JP2009283646A

JP2009283646A - 部品実装機及び部品実装機の画像認識方法

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Publication number: JP2009283646A
Application number: JP2008133841A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Isohata; 美伯礒端; Yoshiyuki Hattori; 芳幸服部; Hideki Uchida; 英樹内田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: JP4911115B2

Abstract

【課題】高価な合焦機構付きのカメラを用いなくとも基板マークとノズルマークの双方の画像認識を行うことができ、ノズルを個体識別することによってノズルの誤装着を未然に防止できるようにした部品実装機及び部品実装機の画像認識方法を提供することを目的とする。
【解決手段】作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭは、水平方向にのみ移動する搭載ヘッド８とともに移動する基板カメラ１６の被写界深度内（領域Ｉ内）に位置し、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２は、基板カメラ１６の被写界深度外であって、画像認識部１５ａが画像認識を行うことが可能なノズルマークの撮像画像が得られる領域内（領域ＩＩ内）に位置している。
【選択図】図７

Description

本発明は、搭載ヘッドを水平方向に移動させ、部品保持用のノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載させる部品実装機及び部品実装機の画像認識方法に関するものである。

部品実装機は、搭載ヘッドを水平方向に移動させて部品保持用のノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載する。このノズルは基板に搭載しようとする部品の種類等に応じて頻繁に交換されるものであるため、搭載ヘッドに対して容易に着脱できるようになっている。

このような部品実装機においては、誤装着されたノズルにより部品実装が行われると、実装品質の低下に加えて、部品や基板が損傷を受けるおそれがある。このため従来、ノズルの誤装着を未然に防止する提案がなされており、その一つとして、ノズル上部の円盤状の鍔部の上面に個体識別用のノズルマーク（例えばＱＲマーク）を設けておき、搭載ヘッドにノズルを装着させる際に、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークを搭載ヘッドに設けられたカメラを介して画像認識するようにしたものが知られている（特許文献１）。ここで用いられるカメラは、作業位置に位置決めした基板の位置検出のために基板に設けられた基板マークを撮像するためのものであり、位置決めされる基板が（すなわち基板マークが）常に一定の高さにあることから一般には固定焦点タイプのものが用いられ、基板マークを被写界深度内で撮像できる位置（高さ）に取り付けられて、基板マークの画像が常にピントが合った状態で得られるようにしている。
特開２００６−３５１６８２号公報

しかしながら、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークが設けられる面（ノズル上部の円盤状の鍔部の上面）は、作業位置に位置決めされた基板の基板マークが設けられる面（基板の上面）と同じ高さとは限らず、基板マークだけでなく、ノズルマークについてもピントが合った画像を得て画像認識をしようとすると、カメラに高価な合焦機構付きのものを用いざるを得ず、その分製造コストが増大するという問題点があった。

そこで本発明は、高価な合焦機構付きのカメラを用いなくとも基板マークとノズルマークの双方の画像認識を行うことができ、ノズルを個体識別することによってノズルの誤装着を未然に防止できるようにした部品実装機及び部品実装機の画像認識方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装機は、部品保持用のノズルを着脱自在に備えた搭載ヘッドを水平方向に移動させ、ノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載させる部品実装機であって、基板に設けられた基板の位置検出のため基板マークと、ノズルに設けられた個体識別用のノズルマークと、搭載ヘッドに装着されるノズルを保持するノズル保持台と、搭載ヘッドに設けられ、作業位置に位置決めされた基板の基板マーク及びノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークを上方から撮像する固定焦点のカメラと、カメラにより撮像された基板マークの画像に基づく画像認識を行って基板の位置検出を行うとともに、カメラにより撮像されたノズルマークの画像に基づく画像認識を行ってノズルの個体識別を行う画像認識部とを備え、作業位置に位置決めされた基板の基
板マークはカメラの被写界深度内に位置し、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは、カメラの被写界深度外であって、画像認識部が画像認識を行うことが可能なノズルマークの撮像画像が得られる領域内に位置している。

請求項２に記載の部品実装機は、請求項１に記載の部品実装機であって、ノズルマークは明暗の階調が与えられた複数の小領域の組み合わせから成る。

請求項３に記載の部品実装機は、請求項１又は２に記載の部品実装機であって、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは作業位置に位置決めされた基板の基板マークと異なる高さに位置している。

請求項４に記載の部品実装機は、請求項３に記載の部品実装機であって、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは作業位置に位置決めされた基板の基板マークよりも相対的に高い位置に位置している。

請求項５に記載の部品実装機の画像認識方法は、部品保持用のノズルを着脱自在に備えた搭載ヘッドを水平方向に移動させ、ノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載させる部品実装機において、搭載ヘッドに設けられた固定焦点のカメラにより、作業位置に位置決めされた基板に設けられた基板の位置検出のための基板マーク及び搭載ヘッドに装着されるノズルを保持するノズル保持台に保持されたノズルに設けられた個体識別用のノズルマークを上方から撮像し、基板マーク及びノズルマークの画像認識を行う部品実装機の画像認識方法であって、作業位置に位置決めされた基板の基板マークをカメラの被写界深度内に位置させ、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークを、カメラの被写界深度外であって、画像認識を行うことが可能なノズルマークの撮像画像が得られる領域内に位置させて、基板マーク及びノズルマークの画像認識を行う。

本発明では、作業位置に位置決めされた基板の基板マークはカメラの被写界深度内にあってピントが合った画像が得られる一方、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークはカメラの被写界深度外にあるので、ピントが合った画像は得られない。しかし、カメラの被写界深度外で撮像されたノズルマークの画像はピントが合ってはいないものの、その画像に基づいて画像認識部は画像認識を行うことができるので、結果として基板マークとノズルマークの双方の画像認識を行うことができる。したがって本発明によれば、高価な合焦機構付きのカメラを用いなくとも（安価な固定焦点のカメラを用いて）基板マークとノズルマークの双方の画像認識を行うことができ、ノズルを個体識別することによってノズルの誤装着を未然に防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装機の斜視図、図２は本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッドの正面図、図３は本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズルの斜視図、図４は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッド及びノズル保持台の部分正面図、図６（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズル保持台の平面図、図７は本発明の一実施の形態における部品実装機の部分側面図である。

図１において、部品実装機１は基台２上に基板Ｂを一定の水平方向（Ｘ軸方向）に搬送し、かつ位置決めを行う基板搬送路３を備えており、基板搬送路３の上方には基板搬送路３による基板Ｂの搬送方向（Ｘ軸方向）と水平に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びたＹ軸
テーブル４が設けられている。Ｙ軸テーブル４には２つのＹ軸スライダ５がＹ軸テーブル４に沿って（すなわちＹ軸方向に）移動自在に設けられており、各Ｙ軸スライダ５にはＸ軸方向に延びたＸ軸テーブル６の一端が取り付けられている。各Ｘ軸テーブル６にはＸ軸テーブル６に沿って（すなわちＸ軸方向に）移動自在な移動ステージ７が設けられており、各移動ステージ７には搭載ヘッド８が設けられている。

図２において、各搭載ヘッド８には複数のシャフト部材９が上下方向（Ｚ軸方向とする）の下方に延びて設けられている。各シャフト部材９の下端部には一対の係止片１０ａがバンド１０ｂによって開閉自在に弾性保持されており、この一対の係止片１０ａによって部品Ｐ（図４参照）を吸着して保持する部品保持用のノズル１１がシャフト部材９に着脱自在に装着される。なお、ノズル１１は部品Ｐをメカニカルに挟んで保持するもの等であってもよい。

図３において、各ノズル１１は被係止部１１ａ、被係止部１１ａの下端に設けられた円盤状の鍔部１１ｂ及び鍔部１１ｂの下面から下方に延びて設けられたノズル主部１１ｃを有しており、被係止部１１ａの外周面に設けられた係止溝１１ｄに上記一対の係止片１０ａの下端部が嵌入することによってノズル１１がシャフト部材９に固定される。

図３において、各ノズル１１の鍔部１１ｂの上面にはそのノズル１１の個体識別用のノズルマーク１２が設けられている。このノズルマーク１２は画像認識に適したものであればよく、例えば、明暗の階調が与えられた複数の小領域の組み合わせから成るものが採用される。本実施の形態では、単純形状で高速な画像認識が容易なように、２×２のマトリクス状に並んだ複数の升目のそれぞれの内部領域を黒又は白で塗り潰したものとしているが、これは一例であり、升目は２×２でなくてもよいし、マトリクス状でなくてもよい。また、黒と白だけではなく、その中間の階調の灰色を加えるようにしてもよい。更に、ノズルマーク１２はレーザ加工等によって形成してもよいし、ラベルの貼り付け等によって形成してもよい。

図４において、部品実装機１には、基板搬送路３を駆動する基板搬送路駆動機構１４ａ、各Ｙ軸スライダ５をＹ軸テーブル４に沿って移動させるＹ軸スライダ移動機構１４ｂ、各移動ステージ７をＸ軸テーブル６に沿って移動させる移動ステージ移動機構１４ｃ、各シャフト部材９を（すなわち各ノズル１１を）個別に昇降させ、また上下軸（Ｚ軸）回りに回転させるノズル駆動機構１４ｄ及び各ノズル１１に部品Ｐの吸着動作を行わせるノズル吸着機構１４ｅが備えられている。

これら基板搬送路駆動機構１４ａ、Ｙ軸スライダ移動機構１４ｂ、移動ステージ移動機構１４ｃ、ノズル駆動機構１４ｄ及びノズル吸着機構１４ｅは部品実装機１に備えられた制御装置１５（図３）によって作動制御がなされ、基板搬送路３による基板Ｂの搬送及び位置決めや、搭載ヘッド８の移動制御並びに各ノズル１１の昇降、回転、吸着制御等が行われる。なお、搭載ヘッド８はＹ軸スライダ移動機構１４ｂによりＹ軸スライダ５のＹ軸方向への移動と移動ステージ移動機構１４ｃによる移動ステージ７のＸ軸方向への移動の組み合わせによって水平方向にのみ移動される。

図１において、基板搬送路３のＹ軸方向の側方領域には、搭載ヘッド８に部品Ｐ（図２）を供給する複数の部品供給装置１３がＸ軸方向に並んで設けられている。搭載ヘッド８には撮像面を下方に向けた基板カメラ１６が設けられており（図２も参照）、基台２上には撮像面を上方に向けた部品カメラ１７が設けられている。ここで、基板カメラ１６は合焦機構を備えない、或いは合焦機構を備えていてもそれを機能させない固定焦点のカメラである。基板カメラ１６及び部品カメラ１７は制御装置１５によって撮像制御がなされ、基板カメラ１６の撮像により得られた画像データと部品カメラ１７の撮像により得られた
画像データはそれぞれ制御装置１５の画像認識部１５ａに送られる（図４）。

図１及び図５において、基台２上には交換用のノズル１１を立設姿勢に保持し、シャフト部材９に装着されているノズル１１を取り外す機能を有したノズル保持台２０が設けられている。このノズル保持台２０は複数の脚部２１によって水平姿勢に支持されるベース部２２及びベース部２２の上面側に設けられたスライド部２３を有して成る。スライド部２３はベース部２２に対して水平方向にスライド移動自在になっている。

ベース部２２には複数のノズル挿入孔２２ａが設けられている（図５中に示す拡大図及び図６（ａ），（ｂ）参照）。交換用のノズル１１は、このノズル挿入孔２２ａにノズル主部１１ｃを上方から挿入させ、鍔部１１ｂをベース部２２の上面に上方から当接させた立設姿勢でノズル保持台２０に保持させることができる。

スライド部２３は板状の部材であり、ベース部２２に対するスライド方向（ここではＸ軸方向とする）に延びた複数のシャッター溝２３ａが設けられている（図５中に示す拡大図及び図６（ａ），（ｂ）参照）。各シャッター溝２３ａの内縁にはＸ軸方向に一定間隔（ノズル挿入孔２２ａの設けられている間隔）おきに内方（Ｙ軸方向）に水平に張り出した張り出し部２３ｂが設けられている（図６（ａ），（ｂ）参照）。各張り出し部２３ｂは、スライド部２３が図６（ａ）に示す「ノズル取り外し位置」に位置した状態では、ノズル挿入孔２２ａに挿入されたノズル１１の鍔部１１ｂの一部を上方から覆い、スライド部２３が図６（ｂ）に示す「ノズル装着位置」に位置した状態では、Ｘ軸方向に隣り合うノズル挿入孔２２ａに挿入された２つのノズル１１の鍔部１１ｂの間に位置する（ノズル１１の鍔部１１ｂを上方から覆わない）ようになっている。

スライド部２３は制御装置１５から作動制御されるスライド部駆動機構１８（図４）によって「ノズル取り外し位置」と「ノズル装着位置」の間を移動するように駆動され、「ノズル取り外し位置」と「ノズル装着位置」にいずれか一方の位置に固定される。制御装置１５によりスライド部２３が「ノズル取り外し位置」に固定された状態では、ノズル挿入孔２２ａに挿入されたノズル１１はスライド部２３の張り出し部２３ｂによって鍔部１１ｂの一部が覆われるためノズル挿入孔２２ａから上方に引き抜くことはできないが、スライド部２３が「ノズル装着位置」に固定された状態では、ノズル挿入孔２２ａに挿入されたノズル１１はそのままノズル挿入孔２２ａから上方に引き抜くことができる。

図１において、基板Ｂの上面Ｓ１（図７も参照）には基板Ｂの位置検出のための基板マークＭが設けられており、基板Ｂが基板搬送路３によって部品実装機１内に搬送されて所定の作業位置に位置されたときに、制御装置１５に作動制御された基板カメラ１６によって上方から撮像される。基板カメラ１６の撮像によって得られた基板マークＭの画像は、制御装置１５の画像認識部１５ａに送られて画像認識され、基板Ｂが実際に位置決めされた位置と基準位置との差（位置ずれ）が求められる。

一方、ノズルマーク１２はノズル１１がノズル保持部２０に保持された状態で基板カメラ１６によって上方から撮像される。基板カメラ１６の撮像によって得られたノズルマーク１２の画像は、制御装置１５の画像認識部１５ａに送られて画像認識され、記憶部１９に予め記憶されたデータに基づいて、そのノズルマーク１２と個体識別情報との照合がなされる。これにより制御装置１５は、基板カメラ１６を介して画像認識したノズルマーク１２から、そのノズルマーク１２を備えたノズル１１の個体識別情報を取得する。

なお、本実施の形態では、図７に示すように、ノズル１１はノズル保持台２０によって基板Ｂよりも上方の位置に設置されており、したがってノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２が設けられる面（ノズル１１の鍔部１１ｂの上面Ｓ２）は、
作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭが設けられる面（基板Ｂの上面Ｓ１）とは異なる高さの位置（基板マークＭが設けられる面よりも高い位置）に位置している。これにより、ノズル交換のためにノズル１１の上下ストロークを長くする必要がなく、部品実装機１の設計・製造、実装精度向上及びノズル交換時のタクト短縮の点で有利となる。

搭載ヘッド８は前述のように水平方向にのみ移動することができるので、搭載ヘッド８に固定された基板カメラ１６も水平方向にのみ移動することができる（図７中に示す矢印Ｈ）。ここで、基板カメラ１６は撮像面を（光軸Ｌを）下方に向けているが、基板カメラ１６は固定焦点のカメラであるので、基板カメラ１６の直下に位置する物体の全てをピントが合った状態で撮像できるのではなく、被写界深度内（図７中に示す領域Ｉ内）に入っている物体のみ、ピントが合った状態で撮像することができ、被写界深度外の領域内（図７中に示す領域ＩＩ又は領域ＩＩＩ内）に位置する物体はピントが合っていない状態でしか撮像することができない。

本実施の形態における部品実装機１では、基板カメラ１６は、基板搬送路３によって所定の作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭを被写界深度内（領域Ｉ内）で撮像できる位置に設けられている。作業位置に位置決めされた基板Ｂは（すなわち基板マークＭは）常に一定の高さにあり、また搭載ヘッド８は水平方向にのみ移動することから、基板カメラ１６は常に基板マークＭをピントが合った状態で撮像することができる。

一方、前述のように、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２が設けられる面（ノズル１１の鍔部１１ｂの上面Ｓ２）は、作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭが設けられる面（基板Ｂの上面Ｓ１）とは異なる高さに位置しており（具体的には、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２は作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭよりも相対的に高い位置に位置しており）、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２は基板カメラ１６の被写界深度内に位置させることができず、ノズルマーク１２のピントが合った画像は得られない状況となっている。しかし、この部品実装機１では、ノズルマーク１２は被写界深度外ではあるものの、画像認識部１５ａが画像認識を行うことが可能な画像（ノズルマーク１２の撮像画像）が基板カメラ１６によって得られる領域内（領域ＩＩ内）に位置しており、ノズル保持台２０に保持された各ノズル１１のノズルマーク１２は、ピントは合っていないものの画像認識はできるといった、ややピンボケしたノズルマーク１２の画像に基づいてノズルマーク１２の画像認識がなされるようになっている。これにより、ノズルマーク１２のピントを必ずしも合わせる必要がないため、部品実装機１の設計上、ノズル保持台２０の、特に上下方向のレイアウトの自由度が向上する。

この部品実装機１により部品Ｐを基板Ｂに実装するには、制御装置１５は先ず、基板搬送路３を駆動して上流側の装置から移送されてきた基板Ｂを部品実装機１内に搬入し（図１中に示す矢印Ａ１）、その基板Ｂを所定の作業位置に位置決めする。そして、制御装置１５は搭載ヘッド８を基板Ｂの上方に移動させ、搭載ヘッド８に設けられた基板カメラ１６に基板マークＭの撮像を行わせることによって基板Ｂの基準位置からの位置ずれを求める。ここで、前述のように、基板カメラ１６は作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭを被写界深度内（領域Ｉ内）で撮像できる位置に設けられているため、制御装置１５は基板マークＭについてピントが合った明瞭な画像に基づいて画像認識を行うことができ、基板Ｂの基準位置からの位置ずれを高精度で求めることができる。

制御装置１５は、基板Ｂの位置決め及び位置ずれの検出が終わったら、搭載ヘッド８を部品供給装置１３の部品供給口（図示せず）の上方に移動させ、その部品供給口に供給される部品Ｐを搭載ヘッド８のノズル１１にピックアップ（吸着）させる。この部品Ｐのピックアップ時には、制御装置１５はノズル１１の下端の吸着口が部品Ｐに上方から接触す
るようにシャフト部材９を搭載ヘッド８に対して下降させる。

制御装置１５は、ノズル１１に部品Ｐをピックアップさせたら、その部品Ｐが部品カメラ１７の直上に位置するように搭載ヘッド８を移動させる。そして、部品カメラ１７に部品Ｐの認識（撮像）を行わせ、部品Ｐのノズル１１に対する位置ずれを求める。

制御装置１５は、ピックアップした部品Ｐの認識が終了したら、搭載ヘッド８を基板Ｂの上方に移動させ、シャフト部材９を（すなわちノズル１１を）下降させて部品Ｐを基板Ｂ上の目標搭載位置に搭載する（図２）。この部品Ｐの基板Ｂ上への搭載時には、制御装置１５は基板Ｂの位置決め時に求めた基板Ｂの基準位置からの位置ずれと、部品Ｐの認識時に求めた部品Ｐのノズル１１に対する位置ずれが補正されるように基板Ｂに対するノズル１１の相対位置が修正される。

制御装置１５は、このような部品Ｐのピックアップから基板Ｂ上への搭載までの一連の工程を全部品Ｐについて行ったら、基板搬送路３を駆動して基板Ｂを部品実装機１の外部に搬出する（図１中に示す矢印Ａ２）。

次に、部品実装機１におけるノズル１１の交換手順について説明する。搭載ヘッド８のシャフト部材９に取り付けられているノズル１１を取り外すには、制御装置１５は搭載ヘッド８をノズル保持台２０の上方に移動させ、ノズル保持台２０のスライド部２３を図６（ｂ）のノズル装着位置に固定した状態で、ノズル１１の上下中心軸とノズル保持台２０のノズル挿入孔２２ａの上下中心軸とを一致させてシャフト部材９を下降させる。そして、そのシャフト部材９に取り付けられているノズル１１をベース部２２のノズル挿入孔２２ａに上方から挿通させたうえで、スライド部２３を図６（ａ）に示すノズル取り外し位置に移動させて固定し、シャフト部材９を上方に引き上げる。そうすると、ノズル１１の鍔部１１ｂはスライド部２３の下面に下方から当接し、ノズル１１がシャフト部材９と一体となって上方に移動することが妨げられるので、シャフト部材９の下端の一対の係止片１０ａはノズル１１の係止溝１１ｄから離脱し、ノズル１１はシャフト部材９と分離される。これによりノズル１１はノズル保持台２０に残留し、ノズル１１はシャフト部材９から取り外される。

一方、ノズル保持台２０に保持されている交換用のノズル１１を搭載ヘッド８（シャフト部材９）に装着するには、ノズル１１の上下中心軸とシャフト部材９の上下中心軸を一致させてシャフト部材９を下降させる。これによりシャフト部材９の一対の係止片１０ａはノズル１１の被係止部１１ａに上方から当接して外側に押し広げられた後、その下端部をノズル１１の係止溝１１ａに嵌入させる。これによりノズル１１はシャフト部材９に結合されるので、この状態からスライド部２３を図６（ｂ）に示すノズル装着位置に移動させて固定し、そのままシャフト部材９を上方へ引き上げればよい。

ここで、制御装置１５は、ノズル保持台２０に保持されているノズル１１を搭載ヘッド８のシャフト部材９に装着する際、ノズル保持台２０に保持されているノズル１１のノズルマーク１２の画像認識を行ってノズル１１の個体識別を行う。そして、その画像認識を行ったノズル１１が、これから装着しようとしている正しいノズル１１であるかどうかの判断を行い、正しいノズル１１である場合には搭載ヘッド８へのノズル１１の装着を実行し、正しいノズル１１でなかった場合には搭載ヘッド８へのノズル１１の装着を実行することなく、部品実装機１に備えられたディスプレイやブザー等の報知器２４（図４）を介してオペレータにその旨を報知する。この報知を受けたオペレータはノズル保持台２０に保持されているノズル１１を点検して正しいノズル１１に置き換える等の処置を取ることができるので、部品実装機１がノズル１１を誤装着した状態で部品実装を行う事態が未然に防止される。なお、部品実装機１が自動的に正しいノズル１１に置き換えるようにして
もよい。

このように本実施の形態における部品実装機１は、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２が作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭと異なる高さに位置しているものにおいて、基板Ｂに設けられた基板Ｂの位置検出のため基板マークＭ、ノズル１１に設けられた個体識別用のノズルマーク１２、搭載ヘッド８に装着されるノズル１１を保持するノズル保持台２０及び搭載ヘッド８に設けられ、作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭ、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２を上方から撮像する固定焦点のカメラである基板カメラ１６及び基板カメラ１６により撮像された基板マークＭの画像に基づく画像認識を行って基板Ｂの位置検出を行うとともに、基板カメラ１６により撮像されたノズルマーク１２の画像に基づく画像認識を行ってノズル１１の個体識別を行う画像認識部１５ａを備えている。そして、作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭは基板カメラ１６の被写界深度内（領域Ｉ内）に位置し、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２は、基板カメラ１６の被写界深度外であって、画像認識部１５ａが画像認識を行うことが可能なノズルマーク１２の撮像画像が（基板カメラ１６の撮像によって）得られる領域内（領域ＩＩ内）に位置している。

また、本実施の形態における部品実装機１の画像認識方法は、搭載ヘッド８に設けられた固定焦点のカメラである基板カメラ１６により、作業位置に位置決めされた基板Ｂに設けられた基板マークＭ及びノズル保持台２０に保持されたノズル１１に設けられたノズルマーク１２を上方から撮像し、基板マークＭ及びノズルマーク１２の画像認識を行うものにおいて、作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭを基板カメラ１６の被写界深度内（領域Ｉ内）に位置させ、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２を、基板カメラ１６の被写界深度外であって、画像認識を行うことが可能なノズルマーク１２の撮像画像が得られる領域内（領域ＩＩ内）に位置させて、基板マークＭ及びノズルマーク１２の画像認識を行う。

本実施の形態における部品実装機１では、作業位置に位置決めされた基板Ｂの基板マークＭは基板カメラ１６の被写界深度内（領域Ｉ内）にあってピントが合った画像が得られる一方、ノズル保持台２０に保持されたノズル１１のノズルマーク１２は基板カメラ１６の被写界深度外にあるので、ピントが合った画像は得られない。しかし、基板カメラ１６の被写界深度外で撮像されたノズルマーク１２の画像はピントが合ってはいないものの、その画像に基づいて画像認識部１５ａは画像認識を行うことができるので、結果として基板マークＭとノズルマーク１２の双方の画像認識を行うことができる。したがって本発明によれば、高価な合焦機構付きのカメラを用いなくとも（安価な固定焦点のカメラを用いて）基板マークＭとノズルマーク１２の双方の画像認識を行うことができ、ノズル１１を個体識別することによってノズル１１の誤装着を未然に防止することができる。

高価な合焦機構付きのカメラを用いなくとも基板マークとノズルマークの双方の画像認識を行うことができ、ノズルを個体識別することによってノズルの誤装着を未然に防止できるようにした部品実装機及び部品実装機の画像認識方法を提供する。

本発明の一実施の形態における部品実装機の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッドの正面図本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズルの斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッド及びノズル保持台の部分正面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズル保持台の平面図本発明の一実施の形態における部品実装機の部分側面図

符号の説明

１部品実装機
８搭載ヘッド
１１ノズル
１２ノズルマーク
１５ａ画像認識部
１６基板カメラ（カメラ）
２０ノズル保持台
Ｐ部品
Ｂ基板
Ｍ基板マーク

Claims

部品保持用のノズルを着脱自在に備えた搭載ヘッドを水平方向に移動させ、ノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載させる部品実装機であって、基板に設けられた基板の位置検出のため基板マークと、ノズルに設けられた個体識別用のノズルマークと、搭載ヘッドに装着されるノズルを保持するノズル保持台と、搭載ヘッドに設けられ、作業位置に位置決めされた基板の基板マーク及びノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークを上方から撮像する固定焦点のカメラと、カメラにより撮像された基板マークの画像に基づく画像認識を行って基板の位置検出を行うとともに、カメラにより撮像されたノズルマークの画像に基づく画像認識を行ってノズルの個体識別を行う画像認識部とを備え、作業位置に位置決めされた基板の基板マークはカメラの被写界深度内に位置し、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは、カメラの被写界深度外であって、画像認識部が画像認識を行うことが可能なノズルマークの撮像画像が得られる領域内に位置していることを特徴とする部品実装機。
ノズルマークは明暗の階調が与えられた複数の小領域の組み合わせから成ることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは作業位置に位置決めされた基板の基板マークと異なる高さに位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装機。
ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークは作業位置に位置決めされた基板の基板マークよりも相対的に高い位置に位置していることを特徴とする請求項３に記載の部品実装機。
部品保持用のノズルを着脱自在に備えた搭載ヘッドを水平方向に移動させ、ノズルによりピックアップした部品を作業位置に位置決めした基板に搭載させる部品実装機において、搭載ヘッドに設けられた固定焦点のカメラにより、作業位置に位置決めされた基板に設けられた基板の位置検出のための基板マーク及び搭載ヘッドに装着されるノズルを保持するノズル保持台に保持されたノズルに設けられた個体識別用のノズルマークを上方から撮像し、基板マーク及びノズルマークの画像認識を行う部品実装機の画像認識方法であって、作業位置に位置決めされた基板の基板マークをカメラの被写界深度内に位置させ、ノズル保持台に保持されたノズルのノズルマークを、カメラの被写界深度外であって、画像認識を行うことが可能なノズルマークの撮像画像が得られる領域内に位置させて、基板マーク及びノズルマークの画像認識を行うことを特徴とする部品実装機の画像認識方法。