JP2021158139A - 表面実装機、及び、画像データの送信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の撮像装置は、回路基板に電子部品が装着される前の装着前画像と、回路基板に電子部品が装着された後の装着後画像とを撮像する。電子部品の装着前の画像と装着後の画像とを取り込んだ処理装置は、両画像の差分画像を作成し、二値化処理などを行って判定画像を取得する。制御装置はこの判定画像を用いて判定処理を行い、電子部品の装着位置及び装着角度が許容範囲以内であるか否かを判定する。制御装置は、電子部品の装着位置及び装着角度が許容範囲を超えている場合は装着不良と判断し、装着不良となった電子部品を再度装着するリカバリー動作を行う。この装着状態の検査データは記憶装置に記憶され、装着不良の発生原因の究明等に活用される。
本明細書では、画像データに基づいて部品に関する所定の解析を行う表面実装機において、トレーサビリティを向上させつつタクトタイムを短縮する技術を開示する。
上記の記憶処理は、表面実装機が備える記憶部に画像データを記憶させる処理に限定されるものではなく、画像データを記憶する記憶部を備える外部の装置に画像データを転送する処理であってもよい。
前述した解析処理はこれらに限られるものではなく、上記の撮像部によって生成された画像データに基づいて解析する処理であれば任意の解析処理であってよい。
前述した解析処理はこれに限られるものではなく、上記の撮像部によって生成された画像データに基づいて解析する処理であれば任意の解析処理であってよい。
前述した解析処理はこれらに限られるものではなく、上記の撮像部によって生成された画像データに基づいて解析する処理であれば任意の解析処理であってよい。
前述した解析処理はこれらに限られるものではなく、上記の撮像部によって生成された画像データに基づいて解析する処理であれば任意の解析処理であってよい。
実施形態1を図1から図6によって説明する。以降の説明では図1に示す左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、図2に示す上下方向をZ軸方向という。また、以降の説明では図1に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成要素には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。
図1を参照して、実施形態1に係る表面実装機1の全体構成について説明する。表面実装機1はプリント基板P(以下、単に基板Pという)に電子部品などの部品Eを実装する装置である。表面実装機1は基台10、搬送コンベア11、図示しないバックアップ装置、4つのテープ部品供給装置12、ロータリーヘッド13(ヘッド部の一例)、ヘッド移動部14(移動部の一例)、部品撮像カメラ15、基板撮像カメラ16(撮像部の一例)などを備えている。表面実装機1は後述する制御部30(図4参照)や操作部37(図4参照)なども備えている。
図示しないバックアップ装置は作業位置Aの下方に配されている。バックアップ装置は作業位置Aに搬送された基板Pを作業位置Aに固定するとともに、基板Pを下から支持する。
ここでは部品供給装置としてテープ部品供給装置12を例に説明するが、部品供給装置は部品Eが載置されているトレイを供給する所謂トレイフィーダであってもよいし、半導体ウェハを供給するものであってもよい。
ここではヘッド部としてロータリーヘッド13を例に説明するが、ヘッド部は実装ヘッド18が一列に配列された所謂インライン型であってもよい。
図2に示すように、ロータリーヘッド13はヘッド本体部21、軸部22、複数の実装ヘッド18、図示しない2つのZ軸駆動装置、N軸サーボモータ43(図4参照)、R軸サーボモータ44(図4参照)などを備えている。ロータリーヘッド13は耐屈曲ケーブル23(所謂フレキシブルケーブル)を介して制御部30と接続されている。
複数の実装ヘッド18は軸部22の回転軸線を中心とする円周上に等間隔に配されている。実装ヘッド18はノズルシャフト18Aと、ノズルシャフト18Aの下端部に着脱可能に取り付けられている吸着ノズル18Bとを有している。吸着ノズル18Bにはノズルシャフト18Aを介して図示しない空気供給装置から負圧及び正圧が供給される。吸着ノズル18Bは負圧が供給されることによって部品Eを吸着し、正圧が供給されることによってその部品Eを解放する。
図2に示すように、基板撮像カメラ16はステレオカメラであり、基板Pを斜め上方向から撮像する第1カメラ16Aと第2カメラ16Bとを有している。第1カメラ16Aは第2カメラ16Bよりも基板Pの板面とカメラの光軸とがなす角度が大きい。
通信部16EはFPGA16Cが制御部30と通信するための回路である。通信部16Eは耐屈曲ケーブル23を介して制御部30の画像取り込みボード34(図4参照)に接続されている。
図4に示すように、表面実装機1は制御部30及び操作部37を備えている。制御部30は演算処理部31、モータ制御部32、記憶部33、画像取り込みボード34、外部入出力部35、フィーダ通信部36などを備えている。
モータ制御部32は演算処理部31の制御の下でX軸サーボモータ40、Y軸サーボモータ41、Z軸リニアモータ42、N軸サーボモータ43、R軸サーボモータ44、コンベア駆動モータ45などの各モータの運転、停止及び回転速度を制御する。
画像取り込みボード34は部品撮像カメラ15や基板撮像カメラ16から送信された画像データを受信し、受信した画像データを演算処理部31のRAMに記憶させる。RAMに記憶された画像データは演算処理部31によって記憶部33に記憶される。
フィーダ通信部36はフィーダ17に接続されており、フィーダ17を統括して制御する。
図5を参照して、部品Eの搭載と画像データの記憶について説明する。図5に示す処理が開始される時点で各実装ヘッド18には既に部品Eが吸着されているものとする。
S102では、制御部30は基板撮像カメラ16のFPGA16Cに撮像を指示する。FPGA16Cは撮像が指示されると第1カメラ16A及び第2カメラ16Bによって基板P上の部品Eの搭載位置を含む範囲を撮像し、第1カメラ16A及び第2カメラ16Bから出力された画像データをRAM16Dに記憶する。
S105では、制御部30は基板Pに部品Eが搭載されたか否かを判定結果から判断する(制御処理の一例)。制御部30は、部品Eが搭載されなかった場合はS106に進み、搭載された場合はS107に進む。
FPGA16Cは、制御部30から画像データの送信を要求されるとRAM16Dに記憶されている36の画像データを制御部30に送信する。画像データの送信の詳細については後述する。
S109では、制御部30は受信した36の画像データを記憶部33に記憶させる(記憶処理の一例)。
図6を参照して、上述したS108で実行される画像データの送信の詳細について説明する。制御部30は、全ての実装ヘッド18に搭載動作を行わせた後、FPGA16Cに画像データの送信を要求する(S108_1A)。FPGA16Cは制御部30から画像データの送信を要求されると、RAM16Dに記憶されている複数の画像データを1つずつ順に画像取り込みボード34に送信する(S108_2A)。画像取り込みボード34は画像データの受信が完了すると制御部30に受信完了通知を送信する(S108_3A)。
実施形態1に係る表面実装機1によると、基板Pに部品Eが搭載されたか否かを基板撮像カメラ16のFPGA16Cが画像データを解析して判定する。そして、FPGA16Cはその判定結果を制御部30に送信し、その後に制御部30に画像データを送信する。判定結果は画像データに比べてデータ量が大幅に少ないのでデータの送信時間が短い。このため、制御部30が画像データを受信して判定する場合に比べ、制御部30が早期に判定結果を得ることができる。このため表面実装機1の待機時間を短縮できる。そして、表面実装機1によると、FPGA16Cは判定結果を送信した後に制御部30に画像データを送信するのでトレーサビリティを向上させることができる。よって表面実装機1によると、画像データに基づいて部品Eに関する所定の判定を行う表面実装機1において、トレーサビリティを向上させつつタクトタイムを短縮できる。
前述した実施形態1では基板撮像カメラ16によって基板P上の部品Eの搭載位置を含む範囲を撮像して部品Eが搭載されたか否かを判定する場合を例に説明した。これに対し、実施形態2では実装ヘッド18に吸着されている部品Eを部品撮像カメラ15(撮像部の一例)によって下から撮像して画像データを生成し、生成した画像データを解析することにより、実装ヘッド18に対する部品Eの位置(部品Eが実装ヘッド18の中心からどのくらいずれているか)や部品Eの回転角度を判定する。
図7を参照して、部品撮像カメラ15の電気的構成について説明する。部品撮像カメラ15は第3カメラ15A、FPGA15B、RAM15C及び通信部15Dを備えている。第3カメラ15Aは、光源50、受光素子が1列に配列されたリニアセンサ51及びA/Dコンバータ52を有しており、リニアセンサ51の撮像面が上を向く姿勢で基台10に配されている。第3カメラ15Aはリニアセンサ51に替えてエリアセンサを備えていてもよい。
図8を参照して、実施形態2に係る部品Eの吸着と画像データの記憶について説明する。図8に示す処理が開始される時点で各実装ヘッド18には部品Eが吸着されていないものとする。
S202では、制御部30は選択した実装ヘッド18が部品撮像カメラ15の上方に位置するようにロータリーヘッド13を移動させ、部品撮像カメラ15のFPGA15Bに撮像を指示する。FPGA15Bは撮像が指示されると実装ヘッド18に吸着されている部品Eを第3カメラ15Aによって下から撮像し、第3カメラ15Aから出力された画像データをRAM15Cに記憶する。
S204では、FPGA15Bは判定結果(解析結果の一例)を制御部30に送信する。制御部30に送信された判定結果は、基板Pに部品Eを搭載するときのロータリーヘッド13の移動位置(XY方向)や実装ヘッド18の自転角度(R方向)の補正情報として用いられる。具体的には、制御部30は、基板Pに部品Eを搭載するときに部品Eが正規の搭載位置に正規の回転角度で搭載されるよう、判定結果に基づいてロータリーヘッド13の移動位置や実装ヘッド18の自転角度を補正する。
FPGA15Bは、制御部30から画像データの送信を要求されるとRAM15Cに記憶されている18の画像データを制御部30に送信する。画像データの送信の詳細は実施形態1と同じであるので説明は省略する。
実施形態2に係る表面実装機1によると、撮像部は表面実装機1の基台10に設けられている部品撮像カメラ15であり、実装ヘッド18に吸着動作を行わせた後、実装ヘッド18に吸着されている部品Eを下から撮像する。表面実装機1によると、解析処理として、実装ヘッド18に対する部品Eの位置や部品Eの回転角度を判定する処理を行うことができる。
実施形態3は実施形態1又は実施形態2の変形例である。ここでは実施形態1の変形例として説明する。前述した実施形態1では、FPGA16Cは制御部30に複数の画像データを1つずつ順に送信する。これに対し、実施形態3に係るFPGA16Cは複数の画像データを1つの画像データにまとめ、まとめた1つの画像データを送信する。
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明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明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。
Claims (9)
- 部品を保持して基板に搭載する表面実装機であって、
前記部品を保持する部品保持部を昇降可能に支持するヘッド部と、
前記ヘッド部を前記基板の板面に平行な方向に移動させる移動部と、
前記部品を撮像して画像データを生成する撮像部であって、生成した前記画像データを処理する処理部を有する撮像部と、
制御部と、
を備え、
前記処理部は、
前記画像データに基づいて前記部品に関する所定の解析を行う解析処理と、
前記解析処理の解析結果を前記制御部に送信する結果送信処理と、
前記結果送信処理の後に、前記画像データを前記制御部に送信する画像送信処理と、
を実行し、
前記制御部は、
前記解析結果に基づいて当該表面実装機の動作を制御する制御処理と、
前記処理部から受信した前記画像データを記憶部に記憶させる記憶処理と、
を実行する、表面実装機。 - 請求項1に記載の表面実装機であって、
前記処理部と前記制御部との前記画像データの送信以外の通信を他の通信と定義したとき、前記処理部は、前記他の通信の空き時間が前記画像データの送信時間より長いときに前記画像データを送信する、表面実装機。 - 請求項1又は請求項2に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は前記ヘッド部に設けられており、前記基板に前記部品を搭載する動作が行われた後、前記基板上の前記部品の搭載位置を撮像する、表面実装機。 - 請求項1又は請求項2に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は前記ヘッド部に設けられており、前記部品保持部によって前記部品を保持する動作が行われる前に、部品供給位置にある前記部品を撮像する、表面実装機。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は当該表面実装機の基台に設けられており、前記部品保持部によって前記部品を保持する動作が行われた後、前記部品保持部に保持されている前記部品、又は、前記部品を保持していない前記部品保持部を下から撮像する、表面実装機。 - 請求項1又は請求項2に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は前記ヘッド部に設けられており、前記部品保持部によって前記部品を保持する動作が行われた後、前記部品保持部に保持されている前記部品を撮像する、表面実装機。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は複数の前記部品を順に撮像し、
前記制御部は、複数の前記部品について前記解析結果を受信した後、前記処理部に前記画像データの送信を要求し、
前記処理部は、前記制御部から前記画像データの送信を要求されると、複数の前記画像データを1画像データずつ順に送信する、表面実装機。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
前記撮像部は複数の前記部品を順に撮像し、
前記制御部は、複数の前記部品について前記解析結果を受信した後、前記処理部に前記画像データの送信を要求し、
前記処理部は、前記制御部から前記画像データの送信を要求されると、複数の前記画像データを1つの画像データとしてまとめて送信する、表面実装機。 - 部品を保持して基板に搭載する表面実装機における画像データの送信方法であって、
前記表面実装機は、
前記部品を保持する部品保持部を昇降可能に支持するヘッド部と、
前記ヘッド部を前記基板の板面に平行な方向に移動させる移動部と、
前記部品を撮像して画像データを生成する撮像部であって、生成した前記画像データを処理する処理部を有する撮像部と、
制御部と、
を備え、
当該送信方法は、
前記処理部が、前記画像データに基づいて前記部品に関する所定の解析を行う解析ステップと、
前記処理部が、前記解析ステップの解析結果を前記制御部に送信する結果送信ステップと、
前記制御部が、前記解析結果に基づいて当該表面実装機の動作を制御する制御ステップと、
前記処理部が、前記結果送信ステップの後に、前記画像データを前記制御部に送信する画像送信ステップと、
前記制御部が、前記処理部から受信した前記画像データを記憶部に記憶させる記憶ステップと、
を含む、画像データの送信方法。
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