JP2005150234A - 部品認識装置、表面実装機および部品試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より効率良く、かつ精度良く部品を実装できるようにする。
【解決手段】 表面実装機は、部品供給部４において部品をヘッドユニット６により吸着した後、このヘッドユニット６をプリント基板３上に移動させて部品を実装するように構成される。部品供給部４とプリント基板３との間には、撮像ユニット２０が設けられており、上記部品の搬送中に各吸着部品を画像認識するように構成されている。撮像ユニット２０は、部品供給部４からプリント基板３へのヘッドユニット６の任意の移動経路について吸着部品を撮像可能に構成されている。さらに、上記表面実装機は、撮像ユニット２０により撮像された吸着部品像をヘッドユニット６の移動経路に応じて補正するコントローラを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適用される部品認識装置、この部品認識装置を備えた表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、吸着ノズルを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給からＩＣ等のチップ部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機では、部品の吸着ミスや吸着ズレに伴う実装不良を防止するために、事前（実装前）に吸着部品を画像認識してその吸着状態を調べることが行われており、一般には、ＣＣＤエリアセンサ又はＣＣＤラインセンサ（リニアセンサ）を備えたカメラを表面実装機の基台上に上向きに設置し、部品吸着後、ヘッドユニットをこのカメラ上に移動させて吸着部品を撮像することにより行われている（例えば、特許文献１）。
特開平５−２０６６８１号公報

上記のような従来の表面実装機では、特定箇所に固定した１台あるいは２台のカメラにより部品認識を行うように構成されているため、実装動作時には、部品吸着後、一旦吸着部品をそのカメラ上に移動させてからプリント基板上に搬送する必要がある。そのため、必ずしも効率が良いとはいえずタクトタイムを短縮する上での弊害となっている。

そこで、最近では、部品認識用のカメラをヘッドユニットに搭載することにより、部品吸着後、直線的に（最短距離で）部品をプリント基板上に搬送しながらその間に吸着部品を認識することが行われている。ところが、この構成では、ヘッドユニットの重量増大により当該ユニットを移動させたときの慣性力が従来に比べ大きくなるため、実装精度を重視する場合にはヘッドユニットを高速で駆動することが困難になるという欠点があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、より効率良く、かつ精度良く部品を実装できるようにすることを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、前記吸着ノズルによる吸着部品を撮像手段により撮像して該部品の吸着状態を画像認識する装置であって、前記部品供給部と目的位置との間における前記ヘッドユニットの可動範囲内に設けられ、かつ当該可動範囲内における前記部品供給部から目的位置への前記ヘッドユニットの任意の移動経路について前記吸着部品を撮像可能に構成される前記撮像手段と、この撮像手段により撮像された吸着部品像を前記撮像手段に対するヘッドユニットの移動経路に応じて補正する画像補正手段とを備え、この画像補正手段により補正された画像に基づいて部品の吸着状態を画像認識するように構成されているものである（請求項１）。

この部品認識装置において、前記ヘッドユニットは、前記吸着ノズルとして複数の吸着ノズルを備え、前記撮像手段は、それぞれ撮像素子を備え、かつ前記部品供給部と目的位置との配列方向に交わる方向に並べられる複数の像検出部を有し、前記画像補正手段は、前記各像検出部に対応してそれぞれ設けられているのが好ましい（請求項２）。

また、本発明は、吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから目的位置である実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えているものである（請求項３）。

また、本発明は、吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから目的位置である検査手段に移載して各種検査を行う部品試験装置において、
前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えているものである（請求項４）。

本発明に係る部品認識装置（請求項１）によると、前記部品供給部から目的位置まで前記ヘッドユニットが何れの経路で移動しても必ず吸着部品を撮像することができるため、部品の吸着状態を画像認識しながらも、常に、部品吸着位置から目的位置まで直線的に（最短距離で）部品を移動させることができる。しかも、撮像手段は、部品供給部と目的位置との間に配設されてヘッドユニットとは別体に設けられているので、ヘッドユニットに撮像手段を搭載する構成のように慣性力との関係でヘッドユニットの駆動速度が制限されるという弊害もない。その上、撮像手段に対する吸着部品の移動経路との関係で生じる画像の歪み等を補正する画像補正手段を備えているため、部品の吸着状態を移動経路に拘わらず正確に認識することができる。

特に、請求項２に係る部品認識装置によると、複数の吸着のノズルにより同時に複数の部品を吸着して搬送するような場合に、各カメラにより撮像した吸着部品の画像補正を併行して行うことができるため、複数の吸着部品の画像認識を効率良く行うことができる。

一方、本発明に係る表面実装機（請求項３）および部品試験装置（請求項４）によると、上記のような部品認識装置を備えていることにより、従来装置に比べて吸着部品の画像認識を効率良く行うことが可能となり、これによってタクトタイムを効果的に短縮することができるようになるという効果がある。

本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取り出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ１０，１６が設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の位置、移動速度、加速度が精度良く検出されるようになっている。

ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１８が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１８がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

実装用ヘッド１８は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１８には、その先端（下端）に吸着ノズル１８ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２０（撮像手段）が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部４との間にそれぞれ撮像ユニット２０が設けられている。

撮像ユニット２０は、図３に示すように、Ｘ軸方向（図３では左右方向）に並ぶ像検出部としての複数のＣＣＤラインセンサ２２と、各ラインセンサ２２の近傍上方を覆うようにＸ軸方向にこれらラインセンサ２２に亘って共通に設けられるシリンドリカルレンズ等からなる結像レンズ２３と、多数のＬＥＤを備え、前記ラインセンサ２２のＹ軸方向両側において前記ラインセンサ２２の配列方向に亘って設けられる照明装置２４（図４に示す）とを備えている。

各ラインセンサ２２はそれぞれＸ軸方向に並ぶ撮像素子を備えており、ヘッドユニット６が撮像ユニット２０上を移動する間に、各実装用ヘッド１８に吸着されている部品をその下側から撮像して、その画像信号をラインセンサ２２毎に後記コントローラ３０に出力するように構成されている。なお、各ラインセンサ２２は、部品供給部４から実装作業位置（つまり、プリント基板３）側へヘッドユニット６が何れの経路を通って移動しても吸着部品の像が前記結像レンズ２３を介して何れかのラインセンサ２２に結像され得るように、テープフィーダー４ａの配列方向に亘って並べられている。また、結像レンズ２３は、各ラインセンサ２２上方の所定の撮像位置に撮像ユニット２０の全長（Ｘ軸方向の全長）にわたって配置される被撮像部品を、撮像ユニット２０の全長よりも短い撮像素子（各ラインセンサ２２の素子列の合計値）に漏れなく、かつ各ラインセンサ２２に分割しながらＸ軸方向に縮めて結像させる。

図４は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ３０を有している。

このコントローラ３０は、その機能構成として主制御部３２、軸制御部３４、照明制御部３６、読取り制御部３８および画像処理部４０を含んでいる。

主制御部３２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、図外の記憶部に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、実装動作中に前記撮像ユニット２０により撮像される吸着部品の画像に基づいて吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行うもので、後記画像処理部４０（画像補正手段）で補正処理された後の画像に基づいて吸着誤差を演算する。

また、部品供給部４から実装作業位置（プリント基板３）側へヘッドユニット６が移動する際の前記ラインセンサ２２上における各ノズル中心の移動経路をエンコーダ１０，１６からの出力に基づいて求め、さらにその速度と方向（速度ベクトルという）を演算して、その結果を照明制御部３６および画像処理部４０等に出力するように構成されている。

照明制御部３６は、撮像ユニット２０の照明装置２４を点灯制御するもので、ヘッドユニット６の移動経路に応じて対応する部分のＬＥＤ、すなわち吸着部品の撮像に必要な最小限のＬＥＤだけを点灯させるべく照明装置２４を点灯制御する。なお、この照明制御部３６については、ヘッドユニット６の移動経路（位置）に拘わらず照明装置２４の全てのＬＥＤを点灯させるように構成しても構わない。

読取り制御部３８は、吸着ノズル１８ａ毎に各ラインセンサ２２におけるＹ軸方向の部品像の読取りピッチとＸ軸方向の部品像の読取り幅を制御するもので、各ノズル中心の移動経路と速度ベクトル、および図外の記憶部に記憶されている実装部品データに基づいて所定の読取り幅等で吸着部品を撮像すべく各ラインセンサ２２による部品像の読取りを制御する。

画像処理部４０は、撮像ユニット２０のラインセンサ２２毎に設けられており、各ラインセンサ２２から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３２に出力するもので、上記所定の処理の１つとして、斜めに歪んだ部品像の当該歪みの補正処理を行う。つまり、ラインセンサ２２の素子配列方向に対してヘッドユニット６を斜め方向に移動させた場合、各吸着部品像が斜めに歪んだ状態で撮像されることとなるため、この歪みを部品撮像時の各ノズル中心の移動経路に応じて補正するように構成されている。この点については後に詳述する。なお、図４中では、ラインセンサ２２を第１〜第ｎラインセンサ２２とし、これに対応するように画像処理部４０を第１〜第ｎ画像処理部４０として示している。

次に、上記コントローラ３０の制御に基づく実装動作について図５および図６のフローチャートに基づき、図７を参照しながら説明する。

図５に基づき、実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して各実装用ヘッド１８による部品の吸着が行われる（ステップＳ１）。具体的には、実装用ヘッド１８が対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置された後、実装用ヘッド１８が昇降することによりテープ内の部品を吸着ノズル１８ａにより吸着した状態でテープフィーダー４ａから取出す。この際、可能な場合には複数の実装用ヘッド１８により同時にテープフィーダー４ａから部品が取出される。

部品の吸着が完了すると最初の部品をプリント基板３上に実装すべくヘッドユニット６が部品供給部４から実装作業位置に位置決めされたプリント基板３上に向って移動を開始する（ステップＳ２）。この際、ヘッドユニット６は、部品吸着後、プリント基板３上の最初の実装位置（目的位置）に向って直線的に、つまり最短距離で移動する。

そして、この移動途中、ヘッドユニット６が撮像ユニット２０上を通過することにより各実装用ヘッド１８に吸着された部品がそれぞれ撮像され、その吸着部品画像に基づいて各実装用ヘッド１８による部品の吸着状態（吸着誤差）が求められるとともに、この吸着誤差に基づいて目標位置の再設定が行われる（ステップＳ３）。

ここで、ステップＳ３の部品認識処理は、図６に示すサブルーチンに従って行われる。

図５のステップＳ２においてヘッドユニット６が移動を開始すると、まず、図６のステップＳ１０において、エンコーダ１０，１６からの出力に基づいて撮像ユニット２０を横切る際の各ノズル中心の移動経路が求められ、さらに速度ベクトルが求められる。

そして、これらのデータと図外の記憶部に記憶されている実装部品データとに基づいて各吸着ノズル１８ａに吸着された部品像の一ライン毎の読取りエリアサイズが求められ（ステップＳ１１）、ヘッドユニット６が撮像ユニット２０上を通過するに伴い上記サイズで各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が撮像される（ステップＳ１２）。

ヘッドユニット６が撮像ユニット２０を通過して各吸着部品がラインセンサ２２によって撮像されると、前記画像処理部４０において各吸着部品の画像に所定の画像処理が施されるとともに、その処理の１つとして当該画像の歪み補正処理が施される（ステップＳ１３）。すなわち、ヘッドユニット６がラインセンサ２２の素子配列方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に移動する場合には図７（ａ）に示すような部品像が得られる。この部品像（図１においてヘッドユニット６を上方に移動させながら、下側の撮像ユニット２０を使って得られる像）の座標系を、図１及び図２に示す表面実装機に設定したＸＹＺ座標系と一致させると、図７（ａ）に示す座標系となる（但し、図１においてヘッドユニット６を下方に移動させながら、上側の撮像ユニット２０を使って部品像を得る場合は、Ｙ軸は上向きとなる）。ラインセンサ２２は、部品がＹ軸方向に速度Ｖｙで移動中に、部品表面を所定の時間ピッチでスキャンし、１回毎のスキャンではＹ軸方向微小幅で部品表面のＸ軸方向全体を同時に、Ｙ軸方向に並ぶ撮像素子に結像する。このため、ヘッドユニット６がラインセンサ２２の素子配列方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に移動する場合には部品像に歪みは生じないが、ヘッドユニット６がラインセンサ２２の素子配列方向に対して斜め方向に移動した場合には、その経路に応じて画像に歪みが生じる。例えば、図１の矢印Ａに示すようにヘッドユニット６が斜め左方に撮像ユニット２０を横切る場合には、ラインセンサ２２における吸着部品像の結像位置がＸ軸方向の速度成分に応じてヘッドユニット６の移動に伴い左方に移動する。そのため、吸着部品の画像は図７（ｂ）に示すように菱形に歪むこととなり、ステップＳ１３ではこの歪みが補正される。図７（ｂ）の部品像の座標系を図１及び図２に示す表面実装機に設定したＸＹＺ座標系と一致させると、図中に示すＸＹ座標となる。ここでＹ＝−Ｙ′となる座標系を部品像上に設定したものがＸＹ′座標系である。図中Ａ′は部品側を固定した場合の撮像ユニット２０の相対的な移動速度を示す。

具体的には、ステップＳ１０で求められた速度ベクトルとそのＹ軸成分とのなす角度αが求められ、この角度αを使った下記の行列式に基づいて吸着部品像の座標変換が行われる。ここで（ｘ，ｙ）は変換前のＸＹ′座標軸上の画像位置、（Ｘ，Ｙ′）は変換後のＸＹ座標軸上の画像位置である。

なお、各実装用ヘッド１８に吸着された部品が複数のラインセンサ２２により撮像された場合には、各画像処理部４０において上記のような画像補正が併行して実施されることにより、画像補正処理が速やかに行われることとなる。

画像補正処理が終了すると、補正後の吸着部品画像に基づいて部品の吸着誤差、詳しくはノズル中心に対する部品中心のＸ軸およびＹ軸方向のズレと、ノズル中心回りの部品のズレが求められ、このズレに基づいてヘッドユニット６の移動目標位置および実装用ヘッド１８の目標回転角が補正（再設定）され（ステップＳ１４）、当該サブルーチンの処理が終了する。

図５に戻って、ステップＳ３において部品認識処理が終了すると、再設定された目標位置に従ってヘッドユニット６等が駆動制御され、これにより各実装用ヘッド１８に吸着された部品が順次プリント基板３上に実装されることとなる。具体的には、対象となる部品を吸着した実装用ヘッド１８が実装位置の上方に配置された後、実装用ヘッド１８が昇降するとともにその最下位置で吸着ノズル１８ａへの負圧供給が遮断されることにより部品がプリント基板３上に実装されることとなる。

こうして以後、ヘッドユニット６が部品供給部４とプリント基板３との間を往復しながらプリント基板３上に必要数の部品が順次実装されることとなる。

以上のような実装機によると、実装作業位置と部品供給部４との間においてテープフィーダー４ａの配列方向に亘って撮像ユニット２０が設けられており、部品供給部４からプリント基板３上に向ってヘッドユニット６が何れの経路で移動しても必ず吸着部品を撮像することができるため、部品吸着後は、常に、部品供給部４からプリント基板３上へ直線的に（最短距離で）部品を移動させて実装することができる。従って、部品吸着後、部品認識のために特定箇所を経由してプリント基板上に部品を移動させる必要がある従来のこの種の実装機と比較すると、上記のように吸着部品を常に最短距離でプリント基板３上に運ぶことができる分、タクトタイムを短縮することができる。

特に、吸着部品の画像認識については、撮像ユニット２０に対するヘッドユニット６の移動経路を求め、撮像ユニット２０を横切るときの速度ベクトル（方向と速度）に基づいて画像補正を行うことにより、画像の歪み（図７（ｂ）参照）をヘッドユニット６の移動経路に応じて補正するようにしているので、上記のように撮像ユニット２０に対して任意の経路でヘッドユニット６を移動させながらも、従来のこの種の実装機と何ら遜色ないレベルで正確に部品の吸着状態を認識することができるという利点がある。

また、撮像ユニット２０は、上記のように部品供給部４と実装作業位置との間に配設されていてヘッドユニット６とは別体に設けられているので、ヘッドユニットに部品認識用の撮像手段を搭載する装置のように慣性力との関係でヘッドユニットの駆動速度が制限されるという弊害もない。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図８は、本発明に係る実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）の第２実施形態を示している。なお、この実装機の基本構成は第１実施形態の実装機と共通するため、共通部分については同一符号を付して説明を省略し、以下に第１実施形態との相違点についてのみ詳細に説明することにする。

第２実施形態の実装機は、吸着部品を画像認識するための撮像ユニット２０として次のような撮像ユニット２０が設けられている。

すなわち、第２実施形態の撮像ユニット２０は、図８に示すように、ＣＣＤエリアセンサを備えた複数のカメラ４２がＸ軸方向に一定の間隔で配設され、これらカメラ４２の配列方向に亘って照明装置（図示せず）が設けられている。そして、ヘッドユニット６が撮像ユニット２０上を移動する間に、各実装用ヘッド１８に吸着されている部品をその下側から撮像して、その画像信号を部品供給部２２毎にコントローラ３０に出力するように構成されている。各カメラ４２は、部品供給部４から実装作業位置（プリント基板３）側へヘッドユニット６が何れの経路を通って移動しても吸着部品の像が何れかのカメラ４２によって撮像され得るように、カメラ４２がテープフィーダー４ａの配列方向に所定の間隔で並べられている。つまり、第１実施形態の撮像ユニット２０がＣＣＤラインセンサ２２を使って吸着部品を撮像するように構成されているのに対して、第２実施形態ではＣＣＤエリアセンサを使って吸着部品を撮像するように構成されている。

各カメラ４２は、コントローラ３０においてそれぞれ別個独立に設けられた画像処理部４０に電気的に接続されており、カメラ４２毎に画像処理が行われるようになっている。

このような第２実施形態の実装機についても、吸着部品の画像認識は第１実施形態と同様に行われる。すなわち、部品吸着後、部品供給部４からプリント基板３上の実装位置にヘッドユニット６が直線的に（最短距離で）移動しながら、この移動途中に、各実装用ヘッド１８に吸着された部品がカメラ４２により撮像され、この吸着部品画像に基づいて各実装用ヘッド１８による部品の吸着状態（吸着誤差）が求められ、さらにこの吸着誤差に基づいて目標位置の再設定が行われるようになっている。なお、ＣＣＤラインセンサにおける結像レンズのＸ軸方向の集光性を高めれば（ラインセンサ上方所定位置においてＸ軸方向の部品像をＸ軸方向に充分縮めて、Ｘ軸方向に並ぶ撮像素子上にＺ軸方向の焦点を合わせて結像させるものであれば）、カメラ４２はラインセンサで構成することもできる。

第２実施形態の実装機では、エリアセンサ（カメラ４２）により移動中の部品を撮像するため、その画像はカメラ４２のシャッタスピードに応じて吸着部品の移動方向に流れた画像となる。すなわち、カメラ４２に対して静止した状態で吸着部品を撮像した場合には、図９（ａ）に示すように部品像に流れは生じないが、カメラ４２に対して吸着部品を移動させながら撮像した場合、例えば、図８の矢印Ｂに示すように、撮像ユニット２０を斜め右方に横切るようにヘッドユニット６を移動させながら吸着部品を撮像した場合には、図９（ｂ）に示すように吸着部品像がシャッタスピード分だけその移動方向に流れることとなる。そこで、第２実施形態の実施形態では、このよう画像流れを画像処理部４０において補正（以下、流れ補正という）するように構成されている。

例えば、エンコーダ１０，１６からの出力に基づいてヘッドユニット６が撮像ユニット２０を通過する経路が求められるとともに、その際のＸ軸方向、およびＹ軸方向の各移動速度Ｖｘ、Ｖｙが求められ、これら移動速度Ｖｘ、Ｖｙと、既知の情報であるカメラ４２のシャッター速度ｔとからＸ軸方向およびＹ軸方向の流れ量（Ｒｘ，Ｒｙ）が以下のように求められる。

Ｒｘ＝Ｖｘ・ｔ／２
Ｒｙ＝Ｖｙ・ｔ／２
そして、この流れ量分だけ吸着部品像の大きさがＸ軸方向およびＹ軸方向に画像補正され、その結果が主制御部３２に出力されることにより、主制御部３２では、流れ補正後の画像に基づいて実装用ヘッド１８による部品の吸着誤差が求められるようになっている。

このような第２実施形態においても、部品供給部４からプリント基板３上に向ってヘッドユニット６が何れの経路で移動しても必ず吸着部品を撮像することができるため、部品吸着後は、部品供給部４からプリント基板３上へ直線的に（最短距離で）部品を移動させて実装することができる。また、撮像ユニット２０に対するヘッドユニット６の相対的な移動経路との関係で生じる画像の流れ（図９（ｂ）参照）をその移動経路に応じて適切に補正するようにしているので、撮像ユニット２０に対して任意の経路でヘッドユニット６を移動させながらも、従来のこの種の実装機と何ら遜色ないレベルで正確に部品の吸着状態を認識することができる。従って、第１実施形態と同様に、部品の吸着状態を精度良く認識する一方でタクトタイムを短縮することができる。

ところで、以上説明した第１および第２実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）の実施形態の例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第１、２実施形態における画像の補正方法（歪み補正、流れ補正）は上記実施形態の方法に限られるものではなく、それ以外の方法であっても構わない。要は、ラインセンサを使って吸着部品を認識する場合には、その画像の歪みを撮像ユニット２０に対する吸着部品の移動経路に応じて補正することができ、また、エリアセンサを使って吸着部品を認識する場合には、その画像流れを撮像ユニット２０に対する吸着部品の移動経路に応じて補正することがきれば何れの方法であっても構わない。

また、撮像ユニット２０に使用するセンサとしては、撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を使ったもの以外に、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semicondactor）を使ったものであっても構わない。

また、実施形態では、本発明を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明は、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を検査する部品試験装置に適用することも可能である。

図１０は、本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面図である。

図１０に示すように、部品試験装置６０の基台６１には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット６２を装着可能なカセット設置部６３が設けられている。このカセット設置部６３に装着されたカセット６２は、図略の搬送機構により基台６１に形成された開口部６４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド６５によって取上げられる。ヘッド６５は、基台６１上でＹ軸方向に延びるレール６６に沿って、上記開口部６４から部品待機部６７までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部６７は、基台６１上でＸ軸方向に延びる一対のレール６８間に配置され、この部品待機部６７に搬送されたベアチップは、各レール６８に沿って駆動する一対のヘッドユニット６９、７０により基台４１上の検査ソケット７１（検査手段）まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。ヘッドユニット６９（７０）には、ベアチップを吸着可能な吸着ノズルをそれぞれ備えた２つの検査用ヘッド６９ａ（７１ａ）が並べて設けられている。

このような部品検査装置６０において、上記基台６１上には、部品待機部６７と検査ソケット７１との間に撮像ユニット７４が設けられており、撮像ユニット７４上をヘッドユニット６９（７０）が移動することにより該ヘッドユニット６９（７０）に吸着されたベアチップを撮像、認識するように構成されている。

上記撮像ユニット７４は、部品待機部６７から検査ソケット７１まで搬送されるベアチップの不良（例えば、バンプの高さ不良）を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の不良品回収部７８に載置された不良品用トレイ７９に搬送される。これに加えて、上記撮像ユニット７４は、ヘッドユニット６９、７０に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット６９、７０に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット６９、７０により位置補正が実行された後、検査ソケット７１へ搬送される。

そして、検査ソケット７１における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により上記不良品用トレイ７９に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の部品収納部８０まで搬送されるとともに、この部品収納部８０において、テープフィーダー用のベーステープ８１内に収容され、このベーステープ８１に図略のカバーテープが張付けられることとなる。

なお、不良品回収部７８の不良品用トレイ７９が満載状態になると、そのトレイ７９が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部８２に移送されるとともに、不良品回収部７８に隣接したトレイ待機部８３にあるトレイ８４がヘッドユニット６９、７０により不良品回収部７８に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部８３に空トレイ載置部８５から空トレイが移送されるようになっている。

上記のような部品試験装置において、前記撮像ユニット７４は、例えば上述した第１実施形態の撮像ユニット２０と同様の構成とされている。すなわち、図示を省略するがＹ軸方向（同図３では上下方向）に並ぶ複数のＣＣＤラインセンサと、これらラインセンサに亘って共通に設けられる結像レンズと、多数のＬＥＤを備え、前記ラインセンサの配列方向に亘って設けられる照明装置とを備えている。各ラインセンサは、部品待機部６７と検査ソケット７１との間でヘッドユニット６９，７０が何れのルート（経路）を通っても吸着部品の像を撮像し得るように両レール６８間に亘って並べられている。

これにより部品待機部６７から検査ソケット７１への部品の搬送時、又は検査ソケット７１からトレイ８４，７９若しくはベーステープ８１への部品の搬送時には、直線的に、つまり最短距離で吸着部品を目標位置に向って搬送しながらその間に吸着部品を撮像し、その吸着状態に応じて目標位置を再設定することにより目標位置に対して部品を正確に搬送し得るようになっている。なお、画像認識に際して、撮像ユニット７４によって撮像した画像を、該撮像ユニット７４に対する吸着部品の移動経路に応じて歪み補正し、その補正画像に基づいて部品の吸着状態を認識するようになっている。

本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）の第１実施形態を示す平面略図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 撮像ユニットの構成を説明する模式図である。 表面実装機の制御系を示すブロック図である。 コントローラによる制御に基づく実装動作を説明するフローチャートである。 部品認識処理を示すサブルーチンである。 画像補正の内容を説明する模式図である（（ａ）はラインセンサの素子配列方向と直交する方向に吸着部品を移動させた場合の画像例、（ｂ）はラインセンサの素子配列方向に対して斜めに吸着部品を移動させた場合の画像例をそれぞれ示している）。 本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）の第２実施形態を示す平面略図である。 画像補正の内容を説明する模式図である（（ａ）は吸着部品を静止させた状態で撮像した場合の画像例、（ｂ）は吸着部品を移動させながら撮像した場合の画像例をそれぞれ示している）。 本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面模式図である。

符号の説明

３ プリント基板
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
１８ 実装用ヘッド
１８ａ 吸着ノズル
２０ 撮像ユニット
２２ ラインセンサ
２３ 結像レンズ
２４ 照明装置
３０ コントローラ
３２ 主制御部
３４ 軸制御部
３６ 照明制御部
３８ 読取り制御部
４０ 画像処理部

Claims (4)

1. 吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、前記吸着ノズルによる吸着部品を撮像手段により撮像して該部品の吸着状態を画像認識する装置であって、
   前記部品供給部と目的位置との間における前記ヘッドユニットの可動範囲内に設けられ、かつ当該可動範囲内における前記部品供給部から目的位置への前記ヘッドユニットの任意の移動経路について前記吸着部品を撮像可能に構成される前記撮像手段と、
   この撮像手段により撮像された吸着部品像を前記撮像手段に対するヘッドユニットの移動経路に応じて補正する画像補正手段とを備え、
   この画像補正手段により補正された画像に基づいて部品の吸着状態を画像認識するように構成されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 請求項１に記載の部品認識装置において、
   前記ヘッドユニットは、前記吸着ノズルとして複数の吸着ノズルを備え、
   前記撮像手段は、それぞれ撮像素子を備え、かつ前記部品供給部と目的位置との配列方向に交わる方向に並べられる複数の像検出部を有し、
   前記画像補正手段は、前記各像検出部に対応してそれぞれ設けられていることを特徴とする部品認識装置。
3. 吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから目的位置である実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、
   前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
4. 吸着ノズルが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから目的位置である検査手段に移載して各種検査を行う部品試験装置において、
   前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。