JPWO2019202678A1 - 部品認識装置、部品実装機および部品認識方法 - Google Patents

Abstract

ヘッドユニット２０の位置を示す位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させることで、撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃが撮像される。しかも、ヘッドユニット２０のＸ方向への位置を示すＸ座標Ｐｘと、ヘッドユニット２０のＹ方向への位置を示すＹ座標Ｐｙとのうちから、ヘッドユニット２０の移動方向に応じて選択された位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで撮像が実行される。そのため、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に部品Ｃが移動する場合であっても、その移動方向に応じて適切に部品Ｃを撮像できる。つまり、部品認識には、Ｘ座標ＰｘおよびＹ座標Ｐｙから選択した位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させれば足り、特別な演算を要しない。その結果、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に移動する部品Ｃの認識も実行可能としつつ、部品Ｃの認識に要する演算量を低減することが可能となっている。

Description

この発明は、カメラにより部品を撮像することで部品を認識する技術に関する。

従来、搬送方向に基板を搬送する基板搬送部によって搬入した基板に、部品供給部から供給される部品をヘッドにより実装する部品実装機が知られている。このような部品実装機では、特許文献１、２に示されるように、ヘッドによって吸着された部品を認識する部品認識が適宜実行される。この部品認識は、ヘッドの移動に伴ってカメラの撮像範囲を通過する部品を撮像することで実行される。

この際、ヘッドの移動方向としては、基板の搬送方向である第１方向と、これに直交する第２方向とが一般に存在する。そこで、特許文献２では、第１方向および第２方向に対して４５度傾斜させたラインセンサーにより部品を撮像することで、第１方向および第２方向のいずれの方向に移動する部品の認識も実行可能としている。

ＷＯ２０１５／０１１８５１号公報 特開２０１２−１７４８１６号公報

ただし、特許文献２の技術によると、ラインセンサーによって撮像されたライン画像を、ラインセンサーの傾斜角度に応じて変換する演算が必要となる。そのため、部品の認識に要する演算量が増大するといった問題があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、第１方向および第２方向のいずれの方向に移動する部品の認識も実行可能としつつ、部品の認識に要する演算量を低減することを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明に係る部品認識装置は、部品を保持するヘッドユニットを第１方向に駆動する第１モーターに設けられた第１エンコーダーから出力される、ヘッドユニットの第１方向への位置を示す第１位置情報と、第１方向に直交する第２方向にヘッドユニットを駆動する第２モーターに設けられた第２エンコーダーから出力される、ヘッドユニットの第２方向への位置を示す第２位置情報とのうちの一方を、位置情報として選択する位置情報選択部と、その撮像範囲をエリアセンサーにより撮像するカメラと、位置情報選択部により選択された位置情報に応じたタイミングでカメラに撮像を実行させることで、撮像範囲を通過する部品を撮像する制御部とを備え、位置情報選択部は、ヘッドユニットが第１方向に平行に移動して撮像範囲を通過する場合には第１位置情報を位置情報として選択し、ヘッドユニットが第２方向に平行に移動して撮像範囲を通過する場合には第２位置情報を位置情報として選択する。

本発明に係る部品認識方法は、部品を保持するヘッドユニットを第１方向に駆動する第１モーターに設けられた第１エンコーダーから出力される、ヘッドユニットの第１方向への位置を示す第１位置情報と、第１方向に直交する第２方向にヘッドユニットを駆動する第２モーターに設けられた第２エンコーダーから出力される、ヘッドユニットの第２方向への位置を示す第２位置情報とのうちの一方を、位置情報として選択する工程と、その撮像範囲をエリアセンサーにより撮像するカメラに、選択された位置情報に応じたタイミングで撮像を実行させることで、撮像範囲を通過する部品を撮像する工程とを備え、ヘッドユニットが第１方向に平行に移動して撮像範囲を通過する場合には第１位置情報が位置情報として選択され、ヘッドユニットが第２方向に平行に移動して撮像範囲を通過する場合には第２位置情報が位置情報として選択される。

このように構成された本発明（部品認識装置、部品認識方法）では、その撮像範囲を通過する部品をエリアセンサーにより撮像するカメラが用いられる。具体的には、ヘッドユニットの位置を示す位置情報に応じたタイミングでカメラに撮像を実行させることで、撮像範囲を通過する部品が撮像される。しかも、ヘッドユニットの第１方向への位置を示す第１位置情報と、ヘッドユニットの第２方向への位置を示す第２位置情報とのうちから、ヘッドユニットの移動方向に応じて選択された位置情報に応じたタイミングで撮像が実行される。そのため、第１方向および第２方向のいずれの方向に部品が移動する場合であっても、その移動方向に応じて適切に部品を撮像できる。かかる本発明によれば、部品認識には、第１位置情報および第２位置情報から選択した位置情報に応じたタイミングでカメラに撮像を実行させれば足り、特別な演算を要しない。その結果、第１方向および第２方向のいずれの方向に移動する部品の認識も実行可能としつつ、部品の認識に要する演算量を低減することが可能となっている。

また、ヘッドユニットは、部品供給部から供給された部品をピックアップしてから、部品供給部の第２方向に位置する基板に実装し、制御部は、ヘッドユニットが部品供給部から基板へ移動する途中で撮像範囲を通過する部品をカメラに撮像させるように、部品認識装置を構成しても良い。かかる構成では、基板に実装される前の部品を的確に認識することができる。

また、制御部は、ヘッドユニットの位置とカメラの位置とが第２方向において所定関係となるタイミングでカメラに撮像を実行させる通常モードと、ヘッドユニットの位置とカメラの位置とが所定関係から第２方向にずれるタイミングでカメラに撮像を実行させるオフセットモードとを選択的に実行可能であり、カメラに対して所定関係を満たすヘッドユニットに保持される部品の少なくとも一部が撮像範囲の第２方向の外側に位置する場合にオフセットモードを実行することで、ヘッドユニットに保持される部品の全部を撮像範囲に収めた状態でカメラに撮像を実行させるように、部品認識装置を構成しても良い。かかる構成では、通常モードでは、ヘッドユニットに保持される部品の全部を１度に撮像できない場合であっても、オフセットモードを実行することで、ヘッドユニットに保持される部品の全部を１度に撮像できる。したがって、部品の撮像を複数回に分けて行う場合と比較して、ヘッドユニットの第１方向への移動を早く開始でき、ヘッドユニットによる部品の実装を迅速に行うことができる。

具体的には、ヘッドユニットは、所定の配列中心の周りで円周状に配列された複数のノズルのそれぞれで部品を保持可能であり、所定関係は、ヘッドユニットの配列中心とカメラの光軸とが一致する位置関係であるように、部品認識装置を構成しても良い。

また、ヘッドユニットは、第１方向に沿って並ぶ複数のノズルで構成されるノズル列を１列以上有し、複数のノズルのそれぞれで部品を保持可能であり、制御部は、撮像範囲の第１方向の両端にそれぞれ一致して第２方向に平行な２本の仮想直線の間に、ヘッドユニットに保持される部品の全部を納められる場合には、ヘッドユニットに保持される部品の全部を２本の仮想直線の間に収めた状態でヘッドユニットを第２方向に平行に移動させつつ、撮像範囲を通過する部品をカメラに撮像させる一方、２本の仮想直線の間にヘッドユニットに保持される部品の全部を納められない場合には、ヘッドユニットを第１方向に平行に移動させつつ、撮像範囲を通過する部品をカメラに撮像させるように、部品認識装置を構成しても良い。かかる構成では、例えば、ヘッドユニットの一部のノズルに部品が集まって吸着されているような場合には、当該部品を２本の仮想直線の間に収めた状態でヘッドユニットを第２方向へ移動させることで、ヘッドユニットを部品供給部から基板へと近づけつつ部品認識を実行できる。そのため、ヘッドユニットによる部品の実装を迅速に行うことができる。

本発明に係る部品実装機は、部品を供給する部品供給部と、基板を搬入する基板搬送部と、部品供給部により供給された部品を基板搬入部により搬入された基板に実装するヘッドユニットと、上記の部品認識装置とを備える。したがって、第１方向および第２方向のいずれの方向に移動する部品の認識も実行可能としつつ、部品の認識に要する演算量を低減することが可能となっている。

本発明によれば、第１方向および第２方向のいずれの方向に移動する部品の認識も実行可能としつつ、部品の認識に要する演算量を低減することが可能となる。

本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図。 図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図。 図１の部品実装機が備える部品認識カメラの構成の一例を模式的に示す図。 部品認識装置により実行される部品認識の第１例を示すフローチャート。 図４の部品認識で実行される通常モードの一例を示すフローチャート。 図４の部品認識で実行されるオフセットモードの一例を示すフローチャート。 図４の部品認識で実行される分割モードの一例を示すフローチャート。 図４のフローチャートに従って実行される動作を模式的に示す平面図。 部品認識装置により実行される部品認識の第２例を示すフローチャート。 図９の部品認識で実行されるＹモードの一例を示すフローチャート。 図９の部品認識で実行されるＸモードの一例を示すフローチャート。 図９のフローチャートに従って実行される動作を模式的に示す平面図。

図１は本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図であり、図２は図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。図１および以下の図では、Ｚ方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標を適宜示す。図２に示すように、部品実装機１は、装置全体を統括的に制御するコントローラー１００を備える。コントローラー１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)で構成されたプロセッサーである演算処理部１１０およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)で構成された記憶部１２０を有するコンピューターである。さらに、コントローラー１００は、部品実装機１の駆動系を制御する駆動制御部１３０と、部品実装機１の撮像系を制御する撮像制御部１４０とを有する。そして、この実施形態では、コントローラー１００と、後に詳述する部品認識カメラ５とが、本発明に係る部品認識装置９を構成する。

演算処理部１１０は記憶部１２０に記憶される実装プログラムに従って駆動制御部１３０および撮像制御部１４０を制御することで、実装プログラムが規定する部品実装を実行する。この際、演算処理部１１０は撮像制御部１４０が部品認識カメラ５により撮像した画像ＩＭに基づき、部品実装を制御する。また、部品実装機１には、表示／操作ユニット１５０が設けられており、演算処理部１１０は、部品実装機１の状況を表示／操作ユニット１５０に表示したり、表示／操作ユニット１５０に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。

図１に示すように、部品実装機１は、基台１１の上に設けられた一対のコンベア１２、１２を備える。そして、部品実装機１は、コンベア１２によりＸ方向（基板搬送方向）の上流側から実装処理位置（図１の基板Ｂの位置）に搬入した基板Ｂに対して部品を実装し、部品実装を完了した基板Ｂをコンベア１２により実装処理位置からＸ方向の下流側へ搬出する。

この部品実装機１では、Ｘ方向に直交するＹ方向に平行な一対のＹ軸レール２１、２１と、Ｙ方向に平行なＹ軸ボールネジ２２と、Ｙ軸ボールネジ２２を回転駆動するＹ軸モーターＭｙ（サーボモーター）とが設けられ、Ｘ方向に平行なＸ軸レール２３が一対のＹ軸レール２１、２１にＹ方向に移動可能に支持された状態でＹ軸ボールネジ２２のナットに固定されている。Ｘ軸レール２３には、Ｘ方向に平行なＸ軸ボールネジ２４と、Ｘ軸ボールネジ２４を回転駆動するＸ軸モーターＭｘ（サーボモーター）とが取り付けられており、ヘッドユニット２０がＸ軸レール２３にＸ方向に移動可能に支持された状態でＸ軸ボールネジ２４のナットに固定されている。

これに対して、図２の駆動制御部１３０は、Ｘ軸モーターＭｘおよびＹ軸モーターＭｙを制御するサーボアンプ１３１を有する。このサーボアンプ１３１は、Ｙ軸モーターＭｙによりＹ軸ボールネジ２２を回転させてヘッドユニット２０をＹ方向に平行に移動させ、あるいはＸ軸モーターＭｘによりＸ軸ボールネジ２４を回転させてヘッドユニット２０をＸ方向に平行に移動させる。また、Ｘ軸モーターＭｘに対しては、Ｘ軸モーターＭｘの回転位置を、Ｘ方向におけるヘッドユニット２０の位置（Ｘ座標Ｐｘ）として出力するＸ軸エンコーダーＥｘが設けられ、Ｙ軸モーターＭｙに対しては、Ｙ軸モーターＭｙの回転位置を、Ｙ方向におけるヘッドユニット２０の位置（Ｙ座標Ｐｙ）として出力するＹ軸エンコーダーＥｙが設けられている。そして、Ｘ軸エンコーダーＥｘから出力されたヘッドユニット２０のＸ座標ＰｘおよびＹ軸エンコーダーＥｙから出力されたヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙは、それぞれサーボアンプ１３１に入力される。したがって、駆動制御部１３０は、サーボアンプ１３１を用いて、ヘッドユニット２０の位置に対するサーボ制御を実行することができる。

図１に示すように、一対のコンベア１２、１２のＹ方向の両側それぞれでは、２つの部品供給部３がＸ方向に並んでいる。各部品供給部３に対しては、複数のテープフィーダー３１がＸ方向に並んで着脱可能に装着されている。テープフィーダー３１はＹ方向に延設されており、Ｙ方向におけるヘッドユニット２０側の先端部に部品供給箇所３２を有する。そして、集積回路、トランジスター、コンデンサ等の小片状の部品を所定間隔おきに収納したテープがテープフィーダー３１に装填されている。各テープフィーダー３１は、テープをヘッドユニット２０側へ向けてＹ方向に間欠的に送り出す。これによって、テープ内の部品がＹ方向（フィード方向）に送り出されて、各テープフィーダー３１の部品供給箇所３２に順番に供給される。

ヘッドユニット２０は、いわゆるロータリー型の実装ヘッド４を有する。つまり、実装ヘッド４は、回転軸Ｒ４を中心に円周状に等角度間隔で配列された複数（８個）のノズル４１を有し、複数のノズル４１は回転軸Ｒ４を中心に回転可能である。そして、実装ヘッド４は、各ノズル４１により部品の吸着・実装を行う。具体的には、実装ヘッド４はテープフィーダー３１の上方へ移動して、テープフィーダー３１により部品供給箇所３２に供給された部品をノズル４１により吸着（ピックアップ）する。実装ヘッド４はこうして部品を保持した状態で、実装処理位置の基板Ｂの上方に移動して基板Ｂに部品を実装する。

さらに、部品実装機１で、上方を向いて基台１１に取り付けられた部品認識カメラ５が、Ｙ方向における部品供給部３とコンベア１２との間に配置されている。部品認識カメラ５は、上方に位置する実装ヘッド４のノズル４１に吸着された部品を、その撮像範囲Ｆ（視野）に収めつつ下方から撮像する。そして、撮像制御部１４０は、部品認識カメラ５が撮像した画像ＩＭに基づき、ノズル４１に吸着される部品を認識して、部品の吸着状態の良否等を判定する。

図３は図１の部品実装機が備える部品認識カメラの構成の一例を模式的に示す図である。部品認識カメラ５は、撮像範囲Ｆ内の部品に対して光を照射する光照射部５１と、光照射部５１により光が照射された部品を下方から撮像する撮像部５５と、光照射部５１および撮像部５５を支持するハウジング５９とを有する。ハウジング５９の上部には凹部５９１が形成され、凹部５９１の底部にＺ方向へ開口するスリット５９２が設けられている。また、ハウジング５９内のスリット５９２より下方には、内部空間５９３が設けられている。

光照射部５１は、メイン照明５１１、サイド照明５１２および同軸照明５１３を有する。メイン照明５１１、サイド照明５１２および同軸照明５１３のそれぞれは、複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)を二次元的に配列した構成を有する。メイン照明５１１は、凹部５９１の内壁のうち下側に配置されて、斜め下方から部品に光を照射し、サイド照明５１２は凹部５９１の内壁のうちメイン照明５１１より上側に配置されて、側方から部品に光を照射する。また、同軸照明５１３は、内部空間５９３の内壁に配置され、ビームスプリッター５７を介して、下方から部品に光を照射する。つまり、ハウジング５９の内部空間５９３にはビームスプリッター５７が配置されており、同軸照明５１３から射出された光は、ビームスプリッター５７で反射されてから、スリット５９２を通過して部品に照射される。

また、撮像部５５は、ハウジング５９の内部空間５９３に配置され、スリット５９２に下方から対向している。スリット５９２と撮像部５５との間にはビームスプリッター５７が配置されており、撮像部５５は、光照射部５１により照らされた部品により反射されてから、スリット５９２およびビームスプリッター５７を通過した光を撮像する。この撮像部５５は、ＣＯＭＳ(Complementary MOS)イメージセンサーあるいはＣＣＤ(Charge-Coupled
Device)イメージセンサー等の固体撮像素子で構成されたエリアセンサー５５１と、その光軸Ｏ５がＺ方向に平行となるように配置されたレンズ５５２とを有する。そして、レンズ５５２が撮像範囲Ｆ内の部品により反射された光をエリアセンサー５５１に結像することで、部品の画像ＩＭがエリアセンサー５５１により撮像される。

かかる部品認識カメラ５を制御する撮像制御部１４０は、図２に示すように、切換部１４１と、画像読取ボード１４２とを有する。切換部１４１は、サーボアンプ１３１から受信したヘッドユニット２０のＸ座標ＰｘおよびＹ座標Ｐｙのうちから、画像読取ボード１４２に転送する位置座標を選択するために設けられる。つまり、ヘッドユニット２０が部品供給箇所３２から部品を吸着してから基板Ｂの上方へ移動する途中において、撮像範囲Ｆ内に部品を通過させつつ当該部品を撮像することで、部品認識が実行される。この際、撮像範囲Ｆで部品を移動させる方向は、Ｘ方向およびＹ方向の一方となる。そこで、切換部１４１は、Ｘ座標ＰｘおよびＹ座標Ｐｙのうち、部品の移動方向に応じた一方を選択的に位置情報Ｐ２０として、画像読取ボード１４２に出力する。

画像読取ボード１４２は、位置情報Ｐ２０が示すヘッドユニット２０の位置に応じたタイミングで撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力する。そして、部品認識カメラ５は、撮像トリガーＴｒの受信に伴って撮像を行うことで、撮像範囲Ｆ内に到達した部品を撮像する。部品認識カメラ５により撮像された部品の画像ＩＭは、撮像制御部１４０の画像読取ボード１４２に転送され、撮像制御部１４０は、部品の画像ＩＭに基づき、ヘッドユニット２０に吸着された部品を認識する。続いては、この部品認識について詳述する。

図４は部品認識装置により実行される部品認識の第１例を示すフローチャートであり、図５は図４の部品認識で実行される通常モードの一例を示すフローチャートであり、図６は図４の部品認識で実行されるオフセットモードの一例を示すフローチャートであり、図７は図４の部品認識で実行される分割モードの一例を示すフローチャートであり、図８は図４のフローチャートに従って実行される動作を模式的に示す平面図である。

図８に例示するように、長尺方向と当該長尺方向より短い短尺方向を有する部品Ｃについては、部品Ｃの長尺方向がＹ方向に平行になるように、ヘッドユニット２０の実装ヘッド４は吸着を行う。ただし、部品Ｃの吸着態様はこの例に限られないことは言うまでもない。また、平面視で矩形である部品Ｃが例示されているが、部品Ｃの形状がこれに限られない点も同様である。

図４のステップＳ１０１では、演算処理部１１０は、ヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの全部を、通常モードで１度に撮像可能であるかを判定する。この通常モードでは、図８の「通常位置」の欄に示すように、ヘッドユニット２０の実装ヘッド４の回転軸Ｒ４と、部品認識カメラ５の光軸Ｏ５とが一致した状態で、部品認識カメラ５が実装ヘッド４に吸着された部品Ｃを撮像する。そして、ステップＳ１０１では、演算処理部１１０は、実装ヘッド４に吸着される部品Ｃの全部が撮像範囲Ｆ内に収まると判断すると、通常モードで全部品Ｃを撮像可能（ＹＥＳ）と判定し、実装ヘッド４に吸着される部品Ｃの少なくとも一部が撮像範囲Ｆの外側に位置する場合には、通常モードで全部品Ｃを撮像不可能（ＮＯ）と判定する。なお、図８の「通常位置」の欄に示す例では、一部の部品Ｃが撮像範囲Ｆの外側に出ているため、撮像不能（ＮＯ）と判定されることとなる。なお、撮像範囲Ｆと部品Ｃとの位置関係に関する判断は、各ノズル４１が吸着する部品Ｃの仕様に関するデータ等を含む基板データや、部品Ｃの形状およびサイズを示す部品データに基づき実行される。この点は、以下においても同様である。

ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」と判定されると、通常モードで部品認識が実行される（ステップＳ１０２）。図５に示すように、通常モードでは、駆動制御部１３０によってヘッドユニット２０が移動を開始し、部品供給箇所３２からヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃが撮像範囲Ｆへの移動を開始する（ステップＳ２０１）。そして、駆動制御部１３０は、ヘッドユニット２０のＸ座標Ｐｘと、部品認識カメラ５の光軸Ｏ５のＸ方向への位置（Ｘ座標）とを一致させつつＹ方向に平行に部品Ｃを移動させて、部品Ｃを撮像範囲Ｆに進入させる（ステップＳ２０２）。これによって、部品Ｃは、コンベア１２により搬入された基板Ｂに近づきつつ、撮像範囲Ｆ内をＹ方向に平行に移動する。

部品Ｃが撮像範囲Ｆ内をＹ方向へ移動する間、切換部１４１は、ヘッドユニット２０のＸ座標ＰｘおよびＹ座標ＰｙのうちＹ座標Ｐｙをヘッドユニット２０の位置情報Ｐ２０として画像読取ボード１４２に出力する。そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙに基づき、ヘッドユニット２０が通常位置に到達したかを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、通常位置は、図８の「通常位置」の欄に示すように、実装ヘッド４の回転軸Ｒ４と、部品認識カメラ５の光軸Ｏ５とが一致する場合のヘッドユニット２０の位置である。

そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０が通常位置に到達した（ＹＥＳ）と判定すると、撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力し（ステップＳ２０４）、部品認識カメラ５が部品Ｃを撮像する（ステップＳ２０５）。こうして撮像された部品Ｃの画像ＩＭは、画像読取ボード１４２に転送されて、部品認識に利用される。

一方、図４のステップＳ１０１で「ＮＯ」と判定されると、演算処理部１１０は、ヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの全部を、オフセットモードで１度に撮像可能であるかを判定する。このオフセットモードでは、図８の「オフセット位置」の欄に示すように、ヘッドユニット２０の実装ヘッド４の回転軸Ｒ４と、部品認識カメラ５の光軸Ｏ５とが、オフセット量ｄだけＹ方向にずれた状態で、部品認識カメラ５が実装ヘッド４に吸着された部品Ｃを撮像する。そして、ステップＳ１０３では、演算処理部１１０は、実装ヘッド４に吸着される部品Ｃの全部が撮像範囲Ｆ内に収まると判断すると、オフセットモードで全部品Ｃを撮像可能（ＹＥＳ）と判定し、実装ヘッド４に吸着される部品Ｃの一部が撮像範囲Ｆの外側に位置する場合には、オフセットモードで全部品Ｃを撮像不可能（ＮＯ）と判定する。具体的には、ヘッドユニット２０を部品認識カメラ５に対してＹ方向にオフセット量ｄだけずらすことで、ヘッドユニット２０に保持される全部品Ｃが撮像範囲Ｆに位置させることができるオフセット量ｄが存在するか否かを判断した結果に基づき、ステップＳ１０３での判定が実行される。

ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」と判定されると、オフセットモードで部品認識が実行される（ステップＳ１０４）。図６に示すオフセットモードでは、撮像範囲Ｆへの部品Ｃの移動が開始され（ステップＳ３０１）、部品ＣがＹ方向に平行に撮像範囲Ｆへ進入する（ステップＳ３０２）。これらステップＳ３０１、Ｓ３０２の動作は、通常モードでのステップＳ２０１、Ｓ２０２の動作と同一である。

部品Ｃが撮像範囲Ｆ内をＹ方向へ移動する間、切換部１４１は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙをヘッドユニット２０の位置情報Ｐ２０として画像読取ボード１４２に出力する。そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙに基づき、ヘッドユニット２０がオフセット位置に到達したかを判定する（ステップＳ３０３）。ここで、オフセット位置は、図８の「オフセット位置」の欄に示すように、ヘッドユニット２０に吸着された全部品Ｃを撮像範囲Ｆに収めるために、実装ヘッド４の回転軸Ｒ４と部品認識カメラ５の光軸Ｏ５とがＹ方向にオフセット量ｄだけずれた場合のヘッドユニット２０の位置である。

そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０がオフセット位置に到達した（ＹＥＳ）と判定すると、撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力し（ステップＳ３０４）、部品認識カメラ５が部品Ｃを撮像する（ステップＳ３０５）。こうして撮像された部品Ｃの画像ＩＭは、画像読取ボード１４２に転送されて、部品認識に利用される。

一方、図４のステップＳ１０３で「ＮＯ」と判定されると、分割モードで部品認識が実行される（ステップＳ１０５）。この分割モードは、部品Ｃを撮像範囲Ｆ内でＹ方向に移動させつつ複数回の撮像を実行することで、ヘッドユニット２０に吸着された全部品Ｃの撮像を行うものである。図７に示すように、分割モードでは、演算処理部１１０は、全部品Ｃの撮像を分割して撮像するために必要となる必要撮像回数Ｎｘを決定する（ステップＳ４０１）。そして、演算処理部１１０は、撮像回数のカウント値Ｎをゼロにリセットしてから（ステップＳ４０２）、カウント値Ｎをインクリメントする（ステップＳ４０３）。そして、撮像範囲Ｆへの部品Ｃの移動が開始され（ステップＳ４０４）、部品ＣがＹ方向に平行に撮像範囲Ｆへ進入する（ステップＳ４０５）。これらステップＳ４０４、Ｓ４０５の動作は、通常モードでのステップＳ２０１、Ｓ２０２の動作と同一である。

部品Ｃが撮像範囲Ｆ内をＹ方向へ移動する間、切換部１４１は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙをヘッドユニット２０の位置情報Ｐ２０として画像読取ボード１４２に出力する。そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙに基づき、ヘッドユニット２０がＮ回目の撮像を行う位置に到達したかを判定する（ステップＳ４０６）。 そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０が当該位置に到達した（ＹＥＳ）と判定すると、撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力し（ステップＳ４０７）、部品認識カメラ５が部品Ｃを撮像する（ステップＳ４０８）。

そして、撮像回数のカウント値Ｎが必要撮像回数Ｎｘとなるまで（ステップＳ４０９で「ＹＥＳ」となるまで）、ステップＳ４０１〜Ｓ４０８が実行され、全部品Ｃが撮像される。こうして撮像された部品Ｃの画像ＩＭは、画像読取ボード１４２に転送されて、部品認識に利用される。

なお、上記では、Ｙ方向に部品Ｃを移動させつつ部品認識を行う例を説明したが、Ｘ方向に部品Ｃを移動させることによっても、同様に部品認識を実行できる。この場合には、切換部１４１から画像読取ボード１４２にＸ座標Ｐｘを位置情報Ｐ２０として出力して、部品認識を実行すれば良い。例えば、部品認識カメラ５がＸ方向に並ぶ２個の部品供給部３の間に配置されているような場合は、部品ＣをＸ方向に移動させる部品認識が好適となる。また、部品ＣをＸ方向へ移動させる部品認識と、部品ＣをＹ方向へ移動させる部品認識との両方を実行可能として、これらを状況によって使い分けるように部品実装機１を構成しても良いし、いずれか一方のみを実行するように部品実装機１を構成しても良い。

以上に説明した実施形態では、その撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃをエリアセンサー５５１により撮像する部品認識カメラ５が用いられる。具体的には、ヘッドユニット２０の位置を示す位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させることで、撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃが撮像される。しかも、ヘッドユニット２０のＸ方向への位置を示すＸ座標Ｐｘ（第１位置情報）と、ヘッドユニット２０のＹ方向への位置を示すＹ座標Ｐｙ（第２位置情報）とのうちから、ヘッドユニット２０の移動方向（換言すれば、部品Ｃが撮像範囲Ｆを通過する方向）に応じて選択された位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで撮像が実行される。そのため、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に部品Ｃが移動する場合であっても、その移動方向に応じて適切に部品Ｃを撮像できる。かかる実施形態によれば、部品認識には、Ｘ座標ＰｘおよびＹ座標Ｐｙから選択した位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させれば足り、特別な演算を要しない。その結果、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に移動する部品Ｃの認識も実行可能としつつ、部品Ｃの認識に要する演算量を低減することが可能となっている。

また、ヘッドユニット２０は、部品供給部３から供給された部品Ｃをピックアップしてから、部品供給部３のＹ方向に位置する基板Ｂに実装する。そして、コントローラー１００は、ヘッドユニット２０が部品供給部３から基板Ｂへ移動する途中で撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃを部品認識カメラ５に撮像させる。かかる構成では、基板Ｂに実装される前の部品Ｃを的確に認識することができる。

また、コントローラー１００は、ヘッドユニット２０の位置と部品認識カメラ５の位置とがＹ方向において所定関係（図８の「通常位置」に示す関係）となるタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させる通常モードと、ヘッドユニット２０の位置と部品認識カメラ５の位置とが当該所定関係からＹ方向にずれるタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させるオフセットモードとを選択的に実行可能である。そして、部品認識カメラ５に対して当該所定関係を満たすヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの少なくとも一部が撮像範囲ＦのＹ方向の外側に位置する際には、実装ヘッド４がオフセット量ｄだけＹ方向にずれた状態で実装ヘッド４に吸着される部品Ｃの全部が撮像範囲Ｆ内に収まると判断し、オフセットモードで全部品Ｃを撮像可能（ＹＥＳ）と判定する場合に、オフセットモードが実行される。これによって、ヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの全部を撮像範囲Ｆに収めた状態で部品認識カメラ５が撮像を実行する。かかる構成では、通常モードでは、ヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの全部を１度に撮像できない場合であっても、オフセットモードを実行することで、ヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの全部を１度に撮像できる。したがって、部品Ｃの撮像を複数回に分けて行う場合と比較して、ヘッドユニット２０のＸ方向への移動を早く開始でき、ヘッドユニット２０による部品Ｃの実装を迅速に行うことができる。

図９は部品認識装置により実行される部品認識の第２例を示すフローチャートであり、図１０は図９の部品認識で実行されるＹモードの一例を示すフローチャートであり、図１１は図９の部品認識で実行されるＸモードの一例を示すフローチャートであり、図１２は図９のフローチャートに従って実行される動作を模式的に示す平面図である。なお、以下では、上記実施形態との差を中心に説明することとし、共通部分は相当符号を付して適宜説明を省略する。ただし、共通する構成を備えることで同様の効果が奏されることは言うまでもない。

図１２に示すように、上記の第１例と比較してこの第２例では、ヘッドユニット２０の構成が異なる。つまり、ヘッドユニット２０では、複数のノズル４１がＸ方向に配列して構成されるノズル列Ｌ４１がＹ方向に４列配列されており、各ノズル４１によって部品を吸着することができる。つまり、ヘッドユニット２０は、いわゆるインライン型である。なお、部品実装機１のその他の構成は、第１例と第２例とで共通する。

図９のステップＳ５０１では、演算処理部１１０は、ヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの全部を、Ｘ方向において撮像範囲Ｆの内側に収めることが可能かを判定する。具体的には、図１２に示すように、撮像範囲ＦのＸ方向の両端にそれぞれ一致してＹ方向に平行な２本の仮想直線Ｖの間に、ヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの全部が位置するように、ヘッドユニット２０の位置を部品認識カメラ５の位置に対して調整できるかが判定される。

そして、図１２の「状態Ａ１」の欄に示す例では、全部品ＣがＹ方向の２本の仮想直線Ｖの間に収まるため、ステップＳ５０１で「ＹＥＳ」と判断され、Ｙモードによって部品認識が実行される（ステップＳ５０２）。図１０に示すように、Ｙモードでは、駆動制御部１３０は、部品供給箇所３２からヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの撮像範囲Ｆへの移動を開始する（ステップＳ６０１）。そして、駆動制御部１３０は、全部品Ｃを２本の仮想直線Ｖの間に収めつつＹ方向に平行に部品Ｃを移動させて、部品Ｃを撮像範囲Ｆに進入させる（ステップＳ６０２）。これによって、部品Ｃは、コンベア１２により搬入された基板Ｂに近づきつつ、撮像範囲Ｆ内をＹ方向に平行に移動する。

部品Ｃが撮像範囲Ｆ内をＹ方向へ移動する間、切換部１４１は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙをヘッドユニット２０の位置情報Ｐ２０として画像読取ボード１４２に出力する。そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０のＹ座標Ｐｙに応じたタイミングで撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力することで、撮像範囲Ｆに到達した部品Ｃを部品認識カメラ５に撮像させる（ステップＳ６０３）。この際、全部品Ｃを撮像範囲Ｆに収められる場合には、全部品Ｃを１回で撮像すれば良く、そうでない場合には、全部品Ｃを複数回に分けて撮像すれば良い。これによって、撮像回数を極力少なく抑えて、部品Ｃの撮像に要する時間を短縮することができる。

一方、図１２の「状態Ａ２」の欄に示す例では、一部の部品Ｃが２本の仮想直線Ｖの外側に出るため、ステップＳ５０１で「ＮＯ」と判断され、Ｘモードによって部品認識が実行される（ステップＳ５０３）。図１２に示すように、Ｘモードでは、駆動制御部１３０は、部品供給箇所３２からヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの撮像範囲Ｆへの移動を開始する（ステップＳ７０１）。そして、駆動制御部１３０は、ヘッドユニット２０により吸着された部品Ｃの全部をＹ方向において撮像範囲Ｆの内側に位置させつつ、Ｘ方向に平行に部品Ｃを移動させて、部品Ｃを撮像範囲Ｆに進入させる（ステップＳ７０２）。

部品Ｃが撮像範囲Ｆ内をＸ方向へ移動する間、切換部１４１は、ヘッドユニット２０のＸ座標Ｐｘをヘッドユニット２０の位置情報Ｐ２０として画像読取ボード１４２に出力する。そして、画像読取ボード１４２は、ヘッドユニット２０のＸ座標Ｐｘに応じたタイミングで撮像トリガーＴｒを部品認識カメラ５に出力することで、撮像範囲Ｆに到達した部品Ｃを部品認識カメラ５に撮像させる（ステップＳ７０３）。

以上に説明した実施形態では、ヘッドユニット２０のＸ方向への位置を示すＸ座標Ｐｘ（第１位置情報）と、ヘッドユニット２０のＹ方向への位置を示すＹ座標Ｐｙ（第２位置情報）とのうちから、ヘッドユニット２０の移動方向に応じて選択された位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで撮像が実行される。そのため、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に部品Ｃが移動する場合であっても、その移動方向に応じて適切に部品Ｃを撮像できる。かかる実施形態によれば、部品認識には、Ｘ座標ＰｘおよびＹ座標Ｐｙから選択した位置情報Ｐ２０に応じたタイミングで部品認識カメラ５に撮像を実行させれば足り、特別な演算を要しない。その結果、Ｘ方向およびＹ方向のいずれの方向に移動する部品Ｃの認識も実行可能としつつ、部品Ｃの認識に要する演算量を低減することが可能となっている。

また、コントローラー１００は、撮像範囲ＦのＸ方向の両端からＹ方向に平行にそれぞれ延びる２本の仮想直線Ｖの間に、ヘッドユニット２０に保持される部品Ｃの全部を納められる場合には、これらの部品Ｃの全部を２本の仮想直線Ｖの間に収めた状態でヘッドユニット２０をＹ方向に平行に移動させつつ、撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃを部品認識カメラ５に撮像させる。一方、コントローラー１００は、２本の仮想直線Ｖの間にこれらの部品Ｃの全部を納められない場合には、ヘッドユニット２０をＸ方向に平行に移動させつつ、撮像範囲Ｆを通過する部品Ｃを部品認識カメラ５に撮像させる。かかる構成では、例えば、図１２の「状態Ａ１」の欄に示すように、ヘッドユニット２０の一部のノズル４１に部品Ｃが集まって吸着されているような場合には、当該部品Ｃを２本の仮想直線Ｖの間に収めた状態でヘッドユニット２０をＹ方向へ移動させることで、ヘッドユニット２０を部品供給部３から基板Ｂへと近づけつつ部品認識を実行できる。そのため、ヘッドユニット２０による部品Ｃの実装を迅速に行うことができる。

このように本実施形態では、部品実装機１が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、部品供給部３が本発明の「部品供給部」の一例に相当し、コンベア１２が本発明の「基板搬送部」の一例に相当し、部品認識装置９が本発明の「部品認識装置」の一例に相当し、コントローラー１００が本発明の「位置情報選択部」および「制御部」として機能し、部品認識カメラ５が本発明の「カメラ」の一例に相当し、エリアセンサー５５１が本発明の「エリアセンサー」の一例に相当し、撮像範囲Ｆが本発明の「撮像範囲」の一例に相当し、仮想直線Ｖが本発明の「仮想直線」の一例に相当し、ヘッドユニット２０が本発明の「ヘッドユニット」の一例に相当し、Ｘ軸モーターＭｘが本発明の「第１モーター」の一例に相当し、Ｘ方向が本発明の「第１方向」の一例に相当し、Ｘ軸エンコーダーＥｘが本発明の「第１エンコーダー」の一例に相当し、Ｘ座標Ｐｘが本発明の「第１位置情報」の一例に相当し、Ｙ軸モーターＭｙが本発明の「第２モーター」の一例に相当し、Ｙ方向が本発明の「第２方向」の一例に相当し、Ｙ軸エンコーダーＥｙが本発明の「第２エンコーダー」の一例に相当し、Ｙ座標Ｐｙが本発明の「第２位置情報」の一例に相当し、位置情報Ｐ２０が本発明の「位置情報」の一例に相当し、図８の「通常位置」の欄に示すヘッドユニット２０の実装ヘッド４と部品認識カメラ５との位置関係が本発明の「所定関係」の一例に相当し、図５の通常モードが本発明の「通常モード」の一例に相当し、図６のオフセットモードが本発明の「オフセットモード」の一例に相当し、回転軸Ｒ４が本発明の「配列中心」の一例に相当し、光軸Ｏ５が本発明の「光軸」の一例に相当し、ノズル４１が本発明の「ノズル」の一例に相当し、ノズル列Ｌ４１が本発明の「ノズル列」の一例に相当し、部品Ｃが本発明の「部品」の一例に相当し、基板Ｂが本発明の「基板」の一例に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記のヘッドユニット２０を交換可能とする構成を設けて、ロータリー型のヘッドユニット２０と、インライン型のヘッドユニット２０とを適宜交換して使用できるように、部品実装機１を構成しても良い。この際、ロータリー型のヘッドユニット２０を取り付けた場合には、部品ＣをＹ方向に移動させて部品認識を実行する一方、インライン型のヘッドユニット２０を取り付けた場合には、部品ＣをＸ方向に移動させて部品認識を実行するようにしても良い。この場合、ヘッドユニット２０の交換に対して、切換部１４１から出力する位置情報Ｐ２０をＸ座標ＰｘとＹ座標Ｐｙとの間で切り換えるだけで簡便に対応できる。

また、図８に示す「通常位置」での実装ヘッド４と部品認識カメラ５との位置関係は、上記の例に限られず、適宜変更しても良い。

また、ロータリー型のヘッドユニット２０におけるノズル４１の個数や、インライン型のヘッドユニット２０でのノズル列Ｌ４１の個数も適宜変更が可能である。したがって、ノズル列Ｌ４１の個数は１個でも構わない。

１…部品実装機
１２…コンベア（基板搬送部）
２０…ヘッドユニット
３…部品供給部
４１…ノズル
Ｌ４１…ノズル列
Ｒ４…回転軸（配列中心）
５…部品認識カメラ（カメラ）
５５１…エリアセンサー
Ｆ…撮像範囲
Ｖ…仮想直線
Ｏ５…光軸
９…部品認識装置
１００…コントローラー（位置情報選択部、制御部）
Ｍｘ…Ｘ軸モーター（第１モーター）
Ｍｙ…Ｙ軸モーター（第２モーター）
Ｅｘ…Ｘ軸エンコーダー（第１エンコーダー）
Ｅｙ…Ｙ軸エンコーダー（第２エンコーダー）
Ｐｘ…Ｘ座標（第１位置情報）
Ｐｙ…Ｙ座標（第２位置情報）
Ｐ２０…位置情報
Ｘ…Ｘ方向（第１方向）
Ｙ…Ｙ方向（第２方向）
Ｂ…基板
Ｃ…部品

Claims (7)

1. 部品を保持するヘッドユニットを第１方向に駆動する第１モーターに設けられた第１エンコーダーから出力される、前記ヘッドユニットの前記第１方向への位置を示す第１位置情報と、前記第１方向に直交する第２方向に前記ヘッドユニットを駆動する第２モーターに設けられた第２エンコーダーから出力される、前記ヘッドユニットの前記第２方向への位置を示す第２位置情報とのうちの一方を、位置情報として選択する位置情報選択部と、
   その撮像範囲をエリアセンサーにより撮像するカメラと、
   前記位置情報選択部により選択された前記位置情報に応じたタイミングで前記カメラに撮像を実行させることで、前記撮像範囲を通過する前記部品を撮像する制御部と
   を備え、
   前記位置情報選択部は、前記ヘッドユニットが前記第１方向に平行に移動して前記撮像範囲を通過する場合には前記第１位置情報を前記位置情報として選択し、前記ヘッドユニットが前記第２方向に平行に移動して前記撮像範囲を通過する場合には前記第２位置情報を前記位置情報として選択する部品認識装置。
2. 前記ヘッドユニットは、部品供給部から供給された前記部品をピックアップしてから、前記部品供給部の前記第２方向に位置する基板に実装し、
   前記制御部は、前記ヘッドユニットが前記部品供給部から前記基板へ移動する途中で前記撮像範囲を通過する前記部品を前記カメラに撮像させる請求項１に記載の部品認識装置。
3. 前記制御部は、前記ヘッドユニットの位置と前記カメラの位置とが前記第２方向において所定関係となるタイミングで前記カメラに撮像を実行させる通常モードと、前記ヘッドユニットの位置と前記カメラの位置とが前記所定関係から前記第２方向にずれるタイミングで前記カメラに撮像を実行させるオフセットモードとを選択的に実行可能であり、
   前記カメラに対して前記所定関係を満たす前記ヘッドユニットに保持される前記部品の少なくとも一部が前記撮像範囲の前記第２方向の外側に位置する場合に前記オフセットモードを実行することで、前記ヘッドユニットに保持される前記部品の全部を前記撮像範囲に収めた状態で前記カメラに撮像を実行させる請求項２に記載の部品認識装置。
4. 前記ヘッドユニットは、所定の配列中心の周りで円周状に配列された複数のノズルのそれぞれで前記部品を保持可能であり、
   前記所定関係は、前記ヘッドユニットの前記配列中心と前記カメラの光軸とが一致する位置関係である請求項３に記載の部品認識装置。
5. 前記ヘッドユニットは、前記第１方向に沿って並ぶ複数のノズルで構成されるノズル列を１列以上有し、前記複数のノズルのそれぞれで前記部品を保持可能であり、
   前記制御部は、前記撮像範囲の前記第１方向の両端にそれぞれ一致して前記第２方向に平行な２本の仮想直線の間に、前記ヘッドユニットに保持される前記部品の全部を納められる場合には、前記ヘッドユニットに保持される前記部品の全部を前記２本の仮想直線の間に収めた状態で前記ヘッドユニットを前記第２方向に平行に移動させつつ、前記撮像範囲を通過する前記部品を前記カメラに撮像させる一方、前記２本の仮想直線の間に前記ヘッドユニットに保持される前記部品の全部を納められない場合には、前記ヘッドユニットを前記第１方向に平行に移動させつつ、前記撮像範囲を通過する前記部品を前記カメラに撮像させる請求項２に記載の部品認識装置。
6. 部品を供給する部品供給部と、
   基板を搬入する基板搬送部と、
   前記部品供給部により供給された部品を前記基板搬入部により搬入された前記基板に実装するヘッドユニットと、
   請求項１ないし５のいずれか一項印記載の部品認識装置と
   を備える部品実装機。
7. 部品を保持するヘッドユニットを第１方向に駆動する第１モーターに設けられた第１エンコーダーから出力される、前記ヘッドユニットの前記第１方向への位置を示す第１位置情報と、前記第１方向に直交する第２方向に前記ヘッドユニットを駆動する第２モーターに設けられた第２エンコーダーから出力される、前記ヘッドユニットの前記第２方向への位置を示す第２位置情報とのうちの一方を、位置情報として選択する工程と、
   その撮像範囲をエリアセンサーにより撮像するカメラに、選択された前記位置情報に応じたタイミングで撮像を実行させることで、前記撮像範囲を通過する前記部品を撮像する工程と
   を備え、
   前記ヘッドユニットが前記第１方向に平行に移動して前記撮像範囲を通過する場合には前記第１位置情報が前記位置情報として選択され、前記ヘッドユニットが前記第２方向に平行に移動して前記撮像範囲を通過する場合には前記第２位置情報が前記位置情報として選択される部品認識方法。
   

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