JP4559453B2 - 電子部品装着装置の部品認識処理方法及びその部品認識処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理方法及びその部品認識処理装置に関する。

この種の部品認識処理方法は、例えば特許文献１などに開示されているが、部品認識処理方法における電子部品のサイズのチェックは、認識処理された電子部品の寸法がサイズの学習値を基準とした許容値の範囲内かどうかで判定していた。
特開２０００−３０７２９８号公報

ところが、例えば電子部品のロット切換えがあった場合等の部品寸法が急に変化した場合には、部品ライブラリデータ通りであっても、前記許容値の範囲外となってしまう場合があり、認識異常（部品のサイズ不良）として認識処理される場合があった。

そこで本発明は、部品寸法が急に変化した場合でも、認識異常とせずに認識処理することを目的とする。

このため第１の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理方法において、前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出し、算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定し、前記学習値を基準とした許容値範囲内であれば学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、前記学習値を基準とした許容値範囲外であれば部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定し、前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内であれば認識が正常であると判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲外であれば認識異常と判定することを特徴とするとを設けたものである。

第２の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理装置において、前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出する算出手段と、該算出手段により算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲内と判定された場合に学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲外と判定された場合に部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定する第２の判定手段と、該第２の判定手段により前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内と判定された場合に学習値をクリアして認識が正常であると判定する第３の判定手段とを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理装置において、前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出する算出手段と、該算出手段により算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲内であると判定された場合に学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、前記学習値を基準とした許容値範囲外であれば部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定する第２の判定手段と、該第２の判定手段により前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内であると判定された場合であれば学習値をクリアして認識が正常であると判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲外であれば認識異常と判定する第３の判定手段とを設けたことを特徴とする

本発明は、認識カメラにより撮像された画像に基づいて算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内であれば学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、学習値を基準とした許容値範囲外であれば部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲内であれば認識が正常であると判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲外であれば認識異常と判定するので、部品寸法が急に変化して電子部品のサイズが学習値を基準とした許容値範囲外になった場合でも、認識異常とせずに認識処理することができ、従って算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲外になりこれまで認識エラーと判断されるようなケースでも認識エラーとされずに認識処理されることとなる場合もあり、認識実行精度を高めることができる。

以下、本発明による電子部品装着装置の一実施形態を添付の図面に基づき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の基台２上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向するユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。

８はＸ方向に長いビームであり、各Ｙ軸モータ９の駆動により各ネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。

前記ビーム８にはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸モータ１２によりガイド(図示せず)に沿って移動する装着ヘッド７が設けられている。装着ヘッド７には４本の吸着ノズル１３を上下動させるための上下軸モータ１４が４個搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸モータ１５が４個搭載されている。したがって、４個の装着ヘッド７の各吸着ノズル１３はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。尚、装着ヘッドを垂直線回りに回転可能とするθ軸モータを１個設け、また装着ヘッドを上下動させる上下軸モータを１個設けることにより、結果として選択された吸着ノズルのみを上下動させることも可能である。

１６は部品位置認識用の認識カメラで、２個設けられ、電子部品が吸着ノズル１３に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を撮像するが、同時に２個の電子部品を撮像可能である。１７はノズル等を収納するノズルストッカで、最大１０本収納可能であるが８本収納している。尚、前記ノズルストッカ１７に収納されている吸着ノズル１３と装着ヘッド７に装着されている吸着ノズル１３とは、図示しない交換装置により交換可能である。

図２は本電子部品装着装置１の制御ブロック図であり、便宜上Ｘ軸モータ１２、Ｙ軸モータ９、θ軸モータ１５及び上下軸モータ１４は、各１個のみ図示して以下説明する。

２０は本装着装置１を統括制御する制御部及び判定手段としてのＣＰＵ（装着制御部）で、該ＣＰＵ２０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２３が接続されている。そして、ＣＰＵ２０は前記ＲＡＭ２２に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。

即ち、ＣＰＵ２０は、インターフェース２４及び駆動回路２５を介して前記Ｘ軸モータ１２の駆動を、インターフェース２４及び駆動回路２８を介して前記Ｙ軸モータ９の駆動を、またインターフェース２４及び駆動回路３２を介して前記θ軸モータ１５の駆動を、更にインターフェース２４及び駆動回路３０を介して前記上下軸モータ１４の駆動を制御している。

前記ＲＡＭ２２には、図３に示すような部品装着に係る装着データが格納されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ方向（Ｘで示す）、Ｙ方向（Ｙで示す）及び角度（Ｚで示す）情報や、Ｆｄｒ Ｎｏ．で示す各部品供給ユニット３の配置番号及び電子部品の種類情報等が格納されている。即ち、例えば配置番号１０１は電子部品がＰ１という種類のものである。また前記ＲＡＭ２２には、図４の部品ライブラリデータに示すように、各電子部品の部品種毎にＸ方向及びＹ方向の部品寸法、その許容値が格納されている。

３３はインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２０に接続される認識処理部で、前記認識カメラ１６により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理部３３にて行われ、ＣＰＵ２０に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２０は、認識カメラ１６に撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理部３３に出力すると共に、認識処理結果を認識処理部３３から受取るものである。

３４はキーボードドライバー３５及びインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２０に接続されるデータ登録手段としてのキーボードで、３６は部品画像などを表示するモニターである。また、前記データ登録手段としてのキーボード３４に代えてタッチパネルなどの手段を用いても良い。

図５及び図６は、部品ライブラリデータの部品寸法許容値のモニター３６における設定画面を示し、電子部品の種類毎に設定するもので、図５及び図６における「自動」又は「手動」と表示されている部分をクリックすると、「自動」又は「手動」のいずれかに変更し、「自動」に設定した場合には「部品寸法許容値Ｘ」及び「部品寸法許容値Ｙ」は網掛けとなり作業者は許容値を設定することはできず所定基準をもとに自動的に設定され、「手動」に設定した場合には作業者は「部品寸法許容値Ｘ」及び「部品寸法許容値Ｙ」を設定することができる。この許容値は、図４に示すように部品ライブラリデータとしてＲＡＭ２２に格納される。

尚、前述したように「自動」に設定した場合には許容値が所定基準をもとに自動的に設定されるが、それは角形、ＩＣなどの「部品の形状」や「部品の寸法」により所定の計算式によりＣＰＵ２０により求められる。即ち、ある形状の電子部品は、例えば部品寸法の６０％という具合である。また、「手動」に設定する場合は、他の電子部品装着装置のデータをそのまま継承するときや、部品サイズの判定をきびしくしたり、あまくしたりするときに使用する。

以上の構成により、以下図７及び図８に基づき動作について説明する。先ず、プリント基板Ｐが図示しないコンベアにより上流側装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。

次に、ＣＰＵ２０はＲＡＭ２２に格納されている図３に示す装着データに従い、即ちＲＡＭ２２にステップ番号毎に格納されたプリント基板Ｐの装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び配置番号等が指定された装着データに従い、吸着ノズル１３で装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出す。即ち、各装着ヘッド７が装着すべき電子部品を収納する各部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路２８によりＹ軸モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向は駆動回路２５によりＸ軸モータ１２が駆動して装着ヘッド７が移動する。そして、既に所定の各供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、駆動回路３０により上下軸モータ１４が駆動して前記各吸着ノズル１３が下降して吸着し取出す。

次に、各上下軸モータ１４が駆動してノズルが上昇し、Ｙ方向は一対のガイド１１に沿ってビーム８が移動し、Ｘ方向はＸ軸モータ１２の駆動によりガイド１１に沿って装着ヘッド７が移動することにより、装着ヘッド７はプリント基板Ｐの上方位置まで移動する。この移動途中で、認識カメラ１６上方位置において停止し、認識カメラ１６が電子部品を撮像し、電子部品が該ノズルに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、認識処理部３３により画像が処理され位置が認識される。

このとき、図７に示すように、各部品供給ユニット３から電子部品を吸着して取出して認識カメラ１６により撮像されて認識処理部３３により画像処理される度に、ＣＰＵ２０により当該電子部品のＸ方向及びＹ方向のサイズが算出され、そのサイズのチェックがスタートする。このチェックは、後述する学習値を基準に行われるが、任意のサンプル数（例えば「５」に設定）に達するまではＣＰＵ２０は「無効」と判定して部品ライブラリデータを基準に行われる。

そして、前記任意のサンプル数（例えば「５」に設定）に達すると、学習値を基準に部品サイズチェックが行われ、先ず算出されたサイズが学習値を基準とした許容値範囲内か否かがＣＰＵ２０により判定される。

そして、算出されたサイズが許容値範囲内であれば、図８に示す学習値を算出するフローチャートに移る。この学習値を求める方法は、最近の測定サイズのサンプル数分から最大値と最小値を考慮しないで平均値を求める方法であり、以下詳述する。その際に、初めに任意のサンプル数（例えば「５」に設定）の部品サイズを格納するエリアを確保した上で、認識処理が実行され、前記エリアが満杯でなければ測定された部品サイズをエリアに格納し、このときエリアが満杯になっていなければ正常であり、終了する。

このように、前記エリアが満杯になるまで順次処理されるが、満杯になると格納された部品サイズの合計値をＣＰＵ２０が算出し、更にその合計値から最大値及び最小値を引き算して平均値（「３」のサンプル数での）を求め、この平均値を学習値として、ＲＡＭ２２に格納する。次からは、前記エリアが満杯であるので最も古いデータを削除し、測定された部品サイズをエリアに代入し、格納された部品サイズの合計値をＣＰＵ２０が算出し、更にその合計値から最大値及び最小値を引き算して平均値（「３」のサンプル数での）を求め、この平均値を学習値として、ＲＡＭ２２に格納する。

従って、部品サイズのチェックをする際に、前記ＲＡＭ２２に格納され、絶えず更新される学習値を基準にサイズチェックがなされ、算出されたサイズが学習値を基準とした許容値範囲内であれば、学習値を算出するフローチャートに移り、認識正常と判定される。

また、学習値を基準とした許容値範囲外であれば、部品ライブラリデータを基準にサイズチェックされる。このように学習値を基準とした許容値範囲外と判定される場合は、電子部品のロット切換えがあって部品寸法が急に変化した場合が考えられる。そして、部品ライブラリデータを基準とした部品寸法許容値範囲内でＯＫであれば、前記学習値をクリアし（次回から再びサンプル数「５」個分のデータを確保）、認識正常と判定して終了し、部品ライブラリデータを基準とした部品寸法許容値範囲外のＮＧであれば認識異常と判定して終了する。

そして、認識正常であれば、各電子部品の位置ずれ分だけ各吸着ノズル１３は認識処理部３３よりの認識結果に基づき、ＣＰＵ２０はビーム８がＹ軸モータ９の駆動によりＹ方向に、装着ヘッド７がＸ軸モータ１２の駆動によりＸ方向に移動させることにより、またθ軸モータ１５によりθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされる。この補正後に、上下軸モータ１４が駆動して前記各吸着ノズルが下降してプリント基板Ｐ上の所定位置に電子部品を装着し、以下順次同様に装着する。

また、認識異常であれば、装着せずに所定位置に設けられる回収装置上に廃棄し、ときに修正してリサイクルに供する。

次に、電子部品切れのときに限り、学習値をクリアする実施形態につき、図９に示すフローチャートについての説明する。前述したように、部品ライブラリデータを基準にサイズチェックされ、サイズがＯＫであれば、部品切れ異常が発生した直後か否かが判定され、発生した直後であれば学習値をクリアし、認識正常であると判定し終了する。また発生した直後でなければ学習値を算出し、認識正常であると判定し、認識正常であると判定し終了する。即ち、部品切れ異常の発生の有無に関わらず確実に認識異常を判定し、運転を継続することができる。

尚、電子部品切れと判定するには、電子部品を収納したキャリアテープのエンド検出を連続で例えば3回検出すると共に、部品無しセンサが部品無しを検出したことを条件とする。即ち、電子部品供給ユニットでキャリアテープを搬送したが、キャリアテープが通過する通路上に設けられた反射板を介して検出センサがキャリアテープ無しを検出したときにテープエンドを検出したものと判断するが、これを3回連続で検出し、更に吸着ノズル１３に電子部品が吸着保持されていないことを部品無しセンサが検出した場合には電子部品切れとＣＰＵ２０が判定する。

尚、以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。 電子部品装着装置の制御ブロック図である。 装着データを示す図である。 部品ライブラリデータを示す図である。 部品ライブラリデータの部品寸法許容値の設定画面を示す図である。 部品ライブラリデータの部品寸法許容値の設定画面を示す図である。 部品サイズチェックのフローチャートを示す図である。 学習値を算出するフローチャートを示す図である。 他の実施形態の部品サイズチェックのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１３ 吸着ノズル
１６ 認識カメラ
２０ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
３３ 認識処理部

Claims (3)

1. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理方法において、
   前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出し、
   算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定し、
   前記学習値を基準とした許容値範囲内であれば学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、前記学習値を基準とした許容値範囲外であれば部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定し、
   前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内であれば認識が正常であると判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲外であれば認識異常と判定する、
   ことを特徴とする電子部品装着装置の部品認識処理方法。
2. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理装置において、前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出する算出手段と、該算出手段により算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲内と判定された場合に学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲外と判定された場合に部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定する第２の判定手段と、該第２の判定手段により前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内と判定された場合に学習値をクリアして認識が正常であると判定する第３の判定手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置の部品認識処理装置。
3. 吸着ノズルに吸着保持された電子部品を認識カメラで撮像して、電子部品の位置を認識処理する電子部品装着装置の部品認識処理装置において、前記認識カメラにより撮像された画像を処理して当該電子部品のサイズを算出する算出手段と、該算出手段により算出された当該電子部品のサイズが以前に算出された電子部品のサイズに基づいて算出されたサイズの学習値を基準とした許容値範囲内か否かを判定する第１の判定手段と、該第１の判定手段により前記学習値を基準とした許容値範囲内であると判定された場合に学習値を算出して更新すると共に認識が正常であると判定し、前記学習値を基準とした許容値範囲外であれば部品ライブラリを基準とした許容値範囲内か否かを判定する第２の判定手段と、該第２の判定手段により前記部品ライブラリを基準とした許容値範囲内であると判定された場合であれば学習値をクリアして認識が正常であると判定し、部品ライブラリを基準とした許容値範囲外であれば認識異常と判定する第３の判定手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置の部品認識処理装置。