JP6684792B2 - 実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニット - Google Patents

Description

本発明は、実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニットに関する。

従来、撮像処理方法としては、位置ずれを含む複数の画像を取得し、複数の画像の位置合わせを行い、複数の画像に基づく補間処理により補間画像を生成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、位置合わせの精度を重み付けした最適化処理により合成画像を生成するのに用いる画像を選択する。

特開２０１２−００３４６９号公報

ところで、このような画像処理方法を採用する装置としては、部品を採取する実装ヘッドを備え、実装ヘッドによって基板に部品を実装する実装装置が挙げられる。このような実装装置では、部品の位置や形状を把握するために、より高い解像度の画像を要する場合がある。実装装置では、様々な大きさ、形状、色の部品を実装処理するため、部品に応じて撮像条件が変更されることがある。また、上述した特許文献１のように、複数の画像を用いて高画質な画像を生成することが考えられるが、複数の画像の位置合わせを確実に行う必要がある。このように、実装装置においては、より確実に、より高画質な画像を得ることが望まれていた。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、より確実に、より高画質な画像を得ることができる実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニット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。

本発明の実装装置は、
基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、
画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
を備えたものである。

この装置では、実装ヘッドを静止させた第１位置において、基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に部品を含む第１画像を第２の撮像条件で撮像する。次に、この装置は、実装ヘッドを移動させて静止させた第２位置において、基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に部品を含む第２画像を第２の撮像条件で撮像する。そして、この装置は、基準マークの位置関係に基づき第１画像と第２画像とを用いて実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する。この装置では、基準マークと部品との最適な撮像条件が異なる場合であっても、それぞれに適した条件で撮像することによって、より適切な画像を得ることができる。また、この装置では、それぞれの画像の基準マークにより部品の相対的な位置を求めることができ、複数の画像を用いてより高画質な画像を生成することができる。したがって、この装置では、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。

本発明の実装装置において、前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上であるものとしてもよい。この装置では、基準マークと部品とにおいて、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のいずれかを変更することによって、それぞれのより適切な画像を得ることができる。

本発明の実装装置において、前記制御部は、前記第１位置及び前記第２位置において、前記基準マークを撮像したのち前記部品を撮像するものとしてもよい。この装置では、基準位置としての基準マークを先に撮像するため、部品の位置特定など、画像処理を行いやすい。

あるいは、本発明の実装装置において、前記制御部は、前記第１位置において前記第１の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第１の撮像条件で先に撮像するか、又は、前記第１位置において前記第２の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第２の撮像条件で先に撮像するものとしてもよい。この装置では、実装ヘッドの移動の前後に同じ撮像条件で撮像するため、例えば、撮像条件の変更処理に時間を要する場合などにおいては、撮像条件の変更頻度をより抑えることにより、処理全体に要する時間をより短縮することができる。

本発明の実装装置において、前記制御部は、前記撮像部により撮像された第１解像度の前記第１画像及び前記第２画像を用いて、前記第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成するものとしてもよい。この装置では、高解像度の画像が得られるため、より精度よく部品の位置や形状を判定することができる。この装置において、前記制御部は、前記第２解像度の画像をマルチフレーム超解像処理によって生成するものとしてもよい。

本発明の実装装置において、前記制御部は、前記基準マークと前記部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で前記基準マークと前記部品とを一度に撮像するものとしてもよい。この装置では、基準マークと部品とで撮像条件を変更せずによい部品については、基準マークと部品とを同一の撮像条件で撮像することにより、処理に要する時間をより短縮することができる。

本発明の撮像処理方法は、
基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置の撮像処理方法であって、
前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成するステップ、
を含むものである。

この撮像処理方法では、上述した実装装置と同様に、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。なお、この撮像処理方法において、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。

本発明の撮像ユニットは、
基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置に用いられる撮像ユニットであって、
画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
を備えたものである。

この撮像ユニットでは、上述した実装装置と同様に、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。なお、この撮像ユニットにおいて、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構成を追加してもよい。

実装システム１０の一例を表す概略説明図。 実装ヘッド２２及び撮像ユニット３０の説明図。 実装装置１１の構成を表すブロック図。 実装処理ルーチンの一例を表すフローチャート。 部品６０を採取した実装ヘッド２２の説明図。 画像７１〜画像７４の説明図。 画像７１〜画像７４の説明図。 超解像処理の説明図。 超解像画像７３ａ，７３ｂを生成する説明図。

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、実装システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、実装ヘッド２２及び撮像ユニット３０の説明図である。図３は、実装装置１１の構成を表すブロック図である。実装システム１０は、例えば、部品６０を基板Ｓに実装する処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装装置１１と、管理コンピュータ（ＰＣ）５０とを備えている。実装システム１０は、部品を基板Ｓに実装する実装処理を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。図１では、説明の便宜のため実装装置１１を１台のみ示している。なお、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。また、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、２に示した通りとする。

実装装置１１は、図１〜３に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、撮像ユニット３０と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。

実装ユニット１３は、部品６０を部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。部品６０は、例えば、図１に示すように、板状の本体の下部に多数配列されているバンプ６１を電極として備えたＢＧＡ部品である。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル２４とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１以上の吸着ノズル２４が取り外し可能に装着されている。ここでは、吸着ノズル２４ａ〜２４ｄの４つのノズルを実装ヘッド２２が装着する場合を主として説明する（図２）。また、ここでは、吸着ノズル２４ａ〜２４ｄを吸着ノズル２４と総称する。吸着ノズル２４は、負圧を利用して部品６０を採取するものであり、実装ヘッド２２に取り外し可能に装着されている。この実装ヘッド２２は、Ｚ軸モータ２３を内蔵しており、このＺ軸モータによってＺ軸に沿って吸着ノズル２４の高さを調整する。また、実装ヘッド２２は、図示しない駆動モータによって吸着ノズル２４を回転（自転）させる回転装置を備え、吸着ノズル２４に採取（吸着）された部品の角度を調整可能となっている。

実装ヘッド２２は、図２に示すように、その下面側に、採取された部品の位置の基準となる基準マーク２５が配設されている。実装ヘッド２２は、吸着ノズル２４の内周である中央部に基準マーク２５が配設されている。なお、基準マーク２５は、実装ヘッド２２の外周側、即ち、撮像ユニット３０の撮像範囲の隅に配設されてもよい。この基準マーク２５は、支柱と、支柱の先端に配設された円盤状のマーク部材とを備える。この基準マーク２５は、吸着ノズル２４と所定の位置関係、例えば、所定距離で配設されている。吸着ノズル２４ａ〜２４ｄは、基準マーク２５と所定の位置関係（距離や配置位置）を有するから、基準マーク２５の位置が認識できれば、それぞれの吸着ノズル２４の位置を認識することができる。

部品供給ユニット１４は、複数のリールを備え、実装装置１１の前側に着脱可能に取り付けられている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品がテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、部品が露出した状態で、吸着ノズル２４で吸着される採取位置にフィーダ部により送り出される。この部品供給ユニット１４は、部品を複数配列して載置するトレイを有するトレイユニットを備えている。このトレイユニットは、トレイをパレットに固定して図示しないマガジンカセットから引きだし、所定の採取位置へトレイを移動する移動機構を備えている。トレイには、多数の矩形のキャビティが形成されており、このキャビティに部品を収容している。このトレイに収容される部品は、リールに収容される部品に比して高さや大きさが大きいものである。部品６０は、トレイユニットのトレイに収納されている。

撮像ユニット３０は、実装ヘッド２２に吸着された部品と実装ヘッド２２が有する基準マーク２５とを撮像するユニットである。この撮像ユニット３０は、部品供給ユニット１４と基板搬送ユニット１２との間に配置されている。この撮像ユニット３０の撮像範囲は、撮像ユニット３０の上方である。撮像ユニット３０は、照明部３１と、照明制御部３２と、撮像素子３３と、画像処理部３４とを備える。照明部３１は、上方に光を照射し実装ヘッド２２に保持された部品６０に対して複数の照明状態で光を照射可能に構成されている。照明部３１は、例えば、上、中、下段に配設されたランプ、及び図示しない落射ランプを光源として有し、吸着ノズル２４に吸着された部品へ照射される光の明るさ（光量）、光の波長及び光の照射位置などを調整可能な光源ユニットである。照明部３１は、上段のランプを点灯すると側方から光を照射し、下段のランプを点灯すると側方且つ下方から光を照射し、落射ランプを点灯すると下方から光を照射し、全部のランプを点灯すると全体がより明るくなるよう光を照射する。照明制御部３２は、所定の照明条件に基づき、吸着ノズル２４に吸着された部品に応じた照明状態になるように照明部３１を制御する。撮像素子３３は、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する素子である。撮像素子３３は、露光後の電荷の転送処理と次画像の露光処理とをオーバーラップさせることにより高速な連続取込み処理をすることができるＣＭＯＳイメージセンサとしてもよい。画像処理部３４は、入力された電荷に基づいて画像データを生成する処理を行う。撮像ユニット３０は、部品を吸着した吸着ノズル２４が撮像ユニット３０の上方を通過する際、実装ヘッド２２を移動しながら、あるいは実装ヘッド２２を停止した状態で、１以上の画像を撮像し、撮像画像データを制御装置４０へ出力する。

制御装置４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４１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ＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、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４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４、撮像ユニット３０へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４、撮像ユニット３０からの信号を入力する。

管理ＰＣ５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理ＰＣ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。

次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作、具体的には、実装装置１１の実装処理について説明する。図４は、制御装置４０のＣＰＵ４１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４０のＨＤＤ４３に記憶され、作業者による開始指示により実行される。ここでは、図５に示すように、吸着ノズル２４ａ〜２４ｄのすべてに部品６０を吸着し、これを基板Ｓに実装する場合を主として説明する。図５は、部品６０を採取した実装ヘッド２２の説明図である。このルーチンを開始すると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装ジョブ情報を管理コンピュータ５０から取得する（ステップＳ１００）。実装ジョブ情報には、部品の実装順、実装する部品の種別及びその特徴、部品を吸着する吸着ノズル２４の情報、撮像ユニット３０での撮像条件（照明条件も含む）などが含まれている。この部品の特徴には部品のサイズの情報や正常な形状の部品の画像であるリファレンス画像なども含まれる。

次に、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの搬送及び固定処理を行い（ステップＳ１１０）、吸着する部品を設定し、その情報を実装ジョブ情報から取得する（ステップＳ１２０）。次に、ＣＰＵ４１は、必要に応じて実装ヘッド２２に吸着ノズル２４を装着させ、設定された部品の吸着処理を行う（ステップＳ１３０）。吸着処理では、ＣＰＵ４１は、該当する部品が収納されている部品供給ユニット１４の採取位置まで実装ヘッド２２を移動させ、吸着ノズル２４を下降して吸着ノズル２４に部品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６０を吸着ノズル２４ａ〜２４ｄに吸着させるものとしてもよい。

次に、ＣＰＵ４１は、撮像条件の変更を要する部品であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。この判定は、実装ジョブ情報に含まれる部品情報に基づいて行うものとする。実装装置１１で用いる部品は、光学的特性（例えば、表面の輝度や光の反射率など）や、電極の形状や配置が異なるものが多数存在し、撮像時の露光時間や使用照明の変更を要するものがある。この場合、撮像条件によっては部品の基準位置となる基準マーク２５が明瞭に撮像できない場合がある。また、実装装置１１で用いる部品は、様々な大きさを有しており、大きな部品を撮像可能な視野を有する撮像ユニット３０を備えるものとすると、小さな部品を撮像する際に十分な解像度が得られないことがある。この実装装置１１では、このような小さな部品を撮像する際に、低解像度の画像を複数用い基準マーク２５で位置決めして高解像度の画像を得るものとしている。ステップＳ１４０では、実装ヘッド２２に吸着された部品が、基準マーク２５と部品との撮像条件が異なり、且つその部品が高画質な画像を要するか否かを判定するものとする。なお、部品６０は、バンプ６１と基準マーク２５とで照明の適切な照射角度が異なるため、通常と異なる撮像条件になる。また、部品６０は、部品６０が正常であるかを判断するために、比較的小さいバンプ６１の欠損や変形などを検出することから、高解像度の画像が要求される。このため、部品６０は、ステップＳ１４０で肯定判定される。

ステップＳ１４０で、吸着した部品に撮像条件の変更を要する部品がないときには、ＣＰＵ４１は、所定の第１撮像条件で実装ヘッド２２を撮像ユニット３０により撮像させ、撮像した画像の処理を実行させる（ステップＳ１５０）。ここでは、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を移動させながら実装ヘッド２２の画像を撮像ユニット３０により撮像させるものとする。こうすれば、一旦実装ヘッド２２を停止させて撮像する場合に比して、撮像に関する時間をより短縮することができる。この第１撮像条件は、例えば、基準マーク２５を十分明瞭に撮像可能な条件とすることができる。また、基準マーク２５は、できるだけ多くの部品と共に撮像可能な光学特性を有するものとしてもよい。ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２に吸着した部品に対して、この撮像画像を用いて、位置ずれや形状異常などを求める（ステップＳ２６０）。

一方、ステップＳ１４０で、吸着した部品に撮像条件の変更を要する部品（部品６０）があるときには、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０の撮像領域内に設定された第１位置に向けて実装ヘッド２２を移動させ、その後、第１位置に実装ヘッド２２が至ると実装ヘッド２２の移動を停止させる（ステップＳ１６０）。実装ヘッド２２が移動を開始すると、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０での撮像条件を第１撮像条件とし、実装ヘッド２２が第１位置で停止したのち基準マーク２５を撮像ユニット３０により撮像させ、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ１７０）。画像処理は、例えば、画像中の基準マーク２５の位置を求める処理とする。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第１位置に停止させたまま、部品６０を撮像する第２撮像条件に変更し、部品６０を含む第１画像を第２撮像条件で撮像させる（ステップＳ１８０）。撮像条件には、例えば、照明部３１の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上が含まれるものとしてもよい。このように、ＣＰＵ４１は、基準マーク２５の撮像と部品６０の撮像とを異なる撮像条件で、同じ第１位置において行う。

次に、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０の撮像領域内に設定され、第１位置とは異なる第２位置に向けて実装ヘッド２２を移動させ、その後、第２位置に実装ヘッド２２が至ると実装ヘッド２２の移動を停止させる（ステップＳ１９０）。この第２位置は、マルチフレームの超解像処理を実行できるように、第１位置で撮像する第１画像に対して１／Ｘピクセル（但し１＜Ｘ、例えばＸ＝２）ずらした第２画像を撮像できる位置に設定されていてもよい。実装ヘッド２２が移動を開始すると、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間内であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。この所定時間は、例えば、第１位置から第２位置へ移動に要する移動時間に定められている、もしくは移動時間に基づいて定められているものとしてもよい。例えば、撮像条件の変更時間がこの移動時間よりも短ければ、移動してすぐに撮像処理ができる。一方、撮像条件の変更時間がこの移動時間がよりも長ければ、移動してもすぐに撮像処理はできない。ステップＳ２００の判定は、処理時間の短縮を考慮し、移動後の撮像条件を移動前の撮像条件から変更するか否かを判定するのである。

撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間内であるときには、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更し、第１撮像条件で基準マーク２５を撮像ユニット３０により撮像させ、ステップＳ１７０と同様に、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ２１０）。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第２位置に停止させたまま、部品６０を撮像する第２撮像条件に変更し、部品６０を含む第２画像を第２撮像条件で撮像させる（ステップＳ２２０）。基準マーク２５の撮像を部品６０の撮像の前に行うことは、第１画像及び第２画像の位置決めを基準マーク２５の位置に基づいて行うことから、処理時間の短縮など効率がよく好ましい。図６は、画像７１〜画像７４の説明図であり、図６（ａ）が第１位置で撮像した基準マーク２５の画像７１、図６（ｂ）が第１位置で撮像した部品６０の画像７２、図６（ｃ）が第２位置で撮像した基準マーク２５の画像７３、図６（ｄ）が第２位置で撮像した部品６０の画像７４の説明図である。部品６０では、バンプ６１以外の部分が映り込まない画像を得るため、照明部３１の上段のランプを点灯し側方から光が照射されるよう撮像条件が設定されている。また、基準マーク２５では、照明部３１のすべてのランプを点灯し全方向から光が照射されるよう撮像条件が設定されている。ＣＰＵ４１は、同じ第１位置において適切な撮像条件で撮像された基準マーク２５の画像７１と部品６０の画像７２とを用いて、第１位置での基準マーク２５及び部品６０の相対位置を求めることができる。同様に、画像７３，７４を用いて第２位置での基準マーク２５及び部品６０の相対位置を求めることができる。

一方、ステップＳ２００で、撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間外であるときには、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更せず、部品６０を撮像する第２撮像条件で、部品６０を含む第２画像を撮像ユニット３０により撮像させる（ステップＳ２３０）。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第２位置に停止させたまま、基準マーク２５を撮像する第１撮像条件に変更し、基準マーク２５を第１撮像条件で撮像ユニット３０により撮像させ、ステップＳ１７０と同様に、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ２４０）。図７は、画像７１〜画像７４の説明図であり、図７（ａ）が第１位置で撮像した基準マーク２５の画像７１、図７（ｂ）が第１位置で撮像した部品６０Ｂの画像７２、図７（ｃ）が第２位置で撮像した部品６０Ｂの画像７４、図７（ｄ）が第２位置で撮像した基準マーク２５の画像７３の説明図である。部品６０Ｂは、撮像条件の変更に時間をより要するものである。この場合、ＣＰＵ４１は、第２位置へ実装ヘッド２２が移動されたあと、撮像条件を変更せずに第２位置での撮像を行う。図６では撮像条件の変更を３回要するのに対して、この場合は、撮像条件の変更が２回で済むため、時間的効率をより高めることができる。このように、ＣＰＵ４１は、第１位置における基準マーク２５の適正な画像と部品６０の適正な画像とを撮像し、第２位置における基準マーク２５の適正な画像と部品６０の適正な画像とを撮像する。

続いて、ＣＰＵ４１は、基準マーク２５の位置に基づいて第１画像と第２画像とを用いて、実装ヘッド２２に採取された部品６０の画像を生成する超解像処理を行う（ステップＳ２５０）。超解像処理では、撮像ユニット３０により撮像された第１解像度の第１画像及び第２画像を用いて、第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成する。この超解像処理は、例えば、複数の画像を用い、基準マーク２５の位置を基準に、正確に重なる撮像対象（部品６０）の位置を求め、モーション推定処理、レジストレーションなどの処理を行い仮の高解像度画像を生成し、この仮の画像に対してぼけ推定処理、再構成処理を行い、撮像した画像に比して高解像度の画像を生成する。この超解像処理は、画像処理部３４により行われるものとしてもよい。図８は、超解像処理の説明図であり、図８（ａ）が低解像度画像の概念図、図８（ｂ）が低解像度画像を重ね合わせて得られる高解像度画像の概念図である。図９は、超解像画像７３ａ，７３ｂを生成する説明図であり、図９（ａ）が第１画像７１ａと第２画像７２ａとから生成したバンプ６１の超解像画像７３ａのイメージ図であり、図９（ｂ）が第１画像７１ｂと第２画像７２ｂとから生成したチップ部品の超解像画像７３ｂのイメージ図である。図８（ｂ）に示すように、低解像度画像を１ピクセル未満の範囲でずらして撮像した画像を重ね合わせると、画素間の情報をより増やすことができる。また、実際に撮像した画像を用いるため、単に推定して画素間の情報を補間するのに比して、信頼性の高い高解像度画像を生成することができる。この実装装置１１では、図９に示すように、比較的低解像度の画像を用いて高解像度の画像を生成することができる。実装装置１１では、比較的小さなチップ部品から、比較的大きな部品まで撮像することが求められる。一般的に、撮像ユニット３０は、高解像度の画像を撮像しようとすると撮像範囲（視野）が狭くなり大型部品を撮像できず、大型部品を撮像しようとすると小さな部品の解像度が不足する。この実装装置１１では、大型部品を撮像する際の撮像範囲を十分に確保すると共に、超解像処理を行うことにより、小型部品や小さな部位を撮像する際の画像解像度を十分確保することができる。

ステップＳ２５０のあと、又は、ステップＳ１５０のあと、ＣＰＵ４１は、撮像に基づく画像を用い、実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量を算出すると共に、部品の形状異常を把握する（ステップＳ２６０）。この処理は、撮像に基づく画像として、ステップＳ２５０のあとでは生成した超解像画像を用い、ステップＳ１５０のあとではステップＳ１５０で撮像した画像を用いる。吸着位置ずれ量は、例えば、基準マーク２５及び吸着ノズル２４の中心座標の位置関係に基づいて、部品６０の中心位置と、吸着ノズル２４の中心位置とのＸ軸、Ｙ軸の座標値の差として求めることができる。部品形状の把握は、例えば、撮像に基づく画像とリファレンス画像とのマッチングを行い、例えば、バンプ６１の欠損や変形に基づくマッチング度に基づいて行うことができる。続いて、ＣＰＵ４１は、位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２７０）。この許容範囲は、例えば、部品を適正に基板Ｓに配置できる位置ずれ量の範囲や、部品の特性を損なわない形状範囲を経験的に求め、この範囲に設定されている。実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内であるときには、ＣＰＵ４１は、算出した吸着位置ずれ量を補正した位置に部品を実装（配置）する処理を実行する（ステップＳ２８０）。一方、実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内でないときには、ＣＰＵ４１は、その部品６０が不具合の生じる部品であるものとして廃棄処理を行う（ステップＳ２９０）。

ステップＳ２８０、又はステップＳ２９０のあと、ＣＰＵ４１は、現基板Ｓ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Ｓ３００）、現基板Ｓの実装処理が完了していないときには、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、次に吸着する部品を設定し、この部品を採取したのち、必要に応じて撮像ユニット３０で第１画像及び第２画像を撮像し、超解像処理を行って、部品の吸着位置ずれや形状を判定する。一方、ステップＳ３００で現基板Ｓの実装処理が完了したときには、ＣＰＵ４１は、実装完了した基板Ｓを排出させ（ステップＳ３１０）、生産完了したか否かを判定する（ステップＳ３２０）。生産完了していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、新たな基板Ｓを搬送、固定し、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ３２０で生産完了したときには、ＣＰＵ４１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。本実施形態の吸着ノズル２４が本発明の採取部材に相当し、実装ヘッド２２が実装ヘッドに相当し、撮像ユニット３０が撮像部に相当し、制御装置４０が制御部に相当し、基準マーク２５が基準マークに相当する。なお、本実施形態では、撮像ユニット３０を説明することにより本発明の撮像ユニットの一例を明らかにし、実装装置１１の動作を説明することにより本発明の撮像処理方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態の実装装置１１は、実装ヘッド２２を静止させた第１位置において、基準マーク２５を第１の撮像条件で撮像すると共に部品６０を第２の撮像条件で撮像する。次に、実装装置１１は、実装ヘッド２２を移動させて静止させた第２位置において、基準マーク２５を第１の撮像条件で撮像すると共に部品６０を第２の撮像条件で撮像する。そして、実装装置１１は、基準マーク２５の位置関係に基づき第１画像と第２画像とを用いて、実装ヘッド２２に採取された部品６０の高解像度画像を生成する。この実装装置１１では、基準マーク２５と部品６０との最適な撮像条件が異なる場合であっても、それぞれに適した条件で撮像することによって、より適切な第１画像及び第２画像を得ることができる。また、この実装装置１１では、それぞれの画像の基準マーク２５により部品６０の相対的な位置を求めることができ、複数の画像を用いてより高画質な画像を生成することができる。したがって、実装装置１１では、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。

また、実装装置１１は、基準マーク２５と部品６０とにおいて、照明部３１の照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上を変更することによって、それぞれより適切な画像を得ることができる。更に、制御装置４０が第１位置及び第２位置において、基準マーク２５を撮像したのち部品６０を撮像させる場合は、基準位置としての基準マーク２５を先に撮像するため、部品の位置特定など、画像処理をより迅速に行いやすい。あるいは、制御装置４０が第１位置において第２の撮像条件で部品６０を撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第２の撮像条件で先に部品６０を撮像させる場合は、実装ヘッド２２の移動の前後に同じ撮像条件で撮像するため、例えば、撮像条件の変更処理に時間を要する場合などにおいて、撮像条件の変更頻度をより抑えることにより、処理全体に要する時間をより短縮することができる。更にまた、制御装置４０は、撮像ユニット３０により撮像された第１解像度の第１画像及び第２画像を用い、マルチフレーム超解像処理によって、第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成するため、より精度よく部品の位置や形状を判定することができる。そして、制御装置４０は、基準マーク２５と実装ヘッド２２に採取された部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で基準マーク２５と部品とを一度に撮像する。この実装装置１１では、基準マーク２５と部品とで撮像条件を変更せずに適切な画像が得られる部品については、基準マーク２５と部品とを同一の撮像条件で撮像することにより、処理に要する時間をより短縮することができる。そしてまた、実装装置１１は、高解像度が求められる場合において、マルチフレーム超解像処理によって高解像度画像を得ることができ、例えば、撮像ユニット３０に高解像度撮像部や広域撮像部など複数の撮像部を要さないため、構成をより簡略することができる。

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、実装ヘッド２２は、基準マーク２５を１つ有するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、部品に応じた基準マークを複数配設するものとしてもよい。この場合においても、複数の基準マークによっても適応できないような部品について、上述したように、複数の画像を複数の撮像条件で撮像し、より高解像度の画像を生成するものとすればよい。

上述した実施形態では、撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離を含むものとしたが、特にこれに限定されず、これらのうち１以上を省略してもよいし、これら以外の撮像条件を含むものとしてもよい。

上述した実施形態では、第１位置において第２撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第１の撮像条件で先に撮像させるか、又は、第１位置において第２撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第２の撮像条件で先に撮像させるものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、ＣＰＵ４１は、第１位置において第１撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第１の撮像条件で先に撮像させてもよい。即ち、同じ位置で基準マーク２５及び部品６０を撮像するものとすれば、撮像する順番はどのような順番で行ってもよい。なお、画像処理を考慮すると各位置で基準マーク２５から撮像する方が望ましい。

上述した実施形態では、複数の画像を複数の条件で撮像する部品がバンプ６１の配列した部品６０（ＢＧＡ部品）として説明したが、特にこれに限定されない。複数の画像を複数の条件で撮像する部品は、例えば、部品自体が小さいか、部品自体は小さくないが比較的小さな部位を有するものであって、基準マーク２５に対して最適な撮像条件が異なるものとすればよい。

上述した実施形態では、実装ヘッド２２の吸着ノズル２４すべてに部品６０が採取され、第１及び第２撮像条件の２つの撮像条件で撮像を行うものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、実装ヘッド２２には、複数の画像を複数の条件で撮像する複数種の部品が採取されているものとし、ＣＰＵ４１は、同じ位置において、部品に応じた第３撮像条件や第４撮像条件など、３つ以上の撮像条件で撮像を行うものとしてもよい。この実装装置においても、部品に応じて適切な画像が得られるため、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。

上述した実施形態では、第１位置と第２位置の２つの位置で基準マーク２５及び部品６０の撮像を行い、第１画像や第２画像を得るものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、第３位置や第４位置など、３以上の位置で基準マーク２５及び部品６０の撮像を行い、第３画像や第４画像を得るものとしてもよい。この実装装置では、３つ以上の画像を用いて高解像度な第２解像度の画像を得ることができるため、実装装置１１では、更に確実に、更に高画質な画像を得ることができる。上述した実施形態では、２つの画像を撮像して超解像処理を行うものとしたが、複数の画像を用いるものとすれば、特にこれに限定されず、３以上の画像を撮像して超解像処理を行うものとしてもよい。

上述した実施形態では、基準マーク２５と部品とを同じ撮像条件で撮像可能な場合は、撮像条件を変更せず、１度に撮像を行い画像を得るものとしたが（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）、この処理を省略してもよい。例えば、実装装置１１において、部品６０のように、複数の画像を複数の条件で撮像する部品のみを実装する場合などには、ステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理を省略することができる。

上述した実施形態では、採取部材を吸着ノズル２４として説明したが、部品を採取するものであれば特にこれに限定されず、例えば、部品を機械的に挟持して採取するメカニカルチャックなどとしてもよい。

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、例えば、撮像ユニット３０としてもよいし、撮像処理方法や撮像ユニット３０の制御方法としてもよいし、上述した処理をコンピュータが実行するプログラムとしてもよい。

本発明は、部品を基板上に配置する実装処理を行う装置に利用可能である。

１０ 実装システム、１１ 実装装置、１２ 基板搬送ユニット、１３ 実装ユニット、１４ 部品供給ユニット、２０ ヘッド移動部、２２ 実装ヘッド、２３ Ｚ軸モータ、２４，２４ａ〜２４ｄ 吸着ノズル、２５ 基準マーク、３０ 撮像ユニット、３１ 照明部、３２ 照明制御部、３３ 撮像素子、３４ 画像処理部、４０ 制御装置、４１ ＣＰＵ、４２ ＲＯＭ、４３ ＨＤＤ、４４ ＲＡＭ、４５ 入出力インタフェース、４６ バス、５０ 管理コンピュータ、５２ 入力装置、５４ ディスプレイ、６０，６０Ｂ 部品、６１ バンプ、７１〜７４ 画像、７１ａ，７１ｂ 第１画像、７２ａ，７２ｂ 第２画像、７３ａ，７３ｂ 超解像画像、Ｓ 基板。

Claims (7)

1. 基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、
   画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、を備え、
   前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色及び露光時間のうち１以上である、
   実装装置。
2. 前記制御部は、前記第１位置及び前記第２位置において、前記基準マークを撮像したのち前記部品を撮像させる、請求項１に記載の実装装置。
3. 前記制御部は、前記第１位置において前記第１の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第１の撮像条件で先に撮像するか、又は、前記第１位置において前記第２の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第２の撮像条件で先に撮像する、請求項１に記載の実装装置。
4. 前記制御部は、前記撮像部により撮像された第１解像度の前記第１画像及び前記第２画像を用いて、前記第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装装置。
5. 前記制御部は、前記基準マークと前記部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で前記基準マークと前記部品とを一度に撮像する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の実装装置。
6. 基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置の撮像処理方法であって、
   前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成するステップ、を含み、
   前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色及び露光時間のうち１以上である、
   撮像処理方法。
7. 基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置に用いられる撮像ユニットであって、
   画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、を備え、
   前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色及び露光時間のうち１以上である、
   撮像ユニット。