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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmevorrichtung und auf
ein Bildaufnahmeverfahren, um Bildobjekte mit einem Zeilensensor
aufzunehmen. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren für
das Verkürzen
der Bildaufnahmezeit und das Erhalten eines exakten Bildes.
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In
Montagevorrichtungen für
elektronische Bauteile wird ein Zeilensensor als Bildaufnahmevorrichtung
für das
Erkennen einer Position eines zu montierenden Objekts durch eine
Bildverarbeitung verwendet. Ein Zeilensensor besteht aus Pixeln,
die in einer Zeile angeordnet sind, wobei die Pixel mit photoelektrischen
Transferelementen, die elektrische Ladungen in Erwiderung auf die
Menge des empfangenen Lichts speichern, ausgerüstet sind. Wenn ein optisches
Bild eines Objekts auf dem Zeilensensor mit einem optischen System
ausgebildet wird, so werden elektrische Ladungen in jedem Pixel,
die dem optischen Bild des Objekts entsprechen, gespeichert. Die
elektrische Ladungen werden sequentiell als ein elektrisches Signal
ausgegeben, so dass eindimensionale Bilddaten in der Richtung der
Pixelanordnung, nämlich
in der Hauptabtastrichtung, erhalten werden können. Die Bauteile werden relativ
zur Unterabtastrichtung, die die Hauptabtastrichtung kreuzt, bewegt,
so dass eine Vielzahl von eindimensionalen Daten parallel angeordnet
werden, wodurch die gewünschten
zweidimensionalen Bilddaten erhalten werden. Konventionellerweise
wurde ein Ladungsspeicherelement-Zeilensensor (CCD-Zeilensensor) als
oben diskutierter Zeilensensor verwendet.
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Die
zu montierenden Bauteile weisen verschieden Formen und Größen auf.
Eine multifunktionale Bauteilmontagevorrichtung für verschiedene Bauteile,
die einen Größenbereich
von einer kleinen Größe bis zu
einer großen
Größe abdecken,
ist erforderlich, um Bilder der Bauteile in verschiedenen Größen mit
einer Bildaufnahmevorrichtung aufzunehmen. Aus diesem Grund ist
eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Zeilensensor gewöhnlicherweise mit
einem Zeilensensor ausgerüstet,
dessen Abtastbreite das größte Bauteil
abdeckt. Ein Bildsignal vom Zeilensensor wird in einem Bildspeicher
der Bildaufnahmevorrichtung gespeichert.
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Wenn
jedoch ein Bild aufgenommen wird, so ist es bei einem CCD-Zeilensensor,
der in einer konventionellen Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird,
notwendig, dass unabhängig
von der Bauteilgröße die elektrischen
Ladungen von jedem Pixel des Zeilensensors übertragen werden. Ein solches konventionelles
Verfahren braucht für
das Aufnehmen des Bildes übermäßig Zeit,
da elektrische Ladungen von Pixel, die keine notwendige Information enthalten, übertragen
werden. Eine relative Bewegungsgeschwindigkeit in der Unterabtastrichtung wird
manchmal durch einen mechanischen Fehler verändert, und somit wird auch
die Auflösung
in der Unterabtastrichtung durch diese Veränderung verändert. Somit kann man kein
exaktes Bild erhalten.
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US 6,081,613 beschreibt
ein System zur präzisen
Positionserkennung einer Platine auf einem Förderband mittels einer Kamera,
die Bildpunkte, die zeilenweise, in einer Reihe angeordnet sind,
erfasst. Das System basiert auf einer Einrichtung zur Feststellung
der erfolgten Vorwärtsbewegung
der Platine, einer Einrichtung zum Messen der Zeit und zum Erzeugen
von Zeitsignalen im Zusammenhang mit signalisierten Bildpunkten.
Die Zeilenrichtung der Kamera kann dabei senkrecht aber auch schiefwinklig zur
Bewegungsrichtung des Förderbandes
sein.
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US 6,142,376 beschreibt
eine Methode und ein Gerät,
um einen Streifencode zu lesen, wobei ein großes Spektrum verschiedener
Lesewinkel angestrebt wird und das Objekt mit dem Streifencode nicht speziell
ausgerichtet sein muss. Nach einer Randerkennung des Objekts wird
der Streifencode in parallelen „Zeilen" gescannt, und die dabei erkannten Pixel
werden in einem Zwischenpuffer gespeichert, so dass durch eine spezielle
Einrichtung, um den Lesevorgang zu beschleunigen, nur die relevanten
Pixel ausgewählt
werden können,
und nur die ausgewählten
ausgewertet werden müssen.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Probleme, die oben erwähnt wurden,
zu lösen,
indem eine Bildaufnahmevorrichtung und ein Bildaufnahmeverfahren
für das
Verkürzen
der Bildaufnahmezeit und das Erhalten eines exakten Bildes bereit gestellt
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Auf
Basis dieser Merkmale wird, sogar wenn die Vorrichtung zur relativen
Bewegung, die ein Objekt relativ zur Kamera bewegt, einen Fehler
aufweist, die Auflösung
stabil, und es kann ein exaktes Bild erhalten werden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Bauteilmontagevorrichtung mit
einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Abschnitts der in 2 gezeigten
Bildaufnahmevorrichtung zum Erkennen einer relativen Bewegung.
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4 zeigt
eine Struktur eines Zeilensensors der in 2 gezeigten
Bildaufnahmevorrichtung.
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5 zeigt
einen der Pixel, der den Zeilensensor der Bildaufnahmevorrichtung
der 2 bildet.
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6 ist
ein Zeitdiagramm, das die Funktion des Zeilensensors der Bildaufnahmevorrichtung
der 2 erläutert.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Bildaufnahme in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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8 ist
eine schematische Ansicht der Bestimmung eines Bildaufnahmegebiets
des Bildaufnahmeverfahrens gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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Es
werden die Struktur einer Vorrichtung zur Montage elektronischer
Bauteile, die eine Bildaufnahmevorrichtung einschließt, und
die Struktur der Bildaufnahmevorrichtung beschrieben. 1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Bauteilmontagevorrichtung mit
der Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm der
Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der Erfindung. Bild 3 ist ein Blockdiagramm eines Abschnitt der
Bildaufnahmevorrichtung zum Erkennen einer relativen Bewegung. 4 zeigt
eine Struktur eines Zeilensensor der Bildaufnahmevorrichtung. 5 zeigt
einen der Pixel, die den Zeilensensor der Bildaufnahmevorrichtung
der 2 bilden. 6 ist ein
Zeitdiagramm, das die Funktion des Zeilensensors der Bildaufnahmevorrichtung
erläutert.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind Transportwege in X-Richtung
eines Zentrums der Basis 1 angeordnet. Die Transportwege
transportieren und positionieren das Substrat 3. Bauteillieferabschnitte 4 sind
auf beiden Seiten des Transportwegs 2 angeordnet. Eine Anzahl
von Bandzuführvorrichtungen 5 sind
parallel an jedem Bauteillieferabschnitt 4 vorgesehen.
Bandzuführvorrichtungen 5 speichern
Bauteile, die auf Bändern
gehalten werden, und liefern die Bauteile durch eine Teilungszufuhr
(pitch-feeding) zu Aufnahmepositionen.
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Zwei
Y-Achsentische 61, 62 sind parallel an beiden
Rändern
der Oberseite der Basis 1 angeordnet. Der X-Achsentisch 7 mit
dem Transportkopf 8 ist auf beiden Y-Achsentischen 61, 62 an geordnet.
Der Kopf 8 weist aufnehmende Düsen 81, die eine Vielzahl
von Bauteilen an ihrem unteren Teil (der in 2 gezeigt
ist) aufnehmen, auf. Da die Y-Achsentische 61, 62 und
der X-Achsentisch 7 bewegbar sind, bewegt sich der Kopf 8 horizontal
und nimmt Bauteile von Aufnahmepositionen der Bandzuführvorrichtungen 5 auf.
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Eine
Kamera 9 für
das Aufnehmen von Bildern der Bauteile ist unter einem Bewegungsweg
des Kopfs 8 zwischen dem Transportweg 2 und dem
Zuführabschnitt 4 angeordnet.
Die Kamera 9 umfasst einen Zeilensensor, der aus Pixel,
die photoelektrische Transferelemente aufweisen, ausgebildet ist.
Die Pixel sind in einer Reihe in Y-Richtung angeordnet.
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Eine
Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf 2 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, bewegen sich Bauteile 301, 302 und 303,
die durch Aufnahmedüsen 81 des Transportkopfs 8 gehalten
werden, sequentiell über die
Kamera 9, wobei die Bauteile 301, 302 und 303 von
unten mit einem (nicht gezeigten) Licht beleuchtet werden. Optische
Bilder der Bauteile werden auf den Pixeln ausgebildet. Bildsignale,
die von den optischen Bildern in elektrische Signale umgewandelt wurden,
werden ausgegeben.
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In 2 wird
ein Motor 71, ein Antriebsmotor des X-Achsentisches 7,
durch eine Motorsteuervorrichtung 10 gesteuert. Mit anderen
Worten, die Steuervorrichtung 10 steuert den Motor 71 auf
der Basis eines Geschwindigkeitsbefehls und eines Positionsbefehls,
die über
eine Eingabe-Ausgabe-Steuervorrichtung 19 übertragen
werden. Der Motor 71 dreht eine Vorschubspindel 72,
wodurch sich der Kopf 8 in einem vorgegebenen Muster in
X-Richtung relativ
zur Kamera 9 bewegt.
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Die
Kamera 9 nimmt Bilder auf, während sich der Kopf 8 bewegt,
so dass die Kamera 9 Abtastbilder der Bauteile 301, 302 und 303 erhält. Der X-Achsentisch 7 weist
einen Bewegungsmechanismus relativ zur Y-Richtung (eine Pixelanordnungsrichtung
des Zeilensensors der Kamera 9) auf. Der X-Achsentisch 7 bewegt
die Bauteile 301, 302 und 303 (Objekte
die durch die Kamera 9 aufgenommen werden sollen) in X-Richtung,
die die Y-Richtung
im rechten Winkel schneidet. Die erhaltenen Abtastbilder werden
als Bilder erkannt, wodurch die Bauteile 301, 302 und 303 identifiziert
und die Positionen detektiert werden. Die Bauteile werden auf dem
Substrat 3 montiert, nachdem Fehlausrichtungen auf der Basis
der detektierten Positionen korrigiert wurden.
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Der
Motor 71 weist einen (nicht gezeigten) Kodierer auf. Pulssignale
vom Kodierer werden zur Motorsteuervorrichtung 10 gesandt.
Die Steuervorrichtung 10 detektiert eine Position des Kopfs 8 durch die
Pulssignale und überträgt die Signale
als die aktuelle Position des Kopfs 8 an die Eingabe-Ausgabesteuerung 19.
Der Abschnitt 11 zum Erkennen der relativen Bewegung empfängt die
Pulssignale vom Kodierer über
die Steuervorrichtung 10. Der Detektionsabschnitt 11 detektiert,
dass sich die Bauteile 301, 302 und 303 um
eine vorgegebene Distanz in X-Richtung relativ zur Kamera 9 bewegen.
Der Detektionsabschnitt 11 gibt das Bewegungsdetektionssignal 750 an
die Kamerasteuervorrichtung 17 aus.
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Der
Abschnitt 11 zum Erkennen der relativen Bewegung wird nachfolgend
unter Bezug auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt
ist, weist der Detektionsabschnitt 11 einen Zähler 111 der
aktuellen Position, einen Speicher 112 für das Speichern
einer Position eines Aufnahmegebiets in X-Richtung, einen Abschnitt 113 zur
Bestimmung eines Aufnahmegebiets, und einen Abschnitt 114 zum
Erkennen einer Bewegung um eine vorgegebene Distanz auf. Der Zähler 111 zählt Pulssignale,
die vom Kodierer des X-Achsenmotor 71 geliefert werden,
und detektiert die aktuelle Position des Kopfs in X-Richtung, wo
die Pulssignale über
die Steuervorrichtung 10 gesendet werden. Die detektierte
aktuelle Position wird zum Abschnitt 113 zur Bestimmung
des Aufnahmegebiets gesandt.
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Der
Speicher 112 speichert Positionsinformation in X-Richtung
eines Aufnahmegebiets als mechanische Koordinaten eines Mechanismus
zur relativen Bewegung, wobei das Aufnahmegebiet durch die Kamera 9 eingestellt
wurde. Der Speicher 112 speichert auch Daten vorgegebener
Distanzen, die den Abtasträumen
entsprechen, als mechanische Koordinaten des Mechanismus zur relativen
Bewegung. Die Daten werden über
die Eingabe-Ausgabe-Steuervorrichtung 19 zum
Speicher 112 gesendet.
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Der
Abschnitt 113 zur Bestimmung des Aufnahmegebiets vergleicht
die aktuelle Position, die vom Zähler 111 gesendet
wird, mit der Positionsinformation in X-Richtung, die vom Speicher 112 gesendet
wird. Der Bestimmungsabschnitt 113 bestimmt dann eine relative
Positionsbeziehung zwischen der Kamera 9 und dem Kopf 8.
Der Bestimmungsabschnitt 113 gibt ein Gewährungssignal 760 aus,
das es einem Detektionsabschnitt 114 zum Erkennen einer
Bewegung um eine vorgegebene Distanz ermöglicht, zu arbeiten, wenn der
Bestimmungsabschnitt 113 bestimmt, dass die Bauteile innerhalb
des Aufnahmegebiets liegen.
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Der
Detektionsabschnitt 114 detektiert, ob der Kopf 8 sich
um die vorgegebene Distanz relativ zur Kamera 9 bewegt.
Der Detektionsabschnitt 114 zählt die Pulssignale, die vom
Kodierer geliefert werden, und überwacht
die Bewegung des Kopfs 8 relativ zur Kamera 9,
wenn es dem Detektionsabschnitt 114 durch das gelieferte
Signal 760 gestattet wird, zu arbeiten. Der Detektionsabschnitt 114 gibt
ein Bewegungsdetektionssignal 750 aus und setzt den Zählbetrag
der Pulssignale zurück,
wenn sich der Kopf 8 um die vorgegebene Distanz, die dem
eingestellten Abtastraum entspricht, bewegt. Der Detektionsabschnitt 114 wiederholt
dieselben Vorgänge
und gibt das Signal 750 an die Kamerasteuervorrichtung 17 aus,
wenn das Signal 760 ausgegeben wird. Der Zeilensensor erhält die Objektbilder
auf der Basis eines Steuerbefehls der Steuervorrichtung 17 unter
Verwendung des Signals 750 als Auslöser.
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Der
Abtastraum, die oben diskutierte vorgegebene Distanz, ist ein Parameter
für das
Spezifizieren der Auflösung
der Bilder, die durch die Kamera 9 erhalten werden. Ein
feines Bild wird erhalten, wenn der Abtastraum schmal ist. Das Bild
wird gröber, wenn
sich der Abtastraum verbreitert. In dieser Ausführungsform können, da
der Abtastraum in Erwiderung auf jedes Bildaufnahmegebiet eingestellt
werden kann, gewünschte
Auflösungen
des Bildes, die den Arten, Formen, Größen und dem Erkennungsgrad
(Grad der feinen Auflösung)
der Bauteile entsprechen, erhalten werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst die Kamera 9 einen
Zeilensensor 14, eine Pixelauswahlabschnitt 15,
einen Signalkompensationsabschnitt 16 und eine Kamerasteuervorrichtung 17.
Der Zeilensensor 14 umfasst eine Vielzahl von Pixeln 141,
die in einer Reihe in Y-Richtung angeordnet sind. Wie in 4 gezeigt
ist, umfasst der Zeilensensor 14 einen Abtast-Halteabschnitt 23,
ein erstes Schiebegatter 24, einen photoelektrischen Transferabschnitt 25,
ein zweites Schiebegatter 26 und eine Rücksetzsenke (reset-drain) 27.
Ein Pixel aus der Vielzahl der Pixel 141, die den linearen
Sensor 14 bilden, ist in 5 gezeigt.
Der Pixel 141 besteht aus einem photoelektrischen Transferelement 251 des
photoelektrischen Transferabschnitts 25, einem Gatterelement 241 des ersten
Schiebegatters 24, einem Gatterelement 261 des
zweiten Schiebegatters 26 und einem Speicherelement 231 des
Abtast-Halteabschnitts 23. Jedes Speicherelement 231 ist
mit der Pixelauswahlabschnitt 15 verbunden.
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Optische
Bilder werden auf dem Zeilensensor 14 ausgebildet, wodurch
das photoelektrische Transferelement 251 Licht empfängt und
elektrische Ladungen speichert. Das Steuersignal 720 wird
von der Kamerasteuervorrichtung 17 zum ersten Schiebegatter 24 übertragen,
so dass die elektrischen Ladungen des photoelektrischen Transferelements 251 zum
Speicherelement 231 über
das Gatterelement 241 gesandt werden. Die gelieferten elektrischen
Ladungen werden im Speicherelement 231 als ein Spannungswert,
der der Größe der elektrischen
Ladungen entspricht, gespeichert. Das Steuersignal 730 wird
zum Abtast-Halteabschnitt 23 übertragen, bevor
neue elektrische Ladungen geliefert werden, so dass der Spannungswert,
der im Speicherelement 231 gespeichert ist, rückgesetzt
wird. Das Steuersignal 710 wird zum zweiten Verschiebegatter 26 übertragen,
wodurch die elektrischen Ladungen des photoelektrischen Transferelements 251 zur
Rücksetzsenke 27 über das
Gatterelement 261 geliefert werden. Als Ergebnis wird das
elektrische Potential jedes photoelektrischen Transferelements 251 initialisiert.
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Die
Pixelauswahlabschnitt 15 wählt einen Pixel aus der Vielzahl
der Pixel 141 des Zeilensensors 14 aus und gibt
Bildsignale vom ausgewählten
Pixel 141 aus. Mit anderen Worten, die Pixelauswahlabschnitt 15 gibt
den Spannungswert, der als Bildsignal gespeichert ist, aus dem Speicherelement 231 aus, wodurch
der gespeicherte Spannungswert von einem Pixel aus der Vielzahl
der Pixel 141 auf der Basis der Pixelauswahlinformation
ausgewählt
wird. Die Pixelauswahlabschnitt 15 greift auf eine Vielzahl
der Pixel 141 einzeln zu und gibt Bildsignale aus. Die
Pixelauswahl wird durch das Steuern der Pixelauswahlabschnitt 15 auf
der Basis des Steuersignals 740 von der Kamerasteuervorrichtung 17 durchgeführt.
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Ausgewählte Bildsignale
des durch die Pixelauswahl ausgewählten Pixels werden unter Verwendung
des Bewegungsdetektionssignals 750 als ein Auslöser, das
vom Abschnitt 11 zum Erkennen der relativen Bewegung geliefert
wird, geliefert. Die Kamerasteuervorrichtung 17 steuert
einen Pixelauswahlabschnitt (die Pixelauswahlabschnitt 15)
auf der Basis der Pixelinformation, wenn der Detektionsabschnitt 11 detektiert,
dass sich der Kopf 8 um die vorgegebene Distanz relativ
zur Kamera 9 bewegt. Somit gibt die Kamerasteuervorrichtung 17 Bildsignale eines
gewünschten
Pixels aus.
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Eine
Funktion des Zeilensensors 14 wird nachfolgend unter Bezug
auf 6 beschrieben. 6 zeigt
den Arbeitszustand der Elemente, die den Zeilensensor 14 bilden,
wie des zweiten Schiebegatters 26, des photoelektrischen
Transferabschnitts 25, des ersten Schiebegatters 24 und
der Pixelauswahlabschnitt 15. Der Arbeitszustand steht
in Bezug zum Bewegungsdetektionssignal 750, das vom Abschnitt 11 zum
Erkennen der relativen Bewegung geliefert wird und das im Zeitdiagramm
gezeigt ist. 6 zeigt die Steuersignale 710, 720, 730 und 740,
die dieselben sind, wie die, die in 4 gezeigt sind.
In 6 zeigen die Schrittsignale der Steuersignale 710 und 720 die
Zeitdauer des offenen Zustands des zweiten Schiebegatters 26 beziehungsweise
des ersten Schiebegatters 24. Das Steuersignal 730 zeigt
den Zeitablauf des Halte- und Freigabespannungswerts des Abtast-Halteabschnitts 23.
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Das
Steuersignal 740 zeigt den Zeitablauf, nach dem Bildsignale
sequentiell aus dem Speicherelement 231 ausgegeben werden.
Eine Zeitdauer vom ersten Schrittsignal zum letzten Schrittsignal zeigt
die Bildsignalausgabezeit, das heißt, die notwendige Zeit für das Ausgeben
von Bildsignalen von allen ausgewählten Pixeln. Ein Schrittsignal
des Bewegungsdetektionssignals 750 zeigt den Zeitverlauf des
Ausgabesignals vom Abschnitt 11 zum Erkennen einer relativen
Bewegung.
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Ein
Halte-Freigabe-Signal wird auf dem Steuersignal 730 ausgegeben,
wenn das Bewegungsdetektionssignal 750 vom Abschnitt 11 zum
Erkennen der relativen Bewegung (Pfeilmarkierung 1) geliefert
wird, wodurch ein Haltezustand des Abtast-Halteabschnitt 23 freigegeben
wird. Ein Öffnungssignal
wird auf dem Steuersignal 720 ausgegeben, wodurch dann
das erste Schiebegatter 24 in einen offenen Zustand geht
(Pfeilmarkierung 2). Somit werden die elektrischen Ladungen
des photoelektrischen Transferabschnitts 25 zum Abtast-Halteabschnitt 23 gesandt.
Ein Haltesignal wird auf dem Steuersignal 730 übertragen
und der Abtast-Halteabschnitt 23 stellt den Haltezustand
wieder her (Pfeilmarkierung 3). Die übertragenen elektrischen Ladungen
werden als Spannungswert im Abtaste-Halteabschnitt 23 gespeichert.
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Ein
Schließsignal
wird auf dem Steuersignal 720 ausgegeben, und das erste
Schiebegatter 24 geht wieder in einen geschlossenen Zustand,
wenn der Abtast-Halteabschnitt 23 in den Haltezustand geht
(Pfeilmarkierung 4). Ein Schließsignal wird auf dem Steuersignal 710 ausgegeben,
wodurch das zweite Schiebegatter 26 in einen offenen Zustand geht
(Pfeilmarkierung 5). Der elektrische Ladezustand des photoelektrischen
Transferabschnitts 25 wird rückgesetzt. Der photoelektrische
Transferabschnitt 25 startet die Belichtung erneut zur
Zeit, wenn das zweite Schiebegatter 26 wieder in einen
geschlossenen Zustand geht. Die Pixelauswahlabschnitt 15 gibt
den Spannungswert als ein Bildsignal sequentiell aus, wobei sie
dem Steuersignal 740, das auf der Basis der Pixelauswahlinformation
geliefert wird, parallel zur Belichtung folgt (Pfeilmarkierung 6), wodurch
der Spannungswert im Speicherelement 231 gespeichert wird.
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Das
Intervall T (eine Zeitdauer von einem Signal des Bewegungsdetektionssignals 750 bis
zu dessen nächstem
Signal) stellt nicht notwendigerweise die vorgegebene Zeitdauer
da. Die Streuung des Intervalls T tritt durch einen mechanischen
Fehler, beispielsweise einen Fehler der Vorschubspindel 72, auf.
Die Bewegungsdistanz des Kopfs 8 relativ zur Kamera 9 wird
unabhängig
von mechanischen Fehlern während
des Intervalls T konstant gehalten. Die Zeitmarkierung wird zwischen
dem Ende einer Bildsignalausgabe und dem Start der nächsten Bildsignalausgabe
vom Abtast-Halteabschnitt 23 festgelegt, um die Streuung
des Intervalls T zu reduzieren.
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In 2 werden
Bildsignale vom jeweiligen Pixel 141 des Zeilensensors 14 auf
der Basis der Pixelauswahl ausgegeben und zum Signalkompensationsabschnitt 16 gesandt.
Der Kompensationsabschnitt 16 kompensiert die Bildqualität auf der
Basis eines Kameraeinstellwerts, das heißt die Verstärkung, wenn
der Kameraeinstellwert von der Kamerasteuervorrichtung 17 geliefert
wird. Die Kamerasteuervorrichtung 17 empfängt die
Pixelauswahlinformation, das heißt die notwendige Information,
um die Pixelauswahlabschnitt 15 anzusteuern, von der Eingabe-Ausgabe-Steuervorrichtung 19,
und sie steuert die Pixelauswahlabschnitt 15 auf der Basis
der Pixelauswahlinformation. Die Steuervorrichtung 17 gibt Bildsignale
vom Pixel 141, der durch die Pixelauswahlinformation ausgewählt wurde,
aus, und sie gibt ein Signal, das eine Vollendung der Aufnahme des Bilds
anzeigt, aus.
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Bildsignale,
die durch den Kompensationsabschnitt 16 kompensiert werden,
werden an den Bilderkennungsabschnitt 18 geliefert. Wenn
der Erkennungsabschnitt 18 das Bildaufnahmevollendungssignal,
das von der Steuervorrichtung 17 geliefert wird, empfängt, erkennt
der Erkennungsabschnitt 18 die aufgenommenen Bildsignale
gemäß dem Erkennungsalgorithmus,
der durch eine Algorithmusnummer, die in den Bauteildaten eingeschlossen
ist, bezeichnet wird.
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Die
Eingabe-Ausgabe-Steuervorrichtung 19 ist mit der Motorsteuervorrichtung 10,
dem Abschnitt 11 zum Erkennen der relativen Bewegung, der
Kamerasteuervorrichtung 17, dem Bilderkennungsabschnitt 18 und
dem Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20 verbunden. Die
Steuervorrichtung 19 steuert somit die Eingabe und die
Ausgabe der Signale. Der Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20 führt Verarbeitungsprogramme,
die im Programmspeicher 22 gespeichert sind, auf der Basis
der Daten, die im Datenspeicher 21 gespeichert sind, durch.
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Montagedaten 211 und
Bauteildaten 212 werden im Datenspeicher 21 gespeichert.
Die Daten 211 sind Daten, die sich auf die Montageverfahren beziehen,
beispielsweise die Montagepositionen der Bauteile, die Sequenz der
Montage der Bauteile und die Arten der Düsen, die für das Aufnehmen der Bauteile
verwendet werden. Die Daten 212 stellen eine Datenbank
verschiedener Daten für
die Komponenten dar. Die Daten 212 umfassen Daten der Formen und
Größen der
Komponenten, die Algorithmusnummern, die dem Algorithmus hinzugefügt werden,
der für
die Erkennung der Bauteile verwendet wird, Erkennungsparameter und
dergleichen. Das Programm 221 zur Bestimmung des Aufnahmegebiets und
das Programm 222 der Montageoperation werden in einem Programmspeicher 22 gespeichert.
Das Programm 221 bestimmt die Größen des Aufnahmegebiets und
die Abtasträume
auf der Basis der Größen und
der Formen der Bauteile in den Bauteildaten. Das Programm 221 gibt
die Information (die Größen und
die Abstände)
als numerische Werte aus, die die Pixelauswahlinformation und die
Positionen in X-Richtung anzeigen.
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Ein
Verfahren zur Montage der Bauteile gemäß dieser Erfindung wird nachfolgend
beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das
ein Verfahren zur Bildaufnahme in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform
zeigt. 8 ist eine schematische Ansicht der Bestimmung
eines Bildaufnahmegebiets des Bildaufnahmeverfahrens in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der Erfindung.
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Der
Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20 liest Montagedaten 211 und
Bauteildaten 212 aus dem Datenspeicher 21 (ST1).
Der Montagebetrieb wird gestartet und der Kopf 8 in 1 nimmt
die Bauteile vom Bauteilzuführabschnitt 4 auf
(ST2). Wie in 8 gezeigt ist, so werden drei
verschiedene Arten von Bauteilen 301, 302 und 303 mit
den Aufnahmedüsen 81 aufgenom men.
Der Kopf 8 bewegt sich zur Startposition für die Bildaufnahme über der
Kamera 9 (ST3).
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Das
folgende Verfahren wird gleichzeitig mit dem Betrieb des Kopfs 8 ausgeführt. Es
wird ein Verfahren zur Bestimmung des Aufnahmegebiets auf der Basis
der Montagedaten 211 und der Bauteildaten 212 durchgeführt (ST4).
Das Programm 221 wird durch den Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20 durchgeführt, wodurch
die Bildaufnahmegebiete 501, 502 und 503,
die den Bauteilen 301, 302 und 303, die durch
den Kopf 8 gehalten werden, entsprechen, bestimmt werden,
wie das in 8 gezeigt ist.
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In 8 basieren
numerische Werte (Y1, Y2, ..., Y6) in der Y-Richtung, die in den jeweiligen Bildaufnahmegebieten
markiert sind, auf den numerischen Werten (Y0 ... Ye) der im Zeilensensor 14 angeordneten
Pixel. Die numerischen Werte (Y1, Y2, ..., Y6) zeigen die Breitenwerte
der Bildaufnahmegebiete (Pixelgebiete, die als auszugebende Objekte ausgewählt werden
und Bildsignale bilden) der aufgenommenen Bilder. Wenn ein Bild,
das einem Bildaufnahmegebiet 501, das dem Bauteil 301 entspricht,
aufgenommen wird, so wird ein Bildsignal von den Pixeln zwischen
Y1 und Y2 aus einer Vielzahl von Pixeln 141 (Y0 ... Ye)
im Zeilensensor 14 ausgegeben.
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Numerische
Werte (X1, X2, ..., X9) in X-Richtung, die den jeweiligen Bildaufnahmegebieten
entsprechen, zeigen numerische Werte in mechanischen Koordinaten
eines Relativbewegungsmechanismus, der den Kopf 8 in X-Richtung
bewegt. Beispielsweise entsprechen die numerischen Werte (X1, X2,
..., X9) den Pulszahlenwerten, die vom Kodierer des Motors 71 geliefert
werden, wobei (X3, X4), (X5, X6) und (X7, X8) die jeweiligen Start- und Stopzeitpunkte
des Aufnehmens der Bildsignale für
die Bildaufnahmegebiete 501, 502 und 503,
zeigen. Die numerischen Werte X1, X2 und X9 zeigen die Zeitpunkte
einer Beschleunigung und Verlangsamung des Abtastbetriebs des Kopfs 8.
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In 8 entsprechen
numerische Werte auf der X-Achse in X-Richtung einer relativen Positionsbeziehung
zwischen dem Zeilensensor 14 und dem Kopf 8 in
X-Richtung. Eine Positionsbeziehung zwischen dem Zeilensensor 14 und
dem Kopf 8, der sich horizontal bewegt, wird durch die
numerischen Werte bestimmt. Eine Obereinstimmung zwischen der Positionsinformation
(einem Pulssignal) vom Kodierer des Motors 71 und dem numerischen
Wert X1 bedeutet, dass der Kopf 8 eine vorgegebenen Verlangsamungsposition
erreicht hat, um eine vorgegebene Abtastgeschwindigkeit zu verwirklichen.
Der numerische Wert X2 entspricht einer Geschwindigkeitsbestimmungsposition,
bei der der Kopf 8 die Verlangsamung beendet und sich mit
einer vorgegebenen Abtastgeschwindigkeit bewegt.
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Der
Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20 überwacht die Positionsinformation,
die vom Kodierer des Motors 71 über die Motorsteuervorrichtung 10 geliefert
wird. Wenn die Positionsinformation mit den oben diskutierten numerischen
Werten übereinstimmt,
detektiert der Abschnitt 20, dass die spezifischen relativen
Positionsbeziehungen, die den jeweiligen numerischen Werten entsprechen,
verwirklicht sind. Verschiedene Betriebssteuerungen, beispielsweise
die Antriebssteuerung des Kopfs 8 und das Aktualisieren
der auszuwählenden
Pixel (von diesen Pixeln wird ein Bildsignal ausgegeben) im Zeilensensor 14 werden
in Erwiderung auf die detektierten Ergebnisse durchgeführt.
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Die
jeweiligen numerischen Werte für
die Bildaufnahmegebiete 501, 502 und 503 in
den Y- und X-Richtungen werden auf der Basis der Formen und Größen in den
Daten der Bauteile bestimmt. Die numerischen Werte in Y-Richtung
zeigen die Breiten und Größen der
Bildaufnahmegebiete. Die numerischen Werte in X-Richtung zeigen die Start- und Stopzeiten
der Bildsignale. Die Pixelauswahlinformation, die Pixel auswählt (Pixel,
von denen ein Bildsignal ausgegeben wird), wird auf der Basis der
Bildaufnahmegebiete erzeugt. Dann wird die Pixelauswahlinformation
ausgegeben (PT5), was es der Kamera 9 ermöglicht,
für das
Auf nehmen von Bildern bereit zu sein. Dann werden Bilder aufgenommen
(ST6).
-
Der
Verarbeitungsberechnungsabschnitt 20, der Datenspeicher 21 und
der Programmspeicher 22 bilden eine Vorrichtung für das Liefern
einer Pixelauswahlinformation, die eine Pixelauswahlinformation liefert,
die die notwendige Information, um Pixel zu spezifizieren (Pixel,
von denen ein Bildsignal ausgegeben wird), einschließen.
-
Die
Bilder werden folgendermaßen
aufgenommen. Wie in 8 gezeigt ist, werden im Falle des
Bildaufnahmegebiets 501, das zuerst aufgenommen wird, die
Pixel zwischen Y1 und Y2 aus einer Vielzahl der Pixel 141 (Y0
... Ye) des Zeilensensors 14 ausgewählt, damit sie ausgegeben werden
können.
-
Wenn
Positionsinformation, die die Position des Kopfes 8 zeigt,
mit X3 übereinstimmt,
so wird ein Freigabesignal (allowing signal) 760 vom Abschnitt 113 zur
Bestimmung des Aufnahmegebiets des Abschnitts 11 zum Erkennen
der relativen Bewegung ausgegeben. Ein Abschnitt 114 zum
Erkennen einer Bewegung über
eine vorgegebene Distanz gibt ein Bewegungsdetektionssignal 750 an
die Kamerasteuervorrichtung 17 aus, wo das Signal 750 zeigt,
dass sich der Kopf 8 um eine vorgegebene Distanz (ein Abtastraum)
relativ zur Kamera 9 bewegt.
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Bildsignale
vom Zeilensensor 14 werden unter Verwendung des Bewegungsdetektionssignals 750 als
Auslöser
ausgegeben. Die Bildsignale werden im Bilderkennungsabschnitt 18 über den
Signalkompensationsabschnitt 16 aufgenommen. Wenn sich
der Kopf 8 bewegt, und die Positionsinformation mit X4 übereinstimmt,
so stoppt der Abschnitt 113 zur Bestimmung des Aufnahmegebiets
das Freigabesignal 760. Eine Ausgabe des Bewegungsdetektionssignals 750 wird
somit gestoppt, und die Aufnahme des Bildes durch die Kamera 9 wird
gestoppt. Der Kopf 8 bewegt sich weiter und Bilder werden
in derselben Weise wiederholt für
die Bildaufnahmegebiete 502 und 503 aufgenommen.
Es werden andere Abtasträume
für die
jeweiligen Bildaufnahmegebiete 502 und 503 bestimmt,
so dass Bilder, die Auflösungen aufweisen,
die den Bauteilen 302 und 303 entsprechen, erhalten
werden können.
-
Wenn
die Aufnahme der Bilder für
alle Bauteile beendet ist, so bewegt sich der Kopf 8 über dem Substrat 3 (ST7).
Das Erkennungsverfahren wird zur selben Zeit durchgeführt (ST8).
Mit anderen Worten, die Bildsignale, die im Signalkompensationsabschnitt 16 kompensiert
werden, werden in den Bilderkennungsabschnitt 18 geliefert
und erkannt. Die Bauteile werden montiert (ST9). Detaillierter gesagt,
werden Fehlausrichtungen der Bauteile 301, 302 und 303 auf der
Basis der Erkennungsergebnisse durch den Bilderkennungsabschnitt 18 korrigiert.
Die Bauteile werden auf dem Substrat 3 durch den Kopf 8 montiert. Die
Bauteile 301, 302 und 303 werden mit
den passenden Auflösungen,
die den jeweiligen Bauteilen entsprechen, erkannt, und sie werden
auf der Basis eines stabilen Bildes, das keine Schwankung der Auflösung aufweist,
erkannt. Somit wird die Genauigkeit der Bilderkennung stabil, und
die Montagegenauigkeit kann verbessert werden.
-
In
dieser Ausführungsform
ist die Bildaufnahmevorrichtung in die Bauteilmontagevorrichtung
eingebaut. Die Bildaufnahmevorrichtung kann jedoch in allen Vorrichtungen,
die Bilder aufnehmen, beispielsweise in Montagevorrichtungen und
Inspektionsmaschinen verwendet werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung bewegen sich Objekte in einer Richtung relativ zur Kamera durch
den Mechanismus zur relativen Bewegung, und Bildsignale von den
Pixeln werden durch die Pixelauswahlinformation in wiederholter
Weise jedes Mal, wenn sich die Objekte relativ zur Kamera bewegen,
ausgeben. Somit wird die Streuung der Auflösung, die sich aus einem mechanischen
Fehler ergibt, reduziert, und die Auflösung wird stabil, und man kann
ein exaktes Bild erhalten.
-
2
- 10
- Motorsteuervorrichtung
- 11
- Abschnitt
zur Detektion einer relativen Bewegung
- 15
- Pixelauswahlschaltung
- 16
- Signalkompensationsschaltung
- 17
- Kamerasteuervorrichtung
- 18
- Bilderkennungsabschnitt
- 19
- Eingabe-Ausgabe-Steuervorrichtung
- 20
- Verarbeitungsberechnungsabschnitt
- 211
- Montagedaten
- 212
- Bauteildaten
- 221
- Programm
zur Bestimmung des Aufnahmegebiets
- 222
- Montagebetriebsprogramm
-
3
- 111
- Zähler der
aktuellen Position
- 112
- Speicher
für das
Speichern einer Position eines Aufnahmegebiets in X-Richtung
- 113
- Abschnitt
zur Bestimmung des Aufnahmegebiets
- 114
- Abschnitt
zur Detektion der Bewegung um eine vorgegebene Distanz
-
4
- 15
- Pixelauswahlschaltung
- 16
- Signalkompensationsabschnitt
Verstärkung
- 17
- Kamerasteuervorrichtung
- 23
- Abtast-Halteabschnitt
- 24
- erste
Schiebegatter
- 25
- Photoelektrischer
Transferabschnitt
- 26
- zweites
Schiebegatter
- 27
- Rücksetzsenke
-
6
- 710
- geschlossen
offen
- 720
- geschlossen
- 730
- halten
- 740
- Bildsignalausgabezeit
-
7
- ST1
- Lese
Montagedaten und Bauteildaten
- ST2
- Nehme
ein Bauteil auf
- ST3
- Der
Transportkopf bewegt sich zur Bildaufnahmestartposition
- ST4
- Verfahren
zur Bestimmung des Aufnahmegebiets (erzeugt Pixelauswahlinformation)
- ST5
- Gebe
Pixelauswahlinformation aus
- ST6
- Nehme
ein Bild auf
- ST7
- Der
Transportkopf bewegt sich über
dem Substrat
- ST8
- Erkennungsverfahren
- ST9
- Montiere
ein Bauteil