JPWO2020003385A1

JPWO2020003385A1 - 実装機および実装システム

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Inventors: 雅史天野; 貴紘小林; 勇太横井
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Abstract

本開示の課題は、部品の平坦度を効率よく取得することである。本開示に係る実装機システムの実装機においては、ロータリヘッドに保持された複数の部品のうちの２つ以上の画像を含む撮像画像が取得され、その撮像画像に基づいて２つ以上の部品の各々の平坦度が取得される。このように、撮像画像に基づいて２つ以上の部品の各々の平坦度が取得されるため、部品毎に撮像画像が取得され、撮像画像毎に平坦度が取得される場合に比較して、２つ以上の部品の平坦度を効率よく取得することができる。

Description

本開示は、平坦度が取得される実装機、実装機を備えた実装システムに関するものである。

特許文献１に記載の実装機には、ヘッドの部品保持具に保持された１つの部品の複数のリード線の各々の浮き上がりの有無を検出する浮き上がり有無検出装置が設けられている。浮き上がり有無検出装置においては、部品保持具に保持された部品の複数のリード線のうち、スリット光源からスリット光が照射された一部の複数のリード線がカメラによって撮像されて、撮像画像に基づいて、一部の複数のリード線の各々の浮き上がりの有無が検出される。

特開２００８−２８８３３６号

本開示が解決しようとする課題

本開示の課題は、複数の部品の各々の平坦度を効率よく取得することである。

課題を解決するための手段、作用および効果

本開示に係る実装機システムの実装機においては、ロータリヘッドに保持された複数の部品のうちの一部の２つ以上にパターンが照射されるとともに撮像され、その撮像画像に基づいて一部の２つ以上の部品の各々の平坦度が取得される。このように、撮像画像に基づいて２つ以上の部品の各々の平坦度が取得されるため、部品１つずつに、パターンの照射、撮像が行われて、その撮像画像に基づいて平坦度が取得される場合に比較して、２つ以上の部品の平坦度を効率よく取得することができる。なお、特許文献１には、ロータリヘッドに保持された複数の部品のうちの一部の２つ以上の部品が撮像装置によって撮像されて、撮像画像に基づいて２つ以上の部品の平坦度が取得されることは記載されていない。

本実施形態に係る実装システムを概念的に示す図である。上記実装システムの実装機の平面図である。上記実装機の部品装着装置のロータリヘッドの周辺を概念的に示す図である。上記実装機の撮像ユニットの正面図である。上記撮像ユニットの平面図(概念図)である。上記実装機の制御装置の周辺を概念的に示す図である。上記制御装置の記憶部に記憶された平坦度取得プログラムを表すフローチャートである。上記実装システムのホストＰＣの記憶部に記憶された最適化プログラムを表すフローチャートである。上記制御装置の記憶部に記憶された別の平坦度取得プログラムを表すフローチャートである。上記ロータリヘッドに保持された部品を下方から見た概念図である。上記ロータリヘッドと撮像ユニットとの相対位置関係を概念的に示す図である。 (12A)上記ロータリヘッドに保持された部品の回転に伴うパターンの照射角度の変化を表す図である。(12B)上記別のパターンが照射される場合の照射角度の変化を表す図である。上記ロータリヘッドと撮像ユニットとの別の相対位置関係を概念的に示す図である。 (14A)上記ロータリヘッドの回転に伴うプロジェクタ１５０によって部品に照射されるパターンの角度の変化を表す図である。(14B)プロジェクタ１５１によって部品に照射されるパターンの角度の変化を表す図である。第１相対位置における上記ロータリヘッドの回転に伴って部品に照射されるパターンの角度の変化を表す図である。第２相対位置における上記ロータリヘッドの回転に伴って部品に照射されるパターンの角度の変化を表す図である。 (17A)上記ホストＰＣによって最適化が図られた場合に上記ロータリヘッドに保持された部品を示す図である。(17B)上記ホストＰＣによって最適化が図られていない場合に上記ロータリヘッドに保持された部品を示す図である。 (18A),(18B),(18C)上記実装機における作業対象部品を表す図である。

開示を実施するための形態

以下、本開示の一実施形態である実装機システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。

本実装システム２は、図１に示すように、(a)複数の実装機４Ａ，４Ｂ・・・・、(b)ホストコンピュータ（以下、ホストＰＣと略称する）６、(d)バス８等を含み、複数の実装機４Ａ，４Ｂ・・・の各々が備えた複数の制御装置１０Ａ，１０Ｂ・・・の各々とホストＰＣ６とがバス８を介して互いに通信可能に連結される。複数の実装機４Ａ，４Ｂ・・・、制御装置１０Ａ，１０Ｂ・・・の各々を区別する場合には、符号Ａ，Ｂ，・・・を付して区別する。総称する場合等区別する必要がない場合には、符号Ａ，Ｂ，・・・等を省略する。

複数の実装機４は、図２に示すように、電子部品(以下、部品と略称する)を回路基板Ｓ（以後、基板Ｓと略称する）に装着するものであり、それぞれ、上記制御装置１０（図６参照）、基板搬送支持装置１２，部品供給装置１４，部品装着装置１６，撮像ユニット１８等を含む。
基板搬送支持装置１２は、基板Ｓを搬送して保持するものである。図２において、Ｘは基板搬送支持装置１２による基板Ｓの搬送方向であり、Ｙは基板Ｓの幅方向である。また、図３，４において、Ｚは基板Ｓの厚み方向である。Ｙは実装機４の前後方向、Ｚは上下方向であり、これら、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する。

部品供給装置１４は、基板Ｓに装着される部品を、部品装着装置１６に受け渡し可能な状態で供給するものである。本実施例において、部品供給装置１４は、複数の部品をテープを利用して供給するテープフィーダ２２を含むものであるが、複数のトレイを含むもの等とすることもできる。
部品供給装置１４によって供給される部品には、図１０、図１８Ａに示すように、部品本体２６と、部品本体２６に形成された電極部としての複数のはんだボール２８とを含む部品３０であるＢＧＡ(Ball Grid Array)、図１０、図１８Ｂに示すように、部品本体３２と、その部品本体３２の側面から延び出し、Ｊ字状に曲げられた電極部としての複数のリード線３４を含むリード部品３６であるＳＯＪ（Small Out Line J Lead）、図１７Ａ，１７Ｂ，図１８Ｃに示すように、両端部に電極部３７を有するチップ状の部品３８であるＣＳＰ（Chip Size Package）等が含まれる。なお、図１０，１７Ａ，１７Ｂは、部品３０，３６，３８を底部から見た状態を示す。

部品装着装置１６は、部品供給装置１４によって供給された部品をピックアップして保持して、基板搬送支持装置１２によって搬送されて保持された基板Ｓに装着するものである。部品装着装置１６は、図２，３に示すように、ロータリヘッド４０、ロータリヘッド４０を移動させるヘッド移動装置４２等を含む。ヘッド移動装置４２は、ロータリヘッド４０を、ｘ方向、ｙ方向に移動させるヘッド水平移動装置４４、ロータリヘッド４０をヘッド中心軸線（図３において符号Ｌｈで示す）回りに回転させるヘッド回転装置４６等を含む。ヘッド水平移動装置４４は、図２に示すように、Ｘ方向移動装置５０およびＹ方向移動装置５２を含む。Ｘ方向移動装置５０は、Ｘスライダ５４、駆動源たるＸモータ５６、Ｘモータ５６の回転を直線移動に変換してＸスライダ５４に伝達する運動変換機構５８等を含む。Ｙ方向移動装置５２はＸスライダ５４に設けられ、Ｙスライダ６２、駆動源たるＹモータ６４、Ｙモータ６４の回転を直線運動に変換してＹスライダ６２に伝達する運動変換機構６６（図３参照）等を含む。

一方、ロータリヘッド４０は、Ｙスライダ６２に、ヘッド回転装置４６により自身のヘッド中心軸線Ｌｈの回りに回転可能に保持される。ロータリヘッド４０は、ヘッド本体７８と、複数（例えば、３本以上、本実施例においては８本）の部品保持具としての吸着ノズル８０ａ、８０ｂ・・・とを含む。ヘッド本体７８は、互いに一体的に回転可能に設けられた回転軸８４とノズル保持体８６とを含む。吸着ノズル８０ａ、８０ｂ・・・は、それぞれノズル本体８７ａ、８７ｂ・・・に保持される。ノズル本体８７ａ、８７ｂ・・・は、それぞれ、ノズル保持体８６の、ヘッド中心軸線Ｌｈを中心とする一円周上の、互いに中心角４５°ずつ隔たった位置に、相対回転可能かつ昇降可能に、保持される。吸着ノズル８０ａ、８０ｂ・・・は負圧により部品を吸着して保持するものであり、負圧源（図示省略）から負圧が供給されることにより、部品が保持される。以下、吸着ノズル８０ａ、８０ｂ・・・、ノズル本体８７ａ、８７ｂ・・・等を個別に区別する場合には添え字ａ、ｂ、ｃ・・・を付すが、総称する場合等区別する必要がない場合には、添え字ａ、ｂ、ｃ・・・を省略する。

ヘッド回転装置４６は、回転軸８４を回転させることによりヘッド本体７８を回転させるものであり、駆動源たるヘッド回転用モータ８８と、ヘッド回転用モータ８８の回転を回転軸８４に伝達する図示しない回転伝達機構とを含む。回転用モータ８８の回転により、回転軸８４、すなわち、ヘッド本体７８(ロータリヘッド４０)がヘッド中心軸線Ｌｈの回りに回転させられる。

Ｙスライダ６２には、保持具自転装置としてのノズル回転装置９４、吸着ノズル８０を昇降させるノズル昇降装置９６等が設けられる。ノズル回転装置９４は、Ｙスライダ６２に設けられた駆動源たる回転用モータ１３０と、ロータリヘッド４０の回転軸８４に対して相対回転可能に設けられた回転駆動軸１３２と、ノズル本体８７と一体的に回転可能に設けられた被回転体１３４とを含む。回転用モータ１３０、回転駆動軸１３２、被回転体１３４は、互いに、回転を伝達可能な状態で係合させられる。回転用モータ１３０の回転は回転駆動軸１３２を介して被回転体１３４に伝達され、複数の吸着ノズル８０がそれぞれノズル中心軸線Ｌｎの回りに一斉に回転させられる。ノズル昇降装置９６は、Ｙスライダ６２に設けられた駆動源たる昇降用モータ１４０、ノズル保持体８６の予め定められた位置にあるノズル本体８７に係合可能な昇降駆動部材１４２、昇降用モータ１４０の回転を直線運動に変換して昇降駆動部材１４２に伝達する運動変換機構１４４等を含む。

撮像ユニット１８は、上方に位置する吸着ノズル８０によって保持された部品の三次元形状を取得するものであり、図４，５に示すように、２つのプロジェクタ１５０，１５１と、撮像装置としてのカメラ１５２と、コンピュータを主体とし、プロジェクタ１５０，１５２、カメラ１５２を制御するとともに、部品の三次元形状を取得する三次元形状取得部１５４とを含む。

カメラ１５２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device），ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を有する撮像装置である。カメラ１５２は、軸線ＬｚがＺ方向に延びた姿勢で設けられ、プロジェクタ１５０，１５１は、軸線Ｌｚの回りに９０°隔たった位置に設けられる。プロジェクタ１５０は、図１２Ａに示すように、矢印Ｆａの方向に正弦波的に強度が変化する平面状に広がるパターンＮを照射し、プロジェクタ１５１は、図１２Ｂに示すように、矢印Ｆｂの方向に正弦波的に強度が変化する平面状に広がるパターンＮを照射する。また、これらパターンＮは、Ｚ方向およびＸ，Ｙ方向に対して傾いた向きに照射されるのであり、部品には斜め下方から当たる。

また、カメラ１５２によって画像を撮像可能な領域である撮像領域Ｒｃは、プロジェクタ１５０，１５１によってパターンが照射される領域である照射領域Ｒｐに含まれる。そのため、本実施例においては、撮像領域Ｒｃと照射領域Ｒｐとが重なる共通領域は、撮像領域（＝共通領域）Ｒｃと同じとなる。

撮像ユニット１８において、プロジェクタ１５０，１５１によってパターンが照射された部品がカメラ１５２によって撮像され、三次元形状取得部１５４によって、取得された撮像画像に基づいて部品の三次元形状が位相シフト法により取得される。また、本撮像ユニット１８においては、二次元的に広がった共通領域Ｒｃの内側に位置する部品の三次元形状が取得されるのである。

プロジェクタ１５０，１５１によって、それぞれ、一方向Ｆａ、Ｆｂに正弦波的に強度が変化するパターンが、位相をずらして複数回照射され、パターンが照射される毎に、カメラ１５２によって撮像領域Ｒｃ内の画像である撮像画像が取得される。三次元形状取得部１５４において、撮像画像の各々において、撮像画像を構成する画素の各々における輝度が取得され、複数の撮像画像における同一の画素における輝度の値に基づいて、その画素における位相が取得される。そして、位相が同じ画素を連結することにより等位相線が得られる。一方、その位相の光（パターンを構成する１ライン）の照射角度、カメラ１５２の撮像素子上の画素の位置、撮像ユニット１８の光学的、幾何学的パラメータ(プロジェクタ１５０，１５１の光学中心座標、カメラ１５２の光学中心座標、焦点距離)等に基づいて、カメラ１５２の撮像素子からその等位相線で連結された画素の各々に対応する部品上の点までの距離がそれぞれ取得される。そして、これら部品上の複数の点の各々の撮像素子からの距離に基づいて部品の三次元形状が取得されるのである。

なお、三次元形状の取得方法、プロジェクタ１５０，１５１によって照射されるパターンは、限定されない。例えば、位相シフト法に限らず広くパターン投影法により三次元形状が取得されるようにすることもできる。また、本実施例においては、予め定められた二次元的(平面的)に広がる設定領域内に位置する部品の三次元形状が取得されればよいのであり、例えば、ステレオ画像法によることもできる。ステレオ画像法を利用する場合には、プロジェクタは不要であり、複数のカメラによる撮像画像に基づいて、撮像領域Ｒｃ内に位置する部品の三次元形状が取得される。

制御装置１０は、コンピュータを主体とするものであり、図６に示すように、実行部１８０、記憶部１８２、入出力部１８４等を含み、入出力部１８４には、撮像ユニット１８の三次元形状取得部１５４が接続されるとともに、駆動回路１９０を介して基板搬送支持装置１２、部品供給装置１４、部品装着装置１６等が接続される。また、制御装置１０にはホストＰＣ６が接続されるが、ホストＰＣ６は、図１に示すように、実行部２００、記憶部２０２、入出力部２０４等を含み、入出力部２０４には外部入力装置２０６等が接続される。

以上のように構成された実装システムにおいて、実装機４における作動について最初に説明する。
実装機４おいて、ロータリヘッド４０が撮像ユニット１８の上方に移動させられ、ロータリヘッド４０に保持された複数の部品の、基板Ｓに装着される部分（吸着ノズル８０によって保持される側とは反対側）である対象部の三次元形状が取得され、三次元形状に基づいて仮想平面の平坦度が取得される。対象部は、部品の電極部の少なくとも一部を含む部分である。
例えば、図１８Ａに示す部品３０においては、複数のはんだボール２８を含む部分が対象部Ｔａとされ、対象部Ｔａの三次元形状に基づいて、複数のはんだボール２８の先端(点)の集合によって形成される仮想平面Ｐａの平坦度が取得される。図１８Ｂに示す部品３６においては、複数のリード線３４の、部品本体３２の底面に伸びた部分を含む部分が対象部Ｔｂとされ、対象部Ｔｂの三次元形状に基づいて、複数のリード線３４の部品本体３２の底面側に延び出した部分の側面(底面)の予め定められた点の集合によって形成される仮想平面Ｐｂの平坦度が取得される。

一方、製造上の欠陥、搬送中のトラブルにより、はんだボール２８の一部が欠けていたり、リード線３４が曲がっていたりする場合がある。このように、はんだボール２８の一部が欠けた部品３０やリード線３４が曲がった部品３６が基板Ｓに装着された場合には、部品３０，３６への通電不良が生じる等の問題が生じる。そこで、本実施例においては、部品３０，３６の対象部の平坦度が取得され、部品３０，３６についてのチェックが行われるのである。それに対して、図１８Ｃに示す部品３８については、電極部３７の平坦度を取得する必要性は低い。そのため、本実施例においては、部品３０，３６が平坦度の取得対象部品(以下、単に対象部品と称する場合がある)とされ、部品３８は対象部品とされない。なお、以下、部品の対象部の電極部の予め定められた点の集合によって形成される仮想平面の平坦度を単に部品の平坦度と称する場合がある。

一方、図４に示すように、本実施例に係る撮像ユニット１８において、共通領域Ｒｃが、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品すべてを含む領域より狭い。そのため、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品すべてを含む撮像画像を取得することができない。

また、部品の三次元形状は、プロジェクタによってパターンＮが互いに異なる複数の方向から照射された状態で取得されることが望ましい。部品に照射されるパターンＮの向きによって、部品においてパターンが当たらない部分が存在し、三次元形状を精度よく取得することが困難となる場合があるからである。

そこで、例えば、図１１に示すように、ロータリヘッド４０がヘッド水平移動装置４４により移動させられ、ロータリヘッド４０と撮像ユニット１８との相対位置が、ロータリヘッド４０に設けられたすべての吸着ノズル８０のうちの一部の吸着ノズル８０に保持された２つ以上の部品が共通領域Ｒｃの内側に位置する第１相対位置とされる。そして、この第１相対位置において、ロータリヘッド４０をヘッド回転装置４６により設定回転角度ずつ間欠的に回転させつつ、パターンＮを照射して、部品を撮像する。そして、取得された撮像画像に基づいて部品の各々の三次元形状が取得されるようにしたのである。なお、第１相対位置は、具体的には、ロータリヘッド４０の第１領域Ｒ１の内側に位置する３つの吸着ノズル８０ａ、８０ｂ、８０ｃに保持された３つの部品３６_（１）、３６_（２）、３０_（３）が共通領域Ｒｃの内側に位置する相対位置である。第１領域Ｒ１は、ロータリヘッド４０の中心角で規定される領域であり、ｘスライダ５４に最も近い位置を０°とした場合、０°以上９０°以下の領域(設定中心角範囲)に位置する３つの吸着ノズル８０によって保持された３つの部品が含まれる領域とされる。また、ロータリヘッド４０の回転に伴って部品が回転させられることにより、部品に互いに異なる角度からパターンＮが照射される。

本実施例においては、図１１に示すように、ロータリヘッド４０と撮像ユニット１８との第１相対位置において、プロジェクタ１５０が矢印Ｆａに示す方向にパターンＮを照射する。その場合において、吸着ノズル８０ａに保持された部品(以下、１番の部品と称する場合がある)３６_（１）に照射される（当たる）パターンＮの平面視における照射角度(以下、平面視における照射角度を単に角度と略称する場合がある)を０°とし、吸着ノズル８０ｂに保持された部品(以下、２番の部品と称する場合がある)３６_（２）に照射されるパターンＮの角度を４５°、吸着ノズル８０ｃによって保持された部品（３番の部品と称する場合がある）３０_（３）に照射されるパターンＮの角度を９０°とする。この状態で、カメラ１５２によって撮像された撮像画像には、３つの部品３６_（１）、３６_（２）、３０_（３）の画像が含まれ、その撮像画像に基づいて、角度０°からパターンＮが照射された場合の部品３６_（１）の三次元形状、角度４５°からパターンＮが照射された場合の部品３６_（２）の三次元形状、角度９０°からパターンＮが照射された場合の部品３０_（３）の三次元形状が取得される。

次に、プロジェクタ１５１がパターンＮを矢印Ｆｂが示す方向に照射する。１番の部品３６_（１）には平面視において角度９０°からパターンＮが照射され、２番の部品３６_（２）には角度１３５°からパターンＮが照射され、３番の部品３０_（３）には角度１８０°からパターンＮが照射される。この場合の撮像画像に基づいて、部品３６_（１）、３６_（２）、３０_（３）の各々について、平面視における角度９０°、１３５°、１８０°からパターンＮが照射された場合の三次元形状が取得される。

その後、ロータリヘッド４０をヘッド中心軸線Ｌｈの回りに設定回転角度として４５°回転させる。吸着ノズル８０ｈによって保持された部品（８番の部品と称する場合がある）３０_（８）、１番の部品３６_（１）、２番の部品３６_（２）が共通領域Ｒｃの内側に位置し、３番の部品３０_（３）が共通領域Ｒｃから外れる。８番目の部品３０_（８）、１番の部品３６_（１）、２番の部品３６_（２）には、プロジェクタ１５０によってそれぞれ平面視において０°、４５°、９０°の角度からパターンＮが照射され、プロジェクタ１５１によって平面視において９０°、１３５°、１８０°の角度からパターンＮが照射されて、それぞれ、三次元形状が取得される。以下、同様に、ロータリヘッド４０が４５°ずつ回転させられて、共通領域Ｒｃの内側に位置する３つの部品の各々について、それぞれ、三次元形状が取得される。このように、ロータリヘッド４０の１回の回転角度である設定回転角度（４５°）は、第１領域Ｒ１を規定する設定中心角度範囲(９０°)より小さい角度である。そのため、ロータリヘッド４０が１回回転させられた場合に、第１領域Ｒ１、すなわち、ロータリヘッド４０と撮像ユニット１８とが第１相対位置にある場合における共通領域Ｒｃに属する部品がすべて変わるのではなく、少なくとも１つは残る。換言すれば、ロータリヘッド４０の設定回転角度と、第１領域Ｒ１を規定する設定中心角度とは、ロータリヘッド４０の１回の回転により共通領域Ｒｃの内側に位置する２つ以上の部品のうちの一部が共通領域Ｒｃから外れ、残りの一部が共通領域Ｒｃの内側に残るように決定されるのである。

１つの部品、例えば、１番の部品３６_（１）に着目した場合において、図１２Ａに示すように、ロータリヘッド４０が０°、４５°、９０°回転させられることにより、１番の部品３６_（１）にはプロジェクタ１５０により平面視において０°、４５°、９０°の角度からパターンＮが照射され、図１２Ｂに示すように、プロジェクタ１５１により平面視において９０°、１３５°、１８０°の角度からパターンＮが照射される。そのため、ロータリヘッド４０が０°から９０°まで回転させられることにより、１番の部品３６_（１）については、パターンＮが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°の角度から照射された場合の各々の三次元形状が取得される。同様に、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品すべてについて、ロータリヘッド４０の４５°ずつの回転に伴って、平面視において０°、４５°、９０°、１３５°１８０°の角度からパターンＮが照射された場合の撮像画像が取得され、それぞれ、三次元形状が取得されるのである。なお、図１２において、１番の部品３６_（１）の内部を矢印で表した。これは、ロータリヘッド４０の回転に伴う部品３６_（１）の向きの変化、部品３６_（１）に照射されるパターンＮの角度の変化を明確に示すためである。図１４においても同様である。

この場合におけるロータリヘッド４０の回転角度と、部品の各々へのパターンＮの照射角度とを図１５に示す。図１５に示すように、ロータリヘッド４０の回転に伴って、共通領域Ｒｃの内側に位置する部品が変わり、部品に照射されるパターンＮの平面視における角度も変わる。なお、図１５において、１番の部品を部品１と記載した。以下の部品についても同様とする。

次に、図１３に示すように、ロータリヘッド４０がヘッド水平移動装置４４によって移動させられ、ロータリヘッド４０と撮像ユニット１８との相対位置が、ロータリヘッド４０の第１領域Ｒ１とは別の第２領域Ｒ２の内側に位置する吸着ノズル８０ｅ、８０ｆ、８０ｇに保持された５番の部品３６_（５）、６番の部品３０_（６）、７番の部品３０_（７）が、撮像ユニット１８の共通領域Ｒｃ内に位置する第２相対位置とされる。本実施例において、第２領域Ｒ２は、ロータリヘッド４０の中心角１８０°以上２７０°以下の範囲に位置する３つの吸着ノズルに保持された３つの部品が属する領域である。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで、領域の広さは同じであるが、ｘスライダ５４に対する相対位置が異なる。そして、ロータリヘッド４０の第２相対位置において、同様に、ロータリヘッド４０が４５°ずつ間欠的に回転させられつつ、３つずつの部品に、それぞれ、プロジェクタ１５０，１５１によってパターンＮが照射され、３つずつの部品がカメラ１５２によって撮像される。

１つの５番の部品３６_（５）に着目した場合において、図１４Ａに示すように、ロータリヘッド４０の０°、４５°、９０°の回転により、部品３６_（５）にはプロジェクタ１５０により平面視において１８０°、２２５°、２７０°の角度からパターンＮが照射されつつカメラ１５２によって撮像画像が取得される。また、図１４Ｂに示すように、部品３６_（５）にはプロジェクタ１５１によって平面視において２７０°、３１５°、３６０°の角度からパターンＮが照射されつつ撮像画像が取得される。同様に、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品の各々について、それぞれ、図１６に示すように、ロータリヘッド４０の回転に伴って、それぞれ、角度１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、３６０°からパターンＮが照射され、撮像画像が取得され、それぞれ三次元形状が取得される。

以上のように、ロータリヘッド４０の第１相対位置、第２相対位置の各々において、ロータリヘッド４０を４５°ずつ回転させることにより、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品すべてについて、それぞれ、パターンＮが平面視における角度０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°から照射された場合の三次元形状が取得される。

その場合の平坦度取得プログラムを図７のフローチャートに基づいて説明する。本プログラムは、制御装置１０において実行され、ロータリヘッド４０が４５°ずつ回転させられる毎に、三次元形状取得部１５４に、三次元形状の取得指令が出力される。撮像ユニット１８において、プロジェクタ１５０，１５１によってパターンが照射され、カメラ１５２によって撮像画像が取得される。そして、撮像画像に基づいて三次元形状が取得され、制御装置１０に供給される。
ステップ１(以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする)において、回転回数をカウントするカウンタのカウント値ｎが初期化（０とされ）され、Ｓ２において、ロータリヘッド４０を第１相対位置へ移動させ、Ｓ３において、撮像ユニット１８に三次元形状取得指令を出力する。撮像ユニット１８においては取得された３つの部品３６_（１）、３６_（２）、３０_（３）の三次元形状が制御装置１０に供給されて、記憶される。次に、Ｓ４において、ロータリヘッド４０をヘッド中心軸線Ｌｈの回りに４５°回転させる。Ｓ５において、回数カウンタのカウント値が１増加させられ、Ｓ６において、カウント値が７より大きいか否かが判定される。判定がＮＯである場合には、Ｓ３〜６が繰り返し実行される。ロータリヘッド４０が４５°ずつ間欠的に回転させられつつ、図１５に示すように、３つずつの部品の三次元形状が取得される。

そして、ロータリヘッド４０が３６０°回転させられ、Ｓ６の判定がＹＥＳとなると、Ｓ７において、カウント値が０にリセットされて、Ｓ８において、ロータリヘッド４０を第２相対位置へ移動させる。その後、Ｓ９において、三次元形状取得部１５４に、三次元形状の取得指令が出力されるのであり、以下、Ｓ９〜Ｓ１２が、Ｓ３〜Ｓ６と同様に実行される。第２相対位置において、ロータリヘッド４０が４５°ずつ間欠的に回転させられつつ、図１６に示すように、それぞれ、３つずつの部品の三次元形状が取得される。そして、ロータリヘッド４０が３６０°回転させられ、Ｓ１２の判定がＹＥＳになった場合には、Ｓ１３において、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品の各々について、それぞれ、４５°ずつ隔たった互いに異なる向きからパターンＮが照射された場合の複数の三次元形状を表す情報に基づいて仮想平面Ｐａ、Ｐｂの平坦度が取得される。本実施例においては、複数の三次元形状を表す情報に基づいて、部品の実際の三次元形状を最も適切に表す最適な三次元形状が取得され、最適な三次元形状に基づいて仮想平面の平坦度が取得される。例えば、最適な三次元形状は、複数の三次元形状を表す情報を統計的に処理して求めることができる。

このように、複数の部品の平坦度が、ロータリヘッド４０をヘッド中心軸線Ｌｈ回りに回転させつつ取得される。そのため、部品の各々をノズル中心軸線Ｌｎ回りに回転させつつ平坦度が取得される場合より、全ての部品の平坦度を、効率よく、すなわち、短い時間で取得することができる。

なお、上記実施例においては、部品の各々の平坦度が、ロータリヘッド４０が第１相対位置にある場合において取得された三次元形状と、第２相対位置にある場合において取得された三次元形状との両方に基づいて取得されるようにされていたが、第１相対位置にある場合と第２相対位置にある場合とのいずれか一方において取得された三次元形状に基づいて取得されるようにすることができる。例えば、Ｓ１〜６、１３または、Ｓ７〜１３のいずれか一方が実行されるだけでもよいのである。

次に、ホストＰＣ６において、１つ以上の実装機４の作業の最適化が図られる場合について説明する。ホストＰＣ６においては、作業者によって入力された１つ以上の実装機４の作業対象の部品に関する情報である部品情報に基づいて、実装機４Ａ，４Ｂ・・・の各々の最適な配置、ロータリヘッド４０に保持される部品の最適な割り付け等が決定される。また、部品情報には、平坦度の取得の対象である対象部品３０，３６に関する情報も含まれる。

例えば、撮像ユニット１８はすべての実装機４Ａ，４Ｂ・・・に設けられるとは限らない。また、平坦度の取得には長時間を要する。そのため、一連の作業の後半に、平坦度を取得する実装機が配置されることが望ましい。また、ロータリヘッド４０において、例えば、図１７Ｂに示すように、対象部品３０，３６が、離れた位置に保持された場合には、対象部品３０，３６の平坦度を取得するのに効率が悪い。

そこで、本実施例においては、ホストＰＣ６において、実装機４Ａ，４Ｂ・・・の最適な配置が決定され、ロータリヘッド４０における部品の最適な割り付けが決定される。ホストＰＣ６においては、図８のフローチャートで表される最適化プログラムが、実装機４Ａ，４Ｂ・・・において一連の作業が開始される前に実行される。Ｓ２１において、対象部品情報を含む部品情報が取得される。Ｓ２２において、部品情報の処理等が行われ、Ｓ２３において、平坦度の取得が行われる実装機４の位置が決定され、Ｓ２４において、ロータリヘッド４０における複数の部品の割り付けが決定される。

そして、Ｓ２３の決定に従って、実装機４Ａ，４Ｂ・・・が配置され、平坦度が取得される実装機４において、Ｓ２４の決定に従って、ロータリヘッド４０の複数の吸着ノズル８０の各々に部品が割り付けられる。本実施例においては、図１７Ａに示すように、互いに隣接する吸着ノズル８０ａ、８０ｂ、８０ｃに対象部品３６_（１），３６_（２），３０_（３）が保持される。そのため、ロータリヘッド４０の回転角度が１３５°から２２５°までの間、三次元形状を取得する必要がなくなる。

その場合に実行される平坦度取得プログラムを図９のフローチャートで表す。
図９のフローチャートにおいて、図７のフローチャートで表される平坦度取得プログラムと同様の実行が行われるステップについては同じステップ番号を付して説明を省略する。Ｓ１〜５において、第１相対位置においてロータリヘッド４０が４５°ずつ回転させられるが、Ｓ３１において、ロータリヘッド４０の回転回数が２を越えたか否か、すなわち、回転角度が１３５°に達したか否かが判定される。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ３２において、回転回数が６より小さいか否か、すなわち、回転角度が２７０°より小さいか否かが判定される。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ４，５，３１，３２が繰り返し実行されるのであり、ロータリヘッド４０が４５°回転させられつつ回転回数カウンタのカウント値が１増加させられる。カメラ１５２による撮像領域Ｒａ内に対象部品は存在しないため、プロジェクタ１５０，１５１によってパターンＮが照射されることも、カメラ１５２によって画像の撮像が行われることもないのであり、三次元形状が取得されることはない。そして、Ｓ３２の判定がＮＯとなった場合には、Ｓ３３において、回転回数が７を超えたか否かが判定される。Ｓ３３の判定がＮＯである場合には、Ｓ３〜５が実行され、共通領域Ｒｃ内に存在する部品について三次元形状が取得される。ロータリヘッド４０の回転角度が２７０°である場合には、共通領域Ｒｃ内に部品３０_（3）が位置するため、部品３０_（3）の三次元形状が取得され、ロータリヘッド４０の回転角度が３１５°である場合には、部品３０_（３）、３６_（２）の三次元形状が取得される。その後、Ｓ３３の判定がＹＥＳになった場合には、Ｓ１３において、平坦度が取得される。なお、Ｓ３３の判定がＹＥＳになった後に、ロータリヘッド４０を第２相対位置へ移動させることにより、同様に三次元形状が取得されるようにすることができるが、そのようにすることは不可欠ではない。

このように、平坦度取得の対象部品が、ロータリヘッド４０の互いに隣接する位置にある吸着ノズル８０によって保持される場合には、平坦度取得に要する時間を短くすることができる。

以上のように構成された実装システムにおいて、制御装置１０の図７，９のフローチャートで表される平坦度取得プログラムを記憶する部分、三次元形状取得部１５４の三次元形状を取得する部分等により平坦度取得部が構成され、制御装置１０のＳ２を記憶する部分、実行する部分等により第１ヘッド水平移動制御部が構成され、Ｓ８を記憶する部分、実行する部分等により第２ヘッド水平移動制御部が構成される。また、これら第１ヘッド水平移動制御部、第２ヘッド水平移動制御部、Ｓ４，１０を記憶する部分、実行する部分等によりヘッド移動制御部が構成される。さらに、Ｓ３，９を記憶する部分、実行する部分等により撮像制御部が構成される。一方、ホストＰＣ６により作業制御装置が構成され、ホストＰＣ６の図８のフローチャートで表される最適化プログラムを記憶する部分、実行する部分等により最適化作業制御部が構成され、そのうちの、Ｓ２２，２４を記憶する部分、実行する部分等により割り付け決定部が構成される。

なお、上記実施例においては、共通領域Ｒｃにロータリヘッド４０に保持された部品の一部が含まれない場合について説明したが、ロータリヘッド４０に保持された８個の部品がすべて共通領域Ｒｃの内部に位置する場合にも、同様に実行することができる。ロータリヘッド４０がヘッド中心軸線Ｌｈ回りに回転させられつつ三次元形状が取得されるようにすることにより、８個の部品の各々の平坦度をより正確に取得することができる。また、吸着ノズル８０の各々がノズル中心軸線Ｌｎ回りに回転させられつつ三次元形状が取得される場合に比較して、８個の部品の平坦度を効率よく取得することができる。

また、本実施例においては、複数の部品の各々について、互いに異なる角度からパターンＮが照射された場合の複数の三次元形状に基づいて平坦度が取得される場合について説明したが、平坦度を取得することは不可欠ではなく、最適な三次元形状を平坦度として取得することもできる。さらに、撮像ユニット１８において、三次元形状が取得されることは不可欠ではなく、部品の対象部の複数のはんだボール２８の先端の点の各々のカメラ１５２の撮像素子からの高さ、複数のリード線３４の予め定められた点の各々の撮像素子からの高さ等が取得されるようにすることができる。これら高さに基づけば、仮想平面Ｐａ，Ｐｂの平坦度を取得することができる。

さらに、ホストコンピュータ６は不可欠ではなく、実装機４の制御装置１０において最適化プログラムが実行されるようにすることができる。

また、ロータリヘッド４０のヘッド中心軸線Ｌｈ回りの回転に限らず、吸着ノズル８０をノズル中心軸線Ｌｎの回りに回転させつつ部品の三次元形状が取得されるようにすることができる等、その他、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

２：実装システム４：実装機６：ホストＰＣ１０：制御装置１８：撮像ユニット４０：ロータリヘッド４２：ヘッド移動装置４４：ヘッド水平移動装置４６：ヘッド回転装置８０：吸着ノズル１５０，１５１：プロジェクタ１５２：カメラ１５４：三次元形状取得部

Claims

間隔を隔てて設けられた複数の部品保持具を備えたロータリヘッドを含み、前記ロータリヘッドに備えられた複数の部品保持具に保持された前記複数の部品を回路基板に装着する実装機であって、
当該実装機が、
予め定められた照射領域にパターンを照射するプロジェクタと、予め定められた撮像領域の画像を取得する撮像装置とを備えた撮像ユニットと
前記ロータリヘッドの前記複数の部品保持具の各々に保持された複数の部品のうち、前記照射領域と前記撮像領域とが重なる共通領域内に位置する２つ以上の部品の平坦度を、前記撮像ユニットにおいて得られた前記２つ以上の部品の撮像画像に基づいて取得する平坦度取得部と
を含む実装機。
当該実装機が、前記ロータリヘッドを移動させるヘッド移動装置と、そのヘッド移動装置を制御することにより前記ロータリヘッドを移動させるヘッド移動制御部を含み、
前記平坦度取得部が、前記ロータリヘッドが前記ヘッド移動制御部によって前記撮像ユニットに対して相対移動させられる状態で、前記撮像装置に前記２つ以上の部品を撮像させる撮像制御部を含む請求項１に記載の実装機。
前記ヘッド移動装置が、前記ロータリヘッドをヘッド中心軸線回りに回転させるヘッド回転装置を含み、
前記撮像制御部が、前記ロータリヘッドが、前記ヘッド移動制御部によって、前記ロータリヘッドと前記撮像ユニットとの予め定められた相対位置において前記ヘッド中心軸線回りに回転させられる状態で、前記撮像装置に前記２つ以上の部品を撮像させるものである請求項２に記載の実装機。
前記ヘッド移動装置が、前記ロータリヘッドを水平方向に移動させるヘッド水平移動装置を含み、
前記ヘッド移動制御部が、前記ヘッド水平移動装置を制御することにより、前記ロータリヘッドを、前記撮像ユニットの前記共通領域内に、前記複数の部品保持具のうちの前記ロータリヘッドの予め定められた第１領域内に位置する２つ以上の前記部品保持具に保持された２つ以上の部品が位置する第１相対位置に移動させる第１ヘッド水平移動制御部を含む請求項２または３に記載の実装機。
前記ヘッド移動制御部が、前記ヘッド水平移動装置を制御することにより、前記ロータリヘッドを、前記撮像ユニットの前記共通領域内に、前記複数の部品保持具のうちの前記第１領域とは別の第２領域内に位置する２つ以上の前記部品保持具に保持された２つ以上の部品が位置する第２相対位置に移動させる第２ヘッド水平移動制御部を含む請求項４に記載の実装機。
前記部品が、部品本体と、その部品本体に設けられた複数の電極部とを含み、
前記平坦度取得部が、前記撮像画像に基づいて前記部品の前記複数の電極部の予め定められた点の集合によって形成される仮想平面の平坦度を取得するものである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の実装機。
前記平坦度取得部による前記平坦度の取得の対象となる２つ以上の対象部品が、前記ロータリヘッドの前記複数の部品保持具のうちの互いに隣接する２つ以上の部品保持具に保持された請求項１ないし６のいずれか１つに記載の実装機。
前記実装機が、前記回路基板を搬送して支持する基板搬送支持装置と、複数の前記部品を前記ロータリヘッドに受け渡し可能な状態で供給する部品供給装置とを含む請求項１ないし７のいずれか１つに記載の実装機。
１つ以上の前記請求項１ないし９のいずれか１つに記載の実装機と、前記１つ以上の実装機の各々における作業を制御する作業制御装置とを含む実装システムであって、
前記作業制御装置が、前記１つ以上の実装機において作業が行われる複数の部品に関する情報である部品情報に基づいて前記１つ以上の実装機の作業の最適化を図る最適化作業制御部を含み、
前記部品情報が、前記複数の部品のうちの２つ以上の、前記平坦度取得部による前記平坦度の取得の対象となる部品である対象部品に関する情報を含み、
前記最適化作業制御部が、前記ロータリヘッドに備えられた前記複数の部品保持具と、前記２つ以上の前記対象部品を含む複数の部品との割り付けを行う割り付け部を含む実装システム。
前記割り付け部が、前記ロータリヘッドの前記複数の部品保持具のうち互いに隣接するものに、前記２つ以上の前記対象部品を割り付ける請求項９に記載の実装システム。