JP4459852B2 - 基板認識方法および部品実装システム - Google Patents

Description

本発明は、はんだ印刷装置、ディスペンサ、実装装置、リフロー炉および各種検査装置等の複数の装置を直列に備えた部品実装システムにおいて、特に、基板認識を合理的に行うための方法および装置に関するものである。

従来から、実装装置として複数台の実装機（単位実装機という）を並べ、回路基板に対して部品の実装を分散して実施することが行われている。

この種の実装装置において、各装置では、位置決め手段により回路基板を所定位置に位置決めした状態で実装処理を行うが、この際、装置本体に対する回路基板の位置ずれや、回路基板におけるプリント配線パターンの相対位置のずれにより、回路基板上の実装ポイント（被作業部分）が正規の位置から多少ずれることがある。そのため、予め回路基板上に実装ポイント等の各部分の認識用マーク（ローカルフィデューシャルマーク）を付しておき、部品実装に先立ち、回路基板全体の位置と傾きを調べることにより基板の姿勢を認識するとともに、上記マークを移動式カメラにより撮像して各マークの位置を検出し、これらの結果に基づき実装ポイント等の位置ずれを調べてそれに応じた補正量（補正データ）を求めることが従来から行われている。

ところが、従来の実装装置では、全ての単位実装機で実装精度を確保するため、単位実装機毎にそれぞれ、上記のようなマークの撮像とそれに基づく補正量の演算が行われており、そのため、この作業に多くの時間が費やされ、タクトタイムの短縮を図る上で大きな弊害となっていた。

そこで、本願出願人は、複数の単位実装機からなる上記のような実装装置に関し、特許文献１に開示されるような基板認識方法（装置）を提案している。この方法では、実装装置を構成する単位実装機のうち先頭の単位実装機において回路基板上のマークを認識するとともに、基板全体の位置と傾きを調べることにより基板の姿勢を認識し、これらの認識結果から、先頭の単位実装機が担当する実装ポイント（部品を実装するポイント）の位置ずれに応じた補正データを作成するとともに、前記マークと回路基板上の実装ポイント（被処理部分）との相対位置関係に応じた調整データを作成する。そして、後続の単位実装機では、基板の姿勢の認識のみを行い、その認識結果と上記調整データとに基づいて下工程の単位実装機が担当する実装ポイントの位置ずれに応じた補正データを作成するようにした。つまり、先頭の単位実装機で求められた調整データを使って後続の単位実装機で実装ポイントの補正データを作成することにより、後続の単位実装機でのマーク認識を省略できるようにし、その結果、実装装置全体として基板認識作業に要する時間を短縮し得るようにした。
特開２００２−９４９４号公報

ところで、複数の単位実装機からなる実装装置において効率的に部品の実装処理を行うには、単位実装機の処理負担を軽減してタクトタイムを短縮することが必要であるが、他方、各単位実装機の処理負担を均一化することも重要である。すなわち、処理負担が偏って何れかの装置（工程）の処理時間が極端に長くなると、実装装置全体のタクトタイムが当該実装機の処理時間に依存することとなり（要する当該実装機が実装装置のタクトタイムを律速する装置となり）、円滑な実装処理が妨げられることとなる。この点、特許文献１の方法（装置）によると、実装装置全体として基板の認識作業に要する時間を短縮することは可能であるが、先頭の単位実装機の処理負担が大きくなり易く、従って、円滑に実装処理を進めるにはこの点を改善する必要がある。

なお、このような事情は、上記のような実装装置のみに限らず、例えば印刷装置、ディスペンサ、実装装置等の処理内容の異なる装置を一列に配列するとともに各処理装置の下流側に検査装置を配置した部品実装ラインについても同じである。つまり、この種の部品実装ラインについても、各装置においてそれぞれ、上記のようなマークの撮像とそれに基づく補正データの演算が行われる場合が多いため、これを合理的に行うことによりタクトタイムを短縮することが望まれる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、複数の装置に順次回路基板を搬送しながら各装置において所定の作業を回路基板に施すように構成された部品実装システムにおいて、回路基板をより一層円滑に生産できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、複数台のシステム構成装置からなり、かつこのシステム構成装置として、搬送手段により搬送される基板を所定位置に停止させた状態で当該基板に所定の作業をそれぞれ施すとともにこの作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被作業部分のずれに応じた補正データを求めるようにした複数台の特定装置を含む部品実装システムの基板認識方法であって、前記マークの画像認識作業を、当該マークを使用する特定装置においてそれぞれ実施するときの各システム構成装置のタクトタイムを予め比較してタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定し、このシステム構成装置が前記特定装置である場合には、当該特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を当該特定装置よりも上工程の一乃至複数の特定装置に割り当てて実施させるとともに、各特定装置のタクトタイムが特定装置以外のシステム構成装置のタクトタイムに比べて遅くならない範囲で上記割り当てを行うようにしたものである（請求項１）。

この方法によると、タクトタイムが極端に遅い特定装置がある場合には、当該特定装置で使用するマークの画像認識作業が上工程の他の特定装置に割り当てられて実施され、この上工程で実施されたマークの画像認識結果に基づき前記特定装置において補正データの作成が行われる。この際、各特定装置のタクトタイムが特定装置以外のシステム構成装置に比べて遅くならない範囲で上記の割り当てが行われることにより、各システム構成装置のタクトタイムの短縮化と均一化が図られる。

上記の方法において、より具体的には、タクトタイムが最も遅いシステム構成装置である前記特定装置を第１特定装置としたときに、この第１特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を、当該特定装置よりも上工程の第２特定装置に割り当てて各システム構成装置のタクトタイムを比較するとともにタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定し、このシステム構成装置が前記第２特定装置である場合には、さらに第２特定装置に割り当てたマークの一部又は全部の画像認識作業を、前記第１特定装置より上工程の装置であってかつ第２特定装置よりも下工程の特定装置に割り当て、当該特定装置を新たな第２特定装置として以後同様にタクトタイムの比較および割り当てを行うことにより、第１特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を当該第１特定装置よりも上工程の特定装置に割り当てるようにしてもよい（請求項２）。

この方法によると、マークの画像認識作業の割り当てを効率的に行うことが可能となり、割り当て作業の作業負担が軽減される。

なお、この場合、前記部品実装システムに含まれる前記特定装置のうち最も上工程の特定装置を最初の前記第２特定装置として前記割り当てを行うのが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、第１特定装置よりも上工程に配置される全ての特定装置が割り当て対象となるので、当該割り当ての自由度が高まる。

一方、本発明に係る部品実装システムは、複数台のシステム構成装置からなり、かつこのシステム構成装置として、搬送手段により搬送される基板を所定位置に停止させた状態で当該基板に所定の作業をそれぞれ施すとともにこの作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被作業部分のずれに応じた補正データを求めるようにした複数台の特定装置を含む部品実装システムであって、マークの前記画像認識作業を、当該マークを使用する特定装置においてそれぞれ実施する場合の各システム構成装置のタクトタイムを比較してタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定する特定手段と、この特定手段により特定されたシステム構成装置が前記特定装置である場合に、当該特定装置において使用するマークの一部又は全部の画像認識作業を当該特定装置よりも上工程の一乃至複数の特定装置に割り当てて実施させるための割り当てデータを作成する割り当てデータ作成手段とを有し、前記データ作成手段は、各特定装置のタクトタイムが特定装置以外のシステム構成装置のタクトタイムに比べて遅くならない範囲で上記割り当てを行い、前記各特定装置は、前記割り当てデータ作成手段において作成された割り当てデータに基づいてマークの画像認識作業を行うように構成されているものである（請求項４）。

この部品実装システムによると、請求項１〜３に係る方法が有効に実行される。

請求項１〜３に係る基板認識方法および請求項４に係る部品実装システムによると、各特定装置のタクトタイムの短縮化を好適に図ることとができる上、各システム構成装置のタクトタイムの均一化をも図ることができる。そのため、部品実装システムに含まれる各特定装置において使用する基板上マークの画像認識処理を合理的に進める一方で、より一層円滑に回路基板を生産することができるようになる。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１（ａ）は、本発明に係る部品実装システムである部品実装ライン（本発明に係る基板認識方法が実施される部品実装システム）を概略的に示している。このラインは、ローダーとアンローダー（共に図示省略）との間に、システム（ライン）構成装置としてディスペンサ１、塗布検査装置２、第１実装装置３、第２実装装置４、実装検査装置５および硬化装置６が直列に並んだ構成となっている。そして、回路基板（以下、単に基板という）を搬送しながら、順次はんだペーストの塗布、部品実装およびペースト硬化の各処理を施すとともに、印刷検査装置２によりペースト塗布処理の基板を、実装検査装置５により実装処理後の基板をそれぞれ検査するように構成されている。なお、当実施形態では、ディスペンサ１〜実装検査装置５が本発明の特定装置に相当する。

各装置１〜６は、それぞれに制御装置を有する自律型の装置であって、各装置１〜６の動作が各自の制御装置１Ａ〜６Ａ（図４参照）により個別に駆動制御されるようになっている。但し、この部品実装ラインでは、さらに各装置１〜６に対してオンラインで接続される中央管理装置８が設けられており、ディスペンサ１、両実装装置３，４および硬化装置６の生産（処理）に関する情報等、各種情報がこの中央管理装置８内の記憶装置に格納され、この中央管理装置８と各装置１〜６との間で必要な情報の送受信が行われ得るようになっている。

次に、この部品実装ラインを構成するディスペンサ１、実装装置３，４、硬化装置６および検査装置２，５の構成について説明する。なお、第１実装装置３と第２実装装置４、塗布検査装置２と実装検査装置５とはそれぞれ互いに構成が共通しており、また、ディスペンサ１と実装装置３，４とは互いに構成が類似しているため、以下の説明では、第１実装装置３、実装検査装置５および硬化装置６の構成について説明し、ディスペンサ１および第２実装装置４については第１実装装置３等との相違点について言及することにする。

図２は、第１実装装置３の構成を平面図で概略的に示している。

同図に示すように第１実装装置３の基台１０上には、プリント基板搬送用のコンベア１１が配置され、基板Ｐがこのコンベア１１に搬送されて所定の実装作業位置（図示の位置）で停止されるようになっている。実装作業位置には、図示を省略するが基板Ｐの位置決め機構が設けられており、基板Ｐがコンベア１１に沿って搬入されると、この位置決め機構が作動して基板Ｐを前記実装作業位置に位置決め固定するように構成されている。

コンベア１１の両側には、部品供給部１２が配置されており、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を供給可能な多数列のテープフィーダー１２ａがこれら部品供給部１２に配置されている。

また、上記基台１０の上方には、部品装着用のヘッドユニット１５が装備されている。このヘッドユニット１５は、部品供給部１２と実装作業位置の基板Ｐとにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア１１と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア１１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、上記基台１０上には、Ｙ軸方向の固定レール１６と、Ｙ軸サーボモータ１３により回転駆動されるボールねじ軸１７とが配設され、上記固定レール１６上にヘッドユニット支持部材１４（以下、支持部材１４と略する）が配置され、この支持部材１４に設けられたナット部分（図示省略）がボールねじ軸１７に螺合している。また、上記支持部材１４には、Ｘ軸方向のガイド部材（図示省略）と、Ｘ軸サーボモータ２０により駆動されるボールねじ軸１９とが配設され、上記ガイド部材にヘッドユニット１５が移動可能に保持され、このヘッドユニット１５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１９に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ１３の作動により上記支持部材１４がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ２０の作動によりヘッドユニット１５が支持部材１４に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドユニット１５には部品装着用の複数の実装用ヘッド２１が搭載されており、当実施形態では３本の実装用ヘッド２１がＸ軸方向に等間隔で一列に並んだ状態で搭載されている。各実装用ヘッド２１は、ヘッドユニット１５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２１には、その先端（下端）にノズルが装着されており、図外の負圧供給手段からノズル先端に負圧が供給されることにより部品を吸着保持するようになっている。

ヘッドユニット１５には、さらに基板認識用の撮像ユニット２３が搭載されている。この撮像ユニット２３は、ＣＣＤエリアセンサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラおよび照明装置を一体に備え、ヘッドユニット１５に下向きに固定されており、ヘッドユニット１５の移動に伴い前記実装作業位置に位置決めされた基板Ｐ上の後記マークを撮像し、その画像データを第１実装装置３の制御装置３Ａに出力するようになっている。

また、基台１０上には、この撮像ユニット２３と同様の構成を有する撮像ユニット２２が両部品供給部１２とコンベア１１との間にそれぞれ配設されている。これら撮像ユニット２２は、基台１０に上向きに固定されており、ヘッドユニット１５の各実装用ヘッド２１に吸着された部品をその下側から撮像してその画像データを制御装置３Ａに出力するように構成されている。

以上のような構成により、第１実装装置３では次のようにして部品の実装処理が進められる。まず、部品の実装動作に先立ち、ヘッドユニット１５が実装作業位置に移動して基板Ｐ上に記される後記メインマークＭ１，Ｍ２およびローカルマークｍ１，ｍ２うち所定のマークを撮像し、これにより実装装置本体に対する部品実装位置の位置ずれを求めるとともにその位置ずれに応じた補正データ（補正量）を求める。なお、この点については後に詳述する。

次いで、ヘッドユニット１５が部品供給部１２に移動して各実装用ヘッド２１による部品の吸着が行われる。具体的には、実装用ヘッド２１が対象となるテープフィーダー１２ａの上方に移動した後、実装用ヘッド２１の昇降動作に伴いテープ内の部品をノズルにより吸着して取出す。

そして、ヘッドユニット１５が部品供給部１２から基板Ｐ上へ移動するとともに、この移動中、撮像ユニット２２上を通過することにより各実装用ヘッド２１（ノズル）に吸着された部品がそれぞれ撮像され、その画像に基づいて各実装用ヘッド２１による部品の吸着状態（吸着ずれ）が調べられる。

ヘッドユニット１５が実装作業位置の基板Ｐ上に到達すると、実装用ヘッド２１の昇降に伴い最初の部品が基板Ｐ上に実装され、以後、ヘッドユニット１５が間欠的に実装ポイントに移動しながら順次残りの吸着部品を基板Ｐ上に実装することとなる。この際、上記補正データおよび部品の吸着ずれに応じてヘッドユニット１５が駆動制御されることにより、各実装ポイントに対する部品の実装が精度良く行われる。

ここで、基板Ｐ上に設けられるマークと、前記撮像ユニット２３による当該マークの認識処理について図７を用いて説明する。

基板Ｐ上には、同図に示すように、その対角線上にフィデューシャルマークＭ１，Ｍ２（メインマークＭ１，Ｍ２という）が設けられおり、マーク認識処理では、撮像ユニット２３を移動させてこれらマークＭ１，Ｍ２を撮像することにより、その画像データから第１実装装置３の装置本体に対する各部品実装位置のずれに相当する基板Ｐの位置ずれΔＰ（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）、を求め、この位置ずれΔＰに応じた補正データを求める。すなわち、両マークＭ１，Ｍ２を結ぶラインの中心が予め定められている正規の位置に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向にどれだけずれているかを調べるとともに、同ラインが正規のライン（画像中心を結ぶライン；同図中に破線で示すライン）に対してどれだけ回転方向にずれているかを調べる。

また、基板Ｐ上には、特に実装精度が要求される部品実装位置に対して、同図に示すように、個別にフィデューシャルマークｍ１，ｍ２（ローカルマークｍ１、ｍ２という）が設けられおり、マーク認識処理では、さらにこれらのマークｍ１，ｍ２を撮像ユニット２３により撮像し、メインマークＭ１，Ｍ２と同様に、その画像データから第１実装装置３の装置本体に対する当該部品実装位置の位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）を求め、この位置ずれΔＦに応じた補正データをそれぞれ求めるようになっている。

なお、以下の説明では、部品実装位置を実装ポイントとよび、特に区別する必要がある場合には、ローカルマークｍ１、ｍ２の画像認識に基づき補正データを求める上記のような実装ポイントを特定ポイントとよび、それ以外を通常ポイントと呼ぶことにする。

以上は第１実装装置３の構成であるが、上述の通り、第２実装装置４もこの第１実装装置３と基本的に共通の構成を有している。

次に、実装検査装置５の構成について図３を用いて説明する。

同図は、実装検査装置５の構成を平面図で概略的に示している。この図に示すように、実装検査装置４の基台３０上にはコンベア３２が設けられ、基板Ｐが装置左側から搬入され、基台３０の略中央に設けられた検査作業位置（図示の位置）で検査処理に供された後、装置右側から次工程に搬出されるようになっている。なお、上記コンベア３２による基板Ｐの搬送方向（図３で左右方向）は、実装装置３と同様にＸ軸方向とされている。

コンベア３２は、その一部分、具体的には検査作業位置に対応する部分（以下、可動部３２ａという）が他のコンベア部分から切り離し可能とされており、独立してＹ軸方向に移動可能となっている。すなわち、基台３０上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール３３と、サーボモータ３４により回転駆動されるボールねじ軸３５とが配設され、上記固定レール３３上にテーブル３６が配置されるとともに、このテーブル３６に設けられたナット部分（図示省略）がボールねじ軸３５に螺合している。そして、このテーブル３６にコンベア３２の上記可動部３２ａが搭載され、サーボモータ３４の作動により前記ボールねじ軸３５が回転駆動すると、これに伴い可動部３２ａがテーブル３６と一体的にＹ軸方向に移動するようになっている。

なお、テーブル３６には、図示を省略するが基板Ｐの位置決め機構が設けられており、コンベア１１に基板Ｐが沿って搬入されると、この位置決め機構が作動して基板Ｐを前記検査作業位置に位置決め固定するように構成されている。

基台３０上には、さらに門型の支持台４０が立設されている。この支持台４０は基台３０の前後方向（図３における上下方向）における中央部に対してやや後寄りの位置に設けられており、この支持台４０は左右方向の両端部からそれぞれ起立する脚柱部４１と、この脚柱部４１の上端部同士を橋渡す梁部４２とからなっている。

支持台４０の梁部４２には、基板Ｐを撮像するための撮像ユニット４５が配置され、この撮像ユニット４５が梁部４２に沿ってＸ軸方向に移動するようになっている。すなわち、梁部４２の上面部には、サーボモータ４７の出力軸に連結され且つ左右方向に延びるボールねじ軸４８と、このボールねじ軸４８と平行に梁部４２上に設置された一対の固定レール４９とが設けられ、これら固定レール４９上に撮像ユニット４５が配置されるとともに、この撮像ユニット４５のフレーム５０に設けられたナット部分（図示省略）がボールねじ軸４８に螺合している。これによりボールねじ軸４８の回転駆動により撮像ユニット４５が梁部４２に沿ってＸ軸方向に移動するようになっている。

撮像ユニット４５は、ＣＣＤエリアセンサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラおよび照明装置を一体に備え、テーブル３６（可動部３２ａ）上の基板Ｐをその上側から撮像してその画像データを制御装置５Ａ（図４に示す）に出力するように構成されている。

以上の構成において、実装検査装置５では次のようにして基板Ｐの検査が進められる。まず、コンベア３２の作動により基板Ｐが搬入され、可動部３２ａの所定位置に基板Ｐが位置決め固定される。このとき、テーブル３６は、ホームポジション、すなわち可動部３２ａがコンベア３２のその他の部分と横並びとなる位置（同図に示す位置）にセットされており、これにより可動部３２ａに対して基板Ｐの搬入が可能となる。

そして、基板Ｐがテーブル３６に位置決め固定された状態で、部品実装状態の検査に先立ち基板Ｐの認識作業が行われる。具体的には、サーボモータ３４，４７等が作動することにより撮像ユニット４５により基板Ｐ上の上記メインマークＭ１，Ｍ２が撮像され、上述した第１実装装置３と同様に、その画像データに基づき上記補正データが求められる。

こうして補正データが求まると、撮像ユニット４５が基板Ｐに対して相対的に移動しつつ基板Ｐ上における実装ポイントの撮像が順次行われ、その撮像結果に基づいて各実装ポイントの部品の実装状態が検査される。この際、上記補正データに基づいて撮像ユニット４５、あるいはテーブル３６が駆動制御されることにより部品の実装状態の検査が精度よく行われる。

硬化装置６は、図示を省略するが、基板搬送用のコンベアおよび熱風機等を有しており、部品実装後の基板Ｐに対して熱処理を施すことによりはんだ等を硬化させて部品を基板Ｐ上に堅固に固定するように構成されている。

一方、ディスペンサ１は、上述の通り、第１実装装置３に類似した構成を有しており、具体的には、第１実装装置３の実装用ヘッド２１の代わりにヘッドユニットにディスペンサヘッドが搭載された構成となっている。そして、ヘッドユニット１５を基板Ｐに対して相対的に移動させながら、このディスペンサヘッドに設けられたノズルの先端にはんだペースト等を押出しながらこれを基板Ｐ上に塗布するように構成されている。

このディスペンサ１のヘッドユニットにも、第１実装装置３と同様にマーク認識用の撮像ユニットが搭載されており、ペースト塗布動作に先立ち、基板Ｐ上のメインマークＭ１，Ｍ２およびローカルマークｍ１、ｍ２を撮像し、装置本体に対する実装ポイント（＝塗布ポイント）の位置ずれを求め、その位置ずれに応じた補正データを求めるようになっている。そして、ペースト塗布動作時には、この補正データに基づきヘッドユニットが駆動制御されることにより基板Ｐ上に精度良くはんだペーストが塗布されるようになっている。なお、言うまでもないが、ディスペンサ１の基台上には、第１実装装置３のような部品供給部１２や吸着部品認識用の撮像ユニット２２等は設けられていない。

次に、上記のように構成された部品実装ラインの制御系について説明する。

図４は、この部品実装ラインを統括的に監視する上記中央管理装置８の構成をブロック図で示している。この図に示すように、中央管理装置８は、その動作を司るための制御部本体６０を有している。この制御部本体６０は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ６１、そのＣＰＵ６１を制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭ６２および装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ６３、各種アプリケーションソフト用のプログラムを記憶するＨＤＤ６４およびＩ／Ｏコントローラ（ＩＯＣ）６５等からなり、これらＣＰＵ６１等が互いに内部バスにより接続された構成となっている。

ＩＯＣ６５には、キーボードやマウス等の入力手段６７、ＣＲＴモニタやＬＣＤモニタからなる表示手段６８が接続されるとともに上記各装置１〜６の制御装置１Ａ〜６Ａがそれぞれ接続されている。これにより制御部本体６０は、入力手段６７の操作に応じて入力される所定の指示情報や、各装置１〜６（制御装置１Ａ〜６Ａ）からの各種信号を受けて当該部品実装システム全体の監視等の統括的な制御を行うようになっている。

なお、制御部本体６０には、さらに光磁気ディスク等の外部記憶装置６６が設けられており、この外部記憶装置６６には、前記各装置１〜６の作業に必要な各種データ、例えば部品に関するデータや基板Ｐに関するデータ等が格納されている。

制御部本体６０は、図５にブロック図で示すように、その機能構成として主制御部６０１、割り当てデータ作成部６０２、データ通信部６０３等を含んでいる。

主制御部６０１は、各装置１〜６の各動作を所定のプログラムに従って監視しつつ必要な演算処理等を行うものである。特に、生産基板Ｐの品種切換時には、各装置１〜６から送信されるタクトタイムデータに基づいて部品実装ラインのタクトタイム（ラインタクトという）を律速する装置、つまり各装置１〜６のうち最も作業に時間を要する装置（必要に応じて律速装置という）の特定等を行うものである。なお、当実施形態では、この主制御部６０１が本発明の特定手段に相当する。

割り当てデータ作成部６０２（本発明の割り当てデータ作成手段に相当）は、主制御部６０１において特定された律速装置が塗布検査装置２、実装装置３，４および実装検査装置５の何れかである場合に、当該律速装置におけるマーク認識作業の一部、具体的には、ローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業の一部又は全部を、その装置よりも上工程の装置で実施させるためのデータ（割り当てデータ）を作成するもので、前記主制御部６０１は、この割り当てデータが作成されると、このデータに従って基板Ｐの生産を進めるべく各装置１〜６に対して指令信号を送信する。

データ通信部６０３は、制御部本体６０と各装置１〜６（制御装置１Ａ〜６Ａ）との間で各種データの送受信を行うものである。

図６は、各装置１〜６の制御装置１Ａ〜６Ａの機能構成をブロック図で示している。この図は、各制御装置１Ａ〜６Ａの機能構成のうち本発明に関連する機能構成部分だけを抽出して示している。

同図に示すように各制御装置１Ａ〜６Ａは、それぞれその機能構成として、主制御部７０１、プログラム記憶部７０２、撮像ユニット駆動制御部７０３、画像処理部７０４、補正データ作成部７０５およびデータ通信部７０６等を有している（なお、硬化装置６の制御装置６Ａについては、メインマークＭ１，Ｍ２等の認識処理は行われないため同図中に破線で囲む符号７０３〜７０５で示す機能構成は設けられていない）。

主制御部７０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成され、所定のプログラムに従って各装置１〜６の動作制御を行うとともに、当該動作に関連する種々の演算処理を行うものである。特に、生産基板Ｐの品種切換時には、生産プログラムおよび基板データ等に基づいて品種切換後の初期タクトタイムデータを演算し、その結果を、データ通信部７０６を介して中央管理装置８に送信する。ここで、初期タクトタイムデータとは、予め定められたプログラム通りに作業を実行した場合のタクトタイムであり、当該作業に際してローカルマークｍ１、ｍ２に基づく補正データの作成が必要な装置（ローカルマークｍ１、ｍ２を使用する装置という）については、ローカルマークｍ１、ｍ２を使用するその装置においてローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業を行った場合のタクトタイムである。

プログラム記憶部７０２は、各装置１〜５の各種処理プログラム、および部品や基板に関する各種データを記憶するものである。

撮像ユニット駆動制御部７０３は、各装置１〜５にそれぞれ搭載される撮像ユニット２３等の駆動を制御するもので、画像処理部７０４は、撮像ユニットから出力される画像データに所定の処理を施すものである。

補正データ作成部７０５は、画像処理部７０４において処理された上記メインマークＭ１，Ｍ２およびローカルマークｍ１、ｍ２の画像データに基づき、実装ポイントの位置ずれに応じた補正データを作成するものである。すなわち、メインマークＭ１，Ｍ２の認識に基づき装置本体に対する実装ポイントの位置ずれに相当する基板Ｐの上記位置ずれΔＰ（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を求める一方、ローカルマークｍ１、ｍ２を認識し、その結果に基づき装置本体に対する特定ポイントの前記位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）を求め、これらの位置ずれΔＰ，ΔＦに応じた補正データを作成する。

また、後述するマーク認識作業の割り当てにより認識すべきローカルマークｍ１、ｍ２の数が増えた（追加された）場合には、補正データ作成部７０５は、追加されたローカルマークｍ１、ｍ２の認識結果に基づき当該マークｍ１、ｍ２に係る特定ポイントの位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）を求め、さらにこの位置ずれΔＦと基板Ｐの前記ずれΔＰとに基づき、基板Ｐに対する当該特定ポイントの相対的な位置ずれΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）を下記式より求める。

Ｘｇ＝Ｘｆ−Ｘｐ、Ｙｇ＝Ｙｆ−Ｙｐ、θｇ＝θｆ−θｐ
すなわち、基板Ｐのローカルマークｍ１、ｍ２の認識に基づいて求められる特定ポイントの位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）は、位置決め状態での基板Ｐの位置ずれを含んでおり、従って、特定ポイントの位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）から基板Ｐの前記位置ずれΔＰ（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を減算することにより、基板Ｐに対する特定ポイントの相対的な位置ずれΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）が求められる。なお、以下の説明では、必要に応じてこの位置ずれΔＧを相対位置データ（ΔＧ）と呼ぶ。

また、上記のようなマーク認識作業の割り当てにより逆にローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業が省略された場合には、補正データ作成部７０５は、上記相対位置データ（ΔＧ）を上工程の装置から読込み、この相対位置データ（ΔＧ）と前記位置ずれΔＰとに基づき、装置本体に対する特定ポイントのずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）を下記式より求める。

Ｘｆ=Ｘｇ＋Ｘｐ、Ｙｆ＝Ｙｇ＋Ｙｐ、θｆ=θｇ＋θｐ
すなわち、基板Ｐの装置本体に対する位置ずれΔＰは装置毎に変わるが、基板Ｐに対する特定ポイントの相対的な位置ずれΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）は基板Ｐ毎に変わるだけで、装置毎に変わることはない。従って、上工程の装置で求められた相対位置データΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）と基板Ｐの位置ずれΔＰ（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）とから、基板Ｐに対する特定ポイントの位置ずれΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）が求められる。

なお、データ通信部７０６は、各装置１〜６（制御装置１Ａ〜６Ａ）と中央管理装置８との間で各種データの送受信を行うものである。

次に、中央管理装置８（制御部本体６０）による基板認識処理制御について図８のフローチャートおよび図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）は、各装置１〜６のタクトタイムを示すもので図１（ａ）に対応している。なお、以下の説明では、第１実装装置３と第２実装装置４とで互いに異なるローカルマーク（ｍ１，ｍ２とｍ１′，ｍ２′）を使用する例について説明するものとする。

このフローチャートは、例えば部品実装ラインにおいて生産基板Ｐの品種切換えが発生した場合にスタートする。制御部本体６０は、まず各装置１〜６に対してタクトタイムデータの要求信号を送信し、各装置１〜６からのタクトタイムデータの送信が完了するまで待つ（ステップＳ１，Ｓ２）。なお、ここでのタクトタイムデータは、上述した初期タクトタイムデータ、すなわち第１実装装置３においてローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業を行うとともに、第２実装装置４においてローカルマークｍ１′、ｍ２′の認識作業を行うとした場合のタクトタイムデータであり、図１（ｂ）上段は、当該初期タクトタイムデータの一例を示している。

全ての初期タイムデータが揃うと、主制御部６０１においてこれらのデータを比較し、前記装置１〜６のうちラインタクトを律速する装置を特定し、さらに当該律速装置がローカルマークを使用する装置か否か、つまり第１実装装置３又は第２実装装置４がラインタクトを律速するか否かを判断する（ステップＳ３）。この場合、律速するか否かの判断は、硬化装置６のタクトタイムを基準にこのタイムを超えるか否かで判断する。これは、当実施形態では、硬化装置６のタクトタイムが固定的な値であるため、このタイム以下であれば結局、ラインタクトは結局硬化装置６のタクトタイムに依存することとなるからである。

例えば図１（ｂ）上段の例では、実装装置３，４のタクトタイムが硬化装置６のタイムに比べて遅くラインタクトを律速していると言えるため、この場合にはステップＳ３でＹＥＳと判断する。

ステップＳ３でＹＥＳと判断した場合には、割り当てデータ作成部６０２において、ローカルマーク認識作業の割り当てデータを作成する。

具体的には、まず全てのローカルマークｍ１，ｍ２、ｍ１′，ｍ２′の認識作業を先頭マシン、すなわちディスペンサ１に割り当てた場合の割り当てデータを作成し、さらにこのデータに従った場合の各装置１〜６のタクトタイムを演算し、ディスペンサ１がラインタクトを律速する装置に該当するか否かを判断する（ステップＳ４，Ｓ５）。

図１（ｂ）中段は、第１実装装置３で使用するローカルマークｍ１，ｍ２および第２実装装置４で使用するローカルマークｍ１′，ｍ２′の認識作業（それぞれ作業時間３ｓｅｃとする）を全てディスペンサ１に割り当てたときの各装置１〜６のタクトタイムを示しており、この場合には、ディスペンサ１がラインタクトを律速することとなるので、ステップＳ５でＹＥＳと判断する。なお、ステップＳ５でＮＯと判断した場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ５でＹＥＳと判断した場合には、割り当てデータに従って求められた各装置１〜６のタクトタイムデータに基づき、ディスペンサ１と、ステップＳ３で律速装置と特定された第１実装装置３との間の装置であってタクトタイムに余裕がある装置、すなわちマーク認識作業を余分に実施してもラインタクトを律速することのない装置を選定し、ステップＳ４においてディスペンサ１に割り当てたマーク認識作業の一部を当該装置に対して割り当てる割り当てデータを作成する（ステップＳ６，Ｓ７）。

図１（ｂ）中段の例では、塗布検査装置２のタクトタイムに余裕があり、図１（ｂ）下段に示すように、ディスペンサ１に割り当てたマーク認識作業の一部（実装装置３，４の何れかのローカルマークの認識作業）を塗布検査装置２に割り当ててもラインタクトを律速することにならない。そのため、この場合には、第１実装装置３で使用するローカルマークｍ１，ｍ２および第２実装装置４で使用するローカルマークｍ１′，ｍ２′の認識作業を、ディスペンサ１および塗布検査装置２にそれぞれ割り立てるデータを作成する。

次いで、割り当てデータ作成部６０２において、上記割り当てデータに基づいて各装置１〜６のタクトタイムを演算し、このタクトタイムデータとステップＳ２の初期タクトタイムデータとに基づき、割り当てデータに従う場合のラインタクトが初期のラインタクト（初期状態）に比べて遅くなっていないか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、ＮＯと判断した場合には、ステップＳ１０に移行し、割り当てデータをリセットしてローカルマーク認識作業の割り当てを当初プログラム通りの初期状態（図１（ｂ）上段の状態）に復元する。

そして、ステップＳ９で中央管理装置８から各装置１〜６に指令信号を送信し、各装置１〜６を作動させる。この際、割り当てデータが作成されている場合（ステップＳ８でＹＥＳの場合）には、当該データに従ってマーク認識作業を実施すべく各装置１〜６に指令信号を送信し、割り当てデータが作成されていない場合、すなわちステップＳ３でＮＯの場合、又はステップＳ１０で割り当てデータがリセットされた場合には、当初プログラム通りにローカルマークの認識作業を実施すべく各装置１〜６に指令信号を送信する。これにより当フローチャートを終了する。

ここで、割り当てデータとして図１（ｂ）下段に示すようなデータが作成された場合のディスペンサ１〜第２実装装置４の動作について説明する。

上記のような割り当てデータが作成された場合には、例えば第１実装装置３で使用するローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業がディスペンサ１で、第２実装装置４で使用するローカルマークｍ１′、ｍ２′の認識作業が塗布検査装置２でそれぞれ実施される。

具体的に説明すると、ディスペンサ１において、所定の実装作業位置に基板Ｐが位置決めされた後、撮像ユニットによりメインマークＭ１，Ｍ２およびローカルマークｍ１、ｍ２が撮像され、メインマークＭ１，Ｍ２の画像データに基づき実装ポイント（＝塗布ポイント）の位置ずれに相当する装置本体に対する基板Ｐの位置ずれΔＰが求められ、この位置ずれＰに応じた補正データが求められることによりペースト塗布動作が精度よく行われる。

また、ローカルマークｍ１、ｍ２の画像データに基づき装置本体に対する特定ポイントの位置ずれΔＦが求められ、この位置ずれΔＦと基板Ｐの位置ずれΔＰとに基づき、基板Ｐに対する特定ポイントの相対的な位置ずれΔＧが求められ、当該相対位置データ（ΔＧ）が制御装置１Ａ内の図外の記憶部に記憶される。

また、塗布検査装置２では、メインマークＭ１，Ｍ２およびローカルマークｍ１′、ｍ２′が撮像され、メインマークＭ１，Ｍ２の画像データに基づき装置本体に対する検査ポイント（＝実装ポイント）の位置ずれに相当する基板Ｐの位置ずれΔＰが求められ、この位置ずれΔＰに応じた補正データが求められることにより、当該検査ポイントに対する検査動作が精度よく行われる。また、ローカルマークｍ１′、ｍ２′の撮像結果に基づき装置本体に対する特定ポイントの位置ずれΔＦが求められ、基板Ｐの前記位置ずれΔＰとこの特定ポイントの位置ずれΔＦとに基づき、基板Ｐに対する特定ポイントの相対的なずれΔＧ′が求められ、当該相対位置データ（ΔＧ′）が制御装置１Ａ内の図外の記憶部に記憶される。

そして、第１実装装置３では、ローカルマークｍ１、ｍ２の認識は行われず、所定の実装作業位置に位置決めされた基板ＰのメインマークＭ１，Ｍ２のみが撮像ユニット２３により撮像され、その撮像結果に基づき、装置本体に対する基板ＰのずれΔＰ、つまり実装ポイントのうち通常ポイントの位置ずれが求められ、この位置ずれΔＰに応じた補正データが求められる。また、ディスペンサ１から前記相対位置データ（ΔＧ）が読出され、前記位置ずれΔＰとこの相対位置データ（ΔＧ）とから装置本体に対する特定ポイントの位置ずれΔＦが求められ、この位置ずれに応じた補正データが求められる。これにより第１実装装置３において各実装ポイントに対する部品の実装動作が精度よく行われることとなる。

同様に、第２実装装置４では、ローカルマークｍ１′，ｍ２′の認識は行われず、所定の実装作業位置に位置決めされた基板ＰのメインマークＭ１，Ｍ２のみが撮像ユニット２３により撮像され、その撮像結果に基づき、装置本体に対する基板Ｐの位置ずれΔＰが求められるとともにこれに応じた補正データが求められる。また、塗布検査装置２から相対位置データ（ΔＧ′）が読出され、このデータ（ΔＧ）と前記位置ずれΔＰとに基づき装置本体に対する特定ポイントの位置ずれΔＦが求められ、この位置ずれに応じた補正データが求められることにより、第２実装装置４において各実装ポイントに対する部品の実装動作が精度よく行われることとなる。

以上のように、この部品実装ラインでは、当該ラインを構成する上記装置１〜６のうちローカルマークを使用する装置（図１（ｂ）の例では第１実装装置３および第２実装装置４）が初期タクトタイムデータから見てラインタクトを律速する場合には、ローカルマークの認識作業を上工程の装置に割り当てて実施させるので、ローカルマークを使用する当該装置のタクトタイムの短縮化を通じてラインタクトを効果的に向上させることができる。しかも、ローカルマークの認識作業の割り当てに際しては、上記のように割り当て先の装置がラインタクトを律速しないようにタクトタイムに余裕のある一乃至複数の装置に対して割り当てを行うようにしているので、各装置１〜６のタクトタイムの均一化も図ることができる。

従って、単に下工程のマーク認識作業を上工程の特定の装置（一台の装置）で全て実施する従来の構成（方法）に比べると、部品実装ラインに含まれる各装置１〜５において使用するローカルマークの画像認識処理を合理的に進める一方で、回路基板の生産をより一層円滑に行うことができるようになる。

なお、以上説明した部品実装ラインは、本発明に係る部品実装ライン（本発明に係る基板認識方法が実施される部品実装システム）の一実施形態であってその具体的な構成や方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）実施形態では、第１実装装置３で使用するローカルマークｍ１、ｍ２の認識作業を上工程のディスペンサ１に割り当てた場合、ディスペンサ１において基板Ｐに対する特定ポイントの相対的な位置ずれΔＧ（Ｘｇ，Ｙｇ，θｇ）を求めて記憶しておき、この相対位置データ（ΔＧ）を第１実装装置３が読込むことにより補正データを求めるようにしているが、勿論、ディスペンサ１で求められる基板Ｐの位置ずれΔＰ（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）および特定ポイントの位置ずれΔＦ（Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）の各データを第１実装装置３が読込み、これらのデータに基づき第１実装装置３で上記相対位置データ（ΔＧ）を求めるようにしてもよい。また、ディスペンサ１で取得した画像データを第１実装装置３が読込み、第１実装装置３においてこの画像データから上記位置ずれΔＰ，ΔＦを求め、さらに相対位置ずれΔＧを求めるようにしてもよい。

（２）実施形態では、ローカルマークの認識作業を割り当てる場合、まず先頭の装置であるディスペンサ１に当該認識作業を割り当て、この割り当て後、ディスペンサ１のタクトタイムがラインタクトを律速する場合には、その認識作業の一部をさらに塗布検査装置２に割り当てるようにしているが（図８のステップＳ４〜Ｓ６）、これは効率的にマーク認識作業を割り当てるための一つの手法（手順）であって、割り当ての具体的な手法はこれ以外であっても構わない。例えば、上工程の装置であって、かつタクトタイムが最も短い装置を調べ、当該装置に対して認識作業を割り当て、当該装置のタクトタイムがラインタクトを律速する場合には、さらに認識作業の一部を別の装置に割り当てるようにしてもよい。

なお、図８の説明では、塗布検査装置２と第１実装装置３との間に装置が存在しないため、説明の便宜上、ディスペンサ１のタクトタイムがラインタクトを律速する場合には、その認識作業の一部を塗布検査装置２に割り当てる段階で説明を止めているが、例えば塗布検査装置２と第１実装装置３との間にさらに複数の装置がある場合であって、かつ塗布検査装置２においてラインタクトを律速するような場合には、さらに塗布検査装置２の下工程の装置に対してマーク認識作業の一部又は全部を割り当ててタクトタイムを比較するといった同様の処理を繰り返しながら、マーク認識作業を割り当てるようにすればよい。

（３）上記実施形態では、システム構成装置としてディスペンサ１、塗布検査装置２、第１実装装置３、第２実装装置４、実装検査装置５および硬化装置６を含む部品実装システム（ライン）を例に本発明について説明したが、部品実装システムの具体的な構成はこれ以外のものであってもよい。例えば、ディスペンサ１の代わりに（又は加えて）、はんだ等を印刷する印刷装置を備えた構成であってもよい。

本発明に係る部品実装ライン（システム）を示す模式図である（１（ａ）は工程図、１（ｂ）は工程毎にタクトタイムの一例を示した図である）。 部品実装ラインに組込まれる実装装置の構成を示す概略平面図である。 部品実装ラインに組込まれる塗布検査装置の構成を示す概略平面図である。 中央管理装置の構成を示すブロック図である。 中央管理装置の制御部本体に含まれる機能構成を説明するブロックである。 ディスペンサ、塗布検査装置、第１実装装置、第２実装装置および実装検査装置の各制御装置の機能構成を示すブロック図である。 回路基板に設けられるマークの種類を示す回路基板の平面模式図である。 中央管理装置（制御部本体）による基板認識処理制御の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ディスペンサ
２ 塗布検査装置
３ 第１実装装置
４ 第２実装装置
５ 実装検査装置
６ 硬化装置
８ 中央管理装置

Claims (4)

1. 複数台のシステム構成装置からなり、かつこのシステム構成装置として、搬送手段により搬送される基板を所定位置に停止させた状態で当該基板に所定の作業をそれぞれ施すとともにこの作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被作業部分のずれに応じた補正データを求めるようにした複数台の特定装置を含む部品実装システムの基板認識方法であって、
   前記マークの画像認識作業を、当該マークを使用する特定装置においてそれぞれ実施するときの各システム構成装置のタクトタイムを予め比較してタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定し、このシステム構成装置が前記特定装置である場合には、当該特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を当該特定装置よりも上工程の一乃至複数の特定装置に割り当てて実施させるとともに、各特定装置のタクトタイムが特定装置以外のシステム構成装置のタクトタイムに比べて遅くならない範囲で上記割り当てを行う
   ことを特徴とする基板認識方法。
2. 請求項１に記載の基板認識方法において、
   タクトタイムが最も遅いシステム構成装置である前記特定装置を第１特定装置としたときに、この第１特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を、当該特定装置よりも上工程の第２特定装置に割り当てて各システム構成装置のタクトタイムを比較するとともにタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定し、このシステム構成装置が前記第２特定装置である場合には、さらに第２特定装置に割り当てたマークの一部又は全部の画像認識作業を、前記第１特定装置より上工程の装置であってかつ第２特定装置よりも下工程の特定装置に割り当て、当該特定装置を新たな第２特定装置として以後同様にタクトタイムの比較および割り当てを行うことにより、第１特定装置において認識すべきマークの一部又は全部の画像認識作業を当該第１特定装置よりも上工程の特定装置に割り当てる
   ことを特徴とする基板認識方法。
3. 請求項２に記載の基板認識方法において、
   前記部品実装システムに含まれる前記特定装置のうち最も上工程の特定装置を最初の第２特定装置として前記割り当てを行うことを特徴とする基板認識方法。
4. 複数台のシステム構成装置からなり、かつこのシステム構成装置として、搬送手段により搬送される基板を所定位置に停止させた状態で当該基板に所定の作業をそれぞれ施すとともにこの作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被作業部分のずれに応じた補正データを求めるようにした複数台の特定装置を含む部品実装システムであって、
   マークの前記画像認識作業を、当該マークを使用する特定装置においてそれぞれ実施する場合の各システム構成装置のタクトタイムを比較してタクトタイムが最も遅いシステム構成装置を特定する特定手段と、
   この特定手段により特定されたシステム構成装置が前記特定装置である場合に、当該特定装置において使用するマークの一部又は全部の画像認識作業を当該特定装置よりも上工程の一乃至複数の特定装置に割り当てて実施させるための割り当てデータを作成する割り当てデータ作成手段とを有し、
   前記データ作成手段は、各特定装置のタクトタイムが特定装置以外のシステム構成装置のタクトタイムに比べて遅くならない範囲で上記割り当てを行い、
   前記各特定装置は、前記割り当てデータ作成手段において作成された割り当てデータに基づいてマークの画像認識作業を行う
   ことを特徴とする部品実装システム。

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