JP7249891B2

JP7249891B2 - 基板作業装置

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Publication number: JP7249891B2
Application number: JP2019115390A
Authority: JP
Inventors: 政二高橋
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021002579A

Description

この発明は、基板作業装置に関する。

従来、ライン状に延びる複数の撮像領域を有する撮像部が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、エリア型撮像素子であるＣＭＯＳエリアセンサに設けられた第１～第４撮像ラインにより、移動する対象物を撮像することが開示されている。上記特許文献１に記載の撮像装置は、ＣＯＭＳエリアセンサを制御するドライバと、ＣＭＯＳエリアセンサにより撮像された対象物の画像を保存するメモリと、移動する対象物の位置を検出するロータリーエンコーダとをさらに備えている。

特許第４９６７１０９号公報

駆動装置による電子部品の移動ピッチである機械スケールと、電子部品を撮像する撮像部の撮像スケールが合っていない場合、画像の重なりや抜けが生じて、画質が低下することがあった。

本発明は、機械スケールと撮像スケールの不一致による画像の重なりや抜けを抑制して、良質な画質を取得することを課題とする。

基板作業装置は、基板に対する電子部品の実装作業を行う搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを前記基板に対して移動させる駆動装置と、前記搭載ヘッドにより保持された電子部品を対象物として撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像を画像処理する画像処理部と、を備え、前記撮像部は、主走査方向に画素を一列状に配置したライン撮像部を副走査方向に複数ライン有するエリアセンサであり、前記撮像部は、前記複数ラインのうち一部の特定ラインを用いて、前記搭載ヘッドによって前記副走査方向に移動する前記電子部品を連続して撮像し、前記画像処理部は、前記ライン撮像部の副走査方向の撮像スケールＳ１と前記搭載ヘッドの副走査方向の移動ピッチである機械スケールＳ２とのスケール差Δがある場合、前記ライン撮像部の前記特定ラインで撮影した画像データの副走査方向のスケールを、前記撮像スケールＳ１から前記機械スケールＳ２に変更する画像補正処理を実行する。
この装置は、撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２のスケール差Δに基づいて、画像のスケールを変更する。スケールの不一致が解消され、画像の重なりや抜けを抑制することが出来る。

前記基板作業装置の一実施態様として、前記画像処理部は、前記副走査方向に隣接するライン間の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、前記ライン撮像部の前記特定ラインで撮影した画像データの副走査方向のスケールを、前記撮像スケールＳ１から前記機械スケールＳ２に変更してもよい。補完は、スケール変更に伴う輝度の変化量を補う意味である。この構成では、輝度の変化量を補完するため、スケール変更に伴って輝度情報が失われることがなく、良質な画像データが得られる。

前記基板作業装置の一実施態様として、前記撮像スケールＳ１が前記機械スケールＳ２より小さい場合、前記撮像部は、前記特定ラインと前記副走査方向で前記特定ラインの１つ後に位置する後方ラインで、前記電子部品を撮像し、前記画像処理部は、Ｎ番目のラインとＮ＋１番目のラインの画素の輝度差ｄＰと前記撮像スケールＳ１を用いて、Ｎ番目のラインとＮ＋１番目のラインの画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１を算出し、Ｎ番目のラインの画素について、機械スケール相当の画素に対する副走査方向のずれ量Ｗｎを、前記スケール差Δから算出し、前記輝度変化率ｄＰ／Ｓ１と、前記ずれ量Ｗｎと、補正前のＮ番目の画素の輝度値Ｐ_（ｎ）に基づいて、Ｎ番目の画素について、補正後の輝度値Ｐ'_（ｎ）を算出してもよい。

前記基板作業装置の一実施態様として、前記撮像スケールＳ１が前記機械スケールＳ２より大きい場合、前記撮像部は、前記特定ラインと前記副走査方向で前記特定ラインの１つ前に位置する前方ラインで、前記電子部品を撮像し、前記画像処理部は、Ｎ－１番目のラインとＮ番目のラインの画素の輝度差ｄＰと前記撮像スケールＳ１を用いて、Ｎ－１番目のラインとＮ番目のラインの画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１を算出し、Ｎ番目のラインの画素について、機械スケール相当の画素に対する副走査方向のずれ量Ｗｎを、前記スケール差Δから算出し、前記輝度変化率ｄＰ／Ｓ１と、前記ずれ量Ｗｎと、補正前のＮ番目の画素の輝度値Ｐ_（ｎ）とに基づいて、Ｎ番目の画素について、補正後の輝度値Ｐ'_（ｎ）を算出してもよい。

本発明によれば、機械スケールと撮像スケールの不一致による画像の重なりや抜けを抑制して、良質な画質を取得することができる。

部品作業装置の平面図部品作業装置の側面図部品作業装置のブロック図撮像スケールと機械スケールが一致している場合の画像データ電子部品の連続撮像動作を示す図撮像スケールと機械スケールの説明図撮像スケールと機械スケールが一致していない場合の画像データ撮像スケールと機械スケールが一致していない場合の画像データ画像補正処理の説明図輝度変化率の説明図（Ｓ１＜Ｓ２）画像データのずれ量の説明図（Ｓ１＜Ｓ２）輝度値の補正方法を示す図（１ライン目）輝度値の補正方法を示す図（２ライン目）補正後の輝度値を示す図（Ｓ１＜Ｓ２）補正後の輝度値を示す図（Ｓ１＞Ｓ２）輝度変化率の説明図（Ｓ１＞Ｓ２）画像データのずれ量の説明図（Ｓ１＞Ｓ２）輝度値の補正方法を示す図（１ライン目）輝度値の補正方法を示す図（１ライン目）

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

１．部品実装装置の構成
図１～図３を参照して、本発明の一実施形態による部品実装装置１の全体構成について説明する。なお、以下の説明では、基板搬送方向に沿う方向をＸ方向とし、水平面内でＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に直交する上下方向をＺ方向とする。部品実装装置１は、「基板作業装置」の一例である。

部品実装装置１は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの電子部品Ｅを、プリント基板などの基板Ａに実装する装置である。部品実装装置１は、基台２と、部品供給部３と、搬送部４と、ヘッドユニット５と、支持部６と、レール部７と、部品撮像装置８と、基板カメラ９と、制御部１０とを備えている。

基台２は、部品供給部３、搬送部４、レール部７、部品撮像装置８および制御部１０を配置する基礎となる台である。基台２には、Ｙ方向の両側に、部品供給部３が配置されている。基台２上には、搬送部４、レール部７および部品撮像装置８が設けられている。

部品供給部３は、基板Ａに実装される電子部品Ｅを供給する装置である。部品供給部３は、複数のテープフィーダ３ａを含んでいる。テープフィーダ３ａは、ヘッドユニット５による電子部品Ｅの取出しのための部品保持動作に応じて、部品供給テープを送り出すことにより、電子部品Ｅを供給する。

搬送部４は、実装前の基板Ａを、基台中央の実装作業位置に搬入し、実装後の基板Ａを搬出する。搬送部４は、一対のコンベア部４ａを含んでいる。

ヘッドユニット５は、図２に示すように、部品実装用のヘッドユニット５であり、実装作業位置において固定された基板Ａに電子部品Ｅを実装する。具体的には、ヘッドユニット５は、複数の搭載ヘッド５１と、搭載ヘッド５１を上下方向に移動させるためのＺ軸モータ５２と、搭載ヘッド５１の先端に装着されたノズル５１ａを上下方向に沿って延びる回転軸線周りに回転させるためのＲ軸モータ５３とを含んでいる。

搭載ヘッド５１は、真空発生装置（図示せず）に接続されており、真空発生装置から供給される負圧によって、先端に装着されたノズル５１ａに電子部品Ｅを保持（吸着）可能に構成されている。また、搭載ヘッド５１は、Ｚ軸モータ５２により、電子部品Ｅを保持する際または保持された電子部品Ｅを実装する際の下降位置と、保持された電子部品Ｅを基板Ａに搬送する際の上昇位置との間で、上下方向に移動可能に構成されている。

支持部６は、図１に示すように、ヘッドユニット５を基板搬送方向（Ｘ方向）に移動可能に支持する。具体的には、支持部６は、基板搬送方向に延びるボールねじ軸６ａと、ボールねじ軸６ａを回転させるＸ軸モータ６ｂとを含んでいる。ヘッドユニット５には、支持部６のボールねじ軸６ａと係合するボールナット（図示せず）が設けられている。ヘッドユニット５は、Ｘ軸モータ６ｂによりボールねじ軸６ａが回転されることにより、ボールねじ軸６ａと係合するボールナットとともに、支持部６に沿って基板搬送方向に移動可能に構成されている。ボールねじ軸６ａ、Ｘ軸モータ６ｂは、搭載ヘッド５１をＸ方向（副走査方向）に移動させる駆動装置である。

支持部６は、ロータリーエンコーダ６ｃを有している。エンコーダ６ｃは、Ｘ軸モータ６ｂの角位置を検出する位置センサである。エンコーダ６ｃは、Ｘ軸モータ６ｂが所定角度回転するごとに、パルス信号Ｓｐを出力する。

一対のレール部７は、支持部６をＹ方向に移動可能に支持するように構成されている。具体的には、レール部７は、支持部６のＸ方向の両端部をＹ方向に移動可能に支持する一対のガイドレール７ａと、Ｙ方向に延びるボールねじ軸７ｂと、ボールねじ軸７ｂを回転させるＹ軸モータ７ｃとを含んでいる。支持部６には、レール部７のボールねじ軸７ｂと係合するボールナット（図示せず）が設けられている。支持部６は、Ｙ軸モータ７ｃによりボールねじ軸７ｂが回転されることにより、ボールねじ軸７ｂと係合するボールナットとともに、一対のレール部７に沿ってＹ方向に移動可能に構成されている。ボールねじ軸７ｂ、Ｙ軸モータ７ｃは、搭載ヘッド５１をＹ方向（主走査方向）に移動させる駆動装置である。

レール部７は、ロータリーエンコーダ７ｄを有している。エンコーダ７ｄは、Ｙ軸モータ７ｃの角位置を検出する位置センサである。エンコーダ７ｄは、Ｙ軸モータ７ｃが所定角度回転するごとに、パルス信号Ｓｐを出力する。

このような構成により、ヘッドユニット５は、基台２上を水平方向に（Ｘ方向およびＹ方向に）移動可能に構成されている。これにより、ヘッドユニット５は、部品供給部３の上方に移動して、部品供給部３から供給される電子部品Ｅを保持（吸着）することが可能である。また、ヘッドユニット５は、実装作業位置において固定された基板Ａの上方に移動して、保持（吸着）された電子部品Ｅを基板Ａに実装することが可能である。

部品撮像装置８は、搭載ヘッド５１に保持された電子部品Ｅを撮像する部品認識用のカメラである。部品撮像装置８は、基台２の上面上に固定されており、電子部品Ｅの下方から、搭載ヘッド５１に保持された電子部品Ｅを撮像する。

制御部１０は、部品撮像装置８による電子部品Ｅの撮像画像に基づいて、電子部品Ｅの保持状態（回転姿勢および搭載ヘッド５１に対する保持位置）を認識し、基板Ａに対する電子部品Ｅの搭載位置や搭載角度を補正する処理を行う。

部品撮像装置８は、図３に示すように、電子部品Ｅに発光素子１１ａからの照明光を照射する照明部１１と、電子部品Ｅによる照明光の反射光を受光して電子部品Ｅを撮像する二次元イメージセンサ１２（エリアセンサ）とを備えている。二次元イメージセンサ１２は、搭載ヘッド５１により保持された電子部品Ｅを対象物として撮像する撮像部である。

二次元イメージセンサ１２は、図３に示すように、主走査方向（Ｙ方向）に画素Ｇを一列状に配置したライン撮像部Ｌを、副走査方向に複数ライン有するエリアセンサである。以下、ライン撮像部Ｌを単にラインＬとも呼ぶ。二次元イメージセンサ１２は、ラインＬごとに画像の読み出しを行うことが出来る。二次元イメージセンサ１２は、特定のラインＬだけを使用して対象物の撮像が可能なＲＯＩ（Region of Interest）機能を有している。

この例では、Ｌ１～Ｌ１２の全１２ラインのうち、一部の特定ラインを使用して対象物の撮影を行う。この例では、Ｌ５～Ｌ８の４ラインを使用して対象物の撮像を行う。つまり、有効ライン数は４である。ＲＯＩ機能は、移動物体の連続撮影を高速で行うことが出来るというメリットがある。二次元イメージセンサ１２は、たとえば、任意の撮像部分の画像の切り出しが可能なＣＭＯＳイメージセンサである。

部品撮像装置８は、二次元イメージセンサ１２から出力される各ラインＬの画像データから部品画像を生成する画像処理部１３を含んでいる。

画像処理部１３は、演算処理部であるＣＰＵ２１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどからなるメモリ２２とを有している。メモリ２２は、後述する画像補正処理を実行するためのプログラムやデータが記憶されている。画像補正処理を実行するためのデータは、撮像スケールＳ１のデータと機械スケールＳ２のデータを含む。

部品撮像装置８は、撮像制御部１４と、照明制御部１５を有している。撮像制御部１４は、イメージセンサ１２による電子部品Ｅの撮影タイミングと、照明制御部１５を介して発光素子１１ａの点灯タイミングを制御する。

制御部１０は、図３に示すように、ＣＰＵ１０ａと、メモリ１０ｂとを含み、部品実装装置１の動作を制御する制御回路である。制御部１０は、部品供給部３、搬送部４、ヘッドユニット５、支持部６、レール部７、部品撮像装置８に電気的に接続されている。制御部１０は、部品供給部３、搬送部４、ヘッドユニット５、支持部６、レール部７、部品撮像装置８および基板カメラ９などを生産プログラムに従って制御することにより、ヘッドユニット５により基板Ａに電子部品Ｅを実装させる制御を行うように構成されている。

２．電子部品Ｅの撮像動作
制御部１０は、ヘッドユニット５の搭載ヘッド５１に保持された電子部品Ｅが、部品撮像装置８上を移動するタイミングに合わせて撮像トリガＴｒを部品撮影装置８の撮像制御部１４に出力する。

具体的には、エンコーダ６ｃのパルス信号Ｓｐに基づいて出力タイミングを決めており、制御部１０は、パルス信号Ｓｐが所定回数出力されるごとに、パルス信号Ｓｐに同期して撮像トリガＴｒを出力する。図４の例では、搭載ヘッド５１が、機械スケールＳ２の４倍分の距離を移動する間隔で撮影を行う。機械スケールＳ２は後述するように、８パルス周期であり、Ｓ２＝Ｌｐ×８であることから、撮影トリガＴｒの周期Ｎｐは、８×４＝３２回である。

制御部１０から出力された撮影トリガＴｒは、撮像制御部１４を介して、イメージセンサに入力される。イメージセンサ１２は、撮像トリガＴｒに応答して、電子部品Ｅを撮像する。具体的には、ＲＯＩ機能による４つの有効ラインＬ５～Ｌ８を用いて電子部品Ｅを撮像する。図４の例では、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３に撮像トリガＴｒが出力されており、図５に示すように、Ｘ方向（副走査方向）に３分割して、電子部品Ｅを撮像する。

電子部品Ｅを複数回に分けて連続的に撮影する場合、移動する電子部品Ｅに対して、撮像タイミングが、ずれていないことが望ましい。しかし、撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２に相違がある場合（Ｓ１≠Ｓ２）、撮像タイミングにずれが生じて、画像に抜けが生じたり、重なりが生じる場合がある。

撮像スケールＳ１は、（１）式で示すように、電子部品Ｅを撮影する時のライン撮像部Ｌの副走査方向の視野サイズＤ'である（図６参照）。つまり、１ライン（１画素）当たりの視野サイズＤ'である。尚、Ｄはライン撮像部Ｌの副走査方向の画素サイズ、Ｚ１は部品撮像装置８から電子部品Ｅまでの距離である。

機械スケールＳ２は、Ｘ軸モータ６ｂによる搭載ヘッド５１のＸ方向（副走査方向）の移動ピッチであり、ＬｐとＱから求めることが出来る。Ｌｐ（図４参照）は、パルス信号Ｓｐ毎のＸ軸モータ６ｂによる搭載ヘッド５１のＸ方向（副走査方向）の移動ピッチである。つまり、エンコーダ６ｃが１回のパルス信号Ｓｐを出力する間に、搭載ヘッド５１がＸ方向に移動する距離である。Ｘ軸モータ６ｂの角位置を検出するエンコーダ６ｃは、機械スケールＳ２の１／Ｑの分解能であり、機械スケールＳ２は、エンコーダ６ｃによる搭載ヘッド５１の移動ピッチＬｐと分周比Ｑの積として求めることが出来る。

Ｓ１＝Ｄ'・・・・・・・・（１）
Ｓ２＝Ｌｐ×Ｑ・・・・・（２）

一般的に、「分周比Ｑ」の値は、２、４、８、１６などの定数（整数）である。この例では、「Ｑ」＝８であり、Ｓ２＝Ｌｐ×８である。

尚、図４に示す四角枠Ｍは、１画素（１セル）あたりの画像データのサイズを示している。また、四角枠Ｍ内の数字は有効ラインのラインカント（番号）を示している。他の図も同様である。

撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２は、製造時の検査工程の測定値を用いることが出来る。また、測定値に限らず、設計値や理論値でもよい。撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２は、製造段階でメモリ２２に記憶しておくとよい。

機械スケールＳ２と撮像スケールＳ１は、一致することが望ましい（Ｓ１＝Ｓ２）。しかし、撮像スケールＳ１は視野のサイズ、機械スケールＳ２は、移動ピッチＬｐと分周比Ｑとを用いて上記の式（２）から算出されるスケールであり、２つのスケールＳ１、Ｓ２は、物理世界が異なる別のスケールである。そのため、２つのスケールＳ１、Ｓ２が一致しない場合がある（Ｓ１≠Ｓ２）。

撮像スケールＳ１が機械スケールＳ２よりも小さい場合（Ｓ１＜Ｓ２）、例えば、Ｓ１＝２４μＭ、Ｓ２＝２５μＭの場合、電子部品Ｅの移動に対して撮像タイミングが遅れることになるから、各回の画像間に、画像の抜けが発生する。例えば、図７に示すように、１回目に撮像したラインＬ８の画像と、２回目に撮像したラインＬ５の画像との間に、画像の抜けが発生する。また、２回目の撮像したラインＬ８の画像と、３回目に撮像したラインＬ５の画像との間に、画像の抜けが生じる。

撮像スケールＳ１が機械スケールＳ２よりも大きい場合（Ｓ１＞Ｓ２）、例えば、Ｓ１＝２４μＭ、Ｓ２＝２３μＭの場合、電子部品Ｅの移動に対して撮像タイミングが早くなるから、各回の画像に、重なりが発生する。例えば、図８に示すように、１回目に撮像したラインＬ８の画像と、２回目に撮像したラインＬ５の画像との間に重なりが発生する。また、２回目の撮像したラインＬ８の画像と、３回目に撮像したラインＬ５の画像との間に、重なりが発生する。

画像処理部１３のＣＰＵ２１は、画像の抜けや重なりを解消するため、イメージセンサ１２から出力される各有効ラインＬ５～Ｌ８の画像データを補正する画像補正処理を実行する。画像補正処理は、各有効ラインＬ５～Ｌ８の画像データのＸ方向のスケールを、撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する補正である。

（Ｓ１＜Ｓ２の場合）
撮像スケールＳ１が機械スケールＳ２よりも小さい場合、イメージセンサ１２により、Ｌ５～Ｌ９の５つのラインで、電子部品Ｅを撮像する。つまり、４本の有効ラインＬ５～Ｌ８に加えて、副走査方向（イメージセンサ１２に対する電子部品Ｅの移動方向）で、有効ラインＬ８の後方（図５の右側）に位置する後方ラインＬ９でも撮像を行う。

そして、ＣＰＵ２１は、図９に示すように、Ｘ方向に隣接する２ラインの画像データから輝度値Ｐを補完して、４つの有効ラインＬ５～Ｌ８で撮影した各画像データのＸ方向のスケールを撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する。

つまり、１番目の有効ラインＬ５と２番目の有効ラインＬ６の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、１番目の有効ラインＬ５の画像データのＸ方向のスケール誤差を修正する。

また、２番目の有効ラインＬ６と３番目の有効ラインＬ７の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、２番目の有効ラインＬ６の画像データのＸ方向のスケール誤差を修正する。

同様に、３番目の有効ラインＬ７と４番目の有効ラインＬ８の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、３番目の有効ラインＬ７の画像データのＸ方向のスケール誤差を修正する。そして、４番目の有効ラインＬ８と補正用に追加した５番目の有効ラインＬ９の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、４番目のラインＬ８の画像データのＸ方向のスケール誤差を修正する。

下記の（４）式は、輝度値Ｐの補正式である。
Ｐ'_（ｎ）＝Ｐ_（ｎ）＋[（Ｐ_{（ｎ＋１）}－Ｐ_（ｎ））／Ｓ１]×Ｗｎ・・・・（４）式

Ｐ'_（ｎ）は補正後のＮ番目のラインＬの画素Ｇの輝度値、Ｐ_（ｎ）は補正前のＮ番目のラインＬの画素Ｇの輝度値である。Ｓ１は撮像スケール、Ｎａは有効ライン数である。

（４）式の[（Ｐ_{（ｎ＋１）}－Ｐ_（ｎ））／Ｓ１]は、Ｘ方向に隣接する画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１、つまり、図１０に示す輝度変化直線Ｆの傾きを示している。図１０は、Ｎ番目とＮ＋１番目のラインについて、画素Ｇの輝度値を棒グラフで示した図である。

Ｗｎは、図１１に示すように、機械スケール相当の画像データと比較した時の各有効ラインＬの画素のＸ方向のずれ量であり、以下の（５）式により求めることが出来る。

Ｗｎ＝Δ×Ｌｃ・・・・・・・・・・（５）

Δは機械スケールＳ２と撮像スケールＳ１のスケール差である。Ｓ２＝２５μＭ、Ｓ１＝２４μＭの場合、スケール差Δは１μＭである。

Ｌｃは、有効ラインのライン番号（ラインカウント）である。１番目の有効ラインＬ５の場合、ラインカウントＬｃは「１」である。２番目の有効ラインＬ６の場合、ラインカウントＬｃは「２」である。

例えば、１番目の有効ラインの場合、図１２に示すように、補正前の輝度値Ｐ_（１）に対して、ずれ量Ｗ１による輝度増加分を加えた輝度値、つまり、輝度変化直線Ｆ上のＣ１点の輝度値が、補正後の輝度値Ｐ'_（１）として得られる。ずれ量Ｗ１は、機械スケール相当の画像データと比較した時の１番目の有効ラインＬ１の画素のＸ方向のずれ量である。

また、２番目の有効ラインの場合、図１３に示すように、補正前の輝度値Ｐ_（２）に対して、ずれ量Ｗ２による輝度増加分を加えた輝度値、つまり、輝度変化直線Ｆ上のＣ２点の輝度値が、補正後の輝度値Ｐ'_（２）として得られる。図１４は、各有効ラインＬ５～Ｌ８について、補正後の輝度値Ｐ'_（ｎ）の分布を棒グラフで示している。

（Ｓ１＞Ｓ２の場合）
撮像スケールＳ１が機械スケールＳ２よりも大きい場合、図１５に示すように、イメージセンサ１２により、Ｌ４～Ｌ８の５つのラインで、電子部品Ｅを撮像する。つまり、４本の有効ラインＬ５～Ｌ８に加えて、副走査方向（イメージセンサ１２に対する電子部品Ｅの移動方向）で、有効ラインＬ５の前方（図５の左側）に位置する前方ラインＬ４でも撮像を行う。

そして、ＣＰＵ２１は、Ｘ方向に隣接する２ラインの画像データから輝度値Ｐを補完して、有効ラインＬ５～Ｌ８の画像データのＸ方向のスケールを撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する。

つまり、補正用に追加したラインＬ４と１番目の有効ラインＬ５の画素の輝度値から、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、１番目の有効ラインＬ５の画像データのＸ方向のスケールを撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する。

また、１番目の有効ラインＬ５と２番目の有効ラインＬ６の画素の輝度値から、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、２番目の有効ラインＬ６の画像データのＸ方向のスケールを、撮像スケールＳ１からを機械スケールＳ２に変更する。

同様に、２番目の有効ラインＬ６と３番目の有効ラインＬ７の画素の輝度値から、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、３番目の有効ラインＬ７の画像データのＸ方向のスケールを、撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する。そして、３番目の有効ラインＬ７と４番目の有効ラインＬ８の画素の輝度値から、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、４番目のラインＬ８の画像データのＸ方向のスケールを、撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する。

下記の（６）式は、輝度値Ｐの補正式である。
Ｐ'_（ｎ）＝Ｐ_（ｎ）－[（Ｐ_（ｎ）－Ｐ_{（ｎ－１）}）／Ｓ１]×Ｗｎ・・（６）式

Ｐ'_（ｎ）は補正後のＮ番目のラインＬの画素Ｇの輝度値、Ｐ_（ｎ）は補正前のＮ番目のラインＬの画素Ｇの輝度値である。Ｓ１は、撮像スケールである。

（６）式の[（Ｐ_（ｎ）－Ｐ_{（ｎ－１）}）／Ｓ１]は、Ｘ方向に隣接する画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１、つまり、図１６に示す輝度変化直線Ｆの傾きを示している。図１６は、Ｎ－１番目とＮ番目のラインについて、画素Ｇの輝度値を棒グラフで示した図である。

Ｗｎは、図１７に示すように、機械スケール相当の画像データと比較した時の各有効ラインＬの画素のＸ方向のずれ量である。

例えば、１番目の有効ラインの場合、図１８に示すように、補正前の輝度値Ｐ_（１）に対して、画素のずれ量Ｗ１による輝度減少を減じた輝度値、つまり、輝度変化直線Ｆ上のＣ３点の輝度値が、補正後の輝度値Ｐ'_（１）として得られる。

また、２番目の有効ラインの場合、図１９に示すように、補正前の輝度値Ｐ_（２）に対して、画素のずれ量Ｗ２による輝度減少分を減じた輝度値、つまり、輝度変化直線Ｆ上のＣ４点の輝度値が、補正後の輝度値Ｐ'_（２）として得られる。

画像処理部１３は、イメージセンサ１２により電子部品Ｅの撮像が行わる都度、上記の画像補正処理を実行する。そして、補正後のデータから部品画像を作成して、制御部１０に出力する。

３．効果説明
この発明では、イメージセンサ１２の有効ラインＬ５～Ｌ８で撮影した各画像データのＸ方向のスケールを、撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更する補正を行うため、撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２の不一致による画像の重なりや、抜けが生じることを抑制できる。

電子部品Ｅと部品撮像装置８の相対的な位置関係のずれは、撮影スケールＳ１に影響する。つまり、基台２に対する部品撮像装置８の取付位置精度や、ヘッドユニット５の取付位置精度により、撮像スケールＳ１と機械スケールＳ２にスケール差Δが生じる場合がある。この技術を適用することで、部品撮像装置８やヘッドユニット５を、基台２に対して、高精度に位置決めする必要が無くなるというメリットがある。

また、この技術を適用することで、２つのスケールＳ１、Ｓ２を一致させる制約はなくなるため、部品撮像装置８やＸ軸モータ６６の選定種類が拡大するため、調整のロバスト性が高い。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１では、画像処理部１３を、部品撮像装置８に対して設けたが、制御部１０に設けてもよい。

（２）実施形態１では、制御部１０から部品撮像装置８に撮影トリガＴｒを出力して、部品撮像装置８による電子部品Ｅの撮影タイミングを制御した。これ以外にも、エンコーダ６ｃの出力するパルス信号Ｓｐを部品撮像装置（撮像制御部）８に入力して、部品撮像装置８にて撮影タイミングを制御してもよい。

（３）実施形態１では、輝度値の補完及び画像データのスケールを変更する処理を、画像処理部１３のＣＰＵ２１で行った。これらの処理は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上のハード回路や、ＣＰＵとハード回路の組み合わせにより構成してもよい。

（４）実施形態１では、画像データを撮像スケールＳ１から機械スケールＳ２に変更するにあたり、画像データの輝度を補正する処理、つまり、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完する処理を行った。輝度の補正は、任意の処理であり、輝度は補正前の値を使用し、スケールだけを補正してもよい。

（５）実施形態１では、イメージセンサ１２は、搭載ヘッド５１が機械スケールＳ２の４倍分の距離を移動する間隔で、電子部品Ｅの撮影を行った。イメージセンサ１２は、搭載ヘッド５１が機械スケールＳ２の５倍分の距離や６倍分の距離を移動する間隔で、電子部品の撮影を行ってもよい。この場合、イメージセンサ１２のライン撮像部Ｌの有効ライン数を５ラインや６ラインにするとよい。

１部品実装装置（基板作業装置）
５ヘッドユニット
８部品撮像装置
１２二次元イメージセンサ（撮像部）
５１搭載ヘッド
Ａ基板
Ｅ電子部品
Ｇ画素
Ｐ輝度値
Ｌ１～Ｌ１２ライン撮像部
Ｌ５～Ｌ８有効ライン（特定ライン）

Claims

基板作業装置であって、
基板に対する電子部品の実装作業を行う搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドを前記基板に対して移動させる駆動装置と、
前記搭載ヘッドにより保持された電子部品を対象物として撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像を画像処理する画像処理部と、を備え、
前記撮像部は、主走査方向に画素を一列状に配置したライン撮像部を副走査方向に複数ライン有するエリアセンサであり、
前記撮像部は、前記複数ラインのうち一部の特定ラインを用いて、前記搭載ヘッドによって前記副走査方向に移動する前記電子部品を連続して撮像し、
前記画像処理部は、前記ライン撮像部の副走査方向の撮像スケールＳ１と前記搭載ヘッドの副走査方向の移動ピッチである機械スケールＳ２とのスケール差Δがある場合、
前記ライン撮像部の前記特定ラインで撮影した画像データの副走査方向のスケールを、前記撮像スケールＳ１から前記機械スケールＳ２に変更する画像補正処理を実行する、基板作業装置。
請求項１に記載の基板作業装置であって、
前記画像処理部は、前記副走査方向に隣接するライン間の画素の輝度差ｄＰから、スケール変更に伴う輝度の変化量を補完して、前記ライン撮像部の前記特定ラインで撮影した画像データの副走査方向のスケールを、前記撮像スケールＳ１から前記機械スケールＳ２に変更する、基板作業装置。
請求項１又は請求項２に記載の基板作業装置であって、
前記撮像スケールＳ１が前記機械スケールＳ２より小さい場合、
前記撮像部は、前記特定ラインと前記副走査方向で前記特定ラインの１つ後に位置する後方ラインで、前記電子部品を撮像し、
前記画像処理部は、
Ｎ番目のラインとＮ＋１番目のラインの画素の輝度差ｄＰと前記撮像スケールＳ１を用いて、Ｎ番目のラインとＮ＋１番目のラインの画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１を算出し、
Ｎ番目のラインの画素について、機械スケール相当の画素に対する副走査方向のずれ量Ｗｎを、前記スケール差Δから算出し、
前記輝度変化率ｄＰ／Ｓ１と、前記ずれ量Ｗｎと、補正前のＮ番目の画素の輝度値Ｐ_（ｎ）に基づいて、Ｎ番目の画素について、補正後の輝度値Ｐ'_（ｎ）を算出する、基板作業装置。
請求項１又は請求項２に記載の基板作業装置であって、
前記撮像スケールＳ１が前記機械スケールＳ２より大きい場合、
前記撮像部は、前記特定ラインと前記副走査方向で前記特定ラインの１つ前に位置する前方ラインで、前記電子部品を撮像し、
前記画像処理部は、
Ｎ－１番目のラインとＮ番目のラインの画素の輝度差ｄＰと前記撮像スケールＳ１を用いて、Ｎ－１番目のラインとＮ番目のラインの画素間の輝度変化率ｄＰ／Ｓ１を算出し、
Ｎ番目のラインの画素について、機械スケール相当の画素に対する副走査方向のずれ量Ｗｎを、前記スケール差Δから算出し、
前記輝度変化率ｄＰ／Ｓ１と、前記ずれ量Ｗｎと、補正前のＮ番目の画素の輝度値Ｐ_（ｎ）とに基づいて、Ｎ番目の画素について、補正後の輝度値Ｐ'_（ｎ）を算出する、基板作業装置。