DE69214225T2

DE69214225T2 - Lehrmethode und System zur Kontrolle der angeschlossenen Bauteile

Info

Publication number: DE69214225T2
Application number: DE69214225T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Kobayashi; Norihito Yamamoto
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2012-07-22
Also published as: US5822449A; EP0526080A3; EP0526080A2; EP0526080B1; DE69214225D1; SG45181A1

Description

Dieses Verfahren betrifft ein System oder Verfahren zur Inspektion einer Vielzahl elektronischer Bauteile bzw. Komponenten, die auf einer Platine wie z.B einer gedruckten Schaltung montiert sind, sowie des Vorhandenseins und der Positionen elektronischer Bauteile vor dem Anlöten und der Lötergebnisse nach dem Löten, und betrifft insbesondere ein verbessertes System oder Verfahren, einer Inspektionsvorrichtung für montierte Bauteile Kontrolldaten über montierte Bauteile einzugeben, um eine Vielzahl an auf einer Platine montierten Bauteilen hinsichtlich des Montagezustands zu überprüfen, der entweder gut oder schlecht ist (nachstehend als "Montagequalität" bezeichnet).
Üblicherweise wird eine Inspektion mit freiem Auge zur Überprüfung von auf einer Platine montierten Bauteilen hinsichtlich ihrer Montagequalität durchgeführt (nachstehend beziehen sich die Ausdrücke "Montage" und "montiert" auf den Zustand vor und nach dem Löten). Diese Inspektion mit freiem Auge kann jedoch Kontrollfehler und nicht übereinstimmende Inspektionsgebnisse der Prüfer nicht ausschließen, wobei die Möglichkeit der Verarbeitung der Inspektionsergebnisse ebenfalls eingeschränkt ist.
In letzter Zeit wurde eine Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile vorgeschlagen, die eine Montagequalität einer Basis, auf der zahlreiche Bauteile montiert sind, automatisch mittels eines Bildverarbeitungsverfahrens überprüft. Die Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile muß vor ihrer Verwendung in bezug auf jede Art überprüfter Platinen unterwiesen werden, an welchem Platz welche Bauteile wie auf den Platinen zu montieren sind. Dieser Vorgang wird als "Lehren" bezeichnet, und die Kontrolldaten über montierte Bauteile umfassen zusätzlich zu Informationen über die Positionen und Arten an auf der überprüften Platine montierten Bauteilen auch Informationen über Bild- und Entscheidungskriterien für die automatische Kontrolle.
Die Informationen über Bild- und Entscheidungskriterien umfassen Daten (Form, Länge, Breite usw.) einer Anschlußfläche auf einer mit jedem Bauteil verlöteten Platine, Daten (Form, Maßstab usw.) eines als Kontrollbereich definierten Fensters, Daten (Farbton, Helligkeit usw.) charakteristischer Parameter, die den gelöteten Zustand auf der Anschlußfläche repräsentieren, und Entscheidungskriterien, um zu bestimmen, ob die charakteristischen Parameter in Ordnung sind oder nicht.
Die obigen Kontrolldaten über montierte Bauteile werden der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile für jede Art überprüfter Platinen manuell durch eine Bedienperson eingegeben; der Nachteil dieser Vorgangsweise besteht darin, daß er arbeits- und zeitaufwendig ist und die Kontrolle durch die Vorrichtung während der Lehrvorgänge nicht durchgeführt werden kann. Die Kontrolldaten über die Positionen und Typen von Bauteilen im montierten Bauteil, die auf der überprüften Platine montiert werden sollen, können Daten aus einem Chipmontiergerät oder CAD (computer-aided design) verwenden. Die Daten von Bild- und Entscheidungskriterien müssen der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile jedoch für jede Platinenart durch manuelle Eingabe gelehrt werden, nachdem die Bezugsplatine, die mit den richtig montierten jeweiligen Bauteilen versehen ist, zur Vorrichtung gebracht wurde, indem Bilder der jeweiligen Bauteile und ihrer Peripheriegeräte erzeugt werden, aus denen die obigen charakteristischen Parameter gewonnen und die Entscheidungskriterien bestimmt werden können.
Ein System, das auf diese Weise betrieben werden kann, ist in DE-A-3506237 geoffenbart. Diese Veröffentlichung entspricht dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1.
Der Artikel "Automated Inspection of Solder Joints on PC Boards by Supplementary Process of 3D and Gray-Level Images" von P. Meigel in den Proceedings der 16. Jahreskonferenz der IEEE Industrial Electronics Society, S.786-791, offenbart ein System, das Testdaten durch CAD/CAM-Daten oder - falls dies nicht möglich ist - durch Lehren erzeugt. Es wird allerdings nicht beschrieben, wie im letzteren Fall Lehrdaten erzeugt werden.
JP-A-62180251 zeigt ein Kontrollsystem mit einem Lehr- und einem Kontrollmodus. Während des Lehrmodus werden Lehrdaten aus der visuellen Kontrolle einer gedruckten Schaltung gewonnen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Gewinnung von Entscheidungskriterien für jeden Bauteil auf einer zu prüfenden Platine zumindest teilsweise zu automatisieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lehrverfahren bereitgestellt, um einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten, die die jeweilige Montagequalität von auf einer Platine montierten Bauteilen überprüft, Kontrolldaten über montierte Bauteile beizubringen, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Identifizieren einer Vielzahl an Lehrbauteilen auf einer Lehrplatine;
Bestimmen der Bauteiltypen- und Standortdaten für jeden Lehrbauteil;
Erzeugen von Lehrdaten für jeden Lehrbauteil auf der Basis der Bestimmung und
Zuführen der Lehrdaten zur Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile und Erzeugen der Kontrolldaten über montierte Bauteile daraus;
worin:
der Schritt des Erzeugens der Lehrdaten folgendes umfaßt:
Identifizieren eines gespeicherten Bauteils bzw. einer gespeicherten Komponente, der bzw. die jedem Lehrbauteil entspricht;
Abrufen der gespeicherten Bauteildaten, die jedem somit identifizierten gespeicherten Bauteil entsprechen, aus einer Speichervorrichtung, die ungeachtet der tatsächlichen auf der Platine montierten Bauteile gespeicherte Bauteildaten für jeden möglichen Bauteiltyp speichert, wobei die gespeicherten Bauteildaten jeweilige Bild- und Entscheidungsdaten umfassen; und
Erzeugen der Lehrdaten für jeden Lehrbauteil durch Kombinieren der gespeicherten Bauteildaten mit den Standortdaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.
Somit stehen gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Kontrolldaten über jeden Bauteil auf einer Platine bereits dann zu Verfügung, wenn die Platine überprüft wird, weshalb die spezifische Lehrzeit für diese Platine verkürzt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Lehrdaten zur Unterweisung einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten bereitgestellt, die die jeweilige Montagequalität von auf einer Platine montierten Bauteilen überprüft, umfassend:
Eingeben von Platinendaten, die Standortdaten für jeden einer Vielzahl an Schaltungsbauteilen umfassen;
Identifizieren eines gespeicherten Bauteils, der jedem Platinenbauteil entspricht;
Abrufen von gespeicherten Bauteildaten, die jedem somit identifizierten gespeicherten Bauteil entsprechen, aus einer Speichervorrichtung, die ungeachtet der tatsächlichen auf der gedruckten Schaltung montierten Bauteile gespeicherte Bauteildaten für jeden möglichen Bauteiltyp speichert, wobei die gespeicherten Bauteildaten jeweilige Kontrolldaten umfassen; und
Erzeugen der Lehrdaten für jeden Platinenbauteil aus den jeweiligen Standortdaten für jeden Platinenbauteil und den Kontrolldaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.
Somit ist es gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, eine Kontrollvorrichtung zu verwenden, um die Lehrdaten zu erzeugen, noch ist die manuelle Eingabe der Montagedaten notwendig.
Die vorliegende Erfindung bietet auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen, worin:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Kontrolvorrichtung für montierte Bauteile gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig.2 eine Tabelle ist, die die Beziehungen zwischen Lötzustand und Mustern darstellt die durch eine Kamera von Fig.1 aufgenommen werden;
Fig.3 ein Flußdiagramm zur Erstellung einer Bauteiltypentabelle ist;
Fig.4 den Inhalt der Bauteiltypentabelle darstellt;
Fig.5 ein Flußdiagramm ist, das eine Lehrabfolge veranschaulicht;
Fig.6 ein Flußdiagramm ist, das die Abfolge einer automatischen Überprüfung darstellt;
Fig.7 ein schematisches Blockdiagramm einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig.8 ein Flußdiagramm zur Erstellung von Lehrdaten gemäß der zweiten Ausführungsform ist;
Fig.9 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung zur Ausführung des Flußdiagramms von Fig.8 ist;
Fig.10 eine Position eines Bauteils auf einer Platine zeigt;
Fig.11 Positionen und Formen von Anschlußflächen darstellt;
Fig.12 eine perspektivische Ansicht von Dimensionen eines Chipbauteils ist;
Fig.13 ein Beispiel einer Fenstereinstellung zeigt; und
Fig.14 eine in der Vorrichtung von Fig.9 verwendete Konvertierungstabelle zeigt.
Bezug nehmend auf Fig.1 sieht man ein schematisches Blockdiagramm einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile, die durch ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird. Die Vorrichtung enthält eine X-Achsen-Tischeinheit 3, eine Y-Achsen-Tischeinheit 4, einen Projektor 5, eine Kamera 6 und einen Regelprozessor 7 und ist ausgebildet, charakteristische Parameter der in einem Kontrollbereich einer Bezugsplatine 1S montierten jeweiligen Bauteile 2S, welche Parameter durch Aufnahme eines Bildes der Platine 1S erhalten werden mit charakteristischen Parametern des jeweiligen in einem Kontrollbereich einer geprüften Platine 1T montierten Bauteils 2T zu vergleichen, welche Parameter durch Aufnahme eines Bildes der Platine 1T erhalten werden, um die Montagequalität der jeweiligen Bauteile 2T zu überprüfen.
Die X-Achsen-Tischeinheit 3 und die Y-Achsen-Tischeinheit 4 sind mit in den Abbildungen nicht dargestellten Motoren versehen, die durch ein Steuersignal betätigt werden, das durch den Regelprozessor 7 erzeugt wird, sodaß die X-Achsen-Tischeinheit 3 die Kamera 6 in X-Richtung bewegt und die Y-Achsen-Tischeinheit 4 einen die Platinen 1S und 1T tragenden Förderer 8 in Y-Richtung bewegt.
Der Projektor 5 besteht aus drei kreisringförmigen Lichtquellen 9, 10 und 11, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und rotes Licht, grünes Licht bzw. blaues Licht als Reaktion auf das Steuersignal aus dem Prozessor 9 gleichzeitig ausstrahlen Die Lichtquellen 9, 10 und 11 sind positioniert, den Mittelpunkt knapp über einer Beobachtungsposition, jedoch jeweils unterschiedliche Höhenwinkel von der Beobachtungsposition aufzuweisen. Die Lichtquellen 9, 10 und 11 besitzen jeweils eine rot, grün bzw. blau gefärbte durchsichtige Platte, die in der vorliegenden Ausführungsform weiße Lichtquellen abdecken, können jedoch drei kreisringförmige getarbte Leuchtstofflampen oder Neonröhren besitzen, die jeweils rotes, grünes und blaues Licht ausstrahlen.
Um Informationen (Bautei nummer, Polarität, Farbcode usw.) und Musterinformationen (verschiedene Markierungen) der Bauteile auf Platinen 1S und 1T unter dem Licht des Projektors 5 zu finden, sind die Lichtquellen 9, 10 und 11 alle ausgebildet, ein völlig weißes Licht auszustrahlen, wenn ihre Farbtöne gemischt werden. Die Lichtquellen 9, 10 und 11 sind ausgebildet, Lichter mit rotem, grünem oder blauem Spektrum auszustrahlen, das jeweils eine Kontrastwellenlängen-Lichtenergieverteilung aufweist, um weißes Licht zu liefern, wenn die drei färbigen Lichtstrahlen gemischt werden, wobei die Lichtstärke des jeweils gefärbten Lichts durch einen Kameracontroller 18 eingestellt bzw. justiert wird, sodaß weißes Licht durch Mischen von rotem, grünen und blauen Licht ensteht, das aus den Quellen 9,10 und 11 ausgestrahlt wird.
Die Kamera 6 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Farbfernsehkamera und ist knapp überhalb der Beobachtungsposition in Abwärtsrichtung angeordnet. Somit werden reflektierte Lichter von der Oberfläche der zu prüfenden Platinen 1S und 1T durch Kamera 6 aufgenommen, um in Farbsignale R, G und B der drei Primärfarben konvertiert und dem Regelprozessor 7 zugeleitet zu werden.
Der Regelprozessor 7 enthät einen A/D-Wandler 12, einen Speicher 13, eine Lehrtabelle 14, einen Bildprozessor 15, eine Beurteilungseinheit 16, einen X-Y- Tischcontroller 17, einen Bildaufnahmecontroller 18, eine Bauteiltypentabelle 19, eine Anzeige 20, einen Drucker 21, eine Tastatur 22, ein Diskettenlaufwerk 23 und einen Controller 24. Im Lehrmodus werden die Bauteiltypen, die zuvor in der Bauteiltypentabelle 19 gespeichert wurden und den auf der Bezugsplatine 1S montierten Bauteilen 2S entsprechen, ausgelesen und charakteristische Parameter wie z.B. Farbton und Helligkeit über einen Kontrollbereich der jeweiligen Bauteile 2S auf der Bezugsplatine 1S angewendet, um eine Entscheidungsdatendatei zu erstellen. Im Kontrollmodus werden Farbsignale R, G und B über die kontrollierte Platine 1T verarbeitet und die roten, grünen und blau gefärbten Muster für einen Kontrollbereich der jeweiligen Bauteile 2T auf der kontrollierten Platine 1T detektiert, um eine Datei mit kontrollierten Daten zu erstellen. Die Datei mit kontrollierten Daten wird mit der Entscheid ungsdatendatei verglichen und anhand der Vergleichsergebnisse die Montagequalität wie z.B. der Lötzustand um die Bauteile 2T auf der kontrollierten Platine 1T automatisch beurteilt.
Fig.2 ist eine Tabelle, die Schnittansichten von Lötungen 25, Bildaufnahmemuster Muster roter Farbe, Muster grüner Farbe und Muster blauer Farbe (aufgenommen durch die Kamera 6) in einem Lötzustand zeigt - gutes Löten, Bauteilauslassung und schlechtes Löten. Da augenscheinliche Unterschiede zwischen den Farbtonmustern in der Tabelle gefunden werden, ist es möglich, das Vorhandensein von Bauteilen und den Lötzustand zu beurteilen.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig.1 wandelt der A/D-Wandler 12 Farbsignale R, G und B aus der Kamera 6 in digitale, an den Controller 24 anzulegende Signale um. Der Speicher 13 arbeitet mit RAM und dient als Arbeitsbereich für den Controller 24. Der Bildprozessor 15 führt die Bildverarbeitung bezüglich Bildaten durch, die durch den Controller 24 geliefert werden, um die Datei mit kontrollierten Daten und die Datendatei zur Verwendung durch Controller 24 und Beurteilungseinheit 16 zu erstellen.
Die Bauteiltypentabelle 19 speichert zuvor die Daten über die Bilder und die Entscheidungskriterien, die für die Kontrolle montierter Bauteile für jeden Bauteiltyp erforderlich sind, z.B. Daten über eine Anschlußfläche auf einer mit den Bauteilen gelöteten Platine (Form, Länge, Breite usw.), Daten über ein als Kontrollbereich definiertes Fenster (Form, Maßstab usw.), Daten über charakteristische Parameter, die den Lötzustand der Anschlußfläche repräsentieren (Farbton, Helligkeit usw.) und Entscheidungskriterien, um zu bestimmen, ob die charakteristischen Parameter zufriedenstellend sind oder nicht. Wenn die obige Entscheidungsdatendatei erstellt wird, werden die in Tabelle 19 gespeicherten Daten ausgewählt und in Einklang mit den Bauteiltypen ausgelesen. Die Bilddaten beziehen sich in der vorliegenden Ausführungsform auf Farbbilder, z.B. Farbton, Helligkeit (Gesamthelligkeit aller Farben), Helligkeit für jeden Farbton, Sättigung o.dgl., die selektiv eingesetzt werden. Wenn die Bilddaten monochrome Bilder betreffen, werden Schwarzweiß-Schattierungsdaten eingesetzt.
Wenn der Controller 24 die Entscheidungsdatendatei in einem Lehrmodus auf die Lehrtabelle 14 anwendet, speichert die Tabelle 14 die Entscheidungsdatendatei, die zur Verwendung für die Beurteilungseinheit 16 ausgelesen werden soll, durch den Controller 24, wenn der Controller 24 in einem Kontrollmodus die Tabelle 14 anfordert, um die gespeicherte Entscheidungsdatendatei an die Einheit 16 zu übermitteln. Die Beurteilungseinheit 16 vergleicht die vom Controller 24 gelieferte Entscheidungsdatendatei im Kontrollmodus mit der Datei über Prüfdaten, die aus dem Bildprozessor 15 geliefert wird, um zu beurteilen, ob der Lötzustand jedes Bauteils 2T auf der geprüften Platine 1T gut oder schlecht ist, und sendet die Beurteilungsergebnisse an den Controller 24. Der Bildaufnahmecontroller 18 enthält eine Schnittstelle zur Verbindung des Controllers 24 mit dem Projektor 5 und der Kamera 6 und steuert als Reaktion mit den Outputs daraus die jeweiligen Lichtquellen 9 bis 11 des Projektors 5, um die Quantität ihres Lichts einzustellen, damit in der Kamera 6 ein gegenseitiges Gleichgewicht unter den jeweiligen Farbtönen des ausgestrahlten Lichts aufrechterhaten wird. Der X-Y-Tischcontroller 17 enthält eine Schnittstelle zur Verbindung des Controllers 24 mit der X-Achsen-Tischeinheit 3 und Y-Achsen-Tischeinheit 4, um die Einheiten als Reaktion auf den Output aus dem Controller 24 zu steuern. Die Anzeige 20 zeigt auf ihrem Anzeigefeld Daten von Bildern, Kontrollergebnissen, Tasteneingaben usw. an, wenn die Daten der Anzeige zugeführt werden. Wenn ein Kontrollergebnis einem Drucker 21 vom Controller 24 zugeführt wird, druckt es der Drucker in einem vorbestimmten Format aus. Die Tastatur 22 enthält verschiedene Tasten zur Eingabe von Daten über den Vorgang, die Bezugsplatine 1S und die geprüfte Platine 1T, wobei Tasteneingabedaten dem Controller 24 zugeführt werden. Der Controller 24 enthält einen Mikroprozessor und steuert die Vorgänge des Erstellens der Bauteiltypentabelle 19, des Lehrens und Ausführens der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile gemäß den Abläufen der Figuren 3, 5 und 6.
In Fig.3 sieht man einen Ablauf zur Erstellung der Bauteiltypentabelle 19. In einem anfänglichen Schritt ("START") betätigt der Controller 24 den Projektor 5 und die Kamera 6, indem die jeweiligen Komponenten angesteuert werden, um Bildaufnahe- und Datenverarbeitungsbedingungen zu schaffen.
Wenn eine Bedienperson die Tastatur 21 betätigt, um einen Bauteileditor in einem Schritt ST1 auszuwählen, wird der Inhalt der Bauteiltypentabelle 19, der zuvor in der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile gespeichert war, durch die Anzeige 20 angezeigt, wie dies in beispielhafter Weise in einer Tabelle von Fig.4 gezeigt wird, in der mehrere Bauteiltypen (z.B. Widerstand, IC usw.) mit Bezugsbuchstaben "A" bis "G" versehen sind und die Bauteilgruppen (z.B. A1 bis A8) den jeweiligen Bauteiltypen angehören. Die Bedienperson wählt in Schritt ST2 einen Bauteiltyp, der einem Bauteil für ein Objekt aus der Bauteiltypentabelle entspricht, und in Schritt ST3 einen korrespondierenden Bauteil in der Bauteilgruppe des Bauteiltyps, sodaß zuvor gespeicherte Bauteildaten über den ausgewählten Bauteil in Schritt ST4 auf der Anzeige 20 angezeigt werden.
Wenn die Bedienperson die anzeigten Daten als für die automatische Kontrolle nützlich erachtet, wird - selbst wenn sie gespeichert sind - in einem Abfrageschritt ST5 eine "JA"- Antwort für die nachfolgende Bauteilgruppenbewertung gegeben; die Bedienperson geht nun zu Schritt ST4. Wenn die Bedienperson der Meinung ist, daß die angezeigten Daten für die automatische Kontrolle nicht in Frage kommen, erzeugt Schritt ST5 eine "NEIN"-Antwort für die Verwendung in Schritt ST6, in dem die Bezugsplatine 1S in eine Beobachtungsposition der Kontrol vorrichtung für montierte Bauteile gebracht wird
In Schritt ST7 wird ein Bild des korrespondierenden Bauteils 2S auf der Bezugsplatine 1S durch Kamera 6 aufgenommen, um Parameter des aufgenommenen Bildes zu gewinnen. In Schritt ST8 werden Werte der Parameter eingestellt, um Bilddaten und ihre Entscheidungskriterien zu erzeugen, sodaß sie in der Bauteiltypentabelle 19 gespeichert werden. Zu den eingestellten Parametern zählen Positionen der Bauteile, Daten über Anschlußflächen, Daten über Fenster für das Erkennen von Brücken, Daten über charakteristische Parameter, die den Lötzustand auf Anschlußflächen darstellen, und Entscheidungskriterien, um zu bestimmen, ob die Montagequalität gut oder schlecht ist.
Nach Abschluß dieser Einstellung wird die Bezugsplatine 1S in Schritt ST9 aus der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile genommen, und neu eingestellte Bauteilbilddaten werden in Schritt ST10 in der Bauteiltypentabelle 19 gespeichert. Somit werden in gleicher Weise Bauteildaten über andere Bauteile für die automatische Kontrolle anschließend in der Bauteiltypentabelle 19 gespeichert.
In Fig.5 sieht man eine Lehrsequenz. Die Bedienperson betätigt die Tastatur 22, uni den Platinennamen und die mit Tasten eingegebene Platinengröße als Lehrobjekt in Schritt ST11 zu registrieren, und setzt die Bezugsplatine 1S auf die Y-Achsen-Tischeinheit 4, um in Schritt ST12 eine Starttaste zu drücken. In Schritt ST13 nimmt die Kamera 6 ein Bild der Bezugsplatine 1S an ihrer ursprünglichen Position und ihrer rechten oberen sowie linken unteren Ecke auf, um die Größe der aktuellen Bezugsplatine 1S durch die Bezugspunkte einzugeben, und der Controller 24 steuert die X-Achsen-Tischeinheit 3 und die Y-Achsen-Tischeinheit 4, um die Bezugsplatine 1S zu ihrer ursprünglichen Position zu bringen. Die Bezugsplatine 1S besitzt eine gute Montagequalität, worin ein vorbestimmter Bauteil 2S korrekt an der Bauteilmontageposition angelötet ist. Wenn die Bezugsplatine 1S an der Anfangsposition befestigt ist, nimmt die Kamera 6 ein Bild eines Felds auf der Bezugsplatine 1S auf, um in Schritt ST14 eine Montageposition eines Bauteils zu lehren.
In Schritt ST15 wird der Inhalt der Bauteiltypentabelle 19 auf der Anzeige 20 angezeigt ein Bauteil der mit dem Bauteil 2S korrespondiert, dessen Montageposition gelehrt wird, wird ausgewählt, und seine Bauteildaten werden aus der Bauteiltypentabelle 19 ausgelesen, um als Lehrdaten gespeichert zu werden.
Wenn die gleiche Sequenz für alle Bauteile auf der Bezugsplatine 1S wiederholt wurde, wird eine "JA-Antwort aus Schritt ST16 erzeugt, in dem abgefragt wird, ob alle Bauteile fertig sind, und auf Schritt ST17 angewendet, um das Lehren zu modifizieren. Diese Lehrmodifikation wird ausgeführt, um mit der automatischen Kontrolle aller Abschnitte, die durch die in Schritten 14 und 15 erzeugten Lehrdaten zu prüfen sind, automatisch fortzuschreiten und nur die Lehrdaten eines nicht korrekten Abschnitts zu modifizieren, wenn dieser als Ergebnis der automatischen Kontrolle ermittelt wird. Wenn durch die modifizierten Lehrdaten ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt wird, werden sie in Schritt ST18 als Lehrdaten gespeichert.
In Fig.6 sieht man eine Sequenz zur automatischen Kontrolle. In Schritten ST21, ST22 wird der Name einer zu prüfenden Platine ausgewählt und eine Kontrolltaste betätigt, um die Platinenkontrolle auszuführen. In Schritt ST23 wird abgefragt, ob eine kontrollierte Platine 1T der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile zugeführt ist oder ob die Platine hineingetragen werden soll. Wenn in Schritt ST23 eine "JA"-Antwort erfolgt, wird der Förderer 8 betätigt, um die kontrollierte Platine 1T in Schritt ST24 in der Y-Achsen-Tischeinheit 4 zu tragen; eine automatische Kontrolle wird in Schritt ST25 eingeleitet.
In Schritt ST25 steuert der Controller 24 die X-Achsen- und Y-Achsen-Tischeinheiten 3 und 4, um die Sicht der Kamera 5 auf den ersten Bauteil 2T auf der kontrollierten Platine 1T festzulegen, um Bilder aufzunehmen. Jeweilige Anschlußflächenfelder in einem Kontrollbereich werden automatisch gewonnen, charakteristische Parameter in den jeweiligen Anschlußflächenfeldern werden errechnet, und eine Datei mit überprüften Daten wird erstellt. Anschließend verwendet der Controller 24 die Datei mit überprüften Daten für die Beurteilungseinheit 16, um die Datei mit überprüften Daten mit der Datei mit Beurteilungsdaten aus der Lehrtabelle 14 zu vergleichen, sodaß die Montagequalität des ersten Bauteils 2T beurteilt werden kann, z.B. der Lötzustand (Schritt ST26). Somit wird die Kontrolle für alle Bauteile 2T auf der überprüften Ptatine 1T wiederholt.
Wenn irgendein mangelhafter Bauteil z.B. mit unzureichender Lötarbeit als Ergebnis de obigen Kontrolle ermittelt wird, wird dieser mangelhafte Bauteil mit seinen schlechten Daten auf der Anzeige 20 angezeigt oder durch den Drucker 21 ausgedruckt (Schritt ST27), die überprüfte Platine 1T wird aus der Beobachtungsposition gebracht (Schritt ST28).
Wenn dieser Kontrollvorgang für alle überprüften Platinen 11 ausgeführt ist bzw. abgeschlossen ist, wird in Schritt ST29 eine "JA"-Antwort erzeugt und diese Kontrollabfolge abgeschlossen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Daten von Bildern und Entscheidungskriterien für Kontrolldaten über montierte Bauteile zuvor in einem Speicher für jeden Bauteiltyp gespeichert; in einem Lehrmodus werden die Daten von Bildern und Entscheidungskriterien über Bauteile, die jeweiligen Bauteilen auf einer Platine entsprechen, selektiv aus dem Speicher ausgelesen, um der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile beigebracht zu werden, sodaß der Lehraufwand und die Lehrzeit extrem verringert werden.
In Fig.7 sieht man ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung für montierte Bauteile, der Lehrdaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beigebracht werden sollen. Die Vorrichtung von Fig.7 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie jene von Fig.1. Die Vorrichtung von Fig.7 enthält nicht die Bauteiltypentabelle von Fig.1, doch ihre Bauteile, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie jene von Fig.1, weisen die gleichen Funktionen oder die gleiche Konstruktion auf wie jene von Fig.1. Daher entfällt aus praktischen Überlegungen eine Erklärung der gleichen Bauteile.
Die Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile von Fig.7 ist ausgebildet, die Montagequalität jedes montierten Bauteils 2 auf einer überprüften Bezugsplatine 1 zu überprüfen, und enthält X-Achsen- und Y-Achsen-Tischeinheiten 3 und 4, den Projektor 5, die Kamera 6 und den Steuerprozessor 7. Der Steuerprozessor 7 ist ausgebildet, eine Datei mit überprüften Daten mit der Entscheidungsdatendatei zu vergleichen, um den Montagezustand automatisch zu überprüfen. Der Prozessor 7 enthält den A/D-Wandler 12, den Speicher 13, die Lehrtabele 14, den Bildprozessor 15, die Beurteilungseinheit 16, den X-Y-Tischcontroller 17, den Bildcontroller 18, die Anzeige 20, den Drucker 21, die Tastatur 22, das Diskettenlaufwerk 23 und den Controller 24. Das Diskettenlaufwerk 23 ist ausgebildet, eine Diskette mit gespeicherten Lehrdaten eingeschoben zu bekommen, und der Controller 24 erstellt eine Entscheidungsdatendatei auf der Grundlage der auf die Lehrtabelle 14 anzuwendenden Lehrdaten. Der Controller 24 liest und schreibt Daten aus dem bzw. in den Speicher 13 und steuert die Vorgänge der Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile.
Fig.8 zeigt eine Abfolge zur Erzeugung von Lehrdaten gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig.9 zeigt einen Teil eines Blockdiagramms einer Schaltvorrichtung zur Ausführung der Abfolge.
Die Schaltvorrichtung von Fig.9 enthält einen Controller 26 mit einem Mikroprozessor und einen Bus 30, verbunden mit einem Speicher 27, einer Bibliothek und einer Konvertiertabelle 29. Der Speicher 27 speichert externe Daten über überprüfte Platinen wie z.B. CAD/CAM-Daten, die beim Entwerfen und Herstellen von Platinen entstehen Die externen Daten umfassen Montagepositionen, Montagerichtungen und Bauteilmodelle jeweiliger Bauteile sowie die Positionen und Formen der Anschlußfläche (siehe Figuren 10 und 11).
In Fig.10 ist ein Chipbauteil 32 auf einer zu überprüfenden Platine 31 an einer vorbestimmten Position P(Xi, Yi) auf X-Y-Koordinaten montiert, wobei seine Elektroden 33 in X-Richtung verlaufen Fig.11 zeigt ein Paar Anschlußflächen 34 und 35, die mit dem Chipbauteil 32 der Fig.10 verlötet werden sollen. Die Anschlußflächen 34 und 35 besitzen die Länge Lx1 und Lx2 in X-Richtung und die Länge Ly1 und Ly2 in Y- Richtung, wodurch eine rechteckige Form gebildet wird. Die Entfernungen von einer Position P zu den Anschlußflächen 34 und 35 werden auf D&sub1; und D&sub2; gesetzt. Somit enthalten die obigen externen Daten Xi und Yi als Daten, die eine Montageposition ausdrücken, und D&sub1;, D&sub2;, Lx1, Lx2, Ly1 und Ly2 als Daten, die Positionen und Formen von Anschlußflächen 34 und 35 ausdrücken. Die Bauteilmodelle sind Zahlen von Arten, Formen und Dimensionen von Bauteilen, die durch einen Bauteilhersteller bestimmt werden. Die Montagerichtungen von Bauteilen sind Daten, die die Richtung von Bauteilen in bezug auf die X-Richtung in 90º-Einheiten ausdrücken.
Die Bibliothek 27 speichert Bibliotheksdaten, die zuvor für jeden Bauteil betreffend die Kontrolle ersteilt werden. Die jeweiligen Bibliotheksdaten besitzen einen Datenaufbau, einschließlich des Bibliotheksnamens, des Bauteilartennamens, der Bauteilgröße, der Bauteilfarbe, der gesamten Kontrollreferenz, der Anzahl an Kontrollbereichen und der Kontrollreferenz in Fenstern. Die Bauteilgröße enthält die Daten von Länge L, Breite W und Höhe H des Chipbauteils 32 sowie der Länge e der Elektroden 33 davon (siehe Fig.12). Die Bauteilfarbe ist die Farbe eines Körpers (einer Verpackung) eines Bauteils und umfaßt Daten über den Grad an weißer Farbe, Helligkeit, den roten Farbtonwert, den grünen Farbtonwert und den blauen Farbtonwert. Die gesamte Kontrollreferenz umfaßt die Bezugswerte zur Summierung der Kontrollergebnisse innerhalb der jeweiligen Kontrollbereiche (Fenster) und zur Entscheidung über die Qualität des Kontrollergebnisses. Die Anzahl an Kontrollbereichen ist die Gesamtanzahl an Fenstern, die für jeden Bauteil eingestellt wird. Wie z.B. aus Fig.13 ersichtlich, werden das erste zweite und dritte Fenster W1, W2 und W3 sowie gegebenenfalls das vierte bis neunte Fenster W4 bis W9 für den Chipbauteil 32 eingestellt. Die Fenster W1 und W2 dienen zur Beurteilung der Qualität des Lötzustands und werden eingestellt, um im wesentlichen mit den Formen und der Größe der Anschlußflächen 34 und 25 übereinzustimmen. Das dritte Fenster W3 dient dazu, jegliche Auslassungen von Bauteilen zu erkennen, und wird auf eine rechteckige Form eingestellt, die kleiner als die Außenform des Chipbauteils 32 an seiner Montageposition ist. Die Fenster W4 bis W9 dienen zur Brückenkontrolle, und eine erwünschte Anzahl an Fenstern wird in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein von Bauteilen angrenzend zu der Anschlußflächen um die Anschlußflächen 34 und 35 eingestellt. Die Kontrollreferenzen innerhalb der Fenster werden gemäß der Anzahl der oben erwähnten Fenster bereitgestellt und umfassen Daten über eingestellte Positionen, Größe, die Erzielung von Grenzwerten von Bereichen innerhalb von Fenstern sowie Kontrollreferenzen. Wiederum Bezug nehmend auf Fig.9 dient die Konvertierungstabelle 29 dazu, anzuordnen, welche Kontrolldaten verwendet werden sollten, um die jeweiligen Montagebauteile auf einer zu überprüfenden Platine zu verarbeiten, d.h. anzuordnen, welche Bibliotheksdaten welchen Bibliotheksnamens in der Bibliothek 28 für die externen Daten der jeweiligen, im Speicher 27 gespeicherten Montagebauteile verwendet werden sollten. Fig.14 zeigt ein Beispiel der Konvertierungstabelle 29, in der die durch A, B, C, D dargestellten Bauteilmodelle verschiedener Hersteller mit dem durch "RB1068" usw. dargestellten Bibliotheksnamen übereinstimmen.
Der Controller 26 ordnet die korrespondierenden Bibliotheksdaten der Bibliothek 28 in Hinblick auf die Konvertierungstabelle 29 über die externen Daten der jeweiligen im Speicher 27 gespeicherten Montagebauteile, um Lehrdaten für das Speichern im Speicher 27 zu erstellen.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig.8 ist ein Herstellungsverfahren von Lehrdaten durch den Controller 26 dargestellt. In Schritt ST31 liest der Controller 26 die CAM-Daten über den ersten Montagebauteil auf einer zu überprüfenden Platine, z.B. Montageposition, Montagerichtung und Modellname, sowie die CAD-Daten wie z.B. Positionen und Formen von mit dem Bauteil zu verlötenden Anschlußflächen aus dem Speicher 27. Somit werden die Platinendaten eingegeben. In Schritt ST32 konvertiert der Controller 26 durch die Konvertierungstabelle 29 diese externen Daten in korrespondierende Bibliotheksdaten der Bibliothek 28, um Lehrdaten zur Speicherung im Speicher 27 zu erstellen. Somit werden Kontrolldaten eingegeben.
Was die anschließenden Montagebauteile nach dem ersten anbelangt, führt der Controller 26 wiederholt eine ähnliche Abfolge aus, um Lehrdaten über alle Bauteile zu erstellen. Demzufolge wird in Schritt ST33 eine "JA"-Antwort erzeugt, die Lehrdatenerstellungsabfolge wird abgeschlossen, und die Abfolge bewegt sich zur nächsten Kontrollabfolge.
Die externen Daten werden auf einer Diskette gespeichert, um für die Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile und für die Schaltung von Fig.9 verwendet zu werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden Lehrdaten erstellt, indem die extern zur Verfügung stehenden Daten über eine zu überprüfende Platine mit den zuvor erzeugten zusammenzusetzenden Daten über die Kontrolle in Übereinstimmung gebracht werden, wodurch die Lehrdaten ohne manuellen Eingabevorgang effizient durch Computerverarbeitung erzeugt werden können. Die Lehrdaten können weiters erzeugt werden, ohne ausschließlich die Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile zu verwenden, sodaß die Vorrichtung während der Erstellung der Lehrdaten zur Kontrolle herangezogen werden kann. Die Erzeugung der Lehrdaten erfordert kein teures Lehrgerät mit einem Bildaufnahmemittel und läuft vollkommen geordnet ab, wodurch die durch Bedienpersonen verursachte Qualitätsstreuung von Lehrdaten verhindert wird und man viele Vorteile erwarten kann.

Claims

1. Lehrverfahren, um einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten, die die jeweilige Montagequalität von auf einer Platine (11) montierten Bauteilen (2T) überprüft, Kontrolldaten über montierte Bauteile beizubringen, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Identifizieren (ST13) einer Vielzahl an Lehrbauteilen (25) auf einer Lehrplatine (1S);

Bestimmen der Bauteiltypen- und Standortdaten für jeden Lehrbauteil (2S);

Erzeugen von Lehrdaten für jeden Lehrbauteil (2S) auf der Basis der Bestimmung und

Zuführen der Lehrdaten zur Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile und Erzeugen dE r Kontrolldaten über montierte Bauteile daraus;

dadurch gekennzeichnet, daß:

der Schritt des Erzeugens der Lehrdaten folgendes umfaßt:

Identifizieren eines gespeicherten Bauteils bzw. einer gespeicherten Komponente, der bzw. die jedem Lehrbauteil (S2) entspricht;

Abrufen der gespeicherten Bauteildaten, die jedem somit identifizierten gespeicherten Bauteil entsprechen, aus einer Speichervorrichtung (19), die ungeachtet der tatsächlichen auf der Platine (lT) montierten Bauteile gespeicherte Bauteildaten für jeden möglichen Bauteiltyp speichert, wobei die gespeicherten Bauteildaten jeweilige Bild- und Entscheidungsdaten umfassen; und

Erzeugen der Lehrdaten für jeden Lehrbauteil (2S) durch Kombinieren der gespeicherten Bauteildaten mit den Standortdaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.

2. Verfahren zur Erzeugung von Lehrdaten zur Unterweisung einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten, die die jeweilige Montagequalität von auf einer Platine (1) montierten Bauteilen (2) überprüft, umfassend:

Eingeben von Platinendaten, die Standortdaten für jeden einer Vielzahl an Schaltungsbauteilen (2) umfassen;

Identifizieren eines gespeicherten Bauteils, der jedem Platinen bauteil (2) entspricht;

Abrufen von gespeicherten Bauteildaten, die jedem somit identifizierten gespeicherten Bauteil entsprechen, aus einer Speichervorrichtung (27), die ungeachtet der tatsächlichen auf der gedruckten Schaltung (1) montierten Bauteile gespeichertte Bauteildaten für jeden möglichen Bauteiltyp speichert, wobei die gespeicherten Bauteildaten jeweilige Kontrolldaten umfassen; und

Erzeugen der Lehrdaten für jeden Platinenbauteil (2) aus den jeweiligen Standortdaten für jeden Platinenbauteil und den Kontrolldaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.

3. Vorrichtung, um einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten die die jeweiligen Montagequalitäten von auf einer Platine (lT) montierten Bauteilen (2T) überprüft, Kontrolldaten über montierte Bauteile beizubringen, umfassend:

Mittel zum Identifizieren einer Vielzahl an Lehrbauteilen bzw. -komponenten (2S) auf einer Lehrplatine (1S);

Mittel zum Bestimmen der Bauteil- bzw. Komponententypen- und Standortdaten für jeden Lehrbauteil bzw. jede Lehrkomponente (2S);

Mittel zum Erzeugen von Lehrdaten für jeden Lehrbauteil bzw. jede Lehrkomponente (2S) auf der Basis der Bestimmung; und

Mittel zur Zufuhr der Lehrdaten an die Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile bzw. Komponenten, um daraus die Kontrolldaten über montierte Bauteile zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Mittel zur Erzeugung der Lehrdaten folgendes umfaßt:

Speichermittel (19) zum Speichern der gespeicherten Bauteil- bzw. Komponentendaten für jeden möglichen Bauteiltyp ungeachtet der tatsächlichen auf der Platine (1T) montierten Bauteile, wobei die Daten Bild- und Entscheidungsdaten für jeden einer Vielzahl an gespeicherten Bauteilen umfassen;

Mittel zum Identifizieren eines gespeicherten Bauteils, der jedem Lehrbauteil entspricht;

Mittel zum Abrufen der gespeicherten Bauteildaten, die jedem somit identifizierten gespeicherten Bauteil entsprechen, aus dem Speichermittel (19); und

Mittel (24) zum Erzeugen der Lehrdaten für jeden Lehrbauteil (25) durch Kombinieren der gespeicherten Bauteildaten mit den Standortdaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.

4. Vorrichtung zur Erzeugung von Lehrdaten zur Unterweisung einer Kontrollvorrichtung für montierte Bauteile, die die jeweilige Montagequalität von auf einer Platine (1) montierten Bauteilen (2) überprüft, umfassend:

Mittel zum Eingeben von Platinendaten, die Standortdaten für jeden einer Vielzahl an Platinenbauteilen umfassen;

Speichermittel (27) zum Speichern gespeicherter Bauteildaten für jeden möglichen Bauteiltyp unabhängig von den tatsächlichen auf der Platine montierten Bauteilen, wobei die Daten jeweilige Kontrolldaten für eine Vielzahl gespeicherter Bauteile umfassen;

Mittel (26) zum Identifizieren eines gespeicherten Bauteils, der jedem Platinenbautel (2) entspricht;

Mittel (26) zum Abrufen des somit identifizierten gespeicherten Bauteils aus dem Speichermittel (27); und

Mittel zum Erzeugen der Lehrdaten für jeden Platinenbauteil aus den jeweiligen Standortdaten für jeden Platinenbauteil (2) und den Kontrolldaten für den korrespondierenden gespeicherten Bauteil.