JP6021560B2 - 部品検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装装置を用いて電子部品を基板に搭載するに際し、表面実装装置に備えた吸着ノズルにより吸着される前の電子部品の状態を判定する部品検査方法及び装置に関する。

従来より、電子部品を基板に搭載する表面実装装置が用いられている。表面実装装置は、パーツフィーダに収納されたキャリアテープに保持されている電子部品を吸着ノズルにより吸着し、吸着ノズルを基板上の部品搭載位置に移動させ、電子部品を部品搭載位置に搭載する。

このような表面実装装置を用いて電子部品を基板に搭載する際の、電子部品の装着状態の検査方法として、キャリアテープに保持されている吸着前の電子部品の状態（吸着前状態）を検査する方法がある。電子部品の吸着前状態としては、正しい位置に部品がある状態（正常）、部品の表裏が反転している状態（表裏反転）、吸着位置に部品がない状態（部品なし）が挙げられる。

従来の表面実装装置は、現在実装対象となっている電子部品の吸着前状態が正常であれば、吸着、搭載動作を実施する。また、従来の表面実装装置は、現在実装対象となっている電子部品の吸着前状態が表裏反転であれば、その状態を保ったまま吸着、搭載動作を実施する。つまり、従来の表面実装装置は、表裏反転した部品を基板に搭載してしまうので、不良品を発生させることになる。

また、従来の表面実装装置は、吸着前状態が部品なしであれば、吸着ノズルのエア吸引の圧力、もしくはレーザ等を利用した部品吸着なし状態の検知により、再度吸着動作（リトライ動作）を行う。従来の表面実装装置は、リトライ動作を複数回繰り返しても吸着ができなかった場合に、そこで初めて吸着エラーを出す。

また、従来の表面実装装置では、キャリアテープのセッティングに際し、部品頭出しの作業をユーザが行っているため、使用するパーツフィーダ数が多ければ多いほど、ユーザへの負担が大きくなってしまう。

また、従来の表面実装装置は、連続した部品なしの状態から２本のキャリアテープの継ぎ目（スプライシング）を検知し、テープフィーダにセットされている部品の残数をカウントするが、その場合、多くのリトライ動作が発生してしまう。

関連する技術として、下記の特許文献１には、吸着ノズルによる部品吸着動作及び部品搭載動作のそれぞれの動作について少なくとも１回の撮像を行い、取得した画像をデータベースに保存することにより、部品の装着状態を確認する装着部品検査方法が記載されている。特許文献１記載の装着部品検査方法では、部品の装着状態が悪い場合には、不良の原因を確認できる。

しかしながら、特許文献１記載の装着部品検査方法では、部品装着後に不良があれば、その不良が発生した部品の、データベースに保存されている吸着動作及び搭載動作の画像にアクセスし、ユーザなどが確認および解析を行うものであり、搭載点毎のリアルタイムの検査を行わないので、不良発生原因に対して即座に対処することができない。

また、下記の特許文献２には、吸着動作に関する１枚もしくは複数の部品吸着位置の画像を取得し、エラー発生時に識別することにより、吸着動作を検査するピックアンドプレース機械が記載されている。特許文献２記載のピックアンドプレース機械では、エラー情報を検出して表示することにより、オペレータまたは機械は修正措置を取ることができる。

しかしながら、特許文献２では、吸着前後の少なくとも１つの画像に、例として既知のエッジ検出および配置アルゴリズムといった画像分析技術を用い、部品の方向、位置、サイズ、部品の存在の情報を発生させることができると記述されているが、既知のエッジ検出および配置アルゴリズムを用いた実現手段については明確にされていない。さらに、特許文献２では、ぶれ検出技術というものを用いて、上述の情報を発生させる、もしくは発生の手助けをするとの記述があるが、ぶれ検出技術の例として挙げられているフーリエ変換分析や自動相関技術はどちらも部品自体を認識するものである。そのため、ティーチングが必要なことや、処理が重くタクトがかかるので、特許文献２記載のピックアンドプレース機械ではリアルタイムでの検査は行えないものと考えられる。なお、高速な検査を行うために、例えば強力なＣＰＵを用いて複雑な処理に対応することも考えられるが、コストアップに繋がってしまう。

特開２００８−０９８４１１号公報 特表２００８−５１６４５３号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吸着ノズルにより吸着される前の電子部品の状態について、簡易かつ高速に判定する部品検査方法及び装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の部品検査方法は、キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり、現在の吸着位置と１つ前の吸着位置を含む画像を取得する画像取得ステップと、前記画像のうちの前記現在の吸着位置を含む第１のウインドウの輝度と、予め設定された第１の閾値と、を比較する第１の比較ステップと、前記第１の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が表であるか又は前記部品収納部内の前記部品が表でないか、を判定する第１の判定ステップと、を備える。

本発明の好ましい態様としては、前記第１の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記画像のうちの１つ前の吸着位置を含む第２のウインドウの輝度に基づき算出された第２の閾値と、を比較する第２の比較ステップと、前記第２の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が裏であるか又は前記部品収納部内に前記部品が収納されていないか、を判定する第２の判定ステップと、を更に備えることが好ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記第２の判定ステップで前記部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記第１のウインドウの画像データを評価値として蓄積保存する蓄積保存ステップを更に含み、前記第２の比較ステップは、前記第１の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記蓄積保存ステップで蓄積保存された評価値に基づき算出される参考値と、を比較することが好ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記第２の判定ステップで前記部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記キャリアテープを１コマ送り出す第１の送り出しステップと、現在の吸着位置に前記部品が現れるまで前記画像取得ステップ、前記第１の比較ステップ、前記第１の判定ステップ及び前記第１の送り出しステップを繰り返すことにより、部品頭出しを行う部品頭出しステップと、を備えることが好ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記第２の判定ステップで前記部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記吸着ノズルの軸線方向の位置が前記キャリアテープを送り出すことが可能であれば、前記キャリアテープを１コマ送り出す第２の送り出しステップを更に含むことが好ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記第２の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表裏反転と判定された場合に、この部品に対して吸着動作を実施するとともに吸着している部品を廃棄するステップを更に含むことが好ましい。

また、本発明の部品検査装置は、キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり部品を検査する装置であって、現在の吸着位置と１つ前の吸着位置を含む画像を撮像する撮像装置と、前記画像のうちの前記現在の吸着位置を含む第１のウインドウの輝度と、予め設定された第１の閾値と、を比較し、前記部品収納部内の前記部品が表であるか又は前記部品収納部内の前記部品が表でないか、を判定する表判定処理部と、を備える。

本発明によれば、吸着ノズルにより吸着される前の電子部品の状態について、簡易かつ高速に判定することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態にかかる表面実装装置を示す斜視図である。 図２は、移載ヘッドの拡大斜視図である。 図３は、撮像装置の正面図である。 図４は、撮像装置で撮像された電子部品吸着位置の画像の一例を示す図である。 図５は、キャリアテープの巻き終わりの部分を示した上面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る電子部品の検査装置の構成を示すブロック図である。 図７−１は、吸着対象部品の表面を示す図である。 図７−２は、吸着対象部品の裏面を示す図である。 図８は、吸着前検査装置の吸着前検査動作を示すフローチャートである。 図９は、撮像装置で撮像された吸着前画像の一例を示す図である。 図１０は、吸着位置輝度平均と、閾値との関係を示す図である。 図１１は、吸着前検査装置の部品頭出し動作を示すフローチャートである。 図１２は、キャリアテープの巻き終わり部分の画像の一例を示す図である。 図１３は、メイン制御装置のキャリアテープ送り制御動作を示すフローチャートである。 図１４−１は、電子部品の表の画像を示す図である。 図１４−２は、電子部品が収納されていない空の部品収納部の画像を示す図である。 図１４−３は、電子部品の裏の画像を示す図である。

以下に、本発明にかかる部品吸着前検査方法及び装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態にかかる表面実装装置を示す斜視図である。図１に示すように、基台１の中央部には、搬送路２が水平の第１の方向（Ｘ軸方向）に延びるように配置されている。搬送路２は、基板３を搬送すると共に搬送路２上で基板３を保持し位置決めする。すなわち、搬送路２は、基板保持部を兼ねている。搬送路２の水平且つＸ軸方向と直交する方向（Ｙ軸方向）両側には、電子部品の供給部４が配置されている。各供給部４には、複数のパーツフィーダ５がＸ軸方向に配列されている。パーツフィーダ５は、電子部品を保持したキャリアテープをテープ長方向がＹ軸方向又はＹ軸方向と逆方向となるように収納している。パーツフィーダ５は、このキャリアテープをテープ長方向、すなわちＹ軸方向またはＹ軸方向と逆方向に送ることにより、電子部品を順次供給する。

搬送路２の一方の端部の垂直方向上方（Ｚ軸方向）には、搬送路２の一方の端部を跨ぐように、略コの字状のＹ軸テーブル８Ａが配置されている。搬送路２の他方の端部の垂直方向上方（Ｚ軸方向）には、搬送路２の他方の端部を跨ぐように、略コの字状のＹ軸テーブル８Ｂが配置されている。Ｙ軸テーブル８Ａ、８Ｂ間には、Ｘ方向に延びるＸ軸テーブル６が架設されている。Ｘ軸テーブル６は、Ｙ軸テーブル８Ａ、８Ｂに両端部を支持されて架設されている。Ｘ軸テーブル６は、Ｙ軸テーブル８Ａ、８ＢによってＹ方向に移動可能である。

Ｘ軸テーブル６の垂直方向下面には、電子部品を供給部４から基板３に移載する移載ヘッド７が装着されている。移載ヘッド７は、Ｘ軸テーブル６によってＸ軸方向に移動可能である。したがって、移載ヘッド７は、Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂによって水平（Ｘ−Ｙ平面）移動可能である。つまり、Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂは移動手段となっている。

図２は、移載ヘッド７の拡大斜視図である。本実施形態では、移載ヘッド７は、４個の吸着ノズルを有することとしているが、本発明はこれに限られない。移載ヘッド７は、１個のベース部材５２と、４個のホルダ５４と、を備える。

ベース部材５２は、Ｘ−Ｚ平面方向に拡がる垂直部材５２ａと、垂直部材５２ａの上端にＸ軸方向に配列された４個の水平部材５２ｂと、を有する。各水平部材５２ｂは、Ｘ−Ｙ平面方向に拡がる。各水平部材５２ｂには、ホルダ５４を昇降動作させるＺ軸モータ１３が、その出力軸が垂直方向下向きになるように配置されている。

各ホルダ５４は、Ｘ−Ｙ平面方向に拡がる第１〜第３の水平部材５４ａ〜５４ｃと、Ｘ−Ｚ平面方向に拡がり、第１〜第３の水平部材５４ａ〜５４ｃを連結する垂直部材５４ｄと、を有する。第１の水平部材５４ａには、ノズルシャフト１１をθ方向（Ｚ軸を回る方向）に回転させるθ軸モータ１２が、その出力軸が垂直方向下向きになるように配置されている。第２、第３の水平部材５４ｂ、５４ｃには、孔５４ｅ、５４ｆがそれぞれ形成されている。孔５４ｅ、５４ｆを貫くように、ノズルシャフト１１が設けられている。

ノズルシャフト１１の下端部には、電子部品を吸着する吸着ノズル１０が着脱自在に設けられている。吸着ノズル１０の下端部には、エアを吸引するための吸着孔が設けられている。吸着ノズル１０は、この吸着孔からエアを吸引することにより、パーツフィーダ５から電子部品を吸着し、基板３上に移載する。ノズルシャフト１１の上端部は、θ軸モータ１２の出力軸に結合され、ノズルシャフト１１は、θ軸モータ１２を回転させることにより、各軸独立でθ方向（Ｚ軸を回る方向）に回転可能である。

ベース部材５２の垂直部材５２ａのＹ軸方向側の側面には、凹部５２ｃが垂直方向に延びるように形成されている。この凹部５２ｃは、ホルダ５４の垂直部材５４ｄのＹ軸方向と反対方向の側面に垂直方向に延びるように形成された凸部５４ｇと係合する。そして、Ｚ軸モータ１３の出力軸は、ボールねじ５６を介してホルダ５４に接続されている。そのため、ホルダ５４ひいてはノズルシャフト１１は、Ｚ軸モータ１３の出力軸を回転させることにより、各軸独立で昇降動作が可能である。

再び図１を参照すると、搬送路２と供給部４との間の移載ヘッド７の移動経路には、カメラ９が配設されている。カメラ９は、移載ヘッド７ひいては吸着ノズル１０を下方から撮像する。カメラ９が、電子部品を保持した状態の移載ヘッド７を撮像することにより、電子部品の識別、位置ずれ検出を行うことができる。また、移載ヘッド７は、吸着ノズル１０の吸着位置を撮像する撮像装置１４を備えている。

図３は、撮像装置１４の正面図である。移載ヘッド７に取り付けられた撮像装置１４は、１つまたは複数のカメラ１５を備える。撮像装置１４は、部品レベルで吸着ノズル１０の吸着位置を撮像するために、１つのノズルに対し１つ又は複数のノズルに対し１つのカメラ１５を備える。１つのカメラ１５で全ての吸着ノズル１０の吸着位置を撮像可能な場合は、１つのカメラ１５により全ての吸着ノズル１０の吸着位置を一括で撮像しても良い。

図４は、撮像装置１４で撮像された電子部品吸着位置の画像の一例を示す図である。撮像装置１４は、撮像装置１４とパーツフィーダ５との位置関係により、図４に示すような電子部品吸着位置を斜め上方から捉えた画像を取得することになる。図４において、画像５８の中央部には、電子部品が収納されているキャリアテープ１６が撮像されている。キャリアテープ１６は、部品種により様々な材質や色が存在するが、ここでは紙テープを例とする。図４中の矢印５０は、キャリアテープ１６のテープ長方向を示している。

図４において、画像５８には、キャリアテープ１６上の２個の部品収納部１９ａ、１９ｂが撮像されている。部品収納部１９ａには、現在吸着及び搭載の対象となっているチップ部品１７が収納されている。チップ部品１７の略中央部には、チップ部品１７の吸着位置１８が位置する。部品収納部１９ｂは、１つ前に既に実装が完了したチップ部品が収納されていた所であり、現在は空になっている。現在実装対象となっているチップ部品１７が収納されている部品収納部１９ａより前の部品収納部は、吸着及び搭載が正常に完了していれば空の状態となっている。キャリアテープ１６には送り穴２０が形成されており、パーツフィーダ５はこの送り穴２０を用いてキャリアテープ１６を次の部品の吸着位置へと送る。

図５は、図４と同様のキャリアテープ１６の巻き終わりの部分を示した上面図である。ここで、パーツフィーダ５のリールに巻かれたキャリアテープ１６の内側の端部分を巻き始め、パーツフィーダ５にかけられて先に実装が行われていく外側の端部分を巻き終わりと呼ぶ。図５中の矢印５０は、キャリアテープ１６のテープ長方向を示す。図５に示すように、キャリアテープ１６の巻き終わりの部分には、複数個の空の状態の部品収納部１９ｃ〜１９ｇが設けられている。よって、チップ部品の実装を開始するには、まず部品収納部１９ｃ〜１９ｇが空の状態であることを判断し、吸着ノズル１０の吸着位置にチップ部品の収納開始地点の部品収納部１９ｈをセットするという、部品頭出しの作業が行われる。

図６は、本発明の一実施形態に係る電子部品の検査装置の構成を示すブロック図である。図６に示すように、この検査装置６０は、吸着位置を撮像する撮像装置１４と、装置全体を制御するメイン制御装置２０と、電子部品の吸着前検査を行う吸着前検査装置３０と、を備える。メイン制御部２０は、各種処理を実行するメインＣＰＵ２１を備える。

吸着前検査装置３０は、撮像装置１４で撮像された吸着前画像を記憶しておく書き換え可能メモリである吸着前画像記憶部３１と、電子部品の吸着前状態を判定する吸着前状態判定処理部３２と、吸着前状態判定処理部３２による判定結果を記憶する書き換え可能メモリである判定結果記憶部３３と、判定結果記憶部３３に記憶された判定結果に基づき処理を行う吸着前検査結果処理部３４と、を備える。

吸着前状態判定処理部３２は、吸着位置参照処理部３２−１と、特徴量算出処理部３２−２と、表判定処理部３２−３と、部品ポケット参照処理部３２−４と、部品なし判定処理部３２−５と、部品なしパラメータ保存処理部３２−６と、を備える。吸着前状態判定処理部３２、吸着位置参照処理部３２−１、特徴量算出処理部３２−２、表判定処理部３２−３、部品ポケット参照処理部３２−４、部品なし判定処理部３２−５、部品なしパラメータ保存処理部３２−６、及び、吸着前検査結果処理部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とソフトウェア（プログラム）で実現することもできるし、ハードワイヤード回路で実現することもできる。ソフトウェア（プログラム）は、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録しておいても良いし、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット経由でダウンロードしても良い。

撮像装置１４は、メイン制御装置２０から撮像開始指令信号を受けると、吸着前画像の撮像を行う。吸着前検査装置３０は、撮像装置１４から部品レベルの吸着前画像を取得すると、吸着前画像記憶部３１に記憶する。吸着前状態判定処理部３２の吸着位置参照処理部３２−１は、吸着前画像から得られる特徴量を利用し、吸着位置にウインドウを設定する。特徴量算出処理部３２−２は、ウインドウ内の画像特徴量を算出する。表判定処理部３２−３は、吸着位置の特徴量と予め設定されたパラメータとして持っている表判定特徴量とを比較し、電子部品が表と判定した場合は『正常』を吸着前状態として判定結果記憶部３３に格納する。

表判定処理部３２−３が電子部品が表ではないと判定した場合、部品ポケット参照処理部３２−４は、１つ前の部品の吸着位置（部品収納部に存在）である部品ポケット（部品収納部）にウインドウを設定し、特徴量算出処理部３２−２は、ウインドウ内の画像特徴量を算出する。部品なし判定処理部３２−５は、吸着位置の特徴量と部品ポケット（部品収納部）の特徴量とを比較し、部品ポケット（部品収納部）と判定した場合は『部品なし』、部品ポケット（部品収納部）ではないと判定した場合は『表裏反転』を吸着前状態として判定結果記憶部３３に格納する。吸着前検査結果処理部３４は、この判定結果を使用して検査結果をメイン制御装置２０に出力する。部品なしパラメータ保存処理部３２−６は、部品なし判定処理部３２−５で『部品なし』と判定されたデータの特徴量を評価値として蓄積保存する。

ここで、吸着前検査装置３０の吸着前検査動作での吸着対象部品について説明する。図７−１は、吸着対象部品の表面を示す図であり、図７−２は、吸着対象部品の裏面を示す図である。ここでは、吸着対象部品として、図７−１に示すような、表面が黒色のボディ部分４１と、ボディ部分４１の両端に形成された電極部分４２と、を持つチップ部品４０を例にとる。このチップ部品４０の裏面は、図７−２に示すように、ボディ部分４１が白色である。

図８は、吸着前検査装置３０の吸着前検査動作を示すフローチャートである。以下、図８を参照しながら、吸着前検査装置３０の吸着前検査動作について説明する。

まず、吸着位置参照処理部３２−１は、ステップＳ１において、撮像装置１４で撮像された画像を取得し、吸着ノズルの吸着位置に第１のウインドウを設定する（画像取得ステップに対応）。

図９は、撮像装置１４で撮像された吸着前画像の一例を示す図である。吸着位置参照処理部３２−１は、図９に示すようなチップ部品４０の吸着前画像４５を参照し、撮像位置の関係から算出した吸着ノズルの吸着位置に第１のウインドウを設定する。吸着前画像４５には、少なくとも、現在実装対象となっているチップ部品４０が収納されている部品ポケット（部品収納部）１８ａと、１つ前のチップ部品が収納されていた部品ポケット（部品収納部）１８ｂと、が写っているものとする。ここでは理解の容易のため、吸着前画像４５の背景は紙テープ（キャリアテープ）の白色とする。図９中の矢印５０はテープ長方向を示している。部品ポケット（部品収納部）１８ｂに収納されていたチップ部品は既に実装が完了しているので、部品ポケット（部品収納部）１８ｂは空の状態である。

吸着位置参照処理部３２−１は、第１のウインドウのウインドウサイズを、チップ部品４０のボディ部分４１のみにウインドウがかかるよう電極部分４２を除外したサイズにするため、例えば予め設定された部品サイズの値を利用し、幅、高さともに３分の１の長さに設定する。部品種によりパラメータ（幅、高さ）は可変としても良い。また、吸着位置参照処理部３２−１は、エッジ抽出等の画像処理操作によりボディ部分４１を認識し、その領域の中で第１のウインドウを設定しても良い。このようにして決定した第１のウインドウを吸着位置ウインドウ４３とする。

次に、特徴量算出処理部３２−２は、ステップＳ２において、ステップＳ１で設定された吸着位置ウインドウ４３の各画素の輝度値を参照し、それらの平均値を算出する。この平均値を吸着位置輝度平均とし、対象部品の吸着前状態の評価値とする。

次に、表判定処理部３２−３は、ステップＳ３において、ステップＳ２で算出された吸着位置輝度平均と、予め設定されたパラメータである表判定閾値と、を比較する（第１の比較ステップに対応）。

図１０は、吸着位置輝度平均と、閾値との関係を示す図である。図１０において、第１の閾値は、同照明条件下で取得した、チップ部品４０のボディ部分４１の表面の輝度値を参考に予め設定されたパラメータである表判定閾値である。第２の閾値は、後述する、部品ポケット（部品収納部）の輝度平均を参考値として、参考値を高い方に一定の幅を持たせた閾値（部品なし判定の上限値）である。表判定処理部３２−３は、ステップＳ２で算出された吸着位置輝度平均と、ステップＳ３で予め設定されたパラメータである表判定閾値と、を比較することにより、吸着位置輝度平均が表である（正常）か、表でない（異常）か、を判定する。

表判定処理部３２−３は、ステップＳ４において、吸着位置輝度平均が表判定閾値以下であり、判定結果が表であったら（Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、検査対象となるチップ部品４０の吸着前状態は『正常』と判定する（第１の判定ステップに対応）。

一方、表判定処理部３２−３は、ステップＳ４において、判定結果が表でなかったら（Ｎｏ）、ステップＳ６に進む。

部品ポケット参照処理部３２−４は、ステップＳ６において、ステップＳ１と同一の吸着前画像４５を参照し、部品ポケット（部品収納部）１８ｂに第２のウインドウを設定する。部品ポケット参照処理部３２−４は、部品ポケット（部品収納部）１８ｂの中心位置を、チップ部品４０の吸着位置、撮像装置１４と撮像対象との位置関係、部品データのパラメータとしての部品収納間隔という既知のパラメータより、算出可能である。部品ポケット参照処理部３２−４は、算出した中心位置に、吸着位置ウインドウ４３と同サイズの第２のウインドウを設定する。また、部品ポケット参照処理部３２−４は、吸着位置ウインドウ４３と同様に、エッジ抽出等の画像処理操作により部品ポケット（部品収納部）１８ｂを認識し、その領域の中で第２のウインドウを設定しても良い。このようにして設定された第２のウインドウを前吸着位置ウインドウ４４（図９参照）とする。

部品ポケット参照処理部３２−４は、ステップＳ７において、ステップＳ６で設定した前吸着位置ウインドウ４４の各画素の輝度値を参照し、それらの平均値を算出する。この平均値を部品ポケット輝度平均とする。

部品なし判定処理部３２−５は、ステップＳ８において、部品ポケット参照処理部３２−４は、吸着位置輝度平均と、部品ポケット輝度平均と、を比較し（第２の比較ステップ）、ステップＳ４で表でないと判定されたチップ部品４０が、『表裏反転』であるのか、『部品なし』であるのかを判定する（第２の判定ステップ）。部品なし判定処理部３２−５は、ステップＳ２で算出された吸着位置輝度平均がステップＳ７で算出された部品ポケット輝度平均付近であったら『部品なし』と判定し、そうでなかったら『表裏反転』であると判定する。詳細には、部品なし判定処理部３２−５は、図１０に示すように、下限に表判定閾値、上限に部品なし判定の上限値を設定した範囲内に、ステップＳ２で算出された吸着位置輝度平均が含まれたら『部品なし』と判定し、上記範囲内に吸着位置輝度平均が含まれなかったら『表裏反転』と判定する。部品なし判定の上限値の設定は、ユーザ入力により可変としても良く、自動設定として、例えば、部品ポケット輝度平均を算出した領域の平滑化処理（空間フィルタを使用）後の最大値を用いても良い。

なお、先に説明したように、部品なしパラメータ保存処理部３２−６は、部品なし判定処理部３２−５で『部品なし』と判定されたデータの特徴量を評価値として蓄積保存している（蓄積保存ステップに対応）。そこで、部品なし判定処理部３２−５は、吸着位置輝度平均と比較する値として、蓄積保存された評価値に基づき算出（例えば、算術平均）される参考値を用いることとし、この参考値と吸着位置輝度平均とを比較しても良い（第２の比較ステップに対応）。これにより、部品なし判定処理部３２−５は、吸着前検査装置３０の稼働時間が長くなればなるほど高精度に『部品なし』を判定することができる。

部品なし判定処理部３２−５は、ステップＳ８で吸着位置輝度平均が部品ポケット輝度平均付近であると判定したら、つまり吸着位置輝度平均が上記範囲内に入っていると判定したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ９において、検査対象であるチップ部品４０の吸着前状態は『部品なし』と判定する。一方、部品なし判定処理部３２−５は、ステップＳ８で吸着位置輝度平均が部品ポケット輝度平均付近ではないと判定したら、つまり吸着位置輝度平均が上記範囲内に入っていないと判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ１０において、検査対象であるチップ部品４０の吸着前状態は『表裏反転』と判定する。

なお、部品なし判定処理部３２−５が、検査対象であるチップ部品４０の吸着前状態は『表裏反転』と判定したら、メイン制御装置２０は、検査対象であるチップ部品４０を吸着後、廃棄するように移載ヘッド７を制御するものとする。このようにすることで、検査対象の１つ前の部品ポケット（部品収納部）は空であるという前提が維持される。

本実施形態に係る吸着前検査装置３０によれば、吸着位置輝度平均と、予め設定されたパラメータである表判定閾値と、を比較することにより、吸着位置の電子部品が表である（正常）か、表でない（異常）か、を判定することができる。これにより、吸着前検査装置３０は、高速かつ少ないメモリでリアルタイムの検査を行うことができる。

また、吸着前検査装置３０によれば、吸着位置の電子部品が表でない（異常）場合に、吸着位置輝度平均と、１つ前の部品ポケットの輝度に基づいて算出される部品ポケット輝度平均と、を比較することにより、吸着位置の電子部品が裏（表裏反転）であるか、部品なしであるか、を判定することができる。このように、吸着前検査装置３０は、同一画像の中で部品がない部分である１つ前の部品ポケット部分の画像を参照することにより、高速かつ少ないメモリでリアルタイムの検査を行うことができる。

また、吸着前検査装置３０は、吸着前の部品状態の検査において、電子部品の表裏反転の状態を判定することにより、不良品（電子部品が裏のまま実装された基板）の発生を防ぐことができる。

また、吸着前検査装置３０は、吸着前の部品状態の検査において、部品がない状態を判定することにより、吸着エラーを出すことができ、無駄な吸着のリトライ動作を省くことができる。特に、連続して部品がない状態をつくることで２本のテープの継ぎ目を判断するスプライシング検知において有効である。

また、吸着前検査装置３０は、部品頭出しを行うこともできる。先に説明した図５に示すように、キャリアテープ１６の巻き終わりの部分には、複数個の空の状態の部品収納部１９ｃ〜１９ｇが設けられている。よって、チップ部品の実装を開始するには、まず部品収納部１９ｃ〜１９ｇが空の状態であることを判断し、吸着ノズル１０の吸着位置にチップ部品の収納開始地点の部品収納部１９ｈをセットするという、部品頭出しの作業が必要である。

図１１は、吸着前検査装置３０の部品頭出し動作を示すフローチャートである。以下、図１１を参照しながら、吸着前検査装置３０の部品頭出し動作について説明する。なお、吸着前検査装置３０は、図１１に示す部品頭出し動作を、複数のパーツフィーダに対して同時に行うようにしても良い。

まず、撮像装置１４は、ステップＳ２１において、キャリアテープ１６の巻き終わり部分（図５参照）の画像を取得する。

図１２は、キャリアテープ１６の巻き終わり部分の画像の一例を示す図である。図１２の矢印５０はテープ長方向を示している。画像４６には、少なくとも実装対象の位置にある部品収納部１８ｄとその１つ前の部品収納部１８ｃが写っているものとする。また、部品頭出しは、キャリアテープ１６の部品が収納されている先頭までテープを送る動作であるので、部品頭出しを開始する時点では両者（部品収納部１８ｃ、１８ｄ）が空の状態であることを前提として説明する。

次に、部品ポケット参照処理部３２−４は、ステップＳ２２において、ステップＳ２１で取得した画像４６を参照し、１つ前の部品収納部１８ｃにウインドウを設定する。部品ポケット参照処理部３２−４は、１つ前の部品収納部１８ｃの中心位置を、実装対象位置にある部品収納部１８ｄに対する吸着位置、撮像装置１４と撮像対象との位置関係、部品データのパラメータとしての部品収納間隔という既知のパラメータより算出することができる。ウインドウサイズは、例えば予め設定された部品サイズの値を利用し、幅、高さともに３分の１の長さに設定する。部品種によりパラメータ（幅、高さ）は可変としても良い。また、エッジ抽出等の画像処理操作により部品収納部１８ｃを認識し、その領域の中でウインドウを設定しても良い。このようにして決定したウインドウを１つ前部品収納部ウインドウ４７とする。

次に、特徴量算出処理部３２−２は、ステップＳ２３において、ステップＳ２２で設定した１つ前部品収納部ウインドウ４７の各画素の輝度値を参照し、それらの平均値を算出する。この平均値を１つ前部品収納部輝度平均とし、空の状態の部品収納部を示す評価値とする。

次に、吸着位置参照処理部３２−１は、ステップＳ２４において、ステップＳ２２と同様に画像４６を参照し、実装対象位置にある部品収納部１８ｄにウインドウを設定する。吸着位置参照処理部３２−１は、ウインドウを、吸着位置を中心にステップＳ２２と同じサイズとする。ここで決定したウインドウを対象部品収納部ウインドウ４８とする。

次に、特徴量算出処理部３２−２は、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で設定した対象部品収納部ウインドウ４８の各画素の輝度値を参照し、それらの平均値を算出する。この平均値を対象部品収納部輝度平均とし、実装対象位置にある部品収納部の状態を示す評価値とする。

次に、表判定処理部３２−３は、ステップＳ２６において、ステップＳ２３、Ｓ２５でそれぞれ求められた１つ前部品収納部輝度平均と対象部品収納部輝度平均とを比較し、１つ前部品収納部輝度平均と対象部品収納部輝度平均とが同じ付近の値であるか否かを判定する。詳細には、表判定処理部３２−３は、対象部品収納部輝度平均が、１つ前部品収納部輝度平均に対して上下に一定の幅の値を持たせた範囲内に含まれるか否かを調べる。対象部品収納部輝度平均が上記範囲内に含まれると、対象部品収納部輝度平均と１つ前部品収納部輝度平均とは同じ付近の値であるといえる。この一定の幅は、ユーザ入力により可変としても良い。

表判定処理部３２−３は、ステップＳ２７において、ステップＳ２６での比較結果が対象部品収納部輝度平均と１つ前部品収納部輝度平均とが同じ付近の値であると判定したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ２８に進む。表判定処理部３２−３は、ステップＳ２８において、実装対象位置にある部品収納部１８ｄの状態が『部品なし』であると判定し、メイン制御装置２０は、キャリアテープ１６を１コマ送り出す（第１の送り出しステップに対応）。

次に、部品なしパラメータ保存処理部３２−６は、ステップＳ２９において、部品収納部の『部品なし』状態を示す評価値を参考値のパラメータとして保存する。パラメータとして、例えば蓄積した評価値から平均値や中央値を使用しても良い。あらかじめ複数の『部品なし』状態からパラメータを取得しておくことで、例えば画像４６の１つ前の部品収納部１９ｃに部品が残ってしまった場合に、１つ前の部品に対しては実装エラーを出すことができ、実装対象部品に対してはパラメータとの比較により検査を行うことができる。

表判定処理部３２−３は、ステップＳ２７において、ステップＳ２６での比較結果が対象部品収納部輝度平均と１つ前部品収納部輝度平均とが同じ付近の値ではないと判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ３０に進む。表判定処理部３２−３は、ステップＳ３０において、実装対象位置にある部品収納部１８ｄの状態が『部品あり』であると判定する。

部品頭出し動作では、吸着前検査装置３０は、『部品あり』の状態が出現するまで、図１１に示す処理を繰り返す（部品頭出しステップに対応）。よって、吸着前検査装置３０は、図５に示すキャリアテープ１６において、部品収納部１９ｃ、１９ｄから比較検査を開始すると、次は部品収納部１９ｄ、１９ｅの比較検査を行い、同様に進めていくと、部品収納部１９ｇ、１９ｈの比較検査で初めて部品収納部１９ｈの『部品あり』状態を検出し、部品頭出し動作が完了する。

本実施形態に係る吸着前検査装置３０によれば、部品頭出しを自動で行うことにより、ユーザの負担を減らすことができる。また、吸着前検査装置３０は、部品頭出しを複数のパーツフィーダに対して同時に行うことにより、準備工程にかかる時間を短縮することができる。

さらに、吸着前検査動作や部品頭出し動作の判定結果を利用して、メイン制御装置２０はキャリアテープ送り制御を行うことができる。

図１３は、メイン制御装置２０のキャリアテープ送り制御動作を示すフローチャートである。以下、図１３を参照しながら、メイン制御装置２０のキャリアテープ送り制御動作について説明する。

まず、メイン制御装置２０は、ステップＳ４１において、部品の吸着前状態を捉えている画像を撮像装置１４に撮像させる。次に、メイン制御装置２０は、ステップＳ４２において、部品の吸着前状態について『正常』か、『表裏反転』か、『部品なし』かを判定する。例えば、メイン制御装置２０は、図８に示す吸着前検査を実施しても良い。

次に、メイン制御装置２０は、ステップＳ４３において、ステップＳ４２での判定結果を受け、部品が存在すると判定したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ４４に進む。メイン制御装置２０は、ステップＳ４４において、部品の吸着前状態が『正常』か否かの判定結果をチェックし、『正常』であると判定したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ４５に進む。メイン制御装置２０は、ステップＳ４５において、吸着動作を実施して完了となる。

メイン制御装置２０は、ステップＳ４４において、部品の吸着前状態が『正常』か否かの判定結果をチェックし、『正常』ではないと判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ４６に進む。メイン制御装置２０は、ステップＳ４６において、吸着動作を実施する。なお、このとき部品の吸着前状態が『表裏反転』であるので、メイン制御装置２０は、ステップＳ４７において、吸着している部品を廃棄して完了となる。

一方、メイン制御装置２０は、ステップＳ４３において、ステップＳ４２での判定結果が部品が存在しない、つまり、『部品なし』状態であると判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ４８に進む。メイン制御装置２０は、ステップＳ４８において、Ｚ軸モータ１３によるノズルシャフト１１の降下具合を示すＺ位置をチェックする。メイン制御装置２０は、ステップＳ４９において、ノズルシャフト１１の現在のＺ位置においてパーツフィーダ５でキャリアテープを送ることが可能か判定し、パーツフィーダ５でキャリアテープを送ることが可能と判定したら（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に進み、パーツフィーダ５でキャリアテープを送ることが可能ではないと判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ５３に進む。

メイン制御装置２０は、ステップＳ４９でパーツフィーダ５がキャリアテープを送ることが可能ではないと判定したら（Ｎｏ）、ステップＳ５３において、ノズルシャフト１１をＺ軸モータ１３により降下続行させ、吸着動作を行って、ステップＳ５０に進む。

メイン制御装置２０は、パーツフィーダ５でキャリアテープを送ることが可能と判定したら（Ｙｅｓ）又はステップＳ５３で吸着動作を行ったら、ステップＳ５０において、次の部品収納部まで１コマキャリアテープを送る（第２の送り出しステップに対応）。メイン制御装置２０は、ステップＳ５１において、『部品なし』判定（ステップＳ４３）によりフィーダ送りが必要となった回数をリトライ回数としてカウントする。メイン制御装置２０は、ステップＳ５２において、リトライ回数がユーザにより可変とする上限回数を超えていれば（Ｙｅｓ）部品検査及び吸着動作を終了し、超えていなければ（Ｎｏ）ステップＳ４１に進み、吸着前画像の撮像を実施する。リトライ回数の上限値として、スプライシングの目印にしている連続した空の部品収納部の個数をセットすることで、スプライシングを検知することもできる。

このように、メイン制御装置２０は、吸着前の部品状態の検査結果を利用してキャリアテープの送り動作を制御することにより、稼動効率の良い部品吸着動作を行うことができる。

なお、吸着前検査装置３０は、電子部品の正常状態と部品収納部が空の状態を同時に含む吸着前画像から、部品状態の評価値として特徴量を取得しても良い。

図１４−１は、電子部品の表の画像を示す図であり、図１４−２は、電子部品が収納されていない空の部品収納部の画像を示す図であり、図１４−３は、電子部品の裏の画像を示す図である。

例えば、吸着前検査装置３０は、図１４−１に示すチップ部品４０において、図１４−１中の点線矢印５１の方向に輝度パターンを見ていくと、チップ部品４０が表（正常）であるので、白→黒→白という輝度パターンを特徴量として取得することができる。これに対し、吸着前検査装置３０は、図１４−２の空の部品収納部、つまり部品なし状態は灰色となることを特徴量として取得することができる。また、吸着前検査装置３０は、図１４−３に示すチップ部品４０において、図１４−３中の点線矢印５１の方向に輝度パターンを見ていくと、チップ部品４０が裏（表裏反転）であるので、白→白→白という輝度パターンを特徴量として取得することができる。このように、吸着前検査装置３０は、『正常』、『部品なし』以外に、『表裏反転』の状態の特徴量を取得し、吸着前状態の判定に利用しても良い。これにより、吸着前検査装置３０は、吸着前状態の判定を高精度に行うことができる。

１ 基台
２ 搬送路
３ 基板
４ 供給部
５ パーツフィーダ
６ Ｘ軸テーブル
７ 移載ヘッド
８Ａ、８Ｂ Ｙ軸テーブル
９ カメラ
１０ 吸着ノズル
１１ ノズルシャフト
１２ θ軸モータ
１３ Ｚ軸モータ
１４ 撮像装置
１６ キャリアテープ
１７、４０ チップ部品
１８ａ〜１８ｄ、１９ａ〜１９ｉ 部品収納部
２０ メイン制御装置
３０ 吸着前検査装置
３１ 吸着前画像記憶部
３２ 吸着前状態判定処理部
３２−１ 吸着位置参照処理部
３２−２ 特徴量算出処理部
３２−３ 表判定処理部
３２−４ 部品ポケット参照処理部
３２−５ 部品なし判定処理部
３２−６ 部品なしパラメータ保存処理部
３３ 判定結果記憶部
３４ 吸着前検査結果処理部
６０ 検査装置

Claims (6)

1. キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり、
   現在の吸着位置と１つ前の吸着位置を含む画像を取得する画像取得ステップと、
   前記画像のうちの前記現在の吸着位置を含む第１のウインドウの輝度と、予め設定された第１の閾値と、を比較する第１の比較ステップと、
   前記第１の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が表であるか又は前記部品収納部内の前記部品が表でないか、を判定する第１の判定ステップと、
   前記第１の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記画像のうちの１つ前の吸着位置を含む第２のウインドウの輝度に基づき算出された第２の閾値と、を比較する第２の比較ステップと、
   前記第２の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が裏であるか又は前記部品収納部内に前記部品が収納されていないか、を判定する第２の判定ステップと、
   を備える部品検査方法。
2. キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり、
   現在の吸着位置と１つ前の吸着位置を含む画像を取得する画像取得ステップと、
   前記画像のうちの前記現在の吸着位置を含む第１のウインドウの輝度と、予め設定された第１の閾値と、を比較する第１の比較ステップと、
   前記第１の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が表であるか又は前記部品収納部内の前記部品が表でないか、を判定する第１の判定ステップと、
   前記第１の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記画像のうちの１つ前の吸着位置を含む第２のウインドウの輝度に基づき算出された第２の閾値と、を比較する第２の比較ステップと、
   前記第２の比較ステップでの比較結果に基づき、前記部品収納部内の前記部品が裏であるか又は前記部品収納部内に前記部品が収納されていないか、を判定する第２の判定ステップと、
   前記第２の判定ステップで前記部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記第１のウインドウの画像データを評価値として蓄積保存する蓄積保存ステップと、
   前記第１の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記蓄積保存ステップで蓄積保存された評価値に基づき算出される参考値と、を比較することにより、前記部品収納部内に前記部品が収納されていないか否かを判定する第３の判定ステップと、
   を備える部品検査方法。
3. キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり、
   現在の吸着位置にある対象部品収納部と１つ前部品収納部とを含む画像を取得する画像取得ステップと、
   前記画像のうちの前記対象部品収納部を含むウインドウの輝度平均が、前記画像のうちの前記１つ前部品収納部を含むウインドウの輝度平均に一定の幅の値を持たせた範囲内に含まれるか否かを調べる第１ステップと、
   前記第１ステップでの結果に基づき、前記対象部品収納部内に前記部品が収納されているか否かを判定する第２ステップと、
   前記第２ステップで前記対象部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記キャリアテープを１コマ送り出す第１の送り出しステップと、
   現在の吸着位置に前記部品が現れるまで前記画像取得ステップ、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第１の送り出しステップを繰り返すことにより、部品頭出しを行う部品頭出しステップと、
   を備える部品検査方法。
4. 前記第２の判定ステップで前記部品収納部内に前記部品が収納されていないと判定された場合に、前記吸着ノズルの軸線方向の位置が前記キャリアテープを送り出すことが可能であれば、前記キャリアテープを１コマ送り出す第２の送り出しステップを更に含む、請求項１記載の部品検査方法。
5. 前記第２の判定ステップで前記部品収納部内の前記部品が表裏反転と判定された場合に、この部品に対して吸着動作を実施するとともに吸着している部品を廃棄するステップを含む、請求項１記載の部品検査方法。
6. キャリアテープの部品収納部に収納された部品を吸着ノズルで吸着して所定の部品搭載位置に移載するにあたり部品を検査する装置であって、
   現在の吸着位置と１つ前の吸着位置を含む画像を撮像する撮像装置と、
   前記画像のうちの前記現在の吸着位置を含む第１のウインドウの輝度と、予め設定された第１の閾値と、を比較し、前記部品収納部内の前記部品が表であるか又は前記部品収納部内の前記部品が表でないか、を判定する表判定処理部と、
   前記表判定処理部で前記部品収納部内の前記部品が表でないと判定された場合に、前記第１のウインドウの輝度と、前記画像のうちの１つ前の吸着位置を含む第２のウインドウの輝度に基づき算出された第２の閾値と、を比較し、前記部品収納部内の前記部品が裏であるか又は前記部品収納部内に前記部品が収納されていないか、を判定する部品なし判定処理部と、
   を備える部品検査装置。

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