CN105993212A - 组装机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种组装机，能够与多种元件相对应地获取用于识别保持部件对该元件的保持状态的高分辨率的图像数据，能够提高组装控制的精度。组装机具备：基准标记，附设于移动头的预定位置；及图像处理部，基于通过使用了多个图像数据的超分辨率处理所生成的高分辨率数据来识别保持部件对元件的保持状态。图像处理部具有：位移量计算部，分别计算其他图像数据的拍摄位置相对于基准数据的拍摄位置的位移量；对位处理部，进行其他图像数据相对于基准数据的对位；及重构处理部，基于对位后的多个图像数据生成高分辨率数据。

Description

组装机
技术领域
本发明涉及将在供给位置获取的元件移载至组装位置并将该元件组装于被组装体的组装机。
背景技术
组装机用作将多个电子元件安装于电路基板并生产电子电路产品的元件安装机、组装电源模块等的制造设备。作为上述的元件安装机，例如，在专利文献1中公开了通过吸嘴吸附位于供给位置的电子元件并将该电子元件安装于组装位置(电路基板上的预定的坐标位置)的结构。在这种元件安装机中，基于对保持于吸嘴的电子元件进行拍摄所得到的图像数据来识别电子元件的保持状态。并且，元件安装机通过将识别出的保持状态反映给安装控制，实现安装控制的精度的提高。
但是，关于在元件安装机等组装机中对元件进行拍摄的拍摄装置，考虑距拍摄的对象物的距离大致恒定、设备成本等，大多采用焦点距离设定为恒定的透镜单元。在具有这种透镜单元的拍摄装置中，以与预定的照相机视野及搭载于拍摄装置的拍摄元件的像素数相对应的分辨率进行拍摄。在此，在透镜单元中，如果以收入外形尺寸大的大型元件的方式设定照相机视野，则拍摄了外形尺寸小的小型元件时在图像数据中占据的小型元件的面积较小，有可能不能确保充分的分辨率。
因此，拍摄装置的透镜单元为了获取将小型元件作为对象物而确保了充分的分辨率的图像数据，需要将照相机视野在一定程度上设定得较窄。但是，在这种设定中，当将大型元件作为拍摄的对象物时，大型元件有可能超出照相机视野。因此，在专利文献2中，公开了通过超分辨率处理生成高分辨率数据并基于该高分辨率数据进行安装控制的元件安装机。
专利文献1：日本特开2013－26278号公报
专利文献2：日本特开平11－191157号公报
发明内容
但是，在超分辨率处理中，如专利文献2所记载的那样，已知使用多个图像数据生成高分辨率数据的多帧型。在该多帧型的超分辨率处理中，主要进行对多个图像数据进行对位的处理及对高分辨率数据进行重构的处理。对位处理例如基于使元件等对象物相对于拍摄装置进行相对移动时的移动量来进行。
如此，在使对象物相对于拍摄装置相对移动时的指令位置和实际位置之间产生了误差的情况下，在对位处理中也会产生误差。当在多帧型的超分辨率处理中在对位处理中产生误差时，在所生成的高分辨率数据中包含有误差。当基于这种高分辨率数据进行元件的保持状态的识别时，有可能误识别元件的位置和角度。
本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的是提供一种组装机，能够与多种元件相对应地获取用于识别该保持元件对该元件的保持状态的高分辨率的图像数据，能够提高组装控制的精度。
技术方案1的组装机具备：保持部件，获取并保持被供给到供给位置的元件；移动头，对一个或多个上述保持部件以能够升降的方式进行支撑，设置为能够从上述供给位置移动至将被组装体定位的组装位置；拍摄装置，对保持于上述保持部件的上述元件进行拍摄；基准标记，附设于上述移动头的预定位置，在上述拍摄装置拍摄上述元件时被收入于该拍摄装置的视野内；图像处理部，通过使用了在上述拍摄装置相对于上述元件的相对位置互不相同的拍摄位置上所拍摄到的多个上述图像数据的超分辨率处理来生成高分辨率数据，基于该高分辨率数据来识别上述保持部件对上述元件的保持状态；及控制装置，基于预先存储的控制程序和所识别出的上述元件的保持状态，控制上述保持部件的移动而将上述元件移载到上述组装位置，上述基准标记被设定为在由上述拍摄装置进行了拍摄的情况下在上述拍摄装置的视野中占据预定范围的尺寸，上述图像处理部具有：位移量计算部，将多个上述图像数据中的一个上述图像数据作为基准数据，基于各上述图像数据中包含的上述基准标记，分别计算其他上述图像数据的上述拍摄位置相对于该基准数据的上述拍摄位置的位移量；对位处理部，基于多个上述图像数据的各上述位移量，进行其他上述图像数据相对于上述基准数据的对位；及重构处理部，基于对位后的多个上述图像数据生成上述高分辨率数据。
根据这种结构，在使用了多个图像数据的超分辨率处理、即多帧型超分辨率处理中，基于由位移量计算部计算出的多个图像数据的各位移量，进行其他图像数据相对于基准数据的对位处理。在此，位移量计算部被设为计算该位移量时基于各图像数据中包含的基准标记的结构。因此，即使使对象物(元件)相对于拍摄装置相对移动时的指令位置与实际位置之间产生了误差，也能够防止该误差影响对位处理。即，对位处理部不依赖于使元件移动时的对移动头的指令位置而进行图像数据的对位处理。由此，对位处理部能够将各图像数据准确地进行对位。
由此，图像处理部即使对拍摄装置的透镜单元以收入大型元件的方式设定照相机视野，也能够在不使用高分辨率的拍摄元件的情况下生成足以识别小型元件的保持状态的高分辨率数据。因此，组装机的控制装置通过使用如此生成的高分辨率数据，能够与各种元件相对应地获取用于识别保持状态的图像数据，能够提高组装控制的精度。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的元件安装机的整体图。
图2是将元件安装头的一部分放大后的主视图。
图3是图2的A方向向视图。
图4是表示元件安装机的控制装置的框图。
图5是表示基于元件安装机的装配处理的流程图。
图6是表示保持状态的识别处理的流程图。
图7是表示多个图像数据的拍摄位置的位移量的图。
图8是表示第二实施方式中的元件安装机的控制装置的框图。
图9是表示保持状态的识别处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对将本发明的组装机具体化而得到的实施方式进行说明。在本实施方式中，组装机是将在电路基板(被组装体)上安装电子元件所生产的电路基板产品作为对象的元件安装机。元件安装机例如是在集成电路的制造工序中将多个电子元件装配于电路基板上的装置。电路基板例如通过丝网印刷机在电子元件的装配位置(组装位置)上涂覆膏状焊料并且在多个元件安装机上依次被搬运而被装配电子元件。之后，装配有电子元件的电路基板被搬运到回流炉而被焊接，由此作为电路基板产品而构成集成电路。
＜第一实施方式＞
(1－1.元件安装机的整体结构)
参照图1、2对元件安装机1的整体结构进行说明。元件安装机1被构成为具备基板搬运装置10、元件供给装置20、元件移载装置30、元件照相机61、基板照相机62及控制装置70。各装置10、20、30及元件照相机61设于元件安装机1的基台2。另外，如图1所示，将元件安装机1的水平宽度方向(图1的从左上向右下的方向)设为X轴方向，将元件安装机1的水平长度方向(图1的从右上向左下的方向)设为Y轴方向，将铅垂方向(图1的上下方向)设为Z轴方向。
(1－1－1.基板搬运装置10)
基板搬运装置10沿X轴方向搬运电路基板B，并且将电路基板B定位在预定位置。该基板搬运装置10是由在Y轴方向上并排设置的多个搬运机构11构成的双输送式。搬运机构11具有对载置于未图示的输送带而被搬运的电路基板B进行引导的一对导轨12、13。搬运机构11在电子元件T的装配处理时，将电路基板B搬入至预定的X轴方向位置，通过夹持装置夹持电路基板B。然后，搬运机构11在电子元件T被装配于电路基板B时，将电路基板B释放，向元件安装机1的外部搬出电路基板B。
(1－1－2.元件供给装置20)
元件供给装置20是供给安装于电路基板B的电子元件T的装置。元件供给装置20配置于元件安装机1的Y轴方向的前部侧(图1的左下侧)。该元件供给装置20在本实施方式中被设为使用了多个盒式供料器21的供料器方式。供料器21具有相对于基台2能够拆装地安装的供料器主体部21a和设于供料器主体部21a的后端侧的带盘收容部21b。供料器21通过带盘收容部21b保持卷绕有元件包装带的供给带盘22。
上述的元件包装带由以预定间距收纳有电子元件T的载带及粘接在该载带的上表面并覆盖电子元件T的上封带构成。供料器21通过未图示的间距输送机构对从供给带盘22拉出的元件包装带进行间距输送。然后，供料器21将上封带从载带剥离而使电子元件T露出。由此，供料器21在位于供料器主体部21a的前端侧的供给位置Ps上以元件移载装置30的吸嘴42能够吸附电子元件T的方式进行电子元件T的供给。
(1－1－3.元件移载装置30)
元件移载装置30保持供给到供给位置Ps的电子元件T，将电子元件T移载至电路基板B上的装配位置Pf(相当于本发明的“组装位置”)。在本实施方式中，元件移载装置30为配置于基板搬运装置10及元件供给装置20的上方的正交坐标型。该元件移载装置30在沿Y轴方向延伸的一对Y轴轨道31上设有能够沿Y轴方向移动的Y轴滑动件32。
Y轴滑动件32经由滚珠丝杠机构通过Y轴马达33的动作来控制。另外，移动台34以能够沿X轴方向移动的方式设于Y轴滑动件32。移动台34经由未图示的滚珠丝杠机构通过X轴马达35的动作来控制。Y轴滑动件32和移动台34除上述结构以外，例如，也可以为设于使用了线性马达的直线运动机构并通过该线性马达的动作来控制的结构。
另外，元件移载装置30的移动台34上安装有安装头40(相当于本发明的“移动头”)。该安装头40通过能够绕与Z轴平行的R轴旋转的吸嘴座41(相当于本发明的“支架部件”)对多个吸嘴42(相当于本发明的“保持部件”)以能够升降的方式进行支撑。安装头40经由框架43固定于移动台34。框架43在上部支撑R轴马达44和Z轴马达45。
更详细而言，安装头40的吸嘴座41在整体形状上形成为圆柱状，如图2所示，经由分度轴46而与R轴马达44的输出轴连接。由此，吸嘴座41构成为能够通过R轴马达44和分度轴46进行旋转控制。
另外，如图3所示，吸嘴座41在与R轴同心的圆周上在圆周方向上等间隔地对多个(在本实施方式中为12个)吸嘴轴47以能够沿Z轴方向滑动的方式进行支撑。如图2所示，在各吸嘴轴47的下端部，以能够更换的方式分别安装有吸嘴42。如此，吸嘴座41经由各吸嘴轴47支撑各吸嘴42。
另外，在吸嘴轴47的上端部形成有吸嘴齿轮47a。该吸嘴齿轮47a与以能够相对旋转的方式支撑于分度轴46的外周侧的θ轴齿轮51以能够沿Z轴方向滑动的方式啮合。θ轴齿轮51在Z轴方向上具有预定长度的齿宽，经由变速机构52而与未图示的θ轴马达连接，并通过θ轴马达进行旋转驱动。通过这种结构，当θ轴马达旋转时，支撑于吸嘴座41的所有吸嘴轴47经由变速机构52和θ轴齿轮51进行旋转。由此，各吸嘴42被构成为能够通过θ轴马达的旋转相对于吸嘴座41自转，并且能够通过θ轴马达等进行旋转控制。
另外，在吸嘴轴47的外周侧且吸嘴座41的上表面与吸嘴齿轮47a的下表面之间设有压缩弹簧48。吸嘴轴47被该压缩弹簧48相对于吸嘴座41向上方施力，形成于下端部的大径部47b与吸嘴座41的下表面抵接，从而被限制向上方的移动。即，吸嘴轴47的大径部47b与吸嘴座41抵接的状态处于安装于吸嘴轴47的吸嘴42上升最大的状态。
吸嘴杆53与多个吸嘴轴47中的分度到升降位置H1的吸嘴轴47的上端面抵接。吸嘴杆53经由未图示的滚珠丝杠机构而与Z轴马达45的输出轴连接，并通过Z轴马达45的旋转驱动而向Z轴方向被进行移动控制。通过这种结构，当Z轴马达45旋转时，吸嘴杆53按压吸嘴轴47，吸嘴轴47对抗压缩弹簧48的弹力而使吸嘴轴47沿Z轴方向下降。
如此，由Z轴马达45、压缩弹簧48等构成升降机构，吸嘴42伴随着吸嘴轴47的Z轴方向移动进行升降。另外，从未图示的吸嘴驱动装置经由吸嘴轴47向各吸嘴42供给负压。由此，各吸嘴42能够在其前端部吸附电子元件T。
如图3所示，在吸嘴座41的下表面附设有基准标记54。基准标记54附设于安装头40的预定位置，在下述的元件照相机61拍摄保持于吸嘴42的电子元件T时收入于该元件照相机61的照相机视野Fv内。在本实施方式中，基准标记54位于吸嘴座41的下表面，以使基准标记54的中心与R轴中心一致的方式配置。由此，基准标记54成为表示成为安装头40的基准的位置的结构。
在本实施方式中，如图3所示，基准标记54被构成为绕R轴等间隔地配置有四个由直径D构成的圆形部。基准标记54被设定为在由元件照相机61进行了拍摄的情况下在元件照相机61的照相机视野Fv中占据预定范围的尺寸。详细而言，在通过拍摄获取的图像数据中，以使构成基准标记54的四个圆形部分别以预定像素数被表示的方式设定该圆形部的直径D。另外，基准标记54的色彩被设定为与吸嘴座41的边界变得鲜明。
(1－1－4.元件照相机61及基板照相机62)
元件照相机61和基板照相机62是具有CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)等拍摄元件的数字式拍摄装置。元件照相机61和基板照相机62基于由以能够通信的方式连接的控制装置70产生的控制信号进行收入于照相机视野Fv内的范围的拍摄，将通过该拍摄获取的图像数据向控制装置70送出。
元件照相机61被构成为以使光轴成为Z轴方向的方式固定于基台2并且能够拍摄保持于吸嘴42的状态的电子元件T。详细而言，元件照相机61的透镜单元被设定为焦点对准距离拍摄元件为恒定距离的对象物。另外，如图3所示，元件照相机61的透镜单元的照相机视野Fv被设定为能够收入安装头40支撑的所有吸嘴42的大小。即，当通过设定于该照相机视野Fv的元件照相机61进行拍摄时，能够将12个吸嘴42所保持的所有电子元件T收容于一个图像数据。
另外，从元件照相机61获取了图像数据的控制装置70通过图像处理来识别吸嘴42对电子元件T的保持状态。然后，控制装置70根据电子元件T的保持状态来校正吸嘴42的位置和角度，由此能够实现安装控制的精度提高。后述电子元件T的保持状态的识别处理的详细情况。
基板照相机62被构成为以使光轴成为Z轴方向的方式固定于移动台34并且能够拍摄电路基板B。从该基板照相机62获取了图像数据的控制装置70通过图像处理来识别例如附设于基板的基板标记，由此识别基于基板搬运装置10的电路基板B的定位状态。然后，控制装置70以根据电路基板B的定位状态校正移动台34的位置并进行电子元件T的装配的方式进行控制。如此，通过使用由基板照相机62的拍摄产生的图像数据，能够实现安装控制的精度提高。
(1－1－5.控制装置70)
控制装置70主要由CPU、各种存储器、控制电路构成，基于通过元件照相机61和基板照相机62的拍摄获取的图像数据来控制电子元件T向电路基板B的安装。如图4所示，该控制装置70中，输入输出接口75经由总线而与安装控制部71、图像处理部72及存储部73连接。马达控制电路76和拍摄控制电路77与输入输出接口75连接。
安装控制部71经由马达控制电路76控制安装头40的位置、吸附机构的动作。更详细而言，安装控制部71输入从设于元件安装机1上的多个各种传感器输出的信息、各种识别处理的结果。然后，安装控制部71基于存储在存储部73中的控制程序、由各种传感器产生的信息、图像处理、识别处理的结果，向马达控制电路76送出控制信号。由此，控制支撑于安装头40的吸嘴42的位置和旋转角度。
图像处理部72经由拍摄控制电路77获取通过元件照相机61和基板照相机62的拍摄产生的图像数据，执行与用途相对应的图像处理。该图像处理中，例如，包含有图像数据的二值化、滤波、色相提取、超分辨率处理等。后述图像处理部72的详细情况。
存储部73由硬件装置等光驱装置或者闪存等构成。该存储部73中，存储有用于使元件安装机1动作的控制程序、经由总线、通信线缆而从元件照相机61和基板照相机62向控制装置70输送的图像数据、基于图像处理部72的处理的临时数据等。输入输出接口75设于CPU、存储部73与各控制电路76、77之间，调整数据形式的转换、信号强度。
马达控制电路76基于由安装控制部71产生的控制信号，控制Y轴马达33、X轴马达35、R轴马达44、Z轴马达45及θ轴马达。由此，安装头40在各轴方向上被定位。另外，通过这种控制，预定的吸嘴42以分度到升降位置H1并且成为预定角度的方式被控制。
拍摄控制电路77基于由控制装置70的CPU等产生的拍摄的控制信号，控制基于元件照相机61和基板照相机62的拍摄。另外，拍摄控制电路77获取基于元件照相机61和基板照相机62的拍摄的图像数据，经由输入输出接口75而存储在存储部73中。
(1－2.图像处理部72的详细结构)
对控制装置70的图像处理部72的详细结构进行说明。在此，在图像处理部72进行的各种图像处理中，包含有安装控制部71校正吸嘴42的位置和角度时使用的识别电子元件的保持状态的处理。在该保持状态的识别处理中，使用基于元件照相机61的拍摄的图像数据。在此，如上所述，元件照相机61的透镜单元将焦点距离设定为恒定，并且考虑配置支撑于安装头40的多个吸嘴42的范围来设定照相机视野。
因此，在以小型元件为对象的保持状态的识别处理中，如果仅使用获取的图像数据，则在图像数据中占据的小型元件的面积较小，存在不能确保充分的分辨率的情况。因此，在本实施方式中，在装配处理的对象为小型元件的情况下，在图像处理部72中，进行超分辨率处理，由此实现元件的保持状态的识别处理的精度提高。作为超分辨率处理，已知多种处理方法，但是图像处理部72采用多帧型的超分辨率处理。
详细而言，图像处理部72进行使用了在元件照相机61相对于电子元件T的相对位置互不相同的拍摄位置上拍摄到的多个图像数据的超分辨率处理。图像处理部72通过多帧型的超分辨率处理生成高分辨率数据，基于该高分辨率数据识别吸嘴42对电子元件T的保持状态。如图4所示，该图像处理部72具有位移量计算部721、数据判定部722、对位处理部723、重构处理部724及保持状态识别部725。
位移量计算部721将多个图像数据中的一个图像数据作为基准数据，分别计算其他图像数据的拍摄位置相对于基准数据的拍摄位置的位移量。关于上述“基准数据”，在进行多帧型的超分辨率处理时，从通过元件照相机61的拍摄获取的多个图像数据中任意地选择。作为基准数据，例如，也可以将通过多次进行的拍摄中的最初的拍摄所获取的图像数据作为基准数据。另外，以下，将从多个图像数据中移除基准数据之后的其他图像数据也称作“辅助数据”。
另外，位移量计算部721基于各图像数据(基准数据和辅助数据)中包含的基准标记54，分别计算辅助数据的位移量。在此，如上所述，基准标记54附设于安装头40的预定位置，在元件照相机61拍摄保持于吸嘴42的电子元件T时收入于该元件照相机61的照相机视野Fv内。由此，在元件照相机61拍摄保持于吸嘴42的电子元件T的情况下，基于该拍摄的各图像数据中包含有基准标记54。
详细而言，位移量计算部721首先识别基准数据中的基准标记54的位置。基准标记54的位置的识别能够通过将基准数据的中心作为元件照相机61的光轴并计算距离该光轴的距离来识别。位移量计算部721以同样的方式识别辅助数据中的基准标记54的位置。然后，位移量计算部721根据识别出的基准数据和辅助数据中的基准标记54的位置之差来计算位移量。
数据判定部722判定使用了多个图像数据的超分辨率处理、即多帧型的超分辨率处理中的各图像数据是否合适。另外，数据判定部722基于多个图像数据的各位移量和元件照相机61的拍摄元件中的像素的间隔，判定上述各图像数据是否合适。在此，如果将位移量设为Δ、将像素的间隔设为Wp、将任意的整数设为M、将移动方向的帧数(包含基准数据)设为N，则适于多帧型的超分辨率处理的图像数据是指将Δ＝Wp(M+1/N)作为最佳值的图像数据。
例如，在将整数M设为0、将移动方向设为X轴方向、将帧数N设为2的情况下，判定为位移量Δ向X轴方向偏移了半个像素(Δ＝Wp/2)的辅助数据适于超分辨率处理。在移动方向包含Y轴方向的情况下，分别计算移动方向的位移量，以与上述同样的方式进行判定。另外，在实际中，考虑允许误差，根据图像数据的位移量是否收入于预定的允许范围内，判定图像数据是否合适。
对位处理部723基于多个图像数据的各位移量，进行其他图像数据(辅助数据)相对于基准数据的对位。在该对位处理中，以使辅助数据中的基准标记54与基准数据中的基准标记54一致的方式进行处理。由此，在辅助数据的拍摄位置的移动包含XY轴方向、旋转方向的移动的情况下，相对于基准数据的拍摄位置，以向反方向移动的方式使辅助数据与基准数据进行对位。
另外，在该对位处理中，不使用向辅助数据拍摄位置的移动中的控制指令值。由此，即使由于移动机构(安装头40)的动作误差、振动而导致在向辅助数据的拍摄位置的移动中包含有向非预期的方向的移动，也成为包含该移动在内进行对位而对其后的图像处理不产生影响的结构。另外，对位处理也可以使辅助数据移动计算出的位移量的量，也可以仅使基准标记54彼此一致。在任一情况下，多个图像数据在进行对位之后，计算出的位移量分别被建立关联。
重构处理部724基于对位后的多个图像数据生成高分辨率数据。详细而言，重构处理部724基于多个图像数据及分别被建立关联的位移量，通过MAP(Maximum A Posterior：最大后验)法、IBP(IterativeBack Projection：迭代反投影)法等，对提高了分辨率的图像数据进行重构。
保持状态识别部725基于由重构处理部724生成的高分辨率数据，识别包含保持于作为保持部件的吸嘴42的电子元件T的位置和角度的保持状态。该电子元件T的保持状态当与使用通过元件照相机61的拍摄获取的低分辨率数据所识别出的保持状态进行比较时，与分辨率提高相对应地被高精度地识别。
在此，如果成为保持状态的识别对象的电子元件T在图像数据中占据的面积较小，则识别精度降低。这是因为，例如，当为了表示电子元件T的某一边所使用的像素数小于预定像素数时，难以分度上述一边的长度、角度。因此，电子元件T的一边以预定像素数被表示的高分辨率数据通过超分辨率处理来生成，并用于保持状态的识别。
由此，图像处理部72识别包含电子元件T相对于吸嘴42在X轴方向上的位置、在Y轴方向上的位置及电子元件T相对于吸嘴42的中心轴的旋转角度的保持状态。图像处理部72与保持于安装头40支撑的多个吸嘴42的多个电子元件T的数量相对应地重复同样的处理。然后，图像处理部72将各电子元件T的保持状态存储于存储部73。
(1－3.基于元件安装机的电子元件T的安装控制等)
(1－3－1.电子元件T的安装控制)
关于基于上述的元件安装机1的电子元件T的安装控制，参照图5进行说明。该保持状态的识别处理在基于安装控制部71的电子元件T的安装控制中执行。如图5所示，安装控制首先执行使电子元件T依次吸附于多个吸嘴42的吸附处理(步骤11(以下，将“步骤”标示为“S”))。
接下来，使安装头40移动至电路基板B上的装配位置的上方(S12)。此时，安装头40经由元件照相机61的上方，此时执行元件照相机61对电子元件T的拍摄处理。之后，执行将电子元件T依次装配于电路基板B的装配处理(S13)。然后，判定所有的电子元件T的装配是否结束(S14)，重复上述处理(S11～S14)直至装配结束。
在上述的安装头40的移动(S12)和装配处理(S13)中，基于由元件照相机61的拍摄产生的图像数据，执行电子元件T的保持状态的识别处理。然后，安装控制部71基于各吸嘴42对电子元件T的保持状态，校正吸嘴42的位置和角度，控制电子元件T的安装。
(1－3－2.电子元件T的保持状态的识别处理)
关于上述的电子元件T的保持状态的识别处理，参照图6和图7进行说明。在此，保持状态的识别处理使用通过超分辨率处理生成的高分辨率数据。并且，该超分辨率处理采用使用多个图像数据的多帧型。在本实施方式中，设为通过在元件照相机61相对于电子元件T的相对位置互不相同的四个部位的拍摄位置上拍摄到的四个图像数据进行超分辨率处理。
如图6所示，控制装置70使安装头40向最初的拍摄位置移动(S21)。作为该最初的拍摄位置，例如，是元件照相机61的光轴与附设于安装头40上的基准标记54的中心一致那样的位置。然后，控制装置70进行多个电子元件T的拍摄处理(S22)。
具体而言，在控制装置70中，安装头40支撑的吸嘴42位于元件照相机61的上方这一情况通过马达控制电路76被输入，经由拍摄控制电路77向元件照相机61送出控制指令以进行拍摄。由此，保持于多个吸嘴42的状态的所有电子元件T被拍摄，基于该拍摄的图像数据被存储于存储部73。
接下来，控制装置70判定四个部位的拍摄位置上的拍摄是否结束(S23)，在未结束的情况下(S23：否)，重复S21～S23。当再次使安装头40移动时，控制装置70使安装头40向X轴方向或Y轴方向移动与拍摄元件中的像素的间隔的一半相当的距离(S21)。然后，控制装置70再次进行移动了半个像素的电子元件T的拍摄处理(S22)。
当所有拍摄位置处的拍摄结束时(S23：是)，在存储部73中，除基于最初的拍摄处理的图像数据以外，还存储有向X轴方向移动了半个像素后的图像数据、向Y轴方向移动了半个像素的图像数据及向X轴方向和Y轴方向分别移动了半个像素的图像数据。
接下来，位移量计算部721将通过最初的拍摄获取的图像数据作为基准数据，计算其他辅助数据的位移量(S24)。在此，图7表示多个图像数据的拍摄位置的位移量。此外，图7的Fs表示基准数据的一部分，F1～F3表示其他辅助数据的一部分。位移量计算部721首先识别基准数据Fs、辅助数据F1～F3中包含的基准标记54。
接下来，位移量计算部721将基准数据Fs的位移量设为0，计算第一辅助数据F1相对于基准数据Fs的拍摄位置的位移量(Δ1x，Δ1y)。位移量计算部721以同样的方式计算第二辅助数据F2的位移量(Δ2x，Δ2y)及第三辅助数据F3的位移量(Δ3x，Δ3y)。
数据判定部722判定多个图像数据是否适于多帧型的超分辨率处理(S25)。详细而言，数据判定部722首先获取辅助数据F1～F3的位移量Δ1～Δ3。接下来，数据判定部722对于各个位移量Δ1～Δ3基于相对应的移动方向和允许范围判定是否合适。
具体而言，判定第一辅助数据F1的位移量Δ1中的X轴方向分量Δ1x通过安装头40的移动(S21)是否收入于对拍摄元件的像素的间隔Wp的一半加上和减去允许误差而得到的范围。而且，判定位移量Δ1中的Y轴方向分量Δ1y是否收入于对基准数据的Y轴方向位置加上和减去允许误差而得到的范围。数据判定部722对位移量Δ2、Δ3也以同样的方式进行判定。
在上述的判定中，在判定为辅助数据的位移量Δ1～Δ3不适于超分辨率处理的情况下(S25：否)，控制装置70再次进行拍摄。即，控制装置70使安装头40移动至与判定为不适于超分辨率处理的辅助数据相对应的拍摄位置(S21)，进行电子元件T的拍摄处理(S22)。另外，以判定为不适于超分辨率处理的辅助数据的量重复S21至S23。
另一方面，在辅助数据的位移量的位移量Δ1～Δ3被判定为适于超分辨率处理的情况下(S25：是)，对位处理部723执行辅助数据相对于基准数据的对位处理(S26)。在该对位处理中，基于辅助数据的位移量Δ1～Δ3以使辅助数据中的基准标记54与基准数据中的基准标记54一致的方式进行处理。由此，使辅助数据与基准数据进行对位，将计算出的位移量Δ1～Δ3关联地存储于存储部73。
接下来，重构处理部724执行基于对位后的多个图像数据生成高分辨率数据的重构处理(S27)。上述的对位处理(S26)和重构处理(S27)相当于多帧型的超分辨率处理。通过这种超分辨率处理，图像处理部72获取多个电子元件T的一边以预定像素数被表示的高分辨率数据。
然后，保持状态识别部725基于通过超分辨率处理生成的高分辨率数据，执行包含保持于吸嘴42的电子元件T的位置和角度的保持状态的识别处理(S28)。该保持状态的识别处理例如通过将高分辨率数据中的电子元件T与元件信息中包含的电子元件T的外形进行匹配来进行。作为电子元件T的保持状态，图像处理部72将电子元件T相对于各吸嘴42在X轴方向上、Y轴方向上的偏移量及电子元件T相对于吸嘴42的中心轴的旋转角度存储于存储部73，结束该保持状态的识别处理。
(1－4.基于实施方式的结构的效果)
本实施方式的组装机(元件安装机1)具备：保持部件(吸嘴42)，获取并保持被供给到供给位置Ps的元件(电子元件T)；移动头(安装头40)，对一个或多个保持部件(吸嘴42)以能够升降的方式进行支撑，设置为能够从供给位置Ps移动至将被组装体(电路基板B)定位的组装位置(装配位置Pf)；拍摄装置(元件照相机61)，对保持于保持部件的元件进行拍摄；基准标记54，附设于移动头的预定位置，在拍摄装置拍摄元件时收入于该拍摄装置的视野(照相机视野Fv)内；图像处理部72，通过使用了在拍摄装置相对于元件的相对位置互不相同的拍摄位置上所拍摄到的多个图像数据的超分辨率处理来生成高分辨率数据，基于该高分辨率数据来识别保持部件对元件的保持状态；及控制装置70，基于预先存储的控制程序和所识别出的元件的保持状态，控制保持部件的移动而将元件移载到组装位置。
基准标记54被设定为在由拍摄装置进行了拍摄的情况下在拍摄装置的视野中占据预定范围的尺寸。图像处理部72具有：位移量计算部721，将多个图像数据中的一个图像数据作为基准数据，基于各图像数据中包含的基准标记54，分别计算其他图像数据的拍摄位置相对于该基准数据的拍摄位置的位移量Δ1～Δ3；对位处理部723，基于多个图像数据的各位移量Δ1～Δ3，进行其他图像数据相对于基准数据的对位；及重构处理部724，基于对位后的多个图像数据生成高分辨率数据。
在这种结构中，位移量计算部721基于基准数据和辅助数据中包含的基准标记54计算辅助数据的位移量Δ1～Δ3。因此，即使假设使电子元件T相对于元件照相机61相对移动时的指令位置与实际位置之间产生了误差，也能够防止该误差影响对位处理(S26)。即，对位处理部723在不使用使电子元件T移动时的对安装头40的指令位置的情况下进行图像数据的对位处理。由此，对位处理部723能够将各图像数据准确地进行对位。
由此，图像处理部72即使对元件照相机61的透镜单元以收入大型元件的方式设定照相机视野Fv，也能够在不使用高分辨率的拍摄元件的情况下生成足以识别小型电子元件T的保持状态的高分辨率数据。因此，元件安装机1的控制装置70通过使用如此生成的高分辨率数据，能够与各种电子元件T相对应地获取用于识别保持状态的图像数据，能够提高组装控制(安装控制)的精度。
在本实施方式中，图像处理部72还具有数据判定部722，数据判定部722基于多个图像数据的各位移量Δ1～Δ3及拍摄装置(元件照相机61)的拍摄元件中的像素的间隔，判定超分辨率处理中的各图像数据是否合适。
根据这种结构，能够判定通过拍摄获取的图像数据在超分辨率处理中是否合适(S25)。如此，能够在超分辨率处理(S26，S27)执行前识别不合适的图像数据，因此能够将超分辨率处理的精度下降防患于未然。另外，在检测到不适于超分辨率处理的图像数据的情况下，进行重新拍摄(S21～S23)，由此能够再次获取适于超分辨率处理的图像数据。
在本实施方式中，移动头(安装头40)通过能够旋转的支架部件(吸嘴座41)支撑多个保持部件(吸嘴42)，拍摄装置(元件照相机61)的视野(照相机视野Fv)被设定为能够收入移动头支撑的所有保持部件的大小。
根据这种结构，即使将透镜单元设定为具有广阔的照相机视野Fv，图像处理部72也能够与微细的电子元件T相对应地识别其保持状态。由此，在元件安装机1中，能够应对各种电子元件T。由此，对于将本发明应用于元件安装机1特别地有用。
在本实施方式中，保持部件是吸附并保持元件(电子元件T)的吸嘴42，组装机是通过控制装置70的控制将由吸嘴保持的元件安装于作为被组装体(电路基板B)的电路基板的元件安装机1。
根据这种结构，在电子元件T微细化并且要求将大型电子元件T安装于电路基板B的元件安装机1中，能够采用广泛的透镜单元，并且能够应对微细的电子元件T。因此，对于将本发明应用于元件安装机1特别地有用。
＜第二实施方式＞
关于第二实施方式的元件安装机，参照图8和图9进行说明。第二实施方式的结构主要与第一实施方式的控制装置70中的图像处理部72的结构及电子元件T的保持状态的识别处理不同。关于其他共同的结构，由于与第一实施方式实质上相同，因此省略详细的说明。以下，仅对不同点进行说明。
(2－1.控制装置170)
本实施方式的控制装置170的用于超分辨率处理的多个图像数据的获取方法与第一实施方式的控制装置70所采用的方法不同。详细而言，控制装置170在用于获取用于超分辨率处理的多个图像数据的拍摄处理中，进行如下控制：在使安装头40相对于元件照相机61相对移动的同时使元件照相机61对电子元件T多次进行拍摄。通过该拍摄控制获取的图像数据的数量比用于超分辨率处理的图像数据的数量多。
位移量计算部721将所获取的多个图像数据中的一个图像数据作为基准数据，分别计算其他图像数据(辅助数据)的拍摄位置相对于基准数据的拍摄位置的位移量。然后，数据判定部722基于针对通过上述的拍摄的控制获取的多个图像数据由位移量计算部721分别计算出的位移量，判定超分辨率处理中的图像数据是否合适。
另外，控制装置170的图像处理部172除第一实施方式的图像处理部72以外还具有数据提取部726。数据提取部726基于数据判定部722的判定结果，从通过拍摄控制获取的多个图像数据中提取用于超分辨率处理的预定数量的图像数据。此时，数据提取部726首先根据保持于吸嘴42的电子元件T的尺寸信息及元件照相机61的拍摄元件的像素数，计算高分辨率数据中的目标分辨率。接下来，数据提取部726基于目标分辨率设定要提取的图像数据的数量。
在此，根据上述的元件安装机1的结构，从元件照相机61至安装头40的距离大致维持恒定的距离。另外，元件照相机61的透镜单元是固定焦点，大致维持恒定的照相机视野Fv。因此，当通过具有由预定的像素数构成的拍摄元件的元件照相机61拍摄作为对象物的电子元件T时，在图像数据中电子元件T占据的像素数固定。
另外，如上所述，当在图像数据中为了表示电子元件T的某一边所使用的像素数小于预定像素数时，难以分度上述一边的长度、角度。即，为了识别电子元件T的某一边的长度、角度，以使为了表示上述一边所使用的像素数大于预定像素数的方式设定目标分辨率即可。
因此，数据提取部726根据电子元件T的尺寸信息及元件照相机61的拍摄元件的像素数来计算目标分辨率。即，该目标分辨率在由从元件照相机61至电子元件T的距离及元件照相机61的照相机视野Fv确定的拍摄环境中，根据电子元件T的尺寸和拍摄元件的像素数而适当变动。
由此，电子元件T的尺寸越小，则目标分辨率越高，电子元件T的尺寸越大，则目标分辨率越低。并且，当目标分辨率被设定时，在多帧型的超分辨率处理中所需的图像数据的数量固定。因此，数据提取部726在控制装置170使安装头40相对于元件照相机61相对移动的同时基于目标分辨率设定从拍摄到的大量图像数据中提取出的图像数据的数量。
另外，通过对位处理部723和重构处理部724，对提取出的预定数量的图像数据进行超分辨率处理，生成满足目标分辨率的高分辨率数据。保持状态识别部进行基于该高分辨率数据识别吸嘴42对电子元件T的保持状态的处理。此时，在高分辨率数据中电子元件T占据的像素数被一定程度地確保，防止识别精度的下降。
(2－2.电子元件T的保持状态的识别处理)
关于本实施方式中的电子元件T的保持状态的识别处理，参照图9进行说明。控制装置170的数据提取部726当前从存储部73获取与保持于吸嘴42的电子元件T有关的尺寸信息。然后，数据提取部726根据该尺寸信息及拍摄元件的像素数来计算目标分辨率(S131)。
接下来，数据提取部726基于目标分辨率设定从通过后面的拍摄处理获取的大量图像数据中为了超分辨率处理要提取的图像数据的数量(S132)。关于该图像数据的提取数，也可以针对电子元件T相对于元件照相机61的各移动方向进行设定。例如，可考虑将提取数设为X轴方向的帧数和Y轴方向的帧数的相加。
接下来，控制装置170使安装头40移动而使其通过元件照相机61的上方。此时，控制装置170对元件照相机61以多次进行电子元件T的拍摄的方式进行控制(S133)。详细而言，控制装置170在基准标记54收入于元件照相机61的照相机视野Fv的状态下，向元件照相机61在预定的时机多次送出拍摄指令。
关于由控制装置170控制的安装头40的移动方向、移动速度、基于元件照相机61的拍摄的时机、拍摄的次数，根据与通过数据提取部726设定的图像数据的提取数之间的关系确定。例如，在X轴方向的帧数为2的情况下，在使安装头40沿X轴方向以恒定速度移动的状态下，以使各拍摄位置的间隔(位移量Δ)成为对将像素的间隔Wp设为整数M倍得到的值加上将像素的间隔Wp二等分得到的距离(Wp/3)得到的值(Δ＝Wp(M+1/2))的方式，送出拍摄指令。
通过如上所述的拍摄处理，在安装头40位于元件照相机61的上方的期间大量的图像数据被存储于存储部73。接下来，位移量计算部721将大量的图像数据的一个图像数据作为基准数据，计算其他辅助数据的位移量(S134)。关于该位移量的计算(S134)，与第一实施方式中的位移量的计算(S24)实质上相同，因此省略说明。
数据判定部722针对通过如上所述的拍摄的控制(S133)获取的多个图像数据，基于由位移量计算部721分别计算出的位移量来判定超分辨率处理中的各图像数据是否合适(S135)。详细而言，数据判定部722基于辅助数据的位移量及在S132中设定的图像数据的提取数，根据与位移量相对应的移动方向及允许范围判定是否合适。
数据提取部726基于数据判定部722的判定结果，从通过拍摄控制(S133)获取的多个图像数据中提取用于超分辨率处理的预定数量的图像数据(S136)。提取的图像数据的预定数量是在S132中设定的图像数据的提取数。对于提取数，在适于超分辨率处理的图像数据大量存在的情况下，从其中优先提取接近最佳值的上位的图像数据。
之后，执行对位处理(S137)、重构处理(S138)及保持状态的识别处理(S139)。这些处理与第一实施方式的相对应的处理(S26～S28)实质上相同，因此省略详细的说明。图像处理部172将识别出的多个电子元件T的保持状态存储于存储部73，结束该保持状态的识别处理。
(2－3.基于实施方式的结果的效果)
根据上述的元件安装机1，实现与第一实施方式相同的效果。另外，在本实施方式中，控制装置170如下进行拍摄控制：在使移动头(安装头40)相对于拍摄装置(元件照相机61)相对移动的同时，使拍摄装置对元件(电子元件T)多次进行拍摄，数据判定部722基于由位移量计算部721分别算出的位移量Δ1～Δ3，判定超分辨率处理中的通过该拍摄控制而获取的多个图像数据是否合适，图像处理部72还具有数据提取部726，数据提取部726基于数据判定部722的判定结果，从通过拍摄控制而获取的多个图像数据中提取用于超分辨率处理的预定数量的图像数据。
根据这种结构，在拍摄处理(S133)中，通过大致控制电子元件T与元件照相机61的相对位置、即拍摄位置，能够获取适于超分辨率处理的图像数据。由此，能够减轻拍摄处理的负担，缩短拍摄处理所需的时间。
在本实施方式中，数据提取部726根据保持于保持部件(吸嘴42)的元件(电子元件T)的尺寸信息及拍摄元件的像素数，计算高分辨率数据中的目标分辨率，基于目标分辨率来设定要提取的图像数据的数量。
根据这种结构，在从大量的图像数据中提取用于超分辨率处理的图像数据时，能够根据与目标分辨率之间的关系设定提取数。由此，能够防止生成形成过高的分辨率的高分辨率数据。由此，能够提高超分辨率处理的效率，并减轻处理追加。
＜第一、第二实施方式的变型方式＞
在第一、第二实施方式中，如图3所示，基准标记54将四个圆形部围绕R轴等间隔地配置而构成。相对于此，基准标记54只要是在被元件照相机61拍摄时在元件照相机61的照相机视野Fv中占据预定范围的尺寸，则对于其形状和色彩能够适当地设定。
具体而言，考虑电子元件T相对于元件照相机61的相对移动的方向，也可以设为具有多个与该方向正交的线段的形状。另外，在上述的相对移动中包含有旋转移动的情况下，为了抑制对位处理中的角度误差，也可考虑将四个圆形部的间隔设定得较大。
在此，在第一实施方式的拍摄处理(S22)中，设为在将电子元件T相对于元件照相机61进行了定位的状态下进行拍摄。另一方面，在第二实施方式的拍摄处理(S133)中，设为在电子元件T相对于元件照相机61移动了的状态下进行拍摄。除此之外，也可以将这两者组合进行拍摄处理。
例如，也可以利用伴随着安装头40的移动产生的振动等进行拍摄处理。在将电子元件T相对于元件照相机61进行了定位的情况下，安装头40刚到达指令位置之后，有时产生安装头40振动直至成为完全静止的状态的期间。这种状况特别是在安装头40的移动速度高的情况下容易产生。因此，能够在安装头40振动的期间多次拍摄电子元件T并提取适于超分辨率处理的图像数据。
另外，在本实施方式中，例示说明了组装机为元件安装机1的结构。除此以外，只要是将在供给位置获取的元件移载至组装位置并将该元件组装于被组装体的组装机，就能够基于使用超分辨率处理所识别的元件的保持状态进行组装控制。由此，组装机例如为构成组装电源模块等的制造设备的结构。在这种结构中，也能够获得与本实施方式相同的效果。
附图标记说明
1：元件安装机(组装机)
2：基台
10：基板搬运装置
20：元件供给装置
30：元件移载装置
40：安装头(移动头)
41：吸嘴座(支架部件)
42：吸嘴(保持部件)
54：基准标记
61：元件照相机(拍摄装置)
62：基板照相机
70，170：控制装置
72，172：图像处理部
721：位移量计算部
722：数据判定部
723：对位处理部
724：重构处理部
725：保持状态识别部
726：数据提取部
B：电路基板(被组装体)
T：电子元件
Ps：供给位置
Pf：装配位置(组装位置)
Fs：基准数据的一部分
F1～F3：辅助数据的一部分
Δ1～Δ3：位移量
D：圆形部的直径
Fv：照相机视野

Claims (6)

1.一种组装机，具备：
保持部件，获取并保持被供给到供给位置的元件；
移动头，对一个或多个所述保持部件以能够升降的方式进行支撑，设置为能够从所述供给位置移动至将被组装体定位的组装位置；
拍摄装置，对保持于所述保持部件的所述元件进行拍摄；
基准标记，附设于所述移动头的预定位置，在所述拍摄装置拍摄所述元件时被收入于该拍摄装置的视野内；
图像处理部，通过使用了在所述拍摄装置相对于所述元件的相对位置互不相同的拍摄位置上所拍摄到的多个所述图像数据的超分辨率处理来生成高分辨率数据，基于该高分辨率数据来识别所述保持部件对所述元件的保持状态；及
控制装置，基于预先存储的控制程序和所识别出的所述元件的保持状态，控制所述保持部件的移动而将所述元件移载到所述组装位置，
所述基准标记被设定为在由所述拍摄装置进行了拍摄的情况下在所述拍摄装置的视野中占据预定范围的尺寸，
所述图像处理部具有：
位移量计算部，将多个所述图像数据中的一个所述图像数据作为基准数据，基于各所述图像数据中包含的所述基准标记，分别计算其他所述图像数据的所述拍摄位置相对于该基准数据的所述拍摄位置的位移量；
对位处理部，基于多个所述图像数据的各所述位移量，进行其他所述图像数据相对于所述基准数据的对位；及
重构处理部，基于对位后的多个所述图像数据生成所述高分辨率数据。
2.根据权利要求1所述的组装机，其中，
所述图像处理部还具有数据判定部，所述数据判定部基于多个所述图像数据的各位移量及所述拍摄装置的拍摄元件中的像素的间隔，判定超分辨率处理中的各所述图像数据是否合适。
3.根据权利要求2所述的组装机，其中，
所述控制装置如下进行拍摄控制：在使所述移动头相对于所述拍摄装置相对移动的同时，使所述拍摄装置对所述元件多次进行拍摄，
所述数据判定部基于由所述位移量计算部分别算出的所述位移量，判定超分辨率处理中的通过所述拍摄控制而获取的多个所述图像数据是否合适，
所述图像处理部还具有数据提取部，所述数据提取部基于所述数据判定部的判定结果，从通过所述拍摄控制而获取的多个所述图像数据中提取用于超分辨率处理的预定数量的所述图像数据。
4.根据权利要求3所述的组装机，其中，
所述数据提取部根据保持于所述保持部件的所述元件的尺寸信息及所述拍摄元件的像素数，计算所述高分辨率数据中的目标分辨率，
所述数据提取部基于所述目标分辨率来设定要提取的所述图像数据的数量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的组装机，其中，
所述移动头通过能够旋转的支架部件支撑多个所述保持部件，
所述拍摄装置的视野被设定为能够收入所述移动头支撑的所有所述保持部件的大小。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的组装机，其中，
所述保持部件是吸附并保持所述元件的吸嘴，
所述组装机是通过所述控制装置的控制将由所述吸嘴保持的所述元件安装于作为所述被组装体的电路基板的元件安装机。
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