JP5773474B2 - 部品実装システム - Google Patents

Description

本発明は、回路基板の搬送方向に沿って整列配置した複数台の実装機のうちの任意の実装機に回路基板の検査対象部位をカメラで撮像して検査する機能を搭載できるようにした部品実装システムに関する発明である。

近年、電子部品実装基板の多様な生産形態に容易に対応できるようにするために、特許文献１（特開２００４−１０４０７５号公報）に記載されているように、複数台の実装機モジュールをベース台上に回路基板の搬送方向に整列配置し、各実装機モジュールに回路基板を順次搬送して該回路基板に部品を実装するモジュール型部品実装システムが開発されている。この特許文献１には、モジュール型部品実装システムに、回路基板の検査対象部位を検査する検査機を含ませても良いことが記載されている。

特開２００４−１０４０７５号公報 特開２００７−３１８０００号公報

しかし、汎用の検査機は、モジュール型部品実装システムのベース台上には搭載できないため、モジュール型部品実装システムのベース台上に検査機を搭載するためには、検査機のサイズや据付構造を実装機モジュールのサイズや据付構造に合わせて変更して、専用の検査機モジュールを新たに製作しなければならず、コスト的な負担が大きくなる。

また、回路基板に実装する部品の種類によっては、実装機モジュールと検査機モジュールを入れ替えて検査機モジュールの位置を変更する必要がある場合がある。例えば、上流側の実装機モジュールでシールドが必要な電子部品を回路基板に実装し、下流側の実装機モジュールで該回路基板に該電子部品を覆うようにシールドケースを実装する生産ジョブの場合は、シールドケース実装前に該電子部品の実装状態を検査することが望ましい。また、いずれかの実装機モジュールでＢＧＡ型部品を実装する生産ジョブの場合は、ＢＧＡ型部品実装前に回路基板の実装面の状態（異物の有無等）を検査することが望ましい場合がある。

しかし、上記構成では、生産ジョブの変更に合わせて検査機モジュールの位置を変更するために実装機モジュールと検査機モジュールを入れ替える作業を行う必要があり、その作業に手間がかかって部品実装システムの稼働率が低下する欠点がある。

一方、特許文献２（特開２００７−３１８０００号公報）の実装機は、複数の実装ヘッドを着脱可能に搭載し、いずれかの実装ヘッドを、カメラ付きの検査ヘッドと付け替えて、実装機内で回路基板の部品実装状態等をカメラで撮像して検査できるようにしている。この実装機は、検査ヘッドから出力される画像信号を実装機の制御コンピュータで処理して検査するようにしているが、検査用の画像処理は演算負荷が大きいため、実装機の制御コンピュータで実装作業を制御する処理と検査用の画像処理とを並行して高速処理することは困難である。このため、実装機の制御コンピュータをより高性能な演算処理能力を持つコンピュータに取り替える必要があったり、或は、検査用の画像処理の解像度（分解能）が演算負荷の小さい低解像度に制限されて検査精度が低下するという問題があった。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、回路基板の搬送方向に沿って複数台の実装機を整列配置すると共に、各実装機には、フィーダを着脱可能に取り付けるフィーダ装着台と、該フィーダから供給される部品を吸着して回路基板に実装する実装ヘッドを着脱可能に取り付ける移動機構とを設けた部品実装システムにおいて、生産ジョブの変更に合わせて、前記複数台の実装機のうちの選択されたいずれかの実装機の移動機構に、回路基板の検査対象部位を撮像する検査用カメラユニットを前記実装ヘッドに代えて取り付けると共に、当該実装機のフィーダ装着台に、前記検査用カメラユニットから出力される画像信号を処理して前記回路基板の検査対象部位を検査する検査用画像処理ユニットを前記フィーダに代えて取り付けることにより、当該実装機を検機として使用することを第１の特徴とし、更に、前記複数台の実装機は、それぞれ表示モニターを備え、前記検査用画像処理ユニットは、検査情報を表示する表示部と、作業者が検査方法を設定する検査設定機能とを備えていることを第２の特徴とするものである。

この構成では、生産ジョブの変更に合わせて、前記複数台の実装機のうちの選択されたいずれかの実装機の移動機構に、実装ヘッドに代えて、検査用カメラユニットを取り付けると共に、当該実装機のフィーダ装着台に、フィーダに代えて、検査用画像処理ユニットを取り付けるため、専用の検査機モジュールを新たに製作する必要がなく、コスト的な負担を軽減できる。しかも、いずれかの実装機に検査用カメラユニットと検査用画像処理ユニットを取り付けるだけで良いため、生産ジョブの変更時に検査装置の位置を変更する作業を簡単化してその作業時間を短くすることができ、部品実装システムの稼働率を向上できる。更に、実装機のフィーダ装着台に取り付ける検査用画像処理ユニットで画像信号を処理して回路基板の検査対象部位を検査するため、検査用の画像処理によって部品実装システムの制御コンピュータの演算負荷を増大させずに済むと共に、検査用画像処理ユニットで高解像度の画像処理を実行して検査精度を向上できる。
しかも、前記検査用画像処理ユニットは、検査情報を表示する表示部と、作業者が検査方法を設定する検査設定機能とを備えているため、作業者が検査情報の確認と検査方法の設定を容易に行うことができる。
更に、請求項２のように、検査用画像処理ユニットは、表示部に表示した回路基板の画像の中で作業者が選択入力した検査対象部位を検査するようにしても良い。

例えば、請求項３のように、上流側の実装機でシールドが必要な電子部品を回路基板に実装し、下流側の実装機で該回路基板に該電子部品を覆うようにシールドケースを装着する生産ジョブの場合は、前記検査用カメラユニットと前記検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機は、前記シールドが必要な電子部品を実装する実装機と前記シールドケースを実装する実装機との間に位置する実装機の中から選択すれば良い。これにより、シールドケース実装前にシールド対象部品の実装状態を検査することができる。

また、請求項４のように、複数台の実装機のうちのいずれかの実装機でＢＧＡ型部品を実装する生産ジョブの場合は、前記検査用カメラユニットと前記検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機は、前記ＢＧＡ型部品を実装する実装機より上流側に位置する実装機の中から選択すれば良い。これにより、ＢＧＡ型部品実装前に回路基板の実装面の状態（異物の有無等）を検査することができる。

また、請求項５のように、検査用カメラユニットは、回路基板の検査対象部位を照明する照明装置を備えた構成とすると良い。これにより、画像処理の精度を向上できる。

この場合、請求項６のように、前記照明装置は、複数種類の照明光源を備え、複数の照明パターンの中から照明パターンを選択できるように構成すると良い。このようにすれば、複数の照明パターンの中から、回路基板の検査対象部位の形状（平坦面、立体形状、凹凸等）や材質等に応じて適切な照明パターンを選択することができ、画像処理による検査精度を一層向上できる。

また、請求項７のように、検査用画像処理ユニットは、検査により得られた良品データを学習する学習手段と、回路基板の検査対象部位の画像処理結果を前記学習手段で学習した良品データと比較して当該検査対象部位を検査する検査手段とを備えた構成としても良い。検査対象部位の画像処理結果が良品データの学習結果と異なれば、当該検査対象部位に何らかの異常があることを意味するため、不良と判定できる。

また、請求項８のように、検査用カメラユニットと検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機又はその直後の実装機のフィーダ装着台に、当該検査用画像処理ユニットで不良と判定された回路基板を排出するコンベアを着脱可能に取り付けるようにしても良い。このようにすれば、検査で不良と判定された回路基板を下流側の実装機に流さずにコンベアで排出できるため、当該回路基板の不良箇所が補修可能である場合は、その不良箇所を補修して、残りの部品を実装することができ、歩留まりを向上できる。

図１は本発明の一実施例の部品実装システムに検査用画像処理ユニット等を取り付けた場合の構成例を概略的に示す斜視図である。 図２は部品実装システムに検査用画像処理ユニット等を取り付けない場合の構成例を概略的に示す斜視図である。 図３は検査用カメラユニットの外観斜視図である。 図４は検査用画像処理ユニットの外観斜視図である。 図５はシステム構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態をモジュール型部品実装システムに適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２に基づいてモジュール型部品実装システムの構成を説明する。

モジュール型部品実装システムのベース台１１上に、回路基板の搬送方向に隣接して複数台の実装機モジュール１２が取り替え可能に整列配置されている。各実装機モジュール１２は、本体ベッド１３上に、テープフィーダ等のフィーダ１４、回路基板搬送装置１５、部品撮像装置１６、実装ヘッド１７等を搭載して構成され、上部フレーム１８の前面部には、操作パネル部１９ａ付きの表示モニター１９が設けられている。

各実装機モジュール１２の回路基板搬送装置１５によって回路基板を順次搬送して各実装機モジュール１２の実装ヘッド１７によって回路基板に部品を実装する。各実装機モジュール１２には、フィーダ装着台（図示せず）と、ＸＹＺ方向に移動する移動機構２０（図５参照）とが設けられ、フィーダ装着台にフィーダ１４が着脱可能に取り付けられ、移動機構２０に実装ヘッド１７が着脱可能に取り付けられている。

いずれの実装機モジュール１２の移動機構２０にも、回路基板の検査対象部位を撮像する検査用カメラユニット２１（図３参照）を実装ヘッド１７と取り替え可能に取り付けることができるようになっており、また、いずれの実装機モジュール１２のフィーダ装着台にも、検査用カメラユニット２１から出力される画像信号を処理して回路基板の検査対象部位を検査する検査用画像処理ユニット２２（図４参照）をフィーダ１４と取り替え可能に取り付けることができるようになっている。

図５に示すように、検査用カメラユニット２１には、回路基板の検査対象部位を撮像するカメラ２３と、回路基板の検査対象部位を照明する照明装置２４等が内蔵されている。照明装置２４は、例えば３種類の照明光源（上段照明２５、下段照明２６、同軸落射照明２７）を備え、例えば３種類の照明パターンの中から照明パターンを選択できるようになっている。例えば、回路基板に実装した部品のエッジを明瞭に撮像したい場合は、上段照明２５で照明する。回路基板の表面に描かれた文字、記号、マーク等を明瞭に撮像したい場合は、下段照明２６で照明する。回路基板上の部品の有無を明瞭に撮像したい場合は、同軸落射照明２７で照明する。選択した照明パターンでは検査対象部位の画像認識精度が不足する場合は、照明パターンを変更して、再度、検査対象部位を画像認識して検査するようにしても良い。

一方、検査用画像処理ユニット２２には、画像処理用のコンピュータ３１と、検査情報を表示する表示パネル３２（表示部）と、検査用画像処理プログラムや良品データの学習結果等の各種データを記憶する記憶装置３３等が設けられている。表示パネル３２は、例えばタッチパネルにより構成され、作業者が検査方法を設定する検査方法設定パネルを兼ねている。例えば、カメラ２３で撮像した画像を表示パネル３２に表示し、表示パネル３２に表示された画像の中から検査したい部位（部品等）を作業者がタッチすることで、その検査対象部位を検査する。

尚、検査方法の設定機能は、表示パネル３２とは別に設けても良いことは言うまでもない。検査情報の表示機能と検査方法の設定機能を部品実装システムの制御装置に持たせるようにしても良く、勿論、これらの機能を検査用画像処理ユニット２２と部品実装システムの制御装置の両方に持たせるようにしても良い。

画像処理用のコンピュータ３１は、検査用画像処理プログラムを実行することで、検査により得られた良品データを学習する学習手段と、回路基板の検査対象部位の画像処理結果を良品データの学習値と比較して当該検査対象部位を検査する検査手段として機能する。例えば、カメラ２３で撮像した部品の色情報を学習して記憶装置３３に記憶しておくことにより、当該部品の有無を検査するようにしても良い。或は、検査により良品と判定された回路基板の実装面の画像データを学習して、今回、検査する回路基板の実装面の画像を回路基板の実装面の画像データの学習値と比較して、両者の差分データから回路基板の実装面に付着した異物の有無を検査しても良い。検査対象部位の画像処理結果が良品データの学習結果と異なれば、当該検査対象部位に何らかの異常があることを意味するため、不良と判定できる。

画像処理用のコンピュータ３１は、検査用カメラユニット２１のカメラ２３の撮像動作と、照明パターン（上段照明２５、下段照明２６、同軸落射照明２７の点灯／消灯）を制御する。
部品実装システムの制御コンピュータ３５は、各実装機モジュール１２の実装動作を制御すると共に、検査用カメラユニット２１を支持する移動機構２０の動作も制御する。

本実施例では、検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を取り付ける実装機モジュール１２又はその直後の実装機モジュール１２のフィーダ装着台に、当該検査用画像処理ユニット２２で不良と判定された回路基板を排出するコンベア（図示せず）を着脱可能に取り付けるようにしている。これにより、検査で不良と判定された回路基板を下流側の実装機モジュール１２に流さずにコンベアで排出できるため、当該回路基板の不良箇所が補修可能である場合は、その不良箇所を補修して、残りの部品を実装することができ、歩留まりを向上できる。

以上のように構成した部品実装システムを用いて、上流側の実装機モジュール１２でシールドが必要な電子部品を回路基板に実装し、下流側の実装機モジュール１２で該回路基板に該電子部品を覆うようにシールドケースを装着する生産ジョブの場合は、シールドが必要な電子部品を実装する実装機モジュール１２とシールドケースを実装する実装機モジュール１２との間に位置する任意の実装機モジュール１２に検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を取り付けるようにすれば良い。これにより、シールドケース実装前にシールド対象部品の実装状態を検査することができる。

また、いずれかの実装機モジュール１２でＢＧＡ型部品を実装する生産ジョブの場合は、ＢＧＡ型部品を実装する実装機モジュール１２より上流側に位置する任意の実装機モジュール１２に検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を取り付けるようにすれば良い。これにより、ＢＧＡ型部品実装前に回路基板の実装面の状態（異物の有無等）を検査することができる。

また、検査が不要な生産ジョブの場合は、検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を実装機モジュール１２から取り外して実装ヘッド１７とフィーダ１４を取り付ければ良い。これにより、図２に示すように、部品実装システムの全ての実装機モジュール１２を実装機として使用することができる。

以上説明した本実施例によれば、生産ジョブの変更に合わせて、複数台の実装機モジュール１２のうちの選択されたいずれかの実装機モジュール１２の移動機構２０に、実装ヘッド１７に代えて、検査用カメラユニット２１を着脱可能に取り付けると共に、当該実装機モジュール１２のフィーダ装着台に、フィーダ１４に代えて、検査用画像処理ユニット２２を着脱可能に取り付けるため、専用の検査機モジュールを新たに製作する必要がなく、コスト的な負担を軽減できる。しかも、いずれかの実装機モジュール１２に検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を取り付けるだけで良いため、生産ジョブの変更時に検査装置の位置を変更する作業を簡単化してその作業時間を短くすることができ、部品実装システムの稼働率を向上できる。更に、実装機モジュール１２のフィーダ装着台に取り付ける検査用画像処理ユニット２２で画像信号を処理して回路基板の検査対象部位を検査するため、検査用の画像処理によって部品実装システムの制御コンピュータ３５の演算負荷を増大させずに済むと共に、検査用画像処理ユニット２２で高解像度の画像処理を実行して検査精度を向上することができる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば２台以上の実装機モジュール１２にそれぞれ検査用カメラユニット２１と検査用画像処理ユニット２２を取り付けて、部品実装システムの２台以上の実装機モジュール１２を検査機として使用するようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…ベース台、１２…実装機モジュール、１３…本体ベッド、１４…フィーダ、１５…回路基板搬送装置、１６…部品撮像装置、１７…実装ヘッド、１８…上部フレーム、１９ａ…操作パネル部、１９…表示モニター、２０…移動機構、２１…検査用カメラユニット、２２…検査用画像処理ユニット、２３…カメラ、２４…照明装置、２５…上段照明、２６…下段照明、２７
…同軸落射照明、３１…画像処理用のコンピュータ（学習手段，検査手段）、３２…表示パネル（表示部）、３３…記憶装置、３５…部品実装システム制御コンピュータ

Claims (8)

1. 回路基板の搬送方向に沿って複数台の実装機を整列配置すると共に、各実装機には、フィーダを着脱可能に取り付けるフィーダ装着台と、該フィーダから供給される部品を吸着して回路基板に実装する実装ヘッドを着脱可能に取り付ける移動機構とを設けた部品実装システムにおいて、
   生産ジョブの変更に合わせて、前記複数台の実装機のうちの選択されたいずれかの実装機の移動機構に、回路基板の検査対象部位を撮像する検査用カメラユニットを前記実装ヘッドに代えて取り付けると共に、当該実装機のフィーダ装着台に、前記検査用カメラユニットから出力される画像信号を処理して前記回路基板の検査対象部位を検査する検査用画像処理ユニットを前記フィーダに代えて取り付けることにより、当該実装機を検査機として使用し、
   前記複数台の実装機は、それぞれ表示モニターを備え、
   前記検査用画像処理ユニットは、検査情報を表示する表示部と、作業者が検査方法を設定する検査設定機能とを備えていることを特徴とする部品実装システム。
2. 前記検査用画像処理ユニットは、前記表示部に表示した前記回路基板の画像の中で作業者が選択入力した検査対象部位を検査することを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。
3. 上流側の実装機でシールドが必要な電子部品を回路基板に実装し、下流側の実装機で該回路基板に該電子部品を覆うようにシールドケースを装着する部品実装システムであって、
   前記検査用カメラユニットと前記検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機は、前記シールドが必要な電子部品を実装する実装機と前記シールドケースを実装する実装機との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装システム。
4. 前記複数台の実装機のうちのいずれかの実装機でＢＧＡ型部品を実装する部品実装システムであって、
   前記検査用カメラユニットと前記検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機は、前記ＢＧＡ型部品を実装する実装機より上流側に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装システム。
5. 前記検査用カメラユニットは、前記回路基板の検査対象部位を照明する照明装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装システム。
6. 前記照明装置は、複数種類の照明光源を備え、複数の照明パターンの中から照明パターンを選択できるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の部品実装システム。
7. 前記検査用画像処理ユニットは、検査により得られた良品データを学習する学習手段と、前記回路基板の検査対象部位の画像処理結果を前記学習手段で学習した良品データと比較して当該検査対象部位を検査する検査手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の部品実装システム。
8. 前記検査用カメラユニットと前記検査用画像処理ユニットを取り付ける実装機又はその直後の実装機のフィーダ装着台に、前記検査用画像処理ユニットで不良と判定された回路基板を排出するコンベアを着脱可能に取り付けることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の部品実装システム。

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