JPWO2020012628A1 - 異物検出方法および電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

リード部品のリードに付着した異物を検出することができる異物検出方法および電子部品装着装置を提供することを目的とする。ラジアル部品のリードの先端を含むリード部分に側方から光を照射し、下方から撮像する。撮像された画像データに基づいて、リードの位置を特定する。特定したリードの位置に基づき、装着予定のスルーホールに基づく検出範囲を設定する。撮像された画像は、異物の部分の輝度が高い画像となる。そこで、検出範囲における輝度の変化に基づいて異物を検出する。

Description

本発明は、異物検出方法および電子部品装着装置に関するものである。

従来、例えば吸着ノズルで電子部品を吸着して基板に装着する電子部品装着装置において、電子部品を撮像した画像を用いて検査する技術がある。例えば特許文献１では、挿入ピン付き電子部品を撮像して得られた画像に基づいて電子部品の電極および挿入ピンの位置を検出し、電極位置により計算された部品中心に対する挿入ピンの相対位置が許容範囲内にあるかを判定する技術が開示されている。

特開平１１−１４５６００号公報

ところで、リード部品は基板に装着される前にリードが所定の長さに切断され、切断にてリードの先端にバリが生じる場合がある。バリは基板への装着の際にリードから離れ、基板に付着するおそれがある。そこで、基板への装着に先行してリード部品のリードに付着するバリなどの異物を検出する技術が要請されていた。

本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、リード部品のリードに付着した異物を検出することができる技術を提供することを目的とする。

本明細書は、リード部品のリード先端を含むリード部分にリード部品の側方から光を照射する照射ステップと、光が照射されたリードを撮像する撮像ステップと、撮像した画像に基づいてリードの位置を特定する特定ステップと、特定したリードの位置に基づく所定領域の画像における輝度の変化に基づいて異物を検出する検出ステップと、を含む異物検出方法を開示する。

また、本明細書は、リード部品を保持する装着ヘッドと、装着ヘッドにより保持されたリード部品のリード先端を含むリード部分にリード部品の側方から光を照射する照射部と、光が照射されたリードを撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部と、を備え、画像処理部は、画像に基づきリードの位置を特定し、特定したリードの位置に基づく所定領域の画像における輝度の変化に基づいて異物を検出する電子部品装着装置を開示する。

本開示によれば、リード部品のリードに付着した異物を検出することができる異物検出方法および電子部品装着装置を提供することができる。

電子部品装着装置を示す斜視図である。 送出装置と切断装置とを示す斜視図である。 パーツカメラの模式図である。 異物が付着していないリードの撮像画像を示す図である。 電子部品装着装置の制御系統を示すブロック図である。 異物が付着したリードを示す模式図である。 異物が付着しているリードの撮像画像を示す図である。 異物検出処理のフローチャートである。 リードおよびスルーホールの位置関係を説明する図である。 検出範囲を説明する図である。 異物検出処理における積算輝度の結果を示すグラフである。

図１に、電子部品装着装置１０を示す。電子部品装着装置１０は、２台の電子部品装着機（以下、「装着機」と略す場合がある）１４によって構成されている。各装着機１４は、主に、装着機本体２０、搬送装置２２、移動装置２４、装着ヘッド２６、供給装置２８、およびパーツカメラ１１０を備えている。

装着機本体２０は、フレーム部３２と、そのフレーム部３２に上架されたビーム部３４とによって構成されている。搬送装置２２は、２つのコンベア装置４０，４２を備えている。それら２つのコンベア装置４０，４２の各々は、各コンベア装置４０，４２に支持される、例えばプリント基板などの基板を搬送する。なお、以下の説明において、基板の搬送方向をＸ方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ方向と称し、鉛直方向をＺ方向と称する。

移動装置２４は、ＸＹロボット型の移動装置であり、スライダ５０を任意の位置に移動させる。そして、スライダ５０に、装着ヘッド２６が取り付けられることで、装着ヘッド２６は、フレーム部３２上の任意の位置に移動させられる。装着ヘッド２６は、下端面に設けられた吸着ノズル６０を有している。吸着ノズル６０は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。

装着ヘッド２６は、基板に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２６の下端面には、吸着ノズル６０が設けられている。吸着ノズル６０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図示省略）に通じている。これにより、吸着ノズル６０は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２６は、吸着ノズル６０を昇降させるノズル昇降装置（図示省略）を有しており、保持する電子部品の上下方向の位置を変更する。

パーツカメラ１１０は、搬送装置２２と供給装置２８との間に配設されており、装着ヘッド２６に保持された電子部品を撮像する。

次に、ラジアル部品１０２を供給するテープフィーダ７０について、図２を用いて説明する。テープフィーダ７０は、ラジアル部品１０２がテーピングされたテープ化部品１００を保持する。ラジアル部品１０２は、本体部１０６と、本体部１０６の底面から同じ方向に延び出す２本のリード１０８とを有する。テープ化部品１００は、２本のリード１０８の下端部がキャリアテープ１０４にテーピングされている。テープフィーダ７０は、切断装置８４および送出装置８０などを有する。なお、テープフィーダ７０の説明において、切断装置８４が配設されている側を前方側と記載し、その前方側と反対側を後方側と記載する場合がある。

送出装置８０は、テープ化部品１００をリード１０８の軸がＺ軸と平行となるようにして、テープフィーダ７０の前方に引き出す。切断装置８４は、固定部材１９０、揺動部材１９２、および固定側挟持プレート２００などを有する。揺動部材１９２の上端面には、不図示の可動刃が固定されている。送出装置８０により、固定部材１９０の上端部と揺動部材１９２の上端部との間にラジアル部品１０２のリード１０８が挿入される。切断装置８４は、揺動部材１９２の上端部を固定部材１９０に接近させる方向に揺動させることで、固定部材１９０の上端部と揺動部材１９２の上端部との間に入り込んでいるリード１０８を可動刃によって切断する。上記のようにして、リード１０８が所定の長さに切断されたラジアル部品１０２がテープフィーダ７０により供給される。

次に、パーツカメラ１１０についてラジアル部品１０２を例に図３を用いて詳述する。パーツカメラ１１０は、照射部１１１および撮像部１１２を有する。撮像部１１２は、照射部１１１の下方に配設されており、照射部１１１により照明されたラジアル部品１０２を下方から撮像する。照射部１１１は、上方からの視点で撮像部１１２を取り囲むように例えば４つの発光部１１４を有する。発光部１１４は、例えばレーザ光源などを有し、上方からの視点で撮像部１１２に向かって投光するように配設されている。また、発光部１１４は、側方からの視点で所定幅を有する光Ｌを照射する。撮像の際には、装着ヘッド２６に保持されたラジアル部品１０２は、上方からの視点で撮像部１１２の上方であって、側方からの視点で光Ｌにリード１０８の先端を含むリード部分が位置するように、移動される。発光部１１４から発せられた光Ｌは、リード１０８の先端で反射され、反射された光は撮像部１１２に入る。従って、撮像部１１２により撮像された画像１３０は、図４に示す様に、リード１０８の部分が輝度の高い画像となる。尚、後述するように、制御装置１４０により、撮像された画像１３０に基づき、リード１０８の位置が特定され、基板における装着位置が補正される。以下の説明において、撮像部１１２により撮像された画像を撮像画像と称する場合がある。

次に装着機１４の装着作業について、ラジアル部品１０２を例に説明する。基板はコンベア装置４０，４２により所定の位置まで搬送され、基板保持装置４８により固定される。一方、移動装置２４は装着ヘッド２６を供給装置２８まで移動させる。次に、吸着ノズル６０は供給装置２８により送り出された、リード１０８が切断されたラジアル部品１０２の位置まで下降し、ラジアル部品１０２を吸着して保持する。その後、吸着ノズル６０は上昇する。次に、移動装置２４は装着ヘッド２６をパーツカメラ１１０に位置に移動させ、パーツカメラ１１０はラジアル部品１０２を撮像する。次に、移動装置２４は装着ヘッド２６を基板の装着位置の上方まで移動させる。次に、吸着ノズル６０が基板位置まで下降し、リード１０８が基板のスルーホール１５０（図９）に挿入された状態のラジアル部品１０２を離脱する。このように、装着ヘッド２６により、基板にラジアル部品１０２が装着される。

図５を用いて、装着機１４の制御システムの構成について説明する。装着機１４は、上記した構成の他に、制御装置１４０、画像処理装置１４８、マークカメラ１２０などを備える。制御装置１４０は、ＣＰＵ１４１、ＲＡＭ１４２、ＲＯＭ１４３、記憶部１４４などを有する。ＣＰＵ１４１はＲＯＭ１４３に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、電気的に接続されている各部を制御する。ここで各部とは搬送装置２２、移動装置２４、装着ヘッド２６、供給装置２８、画像処理装置１４８などである。ＲＡＭ１４２はＣＰＵ１４１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。ＲＯＭ１４３には制御プログラムおよび各種のデータなどが記憶されている。記憶部１４４は例えばフラッシュメモリなどで実現され、ジョブデータ１４５および各種情報などが記録されている。ジョブデータ１４５には、装着作業の作業手順の情報などが含まれており、制御装置１４０はジョブデータ１４５に従って各部を制御することにより、装着作業を実施する。尚、ジョブデータ１４５には、上記の他に、ラジアル部品１０２のリード１０８の径、基板におけるスルーホール１５０の径、ラジアル部品１０２の基板における装着位置などの情報が含まれる。

マークカメラ１２０は下方を向いた状態でスライダ５０の下面に固定されており、例えば基板に形成された基板位置決め用の基準マークなどを撮像する。画像処理装置１４８は、例えばコンピュータなどで実現され、マークカメラ１２０およびパーツカメラ１１０が撮像した画像データを画像処理する。詳しくは、画像データに含まれる例えば電子部品などの外形の位置を数値化し、数値化したデータをＣＰＵ１４１へ出力する。

さて、リード１０８は切断装置８４により切断されるため、切断面にバリが発生する、あるいは、先行の切断にて可動刃に付着した切り屑が接触の際にリード１０８に付着する場合がある。以下の説明では、このようなバリ、切り屑などを異物と総称する。尚、ここでの異物とは、上記の場合に限らず、リード１０８の本来の形状から外れる物とすることができる。異物は基板への装着の際にリード１０８から離れ、基板に付着するおそれがある。そこで、基板への装着に先行してラジアル部品１０２のリード１０８に付着する異物を検出する方法について、次に、説明する。

まず、検出方法の概要について説明する。異物１１９が付着している場合には、光Ｌが異物１１９により反射されるため、パーツカメラ１１０により撮像される画像は、異物１１９部分の輝度が高い画像となる。従って、本検出方法では、パーツカメラ１１０により撮像される画像における、リード１０８以外の輝度の高い部分の有無により、異物１１９の有無を判断する。ところで、リード１０８における異物１１９の付着する位置は様々である。例えばリード１０８の先端部に異物１１９が付着した場合には、リード１０８の画像と異物１１９の画像とは連続的な画像となる。また、例えば、図６に示す様な形状の異物１１９が付着した際には、図７に示す様に、異物１１９はリード１０８から離れた位置に撮像される。これは、発光部１１４から照射される光Ｌは所定幅の光であるため、光Ｌに照射された部分のみが撮像されるためである。このように、異物１１９の付着する位置によっては、リード１０８から離れた位置に異物１１９が撮像される場合もある。ところで、装着作業においては、撮像画像を用いたキャリパツールによるエッジの検出により、リード１０８の位置が特定される。しかしながら、リード１０８の位置を特定するためのキャリパツールでは、特にリード１０８から離れた位置に撮像される異物１１９を検出することは困難である。リード１０８から離れた位置に撮像される異物１１９についても検出することができる検出方法について次に説明する。

検出方法の詳細について説明する。制御装置１４０および画像処理装置１４８は、協同して図８に示す異物検出処理を実行することにより、異物１１９を検出する。制御装置１４０は、ジョブデータ１４５に従って、異物検出処理を実行する。まず、制御装置１４０は、照射部１１１に装着ヘッド２６に保持されたラジアル部品１０２のリード１０８の先端を含むリード部分に側方から光Ｌを照射させ、撮像部１１２に光Ｌが照射されたリード１０８を下方から撮像させる（Ｓ１）。次に、画像処理装置１４８は、パーツカメラ１１０の撮像部１１２から送信される画像データに基づいて、リード１０８の位置を特定する（Ｓ２）。詳しくは、例えば、リード１０８の中心位置を特定する。次に、基板の装着予定のスルーホール１５０の位置に基づき、異物を検出する画像における検出範囲を設定する（Ｓ３）。

ステップＳ３について、図９を用いて説明する。図９は、撮像画像と同様の視点、即ちラジアル部品１０２をリード１０８の先端から本体部１０６へ向かう方向に視た図である。撮像画像によりリード１０８の中心位置が特定されると、リード１０８の中心位置に基づき、装着予定のスルーホール１５０の撮像画像における位置が決定される。検出範囲１５１は、直径Ｄであるスルーホール１５０の外周を内周として、幅Ｗを有する円環状の範囲とされる。ここで、検出範囲１５１をスルーホール１５０の外周を内周とする円環状の範囲とするのは、ここでは、スルーホール１５０を通り抜けることができる範囲にある異物１１９についてはエラーとしないためである。異物１１９がリード１０８に付着していたとしても、スルーホール１５０を通り抜けることができれば、スルーホール１５０と接触する可能性は低く、異物１１９がリード１０８から離れる可能性が低いためである。

次に、円環状の検出範囲１５１について、所定範囲毎に輝度を積算する（Ｓ４、図８）。ステップＳ４について、図１０を用いて説明する。ここでは、図１０に示す座標を用いて説明する。即ち、検出範囲１５１の中心を原点とし、紙面右方向をＸ軸、上方向をＹ軸とする。ここでは、Ｘ軸負方向を０°とし、時計回りに角度を規定する。ステップＳ４では、検出範囲１５１を中心角が角度ａ°の扇状の範囲に区切り、扇状の範囲の輝度が積算される。そして、積算された輝度が角度と対応付けられたデータとされる。尚、図１０に示すａ°は角度の大きさを限定するものではない。図１１に、積算された輝度が角度と対応付けられたデータをグラフ化した図を例示する。図１１は、横軸を角度、縦軸を輝度とする図である。図１１に示す様に、例えば、異物１１９が角度１８０°にある場合には、対応する範囲の輝度は高くなる。そこで、異物検出処理では、閾値以上の輝度の有無によって、異物の有無を判断する。

図８に戻り、画像処理装置１４８は、積算した輝度が閾値以上である範囲があるか否かを判断する（Ｓ５）。閾値以上である範囲があると判断すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、異物１１９が検出された旨を制御装置１４０へ送信し（Ｓ６）、異物検出処理を終了する。尚、制御装置１４０は、異物１１９が検出された旨が送信されると、エラーとして、そのラジアル部品１０２の装着作業を行わない。一方、閾値以上である範囲がないと判断すると（Ｓ５：ＮＯ）、異物検出処理を終了する。尚、ステップＳ５にてＮＯと判断された場合には、特定されたリードの位置に基づき、保持されたラジアル部品１０２の位置が補正され、リード１０８がスルーホール１５０に挿入されて、基板に装着される。

上記実施形態において、画像処理装置１４８は画像処理部の一例である。ステップＳ１は照射ステップおよび撮像ステップの一例であり、ステップＳ２は特定ステップの一例であり、ステップＳ３〜Ｓ６は検出ステップの一例である。検出範囲１５１は所定領域の一例である。ステップＳ５における閾値は所定値の一例である。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
照射部１１１は装着ヘッド２６に保持されたラジアル部品１０２のリード１０８の先端を含むリード部分に側方から光Ｌを照射する。撮像部１１２は光Ｌが照射されたリード１０８を下方から撮像する。画像処理装置１４８は、画像データに基づいて、リード１０８の位置を特定し（Ｓ３）、特定したリード１０８の位置に基づき、検出範囲１５１を設定し（Ｓ３）、検出範囲１５１における輝度の変化に基づいて異物１１９を検出する。照射される光Ｌは、リード１０８のうち先端を含む部分に照射されるため、リード１０８に異物１１９が付着している場合には、撮像された画像は、リード１０８およびリード１０８に付着した異物の部分の輝度が高い画像となる。従って、リード１０８の位置を基準とする検出範囲１５１における輝度の変化に基づくことにより、リード１０８に付着した異物１１９を検出することができる。

また、検出範囲１５１は、リード１０８の占有領域を含まず、リード１０８が挿入される予定のスルーホール１５０の外周を内周とする幅Ｗを有する領域である。これにより、スルーホール１５０を通り抜けられない異物１１９を検出することができる。検出範囲１５１を、予めリード１０８の占有領域を含まない領域とすることで、撮像画像におけるリード１０８での反射に応じた高い輝度の領域を除外し、異物１１９での反射に応じた輝度の高い領域のみを効率良く抽出することができる。また、幅Ｗを有する領域に限定することで、画像のデータ量を減らし処理の負荷を低減することができる。

また、画像処理装置１４８は、検出範囲１５１の円周方向に沿った所定範囲における輝度を積算し（Ｓ４）、積算した輝度が閾値以上であるか否かを判断し（Ｓ５）、閾値以上である場合に、異物ありとする（Ｓ６）。これにより、積算した輝度が閾値値以上であるか否かにより異物１１９を検出することができる。

次に、異物検出処理の別例について説明する。
上記のステップＳ４，Ｓ５とは異なり、検出範囲１５１の撮像画像について閾値を用いて２値化処理し、閾値以上の領域の有無により異物を検出しても良い。これにより、２値化処理で閾値以上の領域の有無により異物１１９を検出することができる。

次に、検出範囲１５１の別例について説明する。
上記では、検出範囲１５１をスルーホール１５０の外周を内周とする範囲と説明したが、これとは異なり、リード１０８の外周を内周として、所定幅を有する範囲としても良い。これにより、スルーホール１５０の形状にかかわらず、リード１０８に付着した異物１１９を検出することができる。スルーホール１５０を通り抜けられる異物１１９であっても、装着ヘッド２６により基板の装着位置までの移動中に落下してしまう場合も考えられる。このような場合には、リード１０８の外周を内周として、所定幅を有する範囲とすることで、リード１０８に付着する異物１１９を検出することができる。尚、この構成の場合には、特定したリード１０８の中心位置に対し、ジョブデータ１４５に含まれるリード１０８の直径を外周とする円領域をリード１０８の占有領域とすると良い。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記では、検出範囲１５１をスルーホール１５０の外周を内周とする範囲と説明したが、これに限定されない。スルーホール１５０の外周を基準とする範囲、例えば、スルーホール１５０の外周よりさらに内側の範囲を含む範囲などとしても良い。

また、上記では、リード部品として、ラジアル部品１０２を例示したが、これに限定されず、例えばアキシャル部品などでも良い。また、検出範囲１５１を円環状としたが、これに限定されない。検出範囲１５１はスルーホール１５０の形状、あるいはリードの断面形状に合わせると良い。例えば、スルーホール１５０が矩形状であれば、矩形で囲まれた範囲とすると良い。

また、上記では、輝度の変化量の具体的な取得方法として、所定の中心角の所定範囲毎に輝度を積算した値を用いる方法について説明したが、これに限定されない。周方向の輝度変化量、輝度勾配を算出すれば良く、例えば検出範囲１５１をさらに複数の円環領域に分割し、この円環領域毎に、周方向の輝度変化量、輝度勾配を算出する構成としても良い。

１０ 電子部品装着装置
２６ 装着ヘッド
１０２ ラジアル部品
１０８ リード
１１１ 照射部
１１２ 撮像部
１４０ 制御装置
１４８ 画像処理装置
１５１ 検出範囲

Claims (6)

1. リード部品のリード先端を含むリード部分に前記リード部品の側方から光を照射する照射ステップと、
   前記光が照射されたリードを撮像する撮像ステップと、
   撮像した画像に基づいて前記リードの位置を特定する特定ステップと、
   特定した前記リードの位置に基づく所定領域の前記画像における輝度の変化に基づいて異物を検出する検出ステップと、を含む異物検出方法。
2. 前記所定領域は、
   前記リードの占有領域を含まず、前記リードが挿入される予定のスルーホールの外周を基準とする所定幅を有する領域である請求項１に記載の異物検出方法。
3. 前記所定領域は、
   前記リードの占有領域を含まず、前記リードの中心位置を中心とする所定幅を有する領域である請求項１に記載の異物検出方法。
4. 前記所定領域の前記画像について閾値を用いて２値化処理し、前記閾値以上の領域の有無により異物を検出する請求項２または３に記載の異物検出方法。
5. 前記所定領域の前記画像において前記所定領域の周に沿った方向での輝度の変化量が所定値以上であるか否かにより異物を検出する請求項２または３に記載の異物検出方法。
6. リード部品を保持する装着ヘッドと、
   前記装着ヘッドにより保持されたリード部品のリード先端を含むリード部分に前記リード部品の側方から光を照射する照射部と、
   前記光が照射されたリードを撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、
   前記画像に基づき前記リードの位置を特定し、特定した前記リードの位置に基づく所定領域の前記画像における輝度の変化に基づいて異物を検出する電子部品装着装置。

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