專利名稱：適用于將部件放置在基底上的設備及其方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于將部件放置在基底上的設備，該設備包括成像裝置、與該成像裝置相連的放置元件，以及用于借助該成像裝置檢測由放置元件支撐的部件的位置的光學系統。
本發明還涉及一種用于借助一種設備將部件放置在基底上的方法，借助放置元件拾取所述部件，然后借助成像裝置和光學系統對放置元件所拾取部件成像，之后將部件放置在基底上。
在這種從國際專利申請WO97/22237獲知的設備和方法中，通過放置元件拾取部件，然后將其放在位于光學系統之上的位置。借助光學系統在與放置元件相連的成像裝置中顯示該部件。根據借助成像裝置所成的像，確定該部件相對于放置元件的位置，之后將該部件放置在基底上的所需位置。
這種已知設備的缺點在于，放置元件和與之相連的成像裝置相對于光學系統精確定位，從而能夠精確地確定該部件相對于放置元件的位置。
此外，按照這種方式不能精確地確定該部件相對于與固定區域相連的光學系統的位置。
本發明的目的是提供一種設備，通過該設備能夠精確且相對快速地確定部件的位置。
通過根據本發明的設備能實現這一目的，其中該光學系統至少包括標記元件，其中在操作中，借助光學系統在將要利用成像裝置所成的像中同時顯示該標記元件和部件。
由于部件以及與光學系統相連的標記元件在像中可見，并且精確地獲知了標記元件相對于光學系統的位置，因此能夠根據該像精確地確定成像時部件相對于光學系統的位置。此外，如果還獲知了成像時放置元件的位置，那么也能夠確定部件相對于放置元件的位置。
而且，借助成像裝置可以產生部分基底的像，以便確定部件在基底上所需的部件定位光點。
一旦根據這兩個像得知了部件和基底的相對位置，就能夠將該部件放置在基底上的所需光點上。
根據本發明的設備的一個實施例的特征在于，該設備至少包括校準標記元件，其中該標記元件位于第一焦平面內，而校準標記元件位于第二焦平面內，這些標記元件在操作中可以同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
當成像時，校準標記元件位于相對于光學系統的預定位置。據此，在該像中期望在標記元件和校準標記元件之間存在一定相互位置。如果出現偏差，就應該檢查和校準該光學系統和成像裝置，直到該像中的校準標記元件具有相對于標記元件的預期位置為止。可替換的是，當將部件放置在基底上時，可以考慮產生的偏差。
根據本發明的另一個實施例的特征在于該放置元件包括與該放置元件相連的標記元件，該標記元件在操作中可以與該部件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
當借助成像裝置形成部件的像時，不需要知道該放置元件的位置。由于該放置元件和所連接的標記元件與成像裝置互連，因此與該放置元件相連的標記元件位于相對于成像裝置的預定和固定位置。根據通過成像裝置形成的像，其中能夠同時顯示標記元件、部件以及與放置元件相連的標記元件的像，因此可以精確地確定部件和放置元件相對于光學系統的位置。這樣用這種方法能夠確定部件相對于“固定區域”的位置和部件相對于放置元件的位置。
根據本發明的設備的再一個實施例的特征在于，在操作過程中在存在部件的平面中光學地顯示與放置元件相連的標記元件。
照這樣，與放置元件相連的標記元件物理上不在部件所在的平面內，因此當將部件放置在基底上時，標記元件將不會與基底相碰撞。由于實際上能夠在該平面上光學地顯示該標記元件，因此該部件和標記元件在該像中清晰可見。
根據本發明的設備的再一個實施例的特征在于，成像裝置包括與該成像裝置相連的標記元件，該標記元件在操作中可以與連接到光學系統的標記元件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
與成像裝置相連的標記元件在像中將具有預定位置。但是如果確實出現一些偏差，那么可表明該成像裝置沒有正常工作，并且將對該成像裝置進行檢查。
本發明還涉及一種用于借助設備將部件放置在基底上的方法，利用該方法可以簡單且相對快速地確定部件相對于放置元件的位置。
利用根據本發明的方法實現這一目的，在該方法中，在像中顯示與光學系統相連的標記元件以及該部件，之后借助標記元件確定該部件相對于光學系統的位置。
因此根據該像能夠精確和快速地確定部件相對于標記元件的位置，因此確定部件相對于光學系統的位置。
根據本發明的方法的一個實施例的特征在于，借助成像裝置形成另一個像，根據該另一個像確定部件在基底上的所需位置，之后將部件放置在所需位置上。
根據該另一個像來確定基底相對于成像裝置的位置。根據這兩個像能夠確定部件相對于基底的位置，之后借助放置元件將部件放置在基底上的所需位置。
本發明的這些和其他方面從下文中描述的各個實施例中顯而易見，并參考這些實施例對本發明的這些和其他方面進行說明。
在附圖中
圖1表示了根據本發明的設備的透視圖，圖2表示了圖1中所示設備的第一實施例的一部分的概略側視圖，圖3表示了借助圖2中所示的裝置產生的像，圖4表示了圖1中所示設備的第二實施例的一部分的概略側視圖，圖5表示了借助圖4中所示的根據本發明的設備所產生的像，圖6表示了圖1中所示設備的第三實施例的一部分的概略側視圖，圖7表示了借助圖6中所示裝置形成的像，圖8表示了圖1中所示設備的第四實施例的一部分的概略側視圖，圖9表示了借助圖8中所示裝置產生的像，圖10表示了圖1中所示設備的第五實施例的一部分的概略側視圖，圖11表示了借助圖10中所示裝置形成的像。
圖中相同的部件具有相同的附圖標記。
圖1表示了根據本發明的設備1，該設備包括框架2、由框架2支撐的傳送軌3、位于傳送軌3和單元5一側的光學系統4，其中單元5可在傳送軌3和光學系統4上移動，該設備還包括與可動的單元5連接在一起的成像裝置6和放置元件7。單元5可沿著箭頭X所示方向及其反方向相對于滑塊8移動。滑塊8可沿著箭頭Y所示方向及其反方向相對于U形框架9移動。U形框架9利用兩條腿10支撐在框架2上。
迄今為止所描述的設備本身是已知的，例如從開始段落中提到的國際專利申請WO97/22237中獲知。
根據本發明的設備1的光學系統4包括具有標記元件11的標記板12(參見圖2、4、6、10)。標記板12優選由玻璃制成，其中例如提供正方形標記元件11。
標記板12平行于X、Y平面延伸。相對于垂線成45°角設置的第一反射元件13置于標記板12下面。光學系統4進一步包括第二反射元件14，該元件也與垂線成45°角。在反射元件13、14之間插入透鏡15。
如圖2所示，當成像裝置6具有圖2中所示的相對于光學系統4的位置時，第一焦點f1位于延伸通過標記板12的第一焦平面V1中。透鏡15提供位于焦平面V2中的第二焦點f2，該焦平面平行于第一焦平面V1延伸。如圖2中所示，放置元件7具有與之連接的部件16，并且其中成像裝置6的位置如圖中所示，該放置元件定位成使第二焦平面V2延伸通過部件16。
如果借助成像裝置6成像，那么得到了圖3中所示的像17，其中標記元件11和部件16同時可見。由于標記元件11相對于光學系統4的位置是已知的，從而標記元件11相對于框架2的位置也是已知的，因此可以根據圖3中所示的像來確定部件16相對于標記元件11的位置，由此可以確定部件16相對于框架2的位置。通過驅動單元(未示出)來驅動該單元5，由此利用該單元可以在任意時刻，從而也在形成像17的時刻獲知框架5的實際位置，從而獲知放置元件7相對于該框架的位置。因此，可以根據放置元件7相對于框架2的位置和部件16相對于框架2的位置得到部件16相對于放置元件7的相互位置。
通過照相機6，也可以對由傳送軌3(圖1)支撐的基底18成像。那么，能夠根據這兩個像確定驅動該單元5的方式以便能夠將放置元件7支撐的部件16放在基底18上的所需位置19。
圖4表示了根據本發明的設備1的第二實施例，除了圖2中所示的部件之外，該設備包括校準標記板21，該校準標記板包括校準標記元件20。校準標記板20優選由玻璃制成。借助支撐塊22將校準標記板20可拆卸地置于光學系統4上，第二焦平面V2延伸通過校準標記板20。為了避免放置元件7和校準標記板20之間的碰撞，沿著箭頭Z所示的向上方向移動放置元件7。
如果借助成像裝置6成像，那么得到圖5中所示的像23，其中標記元件11和校準標記元件21同時可見。由于標記元件11和校準標記元件21都具有相對于光學系統4和框架2的預定位置，因此如果在像23中標記元件11和校準標記元件21的相互位置的預期和實際之間存在偏差，那么可以得出成像裝置6和/或光學系統4沒有最佳地發揮作用的結論，因此要對其進行檢查。
可替換的是，當將部件放置在基底上時，可以考慮得到的這些差。
因此，借助這些校準元件來確定并檢查位于第一焦平面V1中的焦點f1和位于第二焦平面V2中的焦點f2的相互位置。
一旦校準標記元件21和標記元件11在像23中具有彼此所需的位置，就可以移開塊22和與之相連的校準標記板20。可以在用戶所需的任何時間點再次進行校準。
圖6表示了根據本發明的設備1的第三實施例，除了圖2中所示的元件之外，該設備還包括平行于放置元件7延伸的兩個銷24，這些銷的一端與單元5相連，遠離單元5的一端位于第二焦平面V2中。
如果借助成像裝置6成像，那么得到了圖7中所示的像25。在像25中，同時可見標記元件11、部件16以及與單元5相連的銷24。因此根據像25不僅能夠得到部件16相對于標記元件11的位置，由此得到部件16相對于框架2的位置，而且此外根據銷24相對于標記元件11的位置可得到單元5和相連的放置元件7的位置。按照這種方式，當成像時，不需要單獨測量單元5的位置，而是可以直接根據像25得到單元5的位置。
圖8表示了根據本發明的設備1的第四實施例，該設備與圖6中所示設備的區別在于不使用銷24而是使用兩個標記26，這些標記經透鏡27在第二焦平面V2中顯示為標記元件26′。當通過成像裝置6形成像7時，得到了圖9中所示的像28，其中同時可見標記元件11、部件16和虛的標記元件26′。根據像28再次得到部件16相對于框架2的位置，以及單元5和相連的放置元件7相對于框架2的位置。圖8中所示的設備的優點在于當將部件16放在基底18上時，標記元件26不會與基底18或者基底上已經放置的部件相碰撞。圖6中所示的具有銷24的設備存在這種危險。當部件16放置在基底上時，如果相對于銷24沿向下的方向移動部件16也可以避免這種危險。
圖10表示了根據本發明的設備1的另一個實施例，其中除了圖6或8中存在的元件之外，該設備還包括與成像裝置6相連的標記板29，該標記板包括標記元件30。標記板29優選由玻璃制成。當通過成像裝置6成像時，得到了圖11中所示的像31，其中標記元件11、部件16、標記元件24、26′和標記元件30是可見的。根據像31可以檢查部件16相對于框架2的位置和單元5相對于框架2的位置，此外同時可根據標記元件30和標記元件11的相互位置得到成像裝置6的校正功能。這些標記元件11、30應當具有相對于彼此的預定相互位置。如果出現偏差，那么這就指向成像裝置6中的偏差，之后當驅動該單元5時檢查成像裝置6或者應當考慮這些偏差。
可替換的是，可以制造塑料透明材料的標記板。
代替使用一個透鏡15，還可以使用許多透鏡。透鏡也可以置于標記板和反射元件之間。反射元件的角度可以小于或大于45°。這些角度總計優選是90°。焦平面V1和V2優選位于與基底相同的水平面上。
權利要求
1.一種適用于將部件放置在基底上的設備，該設備包括成像裝置、與該成像裝置相連的放置元件，以及用于借助該成像裝置檢測由放置元件支撐的部件的位置的光學系統，其特征在于，該光學系統至少包括標記元件，其中在操作中，借助光學系統在利用成像裝置所成的像中同時顯示該標記元件和部件。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該設備至少包括校準標記元件，其中該標記元件位于第一焦平面內，而校準標記元件位于第二焦平面內，這些標記元件在操作中可以同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
3.如前面任一項權利要求所述的設備，其特征在于該放置元件包括與該放置元件相連的標記元件，該標記元件在操作中可以與該部件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
4.如權利要求3所述的設備，其特征在于，在操作過程中在一個存在部件的平面中光學地顯示與放置元件相連的標記元件。
5.如前面任一項權利要求所述的設備，其特征在于，成像裝置包括與該成像裝置相連的標記元件，該標記元件在操作中可以與連接到光學系統的標記元件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
6.一種用于借助一種設備將部件放置在基底上的方法，借助放置元件拾取所述部件，然后借助于成像裝置和光學系統對放置元件所拾取的部件成像，之后將部件放置在基底上，其特征在于，在像中顯示與光學系統相連的標記元件以及該部件，之后借助標記元件確定該部件相對于光學系統的位置。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，借助成像裝置形成另一個像，根據該另一個像確定部件在基底上的所需位置，之后將部件放置在所需位置。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，該設備包括校準標記元件，其中該標記元件位于第一焦平面內，而校準標記元件位于第二焦平面內，這些標記元件在操作中可以同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
9.如權利要求6-8中任一項所述的方法，其特征在于該放置元件包括與該放置元件剛性相連的標記元件，該標記元件在操作中可以與該部件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
10.如權利要求6-9中任一項所述的方法，其特征在于，該成像裝置包括與該成像裝置相連的標記元件，該標記元件在操作中與連接到光學系統的標記元件同時顯示在借助成像裝置所成的像中。
全文摘要
設備(1)包括與成像裝置(6)相連的放置元件(7)，并包括光學系統(4)，該光學系統用于借助成像裝置(6)檢測部件(16)相對于放置元件(7)的位置。光學系統(4)至少包括標記元件(11)。借助光學系統(4)在通過成像裝置(6)形成的像(17)中同時顯示標記元件(11)和部件(16)。
文檔編號H05K13/08GK1736135SQ200480002136
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月12日 優先權日2003年1月14日
發明者H·G·J·J·A·韋魯門, P·F·格雷維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司