JP5443894B2 - 電子部品実装装置及びその吸着位置補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルで電子部品を吸着して実装を行う電子部品実装装置及びその吸着位置補正方法に関する。

電子部品実装装置は、電子部品の吸着を行う吸着ノズルを搭載したヘッドが、電子部品の供給を行う部品保持テープを有する電子部品フィーダから電子部品を吸着し、基板の搭載位置までヘッドを移動させて吸着ノズルから電子部品を解放することにより実装動作が行われる。
ここで、電子部品実装装置は、電子部品の受け取り及び搭載時のヘッドの位置精度を高めるために、ヘッドにカメラを搭載し、電子部品フィーダの部品保持テープにおける部品収納穴と基板の位置決めマークの撮像を行い、画像処理によりこれらの位置検出を行ってヘッドの位置決めに反映させる動作制御を行っている。

例えば、特許文献１に示す従来技術では、部品保持テープの四角凹状の部品収納穴の周囲のテープ上面と部品収納穴の内底面とのエッジ検出を部品収納穴の四辺のそれぞれについて行い、各辺について複数得られた点状のエッジ位置から最小二乗法により部品収納穴の四辺をそれぞれ求め、各辺の四つの交点を算出し、四つの交点の平均から部品収納穴の中心位置を求める方法を採用している。
また、この特許文献１では、エッジデータから部品収納穴の面積に基づく重心演算により部品収納穴の中心を求める検出方法や、部品収納穴のサイズが予め既知である場合に、部品収納穴のパターンデータを登録し、パターンマッチングにより部品収納穴の中心位置を求める検出方法も提案されている。

また、他の特許文献２では、部品収納穴の中心点に対して部品収納穴の前後と左右は対称形となるとの前提の元、例えば、横方向の撮像による検出濃度が中心点を境に対称となるか否かを判定し、対称であれば中心点は正しく中心にあるものと判定し、非対称の場合には中心点は誤差があるものと判定する処理を行って、より正確に部品収納穴の中心点の検出を行っている。

特開２００５−１０１５８６号公報 特開２００７−２９４６２４号公報

しかしながら、上記各特許文献の先行技術は、例えば、電子部品フィーダの部品保持テープが紙製などである場合には、撮像時のコントラストが良好に得られ、部品収納穴の検出を容易に行うことが可能であるが、テープの材質によっては、例えば、テープが透明或いは黒色の樹脂製などの場合には、部品収納穴とその周囲のコントラストを明確に得ることができない場合があり、部品収納穴の検出を精度良く行うことができない場合があった。
また、特許文献２の先行技術では、部品収納穴に非対称形状の電子部品が格納されている場合には、当該部品の位置によっては撮像時の写り具合が変動を生じるため、やはり部品収納穴の位置検出を精度良く行うことができないという問題が生じていた。

本発明は、部品収納穴の位置検出を精度良く行うことをその目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、実装される電子部品を供給する部品供給部と、前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、前記ヘッドに搭載され、前記部品供給部の部品収納穴の撮像を行う撮像手段と、前記基板保持部と前記部品供給部との間の前記ヘッドの移動を行う移動機構とを備える電子部品実装装置の吸着位置補正方法において、前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像から、前記部品収納穴であることを示す輝度値の範囲を取得する基準範囲取得工程と、電子部品実装作業時に撮像を行い、当該撮像画像中から前記基準範囲取得工程で取得された輝度の範囲となる画素のエリアをフィルタにより抽出する抽出工程と、前記フィルタをかけた撮像画像データに対して、互いに直交するＸ，Ｙ方向のそれぞれについて前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれに沿った列ごとの輝度値の合計からなるプロジェクションデータを取得するプロジェクションデータ取得工程と、前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれについて取得したプロジェクションデータに対して、予め定められた数値以上の変化を生じる二位置の組み合わせを選出し、当該二つの変化位置の距離が前記部品収納穴の幅に近似する場合に、前記Ｘ方向又はＹ方向の前記部品収納穴における両端位置と判定する端部位置判定工程とを備えることを特徴とする。

さらに、請求項１記載の発明は、前記フィルタは、前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアとそれ以外のエリアとで二値化を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記基準範囲取得工程では、異なる材質からなる部品供給部の個々の撮像画像により、個別に前記部品収納穴であることを示す輝度の範囲を取得し、前記抽出工程では、前記異なる材質からなる部品供給部ごとに個別に対応するフィルタを使用することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記端部位置判定工程により前記部品収納穴の幅に近似する二つの変化位置が見つからない場合に、前記ヘッドの位置を変えて前記部品収納穴の撮像のリトライを行うリトライ工程を備えることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像の撮像と前記電子部品実装作業時の撮像とを、使用する光源の組み合わせ又は照射強度から定まる照射パターンについて同じ条件で照射しながら行うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、実装される電子部品を供給する部品供給部と、前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、前記ヘッドに搭載され、前記部品供給部の部品収納穴の撮像を行う撮像手段と、前記基板保持部と前記部品供給部との間の前記ヘッドの移動を行う移動機構とを備える電子部品実装装置において、前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像から、前記部品収納穴であることを示す輝度値の範囲を取得する基準範囲取得手段と、電子部品実装作業時に撮像を行い、当該撮像画像中から前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアを抽出するフィルタと、前記フィルタをかけた撮像画像データに対して、互いに直交するＸ，Ｙ方向のそれぞれについてプロジェクションデータを取得するプロジェクションデータ取得手段と、
前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれについて前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれに沿った列ごとの輝度値の合計からなる取得したプロジェクションデータに対して、予め定められた数値以上の変化を生じる二位置の組み合わせを選出し、当該二つの変化位置の距離が前記部品収納穴の幅に近似する場合に、前記Ｘ方向又はＹ方向の前記部品収納穴における両端位置と判定する端部位置判定手段とを備えることを特徴とする。

さらに、請求項５記載の発明は、前記フィルタは、前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアとそれ以外のエリアとで二値化を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記基準範囲取得手段は、異なる材質からなる部品供給部の個々の撮像画像により、個別に前記部品収納穴であることを示す輝度の範囲を取得し、前記異なる材質からなる部品供給部ごとに個別に対応するフィルタを使用することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記端部位置判定手段により前記部品収納穴の幅に近似する二つの変化位置が見つからない場合に、前記ヘッドの位置を変えて前記部品収納穴の撮像のリトライを行う撮像制御部を備えることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像の撮像と前記電子部品実装作業時の撮像とを、使用する光源の組み合わせ又は照射強度から定まる照射パターンについて同じ条件で照射しながら行うことを特徴とする。

請求項１又は５記載の発明は、電子部品のない部品収納穴の実画像により検出出力（濃度値）の採りうる範囲で出力を行っている画素のエリアをフィルタにより抽出するので、コントラストが明確にならない状態でも部品収納穴を周囲と識別することができ、かかる画像からＸ、Ｙのそれぞれの方向について部品収納穴の端部位置を正確に取得することができ、部品収納穴の位置検出精度を向上することが可能となる。

さらに、請求項１又は５記載の発明は、フィルタにより部品収納穴の輝度範囲のエリアとそれ以外の範囲のエリアとを二値化処理で分類するので、部品収納穴の端部位置をより正確に取得することができ、部品収納穴の位置検出精度をさらに向上することが可能となる。

請求項２又は６記載の発明は、異なる材質からなる部品供給部ごとに個別のフィルタを用いるので、部品収納穴の端部位置をより正確に取得することができ、部品収納穴の位置検出精度をさらに向上することが可能となる。

請求項３又は７記載の発明は、部品収納穴の幅に近似する二つの変化位置が見つからない場合に撮像のリトライを行うので、より確実に部品収納穴の位置検出を行うとが可能となる。

本実施の形態に係る電子部品実装装置の全体を示す平面図である。 電子部品実装装置の制御系を示すブロック図である。 基準範囲取得処理のフローチャートである。 基準範囲取得処理における撮像画像の表示例である。 基準範囲取得処理における撮像画像に除外領域を設けた表示例である。 指定領域のヒストグラムを線図化した説明図である。 ノズル位置補正制御のフローチャートである。 図８（Ａ）はヘッドが部品収納穴の中心位置に位置決めされたときの撮像画像の表示例、図８（Ｂ）は部品収納穴に電子部品がない場合の撮像画像の表示例である。 図９（Ａ）は図８（Ａ）の撮像画像に対してフィルタ処理が施された二値化画像を示す表示例、図９（Ｂ）は図８（Ｂ）に示した電子部品のない撮像画像に対してフィルタ処理が施された二値化画像を例示する。 図１０（Ａ）はＹ軸方向のプロジェクションデータを取得する際に濃度値を合計する方向を示す説明図であり、図１０（Ｂ）はＸ軸方向のプロジェクションデータを取得する際に濃度値を合計する方向を示す説明図である。 図１１（Ａ）はＹ軸方向のプロジェクションデータを示す線図であり、図１１（Ｂ）は部品収納穴に電子部品がない場合のＹ軸方向のプロジェクションデータを示す線図である。

（実施形態の全体構成）
本発明の実施形態について、図１乃至図１１に基づいて説明する。図１は発明の実施形態たる電子部品実装装置１００の平面図、図２は制御系を示すブロック図である。
電子部品実装装置１００は、基板に各種の電子部品の搭載を行うものであって、電子部品の搭載手段として、搭載される電子部品を供給する複数の電子部品フィーダ１０１と、電子部品フィーダ１０１を複数並べて保持する電子部品供給部としてのフィーダバンク１０２と、Ｘ軸方向に沿って基板を搬送する基板搬送手段１０３と、当該基板搬送手段１０３による基板搬送経路の途中に設けられた基板に対する電子部品搭載作業を行うための基板保持部１０４と、電子部品を吸着する吸着ノズル１０５を保持して電子部品の保持を行う部品保持手段としてのヘッド１０６と、ヘッド１０６を所定範囲内の任意の位置に駆動搬送するヘッド移動手段としてのＸ−Ｙガントリ１０７と、ヘッド１０６に搭載され、電子部品フィーダ１０１及び基板の撮像を行う撮像手段としてのＣＣＤカメラ１０８と、ベースフレーム１１４に固定装備され、吸着ノズル１０５に吸着された電子部品を下方から撮像する固定カメラ１１５と、電子部品実装装置１００の各構成に対して制御を行う制御装置１２０と、各カメラ１０８，１１５の画像処理を行う画像処理装置１４０（図２参照）とを備えている。
なお、以下の説明において、水平面に沿って互いに直交する一の方向をＸ軸方向とし、他の方向をＹ軸方向とし、垂直上下方向をＺ軸方向と称することとする。

基板搬送手段１０３は、図示しない搬送ベルトを備えており、その搬送ベルトにより基板をＸ軸方向に沿って搬送する。
また、前述したように、基板搬送手段１０３による基板搬送経路の途中には、電子部品を基板へ搭載する基板保持部１０４が設けられている。基板搬送手段１０３は、基板保持部１０４まで基板を搬送すると共に停止して、図示しない保持機構により基板の保持を行う。つまり、基板は保持機構により保持された状態で安定した電子部品の搭載作業が行われる。

ヘッド１０６は、その先端部で空気吸引により電子部品を保持する吸着ノズル１０５と、この吸着ノズル１０５をＺ軸方向に駆動する駆動源であるＺ軸モータ１１１（図２参照）と、吸着ノズル１０５を介して保持された電子部品をＺ軸方向を中心として回転駆動させる回転駆動源である回転モータ１１２（図２参照）とが設けられている。
また、各吸着ノズル１０５は負圧発生源に接続され、当該吸着ノズル１０５の先端部において吸気吸引を行うことにより電子部品の吸着及び保持が行われる。
つまりこれらの構造により、搭載作業時には、吸着ノズル１０５の先端部で所定の電子部品フィーダ１０１から電子部品を吸着し、所定位置で基板に向かって吸着ノズル１０５を下降させると共に吸着ノズル１０５を回転させて電子部品の向きの調整を行いつつ搭載作業が行われる。
また、前述したＣＣＤカメラ１０８は、ヘッド１０６に搭載されており、Ｘ−Ｙガントリ１０７によりヘッド１０６が駆動されることで、基板の撮像位置に位置決めされるようになっている。
また、図２に示すように、ヘッド１０６にはＣＣＤカメラ１０８による撮像時に撮像対象を照らす照明装置１１６が搭載されている。

Ｘ−Ｙガントリ１０７は、Ｘ軸方向にヘッド１０６の移動を案内するＸ軸ガイドレール１０７ａと、このＸ軸ガイドレール１０７ａと共にヘッド１０６をＹ軸方向に案内する二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂと、Ｘ軸方向に沿ってヘッド１０６を移動させる駆動源であるＸ軸モータ１０９（図２参照）と、Ｘ軸ガイドレール１０７ａを介してヘッド１０６をＹ軸方向に移動させる駆動源であるＹ軸モータ１１０（図２参照）とを備えている。そして、各モータ１０９，１１０の駆動により、ヘッド１０６を二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂの間となる領域のほぼ全体に搬送することを可能としている。
なお、各モータは、ぞれぞれの回転量が制御装置１２０に認識され、所望の回転量となるように制御されることにより、ヘッド１０６を介して吸着ノズル１０５やＣＣＤカメラ１０８の位置決めを行っている。
また、電子部品の必要上、前記したフィーダバンク１０２，基板保持部１０４とはいずれもＸ−Ｙガントリ１０７によるヘッド１０６の搬送可能領域内に配置されている。

固定カメラ１１５は、フィーダバンク１０２と基板保持部１０４との間において視線を垂直上方に向けて配置されている。吸着ノズル１０５が電子部品を吸着した状態でヘッドが固定カメラ１１５の真上に移動し、固定カメラ１１５が撮像を行うことにより、画像処理装置１４０が撮像画像から吸着ノズル１０５に対する電子部品の位置ズレ及び向きを求め、基板に実装する際のヘッド１０６の位置決め補正及び部品角度補正の制御に反映させるようになっている。

フィーダバンク１０２は、複数のＸ−Ｙ平面に沿った平坦部を備え、当該平坦部に複数の電子部品フィーダ１０１がＸ軸方向に沿って羅列して載置装備される。
各電子部品フィーダ１０１は、後端部に電子部品を収納する部品テープのリールを保持している。部品テープは、その片面に長手方向に沿って均一間隔で凹状且つ矩形の部品収納穴Ｂが形成されている。そして、リールから繰り出された部品テープは電子部品フィーダ１０１の先端部まで搬送され、当該先端部で吸着ノズル１０５により部品収納穴Ｂ内の電子部品が吸着されるようになっている。
ここで、前述したＣＣＤカメラ１０８は、吸着ノズル１０５による電子部品の吸着時に、予め部品収納穴Ｂの撮像を行い、画像処理装置１４０が正確な部品収納穴Ｂの中心位置を求め、制御装置１２０が部品収納穴Ｂの中心に吸着ノズル１０５が来るようにヘッドの位置補正制御を行うようになっている。

（制御装置）
図２は電子部品実装装置１００の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置１２０は、主に、Ｘ−Ｙガントリ１０７のＸ軸モータ１０９、Ｙ軸モータ１１０、ヘッド１０６において吸着ノズル１０５の昇降を行うＺ軸モータ１１１、吸着ノズル１０５の回転を行う回転モータ１１２、各電子部品フィーダの部品テープを部品収納穴Ｂのピッチで送るテープ送りモータ１１３の動作制御を行い、所定の制御プログラムに従って各種の処理及び制御を実行するＣＰＵ１２１と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたシステムＲＯＭ１２２と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるＲＡＭ１２３と、ＣＰＵ１２１と各種の機器との接続を図る図示しないＩ／Ｆ（インターフェース）と、各種の設定や操作に要するデータの入力を行うための操作パネル１２４と、各種の処理及び制御を実行するための設定データ、基板に搭載される各種の電子部品の部品データ等が格納されたＥＥＰＲＯＭ１２６と、各種設定の内容や後述する検査の結果等を表示する表示モニタ１２５とを有している。また、前述した各モータ１０９〜１１３は、図示しないモータドライバを介して制御装置１２０に接続されている。

（画像処理装置）
画像処理装置１４０は、主として、画像処理を実行するＣＰＵ１４１と、撮像画像データ等の処理に必要なデータを記憶するメモリ１４２とから構成されている。
また、画像処理装置１４０は、図示しないＡ／Ｄ変換器を有し、ＣＣＤカメラ１０８及び固定カメラ１１５で撮像された電子部品のアナログの画像信号をデジタル信号に変換してメモリ１４２に格納する。

（基準範囲取得処理）
以下、制御装置１２０及び画像処理装置１４０の共同により実行される基準画像取得処理について説明する。かかる処理を実行することにより制御装置１２０及び画像処理装置１４０は「基準範囲取得手段」として機能することとなる。
電子部品の実装動作では、吸着ノズル１０５が電子部品を電子部品フィーダ１０１から吸着する直前に、ヘッド１０６からＣＣＤカメラ１０８により部品テープの部品収納穴Ｂの撮像を行い、画像処理により部品収納穴Ｂの正確な位置を特定し、ヘッド１０６の位置補正が行われる。
そして、部品収納穴Ｂの位置を正確に求めるためには、部品収納穴Ｂの周囲と部品収納穴Ｂとを正確に識別する必要があり、そのため、非実装作業時において、上述の基準範囲取得処理を実行して、部品収納穴Ｂの撮像画像データにおける各画素の採り得る濃度値（輝度値）の範囲の取得を行っている。
即ち、基準範囲取得処理では、電子部品の入っていない状態の部品収納穴Ｂの撮像を実行し、その際の撮像画像データの撮像範囲の中から部品収納穴Ｂの部分のみをオペレータが視認して指定し、指定範囲内の各画素における濃度値のヒストグラムを生成する。そして、ヒストグラムの分布状態から、部品収納穴Ｂに固有の濃度値の範囲を特定し、当該範囲を電子部品実装動作の際の撮像画像から部品収納穴Ｂを抽出するための識別データとして保存する処理を実行する。

なお、基準範囲取得処理の前提として、各電子部品フィーダ１０１の部品受け取り位置１０１ａの位置座標、各電子部品フィーダ１０１の部品収納穴ＢのＸ軸及びＹ軸方向における幅（或いは部品サイズに対するこれらの幅の比率）などが予めＥＥＰＲＯＭ１２６内に登録されており、処理の際には画像処理装置１４０はＥＥＰＲＯＭ１２６内のデータを参照する。これらのデータは操作パネル１２４により任意に設定することが可能である。
また、上記基準範囲取得処理は、電子部品フィーダ１０１ごと或いは部品テープの種類ごとに個別に行われる。

基準範囲取得処理の詳細を図３〜図６に基づいて説明する。図３は制御装置１２０のＣＰＵ１２１及び画像処理装置１４０のＣＰＵ１４１により実行される基準範囲取得処理のフローチャートである。
まず、電子部品フィーダ１０１の部品受け取り位置１０１ａに部品テープの空の部品収納穴Ｂがセットされ、操作パネル１２４から基準範囲取得処理の実行が指示されると、ＣＰＵ１２１の制御により、ヘッド１０６が予め登録された部品受け取り位置１０１ａにある部品収納穴Ｂの中心位置Ｃに移動する（ステップＳ１）。
そして、ＣＰＵ１４１の制御により、ヘッド１０６に搭載された照明装置１１６が点灯される（ステップＳ２）。照明装置１１６は、複数の光源を備えると共に照射強度が制御可能であり、使用する光源の組み合わせや照射強度が定められた複数の照射パターンを選択可能となっている。そして、各電子部品フィーダ１０１の部品テープごとに最もコントラストが強調される照射パターンが予め部品データに登録されており、電子部品フィーダ１０１に応じて決まった照射パターンによる照射が行われるようになっている。

次に、ＣＣＤカメラ１０８により撮像が行われると、ＣＰＵ１４１の制御により、表示装置１２５にその撮像画像Ｇ１の表示が行われる（ステップＳ３）。図４は撮像画像Ｇ１の表示例である。撮像画像Ｇ１として部品テープの部品収納穴Ｂ及びその周囲（部品テープＪの上面）の領域の表示が行われる。
これに対して、オペレータは、操作パネル１２４を操作して、指定領域Ｈの指定を行う。かかる指定領域Ｈの指定は、少なくとも部品収納穴Ｂ以外の領域が含まれないように視覚的に確認して行う。範囲指定の方法は、図示のように、撮像画像表示に重ねられて表示される範囲指定のカーソルを操作しても良いが、複数点の座標入力を行い、入力点に囲まれる領域を指定範囲として入力しても良い（ステップＳ４）。
なお、図５に示すように、部品テープによっては、部品収納穴の内底面に貫通穴ｈが設けられている場合があり、そのような場合には、操作パネル１２４の操作により指定領域Ｈ内に除外領域Ｄの設定入力を行い、後述するヒストグラムの生成処理の対象から除外領域Ｄを除くことが可能となっている。

次に、画像処理装置１４０のＣＰＵ１４１は、指定領域Ｈ内の画素の検出した濃度値の取り込みを実行する（ステップＳ５）。
そして、ＣＰＵ１４１は、指定領域Ｈ（除外領域Ｄを除く）内の全画素の出力から濃度値ヒストグラムの生成を行う（ステップＳ６）。即ち、指定領域Ｈ（除外領域Ｄを除く）内の全画素の出力値から各出力値を採る画素数の分布データを取得する。図６はヒストグラムを線図化した説明図である。各画素は検出輝度に応じて256階調の濃度値の出力を行うことができる（濃度値0は黒色、255は白色）。
そして、分布データから、画素数がピークレベルとなる濃度値Ｐに対してＰ＋α（最大値）とＰ−α（最小値）の濃度値の範囲を部品収納穴Ｂの採り得る濃度値の範囲と見なして、当該上限値と下限値とをＥＥＰＲＯＭ１２６に登録する（ステップＳ７）。なお、αの値は操作パネル１２４により任意に設定可能である。
また、αの値を直接設定するのではなく、Ｐ−αからＰ＋αまでの濃度値の範囲が全体数に対して所定比率βとなるαを自動的に算出するようにしても良い。この場合、βの値を操作パネル１２４により任意に設定可能とする。
さらに、画素数がピークレベルとなる濃度値Ｐから、画素数（頻度）が任意に設定可能な数を超える濃度値Ｐ＋α１からＰ−α２を範囲としても良い。

また、部品テープの材質などによって、撮像する度に、濃度値の範囲にムラがありそうな場合には、同じ部品テープについて複数枚の画像を撮像し、複数枚の画像のヒストグラムの結果から、濃度値の範囲の最小値、最大値を取得しても良い。
なお、上記ステップＳ１〜Ｓ７の処理は、基準範囲取得工程に相当する。
さらに、上記工程で、オペレータによる範囲指定時はライブ画像の状態で、範囲指定後、基準範囲を取得する画像を撮像しても良い。

（ノズル位置補正制御）
次に、電子部品の実装作業時において、吸着ノズル１０５を電子部品フィーダ１０１の部品収納穴Ｂの中心に位置補正を行うためのノズル位置補正制御について、図７〜図１１に基づいて説明する。図７は制御装置１２０のＣＰＵ１２１及び画像処理装置１４０のＣＰＵ１４１により実行されるノズル位置補正制御のフローチャートである。
前述したように、各電子部品フィーダ１０１の部品受け取り位置１０１ａにおける部品収納穴の中心位置に吸着ノズル１０５が位置決めされるようにヘッド１０６の位置座標が登録されているが、ノズル位置補正制御は、登録位置よりもさらに正確に吸着ノズル１０５を中心位置に位置決めさせる場合や、テープリールの交換、吸着ミス発生時などで、吸着位置補正を行う状況が発生した場合等にＣＣＤカメラ１０８の撮像画像から吸着ノズル１０５を正確に部品収納穴の中心に位置決め補正するために有効である。

ＣＰＵ１２１の制御により、ヘッド１０６に取り付けられたＣＣＤカメラ１０８が電子部品フィーダ１０１の部品収納穴Ｂの予め登録された中心位置Ｃに移動位置決めされる（ステップＳ１１）。図８（Ａ）はヘッド１０６が位置決めされたときの撮像画像Ｇ２の表示例である。
そして、ヘッド１０６に搭載された照明装置１１６が点灯される（ステップＳ１２）。この場合も、電子部品フィーダ１０１に対して予め設定された照明パターン（基準範囲取得処理と同じ照明パターン）で照射される。
そして、ＣＰＵ１４１の制御により、部品収納穴Ｂ及びその周囲がＣＣＤカメラ１０８により撮像され（ステップＳ１３）、その撮像画像が現在の中心位置Ｃと共に表示装置１２５に表示される（ステップＳ１４）。

次に、上記撮像画像データにおいて、前述した基準範囲取得処理で得られた部品収納穴Ｂとみなす範囲内の濃度値を出力する画素を抽出するフィルタ処理を実行する（ステップＳ１５：抽出工程）。即ち、ＣＰＵ１４１は、撮像画像データにおける部品収納穴Ｂとみなす範囲内の濃度値を出力する画素については濃度値を255とし、それ以外の濃度値を出力する画素については濃度値を0とする二値化処理を実行する。図９（Ａ）は前述した図８（Ａ）の撮像画像Ｇ２に対してフィルタ処理が施された二値化画像Ｇ３を示す表示例である。また、図９（Ｂ）に図８（Ｂ）に示した電子部品のない部品収納穴Ｂの撮像画像Ｇ４に対してフィルタ処理が施された二値化画像Ｇ５を例示する。
なお、部品収納穴Ｂとみなす範囲内の濃度値を出力する画素を0とし、それ以外を255とする変換を行っても良い。
ＣＰＵ１４１は、このステップＳ１５の処理を行うことにより「フィルタ」として機能することとなる。

次に、フィルタ処理後の二値化画像のデータに対してプロジェクションデータの取得が行われる（ステップＳ１６：プロジェクションデータ取得工程）。ここで、Ｙ軸方向のプロジェクションデータとは、図１０（Ａ）に示すように、フィルタ処理後の二値化画像に対してＹ軸方向に沿った画素の各列ごとに濃度値を合計してＸ軸方向に並んだ合計値の列を示し、Ｘ軸方向のプロジェクションデータとは、図１０（Ｂ）に示すように、フィルタ処理後の二値化画像に対してＸ軸方向に沿った画素の各列ごとに濃度値を合計してＹ軸方向に並んだ合計値の列を示す。
例えば、図９（Ａ）の二値化画像からは、図１１（Ａ）に示すようなＹ軸方向のプロジェクションデータを得ることができ、図９（Ｂ）の二値化画像からは、図１１（Ｂ）に示すようなＹ軸方向のプロジェクションデータを得ることができる。部品収納穴Ｂの中央に電子部品が位置する図９（Ａ）の二値化画像はＸ軸方向における電子部品の位置の値が低くなることが分かる。かかる処理により、ＣＰＵ１４１は、「プロジェクションデータ取得手段」として機能することとなる。
なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方についてプロジェクションデータの取得が行われることによりＸ軸方向及びＹ軸方向についての部品収納穴Ｂの両端部の位置が求められることとなるが、それらの処理内容は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで同様なので、ステップＳ２１までの処理の説明についてはＹ軸方向のプロジェクションデータについてのみを行うこととする。

次に、Ｙ軸方向のプロジェクションデータについて、順方向（図１１における右方向）に向かって順次読み込みを行い、互いに隣接する濃度の合計値が所定の閾値（例えば事前に設定された値）以上の増加を生じている箇所を部品収納穴ＢのＸ軸方向における左端部位置候補として検索する。図１１（Ａ）の場合にはＬ１，Ｌ２が該当する（実際にはもっと多くなる場合もある）。
そして、同様にし、逆方向（図１１における左方向）に向かって順次読み込みを行い、互いに隣接する濃度の合計値が所定の閾値（例えば事前に設定された値）以上の増加を生じている箇所をＸ軸方向における右端部位置候補として検索する。図１１（Ａ）の場合にはＲ１、Ｒ２が該当する（ステップＳ１７）。
なお、隣接する位置での増加以外にも、複数画素の間で所定の閾値以上の増加を生じている場合に端部位置候補としても良い。
また、「フィルタ」処理で、部品収納穴Ｂとみなす範囲内の濃度値を出力する画素を0とし、それ以外を255とする変換を行った場合には、増加ではなく減少となる。
次いで、ＣＰＵ１４１は、部品収納穴Ｂの左右の端部位置候補が両方とも存在するか判定し（ステップＳ１８）、左右の端部位置候補のいずれか一方でも見つからなかった時には、ステップＳ２４のエラー終了に処理が進められる。

エラー終了では、表示装置１２５に処理を終了するか否かの確認画面が表示され、操作パネル１２４から終了を入力すると、そのまま処理が終了となる（ステップＳ２４）。また、操作パネル１２５からリトライを指示入力すると、Ｘ軸方向にズレを生じているために端部位置の候補が見つからないものとして、ＣＰＵ１２１は、左の端部位置候補が見つからない場合にはヘッドを左方に所定距離移動する制御を行い、右の端部位置候補が見つからないときには右方にヘッド１０６を移動させる制御を行う（ステップＳ２５：リトライ工程）。また、両方見つからないときには、定められた方向にヘッド１０６を移動させる制御を行う。そして、ステップ１に処理を戻して、撮像の段階からリトライを行う。このように、ＣＰＵ１２１は、ヘッド１０６の位置を変えてリトライを行う「撮像制御部」として機能することとなる。

また、左右の双方向について端部位置候補が一つ以上得られた場合には、左右の端部位置候補の組み合わせを形成する。例えば、前述の例では、（Ｌ１，Ｒ１）、（Ｌ１，Ｒ２）、（Ｌ２，Ｒ１）、（Ｌ２，Ｒ２）の四つの組み合わせを作ることができる。
そして、これらの組み合わせの中で、左右の位置関係が適正なものが存在するか判定が行われる（ステップＳ１９）。例えば、左端部位置候補よりも右端部位置候補の方が左側に位置するような組み合わせ（例えば、（Ｌ２，Ｒ２））しか存在しない場合には、ステップＳ２４のエラー終了に処理が進められる。そして、処理を継続するときには前述と同様にヘッド１０６の位置を修正してからリトライを行う。

そして、左右の位置関係が適正な組み合わせが存在する場合には、全ての適正な組み合わせについて、左右の端部間距離を算出する（ステップＳ２０）
そして、これら左右の端部間距離が、事前に設定入力された部品収納穴ＢのＸ軸方向幅に近似する組み合わせが存在するか否かを判定し（ステップＳ２１）、存在しない場合には、ステップＳ２４のエラー終了に処理が進められる。そして、処理を継続するときには前述と同様にヘッド１０６の位置を修正してからリトライを行う。

また、近似する左右の端部候補位置の組み合わせが見つかった場合には、当該組み合わせを構成する左右の端部位置候補を部品収納穴Ｂの端部位置として確定し、Ｘ軸方向の左右の端部位置を記録する。図１１（Ａ）では（Ｌ１，Ｒ１）、図１１（Ｂ）では（Ｌ３，Ｒ３）となる。
そして、ステップＳ１７〜Ｓ２１までの処理を、Ｘ軸方向のプロジェクションデータに対しても同様に実行し、Ｙ軸方向の前後の端部位置を求めて記録する。
なお、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向のどちらかの端部位置が取得できた場合、取得できた方向の位置を撮像位置の中心とし、さらに、取得できなかった方向も、端部候補位置が多く存在する方向にヘッド１０６の位置を修正してからリトライを行う。
さらに、エラー時のリトライ動作については、操作パネルからのリトライ指示入力をしないで自動的にリトライしても良い。
このように、ステップＳ１７〜Ｓ２１までの処理を実行することにより、ＣＰＵ１４１は、端部位置判定工程を実行する「端部位置判定手段」として機能することとなる。

上述のようにして、部品収納穴Ｂの両端部の位置がＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて求まると、ＣＰＵ１４１は、Ｘ軸方向の両端部の位置のＸ座標の中点とＹ軸方向の両端部の位置のＹ座標の中点から部品収納穴Ｂの中心位置座標を算出する（ステップＳ２２）。さらに、ＣＰＵ１４１は、撮像画面Ｇ２の表示に重ねて、新たに取得された部品収納穴Ｂの中心位置Ｃ０を表示する（ステップＳ２３）。
また、当該中心位置を制御装置１２０に出力し、ＣＰＵ１２１は部品収納穴Ｂの中心に吸着ノズル１０６が位置するように、ヘッド１０５の位置補正を実行する。

（発明の実施形態の効果）
電子部品実装装置１００では、電子部品のない部品収納穴Ｂの実画像により検出出力（濃度値）の採りうる範囲で出力を行っている画素のエリアをフィルタ処理により二値化画像で抽出するので、コントラストが明確にならない状態でも部品収納穴Ｂを周囲と識別することができ、かかる画像からＸ、Ｙのそれぞれの方向について部品収納穴Ｂの端部位置を正確に取得することができ、部品収納穴Ｂの位置検出精度を向上することが可能となる。
また、プロジェクションデータにおいて、部品収納穴の端部位置に相当する二つの変化位置が見つからない場合に、ヘッド１０６の位置を変えて撮像のリトライを行うので、より確実に部品収納穴の位置検出を行うとが可能となる。

また、部品テープの種別に応じて個々に部品収納穴Ｂの採り得る濃度値の範囲を求め、部品テープに応じて個々の濃度値の帯域に応じてフィルタ処理を行うことができるので、部品テープごとに部品収納穴Ｂの端部位置をより正確に取得することができ、部品収納穴の位置検出精度をさらに向上することが可能となる。
さらに、プロジェクションデータと、予め設定しておいた部品収納穴のサイズにより、部品収納穴の両端の位置を取得するので、部品収納穴の内部の部品有無や、部品の形状に左右されずに、矩形の部品収納穴の位置検出を良好に行うことが可能となる。

１００ 電子部品実装装置
１０１ 電子部品フィーダ（部品供給部）
１０２ フィーダバンク（部品供給部）
１０４ 基板保持部
１０５ 吸着ノズル
１０６ ヘッド
１０７ Ｘ−Ｙガントリ（移動機構）
１０８ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
Ｂ 部品収納穴

Claims (8)

1. 電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、
   実装される電子部品を供給する部品供給部と、
   前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、
   前記ヘッドに搭載され、前記部品供給部の部品収納穴の撮像を行う撮像手段と、
   前記基板保持部と前記部品供給部との間の前記ヘッドの移動を行う移動機構とを備える電子部品実装装置の吸着位置補正方法において、
   前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像から、前記部品収納穴であることを示す輝度値の範囲を取得する基準範囲取得工程と、
   電子部品実装作業時に撮像を行い、当該撮像画像中から前記基準範囲取得工程で取得された輝度の範囲となる画素のエリアをフィルタにより抽出する抽出工程と、
   前記フィルタをかけた撮像画像データに対して、互いに直交するＸ，Ｙ方向のそれぞれについて前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれに沿った列ごとの輝度値の合計からなるプロジェクションデータを取得するプロジェクションデータ取得工程と、
   前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれについて取得したプロジェクションデータに対して、予め定められた数値以上の変化を生じる二位置の組み合わせを選出し、当該二つの変化位置の距離が前記部品収納穴の幅に近似する場合に、前記Ｘ方向又はＹ方向の前記部品収納穴における両端位置と判定する端部位置判定工程とを備え、
   前記フィルタは、前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアとそれ以外のエリアとで二値化を行うことを特徴とする電子部品実装装置の吸着位置補正方法。
2. 前記基準範囲取得工程では、異なる材質からなる部品供給部の個々の撮像画像により、個別に前記部品収納穴であることを示す輝度の範囲を取得し、
   前記抽出工程では、前記異なる材質からなる部品供給部ごとに個別に対応するフィルタを使用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の吸着位置補正方法。
3. 前記端部位置判定工程により前記部品収納穴の幅に近似する二つの変化位置が見つからない場合に、前記ヘッドの位置を変えて前記部品収納穴の撮像のリトライを行うリトライ工程を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品実装装置の吸着位置補正方法。
4. 前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像の撮像と前記電子部品実装作業時の撮像とを、使用する光源の組み合わせ又は照射強度から定まる照射パターンについて同じ条件で照射しながら行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品実装装置の吸着位置補正方法。
5. 電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、
   実装される電子部品を供給する部品供給部と、
   前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、
   前記ヘッドに搭載され、前記部品供給部の部品収納穴の撮像を行う撮像手段と、
   前記基板保持部と前記部品供給部との間の前記ヘッドの移動を行う移動機構とを備える電子部品実装装置において、
   前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像から、前記部品収納穴であることを示す輝度値の範囲を取得する基準範囲取得手段と、
   電子部品実装作業時に撮像を行い、当該撮像画像中から前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアを抽出するフィルタと、
   前記フィルタをかけた撮像画像データに対して、互いに直交するＸ，Ｙ方向のそれぞれについて前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれに沿った列ごとの輝度値の合計からなるプロジェクションデータを取得するプロジェクションデータ取得手段と、
   前記Ｘ，Ｙ方向のそれぞれについて取得したプロジェクションデータに対して、予め定められた数値以上の変化を生じる二位置の組み合わせを選出し、当該二つの変化位置の距離が前記部品収納穴の幅に近似する場合に、前記Ｘ方向又はＹ方向の前記部品収納穴における両端位置と判定する端部位置判定手段とを備え、
   前記フィルタは、前記基準範囲取得手段により取得された輝度の範囲となる画素のエリアとそれ以外のエリアとで二値化を行うことを特徴とする電子部品実装装置。
6. 前記基準範囲取得手段は、異なる材質からなる部品供給部の個々の撮像画像により、個別に前記部品収納穴であることを示す輝度の範囲を取得し、
   前記異なる材質からなる部品供給部ごとに個別に対応するフィルタを使用することを特徴とする請求項５記載の電子部品実装装置。
7. 前記端部位置判定手段により前記部品収納穴の幅に近似する二つの変化位置が見つからない場合に、前記ヘッドの位置を変えて前記部品収納穴の撮像のリトライを行う撮像制御部を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品実装装置。
8. 前記部品供給部の電子部品の入っていない状態の部品収納穴の撮像画像の撮像と前記電子部品実装作業時の撮像とを、使用する光源の組み合わせ又は照射強度から定まる照射パターンについて同じ条件で照射しながら行うことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。

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