JP4047012B2 - IMAGING DEVICE AND ELECTRICAL COMPONENT MOUNTING SYSTEM PROVIDED WITH IT - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に電気部品を装着する作業に付随して行われる回路基板に付された基板基準マークおよび電気部品の撮像において用いられる撮像装置およびその撮像装置を装備した電気部品装着システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気部品（電子部品を含む）の装着は電気部品装着システムによって行われる。電気部品装着システムは、回路基板を保持する基板保持装置と、電気部品を供給する部品供給装置と、部品供給装置から供給された電気部品を保持し、その電気部品を保持された回路基板の所定の位置に装着する部品装着装置とを含んで構成される。電気部品の装着は高い装着精度を要求されることから、装着作業においては、基板保持装置による回路基板の保持位置誤差、および、部品装着装置による電気部品の保持位置誤差（例えば、回路基板の被装着面に平行な面内における保持位置誤差）を取得して、装着の際、それら保持位置誤差に基づく補正を行って、回路基板の適正位置に電気部品を装着している。かかる保持位置誤差を取得するために、従来から、保持された回路基板に付された基板基準マークを撮像し、また、保持された電気部品を撮像することが行われている。そして、従来からの電気部品装着システムは、基板基準マークからの像形成光を入光させて撮像するための撮像デバイスと、電気部品からの像形成光を入光させて撮像するための撮像デバイスとのそれぞれを、互いに別体となるものとして備えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
基板基準マークと電気部品とのそれぞれに専用のデバイスを備える場合、つまり、撮像対象ごとに専用の撮像デバイスを備える場合、撮像デバイスが数多く必要になることから電気部品装着システムが複雑かつ高価なものになってしまう。それぞれの撮像デバイスにそれぞれ専用の画像処理ユニットを備えることが望ましいことに鑑みれば、そうした場合にはより複雑かつ高価なシステムにならざるを得ない。また、撮像デバイスによる撮像は、撮像デバイスと撮像対象との相対位置が適切な位置となるようにして行わなければならないことから、撮像対象ごとに専用の撮像デバイスを使用すれば、撮像対象と撮像デバイスとの相対移動等の動作制御が複雑になり、電気部品装着作業が煩雑なものとなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、単純化されかつ安価な電気部品装着システムおよびそれをを構成するための撮像装置を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の撮像装置、電気部品装着システム等が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【０００５】
なお、以下の各項において、（１）項に（１１）項および（１２）項の技術的特徴を付加した態様のうちの一態様が請求項１に相当し、（１１）項の技術的特徴を採用する請求項１の一態様が請求項２に、（１２）項の技術的特徴を採用する請求項１の一態様が請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれかに（２）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項１ないし請求項４のいずれかに（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項１ないし請求項５のいずれかに（４）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、請求項６に（５）項および（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項７に、請求項６に（７）項の技術的特徴を付加したものが請求項８に、（２１）項に（１１）項および（１２）項の技術的特徴を付加した態様のうちの一態様が請求項９にそれぞれ相当する。
【０００６】
（１）電気部品装着システムに設けられて、基板保持装置に保持された回路基板に付された基板基準マークと部品装着装置に保持された電気部品とを撮像する撮像装置であって、
撮像方向が固定された撮像デバイスと、
その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と
を含むことを特徴とする撮像装置。
【０００７】
本項に記載の撮像装置は、基板基準マークを撮像するための撮像デバイスと、電気部品を撮像するための撮像デバイスとを兼用した態様の撮像装置である。つまり、その撮像デバイスは、基板基準マークからの像形成光と電気部品からの像形成光との両者を受光可能なのである。撮像デバイスは、その種類を特に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカメラ、ラインセンサ等を用いることができる。ＣＣＤカメラの場合は、撮像対象との相対位置を固定したままで２次元画像が取得可能であり、ラインセンサの場合は、例えば、素子の整列する方向と直角な方向に像形成光とラインセンサとを相対移動させれば、２次元画像の取得が可能となる。入光状態変更装置は、本撮像装置の撮像状態を、基板基準マークを撮像可能な状態と電気部品を撮像可能な状態とに変更するものであり、例えば、２つの状態を切り替えるものと観念できる。その具体的な態様については、以下の項において詳しく説明する。基準マーク像形成光と部品像形成光との両像形成光を受光可能な撮像デバイスを備え、その撮像デバイスにおける撮像状態を変更可能な装置を備えることで、単純化され安価な電気部品装着システムを構成することのできる撮像装置となる。なお、撮像デバイスの撮像方向が固定されていることも、撮像装置を単純化することに寄与している。
【０００８】
撮像結果の利用目的は、特に限定されるものではないが、主に、基板基準マークの撮像結果は、基板保持装置による回路基板の保持位置誤差を取得のために用いられ、電気部品の撮像は、部品装着装置による電気部品の保持位置誤差を取得のために用いられる。そして、これらの保持位置誤差は、例えば、回路基板の被装着面の適正な位置に電気部品を装着するための補正データとして利用される。これら保持位置誤差は、回路基板の被装着面に平行な平面内における保持位置誤差（以下、「装着面内誤差」と略す）と、その平面に垂直な方向における保持位置誤差（以下、「垂直方向誤差」と略す）との両者を含んでおり、どちらの保持位置誤差を取得するために撮像を行うものであってもよい。取得目的となる保持位置誤差によって、撮像方向が異なる。垂直方向誤差に比較して装着面内誤差の方が装着精度に対して大きく影響するため、そのことに考慮すれば、装着面内誤差を取得するための撮像装置に適用される場合においてより有効である。以下の説明は、取得する保持位置誤差が、基板保持位置誤差と部品保持位置誤差との両者ともに、装着面内誤差（部品保持位置誤差については、装着時において装着面内誤差となる一面内における保持位置誤差を意味する）である態様を中心に説明する。つまり、特に断りのない限り、装着面内誤差を取得可能な方向から、撮像する態様について説明するものとする。
【０００９】
「像形成光」は、基板基準マークおよび電気部品の正面像を撮像するためのもののみを意味するものではない。例えば、電気部品の撮像においては、背景を明るくし、電気部品をシルエットとして撮像する場合もある。このようにシルエット像を撮像する場合に撮像デバイスに入光する光も、本明細書においては、撮像対象の像形成光に該当する。
【００１０】
（２）前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含む(1)項に記載の撮像装置。
【００１１】
一般に電気部品装着システムにおいて、回路基板は被装着面を上にして基板保持装置に保持される。したがって、殆どの電気部品装着システムでは、基板基準マークを撮像する場合、被装着面に直角に上方へ向かう像形成光が利用される。装着される電気部品は部品装着装置に保持される（後に説明するように、例えば、部品装着装置の構成要素たる部品保持ヘッドに保持される）が、その保持された状態において撮像する場合、いずれの方向への像形成光を利用するのが最適であるかは、撮像時に保持されている姿勢によって異なるものとなる。例えば、部品装着装置によって上方から保持されている状態の電気部品を撮像する場合には、電気部品から下方に向かう像形成光が利用される。かかる場合、撮像対象によって、撮像方向が異なるものとなる。本項に記載の態様では、基板基準マークが撮像される方向と電気部品が撮像される方向とが異なる場合であっても、いずれかの像形成光が屈折させられるため、撮像方向が固定された撮像デバイスによっても基板基準マークと電気部品との両者の撮像が可能となる。
【００１２】
本明細書でいう「屈折」とは、光の進行方向を折り曲げるように変化させること広く意味し、決して、光の透過媒体の屈折率の変化によって生じるいわゆる純粋光学的な屈折現象のみを意味するものではない。例えば、鏡等の反射手段によって、光が反射させられてその進行方向が変化するような場合も含まれるのである。すなわち、光の進路つまり光路が折り曲げられるといった意味で、「屈折」という言葉を用いる。像形成光屈折装置は、撮像デバイスの撮像方向と、基板基準マークと電気部品との撮像される方向とを一致させるための装置の一種であり、具体的には例えば、レンズ、反射鏡、光ファイバー等を単独であるいはこれらの複数を組み合わせたものを含んで構成することができる。また、像形成光屈折装置は、導光装置と称することも可能である。
【００１３】
（３）前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と部品像形成光との少なくとも一方が前記撮像デバイスに入光する位置に前記回路基板と前記電気部品との少なくとも一方と前記撮像デバイスとを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を含む(1)項または(2)項に記載の撮像装置。
【００１４】
本項の態様は、撮像デバイスと回路基板とが一定の相対位置に位置して基板基準マークが撮像され、あるいは、電気部品と撮像デバイスとが一定の相対位置に位置して電気部品が撮像される場合に、それぞれの場合の両者を一定の相対位置に位置させるための移動装置を含むような態様等が含まれる。また、電気部品の撮像において回路基板あるいはそれを保持する基板保持装置の一部分等が電気部品からの像形成光を遮断するような場合、あるいは、基板基準マークの撮像において電気部品またはそれを保持する部品装着装置の一部分等が基板基準マークからの像形成光を遮断するような場合に、撮像デバイスとその遮断するものとを相対移動させて撮像を可能にする移動装置を含む態様等が含まれる。
【００１５】
より具体的に例示すれば、基板保持装置がシステム本体に固定されているような場合において、基板基準マークを撮像するために、撮像デバイスを一定の位置に移動させる装置、逆に、撮像デバイスがシステム本体に固定されているような場合において、基板基準マークを撮像するために、基板保持装置を一定の位置に移動させる装置等が該当する。また、部品装着装置が、電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えた装着ユニットを含んで構成されたものであり、その装着ユニットがシステム本体に対して固定されているような場合において、電気部品を撮像するために、撮像デバイスを一定の位置に移動させる装置、逆に、撮像デバイスがシステム本体に対して固定されているような場合において、電気部品を撮像するために、その装着ユニットを一定の位置に移動させる装置等が該当する。上記列挙したように、本項に記載の撮像デバイス相対移動装置には、様々な具体的態様の装置が含まれ、それら様々な態様の装置を幅広く採用することができる。
【００１６】
なお、撮像装置が前述の像形成光屈折装置を含む場合、その撮像装置は、その像形成光屈折装置と撮像デバイスとを相対移動させるための屈折装置相対移動装置含むものであってもよい。例えば、撮像時における電気部品と撮像デバイスとの相対位置が一定している場合において、電気部品を撮像するために、その相対位置を維持したまま、システム本体に固定された像形成光屈折装置に対して撮像デバイスを所定位置に移動させる装置、あるいは、システム本体に固定された撮像デバイスに対して像形成光屈折装置を所定位置に移動させる装置等が、この屈折装置相対移動装置に該当する。屈折装置相対移動装置には、様々な具体的態様の装置が含まれ、それら様々な態様の装置を幅広く採用することができる。その場合において、本項に記載の撮像デバイス相対移動装置が上記屈折装置相対移動装置を兼ねるような態様であってもよい。
【００１７】
（４）前記部品装着装置が、前記電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えてその部品保持ヘッドに部品保持動作および部品装着動作を行わせる装着ユニットと、その装着ユニットと前記回路基板とをその回路基板の表面に平行な一平面に沿って相対移動させる装着ユニット相対移動装置とを含み、かつ、前記撮像デバイスが前記装着ユニットに固定して設けられ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記入光状態変更装置の構成要素たる撮像デバイス相対移動装置であって前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスと前記回路基板とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を兼ねる(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００１８】
本項に記載の態様には、例えば、一般的な電気部品装着システムにおいて、装着ユニットに撮像デバイスが固定的に設けられた態様が含まれる。電気部品装着システムが備える部品装着装置は、電気部品を部品供給装置から取出して保持する装置を有し、その装置を回路基板に対して相対移動させて、回路基板の被装着面の設定された部品装着位置に装着する。装着ユニットは、この部品を保持する装置が該当し、一般的には、それが備える部品保持ヘッドにて電気部品を保持する。例えば、部品保持ヘッドは、先端部に負圧にて部品を吸着する吸着ノズルを備えるものが多く、部品供給位置において下降させられて、部品を保持し、また、部品装着位置において下降させられて、部品を離脱させる構造のものが多い。さらに、部品保持ヘッドは、電気部品の装着方位を調整する等の目的で、自らの軸線回りに回転させられる構造のものが多い。したがって、そのような場合には、装着ユニットは、部品保持ヘッドを自らの軸線の方向に移動可能（多くは昇降可能）にかつその軸線回りに回転可能に保持するヘッド保持装置、その部品保持ヘッドを上記軸線方向に沿って移動させるヘッド軸線方向移動装置（ヘッド昇降装置）、部品保持ヘッドを上記軸線回りに回転させるヘッド回転装置等を含んで構成される。
【００１９】
電気部品装着システムは、概して２つに大別できる。その１つは、基板保持装置がシステム本体に固定され、装着ユニットが、基板保持装置に保持された回路基板の被装着面に平行な一平面内を、部品供給装置と基板保持装置とにわたって移動させられる形式のものである。装着ユニットの移動は、一平面内を直交する２つの方向のそれぞれに移動させる２つの移動装置で構成される装着ユニット移動装置によって行われることが多く、その場合に、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムと呼ぶことができる。もう１つは、装着ユニットがシステム本体に固定されいるもので、複数の部品保持ヘッドが一円周上に配置されて、それぞれの部品保持ヘッドが、部品取出ステーションと部品装着ステーションとにわたって、装着ユニットが備えるヘッド間欠回転装置によって間欠回転させられる形式のものである。この形式のものは、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムと呼ぶことができる。この形式のものは、装着ユニットが固定されているため、回路基板の予定された装着位置に電気部品を装着するために、保持した回路基板がその被装着面に平行な平面内を移動可能なように基板保持装置を移動させる基板保持装置移動装置を備えている。本項に記載の撮像装置は、この２つのいずれのタイプの電気部品装着システムにおいても適用可能である。いずれのタイプの場合も、上述したそれぞれの装着ユニットに撮像デバイスを固定的に取り付ければよい。なお、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムの場合には、上記装着ユニット移動装置が本項に記載の装着ユニット相対移動装置に該当し、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムの場合は、上記基板保持装置移動装置が本項に記載の装着ユニット相対移動装置に該当する。
【００２０】
上記構成の電気部品装着システムにおいて、上記装着ユニットに撮像デバイスを固定的に設けた場合、本項に記載する態様のように、入光状態変更装置が備える撮像デバイス相対移動装置の役割を、装着ユニット相対移動装置に担わせることができる。この場合、２つの相対移動装置のうちの一方が省略された態様となるため、電気部品装着システムの低コスト化が実現できる。
【００２１】
（５）前記入光状態変更装置が、前記部品像形成光を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置と、前記部品像形成光がその像形成光屈折装置を介して前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスとその像形成光屈折装置とを相対移動させる屈折装置相対移動装置とを含む(4)項に記載の撮像装置。
【００２２】
装着ユニットに撮像デバイスを固定的に設けた場合、電気部品の撮像時において、部品保持ヘッドと撮像デバイスとの相対位置を一定にすることが可能となる。この状態を維持したまま、装着ユニットあるいは像形成光屈折装置を移動させて、電気部品を撮像する態様が、本項に記載の態様に相当する。電気部品の撮像される方向と、撮像デバイスの撮像方向とが異なる場合であっても、その撮像デバイスによる電気部品の撮像が可能となる。
【００２３】
（６）前記像形成光屈折装置が、位置を固定して設けられており、前記装着ユニット相対移動装置が、前記屈折装置相対移動装置を兼ねて前記撮像デバイスを移動させるものである(5)項に記載の撮像装置。
【００２４】
前記態様において、例えば、像形成光屈折装置をシステム本体に固定して設けた場合が、本項に記載の態様に該当する。その場合、装着ユニットを位置を固定して設けた像形成光屈折装置に対して移動させて電気部品の撮像を行うため、その移動のための装置つまり屈折装置相対移動装置として、前述の装着ユニット相対移動装置を利用すれば簡便な電気部品装着システムが構成できる。例えば、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいて好適な態様の撮像装置である。本態様では、装着ユニット相対移動装置が、撮像デバイス相対移動装置と屈折装置相対移動装置との両者を兼ねることになる。
【００２５】
（７）前記入光状態変更装置の構成要素たる像形成光屈折装置が、前記撮像デバイス相対移動装置による前記撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても前記部品像形成光を前記撮像デバイスに入光させ得る状態で前記撮像デバイスに対して位置を固定して設けられ、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させるものである(4)項に記載の撮像装置。
【００２６】
本項に記載の態様は、例えば、像形成光屈折装置が、撮像デバイスあるいは装着ユニットに固定的に設けられた態様である。撮像デバイスと像形成光屈折装置とを互いに接近した位置に設けることができ、特に撮像デバイスに像形成光屈折装置を一体的に設けた場合には、撮像装置のその部分がコンパクトな構造となる。また、本項に記載の態様の場合、装着ユニットと回路基板とが相対移動している時点であっても、部品保持ヘッドと撮像デバイスと相対位置を一定にすることが可能となる。したがって、回路基板に対して撮像デバイスを移動させている状態、つまり、例えば装着位置を目指して装着ユニットと回路基板とが相対移動している状態であっても電気部品の撮像が可能であり、装着作業の効率を高めることができる。本項に記載の態様は、ＸＹロボットタイプおよびロータリーヘッドタイプのいずれの電気部品装着システムに対しても好適な態様である。
【００２７】
（８）前記像形成光屈折装置が、前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光可能な撮像デバイスの相対移動位置において前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との両方を入光可能にする両像形成光同時入光装置を含み、かつ、前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との一方を前記撮像デバイスに選択的に入光させる像形成光選択入光装置を含む(7)項に記載の撮像装置。
【００２８】
本項に記載の態様は、前述のように、撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても電気部品からの像形成光が撮像デバイスに入光可能とした場合において、基板基準マークを撮像可能な相対移動位置でさらに基板基準マークからの入光を可能にした態様である。両像形成光同時入光装置の具体的態様については、後の項において説明する。像形成光選択入光装置は、例えば、後に説明するようにいずれかの像形成光を遮断する装置（例えば、シャッタ装置等）を使用できる。あるいは、撮像装置が撮像対象に光を照射する（シルエット像を得るための光照射を含む）光源を有する場合、基板基準マークと電気部品との一方に光を照射し、他方には光を照射しないといった光照射選択装置を含んで像形成光選択入光装置を構成してもよい。
【００２９】
（９）前記両像形成光同時入光装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との一方を屈折させ他方を直進させてそれら２つの像形成光を同じ光路上に導光する導光体を含む(8)項に記載の撮像装置
【００３０】
前述の両像形成光同時入光装置は、本項に記載の導光体を含んで構成することができる。具体的には、像形成光屈折装置が鏡によって像形成光の光路を屈折させる場合、その鏡をハーフミラーとするような態様が該当する。基準マーク像形成光と部品像形成光との一方を反射させることによってその光路を屈折させ、他方を透過するようにハーフミラーを配置する場合において、そのハーフミラーが本項に記載の導光体に相当する。
【００３１】
（１０）前記部品保持ヘッドが前記装着ユニットに複数設けられ、前記入光状態変更装置が、その複数の部品保持ヘッドの各々に保持された電気部品からの前記部品像形成光の各々を前記撮像デバイスに入光させるべくそれら複数の部品保持ヘッドの各々の撮像デバイスに対する位置を変更するヘッド位置変更装置を含む(4)項ないし(9)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３２】
前述したように、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムにおいては、装着ユニットに部品保持ヘッドが複数設けられている。同様に、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいても、部品保持ヘッドが複数設けられたものも存在する。部品保持ヘッドが複数設けられたものは、それぞれの部品保持ヘッドに保持された電気部品が撮像される。例えば、それぞれの電気部品を１つの撮像デバイスによって撮像する場合、撮像時において、その撮像デバイスと部品保持ヘッドとの相対位置が、各部品保持ヘッドについて一定であることが望ましい。本項に記載の態様は、かかる場合に有効な態様である。具体的には、撮像デバイスに対して撮像する電気部品を保持する部品保持ヘッドを一定位置に位置させるヘッド定置装置を含んで装着ユニットを構成すればよい。
【００３３】
前述したロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムの場合、部品取出ステーション、部品装着ステーション以外に、部品撮像ステーションを設け、そこに部品保持ヘッドが位置するときにその部品保持ヘッドが保持する部品を撮像すればよい。このような態様の場合には、前述したヘッド間欠回転装置が、ヘッド位置変更装置の一態様であるヘッド定置装置としての機能を有することになる。ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいても、複数の部品保持ヘッドが装着ユニットに設けられている場合、その装着ユニットにそれらの部品保持ヘッドのそれぞれを一定位置に移動させるヘッド移動装置を設けてもよい。その場合、そのヘッド移動装置が、ヘッド位置変更装置の一態様であるヘッド定置装置の機能を有することになる。なお、その場合のヘッド移動装置は、部品保持ヘッドを直線的に移動させるものであってもよく、また、上記ヘッド間欠回転装置のように回転移動させるものであってもよい。
【００３４】
（１１）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路と前記部品像形成光の光路との少なくとも一方の途中に設けられてそれら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置を含む(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３５】
本項に記載の態様では、基板基準マークからの像形成光の光路長と電気部品からの像形成光の光路長とに差がある場合であっても、１つの撮像デバイスで高精度な撮像が可能になる。焦点調節装置は、例えば、撮像デバイスを自動焦点調節装置付カメラとする等して、撮像デバイス自体に備えられたものであってもよい。あるいは、例えば単体レンズ若しくはレンズ群を、撮像デバイスとは別体に光路の途中に設けるものであってもよい。
【００３６】
（１２）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路と前記部品像形成光の光路との少なくとも一方の途中に設けられて前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置を含む(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３７】
本項に記載の態様では、いろいろな大きさの電気部品を撮像する場合、電気部品の撮影像と基板基準マークの撮影像との大きさにかなりの差異が生じるような場合等に有効な態様でである。倍率変更装置は、例えば、撮像デバイスをズームレンズ付カメラとする等して、撮像デバイス自体に備えられたものであってもよい。あるいは、例えば単体レンズ若しくはレンズ群を、撮像デバイスとは別体に光路の途中に設けるものであってもよい。
【００３８】
（１３）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路の途中に設けられてその像形成光を遮断する基準マーク像形成光遮断装置と、前記部品像形成光の光路の途中に設けられてその像形成光を遮断する部品像形成光遮断装置との少なくとも一方を含む(1)項ないし(12)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３９】
例えば、前述のように、基板基準マークと電気部品との２つの像形成光が撮像デバイスに同時に入光するような場合、いずれかの像形成光を遮断すれば、遮断されない方を選択的に撮像することができる。本項に記載の態様は、そのような一方の入光が他方の撮像を阻害するような場合を始めとして、一方の入光が何らかの悪影響を及ぼすような場合に有効な態様である。上記像形成光遮断装置は、具体的には、例えば、シャッタ装置等が該当する。
【００４０】
（２１）回路基板の表面に電気部品を装着する電気部品装着システムであって、
基板基準マークが付された回路基板を保持する基板保持装置と、
電気部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置からその供給された電気部品を受取って保持し、その電気部品を前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置と、
(a)撮像方向が固定された撮像デバイスと、(b)その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記保持された電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置とを備えて、前記保持された回路基板の基板基準マークと前記保持された電気部品とを撮像する撮像装置と、
その撮像装置によって得られた撮影画像のデータから、前記基板保持装置による回路基板の基板保持位置誤差および前記部品装着装置による電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得装置と、
その保持位置誤差取得装置により取得された基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいて、前記保持された電気部品の前記保持された回路基板への装着位置が適正位置となるように前記部品装着装置を制御する装着制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着システム。
【００４１】
本項に記載の電気部品装着システムは、前述の(1)項に記載の撮像装置を備えた電気部品装着システムである。基板基準マークの撮像によって得られた基板保持位置誤差および電気部品の撮像によって得られた部品保持位置誤差とに基づいて装着位置の補正を行うことで、高精度な装着が可能である。かつ、装備する撮像装置が単純化されたものであることから、比較的低コストな電気部品装着システムが実現される。なお、(2)項ないし(13)項に記載の技術的特徴は、本稿に記載の電気部品装着システムが備える撮像装置に適用することができる。
【００４２】
（３１）電気部品を回路基板に装着する作業に付随して行われる撮像の方法であって、
装着のために保持された回路基板の表面に付された基板基準マークを、撮像方向が固定された撮像デバイスで撮像する基準マーク撮像工程と、
装着のために保持された電気部品を、前記基板基準マークを撮像したのと同じ撮像デバイスで撮像する部品撮像工程と
を含むことを特徴とする撮像方法。
【００４３】
本項に記載の撮像方法は、基板基準マークと電気部品との両者を撮像可能な撮像デバイスを用いて、電気部品装着作業に付随する撮像を行う方法であり、簡便な撮像方法である。前述の撮像装置に関する(1)項ないし(13)項に記載の技術的特徴を取り入れた態様で、本撮像方法を実施することができる。
【００４４】
（４１）電気部品を回路基板に装着する電気部品装着方法であって、
回路基板を基板保持装置にセットする基板セット工程と、
部品保持ヘッドにより部品供給装置から電気部品を取り出す部品取出工程と、前記セットした回路基板に付された基板基準マークを、撮像方向を固定した撮像デバイスにより撮像する基準マーク撮像工程と、
前記取り出した電気部品を、前記基板基準マークを撮像したのと同じ撮像デバイスにより撮像する部品撮像工程と、
その撮像デバイスにより撮像した撮影画像のデータから、前記セットした回路基板の基板保持位置誤差および前記取り出した電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得工程と、
それら基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づく補正を行って、前記取り出した電気部品を前記セットした回路基板の適正装着位置に装着する装着工程と
を含むことを特徴とする電気部品装着方法。
【００４５】
本項に記載の電気部品装着方法は、(31)項に記載の撮像方法を取り入れた電気部品装着方法であり、高精度な電気部品装着作業を簡便に行うことができる方法である。前述の撮像装置に関する(1)項ないし(16)項に記載の技術的特徴を取り入れた態様で、本電気部品装着方法を実施することができる。なお、前記(21)項に記載の電気部品装着システムを使用して電気部品の装着作業を行う場合に、本項の電気部品装着方法を実施することになる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の２つの実施形態を、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムおよびそれを使用した電気部品装着方法を例にとって説明する。なお、本発明の実施形態は、下記２つの実施形態に限られるものではない。本発明は、それらの他、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００４７】
（i）第１実施形態
＜電子部品装着システムの構成＞
図１に、電気部品装着システムの一種である第１実施形態の電子部品装着システムの概要を表す全体平面図を、図２に、第１実施形態の電子部品装着システムの概要を表す全体側面図を、それぞれ示す。本電子部品装着システムは、システム本体１０と、システム本体１０に配設されて回路基板１２を被装着面を上方に向けた姿勢で固定保持する基板保持装置１４と、基板保持装置１４の手前側（図１における下方）に配設されたフィーダ型部品供給装置１６と、基板保持装置１４の奥側（図１における上方）に配設されたトレイ型部品供給装置１８と、部品供給部を構成するこれら２つの部品供給装置１６，１８から供給される電子部品を基板保持装置１４に保持された回路基板１２の被装着面に装着する部品装着装置２０とを含んで構成される。部品装着装置２０は、電子部品を保持する部品保持ヘッド２２を有する装着ユニット２４と、部品供給部と保持された回路基板１２とにわたって装着ユニット２４を移動させる装着ユニット移動装置２６とを含んで構成される。装着ユニット移動装置２６は、装着ユニット２４と保持された回路基板１２とをその回路基板１２の被装着面に平行な一平面に沿って相対移動させるものであり、装着ユニット相対移動装置として機能する。さらに、装着ユニット２４には、撮像デバイスとしてのＣＣＤカメラを備えるカメラ装置２８が固定して取り付けられており、また、基板保持装置１４とフィーダ型部品供給装置１６との間には、像形成光屈折装置として反射鏡装置３０が、システム本体１０に固定して設けられている。これらカメラ装置２８および反射鏡装置３０については、後に詳しく説明する。そして、本電子部品装着システムは、図示は省略するが、上記各装置を統括して制御するシステム制御装置３２（図５参照）を有している。
【００４８】
基板保持装置１４は、基板コンベア４０によって搬送させられてきた回路基板１２を、装着作業のために、略予定された位置で固定して保持する装置である。フィーダ型部品供給装置１６は、部品供給部の構成要素たる部品供給テーブル４２上に、複数のテープフィーダ４４がＸ軸方向（図１における左右方向）に並んで整列させられたものであり、それぞれのテープフィーダ４４は、テープに保持された電子部品を順次送り出して供給する。１つのテープフィーダ４４からは１種の電子部品が供給されるようになっている。トレイ型部品供給装置１８は、電子部品をそれぞれ複数収納する複数のトレイ４６がスタックされており、それぞれのトレイ４６から装着ユニット２４が電子部品を取出し可能な状態に、これらのトレイ４６を順次昇降移動させることによって電子部品の供給を行う。
【００４９】
図３に、本電子部品装着システムが備える装着ユニット２４の背面一部断面図を示す。装着ユニット２４は、ハウジング５０と一体化された装着ユニット本体５２（その一部がヘッド保持装置として機能する）と、先端に電子部品５４を吸着保持可能な吸着ノズル５６を着脱可能に有して装着ユニット本体５２に回転可能にかつ昇降可能に保持された部品保持ヘッド２２とを含んで構成される。また、電動モータ５８（リニアサーボモータ）を駆動源として部品保持ヘッド２２を昇降させるヘッド昇降装置６０（ヘッド軸線方向移動装置としての機能を有する）と、電動モータ６２（サーボモータ）を駆動源として部品保持ヘッド２２をその軸線を中心に回転（いわゆる自転）させるヘッド回転装置６４とを含んで構成されている。部品保持ヘッド２２は、部品供給位置および部品装着位置においてヘッド昇降装置６０によって昇降させられ、電子部品５４を吸着保持あるいは回路基板１２の被装着面に装着する。また、保持された部品の保持姿勢に応じて、部品保持ヘッド２２は、その姿勢を補正するため等にヘッド回転装置６４によって自らの軸線を中心に回転させられる。
【００５０】
部品保持ヘッド２２が有するヘッド軸６６は、中空に形成され、この中空部６８が空気通路として機能する。吸着ノズル５６は、それぞれの部品保持ヘッド軸６６の下部に脱着可能に取り付けられるのであるが、取り付けられた状態において、中空部６８は吸着ノズル５６と連通する。それぞれの部品保持ヘッド軸６６の中空部６８は、図示を省略する上端部が、図示しない負圧源、正圧源、および大気に、図示を省略する電磁切換弁７０（図５参照）によって切り替えられて選択的に連結される。負圧源に連結されたときに、その吸着ノズル５６の先端に吸着力が生じて電子部品５４が吸着されて、部品保持ヘッド２２はその電子部品５４を保持する。また、大気圧あるいは正圧に連結されたときには、負圧が解除されて、保持された電子部品５４は、吸着ノズル５６の先端から脱離させられる。
【００５１】
吸着ノズル５６は、円筒状のノズル部８０と、取付部８２と、ノズル部８０と取付部８２との間に位置する円盤状の背景形成部８４とからなる。ノズル部８０は、上述したように、電子部品５４を先端（下端）にて吸着する。取付部８２は、部品保持ヘッド軸６６の下端部に着脱可能なように形成されている。また、背景形成部８４は、その下面が、保持された電子部品５４が下方から撮像される場合において、撮像視野中の背景を形成し、電子部品５４の保持姿勢の検出を容易ならしめる役割を果たしている。
【００５２】
装着ユニット移動装置２６は、ＸＹロボット型の移動装置で、Ｘロボット装置９０とＹロボット装置９２とを含んで構成され、Ｘロボット装置９０は、システム本体１０に設けられており、Ｘスライド９４とそれをＸ軸方向に移動させるＸスライド移動装置９６とを含んで構成され、Ｙロボット装置９２は、Ｘスライド９４に設けられおり、Ｙスライド９８とそれをＹ軸方向に移動させるＹスライド移動装置１００とを含んで構成されている。また、Ｘロボット装置９０およびＹロボット装置９２は、いずれも駆動源が電動モータ１０２，１０４（いずれもサーボモータ）であり、ボールねじ機構１０６，１０８を有している。装着ユニット２４は、Ｙスライド９８に固定的に設けられている。装着ユニット移動装置２６は、装着プログラムにしたがって、装着ユニット２４を、部品保持ヘッド２２が部品供給部における所定の部品供給位置と回路基板の所定の部品装着位置との上方にに位置するように移動させる。
【００５３】
カメラ装置２８は、装着ユニット２４に取り付けられており、下方に向かって撮像する。カメラ装置２８は、撮像デバイスであるところの可視光線に感光するＣＣＤカメラ１２０と、その先端部（図では下端部）に取り付けられ、撮像において可視光線を照射するための可視光線光源としての可視光線ランプ１２２とを含んで構成されている。カメラ装置２８の移動は、装着ユニット移動装置２６によって行われることになる。つまり、装着ユニット移動装置２６は、カメラ装置２８と保持された回路基板１２とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置としての役割を果たしているのである。
【００５４】
図４に、反射鏡装置３０の断面図を示す。像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０は、２つの反射鏡１３０，１３２と、それらを固定的に収納する箱型のハウジング１３４とを含んで構成され、ブラケット１３６を介してシステム本体１０に取り付けられている。２つの反射鏡１３０，１３２は、互いに反対側に傾斜して向かい合って固定されており、装着ユニット２４が反射鏡装置３０の上方の所定位置（部品撮像位置）に移動させられた場合に、部品保持ヘッド２２に保持された電子部品５４の下方に向かう像形成光を反射して、カメラ装置３０に入光させるように位置している。つまり、部品撮像位置は、電子部品５４からの像形成光が像形光屈折装置である反射鏡装置３０を介して撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０に入光する位置である。なお、カメラ装置２８側の反射鏡１３２の上部には、レンズ装置１４０が設けられており、また、反射鏡装置３０の手前側および奥側には、電子部品５４の撮像において紫外線を照射する紫外線光源としての紫外線ランプ１４２が設けられている（図１および図２を参照）。
【００５５】
回路基板１２の被装着面には、複数の基板基準マークが付されている。図１に示すように、本実施形態では、２つの基板基準マーク１５０のそれぞれが、回路基板１２の対角に位置する２つのコーナのそれぞれに付されている。カメラ装置２８によって基板基準マーク１５０を撮像する場合、装着ユニット２４は、カメラ装置３０がその基板基準マーク１５０に正対する所定位置（基準マーク撮像位置）に移動させられる。その位置において、可視光線ランプ１２２により可視光線が基板基準マーク１５０およびその近傍に照射され、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。
【００５６】
電子部品５４の撮像においては、正面像とシルエット像との２種の像が撮像可能であり、電子部品５４の種類に応じて選択することができる。正面像を撮像する場合には、可視光線ランプ１２２が発光させられ、シルエット像を撮像する場合には、紫外線ランプ１４２が発光させられる。また、吸着ノズル５６は、撮像される像の種類に応じて適切なものが取り付けられる。正面像を撮像する場合は、下面が可視光線を吸収する背景形成部８４を有する吸着ノズル５６、つまり、下面が黒っぽい背景形成部８４を有する吸着ノズル５６が用いられる。これに対し、シルエット像を撮像する場合は、紫外線を受けて蛍光を発する蛍光板からなる背景形成部８４を有する吸着ノズル５６が用いられる。それぞれ適応する吸着ノズル５６においてその電子部品５４を保持した装着ユニット２４が、上記部品撮像位置まで移動させられ、適応する光源の光が照射されて、正面像あるいはシルエット像が撮像される。なお、正面像を撮像する際の可視光線ランプ１２２の光は、レンズ装置１４０、反射鏡装置３０を通過して、保持された電子部品５４に照射されるのである。なお、部品撮像位置への装着ユニット２４の移動は、装着ユニット移動装置２６によって行われるため、この装着ユニット移動装置２６は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０と像形成光屈折装置である反射鏡装置３０とを相対移動させる屈折装置相対移動装置としても機能することになる。
【００５７】
基板基準マーク１５０を撮像する場合と電子部品５４を撮像する場合とで、それぞれの像形成光の光路長は異なる。レンズ装置１４０は、複数のレンズの集合体であり、２つの入光状態の光路長の差異によって生じるピントずれを解消する焦点調節装置としての役割を果たしている。また、レンズ装置１４０は、基板基準マーク１５０と電子部品５４との両者の像がＣＣＤカメラ１２０によってそれぞれ適正な大きさに撮像されるための倍率変更装置としても機能する。
【００５８】
本電子部品装着システムを構成する上記各装置は、システム制御装置３２によって制御される。図５に、システム制御装置３２のブロック図を、本発明に関係の深い部分を中心に示す。システム制御装置３２は、ＰＵ１８０，ＲＯＭ１８２，ＲＡＭ１８４，入出力インターフェース１８６およびそれらを接続するバス１８８を有するコンピュータ１９０を主体とするものである。入出力インターフェース１８６には、システム制御装置３２内にあるそれぞれの駆動回路１９２を介して、基板保持装置１４，装着ユニット移動装置２６，フィーダ型部品供給装置１６，トレイ型部品供給装置１８，ヘッド昇降装置６０，ヘッド回転装置６４，電磁切換弁７０，可視光線ランプ１２２，紫外線ランプ１４２等が接続されている。また、入出力インターフェース１８６には、ＣＣＤカメラ１２０が画像処理ユニット１６０を介して接続されており、この画像処理ユニット１９４により基板基準マーク１５０および電子部品５４の撮影画像のデータつまり撮像データが処理され、基板保持装置１４による回路基板１２の基板保持位置誤差、および、部品装着装置２０による電子部品５４の部品保持位置誤差がそれぞれ検出される。ＲＯＭ１８２には、本電子部品装着システムの基本動作プログラム等が記憶されており、また、ＲＡＭ１８４には、作業に供される回路基板に応じた装着プログラム、前述した装着ユニット２４の移動位置である基準マーク撮像位置および部品撮像位置等が記憶されており、上記取得された部品保持位置誤差、基板保持位置誤差等が記憶される。
【００５９】
＜電子部品装着作業＞
上記電子部品装着システムによる電子部品装着作業を簡単に説明すれば、以下のようになる。まず基板コンベア４０によって搬入された回路基板１２は、基板保持装置１４によって略定位置に固定保持される。いわゆる回路基板のセットである。次いで、装着ユニット２４が、一方の基板基準マーク１５０を撮像するためのＲＡＭ１８４に記憶されている第１基準マーク撮像位置に移動させられる。すなわち、装着ユニット２４が第１基準マーク撮像位置に位置することにより、その一方の基板基準マーク１５０から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０への入光状態、つまり、基準マーク像形成光がＣＣＤカメラ１２０へ入光する状態がが作り出されるのである。この入光状態において、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。次いで、装着ユニット２４は、もう一方の基板基準マーク１５０を撮像するためのＲＡＭ１８４に記憶されている第２基準マーク撮像位置に移動させられ、その位置において、そのもう一方の基板基準マーク１５０からＣＣＤカメラ１２０への入光状態が作り出され、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。撮像によって得られた２つの基板基準マーク１５０の各々の撮像データは、画像処理ユニット１９４によって画像処理され、その結果から、基板保持装置１４による回路基板１２の基板保持位置誤差が取得される。この基板保持位置誤差は、回路基板１２の被装着面に平行な平面（ＸＹ平面）内におけるＸ方向位置ずれ量ΔＸb、Ｙ方向位置ずれ量ΔＹbおよび回転方向（θ方向）位置ずれ量Δθbといった形式のデータとして、ＲＡＭ１８４に記憶される。
【００６０】
次に、ＲＡＭ１８４に記憶された装着プログラムにしたがって、フィーダ型部品供給装置１６あるいはトレイ型部品供給装置１８の最初の装着対象となる電子部品５４が供給される位置の上方に部品保持ヘッド２２が位置するように、装着ユニット２４が移動させられる。その装着ユニット２４の移動位置が部品取出位置であり、その部品取出位置において、部品保持ヘッド２２は下降させられ、吸着ノズル５６に負圧が供給されて、ノズル部８０の先端にその電子部品５４が吸着される。つまり電子部品５４が取り出されるのである。次いで、部品保持ヘッド２２が電子部品５４を保持したまま、ＲＡＭ１８４に記憶されている前述の部品撮像位置に、装着ユニット２４が移動させられる。装着ユニット２４が部品撮像位置に位置することにより、保持された電子部品５４から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０への入光状態、つまり、部品像形成光がＣＣＤカメラ１２０へ入光する状態が作り出される。この状態において、その電子部品５４の正面像あるいはシルエット像が撮像される。撮像によって得られた撮像データは、画像処理ユニット１９４によって画像処理され、その結果から、部品装着装置２０による電子部品５４の部品保持位置誤差、詳しくは、部品保持ヘッド２２による部品保持位置誤差が取得される。部品保持位置誤差は、部品保持ヘッド２２の軸線に対する上記ＸＹ平面内における電子部品５４の位置ずれであり、Ｘ方向位置ずれ量ΔＸp、Ｙ方向位置ずれ量ΔＹpおよび回転方向（θ方向）位置ずれ量Δθpといった形式のデータとして、ＲＡＭ１８４に記憶される。
【００６１】
次いで、装着ユニット２４は、装着プログラムにしたがって、部品装着位置に移動させられる。その部品装着位置は、回路基板１２の被装着面の適正装着位置の上方に部品保持ヘッド２２が位置する位置であり、設定されている移動位置に対して上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいてＸ軸方向およびＹ軸方向について補正された位置である。またこのときに、部品保持ヘッド２２は、設定されている電子部品５４の装着方位と、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差のうちのθ方向位置ずれ量とに基づいて、自身の軸線を中心に回転させられ、それによりθ方向についても適正な位置に電子部品５４が位置させられることになる。適正な位置に位置させられた電子部品５４は、部品保持ヘッド２２が下降させられ、次いで、吸着ノズル５６には正圧が供給されることによって、回路基板１２の被装着面の適正装着位置に装着される。順次、装着プログラムにしたがって、次の電子部品５４が供給され、それが取り出され、装着されるという装着動作ルーチンが繰り返えされ、すべての電子部品５４の装着を完了して、その回路基板１２に対する装着作業が完了する。装着が完了した回路基板１２は、基板保持装置１４による固定保持が解除され、基板コンベア４０により搬出される。
【００６２】
上述のように、基板セット工程、部品取出工程、部品保持工程、基準マーク撮像工程、部品撮像工程、保持位置誤差取得工程、装着工程を含んで、電子部品装着作業が構成されている。上記作業内容に基づいて、本電子部品装着システムの構成について再度言及すれば以下のようになる。電子部品装着システムにおいて撮像装置は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０と、ＣＣＤカメラ１２０への像形成光の入光状態を、基準マーク像形成光入光状態と部品像形成光入光状態とに変更する入光状態変更装置とを含んで構成されているとすることができる。この場合、入光状態変更装置は、像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０と、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置１４０と、撮像デバイス相対移動装置および屈折装置相対移動装置として機能して装着ユニット２４を移動させる装着ユニット移動装置２６と、装着ユニット２４を基準マーク撮像位置および部品撮像位置に位置させるべく装着ユニット移動装置２６を制御するシステム制御装置３２の部分（「撮像移動制御部」と称することができる）等を含んで構成される。また、撮像装置は、さらに、撮像光源としての可視光線ランプ１２２および紫外線ランプ１４２とそれを制御するシステム制御装置３２の部分（「撮像光源制御部」と称することができる）等を含んで構成されることになる。また、本電子部品装着システムは、上記撮像装置によって得られた基板基準マーク１５０および保持された電子部品５４の撮像データを画像処理する画像処理ユニット１９４と、基板保持位置誤差および部品保持位置誤差を取得すべく演算処理してその結果を記憶するシステム制御装置３２の部分（「保持位置誤差取得部」と称することができる）を含む保持位置誤差取装置を有し、また、その保持位置誤差に基づいて電子部品５４を適正位置に装着すべく、部品装着装置２０を制御するシステム制御装置３２の部分（「装着制御部」と称することができる）を含む装着制御装置を有するものとして扱うことができる。
【００６３】
＜変形態様＞
上記電子部品装着システムでは、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置１４０を備えている。焦点調節装置または倍率変更装置のいずれか片方の機能しか有しないレンズ装置を１４０備えるものであってもよい。また、場合によっては、レンズ装置１４０を備えない撮像装置であってもよい。上記態様の場合、レンズ装置１４０が電子部品５４からＣＣＤカメラ１２０までの光路中において、像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０の外部のＣＣＤカメラ１２０側に設けられている。この態様に代え、レンズ装置１４０が、反射鏡装置３０の外部の電子部品５４側に設けられる態様を、また、反射鏡装置３０の内部であって、２つの反射鏡１３０，１３２の間に設けられる態様を採用することもできる。
【００６４】
また、電子部品５４の撮像において、正面像を撮像するための光源として、ＣＣＤカメラ１２０の先端部に取り付けられた可視光線ランプ１２２を用いている。つまり、基板基準マーク１５０の撮像の際の光源と兼用しているのである。これの態様に代え、紫外線ランプ１２０を別途設けたのと同様に、別途、電子部品５４の撮像のための専用の可視光線ランプを設けるものであってもよい。その場合、その可視光線ランプの設置場所は特に限定されず、電子部品５４の正面像取得のために充分なる照度が得られる位置のなかから適切な位置を選択して、その位置に設ければよい。なお、反射鏡にハーフミラー等を利用して、その反射鏡を透過するようにして光照射可能な位置に光源を設けることもできる。
【００６５】
（ii）第２実施形態
＜電子部品装着システムの構成＞
第２実施形態の電子部品装着システムは、上記第１実施形態の電子部品装着システムと比較すれば、概ね、部品装着装置が備える装着ユニットと、撮像装置とが変更されているだけであり、他の構成については、第１実施形態の電子部品装着システムと略同様の構成を採用する。そのため、その相違点を中心に説明する。
【００６６】
図６に、第２実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットおよびそれに取り付けられた撮像装置の一部分を模式的に示す。装着ユニット２２０は、複数（本実施形態では４つ）の部品保持ヘッド２２２を備える。ハウジング２２４と一体化した装着ユニット本体２２６には、外周部において等角度位置に複数の部品保持ヘッド２２２を放射状に保持するヘッド保持装置としてのタレット２２８が、その中心軸がＹ軸に平行になるように配設されている。そして、図示しないが、装着ユニット２２０はタレット２２８をその中心軸の回りに間欠回転させるヘッド間欠回転装置を備え、そのヘッド間欠回転装置によって、タレット２２８が間欠回転させられることにより、部品保持ヘッド２２２が、ＸＺ平面に平行な平面に沿って間欠回転させれられる。
【００６７】
タレット２２８が間欠回転させられることにより、複数の部品保持ヘッド２２２のそれぞれは、複数（本実施形態では４つ）のステーションのそれぞれに位置することになる。本部品装着システムでは、部品保持ヘッド２２２がその先端を下方に向けるステーション（図の下方のステーション）が、部品保持・装着ステーションであり、部品保持ヘッド２２２がその先端を右に向けるステーション（図の右方のステーション）が部品撮像ステーション、先端を左方に向けるステーション（図の左方のステーション）が部品装着方位調整ステーションである。部品保持ヘッド２２２の先端部には、上記第１実施形態の場合と同様、吸着ノズル２３０が着脱可能に取り付けられており、その先端において負圧にて電子部品５４を吸着して保持する。また、装着ユニット２２０は、ともに図示しないが、部品保持・装着ステーションにおいて部品保持ヘッド２２２を昇降させるヘッド昇降装置（ヘッド軸線方向移動装置の一種である）と、部品装着方位調整ステーションにおいて部品保持ヘッド２２２をその軸線回りに回転させるヘッド回転装置を有している。
【００６８】
装着ユニット２２０には、撮像デバイスとしてのＣＣＤカメラ２４０を有するカメラ装置２４２が固定的に取り付けられている。カメラ装置２４２は、ＣＣＤカメラ２４０の他に、ＣＣＤカメラ２４０の先端部に固定された像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４と、反射鏡装置２４４の下方に取り付けられて基板基準マーク１５０からの像形成光を遮断する基準マーク像形成光遮断装置としての第１シャッタ装置２４６と、反射鏡装置２４４の電子部品５４に向かう側（図における左方）に取り付けられて保持された電子部品５４からの像形成光を遮断する部品像形成光遮断装置としての第２シャッタ装置２４８と、第１シャッタ装置２４６の下方に取り付けられて焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置２５０とを含んで構成されている。さらに、レンズ装置２５０の下方には、基板基準マーク１５０を撮像する際に可視光線を照射する光源としての第１可視光線ランプ２５２が取り付けられており、また、第２シャッタ装置２４８の電子部品５４に向かう側（図における左方）には、電子部品５４の正面像を撮像する際に可視光線を照射する光源としてのリング状の第２可視光線ランプと２５４と、電子部品５４のシルエット像を撮像する際に紫外線を照射する光源としてのリング状の紫外線ランプ２５６が取り付けられている。
【００６９】
本電子部品装着システムは、図示は省略するが、前述の第１実施形態の電子部品装着システムの場合と同様、ＸＹロボット型の移動装置である装着ユニット移動装置（装着ユニット相対移動装置の一種である）を備えており、装着ユニット２２０は、その装着ユニット移動装置が有するＹスライド２６０に固定して設けられている。装着ユニット２２０は、その装着ユニット移動装置により、部品取出位置、部品装着位置に移動させられる。また、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０を含むカメラ装置２４２が装着ユニット２２０に固定されており、基板保持装置に保持された回路基板１２の被装着面に付された基板基準マーク１５０の撮像においては、装着ユニット２２０が基準マーク撮像位置に移動させられて、その位置で撮像が行われる。つまり、本実施形態の電子部品装着システムにおいても、装着ユニット移動装置は、撮像デバイス相対移動装置として機能するのである。
【００７０】
反射鏡装置２４４は、その内部にハーフミラー２７０を有しており、このハーフミラー２７０は、図における左方からの像形成光、つまり、保持された電子部品５４からの像形成光を反射して屈折させ、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光させる。また、ハーフミラー２７０は、図における下方からの像形成光、つまり、装着ユニット２２０が基準マーク撮像位置に位置するときの基板基準マーク１５０からの像形成光を直進透過させて、ＣＣＤカメラ２４０に入光させる。すなわち、ハーフミラー２７０は、基準マーク像形成光と部品像形成光との両方の像形成光を同じ光路に導く導光体として機能し、両像形成光を同時に入光可能にする両像形成光同時入光装置として機能するのである。そして、基板基準マーク１５０を撮像する際には、第１可視光線ランプ２５２から可視光線が照射されるとともに、第２シャッタ装置２４８が閉じられ、また、電子部品５４を撮像する際には、第２可視光線ランプ２５４あるいは紫外線ランプ２５６から可視光線あるいは紫外線が照射されるとともに、第１シャッタ装置２４６が閉じられる。したがって、第１シャッタ装置２４６、第２シャッタ装置２４８およびそれらを制御するシステム制御装置の部分が、両方の像形成光のうちの一方を撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に選択的に入光させる像形成光選択入光装置として機能するのである。
【００７１】
本実施形態の電子部品装着システムにおいては、装着ユニット２２０は、複数の部品保持ヘッド２２２を有する。部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４の撮像は、上述したように、その部品保持ヘッド２２２が部品撮像ステーションに位置するときに行われる。つまり、装着ユニット２２０における一定の位置に部品保持ヘッド２２２が位置するときに、電子部品５４の撮像が行われるのである。したがって、前述のヘッド間欠回転装置は、ヘッド定置装置として機能し、また、複数の部品保持ヘッド２２２の各々が保持する電子部品５４からの像形成光が撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光可能なように、その複数の部品保持ヘッド２２２の各々と前記撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０との相対位置を変更するヘッド相対位置変更装置として機能するのである。
【００７２】
本実施形態の電子部品装着システムは、前述したように、装着ユニット２２０およびカメラ装置２４２を含む撮像装置を除く他の構成は、前記第１実施形態の電子部品装着システムと略同様であるため、他の構成についての説明は省略する。また、電子部品５４の撮像における正面像とシルエット像の取得方法についても、前記第１実施形態のものと同様であるため、その説明も省略する。
【００７３】
＜電子部品装着作業＞
上記第２実施形態の電子部品装着システムによる電子部品装着作業を簡単に説明する。第１実施形態の場合と同様、まず、基板コンベアによって搬入された回路基板１２は、基板保持装置によって略定位置に固定保持される。つまり回路基板１２がセットされる。この動作と並行して以下の部品保持動作が行われる。装着プログラムにしたがって、まず、複数の部品保持ヘッド２２２のうちの部品保持・装着ステーションに位置する部品保持ヘッド２２２が部品供給装置から電子部品５４を取出し可能な部品取出位置に、装着ユニット２２０が移動させられる。その位置で、その部品保持ヘッド２２２が下降させられ、吸着ノズル２３０の先端に負圧にて電子部品５４が吸着され、その部品保持ヘッド２２２にその電子部品５４が保持される。いわゆる電子部品５４の取出しである。次いで、タレット２２８が間欠回転させられて、次の部品保持ヘッド２２２が部品保持・装着ステーションに位置させられるとともに、その部品保持ヘッド２２２の保持対象となる電子部品５４を取出し可能な部品取出位置に、装着ユニット２２０が移動させられる。そして、その位置で、先の部品保持ヘッド２２２の場合と同様に、その部品保持ヘッド２２２に電子部品が保持される。この部品保持動作は、順次、部品保持ヘッド２２２の数に相当する回数行われる。
【００７４】
次に、装着ユニット２２０が、一方の基板基準マーク１５０を撮像するための第１基準マーク撮像位置に移動させられて、その一方の基板基準マーク１５０から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出される。この入光状態において、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。次いで、装着ユニット２２０は、もう一方の基板基準マーク１５０を撮像するための第２基準マーク撮像位置に移動させられ、その位置において、そのもう一方の基板基準マーク１５０からＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出される。そして、その位置で、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。
【００７５】
部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４の撮像は、上述したように、部品撮像ステーションに位置する部品保持ヘッド２２２が保持する電子部品５４に対して行われる。タレット２２８が間欠回転させられて、順次、複数の部品保持ヘッド２２２の各々が部品撮像ステーションに位置させられ、それぞれの部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４が撮像される。この電子部品５４の撮像は、上記基板基準マーク１５０の撮像と並行して行われる。本電子部品装着システムでは、装着ユニット２２０がどの位置に移動させられていても、電子部品５４からＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出せることから、装着ユニットが基準マーク撮像位置に位置するとき、ないしは、装着ユニット２２０の移動中においても電子部品５４の撮像が可能である。前述した、両像形成光同時入光装置としてのハーフミラー２７０を含む像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４を備えた上で、像形成光選択入光装置として機能する像形成光遮断装置としてのシャッタ装置２４６，２４８と、それぞれの撮像光源である可視光線ランプ２５２，２５４および紫外線ランプ２５６とが適宜作動させられることで、本電子部品装着システムは、基板基準マーク１５０の撮像と電子部品５４の撮像とが同時期に並行して行うことができるのである。
【００７６】
撮像によって得られた２つの基板基準マーク１５０の各々の撮像データは、システム制御装置が備える画像処理ユニットによって画像処理され、その結果から、基板保持装置による回路基板１２の基板保持位置誤差が取得される。また、撮像によって得られたそれぞれの電子部品５４の撮像データも、画像処理ユニットによって画像処理され、その結果から、部品装着装置による電子部品５４の部品保持位置誤差、詳しくは、部品保持ヘッド２２２による部品保持位置誤差が取得される。いずれの保持位置誤差も、回路基板１２の被装着面に平行な平面（ＸＹ平面）内におけるＸ方向位置ずれ量、Ｙ方向位置ずれ量および回転方向（θ方向）位置ずれ量といった形式のデータとして、システム制御装置が備えるＲＡＭに記憶される。
【００７７】
次いで、装着プログラムにしたがって、装着ユニット２２０が、保持されているそれぞれの電子部品５４についての部品装着位置に移動させられ、電子部品５４の回路基板１２への装着が行われれる。その部品装着位置は、部品保持・装着ステーションにあるそれぞれの部品保持ヘッド２２２が位置するそれぞれの位置であり、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいてＸ軸方向およびＹ軸方向について補正された位置である。また、それぞれの電子部品５４の装着に先立って、部品装着方位調整ステーションにおいて、部品部品保持ヘッド２２は、設定された電子部品５４の装着方位と、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差のうちのθ方向位置ずれ量と基づいて、自身の軸線を中心に回転させられる。それにより、装着される電子部品５４のθ方向における装着位置の補正がなされる。適正な位置に位置させられた電子部品５４を保持する部品保持ヘッド２２０は、ヘッド間欠回転装置によって、部品保持・装着ステーションに位置させられ、その位置で下降させられ、吸着ノズル２３０に正圧が供給されて回路基板１２の適正装着位置に電子部品５４が装着される。上記、部品装着方位調整動作、装着位置への装着ユニット２２０の移動動作、装着動作は、各部品保持ヘッド２２０について、順次、並行して行われる。
【００７８】
上記、部品保持から部品装着にかけての一連の装着作業（基板基準マーク１５０の撮像を除く）は、装着プログラムにしたがって繰り返し行われる。本電子部品装着システムでは、上述したように、装着ユニット２２０がどの位置に位置するときでも電子部品５４の撮像が可能であるため、２回目以降の上記一連の装着作業においても、装着ユニット２２０の移動等、他の動作の最中に電子部品５４の撮像を行うことができる。したがって、迅速に正確な装着作業が実現される。すべての電子部品５４の装着を完了して、その回路基板１２に対する装着作業が完了する。装着が完了した回路基板１２は、基板保持装置による固定保持が解除され、基板コンベアにより搬出される。
【００７９】
上述のように、本電子部品装着システムにおいても、基板セット工程、部品取出工程、基準マーク撮像工程、部品撮像工程、保持位置誤差取得工程、装着工程を含んで、電子部品装着作業が構成されている。上記作業内容に基づいて、本電子部品装着システムの構成について再度言及すれば以下のようになる。電子部品装着システムにおいて撮像装置は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０と、ＣＣＤカメラ２４０への像形成光の入光状態を、基準マーク像形成光が入光する状態と部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置とを含んで構成されているとすることができる。この場合、入光状態変更装置は、像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４と、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置２５０と、像形成光選択入光装置として機能する像形成光遮断装置としての２つのシャッタ装置２４６，２４８と、装着ユニット２２０を移動させる撮像デバイス相対移動装置としての装着ユニット移動装置と、装着ユニット２２０を基準マーク撮像位置に位置すべく装着ユニット移動装置を制御するシステム制御装置の撮像移動制御部等を含んで構成される。また、撮像装置は、さらに、撮像光源としての２つの可視光線ランプ２５２，２５４および紫外線ランプ２５６とそれを制御するシステム制御装置の撮像光源制御部等を含んで構成されることになる。また、本電子部品装着システムでは、上記撮像装置によって得られた基板基準マーク１５０および保持された電子部品５４の撮像データを画像処理する画像処理ユニットと、基板保持位置誤差および部品保持位置誤差を取得すべく演算処理してその結果を記憶するシステム制御装置の保持位置誤差取得部を含む保持位置誤差取装置を有し、また、その保持位置誤差に基づいて電子部品を適正位置に装着すべく、部品装着装置を制御するシステム制御装置の装着制御部を含む装着制御装置を有するものとして扱うことができる。
【００８０】
＜変形態様＞
上記実施形態の電子部品装着システムでは、像形成光遮断装置としてのシャッタ装置２４６，２４８により、２つの像形成光を選択して撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光するようになっている。例えば、電子部品装着システムが比較的暗い中に設置される等して、基板基準マーク１５０と電子部品５４との一方にのみ光を照射した場合に、他方からの像形成光がその一方の像形成光による撮像に悪影響を与えないようなときには、上記２つのシャッタ装置２４６，２４８の一方あるいは両方を省略することも可能である。両方を省略した場合において、基板基準マーク１５０に光照射する光源と、電子部品５４に光照射する光源と、撮像対象に応じてそれらの光源の光照射を切り替えるための制御装置とを含む光照射選択装置を設ければ、その光照射選択装置が、像形成光選択入光装置として機能することになる。なお、両像形成光同時入光装置とはならないが、反射鏡にハーフミラーではなく通常の全反射鏡を採用し、その反射鏡の設置角度を変更する等して、基板基準マークからの入光状態と電子部品からの入光状態とを切り替えることも可能である。この場合、反射鏡の設置角度が変更可能な反射鏡装置は、入光状態変更装置の一態様であるといえる。
【００８１】
上記実施形態の電子部品装着システムでは、装着ユニット２２０は、放射状に配設された複数の部品保持ヘッド２２０を有する構造となっている。複数の部品保持ヘッドの配設形式は、これに限られるものではない。例えば、複数の部品保持ヘッドが互いの軸線を平行にして一直線状に整列させられて配設される形式のものもの、互いの軸線を平行にして一円周上に配設される形式のもの等、様々な態様の装着ユニットに対しても、本発明が適用可能である。その場合、それぞれの形式に応じたヘッド相対位置変更装置（ヘッド定置装置を含む）を採用することにより、本実施形態と同様の構成の電子部品装着システムが構築できる。なお、前述のロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムは、装着ユニットと回路基板との相対移動において回路基板を保持する基板保持装置の側を移動させるものであり、概して言えば、その点においてのみ本実施形態の電子部品装着システムと異なる。したがって、本実施形態についての撮像装置をロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムに応用することも可能である。ロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムに応用された具体的態様は、本明細書において説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の電子部品装着システムの概要を示す全体平面図である。
【図２】第１実施形態の電子部品装着システムの概要を示す全体側面図である。
【図３】第１実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットの背面一部断面図である。
【図４】第１実施形態の電子部品装着システムが備える反射鏡装置の正面断面図である
【図５】第１実施形態の電子部品装着システムが備えるシステム制御装置のブロック図である。
【図６】第２実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットおよびそれに取り付けられた撮像装置の一部分を模式的に示す正面一部断面図である。
【符号の説明】
１０：システム本体 １２：回路基板 １４：基板保持装置 １６：フィーダ型部品供給装置 １８：トレイ型部品供給装置 ２０：部品装着装置 ２２：部品保持ヘッド ２４：装着ユニット ２６：装着ユニット移動装置 ２８：カメラ装置 ３０：反射鏡装置 ３２：システム制御装置 ５４：電子部品 １２０：ＣＣＤカメラ １２２：可視光線ランプ １３０，１３２：反射鏡 １４０：レンズ装置 １４２：紫外線ランプ １５０：基板基準マーク １９４：画像処理ユニット ２２０：装着ユニット ２２２：部品保持ヘッド ２２８タレット ２４０：ＣＣＤカメラ ２４２：カメラ装置 ２４４：反射鏡装置 ２４６：第１シャッタ装置 ２４８：第２シャッタ装置 ２５０：レンズ装置 ２５２：第１可視光線ランプ ２５４：第２可視光線ランプ ２５６：紫外線ランプ ２７０：ハーフミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a board reference mark attached to a circuit board performed in association with an operation of mounting an electrical component on a circuit board, an imaging device used in imaging of the electrical component, and an electrical component mounting system equipped with the imaging device.Related.
[0002]
[Prior art]
Mounting of electrical components (including electronic components) is performed by an electrical component mounting system. An electrical component mounting system includes a substrate holding device that holds a circuit board, a component supply device that supplies an electrical component, an electrical component supplied from the component supply device, and a predetermined circuit board that holds the electrical component. And a component mounting device that is mounted at the position. Since mounting of electrical components requires high mounting accuracy, in mounting work, a circuit board holding position error by the board holding device and an electric component holding position error by the component mounting apparatus (for example, the circuit board coverage) A holding position error in a plane parallel to the mounting surface) is acquired, and when mounting, correction based on the holding position error is performed, and the electrical component is mounted at an appropriate position on the circuit board. In order to acquire such a holding position error, conventionally, a board reference mark attached to a held circuit board is imaged, and a held electrical component is imaged. In addition, the conventional electrical component mounting system includes an imaging device for entering and imaging the image forming light from the substrate reference mark, and an imaging device for entering and imaging the image forming light from the electrical component And each of them as separate bodies.
[0003]
[Problems to be solved by the invention, means for solving problems and effects]
When a dedicated device is provided for each of the board reference mark and the electrical component, that is, when a dedicated imaging device is provided for each imaging target, a large number of imaging devices are required, and the electrical component mounting system is complicated and expensive. Become. In view of the desirability of including a dedicated image processing unit for each imaging device, in such a case, the system must be more complicated and expensive. In addition, since imaging by the imaging device must be performed such that the relative position between the imaging device and the imaging target is an appropriate position, if a dedicated imaging device is used for each imaging target, the imaging target and the imaging target are captured. Operation control such as relative movement with the device becomes complicated, and the electrical component mounting work becomes complicated.
[0004]
  Therefore, the present invention provides a simplified and inexpensive electrical component mounting system and an imaging device for constituting the system.AndAn object of the present invention is to provide an imaging apparatus and an electrical component mounting system according to the following embodiments.Etc.can get. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the technical features described in the present specification and the combinations thereof to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ the plurality of items together. It is also possible to select and employ only some items.
[0005]
  In each item below, item (1)One aspect among the aspects in which the technical features of (11) and (12) are added toCorresponds to claim 1,One aspect of the technical feature of item (11) is adopted.In claim 2,The aspect of claim 1 adopting the technical feature of item (12).In claim 3,The technical feature of (2) is added to any one of claims 1 to 3In claim 4,A technical feature of (3) is added to any one of claims 1 to 4In claim 5,The technical feature of (4) is added to any one of claims 1 to 5In claim 6,Claim 6 with the technical features of (5) and (6) addedIn claim 7,What added the technical feature of (7) to Claim 6In claim 8,One aspect of the aspect in which the technical features of the items (11) and (12) are added to the item (21)Corresponds to the ninth aspect.
[0006]
(1) An imaging device that is provided in an electrical component mounting system and images a board reference mark attached to a circuit board held by a board holding device and an electrical component held by the component mounting device,
An imaging device with a fixed imaging direction;
The light incident state to the imaging device is a state in which a reference mark image forming light that is an image forming light from the substrate reference mark is incident, and a component image forming light that is an image forming light from the electrical component is incident. A light incident state changing device for changing to a state to be
An imaging apparatus comprising:
[0007]
The imaging apparatus described in this section is an imaging apparatus having a mode in which an imaging device for imaging a substrate reference mark and an imaging device for imaging an electrical component are combined. That is, the imaging device can receive both the image forming light from the substrate reference mark and the image forming light from the electrical component. The type of the imaging device is not particularly limited. For example, a CCD camera, a line sensor, etc. can be used. In the case of a CCD camera, a two-dimensional image can be acquired while the relative position with respect to the imaging target is fixed. In the case of a line sensor, for example, the image forming light and the line sensor are perpendicular to the direction in which the elements are aligned. Can be relatively moved, a two-dimensional image can be acquired. The light incident state changing device changes the imaging state of the imaging device into a state in which a board reference mark can be imaged and a state in which an electrical component can be imaged. For example, it can be thought of as switching between two states. . Specific embodiments thereof will be described in detail in the following sections. An electrical component mounting system that is simplified and inexpensive by including an imaging device that can receive both the image forming light of the reference mark image forming light and the component image forming light, and an apparatus that can change the imaging state of the imaging device. The imaging device can be configured. The fact that the imaging direction of the imaging device is fixed also contributes to simplifying the imaging apparatus.
[0008]
The purpose of use of the imaging result is not particularly limited, but mainly, the imaging result of the board reference mark is used for acquiring the holding position error of the circuit board by the board holding device, and the imaging of the electrical component is performed. The holding position error of the electric component by the component mounting apparatus is used for acquisition. These holding position errors are used, for example, as correction data for mounting electrical components at appropriate positions on the mounting surface of the circuit board. These holding position errors include a holding position error in a plane parallel to the mounting surface of the circuit board (hereinafter abbreviated as “mounting surface error”) and a holding position error in a direction perpendicular to the plane (hereinafter “vertical”). It is also possible to perform imaging in order to acquire either holding position error. The imaging direction differs depending on the holding position error that is the acquisition purpose. Since the mounting in-plane error has a greater effect on the mounting accuracy than the vertical error, considering this fact, it is more effective when applied to an imaging device for acquiring the mounting in-plane error. It is. In the following explanation, the acquired holding position error is an error within the mounting surface for both the board holding position error and the component holding position error (the component holding position error is the error within the mounting surface during mounting. A description will be given focusing on an aspect that means a holding position error. In other words, unless otherwise specified, an aspect in which imaging is performed from a direction in which a mounting surface error can be acquired will be described.
[0009]
The “image forming light” does not mean only the image for picking up the front image of the substrate reference mark and the electrical component. For example, when imaging an electrical component, the background may be brightened and the electrical component may be captured as a silhouette. In this specification, the light that enters the imaging device when capturing a silhouette image also corresponds to the image forming light to be imaged.
[0010]
(2) In the item (1), the light incident state changing device includes an image forming light refracting device that refracts at least one of the reference mark image forming light and the component image forming light to enter the imaging device. The imaging device described.
[0011]
Generally, in an electrical component mounting system, a circuit board is held by a board holding device with the mounted surface facing up. Therefore, in most electrical component mounting systems, when imaging the substrate reference mark, image forming light that is directed upward at a right angle to the mounting surface is used. The electrical component to be mounted is held by the component mounting device (as will be described later, for example, held by a component holding head as a component of the component mounting device). Whether it is optimal to use the image forming light in the direction depends on the posture held at the time of imaging. For example, when imaging an electrical component that is being held from above by the component mounting apparatus, image forming light traveling downward from the electrical component is used. In such a case, the imaging direction differs depending on the imaging target. In the aspect described in this section, since the image forming light is refracted even when the direction in which the board reference mark is imaged is different from the direction in which the electrical component is imaged, the imaging direction is fixed. The imaging device can also image both the substrate reference mark and the electrical component.
[0012]
The term “refraction” as used in this specification broadly means that the traveling direction of light is bent so as to mean only a so-called pure optical refraction phenomenon caused by a change in the refractive index of a light transmission medium. It is not a thing. For example, a case where light is reflected by a reflecting means such as a mirror to change its traveling direction is also included. That is, the term “refraction” is used in the sense that the light path, that is, the optical path is bent. The image forming photorefractive device is a kind of device for matching the imaging direction of the imaging device with the imaging direction of the substrate reference mark and the electrical component, and specifically includes, for example, a lens, a reflecting mirror, and an optical fiber. Etc. alone or in combination of a plurality of these. The image forming light refracting device can also be referred to as a light guide device.
[0013]
(3) The light incident state changing device is configured to capture at least one of the circuit board and the electrical component at a position where at least one of the reference mark image forming light and component image forming light enters the imaging device, and the imaging. The imaging device according to item (1) or (2), including an imaging device relative movement device that relatively moves the device.
[0014]
In this mode, the imaging device and the circuit board are positioned at a certain relative position and the board reference mark is imaged, or the electrical component and the imaging device are positioned at a certain relative position and the electrical component is imaged. In such a case, a mode including a moving device for positioning both in a certain relative position is included. Further, when an image of an electrical component is captured, a circuit board or a part of a substrate holding device that holds the circuit board blocks the image forming light from the electrical component, or when an image of the board reference mark is captured Includes a mode that includes a moving device that enables imaging by relatively moving the imaging device and the blocking device when a part of the component mounting device blocks the image forming light from the board reference mark. .
[0015]
More specifically, in the case where the substrate holding device is fixed to the system body, in order to image the substrate reference mark, an apparatus that moves the imaging device to a certain position, conversely, the imaging device is In the case of being fixed to the system main body, a device for moving the substrate holding device to a certain position in order to image the substrate reference mark is applicable. In addition, in the case where the component mounting apparatus includes a mounting unit having a component holding head for holding an electrical component, and the mounting unit is fixed to the system body, the electrical component The device that moves the imaging device to a certain position to capture the image, and conversely, when the imaging device is fixed with respect to the system body, the mounting unit is fixed to image the electrical components. This corresponds to a device that moves to the position. As described above, the imaging device relative movement device described in this section includes various specific modes of devices, and these various modes of devices can be widely used.
[0016]
When the imaging device includes the above-described image forming light refracting device, the imaging device may include a refracting device relative movement device for relatively moving the image forming light refracting device and the imaging device. For example, in the case where the relative position between the electrical component and the imaging device at the time of imaging is constant, in order to capture the electrical component, the image forming photorefractive apparatus fixed to the system body is maintained while maintaining the relative position. On the other hand, a device that moves the imaging device to a predetermined position, or a device that moves the image forming light refracting device to a predetermined position with respect to the imaging device fixed to the system main body corresponds to this refracting device relative moving device. Refractive device relative movement devices include various specific modes of devices, and these various modes of devices can be widely employed. In that case, the imaging device relative movement device described in this section may also serve as the refraction device relative movement device.
[0017]
(4) The component mounting apparatus includes a component holding head that holds the electrical component and causes the component holding head to perform a component holding operation and a component mounting operation; and the mounting unit and the circuit board A mounting unit relative moving device that relatively moves along a plane parallel to the surface of the circuit board, and the imaging device is fixed to the mounting unit, and the mounting unit relative moving device is An imaging device relative movement device as a component of an optical state changing device, wherein the reference mark image forming light relatively moves the imaging device and the circuit board to a position where the reference mark image forming light enters the imaging device. The imaging device according to any one of (1) to (3).
[0018]
The mode described in this section includes, for example, a mode in which an imaging device is fixedly provided in the mounting unit in a general electrical component mounting system. The component mounting apparatus included in the electrical component mounting system includes a device that takes out and holds an electrical component from the component supply device, and the device mounting surface of the circuit board is set by moving the device relative to the circuit board. Install it at the component mounting position. The mounting unit corresponds to a device that holds this component, and generally holds an electrical component by a component holding head provided therein. For example, many component holding heads include a suction nozzle that sucks a component with negative pressure at the tip, and are lowered at the component supply position to hold the component, and are lowered at the component mounting position. Many parts have a structure for separating parts. Furthermore, many component holding heads have a structure that can be rotated around their own axis for the purpose of adjusting the mounting direction of the electrical component. Accordingly, in such a case, the mounting unit has a head holding device that holds the component holding head so that the component holding head can be moved in the direction of its own axis (many of which can be moved up and down) and rotated about the axis, and the component holding head. A head axis direction moving device (head lifting device) that moves the head along the axial direction, a head rotating device that rotates the component holding head around the axis, and the like.
[0019]
Electrical component mounting systems can be broadly divided into two types. One of them is that the substrate holding device is fixed to the system main body, and the mounting unit moves in a plane parallel to the mounting surface of the circuit board held by the substrate holding device over the component supply device and the substrate holding device. Is in the form of The movement of the mounting unit is often performed by a mounting unit moving device composed of two moving devices that move in two directions orthogonal to each other in one plane. It can be called a system. The other is that the mounting unit is fixed to the system main body. A plurality of component holding heads are arranged on the circumference, and each component holding head is mounted across the component take-out station and the component mounting station. It is of a type that is intermittently rotated by a head intermittent rotation device provided in the unit. This type can be called a rotary head type electrical component mounting system. In this type, since the mounting unit is fixed, the held circuit board can be moved in a plane parallel to the mounting surface in order to mount the electrical component at the predetermined mounting position of the circuit board. A substrate holding device moving device for moving the substrate holding device is provided. The imaging apparatus described in this section can be applied to any of these two types of electrical component mounting systems. In any case, the imaging device may be fixedly attached to each of the mounting units described above. In the case of an XY robot type electrical component mounting system, the mounting unit moving device corresponds to the mounting unit relative moving device described in this section. In the case of a rotary head type electrical component mounting system, the substrate holding device is used. The device moving device corresponds to the mounting unit relative moving device described in this section.
[0020]
In the electrical component mounting system having the above configuration, when an imaging device is fixedly provided in the mounting unit, the role of the imaging device relative movement device included in the light incident state changing device is mounted as in the aspect described in this section. It can be carried by the unit relative movement device. In this case, since one of the two relative movement devices is omitted, cost reduction of the electrical component mounting system can be realized.
[0021]
(5) The light incident state changing device refracts the component image forming light to enter the imaging device, and the component image forming light passes through the image forming light refracting device. The imaging apparatus according to item (4), including a refracting device relative movement device that relatively moves the imaging device and the image-forming light refracting device at a position where light enters the imaging device.
[0022]
When the imaging device is fixedly provided in the mounting unit, the relative position between the component holding head and the imaging device can be made constant during imaging of the electrical component. A mode in which the mounting unit or the image-forming photorefractive device is moved while the state is maintained and the electrical component is imaged corresponds to the mode described in this section. Even when the imaging direction of the electrical component is different from the imaging direction of the imaging device, the electrical component can be imaged by the imaging device.
[0023]
(6) The image forming light refracting device is provided with a fixed position, and the mounting unit relative movement device moves the imaging device also serving as the refracting device relative movement device. The imaging device according to item.
[0024]
In the above aspect, for example, the case where the image forming photorefractive device is fixed to the system body corresponds to the aspect described in this section. In this case, the mounting unit is moved with respect to the image forming photorefractive device provided at a fixed position, and the electrical component is picked up. If a relative movement device is used, a simple electrical component mounting system can be configured. For example, it is an imaging apparatus of a suitable aspect in an XY robot type electrical component mounting system. In this aspect, the mounting unit relative movement device serves as both the imaging device relative movement device and the refraction device relative movement device.
[0025]
(7) An image forming light refracting device as a component of the light incident state changing device makes the component image forming light incident on the imaging device at any relative movement position of the imaging device by the imaging device relative moving device. In such a state, the position is fixed with respect to the imaging device, and at least one of the reference mark image forming light and the component image forming light is refracted to enter the imaging device (4). The imaging device according to item.
[0026]
The mode described in this section is a mode in which, for example, the image forming photorefractive device is fixedly provided to the imaging device or the mounting unit. The imaging device and the image-forming light refracting device can be provided at positions close to each other. In particular, when the image-forming light refracting device is provided integrally with the imaging device, the portion of the imaging device has a compact structure. . In the case of the aspect described in this section, the relative position between the component holding head and the imaging device can be made constant even when the mounting unit and the circuit board are relatively moving. Therefore, even when the imaging device is moved with respect to the circuit board, that is, for example, when the mounting unit and the circuit board are moving relative to each other, the electrical component can be imaged. The efficiency of mounting work can be increased. The aspect described in this section is a preferable aspect for any of the XY robot type and rotary head type electrical component mounting systems.
[0027]
(8) The image forming light refracting device inputs both the reference mark image forming light and the component image forming light at a relative movement position of the imaging device where the reference mark image forming light can enter the imaging device. And a light incident state changing device that selectively enters one of the reference mark image forming light and the component image forming light into the imaging device. The imaging device according to item (7), including an image forming light selective light incident device.
[0028]
As described above, in the aspect described in this section, when the image forming light from the electrical component can enter the imaging device at any relative movement position of the imaging device, In this mode, light can be further incident from the substrate reference mark at the moving position. A specific aspect of the simultaneous image forming light input device will be described in a later section. As the image forming light selective light incident device, for example, a device (for example, a shutter device) that blocks any image forming light can be used as will be described later. Alternatively, when the imaging apparatus has a light source that irradiates light to the object to be imaged (including light irradiation for obtaining a silhouette image), one of the substrate reference mark and the electrical component is irradiated with light, and the other is irradiated with light. An image forming light selective light incident device may be configured including a light irradiation selection device that does not.
[0029]
(9) The image forming light simultaneous light incident device refracts one of the reference mark image forming light and the component image forming light and advances the other straight to guide the two image forming lights on the same optical path. The imaging device according to (8), including a light guide
[0030]
The above-described simultaneous light-receiving device for both image forming lights can be configured to include the light guide described in this section. Specifically, when the image-forming light refracting device refracts the optical path of the image-forming light with a mirror, a mode in which the mirror is a half mirror is applicable. When the half mirror is disposed so that one of the reference mark image forming light and the component image forming light is reflected to refract the optical path and to transmit the other, the half mirror is the light guide described in this section. It corresponds to.
[0031]
(10) A plurality of the component holding heads are provided in the mounting unit, and the light incident state changing device picks up each of the component image forming lights from the electric components held by the plurality of component holding heads. The imaging apparatus according to any one of (4) to (9), including a head position changing device that changes a position of each of the plurality of component holding heads with respect to the imaging device in order to make the light incident on the device.
[0032]
As described above, in the rotary head type electrical component mounting system, a plurality of component holding heads are provided in the mounting unit. Similarly, some XY robot type electric component mounting systems include a plurality of component holding heads. In the case where a plurality of component holding heads are provided, the electrical components held by the respective component holding heads are imaged. For example, when each electrical component is imaged by one imaging device, it is desirable that the relative position between the imaging device and the component holding head is constant for each component holding head during imaging. The mode described in this section is an effective mode in such a case. Specifically, the mounting unit may be configured to include a head placement device that positions a component holding head that holds an electrical component to be imaged with respect to the imaging device at a certain position.
[0033]
In the case of the rotary head type electrical component mounting system described above, a component imaging station is provided in addition to the component take-out station and the component mounting station, and when the component holding head is located there, the component holding head can image the component. That's fine. In the case of such an aspect, the intermittent head rotating device described above has a function as a head stationary device that is an aspect of the head position changing device. Even in an XY robot type electric component mounting system, when a plurality of component holding heads are provided in the mounting unit, a head moving device that moves each of the component holding heads to a fixed position may be provided in the mounting unit. Good. In that case, the head moving device has a function of a head stationary device which is an aspect of the head position changing device. In this case, the head moving device may be one that linearly moves the component holding head, or may be one that rotates and moves like the head intermittent rotation device.
[0034]
(11) The two imaging states in which the imaging device is provided in the middle of at least one of the optical path of the reference mark image forming light and the optical path of the component image forming light, and the two optical paths are different in length. The imaging device according to any one of (1) to (10), including a focus adjustment device that eliminates a focus shift between the two.
[0035]
In the aspect described in this section, even if there is a difference between the optical path length of the image forming light from the substrate reference mark and the optical path length of the image forming light from the electrical component, high-accuracy imaging with one imaging device Is possible. The focus adjustment device may be provided in the image pickup device itself, for example, by using an image pickup device as a camera with an automatic focus adjustment device. Alternatively, for example, a single lens or a lens group may be provided in the middle of the optical path separately from the imaging device.
[0036]
(12) A magnification changing device that is provided in the middle of at least one of the optical path of the reference mark image forming light and the optical path of the component image forming light to change the magnification of the captured image acquired by the imaging device. The imaging device according to any one of (1) to (11).
[0037]
In the aspect described in this section, when an electric component of various sizes is imaged, it is effective when, for example, there is a considerable difference in the size between the captured image of the electrical component and the captured image of the board reference mark. It is. The magnification changing device may be provided in the imaging device itself, for example, using an imaging device as a camera with a zoom lens. Alternatively, for example, a single lens or a lens group may be provided in the middle of the optical path separately from the imaging device.
[0038]
(13) The imaging device is provided in the middle of the optical path of the reference mark image forming light and provided in the middle of the optical path of the component image forming light. The imaging device according to any one of (1) to (12), including at least one of a component image forming light blocking device that blocks the image forming light.
[0039]
For example, as described above, when two image forming lights of the substrate reference mark and the electrical component enter the imaging device at the same time, if one of the image forming lights is blocked, the one that is not blocked is selectively selected. An image can be taken. The mode described in this section is an effective mode in the case where the incident light of one side has some adverse effects such as the case where the incident light of one side impedes the imaging of the other side. Specifically, the image forming light blocking device corresponds to, for example, a shutter device.
[0040]
(21) An electrical component mounting system for mounting electrical components on the surface of a circuit board,
A substrate holding device for holding a circuit board with a substrate reference mark;
A component supply device for supplying electrical components;
A component mounting device for receiving and holding the supplied electrical component from the component supply device, and mounting the electrical component on a circuit board held by the substrate holding device;
(a) an imaging device whose imaging direction is fixed, and (b) a light incident state to the imaging device, a state in which a reference mark image forming light that is an image forming light from the substrate reference mark enters, and A light incident state changing device for changing to a state in which component image forming light, which is image forming light from the held electrical component, enters, and the substrate reference mark of the held circuit board and the held An imaging device for imaging electrical components;
A holding position error acquisition device that acquires a board holding position error of the circuit board by the board holding device and a component holding position error of the electrical component by the component mounting device from data of a captured image obtained by the imaging device;
Based on the board holding position error and the component holding position error acquired by the holding position error acquisition device, the component mounting is performed so that the mounting position of the held electrical component on the held circuit board is an appropriate position. A mounting control device for controlling the device;
An electrical component mounting system comprising:
[0041]
The electrical component mounting system described in this section is an electrical component mounting system including the imaging device described in the above section (1). High-precision mounting is possible by correcting the mounting position based on the substrate holding position error obtained by imaging the substrate reference mark and the component holding position error obtained by imaging the electrical component. And since the imaging device to equip is simplified, the electrical component mounting system of comparatively low cost is implement | achieved. The technical features described in the items (2) to (13) can be applied to the imaging device provided in the electrical component mounting system described in this paper.
[0042]
(31) An imaging method performed in association with an operation of mounting an electrical component on a circuit board,
A reference mark imaging step of imaging a substrate reference mark attached to the surface of the circuit board held for mounting with an imaging device having a fixed imaging direction;
A component imaging step of imaging an electrical component held for mounting with the same imaging device that images the board reference mark;
An imaging method comprising:
[0043]
The imaging method described in this section is a method for performing imaging associated with an electrical component mounting operation using an imaging device capable of imaging both the board reference mark and the electrical component, and is a simple imaging method. The present imaging method can be implemented in a mode that incorporates the technical features described in the items (1) to (13) relating to the imaging device described above.
[0044]
(41) An electrical component mounting method for mounting electrical components on a circuit board,
A board setting step for setting the circuit board on the board holding device;
A component extraction step of taking out an electrical component from a component supply device by a component holding head, a reference mark imaging step of imaging a board reference mark attached to the set circuit board by an imaging device having a fixed imaging direction;
Component imaging step of imaging the taken-out electrical component with the same imaging device that images the board reference mark;
A holding position error acquisition step of acquiring a board holding position error of the set circuit board and a component holding position error of the extracted electric component from data of a captured image captured by the imaging device;
A mounting step of performing correction based on the board holding position error and the component holding position error, and mounting the taken-out electrical component at an appropriate mounting position of the set circuit board;
An electrical component mounting method comprising:
[0045]
The electrical component mounting method described in this section is an electrical component mounting method that incorporates the imaging method described in (31), and is a method that can easily perform a highly accurate electrical component mounting operation. The electrical component mounting method can be carried out in a manner incorporating the technical features described in the items (1) to (16) relating to the imaging device described above. Note that the electrical component mounting method of this section is performed when the electrical component mounting operation is performed using the electrical component mounting system described in the above section (21).
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, two embodiments of the present invention will be described by taking an XY robot type electrical component mounting system and an electrical component mounting method using the same as an example. The embodiment of the present invention is not limited to the following two embodiments. In addition to the above, the present invention has been subjected to various changes and improvements based on the knowledge of those skilled in the art, including the aspects described in the above section [Problems to be Solved, Problem Solving Means and Effects]. It can be implemented in the form.
[0047]
(I) First embodiment
<Configuration of electronic component mounting system>
FIG. 1 is an overall plan view illustrating the outline of the electronic component mounting system according to the first embodiment, which is a kind of electrical component mounting system, and FIG. 2 is an overall side view illustrating the overview of the electronic component mounting system according to the first embodiment. Are shown respectively. The electronic component mounting system includes a system main body 10, a substrate holding device 14 that is disposed in the system main body 10 and fixes and holds the circuit board 12 with the mounting surface facing upward, and a front side of the substrate holding device 14. A feeder-type component supply device 16 disposed on the lower side (in FIG. 1), a tray-type component supply device 18 disposed on the back side (upper in FIG. 1) of the substrate holding device 14, and a component supply unit And a component mounting device 20 that mounts electronic components supplied from these two component supply devices 16 and 18 on the mounting surface of the circuit board 12 held by the substrate holding device 14. The component mounting apparatus 20 includes a mounting unit 24 having a component holding head 22 that holds electronic components, and a mounting unit moving device 26 that moves the mounting unit 24 across the component supply unit and the held circuit board 12. Is done. The mounting unit moving device 26 relatively moves the mounting unit 24 and the held circuit board 12 along one plane parallel to the mounted surface of the circuit board 12, and functions as a mounting unit relative moving device. . Further, a camera device 28 having a CCD camera as an imaging device is fixedly attached to the mounting unit 24, and image forming light is provided between the substrate holding device 14 and the feeder-type component supply device 16. A reflecting mirror device 30 is fixed to the system main body 10 as a refracting device. The camera device 28 and the reflecting mirror device 30 will be described in detail later. The electronic component mounting system includes a system control device 32 (see FIG. 5) that controls each of the above devices, although not shown.
[0048]
The substrate holding device 14 is a device that fixes and holds the circuit board 12 conveyed by the substrate conveyor 40 at a substantially scheduled position for mounting work. The feeder-type component supply device 16 includes a plurality of tape feeders 44 arranged side by side in the X-axis direction (left-right direction in FIG. 1) on a component supply table 42 as a component of a component supply unit. The tape feeder 44 sequentially feeds and supplies electronic components held on the tape. One type of electronic component is supplied from one tape feeder 44. In the tray-type component supply device 18, a plurality of trays 46 each storing a plurality of electronic components are stacked, and these trays 46 are sequentially raised and lowered so that the mounting unit 24 can take out the electronic components from each tray 46. Electronic parts are supplied by moving them.
[0049]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the back surface of the mounting unit 24 provided in the electronic component mounting system. The mounting unit 24 has a mounting unit main body 52 (part of which functions as a head holding device) integrated with the housing 50 and a suction nozzle 56 capable of sucking and holding the electronic component 54 at the tip. The component holding head 22 is configured to be rotatably held by the mounting unit main body 52 so as to be movable up and down. Further, a head lifting device 60 (having a function as a head axial direction moving device) that lifts and lowers the component holding head 22 using an electric motor 58 (linear servo motor) as a driving source, and an electric motor 62 (servo motor) as a driving source. And a head rotating device 64 that rotates the component holding head 22 around its axis (so-called rotation). The component holding head 22 is moved up and down by the head lifting device 60 at the component supply position and the component mounting position, and the electronic component 54 is sucked and held or mounted on the mounting surface of the circuit board 12. Further, depending on the holding posture of the held component, the component holding head 22 is rotated about its own axis by the head rotating device 64 in order to correct the posture.
[0050]
The head shaft 66 included in the component holding head 22 is formed in a hollow shape, and the hollow portion 68 functions as an air passage. The suction nozzles 56 are detachably attached to the lower parts of the respective component holding head shafts 66. In the attached state, the hollow portion 68 communicates with the suction nozzles 56. The hollow portion 68 of each component holding head shaft 66 has its upper end (not shown) switched to a negative pressure source (not shown), a positive pressure source, and the atmosphere by an electromagnetic switching valve 70 (see FIG. 5) (not shown). And selectively connected. When connected to the negative pressure source, a suction force is generated at the tip of the suction nozzle 56 to suck the electronic component 54, and the component holding head 22 holds the electronic component 54. Further, when connected to atmospheric pressure or positive pressure, the negative pressure is released and the held electronic component 54 is detached from the tip of the suction nozzle 56.
[0051]
The suction nozzle 56 includes a cylindrical nozzle portion 80, an attachment portion 82, and a disk-shaped background forming portion 84 located between the nozzle portion 80 and the attachment portion 82. As described above, the nozzle unit 80 sucks the electronic component 54 at the tip (lower end). The attachment portion 82 is formed to be detachable from the lower end portion of the component holding head shaft 66. Further, the background forming unit 84 has a role of forming a background in the imaging field of view and facilitating detection of the holding posture of the electronic component 54 when the lower surface of the electronic component 54 is captured from below. Plays.
[0052]
The mounting unit moving device 26 is an XY robot type moving device, and includes an X robot device 90 and a Y robot device 92. The X robot device 90 is provided in the system main body 10, and includes an X slide 94, The Y robot device 92 is provided on the X slide 94, and moves the Y slide 98 and the Y slide device for moving the Y slide device in the Y axis direction. 100. The X robot device 90 and the Y robot device 92 are both driven by electric motors 102 and 104 (both are servo motors) and have ball screw mechanisms 106 and 108. The mounting unit 24 is fixedly provided on the Y slide 98. The mounting unit moving device 26 moves the mounting unit 24 according to the mounting program so that the component holding head 22 is positioned above a predetermined component supply position in the component supply unit and a predetermined component mounting position on the circuit board. Let
[0053]
The camera device 28 is attached to the mounting unit 24 and images downward. The camera device 28 is attached to a CCD camera 120 that is sensitive to visible light, which is an imaging device, and a distal end portion (lower end portion in the figure), and visible light as a visible light source for irradiating visible light in imaging. And a lamp 122. The camera device 28 is moved by the mounting unit moving device 26. That is, the mounting unit moving device 26 serves as an imaging device relative moving device that relatively moves the camera device 28 and the held circuit board 12.
[0054]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the reflecting mirror device 30. The reflecting mirror device 30 as an image forming light refracting device is configured to include two reflecting mirrors 130 and 132 and a box-shaped housing 134 in which they are fixedly accommodated. It is attached. The two reflecting mirrors 130 and 132 are fixed so as to be inclined opposite to each other, and when the mounting unit 24 is moved to a predetermined position (part imaging position) above the reflecting mirror device 30, the parts It is positioned so as to reflect the image forming light directed downward of the electronic component 54 held by the holding head 22 and enter the camera device 30. That is, the component imaging position is a position where the image forming light from the electronic component 54 enters the CCD camera 120 that is an imaging device via the reflecting mirror device 30 that is an image-type photorefractive device. A lens device 140 is provided above the reflecting mirror 132 on the camera device 28 side, and ultraviolet rays that irradiate ultraviolet rays when imaging the electronic component 54 are provided on the near side and the far side of the reflecting mirror device 30. An ultraviolet lamp 142 as a light source is provided (see FIGS. 1 and 2).
[0055]
A plurality of substrate reference marks are attached to the mounting surface of the circuit board 12. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, each of the two substrate reference marks 150 is attached to each of the two corners located on the diagonal of the circuit board 12. When the substrate reference mark 150 is imaged by the camera device 28, the mounting unit 24 is moved to a predetermined position (reference mark imaging position) where the camera device 30 faces the substrate reference mark 150. At that position, the visible light lamp 122 irradiates visible light to the substrate reference mark 150 and its vicinity, and a front image of the substrate reference mark 150 is captured.
[0056]
In the imaging of the electronic component 54, two types of images, a front image and a silhouette image, can be captured and can be selected according to the type of the electronic component 54. When capturing a front image, the visible light lamp 122 is caused to emit light, and when capturing a silhouette image, the ultraviolet lamp 142 is caused to emit light. Also, an appropriate suction nozzle 56 is attached according to the type of image to be captured. When the front image is captured, the suction nozzle 56 having the background forming portion 84 whose lower surface absorbs visible light, that is, the suction nozzle 56 having the background forming portion 84 whose lower surface is dark is used. On the other hand, when capturing a silhouette image, the suction nozzle 56 having a background forming portion 84 made of a fluorescent plate that emits fluorescence when receiving ultraviolet rays is used. The mounting unit 24 holding the electronic component 54 in the corresponding suction nozzle 56 is moved to the component imaging position, and the light of the appropriate light source is irradiated to capture the front image or silhouette image. Note that the light of the visible light lamp 122 at the time of capturing the front image passes through the lens device 140 and the reflecting mirror device 30 and is irradiated to the held electronic component 54. Since the mounting unit 24 is moved to the component imaging position by the mounting unit moving device 26, the mounting unit moving device 26 includes a CCD camera 120 as an imaging device and a reflecting mirror device as an image forming light refracting device. This also functions as a refracting device relative moving device that relatively moves 30.
[0057]
The optical path length of each image forming light differs between when the substrate reference mark 150 is imaged and when the electronic component 54 is imaged. The lens device 140 is an aggregate of a plurality of lenses, and plays a role as a focus adjustment device that eliminates a focus shift caused by a difference in optical path length between two light incident states. The lens device 140 also functions as a magnification changing device for capturing images of both the substrate reference mark 150 and the electronic component 54 at appropriate sizes by the CCD camera 120.
[0058]
Each of the above devices constituting the electronic component mounting system is controlled by a system control device 32. FIG. 5 shows a block diagram of the system control device 32 with a focus on the portion deeply related to the present invention. The system control device 32 is mainly composed of a computer 190 having a PU 180, a ROM 182, a RAM 184, an input / output interface 186, and a bus 188 for connecting them. The input / output interface 186 is connected to the substrate holding device 14, the mounting unit moving device 26, the feeder-type component supply device 16, the tray-type component supply device 18, and the head lifting / lowering via respective drive circuits 192 in the system control device 32. A device 60, a head rotating device 64, an electromagnetic switching valve 70, a visible light lamp 122, an ultraviolet lamp 142, and the like are connected. Further, the CCD camera 120 is connected to the input / output interface 186 via the image processing unit 160, and the image processing unit 194 processes the image data of the substrate reference mark 150 and the electronic component 54, that is, the imaging data. Then, the board holding position error of the circuit board 12 by the board holding apparatus 14 and the component holding position error of the electronic component 54 by the component mounting apparatus 20 are detected. The ROM 182 stores a basic operation program of the electronic component mounting system and the like, and the RAM 184 stores a mounting program corresponding to a circuit board to be used for work and a reference that is a moving position of the mounting unit 24 described above. A mark imaging position, a component imaging position, and the like are stored, and the acquired component holding position error, substrate holding position error, and the like are stored.
[0059]
<Electronic component mounting work>
The electronic component mounting operation by the electronic component mounting system will be briefly described as follows. First, the circuit board 12 carried in by the board conveyor 40 is fixed and held at a substantially fixed position by the board holding device 14. It is a so-called circuit board set. Next, the mounting unit 24 is moved to the first reference mark imaging position stored in the RAM 184 for imaging one substrate reference mark 150. That is, when the mounting unit 24 is positioned at the first reference mark imaging position, the light incident state from the one substrate reference mark 150 to the CCD camera 120 as the imaging device, that is, the reference mark image forming light is incident on the CCD camera 120. A state of entering light is created. In this light incident state, a front image of the substrate reference mark 150 is taken. Next, the mounting unit 24 is moved to the second reference mark imaging position stored in the RAM 184 for imaging the other substrate reference mark 150, and at that position from the other substrate reference mark 150 to the CCD. A light incident state to the camera 120 is created, and a front image of the substrate reference mark 150 is captured. The imaging data of each of the two substrate reference marks 150 obtained by imaging is subjected to image processing by the image processing unit 194, and from the result, the substrate holding position error of the circuit board 12 by the substrate holding device 14 is acquired. This substrate holding position error is caused by an X-direction positional deviation amount ΔX in a plane (XY plane) parallel to the mounting surface of the circuit board 12.b, Y-direction positional deviation amount ΔYbAnd rotational direction (θ direction) positional deviation amount ΔθbThe data is stored in the RAM 184 as data of the form
[0060]
Next, according to the mounting program stored in the RAM 184, the component holding head 22 is positioned above the position where the electronic component 54 to be initially mounted on the feeder-type component supply device 16 or the tray-type component supply device 18 is supplied. Thus, the mounting unit 24 is moved. The movement position of the mounting unit 24 is a component extraction position. At the component extraction position, the component holding head 22 is lowered, negative pressure is supplied to the suction nozzle 56, and the electronic component 54 is attached to the tip of the nozzle portion 80. Is adsorbed. That is, the electronic component 54 is taken out. Next, the mounting unit 24 is moved to the above-described component imaging position stored in the RAM 184 while the component holding head 22 holds the electronic component 54. When the mounting unit 24 is positioned at the component imaging position, a light incident state from the held electronic component 54 to the CCD camera 120 that is the imaging device, that is, a state in which the component image forming light enters the CCD camera 120 is created. It is. In this state, a front image or silhouette image of the electronic component 54 is captured. The imaging data obtained by the imaging is subjected to image processing by the image processing unit 194, and from the result, the component holding position error of the electronic component 54 by the component mounting apparatus 20, specifically, the component holding position error by the component holding head 22 is acquired. Is done. The component holding position error is a positional deviation of the electronic component 54 in the XY plane with respect to the axis line of the component holding head 22, and an X-direction positional deviation amount ΔX.p, Y-direction positional deviation amount ΔYpAnd rotational direction (θ direction) positional deviation amount ΔθpThe data is stored in the RAM 184 as data of the form
[0061]
Next, the mounting unit 24 is moved to the component mounting position according to the mounting program. The component mounting position is a position where the component holding head 22 is located above the proper mounting position of the mounting surface of the circuit board 12, and the board holding position error and the component holding position error with respect to the set moving position. Are corrected in the X-axis direction and the Y-axis direction. At this time, the component holding head 22 sets its axis based on the set mounting direction of the electronic component 54 and the θ-direction positional deviation amount of the substrate holding position error and the component holding position error. Thus, the electronic component 54 is positioned at an appropriate position in the θ direction. The electronic component 54 positioned at the proper position is lowered to the proper mounting position on the mounting surface of the circuit board 12 by lowering the component holding head 22 and then supplying positive pressure to the suction nozzle 56. Installed. Sequentially, a mounting operation routine is repeated in which the next electronic component 54 is supplied, taken out, and mounted in accordance with the mounting program, and the mounting of all the electronic components 54 is completed. Installation work for is completed. The circuit board 12 that has been mounted is released from being fixed and held by the board holding device 14 and carried out by the board conveyor 40.
[0062]
As described above, the electronic component mounting operation includes the board setting step, the component take-out step, the component holding step, the reference mark imaging step, the component imaging step, the holding position error acquisition step, and the mounting step. Based on the above work contents, the configuration of the electronic component mounting system will be described again as follows. In the electronic component mounting system, the imaging apparatus includes a CCD camera 120 as an imaging device, and a light incident state of the image forming light to the CCD camera 120 into a reference mark image forming light incident state and a component image forming light incident state. The light incident state changing device to be changed can be included. In this case, the light incident state changing device functions as a reflecting mirror device 30 as an image forming light refracting device, a lens device 140 as a focus adjusting device and a magnification changing device, an imaging device relative moving device, and a refracting device relative moving device. The mounting unit moving device 26 that moves the mounting unit 24 and the system control device 32 that controls the mounting unit moving device 26 to position the mounting unit 24 at the reference mark imaging position and the component imaging position (“imaging movement control”). Part ”) and the like. The imaging device further includes a visible light lamp 122 and an ultraviolet lamp 142 as imaging light sources and a system control device 32 portion (which can be referred to as an “imaging light source control unit”) that controls the visible light lamp 122 and the like. Will be. In addition, the electronic component mounting system includes an image processing unit 194 that performs image processing on the image data of the board reference mark 150 and the held electronic component 54 obtained by the imaging device, and the board holding position error and the component holding position error. A holding position error detecting device including a part of the system control device 32 (which can be referred to as a “holding position error acquiring unit”) that performs arithmetic processing to acquire and stores the result; In order to mount the electronic component 54 at an appropriate position based on this, it is handled as having a mounting control device including a part of the system control device 32 that controls the component mounting device 20 (which can be referred to as a “mounting control unit”). it can.
[0063]
<Deformation mode>
The electronic component mounting system includes a lens device 140 as a focus adjusting device and a magnification changing device. There may be provided a lens device 140 having only one of the functions of the focus adjusting device and the magnification changing device. In some cases, an imaging device that does not include the lens device 140 may be used. In the case of the above aspect, the lens device 140 is provided on the CCD camera 120 side outside the reflecting mirror device 30 as an image forming light refracting device in the optical path from the electronic component 54 to the CCD camera 120. Instead of this mode, a mode in which the lens device 140 is provided on the electronic component 54 side outside the reflecting mirror device 30 is also provided inside the reflecting mirror device 30 and between the two reflecting mirrors 130 and 132. It is also possible to adopt a mode to be used.
[0064]
In imaging the electronic component 54, a visible light lamp 122 attached to the tip of the CCD camera 120 is used as a light source for capturing a front image. That is, it is also used as a light source for imaging the substrate reference mark 150. In place of this mode, a visible light lamp dedicated for imaging the electronic component 54 may be separately provided in the same manner as the ultraviolet lamp 120 is separately provided. In that case, the installation location of the visible light lamp is not particularly limited, and if an appropriate position is selected from the positions where sufficient illuminance can be obtained for acquiring the front image of the electronic component 54 and provided at that position. Good. Note that a light source can be provided at a position where light can be irradiated so as to transmit through the reflecting mirror by using a half mirror or the like.
[0065]
(Ii) Second embodiment
<Configuration of electronic component mounting system>
Compared with the electronic component mounting system of the first embodiment, the electronic component mounting system of the second embodiment generally has only the mounting unit and imaging device provided in the component mounting device changed. About the structure of this, the structure substantially the same as the electronic component mounting system of 1st Embodiment is employ | adopted. Therefore, it demonstrates centering on the difference.
[0066]
FIG. 6 schematically illustrates a mounting unit included in the electronic component mounting system according to the second embodiment and a part of an imaging apparatus attached thereto. The mounting unit 220 includes a plurality (four in this embodiment) of component holding heads 222. The mounting unit main body 226 integrated with the housing 224 has a turret 228 as a head holding device that radially holds a plurality of component holding heads 222 at equiangular positions on the outer periphery, and the central axis thereof is parallel to the Y axis. It is arranged like this. Although not shown, the mounting unit 220 includes a head intermittent rotation device that intermittently rotates the turret 228 about its central axis. The component holding head 222 is rotated by intermittently rotating the turret 228 by the head intermittent rotation device. Is intermittently rotated along a plane parallel to the XZ plane.
[0067]
When the turret 228 is intermittently rotated, each of the plurality of component holding heads 222 is positioned at each of a plurality of (four in this embodiment) stations. In this component mounting system, the station where the component holding head 222 points its tip downward (the lower station in the figure) is the component holding / mounting station, and the station where the component holding head 222 points its tip to the right (shown in the drawing). The station on the right side is the component imaging station, and the station with the tip directed to the left (the station on the left side in the figure) is the component mounting orientation adjustment station. As in the case of the first embodiment, a suction nozzle 230 is detachably attached to the tip of the component holding head 222, and the electronic component 54 is sucked and held at the tip by negative pressure. Although not shown, the mounting unit 220 includes a head lifting device (a type of head axis direction moving device) that lifts and lowers the component holding head 222 at the component holding / mounting station, and a component holding head at the component mounting direction adjusting station. It has a head rotating device that rotates 222 around its axis.
[0068]
A camera device 242 having a CCD camera 240 as an imaging device is fixedly attached to the mounting unit 220. In addition to the CCD camera 240, the camera device 242 is attached to the reflecting mirror device 244 as an image forming light refracting device fixed to the tip of the CCD camera 240, and is attached to the lower side of the reflecting mirror device 244, from the substrate reference mark 150. A first shutter device 246 serving as a reference mark image forming light blocking device for blocking the image forming light of the light source, and an electronic component 54 attached and held on the side (left side in the figure) of the reflecting mirror device 244 toward the electronic component 54. A second shutter device 248 as a component image forming light blocking device that blocks the image forming light from the first shutter device 246, and a lens device 250 as a focus adjusting device and a magnification changing device attached below the first shutter device 246. It is configured. Further, below the lens device 250, a first visible light lamp 252 is attached as a light source that emits visible light when the substrate reference mark 150 is imaged, and the electronic component 54 of the second shutter device 248 is attached. On the side toward the left (left side in the figure), a ring-shaped second visible light lamp 254 as a light source for irradiating visible light when a front image of the electronic component 54 is imaged, and a silhouette image of the electronic component 54 are displayed. A ring-shaped ultraviolet lamp 256 is attached as a light source for irradiating ultraviolet rays when imaging.
[0069]
Although not shown, this electronic component mounting system is a mounting unit moving device (a type of mounting unit relative moving device) that is an XY robot type moving device, as in the case of the electronic component mounting system of the first embodiment described above. The mounting unit 220 is fixedly provided on a Y slide 260 included in the mounting unit moving device. The mounting unit 220 is moved to the component extraction position and the component mounting position by the mounting unit moving device. A camera device 242 including a CCD camera 240 as an imaging device is fixed to the mounting unit 220, and in the imaging of the substrate reference mark 150 attached to the mounting surface of the circuit board 12 held by the substrate holding device. The mounting unit 220 is moved to the reference mark imaging position, and imaging is performed at that position. That is, also in the electronic component mounting system of this embodiment, the mounting unit moving device functions as an imaging device relative moving device.
[0070]
The reflecting mirror device 244 has a half mirror 270 therein, and this half mirror 270 reflects the image forming light from the left in the drawing, that is, the image forming light from the held electronic component 54. The light is refracted to enter the CCD camera 240 as an imaging device. The half mirror 270 transmits the image forming light from below in the drawing, that is, the image forming light from the substrate reference mark 150 when the mounting unit 220 is located at the reference mark imaging position, to the CCD camera 240. Make it incident. That is, the half mirror 270 functions as a light guide that guides both the image forming light of the reference mark image forming light and the component image forming light to the same optical path, and allows both image forming light to enter at the same time. It functions as a simultaneous light incident device. When imaging the substrate reference mark 150, visible light is emitted from the first visible light lamp 252, the second shutter device 248 is closed, and when imaging the electronic component 54, The visible light or ultraviolet light is irradiated from the two visible light lamps 254 or the ultraviolet lamp 256, and the first shutter device 246 is closed. Therefore, the first shutter device 246, the second shutter device 248, and the system control device that controls the first shutter device 246, an image that selectively causes one of the two image forming lights to enter the CCD camera 240 that is an imaging device. It functions as a forming light selective light incident device.
[0071]
In the electronic component mounting system of this embodiment, the mounting unit 220 includes a plurality of component holding heads 222. As described above, imaging of the electronic component 54 held by the component holding head 222 is performed when the component holding head 222 is positioned at the component imaging station. That is, when the component holding head 222 is positioned at a fixed position in the mounting unit 220, the electronic component 54 is imaged. Therefore, the intermittent head rotating device described above functions as a head stationary device, and image forming light from the electronic component 54 held by each of the plurality of component holding heads 222 can enter the CCD camera 240 that is an imaging device. In this way, it functions as a head relative position changing device that changes the relative position between each of the plurality of component holding heads 222 and the CCD camera 240 as the imaging device.
[0072]
As described above, the electronic component mounting system of the present embodiment is substantially the same as the electronic component mounting system of the first embodiment except for the configuration other than the imaging unit including the mounting unit 220 and the camera device 242. Description of other configurations is omitted. The method for acquiring the front image and the silhouette image in the imaging of the electronic component 54 is also the same as that in the first embodiment, and the description thereof is also omitted.
[0073]
<Electronic component mounting work>
The electronic component mounting operation by the electronic component mounting system of the second embodiment will be briefly described. As in the first embodiment, first, the circuit board 12 carried in by the board conveyor is fixed and held at a substantially fixed position by the board holding device. That is, the circuit board 12 is set. In parallel with this operation, the following component holding operation is performed. In accordance with the mounting program, first, the mounting unit 220 moves to a component take-out position where the component holding head 222 located at the component holding / mounting station among the plurality of component holding heads 222 can take out the electronic component 54 from the component supply device. Be made. At that position, the component holding head 222 is lowered, the electronic component 54 is sucked by the negative pressure at the tip of the suction nozzle 230, and the electronic component 54 is held by the component holding head 222. This is so-called removal of the electronic component 54. Next, the turret 228 is intermittently rotated so that the next component holding head 222 is positioned at the component holding / mounting station, and at the component extraction position where the electronic component 54 to be held by the component holding head 222 can be taken out. The mounting unit 220 is moved. At that position, as in the case of the previous component holding head 222, the electronic component is held by the component holding head 222. This component holding operation is sequentially performed a number of times corresponding to the number of component holding heads 222.
[0074]
Next, the mounting unit 220 is moved to a first reference mark imaging position for imaging one substrate reference mark 150, and light incident on the CCD camera 240, which is an imaging device, from the one substrate reference mark 150. A state is created. In this light incident state, a front image of the substrate reference mark 150 is taken. Next, the mounting unit 220 is moved to the second reference mark imaging position for imaging the other substrate reference mark 150, and light incident on the CCD camera 240 from the other substrate reference mark 150 at that position. A state is created. Then, a front image of the substrate reference mark 150 is taken at that position.
[0075]
As described above, imaging of the electronic component 54 held by the component holding head 222 is performed on the electronic component 54 held by the component holding head 222 located at the component imaging station. The turret 228 is intermittently rotated to sequentially place each of the plurality of component holding heads 222 at the component imaging station, and the electronic components 54 held by the respective component holding heads 222 are imaged. The imaging of the electronic component 54 is performed in parallel with the imaging of the substrate reference mark 150. In this electronic component mounting system, a light incident state from the electronic component 54 to the CCD camera 240 can be created regardless of the position of the mounting unit 220, so that when the mounting unit is positioned at the reference mark imaging position, Alternatively, the electronic component 54 can be imaged even while the mounting unit 220 is moving. An image forming light blocking device that functions as an image forming light selective light entering device, provided with the above-described reflecting mirror device 244 as an image forming light refracting device including a half mirror 270 as a simultaneous light entering device for both image forming lights. As the shutter devices 246 and 248, and the visible light lamps 252 and 254 and the ultraviolet lamp 256, which are the respective imaging light sources, are appropriately operated, the electronic component mounting system performs imaging and electronic components of the board reference mark 150. 54 imaging can be performed in parallel with the same period.
[0076]
The imaging data of each of the two substrate reference marks 150 obtained by imaging is subjected to image processing by an image processing unit provided in the system control device, and from the result, the substrate holding position error of the circuit board 12 by the substrate holding device is acquired. The Further, image data of each electronic component 54 obtained by imaging is also subjected to image processing by the image processing unit, and from the result, the component holding position error of the electronic component 54 by the component mounting apparatus, specifically, by the component holding head 222 A component holding position error is acquired. Any holding position error is data in the form of an X-direction positional deviation amount, a Y-direction positional deviation amount, and a rotational direction (θ-direction) positional deviation amount in a plane (XY plane) parallel to the mounting surface of the circuit board 12. And stored in a RAM included in the system control apparatus.
[0077]
Next, according to the mounting program, the mounting unit 220 is moved to the component mounting position for each electronic component 54 held, and the electronic component 54 is mounted on the circuit board 12. The component mounting positions are the respective positions where the respective component holding heads 222 in the component holding / mounting station are located, and are corrected in the X-axis direction and the Y-axis direction based on the substrate holding position error and the component holding position error. It is the position that was done. Prior to the mounting of each electronic component 54, in the component mounting orientation adjustment station, the component / component holding head 22 determines whether the set mounting orientation of the electronic component 54, the board holding position error, and the component holding position error are the same. Is rotated around its own axis based on the amount of displacement in the θ direction. Thereby, the mounting position of the mounted electronic component 54 in the θ direction is corrected. The component holding head 220 that holds the electronic component 54 positioned at an appropriate position is positioned at the component holding / mounting station by the head intermittent rotation device, and is lowered at that position, and positive pressure is applied to the suction nozzle 230. The electronic component 54 is mounted at the proper mounting position of the circuit board 12 as supplied. The component mounting azimuth adjusting operation, the mounting unit 220 moving operation to the mounting position, and the mounting operation are sequentially performed in parallel for each component holding head 220.
[0078]
The series of mounting operations (excluding imaging of the board reference mark 150) from component holding to component mounting is repeatedly performed according to the mounting program. In this electronic component mounting system, as described above, since the electronic component 54 can be imaged at any position, the mounting unit 220 can be used in the second and subsequent series of mounting operations. The electronic component 54 can be imaged during other operations such as movement. Therefore, a quick and accurate mounting operation is realized. The mounting of all the electronic components 54 is completed, and the mounting operation on the circuit board 12 is completed. The circuit board 12 that has been mounted is released from being fixed and held by the board holding device and carried out by the board conveyor.
[0079]
As described above, also in this electronic component mounting system, the electronic component mounting operation is configured including the board setting process, the component take-out process, the reference mark imaging process, the component imaging process, the holding position error acquisition process, and the mounting process. Yes. Based on the above work contents, the configuration of the electronic component mounting system will be described again as follows. In the electronic component mounting system, the imaging apparatus includes a CCD camera 240 that is an imaging device, an image forming light incident state on the CCD camera 240, a reference mark image forming light incident state, and a component image forming light incident. It can be assumed that it is configured to include a light incident state changing device that changes to a state to perform. In this case, the light incident state changing device includes a reflecting mirror device 244 as an image forming light refracting device, a lens device 250 as a focus adjusting device and a magnification changing device, and image forming light that functions as an image forming light selective light receiving device. Two shutter devices 246 and 248 as blocking devices, a mounting unit moving device as an imaging device relative movement device for moving the mounting unit 220, and a mounting unit moving device for controlling the mounting unit 220 to be positioned at the reference mark imaging position It includes an imaging movement control unit and the like of the system control device. The imaging apparatus further includes two visible light lamps 252 and 254 as an imaging light source and an ultraviolet lamp 256 and an imaging light source control unit of a system control apparatus that controls the lamps. In the electronic component mounting system, the board reference mark 150 obtained by the imaging device and the image processing unit that performs image processing on the captured image data of the electronic component 54, the board holding position error, and the part holding position error are acquired. It has a holding position error acquisition device including a holding position error acquisition unit of the system control device that calculates and stores the result as much as possible, and in order to mount the electronic component at an appropriate position based on the holding position error, It can be handled as having a mounting control device including a mounting control unit of a system control device that controls the component mounting device.
[0080]
<Deformation mode>
In the electronic component mounting system of the above-described embodiment, two image forming lights are selected and incident on the CCD camera 240 as an imaging device by shutter devices 246 and 248 as image forming light blocking devices. For example, when the electronic component mounting system is installed in a relatively dark environment, for example, when only one of the substrate reference mark 150 and the electronic component 54 is irradiated with light, the image forming light from the other is the one image. When there is no adverse effect on imaging with the forming light, one or both of the two shutter devices 246 and 248 can be omitted. In the case where both are omitted, the light irradiation includes a light source for irradiating the substrate reference mark 150, a light source for irradiating the electronic component 54, and a control device for switching the light irradiation of these light sources according to the imaging target. If the selection device is provided, the light irradiation selection device functions as an image forming light selective incident device. Although it is not a simultaneous light entrance device for both image forming lights, a normal total reflection mirror instead of a half mirror is adopted as the reflection mirror, and the installation angle of the reflection mirror is changed, etc. It is also possible to switch between the light state and the light incident state from the electronic component. In this case, the reflecting mirror device in which the installation angle of the reflecting mirror can be changed is an aspect of the light incident state changing device.
[0081]
In the electronic component mounting system of the above embodiment, the mounting unit 220 has a structure having a plurality of component holding heads 220 arranged radially. The arrangement form of the plurality of component holding heads is not limited to this. For example, a type in which a plurality of component holding heads are arranged in a straight line with their axes parallel, or a type in which they are arranged on a circle with their axes parallel The present invention can also be applied to various types of mounting units. In that case, an electronic component mounting system having the same configuration as that of the present embodiment can be constructed by employing a head relative position changing device (including a head stationary device) corresponding to each type. The above-described rotary head type electronic component mounting system moves the side of the substrate holding device that holds the circuit board in the relative movement between the mounting unit and the circuit board. Different from the electronic component mounting system of the embodiment. Therefore, it is also possible to apply the imaging device according to the present embodiment to a rotary head type electronic component mounting system. A specific aspect applied to the rotary head type electronic component mounting system will not be described in this specification.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall plan view showing an outline of an electronic component mounting system according to a first embodiment.
FIG. 2 is an overall side view showing an outline of the electronic component mounting system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the rear surface of the mounting unit provided in the electronic component mounting system according to the first embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view of a reflecting mirror device provided in the electronic component mounting system according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a system control device provided in the electronic component mounting system according to the first embodiment.
FIG. 6 is a partial front sectional view schematically showing a mounting unit included in the electronic component mounting system according to the second embodiment and a part of an imaging device attached thereto.
[Explanation of symbols]
10: System main body 12: Circuit board 14: Board holding device 16: Feeder type component supply device 18: Tray type component supply device 20: Component mounting device 22: Component holding head 24: Mounting unit 26: Mounting unit moving device 28: Camera Device 30: Reflector device 32: System controller 54: Electronic component 120: CCD camera 122: Visible light lamp 130, 132: Reflector 140: Lens device 142: Ultraviolet lamp 150: Substrate reference mark 194: Image processing unit 220: Mounting unit 222: Component holding head 228 turret 240: CCD camera 242: Camera device 244: Reflector device 246: First shutter device 248: Second shutter device 250: Lens device 252: First visible light lamp 254: Second visible light Lamp 256: UV lamp 270: Half mirror

Claims (9)

電気部品装着システムに設けられて、基板保持装置に保持された回路基板に付された基板基準マークと部品装着装置に保持された電気部品とを撮像する撮像装置であって、
撮像方向が固定された撮像デバイスと、
その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と、
前記基準マーク像形成光の光路の途中と前記部品像形成光の光路の途中との一方にのみ設けられ、 (a) それら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置と (b) 前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置との少なくとも一方と
を含むことを特徴とする撮像装置。An imaging device that is provided in an electrical component mounting system and images a board reference mark attached to a circuit board held by a board holding device and an electrical component held by the component mounting device,
An imaging device with a fixed imaging direction;
The light incident state to the imaging device is a state in which a reference mark image forming light that is an image forming light from the substrate reference mark is incident, and a component image forming light that is an image forming light from the electrical component is incident. a light entrance state changing apparatus to change the state of,
It is provided only in one of the optical path of the reference mark image forming light and the optical path of the component image forming light, and (a) the focus between the two light incident states due to the difference in length between the two optical paths. An imaging apparatus comprising: a focus adjustment apparatus that eliminates a shift; and (b) a magnification changing apparatus that changes a magnification of a captured image acquired by the imaging device. 少なくとも前記焦点調節装置を含む請求項１に記載の撮像装置。The imaging device according to claim 1, comprising at least the focus adjustment device. 少なくとも前記倍率変更装置を含む請求項１または請求項２に記載の撮像装置。The imaging device according to claim 1, comprising at least the magnification changing device. 前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含む請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置。The light incident state changing device includes an image forming light refracting device that refracts at least one of the reference mark image forming light and the component image forming light to enter the imaging device . The imaging device according to any one of the above. 前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と部品像形成光との少なくとも一方が前記撮像デバイスに入光する位置に前記回路基板と前記電気部品との少なくとも一方と前記撮像デバイスとを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置。The light incident state changing device includes at least one of the circuit board and the electrical component and the imaging device at a position where at least one of the reference mark image forming light and component image forming light enters the imaging device. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising an imaging device relative movement device that performs relative movement. 前記部品装着装置が、前記電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えてその部品保持ヘッドに部品保持動作および部品装着動作を行わせる装着ユニットと、その装着ユニットと前記回路基板とをその回路基板の表面に平行な一平面に沿って相対移動させる装着ユニット相対移動装置とを含み、かつ、前記撮像デバイスが前記装着ユニットに固定して設けられ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記入光状態変更装置の構成要素たる撮像デバイス相対移動装置であって前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスと前記回路基板とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を兼ねる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の撮像装置。The component mounting apparatus includes a component holding head that holds the electrical component and causes the component holding head to perform a component holding operation and a component mounting operation, and the mounting unit and the circuit board are connected to the circuit board. A mounting unit relative moving device that relatively moves along a plane parallel to the surface, and the imaging device is fixed to the mounting unit, and the mounting unit relative moving device changes the light incident state. An imaging device relative movement device that is a component of the apparatus, and also serves as an imaging device relative movement device that relatively moves the imaging device and the circuit board to a position where the reference mark image forming light enters the imaging device. The imaging device according to any one of claims 1 to 5 . 前記入光状態変更装置が、位置を固定して設けられて前記部品像形成光を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含み、かつ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記部品像形成光が前記像形成光屈折装置を介して前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスを移動させるものである請求項６に記載の撮像装置。The light incident state changing device includes an image forming light refracting device that is provided with a fixed position and refracts the component image forming light to enter the imaging device, and the mounting unit relative movement device includes: The imaging apparatus according to claim 6 , wherein the imaging device is moved to a position where the component image forming light enters the imaging device through the image forming light refracting apparatus. 前記入光状態変更装置の構成要素たる像形成光屈折装置が、前記撮像デバイス相対移動装置による前記撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても前記部品像形成光を前記撮像デバイスに入光させ得る状態で前記撮像デバイスに対して位置を固定して設けられ、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させるものである請求項６に記載の撮像装置。A state in which the image forming light refracting device as a component of the light incident state changing device can cause the component image forming light to enter the imaging device at any relative movement position of the imaging device by the imaging device relative movement device. in is provided to fix the position with respect to the imaging device, according to claim 6 is intended to be incident on the imaging device by refracting at least one of the reference mark imaging light and the component image forming light Imaging device. 回路基板の表面に電気部品を装着する電気部品装着システムであって、
基板基準マークが付された回路基板を保持する基板保持装置と、
電気部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置からその供給された電気部品を受取って保持し、その電気部品を前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置と、
(a)撮像方向が固定された撮像デバイスと、(b)その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記保持された電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と、 (c) 前記基準マーク像形成光の光路の途中と前記部品像形成光の光路の途中との一方にのみ設けられ、 (c-1) それら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置と (c-2) 前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置との少なくとも一方とを備えて、前記保持された回路基板の基板基準マークと前記保持された電気部品とを撮像する撮像装置と、
その撮像装置によって得られた撮影画像のデータから、前記基板保持装置による回路基板の基板保持位置誤差および前記部品装着装置による電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得装置と、
その保持位置誤差取得装置により取得された基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいて、前記保持された電気部品の前記保持された回路基板への装着位置が適正位置となるように前記部品装着装置を制御する装着制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着システム。An electrical component mounting system for mounting electrical components on the surface of a circuit board,
A substrate holding device for holding a circuit board to which a substrate reference mark is attached;
A component supply device for supplying electrical components;
A component mounting device for receiving and holding the supplied electrical component from the component supply device, and mounting the electrical component on a circuit board held by the substrate holding device;
(a) an imaging device whose imaging direction is fixed, and (b) a light incident state to the imaging device, a state in which a reference mark image forming light that is an image forming light from the substrate reference mark enters, and A light incident state changing device for changing to a state in which component image forming light, which is image forming light from the held electrical component, is incident ; (c) in the middle of the optical path of the reference mark image forming light; provided only one of the middle of the optical path of the light, (c-1) the two two said due to the difference in length of the optical path and focusing device to eliminate the defocusing between receiving light (c-2) An imaging device that includes at least one of a magnification changing device that changes a magnification of a captured image acquired by the imaging device, and that captures the substrate reference mark of the held circuit board and the held electrical component;
A holding position error acquisition device that acquires a board holding position error of the circuit board by the board holding device and a component holding position error of the electrical component by the component mounting device from data of a captured image obtained by the imaging device;
Based on the board holding position error and the component holding position error acquired by the holding position error acquisition device, the component mounting is performed so that the mounting position of the held electrical component on the held circuit board is an appropriate position. An electrical component mounting system comprising: a mounting control device that controls the device.
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