JP2006287199A - 部品実装方法及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装時の位置補正を高精度に行うことが可能な部品実装方法及び部品実装装置を提供する。
【解決手段】実装ヘッド１０５と、シャッターカメラ１１１ｂを有し、実装ヘッド１０５が所定の位置に移動したときに、部品１０３ａの撮像を開始するようにシャッターカメラ１１１ｂに指示する認識手段１０８と、認識手段１０８による撮像開始の指示からシャッターカメラ１１１ｂの露光開始までに実装ヘッド１０５が移動した第１距離と、認識手段１０８による撮像開始の指示からシャッターカメラ１１１ｂの露光終了までに実装ヘッド１０５が移動した第２距離とに基づいてシャッターカメラ１１１ｂによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正し、補正された部品の位置に基づいて実装ヘッド１０５による部品１０３ａの実装位置を補正し、補正された実装位置に部品１０３ａが実装されるように実装ヘッド１０５を制御するする主制御部１６０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、部品実装方法及び部品実装装置に関し、特に部品実装時の位置補正を行う部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。

従来から、基板に電子部品（以下、単に「部品」という）を実装する装置として部品実装装置がある。部品実装装置においては、実装ヘッドがテープフィーダ等の部品供給装置から部品を取り出して基板に移送搭載する。このような部品実装装置に対する部品の実装精度向上の要請から、実装ヘッドで移送される部品の保持状態を認識する認識手段が部品実装装置に備えられ、認識手段による認識結果を基にした部品実装時の位置補正が行われている。

図１０は、従来の部品実装装置（例えば、特許文献１参照）の外観図である。
この部品実装装置２０１は、基板２０２ａを搬送して位置決めする搬送路２０２と、部品２０３ａが収納されたトレイ２０３と、トレイ２０３を所定位置に自動供給するトレイ供給部２０４と、トレイ２０３上の部品２０３ａを吸着保持して移動し、基板２０２ａ上に実装する実装ヘッド２０５と、実装ヘッド２０５をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動手段２０６と、実装ヘッド２０５をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段２０７ａ、２０７ｂと、実装ヘッド２０５に保持された部品２０３ａの保持状態を認識する認識手段２０８とを備える。

認識手段２０８は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）型あるいはＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor）型のシャッターカメラを有し、部品２０３ａがその直上位置をＸ軸方向に移動する間に、部品２０３ａを撮像する。この撮像により、実装ヘッド２０５の保持中心位置に対する部品２０３ａの位置ずれが検出される。部品実装装置２０１は、認識手段２０８により認識された位置ずれに基づいて部品実装時の位置補正を行い、部品２０３ａを基板２０２ａ上に実装する。これにより、部品２０３ａを基板２０２ａ上の所定位置に高精度に実装することができる。このとき、部品２０３ａの撮像は、部品２０３ａを移動させながら行われるため、部品２０３ａの吸着から実装までにかかる時間であるタクトタイムは長くならない。
特開平１０−２５６７９０号公報

ところで、従来の部品実装装置では、実装ヘッドが認識手段による認識位置に到達すると、図１１のタイミングチャートに示されるように、シャッターカメラによる撮像を指示するＺ相信号が出力される。このＺ相信号が出力された後に、シャッターカメラの水平同期（ＨＤ）制御信号に同期してリセット信号（垂直同期（ＶＤ）に対するリセット信号）が出力されてカメラ露光が開始される。よって、移動量信号（Ａ／Ｂ相信号）により検出される、認識位置に到達してからカメラ露光が開始されるまでに実装ヘッドが移動した距離（図１１の範囲ａにおける距離）は、水平同期制御信号の出力タイミングに依存して変化する。この結果、従来の部品実装装置では、部品の保持状態を認識手段により正確に認識することができず、つまり上記ヘッドの移動距離をも部品の吸着ずれ量として認識するため、部品実装時の位置補正を高精度に行うことができない。

ここで、水平同期制御信号に同期してリセット信号が出力される理由について、図１２を用いて説明する。すなわち、シャッターカメラにおいては、カメラに入射される画像に対して水平方向の走査、垂直方向の走査を行いながら画像が取り込まれる。その中で、水平方向のライン上の走査を水平同期制御信号に同期させて行い（図１２（ａ））、１ライン走査した後で次のラインを走査する（図１２（ｂ））。そして、この水平走査を繰り返すことで垂直方向の走査を行う（図１２（ｃ））。そのため、画像を正常に取り込むためには、露光開始のタイミングでリセットして、リセット動作時間（カメラのシャッターオン、オフ動作時間を含む時間でカメラの種類によって決まり、通常１〜数ＨＤ（水平同期信号））の後の最初の水平同期信号からこの水平、垂直走査を行う必要がある。しかし、垂直走査はリセットできるが、水平走査は水平同期制御信号に同期させているので、任意のタイミングでリセットすることができない。従って、水平ラインの端から水平走査を開始するタイミングで垂直走査のリセットを行い、露光を開始する必要があるのである。

また、従来の部品実装装置では、シャッターカメラにより撮像された画像の処理を考慮に入れて、部品が等速度で移動するのを待ってからシャッターカメラによる撮像を開始している。よって、部品が等速度で移動するまでシャッターカメラによる撮像を開始することができない。その結果、従来の部品実装装置では、認識手段による部品の認識に時間を要し、タクトタイムを短くすることができない。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、部品実装時の位置補正を高精度に行うことが可能な部品実装方法及び部品実装装置を提供することを第１の目的とする。

また、タクトタイムを短くすることが可能な部品実装方法及び部品実装装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の部品実装方法は、部品を保持して移動し、前記保持する部品を基板に実装する実装ヘッドを備えた部品実装装置における部品実装方法であって、前記実装ヘッドの位置に基づいて、前記実装ヘッドに保持された部品の撮像を開始するようにカメラに指示する撮像指示ステップと、前記撮像開始の指示を受けて前記カメラの露光を開始する露光開始ステップと、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光時までに前記実装ヘッドが移動する量を取得する移動量取得ステップと、前記移動量と、前記カメラによる撮像により得られた画像とに基づき、部品の位置を取得する部品位置取得ステップと、前記取得された部品の位置に基づいて前記実装ヘッドによる部品の実装位置を補正する位置補正ステップと、前記補正された実装位置に前記撮像された部品を実装する実装ステップとを含むことを特徴とする。ここで、前記部品位置取得ステップにおいて、前記移動量に基づいて、前記画像における部品の位置を補正してもよい。

これにより、実装ヘッドにおける部品の保持状態を正確に認識することができ、部品実装時の位置補正を高精度に行うことができる。

また、前記部品実装方法は、さらに、前記カメラの露光開始から一定時間経過後に前記カメラの露光を終了する露光終了ステップを含み、前記移動量取得ステップにおいて、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光開始までに前記実装ヘッドが移動する第１距離と、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光終了までに前記実装ヘッドが移動する第２距離とを取得し、前記部品位置取得ステップにおいて、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて前記カメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正してもよい。

これにより、実装ヘッドが等速運動するのを待つことなく、実装ヘッドが加速度運動しているときでも実装位置の補正のためのカメラによる撮像を開始することができるので、タクトタイムを短くすることができる。

なお、本発明は、このような部品実装方法として実現することができるだけでなく、その方法により部品を実装する部品実装機やプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。

本発明に係る部品実装方法及び部品実装装置によれば、部品実装時の位置補正を高精度に行うことができる。また、タクトタイムを短くすることができる。また、位置補正のための部品認識を部品の大きさに関わりなく高解像度で行うことができる。

以下、本発明の実施の形態における部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態の部品実装装置の外観図である。
この部品実装装置１０１は、基板１０２ａを搬送して位置決めする搬送路１０２と、部品１０３ａが収納されたトレイ１０３と、トレイ１０３を所定位置に自動供給する部品供給部としてのトレイ供給部１０４と、トレイ１０３上の部品１０３ａを吸着保持して移動し、基板１０２ａ上に実装する実装ヘッド１０５と、実装ヘッド１０５をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動手段１０６と、実装ヘッド１０５をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段１０７ａ、１０７ｂと、実装ヘッド１０５に保持された部品１０３ａの保持状態を認識する認識手段１０８とを備える。

図２は、認識手段１０８の構成を示す断面図である。なお、図２（ａ）は、図１のＹ軸方向における認識手段１０８の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＸ軸方向における認識手段１０８の断面図である。

認識手段１０８は、直方体状のケーシング１１０と、Ｘ軸方向に並んでケーシング１１０内に配設されたＣＣＤ型のラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂと、仕切壁１１２と、照明室１１３と、ケーシング１１０の上面を覆う透明なガラス板１１４と、ラインカメラ１１１ａの上方に配設された結像レンズ系１１５ａと、シャッターカメラ１１１ｂの上方に配設された結像レンズ系１１５ｂと、仕切壁１１２の開口部１１２ａの下方に結像レンズ系１１５ｂの光軸に対して４５°傾斜して配設されたハーフミラー１１６と、結像レンズ系１１５ｂの上方にハーフミラー１１６に対向するように４５°傾斜して配設されたミラー１１７と、ケーシング１１０の両側に配設された投光照明手段１１８とを備える。

仕切壁１１２には、実装ヘッド１０５に保持された部品１０３ａの像をラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂに入射させるための、Ｙ軸方向に細長い開口部１１２ａが形成されている。部品１０３ａの像はこの開口部１１２ａを介して入射し、結像レンズ系１１５ａによりラインカメラ１１１ａ上でライン状（Ｙ軸方向にライン状）の像に結像される。また同様に、開口部１１２ａを介して入射した部品１０３ａの像は、ハーフミラー１１６及びミラー１１７により結像レンズ系１１５ｂに導かれ、結像レンズ系１１５ｂによりシャッターカメラ１１１ｂ上で結像される。

照明室１１３には、部品１０３ａを多方向から照射する多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１３ａが、ラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂに入射する部品１０３ａの像と干渉しないように配設されている。多数のＬＥＤ１１３ａからの光は、部品１０３ａの下面において反射され、ラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂの焦点位置で集光する。

投光照明手段１１８は、光ファイバー１１８ａと、光ファイバー１１８ａの先端に取り付けられた投光レンズ１１８ｂと、光ファイバー１１８ａの光を実装ヘッド１０５に設けられた反射板１１９に導くミラー１１８ｃとを有する。ミラー１１８ｃで反射した投光照明手段１１８の光は、反射板１１９で反射して部品１０３ａを上方から照射する。

図３は、ＬＥＤ１１３ａの点灯制御回路を示す図である。
この点灯制御回路では、直列に接続された複数のＬＥＤ１１３ａを複数並列接続して１ユニットとしたＬＥＤユニット１２０に、複数のスイッチング素子１２１が並列接続されている。この並列接続されたＬＥＤユニット１２０及びスイッチング素子１２１は、電源（２４Ｖの電源）１２２と接地間に接続されており、導通状態とするスイッチング素子１２１の数を点灯信号により制御することにより照明室１１３の光量が調節される。つまり、シャッターカメラ１１１ｂにより撮像を行う場合には、瞬間だけ大光量が必要となるため、全てのスイッチング素子１２１を短時間だけ導通状態としてＬＥＤユニット１２０に大電流を流し、複数のＬＥＤ１１３ａを高輝度で発光させる。そして、ラインカメラ１１１ａにより撮像を行う場合には、部品１０３ａが認識手段１０８上方を移動する間、部品１０３ａを照明する必要があるため、１つあるいは２つの少数のスイッチング素子１２１を長時間導通状態としてＬＥＤユニット１２０に電流を流し、ＬＥＤ１１３ａを長時間発光させる。

上記構造を有する部品実装装置１０１においては、部品１０３ａが認識手段１０８の直上位置をＸ軸方向に移動する間に、認識手段１０８により部品１０３ａの保持位置や形状が認識される。この認識により、実装ヘッド１０５の保持中心位置に対する部品１０３ａの位置ずれが検出される。部品実装装置１０１は、認識手段１０８により認識された位置ずれに基づいて部品実装時の位置補正を行い、部品１０３ａを基板１０２ａ上に実装する。これにより、部品１０３ａが基板１０２ａ上の所定位置に高精度に実装される。

図４は、認識手段１０８の機能ブロック図である。
この認識手段１０８は、カメラ選択同期信号発生部１３０、ＬＥＤ制御部１３１、駆動部１３４及び認識手段制御部１３５を備える。

カメラ選択同期信号発生部１３０は、ラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂのいずれにより撮像を行うかを選択して同期信号を発生し、ラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂからの画像信号を認識手段制御部１３５に出力する。

ＬＥＤ制御部１３１は、ＬＥＤ１１３ａの点灯制御回路に点灯信号を出力する。
駆動部１３４は、機械シャッター１４７を駆動し、ハロゲンランプ１４６の光を光ファイバー１１８ａに導くか否かを決定する。

認識手段制御部１３５は、エンコーダＩ／Ｆ部１４０、Ａ／Ｄ変換部１４１、画像メモリ部１４２、タイミング発生部１４３、エンコーダ値メモリ部１４４及びＣＰＵ１４５を備える。

エンコーダＩ／Ｆ部１４０には、エンコーダ１３２からのエンコーダ信号と、位置検出センサー１３３からのＺ相信号とが入力される。このとき、エンコーダ１３２は、実装ヘッド１０５のＸ方向への移動量を取得する移動量取得手段として機能し、位置検出センサー１３３は、認識手段１０８による部品１０３ａの認識開始位置に実装ヘッド１０５が到着したことを検出し、部品１０３ａの撮像を開始するように認識手段制御部１３５に指示する指示手段として機能する。位置検出センサー１３３の検出とは、具体的に（i）エン
コーダ１３２からの信号により移動距離から実装ヘッド１０５の現在位置を検出し、吸着した部品が認識手段１０８の視野に入ったことを検出すること、（ii）光センサーやその
他のセンサーにより、吸着した部品が認識手段１０８の上方に来たことを検出することをいう。なお、位置検出センサー１３３の検出は、認識開始位置に実装ヘッド１０５が到着したことを検出するものであれば、上記手段に限られない。

Ａ／Ｄ変換部１４１は、カメラ選択同期信号発生部１３０からのラインカメラ１１１ａ及びシャッターカメラ１１１ｂの画像データをＡ／Ｄ変換する。

画像メモリ部１４２は、Ａ／Ｄ変換された画像データを格納する。
タイミング発生部１４３は、エンコーダＩ／Ｆ部１４０及びＣＰＵ１４５からの信号や指令に基づいて各種タイミング信号を発生し、カメラ選択同期信号発生部１３０、ＬＥＤ制御部１３１、駆動部１３４、Ａ／Ｄ変換部１４１及びエンコーダ値メモリ部１４４に各種タイミング信号を出力する。

エンコーダ値メモリ部１４４は、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラ１１１ｂの露光が開始されるまでのエンコーダ値と、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラ１１１ｂの露光が終了するまでのエンコーダ値を格納する。

ＣＰＵ１４５は、部品位置データを取得する部品位置取得部１６１として機能し、部品位置取得部１６１は、エンコーダ値メモリ部１４４からエンコーダ値を取り出して、画像メモリ部１４２の画像データと取り出したエンコーダ値（実装ヘッド１０５の移動量）とに基づき部品位置データを取得する。ＣＰＵ１４５は、部品実装装置１０１全体を制御する主制御部１６０に、画像メモリ部１４２の画像データと共に部品位置データを出力し、また主制御部１６０から動作指令や部品１０３ａの種類に関するデータを受ける。ここで、主制御部１６０は、取得された部品位置データに基づいて部品１０３ａの実装位置を補正する位置補正部１６２と、補正された実装位置に部品１０３ａが実装されるように実装ヘッド１０５を制御する実装制御部１６３とを有する。

次に、上記構造を有する部品実装装置１０１における部品１０３ａの実装動作について説明する。図５は、大型の部品１０３ａを基板１０２ａに実装する場合における認識手段１０８の認識動作を示すタイミングチャートであり、図６は、小型の部品１０３ａを基板１０２ａに実装する場合における認識手段１０８の認識動作を示すタイミングチャートである。また、図７は、小型の部品１０３ａを基板１０２ａに実装する場合における実装動作を説明するためのフローチャートである。

大型の部品１０３ａを基板１０２ａに実装する場合には、認識対象が大型の部品１０３ａであるという情報が主制御部１６０からＣＰＵ１４５に入力される。そして、ＣＰＵ１４５は、タイミング発生部１４３に対して、ラインカメラ１１１ａによる撮像の場合のタイミング信号を出力するように指令を出す。その状態で実装ヘッド１０５が認識手段１０８による部品１０３ａの認識位置に到達すると、位置検出センサー１３３から部品１０３ａの撮像を開始するようにラインカメラ１１１ａに指示するＺ相信号が出力されて認識手段１０８による部品１０３ａの認識が開始される。

続いて、タイミング発生部１４３は、Ｚ相信号が出力されたのを受けて、スタート信号をラインカメラ１１１ａに出力する。このスタート信号によりラインカメラ１１１ａの露光が開始されて最初の１行分の画像が取り込まれる。また同時に、タイミング発生部１４３は、Ｚ相信号が出力されたのを受けて、ラインカメラ１１１ａによる認識の場合の点灯信号をＬＥＤ制御部１３１に出力する。

続いて、エンコーダ信号により、Ｚ相信号が出力されてから画像の１行分に相当する距離だけ実装ヘッド１０５が移動したことを検出すると、タイミング発生部１４３は、次の走査をスタートさせるスタート信号を出力する。このスタート信号により次の行の画像が取り込まれる。

続いて、上記動作を繰り返して部品１０３ａの全体の画像を取り込むだけの距離の移動が完了すると、次のスタート信号の出力によってラインカメラ１１１ａの露光を終了させると共にＬＥＤ１１３ａを消灯させる。そして、ＣＰＵ１４５は、ラインカメラ１１１ａによる撮像で得られた画像データを撮像結果として主制御部１６０に出力し、認識手段１０８による部品１０３ａの認識を終了する。

最後に、主制御部１６０は、認識手段１０８による認識で得られた画像データに基づいて部品１０３ａの実装位置を補正する。その後、実装ヘッド１０５は、補正された実装位置に部品１０３ａを実装する。

一方、小型の部品１０３ａを基板１０２ａに実装する場合には、認識対象が小型の部品１０３ａであるという情報が主制御部１６０からＣＰＵ１４５に入力される。そして、ＣＰＵ１４５は、タイミング発生部１４３に対して、シャッターカメラ１１１ｂによる撮像の場合のタイミング信号を出力するように指令を出す。その状態で実装ヘッド１０５が認識手段１０８による部品１０３ａの認識位置に到達すると、部品１０３ａの撮像を開始するようにシャッターカメラ１１１ｂに指示するＺ相信号が位置検出センサー１３３から出力され、認識手段１０８による部品１０３ａの認識が開始される（ステップＳ１１）。すなわち、図８に示されるように、シャッターカメラ１１１ｂの焦点位置の視野内に部品１０３ａが到達すると、部品１０３ａの撮像開始の指示がシャッターカメラ１１１ｂに出される。

続いて、タイミング発生部１４３は、Ｚ相信号が出力されたのを受け、リセット信号（垂直同期に対するリセット信号）を水平同期制御信号に同期させてシャッターカメラ１１１ｂに出力する。このリセット信号の出力により、シャッターカメラ１１１ｂのシャッターが開き、シャッターカメラ１１１ｂの露光が開始される（ステップＳ１２）。シャッターカメラ１１１ｂのシャッターは、シャッターが開いてから所定の時間（露光時間）が経過した後に閉じられる（ステップＳ１３）。また同時に、タイミング発生部１４３は、Ｚ相信号が出力されたのを受け、シャッターカメラ１１１ｂによる認識の場合の点灯信号をＬＥＤ制御部１３１に出力する。このとき、エンコーダ値メモリ部１４４は、Ｚ相信号が出力されてから水平同期制御信号が出力されるまでのエンコーダ値（図６の範囲ａにおけるエンコーダ値）と、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラ１１１ｂの露光が終了するまでのエンコーダ値（図６の範囲ｂにおけるエンコーダ値）を格納する。なお、タイミング発生部１４３は、点灯信号をＬＥＤ制御部１３１に出力すると同時に、機械シャッター１４７を開かせる信号を駆動部１３４に出力してもよい。

続いて、リセット動作時間（カメラのシャッターオン、オフ動作時間を含む時間でカメラの種類によって決まり、通常１〜数ＨＤ（水平同期信号））の後の最初の水平同期信号までの期間（１垂直無効期間（１Ｖブランク長））が経過すると、水平同期制御信号に同期させて１フレームの画像を取り込ませる。

続いて、ＣＰＵ１４５は、エンコーダ値メモリ部１４４に格納されたエンコーダ値により、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラ１１１ｂの露光が開始されるまでに実装ヘッド１０５が移動した第１距離と、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラ１１１ｂの露光が終了するまでに実装ヘッド１０５が移動した第２距離とを算出する（ステップＳ１４）。そして、ＣＰＵ１４５は、第１距離とシャッターカメラ１１１ｂによる撮像で得られた画像データとに基づき部品位置取得部１６１により部品位置データを取得する（ステップＳ１６）。具体的には、認識の結果得られた画像における部品の位置を第１距離に基づき補正する。さらに具体的には、露光開始と露光終了がほとんど一致している場合には、図９（ａ）に示されるように、撮像により得られた部品画像（図９（ａ）における部品画像Ａ）についての部品位置Ａ１を、部品１０３ａの移動方向（図９（ａ）におけるＸ方向）に、第１距離分だけシフトさせてＺ相信号出力時点での部品画像（図９（ａ）における部品画像Ｂで実際には画像は存在しない）の部品位置Ｂ１とすることで、部品位置を補正する。また、露光開始と露光終了とに時差がある場合には、図９（ｂ）に示されるように、撮像により得られた部品画像から、露光開始時の部品画像（図９（ｂ）における部品画像Ｃ）についての部品位置Ｃ１と、露光終了時の部品画像（図９（ｂ）における部品画像Ｄ）についての部品位置Ｄ１とを取得する。その後、露光開始時の部品画像についての部品位置Ｃ１を、部品１０３ａの移動方向（図９（ｂ）におけるＸ方向）に、第１距離分だけシフトさせてＺ相信号出力時点での部品画像（図９（ｂ）における部品画像Ｅで実際には画像は存在しない）の部品位置Ｅ１とし、又は露光終了時の部品画像についての部品位置Ｄ１を、部品１０３ａの移動方向（図９（ｂ）におけるＸ方向）に、第２距離分だけシフトさせてＺ相信号出力時点での部品画像（図９（ｂ）における部品画像Ｅで実際には画像は存在しない）の部品位置Ｅ１とすることで、部品位置を補正する。なお、露光開始時の部品位置Ｃ１に基づき補正された部品位置Ｅ１及び露光終了時の部品位置Ｄ１に基づき補正された部品位置Ｅ１を平均してもよい。これにより、更に高精度の補正が可能になる。なお、露光開始時の部品画像Ｃあるいは露光終了時の部品画像Ｄが得られ難い場合には、図９（ｂ）に示す部品画像Ｃから部品画像Ｄまでに連続的に歪んだ状態で取得される画像について、部品の位置を取得し、その部品位置を補正してもよい。その場合、連続的に歪んだ状態で取得される画像において輝度分布を調べ、輝度の変化（傾斜）が最大である箇所を歪んだ部品画像の輪郭として取得し、その取得した輪郭から部品位置を求める。例えば、図９（ｃ）に示されるような連続的に歪んだ状態の画像が取得され、連続的に歪んだ状態の画像の輝度分布（図９（ｃ）のラインＨでの輝度分布）として、図９（ｃ）に示されるようなものが取得された場合には、次のように部品位置が補正される。すなわち、まず輝度の傾斜が最大であるＦ２、Ｆ３を抽出する。次に、ラインＨを走査させて得られた部品画像の輪郭Ｆの部品位置Ｆ１を抽出する。次に、この部品位置Ｆ１の認識開始位置（Ｚ相信号出力時点での部品位置）からのシフト量を第３距離として取得する。最後に、部品位置Ｆ１を、部品１０３ａの移動方向に、第３距離分だけシフトさせてＺ相信号出力時点での部品画像（図９（ｂ）における部品画像Ｅ）の部品位置Ｅ１とすることで、部品位置を補正する。このとき、第３距離は、例えば輝度の立ち上がり開始点Ｃ２から立ち上がり終了点Ｄ２までの距離における、Ｃ２からＦ２までの距離の比率を求め、この比率を部品位置Ｃ１からＤ１までの距離にかけて対応付けて算出される。

続いて、ＣＰＵ１４５は、画像データ及び部品位置データを部品実装装置１０１全体の主制御部１６０に出力し、認識手段１０８による部品１０３ａの認識を終了する（ステップＳ１６）。

最後に、位置補正部１６２は、取得された部品位置と正規の部品位置とのずれ量に基づいて部品１０３ａの実装位置を補正し（ステップＳ１７）、実装制御部１６３は、その補正された実装位置に部品１０３ａを実装するように実装ヘッド１０５を制御する（ステップＳ１８）。実装ヘッド１０５は、実装制御部１６３による制御を受けて補正された実装位置に部品１０３ａを実装する（ステップＳ１９）。

以上のように本実施の形態の部品実装装置によれば、実装ヘッドが認識開始位置に到着してからシャッターカメラの露光までに移動した距離（例えば、シャッターカメラの露光が開始されるまでに移動した第１距離）に基づいて、シャッターカメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正する。よって、実装ヘッドによる部品の保持状態を認識手段により正確に認識することができ、部品実装時の位置補正を高精度に行うことができる。

また、本実施の形態の部品実装装置によれば、露光開始から終了までに得られた部品画像における部品位置について、上記した第１距離、第２距離もしくは第３距離に基づき補正する。よって、部品が等速運動するのを待つことなく、部品が加速度運動しているときでも認識手段による認識を開始することができるので、認識手段による部品の認識時間を短縮し、タクトタイムを短くすることができる。

また、本実施の形態の部品実装装置によれば、部品の大きさに応じてシャッターカメラ及びラインカメラのいずれかを選択し、選択したカメラを用いて部品の撮像を行う。よって、部品の大きさに関わりなく高解像度で部品認識を行うことができる。

以上、本発明の部品実装装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。

例えば、本実施の形態の部品実装装置において、認識手段はシャッターカメラ及びラインカメラを有し、部品の大きさに応じてシャッターカメラ及びラインカメラを使い分けるとした。しかし、認識手段はシャッターカメラのみを有し、部品の大きさによらず常にシャッターカメラを使用してもよい。

また、本実施の形態の部品実装装置において、認識手段が有するシャッターカメラは、ＣＣＤ型のカメラであるとしたが、１ショットで２次元画像を取得できる電子式シャッターカメラであればこれに限られず、ＭＯＳ型のカメラであってもよい。

また、本実施の形態の部品実装装置において、タイミング発生部は、Ｚ相信号が出力されてから始めて水平同期制御信号が出力されるときにリセット信号を出力するとした。すなわち、タイミング発生部は、Ｚ相信号及び水平同期制御信号の出力に基づいてリセット信号を出力するとした。しかし、タイミング発生部は、Ｚ相信号、水平同期制御信号及びＺ相信号が出力されてからの実装ヘッドの移動距離に基づいてリセット信号を出力してもよい。この場合には、タイミング発生部は、Ｚ相信号が出力され、Ｚ相信号が出力されてから実装ヘッドが所定の距離だけ移動したことをエンコーダ信号により認識した後、水平同期制御信号が出力されたときにリセット信号を出力する。

また、本実施の形態の部品実装装置において、部品実装装置の主制御部が位置補正部を有するとしたが、これに限られない。例えば認識手段が位置補正部を有していてもよい。

また、本実施の形態の部品実装装置において、部品位置取得部は、第１距離もしくは第２距離に基づいて、シャッターカメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正するとした。しかし、第１距離及び第２距離と、Ｚ相信号が出力されてからシャッターカメラの露光が開始されるまでの第１時間、もしくはＺ相信号が出力されてからシャッターカメラの露光が終了するまでの第２時間とに基づいてシャッターカメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正してもよい。この場合には、例えばエンコーダ信号から第１時間及び第２時間が導出され、エンコーダ値メモリ部がこの第１時間及び第２時間を記憶する。これにより、精度の高い画像補正が可能となり、部品実装時の位置補正を更に高精度にすることができる。

また、本実施の形態では、撮像して得られた画像における部品の位置を取得して、その部品の位置を補正するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば撮像して得られた画像をＺ相信号出力時点での画像に補正（シフト）して、その画像における部品の位置を取得するものであっても構わない。

また、本実施の形態では、撮像画像から得た部品位置を認識開始位置へシフトさせ、そのシフトさせた部品位置のノズル中心位置（認識開始位置のものでカメラ視野の中心）からのずれ量を算出するとした。しかし、これに限られず、認識開始位置のノズル中心位置（カメラ視野の中心）を第１距離、第２距離もしくは第３距離分シフトさせ、そのシフトさせたノズル中心位置と部品画像から得られた部品位置とのずれ量を算出してもよい。

また、本実施の形態では、撮像開始の指示から露光までにおける実装ヘッドの移動距離を取得するものとし、「移動距離」として第１距離、第２距離、第３距離について説明した。しかし、撮像開始の指示から露光のタイミングまでの実装ヘッドの移動距離を示すものであれば、これに限られない。

本発明は、部品実装方法及び部品実装装置に利用でき、特に部品実装時の位置補正を行う部品実装方法及び部品実装装置等に利用することができる。

本発明の実施の形態の部品実装装置の外観図である。 （ａ）認識手段の構成を示す断面図（図１のＹ軸方向における断面図）である。（ｂ）認識手段の構成を示す断面図（図１のＸ軸方向における断面図）である。 ＬＥＤの点灯制御回路を示す図である。 認識手段の機能ブロック図である。 認識手段による部品の認識動作（大型の部品を基板に実装する場合における認識動作）を示すタイミングチャートである。 認識手段による部品の認識動作（小型の部品を基板に実装する場合における認識動作）を示すタイミングチャートである。 部品の実装動作（小型の部品を基板に実装する場合における実装動作）を説明するためのタイミングチャートである。 シャッターカメラによる撮像状態を模式的に示す斜視図である。 部品位置の補正方法を説明するための図である。 従来の部品実装装置の外観図である。 従来の部品実装装置における認識手段による部品の認識動作を示すタイミングチャートである。 水平同期制御信号に同期してリセット信号が出力される理由を説明するための図である。

符号の説明

１０１、２０１ 部品実装装置
１０２、２０２ 搬送路
１０２ａ、２０２ａ 基板
１０３、２０３ トレイ
１０３ａ、２０３ａ 部品
１０４、２０４ トレイ供給部
１０５、２０５ 実装ヘッド
１０６、２０６ Ｘ軸移動手段
１０７ａ、１０７ｂ、２０７ａ、２０７ｂ Ｙ軸移動手段
１０８、２０８ 認識手段
１１０ ケーシング
１１１ａ ラインカメラ
１１１ｂ シャッターカメラ
１１２ 仕切壁
１１２ａ 開口部
１１３ 照明室
１１３ａ ＬＥＤ
１１４ ガラス板
１１５ａ、１１５ｂ 結像レンズ系
１１６ ハーフミラー
１１７、１１８ｃ ミラー
１１８ 投光照明手段
１１８ａ 光ファイバー
１１８ｂ 投光レンズ
１１９ 反射板
１２０ ＬＥＤユニット
１２１ スイッチング素子
１２２ 電源
１３０ カメラ選択同期信号発生部
１３１ ＬＥＤ制御部
１３４ 駆動部
１３５ 認識手段制御部
１４０ エンコーダＩ／Ｆ部
１４１ Ａ／Ｄ変換部
１４２ 画像メモリ部
１４３ タイミング発生部
１４４ エンコーダ値メモリ部
１４５ ＣＰＵ
１４６ ハロゲンランプ
１４７ 機械シャッター
１６０ 主制御部
１６１ 部品位置取得部
１６２ 位置補正部
１６３ 実装制御部

Claims (8)

1. 部品を保持して移動し、前記保持する部品を基板に実装する実装ヘッドを備えた部品実装装置における部品実装方法であって、
   前記実装ヘッドの位置に基づいて、前記実装ヘッドに保持された部品の撮像を開始するようにカメラに指示する撮像指示ステップと、
   前記撮像開始の指示を受けて前記カメラの露光を開始する露光開始ステップと、
   前記撮像開始の指示から前記カメラの露光時までに前記実装ヘッドが移動する量を取得する移動量取得ステップと、
   前記移動量と、前記カメラによる撮像により得られた画像とに基づき、部品の位置を取得する部品位置取得ステップと、
   前記取得された部品の位置に基づいて前記実装ヘッドによる部品の実装位置を補正する位置補正ステップと、
   前記補正された実装位置に前記撮像された部品を実装する実装ステップとを含む
   ことを特徴とする部品実装方法。
2. 前記部品位置取得ステップにおいて、前記移動量に基づいて、前記画像における部品の位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
3. 前記移動量取得ステップにおいて、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光開始までに前記実装ヘッドが移動する第１距離を取得し、
   前記部品位置取得ステップにおいて、前記第１距離と、前記カメラによる撮像により得られた画像とに基づき、部品の位置を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
4. 前記部品実装方法は、さらに、前記カメラの露光開始から一定時間経過後に前記カメラの露光を終了する露光終了ステップを含み、
   前記移動量取得ステップにおいて、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光終了までに前記実装ヘッドが移動する第２距離を取得し、
   前記部品位置取得ステップにおいて、前記第２距離に基づいて前記カメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
5. 前記部品実装方法は、さらに、前記カメラの露光開始から一定時間経過後に前記カメラの露光を終了する露光終了ステップを含み、
   前記移動量取得ステップにおいて、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光開始までに前記実装ヘッドが移動する第１距離と、前記撮像開始の指示から前記カメラの露光終了までに前記実装ヘッドが移動する第２距離とを取得し、
   前記部品位置取得ステップにおいて、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて前記カメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
6. 前記部品実装方法は、さらに、前記カメラの露光開始から一定時間経過後に前記カメラの露光を終了する露光終了ステップを含み、
   前記移動量取得ステップは、
   前記カメラによる撮像により得られた、前記カメラの露光開始から前記カメラの露光終了までの部品の画像の輝度分布を取得する輝度分布取得サブステップと、
   前記輝度分布から部品の輪郭を取得し、前記撮像開始の指示から前記部品が前記輪郭の位置に来るまでに前記実装ヘッドが移動する第３距離を取得する第３距離取得サブステップとを含み、
   前記部品位置取得ステップにおいて、前記第３距離に基づいて前記カメラによる撮像で得られた画像における部品の位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
7. 部品を保持して移動し、前記保持する部品を基板に実装する実装ヘッドを備えた部品実装装置のためのプログラムであって、
   前記実装ヘッドの位置に基づいて、前記実装ヘッドに保持された部品の撮像を開始するようにカメラに指示する撮像指示ステップと、
   前記撮像開始の指示を受けて前記カメラの露光を開始する露光開始ステップと、
   前記撮像開始の指示から前記カメラの露光時までに前記実装ヘッドが移動する量を取得する移動量取得ステップと、
   前記移動量と、前記カメラによる撮像により得られた画像とに基づき、部品の位置を取得する部品位置取得ステップと、
   前記取得された部品の位置に基づいて前記実装ヘッドによる部品の実装位置を補正する位置補正ステップと、
   前記補正された実装位置に前記撮像された部品を実装する実装ステップとを部品実装装置内のコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
8. 部品を保持して移動し、前記保持する部品を基板に実装する実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドに保持された部品を撮像するカメラと、
   前記実装ヘッドの位置に基づいて、撮像を開始するように前記カメラに指示する指示手段と、
   前記指示手段による撮像開始の指示から前記カメラの露光時までに前記実装ヘッドが移動する量を取得する移動量取得手段と、
   前記移動量と、前記カメラによる撮像により得られた画像とに基づき、部品の位置を取得する部品位置取得手段と、
   前記取得された部品の位置に基づいて前記実装ヘッドによる部品の実装位置を補正する位置補正手段と、
   前記補正された実装位置に前記撮像された部品が実装されるように前記実装ヘッドを制御する実装制御手段とを備える
   ことを特徴とする部品実装装置。

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