(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明の実施の形態は、ピックアンドプレイス機械２０１、１０によって実行される構成要素レベルの検出を改良する。かかる改良は、ピックアンドプレイス機械のプレイスメントノズル２１０の移動距離と、プレイスメント過程を通じてワークピース２０３の動き特徴を測定することとを含む。構成要素１０４は、ワークピース２０３に対する適正な接着を保証し得るよう多少の力にてワークピース２０３に配置されるため、プレイスメントサイクル中、ワークピース２０３の多少の撓みが予想される。プレイスメント力は、構成要素１０４がはんだペースト又は接着剤内に安全に配置されるのを保証し得るよう調節される。プレイスメント力は、ノズル２１０内のばね張力の選択、ノズル２１０の長さ及び回路板２０３内への過移動量、回路板２０３の硬さ及びデザイン、回路板支持機構２０２、２０４のプレイスメントを含む、多数の特徴を通じて調節される。これらの特徴及びパラメータを適正に調節することにより、ワークピース２０３への高品質のプレイスメントを保証することができる。これらのパラメータを適正に調節するため、ワークピース２０３の動き及びノズル２１０の移動距離を測定する方法が提供される。
2007511094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素をワークピース上に配置するピックアンドプレイス機械において、
構成要素を解放可能に保持する少なくとも１つのノズルを有するプレイスメントヘッドと、
前記プレイスメントヘッドと前記ワークピースとの間に相対的な動きを発生させるロボット式システムと、
前記構成要素のプレイスメント位置に関する複数の像を取得可能に配備された像取得装置と、
前記像取得装置により生成された像を解析する像処理装置と、
を備え、
像の解析処理において、プレイスメントサイクル中におけるワークピースの動きの少なくとも１つの特徴が測定される、構成要素をワークピース上に配置するピックアンドプレイス機械。
【請求項２】
請求項１に記載のピックアンドプレイス機械において、
ワークピースの動きは、垂直方向への動きである、ピックアンドプレイス機械。
【請求項３】
請求項２に記載のピックアンドプレイス機械において、
前記像処理装置は、複数の像に対して像相関法を適用することにより、垂直方向への動きを測定する、ピックアンドプレイス機械。
【請求項４】
請求項３に記載のピックアンドプレイス機械において、
相関ピークの位置が、前記ワークピースの動きを示す、ピックアンドプレイス機械。
【請求項５】
請求項１に記載のピックアンドプレイス機械において、
直交座標型ピックアンドプレイス機械である、ピックアンドプレイス機械。
【請求項６】
請求項１に記載のピックアンドプレイス機械において、
タレット型ピックアンドプレイス機械である、ピックアンドプレイス機械。
【請求項７】
請求項１に記載のピックアンドプレイス機械において、
複数の像の少なくとも１つは、前記ワークピースの固有振動の周期よりも長い露光時間を使用して取得された、ぼやけた像である、ピックアンドプレイス機械。
【請求項８】
請求項７に記載のピックアンドプレイス機械において、
前記ワークピースの動きは、前記ぼやけた像におけるぼやけの長さの関数として測定される、ピックアンドプレイス機械。
【請求項９】
ピックアンドプレイス機械で使用される像取得システムにおいて、
所定のプレイスメント位置におけるワークピースの像を取得する像取得装置と、
前記プレイスメント位置の像を処理し得るよう前記像取得装置に連結された像処理装置と
を備え、
前記像処理装置は、プレイスメントサイクル中、前記ワークピースの動きの少なくとも１つの特徴を測定する、ピックアンドプレイス機械にて使用される像取得システム。
【請求項１０】
請求項９の記載の像取得システムにおいて、
ワークピースの動きは、垂直方向への動きである、像取得システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の像取得システムにおいて、
前記像処理装置は、複数の像に対して像相関法を適用することにより、垂直方向への動きを測定する、像取得システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の像取得システムにおいて、
相関ピークの位置が、前記ワークピースの動きを示す、像取得システム。
【請求項１３】
請求項９に記載の像取得システムにおいて、
像の少なくとも１つは、ワークピースの固有振動の周期よりも長い露光時間を使用して取得された、ぼやけた像である、像取得システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の像取得システムにおいて、
前記ワークピースの動きは、前記ぼやけた像におけるぼやけの長さの関数として測定される、像取得システム。
【請求項１５】
ピックアンドプレイス機械で使用される像取得システムにおいて、
所定のプレイスメント位置におけるワークピースの像を取得する画像装置と、
前記プレイスメント位置の像を処理し得るよう配置された像処理装置と
を備え、
前記像処理装置は、プレイスメントサイクル中、プレイスメントノズルの少なくとも１つの特徴を測定する、ピックアンドプレイス機械にて使用される像取得システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の像取得システムにおいて、前記少なくとも１つの特徴は、最大下方ストロークにおけるプレイスメントノズルの位置である、像取得システム。
【請求項１７】
ピックアンドプレイス工程中のワークピースの動きを検出する方法において、
構成要素をプレイスメントする前に、ワークピースの位置を検知するステップと、
構成要素をプレイスメントした後に、少なくとも１回、ワークピースの位置を検知するステップと、
プレイスメントの前後のワークピースの位置を比較してプレイスメント工程に起因するワークピースの動きを決定するステップと
を備える、ピックアンドプレイス工程中のワークピースの動きを検出する方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
ワークピースの少なくとも１つの像の動きによるぼやけを検知するステップと、
検知されたぼやけの量から動きの量を検出するステップと
を更に備える、方法。
【請求項１９】
ピックアンドプレイス工程中のプレイスメントノズルの位置を検出する方法において、
構成要素をプレイスメントする前に、ワークピースの位置を検知するステップと、
構成要素をプレイスメントした後に、少なくとも１回、ワークピースの位置を検知するステップと、
最大ストロークにおけるノズル先端の位置を比較してノズルの正確な位置を測定するステップと
を備える、ピックアンドプレイス工程中のプレイスメントノズルの位置を検出する方法。
【請求項２０】
ピックアンドプレイス工程中のプレイスメントノズルの位置を検出する方法において、
構成要素をプレイスメントする前に、ワークピースの位置を検知するステップと、
構成要素をプレイスメントした後に、少なくとも１回、ワークピースの位置を検知するステップと、
最大ストロークにおけるプレイスメントノズル先端の位置を比較してノズル先端により構成要素に加えられた力を測定するステップと
を備える、ピックアンドプレイス工程中のプレイスメントノズルの位置を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ピックアンドプレイス機械は、一般に、電子回路板を製造するため使用される。ブランクプリント回路板は、通常、ピックアンドプレイス機械に供給され、その後、そのピックアンドプレイス機械は、電子構成要素を構成要素フィーダから取り上げ、その構成要素を回路板上に配置する。構成要素は、後続のステップ迄、はんだペースト又は接着剤により回路板上に一時的に保持され、その後続のステップにて、はんだペーストは、溶融し又は接着剤は完全に硬化する。
【背景技術】
【０００２】
ピックアンドプレイス機械の作動は解決すべき課題が多い。機械の速度は、処理能力に相応するため、ピックアンドプレイス機械の運転速度が速ければ速いほど、製造した回路板のコストは低くなる。更に、プレイスメント精度は、極めて重要である。チップキャパシタ及びチップ抵抗器のような多くの電気的構成要素は、比較的小さく且つ、等しく小さいプレイスメント位置に正確に配置しなければならない。その他の構成要素は大きいものの、比較的細かいピッチにて互いに隔てられた多数のリード又は導体を有する。かかる構成要素もリードの各々が適正なパッド上に配置されることを保証し得るよう正確に配置しなければならない。このため、機械は、極めて速く作動しなければならないのみならず、構成要素を極めて正確に配置しなければならない。
【０００３】
回路板の製造品質を向上させるため、完全に又は部分的に集積した回路板は、プレイスメント工程後、はんだがリフローする前及びその後の双方にて、全体として検査し、不正確に配置され又は紛失した構成要素又は生じるであろう多岐に亙る誤差のすべてを識別する。かかる工程を実行する自動システムは、はんだがリフローする前に、構成要素のプレイスメントの問題点を識別するのに役立つから、極めて有用である。このことは、リフロー後、再加工を必要とする欠陥のある回路板を実質的により容易に再加工し且つ（又は）識別することを許容する。かかるシステムの一例は、ミネソタ州、ゴールデンヴァレーのサイバーオプテックスコーポレーション（ＣｙｂｅｒＯｐｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なモデルＫＳフレックス（Ｍｏｄｅｌ  ＫＳ  Ｆｌｅｘ）という商標名にて販売されている。このシステムは、心合せ及び回転誤差、構成要素、看板、墓碑の紛失及び横転、構成要素の欠陥、不正確な極性、及び構成要素の間違いのような問題点を識別するため使用することができる。
【０００４】
プレリフローの誤りを識別することは、多数の有利な効果を提供する。再加工が容易である、閉ループの製造管理が容易となる、及び誤りの発生と修復との間の工程中の作業が少ないことである。かかるシステムは、極めて有用な検査を可能にするが、これらは、装置の設置床面積を要し、また、プログラミング時間及びメンテナンス労力を必要とする。
【０００５】
ピックアンドプレイス機械自体の内部に配置されたプレイスメント後検査の利点を提供する１つの比較的最近の試みは、アサイ（Ａｓａｉ）その他の者に対する米国特許明細書６，３１７，９７２号に開示されている。この参考文献には、構成要素をプレイスメントする前に取り付け位置の像が得られ、その像は、構成要素がプレイスメントされた後、取り付け位置の像と比較され、構成要素レベルにてプレイスメント工程を検査する、電気的構成要素を取り付ける方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アサイその他の者の開示は、機械内の構成要素レベルの検査を採用する１つの試みを記載するものであるが、多くの課題がある。例えば、アサイその他の者の開示は、構成要素のプレイスメントの特徴を決定するため、構成要素をプレイスメントする前及びした後に２つの像を取得することを教示している。この方策は、プレイスメントした後、構成要素が存在するか否かを判断するのに有用であるが、プレイスメント機械にはこの方策が対象としない、構成要素のプレイスメント誤差を生じさせる可能性のある幾つかの重要な機械的特徴がある。
【０００７】
構成要素のプレイスメントの質に対する１つの重要な寄与因子は、プレイスメント工程中のワークピースの動き及び振動である。ワークピースのかかる振動及び（又は）動きは、ノズルの長さ、プレイスメントサイクル中のノズルの垂直方向への移動距離、ワークピースの硬さ及びワークピース支持体のプレイスメントによって生ずる可能性がある。
【０００８】
ピックアンドプレイス機械内での構成要素レベルでのプレイスメント検査の有用性を増すため、かかる動きの効果を除去し又は最小にすることが有益であろう。振動及び（又は）動きの効果を減少させることは、構成要素をより正確に配置することを許容し、これによりコスト効果のある製造、又は小規模及び（又は）より高密度のワークピースの製造を容易にするであろう。更に、動きによる効果を減少させ又は解消することは、ピックアンドプレイス機械はノズルとワークピースとの間にて相対的なｘ−ｙ動きを停止させる時点と構成要素を配置する時点との間にて多くの時間を必要としないから、構成要素をより迅速に配置することを許容することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態は、ピックアンドプレイス機械によって行われる構成要素レベルの検査を改良するものである。かかる改良点は、ワークピースの硬さ、ワークピース支持体が適正にプレイスメントされたこと、及びプレイメントサイクル中のノズルの移動距離を判断するため、プレイスメントサイクル中、ワークピースの動き又は振動を検出し且つ測定することを含む。本発明の実施の形態を使用すれば、ピックアンドプレイス機械の作動は、ワークピースの振動、必要とされるピンを廃止することを含む、回路板の支持機構の適正な設計、及びプレイスメントノズルの長さ及び状況の解析を通じて、及びノズルに対し正確な垂直方向移動を使用することの検証を通じて最適化し又は少なくとも改良することができる。
【００１０】
１つの実施の形態において、構成要素のプレイスメント前及びその後にプレイスメント位置から得られた像を比較してプレイメントサイクル中のワークピースの動きを決定する。
【００１１】
別の実施の形態において、長い露光時間をかけて取得した像は、プレイスメントサイクル中、ワークピースの動きを測定するため使用される。長い露光時間を使用すれば、回路板の動きによって生じた像のぼやけ量を測定することによりプレイスメントサイクル中のワークピースの動く量が決定される。
【００１２】
更に別の実施の形態において、１回のプレイスメントサイクル中、多数の像が取得され、また、プレイスメント工程の特徴を決定するため、一連の像が解析される。
別の実施の形態において、多数のワークピースの組立体にて多数の像が取得され、
それらの像の各々は、プレイスメントサイクル中、僅かに異なるポイントにて得られる。多数の像は、まとめられたならば、組み合わせてプレイスメント工程のムービを形成する一連の像を生成する。この一連の像を使用すれば、多数の機械の調整パラメータを検査し且つ調節してプレイスメント工程を最適化することができる。
【００１３】
更に別の実施の形態において、ノズルが適正な形態とされているかどうかを判断するため、ノズルを検査する。この技術を使用すれば、ノズルの長さ及びノズルの先端が移動した距離を測定して、ピックアンドプレイス機械が適正に調整されているかどうかを決定する。
【００１４】
本発明の実施の形態の上記及びその他の有利な効果は、以下の説明から明らかになるであろう。
本発明の実施の形態は、全体として、ピックアンドプレイス機械のプレイスメントノズルの移動、及びプレイスメント工程を通じてのワークピースの動き特徴を測定する。構成要素は、ワークピースに対する適正な接着を保証し得るよう多少の力にてワークピース上に配置されるため、プレイスメントサイクル中、ワークピースの多少の偏向が予想される。構成要素がはんだペースト又は接着剤内に安全に配置されることを保証し得るようプレイスメント力が調節される。ノズル内のばねの張力の選択、ノズルの長さ及び回路板内への過移動量、回路板の硬さ及びデザイン、回路板の支持機構のプレイスメントを含む、多数の特徴を通じてプレイスメント力が調節される。これらの特徴及びパラメータを適正に調節することにより、ワークピースへの高品質のプレイスメントを保証することができる。これらのパラメータを適正に調節するためには、ワークピースの動き及びノズルの移動を測定する方法が必要とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態が適用可能である一例としての直交座標型ピックアンドプレイス機械２０１の概略図である。ピックアンドプレイス機械２０１は、回路板２０３のようなワークピースを搬送システムすなわちコンベア２０２を介して受け取る。次に、プレイスメントヘッド２０６は、構成要素フィーダ（図示せず）からワークピース２０３に取り付けるべき１つ又はより多数の電気的構成要素を得て、また、ワークピースに対してｘ、ｙ、ｚ方向への相対的な動きを実行し、構成要素をワークピース２０３上の適正な位置にて適正な向きに向けて配置する。プレイスメントヘッド２０６は、プレイスメントヘッド２０６が構成要素をピックアップ位置からプレイスメント位置まで動かすとき、ノズル２１０により保持された構成要素の下方を通る心合せセンサ２００を有することができる。センサ２００は、プレイスメント機械２０１がノズル２１０により保持された構成要素の下側を見ることを許容し、構成要素が構成要素のピックアップ位置からプレイスメント位置まで動く間、構成要素の向き決め及びある程度まで、構成要素の検査が実行可能であるようにすることができる。その他のピックアンドプレイス機械は、静止型カメラの上方を動いて構成要素の像を得るプレイスメントヘッドを採用することができる。プレイスメントヘッド２０６は、また、下方を見るカメラ２０９を有することもでき、該カメラは、全体として、基準マークをワークピース２０３上に配置し、ワークピース２０３に対するプレイスメントヘッド２０６の相対的な位置を容易に計算することができるようにするため使用される。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態が適用可能である、一例としての回転タレット型ピックアンドプレイス機械１０の概略図である。システム１０は、機械２０１と同様の幾つかの構成要素を有しており、同様の構成要素は、同様の番号で表示されている。タレット型ピックアンドプレイス機械１０の場合、ワークピース２０３は、コンベアを介してｘ−ｙステージ（図示せず）に装填される。プレイスメントノズル２１０は、主タレット２０に取り付けられ、また、回転するタレットの回りにて規則的な角度間隔に配備される。ピックアンドプレイスメントサイクルの各々の間、タレットは、隣接するプレイスメントノズル２１０の間の角度距離に等しい角度距離を割り出す。タレットが所要位置に回転し、ワークピース２０３がｘ−ｙステージにより位置決めされた後、プレイスメントノズル２１０は、規定されたピックポイント１６にて構成要素フィーダ１４から１つの構成要素（図２に図示せず）を得る。これと同一の時間の間、別のノズル２１０が構成要素を予めプログラム化したプレイスメント位置１０６にてワークピース２０３上に配置する。更に、タレット２０がピックアンドプレイス工程を停止している間、上方を見るカメラ３０は、別の構成要素の像を取得し、この像は、その構成要素に対する心合せ情報を提供する。ピックアンドプレイス機械１０は、相応するプレイスメントノズルが構成要素を配置するため幾つかのステップ後に位置決めされるとき、この心合せ情報を使用してワークピース２０３を位置決めする。ピックアンドプレイスサイクルが完了した後、タレット２０は、次の角度位置に割り出し、ワークピース２０３は、ｘ−ｙ方向に向けて再位置決めされ、プレイスメント位置をプレイスメント１０６に相応する位置まで動かす。
【００１７】
図３は、本発明の実施の形態に従ったプレイスメントヘッドの概略図である。図３には、構成要素１０４がノズル２１０により位置１０６に堆積される前及びその後に構成要素１０４のプレイスメント位置１０６の像を取得し得るよう配備された像取得装置１００が示されている。装置１００は、構成要素１０４をプレイスメントする前、及び次に、その直後におけるワークピース２０３におけるプレイスメント位置１０６の像を取得する。これらの前後の像を比較することは、構成要素レベルのプレイスメントの検査及び検証を容易にする。更に、構成要素のプレイスメント位置１０６を取り囲む領域の像も得られる。プレイスメント位置の像を取得することは、ノズル２１０のようなノズルが構成要素１０４をプレイスメント位置の上方に保持するとき、一般に行われるから、構成要素自体、又は既にワークピースに取り付けられている隣接する構成要素からの干渉を最小にし又は減少させつつ、プレイスメント位置１０６の像を取得することが可能であることは重要である。このように、装置１００は、ワークピース２０３の平面に対して角度θにて傾斜した視認を許容する光軸を採用することが好ましい。また、ワークピース２０３及びプレイスメントノズル２１０が互いに相対的に心合せされ、また、ワークピース２０３をカメラアングルから視認化するのに十分、構成要素がワークピース２０３から上方にあるように、像の取得時間を正確に時間設定する必要もある。構成要素１０４が配置された後、プレイスメントサイクル中、所定の時点にて像を取得し得るよう第二の像を適正に時間設定しなければならない。これらの２つの像の取得を適正に時間設定するための方法は、 に出願され、改良された構成要素のプレイスメント検査機能を有するピックアンドプレイス機械（Ｐｉｃｋ  ａｎｄ  Ｐｌａｃｅ  Ｍａｃｈｉｎｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）という名称の同時出願係属中の米国特許出願明細書１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号に記載されている。
【００１８】
図４は、本発明の１つの実施の形態に従ってピックアンドプレイス機械にて使用される像取得システムの概略図である。像取得システム４００は、像処理装置４０２と、像取得装置１００とを有している。像処理装置４０２は、マイクロプロセッサ、パーソナルコンピュータ、分散処理型計算システム又は像取得装置１００からの像データに作用することのできる任意のその他の装置を含むが、これらにのみ限定されない、任意の適宜な計算装置とすることができる。像処理装置４０２は、像取得装置１００と同一のハウジング内に配備することができ、又は、装置４０２は、装置１００から遠方の位置に配置することができる。像取得装置４００は、また、選択的に、像処理装置４０２に連結された照明器１１０を有している。周囲照明が効果的な像取得に十分である実施の形態において、照明器１１０は廃止してもよい。しかし、像取得装置４０２に連結されることが好ましい照明器を使用すれば、装置４０２が照明時間の設定及び像取得時間の設定を制御することが可能となる。このことは、照明器をストロボ付きとすることができるため、実質的に瞬間的な像を取得することを可能にする。
【００１９】
本発明の実施の形態は、全体として、所期のプレイスメント位置の２つ又はより多くの連続像（すなわち、プレイスメント前及びプレイスメント後）を得る。プレイスメントは、比較的迅速に行われるため、また、機械の処理能力を遅くすることは、極めて望ましくないため、プレイスメントヘッドと回路板との間の相対的な動きの停止は一瞬であるから、２つの連続的な像を極めて迅速に取得することが必要な場合がある。例えば、約１０ミリ秒の期間内に２つの像を取得することが必要となるであろう。
【００２０】
本発明の色々な形態に従い、多数の連続的な像を迅速に取得することを異なる方法にて行うことができる。１つの方法は、商業的に入手可能なＣＣＤ装置を使用し且つ、それらを非標準的な要領にて作動させ、装置から読み取るこのできるよりも速い速度にて像を取得することである。この像取得技術に関する更なる詳細は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許明細書６，５４９，６４７号に見ることができる。多数の連続的な像を迅速に取得する更に別の方法は、共通の光学素子を通じて所期のプレイスメント位置を見ることができるよう配置された多数ＣＣＤアレイを使用することである。
【００２１】
プレイスメントする間、構成要素１０４は、ワークピース２０３への接着を保証するのに十分な力にてワークピース２０３に押し付けられる。典型的に、構成要素がプレイスメントされる前に、はんだペースト又は接着剤がプレイスメント箇所１０６に堆積され、構成要素１０４をワークピース２０３に接着させる。図５には、側面図にてプレイスメントサイクルが示されている。図５ａにおいて、構成要素１０４は、ワークピースコンベア２０２及びワークピース締止め機構２０４により所要位置に保持されたワークピース２０３と心合せするように動く。図５ｂにおいて、プレイスメントヘッド２０６の垂直方向動き機構２１５は、構成要素１０４が丁度、ワークピース２０３と接触する迄、ノズル２１０を下方に動かす。ワークピース２０３に対する適正な接着を保証するため、構成要素１０４は、ワークピース２０３に更に下方に押し付けられ、ワークピース２０３が図５ｃに示すように下方に偏向されるようにする。ノズル２１０が後退すると、ワークピース２０３は、典型的に跳ね返り、且つ図５ｄに示したその名目位置の回りにて振動する。最後に、ワークピースの動きは減衰され且つ、図５ｅに示したワークピースの名目位置にて休止する。図６のグラフは、プレイスメントサイクル中のワークピース２０３の位置を表わす。構成要素１０４がワークピース２０３に接触する前に、ワークピース２０３は、垂直方向への動き２３０を殆ど行わない。図６のポイント２３１にて、プレイスメントノズルは、その垂直方向移動距離の全範囲に到達し、ワークピース２０３をその動きプロフィールの最下方ポイントまで押す。ノズル２１０が後退した後、ワークピース２０３は、その最高ポイント２３２に移動する迄、跳ね返る。ある時間の後、動きは減衰し、ワークピースはその名目位置２３３に戻る。プレイスメントの質を最適化するため、ワークピース２０３の動き量は、構成要素１０４がワークピース２０３に接着するのに許容するのに十分、下方への力を保証しつつ、最小限でなければならない。
【００２２】
図７は、本発明の１つの好ましい実施の形態に従ったプロセスフローのブロック図である。ブロック３７１において、像取得システム１００は、構成要素をプレイスメントする直前に生ずる起動を待つ。起動されたならば、像取得システム１００は、第一の像３７２を取得する。構成要素１０４がブロック３７３にて示すように配置された後、像取得システム１００を起動させてブロック３７４、３７５にて示すように第二の像を取得する。像の取得前及び取得後、構成要素のプレイスメント領域１０６すなわち構成要素１０４を含まない像のセグメントが画成され且つ、抽出される。前の像及び後の像を取得する間、ワークピース２０３の位置の変化を検出すべく前の像及び後の像の各々からの共通のセグメントを比較する。像取得システム１００は、ワークピース２０３に対して角度θにて配備されるため、ワークピース２０３の全ての垂直方向への動きによりワークピース２０３の像は像内にて平行移動する。この比較を実行することのできる１つの共通の像処理機能は、像相関法として知られている。像相関法においては、相関ピークの位置が、ワークピースの動きの測定値となる。
【００２３】
図８には、上述した像セグメントの一例が示されている。図８ａは、構成要素をプレイスメントする前に取得された像１２１の一例であり、図８ｂは、構成要素をプレイスメントした後に取得された像１２２の一例である。各像において、少なくとも１つのセグメントがワークピースの動きを処理するために画成される。これらのセグメントは、構成要素のプレイスメント領域１０６の回りに情報を保持することなくワークピースの情報を保持するよう画成される。図８には、プレイスメント前の像１２１内の２つのセグメント１２３、１２４と、プレイスメント後の像１２２内の２つの相応するセグメントとが示されている。プレイスメントサイクル中のワークピースの動きを決定するため、セグメント１２３をセグメント１２５と比較し且つ、セグメント１２４をセグメント１２６と比較してワークピース２０３の相対的動きを決定する。２つの像の間の特徴位置を比較するため、任意の多数の共通の像処理アルゴリズムを使用して２つの像を相関させることにより、比較が行われる。
【００２４】
２つの像は、ワークピースの振動に関する幾つかの情報を提供することができる。しかし、ワークピースの固有振動数が未知であり、又は移動のピーク２３１の間にて第二の像が取得されないならば、２つの像は、プレイスメントサイクル中、ワークピースが行った最大の移動量を決定することはできないであろう。最大の移動距離が測定されることを保証するため、本発明の別の実施の形態を使用することができる。この実施の形態において、第二の像は、ワークピースの固有振動数に比して長い露光時間を使用して取得される。長い露光時間により得られる像は、図９に概略図的に示されている。像のぼやけ長さを解析することにより、ワークピースの動き距離を測定することができる。前の像をぼやけた像と相関させることにより、ぼやけ長さを決定することができる。
【００２５】
本発明の別の実施の形態に従い、図１０に示したような動きプロフィールを独特に検出するため、プレイスメントサイクル中、３つ以上の像が取得される。高速度の像取得装置を使用することにより又は幾つかのワークピースを組み立てる過程に亙って像を取得することにより、１回のサイクル中に図１０に示したものと同様の多数の像を取得することができる。１つのワークピースから別のワークピースへの組み立て状態は比較的安定的であり、各ワークピースに対して僅かに異なる起動ポイントにて像が取得されると想定するならば、完全なプレイスメントサイクルを表わす、一連の像が組み立てられる。動きを検出するため、各像のセグメントを第一の像と比較して各像における相対的な動きを決定する。多数回の動き測定値を使用して、プレイスメントサイクル中のワークピースの動きプロフィールを独特に導出することができる。
【００２６】
本発明の更に別の実施の形態に従い、構成要素を配置するために使用したノズルの長さ及びノズルのプログラム化した垂直方向ストロークを測定すべく同一の像が使用される。この実施の形態において、プレイスメント中に取得された像を比較してその動きの最遠方の距離におけるノズルの位置を測定する。その動きの最遠方の距離におけるノズルの位置を測定することにより、ノズルの障害に起因するプレイスメント欠陥を検出することができる。これらの障害は、ノズルの曲がり、不正確なノズルの長さ、プレイスメントする間に構成要素に加わる力（ノズルの柔軟なばね力は既知であると想定）、及び不正確なプログラミングを含む。
【００２７】
本発明は、好ましい実施の形態に関して説明したが、当該技術分野の当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、形態及び細部の点にて変更を加えることが可能であることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態が具体化可能である直交座標型ピックアンドプレイス機械の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態が具体化可能であるタレット型ピックアンドプレイス機械の概略図的な平面図である。
【図３】構成要素のプレイスメント機械のプレイスメントポイントと心合せされた像取得システムの簡略化した概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に従ってピックアンドプレイス機械にて使用される像取得システムの概略図である。
【図５】５ａは、構成要素をプレイスメントする前の回路板の概略図的な側面図である。５ｂは、構成要素が回路板と丁度、接触したときの回路板の概略的な側面図である。５ｃは、ワークピースを下方に偏向させるノズルの移動を示す回路板の概略図的な側面図である。５ｄは、ノズルが後退し、ワークピースが上方に跳ね返った後の、回路板の概略図的な側面図である。５ｅは、構成要素が配置され、ワークピースがその名目位置にて休止した後の、回路板の概略図的な側面図である。
【図６】プレイスメントサイクル中のワークピースの相対的な垂直方向への動きの典型的なプロット図である。
【図７】プレイスメントサイクル中のワークピースの動きを決定する方法のブロック図である。
【図８】構成要素をワークピース上にプレイスメントする前（図８ａ）及びその後（図８ｂ）に像取得装置により取得された像の概略図である。
【図９】長い露光時間を掛けてプレイスメントサイクル中に像取得装置により取得された像の概略図である。
【図１０】１０ａは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像の概略図である。１０ｂは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｃは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｄは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｅは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｆは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｇは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す別の概略図である。１０ｈは、プレイスメントサイクルを示す、幾つかのワークピースの組立体にて像取得装置を使用して取得された一連の像を示す更に別の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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【図１０ｆ】
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【図１０ｇ】
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【図１０ｈ】
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【国際調査報告】
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