JP2008153511A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズームレンズの光軸のずれ量の検出値にＸＹロボットの位置決め誤差が残らず、且つ、光軸のずれ量の検出を行っても部品の搭載速度への悪影響を最小限に抑えることができる部品装着装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズ７２の光軸上にビームスプリッタ７６を配置するとともに、ズームレンズ７２の光軸の位置および撮像倍率を補正するための補正用マークが印された板状体８０を撮像手段６８Ａ、６８Ｂの中に設け、部品撮像カメラ７０が補正用マークと電子部品９２とを別々に撮像することができるようにする。そして、ズームレンズ７２の撮像倍率を変更する際には、補正用マークを撮像して、撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率を求める。撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率に基づき、撮像倍率変更後に撮像した電子部品９２の認識位置の補正を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸着ノズルに吸着された部品と電子回路基板との相対的な位置関係を補正するための撮像手段を有する部品実装装置に関し、さらに詳しくは、該撮像手段は撮像倍率を変更でき、且つ、撮像倍率変更時の光軸の位置の補正と正確な撮像倍率の把握を簡易に行うことができる部品実装装置に関する。

電子部品の電子回路基板への実装においては、電子回路基板に電子部品を正確に装着し、実装品質を向上させることが要求されるが、近年、電子部品の小型化・多種類化が進んでおり、この要求を満たすことには困難が伴うようになってきている。

これに対応するため、特許文献１には、ズームレンズにより画像倍率を変更できるようにし、最適視野で部品認識することができる部品装着装置が記載されているが、この部品装着装置は、撮像倍率を変更した時に光軸がずれるため、電子回路基板上への電子部品の搭載に高精度を要求される場合に適用することが難しかった。

かかる部品装着装置の部品搭載精度を向上させる技術としては、特許文献２に、認識視野を変更するごとにノズル中心位置を計測し、取得したノズル中心位置データといままでの視野のノズル中心位置データとの相対位置を計算し、最新視野におけるノズル位置補正データを取得できる部品装着装置が記載されている。

図１０に、特許文献２に記載の前記部品装着装置の全体概略図を示す。１は電子回路基板、２は電子回路基板１を搬入搬出する搬送部、３及び４は部品供給部、５はＸＹロボット、６は電子部品を吸着・装着するノズルを含むヘッド部である。ＸＹロボット５は、ヘッド部６を任意の位置に位置決めする。７は電子部品の吸着姿勢を撮像計測するズームレンズ付き部品認識カメラ（第２撮像手段）で、８は交換用ノズル先端部を備えたノズルステーションである。

図１１は、特許文献２に記載の前記部品装着装置における、電子回路基板１、ヘッド部６、ズームレンズ付き部品認識カメラ７及びノズルステーション８の詳細図である。図１１にて、電子回路基板１は、電子部品２５（図示していないフィーダより吸着した部品）を実装するランド９と、ランド９の位置を計測するためにランド９に対して正確に配置されたＩＣマーク１０ａ及び１０ｂとを有する。また、図１１にて、ヘッド部６は、上下に昇降し且つ回転方向に自由に位置決めできるノズル１１を有し、更に、基板用カメラ１２、レンズ１３及び照明１４からなり電子回路基板１上にフォーカス面を持つ基板認識カメラユニット２７（第１撮像手段）を有している。また、図１１にて、ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）は、部品用カメラ１６、ズームレンズ１７、鏡筒１８、照明接続部２６、及びＬＥＤ照明を備えた照明部２１からなる。また、図１１にて、ノズルステーション８には、装着する電子部品に応じて交換されるノズル先端部２４が備えられている。

特許文献２に記載の前記部品装着装置においては、電子回路基板１に設けられた基板マーク４０、４１、もしくはＩＣマーク１０ａ、１０ｂをヘッド部６に設けられた基板認識カメラユニット２７（第１撮像手段）が読み取る。部品供給部から供給された電子部品２５をヘッド部６に設けられたノズル１１が吸着する。ノズル１１に吸着された電子部品２５を、ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）により撮像して電子部品２５の位置を計測する。ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）が計測した電子部品２５の位置と、基板認識カメラユニット２７（第１撮像手段）が読み取った基板マーク４０、４１、もしくはＩＣマーク１０ａ、１０ｂの位置から、電子部品２５あるいは電子回路基板１を相対的に補正移動して電子部品２５を電子回路基板１に装着する。

特許文献２に記載の前記部品装着装置において、撮像視野変更後に、ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）により、ノズル１１のノズル位置補正データを取得する方法としては、以下の２つがある。

（１）固定比較法
この装置の標準視野でのノズル中心位置データを取得したときの画像中心位置から、標準視野でのノズル中心位置までの距離をノズル中心オフセット値とする。そして、撮像視野を変更するごとに、ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）で前記ノズルの中心位置を計測し、標準視野でのノズル中心位置と、撮像視野変更後のノズル中心位置との差をノズル位置補正データとして求める。

（２）順次比較法
この装置の標準視野でのノズル中心位置データを取得したときの画像中心位置から、標準視野でのノズル中心位置までの距離をノズル中心オフセット値とする。そして、撮像視野を変更するごとに、ズームレンズ付き部品認識カメラ７（第２撮像手段）で前記ノズルの中心位置を計測し、撮像視野変更前のノズル中心位置と、撮像視野変更後のノズル中心位置との差をノズル位置補正データとして求める。

なお、上記の両方法とも、視野の違いによる長さ補正（撮像倍率の補正）も行った上で、最新の撮像視野におけるノズル位置補正データとして保存する。以後、撮像視野を変えるまで、この最新の撮像視野におけるノズル位置補正データにより電子部品の装着をする。このようにして、ズームレンズの倍率変更時に生じる光軸ずれによる部品搭載位置のずれ量を補正している。

特開平２−２２６４８４号公報 特開２０００−２９４９９６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の部品装着装置では、ＸＹロボットで位置決めしているノズルを、ズームレンズの光軸のずれ量の検出に使用しているため、検出された光軸のずれ量にＸＹロボットの位置決め誤差が残ってしまう。また、光軸のずれ量の検出のために、部品を吸着していないノズルのみでの撮像が必要となり、部品の吸着搭載動作とは無関係な動作をＸＹロボットがする必要があり、部品の搭載速度に大きな悪影響を与えてしまう。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ズームレンズの光軸のずれ量の検出値にＸＹロボットの位置決め誤差が残らず、且つ、光軸のずれ量の検出を行っても部品の搭載速度への悪影響を最小限に抑えることができる部品装着装置を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像手段において、部品の方向を向いたカメラの前方に配置するズームレンズの前方に、該ズームレンズの光軸上に位置するようにビームスプリッタを配置して、このビームスプリッタによりカメラに２方向から光が入射できるようにするとともに、その２方向からの光を切り替えて別々にカメラに入射できるようにすることで前記課題を解決できると考え、研究開発を進めた。

そして、吸着ノズルに吸着された部品からの反射光だけでなく、ズームレンズの光軸のずれ量の検出および撮像倍率の把握をするための補正用マークを認識するための光も、カメラに切り替えて入射できるようにすることで前記課題を解決できることを見出し、本発明をするに至った。

また、基板上の基板マークや、すでに基板に搭載した部品を撮像する撮像手段においても、部品を撮像する前記撮像手段と同様な機能を具備させることで、基板上の基板マーク等の位置を正確に把握でき、有益であることを見出した。

即ち、本発明に係る部品装着装置の第一の態様は、平面方向に移動するヘッドと、該ヘッドに配置された部品吸着用の吸着ノズルと、該吸着ノズルに吸着された部品を撮像するための撮像手段と、前記ヘッドを平面方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備えた部品実装装置において、前記撮像手段は、部品方向を向いたカメラと、該カメラの前方に配置され、撮像倍率を変更することができるズームレンズと、該ズームレンズの前方であって、且つ、該ズームレンズの光軸上に配置されたビームスプリッタと、前記光軸の位置および前記撮像倍率を補正するための補正用マークと、前記吸着ノズルに吸着された部品を照らす第一の照明装置と、前記補正用マークを照らす第二の照明装置と、を備えており、前記カメラは、前記部品と前記補正用マークとを別々に撮像することができ、前記ズームレンズの撮像倍率を変更する際に、前記補正用マークを撮像して、撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率を求め、それによって、撮像倍率変更後に撮像した部品の認識位置の補正を行うようにされていることを特徴とする。

本発明に係る部品装着装置の第二の態様は、水平方向に移動するヘッドと、該ヘッドに設けられ、撮像対象物を撮像する撮像手段と、該ヘッドに配置された部品吸着用の吸着ノズルと、前記ヘッドを水平方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備えた部品実装装置において、前記撮像手段は、撮像対象物の方向を向いたカメラと、該カメラの前方に配置され、撮像倍率を変更することができるズームレンズと、該ズームレンズの前方であって、且つ、該ズームレンズの光軸上に配置されたビームスプリッタと、前記光軸の位置および前記撮像倍率を補正するための補正用マークと、前記撮像対象物を照らす第一の照明装置と、前記補正用マークを照らす第二の照明装置と、を備えており、前記カメラは、前記撮像対象物と前記補正用マークとを別々に撮像可能であり、前記ズームレンズの撮像倍率を変更する際に、前記補正用マークを撮像して、撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率を求め、それによって、撮像倍率変更後に撮像した撮像対象物の認識位置の補正を行うようにされていることを特徴とする。

ここで、撮像対象物とは、例えば、部品を搭載する基板または該基板上に搭載された部品である。

前記部品と前記補正用マークの撮像の切替え、及び前記撮像対象物と前記補正用マークの撮像の切替えは、例えば、シャッタにより行うことができる。シャッタとしては、ロータリーシャッタや液晶シャッタを用いることができる。

前記補正用マークとしては、例えば、矩形の４つの頂点に中心が位置する４つの円からなるものを用いることができる。

本発明に係る部品装着装置によれば、吸着ノズルに吸着された部品あるいは撮像対象物からの反射光だけでなく、ズームレンズの光軸のずれ量の検出および撮像倍率の把握をするための補正用マークが印された板状体からの透過光又は反射光も、切り替えて別々にカメラに入射できるようにしているので、撮像倍率の変更後のズームレンズの光軸のずれ量の検出値には、ＸＹロボットの位置決め誤差が残らず、且つ、光軸のずれ量の検出を行っても部品の搭載速度への悪影響を最小限に抑えることができる。さらに言えば、照明の切替えにより補正用マークと対象物の画像を瞬時に切替えられるので、温度変化があったような場合であってもリアルタイムに光軸のずれ量の検出を行い、補正を行うことができる。また、所定の補正用マークを用いることにより、ズームレンズの光軸のずれ量の検出と同時に、撮像倍率の把握も行うことができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例の主要な構成を示す斜視図である。

本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例である表面実装装置５０は、基台５２と、搬送路５４と、電子回路基板５６と、供給部５８と、パーツフィーダ６０と、Ｘ軸フレーム６２と、移載ヘッド６４と、Ｙ軸フレーム６６Ａ、６６Ｂと、部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂとを有してなる。

基台５２の中央部にはＸ方向に搬送路５４が配設されている。搬送路５４は電子回路基板５６を搬送するとともに、搬送路５４上で電子回路基板５６を保持し、位置決めをする。したがって、搬送路５４は電子回路基板５６の保持部を兼ねている。搬送路５４の両側には、電子部品の供給部５８が配置され、それぞれの供給部５８には多数台のパーツフィーダ６０が並設されている。パーツフィーダ６０はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをテープ長手方向に送ることにより電子部品を順次供給する。

Ｘ軸フレーム６２には、電子部品の移載ヘッド６４がＸ軸方向に移動自在に装着されている。Ｘ軸フレーム６２は、その両端部がＹ軸フレーム６６ＡおよびＹ軸フレーム６６ＢにＹ軸方向に移動自在に支持されて架設されている。また、移載ヘッド６４及びＸ軸フレーム６２は、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータ（図示せず）により駆動され、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在となっている。このような機構により、移載ヘッド６４はＸＹ方向に任意に移動可能になっている。そして、移載ヘッド６４の下端部に装着された吸着ノズル９０（図２参照）により、パーツフィーダ６０のピックアップ位置から電子部品を吸着してピックアップし、電子回路基板５６上に移載する。

また、電子回路基板５６と供給部５８との間には、部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂが夫々配設されており、部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂは、移載ヘッド６４、吸着ノズル９０、及び吸着ノズル９０が吸着保持する電子部品を下方から撮像することが可能である。移載ヘッド６４は、吸着ノズル９０で電子部品を吸着保持した状態で部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの上方に移動する。そして、部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂが、吸着ノズル９０が電子部品を吸着保持した状態を撮像する。部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂのどちらで撮像するかは、電子部品を吸着保持した吸着ノズル９０の移動距離が短くなる方を選択する。このようにして撮像を行い、吸着ノズル９０に吸着された電子部品の識別および位置ずれの検出を行う。

次に、図２を用いて部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂを詳細に説明する。図２は、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例における部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂの構成を模式的に示す図である。部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂは、上方を向いた部品撮像カメラ７０と、撮像倍率を変更できるズームレンズ７２と、ズームレンズ７２の撮像倍率を変更するためにズームレンズ７２を駆動するモータ７４と、入射した光を２方向に分けるためにズームレンズ７２の光軸上に配置されたビームスプリッタ７６と、ズームレンズ７２の光軸および撮像倍率を補正するための補正用マーク７８（図４参照）が印された板状体８０と、ビームスプリッタ７６を間にして対向して配置された同軸照明装置８２及び透過照明装置８４と、補助的な照明装置である斜光照明装置８６と、部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂの内部に塵埃が侵入するのを防止するカバーガラス８８とを有してなる。

ビームスプリッタ７６の左側に配置された同軸照明装置８２の前面には拡散板８２Ａが配置されており、同軸照明装置８２から発せられた同軸ＬＥＤ光を散乱させ、ビームスプリッタ７６に光を均一に照射させる。ビームスプリッタ７６に照射された光はビームスプリッタ７６により方向を上向きに変えられ、カバーガラス８８を透過し、吸着ノズル９０に吸着された電子部品９２に照射される。電子部品９２に照射されて反射した光は直進し、部品撮像カメラ７０内に入り、電子部品９２が撮像される。斜光照明装置８６は、吸着ノズル９０が吸着保持した電子部品９２に対して、比較的浅い角度の下方から光を照射する。ビームスプリッタ７６の右側には透過照明装置８４が配置され、その前面に配置された板状体８０の裏面に光を照射する。板状体８０の裏面に照射された光は板状体８０を透過し、この透過した光はビームスプリッタ７６で下方に向きを変え、部品撮像カメラ７０内に照射され、補正用マーク７８（図４参照）が撮像される。

電子部品９２の撮像と補正用マーク７８の撮像は、同軸照明装置８２及び透過照明装置８４の通電を切り替えることで、それぞれ別個に行う。あるいは、図３に示すように、カバーガラス８８とビームスプリッタ７６との間、及び透過照明装置８４とビームスプリッタ７６との間にロータリーシャッタ８７を設け、ロータリーシャッタ８７の切替えにより、電子部品９２の撮像と補正用マーク７８の撮像をそれぞれ別個に行ってもよい。また、ロータリーシャッタ８７に替えて、カバーガラス８８とビームスプリッタ７６との間、及び透過照明装置８４とビームスプリッタ７６との間に液晶シャッタ（図示せず）を設けて、電子部品９２の撮像と補正用マーク７８の撮像を別個に行ってもよい。

また、透過照明装置８４に替えて、あるいは透過照明装置８４とともに、板状体８０の前面を、板状体８０の法線方向に対して比較的浅い角度の左方から光を照射する斜光照明装置８９で照らし、補正用マーク７８を撮像してもよい。

次に、補正用マークについて説明する。補正用マークは、例えば、長方形の４つの頂点に中心が位置する４つの円からなるものを用いることができるが、正方形の４つの頂点に中心が位置する４つの円７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄからなる補正用マーク７８（図４参照）を用いた方が、計算処理が簡単になる。

図２において、補正用マーク７８が印された板状体８０は、ビームスプリッタ７６に向かう方向と直交し、且つ、補正用マーク７８が印された板状体８０の表面は鉛直方向と平行である。したがって、図４において、円７８Ａと円７８Ｃの中心を結ぶ線は鉛直方向の線であり、円７８Ｂと円７８Ｄの中心を結ぶ線は水平面と平行であり、且つ、ビームスプリッタ７６に向かう方向と直交する線である。

補正用マーク７８を用いた場合、正方形の対角線上に位置する鉛直方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を、撮像倍率変更後の画像について求め、標準視野の場合と比較することで、画像の縦方向の倍率を求めることができ、水平方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を、撮像倍率変更後の画像について求め、標準視野の場合と比較することで、画像の横方向の倍率を求めることができ、画像の縦方向および横方向の両方向について撮像倍率の補正を行うことができる（固定比較法）。また、上下左右の４つの円からなる補正用マーク全体の重心位置を演算により求めるとともに、求めた重心位置を、画像の縦方向および横方向倍率で補正し、その補正した重心位置を標準視野における重心位置と比較して、光軸位置の補正値を算出することができる（固定比較法）。なお、撮像倍率の補正および光軸位置の補正は、固定比較法ではなく順次比較法を用いて行ってもよい。

次に、図５を用いて移載ヘッド６４を詳細に説明する。図５は、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例における移載ヘッド６４の主要な構成を示す斜視図である。

移載ヘッド６４は、ノズル機構部６４Ａと、基板撮像手段６４Ｂとからなる。ノズル機構部６４Ａには、Ｚ軸モータ１０２、ボールねじ１０４、θ軸モータ１０６が設けられており、これらによりノズルシャフト１０８はＺ軸方向およびθ軸方向に自在に駆動される。ノズルシャフト１０８の先端には、吸着ノズル９０が着脱自在に係合される。ノズルシャフト１０８に真空発生装置（図示せず）が接続されることで、吸着ノズル９０に電子部品が吸着保持される。

基板撮像手段６４Ｂは、電子回路基板５６に設けられた基板マークや、すでに搭載した電子部品を撮像して認識する撮像手段であり、下方を向いた基板撮像カメラ１１２と、撮像倍率を変更できるズームレンズ１１４と、ズームレンズ１１４の撮像倍率を変更するためにズームレンズ１１４を駆動するモータ１１６と、基板マーク等を照らす照明ユニット１１８と、を有してなる。

図６は、基板撮像手段６４Ｂの構成を模式的に示す図である。照明ユニット１１８は、入射した光を２方向に分けるためにズームレンズ１１４の光軸上に配置されたビームスプリッタ１２２と、ズームレンズ１１４の光軸および撮像倍率を補正するための補正用マーク（図４参照）が印された板状体１２４と、ビームスプリッタ１２２を間にして対向して配置された同軸照明装置１２６及び透過照明装置１２８と、補助的な照明装置である斜光照明装置１３０と、照明ユニット１１８の内部に塵埃が侵入するのを防止するカバーガラス１３２と、光を通過させるために下面に設けられた開口部１３４とを有してなる。カバーガラス１３２は、照明ユニット１１８の上面に設けられており、ズームレンズ１１４の下方に近接した位置に設けられている。板状体１２４に印された補正用マークは、板状体８０に印された補正用マーク７８と同様のものを用いればよい。

ビームスプリッタ１２２の左側に配置された同軸照明装置１２６の前面には拡散板１２６Ａが配置されており、同軸照明装置１２６から発せられた同軸ＬＥＤ光を散乱させ、ビームスプリッタ１２２に光を均一に照射させる。ビームスプリッタ１２２に照射された光はビームスプリッタ１２２により方向を下向きに変えられ、開口部１３４を通って、電子回路基板５６に照射され、基板マーク等を撮像する。斜光照明装置１３０は、電子回路基板５６に対して比較的浅い角度で光を照射する。ビームスプリッタ１２２の右側には透過照明装置１２８が配置され、透過照明装置１２８は、その前面に配置された板状体１２４の裏面に光を照射する。板状体１２４の裏面に照射された光は板状体１２４を透過し、この透過した光はビームスプリッタ１２２で上方に向きを変え、基板撮像カメラ１１２内に照射され、補正用マークが撮像される。

電子回路基板５６上の基板マーク等の撮像と板状体１２４に印された補正用マークの撮像は、同軸照明装置１２６及び透過照明装置１２８の通電を切り替えることで、それぞれ別個に行う。あるいは、開口部１３４とビームスプリッタ１２２との間、及び透過照明装置１２８とビームスプリッタ１２２との間にシャッタ（図示せず）を設け、このシャッタにより、電子回路基板５６上の基板マーク等の撮像と板状体１２４に印された補正用マークの撮像をそれぞれ別個に行ってもよい。シャッタとしては、例えば、ロータリーシャッタや液晶シャッタを用いることができる。

また、透過照明装置１２８に替えて、あるいは透過照明装置１２８とともに、板状体１２４の前面を、板状体１２４の法線方向に対して比較的浅い角度で左方から光を照射する斜光照明装置１３１で照らし、板状体１２４に印された補正用マークを撮像してもよい。

次に、図７を用いて、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例の制御について説明する。図７は、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての制御ブロック図である。

部品実装装置メイン制御部１５２は、部品データ（部品データには部品の種類や寸法等だけでなく、搭載する基板のデータも含まれる）を読み出し、基板搬送装置１５２Ａにより電子回路基板５６を搬送路５４上の所定の位置に搬入するとともに、照明・ズーム制御部１５４に部品データを入力する。照明・ズーム制御部１５４は、入力された部品データに基づき、モータドライバ１１６Ａでモータ１１６を駆動し、ズームレンズ１１４の倍率を変更し、基板撮像カメラ１１２による撮像倍率を変更した後、透過照明装置１２８に通電する指令を照明駆動部１５６に発し、板状体１２４に印された補正用マークを基板撮像カメラ１１２に撮像させる。

倍率変更後に撮像された補正用マークの画像は、画像認識処理部１５８により処理され、撮像倍率の補正およびズームレンズ１１４の光軸補正がなされる。具体的には、図４に示す補正用マーク７８を用いた場合、画像認識処理部１５８は、正方形の対角線上に位置する鉛直方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を求めて、標準視野の場合と比較して画像の縦方向の倍率を求めるとともに、水平方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を求めて、標準視野の場合と比較して画像の横方向の倍率を求め、画像の縦方向および横方向の両方向について撮像倍率の補正を行う（固定比較法）。また、上下左右の４つの円からなる補正用マーク全体の重心位置を演算により求めるとともに、求めた重心位置を、画像の縦方向および横方向の倍率で補正し、その補正した重心位置を標準視野における重心位置と比較して、光軸位置の補正値を算出する（固定比較法）。なお、撮像倍率の補正および光軸位置の補正は、固定比較法ではなく順次比較法で行ってもよい。

その後、部品実装装置メイン制御部１５２が、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を電子回路基板５６の基板マークの上方に移動させた後、照明・ズーム制御部１５４が同軸照明装置１２６及び斜光照明装置１３０に通電する指令を照明駆動部１５６に発し、電子回路基板５６の基板マークを基板撮像カメラ１１２に撮像させる。

撮像された基板マークの画像は、画像認識処理部１５８により処理され、基板マークの位置が、先に求めた撮像倍率の補正値および光軸位置の補正値に基づき補正されて認識され、これらの補正値に基づき補正された基板位置のデータ（以下、基板位置補正データと記す）が得られる。

次に、照明・ズーム制御部１５４は、入力された部品データに基づき、モータドライバ７４Ａでモータ７４を駆動し、ズームレンズ７２の倍率を変更し、部品撮像カメラ７０による撮像倍率を変更した後、補正用マークに光を照射するための透過照明装置８４に通電する指令を照明駆動部１５６に発し、板状体８０に印された補正用マークを部品撮像カメラ７０に撮像させる。

倍率変更後に撮像された補正用マークの画像は、画像認識処理部１５８により処理され、撮像倍率の補正およびズームレンズ７２の光軸補正がなされる。具体的には、図４に示す補正用マーク７８を用いた場合、画像認識処理部１５８は、正方形の対角線上に位置する鉛直方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を求めて、標準視野の場合と比較して画像の縦方向の倍率を求めるとともに、水平方向に並んだ２つの円の中心（重心）間距離を求めて、標準視野の場合と比較して画像の横方向の倍率を求め、画像の縦方向および横方向の両方向について撮像倍率の補正を行う。また、上下左右の４つの円からなる補正用マーク全体の重心位置を演算により求めるとともに、求めた重心位置を、画像の縦方向および横方向の倍率で補正し、その補正した重心位置を標準視野における重心位置と比較して、光軸位置の補正値を算出する。

その後、部品実装装置メイン制御部１５２が、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を、対応するフィーダ（供給部５８に含まれる）に格納された部品の上方に移動させ、吸着ノズル９０で該部品を吸着させ、さらに、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を移動させて、吸着ノズル９０に吸着された部品が部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの上方に位置するようにする。その後、照明・ズーム制御部１５４が同軸照明装置８２及び斜光照明装置８６に通電する指令を照明駆動部１５６に発し、吸着ノズル９０に吸着された部品を部品撮像カメラ７０に撮像させる。

撮像された部品の画像は、画像認識処理部１５８により処理され、部品の位置が、先に求めた撮像倍率の補正値および光軸位置の補正値に基づき補正されて認識され、これらの補正値に基づき補正された部品位置のデータ（以下、部品位置補正データと記す）が取得される。

次に、図８及び図９（本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての動作を示すフローチャート）を用いて、本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例の動作について説明する。図８は本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての動作の前半部を示すフローチャートであり、図９は後半部を示すフローチャートである。ただし、図７による前記説明と重複する箇所は簡略に説明する。

まず、部品実装装置メイン制御部１５２が部品データを読み出し、基板搬送装置１５２Ａにより電子回路基板５６を搬送路５４上の所定の位置に搬入する（ステップＳ１）。部品実装装置メイン制御部１５２に読み出された部品データは照明・ズーム制御部１５４にも送られ、基板撮像手段６４Ｂの撮像視野（撮像倍率）が適正かどうかが判断される（ステップＳ２）。適正な場合は、基板撮像手段６４ＢがＸＹ駆動装置１５２Ｂにより、基板マーク位置まで移動させられ（ステップＳ５）、基板マークの撮像がなされて基板マークが認識され、基板位置補正データが取得される（ステップＳ６）。適正でない場合は、基板撮像手段６４Ｂの撮像倍率の変更処理がなされた後（ステップＳ３）、基板撮像手段６４Ｂの撮像倍率の補正、及びズームレンズ１１４の光軸の補正がなされる（ステップＳ４）。その後、基板撮像手段６４ＢがＸＹ駆動装置１５２Ｂにより、基板マーク位置まで移動させられ（ステップＳ５）、基板マークの撮像がなされて基板マークが認識され、基板位置補正データが取得される（ステップＳ６）。

次に、部品実装装置メイン制御部１５２が部品データを再度読み出して（ステップＳ７）、該データを照明・ズーム制御部１５４に送る。照明・ズーム制御部１５４は、該データに基づき、部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの撮像視野（撮像倍率）が適正かどうかを判断する（ステップＳ８）。

部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの撮像視野（撮像倍率）が適正な場合は、部品実装装置メイン制御部１５２が、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を、対応するフィーダ（供給部５８に含まれる）に格納された部品の上方に移動させ、吸着ノズル９０で該部品を吸着させ（ステップＳ１１）、さらに、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を移動させて、吸着ノズル９０に吸着された部品が部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの上方に位置するようにする（ステップＳ１２）。その後、吸着ノズル９０に吸着された部品の撮像がなされて部品が認識され、部品位置補正データが取得される（ステップＳ１３）。

部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの撮像視野（撮像倍率）が適正でない場合は、部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの撮像倍率の変更処理がなされた後（ステップＳ９）、部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの撮像倍率の補正、及びズームレンズ７２の光軸の補正がなされる（ステップＳ１０）。その後、部品実装装置メイン制御部１５２が、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を、対応するフィーダ（供給部５８に含まれる）に格納された部品の上方に移動させ、吸着ノズル９０で該部品を吸着させ（ステップＳ１１）、さらに、ＸＹ駆動装置１５２Ｂで移載ヘッド６４を移動させて、吸着ノズル９０に吸着された部品が部品撮像手段６８Ａ又は６８Ｂの上方に位置するようにする（ステップＳ１２）。その後、吸着ノズル９０に吸着された部品の撮像がなされて部品が認識され、部品位置補正データが取得される（ステップＳ１３）。

次に、部品がチップ部品かどうかが判断され（ステップＳ１４）、チップ部品であれば、基板位置補正データ及び部品位置補正データを用いて、部品搭載位置補正データが演算で求められる（ステップＳ１５）。

部品がチップ部品でなく、ＩＣあれば、電子回路基板５６上のＩＣマークを認識する必要があるため、まず、照明・ズーム制御部１５４は、部品データに基づき、基板撮像手段６４Ｂの撮像視野（撮像倍率）が適正かどうかを判断する（ステップＳ１６）。適正な場合は、基板撮像手段６４ＢがＸＹ駆動装置１５２Ｂにより、目的とするＩＣマーク位置まで移動させられ（ステップＳ１９）、目的とするＩＣマークの撮像がなされてＩＣマークが認識され、ＩＣマーク位置補正データが取得される（ステップＳ２０）。適正でない場合は、基板撮像手段６４Ｂの撮像倍率の変更処理がなされた後（ステップＳ１７）、基板撮像手段６４Ｂの撮像倍率の補正、及びズームレンズ１１４の光軸の補正がなされる（ステップＳ１８）。その後、基板撮像手段６４ＢがＸＹ駆動装置１５２Ｂにより、目的とするＩＣマーク位置まで移動させられ（ステップＳ１９）、目的とするＩＣマークの撮像がなされてＩＣマークが認識され、ＩＣマーク位置補正データが取得される（ステップＳ２０）。次に、取得されたＩＣマーク位置補正データ及び部品位置補正データを用いて、部品搭載位置補正データが演算で求められる（ステップＳ２１）。

次に、ステップＳ１５又はステップＳ２１で求められた部品搭載位置補正データに基づき、部品の装着がなされる（ステップＳ２２）。全部品が終了すればそのまま終了し、全部品が終了していなければ、ステップ７にもどって部品の装着を続ける（ステップＳ２３）。

以上述べてきたように、本発明に係る前記実施形態によれば、吸着ノズルに吸着された部品あるいは電子回路基板上の基板マーク、ＩＣマークからの反射光だけでなく、ズームレンズの光軸のずれ量の検出および撮像倍率の把握をするための補正用マークが印された板状体からの透過光又は反射光も、切り替えて別々にカメラに入射できるようにしており、カメラへの入射光を切り替えるのみで撮像倍率の変更後のズームレンズの光軸のずれ量を検出することができ、光軸のずれ量の検出を行っても部品の搭載速度への悪影響を最小限に抑えることができる。さらに言えば、照明の切替えにより補正用マークと対象物の画像を瞬時に切替えられるので、温度変化があったような場合であってもリアルタイムに光軸のずれ量の検出を行い、補正を行うことができる。また、補正用マークが印された板状体の位置は固定されており、撮像倍率の変更後のズームレンズの光軸のずれ量の検出値には、ＸＹロボットの位置決め誤差が残らない。また、図４に示すような補正用マークを用いることにより、ズームレンズの光軸のずれ量の検出と同時に、撮像倍率の把握も行うことができる。

本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例の主要な構成を示す斜視図 本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例における部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂの構成を模式的に示す図 部品撮像手段６８Ａ、６８Ｂにおけるロータリーシャッタ８７を模式的に示す図 補正用マーク７８の一例を示す図 本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例における移載ヘッド６４の主要な構成を示す斜視図 基板撮像手段６４Ｂの構成を模式的に示す図 本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての制御ブロック図 本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての動作の前半部を示すフローチャート 本発明に係る部品装着装置の実施形態の一例についての動作の後半部を示すフローチャート 特許文献２に記載の部品装着装置の全体概略図 特許文献２に記載の部品装着装置における、電子回路基板１、ヘッド部６、ズームレンズ付き部品認識カメラ７及びノズルステーション８の詳細図

符号の説明

５０…部品実装装置
５２…基台
５４…搬送路
５６…電子回路基板
５８…供給部
６０…パーツフィーダ
６２…Ｘ軸フレーム
６４…移載ヘッド
６４Ａ…ノズル機構部
６４Ｂ…基板撮像手段
６６Ａ、６６Ｂ…Ｙ軸フレーム
６８Ａ、６８Ｂ…部品撮像手段
７０…部品撮像カメラ
７２…ズームレンズ
７４…モータ
７４Ａ…モータドライバ
７６…ビームスプリッタ
７８…補正用マーク
８０…板状体
８２…同軸照明装置
８２Ａ…拡散板
８４…透過照明装置
８６…斜光照明装置
８７…ロータリーシャッタ
８８…カバーガラス
８９…斜光照明装置
９０…吸着ノズル
９２…電子部品
１０２…Ｚ軸モータ
１０４…ボールネジ
１０６…θ軸モータ
１０８…ノズルシャフト
１１２…基板撮像カメラ
１１４…ズームレンズ
１１６…モータ
１１６Ａ…モータドライバ
１１８…照明ユニット
１２２…ビームスプリッタ
１２４…板状体
１２６…同軸照明装置
１２６Ａ…拡散板
１２８…透過照明装置
１３０…斜光照明装置
１３１…斜光照明装置
１３２…カバーガラス
１３４…開口部
１５２…部品実装装置メイン制御部
１５２Ａ…基板搬送装置
１５２Ｂ…ＸＹ駆動装置
１５４…照明・ズーム制御部
１５６…照明駆動部
１５８…画像認識処理部

Claims (4)

1. 平面方向に移動するヘッドと、該ヘッドに配置された部品吸着用の吸着ノズルと、該吸着ノズルに吸着された部品を撮像するための撮像手段と、前記ヘッドを平面方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備えた部品実装装置において、
   前記撮像手段は、部品方向を向いたカメラと、該カメラの前方に配置され、撮像倍率を変更することができるズームレンズと、該ズームレンズの前方であって、且つ、該ズームレンズの光軸上に配置されたビームスプリッタと、前記光軸の位置および前記撮像倍率を補正するための補正用マークと、前記吸着ノズルに吸着された部品を照らす第一の照明装置と、前記補正用マークを照らす第二の照明装置と、を備えており、前記カメラは、前記部品と前記補正用マークとを別々に撮像することができ、
   前記ズームレンズの撮像倍率を変更する際に、前記補正用マークを撮像して、撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率を求め、それによって、撮像倍率変更後に撮像した部品の認識位置の補正を行うようにされていることを特徴とする部品実装装置。
2. 水平方向に移動するヘッドと、該ヘッドに設けられ、撮像対象物を撮像する撮像手段と、該ヘッドに配置された部品吸着用の吸着ノズルと、前記ヘッドを水平方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備えた部品実装装置において、
   前記撮像手段は、撮像対象物の方向を向いたカメラと、該カメラの前方に配置され、撮像倍率を変更することができるズームレンズと、該ズームレンズの前方であって、且つ、該ズームレンズの光軸上に配置されたビームスプリッタと、前記光軸の位置および前記撮像倍率を補正するための補正用マークと、前記撮像対象物を照らす第一の照明装置と、前記補正用マークを照らす第二の照明装置と、を備えており、前記カメラは、前記撮像対象物と前記補正用マークとを別々に撮像可能であり、
   前記ズームレンズの撮像倍率を変更する際に、前記補正用マークを撮像して、撮像倍率変更後の光軸の位置および撮像倍率を求め、それによって、撮像倍率変更後に撮像した撮像対象物の認識位置の補正を行うようにされていることを特徴とする部品実装装置。
3. 前記部品と前記補正用マークの撮像の切替えを、シャッタにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。
4. 前記補正用マークは、矩形の４つの頂点に中心が位置する４つの円からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品実装装置。

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