JP5943525B2 - 実装用・検査用データ作成装置及び実装用・検査用データ作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品実装機の画像処理装置で使用する実装用データと、検査機の画像処理装置で使用する検査用データとを作成する実装用・検査用データ作成装置及び実装用・検査用データ作成方法に関する発明である。

部品供給装置により供給される部品を基板に実装する部品実装機や、基板の部品実装状態を検査する検査機においては、画像処理技術を用いて、部品の認識や部品実装状態の検査を行うようにしている。例えば、部品実装機では、吸着ノズルに吸着した部品を識別する際に、判定基準となる実装用データ（いわゆる部品データ）が必要となる。また、検査機においても、基板の部品実装状態を検査する際に、判定基準となる検査用データが必要となる。

従来、実装用データと検査用データは、それぞれ別々のデータ作成装置で作成されていた。例えば、特許文献１（特開２００８−２８３０５０号公報）に記載された実装用データ作成装置では、実装用データ作成対象となる部品をカメラで撮像して、その撮像画像に基づいて実装用データを作成するようにしている。

一方、特許文献２（特開２００７−１８４５８９号公報）に記載された検査用データ作成装置では、検査用データ作成対象となる基板をカメラで撮像して、その撮像画像に基づいて検査用データを作成するようにしている。

特開２００８−２８３０５０号公報 特開２００７−１８４５８９号公報

一般に、部品実装機では、吸着ノズルに吸着した部品を下面側（実装面側）からカメラで撮像して画像認識するため、実装用データは、部品の下面側を撮像した画像に基づいて作成することが望ましい。

これに対し、検査機では、基板上に実装された部品を上面側（吸着面側）からカメラで撮像して画像認識するため、検査用データは、部品の上面側を撮像した画像に基づいて作成することが望ましい。この場合、部品の下面側を撮像した画像と上面側を撮像した画像とが一致する部品については、部品の下面側の画像を用いて検査用データを作成しても、問題ない場合があるが、部品の下面側の画像と上面側の画像とが異なる部品については、部品の下面側の画像を用いて検査用データを作成すると、十分な検査を行えない場合がある。

また、実装用データと検査用データとをそれぞれ別々のデータ作成装置で作成すると、作業能率が悪いだけでなく、２つのデータ作成装置間で撮像画像の部品の位置のずれ、部品の方向性（極性）の間違い、部品の取り間違え等の作業ミスが発生することがあり、間違ったデータを作成する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、１台のデータ作成装置で、実装用データと
検査用データの両方を作成でき、実装用・検査用データの信頼性・精度向上と作業効率向上とを実現できる実装用・検査用データ作成装置及び実装用・検査用データ作成方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、部品供給装置により供給される部品を吸着ノズルで吸着して基板に実装する部品実装機の画像処理装置で使用する実装用データと、前記基板に実装された前記部品を検査する検査機の画像処理装置で使用する検査用データとを作成する実装用・検査用データ作成装置及び実装用・検査用データ作成方法において、データ作成対象となる部品を吸着面側と実装面側の両側から撮像可能な状態に部品セット手段にセットして、該部品の吸着面側と実装面側をそれぞれ撮像装置で撮像し、該部品の実装面側の画像に基づいて前記実装用データを作成し、該部品の吸着面側の画像に基づいて前記検査用データを作成するようにしたものである。これにより、１台の実装用・検査用データ作成装置で、実装用データと検査用データの両方を能率良く作成できる。

しかも、データ作成対象となる部品を吸着面側と実装面側の両側から撮像可能な状態にセットするため、部品の吸着面側と実装面側を撮像する間に、該部品を動かさずに済み、２つの画像間の部品の位置ずれ、部品の方向性（極性）の間違い、部品の取り間違え等の作業ミスを無くすことができる。これにより、間違ったデータ作成を防止できて、実装用・検査用データの信頼性・精度も向上できる。

ところで、実装用データと検査用データを部品の実装面側と吸着面側の各画像から作成する際に、各画像の部品中心位置を指定する場合がある。この場合、２つの画像の部品中心位置がずれていると、部品ずれ検査を正確に行うことができない。

その点、本発明では、部品の実装面側の撮像と吸着面側の撮像との間で該部品を動かさずに撮像できるため、部品の実装面側の画像と吸着面側の画像の部品中心を同一の座標に設定できる。これにより、一方の画像の部品中心位置を設定すると、他方の画像の部品中心位置も自動的に決まり、実装用データと検査用データを正確に作成できる。

この場合、部品セット手段は、部品を載置する透明な載置板（例えばガラス板、透明な樹脂板等）により構成すれば良い。このようにすれば、部品セット手段を安価に形成でき、低コスト化できると共に、部品セット手段が部品の認識を妨げる部材として画像に写り込むことを防止でき、部品形状等を正確に認識できる。

ところで、部品の吸着面側と実装面側をそれぞれ撮像する撮像装置は、１台のカメラで構成することが考えられる。この場合は、プリズム、ミラー等の光屈折・反射手段で光を屈折・反射させてカメラに入射させる２系統の光学系を設け、部品の吸着面側を撮像する場合は、部品の実装面側の光学系の光路を遮断して、部品の吸着面側の光学系を用いて部品の吸着面側を撮像し、部品の実装面側を撮像する場合は、部品の吸着面側の光学系の光路を遮断して、部品の実装面側の光学系を用いて部品の実装面側を撮像するようにすれば良い。照明光源は、２系統の光学系にそれぞれ１つずつ設ければ良い。

一般に、部品実装機のカメラと検査機のカメラとは種類（グレー画像又はカラー画像、分解能、光源色等）が異なる。この点を考慮して、撮像装置は、部品の吸着面側を撮像する第１カメラと、部品の実装面側を撮像する第２カメラとから構成すると良い。このようにすれば、部品の吸着面側を撮像する第１カメラは、検査機のカメラと同種のカメラを用い、部品の実装面側を撮像する第２カメラは、部品実装機のカメラと同種のカメラを用いるという構成が可能となり、部品実装機のカメラと検査機のカメラの各々の仕様・性能に適合した実装用・検査用データを作成することができる。

本発明は、部品の吸着面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品下方側の背景エリアを遮蔽する下側遮蔽板と、部品の実装面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品上方側の背景エリアを遮蔽する上側遮蔽板とを備え、部品の吸着面側を撮像するときは前記上側遮蔽板を撮像エリアの外側に移動させ、部品の実装面側を撮像するときは前記下側遮蔽板を撮像エリアの外側に移動させるようにすると良い。このようにすれば、部品を撮像した画像に、部品の背景として反対側の照明装置等が写り込むことを防止できると共に、各遮蔽板を部品と識別が容易な色に着色することで、部品の背景を該部品と識別が容易な色の背景に統一することができ、部品形状の画像認識が容易となる。

また、検査用データを作成する際に、基板の実装面を撮像した画像を取得すると共に、撮像装置で撮像した部品の吸着面側の画像から該部品部分の画像を抽出し、該部品部分の画像を前記基板の実装面の画像のうちの該部品の実装位置に重ね合わせるように合成して検査用データを作成するようにしても良い。これにより、基板を背景とした部品画像を基に精度の高い検査用データを簡単に作成することができる。

図１は本発明の一実施例を示す実装用・検査用データ作成装置の外観斜視図である。 図２は部品を透明な載置板に載置して該部品の上面側を撮像するときの状態を示す外観斜視図である。 図３は実装用・検査用データ作成装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４は基板の部品実装状態を検査する検査用データの作成方法を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２を用いて実装用・検査用データ作成装置１１の構成を説明する。

実装用・検査用データ作成装置１１の本体フレーム１２の上部側に、第１カメラ１３が下向きに組み付けられ、該本体フレーム１２の下部側に、第２カメラ１４が上向きに組み付けられ、両カメラ１３，１４の光軸（視野の中心）が一致するように両カメラ１３，１４の取付位置が調整されている。第１カメラ１３と第２カメラ１４は、それぞれデータ作成対象となる部品１５を上面側（吸着面側）と下面側（実装面側）から撮像する撮像装置であり、部品１５の上面側を撮像する第１カメラ１３は、検査機のカメラ（図示せず）と同種のカメラが用いられ、部品１５の下面側を撮像する第２カメラ１４は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品を下面側から撮像するパーツカメラ（図示せず）と同種のカメラが用いられている。

第１カメラ１３の下側には、レンズ１６が組み付けられ、該レンズ１６の下側に第１照明装置１７が組み付けられている。この第１照明装置１７は、検査機の照明装置（図示せず）と同様の照明条件で部品１５の上面側を照明するように構成されている。第１照明装置１７の下側には、第２カメラ１４で部品１５の下面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品１５上方側の背景エリアを遮蔽する上側遮蔽板１８が水平方向にスライド可能に設けられている。第１カメラ１３で部品１５の上面側を撮像するときには、上側遮蔽板１８を第１カメラ１３の撮像エリア（視野）の外側にスライド移動させる。この上側遮蔽板１８のスライド移動は、作業者の手動操作で行うようにしても良いし、エアシリンダ、モータ等のアクチュエータで上側遮蔽板１８をスライド移動させるように構成しても良い。上
側遮蔽板１８は、部品１５と識別が容易な色（例えばブルー）に着色されている。

一方、第２カメラ１４の上側には、レンズ２１が組み付けられ、該レンズ２１の上側に第２照明装置２２が組み付けられている。この第２照明装置２２は、部品実装機のパーツカメラの照明装置（図示せず）と同様の照明条件で部品１５の下面側を照明するように構成されている。第２照明装置２２の上側には、第１カメラ１３で部品１５の上面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品１５下方側の背景エリアを遮蔽する下側遮蔽板２３が水平方向にスライド可能に設けられている。第２カメラ１４で部品１５の下面側を撮像するときには、下側遮蔽板２３を第２カメラ１４の撮像エリア（視野）の外側にスライド移動させる。この下側遮蔽板２３のスライド移動も、上側遮蔽板１８と同様に、作業者の手動操作で行うようにしても良いし、エアシリンダ、モータ等のアクチュエータで下側遮蔽板２３をスライド移動させるように構成しても良い。下側遮蔽板２３も、上側遮蔽板１８と同様に、部品１５と識別が容易な色（例えばブルー）に着色されている。

図２に示すように、上側遮蔽板１８と下側遮蔽板２３との間には、データ作成対象となる部品１５を載置する透明な載置板２５（部品セット手段）が配置され、該載置板２５が本体フレーム１２に水平に固定された支持枠２６上に水平に保持されている。透明な載置板２５は、例えばガラス板、透明な樹脂板等の透明材料により形成され、支持枠２６の開口部と透明な載置板２５を通して該載置板２５上の部品１５をその下方に位置する第２カメラ１４で撮像できるようになっている。

図３に示すように、第１カメラ１３と第２カメラ１４から出力される画像信号は、画像処理装置２８に転送される。画像処理装置２８は、パーソナルコンピュータ等により構成され、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置３１、表示装置３２、記憶装置３３等の周辺装置が接続されている。画像処理装置２８は、第２カメラ１４で撮像した部品１５の下面側の画像に基づいて実装用データを作成する実装用データ作成手段として機能すると共に、第１カメラ１３で撮像した部品１５の上面側の画像に基づいて検査用データを作成する検査用データ作成手段として機能する。

次に、上記構成の実装用・検査用データ作成装置１１を使用して実装用データと検査用データを作成する方法を説明する。

まず、データ作成対象となる部品１５を透明な載置板２５上に載せて所定の撮像位置にセットする。この後、部品１５の上面側と下面側を順番に撮像する。この際、部品１５の上面側と下面側の撮像は、どちらを先に撮像しても良い。

部品１５の上面側を撮像する場合は、下側遮蔽板２３を第１カメラ１３の撮像エリア内にスライド移動させて部品１５下方側の背景エリアを遮蔽すると共に、上側遮蔽板１８を第１カメラ１３の撮像エリアの外側にスライド移動させて第１カメラ１３の撮像エリアを開放する。この状態で、第１照明装置１７を点灯して部品１５の上面側を照明して第１カメラ１３で部品１５の上面側を撮像する。

部品１５の下面側を撮像する場合は、上側遮蔽板１８を第２カメラ１４の撮像エリア内にスライド移動させて部品１５上方側の背景エリアを遮蔽すると共に、下側遮蔽板２３を第２カメラ１４の撮像エリアの外側にスライド移動させて第２カメラ１４の撮像エリアを開放する。この状態で、第２照明装置２２を点灯して部品１５の下面側を照明して第２カメラ１４で部品１５の下面側を撮像する。

第１カメラ１３と第２カメラ１４で撮像した部品１５の上面側と下面側の各画像は、画像処理装置２８に転送される。画像処理装置２８は、第２カメラ１４で撮像した部品１５
の下面側の画像に基づいて実装用データを作成し、第１カメラ１３で撮像した部品１５の上面側の画像に基づいて検査用データを作成する。

検査用データを作成する際に、部品１５の下面側の画像からは推定できない情報が部品１５の上面側の画像から得られる。例えば、部品１５の上面に、定格電圧、容量コード等の文字が表示されている場合は、これらの文字を認識して部品種別の照合を行うためのＯＣＲ文字認識データを作成しても良い。また、部品１５の上面に極性マークが表示されている場合は、この極性マークを認識して部品１５の極性を検査する極性検査データを作成しても良い。極性を有する部品で、下面側の画像からは極性が判別できない部品が存在するが、部品の上面に極性マークが表示されている場合は、部品の上面側の画像を用いることで、部品の上面に表示された極性マークを認識して部品の極性を検査する極性検査データを作成することができる。

基板の部品実装状態を検査する検査用データを作成する場合は、基板の実装面を撮像した基板画像（図４参照）を取得して表示装置３２の画面に表示する。この際、基板画像は、実装用・検査用データ作成装置１１の第１カメラ１３で撮像した基板画像を用いても良いし、部品実装機やスクリーン印刷機等の他の装置に搭載されたカメラで撮像した基板画像を用いても良い。

第１カメラ１３で撮像した部品１５の上面側の画像を表示装置３２の画面に表示して、当該画像の部品部分をクリッピング（抽出）する。そして、表示装置３２の画面上で、クリッピングした部品部分の画像を基板の実装面の画像のうちの該部品の実装位置に重ね合わせて部品１５の端子を基板のランドと重ね合わせた位置で合成して検査用データを作成する。これにより、基板を背景とした部品画像を基に精度の高い検査用データを簡単に作成することができる。

また、基板に実装する全ての部品を合成すると、生産する部品実装基板の完成見本を作成することができる。これにより、生産前に装着シーケンス座標の検査を行うことが可能となる。

以上説明した本実施例の実装用・検査用データ作成装置１１によれば、データ作成対象となる部品１５を透明な載置板２５上に載せて該部品１５の上面側と下面側の両方を撮像するように構成したので、１台の実装用・検査用データ作成装置１１で、実装用データと検査用データの両方を能率良く作成できる。

しかも、透明な載置板２５上にデータ作成対象となる部品１５を上面側と下面側の両側から撮像可能な状態に載置するだけであるため、部品１５の上面側と下面側を撮像する間に、該部品１５を動かさずに済み、２つの画像間の部品１５の位置ずれ、部品１５の方向性（極性）の間違い、部品１５の取り間違え等の作業ミスを無くすことができる。これにより、間違ったデータ作成を防止できて、実装用・検査用データの信頼性・精度も向上できる。

ところで、実装用データと検査用データを部品１５の下面側と上面側の各画像から作成するときに、各画像の部品中心位置を指定する必要がある。２つの画像の部品中心位置がずれていると、部品ずれ検査を正確に行うことができない。

その点、本実施例では、部品１５の下面側の撮像と上面側の撮像との間で該部品１５を動かさずに撮像することが可能となり、また、２つのカメラ１３，１４の位置は事前に決まっているため、部品１５の下面側の画像と上面側の画像の部品中心を同一の座標に設定できる。これにより、一方の画像の部品中心位置を設定すると、他方の画像の部品中心位
置も自動的に決まり、実装用データと検査用データを正確に作成できる。

また、本実施例では、部品１５をセットする部品セット手段として透明な載置板２５を用いるようにしたので、部品セット手段を安価に形成でき、低コスト化できると共に、部品セット手段が部品１５の認識を妨げる部材として画像に写り込むことを防止でき、部品形状等を正確に認識できる。

一般に、部品実装機のカメラと検査機のカメラとは種類（グレー画像又はカラー画像、分解能、光源色等）が異なる。この点を考慮して、本実施例では、部品１５の上面側と下面側をそれぞれ撮像する撮像装置は、部品１５の上面側を撮像する第１カメラ１３と、部品１５の下面側を撮像する第２カメラ１４とから構成したので、部品１５の上面側を撮像する第１カメラ１３は、検査機のカメラと同種のカメラを用い、部品１５の下面側を撮像する第２カメラ１４は、部品実装機のカメラと同種のカメラを用いるという構成が可能となり、部品実装機のカメラと検査機のカメラの各々の仕様・性能に適合した実装用・検査用データを作成することができる。

但し、本発明は、部品の上面側と下面側をそれぞれ撮像する撮像装置は、１台のカメラで構成しても良い。この場合は、プリズム、ミラー等の光屈折・反射手段で光を屈折・反射させてカメラに入射させる２系統の光学系を設け、部品の上面側を撮像する場合は、部品の下面側の光学系の光路を遮断して、部品の上面側の光学系を用いて部品の上面側を撮像し、部品の下面側を撮像する場合は、部品の上面側の光学系の光路を遮断して、部品の下面側の光学系を用いて部品の下面側を撮像するようにすれば良い。照明光源は、２系統の光学系にそれぞれ１つずつ設ければ良い。

更に、本実施例では、部品１５の上面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品１５下方側の背景エリアを遮蔽する下側遮蔽板２３と、部品１５の下面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品１５上方側の背景エリアを遮蔽する上側遮蔽板１８とを備え、部品１５の上面側を撮像するときは上側遮蔽板１８を撮像エリアの外側に移動させ、部品１５の下面側を撮像するときは下側遮蔽板２３を撮像エリアの外側に移動させるようにしたので、部品１５を撮像した画像に、部品１５の背景として反対側の照明装置１７又は２２等が写り込むことを防止できると共に、各遮蔽板１８，２３を部品１５と識別が容易な色に着色することで、部品１５の背景を該部品１５と識別が容易な色の背景に統一することができ、部品形状の画像認識が容易となる。

尚、本実施例では、実装用・検査用データ作成装置１１の本体フレーム１２の上下両側に第１カメラ１３と第２カメラ１４を両者の光軸が一致するように組み付けたが、プリズム、ミラー等の光屈折・反射手段で光を屈折・反射させる光学系を用いて第１カメラ１３及び／又は第２カメラ１４の位置を適宜変更しても良い。

また、本実施例では、載置板２５上に部品１５を上面側が吸着面側で下面側が実装面側となるように載置したが、これとは反対に、載置板２５上に部品１５を上面側が実装面側で下面側が吸着面側となるように載置し、第１カメラ１３で撮像した部品１５の実装面側（上面側）の画像に基づいて実装用データを作成し、第２カメラ１４で撮像した部品１５の吸着面側（下面側）の画像に基づいて検査用データを作成しても良い。

その他、本発明は、第１照明装置１７の照明条件を、使用する検査機の照明条件に応じて調整する機能を追加したり、第２照明装置２２の照明条件を、部品実装機のカメラの照明条件に応じて調整する機能を追加しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…実装用・検査用データ作成装置、１２…本体フレーム、１３…第１カメラ（撮像装置）、１４…第２カメラ（撮像装置）、１５…部品、１６…レンズ、１７…第１照明装置、１８…上側遮蔽板、２１…レンズ、２２…第２照明装置、２３…下側遮蔽板、２５…透明な載置板（部品セット手段）、２６…支持枠、２８…画像処理装置（実装用データ作成手段，検査用データ作成手段）、３１…入力装置、３２…表示装置

Claims (6)

1. 部品供給装置により供給される部品を吸着ノズルで吸着して基板に実装する部品実装機の画像処理装置で使用する実装用データと、前記基板に実装された前記部品を検査する検査機の画像処理装置で使用する検査用データとを作成する実装用・検査用データ作成装置において、
   データ作成対象となる部品を吸着面側と実装面側の両側から撮像可能な状態にセットす
   る部品セット手段と、
   前記部品セット手段にセットした部品の吸着面側と実装面側をそれぞれ撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置で撮像した部品の実装面側の画像に基づいて前記実装用データを作成する実装用データ作成手段と、
   前記撮像装置で撮像した部品の吸着面側の画像に基づいて前記検査用データを作成する検査用データ作成手段と
   を備えていることを特徴とする実装用・検査用データ作成装置。
2. 前記部品セット手段は、前記部品を載置する透明な載置板により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の実装用・検査用データ作成装置。
3. 前記撮像装置は、前記部品の吸着面側を撮像する第１カメラと、前記部品の実装面側を撮像する第２カメラとから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の実装用・検査用データ作成装置。
4. 前記部品の吸着面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品下方側の背景エリアを遮蔽する下側遮蔽板と、前記部品の実装面側を撮像する際にその撮像画像に写る部品上方側の背景エリアを遮蔽する上側遮蔽板とを備え、前記部品の吸着面側を撮像するときは前記上側遮蔽板を撮像エリアの外側に移動させ、前記部品の実装面側を撮像するときは前記下側遮蔽板を撮像エリアの外側に移動させるように構成されてい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実装用・検査用データ作成装置。
5. 前記検査用データ作成手段は、前記基板の実装面を撮像した画像を取得すると共に、前記撮像装置で撮像した部品の吸着面側の画像から該部品部分の画像を抽出し、該部品部分の画像を前記基板の実装面の画像のうちの該部品の実装位置に重ね合わせるように合成して前記検査用データを作成す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実装用・検査用データ作成装置。
6. 部品供給装置により供給される部品を吸着ノズルで吸着して基板に実装する部品実装機の画像処理装置で使用する実装用データと、前記基板に実装された前記部品を検査する検査機の画像処理装置で使用する検査用データとを作成する実装用・検査用データ作成方法において、
   データ作成対象となる部品をその吸着面側と実装面側の両側から撮像可能な状態にセットして、該部品の吸着面側と実装面側をそれぞれ撮像装置で撮像した後、該部品の実装面側の画像に基づいて前記実装用データを作成し、該部品の吸着面側の画像に基づいて前記検査用データを作成することを特徴とする実装用・検査用データ作成方法。

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