JP6309962B2 - 組立機 - Google Patents

Description

本発明は、供給位置で取得した部品を組立位置まで移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機に関するものである。

組立機は、回路基板に複数の電子部品を実装して電子回路製品を生産する部品実装機や、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備として用いられる。上記の部品実装機として、例えば特許文献１には、保持装置の吸着ノズルにより供給位置にある電子部品を吸着し、この電子部品を組立位置（回路基板上の所定の座標位置）に実装する構成が開示されている。このような部品実装機においては、吸着ノズルに保持された電子部品を撮像して取得した画像データに基づいて電子部品の保持状態を認識する。そして、部品実装機は、認識した保持状態を実装制御に反映することで、実装制御の精度の向上を図っている。

ところで、部品実装機などの組立機において部品を撮像する撮像装置は、撮像の対象物までの距離が概ね一定であることや設備コストなどを勘案して、焦点距離が一定に設定されたレンズユニットが多く採用されている。このようなレンズユニットを有する撮像装置では、所定のカメラ視野および撮像装置に搭載された撮像素子の解像度で撮像が行われる。ここで、レンズユニットにおいて、外形寸法の大きい大型部品が収まるようにカメラ視野を設定すると、外形寸法の小さい小型部品を撮像した際に画像データに占める小型部品の面積が小さく、十分な解像度を確保できないおそれがある。

そこで、撮像装置のレンズユニットは、小型部品を対象物として十分な解像度を確保した画像データを取得するために、カメラ視野をある程度狭く設定する必要がある。しかし、このような設定では、大型部品を撮像の対象物とした場合に、大型部品がカメラ視野を超えてしまうおそれがある。そこで、特許文献２では、撮像装置に対する大型部品の相対移動と撮像とを繰り返し行うことで複数の画像データを取得し、これらの画像データに基づいて大型部品が収まる結合データを生成する構成としている。

特開２０１３−２６２７８号公報 特開平１０−１３０９７号公報

ここで、大型部品を撮像可能なカメラ視野を設定し、且つ小型部品の認識に十分な解像度を確保するためには、以下のような構成が考えられる。すなわち、撮像装置は、例えば焦点距離を変動可能とするズーム機能を有するレンズユニットを採用した構成や、高解像度の撮像素子を採用した構成である。しかしながら、このような撮像装置では、設備コストが高くなることや、データサイズの増加に伴って画像処理や通信処理の負荷が大きくなることが懸念される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、多様な部品に対応して保持装置による当該部品の保持状態の認識に用いられる画像データを取得可能とし、組立制御の精度を向上できる組立機を提供することを目的とする。

請求項１に係る組立機は、供給位置に供給された部品を取得して保持する保持装置と、前記保持装置に保持された前記部品を、前記部品に対する相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像する撮像装置と、撮像により取得した複数の画像データの一つに基づいて当該画像データにおいて前記部品の一部が含まれる処理領域の設定処理を行う領域設定部と、前記画像データにおける前記処理領域に対して、複数の前記画像データのうち前記寸法に応じて変更されるフレーム数の前記画像データを用いてマルチフレーム型の超解像処理を行う超解像処理部と、部分的に超解像処理された前記画像データに基づいて、前記保持装置に対する前記部品の位置および角度を含む保持状態を認識する保持状態認識部と、予め記憶されている制御プログラムと認識された前記部品の保持状態とに基づいて前記保持装置の移動を制御して、被組立体における所定の組立位置に前記部品を移載させる制御装置と、を備える。

このような構成によると、被組立体における所定の組立位置に部品を移載させる組立制御において、保持装置による部品の保持状態の認識に部分的に超解像処理された画像データを用いる構成としている。超解像処理は、画像データにおける空間周波数のうち高周波成分を補間して、解像度を高められた画像データを生成する画像処理である。この超解像処理は、マルチフレーム型など複数種類の処理方法が知られているが、何れにしても一定の処理時間を要する。

そこで、本発明に係る組立機は、保持装置による部品の保持状態の認識には、例えば部品における特徴のある部分を認識できれば足りることに着目し、当該部分を含む処理領域のみに対して超解像処理を行う構成としている。これにより、画像データの全領域に対して超解像処理する場合と比較して、処理時間を短縮することが可能となる。また、撮像装置のレンズユニットについて大型部品が収まるようにカメラ視野を設定したとしても、高解像度の撮像素子を用いることなく小型部品の保持状態の認識に足りる解像度の画像データを生成することができる。よって、多様な部品に対応して保持状態の認識に用いられる画像データを取得可能とし、組立制御の精度を向上できる。

実施形態における部品実装機を示す全体図である。 部品実装機の制御装置を示すブロック図である。 部品実装機による装着処理を示すフロー図である。 保持状態の認識処理を示すアクティビティ図である。 処理領域を設定された画像データを示す図である。 部分的に超解像処理された画像データを示す図である。

以下、本発明の組立機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態において、組立機は、回路基板（被組立体）に電子部品を実装して生産される回路基板製品を対象とする部品実装機である。部品実装機は、例えば集積回路の製造工程において、回路基板上に複数の電子部品を装着する装置である。回路基板は、例えばスクリーン印刷機により電子部品の装着位置（組立位置）にクリームハンダが塗布され、複数の部品実装機を順に搬送されて電子部品が装着される。その後に、電子部品が装着された回路基板は、リフロー炉に搬送されてハンダ付けされることにより回路基板製品として集積回路を構成する。

＜実施形態＞
（部品実装機の全体構成）
部品実装機１の全体構成について、図１，２を参照して説明する。部品実装機１は、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品移載装置３０と、部品カメラ５０と、基板カメラ６０と、制御装置７０とを備えて構成される。各装置１０，２０，３０および部品カメラ５０は、部品実装機１の基台２に設けられている。また、図１に示すように、部品実装機１の水平幅方向（図１の左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品実装機１の水平長手方向（図１の右上から左下に向かう方向）をＹ軸方向、鉛直高さ方向（図１の上下方向）をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、回路基板Ｂを所定の位置に位置決めする。この基板搬送装置１０は、Ｙ軸方向に並設された複数の搬送機構１１により構成されたダブルコンベアタイプである。搬送機構１１は、図示しないコンベアベルトに載置されて搬送される回路基板Ｂを案内する一対のガイドレール１２，１３を有する。搬送機構１１は、電子部品の装着処理に際して、回路基板Ｂを所定のＸ軸方向位置まで搬入して、クランプ装置により回路基板Ｂをクランプする。そして、搬送機構１１は、回路基板Ｂに電子部品が装着されると、回路基板Ｂをアンクランプして、部品実装機１の機外に回路基板Ｂを搬出する。

部品供給装置２０は、回路基板Ｂに実装される電子部品を供給する装置である。部品供給装置２０は、部品実装機１のＹ軸方向の前部側（図１の左下側）に配置されている。この部品供給装置２０は、本実施形態において、複数のカセット式のフィーダ２１を用いたフィーダ方式としている。フィーダ２１は、基台２に対して着脱可能に取り付けられるフィーダ本体部２１ａとフィーダ本体部２１ａの後端側に設けられたリール収容部２１ｂとを有する。フィーダ２１は、リール収容部２１ｂにより部品包装テープが巻回された供給リール２２を保持している。

上記の部品包装テープは、電子部品が所定ピッチで収納されたキャリアテープと、このキャリアテープの上面に接着されて電子部品を覆うトップテープとにより構成される。フィーダ２１は、図示しないピッチ送り機構により供給リール２２から引き出された部品包装テープをピッチ送りする。そして、フィーダ２１は、キャリアテープからトップテープを剥離して電子部品を露出させている。これにより、フィーダ２１は、フィーダ本体部２１ａの前端側に位置する供給位置Ｐｓにおいて、部品移載装置３０の吸着ノズル４２が電子部品を吸着可能となるように電子部品の供給を行っている。

部品移載装置３０は、供給位置Ｐｓに供給された電子部品を保持して、回路基板Ｂ上の装着位置まで電子部品を移載する。本実施形態において、部品移載装置３０は、基板搬送装置１０および部品供給装置２０の上方に配置された直交座標型としている。この部品移載装置３０は、Ｙ軸方向に延在する一対のＹ軸レール３１にＹ軸方向に移動可能にＹ軸スライド３２が設けられている。Ｙ軸スライド３２は、ボールねじ機構を介してＹ軸モータ３３の動作により制御される。また、Ｙ軸スライド３２には、移動台３４がＸ軸方向に移動可能に設けられている。移動台３４は、図示しないボールねじ機構を介してＸ軸モータ３５の動作により制御される。Ｙ軸スライド３２および移動台３４は、上記の構成の他にリニアモータを用いられた直動機構に設けられ、当該リニアモータの動作により制御される構成としてもよい。

また、移動台３４には、実装ヘッド４０が取り付けられている。この実装ヘッド４０は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能なノズルホルダ４１により複数の吸着ノズル４２を昇降可能に支持する。実装ヘッド４０は、フレーム４３を介して移動台３４に固定されている。また、ノズルホルダ４１は、Ｒ軸モータ４４の出力軸に連結され、Ｒ軸モータ４４によって回転制御可能に構成されている。吸着ノズル４２は、Ｚ軸モータ４５などにより構成される昇降機構によりＺ軸方向の移動を制御されるとともに、図示しないθ軸モータの回転駆動により自転角度を制御される。また、吸着ノズル４２は、実装ヘッド４０における吸着機構を構成し、供給される負圧によって電子部品を吸着可能としている。

部品カメラ５０および基板カメラ６０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ５０および基板カメラ６０は、通信可能に接続された制御装置７０による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置７０に送出する。

部品カメラ５０は、光軸がＺ軸方向となるように基台２に固定され、吸着ノズル４２に保持された状態の電子部品を撮像可能に構成されている。詳細には、部品カメラ５０のレンズユニットは、撮像素子から一定の距離にある対象物に焦点が合うように設定されている。また、部品カメラ５０のレンズユニットは、実装の対象として想定される大型部品の画像データを１回の撮像で取得できるように、当該大型部品が収まるようにカメラ視野を設定されている。この部品カメラ５０から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により吸着ノズル４２による電子部品の保持状態を認識する。このように、電子部品の保持状態に応じて吸着ノズル４２の位置および角度を補正することで、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。電子部品の保持状態の認識処理の詳細については後述する。

基板カメラ６０は、光軸がＺ軸方向となるように移動台３４に固定され、回路基板Ｂを撮像可能に構成されている。この基板カメラ６０から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により例えば基板に付された基板マークを認識することで、基板搬送装置１０による回路基板Ｂの位置決め状態を認識する。そして、制御装置７０は、回路基板Ｂの位置決め状態に応じて移動台３４の位置を補正して、電子部品の装着を行うように制御する。このように、基板カメラ６０の撮像による画像データを用いることにより、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。

制御装置７０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成され、部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像により取得した画像データに基づいて回路基板Ｂへの電子部品の実装を制御する。この制御装置７０は、図２に示すように、実装制御部７１、画像処理部７２、および記憶部７３に、バスを介して入出力インターフェース７５が接続されている。入出力インターフェース７５には、モータ制御回路７６および撮像制御回路７７が接続されている。

実装制御部７１は、モータ制御回路７６を介して実装ヘッド４０の位置や吸着機構の動作を制御する。より詳細には、実装制御部７１は、部品実装機１に複数設けられた各種センサから出力される情報や、各種の認識処理の結果を入力する。そして、実装制御部７１は、記憶部７３に記憶されている制御プログラム、各種センサによる情報、画像処理や認識処理の結果に基づいて、モータ制御回路７６に制御信号を送出する。これにより、実装ヘッド４０に支持された吸着ノズル４２の位置および回転角度が制御される。

画像処理部７２は、撮像制御回路７７を介して部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像による画像データを取得して、用途に応じた画像処理を実行する。この画像処理には、例えば、画像データの二値化、フィルタリング、色相抽出、超解像処理などが含まれる。画像処理部７２の詳細については後述する。

記憶部７３は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。この記憶部７３には、部品実装機１を動作させるための制御プログラム、バスや通信ケーブルを介して部品カメラ５０および基板カメラ６０から制御装置７０に転送された画像データ、画像処理部７２による処理の一時データなどが記憶される。入出力インターフェース７５は、ＣＰＵや記憶部７３と各制御回路７６，７７との間に介在し、データ形式の変換や信号強度を調整する。

モータ制御回路７６は、実装制御部７１による制御信号に基づいて、Ｙ軸モータ３３、Ｘ軸モータ３５、Ｒ軸モータ４４、Ｚ軸モータ４５、およびθ軸モータを制御する。これにより、実装ヘッド４０が各軸方向に位置決めされるとともに、吸着ノズル４２が所定角度となるように制御される。撮像制御回路７７は、制御装置７０のＣＰＵなどによる撮像の制御信号に基づいて、部品カメラ５０および基板カメラ６０による撮像を制御する。また、撮像制御回路７７は、部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像による画像データを取得して、入出力インターフェース７５を介して記憶部７３に記憶させる。

（画像処理部の詳細構成）
制御装置７０の画像処理部７２の詳細構成について説明する。ここで、画像処理部７２が行う種々の画像処理には、実装制御部７１が吸着ノズル４２の位置および角度を補正する際に用いられる電子部品の保持状態を認識する処理が含まれる。この保持状態の認識処理には、部品カメラ５０の撮像による画像データが用いられる。ここで、部品カメラ５０のレンズユニットは、上記のように、焦点距離が一定に設定され、且つ大型部品を基準としてカメラ視野を設定されている。

そのため、小型部品を対象とした保持状態の認識処理において、取得した画像データを単に用いたのでは、画像データに示す小型部品の面積が小さく、十分な解像度を確保できないおそれがある。そこで、本実施形態では、装着処理の対象が小型部品の場合に、画像処理部７２において、部分的な超解像処理を行うことで、処理負荷の増大を抑制しつつ保持状態の認識処理の精度向上を図っている。ところで、超解像処理は、複数種類の処理方法が知られているが、何れにしても一定の処理時間を要する。

そこで、本実施形態における画像処理部７２は、実装ヘッド４０による電子部品の保持状態の認識には、例えば電子部品における特徴のある部分を認識できれば足りることに着目し、当該部分を含む処理領域のみに対して超解像処理を行う構成としている。画像処理部７２は、図２に示すように、領域設定部７２１と、超解像処理部７２２と、保持状態認識部７２３とを有する。

領域設定部７２１は、最初に取得した画像データに基づいて、当該画像データにおいて電子部品の一部が含まれる処理領域の設定処理を行う。この「処理領域」とは、画像データの全域のうち、後述する超解像処理部７２２により超解像処理の対象とされる一部の領域である。ここで、領域設定部７２１は、処理領域を設定するために、画像データにおける電子部品の位置をある程度認識する必要がある。電子部品の位置を認識する方法としては、撮像した際に位置決めされた吸着ノズル４２の座標値、または画像データに対する所定の画像処理を行った結果に基づく方法が考えられる。

本実施形態において、領域設定部７２１は、画像データと部品情報を用いた認識方法を採用している。具体的には、領域設定部７２１は、処理領域の設定処理に際して、先ず記憶部７３から電子部品に係る部品情報を取得する。この部品情報には、電子部品の外形と、超解像処理の対象とされる部位の位置情報とが含まれている。次に、領域設定部７２１は、当該部品情報および画像データに基づいて当該画像データにおける電子部品の位置および角度を概ね認識する。

つまり、領域設定部７２１は、部品情報に基づいて予め把握している電子部品の外形と画像データにおける電子部品を照らし合わせることで、電子部品の位置および角度を認識する。さらに、部品情報には、超解像処理の対象とされる部位の位置情報、即ち電子部品の保持状態を認識する際に特徴部分となる部位の位置情報が含まれている。領域設定部７２１は、上記のように電子部品の保持状態を概ね認識し、電子部品の特徴部分が含まれるように所定の余裕を持たせて処理領域を設定する構成としている。

超解像処理部７２２は、画像データにおける処理領域に対して超解像処理を行う。超解像処理は、入力した画像データの解像度を高める画像処理であって、シングルフレーム型、マルチフレーム型、学習型など複数種類の処理方法が知られている。本実施形態において、超解像処理部７２２は、マルチフレーム型の超解像処理を採用している。詳細には、超解像処理部７２２は、電子部品に対する部品カメラ５０の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の画像データを用いて超解像処理を行う。また、超解像処理部７２２は、画像データのうち、領域設定部７２１により設定された処理領域に対してのみ部分的な超解像処理を行う。

上記の「相対位置が互いに異なる撮像位置」とは、マルチフレーム型の超解像処理に用いることが可能な複数の画像データを撮像する相対位置である。つまり、何れか２つの撮像位置は、撮像素子における画素の幅よりも小さい距離に、画素の幅を整数倍した距離を加算した分だけずれている。本実施形態では、基台２に固定された部品カメラ５０に対して部品移載装置３０の実装ヘッド４０を移動させることで、吸着ノズル４２に保持された電子部品を相対移動させる構成としている。また、相対移動させる方向としては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の一方または両方としてもよい。

保持状態認識部７２３は、部分的に超解像処理された画像データに基づいて、保持装置である部品移載装置３０の吸着ノズル４２に保持された電子部品の位置および角度を含む保持状態を認識する。この電子部品の保持状態は、領域設定部７２１が処理領域の設定に際して概ね認識したものと比較して、画像データの解像度が高まっている分だけ高精度に認識される。これにより、画像処理部７２は、吸着ノズル４２に対する電子部品のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置、および吸着ノズル４２の中心軸に対する電子部品の回転角度を保持状態として認識し、記憶部７３に記憶させる。

（電子部品の保持状態の認識処理）
上記の部品実装機１による電子部品の保持状態の認識処理について、図３〜図６を参照して説明する。この保持状態の認識処理は、実装制御部７１による電子部品の実装制御において実行される。実装制御は、先ず、複数の吸着ノズル４２に電子部品を順次吸着させる吸着処理（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））が実行される。次に、実装ヘッド４０を回路基板Ｂにおける装着位置の上方まで移動させる（Ｓ１２）。このとき、実装ヘッド４０は、部品カメラ５０の上方を経由し、その際に部品カメラ５０による電子部品の撮像処理が実行される。その後に、電子部品を回路基板Ｂに順次装着する装着処理（Ｓ１３）が実行される。

そして、全ての電子部品の装着が終了したか否かを判定し（Ｓ１４）、装着が終了するまで上記処理（Ｓ１１〜Ｓ１４）が繰り返される。上記の実装ヘッド４０の移動（Ｓ１２）および装着処理（Ｓ１３）では、部品カメラ５０の撮像による画像データに基づいて、電子部品の保持状態の認識処理が実行される。そして、実装制御部７１は、各吸着ノズル４２による電子部品の保持状態に基づいて、吸着ノズル４２の位置および角度を補正し、電子部品の実装を制御する。

より詳細には、制御装置７０は、図４に示すように、先ず電子部品の撮像処理を行う（Ｓ２１）。具体的には、制御装置７０は、実装ヘッド４０が保持する吸着ノズル４２が部品カメラ５０の上方にあることをモータ制御回路７６より入力し、撮像制御回路７７を介して部品カメラ５０に対して撮像を行うように制御指令を送出する。これにより、吸着ノズル４２に保持された状態の電子部品が撮像され、当該撮像による画像データが記憶部７３に記憶される。

ここで、保持状態の認識処理は、部分的に超解像処理された画像データを用いる。そして、この超解像処理は、複数の画像データにより解像度を高めるマルチフレーム型としている。本実施形態では、電子部品に対する部品カメラ５０の相対位置が互いに異なる４箇所の撮像位置において撮像された４つの画像データにより超解像処理を行うものとする。そこで、制御装置７０は、撮像素子における画素の幅の半分にあたる距離だけＸ軸方向またはＹ軸方向に吸着ノズル４２を移動させる（Ｓ３１）。

そして、制御装置７０は、上記の撮像処理（Ｓ２１）と同様に、半画素だけ移動した電子部品の撮像処理を行う（Ｓ３２）。制御装置７０は、４箇所の撮像位置での撮像が終了したかを判定し（Ｓ３３）、終わっていない場合には（Ｓ３３：Ｎｏ）、Ｓ３１〜Ｓ３３を繰り返す。全ての撮像位置での撮像が終了すると（Ｓ３３：Ｙｅｓ）と、記憶部７３には、最初の撮像処理（Ｓ２１）による画像データに加えて、Ｘ軸方向に半画素だけシフトした画像データ、Ｙ軸方向に半画素だけシフトした画像データ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ半画素だけシフトした画像データが記憶される。

また、領域設定部７２１は、部品カメラ５０が複数回に亘る撮像によって複数の画像データを取得している期間、即ち制御装置が上記の処理（Ｓ３１〜Ｓ３３）を実行している期間に、並行して処理領域Ｆｐの設定処理を行う。具体的には、領域設定部７２１は、先ず記憶部７３から部品情報を取得する（Ｓ４１）。次に、領域設定部７２１は、取得した部品情報および最初の撮像処理（Ｓ２１）による画像データに基づいて、当該画像データにおける電子部品の粗位置の認識処理を行う（Ｓ４２）。

粗位置の認識処理（Ｓ４２）は、部品情報に基づいて認識される電子部品の外形を、最初の撮像処理（Ｓ２１）による画像データにおける電子部品を照らし合わせることで、電子部品の位置および角度を概ね認識する処理である。続いて、領域設定部７２１は、最初の撮像処理（Ｓ２１）による画像データのうち、後に実行される超解像処理の対象となる処理領域Ｆｐの設定処理を行う（Ｓ４３）。

具体的には、領域設定部７２１は、先ず部品情報に含まれる超解像処理の対象とされる部位の位置情報を取得する。本実施形態では、図５に示すように、電子部品が外周に多数のリード部を有するＩＣチップであり、その特徴部分としてリード部が指定されているものとする。領域設定部７２１は、画像データにおいて認識している電子部品の粗位置に対して、何れのリード部も含まれるように所定の余裕を持たせて処理領域Ｆｐを設定する。処理領域Ｆｐは、図５の２つの破線で囲まれた範囲であって、斜線を付した領域である。

超解像処理部７２２は、画像処理に必要な各種データを取得する（Ｓ２２）。各種データには、撮像処理（Ｓ２１，Ｓ３２）において別視点から撮像された複数の画像データ、撮像処理（Ｓ２１，Ｓ３２）を行った際の実装ヘッド４０の制御位置、および設定された処理領域Ｆｐの情報が含まれる。そして、超解像処理部７２２は、画像データにおける処理領域Ｆｐに対して超解像処理を行う（Ｓ２３）。

超解像処理（Ｓ２３）は、上記のように、本実施形態ではマルチフレーム型を採用しており、半画素だけシフトした４つの画像データを用いて、処理領域Ｆｐにおける解像度を高めた画像データを生成する。具体的には、超解像処理部７２２は、先ず複数の画像データをそれぞれ撮像した際の実装ヘッド４０の制御位置（吸着ノズル４２の座標値に対応する）に基づいて、各画像データの位置合わせを行う。次に、超解像処理部７２２は、ＭＡＰ（Maximum A Posterior）法やＩＢＰ（Iterative Back Projection）法などにより、処理領域Ｆｐにおける解像度を高める処理を行う。

このような超解像処理によって、画像処理部７２は、図６に示すように、電子部品のうち特徴部分を含む処理領域Ｆｐのみ超解像処理された画像データを取得する。そして、保持状態認識部７２３は、部分的に超解像処理された画像データに基づいて、当該画像データにおける電子部品の精密位置の認識処理を行う（Ｓ２４）。具体的には、保持状態の認識処理は、部分的に超解像処理された画像データにおける電子部品のリード部と、部品情報に含まれる電子部品の外形をマッチングすることにより行われる。

そして、保持状態認識部７２３は、認識された電子部品の精密位置に基づいて、吸着ノズル４２に対する電子部品の位置および角度を含む保持状態を認識する（Ｓ２５）。画像処理部７２は、保持状態として、吸着ノズル４２に対する電子部品のＸ軸方向、Ｙ軸方向のずれ量（ΔＸ，ΔＹ）、および吸着ノズル４２の中心軸に対する電子部品の回転角度αを記憶部７３に記憶させて、この保持状態の認識処理を終了する。

（実施形態の構成による効果）
本実施形態に係る組立機（部品実装機１）は、供給位置Ｐｓに供給された部品（電子部品）を取得して保持する保持装置（実装ヘッド４０）と、保持装置に保持された部品を撮像する撮像装置（部品カメラ５０）と、撮像により取得した画像データに基づいて当該画像データにおいて部品の一部が含まれる処理領域Ｆｐの設定処理を行う領域設定部７２１と、画像データにおける処理領域Ｆｐに対して超解像処理を行う超解像処理部７２２と、部分的に超解像処理された画像データに基づいて、保持装置に対する部品の位置および角度を含む保持状態を認識する保持状態認識部７２３と、予め記憶されている制御プログラムと認識された部品の保持状態とに基づいて保持装置の移動を制御して、被組立体（回路基板Ｂ）における所定の組立位置に部品を移載させる制御装置７０と、を備える。

このような構成によると、回路基板Ｂにおける所定の組立位置（装着位置）に電子部品を移載させる組立制御（実装制御）において、実装ヘッド４０による電子部品の保持状態の認識に部分的に超解像処理された画像データを用いる構成としている。これにより、画像データの全領域に対して超解像処理する場合と比較して、処理時間を短縮することが可能となる。また、部品カメラ５０のレンズユニットについて大型部品が収まるようにカメラ視野Ｆｖを設定したとしても、高解像度の撮像素子を用いることなく小型部品の保持状態の認識に足りる解像度の画像データを生成することができる。よって、多様な電子部品に対応して保持状態の認識に用いられる画像データを取得可能とし、実装制御の精度を向上できる。

本実施形態において、超解像処理部７２２は、電子部品に対する撮像装置（部品カメラ５０）の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の画像データを用いて処理領域Ｆｐに対して超解像処理を行う。即ち、超解像処理部７２２は、複数種類の処理方法のうち複数の画像データを用いるマルチフレーム型を採用する構成とした。このマルチフレーム型の超解像処理は、別視点で撮像された実際の画像データにより高周波成分を補間するものである。そのため、マルチフレーム型では、実像と超解像処理された領域の像とのずれに相当する位置誤差の発生を抑制できる。よって、画像処理部７２は、実装ヘッド４０による電子部品の保持状態の認識に用いられるものとして、好適な超解像の画像データを生成することができる。

また、マルチフレーム型の超解像処理は、上記のように、各画像データの位置合わせを要する。特に、撮像の対象物に対する撮像装置のシフト量を正確に把握できない場合には、この位置合わせの処理が重要となる。これに対して、超解像処理を行う部品実装機１は、精密な実装制御を可能としており、電子部品を撮像する際の実装ヘッド４０の制御位置を正確に把握することができる。さらに、部品カメラ５０のレンズユニットは、焦点距離が一定に固定されており、各画像データでのスケール変化の発生を確実に防止できる。そのため、上記の位置合わせの処理を簡易にすることができるので、処理負荷を軽減するとともに処理時間を短縮できる。

本実施形態において、領域設定部７２１は、撮像装置（部品カメラ５０）が複数回に亘る撮像によって複数の画像データを取得している期間に、処理領域Ｆｐの設定処理（Ｓ４３）を行う。このような構成によると、撮像処理（Ｓ３１〜Ｓ３３）と処理領域Ｆｐの設定処理（Ｓ４１〜Ｓ４３）が並行に行われるので、保持状態を認識する処理全体に要する時間を短縮することができる。

本実施形態において、領域設定部７２１は、電子部品の外形と超解像処理の対象とされる部位の位置情報を含む部品情報を取得し（Ｓ４１）、当該部品情報および画像データに基づいて当該画像データにおける電子部品の位置および角度を概ね認識して（Ｓ４２）処理領域Ｆｐの設定処理を行う（Ｓ４３）。

このような構成によると、領域設定部７２１は、撮像の対象物がどのような電子部品であるかを事前に把握していることを前提として、精密位置の認識処理（Ｓ２４）において用いられる部分（ＩＣチップのリード部など）を予め認識している。これにより、精密位置の認識処理（Ｓ２４）をするには不足する解像度の画像データであっても、これに基づいて概ねの位置を認識し、特徴部分が含まれるように余裕を持たせて、処理領域Ｆｐを設定することが可能となる。これにより、処理領域を必要な部分に応じて絞ることができるので、超解像処理の効率化を図ることができる。

本実施形態において、保持装置（実装ヘッド４０）は、電子部品を吸着して保持する吸着ノズル４２を有する。組立機は、制御装置７０の制御によって被組立体である回路基板Ｂに吸着ノズル４２により保持された電子部品を実装する部品実装機１である。

部品実装機１は、種々の組立機においても特に、大型部品から小型部品までを扱うように用途が多様化している。また、部品実装機１には、設備全体の小型化や設備コストの軽減などの要請があり、撮像装置は、ズーム機能を有しないレンズユニットや解像度が過剰とならない撮像素子が採用されることがある。このように撮像装置の機能に制約がある場合でも、本実施形態のように部分的な超解像処理を用いた画像処理部７２を有する構成とすることは、多様な部品種に対応した保持状態の認識処理が可能となり特に有用である。

＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、超解像処理部７２２は、マルチフレーム型を採用し、電子部品に対する部品カメラ５０の相対位置が互いに異なる４箇所の撮像位置において撮像された４つの画像データを用いるものとした。これに対して、超解像処理部７２２は、撮像の対象物である電子部品の寸法などに応じてフレーム数を適宜変更してもよい。また、超解像処理部７２２は、マルチフレーム型の他に、シングルフレーム型や学習型を採用してもよい。シングルフレーム型や学習型では、複数回に亘る撮像処理が不要となるため、処理時間の短縮が期待できる。但し、部品の認識処理に用いられる画像データに対する超解像処理としては、上述したように、マルチフレーム型が好適である。

領域設定部７２１は、本実施形態において、部品情報および画像データに基づいて粗位置の認識処理を行い（Ｓ４２）、この処理結果に基づいて処理領域Ｆｐの設定処理を行う（Ｓ４３）構成とした。これに対して、領域設定部７２１は、電子部品の保持状態を認識する際に注目される部分（特徴部分）が多くの場合に電子部品の外形の一部であることに着目し、部品情報を用いない方法により処理領域Ｆｐを設定してもよい。

つまり、領域設定部７２１は、先ず、最初の撮像処理（Ｓ２１）による画像データに対して二値化およびエッジ抽出の少なくとも一方の画像処理を行う。次に、領域設定部７２１は、当該画像処理された画像データと予め記憶されている閾値に基づいて当該画像データにおける電子部品の外形を概ね認識する。そして、領域設定部７２１は、この電子部品の外形に倣って、ある程度の余裕をもって処理領域Ｆｐの設定処理を行う。

このような構成によると、部品情報を用いる方法と比較すると処理領域が広くなってしまうおそれがあるが、領域設定部７２１は、部品情報に依存することなく処理領域Ｆｐを設定できるので、多様な電子部品に対応し、超解像処理の汎用性を向上できる。また、既存の設備に上記のような画像処理を実行可能なデバイスを追加することで、超解像処理を用いた電子部品の位置等を認識する機能を追加することが可能となる。

また、本実施形態では、組立機が部品実装機１である構成を例示して説明した。その他に、供給位置で取得した部品を組立位置まで移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機であれば、部分的な超解像処理を用いて認識した部品の保持状態に基づいて、組立制御を行うことが可能である。よって、組立機は、例えば、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備を構成するものとしてもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を得られる。

１：部品実装機（組立機）、 ２：基台
１０：基板搬送装置、 ２０：部品供給装置
３０：部品移載装置
４０：実装ヘッド（保持装置）、 ４２：吸着ノズル
５０：部品カメラ（撮像装置）、 ６０：基板カメラ
７０：制御装置
７２：画像処理部
７２１：領域設定部、 ７２２：超解像処理部
７２３：保持状態認識部
Ｂ：回路基板、 Ｐｓ：供給位置
Ｆｖ：カメラ視野、 Ｆｐ：処理領域

Claims (6)

1. 供給位置に供給された部品を取得して保持する保持装置と、
   前記保持装置に保持された前記部品を、前記部品に対する相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像する撮像装置と、
   撮像により取得した複数の画像データの一つに基づいて当該画像データにおいて前記部品の一部が含まれる処理領域の設定処理を行う領域設定部と、
   前記画像データにおける前記処理領域に対して、複数の前記画像データのうち前記部品の寸法に応じて変更されるフレーム数の前記画像データを用いてマルチフレーム型の超解像処理を行う超解像処理部と、
   部分的に超解像処理された前記画像データに基づいて、前記保持装置に対する前記部品の位置および角度を含む保持状態を認識する保持状態認識部と、
   予め記憶されている制御プログラムと認識された前記部品の保持状態とに基づいて前記保持装置の移動を制御して、被組立体における所定の組立位置に前記部品を移載させる制御装置と、
   を備える組立機。
2. 前記撮像装置は、前記保持装置に保持された前記部品を、マルチフレーム型の超解像処理に適用可能な前記画像データを前記フレーム数だけ取得可能な複数の前記撮像位置において撮像する、請求項１の組立機。
3. 前記領域設定部は、前記撮像装置が複数回に亘る撮像によって複数の前記画像データを取得している期間に、前記処理領域の設定処理を行う、請求項１または２の組立機。
4. 前記領域設定部は、前記部品の外形と超解像処理の対象とされる部位の位置情報を含む部品情報を取得し、当該部品情報および前記画像データに基づいて当該画像データにおける前記部品の位置および角度を概ね認識して前記処理領域の設定処理を行う、請求項１〜３の何れか一項の組立機。
5. 前記領域設定部は、前記画像データに対して二値化およびエッジ抽出の少なくとも一方の画像処理を行い、当該画像処理された前記画像データと予め記憶されている閾値に基づいて当該画像データにおける前記部品の外形を概ね認識して前記処理領域の設定処理を行う、請求項１〜３の何れか一項の組立機。
6. 前記保持装置は、前記部品を吸着して保持する吸着ノズルを有し、
   前記組立機は、前記制御装置の制御によって前記被組立体である回路基板に前記吸着ノズルにより保持された前記部品を実装する部品実装機である、請求項１〜５の何れか一項の組立機。

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