JP6580419B2 - カメラ用の測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ用の測定装置および測定方法に関するものである。

互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える複眼式のカメラは、例えば基板上に電子部品を実装する部品実装機において、基板の上面および実装前の電子部品の下面の同時撮像に用いられる。部品実装機は、上記の撮像による一対の画像データに基づいて、実装位置に電子部品を移載する制御を行って、実装制御の精度向上を図っている。

複眼式のカメラにおける一対のカメラ視野の位置関係は、それぞれのカメラ視野に対応する光学系のユニット化などにより固定される。しかしながら、一対のカメラ視野の位置関係は、光学系の組み付けによる誤差を含むことがあり、また熱影響により位置関係が変動することがある。特許文献１，２には、一対のカメラ視野のずれ量を測定する方法が開示されている。

特開２０００−３３２０３３号公報 特開２００５−０１９９５０号公報

複眼式のカメラにおける一対のカメラ視野の位置関係は、当該カメラの撮像による画像データを用いた位置制御等に影響する。そのため、一対のカメラ視野の位置関係をより高精度に認識することが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、一対のカメラ視野の位置関係をより高精度に認識することが可能なカメラ用の測定装置および測定方法を提供することを目的とする。

請求項１に係るカメラ用の測定装置は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する。測定装置は、前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して配置された一対の測定マークと、前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように設置され、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラと、前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像部と、前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定部と、を備える。前記一対の測定マークは、一方が前記測定カメラのカメラ視野における規定位置に固定され、他方が前記測定カメラに対して移動可能な移動機構に配置される。前記移動機構は、前記撮像部が前記第一画像データを取得する場合に、前記測定カメラの前記カメラ視野で前記一対の測定マークが所定の位置関係となるように制御される。

請求項６に係るカメラ用の測定方法は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する。前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して一対の測定マークが配置され、前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラが設けられる。前記測定方法は、前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像工程と、前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定工程と、を備える。前記一対の測定マークは、一方が前記測定カメラのカメラ視野における規定位置に固定され、他方が前記測定カメラに対して移動可能な移動機構に配置される。前記移動機構は、前記撮像工程において前記第一画像データを取得する場合に、前記測定カメラの前記カメラ視野で前記一対の測定マークが所定の位置関係となるように制御される。

請求項１，６に係る発明の構成によると、第一画像データおよび一対の第二画像データを取得するための各撮像処理において、一対の測定マークは、互いの位置関係を維持された状態とされる。これにより、それぞれの撮像処理の間、一対の測定マークが固定されるので、誤差の発生を抑制することができる。従って、一対のカメラ視野の位置関係をより高精度に認識することができる。

実施形態におけるカメラ用の測定装置を適用された部品実装機を示す上面図である。 測定処理における各部材の位置関係を示す正面図である。 固定側の測定マークを示す上面図である。 移動側の測定マークを示す下面図である。 測定処理を示すフローチャートである。 測定カメラによる一対の測定マークを撮像した第一画像データである。 下視野カメラによる固定側の測定マークを撮像した第二画像データであって、第一画像データのスケールに合わせた拡大図である。 上視野カメラによる移動側の測定マークを撮像した第二画像データであって、第一画像データのスケールに合わせた拡大図である。 一対のカメラ視野の位置関係を示す図である。

以下、本発明のカメラ用の測定装置および測定方法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。上記のカメラは、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える複眼式であり、例えば部品実装機の実装処理に用いられる。部品実装機は、供給位置に供給された電子部品を保持部材により保持して、この電子部品を回路基板上の所定の実装位置に移載することによって装着を行う装置である。カメラ用の測定装置および測定方法は、上記の複眼式のカメラを対象として、一対のカメラ視野の位置関係を測定する。

＜実施形態＞
（１．部品実装機１の全体構成）
部品実装機１は、図１に示すように、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４０と、ヘッドカメラ５０と、制御装置７０とを備える。以下の説明において、部品実装機１の水平幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向とし、部品実装機１の水平前後方向（図１の上下方向に）をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な鉛直方向（図１の前後方向）をＺ軸方向とする。

（１−１．基板搬送装置１０）
基板搬送装置１０は、ベルトコンベアなどにより構成され、回路基板Ｂｄを搬送方向（本実施形態においてはＸ軸方向）へと順次搬送する。基板搬送装置１０は、部品実装機１の機内における所定の位置に回路基板Ｂｄを位置決めする。そして、基板搬送装置１０は、部品実装機１による実装制御が実行された後に、回路基板Ｂｄを部品実装機１の機外に搬出する。

（１−２．部品供給装置２０）
部品供給装置２０は、供給位置Ｐｓにおいて、回路基板Ｂｄに装着される電子部品Ｔ１（図２を参照）を供給する。部品供給装置２０は、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスロットを有する。複数のスロットには、フィーダ２１が着脱可能にそれぞれセットされる。部品供給装置２０は、フィーダ２１によりキャリアテープを送り移動させて、フィーダ２１の先端側（図１の上側）に位置する取出し部において電子部品Ｔ１を供給する。

（１−３．部品移載装置３０）
部品移載装置３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成される。部品移載装置３０は、部品実装機１の後部側（図１の上側）から前部側の部品供給装置２０の上方にかけて配置される。部品移載装置３０は、ヘッド駆動装置３１と、移動台３２と、装着ヘッド３３とを備える。ヘッド駆動装置３１は、直動機構により移動台３２をＸＹ軸方向に移動可能に構成される移動機構である。

装着ヘッド３３は、図示しないフレームを介して、移動台３２にクランプして固定される。装着ヘッド３３は、Ｚ軸に平行なＲ軸を中心に所定の角度ごとに回転角度を割り出されるノズルツール３４を有する。ノズルツール３４は、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（例えば、１２本）のノズルホルダ３５をＺ軸方向に摺動可能に且つ回転可能に保持する。

ノズルホルダ３５は、ノズルツール３４に対して上下方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に保持されている。ノズルホルダ３５は、図略のスプリングの弾性力によりノズルツール３４に対して上方に付勢されている。これにより、ノズルホルダ３５は、外力を付与されていない通常状態では、上昇端に位置している。ノズルホルダ３５の下端部には、実装対象の電子部品Ｔ１に応じて選択された種類の吸着ノズル３６が着脱可能に保持される。

吸着ノズル３６は、図略の負圧エア供給装置からエア通路を介して供給される負圧エアにより電子部品Ｔ１を吸着して保持する保持部材である。吸着ノズル３６は、ノズルツール３４の回転に伴って、Ｒ軸周りの所定の角度位置に順次割り出される。また、ノズルホルダ３５および吸着ノズル３６は、Ｚ軸およびＲ軸に平行な自転軸であるθ軸を中心に回転可能に構成されている。

また、ノズルツール３４の下面における規定位置には、図２および図４に示すように、測定マーク３７が付されている。測定マーク３７は、吸着ノズル３６に保持された電子部品Ｔ１を後述する部品カメラ４０により撮像して取得された画像データにおいて、装着ヘッド３３の基準となる位置を示す。測定マーク３７は、例えば所定の直径からなる円形部を周方向に等間隔に複数配置して構成される。測定マーク３７は、本実施形態において、後述する一対のカメラ視野の位置関係の測定処理に兼用される。

（１−４．部品カメラ４０）
部品カメラ４０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４０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４０は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きとなるように部品実装機１の基台に固定され、部品移載装置３０の下方から撮像可能に構成される。より具体的には、部品カメラ４０は、回路基板Ｂｄ上の実装位置に移送される前において、吸着ノズル３６に保持された状態の電子部品Ｔ１の下面の撮像に用いられる。部品カメラ４０のレンズユニット４１は、撮像素子から一定の範囲にある対象物に焦点が合っているものとみなすことが可能な被写界深度に設定される。

また、部品カメラ４０のレンズユニット４１は、最外部において撮像の対象物（電子部品Ｔ１）と撮像素子との間に配置されるカバー４２を有する。カバー４２は、レンズユニット４１内部への異物の侵入等を防止する。カバー４２は、撮像の対象物から部品カメラ４０への入射光を透過可能な透過部材により形成されている。このカバー４２は、レンズユニット４１が本体部に連結された状態において、部品カメラ４０の焦点が合う範囲に収められる。

また、カバー４２には、図３に示すように、測定マーク４３が付されている。この測定マーク４３は、後述する一対のカメラ視野の位置関係の測定処理に用いられる。本実施形態において、測定マーク４３は、所定の直径からなる円形状に形成される。測定マーク３７は、レンズユニット４１により構成される部品カメラ４０のカメラ視野４４の視野中心４４ａから規定の位置に配置される。測定マーク４３は、部品カメラ４０が本来の目的として電子部品Ｔ１を撮像の対象物とする際には、カメラ視野４４の主要範囲の外側に位置して電子部品Ｔ１の撮像を妨げないように構成されている。

（１−５．ヘッドカメラ５０）
ヘッドカメラ５０は、移動台３２の下端部に固定され、移動台３２の移動に伴って装着ヘッド３３とともに一体的に移動可能に構成されている。このヘッドカメラ５０は、回路基板Ｂｄの上面、および実装前において吸着ノズル３６に保持された電子部品Ｔ１の下面の同時撮像に用いられる撮像装置である。

ヘッドカメラ５０は、図２に示すように、ケース５１と、複数のミラー５２，５３と、カメラ本体５４と、カメラ駆動装置５５とを有する。ケース５１は、遮光材料により形成され、断面矩形の筒状部材である。ケース５１の一方側の端部の上面および下面には、開口部がそれぞれ設けられる。複数のミラー５２，５３は、ケース５１の内部に配置され、撮像の対象物とカメラ本体５４の撮像素子とを結ぶ光路を形成する光学部材である。

本実施形態においては、回路基板Ｂｄを上方から撮像可能とする基板側光路Ｔｂと、保持装置である装着ヘッド３３の吸着ノズル３６により保持された電子部品Ｔ１を下方から撮像可能とする部品側光路Ｔｐとからなる複数の光路が形成される。これにより、カメラ本体５４のカメラ視野が上下に分割され、一対のカメラ視野５６，５７が構成される。

詳細には、一対のカメラ視野５６，５７のうち一方の下側カメラ視野５６は、基板側光路Ｔｂに対応したカメラ視野であって、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の下向きとなるように構成される。一対のカメラ視野５６，５７のうち他方の上側カメラ視野５７は、部品側光路Ｔｐに対応したカメラ視野であって、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きとなるように構成される。

カメラ本体５４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。カメラ本体５４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一対のカメラ視野５６，５７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。カメラ本体５４は、ケース５１の端部にレンズユニットを連結される。

カメラ駆動装置５５は、部品移載装置３０の移動台３２に設けられ、ケース５１を連結されたカメラ本体５４を支持する。カメラ駆動装置５５は、直動機構によりケース５１およびカメラ本体５４を移動台３２に対してＸＹ軸方向に移動可能に構成される。より詳細には、カメラ駆動装置５５は、部品実装機１が高精度モードの実装処理を実行する場合に、ヘッドカメラ５０が回路基板Ｂｄの上面、および当該上面の実装位置に装着される電子部品Ｔ１であって吸着ノズル３６に保持された状態の電子部品Ｔ１の下面を撮像可能となるように、ケース５１およびカメラ本体５４をＸ軸方向およびＹ軸方向の所定位置に移動させる。

これにより、部品実装機１は、電子部品Ｔ１を装着する直前における回路基板Ｂｄに対する電子部品Ｔ１の位置や姿勢などの状態をより正確に認識する。部品実装機１は、当該認識の結果に基づいて、電子部品Ｔ１の位置や姿勢を微調整して、通常モードと比較してさらに高精度な電子部品Ｔ１の装着を可能としている。一方で、カメラ駆動装置５５は、部品実装機１が通常モードの実装処理を実行する場合に、ケース５１およびカメラ本体５４を装着ヘッド３３の下方から移動台３２側へと退避させる。

また、下側カメラ視野５６を用いた撮像は、実装処理が高精度モードであるか通常モードであるかに関わらず、回路基板Ｂｄに付された位置決めマークの認識などに用いられることがある。具体的には、ヘッドカメラ５０から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により認識した位置決めマークに基づいて、基板搬送装置１０による回路基板Ｂｄ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Ｂｄの位置決め状態に応じて、吸着ノズル３６の位置を補正する。

（１−６．制御装置７０）
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、部品実装機１を動作させるための制御プログラム、部品カメラ４０およびヘッドカメラ５０の撮像により取得した画像データに基づいて、回路基板Ｂｄへの電子部品Ｔ１の実装を制御する。この制御装置７０は、図１に示すように、実装制御部７１、画像処理部７２、記憶装置７３、撮像部７４、および測定部７５を備える。

実装制御部７１は、装着ヘッド３３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、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、記憶装置７３に記憶されている制御プログラム、後述する制御情報、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、部品移載装置３０へと制御信号を送出する。これにより、装着ヘッド３３に支持された吸着ノズル３６の位置および回転角度が制御される。

画像処理部７２は、部品カメラ４０およびヘッドカメラ５０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得る。記憶装置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。この記憶装置７３には、制御プログラム、制御情報、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。

実装制御部７１による制御によって、移動台３２がＸＹ軸方向に位置決めされるとともに、この移動台３２に支持される吸着ノズル３６およびヘッドカメラ５０の平面位置（ＸＹ軸方向位置）が割り出され、また吸着ノズル３６の高さ位置（Ｚ軸方向位置）が割り出される。また、実装制御部７１による制御によって、吸着ノズル３６の旋回位置（Ｒ軸回転角度、θ軸回転角度）が割り出される。

撮像部７４は、実装処理やカメラ用の測定処理に用いられる画像データを取得するために、部品カメラ４０およびヘッドカメラ５０による撮像を制御する。また、撮像部７４は、部品カメラ４０およびヘッドカメラ５０の撮像による画像データを取得して、記憶装置７３に画像データを記憶させる。測定部７５は、撮像部７４が取得した複数の画像データに基づいて、ヘッドカメラ５０の一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する。

（２．カメラ用の測定装置の構成）
上記のように、ヘッドカメラ５０は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野５６，５７を備える複眼式のカメラである。ここで、一対のカメラ視野５６，５７に対応するそれぞれの光軸（視野中心５６ａを通る基板側光路Ｔｂに平行な軸、および視野中心５７ａを通る部品側光路Ｔｐに平行な軸）は、ミラー５２，５３などの光学部材の精密な配置によってＺ軸に平行に設定される。

ところで、一対のカメラ視野５６，５７の視野中心５６ａ，５７ａは、光学部材とカメラ本体５４の連結状態や熱影響によって相対的に変位することがある。そうすると、一対のカメラ視野５６，５７は、規定の位置関係からずれが生じ、２つの光軸の距離が変動する。部品実装機１による高精度モードの実装処理においては、一対のカメラ視野５６，５７が規定の位置関係にあることを前提として、ヘッドカメラ５０の撮像による画像データを画像処理して、電子部品Ｔ１の位置や姿勢を微調整する。そのため、一対のカメラ視野５６，５７のずれは、実装処理の精度に影響する。

そこで、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する測定処理を行い、当該測定の結果に基づくヘッドカメラ５０の校正が必要となる。上記の測定処理は、部品実装機１の制御装置７０に適用された測定装置により実行される。以下では、制御装置７０を測定装置７０とも称する。この測定装置７０は、複眼式のヘッドカメラ５０（本願発明の「被測定カメラ」に相当する）を対象として、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する。

測定装置７０は、本実施形態において、回路基板Ｂｄ上の実装位置に移送される前の電子部品Ｔ１の下面の撮像に用いられる部品カメラ４０を、上記の測定処理に流用する構成としている。以下では、部品カメラ４０を測定カメラ４０とも称する。測定装置７０は、図１および図２に示すように、一対の測定マーク４３，３７と、測定カメラ４０と、撮像部７４と、測定部７５とを備えて構成される。

一対の測定マーク４３，３７は、被測定カメラであるヘッドカメラ５０を間に挿入可能にヘッドカメラ５０の光軸方向（Ｚ軸方向）に離間して配置されている。ここで、一対の測定マーク４３，３７のうち測定カメラ４０のカバー４２に配置された一方を第一測定マーク４３、部品移載装置３０のノズルツール３４に配置された他方を第二測定マーク３７とも称する。

第一測定マーク４３は、測定カメラ４０のカメラ視野４４（以下、「基準カメラ視野」と称する）における規定位置に固定されている。第二測定マーク３７は、測定カメラ４０に対して移動可能な移動機構であるヘッド駆動装置３１に配置されている。より具体的には、第二測定マーク３７は、本実施形態において、ヘッド駆動装置３１によりＸＹ軸方向に移動されるノズルツール３４の下面における規定位置に配置されている。

このような構成において、測定カメラ４０に対して第二測定マーク３７を移動させる移動機構は、被測定カメラであるヘッドカメラ５０を保持するヘッド駆動装置３１である。つまり、第二測定マーク３７は、ヘッド駆動装置３１の動作によって、ヘッドカメラ５０とともにＸＹ軸方向に移動する。

本実施形態において、第一測定マーク４３は、基板搬送装置１０により搬送される回路基板Ｂｄの上面と同程度の高さ（Ｚ軸方向位置）に配置される。また、第二測定マーク３７は、電子部品Ｔ１を保持する吸着ノズル３６の先端部よりも上方である高さに配置される。このような位置関係により、第一測定マーク４３および第二測定マーク３７は、測定カメラ４０の焦点が合う範囲内において、ヘッドカメラ５０の光軸方向に離間している。

測定カメラ４０は、ヘッドカメラ５０と互いの光軸が平行となるように設置されている。測定カメラ４０は、可動式の第二測定マーク３７が測定カメラ４０の基準カメラ視野４４に収まる位置に移動された状態において、第一測定マーク４３および第二測定マーク３７を撮像可能に構成されている。

撮像部７４は、カメラ用の測定処理において、測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１と、ヘッドカメラ５０の撮像による一対の第二画像データ８２，８３と、を取得する（図６〜図８を参照）。カメラ用の測定処理においては、一対の測定マーク４３，３７（第一測定マーク４３、第二測定マーク３７）は、ヘッドカメラ５０の光軸方向（Ｚ軸方向）および当該光軸方向に直交する直交方向（ＸＹ軸方向）における互いの位置関係を維持される。

そして、撮像部７４は、これらの一対の測定マーク４３，３７を撮像の対象として、測定カメラ４０およびヘッドカメラ５０による撮像を制御する。測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１には、基準カメラ視野４４に収められた一対の測定マーク４３，３７が含まれる。

また、一対の第二画像データ８２，８３は、一対の測定マーク４３，３７の間に挿入されたヘッドカメラ５０の撮像により取得される。一対の第二画像データ８２，８３のうち下側カメラ視野５６に対応する下側画像データ８２には、第一測定マーク４３が含まれる。また、一対の第二画像データ８２，８３のうち上側カメラ視野５７に対応する上側画像データ８３には、第二測定マーク３７が含まれる。

測定部７５は、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３に基づいて、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する。具体的には、測定部７５は、第一画像データ８１における一対の測定マーク４３，３７同士の位置関係、および一対の第二画像データ８２，８３の各画像中心と一対の測定マーク４３，３７との位置関係に基づいて、各画像中心（一対のカメラ視野５６，５７の視野中心５６ａ，５７ａ）のずれ量ΔＡを測定する。

（３．カメラ用の測定処理）
上記のカメラ用の測定装置７０による測定処理について説明する。測定装置７０は、先ず、図５に示すように、第一測定マーク４３に対する第二測定マーク３７の位置決めを行う（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））。具体的には、ヘッド駆動装置３１は、測定カメラ４０の撮像により撮像部７４が第一画像データ８１を取得するにあたって、測定カメラ４０の基準カメラ視野４４で一対の測定マーク４３，３７が所定の位置関係となるように制御される。

上記の一対の測定マーク４３，３７の所定の位置関係としては、それぞれのマーク中心をＸＹ軸方向に一致させる関係としてもよいし、一方軸方向を一致させて他方軸方向に規定の距離だけ離間させる関係としてもよい。本実施形態において、一対の測定マーク４３，３７は、Ｘ軸方向を一致させてＹ軸方向に規定の距離だけ離間させた位置関係となるように、ヘッド駆動装置３１が移動される。そして、撮像部７４は、一対の測定マーク４３，３７を撮像の対象として、測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１（図６を参照）を取得する（Ｓ１２）。

次に、測定装置７０は、測定カメラ４０のカバー４２に配置された第一測定マーク４３と、下側カメラ視野５６の視野中心５６ａとのＸＹ軸方向位置が一致するように、カメラ駆動装置５５を駆動させる（Ｓ１３）。このとき、測定装置７０は、ヘッドカメラ５０をＸＹ軸方向に移動に際して、カメラ駆動装置５５のみを動作させ、ヘッド駆動装置３１についてはＳ１１にて位置決めされた状態を維持する。

撮像部７４は、ヘッドカメラ５０による撮像を行い、下側カメラ視野５６に対応した下側画像データ８２を取得する（Ｓ１４）。測定装置７０は、取得した画像データの画像中心と、当該画像データに含まれる第一測定マーク４３のマーク中心とのＸＹ軸方向のずれ量を算出する（Ｓ１５）。そして、測定装置７０は、Ｓ１５にて算出されたずれ量が予め設定されている許容範囲にあるか否かを判定する（Ｓ１６）。

上記のずれ量が許容範囲にない場合には（Ｓ１６：Ｎｏ）、測定装置７０は、算出されたずれ量に基づいて、再びカメラ駆動装置５５を駆動させる（Ｓ１３）。測定装置７０は、Ｓ１３〜Ｓ１６を繰り返すことにより、実際の画像データを用いて、第一測定マーク４３と下側カメラ視野５６の視野中心５６ａとをＸＹ軸方向に一致させる。このような動作により、撮像部７４は、最終的に、第一測定マーク４３が視野中心５６ａに位置する下側画像データ８２を取得する（図７を参照）。

そして、撮像部７４は、ヘッドカメラ５０による撮像を行い、上側カメラ視野５７に対応した上側画像データ８３（図８を参照）を取得する（Ｓ１７）。このように、撮像部７４は、本実施形態において、一対の第二画像データ８２，８３を取得する場合に、一対の測定マーク４３，３７の一方（第一測定マーク４３）に対して一対のカメラ視野５６，５７の一方（下側カメラ視野５６）の視野中心５６ａが重なるように位置決めされたヘッドカメラ５０による撮像を行う。

上記のように、撮像部７４により実行される撮像工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）においては、第一測定マーク４３に対して第二測定マーク３７が固定されている。よって、第一測定マーク４３に対する第二測定マーク３７の位置関係は、ＸＹ軸方向のみならず、Ｚ軸方向においても維持される。つまり、一対の測定マーク４３，３７は、それぞれの撮像工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）の間に、全ての方向の位置関係が変動しないように固定される。

測定部７５は、測定工程として、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３に基づいて、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する（Ｓ１８）。具体的には、測定部７５は、先ず第一画像データ８１に基づいて、第一測定マーク４３に対する第二測定マーク３７のずれ量ΔＭを算出する（図９を参照）。このずれ量ΔＭは、第一測定マーク４３に対して第二測定マーク３７が離間するＸＹ軸方向、および距離を示す。

次に、測定部７５は、一対の第二画像データ８２，８３のうち上側画像データ８３に基づいて、第二測定マーク３７に対する上側画像データ８３の画像中心（上側カメラ視野５７の視野中心５７ａに相当する）のずれ量ΔＲを算出する。このずれ量ΔＲは、第二測定マーク３７に対して上側カメラ視野５７の視野中心５７ａが離間するＸＹ軸方向、および距離を示す。

続いて、測定部７５は、上記のずれ量ΔＭ，ΔＲの和を、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係、つまり下側カメラ視野５６の視野中心５６ａに対する上側カメラ視野５７の視野中心５７ａのずれ量ΔＡとして算出する。上記のような測定処理によって測定された一対のカメラ視野５６，５７の位置関係は、例えばヘッドカメラ５０の校正に用いられ、部品実装機１による高精度モードの実装処理に反映される。

（４．実施形態の構成による効果）
カメラ用の測定装置７０は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野５６，５７を備える被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）を対象とし、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する。測定装置７０は、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）を間に挿入可能に当該被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の光軸方向に離間して配置された一対の測定マーク４３，３７と、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）と互いの光軸が平行となるように設置され、一対の測定マーク４３，３７を撮像する測定カメラ４０と、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された一対の測定マーク４３，３７を撮像の対象として、測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１と、一対の測定マーク４３，３７の間に挿入された被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の撮像による一対のカメラ視野５６，５７に対応した一対の第二画像データ８２，８３と、を取得する撮像部７４と、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３に基づいて、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する測定部７５と、を備える。

このような構成によると、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３を取得するための撮像工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）において、一対の測定マーク４３，３７は、互いの位置関係を維持された状態とされる。より詳細には、一対の測定マーク４３，３７は、一対のカメラ視野５６，５７のずれが生じる方向（光軸方向に直交する直交方向）のみならず、光軸方向における互いの位置関係を維持される。つまり、一対の測定マーク４３，３７は、それぞれの撮像処理の間に、全ての方向の位置関係が変動しないように固定される。

ところで、特許文献１，２のように、それぞれの撮像処理の間に一対の測定マーク４３，３７を接近させるように光軸方向に移動する構成では、当該移動に伴って光軸方向に直交する直交方向に一対の測定マーク４３，３７が変位することがある。そうすると、当該変位が一対のカメラ視野５６，５７の位置関係の認識における誤差として含まれるおそれがある。これに対して、本発明は、上記の構成のように、それぞれの撮像処理の間、一対の測定マーク４３，３７が固定されるので、誤差の発生を抑制することができる。従って、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係をより高精度に認識することができる。

また、撮像部７４は、一対の第二画像データ８２，８３を取得する場合に、一対の測定マーク４３，３７の一方に対して一対のカメラ視野５６，５７の一方の中心が重なるように位置決めされた被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）による撮像を行う。

このような構成によると、一対の第二画像データ８２，８３のうち一方は、一対の測定マーク４３，３７の一方が中心に位置する。そのため、一対のカメラ視野５６，５７の中心同士にずれがあった場合には、当該ずれは、一対の第二画像データ８２，８３の他方側に含まれることになる。よって、一対の第二画像データ８２，８３の両方にずれ量が含まれるものとして位置関係を認識する処理と比較して、ヘッドカメラ５０の移動に伴う位置決め誤差を低減できるとともに、処理負荷を軽減できる。

また、一対の測定マーク４３，３７は、一方が測定カメラ４０のカメラ視野における規定位置に固定され、他方が測定カメラ４０に対して移動可能な移動機構（ヘッド駆動装置３１）に配置される。移動機構（ヘッド駆動装置３１）は、撮像部７４が第一画像データ８１を取得する場合に、測定カメラ４０のカメラ視野で一対の測定マーク４３，３７が所定の位置関係となるように制御される。

このような構成によると、一対の測定マーク４３，３７は、互いに相対移動可能に構成される。よって、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係の測定を行わないときには、可動側の測定マークを退避させることができる。また、カメラの測定に際して、一対の測定マーク４３，３７を相対移動させて、両者を所定の位置関係とすることにより、マーク間のずれを予め除去できる。これにより、測定精度の向上を図りつつ、処理負荷を軽減できる。

また、移動機構は、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）を保持する移動機構（ヘッド駆動装置３１）である。

このような構成によると、一対の測定マーク４３，３７の一方である可動側の測定マークは、ヘッド駆動装置３１の動作によってヘッドカメラ５０とともに移動する。これにより、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係の測定において互いの位置関係を固定された一対の測定マーク４３，３７の間にヘッドカメラ５０を挿入する際に、当該ヘッドカメラ５０の動作量を少なくすることができるので、当該動作に伴う誤差の影響を軽減できる。

また、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）は、基板Ｂｄ上に電子部品Ｔ１を実装する部品実装機１に設けられ、基板Ｂｄの上面および実装前の電子部品Ｔ１の下面の同時撮像に用いられる。測定カメラ４０は、基板Ｂｄ上の実装位置に移送される前の電子部品Ｔ１の下面の撮像に用いられる部品カメラ４０である。

このような構成によると、部品実装機１において保持された電子部品Ｔ１の下面の撮像に用いられる部品カメラ４０を、ヘッドカメラ５０の測定に用いられる測定カメラ４０として兼用することができる。よって、専用の測定カメラ４０を設ける構成と比較して、測定装置７０に要するコストを低減することができる。

カメラ用の測定方法は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野５６，５７を備える被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）を対象とし、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する。被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）を間に挿入可能に当該被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の光軸方向に離間して一対の測定マーク４３，３７が配置される。被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）と互いの光軸が平行となるように、一対の測定マーク４３，３７を撮像する測定カメラ４０が設けられる。
測定方法は、被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された一対の測定マーク４３，３７を撮像の対象として、測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１と、一対の測定マーク４３，３７の間に挿入された被測定カメラ（ヘッドカメラ５０）の撮像による一対のカメラ視野５６，５７に対応した一対の第二画像データ８２，８３と、を取得する撮像工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）と、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３に基づいて、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する測定工程（Ｓ１８）と、を備える。

＜実施形態の変形態様＞
（測定方法について）
実施形態において、測定部７５は、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を測定する場合に（Ｓ１８）、ずれ量ΔＭ，ΔＲに基づいて視野中心５６ａ，５７ａのずれ量ΔＡを算出した。このような構成によると、一対の第二画像データ８２，８３のうち下側画像データ８２は、ヘッドカメラ５０の位置決め（Ｓ１３〜Ｓ１６）に用いられる。

測定部７５は、実施形態にて例示した態様の他に、種々の測定方法を採用し得る。例えば、撮像部７４は、ヘッドカメラ５０の位置合わせ（Ｓ１３〜Ｓ１６）を行うことなく、一対の測定マーク４３，３７の間に挿入されたヘッドカメラ５０の撮像による一対のカメラ視野５６，５７に対応した一対の第二画像データ８２，８３を取得する。

そして、測定部７５は、下側画像データ８２における画像中心（下側カメラ視野５６の視野中心５６ａ）と第一測定マーク４３とのずれ量ΔＲ１を算出する。また、測定部７５は、上側画像データ８３における画像中心（上側カメラ視野５７の視野中心５７ａ）と第二測定マーク３７とのずれ量ΔＲ２を算出する。測定部７５は、これらのずれ量ΔＲ１，ΔＲ２の差分と、一対の測定マーク４３，３７のずれ量ΔＭとの和を、一対のカメラ視野５６，５７の位置関係を示すずれ量ΔＡとして算出する。

このような態様によると、ヘッドカメラ５０の正確な位置決めが不要となり、一対の測定マーク４３，３７の間にヘッドカメラ５０を挿入した後に、カメラ駆動装置５５の駆動（Ｓ１３）を不要にできる。つまり、カメラ駆動装置５５が例えばＸＹ軸の一方のみ可動の構成である場合に、またはヘッドカメラ５０がカメラ駆動装置５５を有しない構成である場合に、上記のような測定方法を適用できる。

一方で、この測定方法は、実施形態の態様と比較すると、測定処理に必要な演算が増加する。また、第一測定マーク４３が下側カメラ視野５６の視野中心５６ａからずれる場合には、当該下側カメラ視野５６において視野中心５６ａから周縁に向かう従って増加する歪みが測定結果に影響するおそれがある。このような観点からは、実施形態にて例示した測定方法が好適である。

その他に、ヘッドカメラ５０の位置合わせを第二測定マーク３７と、上側カメラ視野５７の視野中心５６ａとのＸＹ軸方向位置が一致するように行ってもよい。この態様の他に、またはこの態様に加えて、一対の測定マーク４３，３７のうち可動側の第二測定マーク３７の位置を測定カメラ４０の撮像による第一画像データ８１に基づいて一致させて、測定処理を行うようにしてもよい。

このように、カメラ用の測定処理においては、第一画像データ８１および一対の第二画像データ８２，８３を取得する撮像に際して、光学部材やカメラ駆動装置５５の構成、撮像処理に要する時間などに基づいて、ヘッドカメラ５０の位置合わせの要否を判断することが好適である。これにより、部品移載装置３０やヘッドカメラ５０の構成に対応して、測定精度の向上を図ることができる。

（一対の測定マーク４３，３７について）
実施形態において、一対の測定マーク４３，３７は、実施形態にて例示した態様の他に、種々の形状を含む形態を採用し得る。例えば、マーク認識に適した形状として点対称形状を採用することができる。また、実施形態において、装着ヘッド３３の基準となる位置を示す測定マーク３７を、カメラ用の測定処理に用いられる第二測定マーク３７として兼用する構成とした。これに対して、測定装置７０は、その他の基準マークや特定の吸着ノズル３６、測定処理専用に配置されたマークを、可動側の測定マークとしてもよい。

また、実施形態において、第二測定マーク３７は、部品移載装置３０のノズルツール３４に配置されて、可動であるものとした。これに対して、可動側の測定マークは、測定処理において固定側の測定マーク（実施形態における第一測定マーク４３）に対する位置関係が固定可能であれば、ヘッド駆動装置３１とは別に設けられた測定処理専用の移動機構に配置される構成としてもよい。また、一対の測定マーク４３，３７は、何れも測定カメラ４０の基準カメラ視野４４に収まる位置に常に固定される構成としてもよい。

（被測定カメラ５０および測定カメラ４０について）
実施形態において、測定装置７０が対象とする被測定カメラは、鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きおよび下向きに構成された一対のカメラ視野５６，５７を備えるヘッドカメラ５０であるものとした。これに対して、測定装置７０は、互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える複眼式のカメラであれば測定の対象とすることができる。

具体的には、例えば吸着ノズル３６に保持された電子部品Ｔ１の側面と、当該側面に対向するように配置された基準マークとを撮像することを目的として、水平方向の一方および他方を向いて構成された一対のカメラ視野を備えるカメラを被測定カメラとすることができる。このように光軸が水平方向に設定された複眼式のカメラを対象とする場合には、測定装置の測定カメラは、その光軸が水平方向となるように設置される。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。

また、被測定カメラは、実施形態にて例示した態様のように、ミラー５２，５３などの光学部材によってカメラ本体５４のカメラ視野を分割して一対のカメラ視野５６，５７が構成される他に、複数のカメラ本体を例えば背面合わせに連結された複眼式のカメラとしてもよい。

また、測定装置の測定カメラは、被測定カメラと互いに光軸が平行となるように設置されるカメラである。そのため、測定カメラとしては、実施形態にて例示した態様のように部品カメラ４０を流用する他に、被測定カメラに対応した専用カメラを採用することができる。

（その他）
実施形態において、カメラ用の測定装置７０は、部品実装機１に適用されるものとした。これに対して、カメラ用の測定装置は、複眼式の被測定カメラを備える装置に適用することが可能である。また、測定装置は、ユニット化された複眼式のカメラを対象とする測定専用装置としてもよい。このような構成においても、実施形態と同様の効果を奏する。

１：部品実装機
１０：基板搬送装置、 ２０：部品供給装置、 ２１：フィーダ
３０：部品移載装置
３１：ヘッド駆動装置（移動機構）、 ３２：移動台
３３：装着ヘッド、 ３４：ノズルツール、 ３５：ノズルホルダ
３６：吸着ノズル、 ３７：（第二）測定マーク
４０：部品カメラ（測定カメラ）
４１：レンズユニット、 ４２：カバー、 ４３：（第一）測定マーク
４４：（基準）カメラ視野、 ４４ａ：視野中心
５０：ヘッドカメラ（被測定カメラ）
５１：ケース、 ５２，５３：ミラー、 ５４：カメラ本体
５５：カメラ駆動装置、 ５６：下側カメラ視野、 ５６ａ：視野中心
５７：上側カメラ視野、 ５７ａ：視野中心
７０：制御装置（測定装置）
７１：実装制御部、 ７２：画像処理部、 ７３：記憶装置
７４：撮像部、 ７５：測定部
８１：第一画像データ、 ８２：第二画像データ（下側画像データ）
８３：第二画像データ（上側画像データ）
Ｂｄ：回路基板、 Ｔ１：電子部品、 Ｐｓ：供給位置
ΔＭ，ΔＲ，ΔＡ：（ＸＹ軸方向における）ずれ量
Ｔｂ：基板側光路、 Ｔｐ：部品側光路

Claims (7)

1. 互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定装置であって、
   前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して配置された一対の測定マークと、
   前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように設置され、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラと、
   前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像部と、
   前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定部と、
   を備え、
   前記一対の測定マークは、一方が前記測定カメラのカメラ視野における規定位置に固定され、他方が前記測定カメラに対して移動可能な移動機構に配置され、
   前記移動機構は、前記撮像部が前記第一画像データを取得する場合に、前記測定カメラの前記カメラ視野で前記一対の測定マークが所定の位置関係となるように制御されるカメラ用の測定装置。
2. 前記移動機構は、前記被測定カメラを保持する移動機構である、請求項１に記載のカメラ用の測定装置。
3. 前記被測定カメラは、基板上に電子部品を実装する部品実装機に設けられ、前記基板の上面および実装前の前記電子部品の下面の同時撮像に用いられ、
   前記測定カメラは、前記基板上の実装位置に移送される前の前記電子部品の下面の撮像に用いられる部品カメラである、請求項１または２に記載のカメラ用の測定装置。
4. 互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定装置であって、
   前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して配置された一対の測定マークと、
   前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように設置され、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラと、
   前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像部と、
   前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定部と、
   を備え、
   前記被測定カメラは、基板上に電子部品を実装する部品実装機に設けられ、前記基板の上面および実装前の前記電子部品の下面の同時撮像に用いられ、
   前記測定カメラは、前記基板上の実装位置に移送される前の前記電子部品の下面の撮像に用いられる部品カメラであるカメラ用の測定装置。
5. 前記撮像部は、前記一対の第二画像データを取得する場合に、前記一対の測定マークの一方に対して前記一対のカメラ視野の一方の中心が重なるように位置決めされた前記被測定カメラによる撮像を行う、請求項１−４の何れか一項に記載のカメラ用の測定装置。
6. 互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定方法であって、
   前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して一対の測定マークが配置され、
   前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラが設けられ、
   前記測定方法は、
   前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像工程と、
   前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定工程と、
   を備え、
   前記一対の測定マークは、一方が前記測定カメラのカメラ視野における規定位置に固定され、他方が前記測定カメラに対して移動可能な移動機構に配置され、
   前記移動機構は、前記撮像工程において前記第一画像データを取得する場合に、前記測定カメラの前記カメラ視野で前記一対の測定マークが所定の位置関係となるように制御されるカメラ用の測定方法。
7. 互いに反対方向を向いた一対のカメラ視野を備える被測定カメラを対象とし、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定方法であって、
   前記被測定カメラを間に挿入可能に当該被測定カメラの光軸方向に離間して一対の測定マークが配置され、
   前記被測定カメラと互いの光軸が平行となるように、前記一対の測定マークを撮像する測定カメラが設けられ、
   前記測定方法は、
   前記被測定カメラの光軸方向および当該光軸方向に直交する直交方向における互いの位置関係を維持された前記一対の測定マークを撮像の対象として、前記測定カメラの撮像による第一画像データと、前記一対の測定マークの間に挿入された前記被測定カメラの撮像による前記一対のカメラ視野に対応した一対の第二画像データと、を取得する撮像工程と、
   前記第一画像データおよび前記一対の第二画像データに基づいて、前記一対のカメラ視野の位置関係を測定する測定工程と、
   を備え、
   前記被測定カメラは、基板上に電子部品を実装する部品実装機に設けられ、前記基板の上面および実装前の前記電子部品の下面の同時撮像に用いられ、
   前記測定カメラは、前記基板上の実装位置に移送される前の前記電子部品の下面の撮像に用いられる部品カメラであるカメラ用の測定方法。

Images