JP4536280B2 - 部品実装機、実装検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に部品を装着する部品実装機及び基板の実装検査を行う実装検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品吸着用のヘッドを昇降かつ回転可能に装備したヘッドユニットを、部品供給部と所定の位置に位置決めされた基板とにわたって移動可能に構成し、上記ヘッドにより電子部品を吸着して基板上の所定位置に部品を実装するようにした部品実装機は一般に知られている。
【０００３】
この種の部品実装機では、例えば、部品の吸着ミスやヘッドからの部品の脱落により、部品が基板上に装着されない場合や部品が位置ずれした状態で基板上に実装される場合、間違った部品が部品供給部より供給されて基板上に実装される場合等があり、このような部品の実装不良を検知することにより不良基板を選別することが要求される。
【０００４】
そこで、従来から、ヘッドユニットにレーザー距離センサを搭載し、基板表面にレーザー光を照射して基板表面の凹凸を調べ、その高さ情報に基づいて部品装着の有無を調べることが行われている（従来例１）。
【０００５】
また、ヘッドユニットに基板認識用のカメラを搭載しているような装置では、このカメラを利用して部品実装後に個々の装着部品を撮像し、その画像に基づいて各部品の装着状態を調べることも行われている（従来例２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来例１の方法では、部品実装後の基板の高さ情報のみに基づいて部品の有無を検出するため、部品の装着方向についての不良を検出することができないという問題がある。また、部品実装前の基板に異物が付着しているとき等に検出ミスが発生したり、又類似形状の異種部品を識別することができずに検出ミスが発生する等、検出精度の点で問題がある。加えて、レーザー光を照射して基板表面の凹凸を調べるため、基板上の広い領域のデータをとるのに多くの時間が必要となり、検査時間が長くなるといった問題がある。
【０００７】
上記従来例２の方法では、部品実装後の画像データのみを用い、部品と基板の画像データが混在した状態で部品の装着状態を調べるため、例えば部品と基板の色彩が酷似しているときに基板の画像データと部品の画像データとを識別することができずに検出ミスが発生したり、又部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているときに、これらのノイズ画像データと部品画像データとを識別することができずに検出ミスが発生する等、検出精度の点で問題がある。また、部品実装後にカメラで個々の装着部品を撮像して検査する方法をとるため、検査時間が長くなるといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、部品の実装不良を短時間で高精度に検知することができる部品実装機及び実装検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動可能なヘッドユニットに搭載された部品装着用のヘッドにより部品を吸着し、ヘッドユニットの移動により基板上に部品を移動させて上記ヘッドの昇降に伴い部品を基板上に装着するように構成された部品実装機であって、部品実装前と部品実装後の基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の各撮像データに基づき実装検査を行う検査手段とを有し、上記撮像手段は、上記基板に上記部品が実装される実装ステージを挟んで設けられた上記基板の搬入側および上記基板の搬出側の搬送経路の上方にそれぞれ設置されたラインカメラを備え、部品実装前の上記基板搬入側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像するとともに、部品実装後の上記基板搬出側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像し、上記検査手段は、上記撮像手段が撮像した部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求め、実装検査を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データを検査手段によって比較することにより実装検査を行うため、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することが可能となる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００１１】
上記部品実装機において、上記検査手段は、上記部品実装後の撮像データと上記部品実装前の撮像データとの差分により求めた差分画像データに基づき、上記部品に相当する部品画像データを得るとともに、実装すべき部品に対応する基準部品データを所定の記憶部から読み出し、その読み出した基準部品データと上記部品画像データとを比較する照合判定により実装検査を行うように構成することができる。
【００１２】
また、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記検査手段が上記部品画像データから上記部品の識別要素の情報である特徴情報を抽出して、この部品画像データから抽出した特徴情報と、所定の記憶部に記憶された実装すべき部品の特徴情報とを比較することにより行われるように構成することができる。
【００１３】
更に、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンのうちから選択した複数の識別要素について行い、この照合判定に際し、上記複数の識別要素について、上記部品に応じた重み付けをするように構成してもよく、このようにすることで、部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００１４】
本発明の実装検査方法は、部品実装前の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、基板上複数部品が実装される所定領域をラインカメラにより撮像するとともに、部品実装後の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、上記所定領域をラインカメラにより撮像し、部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求めることにより、基板の実装検査を行うように構成されている。
【００１５】
この実装検査方法によれば、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することが可能となる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。この実装検査方法は、部品実装機に適用することができる外、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の基本構成を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明の基本構成である部品実装機１０を概略的に示している。この部品実装機１０の基台１上には、プリント回路基板等の基板３を搬送する搬送部２として、ここではコンベアが配置され、基板３がこの搬送部２上を搬送されて、部品の実装を行う所定の位置で停止されるようになっている。この搬送部２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。
【００１８】
また、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、部品供給部４と基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能になっている。
【００１９】
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、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、Ｙ軸駆動部３５が構成されている。
【００２０】
また、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、ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合して、Ｘ軸駆動部３４が構成されている。そして、Ｙ軸駆動部３５のＹ軸サーボモータ９の作動により支持部材１１がＹ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸駆動部３４のＸ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５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。
【００２１】
ヘッドユニット５には、図２に示すように、部品吸着用のヘッド２０が設けられていて、図略の昇降駆動機構によってＺ軸方向にヘッド２０の昇降を行うＺ軸駆動部３６と、図略の回転駆動機構によってヘッド中心軸回りにヘッド２０のＲ軸回転を行うＲ軸駆動部３７とが構成されている。そして、ヘッド２０の先端部にはノズル２０ａが設けられており、このノズル２０ａに負圧が供給されることにより部品を吸着し得るようにした吸着部３８が構成されている。
【００２２】
また、ヘッドユニット５には、部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像するための撮像部４１が構成されている。この撮像部４１は、カメラ２１及びその照明装置２２で構成されており、図２に示すように、ヘッド２０の側方部分に配置されている。カメラ２１は、ＣＣＤエリアセンサからなり、画像信号を後述するコントローラの画像処理部４２に出力するように構成されている。ここでは、ＣＣＤエリアセンサとして、カラー画像をＲ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の三原色に分解したデータを出力するものを用いるが、白黒画像のデータを出力するものを用いてもよい。照明装置２２は、白色ＬＥＤ、蛍光燈等からなり、カメラ２１による撮像用の照明を提供するように構成されている。
【００２３】
上記部品実装機１０は、装置を統括的に制御するコントローラを有している。このコントローラは、図３に示すように、制御装置、主記憶装置及び演算論理装置で構成された中央処理装置（ＣＰＵ）３０を有し、このＣＰＵ３０に、入力部３１、記憶部３２、出力部３３、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８、部品供給部４、搬送部２、撮像部４１、画像処理部４２及び検査部４３が接続されている。ここで、主記憶装置は、種々のプログラムを予め記憶するＲＯＭと、種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等からなる。部品実装機１０の各部がＣＰＵ３０によって制御されて、実装動作が実行されると共に、実装検査が行われて部品の実装不良が検知されるようになっている。
【００２４】
入力部３１はキーボード等からなり、この入力部３１により部品データ、プログラム、機械の制御パラメータ等を入力したり、機械操作を行うように構成されている。
【００２５】
記憶部３２は、部品実装前と部品実装後における基板全体の画像データ、両者の差分画像データ、基準となる各種の部品の基準画像データ、及び基板上における各部品の正規の実装位置情報等を記憶している。
【００２６】
出力部３３は、例えばＣＲＴディスプレイ等の表示装置からなり、入力部から入力された情報や実装検査の結果等を表示出力するように構成されている。
【００２７】
撮像部４１は、上記カメラ２１及び照明装置２２で構成され、ＣＰＵ３０からの制御信号に基づいて、部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像するように構成されている。
【００２８】
画像処理部４２は、カメラ２１から出力される画像信号に必要に応じて所定の信号処理を施し、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出することにより、基板３の全体に実装された各部品の画像データを抽出してＣＰＵ３０に出力するように構成されている。
【００２９】
検査部４３は、実際に撮像して得られた各部品の撮像データと、予め記憶部３２に記憶されている各部品の基準画像データとを比較して、部品の実装不良を検知する。
【００３０】
ＣＰＵ３０は、部品実装機１０を統括的に制御して、主に実装動作と実装検査を実行させる。
【００３１】
実装動作においては、ＣＰＵ３０は、基板３上に所定の部品が実装されるように、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８、部品供給部４及び搬送部２を制御する。
【００３２】
実装検査においては、ＣＰＵ３０は、カメラ２１により部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像すべく撮像部４１を制御すると共に、画像処理部４２に対し、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出して、基板３の全体に実装された全ての部品のデータを一括して取得し、これらのデータを記憶部３２に記憶するように制御を行う。そして、ＣＰＵ３０は、検査部４３に対し、実際に撮像して得られた各部品の撮像データと、予め記憶部３２に記憶されている各部品の基準画像データとを比較して、部品の実装不良を検知するように制御を行う。
【００３３】
ここで、上記した部品実装機１０の検査部４３における実装検査の処理手順について、図４のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００３４】
まず、ＣＰＵ３０によって搬送部２を制御して、基板３を所定位置に搬送する（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、所定位置に搬送された部品実装前の基板３に対し、ＣＰＵ３０によって、撮像部４１を構成するカメラ２１及び照明装置２２の作動を制御して、基板３の全体を上方より撮像する（ステップＳ２）。これにより、例えば、図５（ａ）に示す基準マークＭ１、基板マークＭ２及び基板Ｂ１の情報を含む画像データｄ１が得られる。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３０によって、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８及び部品供給部４等を制御して、基板３への部品の実装を行う（ステップＳ３）。
【００３７】
次に、ＣＰＵ３０によって、撮像部４１を構成するカメラ２１及び照明装置２２の作動を制御して、部品実装後における基板３の全体を上方より撮像する（ステップＳ４）。これにより、例えば、図５（ｂ）に示す基準マークＭ１、基板マークＭ２、部品Ｐ１〜Ｐ８及び基板Ｂ１の情報を含む画像データｄ２が得られる。
【００３８】
次に、画像処理部４２において、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出する（ステップＳ５）。これにより、例えば、図５（ｃ）に示す部品Ｐ１〜Ｐ８のみの情報からなる差分画像データｄ３（＝ｄ１−ｄ２）が得られる。
【００３９】
具体的には、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の各色成分の画像データが、Ａ／Ｄ変換されることにより、各画像データが多階調の画像データに変換される。そして、部品実装後の画像データにおける各画素の階調から部品実装前の画像データにおける相対応する画素の階調が減算された後、各画素の階調の絶対値がとられる。これにより色成分毎の差分画像データ、すなわち部品に相当する画像データが抽出される。
【００４０】
そして、各色成分の差分画像データが所定の閾値に基づいて二値化画像に変換され、各色成分の差分画像データの論理和、つまり、各色成分の差分画像データにおける相対応する画素の論理和がとられる。これにより部品に相当する最終的な部品画像データが得られる。
【００４１】
こうして部品画像データが抽出されると、その部品画像データがＣＰＵ３０及び検査部４３に出力され、実装検査が行われる（ステップＳ６）。
【００４２】
具体的には、対象とする基板に実装されるべき各部品に対応する基準部品データが記憶部３３から読み出され、全部品について検出された部品画像データと基準部品データとが比較され、実装部品の間違いや実装ミスの有無について照合判定による検査が行われる。更には、基板上に実際に実装された各部品の装着位置や姿勢が検出されると共に、基板上における各部品の正規の実装位置情報が記憶部３３から読み出され、両者の比較により、基板上に実装された部品の装着位置のずれや傾きの検出等が行われる。
【００４３】
尚、上述した各部品の照合判定は、検出された部品画像データにおける個々の部品について、部品の形状、縦横比、面積、ランドパターン、表面文字、マーク、カラーコード等の特徴情報を抽出し、これらの特徴情報と予め記憶部に記憶されている各部品の特徴情報とを比較することにより行うこともできる。
【００４４】
例えば、固定抵抗器、メルフ磁器コンデンサ等をカラーコードで識別し、ＳＯＰ、ＰＬＣＣ、ＱＦＰ等を部品の表面文字、マーク、ランドパターンで識別することができる。その他の実装部品である積層セラミックコンデンサ、タンタル電解コンデンサ、アルミ電解コンデンサ、チップフィルムコンデンサ、チップインダクタ、半固定ボリューム、ミニモールドトランジスタ、パワートランジスタについても、それぞれの特徴部分により同様の識別をすることができる。尚、部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンについて、実装対象の部品に応じて重み付けをすることによって部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００４５】
そして、全部品について基準部品データと検出された部品画像データとが予め設定されている誤差内であるか否かを判定して、実装不良の有無が判断される（ステップＳ７）。
【００４６】
判定結果が“ＮＯ”の場合には、正常実装の検査結果を出力し（ステップＳ８）、基板３を次工程に搬送して（ステップＳ９）、実装検査を終了する。ステップＳ７の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、実装不良の検査結果を出力し（ステップＳ１０）、基板３を不良ストッカーに搬送して（ステップＳ１１）、実装検査を終了する。
【００４７】
以上、本発明の部品実装機は、上記した基本構成における部品実装機に限定されるものではなく、必要に応じ適宜構成を変形、追加、置換又は削除した構成としてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
例えば、上記では、上記撮像部４１を、エリアカメラ２１によって基板３の全体を一度で撮像するように構成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
上記撮像部を、エリアカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成してもよい。
【００５０】
図６及び図７は、その一例を斜視図及び平面図でそれぞれ表すものであり、停止状態にある搬送部２上に載置された基板３に対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動なエリアカメラ２１Ｂを図７中に示すパスＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４で示す経路で順次移動させて、基板３の全体領域Ｒ０を４分割した各領域Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をエリアカメラ２１Ｂで順次撮像することにより、部品実装前と部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する方法を表す。この方法によれば、撮像領域の狭い小型で安価なエリアカメラ２１Ｂを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となる。
【００５１】
また、上記撮像部を、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成してもよい。
【００５２】
図８は、その一例を斜視図で表すものであり、停止状態にある搬送部２上に載置された基板３に対し、Ｘ軸方向に可動なラインカメラ２１Ｃを移動させることにより、部品実装前と部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する方法を表す。この方法によれば、小型で安価なラインカメラ２１Ｃを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となる。
【００５３】
以下に、本発明の実施形態につき説明する。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態に係る部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の他の一例を斜視図で表すものである。部品の実装ステージを挟んで、基板３の搬入側と搬出側における搬送経路の上方に２つのラインカメラ２１Ｄ，２１Ｅを設置する。そして、搬送部２上に載置されＸ軸方向に搬入されてくる基板３に対し、上記ラインカメラ２１Ｄを用いて、搬入ステージで部品実装前の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する。次に、実装ステージで基板に部品が実装される。その後、Ｘ軸方向に搬出されてくる基板３に対し、ラインカメラ２１Ｅを用いて、搬出ステージで部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する。この方法によれば、上記と同様に、小型で安価なラインカメラ２１Ｄ，２１Ｅを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となることに加えて、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが、基板の搬送過程において短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００５５】
また、上記では、本発明の実装検査方法を部品実装機に適用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【００５６】
尚、上記の実施の形態においては、エリアカメラ２１やラインカメラ２１Ｃ等の撮像手段により撮像される部品装着前後の撮像データは、基板全体のものであったが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、トランス、メカ部品等の大型部品は別の実装機により後工程で基板上に装着されることがある。実装検査をする該当部品実装機により実装される全ての複数部品が撮像可能となる領域のみを撮像するようにしてもよい。これにより、画像データ量が小さくなり、実装検査の時間を短縮することができる。
【００５８】
また、基板上に装着される部品群別に画像データ精度を変えることにより、実装検査の時間を短縮することが考えられる。部品群が装着される基板上の領域毎に要求される画像データ精度に合わせ、部品装着前後の撮像データを異なる撮像条件（例えば、カメラを変えたり、データ取り込み時間を要求される画像データ精度の高いものは時間を長くしたりする等）で取り込むようにしてもよい。
【００５９】
すなわち、部品実装前と部品実装後に基板上複数部品が実装される所定領域をそれぞれ撮像することにより、部品単品毎に装着状態を調べるものに比べ、格段に検査時間を短くすることができる。
【００６０】
更には、複数の部品実装機でラインを構成する場合には、部品実装機毎に部品実装前と部品実装後の基板上複数部品が実装される所定領域を撮像することで、部品実装機毎に基板の実装の良否の選別が可能になる。一方、最初の実装工程の部品実装機の部品実装前と、最後の実装工程の部品実装機の部品実装後に、基板上複数部品が実装される所定領域をそれぞれ撮像することで、最終的に基板の実装良否の選別が可能になる。
【００６１】
また、上記のいずれの実施の形態においても、基板上に２点あるいは３点以上の基準マークを設け、部品実装前後の各撮像データを基準マークに基づいて補正するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の部品実装機によれば、撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データを検査手段によって比較することにより実装検査を行うため、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することができる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００６３】
上記部品実装機において、上記検査手段は、上記部品実装後の撮像データと上記部品実装前の撮像データとの差分により求めた差分画像データに基づき、上記部品に相当する部品画像データを得るとともに、実装すべき部品に対応する基準部品データを所定の記憶部から読み出し、その読み出した基準部品データと上記部品画像データとを比較する照合判定により実装検査を行うように構成することができる。また、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記検査手段が上記部品画像データから上記部品の識別要素の情報である特徴情報を抽出して、この部品画像データから抽出した特徴情報と、所定の記憶部に記憶された実装すべき部品の特徴情報とを比較することにより行われるように構成することができる。更に、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンのうちから選択した複数の識別要素について行い、この照合判定に際し、上記複数の識別要素について、上記部品に応じた重み付けをするように構成してもよく、このようにすることで、部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００６４】
本発明の実装検査方法によれば、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することができる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。この実装検査方法は、部品実装機に適用することができる外、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成における部品実装機の全体構成を示す平面図である。
【図２】 本発明の基本構成における部品実装機のヘッドユニット周辺を表す正面図である。
【図３】 本発明の基本構成における部品実装機のコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の基本構成における部品実装機の検査部における実装検査の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】 本発明の基本構成の部品実装機における撮像部及び画像処理部より出力される基板全体の画像データの一例を示す図であって、（ａ）は部品実装前における基板全体の画像データを、（ｂ）は部品実装後における基板全体の画像データを、（ｃ）両者の差分画像データをそれぞれ表す。
【図６】 本発明の基本構成における部品実装機におけるエリアカメラを用いた撮像部の構成例を示す斜視図である。
【図７】 図６に示すエリアカメラを用いた撮像部による撮像方法を説明するための平面図である。
【図８】 本発明の基本構成における部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の構成例を示す斜視図である。
【図９】 本発明の一実施形態に係る部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の他の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ 基板
５ ヘッドユニット
１０ 部品実装機
２０ ヘッド
２１，２１Ｂ カメラ（エリアカメラ）
２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ ラインカメラ
３０ 中央処理装置（ＣＰＵ）（制御手段）
４１ 撮像部（撮像手段）
４３ 検査部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に部品を装着する部品実装機及び基板の実装検査を行う実装検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品吸着用のヘッドを昇降かつ回転可能に装備したヘッドユニットを、部品供給部と所定の位置に位置決めされた基板とにわたって移動可能に構成し、上記ヘッドにより電子部品を吸着して基板上の所定位置に部品を実装するようにした部品実装機は一般に知られている。
【０００３】
この種の部品実装機では、例えば、部品の吸着ミスやヘッドからの部品の脱落により、部品が基板上に装着されない場合や部品が位置ずれした状態で基板上に実装される場合、間違った部品が部品供給部より供給されて基板上に実装される場合等があり、このような部品の実装不良を検知することにより不良基板を選別することが要求される。
【０００４】
そこで、従来から、ヘッドユニットにレーザー距離センサを搭載し、基板表面にレーザー光を照射して基板表面の凹凸を調べ、その高さ情報に基づいて部品装着の有無を調べることが行われている（従来例１）。
【０００５】
また、ヘッドユニットに基板認識用のカメラを搭載しているような装置では、このカメラを利用して部品実装後に個々の装着部品を撮像し、その画像に基づいて各部品の装着状態を調べることも行われている（従来例２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来例１の方法では、部品実装後の基板の高さ情報のみに基づいて部品の有無を検出するため、部品の装着方向についての不良を検出することができないという問題がある。また、部品実装前の基板に異物が付着しているとき等に検出ミスが発生したり、又類似形状の異種部品を識別することができずに検出ミスが発生する等、検出精度の点で問題がある。加えて、レーザー光を照射して基板表面の凹凸を調べるため、基板上の広い領域のデータをとるのに多くの時間が必要となり、検査時間が長くなるといった問題がある。
【０００７】
上記従来例２の方法では、部品実装後の画像データのみを用い、部品と基板の画像データが混在した状態で部品の装着状態を調べるため、例えば部品と基板の色彩が酷似しているときに基板の画像データと部品の画像データとを識別することができずに検出ミスが発生したり、又部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているときに、これらのノイズ画像データと部品画像データとを識別することができずに検出ミスが発生する等、検出精度の点で問題がある。また、部品実装後にカメラで個々の装着部品を撮像して検査する方法をとるため、検査時間が長くなるといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、部品の実装不良を短時間で高精度に検知することができる部品実装機及び実装検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動可能なヘッドユニットに搭載された部品装着用のヘッドにより部品を吸着し、ヘッドユニットの移動により基板上に部品を移動させて上記ヘッドの昇降に伴い部品を基板上に装着するように構成された部品実装機であって、部品実装前と部品実装後の基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の各撮像データに基づき実装検査を行う検査手段とを有し、上記撮像手段は、上記基板に上記部品が実装される実装ステージを挟んで設けられた上記基板の搬入側および上記基板の搬出側の搬送経路の上方にそれぞれ設置されたラインカメラを備え、部品実装前の上記基板搬入側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像するとともに、部品実装後の上記基板搬出側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像し、上記検査手段は、上記撮像手段が撮像した部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求め、実装検査を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データを検査手段によって比較することにより実装検査を行うため、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することが可能となる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００１１】
上記部品実装機において、上記検査手段は、上記部品実装後の撮像データと上記部品実装前の撮像データとの差分により求めた差分画像データに基づき、上記部品に相当する部品画像データを得るとともに、実装すべき部品に対応する基準部品データを所定の記憶部から読み出し、その読み出した基準部品データと上記部品画像データとを比較する照合判定により実装検査を行うように構成することができる。
【００１２】
また、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記検査手段が上記部品画像データから上記部品の識別要素の情報である特徴情報を抽出して、この部品画像データから抽出した特徴情報と、所定の記憶部に記憶された実装すべき部品の特徴情報とを比較することにより行われるように構成することができる。
【００１３】
更に、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンのうちから選択した複数の識別要素について行い、この照合判定に際し、上記複数の識別要素について、上記部品に応じた重み付けをするように構成してもよく、このようにすることで、部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００１４】
本発明の実装検査方法は、部品実装前の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、基板上複数部品が実装される所定領域をラインカメラにより撮像するとともに、部品実装後の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、上記所定領域をラインカメラにより撮像し、部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求めることにより、基板の実装検査を行うように構成されている。
【００１５】
この実装検査方法によれば、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することが可能となる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。この実装検査方法は、部品実装機に適用することができる外、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の基本構成を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明の基本構成である部品実装機１０を概略的に示している。この部品実装機１０の基台１上には、プリント回路基板等の基板３を搬送する搬送部２として、ここではコンベアが配置され、基板３がこの搬送部２上を搬送されて、部品の実装を行う所定の位置で停止されるようになっている。この搬送部２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。
【００１８】
また、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、部品供給部４と基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能になっている。
【００１９】
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、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、Ｙ軸駆動部３５が構成されている。
【００２０】
また、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、ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合して、Ｘ軸駆動部３４が構成されている。そして、Ｙ軸駆動部３５のＹ軸サーボモータ９の作動により支持部材１１がＹ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸駆動部３４のＸ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５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。
【００２１】
ヘッドユニット５には、図２に示すように、部品吸着用のヘッド２０が設けられていて、図略の昇降駆動機構によってＺ軸方向にヘッド２０の昇降を行うＺ軸駆動部３６と、図略の回転駆動機構によってヘッド中心軸回りにヘッド２０のＲ軸回転を行うＲ軸駆動部３７とが構成されている。そして、ヘッド２０の先端部にはノズル２０ａが設けられており、このノズル２０ａに負圧が供給されることにより部品を吸着し得るようにした吸着部３８が構成されている。
【００２２】
また、ヘッドユニット５には、部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像するための撮像部４１が構成されている。この撮像部４１は、カメラ２１及びその照明装置２２で構成されており、図２に示すように、ヘッド２０の側方部分に配置されている。カメラ２１は、ＣＣＤエリアセンサからなり、画像信号を後述するコントローラの画像処理部４２に出力するように構成されている。ここでは、ＣＣＤエリアセンサとして、カラー画像をＲ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の三原色に分解したデータを出力するものを用いるが、白黒画像のデータを出力するものを用いてもよい。照明装置２２は、白色ＬＥＤ、蛍光燈等からなり、カメラ２１による撮像用の照明を提供するように構成されている。
【００２３】
上記部品実装機１０は、装置を統括的に制御するコントローラを有している。このコントローラは、図３に示すように、制御装置、主記憶装置及び演算論理装置で構成された中央処理装置（ＣＰＵ）３０を有し、このＣＰＵ３０に、入力部３１、記憶部３２、出力部３３、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８、部品供給部４、搬送部２、撮像部４１、画像処理部４２及び検査部４３が接続されている。ここで、主記憶装置は、種々のプログラムを予め記憶するＲＯＭと、種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等からなる。部品実装機１０の各部がＣＰＵ３０によって制御されて、実装動作が実行されると共に、実装検査が行われて部品の実装不良が検知されるようになっている。
【００２４】
入力部３１はキーボード等からなり、この入力部３１により部品データ、プログラム、機械の制御パラメータ等を入力したり、機械操作を行うように構成されている。
【００２５】
記憶部３２は、部品実装前と部品実装後における基板全体の画像データ、両者の差分画像データ、基準となる各種の部品の基準画像データ、及び基板上における各部品の正規の実装位置情報等を記憶している。
【００２６】
出力部３３は、例えばＣＲＴディスプレイ等の表示装置からなり、入力部から入力された情報や実装検査の結果等を表示出力するように構成されている。
【００２７】
撮像部４１は、上記カメラ２１及び照明装置２２で構成され、ＣＰＵ３０からの制御信号に基づいて、部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像するように構成されている。
【００２８】
画像処理部４２は、カメラ２１から出力される画像信号に必要に応じて所定の信号処理を施し、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出することにより、基板３の全体に実装された各部品の画像データを抽出してＣＰＵ３０に出力するように構成されている。
【００２９】
検査部４３は、実際に撮像して得られた各部品の撮像データと、予め記憶部３２に記憶されている各部品の基準画像データとを比較して、部品の実装不良を検知する。
【００３０】
ＣＰＵ３０は、部品実装機１０を統括的に制御して、主に実装動作と実装検査を実行させる。
【００３１】
実装動作においては、ＣＰＵ３０は、基板３上に所定の部品が実装されるように、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８、部品供給部４及び搬送部２を制御する。
【００３２】
実装検査においては、ＣＰＵ３０は、カメラ２１により部品実装前と部品実装後における基板３の全体を撮像すべく撮像部４１を制御すると共に、画像処理部４２に対し、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出して、基板３の全体に実装された全ての部品のデータを一括して取得し、これらのデータを記憶部３２に記憶するように制御を行う。そして、ＣＰＵ３０は、検査部４３に対し、実際に撮像して得られた各部品の撮像データと、予め記憶部３２に記憶されている各部品の基準画像データとを比較して、部品の実装不良を検知するように制御を行う。
【００３３】
ここで、上記した部品実装機１０の検査部４３における実装検査の処理手順について、図４のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００３４】
まず、ＣＰＵ３０によって搬送部２を制御して、基板３を所定位置に搬送する（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、所定位置に搬送された部品実装前の基板３に対し、ＣＰＵ３０によって、撮像部４１を構成するカメラ２１及び照明装置２２の作動を制御して、基板３の全体を上方より撮像する（ステップＳ２）。これにより、例えば、図５（ａ）に示す基準マークＭ１、基板マークＭ２及び基板Ｂ１の情報を含む画像データｄ１が得られる。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３０によって、Ｘ軸駆動部３４、Ｙ軸駆動部３５、Ｚ軸駆動部３６、Ｒ軸駆動部３７、吸着部３８及び部品供給部４等を制御して、基板３への部品の実装を行う（ステップＳ３）。
【００３７】
次に、ＣＰＵ３０によって、撮像部４１を構成するカメラ２１及び照明装置２２の作動を制御して、部品実装後における基板３の全体を上方より撮像する（ステップＳ４）。これにより、例えば、図５（ｂ）に示す基準マークＭ１、基板マークＭ２、部品Ｐ１〜Ｐ８及び基板Ｂ１の情報を含む画像データｄ２が得られる。
【００３８】
次に、画像処理部４２において、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の画像データから両者の差分画像データを算出する（ステップＳ５）。これにより、例えば、図５（ｃ）に示す部品Ｐ１〜Ｐ８のみの情報からなる差分画像データｄ３（＝ｄ１−ｄ２）が得られる。
【００３９】
具体的には、部品実装前と部品実装後における基板３の全体の各色成分の画像データが、Ａ／Ｄ変換されることにより、各画像データが多階調の画像データに変換される。そして、部品実装後の画像データにおける各画素の階調から部品実装前の画像データにおける相対応する画素の階調が減算された後、各画素の階調の絶対値がとられる。これにより色成分毎の差分画像データ、すなわち部品に相当する画像データが抽出される。
【００４０】
そして、各色成分の差分画像データが所定の閾値に基づいて二値化画像に変換され、各色成分の差分画像データの論理和、つまり、各色成分の差分画像データにおける相対応する画素の論理和がとられる。これにより部品に相当する最終的な部品画像データが得られる。
【００４１】
こうして部品画像データが抽出されると、その部品画像データがＣＰＵ３０及び検査部４３に出力され、実装検査が行われる（ステップＳ６）。
【００４２】
具体的には、対象とする基板に実装されるべき各部品に対応する基準部品データが記憶部３３から読み出され、全部品について検出された部品画像データと基準部品データとが比較され、実装部品の間違いや実装ミスの有無について照合判定による検査が行われる。更には、基板上に実際に実装された各部品の装着位置や姿勢が検出されると共に、基板上における各部品の正規の実装位置情報が記憶部３３から読み出され、両者の比較により、基板上に実装された部品の装着位置のずれや傾きの検出等が行われる。
【００４３】
尚、上述した各部品の照合判定は、検出された部品画像データにおける個々の部品について、部品の形状、縦横比、面積、ランドパターン、表面文字、マーク、カラーコード等の特徴情報を抽出し、これらの特徴情報と予め記憶部に記憶されている各部品の特徴情報とを比較することにより行うこともできる。
【００４４】
例えば、固定抵抗器、メルフ磁器コンデンサ等をカラーコードで識別し、ＳＯＰ、ＰＬＣＣ、ＱＦＰ等を部品の表面文字、マーク、ランドパターンで識別することができる。その他の実装部品である積層セラミックコンデンサ、タンタル電解コンデンサ、アルミ電解コンデンサ、チップフィルムコンデンサ、チップインダクタ、半固定ボリューム、ミニモールドトランジスタ、パワートランジスタについても、それぞれの特徴部分により同様の識別をすることができる。尚、部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンについて、実装対象の部品に応じて重み付けをすることによって部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００４５】
そして、全部品について基準部品データと検出された部品画像データとが予め設定されている誤差内であるか否かを判定して、実装不良の有無が判断される（ステップＳ７）。
【００４６】
判定結果が“ＮＯ”の場合には、正常実装の検査結果を出力し（ステップＳ８）、基板３を次工程に搬送して（ステップＳ９）、実装検査を終了する。ステップＳ７の判定結果が“ＹＥＳ”の場合には、実装不良の検査結果を出力し（ステップＳ１０）、基板３を不良ストッカーに搬送して（ステップＳ１１）、実装検査を終了する。
【００４７】
以上、本発明の部品実装機は、上記した基本構成における部品実装機に限定されるものではなく、必要に応じ適宜構成を変形、追加、置換又は削除した構成としてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
例えば、上記では、上記撮像部４１を、エリアカメラ２１によって基板３の全体を一度で撮像するように構成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
上記撮像部を、エリアカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成してもよい。
【００５０】
図６及び図７は、その一例を斜視図及び平面図でそれぞれ表すものであり、停止状態にある搬送部２上に載置された基板３に対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動なエリアカメラ２１Ｂを図７中に示すパスＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４で示す経路で順次移動させて、基板３の全体領域Ｒ０を４分割した各領域Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をエリアカメラ２１Ｂで順次撮像することにより、部品実装前と部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する方法を表す。この方法によれば、撮像領域の狭い小型で安価なエリアカメラ２１Ｂを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となる。
【００５１】
また、上記撮像部を、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成してもよい。
【００５２】
図８は、その一例を斜視図で表すものであり、停止状態にある搬送部２上に載置された基板３に対し、Ｘ軸方向に可動なラインカメラ２１Ｃを移動させることにより、部品実装前と部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する方法を表す。この方法によれば、小型で安価なラインカメラ２１Ｃを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となる。
【００５３】
以下に、本発明の実施形態につき説明する。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態に係る部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の他の一例を斜視図で表すものである。部品の実装ステージを挟んで、基板３の搬入側と搬出側における搬送経路の上方に２つのラインカメラ２１Ｄ，２１Ｅを設置する。そして、搬送部２上に載置されＸ軸方向に搬入されてくる基板３に対し、上記ラインカメラ２１Ｄを用いて、搬入ステージで部品実装前の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する。次に、実装ステージで基板に部品が実装される。その後、Ｘ軸方向に搬出されてくる基板３に対し、ラインカメラ２１Ｅを用いて、搬出ステージで部品実装後の基板３の全体領域Ｒ０を撮像する。この方法によれば、上記と同様に、小型で安価なラインカメラ２１Ｄ，２１Ｅを利用して基板３の全体を撮像する撮像部を構成することが可能となることに加えて、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが、基板の搬送過程において短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００５５】
また、上記では、本発明の実装検査方法を部品実装機に適用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【００５６】
尚、上記の実施の形態においては、エリアカメラ２１やラインカメラ２１Ｃ等の撮像手段により撮像される部品装着前後の撮像データは、基板全体のものであったが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、トランス、メカ部品等の大型部品は別の実装機により後工程で基板上に装着されることがある。実装検査をする該当部品実装機により実装される全ての複数部品が撮像可能となる領域のみを撮像するようにしてもよい。これにより、画像データ量が小さくなり、実装検査の時間を短縮することができる。
【００５８】
また、基板上に装着される部品群別に画像データ精度を変えることにより、実装検査の時間を短縮することが考えられる。部品群が装着される基板上の領域毎に要求される画像データ精度に合わせ、部品装着前後の撮像データを異なる撮像条件（例えば、カメラを変えたり、データ取り込み時間を要求される画像データ精度の高いものは時間を長くしたりする等）で取り込むようにしてもよい。
【００５９】
すなわち、部品実装前と部品実装後に基板上複数部品が実装される所定領域をそれぞれ撮像することにより、部品単品毎に装着状態を調べるものに比べ、格段に検査時間を短くすることができる。
【００６０】
更には、複数の部品実装機でラインを構成する場合には、部品実装機毎に部品実装前と部品実装後の基板上複数部品が実装される所定領域を撮像することで、部品実装機毎に基板の実装の良否の選別が可能になる。一方、最初の実装工程の部品実装機の部品実装前と、最後の実装工程の部品実装機の部品実装後に、基板上複数部品が実装される所定領域をそれぞれ撮像することで、最終的に基板の実装良否の選別が可能になる。
【００６１】
また、上記のいずれの実施の形態においても、基板上に２点あるいは３点以上の基準マークを設け、部品実装前後の各撮像データを基準マークに基づいて補正するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の部品実装機によれば、撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データを検査手段によって比較することにより実装検査を行うため、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することができる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。
【００６３】
上記部品実装機において、上記検査手段は、上記部品実装後の撮像データと上記部品実装前の撮像データとの差分により求めた差分画像データに基づき、上記部品に相当する部品画像データを得るとともに、実装すべき部品に対応する基準部品データを所定の記憶部から読み出し、その読み出した基準部品データと上記部品画像データとを比較する照合判定により実装検査を行うように構成することができる。また、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記検査手段が上記部品画像データから上記部品の識別要素の情報である特徴情報を抽出して、この部品画像データから抽出した特徴情報と、所定の記憶部に記憶された実装すべき部品の特徴情報とを比較することにより行われるように構成することができる。更に、上記部品実装機において、上記照合判定は、上記部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンのうちから選択した複数の識別要素について行い、この照合判定に際し、上記複数の識別要素について、上記部品に応じた重み付けをするように構成してもよく、このようにすることで、部品の認識精度を更に向上させることができる。
【００６４】
本発明の実装検査方法によれば、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての画像データを一括して正確に認識することが可能となり、部品実装前の基板に汚れや異物が付着しているとき等にも、これらのノイズ画像データの影響を受けることなく、基板上所定領域に実装された複数部品の全ての実装不良を短時間で高精度に検知することができる。また、ラインカメラと基板を相対的に移動させて、基板上複数部品が実装される所定領域を撮像するように構成しているので、小型で安価なラインカメラを利用して基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段を構成することが可能となる。更に、部品実装前と部品実装後の基板上の所定領域の各撮像データが短時間で簡単に得られるため、実装検査を短時間で行うことが可能となり、タクトタイムの短縮化を図ることができる。この実装検査方法は、部品実装機に適用することができる外、実装検査のみを独立して行う検査装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成における部品実装機の全体構成を示す平面図である。
【図２】 本発明の基本構成における部品実装機のヘッドユニット周辺を表す正面図である。
【図３】 本発明の基本構成における部品実装機のコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の基本構成における部品実装機の検査部における実装検査の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】 本発明の基本構成の部品実装機における撮像部及び画像処理部より出力される基板全体の画像データの一例を示す図であって、（ａ）は部品実装前における基板全体の画像データを、（ｂ）は部品実装後における基板全体の画像データを、（ｃ）両者の差分画像データをそれぞれ表す。
【図６】 本発明の基本構成における部品実装機におけるエリアカメラを用いた撮像部の構成例を示す斜視図である。
【図７】 図６に示すエリアカメラを用いた撮像部による撮像方法を説明するための平面図である。
【図８】 本発明の基本構成における部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の構成例を示す斜視図である。
【図９】 本発明の一実施形態に係る部品実装機におけるラインカメラを用いた撮像部の他の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ 基板
５ ヘッドユニット
１０ 部品実装機
２０ ヘッド
２１，２１Ｂ カメラ（エリアカメラ）
２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ ラインカメラ
３０ 中央処理装置（ＣＰＵ）（制御手段）
４１ 撮像部（撮像手段）
４３ 検査部
Claims (5)
- 移動可能なヘッドユニットに搭載された部品装着用のヘッドにより部品を吸着し、ヘッドユニットの移動により基板上に部品を移動させて上記ヘッドの昇降に伴い部品を基板上に装着するように構成された部品実装機であって、
部品実装前と部品実装後の基板上複数部品が実装される所定領域を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段によって撮像された部品実装前と部品実装後の各撮像データに基づき実装検査を行う検査手段とを有し、
上記撮像手段は、上記基板に上記部品が実装される実装ステージを挟んで設けられた上記基板の搬入側および上記基板の搬出側の搬送経路の上方にそれぞれ設置されたラインカメラを備え、部品実装前の上記基板搬入側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像するとともに、部品実装後の上記基板搬出側において上記基板を搬送させつつ上記所定領域を撮像し、
上記検査手段は、上記撮像手段が撮像した部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求め、実装検査を行うことを特徴とする部品実装機。 - 上記検査手段は、上記部品実装後の撮像データと上記部品実装前の撮像データとの差分により求めた差分画像データに基づき、上記部品に相当する部品画像データを得るとともに、実装すべき部品に対応する基準部品データを所定の記憶部から読み出し、その読み出した基準部品データと上記部品画像データとを比較する照合判定により実装検査を行うことを特徴とする請求項１記載の部品実装機。
- 上記照合判定は、上記検査手段が上記部品画像データから上記部品の識別要素の情報である特徴情報を抽出して、この部品画像データから抽出した特徴情報と、所定の記憶部に記憶された実装すべき部品の特徴情報とを比較することにより行われることを特徴とする請求項２記載の部品実装機。
- 上記照合判定は、上記部品の識別要素である部品の形状、表面文字、マーク、カラーコード、ランドパターンのうちから選択した複数の識別要素について行い、この照合判定に際し、上記複数の識別要素について、上記部品に応じた重み付けをすることを特徴とする請求項３記載の部品実装機。
- 部品実装前の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、基板上複数部品が実装される所定領域をラインカメラにより撮像するとともに、部品実装後の基板の搬送過程において上記基板を搬送させつつ、上記所定領域をラインカメラにより撮像し、部品実装後の撮像データと部品実装前の撮像データとの差分により差分画像を求めることにより、基板の実装検査を行うことを特徴とする実装検査方法。
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