JP6918611B2 - 電子部品実装装置及び電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関する。

特許文献１に開示されているように、電子部品の全焦点画像を生成し、全焦点画像に基づいて電子部品の位置を調整して、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置が知られている。電子部品の全焦点画像を生成するとき、撮像装置との距離が異なる電子部品の複数の画像データが撮像装置で取得される。取得された複数の画像データの同一の着目画素のそれぞれのコントラストが算出され、複数のコントラストが平滑化されることによってコントラスト曲線が得られる。コントラスト曲線においてコントラストの最大値を示す電子部品と撮像装置との距離に基づいて、着目画素における電子部品の着目部位の合焦点位置が算出される。

特開２０１２−０２３３４０号公報

撮像装置との距離が異なる電子部品の複数の画像データを撮像装置で取得するとき、取得する画像データの数が多いほどコントラスト曲線が滑らかになり、そのコントラスト曲線に基づいて合焦点位置が精度良く算出される。しかし、取得する画像データの数が多くなると、電子部品を撮像するのに要する時間、及び複数の画像データに基づいて合焦点位置を算出するのに要する時間が長くなる。その結果、電子部品実装装置のタクトタイムの長期化がもたらされる。

本発明の態様は、タクトタイムを低減できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、電子部品を撮像する撮像装置と、前記電子部品と前記撮像装置との距離を調整する駆動装置と、前記電子部品の着目部位が前記撮像装置の光学系の焦点よりも前側及び後側のそれぞれに配置される前記電子部品と前記撮像装置との第１距離、前記第１距離よりも長い第２距離、及び前記第２距離よりも長い第３距離を設定する距離設定部と、前記電子部品と前記撮像装置とが前記第１距離、前記第２距離、及び前記第３距離だけ離れているときのそれぞれにおいて前記撮像装置で撮像された前記電子部品の第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得する画像データ取得部と、前記第１画像データ、前記第２画像データ、及び前記第３画像データの前記着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出するコントラスト算出部と、前記距離に対する前記第１コントラストと前記第２コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率、及び前記第２コントラストと前記第３コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する変化率算出部と、前記第１変化率が前記第２変化率よりも大きいときに、前記第１変化率と前記第１コントラストと前記第２コントラストとで規定される第１比例データと、前記第１変化率と前記第３コントラストとで規定される第２比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出し、前記第２変化率が前記第１変化率よりも大きいときに、前記第２変化率と前記第２コントラストと前記第３コントラストとで規定される第３比例データと、前記第２変化率と前記第１コントラストとで規定される第４比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出する測距処理部と、を備える電子部品実装装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、電子部品の着目部位が撮像装置の光学系の焦点よりも前側及び後側のそれぞれに配置される前記電子部品と前記撮像装置との第１距離、前記第１距離よりも長い第２距離、及び前記第２距離よりも長い第３距離を設定することと、前記電子部品と前記撮像装置とが前記第１距離、前記第２距離、及び前記第３距離だけ離れているときのそれぞれにおいて前記撮像装置で撮像された前記電子部品の第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得することと、前記第１画像データ、前記第２画像データ、及び前記第３画像データの前記着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出することと、前記距離に対する前記第１コントラストと前記第２コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率、及び前記第２コントラストと前記第３コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出することと、前記第１変化率が前記第２変化率よりも大きいときに、前記第１変化率と前記第１コントラストと前記第２コントラストとで規定される第１比例データと、前記第１変化率と前記第３コントラストとで規定される第２比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出することと、前記第２変化率が前記第１変化率よりも大きいときに、前記第２変化率と前記第２コントラストと前記第３コントラストとで規定される第３比例データと、前記第２変化率と前記第１コントラストとで規定される第４比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出することと、を含む電子部品実装方法が提供される。

本発明の態様によれば、タクトタイムを低減できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法が提供される。

図１は、本実施形態に係る電子部品実装装置の一例を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る実装ヘッドの一例を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態に係る電子部品の一例を模式的に示す側面図である。 図４は、本実施形態に係る電子部品の一例を模式的に示す平面図である。 図５は、本実施形態に係る撮像装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図６は、本実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示す機能ブロック図である。 図７は、本実施形態に係る撮像装置の撮像動作の一例を模式的に示す図である。 図８は、本実施形態に係るコントラストの算出方法を説明するための模式図である。 図９は、本実施形態に係るコントラストの平滑化を説明するための模式図である。 図１０は、本実施形態に係る電子部品と撮像装置との距離と着目画素のコントラストとの関係を模式的に示す図である。 図１１は、本実施形態に係る電子部品と撮像装置との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムである。 図１２は、本実施形態に係る着目画素における合焦点位置の算出方法を説明するためのダイアグラムである。 図１３は、本実施形態に係る電子部品と撮像装置との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムである。 図１４は、本実施形態に係る着目画素における合焦点位置の算出方法を説明するためのダイアグラムである。 図１５は、本実施形態に係る電子部品実装方法の一例を示すフローチャートである。 図１６は、比較例に係る合焦点位置の算出方法を説明するためのダイアグラムである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内においてＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とし、所定面内においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＸ方向とし、Ｙ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＹ方向とし、Ｚ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＺ方向とする。所定面は、ＸＹ平面である。Ｚ軸は、所定面と直交する。本実施形態において、所定面は、水平面と平行であることとする。Ｚ軸方向は、鉛直方向である。なお、所定面が水平面に対して傾斜していてもよい。

［電子部品実装装置］
図１は、本実施形態に係る電子部品実装装置１００の一例を示す斜視図である。電子部品実装装置１００は、電子部品Ｃを基板Ｐに実装する。図１に示すように、電子部品実装装置１００は、ベースフレーム１０１と、電子部品Ｃを供給するフィーダ２００が設置されるフィーダバンク１０２と、基板Ｐを搬送する基板搬送装置１０３と、基板搬送装置１０３の搬送経路に設けられ、基板Ｐを保持する基板クランプ機構１０４と、電子部品Ｃを保持可能なノズル１０を支持する実装ヘッド１０６と、ＸＹ平面内において実装ヘッド１０６を移動可能な実装ヘッド移動装置１０７と、実装ヘッド１０６に設けられ、実装ヘッド１０６に対してノズル１０をＺ軸方向及びθＺ方向に移動可能なノズル移動装置１１２と、ノズル１０に保持された電子部品Ｃを照明する照明装置２０と、ノズル１０に保持された電子部品Ｃを撮像する撮像装置３０と、コンピュータシステム４０と、を備える。

ベースフレーム１０１は、フィーダバンク１０２、基板搬送装置１０３、実装ヘッド１０６、実装ヘッド移動装置１０７、及び撮像装置３０を支持する。

フィーダバンク１０２は、フィーダ２００を支持する。フィーダ２００は、電子部品Ｃを供給する電子部品供給装置である。フィーダ２００は、部品供給位置ＰＪａに電子部品Ｃを供給する。部品供給位置ＰＪａは、フィーダ２００からノズル１０に電子部品Ｃを供給する部品供給処理が実施される位置である。部品供給位置ＰＪａは、フィーダ２００から供給される電子部品Ｃと対向する位置を含む。

基板搬送装置１０３は、ベースプレート１０５と、ベースプレート１０５の上方で基板Ｐを搬送可能な搬送ベルトとを有する。基板Ｐは、基板搬送装置１０３の搬送ベルトにより、Ｘ軸方向に搬送される。基板クランプ機構１０４は、基板搬送装置１０３の搬送経路において基板Ｐを保持する。基板クランプ機構１０４は、Ｙ軸方向の基板Ｐの両端部をクランプする。

基板クランプ機構１０４は、実装処理が実施される実装位置ＰＪｂで基板Ｐを保持する。基板クランプ機構１０４は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とが平行となるように、基板Ｐを保持する。実装位置ＰＪｂは、電子部品Ｃを基板Ｐに実装する実装処理が実施される位置である。実装位置ＰＪｂは、電子部品Ｃが実装される基板Ｐと対向する位置を含む。

実装ヘッド１０６は、電子部品Ｃを保持するノズル１０を有し、ノズル１０に保持された電子部品Ｃを基板クランプ機構１０４に保持された基板Ｐに実装する。実装ヘッド１０６は、フィーダ２００から供給された電子部品Ｃをノズル１０で保持して基板Ｐの表面に実装する。実装ヘッド１０６は、部品供給処理が実施される部品供給位置ＰＪａ、及び実装処理が実施される実装位置ＰＪｂを含むＸＹ平面内において移動可能である。

実装ヘッド移動装置１０７は、基板Ｐの上方及びフィーダ２００の上方で、実装ヘッド１０６を移動する。実装ヘッド移動装置１０７は、フィーダ２００から供給される電子部品Ｃと対向する部品供給位置ＰＪａ、及び電子部品Ｃが実装される基板Ｐと対向する実装位置ＰＪｂを含むＸＹ平面内において実装ヘッド１０６を移動可能である。実装ヘッド移動装置１０７による実装ヘッド１０６の可動範囲は、実装ヘッド１０６の作業エリアを含む。実装ヘッド移動装置１０７の作動により、実装ヘッド１０６はＸＹ平面を移動可能である。

実装ヘッド移動装置１０７は、実装ヘッド１０６をＸ軸方向にガイドするＸ軸ガイドレール１０８と、Ｘ軸ガイドレール１０８をＹ軸方向にガイドするＹ軸ガイドレール１０９と、実装ヘッド１０６をＸ軸方向に移動するための動力を発生するＸ駆動装置１１０と、実装ヘッド１０６をＹ軸方向に移動するための動力を発生するＹ駆動装置１１１とを有する。

実装ヘッド１０６は、Ｘ軸ガイドレール１０８に支持される。Ｘ駆動装置１１０は、モータのようなアクチュエータを含み、Ｘ軸ガイドレール１０８に支持されている実装ヘッド１０６をＸ軸方向に移動するための動力を発生する。Ｘ駆動装置１１０の作動により、実装ヘッド１０６は、Ｘ軸ガイドレール１０８にガイドされながらＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸ガイドレール１０８は、Ｙ軸ガイドレール１０９に支持される。Ｙ駆動装置１１１は、モータのようなアクチュエータを含み、Ｙ軸ガイドレール１０９に支持されているＸ軸ガイドレール１０８をＹ軸方向に移動するための動力を発生する。Ｙ駆動装置１１１の作動により、Ｘ軸ガイドレール１０８は、Ｙ軸ガイドレール１０９にガイドされながらＹ軸方向に移動する。Ｘ軸ガイドレール１０８がＹ軸方向に移動すると、そのＸ軸ガイドレール１０８に支持されている実装ヘッド１０６は、Ｘ軸ガイドレール１０８と一緒にＹ軸方向に移動する。本実施形態において、Ｙ駆動装置１１１は、Ｘ軸ガイドレール１０８を介して、実装ヘッド１０６をＹ軸方向に移動する。

［実装ヘッド］
図２は、本実施形態に係る実装ヘッド１０６の一例を模式的に示す図である。実装ヘッド１０６は、電子部品Ｃを着脱可能に保持するノズル１０を有する。ノズル１０は、電子部品Ｃを吸着保持する吸着ノズルである。真空源と接続される吸引口がノズル１０の先端部に設けられる。ノズル１０の先端部と電子部品Ｃとが接触した状態で真空源による吸引が実施されることにより、電子部品Ｃはノズル１０に吸着保持される。真空源による吸引が解除されることにより、電子部品Ｃはノズル１０から解放される。なお、ノズル１０は、電子部品Ｃを挟んで保持する把持ノズルでもよい。

実装ヘッド１０６は、部品供給位置ＰＪａ及び実装位置ＰＪｂのそれぞれにノズル１０が配置されるように、ＸＹ平面内において移動可能である。実装ヘッド１０６は、フィーダ２００から供給された電子部品Ｃをノズル１０で保持して基板Ｐに実装する。

ノズル１０は、部品供給位置ＰＪａにおいて、フィーダ２００から供給された電子部品Ｃを保持する。ノズル１０は、部品供給位置ＰＪａにおいて電子部品Ｃを保持した後、実装位置ＰＪｂまで搬送し、基板Ｐに実装する。実装位置ＰＪｂにおいて電子部品Ｃが基板Ｐに実装された後、ノズル１０は、電子部品Ｃを解放する。これにより、基板Ｐに電子部品Ｃが実装される。

実装ヘッド１０６は、ノズル１０をＺ軸方向及びθＺ方向に移動可能に支持する。実装ヘッド１０６は、ノズル１０をＺ軸方向及びθＺ方向に移動可能なノズル移動装置１１２を有する。ノズル移動装置１１２は、ノズル１０をＺ軸方向に移動するＺ駆動装置１１３と、ノズル１０をθＺ方向に移動（回転）するθＺ駆動装置１１４とを含む。Ｚ駆動装置１１３は、モータのようなアクチュエータを含み、ノズル１０をＺ軸方向に移動するための動力を発生する。θＺ駆動装置１１４は、モータのようなアクチュエータを含み、ノズル１０をθＺ方向に移動するための動力を発生する。

ノズル１０は、実装ヘッド移動装置１０７及び実装ヘッド１０６に設けられたノズル移動装置１１２により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθＺの４つの方向に移動可能である。なお、ノズル１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺの６つの方向に移動可能でもよい。

［電子部品］
図３は、本実施形態に係る電子部品Ｃの一例を模式的に示す側面図である。図４は、本実施形態に係る電子部品Ｃの一例を模式的に示す平面図であって電子部品Ｃを下方から見た図である。

電子部品Ｃは、挿入型電子部品である。図３及び図４に示すように、電子部品Ｃは、ボディＣｂと、ボディＣｂから突出するリードＣｌとを有する。ボディＣｂは、合成樹脂製のハウジング部材を含む。ボディＣｂの内部空間には、例えばコイルが配置される。リードＣｌは、金属製の突起物である。リードＣｌは、例えばボディＣｂの内部空間に配置されているコイルと接続される。リードＣｌは、ボディＣｂの下面から下方に突出する。リードＣｌは、ボディＣｂに２つ設けられる。

ノズル１０は、ボディＣｂを保持する。電子部品実装装置１００は、ノズル１０でボディＣｂを保持した状態で、電子部品ＣのリードＣｌを基板Ｐに設けられている孔に挿入する。電子部品Ｃは、リードＣｌが基板Ｐの孔に挿入されることによって、基板Ｐに実装される。

［撮像装置］
図５は、本実施形態に係る撮像装置３０の一例を模式的に示す斜視図である。撮像装置３０は、ノズル１０に保持され、照明装置２０で照明された電子部品Ｃを撮像する。撮像装置３０は、ベースフレーム１０１に支持される。撮像装置３０は、ノズル１０に保持されている電子部品Ｃを下方から撮像する。

撮像装置３０は、光学系３１と、光学系３１を通過した光を受光するイメージセンサ３２とを有する。光学系３１の焦点の位置は固定されている。すなわち、光学系３１は、固定焦点レンズであり、撮像装置３０は、固定焦点カメラである。光学系３１の光軸ＡＸは、Ｚ軸と平行である。

イメージセンサ３２は、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含む。撮像装置３０は、電子部品Ｃを撮像して、電子部品Ｃの画像データを取得する。

照明装置２０は、ノズル１０に保持されている電子部品Ｃを照明光で照明する。照明装置２０は、撮像装置３０よりも上方に配置される。照明装置２０は、ケース２１と、ケース２１の上部に設けられる発光素子２２と、ケース２１の下部に設けられる発光素子２３とを有する。

ＸＹ平面内において、ケース２１の外形は、正方形状である。ケース２１の上部に開口２４が設けられる。ケース２１の下部に開口２５が設けられる。発光素子２２は、ケース２１の上部において、開口２４を囲むように複数配置される。発光素子２３は、ケース２１の下部において、開口２５を囲むように複数配置される。

ノズル１０は、電子部品Ｃと撮像装置３０の光学系３１とが対向するように、電子部品Ｃを保持可能である。Ｚ駆動装置１１３は、ノズル１０に保持された電子部品Ｃと撮像装置３０の光学系３１とが対向した状態で、ノズル１０をＺ軸方向に移動可能である。

Ｚ駆動装置１１３は、電子部品Ｃを保持したノズル１０をＺ軸方向に移動して、光学系３１の光軸ＡＸと平行なＺ軸方向における電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を調整する。Ｚ駆動装置１１３は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を調整する駆動装置として機能する。Ｚ駆動装置１１３によって調整される電子部品Ｃと撮像装置３０との距離は、光学系３１の光軸ＡＸと平行なＺ軸方向の距離である。

Ｚ軸方向における電子部品Ｃと撮像装置３０との距離は、電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０との距離を含む。電子部品Ｃと撮像装置３０との距離は、電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０の光学系３１の複数のレンズのうち光学系３１の焦点ＦＰに最も近いレンズの表面との距離でもよいし、電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０のイメージセンサ３２の入射面との距離でもよい。

撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像するとき、コンピュータシステム４０は、Ｚ駆動装置１１３を制御して、ノズル１０に保持されている電子部品Ｃを、開口２４を介してケース２１の内部空間に移動する。コンピュータシステム４０は、照明装置２０を制御して、発光素子２２及び発光素子２３のそれぞれから照明光を射出させる。これにより、ケース２１の内部空間に配置されている電子部品Ｃが照明光で照明される。撮像装置３０は、ノズル１０に保持され、照明装置２０で照明された電子部品Ｃを、開口２５を介して下方から撮像する。

［コンピュータシステム］
図６は、本実施形態に係るコンピュータシステム４０の一例を示す機能ブロック図である。コンピュータシステム４０は、例えばパーソナルコンピュータを含む。コンピュータシステム４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。

照明装置２０、撮像装置３０、Ｘ駆動装置１１０、Ｙ駆動装置１１１、Ｚ駆動装置１１３、及びθＺ駆動装置１１４のそれぞれは、コンピュータシステム４０の入出力インターフェース４３と接続される。なお、撮像装置３０とコンピュータシステム４０とは、ＬＡＮケーブルで接続される。照明装置２０、撮像装置３０、Ｘ駆動装置１１０、Ｙ駆動装置１１１、Ｚ駆動装置１１３、及びθＺ駆動装置１１４のそれぞれは、コンピュータシステム４０に制御される。

演算処理装置４１は、電子部品実装装置１００を制御する制御部４と、撮像装置３０で取得された電子部品Ｃの画像データを画像処理する画像処理部５と、を含む。

制御部４は、実装処理を実施するための制御信号を出力する実装制御部４１１と、照明装置２０を制御する制御信号を出力する照明制御部４１２と、撮像装置３０を制御する制御信号を出力する撮像制御部４１３と、撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像するときの電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を設定する距離設定部４１４とを有する。

記憶装置４２は、実装処理のスケジュールデータを記憶するスケジュールデータ記憶部４２１と、実装処理を制御するコンピュータプログラムを記憶するプログラム記憶部４２２と、基板Ｐに実装される電子部品Ｃの外形を示す部品データを記憶する部品データ記憶部４２３とを有する。

スケジュールデータは、基板Ｐに実装される電子部品Ｃのリスト、電子部品Ｃの実装の順番、及び基板Ｐにおける電子部品Ｃの実装位置を少なくとも一つを含む。

部品データは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれにおける電子部品ＣのボディＣｂの寸法を含む。また、部品データは、ボディＣｂの下面から突出するＺ軸方向におけるリードＣｌの寸法（長さＬ）を含む。

実装制御部４１１は、スケジュールデータ記憶部４２１からスケジュールデータを読み込み、プログラム記憶部４２１からコンピュータプログラムを読み込む。電子部品Ｃの実装処理において、実装制御部４１１は、スケジュールデータ及びコンピュータプログラムに従って、Ｘ駆動装置１１０及びＹ駆動装置１１１の少なくとも一方に制御信号を出力して、フィーダ２００の部品供給位置ＰＪａにヘッド１０６を移動し、Ｚ駆動装置１１３に制御信号を出力してノズル１０を下降させて、部品供給位置ＰＪａに配置されている電子部品Ｃをノズル１０で保持する。電子部品Ｃがノズル１０で保持された後、実装制御部４１１は、スケジュールデータ及びコンピュータプログラムに従って、Ｘ駆動装置１１０及びＹ駆動装置１１１の少なくとも一方に制御信号を出力して、実装位置ＰＪｂにヘッド１０６を移動し、Ｚ駆動装置１１３に制御信号を出力してノズル１０を下降させて、ノズル１０に保持されている電子部品Ｃを基板Ｐに実装する。実装制御部４１１は、スケジュールデータに規定されている全ての電子部品Ｃについて実装処理を実施する。

照明制御部４１２は、照明装置２０の発光素子２２及び発光素子２３の発行動作を制御する制御信号を出力する。照明装置２０は、照明制御部４１２から出力された制御信号に基づいて、規定のタイミングで、ケース２１の内部空間に配置されている電子部品Ｃを照明する。

撮像制御部４１３は、撮像装置３０の撮像動作を制御する制御信号を出力する。撮像装置３０は、撮像制御部４１３から出力された制御信号に基づいて、規定のタイミングで、ケース２１の内部空間に配置されている電子部品Ｃを撮像する。

距離設定部４１４は、撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像するときの電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を設定する。本実施形態において、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３のそれぞれだけ離れているときにおいて、電子部品Ｃが撮像装置３０に撮像される。距離設定部４１４は、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。

ノズル１０で保持された電子部品Ｃが基板Ｐに実装される前に、そのノズル１０で保持された電子部品Ｃが撮像装置３０で撮像される。制御部４は、Ｚ軸方向において異なる３つの位置のそれぞれに電子部品Ｃが配置されるように、Ｚ駆動装置１１３を制御する。撮像装置３０は、Ｚ軸方向において異なる３つの位置のそれぞれに配置された電子部品Ｃを下方から撮像する。

図７は、本実施形態に係る撮像装置３０の撮像動作の一例を模式的に示す図である。図７に示すように、電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０とが第１距離Ｈ１だけ離れているときに、撮像装置３０による電子部品Ｃの第１の撮像動作が実施される。電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０とが第２距離Ｈ２だけ離れているときに、撮像装置３０による電子部品Ｃの第２の撮像動作が実施される。電子部品Ｃの着目部位と撮像装置３０とが第３距離Ｈ３だけ離れているときに、撮像装置３０による電子部品Ｃの第３の撮像動作が実施される。

第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３のうち、第１距離Ｈ１が最も短く、第１距離Ｈ１に次いで第２距離Ｈ２が短く、第３距離Ｈ３が最も長い。距離設定部４１４は、電子部品Ｃと撮像装置３０との第１距離Ｈ１、第１距離Ｈ１よりも長い第２距離Ｈ２、及び第２距離Ｈ２よりも長い第３距離Ｈ３を設定する。

距離設定部４１４は、電子部品Ｃの着目部位が撮像装置３０の光学系３１の焦点ＦＰよりも前側（−Ｚ側）及び後側（＋Ｚ側）のそれぞれに配置されるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。

第１距離Ｈ１と第２距離Ｈ２との差ΔＨａ、及び第２距離Ｈ２と第３距離Ｈ３との差ΔＨｂは、光学系３１の被写界深度以上である。距離設定部４１４は、第１距離Ｈ１と第２距離Ｈ２との差ΔＨａが光学系３１の被写界深度以上となり、第２距離Ｈ２と第３距離Ｈ３との差ΔＨｂが光学系３１の被写界深度以上となるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。光学系３１の被写界深度とは、被写体が光学系３１の焦点又はその近傍に配置され、被写体の画像データが合焦しているとみなせる被写体と撮像装置３０との距離の範囲をいう。光学系３１の被写界深度は、例えば光学系３１の諸元データから導出される既知データである。

本実施形態において、電子部品Ｃの着目部位は、電子部品ＣのリードＣｌの先端部Ｔである。図７に示す例において、距離設定部４１４は、第１の撮像動作及び第２の撮像動作においては、リードＣｌの先端部Ｔが光学系３１の焦点ＦＰの前側（−Ｚ側）に配置されるように、第１距離Ｈ１及び第２距離Ｈ２を設定し、第３の撮像動作においては、リードＣｌの先端部Ｔが光学系３１の焦点ＦＰの後側（＋Ｚ側）に配置されるように、第３距離Ｈ３を設定する。なお、距離設定部４１４は、第１の撮像動作においては、リードＣｌの先端部Ｔが光学系３１の前側に配置されるように、第１距離Ｈ１を設定し、第２の撮像動作及び第３の撮像動作においては、リードＣｌの先端部Ｔが光学系３１の後側に配置されるように、第２距離Ｈ２及び第３距離Ｈ３を設定してもよい。

Ｚ軸方向における光学系３１の焦点ＦＰの位置は、例えば光学系３１の諸元データから導出される既知データである。また、Ｚ軸方向におけるノズル１０の先端部の位置は、Ｚ駆動装置１１３の駆動量に基づいて検出される。なお、Ｚ軸方向におけるノズル１０の先端部の位置を検出する位置センサが設けられ、その位置センサによってＺ軸方向におけるノズル１０の先端部の位置が検出されてもよい。また、電子部品ＣのリードＣｌの長さＬは、部品データ記憶部４２３に記憶されている部品データから導出される。したがって、距離設定部４１４は、Ｚ軸方向におけるノズル１０の先端部の位置と、そのノズル１０に保持されている電子部品Ｃの部品データとに基づいて、Ｚ軸方向におけるリードＣｂの先端部Ｔの位置を算出することができる。距離設定部４１４は、光学系３１の焦点ＦＰの位置と電子部品Ｃの部品データとに基づいて、第１の撮像動作、第２の撮像動作、及び第３の撮像動作のうち、１つの撮像動作においてリードＣｌの先端部Ｔが焦点ＦＰ付近に配置され、２つの撮像動作においてリードＣｌの先端部Ｔが焦点ＦＰよりも前側及び後側のそれぞれに配置されるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定することができる。

図７に示すように、本実施形態において、第２距離Ｈ２は、Ｚ軸方向におけるリードＣｌの先端部Ｔが焦点ＦＰに配置される距離である。第１距離Ｈ１は、第２距離Ｈ２からリードＣｌの長さＬだけ撮像装置３０に近付いた距離である。第３距離Ｌ３は、第２距離Ｌ２からリードＣｌの長さＬだけ撮像装置３０から離れた距離である。

図６において、画像処理部５は、撮像装置３０で取得された電子部品Ｃの画像データを画像処理する。撮像装置３０で取得された電子部品Ｃの画像データは、コンピュータシステム４０に出力される。

画像処理部５は、電子部品Ｃの画像データを画像処理して、電子部品Ｃの全焦点画像を生成する。制御部４は、画像処理部５で生成された電子部品Ｃの全焦点画像に基づいて、光学系３１の光軸ＡＸと直交するＸＹ平面内における電子部品Ｃの位置を調整して、電子部品Ｃを基板Ｐに実装する。制御部４は、電子部品Ｃの全焦点画像に基づいて、ＸＹ平面内における電子部品ＣのリードＣｌの先端部の位置を算出して、リードＣｌが基板Ｐの孔に挿入されるように、実装ヘッド移動装置１０７を制御して、ノズル１０に保持されている電子部品ＣのＸＹ平面内における位置を調整する。

画像処理部５は、撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの画像データを取得する画像データ取得部５１１と、画像データのそれぞれの画素におけるコントラストを算出するコントラスト算出部５１２と、コントラストの平均変化率を算出する変化率算出部５１３と、コントラスト及び平均変化率に基づいて、電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを算出する測距処理部５１４と、算出された合焦点位置ＨＦに基づいて電子部品Ｃの全焦点画像を生成する全焦点画像生成部５１５と、ＸＹ平面内における電子部品Ｃの着目部位の位置を算出する位置算出部５１６と、を有する。

記憶装置４２は、測距処理部５１４で算出された合焦点位置ＨＦを記憶する合焦点位置記憶部５２１と、全焦点画像生成部５１５で生成された全焦点画像を記憶する全焦点画像記憶部５２２とを有する。

画像データ取得部５１１は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３だけ離れているときのそれぞれにおいて撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得する。第１画像データは、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの画像データである。第２画像データは、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第２距離Ｈ２だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの画像データである。第３画像データは、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第３距離Ｈ３だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの画像データである。

画像データ取得部５１１に取得される画像データは、撮像装置３０から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換することによって生成される。画像データは、複数の画素を含む。画像データ取得部５１１に取得される画像データは、複数の画素のそれぞれについて検出された輝度値を示す。

コントラスト算出部５１２は、第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出する。第１コントラストは、第１画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素のコントラストである。第２コントラストは、第２画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素のコントラストである。第３コントラストは、第３画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素のコントラストである。

図８は、本実施形態に係るコントラストの算出方法を説明するための模式図である。コントラストの算出対象である着目画素のＸＹ平面内における座標値を（ｉ，ｊ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）の輝度値をＩ（ｉ，ｊ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から＋Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ＋ｄｘ，ｊ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から−Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ−ｄｘ，ｊ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から＋Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ，ｊ＋ｄｙ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から−Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ，ｊ−ｄｙ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から＋Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れ＋Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ＋ｄｘ，ｊ＋ｄｙ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から＋Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れ−Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ＋ｄｘ，ｊ−ｄｙ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から−Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れ−Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ−ｄｘ，ｊ−ｄｙ）とし、着目画素（ｉ，ｊ）から−Ｘ方向に距離ｄｘだけ離れ＋Ｙ方向に距離ｄｙだけ離れた画素の輝度値をＩ（ｉ−ｄｘ，ｊ＋ｄｙ）としたとき、着目画素（ｉ，ｊ）のコントラストＬｍ（ｉ，ｊ）は、（１）式に基づいて算出される。

すなわち、（１）式に示すように、コントラスト算出部５１２は、着目画素（ｉ，ｊ）の周囲の８つの画素の輝度値のそれぞれと着目画素の輝度値との差分の総和を、着目画素（ｉ，ｊ）におけるコントラストＬｍ（ｉ，ｊ）として算出する。

なお、距離ｄｘ及び距離ｄｙは予め定められた整数であり、一例として、１個の画素の大きさでもよいし、１０個の画素の大きさでもよい。

なお、着目画素（ｉ，ｊ）におけるコントラストＬｍ（ｉ，ｊ）の算出方法は、（１）式に基づかなくてもよい。

着目画素（ｉ，ｊ）におけるコントラストＬｍ（ｉ，ｊ）が算出された後、コントラスト算出部５１２は、画像データにおける全画素について、コントラストＬｍ（ｉ，ｊ）に基づいて、（２）式に従って平滑化を実施する。

図９は、本実施形態に係るコントラストの平滑化を説明するための模式図である。図９に示すように、着目画素についてコントラストの平滑化を実施する場合、コントラスト算出部５１２は、着目画素を中心とする加算領域の全画素のコントラストの値を平均化することによって、コントラストを平滑化する。図９に示す例において、加算領域は、一辺が２Ｎ＋１個の正方形の領域である。なお、Ｎは予め定められた整数であり、例えば解像度に応じて適宜選択される。

コントラスト算出部５１２は、第１画像データの全ての画素のそれぞれについて、コントラストＬの算出及び平滑化を実施する。本実施形態において、（１）式に基づいてコントラストＬｍを算出する処理は、１次フィルタ処理に相当し、（２）式に基づいてコントラストＬｍを平滑化する処理は、２次フィルタ処理に相当する。また、コントラスト算出部５１２は、第２画像データの全ての画素のそれぞれについて、コントラストＬの算出及び平滑化を実施する。また、コントラスト算出部５１２は、第３画像データの全ての画素のそれぞれについて、コントラストＬの算出及び平滑化を実施する。

以上により、第１画像データの全ての画素、第２画像データの全ての画素、及び第３画像データの全ての画素のそれぞれについて、平滑化されたコントラスト値（２次フィルタ値）が算出される。

図１０は、本実施形態に係る電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を模式的に示す図である。電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第１画像データと、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第２距離Ｈ２だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第２画像データと、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第３距離Ｈ３だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第３画像データとが取得される。

第１コントラストＬｍ１は、第１画像データの着目画素のコントラストである。第２コントラストＬｍ２は、第２画像データの着目画素のコントラストである。第３コントラストＬｍ２は、第３画像データの着目画素のコントラストである。

着目画素における電子部品Ｃの着目部位が合焦点位置ＨＦに近いほど、コントラストは高い値を示す。合焦点位置ＨＦとは、電子部品Ｃの着目部位が光学系３１の焦点ＦＰと合致する位置をいう。

変化率算出部５１３は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に対する第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率を算出する。また、変化率算出部５１３は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に対する第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する。

図１１は、本実施形態に係る電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムである。図１１は、図１０の一部を抽出した図に相当する。図１１に示すダイアグラムにおいて、横軸は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を示し、縦軸は、電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素におけるコントラストを示す。

本実施形態においては、同一の着目画素についての第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３に基づいて、その着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦが算出される。

図１１に示すように、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムが規定される。ダイアグラムにおいて、第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３がプロットされる。第１コントラストＬｍ１は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第１画像データの着目画素のコントラストである。第２コントラストＬｍ２は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第２距離Ｈ２だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第２画像データの着目画素のコントラストである。第３コントラストＬｍ３は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第３距離Ｈ３だけ離れているときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第３画像データの着目画素のコントラストである。

変化率算出部５１３は、距離に対する第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率を算出する。変化率算出部５１３は、ダイアグラムにおいて第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とを通るラインＤａを算出する。ラインＤａの傾きは、第１変化率を示す。

また、変化率算出部５１３は、距離に対する第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する。変化率算出部５１３は、ダイアグラムにおいて第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とを通るラインＤｂを算出する。ラインＤｂの傾きは、第２変化率を示す。

測距処理部５１４は、第１変化率が第２変化率よりも大きいときに、第１変化率と第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とで規定される第１比例データと、第１変化率と第３コントラストＬｍ３とで規定される第２比例データとに基づいて、着目画素における合焦点位置ＨＦを算出する。

一方、測距処理部５１４は、第２変化率が第１変化率よりも大きいときに、第２変化率と第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とで規定される第３比例データと、第２変化率と第１コントラストＬｍ１とで規定される第４比例データとに基づいて、着目画素における合焦点位置ＨＦを算出する。

コントラストの変化率とは、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に対する着目画素のコントラストの変化量をいう。コントラストの変化率が大きいことは、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に対する着目画素のコントラストの変化量が大きいことを意味し、ダイアグラムにおけるラインの傾きが大きいことを意味する。コントラストの変化率が小さいことは、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に対する着目画素のコントラストの変化量が小さいことを意味し、ダイアグラムにおけるラインの傾きが小さいことを意味する。

図１１に示す例においては、第１変化率が第２変化率よりも大きい。すなわち、ラインＤａの傾きがラインＤｂの傾きよりも大きい。測距処理部５１４は、第１変化率と第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とで規定される第１比例データと、第１変化率と第３コントラストＬｍ３とで規定される第２比例データとに基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを算出する。

図１２は、本実施形態に係る着目画素における合焦点位置ＨＦの算出方法を説明するためのダイアグラムである。図１２に示すダイアグラムにおいて、横軸は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を示し、縦軸は、電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素におけるコントラストを示す。図１２に示すように、第１変化率が第２変化率よりも大きいとき、ラインＤａが採用され、ラインＤｂが排斥される。以下の説明においては、採用されたラインＤａを適宜、第１ラインＤ１、と称する。

第１比例データは、ダイアグラムにおいて、第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とを通る第１ラインＤ１を含む。第１ラインＤ１の傾きは、正の第１変化率を示す。

第２比例データは、ダイアグラムにおいて、コントラストを示す縦軸と平行な仮想線を基準として第１ラインＤ１と線対称であり第３コントラストＬｍ３を通る第２ラインＤ２を含む。第２ラインＤ２の傾きは、負の第１変化率を示す。

すなわち、ダイアグラムにおいて、第１ラインＤ１は、プロットされた第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とを通り、正の第１変化率の傾きがあるラインである。第２ラインＤ２は、プロットされた第３コントラストＬｍ３を通り、負の第１変化率の傾きがあるラインである。

測距処理部５１４は、第１ラインＤ１と第２ラインＤ２とに基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを算出する。合焦点位置ＨＦは、前記第１ラインＤ１と第２ラインＤ２との交点における撮像装置３０からの距離である。

本実施形態においては、少なくとも着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦが算出される。電子部品Ｃの着目部位は、着目画素に含まれる。電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素における合焦点位置ＨＦが算出される。

本実施形態において、電子部品Ｃの着目部位は、電子部品ＣのリードＣｌの先端部Ｔを含む。測距処理部５１４は、着目画素におけるリードＣｌの先端部Ｔの合焦点位置ＨＦを算出する。算出されたリードＣｌの先端部Ｔの合焦点位置ＨＦは、合焦点位置記憶部５２１に記憶される。

このように、３つの画像データ（第１画像データ、第２画像データ、第３画像データ）が取得されるだけで、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを短時間で簡単に算出することができる。

本実施形態においては、着目画素におけるリードＣｌの先端部Ｔの合焦点位置ＨＦのみならず、電子部品Ｃの複数の部位のそれぞれを含む複数の画素における合焦点位置が算出される。複数の画素のそれぞれにおける電子部品Ｃの複数の部位の合焦点位置は、合焦点位置記憶部５２１に記憶される。

なお、図１１及び図１２を参照して説明した例は、第１変化率が第２変化率よりも大きいときの合焦点位置ＨＦを算出する例である。図１３及び図１４を参照して、第２変化率が第１変化率よりも大きいときの合焦点位置ＨＦを算出する例について説明する。

図１３は、本実施形態に係る電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムである。図１３に示すダイアグラムにおいて、横軸は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を示し、縦軸は、電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素におけるコントラストを示す。図１３に示すように、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムが規定される。ダイアグラムにおいて、第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３がプロットされる。

変化率算出部５１３は、距離に対する第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率を算出する。変化率算出部５１３は、ダイアグラムにおいて第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とを通るラインＤａを算出する。ラインＤａの傾きは、第１変化率を示す。

また、変化率算出部５１３は、距離に対する第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する。変化率算出部５１３は、ダイアグラムにおいて第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とを通るラインＤｂを算出する。ラインＤｂの傾きは、第２変化率を示す。

図１３に示す例においては、第２変化率が第１変化率よりも大きい。すなわち、ラインＤｂの傾きがラインＤａの傾きよりも大きい。測距処理部５１４は、第２変化率と第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とで規定される第３比例データと、第２変化率と第１コントラストＬｍ１とで規定される第４比例データとに基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを算出する。

図１４は、本実施形態に係る着目画素における合焦点位置ＨＦの算出方法を説明するためのダイアグラムである。図１４に示すダイアグラムにおいて、横軸は、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離を示し、縦軸は、電子部品Ｃの着目部位を含む着目画素におけるコントラストを示す。図１４に示すように、第２変化率が第１変化率よりも大きいとき、ラインＤｂが採用され、ラインＤａが排斥される。以下の説明においては、採用されたラインＤｂを適宜、第３ラインＤ３、と称する。

第３比例データは、ダイアグラムにおいて、第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とを通る第３ラインＤ３を含む。第３ラインＤ３の傾きは、負の第２変化率を示す。

第４比例データは、ダイアグラムにおいて、コントラストを示す縦軸と平行な仮想線を基準として第３ラインＤ３と線対称であり第１コントラストＬｍ１を通る第４ラインＤ４を含む。第４ラインＤ４の傾きは、正の第２変化率を示す。

すなわち、ダイアグラムにおいて、第３ラインＤ３は、プロットされた第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とを通り、負の第２変化率の傾きがあるラインである。第４ラインＤ４は、プロットされた第１コントラストＬｍ１を通り、正の第２変化率の傾きがあるラインである。

測距処理部５１４は、第３ラインＤ３と第４ラインＤ４とに基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを算出する。合焦点位置ＨＦは、前記第３ラインＤ３と第４ラインＤ４との交点における撮像装置３０からの距離である。

全焦点画像生成部５１５は、電子部品Ｃの複数の部位のそれぞれを含む複数の画素における合焦点位置に基づいて、全焦点画像を生成する。全焦点画像生成部５１５は、合焦点位置記憶部５２１に記憶されている複数の画素のそれぞれにおける合焦点位置に基づいて、全焦点画像を生成する。これにより、複数の画素のそれぞれについて焦点が合っている全焦点画像が生成される。生成された全焦点画像は、全焦点画像記憶部５２２に記憶される。

位置算出部５１６は、合焦点位置に配置された電子部品Ｃの着目部位に基づいて、光学系３１の光軸ＡＸと直交するＸＹ平面内における電子部品Ｃの着目部位の位置を算出する。位置算出部５１６は、合焦点位置ＨＦに配置されたリードＣｌの先端部Ｔに基づいて、ＸＹ平面内におけるリードＣｌの先端部Ｔの位置を算出する。

位置算出部５１６は、全焦点画像記憶部５２２に記憶されている電子部品Ｃの全焦点画像を参照して、ＸＹ平面内におけるリードＣｌの先端部Ｔの位置を算出する。

［電子部品実装方法］
図１５は、本実施形態に係る電子部品実装方法の一例を示すフローチャートである。距離設定部４１４は、電子部品ＣのリードＣｌの先端部Ｔが撮像装置３０の光学系３１の焦点ＦＰよりも前側及び後側のそれぞれに配置される電子部品Ｃと撮像装置３０との第１距離Ｈ１、第１距離Ｈ１よりも長い第２距離Ｈ２、及び第２距離Ｈ２よりも長い第３距離Ｈ３を設定する（ステップＳ１０）。

距離設定部４１４は、既知データである光学系３１の焦点ＦＰの位置と、電子部品Ｃの部品データとに基づいて、ノズル１０に保持された電子部品ＣのリードＣｌの先端部Ｔが、第１の撮像動作及び第２の撮像動作において、光学系３１の焦点ＦＰよりも前側に配置され、第３の撮像動作において、光学系３１の焦点ＦＰよりも後側に配置されるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。

また、距離設定部４１４は、第１距離Ｈ１と第２距離Ｈ２との差ΔＨａ、及び第２距離Ｈ２と第３距離Ｈ３との差ΔＨｂのそれぞれが、既知データである光学系３１の被写界深度以上になるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。

基板Ｐに実装される電子部品Ｃが部品供給位置ＰＪａに供給される。実装制御部４１１は、実装ヘッド移動装置１０７及びノズル移動装置１１２を制御して、ノズル１０を部品供給位置ＰＪａに移動する。実装制御部４１１は、部品供給位置ＰＪａに供給された電子部品Ｃをノズル１０に保持させる。

実装制御部４１１は、実装ヘッド移動装置１０７及びノズル移動装置１１２を制御して、ノズル１０に保持された電子部品Ｃを撮像装置３０の光学系３１と対向する位置に移動する。照明制御部４１２は、照明装置２０で電子部品Ｃを照明する。

実装制御部４１１は、ノズル移動装置１１２を制御して、電子部品Ｃを保持したノズル１０をＺ軸方向に移動する。実装制御部４１１は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３のそれぞれだけ離れた状態になるように、電子部品Ｃを保持したノズル１０をＺ軸方向に移動する。

撮像制御部４１３は、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３のそれぞれだけ離れているときにおいて、撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像させる。電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１のときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第１画像データ、電子部品Ｃと撮像装置３０とが第２距離Ｈ２のときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第２画像データ、及び電子部品Ｃと撮像装置３０とが第３距離Ｈ３のときに撮像装置３０で撮像された電子部品Ｃの第３画像データは、画像処理部５に出力される。画像データ取得部５１１は、電子部品Ｃの第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得する（ステップＳ２０）。

コントラスト算出部５１２は、第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３を算出する（ステップＳ３０）。

着目画素は、少なくともリードＣｌの先端部Ｔが撮像された画素である。コントラスト算出部５１２は、第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データのそれぞれの全ての画素について、同一の画素の第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出する。

変化率算出部５１３は、距離に対する第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率、及び第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との間の着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する（ステップＳ４０）。

図１１及び図１３を参照して説明したように、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離と着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムが規定される。変化率算出部５１３は、第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とに基づいて、ラインＤａを算出する。変化率算出部５１３は、第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とに基づいて、ラインＤｂを算出する。ラインＤａの傾きが第１変化率を示す。ラインＤｂの傾きが第２変化率を示す。

変化率算出部５１３は、第１変化率が第２変化率よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０）。

ステップＳ５０において、第１変化率が第２変化率よりも大きいと判定されたとき（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、測距処理部５１４は、第１変化率と第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とで規定される第１比例データと、第１変化率と第３コントラストＬｍ３とで規定される第２比例データとに基づいて、着目画素におけるリードＣｌの先端部Ｔの合焦点位置ＨＦを算出する（ステップＳ６０）。

図１２を参照して説明したように、本実施形態において、第１比例データは、ダイアグラムにおいて第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２とを通る第１ラインＤ１で示され、第２比例データは、ダイアグラムにおいて第１ラインＤ１と線対称であり第３コントラストＬｍ３を通る第２ラインＤ２で示される。合焦点位置ＨＦは、第１ラインＤ１と第２ラインＤ２との交点における撮像装置３０からの距離によって示される。

ステップＳ５０において、第２変化率が第１変化率よりも大きいと判定されたとき（ステップＳ５０：Ｎｏ）、測距処理部５１４は、第２変化率と第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とで規定される第３比例データと、第２変化率と第１コントラストＬｍ１とで規定される第４比例データとに基づいて、リードＣｌの先端部Ｔを含む着目画素における合焦点位置ＨＦを算出する（ステップＳ７０）。

図１４を参照して説明したように、第３比例データは、ダイアグラムにおいて第３コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３とを通る第３ラインＤ３で示され、第４比例データは、ダイアグラムにおいて第３ラインＤ３と線対称であり第１コントラストＬｍ１を通る第４ラインＤ４で示される。合焦点位置ＨＦは、第３ラインＤ３と第４ラインＤ４との交点における撮像装置３０からの距離によって示される。

測距処理部５１４は、第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データのそれぞれの全ての画素について、合焦点位置を算出する。

全焦点画像生成部５１５は、全ての画素のそれぞれについて算出された合焦点位置に基づいて、電子部品Ｃの合焦点画像を生成する（ステップＳ８０）。

位置算出部５１６は、電子部品Ｃの全焦点画像を参照して、ＸＹ平面内におけるリードＣｌの先端部Ｔの位置を算出する（ステップＳ９０）。

ＸＹ平面内におけるリードＣｌの先端部Ｔの位置を示す位置データは、位置算出部５１６から実装制御部４１１に出力される。実装制御部４１１は、電子部品Ｃの全焦点画像から算出されたＸＹ平面内におけるリードＣｌの先端部Ｔの位置に基づいて、リードＣｌが基板Ｐの孔に挿入されるように、実装ヘッド移動装置１０７を制御して、ノズル１０に保持されている電子部品ＣのＸＹ平面内における位置を調整する。実装制御部４１１は、実装ヘッド移動装置１０７を制御して、ＸＹ平面内における電子部品Ｃの位置を調整して、電子部品ＣのリードＣｌと基板Ｐの孔との相対位置を調整しながら、ノズル移動装置１１２を制御して、ノズル１０に保持されている電子部品Ｃを基板Ｐに実装する（ステップＳ１００）。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、電子部品Ｃの着目部位が撮像装置３０の光学系３１の焦点ＦＰよりも前側及び後側のそれぞれに配置される電子部品Ｃと撮像装置３０との第１距離Ｈ１、第１距離Ｈ１よりも長い第２距離Ｈ２、及び第２距離Ｈ３よりも長い第３距離Ｈ３が設定される。電子部品Ｃと撮像装置３０とが第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３のそれぞれだけ離れているときにおいて、撮像装置３０により電子部品Ｃの第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データが取得される。第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データの電子部品Ｃの着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３が算出されることにより、それら第１コントラストＬｍ１、第２コントラストＬｍ２、及び第３コントラストＬｍ３に基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置が算出される。

このように、本実施形態においては、３つの画像データ（第１画像データ、第２画像データ、第３画像データ）が取得されるだけで、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを短時間で簡単に算出することができる。取得する画像データの数が３つでよいため、電子部品を撮像するのに要する時間、及び複数の画像データに基づいて合焦点位置ＨＦを算出するのに要する時間を短くすることができる。したがって、電子部品実装装置１００のタクトタイムを低減することができる。

図１６は、比較例に係る合焦点位置の算出方法を説明するためのダイアグラムである。図１６に示す例においては、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が多数段階で変更された状態のそれぞれにおいて、電子部品Ｃの画像データが取得され、それら多数の画像データの同一の着目画素のそれぞれのコントラストが算出される。図１６に示す例においては、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が１７段階で変更され、１７個の画像データの同一の着目画素のそれぞれのコントラストが算出される。被写体が光学系３１の焦点ＦＰに近い位置に配置されるほど、すなわち合焦点位置ＨＰに近いほど、コントラストは高い値を示す。１７個のコントラストが平滑化されることによってコントラスト曲線が得られる。コントラスト曲線においてコントラストの最大値を示す電子部品Ｃと撮像装置３０との距離に基づいて、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦが算出される。図１６に示す例においては、取得される画像データの数が多いほどコントラスト曲線が滑らかになり、そのコントラスト曲線に基づいて合焦点位置ＨＦが精度良く算出される。しかし、取得する画像データの数が多くなると、電子部品Ｃを撮像するのに要する時間、及び複数の画像データに基づいて合焦点位置ＨＦを算出するのに要する時間が長くなる。その結果、電子部品実装装置１００のタクトタイムの長期化がもたらされる。

本実施形態によれば、３つの画像データ（第１画像データ、第２画像データ、第３画像データ）が取得されるだけで、着目画素における電子部品Ｃの着目部位の合焦点位置ＨＦを短時間で簡単に算出することができる。したがって、電子部品実装装置１００のタクトタイムを低減することができる。

また、本実施形態によれば、合焦点位置ＨＦに配置された電子部品Ｃの着目部位に基づいて、ＸＹ平面内における電子部品Ｃの位置が算出される。これにより、ＸＹ平面内における電子部品Ｃの位置に基づいて、電子部品Ｃとその電子部品Ｃが実装される基板ＰとのＸＹ平面内における相対位置を精度良く調整することができる。

また、本実施形態によれば、第１距離Ｈ１と第２距離Ｈ２との差ΔＨａは、光学系３１の被写界深度以上である。これにより、第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との差異が明確になる。また、第２距離Ｈ２と第３距離Ｈ３との差ΔＨｂは、光学系３１の被写界深度以上である。これにより、第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との差異が明確になる。第１コントラストＬｍ１と第２コントラストＬｍ２との差異が明確になることにより、ラインＤａの傾きで示されるコントラストの第１変化率が明確に算出される。また、第２コントラストＬｍ２と第３コントラストＬｍ３との差異が明確になることにより、ラインＤｂの傾きで示されるコントラストの第２変化率が明確に算出される。第１変化率及び第２変化率が明確に算出されることにより、合焦点位置ＨＦは精度良く算出される。

また、本実施形態によれば、距離設定部４１４は、光学系３１の焦点ＦＰの位置と既知データである電子部品Ｃの外形を示す部品データとに基づいて、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定する。これにより、距離設定部４１４は、第１の撮像動作、第２の撮像動作、及び第３の撮像動作のうち、１つの撮像動作において電子部品Ｃの着目部位が焦点ＦＰよりも前側及び後側の一方に配置され、２つの撮像動作において電子部品Ｃの着目部位が焦点ＦＰよりも前側及び後側の他方に配置されるように、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定することができる。

また、本実施形態によれば、電子部品Ｃは、ボディＣｂと、ボディＣｂから突出するリードＣｌとを有し、電子部品Ｃの着目部位は、リードＣｌの先端部Ｔを含む。これにより、全焦点画像に基づいて、リードＣｌの先端部Ｔの位置が精度良く検出される。そのため、挿入型電子部品において、電子部品ＣのリードＣｌと基板Ｐの孔とを精度良く位置決めして、電子部品ＣのリードＣｌと基板Ｐの孔に円滑に挿入することができる。

また、本実施形態によれば、第２距離Ｈ２は、リードＣｌの先端部Ｔが焦点ＦＰに配置される距離である。第１距離Ｈ１は、第２距離Ｈ２からリードＣｌの長さＬだけ撮像装置３０に近付いた距離である。第３距離Ｈ３は、第２距離Ｈ２からリードＣｌの長さＬだけ撮像装置３０から離れた距離である。これにより、光学系３１の焦点ＦＰの位置を基準として、第１距離Ｈ１、第２距離Ｈ２、及び第３距離Ｈ３を設定することができる。また、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が第１距離Ｈ１に設定されることにより、ボディＣｌとリードＣｌとの境界であるリードＣｌの基端部の近傍を焦点ＦＰに配置した状態で、撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像することができる。また、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が第３距離Ｈ３に設定されることにより、リードＣｌの先端部Ｔの近傍を焦点ＦＰに配置した状態で、撮像装置３０で電子部品Ｃを撮像することができる。

なお、上述の実施形態においては、Ｚ駆動装置１１３の作動により電子部品Ｃを保持したノズル１０がＺ軸方向に移動することによって、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が調整されることとした。撮像装置３０をＺ軸方向に移動可能な撮像装置移動装置が設けられ、撮像装置移動装置の作動により、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が調整されてもよい。また、電子部品Ｃ及び撮像装置３０の両方がＺ軸方向に移動することによって、電子部品Ｃと撮像装置３０との距離が調整されてもよい。

４…制御部、５…画像処理部、１０…ノズル、２０…照明装置、２１…ケース、２２…発光素子、２３…発光素子、２４…開口、２５…開口、３０…撮像装置、３１…光学系、３２…イメージセンサ、４０…コンピュータシステム、４１…演算処理装置、４２…記憶装置、４３…入出力インターフェース、１００…電子部品実装装置、１０１…ベースフレーム、１０２…フィーダバンク、１０３…基板搬送装置、１０４…基板クランプ機構、１０５…ベースプレート、１０６…実装ヘッド、１０７…実装ヘッド移動装置、１０８…Ｘ軸ガイドレール、１０９…Ｙ軸ガイドレール、１１０…Ｘ駆動装置、１１１…Ｙ駆動装置、１１２…ノズル移動装置、１１３…Ｚ駆動装置、１１４…θＺ駆動装置、２００…フィーダ、４１１…実装制御部、４１２…照明制御部、４１３…撮像制御部、４１４…距離設定部、４２１…スケジュールデータ記憶部、４２２…プログラム記憶部、４２３…部品データ記憶部、５１１…画像データ取得部、５１２…コントラスト算出部、５１３…変化率算出部、５１４…測距処理部、５１５…全焦点画像生成部、５１６…位置算出部、５２１…合焦点位置記憶部、５２２…全焦点画像記憶部、ＡＸ…光軸、Ｃ…電子部品、Ｃｂ…ボディ、Ｃｌ…リード、Ｄａ…ライン、Ｄｂ…ライン、Ｄ１…第１ライン、Ｄ２…第２ライン、Ｄ３…第３ライン、Ｄ４…第４ライン、ＦＰ…焦点、Ｈ１…第１距離、Ｈ２…第２距離、Ｈ３…第３距離、ＨＦ…合焦点位置、Ｌ…長さ、Ｌｍ１…第１コントラスト、Ｌｍ２…第２コントラスト、Ｌｍ３…第３コントラスト、Ｐ…基板、ＰＪａ…部品供給位置、ＰＪｂ…実装位置、Ｔ…先端部。

Claims (8)

1. フィーダから供給された電子部品を保持するノズルを有し、前記ノズルで前記電子部品を基板に実装する実装ヘッドと、
   前記ノズルに保持されている前記電子部品を撮像する撮像装置と、
   前記電子部品を保持した前記ノズルを移動して、前記電子部品と前記撮像装置との距離を調整する駆動装置と、
   前記電子部品の着目部位が前記撮像装置の光学系の位置が固定された焦点よりも前側及び後側のそれぞれに配置される前記電子部品と前記撮像装置との第１距離、前記第１距離よりも長い第２距離、及び前記第２距離よりも長い第３距離を設定する距離設定部と、
   前記電子部品と前記撮像装置とが前記第１距離、前記第２距離、及び前記第３距離だけ離れているときのそれぞれにおいて前記撮像装置で撮像された前記電子部品の第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得する画像データ取得部と、
   前記第１画像データ、前記第２画像データ、及び前記第３画像データの前記着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出するコントラスト算出部と、
   前記距離に対する前記第１コントラストと前記第２コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率、及び前記第２コントラストと前記第３コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出する変化率算出部と、
   前記第１変化率が前記第２変化率よりも大きいときに、前記第１変化率と前記第１コントラストと前記第２コントラストとで規定される第１比例データと、前記第１変化率と前記第３コントラストとで規定される第２比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出し、前記第２変化率が前記第１変化率よりも大きいときに、前記第２変化率と前記第２コントラストと前記第３コントラストとで規定される第３比例データと、前記第２変化率と前記第１コントラストとで規定される第４比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出する測距処理部と、を備える
   電子部品実装装置。
2. 前記距離と前記着目画素のコントラストとの関係を示すダイアグラムが規定され、
   前記第１比例データは、前記ダイアグラムにおいて前記第１コントラストと前記第２コントラストとを通る第１ラインを含み、前記第２比例データは、前記ダイアグラムにおいて前記第１ラインと線対称であり前記第３コントラストを通る第２ラインを含み、
   前記第３比例データは、前記ダイアグラムにおいて前記第２コントラストと前記第３コントラストとを通る第３ラインを含み、前記第４比例データは、前記ダイアグラムにおいて前記第３ラインと線対称であり前記第１コントラストを通る第４ラインを含み、
   前記合焦点位置は、前記第１ラインと前記第２ラインとの交点における前記距離、又は前記第３ラインと前記第４ラインとの交点における前記距離である、
   請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記第１距離と前記第２距離との差、及び前記第２距離と前記第３距離との差は、前記光学系の被写界深度以上である、
   請求項１又は請求項２に記載の電子部品実装装置。
4. 前記電子部品の外形を示す部品データを記憶する部品データ記憶部を備え、
   前記距離設定部は、前記光学系の焦点の位置と前記部品データとに基づいて、前記第１距離、前記第２距離、及び前記第３距離を設定する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。
5. 前記距離は、前記光学系の光軸と平行な方向の距離であり、
   前記合焦点位置に配置された前記着目部位に基づいて、前記光軸と直交する平面内における前記着目部位の位置を算出する位置算出部を備える、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子部品実装装置。
6. 前記電子部品は、ボディと、前記ボディから突出するリードとを有し、
   前記着目部位は、前記リードの先端部を含む、
   請求項５に記載の電子部品実装装置。
7. 前記第２距離は、前記リードの先端部が前記焦点に配置される距離であり、
   前記第１距離は、前記第２距離から前記リードの長さだけ前記撮像装置に近付いた距離であり、
   前記第３距離は、前記第２距離から前記リードの長さだけ前記撮像装置から離れた距離である、
   請求項６に記載の電子部品実装装置。
8. フィーダから供給され実装ヘッドのノズルに保持されている電子部品の着目部位が撮像装置の光学系の位置が固定された焦点よりも前側及び後側のそれぞれに配置される前記電子部品と前記撮像装置との第１距離、前記第１距離よりも長い第２距離、及び前記第２距離よりも長い第３距離を設定することと、
   前記電子部品を保持した前記ノズルを移動して、前記電子部品と前記撮像装置との距離を調整して、前記電子部品と前記撮像装置とが前記第１距離、前記第２距離、及び前記第３距離だけ離れているときのそれぞれにおいて前記撮像装置で撮像された前記電子部品の第１画像データ、第２画像データ、及び第３画像データを取得することと、
   前記第１画像データ、前記第２画像データ、及び前記第３画像データの前記着目部位を含む同一の着目画素のそれぞれの第１コントラスト、第２コントラスト、及び第３コントラストを算出することと、
   前記距離に対する前記第１コントラストと前記第２コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第１変化率、及び前記第２コントラストと前記第３コントラストとの間の前記着目画素のコントラストの平均変化率を示す第２変化率を算出することと、
   前記第１変化率が前記第２変化率よりも大きいときに、前記第１変化率と前記第１コントラストと前記第２コントラストとで規定される第１比例データと、前記第１変化率と前記第３コントラストとで規定される第２比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出することと、
   前記第２変化率が前記第１変化率よりも大きいときに、前記第２変化率と前記第２コントラストと前記第３コントラストとで規定される第３比例データと、前記第２変化率と前記第１コントラストとで規定される第４比例データとに基づいて、前記着目画素における前記着目部位の合焦点位置を算出することと、
   前記ノズルで前記電子部品を基板に実装することと、を含む
   電子部品実装方法。

Images