專利名稱：電子元器件的安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將電子元器件自動(dòng)安裝到電路板的電子元器件安裝機(jī)中的電子元器件安裝方法。
背景技術(shù)：
圖9示出已有技術(shù)電子元器件安裝機(jī)的一般結(jié)構(gòu)，其簡略控制流程示于

圖10，下面參照該附圖對(duì)其加以說明。
電子元器件供給手段1由可動(dòng)工作臺(tái)2、元器件供給手段3和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4構(gòu)成。多個(gè)元器件供給手段3并排設(shè)置在可動(dòng)工作臺(tái)2上，由電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4使可動(dòng)工作臺(tái)2在X軸方向移動(dòng)。裝填于各元器件供給手段3的卷盤5卷裝著將多個(gè)電子元器件安放成一列的條帶，收放的電子元器件依次引出到元器件供給位置6，并一個(gè)一個(gè)取出。
電子元器件安裝手段7由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，減速器9，輸入軸10，指示定位裝置11，旋轉(zhuǎn)體12，和吸附電子元器件用的吸嘴13(13a～13d)構(gòu)成。來自驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8的動(dòng)力經(jīng)減速機(jī)9傳給指示定位裝置11，將輸入軸10的連續(xù)旋轉(zhuǎn)變換為旋轉(zhuǎn)體12的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。等間隔配置在旋轉(zhuǎn)體12周圍的多個(gè)吸嘴13(13a～13d)以各自的軸為中心可旋轉(zhuǎn)及升降。
任一元器件供給手段3的元器件供給位置6一旦定位在吸嘴13的正下方時(shí)，下降的吸嘴13就吸附電子元器件14(步驟1)。其后，吸嘴13上升，通過旋轉(zhuǎn)體12的旋轉(zhuǎn)將吸附的電子元器件14輸送到圖中正前方。由設(shè)置在該輸送過程中的電子元器件吸附檢測機(jī)構(gòu)(未圖示)判定是否吸附著電子元器件(步驟2)，接著，吸嘴13定位在攝像手段15的正上方，攝像手段15攝取吸嘴13吸附著的電子元器件14的圖像。識(shí)別控制手段16對(duì)所攝取的圖像分析電子元器件14的吸附狀態(tài)(步驟3)，按照該分析結(jié)果對(duì)電子元器件14的位置及角度進(jìn)行修正(步驟4)。該修正用于調(diào)整電子元器件14相對(duì)于電路板17的安裝位置及角度。
接受電子元器件安裝的電路板17水平保持在保持臺(tái)18上，通過X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19及Y軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20的結(jié)合可使電路板17在保持臺(tái)18上作水平面內(nèi)任意的移動(dòng)并加以定位。
要將電子元器件14安裝于電路板17時(shí)，則電路板17上的預(yù)定安裝位置定位在吸嘴13的正下方。然后，下降后的吸嘴13釋放電子元器件14，將其安裝在電路板17的預(yù)定安裝位置(步驟5)。其后，吸嘴13上升復(fù)位。
通過上述一連串的動(dòng)作，完成一個(gè)電子元器件14的安裝，在安裝多個(gè)電子元器件14的情況下，將根據(jù)預(yù)先指定的電子元器件安裝位置信息的安裝順序，對(duì)各個(gè)電子元器件14重復(fù)上述安裝動(dòng)作(步驟6)。
但是，若長時(shí)間向電路板17安裝電子元器件14，會(huì)使吸嘴13的前端面附著污垢，產(chǎn)生吸嘴13周圍其它障礙(吸嘴堵塞，閥門失靈等)，從而不能對(duì)電子元器件14進(jìn)行穩(wěn)定的吸附動(dòng)作。例如，即使假定已吸附電子元器件14，若吸嘴13前端面附著污垢，也會(huì)使攝像手段15所攝取的圖像與正常時(shí)不同，通過識(shí)別控制手段16的分析會(huì)產(chǎn)生識(shí)別誤差而不能進(jìn)行修正計(jì)算，從而不能安裝該電子元器件14。再有，若引起吸嘴13堵塞或閥門失靈等，就不能吸附電子元器件14。下面，將這類電子元器件14安裝上出現(xiàn)故障的吸附狀態(tài)統(tǒng)稱為“吸附故障”。
然而，為了維持穩(wěn)定的電子元器件14的吸附動(dòng)作，則在步驟2的判定中存在吸附故障的情況下，對(duì)各吸嘴13監(jiān)視吸附信息，判定同一吸嘴13是否發(fā)生連續(xù)規(guī)定次數(shù)的吸附故障(步驟7)，在發(fā)生連續(xù)規(guī)定次數(shù)吸附故障情況下，判定為吸嘴失靈(步驟8)，則從下一循環(huán)起不再使用該吸嘴13。
下面，將上述功能稱為吸嘴失靈判定功能。與此同時(shí)，將設(shè)定吸嘴失靈通知操作者。
操作者獲知該通知時(shí)就停止生產(chǎn)，根據(jù)指明為失靈吸嘴的吸嘴13的狀態(tài)目視判斷污染等情況，當(dāng)污染時(shí)實(shí)施清洗等處理，再重新開始生產(chǎn)。
但是，在上述電子元器件安裝機(jī)的控制方法中，即使在實(shí)際上不是吸嘴失靈而為其它吸附故障原因情況下(如，在電子元器件供給手段1中不能正常向電子元器件14的元器件供給位置6進(jìn)行饋送等情況)，也會(huì)出現(xiàn)引起吸嘴失靈的設(shè)定的問題。若在這種情況下，如果不通過操作者停止生產(chǎn)后對(duì)可用的吸嘴改變?cè)O(shè)定，也不能恢復(fù)該吸嘴13，電子元器件安裝機(jī)不得不停止生產(chǎn)，故存在生產(chǎn)效率下降的問題。
如圖11所示，在生產(chǎn)中某個(gè)吸嘴變?yōu)槭ъ`吸嘴時(shí)(附著污物，吸嘴堵塞等)。經(jīng)失靈吸嘴判定功能而設(shè)定為失靈吸嘴，從下一循環(huán)起該吸嘴(圖11中黑圓點(diǎn)吸嘴)不再用于生產(chǎn)。再有，即使不是吸嘴本身失靈而是因所述電子元器件供給手段的問題發(fā)生吸附故障情況下，也會(huì)經(jīng)失靈吸嘴判定功能而設(shè)定為失靈吸嘴，從下一循環(huán)起該吸嘴(圖11中“X”標(biāo)記的吸嘴)不再用于生產(chǎn)。在該失靈吸嘴不恢復(fù)使用而繼續(xù)生產(chǎn)時(shí)，每當(dāng)這種狀態(tài)發(fā)生就會(huì)減少可用的吸嘴數(shù)，從而使生產(chǎn)率下降，最后，盡管有不是失靈的吸嘴(圖11中“X”標(biāo)記的吸嘴)，但都成為生產(chǎn)中不可使用的吸嘴，從而使生產(chǎn)停止。
另外，即使在由于吸嘴污染外向其它吸附故障原因(吸嘴堵塞，閥門失靈等)判定為吸嘴失靈情況下，為了找出原因，也要進(jìn)行首先檢查吸嘴13的吸附面狀態(tài)、再檢查其它原因那樣的額外工序，為此，延長了停止生產(chǎn)的時(shí)間，招致生產(chǎn)率下降。
因此，在已有技術(shù)的電子元器件安裝機(jī)的控制方法中，存在的問題是本來為了提高生產(chǎn)率的吸嘴失靈判定功能反而引起生產(chǎn)率下降，或是在吸嘴失靈判定引起生產(chǎn)停頓后的作業(yè)恢復(fù)方面耗時(shí)長。
本發(fā)明鑒于上述已有技術(shù)存在的問題，其目的在于提供一種在判定為吸嘴失靈場合能自動(dòng)判斷其狀態(tài)的電子元器件安裝方法，該方法在判定為狀態(tài)正常時(shí)能再次使用該吸嘴進(jìn)行生產(chǎn)，判定為異常時(shí)向操作者通知詳細(xì)情況，因而能順利地進(jìn)行有效的維修，從而提高了生產(chǎn)率。
本發(fā)明的揭示本發(fā)明的電子元器件安裝方法，是一種電子元器件安裝機(jī)的電子元器件安裝方法，所述電子元器件安裝機(jī)備有具有為安裝電子元器件而吸附安裝電子元器件的多個(gè)吸嘴的電子元器件安裝手段；攝取所述吸嘴吸附的電子元器件的圖像的攝像手段；分析所述攝像手段攝取的電子元器件圖像對(duì)電子元器件吸附狀態(tài)加以檢查的識(shí)別控制手段，其特征在于，所述方法在將任意吸嘴的吸附故障達(dá)規(guī)定重復(fù)次數(shù)的吸嘴判定為失靈吸嘴時(shí)，用攝像手段攝取吸嘴前端面的圖像，用識(shí)別控制手段分析該圖像，對(duì)吸嘴前端面的狀態(tài)進(jìn)行檢查。
檢測結(jié)果若吸嘴前端面的狀態(tài)為異常，則將該吸嘴自動(dòng)設(shè)定為失靈吸嘴，若檢查結(jié)果吸嘴前端面的狀態(tài)為正常，則可自動(dòng)解除該吸嘴的失靈吸嘴的設(shè)定。再有，可根據(jù)檢查結(jié)果向操作者通知該吸嘴前端面失靈狀態(tài)的詳細(xì)信息。
附圖概述圖1為本發(fā)明電子元器件安裝方法第一實(shí)施形態(tài)中檢測失靈吸嘴前端面狀態(tài)的控制流程圖；圖2為一輝度分布例的說明圖；圖3為本發(fā)明電子元器件安裝方法第二實(shí)施例中增加檢測空氣壓力處理的控制流程圖；圖4為第二實(shí)施例中將空氣壓力傳感器安裝于吸嘴的狀態(tài)圖；圖5為表示空氣發(fā)生和不發(fā)生泄漏時(shí)吸嘴空氣壓力的變化圖；圖6為本發(fā)明電子元器件安裝方法第三實(shí)施形態(tài)中增加檢測高度處理的控制流程圖；圖7為第三實(shí)施形態(tài)中裝有高度傳感器的狀態(tài)圖；圖8為第三實(shí)施例中根據(jù)從三維傳感器來的信息獲得的吸嘴前端面狀態(tài)檢測例的說明圖；圖9為表示已有技術(shù)例的電子元器件安裝機(jī)全體結(jié)構(gòu)的立體圖；圖10為已有技術(shù)例中控制流程圖；圖11為已有技術(shù)例中可用吸嘴減少狀態(tài)的說明圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)(第一實(shí)施形態(tài))下面，參照?qǐng)D1、圖2說明本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)的電子元器件安裝方法。電子元器件安裝機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和整體控制流程與參照?qǐng)D9、圖10已說明的已有技術(shù)例相同，故援引其說明，僅對(duì)不同點(diǎn)加以說明。
本實(shí)施形態(tài)實(shí)施這樣的功能，即對(duì)吸嘴失靈判定功能已設(shè)定為失靈吸嘴的吸嘴前端面進(jìn)行輝度分析，再用由此獲得的分析結(jié)果檢查吸嘴前端面的狀態(tài)。圖1所示控制流程是通過對(duì)圖10已說明已有技術(shù)例的控制流程增加起始的步驟10同時(shí)增加步驟11-16的處理代替原步驟8來實(shí)現(xiàn)上述功能的。
這里所謂輝度分析就是通過用相當(dāng)于攝像手段15的CCD攝像機(jī)將對(duì)象的濃淡圖像攝入存儲(chǔ)器，再根據(jù)分布在該濃淡圖像中各象素的明亮度(輝度例如在可用256灰度等級(jí)的分辨率表現(xiàn)明亮度的硬件場合，若取最暗狀態(tài)為0，最亮狀態(tài)為255，則隨著明亮度的增加，數(shù)值也增大)，來識(shí)別對(duì)象的狀態(tài)。
首先，生產(chǎn)開始前利用攝像手段及識(shí)別控制手段攝取所有吸嘴的前端面的圖像進(jìn)行輝度分析，獲取正常狀態(tài)下的輝度信息(步驟10)。該輝度信息如對(duì)吸嘴前端面的濃淡圖像而言就是圖2所示分布在每個(gè)象素的輝度的輝度分布(格子上一個(gè)方塊表示象素，象素內(nèi)的數(shù)值表示輝度)，但也可以是從輝度分布獲得的平均輝度，最大、最小輝度，面積(具有任意輝度范圍輝度的象素?cái)?shù))等。在下面的說明中，將生產(chǎn)開始前的正常狀態(tài)下的吸嘴N的輝度分布記為BODIS(N)，平均輝度為BOAVE(N)，最大、最小輝度為BOPEAK(N)，面積為BOAREA(N)。
生產(chǎn)中，若經(jīng)失靈吸嘴判定功能(步驟7)將任意吸嘴i設(shè)定為失靈吸嘴時(shí)，攝像手段攝取該吸嘴的前端面圖像，利用識(shí)別控制手段分析輝度，獲取輝度信息(步驟11)。
此時(shí)的輝度分布記為BDIS(i)，平均輝度為BAVE(i)，最大、最小輝度為BPEAK(i)，面積為BAREA(i)。
下面，比較對(duì)象吸嘴在生產(chǎn)開始前的輝度信息與本次輝度信息(步驟12)。所存儲(chǔ)的輝度信息為輝度分布時(shí)用式(1)比較，為平均輝度時(shí)用式(2)比較，為最大、最小輝度時(shí)用式(3)比較，為面積時(shí)用式(4)比較，它們之間變化超過規(guī)定范圍Δ(Δ由如正常時(shí)與附著污垢時(shí)對(duì)吸嘴前端面進(jìn)行輝度分析經(jīng)實(shí)驗(yàn)獲得)時(shí)，判斷為污染引起的吸嘴失靈(步驟13)，對(duì)操作者通知吸嘴前端面的異常，同時(shí)將對(duì)象吸嘴設(shè)定為失靈吸嘴(步驟16)，從下一循環(huán)起停止使用。
|BODIS(i)-BDIS(i)|＞Δ ……(1)|BOAVE(i)-BAVE(i)|＞Δ ……(2)|BOPEAK(i)-BPEAK(i)|＞Δ……(3)|BOAREA(i)-BAREA(i)|＞Δ……(4)當(dāng)進(jìn)一步判定結(jié)果為不是吸嘴失靈時(shí)，則由失靈吸嘴判定功能檢查對(duì)象吸嘴是否為規(guī)定次數(shù)以上的失靈吸嘴(步驟14)，當(dāng)條件滿足時(shí)則認(rèn)為存在對(duì)象吸嘴周圍的其它故障(吸嘴堵塞，閥門失靈等)，故將該情況通知操作者，同時(shí)將對(duì)象吸嘴設(shè)定為失靈吸嘴(步驟16)，從下一循環(huán)起不再使用。
比較對(duì)象吸嘴在生產(chǎn)開始前與本次的輝度信息，當(dāng)變化未超過規(guī)定范圍Δ且失靈吸嘴判定功能判定吸嘴失靈次數(shù)未滿足規(guī)定次數(shù)時(shí)，則解除失靈吸嘴的設(shè)定(步驟15)，從下一次循環(huán)起重新使用該吸嘴。
(第二實(shí)施形態(tài))在第一實(shí)施形態(tài)中，對(duì)于由失靈吸嘴判定功能設(shè)定為失靈吸嘴的吸嘴進(jìn)行輝度分析，并用該分析結(jié)果檢查吸嘴前端面狀態(tài)的方法進(jìn)行了說明，但污染外其它的缺口等也會(huì)引起吸嘴前端面的異常。
據(jù)此，本實(shí)施例中說明對(duì)于用第一實(shí)施形態(tài)中輝度分析判定為失靈吸嘴的吸嘴檢測污染、缺口等吸嘴前端面狀態(tài)的更詳細(xì)信息的方法。
在吸嘴前端面有嚴(yán)重缺口時(shí)，如圖5所示，由于吸嘴與要吸附的電子元器件間發(fā)生空氣泄漏而得不到吸附電子元器件所要的空氣(真空)壓力，從而構(gòu)成吸附故障的原因。如圖4所示，利用該特性將空氣壓力傳感器21安裝于吸嘴13，通過檢測對(duì)象吸嘴13的空氣壓力，再加上第一實(shí)施形態(tài)的輝度分析處理，從而可檢測吸嘴13前端嚴(yán)重缺口。
這可以通過對(duì)圖1包括輝度分析處理的控制流程追加圖3所示步驟17來實(shí)現(xiàn)本功能。
(第三實(shí)施形態(tài))在第二實(shí)施形態(tài)中，敘述了檢測嚴(yán)重缺口時(shí)的有效方法，而在本實(shí)施例中將說明即使輕度缺口不發(fā)生空氣泄漏也能更嚴(yán)格檢測吸嘴前端面狀態(tài)的有效方法。
注意到在失靈吸嘴前端面發(fā)生缺口時(shí)，前端面將呈凹凸?fàn)顟B(tài)，則如圖7所示，安裝3維傳感器22，通過利用3維傳感器22檢測對(duì)象吸嘴的前端面的高度信息，再加上第一實(shí)施形態(tài)的輝度分析處理，就能檢測吸嘴前端面的缺口。這樣，如圖8(b)所示，當(dāng)檢測結(jié)果與生產(chǎn)開始前正常狀態(tài)下檢測到的圖8(a)所示的正常形狀不同時(shí)，就判斷為吸嘴前端面有缺口。
這可通過對(duì)圖1包括輝度分析處理的控制流程追加圖6所示步驟18來實(shí)現(xiàn)本功能。
工業(yè)上的可應(yīng)用性本發(fā)明的電子元器件安裝方法，在將任意吸嘴中吸附故障達(dá)規(guī)定重復(fù)次數(shù)的吸嘴判定為失靈吸嘴時(shí)，由于利用攝像手段及識(shí)別控制手段檢查吸附電子元器件的吸嘴的前端面狀態(tài)，故能防止因錯(cuò)誤的失靈吸嘴判定而停止生產(chǎn)引起生產(chǎn)率下降，并在生產(chǎn)停止后恢復(fù)時(shí)不浪費(fèi)時(shí)間，適用于將電子元器件自動(dòng)安裝于電路板的電子元器件安裝機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電子元器件安裝機(jī)的電子元器件安裝方法，所述電子元器件安裝機(jī)備有具有為安裝電子元器件(14)而吸附安裝電子元器件(14)的多個(gè)吸嘴(13)的電子元器件安裝手段(7)；攝取所述吸嘴(13)吸附的電子元器件(14)的圖像的攝像手段(15)；分析所述攝像手段(15)攝取的電子元器件(14)圖像對(duì)電子元器件(14)吸附狀態(tài)加以檢查的識(shí)別控制手段(16)，其特征在于，所述電子元器件安裝方法在將任意吸嘴(13)的吸附故障達(dá)規(guī)定重復(fù)次數(shù)的吸嘴(13)判定為失靈吸嘴時(shí)，用攝像手段(15)攝取吸嘴(13)前端面的圖像，用識(shí)別控制手段(16)分析該圖像，對(duì)吸嘴(13)前端面的狀態(tài)進(jìn)行檢查。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢查結(jié)果若吸嘴(13)前端的狀態(tài)為異常，則將該吸嘴(13)自動(dòng)設(shè)定為失靈吸嘴。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若檢查結(jié)果吸嘴(13)前端面的狀態(tài)為正常，則可自動(dòng)解除該吸嘴(13)的失靈吸嘴的設(shè)定。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)檢查結(jié)果向操作者通知該吸嘴前端面失靈狀態(tài)的詳細(xì)信息。
全文摘要
自動(dòng)判斷失靈吸嘴,順利地進(jìn)行有效的吸嘴維修,提高生產(chǎn)率。在電子元器件安裝機(jī)的電子元器件安裝方法中,該安裝機(jī)備有:具有為安裝電子元器件(14)而吸附安裝電子元器件(14)的多個(gè)吸嘴(13)的電子元器件安裝手段(7);攝取所述吸嘴(13)吸附的電子元器件(14)的圖像的攝像手段(15);分析所述攝像手段(15)攝取的電子元器件(14)圖像對(duì)電子元器件(14)吸附狀態(tài)加以檢查的識(shí)別控制手段(16),所述方法在將任意吸嘴(13)中吸附故障達(dá)規(guī)定重復(fù)次數(shù)的吸嘴(13)判定為失靈吸嘴,用攝像手段(15)攝取吸嘴(13)前端面的圖像,用識(shí)別控制手段(16)分析圖像,對(duì)吸嘴(13)前端面的狀態(tài)進(jìn)行檢查。
文檔編號(hào)H05K13/08GK1196874SQ97190757
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1997年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月27日
發(fā)明者味村好裕, 吉田典晃, 秦純一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社