JP2022107877A - 部品撮像装置および部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を撮像するカメラの光軸のずれを補正することができる部品撮像装置および部品実装装置を提供する。【解決手段】部品撮像装置（部品認識カメラ２０）は、第１カメラ（中央カメラユニット２２）と、第１カメラの光軸２２ｃを挟んで配置され、第２カメラ（右側カメラユニット２３）および第３カメラ（左側カメラユニット２４）と、各カメラのそれぞれの撮像視野２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ内で、かつ、各カメラがそれぞれ部品Ｄを撮像する際の撮像範囲（部品撮像視野２６）の外に設けられたマーク２８と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、部品を撮像する部品撮像装置および部品撮像装置を備える部品実装装置に関する。

部品実装装置は、部品供給部が供給する部品を水平方向に移動する実装ヘッドが有するノズルで取り出し、基板搬送コンベアに保持された基板に実装する。このような部品実装装置には、部品の実装精度を向上するためにノズルが保持する部品の位置を撮像する部品認識カメラ（部品撮像装置）と、実装ヘッドと一体となって移動して基板上に形成されたマークを撮像する基板認識カメラを備えるものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、着脱可能な実装ヘッドのノズルと基板認識カメラの位置関係を補正して部品の実装精度を確保するため、部品認識カメラの上面に、基準マークが形成されたガラス板を基準マークが部品認識カメラの視野内に入るように載置し、さらにこの視野内にノズルが入るように実装ヘッドを移動している。そして、この状態で部品認識カメラによってノズルと基準マークの位置を検出し、基板認識カメラによって撮像した基準マークと基板認識カメラの光軸の位置からノズルと基板認識カメラの位置関係を算出している。

特開２００４－１７９６３６号公報

ところで、部品認識カメラは、カメラの光軸の位置からノズルが保持する部品の位置を検出しているが、継続して実装基板を生産する過程において、部品認識カメラが備える撮像素子の発熱などによる経時変化によってカメラの光軸がずれる（歪む）ことがあり、部品の実装精度を維持するためには部品認識カメラの光軸のずれを定期的に検出して適切に補正する必要がある。しかしながら特許文献１を含む従来技術では、実装基板の生産中に部品認識カメラの光軸のずれを検出する方法は開示されておらず、部品の実装精度を向上するためにはさらなる改善の余地があった。

そこで本発明は、部品を撮像するカメラの光軸のずれを補正することができる部品撮像装置および部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品撮像装置は、部品を撮像する第１カメラと、前記第１カメラの光軸を挟んで配置され、前記部品を撮像する第２カメラおよび第３カメラと、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラのそれぞれの撮像視野内で、かつ、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記部品を撮像する際の撮像範囲の外に設けられたマークと、を備える。

本発明の部品実装装置は、部品をノズルで保持して基板に実装する部品実装装置であって、ノズルが保持した部品を撮像する第１カメラと、前記第１カメラの光軸を挟んで配置され、前記部品を撮像する第２カメラおよび第３カメラと、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラのそれぞれの撮像視野内で、かつ、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記部品を撮像する際の撮像範囲の外に設けられたマークと、を備える。

本発明によれば、部品を撮像するカメラの光軸のずれを補正することができることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える（ａ）部品認識カメラの透過部材の平面図（ｂ）部品認識カメラの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラによるノズルが保持する部品の撮像の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの光軸のずれの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの右側カメラユニットによって撮像されたマークの撮像画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの中央カメラユニットによって撮像されたノズルが保持する部品の撮像画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、部品認識カメラの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図２における上下方向）が示される。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。なお図２は、図１における部品実装装置１の一部を模式的に示している。部品実装装置１は、部品供給部から供給された部品を基板に装着する部品実装作業を実行する機能を有する。基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬送された基板３を、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

基板搬送機構２の両側（Ｙ軸の前後方向）には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品Ｄを格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品Ｄが取り出される部品供給位置５ａに部品Ｄを供給する。

図１、図２において、基台１ａ上面においてＸ軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム７が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム７はＸ軸に沿って配置されている。ビーム７には、実装ヘッド８がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、部品Ｄを吸着保持して昇降可能な吸着ユニット８ａを備えている。吸着ユニット８ａのそれぞれの下端部には、部品Ｄを吸着保持するノズル８ｂが装着されている。

図１において、Ｙ軸テーブル６およびビーム７は、実装ヘッド８をＸ軸およびＹ軸に沿って移動させるヘッド移動機構９を構成する。ヘッド移動機構９および実装ヘッド８は、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の部品供給位置５ａから部品Ｄをノズル８ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装位置に装着する実装ターンを実行する。すなわち、Ｙ軸テーブル６、ビーム７および実装ヘッド８は、テープフィーダ５の部品供給位置５ａに供給される部品Ｄをノズル８ｂで保持して基板３に装着する部品実装手段を構成する。

図１、図２において、部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ２０が配置されている。部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ２０の上方を移動する際に、部品認識カメラ２０は実装ヘッド８に保持された状態の部品Ｄを撮像して部品Ｄの保持姿勢を認識する。実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａには基板認識カメラ１０が取り付けられている。基板認識カメラ１０は、実装ヘッド８と一体的に移動する。

実装ヘッド８が移動することにより、基板認識カメラ１０は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３に設けられた基板マーク３ａを撮像して基板３の位置を認識する。実装ヘッド８による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ２０による部品Ｄの認識結果と、基板認識カメラ１０による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図２において、部品供給部４にはフィーダベース１１ａに予め複数のテープフィーダ５が装着された状態の台車１１がセットされる。台車１１には、部品Ｄを保持した部品テープ１２を巻回状態で収納するテープリール１３が保持されている。テープリール１３から引き出された部品テープ１２は、テープフィーダ５によって部品供給位置５ａまでピッチ送りされる。

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１４が設置されている。タッチパネル１４は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

次に図３を参照して、部品認識カメラ２０の構成について説明する。図３（ｂ）において、部品認識カメラ２０は、筐体２１の内部に中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４が設置されている。中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４は、ノズル８ｂに保持されて部品認識高さＨａに下面Ｄａが位置する部品Ｄを撮像できるように設置されている（図４も参照）。

中央カメラユニット２２は、２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する中央撮像部２２ａと、撮像対象の部品Ｄと中央撮像部２２ａとの間に位置する中央レンズ２２ｂを備えている。右側カメラユニット２３は、２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する右側撮像部２３ａと、撮像対象の部品Ｄと右側撮像部２３ａとの間に位置する右側レンズ２３ｂを備えている。左側カメラユニット２４は、２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する左側撮像部２４ａと、撮像対象の部品Ｄと左側撮像部２４ａとの間に位置する左側レンズ２４ｂを備えている。

図３（ｂ）において、中央カメラユニット２２は、光軸２２ｃを上方に向けて設置されており、撮像対象の部品Ｄを下方から撮像する。右側カメラユニット２３は、中央カメラユニット２２のＸ軸に沿う方向の右側（図３（ｂ）における右側）に配置されている。右側カメラユニット２３は、光軸２３ｃを左上方に向けて設置されており、撮像対象の部品Ｄを右下方から撮像する。左側カメラユニット２４は、中央カメラユニット２２のＸ軸に沿う方向の左側（図３（ｂ）における左側）に配置されている。左側カメラユニット２４は、光軸２４ｃを右上方に向けて設置されており、撮像対象の部品Ｄを左下方から撮像する。

中央カメラユニット２２の光軸２２ｃ、右側カメラユニット２３の光軸２３ｃ、左側カメラユニット２４の光軸２４ｃは、部品認識高さＨａに位置する部品Ｄの下面Ｄａの計測点ＳＤで交わるように設定されている。計測点ＳＤで光軸２３ｃと光軸２４ｃが交わる右側カメラユニット２３と左側カメラユニット２４は、同一の被写体（部品Ｄ）を同時に撮像して被写体（計測点ＳＤ）までの距離情報（高さ情報）を取得する３次元カメラ（ステレオカメラ）を構成する。

このように、部品認識カメラ２０には、Ｘ軸に沿って右側から右側カメラユニット２３、中央カメラユニット２２、左側カメラユニット２４が配置されている。すなわち、部品認識カメラ２０は、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像する中央カメラユニット２２（第１カメラ）と、中央カメラユニット２２の光軸２２ｃ（第１カメラの光軸）を挟んで配置され、その部品Ｄを撮像する右側カメラユニット２３（第２カメラ）および左側カメラユニット２４（第３カメラ）を備えている。

図３（ｂ）において、筐体２１の上部２１ａには、筐体２１の一部を切り欠いて透明板２５が設置されている。図３（ａ）、図３（ｂ）において、透明板２５は、光を透過する板状のガラスなどで形成されている。透明板２５の中央部には、中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４がノズル８ｂに保持された部品Ｄを撮像する際の部品撮像視野２６が設定されている。部品撮像視野２６の外の右側に設定されている右側マーク撮像視野２７Ｒの中には、複数の右側マーク２８Ｒが形成されている。部品撮像視野２６の外の左側に設定されている左側マーク撮像視野２７Ｌの中には、複数の左側マーク２８Ｌが形成されている。

図３（ａ）、図３（ｂ）において、部品撮像視野２６、右側マーク撮像視野２７Ｒ、左側マーク撮像視野２７Ｌは、中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄ、右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄ、ならびに左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄの範囲内に設定されている。右側マーク２８Ｒおよび左側マーク２８Ｌは、透明板２５の上面２５ａのマーク認識高さＨｂに形成されている。右側マーク２８Ｒおよび左側マーク２８Ｌは、中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄ（光軸２２ｃ）、右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄ（光軸２３ｃ）、左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄ（光軸２４ｃ）のずれの検出に使用される。

この例では、右側マーク撮像視野２７Ｒの中に、右側マーク２８Ｒとして、光を透過しない金属薄膜で形成された円板がＹ軸に沿って等間隔に５個配置されている。また、左側マーク撮像視野２７Ｌの中に、左側マーク２８Ｌとして、光を透過しない金属薄膜で形成された円板がＹ軸に沿って等間隔に５個配置されている。なお、図３（ａ）に示す右側マーク２８Ｒと左側マーク２８Ｌの形状、数、配置は一例であり、この例に限定されることはない。

以下、マーク認識高さＨｂに位置する透明板２５の上面２５ａにおいて、中央カメラユニット２２の光軸２２ｃ（撮像視野２２ｄの中心）が透明板２５の上面２５ａと交差する位置を中央交差点ＳＣと称する。同様に、右側カメラユニット２３の光軸２３ｃ（撮像視野２３ｄの中心）が透明板２５の上面２５ａと交差する位置を右側交差点ＳＲと称する。また、左側カメラユニット２４の光軸２４ｃ（撮像視野２４ｄの中心）が透明板２５の上面２５ａと交差する位置を左側交差点ＳＬと称する。

このように、部品認識カメラ２０は、中央カメラユニット２２（第１カメラ）、右側カメラユニット２３（第２カメラ）、および左側カメラユニット２４（第３カメラ）のそれぞれの撮像視野２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ内で、かつ、中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、および左側カメラユニット２４が、それぞれノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像する際の撮像範囲（部品撮像視野２６）の外に設けられたマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）を有している。

すなわち、マーク２８は、撮像範囲（部品撮像視野２６）を挟んで配置された複数の図形（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）を含んで構成されている。また、マーク２８は、中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、および左側カメラユニット２４と部品Ｄとの間に配置された透明板２５の上面２５ａに設けられている。

図３（ｂ）において、中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４の上方であって、中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄ、右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄ、左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄと干渉しない位置には、照明部２９が設置されている。照明部２９は、複数のＬＥＤチップなどを備えて構成されており、下方から部品認識高さＨａに位置する撮像対象物（部品Ｄなど）、または、右側マーク２８Ｒと左側マーク２８Ｌを照らす光を照射する。なお、照明部２９は、下方から光を照射する照明の他、側方から光を照射する照射照明（図示省略）を備えていてもよい。

次に図４を参照して、部品認識カメラ２０による部品Ｄの撮像について説明する。部品Ｄをノズル８ｂで保持した実装ヘッド８は、部品Ｄの下面Ｄａを部品認識高さＨａに位置させて、部品Ｄが部品認識カメラ２０の部品撮像視野２６（撮像範囲）の上を通過するようにＸ方向に移動させる（矢印ａ）。この間、照明部２９が部品Ｄを照明し、部品認識カメラ２０の中央カメラユニット２２（第１カメラ）、右側カメラユニット２３（第２カメラ）、左側カメラユニット２４（第３カメラ）がそれぞれ撮像した撮像結果は、部品実装装置１が備える制御部３０（図５参照）に送信される。

次に図５を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１は、制御部３０、基板搬送機構２、テープフィーダ５、実装ヘッド８、ヘッド移動機構９、部品認識カメラ２０、基板認識カメラ１０、タッチパネル１４を備えている。制御部３０は、撮像処理部３１、位置ずれ量算出部３２、吸着部品位置算出部３３、距離算出部３４、実装動作処理部３５、実装記憶部３６を備えている。実装記憶部３６は記憶装置であり、実装データ３７、撮像結果データ３８、撮像視野位置ずれ量３９、実装補正値データ４０などが記憶されている。

実装データ３７には、基板３の種類（基板種）毎に、基板３のサイズ、実装される部品Ｄの種類と実装位置（ＸＹ座標）など、部品実装作業に必要な情報が記憶されている。撮像処理部３１は、部品認識カメラ２０の中央カメラユニット２２（第１カメラ）、右側カメラユニット２３（第２カメラ）、左側カメラユニット２４（第３カメラ）と照明部２９を制御して、マーク２８または部品Ｄを撮像する。

撮像処理部３１は、部品認識カメラ２０の撮像視野を補正する場合は、照明部２９で透明板２５上に形成されたマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）を照らしながら中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４でマーク２８をそれぞれ撮像させる。また、撮像処理部３１は、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像する場合は、照明部２９で部品Ｄを照らしながら中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４で部品Ｄをそれぞれ撮像させる。撮像処理部３１は、撮像結果を撮像結果データ３８として実装記憶部３６に記憶させる。

ここで図６、図７を参照して、撮像視野の補正の際の部品認識カメラ２０によるマーク２８の撮像について説明する。ここでは、右側カメラユニット２３によるマーク２８の撮像の例について説明する。部品認識カメラ２０の中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、左側カメラユニット２４は、部品実装作業においてノズル８ｂに保持された部品Ｄの撮像を繰り返し実行する過程において、撮像素子の発熱や照明部２９の発熱に起因して、筐体２１や各ユニットを保持する保持具（図示省略）などに経時的な歪が発生することがある。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、このような経時的な変化によって右側カメラユニット２３が位置ずれし、右側カメラユニット２３の光軸２３ｃ（撮像視野２３ｄの中心）が位置ずれのない理想の状態からずれた状態（ΔＸＲ、ΔＸＤ）を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す円Ａ内の拡大図である。ここで、部品認識カメラ２０に歪がない理想状態における右側交差点ＳＲの位置を理想右側交差点ＳＲ０、計測点ＳＤの位置を理想計測点ＳＤ０と定義する。

図７は、図６に示す右側カメラユニット２３が位置ずれしている状態において、右側カメラユニット２３によって撮像された複数の右側マーク２８Ｒと複数の左側マーク２８Ｌ（マーク２８）を含むマーク撮像画像５０を示している。マーク撮像画像５０の中心５０ｃは右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの中心であり、右側交差点ＳＲと一致する。マーク撮像画像５０に写る５個の右側マーク２８Ｒの位置は、右側カメラユニット２３の位置ずれに起因して、点線で示す理想状態から位置ずれしている。以下、５個並んだ右側マーク２８Ｒのうちの３番目（以下「右側中央マーク２８ＲＡ」と称する。）の中心を右側マーク中心ＭＲと称する。また、理想状態の右側中央マーク２８ＲＡの中心を理想右側マーク中心ＭＲ０と称する。

同様に、マーク撮像画像５０に写る５個の左側マーク２８Ｌの位置は、右側カメラユニット２３の位置ずれに起因して、点線で示す理想状態から位置ずれしている。以下、５個並んだ左側マーク２８Ｌのうちの３番目（以下「左側中央マーク２８ＬＡ」と称する。）の中心を左側マーク中心ＭＬと称する。また、理想状態の左側中央マーク２８ＬＡの中心を理想左側マーク中心ＭＬ０と称する。

図７において、位置ずれ量算出部３２は、記憶されたマーク撮像画像５０に基づいて、右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの理想状態からの位置ずれ量を算出する。具体的には、位置ずれ量算出部３２は、右側マーク中心ＭＲを検出し、理想右側マーク中心ＭＲ０からの右側マーク中心ＭＲの位置ずれ量であるＸ軸方向の右側マークずれ量ΔＸＭＲとＹ軸方向の右側マークずれ量ΔＹＭＲを算出する。さらに、位置ずれ量算出部３２は、５個の右側マーク２８Ｒのそれぞれの中心を結ぶ直線の傾きからＺ軸を回転軸とする回転の方向であるθ方向の右側マークずれ量ΔθＭＲを算出する。

同様に、位置ずれ量算出部３２は、左側マーク中心ＭＬを検出し、理想左側マーク中心ＭＬ０からの左側マーク中心ＭＬの位置ずれ量であるＸ軸方向の左側マークずれ量ΔＸＭＬとＹ軸方向の左側マークずれ量ΔＹＭＬを算出する。さらに、位置ずれ量算出部３２は、５個の左側マーク２８Ｌのそれぞれの中心を結ぶ直線の傾きからＺ軸を回転軸とする回転の方向であるθ方向の左側マークずれ量ΔθＭＬを算出する。

図７において、さらに位置ずれ量算出部３２は、右側マーク中心ＭＲと左側マーク中心ＭＬから、マーク撮像画像５０の中心５０ｃ（右側交差点ＳＲ）からの理想右側交差点ＳＲ０の位置ずれ量であるＸ軸方向の右側交差点ずれ量ΔＸＲとＹ軸方向の右側交差点ずれ量ΔＹＲを算出する。さらに、位置ずれ量算出部３２は、θ方向の右側マークずれ量ΔθＭＲとθ方向の左側マークずれ量ΔθＭＬからθ方向の右側交差点ずれ量ΔθＲを算出する。例えば、位置ずれ量算出部３２は、右側マークずれ量ΔθＭＲと左側マークずれ量ΔθＭＬの平均値（（ΔθＭＲ＋ΔθＭＬ）／２）を右側交差点ずれ量ΔθＲとして算出する。

位置ずれ量算出部３２は、このように算出した右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）を、撮像視野位置ずれ量３９として実装記憶部３６に記憶させる。同様に、位置ずれ量算出部３２は、記憶された中央カメラユニット２２のマーク撮像画像に基づいて、中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄの中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）を算出し、撮像視野位置ずれ量３９として実装記憶部３６に記憶させる。また、位置ずれ量算出部３２は、記憶された左側カメラユニット２４のマーク撮像画像に基づいて、左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄの左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）を算出し、撮像視野位置ずれ量３９として実装記憶部３６に記憶させる。

このように、位置ずれ量算出部３２は、中央カメラユニット２２（第１カメラ）、右側カメラユニット２３（第２カメラ）、および左側カメラユニット２４（第３カメラ）がそれぞれマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）を撮像した撮像結果（マーク撮像画像）に基づいて、中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄの中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）（第１カメラの撮像視野の位置ずれ量）、右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）（第２カメラの撮像視野の位置ずれ量）および左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄの左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）（第３カメラの撮像視野の位置ずれ量）を算出する。

ここで図８を参照して、ノズル８ｂが保持した部品Ｄの部品認識カメラ２０による撮像結果について説明する。ここでは、撮像視野２２ｄが中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）だけ位置ずれしている状態の中央カメラユニット２２が撮像した部品撮像画像５１の例について説明する。

部品撮像画像５１の中心５１ｃは中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄの中心であり、中央カメラユニット２２が位置ずれしていない理想状態において部品Ｄを保持したノズル８ｂの中心と一致する。しかし、中央カメラユニット２２の位置ずれにより、部品Ｄを保持しているノズル８ｂは部品撮像画像５１中に点線で示す位置にある。すなわち、現実のノズル８ｂの中心の位置（吸着位置）は、理想中央交差点ＳＣ０の位置にあり、部品撮像画像５１の中心５１ｃから中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）だけ位置ずれしている。

吸着部品位置算出部３３は、記憶された部品撮像画像５１に基づいて、部品Ｄの中心Ｃｄを検出する。この例では、部品Ｄの中心Ｃｄは、現実のノズル８ｂの中心と一致せず、吸着位置がずれている。吸着部品位置算出部３３は、部品撮像画像５１の中心５１ｃから見た部品Ｄの中心Ｃｄの位置（ΔＸｄ，ΔＹｄ）と、部品Ｄの回転具合Δθｄ（部品Ｄの各辺の傾きなど）を算出する。

さらに、吸着部品位置算出部３３は、中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）と部品Ｄの中心Ｃｄの位置および回転具合Δθｄから、ノズル８ｂの中心（吸着位置）から見た部品Ｄの中心の位置を吸着部品位置Ｃｄ０（ΔＸｄ－ΔＸＣ，ΔＹｄ－ΔＹＣ，Δθｄ－ΔθＣ）として算出する。吸着部品位置算出部３３は、算出した吸着部品位置Ｃｄ０を実装補正値データ４０として実装記憶部３６に記憶させる。なお、部品撮像画像５１に示す点線は、位置ずれしていない理想状態の中央カメラユニット２２が撮像した場合に部品撮像画像に表示される部品Ｄの外形である。

このように、吸着部品位置算出部３３は、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを中央カメラユニット２２（第１カメラ）が撮像した撮像結果（部品撮像画像５１）と、位置ずれ量算出部３２が算出した中央カメラユニット２２の撮像視野２２ｄの中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）（第１カメラの撮像視野の位置ずれ量）に基づいて、部品Ｄを保持したノズル８ｂの中心から見た吸着部品位置Ｃｄ０（部品の位置）を算出する部品位置算出部である。

図５において、距離算出部３４は、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを右側カメラユニット２３が撮像した撮像結果（部品撮像画像）と、左側カメラユニット２４が撮像した撮像結果（部品撮像画像）に基づいて、左右の画像の視差を計算して部品Ｄまでの距離を算出する。その際、距離算出部３４は、記憶されている右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）と、左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄの左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）に基づいて、部品認識高さＨａの計測点ＳＤにおいて右側カメラユニット２３の光軸２３ｃと左側カメラユニット２４の光軸２４ｃが交わるように左右の画像の位置ずれを補正して距離を算出する。

距離算出部３４は、算出した部品Ｄまでの距離を実装補正値データ４０として実装記憶部３６に記憶させる。このように、距離算出部３４は、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを右側カメラユニット２３（第２カメラ）および左側カメラユニット２４（第３カメラ）が撮像した撮像結果（部品撮像画像）と、位置ずれ量算出部３２が算出した右側カメラユニット２３の撮像視野２３ｄの右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）（第２カメラの撮像視野の位置ずれ量）および左側カメラユニット２４の撮像視野２４ｄの左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）（第３カメラの撮像視野の位置ずれ量）に基づいて、部品までの距離を算出する。

図５において、実装動作処理部３５は、実装データ３７に基づいて部品実装装置１の各部を制御して、テープフィーダ５が供給する部品を実装ヘッド８のノズル８ｂで保持して、部品認識カメラ２０でノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像し、実装作業位置に保持された基板３に実装する部品実装作業を制御する。その際、実装動作処理部３５は、算出された部品Ｄの吸着部品位置Ｃｄ０と部品Ｄまでの距離（実装補正値データ４０）に基づいて、ノズル８ｂの位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）と下降量（Ｚ軸方向）を補正して、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを基板３に実装する。

撮像処理部３１によるマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）の撮像は、実装ヘッド８によるテープフィーダ５からの部品Ｄの取り出しや基板３への部品Ｄの実装の間、すなわち、実装ヘッド８が部品認識カメラ２０の上方にない空き時間に、実装ヘッド８の動作などとは独立して実行することができる。すなわち、空き時間に撮像処理部３１がマーク２８を撮像して最新の撮像視野位置ずれ量３９に更新することできる。これにより、部品実装作業の効率を落とすことなく部品Ｄを撮像するカメラ（部品撮像カメラ２０）の光軸のずれ（撮像視野位置ずれ量３９）を補正して、部品Ｄを高精度に実装位置に装着することができる。なお、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像する際に、同時にマーク２８も撮像して撮像視野の位置ずれ量を算出してもよい。

次に図９のフローに沿って、部品認識カメラ２０を備える部品実装装置１による部品実装方法について説明する。ここでは、主に部品Ｄの基板３への実装工程について説明し、基板搬送機構２による基板３の搬入工程、搬出工程などは省略する。まず、撮像処理部３１は、部品認識カメラ２０の光軸のずれを補正するタイミングであるか否かを判断する（ＳＴ１）。補正のタイミングの場合（ＳＴ１においてＹｅｓ）、撮像処理部３１は、照明部２９でマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）を照明し、中央カメラユニット２２（第１カメラ）、右側カメラユニット２３（第２カメラ）、および左側カメラユニット２４（第３カメラ）でそれぞれ撮像させる（ＳＴ２：マーク撮像工程）。

次いで位置ずれ量算出部３２は、撮像結果（マーク撮像画像）に基づいて、中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）、右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）、および左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）を算出する（ＳＴ３：位置ずれ量算出工程）。次いで位置ずれ量算出部３２は、算出した位置ずれ量に基づいて、実装記憶部３６に記憶されている撮像視野位置ずれ量３９を更新する（ＳＴ４：位置ずれ量更新工程）。

図９において、補正のタイミングの場合（ＳＴ１においてＹｅｓ）は位置ずれ量更新工程（ＳＴ４）の後、補正のタイミングでない場合（ＳＴ１においてＮｏ）は撮像視野位置ずれ量３９は更新せずに、次の工程に進む。すなわち、実装動作処理部３５は、ノズル８ｂにテープフィーダ５が供給する部品Ｄを吸着保持させる（ＳＴ５：部品吸着工程）。次いで撮像処理部３１は、照明部２９でノズル８ｂが保持する部品Ｄを照明し、中央カメラユニット２２、右側カメラユニット２３、および左側カメラユニット２４でそれぞれ撮像させる（ＳＴ６：部品撮像工程）。

次いで吸着部品位置算出部３３は、部品Ｄを中央カメラユニット２２が撮像した撮像結果（部品撮像画像）と中央交差点位置ずれ量（ΔＸＣ，ΔＹＣ，ΔθＣ）に基づいて、ノズル８ｂが保持した部品Ｄの吸着部品位置Ｃｄ０を算出する（ＳＴ７：吸着位置算出工程）。次いで距離算出部３４は、部品Ｄを右側カメラユニット２３および左側カメラユニット２４が撮像した撮像結果（部品撮像画像）と、右側交差点位置ずれ量（ΔＸＲ，ΔＹＲ，ΔθＲ）および左側交差点位置ずれ量（ΔＸＬ，ΔＹＬ，ΔθＬ）に基づいて、ノズル８ｂが保持した部品Ｄまでの距離（高さ）を算出する（ＳＴ８：距離算出工程）。

次いで実装動作処理部３５は、吸着位置算出工程（ＳＴ７）において算出された部品Ｄの吸着部品位置Ｃｄ０と、距離算出工程（ＳＴ８）において算出された部品Ｄまでの距離に基づいて、ノズル８ｂの位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）と下降量（Ｚ軸方向）を補正して、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを基板３に実装させる（ＳＴ９：部品実装工程）。次いで生産が終了するまで（ＳＴ１０においてＮｏ）は（ＳＴ１）に戻り、基板３に部品Ｄを実装させる。このように、定期的に部品認識カメラ２０の光軸のずれを補正することで、経時的な変化を補正して部品Ｄの実装精度を適正に維持することができる。

上記説明したように、本実施の形態の部品認識カメラ２０（部品撮像装置）は、部品Ｄを撮像する第１カメラ（中央カメラユニット２２）と、第１カメラの光軸２２ｃを挟んで配置され、部品Ｄを撮像する第２カメラ（右側カメラユニット２３）および第３カメラ（左側カメラユニット２４）と、第１カメラ、第２カメラ、および第３カメラのそれぞれの撮像視野２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ内で、かつ、第１カメラ、第２カメラ、および第３カメラがそれぞれ部品Ｄを撮像する際の撮像範囲（部品撮像視野２６）の外に設けられたマーク２８（右側マーク２８Ｒ、左側マーク２８Ｌ）と、を備えている。これにより、部品Ｄを撮像する部品認識カメラ２０の光軸のずれを適正に補正することができることができる。

本発明の部品撮像装置および部品実装装置は、部品を撮像するカメラの光軸のずれを補正することができることができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

２０ 部品認識カメラ（部品撮像装置）
２２ 中央カメラユニット（第１カメラ）
２２ｄ、２３ｄ、２４ｄ 撮像視野
２３ 右側カメラユニット（第２カメラ）
２４ 左側カメラユニット（第３カメラ）
２５ 透明板
２６ 部品撮像視野（撮像範囲）
２８ マーク
２８Ｒ 右側マーク
２８Ｌ 左側マーク
２９ 照明部
５０ マーク撮像画像（撮像結果）
Ｄ 部品

Claims (11)

1. 部品を撮像する第１カメラと、
   前記第１カメラの光軸を挟んで配置され、前記部品を撮像する第２カメラおよび第３カメラと、
   前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラのそれぞれの撮像視野内で、かつ、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記部品を撮像する際の撮像範囲の外に設けられたマークと、を備える、部品撮像装置。
2. 前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記マークを撮像した撮像結果に基づいて、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラの撮像視野の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備える、請求項１に記載の部品撮像装置。
3. 部品を前記第１カメラが撮像した撮像結果と、前記位置ずれ量算出部が算出した前記第１カメラの撮像視野の位置ずれ量に基づいて、前記部品の位置を算出する部品位置算出部を、さらに備える、請求項２に記載の部品撮像装置。
4. 部品を前記第２カメラおよび第３カメラが撮像した撮像結果と、前記位置ずれ量算出部が算出した前記第２カメラおよび前記第３カメラの撮像視野の位置ずれ量に基づいて、前記部品までの距離を算出する距離算出部を、さらに備える、請求項２または３に記載の部品撮像装置。
5. 前記マークは、前記撮像範囲を挟んで配置された複数の図形を含んで構成されている、請求項１から４のいずれかに記載の部品撮像装置。
6. 前記マークは、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラと前記部品との間に配置された透明板に設けられている、請求項１から５のいずれかに記載の部品撮像装置。
7. 前記マークを照らす照明部を備える、請求項１から６のいずれかに記載の部品撮像装置。
8. 部品をノズルで保持して基板に実装する部品実装装置であって、
   ノズルが保持した部品を撮像する第１カメラと、
   前記第１カメラの光軸を挟んで配置され、前記部品を撮像する第２カメラおよび第３カメラと、
   前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラのそれぞれの撮像視野内で、かつ、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記部品を撮像する際の撮像範囲の外に設けられたマークと、を備える、部品実装装置。
9. 前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラがそれぞれ前記マークを撮像した撮像結果に基づいて、前記第１カメラ、前記第２カメラ、および前記第３カメラの撮像視野の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備える、請求項８に記載の部品実装装置。
10. ノズルが保持した部品を前記第１カメラが撮像した撮像結果と、前記位置ずれ量算出部が算出した前記第１カメラの撮像視野の位置ずれ量に基づいて、前記ノズルが保持した部品の位置を算出する部品位置算出部を、さらに備え、
    前記ノズルが保持した部品の位置に基づいて、前記部品を基板に実装する、請求項９に記載の部品実装装置。
11. ノズルが保持した部品を前記第２カメラおよび第３カメラが撮像した撮像結果と、前記位置ずれ量算出部が算出した前記第２カメラおよび前記第３カメラの撮像視野の位置ずれ量に基づいて、前記ノズルが保持した部品までの距離を算出する距離算出部を、さらに備え、
    前記ノズルが保持した部品まで距離に基づいて、前記部品を基板に実装する、請求項９または１０に記載の部品実装装置。

Images