JP2010027903A

JP2010027903A - 吸着部品の欠損判定方法、体積計算方法及び実装装置

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Publication number: JP2010027903A
Application number: JP2008188484A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Furukawa; 裕古川; Mizuho Nozawa; 瑞穂野沢
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: JP5171450B2

Abstract

【課題】上面側の欠損を含めた全ての欠損を捉えて、吸着される部品全体の形状を認識し、吸着される部品の欠損の有無判定や吸着される部品の体積計算を行う方法及びかかる方法が実施可能な実装装置を提供するものである。
【解決手段】部品の実装装置１において、装着される部品Ｐの上面を撮像する上面撮像カメラ１０と前記部品の下面を撮像する下面撮像カメラ１２とを設け、前記吸着ノズル７４で吸着される前の部品Ｐの上面を前記上面撮像カメラ１０により撮像する上面撮像工程と、前記吸着ノズル７４で吸着された部品Ｐの下面を前記下面撮像カメラ１２により撮像する下面撮像工程と、前記上面撮像工程及び下面撮像工程で撮像された画像により、前記部品の欠損Ｂの有無を前記プリント基板Ｓに装着する前に判定する判定工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に装着される部品の欠損の有無の判定方法、欠損した部品の体積を簡単に求めることができる体積計算方法及びこれらの方法を使用した実装装置に関する。

従来、特許文献１に記載された部品認識方法および部品検査、実装方法が知られている。この特許文献１は、電子部品に設けられた突起電極の体積又は形状を検出するものであり、底部に複数の突起電極を有する電子部品の底部全体の高さ画像を、高さセンサで２次元高さ画像データとして取り込み、高さ画像データから個々の突起電極を抽出し、個々の突起電極の体積あるいは形状を検出し、突起電極の体積あるいは形状が、予め定めた基準を満たさなかった場合には、電子部品を異常とみなすというものである。
特開平１１−２５１７９９号公報

しかし、上記特許文献１では、電子部品の下面方向からの取得情報のみによってバンプ部分の体積を求めているため、これを電子部品全体の体積計測に応用した場合には、該部品の上面側の角欠けを認識できないという問題がある。また、フェライト製の部品等は矩形形状の角部が主に欠損するという特徴があり、角部の観察により欠損が認識できるものである。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、上面側の欠損を含めた全ての欠損を捉えて、吸着される部品全体の形状を認識し、吸着される部品の欠損の有無判定や吸着される部品の体積計算を行う方法及びかかる方法が実施可能な実装装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、装着される部品の上面を撮像する上面撮像カメラと前記部品の下面を撮像する下面撮像カメラとを設け、前記吸着ノズルで吸着される前の部品の上面を前記上面撮像カメラにより撮像する上面撮像工程と、前記吸着ノズルで吸着された部品の下面を前記下面撮像カメラにより撮像する下面撮像工程と、前記上面撮像工程及び下面撮像工程で撮像された画像により、前記部品の欠損の有無を前記プリント基板に装着する前に判定する判定工程と、を備えていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、装着される部品の側面を撮像する側面撮像カメラを設け、装着前の部品の全ての側面を、前記側面撮像カメラにより撮像する全側面撮像工程と、前記全側面撮像工程により撮像された画像によって部品の欠損の有無を判定する欠損判定工程と、を備えていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記部品の側面を撮像する前に、前記側面撮像カメラに対向させる各側面位置を割り出す各側面位置割出し工程を備えていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、使用可能な部品の体積の閾値を定める閾値設定工程と、吸着前の部品の上面を画像として撮像する上面撮像工程と、前記吸着ノズルに吸着された部品の下面を画像として撮像する下面撮像工程と、前記上面撮像工程及び下面撮像工程で撮像された画像により前記部品の欠損位置を確認する欠損位置確認工程と、前記欠損位置確認工程において欠損が発見された部品について、欠損を含む側面を撮像する欠損側面撮像工程と、前記欠損側面撮像工程により撮像された画像に基づいて部品の体積を演算する体積演算工程と、前記体積演算工程により演算された体積を前記閾値設定工程で設定された閾値と比較することにより吸着部品の使用の可不可を判定する使用判定工程とを備えていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、前記欠損側面撮像工程の前に、前記欠損位置確認工程により確認された欠損した側面位置を前記側面撮像カメラに対して割り出す欠損側面位置割出し工程を備えていることである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項５において、前記欠損側面位置割出し工程は、欠損部分が撮像の際に外側の輪郭を形成する位置に割り出すものであり、前記欠損側面撮像工程は、欠損部分の輪郭が影を生じるよう撮像される部品の背面側からライティングすることである。

請求項７に係る発明の構成上の特徴は、プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、前記吸着ノズルで吸着される前の部品の上面を撮像する上面撮像カメラと、前記吸着ノズルで吸着された部品の下面を撮像する下面撮像カメラと、前記吸着ノズルで吸着された部品の側面を撮像する側面撮像カメラと、前記部品の側面のうち撮像する側面位置を前記側面撮像カメラに対して割り出す側面位置割出装置と、撮像された画像より部品の体積を演算する演算装置とを備えていることである。

請求項１に係る発明によると、吸着される部品の多くは直方体形状等の多角形状をしているため、その角部が上面及び下面に現れる。そして、吸着される部品は多くが角部で欠損するため、部品を上面及び下面から撮像して角部での欠損の有無を確認することで、部品の欠損の有無を判断することができる。

請求項２に係る発明によると、吸着される部品の多くは直方体形状等の多角形状をしているため、その角部が側面に現れる。そして、吸着される部品は多くが角部で欠損するため、部品を全ての側面から撮像して角部での欠損の有無を確認することで、部品の欠損の有無を判断することができる。

請求項３に係る発明によると、部品の側面が、側面撮像カメラに対して例えば直角になるよう、撮像される側面毎に割り出してから撮像する。そのため、部品の各側面の撮像を正確かつ迅速に行うことができる。

請求項４に係る発明によると、上面及び下面の撮像により欠損位置を確認し、確認された欠損にかかる側面を撮像し、撮像された欠損側面画像に基づいて欠損部分を引いた部品の体積を演算する。このように、欠損にかかる側面だけを撮像して部品の体積を求めるので、効率よく迅速に撮像作業・体積演算作業を行うことができる。そして、求められた部品の体積が、予め設定された体積の閾値以下である場合には、ただちに不良の吸着部品として廃棄することができるので、生産性の向上を図ることができる。

請求項５に係る発明によると、吸着部品の欠損にかかる側面を、撮像される側面毎に割り出して撮像する。そのため、側面の撮像を迅速かつ正確に行うことができる。

請求項６に係る発明によると、欠損部分が外側の輪郭を形成するよう割り出しされた部品を、その背面からのライティングにより撮像するので、欠損部分の輪郭が明確に撮像されて、欠損部品の体積の演算を正確かつ迅速に行うことができる。

請求項７に係る発明によると、吸着される部品の上面と下面とが撮像されることにより欠損位置が確認され、確認された欠損を側面から撮像し、撮像された側面の画像に基づいて部品の体積を演算する。そのため、効率よく部品の体積を求め、吸着された部品の使用の可否を速やかに判断することが可能な実装装置を提供することができる。

本発明に係る吸着部品の欠損判定方法・体積計算方法を実装装置に具体化した第１の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、吸着される吸着部品としての部品Ｐは、フェライト製で、例えば図５乃至図７に示すように、直方体形状に形成され、上面の角部に２箇所（図６参照）及び下面の角部の１箇所（図７参照）に欠損部分Ｂが生じている物とする。

実施形態の部品実装装置（吸着部品の装着装置）１は、図１に示すように、基板搬送装置２、部品供給装置４、部品移載装置６、ボウルフィーダ８、該ボウルフィーダの部品取り出し位置の上方に配置可能に構成される上面撮像カメラとしての基板認識用カメラ１０、下面撮像カメラとしての部品認識用カメラ１２及び部品移載装置６に付設される側面撮像カメラ１４を備えている。

基板搬送装置２は、プリント基板SをＸ軸方向に搬送し、第１搬送装置２０及び第２搬送装置２２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置２０（第２搬送装置２２）は、基台１８上に一対のガイドレール２４（２６）を互い平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、このガイドレール２４（２６）によりそれぞれ案内されるプリント基板Sを支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）を互いに対向させて並設して構成されたものである。また、基板搬送装置には所定位置まで搬送されたプリント基板Sを押し上げてクランプするクランプ装置（図示省略）が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板Sが装着位置で位置決め固定されようになっている。

部品供給装置４は、前記基板搬送装置２の側部（図１において手前側）に複数のカセット式フィーダ３０を並設して構成したものである。カセット式フィーダ３０は、基台１８に設けられた装着部３２に離脱可能に取り付けたケース部（図略）と、ケース部の後部に設けた供給リール３４と、ケース部の先端に設けた部品取出部３６を備えている。供給リール３４には部品が所定ピッチで封入された細長いテープ（図示省略）が巻回保持され、このテープがスプロケット（図示省略）により所定ピッチで引き出され、部品が封入状態を解除されて部品取出部３６に順次送り込まれる。部品供給装置４の装着部３２にはボウルフィーダ８が着脱可能に装着されている。このボウルフィーダ８は微振動機能を備えたガイド機構により部品を整列させながら供給する既知の装置であり、ボウルフィーダ８には装着部３２方向に延在する部品取出縁部４０を備えている。また、装着部３２には図略の装着部側コネクタ及び係合孔と、図略の縁部とが形成され、該縁部には着脱方向に延在する図略の装着ガイド溝が形成され、該装着ガイド溝は前記ボウルフィーダ８の部品取出縁部４０の下面に設けられた図略の凸条部に嵌合するよう構成されている。部品取出縁部４０の前端部には、ボウルフィーダ８の信号線・電源線を装着部側コネクタに接続するコネクタプラグ（図略）と、装着部側の係合孔（図略）に係合固定するための係合ピン（図略）とが設けられている。

ボウルフィーダ８の部品取出縁部４０の上方に配置可能に、後述する部品移載装置６に付設された基板認識用カメラ１０が設けられる。この基板認識用カメラ１０は、図２に示すように、ハーフミラー構造である後述の屈折ミラーを透して下方に向けて照射されるＬＥＤの光源４１ａと、被写体（部品）に対して少し斜め上方から下方に向けて照射されるＬＥＤの光源４１ｂと、下方からの垂直方向の光軸を水平方向の光軸に屈折させる屈折ミラー４２と、屈折ミラー４２により水平方向に入る光軸に沿って取り込む画像をデジタル信号に変換する本体部４３とを有している。この基板認識用カメラ１０は、ＣＣＤカメラであり、基板搬送装置２により搬送されて装着位置でクランプされたプリント基板Ｓの位置を、基板Ｓに設けられたマーク（図略）より認識し、基板Ｓ上の位置に部品Ｐを正確に装着させる修正作業を行わせるためのものであり、本実施形態では、ボウルフィーダ８の部品取出縁部４０の上方へ移動して部品Ｐの上面を撮像する上面撮像カメラを兼ねるものである。

また、部品供給装置４と基板搬送装置２の間には、図１に示すように、部品Ｐの保持位置を検出する下面撮像カメラ（部品認識用カメラ）１２が設けられている。この部品認識用カメラ１２は、ＣＣＤカメラであり、垂直方向であるＺ方向と平行な光軸を有している。この部品認識用カメラ１２は、図３に示すように、支持台４４を介して基台１８上に取り付けられ、その上方には上側が開いた底のない椀状の上部壁体４６と垂直の４面で構成される下部壁体４８とが設けられている。上部壁体４６の開いた上面は透明な上部ガラス５０が設けられている。上部壁体４６と下部壁体４８は、略水平に保たれた透明のカバーガラス５４で仕切られ、上部壁体４６の全面と下部壁体４８の１面には多数のＬＥＤが内側に布設されている。上部壁体４６のＬＥＤは側射光源５６として、下部壁体４８のＬＥＤは落射光源５８として、夫々部品認識用カメラ本体６０により認識される部品Ｐ（後述する吸着ノズル７４に吸着されている）を下方から照明するようになっている。カバーガラス５４の下方には下部壁体４８に対向してハーフミラー６２が設けられている。このハーフミラー６２は水平より４５度傾斜させて配設され、このハーフミラー６２により下部壁体４８の落射光源５８からの光を上向きに反射するように構成されている。部品認識用カメラ本体６０で撮像された画像は、欠損の有無を判定する画像認識装置６４に取り込まれるようになっている。

前記基板搬送装置２の上方には、プリント基板Ｓの搬送方向であるＸ方向に直交するＹ方向に細長いスライド６６が、Ｘ方向に延びる図略の１対の固定レールにより移動可能に案内支持され（図１参照）、スライド６６のＸ方向移動はボールねじを介して図略のＸ方向サーボモータにより駆動される。スライド６６の一側面には基板認識用カメラ１０と部品移載装置６と側面撮像カメラ１４が取り付けられる移動台６８がＹ方向に移動可能に案内支持されて、その移動はボールねじを介して図略のＹ方向サーボモータにより駆動される。

部品移載装置６は、図１に示すように、移動台６８に設けられた支持ベース７０を備えている。支持ベース７０には図略のθ軸モータが固定され、該θ軸モータの出力軸の外周に形成された駆動ギヤ（図略）には従動ギヤ８４が噛合している（図４参照）。この従動ギヤ８４はインデックス軸８６に軸線ＯＯ回りに回動可能に支持されている。従動ギヤ８４の下端には接続体８８が固定され、接続体８８の下端にはθ軸ギヤ９０が固定されている。これら接続体８８及びθ軸ギヤ９０も、従動ギヤ８４同様、軸線回りに回動可能にインデックス軸８６に支持されている。θ軸ギヤ９０の外周には歯部が形成され、この歯部と各ノズルギヤ８０の歯部とが噛合している。そして、これらのノズルギヤ８０は、後述するスピンドル７８を介して吸着ノズル７４に相対回転不能に連結されている。これにより、前記θ軸モータを回転させると、前記駆動ギヤ、従動ギヤ８４、θ軸ギヤ９０及びノズルギヤ８０を介して、全ての吸着ノズル７４を一斉に自転させることができる。これらの、θ軸モータ、駆動ギヤ、従動ギヤ８４、θ軸ギヤ９０及びノズルギヤ８０によって側面位置割出装置を構成する。また、インデックス軸８６の下部にはノズルホルダ７６が固定され、インデックス軸８６が図略のインデックスモータにより回転するとノズルホルダ７６が回転して吸着ノズル７４を所定位置に配置するようになっている。また、ノズルホルダ７６の下端部には光を反射可能な円筒状の反射体９２が固定されている。

また、ノズルホルダ７６には、軸線ＯＯと同心の円周上において複数の吸着ノズル７４が上下方向に移動可能に保持されている。図４に示すように、各吸着ノズル７４は、その上端においてスピンドル７８に装着されている。スピンドル７８は、ノズルホルダ７６を上下方向に貫通して摺動可能にされている。スピンドル７８の下端部には他の部分より径の大きい大径部が形成され、スピンドル７８の上端部には外周に歯部が形成されたノズルギヤ８０が固定されている。ノズルギヤ８０とノズルホルダ７６との間には圧縮スプリング８２が設けられ、これによりスピンドル７８及び吸着ノズル７４が上方に付勢されるとともに、前記大径部によりスピンドル７８及び吸着ノズル７４の上方への移動が規制されている。また、各吸着ノズル７４には、スピンドル７８を介して図示しない吸着ノズル駆動装置から負圧が供給されるようになっている。これにより、各吸着ノズル７４は、部品Ｐを先端部で吸着することができる。なお、吸着ノズル７４、スピンドル７８及びノズルホルダ７６等を主として、部品実装ヘッド７２を構成する。

前記スピンドル７８の上端部には吸着ノズルレバー９４の押圧部９４ａが当接され、吸着ノズルレバー９４は図略のガイドに上下方向に移動可能に案内されている。吸着ノズルレバー９４は図略のボールナットが固定されている。このボールナットには図略のボールねじ軸が螺合され、ボールねじ軸には図略のＺ方向モータが減速装置を介して連結されている。これにより、前記Ｚ方向モータを回転させると、前記ボールねじ軸が回転し、吸着ノズルレバー９４はボールナットを介してガイドに案内されて上下に移動する。そして、吸着ノズルレバー９４が上下に移動すると、押圧部９４ａも上下に移動し、押圧部９４ａが当接しているスピンドル７８及び吸着ノズル７４を上下に移動させることができる。

また、図４に示すように、前記支持ベース７０には前記吸着ノズル７４に対向する位置にブラケット１００を介して側面撮像カメラ１４が設けられている。この側面撮像カメラ１４はＣＣＤカメラである。ブラケット１００の吸着ノズル７４側には光軸屈折ボックス１０２が設けられ、光軸屈折ボックス１０２にはＬＥＤの光源１０４が吸着ノズル７４方向に向かって設けられている。ＬＥＤの光源１０４からはハーフミラー１０６を透して照射され、被写体（部品Ｐ）からの反射光がハーフミラー１０６及びハーフミラー１０６の上方に配設されたプリズム１０８で屈折されて側面撮像カメラ１４に入射されるよう構成されている。

以上の構成をした部品装着装置において、部品Ｐがプリント基板Sに装着される前に、部品Ｐを撮像する方法について説明する。まず、図示しない制御装置が基板搬送装置２のコンベアベルトを駆動することにより、プリント基板がガイドレール２４，２６に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板Ｓが押し上げられクランプされて位置決め固定される。

次に、Ｙ方向サーボモータ及びＸ方向サーボモータが駆動されることにより、スライド６６及び移動台６８が移動され、基板認識用カメラ１０がボウルフィーダ８の部品取出縁部４０まで移動される。そして、部品取出縁部４０の端に搬送された部品Ｐの上面を基板認識用カメラ（上面撮像カメラ）１０で撮像する（図２参照）。基板認識用カメラ（上面撮像カメラ）１０では、図８に示す撮像画像が得られる（上面撮像工程）。

次に、部品実装ヘッド７２を部品取出縁部４０の上方に移動させる。そして、ノズルホルダ７６を図略のインデックス軸モータにより回転させ、所定の吸着ノズル７４を装着したスピンドル７８が吸着ノズルレバー９４の押圧部９４ａの下方に割出す。そして、前記Ｚ方向モータ（図略）が正転されることにより、吸着ノズルレバー９４が圧縮スプリング８２の付勢力に抗して下方に押下げ、吸着ノズル７４の先端部が部品Ｐに極めて接近するまで押下げる。さらに、吸着ノズル駆動装置から吸着ノズル７４に負圧を供給し、吸着ノズル７４の先端部に部品Ｐを吸着保持する。その後、前記Ｚ方向モータが逆転されることにより、吸着ノズルレバー９４が上方に移動され、圧縮スプリング８２の付勢力により吸着ノズル７４が最上端に移動した状態まで押上げられる。

次にＹ方向サーボモータ及びＸ方向サーボモータを駆動し、部品移載装置６（部品を吸着した吸着ノズル７４）を部品認識用カメラ１２の上方に移動させ、図３に示すように、部品Ｐを部品認識用カメラ１２の中央上方に配する。この状態において、下部壁体４８の落射光源５８から光を照射させる。照射された光（I）は、ハーフミラー６２により上方に屈折されて(II)部品Ｐの下面に当たる(III)。部品Ｐの下面に当たった光は反射されて下方に向かい(IV)、ハーフミラー６２を透過して(V)部品認識用カメラ本体６０に入射する(VI)。部品認識用カメラ１２では図９に示す撮像画像が得られる（下面撮像工程）。

このようにして得られた部品Ｐの上面及び下面の撮像画像において、カメラ１２に直角な上面部分又は下面部分は正面からライティングされて明るく写り、欠損部分Ｂはカメラ１２に対して直角から外れて暗く写るので、例えば、欠損のない上面部分又は下面部分と欠損部分Ｂの濃淡をグレー値化し、得られたグレー値の平均値を予め設定された閾値と比較することによって、画像認識装置６４により欠損の有無を判定する（判定工程）。また、上記のようにグレー値化せずに、暗く写る欠損部分Ｂの面積を求め、予め設定しておいた欠損部分の面積の閾値と比較することによって、欠損の有無（この場合は部品の機能上に問題を生じる欠損の有無）を判定してもよい。

次に、欠損の有無の判定により欠損なし、又は欠損があっても使用に問題なしと判定された部品Ｐは、Ｘ方向サーボモータ及びＹ方向サーボモータの駆動により装着位置に固定されたプリント基板Ｓの上方に移動され、該基板Ｓの所定位置に装着される。欠損ありの判定を受けた使用に問題ある部品Ｐは、図略の廃棄ボックスに廃棄される。

また、部品Ｐの欠損の有無は、部品Ｐの全側面の撮像によっても、判定することができる。以下に全側面を撮像して部品Ｐの欠損の有無を判定する方法を説明する。まず、図４に示すように、側面撮像カメラ１４を吸着ノズル７４に吸着された部品Ｐの側方に対向させるように配する。そして、前記θ軸モータを駆動させることによって、前記駆動ギヤ、従動ギヤ８４、θ軸ギヤ９０及びノズルギヤ８０を介して、吸着ノズル７４を自転させることにより、側面撮像カメラ１４に対して部品Ｐの一つの側面が直角となる側面位置を割り出し、該側面を側面撮像カメラ１４に対向させる（各側面位置割出し工程）。この状態において、ＬＥＤの光源１０４から光を照射する。照射された光はハーフミラー１０６を透過して対向された部品Ｐの側面に当たる。側面に当たった光は反射して屈折ボックス内に入射し、ハーフミラー１０６により上方へ屈折され、さらにプリズム１０８により水平に屈折されて側面撮像カメラ１４の内部に入射して撮像が行われる。側面撮像カメラ１４では、図１０乃至図１３に示す画像が得られる（全側面撮像工程）。

このようにして得られた部品Ｐの側面の撮像画像において、側面撮像カメラ１４に直角な側面部分は正面からライティングされて明るく写り、欠損部分Ｂはカメラに対して直角から外れて暗く写るので、上記上面又は下面の場合と同様に、例えば欠損のない側面部分と欠損部分Ｂの濃淡をグレー値化し、得られたグレー値の平均値を予め設定された閾値と比較することによって、画像認識装置６４により欠損の有無を判定する（欠損判定工程）。また、この場合においても、グレー値化せずに、暗く写る欠損部分Ｂの面積を求め、予め設定しておいた欠損部分の面積の閾値と比較することによって、欠損の有無（この場合は部品の機能上に問題を生じる欠損の有無）を判定してもよい。

上記のように構成された部品実装装置１によると、吸着される部品Ｐは直方体形状をしているため、その角部が上面及び下面に現れる。そして、吸着される部品Ｐは多くが角部で欠損するため、部品Ｐを上面及び下面から撮像して角部での欠損部分Ｂの有無を確認することで、部品Ｐの欠損の有無を判断することができる。

同様に、吸着される部品Ｐは直方体形状をしているため、その角部が側面に現れる。そして、吸着される部品Ｐは多くが角部で欠損するため、部品Ｐを全ての側面から撮像して角部での欠損部分Ｂの有無を確認することで、部品Ｐの欠損の有無を判断することができる。

さらに、部品Ｐの側面が、側面撮像カメラ１４に対して例えば直角になるよう、撮像される側面毎に割り出してから撮像している。そのため、部品Ｐの各側面の撮像を正確かつ迅速に行うことができる。

次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１４は、側面撮像カメラ１１０及び部品実装ヘッド７２を下方から見上げた図である。本実施形態においては、図１４に示すように、側面撮像カメラ１１０は斜め横側からＬＥＤの光源１１４により光を照射するようになっており、側面撮像カメラ１１０の正面に対向された吸着ノズル７４の後ろに配される反射体９２に当たって反射し、吸着ノズル７４に吸着された部品Ｐを後ろからライティングするようになっている。光軸屈折ボックス１１２は第１の実施形態のようなハーフミラーを有しておらず、上下に対向した２つのプリズム１１６によって、入射光を屈折させて側面撮像カメラ１１０の本体部分に入射させるようになっている。また、上面撮像カメラ（基板認識用カメラ）１０、下面撮像カメラ（部品認識用カメラ）１２及び側面撮像カメラ１１０から得られた画像より部品Ｐの体積を演算する演算装置１１８を備えている。その他の装置設備は、第１の実施形態と同様なので、同一の符号を付与して説明を省略する。

本実施形態における作動を以下に説明する。まず、プリント基板Ｓへの装着に使用可能な部品の体積の閾値を、例えば欠損が無い直方体形状とした体積の９０％に設定し、演算装置１１８に記憶させる（閾値設定工程）。そして、部品Ｐの上面と下面とを基板認識用カメラ（上面撮像カメラ）１０及び部品認識用カメラ１２で、夫々第１実施形態と同様にして撮像し（上面撮像工程・下面撮像工程）、部品Ｐの欠損部分Ｂの位置を確認する（欠損位置確認工程）。

次に、側面撮像カメラ１１０を吸着ノズル７４に吸着された部品Ｐの側方に対向させるように配する。そして、前記θ軸モータを駆動させることによって、前記駆動ギヤ、従動ギヤ８４、θ軸ギヤ９０及びノズルギヤ８０を介して（図４参照）、吸着ノズル７４を自転させることにより、先に確認された欠損位置に基づいて、側面撮像カメラ１１０に対して部品Ｐの一つの欠損部分Ｂが外側の輪郭を生じるように側面位置を割り出す（欠損側面位置割出し工程）。この状態において、ＬＥＤの光源１１４から光を照射する。この光は反射体９２により反射され、部品Ｐの外周縁及び入射部を通過し、側面撮像カメラ１１０に入射させて撮像する（欠損側面撮像工程）。これにより、反射体９２部分が明るい背景となり、部品Ｐ及び吸着ノズル７４の先端部が暗くなった二次元画像が取得できる（図１５、図１６及び図１７参照）。この際に、例えば、欠損部分Ｂの曲線部分が、球面の外周の一部を現していると考え、得られた曲線より球の体積を演算装置１１８により演算し、さらに演算された球の体積を８等分することにより、欠損部分の体積を算出する。そして、欠損のない直方体と考えた部品Ｐの体積から欠損部分Ｂの体積を除することにより、部品Ｐの体積を求める（体積演算工程）。次に、求められた部品Ｐの体積を、予め設定された閾値と比較することで、部品Ｐの使用の可否を決定する（使用判定工程）。

上記のように構成された部品実装装置によると、上面及び下面の撮像により欠損位置を確認し、確認された欠損にかかる側面を撮像し、撮像された欠損側面画像に基づいて欠損部分Ｂを引いた部品Ｐの体積を演算する。このように、欠損にかかる側面だけを撮像して部品Ｐの体積を求めるので、効率よく迅速に撮像作業・体積演算作業を行うことができる。そして、求められた部品Ｐの体積が、予め設定された体積の閾値以下である場合には、不良の部品としてただちに廃棄することができるので、生産性の向上を図ることができる。

さらに、部品Ｐの欠損にかかる側面を、撮像される側面毎に割り出して撮像するので、側面の撮像を迅速かつ正確に行うことができる。

また、欠損部分Ｂが外側の輪郭を形成するよう割り出しされた部品Ｐを、その背面からのライティングにより撮像するので、欠損部分Ｂの輪郭が明確に撮像されて、欠損部品の体積の演算を正確かつ迅速に行うことができる。

なお、上記実施形態において、吸着部品の体積を求めるに当たり、欠損部分の体積を球の一部とみなして演算したが、これに限定されず、例えば、欠損部分を水平に切断した場合の扇形の面積を求め、その面積を高さ（深さ）について積分することによって、欠損部分の体積を求め、部品の体積を算出してもよい。この場合、側面撮像カメラによる画像から前記扇形の半径を深さの値の関数として表わして行う。

また、上面撮像カメラは、基板認識用カメラが兼用するものとしたが、これに限定されず、例えば専用のカメラでもよい。また、上面撮像カメラ、下面撮像カメラ及び側面撮像カメラはそれぞれＣＣＤカメラとしたが、これに限定されず、例えばＣＭＯＳセンサ等既知の技術に基づくカメラを使用することができる。

以上、本発明の吸着部品の欠損判定方法、体積計算方法及び実装装置を実施形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

第１の実施形態の吸着部品の実装装置の平面図。同上面撮像カメラについて一部に断面を用いて示す概要図。同下面撮像カメラについて一部に断面を用いて示す概要図。同部品実装ヘッドと側面撮像カメラとについて一部に断面を用いて示す概要図。同部品の外形を示す斜視図。同部品の上面図。同部品の下面図。同上面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同下面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。第２の実施形態の側面撮像カメラを示す図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。同側面撮像カメラで撮像された画像を表わす図。

符号の説明

１…吸着部品の実装装置（部品実装装置）、２…基板搬送装置、４…部品供給装置、６…部品移載装置、１０…上面撮像カメラ（基板認識用カメラ）、１２…下面撮像カメラ（部品認識用カメラ）、１４,１１０…側面撮像カメラ、６４…演算装置（画像認識装置）、７４…吸着ノズル、８０…側面位置割出装置（ノズルギヤ）、８４…側面位置割出装置（従動ギヤ）、９０…側面位置割出装置（θ軸ギヤ）、１１８…演算装置、Ｂ…欠損部分、Ｐ…吸着部品（部品）、Ｓ…プリント基板。

Claims

プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、
装着される部品の上面を撮像する上面撮像カメラと前記部品の下面を撮像する下面撮像カメラとを設け、
前記吸着ノズルで吸着される前の部品の上面を前記上面撮像カメラにより撮像する上面撮像工程と、
前記吸着ノズルで吸着された部品の下面を前記下面撮像カメラにより撮像する下面撮像工程と、
前記上面撮像工程及び下面撮像工程で撮像された画像により、前記部品の欠損の有無を前記プリント基板に装着する前に判定する判定工程と、
を備えていることを特徴とする吸着部品の欠損判定方法。
プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、
装着される部品の側面を撮像する側面撮像カメラを設け、
装着前の部品の全ての側面を、前記側面撮像カメラにより撮像する全側面撮像工程と、
前記全側面撮像工程により撮像された画像によって部品の欠損の有無を判定する欠損判定工程と、
を備えていることを特徴とする吸着部品の欠損判定方法。
請求項２において、前記部品の側面を撮像する前に、前記側面撮像カメラに対向させる各側面位置を割り出す各側面位置割出し工程を備えていることを特徴とする吸着部品の欠損判定方法。
プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、
使用可能な部品の体積の閾値を定める閾値設定工程と、
吸着前の部品の上面を画像として撮像する上面撮像工程と、
前記吸着ノズルに吸着された部品の下面を画像として撮像する下面撮像工程と、
前記上面撮像工程及び下面撮像工程で撮像された画像により前記部品の欠損位置を確認する欠損位置確認工程と、
前記欠損位置確認工程において欠損が発見された部品について、欠損を含む側面を撮像する欠損側面撮像工程と、
前記欠損側面撮像工程により撮像された画像に基づいて部品の体積を演算する体積演算工程と、
前記体積演算工程により演算された体積を前記閾値設定工程で設定された閾値と比較することにより吸着部品の使用の可不可を判定する使用判定工程と、
を備えていることを特徴とする吸着部品の体積計算方法。
請求項４において、前記欠損側面撮像工程の前に、前記欠損位置確認工程により確認された欠損した側面位置を前記側面撮像カメラに対して割り出す欠損側面位置割出し工程を備えていることを特徴とする吸着部品の体積計算方法。
請求項５において、前記欠損側面位置割出し工程は、欠損部分が撮像の際に外側の輪郭を形成する位置に割り出すものであり、
前記欠損側面撮像工程は、欠損部分の輪郭が影を生じるよう撮像される部品の背面側からライティングすることを特徴とする吸着部品の体積計算手法。
プリント基板を搬送する基板搬送装置と、プリント基板に装着される部品を供給する部品供給装置と、該部品供給装置によって供給された部品を先端部で吸着する吸着ノズルを有し、吸着した部品を搬送されたプリント基板上に装着する部品移載装置と、を備えた部品の実装装置において、
前記吸着ノズルで吸着される前の部品の上面を撮像する上面撮像カメラと、
前記吸着ノズルで吸着された部品の下面を撮像する下面撮像カメラと、
前記吸着ノズルで吸着された部品の側面を撮像する側面撮像カメラと、
前記部品の側面のうち撮像する側面位置を前記側面撮像カメラに対して割り出す側面位置割出装置と、
撮像された画像より部品の体積を演算する演算装置と、
を備えていることを特徴とする吸着部品の実装装置。