JP3537682B2

JP3537682B2 - マウンタの部品認識処理装置および部品認識処理方法

Info

Publication number: JP3537682B2
Application number: JP31028098A
Authority: JP
Inventors: 和義大山; 章青木; 一義家泉; 俊明和田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2004-06-14
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JP2000136904A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着した電子部品
の吸着異常を画像認識するマウンタの部品認識処理装置
および部品認識処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マウンタにおける電子部品の吸着異常に
は、いわゆる「部品立ち」などの吸着姿勢の異常や、
「異部品吸着」などの他部品あるいは不良部品の吸着の
他、吸着ミスなどによる電子部品を吸着していない「部
品なし」などの異常がある。「部品なし」の状態では、
電子部品を捨てにゆく（廃棄）動作は無駄となり、且つ
部品切れの可能性も含んでいるため、「部品なし」とそ
の他の異常とを識別することが好ましい。一方、従来の
マウンタ（電子部品装着装置）、特に多機能マウンタで
は、吸着した電子部品の吸着異常を画像認識する場合
に、反射光を用いて認識を行っている。反射光を用いた
認識処理では、単純に所定の階調値の画素をカウントし
て、吸着異常の有無を判別し、認識処理を短時間で円滑
に行うようにしている。反射光による部品認識では、
「部品なし」と、「部品立ち」などのその他の要因とを
判別することは可能であるが、実際には、吸着ノズルな
どの電子部品以外の部分をマスクしたり（これとて難し
いが）、電子部品の光る部分と光難い部分とをデータと
して持っている必要があり、処理が複雑で時間がかかる
と共に、判別を精度良く行うことは不可能であり、タク
トタイムに大きな影響を及ぼすことになる。そこで、反
射光を用いて電子部品の配置とサイズを簡単に識別し、
「部品なし」の状態を、真空吸引系に真空センサを設
け、真空度の差圧検出により、別途検出するようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の部品
認識処理では、吸着ノズル（ノズル孔）に比して、電子
部品が小さい場合に、「部品立ち」によるエアーのリー
クと「部品なし」によるエアーのリークとの間で、差圧
検出を精度よく行うことが不可能となり、検出ミスが頻
発する問題があった。もっとも、「部品なし」は、ライ
ンセンサなどを用いることで、正確に検出することがで
きるが、電子部品の吸着位置が複数ある多機能マウンタ
などでは、その構造上タクトタイムを犠牲にしないかぎ
り、これを用いることはできない。

【０００４】本発明は、吸着異常が発生した場合に、そ
の原因が「部品なし」かそれ以外のものかを簡単に識別
することができるマウンタの部品認識処理装置および部
品認識処理方法を提供することをその目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の部品認識処理装
置は、吸着ノズルに吸着した電子部品を反射光照明およ
び透過光照明のいずれでも照明可能な照明手段と、照明
手段により照明された電子部品を撮像し電子部品を画像
認識する部品認識手段と、照明手段および部品認識手段
を制御する制御手段とを備え、制御手段は、照明手段の
反射光照明により照明された電子部品を部品認識手段に
より画像認識させると共に、部品認識手段が電子部品を
吸着異常と認識した場合に、照明手段の反射光照明を透
過光照明に切り替えて、部品認識手段に電子部品を再
度、画像認識させることを特徴とする。

【０００６】また、本発明の部品認識処理方法は、吸着
ノズルに吸着した電子部品を反射光照明により撮像して
電子部品を画像認識すると共に、画像認識において電子
部品が吸着異常と認識された場合に、反射光照明を透過
光照明に切り替えて電子部品を再度、画像認識すること
を特徴とする。

【０００７】これらの構成によれば、反射光照明により
撮像した電子部品が吸着異常と認識され場合に、反射光
照明を透過光照明に切り替えて再度、画像認識するよう
にしているため、吸着異常が発生したときに、電子部品
および吸着ノズルのシルエットを画像認識することにな
る。透過光によるシルエットとしての画像は、反射光に
よる画像（光っている部分とそうでない部分とが混在す
る）に比して、二値化が容易で、吸着ノズルのデータか
ら吸着ノズル以外のものが写っているか否かを容易に識
別することができる。これにより、認識する画像に吸着
ノズルしか写っていない場合には、電子部品が吸着され
ていないものと認識することができる。

【０００８】上記の部品認識処理装置において、制御手
段は、部品認識手段による電子部品の再画像認識におい
て、吸着ノズル以外のものが存在するか否かを識別させ
ることが、好ましい。

【０００９】同様に、上記の部品認識処理方法におい
て、電子部品の再画像認識において、吸着ノズル以外の
ものが存在するか否かを識別することが、好ましい。

【００１０】これらの構成によれば、既存の吸着ノズル
のデータを用いた簡単な処理で、電子部品が吸着されて
いるか否かを簡単且つ正確に識別することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一実施形態に係るマウンタの部品認識処理装置およ
び部品認識処理方法を、多機能マウンタ（電子部品装着
装置）に適用した場合について説明する。このマウンタ
は、各種の電子部品を各種形態の異なる基板に実装可能
に構成されている。図１はマウンタの平面図であり、同
図に示すように、マウンタ１は、機台２と、機台２の中
央部に左右方向に延在する基板供給部３と、機台２の前
部（図示の下側）に配設した第１部品供給部４ａと、機
台２の後部（図示の上側）に配設した第２部品供給部４
ｂと、機台２の前部に移動自在に配設した第１ＸＹステ
ージ５ａと、機台２の後部に移動自在に配設した第２Ｘ
Ｙステージ５ｂとを備えている。

【００１２】第１ＸＹステージ５ａには、電子部品を吸
着および装置するための第１ヘッドユニット６ａが、同
様に第２ＸＹステージ５ｂには、第２ヘッドユニット６
ｂがそれぞれ搭載されている。各ヘッドユニット６ａ，
６ｂには、吸着ノズル７を装着した２台の装着ヘッド
８，８が搭載されている他、２台の装着ヘッド８，８の
間に基板認識ユニット９が搭載されている。また、機台
２上には、基板供給部３を挟んで、各一対２組の部品認
識ユニット１０，１０，１０，１０と、２台のノズルス
トッカ１１，１１とが、それぞれ配設されている。この
場合、前部に位置する両部品認識ユニット１０，１０お
よびノズルストッカ１１は第１ヘッドユニット６ａに対
応し、後部に位置する両部品認識ユニット１０，１０お
よびノズルストッカ１１は第２ヘッドユニット６ｂに対
応している。

【００１３】このマウンタ１では、表面実装部品などの
小さい電子部品は、主に第１部品供給部４ａおよび第２
部品供給部４ｂから供給され、多リード部品など大きい
電子部品は、主に図示しないトレイ形式の部品供給部か
ら供給される。また、基板は、基板供給部３により左方
から供給されて機台２の中央に不動にセットされ、右方
に排出される。例えば、第１ＸＹステージ５ａを用いる
電子部品の実装では、第１ＸＹステージ５ａにより、第
１ヘッドユニット６ａを第１部品供給部（他の部品供給
部でも可）４ａに臨ませ、所望の電子部品を吸着し、次
にこの電子部品を部品認識ユニット１０に臨ませて位置
認識し、更に第１ヘッドユニット６ａを基板の所定の位
置まで移動させて、基板認識ユニット９で基板位置を認
識した後、電子部品を基板に装着する。なお、通常、第
１ＸＹステージ５ａと第２ＸＹステージ５ｂとは交互運
転となる。

【００１４】第１部品供給部４ａおよび第２部品供給部
４ｂは、いずれも多数のテープカセット１２を横並びに
配設したものである。各テープカセット１２には、キャ
リアテープ（図示では省略）に装填された状態で電子部
品が収容され、電子部品はテープカセット１２の先端か
ら１つずつ供給される。通常の運転において、第１ヘッ
ドユニット６ａが装着動作している場合には、第２部品
供給部４ｂでテープカセット１２の交換作業が行われ、
第２ヘッドユニット６ｂが装着動作している場合には、
第１部品供給部４ａでテープカセット１２の交換作業が
行われる。

【００１５】第１ＸＹステージ５ａおよび第２ＸＹステ
ージ５ｂは、機台２の左右両端部に配設した一対のＹ軸
ガイドレール１４，１４に案内されて、前後方向（Ｙ軸
方向）に移動するＹ動ビーム１５，１５を、それぞれ有
している。第１ＸＹステージ５ａのＹ動ビーム１５は、
左部のボールねじおよびこれを回転させるＹ軸モータ
（いずれも図示省略）により、Ｙ軸方向（前後方向）に
進退する。同様に、第２ＸＹステージ５ｂのＹ動ビーム
１５は、右部のボールねじおよびこれを回転させるＹ軸
モータ（いずれも図示省略）により、Ｙ軸方向に進退す
る。

【００１６】一方、両Ｙ動ビーム１５，１５は全く同一
のものであり、それぞれＸ軸ガイドレール１６を有し、
上記の駆動系と同様に、ボールねじおよびＸ軸モータ
（いずれも図示省略）の構成で、上記の各ヘッドユニッ
ト６ａ，６ｂをＸ軸方向（左右方向）に進退させる。こ
のように、各ヘッドユニット６ａ，６ｂは、Ｘ軸方向お
よびＹ軸方向、すなわち水平面内において移動自在とな
っている。

【００１７】基板供給部３は、中央に配設したクランプ
装置２１と、クランプ装置２１の図示左側に連なる基板
搬入機構２２と、クランプ装置５の図示右側に連なる基
板搬出機構２３とを有している。基板は、基板搬入機構
２２により、装置外からクランプ装置２１に搬入され、
クランプ装置２１で電子部品の装着を受けるべく不動に
セットされる。そして、電子部品の装着が完了した基板
は、クランプ装置２１から基板搬出機構２３を介して装
置外に搬出される。この場合、基板搬入機構２２には供
給待機状態の基板が有り、また基板搬出機構２３には排
出待機状態の基板が有り（図示では省略）、これら基板
は順送りで搬送される。

【００１８】ところで、本実施形態では、吸着ノズル７
に吸着された電子部品の吸着姿勢（吸着位置や吸着角
度）を、部品認識ユニット１０により画像認識し、その
認識結果に基づいて、電子部品の吸着姿勢を補正してか
らこれを基板に装着するようにしている。この画像認識
は、電子部品の照射した光の反射光で行われるが、認識
結果がＮＧ（吸着異常）となった場合には、反射光を透
過光に切り替えて再認識を行い、ＮＧの原因が、「部品
なし」（電子部品を吸着していない）か、それ以外のも
のかを判別するようにしている。そこで以下、部品認識
ユニット１０廻りの構造を説明すると共に、画像認識処
理を含む制御系について説明する。

【００１９】図２および図３は、部品認識ユニット１０
廻りの構造を表している。図２は反射光により電子部品
を撮像する場合を表しており、図３は透過光により電子
部品を撮像する場合を表している。これらの図に示すよ
うに、部品認識ユニット１０は、装着ヘッド８の吸着ノ
ズル７に吸着された電子部品Ａを撮像する部品認識カメ
ラ３１と、電子部品Ａを照明する照明器具３２とを有し
ている。照明器具３２は、反射光照明器具３２ａと透過
光照明器具３２ｂとから成り、反射光照明器具３２ａ
は、部品認識カメラ３１の上側に配設され、透過光照明
器具３２ｂは装着ヘッド８に配設されている。

【００２０】図２に示すように、反射光照明器具３２ａ
は、下部に部品認識カメラ３１が臨む開口３４を形成し
た内側が椀状のＬＥＤホルダ３５と、ＬＥＤホルダ３５
の内側に取り付けた多数のＬＥＤ３６とで構成されてい
る。多数のＬＥＤ３６は、水平方向に環状に列設したＬ
ＥＤアレイを上下方向に複数組（複数段）並べてもので
あり、電子部品Ａの種別により、各組のＬＥＤアレイを
適宜点灯することにより、電子部品Ａをその種別により
適切な角度で照明できるようになっている。

【００２１】一方、図３に示すように、透過光照明器具
３２ｂは、装着ヘッド８のノズル装着部に広く設けた拡
散板３７と、拡散板３７の内側に配設した多数のＬＥＤ
３８とで構成されている。また、拡散板３７の開口部分
（図示省略）を補うように、吸着ノズル７自体にも小型
の拡散板３９が設けられている。この場合には、電子部
品Ａの陰影（シルエット）を撮像することになる。例え
ば、図６（ａ）の撮像画像は、反射光照明器具３２ａを
用いた場合であり、また図７（ａ）の撮像画像は、透過
光照明器具３２ｂを用いた場合であり、これら反射光照
明器具３２ａと透過光照明器具３２ｂとは、制御系を介
して適宜切り替え得るようになっている。

【００２２】次に、図４を参照して、マウンタ１の制御
系を構成する制御ユニットについて説明する。同図に示
すように、制御ユニット２５は、制御部本体５０と、タ
ッチパネル５１と、ハードディスクや光磁気ディスク等
の外部記憶装置（ＥＳ）５２とを備えている。

【００２３】ＥＳ５２は、数値制御（ＮＣ）プログラム
を記憶するＮＣプログラム領域５２１と、電子部品Ａの
部品ライブラリデータを記憶する部品ライブラリデータ
領域５２２と、吸着ノズル７のノズルデータを記憶する
ノズルデータ領域５２３と、その他の各種プログラムや
各種データを記憶するその他の領域５２４を有してい
る。部品ライブラリデータには、対応する吸着ノズル１
３の種別がＩＤ番号で指定された状態で含まれている。

【００２４】そして、実際の部品装着時には、必要とす
る部品ライブラリデータを検索することで、自動的に吸
着ノズル１３の種別が確定して吸着ノズル１３の交換が
行われ、またこの部品ライブラリデータに基づいて、上
記の反射光照明器具の照明角度などが確定する。さら
に、部品認識においては、部品ライブラリデータに基づ
いて、吸着した電子部品の位置およびサイズの照合がお
こなわれ、且つノズルデータに基づいて、透過光の下で
吸着ノズル７以外のものが画像認識されるか否かの判別
が行われる（詳細は後述する）。

【００２５】制御部本体５０は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ
５０２、ＲＡＭ５０３、Ｉ／Ｏコントローラ（ＩＯＣ）
５０４、外部記憶コントローラ（ＥＳＣ）５０５を備
え、相互に内部バス５０６により接続されている。ＲＯ
Ｍ５０２には、画面表示処理やＮＧの処理などを含む種
々の制御プログラムの他、システム立上げ用のプログラ
ムなどが内蔵されている。ＲＡＭ５０３は、制御部本体
５０の内部記憶手段として例えば部品認識ユニット１０
で撮像した部品画像を記憶するバッファ等に使用され
る。

【００２６】ＩＯＣ５０４は、上記のＸＹステージ５、
部品供給部４、基板供給部３、ヘッドユニット６、部品
認識ユニット１０およびモニター５３等の周辺装置と接
続されている。そして、ＩＯＣ５０４は、ＣＰＵ５０１
からの指令に従い、これら周辺装置と制御部本体５０と
の間の各種制御信号および各種データの入出力を制御す
る。ＥＳＣ５０５は、ＣＰＵ５０１からの指令に従い、
ＥＳ５２を駆動・制御して、ＥＳ５２と制御部本体５０
との間の各種制御信号および各種データの入出力を制御
する。

【００２７】ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０２の内蔵プロ
グラムやＥＳ５２の制御プログラム等に従い、ＲＡＭ５
０３の作業エリアやＥＳ５２の退避エリア等を使用し
て、部品認識ユニット１０で撮像された電子部品の認識
処理の他、部品装着処理その他の電子部品装着装置１と
して必要なデータ処理の全般を行い、ＩＯＣ５０４やＥ
ＳＣ５０５を介して、電子部品装着装置１全体の制御を
行う。また、タッチパネル５１は、電子部品装着装置１
の入力・編集・表示手段であり、オペレータによるタッ
チ入力により、各種指示や各種データを入力して編集等
ができ、また、各種のエラー表示（ＮＧ表示）等を行
う。

【００２８】次に、図５、図６および図７を参照して、
部品認識ユニット１０を用いた電子部品Ａの部品認識に
ついて説明する。このマウンタでは、通常運転において
は、上記の反射光照明器具３２ａを用いて電子部品Ａの
画像認識が行われ、認識の結果、ＮＧとなった場合に
は、反射光照明器具３２ａから透過光照明器具３２ｂに
切り替えて、再度画像認識が行われる。図５は、吸着ノ
ズル７に吸着された電子部品（チップコンデンサ）Ａが
正常に認識された場合であり、金属製の端子部分は強く
光り、パッケージ部分は弱く光っている。また、背後に
は吸着ノズル７の先端が写っている。この場合には、電
子部品Ａの位置（Ｘ・Ｙ）および角度（Ｚ）が認識さ
れ、これに基づいて、電子部品Ａの装着のための位置お
よび角度が補正される。

【００２９】一方、図６（ａ）および（ｂ）は、認識の
結果、ＮＧ（エラー）となった場合である。図６（ａ）
は、電子部品が立ち姿勢で吸着された場合（いわゆる
「部品立ち（斜めに立っている）」）であり、また図６
（ｂ）は、電子部品が吸着されていない場合（いわゆる
「部品なし」）である。これらの場合には、撮像画像と
部品ライブラリーデータとの照合結果（画素のカウント
値）が異なり、吸着異常（ＮＧ）となる。この場合に
は、「部品立ち」も「部品なし」も一括してＮＧとな
り、その判別はつかない。そこで、この実施形態では、
ＮＧとなった電子部品を廃棄する前に、これを透過光照
明器具を用いて再度認識するようにしている。

【００３０】図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図６
（ａ）および（ｂ）に対応する透過光による撮像画像で
あり、それぞれ電子部品と吸着ノズルとが、シルエット
で写し出されている。そして、この撮像画像に対し、ノ
ズルデータを用いて吸着ノズル以外ものが存在するか否
かを識別する。ノズルデータからノズル先端の画素数は
確定するため、画像の画素数をカウントしてこれらを比
較すれば、吸着ノズル以外ものが存在するか否かを簡単
に判別することができる。

【００３１】認識の結果、吸着ノズル以外のものが存在
すれば、電子部品の吸着姿勢に異常（「部品立ち」）が
あるか、電子部品自体に欠陥（「欠け」など）があるか
などが想定されるため、装着を断念してこれを廃棄する
（廃棄位置まで移動して廃棄）。また、吸着ノズル以外
のものが存在しなければ、電子部品を吸着していないこ
と（「部品なし」）が想定されるため、再度、電子部品
の吸着動作を行う（リカバリー）ようにする。もちろ
ん、「部品なし」が連続する場合には、部品切れが想定
されるため、装置を停止させる。なお、これら一連の認
識処理は自動で行われるが、これらの撮像画像をマニュ
アル操作でモニターに写し出せるようにすることが、好
ましい。

【００３２】以上のように本実施形態によれば、反射光
を用いて画像認識した電子部品に吸着異常が生じたとき
に、この電子部品を再度、透過光を用いて画像認識する
ようにしているため、吸着異常の原因が、「部品なし」
なのか、「部品立ち」などの「部品なし」以外のものな
のかを簡単に認識処理することができる。このため、原
因を絞り込むことができ、その究明を迅速に行うことが
できる。また、「部品無し」の場合には、装置を停止さ
せることなく、部品吸着のリカバリー動作を行わせるこ
とができる。さらに、従来のようにラインセンサなどを
必要とせず、且つ処理速度を低下させることなく、正確
な処理を行うことができる。

【００３３】なお、本発明は、いわゆる高速マウンタ
（ロータリー式）にも、適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のマウンタの部品
認識処理装置および部品認識処理方法によれば、反射光
照明により撮像した電子部品が吸着異常と認識され場合
に、反射光照明を透過光照明に切り替えて再度、画像認
識するようにしているため、吸着異常が発生した場合
に、その原因が「部品なし」かそれ以外のものかを簡単
に識別することができる。すなわち、極めて簡単な制御
処理動作で、吸着異常が「部品なし」かそれ以外の原因
かを認識することができ、装置の無用な停止等を回避す
るなどが可能となり、低コストで装置の信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る部品認識処理装置お
よび部品認識処理方法を適用したマウンタの平面図であ
る。

【図２】反射光を用いて部品認識する場合の部品認識ユ
ニット廻りの断面図である。

【図３】透過光を用いて部品認識する場合の部品認識ユ
ニット廻りの断面図である。

【図４】実施形態に係るマウンタの制御系のブロック図
である。

【図５】電子部品の正常な装着状態を反射光を用いて撮
像した認識画像を示す図である。

【図６】電子部品の異常な装着状態を反射光を用いて撮
像した認識画像を示す図である。

【図７】電子部品の異常な装着状態を透過光を用いて撮
像した認識画像を示す図である。

【符号の説明】

１マウンタ７吸着ノズル８装着ヘッド１０部品認識ユニット２５制御ユニット３１部品認識カメラ３２照明器具３２ａ反射光照明器具３２ｂ透過光照明器具５０制御部本体５０１ＣＰＵ５０２ＲＯＭ５０３ＲＡＭ５１タッチパネル５２外部記憶装置（ＥＳ）５３モニターＡ電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−209680（ＪＰ，Ａ) 特開平10−135700（ＪＰ，Ａ) 特開平８−181494（ＪＰ，Ａ) 特開平８−130397（ＪＰ，Ａ) 特開平７−154095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 H05K 13/00 - 13/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着ノズルに吸着した電子部品を反射光
照明および透過光照明のいずれでも照明可能な照明手段
と、前記照明手段により照明された電子部品を撮像し当該電
子部品を画像認識する部品認識手段と、前記照明手段および前記部品認識手段を制御する制御手
段とを備え、前記制御手段は、前記照明手段の反射光照明により照明
された電子部品を前記部品認識手段により画像認識させ
ると共に、当該部品認識手段が当該電子部品を吸着異常
と認識した場合に、前記照明手段の反射光照明を透過光
照明に切り替えて、前記部品認識手段に前記電子部品を
再度、画像認識させることを特徴とするマウンタの部品
認識処理装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記部品認識手段によ
る前記電子部品の再画像認識において、前記吸着ノズル
以外のものが存在するか否かを識別させることを特徴と
する請求項１に記載のマウンタの部品認識処理装置。
【請求項３】吸着ノズルに吸着した電子部品を反射光
照明により撮像して当該電子部品を画像認識すると共
に、当該画像認識において当該電子部品が吸着異常と認
識された場合に、反射光照明を透過光照明に切り替えて
当該電子部品を再度、画像認識することを特徴とするマ
ウンタの部品認識処理方法。
【請求項４】前記電子部品の再画像認識において、前
記吸着ノズル以外のものが存在するか否かを識別するこ
とを特徴とする請求項３に記載のマウンタの部品認識処
理方法。