JP2012114181A - 部品実装装置及び部品実装装置における基板マーク認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板マークが時間の経過により大きさが変化していた場合であっても基板マークの画像認識を容易に行うことができる部品実装装置及び部品実装装置における基板マーク認識方法を提供することを目的とする。
【解決手段】撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出したうえで、テンプレートＴｐを抽出したマーク領域Ｒｇと比較する。そして、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合にはテンプレートＴｐの大きさを変更して改めてマーク領域Ｒｇと比較し、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはテンプレートＴｐとマッチしたマーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行するとともに、そのマーク領域ＲｇとマッチしたテンプレートＴｐを次に抽出したマーク領域Ｒｇと比較するときに最初に用いるテンプレートＴｐとして登録する。
【選択図】図５

Description

本発明は、搬送コンベアによって位置決めしたフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークを画像認識し、これにより搬送コンベアに対する位置把握を行ったフレキシブル基板に対して装着ヘッドにより部品の装着を行う部品実装装置及び部品実装装置における基板マーク認識方法に関するものである。

フレキシブル基板は透明フィルムをベースにした可撓性のある基板であり、携帯電話やディジタルカメラのような小型の電子機器に用いられている。このようなフレキシブル基板（以下、単に基板と称する）に電子部品を実装するときには、複数の基板をキャリヤと呼ばれる板状の部材に保持してこれを部品実装装置に投入し、部品実装装置はそのキャリヤを搬送コンベアによって搬入及び位置決めし、部品実装部から供給される部品（電子部品）を装着ヘッドによってピックアップしてキャリヤ上の各基板に装着する（例えば、特許文献１）。

このような部品実装装置では、搬送コンベアによってキャリヤを位置決めした後、各基板に対して部品の装着作業を開始する前に、装着ヘッドに設けられたカメラによって基板上に設けられた基板マークを撮像して画像認識する。そして、搬送コンベアに対する基板の位置把握を行って、位置決めした基板の基準位置からの位置ずれ量を算出し、装着ヘッドによる部品の装着時の位置補正のためのデータを取得する。

基板マークの画像認識では従来、カメラの撮像によって得られた画像（撮像画像）から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出したうえで、マーク領域を基板マークの形状に対応する形状を有したテンプレートと比較し、マーク領域がテンプレートとマッチした場合にはそのマーク領域を画像認識対象として画像認識を行うようにしている（いわゆるテンプレートマッチング）。

特開２００４−７１８６３号公報

しかしながら、フレキシブル基板の上面に設けられる基板マークは微小な円盤状の金属塊から成っており、時間の経過によって金属塊が酸化してしまうと基板マークに「だれ」が生じて全体として横方向に広がっていく（したがって基板マークの平面視の大きさが拡大していく）。このため、実際には基板上に基板マークが存在しているにも拘らず、だれて横方向に大きさが拡大してしまっているためにテンプレートとマッチせず、認識エラーとなってしまう場合があった。また、基板生産時には、基板は複数のものが製造ロット単位でまとまって供給されることが多いため、同一ロット内の基板については基板マークの大きさの変化はほぼ同一となる一方、製造ロットが異なると基板マークの大きさが異なっているケースが多く、供給される基板の製造ロットが切り替わったときに、それまで認識できていた基板マークが認識できなくなるケースもあった。

このような場合、従来はオペレータが試行錯誤しながら大きさが変化（拡大）した基板マークにマッチするサイズのテンプレートを見つけて（或いは作製して）これをそれまでのテンプレートと置き換える作業を行っていたが、このような作業をオペレータが、製造ロットが切り替わるたびに行うことは大変面倒であるうえ、基板の生産効率を低下させるおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、基板マークが時間の経過により大きさが変化していた場合であっても基板マークの画像認識を容易に行うことができる部品実装装置及び部品実装装置における基板マーク認識方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、搬送コンベアによって位置決めしたフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークを画像認識し、これにより搬送コンベアに対する位置把握を行ったフレキシブル基板に対して装着ヘッドにより部品の装着を行う部品実装装置であって、基板マークの撮像を行う撮像手段と、撮像手段の撮像によって得られた撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する領域抽出手段と、基板マークの形状に対応する形状を有したテンプレートをマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチしなかった場合にはテンプレートの大きさを変更して改めてマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはテンプレートとマッチしたマーク領域を画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域とマッチしたテンプレートを次に抽出したマーク領域と比較するときに最初に用いるテンプレートとして登録する画像認識実行手段とを備えた。

請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、領域抽出手段が撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出するときに用いる抽出アルゴリズムが複数記憶されるアルゴリズム記憶手段を備え、領域抽出手段は、アルゴリズム記憶手段から読み出した一の抽出アルゴリズムを用いて撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出できなかった場合に、抽出アルゴリズムをアルゴリズム記憶手段から読み出した他の抽出アルゴリズムに変更して撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出する。

請求項３に記載の部品実装装置における基板マーク認識方法は、搬送コンベアによって位置決めしたフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークを画像認識し、これにより搬送コンベアに対する位置把握を行ったフレキシブル基板に対して装着ヘッドにより部品の装着を行う部品実装装置における基板マーク認識方法であって、基板マークの撮像を行う工程と、撮像によって得られた撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する工程と、基板マークの形状に対応する形状を有したテンプレートマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチしなかった場合にはテンプレートの大きさを変更して改めてマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはテンプレートとマッチしたマーク領域を画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域とマッチしたテンプレートを次に抽出したマーク領域と比較するときに最初に用いるテンプレートとして登録する工程とを含む。

請求項４に記載の部品実装装置における基板マーク認識方法は、請求項３に記載の部品実装装置における基板マーク認識方法であって、撮像によって撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する工程において、撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出できなかった場合に、撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出するときに用いる抽出アルゴリズムを変更して撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出する。

本発明では、テンプレートとマーク領域とがマッチしなかった場合にはテンプレートの大きさを変更して改めてマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはテンプレートとマッチしたマーク領域を画像認識対象として画像認識を実行するようになっているので、基板マークが時間の経過により大きさが変化していた場合であっても、基板マークの画像認識を容易に行うことができる。また、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはそのテンプレートを次に抽出したマーク領域と比較するときに最初に用いるようになっているので、基板マークの大きさの変化がほぼ同一となる同一製造ロット内の最初の基板についてテンプレートの大きさの変更を行った場合であっても、同一製造ロット内のその他の基板についてはテンプレートの大きさの変更が不要となる可能性が高く、基板マークの画像認識に要する時間を短縮することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が部品の装着を行うフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークの斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える撮像カメラの撮像により取得した撮像画像をテンプレートの例とともに示す図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が行うパターンマッチングの状況を示す図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する基板マークの画像認識作業の手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品実装作業の手順を示すフローチャート

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において部品実装装置１は、図示しない上流側の装置（例えば半田印刷機や他の部品実装装置）から送られてきたキャリヤ２を搬入し、キャリヤ２の上面に保持された複数のフレキシブル基板（以下、単に「基板」と称する）３それぞれの表面に設けられた電極（図示せず）上に部品（電子部品）４を装着する部品実装作業を行った後、その基板３を図示しない下流側の装置（例えば他の部品実装装置や検査機、リフロー炉等）に搬出する動作を連続的に実行するものであり、複数の基板３を保持したキャリヤ２を水平面内方向に搬送して位置決めする搬送コンベア１１、部品供給口１２ａに部品４の供給を行う複数のパーツフィーダ１２、各パーツフィーダ１２が供給する部品４を下方に延びた吸着ノズル１３ａによりピックアップして基板３上に装着する装着ヘッド１３を備えている。装着ヘッド１３は三軸直交ロボットから成るヘッド移動ロボット１４によって移動され、吸着ノズル１３ａは装着ヘッド１３に対して昇降かつ上下軸回りの回転が自在になっている。

図１において、基板３の上面の対角の２箇所には基板マークＭが設けられている。各基板マークＭは微小な円盤状の金属塊から成っており、図２に示すように、基板マークＭの上面は基板３の上面よりも高くなっている。このため、基板マークＭの上面と基板３の上面との間には段差Ｄｓが形成されている。

図１において、装着ヘッド１３には撮像視野を下方に向けた基板カメラ１５が設けられている。基板カメラ１５は、搬送コンベア１１によって位置決めされたキャリヤ２上の各基板３について、装着ヘッド１３による部品４の装着を始める前に、その基板３が予め定めた基準の位置からどれだけずれているかを検出するために基板マークＭの撮像を行う。

図１において、搬送コンベア１１とパーツフィーダ１２との間には撮像視野を上方に向けた部品カメラ１６が設けられている。部品カメラ１６は、パーツフィーダ１２から供給される部品４をピックアップした装着ヘッド１３が部品４を基板３に装着する前に部品カメラ１６の上方を通過した際に部品４の撮像を行う。

図１において、搬送コンベア１１によるキャリヤ２の搬送動作は、制御装置２０がコンベア駆動機構２１の作動制御を行うことによってなされ、各パーツフィーダ１２による部品供給口１２ａへの部品４の供給動作は、制御装置２０がフィーダ駆動機構２２の作動制御を行うことによってなされる。また、ヘッド移動ロボット１４による装着ヘッド１３の移動動作は、制御装置２０がロボット駆動機構２３の作動制御を行うことによってなされ、吸着ノズル１３ａの昇降及び上下軸回りの回転動作は、制御装置２０がノズル駆動機構２４の作動制御を行うことによってなされる。また、吸着ノズル１３ａによる部品４の吸着及びその解除動作は、制御装置２０が吸着機構２５の作動制御を行うことによってなされる。

図１において、基板カメラ１５及び部品カメラ１６の撮像動作は、制御装置２０によって制御される。基板カメラ１５及び部品カメラ１６の撮像動作によって得られた画像データは制御装置２０において画像認識される。

図１において、制御装置２０は、画像データ記憶部２０ａ、領域抽出部２０ｂ、テンプレートデータ記憶部２０ｃ、初期テンプレート記憶部２０ｄ、画像認識実行部２０ｅ及びアルゴリズム記憶部２０ｆを有している。

画像データ記憶部２０ａには、基板カメラ１５によって撮像された基板マークＭの画像データと、部品カメラ１６によって撮像された部品４の画像データが記憶される。

領域抽出部２０ｂは、基板カメラ１５の撮像によって得られた撮像画像から基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出する。

基板（フレキシブル基板）３に設けられる基板マークＭは前述のように微小な円盤状の金属塊から成っているため、時間の経過によって金属が酸化してしまうと金属塊がだれて基板マークＭが全体として横方向に広がっていまい、基板マークＭの平面視の大きさが拡大していく。図３（ａ），（ｂ）は基板マークＭを撮像したときの撮像画像ＳＣの例であり、図３（ａ）は金属塊が酸化によってだれておらず、横方向に広がっていない状態の基板マークＭ（標準的な大きさを有する基板マークＭ）に相当する領域を抽出して得たマーク領域Ｒｇを示しており、図３（ｂ）は金属塊が酸化によってだれて横方向に広がりきった状態の基板マークＭに相当する領域を抽出して得たマーク領域Ｒｇを示している。

テンプレートデータ記憶部２０ｃには、基板３に設けられる基板マークＭの形状に対応する形状を有して互いにサイズの異なる複数のテンプレートＴｐのデータが予め記憶されている。例えば、図３（ａ）に示す標準的な大きさを有する基板マークＭのマーク領域ＲｇにマッチするサイズのテンプレートＴｐ（最小サイズのテンプレートＴｐ１）及び図３（ｂ）に示す横方向に広がりきった状態の基板マークＭのマーク領域ＲｇにマッチするサイズのテンプレートＴｐ（最大サイズのテンプレートＴｐ２）のほか、その中間のサイズのテンプレートＴｐとして更に複数の中間サイズのテンプレートＴｐが記憶されている。

初期テンプレート記憶部２０ｄには、テンプレートデータ記憶部２０ｃに記憶されている複数のテンプレートＴｐの中のひとつのテンプレートＴｐが初期テンプレートとして記憶される。この初期テンプレート記憶部２０ｄに記憶されるテンプレートＴｐ（初期テンプレート）は、基板生産が開始された後は逐次更新されていくが、初めは最小サイズのテンプレートＴｐ１が初期テンプレートとして記憶されている。

画像認識実行部２０ｅは、テンプレートデータ記憶部２０ｃに記憶されている複数のテンプレートＴｐの中から読み出したひとつのテンプレートＴｐ（最初は初期テンプレート記憶部２０ｄに記憶されたテンプレートＴｐ）を、領域抽出部２０ｂにより抽出されたマーク領域Ｒｇと比較する。そして、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合には大きさが異なる他のテンプレートＴｐをテンプレートデータ記憶部２０ｃから読み出して（すなわちテンプレートＴｐの大きさを変更して）改めてマーク領域Ｒｇと比較し、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはテンプレートＴｐとマッチしたマーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域ＲｇとマッチしたテンプレートＴｐを次に抽出したマーク領域Ｒｇと比較するときに最初に用いるテンプレートＴｐ（初期テンプレート）として初期テンプレート記憶部２０ｄに登録する（記憶させる）。

なお、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチする状態とは、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとが形状及び大きさともほぼ同じである状態をいう（図４（ａ））。したがって、テンプレートＴｐの形状とマーク領域Ｒｇの形状とが同じであっても、テンプレートＴｐがマーク領域Ｒｇよりも小さい状態や（図４（ｂ）、テンプレートＴｐがマーク領域Ｒｇよりも大きい状態では（図４（ｃ））、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした状態とはならない。

アルゴリズム記憶部２０ｆには、領域抽出部２０ｂが撮像画像から基板マークＭに相当する領域を抽出するときに用いるアルゴリズム（以下、抽出アルゴリズムと称する）が複数記憶されている。アルゴリズム記憶部２０ｆに記憶される抽出アルゴリズムとしては、例えば、基板マークＭの外周に形成される段差Ｄｓの部分の影を検出し、基板マークＭのエッジ（外郭）を把握して基板マークＭの領域を抽出するアルゴリズムや、画像の外周部から中心部に向けた８方向についての画像の濃度変化から基板マークＭのエッジを把握して基板マークＭの領域を抽出するアルゴリズム等がある。

次に、部品実装装置１により、基板３上に設けられた基板マークＭの画像認識を行う基板マークＭの画像認識作業の実行手順について説明する。基板マークＭの画像認識作業では、制御装置２０は先ず、ヘッド移動ロボット１４から装着ヘッド１３を移動させて基板カメラ１５を基板マークＭの上方に移動させたうえで、基板カメラ１５に基板マークＭの撮像を行わせる（図５に示すステップＳＴ１の基板マーク撮像工程）。基板カメラ１５の撮像によって得られた基板マークＭの画像データは制御装置２０に送られ、画像データ記憶部２０ａに記憶される。

基板カメラ１５が撮像した画像データが画像データ記憶部２０ａに記憶されたら、制御装置２０の領域抽出部２０ｂは、基板カメラ１５の撮像によって得られた撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出する（図５に示すステップＳＴ２の領域抽出工程）。このマーク領域Ｒｇの抽出作業は、アルゴリズム記憶部２０ｆに記憶されている複数の抽出アルゴリズムから読み出した一の抽出アルゴリズムを用いて実行される。

制御装置２０の領域抽出部２０ｂは、撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域を抽出できたかどうかの判定を行い（図５に示すステップＳＴ３の抽出成否判定工程）、その結果、撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域を抽出できなかったと判定した場合、すなわち、アルゴリズム記憶部２０ｆから読み出した一の抽出アルゴリズムを用いて基板マークＭに相当する領域を抽出できなかったと判定した場合には、現在読み出して用いている一の抽出アルゴリズムをアルゴリズム記憶部２０ｆから読み出した他の抽出アルゴリズムに変更するが、その前に、抽出アルゴリズムの変更が可能であるかどうか、すなわち、変更可能な抽出アルゴリズムがアルゴリズム記憶部２０ｆに存在するかどうかの判断を行う（図５に示すステップＳＴ４の抽出アルゴリズム変更可否判断工程）。

制御装置２０は、ステップＳＴ４で、抽出アルゴリズムの変更が可能でないと判断した場合には、マーク領域Ｒｇの抽出自体が不能であることから、図示しない報知装置を介してエラー報知を行ったうえで（図５に示すステップＳＴ５のエラー報知工程）、オペレータの処置待ちに入るが（図５に示すステップＳＴ６の処置待ち工程）、抽出アルゴリズムの変更が可能であると判断した場合には、現在読み出している一の抽出アルゴリズムをアルゴリズム記憶部２０ｆから読み出した他の抽出アルゴリズムに変更し（図５に示すステップＳＴ７の抽出アルゴリズム変更工程）、そのうえで、改めて撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出する（ステップＳＴ２の領域抽出工程）。

一方、ステップＳＴ３で、制御装置２０の領域抽出部２０ｂが、撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出できたと判定した場合には、制御装置２０の画像認識実行部２０ｅは、テンプレートデータ記憶部２０ｃが記憶する複数のテンプレートＴｐの中から、初期テンプレート記憶部２０ｄが記憶するテンプレートＴｐ（初期テンプレート）を読み出し（図５に示すステップＳＴ８の初期テンプレート読み出し工程）、これをステップＳＴ２で抽出したマーク領域Ｒｇと比較し（図５に示すステップＳＴ９の比較工程）、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチするか否かの判定を行う（図５に示すステップＳＴ１０のマッチ可否判定工程）。

制御装置２０の画像認識実行部２０ｅは、ステップＳＴ１０で、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしていないと判定した場合には、テンプレートデータ記憶部２０ｃが記憶する複数のテンプレートＴｐの中にまだ用いていないテンプレートＴｐがあるかどうかの判定を行う（図５に示すステップＳＴ１１のテンプレートの有無判定工程）。そして、制御装置２０の画像認識実行部２０ｅは、ステップＳＴ１１において、テンプレートデータ記憶部２０ｃにまだ用いていないテンプレートＴｐがあると判定した場合には、テンプレートデータ記憶部２０ｃから、現在用いているテンプレートＴｐとはサイズの異なる他のテンプレートＴｐを読み出して（すなわちテンプレートＴｐの大きさを変更して）（図５に示すステップＳＴ１２のテンプレート読み出し工程）、そのテンプレートＴｐをマーク領域Ｒｇと比較する（ステップＳＴ９の比較工程）。

画像認識実行部２０ｅは、ステップＳＴ１２では、それまで用いていたテンプレートＴｐよりもサイズが一段階大きいテンプレートＴｐを読み出し、最大サイズのテンプレートＴｐ２を読み出した後には例外として、最小サイズのテンプレートＴｐ１を読み出す。そして、テンプレートデータ記憶部２０ｃが記憶する全てのサイズのテンプレートＴｐを読み出した（大きさ順に並んだテンプレートＴｐが一巡した）後のステップＳＴ１０でもテンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合には、その後のステップＳＴ１１で、テンプレートデータ記憶部２０ｃにまだ用いていないテンプレートＴｐはないと判定されることになる。この場合には、前述の図示しない報知装置を介してエラー報知を行ったうえで（ステップＳＴ５のエラー報知工程）、オペレータの処置待ち工程に入る。

一方、制御装置２０の画像認識実行部２０ｅは、ステップＳＴ１０で、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチすると判定した場合には、マーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行したうえで（図５に示すステップＳＴ１３の画像認識実行工程、現在用いているテンプレートＴｐを初期テンプレート記憶部２０ｄに登録（更新記憶）させる（図５に示すステップＳＴ１４の初期テンプレート登録工程）。

次に、本実施の形態における部品実装装置１により基板３に部品４を装着する部品実装作業の実行手順を示す。部品実装作業では、制御装置２０は先ず、搬送コンベア１１を作動させて、上流側の装置から送られてきた複数の基板３が保持されたキャリヤ２を受け取って搬入し、所定の作業位置（図１に示す位置）に位置決めする（図６に示すステップＳＴ２１の基板搬入位置決め工程）。

制御装置２０は、搬送コンベア１１によってキャリヤ２を作業位置に位置決めしたら、キャリヤ２に保持された複数の基板３のうち、これから部品４を装着しようとする基板３の上方に基板カメラ１５を（装着ヘッド１３を）移動させて、その基板３に設けられた基板マークＭの画像認識を行う（図６に示すステップＳＴ２２の基板マーク画像認識工程）。この基板マークＭの画像認識は、各基板３に設けられた２つの基板マークＭについて、図５に示した前述の手順によって行う。

制御装置２０は、基板マークＭの画像認識を行ったら、得られた基板マークＭの画像に基づいて搬送コンベア１１に対する位置把握を行い、基板３のキャリヤ２上における正規の位置からの位置ずれを算出する（図６に示すステップＳＴ２３の基板位置ずれ算出工程）。

制御装置２０は、ステップＳＴ２３で基板３の位置ずれを算出したら、ロボット駆動機構２３の作動制御を行ってヘッド移動ロボット１４を作動させ、装着ヘッド１３をパーツフィーダ１２の上方に移動させる。そして、ノズル駆動機構２４の作動制御を行って、装着ヘッド１３の吸着ノズル１３ａをパーツフィーダ１２の部品供給口１２ａに供給された部品４に接触させるとともに、吸着機構２５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１３ａへの真空圧の供給を行い、吸着ノズル１３ａにより部品４をピックアップ（吸着）する（図６に示すステップＳＴ２４のピックアップ工程）。

制御装置２０は、吸着ノズル１３ａにより部品４をピックアップしたら、ヘッド移動ロボット１４を作動させて、ピックアップした部品４が部品カメラ１６の上方を通過するように装着ヘッド１３を移動させ、部品カメラ１６に部品４の撮像を行わせる。そして、部品カメラ１６の撮像によって得られた画像データを画像データ記憶部２０ａに取り込んで画像認識実行部２０ｅにより画像認識を実行し、部品４の異常（変形や欠損など）の有無の検査を行う（図６のステップＳＴ２５の画像認識工程）。また、得られた画像を利用して部品４の吸着ノズル１３ａに対する位置を把握し、部品４の吸着ノズル１３ａに対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（図６に示すステップＳＴ２６の吸着ずれ算出工程）。

制御装置２０は、部品４の吸着ずれを算出したら、ヘッド移動ロボット１４の作動制御を行って、吸着ノズル１３ａによりピックアップした部品４が基板３の上方に移動するように装着ヘッド１３を作動させる。そして、ノズル駆動機構２４の作動制御を行って、ピックアップした部品４を基板３上の目標装着位置（この目標装着位置の図示しない電極上には、部品実装装置１の上流側に配置された半田印刷機によって半田が印刷されている）に接触させるとともに、吸着機構２５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１３ａへの真空圧の供給を解除し、部品４を基板３に装着する（図６に示すステップＳＴ２７の部品装着工程）。

ここで、制御装置２０は、ステップＳＴ２７で部品４を基板３に装着するときには、ステップＳＴ２３の基板位置ずれ算出工程で求めた基板３の位置ずれと、ステップＳＴ２６の吸着ずれ算出工程で求めた部品４の吸着ずれが修正されるように、基板３に対する吸着ノズル１３ａの位置補正（回転補正を含む）を行う。

制御装置２０は、ステップＳＴ２７の部品装着工程が終了したら、基板３に装着すべき全ての部品４を基板３に装着し終わったかどうかの判断を行う（図６に示すステップＳＴ２８の装着終了判断工程）。その結果、基板３に装着すべき全ての部品４を基板３に装着し終わっていないと判断した場合にはステップＳＴ２４〜ステップＳＴ２７の工程を繰り返し実行し、基板３に装着すべき全ての部品４を基板３に装着し終わっていると判断した場合には、キャリヤ２上にまだ部品４の装着を行っていない基板３があるかどうかの判断を行う（図６に示すステップＳＴ２９の基板有無判断工程）。その結果、キャリヤ２上にまだ部品４の装着を行っていない基板３があると判断したときにはステップＳＴ２２に戻ってまだ部品４の装着を行っていない基板３の基板マークＭの画像認識を行い、キャリヤ２上に部品４の装着を行っていない基板３がなかったと判断したときには、搬送コンベア１１によってキャリヤ２を下流側の装置に搬出する（図６に示すステップＳＴ３０のキャリヤ搬出工程）。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１は、搬送コンベア１１によって位置決めした基板（フレキシブル基板）３の上面に設けられた基板マークＭを画像認識し、これにより位置把握を行った基板３に対して装着ヘッド１３により部品４の装着を行うものであり、基板マークＭの撮像を行う撮像手段としての基板カメラ１５、基板カメラ１５の撮像によって得られた撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出する領域抽出手段としての制御装置２０の領域抽出部２０ｂ、基板マークＭの形状に対応する形状を有したテンプレートＴｐをマーク領域Ｒｇと比較し、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合にはテンプレートＴｐの大きさを変更して改めてマーク領域Ｒｇと比較し、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはテンプレートＴｐとマッチしたマーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域ＲｇとマッチしたテンプレートＴｐを次に抽出したマーク領域Ｒｇと比較するときに最初に用いるテンプレートＴｐとして登録する画像認識実行手段としての制御装置２０の画像認識実行部２０ｅを備えたものとなっている。

また、本実施の形態における部品実装装置１における基板マーク認識方法は、基板マークＭの撮像を行う工程（ステップＳＴ１の基板マーク撮像工程）、撮像によって得られた撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出する工程（ステップＳＴ２の領域抽出工程）、基板マークＭの形状に対応する形状を有したテンプレートＴｐをマーク領域Ｒｇと比較し（ステップＳＴ９の比較工程）、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合にはテンプレートＴｐの大きさを変更して改めてマーク領域Ｒｇと比較し（ステップＳＴ１２のテンプレート読み出し工程及びステップＳＴ９の比較工程）、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはテンプレートＴｐとマッチしたマーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行するとともに（ステップＳＴ１３の画像認識実行工程）、マーク領域ＲｇとマッチしたテンプレートＴｐを次に抽出したマーク領域Ｒｇと比較するときに最初に用いるテンプレートＴｐとして登録する工程（ステップＳＴ１４の初期テンプレート登録工程）を含むものとなっている。

本実施の形態における部品実装装置１（部品実装装置１における基板マーク認識方法）では、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチしなかった場合にはテンプレートＴｐの大きさを変更して改めてマーク領域Ｒｇと比較し、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはテンプレートＴｐとマッチしたマーク領域Ｒｇを画像認識対象として画像認識を実行するようになっているので、基板マークＭが時間の経過により大きさが変化していた場合であっても、基板マークＭの画像認識を容易に行うことができる。

また、テンプレートＴｐとマーク領域Ｒｇとがマッチした場合にはそのテンプレートＴｐを次に抽出したマーク領域Ｒｇと比較するときに最初に用いるようになっているので、基板マークＭの大きさの変化がほぼ同一となる同一製造ロット内の最初の基板３についてテンプレートＴｐの大きさの変更を行った場合であっても、同一製造ロット内のその他の基板３についてはテンプレートＴｐの大きさの変更が不要となる可能性が高く、基板マークＭの画像認識に要する時間を短縮することができる。

また、本実施の形態における部品実装装置１（部品実装装置１における基板マーク認識方法）では、領域抽出部２０ｂが撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域をマーク領域Ｒｇとして抽出するときに用いる抽出アルゴリズムを複数記憶するアルゴリズム記憶手段としてのアルゴリズム記憶部２０ｆを備えており、領域抽出部２０ｂは、アルゴリズム記憶部２０ｆから読み出した一の抽出アルゴリズムを用いて撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域を抽出できなかった場合に、抽出アルゴリズムをアルゴリズム記憶部２０ｆから読み出した他の抽出アルゴリズムに変更して撮像画像ＳＣから基板マークＭに相当する領域を抽出するようになっている（ステップＳＴ２→ステップＳＴ３→ステップＳＴ４→ステップＳＴ７→ステップＳＴ２）ので、領域抽出部２０ｂにおける基板マークＭに相当する領域の抽出自体に失敗するおそれが低減し、基板３の位置把握の確実性を高めることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、大きさの異なる複数のテンプレートＴｐが予め用意されてテンプレートデータ記憶部２０ｃに記憶されている構成であったが、このような構成に変えて、最小サイズのテンプレートＴｐ１と最大サイズのテンプレートＴｐ２のみを記憶し、その間のテンプレートＴｐについては最小サイズのテンプレートＴｐに拡大率を乗じる（或いは最大サイズのテンプレートＴｐ２に縮小率を乗じる）演算によって必要に応じて求めるようにしてもよい。

基板マークが時間の経過により大きさが変化していた場合であっても基板マークの画像認識を容易に行うことができる部品実装装置及び部品実装装置における基板マーク認識方法を提供する。

１ 部品実装装置
３ フレキシブル基板
４ 部品
１１ 搬送コンベア
１３ 装着ヘッド
１５ 基板カメラ（撮像手段）
２０ｂ 領域抽出部（領域抽出手段）
２０ｅ 画像認識実行部（画像認識実行手段）
２０ｆ アルゴリズム記憶部（アルゴリズム記憶手段）
Ｍ 基板マーク
ＳＣ 撮像画像
Ｒｇ マーク領域
Ｔｐ テンプレート

Claims (4)

1. 搬送コンベアによって位置決めしたフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークを画像認識し、これにより搬送コンベアに対する位置把握を行ったフレキシブル基板に対して装着ヘッドにより部品の装着を行う部品実装装置であって、
   基板マークの撮像を行う撮像手段と、
   撮像手段の撮像によって得られた撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する領域抽出手段と、
   基板マークの形状に対応する形状を有したテンプレートをマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチしなかった場合にはテンプレートの大きさを変更して改めてマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはテンプレートとマッチしたマーク領域を画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域とマッチしたテンプレートを次に抽出したマーク領域と比較するときに最初に用いるテンプレートとして登録する画像認識実行手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 領域抽出手段が撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出するときに用いる抽出アルゴリズムが複数記憶されるアルゴリズム記憶手段を備え、
   領域抽出手段は、アルゴリズム記憶手段から読み出した一の抽出アルゴリズムを用いて撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出できなかった場合に、抽出アルゴリズムをアルゴリズム記憶手段から読み出した他の抽出アルゴリズムに変更して撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
3. 搬送コンベアによって位置決めしたフレキシブル基板の上面に設けられた基板マークを画像認識し、これにより搬送コンベアに対する位置把握を行ったフレキシブル基板に対して装着ヘッドにより部品の装着を行う部品実装装置における基板マーク認識方法であって、
   基板マークの撮像を行う工程と、
   撮像によって得られた撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する工程と、
   基板マークの形状に対応する形状を有したテンプレートマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチしなかった場合にはテンプレートの大きさを変更して改めてマーク領域と比較し、テンプレートとマーク領域とがマッチした場合にはテンプレートとマッチしたマーク領域を画像認識対象として画像認識を実行するとともに、マーク領域とマッチしたテンプレートを次に抽出したマーク領域と比較するときに最初に用いるテンプレートとして登録する工程とを含むことを特徴とする部品実装装置における基板マーク認識方法。
4. 撮像によって撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出する工程において、撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出できなかった場合に、撮像画像から基板マークに相当する領域をマーク領域として抽出するときに用いる抽出アルゴリズムを変更して撮像画像から基板マークに相当する領域を抽出することを特徴とする請求項３に記載の部品実装装置における基板マーク認識方法。

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