JP4437686B2 - 表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を実装用ヘッドにより吸着保持し、プリント基板等の基板上に搬送して実装する表面実装機において、特に、実装用ヘッドによる部品の吸着状態を画像認識することにより吸着位置誤差がある場合にはその補正を行ってから部品を実装するように構成された表面実装機に関するものである。

従来から、実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部からＩＣ等の電子部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機では、実装用ヘッドによる部品の吸着ミスや吸着位置ずれ（誤差）に伴う実装不良を防止するために、事前（実装前）に吸着部品を画像認識してその吸着状態を調べ、吸着位置ずれが許容範囲を越えている場合にはそのずれを補正することが行われており、一般には、部品吸着後、基台上の特定位置に固定されたカメラ上にヘッドユニットを移動させて吸着部品を撮像するようにしている（例えば、特許文献１）。
特開平８−２４２０９７号公報

しかしながら、このような構成では、部品吸着後、ヘッドユニットを必ず基台上の特定位置に一旦移動させる必要があるため部品の吸着位置によってはヘッドユニットの移動距離が長くなってしまいタクトタイムを短縮する上で不利となる。例えば、部品吸着後、一旦、部品の実装位置を通り越してカメラの位置までヘッドユニットを移動させて部品認識を行った後、再度、部品実装位置までヘッドユニットを戻して部品の実装を行うといった動作が生じる場合がある。従って、この点を改善する必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、ヘッドユニットの実装用ヘッドに保持された部品の認識をより効率良く行うことにより、タクトタイムを短縮することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る表面実装機は、部品供給部とこれに対向して設けられる実装作業位置とに亘って移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットに搭載される実装用ヘッドにより前記部品供給部から部品を吸着して前記実装作業位置の基板上に搬送して実装するとともに、この実装に先立ち吸着部品を撮像手段により撮像してその吸着状態を画像認識するように構成された表面実装機において、前記部品供給部と前記実装作業位置との間に配置され、かつ前記実装用ヘッドに吸着された部品の像を反射させるとともに、その反射面が前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向に傾斜して設けられる光学部材と、前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向に前記ヘッドユニットと一体に移動するヘッドユニット支持部材と、ラインセンサを備え、かつ前記ヘッドユニット支持部材に対して前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向と直交する方向に移動可能に支持され、前記光学部材で反射した吸着部品像を撮像する前記撮像手段と、前記部品供給部において前記実装用ヘッドにより部品を吸着した後、当該部品吸着位置から前記実装作業位置へ吸着部品を直線的に搬送すべく前記ヘッドユニットを駆動制御するとともに、この部品搬送中に、前記撮像手段により前記光学部材を介して前記実装用ヘッドの吸着部品を撮像する部品認識動作を実行すべく前記ヘッドユニットおよび前記撮像手段を駆動制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記部品認識動作に先立ち、前記ヘッドユニット支持部材に対して前記撮像手段を移動させることにより、前記光学部材で反射する吸着部品像が撮像可能となる位置に予め前記撮像手段を配置するように構成されているとともに、前記部品認識動作に基づいて撮像された吸着部品画像に生じる倍率誤差を補正するものである。

この表面実装機によると、部品吸着後、ヘッドユニットが部品吸着完了位置から部品の実装位置に直線的に移動する。この際、ヘッドユニット支持部材に対して撮像手段が移動し、光学部材で反射する吸着部品像が撮像可能となる位置に予め撮像手段が配置される。これにより部品搬送時には、ヘッドユニットが部品供給部から実装作業位置に最短距離で移動しながら、その途中で光学部材に映った（光学部材で反射した）吸着部品像が撮像手段（ラインセンサ）により撮像されることとなる。
より具体的には、上記表面実装機は、前記ラインセンサの向きを変更可能な変更手段をさらに有し、前記制御手段は、前記部品認識動作に先立ち、前記ヘッドユニットの移動経路に対して前記撮像素子が直交する方向に並ぶように前記ラインセンサの向きを変更すべく前記変更手段を駆動制御するように構成される（請求項２）。

なお、前記撮像手段はヘッドユニット支持部材に支持されているため、部品供給部と実装作業位置との配列方向における撮像手段とヘッドユニット（実装用ヘッド）との位置関係は一定に保たれるが、上記のように光学部材の反射面が部品撮像時のヘッドユニットの移動方向に傾斜して設けられる結果、吸着部品を一定高さ位置に保った状態でヘッドユニットを光学部材に対して相対的に移動させると、反射面に映った吸着部品像がラインセンサに対して相対的に（吸着部品がラインセンサに対して擬似的に）移動することとなり、これによって撮像手段より吸着部品を撮像することが可能となる。

すなわち、ヘッドユニットの移動経路に対して撮像素子が直交するようにラインセンサが配置されていない場合には、得られる吸着部品像に歪み（斜め方向の歪み）が生じるため、この歪みを補正してから部品の吸着状態を認識する必要があるが、請求項２に係る構成によると、得られる吸着部品像が歪むことがないので部品の画像認識に際して上記のような歪みの補正が不要となる。

また、具体的な構成として、上記表面実装機は、前記ヘッドユニット支持部材に対する前記撮像手段の移動方向と平行に撮像素子が並ぶように前記ラインセンサが設けられ、前記部品認識動作において前記撮像手段により撮像された吸着部品像を前記ラインセンサに対するヘッドユニットの移動経路に応じて補正する画像補正手段と、この画像補正手段により補正された画像に基づいて前記実装用ヘッドによる部品の吸着状態を認識する認識手段とをさらに備えているものである（請求項３）。

吸着部品は、ラインセンサに対して必ずしも撮像素子の並び方向と直交する方向に移動するわけではなく、そのため移動経路との関係で画像に歪みが生じる場合があるが、上記請求項３に係る構成によれば、このような画像の歪みが画像補正手段において補正される。

なお、上記の各表面実装機においては、光学部材が部品供給部と実装作業位置との配列方向と直交する方向に移動可能に設けられ、前記制御手段が、さらに前記光学部材を駆動制御するとともに前記撮像手段による部品の撮像が可能となるように部品搬送時のヘッドユニットの前記移動経路に応じて前記光学部材と前記撮像手段とを連動させるように構成されているのが好ましい（請求項４）。

この表面実装機では、部品供給部と実装作業位置との間の領域で光学部材が移動し、吸着部品を撮像できるように光学部材と撮像手段とが一対となって移動することとなる。

この構成においては、さらに前記光学部材を移動可能に保持する保持部材が設けられ、前記撮像手段による撮像用の照明を提供する照明装置がこの保持部材又は光学部材の少なくとも一方に一体に設けられているのがより好ましい（請求項５）。

この構成によると、被写体（吸着部品）に近接した位置から照明を提供することができ、また、光学部材として小型のものを用いることにより反射面の歪みによる画像への影響を軽減することが可能となる。

なお、上記の各表面実装機において、前記ヘッドユニットは複数の実装用ヘッドを備え、前記ラインセンサは、前記ヘッドユニットが前記部品吸着位置から前記実装作業位置へ移動する間に各実装用ヘッドに吸着された部品を撮像可能な数の撮像素子を有しているのが好ましい（請求項６）。

この構成によると、複数の吸着部品を一度に最短距離で搬送しながらその途中で各吸着部品を撮像してその吸着状態を画像認識することが可能となる。

請求項１〜６に係る表面実装機によれば、吸着部品の撮像手段としてラインセンサを備えたものを使用し、かつ部品吸着動作完了位置から最初の部品実装位置まで直線的に吸着部品を搬送しながらその途中で部品を撮像するように構成されているので、ヘッドユニットによる部品吸着動作完了位置が何処であっても、常に、部品供給部から実装作業位置に最短距離で部品を搬送することができ、しかも搬送途中で部品を一旦停止させるといった動作を伴うことなく部品の吸着状態を画像認識することができる。従って、部品吸着後、ヘッドユニットを基台上の特定位置に一旦移動させてから部品認識処理を行う必要がある従来のこの種の表面実装機と比較すると、極めて効率的に吸着部品の認識を行うことができ、その結果、タクトタイムを効果的に短縮することが可能となる。

本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の第１の実施形態を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の実装作業位置（同図に示すプリント基板の位置）で停止されるようになっている。なお、当実施形態では、図１及び図２の右側からプリント基板３が搬入され、左側へ搬出されるようになっている。

上記コンベア２の両側には部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４には、例えば多数列のテープフィーダー４ａ（部品吸着ポイント）がＸ軸方向に並べて設けられている。各テープフィーダー４ａは、各々ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示省略）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

なお、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これにより上記ヘッドユニット６の移動位置が検出されるようになっている。

上記ヘッドユニット６には、軸状に構成された複数の実装用ヘッド１６が設けられており、当実施形態では、６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に等間隔で一列に並べられた状態で搭載されている。なお、以下の説明において特に各実装用ヘッド１６を区別する必要がある場合には、図１及び図２の右端（基板搬入側）から順に第１実装用ヘッド、第２実装用ヘッド……第６実装用ヘッドと呼ぶことにする。

これらの実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６が部品供給部４と実装作業位置との間を移動する際に、実装用ヘッド１６に吸着された部品をその真下から撮像するための一対の撮像ユニット２０，２１が設けられている。

撮像ユニット２０，２１は、図１及び図３に示すように、コンベア２とその両側の部品供給部４との間の各スペースに設けられており、それぞれ吸着部品を撮像するための一対のカメラ２６ａ，２６ｂ（撮像手段）と照明装置２７とを一体にＸ軸方向に移動させるように構成されている。すなわち、前記基台１上であってコンベア２と部品供給部４との間のスペースには、Ｘ軸方向に延びる互いに平行な一対の固定レール２２とサーボモータ２３により回転駆動されるＸ軸方向のボールねじ軸２４とが設けられ、前記固定レール２２に可動テーブル２５が移動可能に装着されるとともにこの可動テーブル２５に対して前記ボールねじ軸２４が螺合挿着されている。そして、前記カメラ２６ａ，２６ｂおよび照明装置２７が前記可動テーブル２５に一体に搭載され、前記サーボモータ２３の作動により前記カメラ２６ａ，２６ｂ等が可動テーブル２５と一体に固定レール２２に沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。なお、撮像ユニット２０，２１のサーボモータ２３には、それぞれエンコーダ２３ａ（図５に示す）が設けられており、これにより可動テーブル２５の移動位置が検出されるようになっている。

前記カメラ２６ａ，２６ｂは、いずれもＣＣＤラインセンサと結像レンズ等とを内蔵したカメラであって可動テーブル２５に対して上向きに設けられている。また、これらカメラ２６ａ，２６ｂは、図４に模式的に示すように可動テーブル２５に対してその光軸（Ｚ軸）回りに回転可能に支持されており、サーボモータ３０（図５参照）を駆動源とする回転駆動機構により同方向に同角度だけ連動して回転駆動されるように構成されている。つまり、この実施形態では、このコントローラ４０および前記回転機構等により、撮像手段の向きを変更する本発明の変更手段が構成されている。なお、図４中、符号２６０ａ，２６０ｂは各カメラ２６ａ，２６ｂに内蔵されるＣＣＤラインセンサの素子列を示している。なお、各カメラ２６ａ，２６ｂには、一定の方向の光のみを素子列に導くスリットが素子列に対向して設けられている。

照明装置２７は、図３に示すように、前記両カメラ２６ａ，２６ｂの全周に亘って配設される複数のＬＥＤ２７ａを有している。これらＬＥＤ２７ａは各カメラ２６ａ，２６ｂの光軸に向って斜め上方に指向する状態で可動テーブル２５に固定されている。つまり、ヘッドユニット６が可動テーブル２５の上方を通過すると、前記ＬＥＤ２７ａから射出される照明光が実装用ヘッド１６に吸着された部品の下面で反射し、その反射光が前記カメラ２６ａ，２６ｂのＣＣＤラインセンサに入射することにより、吸着部品の下面像（真下像）が撮像されるように構成されている。

なお、当実施形態では、上記実装用ヘッド１６のうち第１〜第３実装用ヘッド１６に吸着された部品の像が一方側のカメラ２６ａのＣＣＤラインセンサ（撮像素子）に結像する一方、第４〜第６実装用ヘッド１６の吸着部品の像が他方側のカメラ２６ｂのＣＣＤラインセンサ（撮像素子）に結像するようにカメラ２６ａ，２６ｂにおけるＣＣＤラインセンサの素子数が設定され、またレンズ等の光学系が構成されている。

図５は、上記実装機の制御系を概略ブロック図で示している。

当実施形態の実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ４０を有している。このコントローラ４０は、その機能構成として主制御部４２、軸制御部４４、撮像ユニット駆動制御部４５、照明制御部４６、カメラ制御部４７、カメラ姿勢切換制御部４８および画像処理部４９を含んでいる。

主制御部４２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御部４４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、カメラ２６ａ，２６ｂにより撮像される部品画像に基づいて部品の吸着状態、具体的にはノズル中心に対するＸ軸、Ｙ軸方向の吸着ずれ量およびノズル中心軸（Ｒ軸）回りの吸着ずれ量の演算を行うものである。

また、実装作業時には、後述するように、図外の実装データ記憶部に記憶されている基板情報、すなわちプリント基板３の種類とこれに実装する部品の種類および実装位置等に関する情報に基づきヘッドユニット６による部品の搬送経路（ヘッドユニット６の移動経路）を求めるとともに、この移動経路に基づき前記カメラ２６ａ，２６ｂによる撮像位置（座標位置）および前記カメラ２６ａ，２６ｂの向き（光軸回りの回転角度）を演算する。なお、実装機の具体的な動作制御については後述する。

軸制御部４４は、エンコーダ９ａ，１５ａからの信号によってヘッドユニット６の現在位置（Ｘ，Ｙ）を検知しながら、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５を駆動制御してヘッドユニット６を所定の位置に移動させる。なお、図示を省略しているが、軸制御部４４は、実装用ヘッド１６の昇降駆動手段および回転駆動手段の各サーボモータについても同様に駆動制御を行う。

撮像ユニット駆動制御部４５は、エンコーダ２３ａからの信号によって可動テーブル２５（カメラ２６ａ，２６ｂ）の現在位置（Ｘ座標）を検知しながら、サーボモータ２３を駆動制御して可動テーブル２５を上記撮像位置に移動させる。

照明制御部４６およびカメラ制御部４７は、撮像ユニット２０，２１に搭載される照明装置２７および各カメラ２６ａ，２６ｂを駆動制御するものである。

カメラ姿勢切換制御部４８は、カメラ２６ａ，２６ｂを回転制御するもので、サーボモータ３０に組込まれるエンコーダ３０ａからの信号によってカメラ２６ａ，２６ｂの回転角度位置を検知しながらサーボモータ３０の駆動を制御することによりカメラ２６ａ，２６ｂを回転させ、その向き、すなわち素子列２６０ａ，２６０ｂの並び方向を変更する。

画像処理部４９は、カメラ２６ａ，２６ｂから出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部４２に出力するものである。

次に、上記コントローラ４０による実装機の動作制御の一例について図６のフローチャートに従って説明する。

実装動作では、まず、コントローラ４０の実装データ記憶部に記憶された基板情報から吸着部品情報、すなわち最初に部品供給部４から取出す対象部品の種類、対象部品が供給されるテープフィーダー４ａの位置、対象部品の種類と該部品を吸着する実装用ヘッド１６の位置、吸着順序等に関する情報と、対象部品のプリント基板３上の実装位置、実装順序等に関する搭載位置情報とを読出す（ステップＳ１，Ｓ２）。

そして、部品供給部４における最終部品の吸着位置とプリント基板３上の最初の部品実装位置とを直線で結んだ部品の搬送経路を求め、この搬送経路に基づきカメラ２６ａ，２６ｂによる吸着部品の撮像位置およびカメラ２６ａ，２６ｂの回転角度を求める（ステップＳ３）。具体的には、ヘッドユニット６の前記搬送経路下方にカメラ２６ａ，２６ｂが配置され得るように撮像位置を求めるとともに、図４の実線に示すようにＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂがヘッドユニット６による部品の搬送経路Ｒと直交するように各カメラ２６ａ，２６ｂの回転角度を求める。

次いで、カメラ２６ａ，２６ｂを撮像位置に配置すべく前記サーボモータ２３を駆動制御して可動テーブル２５を移動させるとともに、前記サーボモータ３０を駆動制御して各カメラ２６ａ，２６ｂの向きを変更する（ステップＳ４）。

ステップＳ５では、ヘッドユニット６を部品供給部４に移動させて各実装用ヘッド１６によりテープフィーダー４ａから部品を吸着させる。この際、可能な場合には複数の実装用ヘッド１６により同時にテープフィーダー４ａから部品を吸着させる。なお、ステップＳ５と並行してステップＳ３，Ｓ４を実施してもよい。

全ての実装用ヘッド１６による部品の吸着が完了すると、カメラ２６ａ，２６ｂが上記撮像位置に配置されたか否かを判断し（ステップＳ６）、ここでＹＥＳと判断した場合には、部品供給部４からプリント基板３に向ってステップＳ３で求めた部品搬送経路に沿って直線的にヘッドユニット６を移動させるとともに、この移動中、前記照明装置２７を点灯制御することにより、ヘッドユニット６がカメラ２６ａ，２６ｂの上方を通過する間に各実装用ヘッド１６に吸着された部品の撮像処理を行う（ステップＳ７）。すなわち、ヘッドユニット６がカメラ２６ａ，２６ｂを通過する際に照明装置２７を点灯させることにより、照明光が吸着部品の下面で反射してその反射光がカメラ２６ａ，２６ｂに入射し、ヘッドユニット６の移動に伴い主走査方向（素子列２６０ａ，２６０ｂの方向）一ライン分の吸着部品像が副走査方向（素子列２６０ａ，２６０ｂと直交する方向；部品搬送方向）に連続的に各カメラ２６ａ，２６ｂにより撮像されることとなる。この際、第１〜第３の実装用ヘッド１６による吸着部品が一方側のカメラ２６ａによって、第４〜第６の実装用ヘッド１６による吸着部品が他方側のカメラ２６ｂによってそれぞれ撮像される。つまり、カメラ２６ａ，２６ｂのＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂは、両方合わせて第１〜第６の各実装用ヘッド１６の吸着部品像を全て取り込み可能な十分な素子数とされている。さらに、カメラ２６ａ，２６ｂの向きおよび部品搬送方向によっては、第３又は第４のいずれか一方あるいは両方の実装用ヘッド１６の吸着部品がカメラ２６ａ，２６ｂにそれぞれ撮像されることが生じる場合が有り得るが、この場合には、画像処理の過程で第１〜第６の各実装用ヘッド１６の吸着部品像が識別可能に取り出される。

カメラ２６ａ，２６ｂの上方を通過した後、各吸着部品の画像に基づいて各実装用ヘッド１６による部品の吸着状態を画像認識し、吸着ノズル１６ａに対する部品のＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸回りの吸着位置誤差を求めるとともに、この誤差に基づいて補正量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＲ）を演算する（ステップＳ８）。そして、この補正量に基づいて目標位置の再設定を行い、この再設定された目標位置に従ってヘッドユニット６を駆動制御することにより、各実装用ヘッド１６に吸着された部品を順次プリント基板３上に実装する（ステップＳ９）。

次いで、プリント基板３に対する全ての実装処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ１０）、ここでＮＯと判断した場合には、次の吸着部品情報を読出すとともにプリント基板３において最後に部品を実装した位置と次に部品を吸着するテープフィーダー４ａとを直線で結ぶヘッドユニット６の移動経路を求め（ステップＳ１２）、この移動経路に基づいて撮像位置（カメラ２６ａ，２６ｂを配置すべき位置）を演算し（ステップＳ１３）、その撮像位置にカメラ２６ａ，２６ｂを配置すべく前記サーボモータ２３を駆動制御して可動テーブル２５を移動させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１３，Ｓ１４では、それぞれステップＳ３，Ｓ４の処理と同様に、ＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂがヘッドユニット６の上記移動経路と直交するように各カメラ２６ａ，２６ｂの回転角度を求め、前記各サーボモータ２３，３０を駆動制御する。

そして、カメラ２６ａ，２６ｂが前記撮像位置に配置されたか否かを判断し（ステップＳ１５）、ここでＹＥＳと判断した場合には、ヘッドユニット６をステップＳ１３で求められた上記移動経路に沿って実装作業位置（プリント基板３）から部品供給部４へ移動させるとともに、この移動中、照明装置２７を点灯制御することにより、ヘッドユニット６がカメラ２６ａ，２６ｂ上方を通過する間に各実装用ヘッド１６の吸着ノズル先端の撮像処理を行う（ステップＳ１６）。

次いで、各実装用ヘッド１６の先端画像に基づいて実装されることなく実装作業位置から部品供給部４へ運ばれる部品の有無判断（部品持ち帰りチェック）、および吸着ノズル１６ａ先端の汚れの有無判断（ノズル汚れチェック）を行い（ステップＳ１７，Ｓ１８）、それぞれＮＯと判断した場合、例えば先端画像の輪郭が明らかに部品の輪郭に一致するために部品の持ち帰りが生じていると判断できる場合や、吸着ノズル１６ａの先端にはんだ等が付着していると判断できる場合には、ステップＳ１９に移行し、ここで液晶表示器等の表示装置（図示省略）を作動させてエラー表示を行うとともに実装機を停止させ、さらに音声装置（図示省略）を作動させてオペレータの注意を喚起する。

そして、これに対してオペレータが所定の復旧処理を行ったか否かを判断し（ステップＳ２０）、ＹＥＳと判断した場合にはステップＳ２１に移行し、再度プリント基板３に対する全ての実装処理が終了したか否かを判断する。ここで、ＮＯと判断した場合には、ステップＳ２に移行して次の部品実装動作に移行する。一方、ＹＥＳと判断した場合には、実装作業位置のプリント基板３を搬出して本フローチャートを終了する。

なお、ステップＳ１０の判断においてＹＥＳと判断した場合には、ヘッドユニット６の所定の待機位置に関する情報（リセット位置情報）を読み出した後（ステップＳ１１）、ステップＳ１３に移行する。つまり、ステップＳ１１の処理を経由した場合には、ステップＳ１３においてこのリセット位置情報に基づいて撮像位置（カメラ２６ａ，２６ｂの位置）を演算し、求められた撮像位置にカメラ２６ａ，２６ｂを配置すべく前記可動テーブル２５を移動させる。具体的には、プリント基板３において最後に部品を実装した位置とヘッドユニット６のリセット位置とを直線で結ぶヘッドユニット６の移動経路を求め、この経路下方にカメラ２６ａ，２６ｂが配置され得るように撮像位置を求めるとともに、ＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂがヘッドユニット６の上記移動経路と直交するように各カメラ２６ａ，２６ｂの回転角度を求め、前記各サーボモータ２３，３０を駆動制御することとなる。

なお、上記のフローチャートにおいてステップＳ１０とステップＳ２１では常に同一の判断結果となるようにされている。つまり、ステップＳ１０でＮＯの場合にはステップＳ２１でもＮＯと判断し、ステップＳ１０でＹＥＳの場合にはステップＳ２１でもＹＥＳと判断する。また、ステップＳ１０で終了か否かの判断のためには、その前提として終了か否かの判断を行うための情報が必要となる。この場合、ステップＳ１２で与える次の吸着部品情報において最後の吸着部品情報であることを認識できるようにしておき、ステップＳ５で吸着が終了した時点で終了（最終部品）であることを認識させるか、あるいは基板情報そのものの中に、必要な全ての部品装着が終了した後の吸着部品情報として、次の吸着部品が何もないこと、およびヘッドユニット６のリセット位置（待機位置）の情報を与えるようにすれば、ステップＳ１０，Ｓ１１を省略することが可能となる。この場合は、ステップＳ９の後、ステップＳ１２に移行するようにすればよい。

上記のような実装動作を簡単にまとめると図７のようになる。まず、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して部品を吸着し、部品供給部４からプリント基板３上の実装作業位置に直線的に移動する。この際、可動テーブル２５（カメラ２６ａ，２６ｂ）がその部品搬送経路下方に移動することによりヘッドユニット６が部品供給部４からプリント基板３上に移動する間に各実装用ヘッド１６に吸着された部品が撮像される（同図中［１］で示す動作）。そして、部品の実装が終了すると、その実装位置から部品供給部４又は待機位置にヘッドユニット６が直線的に移動し、この際、可動テーブル２５（カメラ２６ａ，２６ｂ）がその移動経路下方に移動することにより、ヘッドユニット６がプリント基板３上から部品供給部４等へ移動する間に各吸着ノズル１６ａ先端が撮像されることとなる（同図中［２］で示す動作）。そして、いずれの認識動作においても、ＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂがヘッドユニット６の移動経路と直交するように各カメラ２６ａ，２６ｂの向きが制御される。

以上のようにこの実装機では、部品供給部４と実装作業位置（プリント基板３）との間にラインセンサを備えたカメラ２６ａ，２６ｂをＸ軸方向に移動可能に設け、部品搬送時には、最後の部品を吸着した位置からヘッドユニット６を最初の部品実装位置へ直線的に移動させるとともに、この部品搬送に先立ち、ヘッドユニット６の移動経路に対してＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂが直交するようにカメラ２６ａ，２６ｂの向きをセットした状態で同移動経路下方にカメラ２６ａ，２６ｂを移動させておくようにしているので、ヘッドユニット６による部品吸着完了位置が何処であっても、常に、部品供給部から実装作業位置に最短距離で部品を搬送することができ、しかも搬送途中で一旦部品を静止させるといった動作を伴うことなく部品の吸着状態を画像認識することができる。従って、部品吸着後、ヘッドユニットを基台上の特定位置に一旦移動させてから部品認識処理を行う必要がある従来のこの種の表面実装機と比較すると、極めて効率的に吸着部品の認識を行うことができ、その結果、タクトタイムを効果的に短縮することができる。

しかも、プリント基板３への部品実装後は、実装用ヘッド１６による吸着部品の認識と同様の手順で実装用ヘッド１６（吸着ノズル１６ａ）の先端を画像認識することにより、部品の持ち帰りの有無を判断する（実装作業の良否を判別する）ように構成されているので、実装不良（ミス）が発生したまま作業が続行されるといったトラブルの発生を未然に防止することができる。また、部品の持ち帰りが発生していない場合でも、さらにノズル汚れの有無を判断するように構成されているので、はんだ付着等の発生を早期に検知することにより部品の吸着不良や実装ミスの発生を未然に回避することもできる。従って、必要な部品をプリント基板３に対して確実、かつ正確に実装することができるようになる。

なお、この実施形態では、可動テーブル２５に搭載される２つのカメラ２６ａ，２６ｂをＸ軸方向に一列に並べているが、例えばＹ軸方向に多少ずらして配置するようにしてもよい。すなわち、テープフィーダー４ａの配列数や、テープフィーダー４ａとプリント基板３との間隔等の具体的な構成に応じ、ヘッドユニット６が何れの移動経路で移動しても、第１〜第３の各実装用ヘッド１６の吸着部品が一方側のカメラ２６ａで、第３〜第６の各実装用ヘッド１６の吸着部品が他方側のカメラ２６ｂでそれぞれ適切に撮像され得るように両カメラ２６ａ，２６ｂの配列方向を設定すればよい。

また、吸着部品を撮像する際のヘッドユニット６の移動経路（部品の搬送経路）に対するカメラ２６ａ，２６ｂの向きは、必ずしも搬送経路に対して素子列２６０ａ，２６０ｂが直交する向きに限らず、これに近い向きであっても構わない。例えば、図４（ｂ）に示すように、最後の部品吸着位置（［ａ］ポジション）と最初の部品実装位置（［ｂ］ポジション）とを直線で結ぶ部品の搬送経路をＲ、［ｂ］ポジションを通るＹ軸と平行な軸をＹ′、この軸Ｙ′と搬送経路Ｒとのなす角度をθ、素子列２６０ａ，２６０ｂをＸ軸方向に一致させたときに当該素子列２６０ａ，２６０ｂを通るＸ軸と平行な軸をＸ′、この軸Ｘ′と前記搬送経路Ｒとの交点をＯ、点Ｏを通り搬送経路Ｒと直交する方向をＬとすると、この方向Ｌを基準として点Ｏ回りに正逆それぞれ角度θの範囲内（すなわち、図中軸Ｘ′と線分Ｌ′で囲まれた範囲）で、点Ｏを通る任意の方向に素子列２６０ａ，２６０ｂが一致するように両カメラ２６ａ，２６ｂの向きを設定するようにしてもよい。この範囲内であれば画像の歪みの程度が比較小さいため歪み補正によって実体に近い吸着部品等の画像を容易に得ることができる。

また、搬送経路Ｒに応じてその経路毎に両カメラ２６ａ，２６ｂの向きを代える以外に、例えばＸ軸と搬送経路Ｒとのなす角度に応じて、その角度が一定範囲内にあるときには両カメラ２６ａ，２６ｂを一定の向きに設定するようにしてもよい。この場合、予めＸ軸と搬送経路Ｒとのなす角度の範囲とその範囲における両カメラ２６ａ，２６ｂの向きを定めたテーブルを記憶しておき、搬送経路Ｒとこのテーブルとに従って両カメラ２６ａ，２６ｂの向きを切換制御するようにしてもよい。これによれば両カメラ２６ａ，２６ｂの向きの切換制御負担を軽減することが可能になる。

次に、本発明に係る表面実装機の第２の実施形態について図１〜図３および図８を用いて説明する。

第２の実施形態に係る実装機の全体構成は、次の点を除き図１〜図３に示す第１の実施形態の実装機と共通である。すなわち、第２の実施形態の実装機は、撮像ユニット２０，２１のカメラ２６ａ，２６ｂが可動テーブル２５に固定的に設けられており、この点で第１の実施形態と構成が相違している。具体的には、各ＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂがＸ軸方向に一列に並ぶ状態で各カメラ２６ａ，２６ｂが可動テーブル２５に対して固定的に設けられており、そのため、第１の実施形態のようなカメラ２６ａ，２６ｂの回転駆動機構等は設けられていない。

図８は、第２の実施形態に係る実装機の制御系を概略ブロック図で示している。

第２の実施形態のコントローラ４０′も第１の実施形態のコントローラ４０と同様に、主制御部４２、軸制御部４４、撮像ユニット駆動制御部４５、照明制御部４６、カメラ制御部４７および画像処理部４９をその機能構成として含んでおり、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく、前記主制御部４２により軸制御部４４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、カメラ２６ａ，２６ｂにより撮像される部品画像に基づいて部品の吸着位置誤差を演算するように構成されている。但し、以下の点で第１の実施形態のコントローラ４０と構成が相違している。

第２の実施形態では、上記の通りカメラ２６ａ，２６ｂが可動テーブル２５に対して固定的に設けられるため第１の実施形態のようなカメラ姿勢切換制御部４８は設けられておらず、その代わり、画像処理部４９が斜行歪み補正部４９ａを含んだ構成となっている。この斜行歪み補正部４９ａは、ラインセンサ２２の素子列に対してヘッドユニット６を斜め方向に移動させた場合、各吸着部品像が斜めに歪んだ状態で撮像されることとなるため、この歪みを部品撮像時の各ノズル中心の移動経路に応じて補正するように構成されている。この点については後述する。

第２の実施形態のコントローラ４０′による実装機の動作制御は、カメラ２６ａ，２６ｂの回転駆動制御を除き、図６のフローチャートを使って説明した第１の実施形態の動作制御と同じである。すなわち、ヘッドユニット６により部品供給部４から部品を吸着させた後、最終部品吸着位置からプリント基板３上の最初の実装載置に直線的にヘッドユニット６を移動させるとともに、この移動に先立ちカメラ２６ａ，２６ｂ（可動テーブル２５）をヘッドユニット６の移動経路下方に移動させることにより、部品吸着後、ヘッドユニット６をカメラ２６ａ，２６ｂに対して相対的に移動させ、これによって吸着部品を撮像してその吸着状態を画像認識させる。また、部品吸着後は、その実装位置から部品供給部４又は待機位置へヘッドユニット６を直線的に移動させるとともに、この移動に先立ちカメラ２６ａ，２６ｂ（可動テーブル２５）をヘッドユニット６の移動経路下方に移動させることにより、部品実装後、吸着ノズル１６ａの先端を撮像してその状態を画像認識させるようになっている。

なお、第２の実施形態の実装機では、上記の通り撮像ユニット２０，２１においてカメラ２６ａ，２６ｂが可動テーブル２５に固定的に設けられているため、カメラ２６ａ，２６ｂに対するヘッドユニット６の移動経路によっては部品画像に歪みが生じることになる。つまり、ＣＣＤラインセンサの素子列２６０ａ，２６０ｂと直交する方向（すなわちＹ軸方向）にヘッドユニット６が移動する場合には部品画像に歪みは生じないが、素子列２６０ａ，２６０ｂに対して斜め方向に移動する場合には、その移動方向と素子列２６０ａ，２６０ｂとの成す角度に応じて部品画像が菱形に歪むこととなる。

そこで、第２の実施形態では、このような画像歪みを前記歪み補正部４９ａにおいて補正し、その補正画像に基づき部品の吸着状態を認識するように構成されている。画像歪みの具体的な補正方法としては、例えば本願出願人の先の出願（特願平２００３−３８２６９１号）に開示されるような方法が適用されている。具体的には、主制御部４２において部品搬送時のヘッドユニット６の速度ベクトルとそのＸ軸方向成分とのなす角度を求め、この角度に基づき、斜行歪み補正部４９ａにおいて実際に得られた吸着部品像の座標変換を行うことにより画像の歪みを補正する。すなわち、当実施形態では、画像処理部４９（斜行歪み補正部４９ａ）が本発明の画像補正手段として、また、主制御部４２が本発明の認識手段として機能する。

以上のような第２の実施形態に係る実装機についても、部品吸着後、最終部品の吸着位置に拘わらず、ヘッドユニット６を常に部品供給部から実装作業位置に最短距離で移動させながらその途中で部品の吸着状態を画像認識することができる。そのため、第１の実施形態の実装機と同様に、効率的に吸着部品の認識を行うことができ、その結果、タクトタイムを効果的に短縮することが可能となる。

但し、第２の実施形態では、上記の通りカメラ２６ａ，２６ｂを可動テーブル２５に固定的に設けている結果、カメラ２６ａ，２６ｂの回転駆動機構等が不要な構成となっているので、第１の実施形態に比べると撮像ユニット２０，２１の構成を簡素化、低廉化することができる。また、カメラ２６ａ，２６ｂの回転駆動制御が不要となるため、主制御部４２による制御負担が軽減されるという利点がある。

ところで、上述した第１および第２の実施形態では、撮像ユニット２０，２１の可動テーブル２５上にカメラ２６ａ，２６ｂを上向きに固定し、カメラ２６ａ，２６ｂにより直接吸着部品を撮像するようにしているが、例えば図９に示すように、全反射ミラー２９を傾斜姿勢で可動テーブル２５に設けるとともに、このミラー２９に映る吸着部品像を横から撮像するようにカメラ２６ａ，２６ｂを可動テーブル２５に搭載した構成としてもよい。例えば、カメラ２６ａ，２６ｂの構成上、上記実施形態のようにカメラ２６ａ，２６ｂを上向きに設けるとＺ軸方向の占有スペースが大きくなるような場合には、図９に示す構成を採用することにより、カメラ２６ａ，２６ｂを含む可動テーブル２５全体をＺ軸方向にコンパクト化することが可能になるというメリットがある。なお、ミラー２９の取り付けは、ミラー２９の法線がカメラ２６ａ，２６ｂの光軸（水平）とＺ軸とのなす角を二等分するような角度となるようにする。また、この構成では吸着部品を映す（反射させる）ための光学部材としては、全反射ミラー２９以外に、ハーフミラーやプリズム等を用いてもよい。

次に、本発明に係る表面実装機の第３の実施形態について図１０〜図１５を用いて説明する。なお、第３実施形態の実装機の基本的な構成は第１の実施形態の実装機と共通するため、共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ以下に詳細に説明することにする。

図１０〜図１２に示すように、第３の実施形態では、実装用ヘッド１６に吸着された部品を撮像するための構成として、第１の実施形態の撮像ユニット２０，２１に代えてカメラユニット５０およびミラー６２等を有している。

カメラユニット５０は、ＣＣＤラインセンサを内蔵した一対のカメラ５２ａ，５２ｂと照明装置５１とを一体に備えており、前記支持部材１１の下面に支持された状態でこの支持部材１１に沿ってＸ軸方向に移動可能に設けられている。

具体的に説明すると、支持部材１１の下面にはＸ軸方向に延びる固定レール５５とサーボモータ５６により回転駆動されるＸ軸方向のボールねじ軸５７とが設けられ、前記固定レール５５にカメラユニット５０が移動可能に装着されるとともにこのカメラユニット５０に対して前記ボールねじ軸５７が螺合挿着されている。この構成により、前記サーボモータ５６が作動するとカメラユニット５０が固定レール５５に沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。なお、サーボモータ５６は、ボールねじ軸５７に対してＹ軸方向に並べられた状態で支持部材１１に固定されており、例えばベルト伝動機構によりボールねじ軸５７を駆動するように構成されている。すなわち、サーボモータ５６の出力軸に駆動プーリ５８ａが、ボールねじ軸５７にプーリ５８ｂがそれぞれ装着され、これら両プーリ５８ａ，５８ｂに亘って駆動ベルト５９が装着されている。

前記カメラ５２ａ，５２ｂは、いずれもＣＣＤラインセンサと結像レンズ等とを内蔵したカメラであってカメラユニット５０に対して斜め下向きに、詳しくは、基台１上に設けられる後記ミラー６２上方をヘッドユニット６が移動する際に、同ミラー６２に映る吸着部品像を撮像し得る角度でカメラユニット５０に対して斜め下向きに固定されている。また、これらカメラ５２ａ，５２ｂは、カメラユニット５０に対してその光軸回りに回転可能に支持されており、サーボモータ６０（図１３参照）を駆動源とする回転駆動機構により同方向に同角度だけ連動して回転駆動されるように構成されている。つまり、この実施形態では、このコントローラ４０および前記回転機構等により、撮像手段の向きを変更する本発明の変更手段が構成されている。

なお、この実施形態でも、ミラー６２に映る吸着部品像のうち第１〜第３実装用ヘッド１６に吸着された部品の像が一方側のカメラ５２ａのＣＣＤラインセンサ（撮像素子）に結像する一方、第４〜第６実装用ヘッド１６に吸着された部品の像が他方側のカメラ５２ｂのＣＣＤラインセンサ（撮像素子）に結像するように各カメラ５２ａ，５２ｂにおけるＣＣＤラインセンサの素子数が設定され、またレンズ等の光学系が構成されている。

照明装置５１は、詳しく図示していないが、両カメラ５２ａ，５２ｂの周囲に配設される複数のＬＥＤ５１ａを有している。これらＬＥＤ５１ａはカメラ５２ａ，５２ｂの光軸と平行に、かつ下向きに指向する状態でカメラユニット５０に固定されており、ヘッドユニット６が後記ミラー６２の上方を移動する際に、該ミラー６２を介して実装用ヘッド１６に対してその下側から照明光を照射するように構成されている。

前記基台１上であってコンベア２と部品供給部４との間のスペースには、ヘッドユニット６が部品供給部４からプリント基板３へ移動する際に、各実装用ヘッド１６（吸着ノズル１６ａ）に吸着されている部品の真下像（下面像）を映し出す（反射させる）ための一対のミラー６２，６２（光学部材）が設けられている。

これらのミラー６２は、Ｘ軸方向に細長の矩形の全反射ミラーからなり、図１２に示すように、各ミラー６２の上方に各実装用ヘッド１６が位置するときに各ミラー６２がカメラ５２ａ，５２ｂを指向するように反射面を上向きにした状態で、かつ装置前側から後側（図１０では下側から上側）に向って先下がりの傾斜姿勢で、詳しくは、ミラー６２の法線が前記カメラ５２ａ，５２ｂの光軸Ｍ１とＺ軸とのなす角を二等分するような角度でコンベア２と部品供給部４との間の各スペースに固定的に設けられている。

各ミラー６２は、少なくとも部品供給部４を包含するようにＸ軸方向の長さ寸法が設定されるとともに、実装用ヘッド１６に吸着された部品、具体的には実装部品のうち最大サイズの部品が吸着された場合にその部品の真下像（下面像）の全体が映る（反射する）ようにＹ軸方向（傾斜方向）の長さ寸法が設定されている。

図１３は、第３の実施形態に係る実装機の制御系を概略ブロック図で示している。

第３の実施形態のコントローラ４１も第１の実施形態のコントローラ４０と同様に、主制御部４２、軸制御部４４、照明制御部４６、カメラ制御部４７および画像処理部４９をその機能構成として含んでおり、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく、前記主制御部４２により軸制御部４４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、カメラ５２ａ，５２ｂにより撮像される部品画像に基づいて部品の吸着位置誤差を演算するように構成されている。但し、以下の点で第１の実施形態のコントローラ４０と構成が相違している。

まず、主制御部４２は、実装作業中、実装用ヘッド１６に吸着された部品を撮像するための所定の部品認識動作をカメラユニット５０や上記ヘッドユニット６等に実行させるべく軸制御部４４および後記カメラユニット駆動制御部６１を介してサーボモータ９，１５，５６等を駆動制御するように構成されている。なお、詳しい部品認識動作については後に詳述することにする。

また、第１の実施形態の撮像ユニット駆動制御部４５に代えてカメラユニット駆動制御部６１が設けられている。カメラユニット駆動制御部６１は、サーボモータ５６に組込まれたエンコーダ５６ａからの信号によってカメラユニット５０の現在位置（Ｘ座標位置）を検知しながら、サーボモータ５６を駆動制御してカメラユニット５０を所定の撮像位置に移動させるものである。

さらに、画像処理部４９としてミラー歪み補正部４９ｂおよび倍率補正部４９ｃを含んだものが設けられている。

ミラー歪み補正部４９ｂは、カメラ５２ａ，５２ｂによるミラー６２上の撮像位置と図外の記憶部に記憶されている歪み成分データとに基づいて画像補正を行うものである。すなわち、前記記憶部には、ミラー６２が有する画像歪み成分により当該ミラー６２に映った画像が基準位置に対してどの程度ずれるかを、ミラー６２の反射面を複数の部分領域に分けて測定したデータが予め記憶されており、前記ミラー歪み補正部４９ｂは、撮像位置とその位置が該当する部分領域の歪み成分データとに基づいて画像補正を行う。たとえば歪み成分の正負を逆転した歪みを吸着部品の撮像画像に付与することにより、その歪みを除去するように構成されている。

また、倍率補正部４９ｃは、後述する部品認識動作に基づいて撮像された吸着部品画像に生じる倍率誤差を補正するものである。この点については後に説明する。

なお、第３の実施形態のコントローラ４１において、照明制御部４６にはカメラユニット５０の照明装置５１が、カメラ制御部４７には同ユニット５０の各カメラ５２ａ，５２ｂが、カメラ姿勢切換制御部４８には同ユニット５０のサーボモータ６０および同モータ６０に内蔵されるエンコーダ６０ａが電気的に接続されている。

ここで、第３の実施形態の実装機における吸着部品の認識方法について詳述する。なお、以下の説明では、便宜上、ヘッドユニット６をＹ軸方向に真っ直ぐに移動させ、ＣＣＤラインセンサの素子列がＸ軸方向に並ぶようにカメラ５２ａ，５２ｂの向きが制御されている場合について説明する。

第３の実施形態では、ミラー６２に対して支持部材１１をＹ軸方向へ移動させながらミラー６２に映った各実装用ヘッド１６の吸着部品像をカメラ５２ａ，５２ｂにより撮像する。この場合、ヘッドユニット６とカメラユニット５０は、上記の通り共に支持部材１１に支持されていてＹ軸方向へ一体的に移動するため、各カメラ５２ａ，５２ｂ（ＣＣＤラインセンサ）によって吸着部品を撮像することは一見不可能と考えられるが、上記のようにミラー６２を傾斜姿勢で基台１上に設けている結果、ミラー６２に対して吸着部品をＹ軸方向に移動させることでカメラ５２ａ，５２ｂと吸着部品とを擬似的にＹ軸方向に相対移動させることができ、その結果、カメラ５２ａ，５２ｂによる吸着部品の撮像が可能となっている。

以下、その原理について図１４に基づいて説明する。同図はカメラ５２ａ，５２ｂ、実装用ヘッド１６、吸着部品Ｃおよびミラー６２の位置関係を模式的に示している。この図において、ヘッドユニット６およびカメラユニット５０がミラー６２に対して左側から右側（Ｙ軸方向）に移動する場合を考える。ここで、
・移動前のカメラ５２ａ，５２ｂからミラー６２（反射面）までの光路長 ；Ｌ１
・移動前のミラー６２（反射面）から吸着部品Ｃまでの光路長 ；Ｌ２
・移動後のカメラ５２ａ，５２ｂからミラー６２までの光路長 ；Ｌ１′
・移動後のミラー６２（反射面）から吸着部品Ｃまでの光路長 ；Ｌ２′
・ミラー６２の傾斜角度（反射面と水平面とのなす角度） ；θ
・ヘッドユニット６の移動距離 ；Δｄ
とする。また、移動前のカメラ５２ａ，５２ｂによる撮像位置（光軸Ｌ２の位置）はノズル中心に一致しているものとする。

この状態から吸着部品Ｃを一定の高さ位置に保ったままでヘッドユニット６およびカメラユニット５０をミラー６２に対して相対的にＹ軸方向に移動させると、ミラー６２が傾斜している結果、カメラ５２ａ，５２ｂによる移動後の撮像位置（光軸Ｌ２′の位置）はノズル中心から変位量ｙだけＹ軸方向にずれることとなる。つまり、同図より
Δｄ・ｔａｎθ＝ｙ・ｔａｎθ＋ｙ／ｔａｎ２θ
であるから、
ｙ＝（（ｔａｎθ・ｔａｎ２θ）／（ｔａｎθ・ｔａｎ２θ＋１））・Δｄ
だけ、カメラ２２，２３と吸着部品Ｃとが擬似的に相対移動することとなる。換言すればカメラ５２ａ，５２ｂと吸着部品Ｃのミラー像とが相対的に移動することとなる。

従って、上記のようにヘッドユニット６とカメラユニット５０とを一体的にＹ軸方向に移動させながらも、上記のようなカメラ５２ａ，５２ｂと吸着部品Ｃとの擬似的な相対移動が生じる結果、カメラ５２ａ，５２ｂによる吸着部品Ｃの撮像が可能となる。

なお、上記のような擬似的な相対移動を利用して吸着部品Ｃを撮像する場合には、カメラ５２ａ，５２ｂと被写体（吸着部品Ｃ）との撮像距離がヘッドユニット６の移動に伴い変化する。すなわち画像倍率が変化するため、部品認識に際しては倍率補正を行う必要がある。

詳しくは、移動前後のカメラ５２ａ，５２ｂからミラー６２（反射面）までの光路長の差をａ、移動前後のミラー６２から吸着部品Ｃまでの光路長の差をｂとすると、図１４より、
・ａ＝ｙ／ｓｉｎ２θ
・ｂ＝ｙ／ｔａｎ２θ
であるから、移動前後の倍率のずれをｅとすると、
・ｅ＝（Ｌ１′＋Ｌ２′）／（Ｌ１＋Ｌ２）
＝（Ｌ１＋Ｌ２−（ｙ／ｓｉｎ２θ＋ｙ／ｔａｎ２θ））／（Ｌ１＋Ｌ２）
となる。

このように擬似的な相対移動を利用して吸着部品Ｃを撮像する場合にはカメラ５２ａ，５２ｂのＹ軸方向の移動量に応じた倍率ずれｅが画像に生じることとなる。そこで、当実施形態では、このような倍率ずれｅを前記主制御部４２において演算し、この倍率ずれｅに基づいて画像処理部４９の前記倍率補正部４９ｃにおいて画像補正（倍率補正）を行うように構成されている。

第３の実施形態のコントローラ４１による実装機の動作制御は、以下の点を除き、図６のフローチャートを使って説明した第１の実施形態の動作制御と同じである。

第３の実施形態では、図６のステップＳ３（およびステップＳ１３）において、ヘッドユニット６による部品の搬送経路に基づきカメラ５２ａ，５２ｂによる吸着部品の撮像位置、すなわち支持部材１１上におけるカメラユニット５０のＸ軸座標位置を求めるとともに、カメラ５２ａ，５２ｂの回転角度を求め、さらにステップＳ４（およびステップＳ１４）において、カメラ５２ａ，５２ｂをこの撮像位置に移動させるべくサーボモータ５６を駆動制御するとともに、カメラ５２ａ，５２ｂの向きを変更すべくヘッドユニット６を駆動制御する。具体的には、図１５に示すように、部品搬送経路Ｒに沿ってヘッドユニット６がミラー６２上方を通過するときに該ミラー６２を介して吸着部品像を撮像し得る座標位置を求めるとともに、ＣＣＤラインセンサの素子列がヘッドユニット６の前記搬送経路Ｒと直交するようにカメラ５２ａ，５２ｂの回転角度を求める。そして、前記サーボモータ５６，６０をそれぞれ駆動制御することによりその座標位置にカメラユニット５０を移動させるとともにカメラ５２ａ，５２ｂの向きを変更する。また、図６のステップＳ７（およびステップＳ１６）において、カメラユニット５０の前記照明装置５１を点灯制御する。

これにより、部品吸着後、部品吸着位置から最初の部品実装位置にヘッドユニット６を直線的に移動させながら、ヘッドユニット６がミラー６２上方を通過する間に各実装用ヘッド１６に吸着された部品の撮像処理を行うようになっている。すなわち、前記搬送経路Ｒに沿ってヘッドユニット６を移動させながら該ヘッドユニット６がミラー６２上方を通過する際に照明装置５１を点灯させると、照明光がミラー６２で反射して吸着部品の下面に照射され、さらに吸着部品の下面で反射した反射光が再度ミラー６２で反射してカメラ５２ａ，５２ｂに入射する。その一方でヘッドユニット６の移動に伴い吸着部品とカメラ５２ａ，５２ｂとの間に上記のような擬似的な相対移動が生じることにより、主走査方向（素子列の方向）一ライン分の吸着部品像が副走査方向（素子列と直交する方向；部品搬送方向）に連続的に取込まれ、その結果、各カメラ５２ａ，５２ｂにより吸着部品が撮像されることとなる。

以上のような第３の実施形態に係る実装機についても、部品吸着後、最終部品の吸着位置に拘わらず、ヘッドユニット６を常に部品供給部から実装作業位置に最短距離で移動させながらその途中で部品の吸着状態を画像認識することができる。そのため、第１、第２の実施形態の実装機と同様に、効率的に吸着部品の認識を行うことができ、その結果、タクトタイムを効果的に短縮することが可能となる。

なお、この第３の実施形態では、カメラユニット５０に照明装置５１を設けているが、照明装置５１を基台１側に設けるようにしてもよい。具体的には、ミラー６２に沿ってその全域にＬＥＤ５１ａを配置し、主制御部３２により、部品撮像時のヘッドユニット６の移動経路に応じて必要なＬＥＤ５１ａを点灯制御するように構成してもよい。この構成によるとミラー６２の近傍にＬＥＤ５１ａが配置されることで、実装用ヘッド１６に吸着された部品に対してより接近した位置から照明光を照射することが可能となる。そのため、部品認識に適したより鮮明な画像を撮像することが可能になるという利点がある。

また、第３の実施形態についてはその変形例として、図１６〜図１８に示すように、前記ミラー６２および照明装置５１の代わりに光学ユニット７０，７１を設けた構成を採用することもできる。以下、この例（第４の実施形態とする）について説明する。

図１６、図１７に示すように、光学ユニット７０，７１は、それぞれコンベア２とその両側の部品供給部４との間のスペースに設けられており、吸着部品像を反射させるミラー７６（光学部材）と照明装置７７とを一体にＸ軸方向に移動させるように構成されている。すなわち、前記基台１上であってコンベア２と部品供給部４との間のスペースには、Ｘ軸方向に延びる互いに平行な一対の固定レール７２とサーボモータ７３により回転駆動されるＸ軸方向のボールねじ軸７４とが設けられ、前記固定レール７２に可動テーブル７５（保持部材）が移動可能に装着されるとともにこの可動テーブル７５に対して前記ボールねじ軸７４が螺合挿着されている。そして、前記ミラー７６および照明装置７７が前記可動テーブル７５に一体に搭載され、前記サーボモータ７３の作動によりミラー７６等が可動テーブル７５と一体に固定レール７２に沿ってＸ軸方向に移動するように構成されている。

前記ミラー７６は、Ｘ軸方向に細長の矩形の全反射ミラーからなり、図１７に示すように、各ミラー７６の上方に各実装用ヘッド１６が位置するときに各ミラー７６がカメラ５２ａ，５２ｂを指向するように反射面を上向きにした状態で、かつ装置前側から後側（図１６では下側から上側）に向ってやや先下がりの傾斜姿勢で前記可動テーブル７５に搭載（保持）されている。なお、ミラー７６のＸ軸方向のサイズは、ヘッドユニット６の全実装用ヘッド１６に吸着された部品、具体的には実装部品のうち最大サイズの部品が吸着された場合にその部品の真下像（下面像）が同時に映る（反射する）ように両端の実装用ヘッド１６の間隔よりも適度に長く設定されている。また、同Ｙ軸方向のサイズは、上記の最大サイズの部品が余裕をもって映るように長さ設定されている。また、照明装置７７は、詳しく図示していないが、ミラー７６の全周に亘って配設される複数のＬＥＤ７７ａを有している。これらＬＥＤ７７ａは略真上に指向する状態で前記可動テーブル７５に固定されており、ヘッドユニット６が可動テーブル７５の上方にある時に、各実装用ヘッド１６の吸着部品に対してその下側から照明光を照射するように構成されている。

第４の実施形態の制御系は、図１８に示すように、第２の実施形態のコントローラ４１に、さらに光学ユニット駆動制御部６４が設けられた構成となっている。

この光学ユニット駆動制御部６４は、光学ユニット７０，７１の前記可動テーブル７５の動作を制御するもので、前記サーボモータ７３に内蔵されるエンコーダ７３ａからの信号によって可動テーブル７５の現在位置（Ｘ座標位置）を検知しながらサーボモータ７３を駆動制御することにより可動テーブル７５を所定位置に移動させるものである。

なお、このコントローラ４１において、照明制御部４６には各光学ユニット７０，７１の照明装置７７が接続されており、照明装置７７の点灯制御がこの照明制御部４６により行われるように構成されている。

第４の実施形態では、ヘッドユニット６による部品吸着後、カメラ５２ａ，５２ｂによる吸着部品の撮像が可能となるように、ヘッドユニット６による部品搬送経路下方に光学ユニット７０，７１の可動テーブル７５を移動させるとともに、その部品搬送経路に沿ってヘッドユニット６が可動テーブル７５上方を通過するときにミラー７６を介して吸着部品像を撮像し得る位置にカメラ５２ａ，５２ｂ（カメラユニット５０）を移動させるようになっている。これにより、部品吸着完了後は、第３の実施形態と同様に、ヘッドユニット６を最終部品の吸着位置から最初の部品実装位置に直線的に移動させてミラー７６の上方を通過させることによりミラー７６に映った吸着部品像を各カメラ５２ａ，５２ｂにより撮像するようになっている。

このように第４の実施形態では、テープフィーダー４ａの配列方向全体に亘って長尺のミラー６２を設ける代わりに、小型のミラー７６を移動可能に設け、吸着部品の撮像が可能となるように、カメラ５２ａ，５２ｂ（カメラユニット５０）およびミラー７６（可動テーブル７５）を移動させるように構成した、つまりカメラ５２ａ，５２ｂ（カメラユニット５０）とミラー７６（可動テーブル７５）とを連動させるようにしたものである。

以上のような第４の実施形態の構成によると、ミラー７６が小型化されるため、ミラー７６自体に歪みが生じ難くなり、また、雰囲気温度の上昇によるミラー７６の歪みの発生も低減される。従って、ミラー７６自体の歪みに起因する画像への影響を効果的に低減させることができる。また、このようにミラー７６が小型化されることにより、画像歪みを補正するためのデータの収集負担、つまり前記ミラー歪み補正部４９ｂにおける歪み補正処理に用いる歪み成分データの収集負担も軽減されるため、ミラー７６の全体（反射面全体）について歪み成分を精査することが容易になる。従って、トータル的にみるとミラー７６の歪みに起因する画像への影響を低減させることが可能となり、第３の実施形態に比べて吸着部品の画像認識精度を高めることが可能になるという利点がある。

また、ミラー７６を保持する可動テーブル７５に照明装置７７を一体に搭載した構成となっているので、吸着部品に対してより近接した位置から照明を提供することができ、部品認識に適したより鮮明な画像を得ることが可能になるという利点もある。

但し、この第４の実施形態では、コンベア２と部品供給部４との間のスペースに可動テーブル７５の駆動機構、照明装置７７の配線等を設ける必要があるため、同スペースにミラー６２のみを配置する第３の実施形態に比べると部品供給部４とコンベア２との間隔を狭くすることが難しくなる。従って、一連の実装動作におけるヘッドユニット６のトータル的な移動距離を短縮する、要するにタクトタイムの短縮化を図るという点では第３の実施形態の方が若干有利である。

なお、第４の実施形態において、照明装置７７は、第２の実施形態の場合と同様にカメラユニット５０に搭載してもよいし、また基台１に固定的に設けたもの、具体的には、可動テーブル７５の移動経路沿いにＬＥＤを並べて設け、これらＬＥＤのうち可動テーブル７５の位置に対応するものを点灯させるものであっても構わない。

ところで、以上説明した第１〜第４の実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機の最良の実施形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、第３、第４の実施形態においては、実装用ヘッド１６に吸着された部品を映す（反射させる）ための光学部材として全反射ミラー６２（ミラー７６）が適用されているが、勿論、これ以外のハーフミラーやプリズム等の光学部材を適用することもできる。

また、第３および第４の実施形態に係る実装機において、例えばカメラ５２ａ，５２ｂをカメラユニット５０に対して固定的に、具体的には、ＣＣＤラインセンサの素子列がＸ軸方向に一列に並ぶようにカメラ５２ａ，５２ｂを固定的に設け、さらに、コントローラ４１の画像処理部４９にヘッドユニット６の移動経路に応じて部品画像の歪みを補正する斜行歪み補正部（画像補正手段）を設けるように構成してもよい。すなわち、第３および第４の実施形態のように、実装用ヘッド１６（吸着部品）とカメラ５２ａ，５２ｂとの擬似的な相対移動を利用して吸着部品を撮像するように構成する一方で、カメラ５２ａ，５２ｂを固定的に設けたことにより生じる画像歪み、つまりＣＣＤの素子列に対してヘッドユニット６が斜めに移動することにより生じる画像歪みを第２の実施形態のようにヘッドユニット６の移動経路に応じて補正するように構成してもよい。このような構成によると、カメラユニット５０の構成を簡素化、低廉化することができ、また、カメラ５２ａ，５２ｂの回転駆動制御が不要となるため、主制御部４２による制御負担が軽減されるという利点がある。

また、上述した第１，第２の実施形態に係る実装機では、可動テーブル２５に２つのカメラ２６ａ，２６ｂを搭載し、また第３，第４の実施形態に係る実装機は、カメラユニット５０に２つのカメラ５２ａ，５２ｂを搭載しているが、吸着部品を撮像するためのカメラの数は必ずしも２つに限られるものではなく、ヘッドユニット６に設けられる実装用ヘッド１６の数や配置、また撮像時の倍率等に応じて適宜選定すればよい。

本発明に係る表面実装機の第１の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 ヘッドユニットおよび撮像ユニットの構成を示す側面図である。 （ａ）は可動テーブルとこれに搭載されるカメラを示す平面略図で、（ｂ）は部品の搬送経路とカメラの向きとの関係を説明する模式図である。 第１の実施形態に係る表面実装機の制御系を示すブロック図である。 実装動作制御の一例を示すフローチャートである。 吸着部品を撮像するための動作制御を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る表面実装機の制御系を示すブロック図である。 第１、第２の実施形態に係る表面実装機の変形例を示すヘッドユニットおよび撮像ユニット（可動テーブル）の側面図である。 本発明に係る表面実装機の第３の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 ヘッドユニットおよび撮像ユニットの構成を示す側面図である。 第３の実施形態に係る表面実装機の制御系を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る表面実装機に適用される部品認識方法とその原理を説明する模式図である。 吸着部品を撮像するための動作制御を説明する模式図である。 本発明に係る表面実装機の第４の実施形態（第３の実施形態に係る表面実装機の変形例）を示す平面図である。 ヘッドユニットおよび光学ユニットの構成を示す側面図である。 第４の実施形態に係る表面実装機の制御系を示すブロック図である。

符号の説明

１ 基台
３ プリント基板
６ ヘッドユニット
１６ 実装用ヘッド
１６ａ 吸着ノズル
２０，２１ 撮像ユニット
２５ 可動テーブル
２６ａ，２６ｂ カメラ（撮像手段）
４０ コントローラ（制御手段）
４２ 主制御部
４４ 軸制御部
４５ 撮像ユニット駆動制御部
４６ 照明制御部
４７ カメラ制御部
４８ カメラ姿勢切換制御部
４９ 画像処理部

Claims (6)

1. 部品供給部とこれに対向して設けられる実装作業位置とに亘って移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットに搭載される実装用ヘッドにより前記部品供給部から部品を吸着して前記実装作業位置の基板上に搬送して実装するとともに、この実装に先立ち吸着部品を撮像手段により撮像してその吸着状態を画像認識するように構成された表面実装機において、
   前記部品供給部と前記実装作業位置との間に配置され、かつ前記実装用ヘッドに吸着された部品の像を反射させるとともに、その反射面が前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向に傾斜して設けられる光学部材と、
   前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向に前記ヘッドユニットと一体に移動するヘッドユニット支持部材と、
   ラインセンサを備え、かつ前記ヘッドユニット支持部材に対して前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向と直交する方向に移動可能に支持され、前記光学部材で反射した吸着部品像を撮像する前記撮像手段と、
   前記部品供給部において前記実装用ヘッドにより部品を吸着した後、当該部品吸着位置から前記実装作業位置へ吸着部品を直線的に搬送すべく前記ヘッドユニットを駆動制御するとともに、この部品搬送中に、前記撮像手段により前記光学部材を介して前記実装用ヘッドの吸着部品を撮像する部品認識動作を実行すべく前記ヘッドユニットおよび前記撮像手段を駆動制御する制御手段とを備え、
   この制御手段は、前記部品認識動作に先立ち、前記ヘッドユニット支持部材に対して前記撮像手段を移動させることにより、前記光学部材で反射する吸着部品像が撮像可能となる位置に予め前記撮像手段を配置するように構成されているとともに、前記部品認識動作に基づいて撮像された吸着部品画像に生じる倍率誤差を補正するものである
   ことを特徴とする表面実装機。
2. 請求項１に記載の表面実装機において、
   前記ラインセンサの向きを変更可能な変更手段をさらに有し、
   前記制御手段は、前記部品認識動作に先立ち、前記ヘッドユニットの移動経路に対して前記撮像素子が直交する方向に並ぶように前記ラインセンサの向きを変更すべく前記変更手段を駆動制御する
   ことを特徴とする表面実装機。
3. 請求項１に記載の表面実装機において、
   前記ヘッドユニット支持部材に対する前記撮像手段の移動方向と平行に撮像素子が並ぶように前記ラインセンサが設けられ、
   前記部品認識動作において前記撮像手段により撮像された吸着部品像を前記ラインセンサに対するヘッドユニットの移動経路に応じて補正する画像補正手段と、
   この画像補正手段により補正された画像に基づいて前記実装用ヘッドによる部品の吸着状態を認識する認識手段とをさらに備えている
   ことを特徴とする表面実装機。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の表面実装機において、
   前記光学部材は、前記部品供給部と前記実装作業位置との配列方向と直交する方向に移動可能に設けられ、
   前記制御手段は、さらに前記光学部材を駆動制御するとともに前記撮像手段による部品の撮像が可能となるように部品搬送時の前記ヘッドユニットの前記移動経路に応じて前記光学部材と前記撮像手段とを連動させる
   ことを特徴とする表面実装機。
5. 請求項４に記載の表面実装機において、
   前記光学部材を移動可能に保持する保持部材が設けられ、前記撮像手段による撮像用の照明を提供する照明装置がこの保持部材又は光学部材の少なくとも一方に一体に設けられている
   ことを特徴とする表面実装機。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の表面実装機において、
   前記ヘッドユニットは複数の実装用ヘッドを備え、前記ラインセンサは、前記ヘッドユニットが前記部品吸着位置から前記実装作業位置へ移動する間に各実装用ヘッドに吸着された部品を撮像可能な数の撮像素子を有している
   ことを特徴とする表面実装機。

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