(57)【要約】【課題】この発明は基板を撮像した撮像カメラの画像信号によって基板の位置認識を精密に行えるようにした位置認識装置を提供することにある。【解決手段】搬送手段によって搬送されて仮位置決めされた基板を撮像して位置認識する位置認識装置であって、  上記基板を照明する光源８と、光源によって照明された基板の測定対象部位までの距離を検出する距離検出センサ９と、基板の測定対象部位を撮像する撮像カメラ７と、距離検出センサの検出に基いて光源による照明レベルを設定するととともに、設定された照明レベルが不適切なときには撮像カメラにより撮像された基板の測定対象部位の画像の明るさに基いて光源による照明レベルを設定し直す制御装置１１を具備する。【選択図】      図２
2010025699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段によって搬送されて仮位置決めされた基板を撮像して位置認識する位置認識装置であって、
上記基板を照明する照明手段と、
この照明手段によって照明された上記基板の測定対象部位までの距離を検出する距離検出手段と、
上記基板の測定対象部位を撮像する撮像手段と、
上記距離検出手段の検出に基いて上記照明手段による照明レベルを設定するとともに、設定された照明レベルが不適切なときには上記撮像手段により撮像された上記基板の測定対象部位の画像の明るさに基いて上記照明手段による照明レベルを設定し直す制御手段と
を具備したことを特徴とする基板の位置認識装置。
【請求項２】
上記搬送手段によって搬送される上記基板の振動を検出する振動検出手段を備え、
上記制御手段は上記振動検出手段による検出に基いて上記撮像手段のシャッタスピードを設定し、かつそのシャッタスピードに基いて上記照明手段の照明レベルを変更することを特徴とする請求項１記載の位置認識装置。
【請求項３】
搬送されて仮位置決めされた基板を撮像して位置認識する撮像認識方法であって、
上記基板を照明する工程と、
照明された上記基板の測定対象部位までの距離を検出する工程と、
検出された上記基板の測定対象部位までの距離に基いて上記基板の測定対象部位を照明する照明レベルを設定する工程と、
距離に基いて設定された照明レベルが不適切なときに上記基板の測定対象部位を撮像した画像の明るさを求め、その明るさに基いて照明レベルを設定する工程と
を具備したことを特徴とする基板の撮像認識方法。
【請求項４】
上記基板の振動を検出する工程と、
検出された基板の振動に基いてこの基板の撮像速度を設定する工程と、
設定された基板の撮像速度に基いて上記基板の照明レベルを変更する工程と
をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の基板の撮像認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は搬送される基板を撮像してその基板の位置を認識するための位置認識装置及び撮像認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示パネルに用いられるガラス製の基板の側辺部には多数の端子が微細間隔で形成されていて、その端子には電子部品としてのＴＡＢ部品であるＴＣＰ（Tape Carrier Package）が実装される。
【０００３】
ＴＣＰを基板に実装するに当たっては、搬送テーブルに載置されて搬送される上記基板を精密に位置決めすることが要求される。基板の位置決めは、この基板をティーチングに基いて仮位置決めした後、この基板に設けられた位置合わせマークを撮像カメラによって撮像し、その撮像信号を画像処理して基板の位置を認識する。そして、画像処理による基板の位置認識に基いてその基板を搬送テーブルによって精密に位置決めするようにしている。
【０００４】
特許文献１には、基板に対してＴＣＰを実装する場合、これらの位置認識を行う位置認識装置が示されている。
【０００５】
最近では液晶表示パネルが大型化する傾向にあるから、その大型化にともなって基板も大型化してきている。基板が大型化すると、その基板を搬送テーブルによって搬送する際、ＴＣＰが実装される側辺部に撓みや反りが発生するということがある。つまり、基板の側辺部は長手方向両端部が下方へ撓み、中央部が上方へ反るということがある。
【特許文献１】特開平３−１２３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板の側辺部を撮像カメラで撮像して位置認識する際、上記撮像カメラによって撮像される部位を照明ランプで照明するようにしている。そして、上記撮像カメラによって上記基板を確実に認識できるよう、上記照明ランプの照明レベルが設定される。
【０００７】
しかしながら、上述したように搬送テーブルによって搬送される基板の側辺部が撓んでいたり、反りが発生していると、上記照明ランプによって照明される部位の明るさが設定された明るさにならないということがある。
【０００８】
そのような場合、上記撮像カメラによって撮像された基板の画像を画像処理、たとえば二値化処理しても、その画像の明るさが十分でないために、基板の撮像部位に設けられた位置決めマークの位置認識が精密に行えないということがあり、それによって基板の位置決め精度及び装置の稼働率も低下するということがある。
【０００９】
この発明は、基板に反りや撓みが生じることで、照明された部位の明るさが一定にならない場合、その明るさが一定になるよう制御して基板の位置認識を精密に行え、しかも装置の稼働率を向上させることができるようにした基板の位置認識装置及び位置認識方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、搬送手段によって搬送されて仮位置決めされた基板を撮像して位置認識する位置認識装置であって、
上記基板を照明する照明手段と、
この照明手段によって照明された上記基板の測定対象部位までの距離を検出する距離検出手段と、
上記基板の測定対象部位を撮像する撮像手段と、
上記距離検出手段の検出に基いて上記照明手段による照明レベルを設定するとともに、設定された照明レベルが不適切なときには上記撮像手段により撮像された上記基板の測定対象部位の画像の明るさに基いて上記照明手段による照明レベルを設定し直す制御手段と
を具備したことを特徴とする基板の位置認識装置にある。
【００１１】
上記搬送手段によって搬送される上記基板の振動を検出する振動検出手段を備え、
上記制御手段は上記振動検出手段による検出に基いて上記撮像手段のシャッタスピードを設定し、かつそのシャッタスピードに基いて上記照明手段の照明レベルを変更することが好ましいい。
【００１２】
この発明は、搬送されて仮位置決めされた基板を撮像して位置認識する撮像認識方法であって、
上記基板を照明する工程と、
照明された上記基板の測定対象部位までの距離を検出する工程と、
検出された上記基板の測定対象部位までの距離に基いて上記基板の測定対象部位を照明する照明レベルを設定する工程と、
距離に基いて設定された照明レベルが不適切なときに上記基板の測定対象部位を撮像した画像の明るさを求め、その明るさに基いて照明レベルを設定する工程と
を具備したことを特徴とする基板の撮像認識方法にある。
【００１３】
上記基板の振動を検出する工程と、
検出された基板の振動に基いてこの基板の撮像速度を設定する工程と、
設定された基板の撮像速度に基いて上記基板の照明レベルを変更する工程と
をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、基板の照明手段によって照明される被測定部位の高さを検出し、その検出に基いて照明レベルを設定するとともに、その設定が不適切なときには被測定部位を撮像した画像の明るさを求め、その明るさに基いて照明レベルを設定するようにした。
【００１５】
そのため、基板に反りや撓みなどが生じていても、撮像部位の明るさを一定に維持することができるから、その撮像部位の位置認識を精密に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。  
図１はたとえば液晶表示パネルを構成するガラス製の基板Ｗの側辺部に図示しないＴＣＰなどの電子部品を実装する実装装置に用いられる位置認識装置の概略的構成図である。この位置認識装置は上記基板Ｗがたとえば真空吸着などの手段によって上面に保持される搬送手段としての搬送テーブル１を備えている。
【００１７】
上記搬送テーブル１は上記基板Ｗよりも小さな面積に形成されている。それによって、基板Ｗは周辺部を上記搬送テーブル１の周縁から外方へ突出させてこの搬送テーブル１の上面に載置固定される。
【００１８】
上記搬送テーブル１はＸ・Ｙ駆動源２によってＸ、Ｙ方向に駆動され、予めティーチングされた位置、つまりティーチング位置に仮位置決めされるようになっている。基板Ｗが搬送テーブル１によってＸ、Ｙ方向に駆動されるとき、この基板Ｗの移動速度が速度検出センサ３によって非接触で検出され、ティーチング位置に仮位置決めされたとき上記基板Ｗの側辺部の振動が振動検出センサ４によって非接触で検出されるようになっている。
【００１９】
上記搬送テーブル１によって搬送される基板Ｗの側辺部には、図１に示すように２つで対をなす複数組の位置決めマーク５が所定間隔で設けられている。この位置決めマーク５は基板Ｗがティーチング位置に仮位置決めされたときに、撮像手段としての撮像カメラ７によって撮像される。つまり、位置決めマーク５は撮像カメラ７による測定対象部位となる.
上記基板Ｗの側辺部の上記撮像カメラ７によって撮像される部位は照明手段としての光源８によって照明される。上記基板Ｗの上記光源８によって照明される部位は、距離検出手段としての距離検出センサ９によってこの距離検出センサ９から上記基板Ｗの下面までの距離、つまり基板Ｗの高さが非接触で検出されるようになっている。
【００２０】
図２に示すように、上記速度検出センサ３、振動検出センサ４及び距離検出センサ９の検出信号は制御装置１１に出力される。この制御装置１１には記憶部１２が設けられ、この記憶部１２に各センサ３，４，９の検出信号が格納されて後述するように利用される。
【００２１】
上記記憶部１２に格納された上記速度検出センサ３と振動検出センサ４からの検出信号は上記制御装置１１に設けられた比較部１３でそれぞれ設定値と比較され、その比較に基いて上記撮像カメラ７に駆動出力部１６から駆動信号Ｄ１が出力される。駆動信号Ｄ１は撮像カメラ７のシャッタスピードを設定する。
【００２２】
すなわち、上記搬送テーブル１によって搬送される基板Ｗの搬送速度が予め設定された設定速度と異なる場合、基板Ｗには予定された振動と異なる振動数の振動が発生するから、その搬送速度を検出して制御することで、基板Ｗに発生する振動の振動数を所定の範囲内に制御する必要がある。
【００２３】
基板Ｗの搬送速度を検出して制御すれば、基板の振動数が大きく変化するのを抑制することができるが、その場合でも、搬送テーブル１によって搬送される基板Ｗに振動が発生することは避けられない。
【００２４】
そこで、ティーチング位置に仮位置決めされた基板Ｗの振動を上記振動検出センサ４によって検出する。そして、振動検出センサ４によって検出された振動に基いて撮像カメラ７のシャッタスピードを制御すれば、上記基板Ｗの上記光源８によって照明された部位を、上記撮像カメラ７によってブレが生じることなく撮像することが可能となる。
【００２５】
さらに、上記撮像カメラ７による撮像信号は画像処理部１４でアナログ信号からデジタル信号に変換される。画像処理部１４で変換されたデジタル信号は上記制御装置１１に設けられた演算処理部１５に出力される。演算処理部１５ではデジタル信号を画像処理し、上記基板Ｗの撮像された部位に設けられた位置決めマーク５の位置認識、つまりＸ、Ｙ座標が算出される。
【００２６】
上記演算処理部１５で位置決めマーク５のＸ、Ｙ座標が算出されると、そのＸ、Ｙ座標が上記比較部１３に設定された設定座標と比較され、その比較に基いて上記駆動出力部１６からＸ・Ｙ駆動源２に駆動信号Ｄ２が出力される。それによって、基板Ｗに設けられた位置決めマーク５が比較部１３に設定されたＸ・Ｙ座標に一致するよう、基板Ｗが位置決めされる。
【００２７】
つぎに、上記構成の位置認識装置によって基板Ｗの位置認識を行う動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。  
まず、位置認識装置の動作を開始すると、ステップ１（以下、ステップをＳとする。）では搬送テーブル１によってティーチング位置まで搬送される基板Ｗの速度が速度検出センサ３によって検出される。それと同時に、ステップ２ではティーチング位置に仮位置決めされた基板Ｗの振動数が振動検出センサ４によって検出される。
【００２８】
振動検出センサ４によって検出された基板Ｗの振動数は制御装置１１に設けられた記憶部１２に格納されてから、比較部１３に設定された設定値と比較される。なお、速度検出センサ３が基板Ｗの搬送速度を検出すると、その速度が比較部１３で設定速度と比較され、設定速度となるよう制御される。それによって、基板Ｗが所定以上の振動数で振動するのが防止される。
【００２９】
Ｓ３では、比較部１３で振動数と設定値が比較され、その比較に基いて撮像カメラ７のシャッタスピードが変更される。たとえば、振動数が設置値よりも大きな場合にはシャッタスピードが基準時間よりも速く設定され、小さい場合には遅く設定される。
【００３０】
このようにして、上記撮像カメラ７のシャッタスピードが設定されたならば、Ｓ４ではティーチング位置に位置決めされた基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位の高さが距離検出センサ９によって検出される。
【００３１】
Ｓ５では、距離検出センサ９によって検出された上記位置決めマーク５が設けられた部位までの距離と、上記基板Ｗの振動数によって設定された撮像カメラ７のシャッタスピードに基いて上記光源８による上記基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位（測定対象部位）の照明レベルが設定される。
【００３２】
たとえば、距離検出センサ９によって検出された上記位置決めマーク５までの距離が基準値よりも大きい場合には光源８による照明レベルが上昇させられ、距離が小さい場合には照明レベルが低下させられる。それによって、基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位の高さが反りや撓みなどによって変化しても、その部位の明るさが一定になるよう照明されることになる。
【００３３】
さらにＳ５では、Ｓ３で設定されたシャッタスピードが基準速度よりも速く設定された場合には光源８による照明レベルが標準値よりも高く設定され、シャッタスピードが基準速度よりも遅く設定された場合には光源８による照明レベルが標準値よりも低く設定される。それによって、シャッタスピードを変更しても、基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位を一定の明るさで照明することができる。
【００３４】
すなわち、光源８による照明レベルは、基板Ｗの反りや撓みによる距離の変化と、振動数に応じて設定されたシャッタスピードとの両者に基いて制御される。光源８による照明レベルの変更は、上記駆動出力部１６から光源８に出力される駆動信号Ｄ３によって行われる。
【００３５】
なお、シャッタスピードを無視し、距離検出センサ９からの検出だけに基いて光源８の照明レベルを設定するようにしても、基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位を一定の明るさで照明することができる。
【００３６】
このようにして、光源８による照明レベルを設定したならば、Ｓ６では撮像カメラ７によって上記基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位を撮像し、その部位の画像を画像処理部１４に取り込む。
【００３７】
画像処理部１４に取り込まれた画像はデジタル信号に変換された後、Ｓ７では制御装置１１に設けられた演算処理部１５でデジタル信号が画像処理され、その二値化信号によってその画像の濃淡値、つまり明るさが算出される。
【００３８】
Ｓ８では上記演算処理部１５で処理された画像の明るさが適切であるか否かが比較部１３で比較され、適切であるならば光源８の照明レベルの設定が終了する。画像の明るさが適切でない場合、つまり距離検出センサ４の検出に基いて光源８の照明レベルをするだけでは適切な明るさの照明レベルとならない場合には、Ｓ９で演算処理部１５によって求められた画像の明るさに基いて照明レベルの変更値が算出される。
【００３９】
Ｓ１０ではＳ９で算出された変更値に基いて光源８の照明レベルが駆動出力部１６から上記光源８に出力される駆動信号Ｄ３によって変更される。ついで、Ｓ６に戻ってＳ１０で変更された照明レベルによって照明された基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位の画像が取り込まれ、その画像の明るさを計測するということが繰り返される。それによって、光源８の照明レベルは、基板Ｗの位置決めマーク５が設けられた部位を適切な明るさとなるよう照明することができることになる。
【００４０】
このようにして、基板Ｗを照明する光源８の照明レベルが設定されたならば、その光源８によって照明されて撮像カメラ７によって撮像された基板Ｗの位置決めマーク５の部位の画像のＸ、Ｙ座標、つまりティーチング位置に仮位置決めされた基板Ｗの位置決めマーク５のＸ、Ｙ座標が上記演算処理部１５によって算出される。
【００４１】
ついで、算出された位置決めマーク５のＸ、Ｙ座標と、電子部品の実装位置とが比較部１３で比較され、その比較値に差があれば、その差に基いて搬送テーブル１が上記駆動出力部１６からの駆動信号Ｄ２によって駆動されて基板Ｗが位置決めされる。位置決め後、上記基板Ｗには上記位置決めマーク５に位置合わせされて図示しない電子部品が実装されることになる。
【００４２】
このように、撮像カメラ７によって基板Ｗの位置決めマーク５を撮像するに際し、距離検出センサ９によって基板Ｗの光源８によって照明される部位の高さ（距離）を検出し、その検出に基いて光源８による上記基板Ｗの照明レベルを制御するようにした。
【００４３】
そのため、上記基板Ｗの上記撮像カメラ７によって撮像される部位の高さが基板Ｗの反りや撓みなどによって一定でなくても、上記撮像カメラ７によって取り込まれる画像の明るさを一定に維持することが可能となり、その画像の認識を精密に行なうことができる。つまり、基板Ｗに反りや撓みが発生しても、位置決めマーク５によって基板Ｗの位置決め精度が低下するのを防止することができる。
【００４４】
しかも、距離検出センサ９によって設定された光源８の照明レベルが不適切な場合には、光源によって照明された部位を撮像カメラ７が撮像した撮像信号を画像処理して上記画像の明るさを求め、その明るさに基いて光源８の照明レベルを再度設定するようにした。そのため、距離検出センサ９によって設定された光源８の照明レベルが不適切であっても、照明レベルを確実に修正できるから、そのことによって位置決めマーク５の認識精度を大幅に向上さえることができる。
【００４５】
さらに、ティーチング位置に位置決めされた基板Ｗの振動を振動検出センサ４によって検出し、その検出に基いて撮像カメラ７のシャッタスピードを設定するようにした。そのため、撮像カメラ７によって基板を撮像する際、基板Ｗが振動していても、その振動によって撮像画像にブレが生じるのを防止できるから、そのことによっても画像、つまり位置決めマーク５の認識を精密に行なうことが可能となる。
【００４６】
上記一実施の形態では、光源の照明レベルを設定するに当たって、ティーチング位置に仮位置決めされた基板の高さだけでなく、振動検出センサによって検出された基板の振動数、つまり撮像カメラのシャッタスピードも加味するようにしたが、基板の大きさや剛性などによってティーチング位置に仮位置決めされた基板の振動数が所定値以下であることが事前に確認されるのであれば、基板の高さだけによって光源の照明レベルを設定するようにしても差し支えない。
【００４７】
また、上記実施の形態では振動検出センサを基板の下方に配置してその基板の振動を検出するようにしたが、水平方向の振動を検出するために、速度検出センサと平行に配置してもよい。
【００４８】
このようにすることで、基板の上下方向と水平方向の振動を検出することが可能となるから、基板の位置決め精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の位置認識装置を示す概略的構成図。
【図２】上記位置認識装置の制御系統のブロック図。
【図３】基板の位置認識を行う手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１…搬送テーブル、２…Ｘ・Ｙ駆動源、３…速度検出センサ、４…振動検出センサ、５…位置決めマーク、７…撮像カメラ（撮像手段）、８…光源（照明手段）、９…距離検出センサ、１１…制御装置（制御手段）、１２…記憶部、１３…比較部、１４…画像処理部、１５…演算処理部、１６…駆動出力部。
【図１】
2010025699.tif 000003
【図２】
2010025699.tif 000004
【図３】
2010025699.tif 000005