JP4115683B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に電子部品を実装する電子部品実装装置は、一般に電子部品の位置認識を行うための画像読み取り装置を備えており、位置認識結果に基づいて基板の実装点への搭載時の位置合わせが行われる。このような画像読み取り装置には、複数の画素を列状に配列したラインセンサや、２次元の格子状に配列したエリアセンサなどの撮像手段が用いられる。これらの撮像手段の受光部上に光学画像を結像させると、各画素には光学画像に対応する電荷が蓄えられる。そしてこの電荷を電気信号（画像信号）として順次出力させることにより、電子部品の画像データを得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子部品実装装置においては、受光部を構成する全ての画素から順次画像信号を出力させるようにしていたため、位置認識には無意味な画像信号を蓄積した画素からも電荷が不必要に出力されていた。このため、画像読み取りに時間を要し、電子部品の位置認識の効率向上が阻害されるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、電子部品の位置認識の際の画像読み取りを効率よく行うことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、電子部品を保持して移動可能な移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装スケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出された電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作業を行わせる制御手段とを備えた電子部品実装装置であって、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより受光部に設定された画像取込領域内の画素から選択的に画像を出力させる画素選択手段と、前記実装スケジュールデータおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段を備えた。
【０００６】
本発明によれば、電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部品データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を出力させるので、効率よく画像を読み取ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の構成を示すブロック図、図３は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の構成図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法のフロー図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の画像取込ウインドウを示す図、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の画像取込領域を示す図である。
【０００８】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。搬送路２の両側には電子部品を供給する部品供給部４が配設され、それぞれの部品供給部４には多数個のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることによりピックアップ位置に電子部品を供給する。
【０００９】
基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが平行に配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂには移載ヘッド８が装着されたＸ軸テーブル７が架設されている。移載ヘッド８はマルチノズル型の移載ヘッドであり下端部に電子部品を吸着する４個の吸着ノズル８ａを備えており、複数の電子部品を吸着保持して移動可能となっている。Ｙ軸テーブル６Ａ，６ＢおよびＸ軸テーブル７を駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、テープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップして基板３上へ移送搭載する。
【００１０】
搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド８の移動経路には、電子部品の画像を読み取るカメラ９（画像読み取り装置）が配置されている。部品供給部４から電子部品をピックアップした移載ヘッド８をカメラ９の上方に位置させ、吸着ノズル８ａに保持された状態の電子部品をカメラ９によって下方から撮像することにより、電子部品の画像が読み取られる。そして画像読み取り結果を認識処理することにより、電子部品の識別や位置検出が行われ、この位置検出の結果に基づいて電子部品搭載時の移載ヘッド８の水平方向の位置やノズルの向きを微調整して正確な位置に電子部品を搭載する。
【００１１】
次に図２を参照して画像読み取り装置の構成について説明する。図２においてカメラ９は、受光部１０、画素選択回路１１およびカメラ制御部１２より構成される。受光部１０には複数の画素１０ａが格子状に配列されている。この受光部１０上に図示しない光学系によって撮像対象物の光学画像を結像させ、各画素に蓄積される電荷を画像信号として出力させることにより、撮像対象の画像を読み取る。
【００１２】
図３に示すように、受光部１０を構成する画素１０ａは、フォトダイオードである受光素子２１と複数のＭＯＳ型トランジスタで構成された増幅器２２を備えている。増幅器２２は受光素子２１で蓄積された電荷を電圧に変換して出力する。画素１０ａの格子状配列（２次元の行列配列）に対応して受光部１０には複数の垂直信号線ＬＶと複数の水平信号線ＬＨが形成されており、各増幅器２２には垂直信号線ＬＶと水平信号線ＬＨとが接続されている。
【００１３】
それぞれの増幅器２２に接続される垂直信号線ＬＶと水平信号線ＬＨの組み合わせは全て異なっている。画素選択回路１１は垂直信号線ＬＶを介して増幅器２２に接続されており、画素選択回路１１により増幅器２２をアクティブ状態、すなわち電圧に変換された画像信号を出力可能な状態にすることができる。増幅器２２の出力は、水平信号線ＬＨおよびスイッチング用のゲート素子２３を介して出力線Ｌ（ｏｕｔ）に接続されている。ゲート素子２３は各水平信号線ＬＨに１個づつ接続されており、画素選択回路１１によってスイッチング操作される。
【００１４】
受光部１０上に光学画像を結像させることにより、各受光素子２１は感光して電荷を蓄積する。画素選択回路１１によってそれぞれ増幅器２２とゲート素子２３を同期させてＯＮするスイッチング動作により、受光素子２１に蓄積された電荷は画像信号として出力される。すなわち、画素選択回路１１によって垂直信号線ＬＶの１つをＯＮすることにより、受光部１０に格子状に配列された画素１０ａの水平方向の１列が選択される。これにより、この垂直信号線ＬＶに接続する増幅器２２が選択されてアクティブ状態となる。また画素選択回路１１により１つのゲート素子２３が選択されてＯＮすると、アクティブ状態になっている増幅器２２のうち、水平信号線ＬＨを介してこのゲート素子２３と共通に接続されている増幅器２２から画像信号が出力される。
【００１５】
図２においてカメラ制御部１２は、画素選択回路１１を作動させるために必要な情報である画素選択情報を入出力制御部１４から受け取り、この画素選択情報に基づいて画素選択回路１１を制御する。これにより画素選択情報で選択された画素１０ａから画像信号を出力させる。したがってカメラ制御部１２および画素選択回路１１は、画素選択手段となっている。
【００１６】
またカメラ制御部１２は、画像の取り込みが完了したことを示す取り込み完了信号を画像認識部１３に対して出力する。受光部１０から出力された画像信号は、画像認識部１３に取り込まれる。画像認識部１３は、カメラ制御部１２が発信する取込完了信号を受信すると、取り込まれた画像データを部品データ中に含まれるアルゴリズム番号によって指定された認識アルゴリズムに従って認識処理する。
【００１７】
入出力制御部１４は、カメラ制御部１２、画像認識部１３と処理・演算部１５との間の信号の入出力を制御する。処理・演算部１５は、以下に説明するデータ記憶部１６に記憶されたデータに基づいて、プログラム記憶部１７に記憶された処理プログラムを実行することにより、各種処理・演算を実行する。データ記憶部１６には、実装データ１６ａ、部品データ１６ｂ及び実装スケジュールデータ１６ｃが記憶される。
【００１８】
実装データ１６ａは、実装される部品の実装位置に関するデータであり、部品データ１６ｂは、実装される部品の形状、サイズなど部品固有のデータであり、さらに画像認識部１３によって行われる認識処理に用いられるアルゴリズムに付されたアルゴリズム番号及び画像を取り込むためにカメラ９の撮像視野内に設定する画像取込ウインドウの情報を含んでいる。
【００１９】
図５（ａ）において撮像視野９Ａ内には、４個の電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ、別に画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定されている。電子部品のサイズや形状はさまざまなため、画像取込ウインドウの情報（サイズ、形状、数）も部品毎に設定されているわけである。本実施の形態では１つの電子部品に対して１つの画像取込ウインドウが設定されている例しか示していないが、１つの電子部品に対して複数の画像取込ウインドウが設定される場合もありえる。
【００２０】
実装スケジュールデータ１６ｃは、実装作業手順に関する情報であり、各電子部品の実装順序がこの実装スケジュールデータ１６ｃにより示される。すなわち、移載ヘッド８が部品供給部４と基板３との間を往復移動して実装動作を行う各実装ターンにおいてこの実装スケジュールデータ１６ｃを読み込むことにより、１回の実装ターンにおいて移載ヘッド８に保持されて同時に移動する複数の電子部品の組み合わせ（言い換えると、移載ヘッド８の各吸着ノズル８ａとその吸着ノズル８ａが吸着する電子部品の種類（電子部品の品番や識別情報）の対応関係）およびこの組み合わせにおける個々の電子部品の実装順序が指示される。
【００２１】
またプログラム記憶部１７には、取込領域設定プログラム１７ａ、実装運転プログラム１７ｂ、取込順序設定プログラム１７ｃが記憶されている。取込領域設定プログラム１７ａは、撮像視野内に設定される画像取込ウインドウに基づいて、受光部１０内の画素１０ａのうち画像取込ウインドウに対応する画像取込領域の画素（特定の画素）を選択するための画素選択情報生成処理のプログラムである。
【００２２】
この画素選択情報生成処理の手順は、まず実装スケジュールデータより１回の実装ターンで移載ヘッド８がカメラ９の撮像視野９Ａ内に運んでくる電子部品の種類と電子部品を吸着する吸着ノズル８ａの情報を読み取る。撮像視野９Ａ内での各吸着ノズル８ａの位置は予め判っているので電子部品を吸着する吸着ノズル８ａが特定されることにより撮像視野９Ａ内での電子部品の位置が判明する。一方、電子部品の種類より該当する部品データの画像取込ウインドウに関する情報が読み取られる。そして撮像視野９Ａ内における電子部品の位置と画像取込ウインドウの情報より、撮像視野９Ａにおける画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配置（図５（ａ）参照）を求める。
【００２３】
次に受光部１０の画素１０ａのうち、画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１（図５（ｂ）参照）の画素、すなわち画像取込の対象となる画素を特定する為の画素選択情報が画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配置に基づいて生成される。
【００２４】
このように、取込領域設定プログラム１７ａは、実装ターン毎に移載ヘッド８で移送される電子部品の種類とこれを吸着する吸着ノズル８ａとの対応関係（組み合わせ）を特定する情報を実装スケジュールデータ１６ｃより読み取り、この対応関係を特定する情報と部品データ１６ｂに含まれる画像取込ウインドウに関する情報より、画像取り込み領域内の画素を特定するための画素選択情報を生成する。
【００２５】
実装運転プログラム１７ｂは、電子部品を基板へ実装する実装動作のシーケンスプログラムである。取込順序設定プログラム１７ｃは、受光部１０に設定された複数の画像取込領域について取込順序を設定するためのプログラムである。
【００２６】
したがって上記構成において、実装運転プログラム１７ｂを実装スケジュールデータ１６ｃに基づいて処理・演算部１５によって実行することにより実現される処理機能は、実装スケジュールデータ１６ｃおよび画像認識部１３によって検出された電子部品の位置に基づいて移載ヘッド８に実装作業を行わせる制御手段となっている。また同様に取込領域設定プログラム１７ａを処理・演算部１５によって実行することにより実現される処理機能は、実装スケジュールデータ１６ｃおよび部品データ１６ｂに基づいて画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段となっている。
【００２７】
ここで取込順序について説明する。従来用いられていたＣＣＤエリアカメラでは、各画素からの画像信号の出力は画素の配列に基づいて固定的に決められている走査順序に従って行われるため、複数の画像取込領域が設定されている場合においても、画像取込順序は一意的に定められている。しかしながら本実施の形態に示すような、出力対象画素の任意選択が可能なＣＭＯＳ型のエリアカメラでは、複数の各像取込領域についてどのような順序で画像取り込みを行うかは任意に設定が可能である。
【００２８】
画像読み取りの目的によっては、同時に撮像された撮像視野内に設定された複数の画像取込ウインドウからの画像読みとりを特定順序で行った方が都合がよい場合がある。例えば、複数の電子部品を同一の移載ヘッドによって同一の実装ターンで基板に実装するような場合には、実装順序が先行する電子部品から順に認識結果を出力する方が実装タクトタイム短縮上都合がよい。このため本実施の形態では、カメラ９の受光部１０に画像取込ウインドウに対応して設定される複数の画像取込領域からの画像信号の出力を、実装スケジュールデータ１６ｃによって示される電子部品の実装順序に関連づけて決定するようにしている。
【００２９】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について図４のフローに沿って各図を参照しながら説明する。まず図４において、実装スケジュールデータ１６ｃおよび部品データ１６ｂが、データ記憶部１６から処理・演算部１５に読み取られる（ＳＴ１）。これにより、１つの実装ターンにおいて実装対象となる電子部品が特定され、更にこれらの電子部品の間での実装順序が特定される。
【００３０】
次いで図１に示す移載ヘッド８は、部品供給部４から当該実装ターンにおいて実装対象となる電子部品をピックアップする（ＳＴ２）。ここでは、図５（ａ）に示す４個の異なる種類の電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが、移載ヘッド８に装着された４個の吸着ノズル８ａによってピックアップされる。そして移載ヘッド８はカメラ９の上方の撮像位置へ移動する（ＳＴ３）。
【００３１】
この移載ヘッド８による動作と同時並行的に以下の処理が行われる。まず読み取られた部品データ１６ｂに基づいて、取込領域設定処理が行われる（ＳＴ４）。ここでは、取込領域設定プログラム１７ａを処理・演算部１５で実行することにより、図５（ａ）に示す撮像視野９Ａ中に移載ヘッド８によって保持された状態の各電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを対象として、画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定される。
【００３２】
そして図５（ｂ）に示すように、カメラ９の受光部１０に、各画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応した画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が設定される。ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤはそれぞれ画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の先頭画素を示している。この後、各画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の画素を特定するための画素選択情報が生成され、画像信号の出力対象となる画素が特定される。
【００３３】
次いで取込順序設定処理が行われる（ＳＴ５）。ここでは、実装スケジュールデータ１６ｃによって特定される４つの電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの実装順序に従って画像取込が行われるよう取込順序設定を行う。すなわち実装順序が、Ｐａ−Ｐｂ−Ｐｃ−Ｐｄの順で設定されているような場合には、取込順序はＡ１−Ｂ１−Ｃ１−Ｄ１の順に設定される。
【００３４】
次に、（ＳＴ４）にて生成された画素選択情報は、（ＳＴ５）にて設定された取込順序に従って、入出力制御部１４を介してカメラ制御部１２に対して送信される（ＳＴ６）。これにより、カメラ９による撮像が可能な状態となる。この後、図示しない光学系によって露光を行い（ＳＴ７）、受光部１０上に撮像対象物の光学画像を結像させる。
【００３５】
撮像が終了したならば、移載ヘッド８は基板３の上方へ移動する（ＳＴ８）。これと並行して、画像読み取り／認識処理が行われる（ＳＴ９）。すなわち受光部１０の各画素１０ａのうち、画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に対応する画素からのみ、画像信号が画像認識部１３に対して出力される。このとき、（ＳＴ５）によって設定された取込順序に従って、まず画像取込領域Ａ１の画素から画像信号を出力し、画像取込領域Ａ１の全ての画素からの画像信号の出力が完了したら、次の画像取込領域Ｂ１の画素から画像信号を出力する。そして画像取込領域Ｂ１の全ての画素から画像信号が出力されたら、以下同様に画像取込領域Ｃ１−Ｄ１の順に画像信号を出力してゆく。取り込まれた画像信号は取り込みが完了した画像取込領域の分から直ちに画像認識部１３によって認識処理が行われる。
【００３６】
次いで、部品搭載が実行される（ＳＴ１０）。すなわち、画像認識部１３による電子部品の認識結果に基づき電子部品の位置ずれを補正した上で、移載ヘッド８によって基板３上に電子部品が搭載される。このとき、受光部１０の全ての取込領域からの画像取込の終了を待つことなく、画像認識部１３に取り込まれ認識処理が終了した電子部品から順次基板３への搭載を行うことが可能であることから、全ての電子部品についての画像取込・認識処理が終了するまで待機することによる無駄時間を排除して、実装タクトタイムを短縮することができる。
【００３７】
本実施の形態では部品データに含まれる画像取込ウインドウの情報を利用して画素選択情報を生成する例を説明したが、部品データから画像取込ウインドウの情報を削除し、代わりに取込領域設定プログラム１７ａに部品データの電子部品のサイズに関する情報から画像取込ウインドウの情報を生成する機能を付加することにより、電子部品のサイズに関する情報から画素選択情報を自動生成するように構成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部品データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を出力させるので、効率よく画像を読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の構成図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法のフロー図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の画像取込ウインドウを示す図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の画像取込領域を示す図
【符号の説明】
１０ 受光部
１０ａ 画素
１１ 画素選択回路
１２ カメラ制御部
１３ 画像認識部
１５ 処理・演算部
１６ データ記憶部
１６ｂ 部品データ
１６ｃ 実装スケジュールデータ
１７ プログラム記憶部
１７ａ 取込領域設定プログラム
１７ｂ 実装運転プログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に電子部品を実装する電子部品実装装置は、一般に電子部品の位置認識を行うための画像読み取り装置を備えており、位置認識結果に基づいて基板の実装点への搭載時の位置合わせが行われる。このような画像読み取り装置には、複数の画素を列状に配列したラインセンサや、２次元の格子状に配列したエリアセンサなどの撮像手段が用いられる。これらの撮像手段の受光部上に光学画像を結像させると、各画素には光学画像に対応する電荷が蓄えられる。そしてこの電荷を電気信号（画像信号）として順次出力させることにより、電子部品の画像データを得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子部品実装装置においては、受光部を構成する全ての画素から順次画像信号を出力させるようにしていたため、位置認識には無意味な画像信号を蓄積した画素からも電荷が不必要に出力されていた。このため、画像読み取りに時間を要し、電子部品の位置認識の効率向上が阻害されるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、電子部品の位置認識の際の画像読み取りを効率よく行うことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、電子部品を保持して移動可能な移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装スケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出された電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作業を行わせる制御手段とを備えた電子部品実装装置であって、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより受光部に設定された画像取込領域内の画素から選択的に画像を出力させる画素選択手段と、前記実装スケジュールデータおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段を備えた。
【０００６】
本発明によれば、電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部品データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を出力させるので、効率よく画像を読み取ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の構成を示すブロック図、図３は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の構成図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法のフロー図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の画像取込ウインドウを示す図、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の画像取込領域を示す図である。
【０００８】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。搬送路２の両側には電子部品を供給する部品供給部４が配設され、それぞれの部品供給部４には多数個のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることによりピックアップ位置に電子部品を供給する。
【０００９】
基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが平行に配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂには移載ヘッド８が装着されたＸ軸テーブル７が架設されている。移載ヘッド８はマルチノズル型の移載ヘッドであり下端部に電子部品を吸着する４個の吸着ノズル８ａを備えており、複数の電子部品を吸着保持して移動可能となっている。Ｙ軸テーブル６Ａ，６ＢおよびＸ軸テーブル７を駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、テープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップして基板３上へ移送搭載する。
【００１０】
搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド８の移動経路には、電子部品の画像を読み取るカメラ９（画像読み取り装置）が配置されている。部品供給部４から電子部品をピックアップした移載ヘッド８をカメラ９の上方に位置させ、吸着ノズル８ａに保持された状態の電子部品をカメラ９によって下方から撮像することにより、電子部品の画像が読み取られる。そして画像読み取り結果を認識処理することにより、電子部品の識別や位置検出が行われ、この位置検出の結果に基づいて電子部品搭載時の移載ヘッド８の水平方向の位置やノズルの向きを微調整して正確な位置に電子部品を搭載する。
【００１１】
次に図２を参照して画像読み取り装置の構成について説明する。図２においてカメラ９は、受光部１０、画素選択回路１１およびカメラ制御部１２より構成される。受光部１０には複数の画素１０ａが格子状に配列されている。この受光部１０上に図示しない光学系によって撮像対象物の光学画像を結像させ、各画素に蓄積される電荷を画像信号として出力させることにより、撮像対象の画像を読み取る。
【００１２】
図３に示すように、受光部１０を構成する画素１０ａは、フォトダイオードである受光素子２１と複数のＭＯＳ型トランジスタで構成された増幅器２２を備えている。増幅器２２は受光素子２１で蓄積された電荷を電圧に変換して出力する。画素１０ａの格子状配列（２次元の行列配列）に対応して受光部１０には複数の垂直信号線ＬＶと複数の水平信号線ＬＨが形成されており、各増幅器２２には垂直信号線ＬＶと水平信号線ＬＨとが接続されている。
【００１３】
それぞれの増幅器２２に接続される垂直信号線ＬＶと水平信号線ＬＨの組み合わせは全て異なっている。画素選択回路１１は垂直信号線ＬＶを介して増幅器２２に接続されており、画素選択回路１１により増幅器２２をアクティブ状態、すなわち電圧に変換された画像信号を出力可能な状態にすることができる。増幅器２２の出力は、水平信号線ＬＨおよびスイッチング用のゲート素子２３を介して出力線Ｌ（ｏｕｔ）に接続されている。ゲート素子２３は各水平信号線ＬＨに１個づつ接続されており、画素選択回路１１によってスイッチング操作される。
【００１４】
受光部１０上に光学画像を結像させることにより、各受光素子２１は感光して電荷を蓄積する。画素選択回路１１によってそれぞれ増幅器２２とゲート素子２３を同期させてＯＮするスイッチング動作により、受光素子２１に蓄積された電荷は画像信号として出力される。すなわち、画素選択回路１１によって垂直信号線ＬＶの１つをＯＮすることにより、受光部１０に格子状に配列された画素１０ａの水平方向の１列が選択される。これにより、この垂直信号線ＬＶに接続する増幅器２２が選択されてアクティブ状態となる。また画素選択回路１１により１つのゲート素子２３が選択されてＯＮすると、アクティブ状態になっている増幅器２２のうち、水平信号線ＬＨを介してこのゲート素子２３と共通に接続されている増幅器２２から画像信号が出力される。
【００１５】
図２においてカメラ制御部１２は、画素選択回路１１を作動させるために必要な情報である画素選択情報を入出力制御部１４から受け取り、この画素選択情報に基づいて画素選択回路１１を制御する。これにより画素選択情報で選択された画素１０ａから画像信号を出力させる。したがってカメラ制御部１２および画素選択回路１１は、画素選択手段となっている。
【００１６】
またカメラ制御部１２は、画像の取り込みが完了したことを示す取り込み完了信号を画像認識部１３に対して出力する。受光部１０から出力された画像信号は、画像認識部１３に取り込まれる。画像認識部１３は、カメラ制御部１２が発信する取込完了信号を受信すると、取り込まれた画像データを部品データ中に含まれるアルゴリズム番号によって指定された認識アルゴリズムに従って認識処理する。
【００１７】
入出力制御部１４は、カメラ制御部１２、画像認識部１３と処理・演算部１５との間の信号の入出力を制御する。処理・演算部１５は、以下に説明するデータ記憶部１６に記憶されたデータに基づいて、プログラム記憶部１７に記憶された処理プログラムを実行することにより、各種処理・演算を実行する。データ記憶部１６には、実装データ１６ａ、部品データ１６ｂ及び実装スケジュールデータ１６ｃが記憶される。
【００１８】
実装データ１６ａは、実装される部品の実装位置に関するデータであり、部品データ１６ｂは、実装される部品の形状、サイズなど部品固有のデータであり、さらに画像認識部１３によって行われる認識処理に用いられるアルゴリズムに付されたアルゴリズム番号及び画像を取り込むためにカメラ９の撮像視野内に設定する画像取込ウインドウの情報を含んでいる。
【００１９】
図５（ａ）において撮像視野９Ａ内には、４個の電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ、別に画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定されている。電子部品のサイズや形状はさまざまなため、画像取込ウインドウの情報（サイズ、形状、数）も部品毎に設定されているわけである。本実施の形態では１つの電子部品に対して１つの画像取込ウインドウが設定されている例しか示していないが、１つの電子部品に対して複数の画像取込ウインドウが設定される場合もありえる。
【００２０】
実装スケジュールデータ１６ｃは、実装作業手順に関する情報であり、各電子部品の実装順序がこの実装スケジュールデータ１６ｃにより示される。すなわち、移載ヘッド８が部品供給部４と基板３との間を往復移動して実装動作を行う各実装ターンにおいてこの実装スケジュールデータ１６ｃを読み込むことにより、１回の実装ターンにおいて移載ヘッド８に保持されて同時に移動する複数の電子部品の組み合わせ（言い換えると、移載ヘッド８の各吸着ノズル８ａとその吸着ノズル８ａが吸着する電子部品の種類（電子部品の品番や識別情報）の対応関係）およびこの組み合わせにおける個々の電子部品の実装順序が指示される。
【００２１】
またプログラム記憶部１７には、取込領域設定プログラム１７ａ、実装運転プログラム１７ｂ、取込順序設定プログラム１７ｃが記憶されている。取込領域設定プログラム１７ａは、撮像視野内に設定される画像取込ウインドウに基づいて、受光部１０内の画素１０ａのうち画像取込ウインドウに対応する画像取込領域の画素（特定の画素）を選択するための画素選択情報生成処理のプログラムである。
【００２２】
この画素選択情報生成処理の手順は、まず実装スケジュールデータより１回の実装ターンで移載ヘッド８がカメラ９の撮像視野９Ａ内に運んでくる電子部品の種類と電子部品を吸着する吸着ノズル８ａの情報を読み取る。撮像視野９Ａ内での各吸着ノズル８ａの位置は予め判っているので電子部品を吸着する吸着ノズル８ａが特定されることにより撮像視野９Ａ内での電子部品の位置が判明する。一方、電子部品の種類より該当する部品データの画像取込ウインドウに関する情報が読み取られる。そして撮像視野９Ａ内における電子部品の位置と画像取込ウインドウの情報より、撮像視野９Ａにおける画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配置（図５（ａ）参照）を求める。
【００２３】
次に受光部１０の画素１０ａのうち、画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１（図５（ｂ）参照）の画素、すなわち画像取込の対象となる画素を特定する為の画素選択情報が画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配置に基づいて生成される。
【００２４】
このように、取込領域設定プログラム１７ａは、実装ターン毎に移載ヘッド８で移送される電子部品の種類とこれを吸着する吸着ノズル８ａとの対応関係（組み合わせ）を特定する情報を実装スケジュールデータ１６ｃより読み取り、この対応関係を特定する情報と部品データ１６ｂに含まれる画像取込ウインドウに関する情報より、画像取り込み領域内の画素を特定するための画素選択情報を生成する。
【００２５】
実装運転プログラム１７ｂは、電子部品を基板へ実装する実装動作のシーケンスプログラムである。取込順序設定プログラム１７ｃは、受光部１０に設定された複数の画像取込領域について取込順序を設定するためのプログラムである。
【００２６】
したがって上記構成において、実装運転プログラム１７ｂを実装スケジュールデータ１６ｃに基づいて処理・演算部１５によって実行することにより実現される処理機能は、実装スケジュールデータ１６ｃおよび画像認識部１３によって検出された電子部品の位置に基づいて移載ヘッド８に実装作業を行わせる制御手段となっている。また同様に取込領域設定プログラム１７ａを処理・演算部１５によって実行することにより実現される処理機能は、実装スケジュールデータ１６ｃおよび部品データ１６ｂに基づいて画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段となっている。
【００２７】
ここで取込順序について説明する。従来用いられていたＣＣＤエリアカメラでは、各画素からの画像信号の出力は画素の配列に基づいて固定的に決められている走査順序に従って行われるため、複数の画像取込領域が設定されている場合においても、画像取込順序は一意的に定められている。しかしながら本実施の形態に示すような、出力対象画素の任意選択が可能なＣＭＯＳ型のエリアカメラでは、複数の各像取込領域についてどのような順序で画像取り込みを行うかは任意に設定が可能である。
【００２８】
画像読み取りの目的によっては、同時に撮像された撮像視野内に設定された複数の画像取込ウインドウからの画像読みとりを特定順序で行った方が都合がよい場合がある。例えば、複数の電子部品を同一の移載ヘッドによって同一の実装ターンで基板に実装するような場合には、実装順序が先行する電子部品から順に認識結果を出力する方が実装タクトタイム短縮上都合がよい。このため本実施の形態では、カメラ９の受光部１０に画像取込ウインドウに対応して設定される複数の画像取込領域からの画像信号の出力を、実装スケジュールデータ１６ｃによって示される電子部品の実装順序に関連づけて決定するようにしている。
【００２９】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について図４のフローに沿って各図を参照しながら説明する。まず図４において、実装スケジュールデータ１６ｃおよび部品データ１６ｂが、データ記憶部１６から処理・演算部１５に読み取られる（ＳＴ１）。これにより、１つの実装ターンにおいて実装対象となる電子部品が特定され、更にこれらの電子部品の間での実装順序が特定される。
【００３０】
次いで図１に示す移載ヘッド８は、部品供給部４から当該実装ターンにおいて実装対象となる電子部品をピックアップする（ＳＴ２）。ここでは、図５（ａ）に示す４個の異なる種類の電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが、移載ヘッド８に装着された４個の吸着ノズル８ａによってピックアップされる。そして移載ヘッド８はカメラ９の上方の撮像位置へ移動する（ＳＴ３）。
【００３１】
この移載ヘッド８による動作と同時並行的に以下の処理が行われる。まず読み取られた部品データ１６ｂに基づいて、取込領域設定処理が行われる（ＳＴ４）。ここでは、取込領域設定プログラム１７ａを処理・演算部１５で実行することにより、図５（ａ）に示す撮像視野９Ａ中に移載ヘッド８によって保持された状態の各電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを対象として、画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定される。
【００３２】
そして図５（ｂ）に示すように、カメラ９の受光部１０に、各画像取込ウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応した画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が設定される。ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤはそれぞれ画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の先頭画素を示している。この後、各画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の画素を特定するための画素選択情報が生成され、画像信号の出力対象となる画素が特定される。
【００３３】
次いで取込順序設定処理が行われる（ＳＴ５）。ここでは、実装スケジュールデータ１６ｃによって特定される４つの電子部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの実装順序に従って画像取込が行われるよう取込順序設定を行う。すなわち実装順序が、Ｐａ−Ｐｂ−Ｐｃ−Ｐｄの順で設定されているような場合には、取込順序はＡ１−Ｂ１−Ｃ１−Ｄ１の順に設定される。
【００３４】
次に、（ＳＴ４）にて生成された画素選択情報は、（ＳＴ５）にて設定された取込順序に従って、入出力制御部１４を介してカメラ制御部１２に対して送信される（ＳＴ６）。これにより、カメラ９による撮像が可能な状態となる。この後、図示しない光学系によって露光を行い（ＳＴ７）、受光部１０上に撮像対象物の光学画像を結像させる。
【００３５】
撮像が終了したならば、移載ヘッド８は基板３の上方へ移動する（ＳＴ８）。これと並行して、画像読み取り／認識処理が行われる（ＳＴ９）。すなわち受光部１０の各画素１０ａのうち、画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に対応する画素からのみ、画像信号が画像認識部１３に対して出力される。このとき、（ＳＴ５）によって設定された取込順序に従って、まず画像取込領域Ａ１の画素から画像信号を出力し、画像取込領域Ａ１の全ての画素からの画像信号の出力が完了したら、次の画像取込領域Ｂ１の画素から画像信号を出力する。そして画像取込領域Ｂ１の全ての画素から画像信号が出力されたら、以下同様に画像取込領域Ｃ１−Ｄ１の順に画像信号を出力してゆく。取り込まれた画像信号は取り込みが完了した画像取込領域の分から直ちに画像認識部１３によって認識処理が行われる。
【００３６】
次いで、部品搭載が実行される（ＳＴ１０）。すなわち、画像認識部１３による電子部品の認識結果に基づき電子部品の位置ずれを補正した上で、移載ヘッド８によって基板３上に電子部品が搭載される。このとき、受光部１０の全ての取込領域からの画像取込の終了を待つことなく、画像認識部１３に取り込まれ認識処理が終了した電子部品から順次基板３への搭載を行うことが可能であることから、全ての電子部品についての画像取込・認識処理が終了するまで待機することによる無駄時間を排除して、実装タクトタイムを短縮することができる。
【００３７】
本実施の形態では部品データに含まれる画像取込ウインドウの情報を利用して画素選択情報を生成する例を説明したが、部品データから画像取込ウインドウの情報を削除し、代わりに取込領域設定プログラム１７ａに部品データの電子部品のサイズに関する情報から画像取込ウインドウの情報を生成する機能を付加することにより、電子部品のサイズに関する情報から画素選択情報を自動生成するように構成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部品データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を出力させるので、効率よく画像を読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の構成図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法のフロー図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の画像取込ウインドウを示す図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の画像取込領域を示す図
【符号の説明】
１０ 受光部
１０ａ 画素
１１ 画素選択回路
１２ カメラ制御部
１３ 画像認識部
１５ 処理・演算部
１６ データ記憶部
１６ｂ 部品データ
１６ｃ 実装スケジュールデータ
１７ プログラム記憶部
１７ａ 取込領域設定プログラム
１７ｂ 実装運転プログラム
Claims (10)
- 電子部品を保持して移動可能な移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装スケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出された電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作業を行わせる制御手段とを備えた電子部品実装装置であって、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより特定の画素から選択的に画像信号を出力させる画素選択手段と、前記実装スケジュールデータおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
- 前記部品データが前記画像読み取り装置の撮像視野内での画像取込ウインドウの情報を含み、前記画素選択情報生成手段は前記実装スケジュールデータと前記画像取込ウインドウの情報に基づいて画素選択情報を生成することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
- 前記部品データが電子部品のサイズに関する情報を含み、画素選択情報生成手段は前記実装スケジュールデータと前記電子部品のサイズに関する情報に基づいて画素選択情報を生成することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
- 前記実装スケジュールデータが電子部品の実装順序に関する情報を含んでいることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
- 前記移載ヘッドが電子部品を吸着するノズルを複数備え、部品供給部と基板との間を往復移動する実装ターンを複数繰り返すことにより電子部品を基板に搭載する作業を行うものであり、前記実装スケジュールデータが１回の実装ターンで移送する複数の電子部品と複数のノズルとの対応関係を特定する情報を含み、前記画素選択情報生成手段が前記対応関係を特定する情報と部品データに基づいて画素選択情報を生成することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
- 電子部品を保持して移動可能な移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業
手順に関する実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装スケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出された電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作業を行わせる制御手段とを備え、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより特定の画素から選択的に画像信号を出力させる画素選択手段と、前記実装スケジュールデータおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情報を生成する画素選択情報生成手段を備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、前記実装スケジュールデータおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情報生成手段を作動させることにより前記画素選択情報を生成し、この画素選択情報に基づいて前記画素選択手段を作動させることにより特定の画素から選択的に画像信号を出力させることを特徴とする電子部品実装方法。 - 前記部品データが撮像視野内での画像取込ウインドウの情報を含み、前記画素選択情報を前記実装スケジュールデータと前記画像取込ウインドウの情報に基づいて生成することを特徴とする請求項６記載の電子部品実装方法。
- 前記部品データが電子部品のサイズに関する情報を含み、前記画素選択情報を前記実装スケジュールデータと前記電子部品のサイズに関する情報に基づいて生成することを特徴とする請求項６記載の電子部品実装方法。
- 前記実装スケジュールデータが電子部品の実装順序に関する情報を含んでいることを特徴とする請求項６記載の電子部品実装方法。
- 前記移載ヘッドが電子部品を吸着するノズルを複数備え、部品供給部と基板との間を往復移動する実装ターンを複数繰り返すことにより電子部品を基板に搭載する作業を行うものであり、前記実装スケジュールデータが１回の実装ターンで移送する複数の電子部品と複数のノズルとの対応関係を特定する情報を含み、前記画素選択情報が前記対応関係を特定する情報と部品データに基づいて生成されることを特徴とする請求項６記載の電子部品実装方法。
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