JP6279581B2 - 実装装置及び部品検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装装置及び部品検出方法に関する。

従来、実装装置としては、吸着ノズルにより吸着された部品と同時に撮像される位置に被検出部を備え、吸着ノズルの回転中心と被検出部との相対位置関係を予め検出し、吸着された部品と被検出部とを同時に撮像し、先の相対位置関係に基づいて部品の中心の位置ずれを取得するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、吸着ノズルの回転中心に対する部品の位置ずれの検出精度を高めることができる。

特開２００２−１８５１９８号公報

ところで、部品の位置ずれを検出するに際して、吸着ノズルに吸着された部品を移動しながら撮像することがある。こうすれば、実装処理の時間短縮を図ることができるが、撮像部上を通過するときに撮像を行っても、そのタイミングにずれが生じてしまうことがある。この場合、部品を停止して撮像する場合に比して、より大きな範囲の画像データを解析して部品の位置ずれの検出を行う必要があり、処理時間がかかる問題があった。このように、部品の保持状態を検出する処理の効率を高めることがが望まれていた。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、移動する部品の保持状態をより効率的に検出することができる実装装置及び部品検出方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本発明の実装装置は、
１以上の部品を基板上に実装する実装装置であって、
基準マークを有し前記部品を保持し前記基板上へ移動させる実装ヘッドと、
前記実装ヘッドを撮像する撮像部と、
移動中の前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを前記撮像部が撮像した画像データのうち前記基準マークの位置に基づいて前記部品を含む処理領域を設定する設定手段と、
前記設定された処理領域の画像データを処理して前記実装ヘッドに保持された部品の状態を検出する検出手段と、
を備えたものである。

この実装装置は、移動中の実装ヘッドに保持された部品と基準マークとを撮像した画像データのうち基準マークの位置に基づいて部品を含む処理領域を設定し、設定された処理領域の画像データを処理して実装ヘッドに保持された部品の状態を検出する。移動中の実装ヘッドを撮像する場合、実装ヘッドの位置にずれが生じる場合がある。このため、撮像した画像データのうち部品が含まれていると思われる処理領域は、この実装ヘッドの位置ずれ量を加味した領域に広げなければならないことがある。この実装装置では、実装ヘッドの基準マークをまず基準とするから、画像における部品が含まれるであろう処理領域を、この実装ヘッドの位置ずれ量を考慮しない、より小さな領域にすることができる。したがって、この実装装置では、移動する部品の保持状態をより効率的に検出することができる。

本発明の実装装置において、前記設定手段は、前記部品サイズと該部品の位置ずれ量とを加味した前記処理領域を設定するものとしてもよい。こうすれば、処理領域をより狭い範囲とすることができ、好ましい。ここで、処理領域に加味する部品の位置ずれ量は、経験的に求めた値としてもよい。

本発明の実装装置において、前記撮像部は、前記撮像した画像データのうち前記設定された処理領域の画像データを前記検出手段へ転送し、前記検出手段は、前記転送された処理領域の画像データを処理するものとしてもよい。こうすれば、撮像した画像データをすべて転送するものに比して、転送データ量をより低減できるため、移動する部品の保持状態を更に効率的に検出することができる。

本発明の実装装置において、前記実装ヘッドは、複数の部品を保持し、前記設定手段は、前記部品に応じた複数の処理領域を設定するものとしてもよい。複数の部品を保持する実装ヘッドでは、処理領域をより多く有するため、部品の保持状態を効率的に検出するという本発明を適用する意義が高い。また、例えば、部品の含まれる処理領域が重なり合うと、実装ヘッドに保持された部品の状態を検出することができないことがある。本発明では、それぞれの処理領域を小さくすることができるため、各部品の処理領域が重なり合うのをより抑制することができ、部品の保持状態の検出を行うことができる。そして、より大きな部品に対しても部品の保持状態の検出を行うことができる。

本発明の実装装置において、前記実装ヘッドは、円周上に複数の部品を保持し、該円周の中央部に前記基準マークを有するものとしてもよい。こうすれば、部品と基準マークとを同一画像内に撮影しやすいため、移動する部品の保持状態をより確実に検出することができる。

本発明の実装装置において、前記実装ヘッドは、矩形上に配列された検出点を含む前記基準マークを有するものとしてもよい。こうすれば、基準位置をより確実に求めることができ、ひいては、移動する部品の保持状態をより確実に検出することができる。

なお、本発明の実装装置は、前記部品を保持した状態で前記実装ヘッドを移動させ、前記撮像部の撮像範囲内で前記移動中の前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを前記撮像部に撮像させる制御手段、を備えたものとしてもよい。

また、本発明の実装装置において、前記設定手段は、前記画像データの領域よりも小さい所定領域に対して前記基準マークの検出を行い、検出された基準マークの位置に基づいて前記処理領域を設定するものとしてもよい。こうすれば、画像データの全体に対して基準マークの検出を行うものに比して、基準マークの検出をより効率よく行うことができる。このとき、前記基準マークは、保持された複数の前記部品の中央部に形成されており、前記設定手段は、前記画像データの領域よりも小さい所定の中央領域に対して前記基準マークの検出を行うものとしてもよい。

本発明の部品検出方法は、
基準マークを有し部品を保持し基板上へ移動させる実装ヘッドと、前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを撮像する撮像部と、を備え、１以上の部品を基板上に実装する実装装置の部品検出方法であって、
（ａ）移動中の前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを前記撮像部が撮像した画像データのうち前記基準マークの位置に基づいて前記部品を含む処理領域を設定するステップと、
（ｂ）前記設定された処理領域の画像データを処理して前記実装ヘッドに保持された部品の状態を検出するステップと、
を含むものである。

この部品検出方法では、上述した実装装置と同様に、実装ヘッドの基準マークをまず基準とするから、部品が含まれるであろう処理領域を、この実装ヘッドの位置ずれ量を考慮しないより小さな領域にすることができる。したがって、移動する部品の保持状態をより効率的に検出することができる。なお、この部品検出方法において、上述した実装装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した実装装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

部品実装システム１０の概略説明図。 実装装置１１の斜視図。 ノズル保持体４２を下方から見た説明図。 実装装置１１の電気的な接続関係を表すブロック図。 実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 移動するノズル保持体４２を撮像した撮像画像９０の説明図。 撮像画像９０における処理領域９１及び拡大領域９２の説明図。

本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は部品実装システム１０の概略説明図である。図２は実装装置１１の斜視図である。図３は、ノズル保持体４２を下方から見た説明図であり、図３（ａ）が部品Ｐの保持なし、図３（ｂ）が部品Ｐの保持ありの説明図である。図４は、実装装置１１の電気的な接続関係を表すブロック図である。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１及び図２に示した通りとする。また、実装処理とは、部品を基板上に配置、装着、挿入、接合、接着する処理などを含む。

部品実装システム１０は、実装ラインとして構成された実装機１１と、実装する部品の情報などを管理する管理コンピュータ８０とを備えている。部品実装システム１０は、電子部品（以下「部品Ｐ」という）を基板Ｓに実装する実装処理をそれぞれ実施する複数の実装装置１１が上流から下流に配置されている。この複数の実装装置１１は同様の構成を備えるものとする。実装装置１１は、図２に示すように、基台１２と、基台１２の上に設置された実装機本体１４と、部品Ｐを収容しているリール５７が装着されたリールユニット５６とを備えている。基台１２は、直方体に形成された重量物であり、裏面の四隅には図示しないキャスタが取り付けられている。

実装機本体１４は、基台１２に対して交換可能に設置されている。この実装機本体１４は、基板Ｓを搬送する基板搬送装置１８と、ＸＹ平面を移動可能な実装ヘッド２４と、実装ヘッド２４に取り付けられＺ軸方向に移動可能な吸着ノズル４０と、吸着ノズル４０に吸着された部品Ｐを撮像するカメラユニット６０と、実装ヘッド２４に取り付け可能な複数種類の吸着ノズル４０をストックするノズルストッカ５５と、各種制御を実行する制御装置７０（図４参照）とを備えている。

基板搬送装置１８は、図２の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に延びる支持板２０，２０と、両支持板２０，２０の互いに対向する面に設けられたコンベアベルト２２，２２（図２では片方のみ図示）とを備えている。コンベアベルト２２，２２は、支持板２０，２０の左右に設けられた駆動輪及び従動輪に無端状となるように架け渡されている。基板Ｓは、一対のコンベアベルト２２，２２の上面に乗せられて左から右へと搬送される。この基板Ｓは、裏面側に多数立設された支持ピン２３によって支持されている。

実装ヘッド２４は、部品Ｐを保持（吸着）し基板Ｓ上へ移動させるものであり、Ｘ軸スライダ２６の前面に取り付けられている。Ｘ軸スライダ２６は、前後方向にスライド可能なＹ軸スライダ３０の前面に、左右方向にスライド可能となるように取り付けられている。Ｙ軸スライダ３０は、前後方向に延びる左右一対のガイドレール３２，３２にスライド可能に取り付けられている。なお、ガイドレール３２，３２は、実装装置１１の内部に固定されている。Ｙ軸スライダ３０の前面には、左右方向に延びる上下一対のガイドレール２８，２８が設けられ、このガイドレール２８，２８にＸ軸スライダ２６が左右方向にスライド可能に取り付けられている。実装ヘッド２４は、Ｘ軸スライダ２６が左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Ｙ軸スライダ３０が前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。なお、各スライダ２６，３０は、それぞれ駆動モータにより駆動される。

この実装ヘッド２４は、図２に示すように、Ｘ軸スライダ２６に着脱可能に装着されたヘッド本体４１を有している。ヘッド本体４１には、ノズル保持体４２が間欠回転可能に支持され、モータ４３を駆動源とする回転装置によって間欠回転されるようになっている。ノズル保持体４２の円周上には複数のノズルホルダ４４が昇降可能に保持され、これらノズルホルダ４４に、部品を吸着する吸着ノズル４０がそれぞれ着脱可能に装着されている。ノズル保持体４２の間欠回転によって所定の角度位置に位置決めされたノズルホルダ４４は、Ｚ軸モータ４６を駆動源とするホルダ昇降装置によってＸ軸およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（上下方向）に昇降され、吸着ノズル４０によって部品Ｐを吸着し、かつ部品Ｐを基板Ｓに実装できるようになっている。また、ノズルホルダ４４は、モータ４７を駆動源とするホルダ回転装置によって回転（自転）し、吸着ノズル４０によって吸着した部品Ｐの角度を調整可能となっている。

実装ヘッド２４は、図３に示すように、カメラユニット６０により撮像可能な下面に、実装ヘッド２４の位置を検出するのに用いられる基準マーク５０が形成されている。この実装ヘッド２４は、例えば、ノズル保持体４２の円周上に複数（ここでは８個）の吸着ノズル４０が装着されており、この円周上に複数の部品Ｐを吸着し、この円周の中央部に基準マーク５０を有している。基準マーク５０は、図３（ｂ）に示すように、各吸着ノズル４０が部品Ｐを吸着した状態でも、下方から視認できる実装ヘッド２４の中央部に形成されている。この基準マーク５０は、矩形上に配列された検出点を４つ含んでいる。また、基準マーク５０は、周囲の部材とは異なる色（例えば赤色）で形成されており、画像処理による検出が容易になっている。

吸着ノズル４０は、圧力を利用して、ノズル先端に部品を吸着したり、ノズル先端に吸着している部品を離したりするものである。この吸着ノズル４０は、電磁弁を介して真空ポンプ及びエア配管のいずれか一方に接続される。真空ポンプと吸着ノズル４０とが連通するように電磁弁を制御すると、吸着ノズル４０は、その内部が負圧になり、部品Ｐを先端に吸着する。一方、エア配管と吸着ノズル４０とが連通するように電磁弁を制御すると、吸着ノズル４０は、その内部が正圧になり、先端に吸着された部品Ｐを離す。

カメラユニット６０は、図２に示すように、実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐと実装ヘッド２４が有する基準マーク５０とを撮像するユニットであり、基板搬送装置１８の前側の支持板２０の前方に配置されている。このカメラユニット６０の撮像範囲は、カメラユニット６０の上方である。カメラユニット６０は、図４に示すように、実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐに対して光を照射する照明部６１と、照明部６１を制御する照明制御部６２とを備えている。また、カメラユニット６０は、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する撮像素子６３と、撮像素子６３から入力された電荷に基づいて画像データを生成する画像処理部６４とを備えている。撮像素子６３は、ＣＣＤとしてもよいが、ＣＭＯＳとすることが好ましい。画像の一部を転送しやすいからである。画像処理部６４は、撮像した画像データのうち、詳しくは後述する領域設定部７７により設定された処理領域の画像データを制御装置７０へ転送する処理を実行する。カメラユニット６０は、部品Ｐを吸着した吸着ノズル４０がカメラユニット６０の上方を通過する際、吸着ノズル４０に吸着された部品Ｐ及び基準マーク５０を撮像し、撮像結果の一部を制御装置７０へ出力する。

制御装置７０は、図４に示すように、ＣＰＵ７１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７２、各種データを記憶するＨＤＤ７３、作業領域として用いられるＲＡＭ７４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース７５などを備えており、これらはバスを介して接続されている。この制御装置７０は、基板搬送装置１８、Ｘ軸スライダ２６やＹ軸スライダ３０の駆動モータ、実装ヘッド２４のＺ軸モータ３４、電磁弁へ駆動信号を出力し、カメラユニット６０へ撮像信号を出力する。制御装置７０は、カメラユニット６０からの画像信号を入力する。また、制御装置７０は、リールユニット５６やカメラユニット６０、管理コンピュータ８０と双方向通信可能に接続されている。なお、各スライダ２６，３０には図示しない位置センサが装備されており、制御装置７０はそれらの位置センサからの位置情報を入力しつつ、各スライダ２６，３０の駆動モータを制御する。

この制御装置７０は、機能ブロックとしての実装制御部７６、領域設定部７７、検出部７８、判定部７９及び撮像制御部６５を備えている。実装制御部７６は、各部品Ｐのサイズや配置位置などの条件を含む実装条件情報に基づいて部品Ｐを実装する処理を実行する。また、実装制御部７６は、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０の駆動モータ軸の位置情報を取得することにより、実装ヘッド２４の位置（ＸＹ座標）を管理する。実装条件情報は、例えば、部品の形状、サイズ、基板Ｓにおける配置位置などの情報が含まれており、管理コンピュータ８０で管理されている。領域設定部７７は、移動中の実装ヘッド２４に吸着された１以上の部品Ｐと基準マーク５０とをカメラユニット６０が撮像した画像データのうち、基準マーク５０の位置に基づいて、画像データ上における部品Ｐを含む処理領域を設定する処理を実行する。領域設定部７７は、複数の部品Ｐが各々の吸着ノズル４０に吸着されている際には、各々の部品Ｐに応じた複数の処理領域を設定する。この領域設定部７７は、画像データ上における部品Ｐを含む処理領域を設定するに際して、部品Ｐのサイズとこの部品Ｐの位置ずれ量とを加味した処理領域を設定する。検出部７８は、設定された処理領域の画像データを処理して実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐの状態を検出する処理を実行する。検出部７８は、部品を装着していないときの実装ヘッド２４の画像をリファレンスとし、部品Ｐの中心位置と吸着ノズル４０の中心位置との差により吸着ノズル４０に吸着された部品Ｐのずれ量や吸着角度を検出する処理を実行する。また、検出部７８は、撮像画像に基づいて部品Ｐの実装ヘッド２４での吸着状態を検出する。判定部７９は、検出したずれ量が予め経験的に定められた閾値よりも大きいか否か、あるいは、部品の形状が基準値よりも異なるか否かに基づいて、その吸着した部品を実装処理に用いるか否かを判定する処理を実行する。撮像制御部６５は、カメラユニット６０の撮像範囲内で移動中の実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐと基準マーク５０とをカメラユニット６０に撮像させる信号を出力する処理を実行する。この撮像制御部６５は、例えば、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０の駆動モータ軸の制御周期単位で管理されている実装ヘッド２４の位置を取得し、取得した位置がカメラユニット６０の上方位置であるときに撮像信号を出力する。

管理コンピュータ８０は、複数の実装装置１１の情報を管理するコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどにより構成され装置全体の制御を司るコントローラと、実装装置１１など外部機器と通信を行う通信部と、各種アプリケーションプログラムや各種データファイルを記憶する記憶部とを備える。管理コンピュータ８０は、記憶部に実装条件情報が記憶されており、実装装置１１からの依頼などに応じて実装装置１１へ実装条件情報を送信する。

次に、こうして構成された本実施形態の実装装置１１の動作、例えば、吸着ノズル４０に吸着した部品Ｐを移動しながら撮像し、基板Ｓに配置する実装処理について説明する。図５は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される実装処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置７０のＨＤＤ７３に記憶され、作業者による開始指示により実行される。このルーチンは、例えば、制御装置７０の各機能ブロックである撮像制御部６５、実装制御部７６、領域設定部７７、検出部７８及び判定部７９の機能や、各ユニットを利用してＣＰＵ７１が実行するものとする。

このルーチンが開始されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、実装条件情報を管理コンピュータ８０から取得し、ＨＤＤ７３に記憶させる（ステップＳ１００）。次に、ＣＰＵ７１は、実装ヘッド２４にノズル保持体４２を装着すると共に、吸着ノズル４０をノズル保持体４２に装着し、部品Ｐを吸着していない実装ヘッド２４をカメラユニット６０により撮像し、これをリファレンス画像として取得する（ステップＳ１１０）。撮像されたリファレンス画像は、例えば、図３（ａ）に示すものと同様になるが、この画像から、基準マーク５０と各吸着ノズル４０との相対的な位置関係（例えば座標など）を把握することができる。

次に、ＣＰＵ７１は、基板Ｓの搬送及び固定処理を実行し（ステップＳ１２０）、実装条件情報の内容に基づいて基板Ｓ上に実装する部品Ｐを設定する（ステップＳ１３０）。部品Ｐの実装順番は、予め定められたものが実装条件情報に格納されているものとする。次に、ＣＰＵ７１は、設定された部品Ｐの吸着及び移動処理を行う（ステップＳ１４０）。吸着処理では、ＣＰＵ７１は、該当する部品が収納されているリールユニット５６の取出位置まで実装ヘッド２４を移動し、吸着ノズル４０を下降して吸着ノズル４０に部品Ｐを吸着させる処理を行う。この吸着処理では、１以上の部品を実装ヘッド２４に吸着するものとしてもよい。また、移動処理では、ＣＰＵ７１は、部品Ｐを吸着した実装ヘッド２４をカメラユニット６０の上方を通過させて基板Ｓの実装位置まで移動する処理を行う。

続いて、ＣＰＵ７１は、実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐがカメラユニット６０の上方にいるか否かに基づいて、撮像タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。この判定は、実装制御部７６が管理する実装ヘッド２４の座標がカメラユニット６０の上方（撮像座標）に位置するか否かに基づいて行うことができる。撮像タイミングでないときには、ＣＰＵ７１は、そのまま実装ヘッド２４を移動させる。一方、撮像タイミングに至ったときには、ＣＰＵ７１は、カメラユニット６０へ撮像を実行させる撮像信号を出力する（ステップＳ１６０）。この撮像信号を受けたカメラユニット６０は、画像の撮像処理を実行する。カメラユニット６０は、実装位置へ移動している実装ヘッド２４を撮像することにより、例えば、実装ヘッド２４を一旦停止させて撮像する場合に比して、撮像処理をより短時間とすることができる。撮像処理を実行すると、ＣＰＵ７１は、撮像した画像データに含まれる基準マーク５０を検出する処理を実行する（ステップＳ１７０）。基準マーク５０の検出は、例えば、画像の中央領域に対して、基準マーク５０の色に該当する画素があるか否かを判定することにより行うことができる。実装装置１１は、実装ヘッド２４（即ち基準マーク５０）がほぼ中央領域に存在するときに撮像を行う設定になっている。このため、基準マーク５０の検出は、画像データの領域よりも小さい所定の中央領域に対して行うものとする（後述図６の中央領域９５を参照）。こうすれば、画像データの全体に対して基準マーク５０の検出を行うものに比して、基準マーク５０の検出をより効率よく行うことができる。

基準マーク５０を検出すると、ＣＰＵ７１は、基準マーク５０の位置に基づいて、部品Ｐが存在するであろう、画像上の処理領域を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、この処理領域の設定について説明する。図６は、移動するノズル保持体４２を撮像した撮像画像９０の説明図である。また、図７は、撮像画像９０における、吸着ずれ量を加味した処理領域９１及び取込位置ずれを加味した拡大領域９２の説明図である。まず、ＣＰＵ７１は、リファレンス画像の基準マーク５０の座標と吸着ノズル４０の中心軸の座標との位置関係を用いて、今回撮像した画像データに含まれる基準マーク５０の座標に対して、この位置関係になる座標を吸着ノズル４０の位置の座標に設定する。ここでは、複数の吸着ノズル４０に対して吸着ノズル４０の中心軸の座標を設定する。なお、基準マーク５０の座標としては、例えば、４点の検出点の座標値をそれぞれ用いてもよいし、４つの検出点を結ぶ２つの対角線の交点（中心座標）を算出してこれを用いてもよい。ＣＰＵ７１は、図７に示すように、吸着ノズル４０の軸中心の座標と、処理領域の中心座標とが一致する処理領域を設定するものとする。また、この処理領域は、画像データのうち部品Ｐが存在するであろう領域であり、且つ部品サイズと部品の吸着位置ずれ量とを加味し、部品Ｐの面積よりも大きい領域として設定されている。

ここで、部品Ｐの位置ずれなどについて説明する。一般的に、部品Ｐをピックアップする際に、テープにおける収容位置などの影響により、部品Ｐは、吸着ノズル４０の中心と部品Ｐの中心とがずれたり、部品Ｐが所定の角度で回転したりする吸着位置ずれを伴って吸着ノズル４０に吸着される。したがって、部品Ｐの吸着状態を把握するための画像処理では、部品Ｐのサイズ及び吸着位置ずれ量を加味した領域（処理領域９１）に対して、部品Ｐの存在の有無を検出しなければならない。また、実装装置１１は、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０の駆動モータ軸の位置により実装ヘッド２４の位置を管理している。また、カメラユニット６０は、実装ヘッド２４が所定の撮像座標上を通過したときに瞬間的に撮像処理を行う。しかし、実装装置１１は、実装ヘッド２４の位置を、駆動モータ軸の制御周期単位でしか把握することができない。したがって、図６の点線で示すように、撮像された撮像画像９０は、実装ヘッド２４の位置が最大で１制御周期分、ずれることがある。例えば、実装ヘッド２４の移動速度が３ｍ／ｓであり、駆動モータ軸の制御周期単位が２５０μｓである場合、このずれ量（以下、取込位置ずれ量とも称する）は、最大で０．７５ｍｍとなり、小型化の進む部品Ｐにおいては、無視できない大きな値を示す。部品Ｐの状態を把握するための画像処理においては、そのまま画像処理を行おうとすると、処理領域９１よりも大きいこの取込位置ずれ量を加味した領域（拡大領域９２）に対して、部品Ｐの存在の有無を検出しなければならない。また、図７に示すように、この取込位置ずれを考慮した拡大領域９２が、隣り合う拡大領域９２と重なってしまうと誤検出を招くことになる。したがって、部品Ｐの大きさによっては、実装ヘッド２４は、密度の高い吸着ノズル４０の配置を行うことができない、又は、拡大領域９２の重なりによって部品Ｐを吸着できない吸着ノズル４０が生じてしまう。このため、実装装置では、実装処理の処理時間がより長くなり、その効率が低下することがある。この実装装置１１では、実装ヘッド２４に基準マーク５０を設け、基準マーク５０を検出して実装ヘッド２４の位置を把握することにより、この取込位置ずれを加味せず、吸着位置ずれだけを加味した、より小さい処理領域９１を設定するのである。こうすれば、より大きい部品であっても、移動中の吸着状態を把握することができる。

さて、処理領域を設定すると、ＣＰＵ７１は、設定された処理領域の画像データを取得する（ステップＳ１９０）。ここでは、ＣＰＵ７１は、画像データの全体のうち、処理領域の画像データをカメラユニット６０の画像処理部６４から転送されて取得するものとする。次に、ＣＰＵ７１は、処理領域の画像データを画像処理して、部品の状態、具体的には、部品のずれ量を検出する（ステップＳ２００）。部品のずれ量の検出方法について、以下説明する。制御装置７０は、例えば、処理領域の画像データの各画素が部品Ｐに該当する画素であるか否かを判定し、部品Ｐに該当する領域を検出する。次に、ＣＰＵ７１は、処理領域の中心位置（即ち吸着ノズル４０の軸中心）及び吸着した部品Ｐの中心位置を検出し、検出した中心位置の距離をずれ量として求める。このとき、ＣＰＵ７１は、正常な吸着位置を基準とする部品Ｐの形状の傾きから、部品Ｐの回転角を求めるものとしてもよい。このようにして、吸着ノズル４０に吸着された部品Ｐのノズル中心からのずれ量を求めることができる。なお、このフローチャートでは説明の便宜のため省略したが、ＣＰＵ７１は、検出したずれ量が予め経験的に定められた閾値よりも大きい場合や、部品Ｐの形状が基準値よりも異なる場合には、その吸着した部品Ｐを実装処理に用いないものとして処理する。

続いて、ＣＰＵ７１は、検出したずれ量を補正した位置に部品Ｐを実装（配置）する処理を実行する（ステップＳ２１０）。このとき、ＣＰＵ７１は、部品Ｐが回転した状態で吸着されているときには、それを修正するようノズルホルダ４４を回転するものとする。部品Ｐを実装すると、ＣＰＵ７１は、現基板の実装装置１１による実装処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ２２０）、現基板の実装処理が完了していないときには、ステップＳ１３０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ７１は、次に実装する部品Ｐを設定し、この部品Ｐを吸着ノズル４０に吸着させ、基準マーク５０の位置に基づいて撮像画像９０のうち部品Ｐを含む処理領域９１を設定する。ＣＰＵ７１は、この処理領域９１の内部を調べることにより、部品Ｐの位置ずれ量などを検出し、この位置ずれ量を補正した位置に部品Ｐを配置させる処理を繰り返し実行する。一方、現基板の実装処理が完了したときには、ＣＰＵ７１は、実装完了した基板Ｓの排出処理を行い（ステップＳ２３０）、生産完了したか否かを、すべての基板Ｓに対して実装処理を行ったか否かに基づいて判定する（ステップＳ２４０）。すべての基板Ｓに対して実装処理を行っていないときには、ＣＰＵ７１は、ステップＳ１２０以降の処理を繰り返し実行し、すべての基板Ｓに対して実装処理を行ったときには、そのままこのルーチンを終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の実装ヘッド２４が実装ヘッドに相当し、カメラユニット６０が撮像部に相当し、領域設定部７７が設定手段に相当し、検出部７８が検出手段に相当する。

以上説明した実装装置１１では、移動中の実装ヘッド２４に保持（吸着）された部品Ｐと基準マーク５０とを撮像した撮像画像９０のうち基準マーク５０の位置に基づいて部品Ｐを含む処理領域９１を設定し、設定された処理領域９１の画像データを処理して実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐの状態を検出する。実装装置では、移動中の実装ヘッド２４を撮像する場合、実装ヘッド２４の位置にずれが生じる場合がある。このため、撮像した画像データのうち部品Ｐが含まれていると思われる処理領域９１は、この実装ヘッド２４の位置ずれ量を加味した領域に広げなければならないことがある。この実装装置１１では、実装ヘッド２４の基準マーク５０を基準として、ずれのない実装ヘッド２４の位置を把握可能であるから、画像における部品Ｐが含まれるであろう処理領域９１を、この実装ヘッド２４の位置ずれ量を考慮しない、より小さな領域にすることができる。したがって、本実施形態の実装装置１１は、移動する部品Ｐの保持（吸着）状態をより効率的に検出することができる。また、実装装置１１は、部品Ｐの吸着状態を検出するに際して、特に、部品Ｐを検出する画像処理の時間をより短縮することができる。更に、実装装置１１は、実装ヘッド２４の位置を把握してから実装ヘッド２４に吸着された部品Ｐを含む領域を設定するため、より確実に部品Ｐの吸着状態を検出することができる。

また、実装装置１１は、部品サイズと部品の位置ずれ量とを加味した処理領域９１を設定するため、処理領域９１をより狭い範囲とすることができ、好ましい。更に、実装装置１１は、撮像した画像データのうち設定された処理領域９１の画像データを転送し、転送された処理領域９１の画像データを処理するため、撮像した画像データをすべて転送するものに比して、転送データ量をより低減でき、移動する部品Ｐの吸着状態を更に効率的に検出することができる。即ち、実装装置１１は、処理時間を更に短縮することができる。更にまた、実装ヘッド２４は、複数の部品Ｐを吸着し、この部品Ｐに応じた複数の処理領域９１を設定する、即ち、処理領域をより多く有するため、部品Ｐの吸着状態をより効率的に検出するという本発明を適用する意義が高い。また、例えば、一般的に、部品Ｐの含まれる処理領域が重なり合うと、誤検出を伴うなど、実装ヘッドに保持された部品の状態を検出することができないことがある。実装装置１１では、それぞれの処理領域９１を小さくすることができるため、各部品の処理領域が重なり合うのをより抑制することができ、部品の吸着状態の検出を行うことができる。そして、より大きな部品に対しても部品の吸着状態の検出を行うことができる。そしてまた、実装ヘッド２４は、円周上に複数の部品Ｐを保持し、この円周の中央部に基準マーク５０を有するため、部品Ｐと基準マーク５０とを同一画像内に撮影しやく、移動する部品Ｐの吸着状態をより確実に検出することができる。そして更に、実装ヘッドは、矩形上に配列された検出点を含む基準マーク５０を有するため、基準位置をより確実に求めることができ、ひいては、部品Ｐの吸着状態をより確実に検出することができる。そして更にまた、画像データの領域よりも小さい中央領域９５に対して基準マーク５０の検出を行うため、画像データの全体に対して基準マーク５０の検出を行うものに比して、基準マーク５０の検出をより効率よく行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、カメラユニット６０は、設定された処理領域の画像データのみを転送するものとしたが、特にこれに限られず、画像データ全体を転送するものとしてもよい。こうしても、より小さい処理領域９１を、部品Ｐを検出する画像処理に用いるため、処理時間をより短縮することができる。

上述した実施形態では、実装ヘッド２４が複数の部品Ｐを吸着するものとして説明したが、特にこれに限定されず、１つの部品Ｐを吸着するものとしてもよい。こうしても、より小さい処理領域９１を、部品Ｐを検出する画像処理に用いるため、移動する部品Ｐの吸着状態をより効率的に検出することができる。

上述した実施形態では、円周上に複数の部品Ｐを吸着し、この円周の中央部に基準マーク５０を有するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、基準マーク５０は、吸着した部品Ｐと共に、カメラユニット６０で撮像可能な位置であればどの位置に形成されていてもよい。例えば、実装ヘッドは円周上に複数の部品Ｐを吸着し、基準マークはこの円周の外に形成されていてもよい。また、実装ヘッドは矩形上に複数の部品Ｐを吸着し、基準マーク５０はこの矩形の中央部又は外部に形成されるものとしてもよい。

上述した実施形態では、実装ヘッド２４は、矩形上に配列された検出点を含む基準マーク５０を有するものとしたが、実装ヘッド２４の位置を把握可能なものとすれば、特にこれに限定されず、例えば、１以上の検出点を含むものとしてもよい。例えば、基準マークは、検出点が３つでは、三角形上に配列された検出点を含むものとしてもよいし、検出点が４つでは、三角形上に配列され且つ中心に配置された検出点を含むものとしてもよい。例えば、基準マークは、検出点が５つでは、矩形上に配列され且つ中心に検出点を含むものとしてもよいし、五角形上に配列された検出点を含むものとしてもよい。また、上述した実施形態では、検出点を含む基準マーク５０としたが、この基準マーク５０の形状は、検出点に限らず、矩形や多角形の領域としてもよい。また、基準マーク５０の検出点は赤色としたが、例えば、青色、白色、黒色、鏡面など、判別しやすいものとすればよい。

上述した実施形態では、画像データの領域よりも小さい中央領域９５に対して基準マークの検出を行うものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、基準マークの検出を最上段の左の画素から右側へ２段目の左の画素から右側へ行う場合、制御装置７０は、基準マーク５０の左上の検出点を含むであろう所定領域に対して基準マークの検出を行うようにしてもよい。このとき、基準マーク５０の各検出点の位置関係（座標など）は既知であるので、検出点を１つ検出したあとは、右上、左下、右下の検出点を含むであろう領域に対して基準マークの検出を行うようにしてもよい。こうすれば、制御装置７０は、より狭い領域に対して基準マークの検出処理を行うため、部品Ｐの吸着状態の検出を更に効率よく行うことができる。あるいは、制御装置７０は、画像データの領域よりも小さい所定領域を用いずに、画像データの領域に対して基準マークの検出を行うものとしてもよい。こうしても、基準マーク５０の位置に基づいて実装ヘッド２４の取込位置ずれは解消できるので、部品Ｐの吸着状態をより効率的に検出することができる。

上述した実施形態では、領域設定部７７、検出部７８及び判定部７９は、制御装置７０が備えるものとして説明したが、特にこれに限定されず、カメラユニット６０が備えるものとしてもよい。こうしても、移動する部品Ｐの吸着状態をより効率的に検出することができる。特に、カメラユニット６０が領域設定部７７などを備えるものとすると、画像データの転送などの処理を省略することができる場合があり、より効率的である。

上述した実施形態では、実装ヘッド２４に部品Ｐを吸着させるものとしたが、実装ヘッド２４に部品Ｐを保持するものとすれば、吸着するものに限定されない。例えば、実装ヘッド２４は、把持部に部品Ｐを引っかけて保持するものとしてもよい。

なお、上述した制御装置７０の機能ブロックは、ソフトウエアをＣＰＵが実行することにより実現するものとしてもよいし、回路などによりハードウエア的に構成するものとしてもよい。

上述した実施形態では、本発明を実装装置１１として説明したが、特にこれに限定されず、部品検出方法やそのプログラムの形態としてもよい。

本発明は、基板に部品を実装する技術分野に利用可能である。

１０ 部品実装システム、１１ 実装装置、１２ 基台、１４ 実装機本体、１８ 基板搬送装置、２０ 支持板、２２ コンベアベルト、２３ 支持ピン、２４ 実装ヘッド、２６ Ｘ軸スライダ、２８ ガイドレール、３０ Ｙ軸スライダ、３２ ガイドレール、４０ 吸着ノズル、４２ ノズル保持体、４３ モータ、４４ ノズルホルダ、４６ Ｚ軸モータ、４７ モータ、５０ 基準マーク、５５ ノズルストッカ、５６ リールユニット、６０ カメラユニット、６１ 照明部、６２ 照明制御部、６３ 撮像素子、６４ 画像処理部、６５ 撮像制御部、７０ 制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＨＤＤ、７４ ＲＡＭ、７５ 入出力インタフェース、７６ 実装制御部、７７ 領域設定部、７８ 検出部、７９ 判定部、８０ 管理コンピュータ、９０ 撮像画像、９１ 処理領域、９２ 拡大領域、９５ 中央領域、Ｐ 部品、Ｓ 基板。

Claims (6)

1. １以上の部品を基板上に実装する実装装置であって、
   基準マークを有し複数の前記部品を保持し前記基板上へ移動させる実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドを撮像する撮像部と、
   移動中の前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを前記撮像部が撮像した画像データのうち前記基準マークの位置に基づいて前記部品を含む処理領域を設定する設定手段と、
   前記設定された処理領域の画像データを処理して前記実装ヘッドに保持された部品の状態を検出する検出手段と、を備え、
   前記設定手段は、前記部品に応じた複数の処理領域を設定する、
   実装装置。
2. 前記設定手段は、前記部品サイズと該部品の位置ずれ量とを加味した前記処理領域を設定する、請求項１に記載の実装装置。
3. 前記撮像部は、前記撮像した画像データのうち前記設定された処理領域の画像データを前記検出手段へ転送し、
   前記検出手段は、前記転送された処理領域の画像データを処理する、請求項１又は２に記載の実装装置。
4. 前記実装ヘッドは、円周上に複数の部品を保持し、該円周の中央部に前記基準マークを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装装置。
5. 前記実装ヘッドは、矩形上に配列された検出点を含む前記基準マークを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の実装装置。
6. 基準マークを有し複数の部品を保持し基板上へ移動させる実装ヘッドと、前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを撮像する撮像部と、を備え、１以上の部品を基板上に実装する実装装置の部品検出方法であって、
   （ａ）移動中の前記実装ヘッドに保持された部品と前記基準マークとを前記撮像部が撮像した画像データのうち前記基準マークの位置に基づいて前記部品を含む処理領域を設定するステップと、
   （ｂ）前記設定された処理領域の画像データを処理して前記実装ヘッドに保持された部品の状態を検出するステップと、を含み、
   前記ステップ（ａ）では、前記複数の部品に応じた複数の処理領域を設定する、
   部品検出方法。

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