丝网印刷装置和在丝网印刷装置中的图像识别方法 |
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| 申请号 | CN201280010612.8 | 申请日 | 2012-06-27 | 公开(公告)号 | CN103391848B | 公开(公告)日 | 2015-06-10 |
| 申请人 | 松下电器产业株式会社; | 发明人 | 村上俊行; 村上稔; 冈田康一; | ||||
| 摘要 | 一种成像板和丝网掩模的丝网印刷装置的成像部件，包括：单个相机，其中用于捕捉基底和丝网掩模的图像的成像单元设置为其入射光轴沿着 水 平方向取向；半反射镜，其迫使通过下成像光轴入射的成像光到达相机；以及镜子，其迫使通过上成像光轴入射，由半反射镜传输的成像光到达相机。丝网印刷装置配置为具有上照明部件和下照明部件，其单独照明要成像的每个物体。在掩模成像步骤和基底成像步骤中，在上照明部件和下照明部件已经分别运行的状态下，成像光由相机捕捉。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种丝网印刷装置，其使得设置有图案孔的丝网掩模邻接抵靠板，从而印刷粘结剂，该丝网印刷装置包括： |
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| 说明书全文 | 丝网印刷装置和在丝网印刷装置中的图像识别方法技术领域[0001] 本发明涉及丝网印刷装置，其在板上印刷例如乳酪焊剂的粘结剂，以及涉及一种图像识别方法，用于在丝网印刷装置中成像和识别板或者掩模。 背景技术[0002] 在用于在板上安装电子部件的部件安装线上，丝网印刷被用作供给粘结剂用于粘结部件，例如供给乳酪焊剂到板上的方法。在丝网印刷中，通过实施用刮板擦的操作，其使得丝网掩模邻接抵靠板，丝网掩模设置有对应于粘结剂的印刷位置的图案孔，供给粘结剂在丝网掩模上且滑动刮板，通过图案孔粘结剂被印刷在板上。为了在丝网印刷中正确地印刷粘结剂，需要正确地对齐板和丝网掩模。 [0003] 板对齐通过使用相机成像和识别分辨掩模的位置执行，分辨掩模通常分别设置在板上和丝网掩模上。此时，因为板成像时坐标系统的位置参数不同于丝网掩模成像时坐标系统的的位置参数，所以必需获得识别这些坐标系统之间的位置关系的位置参数数据。因此，传统地，丝网印刷装置已知为包括通过成像板和丝网掩模获得在坐标系统之间的位置参数数据的校准过程功能（例如，参照专利文献1）。在该专利文献中涉及的相关技术中，结构例子被示出，其使用包括棱镜的光学系统的单个相机成像丝网掩模和板，且从丝网掩模和板沿着向上和向下的共轴方向入射的成像光通过分割相机的成像区域为顶半部和底半部得以识别。通过采纳该结构，丝网掩模和板二者可以使用单个相机识别，且可以简化识别装置的结构。 [0004] 相关技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：USP5,752,446 发明内容[0007] 发明解决的技术问题 [0008] 然而，在上述专利文献示出的相关技术中，由于成像光学系统的结构具有如下问题。也就是，在上述的相关技术中，因为成像光学系统被构建为丝网掩模和板通过分割相机的成像区域为顶半部和底半部得以识别，所以问题是成像范围小，解析度低且识别精度低。因为成像光学系统被构建为成像光从向上和向下的共轴方向入射，所以在板掩模识别时，在掩模侧处的光轴对应于掩模开口，其设置作为掩模识别标志。因此，从位于上方的掩模开口入射的光作为在板标志识别时的干扰光，且它是降低识别精度的主要因素。因此，在传统的丝网印刷装置中，当使用包括单个相机的简单结构的识别装置时，问题在于难于可靠地保证丝网掩模和板的识别精度。 [0009] 本发明意在提供一种丝网印刷装置，以及在该丝网印刷装置中的一种图像识别方法，从而通过使用包括单个相机的简单结构的识别装置，丝网掩模和板的识别精度可以得以可靠地保证。 [0010] 解决问题的手段 [0011] 本发明提供一种丝网印刷装置，其使得设置有图案孔的丝网掩模邻接抵靠板，从而印刷粘结剂，该丝网印刷装置包括：板定位部件，其保持从上游传输的板且通过相对水平方向和竖直方向移动板，定位板至预定位置；丝网印刷部件，其通过滑动在粘结剂供给在其上的丝网掩模上的刮擦板，通过图案孔在板上印刷粘结剂；成像部件，其具有上成像光轴和下成像光轴，上成像光轴和下成像光轴的成像方向分别是向上方向和向下方向，且上成像光轴和下成像光轴的平面的位置偏置预定距离，成像部件执行标志成像操作，成像操作通过上成像光轴成像形成在丝网掩模上的掩模识别标志，以及通过下成像光轴成像形成在板上的板识别标志；以及成像部件移动机构，其相对于板和丝网掩模水平地移动成像部件；其中成像部件包括单个相机，其设置为水平地向着入射光轴面对的姿势，通过入射光轴成像光入射；半反射镜，其具有半反射表面，该半反射表面设置为倾斜地向下面对且向着相机，以及水平地反射通过下成像光轴入射的成像光，以通过入射光轴入射在相机上；镜子，其具有全反射表面，其设置以倾斜地向下和向着相机面对，其设置在距离相机比半反射镜更远的位置处，且其水平地反射通过上成像光轴入射的成像光以穿过半反射镜且接着通过入射光轴入射在相机上；以及上照明部件和下照明部件，其在通过上成像光轴成像的时候和通过下成像光轴成像的时候，单独照明对应的成像物体，以及其中成像部件进一步包括照明控制部件，其根据成像物体，切换以运行上照明部件和下照明部件。 [0012] 本发明提供一种图像识别方法，其中板识别标志和掩模识别标志通过成像部件成像和识别，在丝网印刷装置中，丝网印刷装置使得设置有图案孔的丝网掩模邻接抵靠板以使得印刷粘结剂且丝网印刷装置包括板定位部件，其保持从上游传输的板且通过相对水平方向和竖直方向移动板，定位板至预定位置；丝网印刷部件，其通过滑动在粘结剂供给在其上的丝网掩模上的刮擦板，通过图案孔在板上印刷粘结剂；成像部件，其具有上成像光轴和下成像光轴，上成像光轴和下成像光轴的成像方向分别是向上方向和向下方向，且上成像光轴和下成像光轴的平面的位置偏置预定距离，其执行标志成像操作，成像操作通过上成像光轴成像形成在丝网掩模上的掩模识别标志，且通过下成像光轴成像形成在板上的板识别标志；以及成像部件移动机构，其相对于板和丝网掩模水平地移动成像部件；其中成像部件包括：单个相机，其设置为水平地向着入射光轴面对的姿势，通过入射光轴成像光入射；半反射镜，其具有半反射表面，该半反射表面设置为倾斜地向下面对且向着相机，以及水平地反射通过下成像光轴入射的成像光，通过入射光轴以入射在相机上；镜子，其具有全反射表面，其设置以倾斜地向下和向着相机面对，其设置在距离相机比半反射镜更远的位置处，且其水平地反射通过上成像光轴入射的成像光以穿过半反射镜且接着通过入射光轴入射在相机上；以及上照明部件和下照明部件，其在通过上成像光轴成像的时候和通过下成像光轴成像的时候，单独照明对应的成像物体，并且其中，在成像掩模识别标志的掩模成像步骤中，在上照明部件运行的状态下，掩模识别标志的成像光通过上成像光轴入射在镜子上，并且在成像板识别标志的板成像步骤中，在下照明部件运行的状态下，板识别标志的成像光通过下成像光轴入射在半反射镜上。 [0013] 本发明的作用 [0014] 根据本发明，成像部件，其执行标志成像操作，成像操作通过上成像光轴成像掩模识别标志，以及通过下成像光轴成像板识别标志；包括单个相机，其设置为水平地向着入射光轴面对的姿势，通过入射光轴成像光入射；半反射镜，其使得通过下成像光轴入射的成像光入射在相机上；镜子，其通过上成像光轴入射的成像光穿过半反射镜且入射在相机上；以及进一步具有上照明部件和下照明部件，其在分别通过上成像光轴成像的时候和通过下成像光轴成像的时候，单独照明成像物体。通过采用在上照明部件和下照明部件单独运行的状态下，在分别地掩模成像步骤和板成像步骤中，在相机中获取成像光的方法，通过使用包括单个相机的简单结构的识别装置，丝网掩模和板的识别精度可以可靠地保证。 附图说明 [0015] 图1是本发明的一个实施例的丝网印刷装置的侧视图。 [0016] 图2是本发明的实施例的丝网印刷装置的前视图。 [0017] 图3是本发明的实施例的丝网印刷装置的俯视图。 [0018] 图4是在本发明的实施例的丝网印刷装置中使用的成像部分的结构的示意。 [0019] 图5（a）和5（b）是本发明的实施例的丝网印刷装置中的成像部分的功能示意。 [0020] 图6（a）和6（b）是本发明的实施例的丝网印刷装置中掩模成像操作的操作说明。 [0021] 图7是本发明的实施例的丝网印刷装置中掩模成像操作的操作说明。 具体实施方式[0022] 接下来，本发明的实施例将参照附图进行说明。首先，参照图1、2和3，说明丝网印刷装置的结构。在图1中，丝网印刷装置通过设置丝网印刷部件11在板定位部件1上构建。板定位部件1具有保持从上游传输的板且通过沿着水平方向和竖直方向移动板而定位板至预定位置的功能。板定位部件1通过堆积Y轴工作台2、X轴工作台3和θ轴工作台4，且进一步组合第一Z轴工作台5和在其上的第二Z轴工作台6构建。 [0023] 说明第一Z轴工作台5的结构。在设置在θ轴工作台4的顶部表面上的水平基板4a上方，类似的水平基板5a通过升降引导机构（在图中未示出）可升降地保持。基板5a由Z轴升降机构升降，Z轴升降机构构建为多个向前螺纹5c由电动机5b通过带5d旋转地驱动。 [0024] 竖直框架5e在基板5a上抬起，且板传输机构8保持在竖直框架5e的上端部。板传输机构8包括与板传输方向平行（X方向，或者垂直于图1中的纸平面的方向）设置的两个传输轨道，用于印刷的板10的两个端部由这些传输轨道支撑和传输。通过驱动第一Z轴工作台5，由板传输机构8保持的板10可以相对于下文说明的丝网印刷部件与板传输机构8一起升降。如图2和3所示，板传输机构8向着上游侧（图2和3中左边）和下游侧延伸，从上游传输的板10由板传输机构8传输，进一步由板定位部件1定位。在印刷由下文说明的丝网印刷部件11执行之后，板10通过板传输机构8传输到下游侧。 [0025] 说明第二Z轴工作台6的结构。在板传输机构8和基板5a之间，水平基板6a沿着升降引导机构（图中未示出）设置为可升降。基板6a由Z轴升降机构升降，Z轴升降机构构建为多个向前螺钉6c由电动机6b通过带6d旋转地驱动。在基板6a的顶表面上，设置板支撑部件7，其中保持板10的支撑表面设置在顶部表面上。 [0026] 通过驱动第二Z轴工作台6，板支撑部件7相对于板10升降，板10被保持到板传输机构8。当板支撑部件7的支撑表面邻接板10的下表面时，板支撑部件7从下方支撑板10。夹紧机构9设置在板传输机构8的顶表面上。夹紧机构9包括两个夹紧构件9a，其相对于彼此左右布置，当一个夹紧构件9a通过驱动机构9b前后运动，板10从两侧夹紧和固定。 [0027] 接下来，说明设置在板定位部件1上方的丝网印刷部件11。丝网印刷部件11具有通过在要供给粘结剂的丝网掩模上来回刮擦滑动，通过图案孔在板上印刷粘结剂的功能。在图1和2中，丝网掩模12被扩张至掩模框架12a，丝网掩模12设置有与要印刷在板10上的电极10a的形状和位置对应的图案孔12b（参见图3）。刮擦头13设置在丝网掩模12上方，刮擦头13构建为刮擦升降机构15设置在水平板14上以使得刮擦板16得以升降。通过驱动升降机构15，刮擦板16得以升降，且邻接丝网掩模12的顶部表面。 [0028] 如图2中所示，引导轨道27在托架26上沿着Y方向设置，托架26放置在竖直框架25上，与引导轨道27可滑动装配的滑动件28耦合至板14的两端。因此，刮擦头13成为沿着Y方向可滑动的。板14通过刮擦移动器件沿着Y方向水平地运动，刮擦移动器件包括螺母30、向前螺钉29和旋转地驱动向前螺钉29的刮擦移动电动机（在图中未示出）。引导轨道31沿着Y方向设置在竖直框架25上，与引导轨道31可滑动地装配的滑动件32通过托架19a耦合至头X轴工作台19。因此，头X轴工作台19成为沿着Y方向可滑动的。 [0029] 如图3中所示，成像部件17，其成像板10和丝网掩模12，以及清洁机构18，其清洁丝网掩模12的下表面，被耦合至头X轴工作台19。如图3中所示，清洁机构18被构建为缠绕未使用的清洁纸的纸辊18b、缠绕使用后的清洁纸的纸辊18c以及压清洁纸抵靠丝网掩模12的下表面的清洁头18d设置在水平单元底座18a上。从纸辊18b抽出的清洁纸经由清洁头18d被收集至纸辊18c。 [0030] 头X轴工作台19通过头Y轴移动机构20沿着Y方向水平地移动，头Y轴移动机构20包括螺母34、向前螺钉33和旋转地驱动向前螺钉33的头移动电动机（图中未示出）。通过驱动头X轴工作台19和头Y轴移动机构20，成像部件17和清洁机构18沿着X方向和Y方向水平地移动。因此，可以成像板10和丝网掩模12的任何位置，可以清洁丝网掩模 12的下表面的整个范围。头X轴工作台19和头Y轴移动机构20构建了成像部件移动机构 21，其相对于板10和丝网掩模12水平地移动成像部件17。 [0031] 接下来，说明丝网印刷部件11的印刷操作。首先，当板10由板传输机构8传输至印刷位置时，第二Z轴工作台6被驱动以移动板支撑部件7向上以使得板10的下表面从下方支撑。在这种状态下，板定位部件1被驱动以对齐板10与丝网掩模12。在那之后，第一Z轴工作台5被驱动以与板传输机构8一起移动板10向上，以邻接丝网掩模12的下表面，接着板10由夹紧机构9夹紧。因此，在刮擦头13的刮擦下，板10的水平位置得以固定。在该状态下，通过使得刮擦板16在丝网掩模12上滑动，在丝网掩模12被涂覆的乳酪焊剂被供给，乳酪焊剂通过图案孔12b印刷在板10上。 [0032] 接下来，参照图4，说明耦合至头X轴工作台19的成像部件17的结构。如图4中所示，成像部件17被构建为，在壳体40的一侧端部，单个相机41被设置为水平地向着入射光轴A1面对的姿势，通过入射光轴A1，成像光入射，成像光学系统42、上照明部件46A和下照明部件46B设置在壳体40内部。成像光学系统42通过从相机41的侧面通过入射光轴A1布置成像透镜43、半反射镜44和镜子45而构建。上照明部件46A的光操作和下部分照明部件46B由照明控制部件51控制。 [0033] 半反射镜44具有半反射表面44a，其设置为倾斜向下面对且向着相机41，通过下成像光轴A3入射的成像光被水平地反射以在成像透镜43上入射且通过入射光轴A1在相机41上入射。镜子45具有全反射表面45a，其设置为倾斜向下面对且向着相机41，在从相机41比半反射镜44更远的预定距离D处。镜子45水平地反射成像光入射通过上成像光轴A2以通过半反射镜44，且在成像透镜43上入射，且接着通过入射光轴A1在相机41上入射。也就是，成像部件17构建为具有上成像光轴A2和下成像光轴A3，其成像方向分别地向上方向和向下方向，其平面位置仅偏置预定距离D，其是半反射镜44和镜子45之间的间隔。 [0034] 布置在成像光学系统42上方的上照明部件46A具有在通过上成像光学轴A2成像的时候照明成像物体的功能。上照明部件46A包括照明板47A、照明板48A和半反射镜50，照明板47A中多个LED49布置在水平板47a的顶部表面上，照明板48A中多个LED49布置在竖直板48a的内表面上，半反射镜50倾斜地与照明板48A相对。 [0035] 成像开口47b设置为穿透板47a，上照明部件46A布置为上成像光学轴A2从下方穿过半反射镜50，且进一步穿透成像开口47b。通过操作照明板47A，照明光照射至成像物体上方，且通过操作照明板48A，由半反射镜50向上反射的照明光从上成像光学轴A2的共轴方向照射至成像物体。 [0036] 布置在成像光学系统42上方的下照明部件46B具有在通过下成像光学轴A3成像的时候照明成像物体的功能。下照明部件46B包括照明板48B、照明板48B和半反射镜50，照明板48B中多个LED49布置在水平板47a的底部表面上，照明板48B中多个LED49布置在竖直板48a的内表面上，半反射镜50倾斜地与照明板48B相对。 [0037] 成像开口47c设置为穿透板47a，下照明部件46B布置为下成像光学轴A3从下方穿过半反射镜50，且进一步穿透成像开口47c。通过操作照明板47B，照明光照射至成像物体下方，且通过操作照明板48B，由半反射镜50向下反射的照明光从下成像光学轴A3的共轴方向照射至成像物体。当上照明部件46A和下照明部件46B由照明控制部件51控制时，上照明部件46A和下照明部件46B可以切换以单独运行，取决于上方和下方的成像物体。 [0038] 上遮光机构52A和下遮光机构52B分别设置在上照明部件46A上方且在下照明部件46B下方。上遮光机构52A和下遮光机构52B构建为使得上遮光机构52A和下遮光机构52B分别通过前和后驱动机构54前后运动。通过前后运动上遮光构件53A（箭头a），成像开口47b的遮盖和打开从上方切换。通过前后运动下遮光构件53B（箭头b），成像开口47c的遮盖和打开从下方切换。 [0039] 在成像识别方法中，其中掩模识别标志12m和板识别标志10m由成像部件17成像和识别，如图5（a）所示，成像部件移动机构被驱动以在板10和丝网掩模12之间前后移动成像部件17（箭头c）。因此，如图5（b）所示，标志成像操作得以执行，其中形成在丝网掩模12上的掩模识别标志12m通过上成像光学轴A2成像，以及形成在板10上的板识别标志10m通过下成像光学轴A3成像。 [0040] 也就是，在其中掩模识别标志12m被成像的掩模成像步骤中，如图6（a）所示，上成像光学轴A2与掩模识别标志12m对齐，且在上遮光机构52A打开的状态下，上照明部件46A变成运行开始状态，下照明部件46B变成运行关闭状态。因此，掩模识别标志12m的成像光，其是由丝网掩模12的底部表面反射的上照明部件46A的照明光，通过上成像光学轴A2入射在镜子45上。由镜子45完全反射的成像光穿过镜子45且通过入射光学轴A1入射在镜子41上，掩模识别标志12m的图像被成像在相机41的成形区域的整个范围内。此时，因为下照明部件46B在运行关闭状态，所以在此由极少的光作为干扰光从下成像开口47c入射，掩模识别标志12m的清楚的图像成像在相机41中。 [0041] 在其中板识别标志10m被成像的板成像步骤中，如图6（b）所示，下成像光学轴A3与板识别标志10m对齐，且在下遮光机构52B打开的状态下，下照明部件46B成为运行开始状态且上照明部件46A成为运行关闭状态。因此，板识别标志10m的成像光，其是由板10的顶部表面反射的下照明部件46B的照明光，入射在半反射镜44上。由半反射镜44半反射的成像光通过入射光学轴A1入射在相机41上，板识别标志10m的图像被成像在相机41的成形区域的整个范围内。此时，因为上照明部件46A在运行关闭状态，所以在此由极少的光作为干扰光从上成像开口47b入射，板识别标志10m的清楚的图像成像在相机41中。 [0042] 因为在成像部件17的结构中，上成像光学轴A2和下成像光学轴A3偏置预定距离D，所以在用于图6（b）中示出的板识别标志10m的板成像步骤中，获得如下效果。也就是，干扰光总是从掩模识别标志12m入射，因为在丝网掩模12上方存在打开的空间，但是在用于板识别标志10m的板成像步骤中，成像开口47b的位置从掩模识别标志12m偏置。因此，来自于掩模识别标志12m的干扰光不会直接从成像开口47b入射，且因此干扰光几乎对通过下成像光学轴A3执行的掩模识别标志12m的成像没有影响。 [0043] 在用于板识别标志10m的板成像步骤中，如图7中所示，在上遮光机构52A中的上遮光构件53A前后运动（箭头d）至成像开口47b从上方遮盖的位置。因此，从成像开口47b入射的干扰光的数量可以显著地降低，上述的效果得以进一步提高。 [0044] 如上所述，对于在本实施例中示出的丝网印刷装置和在丝网印刷装置中的成像识别方法，具有成像部件17，其执行通过上成像光轴A2成像掩模识别标志12m和通过下成像光轴A3成像板识别标志10m的标志成像操作。成像部件17包括单个相机41、半反射镜44和镜子45，单个相机41设置为水平地向着入射光轴A1面对的姿势，成像光通过入射光轴A1入射，半反射镜44使得通过下成像光轴A3入射的成像光入射在相机41上，镜子45使得通过上成像光轴A3入射的成像光穿过半反射镜44和入射在相机41上。进一步，成像部件17构建为具有上照明部件46A和下照明部件46B，其在分别通过上成像光轴A2成像的时候和通过下成像光轴A3成像的时候单独照明成像物体，且在上照明部件46A和下照明部件46B单独运行的状态下，分别在掩模成像步骤和板成像步骤中，成像部件17采用了在相机41中取得成像光的方法。 [0045] 因此，现有技术中的单个相机不能同时在向上方向和向下方向成像的问题得以解决。也就是，由于丝网掩模和板通过分割相机的成像区域得以识别为顶半部分和底半部分，解析和识别精度的下降可以得以防止，且由于因为成像光从向上和向下共轴方向入射带来的干扰光的影响，识别精度的下降可以得以防止。因此，通过使用包括单个相机的简单结构的识别装置，丝网掩模12和板10的识别精度可以得到可靠保证。 [0046] 本发明意在涵盖基于说明书的说明和公知技术，不偏离本发明的精神和范围，由本领域技术人员作出的各种替换和应用，这些替换和应用将落入本发明意在的保护范围中。在不偏离本发明的精神的范围中，上述实施例中的组成元件可以任意组合。 [0047] 本申请基于2011年6月29日提交的日本专利申请（专利申请2011-144033），其内容通过引用结合于此。 [0048] 工业应用 [0049] 在本发明的丝网印刷装置中的丝网印刷装置和图像识别方法特征在于丝网掩模和板的识别精度可以可靠保证，通过使用包括单个相机的简单结构的识别装置，且可应用在其中诸如乳酪焊剂的粘结剂或者传导粘结剂被印刷在板上的丝网印刷领域。 [0050] 附图标志说明 [0051] 1 板定位部件 [0052] 8 板传输机构 [0053] 10 板 [0054] 10m 识别标志 [0055] 11 丝网印刷部件 [0056] 12 丝网掩模 [0057] 12m 识别标志 [0058] 17 成像部件 [0059] 21 成像部件移动机构 [0060] 41 相机 [0061] 42 成像光学系统 [0062] 44 半反射镜 [0063] 45 镜子 [0064] 46A 上照明部件 [0065] 46B 下照明部件 [0066] A1 入射光轴 [0067] A2 上成像光轴 [0068] A3 下成像光轴 |
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