JPWO2015083220A1 - 組立機 - Google Patents
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Abstract
Description
(1−1.部品実装機の全体構成)
部品実装機1の全体構成について、図1,2を参照して説明する。部品実装機1は、基板搬送装置10と、部品供給装置20と、部品移載装置30と、部品カメラ61と、基板カメラ62と、制御装置70とを備えて構成される。各装置10,20,30および部品カメラ61は、部品実装機1の基台2に設けられている。また、図1に示すように、部品実装機1の水平幅方向(図1の左上から右下に向かう方向)をX軸方向、部品実装機1の水平長手方向(図1の右上から左下に向かう方向)をY軸方向、鉛直高さ方向(図1の上下方向)をZ軸方向とする。
部品供給装置20は、回路基板Bに実装される電子部品Tを供給する装置である。部品供給装置20は、部品実装機1のY軸方向の前部側(図1の左下側)に配置されている。この部品供給装置20は、本実施形態において、複数のカセット式のフィーダ21を用いたフィーダ方式としている。フィーダ21は、基台2に対して着脱可能に取り付けられるフィーダ本体部21aとフィーダ本体部21aの後端側に設けられたリール収容部21bとを有する。フィーダ21は、リール収容部21bにより部品包装テープが巻回された供給リール22を保持している。
部品移載装置30は、供給位置Psに供給された電子部品Tを保持して、回路基板B上の装着位置Pf(本発明の「組立位置」に相当する)まで電子部品Tを移載する。本実施形態において、部品移載装置30は、基板搬送装置10および部品供給装置20の上方に配置された直交座標型としている。この部品移載装置30は、Y軸方向に延在する一対のY軸レール31にY軸方向に移動可能にY軸スライド32が設けられている。
部品カメラ61および基板カメラ62は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等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61および基板カメラ62は、通信可能に接続された制御装置70による制御信号に基づいてカメラ視野Fvに収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置70に送出する。
制御装置70は、主として、CPUや各種メモリ、制御回路により構成され、部品カメラ61および基板カメラ62の撮像により取得した画像データに基づいて回路基板Bへの電子部品Tの実装を制御する。この制御装置70は、図4に示すように、実装制御部71、画像処理部72、および記憶部73に、バスを介して入出力インターフェース75が接続されている。入出力インターフェース75には、モータ制御回路76および撮像制御回路77が接続されている。
制御装置70の画像処理部72の詳細構成について説明する。ここで、画像処理部72が行う種々の画像処理には、実装制御部71が吸着ノズル42の位置および角度を補正する際に用いられる電子部品の保持状態を認識する処理が含まれる。この保持状態の認識処理には、部品カメラ61の撮像による画像データが用いられる。ここで、部品カメラ61のレンズユニットは、上記のように、焦点距離が一定に設定され、且つ実装ヘッド40に支持された複数の吸着ノズル42が配置される範囲を考慮してカメラ視野を設定されている。
(1−3−1.電子部品Tの実装制御)
上記の部品実装機1による電子部品Tの実装制御について、図5を参照して説明する。この保持状態の認識処理は、実装制御部71による電子部品Tの実装制御において実行される。実装制御は、図5に示すように、先ず複数の吸着ノズル42に電子部品Tを順次吸着させる吸着処理(ステップ11(以下、「ステップ」を「S」と表記する))が実行される。
上記の電子部品Tの保持状態の認識処理について、図6および図7を参照して説明する。ここで、保持状態の認識処理は、超解像処理により生成された高解像度データを用いる。そして、この超解像処理は、複数の画像データを用いるマルチフレーム型を採用している。本実施形態では、電子部品Tに対する部品カメラ61の相対位置が互いに異なる4箇所の撮像位置において撮像された4つの画像データにより超解像処理を行うものとする。
本実施形態に係る組立機(部品実装機1)は、供給位置Psに供給された部品(電子部品T)を取得して保持する保持部材(吸着ノズル42)と、1または複数の保持部材(吸着ノズル42)を昇降可能に支持し、供給位置Psから被組立体(回路基板B)が位置決めされた組立位置(装着位置Pf)まで移動可能に設けられた移動ヘッド(実装ヘッド40)と、保持部材に保持された部品を撮像する撮像装置(部品カメラ61)と、撮像装置が部品を撮像する際に当該撮像装置の視野(カメラ視野Fv)に収まる移動ヘッドの規定位置に付された基準マーク54と、部品に対する撮像装置の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の画像データを用いた超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて保持部材による部品の保持状態を認識する画像処理部72と、予め記憶されている制御プログラムと認識された部品の保持状態とに基づいて保持部材の移動を制御して、組立位置に部品を移載させる制御装置70と、を備える。
基準マーク54は、撮像装置により撮像された場合に撮像装置の視野において規定の範囲を占める寸法に設定される。画像処理部72は、複数の画像データのうち一の画像データを基準データとし、当該基準データの撮像位置に対する他の画像データの撮像位置の変位量Δ1〜Δ3を、各画像データに含まれる基準マーク54に基づいてそれぞれ算出する変位量算出部721と、複数の画像データの各変位量Δ1〜Δ3に基づいて、基準データに対する他の画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部723と、位置合わせされた複数の画像データに基づいて高解像度データを生成する再構成処理部724と、を有する。
第二実施形態の部品実装機について、図8および図9を参照して説明する。第二実施形態の構成は、主として、第一実施形態の制御装置70における画像処理部72の構成、および電子部品Tの保持状態の認識処理が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
本実施形態の制御装置170は、超解像処理に用いられる複数の画像データの取得方法が、第一実施形態の制御装置70の採用する方法と相違する。詳細には、制御装置170は、超解像処理に用いられる複数の画像データを取得するための撮像処理において、実装ヘッド40を部品カメラ61に対して相対移動させながら、部品カメラ61に対して複数回に亘り電子部品Tの撮像を行うように制御する。この撮像制御により取得される画像データの数量は、超解像処理に用いられる画像データの数量よりも多い。
本実施形態における電子部品Tの保持状態の認識処理について、図9を参照して説明する。制御装置170のデータ抽出部726は、現在、吸着ノズル42に保持されている電子部品Tに係る寸法情報を記憶部73から取得する。そして、データ抽出部726は、この寸法情報、および撮像素子の画素数に応じて目標解像度を算出する(S131)。
上述した部品実装機1によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態において、制御装置170は、移動ヘッド(実装ヘッド40)を撮像装置(部品カメラ61)に対して相対移動させながら、撮像装置に対して複数回に亘り部品(電子部品T)の撮像を行うように制御し、データ判定部722は、当該撮像の制御により取得した複数の画像データについて変位量算出部721によりそれぞれ算出された変位量Δ1〜Δ3に基づいて超解像処理における適否を判定し、画像処理部72は、データ判定部722による判定結果に基づいて、撮像の制御により取得した複数の画像データから超解像処理に用いる所定数の画像データを抽出するデータ抽出部726をさらに有する。
第一、第二実施形態では、基準マーク54は、図3に示すように、4つの円形部をR軸周りに等間隔に配置して構成されるものとした。これに対して、基準マーク54は、部品カメラ61により撮像された場合に部品カメラ61のカメラ視野Fvにおいて規定の範囲を占める寸法であれば、その形状および色彩については適宜設定することが可能である。
10:基板搬送装置、 20:部品供給装置
30:部品移載装置
40:実装ヘッド(移動ヘッド)
41:ノズルホルダ(ホルダ部材)
42:吸着ノズル(保持部材)、 54:基準マーク
61:部品カメラ(撮像装置)、 62:基板カメラ
70,170:制御装置
72,172:画像処理部
721:変位量算出部、 722:データ判定部
723:位置合わせ処理部、 724:再構成処理部
725:保持状態認識部、 726:データ抽出部
B:回路基板(被組立体)、 T:電子部品
Ps:供給位置、 Pf:装着位置(組立位置)
Fs:基準データの一部、 F1〜F3:補助データの一部
Δ1〜Δ3:変位量、 D:円形部の直径、 Fv:カメラ視野
Claims (6)
- 供給位置に供給された部品を取得して保持する保持部材と、
1または複数の前記保持部材を昇降可能に支持し、前記供給位置から被組立体が位置決めされた組立位置まで移動可能に設けられた移動ヘッドと、
前記保持部材に保持された前記部品を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が前記部品を撮像する際に当該撮像装置の視野に収まる前記移動ヘッドの規定位置に付された基準マークと、
前記部品に対する前記撮像装置の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の前記画像データを用いた超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて前記保持部材による前記部品の保持状態を認識する画像処理部と、
予め記憶されている制御プログラムと認識された前記部品の保持状態とに基づいて前記保持部材の移動を制御して、前記組立位置に前記部品を移載させる制御装置と、を備え、
前記基準マークは、前記撮像装置により撮像された場合に前記撮像装置の視野において規定の範囲を占める寸法に設定され、
前記画像処理部は、
複数の前記画像データのうち一の前記画像データを基準データとし、当該基準データの前記撮像位置に対する他の前記画像データの前記撮像位置の変位量を、各前記画像データに含まれる前記基準マークに基づいてそれぞれ算出する変位量算出部と、
複数の前記画像データの各前記変位量に基づいて、前記基準データに対する他の前記画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部と、
位置合わせされた複数の前記画像データに基づいて前記高解像度データを生成する再構成処理部と、を有する組立機。 - 前記画像処理部は、複数の前記画像データの各変位量と、前記撮像装置の撮像素子における画素の間隔とに基づいて、超解像処理における各前記画像データの適否を判定するデータ判定部をさらに有する、請求項1の組立機。
- 前記制御装置は、前記移動ヘッドを前記撮像装置に対して相対移動させながら、前記撮像装置に対して複数回に亘り前記部品の撮像を行うように制御し、
前記データ判定部は、当該撮像の制御により取得した複数の前記画像データについて前記変位量算出部によりそれぞれ算出された前記変位量に基づいて超解像処理における適否を判定し、
前記画像処理部は、前記データ判定部による判定結果に基づいて、前記撮像の制御により取得した複数の前記画像データから超解像処理に用いる所定数の前記画像データを抽出するデータ抽出部をさらに有する、請求項2の組立機。 - 前記データ抽出部は、
前記保持部材に保持された前記部品の寸法情報、および前記撮像素子の画素数に応じて前記高解像度データにおける目標解像度を算出し、
抽出する前記画像データの数量を前記目標解像度に基づいて設定する、請求項3の組立機。 - 前記移動ヘッドは、回転可能なホルダ部材により複数の前記保持部材を支持し、
前記撮像装置の視野は、前記移動ヘッドが支持する全ての前記保持部材が収まる大きさに設定されている、請求項1〜4の何れか一項の組立機。 - 前記保持部材は、前記部品を吸着して保持する吸着ノズルであり、
前記組立機は、前記制御装置の制御によって前記被組立体である回路基板に前記吸着ノズルにより保持された前記部品を実装する部品実装機である、請求項1〜5の何れか一項の組立機。
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