專利名稱：用于元件測位及/或元件接線位置檢查的裝置和方法,以及帶有元件測位裝置及/或元件 ...的制作方法
根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及一種用于元件測位及／或元件接線位置檢查的裝置。
在給印刷電路板自動裝配元件的過程中，輸送裝置運來的元件由一個裝配頭接住，然后被放到印刷電路板上各自元件的規(guī)定位置上。為了使元件在印刷電路板上的相對位置保持精確，可在一種測位裝置中把該元件照亮，并用攝像機攝下它在裝配頭上的實際位置照片，然后，在接于攝像機之后的圖像分析單元內(nèi)，該實際位置照片與一給定的位置進(jìn)行比較。接著，裝配頭根據(jù)實際位置情況把元件送到印刷電路板上的給定位置。對于無外殼元件的安裝，由于其接線均分布在元件的整個表面(倒裝法)，所以可借助接線位置來進(jìn)行測位。
歐洲專利EP 0 243 680曾公布過一種入射照明裝置，它包括一個將垂直入射光和多面傾斜入射光導(dǎo)向印刷電路板表面的器具，由此器具來識別印刷電路板線路或者校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的位置。該垂直概念以及后文提及的水平概念是相對元件表面而言的，它們的面實質(zhì)上應(yīng)理解為垂直于圖像光學(xué)軸線的面。然而，在倒裝法中，接線的照明不好，且不能在圖像分析單元中識別清楚。
德國專利DE 44 26 968 A1曾公布過一種光導(dǎo)器，它可用于物體的側(cè)面照明。此光導(dǎo)器帶有一種壁，物體側(cè)面的反射光在該壁上改變方向進(jìn)入一個光學(xué)檢驗系統(tǒng)。這樣，在被觀察物體的側(cè)面和上面都能進(jìn)行光學(xué)檢查。然而，利用側(cè)面入射光很難識別帶反射的表面結(jié)構(gòu)。同時，獨立的光導(dǎo)器也很難集成到裝配過程當(dāng)中。
歐洲專利EP 0 725 560曾公布過一種用于裝配的元件測位裝置，它不僅帶有產(chǎn)生垂直入射光及多面傾斜入射光的光源，而且還有一個與圖像分析單元相連的攝像機。另外，還裝有一個第三光源，它用于產(chǎn)生照射元件側(cè)面的水平入射光。該第三光源作為另一個光傳感器的透射光光源。這種結(jié)構(gòu)的費用較高，而且還需要單獨的攝像機分析單元及光傳感器分析單元。
因此，本發(fā)明的任務(wù)為，提供一種用于元件測位及／或元件接線位置檢查的裝置，它不僅能夠?qū)υ?cè)面的突出結(jié)構(gòu)進(jìn)行很好地照明，而且也能對元件的表面結(jié)構(gòu)及其接線進(jìn)行很好地照明，從而，在后接有圖像分析單元的攝像機中，裝配頭上的元件接線位置能夠得到識別。
本發(fā)明的任務(wù)由具有權(quán)利要求1特征的、文章開頭所述類型的照明裝置來實現(xiàn)，以及由一種具有權(quán)利要求14特征的方法來實現(xiàn)。
對此，發(fā)明不但設(shè)置了從上方垂直入射的元件照明第一器具，而且還設(shè)有產(chǎn)生多面傾斜入射光的元件照明第二器具，此外，還裝有產(chǎn)生水平入射光的照明第三器具，它用來對元件的側(cè)面進(jìn)行照明，對于這些器具，它們構(gòu)造為反射光源的形式，由此將攝像機的拍攝區(qū)域照亮。從而，帶反射的表面結(jié)構(gòu)與側(cè)面的突出接線都能得到照明。
在根據(jù)權(quán)利要求2的一種優(yōu)選方案中，垂直入射光由光源產(chǎn)生，通過一個具有部分透過性的鏡片，光源將其生成的光線輸入到照射裝置的光路之中。利用具有部分透過性的鏡片的反射，在攝像機上便可得到元件的圖像。
根據(jù)權(quán)利要求4，帶有多面傾斜入射光的元件照明第二器具包括有一個反射裝置。它比帶有光學(xué)透鏡系統(tǒng)的構(gòu)造更加簡單，而且還可以集成在照明裝置中，也比較節(jié)約空間。
更優(yōu)選地，根據(jù)權(quán)利要求6的帶有水平入射光的元件照明第三器具，它包括一個光線偏轉(zhuǎn)體，此光線偏轉(zhuǎn)體把入射來的光線偏轉(zhuǎn)到位于光線偏轉(zhuǎn)體開口內(nèi)的元件側(cè)面上。這樣，從上方就可以很容易地識別出元件一面的突出接線，從而將其用于測位工作。
根據(jù)權(quán)利要求2、4及7所述的節(jié)約空間、簡單而廉價的實施方案，其垂直、多面傾斜及水平入射光的光源構(gòu)造為發(fā)光二極管的形式。
根據(jù)權(quán)利要求8的一種特別簡單的光線偏轉(zhuǎn)體，它在實施時由光學(xué)透明塑料制造而成。
根據(jù)權(quán)利要求9，光源安裝在為之配設(shè)的光線偏轉(zhuǎn)體的支撐裝置中，這樣可以很好地固定光線偏轉(zhuǎn)體，并且只有微小的光能損耗。
在根據(jù)權(quán)利要求10的一種優(yōu)選方案中，光線偏轉(zhuǎn)體帶有一些空隙，利用該空隙，元件基本上是水平地傳送到開口內(nèi)的，從而也不會有技術(shù)上比較浪費的垂直運動。
根據(jù)權(quán)利要求11的一種優(yōu)選方案，照明裝置安裝在裝配頭上，由此可獲得一個特別高的裝配效率，從而可以確保在自動裝配機中，裝配頭無需為每次位置識別而運來一個特殊的位置識別裝置。
根據(jù)權(quán)利要求12和13，在裝置中優(yōu)選地裝入了一種光線偏轉(zhuǎn)體，它在裝入后，還可以解決諸如在元件生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的照明問題。
借助實施范例，可根據(jù)附圖來更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。
其中附

圖1示出了本發(fā)明測位裝置的剖面圖，附圖2示出了照明方式圖，附圖3示出了本發(fā)明光線偏轉(zhuǎn)體沿附圖4中剖面線A-A的剖面圖示，而附圖4為光線偏轉(zhuǎn)體的俯視圖。
附圖1示出的是一種用于元件2測位及／或元件接線14位置檢查的裝置1。對此，在設(shè)計裝置1時，它能夠固定到自動裝配機的裝配頭3上。為此，裝配頭3包括一個可旋轉(zhuǎn)支撐的吸管支架4(六角頭)，它用吸管5把元件2從輸送裝置(圖中沒繪出)那里接過來。裝置1帶有一種利用垂直入射光25從上方對元件2進(jìn)行照明的第一器具，在此，對于元件2中反射程度比較好的表面，如印刷電路板線路或觸點14等平坦表面，它們能夠很好地被識別。在這種照明方式中，設(shè)置的是一個由第一組發(fā)光二極管6組成的第一光源，它發(fā)出的光線穿過第一個具有部分透過性的鏡片7，然后經(jīng)過第二個鏡片8的垂直反射而投射到元件2的表面上。同樣，被照明元件的圖像也通過第二個鏡片8和具有部分透過性的鏡片7得出，利用一個諸如物鏡的光學(xué)成像裝置10，元件便可以在測位裝置1內(nèi)的攝像機11上成像。攝像機11與圖像分析單元(圖上未畫出)連接在一起，在圖像分析單元中，元件2在裝配頭3上的位置通過與給定的位置相比較而確定下來。另外，還設(shè)有利用多面傾斜入射光26進(jìn)行元件照明的第二器具。第二器具包括由第二組發(fā)光二極管15組成的第二光源和一個第三反射裝置13，此反射裝置改變第二光源發(fā)出的光線的方向，使它多面傾斜地照到元件2上。通過第二個鏡片8和具有部分透過性的鏡片7又可在攝像機11上成像。
此外，還設(shè)計了元件2照明的第三器具，該器具利用水平入射光27對元件2的側(cè)面進(jìn)行照射，從而使元件2側(cè)面的突出結(jié)構(gòu)，如接線14等能夠被識別。這三種照明方式在附圖2中再次清楚地被示出。第三器具包括一個第三光源，它由第三組發(fā)光二極管16組成，而這些發(fā)光二極管則固定在光線偏轉(zhuǎn)體18上的支撐裝置17中。光線偏轉(zhuǎn)體18由透明材料制成，如玻璃或光學(xué)透明塑料(PC、聚酯、商業(yè)用名Makralon或PMMA、聚甲基丙烯酸酯、商業(yè)用名有機玻璃等)。從第三組發(fā)光二極管16發(fā)出的光在光線偏轉(zhuǎn)體18中偏轉(zhuǎn)后，達(dá)到位于光線偏轉(zhuǎn)體18開口內(nèi)的元件2側(cè)面。同樣，經(jīng)過第二個鏡片8和具有部分透過性的鏡片7，可在攝像機11上得到圖像。光線偏轉(zhuǎn)體也可以用一個圖中沒有示出的第四反射裝置來代替，用它來把光線偏轉(zhuǎn)至水平面中。
光線偏轉(zhuǎn)體18由附圖4的俯視圖和附圖3的沿軸A-A的剖面圖詳細(xì)示出。在設(shè)計成管狀的支撐裝置17中，安裝有第三組發(fā)光二極管16。它們發(fā)出的光線進(jìn)入光線偏轉(zhuǎn)體18中，在第一壁(外壁)21上被全反射，并穿過第二壁(內(nèi)壁)22進(jìn)入光線偏轉(zhuǎn)體18的開口20內(nèi)，由此照到元件2的側(cè)面上。此外，光線偏轉(zhuǎn)體18還帶有固定裝置23，利用它們，光線偏轉(zhuǎn)體18可以固定在裝置1的外殼24上，以進(jìn)行位置識別工作。上方的垂直入射光以及多面傾斜入射光均通過開口20照到元件2上。同樣，攝像機11上的圖像也是通過光線偏轉(zhuǎn)體18的開口20得到的。為了能在開口20中基本水平地傳送元件2，光線偏轉(zhuǎn)體18還帶有空隙28。由此，元件2可以避免技術(shù)上比較浪費的垂直運動。
帶有鏡片(7、8、13)和發(fā)光二極管(6、12、15)的裝置是非常簡單且又節(jié)省空間的，因而它可以固定在裝配頭3上。這樣，由于無需另外起動單獨的工作臺來進(jìn)行位置識別，所以大大地節(jié)約了裝配時間。為此，也提高了自動裝配機的裝配效率。
權(quán)利要求
1．用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，它帶有利用垂直入射光(25)從上方對元件(2)進(jìn)行照明的第一器具、利用多面傾斜入射光(26)對元件(2)進(jìn)行照明的第二器具、利用水平入射光(27)照射元件(2)的側(cè)面以對元件(2)進(jìn)行照明的第三器具、以及一種后接有圖像分析單元的攝像機(11)，其特征在于，三種照明器具構(gòu)造為反射光源的形式，并且單個攝像機(11)的圖像區(qū)域被照亮。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，利用垂直入射光從上方對元件(2)進(jìn)行照明的第一器具包括一個第一光源(6)和第一個具有部分透過性的鏡片(7)，第一光源(6)發(fā)出的光線穿過此鏡片照到元件(2)上。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，第一光源由第一組發(fā)光二極管(6)構(gòu)成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1，2或3之一的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，利用多面傾斜入射光對元件(2)進(jìn)行照明的第二器具包括一個第二光源(12)和一個第三反射裝置(13)，該裝置將第二光源(12)發(fā)出的光線偏轉(zhuǎn)后，多面傾斜地照射到元件(2)上。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，第二光源由第二組發(fā)光二極管(12)組成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，利用水平入射光對元件(2)進(jìn)行照明的第三器具包括一個第三光源(15)和一個光線偏轉(zhuǎn)體(18)，光線偏轉(zhuǎn)體(18)包括一個可以使元件(2)直接通過的開口(20)，光線偏轉(zhuǎn)體(18)具有一個按如下形式構(gòu)造的第一外壁(21)，即從第三光源(15)授射到光線偏轉(zhuǎn)體(18)中的光線，它們沿開口(20)的方向在第一壁(21)上被反射，并通過為開口(20)而設(shè)的第二內(nèi)壁(22)投射到元件(2)上。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，第三光源由第三組發(fā)光二極管(15)構(gòu)成。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7之一的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，光線偏轉(zhuǎn)體(18)由光學(xué)透明塑料制成。
9．根據(jù)權(quán)利要求6，7或8之一的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，光線偏轉(zhuǎn)體(18)包括一個為第三光源(15)而設(shè)的支撐裝置(17)，支撐裝置(17)作如下設(shè)計，即讓第三光源(15)發(fā)出的光線射入光線偏轉(zhuǎn)體(18)。
10．根據(jù)權(quán)利要求6至9之一的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，其特征在于，光線偏轉(zhuǎn)體(18)上帶有一種空隙(28)，由此使元件(2)在開口(20)中基本水平地傳送。
11．一種裝配頭(3)，該裝配頭上裝有一種尤其是根據(jù)權(quán)利要求1的用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的裝置(1)，該裝置(1)帶有利用垂直入射光(25)從上方對元件(2)進(jìn)行照明的第一器具、利用多面傾斜入射光(26)對元件(2)進(jìn)行照明的第二器具、利用水平入射光(27)照射元件(2)的側(cè)面以對元件(2)進(jìn)行照明的第三器具、以及一種后接有圖像分析單元的攝像機(11)，其中，用以上全部三種方式把單個攝像機(11)的圖像區(qū)域照亮。
12．光線偏轉(zhuǎn)體(18)，尤其是用于權(quán)利要求1至10之一的裝置(1)的光線偏轉(zhuǎn)體，其特征在于，光線偏轉(zhuǎn)體(18)具有一個為第三光源(15)而設(shè)的支撐裝置(17)，此處的支撐裝置作這樣設(shè)計，即讓第三光源(15)發(fā)出的光線射入光線偏轉(zhuǎn)體(18)，光線偏轉(zhuǎn)體(18)具有一個為元件(2)而設(shè)的開口(20)，光線偏轉(zhuǎn)體具有一個按如下形式構(gòu)造的第一外壁(21)，即射入它內(nèi)部的光線在開口(20)的方向上被反射，并通過為開口(20)而設(shè)的第二內(nèi)壁(22)投射到元件(2)上。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的光線偏轉(zhuǎn)體(18)，其特征在于，光線偏轉(zhuǎn)體(18)由一種光學(xué)透明塑料制成。
14．用于元件(2)測位及／或元件(2)接線(14)位置檢查的方法，它尤其帶有根據(jù)權(quán)利要求1的裝置(1)，其中，利用從上方垂直入射的光線(25)、多面傾斜入射的光線(26)以及水平投射到元件(2)側(cè)面的入射光線(27)對元件(2)進(jìn)行照明，并且，元件(2)在后接有圖像分析單元的攝像機(11)上成像，其特征在于，攝像機(11)的圖像區(qū)域通過垂直入射光(25)、多面傾斜入射光(26)和水平入射光(27)照亮。
全文摘要
通過利用垂直入射光、多面傾斜入射光以及水平入射光對元件(2)進(jìn)行照明,元件(2)的側(cè)面可充分地被照亮,由此充分照亮了突出的接線(14)。在水平照明中,光線偏轉(zhuǎn)體(18)作如此設(shè)計,即讓第三光源(15)發(fā)出的光線射入光線偏轉(zhuǎn)體(18),然后在光線偏轉(zhuǎn)體(18)的第一外壁(21)上反射,并由此射入光線偏轉(zhuǎn)體(18)的開口(20)中。
文檔編號G01R31/28GK1278915SQ98811012
公開日2001年1月3日 申請日期1998年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月10日
發(fā)明者B·斯特雷德勒, S·施尼林格, G·維特曼, H·H·格拉斯米勒 申請人:西門子公司