CN1291635C - 印刷线路板定位误差获得方法和电路元件安装方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种电子电路元件安装系统，包括被同时操作以将电子电路元件(16)安装于印刷线路板(12)的至少两个元件安装单元(100，300，412)，其中两个单元的相对位置从公用于两个单元(100，300)、被固定提供于机器底座(10)上的公用校准标记(160a)的位置来获得，该位置由两个单元的基准标记相机(148)来检测，或者从在基准板(510)上提供的基准标记(514)的位置来获得，该位置在基准板位于与两个单元(412)的元件安装区域对准的位置时由相机检测，并且其中基于两个单元的所获相对位置和在印刷线路板上提供的至少两个基准标记(146)的位置(这些位置由两个单元的相机来检测)，相对于两个单元的印刷线路板的定位误差被计算。

Description

印刷线路板定位误差获得方法和 电路元件安装方法及系统

本申请基于2002年5月8日提交的日本专利申请No.2002-133032，其内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种被安排以在印刷线路板上安装多个电子电路元件的电子电路元件安装系统，在该系统中实践以获得印刷线路板定位误差的方法，安装电子电路元件的方法，以及用于实践这些方法的程序。

相关技术讨论

背景技术

已知有一种包括沿直线安排的多个元件安装单元的电子电路元件安装系统。每个元件安装单元被提供有安装头和可操作以移动安装头的头移动设备。这种电子电路元件安装系统被安排以使至少两个元件安装单元被同时操作以将电子电路元件安装于一个印刷线路板上。在这个类型的电子电路元件安装系统中，每个印刷线路板被定位以使至少两个元件安装单元的安装头的移动区域覆盖印刷线路板的相应部分，在其上安装电子电路元件的操作待由相应的元件安装单元的元件安装头同时进行。

在电子电路元件安装系统中，每个印刷线路板通常被提供有当被安装于板上时用于减小电子电路元件定位误差的基准部分，该定位误差将由相对于元件安装单元的板的定位误差导致。在此情况下，诸如成像设备的识别设备被提供给每个元件安装单元，这样相对于每个元件安装单元的每个印刷线路板的定位误差在识别设备对基准部分的识别结果的基础上被获得。当每个电子电路元件被安装于印刷线路板时，表示相应安装头预定位置的数据被补偿以至少减小板的定位误差(水平定位误差以及角度或旋转定位误差)，所述预定位置是电子电路元件待安装在板上的位置，并且将电子电路元件安装于板上的操作由位于所补偿位置的安装头进行。在补偿的时候，安装头的位置通常被补偿以减小其它定位误差，如当被安装头抓取时电子电路元件的定位误差(水平定位误差和角度定位误差)。由于不直接涉及本发明，这种补偿在此将不做进一步讨论。

如以上所述，在多个元件安装单元同时操作以执行在一个印刷线路板上安装电子电路元件的操作时，该板在其对应于相应元件安装单元的相应区域中被提供有多个基准部分。这些基准部分由被提供给相应元件安装单元的相应识别设备来识别，并且相对于元件安装单元的印刷线路板的定位误差在识别设备输出的基础上被检测，因此通过将安装头移至依照板的所检测定位误差被补偿的相应位置，电子电路元件被安装于预定位置。如果印刷线路板仅具有一个用于每个元件安装单元的基准部分，不可能获得相对于每个元件安装单元的板的定位误差。

考虑到以上缺点，已提出使用机械定位设备以及使用板夹持(hold)设备和成像设备。例如，机械定位设备被安排以将定位销插入在印刷线路板中形成的多个定位孔，从而提高印刷线路板的定位精度。例如，采用平板架(pallet)形式的板夹持设备，被安排以将印刷线路板夹持于固定位置，而成像设备被安排以检测在由板夹持设备夹持时板的定位误差，因此板夹持设备在成像设备的输出的基础上被以高精度重新定位，从而提高了被安装于板上时电子电路元件的定位精度。

然而，机械定位设备在印刷线路板的定位精度上有局限，并且不容易对电子电路元件的安装精度有充分的提高。另一方面，被安排以在其上固定地夹持印刷线路板并且被以高精度重新定位的板夹持设备遭遇其结构复杂度不可避免地增加且其制造成本相应增加的问题。

发明内容

本发明考虑到上述背景状况。本发明的目的是确保在被安装于印刷线路板上时电子电路元件的定位精度有充分的提高，同时使多个元件安装单元被同时操作以执行在印刷线路板上安装电子电路元件的操作的这一类型电子电路元件安装系统的制造成本的增加最小。该目的可依照本发明任何一个以下模式而被实现；本发明采取以下形式：一种获得印刷线路板定位误差的方法，一种电子电路元件安装系统，一种用于获得印刷线路板定位误差的程序，一种电子电路元件安装程序，或一种电子电路元件安装系统。以下模式中的每个像随后的权利要求一样编号并且在适当的地方取决于其它模式以便容易理解本发明。应理解，本发明不局限于以下模式或其任何组合的技术特点。应进一步理解，被包括在本发明任何一个以下模式中的多个要素或特点不必要一起被提供，并且本发明可仅以根据相同模式描述的部件或特点中所选的一个或多个而被实施。

(1)一种获得印刷线路板定位误差的方法，在该印刷线路板上，元件待由多个元件安装单元来安装，每个元件安装单元包括安装头、可操作以移动安装头的头驱动设备和识别设备，所述方法包括：

板定位步骤，以元件安装单元的安排方向，相对于多个元件安装单元而定位印刷线路板以使多个元件安装单元安装头的移动区域覆盖印刷线路板的相应部分；

板基准部分识别步骤，操作多个元件安装单元的至少两个中的每个的识别设备以识别可由识别设备识别的印刷线路板的多个基准部分中的至少一个；

特定-特定位置获得步骤，基于在板基准部分识别步骤中至少两个元件安装单元的识别设备对以上所指每个基准部分的识别结果，在对以上所指至少两个元件安装单元分别为特定的相应特定坐标系统中，获得以上所指多个基准部分的至少一个的每个的特定位置；以及

定位误差获得步骤，在以上所指每个基准部分的特定位置的基础上，获得相对于多个元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板的定位误差，所述特定位置已在特定位置获得步骤中获得。

在板基准部分识别步骤中，对应于以上所指至少两个元件安装单元的每个的印刷线路板的至少一个基准部分由相应的识别设备识别。在识别设备对每个基准部分的识别结果的基础上，元件安装单元的相应特定坐标系统中的每个所识别基准部分的特定位置在特定位置获得步骤中被获得。基于由此获得的印刷线路板基准部分的特定位置，相对于元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板的定位误差在定位误差获得步骤中被获得。

在多个元件安装单元的相对定位误差小到可以忽略时，基于已在特定位置获得步骤中获得的特定坐标系统中的板基准部分的特定位置，相对于单独元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板的定位误差能以高精度被获得。另一方面，在元件安装单元相对定位误差为相对大时，理想的是如以下所述首先获得元件安装单元的相对定位误差，并且在不但所获得的基准部分特定位置而且所获得的元件安装单元相对定位误差的基础上获得印刷线路板的定位误差。在任何这些情况下，通过控制元件安装单元同时考虑相对于元件安装单元的印刷线路板的所获定位误差，在被安装于印刷线路板上时元件(例如，电子电路元件)的定位误差可被减小。

(2)依照以上模式(1)的方法，其中通过以上所指至少两个元件安装单元中的每个的控制设备来实施特定位置获得步骤，并且定位误差获得步骤包括：(a)控制至少两个元件安装单元中的每个的控制设备以接收多个基准部分的以上所指至少一个的每个的特定位置，其已通过其它元件安装单元中的每个的控制设备而被获得，以及(b)基于从至少两个元件安装单元的其它中的每个的控制设备所接收的特定位置以及已通过每个元件安装单元的控制设备获得的多个基准部分的以上所指至少一个的每个的特定位置，获得印刷线路板的定位误差。

在通过以上所指至少两个元件安装单元的每个控制设备来实施特定位置获得步骤时，印刷线路板的至少一个基准部分的特定位置是通过每个控制设备而获得的，并且由此获得的特定位置被提供给每个其它元件安装单元中的控制设备。基于由其本身获得的至少一个基准部分的每个的特定位置以及从其它控制设备接收的至少一个基准部分的每个的特定位置，至少两个元件安装单元的每个的控制设备获得印刷线路板的定位误差。

(3)依照以上模式(1)的方法，其中通过以上所指至少两个元件安装单元中的每个的识别设备对多个基准部分的以上所指至少一个的每个的识别结果被提供给公用计算机(common computer)，该计算机被共同(commonly)提供给所有多个元件安装单元，而特定位置获得步骤和定位误差获得步骤是通过公用计算机来实施的。

在依照以上模式(3)获得印刷线路板定位误差的方法中，相对于多个元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板的定位误差通过公用计算机获得，该计算机被共同提供给那些多个元件安装单元。在本发明的这个模式中，仅使用一个计算机不是必须的，例如，本方法可使用两个公用计算机，也就是说，第一公用计算机被安排以处理识别设备对基准部分的识别结果并获得相对于识别设备的基准部分的定位误差，而第二公用计算机被安排以基于已由第一公用计算机获得的相对于识别设备的基准部分的定位误差，获得相对于元件安装单元的基准部分的定位误差，以及相对于元件安装单元的印刷线路板本身的定位误差。

(4)依照任何以上模式(1)-(3)的方法，进一步包括在定位误差获得步骤之前所实施的相对位置获得步骤，从而获得多个元件安装单元的相对位置，并且定位误差获得步骤包括不仅基于在特定位置获得步骤中获得的基准部分特定位置而基于在相对位置获得步骤中获得的元件安装单元相对位置，获得印刷线路板的定位误差。

相对位置获得步骤可以是在定位误差获得步骤之前获得多个元件安装单元相对位置的步骤，同时将所获得的相对位置存储于存储器并从存储器读出相对位置。可选的是，相对位置获得步骤可以是在定位误差获得步骤之前实际检测元件安装单元相对位置的步骤。在后者的情况下，作为相对位置获得步骤的相对位置检测步骤可在板基准部分识别步骤之前或之后、或者在特定位置获得步骤之后被实施。

(5)依照以上模式(4)的方法，其中相对位置获得步骤包括：

机器基准部分识别步骤，操作在多个元件安装单元的安装头上提供的识别设备以识别在相对于安装头的位置被固定的多个机器基准部分，多个机器基准部分包括专门为多个元件安装单元提供的多个特定基准部分以及为多个元件安装单元中相邻的单元共同提供的至少一个公用基准部分；以及

基于在机器基准部分识别步骤中识别设备对机器基准部分的识别结果，获得多个元件安装单元中相邻单元之间的相对位置的步骤。

机器基准部分可被固定于在其上安装多个元件安装单元的机器底座上或者被固定于元件安装单元上。在依照以上模式(5)的方法中，相邻两个元件安装单元的识别设备被安排以识别对应于相邻两个元件安装单元的特定基准部分，以及被共同提供给相邻两个元件安装单元的公用基准部分。这相邻两个元件安装单元之间的相对位置可基于两个识别设备对主体的那些特定和公用基准部分的识别结果而被获得。在相邻两个元件安装单元之间的相对角度或旋转定位误差小到可以忽略时，这相邻两个单元之间的相对位置可通过仅对应于相邻两个单元的公用基准部分的两个识别设备的识别而被获得，而提供并识别特定基准部分不是获得相对位置所必须的。

(6)依照以上模式(4)的方法，其中相对位置获得步骤包括：

准备具有沿多个元件安装单元安排方向上长度的基准板的步骤，所述长度大到足以贯穿多个元件安装单元中每个的安装头移动区域的至少一部分，基准板具有对应于每个元件安装单元安装头移动区域的至少一个板基准部分；

板基准部分识别步骤，定位基准板以使多个元件安装单元安装头的移动区域覆盖每个都具有至少一个基准部分的基准板相应部分，并且操作在每个元件安装单元安装头上提供的识别设备以识别以上所指至少一个板基准部分的至少一个；以及

获得多个元件安装单元相对位置的步骤，基于在板基准部分获得步骤中识别设备对板基准部分的识别结果。

相邻两个元件安装单元之间的相对位置可通过使用基准板而容易地检测，该基准板的长度足以贯穿每个元件安装单元安装头移动区域的至少一部分，并且该基准板具有对应于每个元件安装单元安装头移动区域的至少一个板基准部分。在相邻两个元件安装单元之间的相对角度或旋转定位误差小到可以忽略时，相邻单元的相对位置可通过对对应于每个单元的安装头移动区域的仅一个板基准部分的识别而被获得。在相对角度定位误差不是小到可以忽略时，需要基准板具有对应于每个单元的安装头移动区域的至少两个板基准部分，从而精确地检测相对位置。

(7)依照任何一个以上模式(1)-(4)的方法，其中识别设备在多个元件安装单元中的每个的安装头上被提供。

优选的是，印刷线路板的基准部分为在印刷线路板上提供的基准标记，而识别设备为可操作以获取基准标记图像的成像设备。尽管识别设备可由专门的驱动设备来移动，在安装头的移动区域内，识别设备优选地在安装头上被提供。在识别设备被提供于安装头时，获得印刷线路板定位误差的系统可被简化构造并且可被减小成本而使用。此外，印刷线路板定位误差的检测精度可在专门提供用于移动识别设备的驱动设备不存在的情况下被提高，这是由于印刷线路板的所检测定位误差将不受用于安装头的驱动设备和用于识别设备的驱动设备之间相对定位误差的影响。

(8)依照任何一个以上模式(1)-(7)的方法，其中定位误差获得步骤包括步骤：基于已在特定位置获得步骤中获得的多个基准部分的以上所指至少一个的每个的特定位置，获得相对于特定于多个元件安装单元的特定坐标系统的用于印刷线路板的虚坐标系统。

用于印刷线路板的虚坐标系统是一种相对于板而不是元件安装单元来限定板基准部分位置的坐标系统。在印刷线路板尺度误差小到可以忽略时，板的虚坐标系统与为标称尺度的板所设置的标称坐标系统相同。不管印刷线路板的尺度误差是否小到可以忽略，相对于每个元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板虚坐标系统的位置被认为是表示了相对于每个单元特定坐标系统的印刷线路板的一种定位误差。

(9)一种将电子电路元件安装于印刷线路板上的方法，包括：

如在任何一个以上模式(1)-(8)中所限定的，获得印刷线路板定位误差的方法中的板基准部分识别步骤、特定位置获得步骤和定位误差获得步骤；以及

安装步骤，通过多个元件安装单元将电子电路元件安装于印刷线路板上，从而使元件安装位置被补偿至少在定位误差获得步骤中获得的印刷线路板的定位误差，在所述安装位置处，印刷线路板和多个元件安装单元的安装头被相对于彼此而定位以将电子电路元件安装于印刷线路板上。

在依照以上模式(9)的元件安装方法中，印刷线路板和安装头相对于彼此被定位以在板上安装电子电路元件的位置被补偿相对于元件安装单元的板的定位误差，因此，在被安装于板上时电子电路元件的定位精度可被显著提高。

(10)依照以上模式(9)的方法，其中定位误差获得步骤包括步骤：基于已在特定位置获得步骤中获得的多个基准部分的以上所指至少一个的每个的特定位置，获得相对于对多个元件安装单元特定的特定坐标系统的用于印刷线路板的虚坐标系统，安装电子电路元件的本方法进一步包括转换步骤：基于用于标称印刷线路板的标称坐标系统、为印刷线路板所获得的虚坐标系统以及元件安装单元的特定坐标系统之间的位置关系，将在为标称印刷线路板所设置的标称坐标系统中预定的电子电路元件的多个安装点的坐标值转换为涉及特定坐标系统中安装点的值。

在转换步骤中获得的“涉及安装点的值”可表示在印刷线路板上由安装头实际安装电子电路元件的元件安装位置。可选的是，涉及安装点的值可表示安装头元件安装位置的补偿量，从而将印刷线路板不具有尺度和定位误差的预定安装点改变为板具有定位误差(以及尺度误差，小到可以忽略)的实际安装点。特定坐标系统中电子电路元件安装点的坐标值以及安装头的补偿量可通过印刷线路板标称和虚坐标系统以及元件安装单元特定坐标系统之间的坐标值转换而被获得。

(11)一种用于获得印刷线路板定位误差的程序，在该印刷线路板上，元件待由多个元件安装单元安装，每个单元包括安装头、可操作以移动安装头的头驱动设备以及识别设备，该程序包括：

板定位步骤，以元件安装单元的安排方向，相对于多个元件安装单元而定位印刷线路板以使多个元件安装单元的安装头的移动区域覆盖印刷线路板的相应部分；

识别结果获得步骤，操作多个元件安装单元至少两个中的每个的识别设备以识别可由识别设备识别的印刷线路板多个基准部分的至少一个，并且获得一信息，该信息表示通过以上所指至少两个元件安装单元的识别设备对多个基准部分中以上所指的至少一个的每个的识别结果；

特定位置获得步骤，基于在识别结果获得步骤中获得的识别结果，在对以上所指至少两个元件安装单元分别为特定的相应坐标系统中，获得多个基准部分中以上所指的至少一个的每个的特定位置；以及

定位误差获得步骤，基于多个基准部分中以上所指至少一个的每个的特定位置，获得相对于多个元件安装单元特定坐标系统的印刷线路板的定位误差，所述特定位置已在特定位置获得步骤中被获得。

依照以上模式(11)的程序由共同提供给多个元件安装单元的计算机来执行。识别结果获得步骤可被设计以从识别设备获得有关印刷线路板基准部分的数据，或者表示识别设备和板基准部分之间相对位置的信息，所述信息已通过被提供用于处理有关所识别基准部分的数据的另一计算机而被获得。在前者的情况下，特定位置获得步骤包括步骤：处理有关印刷线路板所识别基准部分的数据以获得基准部分和识别设备之间的相对位置。

(12)一种用于获得印刷线路板定位误差的程序，在该印刷线路板上，电子电路元件待由电子电路元件安装系统安装，该系统包括：(a)多个元件安装单元，沿直线被安排并包括相应的安装头和可操作以移动相应安装头的头驱动设备，(b)输运设备，可操作以沿直线传递印刷线路板并在相对于多个元件安装单元中至少两个单元的预定位置处停止印刷线路板以使以上所指至少两个单元的安装头移动区域覆盖印刷线路板的相应部分，(c)多个单独控制设备，包括相应的计算机并可操作以分别控制多个元件安装单元，以及(d)多个识别设备，分别被提供给多个元件安装单元并可操作以识别在预定位置处停止的印刷线路板的基准部分，所述程序由每个计算机执行并包括：

定位误差获得步骤，相对于对以上所指至少两个单元之一为特定的特定坐标系统，基于在用于至少两个单元的以上所指的一个的特定坐标系统中印刷线路板的至少一个基准部分的位置，以及对至少两个单元的另一个为特定的特定坐标系统中至少另一个基准部分的位置，获得在预定位置处停止的印刷线路板的定位误差；以上所指至少一个和至少一个基准部分的位置是在通过对应于以上所指至少两个单元的以上所指的一个和另一个的识别设备对以上所指至少一个和至少另一个基准部分的识别结果的基础上被获得的。

依照以上模式(12)的程序由被提供给相应元件安装单元用于控制这些单元的每个单独控制设备的计算机来执行。

应理解，用于获得印刷线路板定位误差的本程序可结合根据以上模式(4)-(8)和以下的(14)在以上描述的任何技术特点。应指出，本发明提供了一种获得印刷线路板定位误差的方法，其依照以上模式(12)的程序来实践。

(13)一种用于通过电子电路元件安装系统将电子电路元件安装于印刷线路板上的程序，该系统包括：(a)多个元件安装单元，沿直线被安排并包括相应的安装头和可操作以移动相应安装头的头驱动设备，(b)输运设备，可操作以沿直线传递印刷线路板并在相对于多个元件安装单元的至少两个单元的预定位置处停止印刷线路板以使以上所指的至少两个单元的安装头移动区域覆盖印刷线路板的相应部分，(c)多个单独控制设备，包括相应的计算机并可操作以分别控制多个元件安装单元，以及(d)多个识别设备，分别被提供给多个元件安装单元并可操作以识别在预定位置处停止的印刷线路板的基准部分，所述程序由每个计算机执行并包括：

定位误差获得步骤，相对于对以上所指至少两个单元之一为特定的特定坐标系统，基于在用于以上所指至少两个单元的以上所指的一个的特定坐标系统中印刷线路板的至少一个基准部分的位置，以及对至少两个单元的另一个为特定的特定坐标系统中至少另一个基准部分的位置，获得在预定位置处停止的印刷线路板的定位误差；以上所指至少一个和至少另一个基准部分的位置是在通过对应于以上所指至少两个单元的一个和另一个的识别设备对以上所指至少一个和至少另一个基准部分的识别结果的基础上被获得的；以及

安装控制步骤，对为标称印刷线路板而预定的电子电路元件的多个标称安装点补偿至少在定位误差获得步骤中获得的印刷线路板的定位误差，并且控制多个元件安装单元的以上所指的至少两个单元以在所补偿的标称安装点处安装电子电路元件。

依照以上模式(13)的程序由被提供给相应元件安装单元、用于控制这些单元的每个单独控制设备的计算机来执行

应理解，用于在印刷线路板上安装电子电路元件的本程序可结合根据以上模式(4)-(8)和以下的(14)在以上描述的任何技术特点。

(14)一种被安排以将电子电路元件安装于印刷线路板上的电子电路元件安装系统，包括：

多个元件安装单元，沿直线被安排并包括相应的安装头和可操作以移动相应安装头的头驱动设备；

输运设备，可操作以沿直线传递印刷线路板并在相对于多个元件安装单元的至少两个单元的预定位置处停止印刷线路板以使以上所指的至少两个单元的安装头移动区域覆盖印刷线路板的相应部分；

多个单独控制设备，包括相应的计算机并可操作以分别控制多个元件安装单元；

多个识别设备，分别被提供给多个元件安装单元并可操作以识别在预定位置处停止的印刷线路板的基准部分；

定位误差获得设备，被连接于多个识别设备，从而相对于对以上所指至少两个单元之一为特定的特定坐标系统，基于在用于以上所指至少两个单元的以上所指至少一个的特定坐标系统中印刷线路板的至少一个基准部分的位置，以及对以上所指至少两个单元的另一个为特定的特定坐标系统中至少另一个基准部分的位置，获得在预定位置处停止的印刷线路板的定位误差；以上所指至少一个和至少另一个基准部分的位置是在通过对应于至少两个单元的以上所指至少一个和至少另一个的识别设备对以上所指至少一个和至少另一个基准部分的识别结果的基础上被获得的；以及

补偿设备，可操作以对为印刷线路板而预定的电子电路元件的多个标称安装点补偿至少由定位误差获得设备获得的印刷线路板的定位误差，

并且其中多个元件安装单元中至少两个单元的至少两个控制设备可操作以控制以上所指的至少两个单元，从而在由补偿设备补偿的安装点处安装电子电路元件。

定位误差获得设备和补偿设备可被并入任何一个单独控制设备。定位误差获得设备和补偿设备的至少一个可被除了以上所指的控制设备以外的另一个计算机结合。

依照以上模式(14)的电子电路元件安装系统被安排以获得相对于元件安装单元的以上所指至少两个单元之一的特定坐标系统的印刷线路板的定位误差，以及相对于以上所指至少两个单元的另一个的特定坐标系统的板的定位误差。基于相对于至少两个单元的印刷线路板的所获定位误差，对至少两个单元补偿电子电路元件的标称安装点，并且这至少两个单元被同时操作以在所补偿的标称安装点处安装电子电路元件。

依照以上模式(14)的电子电路元件安装系统适合于实践依照以上模式(9)的电子电路元件安装方法。

应理解，依照以上模式(14)的电子电路元件安装系统可结合在以上(1)-(8)和(10)-(13)所描述的任何一个技术特点。

(15)依照以上模式(14)的电子电路元件安装系统进一步包括：相对位置获得设备，可操作以获得多个元件安装单元的以上所指至少两个单元的相对位置；并且定位误差获得设备可操作以基于以上所指至少一个和至少另一个基准部分的位置以及由相对位置获得设备获得的至少两个单元的相对位置，获得相对于以上所指至少两个单元的以上所指的一个的印刷线路板的定位误差。

附图说明

当与附图一起考虑时，通过阅读本发明优选实施例的以下详述，将较好地理解本发明的以上和其它目的、特点、优点以及工业和技术意义，在附图中：

图1为示意性地示出依照本发明一个实施例的电子电路元件安装系统的平面图；

图2为示出以上所指电子电路元件安装系统的一部分的侧面视图(一部分在横截面中)；

图3为示出以上所指电子电路元件安装系统的另一部分的正面视图(一部分在横截面中)；

图4为沿图3中箭头IV的方向所取的视图；

图5为示出以上所指系统的安装头的侧面视图(一部分在横截面中)；

图6为示意性地示出以上所指电子电路元件安装系统的控制设备的方块图；

图7为示出由以上所指控制设备执行的相对位置检测例行程序的流程图；

图8为示出由以上所指控制设备执行的印刷线路板定位误差检测例行程序的流程图；

图9为说明依照以上所指相对位置检测例行程序和印刷线路板定位误差检测例行程序的操作的视图；

图10为示出依照本发明另一实施例的电子电路元件安装系统的元件安装单元主要部份的正面视图(一部分在横截面中)；

图11为示意性地示出以上所指电子电路元件安装系统的控制设备的方块图；

图12为示出由以上所指控制设备执行的相对位置检测例行程序的流程图；

图13为说明依照以上所指相对位置检测例行程序的操作的视图；

图14为示出依照本发明另外实施例的电子电路元件安装系统的平面图；

图15为示出以上所指的电子电路元件安装系统的侧面视图；

图16为示出以上所指的电子电路元件安装系统的主要部分的正面视图；

图17为示意性地示出以上所指电子电路元件安装系统的控制设备的方块图；

图18为示出被用于检测以上所指电子电路元件安装系统中元件安装单元的相对位置的基准板的平面图；

图19为示出由以上所指控制设备执行的相对位置检测例行程序的流程图；以及

图20为示出电子电路元件待由以上所指电子电路元件安装系统安装于其上的印刷线路板的平面图。

具体实施方式

将详述依照本发明的电子电路元件安装系统。在图1中，参考符号10表示机器底座。在该机器底座10上，放置了印刷线路板输运机14形式的输运设备，其被安排以在一个水平方向上馈送印刷线路板12；以及元件安装设备18，被安排以将电子电路元件(以下被简称为“元件”)16安装于印刷线路板12上。元件16之一在图5中被示出。在机器底座10上，亦放置了元件供应设备20，被安排以给元件安装设备18供应元件16。

印刷线路板输运机14(以下简称为“板输运机14”)被提供有一对侧框架30、32，其在印刷线路板12的馈送方向上即在图1中所示的X轴方向上延伸。这些侧框架30、32具有用作如图2中所示引导印刷线路板12的引导器33的相应部分。侧框架30为被固定在机器底座10上的固定框架，而另一个侧框架32为可移动地安装在机器底座10上的可移动框架，因此可移动框架32在亦示出于图1的Y轴方向上可向着或离开固定框架30而移动。为移动可移动框架32，提供了移动设备(未示出)，其被操作地连接于可移动框架32的较低部分以在Y轴方向上移动可移动框架32。固定和可移动侧框架30、32被提供有相应的环状或环形输运机皮带34，它们彼此同步地通过输运机驱动马达36(在图6中示出)形式的驱动源而被驱动以馈送印刷线路板12。

在板输运机14的侧框架30、32对之间，放置了被安排以支持印刷线路板12的多个印刷线路板支持设备42。印刷线路板支持设备42(以下简称为“板支持设备42”)沿板输运机14馈送印刷线路板12的X轴方向被安排。每个板支持设备42在其下游端被提供有阻挡设备(stopperdevice)，其被安排用于与印刷线路板12的下游端面邻接接触，从而在X轴方向上定位印刷线路板12。

板支持设备42包括被提供有在其上安装的多个支持销72的支持平台70，以及可操作以垂直移动支持平台70的平台升降设备76。平台升降设备76包括气缸80形式的激励器，可操作以将支持平台70垂直移动于印刷线路板12由支持销72支持的支持位置或上部位置与印刷线路板12被允许在水平方向上(在X轴方向上)移动的非操作位置或下部位置之间。每个侧框架30、32具有面向上的支持表面82和用枢轴支持的夹具(clamping member)84，因此印刷线路板12在侧框架30、32的支持表面82和夹具84之间的垂直方向上被夹住。

元件供应设备20为馈送机类型，其被安排以一个接一个地将元件16相继馈送到预定元件供应位置。馈送机类型的元件供应设备20包括支持块92、被固定在支持块92上的元件供应台94以及在元件供应台94上沿X轴方向安排的多个元件馈送机90，这样元件馈送机90的元件供应部分被与平行于X轴方向的直线对准。每个元件馈送机90被构造以馈送一连串元件16，这样元件16一个接一个地到达其元件供应部分。例如，每个元件馈送机90被安排以馈送容纳一连串元件16的载体带(carriertape)(未示出)。

元件安装设备18包括多个元件安装单元100，其在X轴方向上被并排安排，如图1和3中所示。相邻的两个元件安装单元100具有相应的安装区域102，其在一个或两个相对的端部相互重叠。如图1中所示，元件安装单元100具有相应的主体104，其在X轴方向上被固定安排于机器底座10上，而没有相邻单元100之间的间隙，并且沿Y轴方向在板输运机14上延伸，具有足够的长度以到达元件供应设备20。滚珠丝杠(ballscrew)106形式的进给丝杠(feedscrew)被固定于每个元件安装单元100的主体104的下侧，从而使滚珠丝杠106在Y轴方向上延伸。进给丝杠106被保持与固定于Y轴滑体(slide)108的球状螺母110接合。当滚珠丝杠106通过Y轴驱动伺服马达112(图6中示出)形式的驱动源旋转时，Y轴滑体108在由固定于主体104的导轨114引导的同时在Y轴方向上被移动。滚珠丝杠106、球状螺母110和Y轴驱动伺服马达112彼此合作以构成Y轴滑体驱动设备。

在每个元件安装单元100的Y轴滑体108的下侧，固定了在XY平面中也就是在垂直于Y轴方向的X轴方向上延伸的支持组件120，因此支持组件120相对于Y轴滑体108不能移动。如图4中所示，相邻两个元件安装单元100的每个支持组件120在X轴方向上超过相应主体104的相对端延伸，这样支持组件120相对的端部分于相邻主体104下面的相应空间中。相邻元件安装单元100的支持组件120具有相应的不同垂直位置以防止当相应的Y轴滑体108在Y轴方向上移动时在其之间的干扰。具体而言，间隔装置(spacer)122被插入相邻两个元件安装单元100之一的支持组件120和Y轴滑体108之间，而间隔装置122不被插入相邻两个元件安装单元100的另一个的支持组件120和Y轴滑体108之间，因此以上所指的另一个单元100的Y轴滑体108直接停留在相应的支持组件120上。在这个安排中，相邻两个元件安装单元100之一的支持组件120具有相对低的水平，而另一个单元100的支持组件120具有相对高的水平。

如图3中所示，X轴滑体126通过如图4中所示横截面为U形的引导块124由每个元件安装单元100的支持组件120来支持。X轴滑体126由如图4中所示被并入支持组件120的线性马达128在X轴方向上移动。线性马达128为线性DC无刷马达，包括被提供有多个永磁体的定子130和每个被提供有多个线圈的一对可移动组件132。定子130被固定于支持组件120的内表面以使定子130具有水平姿态(attitude)。所述的一对可移动组件132位于定子130的上面和下面，在垂直方向上有其之间的适量间隙，并且在其自由端被相互整体连接以形成U形的可移动结构，起到线性马达128的可移动部分134的作用。可移动部分134通过控制被施加给可移动组件132的线圈的电流量随着引导块124被移动到相对于定子130的所需位置。引导块124通过多个球136被保持与支持组件120接合，所述球在其之间被插入。这样，支持组件120和引导块124合作以构成用于引导线性马达128可移动部分134移动的引导器。

X轴滑体126被固定于引导块124的下侧，因此X轴滑体126随着引导块124移动。X轴滑体126包括被支持部分140和从被支持部分140向下延伸的主体部分142。X轴滑体126在其被支持部分140处被固定于引导块124。X轴滑体126的主体部分142运载安装头144，其被安排以通过抽吸来抓取元件16并将元件16安装于印刷线路板12上。主体部分124另外载运基准标记相机148形式的成像设备，其可操作以获取在印刷线路板12上提供的基准标记146的图像，如图1中所示。在本实施例中的每个元件安装单元100中，安装头144和基准标记相机148被安排在Y轴方向上，如图4中所示。

如上述，多个元件安装单元100被安排在X轴方向上以使相邻元件安装单元100的支持组件120具有相应的不同垂直位置。然而，相邻两个元件安装单元100的X轴滑体126具有相同的垂直位置，如图3中所示。也就是说，具有与以上所指间隔装置122相同的垂直或高度尺度的间隔装置150被插入元件安装单元100中X轴滑体126和引导块124之间，该元件安装单元100的支持组件120具有相对高的垂直位置或标高。另一方面，在支持组件120具有相对低的垂直位置或标高的元件安装单元100中，X轴滑体126被直接附着于引导块124。这样，所有X轴滑体126具有相同的垂直位置。

基准标记相机148为CCD相机，其被固定放置在X轴滑体126上以使CCD相机在垂直方向上延伸并面向下。圆环(ring)形式的照明设备152被放置以与基准标记相机148的光轴对准。当基准标记146由基准标记相机148来成像时，照明设备152可操作以照射印刷线路板12的表面。在本实施例中，基准标记相机148亦可操作以获取将被描述的校准标记160的图像。

如图1中所示，在板输运机14的固定框架30和元件供应设备20之间的Y轴位置处并在由板支持设备42夹持时与印刷线路板12的元件安装表面相同的垂直位置处，校准标记160被固定提供作为机器底座10上的机器基准部分。校准标记160确切地以X轴方向上的预定间隔或间距被精确安排在X轴方向上(在元件馈送方向上)。具体而言，校正标记160由公用于相邻两个元件安装单元100的公用标记160a和对相应元件安装单元100为特定的特定标记160b组成。每个特定标记160b位于一个X轴位置，它是X轴方向上相应元件安装单元100的基准标记相机148的成像区域的中心点，而每个公用标记160a位于X轴方向上相邻两个特定标记160b之间，即位于相邻两个元件安装单元100的基准标记相机148的成像区域的边界。基准标记相机148的成像区域为相机148可操作以获取图像的区域。更具体而言，这些基准标记160的图像由基准标记相机148获取以检测元件安装单元100的相对位置，其被用于检测印刷线路板12的定位误差。

元件安装单元100的每个安装头144具有类似于JP-A-7-45996中所公开的构造。如图5中所示，安装头144具有抽吸喷嘴170形式的元件抓取器、用于抓取抽吸喷嘴170的喷嘴抓取器172、抓取器升降设备174以及抓取器旋转设备176。抓取器升降设备174可操作以向着和离开印刷线路板12而在垂直于水平XY平面的垂直方向上移动喷嘴抓取器172，也就是说，升降喷嘴抓取器172。抓取器旋转设备176可操作以使喷嘴抓取器172关于其旋转垂直轴旋转。

抓取器升降设备174包括被可移动地放置在固定于主体部分142的支架170上的可垂直移动组件180以及可操作以垂直移动可垂直移动组件180的垂直移动设备182。垂直移动设备182包括垂直驱动马达184形式的驱动源以及滚珠丝杠192形式的馈进丝杠，垂直驱动马达184的旋转运动通过旋转传输设备被传输给该丝杠，所述旋转传输设备包括驱动滑轮186、被驱动滑轮188和驱动皮带190。滚珠丝杠192被放置在主体部分142上以使滚珠丝杠192相对于主体部分142可绕其垂直轴旋转，但相对于主体部分142在轴向不能移动。滚珠丝杠192被保持与固定于可垂直移动组件180的球状螺母194接合，因此当滚珠丝杠192由垂直驱动马达184旋转时，可垂直移动组件180垂直移动。可垂直移动组件180的垂直移动通过引导杆196形式的引导组件来引导。驱动滑轮186和被驱动滑轮188为定时(timing)滑轮，而驱动皮带190为定时带子。

喷嘴抓取器172包括杆200，其由可垂直移动组件180支持以使球状杆200相对于可垂直移动组件180可绕其垂直轴旋转，但相对于组件180在轴向不能移动。抓取器旋转设备176包括旋转驱动马达202形式的驱动源以及旋转传输设备，包括驱动齿轮204和被驱动齿轮206。旋转驱动马达202的旋转运动通过旋转传输设备202、204被传输给杆200。

抽吸喷嘴170被可拆卸地附着于杆200的较低端部分，所述杆从可垂直移动组件180向下延伸。当杆200被旋转时，抽吸喷嘴170绕其垂直轴旋转。当杆200随可垂直移动组件180垂直移动时，抽吸喷嘴170随杆200垂直移动。抽吸喷嘴170具有抽吸管210，负压可通过杆200形成的真空通道212和可垂直移动组件180形成的真空通道(未示出)等从负压源(未示出)施加于该抽吸管。抽吸管210可操作以通过负压下的抽吸来抓取元件16。在抽吸管210处附着了圆形反射板214。在所示的实施例中，抽吸喷嘴170位于X轴滑体126上的一个位置，该滑体离元件供应设备20相对近。

本电子电路元件安装系统包括多个控制设备240，其一被示意性地示出于图6。控制设备240被提供给相应的元件安装单元100并被安排以相互独立地控制元件安装单元100。每个控制设备240主要由计算机250构成，该计算机结合了CPU(中央处理单元)242、ROM(只读存储器)244、RAM(随机存取存储器)和互连这些部件的总线248。计算机250进一步结合了输入输出接口252，其通过驱动器电路260被连接于各种激励器，如Y轴驱动伺服马达112和线性马达128。驱动马达如Y轴驱动伺服马达112、垂直驱动马达184和旋转驱动马达202的旋转量由编码器来检测，其输出信号被施加给控制设备240。在图6中，为了举例，仅用于检测Y轴驱动伺服马达112旋转量的编码器262被示出。

零点检测器264和位置检测器266被提供用于检测由线性马达128定位的X轴滑体126的零点和当前位置。该零点检测器264和位置检测器266的输出信号通过输入输出接口252被施加给控制设备240。在输入输出接口252处亦通过控制电路270连接了基准标记相机148。表示由基准标记相机148所获取图像的图像数据由图像处理计算机272来处理，而图像处理计算机272的输出被施加给控制设备240。在输入输出接口252处亦连接了主计算机280和部件(parts)数据发生器(PDG)282。该主计算机280和部件数据发生器282被连接于用于一组元件安装单元100的控制设备240，因此如果需要，有关单独元件安装单元100的信息和有关印刷线路板12的信息(具体而言，有关基准标记146的信息)可在主计算机280和元件安装单元100之间传输和接收。计算机250的ROM244和RAM 246被提供以存储主程序和用于控制相应元件安装单元100的操作的各种其它控制程序。

将描述如上述构造的电子电路元件安装系统的操作。由于该系统的元件安装操作类似于现有技术，因此仅涉及本发明原理的操作的那些方面将被详述。

一开始，其上待安装元件16的印刷线路板12由板输运机14传递并由对应于板12的板支持设备42的阻挡设备停止。也就是说，印刷线路板12被停止于相应元件安装单元100的适当位置以使在其中安装元件16的每个印刷线路板12的元件安装区域与相应元件安装单元100的安装区域102(在图1中示出)对准，更精确地说，位于安装区域102内。在该特定实例中，两个印刷线路板12相对于相应两个元件安装单元100的安装区域102而被定位。

然后，每个印刷线路板12被提升至其操作位置，在此板12由相应的板支持设备42来支持。在该位置，元件16由系统的元件安装设备18安装于板12上。然而，在元件安装设备18的操作之前，获得每个元件安装单元100和相应的板12之间相对位置的操作被执行。

具有在其上被提供的两个基准标记146的印刷线路板12被定位以使两个基准标记146位于相邻两个元件安装单元100的基准标记相机148的相应成像区域内，并且两个基准标记146的图像由两个基准标记相机148获取。基于从基准标记相机148所获取图像而获得的两个基准标记146的位置，以及表示两个相邻元件安装单元100预定相对位置的所存信息，为两个相邻元件安装单元100中的每个而获得印刷线路板12的定位误差。获得两个基准标记146的位置而不是一个基准标记146的位置的这种安排允许有检测印刷线路板12定位误差的较高精度，具体而言，检测相对于元件安装单元100的板12的角度定位误差的较高精度。

开始，将描述待在本电子电路元件安装系统中执行的相对位置检测例行程序，作为获得有关相邻两个元件安装单元100之间相对位置的信息的例行程序。在完成本电子电路元件安装系统的一系列元件安装操作时，或在系统维护检查的预定时间，该相对位置检测例行程序被执行。可在系统日常检查时或在一系列元件安装操作期间的预定时间间隔时执行例行程序。在本实例中，每个印刷线路板12相对于相邻两个元件安装单元100而被定位，从而使两个单元100覆盖板12的元件安装区域的相应部分，因此，两个单元100的元件安装操作同时对由此被定位的印刷线路板12执行。然而，具有相对小尺寸的每个印刷线路板12可被定位以与相应的元件安装单元100对准，因此单元100的元件安装操作在板12的元件安装区域中被执行。可选的是，具有相对大尺寸的每个印刷线路板12可被定位以使三个或更多单元100覆盖板12的元件安装区域的相应部分，因此，三个或更多单元100的元件安装操作同时对板12进行。

一开始，相对位置检测例行程序将仅被简述。在校准标记160被提供于机器底座10上的本实施例中，校准标记160的每个公用标记160a位于相邻两个元件安装单元100的基准标记相机148的成像区域之间的边界，而每个特定标记160b位于连接相邻两个公用标记160a的直段的中点。基于由基准标记相机148所获取的校准标记160的图像，在对每个基准标记相机148为特定、即对相邻两个元件安装单元100中的每个为特定的特定坐标系统中，可获得校准标记160的特定位置。

通常，相邻两个元件安装单元100不仅具有相对于标称X轴和Y轴相对位置的、水平XY平面中也就是X轴和Y轴方向上的水平相对定位误差，而且具有相对于标称相对角度位置的、有关垂直于XY平面的垂直轴或Z轴的角度或旋转相对定位误差。基于由相邻两个元件安装单元100中的每个的基准标记相机148所获取的公用和特定标记160a、160b的图像，这些水平定位误差以及角度或旋转定位误差作为相邻元件安装单元100的相对位置而被获得。标记160a、160b的图像表示基准标记相机148的位置并因此表示相邻两个元件安装单元100相对于标记160a、160b的位置。

这样，对应于一组相邻元件安装单元100(在本实例中为相邻两个单元100)中每个单元100的一个公用标记和一个特定标记160b的图像由相邻单元100中每个的基准标记相机148获取，并且由基准标记相机148由此获得的图像数据被发送给图像数据处理计算机272并由该计算机272处理，从而在对相应基准标记相机148为特定的坐标系统中获得对应于每个单元100的公用和特定标记160a、160b的特定位置。为相邻两个元件安装单元100之一而被获取的公用和特定标记160a、160b的特定位置被提供给用于相邻两个单元100中另一个的控制设备240。类似地，为另一个单元100而被获取的公用和特定标记160a、160b的特定位置被提供给用于以上所指一个单元100的控制设备240。基于在相应基准标记相机148的特定坐标系统中获得的公用和特定标记160a、160b的特定位置，以及已在另一个单元100的相机148的特定坐标系统中获得的并且已从用于另一个单元100的控制设备240接收的公用和特定标记160a、160b的特定位置，用于相邻两个单元100中的每个的控制设备240获得那个单元100相对于另一个单元100的水平和角度定位误差。

接下来参考图7的流程图，相对位置检测例行程序将被详述。当在操作者控制面板(未示出)上提供的适当的可手动操作组件由系统操作者来操作时，本相对位置检测例行程序由用于每个元件安装单元100的控制设备240开始。该例行程序的内容对于相邻两个元件安装单元100是相同的。为了举例，将针对相邻两个单元之一也就是第一元件安装单元100来描述例行程序。

相对位置检测例行程序以步骤S1开始，用于确定标志F1是否被设置为“0”。由于标志F1已被复位为初始值“0”，肯定的决定(YES)在执行例行程序的第一循环中的步骤S1中被获得，并且控制流程转到步骤S2，在其中公用标记160a和特定标记160b的图像由第一元件安装单元100的基准标记相机148获取。步骤S2之后为步骤S3，在其中相对于第一单元100的校准标记160a、160b的特定位置在由相机148所获的校准标记160a、160b的图像数据的基础上被获得。也就是说，公用标记160a的特定位置(X12，Y12)和特定标记160b的特定位置(X11，Y11)被获得，如图9中所示。表示这些特定位置的信息被存储于第一单元100的控制设备240的RAM 246，并通过主计算机280被传输给相邻两个单元100的另一个也就是第二单元100的控制设备240。依照中断处理，在用于第二单元100的控制设备240中，从用于第一单元100的控制设备240接收的特定位置(X12，Y12)和(X11，Y11)被存储于RAM 246。控制流程转到步骤S4以设置标志F1为“1”，然后转到步骤S5以确定表示用于第二元件安装单元100的公用和特定标记160a、160b的特定位置的信息是否已从相应的控制设备240被接收。一直到在步骤S5中获得肯定的决定(YES)，即一直到已从相应的控制设备240接收信息，步骤S1和S5被重复实施，而步骤S2-S4被跳过。

在第二元件安装单元100中，相对位置检测例行程序亦被执行以获得用于第二单元100的公用和特定标记160a、160b的特定位置(X21，Y21)和(X22，Y22)，而表示这些特定位置的信息通过主计算机280被传输给用于第一单元100的控制设备240。如果该信息尚未被用于第一单元100的控制设备240接收，在步骤S5中获得否定的决定(NO)，并且图7的例行程序执行的第一循环被终止。如果表示公用和特定标记160a、160b的特定位置(X21，Y21)和(X22，Y22)的信息已从用于第二单元100的控制设备240被接收，在步骤S5中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S6以基于相应两对公用和特定标记160a、160b的两对特定位置的(X12，Y12)和(X11，Y11)以及(X21，Y21)和(X22，Y22)，获得相邻两个元件安装单元100(第一和第二单元100)之间的相对位置。特定位置(X12，Y12)和(X21，Y21)是对相应的第一和第二坐标系统为特定的相应的两个特定坐标系统中的相同公用标记160a的X轴和Y轴坐标值。由于如以上所述，公用标记160a和两个特定标记160b位于与X轴方向平行的直线上的已知位置，对应于相邻两个单元100的两个特定坐标系统之间的相对位置可在由此获得的那些公用和特定标记160a、160b的特定位置的基础上被获得。

表示由此获得的两个特定坐标系统之间相对位置的信息作为相邻第一和第二元件安装单元100之间的相对位置被存储于ROM 244的可编程部分或RAM 246的备份部分，即使当本电子电路元件安装系统被关闭时，所述部亦能保存信息。然后控制流程转到步骤S7以复位标志F1为初始值“0”，并且执行例行程序的一个循环被终止。该例行程序由用于每个单元100的控制设备240来执行，并且相邻单元100之间的相对位置被保留，直到它在待由基准标记相机148随后获取的校准标记160a、160b的图像基础上被更新。

然后，将描述用于检测印刷线路板12定位误差的定位误差检测例行程序。一开始，例行程序将仅被简述。

如以上所述，印刷线路板12由板输运机14引入系统并被定位以使相邻两个元件安装单元100的元件安装区域覆盖板12元件安装区域的相应部分。在板12的该位置中，两个基准标记146位于相邻两个单元100的基准标记相机148的相应成像区域。这两个基准标记的图像由相应的基准标记相机148获取，并且基准标记146的特定位置在表示所获取图像的图像数据的基础上被获得。在第一元件安装单元100中获得的图像数据通过主计算机280被传输给第二元件安装单元100的控制设备240，而在第二单元100中获得的图像数据被传输给第一单元100的控制设备240。基于所获得并被存储于相应控制设备240中的相邻两个元件安装单元100之间的相对位置和两个基准标记146的特定位置，印刷线路板12的定位误差被检测。位于相邻两个单元100的相应基准标记相机148的成像区域内、在板12上被提供的两个基准标记146将在以下被分别称为“第一基准标记146”和“第二基准标记”。

参考图8的流程图，定位误差检测例行程序将被详述。当每个印刷线路板12被加载到系统上时，该定位误差检测例行程序由相邻第一和第二元件安装单元100中每个的控制设备240来执行。该例行程序的内容对于相邻第一和第二元件安装单元100是相同的。为了举例，将针对一个第一元件安装单元100来描述例行程序。在主控制程序中，将印刷线路板12加载到系统中的预定位置被监控，并且当加载被检测到时，图8的例行程序被开始。

定位误差检测例行程序以步骤S11开始，用于确定标志F2是否被设置为“0”。由于标志F2已被复位为初始值“0”，肯定的决定(YES)在步骤S11中被获得(当该步骤被第一次实施时)，并且控制流程转到步骤S12以命令基准标记相机148获取第一基准标记146的图像。步骤S12之后为步骤S13，用于在表示第一基准标记146图像的图像数据的基础上获得第一基准标记146的特定位置，存储所获得的特定位置，并将表示所获得的特定位置的信息传输给第二元件安装单元100控制设备240。控制流程转到步骤S14以设置标志F2为“1”，然后转到步骤S15以确定表示用于第二元件安装单元100的第二基准标记146、公用和特定标记160a、160b的特定位置的信息是否已从相应的控制设备240被接收。一直到在步骤S15中获得肯定的决定(YES)，即一直到已从第二单元100的控制设备240接收信息，步骤S11和S15被重复实施，而步骤S12-S14被跳过。在第二元件安装单元100中，获得第二基准标记146特定位置的操作与获得第一单元100中第一基准标记146特定位置的操作被同时执行。在本实例中，第一基准标记146具有特定位置(X13，Y13)，而第二基准标记146具有特定位置(X23，Y23)，如图9中所示。在步骤S15中获得否定的决定(NO)，一直到表示第二基准标记146特定位置(X23，Y23)的信息已由第一单元100接收。在此情况下，执行例行程序的第一循环被终止，而随后的步骤S16-S18被跳过。如果第二基准标记146的特定位置信息已由第一单元100接收，在步骤S15中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S16以计算第一单元100的特定坐标系统中第二基准标记146的虚坐标(X23’，Y23’)。更具体而言，虚坐标(X23’，Y23’)是在已获得的第一和第二单元100的相对位置和第二基准标记146特定位置的基础上被获得的。

步骤S16之后为步骤S17，用于基于第一基准标记146的特定位置(X13，Y13)和第二基准标记146的虚位置(X23’，Y23’)来计算印刷线路板12和第一单元100之间的相对位置，并基于板12和第一单元100之间的所计算相对位置来计算在X轴和Y轴方向上安装头144的每个元件安装位置的补偿量，因此元件16可由安装头144安装于板12上的预定安装位置。更具体而言，用于印刷线路板12的虚坐标系统在第一基准标记146的特定位置(X13，Y13)和第二基准标记146的虚位置(X23’，Y23’)的基础上被确定，并且板12的虚坐标系统和第一单元100的特定坐标系统之间的相对位置被计算。在由此所计算的相对位置的基础上，安装头144的元件安装位置被计算。在由于其在X轴和Y轴方向上伸长(elongation)和收缩而造成的印刷线路板12的尺度误差小到可以忽略时，板12的虚坐标系统被认为与为标称尺度的板12所设置的标称坐标系统相同。在此情况下，基于相对于第一单元100的特定坐标系统的在板12的标称坐标系统中板12的水平定位误差和角度定位误差，安装头144的每个预定元件安装位置的补偿量被确定。在由于其伸长和收缩而造成的板12的尺度误差不是小到可以忽略时，标称坐标系统中X轴和Y轴方向上的伸长和收缩量应被考虑。在任何情况下，基于在特定情况下适当获得的板12的定位误差数据，以及若有必要，板12的尺度误差数据，通过将在板12的标称坐标系统中的元件安装点的坐标值转换为第一单元100的特定坐标系统中的相应坐标值，从而计算安装头144的每个预定元件安装位置的补偿量。本印刷线路板定位误差检测例行程序在步骤S18处终止以复位标志F2为初始值“0”。

随后，元件16以在步骤S17中所补偿的相应预定安装位置被安装于板12上。在本实施例中，安装头144的元件安装位置不仅被补偿印刷线路板12的定位误差，而且被补偿当在安装头144上被抓取时每个元件16的定位误差。由于元件16定位误差的补偿不涉及本发明，有关这方面的进一步描述被认为是不必要的。

尽管在以上已描述了相对于第一元件安装单元100的印刷线路板12的定位误差的检测以及对安装头144的元件安装位置补偿板12的所检测定位误差，相对于第二元件安装单元100的板12的定位误差的检测以及对元件安装位置补偿所检测的定位误差是以与相应于第一单元100在以上所述的相同的方式而被实现的。依照包括表示相应元件16的安装头144预定元件安装位置的位置信息的预定安装程序，将元件16安装于板12上的第一和第二单元100的操作被同时进行，从而使元件安装位置如以上所述被补偿。

将从对本电子电路元件安装系统的以上描述理解到，基准标记146起到板12的参照或基准部分的作用，而每个元件安装单元100的基准标记相机148起到可操作以识别板12基准部分的识别设备的作用。

在本电子电路元件安装系统中，元件16被安装于具有X轴方向上长度的印刷线路板12，该长度大到足以在两个元件安装单元100的相邻两个元件安装区域之间延伸。在相邻两个元件安装单元100被操作以将元件16安装于板12之前，相对于相邻两个单元100中的每个的板12的水平和角度定位误差基于板12上的两个基准标记146的位置而被检测，所述基准标记位于相应两个单元100的相应安装区域(基准标记相机148的成像区域)并由基准标记相机148来成像。在每个元件安装单元100中，基准标记相机148被操作以检测位于相机148成像区域中的两个基准标记146之一的位置，并且控制设备240从另一个元件安装单元100接收表示由另一个单元100中基准标记148检测的另一个基准标记146位置的信息。在板12的所检测定位误差的基础上，元件16被安装于板12上的安装头144的预定安装位置被补偿以允许元件16以高定位精度在预定安装位置处被安装。本安排不需要相对于每个元件安装单元100以高精度来定位板12，并因此使得有可能减小电子电路元件安装系统的制造成本。此外，本安排使得有可能减小需要在每个板12上被提供的基准标记146的数量，并允许基准标记146位于板12上的所需位置，只要基准标记146的位置位于基准标记相机148的成像区域内。因此，有基准部分(基准标记146)的印刷线路板12的设计自由度被增加。

本实施例被安排以实际检测相邻元件安装单元100之间的相对位置，在元件安装单元100的相对定位误差小到可以忽略时，这种相对位置的检测不是必须的。在此情况下，元件安装单元100的预定相对位置被存储于控制设备240的适当存储器中，并当检测板12的定位误差时被读出。

即使在元件安装单元100的相对位置被实际检测时，这种检测可在不同于本实施例的时机进行，例如，在每个印刷线路板12被传递时。在此情况下，检测可在获取板12上基准标记146的图像的操作之前或之后、或者在已获得基准标记146的特定位置之后被进行。

此外，通过使用适当的物理测量设备，比如使用激光束的设备，而无需使用校准标记160，元件安装单元100的相对位置可被检测。

尽管元件安装单元100被提供有相应的控制设备240，单个的控制设备可被共同提供给单独的元件安装单元100。在此情况下，单个控制设备被操作以对多个单元100中的每个执行图7和8中的例行程序。在本实施例中，元件安装单元100的控制设备240通过主计算机280被相互连接，因此表示在每个单元100中所获基准标记146特定位置的信息通过主计算机280被传输给相邻单元100。然而，控制设备可被安排以使得能实现直接相互数据通信。

接下来参考图10和11，将描述依照本发明另一实施例而构造的电子电路元件安装系统。依照该第二实施例的系统与第一实施例的系统的不同之处在于每个元件安装单元的构造，而在其它方面与第一实施例的系统相同。与在第一实施例中所用的相同的参考符号将被用于识别相同的部件，其将不被描述。仅第二实施例不同于第一实施例的方面将被详述。

本系统包括多个元件安装单元300，每个如在第一实施例中具有在Y轴方向上延伸的主体104。每个元件安装单元300包括Y轴滑体302，其可通过由Y轴驱动伺服马达112对滚珠丝杠106的旋转在X轴方向上移动。如在第一实施例中，滚珠丝杠106被固定于主体104的下侧，并被保持与螺母(未示出)接合。Y轴滑体302被固定于可与主体104的导轨304滑动接合的一对引导块306，因此Y轴滑体302通过引导块306保持与导轨304可滑动地接合。

如图10中所示，每个元件安装单元300的Y轴滑体302在侧向横截面上为L形，并具有盘形式的水平第一部308和从第一部308的一端向下延伸的垂直第二部310。Y轴滑体302由引导块306在其第一部308处支持。在第一部308的下侧，安装了支持安装头144的转动设备312，因此安装头144可旋转于其垂直旋转轴。

转动设备312包括枢转组件314和可操作以使枢转组件314枢转的驱动设备316。枢转组件314包括圆盘形式的被支持部分318、与被支持部分318同轴形成并从被支持部分318向下延伸的轴部320、以及被固定于轴部320的下端、伸长盘形式的枢转部分322。枢转部分322具有比主体104小的宽度。被支持部分318、轴部320和枢转部分322被相互成整体地形成。枢转组件312通过被附着于第一部分308下侧的支持组件324被可旋转地支持于其被支持部分318。枢转部分322在其纵向端之一(在图10中看，在其右端)具有部分圆柱表面，该部分圆柱表面沿圆柱的一部分而被形成，该圆柱在轴部320的旋转轴上具有一个轴。枢转部分322具有扇形齿轮326，其具有在部分圆柱表面上形成的多个齿。

驱动设备316包括转动马达328，其由Y轴滑体302的第二部分310夹持并被提供有与枢转组件314的扇形齿轮326啮合的剪形齿轮330。剪形齿轮330包括一对正齿轮和给予正齿轮一个相对力矩的弹性组件。在驱动设备316的这种安排中，通过转动马达328的旋转运动，枢转组件314可在预定角度范围上绕轴320的旋转轴做枢转。转动马达328为伺服马达，其在相反的方向上可操作并且其操作量可被精确控制。

在距扇形齿轮326为远距离的枢转部分322的另一端部分，安装了旋转组件340，因此旋转组件340可旋转于其垂直轴。旋转组件340包括圆柱形主体部分342，以及在主体部分342相应的直径上相对的半径方向上从主体部分342延伸的一对臂部344、346。旋转组件由被固定安装于支持组件349上的切换(switching)马达348形式的驱动源旋转，所述支持组件从枢转组件314的下表面向下延伸。通过被连接于切换马达348的驱动滑轮350、被连接于旋转组件340的被驱动滑轮354以及连接驱动和被驱动滑轮350、354的定时带352，旋转组件340由切换马达348绕其垂直轴旋转。

安装头144和基准标记相机148被附着于相应臂344、346的下侧，因此旋转组件340的旋转轴与安装头144的重心之间的距离基本上等于旋转组件340的旋转轴与基准标记相机148的重心之间的距离。安装头144和基准标记相机148具有与在第一实施例中相同的构造。

在支持组件349上，亦固定安装了定位设备360，其被提供以维持将旋转组件340夹持或锁定于两个预定角度位置之一，在所述位置，臂344、346沿枢转组件314的枢转部分322的纵向方向延伸。通常，旋转组件340被夹持于一个位置上，其中，枢转部分322在Y轴方向上延伸而臂344、346亦在Y轴方向上延伸，在这里旋转组件340被置于以上所指的两个角度位置之一。在图10所示的旋转组件340的角度位置中，被附着于臂344的安装头144被置于其操作位置，而基准标记相机148被置于其非操作或备用位置。当枢转组件314通过驱动设备316做枢轴转动时，旋转组件340的臂344沿一圆弧移动，该圆弧具有在枢转组件314的枢转轴处(轴部320的旋转轴处)的中心。在基准标记相机148被置于其操作位置而旋转组件340被置于另一角度位置时，枢转组件314的枢转运动导致基准标记相机148沿以上所指的圆弧移动。

定位设备360包括螺线管362，以及在旋转组件340的半径方向上从螺线管362的端面向旋转组件340延伸的定位销364。另一方面，臂部344、346具有在其端面中形成的相应定位孔366，因此定位销360可与两个定位孔366中所选的一个接合。正常情况下，定位销364被保持与在臂部344、346中形成的定位孔366所选的一个接合，以便将旋转组件340保持于相对于枢转组件314的以上所指两个角度位置之一，从而将安装头144或基准标记相机148保持于其操作位置。当螺线管362被通电时，定位销364从定位孔366脱离，并且旋转组件340被允许由驱动设备316旋转。定位销364具有锥形或圆锥形端部，而定位孔366为锥形，因此通过定位销364与相应的定位孔366接合，同时螺线管362被保持在断电状态，旋转组件340可被精确定位于两个角度位置之一。在定位销364被保持与所选的一个定位孔366接合时，切换马达348被保持关闭。

在如上述构造的元件安装单元300中，安装头144和基准标记相机148被有选择地置于操作和非操作位置的一个和另一个，所述位置分别距枢转组件314的枢转轴为远和近。换句话说，被安装于旋转组件340上的安装头144和基准标记相机148中所选的一个由切换马达348带入操作位置，并由定位设备360保持在操作位置。将理解，旋转组件340、切换马达348和定位设备360合作以构成切换设备368，其可操作以有选择地将安装头144和基准标记相机148置于操作位置。

在本电子电路元件安装系统中，单独的元件安装单元300亦由相应的控制设备370来控制。然而，一组相邻元件安装单元300相对位置的检测和相对于每个单元300的印刷线路板12的定位误差的检测是由被共同提供给单元300的主计算机280来实现的。类似于第一实施例中的控制设备240，每个单元300的控制设备主要由计算机250构成，该计算机结合了CPU 242、ROM 244、RAM 246、总线248和输入输出接口252。在输入输出接口252处，通过驱动器电路260连接了每个元件安装单元300的各种激励器，如Y轴驱动伺服马达112、转动马达328和切换马达248。在输入输出接口252处，亦通过控制电路270连接了基准标记相机148。此外，图像处理计算机272被连接于输入输出接口252，因此由基准标记相机148获得的图像数据由计算机272处理并提供给计算机250。计算机250的ROM 244或RAM 246存储各种控制程序如主控制程序，以及涉及印刷线路板12和元件16的各种数据。在输入输出接口252处，亦连接了公用主计算机280和部件数据发生器(PDG)282，每个控制设备370从其接收必要的信息，如有关板12和元件16的信息。单独元件安装单元300的控制设备370均被连接于公用主计算机280和部件数据发生器(PDG)282，因此若需要，各种数据和命令可在主计算机280和控制设备300之间传输和接收。

将描述如上述构造的电子电路元件安装系统的操作。类似于第一实施例中的本系统操作的方面将仅被简述，而不同于第一实施例中的方面将被详述。

在本特定实例中，相邻的三个元件安装单元300被同时操作以将元件16安装于印刷线路板12的元件安装区域的相应部分，其在X轴方向上具有足够的长度，从而在相邻三个单元300的外部两个单元300的元件安装区域之间延伸。然而，本系统可操作以使每个元件安装单元300被操作以将元件16安装于元件安装区域比那个单元300的元件安装区域小的板12上，或者可操作以使相邻两个单元300被同时操作以将元件16安装于板12上，该板在X轴方向具有足够的长度以在相邻两个单元300的元件安装区域之间延伸。

在本实施例中，一旦印刷线路板12从变为另一种，或者在系统一系列元件安装操作期间的预定时间间隔，在系统维护检查的预定时间，每组相邻三个元件安装单元300的相对位置借助置于其操作位置的基准标记相机148来检测。由于系统各个部件的热膨胀而造成的相邻两个单元300之间的相对位置的变化亦可被检测。也就是说，当印刷线路板12被加载到系统上时，在元件16被安装于板12之前，相对于每个单元300的板12的定位误差被检测。然后，切换马达348被操作以将每个单元300的安装头带入其操作位置，并将基准标记相机148带入非操作或备用位置。在该状态下，相邻三个单元300的操作被同时操作以将元件16安装于板12的元件安装区域的相应部分。

随着每个单元300的基准标记相机148被置于操作位置的操作，相邻三个元件安装单元300相对位置的检测开始。在本实施例中，当系统被开启时，基准标记相机148均被置于其操作位置。当元件安装单元300相对位置的检测开始时，在一系列元件安装操作中断期间的特定时间点上，根据特定情形，安装头144或基准标记相机148被置于其操作位置。因此，单元300相对位置的检测以一个操作开始，该操作是检测旋转组件314当前所建立的角度位置，即确定每个单元300的基准标记相机148当前被置于操作位置或非操作位置。如果相机148被置于非操作位置，旋转组件340被旋转以将基准标记相机148带入操作位置。在本实施例中，对基准标记相机148或安装头144被置于操作位置的确定是在编码器的输出的基础上实现的，该编码器被提供以检测切换马达348的角度位置。然而，所述确定可通过使用被安排以检测旋转组件340预定部分的光反射或光透射型光电传感器来实现，所述部分对应于安装头144或基准标记相机148被置于操作位置的旋转组件340的角度位置。

在基准标记相机148被置于其操作位置时，通过Y轴方向上Y轴滑体302的移动和枢转组件314的枢转移动，基准标记相机148可被移至其成像区域内的所需位置。因此，如在第一实施例中，在机器底座10上提供的校准标记160可由相邻元件安装单元300的基准标记相机148来成像。表示由基准标记相机148所获取的校准标记160图像的图像数据被提供给图像处理计算机272，并且由计算机272处理的图像数据被提供给控制设备370。在图像数据的基础上，控制设备370获得相邻单元300的相对位置。就是说，对相应的相邻单元300为特定的坐标系统之间的相对位置被获得，如在以下所详述的。

在印刷线路板12被加载到系统上之后并且在板12上的元件安装操作被开始之前，位于相应基准标记相机148的图像区域内的基准标记146由基准标记相机148成像，并且相对于每个单元300的板12的定位误差在基准标记146图像的基础上被检测。检测板12定位误差的操作以与在第一实施例中基本相同的方式被执行，并且对该操作的详细说明被认为是不必要的。简而言之，由基准标记相机148所获取的基准标记146图像的位置由图像处理计算机272获得，并且表示这些位置的数据被提供给控制设备370。基于其图像已由相应单元300的基准标记相机148获取的基准标记146的位置，以及由其它单元300的基准标记相机148成像的基准标记146的虚位置，每个控制设备370获得相对于相应元件安装单元300的板12的定位误差。相邻单元300安装头144的元件安装位置的补偿量在板12相对于每个单元300的定位误差的基础上被计算。随后，在每个单元300中，切换马达348被操作以将安装头144的基准标记相机148分别带入操作和非操作位置。在该状态下，将元件16安装于板12上的元件安装操作被执行。通过在相邻单元300中Y轴滑体302的移动和枢转组件314的枢转移动，安装头144被移至被补偿的预定安装位置，因此元件16被安装于板12上的相应预定安装位置。

相邻元件安装单元300相对位置的检测将参照图12的流程图来详述。为简化说明，单元300不具有相对角度定位误差而仅具有水平定位误差。图12的相对位置检测例行程序由主计算机280对相邻三个单元300中的每个来执行，因此用于相应单元300的例行程序被相互独立地执行。

用于每个单元300的图12的相对位置检测例行程序以步骤S51开始，用于确定基准标记相机148是否被置于操作位置。为实现这个确定，主计算机280请求每个单元300的计算机250给主计算机280提供必要的信息。响应于该请求，每个单元300的计算机250给主计算机280提供有关基准标记相机148是否被置于操作位置的信息。如果相邻三个单元300的基准标记相机148的任何一个未被置于操作位置，在步骤S51中获得否定的决定(NO)并且控制流程转到S52，在其中主计算机280命令适当的计算机250操作切换设备368以将安装头144和基准标记相机148分别带入非操作和操作位置，因此基准标记相机148被置于操作位置。如果所有相邻三个单元300的基准标记相机148均被置于操作位置，在步骤S51中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S53。步骤S51和S52可由以下步骤替换：主计算机280命令切换设备368将所有相邻三个单元300的基准标记相机148置于操作位置。步骤S53被提供以操作每个单元300的基准标记相机148以获取公用校准标记160a的图像。作为结果，位于相邻第一和第二单元300(在板12的进给方向上观察为最上游的和中间的单元300)之间的第一公用标记160a，以及位于相邻第二和第三单元300(中间和最下游单元300)之间的第二公用标记160a，由基准标记相机148来顺序成像。例如，第一和第二单元300的基准标记相机148被首先操作以获取第一公用标记160a的图像，然后第二和第三单元300的基准标记相机148被操作以获取第二公用标记160a的图像。这种安排防止了相邻单元300的基准标记相机148之间的干扰。

在本实施例中，第二单元300的基准标记相机148被操作两次以获取位于第二单元300相对侧上的第一和第二公用校准标记160a、160a的图像，而第一和第三单元300中每个的基准标记相机148仅被操作一次以获取第一或第二公用校准标记160a的图像。然而，图12的例行程序可被修改以使得有可能获取三个相邻单元300的特定校准标记160b的图像。在此情况下，第一、第二和第三单元300的相对角度定位误差以及单元300的相对水平角度定位误差可被获得。依照图12的例行程序对特定校准标记160b的图像是否亦被获取的决定可在控制图12例行程序的控制例行程序(未示出)中进行。由每个基准标记相机148由此获取的图像数据被提供给图像处理计算机272，其处理图像数据以获得公用标记160a的位置或在每个单元300的特定坐标系统中公用标记160a的位置。表示一个或多个公用标记160a的一个或多个位置的数据通过计算机250被提供给主计算机280。步骤S53之后为步骤S54，用于确定所有公用标记160a(以上所指的第一和第二公用标记160a)的位置是否均已被获得。如果在步骤S54中获得否定的决定(NO)，执行例行程序的一个循环被终止，而步骤S55和S56被跳过。如果在步骤S54中获得肯定的决定(YES)，控制流程转到步骤S55以获得相邻三个元件安装单元300的相对位置。

在步骤S55中，第一公用标记160a的特定位置(AX1，AY1)在第一单元300中被获得，而第一公用标记160a的特定位置(AX2，AY2)在第二单元300中被获得。此外，第二公用标记160a的特定位置(BX2，BY2)在第二单元300中被获得，而第二公用标记160a的特定位置(BX3，BY3)在第三单元300中被获得。基于两个公用标记160a的这些所获得的特定位置，相邻第一、第二和第三单元300的相对水平定位误差被获得。具体而言，相对于第一公用标记160a的所存标称位置、在第一单元300中获得的第一公用标记160a的特定位置(AX1，AY1)的水平定位误差(ΔAX1，ΔAY1)被获得，而相对于所存标称位置、在第二单元300中获得的第一公用标记160a的特定位置(AX2，AY2)的水平定位误差(ΔAX2，ΔAY2)被获得。相对于第一单元300的第二单元300的定位误差被获得为(ΔAX2-ΔAX1，ΔAY2-ΔAY1)。类似地，相对于第二单元300的第三单元300的定位误差被获得为(ΔBX3-ΔBX2，ΔBY3-ΔBY2)。在这些相对定位误差的基础上，第三单元300相对于第一单元300的定位误差被获得为{ΔBX3-ΔBX2-(ΔAX2-ΔAX1)，ΔBY3-ΔBY2-(ΔAY2-ΔAY1)}。第一、第二和第三单元300的相对定位误差表示这些单元300的相对位置。

在相邻三个元件安装单元300的相对位置已在步骤S55中获得之后，控制流程转到步骤S56以实现用于终止图12的本例行程序的预定处理操作。

在元件16然后被安装于印刷线路板12之前，基准标记146的图像由元件安装单元300的基准标记相机148获取。在基准标记146图像的基础上，基准标记146的特定位置被获得，并且基于基准标记146所获得的特定位置和三个单元300的相对定位误差，印刷线路板12相对于三个单元300的定位误差被获得。然后，基于板12的所获定位误差、相对于第一单元300标称位置的第二和第三单元300的标称位置的差、相对于第一单元300的第二和第三单元300的所获定位误差、以及当由安装头144抓取时元件的定位误差，安装头144操作以将元件16安装于板12上的元件安装位置的补偿量被计算。将元件安装于板12上的安装头144的操作在由此所补偿的元件安装位置处被执行，因此元件16被以高定位精度安装于板12上的预定位置。因此，相邻三个元件安装单元300的元件安装操作可依照预定元件安装程序来执行，该程序包括表示为相应元件16所预定的安装头144元件安装位置的数据，因此安装头144的元件安装位置如以上所述被补偿。

应指出，在由基准标记相机148对校准标记160成像之后的适当时间点，每个元件安装单元300中的切换设备368被操作以将安装头144带入其操作位置。在如以上所述安装头144的元件安装位置被补偿之后，将元件16安装于板12上的安装头144的操作被开始。

在本第二实施例中，被共同提供给所有多个元件安装单元300的主计算机280检测相邻单元300的相对定位误差和印刷线路板12的定位误差，并补偿安装头144的预定元件安装位置。然而，在每个单元300中提供的计算机250可被指定实现相邻单元300相对定位误差的检测、板12定位误差的检测以及元件安装位置的补偿中的至少一个。具体而言，安排计算机250实现安装头144元件安装位置的补偿是有效的。尽管所有多个元件安装单元300被提供有相应的图像处理计算机272，单个的公用图像处理计算机可被共同用于所有单元300。

参考图14-16，将描述依照本发明第三实施例而构造的电子电路元件安装系统400。本系统400亦包括放置在机器底座410上的元件供应设备20和板输运机14，并进一步包括在X轴方向或印刷线路板12的进给方向上以预定间隔间距被安排的多个元件安装单元412。

如图15和16中所示，每个元件安装单元412包括由框架446夹持的XY自动机(robot)442形式的XY驱动设备，该框架由从机器底座410向上延伸的支持柱444支持。在框架446的下侧，固定了在Y轴方向上水平延伸的一对平行导轨448。Y轴滑体452通过一对引导块450被保持与导轨448可滑动地接合。Y轴滑体452具有被固定于其的球状螺母454。球状螺母454被保持与在Y轴方向上延伸的滚珠丝杠456形式的进给丝杠接合。当滚珠丝杠456通过Y轴驱动伺服马达458(在图17中示出)形式的驱动源旋转时，Y轴滑体452在Y轴方向上被移动。球状螺母454、滚珠丝杠456和Y轴驱动伺服马达458构成Y轴滑体驱动设备，而导轨448和引导块450构成用于引导Y轴滑体452移动的引导设备。

X轴滑体460被安装于Y轴滑体452上，因此X轴滑体460可在垂直于Y轴方向的X轴方向上、在水平平面中移动。在Y轴滑体452的下侧，附着了在X轴方向上延伸并被保持与固定于X轴滑体460的球状螺母(未示出)接合的滚珠丝杠462。当滚珠丝杠462由X轴驱动伺服马达464旋转时，X轴滑体460在由导轨466引导的同时在X轴方向上移动。滚珠丝杠462、接合滚珠丝杠462的球状螺母以及X轴驱动伺服马达464构成X轴滑体驱动设备，而导轨466起到引导设备的作用，用于引导X轴滑体460的移动。此外，Y轴滑体452、X轴滑体460、Y轴滑体驱动设备、X轴滑体驱动设备以及用于X轴和Y轴滑体452、460的引导设备合作以构成XY自动机442。

X轴滑体460载运安装头144和基准标记相机148，其可通过XY自动机442在XY平面中移动。安装头144和基准标记相机148具有与上述相同的构造。

如图14中所示，多个元件安装单元412的安装头144可在相应元件安装区域470内移至所需位置。在这些元件安装区域470中，安装头144可将元件16安装于由板输运机14传递的印刷线路板12上的预定位置。在本系统400中，相邻单元412的安装头144的元件安装区域470以预定间隔在X轴方向上被彼此隔开，所述间隔等于或略小于每个区域470的宽度。

本系统400包括被提供用于控制相应元件安装单元412的多个控制设备500。一个控制设备500在图17中示出。每个控制设备500具有类似于上述控制设备240、370的安排。简而言之，用于相应元件安装单元412的控制设备500被相互连接，从而允许其之间的数据通信。

在元件安装区域470在X轴方向上被相互隔开的本实施例中，元件安装单元412被安排无需X轴方向上相邻单元412之间的间隔。由于类似于元件安装区域470，基准标记相机148可在其中移动的成像区域在X轴方向上被相互隔开，因此通过使用被用于先前实施例的公用校准标记160a，不可能获得元件安装单元412的相对位置。因此，在本实施例中，基准板510被用于检测单元412的相对定位误差。

基准板510为细长玻璃板，其具有足够的长度来覆盖一组相邻两个或多个元件安装单元412的元件安装区域470，所述单元被同时操作以将元件16安装于印刷线路板12上。在本实施例中，基准板510的长度足以覆盖相应两个单元412的元件安装区域470。如图18中所示，基准板510具有对应于相邻两个单元412的基准标记相机148成像区域的两个成像区域512，以及位于两个成像区域512中的每个中的两个基准标记514形式的基准部分。在图18的具体实例中，两个基准标记514位于每个矩形成像区域512的对角相对的两个角部。基准标记514优选地具有相对于背景玻璃表面足够高的对比度。在玻璃基准板510具有白色时，基准标记514优选为黑色。基准标记514可采取各种形状如圆形、三角形、矩形和十字形形状，并除黑色以外还可具有任何其它颜色。

将描述通过使用如上述构造的基准板510来检测元件安装单元412相对位置的操作。相对位置的这种检测可在适当的时机来实现，例如，在完成系统400的制造时，在系统400的维护检查时，在给系统400加电时，或者在一系列元件安装操作的预定时间点(当元件已被安装于预定数量的板12时)，如在先前实施例中。

一开始，基准板510被手动或自动加载到板输运机14上。当相对位置检测例行程序被命令执行时，基准板510被定位以使板510的两个成像区域512在X轴方向上与相邻两个元件安装单元412的相应元件安装区域470对准。

然后，两个基准标记514的图像由相邻两个单元412中每个的基准标记相机148获取，从而获得相对于那个单元412的两个基准标记514的特定位置。每个单元412的控制设备500向另一个单元412的控制设备500提供表示两个基准标记514的所获特定位置的信息。每个控制设备500存储涉及基准板510的信息，如在两个成像区域512中的四个基准标记514的标称相对位置，因此基于位于与所讨论的单元412的元件安装区域470对准的第一成像区域512中的两个基准标记514的特定位置，每个单元412的控制设备500可获得位于与另一个单元412的元件安装区域470对准的第二成像区域512中的两个基准标记514的虚位置。基于第二成像区域512中两个基准标514由此获得的虚位置，以及从另一个单元412提供的相同两个基准标记514的特定位置，相邻两个单元412之间的相对位置可被计算。用于检测该相对位置的相对位置检测例行程序将参照图19的流程图来详述。

当在主控制程序中请求执行相对位置检测例行程序时，例行程序以步骤S101开始，用于确定标志F4是否被设置为“0”。由于该标志F4在步骤S101第一次实施时被设置为初始值“0”，在步骤S101中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S102，在其中基准板510被加载到电子电路元件安装系统400上。步骤S102之后为步骤S103，用于确定基准板510是否已被定位以使两个成像区域512与相邻两个单元412的相应元件安装区域470对准。当在步骤S102中获得肯定的决定(YES)时，控制流程转到步骤S104以设置标志F4为“1”。在标志F4被设置为“1”之后，步骤S2-S4被跳过。

控制流程然后转到步骤S106以确定标志F4是否被设置为“0”。当标志F5被设置为初始值“0”时，在步骤S105中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S106，在其中与所讨论的元件安装单元412对准的基准板510的成像区域512中的两个基准标记514之一的图像由单元412的基准标记相机148获取。步骤S106之后为步骤S107，在其中表示第一基准标记514的图像的图像数据被提供给图像处理计算机272，其处理图像数据以获得第一基准标记514的位置，并向控制设备500的计算机250提供表示所获位置的数据。然后，控制流程转到步骤S108以增量计数器“n”，并转到步骤S109以确定计数器“n”的内容是否等于预定数“N”。在本实施例中，该数“N”被设置为“2”。当步骤S108被第一次实施时，数“n”等于“1”，并在步骤S109中获得否定的决定(NO)，并且执行例行程序的一个循环被终止。步骤S106到S109被重复实施，直到第一和第二基准标记514的位置已在步骤S107中被获得。

当在对应于相邻两个元件安装单元412中每个的元件安装区域470的成像区域512中的两个基准标记514的特定位置已被获得时，在步骤S109中获得肯定的决定(YES)，并且控制流程转到步骤S110，在其中所讨论的单元412的控制设备500向相邻单元412的控制设备500提供表示两个基准标记514的所获位置的数据。步骤S110之后为步骤S111，用于设置标志F5为“1”，并且为步骤S112，用于确定控制设备500是否已从相邻单元412的控制设备500接收两个基准标记514的位置数据。所接收的位置数据被存储于RAM 246。当在步骤S112中获得否定的决定(NO)时，执行例行程序的一个循环被终止。如果在步骤S112中获得肯定的决定(YES)，控制流程转到步骤S113，在其中基于在所讨论的单元412中获得的两个基准标记514的位置以及从相邻单元412接收的两个基准标记514的位置，两个相邻单元412之间的相对位置被获得。然后，控制流程转到步骤S114以将计数器“n”复位为“0”，并将标志F4和F5复位为“0”，并且例行程序的执行被终止。相邻两个元件安装单元412的由此所获得的相对位置被用于检测相对于单元412的板12的定位误差并将元件16安装于板12上，直到相对位置通过图19的相对位置检测例行程序的下一次执行被更新。

然后，将元件16安装于印刷线路板12上的操作将被描述。在本系统400中，板12具有元件安装区域，其在X轴方向上的长度为每个元件安装单元412的元件安装区域470宽度的大约四倍。如图30中所示，板12上的元件安装区域由四部分(section)520、522、524和526组成，其被安排于X轴方向上并在从系统400的下游侧到上游侧的方向上，也就是在与板12进给方向相对的方向上被计数时，称为第一、第二、第三和第四部分。在板12的元件安装区域中安装元件16的相邻两个单元412的元件安装操作以不同的两次被执行。就是说，板12被首先定位以使板12元件安装区域的第一和第三部分520、524与相邻两个单元412的相应元件安装区域470对准。在该状态下，两个单元412被同时操作以在相应第一和第三部分520、524中安装元件16。然后，板12被向下馈送一个等于每部分520-526宽度的距离，因此第二和第四部分522、526被与相邻两个单元412的相应元件安装区域470对准。在该状态下，两个单元412被同时操作以在相应第二和第四部分522、526中安装元件16。

如图20中所示，印刷线路板12具有位于相应四部分520、522、524、526中的四个基准标记146。在该实例中，两个基准标记146位于相应第一和第二部分520、522的下游端，而其它两个基准标记146位于相应第三和第四部分524、526的上游端。在元件16被安装于第一和第三部分520、524之前，位于这些部分520、524内的两个基准标记的位置由相邻两个单元412的基准标记相机148来检测，并且板12相对于相邻两个单元412的相对定位误差在这两个基准标记146的所检测位置和相邻两个单元412的已检测相对位置上被获得。在板12的由此获得的定位误差的基础上，安装头144的预定元件安装位置的补偿量被计算，并且安装头144被移至元件16被安装于板12上的所补偿元件安装位置。亦在本实施例中，元件安装位置不仅被补偿板12的定位误差，而且被补偿在由每个安装头144抓取时每个元件16的定位误差。

在本实施例中，多个元件安装单元412的控制设备500被直接相互连接以便于相互的数据通信。然而，控制设备500被并联连接于主计算机280以使每个控制设备500向其它控制设备500提供必要的数据或信息。此外，被共同提供给所有元件安装单元412的公用计算机如主计算机可被指定以实现单元412相对位置的检测、相对于单元412的板12的定位误差的检测、以及安装头144元件安装位置的补偿中的至少一个。

被用于第三实施例的基准板510可被用于多个元件安装单元100、300的元件安装区域(基准标记相机148的成像区域)部分相互重叠的第一和第二实施例。就是说，基准板510取代在机器底座10、410上被固定提供的校准标记160而被使用。在单元100、300、412的相对定位误差小到可以忽略时，通过获取在基准板510上的成像区域的每部分中提供的仅一个基准标记的图像，可检测相对于单元的板12的定位误差，如在第三实施例中。在单元相对定位误差不是小到可以忽略时，需要基准板510在其成像区域的每部分中具有至少两个基准标记。在任何这些情况下，需要印刷线路板12具有对应于一组元件安装单元中至少两个的至少两个基准标记146，从而使那至少两个基准标记146的图像由相应至少两个单元的基准标记相机148来获取。

尽管仅为了说明已详述了本发明的几个优选实施例，应理解，本发明可被实施以可被本领域的技术人员想到的各种变化和改进，如在“发明概述”中所述的那些。

Claims (10)

1.一种获得印刷线路板(12)定位误差的方法，在该印刷线路板上，元件(16)待由多个元件安装单元(100；300；412)来安装，每个元件安装单元包括安装头(144)、可操作以移动安装头的头驱动设备(112，128；112，328；442)和识别设备(148)，所述方法包括：

相对位置获得步骤，以获得所述多个元件安装单元(100；300；412)的相对位置；

板定位步骤，以所述元件安装单元的安排方向，相对于所述多个元件安装单元(100；300；412)而定位所述印刷线路板(12)以使所述多个元件安装单元安装头(144)的移动区域覆盖所述印刷线路板的相应部分；

板基准部分识别步骤，操作所述多个元件安装单元的至少两个中的每个的所述识别设备以识别可由所述识别设备(148)识别的所述印刷线路板(12)的多个基准部分(146)中的至少一个；

特定位置获得步骤，基于在所述板基准部分识别步骤中所述至少两个元件安装单元的所述识别设备对所述多个基准部分中所述至少一个的每个的识别结果，在对所述至少两个元件安装单元(100；300；412)分别为特定的相应特定坐标系统中，获得所述多个基准部分中的所述至少一个的每个的特定位置；以及

定位误差获得步骤，基于所述多个基准部分中的所述至少一个的所述每个的所述特定位置，获得相对于所述多个元件安装单元的所述特定坐标系统的所述印刷线路板的定位误差，所述特定位置已在所述特定位置获得步骤中获得，并且所述多个元件安装单元的所述相对位置在所述相对位置获得步骤中获得。

2.依照权利要求1的方法，其中通过所述至少两个元件安装单元(100；412)中的每个的控制设备(240)来实施所述特定位置获得步骤，并且所述定位误差获得步骤包括：(a)控制所述至少两个元件安装单元中的每个的所述控制设备以接收所述多个基准部分(146)的所述至少一个的每个的特定位置，其已通过所述至少两个元件安装单元的其它的每个的控制设备而被获得，以及(b)基于从所述至少两个元件安装单元的所述其它中的所述每个的控制设备所接收的特定位置以及已通过所述每个元件安装单元的控制设备获得的所述多个基准部分的所述至少一个的每个的特定位置，获得所述印刷线路板的所述定位误差。

3.依照权利要求1的方法，其中通过所述至少两个元件安装单元(300)的所述识别设备(148)对所述多个基准部分的所述至少一个的所述每个的识别结果被提供给公用计算机(280)，该计算机被共同提供给所有所述多个元件安装单元，而所述特定位置获得步骤和所述定位误差获得步骤是通过所述公用计算机来实施的。

4.依照权利要求1的方法，其中所述相对位置获得步骤包括：

机器基准部分识别步骤，操作在所述多个元件安装单元(100)的安装头(144)上提供的所述识别设备(148)以识别在相对于所述安装头的位置被固定的多个机器基准部分(160)，所述多个机器基准部分包括专门为所述多个元件安装单元提供的多个特定基准部分(160b)以及为所述多个元件安装单元中相邻的单元共同提供的至少一个公用基准部分(160a)；以及

基于在所述机器基准部分识别步骤中所述识别设备(148)对所述机器基准部分的识别结果，获得所述多个元件安装单元中所述相邻单元之间的相对位置的步骤。

5.依照权利要求1的方法，其中所述相对位置获得步骤包括：

准备具有沿所述多个元件安装单元(412)安排方向上的长度的基准板(510)的步骤，所述长度大到足以贯穿所述多个元件安装单元中每个的所述安装头的所述移动区域的至少一部分，所述基准板具有对应于所述每个元件安装单元安装头的所述移动区域的至少一个板基准部分(514)；

板基准部分识别步骤，定位所述基准板以使多个元件安装单元安装头的移动区域覆盖每个都具有所述至少一个基准部分的所述基准板的相应部分，并且操作在所述每个元件安装单元的所述安装头(144)上提供的所述识别设备(148)以识别所述至少一个板基准部分中的至少一个；以及

基于在所述板基准部分识别步骤中所述识别设备对所述板基准部分的识别结果，获得所述多个元件安装单元的相对位置的步骤。

6.依照权利要求1-3的任何一个的方法，其中所述识别设备(148)被提供在所述多个元件安装单元中的每个的所述安装头(144)上。

7.依照权利要求1-3的任何一个的方法，其中所述定位误差获得步骤包括步骤：基于已在所述特定位置获得步骤中获得的所述多个基准部分(146)的所述至少一个的所述每个的所述特定位置，获得相对于对所述多个元件安装单元为特定的所述特定坐标系统的用于所述印刷线路板的虚坐标系统。

8.一种将电子电路元件安装于印刷线路板上的方法，包括：

如在权利要求1-7的任何一个所限定的获得印刷线路板(12)的定位误差的方法中的相对位置获得步骤、板定位步骤、板基准部分识别步骤、特定位置获得步骤和定位误差获得步骤；以及

安装步骤，通过所述多个元件安装单元(100；300；412)将电子电路元件安装于所述印刷线路板上，从而使元件安装位置被补偿至少在所述定位误差获得步骤中获得的印刷线路板的所述定位误差，在所述元件安装位置处，印刷线路板和所述多个元件安装单元的安装头被相对于彼此而定位以将所述电子电路元件(16)安装于印刷线路板上。

9.依照权利要求8的方法，其中所述定位误差获得步骤包括步骤：基于已在所述特定位置获得步骤中获得的所述多个基准部分(146)的所述至少一个的所述每个的所述特定位置，获得相对于对所述多个元件安装单元为特定的所述特定坐标系统的用于所述印刷线路板的虚坐标系统，安装电子电路元件的所述方法进一步包括转换步骤：基于用于印刷线路板的所述标称坐标系统、为所述印刷线路板所获得的所述虚坐标系统以及所述元件安装单元的所述特定坐标系统之间的位置关系，将在为标称印刷线路板所设置的标称坐标系统中预定的电子电路元件的多个安装点的坐标值转换为涉及所述特定坐标系统中所述安装点的值。

10.一种被安排以将电子电路元件(16)安装于印刷线路板(12)上的电子电路元件安装系统，包括：

多个元件安装单元(100；412)，沿直线被安排并包括相应的安装头(144)和可操作以移动相应安装头的头驱动设备(112，128；112，328；442)；

输运设备(14)，可操作以沿所述直线传递所述印刷线路板并在相对于所述多个元件安装单元的至少两个单元的预定位置处停止所述印刷线路板以使所述至少两个单元的安装头的移动区域覆盖印刷线路板的相应部分；

多个单独控制设备(240；370；500)，包括相应的计算机(250)并可操作以分别控制所述多个元件安装单元；

相对位置获得设备(240；370；500)，可操作以获得所述多个元件安装单元的所述至少两个单元的相对位置；

多个识别设备(148)，分别被提供给所述多个元件安装单元并可操作以识别在所述预定位置处停止的所述印刷线路板的基准部分；

定位误差获得设备(240；370；500)，被连接于所述多个识别设备和所述相对位置获得设备，从而相对于对所述至少两个单元之一为特定的特定坐标系统，基于在用于所述至少两个单元的所述一个的所述特定坐标系统中印刷线路板的至少一个所述基准部分的位置、对所述至少两个单元的另一个为特定的特定坐标系统中至少另一个所述基准部分的位置、以及由所述相对位置获得设备获得的所述多个元件安装单元的所述至少两个单元的所述相对位置，获得在所述预定位置处停止的所述印刷线路板的定位误差；所述至少一个和至少另一个所述基准部分的所述位置是在通过对应于至少两个单元的所述一个和另一个的识别设备对所述至少一个和至少另一个所述基准部分的识别结果的基础上被获得的；以及

补偿设备(240；370；500)，可操作以对为标称印刷线路板而预定的所述电子电路元件的多个标称安装点补偿至少由所述定位误差获得设备获得的所述印刷线路板的定位误差，

并且其中所述多个元件安装单元中所述至少两个单元的至少两个控制设备可操作以控制所述至少两个单元，从而在由所述补偿设备补偿的标称安装点处安装电子电路元件。

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