WO2012117466A1

WO2012117466A1 - 部品実装装置及び部品実装方法、並びに撮像装置及び撮像方法

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Publication number: WO2012117466A1
Application number: PCT/JP2011/005745
Authority: WO
Inventors: 裕喜南出; 浩丈中山; 佐野　公昭
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-09-07
Also published as: CN102783268A; KR20130138646A; CN102783268B; US20130162808A1; DE112011104989T5; US9241436B2

Abstract

　挿入部品の撮像を短時間で行って部品実装装置の実装タクトの増大を防止することができるようにした、部品実装装置及び部品実装方法、並びに撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。吸着ノズル１７に吸着されて撮像視野Ｒｇ内に位置した部品４が表面実装部品４ａである場合に、その部品４に対して斜め下方から光を照射して部品４の下面を照明する第１照明装置３２と、吸着ノズル１７に吸着されて撮像視野Ｒｇ内に位置した部品４が挿入部品４ｂである場合に、その部品４に対して第１照明装置３２による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射して部品４の下方延出部４Ｆのみを照明する第２照明装置３３を備え、部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかに応じて第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明の切り替えを行う。

Description

部品実装装置及び部品実装方法、並びに撮像装置及び撮像方法

　本発明は、部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて基板に部品を装着する部品実装装置及び部品実装方法、並びにこの部品実装装置に備えられ、吸着ノズルに吸着された部品の撮像を行う撮像装置及び撮像方法に関するものである。

　部品実装装置は、部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて搬送コンベア等の基板位置決め手段によって位置決めされた基板に部品を装着する。このような部品実装装置は、吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像する撮像装置（撮像手段）を備え、得られた画像に基づいて部品の画像認識を行って部品の姿勢を把握する。この構成により、部品実装装置は、部品を基板上の所定の位置に所定の姿勢で正確に装着することができる。

　ここで、部品の姿勢の把握は、部品が基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合には、部品の斜め下方から光を照射する照明装置によって部品の下面を照明して撮像し、電極部の位置等を認識することによって行われる。表面実装部品は、例えば、基板の表面に接触される屈曲形状の電極部を有した部品のほか、チップ抵抗やチップコンデンサ等のチップ部品を含む。また、部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合には、下方延出部の長手方向に対して直交する方向（水平方向）に光を照射する照明装置によって下方延出部のみを照明して撮像し、挿入部品の位置を認識することによって行われる（例えば、特許文献１）。挿入部品の下方延出部は、例えば、基板を厚さ方向に挿通する直線形状の電極部や挿入片等の部品の下方に延出する部分である。

日本国特許第４５７６０６２号公報

　しかしながら、部品実装装置において、水平方向に光を照射する照明装置を備えた撮像装置では、撮像装置の上方に位置する部品を照明することはできない。そのため、挿入部品の下方延出部を照明してこの部分の撮像を撮像装置により行うためには、下方延出部が撮像装置の内部に入り込むように部品を吸着している吸着ノズルを下降させる必要がある。しかし、吸着ノズルを下降させる分、部品の撮像に要する時間が長くなって実装タクトが増大し、基板の生産性が低下するという問題点がある。

　そこで本発明は、挿入部品の撮像を短時間で行って部品実装装置の実装タクトの増大を防止することができるようにした、部品実装装置及び部品実装方法、並びに撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

　本発明の一態様として、撮像装置は、部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて基板に部品を装着する部品実装装置に備えられ、撮像視野内に部品が位置するように吸着ノズルを移動させた状態で吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像する撮像装置であって、吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した部品が基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合に、その部品に対して斜め下方から光を照射して部品の下面を照明する第１の照明手段と、吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合に、その部品に対して第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射して部品の下方延出部のみを照明する第２の照明手段と、吸着ノズルに吸着された部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかに応じて第１の照明手段による部品の照明と第２の照明手段による部品の照明の切り替えを行う照明切り替え手段と、第１の照明手段又は第２の照明手段により照明された部品の撮像を行う撮像実行手段とを備えた。

　上記撮像装置では、吸着ノズルにより吸着した部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかによらず、撮像視野内の同一の撮像高さで部品の撮像を行う。

　上記撮像装置では、第１の照明手段から照射される光は拡散光から成り、第２の照明手段から照射される光は平行光又は収束光から成る。

　上記撮像装置では、第２の照明手段は第１の照明手段よりも高い位置に設けられている。

　本発明の一態様として、撮像方法は、部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて基板に部品を装着する部品実装装置に備えられ、吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した部品が基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合に、その部品に対して斜め下方から光を照射して部品の下面を照明する第１の照明手段及び吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合に、その部品に対して第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射して部品の下方延出部のみを照明する第２の照明手段を有し、撮像視野内に部品が位置するように吸着ノズルが移動された状態で吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像する撮像装置による撮像方法であって、吸着ノズルに吸着された部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかに応じて第１の照明手段による部品の照明と第２の照明手段による部品の照明の切り替えを行う工程と、第１の照明手段又は第２の照明手段により照明された部品の撮像を行う工程とを含む。

　上記撮像方法では、吸着ノズルにより吸着した部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかによらず、撮像視野内の同一の撮像高さで部品の撮像を行う。

　上記撮像方法では、第１の照明手段から照射される光は拡散光から成り、第２の照明手段から照射される光は平行光又は収束光から成る。

　上記撮像方法では、第２の照明手段は第１の照明手段よりも高い位置に設けられている。

　本発明の一態様として、部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、部品の供給を行う部品供給手段と、部品供給手段より供給される部品を吸着する吸着ノズルと、吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に移動された部品が基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合にはその部品に対して斜め下方から光を照射する第１の照明手段によって部品の下面を照明して部品を下方から撮像し、吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に移動された部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合にはその部品に対して第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射する第２の照明手段によって下方延出部のみを照明して部品を下方から撮像する撮像手段と、撮像手段により部品が撮像された後、その撮像によって得られた画像に基づいて部品の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて部品を基板位置決め手段によって位置決めされた基板に装着させる装着制御手段とを備えた。

　本発明の一態様として、部品実装方法は、基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、部品の供給を行う部品供給手段と、部品供給手段より供給される部品を吸着する吸着ノズルと、部品を下方から撮像する撮像手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、吸着ノズルに吸着されて撮像手段の撮像視野内に移動された部品が基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合にはその部品に対して斜め下方から光を照射する第１の照明手段によって部品の下面を照明して撮像手段により部品を撮像し、吸着ノズルに吸着されて撮像手段の撮像視野内に移動された部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合にはその部品に対して第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射する第２の照明手段によって下方延出部のみを照明して撮像手段により部品を撮像する工程と、撮像手段による撮像によって得られた画像に基づいてその部品の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて部品を基板位置決め手段によって位置決めされた基板に装着させる工程とを含む。

　本発明では、撮像手段又は撮像装置が、撮像視野内に位置した表面実装部品に対して斜め下方から光を照射して表面実装部品の下面を照明する第１の照明手段のほか、撮像視野内に位置した挿入部品の下方延出部のみを照明する照明手段として、第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い（すなわち水平方向照射でない）照射角度で光を照射する第２の照明手段を備えている。本発明では、第１の照明手段によって部品を照明する場合と、第２の照明手段によって部品を照明する場合の双方において、部品の撮像領域を撮像装置の上方の位置に設定することができ、吸着ノズルにより吸着した部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかによらず、撮像視野内の同一の高さで部品の撮像を行うことができる。そのため、本発明では、従来のように、吸着した挿入部品が撮像装置の撮像視野内に位置したとき、吸着ノズルの水平方向移動を一旦停止させたうえで吸着ノズルを下降させるといった動作が不要であり、挿入部品の撮像に要する時間を短くして部品実装装置の実装タクトの増大を防止することができる。また、本発明では、表面実装部品の撮像を行うための第１の照明手段と挿入部品の撮像を行うための第２の照明手段が併設されているうえ、挿入部品の撮像を表面実装部品の場合と同じ撮像高さで行うことができる。そのため、本発明では、部品が表面実装部品であるか挿入部品であるかによらず、部品の撮像の際の吸着ノズルの動作を一定にすることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態における部品実装装置の側面図（ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置により基板に装着される表面実装部品の斜視図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置により基板に装着される挿入部品の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における部品実相装置が備える部品カメラの側面図本発明の一実施の形態における部品カメラの平面図本発明の一実施の形態における部品カメラの側面図本発明の一実施の形態における部品カメラの側面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品カメラにより撮像した表面実装部品の画像データの一例を示す図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品カメラにより撮像した挿入部品の画像データの一例を示す図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品実装工程の進行手順を示すフローチャート

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示す部品実装装置１は、基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２上の電極３への部品４の装着及び部品４を装着した基板２の搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。本実施の形態では、部品実装装置１における基板２の搬送方向（図１中に示す矢印Ａ）をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向（前後方向）とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸方向（前後方向）のうち、オペレータＯＰが部品実装装置１に対して通常位置する側（図１における紙面下方）を前方、その反対側を後方とする。

　図１及び図２において、部品実装装置１は、基台１１上に設けられて基板２の搬送及び所定の作業位置（図１に示す位置）への位置決めを行う基板位置決め手段としての搬送コンベア１２、部品４の供給を行う部品供給手段としての複数のテープフィーダ１３とトレイフィーダ１４、基台１１上に設けられた直交座標型のヘッド移動ロボット１５、ヘッド移動ロボット１５によって水平面内で移動される２つの装着ヘッド１６、各装着ヘッド１６に昇降自在かつ上下軸回りに回転自在に設けられ、テープフィーダ１３及びトレイフィーダ１４から供給される部品４を吸着する吸着ノズル１７、各装着ヘッド１６に設けられた基板カメラ１８及び基台１１上の搬送コンベア１２を跨ぐ両位置に設けられた２つの部品カメラ１９（撮像装置）を備えている。

　図１及び図２において、搬送コンベア１２は基台１１上をＸ軸方向に延びて設けられた一対のベルトコンベアから成る。搬送コンベア１２は基板２のＹ軸方向の両端部を下方から支持した状態で基板２をＸ軸方向に搬送する。

　図１及び図２において、各テープフィーダ１３は基台１１の前方側にオペレータＯＰによって取り付けられる台車１３Ｃ上に複数個設置されている。各テープフィーダ１３は基台１１の中央部側の端部に設けられた部品供給口１３ｐに部品４を連続的に供給する。トレイフィーダ１４は、基台１１の後方側にオペレータＯＰによって取り付けられる。トレイフィーダ１４は、部品４を収容したトレイ１４ｔにより部品４の供給を行う。

　本実施の形態では、各テープフィーダ１３が供給する部品４は、例えば図３（ａ）に示すように、基板２の表面に接触される屈曲形状の電極部４Ｄを複数本（ここでは１６本）有した表面実装部品４ａから成る。トレイフィーダ１４が供給する部品４は、例えば、図３（ｂ）に示すように、下方に延びて基板２に挿着される直線形状の下方延出部４Ｆを複数本（ここでは１６本）備えた挿入部品４ｂから成る。

　図１及び図２において、ヘッド移動ロボット１５は搬送コンベア１２の上方をＹ軸方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１５ａ、Ｙ軸テーブル１５ａ上をＹ軸方向に移動自在に設けられてＸ軸方向に延びる２つのＸ軸テーブル１５ｂ及び各Ｘ軸テーブル１５ｂ上をＸ軸方向に移動自在に設けられた２つの移動ステージ１５ｃから成る。

　各移動ステージ１５ｃは２つの装着ヘッド１６のそれぞれにひとつずつ取り付けられており、ヘッド移動ロボット１５の作動、すなわち、Ｙ軸テーブル１５ａに対するＸ軸テーブル１５ｂの移動及びＸ軸テーブル１５ｂに対する移動ステージ１５ｃの移動の組み合わせによって基台１１の上方を水平方向に移動する。

　図１及び図２において、各装着ヘッド１６に設けられる吸着ノズル１７はテープフィーダ１３又はトレイフィーダ１４から供給される部品４を真空吸着してピックアップし、搬送コンベア１２によって位置決めされた基板２上の所定の部位（部品装着部位）でその部品４の真空吸着を解除し、部品４を吸着ノズル１７から離脱させる。これにより、吸着ノズル１７は部品４を基板２に装着する。

　図１及び図２において、各基板カメラ１８は撮像視野を下方に向けており、基板２が搬送コンベア１２によって作業位置に位置決めされたとき、基板２上に設けられた基板２の位置検出用のマークである基板マーク（図示せず）を上方から撮像する。

　図１及び図２において、各部品カメラ１９は撮像視野を上方に向けており、装着ヘッド１６によって吸着され、装着ヘッド１６の移動によって撮像視野内に位置した部品４を下方から撮像する。

　搬送コンベア１２による基板２の搬送及び作業位置への位置決め動作は、部品実装装置１が備える制御装置２０（図２及び図４）が図示しないアクチュエータから成る搬送コンベア駆動機構２１（図４）の作動制御を行うことによってなされる。

　テープフィーダ１３による部品供給口１３ｐへの部品４の供給は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るテープフィーダ駆動機構２２（図４）の作動制御を行うことによってなされる。トレイフィーダ１４による部品４の供給は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るトレイフィーダ駆動機構２３（図４）の作動制御を行うことによってなされる。

　各装着ヘッド１６の水平面内方向への移動動作は、制御装置２０がヘッド移動ロボット１５を作動させるロボット駆動機構２４（図４）の作動制御を行うことによってなされる。

　各吸着ノズル１７の装着ヘッド１６に対する昇降及び上下軸回りの回転動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成るノズル駆動機構２５（図４）の作動制御を行うことによってなされる。各吸着ノズル１７による部品４の吸着（ピックアップ）及び吸着解除（離脱）動作は、制御装置２０が図示しないアクチュエータ等から成る吸着機構２６（図４）の作動制御を行って吸着ノズル１７内に真空圧を供給し、また真空圧の供給を解除することによってなされる。

　各基板カメラ１８の撮像動作制御と各部品カメラ１９の撮像動作制御は、制御装置２０によってなされる（図４）。各基板カメラ１８の撮像動作によって得られた画像データ及び各部品カメラ１９の撮像動作によって得られた画像データはそれぞれ制御装置２０に送られ、制御装置２０が備える画像認識部２０ａ（図４）において画像認識処理される。

　本実施の形態では部品カメラ１９の構成に特徴があり、以下にその説明を行う。図５及び図６に示すように、各部品カメラ１９は、基台１１上に設けられた筐体３１、筐体３１の内部に設けられた第１照明装置３２、第２照明装置３３、照明切り替え部３４及び撮像実行部３５を備える。

　図５及び図６において、第１照明装置３２は筐体３１の上下中心軸Ｊを取り囲むように複数個（ここでは４個）設けられている。各第１照明装置３２は、部品カメラ１９の撮像視野Ｒｇ内であって部品カメラ１９の上方に位置した部品４に対して、斜め下方から光を照射する（第１照明装置３２の光軸Ｌ１参照）。各第１照明装置３２から照射される光は広範囲の照明が可能なように拡散光から成る。第１照明装置３２から照射される光は部品カメラ１９の撮像視野Ｒｇ内に位置させた部品４の下面を下方から照明する（図７）。

　図５及び図６において、第２照明装置３３は筐体３１の上下中心軸Ｊを取り囲むように複数後（ここでは６個）設けられている。各第２照明装置３３は、部品カメラ１９の上方の撮像視野Ｒｇ内に位置した部品４に対して、各第１照明装置３２による光の照射角度θ１（図５）よりも水平方向照射（水平方向に向けた照射）に近い角度θ２（図５）で光を照射する（第２照明装置３３の光軸Ｌ２参照）。各第２照明装置３３から照射される光は局所的な照明が可能なように平行光又は収束光から成る。各第２照明装置３３から照射される光は、部品カメラ１９の撮像視野Ｒｇ内に位置させた部品４が挿入部品４ｂである場合に、その挿入部品４ｂが備える下方延出部４Ｆ（特に下方延出部４Ｆの下端）のみを照明する（図８）。

　ここで、図５に示すように、第２照明装置３３は筐体３１の内部の第１照明装置３２よりも高い位置（但し、第１照明装置３２からの光を遮らない位置）に設けられており、これにより部品カメラ１９全体が横方向に広がらないコンパクトな構成となっている。

　照明切り替え部３４は、制御装置２０からの指令に基づいて、第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明との切り替えを行う。ここで、制御装置２０は、部品実装作業の手順が記録された実装プログラムの内容等に基づいて、吸着ノズル１７に吸着された部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかの判断を行う。制御装置２０は、吸着ノズル１７に吸着された部品４が表面実装部品４ａである場合には照明切り替え部３４に第１照明装置３２を点灯させる指令を出力し、吸着ノズル１７に吸着された部品４が挿入部品４ｂである場合には照明切り替え部３４に第２照明装置３３を点灯させる指令を出力する。

　撮像実行部３５は図示しないラインセンサから成る撮像素子を有する。撮像実行部３５は撮像光軸Ｋが筐体３１の上下中心軸Ｊと一致するように筐体３１内に設けられている。撮像実行部３５は、制御装置２０によって制御されて、第１照明装置３２又は第２照明装置３３により照明された部品４の撮像を行う（図４）。

　このように照明切り替え部３４は、吸着ノズル１７により吸着された部品４、すなわち部品カメラ１９の撮像視野Ｒｇ内に位置して撮像対象となっている部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかに応じて第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明の切り替えを行う照明切り替え手段として機能する。撮像実行部３５は、第１照明装置３２又は第２照明装置３３により照明された部品４の撮像を行う撮像実行手段として機能する。

　このような構成を有する部品カメラ１９は、撮像視野Ｒｇ内に位置した表面実装部品４ａに対して斜め下方から光を照射して表面実装部品４ａの下面を照明する第１照明装置３２のほか、撮像視野Ｒｇ内に位置した挿入部品４ｂの下方延出部４Ｆのみを照明する照明手段として、第１照明装置３２による光の照射角度よりも水平方向照射に近い（図５に示すように、水平方向照射でなく、第１照明装置３２による光の照射角度よりは小さい）照射角度で光を照射する第２照明装置３３を備えている。部品カメラ１９は、第１照明装置３２によって部品４を照明する場合と、第２照明装置３３によって部品４を照明する場合の双方において、部品カメラ１９による部品４の撮像領域Ａｒ（図５）を、部品カメラ１９の上方の位置に設定することができる。言い換えると、部品４が表面実装部品４ａである場合と挿入部品４ｂである場合との双方において、部品カメラ１９による部品４の撮像領域Ａｒ（図５）を、部品カメラ１９の上方の位置に設定することができる。このため、吸着ノズル１７により吸着した部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかによらず、部品カメラ１９は撮像視野Ｒｇ内の同一の撮像高さＨ（図７及び図８）で部品４の撮像を行うことができる。

　第１照明装置３２によって下面が照明された表面実装部品４ａの撮像を撮像実行部３５により行うと、各電極部４Ｄが表面実装部品４ａの下面よりも明るく見える図９（ａ），（ｂ）のような画像が得られる。この画像に基づいて制御装置２０は表面実装部品４ａが備える電極部４Ｄの位置を認識することができ、これにより表面実装部品４ａの姿勢を把握することができる。

　また、第２照明装置３３によって下方延出部４Ｆのみが照明された挿入部品４ｂの撮像を撮像実行部３５により行うと、挿入部品４ｂの下面には光が当たらないために暗く、光の当たっている下方延出部４Ｆの下端のみが明るく光って見える図１０（ａ），（ｂ）のような画像が得られる。この画像に基づいて制御装置２０は挿入部品４ｂが備える下方延出部４Ｆの位置を認識することができ、これにより挿入部品４ｂの姿勢を把握することができる。

　制御装置２０は、上記のように、撮像実行部３５による撮像動作によって得られた部品４の画像に基づいて、その部品４の姿勢を把握するほか、その部品４に異常箇所が認められるか否かの判断を行う。ここで、部品４の異常箇所が認められる場合とは、表面実装部品４ａについては、例えば、電極部４Ｄに曲がりや欠損等が認められる場合いい、挿入部品４ｂについては、下方延出部４Ｆに曲がりや欠損等が認められる場合をいう。

　図９（ａ）は表面実装部品４ａが備える１６本全ての電極部４Ｄに曲がりが生じておらず、全ての電極部４Ｄが整然と並んでいる場合の画像の例であり、この場合には制御装置２０は表面実装部品４ａには異常箇所が認められないと判断する。図９（ｂ）は１６本の電極部４Ｄのうちの１本（符号を４Ｄｐで示す）に曲がりが生じていてその曲がりが生じている１本の電極部４Ｄｐが他の電極部４Ｄに対してずれて見えている場合の画像の例であり、この場合には制御装置２０は表面実装部品４ａに異常箇所が認められると判断する。

　図１０（ａ）は挿入部品４ｂが備える１６本全ての下方延出部４Ｆに曲がりが生じておらず、全ての下方延出部４Ｆが整然と並んでいる場合の画像の例であり、この場合には制御装置２０は挿入部品４ｂに異常箇所は認められないと判断する。図１０（ｂ）は１６本の下方延出部４Ｆのうちの１本（符号を４Ｆｐで示す）に曲がりが生じていてその曲がりが生じている１本の下方延出部４Ｆｐが他の下方延出部４Ｆに対してずれて見えている場合の画像の例であり、この場合には制御装置２０は挿入部品４ｂに異常箇所が認められると判断する。

　制御装置２０は、吸着ノズル１７に吸着された部品４について異常箇所の有無を判断した結果、部品４に異常箇所が認められなかった場合には、把握した部品４の姿勢に基づいて、吸着ノズル１７に吸着された部品４が搬送コンベア１２によって位置決めされた基板２上の部品装着部位に正確に装着されるように吸着ノズル１７を（装着ヘッド１６を）移動させる。一方、制御装置２０は、吸着ノズル１７に吸着された部品４について異常箇所が認められた場合には、その部品４を基板２に装着することなく廃棄する。

　このような構成を有する部品実装装置１による部品装着作業では、制御装置２０は、先ず、部品実装装置１の上流側に配置された他の装置（例えば半田印刷機）から送られてきた基板２を搬送コンベア１２によって搬入して所定の作業位置に位置決めする（図１１に示すステップＳＴ１）。そして、ヘッド移動ロボット１５を作動させて基板カメラ１８を（装着ヘッド１６を）基板２の上方に移動させ、基板カメラ１８に基板２上の基板マークを撮像させて画像認識を行い、基板２の正規の作業位置からの位置ずれを算出する（図１１に示すステップＳＴ２）。

　制御装置２０は、基板２の位置ずれを算出したら、ヘッド移動ロボット１５を作動させて装着ヘッド１６をテープフィーダ１３の上方に移動させ、吸着ノズル１７をテープフィーダ１３の部品供給口１３ｐに供給された部品４に接触させるとともに、吸着機構２６の作動制御を行うことによって吸着ノズル１７への真空圧の供給を行い、吸着ノズル１７により部品４を吸着してピックアップする（図１１に示すステップＳＴ３）。

　制御装置２０は実装プログラムの内容等から、現在、吸着ノズル１７が吸着している部品４が挿入部品４ｂであるか否かの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ４）。そして、現在、吸着ノズル１７が吸着している部品４が挿入部品４ｂでない（表面実装部品４ａである）場合には第１照明装置３２を点灯させ（図１１に示すステップＳＴ５）、現在、吸着ノズル１７が吸着している部品４が挿入部品４ｂである場合には第２照明装置３３を点灯させる（図１１に示すステップＳＴ６）。

　このように、ステップＳＴ４～ステップＳＴ６は、吸着ノズル１７に吸着された部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかに応じて第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明の切り替えを行う工程となっている。

　制御装置２０は、現在、吸着ノズル１７が吸着している部品４が挿入部品４ｂであるか否かに応じて第１照明装置３２又は第２照明装置３３を点灯させたら、吸着ノズル１７を（装着ヘッド１６を）移動させて部品４を部品カメラ１９の撮像視野Ｒｇ内に位置させ、部品カメラ１９により部品４を下方から撮像する（図１１に示すステップＳＴ７）。

　なお、ここでは、部品４が部品カメラ１９の上方を水平方向に横切るように吸着ノズル１７（装着ヘッド１６）を水平方向に移動させるスキャン動作を行いながら部品４の撮像を行うことができる。部品カメラ１９の上方で吸着ノズル１７の移動を一旦停止させたうえで吸着ノズル１７を下降させるようにしていた従来では、撮像実行部３５には高価なエリアセンサを使用せざるを得なかった。しかしながら、本実施の形態における部品カメラ１９では、上記スキャン動作との関係で撮像実行部３５にラインセンサを用いることができるので、コストを安価にすることができる。

　制御装置２０は、部品カメラ１９により部品４の撮像を行ったら、その撮像によって得られる部品４の画像データを画像認識してその部品４に異常箇所が認められるか否かの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ８）。その結果、部品４に異常箇所が認められなかった場合には、制御装置２０は吸着ノズル１７に対する部品４の姿勢を把握するとともに、吸着ノズル１７に対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（図１１に示すステップＳＴ９）。
　そして、制御装置２０は、吸着ノズル１７を（装着ヘッド１６）を基板２の上方に移動させ、ノズル駆動機構２５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１７により吸着した部品４を搬送コンベア１２によって位置決めされた基板２上の目標装着部位（この目標装着部位にある電極３上には、部品実装装置１の上流側に配置された半田印刷機によって半田が印刷されている）に接触させるとともに、吸着機構２６の作動制御を行うことによって吸着ノズル１７への真空圧の供給を解除し、部品４を基板２に装着する（図１１に示すステップＳＴ１０）。

　ここで、制御装置２０は、部品４を基板２に装着するときは、ステップＳＴ９で把握した部品４の姿勢を考慮したうえで、基板カメラ１８による基板マークの撮像によって得られた基板２の位置ずれと、部品カメラ１９による部品４の撮像によって得られた吸着ノズル１７に対する部品４の位置ずれ（吸着ずれ）とがキャンセルされるように、吸着ノズル１７の位置補正（回転補正を含む）を行うようにする。

　このように、制御装置２０は、撮像装置である部品カメラ１９により部品４が撮像された後、その撮像によって得られた画像に基づいて部品４の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて部品４を搬送コンベア１２によって位置決めされた基板２に装着させる装着制御手段となっている。また、ステップＳＴ９及びステップＳＴ１０は、ステップＳＴ７の部品カメラ１９による撮像によって得られた画像に基づいて部品４の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて部品４を搬送コンベア１２によって位置決めされた基板２に装着させる工程となっている。

　一方、制御装置２０は、ステップＳＴ８において、部品４に異常箇所が認められた場合には、吸着ノズル１７に吸着された部品４を所定の部品廃棄位置（図示せず）に廃棄する（図１１に示すステップＳＴ１１）。

　制御装置２０は、ステップＳＴ１０又はステップＳＴ１１が終了したら、基板２に装着すべき全ての部品４の基板２への装着が終了したか否かの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ１２）。そして、基板２に装着すべき全ての部品４の基板２への装着が終了していなかった場合には、ステップＳＴ３に戻って次の部品４のピックアップを行い、基板２に装着すべき全ての部品４の基板２への装着が終了していた場合には、搬送コンベア１２を作動させて、部品実装装置１の下流側に配置された他の装置（例えば実装後検査機）に基板２を搬出する（図１１に示すステップＳＴ１３）。

　以上説明したように、部品実装装置１に備えられた部品カメラ１９は、吸着ノズル１７に吸着されて撮像視野Ｒｇ内に位置した部品４が基板２の表面に表面実装される表面実装部品４ａである場合に、その部品４（表面実装部品４ａ）に対して斜め下方から光を照射して部品４の下面を照明する第１の照明手段としての第１照明装置３２、吸着ノズル１７に吸着されて撮像視野Ｒｇ内に位置した部品４が下方に延出する下方延出部４Ｆを有した挿入部品４ｂである場合に、その部品４（挿入部品４ｂ）に対して第１照明装置３２による光の照射角度よりも水平方向照射に近い（水平方向照射でなく、第１照明装置３２による光の照射角度よりは小さい）照射角度で光を照射して部品４の下方延出部４Ｆのみを照明する第２の照明手段としての第２照明装置３３、吸着ノズル１７に吸着された部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかに応じて第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明の切り替えを行う照明切り替え手段としての照明切り替え部３４及び第１照明装置３２又は第２照明装置３３により照明された部品４の撮像を行う撮像実行手段としての撮像実行部３５を備えたものとなっている。

　また、この部品カメラ１９による撮像方法は、吸着ノズル１７に吸着された部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかに応じて第１照明装置３２による部品４の照明と第２照明装置３３による部品４の照明の切り替えを行う工程（ステップＳＴ４～ステップＳＴ６）及び第１照明装置３２又は第２照明装置３３により照明された部品４の撮像を行う工程（ステップＳＴ７）を含むものとなっている。

　本実施の形態における部品カメラ１９及びその撮像方法では、前述のように、第１照明装置３２によって部品４を照明する場合と、第２照明装置３３によって部品４を照明する場合の双方において、部品４の撮像領域Ａｒを部品カメラ１９の上方の位置に設定することができる。また、本実施の形態における部品カメラ１９及びその撮像方法では、吸着ノズル１７により吸着した部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかによらず、撮像視野Ｒｇ内の同一の撮像高さＨで部品４の撮像を行うことができる。そのため、本実施の形態における部品カメラ１９及びその撮像方法では、従来のように、吸着した部品４が部品カメラ１９の撮像視野内に位置したとき、吸着ノズル１７の水平方向移動を一旦停止させたうえで吸着ノズル１７を下降させるといった動作が不要であり、挿入部品４ｂの撮像に要する時間を短くして部品実装装置の実装タクトの増大を防止することができる。

　また、本実施の形態における部品カメラ１９及びその撮像方法では、表面実装部品４ａの撮像を行うための第１照明装置３２と挿入部品４ｂの撮像を行うための第２照明装置３３が併設されているうえ、挿入部品４ｂの撮像を表面実装部品４ａの場合と同じ撮像高さＨで行うことができる。そのため、本実施の形態における部品カメラ１９及びその撮像方法では、部品４が表面実装部品４ａであるか挿入部品４ｂであるかによらず、部品４の撮像の際の吸着ノズル１７の動作を一定にすることができる。

　なお、本実施の形態における撮像装置（部品カメラ１９）及び撮像方法では、表面実装部品でありながらも下方への延出部（バンプ）を有するタイプの部品（例えばＢＧＡなど）については、第１照明装置３２と第２照明装置３３の双方による光の照射を行って部品の撮像を行うケースもあり得る。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２０１１年３月２日出願の日本特許出願（特願２０１１－０４４６４４）と、２０１１年３月２日出願の日本特許出願（特願２０１１－０４４６４５）とに基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　挿入部品の撮像を短時間で行って部品実装装置の実装タクトの増大を防止することができるようにした、部品実装装置及び部品実装方法、並びに撮像装置及び撮像方法を提供する。

　１　部品実装装置
　２　基板
　３　電極
　４　部品
　４ａ　表面実装部品
　４ｂ　挿入部品
　４Ｄ、４Ｄｐ　電極部
　４Ｆ、４Ｆｐ　下方延出部
　１１　基台
　１２　搬送コンベア（基板位置決め手段）
　１３　テープフィーダ（部品供給手段）
　１３Ｃ　台車
　１３ｐ　部品供給口
　１４　トレイフィーダ（部品供給手段）
　１４ｔ　トレイ
　１５　ヘッド移動ロボット
　１５ａ　Ｙ軸テーブル
　１５ｂ　Ｘ軸テーブル
　１６　装着ヘッド
　１７　吸着ノズル
　１８　基板カメラ
　１９　部品カメラ（撮像装置）
　２０　制御装置（照明切り替え手段）
　２０ａ　画像認識部
　２１　搬送コンベア駆動機構
　２２　テープフィーダ駆動機構
　２３　トレイフィーダ駆動機構
　２４　ロボット駆動機構
　２５　ノズル駆動機構
　２６　吸着機構
　３１　筐体
　３２　第１照明装置（第１の照明手段）
　３３　第２照明装置（第２の照明手段）
　３４　照明切り替え部（照明切り替え手段）
　３５　撮像実行部（撮像実行手段）
　Ａ　矢印
　Ａｒ　撮像領域
　Ｊ　上下中心軸
　Ｋ　撮像光軸
　Ｌ１、Ｌ２　光軸
　ＯＰ　オペレータ
　Ｒｇ　撮像視野
　Ｈ　撮像高さ

Claims

　部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて基板に前記部品を装着する部品実装装置に備えられ、撮像視野内に前記部品が位置するように前記吸着ノズルを移動させた状態で前記吸着ノズルに吸着された前記部品を下方から撮像する撮像装置であって、
　前記吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した前記部品が前記基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合に、前記表面実装部品に対して斜め下方から光を照射して前記表面実装部品の下面を照明する第１の照明手段と、
　前記吸着ノズルに吸着されて前記撮像視野内に位置した前記部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合に、前記挿入部品に対して前記第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射して前記挿入部品の前記下方延出部のみを照明する第２の照明手段と、
　前記吸着ノズルに吸着された前記部品が前記表面実装部品であるか前記挿入部品であるかに応じて前記第１の照明手段による前記部品の照明と前記第２の照明手段による前記部品の照明の切り替えを行う照明切り替え手段と、
　前記第１の照明手段又は前記第２の照明手段により照明された前記部品の撮像を行う撮像実行手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
　前記吸着ノズルにより吸着した前記部品が前記表面実装部品であるか前記挿入部品であるかによらず、前記撮像視野内の同一の撮像高さで前記部品の撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
　前記第１の照明手段から照射される光は拡散光から成り、前記第２の照明手段から照射される光は平行光又は収束光から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
　前記第２の照明手段は前記第１の照明手段よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
　部品を吸着させた吸着ノズルを移動させて基板に前記部品を装着する部品実装装置に備えられ、前記吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に位置した前記部品が前記基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合に、前記表面実装部部品に対して斜め下方から光を照射して前記表面実装部品の下面を照明する第１の照明手段及び前記吸着ノズルに吸着されて前記撮像視野内に位置した前記部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合に、前記挿入部品に対して前記第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射して前記挿入部品の前記下方延出部のみを照明する第２の照明手段を有し、前記撮像視野内に前記部品が位置するように前記吸着ノズルが移動された状態で前記吸着ノズルに吸着された前記部品を下方から撮像する撮像装置による撮像方法であって、
　前記吸着ノズルに吸着された前記部品が前記表面実装部品であるか前記挿入部品であるかに応じて前記第１の照明手段による前記部品の照明と前記第２の照明手段による前記部品の照明の切り替えを行う工程と、
　前記第１の照明手段又は前記第２の照明手段により照明された前記部品の撮像を行う工程とを含むことを特徴とする撮像方法。
　前記吸着ノズルにより吸着した前記部品が前記表面実装部品であるか前記挿入部品であるかによらず、前記撮像視野内の同一の撮像高さで前記部品の撮像を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像方法。
　前記第１の照明手段から照射される光は拡散光から成り、前記第２の照明手段から照射される光は平行光又は収束光から成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像方法。
　前記第２の照明手段は前記第１の照明手段よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の撮像方法。
　基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、
　部品の供給を行う部品供給手段と、
　前記部品供給手段より供給される前記部品を吸着する吸着ノズルと、
　前記吸着ノズルに吸着されて撮像視野内に移動された前記部品が前記基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合には前記表面実装部品に対して斜め下方から光を照射する第１の照明手段によって前記表面実装部品の下面を照明して前記表面実装部品を下方から撮像し、前記吸着ノズルに吸着されて前記撮像視野内に移動された前記部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合には前記挿入部品に対して前記第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射する第２の照明手段によって前記下方延出部のみを照明して前記挿入部品を下方から撮像する撮像手段と、
　前記撮像手段により前記部品が撮像された後、その撮像によって得られた画像に基づいて前記部品の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて前記部品を前記基板位置決め手段によって位置決めされた前記基板に装着させる装着制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
　基板の位置決めを行う基板位置決め手段と、部品の供給を行う部品供給手段と、前記部品供給手段より供給される前記部品を吸着する吸着ノズルと、前記部品を下方から撮像する撮像手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
　前記吸着ノズルに吸着されて前記撮像手段の撮像視野内に移動された前記部品が前記基板の表面に表面実装される表面実装部品である場合には前記表面実装部品に対して斜め下方から光を照射する第１の照明手段によって前記表面実装部品の下面を照明して前記撮像手段により前記表面実装部品を撮像し、前記吸着ノズルに吸着されて前記撮像手段の前記撮像視野内に移動された前記部品が下方に延出する下方延出部を有した挿入部品である場合には前記挿入部品に対して前記第１の照明手段による光の照射角度よりも水平方向照射に近い照射角度で光を照射する第２の照明手段によって前記下方延出部のみを照明して前記撮像手段により前記挿入部品を撮像する工程と、
　前記撮像手段による撮像によって得られた画像に基づいて前記部品の姿勢を把握し、その把握した姿勢に基づいて前記部品を前記基板位置決め手段によって位置決めされた前記基板に装着させる工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。