JP3675646B2

JP3675646B2 - 部品認識装置較正用治具及び該治具を使用した部品認識較正方法、並びに上記較正用治具を取り扱う部品装着装置

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Publication number: JP3675646B2
Application number: JP22048498A
Authority: JP
Inventors: 修奥田; 義▲廣▼ ▲吉▼田; 敦田邉; 朗壁下; 尚之北村; 一夫森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JP2000082900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を撮影する部品認識装置の較正を行う較正用治具、及び該較正用治具を使用した部品認識較正方法、並びに上記較正用治具を取り扱う部品装着装置に関する。尚、上記部品としては、例えば電子部品が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子回路基板は電子部品を正確に装着し実装品質を向上する事を要求されている。
以下、図１５〜図２０を参照しながら、従来の電子部品装着装置の一例について説明する。図１５に示す、従来の電子部品装着装置１は、回路基板４１を搬入、搬出する基板搬送装置４２と、部品供給装置４４と、ノズル４６及び基板認識カメラ４９を備えＸ，Ｙ方向に移動可能なＸＹロボット４５と、電子部品用の部品認識カメラ４７とを備える。
部品認識カメラ４７の構造を図１６に示す。尚、ノズル４６の先端に保持されているのは、較正用治具５１である。部品認識カメラ４７には、撮影のため、ノズル４６に保持されている部品を照明するＬＥＤ照明５２と、上記部品にて反射したＬＥＤ照明５２の光路上に配置されたミラー５４及びレンズ５５と、レンズ５５を通過した光を受光するＣＣＤカメラ５６とが備わる。よって、図１６の場合には、較正用治具５１にて反射したＬＥＤ照明５２の光がミラー５４を介してレンズ５５で集光され、較正用治具５１はＣＣＤカメラ５６にて撮像される。尚、符号５３は光軸を示す。
次に部品認識カメラ４７の分解能と、ＸＹロボット４５が移動するＸ，Ｙ方向に対する部品認識カメラ４７の傾きの計測及び部品認識カメラ４７の中心位置計測とについて説明する。ノズル４６はその軸回りに回転可能であるので、カメラ中心位置は、ノズル４６を軸回りに９０°ずつ回転させることで較正用治具５１を９０°ずつ回転させながら撮影を行い、それぞれの画像における面積重心を４回求めて、それらの中心をノズル４６の回転中心とすれば容易に求まる。又、カメラ分解能及び傾き計測については、図１７に示すように、部品認識カメラ４７の認識視野４７ａの外枠付近をＸ，Ｙ方向に沿って移動し、較正用治具５１の認識カメラ４７上での移動量と、ＸＹロボット４５の移動量から計算する。
【０００３】
このような従来の電子部品装着装置１における動作を以下に説明する。回路基板４１は基板搬送装置４２により装着位置に搬入される。ＸＹロボット４５は、基板認識カメラ４９を回路基板４１上に移動し実装すべき位置４３を調べる。次に、ＸＹロボット４５は、基板認識カメラ４６を部品供給装置４４上に移動し保持すべき部品を認識した後、ノズル４６に電子部品４８を保持させる。そして、ノズル４６に保持された部品４８は、部品認識カメラ４７にて保持姿勢が撮影され、得られた画像情報をもとに部品の位置補正がなされた後、電子部品４８は回路基板４１上に装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＸＹロボット４５に備わるノズル４６に保持された電子部品４８は、ＸＹロボット４５によってＸ，Ｙ方向に移動する。一方、ノズル４６における電子部品４８の保持姿勢を認識する部品認識カメラ４７にて得られる画像における座標系のＸ，Ｙ方向は、ＸＹロボット４５の移動方向であるＸ，Ｙ方向とは別個である。よって、部品認識カメラ４７における座標系のＸ，Ｙ方向とＸ，Ｙロボット４５におけるＸ，Ｙ方向とが一致するように部品認識カメラ４７は設置されるが、実際には若干のずれが生じる。よって、このずれを較正しないとノズル４６に保持した電子部品４８を正確に回路基板４１に装着することはできない。即ち、回路基板４１上に電子部品４８を正確に装着するためには部品認識カメラ４７の分解能と、傾き計測及び中心位置計測、即ち基板認識カメラ４９の較正が重要である。
図１８は基板認識カメラ４９にて較正用治具５１を撮像している様子で、図１９は図１８に示す画像をＸ方向に沿って切った画像の輝度レベルを示しており、図２０は図１８に示す画像をＹ方向に沿って切った画像の輝度レベルを示している。
図１６に示すように、ＬＥＤ照明５２は較正用治具５１のフラットな面５７に向けて照射され、部品認識カメラ４７はフラット面５７を撮像しており、フラット面５７の輪郭が明確に撮像され安定していることが部品認識カメラ４７の較正に重要である。このとき、部品認識カメラ４７で撮像されるフラット面５７のエッジ部分、即ち、フラット面５７に直交する方向に延在する垂直部分５０は撮像される光軸５３に平行に延在するとは限らない。尚、較正用治具５１はこの垂直部分５０をなるべく小さくなるように製作されるが、極小の場合かえって脆弱になり較正用治具５１の形状がすぐに崩れてしまう。したがって垂直部分５０はある程度の長さにてなるものとなる。よって、ＬＥＤ照明５２から照射された光は、垂直部分５０にもあたり、垂直部分５０にて反射した弱い光がＣＣＤカメラ５６に撮像されてしまう。これが図１８に示す符号５８にて示す部分である。図１９及び図２０に示すように、較正用治具５１のフラット面５７は反射光の強度が高いのでＣＣＤカメラ５６により高利得にて撮像されその輝度レベルは高い。よって、フラット面５７の形状は明確に捕らえることができるが、反射光強度の低い垂直部分５０は、輝度レベルが低く、図１９及び図２０に示す輝度５９、６０に示すようにコントラストがはっきりしない。したがって部品認識カメラ４７にて得られる画像において較正用治具５１の輪郭は明確ではない。
このような輝度５９及び輝度６０の現象が生じる状態では、上記カメラ中心計測のため較正用治具５１を回転したときの較正用治具５１の位置、あるいはノズル４６が較正用治具５１を保持したときの較正用治具５１の位置の認定は困難となり、部品認識カメラ４７の分解能と、傾き計測及び中心位置計測とが安定して行えない。
このように従来の較正用治具５１では、部品認識カメラ４７におけるオフセットを正確に計測することができず、部品認識カメラ４７の較正を正確に行うことができない。よって、回路基板４１への電子部品４８の装着が正確に安定して行えないという問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、部品認識カメラのオフセット及びスケールを正確に較正することができ、それによって被装着体への部品の装着精度を安定し装着品質を向上することができる部品認識装置較正用治具及び該治具を使用した部品認識較正方法、並びに上記較正用治具を取り扱う部品装着装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の部品認識装置較正用治具は、被装着体へ装着する部品の姿勢を装着前に確認するための部品認識装置における視野内の座標系と、上記部品を保持し上記被装着体へ装着する部品保持装置の座標系とを一致させるための較正用治具であって、
上記部品認識装置により撮影される平坦でかつ光を反射する被撮影面に、該被撮影面の周囲より内側に上記被撮影面とは異なる光反射率を有し上記座標系の一致のために必要な点である上記被撮影面の被測定点を求めるための認識部と、
上記認識部を有する板材と、
上記被撮影面の対向面に取り付けられ上記板材を補強する補強部材と、を備え、
上記認識部が開口であるとき、上記補強部材には、上記開口に対応して形成される凹部であって上記部品認識装置に対して上記開口の明瞭な輪郭を認識させる凹部が形成され、該凹部内面は光の反射を抑える黒色塗装を施している、
ことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２態様の部品認識較正方法は、上記第１態様の部品認識装置較正用治具を用いた部品認識較正方法において、
上記部品認識装置較正用治具の上記被撮影面を照明し、上記部品認識装置にて上記認識部を認識して上記認識部の位置を演算し、該演算結果に基づき、上記部品認識装置の分解能の算出、及び上記部品保持装置の座標系に対する上記部品認識装置の座標系のずれを示す回転角の算出を行うことを特徴とする。
【０００７】
上記部品認識装置の分解能の算出、及び上記回転角の算出は、上記演算により求まった上記認識部の位置に基づき当該部品認識装置較正用治具の被測定点を求めた後、当該部品認識装置較正用治具を上記部品認識装置上で、平面上で互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動させ、得られた上記被測定点の軌跡に基づいて上記部品認識装置から求まる上記被測定点の移動距離と実際の移動距離とから上記分解能を算出し、上記被測定点の上記Ｘ方向又はＹ方向への移動方向と規定されているＸ軸又はＹ軸とのずれから上記回転角を算出するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の第３態様の部品装着装置は、上記第１態様の部品認識装置較正用治具を取り扱うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である部品認識装置較正用治具、該較正用治具を使用して行う部品認識較正方法、及び上記較正用治具を取り扱う部品装着装置について図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
尚、本実施形態では、部品に相当する電子部品を部品保持装置に備わるノズルにて保持した後、回路基板上に自動的に装着していく部品装着装置を例に採る。よって、上述の「課題を解決するための手段」に記載する部品認識装置は、上記部品装着装置に備わり上記ノズルにて保持されている電子部品の保持姿勢を撮像する装置が相当する。よって、本実施形態における部品認識装置較正用治具は、上記部品認識装置に備わるカメラの撮影面の中心位置、上記部品認識装置の分解能、及び傾きを較正するために使用する治具である。又、上述の「課題を解決するための手段」に記載の「認識部」の機能を果たす一例は本実施形態における開口１５６に相当する。
【００１０】
まず上記部品認識装置較正用治具について説明する。図１に示すように、本実施形態の部品認識装置較正用治具１５０は、方形形状の薄板１５１と、該薄板１５１の補強用としての補強部材１５２とから構成される。
部品認識装置１０７による撮影の際に、薄板１５１の厚さ方向に沿った側面での光の反射が極力少なくなるように、薄板１５１は極力薄く形成されている。このような薄板１５１には、図２に示すようにその配列状態が例えば当該薄板１５１と相似形状となるようにして複数の開口１５６が当該薄板１５１を厚さ方向に貫通して設けられている。開口１５６は、本実施形態では図示するように円形であるがこれに限定されるものではなく、例えば方形形状等の、それぞれの形状を有する開口の中心位置が部品認識装置１０７の撮影画像から求められるような形状であればよい。又、後述するように、開口１５６は、部品保持装置１０６における移動量等を補正するための基礎データとなる、部品認識装置１０７におけるＣＣＤカメラ１７５の分解能の計測、部品認識装置１０７の回転角の計測、及びＣＣＤカメラ１７５における視野の中心位置計測のため、較正用治具１５０における被測定点を求めるために設けられるものである。ここで、上記部品認識装置１０７の回転角とは、部品保持装置１０６のＸＹ座標系とＣＣＤカメラ１７５の視野におけるＸＹ座標系とを同一平面上にて両ＸＹ座標系の原点を一致させたときのそれぞれのＸ軸同士又はＹ軸同士におけるずれの角度をいう。よって、開口１５６は、本実施形態のように方形形状の少なくとも４角に対応して配置するように、少なくとも４つの開口１５６ａ〜１５６ｄが配置されるのが好ましい。しかしながら、上記被測定点を求めるという観点から考えると、薄板１５１の任意の位置に少なくとも一つの開口が設けられていればよい。但し、後述するように本実施形態では上記被測定点は薄板１５１の中心点であるので、上述のように開口を一つのみ設ける場合のように上記開口が上記４角に対応して４つ設けられないときには、薄板１５１を後述するノズル１１０の回転軸の軸回りに９０度ずつ４回回転させることで、上記開口が位置する４箇所にてそれぞれ開口の面積中心から４点を求め、該４点から、例えば対角線の交点を求める等の方法により、上記中心点を求める動作が必要となる。
又、上記認識部は本実施形態のように開口１５６であるのが好ましいが、部品認識装置１０７の撮影画像において明暗が明確に現れるならば、被撮影面１５１ａに黒色の図形を例えば印刷等により描いてもよい。
【００１１】
このような薄板１５１の一実施例としては、一辺のI寸法が２０ｍｍにてなる正方形状で、０．１〜０．２ｍｍ程度の厚みにてなるステンレス製であって、部品認識カメラ１０７にて撮影される被撮影面１５１ａは、部品認識装置１０７に備わるＬＥＤ照明１７１からの光の反射が良好でありかつ開口１５６とのコントラストが良好となるように梨地仕上げされている。又、開口１５６は、直径が０．２〜０．４ｍｍであり、配置ピッチが１．０ｍｍで、その公差は±０．００５ｍｍとして、一辺のII寸法が１６ｍｍとなるように正方形状に配列されている。尚、開口１５６の直径寸法は、薄板１５１の板厚寸法のほぼ倍の値が好ましい。
【００１２】
補強部材１５２は、図１に示すように、薄板１５１の外形よりも若干小さい外形寸法を有する方形形状にてなり、厚みは１〜２ｍｍで、鉄製である。又、薄板１５１に形成された開口１５６に対応する部分には、平面的に開口１５６を上回る大きさを有し、深さが０．５ｍｍにてなる凹状の溝１５３が形成される。補強部材１５２に上記溝１５３を設ける場合と、設けない場合とを比べると、設けた場合の方が上記ＣＣＤカメラ１７５に対して上記開口１５６の輪郭をより明瞭に認識させることができる。この理由は以下のように考えられる。即ち、図９に示すように補強部材１５２に上記溝１５３を設けない場合、開口１５６の内壁面２０２に当たるように入射した光２０１は補強部材１５２にて反射してＣＣＤカメラ１７５側へ戻ってくる。又、開口１５６を通過して直接、補強部材１５２に入射した光２０３が補強部材１５２及び上記内壁面２０２にて反射してＣＣＤカメラ１７５側へ戻ってくる場合もある。一方、図１０に示すように上記溝１５３を設けた場合、開口１５６の内壁面２０２に当たるように入射した光２０１は溝１５３側へ反射しＣＣＤカメラ１７５側へ戻ってこない。このように、溝１５３を設けることでＣＣＤカメラ１７５へ不要な光が入射しないことから、溝１５３は、上記ＣＣＤカメラ１７５に対して上記開口１５６の輪郭をより明瞭に認識させるように作用する。
【００１３】
又、溝１５３が上記作用を行うためには、上述したように溝１５３は平面的に開口１５６を上回る大きさを有する必要がある。つまり、溝１５３は、図１０に示すように上記開口１５６における補強部材１５２側の周囲１５７に接触しない大きさを有する必要がある。又、本実施形態では、溝１５３は上記開口１５６と同心円状に配置され、溝１５３の直径IIIは、上記開口１５６の直径寸法のほぼ倍の値であり、具体的に本実施形態の場合には０．４〜１ｍｍ程度である。
【００１４】
さらに、溝１５３の内面は部品認識装置１０７のＬＥＤ照明１７１からの光をほとんど反射しないように、例えば黒色にて塗装されている。よって、補強部材１５２と薄板１５１とが接合された状態においては、開口１５１を通過して溝１５３へ進入した上記光は溝１５３の内面では反射されない。
以上の構成により、薄板１５１の被撮影面１５１ａと開口１５６との明暗のコントラストを向上させることができる。
又、補強部材１５２の中央部分１５５には溝１５３を形成していないので、中央部分１５５は薄板１５１を支持する。
【００１５】
このような較正用治具１５０は、後述するように部品保持装置１０６に備わるノズル１１０にて直接に吸着保持される。しかしながら、部品保持装置１０６がノズル着脱可能な構成である場合には、図１１に示す較正用治具２２１のように着脱用部材２２２と薄板１５１及び補強部材１５２とを一体的に成形することもできる。
さらに又、図１２及び図１３に示すように間接的に吸着可能な構成を採ることもできる。即ち、較正用治具２３１には、ノズル１１０が挿入可能でありノズル１１０のつば部２３２に密着して吸引室２３３を形成するコップ状のノズルカバー２３４と、該ノズルカバー２３４の底面に取り付けられた上記薄板１５１及び補強部材１５２と、突起部２３５とが備わる。一方、上記つば部２３２には、上記突起部２３５と係合する穴２３６が形成されている。
【００１６】
このように構成される較正用治具２３１では、ノズル１１０が吸引室２３３内に挿入された状態においてノズル１１０の先端と吸引室２３３内の底面とには隙間２３７が形成される。よって、ノズル１１０による吸引が行われることで、吸引室２３３内は負圧となり、上記つば部２３２と上記ノズルカバー２３４とは密着し、較正用治具２３１はノズル１１０に取り付けられる。尚、上記突起部２３５及び上記穴２３６は、上記つば部２３２と上記ノズルカバー２３４とが大きくずれてしまい吸引室２３３内が負圧とならない場合を防ぐため、ノズル１１０と較正用治具２３１とを大まかに位置決めするためのガイド用の部材である。
【００１７】
このような較正用治具２３１は、以下の効果を奏することができる。
即ち、当該部品装着装置１００において、部品保持装置１０６にて吸着保持される電子部品に比べて上記較正用治具１５０は大きい。よって、較正用治具１５０を吸着保持するためには、較正用治具１５０専用の吸着ノズルが必要となる場合がある。しかしながら、較正用治具１５０専用の吸着ノズルを用いる頻度は、上記電子部品吸着用ノズルを用いる場合に比べて非常に少ない。よって、較正用治具１５０専用の吸着ノズルを備えることは装置構成上好ましくない。
そこで、上述の較正用治具２３１を使用することで、上記電子部品吸着用ノズルにて較正用治具を吸着保持することが可能となり、上記較正用治具１５０専用の吸着ノズルを設ける必要をなくすことができる。
【００１８】
上述のように構成される較正用治具１５０は、本実施形態では、図８に示されるような構成を有する部品装着装置１００にて使用される。
電子部品用の部品装着装置１００は、回路基板１０１の搬入、搬出、及び部品装着時には回路基板を保持する基板搬送装置１０２と、装着する電子部品を収めた、リール式の電子部品供給装置１０３やトレイ式の電子部品供給装置１０４と、電子部品供給装置１０３及び電子部品供給装置１０４の少なくとも一方から保持した電子部品を回路基板１０１上の装着位置へ装着するためにＸＹロボット１０５によってＸ，Ｙ方向へ移動可能な部品保持装置１０６と、部品保持装置１０６に保持された電子部品の保持姿勢を撮影し計測する部品認識装置１０７と、少なくとも、ＸＹロボット１０５、部品保持装置１０６、及び部品認識装置１０７の動作制御を行う制御装置１１５と、を備える。又、部品保持装置１０６には、電子部品１１１を、例えば吸着することで保持するノズル１１０と、回路基板１０１上の部品装着位置に記された基板マーク１１２ａ、１１２ｂを撮像し認識するための基板認識カメラ１０９とを備える。又、符号１０８は、部品保持装置１０６のノズル１１０及び上記較正用治具等を備えたノズルステーションである。
【００１９】
上記部品認識装置１０７は、図１に示すように、ノズル１１０にて保持されている上記較正用治具１５０や電子部品１１１を撮影のため、これらを照明するＬＥＤ照明１７１と、上記治具１５０や部品１１１にて反射した光の光路上に配置されたミラー１７３及びレンズ１７４と、レンズ１７４を通過した光を受光するＣＣＤカメラ１７５とが備わる。又、ＬＥＤ照明１７１には照明用装置１７２が接続され、ＣＣＤカメラ１７５には画像処理装置１７６が接続されている。画像処理装置１７６は、詳細後述する、上記較正用治具１５０を使用して実行される当該部品認識装置１０７の較正用動作に必要な、後述のカメラ回転角等の情報を演算し、演算結果を制御装置１１５へ送出する。制御装置１１５は、後述のようにカメラ回転角等の情報を考慮した上で、部品保持装置１０６のノズル１１０にて保持されている部品１１１の姿勢制御を行う。
このような部品認識装置１０７では、例えば較正用治具１５０にて反射したＬＥＤ照明１７１の光がミラー１７３を介してレンズ１７４で集光され、較正用治具１５０はＣＣＤカメラ１７５にて撮像される。尚、符号１７７は光軸を示す。
【００２０】
次に、部品装着装置１００の動作について、主に、較正用治具１５０を使用した部品認識装置１０７の較正用動作を詳しく説明しながら、以下に説明する。
電子部品１１１の回路基板１０１への装着を開始する前に、まず、部品認識装置１０７の較正を行う必要がある。ここで部品認識装置１０７の較正とは、上述のように、部品認識装置１０７におけるＣＣＤカメラ１７５の分解能の計測、部品認識装置１０７の回転角の計測、及びＣＣＤカメラ１７５の視野の中心位置計測を行い、これらの計測値に基づき部品保持装置１０６は吸着された部品の回転角や移動量の補正を行うものである。以下に上記各種計測動作の具体的方法を図１４を参照して説明する。
図１４に示すステップ（図内では「Ｓ」にて示す）１では、部品認識装置１０７による較正用治具１５０の被撮影面１５１ａの撮像が行われる。図３は較正用治具１５０の被撮影面１５１ａを部品認識装置１０７にて撮影している状態を示す図であり、図４は、図３に示すI−I線における画像の明るさを示す輝度レベルをグラフ化したものである。図４において輝度は、最も暗い部分から最も明るい部分まで２５６階調にて表されており、符号１８１にて示す部分が梨地仕上げされた被撮影面１５１ａに対応し、符号１８２にて示す部分が開口１５６に対応する。本実施形態では上述のような構成を有する較正用治具１５０を用いることから、図４に示すように明るい部分と暗い部分との境界をはっきりさせることができ、画像処理により開口１５６部分を明確に認識することができる。
【００２１】
ステップ２では、較正用治具１５０の中心位置が求められる。即ち、各開口１５６の中心位置は、それぞれの開口１５６の面積中心として捕らえることができる。上述のように本実施形態の較正用治具１５０では、部品認識装置１０７にて得られる画像において開口１５６の輪郭を明確に認識することができることから、上記中心位置、及び下記の各位置情報を正確に特定することができる。方形形状の外形に沿って配列されている開口１５６の４つの列について、求めた各開口１５６の中心位置に基づき、それぞれの列毎に、最小二乗近似を用いて図５に示すように直線１８５〜１８８を求める。さらに、上記直線１８５〜１８８に基づき、各直線の交点１８９〜１９２を求め、これらの交点１８９〜１９２に基づき、開口１５６が配列され形成されている方形形状における中心位置１９３を求める。尚、該中心位置１９３は較正用治具１５０の被測定点に相当する。
上記中心位置１９３を求めた後、ステップ３では、部品認識装置１０７上にて、当該較正用治具１５０を保持している部品保持装置１０６をＸＹロボット１０５にてＸ，Ｙ方向に移動させ、各移動位置にて上述のようにしてそれぞれ中心位置１９３を求める。上記Ｘ，Ｙ方向への上記移動によって、例えば図６に示すように、上記中心位置１９３が、Ｏａ→Ｏｂ→Ｏｃと移動したとすると、ステップ４にて、下記のようにしてカメラ回転角及びカメラ分解能スケールが求められる。即ち、本来、部品認識装置１０７にて得られる画像における水平ラインとＸＹロボット１０５の例えばＸ方向とが一致しているのが理想であるが、実際には若干誤差があるのが通常であり、上記誤差が上記カメラ回転角に相当する。即ち、上記Ｏａ及び上記Ｏｂの位置情報に基づき、上記Ｏａと上記Ｏｂとを結ぶ直線１９４と部品認識装置１０７の水平ライン１９５との成す角度Δθを求める。該角度Δθが上記カメラ回転角、つまり部品認識装置１０７の回転角に相当する。
【００２２】
ＣＣＤカメラ１７５のスケールは部品認識装置１０７の画面上の移動量とノズル１１０の実際の移動量から容易に算出できる。即ち、部品保持装置１０６をＸ方向に移動させた際の上記Ｏａと上記Ｏｂとの間の距離Ｌｘと、画像上における上記Ｏａと上記Ｏｂとの間の距離との比率、部品保持装置１０６をＹ方向に移動させた際の上記Ｏｂと上記Ｏｃとの間の距離Ｌｙと、画像上における上記Ｏｂと上記Ｏｃとの間の距離との比率をそれぞれ求め、カメラ分解能スケールとする。
【００２３】
又、本実施形態では、部品保持装置１０６の座標系はノズル１１０の軸回りにおける回転中心を基準としている。よって、回路基板１０１上の装着位置に正確に電子部品１１１を位置決めするためには、ノズル１１０の上記回転中心は、当該ノズル１１０にて保持されている電子部品１１１の中心に一致しており、かつ部品認識装置１０７における視野の中心に一致していなければならない。しかしながら実際にはこれらはそれぞれ若干ずつずれている場合があるので、これらが一致するように補正が必要である。即ち、図７に示すように、部品認識装置１０７上にて、ノズル１１０に保持させている較正用治具１５０を、ノズル１１０をその軸回りに９０度ずつ回転させることで、９０度ずつ回転させ、各回転毎に上記中心位置１９３が配置される、位置Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４をそれぞれ認識する。そしてこれらの位置Ｏ１〜Ｏ４におけるそれぞれのＸ座標値及びＹ座標値の平均を取ることで、ノズル１１０の回転中心１９６の座標値を算出する。
又、部品認識装置１０７の視野中心の座標値についても、例えば部品保持装置１０６に備わる基板認識カメラ１０９にて部品認識装置１０７の例えば撮影面を撮影することで算出することができる。
これらの情報から、部品認識装置１０７における上記視野中心のオフセット値が以下の式から算出される。
上記視野中心のオフセット値＝「計測時におけるＸＹロボット１０５に備わる部品保持装置１０６のノズル１１０の座標値」−「ノズル１１０の回転中心１９６の座標値」−「部品認識装置１０７の視野中心の座標値」
【００２４】
上述のようにして求まった、部品認識装置１０７のカメラ回転角、カメラ分解能スケール、及び上記視野中心のオフセット値を考慮して部品装着動作が制御装置１１５の制御に従い実行される。即ち、基板搬送装置１０２にて回路基板１０１が装着場所に搬入される。ＸＹロボット１０５にて部品保持装置１０６が回路基板１０１上に配置され、部品保持装置１０６に備わる基板認識カメラ１０９にて回路基板１０１上の基板マーク１１２ａ，１１２ｂを撮影することで電子部品１１１を実装すべき位置を認識する。次に、ＸＹロボット１０５は、部品保持装置１０６を例えば部品供給装置１０３上に移動し、ノズル１１０にて電子部品１１１を例えば吸着して保持する。そしてＸＹロボット１０５にて、ノズル１１０にて保持されている電子部品１１１を部品認識装置１０７の撮影面上に配置した後、部品保持装置１０６はノズル１１０を部品認識装置１０７のフォーカス面まで下降する。そして電子部品１１１は、部品認識装置１０７のＬＥＤ照明１７１により照明され、ＣＣＤカメラ１７５にて撮像され得られた画像は、画像処理装置１７６へ送られる。画像処理装置１７６は、中心位置１９３、カメラ回転角Δθ、ＣＣＤカメラ１７５の分解能、及び部品認識装置１０７における上記視野中心のオフセット値を使用して電子部品１１１の吸着姿勢の演算を行う。よって制御装置１１５は、画像処理装置１７６から供給される上記演算の結果に基づき、ＸＹロボット１０５及び部品保持装置１０６の動作について補正を行い、ノズル１１０に保持している電子部品１１１を回路基板１０１に装着する。以後、それぞれの電子部品１１１について同様の動作を行う。
【００２５】
このように本実施形態によれば、較正用治具１５０を用いることから、部品認識装置１０７は、当該治具１５０における明暗部分のコントラストを明確に認識することができる。よって、部品認識装置１０７のカメラ回転角、カメラ分解能、及び上記視野中心のオフセット値を正確に求めることができ、部品保持装置１０６の補正動作を従来に比べて高い精度で行うことができる。したがって基板に部品を正確に装着することができる。
【００２６】
尚、上述の実施形態における較正用治具１５０では、薄板１５１と補強部材１５２とを備えるが、薄板１５１の強度が高い場合には補強部材１５２は用いなくてもよい。又、この場合には、被撮影面１５１ａと開口１５６との明暗をはっきりさせるため、被撮影面１５１ａの裏面側で開口１５６に対応した位置に、凹状であって光の反射が少ないようにその内面を例えば黒色塗装した凹状部材を設ける必要がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の部品認識装置較正用治具、及び第２態様の部品認識較正方法によれば、被撮影面に認識部を設け上記被撮影面と上記認識部との明暗に基づき、当該較正用治具における所定位置を認識することから、従来のように較正用治具の輪郭に基づき較正用治具の位置を認識するよりも高精度にて較正用治具の位置認識を行うことができる。よって、較正用治具における上記所定位置の認識により算出する部品認識装置の分解能等の値が従来に比べて高精度にて得られ、したがって被装着体への部品の装着精度を安定させ、装着品質を向上することができる。
【００２８】
又、本発明の第３態様の部品装着装置によれば、上記第１態様の部品認識装置較正用治具を取り扱うことから、部品認識装置の分解能等の値が従来に比べて高精度にて得られ、したがって被装着体への部品の装着精度を安定させ、装着品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における較正用治具の断面図、及び部品認識装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す較正用治具の平面図である。
【図３】図１に示す部品認識装置にて較正用治具を撮影した画像を示す図である。
【図４】図３のI−I部分における輝度分布を示すグラフである。
【図５】図１に示す較正用治具の開口にて形成された枠の中心を求め方を説明するための図である。
【図６】カメラ回転角、及びカメラ分解能を求め方を説明するための図である。
【図７】図１に示す部品認識装置の視野中心を求め方を説明するための図である。
【図８】図１に示す較正用治具を用いた較正が実行される部品装着装置の斜視図である。
【図９】図１に示す較正用治具の開口部分に溝を設けない場合における光の反射状態を示す図である。
【図１０】図１に示す較正用治具の開口部分に溝を設けた場合における光の反射状態を示す図である。
【図１１】図１に示す較正用治具の他の例を示す図である。
【図１２】図１に示す較正用治具の他の例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す較正用治具がノズルに取り付けられた状態を示す断面図である。
【図１４】図１に示す較正用治具を用いた部品認識較正動作のフローチャートである。
【図１５】従来の部品装着装置の斜視図である。
【図１６】従来の較正用治具、及び該治具を撮影する部品認識装置の図である。
【図１７】図１６に示す較正用治具を用いてカメラ回転角、及びカメラ分解能を求め方を説明するための図である。
【図１８】図１６に示す較正用治具を撮影したときの画像の図である。
【図１９】図１６に示す較正用治具を撮影したときのＸ方向に沿った輝度レベルを示すグラフである。
【図２０】図１６に示す較正用治具を撮影したときのＹ方向に沿った輝度レベルを示すグラフである。
【符号の説明】
１００…部品装着装置、１０６…部品保持装置、１０７…部品認識装置、
１５０…較正用治具、１５１…薄板、１５２…補強部材、
１５３…溝、１５６…開口、
１７６…画像処理装置、１９３…回転中心。

Claims

被装着体へ装着する部品の姿勢を装着前に確認するための部品認識装置（１０７）における視野内の座標系と、上記部品を保持し上記被装着体へ装着する部品保持装置（１０６）の座標系とを一致させるための較正用治具であって、
上記部品認識装置により撮影される平坦でかつ光を反射する被撮影面（１５１ａ）に、該被撮影面の周囲より内側に上記被撮影面とは異なる光反射率を有し上記座標系の一致のために必要な点である上記被撮影面の被測定点（１９３）を求めるための認識部（１５６）と、
上記認識部を有する板材（１５１）と、
上記被撮影面の対向面に取り付けられ上記板材を補強する補強部材（１５２）と、を備え、
上記認識部が開口であるとき、上記補強部材には、上記開口に対応して形成される凹部であって上記部品認識装置に対して上記開口の明瞭な輪郭を認識させる凹部（１５３）が形成され、該凹部内面は光の反射を抑える黒色塗装を施している、
ことを特徴とする部品認識装置較正用治具。
上記認識部は、上記被撮影面に穿設された開口である、請求項１記載の部品認識装置較正用治具。
上記開口は方形形状の上記被撮影面の４角に対応して４箇所に設けられる、請求項１又は２記載の部品認識装置較正用治具。
請求項１から３のいずれかに記載の部品認識装置較正用治具を取り扱うことを特徴とする部品装着装置。
上記部品認識装置（１０７）は、上記部品認識装置較正用治具の上記被撮影面を照明して上記認識部を認識する装置であり、かつ上記認識部の認識にて上記認識部の位置を演算し、該演算結果に基づき、上記部品認識装置における少なくとも上記部品認識装置の分解能の算出、及び上記部品保持装置の座標系に対する上記部品認識装置の座標系のずれを示す回転角の算出を行う画像処理装置（１７６）を備えた、請求項４記載の部品装着装置。
請求項１から３のいずれかに記載の部品認識装置較正用治具を用いた部品認識較正方法において、
上記部品認識装置較正用治具の上記被撮影面を照明し、上記部品認識装置にて上記認識部を認識して上記認識部の位置を演算し、該演算結果に基づき、上記部品認識装置の分解能の算出、及び上記部品保持装置の座標系に対する上記部品認識装置の座標系のずれを示す回転角の算出を行うことを特徴とする部品認識較正方法。
上記部品認識装置の分解能の算出、及び上記回転角の算出は、上記演算により求まった上記認識部の位置に基づき当該部品認識装置較正用治具の被測定点（１９３）を求めた後、当該部品認識装置較正用治具を上記部品認識装置上で、平面上で互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動させ、得られた上記被測定点の軌跡に基づいて上記部品認識装置から求まる上記被測定点の移動距離と実際の移動距離とから上記分解能を算出し、上記被測定点の上記Ｘ方向又はＹ方向への移動方向と規定されているＸ軸又はＹ軸とのずれから上記回転角を算出する、請求項６記載の部品認識較正方法。