JP2023061160A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】認識エラーが生じたときに部品の位置や角度のずれを補正して部品を再認識することで部品の廃棄を低減することが可能な部品実装装置を提供する。【解決手段】部品Ｅを吸着するノズル３４が軸線Ｌ上に装着された実装ヘッド３２と実装ヘッドを軸線Ｌと直交する方向に搬送する搬送部とノズルを軸線Ｌの回りに回転させる回転機構とノズルに吸着された部品を撮像する撮像部と部品データを記憶する記憶部と制御部とを備え、撮像部により取得された撮像画像の撮像範囲内に部品の全体が収まっていないことで部品Ｅを認識できなかった場合、制御部は、撮像画像に基づいて部品の位置及び角度を算出する算出処理と算出処理の結果から撮像範囲に対する部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することで部品が撮像範囲内に収まるようにする補正処理と補正処理後に撮像部により部品を撮像し部品を再認識する再認識処理とを実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、部品実装装置に関する。

従来、ノズル部材に吸着された部品の吸着ずれを補正することが可能な部品実装機として、例えば特開２００７－１０３４３６号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。この部品実装機において、ノズル部材に吸着された部品は、撮像ユニットにより下方から撮像される。撮像された画像に基づいて、主制御部により部品の認識が行われる。部品の認識が完了した後で、画像の撮像範囲に対する部品の位置の調整が行われ、次いで部品の吸着ずれの補正が行われるようになっている。

特開２００７－１０３４３６号公報

ところで、上記の構成において、ノズル部材に吸着される部品が大型である場合、部品がノズル部材または撮像ユニットに対して位置ずれすることにより、部品が撮像範囲内に収まらないことが考えられる。部品が撮像範囲内に収まっていないと、部品の認識ができず、認識エラーが生じる場合がある。認識エラーが生じると、部品の位置ずれを補正するステップに移ることができず、部品自体に欠陥がなくても部品が廃棄される場合がある。

本開示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、認識エラーが生じたときに部品の位置や角度のずれを補正して部品を再認識することで部品の廃棄を低減することが可能な部品実装装置を提供することを目的とする。

本開示の部品実装装置は、基板に部品を実装する部品実装装置であって、前記部品を吸着するノズルが軸線上に装着された実装ヘッドと、前記実装ヘッドを前記軸線と直交する方向に搬送する搬送部と、前記ノズルを前記軸線の回りに回転させる回転機構と、前記ノズルに吸着された前記部品を撮像する撮像部と、部品データを記憶する記憶部と、制御部と、を備え、前記撮像部により取得された撮像画像の撮像範囲内に前記部品の全体が収まっていないことで前記部品を認識できなかった場合、前記制御部は、前記撮像画像に基づいて前記部品の位置及び角度を算出する算出処理と、前記算出処理の結果から前記撮像範囲に対する前記部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することで前記部品が前記撮像範囲内に収まるようにする補正処理と、前記補正処理後に前記撮像部により前記部品を撮像し、前記部品を再認識する再認識処理と、を実行する、部品実装装置である。

本開示によれば、認識エラーが生じたときに部品の位置や角度のずれを補正して部品を再認識することで部品の廃棄を低減することが可能な部品実装装置を提供することができる。

図１は、実施形態１にかかる部品実装装置の平面図である。 図２は、部品実装装置の正面図である。 図３は、部品実装装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４は、コネクタの構成について説明する図である。 図５は、コネクタの角度ずれと撮像画像について説明する図である。 図６は、コネクタが角度ずれしている撮像画像におけるコネクタの特徴部分について示す図である。 図７は、コネクタの位置ずれと撮像画像について説明する図である。 図８は、コネクタが位置ずれしている撮像画像におけるコネクタの特徴部分について示す図である。 図９は、部品の位置や角度のずれの補正、及び部品の再認識における制御部の処理を説明するフローチャートである。 図１０は、実施形態２にかかるシールド部材の構成について説明する図である。 図１１は、シールド部材の位置ずれと撮像画像について説明する図である。 図１２は、シールド部材が位置ずれしている撮像画像におけるシールド部材の特徴部分について示す図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。

（１）本開示の部品実装装置は、基板に部品を実装する部品実装装置であって、前記部品を吸着するノズルが軸線上に装着された実装ヘッドと、前記実装ヘッドを前記軸線と直交する方向に搬送する搬送部と、前記ノズルを前記軸線の回りに回転させる回転機構と、前記ノズルに吸着された前記部品を撮像する撮像部と、部品データを記憶する記憶部と、制御部と、を備え、前記撮像部により取得された撮像画像の撮像範囲内に前記部品の全体が収まっていないことで前記部品を認識できなかった場合、前記制御部は、前記撮像画像に基づいて前記部品の位置及び角度を算出する算出処理と、前記算出処理の結果から前記撮像範囲に対する前記部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することで前記部品が前記撮像範囲内に収まるようにする補正処理と、前記補正処理後に前記撮像部により前記部品を撮像し、前記部品を再認識する再認識処理と、を実行する、部品実装装置である。

このような構成によると、撮像画像の撮像範囲内に部品の全体が収まっていないことで部品を認識できなかった場合でも、撮像画像に基づいて部品の位置及び角度を算出する算出処理と、部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正する補正処理と、補正処理後に部品を撮像し再認識する再認識処理と、が実行されることにより、部品の廃棄を低減することができる。

（２）前記制御部は、前記部品が吸着された前記ノズルの位置及び角度の少なくとも一方を変更することで前記補正処理を実行することが好ましい。

このような構成によると、ノズルの位置及び角度の少なくとも一方を変更することで、簡便に部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することができる。

（３）前記部品は、前記ノズルにより吸着される吸着ポイントと、前記吸着ポイントとは異なる位置に配される部品中心と、を有し、前記撮像範囲の中心とされる撮像中心と前記吸着ポイントとが一致した状態では、前記部品は前記撮像範囲内に収まらず、前記撮像中心と前記部品中心とが一致した状態では、前記部品は前記撮像範囲内に収まるようになっており、前記部品データには、前記部品における前記部品中心の位置が含まれ、前記制御部は、前記撮像中心と前記部品中心とが一致するように前記補正処理を実行することが好ましい。

このような構成によると、吸着ポイントの位置と部品中心の位置が異なる部品について部品中心の位置が部品データに含まれるから、補正処理を容易にすることができる。

（４）前記撮像範囲に対する前記部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に繰り返し性がある場合、前記制御部は、前記補正処理に用いた補正パラメータを前記記憶部に記憶させることが好ましい。

このような構成によると、繰り返し性のある部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に対して、補正パラメータが記憶されることで、次回以降の同様の補正処理を容易にすることができる。

（５）前記算出処理は、前記部品データに含まれる画像データを用いたパターンマッチング、または前記部品のエッジの角度成分検出により行われてもよい。

（６）前記撮像部による前記部品の撮像は、ライン撮像により行われてもよい。

［本開示の実施形態１の詳細］
本開示の実施形態１を、図１ないし図９を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。実施形態１は、図１に示すように、電子部品等の部品Ｅをプリント基板等の基板Ｂ上に実装する部品実装装置１０を例示している。

＜部品実装装置の全体構成＞
部品実装装置１０は、図１に示すように、基台１１と、基板Ｂを搬送する搬送コンベア１４と、ヘッドユニット３０と、ヘッドユニット３０を基台１１上にて移動させる搬送部２０とを備えている。なお、以下の説明において、基台１１の長手方向（図１の左右方向）を左右方向、基台１１の奥行方向（図１の上下方向）を前後方向、図１の紙面垂直方向を上下方向とする。各図において、Ｘ軸の正の方向は右方、Ｙ軸の正の方向は後方、Ｚの正の方向は上方を示している。

搬送コンベア１４は、基台１１の中央に配置されている。搬送コンベア１４は左右方向に循環駆動する一対の搬送ベルト１５を備えており、搬送ベルト１５上の基板Ｂを、搬送ベルト１５との摩擦により右方に搬送する。本実施形態では、基板Ｂは、左側より搬送コンベア１４を通じて部品実装装置１０の内部へと搬入される。搬入された基板Ｂは、搬送コンベア１４により基台１１の中央の作業位置まで運ばれ、そこで停止される。

基台１１上には、作業位置の周囲を囲むようにして、部品供給部１２が４箇所設けられている。各部品供給部１２には、部品Ｅを供給するフィーダ１３が左右方向に隣接して多数設置されている。

作業位置では、フィーダ１３により部品Ｅが供給され、ヘッドユニット３０の実装ヘッド３２により部品Ｅが基板Ｂ上に実装される。その後、部品Ｅが実装された基板Ｂは搬送コンベア１４を通じて右方に運ばれ、部品実装装置１０の外部に搬出されるようになっている。

搬送部２０は、ヘッドユニット３０を所定の可動範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向に搬送するものである。搬送部２０は、図１に示すように、Ｘ軸ビーム２１、Ｙ軸フレーム２２、Ｘ軸サーボモータ２３、Ｙ軸サーボモータ２４等を備えている。ヘッドユニット３０は、Ｘ軸ビーム２１に支持され、Ｘ軸サーボモータ２３によりＸ軸方向に往復移動可能となっている。Ｘ軸ビーム２１は、Ｙ軸フレーム２２に支持され、Ｙ軸サーボモータ２４によりＹ軸方向に往復移動可能となっている。

ヘッドユニット３０は、図１及び図２に示すように、箱形状をなすヘッドユニット本体３１と、部品Ｅの実装動作を行う５つの実装ヘッド３２と、基板撮像カメラ４０と、を有している。

実装ヘッド３２は、ヘッドユニット本体３１から下方に突出した形態とされている。実装ヘッド３２は、図２に示すように、上下方向に延びるシャフト３３と、シャフト３３の下端部に着脱可能とされるノズル３４と、を有している。実装ヘッド３２の中心を通り、上下方向にのびる線は軸線Ｌとされており、ノズル３４は実装ヘッド３２の軸線Ｌ上に装着されている。実装ヘッド３２には、図示しないエア供給装置から負圧が供給されることで、ノズル３４の先端部に吸引力が生じるようになっている。これにより、ノズル３４による部品Ｅの吸着及び実装が可能とされている。

シャフト３３には、ヘッドユニット本体３１内に設けられたＺ軸サーボモータ３５（図３参照）が取り付けられている。シャフト３３（及びノズル３４）は、Ｚ軸サーボモータ３５によって上下方向に昇降可能とされている。また、ヘッドユニット本体３１内には、実装ヘッド３２を軸線Ｌの回りに回転させるＲ軸サーボモータ３６（図３参照）が設けられている。

図１に示すように、ヘッドユニット３０には基板撮像カメラ４０が撮像面を下に向けた状態で配置されている。基板撮像カメラ４０は、基板Ｂの位置及び姿勢を認識するために、基板Ｂのフィデューシャルマーク（図示せず）を撮像するように構成されている。また、基板撮像カメラ４０の近傍には図示しない照明が設けられている。この照明は、基板撮像カメラ４０の撮像時に可視光を基板Ｂに照射するように構成されている。これにより、基板撮像カメラ４０により基板Ｂを鮮明に撮像することができる。

図１に示すように、基台１１上には部品撮像カメラ４１（撮像部の一例）が撮像面を上に向けて配置されている。部品撮像カメラ４１は、ノズル３４に吸着された部品Ｅの撮像画像（下面画像）を撮像する。また、部品撮像カメラ４１の近傍には、図示しない照明が設けられている。この照明は、部品撮像カメラ４１の撮像時に可視光をノズル３４に吸着された部品Ｅに照射するように構成されている。これにより、部品撮像カメラ４１によりノズル３４に吸着された部品Ｅを鮮明に撮像することが可能である。

本実施形態の部品撮像カメラ４１は、ライン撮像を行うラインセンサカメラとされている。ラインセンサカメラには撮像素子が１列に直線状に並んだ撮像素子列が含まれており、この撮像素子列がＹ軸方向に並ぶようにラインセンサカメラが基台１１上に設置されている。すなわち、このラインセンサカメラにより、Ｙ軸方向に細長い線状のライン画像を得るライン撮像が可能となっている。部品撮像カメラ４１（ラインセンサカメラ）の上方をＸ軸方向に移動する部品Ｅに対して、ライン撮像を所定の微小時間毎に実施し、得られたライン画像をＸ軸方向に並べることにより、部品Ｅの撮像画像が取得される。

＜部品実装機の電気的構成＞
次に、部品実装装置１０の電気的構成を、図３を参照して説明する。部品実装装置１０は、制御部５０及び操作部５１を備えている。制御部５０は演算処理部５２、モータ制御部５３、記憶部５４、画像処理部５５、外部入出力部５６、通信部５７等を備えている。

演算処理部５２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することによって部品実装装置１０の各部を制御する。

モータ制御部５３は演算処理部５２の制御の下でＸ軸サーボモータ２３、Ｙ軸サーボモータ２４、Ｚ軸サーボモータ３５、Ｒ軸サーボモータ３６、コンベア駆動モータ１６等
の各モータを回転させる。

記憶部５４には、部品Ｅに関するデータ（部品データ）を含む各種のデータが記憶されている。各種のデータには生産が予定されている基板Ｂの生産枚数や品種に関する情報、基板Ｂに実装される部品Ｅの数や種類に関する情報、各部品Ｅを基板Ｂに実装する実装位置に関する情報、それらの部品Ｅの実装順序に関する情報、部品Ｅの外周形状を表す形状データ等が含まれる。

画像処理部５５は部品撮像カメラ４１や基板撮像カメラ４０から出力される画像信号が取り込まれるように構成されており、出力された画像信号に基づいてデジタル画像を生成する。

外部入出力部５６はいわゆるインターフェースであり、部品実装装置１０の本体に設けられている各種センサ類４５から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部５６は演算処理部５２から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類４６に対する動作制御を行うように構成されている。

通信部５７は制御部５０がフィーダ１３と通信するためのものである。

操作部５１は液晶ディスプレイ等の表示装置や、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力装置を備えている。作業者は操作部５１を操作して各種の設定等を行うことができる。

＜部品の認識＞
部品実装装置１０では、部品Ｅをノズル３４に吸着した後、部品Ｅを基板Ｂに搭載する前に、部品撮像カメラ４１によりノズル３４に吸着された部品Ｅの撮像画像を取得し、その撮像画像に基づいて部品Ｅの認識が行われる。部品Ｅの認識においては、部品Ｅに異常がないか等の判断が制御部５０によりなされる。

例えば、図４に示すように、部品Ｅがコネクタ６０である場合、制御部５０は、撮像画像に基づいて、部品Ｅの外形の大きさやリード６２の本数や長さ、リードピッチ等の実際の部品Ｅの情報を取得する。そして、取得した部品Ｅの情報が、予め記憶部５４に記憶されている搭載予定の部品データと一致する場合、制御部５０は、部品Ｅが正常であると判断するように構成されている。

一方、撮像画像から取得された部品Ｅの情報が搭載予定の部品データと一致しない場合には、制御部５０は、部品Ｅに異常があると判断する。例えば、部品Ｅの外形の大きさが異なる場合や、コネクタ６０のリード６２が変形している場合には、部品Ｅに異常があると判断される。この場合、制御部５０は認識エラー処理を実行し、部品Ｅの認識エラーが生じた旨のエラーメッセージを表示装置に表示する。

その他、認識エラーが生じる場合として、撮像画像から部品Ｅの情報が取得できない場合も考えられる。例えば、図４に示すような大型のコネクタ６０が搭載予定の部品Ｅとされる場合、図５の右側に示すように部品Ｅの全体が撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に収まらないことにより、撮像画像から部品Ｅの正しい情報を得られないために認識エラーが生じる場合がある。

従来の部品実装装置においては、部品Ｅの認識エラーが生じた場合、部品Ｅは実装されず、廃棄されていた。しかし、図５の右側に示すように、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まっていないことにより認識エラーが生じている場合、部品Ｅの位置や角度のずれを補正することにより、部品Ｅの認識が可能になる場合がある。

そこで、本実施形態の部品実装装置１０では、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっていないことで部品Ｅを認識できなかった場合、制御部５０は、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まるように部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正し、部品Ｅの再認識を行うように構成されている。これにより、部品Ｅ自体の異常ではなく、部品Ｅの位置や角度のずれを原因とする認識エラーによって、部品Ｅが廃棄されることを抑制できる。

＜角度ずれによる部品の認識エラー＞
以下、図４に示す大型のコネクタ６０を搭載予定の部品Ｅとして説明する。このコネクタ６０は、細長いハウジング６１と、基板Ｂに表面実装される１８本のリード６２と、を備える。リード６２はハウジング６１の右側または左側に突出し、前後方向に並んで配されている。コネクタ６０において、ノズル３４によって吸着される吸着ポイント６３は、ハウジング６１の中央部の上面（紙面垂直方向の奥側の面）に配されている。また、ハウジング６１の中央部は、平面視において、コネクタ６０の外形の中心、すなわち、部品中心ＥＣと一致する。吸着ポイント６３においてノズル３４に吸着され、コネクタ６０の長辺方向がＹ軸方向と一致している状態が、コネクタ６０の正しい吸着姿勢とされている。

図５は、ノズル３４に対するコネクタ６０の角度ずれと撮像画像との関係を表している。ここでは、ノズル３４に対してコネクタ６０の位置ずれ（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のずれ）はないものとする。すなわち、ノズル３４は吸着ポイント６３においてコネクタ６０を吸着しているものとする。通常、撮像範囲ＰＳの中心である撮像中心ＰＣは、平面視においてノズル３４の中心と一致するように設定されているから、平面視において撮像中心ＰＣは吸着ポイント６３及び部品中心ＥＣと一致している。

図５の左側に示すように、コネクタ６０がノズル３４に対して正しい吸着姿勢をとっている場合、ノズル３４に対するコネクタ６０の角度は０°とされ、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内にコネクタ６０の全体が収まっている。よって、撮像画像に基づいて部品Ｅの外形やリード６２の本数等の情報が正しく取得され、部品Ｅが正常であると判断される。すなわち、制御部５０は部品Ｅの認識に成功する。

次に、ノズル３４に対するコネクタ６０の角度ずれがある場合について考える。例えば、図５の右側に示すように、ノズル３４に対してコネクタ６０が角度αだけずれることで、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内にコネクタ６０の全体が収まらないことが考えられる。この場合、撮像画像から部品Ｅの外形やリード６２の本数等の情報が正しく取得されないため、部品Ｅの認識エラーが生じる。

本実施形態の制御部５０は、上記のように、部品Ｅが撮像範囲ＰＳ内に収まっていないことにより、部品Ｅの認識エラーが生じた場合には、撮像画像に写っている部品Ｅの部分構造に基づいて、部品Ｅの形状を推定し、部品Ｅの位置や角度を算出する（算出処理）。本実施形態では、制御部５０は、予め記憶部５４に記憶されている部品データを用いて算出処理を実行する。例えば、部品データには、部品Ｅを特徴づける部品Ｅの特徴部分６４の情報が含まれている。具体的には、図６に示すように、６本のリード６２がコネクタ６０の長辺方向に並んだ部分構造、及びその部分構造がコネクタ６０の短辺方向に並んだ構造を、部品Ｅの特徴部分６４とすることができる。部品Ｅの特徴部分６４と撮像画像とに基づいて、制御部５０は、コネクタ６０がノズル３４に対して角度αの角度ずれを有することを算出することができる。

また、部品データには、さまざまな角度や位置における部品Ｅの画像データが含まれ、この部品Ｅの画像データを用いたパターンマッチングの手法により、撮像画像から部品Ｅの位置や角度を算出することもできる。

その他にも、例えば、撮像画像をいわゆるエッジフィルタで画像処理することによって、エッジを抽出し、エッジの角度成分分析を行うことで、部品Ｅの位置や角度を算出してもよい。エッジを抽出する際には、例えば直線や曲線のハフ変換（Ｈｏｕｇｈ変換）等の画像処理が用いられてもよい。

制御部５０は、部品Ｅをノズル３４により吸着したまま、Ｒ軸サーボモータ３６を制御することにより、ノズル３４を角度－αだけ軸線Ｌの回りに回転させることで、部品Ｅの角度ずれを補正する。なお、ここでは、部品Ｅの長辺方向とＹ軸方向とが一致するように、部品Ｅの角度ずれを補正しているが、必ずしも部品Ｅの長辺方向とＹ軸方向とを一致させる必要はなく、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まるように補正されればよい。

続いて、制御部５０は、部品撮像カメラ４１により補正後の部品Ｅの撮像を行う。このとき取得される撮像画像においては、部品Ｅの角度ずれが補正されているから、部品Ｅの全体が撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に収まっている（図５の左側と同様）。制御部５０は、角度ずれを補正した後の撮像画像により部品Ｅの再認識を行う。制御部５０は、部品Ｅの再認識に成功すると、部品Ｅが正常であると判断し、部品Ｅを実装する。

＜位置ずれによる部品の認識エラー＞
次に、図７及び図８を参照しつつ、ノズル３４に対してコネクタ６０の位置がずれている場合について説明する。ここで、コネクタ６０の位置とは、Ｘ軸及びＹ軸を含む水平面内での位置である。なお、簡単のため、ノズル３４に対するコネクタ６０の角度ずれはないものとする。すなわち、コネクタ６０の長辺方向がＹ軸方向と一致しており、コネクタ６０の吸着ポイント６３とずれた位置においてコネクタ６０がノズル３４に吸着されている状態について考える。

図７は、ノズル３４に対するコネクタ６０の位置ずれと撮像画像との関係を表している。図７の左側には、位置ずれのない正しい吸着姿勢のコネクタ６０の撮像画像が示されている。位置ずれがない場合、コネクタ６０の位置はＸＹ座標で（０，０）と表される。この状態では、部品中心ＥＣと撮像中心ＰＣとが一致し、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内にコネクタ６０の全体が収まっている。よって、制御部５０は、部品Ｅの認識を行うことができる。

図７の右側には、コネクタ６０の位置がＸＹ座標で（ｘ１，ｙ１）と表される、位置ずれしたコネクタ６０の撮像画像が示されている。すなわち、部品中心ＥＣは撮像中心ＰＣからＸＹ座標で（ｘ１，ｙ１）だけずれている。なお、撮像中心ＰＣとノズル３４の位置は平面視において一致するから、ノズル３４はコネクタ６０の部品中心ＥＣよりＹ軸の正の方向、Ｘ軸の負の方向にずれた位置においてコネクタ６０を吸着していることになる。図７の右側に示すように、コネクタ６０の位置ずれ量が大きい場合、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内にコネクタ６０の全体が収まらず、部品Ｅの認識エラーが生じる場合がある。

上記のような場合、角度ずれによる認識エラーが生じたときと同様に、制御部５０は、撮像画像に写っている部品Ｅの部分構造と、部品データに含まれる部品Ｅの特徴部分６５とにより、部品Ｅの位置や角度を算出する。具体的には、図８に示すように、ハウジング６１の長辺方向の端部と、ハウジング６１から短辺方向の両側にのびる６本のリード６２とを含む部分構造を、部品Ｅの特徴部分６５とすることができる。部品Ｅの特徴部分６５と撮像画像とに基づいて、制御部５０は、ノズル３４（または撮像範囲ＰＳの撮像中心ＰＣ）に対してコネクタ６０の部品中心ＥＣがＸＹ座標で（ｘ１，ｙ１）だけ位置ずれしていることを算出することができる。

制御部５０は、部品Ｅをノズル３４により吸着したまま、Ｘ軸サーボモータ２３及びＹ軸サーボモータ２４を制御することにより、ノズル３４をＸＹ座標で（－ｘ１，－ｙ１）だけ移動させることで、撮像中心ＰＣに対する部品Ｅの位置ずれを補正する。なお、ここでは、部品中心ＥＣと撮像中心ＰＣとが一致するように、部品Ｅの位置ずれを補正しているが、必ずしも部品中心ＥＣと撮像中心ＰＣとを一致させる必要はなく、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まるように補正されればよい。

続いて、制御部５０は、部品撮像カメラ４１により補正後の部品Ｅの撮像を行う。このとき取得される撮像画像においては、部品Ｅの位置ずれが補正されているから、部品Ｅの全体が撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に収まっている（図７の左側と同様）。制御部５０は、位置ずれを補正した後の撮像画像により部品Ｅの再認識を行う。制御部５０は、部品Ｅの再認識に成功すると、部品Ｅが正常であると判断し、部品Ｅを実装する。

以下、図９のフローチャートを参照しつつ、認識エラーが生じた場合における部品Ｅの位置や角度のずれの補正、及び部品Ｅの再認識の手順について説明する。まず、制御部５０は、フィーダ１３から供給される部品Ｅをノズル３４により吸着する（Ｓ１０）。

制御部５０は、ノズル３４により吸着した部品Ｅを部品撮像カメラ４１の上方に移動させ、部品撮像カメラ４１により部品Ｅを撮像する（Ｓ２０）。

制御部５０は、部品Ｅの撮像画像に基づいて部品Ｅの認識処理を行い（Ｓ３０）、部品Ｅの認識に成功したか否かを判断する（Ｓ４０）。部品Ｅの認識に成功した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、すなわち、部品Ｅが正常であると判断された場合、制御部５０は基板Ｂに部品Ｅを実装する（Ｓ５０）。

部品Ｅの認識に失敗した場合（Ｓ４０：ＮＯ）、制御部５０は部品Ｅの認識エラー処理を実行する（Ｓ６０）。部品Ｅの認識に失敗した場合、制御部５０は、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっているか否かを判断する（Ｓ７０）。撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっている場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）、予め設定されているリトライ回数の上限まで部品認識のリトライ動作が行われる（Ｓ７５：ＮＯ）。すなわち、部品の撮像（Ｓ２０）及び部品の認識（Ｓ３０）が再度行われる。リトライ回数の上限まで認識リトライが行われてもなお部品の認識に成功しない場合（Ｓ７５：ＹＥＳ）、その撮像画像から得られた部品Ｅの情報が搭載予定の部品データと合致しないために認識エラーが生じているから、部品Ｅは不良であると判断され、廃棄される（Ｓ８０）。

撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっていない場合（Ｓ７０：ＮＯ）、制御部５０は、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に写っている部品Ｅの部分構造に基づいて、部品Ｅの位置及び角度を算出する算出処理を実行する（Ｓ９０）。

算出処理の結果に基づいて、制御部５０は、撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正し、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まるようにする補正処理を実行する（Ｓ１００）。本実施形態では、制御部５０は、ノズル３４の位置及び角度の少なくとも一方を変更することで、補正処理を行う。例えば、図５及び図６に示す部品Ｅの角度ずれの場合には、ノズル３４の軸線Ｌの回りの角度が変更され、図７及び図８に示す部品Ｅの位置ずれの場合には、ノズル３４のＸＹ座標が変更される。また、図示しないが、部品Ｅの位置ずれと角度ずれの両方が算出された場合には、ノズル３４の位置及び角度の双方を変更することで、補正処理がなされる場合もある。

補正処理が完了したら、制御部５０は、部品撮像カメラ４１により部品Ｅの撮像を行い（Ｓ１１０）、その撮像画像に基づいて部品Ｅを再認識する再認識処理を実行する（Ｓ１２０）。部品Ｅの位置や角度のずれが補正されることで、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まっているから、再認識処理により、部品Ｅ自体が正常か否かの判断が可能となる。再認識に成功した場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、制御部５０は部品Ｅを基板Ｂに実装する（Ｓ５０）。再認識に失敗した場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、制御部５０は部品Ｅを廃棄する（Ｓ８０）。

部品Ｅの実装または廃棄が完了すると、基板Ｂの生産が継続されている場合、制御部５０は再びノズル３４による部品Ｅの吸着（Ｓ１０）に戻り、Ｓ１０以降のフローを繰り返す。ここで、部品Ｅの認識エラーが生じ（Ｓ６０）、部品Ｅが撮像範囲ＰＳ内に収まっておらず（Ｓ７０：ＮＯ）、算出処理（Ｓ９０）、補正処理（Ｓ１００）、部品Ｅの撮像（Ｓ１１０）、及び部品Ｅの再認識（Ｓ１２０）が実行され、再認識に成功する（Ｓ１３０：ＹＥＳ）というフローが繰り返された場合において、算出処理で算出された撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に繰り返し性がある場合、制御部５０は、補正処理に用いた補正パラメータを記憶部５４に記憶させるようになっている。これにより、次回以降の同様の補正処理を容易にすることができる。

［実施形態１の作用効果］
以上のように、実施形態１にかかる部品実装装置１０は、基板Ｂに部品Ｅを実装する部品実装装置１０であって、部品Ｅを吸着するノズル３４が軸線Ｌ上に装着された実装ヘッド３２と、実装ヘッド３２を軸線Ｌと直交する方向に搬送する搬送部２０と、ノズル３４を軸線Ｌの回りに回転させる回転機構（Ｒ軸サーボモータ３６）と、ノズル３４に吸着された部品Ｅを撮像する撮像部（部品撮像カメラ４１）と、部品データを記憶する記憶部５４と、制御部５０と、を備え、撮像部により取得された撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっていないことで部品Ｅを認識できなかった場合、制御部５０は、撮像画像に基づいて部品Ｅの位置及び角度を算出する算出処理と、算出処理の結果から撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することで部品Ｅが撮像範囲ＰＳ内に収まるようにする補正処理と、補正処理後に撮像部により部品Ｅを撮像し、部品Ｅを再認識する再認識処理と、を実行する。

このような構成によると、撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に部品Ｅの全体が収まっていないことで部品Ｅを認識できなかった場合でも、撮像画像に基づいて部品Ｅの位置及び角度を算出する算出処理と、部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正する補正処理と、補正処理後に部品Ｅを撮像し再認識する再認識処理と、が実行されることにより、部品Ｅの廃棄を低減することができる。

実施形態１では、制御部５０は、部品Ｅが吸着されたノズル３４の位置及び角度の少なくとも一方を変更することで補正処理を実行する。

このような構成によると、ノズル３４の位置及び角度の少なくとも一方を変更することで、簡便に部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することができる。

実施形態１では、撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に繰り返し性がある場合、制御部５０は、補正処理に用いた補正パラメータを記憶部５４に記憶させる。

このような構成によると、繰り返し性のある部品Ｅの位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に対して、補正パラメータが記憶されることで、次回以降の同様の補正処理を容易にすることができる。

実施形態１では、算出処理は、部品データに含まれる画像データを用いたパターンマッチング、または部品Ｅのエッジの角度成分検出により行われてもよい。

実施形態１では、撮像部による部品Ｅの撮像は、ライン撮像により行われてもよい。

［本開示の実施形態２の詳細］
本開示の実施形態２を、図１０ないし図１２を参照しつつ説明する。以下、実施形態１と同様の構成、作用効果については、説明を省略する。また、実施形態１と同一の構成については、同一の符号を用いて説明する。

実施形態２では、図１０に示す大型のシールド部材７０を搭載予定の部品Ｅとして説明する。シールド部材７０は、アルミ等の金属製であって、枠状をなしている。シールド部材７０は、例えば、携帯電話等に用いられる。シールド部材７０は、外形を形成する四角形状の外枠部７１と、外枠部７１の内側においてＹ軸方向にのびる第１梁部７２と、外枠部７１の内側においてＸ軸方向にのびる第２梁部７３と、を備える。シールド部材７０の部品中心ＥＣは、外枠部７１の中心とされている。シールド部材７０がノズル３４により吸着される位置である吸着ポイント７４は、第１梁部７２と第２梁部７３とが交差する部分の上面（紙面垂直方向の奥側の面）とされている。

実施形態２のシールド部材７０は、実施形態１のコネクタ６０とは異なり、吸着ポイント７４と部品中心ＥＣとが異なる位置に配されている。よって、シールド部材７０がノズル３４により吸着ポイント７４において吸着されていても、ノズル３４の中心が撮像画像の撮像中心ＰＣと一致するようになっている通常の設定では、図１１の右側に示すように、部品Ｅが撮像範囲ＰＳ内に収まらない場合がある。このような場合、従来、作業者が操作部５１を通じて手入力でＸＹ座標のオフセットを変更することで、部品Ｅと撮像範囲ＰＳの位置関係を調整していたが、調整に時間がかかる場合があった。

本実施形態では、上記のように、吸着ポイント７４の位置と部品中心ＥＣの位置が異なる部品Ｅについて、部品中心ＥＣの位置が部品データに含まれている。これにより、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まらないことで認識エラーが生じた場合に、制御部５０は部品中心ＥＣを撮像中心ＰＣに一致させるように部品Ｅの位置を補正し、部品Ｅを撮像範囲ＰＳ内に収まるようにすることができる。

詳細には、部品Ｅの全体が撮像範囲ＰＳ内に収まらないことで認識エラーが生じた場合、制御部５０は、撮像画像に写っている部品Ｅの部分構造と、部品データに含まれる部品Ｅの特徴部分７５とにより、部品Ｅの位置や角度を算出する。具体的には、図１２に示すように、シールド部材７０における第１梁部７２と第２梁部７３との交差部分、及び外枠部７１の一部を含む部分構造を、部品Ｅの特徴部分７５とすることができる。部品Ｅの特徴部分７５と撮像画像とに基づいて、制御部５０は、撮像中心ＰＣに対するシールド部材７０の位置はＸＹ座標で（０，０）であり、撮像中心ＰＣに対するシールド部材７０の角度は０°であることを算出することができる（図１１の右側）。

次に、制御部５０は、算出処理の結果、及び部品データに含まれる部品中心ＥＣの位置に基づいて、部品Ｅをノズル３４により吸着したまま、部品中心ＥＣを撮像中心ＰＣに一致させるように部品Ｅの位置を補正する。具体的には、制御部５０は、Ｘ軸サーボモータ２３及びＹ軸サーボモータ２４を制御することにより、ノズル３４をＸＹ座標で（ｘ２，ｙ２）だけ移動させる。

続いて、制御部５０は、部品撮像カメラ４１により補正後の部品Ｅの撮像を行う。このとき取得される撮像画像においては、図１１の左側に示すように、部品中心ＥＣと撮像中心ＰＣとが一致し、部品Ｅの全体が撮像画像の撮像範囲ＰＳ内に収まっている。制御部５０は、位置ずれを補正した後の撮像画像により部品Ｅの再認識を行う。制御部５０は、部品Ｅの再認識に成功すると、部品Ｅが正常であると判断し、部品Ｅを実装する。

実施形態２における部品Ｅの吸着（Ｓ１０）から部品Ｅの実装（Ｓ５０）または部品Ｅの廃棄（Ｓ８０）までのフローは実施形態１と同様であるため、説明を省略する（図９参照）。

また、制御部５０は、算出処理で算出された撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれに繰り返し性がある場合、補正処理に用いた補正パラメータを記憶部５４に記憶させるように構成してもよい。部品中心ＥＣの位置と吸着ポイント７４の位置とが異なる部品Ｅの実装フロー（図９参照）を複数回実行すると、ノズル３４が吸着ポイント７４において部品Ｅを吸着する限り、撮像範囲ＰＳに対する部品Ｅの位置ずれは毎回同一となるから、上記の構成により、次回以降の同様の補正処理を容易にすることができる。

［実施形態２の作用効果］
実施形態２では、部品Ｅ（シールド部材７０）は、ノズル３４により吸着される吸着ポイント７４と、吸着ポイント７４とは異なる位置に配される部品中心ＥＣと、を有し、撮像範囲ＰＳの中心とされる撮像中心ＰＣと吸着ポイント７４とが一致した状態では、部品Ｅは撮像範囲ＰＳ内に収まらず、撮像中心ＰＣと部品中心ＥＣとが一致した状態では、部品Ｅは撮像範囲ＰＳ内に収まるようになっており、部品データには、部品Ｅにおける部品中心ＥＣの位置が含まれ、制御部５０は、撮像中心ＰＣと部品中心ＥＣとが一致するように補正処理を実行する。

このような構成によると、吸着ポイント７４の位置と部品中心ＥＣの位置が異なる部品Ｅについて部品中心ＥＣの位置が部品データに含まれるから、補正処理を容易にすることができる。

＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、部品Ｅとしてコネクタ６０やシールド部材７０を例に説明したが、部品Ｅはこれらに限定されるものではない。
（２）上記実施形態では、ノズル３４の位置や角度を変更することで部品Ｅの位置や角度のずれを補正する構成としたが、これに限られることはなく、部品撮像カメラの位置や角度を変更することで部品の位置や角度のずれを補正してもよい。
（３）上記実施形態では、ヘッドユニット３０は複数の実装ヘッド３２がＸ軸方向に並んで設けられているいわゆるインラインヘッドであったが、これに限られることはなく、ヘッドユニットは例えば複数の実装ヘッドが円周上に配列されたロータリーヘッドであってもよい。

１０…部品実装装置
１１…基台、１２…部品供給部、１３…フィーダ、１４…搬送コンベア、１５…搬送ベルト、１６…コンベア駆動モータ
２０…搬送部、２１…Ｘ軸ビーム、２２…Ｙ軸フレーム、２３…Ｘ軸サーボモータ、２４…Ｙ軸サーボモータ
３０…ヘッドユニット
３１…ヘッドユニット本体、３２…実装ヘッド、３３…シャフト、３４…ノズル、３５…Ｚ軸サーボモータ、３６…Ｒ軸サーボモータ（回転機構）
４０…基板撮像カメラ、４１…部品撮像カメラ（撮像部）
４５…センサ類、４６…アクチュエータ類
５０…制御部
５１…操作部、５２…演算処理部、５３…モータ制御部、５４…記憶部、５５…画像処理部、５６…外部入出力部、５７…通信部
６０…コネクタ
６１…ハウジング、６２…リード、６３…吸着ポイント、６４、６５…特徴部分
７０…シールド部材
７１…外枠部、７２…第１梁部、７３…第２梁部、７４…吸着ポイント、７５…特徴部分
Ｂ…基板、Ｅ…部品、ＥＣ…部品中心、Ｌ…軸線、ＰＣ…撮像中心、ＰＳ…撮像範囲

Claims (6)

1. 基板に部品を実装する部品実装装置であって、
   前記部品を吸着するノズルが軸線上に装着された実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドを前記軸線と直交する方向に搬送する搬送部と、
   前記ノズルを前記軸線の回りに回転させる回転機構と、
   前記ノズルに吸着された前記部品を撮像する撮像部と、
   部品データを記憶する記憶部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記撮像部により取得された撮像画像の撮像範囲内に前記部品の全体が収まっていないことで前記部品を認識できなかった場合、
   前記制御部は、
   前記撮像画像に基づいて前記部品の位置及び角度を算出する算出処理と、
   前記算出処理の結果から前記撮像範囲に対する前記部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方を補正することで前記部品が前記撮像範囲内に収まるようにする補正処理と、
   前記補正処理後に前記撮像部により前記部品を撮像し、前記部品を再認識する再認識処理と、
   を実行する、部品実装装置。
2. 前記制御部は、前記部品が吸着された前記ノズルの位置及び角度の少なくとも一方を変更することで前記補正処理を実行する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記部品は、前記ノズルにより吸着される吸着ポイントと、前記吸着ポイントとは異なる位置に配される部品中心と、を有し、
   前記撮像範囲の中心とされる撮像中心と前記吸着ポイントとが一致した状態では、前記部品は前記撮像範囲内に収まらず、
   前記撮像中心と前記部品中心とが一致した状態では、前記部品は前記撮像範囲内に収まるようになっており、
   前記部品データには、前記部品における前記部品中心の位置が含まれ、
   前記制御部は、前記撮像中心と前記部品中心とが一致するように前記補正処理を実行する、請求項１または請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記撮像範囲に対する前記部品の位置ずれ及び角度ずれの少なくとも一方に繰り返し性がある場合、前記制御部は、前記補正処理に用いた補正パラメータを前記記憶部に記憶させる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の部品実装装置。
5. 前記算出処理は、前記部品データに含まれる画像データを用いたパターンマッチング、または前記部品のエッジの角度成分検出により行われる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の部品実装装置。
6. 前記撮像部による前記部品の撮像は、ライン撮像により行われる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の部品実装装置。

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