WO2004082351A1

WO2004082351A1 - 電子部品実装装置

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Publication number: WO2004082351A1
Application number: PCT/JP2004/003306
Authority: WO
Inventors: Akihiko Nakamura
Original assignee: Yamaha Motor Co. Ltd.
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2004-09-23
Also published as: CN1759644B; CN1759644A; JP4372439B2; JP2004281468A

Abstract

撮像手段９による部品の撮像位置のずれや、ミラー８の歪による画像の歪みなどの影響を防止して、精度良くヘッド６に対する電子部品の位置ずれを検出するために、プリント基板２を搬送するプリント基板搬送手段４と、電子部品１をプリント基板２に対して実装するヘッド６と、ヘッド６に設けられ、ヘッド６とともに移動するマーカー７と、マーカー７の鏡像と電子部品の鏡像とを得るためのミラー８と、マーカー７および電子部品の画像を得る撮像手段９と、撮像手段９の画像により電子部品１とマーカー７との位置を検出してヘッド６の位置についての映像誤差を補正し、電子部品１のヘッド６に対する位置ずれを検出する検出手段１９とを備えた。

Description

技術分野

本発明は、電子部品をプリント基板に装着する電子部品実装装置に関するもので

¾ Ό ο

明背景技術

書

電子部品をプリント基板に装着する電子部品実装装置としては、一般に、プリント基板を搬送するプリント基板搬送手段と、電子部品を保持しながら移動するとともに、この電子部品を上記プリント基板に対して実装するヘッドと、電子部品実装装置の基台上の特定位置に設けられた部品認識用の力メラとを備え、部品吸着後に部品認識用のカメラで撮像、部品認識を行い、吸着位置のずれを検出するとともに装着位置を補正し、この補正された位置へ部品を装着するように構成されたものが知られている。

この種の電子部品実装装置では、部品を吸着したへッドが一旦カメラ上へ移動して部品の撮像を行った後、装着位置へ移動するのでへッドの移動距離が長くなる。そこで部品供給部とプリント基板配置箇所との間に長尺のミラーを備えるとともに、ヘッド側にカメラを設け、ヘッドが部品供給部からプリント基板上へ直線的に移動する過程でミラ一上を通過させ、その際に、ミラーに映る部品をカメラで撮像するように構成された電子部品実装装置が考えられている。

例えば、特開平 6— 2 1 6 5 6 8には、部品供給装置と、帯板状のミラーと、部品装着へッドユニットと、 C C Dカメラとを備えた電子部品装着装置の技術が開示されている。

また、特開平 8— 7 8 8 9 5には、長尺帯状の一対のミラ一と、チップ部品をプリント基板に装着する吸着保持へッドユニットと、チップ部品を撮像する C C D力メラとを備えた電子部品認識装置および電子部品装着装置の技術が開示されているしかしながら.. 上述の公報に開示された技術では、撮像手段の位置ずれのために、部品の位置が変化してしまうという問題があった。また、ミラーの撓みにより画像が歪むなどの影響により、部品の位置、縮尺が変化してしまい、精度良く電子部品を撮像し、認識処理することが難しいという問題があった。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、撮像手段の位置ずれや、ミラ一の歪による画像の歪みなどの影響を防止して、精度良く電子部品の位置ずれを検出することができる電子部品実装装置を提供することを課題としている。発明の開示

上記課題を解決するための本発明は、プリント基板を搬送するプリント基板搬送手段と、電子部品を保持しながら移動するとともに、この電子部品を上記プリント基板に対して実装するヘッドと、上記ヘッドに設けられ、このヘッドとともに移動するマーカ一と、上記マ一カーの鏡像と上記電子部品の鏡像とを得るためのミラ一と、上記ヘッドに設けられ、上記ヘッドが部品吸着後にミラー上を通る時に、上記マーカーの鏡像と電子部品の鏡像とをレンズおよび撮像素子を介して取り込んでマ一力一および電子部品の画像を得るための撮像手段と、上記撮像手段による撮像画面の電子部品の画像により電子部品の位置を検出し、かつ上記撮像画面上のマーカ一の画像によりマーカーの位置を検出してヘッドの位置についての映像誤差を補正し、これら検出された電子部品の位置と補正されたへッドの位置とから電子部品のへッドに対する位置ずれを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置である。

このようにすれば、撮像素子上の画像によりマーカーの位置を検出してへッドの位置についての映像誤差を補正するとともに、この補正されたヘッドの位置と、同じく撮像素子上の画像により検出された電子部品の位置とから電子部品のへッドに対する位置ずれを検出することができるので、精度良く電子部品のへッドに対する位置ずれを検出することができる。

また、本発明においては、上記ミラーと上記撮像手段との間に補助ミラ一を設けることにより、ミラーからレンズに至る光路を変更することが好ましい。

このようにすれば、補助ミラーによりミラーからレンズに至る光路を変更するので、撮像手段の設置場所の選択範囲が広がり、ヘッド周辺の設計の自由度が向上する。

ここで、上記マーカ一から撮像手段に至る光路を変更する光路変更手段により、撮像画面上のマ一カーの画像を電子部品の画像に対して近接させることが好ましいこのようにすれば、光路変更手段により、マーカ一から撮像素子に至る光路を変更することにより、撮像素子上のマーカーの画像を電子部品の画像に対して近づけることができるので、限られた大きさの画面内でマーカ一および電子部品の画像を大きくすることができて解像度を上げることができ、電子部品のへッドに対する位置ずれの検出の精度が良くなる。

上記光路変更手段は、上記マーカーと上記撮像手段との間に設けられたプリズムを備え、このプリズムにより、撮像素子上のマ一カーの画像を電子部品の画像に対して近接させることが好ましい。

このようにすれば、プリズムにより、光路を変更して、撮像素子上のマ一カーの画像を電子部品の画像に対して近接させるので、マーカーの解像度を電子部品の解像度に近づけることができる結果、電子部品のへッドに対する位置ずれの検出の精度が良くなる。

また、上記光路変更手段は、上記レンズと上記撮像素子との間に設けられたプリズムを備え、このプリズムにより、撮像画面上のマーカ一の画像を部品の像に近接させて撮像することが好ましい。

このようにすれば、レンズと撮像素子との間に設けられたプリズムにより、マーカーの画像を部品の像に近接させるので、マ一力一の解像度を電子部品の解像度に近づけることができる。

また、上記撮像手段は、上記レンズと上記撮像素子との間もしくは上記レンズと上記マ一カーとの間に、光学部材を設けることにより、マ一力一から撮像素子に至る光路差を補正して撮像素子の上にマ一力一の画像を結ぶことが好ましい。

このようにすれば、光学部材により、マ一力一から撮像素子に至る光路差を補正するので、マ一カーを電子部品と同じ距離に配置できない場合でも、 1つの撮像素子で撮像することができる。

そして、上記撮像素子は、上記レンズの光軸が電子部品の概ね中心を通る状態で、中心がレンズの光軸から偏位している状態にすることにより、マーカーの画像と電子部品の画像とをレンズの光軸中心付近に結ばせることが好ましい。

このようにすれば、レンズの歪みが光軸に対して点対称的に光軸から遠くなるほど大きくなるので、なるべく歪みの小さな場所を使うことにより認識精度を向上させることができる。

また、本発明においては、電子部品の側部の近傍に補助ミラーを備え、上記撮像手段は、この補助ミラ一と、ミラーとを介して得られた電子部品の側部の画像を撮像画面上において電子部品の画像およびマーカ一の画像とは異なる部分上に結像し、上記検出手段は、この撮像画面上の電子部品の側部の画像により電子部品の高さ方向の位置を検出することが好ましい。

このようにすれば、補助ミラーにより電子部品の側部の画像が得られるので、新たに高価な撮像手段を追加することなく、電子部品の高さ方向の位置を検出することができる。また、本発明においては、部品供給装置に準備された電子部品を移動しているへッドの所定位置で撮像手段に投影する補助レンズと、上記補助レンズをレンズ光軸上に位置する撮像姿勢と、光軸上から退避する退避姿勢との間で姿勢変更可能な補助レンズ姿勢変更手段とを備え上記撮像手段は、上記撮像姿勢において、部品供給装置に準備された電子部品の画像を撮像素子に結像し、上記検出手段は、この部品供給装置に準備された電子部品の画像により、部品供給装置に準備された電子部品の位置と姿勢とを検出することが好ましい。

このようにすれば、補助レンズ姿勢変更手段が、補助レンズを光軸上から退避する退避姿勢からレンズ光軸上に位置する撮像姿勢に姿勢変更し、部品供給装置に準備された電子部品の画像を撮像素子に得るとともに、検出手段が、この部品供給装置に準備された電子部品の位置と姿勢とを確認するので、へッドに正確に保持されるかどうか事前にチェックできる。

また、本発明においては、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドのそれぞれに設けられた上記撮像手段が、これら隣接するへッドの間に設けられた 1つのマーカ一の位置を撮像して、それぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するものであることが好ましい。

このようにすれば、ヘッドのそれぞれに設けられた撮像手段が、これら隣接するへッドの間に設けられたマーカ一の位置を撮像して、それぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するので、各へッドにそれぞれマーカ一を設ける必要が無く経済的である。

ここで、本発明においては、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドの間に設けられた 1つの上記撮像手段が、これらの隣接するへッドに対応するマーカーの位置を撮像して、隣接するそれぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するものであることが好ましい。

このようにすれば、 1つの撮像手段が、これらの隣接するヘッドに対応するマー力一の位置を撮像して、隣接するそれぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するので、各へッドにそれぞれ撮像手段を設ける必要が無く経済的である。

また、本発明においては、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段が、上下方向に互い違いに異なる距離に配置されることが好ましい。

このようにすれば、 2つの撮像手段が、上下方向に異なる距離に配置されるので、特にへッド周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができるそして、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するヘッドに対応して設けられた 2つの撮像手段の一方が、光路変更手段を有し、かっこの光路変更手段により、ミラ一に対して異なる角度に配置されることが好ましい。

このようにすれば、 2つの上記撮像手段の一方が、光路変更手段により、ミラーに対して異なる角度に配置されるので、特にへッド周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができる。

また、本発明においては、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの撮像手段の両方が、それぞれ光路変更手段を有し、かっこの光路変更手段により、ミラーに対して異なる角度に配置されることが好ましい。

このようにすれば、 2つの上記撮像手段の両方が、それぞれ光路変更手段により、ミラ一に対して異なる角度に配置されるので、特にヘッド周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができる。

また、本発明においては、複数の上記ヘッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段の両方が、それぞれ対応するへッドの電子部品とマーカーを照明する照明手段を有し、これら隣接する撮像手段の一方が、照明手段を消した状態で、他方が照明手段を点灯することが好ましい。

このようにすれば、隣接する撮像手段の一方が、照明手段を消した状態で、他方が照明手段を点灯するので、 2つの撮像手段の照明手段が、相互に干渉し合うことを防止することができる。

また、本発明の別の態様は、プリント基板を搬送するプリント基板搬送手段と、電子部品を保持しながら移動するとともに、この電子部品を上記プリント基板に対して実装するヘッドと、上記ヘッドに設けられ、このヘッドとともに移動するマ一カーと、上記マーカーの鏡像と上記電子部品の鏡像とを得るためのミラ一と、レンズとラインセンサーからなる撮像素子とを有し、このレンズにより上記マ一カーの鏡像と電子部品の鏡像とを取り込んでマ一カーおよび電子部品の画像の線部分を得る撮像手段と、上記ミラーの鏡面の角度を変更する回転機構と、上記鏡面の回転角度の位置ずれを検出する回転角度検出手段と、上記回転機構を制御して回転させることにより、上記撮像手段に撮像されたマ一力一および電子部品の画像の線部分を撮像手段に次々と得させる制御手段と、次々と得られる上記電子部品の画像の線部分の情報から電子部品の位置を検出し、力 ^つ上記マーカーの画像の線部分の情報からマ一カーの位置を検出してへッドの位置についての映像誤差を補正し、これら検出された電子部品の位置と補正されたへッドの位置とから電子部品のへッドに対する位置ずれを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置である。

このように、本発明の別の態様によれば、撮像素子が安価なラインセンサ一からなり、マーカーの画像の線部分の情報からマーカ一の位置を検出してへッドの位置についての映像誤差を補正し、これら補正されたへッドの位置から電子部品のへッドに対する位置ずれを検出するので、精度良くかつ経済的に電子部品のへッドに対する位置ずれを検出することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す平面図である。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す側面図ある。

図 3は、本発明の第 1の実施の形態の撮像手段において撮像素子上の画像を示す図である。

図 4は、本発明の第 2の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す側面図である。

図 5は、本発明の第 3の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す説明図であり、（a) は、電子部品実装装置の撮像手段の概念図を、（b) は、撮像素子の画像をそれぞれ示している。

図 6は、本発明の第 4の実施の形態に係る電子部品実装装置の撮像手段の構成を示す説明図であり、（a) は、撮像手段の概念図を、（b) は、撮像素子の画像をそれぞれ示している。

図 7は、本発明の第 5の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す説明図であり、 ) は、電子部品実装装置の撮像手段の概念図を、（b) は、撮像素子の画像をそれぞれ示している。

図 8は、本発明の第 6の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す側面図である。

図 9は、本発明の第 7の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す説明図であり、 ) は、電子部品実装装置の撮像手段の概念図を、（b) は、撮像素子の画像をそれぞれ示している。

図 1 0は、本発明の第 8の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す説明図であり、（a ) は、電子部品実装装置における補助レンズの退避姿勢を、（b ) は、補助レンズが撮像姿勢にある状態での撮像素子の画像を、（c ) は、電子部品実装装置における補助レンズの撮像姿勢をそれぞれ示してレる。

図 1 1は、本発明の第 9の実施の形態に係る電子部品実装装置の画像を示す説明図である。

図 1 2は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す説明図であり、（a ) は、電子部品実装装置の構成を示す正面図を、（b ) は、電子部品実装装置に係る撮像手段の画像をそれぞれ示している。

図 1 3は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置における撮像手段の第 1の変形例を示す説明図であり、（a ) は、撮像手段の第 1の変形例の構成を示す平面図を、（b ) は、正面図をそれぞれ示している。

図 1 4は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置における撮像手段の第 2の変形例を示す説明図である。

図 1 5は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置における撮像手段の第 3の変形例を示す説明図である。

図 1 6は、本発明の第 1 1の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す平面図であり、図 1 6 ( a ) は側面図を、また図 1 6 ( b ) は、ヘッドユニット 1 1 6を下方から見た図をそれぞれ示している。

図 1 7は、本発明の第 1 2の実施の形態に係る電子部品実装装置の構成を示す側面図である。発明を実施するための最良の形態以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について詳述する。図 1は本発明の第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 0の構成を示す平面図であり、図 2は本発明の第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 0の要部の構成を示す側面図である。また、図 3は撮像手段 9において撮像素子 9 b上の画像を示す図である。

図 1に示すように、第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 0は、電子部品 1 (図 2、図 3参照) をプリント基板 2に装着するものであり、基台 3上に配置されてプリント基板 2を搬送するプリント基板搬送手段 4と、このプリント基板搬送手段 4の両側に配置され、電子部品 1を供給する部品供給装置 5と、電子部品 1を部品供給装置 5から受け取り、プリント基板 2に対して実装するヘッド 6と、へッド 6に設けられたマ一力一 7 (図 2 ) と電子部品 1 (図 2 ) の鏡像とを得るためのミラー 8と、ミラー 8によるマーカー 7と電子部品 1の鏡像とを撮像してマ一力一 7および電子部品 1の画像を得る撮像手段 9とを備えている。

上記プリント基板 2は、所定の配線パ夕一ンがあらかじめ形成された基板であり、このプリント基板 2の所定の位置に電子部品 1が装着され、配線パターンと電気的に接続される。

上記基台 3は、テ一ブル状の架台であり、この基台 3上にプリント基板搬送手段 4と、部品供給装置 5と、へッド 6を複数備えたへッドュニット 1 1を X軸方向（プリント基板搬送手段 4の搬送方向）及び Y軸方向に移動させるへッドュニット支持部材 1 2と、ガイドレール 1 3が配設されている。

上記プリント基板搬送手段 4は、プリント基板 2を電子部品実装装置 1 0に搬入するとともに、電子部品 1を装着した後のプリン卜基板 2を外部に搬出するものであり、プリント基板 2を保持して左右に搬送可能となっている。

上記部品供給装置 5は、電子部品 1を電子部品実装装置 1 0に供給する装置であり、本実施形態では、電子部品 1を所定間隔おきに多数収納、保持した部品テープを巻回した図略のリールから電子部品 1を順次取り出して供給するテープフィーダと呼ばれる装置を、プリント基板搬送手段 4の両側に多数配列することにより部品供給装置 5が構成されている。

上記ヘッド 6は、部品供給装置 5から電子部品 1を受け取るとともに、受け取つた電子部品 1を保持しながら移動してプリント基板搬送手段 4に搬送されているプリント基板 2の装着位置に電子部品 1を実装するものであり、本実施形態では、複数のへッド 6がへッドュニット 1 1に搭載されている。

このへッドュニット 1 1は、基台 3の所定範囲にわたり X軸方向（プリント基板搬送手段 4の搬送方向）及び Y軸方向（X軸方向と直交する方向）に移動可能となつている。すなわち、 X軸方向に延びるヘッドユニット支持部材 1 2の両端部が Y 軸方向のガイドレール 1 3に支持され、このガイドレール 1 3に沿ってへッドュニット支持部材 1 2が移動可能とされるとともに、このへッドュニット支持部材 1 2 に対してへッドュニッ卜 1 1が X軸に沿って移動可能に支持されている。

そして、 Y軸サ一ポモータ 1 5によりポールねじ 1 6を介してへッドュニット支持部材 1 2の Y軸方向の駆動が行われるとともに、 X軸サ一ポモータ 1 7によりポールねじ 1 8を介してへッドュニット 1 1の X軸方向の駆動が行われる。

また、個々のヘッド 6は、図 2に示すように、部品を吸着するためのノズル 1 4 と、ヘッド 6の基準位置を示すマ一カー 7と、ミラ一 8によるマ一カー 7の鏡像と電子部品 1の鏡像とを撮像してマーカー 7および電子部品 1の画像を得る撮像手段 9とを備えている。さらに、図示しないが、ノズル 1 4に対して部品吸着のための負圧が供給可能になっており、また、ヘッド 6を昇降させる Z軸駆動手段及びへッド 6を回転させる回転駆動手段等が設けられている。

上記マーカ一 7は、それぞれのヘッド 6に設けられ、ヘッド 6と一体的に移動する部材であり、各へッド 6の基準位置を示すものである。

上記ミラ一 8は、 X軸方向に延びる長尺帯状の鏡であり、部品供給装置 5が配設された領域と基板 2が位置する実装作業領域との間に配置され、ヘッド 6が、部品供給装置 5からプリン卜基板へ移動する際に当該ミラー 8の上を通過するようになつている。

上記撮像手段 9は、例えば C C Dカメラ (あるいは C MO Sセンサ) からなり、レンズ 9 aと撮像素子 9 bとを有している。そして、ヘッド 6が部品吸着後にミラ一 8上を通る時に、このレンズ 9 aによりマーカー 7の鏡像と電子部品 1の鏡像とを上記撮像素子 9 bの上に投影して図 3に示すようなマーカー 7および電子部品 1 の画像を得る。ここで、図 3は、マ一カー 7がヘッド 6に 3つ設けられている場合を示している。

また、撮像手段 9は、対応するヘッド 6の電子部品 1とマーカー 7をミラ一 8を介して照明する照明手段 9 d (図 2 ) を有している。

撮像手段 9からの画像データは、実装装置の制御部に設けられた検出手段 1 9に入力される。この検出手段 1 9は、撮像手段 9で得られた電子部品 1の画像を認識処理して電子部品 1の位置を検出し、かつ撮像素子 9 b上のマーカー 7の画像によりマーカー 7の位置を検出して、へッド 6の位置についての映像誤差や取り込み速度の変化等による画像誤差などを補正し、これら検出された電子部品 1の位置と補正されたへッド 6の位置とから電子部品 1のへッド 6に対する位置ずれを検出するように構成されている。

本実施形態によると、実装時、先ずヘッドユニット 1 1が、部品供給装置 5に対応する位置に移動して、ヘッド 6により部品吸着を行った後、プリント基板 2上へ直線的に移動する。そしてこのヘッドユニット 1 1が、移動してミラー 8上を通過する時、ミラー 8に映る部品を撮像手段 9で撮像するとともに、検出手段 1 9で部品認識を行って吸着位置のずれを検出して部品の装着位置に関する補正量を求めるこの際、マ一力一 7と電子部品 1との両方の画像に基づき、映像誤差や取り込み速度の変化等による画像誤差などを補正して精度良く吸着位置のずれを検出できる。そして、補正された装着位置へ部品を装着する。次に、図 4は本発明の第 2の実施の形態に係る電子部品実装装置 2 0の構成を示す側面図である。

以下、第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 0と同一の部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。

同図に示すように、第 2の実施の形態に係る電子部品実装装置 2 0は、ミラ一 8 とレンズ 9 aとの間に補助ミラ一 2 1を設けることにより、ミラ一 8からレンズ 9 aに至る光路を変更するように構成されている。

本実施形態によると、補助ミラ一 2 1によりミラー 8からレンズ 9 aに至る光路が変更されて、撮像手段 9の設置場所の選択範囲が広がるので、ヘッド 6周辺の設計の自由度を向上させることができる。

図 5は本発明の第 3の実施の形態に係る電子部品実装装置 3 0の構成を示す説明図であり、（a) は、電子部品実装装置 3 0の撮像手段 9の概念図を、（b ) は、撮像素子 9 bの画像をそれぞれ示している。

本発明の第 3の実施の形態に係る電子部品実装装置 3 0の撮像手段 9は、マ一力一 7から撮像素子 9 bに至る光路を変更する光路変更手段 3 1 (第 3の実施の形態においては、マ一力一 7とレンズ 9 aとの間に設けられたプリズム 3 2 ) により、撮像素子 9 b上のマーカー 7の画像を電子部品 1の画像に対して近接させるように構成されている。

本実施形態によると、上記プリズム 3 2によって、マーカ一 7から撮像素子 9 b に至る光路を変更することにより、撮像素子 9 b上のマーカー 7の画像を電子部品 1の画像に対して近づけることができるので、限られた大きさの画面内でマーカー 7および電子部品 1の画像を大きくすることができ、電子部品 1のへッド 6に対する位置ずれの検出の精度が良くなる。

図 6は本発明の第 4の実施の形態に係る電子部品実装装置 4 0の撮像手段 4 9の構成を示す説明図であり、（a ) は、撮像手段 4 9の概念図を、（b ) は、撮像素子 4 9 bの画像をそれぞれ示している。

図 6 ( a ) に示すように、第 4の実施の形態に係る電子部品実装装置 4 0の光路変更手段 3 1は、レンズ 4 9 aと撮像素子 4 9 bとの間に設けられたプリズム 4 2 を備え、このプリズム 4 2により、図 6 ( b ) に示すように、マ一カー 7の画像を電子部品 1の画像に近接させて撮像するように構成されている。

本実施形態によると、プリズム 4 2により、マ一力一 7から撮像素子 4 9 bに至る光路を変更してマーカー 7の画像を電子部品 1の画像に近接させるので、第 3の実施形態と同様に、限られた大きさの画面内でマーカ一および電子部品の画像を大きくすることができて解像度を上げることができ、位置ずれの検出の精度が高められる。

図 7は本発明の第 5の実施の形態に係る電子部品実装装置 5 0の構成を示す説明図であり、（a) は、電子部品実装装置 5 0の撮像手段 5 9の概念図を、（b) は、撮像素子 5 9 bの画像をそれぞれ示している。

図 7 ( a ) 、 (b ) に示すように、第 5の実施の形態に係る電子部品実装装置 5 0の撮像手段 5 9は、レンズ 5 9 aと撮像素子 5 9 bとの間に、光学部材 5 1を設けることにより、マーカ一 7から撮像素子 5 9 bに至る光路差を補正して撮像素子 5 9 bの上にマーカー 7の画像を結ぶように構成されている。

本実施形態によると、光学部材 5 1により、マーカー 7から撮像素子 5 9 bに至る光路差を補正するので、マーカ一 7を電子部品 1と同じ距離に配置できない場合でも、 1つの撮像素子 5 9 bで撮像できる。

なお、光学部材 5 1は、レンズ 5 9 aと撮像素子 5 9 bとの間の代わりにレンズ 5 9 aと上記マーカー 7との間に設けることにより、光路差を補正して撮像素子 5 9 bの上にマーカー 7の画像を結ぶように構成しても同様の効果が得られる。

図 8は、本発明の第 6の実施の形態に係る電子部品実装装置 6 0の構成を示す側面図である。図 8に示すように、第 6の実施の形態に係る電子部品実装装置 6 0の撮像素子 6 9 bは、レンズ 6 9 aの光軸 6 9 cが電子部品 1の概ね中心 1 aを通る状態で、撮像素子 6 9' bの中心 6 9 dがレンズ 6 9 aの光軸 6 9 cから偏位している状態にすることにより、マーカ一 7の画像と電子部品 1の画像とをレンズ 6 9 aの光軸中心付近に結ばせるように構成されている。

本実施形態によると、レンズ 6 9 aの歪みが光軸 6 9 cに対して点対称的に光軸 6 9 cから遠くなるほど大きくなるので、なるべく歪みの小さな場所を使うことにより認識精度を向上させることができる。

図 9は本発明の第 7の実施の形態に係る電子部品実装装置 7 0の構成を示す説明図であり、（a ) は、電子部品実装装置 7 0の撮像手段 7 9の概念図を、（b ) は、撮像素子 7 9 bの画像をそれぞれ示している。

図 9 ( a ) に示すように、第 7の実施の形態に係る電子部品実装装置 7 0は、電子部品 1の側部の近傍に補助ミラー 7 1を備え、撮像手段 7 9は、図 9 ( b ) に示すように、この補助ミラー 7 1と、ミラ一 8とを介して得られた電子部品 1の側部 1 bの画像を撮像素子 7 9 b上において電子部品 1の画像およびマーカー 7の画像とは異なる部分上に結像し、検出手段 7 2は、この撮像素子 7 9 b上の電子部品 1 の側部 1 bの画像により電子部品 1の高さ方向の位置を検出するように構成されている。

本実施形態によると、補助ミラー 7 1により電子部品 1の側部 1 bの画像が得られるので、新たに高価な撮像手段を追加することなく、電子部品 1の高さ方向の位置を検出することができる。

図 1 0は本発明の第 8の実施の形態に係る電子部品実装装置 8 0の構成を示す説明図であり、（a ) は、電子部品実装装置 8 0における補助レンズ 8 1の退避姿勢 ( 8 1 a ) を、（b ) は、補助レンズ 8 1が撮像姿勢 8 1 bにある状態での撮像素子 8 9 bの画像を、（c ) は、電子部品実装装置 8 0における補助レンズ 8 1の撮像姿勢 81 bを、それぞれ示している。

図 10 (a) 、（c) に示すように、第 8の実施の形態に係る電子部品実装装置

80の撮像手段 89は補助レンズ 81を備えており、この補助レンズ 81は、補助レンズ姿勢変更手段 81 cにより、補助レンズ 81をレンズ' 89 aの光軸 89 c 上に位置する撮像姿勢 81 b (図 10 (c) ) と、光軸上から退避する退避姿勢 8 1 a (図 10 (a) ) との間で姿勢変更可能になっている。

そして、この補助レンズ 81は、部品吸着時にヘッド 86が所定位置にある状態で、撮像姿勢 8 l b (図 10 (c) ) の状態に姿勢を変更し、部品供給装置 5に準備された電子部品 1を撮像手段 89に投影し、図 10 (b) に示すように、部品供給装置 5に準備された電子部品 1の画像を撮像素子 89 bに撮像する。この時、部品供給装置 5には、マ一カー 5 aが設けられ、部品供給装置 5の基準位置を示すようになつている。

さらに、電子部品実装装置 80には、検出手段 82が設けられ、この検出手段 8 2は、この電子部品 1の画像により、部品供給装置 5に準備された電子部品 1の位置と姿勢との検出を行うように構成されている。

本実施形態によると、補助レンズ 81を退避姿勢 81 aから撮像姿勢 81 bに姿勢変更して、部品供給装置 5に準備された電子部品 1の画像を撮像素子 89 bに得るとともに、検出手段 82が、電子部品 1の位置と姿勢とを確認するので、電子部品 1がノズル 14に正確に保持されるかどうか事前にチェックすることが可能になる。

図 11は本発明の第 9の実施の形態に係る電子部品実装装置 90の画像を示す説明図である。

図 1 1に示すように、第 9の実施の形態に係る電子部品実装装置 90は、複数のへッド 96 a、 96 b, 96 c, 96 dを有し、ヘッド 96 a、 96 b, 96 c,

96 dのそれぞれに設けられた撮像手段が、隣接するへッド 96 aと 96 bと（9 6 cと 96 と）の間に設けられたマ一カー 97 a (97 b) の位置を撮像して、それぞれのへッド 96 a、 96 b、 96 cおよび 96 dの位置について映像誤差を補正するように構成されている。

本実施形態によると、ヘッド 96 a、 96 b、 96 c、 96 dのそれぞれに設けられた撮像手段が、隣接するへッド 96 aと 96 bと（96 cと 96 dと）の間に設けられたマ一カー 97 a (97 b) の位置を撮像して、それぞれのへッド 96 a 、 96 b、 96 c、 96 dの位置について映像誤差を補正するので、マーカ一の数量を大幅に削減することができる。

図 12は本発明の第 10の実施の形態に係る電子部品実装装置 100の構成を示す説明図であり、（a) は、電子部品実装装置 100の構成を示す正面図を、

(b) は、電子部品実装装置 100に係る撮像手段 109の画像をそれぞれ示している。

図 12 (a) に示すように、第 10の実施の形態に係る電子部品実装装置 100 は、複数のヘッド 106 a〜l 06 hを有し、そのうち 2つの隣接するヘッド 10 6 aと 106 bとの間、 106 cと 106 dとの間、 106 eと 106 f との間、および 106 gと 106 hとの間に設けられたそれぞれの撮像手段 109 a、 10 9 b、 109 c, 109 dが、これらの隣接するヘッド 106 a〜 106 hに対応するマ一力一の位置を撮像して、隣接するそれぞれのへッド 106 a〜l 06 hの位置について映像誤差を補正するものである（図 12 (b) は、そのうち撮像手段 109 aが撮像素子 109 bの上に撮像した画像、すなわち隣接するへッド 106 a、 106 bに対応するマーカー 107 aと、電子部品 1との画像を示している）本実施形態によると、撮像手段 109 a, 109 b, 109 c、 109 dが、へッド 106 a〜 106 hに対応するマーカーの位置を撮像して、それぞれのへッド 106 a〜l 06 hの位置について映像誤差を補正するので、撮像手段の数量を大

7 幅に削減することができる。

図 1 3は本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 00における撮像手段の第 1の変形例を示す説明図であり、（a) は、撮像手段の第 1の変形例の構成を示す平面図を、 (b) は、正面図をそれぞれ示している。

図 1 3 (a) 、 (b) に示すように、電子部品実装装置 1 00における撮像手段の第 1の変形例は、複数のへッド 1 0 6 a〜 1 0 6 hに対応して設けられた撮像手段 1 0 9 a〜l 0 9 hが、上下方向に互い違いに異なる距離に配置されるように構成されている。

本実施形態によると、撮像手段 1 0 9 a〜l 0 9 hが、上下方向に互い違いに異なる距離に配置されているので、特にへッド 1 0 6 a〜 1 0 6 h周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができる。

図 14は本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 00における撮像手段の第 2の変形例を示す説明図である。

図 14に示すように、電子部品実装装置 1 0 0における撮像手段の第 2の変形例は、隣接するへッド 1 06 a〜 1 06 hに対応して設けられた撮像手段 1 0 9 a〜 1 0 9 hの一方、すなわち撮像手段 1 09 b、 1 0 9 d、 1 0 9 f 、 1 0 9 hが、鏡面からなる光路変更手段 1 2 1を有し、かっこの光路変更手段 1 2 1により、ミラー 8に対して撮像手段 1 0 9 a、 1 0 9 c、 1 0 9 e、 1 0 9 gとは異なる角度に配置されるように構成されている。

本実施形態によると、撮像手段 1 0 9 a〜l 0 9 hの一方の撮像手段 1 0 9 b、 1 0 9 d、 1 0 9 f 、 1 0 9 hが、光路変更手段 1 2 1により、ミラ一 8に対して撮像手段 1 0 9 a、 1 0 9 c, 1 09 e、 1 0 9 gとは異なる角度に配置されるので、特にへッド 1 0 6 a〜 1 0 6 h周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができる。

図 1 5は本発明の第 1 0の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 00における撮像手段の第 3の変形例を示す説明図である。

図 15に示すように、電子部品実装装置 100における撮像手段の第 3の変形例は、隣接するへッド 106 a〜 106 hに対応して設けられた撮像手段 109 a〜 109 hが、それぞれ光路変更手段 131を有し、かっこの光路変更手段 131により、ミラ一 8に対して互い違いに異なる角度に配置されている。

本実施形態によると、撮像手段 109 a〜l 09 hが、それぞれ光路変更手段 1 31により、ミラー 8に対して互い違いに異なる角度に配置されるので、第 2の変形例と同様、特にへッド 106 a〜l 06 h周辺のスペースが狭い場合にスペースを有効に活用することができる。

図 16は、本発明の第 11の実施の形態に係る電子部品実装装置 110の構成を示す説明図であり、図 16 (a) は側面図を、また図 16 (b) は、ヘッドュニット 116を下方から見た図をそれぞれ示している。

図 16 (a) 、 (b) に示すように、第 11の実施の形態に係る電子部品実装装置 110は、複数のへッド 116 a〜 116 dを有し、ヘッド 116 a〜 116 d に対応して設けられた撮像手段が、それぞれ対応するへッド 116 a〜l 16 dの電子部品 1とマーカー 116 a〜 116 dを照明範囲 111 a〜 111 dで照明する図略の照明手段 112 a〜l 12 d (第 1の実施の形態に係る電子部品実装装置 10の照明手段に相当）を有し、これら隣接する撮像手段の一方の照明範囲 111 a、 111 c (もしくは 111 b、 111 d) において、照明を消した状態で、他方の照明範囲 1 l l b、 111 d (もしくは 111 a、 111 c) において照明を点灯するように構成したものである。

本実施形態によると、本発明の第 11の実施の形態によれば、隣接する撮像手段の一方の照明範囲において、照明を消した状態で、他方の照明範囲において照明を点灯するので、 2つの照明範囲が相互に干渉し合うことによる画像の質の低下を防止することができる。図 1 7は本発明の第 1 2の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 2 0の構成を示す側面図である。

同図に示すように第 1 2の実施の形態に係る電子部品実装装置 1 2 0は、プリン卜基板 2を搬送するプリン卜基板搬送手段 4と、電子部品 1を保持しながら移動するとともに、この電子部品 1を上記プリント基板 2に対して実装するへッド 6と、上記へッド 6に設けられ、このヘッド 6とともに移動するマーカ一 7と., 上記マ —カー 7の鏡像と上記電子部品 1の鏡像とを得るためのミラ一 1 2 7とを備えている。

また、この電子部品実装装置 1 2 0は、上記マーカー 7および電子部品 1の画像の線部分を得るラインセンサーからなる撮像手段 1 2 8と、上記ミラ一 8の鏡面 1 2 7 aの角度を変更する回転機構 1 2 1と、上記鏡面 1 2 7 aの回転角度の位置ずれを検出する回転角度検出手段 1 2 2と、上記回転機構 1 2 1を制御して回転させることにより、上記撮像手段 1 2 8に撮像されたマーカ一 7および電子部品 1の画像の線部分を撮像手段 1 2 8に次々と得させる制御手段 1 2 3とを備えている。そして、この撮像手段 1 2 8に設けられた検出手段 1 2 9は、次々と得られる上記電子部品 1の画像の線部分の情報から電子部品 1の位置を検出し、かつ上記マーカー 7の画像の線部分の情報からマ一力一 7の位置を検出してへッド 6の位置についてのミラー 1 2 7による映像誤差を補正するように構成されている。さらに、この検出手段 1 2 9は、これら検出された電子部品 1の位置と補正されたへッド 6の位置とから電子部品 1のへッド 6に対する位置ずれを検出するように構成されている。

本実施形態によると、撮像手段 1 2 8が、安価なラインセンサ一からなつているので、精度良くかつ経済的に電子部品 1のへッド 6に対する位置ずれを検出することができる。産業上の利用可能性以上説明したように、本発明によれば、撮像手段による部品の撮像位置のずれや、ミラーの歪による画像の歪みなどの影響を防止して、精度良く電子部品の位置ずれを検出することができるという顕著な効果を奏する。

2

Claims

請求の範囲

1 . プリント基板を搬送するプリント基板搬送手段と、

電子部品を保持しながら移動するとともに、この電子部品を上記プリント基板に対して実装するへッドと、

上記へッドに設けられ、このへッドとともに移動するマ一カーと、

上記マーカーの鏡像と上記電子部品の鏡像とを得るためのミラ一と

上記ヘッドに設けられ、上記ヘッドが部品吸着後にミラ一上を通る時に、上記マ一力一の鏡像と電子部品の鏡像とをレンズおよび撮像素子を介して取り込んでマーカーおよび電子部品の画像を得るための撮像手段と、

上記撮像手段による撮像画面の電子部品の画像により電子部品の位置を検出し、かつ上記撮像画面上のマーカ一の画像によりマーカーの位置を検出してへッドの位置についての映像誤差を補正し、これら検出された電子部品の位置と補正されたへッドの位置とから電子部品のへッドに対する位置ずれを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。

2 . 上記ミラーと上記撮像手段との間に補助ミラ一を設けることにより、ミラーからレンズに至る光路を変更することを特徴とする請求項 1記載の電子部品実装装置

3 . 上記マーカ一から撮像素子に至る光路を変更する光路変更手段により、撮像素子上のマーカーの画像を電子部品の画像に対して近接させることを特徴とする請求項 1記載の電子部品実装装置。

4. 上記光路変更手段は、上記マーカーと上記撮像手段との間に設けられたプリズムを備え、このプリズムにより、撮像素子上のマーカーの画像を電子部品の画像に対して近接させることを特徴とする請求項 3記載の電子部品実装装置。

5 . 上記光路変更手段は、上記レンズと上記撮像素子との間に設けられたプリズムを備え、このプリズムにより、撮像素子上のマ一カーの画像を部品の像に近接させて撮像することを特徴とする請求項 3記載の電子部品実装装置。

6 . 上記レンズと上記撮像素子との間もしくは上記レンズと上記マ一カーとの間に , 光学部材を設けることにより- マ一カーから撮像素子に至る光路差を補正して撮像素子の上にマーカーの画像を結ぶことを特徴とする請求項 1記載の電子部品実装

7 . 上記撮像素子は、上記レンズの光軸が電子部品の概ね中心を通る状態で、撮像素子の中心がレンズの光軸から偏位している状態にすることにより、マ一力一の画像と電子部品の画像とをレンズの光軸中心付近に結ばせることを特徴とする請求項 1ないし請求項 6のいずれかに記載の電子部品実装装置。

8 . 電子部品の側部の近傍に補助ミラーを備え、

上記撮像手段は、この補助ミラーと、ミラーとを介して得られた電子部品の側部の画像を撮像画面上において電子部品の画像およびマーカーの画像とは異なる部分上に結像し、

上記検出手段は、この撮像画面上の電子部品の側部の画像により電子部品の高さ方向の位置を検出することを特徴とする請求項 1ないし請求項 7のいずれかに記載

9 . 部品供給装置に準備された電子部品を移動しているへッドの所定位置で撮像手段に投影する補助レンズと、

上記補助レンズをレンズ光軸上に位置する撮像姿勢と、光軸上から退避する退避姿勢との間で姿勢変更可能な補助レンズ姿勢変更手段とを備え、

上記撮像手段は、上記撮像姿勢において、部品供給装置に準備された電子部品の画像を撮像素子に結像し、

上記検出手段は、この部品供給装置に準備された電子部品の画像により、部品供給装置に準備された電子部品の位置と姿勢とを検出することを特徴とする請求項 1 ないし請求項 8のいずれかに記載の電子部品実装装置。

1 0 . 複数の上記へッドを有し、

そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドのそれぞれに設けられた上記撮像手段が、これら隣接するヘッドの間に設けられたマーカーの位置を撮像して、それぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するものであることを特徴とする請求項 1 ないし請求項 9のいずれかに記載の電子部品実装装置。

1 1 . 複数の上記ヘッドを有し、

そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドの間に設けられた 1つの上記撮像手段が、これらの隣接するへッドに対応するマーカーの位置を撮像して、隣接するそれぞれのへッドの位置について映像誤差を補正するものであることを特徴とする請求項 1ないし請求項 9のいずれかに記載の電子部品実装装置。

1 2 . 複数の上記へッドを有し、

そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段が、上下方向に互い違いに異なる距離に配置されることを特徴とする請求項 1 ないし請求項 9のいずれかに記載の電子部品実装装置。

1 3 . 複数の上記へッドを有し、

そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段の一方が、光路変更手段を有し、かっこの光路変更手段により、ミラーに対して異なる角度に配置されることを特徴とする請求項 1ないし請求項 9のいずれかに

1 4. 複数の上記ヘッドを有し、

そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段の両方が、それぞれ光路変更手段を有し、かっこの光路変更手段により、ミラ一に対して異なる角度に配置されることを特徴とする請求項 1ないし請求項 9のいずれかに記載の電子部品実装装置。

1 5 . 複数の上記へッドを有し、そのうち少なくとも 2つの隣接するへッドに対応して設けられた 2つの上記撮像手段の両方が、それぞれ対応するへッドの電子部品とマーカーを照明する照明手段を有し、

これら隣接する撮像手段の一方が、照明手段を消した状態で、他方が照明手段を点灯することを特徴とする請求項 1ないし請求項 9のいずれかに記載の電子部品実

1 6 . プリント基板を搬送するプリント基板搬送手段と、

上記へッドに設けられ、このへッドとともに移動するマーカーと、

上記マーカーの鏡像と上記電子部品の鏡像とを得るためのミラーと、

ラインセンサ一からなり、マーカーおよび電子部品の画像の線部分を得る撮像手段と、

上記ミラーの鏡面の角度を変更する回転機構と、

上記鏡面の回転角度の位置ずれを検出する回転角度検出手段と、

上記回転機構を制御して回転させることにより、上記撮像手段に撮像されたマ一カーおよび電子部品の画像の線部分を撮像手段に次々と得させる制御手段と、次々と得られる上記電子部品の画像の線部分の情報から電子部品の位置を検出し、かつ上記マーカーの画像の線部分の情報からマ一力一の位置を検出してへッドの位置についての映像誤差を補正し、これら検出された電子部品の位置と補正されたへッドの位置とから電子部品のへッドに対する位置ずれを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。