附物的拍摄面积及由所述阈值设定工序设定的该大零件的所述阈值,判别出所述被吸附物是所述零件还是除该零件以外的异物。
3.根据权利要求I或2所述的零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法,其中,包括 高度取得工序,由所述判别工序判别出所述被吸附物为由所述图像取得工序取得侧方图像的零件时,基于由所述图像取得工序取得的所述侧方图像,取得所述零件的高度;及检测工序,基于由所述存储工序存储的所述零件的尺寸及由所述高度取得工序取得的所述零件的高度,检测所述吸嘴上的零件吸附状态。
4.一种零件安装装置,具备 零件安装头,具有通过沿着轴线方向移动而吸附零件并将该零件安装在基板上的至少一个吸嘴、使所述吸嘴沿着所述轴线方向移动的吸嘴移动单元及从所述吸嘴的侧方进行拍摄的侧方拍摄单元 '及 被吸附物检测装置,检测在通过所述吸嘴吸附所述零件并安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后被吸附于所述吸嘴上的被吸附物;在所述零件安装装置中, 所述被吸附物检测装置具备 存储单元,存储待安装在所述基板上的所述零件的尺寸; 图像取得单元,取得从侧方拍摄将所述零件安装于所述基板上之前及/或安装于所述基板上之后的所述吸嘴而得到的侧方图像; 面积取得单元,将由所述图像取得单元取得的所述侧方图像内的比所述吸嘴的前端靠下的区域作为面积取得区域,取得该面积取得区域内的所述被吸附物的侧方图像的拍摄面积; 面积计算单元,基于从所述存储单元读入的所述零件的尺寸,计算由所述图像取得单元取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积; 零件区分单元,对多种零件进行区分,与所述吸嘴上的所述零件的吸附状态无关,将所述零件的侧方图像包含于所述面积取得区域内的零件作为小零件,将比该小零件大的零件作为大零件; 阈值设定单元,基于由所述图像取得单元取得侧方图像的大零件的最小投影面积来设定阈值; 小零件判别单元,由所述图像取得单元取得侧方图像的零件为所述小零件时,基于由所述面积取得单元取得的所述被吸附物的拍摄面积和由所述面积计算单元计算出的该小零件的所述最小投影面积及所述最大投影面积,判别出所述被吸附物为所述小零件还是除该小零件以外的异物; 大零件判别单元,由所述图像取得单元取得侧方图像的零件为所述大零件时,基于由所述面积取得单元取得的所述被吸附物的拍摄面积及由所述阈值设定单元设定的该大零件的所述阈值,判别出所述被吸附物是所述大零件还是除该大零件以外的异物; 高度取得单元,由所述小零件判别单元判别出所述被吸附物为由所述图像取得单元取得侧方图像的小零件时,基于由所述图像取得单元取得的该小零件的所述侧方图像,取得 该小零件的高度 '及 检测单元,基于从所述存储单元读入的所述零件的尺寸及由所述高度取得单元取得的所述小零件的高度,检测所述吸嘴上的零件吸附状态。
全文摘要
本发明提供零件安装头的吸嘴上的被吸附物检测方法及零件安装装置,所述检测方法能够判别零件安装头的吸嘴上的被吸附物是零件还是异物。基于被吸附物的侧方图像的拍摄面积以及取得侧方图像的零件的最小投影面积及最大投影面积,判别被吸附物是零件还是除该零件以外的异物。例如,被吸附物的拍摄面积比加入了基于吸嘴上的零件的吸附姿态的规定容限后的零件的最小投影面积小时或比最大投影面积大时,能够检测为被吸附物不是零件(步骤6、8)。在被吸附物的拍摄面积为加入了规定容限后的零件的最小投影面积与最大投影面积之间的面积时,能够检测为被吸附物是零件(步骤6、7)。在无法取得被吸附物的侧方图像时,能够检测为吸嘴什么也未吸附。
文档编号H05K13/08GK102781213SQ20121014172
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者池山丈, 黑田英矢 申请人:富士机械制造株式会社

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