JP7439129B2 - 部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、部品装着機に関するものである。

部品装着機は、バルクフィーダなどにより供給される部品を基板に装着する装着処理を実行する。バルクフィーダは、バルク状態で収容された部品の供給に用いられる。バルクフィーダには、特許文献１に示すように、吸着ノズルが部品を採取可能な供給領域において部品を散在させたバルク状態で供給するタイプがある。部品装着機は、装着処理において、バルクフィーダによる部品の供給状態を認識する画像処理を実行し、その画像処理の結果に基づいて吸着ノズルを用いた部品の吸着動作を制御する。

特開２０１１－１１４０８４号公報

部品装着機による装着処理において繰り返し実行されるピックアンドプレースサイクルでは、装着ヘッドに支持された複数の吸着ノズルの数だけバルクフィーダの供給領域から部品が採取されることがある。このような装着処理に対応するには、多数の部品を供給領域に供給するとともに、供給状態を認識する画像処理の効率化や精度向上が望まれる。

本明細書は、バルク状態で供給するバルクフィーダに対応し、部品の供給状態を認識する画像処理の効率化および精度向上を図ることができる部品装着機を提供することを目的とする。

本明細書は、部品の供給領域にバルク状態で複数の前記部品を供給するバルクフィーダを装備される部品供給装置と、前記供給領域を撮像可能なカメラと、前記カメラの撮像により取得された画像データにおける前記部品の少なくとも一部の領域と背景の領域とを輝度により区分する画像加工を実行する画像加工部と、前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の少なくとも一部が占める部品領域の面積および形状の少なくとも一方に基づいて前記部品の供給状態を認識する状態認識部と、を備える部品装着機を開示する。

このような構成によると、部品の少なくとも一部の領域と背景の領域とを輝度により区分する加工後の画像データにおける部品領域の面積および形状の少なくとも一方に基づいて部品の供給状態が認識される。これにより、部品領域が背景に対して明確となり、画像処理の精度向上を図ることができる。また、供給状態の認識処理において部品領域の面積または形状に基づくことによって、バルク状態の複数の部品のそれぞれについて装着処理に適合するか否か含む供給状態を効率的に認識することができる。

部品装着機の構成を示す模式図である。 バルクフィーダの外観を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ方向から見た平面図である。 部品供給処理により供給されたバルク状態の複数の部品を示す図である。 部品装着機の制御装置を示すブロック図である。 供給領域における部品の供給状態の認識処理に用いられる加工前の画像データを示す図である。 画像処理の第一態様における加工前後の画像データを示す拡大図である。 図７の抽出領域を示す拡大図である。 画像処理の第二態様における加工前後の画像データを示す拡大図である。 画像処理の第三態様における加工前後の画像データを示す拡大図である。 部品装着機による画像処理を示すフローチャートである。

１．部品装着機１０の構成
部品装着機１０は、例えば他の部品装着機１０を含む複数種類の対基板作業機とともに、基板製品を生産する生産ラインを構成する。上記の生産ラインを構成する対基板作業機には、印刷機や検査装置、リフロー炉などが含まれ得る。

１－１．基板搬送装置
部品装着機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１を備える。基板搬送装置１１は、基板９１を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９１を機内の所定位置に位置決めする。

１－２．部品供給装置１２
部品装着機１０は、部品供給装置１２を備える。部品供給装置１２は、基板９１に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、複数のスロット１２１にフィーダ１２２をそれぞれ装備される。フィーダ１２２には、例えば多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品を採取可能に供給するテープフィーダが適用される。また、フィーダ１２２には、バルク状態（それぞれの姿勢が不規則なばら状態）で収容された部品を採取可能に供給するバルクフィーダ５０が適用される。バルクフィーダ５０の詳細については後述する。

１－３．部品移載装置１３
部品装着機１０は、部品移載装置１３を備える。部品移載装置１３は、部品供給装置１２により供給された部品を基板９１上の所定の装着位置に移載する。部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３１、移動台１３２、装着ヘッド１３３、および吸着ノズル１３４を備える。ヘッド駆動装置１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。装着ヘッド１３３は、図示しないクランプ部材により移動台１３２に着脱可能に固定され、機内において水平方向に移動可能に設けられる。

装着ヘッド１３３は、回転可能に且つ昇降可能に複数の吸着ノズル１３４を支持する。吸着ノズル１３４は、フィーダ１２２により供給される部品８０を採取して保持する保持部材である。吸着ノズル１３４は、供給される負圧エアにより、フィーダ１２２により供給される部品を吸着する。装着ヘッド１３３に取り付けられる保持部材としては、部品を把持することにより保持するチャックなどが採用され得る。

ここで、上記の装着ヘッド１３３には、種々のタイプが採用され得る。具体的には、複数の保持部材を、鉛直軸（Ｚ軸）に平行なＲ軸周りに回転可能に設けられたロータリヘッドにより支持するタイプが装着ヘッド１３３にはある。本実施形態では、装着ヘッド１３３は、ロータリヘッドにより２４本の吸着ノズル１３４を支持する。その他に、直線状またはマトリックス状に配列された複数の保持部材を支持するタイプ、１つの保持部材を支持するタイプなどが装着ヘッド１３３にはある。これらの装着ヘッド１３３のタイプは、例えば生産する基板製品の種類などに応じて適宜選択され得る。

１－４．部品カメラ１４、基板カメラ１５
部品装着機１０は、部品カメラ１４、および基板カメラ１５を備える。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、ＣＭＯＳなど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１４、および基板カメラ１５は、制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。部品カメラ１４は、吸着ノズル１３４に保持された部品を下方から撮像可能に構成される。基板カメラ１５は、装着ヘッド１３３と一体的に水平方向に移動可能に移動台１３２に設けられる。基板カメラ１５は、基板９１を上方から撮像可能に構成される。

また、基板カメラ１５は、基板９１の表面を撮像対象とする他に、移動台１３２の可動範囲であれば種々の機器などを撮像対象にできる。例えば、基板カメラ１５は、本実施形態において、バルクフィーダ５０が部品８０を供給する供給領域Ａｓ（図４を参照）をカメラ視野Ｖｃに収めて撮像することができる。このように、基板カメラ１５は、種々の画像処理に用いられる画像データを取得するために、異なる撮像対象の撮像に兼用され得る。

１－５．制御装置２０
部品装着機１０は、制御装置２０を備える。制御装置２０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置２０は、図５に示すように記憶部２１を備える。記憶部２１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。制御装置２０の記憶部２１には、装着処理の制御に用いられる制御プログラムなどの各種データが記憶される。制御プログラムは、装着処理において基板９１に装着される部品の装着位置および装着順序を示す。

制御装置２０は、複数の保持部材（吸着ノズル１３４）のそれぞれに保持された部品の保持状態の認識処理を実行する。具体的には、制御装置２０は、部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを画像処理し、装着ヘッド１３３の基準位置に対する各部品の位置および角度を認識する。なお、制御装置２０は、部品カメラ１４の他に、例えば装着ヘッド１３３に一体的に設けられるヘッドカメラユニットなどが部品を側方、下方、または上方から撮像して取得された画像データを画像処理するようにしてもよい。

制御装置２０は、制御プログラムに基づいて、装着ヘッド１３３による部品の装着動作を制御して装着処理を実行する。ここで、装着処理には、採取動作と装着動作とが含まれるピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」と称する）を複数回に亘って繰り返す処理が含まれる。上記の「採取動作」とは、部品供給装置１２により供給された部品を吸着ノズル１３４により採取する動作である。

本実施形態において、制御装置２０は、上記の採取動作の実行に際して、バルクフィーダ５０を含む部品供給装置１２の動作を制御するとともに、バルクフィーダ５０の供給領域Ａｓにおける部品８０の供給状態の認識処理を実行する。上記の「供給状態の認識処理」には、供給領域Ａｓに採取可能な部品８０があるか否かを認識し、ある場合には部品８０の姿勢（位置および角度）を認識する処理が含まれる。そして、制御装置２０は、供給状態の認識処理の結果に基づいて、採取動作における装着ヘッド１３３の動作を制御する。

また、上記の「装着動作」とは、採取した部品を基板９１における所定の装着位置に装着する動作である。制御装置２０は、装着処理において、各種センサから出力される情報や画像処理の結果、制御プログラムなどに基づき、装着ヘッド１３３の動作を制御する。これにより、装着ヘッド１３３に支持された複数の吸着ノズル１３４の位置および角度が制御される。制御装置２０の詳細構成については後述する。

２．バルクフィーダ５０の構成
バルクフィーダ５０は、部品装着機１０に装備されて部品供給装置１２の少なくとも一部として機能する。バルクフィーダ５０は、テープフィーダと異なりキャリアテープを用いないため、キャリアテープの装填や使用済みテープの回収などを省略できる点でメリットがある。一方で、バルクフィーダ５０は、キャリアテープのように整列されていないバルク状態で収容された部品８０を供給するため、部品８０の供給状態が吸着ノズル１３４などの保持部材による採取動作に影響し得る。

詳細には、図４に示すように、供給領域Ａｓにおいて部品８０同士が接触するほど接近していたり堆積（上下方向に重なり合っている状態）していたりすると、採取対象にすることができない。また、供給領域Ａｓに不規則な姿勢で部品８０が供給されているため、部品装着機１０は、供給状態（部品８０の採取可否、および採取可能な部品８０の姿勢）を認識するための画像処理を実行する。供給状態の認識処理の詳細については後述する。

２－１．フィーダ本体５１
バルクフィーダ５０は、図２に示すように、フィーダ本体５１を備える。フィーダ本体５１は、扁平な箱状に形成される。フィーダ本体５１は、部品供給装置１２のスロット１２１にセットされる。フィーダ本体５１の前部には、コネクタ５１１および２つのピン５１２が形成される。コネクタ５１１は、バルクフィーダ５０がスロット１２１にセットされると、部品装着機１０の本体側と通信可能に接続する。また、バルクフィーダ５０は、コネクタ５１１を介して給電される。２つのピン５１２は、フィーダ本体５１がスロット１２１にセットされる際の位置決めに用いられる。

２－２．部品ケース５２、排出装置５３、カバー５４
本実施形態においてフィーダ本体５１には、複数の部品８０をバルク状態で収容する部品ケース５２が着脱可能に取り付けられる。部品ケース５２は、外部へ部品８０を排出可能に構成される。本実施形態において、部品ケース５２は、バルクフィーダ５０の外部装置であって、例えば種々のタイプのものから装着処理に適合する一つが選択されて、フィーダ本体５１に取り付けられる。

バルクフィーダ５０は、排出装置５３を備える。排出装置５３は、部品ケース５２から排出させる部品８０の数量を調整する。排出装置５３は、部品ケース５２から排出された複数の部品８０を後述する軌道部材５６の受容領域Ａｒに供給する。バルクフィーダ５０は、カバー５４を備える。カバー５４は、フィーダ本体５１の前側上部に着脱可能に取り付けられる。カバー５４は、後述する軌道部材５６の搬送路Ｒを搬送される部品８０の外部への飛散を防止する。カバー５４の上面には、バルクフィーダ５０の基準位置を示す円形の基準マーク５５が左右一対で付される。

２－３．軌道部材５６
バルクフィーダ５０は、軌道部材５６を備える。軌道部材５６は、フィーダ本体５１の前側上部に設けられる。軌道部材５６は、図３に示すように、フィーダ本体５１の前後方向（図３の左右方向）に延伸するように形成される。軌道部材５６の幅方向（図３の上下方向）の両縁には、上方に突出する一対の側壁５６１が形成される。一対の側壁５６１は、軌道部材５６の先端部５６２とともに搬送路Ｒの周縁を囲い、搬送路Ｒを搬送される部品８０の漏出を防止する。先端部５６２の上面には、バルクフィーダ５０の基準位置を示す円形の基準マーク５５が付される。

上記のような構成からなる軌道部材５６は、受容領域Ａｒ、供給領域Ａｓ、および搬送路Ｒを有する。ここで、「受容領域Ａｒ」とは、部品ケース５２から排出されるバルク状態の部品８０を受容する領域である。本実施形態の受容領域Ａｒは、部品ケース５２の排出口の下方に位置する。また、「供給領域Ａｓ」とは、部品８０を供給する領域である。換言すると、装着ヘッド１３３に支持された吸着ノズル１３４により部品８０を採取可能な領域であり、装着ヘッド１３３の可動範囲に含まれる。

また、軌道部材５６の「搬送路Ｒ」とは、受容領域Ａｒから供給領域Ａｓへの部品８０の通り道である。本実施形態において、搬送路Ｒは、溝底面が水平となる溝形状に形成される。搬送路Ｒの溝側面は、一対の側壁５６１により形成される。搬送路Ｒの上側の溝開口は、カバー５４により概ね閉塞される。軌道部材５６は、前後方向および上下方向により形成される仮想的な垂直面において、フィーダ本体５１に対して僅かに変位可能（即ち、振動可能）に支持される。

２－４．加振装置５７
バルクフィーダ５０は、加振装置５７を備える。加振装置５７は、フィーダ本体５１に設けられる。加振装置５７は、搬送路Ｒ上の部品８０が搬送されるように軌道部材５６に振動を付与する。これにより、加振装置５７は、搬送路Ｒにおける部品８０の搬送方向に直交する水平方向において軌道部材５６に時計回りまたは反時計回りの楕円運動をさせる。このとき、加振装置５７は、搬送路Ｒ上の部品８０に対して前方または後方且つ上方に向かう外力が加えられるように軌道部材５６を振動させる。

加振装置５７は、例えばフィーダ本体５１と軌道部材５６を連結する支持部材と、支持部材に付された圧電素子と、圧電素子に給電する駆動部とにより構成される。駆動部は、後述するフィーダ制御装置５８の指令に基づいて、圧電素子に供給する電力の周波数、および印加電圧を変動させる。これにより、軌道部材５６に付与される振動の周波数および振幅が調整され、軌道部材５６の楕円運動の回転方向が定まる。軌道部材５６の振動の周波数や振幅、振動による楕円運動の回転方向が変動すると、搬送される部品８０の搬送速度、部品８０の分散度合い、および搬送方向などが変動する。

上記のような構成により、加振装置５７は、軌道部材５６に所定の振動を付与し、部品ケース５２から軌道部材５６の受容領域Ａｒに排出された複数の部品８０を、搬送路Ｒを介して供給領域Ａｓへと搬送可能とする。以下では、搬送路Ｒ上の部品８０を供給領域Ａｓへ向かう方向に搬送する加振装置５７の動作を「送り動作」とする。また、搬送路Ｒ上の部品８０を受容領域Ａｒへ向かう方向に搬送する加振装置５７の動作を「戻し動作」とする。なお、加振装置５７の送り動作および戻し動作の切り換えによって、軌道部材の楕円運動は、逆回転となる。

２－５．フィーダ制御装置５８
バルクフィーダ５０は、フィーダ制御装置５８を備える。フィーダ制御装置５８は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。フィーダ制御装置５８は、バルクフィーダ５０がスロット１２１にセットされた状態において、コネクタ５１１を介して給電され、また部品装着機１０の制御装置２０と通信可能な状態となる。フィーダ制御装置５８は、供給領域Ａｓへの部品供給処理において、加振装置５７の動作を制御して、上記の送り動作、および戻し動作を実行する。

詳細には、フィーダ制御装置５８は、送り動作を実行する場合に、加振装置５７の駆動部に対して指令を送出する。これにより、駆動部が圧電素子に所定の電力を供給することにより、支持部材を介して軌道部材５６に振動が付与される。結果として、搬送路Ｒ上の部品８０が搬送方向の前側に移動するように外力を受けて搬送される。

また、フィーダ制御装置５８は、加振装置５７の送り動作および戻し動作の実行時間などを組み合わせることにより種々の搬送態様を実現する。例えば、フィーダ制御装置５８は、搬送路Ｒ上の複数の部品８０の少なくとも一部が供給領域Ａｓに到達した後に、複数の部品８０が軌道部材５６の先端部５６２の付近に到達するまで送り動作を継続する。このとき、さらに戻し動作および送り動作を繰り返し実行して、軌道部材５６が振動した状態で供給領域Ａｓに複数の部品８０を滞留させるようにしてもよい。

その後に、フィーダ制御装置５８は、供給領域Ａｓに適量の部品８０が残存するように、一部の部品８０を受容領域Ａｒ側に退避させるように戻し動作を実行してもよい。フィーダ制御装置５８は、送り動作や戻し動作の実行時、部品８０を分散させる動作の実行時間などを適宜設定することができる。また、フィーダ制御装置５８は、部品ケース５２に収容された部品８０の種類に応じて、加振装置５７により軌道部材５６に付与される振動の周波数、および振幅の少なくとも一方を調整してもよい。

３．制御装置２０の詳細構成
部品装着機１０の制御装置２０の詳細構成について図５－図１０を参照して説明する。なお、図６－図１０は、黒色または黒色に近い色彩の領域を便宜的に斜線により示す。記憶部２１には、基板カメラ１５の撮像により取得された画像データ６１（以下、「加工前の画像データ６１」とも称する）と、画像加工を実行された画像データ６２（以下、「加工後の画像データ６２」とも称する）と、閾値情報Ｍ１とが記憶される。各種の画像データ６１，６２、および閾値情報Ｍ１の詳細については後述する。

なお、図７、図９、および図１０の左側は、加工前の画像データ６１における抽出領域６１Ａを拡大して示す。図７、図９、および図１０の右側は、加工後の画像データ６２における抽出領域６１Ａを拡大して示す。図８は、図７の加工後の画像データ６２における抽出領域６２Ａをさらに拡大して示す。

３－１．画像加工部２２
制御装置２０は、画像加工部２２を備える。画像加工部２２は、供給領域Ａｓを対象とした基板カメラ１５の撮像により取得された加工前の画像データ６１（図６を参照）における部品８０の少なくとも一部の領域と背景７４の領域とを輝度により区分する画像加工を実行する。具体的には、本実施形態において、画像加工部２２は、部品８０の輝度と背景７４の輝度との間の値に設定された閾値Ｔｈを用いて、加工前の画像データ６１に対して二値化処理を実行する。

上記の画像加工は、必ずしも視覚的に各領域が明確に区分される必要はなく、後述する状態認識部２３による各領域の認識性を向上させることを目的とする。そのため、画像加工部２２による画像加工には、各領域に対して位置などに応じて輝度値を増減させたり、色彩を付与したりしてもよい。また、二値化処理は、必ずしも白色領域と黒色領域とに区分する必要はなく、例えば各領域のそれぞれの平均輝度や所定の輝度値になるように加工してもよい。

また、二値化処理における閾値Ｔｈは、状態認識部２３による供給状態の認識処理の各種態様に応じて適宜設定され得る。これは部品８０の種類によっては、表裏の判別を要するタイプがあったり、部品８０と背景７４との加工前の画像データ６１における輝度の類似性によって調整を要したりすることに起因する。例えば、画像加工部２２は、バルクフィーダ５０により供給される部品８０の種類ごとに閾値Ｔｈが予め設定された閾値情報Ｍ１から対応する閾値Ｔｈを取得して、画像加工としての二値化処理を実行する。画像加工部２２は、画像加工を実行した後に、加工前の画像データ６１を元の状態に維持して、別に加工後の画像データ６２を記憶部２１に記憶する。

３－２．状態認識部２３
制御装置２０は、状態認識部２３を備える。制御装置２０は、画像加工を実行された画像データ（加工後の画像データ６２）において部品８０の少なくとも一部が占める部品領域７０の面積および形状の少なくとも一方に基づいて部品８０の供給状態を認識する。ここで、画像加工部２２による画像加工、および状態認識部２３による供給状態の認識処理を含む一連の画像処理には、種々の態様を採用し得る。以下に、画像処理の第一、第二、および第三態様を例示して説明する。

なお、上記の「部品領域」とは、画像加工によって背景７４の領域に対して、輝度によって区分された部品８０の少なくとも一部の領域であって、部品８０の全体が占める領域、または後述する一対の端子８２が占める領域に相当する。状態認識部２３は、部品領域７０の面積を算出し、想定される部品領域７０の面積との一致度によって、部品８０の姿勢などを含む供給状態を認識する。また、状態認識部２３は、部品領域７０の面積に換えて、または加えて、部品領域７０の形状を割り出し、想定される部品領域７０の形状との一致度によって、部品８０の供給状態を認識してもよい。

なお、状態認識部２３が認識する供給領域Ａｓにおける供給状態には、部品８０の厚み方向が上下方向となっているか否かを示す部品姿勢、複数の部品８０が所定距離より接近しているか否かを示す分離度、および供給領域Ａｓから採取可能か否かを示す採取可能性の何れか一つが含まれる。供給状態の部品姿勢には、部品８０のどの面が軌道部材５６に接触しているかによって異なる姿勢の他に、バルクフィーダ５０の基準位置に対する位置や角度が含まれてもよい。

供給状態の分離度は、その部品８０が他の部品８０とどの程度分離しているかを示すものであり、他の部品８０と接近するほど低下する。分離度は、例えばその部品８０から所定距離の範囲に他の部品８０が存在しなければ適合とし、所定距離の範囲内に他の部品８０の一部でも存在した場合に不適合としてもよい。例えば、２以上の部品８０が堆積していたり、水平方向に接触していたりした場合に、分離度が基準値よりも低くなる。

供給状態の採取可能性は、供給領域Ａｓにおいて供給されている個々の部品８０について、採取動作の対象として適合するか否かを示す。採取可能性は、上記の部品姿勢や分離度に基づいて判定されてもよいし、部品８０の種類や、使用する吸着ノズル１３４の種類、装着処理に要求される精度などに適宜基づいて判定されてもよい。

３－３．画像加工部２２および状態認識部２３による画像処理
画像処理による認識対象となる部品８０は、図７に示すように、角チップ状に形成され、本体部８１と、本体部８１の両端に設けられた一対の端子８２とを有する。一般的に、本体部８１は、例えば導電性を有しない樹脂皮膜により覆われている。また、一対の端子８２は、導電性を有する金属により形成される。このような構成により、本体部８１と一対の端子８２は、視覚的な差異を有する。上記のような部品８０を撮像して取得された画像データ６１における本体部８１の輝度は、端子８２の輝度より低くなる。

また、部品８０には、例えばコンデンサのように、機能的に表裏の判別が不要のタイプがある。このタイプは、厚み方向が上下方向となり、一対の端子８２が基板９１のランド状に位置するように装着されれば、表裏のどちらが上側となっても問題がない。これに対して、部品８０には、例えば抵抗部品のように、機能的に表裏の判別を要するタイプがある。このタイプは、基板９１に装着される際に、表裏の何れか一方が上側となることを要する。

また、表裏の判別を要するタイプは、本体部８１の表面８１１と、裏面８１２とに視覚的な差異がある。具体的には、色彩や所定情報を示す文字や記号の記載によって上記の差異が生じ、結果として加工前の画像データ６１に輝度としての差異が生じる。本実施形態において、表面８１１には、裏面８１２よりも黒色に近い色彩または模様が施されているものとする。上記のような部品８０を撮像して取得された画像データ６１における本体部８１の表面８１１の輝度は、本体部８１の裏面８１２の輝度より低くなる。

以下では、表裏の判別の要否にかかわらず、表面８１１と裏面８１２との間に視覚的な差異があるものとして説明する。図６、図７、図９、および図１０は、表面８１１、裏面８１２、および側面８１３の視覚的な差異を便宜的にドット状の異なるパターンにより示す。なお、本体部８１の側面８１３は、表面８１１または裏面８１２と視覚的に同一または類似であるとともに、表面８１１および裏面８１２とは面積が異なる。そのため、部品８０の幅方向が上下方向となるような横立ち姿勢の場合に、図７に示すように、加工前の画像データ６１において側面８１３が表面８１１と同色となることがある。なお、画像データ６１の背景７４となる供給領域Ａｓを構成する軌道部材５６の上面は、部品８０の何れの部位よりも黒色に近い色彩が施されている。

３－３－１．画像処理の第一態様
画像処理の第一態様において、閾値Ｔｈは、加工前の画像データ６１における本体部８１の輝度と端子８２の輝度との間の値に設定される。つまり、画像データ６１における輝度は、背景７４、本体部８１の表面８１１、本体部８１の裏面８１２、閾値Ｔｈ、および端子８２の順に高くなる。このように設定された閾値Ｔｈを用いて、画像加工部２２による画像加工（二値化処理）が実行されると、図７に示すように、加工後の画像データ６２が生成される。

詳細には、加工後の画像データ６２において、部品８０の上面が本体部８１の表面８１１、裏面８１２、および側面８１３の何れであるかにかかわらず、端子８２が白色となり、他の背景７４や本体部８１が黒色となる。状態認識部２３は、画像加工を実行された加工後の画像データ６２において部品８０の一対の端子８２が占める部品領域７０（第一部品領域７１）の位置関係と、面積および形状の少なくとも一方に基づいて供給状態を認識する。

ここで、状態認識部２３は、面積に基づいて供給状態を認識する場合に、先ず１つの端子８２が占める部品領域７０の一部の面積を算出する。このとき、状態認識部２３は、図８に示すように、加工後の画像データ６２における部品領域７０（第一部品領域７１）を形成する画素７５の数量に基づいて部品領域７０の面積を算出してもよい。詳細には、状態認識部２３は、集合した白色の画素７５をカウントし、画素７５の数量をもって部品領域７０の一部の面積を近似により算出する。

状態認識部２３は、上記のように算出された面積と、部品８０の種類ごとに定まる端子８２（図８において破線で示す）の面積とを比較し、許容誤差の範囲に収まっている場合には、部品領域７０が端子８２であると認識する。例えば部品領域７０の面積が許容誤差の範囲に過不足がある場合には、部品８０が横立ちの姿勢であったり、堆積した複数の部品８０の下側の端子８２の一部のみが撮像されたり、隣接した複数の端子８２が一体として撮像されたりしたことが想定される。

また、状態認識部２３は、形状に基づいて供給状態を認識する場合に、先ず１つの端子８２が占める部品領域７０の一部の形状を特定する。このとき、状態認識部２３は、図８に示すように、加工後の画像データ６２における部品領域７０（第一部品領域７１）に外接する最小面積の矩形枠７６の形状に基づいて部品領域７０の形状を特定する。状態認識部２３は、矩形枠７６の形状そのものを部品領域７０の形状としてもよいし、矩形枠７６の各辺を内側に所定量だけオフセットさせた形状を部品領域７０の形状としてもよい。

状態認識部２３は、上記のように特定された形状と、部品８０の種類ごとに定まる端子８２の形状とを比較し、許容誤差の範囲で同一または類似している場合には、部品領域７０が端子８２であると認識する。例えば部品領域７０の形状が端子８２の形状と非類似である場合には、部品８０が横立ちの姿勢であるなど、上記の面積に過不足がある場合と同様の原因が想定される。

状態認識部２３は、上記のように算出された部品領域７０の面積、または特定された部品領域７０の形状に基づいて、複数の部品８０のそれぞれにおける一対の端子８２を認識して、供給領域Ａｓにおける部品８０の供給状態を認識する。状態認識部２３は、加工後の画像データ６２から一対の端子８２を複数認識することにより、部品姿勢、分離度、および採取可能性の少なくとも一つを含む部品８０の供給状態を認識することができる。

このとき、状態認識部２３は、採取可能な部品８０を対象として、その部品８０の中心位置や基準位置の座標値、および部品８０の角度を割り出すことができる。上記の部品８０の「基準位置」とは、部品８０の上面のうち任意に設定される位置であり、採取動作に吸着ノズル１３４が用いられる場合に、例えば吸着ノズル１３４による吸着に適した部品８０の中心や重心、平坦領域などに設定される。状態認識部２３は、画像処理において、採取可能な部品８０について例えば外形や中心位置などを認識することによって、部品８０における基準位置の座標値や、部品８０の角度を割り出す。

３－３－２．画像処理の第二態様
画像処理の第二態様において、閾値Ｔｈは、加工前の画像データ６１における本体部８１の輝度と背景７４の輝度との間の値に設定される。つまり、画像データ６１における輝度は、背景７４、閾値Ｔｈ、本体部８１の表面８１１、本体部８１の裏面８１２、および端子８２の順に高くなる。このように設定された閾値Ｔｈを用いて、画像加工部２２による画像加工（二値化処理）が実行されると、図９に示すように、加工後の画像データ６２が生成される。

詳細には、加工後の画像データ６２において、部品８０の上面が本体部８１の表面８１１、裏面８１２、および側面８１３の何れであるかにかかわらず、本体部８１および端子８２が白色となり、他の背景７４が黒色となる。状態認識部２３は、画像加工を実行された加工後の画像データ６２において部品８０の本体部８１および一対の端子８２が占める部品領域７０（第二部品領域７２）の面積および形状の少なくとも一方に基づいて供給状態を認識する。

部品領域７０の面積の算出態様、および形状の特定態様については、画像処理の第一態様で説明した態様と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。また、状態認識部２３は、算出された面積および特定された形状の少なくとも一方に基づいて、部品姿勢、分離度、および採取可能性の少なくとも一つを含む部品８０の供給状態を認識する。さらに、状態認識部２３は、画像処理の第一態様と同様に、採取可能な部品８０における中心位置や基準位置の座標値や、部品８０の角度を割り出してもよい。

ここで、加工前の画像データ６１における本体部８１の表面８１１の輝度は、本体部８１の裏面８１２の輝度と相違する。具体的には、本実施形態において、画像データ６１における輝度は、本体部８１の表面８１１の方が裏面８１２より低い。そして、状態認識部２３は、表面８１１と裏面８１２の輝度の相違を利用して、部品８０の表裏を認識してもよい。具体的には、状態認識部２３は、加工後の画像データ６２において部品８０の本体部８１および一対の端子８２が占める部品領域７０（第二部品領域７２）に基づいて部品８０における１以上の測定点Ｐｍの位置を割り出す。

上記の測定点Ｐｍは、本体部８１の表面８１１と裏面８１２とで付された色彩の相違が顕著となる位置に設定されることが好ましい。測定点Ｐｍは、部品８０の中心位置でもよいし、中心位置から所定方向に所定距離だけ離れた位置に設定されてもよい。測定点Ｐｍは、判定精度向上の観点から複数設定されてもよい。但し、加工前の画像データ６１において、表面８１１と裏面８１２の輝度の相違が明確であれば、測定点Ｐｍは、１箇所であっても十分である。測定点Ｐｍの位置および数は、部品８０の種類ごとに設定される。

状態認識部２３は、画像加工を実行される前の元の画像データ（加工前の画像データ６１）における測定点Ｐｍに対応する位置の輝度に基づいて、部品８０の表裏を認識する。具体的には、加工前の画像データ６１における測定点Ｐｍに対応する位置の輝度が表面８１１の輝度に近い場合には、状態認識部２３は、その部品８０の上面が表面８１１であると判定する。一方で、加工前の画像データ６１における測定点Ｐｍに対応する位置の輝度が裏面８１２の輝度に近い場合には、状態認識部２３は、その部品８０の上面が裏面８１２であると判定する。

３－３－３．画像処理の第三態様
画像処理の第三態様において、閾値Ｔｈは、加工前の画像データ６１における本体部８１の表面８１１の輝度と裏面８１２の輝度との間の値に設定される。つまり、画像データ６２における輝度は、背景７４、本体部８１の表面８１１、閾値Ｔｈ、本体部８１の裏面８１２、および端子８２の順で高くなる。このように設定された閾値Ｔｈを用いて、画像加工部２２による画像加工（二値化処理）が実行されると、図１０に示すように、加工後の画像データ６２が生成される。

詳細には、加工後の画像データ６２において、本体部８１の裏面８１２および端子８２が白色となり、本体部８１の表面８１１および背景７４が黒色となる。つまり、部品８０の上面が本体部８１の表面８１１である場合には、その部品８０については端子８２のみが白色となる。また、部品８０の上面が本体部８１の裏面である場合には、その部品８０については、本体部８１および端子８２が白色となる。部品８０の上面が側面８１３の場合には、部品８０の種類によって相違し得るが、本実施形態では上面が本体部８１の表面８１１である場合と同様に、端子８２のみが白色となるものとして、図１０に示す。

状態認識部２３は、画像加工を実行された加工後の画像データ６２において部品８０の本体部８１および一対の端子８２が占める部品領域７０（第三部品領域７３）、または一対の端子８２が占める部品領域７０（第三部品領域７３）の面積および形状の少なくとも一方に基づいて供給状態を認識する。部品領域７０の面積の算出態様、および形状の特定態様については、画像処理の第一態様で説明した態様と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。

また、状態認識部２３は、算出された面積および特定された形状の少なくとも一方に基づいて、部品姿勢、分離度、および採取可能性の少なくとも一つを含む部品８０の供給状態を認識する。さらに、状態認識部２３は、画像処理の第一態様と同様に、採取可能な部品８０における中心位置や基準位置の座標値や、部品８０の角度を割り出してもよい。また、状態認識部２３は、画像処理の第二態様と同様に、表面８１１と裏面８１２の輝度の相違を利用して、部品８０の表裏を認識してもよい。

具体的には、状態認識部２３は、加工後の画像データ６２における部品領域７０（第三部品領域７３）に本体部８１が含まれるか否かに基づいて、部品８０の表裏を認識する。上記のように加工前の画像データ６１における表面８１１の輝度と裏面８１２の輝度との間に閾値Ｔｈが設定されるため、加工後の画像データ６２では、部品８０の上面が表面８１１であるか裏面８１２であるかによって部品領域７０の面積および形状が大きく異なる。状態認識部２３は、部品領域７０の面積および形状の相違に基づいて、部品８０の上面が表面８１１であるか裏面８１２であるかを判定する。

３－４．制御装置２０による採取動作の制御
制御装置２０は、画像処理により認識された供給状態に基づいて、部品８０の採取動作を実行する。制御装置２０は、供給領域Ａｓにおいて適正な姿勢で供給されている部品８０を採取の対象とする。具体的には、制御装置２０は、供給状態の認識処理の結果に含まれる採取可能な部品８０から、今回のＰＰサイクルにおける採取動作によって採取する部品８０の必要数だけ抽出する。

制御装置２０は、供給状態の認識処理の結果における採取可能な部品８０の数が必要数を上回る場合に、複数回に亘る採取動作の所要時間が短くなるように複数の部品８０の位置を抽出する。具体的には、制御装置２０は、必要数に応じた回数に亘る装着ヘッド１３３の移動距離が短くなるように複数の部品８０の位置を抽出したり、装着対象である基板９１に近い部品８０を優先して抽出したりしてもよい。そして、制御装置２０は、抽出した必要数の部品８０を対象として、採取動作を実行する。

４．部品装着機１０による装着処理
部品装着機１０による装着処理について、図１１を参照して説明する。上記のバルクフィーダ５０がスロット１２１にセットされた後に、制御装置２０は、キャリブレーション処理を実行し、機内における供給領域Ａｓの位置を認識する。詳細には、制御装置２０は、先ず基板カメラ１５をバルクフィーダ５０の３つの基準マーク５５の上方に移動させて、基板カメラ１５の撮像により画像データを取得する。そして、制御装置２０は、画像処理により画像データに含まれる３つの基準マーク５５の位置、および撮像した際の基板カメラ１５の位置に基づいて、機内におけるバルクフィーダ５０の位置、即ち供給領域Ａｓの位置を認識する。

装着処理において、制御装置２０は、バルクフィーダ５０による部品供給処理を実行させて、供給領域Ａｓにおいて複数の部品８０をバルク状態で供給させる。バルクフィーダ５０は、制御装置２０からの制御指令を入力し、例えば基板搬送装置１１による基板９１の搬送時や、ＰＰサイクルにおける装着動作の実行時などに適時タイミングで部品供給処理を実行する。制御装置２０は、バルクフィーダ５０による部品供給処理が実行された後に、図１１に示すように、画像処理を実行する。

制御装置２０は、先ず基板カメラ１５による撮像を実行させる（Ｓ１０）。詳細には、制御装置２０は、基板カメラ１５をバルクフィーダ５０の供給領域Ａｓの上方に移動させて、基板カメラ１５の撮像により画像データ６１を取得する。また、制御装置２０、バルクフィーダ５０により供給されている部品８０の種類に応じて、画像データ６１に適用する画像処理を設定する。画像処理は、オペレータにより予め設定され、制御プログラムなどのデータに指定されていてもよい。

次に、画像加工部２２は、画像加工処理を実行する（Ｓ２０）。詳細には、画像加工部２２は、設定された画像処理に応じた閾値Ｔｈを閾値情報Ｍ１から取得し、加工前の画像データ６１に二値化処理を実行し、加工後の画像データ６２を生成する。続いて、状態認識部２３は、供給状態の認識処理を実行する（Ｓ３０）。詳細には、状態認識部２３は、先ず加工後の画像データ６２における部品領域７０を認識する（Ｓ３１）。これにより、状態認識部２３は、それぞれの部品領域７０の面積および形状の少なくとも一方を認識する。

状態認識部２３は、部品８０の表裏判別を要するか否かを判定する（Ｓ３２）。部品８０が例えば抵抗部品のように機能的に表裏の判別を要するタイプである場合に（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、状態認識部２３は、部品８０の表裏の認識処理を実行する（Ｓ３３）。具体的には、上記の画像処理の第二態様にて例示したように加工前の画像データ６１を用いたり、画像処理の第三態様にて例示したように加工後の画像データ６２における部品８０の面積または形状の相違を用いたりすることにより、部品８０の表裏が認識される。

上記の処理によって、供給状態としての部品姿勢（適正な姿勢であるか、必要であれば上面が表面８１１であるか裏面８１２であるかを示す姿勢）が割り出される。表裏の認識処理（Ｓ３３）の後、または部品８０が例えばコンデンサのように機能的に表裏の判別を不要とするタイプである場合に（Ｓ３２：Ｎｏ）、状態認識部２３は、部品８０ごとの分離度を算出する（Ｓ３４）。これにより、供給領域Ａｓにおけるそれぞれの部品８０が他の部品８０とどの程度分離しているのかが算出される。

続いて、状態認識部２３は、部品８０ごとに採取可能性を割り出す（Ｓ３５）。詳細には、状態認識部２３は、例えば部品姿勢や分離度に基づいて、個々の部品８０が採取動作の対象として適合するか否かを判定する。最後に、状態認識部２３は、採取可能な部品８０を対象として、その部品８０の中心位置や基準位置の座標値、および部品８０の角度を割り出し（Ｓ３６）、供給状態の認識処理を終了する。

制御装置２０は、ＰＰサイクルにおいて、画像処理の結果に基づいて、複数の吸着ノズル１３４を用いて部品８０を採取する採取動作を繰り返し実行する。このとき、制御装置２０は、採取可能な部品８０の位置に応じて装着ヘッド１３３を順次位置決めするように、採取動作における装着ヘッド１３３の動作を制御する。制御装置２０は、制御プログラムに基づいて、全ての装着位置への部品８０の装着が終了するまで、ＰＰサイクルを繰り返し実行する。

上記のような構成によると、部品８０の少なくとも一部の領域と背景７４の領域とを輝度により区分する加工後の画像データ６２における部品領域７０の面積および形状の少なくとも一方に基づいて部品の供給状態が認識される。これにより、部品領域７０が背景７４に対して明確となり、画像処理の精度向上を図ることができる。また、供給状態の認識処理（Ｓ３０）において部品領域７０の面積または形状に基づくことによって、バルク状態の複数の部品８０のそれぞれについて装着処理に適合するか否かを含む供給状態を効率的に認識することができる。

５．実施形態の変形態様
実施形態において、バルクフィーダ５０の供給領域Ａｓを撮像するカメラは、基板カメラ１５である構成とした。これに対して、部品装着機１０は、バルクフィーダ５０の上方に設けられ、供給領域Ａｓを撮像可能なカメラを備えてもよい。当該カメラは、供給領域Ａｓの撮像に専用であっても、別の用途にも使用される兼用であってもよい。このような構成によると、カメラが固定式となり、キャリブレーション処理の精度向上を図ることができる。但し、設備コスト低減の観点からは、実施形態にて例示した態様が好適である。

１０：部品装着機、 １２：部品供給装置、 １５：基板カメラ、 ２０：制御装置、 ２１：記憶部、 ２２：画像加工部、 ２３：状態認識部、 ５０：バルクフィーダ、 ６１：（加工前の）画像データ、 ６１Ａ：（加工前の画像データの）抽出領域、 ６２：（加工後の）画像データ ６２Ａ：（加工後の画像データの）抽出領域、 ７０：部品領域、 ７１：（第一態様の）第一部品領域、 ７２：（第二態様の）第二部品領域、 ７３：（第三態様の）第三部品領域、 ７４：背景、 ７５：画素、 ７６：矩形枠、 ８０：部品、 ８１：本体部、 ８１１：表面、 ８１２：裏面、 ８１３：側面、 ８２：（一対の）端子、 ９１：基板、 Ａｒ：受容領域、 Ａｓ：供給領域、 Ｒ：搬送路、 Ｍ１：閾値情報、 Ｔｈ：閾値、 Ｐｍ：測定点

Claims (6)

1. 部品の供給領域にバルク状態で複数の前記部品を供給するバルクフィーダを装備される部品供給装置と、
   前記供給領域を撮像可能なカメラと、
   前記カメラの撮像により取得された画像データにおける前記部品の少なくとも一部の領域と背景の領域とを輝度により区分する画像加工を実行する画像加工部と、
   前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の少なくとも一部が占める部品領域の面積および形状の少なくとも一方に基づいて前記部品の供給状態を認識する状態認識部と、
   を備え、
   前記画像加工部は、前記部品の輝度と前記背景の輝度との間の値に設定された閾値を用いて、前記画像データに対して二値化処理を実行し、
   前記部品は、本体部と、前記本体部の両端に設けられた一対の端子と、を有し、
   前記画像データにおける前記本体部の輝度は、前記端子の輝度より低く、
   前記閾値は、前記画像データにおける前記本体部の輝度と前記端子の輝度との間の値に設定される、部品装着機。
2. 前記状態認識部は、前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の一対の前記端子が占める前記部品領域の位置関係と、面積および形状の少なくとも一方とに基づいて前記供給状態を認識する、請求項１に記載の部品装着機。
3. 部品の供給領域にバルク状態で複数の前記部品を供給するバルクフィーダを装備される部品供給装置と、
   前記供給領域を撮像可能なカメラと、
   前記カメラの撮像により取得された画像データにおける前記部品の少なくとも一部の領域と背景の領域とを輝度により区分する画像加工を実行する画像加工部と、
   前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の少なくとも一部が占める部品領域の面積および形状の少なくとも一方に基づいて前記部品の供給状態を認識する状態認識部と、
   を備え、
   前記画像加工部は、前記部品の輝度と前記背景の輝度との間の値に設定された閾値を用いて、前記画像データに対して二値化処理を実行し、
   前記部品は、本体部と、前記本体部の両端に設けられた一対の端子と、を有し、
   前記画像データにおける前記本体部の輝度は、前記端子の輝度より低く、
   前記閾値は、前記画像データにおける前記本体部の輝度と前記背景の輝度との間の値に設定され、
   前記画像データにおける前記本体部の表面の輝度は、前記本体部の裏面の輝度と相違し、
   前記状態認識部は、
   前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の前記本体部および一対の前記端子が占める前記部品領域に基づいて前記部品における１以上の測定点の位置を割り出し、
   前記画像加工を実行される前の元の前記画像データにおける前記測定点に対応する位置の輝度に基づいて、前記部品の表裏を認識する、部品装着機。
4. 部品の供給領域にバルク状態で複数の前記部品を供給するバルクフィーダを装備される部品供給装置と、
   前記供給領域を撮像可能なカメラと、
   前記カメラの撮像により取得された画像データにおける前記部品の少なくとも一部の領域と背景の領域とを輝度により区分する画像加工を実行する画像加工部と、
   前記画像加工を実行された前記画像データにおいて前記部品の少なくとも一部が占める部品領域の面積および形状の少なくとも一方に基づいて前記部品の供給状態を認識する状態認識部と、
   を備え、
   前記画像加工部は、前記部品の輝度と前記背景の輝度との間の値に設定された閾値を用いて、前記画像データに対して二値化処理を実行し、
   前記部品は、本体部と、前記本体部の両端に設けられた一対の端子と、を有し、
   前記画像データにおける前記本体部の裏面の輝度は、前記端子の輝度より低く、
   前記画像データにおける前記本体部の表面の輝度は、前記本体部の裏面の輝度より低く、
   前記閾値は、前記画像データにおける前記本体部の前記表面の輝度と前記裏面の輝度との間の値に設定される、部品装着機。
5. 前記状態認識部は、前記画像加工を実行された前記画像データにおける前記部品領域に前記本体部が含まれるか否かに基づいて、前記部品の表裏を認識する、請求項４に記載の部品装着機。
6. 前記供給領域における前記供給状態には、前記部品の厚み方向が上下方向となっているか否かを示す部品姿勢、複数の前記部品が所定距離より接近しているか否かを示す分離度、および前記供給領域から採取可能か否かを示す採取可能性の少なくとも一つが含まれる、請求項１－５の何れか一項に記載の部品装着機。

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