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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Steuersysteme,
die elektrische Komponenten zur genauen Plazierung über Bestückungssysteme
auf Flächen
justieren, z. B. gedruckte Schaltungen, Leiterplatten, Hybridsubstrate,
die Leiterbahnen enthalten, und andere Träger von Leiterbahnführungen.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein kontaktloses laserbasiertes
Sensorsystem, das die Winkelorientierung und Lage (x, y) von Komponenten
genau bestimmt, damit eine Pick-and-Place- bzw. Bestückungsmaschine
die Winkelorientierung der Komponente im Hinblick auf das Koordinatensystem
der Bestückungsmaschine zur
richtigen Plazierung korrigieren kann.
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Bei der Montage elektronischer Bauelemente
kommen Bestückungsmaschinen
(Pick-and-Place Maschinen) zum Einsatz, um Komponenten aus normierten
Zufuhrmechanismen, z. B. Streifenrollen, "herauszugreifen" (pick) und solche Komponenten auf geeigneten
Trägern,
z. B. Leiterplatten, zu "plazieren" (place). Eine Leiterplatte
kann eine große
Anzahl solcher Komponenten aufweisen, weshalb die Automatisierung
der Komponentenplazierung auf der Leiterplatte zur kostengünstigen
Herstellung entscheidend ist. Ein wichtiger Aspekt einer Bestückungsmaschine
ist die Art und Weise, wie Komponentenorientierung und -lage vor
dem Plazieren detektiert werden. Einige Bestückungsmaschinen transportieren
die Komponente zu einem Inspektions- bzw. Kontrollplatz, wo sie
durch eine Kontrollkamera o. ä.
abgebildet wird. Sobald sie abgebildet ist, berechnet die Steuerung
oder eine andere geeignete Vorrichtung Orientierungs- und Lageinformationen anhand
des Komponentenbilds. Ein mit solchen Systemen zusammenhängender
Nachteil ist die zusätzlich
erforderliche Zeit, um die Komponente zum Abbildungsplatz zu transportieren,
die Komponente abzubilden und die Komponente vom Abbildungsplatz zur
Plazierungsstelle zu transportieren. Eine weitere Art von Bestückungsmaschine
verwendet einen "kopfgebundenen" Sensor, um die Komponente
im wesentlichen abzubilden, während
sie von der Komponentenzufuhrvorrichtung zur Plazierungsstelle transportiert
wird. Im Gegensatz zum zuvor genannten Beispiel ermöglichen
also kopfgebundene Komponentenkontrollsysteme normalerweise einen
höheren
Komponentendurchsatz und somit eine billigere Herstellung.
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Bestückungsmaschinen mit eingebauten kopfgebundenen
Sensoren sind bekannt. Eine derartige Vorrichtung ist in der
US-A-5278634 (Skunes et al.) gelehrt
und dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen.
Die
US-A-5278634 offenbart
einen kopfgebundenen Komponentendetektor, der eine Laserlichtquelle
verwendet, um Laserbeleuchtung auf eine interessierende Komponente
und an ihr vorbei zu richten, wobei die Laserbeleuchtung dann auf
einen Zeilendetektor fällt.
Bei aktiviertem Laser wird die Komponente durch die Vakuumhohlwelle
gedreht, während
das auf den Zeilendetektor geworfene Bild überwacht wird. Damit können Winkelorientierung
der Komponente sowie Komponentenposition bestimmt und zur richtigen
Plazierung korrigiert werden.
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Obwohl das von Skunes et al. gelehrte
System einen erheblichen Fortschritt für die Technik der Plazierung
elektronischer Komponenten in Bestückungsmaschinen darstellt,
ist es noch verbesserungsfähig.
Aus dem Rest der vorliegenden Anmeldung geht eine solche Verbesserung
hervor.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Offenbart wird ein Sensor zum Erfassen
von Plazierungsinformationen einer durch eine Bestückungsmaschine
zu plazierenden Komponente. Der Sensor weist mehrere Lichtquellen
auf, von denen jede so angeordnet ist, daß sie Beleuchtung mit unterschiedlichen
Einfallswinkeln auf die Komponente richtet. Ferner ist jede Quelle
geeignet, Licht auf der Grundlage eines Aktivierungssignals zu erzeugen. Eine
Quellensteuerelektronik ist vorgesehen und mit den mehreren Lichtquellen
ge koppelt, um Aktivierungssignale nacheinander und/oder selektiv
zu jeder Quelle zu führen.
Ein Detektor ist innerhalb des Sensors relativ zu den mehreren Quellen
angeordnet, um mindestens einen Schatten der Komponente zu empfangen
und Daten an einem Detektorausgang als Anzeige des abgebildeten
Schattens bereitzustellen, während
die Komponente gedreht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Bestückungsmaschine,
für die
Ausführungsformen
der Erfindung von besonderem Nutzen sind.
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Systems zum Detektieren von Komponentenorientierung
und -lage gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
eine schematische Ansicht eines Systems zum Detektieren von Komponentenorientierung
und -lage gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
eine schematische Ansicht eines Systems zum Detektieren von Komponentenorientierung
und -lage gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
eine schematische Ansicht eines Systems zum Detektieren von Komponentenorientierung
und -lage gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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6 ist
eine schematische Ansicht eines Systems zum Detektieren von Komponentenorientierung
und -lage gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Bestückungsmaschine 150,
für die
Ausführungsformen
der Erfindung besonders nützlich
sind. Obwohl die Beschreibung von 1 eine
Bestückungsmaschine 150 betrifft,
können
andere Formen von Bestückungsmaschinen,
z. B. Gestaltungen mit geteiltem Portal, verwendet werden. Gemäß 1 weist die Maschine 150 einen
Transportmechanismus 152 auf, der geeignet ist, ein Werkstück, z. B.
eine Leiterplatte, zu transportieren. Der Transportmechanismus 152 weist
einen Montageabschnitt 154 und einen Förderer 156 auf. Der
Transportmechanismus 152 ist auf einer Unterlage 158 so
angeordnet, daß das Werkstück 152 durch
den Förderer 156 zum
Montageabschnitt 154 transportiert wird. Zufuhrmechanismen 160 sind
allgemein auf jeder Seite des Transportmechanismus 152 angeordnet
und führen
ihm elektronische Komponenten zu. Bei den Zufuhrmechanismen 160 kann
es sich um alle geeigneten Vorrichtungen handeln, die geeignet sind,
elektronische Komponenten bereitzustellen, z. B. Streifenzufuhrmechanismen.
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Die Bestückungsmaschine 150 weist
einen Kopf 162 auf, der über der Platte 158 angeordnet
ist. Der Kopf 162 ist zwischen jedem Zufuhrmechanismus 160 und
dem Montageabschnitt 154 beweglich. Darstellungsgemäß sind Kopfstützen 164 auf
Schienen 166 beweglich, wodurch sich der Kopf 162 in y-Richtung über die
Unterlage 158 bewegen kann. Zur Bewegung des Kopfs 162 in
y-Richtung kommt es, wenn ein Motor 170 als Reaktion auf
ein Motorbetätigungssignal
ein Kugelgewinde 172 dreht, das einen Eingriff mit einer
der Kopfstützen 164 herstellt, um
so die Stütze 164 in
y-Richtung zu verschieben. Der Kopf 162 ist auch auf einer
Schiene 168 abgestützt,
um Kopfbewegung in x-Richtung relativ zur Unterlage 158 zu
ermöglichen.
Zur Bewegung des Kopfs 162 in x-Richtung kommt es, wenn
ein Motor 174 als Reaktion auf ein Motorbetätigungssignal
ein Kugelgewinde 176 dreht, das einen Eingriff mit dem Kopf 162 herstellt
und den Kopf 162 in x-Richtung verschiebt.
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Wie außerdem ersichtlich ist, weist
der Kopf 162 einen Körper 178,
eine Düsenhalterung 180,
Düsen 182 und
einen Sensor 184 auf. Die Düsenhalterung 180 ist
innerhalb des Körpers 178 angeordnet und
hält jede
der Düsen
182 im Körper 178.
Im Gebrauch hierin soll "Düse" jede Vorrichtung
bezeichnen, die eine Komponente lösbar halten kann. Jede der
Düsen 182 ist
in z-Richtung (auf/ab) beweglich und durch geeignete Betätigungselemente,
z. B. Servomotoren, um die z-Achse drehbar. Der Sensor 184 ist
geeignet, Bildinformationen zu erfassen, die sich auf Komponenten
beziehen, die durch die Düsen 182 gehalten
werden. Der Sensor 184 weist geeignete Beleuchtungsvorrichtungen
und Detektionsvorrichtungen auf, so daß der Sensor 184 Bildinformationen liefern
kann, die je nach Komponentenorientierung und -versatz variieren.
Diese Informationen werden zu einer Verarbeitungselektronik 34 geführt, um jeweilige
Komponentenorientierungen und -versätze zu berechnen.
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Detektionssystems 10 für Komponentenorientierung und
-plazierung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das System weist Quellen 12, 14 auf,
die so angeordnet sind, daß sie
Beleuchtung 16 auf eine Komponente 18 aus mindestens
zwei unterschiedlichen Winkeln richten. Die Beleuchtung 16 von
den Quellen 12, 14 wird in gewissem Maß durch
die Komponente 18 blockiert, was Schatten 20 bzw.
22 erzeugt. Die Schatten 20, 22 fallen auf einen
Detektor 24, der vorzugsweise ein Zeilensensor mit ladungsgekoppeltem
Bauelement (CCD) ist. Der Detektor 24 weist eine Anzahl
photoelektrischer Elemente oder Pixel auf, die Ladung in Relation
zu einfallendem Licht während
einer Integrationsperiode annehmen. Im wesentlichen erfaßt der Detektor 24 ein
Zeilenbild der Schatten 20, 22 in einem kurzen
Moment und liefert auf das erfaßte
Bild bezogene Daten zu einer Detektorelektronik 26 über eine
Verbindung 28.
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Wird die Komponente 18 gehalten
oder ist sie anderweitig an der Düse 30 befestigt, wird
die Komponente 18 gemäß einem
Pfeil 32 gedreht, während
eine oder beide Quellen 12, 14 aktiviert sind. Wie
deutlich ist, ändern
bei Drehung des Teils 18 die Schatten 20, 22 ihre
Größe und Position
auf der Grundlage der Querschnittfläche der Komponente 18,
was einen bestimmten Beleuchtungsstrahl 16 blockiert. Das
Signal vom Detektor 24 wird bei Drehung der Komponente 18 ausgelesen
und/oder gespeichert, so daß Daten
vom Detektor 24 verwendet werden, um Drehorientierung der
Komponente 18 sowie Lage (x, y) der Komponente 18 im Hinblick
auf die Düse 30 zu
berechnen. Die Detektorelektronik 26 führt diese Daten über eine
Verbindung 36 zur Verarbeitungselektronik 34.
Gemäß 2 ist die Verarbeitungselektronik 34 vorzugsweise
auch mit einer Quellensteuerelektronik 38 so gekoppelt,
daß die Verarbeitungselektronik 34 die
Aktivierung der Quellen 12, 14 bei Drehung der
Komponente 18 steuert. Die Verarbeitungselektronik kann
sich in einem geeigneten Personalcomputer befinden und weist geeignete
Software zur Berechnung von Winkelorientierung und -versatz auf.
Außerdem
ist die Verarbeitungselektronik 34 mit einem Codierer 40 so
gekoppelt, daß die
Verarbeitungselektronik 34 ein Signal vom Codierer 40 erhält, das
die Winkelorientierung der Düse 30 anzeigt.
Indem sie im wesentlichen darüber
informiert ist, welche Quellen aktiviert sind, über die durch den Codierer 40 angezeigte
Winkelorientierung der Düse 30 in
Kenntnis ist und Bilder der durch die Komponente 18 geworfenen
Schatten beim Drehen detektiert, berechnet die Verarbeitungselektronik 34 Komponentenorientierung
und -lage, sofern ausreichende Kenntnisse der internen Geometrie
des Sensors vorhanden sind.
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Ausführungsformen der Erfindung
sind so gestaltet, daß sie
Komponenteninformationen (Teilegröße, Mittenversatz und Winkelorientierung
usw.) mit sowohl Einzelkanten- als auch Doppelkantenmessungen der
kontrollierten Komponenten extrahieren können. Normalerweise kommen
Doppelkantenmessungen zum Einsatz, wenn die Maße des Teils den Schatten beider
Kanten ermöglichen,
ohne Überlappung
gleichzeitig auf den Detektor zu fallen, was 2 zeigt. So können mehrere Kanten der Komponente
durch unterschiedliche Quellen im selben Zeitintervall den Detektor
abschatten. Der Unterschied zwischen Einzelkantenmessung und Doppelkantenmessung
besteht darin, daß im
Einzelkantenmeßverfahren
nur eine Kante des Bilds durch eine beliebige Quelle auf dem Detektor
abgebildet wird, weil das Teil eine solche Größe hat, daß die andere Kante des Teils
verdeckt ist.
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In einigen Ausführungsformen sind zwei oder
mehr Quellen folgegesteuert, um die abgelaufene Zeit zu verkürzen, bevor
Bildinformationen gesammelt sind. Besonders vorteilhaft ist dies,
wenn diese Quellen getrennt in einem Abstand zur Ebene, die durch
die Quellen gebildet ist, und zur CCD- oder Abbildungsanordnung
angeordnet sind. Da die Quellen allgemein verschiedene Winkelpositionen
voneinander relativ zu einer Linie haben, die von der Düse 30 senkrecht
auf die Oberfläche
des Detektors 24 gezogen ist, ist bei jeder der Quellen 12, 14 ihr
Hauptstrahl in einem unterschiedlichen Winkel im Hinblick auf diese
Senkrechte als auf die Komponente 18 fallend ausgerichtet.
Im Gebrauch hierin ist der Hauptstrahl jener Strahl, der aus der
Mitte der durch die Strahlungsquelle erzeugten Beleuchtung austritt,
nominell referenziert von der mechanischen Achse des Detektorkörpers, so
daß der
Kern austretender Strahlung (der normalerweise symmetrisch ist)
durch den Hauptstrahl halbiert ist. Damit können die Informationen im Schatten,
z. B. Kanteninformationen, eine unterschiedliche räumliche
Position der Komponente darstellen, d. h. die Kante einer Seite
kann im Hinblick auf die Quelle 12 ausgerichtet sein, und
in weniger als 90 Grad Teiledrehung kann eine weitere Seite im Hinblick
auf die Quelle 14 ausgerichtet sein, was in 2 veranschaulicht ist.
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Die Lichtquellen 12, 14 können auf
jede geeignete Weise folgegesteuert sein. Zum Beispiel reduziert
eine Folgesteuerung der Quellen 12, 14 mit der
vollen Bildausleserate des Detektors 24 die Länge der
Zeit, die zwischen diesen folgegesteuerten Quellen verstreicht,
so daß der
Betrag der Winkeldrehung der Komponente während dieses Intervalls relativ
klein ist. Durch solches Folgesteuern der Quellen können von
beiden Quellen individuell abgeleitete Informationen wohldefiniert
sein; und der Weg, den das Teil zwischen der Messung einer speziellen Quelle
zurücklegt,
läßt sich
verkürzen,
was die Körnigkeit
reduziert und die Auflösung
der Folge von Bildern von dieser speziellen Quelle erhöht. Jede
Quelle ermöglicht
das Erfassen von Bildinformationen aus einer unterschiedlichen Drehposition
der Komponente. Auf der Grundlage der unterschiedlichen Quellenpositionen
im Hinblick auf die Komponente werden Informationen anhand von mehr
als einer Winkelposition der Komponente innerhalb eines relativ
kleinen Zeitintervalls gemessen. Die Komponenteninformationen lassen
sich in kürzerer
Zeit erfassen als notwendig wäre,
gäbe es
eine einzelne Quelle und müßte eine
volle Drehung der Komponente erfolgen, um die Winkelinformationen
zu erhalten.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal von
Ausführungsformen
der Erfindung ist die Fähigkeit,
eine Meßhülle oder
ein Erfassungsfeld mit variierendem Maß durch Unterbringen mehrerer
Quellen zu erzeugen, die so positioniert sind, daß sie Komponenten variierender
Größe abbilden,
d. h., ist z. B. eine Komponente 25 Millimeter von Seite zu Seite
groß,
so würde
eine Quelle, die 12,5 Millimeter von der Nennmitte der Kompo nente
plaziert und senkrecht zum Detektor mit ihrem Hauptstrahl angeordnet
ist, die Kante der Komponente einfangen, die sich drehen würde. Die
Quellen haben einen festgelegten Raumkegelwinkel von Licht, das
von ihnen abgestrahlt wird, so daß der Abstand von der Nennmitte
und seitlich oder etwa parallel zur Detektoroberfläche gemäß der vorstehenden
Diskussion justiert werden kann, um dieser Abweichung des Quellenlichts
Rechnung zu tragen, damit ein Schatten der Kante des Teils geworfen
wird. Allerdings wäre
eine Quelle, die so plaziert ist, daß ihr Hauptstrahl z. B. auf
eine 8 Millimeter von der Düse 30 liegende
Position und entlang dem Durchmesser der Komponente 18 parallel
zum Detektor 24 weist, je nach Relativorientierung des
Lichtraumwinkels sowie der Position der Quelle blockiert. Auf der
Grundlage des Raumwinkels jeder Quelle 12, 14 beleuchtet
jede Quelle verschiedene Abschnitte der Komponente. Je nach Größe der Komponente kann
die Komponente ihre Kante innerhalb oder außerhalb eines beleuchteten
Gebiets haben.
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Beim Austausch von Komponenten von
kleineren zu größeren Teilen
bilden Quellen mit Hauptstrahlen, die zunehmend stärker entlang
einer Linie parallel zum Detektor 24 oder seitlich davon,
aber in der Messung von einer Linie senkrecht auf den Detektor 24 durch
die Düse 30 oder
die Drehmitte der Komponente gerichtet sind, zunehmend größere Teilekanten
durch selektives Folgesteuern der Quellen 12, 14 ab.
Vorzugsweise sind die Quellen 12, 14 so angeordnet,
daß sie
Schatten von entgegengesetzten Seiten der Komponente 18 im
selben kleinen Zeitintervall werfen. Durch Auswahl einer geeigneten Quelle
kann die Quelle so eingeschaltet werden, daß eine Kante der Komponente 18 auf
dem Detektor 24 abgebildet werden kann. Dadurch können Komponenten
variierender Größen auf
dem Detektor 24 abgebildet werden, ohne daß dazu mehrere
Sensoren verwendet werden müssen,
die eine feste Meßhülle oder
ein festes Erfassungsfeld haben.
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Obwohl sich die vorstehende Beschreibung auf
Ausführungsformen
konzentrierte, bei denen eine einzelne Düse innerhalb des Erfassungsfelds
positioniert ist, können
andere Ausführungsformen
jede geeignete Anzahl von Düsen
im Erfas sungsfeld vorsehen. 3 ist
eine schematische Ansicht eines Systems 20 zum Detektieren
von Komponentenorientierungen gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Das System 20 weist viele der gleichen oder ähnliche
Elemente wie das System 10 von 2 auf, und gleiche Elemente sind ähnlich numeriert. 3 veranschaulicht, daß mehr als
eine Düse 30 im
Erfassungsfeld angeordnet sein kann, so daß mehrere Komponentenorientierungen
und die Lagen im wesentlichen gleichzeitig abgebildet werden können, um
die Verarbeitungszeit zu reduzieren.
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Das Erfassungsfeld ist das Gebiet
zwischen den Strahlungs- (Licht-) Quellen und dem Detektor, in dem
an den Düsen
plazierte Komponenten Licht auf sie gerichtet haben. In dieser Ausführungsform
werden Schatten von den Komponentenkanten auf den Detektor 24 oder
Detektoren geworfen. Je nach Lage der Düsen 30 und Quellen 12, 14 könnte eine
spezielle Komponente 18 durch Beleuchtung von einer Kombination
aus Quellen oder durch Folgesteuern der verschiedenen Quellen 12, 14 so
abgebildet werden, daß Schatten
der Komponente 18 an einer speziellen Düse 30 von Schatten
von Komponenten an anderen Düsen
unterschieden werden können.
Vorteilhaft ist hierbei, daß mehr
als eine Komponente 18 im Erfassungsgebiet im wesentlichen
gleichzeitig gemessen kann. Ferner können je nach Abstand der Düsen 30 die
Düsen Komponenten
variierender Größen halten
und dennoch ermöglichen,
daß die
Messung der Komponente erfolgt, während solche Komponenten an
den Düsen
gedreht werden.
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4 ist
eine schematische Absicht eines Komponentenmeßsystems 50 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung. 4 veranschaulicht
ein Erfassungsfeld, bei dem der Detektor 24 zwei beabstandete
Detektorabschnitte 24A, 24B aufweist, von denen
jeder Licht empfängt,
das von einer spezifischen Quelle 12, 14 einfällt. Damit
können
bei Bedarf kleinere Detektorabschnitte 24A, 24B verwendet
werden, und die Detektorabschnitte 24A, 24B können getrennt
als Baueinheiten vorgesehen sein. Auf diese Weise ist kein sehr
langer Detektor 24 erforderlich, um die gleiche große Komponentenerfassungshülle zu bilden.
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5 ist
eine schematische Ansicht eines Komponentenmeßsystems 60 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Das System 60 hat viele Ähnlichkeiten mit dem System 50 von 4, und gleiche Komponenten
sind ähnlich
numeriert. Der Hauptunterschied zwischen den Systemen 60 und 50 besteht
in den Relativorientierungen der Detektorabschnitte 24A und 24B.
Insbesondere liegen gemäß 4 Stirnflächen der
Detektorabschnitte 24A und 24B etwa in derselben
Ebene und erscheinen bei Betrachtung in zwei Dimensionen geradlinig. Dagegen
zeigt das System 60 von 5 Detektorabschnitte 24A und 24B,
die so angeordnet sind, daß die
Detektorabschnitte 24A und 24B nicht in derselben
Ebene liegen. Somit erscheinen die Detektorabschnitte 24A und 24B nicht
geradlinig. Statt dessen sind die Detektorabschnitte 24A und 24B vorzugsweise
senkrecht zu einer Mittellinie der Beleuchtung von der jeweiligen
Quelle für
jeden Detektorabschnitt angeordnet. Zum Beispiel erscheint der Detektorabschnitt 24A relativ
zur Quelle 14 so angeordnet zu sein, daß Enden 62 und 64 den
gleichen Abstand von der Quelle 14 haben. Außerdem ist
der Detektorabschnitt 24A in der Ebene des Schattens 20 angeordnet.
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6 ist
eine schematische Ansicht eines Komponentenmeß- und Detektionssystems 70 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Das System 70 ähnelt der Ausführungsform
von 2, und gleiche Elemente
sind ähnlich
numeriert. Der Hauptunterschied zwischen den Systemen 70 und 10 in 6 bzw. 2 ist die Bereitstellung spiegelnd reflektierender
Oberflächen 72, 74.
Darstellungsgemäß richten
die Quellen 12, 14 ihre Beleuchtung anfangs weg
vom Detektor 24, wobei die Beleuchtung auf die spiegelnden
Reflektoren 72 bzw. 74 fällt und zur Düse 30 und
zum Detektor 24 gerichtet wird. Mit dieser Ausführungsform
lassen sich die Quellen 12, 14 flexibel plazieren.
Der Detektor 24 gemäß 6 könnte auch eine der Detektorgestaltungen
von 4 oder 5 beinhalten. Allerdings
ist bei Ausführungsformen
mit geteilten Detektorabschnitten und spiegelnden Reflektoren erwogen,
daß eine Quelle
einen spiegelnden Reflektor nutzen könnte, während eine weitere Quelle so
positioniert sein könnte,
daß ihr
Haupt strahl direkt auf die Komponente fällt, und somit keinen spiegelnden
Reflektor benötigt.
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Allgemein beinhaltet der Betrieb
von Ausführungsformen
der Erfindung die im folgenden dargestellten Schritte. Der erste
Schritt ist das Kalibrieren der Quellen-, Düsen- und Detektorpositionen
zueinander. Für
diesen Vorgang kann eine Anzahl von Techniken zum Einsatz kommen.
Zum Beispiel kann eine Berechnung der Positionen der verschiedenen Sensorkomponenten
erfolgen, indem der Sensor mit positionsfixierten Prüfkomponenten
in einer Koordinatenmeßmaschine
plaziert und dann die Koordinatenmeßmaschine verwendet wird, die
Relativposition sämtlicher
Prüfkomponenten
so zu bestimmen, daß die
Position des Strahls, der von der oder den Lichtquellen auf den
Detektor fällt,
im Hinblick auf die Düsenposition
und Detektorposition bekannt ist.
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Als zweiter Schritt haben der oder
die Schatten von jeder Komponente, die auf den Detektor durch Licht
geworfen werden, das von der oder den Quellen einfällt, ein
charakteristisches Intensitätsprofil,
das zum Extrahieren einer Kante verarbeitet wird. Die Kantenposition
kann zu einer Teilpixelposition interpoliert werden. Eine solche
Interpolation kann mit einer beliebigen Anzahl von Techniken durchgeführt werden,
u. a. Schwerpunktberechnung oder Kurvenermittlung bzw. -anpassung.
Danach setzt dies eine spezielle Kantenposition mit einer Codiererposition und
einer bekannten Quellenstrahlposition in Beziehung. Anschließend liefert
die definierte Kante des Schattens ein (r, Theta)-Paar, wobei Theta
die Position des Codierers ist, der sich an der Düsenwelle
befindet oder an der Düsenwellen
befestigt ist, die seine Relativwinkelposition anzeigt, und r der
Abstand von der Quelle zur Kantenposition am Detektor ist, der die Position
der Komponente an diesem spezifischen Punkt im Winkelraum und in
der Zeit definiert. Die (r, Theta)-Paare werden bei Drehung der
Komponente an der Düse
erfaßt.
Unter Verwendung bekannter geometrischer Techniken dienen diese
(r, Theta)-Paare dazu, Komponenteninformationen abzuleiten, u. a.: Komponentenbreite,
Komponentenlänge,
Düsenversatz
der Drehmitte x, Düsenversatz
der Drehmitte y und die Winkelposition eines festgeleg ten Bezugssystems
der Komponente im Hinblick auf die Düsenwinkelposition. Mit diesen
Informationen läßt sich
die Komponentenlage in das mechanische Bezugssystem der spezifischen
Bestückungsmaschine über Software
umsetzen, und die Komponente kann richtig positioniert werden, um
an ihrer Soll- bzw. Zielstelle auf der Leiterplatte plaziert zu
werden.
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Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen
in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken
und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnten mehrere
Abschnitte des Detektors 24 innerhalb derselben Ebene oder
außerhalb
derselben Ebene plaziert sein. Ferner brauchen solche Detektorabschnitte
nicht körperlich
benachbart zu sein, sondern können
Segmente von Detektoren sein, so daß die Positionen der mehreren
Düsen im
Hinblick auf die Lichtquellen und Detektoren ermöglichen, Komponenten auf solchen
Detektorabschnitten auf der Grundlage der Auswahl von Quellen abzubilden,
die im Hinblick auf Komponenten und Detektorabschnitte eingeschaltet
sind.
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Zusammenfassung
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Offenbart wird ein Sensor (184)
zum Erfassen von Plazierungsinformationen einer durch eine Bestückungsmaschine
(150) zu plazierenden Komponente (18). Der Sensor
(184) weist mehrere Lichtquellen (12, 14)
auf, von denen jede so angeordnet ist, daß sie Beleuchtung mit unterschiedlichen
Einfallswinkeln auf die Komponente (18) richtet. Ferner ist
jede Quelle (12, 14) geeignet, Licht auf der Grundlage
eines Aktivierungssignals zu erzeugen. Eine Quellensteuerelektronik
(38) ist vorgesehen und mit den mehreren Lichtquellen (12, 14)
gekoppelt, um Aktivierungssignale nacheinander zu jeder Quelle (12, 14)
zu führen.
Ein Detektor (24) ist innerhalb des Sensors (184)
relativ zu den mehreren Quellen (12, 14) angeordnet,
um mindestens einen Schatten (20, 22) der Komponente
(18) zu empfangen und Daten an einem Detektorausgang als
Anzeige des während des
Drehens der Komponente (18) abgebildeten Schattens (20, 22)
bereitzustellen.
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