JP2010177627A - 部品認識装置、表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】各受光素子上に結像される電子部品の像の移動と信号電荷の転送とを同期させること可能な部品認識装置を提供する。
【解決手段】集光レンズ６６と、ＴＤＩセンサ７０を備えた受光カメラ６５と、電子部品５と受光カメラ６５とを相対移動させるリニアモータ５１と、パルス信号Ｓｐを出力するリニアエンコーダ５５と、を備えてなると共に、電子部品５と受光カメラ６５とを相対移動させつつ受光カメラ６５にて電子部品５の撮像を行い、電子部品５の吸着姿勢を認識する部品認識装置Ｕであって、、クロック信号ＣＬを出力する発振回路Ｂ６と、分解能比Ｓｒとカウント値Ｅｐとに基づいて目標カウント値Ｅｐｍを設定する設定手段と、クロックカウンタＢ５がクロック信号ＣＬを目標カウント値Ｅｐｍカウントすることを条件に、次の撮像指令ＴＳをＴＤＩセンサ７０に出力する比較器Ｂ１２と、を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、吸着ノズルに吸着保持され基台上を移動する電子部品の吸着姿勢を画像に基づいて認識する部品認識装置、及びその部品認識装置を備えた表面実装機に関する。

従来、部品供給装置を通じて供給される電子部品を吸着ノズルにより吸着して、基板上に実装する表面実装機が広く知られている。係る表面実装機は、カメラを備えた部品認識装置を搭載しており、電子部品をカメラにて撮影することで部品の画像データを取得している。そして、取得された部品の画像データに基づいて、吸着ノズルに吸着保持された電子部品の姿勢を認識し、姿勢のずれを補正する処理を行っている。下記特許文献１には、そのカメラにＴＤＩセンサを用いたものが提案されている。

ＴＤＩセンサは、各受光素子上に結像される電子部品の像の移動と信号電荷の転送とを同期させることで、各受光素子に、電子部品５の同じ部位に対応した信号電荷を蓄積させ、これら蓄積された信号電荷を積分して出力する方式のセンサである（時間遅延積分方式）。これによって、受光素子に電荷を蓄積する露光時間の合計を長くできることから、吸着ノズルにより吸着した電子部品を移動させて撮像する場合において、高速移動での撮影や少ない光量での撮影であっても信号電荷の電荷量を確保でき、画像データの精度を高くできる。

特開２００８−２７０７１９公報

上記したように、ＴＤＩセンサにおいては、各受光素子上に結像される電子部品の像の移動と信号電荷の転送とを同期させる必要がある。仮に両者の同期がずれてしまうと、積分した信号電荷の重なりに同期がずれた分のずれが生じ、画像データとして出力したときに画像がぶれてしまい、高精度の画像が得られなくなってしまう。このため、ＴＤＩセンサを用いる場合、ＴＤＩセンサと電子部品の相対的な移動は完全に一定にすることが望まれるが、回転モータやリニアモータなど用いて電子部品の相対移動を行う場合、モータのコギングの影響で、完全に一定の相対速度で移動させることは困難である。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、各受光素子上に結像される電子部品の像の移動と信号電荷の転送とを高精度に同期させることが可能な部品認識装置、及びその部品認識装置を備えた表面実装機を提供することを目的とする。

本発明は、集光レンズと、イメージセンサとを具備してなるカメラと、吸着ノズルに吸着保持された電子部品と前記カメラとを相対移動させる移動装置と、前記相対移動の移動量に対応したパルス信号を出力するエンコーダと、を備えてなると共に、前記電子部品と前記カメラとを前記移動装置により相対移動させつつ前記カメラにて前記電子部品の撮影し、得た画像に基づいて前記電子部品の吸着姿勢を認識する部品認識装置であって、受光素子を一列状に配置した画素列を複数列配置してなる２次元の受光部と前記各画素列の受光素子に蓄積された信号電荷を列単位で次の列に順次転送させる２次元の転送部とを具備してなる前記イメージセンサであるＴＤＩセンサと、クロック信号を出力する発振回路と、前記ＴＤＩセンサ側の分解能と前記エンコーダ側の分解能の比率を分解能比と定義したときに、前記分解能比と、前記エンコーダから出力される前記パルス信号の出力周期間に出力される前記クロック信号の信号数と、に基づいて目標カウント値を設定する設定手段と、前記クロック信号をカウントするカウント動作を実行するクロックカウンタと、前記クロックカウンタが前記クロック信号を前記目標カウント値カウントすることを条件に、前記ＴＤＩセンサに次の転送指令を出力する転送指令手段と、を備えることに特徴を有する。

本発明は、基台と、実装対象の基板を前記基台上に搬入する基板搬送装置と、前記基台上に設けられ、電子部品の供給を行う部品供給装置と、前記電子部品の吸着保持機能を有し、前記部品供給装置を通じて供給される前記電子部品を前記基板上に実装する実装動作を行う吸着ノズルと、前記吸着ノズルが設けられるヘッドユニットと、前記ヘッドユニットを前記基台上において水平移動させるヘッド駆動装置と、部品認識装置とを備え、前記部品認識装置の一部を構成する前記カメラは、前記ヘッドユニットに対して前記移動装置を介して相対移動可能に設置されることを特徴とする。このような構成であれば、部品認識装置によって、吸着姿勢をより確実に認識することができ、より緻密な電子部品の実装動作が可能となる。

本発明は、基台と、実装対象の基板を前記基台上に搬入する基板搬送装置と、前記基台上に設けられ、電子部品の供給を行う部品供給装置と、前記電子部品の吸着保持機能を有し、前記部品供給装置を通じて供給される前記電子部品を前記基板上に実装する実装動作を行う吸着ノズルと、前記吸着ノズルが設けられるヘッドユニットと、前記ヘッドユニットを前記基台上において水平移動させるヘッド駆動装置と、部品認識装置とを備え、前記部品認識装置の一部を構成する前記カメラは前記基台に対して固定的に設置され、前記移動装置は前記ヘッド駆動装置であることを特徴とする。

本発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
前記クロックカウンタは前記撮影のために行う相対移動中に、前記カウント動作を前記エンコーダから出力されるパルス信号の出力周期単位で行い、前記設定手段は、前記分解能比と、前記信号電荷の転送回数とに基づいて、カウント補正値を決定する補正値決定部と、前記クロックカウンタが前記出力周期にカウントした信号数に、前記カウント補正値を乗算することで、前記目標カウント値を決定する乗算部とを備える。

前記カウント補正値の乗算対象となる信号数は、前記パルス信号の直前の出力周期にてカウントした信号数であることを特徴とする。このような構成であれば、直前の出力周期の信号数（電子部品とカメラとの相対移動速度に対応）に基づいて、目標カウント値を決定できる。このため、電子部品とカメラとの相対移動速度が変化する場合であっても、その速度変化に対応して、信号電荷を転送できる。

本発明によれば、分解能比に基づいてＴＤＩセンサに対する転送指令の出力タイミングを調整しているので、受光部側の分解能及びエンコーダ側の分解能に関わらず、相対移動方向において、電子部品が受光部側の分解能と等しい距離だけ移動した時点で信号電荷を転送でき、各受光素子上に結像される電子部品の像の移動と信号電荷の転送とを高精度に同期させることができる。その結果、ＴＤＩセンサからは、電子部品の同じ部位に対応した信号電荷を積分した信号を得ることができ、より鮮明な電子部品の画像を得ることができる。このため、ＴＤＩセンサと電子部品を完全に一定の速度で相対移動させることができない場合であっても、電子部品の吸着姿勢を確実に認識することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。図１にて示すように本実施形態における表面実装機１００のヘッドユニット２０には、電子部品５の実装動作を行う実装ヘッド２５が列状をなして複数個搭載されている。各実装ヘッド２５はヘッドユニット２０の下面から下向きに突出しており、先端には吸着ノズル２６がそれぞれ設けられている。また、各吸着ノズル２６には図外の負圧手段から負圧が供給されるように構成されており、吸着ノズル２６先端に吸引力を生じさせ、電子部品５を吸着保持可能となっている。

本実施形態の部品認識装置Ｕは、ヘッドユニット２０に設けられ、吸着ノズル２６に吸着された電子部品５の吸着姿勢を認識するものである。以下の説明では、まず部品認識装置Ｕについて説明を行い、その後、表面実装機１００の構成について説明を行うものとする。尚、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向をそれぞれ図１〜図２の向きに定めるものとする。

（１）部品認識装置の構成
図２及び図３にて示すように、部品認識装置Ｕは、カメラユニット６０、リニアモータ５１、リニアエンコーダ５５、制御装置３０、画像取込装置５０を主体に構成されている。カメラユニット６０は受光カメラ６５、ＬＥＤ６３、反射ミラー５４をケーシング６１内に収容して一つのユニットとしたものである。

図２にて示すように受光カメラ６５は、集光レンズ６６と、イメージセンサとしてのＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ７０（詳しくは後述）とを備えている。集光レンズ６６はカメラに入光する光を、ＴＤＩセンサ７０の受光部７１（図４参照）上に結像させるものである。

反射ミラー５４は吸着ノズル２６の下方に設けられており、電子部品５から下方に向かう光の方向を略水平方向に変更することで、その光を受光カメラ６５に入射させる。反射ミラー５４の両側には、複数個のＬＥＤ６３が設けられており、電子部品５を、下側から照らすようになっている。

ヘッドユニット２０の下面には、Ｘ方向に長い形状をなすボトムフレーム２２が取り付けられている。ボトムフレーム２２の下面両側には、Ｘ方向に長い形状をなすサイドフレーム２３がそれぞれ固定されている。各サイドフレーム２３の下端には、Ｘ方向に長い形状をなす一対の案内レール２４が、それぞれ固定されている。

カメラユニット６０の上面には、ベースプレート５６を介して一対のスライダ５７が固定されている。各案内レール２４に対して各スライダ５７はＸ方向に移動可能に取り付けられており、スライダ５７と案内レール２４によって、リニアガイド５８が構成されている。上記の構成により、カメラユニット６０は、リニアガイド５８を介して、ヘッドユニット２０に対してＸ方向に移動可能となっている。

リニアモータ５１は永久磁石２７とコイル部５２とを主体に構成されている。永久磁石２７はボトムフレーム２２の下面にＸ方向に沿って複数配置されている。具体的には、下面がＮ極、上面がＳ極となった状態の永久磁石２７と、下面がＳ極、上面がＮ極となった状態の永久磁石２７とがＸ方向に交互に配置されている。コイル部５２はカメラユニット６０の上面に、永久磁石２７と近接対向して設けられている。

上記の構成により、コイル部５２に電流が与えられると、コイル部５２がＸ方向に移動する。これによって、カメラユニット６０をリニアガイド５８に沿って移動させつつ、ヘッドユニット２０ひいては電子部品５に対してＸ方向に相対移動可能な構成となっている。なお、本実施形態では、リニアモータ５１は特許請求の範囲に記載の「移動装置」の一例である。

リニアエンコーダ５５は、磁気スケール２８、磁気センサ６２、信号変換回路４０とを備えている。磁気スケール２８は、図２における右側のサイドフレーム２３の外側面に固定されている。磁気スケール２８はＸ方向に沿って形成されている。磁気スケール２８には、Ｘ方向にＮ極及びＳ極が一定のピッチで交互に形成されている。ベースプレート５６の側面には、Ｌ字型をなすセンサ支持部材５９が固定されており、センサ支持部材５９には磁気スケール２８と対向するように磁気センサ６２が取り付けられている。

磁気センサ６２は、磁界の強弱によって抵抗値が増減する磁気抵抗素子（図示せず）を備えている。磁気センサ６２に電圧が印加されると、磁気抵抗素子の抵抗値に対応した大きさの電圧が磁気センサ６２から出力される構成となっている。上記の構成により、磁気センサ６２が磁気スケール２８に沿って移動していくと、磁気センサ６２の周囲の磁極はＮ極及びＳ極が交互に変化する結果、磁界の強弱が変化する。このため、磁気抵抗素子の抵抗値が増減し、磁気センサ６２からはＮ極及びＳ極のピッチに対応する周期を有する正弦波状の電圧信号が出力される。

磁気センサ６２から出力された電圧信号は信号変換回路４０によって、電圧信号の周期に対応したパルス信号Ｓｐに変換処理される。これによって、パルス信号Ｓｐをカウントすることで、磁気スケール２８に対する磁気センサ６２の位置、ひいてはＸ方向における電子部品５（ヘッドユニット２０側）に対するカメラユニット６０の相対移動量を検出可能な構成となっている。

具体的には、電子部品５がエンコーダ側の分解能（以下、エンコーダ分解能ＷＲ）と同じ距離だけ移動すると、リニアエンコーダ５５からパルス信号Ｓｐが一回出力される。また、エンコーダ分解能ＷＲは、例えば、磁気スケール２８に形成されたＮ極及びＳ極のピッチによって決定される。なお、本実施形態では、リニアエンコーダ５５は、特許請求の範囲に記載の「エンコーダ」の一例である。

図３に示すように制御装置３０は、ＭＰＵ３５と、転送指令回路１６０と、を備えている。このＭＰＵ３５及び転送指令回路１６０には信号変換回路４０を介して磁気センサ６２から出力されたパルス信号Ｓｐがそれぞれ入力される構成となっている。

ＭＰＵ３５はリニア駆動制御部３７を介してリニアモータ５１に接続されており、係るリニア駆動制御部３７に対して駆動指令を与えてリニアモータ５１のコイル部５２を通電制御する機能を担う。これにより、ＭＰＵ３５、リニアモータ５１、リニアエンコーダ５５とから、リニアモータ５１を位置制御するフィードバック制御系を構築している。

転送指令回路１６０は、信号変換回路４０、ＭＰＵ３５及び次に説明する画像取込装置５０に接続されており、次に説明する画像取込装置５０に対して撮像指令を出力することにより、信号電荷の転送タイミングを決定するものである。転送指令回路１６０の構成については、後で詳しく説明する。

画像取込装置５０は例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などから構成されている。係る画像取込装置５０は制御装置３０の転送指令回路１６０、受光カメラ６５と電気的に接続されており、カメラユニット６０を構成する受光カメラ６５の撮影タイミング、受光カメラ６５との間における画像データの受け渡しなどを、制御装置３０と共に制御する機能を担っている。

以上の構成により、部品認識装置Ｕは、制御装置３０、画像取込装置５０の制御下のもと、電子部品５に対して、カメラユニット６０を相対移動させつつ、電子部品５をカメラユニット６０により撮影することで、吸着ノズル２６に吸着保持された電子部品５の吸着姿勢を認識する構成となっている。

（２）ＴＤＩセンサの構成
ＴＤＩセンサ７０は、図４に示すように、受光素子ＰＤを一列状に配置した画素列を複数列配置してなる２次元状の受光部７１と、転送部７５と、を主体に構成されている。

転送部７５は受光部７１から読み出した信号電荷を順次転送するものであり、垂直レジスタ７６と、水平レジスタ７８Ａ、７８Ｅとから構成されている。

垂直レジスタ７６は２次元状に配置されており、具体的には水平方向（Ｈ方向）に一列状に並ぶレジスタ列７６ａ〜７６ｅを、垂直方向に複数段（図中では５段）配置したものである。そして、垂直レジスタ７６を構成する各レジスタ（セル）ＲＴは受光部７１を構成する各受光素子（セル）ＰＤと１対１の関係で対応しており、各受光素子ＰＤの信号電荷を、それに対応する各レジスタＲＴに読み出し、更に読み出した信号電荷を垂直方向に転送できる（垂直転送動作）。

水平レジスタ７８Ａ、７８Ｅは垂直方向の最終段まで送られた信号電荷を水平方向に送るものであり、垂直レジスタ７６の垂直方向両側にそれぞれ配置されている。

次に、ＴＤＩセンサ７０の電気的構成を図５を参照して説明する。図５に示す符号８１はコントローラ、符号８３はタイミングジェネレータ、符号８５はクロックドライバ、符号８７はマルチプレクサ、符号９１はアナログフロントエンド、符号９３はデータトランスミッタ／コントロールレシーバである。

コントローラ８１は受光カメラ６５の全体を制御統括するものであり、マルチプレクサ８７に切り替え信号を与えて出力信号の切り替えを行う信号切替機能、アナログフロントエンド９１にゲイン切り替え信号を与えてゲインの切り替えを行うゲイン切り替え機能、タイミングジェネレータ８３に制御信号を与えてＴＤＩセンサ７０の動作タイミングを決定する動作タイミング制御機能を主に担っている。

タイミングジェネレータ８３はコントローラ８１から出力される制御信号に基づいて、各種信号を生成し、生成した信号をクロックドライバ８５を経由して転送部７５に与える。

生成される信号には、読み出し信号Ｔ、各レジスタ列７６ａ〜７６ｅの信号電荷を垂直方向に一段シフトさせる垂直転送動作を実行する３相の駆動信号Ｖ１〜Ｖ３、信号電荷を水平方向にシフトさせる水平転送動作を実行する２相の駆動信号Ｈ１、Ｈ２、及び信号電荷を電圧信号に変換するフローティングゲート７９をリセットするリセット信号Ｒの大まか４種がある。

各信号の出力タイミングは、図６に示す通りであり、画像取込装置５０側から入力される撮像トリガを基準として出力される。具体的には撮像トリガの立ち下がりのエッジに合わせて、クロックドライバ８５から読み出し信号Ｔが転送部７５に与えられる。これにより、各レジスタＲＴのゲートが開放して、受光部７１を構成する各受光素子ＰＤからそれに対応する各レジスタＲＴに信号電荷が読み出される。

また、撮像トリガの立ち下がりのエッジに合わせて、クロックドライバ８５から３相の駆動信号Ｖ１〜Ｖ３が転送部７５に与えられる。これにより、読み出された信号電荷は、図６中の（１）の期間に、レジスタ列７６ａ〜７６ｅ単位で垂直方向に一段シフトされる（垂直転送動作、特許請求の範囲に記載の「列単位で次の列に転送」の一例）。

尚、信号電荷は駆動信号Ｖ１〜Ｖ３の位相を調整することで、垂直方向Ａ側、垂直方向Ｅ側のいずれの側へもシフト可能であり、また、３相の駆動信号Ｖ１〜Ｖ３を除く他の制御信号、すなわち読み出し信号Ｔ、駆動信号Ｈ１、Ｈ２、リセット信号Ｒについては、転送方向（Ａ側、Ｅ側）の別に応じて専用の制御信号、すなわち読み出し信号ＴにあってはＴａ或いはＴｅ、駆動信号Ｈ１、Ｈ２にあってはＨ１ａ、Ｈ２ａ或いは、Ｈ１ｅ、Ｈ２ｅ、リセット信号ＲにあってはＲａ、或いはＲｅがクロックドライバ８５から転送部７５に与えられる構成となっている。

また、このとき、垂直方向において最後段のレジスタ列７６ｅに位置する信号電荷は、水平レジスタ７８Ｅに転送されることとなる。

そして、３相の駆動信号Ｖ１〜Ｖ３の出力に続いて、クロックドライバ８５から２相の駆動信号Ｈ１、Ｈ２が転送部７５に与えられる。これにより、水平レジスタ７８Ｅ上に転送された信号電荷は、図６中の（２）の期間に水平方向にシフトされ、フローティングゲート７９に入力される。

フローティングゲート７９では、入力された信号電荷を電圧に変換する処理が行われる。そして、フローティングゲート７９にて電圧値に入力された信号はアナログフロントエンド９１に入力される。

アナログフロントエンド９１はＣＤＳ（相関二重サンプリング）、ＶＧＡ（可変ゲインアンプ）、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）より構成され、入力された電圧信号のノイズを除去した後、これを増幅する。そして、増幅された電圧信号はディジタル信号に変換された後、データトランスミッタ／コントロールレシーバ９３に送られる構成となっている。

以上説明したように、画像取込装置５０から受光カメラ６５に撮像トリガが入力されると、ＴＤＩセンサ７０の内部では、図６中の（１）の期間にレジスタ列７６ａ〜７６ｅ単位で信号電荷を垂直方向Ｅ側に一段シフトさせる処理を実行し、その後、図６中の（２）の期間に転送により水平レジスタ７８Ｅに到達した一ライン分の信号電荷をフローティングゲート７９に水平転送し、転送した信号電荷を電圧信号に変換して取り出している。

本実施形態のＴＤＩセンサ７０においては、上記の信号電荷転送に際し、転送した信号電荷を転送先の信号電荷に順次加算してゆくことで、信号電荷の出力側への転送と同時並行的に信号電荷の積分動作を行うものである（時間遅延積分動作）。

そして、受光素子ＰＤ上に結像される電子部品５の像が受光素子ＰＤの垂直方向（Ｘ方向）のセル幅Ｗと同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送してゆくことで、電子部品５の像の移動と信号電荷の転送とを同期させ、これによって、受光カメラ６５の上方を移動する電子部品５の同じ部位を連続的に撮影しつつ、これを画像化することが出来る。

ここで、受光素子ＰＤ上に結像される電子部品５の像が受光素子ＰＤの垂直方向（Ｘ方向）のセル幅Ｗと同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送するためには、受光カメラ６５に対して、電子部品５が画素スケールＷＧと同じ距離だけ相対移動した時点で信号電荷を転送すればよい。

画素スケールＷＧ（ＴＤＩセンサ側の分解能）は、図７に示すように、１つの受光素子ＰＤに対応した電子部品５側の撮像箇所ＳＰにおける垂直方向（図７の左右方向）の長さであり、以下の（１）式にて決定される。

ＷＧ＝Ｗ／Ｍ・・・・・・・・・（１）式

Ｗ：受光素子ＰＤの垂直方向Ｖ（Ｘ方向）のセル幅
Ｍ：集光レンズ６６の横倍率

ここで仮に、図８に示すように、画素スケールＷＧと前述したエンコーダ分解能ＷＲとが等しければ、パルス信号Ｓｐの出力タイミングに合わせてＴＤＩセンサ７０に信号電荷の転送指令を出力すればよい。これを行うと、電子部品５がエンコーダ分解能ＷＲ（＝画素スケールＷＧ）と同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送できる。

仮に、画素スケールＷＧとエンコーダ分解能ＷＲが一致していない場合、パルス信号Ｓｐの出力タイミングに合わせてＴＤＩセンサ７０に信号電荷の転送指示を与えると、画素スケールＷＧとエンコーダ分解能ＷＲとの差分だけ、電子部品５に対する受光カメラ６５の移動量がエンコーダ分解能ＷＲより少ない（又は、多い）時点で信号電荷が転送されてしまう。

そこで、本実施形態では、パルス信号Ｓｐの出力タイミングと同時に転送指示を出力するのではなく、パルス信号Ｓｐの出力時点から、分解能比Ｓｒ（後述）によって決定される目標カウント値Ｅｐｍ（後述）だけカウントした時点で信号電荷の転送指令を出力することで、電子部品５がエンコーダ分解能ＷＲ（＝画素スケールＷＧ）と同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送できるようにした。

なお、電子部品５の像は集光レンズ６６を介して受光素子ＰＤ側に結像されているため電子部品５の像の移動と信号電荷の転送を同期させるには、信号電荷を電子部品５の移動方向（垂直方向Ａ側）の逆側（垂直方向Ｅ側）に転送させる必要がある。また、図８においては、説明を分かりやすくするため、電子部品５の大きさをＷＲより小さく図示し、信号電荷の転送方向と電子部品の移動方向を同じ方向で図示している。

（３）分解能比Ｓｒ
本実施形態では、画素スケールＷＧとエンコーダ分解能ＷＲの比率（以下、分解能比Ｓｒ）を、以下の（２）式にて予め計算し、次に説明する転送指令回路１６０のレジスタＢ１に記憶させている。

Ｓｒ＝ＷＧ／ＷＲ・・・・・・・・・（２）式

なお、以下の説明においては、例えば、エンコーダ分解能ＷＲ＝１μｍ、画素スケールＷＧ＝０．８μｍであり、分解能比Ｓｒ＝０．８であるものとして説明を行う。

（４）転送指令回路の構成
図９に示す転送指令回路１６０には、３つのレジスタＢ１、Ｂ３、Ｂ７、補正値決定部Ｂ２、エンコーダカウンタＢ４、クロックカウンタＢ５、発振回路Ｂ６、乗算器Ｂ８、４つの比較器Ｂ９〜Ｂ１２が、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成されている。

転送指令回路１６０は、入力されるリニアエンコーダ５５からのパルス信号Ｓｐと、発振回路Ｂ６から出力される一定の周波数のクロック信号ＣＬを処理し、撮像指令ＴＳを出力する機能を担っている。

レジスタＢ１には前述した分解能比Ｓｒが格納される。補正値決定部Ｂ２は、以下の（３）式よりパラメータＳｒａを決定する。

Ｓｒａ＝Ｓｒｄ＋Ｓｒ・・・・・・・・・（３）式
Ｓｒｄ：カウント補正値
Ｓｒ：分解能比

そして、パラメータＳｒａの整数部分は整数部パラメータＳｒｉとして、レジスタＢ３に出力され格納される。また、パラメータＳｒａの小数部分はカウント補正値Ｓｒｄとして、レジスタＢ７に出力され格納される。

エンコーダカウンタＢ４は、リニアエンコーダ５５から出力されたパルス信号Ｓｐをカウントし、そのカウント結果をエンコーダカウント値Ｅｃとして比較器Ｂ１０、Ｂ１１にそれぞれ出力する機能を担っている。

クロックカウンタＢ５は発振回路Ｂ６から出力されたクロック信号ＣＬのカウント動作を行い、そのカウント結果をカウント値Ｅｐとして乗算器Ｂ８に、カウント値Ｐｃとして比較器Ｂ９にそれぞれ出力する機能を担っている。なお、カウント値Ｅｐはリニアエンコーダ５５から出力されたパルス信号Ｓｐの１周期間でカウントされたカウント数を示し、カウント値ＰｃはクロックカウンタＢ５のカウント数を示す。

乗算器Ｂ８は、カウント値ＥｐにレジスタＢ７のカウント補正値Ｓｒｄを乗算し、その計算結果を目標カウント値Ｅｐｍとして比較器Ｂ９に出力する。なお、本実施形態では、乗算器Ｂ８は特許請求の範囲に記載の「乗算部」の一例であって、補正値決定部Ｂ２とともに特許請求の範囲に記載の「設定手段」を構成している。

比較器Ｂ９は目標カウント値Ｅｐｍとカウント数Ｐｃとの比較を行い、Ｐｃ＞＝Ｅｐｍの条件を満たすと、信号Ｐ９を比較器Ｂ１２に出力する。比較器Ｂ１０は整数部パラメータＳｒｉとエンコーダカウント値Ｅｃとの比較を行い、Ｅｃ＝Ｓｒｉの条件を満たすと、信号Ｐ１０を比較器Ｂ１２に出力する。比較器Ｂ１１は整数部パラメータＳｒｉとエンコーダカウント値Ｅｃとの比較を行い、Ｅｃ＞Ｓｒｉの条件を満たすと、信号Ｐ１１を比較器Ｂ１２に出力する。

比較器Ｂ１２は、入力された信号Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２を比較し、以下の条件（１）又は条件（２）のいずれか一方を満たした場合に、撮像指令ＴＳ（転送指令）を画像取込装置５０に出力する機能を担っている（転送指令手段の一例）。
条件（１）信号Ｐ９及び信号Ｐ１０が共に"Ｈ"
条件（２）信号Ｐ１１が"Ｈ"

ＭＰＵ３５は、予め計算された分解能比Ｓｒの値をレジスタＢ１に出力する構成となっている。また、ＭＰＵ３５は補正値決定部Ｂ２を介して、整数部パラメータＳｒｉの初期値をレジスタＢ３へ出力し、カウント補正値Ｓｒｄの初期値をレジスタＢ７へ出力する機能を担っている。ＭＰＵ３５はエンコーダカウンタＢ４及びクロックカウンタＢ５のカウント数をリセットする機能を担っている。

（５）転送指令回路の動作
図９、１０を参照して、転送指令回路１６０からの撮像指令の出力について説明する。尚、レジスタＢ１には前述した分解能比Ｓｒとして「０．８」の数値が予め格納されており、また、レジスタＢ３に格納される整数部パラメータＳｒｉの初期値は「１」、レジスタＢ７に格納されるカウント補正値Ｓｒｄの初期値は「０」、エンコーダカウンタＢ４及びクロックカウンタＢ５のカウント値はそれぞれ、初期の状態ではクリアされている（Ｅｃ＝０、Ｐｃ＝０）。また、乗算器Ｂ８から出力される目標カウント値Ｅｐｍの初期値は「０」に設定されているものとする。

（５−１）１回目の撮像指令
さて、ＭＰＵ３５がリニア駆動制御部３７に駆動指令を与えると、リニアモータ５１が駆動され、電子部品５に対して受光カメラ６５が移動を開始する（図１０の時刻ｔ０）。そして、ＭＰＵ３５はリニア駆動制御部３７に駆動指令を与えるのと同時に、転送指令回路１６０を構成するレジスタＢ１、Ｂ３、Ｂ７、補正値決定部Ｂ２、エンコーダカウンタＢ４、クロックカウンタＢ５に起動指令を与える。

起動指令を受けたレジスタＢ１、Ｂ３、Ｂ７、補正値決定部Ｂ２、エンコーダカウンタＢ４、クロックカウンタＢ５は起動する。これにより、受光カメラ６５の移動が開始されるのと同時に、発振回路Ｂ６のクロック信号ＣＬをクロックカウンタＢ５がカウントし始める。そして、クロックカウンタＢ５にてカウントされたカウント値は、１つカウントされるたびに、比較器Ｂ９に入力される（カウント値Ｐｃ）。

そして、比較器Ｂ９は、乗算器Ｂ８にて設定される目標カウント値Ｅｐｍと、クロックカウンタＢ５にてカウントされたカウント値Ｐｃが等しくなると、条件成立となり、出力信号Ｐ９のレベルがＨレベルになる。初回については目標カウント値Ｅｐｍは「０」に設定されているため、比較器Ｂ９は、受光カメラ６５の移動開始直後からＨレベルの出力となる。

一方、比較器Ｂ１０では、レジスタＢ３に格納された整数部パラメータＳｒｉと、エンコ−ダカウンタＢ４のカウント値Ｅｃを比較する処理が行われる。Ｓｒｉの初期値は「１」であるのに対して、エンコーダカウンタＢ４のカウント値は、リニアエンコーダからパルス信号Ｓｐが出力されるまでは、「０」であるから、比較器Ｂ１０の出力はＬレベルになる。以上のことから、受光カメラ６５の移動直後、比較器Ｂ１２は上記した条件（１）が成立しない状態となる。

そして、受光カメラ６５が１μｍ（エンコーダ分解能ＷＲと同じ距離）だけ移動すると、リニアエンコーダ５５から１回目のパルス信号Ｓｐ１が出力される（時刻ｔ１）。出力されたパルス信号Ｓｐは、ＭＰＵ３５、エンコーダカウンタＢ４、クロックカウンタＢ５にそれぞれ入力される。

そして、エンコーダカウンタＢ４では、入力されたパルス信号Ｓｐがカウントされる（Ｅｃ＝０＋１＝１）。すると、比較器Ｂ１０にＥｃ＝１の入力があり、比較器Ｂ１０の出力Ｐ１０がＨになる。

これにより、上記した比較器Ｂ１２の条件（１）が成立することとなり、１回目の撮像指令ＴＳ１が比較器Ｂ１２より出力される。これにて、画像取込装置５０から受光カメラ６５に撮像トリガが出力される。撮像トリガが出力されると、既に説明してあるように、信号電荷が転送される（垂直転送動作）。

比較器Ｂ１２は、１回目の撮像指令ＴＳ１の出力と同時に、補正値決定部Ｂ２とエンコーダカウンタＢ４に信号をそれぞれ出力する。これにより、エンコーダカウンタＢ４がリセットされる（Ｅｃ＝０）。

一方、補正値決定部Ｂ２では、上記した（３）式の演算が実行される。ここでは、Ｓｒｄは「０」であるから、演算の結果、Ｓｒａは「０．８」となる。そして演算が実行されると、次に、演算されたＳｒｄから決定される整数部パラメータＳｒｉ＝０がレジスタＢ３に格納され、カウント補正値Ｓｒｄ＝０．８がレジスタＢ７に格納される。

そして、乗算器Ｂ８では、レジスタＢ７に格納されたカウント補正値Ｓｒｄである「０．８」に、クロックカウンタＢ５を通じて入力されたカウント値Ｅｐを乗算して、次の目標カウント値Ｅｐｍを算出する。図１１の例では、Ｓ０からＳｐ１間（相対移動中にエンコーダから出力されるパルス信号Ｓｐの出力周期単位に対応）のクロックカウンタＢ５のカウント値Ｅｐは５００カウントであるから、次の目標カウント値Ｅｐｍは４００（０．８×５００）となる。

そして、目標カウントＥｐｍを算出後、ＭＰＵ３５からクロックカウンタＢ５にカウンタリセットの信号が出力され、カウント値はリセットされる（Ｅｐ＝Ｐｃ＝０）。

（５−２）２回目の撮影
１回目の撮影が行われた後も、受光カメラ６５は電子部品５に対して移動を続け、また、リセットされたクロックカウンタＢ５はゼロから再びカウントを始める。そして、クロックカウンタＢ５にてカウントされたカウント値Ｐｃは、１つカウントされるたびに、比較器Ｂ９に入力される。

１回目の撮影直後では、カウント値Ｐｃは４００以下であり、Ｐｃ＞＝Ｅｐｍの条件が成立しない。このため、比較器Ｂ９の出力信号Ｐ９のレベルはＬレベルになる。

一方、比較器Ｂ１０では、１回目の撮影終了直後、Ｓｒｉは「０」に対して、エンコーダカウンタＢ４のカウント値Ｅｃは、「０」であるから、比較器Ｂ１０の出力はＨレベルになる。

そして、カウント値Ｐｃがカウントされてゆき、目標カウント値Ｅｐｍ（＝４００）と等しくなると、比較器Ｂ９の条件が成立し、出力信号Ｐ９のレベルがＨレベルになる。

以上のことから、１回目の撮像指令ＴＳ１が出力されてから、４００カウント後（時刻ｔ２）に、上記した比較器Ｂ１２の条件（１）が成立することとなり、２回目の撮像指令ＴＳ２が比較器Ｂ１２より出力され、信号電荷が転送される。

ここでは、受光カメラ６５が１μｍ移動する（すなわち受光カメラ６５に対する電子部品５の相対移動量が１μｍ）間に計数された５００カウントに、カウント補正値Ｓｒｄ（０．８）を乗算した４００カウントだけカウントした時点で、撮像指令を出力している。

このようにすることで、受光カメラ６５に対して電子部品５が画素スケールＷＧに等しい０．８μｍだけ相対移動した時点で撮像指令を出力できる。言い換えれば、受光素子ＰＤ上に結像される電子部品５の像が受光素子ＰＤのセル幅Ｗと同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送でき、電子部品５の像の移動と信号電荷の転送とを同期できる。尚、この時点（時刻ｔ２）では、２回目のパルス信号Ｓｐ２はまだ出力されていない。

（５−３）２回目の撮像後〜２回目のパルス信号Ｓｐ２の出力までの処理
２回目の撮像指令ＴＳ２の出力と同時に、比較器Ｂ１２は、１回目の撮像指令ＴＳ１の出力時と同様、補正値決定部Ｂ２とエンコーダカウンタＢ４に信号をそれぞれ出力する。これにより、エンコーダカウンタＢ４がリセットされる（Ｅｃ＝０）。

一方、補正値決定部Ｂ２では、上記した（３）式の演算が実行される。ここでは、Ｓｒｄは０．８であるから、演算の結果、Ｓｒａは１．６（＝０．８＋０．８）となる。そして演算が実行されると、次に、演算したＳｒａから決定される整数部パラメータＳｒｉ＝１がレジスタＢ３に格納され、カウント補正値Ｓｒｄ＝０．６がレジスタＢ７に格納される。

２回目の撮像指令ＴＳ２の出力後も、クロックカウンタＢ５はカウントを続け、カウンタ値Ｐｃは４００から、さらに増加していく。このため、比較器Ｂ９の条件が成立し、出力信号Ｐ９はＨレベルが維持される。

出力信号Ｐ９はＨレベルが維持される一方で、比較器Ｂ１０においては、Ｓｒｉが「１」に対して、エンコーダカウンタＢ４のカウント値Ｅｃは、「０」であり、比較器Ｂ１０の出力はＬレベルになる。

以上のことから、２回目の撮影後〜２回目のパルス信号Ｓｐ２の出力の間（時刻ｔ２〜ｔ３間）は、比較器Ｂ１２は、上記した条件（１）が成立しない状態となる。

（５−４）２回目のパルス信号Ｓｐ２の出力〜３回目の撮像指令
受光カメラ６５は電子部品５に対して移動を続け、一回目のパルス信号Ｓｐ１出力時の位置から、１μｍ（エンコーダ分解能ＷＲと同じ距離）だけ移動すると、リニアエンコーダ５５からは、２回目のパルス信号Ｓｐ２が出力される。すると、乗算器Ｂ８では、レジスタＢ７に格納されたカウント補正値Ｓｒｄである「０．６」に、クロックカウンタＢ５を通じて入力されたカウント値Ｅｐを乗算して、次の目標カウント値Ｅｐｍを算出する。

図１０の例では、Ｓｐ１からＳｐ２間のクロックカウンタＢ５のカウント値Ｅｐは５５０カウントであるから、次の目標カウントＥｐｍは３３０（０．６×５５０）となる。

目標カウントＥｐｍの算出がされると、ＭＰＵ３５は、クロックカウンタＢ５にカウンタリセットの信号を出力し、カウント値はリセットされる（Ｅｐ＝Ｐｃ＝０）。

リセットされたクロックカウンタＢ５はゼロから再びカウントを始める。そして、クロックカウンタＢ５にてカウントされたカウント値Ｐｃは、１つカウントされるたびに、比較器Ｂ９に入力される。

２回目のパルス信号Ｓｐ２出力直後では、カウント値Ｐｃは３３０以下であり、Ｐｃ＞＝Ｅｐｍの条件が成立しない。このため、比較器Ｂ９の出力信号Ｐ９のレベルはＬレベルになる。

一方、エンコーダカウンタＢ４では、入力されたパルス信号Ｓｐがカウントされる（Ｅｃ＝０＋１＝１）。そして、比較器Ｂ１０にＥｃ＝１が入力される。このため、Ｓｒｉが「１」に対して、エンコーダカウンタＢ４のカウント値Ｅｃは、「１」となるから、比較器Ｂ１０の出力はＨレベルになる。

そして、カウント値Ｐｃがカウントされていき、目標カウント値Ｅｐｍ（＝３３０）と等しくなると、比較器Ｂ９の条件が成立し、出力信号Ｐ９がＨレベルになる。

以上のことから、２回目のパルス信号Ｓｐ２が出力されてから、３３０カウント後（時刻ｔ４）に、上記した比較器Ｂ１２の条件（１）が成立することとなり、３回目の撮像指令ＴＳ３が比較器Ｂ１２より出力され、信号電荷が転送される。

ここでは、受光カメラ６５が１μｍ移動（すなわち受光カメラ６５に対する電子部品５の相対移動量が１μｍ）するのに要した５５０カウントに、カウント補正値Ｓｒｄを乗算した３３０カウントだけカウントした時点で、撮像指令ＴＳ３を出力している。

このときの、カウント補正値Ｓｒｄは、０．８から０．２（エンコーダ分解能ＷＲと画素スケールＷＧの差分）だけ小さくした０．６と設定している。このようにすることで、時刻ｔ３〜ｔ４間における電子部品と受光カメラとの相対移動量は０．６μｍとなる。また、時刻ｔ２〜ｔ３間における電子部品と受光カメラとの相対移動量は１μｍ−０．８μｍであるため０．２μｍである。

以上のことから、２回目の撮像指令ＴＳ２出力時（時刻ｔ２）の電子部品５及び受光カメラ６５との位置を基準として、受光カメラ６５に対して電子部品５が、画素スケールＷＧに等しい０．８μｍ（０．２＋０．６）だけ相対移動した時点で撮像指令ＴＳ３を出力できる。言い換えれば、受光素子ＰＤ上に結像される電子部品５の像が受光素子ＰＤのセル幅Ｗと同じ距離だけ移動した時点で信号電荷を転送でき、電子部品５の像の移動と信号電荷の転送とを同期できる。

（５−５）４回目以降の撮像
上記と同様に、パルス信号Ｓｐの出力から、目標カウント値Ｅｐｍだけカウントすることを条件に４回目以降の撮像指令ＴＳも出力される。例えば、４回目の撮像指令ＴＳ４においては、時刻ｔ３〜ｔ５間でカウント値Ｅｐが４８０とすると、カウント補正値Ｓｒｄ＝０．４（前回のカウント補正値０．６よりさらに０．２だけ引いた値）、目標カウントＥｐｍ＝４８０×０．４＝１９２となる。このため、パルス信号Ｓｐ３出力後（時刻ｔ５）、１９２カウントされた時点（時刻ｔ６）で、撮像指令ＴＳ４が出力され、信号電荷が転送される。

以上のように、電子部品５に対して受光カメラ６５を移動させ、撮像及び信号電荷の転送を行っていき、受光素子ＰＤの垂直方向の段数に対応した回数だけ撮像指令が出力されると、転送指令回路１６０の処理が終了する。

なお、上記の例においては、比較器Ｂ１１の条件（Ｅｃ＞Ｓｒｉ）は成立せず、Ｐ１１は常にＬレベルとなっている。比較器Ｂ１１の条件が成立するのは、例えば、受光カメラ６５の移動速度が急に上昇し、目標カウント値Ｅｐｍだけカウントする前に、次のパルス信号（例えば、図１０のＳｐｅ）が出力された場合である。

この場合、パルス信号Ｓｐｅが出力された時点で、撮像指令ＴＳが出力される（Ｅｃ＝２、Ｓｒｉ＝１となり、比較器Ｂ１１の条件成立、ひいては比較器Ｂ１２の条件（２）が成立）。このように、受光カメラ６５の移動速度が急に上昇した場合は、目標カウント値Ｅｐｍをカウントするよりも早いタイミングで、撮像指令を出力し、電子部品５の像の移動と信号電荷の転送との同期のずれが少なくなるようにしている。

（６）まとめ及び効果
本実施形態では、パルス信号Ｓｐが出力されてから、目標カウント値Ｅｐｍだけカウントしたタイミングで撮像指令を出力するようにしている。また、本実施形態では、２回目以降の目標カウント値Ｅｐｍを設定するにあたり、Ｓｒｄの値を、撮像回数（転送回数）を重ねるごとに、０．２（エンコーダ分解能ＷＲと画素スケールＷＧの差分）刻みで小さくしている（特許請求の範囲に記載の「前記分解能比と前記信号電荷の転送回数とに基づいて」に相当）。

このため、本実施形態では、エンコーダ分解能ＷＲと画素スケールＷＧとの差分に関わらず、電子部品５が画素スケールＷＧと同じ距離だけ移動した時点で信号電荷の転送を行うことができる。言い換えれば、受光素子ＰＤに結像される電子部品５の像が受光素子ＰＤのセル幅Ｗだけ移動した時点で信号電荷を転送できる。これにより、各受光素子ＰＤには、電子部品５の同じ部位に対応した信号電荷が蓄積される。

以上のことから、ＴＤＩセンサ７０からは、電子部品５の同じ部位に対応した信号電荷を積分した信号（画像データ）が画像取込装置５０に出力される。これにより、電子部品５の輪郭などが鮮明に（ぶれることなく）撮影された画像を得ることができ、電子部品５の吸着姿勢をより確実に認識することが可能となる。

また、エンコーダ分解能ＷＲはリニアエンコーダ５５固有の値であり、画素スケールＷＧは受光カメラ６５固有の値である。このため、通常、エンコーダ分解能ＷＲと画素スケールＷＧとの差分が生じない（ＷＲ＝ＷＧとなる）ようにするには、エンコーダ分解能ＷＲと一致する画素スケールＷＧの受光カメラ６５を選択するか、画素スケールＷＧと一致するエンコーダ分解能ＷＲのリニアエンコーダ５５を選択するかのいずれかが必要であった。

この点、本実施形態では、エンコーダ分解能ＷＲと画素スケールＷＧとを一致させる必要がない。このため、受光カメラ６５の画素スケールＷＧに合わせて高分解能の高価なリニアエンコーダ５５を使用する必要がなく経済的である。

また、本実施形態では、目標カウント値Ｅｐｍを算出するにあたり、カウント補正値Ｓｒｄの乗算対象を、直前の出力周期のカウント数とした。このため、目標カウント値Ｅｐｍは、直前の出力周期のカウント数、すなわち直前の出力周期の受光カメラの移動速度に対応して決定される。このため、例えばリニアモータ５１のコギングによって受光カメラ６５の移動速度が変化しても、その速度変化に対応して、撮像指令ＴＳの出力を行うことが可能となる。

また、本実施形態では受光カメラ６５の速度変化に対応して、撮像指令ＴＳの出力を行うため、速度が一定にならない状態でも撮像が可能である。このため、受光カメラ６５が一定速度に達する前に撮像を開始できる。これにより、受光カメラ６５を加速させるための加速区間を短くできる。また撮像終了後に受光カメラ６５を停止させる場合も、撮像中に受光カメラ６５を減速させておけば、停止のための減速区間を短くできる。このため、ヘッドユニット２０上での受光カメラ６５の移動範囲を小さく設定できる結果、ヘッドユニット２０のコンパクト化が達成できる。また、電子部品５の下方に受光カメラ６５が到達する前に、受光カメラ６５を一定速度まで急加速させる必要がないから、比較的出力の小さい軽量なリニアモータ５１を使用でき、ヘッドユニット２０の軽量化が達成できる。以上のことからヘッドユニット２０のコンパクト化と軽量化を達成することができ、高速動作に適した構成とできる。

（７）表面実装機の構成
図１１に示すように、表面実装機１００は上面が平らな基台１１０上に各種装置を配置している。基台１１０の中央には、プリント配線基板搬送用の搬送コンベア１２０が配置されている。搬送コンベア１２０はＸ方向に循環駆動する一対の搬送ベルト１２１を備えており、両ベルト１２１を架設するように基板ＰＫをセットすると、ベルト上面の基板ＰＫは搬送ベルト１２１との摩擦により搬送ベルト１２１の駆動方向に送られるようになっている。

本実施形態のものは、図１１に示す右側が入り口となっており、基板ＰＫは右側より搬送コンベア１２０を通じて機内へと搬入される。搬入された基板ＰＫは、搬送コンベア１２０により基台中央の搭載位置Ｇ（図１１中の二点鎖線で示す位置）まで運ばれ、そこで停止される。

また、搭載位置Ｇの図１１における上下２箇所には部品供給部１２５が設けられ、そこには部品供給装置としてのテープフィーダ１２８がＸ方向に整列状に設置されている。各テープフィーダ１２８は、部品供給テープが巻回されたリール（不図示）、リールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置（不図示）などから構成されている。

各テープフィーダ１２８は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品を収納した部品供給テープ（不図示）を巻回したリール（不図示）を保持しており、リールから電動式の送出装置（不図示）などで部品供給テープを引き出しつつ、搬送コンベア１２０近傍の部品取出位置６に部品を供給するように構成されている。そして、供給された電子部品５は、部品搭載装置１３０の吸着ノズル２６により吸着保持されて、搭載位置Ｇ上にて停止する基板ＰＫ上に実装される構成となっている。

部品搭載装置１３０は大まかにはＸ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構、Ｚ軸サーボ機構及びこれらサーボ機構の駆動によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動操作される実装ヘッド２５などから構成される。

具体的に説明してゆくと、図１、図１１に示すように基台１１０上には一対の支持脚１４１が設置されている。両支持脚１４１は搭載位置Ｇの両側に位置しており、共にＹ方向（図１１では上下方向）にまっすぐに延びている。

両支持脚１４１にはＹ方向に延びるガイドレール１４２が支持脚１４１上面に設置されると共に、これら左右のガイドレール１４２に長手方向の両端部を嵌合させつつヘッド支持体１５１が取り付けられている。

また、図１１において右側の支持脚１４１にはＹ方向に延びるＹ軸ボールねじ軸１４５が装着され、更にＹ軸ボールねじ軸１４５にはボールナット１４８が螺合されている。そして、Ｙ軸ボールねじ軸１４５の軸端部に出力軸（図示せず）がスプライン結合されたＹ軸モータ１４７（回転サーボモータ）が設けられている。

Ｙ軸モータ１４７を通電操作すると、Ｙ軸ボールねじ軸１４５に沿ってボールナット１４８が進退する結果、ボールナット１４８に固定されたヘッド支持体１５１、ひいては次述するヘッドユニット２０がガイドレール１４２に沿ってＹ方向に水平移動する（Ｙ軸サーボ機構）。

図１１に示すように、ヘッド支持体１５１にはＸ方向に延びるガイド部材１５３が設置され、更に、ガイド部材１５３に対してヘッドユニット２０が、ガイド部材１５３の軸に沿って移動自在に取り付けられている。このヘッド支持体１５１には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールねじ軸１０が装着されており、更にＸ軸ボールねじ軸１０にはボールナット１４が螺合されている（図１）。

そして、Ｘ軸ボールねじ軸１０の軸端部に出力軸（図示せず）がスプライン結合されたＸ軸モータ１２（回転サーボモータ）が設けられており、Ｘ軸モータ１２を通電操作し、回転駆動させると、Ｘ軸ボールねじ軸１０に沿ってボールナット１４が進退する結果、ボールナット１４に固定されたヘッドユニット２０がガイド部材１５３に沿ってＸ方向に移動する（Ｘ軸サーボ機構）。そして、Ｘ軸モータ１２には、Ｘ軸モータの回転量に対応したパルス信号を出力するＸ軸エンコーダ１５が付設されている。Ｘ軸エンコーダ１５からのパルス信号をカウントすることによって、Ｘ方向におけるヘッドユニット２０の位置を検出可能な構成となっている。

従って、Ｘ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構を複合的に制御することで、基台１１０上においてヘッドユニット２０を水平方向（ＸＹ方向）に移動操作出来る構成となっている。尚、Ｘ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構は、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例である。

前述した各吸着ノズル２６はＲ軸モータ（不図示）の駆動により軸周りの回転動作が可能とされ、又Ｚ軸モータの駆動により、ヘッドユニット２０のフレーム２１に対して昇降可能な構成となっている（Ｚ軸サーボ機構）。

また、上記フレーム２１においてＸ方向の側面（図１１の左側）には、撮像面を下に向けた状態で照明を備えたＣＣＤエリアセンサカメラ等からなる基板認識カメラ７３が固定されている。これら基板認識カメラ７３は、基板ＰＫの位置基準マークや基板ＩＤマークを撮影できるとともに、部品供給部１２５の各部品取出位置６などを撮像できるようになっている。

（８）表面実装機の動作
次に、上記表面実装機１００による一連の部品実装動作について説明を行う。まず、搬送コンベア１２０を駆動させ、実装対象となる基板ＰＫを搭載位置Ｇに搬送し、その位置で停止させ位置決めする。次に先に説明したＸ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構を作動させてヘッドユニット２０の実装ヘッド２５（吸着ノズル２６）をテープフィーダ１２８の上方にまで水平移動させ、更にＺ軸サーボ機構を駆動させて吸着ノズル２６を下降させる。

そして、吸着ノズル２６先端が電子部品５上面に達するタイミングに合わせて図外の負圧手段から負圧を供給することで、テープフィーダ１２８によって供給される電子部品５を吸着ノズル２６により吸着保持出来る。

そして、吸着動作に続いて、今度はＺ軸サーボ機構を駆動させ、吸着ノズル２６を上昇させることで、電子部品５をテープフィーダ１２８から取り出すことが出来る。

かくして、電子部品５が取り出されると、次にＸ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構が再び駆動される。これにより、テープフィーダ１２８上方のヘッドユニット２０が、基台中央の搭載位置Ｇに向けて移動開始する。

このヘッドユニット２０の移動中に、リニアモータ５１を駆動させることにより、カメラユニット６０は図１におけるヘッドユニット２０の左側の待機位置より加速を開始し、吸着ノズル２６に吸着保持された電子部品５の真下をＸ方向にほぼ一定速度で横切り、その通過タイミングに合わせて受光カメラ６５により各電子部品５の撮像が行われる。そして、受光カメラ６５より出力される各画像データは画像取込装置５０に送られ、そこで画像処理が行われ各電子部品５の下面画像が生成される。なお、カメラユニット６０の待機位置はヘッドユニット２０の図１における左右どちら側でも良く、ヘッドユニット２０の両側に設けてもよい。

その後、各電子部品５の吸着位置ずれを検査する処理が、電子部品５を搭載位置Ｇに移動させる動作と並行して進められる。すなわち、下面画像のデータは制御装置３０に出力され、出力された下面画像データに基づいて各電子部品５の吸着位置ずれの有無が検査される。そして、制御装置３０は吸着位置のずれがある場合には、実装ヘッド２５ごとに電子部品５の吸着位置ずれを補正する処理（Ｒ軸モータを駆動させ吸着ノズル２６を回転させるなど）を行う。

そして、電子部品５が目標となる部品実装位置（搭載位置Ｇに停止した基板ＰＫ上の位置）に達したところで、Ｚ軸サーボ機構が駆動し、その位置で吸着ノズル２６を下降させる。この下降に伴い、姿勢補正後の各電子部品５が、搭載位置Ｇ上にて停止する基板ＰＫ上の、部品実装位置に実装される。

上記の処理が繰り返し行われることで、基板ＰＫに対する電子部品５の実装動作が進められる。そして、全ての電子部品５について実装動作が完了すると、搬送コンベア１２０が再駆動する。これにより、電子部品５を実装済みの基板ＰＫは図１１における左方向に送られ、機外に搬出される。

以上のことから、表面実装機１００においては、部品認識装置Ｕによって、より鮮明な電子部品５の下面画像データを得ることができ、各電子部品５の吸着位置ずれの検査をより確実に行うことができる。その結果、より緻密な電子部品の実装動作が可能となる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１２ないし図１４によって説明する。なお、本実施形態においては、実施形態１と同一の構成については、同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところについてのみ説明する。

実施形態１においては、カメラユニット６０が、ヘッドユニット２０に対してリニアモータ５１を介して相対移動可能に設置された構成を例示した。これに対して、本実施形態の表面実装機２００における部品認識装置Ｕ１では、カメラユニット２１０が基台１１０に固定的に設置され、ヘッドユニット２０を駆動させるためのＸ軸モータ１２を駆動させることで、カメラユニット２１０に対して、電子部品５を移動させる構成としてある。

図１２に示すように基台１１０上のＸ方向の中央であって、搬送コンべア１２０のＹ方向の両側には、カメラユニット２１０が一対設置されている。図１３に示すように、カメラユニット２１０は受光カメラ６５と複数個のＬＥＤ２１２Ａ、２１２Ｂとを単一のケーシング２１１に収容して一ユニットとしたものである。

各ＬＥＤ２１２Ａは照明光を出射する出射光軸を斜めに傾けた状態でケーシング２１１の上部に設置してあり、電子部品５を斜め下側から照らすようになっている。各ＬＥＤ２１２Ｂは照明光を出射する出射光軸が水平方向となるようにケーシング２１１の上部に設置してあり、電子部品５を側方から照らすようになっている。

図１４に示すように、Ｘ軸エンコーダ１５と制御装置３０のＭＰＵ３５及び転送指令回路１６０とは、電気的に接続されており、Ｘ軸エンコーダ１５からのパルス信号Ｓｐは制御装置３０のＭＰＵ３５及び転送指令回路１６０にそれぞれ入力される構成となっている。

また、ＭＰＵ３５はモータ駆動制御部２１３を介して、Ｘ軸モータ１２と電気的に接続されており、ＭＰＵ３５からのモータ駆動指令がモータ駆動制御部２１３に出力されることによって、Ｘ軸モータ１２が回転駆動する構成となっている。

本実施形態においては、Ｘ軸モータ１２を回転駆動させることで、吸着ノズル２６に吸着保持された電子部品５をＸ方向に移動させる。そして、移動中の電子部品５が、カメラユニット２１０の上方の撮像領域を通過したタイミングにて、受光カメラ６５により電子部品５を下方から撮像する。なお、本実施形態では、Ｘ軸モータ１２は特許請求の範囲に記載の「移動装置」の一例である。

撮像時には、転送指令回路１６０は、Ｘ軸エンコーダ１５（上述したヘッドユニット２０の移動量、ひいては、受光カメラ６５に対する電子部品５の移動量を検出可能）から入力されるパルス信号Ｓｐによって、実施形態１と同様の処理を行い、画像取込装置５０へ撮像指令ＴＳを出力する。そして、受光カメラ６５より出力される各画像データは画像取込装置５０に送られ、そこで画像処理が行われ電子部品５の下面画像が生成される。これによって、電子部品５の保持姿勢を画像認識することができる。

また、本実施形態では速度変化に対応して、撮像指令ＴＳの出力を行うため、ヘッドユニット２０の速度が完全に一定にならない状態でも電子部品５の撮像が可能である。このため、ヘッドユニット２０が所定の速度に達する前に、電子部品５の撮像を行うことが可能となり、ヘッドユニット２０が加速するための加速区間を短くできる。また、電子部品５の撮像が完了する前にヘッドユニット２０を減速させることができるので、撮像終了後のヘッドユニットの減速区間を短く設定できる。このため、電子部品５を吸着保持してから電子部品５を撮像し所定の位置に実装される間のヘッドユニット２０の移動距離を短くすることができ、実装効率を上げることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態においては、カウント補正値Ｓｒｄの乗算対象となる信号数として、パルス信号Ｓｐの直前の出力周期にてカウントされたカウント値Ｅｐを例示したが、これに限定されない。カウント補正値Ｓｒｄの乗算対象となる信号数としては、例えば、パルス信号Ｓｐの２周期以前の出力周期間にてカウントされたカウント値Ｅｐであってもよい。図１０の例では、時刻ｔ３〜ｔ４の目標カウント値Ｅｐｍを計算するために、時刻ｔ３〜ｔ４の２周期前となる時刻ｔ０〜ｔ１間のカウント値Ｅｐ（５００）を用いてもよい。また、カウント値Ｅｐは予め設定された定数であってもよい。

（２）上記実施形態においては、パルス信号Ｓｐが出力されてから、目標カウント値Ｅｐｍだけカウントした時点で、撮像指令ＴＳを出力する処理を例示したが、これに限定されない。例えば、パルス信号Ｓｐの２周期以前の出力周期間にてカウントした信号数を用いて、目標カウント値Ｅｐｍを決定した場合は、撮像指令ＴＳが出力されてから、目標カウント値Ｅｐｍだけカウントした時点で、撮像指令ＴＳを出力してもよい。なお、この場合のカウント補正値Ｓｒｄは、信号電荷の転送回数に関わらず、常に分解能比と同じ値とすればよい。

（３）上記実施形態２では、カメラユニット２１０を基台１１０に設置した例を示したが、カメラユニット２１０の設置場所は基台１１０に限定されるものではなく、電子部品５を撮像可能であれば、基台１１０以外の場所でもよい。

（４）上記実施形態においては、エンコーダ側の分解能をリニアエンコーダ５５のエンコーダ分解能ＷＲ、ＴＤＩセンサ側の分解能を画素スケールＷＧとして例示したが、これに限定されない。例えば、エンコーダ側の分解能をエンコーダ分解能ＷＲに集光レンズ６６の横倍率Ｍを乗算した値とし、ＴＤＩセンサ側の分解能を受光素子ＰＤの垂直方向Ｖのセル幅Ｗとしてもよい。

（５）表面実装機には上記実施形態１のヘッドユニット２０に設けられた部品認識装置Ｕと、上記実施形態２の基台１１０に設けられたカメラユニット２１０の双方を設けてもよい。この場合、固定側である基台１１０に設けられたカメラユニット２１０の受光カメラは撮像エリアが大きいカメラを用い、移動側であるヘッドユニット２０に設けられた部品認識装置Ｕの受光カメラは、カメラユニット２１０の受光カメラよりも、撮像エリアが小さく小型、軽量のカメラを用いるとよい。そして、両カメラの撮像エリアの大小に対応させて、カメラユニット２１０では実装される数が比較的少なく、サイズの大きい電子部品５を撮像し、部品認識装置Ｕでは実装される数が比較的多く、小さいサイズの電子部品５を撮像すればよい。このようにすれば、ヘッドユニット側のカメラを小型化できるので、ヘッドユニット２０の高速動作を容易に達成できる。
また、カメラユニット２１０は電子部品５のリード浮きやバンプ高さを測定するためのコプラナリティ検査機能を備えていてもよい。

部品認識装置とヘッドユニットとの関係を示す図 部品認識装置を示す図 部品認識装置の電気的構成を示すブロック図 ＴＤＩセンサの構成を模式的に示した図 ＴＤＩセンサの電気的構成を示すブロック図 各信号の出力タイミングを示すタイミングチャート図 画素スケールＷＧと受光素子のセル幅Ｗとの関係を示す図 電子部品の移動と、信号電荷の転送との関係を示す図 転送指令回路の構成を示す図 転送指令回路の処理を示すタイミングチャート図 表面実装機の平面図 実施形態２における表面実装機の平面図 実施形態２におけるカメラユニットの構成を示す図 実施形態２における部品認識装置の電気的構成を示すブロック図

５…電子部品
１０…Ｘ軸ボールねじ軸（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例）
１２…Ｘ軸モータ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例）
１４、１４８…ボールナット（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例）
１５…Ｘ軸エンコーダ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「エンコーダ」の一例）
２０…ヘッドユニット
２６…吸着ノズル
５１…リニアモータ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「移動装置」の一例）
５５…リニアエンコーダ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「エンコーダ」の一例）
６５…受光カメラ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「カメラ」の一例）
６６…集光レンズ
７０…ＴＤＩセンサ
７１…受光部
７５…転送部
１００、２００…表面実装機
１１０…基台
１２０…搬送コンベア（本発明の「基板搬送装置」に相当）
１２８…テープフィーダ（本発明の「部品供給装置」に相当）
１４５…Ｙ軸ボールねじ軸（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例）
１４７…Ｙ軸モータ（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ヘッド駆動装置」の一例）
Ｂ２…補正値決定部（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「設定手段」の一例）
Ｂ５…クロックカウンタ
Ｂ６…発振回路
Ｂ８…乗算器（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「乗算部及び設定手段」の一例）
Ｂ１２…比較器（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「転送指令手段」の一例）
ＣＬ…クロック信号
Ｅｐ…カウント値（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「クロック信号の信号数」の一例）
Ｅｐｍ…目標カウント値
ＰＤ…受光素子
ＰＫ…基板
Ｓｐ…パルス信号
Ｓｒ…分解能比
Ｓｒｄ…カウント補正値
ＷＧ…画素スケール（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ＴＤＩセンサ側の分解能」の一例）
ＷＲ…エンコーダ分解能（本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「エンコーダ側の分解能」の一例）
Ｕ、Ｕ１…部品認識装置

Claims (5)

1. 集光レンズと、イメージセンサとを具備してなるカメラと、
   吸着ノズルに吸着保持された電子部品と前記カメラとを相対移動させる移動装置と、
   前記相対移動の移動量に対応したパルス信号を出力するエンコーダと、を備えてなると共に、前記電子部品と前記カメラとを前記移動装置により相対移動させつつ前記カメラにて前記電子部品を撮影し、得た画像に基づいて前記電子部品の吸着姿勢を認識する部品認識装置であって、
   受光素子を一列状に配置した画素列を複数列配置してなる２次元の受光部と前記各画素列の受光素子に蓄積された信号電荷を列単位で次の列に順次転送させる２次元の転送部とを具備してなる前記イメージセンサであるＴＤＩセンサと、
   クロック信号を出力する発振回路と、
   前記ＴＤＩセンサ側の分解能と前記エンコーダ側の分解能の比率を分解能比と定義したときに、
   前記分解能比と前記エンコーダから出力される前記パルス信号の出力周期間に出力される前記クロック信号の信号数とに基づいて目標カウント値を設定する設定手段と、
   前記クロック信号をカウントするカウント動作を実行するクロックカウンタと、
   前記クロックカウンタが前記クロック信号を前記目標カウント値カウントすることを条件に、前記ＴＤＩセンサに次の転送指令を出力する転送指令手段と、を備え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であって、
   前記クロックカウンタは前記撮影のため行う相対移動中に、前記カウント動作を前記エンコーダから出力されるパルス信号の出力周期単位で行い、
   前記設定手段は、前記分解能比と前記信号電荷の転送回数とに基づいてカウント補正値を決定する補正値決定部と、
   前記クロックカウンタが前記出力周期にカウントした信号数に前記カウント補正値を乗算することで前記目標カウント値を決定する乗算部と、を備えることを特徴とする部品認識装置。
3. 請求項２に記載の部品認識装置であって、
   前記カウント補正値の乗算対象となる信号数は、前記パルス信号の直前の出力周期にてカウントした信号数であることを特徴とする部品認識装置。
4. 基台と、
   実装対象の基板を前記基台上に搬入する基板搬送装置と、
   前記基台上に設けられ、電子部品の供給を行う部品供給装置と、
   前記電子部品の吸着保持機能を有し、前記部品供給装置を通じて供給される前記電子部品を前記基板上に実装する実装動作を行う吸着ノズルと、
   前記吸着ノズルが設けられるヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットを前記基台上において水平移動させるヘッド駆動装置と、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品認識装置とを備え、
   前記部品認識装置の一部を構成する前記カメラは、前記ヘッドユニットに対して前記移動装置を介して相対移動可能に設置されることを特徴とする表面実装機。
5. 基台と、
   実装対象の基板を前記基台上に搬入する基板搬送装置と、
   前記基台上に設けられ、電子部品の供給を行う部品供給装置と、
   前記電子部品の吸着保持機能を有し、前記部品供給装置を通じて供給される前記電子部品を前記基板上に実装する実装動作を行う吸着ノズルと、
   前記吸着ノズルが設けられるヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットを前記基台上において水平移動させるヘッド駆動装置と、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品認識装置とを備え、
   前記部品認識装置の一部を構成する前記カメラは前記基台に対して固定的に設置され、
   前記移動装置は前記ヘッド駆動装置であることを特徴とする表面実装機。

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