JP6871930B2

JP6871930B2 - 実装装置

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Description

本発明は、実装装置に関する。

従来、実装装置としては、フィーダから供給される部品をノズルの先端に吸着させ、そのノズルをカメラの上方に移動させてカメラによる部品の撮像を行い、その後ノズルを基板の上方へ移動してその基板の所定位置に部品を実装するものが知られている。例えば、特許文献１では、ノズルに吸着された部品の下面を所定の高さレベルまで上昇させた状態でカメラによる撮像を行っている。

特開平７−２２１４９７号公報

しかしながら、特許文献１では、部品の下面とカメラとの距離を一定にしているため、部品の種類によっては適切な画像が得られないことがあった。例えば、部品中の撮像対象が部品の最下端とは異なる高さに位置する場合には、部品の最下端とカメラとの距離を一定にすると撮像対象がカメラの被写界深度から外れて、撮像対象にピントの合わない画像が撮像されてしまう場合があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、部品に応じた適切な画像を得ることを主目的とする。

本発明は、上述した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、
部品の保持が可能な部品保持部と、
前記部品保持部に保持された部品を上方又は下方から撮像可能であり、撮像時の絞り及び露光時間を調整可能な撮像部と、
前記部品中の撮像対象の高さに関する情報を取得し、該取得した情報に基づいて、前記撮像対象が前記撮像部の被写界深度内に収まるように前記絞り及び前記露光時間に関する撮像条件を決定し、該決定した撮像条件で前記部品を撮像するよう前記撮像部を制御する制御部と、
を備えたものである。

この実装装置では、部品中の撮像対象の高さに関する情報に基づいて撮像対象が撮像部の被写界深度内に収まるように絞り及び露光時間が決定され、決定された絞り及び露光時間でその部品の撮像を行う。このように、部品中の撮像対象の高さに関する情報に基づいて被写界深度を調整して撮像を行うから、部品中の撮像対象の高さが部品の撮像部側端部と一致するか否かに関わらず、撮像対象にピントの合った画像を得ることができる。すなわち、部品に応じた適切な画像を得ることができる。なお、撮像部側端部は、撮像部が部品を上方から撮像する場合には該部品の最上端であり、撮像部が部品を下方から撮像する場合には該部品の最下端である。

本発明の実装装置は、前記部品保持部に保持された部品と前記撮像部との少なくとも一方を昇降させて前記部品の撮像部側端部と該撮像部との撮像時の高さ方向の距離である撮像距離を調整可能な昇降部、を備え、前記制御部は、前記撮像対象の高さに関する情報として、前記部品の撮像部側端部の高さと該撮像対象の高さとの差に関する情報を少なくとも取得し、前記取得した情報に基づく前記差が、第１領域と該第１領域よりも該差の大きい領域である第２領域とのうち該第１領域に含まれる場合には、前記差が前記第２領域に含まれる場合よりも前記絞りを開き且つ前記露光時間を短くした撮像条件で前記部品の撮像を行うよう前記撮像部を制御し、且つ該撮像条件における被写界深度内に前記撮像対象が収まるよう前記撮像距離を前記昇降部に調整させ、前記差が前記第２領域に含まれる場合には、前記撮像対象が前記撮像部の被写界深度内に収まるように前記撮像条件を決定し、該決定した撮像条件で前記部品の撮像を行うよう前記撮像部を制御してもよい。こうすれば、部品の撮像部側端部の高さと撮像対象の高さとの差が第１領域に含まれる場合（差が比較的小さい場合）には、昇降部によって撮像距離を調整するから、被写界深度を比較的浅くした状態でも撮像対象を被写界深度内に収めることができる。そのため、被写界深度を比較的浅くした状態すなわち露光時間を比較的短くした撮像条件で撮像を行うことができ、高速に画像を得ることができる。一方、部品の撮像部側端部の高さと撮像対象の高さとの差が第２領域に含まれる場合（差が比較的大きい場合）には、絞りを絞り且つ露光時間を長くした状態で部品の撮像を行うから、例えば昇降部による撮像距離の調整を行うのみでは部品の撮像部側端部が撮像部と干渉してしまうような場合でも、撮像対象を被写界深度内に収めることができる。そのため、部品の撮像部側端部の高さと撮像対象の高さとの差が大きい場合でも撮像対象にピントの合った画像をより確実に得ることができる。

差が第１領域に含まれる場合と第２領域に含まれる場合とで異なる動作を行う態様の本発明の実装装置において、前記制御部は、前記差が前記第１領域に含まれる場合には、前記差に関わらず前記絞り及び前記露光時間を同じ状態として前記部品の撮像を行うよう前記撮像部を制御してもよい。こうすれば、差が第１領域に含まれるときには差の大きさに関わらず露光時間をなるべく短くして高速に画像を得ることができる。

差が第１領域に含まれる場合と第２領域に含まれる場合とで異なる動作を行う態様の本発明の実装装置において、前記制御部は、前記差が前記第２領域に含まれる場合には、前記差が前記第１領域に含まれる場合における前記撮像距離の最小値以下となるように該撮像距離を調整するよう前記昇降部を制御してもよい。こうすれば、差が第２領域に含まれる場合にも昇降部が撮像距離を比較的小さくするから、差が比較的大きい場合でも被写界深度をなるべく深くせずにすなわち露光時間をなるべく長くせずに、撮像対象を被写界深度内に収めることができる。

実装装置１０の斜視図。実装装置１０の制御に関わる構成を示すブロック図。部品実装処理ルーチンのフローチャート。条件決定用テーブルの説明図。０≦Ｄ≦Ｄｂの場合の被写界深度と先端部９２との位置関係の説明図。Ｄｂ＜Ｄ≦Ｄａの場合の被写界深度と先端部９２との位置関係の説明図。Ｄａ＜Ｄの場合の被写界深度と先端部９２との位置関係の説明図。パーツカメラ５０を昇降させる態様の説明図。

本発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は実装装置１０の斜視図、図２は実装装置１０の制御に関わる構成を示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に示した通りとする。

実装装置１０は、基台１２と、基台１２の上に設置された実装装置本体１４と、実装装置本体１４に装着された部品供給装置としてのリールユニット７０とを備えている。

実装装置本体１４は、基台１２に対して交換可能に設置されている。この実装装置本体１４は、基板１６を搬送したり保持したりする基板搬送装置１８と、ＸＹ平面を移動可能なヘッド２４と、ヘッド２４に取り付けられＺ軸へ移動可能なメカニカルチャック４０と、メカニカルチャック４０に把持された部品を撮像するパーツカメラ５０と、各種制御を実行するコントローラ６０とを備えている。

基板搬送装置１８は、図１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１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１６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１６は、多数立設された支持ピン２３によって裏面側から支持されている。

ヘッド２４は、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。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。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２６ａ，３０ａ（図２参照）により駆動される。また、ヘッド２４は、Ｚ軸モータ３４を内蔵し、Ｚ軸に沿って延びるボールネジ３６に取り付けられたメカニカルチャック４０の高さをＺ軸モータ３４によって調整する。

メカニカルチャック４０は、部品を把持することで部品の保持が可能な機構である。メカニカルチャック４０は、ヘッド２４に対してＺ軸方向に相対移動が可能に取り付けられたチャック本体４１と、チャック本体４１の下方に取り付けられた前後一対の把持部４２と、を備えている。また、メカニカルチャック４０は、チャック本体４１の底面に取り付けられて一対の把持部４２を互いに近接及び離間する方向にスライド可能な図示しないスライダと、このスライダを駆動する駆動モータ４３と、を備えている。駆動モータ４３により把持部４２が互いに接近することで、把持部４２は部品を把持する。また、Ｚ軸モータ３４によってメカニカルチャック４０がＺ軸方向に沿って昇降することで、把持部４２に把持された部品の高さが調整される。

パーツカメラ５０は、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。パーツカメラ５０は、パーツカメラ５０の上方が撮像範囲であり、メカニカルチャック４０に保持された部品を下方から撮像して画像を生成する。パーツカメラ５０は、図１に示すように、上下面が開口した逆八角錐台のハウジングの内面に取り付けられた多数のＬＥＤを有する照明部５１と、ハウジングの下方に配置されたカメラ本体５２とを備えている。カメラ本体５２は、レンズ５３と、絞り機構５４と、シャッター機構５５と、撮像素子５６と、撮像制御部５７と、を備えている。絞り機構５４は、レンズ５３を通過して撮像素子５６に入光する光の光量を調整する。シャッター機構５５は、レンズ５３及び絞り機構５４と撮像素子５６との間に配置され、レンズ５３を通過した光を通過させるか遮蔽するかを切り替えることで、撮像時の撮像素子５６の露光時間を調整する。なお、図１ではレンズ５３は１つのみ図示しているが、パーツカメラ５０が有するレンズ５３は複数であってもよい。撮像素子５６は、レンズ５３，絞り機構５４，及びシャッター機構５５を通過した後の光を受光すると、その光を光電変換して、画像中の各々の画素に対応する電荷を生成する。撮像素子５６は、例えばＣＭＯＳイメージセンサとしてもよい。撮像制御部５７は、撮像素子５６で生成された電荷を読み出して各々の画素の情報を含むデジタルデータである画像データを生成する。また、撮像制御部５７は、パーツカメラ５０全体を制御する。具体的には、撮像制御部５７は、照明部５１に制御信号を出力して照明部５１からの光の照射を制御したり、絞り機構５４に制御信号を出力して絞りを調整したり、シャッター機構５５に制御信号を出力して撮像時の露光時間を調整したりする。また、撮像制御部５７は、生成した画像データをコントローラ６０に出力する。

コントローラ６０は、図２に示すように、ＣＰＵ６１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ＲＯＭ６２、各種データを記憶するＨＤＤ６３、作業領域として用いられるＲＡＭ６４、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ーフェース６５などを備えており、これらはバス６６を介して接続されている。このコントローラ６０は、基板搬送装置１８、Ｘ軸スライダ２６の駆動モータ２６ａ、Ｙ軸スライダ３０の駆動モータ３０ａ、及びメカニカルチャック４０の駆動モータ４３へ駆動信号を出力する。また、コントローラ６０は、撮像時の撮像条件としての絞りと露光時間に関する情報をパーツカメラ５０に出力したり、パーツカメラ５０からの画像データを入力したりする。なお、図示しないが、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、コントローラ６０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２６ａ，３０ａを制御する。

リールユニット７０は、複数のリール７２を備え、実装装置本体１４の前側に着脱可能に取り付けられている。各リール７２には、テープが巻き付けられ、テープの表面には、部品がテープの長手方向に沿って保持されている。これらの部品は、テープの表面を覆うフィルムによって保護されている。こうしたテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、フィーダ部７４においてフィルムが剥がされて部品が露出した状態となる。この露出した状態の部品をメカニカルチャック４０の把持部４２が把持することで、部品はメカニカルチャック４０に保持されてヘッド２４と共に移動可能になる。

管理コンピュータ８０は、実装装置１０の生産ジョブを管理するコンピュータであり、実装装置１０のコントローラ６０と通信可能に接続されている。なお、生産ジョブは、実装装置１０においてどの部品をどういう順番でどの基板１６に装着するか、また、何枚の基板１６に部品の実装を行うかなどを定めた情報である。管理コンピュータ８０は、この生産ジョブを記憶しており、生産ジョブに含まれる情報を必要に応じて実装装置１０に出力する。

次に、本実施形態の実装装置１０の動作、特に、パーツカメラ５０を用いた部品の撮像を伴って部品を基板１６に実装する処理について説明する。図３は、部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図４は、条件決定用テーブルの説明図である。図５〜７は、パーツカメラ５０の被写界深度と部品９０中の撮像対象である先端部９２との位置関係の説明図である。なお、図５は０≦Ｄ≦Ｄｂの場合の説明図、図６はＤｂ＜Ｄ≦Ｄａの場合の説明図、図７はＤａ＜Ｄの場合の説明図である。差Ｄ，値Ｄａ，Ｄｂについては後述する。図５〜７中の「ＤＯＦ」は、被写界深度（Depth of Field）の意味である。図３の部品実装処理ルーチン及び図４の条件決定用テーブルは、ＨＤＤ６３に記憶されている。図３の部品実装処理ルーチンは、管理コンピュータ８０からの指令を受けるとコントローラ６０により開始される。

コントローラ６０のＣＰＵ６１は、部品実装処理ルーチンを開始すると、まず、これから実装しようとする実装対象の部品中の撮像対象の高さに関する情報として、部品の撮像対象高さに関する情報及び最下端高さに関する情報を取得する（ステップＳ１００）。以降は、実装対象の部品が図５〜７に示した部品９０である場合を例として説明する。部品９０は、複数の部品間を電気的に接続するコネクタである。部品９０は、基板１６に挿入される複数のコネクタピン９１と、複数のコネクタピン９１と一対一に導通する複数のコネクタピン９３と、を備えている。部品９０は、このコネクタピン９１，９３を介して、例えば基板１６上の部品と、基板１６上とは異なる位置に配置された他の部品と、を接続する。コネクタピン９１の軸方向（図５〜７では上下方向）とコネクタピン９３の軸方向（図５〜７）では左右方向）とは互いに垂直になっている。部品９０は、コネクタピン９１の先端部９２（図５〜７では下端部）よりも下方に突出した突出部９４を有しており、突出部９４の下端が部品９０の最下端となっている。また、パーツカメラ５０による部品９０中の撮像対象は先端部９２である。このように、部品９０は、部品９０中の撮像対象（先端部９２）が部品９０の最下端とは異なる高さに位置している。部品９０の撮像対象高さ及び最下端高さに関する情報は生産ジョブに含まれており、ステップＳ１００では、ＣＰＵ６１は管理コンピュータ８０からこれらの情報を取得する。なお、本実施形態では、最下端高さに関する情報は、具体的には部品の厚さ（高さ）の値すなわち部品の最上端から最下端（ここでは突出部９４の下端）までの上下方向の距離とした。また、撮像対象高さに関する情報は、具体的には部品の最上端から撮像対象（ここでは先端部９２）までの上下方向の距離とした。なお、部品９０に限らず、部品種毎の撮像対象高さ及び最下端高さに関する情報は生産ジョブに含まれている。

続いて、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１００で取得した情報に基づいて、実装対象の部品の最下端の高さと撮像対象の高さとの差Ｄを導出する（ステップＳ１１０）。例えば実装対象が部品９０の場合には、図５〜７に示すように、先端部９２と突出部９４の下端との上下方向の距離が差Ｄとして導出される。次に、ＣＰＵ６１は、導出された差Ｄ及び図４に示す条件決定用テーブルに基づいて、撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを決定する（ステップＳ１２０）。なお、撮像距離Ｈは、図５〜７に示すように、パーツカメラ５０の最上端と実装対象の部品の最下端（図では突出部９４の下端）との上下方向（高さ方向）の距離である。図４の条件決定用テーブルは、差Ｄと撮像距離Ｈとの対応関係，及び差Ｄと撮像時の絞りとの対応関係を含むテーブルである。ステップＳ１２０では、ＣＰＵ６１は、この条件決定用テーブルにおいて差Ｄに対応付けられた撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを読み出して、読み出した値を撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りに決定する。これにより、ＣＰＵ６１は、部品中の撮像対象をパーツカメラ５０の被写界深度内に収めることができると共に、絞りをなるべく開き且つ部品とパーツカメラ５０との干渉（接触）を避けられるように、撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを決定する。

ここで、条件決定用テーブルについて説明する。条件決定用テーブルは、図４に示すように、差Ｄが比較的小さい（ここでは０≦Ｄ≦Ｄａ）である第１領域と、差Ｄが比較的大きい（ここではＤａ＜Ｄ）である第２領域とを有している。値Ｄａは、第１領域と第２領域との境界値であり、パーツカメラ５０の絞り機構５４の絞りを最大絞り（最も絞りを開いた状態）とした場合の被写界深度内に、パーツカメラ５０と部品とが干渉することなくその部品の撮像対象を収められるような差Ｄの値の上限値として設定されている。なお、絞りを開くほど被写界深度は浅くなる、すなわち被写界深度のうちパーツカメラ５０に最も近い位置とパーツカメラ５０から最も遠い位置とのパーツカメラ５０の光軸方向の距離（図５〜７における被写界深度の上端と下端との上下方向距離）が小さくなる。そのため、最大絞りの状態とは、パーツカメラ５０の被写界深度が最も浅くなった状態である。また、本実施形態では、パーツカメラ５０と部品との干渉を避けることのできる撮像距離Ｈの下限として距離Ｈｍｉｎ（＞０）が設定されている。距離Ｈｍｉｎは、パーツカメラ５０と部品とが接触する状態（撮像距離Ｈ＝０）にマージンを加えた値であり、例えば１ｍｍなどに設定されている。ＣＰＵ６１は、Ｈ≧Ｈｍｉｎを満たすように撮像距離Ｈを設定すれば、パーツカメラ５０と部品との干渉が避けられるとみなす。以上のことから、本実施形態では、最大絞りのときの被写界深度の上端とパーツカメラ５０の最上端との高さ方向の距離（図５，６に示した距離Ｌａ）と、距離Ｈｍｉｎと差Ｄとの和と、が等しくなる場合の差Ｄの値が、値Ｄａとなる。すなわちＤａ＝Ｌａ−Ｈｍｉｎである。そして、図４に示すように、条件決定用テーブルでは、差Ｄが第１領域に含まれる場合には、絞りは差Ｄに関わらず同じ状態（ここでは最大絞り）が対応付けられている。差Ｄが第２領域に含まれる場合には、差Ｄが大きくなるほど絞りを絞る傾向で、差Ｄと絞りとが対応付けられている。本実施形態では、差Ｄが第２領域に含まれる場合には、差Ｄが大きくなるほどステップ関数的に絞りを絞るように、差Ｄと絞りとが対応付けられているものとした。また、差Ｄが第１領域に含まれる場合と第２領域に含まれる場合とでは、第１領域に含まれる場合の方が絞りを開いた状態となるように、差Ｄと絞りとが対応付けられている。また、条件決定用テーブルでは、差Ｄが第１領域に含まれる場合には、差Ｄが大きくなるほど撮像距離Ｈが小さくなる傾向で、差Ｄと撮像距離Ｈとが対応付けられている。差Ｄが第２領域に含まれる場合には、撮像距離Ｈは差Ｄに関わらず同じ値（ここでは距離Ｈｍｉｎ）が対応付けられている。また、差Ｄが第２領域に含まれる場合の撮像距離Ｈは、第１領域に含まれる場合における撮像距離Ｈの最小値（図４では距離Ｈｍｉｎ）以下となるように（図４では等しくなるように）、差Ｄと撮像距離Ｈとが対応付けられている。

また、条件決定用テーブルでは、差Ｄが値Ｄｂ以下（ただし０＜Ｄｂ＜Ｄａ）であるか値Ｄｂより大きいかによって、第１領域が２つに分けられている。値Ｄｂは、パーツカメラ５０の絞り機構５４の絞りを最大絞りとした場合の被写界深度内でも最もピントの合う位置に、その部品の撮像対象の高さを一致させられるような差Ｄの値の上限値として設定されている。より具体的には、最大絞りのときの被写界深度内で特にピントの合う位置とパーツカメラ５０の最上端との高さ方向の距離（図５に示した距離Ｌｂ）と、距離Ｈｍｉｎと差Ｄとの和と、が等しくなる場合の差Ｄの値が、値Ｄｂとなる。すなわちＤｂ＝Ｌｂ−Ｈｍｉｎである。条件決定用テーブルでは、差Ｄが値Ｄｂ以下の場合には、差Ｄに対応する撮像距離Ｈは距離Ｈｍｉｎ以上の値となっている。そして、差Ｄが値Ｄｂ以下の場合には、差Ｄが大きくなるほど撮像距離Ｈが小さくなる傾向で、差Ｄと撮像距離Ｈとが対応付けられている。より具体的には、差Ｄが値Ｄｂ以下の場合には、差Ｄと撮像距離Ｈとの対応関係は直線（Ｈ＝Ｌｂ−Ｄ）で表される関係になっている。また、差Ｄが第１領域に含まれる場合において、差Ｄが値Ｄａより大きい場合には、差Ｄに関わらず撮像距離Ｈは同じ状態（ここでは距離Ｈｍｉｎ）が対応付けられている。なお、第１領域内で差Ｄに対応する撮像時の絞りは、差Ｄが値Ｄｂ以下であるか否かに関わらず同じ状態（ここでは最大絞り）となっている。

次に、ステップＳ１２０で図４の条件決定用テーブルを用いて決定された撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りで撮像を行う場合のパーツカメラ５０と部品９０との位置関係について、図５〜７を用いて説明する。まず、部品９０の差Ｄが０≦Ｄ≦Ｄｂを満たす場合について、図５を用いて説明する。この場合は、ＣＰＵ６１は、条件決定用テーブルを用いて、撮像時の絞りを最大絞りに決定し、撮像距離Ｈの値はＨ＝Ｌｂ−Ｄの関係に基づいて定まる値に決定する。こうすることで、図５に示すように、撮像対象（ここでは先端部９２）の高さが、絞りを最大絞りとした場合の被写界深度内でも最もピントの合う位置（パーツカメラ５０から距離Ｌｂの位置）に一致するように、撮像距離Ｈが決定される。このように、差Ｄが０≦Ｄ≦Ｄｂを満たす場合すなわち第１領域の中でも特に差Ｄが小さくパーツカメラ５０と部品とが干渉しにくい場合には、撮像時の絞りを最大絞りにしつつ撮像対象を被写界深度内に収め、且つ、撮像対象が被写界深度内で最もピントの合う位置に位置するように、撮像距離Ｈを決定する。

続いて、部品９０の差ＤがＤｂ＜Ｄ≦Ｄａを満たす場合について、図６を用いて説明する。この場合は、ＣＰＵ６１は、条件決定用テーブルを用いて、差Ｄの値に関わらず撮像時の絞りを最大絞りに決定し且つ撮像距離Ｈの値を距離Ｈｍｉｎに決定する。こうすることで、図６に示すように、撮像対象（ここでは先端部９２）の高さが、絞りを最大絞りとした場合の被写界深度内に収まるように、撮像距離Ｈが決定される。ここで、差ＤがＤｂ＜Ｄ≦Ｄａを満たす場合とは、第１領域の中では差Ｄが比較的大きいため撮像対象を被写界深度内で最もピントの合う位置に位置させようとするとパーツカメラ５０と部品とが干渉してしまう（ここでは撮像距離Ｈ＜距離Ｈｍｉｎとなる）場合である。このような場合には、ＣＰＵ６１は、撮像対象を最もピントの合う位置には一致させないが、撮像時の絞りを最大絞りにしつつ撮像対象を被写界深度内に収めることができるように撮像距離Ｈを決定する。

次に、部品９０の差ＤがＤａ＜Ｄを満たす場合について、図７を用いて説明する。この場合は、ＣＰＵ６１は、条件決定用テーブルを用いて、撮像時の絞りを差Ｄに対応する状態に決定し、撮像距離Ｈの値は差Ｄに関わらず距離Ｈｍｉｎに決定する。ここで決定される撮像時の絞りは、図４に示したように、差Ｄが第１領域に含まれる場合の絞り（ここでは最大絞り）よりも絞った状態となる。そのため、図７に示すように、差ＤがＤａ＜Ｄを満たす場合の被写界深度（図７の二点鎖線の範囲）は、最大絞りの場合の被写界深度（図７の破線の範囲）と比べて深くなる。こうすることで、図７に示すように、撮像対象（ここでは先端部９２）の高さが被写界深度内に収まるように、撮像時の絞りが決定される。ここで、差ＤがＤａ＜Ｄを満たす場合とは、差Ｄが比較的大きいため絞りを最大絞りとした状態で撮像対象を被写界深度内に収めようとするとパーツカメラ５０と部品とが干渉してしまう（ここでは撮像距離Ｈ＜距離Ｈｍｉｎとなる）場合である。このような場合には、ＣＰＵ６１は、絞りを最大絞りよりも絞ることを許容して、撮像対象を被写界深度内に収めることができるような撮像時の絞りを決定する。なお、図４に示したステップ関数的な差Ｄと撮像時の絞りとの対応関係は、撮像距離Ｈが距離Ｈｍｉｎである場合に、差Ｄの値に対応する絞りで定まる被写界深度内に撮像対象を収めることができるように、予め定められている。

このようにステップＳ１２０で撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを決定すると、ＣＰＵ６１は、決定した絞りに基づいて露光時間を決定する（Ｓ１３０）。ここで、絞りを絞るほど、単位時間あたりの光量不足を補うため露光時間は長くする必要がある。ステップＳ１３０では、ＣＰＵ６１は、予めＨＤＤ６３に記憶された絞りと適切な露光時間との対応関係に基づいて、決定した絞りに応じた露光時間を決定する。この対応関係は、本実施形態では数式（換算式）の形式でＨＤＤ６３に記憶されているものとした。ただし、これに限らず絞りと露光時間とを対応付けたテーブルをＨＤＤ６３に記憶しておき、このテーブルに基づいて露光時間を決定してもよい。ステップＳ１２０及びＳ１３０を行うことで、パーツカメラ５０の撮像時の撮像距離Ｈ及び撮像条件（絞り及び露光時間）が決定される。

続いて、ＣＰＵ６１は、部品の実装を行う（ステップＳ１４０〜Ｓ１８０）。すなわち、ＣＰＵ６１は、まず、リールユニット７０，Ｘ軸スライダ２６，Ｙ軸スライダ３０，及びＺ軸モータ３４を制御して、リールユニット７０によって供給される実装対象の部品をメカニカルチャック４０の把持部４２に把持させる（ステップＳ１４０）。続いて、ＣＰＵ６１は、メカニカルチャック４０に把持された部品の撮像距離ＨがステップＳ１２０で決定した値になるようにＺ軸モータ３４を制御してメカニカルチャック４０を上昇させながら、Ｘ軸スライダ２６及びＹ軸スライダ３０を制御してメカニカルチャック４０をパーツカメラ５０の上方へ移動させる（ステップＳ１５０）。なお、例えばフィーダ部７４の部品供給位置が撮像距離Ｈで定まる高さよりも高い場合には、ＣＰＵ６１はフィーダ部７４と干渉しない高さまでメカニカルチャック４０を上昇させた後に、メカニカルチャック４０を撮像距離Ｈまで下降させればよい。次に、ＣＰＵ６１は、メカニカルチャック４０に把持された部品がパーツカメラ５０の真上且つ決定された撮像距離Ｈで定まる高さに来たときに、決定された撮像条件（絞り及び露光時間）でパーツカメラ５０に部品の撮像を行わせる（ステップＳ１６０）。パーツカメラ５０が撮像を行うと、ＣＰＵ６１は、撮像された画像データに基づいて所定の処理を実行する（ステップＳ１７０）。例えば、ＣＰＵ６１は、撮像された画像データに基づいて、メカニカルチャック４０に把持された部品中の撮像対象（ここでは先端部９２）の位置を検出し、部品を基板１６上に配置する際の配置位置の補正量を設定する。また、例えば、ＣＰＵ６１は、撮像された画像データ中の撮像対象と予め記憶された正常な撮像対象とを比較することにより、コネクタピン９１の欠損の有無などを判定したりする。このような処理を精度よく行うためには、パーツカメラ５０によって撮像される画像中の撮像対象にピントが合っている必要がある。本実施形態では、部品の差Ｄに基づいて、撮像対象が被写界深度内に収まるようにすなわちピントが合うように撮像距離Ｈ及び撮像条件を決定するから、差Ｄの異なる種々の部品に対して、撮像対象にピントの合った画像を得ることができる。なお、上述したように差Ｄが０≦Ｄ≦Ｄｂを満たす場合には、撮像対象の高さが被写界深度内でも最もピントの合う位置に一致するように撮像距離Ｈ及び撮像条件を決定するから、撮像対象によりピントのあった画像を得ることができる。画像データに基づく処理を実行すると、ＣＰＵ６１は、基板１６の所定の実装位置にメカニカルチャック４０を移動して、その実装位置に部品を配置する（ステップＳ１８０）。このとき、上述した画像データに基づく補正量が設定されている場合には、ＣＰＵ６１はその補正量を加味した実装位置に部品を配置する。なお、ステップＳ１７０でコネクタピン９１に欠損があった場合には、ＣＰＵ６１は、例えばステップＳ１８０を行わずにメカニカルチャック４０に把持された部品を廃棄してステップＳ１４０以降の処理を実行してもよい。

なお、実装対象の部品が部品９０である場合には、ＣＰＵ６１は、例えば部品９０のコネクタピン９１を基板１６の所定位置の孔に挿入することで、基板１６への部品９０の配置を行う。また、部品９０は突出部９４を有しているため、突出部９４と基板１６とが干渉しないように、部品９０の実装位置は基板１６上の外縁付近に設定されている。すなわち、実装後の部品９０の突出部９４及びコネクタピン９３は、基板１６上以外の領域に位置する。

その後、ＣＰＵ６１は、基板１６にすべての部品の実装を完了したか否かを判定し（ステップＳ１９０）、完了していない場合には、再びステップＳ１００に戻って、残っている部品の実装を行う。一方、ステップＳ１９０ですべての部品の実装が完了していた場合には、ＣＰＵ６１は、この部品実装処理ルーチンを終了する。

なお、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理の少なくとも一部を、ステップＳ１４０〜Ｓ１５０の少なくとも一部と平行して行ってもよい。

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。本実施形態のメカニカルチャック４０が本発明の部品保持部に相当し、パーツカメラ５０が撮像部に相当し、コントローラ６０のＣＰＵ６１が制御部に相当する。また、Ｚ軸モータ３４が昇降部に相当する。

以上詳述した本実施形態の実装装置１０によれば、ＣＰＵ６１は、部品中の撮像対象の高さに関する情報に基づいて撮像対象がパーツカメラ５０の被写界深度内に収まるように絞り及び露光時間を決定する。例えば、差Ｄが第２領域に含まれる場合には、撮像対象がパーツカメラ５０の被写界深度内に収まるように、差Ｄに応じて被写界深度を変更する。そして、決定した絞り及び露光時間でその部品の撮像を行うようパーツカメラ５０を制御する。このように、部品中の撮像対象の高さに関する情報に基づいて被写界深度を調整して撮像を行うから、部品中の撮像対象の高さが部品の最下端と一致するか否かに関わらず、撮像対象にピントの合った画像を得ることができる。すなわち、部品に応じた適切な画像を得ることができる。

また、実装装置１０は、メカニカルチャック４０に保持された部品を昇降させて部品の最下端とパーツカメラ５０との撮像時の高さ方向の距離である撮像距離Ｈを調整可能なＺ軸モータ３４を備えている。また、ＣＰＵ６１、撮像対象の高さに関する情報として、部品の最下端の高さと撮像対象の高さとの差Ｄに関する情報を導出して取得する。そして、ＣＰＵ６１は、差Ｄが第１領域に含まれる場合には、差Ｄが第２領域に含まれる場合よりも絞りを開き且つ露光時間を短くした撮像条件で部品の撮像を行うようパーツカメラ５０を制御し、且つその撮像条件における被写界深度内に撮像対象が収まるよう撮像距離ＨをＺ軸モータ３４に調整させる。また、ＣＰＵ６１は、差Ｄが第２領域に含まれる場合には、撮像対象がパーツカメラ５０の被写界深度内に収まるように撮像条件を決定し、決定した撮像条件で部品の撮像を行うようパーツカメラ５０を制御する。これにより、差Ｄが第１領域に含まれる場合（差Ｄが比較的小さい場合）には、Ｚ軸モータ３４によって撮像距離Ｈを調整するから、被写界深度を比較的浅くした状態でも撮像対象を被写界深度内に収めることができる。そのため、被写界深度を比較的浅くした状態すなわち露光時間を比較的短くした撮像条件で撮像を行うことができ、高速に画像を得ることができる。一方、差Ｄが第２領域に含まれる場合（差が比較的大きい場合）には、絞りを絞り且つ露光時間を長くした状態で部品の撮像を行うから、Ｚ軸モータ３４による撮像距離Ｈの調整を行うのみでは部品の最下端がパーツカメラ５０と干渉してしまうような場合でも、撮像対象を被写界深度内に収めることができる。そのため、差Ｄが大きい場合でも撮像対象にピントの合った画像をより確実に得ることができる。

さらに、ＣＰＵ６１は、差Ｄが第１領域に含まれる場合には、差Ｄに関わらず絞り及び露光時間を同じ状態として部品の撮像を行うようパーツカメラ５０を制御する。すなわち、差Ｄが第１領域に含まれるときには差Ｄに応じた撮像条件の調整を行わず、Ｚ軸モータ３４の制御のみで撮像対象を被写界深度に収めるようにする。こうすれば、差Ｄが第１領域に含まれるときには差Ｄの大きさに関わらず露光時間をなるべく短くして高速に画像を得ることができる。例えば図４の第１領域において差Ｄが大きくなるほど撮像時の絞りを絞る傾向に撮像条件を決定するなど、差Ｄに応じて被写界深度を調整してもよいが、そのような場合は差Ｄが大きくなるほど露光時間が長くなってしまう。本実施形態では、そのような場合と比較して、差Ｄの大きさに関わらず露光時間をなるべく短くすることができる。特に、本実施形態では、差Ｄが第１領域に含まれる場合には差Ｄに関わらず絞りを最大絞りとして露光時間を最も短くしているから、より高速に画像を得ることができる。

さらにまた、ＣＰＵ６１は、差Ｄが第２領域に含まれる場合には、差Ｄが第１領域に含まれる場合における撮像距離Ｈの最小値（ここでは距離Ｈｍｉｎ）以下となるように撮像距離Ｈを調整するようＺ軸モータ３４を制御する。そのため、差が第２領域に含まれる場合にもＺ軸モータ３４が撮像距離Ｈを比較的小さくするから、差Ｄが比較的大きい場合でも被写界深度をなるべく深くせずにすなわち露光時間をなるべく長くせずに、撮像対象を被写界深度内に収めることができる。例えば、ＣＰＵ６１は、差Ｄが第２領域に含まれる場合に撮像距離Ｈを距離Ｈｍｉｎより大きい値に決定してもよいが、その場合には撮像距離Ｈが大きくなる分だけ絞りを絞って被写界深度を深くする必要が生じ、露光時間がその分だけ長い値に決定される。差Ｄが第２領域に含まれる場合に、差Ｄが第１領域に含まれる場合における撮像距離Ｈの最小値以下となるように撮像距離Ｈを調整することで、このような露光時間の長時間化を抑制できる。特に、本実施形態では、差Ｄが第１領域に含まれる場合には、撮像距離Ｈの値を、パーツカメラ５０と部品との干渉を避けることのできる撮像距離Ｈの下限である距離Ｈｍｉｎに決定するから、干渉を避けられる範囲で露光時間を最短にしつつ、撮像対象を被写界深度に収めることができる。

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、ＣＰＵ６１は、差Ｄが値Ｄｂ以下である場合には、撮像対象の高さが、絞りを最大絞りとした場合の被写界深度内でも最もピントの合う位置に一致するように、撮像距離Ｈを決定したが、これに限られない。差Ｄが値Ｄｂ以下である場合も、ＣＰＵ６１は撮像対象を被写界深度内に収められるように撮像距離Ｈを決定すればよい。例えば、差Ｄが差Ｄが値Ｄｂ以下である場合も、差Ｄの値に関わらず撮像時の絞りを最大絞りに決定し且つ撮像距離Ｈの値を距離Ｈｍｉｎに決定してもよい。なお、上述した実施形態では、図６に示すように、撮像距離Ｈが距離Ｈｍｉｎであり且つ絞りが最大絞りの状態において、被写界深度内に部品の最下端（図６では突出部９４の下端）が収まるものとした。これに対し、最大絞りの状態の被写界深度が図６よりも浅く、部品の最下端（図６では突出部９４の下端）がその被写界深度内に収まらない場合もあり得る。このような場合は、第１領域内において、差Ｄが小さ過ぎる場合に撮像距離Ｈを距離Ｈｍｉｎに決定すると撮像対象が被写界深度よりもパーツカメラ５０側に外れてしまうことになる。このような場合は、ＣＰＵ６１は差Ｄが小さ過ぎる場合にはその分だけ撮像距離Ｈを距離Ｈｍｉｎよりも大きい値に決定して、被写界深度内に撮像対象が収まるようにすればよい。あるいは、ＣＰＵ６１は差Ｄが小さ過ぎる場合にはその分だけ絞りを絞って被写界深度を深くして、被写界深度内に撮像対象が収まるようにすればよい。ただし、高速に画像を得ることができるよう、ＣＰＵ６１がなるべく絞りは絞らずに撮像距離Ｈを変更して被写界深度内に撮像対象を収めることが好ましい。また、上記のような差Ｄが小さ過ぎる領域は、第１領域とは異なる第３領域とみなしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１００において部品の撮像対象高さに関する情報及び最下端高さに関する情報を取得し、ステップＳ１１０で差Ｄを導出したが、これに限られない。例えば、実装対象の部品の差Ｄを導出するのではなく管理コンピュータ８０から直接取得してもよい。なお、ＣＰＵ６１は、差Ｄを直接取得する場合には、部品の高さに関する情報も取得することが好ましい。

上述した実施形態では、パーツカメラ５０の高さは固定されており、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ３４により部品を昇降させることで撮像距離Ｈを調整したが、メカニカルチャック４０に保持された部品とパーツカメラ５０との少なくとも一方を昇降させて撮像距離Ｈを調整できればよい。例えば、図８に示すように、パーツカメラ５０の下方に高さ調節機構５９を設け、ＣＰＵ６１は高さ調節機構５９によりパーツカメラ５０を昇降させることで撮像距離Ｈを調整してもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ６１は図４の条件決定用テーブルに基づいて撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを決定したが、これに限られない。差Ｄに基づいて撮像距離Ｈ及び撮像時の絞りを決定できればよく、例えば、ＨＤＤ６３が条件決定用テーブルの代わりに数式（換算式）を記憶していてもよい。

上述した実施形態では、実装装置１０は部品を把持するメカニカルチャック４０を備えていたが、部品の保持が可能であればこれに限られない。例えば、実装装置１０は、メカニカルチャック４０に代えて、部品を吸着して保持する吸着ノズルを備えていてもよい。

上述した実施形態では、コントローラ６０が撮像条件を決定したが、これに限らず例えば撮像制御部５７がコントローラ６０から差Ｄの値を入力して撮像条件を決定してもよい。撮像条件のうち絞りはコントローラ６０が決定し、決定した絞りに対応する露光時間を撮像制御部５７が決定してもよい。

上述した実施形態では、差Ｄが第１領域に含まれる場合と第２領域に含まれる場合とを区別して説明したが、特にこのような区分がなくともよい。例えば、差Ｄが第１領域に含まれるか第２領域に含まれる場合かを問わず、差Ｄに基づいて撮像対象を被写界深度内に収めることができるように撮像条件を変更してもよい。ただし、高速に画像を得ることができるよう、上述した実施形態のようにＣＰＵ６１はなるべく絞りを絞らずに撮像距離Ｈを変更して被写界深度内に撮像対象を収めるようにし、撮像距離Ｈの変更だけでは被写界深度内に撮像対象を収めることができない場合に撮像条件を変更することが好ましい。

上述した実施形態では、パーツカメラ５０は部品を下方から撮像したが、これに限らず上方から撮像してもよい。この場合、部品の最上端とパーツカメラ５０との高さ方向の距離が撮像距離Ｈとなる。また、部品の最上端と撮像対象との高さの差が差Ｄとなり、ＣＰＵ６１は、撮像対象の高さに関する情報として、この差Ｄに関する情報を取得してもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ６１は、撮像対象の高さに関する情報として、部品の最下端の高さと撮像対象の高さとの差Ｄに関する情報を取得したが、これに限らず部品中の撮像対象の高さに関する情報を取得すればよい。例えば、上述した実施形態において差Ｄが比較的小さいなど、部品中の撮像対象が被写界深度内に収まっている状態で部品の最下端がパーツカメラ５０と干渉してしまうおそれがない場合を考える。このような場合には、ＣＰＵ６１は、撮像対象の高さに関する情報として、部品の最下端の高さに関する情報は取得せず撮像時の部品の撮像対象の高さを取得し、取得した撮像対象の高さに基づいて撮像対象が被写界深度内に収まるように絞り及び露光時間を決定してもよい。

本発明は、部品を基板上に実装する実装装置に利用可能である。

１０実装装置、１２基台、１４実装装置本体、１６基板、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ヘッド、２６Ｘ軸スライダ、２６ａ駆動モータ、２８ガイドレール、３０Ｙ軸スライダ、３０ａ駆動モータ、３２ガイドレール、３４Ｚ軸モータ、３６ボールネジ、４０メカニカルチャック、４１チャック本体、４２把持部、４３駆動モータ、５０パーツカメラ、５１照明部、５２カメラ本体、５３レンズ、５４絞り機構、５５シャッター機構、５６撮像素子、５７撮像制御部、５９高さ調節機構、６０コントローラ、６１ＣＰＵ、６２ＲＯＭ、６３ＨＤＤ、６４ＲＡＭ、６５入出力インターフェース、６６バス、７０リールユニット、７２リール、７４フィーダ部、８０管理コンピュータ、９０部品、９１コネクタピン、９２先端部、９３コネクタピン、９４突出部。

Claims

部品の保持が可能な部品保持部と、
前記部品保持部に保持された部品を上方又は下方から撮像可能であり、撮像時の絞り及び露光時間を調整可能な撮像部と、
前記部品保持部に保持された部品と前記撮像部との少なくとも一方を昇降させて前記部品の撮像部側端部と該撮像部との撮像時の高さ方向の距離である撮像距離を調整可能な昇降部と、
前記部品中の撮像対象の高さに関する情報として、前記部品の撮像部側端部の高さと該撮像対象の高さとの差に関する情報を少なくとも取得し、該取得した情報に基づいて、前記撮像対象が前記撮像部の被写界深度内に収まるように前記撮像距離と前記絞り及び前記露光時間に関する撮像条件とを決定し、該決定した撮像距離及び撮像条件で前記部品を撮像するよう前記昇降部及び前記撮像部を制御する制御部と、
を備えた実装装置。
請求項１に記載の実装装置であって、
前記制御部は、前記取得した情報に基づく前記差が、第１領域と該第１領域よりも該差の大きい領域である第２領域とのうち該第１領域に含まれる場合には、前記差が前記第２領域に含まれる場合よりも前記絞りを開き且つ前記露光時間を短くした撮像条件で前記部品の撮像を行うよう前記撮像部を制御し、且つ該撮像条件における被写界深度内に前記撮像対象が収まるよう前記撮像距離を前記昇降部に調整させ、前記差が前記第２領域に含まれる場合には、前記撮像距離を前記差が前記第１領域に含まれる場合における前記撮像距離の最小値以下となるような値に決定し、且つ前記撮像距離が前記決定した値である条件において前記撮像対象が前記撮像部の被写界深度内に収まるように前記撮像条件を決定し、該決定した撮像距離及び撮像条件で前記部品の撮像を行うよう前記昇降部及び前記撮像部を制御する、
実装装置。
前記制御部は、前記差が前記第１領域に含まれる場合には、前記差に関わらず前記絞り及び前記露光時間を同じ状態として前記部品の撮像を行うよう前記撮像部を制御する、
請求項２に記載の実装装置。