JP2003028615A

JP2003028615A - 座標補正方法、座標補正装置、および座標補正用基準治具

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Publication number: JP2003028615A
Application number: JP2001214370A
Authority: JP
Inventors: Buichi Kakinuma; 武一柿沼
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP4839535B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ測長機等の高度な装置や複雑な手間を要
することなく、しかも部品実装装置のＸ軸およびＹ軸の
座標軸の補正を行なうこと。【解決手段】Ｘ軸ユニット１７およびＹ軸ユニット１８
から成るＸＹ駆動装置を有する部品実装装置において、
外部の測定器で既に測定された基準治具７５を用い、こ
の基準治具７５を回路基板１５の装着位置に配した状態
で、マウントヘッド１９に取付けられたワーク認識カメ
ラ４２によって基準治具７５上の観測点７７、７８を測
定することによって、Ｘ軸およびＹ軸の走り精度の補正
を行なうものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は座標補正方法、座標
補正装置、および座標補正用基準治具に係り、とくに所
定の対象物を座標軸に沿って移動させるようにした装置
における座標補正方法、座標補正装置、および座標補正
用基準治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路は絶縁材料から成る回路基板上
に形成される。すなわち絶縁材料の回路基板上に接合さ
れた銅箔を選択的にエッチングして所定の配線パターン
を形成するとともに、その上に部品を実装し、部品の電
極を配線パターンの接続ランドに半田付けし、これによ
って電子部品が互いに接続されて所定の電子回路が形成
される。

【０００３】このような回路基板上における部品の実装
のために、電子部品実装装置が用いられる。実装装置は
マウントヘッドを備え、このマウントヘッドの先端部に
取付けられている吸着ノズルによって部品をパーツカセ
ットから取出し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向
の運動の組合わせによって回路基板上の所定の位置にマ
ウントするものである。

【０００４】ここで回路基板上の所定の位置に正しく電
子部品を実装するために、マウントヘッドにワーク認識
カメラを取付けておき、このワーク認識カメラによって
回路基板上の基準マークを画像認識し、この画像認識に
基いて回路基板の位置の補正を行なうようにしている。
そしてこのような位置補正に応じてマウントヘッドによ
る部品の実装に補正を加え、回路基板上の所定の位置へ
正しく電子部品を実装している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような部品実装装
置は、吸着ノズルを先端部に有するマウントヘッドをＸ
軸およびＹ軸に沿ってそれぞれ移動させるようにしてい
るために、Ｘ軸およびＹ軸が高い剛性を有し、しかも狂
いがない状態で設けられることが必要になる。Ｘ軸およ
びＹ軸がゆがんでいたり曲っていたり、あるいはうねっ
ていたりすると、マウントヘッドの移動に狂いを生じ、
正しい位置に電子部品を実装することができない。

【０００６】そこで従来は３点測定によってＸ軸および
Ｙ軸についてそれぞれ簡易的な補正を行なっていた。と
ころがこのような補正では、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれ
の軸の傾きおよび平均化された送り誤差補正しか行なう
ことができない。またＸ軸およびＹ軸の真直度等の走り
精度を補正するは、レーザー測長器のような高度な装置
を用いて手間のかかる測長を行なうことが必要になり、
とくに量産の装置については生産性が劣る問題がある。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、レーザー測長器等のような高度な装置
を用いることなく、しかも煩雑な手間を要することなく
高精度に座標軸の補正を行なうことができるようにした
座標補正方法、座標補正装置、および座標補正用基準治
具を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】座標補正方法に関する主
要な発明は、所定の座標軸に沿って観測点が設けられた
基準治具を、前記座標軸が装置の対応する座標軸とほぼ
一致するように配し、検出手段を前記装置の座標軸に沿
って移動させながら前記基準治具の観測点を検出し、前
記検出手段によって検出された基準治具の観測点のデー
タを用いて装置の対応する座標軸の補正を行なうことを
特徴とする座標補正方法に関するものである。

【０００９】ここで前記基準治具の観測点が該基準治具
上の座標軸に対して座標データを有し、該座標データを
前記検出手段によって検出された座標データと比較して
よい。また前記検出手段が画像認識カメラであって、前
記基準治具上に形成されたドット状の観測点を画像認識
して該観測点の中心位置を検出してよい。また前記検出
手段が検出して得た観測点のデータを用いて装置の座標
軸を最小二乗法により推定してよい。また前記基準治具
上の観測点に対応する装置の座標軸上の座標のずれが、
前記座標軸上における検出手段の送りの誤差と前記座標
軸の長さ方向と直交する方向のうねりとの和として前記
装置の座標軸の補正を行なってよい。また装置の座標軸
をｍ次（ｍは整数）の多項式で表わされる曲線によって
近似し、各次の係数を最小二乗法によって推定してよ
い。また対数尤度（Ｌ）またはＡＩＣ（Ａｋａｉｋｅ´
ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）に
よって最適な次数ｍの推定を行なってよい。また相関係
数によって前記多項式の有意性を確認してよい。また平
面状の基準治具上にＸ軸およびＹ軸に沿ってそれぞれ観
測点が設けられ、装置のＸ軸およびＹ軸の補正を行なっ
てよい。

【００１０】座標補正装置に関する主要な発明は、所定
の対象物を座標軸に沿って移動させるようにした装置に
おける座標補正装置において、前記装置の座標軸に対応
する座標軸に沿って観測点が設けられ、前記装置の所定
の位置に配される基準治具と、前記装置の座標軸に沿っ
て移動し、前記基準治具上の観測点を検出する検出手段
と、前記検出手段によって得られたデータを用いて前記
装置の座標軸の補正を行なう演算手段と、を具備する座
標補正装置に関するものである。ここで前記検出手段が
ワークの画像認識を行なう画像認識カメラと兼用され、
基準治具上の座標軸に沿って形成されたドット状の観測
点を画像認識してよい。

【００１１】座標補正用基準治具に関する主要な発明
は、平坦な平面を有し、該平面上における座標軸に沿っ
て所定のピッチで観測点を設けた座標補正用基準治具に
関するものである。

【００１２】座標補正用基準治具に関する別の主要な発
明は、平坦な平面を有し、該平面上の互いに直交する２
つの座標軸に沿ってそれぞれ所定のピッチで観測点を設
けた座標補正用基準治具に関するものである。

【００１３】ここで２つの座標軸が交差する位置に原点
に対応する観測点を設けてよい。また前記観測点を検出
するカメラのキャリブレーション用のマークを設けてよ
い。また前記座標軸を装置の座標軸とほぼ一致するよう
に装置に取付けるための位置決め手段を設けるようにし
てよい。

【００１４】本願に含まれる発明の好ましい態様は、所
定位置に位置決めされたプリント配線基板等の作業対象
部品、すなわちワークの状態を測定するワーク認識カメ
ラが取付けられかつ所定の作業を行なうマウントヘッド
と、このマウントヘッドを作業対象部品のＸ軸方向およ
びＹ軸方向の所定の位置に移動させるＸ軸駆動手段とＹ
軸駆動手段とを有する装置において、理想的なＸＹ座
標、すなわちＮＣ座標系で予め測定された座標データを
有する観測点が配置された座標補正用基準治具を使用
し、装置のＸ軸およびＹ軸の機械座標を作業対象部品、
すなわちワークの表面上のＮＣ座標系に一致させるよう
にしたＸＹ座標補正方法に関する。

【００１５】Ｘ軸およびＹ軸を有する装置において、Ｘ
軸およびＹ軸の真直度等の走り精度を補正するには、高
度な装置と手間のかかるレーザー測長等の測定が必要に
なるが、本願発明の上記の態様では外部の測定器で既に
測定された基準治具を用い、ヘッドに取付けられたワー
ク認識カメラにより基準治具上の観測点を測定すること
により、簡単に走り精度の補正が可能になる。また装置
の量産に当っても、その装置を測定するための測定機お
よびその準備が不要で、生産性の向上が図られるととも
に、装置出荷後のサービスも場所を選ばずに簡単に行な
うことが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の形態によって
説明する。まずマウントヘッドをＸ軸方向およびＹ軸方
向に移動させて目標位置に部品を実装する部品実装装置
の全体の構成を図１〜図３によって説明する。

【００１７】図１に示すように部品実装装置はベース１
０を備えるとともに、このベース１０上にはフレーム１
１が架装されている。そしてその一方の側面にはパーツ
カセット装着台１２が設けられており、この装着台１２
上にパーツカセット１３を配列して搭載するようにして
いる。図１においては単一のパーツカセット１３のみし
か図示されていないが、実際にはそれぞれ異なる種類の
部品を保持したテープをリールによって保持した多数の
パーツカセット１３が一列に配されるようになる。そし
て上記パーツカセット１３の配置位置の前方には横方向
に延びる搬送コンベア１４が設けられており、この搬送
コンベア１４によって回路基板１５が供給される。

【００１８】これに対してフレーム１１の下部にはＸ軸
ユニット１７が取付けられるとともに、このＸ軸ユニッ
ト１７によってＸ軸方向に移動可能なＹ軸ユニット１８
が設けられており、Ｙ軸ユニット１８によってＹ軸方向
に移動自在にマウントヘッド１９が取付けられている。
マウントヘッド１９はその先端側に図２に示すように吸
着ノズル２０を備えており、この吸着ノズル２０によっ
て部品を吸着保持し、上記回路基板１５上の所定の位置
にマウントする。

【００１９】次にマウントヘッド１９の構成について図
２および図３により説明する。マウントヘッド１９はフ
レーム２３を備えるとともに、このフレーム２３にボー
ルナット２４が回転自在に支持されている。そしてボー
ルナット２４は垂直に配されるボールねじ２５と螺合さ
れている。しかもボールナット２４にはプーリ２６が取
付けられている。そしてフレーム２３上のモータ２８の
出力軸２９にプーリ３０が取付けられている。ボールナ
ット２４のプーリ２６とモータ２８の出力軸２９のプー
リ３０との間にはタイミングベルト３１が掛渡されてい
る。

【００２０】先端部に吸着ノズル２０を備えるボールね
じ２５はさらにスプラインナット３４と係合されてい
る。スプラインナット３４は上記ボールナット２４の下
側に位置し、しかもその外周部にプーリ３５を備えてい
る。これに対して図３に示すモータ３６にはその出力軸
にプーリ３７が固着されている。そしてスプラインナッ
ト３４のプーリ３５とモータ３６のプーリ３７との間に
タイミングベルト３８が掛渡されている。

【００２１】またフレーム２３にはブラケット４１を介
してワーク認識カメラ４２が支持されている。ワーク認
識カメラ４２は搬送コンベア１４によって送られてきた
回路基板１５（図１参照）を上方から認識するためのも
のである。

【００２２】また上記フレーム２３にはブラケット４５
が固着されるとともに、このブラケット４５の先端側に
横方向に延びるようにリニアガイド４６が取付けられて
いる。そしてリニアガイド４６と平行にボールねじ４７
もブラケット４５に支持されている。そしてアーム４８
が上記ボールねじ４７と螺合するボールナット４９に固
着されている。そしてアーム４８の先端側の部分にはミ
ラー５０が取付けられている。またボールねじ４７には
プーリ５２が固着されている。また水平方向に配された
モータ５４の出力軸５５にはプーリ５６が固着されてい
る。そしてボールナット４９のプーリ５２とモータ５４
のプーリ５６との間にタイミングベルト５７が掛渡され
ている。またブラケット４５の側部にはさらに別のブラ
ケット６０を介してミラー６１が支持されるとともに、
このミラー６１の上部に部品認識カメラ６２が取付けら
れている。部品認識カメラ６２は吸着ノズル２０によっ
て吸着された部品の下面の画像をミラー５０、６１によ
って反射させて取込み、画像認識を行なうためのもので
ある。

【００２３】上記ワーク認識カメラ４２および部品認識
カメラ６２は図６に示すように、それぞれ画像処理回路
６５、６６を介してコントローラ６３に接続されてい
る。コントローラ６３は上記のカメラ４２、６２によっ
て取込まれかつ画像処理回路６５、６６で画像処理され
た画像情報が入力されるとともに、演算をするためのコ
ンピュータ（ＣＰＵ）を備え、しかも記憶装置６７と接
続されている。またコントローラ６３はＸ軸ユニット１
７、Ｙ軸ユニット１８、モータ２８、３６、５４、およ
び搬送コンベア１４をそれぞれ制御する。

【００２４】このように本実施の形態の電子部品実装装
置は、図１に示すように電子部品をテープによって巻装
した状態で供給するパーツカセット１３と、回路基板１
５を搬送する搬送コンベア１４と、電子部品をパーツカ
セット１３から取出して回路基板１５上の所定の位置に
実装するためのマウントヘッド１９と、マウントヘッド
１９を回路基板１５の所定の位置へ移動するためのＸ軸
ユニット１７およびＹ軸ユニット１８とから構成されて
いる。

【００２５】そして上記マウントヘッド１９は図２およ
び図３に示すように、電子部品を吸着するための吸着ノ
ズル２０と、この吸着ノズル２０を上下方向に移動およ
び回転させるためのスプライン付きボールねじ２５と、
スプライン付きボールねじ２５のボールナット２４をタ
イミングベルト３１を介して回転させるためのモータ２
８と、スプライン付きボールねじ２５のスプラインナッ
ト３４をタイミングベルト３８を介して回転させるため
のモータ３６と、吸着ノズル２０に吸着された電子部品
の位置を検出する第１のミラー５０、第２のミラー６
１、および部品認識カメラ６２と、吸着ノズル２０が上
下動するときにミラー５０を退避させるためのリニアガ
イド４６、ボールねじ４７、タイミングベルト５７を介
してボールねじ４７を回転させるためのモータ５４、お
よび電子部品を装着する回路基板１５の位置を検出する
基板認識カメラ４２から構成される。

【００２６】ここでモータ３６を駆動することなくスプ
ラインナット３４を停止させた状態でモータ２８によっ
てボールナット２４を回転させると、ボールねじ２５は
回転することなく上下動する。従って吸着ノズル２０の
Ｚ軸方向の運動が可能になる。これに対してモータ３６
によってスプラインナット３４を回転させるとともに、
モータ２８によって同じ角度でボールナット２４を回転
させると、ボールねじ２５は上下動することなく回転運
動のみを行なう。従ってこれにより吸着ノズル２０の回
転動作、すなわちθ軸の動作が行なわれる。

【００２７】次にこのような実装装置による電子部品の
実装動作の概要を説明する。回路基板１５は搬送コンベ
ア１４によって搬送され、所定の位置で位置決めされ
る。するとこの実装装置はマウントヘッド１９をＸ軸ユ
ニット１７およびＹ軸ユニット１８によってＸ軸方向お
よびＹ軸方向に移動させ、回路基板１５上のフィデュー
シャルマークをマウントヘッド１９に設けられているワ
ーク認識カメラ４２によって撮像してその位置を検出
し、これによって回路基板１５の正確な位置を促らえ
る。このような動作によってワーク認識カメラ４２を何
処に移動させれば電子部品を実装すべき位置の上に来る
かが分る。

【００２８】その後にマウントヘッド１９は電子部品を
供給するパーツカセット１３の部品取出し位置まで移動
し、吸着ノズル２０を下降させて電子部品を真空吸着す
る。このときにミラー５０の位置は図４および図５に示
すように吸着ノズル２０の上下動作エリアから退避した
位置にある。そして吸着ノズル２０が電子部品を吸着し
た後にボールナット２４の回転によって所定の高さまで
上昇し、その後にミラー５０が図３に示すように吸着ノ
ズル２０の下まで移動する。すると吸着ノズル２０に吸
着された電子部品の下面の映像がミラー５０、６１によ
って反射され、部品認識カメラ６２によって撮像され
る。

【００２９】部品認識カメラ６２によって撮像された電
子部品の位置に関する情報を用いて吸着時の電子部品の
カメラ画像基準位置（通常は吸着ノズル２０の回転中心
位置）からの位置ずれ量を検出する。マウントヘッド１
９は予めプログラムされた回路基板１５上の所定の位置
に吸着時の位置ずれ量を補正した位置に移動する。この
後にミラー５０を図４に示すように退避させて図５に示
すように吸着ノズル２０を下降させ、電子部品を回路基
板１５上の所定の位置に装着する。

【００３０】このような部品実装装置において、Ｘ軸ユ
ニット１７およびＹ軸１８から構成される機械座標系
は、部品の加工精度や組立て精度等によって、回路基板
１５上の理想的なＸＹ座標であるＮＣ座標系に対して歪
みをもつ座標系である。そこでこのような機械座標系を
理想的なＮＣ座標系に一致させるための補正を行なわな
ければならない。このような補正について以下に説明す
る。

【００３１】ＸＹ座標補正で使用する座標補正用基準治
具７５は図７に示される。基準治具７５は例えばステン
レス鋼板の平板から成り、基準治具平面上にはエッチン
グ等の方法によって複数個の観測点７６、７７、７８が
形成されている。さらに観測点７６の近傍にはカメラキ
ャリブレーション用ターゲット７９が施されている。な
おさらに補正精度が要求される場合には、ガラス基板上
にクロム等の蒸着によって観測点およびカメラキャリブ
レーション用ターゲットを施すことが望ましい。

【００３２】また図７で示される観測点７６、７７、７
８は円形であるが、これらの観測点は必ずしも円形に限
らず、画像処理で最も精度良く観測点の中心座標が認識
できる形状であればよい。カメラキャリブレーション用
ターゲット７９は上述のワーク認識カメラ４２のスケー
ルおよびカメラ座標系を決定するのに用いられるもので
ある。ここでワーク認識カメラ４２のレンズの球面収差
による誤差を取除くために、極力カメラ視野全体で計測
できるような図１１に示すターゲット形状であることが
好ましい。

【００３３】基準治具７５の平面上に施された観測点
は、ＮＣ座標系と一致する理想的なＸＹ座標系で、予め
測定されたそれぞれの観測点７６、７７、７８の位置座
標データを保持する。そしてカメラキャリブレーション
用ターゲット７９の点の配列は、上述のＮＣ座標系と一
致するように配置される。

【００３４】また基準治具７５を回路基板１５が載置さ
れる部位に基準ピン等によって指定位置に位置決めする
場合には、図８に示すように基準治具７５に位置決め穴
８１、８２を設けると好ましい。このときに基準ピンの
位置をＮＣ座標の原点とする場合には、以下に述べる補
正値において観測点原点と基準ピンの位置決め穴８１と
の距離をオフセット値として考慮する必要がある。

【００３５】次に補正データの測定方法を図９に示すフ
ローチャートによって説明する。図１に示す部品実装装
置のＸ軸ユニット１７およびＹ軸ユニット１８は原点位
置、すなわち機械座標原点から、搬送コンベア１４の所
定位置に位置決めされた基準治具７５上のカメラキャリ
ブレーション用ターゲット７９の位置にワーク認識カメ
ラ４２を移動させる。このときにＣＣＤカメラから成る
ワーク認識カメラ４２は図１１に示すようにキャリブレ
ーション用ターゲット７９を認識し、既知のターゲット
サイズよりカメラスケールを、またターゲット７９の点
の配列からＮＣ座標系に一致するカメラ座標系を生成
し、任意の位置、例えば視野の中心位置をカメラ座標原
点と定める。

【００３６】次に上記ワーク認識カメラ４２を基準治具
７５上の観測点原点７６に移動させる。ここで後の補正
を簡潔にするために、観測点原点７６の中心を画像処理
にて求め、カメラの座標原点が一致するようにワーク認
識カメラ４２の位置をＸ軸ユニットおよびＹ軸ユニット
によって調整する。

【００３７】観測点原点７６とカメラ４２の座標原点が
一致した位置から、基準治具７５上のＸ軸方向に複数個
配列された観測点７７を、この基準治具７５がデータと
して有する観測点位置座標データに基いて、Ｘ軸ユニッ
ト１７およびＹ軸ユニット１８によってワーク認識カメ
ラ４２を移動させ、図１２に示すように個々の観測点に
おいてその観測点の中心を画像処理によって求める。そ
してこの画像処理において、カメラの座標原点からのず
れ量（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）（ｉ＝０〜ｎ）を図６に示すコ
ントローラ６３のＣＰＵと接続されている記憶装置６７
に格納する。同様に基準治具７５上のＹ軸方向の観測点
７８についてもこの測定を行なう。これによってＮＣ座
標系に対する機械座標系の歪みが把握可能になる。

【００３８】以上のような測定によって得られたデータ
を利用して、この部品実装装置の機械座標系の歪みを補
正する補正式をコントローラ６３のＣＰＵによる演算機
能を利用して算出する。図１０は補正式算出のフローチ
ャートを示している。

【００３９】まず基準治具７５上の直交する軸線上に等
間隔に配置された各観測点７７、７８の座標を（Ｘｐ
ｉ，Ｙｐｉ）（ｉ＝０〜ｎ）とし、上記座標に従ってＸ
軸ユニット１７およびＹ軸ユニット１８に取付けられた
ワーク認識カメラ４２を移動させ、画像認識によって求
めたカメラ座標原点からの観測点位置ずれ量（Ｘｒｉ，
Ｙｒｉ）（ｉ＝０〜ｎ）とする。

【００４０】基準治具７５上のＸ軸線上に配置された各
観測点７７の測定結果（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）より、Ｙ軸方
向成分（Ｙｒｉ）の測定データの分布はＸ軸の真直度誤
差、すなわちＸ軸のＹ軸方向の偏差量によって定義され
るうねりを表すものとなる。このようなＸ軸のうねりで
あってＹ軸により補正するための近似式Ｆｘｓ（Ｘｐ
ｉ）を求める。またＸ軸方向成分（Ｘｒｉ）の測定デー
タの分布はＸ軸方向の送り誤差の累積値であって、図１
４に示すような累積リード誤差を表すものとなり、Ｘ軸
によって補正するための近似式Ｆｘｐ（Ｘｐｉ）を求め
る。

【００４１】同様に基準治具７５上のＹ軸線上に配置さ
れた各観測点７８の測定結果（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）によ
り、Ｘ軸方向成分（Ｘｒｉ）の測定データの分布は図１
３に示すようなＹ軸の真直度誤差、すなわちＹ軸のうね
りを表すものとなり、Ｘ軸により補正するための近似式
Ｆｙｓ（Ｙｐｉ）を求める。またＹ軸方向成分（Ｙｒ
ｉ）の測定データの分布は図１４に示すような累積リー
ド誤差を表すものになり、Ｙ軸によって補正するための
近似式Ｆｙｐ（Ｙｐｉ）を求める。

【００４２】上記のそれぞれの近似式より求める補正量
は、Ｘ軸ではＸｈｉ＝Ｆｙｓ（Ｙｐｉ）＋Ｆｘｐ（Ｘｐ
ｉ）となり、Ｙ軸についてはＹｈｉ＝Ｆｘｓ（Ｘｐｉ）
＋Ｆｙｐ（Ｙｐｉ）となる。作業対象部品上の目標座標
を（Ｘｔｉ，Ｙｔｉ）とすると、ここで求めるＸＹ軸の
補正後の座標は（Ｘｔｉ＋Ｘｈｉ，Ｙｔｉ＋Ｙｈｉ）と
なる。

【００４３】ここで用いる近似式は次の如く計算され
る。いま近似式をｍ次の多項式で近似するとともに、最
小二乗法によって各パラメータの推定を行なう。近似関
数を、Ｆ_ｍ（ｘ）＝Ｃ_０ｘ^０＋Ｃ_１ｘ^１＋Ｃ_２ｘ
^２＋・・・＋Ｃ_ｍｘ^ｍとおく。近似関数の値Ｆ_ｍ（ｘ_ｉ）とｘ_ｉに対応
するデータの値ｙ_ｉとの残差ｒ_ｉは、ｒ_ｉ＝Ｆ_ｍ（ｘ_ｉ）−ｙ_ｉ（ｉ＝０〜ｎ）（ｎ
は観測点数）となる。このときのパラメータＣ_０，Ｃ_１，Ｃ_２
・・・Ｃ_ｍは残差の平方和Ｑが最小になるように求め
る。ここで最小二乗法の場合、パラメータＣ_ｋ（ｋ＝０〜
ｍ）に関するＱ（Ｃ_０，Ｃ_１，・・・Ｃ_ｍ）の偏微
分係数が同時に０になるとき最小値をとる。すなわち次の関数を代入してＦ_ｍ（ｘ_ｉ）を展開すると、となり、行列方程式により残差の平方和Ｑを最小にする
パラメータの解（Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２・・・Ｃ_ｍ）
を求める。以上でｍ次多項式のパラメータＣ_０，Ｃ_１，Ｃ_２
・・・Ｃ_ｍが求まる。

【００４４】ここで上記の観測点座標（Ｘｐｉ，Ｙｐ
ｉ）、観測結果（Ｘｒｉ，Ｙｒｉ）を当てはめると、Ｆｙｓ（Ｙｐｉ）は、ｘ_ｉ→Ｙｐｉ、ｙ_ｉ→Ｘｒ
ｉ（図７中の観測点７８より）Ｆｘｐ（Ｘｐｉ）は、ｘ_ｉ→Ｘｐｉ、ｙ_ｉ→Ｘｒ
ｉ（図７中の観測点７７より）Ｆｘｓ（Ｘｐｉ）は、ｘ_ｉ→Ｘｐｉ、ｙ_ｉ→Ｙｒ
ｉ（図７中の観測点７７より）Ｆｙｐ（Ｙｐｉ）は、ｘ_ｉ→Ｙｐｉ、ｙ_ｉ→Ｙｒ
ｉ）（図７中の観測点７８より）となりそれぞれの近似式が求まる。以下の式においても
同様に近似式が求まる。

【００４５】次にｍ次多項式の最適化について説明す
る。上述の推定モデルの関数は連続系関数であり、しか
も調整可能なパラメータを含み、観測データに測定誤差
が含まれる。このような場合には対数尤度（Ｌ）はパラ
メータ値により変化する。従って対数尤度（Ｌ）が最大
となるようにパラメータ値（１〜ｍ次）を調整すること
によって適合度が向上する。なおパラメータ数が経験値
に一義的に決定できる場合には、以下を省略しても差支
えない。

【００４６】次式によって最大対数尤度（Ｌ）を評価す
る。ここでＶ_０は観測ノイズの分散であって次式によって
表される。さらにＡＩＣ（Ａｋａｉｋｅ´ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）を用い、パラメータの数を
決定する。

【００４７】ＡＩＣ＝（−２）×ｌｏｇ（Ｌ）＋２（ｍ）上式において最小のＡＩＣを与えるモデルを最適なモデ
ルと特定する。以上で決定されたパラメータ数のｍ次多
項式を補正式として用いる。

【００４８】次に相関係数ｒによってこの近似式の有意
性を確認する。まず決定係数ｒ^２は、相関係数ｒはとなり、相関係数が任意の有意水準より大きければ有意
と判断できる。逆に小さい場合には観測点の測定ミスや
装置の異常が考えられるために、再度測定を試行し、有
意と判断できるｒを求めなければならない。

【００４９】

【発明の効果】座標補正方法に関する主要な発明は、所
定の座標軸に沿って観測点が設けられた基準治具を、座
標軸が装置の対応する座標軸とほぼ一致するように配
し、検出手段を装置の座標軸に沿って移動させながら基
準治具の観測点を検出し、検出手段によって検出された
基準治具の観測点のデータを用いて装置の対応する座標
軸の補正を行なうようにしたものである。

【００５０】従ってこのような座標補正方法によれば、
所定の座標軸に沿って観測点が設けられた基準治具を、
この基準治具の座標軸が装置の対応する座標軸とほぼ一
致するように配置した状態で検出手段を装置の座標軸に
沿って移動させながら基準治具の観測点を検出すること
により、座標補正のデータが得られ、このようなデータ
を用いて装置の対応する座標軸の補正を自動的に行なう
ことが可能になり、レーザー測長等の高度な装置を利用
することなくしかも装置の座標軸の補正が可能になる。

【００５１】座標補正装置に関する主要な発明は、所定
の対象物を座標軸に沿って移動させるようにした装置に
おける座標補正装置において、装置の座標軸に対応する
座標軸に沿って観測点が設けられ、装置の所定の位置に
配される基準治具と、装置の座標軸に沿って移動し、基
準治具上の観測点を検出する検出手段と、検出手段によ
って得られたデータを用いて装置の座標軸の補正を行な
う演算手段と、を具備するようにしたものである。

【００５２】従ってこのような座標補正装置によれば、
この装置に設けられている検出手段と演算手段とを利用
することによって、装置の座標軸に対応する座標軸に沿
って観測点が設けられた基準治具を利用して装置の座標
軸の補正を自動的に行なうことが可能になり、簡便でし
かも高精度な座標軸の補正が可能になる。

【００５３】座標補正用治具に関する主要な発明は、平
坦な平面を有し、該平坦な平面上における座標軸に沿っ
て所定のピッチで観測点を設けた座標補正用基準治具に
関するものである。

【００５４】従って極めて単純な構成の座標補正用基準
治具となり、高度な装置や手間のかかる測長等を行なう
ことなくしかも装置の座標軸の補正を行なうための座標
補正用基準治具が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品実装装置の全体の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】マウントヘッドを示す一部を破断した正面図で
ある。

【図３】同マウントヘッドの側面図である。

【図４】ミラーを退避したときのマウントヘッドの側面
図である。

【図５】吸着ノズルを下降させたときのマウントヘッド
の側面図である。

【図６】制御部のシステム構成を示すブロック図であ
る。

【図７】基準治具の平面図である。

【図８】位置決め穴を有する基準治具の平面図である。

【図９】補正データの測定の動作を示すフローチャート
である。

【図１０】補正式の算出を示すフローチャートである。

【図１１】カメラ画像上のキャリブレーションターゲッ
トを示す平面図である。

【図１２】カメラ画像上の観測点を示す平面図である。

【図１３】真直度の誤差を示すグラフである。

【図１４】累積リード誤差を示すグラフである。

【符号の説明】

１０‥‥ベース、１１‥‥フレーム、１２‥‥パーツカ
セット装着台、１３‥‥パーツカセット、１４‥‥搬送
コンベア、１５‥‥回路基板、１７‥‥Ｘ軸ユニット、
１８‥‥Ｙ軸ユニット、１９‥‥マウントヘッド、２０
‥‥吸着ノズル、２３‥‥フレーム、２４‥‥ボールナ
ット、２５‥‥ボールねじ、２６‥‥プーリ、２８‥‥
モータ、２９‥‥出力軸、３０‥‥プーリ、３１‥‥タ
イミングベルト、３４‥‥スプラインナット、３５‥‥
プーリ、３６‥‥モータ、３７‥‥プーリ、３８‥‥タ
イミングベルト、４１‥‥ブラケット、４２‥‥ワーク
認識カメラ、４５‥‥ブラケット、４６‥‥リニアガイ
ド、４７‥‥ボールねじ、４８‥‥アーム、４９‥‥ボ
ールナット、５０‥‥ミラー、５２‥‥プーリ、５４‥
‥モータ、５５‥‥出力軸、５６‥‥プーリ、５７‥‥
タイミングベルト、６０‥‥ブラケット、６１‥‥ミラ
ー、６２‥‥部品認識カメラ、６３‥‥コントローラ、
６５、６６‥‥画像処理回路、６７‥‥記憶装置、７５
‥‥基準治具、７６‥‥観測原点、７７、７８‥‥観測
点、７９‥‥カメラキャリブレーション用ターゲット、
８１、８２‥‥位置決め穴

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 13/04 Ｈ０５Ｋ 13/04 Ｍ 13/08 13/08 ＱＦターム(参考） 2F065 AA03 BB27 CC00 DD06 EE11 FF04 JJ09 JJ19 PP12 QQ17 QQ18 5B057 AA03 BA02 BA11 CA12 CA16 DA07 DB02 DC05 5E313 AA11 CC04 EE03 EE22 FF24 FF28 FF32 FF40 5H303 AA05 BB02 BB07 BB12 DD01 DD09 DD25 DD28 GG14 LL03 5L096 BA03 CA02 DA02 FA31 FA34 FA62 FA69 GA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の座標軸に沿って観測点が設けられた
基準治具を、前記座標軸が装置の対応する座標軸とほぼ
一致するように配し、検出手段を前記装置の座標軸に沿って移動させながら前
記基準治具の観測点を検出し、前記検出手段によって検出された基準治具の観測点のデ
ータを用いて装置の対応する座標軸の補正を行なうこと
を特徴とする座標補正方法。
【請求項２】前記基準治具の観測点が該基準治具上の座
標軸に対して座標データを有し、該座標データを前記検
出手段によって検出された座標データと比較することを
特徴とする請求項１に記載の座標補正方法。
【請求項３】前記検出手段が画像認識カメラであって、
前記基準治具上に形成されたドット状の観測点を画像認
識して該観測点の中心位置を検出することを特徴とする
請求項１に記載の座標補正方法。
【請求項４】前記検出手段が検出して得た観測点のデー
タを用いて装置の座標軸を最小二乗法により推定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の座標補正方法。
【請求項５】前記基準治具上の観測点に対応する装置の
座標軸上の座標のずれが、前記座標軸上における検出手
段の送りの誤差と前記座標軸の長さ方向と直交する方向
のうねりとの和として前記装置の座標軸の補正を行なう
ことを特徴とする請求項１に記載の座標補正方法。
【請求項６】装置の座標軸をｍ次（ｍは整数）の多項式
で表わされる曲線によって近似し、各次の係数を最小二
乗法によって推定することを特徴とする請求項１に記載
の座標補正方法。
【請求項７】対数尤度（Ｌ）またはＡＩＣ（Ａｋａｉｋ
ｅ´ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）
によって最適な次数ｍの推定を行なうことを特徴とする
請求項６に記載の座標補正方法。
【請求項８】相関係数によって前記多項式の有意性を確
認することを特徴とする請求項６に記載の座標補正方
法。
【請求項９】平面状の基準治具上にＸ軸およびＹ軸に沿
ってそれぞれ観測点が設けられ、装置のＸ軸およびＹ軸
の補正を行なうことを特徴とする請求項１に記載の座標
補正方法。
【請求項１０】所定の対象物を座標軸に沿って移動させ
るようにした装置における座標補正装置において、前記装置の座標軸に対応する座標軸に沿って観測点が設
けられ、前記装置の所定の位置に配される基準治具と、前記装置の座標軸に沿って移動し、前記基準治具上の観
測点を検出する検出手段と、前記検出手段によって得られたデータを用いて前記装置
の座標軸の補正を行なう演算手段と、を具備する座標補正装置。
【請求項１１】前記検出手段がワークの画像認識を行な
う画像認識カメラと兼用され、基準治具上の座標軸に沿
って形成されたドット状の観測点を画像認識することを
特徴とする請求項１０に記載の座標補正装置。
【請求項１２】平坦な平面を有し、該平面上における座
標軸に沿って所定のピッチで観測点を設けた座標補正用
基準治具。
【請求項１３】平坦な平面を有し、該平面上の互いに直
交する２つの座標軸に沿ってそれぞれ所定のピッチで観
測点を設けた座標補正用基準治具。
【請求項１４】２つの座標軸が交差する位置に原点に対
応する観測点を設けたことを特徴とする請求項１３に記
載の座標補正用基準治具。
【請求項１５】前記観測点を検出するカメラのキャリブ
レーション用のマークを設けたことを特徴とする請求項
１２または請求項１３に記載の座標補正用基準治具。
【請求項１６】前記座標軸を装置の座標軸とほぼ一致す
るように装置に取付けるための位置決め手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の座
標補正用基準治具。