WO2015025403A1 - 基板の生産作業方法、基板の撮像条件決定方法、および基板の生産作業装置 - Google Patents

基板の生産作業方法、基板の撮像条件決定方法、および基板の生産作業装置 Download PDF

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WO2015025403A1
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雅史 天野
一也 小谷
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富士機械製造株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a working method for producing a board on which a large number of components are mounted, a method for determining an imaging condition when imaging a board during production, and a working apparatus for producing a board. More specifically, the present invention performs image processing on the original image data acquired by imaging the substrate to detect the position of the detection target object such as paste solder, and based on this, predetermined production on the substrate is performed.
  • the present invention relates to a method and apparatus for performing work.
  • the component mounting machine generally includes a substrate transfer device, a component supply device, and a component transfer device.
  • the substrate transfer device carries in and out the substrate and positions the substrate.
  • the component supply apparatus sequentially supplies components of a plurality of component types to a predetermined supply position.
  • the component transfer device includes a substrate camera that images a positioned substrate, a suction nozzle that picks up and picks up a component from the component supply device using negative pressure, and a mounting head that holds the substrate camera and the suction nozzle A head driving unit for driving the motor.
  • TOP Target On Paste
  • a solder position where paste-like solder is actually printed is detected, and mounting is performed after correcting the coordinate value of the mounting point of the component accordingly.
  • the self-alignment effect is obtained in the reflow furnace. That is, the position of the component mounted at the center of the solder position is automatically corrected to the vicinity of the center of the land, which is the original mounting point, with the flow of the remelted solder.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique example in which a printed solder position can be detected by image processing in order to perform TOP mounting.
  • the three-dimensional measuring apparatus of Patent Document 1 irradiates a measurement object with a light pattern including a plurality of wavelength components and having a striped light intensity, and reflected light from the measurement object for each wavelength component.
  • the embodiment discloses a mode in which pass / fail judgment is performed by three-dimensionally measuring cream solder printed on a printed circuit board.
  • the screen printing machine of Patent Document 2 includes a monochrome imaging unit that images the inspection target area on the substrate to which the solder is transferred from above, a first illumination unit that illuminates the inspection target area from above, and an inspection target.
  • a second illuminating means for illuminating the region obliquely from above, a means for obtaining a first image in which lands are projected by the first illuminating means and a second image in which lands and solder are projected by the second illuminating means; Means for subtracting the first image from the two images to obtain an image on which the solder is projected.
  • the three-dimensional measuring apparatus of Patent Document 1 needs to control the distance between the camera and the measurement object variably by means for changing the relative phase relationship, and has a complicated configuration and is very expensive. For this reason, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot be used with a fixed distance monochromatic inexpensive board camera equipped in a general component mounter. Supplementally, even with a monochrome camera, fiducial marks prepared for image processing in advance can provide clear and stable image data, so the position can be detected accurately without performing 3D image processing. It was. However, since the cream-like solder is not printed for image processing, it is difficult to obtain clear and stable image data with a monochrome camera, and it is difficult to accurately detect the solder position by image processing.
  • Patent Document 2 uses an inexpensive monochrome camera, it is preferable that the technique can be applied to a general component mounter.
  • the technique of Patent Document 2 uses an inexpensive monochrome camera, it is preferable that the technique can be applied to a general component mounter.
  • the circuit board camera of the component mounter the operator repeatedly changes various imaging conditions including the direction of illumination, and has a hard time searching for image data that can accurately detect the solder position. In the first place, there are no suitable imaging conditions that can provide clear and stable image data while distinguishing creamy solder from others.
  • the substrate is usually subjected to silk printing such as a print indicating a part abbreviation and a barcode for identifying the substrate for later maintenance.
  • silk prints are printed with a color having a high luminance value in contrast to the base color of the substrate, and the luminance value is often similar to that of land and solder. For this reason, with the technique of patent document 2, the possibility of confusing silk printing with land and solder cannot be eliminated. Therefore, in order to perform TOP mounting with a component mounting machine, a technique capable of accurately detecting the solder position using a monochrome camera is required.
  • the detection object for position detection by image processing is not limited to paste solder, and the camera to be used is not limited to a monochrome camera. That is, as the detection target, components mounted other than paste solder, codes such as silk-printed characters and barcodes, and various markers including fiducial marks can be considered. . Further, a color camera may be used to acquire original image data from which image processing is performed.
  • the present invention has been made in view of the problems of the above-described background art, and a substrate production work method for accurately detecting the arrangement position of a detection object on a substrate by image processing while using a simple apparatus configuration, It is an object to be solved to provide a method for determining imaging conditions for a substrate at that time, and a substrate production work apparatus that accurately detects an arrangement position of a detection target on the substrate.
  • An invention of a substrate production work method according to claim 1 for solving the above-mentioned problems is provided in a position detection step of detecting an arrangement position of a detection object provided on the substrate, and on the substrate based on the detected arrangement position.
  • a board production work method comprising: a work execution process for carrying out a predetermined production work, wherein the position detection step images the board under a plurality of imaging conditions and is arranged on two-dimensional coordinates.
  • An image acquisition step for acquiring a plurality of original image data including a luminance value of a pixel and two of the plurality of original image data as calculation targets, calculating a difference between luminance values of pixels having the same coordinate value, A difference calculating step of acquiring difference image data composed of luminance difference values of pixels; and a position determining step of determining the arrangement position based on the difference image data.
  • the difference between the luminance values of a plurality of original image data acquired by imaging the substrate under a plurality of imaging conditions is calculated to obtain difference image data.
  • the luminance value of each pixel when the imaging condition is changed does not change uniformly.
  • the luminance difference value (difference in luminance value) changes depending on the object in the field of view of each pixel. For example, there is a first case where the luminance difference value is large at the position where the detection target is disposed and the luminance difference value is small at other positions other than the disposed position. Conversely, there is a second case where the luminance difference value is small at the arrangement position and the luminance difference value is large at other positions.
  • the luminance difference value is approximately the same at the arrangement position and at other positions. Therefore, by setting a plurality of suitable imaging conditions in which the first case or the second case occurs remarkably, the detection target object on the substrate is determined based on the difference in brightness difference value of the difference image data. The placement position can be determined.
  • a plurality of specific imaging conditions can be appropriately determined with reference to imaging conditions that have already been produced and are suitable for the preceding substrate with similar substrate base color and material of the detection target. It can also be determined by the substrate imaging condition determination method disclosed in claim 11. As a result, even if another object having a brightness value comparable to that of the detection target exists at another position, and the detection target and another object cannot be distinguished from each other in the original image data, the difference Based on the image data, the arrangement position of the detection object on the substrate can be accurately detected. This is because the first case or the second case described above occurs remarkably on the difference image data, and the luminance difference value at the position where the detection target is disposed and the luminance difference value at another position of another object are large. Because it is different.
  • the arrangement position of the detection target can be detected. Therefore, it is suitable for use in TOP mounting with a component mounter, and it is not necessary to greatly change the device configuration of the component mounter.
  • An invention of a substrate imaging condition determining method includes: an imaging condition determining step for determining in advance a plurality of imaging conditions for imaging a detection object provided on the substrate; and the substrate for the plurality of imaging conditions.
  • An imaging condition determination method for a substrate in the imaging condition determination step wherein a sample substrate on which the detection object is provided and the arrangement position is known is imaged under various imaging conditions,
  • Trial image acquisition step of acquiring various trial image data including the luminance value of each pixel arranged on the dimensional coordinates, and a number of combinations of the two of the various trial image data as calculation targets,
  • a trial difference calculation step of calculating a difference of luminance values of pixels having the same coordinate value or an absolute value of the difference to obtain a large number of trial difference image data composed of the luminance difference values of the pixels;
  • trial difference image data is obtained by calculation for each of a number of combinations obtained by combining two of the various trial image data obtained by imaging the sample board under various imaging conditions. And determining a plurality of imaging conditions from trial difference image data determined to be appropriate. Therefore, instead of relying solely on experience and intuition, the image processing is tried for all combinations that cover the possible imaging conditions and an appropriate combination is selected, so that a plurality of suitable imaging conditions can be determined reliably.
  • FIG. 9 is a diagram exemplifying difference image data including luminance difference values of pixels obtained by subtracting the second original image data of FIG. 8 from the first original image data of FIG. 7.
  • 3rd Embodiment it is the figure which illustrated a part about six of the various trial image data acquired by the trial image acquisition step.
  • 3rd Embodiment it is the figure which illustrated trial difference image data acquired at the trial difference calculation step.
  • a substrate production work method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the component mounter 1 is configured by assembling a substrate transport device 2, a component supply device 3, a component transfer device 4, and a component camera 5 to a machine base 9.
  • the devices 2 to 5 are controlled by a control computer (not shown), and each performs a predetermined production operation.
  • the substrate transport device 2 carries the substrate K into the mounting position, positions it, and carries it out.
  • the substrate transfer device 2 includes first and second guide rails 21 and 22, a pair of conveyor belts, a clamp device, and the like.
  • the first and second guide rails 21 and 22 extend in the transport direction (X-axis direction) across the upper center of the machine base 9 and are assembled to the machine base 9 so as to be parallel to each other.
  • the conveyor belt rotates in a state where the substrate K is placed on the conveyor conveyance surface, and carries the substrate K to and from the mounting position set at the center of the machine base 9.
  • a clamping device (not shown) is provided below the conveyor belt at the mounting position.
  • the clamp device pushes up the substrate K, clamps it in a horizontal posture, and positions it at the mounting position.
  • the component transfer device 4 can perform the component mounting operation at the mounting position.
  • the component supply device 3 supplies components of a plurality of component types.
  • the component supply device 3 is a feeder-type device, and is provided at the front portion in the longitudinal direction of the component mounter 1 (the left front side in FIG. 1).
  • the component supply device 3 includes a number of cassette-type feeders 31 that can be attached and detached.
  • the cassette type feeder 31 includes a main body 32, a supply reel 33 provided at the rear part of the main body 32, and a component take-out part 34 provided at the tip of the main body 32.
  • An elongated tape (not shown) in which a large number of parts are stored at a predetermined pitch is wound and held on the supply reel 33. The tape is pulled out at a predetermined pitch by a sprocket (not shown), and the stored state is released.
  • the components are sequentially fed into the component take-out unit 34.
  • the component transfer device 4 picks up and picks up a component from the component take-out unit 34 of the component supply device 3 and conveys and mounts it to the positioned substrate K.
  • the component transfer device 4 is an XY robot type device that can move horizontally in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the component transfer device 4 includes a pair of Y-axis rails 41 and 42, a Y-axis slider 43, an X-axis slider 46, a mounting head 44, a suction nozzle 45, a substrate camera 6, and the like.
  • the pair of Y-axis rails 41 and 42 are arranged from the rear part in the longitudinal direction of the machine base 9 (the right back side in FIG. 1) to the upper part of the front part supply device 3.
  • a Y-axis slider 43 is mounted on the Y-axis rails 41 and 42 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • An X-axis slider 46 is mounted on the Y-axis slider 43 so as to be movable in the X-axis direction.
  • a mounting head 44 is fixed on the front side of the X-axis slider 46.
  • the mounting head 44 holds the suction nozzle 45 on the lower side thereof in a replaceable manner.
  • the mounting head 44 is driven in two horizontal directions (XY directions) by two servo motors.
  • the head drive unit is configured by the two servo motors, the Y-axis rails 41 and 42, the Y-axis slider 43, the X-axis slider 46, and the like.
  • a substrate camera 6 for imaging the substrate K is provided on the bottom surface of the X-axis slider 46 (details will be described later).
  • the component camera 5 is provided upward on the upper surface of the machine base 9 between the substrate transfer device 2 and the component supply device 3.
  • the component camera 5 captures and detects the state of the component picked and collected while each head 45 to 47 moves from the component supply device 3 onto the substrate K.
  • the component camera 5 detects an error in the suction position of the component, a shift in the rotation angle, or the like, the component mounting operation is finely adjusted as necessary, and components that are difficult to mount are discarded.
  • FIG. 2 to 5 are side views showing the substrate camera 6 together with the substrate K.
  • FIG. The position of the substrate camera 6 is controlled above the positioned substrate K.
  • the board camera 6 picks up an image of the board K on which the paste-like solder P, which is a detection object, is printed, from above.
  • the substrate camera 6 includes an imaging unit 61 that shares a central axis extending in the vertical direction, an epi-illumination light source 62, an inclination light source 63, and the like.
  • the imaging unit 61 has a large number of monochrome imaging elements (pixels) arranged two-dimensionally, performs an imaging operation, and obtains original image data including the brightness values of each pixel.
  • the luminance value can be expressed by, for example, a digital value of 0 to 255 digits (gradation) represented by 8 bits.
  • the number of bits used may be increased to make the number of digits (the number of gradations) fine.
  • the present invention is not limited to a monochrome image sensor, and a color camera having three primary color image sensors (pixels) may be used.
  • the imaging unit 61 is configured so that the exposure time condition (shutter speed) at the time of imaging is variably controlled step by step.
  • the epi-illumination light source 62 irradiates illumination light along the central axis substantially downward.
  • the tilting light source 63 is annularly arranged around the epi-illumination light source 62, and irradiates illumination light in a direction approaching the central axis line substantially obliquely below.
  • the incident light source 62 and the inclined light source 63 are controlled to switch between red light and blue light as light source color conditions at the time of imaging.
  • the incident light source 62 and the tilting light source 63 are individually controlled to be turned on / off so that the irradiation direction condition during imaging can be changed.
  • the component mounter 1 includes a control computer (not shown).
  • the control computer holds design information such as the correspondence between the type of board to be produced and the part type of the component to be mounted and the coordinate value of the mounting point on the substrate K on which the component is mounted.
  • the control computer controls the component mounting operation based on image data captured by the board camera 6 and the component camera 5 and detection information of a sensor (not shown).
  • the control computer controls the imaging conditions of the substrate camera 6. Specifically, when the control computer controls the exposure time condition of the imaging unit 61 stepwise, the contrast of the original image data obtained according to the length of the exposure time changes. Further, the control computer switches and controls the light source colors of the incident light source 62 and the inclined light source 63, and individually controls the incident light source 62 and the inclined light source 63 to be turned on / off.
  • the control computer receives a plurality of original image data acquired by the substrate camera 6 performing an imaging operation under a plurality of imaging conditions.
  • the control computer controls execution of the substrate production work method of the first embodiment in order to perform TOP (Target On Paste) mounting.
  • FIG. 2 illustrates a state where both the epi-illumination light source 62 and the tilting light source 63 are on-controlled by red light (solid arrow in the figure).
  • FIG. 3 illustrates a state where both the epi-illumination light source 62 and the tilting light source 63 are on-controlled to blue light (broken arrows in the figure).
  • FIG. 4 illustrates a state in which the epi-illumination light source 62 is on-controlled to red light (solid arrow in the drawing) and the tilting light source 63 is off-controlled.
  • FIG. 5 exemplarily shows a state in which the incident light source 62 is turned off and the inclined light source 63 is turned on by red light (solid arrow in the figure). 4 and 5 can be switched to blue light.
  • the light source color conditions at the time of imaging are two conditions of red light and blue light.
  • the irradiation direction conditions at the time of imaging are three conditions: only the incident light source 62 is turned on, only the incident light source 63 is turned on, and the incident light source 62 and the incident light source 63 are turned on.
  • the light source for illumination of the substrate camera 6 is not limited to the above.
  • one or more of red light, blue light, and yellow light of the light source may be on-controlled, or each of the three divided light sources may be individually controlled on / off.
  • the exposure time condition of the imaging unit 61 is controlled in stages, and various imaging conditions are set.
  • the board production work method of the first embodiment includes an imaging condition setting step S10, a solder position detection step S2, and a component mounting execution step S3.
  • the solder position detection step S2 the paste-like solder P printed on the substrate K is used as a detection target, and the solder position where the paste-like solder P is present is set as an arrangement position to be detected.
  • Solder position detection process S2 has 1st image acquisition step S21, 2nd image acquisition step S22, difference calculation step S23, and position determination step S24 in order of implementation.
  • the operator sets the first imaging condition and the second imaging condition when imaging the substrate K with the substrate camera 6 in the control computer.
  • the first and second imaging conditions are set in order to discriminate between the solder position where the paste-like solder P is printed and other positions other than that. Therefore, when the first original image data and the second original image data acquired under the respective imaging conditions are compared, it is preferable that the imaging conditions have greatly different luminance variations between the solder position and the other position. In other words, it is preferable that the luminance change amount at the solder position is large and the luminance change amount at the other position is small, or conversely, the luminance change amount at the solder position is small and the luminance change amount at the other position is large. .
  • the operator instructs the control computer to perform the solder position detection step S2 and the component mounting execution step S3. Thereafter, the control computer automatically performs the steps S2 (S21 to S24) and S3.
  • the control computer controls the board camera 6 to the first imaging condition to perform the imaging operation, and acquires the first original image data Bd1.
  • the control computer controls the substrate camera 6 to the second imaging condition to perform the imaging operation, and acquires the second original image data Bd2.
  • the control computer calculates the difference between the luminance values of the pixels having the same coordinate value by using the first original image data Bd1 and the second original image data Bd2 as the calculation target.
  • Difference image data Dd consisting of difference values is acquired.
  • the original image data having a relatively low luminance value (dark) is subtracted from the original image data having a relatively high luminance value (bright) to set the luminance difference value to a positive value.
  • the luminance difference value becomes negative in some pixels, the luminance difference value of the pixel is regarded as zero. The reason why the luminance difference value is not set to a negative value is to prevent an error from occurring when displaying the difference image data Dd, and to eliminate the need for dividing the calculation process.
  • the control computer determines the solder position where the paste solder P is present based on the difference image data Dd.
  • the solder position can be easily determined. Specifically, based on the change amount or rate of change of the luminance difference value of each pixel according to the change of the coordinate value on the difference image data Dd, or the luminance difference value of each pixel of the difference image data Dd The solder position can be determined based on the magnitude relationship with the predetermined threshold.
  • the luminance difference value 100 at the solder position is the luminance difference value 40 at another position
  • the luminance difference value of each pixel is reduced from 100 to 40 in accordance with the change in the coordinate value, and is based on the change amount or the change rate.
  • the boundary line of the solder position can be determined.
  • the luminance difference value 70 can be set as a predetermined threshold value, and an area composed of pixels having a luminance difference value of 70 or more can be determined as the solder position.
  • the determination of the solder position in the solder position detecting step S2 is preferably performed at several locations on the substrate K.
  • control computer corrects the coordinate value of the component mounting point at the beginning of the component mounting execution step S3. This correction is performed when the actual solder position detected in the solder position detecting step S2 is shifted with respect to the design information of the coordinate values of the mounting points held in advance by the control computer.
  • the control computer compensates for the deviation amount of the actual solder position so that the component can be mounted at the center of the solder position.
  • the amount of deviation of the solder position is approximately the same at several places on the substrate K where the solder position detection step S2 is performed. Therefore, the coordinate values of the mounting points of all the parts can be corrected uniformly.
  • the printing deviation of the paste solder P is accompanied by rotational movement
  • the amount of deviation of the solder position differs at several places on the substrate K where the solder position detection step S2 is performed. In this case, the rotation center and the rotation angle of the printing deviation are obtained by calculation, and different corrections are performed for each component.
  • the coordinate value of the mounting point is interpolated and corrected for each part based on the measured deviation amounts at several locations.
  • the control computer performs TOP mounting, in other words, the component is mounted approximately at the center of the paste solder P based on the coordinate value of the corrected mounting point.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the first original image data Bd1 when the board K1 on which the paste solder P1 is printed on the land L1 is imaged under the first imaging condition.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating second original image data Bd2 when the same substrate K1 as in FIG. 7 is imaged under the second imaging condition.
  • FIG. 9 is a diagram exemplifying difference image data Dd that is obtained by subtracting the second original image data Bd2 of FIG. 8 from the first original image data Bd1 of FIG.
  • the substrate K1 has a dark gray base color and a circuit pattern. A part of the circuit pattern is a land L1, and paste solder P1 is printed on the land L1.
  • the first imaging condition for imaging the substrate K1 is an exposure time condition of 40 ms for the substrate camera 6.
  • the light source color condition and the irradiation direction condition are such that the incident light source 62 is off-controlled and the tilt light source 63 is on-controlled to blue light. ing.
  • the land L1 with a sign slightly on the right side of the upper part of the image is actually substantially square. Further, the paste-like solder P1 printed at substantially the center of the land L1 is actually substantially circular.
  • both the land L1 and the paste solder P1 have a brightness value higher than that of the substrate K and appear bright.
  • the luminance value is uneven, and the luminance value becomes high in part and approaches the luminance value of the paste solder P1. For this reason, in the first original image data Bd1, the land L1 and the paste solder P1 cannot be accurately determined.
  • the second imaging condition is an exposure time condition of 35 ms of the substrate camera 6, and the incident light source 62 is turned on by the incident light source 62 and the inclined light source 63 is turned off by the light source color condition and the irradiation direction condition.
  • both the land L1 and the paste solder P1 at the same position as the first original image data Bd1 have lower luminance values than the substrate K substrate and appear dark. Yes.
  • the luminance value of the land L1 is slightly uneven, and a part of the luminance value of the land L1 is close to the luminance value of the paste solder P1. For this reason, even the second original image data Bd2 cannot accurately discriminate between the land L1 and the paste solder P1.
  • the difference image data Dd in FIG. 9 has a different aspect. That is, the land L1 at the same position as the first and second original image data Bd1 and Bd2 has a lower luminance difference value than the base of the substrate K and appears darker, and the unevenness of the luminance difference value is slight.
  • the luminance difference value of the paste solder P1 at the approximate center of the land L1 is clearly higher than the luminance difference value of the surrounding land L1. Therefore, based on the difference image data Dd, the solder position of the paste-like solder P1 printed on the land L1 can be accurately detected.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a state in which components are mounted on the paste solder P2 of the substrate K2 in the component mounting step S3 of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing a state in which the paste solder P2 on the substrate is remelted in a reflow furnace after the component mounting execution step S3 of FIG.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing a state in which components are mounted on the substrate K2 in the conventional technique in which TOP mounting is not performed. 10 to 12, the paste-like solder P2 and the remelted solder are shown in black for convenience.
  • the substrate K2 is rectangular, and fiducial marks F are provided in the vicinity of each corner.
  • a total of 12 lands L2 are formed in part of the circuit pattern of the substrate K2.
  • Paste solder P2 is printed on each land L2, and a total of twelve leads Lead on both sides of the six parts B are respectively mounted.
  • the control computer holds the coordinate value of the mounting point set at the center of the 12 lands L2 as design information.
  • the printing of the paste solder P2 is shifted from the land L2.
  • the solder position of the paste solder P2 is shifted to the right in the drawing with respect to the 12 lands L2.
  • the deviation amount of the solder position with respect to the land L2 can be obtained. Furthermore, the coordinate value of the mounting point can be corrected by the deviation amount. Therefore, by performing TOP mounting, as shown in FIG. 10, the lead Lead of the component B can be mounted not at the center of the land L2 but at the center of the solder position. Thereby, the self-alignment effect is obtained in the reflow furnace. That is, as shown in FIG. 11, the component B mounted at the center of the solder position is automatically positioned near the center of the land L2 as the remelted solder flows toward the center of the land L2. It is corrected.
  • the lead Lead of the part B is mounted at the center of the land L2 based on the coordinate value of the mounting point as design information.
  • the actual mounting point is close to the end shifted from the center of the solder position even in the center of the land L2. Then, when the solder remelted in the reflow furnace flows to the center of the land L2, there is a problem that the part B is pushed out from the center of the land L2 or falls down. In the first embodiment, this problem does not occur.
  • more than two original image data may be acquired and a plurality of difference image data may be calculated.
  • the plurality of difference image data is, for example, specific first difference image data as regular use, second or later difference image data as spare, and only when the solder position cannot be detected from the first difference image data.
  • Difference image data can be used.
  • a plurality of difference image data may be used regularly, and the detection position may be compared and collated to improve detection reliability.
  • the substrate production work method is a position detection step (solder position detection step) for detecting an arrangement position (solder position) of detection objects (paste-like solders P1 and P2) provided on the substrates K1 and K2. S2) and a work execution step (component mounting step S3) for performing a predetermined production operation (part B mounting operation) on the substrates K1 and K2 based on the detected arrangement positions.
  • the position detection step images of the substrates K1 and K2 are captured under a plurality of imaging conditions, and a plurality of original image data Bd1 and Bd2 including luminance values of the respective pixels arranged on the two-dimensional coordinates are acquired.
  • Difference image data Dd consisting of the luminance difference value of each pixel by calculating the difference between the luminance values of the pixels having the same coordinate value, with the acquisition steps S21 and S22 and the plurality of original image data Bd1 and Bd2 as the calculation target Diff to get It has a calculated step S23, the position determining step S24 for determining the arrangement position based on the difference image data Dd, the.
  • the difference between the luminance values of the plurality of original image data Bd1 and Bd2 acquired by imaging the substrates K1 and K2 under a plurality of imaging conditions is calculated and set as difference image data Dd.
  • the luminance value of each pixel when the imaging condition is changed does not change uniformly.
  • the luminance difference difference in luminance value
  • the amount of change in luminance differs greatly between the arrangement position (solder position) and the other position 2.
  • a set of two imaging conditions can be set.
  • the plurality of imaging conditions in the image acquisition steps S21 and S22 are the exposure time condition of the camera (imaging unit 61) that images the substrate, and the light source that irradiates the substrate with illumination light during the imaging (the incident light source 62). And at least one condition among the light source color condition of the inclined light source 63) and the illumination light irradiation direction condition.
  • the position detection step uses the solder paste P printed on the boards K1 and K2 as a detection target, and the solder position detection step in which the solder position where the paste solder P exists is located.
  • the work execution step is a component mounting execution step S3 in which components are mounted on the paste solder P of the boards K1 and K2 based on the detected solder positions.
  • the solder position can be detected even if a simple and inexpensive monochrome board camera 6 is used. Therefore, it is suitable for an application in which TOP mounting is performed by the component mounter 1, and the device configuration of the component mounter 1 does not need to be greatly modified conventionally.
  • the substrate production work method of the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment with reference to the work process diagram of FIG.
  • the component mounter 1 to be used is the same as that of the first embodiment.
  • steps S25 to S29 are added in the solder position detection step S2A as compared with the first embodiment.
  • the operator sets the first imaging condition and the second imaging condition set when imaging the substrate K with the substrate camera 6 in the control computer.
  • the control computer automatically executes the steps S2A (S21 to S29) and S3 thereafter.
  • the control computer controls the board camera 6 to the first and second imaging conditions to perform the imaging operation, and the first and second originals are performed. Image data Bd1 and Bd2 are acquired.
  • the control computer smoothes and corrects the first and second original image data Bd1 and Bd2.
  • the luminance value of each pixel can be corrected so as to change smoothly according to the change of the coordinate values on the first and second original image data Bd1 and Bd2.
  • a moving average filter process and a Gaussian filter process on two-dimensional coordinates can be exemplified, and the present invention is not limited to these.
  • the moving average filter process an averaged area is set around the calculation target pixel, the average value of the luminance values of the pixels in the averaged area is obtained as the corrected luminance value of the calculation target pixel, and this process is performed for all pixels. It carries out against.
  • a weighted average value according to a Gaussian distribution normal distribution
  • the control computer calculates the difference between the luminance values of the pixels having the same coordinate value, using the first original image data Bd1 and the second original image data Bd2 after the smoothing correction processing as calculation targets.
  • the difference image data Dd including the luminance difference value of each pixel is acquired.
  • the difference calculation step S23 includes an absolute value calculation step S27 in which the sign is inverted to a positive value when the luminance difference value of each pixel becomes a negative value. The reason why the sign of the negative value of the luminance difference value is inverted is to prevent an error from occurring when displaying the difference image data Dd and to eliminate the need for calculation processing. Since the first and second original image data Bd1 and Bd2 are smoothed and corrected in advance, the luminance difference value of the difference image data Dd also changes smoothly according to the change of the coordinate value.
  • step S28 the control computer determines whether or not it is necessary to invert the difference image data Dd. That is, only when the luminance difference value of the pixel included in the arrangement position (solder position) of the difference image data Dd is smaller than the luminance difference value of the pixel included in a position other than the arrangement position, the inversion calculation step S29 is performed. move on.
  • the control computer inverts the magnitude relationship between the luminance difference values of the respective pixels arranged on the two-dimensional coordinates of the difference image data Dd. For example, the luminance difference values 0, 1, 2,... 126, 127 and the luminance difference values 255, 254, 253,. As a result, the density of the difference image data Dd is inverted, and black and white are switched.
  • the reversal calculation step S29 is not performed in the first case where the luminance difference value is large at the solder position and the luminance difference value is large at the other position, and the second difference is small at the solder position and large at the other position.
  • the luminance difference values at the solder positions are unified so as to be larger than those at other positions. Thereby, when the differential image data Dd is displayed, the solder position always appears brighter (whiter) than the other positions, and the visibility of the operator is simplified. Further, in both the first and second cases, the subsequent arithmetic processing can be made common and simplified.
  • the process proceeds to the position determination step S24, and even if it is determined in step S28 that the reversal is unnecessary, the process proceeds to the position determination step S24.
  • the control computer determines the solder position where the paste solder P exists based on the difference image data Dd. At this time, the luminance difference value is greatly different between the solder position on the difference image data Dd and the other position, and the luminance difference value of the difference image data Dd changes smoothly according to the change of the coordinate value. The solder position can be determined.
  • the control computer corrects the coordinate value of the component mounting point at the beginning of the component mounting execution step S3, and then performs TOP mounting.
  • the difference calculation step S23 includes an absolute value calculation step S27 that inverts the sign to a positive value when the luminance difference value of each pixel becomes a negative value
  • the determination step S24 based on the change amount or change rate at which the luminance difference value of each pixel changes according to the change of the coordinate value on the difference image data Dd, or the luminance difference value of each pixel of the difference image data Dd Based on the magnitude relationship with the predetermined threshold, the arrangement position (solder position) and a position other than the arrangement position are determined.
  • the arrangement position (Solder position) can be detected.
  • the smoothing steps S25 and S26 for performing the smoothing correction processing on the original image data Bd1 and Bd2 so that the luminance value of each pixel changes smoothly according to the change of the coordinate value is performed as the image acquisition step S21. , Next to S22.
  • the arrangement position (solder position) can be detected more reliably on the difference image data Dd.
  • the two-dimensional coordinates only when the luminance difference value of the pixel included in the arrangement position of the difference image data Dd is smaller than the luminance difference value of the pixel included in a position other than the arrangement position.
  • an inversion calculation step S29 for inverting the magnitude relationship of the luminance difference values of the pixels arranged above is provided.
  • the brightness difference value at the solder position is made larger than that at the other position regardless of the original magnitude relationship, so that it becomes brighter. It can be displayed (white). Therefore, the visibility of the difference image data by the operator is simplified.
  • the subsequent arithmetic processing can be made common and simplified regardless of the original magnitude relationship.
  • the component mounter 1 to be used is the same as that of the first and second embodiments.
  • the board production work method of the third embodiment includes an imaging condition determination step S1, a solder position detection step S2B, and a component mounting execution step S3B.
  • the solder position detection step S2B and the component mounting step S3B of the third embodiment are the same as those of the second embodiment, but the present invention is not limited to this and may be a method different from the second embodiment.
  • the third embodiment also serves as an embodiment of the substrate imaging condition determination method of the present invention.
  • the imaging condition determination step S1 of the third embodiment is a step in which a plurality of imaging conditions in the image acquisition steps S21 and S22 of the solder position detection step S2B are determined in advance.
  • the imaging condition determination step S1 includes a trial image acquisition step S11, a trial difference calculation step S12, and a trial determination step S13.
  • the control computer captures various sample image data including the luminance value of each pixel arranged on the two-dimensional coordinates by imaging the sample board under various imaging conditions.
  • the sample substrate is a substrate on which a detection target is provided and the arrangement position is known
  • a substrate on which paste solder is printed and the solder position is known corresponds.
  • the solder image can be made known by displaying trial image data to the operator and having the user specify the solder position using a user interface such as a mouse (position pointer).
  • a solder position may be detected using a high-accuracy camera different from the substrate camera 6 and the detection data may be transferred.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a part of six (trial image data Sd1 to Sd6) of various trial image data acquired in the trial image acquisition step S11 in the third embodiment.
  • the six pieces of trial image data Sd1 to Sd6 shown in the figure have different luminance values for each pixel depending on the imaging conditions. Note that the smoothing correction processing described in the second embodiment may be performed on each of the trial image data Sd1 to Sd6.
  • trial difference calculation step S12 the control computer sets a large number of combinations of two pieces of various trial image data as calculation targets, and the difference between the luminance values of pixels having the same coordinate value in each combination or the absolute value of the difference.
  • the value is calculated to obtain a large number of trial difference image data composed of the luminance difference values of each pixel. For example, when there are 30 pieces of trial image data, there are 435 combinations of these two, which is the maximum number of trial difference image data.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the trial difference image data SDd acquired in the trial difference calculation step S12 in the third embodiment.
  • the trial difference image data SDd in FIG. 16 is obtained by computing the absolute value of the difference between the luminance values of the pixels having the same coordinate value, with the trial image data Sd1 on the upper right in FIG. 15 and the trial image data Sd2 in the upper middle in FIG. It has been demanded.
  • trial determination step S13 the control computer determines the suitability of each of the large number of trial difference image data based on the known arrangement positions, and the two of the trial difference image data determined as appropriate are based on the two.
  • a set of imaging conditions of the trial image data is determined as a plurality of imaging conditions in the image acquisition step. That is, the control computer determines whether or not the solder position can be accurately detected for each of a maximum of 435 trial difference image data. For example, it is determined whether or not the two solder positions SH can be accurately detected by using the trial difference image data SDd illustrated in FIG.
  • FIG. 17 is a process flow diagram illustrating the execution contents of the trial determination step S13 for one trial difference image data in the third embodiment.
  • step S51 of the processing flow in FIG. 17 the control computer acquires information on the above-described known solder positions.
  • step S52 the control computer determines whether the solder position can be properly detected based on the trial difference image data. More specifically, the control computer performs a calculation process corresponding to the position determination step S24 described in the first embodiment on the trial difference image data to determine the solder position, and whether or not this substantially matches the known solder position. To determine. When they do not match or when the solder position cannot be determined, the control computer determines that the trial difference image data is inappropriate and ends the processing flow.
  • step S52 the process proceeds to step S53, and the control computer sets the solder position H, the neutral position N, and the other position T used for the subsequent arithmetic processing.
  • the neutral position N is for reducing the influence of measurement errors and variations in luminance values in the vicinity of the boundary between the solder position H and the other position T.
  • the control computer sets a neutral position N of a predetermined width on both sides of the boundary line of the known solder position or the detected solder position.
  • the control computer does not use the luminance difference value of the pixel in the neutral position N in the subsequent steps S54 to S56, in other words, does not use it for the determination of suitability.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the solder position H, the neutral position N, and the other position T on the trial difference image data used in the trial determination step S13 of the third embodiment.
  • a solid line hatching is applied to the solder position H and a broken line hatching is applied to the other position T.
  • the circular diameter D1 of the solder position SH is used as a reference.
  • An annular region having the circle C1 as the inner boundary and the circle C2 as the outer boundary is defined as a neutral position N.
  • the setting method of the solder position H, the neutral position N, and the other position T used for the determination of suitability is not limited to the above.
  • the neutral position N with a predetermined width can be set on both sides of the boundary line.
  • the inner boundary and the outer boundary of the other position T may be similar to the outer boundary of the solder position H.
  • the area ratio between the solder position H and the other position T that is, the ratio of the number of pixels can be variably set.
  • the other position T is not excessively widened in order to reduce the influence of other lands.
  • step S54 the control computer represents the deviation between the average value of the luminance difference values of the plurality of pixels included in the solder position H and the average value of the luminance difference values of the plurality of pixels included in the other position T. It is determined whether or not a first condition in which the average luminance difference to be performed is equal to or greater than a predetermined luminance difference is satisfied. Subsequently, in step S55, the control computer determines whether or not a second condition in which the variance value of the distribution in which the luminance difference values of the plurality of pixels included in the solder position H vary is equal to or smaller than a predetermined variance value is satisfied. Further, in step S56, the control computer determines whether or not a third condition in which the distribution value of the distribution in which the luminance difference values of the plurality of pixels included in the other position T vary is equal to or smaller than the predetermined dispersion value is satisfied.
  • the first to third conditions are necessary conditions for accurately detecting the solder position. That is, if any one of the first to third conditions is not satisfied, the control computer determines that the trial difference image data is inappropriate and ends the processing flow. If all of the first to third conditions are satisfied, the control computer determines that the trial difference image data is appropriate and proceeds to step S57.
  • step S57 the control computer adopts a set of imaging conditions of two trial image data based on trial difference image data determined to be appropriate.
  • the control computer performs the processing flow of FIG. 17 on all the trial difference image data, and then returns to the solder position detection step S2B of FIG.
  • the imaging condition to be employed is not limited to one set, and there may be a plurality of sets, or even one set may not be employed.
  • the predetermined luminance difference of the first condition and the predetermined dispersion values of the second and third conditions are corrected as appropriate, and the processing flow of FIG. 17 is performed again.
  • solder position detection step S2B and component mounting step S3B in FIG. 14 are the same as those in the first and second embodiments, description thereof will be omitted.
  • the substrate production work method of the third embodiment includes an imaging condition determination step S1 for predetermining a plurality of imaging conditions in the image acquisition steps S21 and S22 before the position detection step S2B.
  • the imaging condition determination step S1 images a sample substrate on which a detection target is provided (a paste-like solder is printed) and an arrangement position (solder position) is known under various imaging conditions.
  • the trial image acquisition step S11 for acquiring various trial image data Sd1 to Sd6 including the luminance values of the respective pixels arranged on the two-dimensional coordinates and a combination of two of the various trial image data Sd1 to Sd6 are combined. And the difference between the luminance values of the pixels having the same coordinate value or the absolute value of the difference in each combination to obtain a large number of trial difference image data SDd composed of the luminance difference values of each pixel.
  • the imaging condition determination step S1 not only relying on experience and intuition but also trying a large number of image processing using a sample substrate to determine a plurality of appropriate imaging conditions. Therefore, in the position detection step S2B, the arrangement position (solder position SH) of the detection target object on the substrate can be reliably detected based on the difference image data.
  • an average value of luminance difference values of a plurality of pixels included in a known arrangement position (solder position H);
  • a first condition in which an average luminance difference expressed by a deviation from an average value of luminance difference values of a plurality of pixels included in a position T other than the known arrangement position is equal to or greater than a predetermined luminance difference; and a known arrangement
  • the second condition in which the variance value of the distribution in which the luminance difference values of the plurality of pixels included in the position (solder position H) vary is equal to or smaller than the predetermined distribution value, and the luminance difference value of the plurality of pixels included in the other position T varies.
  • the suitability is determined based on at least one of the third conditions in which the variance value of the distribution is equal to or less than the predetermined variance value.
  • a neutral position N where the luminance difference value of the pixel is not used for determination of suitability is set between the arrangement position (solder position H) and the other position T.
  • the third embodiment also serves as an embodiment of the substrate imaging condition determination method of the present invention, in which a plurality of imaging conditions for imaging a detection target (printed solder paste) provided on the substrate are preliminarily set.
  • Sd1 to Sd6 The trial image acquisition step S11 to be acquired and a large number of combinations of two types of trial image data Sd1 to Sd6 are set as calculation targets, and the difference between the luminance values of pixels having the same coordinate value in each combination or the absolute value of the difference is obtained.
  • a trial difference calculation step S12 for calculating and obtaining a large number of trial difference image data SDd composed of luminance difference values of each pixel, and a plurality of trial difference image data SDd based on a known arrangement position (solder position SH).
  • a trial determination step S13 that determines the suitability of each, and determines the imaging conditions of the two trial image data based on the trial difference image data SDd determined to be appropriate as a plurality of imaging conditions in the position detection step S2B. .
  • the trial difference image data SDd is obtained by calculation for each of a large number of combinations of the various trial image data Sd1 to Sd6 obtained by imaging the sample board under various imaging conditions. And a plurality of imaging conditions are determined from the trial difference image data SDd determined to be appropriate. Therefore, instead of relying solely on experience and intuition, the image processing is tried for all combinations that cover the possible imaging conditions and an appropriate combination is selected, so that a plurality of suitable imaging conditions can be determined reliably.
  • the substrate imaging condition determination method that the third embodiment also serves is a trial determination step S13 in which a plurality of pixels included in a known arrangement position (solder position H) for each of a large number of trial difference image data SDd.
  • An average luminance difference represented by a deviation between the average value of the luminance difference values and the average value of the luminance difference values of a plurality of pixels included in a position T other than the known arrangement position is equal to or greater than a predetermined luminance difference.
  • a condition a second condition in which a variance value of a distribution in which luminance difference values of a plurality of pixels included in a known arrangement position (solder position H) vary, and a plurality of elements included in another position T
  • the suitability is determined based on at least one condition of the third condition in which the variance value of the distribution in which the luminance difference values of the pixels vary is equal to or less than the predetermined variance value.
  • the methods of the first to third embodiments can also be implemented as the component mounting machine 1 corresponding to the board production work apparatus of the present invention.
  • the effects of the component mounter 1 of the embodiment are the same as the effects of the methods of the first to third embodiments, and the description thereof is omitted.
  • the board production work method and board imaging condition determination method of the present invention are not limited to the TOP mounting of the component mounter described in each embodiment, and can be used in various board production work of other work execution apparatuses. is there.
  • the object to be detected is not limited to paste solder, but can be used to detect the position of installed parts, codes such as silk-printed characters and barcodes, and various markers such as fiducial marks. It is available for.
  • Component mounter 2 Substrate transport device 3: Component supply device 4: Component transfer device 5: Component camera 6: Substrate camera 61: Imaging unit 62: Incident light source 63: Incident light source K, K2: Substrate P, P1 P2: Paste solder L1, L2: Land SH: Solder position H: Solder position T: Other position N: Neutral position Bd1: First original image data Bd2: Second original image data Dd: Difference image data Sd1 to Sd6: Trial image data SDd: Trial difference image data

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Abstract

 本発明は、基板に設けられた検出対象物の配設位置を検出する位置検出工程と、検出した配設位置に基づいて基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程と、を備える基板の生産作業方法であって、位置検出工程は、基板を複数の撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む複数の原画像データを取得する画像取得ステップと、複数の原画像データの2つを演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、各画素の輝度差分値からなる差分画像データを取得する差分演算ステップと、差分画像データに基づいて配設位置を決定する位置決定ステップと、を有する。これにより、簡易な装置構成を用いつつ画像処理により基板上の検出対象物の配設位置を精度よく検出できる。

Description

基板の生産作業方法、基板の撮像条件決定方法、および基板の生産作業装置
 本発明は、多数の部品を実装した基板を生産する作業方法、生産途中に基板を撮像するときの撮像条件を決定する方法、および基板を生産する作業装置に関する。より詳細には、本発明は、基板を撮像して取得した原画像データに画像処理を施してペースト状半田などの検出対象物の配設位置を検出し、これに基づいて基板に所定の生産作業を実施する方法および装置に関する。
 多数の部品が実装された基板を生産する機器として、半田印刷機、部品実装機、リフロー炉、基板検査機などがあり、これらを連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。このうち部品実装機は、基板搬送装置、部品供給装置、および部品移載装置を備えるのが一般的である。基板搬送装置は、基板の搬入出および位置決めを行う。部品供給装置は、複数の部品種の部品を所定の供給位置に順次供給する。部品移載装置は、位置決めされた基板を撮像する基板カメラと、負圧を利用して部品供給装置から部品を吸着採取し基板に装着する吸着ノズルと、基板カメラおよび吸着ノズルを保持した装着ヘッドを駆動するヘッド駆動部とを備える。
 部品を基板上の所定の装着ポイントに装着するために、位置決めされた基板のフィデューシャルマークを撮像して、予め位置決め誤差を補正することが一般的に行われている。これにより、基板上の座標値を用いて、吸着ノズルを装着ポイントへと正確に位置制御できる。ところで、半田印刷機では、装着ポイントに相当するランド(回路パターンのうち部品のリードを半田付けする部位)にペースト状半田を印刷するときに、何らかの原因で印刷がずれて、半田位置がランドの中央から偏移してしまう場合が生じ得る。この場合、座標値に基づいた位置制御を行うと、部品の実際の装着ポイントは、ランドの中央であっても半田位置の中央からは偏移する。すると、リフロー炉で再融解した半田がランドの中央へ流動するのに伴い、部品が本来の装着ポイントであるランドの中央から押し出されたり転倒したりする弊害が生じる。
 上記したペースト状半田の印刷ずれに起因する弊害を防止するために、TOP(Target On Paste)実装の技術が開発されている。TOP実装では、ペースト状半田が実際に印刷された半田位置を検出し、これに合わせて部品の装着ポイントの座標値を補正してから装着を行う。これにより、リフロー炉でセルフアライメント効果が得られる。つまり、半田位置の中央に装着された部品は、再融解した半田の流動に伴って自動的に本来の装着ポイントであるランドの中央付近へ位置補正される。TOP実装を行うために、印刷された半田位置を画像処理によって検出することを可能にした技術例が特許文献1および特許文献2に開示されている。
 特許文献1の三次元計測装置は、計測対象物に対し複数の波長成分を含んで縞状の光強度を有する光パターンを照射する手段と、計測対象物からの反射光を各波長成分毎に分離して撮像し画像データを取得する手段と、計測対象物と光パターンとの相対位相関係を変化させる手段と、複数通りの相対位相関係下の複数の画像データに基づき計測対象物の高さを演算する手段とを備えている。これにより、演算される高さに関して計測精度を飛躍的に向上できる、とされている。なお、実施形態には、プリント基板に印刷形成されたクリーム半田を三次元計測して良否判定を行う態様が開示されている。
 また、特許文献2のスクリーン印刷機は、半田が転写された基板上の検査対象領域を垂直上方から撮像するモノクロ撮像手段と、検査対象領域を垂直上方から照明する第1照明手段と、検査対象領域を斜め上方から照明する第2照明手段と、第1照明手段によってランドが映し出された第1画像を得るとともに第2照明手段によってランドおよび半田が映し出された第2画像を得る手段と、第2画像から第1画像を差し引いて半田が映し出された画像を得る手段とを備えている。これにより、安価なモノクロカメラを用いて、半田のみが映し出された画像を得られる、とされている。
特開2002-107125号公報 特開2012-124399号公報
 ところで、特許文献1の三次元計測装置は、相対位相関係を変化させる手段によってカメラと計測対象物との距離を可変に制御する必要があり、構成が複雑で非常に高価となっている。このため、一般的な部品実装機に装備される距離固定式のモノクロの安価な基板カメラでは、特許文献1の技術を用いることはできなかった。補足すると、モノクロカメラであっても、予め画像処理向けに用意されたフィデューシャルマークであれば鮮明で安定した画像データが得られるので、三次元画像処理を行わなくとも位置を精度よく検出できた。しかしながら、クリーム状半田は画像処理向けに印刷されているわけではないので、モノクロカメラによって鮮明で安定した画像データを得るのが難しく、画像処理によって半田位置を精度よく検出することが難しい。
 また、特許文献2の技術は、安価なモノクロカメラを用いるので、一般的な部品実装機へ適用できる点は好ましい。しかしながら、照明の方向の違いだけでランドおよび半田を判別することは現実には極めて難しい。実際には、部品実装機の基板カメラで、オペレータは照明の方向を含む各種撮像条件の変更を繰り返し、半田位置を正確に検出できる画像データを苦労して探している。そもそも、クリーム状半田を他と区別しつつ鮮明で安定した画像データを得られる好適な撮像条件が存在しなかったりする。
 さらに、基板には通常、後のメンテナンス用として部品略号などを表す印字や基板識別用のバーコードなどのシルク印刷が施されている。これらのシルク印刷は、基板の素地色と対照的な輝度値の高い色で印刷され、輝度値がランドおよび半田に近似する場合も多い。このため、特許文献2の技術では、シルク印刷をランドや半田と混同してしまうおそれを解消できない。そこで、部品実装機でTOP実装を行うために、モノクロカメラを用いて半田位置を精度よく検出できる技術が必要になる。
 なお、基板の生産作業において、画像処理による位置検出の検出対象物はペースト状半田に限定されず、使用するカメラもモノクロカメラに限定されない。すなわち、検出対象物として、ペースト状半田以外にも装着された部品、シルク印刷された文字やバーコードなどの符号類、ならびにフィデューシャルマークを始めとする各種マーカ類、などを考えることができる。また、カラーカメラを使用して、画像処理の元になる原画像データを取得してもよい。
 本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成を用いつつ画像処理により基板上の検出対象物の配設位置を精度よく検出する基板の生産作業方法、そのときの基板の撮像条件決定方法、および基板上の検出対象物の配設位置を精度よく検出する基板の生産作業装置を提供することを解決すべき課題とする。
 上記課題を解決する請求項1に係る基板の生産作業方法の発明は、基板に設けられた検出対象物の配設位置を検出する位置検出工程と、検出した配設位置に基づいて前記基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程と、を備える基板の生産作業方法であって、前記位置検出工程は、前記基板を複数の撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む複数の原画像データを取得する画像取得ステップと、前記複数の原画像データの2つを演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、前記各画素の輝度差分値からなる差分画像データを取得する差分演算ステップと、前記差分画像データに基づいて前記配設位置を決定する位置決定ステップと、を有する。
 これによれば、基板を複数の撮像条件で撮像して取得した複数の原画像データの輝度値の差分を演算して差分画像データとする。ここで、撮像条件を変更したときの各画素の輝度値は一律に変化せず、換言すれば、輝度差分値(輝度値の差分)は各画素の視野中の物体に依存して変化する。例えば、検出対象物の配設位置で輝度差分値が大きく、配設位置以外の他位置で輝度差分値が小さくなる第1の場合がある。逆に、配設位置で輝度差分値が小さく、他位置で輝度差分値が大きくなる第2の場合がある。さらには、配設位置でも他位置でも、輝度差分値が同程度になる第3の場合もある。したがって、第1の場合または第2の場合が顕著に発生する好適な複数の撮像条件を設定することで、差分画像データの輝度差分値の大小の差異に基づいて、基板上の検出対象物の配設位置を決定することができる。
 具体的な複数の撮像条件は、既に生産実績が有りかつ基板素地色や検出対象物の材質などが類似した先行基板で好適であった撮像条件を参考にして適宜決定することができ、また、請求項11に開示した基板の撮像条件決定方法により決定することもできる。これにより、検出対象物と同程度の輝度値を有する別の物体が仮に他位置に存在して、個々の原画像データで検出対象物と別の物体とを判別できない場合であっても、差分画像データに基づいて基板上の検出対象物の配設位置を精度よく検出できる。なぜなら、差分画像データ上で前述した第1の場合または第2の場合が顕著に発生し、検出対象物の配設位置での輝度差分値と別の物体の他位置の輝度差分値とが大きく異なるからである。
 さらに、簡易で安価なモノクロカメラを使用しても、検出対象物の配設位置を検出できる。したがって、部品実装機でTOP実装を行う用途に好適であり、部品実装機の装置構成を従来から大きく改変する必要がない。
 請求項11に係る基板の撮像条件決定方法の発明は、基板に設けられた検出対象物を撮像する複数の撮像条件を予め決定しておく撮像条件決定工程と、前記基板を前記複数の撮像条件で撮像して取得した複数の原画像データに基づいて前記検出対象物の配設位置を検出する位置検出工程と、検出した配設位置に基づいて前記基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程と、を備え、前記撮像条件決定工程における基板の撮像条件決定方法であって、前記検出対象物が設けられかつ前記配設位置が既知の見本基板を多様な撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データを取得する試行画像取得ステップと、前記多様な試行画像データの2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各前記組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、前記各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データを取得する試行差分演算ステップと、前記既知の配設位置に基づいて前記多数の試行差分画像データのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件を前記位置検出工程における複数の撮像条件に決定する試行判定ステップと、を有する。
 これによれば、撮像条件決定工程で、見本基板を多様な撮像条件で撮像して取得した多様な試行画像データの2つを組み合わせた多数の組合せについて、それぞれ試行差分画像データを演算により取得して適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データから複数の撮像条件を決定する。したがって、経験や勘だけに頼るのでなく、考えられる撮像条件を網羅した全組合せについて画像処理を試行して適正な組合せを選択するので、好適な複数の撮像条件を確実に決定できる。
第1実施形態の基板の生産作業方法に用いる部品実装機の全体構成を示した斜視図である。 基板カメラを基板とともに示す側面図であり、落射光源および傾射光源がともに赤色光にオン制御された状態を例示している。 同上の側面図であり、落射光源および傾射光源がともに青色光にオン制御された状態を例示している。 同上の側面図であり、落射光源が赤色光にオン制御され、傾射光源がオフ制御された状態を例示している。 同上の側面図であり、落射光源がオフ制御され、傾射光源が赤色光にオン制御された状態を例示している。 第1実施形態の基板の生産作業方法を説明する作業工程図である。 ランド上にペースト状半田が印刷された基板を第1撮像条件で撮像したときの第1原画像データを例示した図である。 図7と同じ基板を第2撮像条件で撮像したときの第2原画像データを例示した図である。 図7の第1原画像データから図8の第2原画像データを差し引いて取得した、各画素の輝度差分値からなる差分画像データを例示した図である。 第1実施形態の部品装着実施工程で、基板のペースト状半田の上に部品を装着した状態を模式的に示す平面図である。 図10の部品装着実施工程の後に、リフロー炉で基板上のペースト状半田を再溶融させた状態を模式的に示す平面図である。 TOP実装を行わない従来技術で、基板上に部品を装着した状態を模式的に示す平面図である。 第2実施形態の基板の生産作業方法を説明する作業工程図である。 第3実施形態の基板の生産作業方法を説明する作業工程図である。 第3実施形態において、試行画像取得ステップで取得した多様な試行画像データのうちの6個について一部分を例示した図である。 第3実施形態において、試行差分演算ステップで取得した試行差分画像データを例示した図である。 第3実施形態で、1個の試行差分画像データに対する試行判定ステップの実施内容を示す処理フローの図である。 第3実施形態の試行判定ステップで用いる試行差分画像データ上の半田位置、中立位置、および他位置を例示説明する図である。
 本発明の第1実施形態の基板の生産作業方法について、図1~図11を参考にして説明する。まず、第1実施形態の基板の生産作業方法に用いる部品実装機1の全体構成について、図1を参考にして説明する。部品実装機1は、基板搬送装置2、部品供給装置3、部品移載装置4、および部品カメラ5が機台9に組み付けられて構成されている。各装置2~5は、図略の制御コンピュータから制御され、それぞれが所定の生産作業を行うようになっている。
 基板搬送装置2は、基板Kを装着実施位置に搬入し位置決めし搬出する。基板搬送装置2は、第1および第2ガイドレール21、22、一対のコンベアベルト、およびクランプ装置などで構成されている。第1および第2ガイドレール21、22は、機台9の上部中央を横断して搬送方向(X軸方向)に延在し、かつ互いに平行するように機台9に組み付けられている。第1および第2ガイドレール21、22の内側に、互いに平行に配置された一対のコンベアベルト(図略)が並設されている。コンベアベルトは、コンベア搬送面に基板Kを戴置した状態で輪転して、基板Kを機台9の中央部に設定された装着実施位置に搬入および搬出する。
 装着実施位置のコンベアベルトの下方には、クランプ装置(図略)が設けられている。クランプ装置は、基板Kを押し上げて水平姿勢でクランプし、装着実施位置に位置決めする。これにより、部品移載装置4が装着実施位置で部品装着動作を行えるようになる。
 部品供給装置3は、複数の部品種の部品を供給する。部品供給装置3は、フィーダ方式の装置であり、部品実装機1の長手方向の前部(図1の左前側)に設けられている。部品供給装置3は、着脱可能な多数のカセット式フィーダ31を有している。カセット式フィーダ31は、本体32と、本体32の後部に設けられた供給リール33と、本体32の先端に設けられた部品取出部34とを備えている。供給リール33には多数の部品が所定ピッチで収納された細長いテープ(図略)が巻回保持され、このテープがスプロケット(図略)により所定ピッチで引き出され、部品が収納状態を解除されて部品取出部34に順次送り込まれるようになっている。
 部品移載装置4は、部品供給装置3の部品取出部34から部品を吸着採取し、位置決めされた基板Kまで搬送して装着する。部品移載装置4は、X軸方向およびY軸方向に水平移動可能なXYロボットタイプの装置である。部品移載装置4は、一対のY軸レール41、42、Y軸スライダ43、X軸スライダ46、装着ヘッド44、吸着ノズル45、および基板カメラ6などで構成されている。
 一対のY軸レール41、42は、機台9の長手方向の後部(図1の右奥側)から前部の部品供給装置3の上方にかけて配設されている。Y軸レール41、42上に、Y軸スライダ43がY軸方向に移動可能に装架されている。Y軸スライダ43には、X軸スライダ46がX軸方向に移動可能に装架されている。X軸スライダ46の前側に、装着ヘッド44が固設されている。装着ヘッド44は、その下側に吸着ノズル45を交換可能に保持している。装着ヘッド44は、2つのサーボモータによって水平2方向(XY方向)に駆動される。2つのサーボモータ、Y軸レール41、42、Y軸スライダ43、およびX軸スライダ46などにより、ヘッド駆動部が構成される。また、X軸スライダ46の底面には、基板Kを撮像する基板カメラ6が下向きに設けられている(詳細後述)。
 部品カメラ5は、基板搬送装置2と部品供給装置3との間の機台9の上面に、上向きに設けられている。部品カメラ5は、各ヘッド45~47が部品供給装置3から基板K上に移動する途中で吸着採取されている部品の状態を撮像して検出するものである。部品カメラ5が部品の吸着位置の誤差や回転角のずれなどを検出すると、必要に応じて部品装着動作が微調整され、装着が困難な部品は廃棄される。
 図2~図5は、基板カメラ6を基板Kとともに示す側面図である。基板カメラ6は、位置決めされた基板Kの上方に位置制御される。基板カメラ6は、検出対象物であるペースト状半田Pが印刷された基板Kを上方から撮像する。基板カメラ6は、上下方向に延びる中心軸線を共有する撮像部61、落射光源62、および傾射光源63などで構成されている。撮像部61は、二次元配置された多数のモノクロの撮像素子(画素)を有して撮像動作を行い、各画素の濃淡の輝度値を含む原画像データを取得する。輝度値は、例えば、8ビットで表される0~255ディジット(階調)のディジタル値で表現することができ、数値が大きいほど明るい高輝度(白色)、小さいほど暗い低輝度(黒色)であることを意味する。さらに、使用するビット数を増やして、ディジット数(階調数)を精細にしてもよい。また、モノクロの撮像素子に限定されず、三原色の撮像素子(画素)を有するカラーカメラを使用してもよい。撮像部61は、撮像時の露光時間条件(シャッタースピード)が段階的に可変に制御されるようになっている。
 落射光源62は、中心軸線に沿い概ね真下に向かって照明光を照射する。傾射光源63は、落射光源62の周りに環状に配設され、概ね斜め下方の中心軸線に近づく方向に向かって照明光を照射する。落射光源62および傾射光源63は、撮像時の光源色条件として赤色光および青色光が切替え制御されるようになっている。また、落射光源62および傾射光源63は、撮像時の照射方向条件を変更できるように、個別にオン/オフ制御されるようになっている。
 部品実装機1は、図略の制御コンピュータを備えている。制御コンピュータは、生産する基板の種類と装着する部品の部品種との対応関係や、部品を装着する基板K上の装着ポイントの座標値などの設計情報を保持している。制御コンピュータは、基板カメラ6や部品カメラ5が撮像した画像データ、および図略のセンサの検出情報などに基づいて、部品装着動作を制御する。
 制御コンピュータは、基板カメラ6の撮像条件を制御する。具体的に、制御コンピュータが撮像部61の露光時間条件を段階的に制御すると、露光時間の長短に応じて得られる原画像データの明暗が変化する。また、制御コンピュータは、落射光源62および傾射光源63の光源色を切替え制御し、落射光源62および傾射光源63を個別にオン/オフ制御する。制御コンピュータは、基板カメラ6が複数の撮像条件で撮像動作して取得した複数の原画像データを受け取る。制御コンピュータは、TOP(Target On Paste)実装を行うために、第1実施形態の基板の生産作業方法の実行を制御する。
 図2は、落射光源62および傾射光源63がともに赤色光(図中の実線矢印)にオン制御された状態を例示している。図3は、落射光源62および傾射光源63がともに青色光(図中の破線矢印)にオン制御された状態を例示している。また、図4は、落射光源62が赤色光(図中の実線矢印)にオン制御され、傾射光源63がオフ制御された状態を例示している。図5は、逆に落射光源62がオフ制御され、傾射光源63が赤色光(図中の実線矢印)にオン制御された状態を例示している。図4および図5の状態は、青色光に切り替えることもできる。
 したがって、撮像時の光源色条件は、赤色光および青色光の2条件となる。また、撮像時の照射方向条件は、落射光源62のみオン、傾射光源63のみオン、ならびに落射光源62および傾射光源63のオンの3条件となる。なお、基板カメラ6の照明用の光源は、上述に限定されない。例えば、光源の赤色光、青色光、および黄色光の1つあるいは複数がオン制御されたり、3区分された各光源が個別にオン/オフ制御されたりしてもよい。さらに、光源色条件および照射方向条件の各組合せについて、撮像部61の露光時間条件が段階的に制御され、多様な撮像条件が設定されるようになっている。
 次に、第1実施形態の基板の生産作業方法について、図6の作業工程図にしたがい説明する。第1実施形態の基板の生産作業方法は、撮像条件設定ステップS10、半田位置検出工程S2、および部品装着実施工程S3からなる。半田位置検出工程S2は、基板Kに印刷されたペースト状半田Pを検出対象物とし、ペースト状半田Pが存在する半田位置を検出すべき配設位置としている。半田位置検出工程S2は、実施順に第1画像取得ステップS21、第2画像取得ステップS22、差分演算ステップS23、および位置決定ステップS24を有する。
 図6の作業工程図の撮像条件設定ステップS10で、オペレータは、基板カメラ6で基板Kを撮像するときの第1撮像条件および第2撮像条件を制御コンピュータに設定する。第1および第2撮像条件は、ペースト状半田Pが印刷された半田位置とそれ以外の他位置とを判別するために設定する。したがって、それぞれの撮像条件で取得される第1原画像データと第2原画像データとを比較したときに、半田位置と他位置とで輝度の変化量が大きく異なる撮像条件であることが好ましい。換言すると、半田位置での輝度変化量が大きくかつ他位置での輝度変化量が小さいか、あるいは逆に、半田位置での輝度変化量が小さくかつ他位置での輝度変化量が大きいことが好ましい。
 しかしながら、半田位置と他位置とで輝度の変化量が大きく異なるか否かは、基板素地色やペースト状半田Pの品番および温度状態などに依存するので、良好な第1撮像条件および第2撮像条件のセットを単純に決定することはできない。このため、オペレータは、既に生産実績が有りかつ基板素地色やペースト状半田Pの品番などが類似した先行基板で好適であった撮像条件を参考にして、第1撮像条件および第2撮像条件のセットを適宜決定する。あるいは、オペレータは、後述する第3実施形態の撮像条件決定工程S1を実施して、第1撮像条件および第2撮像条件のセットを決定する。
 次に、オペレータは、半田位置検出工程S2および部品装着実施工程S3を実施するように制御コンピュータに指令する。すると以降は、制御コンピュータが自動で各工程S2(S21~S24)、S3を実施する。半田位置検出工程S2の第1画像取得ステップS21で、制御コンピュータは、基板カメラ6を第1撮像条件に制御して撮像動作を行わせ、第1原画像データBd1を取得する。次に、第2画像取得ステップS22で、制御コンピュータは、基板カメラ6を第2撮像条件に制御して撮像動作を行わせ、第2原画像データBd2を取得する。
 次に、差分演算ステップS23で、制御コンピュータは、第1原画像データBd1および第2原画像データBd2を演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、各画素の輝度差分値からなる差分画像データDdを取得する。このとき、相対的に輝度値が高い(明るい)原画像データから相対的に輝度値が低い(暗い)原画像データを減算して、輝度差分値を正値にする。それでも、一部の画素で輝度差分値が負値になった場合には、当該画素の輝度差分値をゼロと見做す。輝度差分値を負値にしないのは、差分画像データDdを表示する際にエラーを発生させないため、ならびに、演算処理の場合分けを不要にするためである。
 次に、位置決定ステップS24で、制御コンピュータは、差分画像データDdに基づいてペースト状半田Pが存在する半田位置を決定する。このとき、差分画像データDd上の半田位置と他位置とで輝度差分値が大きく異なっているので、容易に半田位置を決定できる。具体的には、差分画像データDd上で座標値の変化に応じて各画素の輝度差分値が変化する変化量または変化率に基づいて、あるいは、差分画像データDdの各画素の輝度差分値と所定閾値との大小関係に基づいて、半田位置を決定できる。
 例えば、半田位置の輝度差分値100で他位置の輝度差分値40のとき、座標値の変化に応じて各画素の輝度差分値が100から40まで減少する途中で、変化量または変化率に基づいて半田位置の領域境界線を決定できる。あるいは、半田位置の輝度差分値100と他位置の輝度差分値40との間、例えば輝度差分値70を所定閾値に設定し、輝度差分値が70以上の画素からなる領域を半田位置に決定できる。なお、半田位置検出工程S2における半田位置の決定は、基板K上の離れた数ヶ所で実施することが好ましい。
 次に、制御コンピュータは、部品装着実施工程S3の最初に、部品の装着ポイントの座標値を補正する。この補正は、制御コンピュータが予め保持している装着ポイントの座標値の設計情報に対して、半田位置検出工程S2で検出された実際の半田位置が偏移している場合に実施する。制御コンピュータは、実際の半田位置の偏移量を補償して、半田位置の中央に部品を装着できるように補正する。
 ここで、部品実装機1の上流側の半田印刷機におけるペースト状半田Pの印刷がずれるとき、平行移動によってずれる場合が多い。この場合、半田位置検出工程S2を実施した基板K上の数ヶ所で半田位置の偏移量は同程度となる。したがって、全ての部品の装着ポイントの座標値を一律に補正できる。また、ペースト状半田Pの印刷のずれが回転移動を伴う場合には、半田位置検出工程S2を実施した基板K上の数ヶ所で半田位置の偏移量が異なってくる。この場合には、演算により印刷のずれの回転中心および回転角度を求めて部品ごとに異なる補正を行う。あるいは、実測した数ヶ所の偏移量に基づいて、部品ごとに装着ポイントの座標値を補間補正する。その後に、制御コンピュータはTOP実装を行い、換言すれば、補正後の装着ポイントの座標値に基づいてペースト状半田Pの概ね中央に部品を装着する。
 次に、上述した第1実施形態の基板の生産作業方法の作用について例示説明する。図7は、ランドL1上にペースト状半田P1が印刷された基板K1を第1撮像条件で撮像したときの第1原画像データBd1を例示した図である。図8は、図7と同じ基板K1を第2撮像条件で撮像したときの第2原画像データBd2を例示した図である。また、図9は、図7の第1原画像データBd1から図8の第2原画像データBd2差し引いて取得した、各画素の輝度差分値からなる差分画像データDdを例示した図である。
 基板K1は、素地色が濃い灰色であって、回路パターンが形成されている。回路パターンの一部はランドL1になっており、ランドL1上にペースト状半田P1が印刷されている。基板K1を撮像する第1撮像条件は、基板カメラ6の露光時間条件40msであり、光源色条件および照射方向条件は、落射光源62がオフ制御され、傾射光源63が青色光にオン制御されている。図7の第1撮像条件の第1原画像データBd1で、画像の上部のやや右寄りに符号を付したランドL1は、実際には概ね正方形状である。また、ランドL1の略中央に印刷されたペースト状半田P1は、実際には概ね円形状である。第1原画像データBd1で、ランドL1およびペースト状半田P1は、ともに基板Kの素地よりも輝度値が高く、明るく見えている。ランドL1では、輝度値にムラが生じており、一部分で輝度値が高くなってペースト状半田P1の輝度値に接近している。このため、第1原画像データBd1では、ランドL1とペースト状半田P1とを正確に判別できない。
 また、第2撮像条件は、基板カメラ6の露光時間条件35msであり、光源色条件および照射方向条件は、落射光源62が赤色光にオン制御され、傾射光源63がオフ制御されている。図8の第2撮像条件の第2原画像データBd2で、第1原画像データBd1と同じ位置のランドL1およびペースト状半田P1は、ともに基板Kの素地よりも輝度値が低く、暗く見えている。そして、ランドL1の輝度値に若干ムラが生じるとともに、ランドL1の一部の輝度値はペースト状半田P1の輝度値に接近している。このため、第2原画像データBd2でも、ランドL1とペースト状半田P1とを正確に判別できない。
 これに対して、図9の差分画像データDdでは様相が異なっている。すなわち、第1および第2原画像データBd1、Bd2と同じ位置のランドL1は、基板Kの素地よりも輝度差分値が低く暗く見えており、輝度差分値のムラはわずかになっている。そして、ランドL1の略中央のペースト状半田P1の輝度差分値は、周囲のランドL1の輝度差分値よりも明瞭に高くなっている。したがって、差分画像データDdに基づくことで、ランドL1に印刷されたペースト状半田P1の半田位置を精度よく検出できる。
 次に、第1実施形態の基板の生産作業方法の効果について、TOP実装を行わない従来技術と比較して模式的に説明する。図10は、第1実施形態の部品装着実施工程S3で、基板K2のペースト状半田P2の上に部品を装着した状態を模式的に示す平面図である。図11は、図10の部品装着実施工程S3の後に、リフロー炉で基板上のペースト状半田P2を再溶融させた状態を模式的に示す平面図である。また、図12は、TOP実装を行わない従来技術で、基板K2上に部品を装着した状態を模式的に示す平面図である。なお、図10~図12で、ペースト状半田P2および再溶融した半田を便宜的に黒塗りで示している。
 図10および図12に例示されるように、基板K2は矩形で、各コーナー付近にフィデューシャルマークFが設けられている。基板K2の回路パターンの一部に、合計12個のランドL2が形成されている。各ランドL2にはペースト状半田P2が印刷され、6個の部品Bの両側の合計12個のリードLeadがそれぞれ装着される。制御コンピュータは、12個のランドL2の中央に設定された装着ポイントの座標値を設計情報として保持している。ここで、ランドL2に対してペースト状半田P2の印刷がずれる場合がある。図10および図12の例では、12個のランドL2に対してペースト状半田P2の半田位置がそれぞれ平行移動で図中の右方に偏移している。
 第1実施形態では、実際の半田位置を検出するので、ランドL2に対する半田位置の偏移量を求めることができる。さらに、装着ポイントの座標値を偏移量だけ補正することができる。したがって、TOP実装を行うことにより、図10に示されるように、ランドL2の中央でなく半田位置の中央に部品BのリードLeadを装着できる。これにより、リフロー炉でセルフアライメント効果が得られる。つまり、図11に示されるように、半田位置の中央に装着された部品Bは、再融解した半田がランドL2の中央に向かって流動するのに伴い、ランドL2の中央付近へ自動的に位置補正される。
 これに対して、図11の従来技術では、設計情報である装着ポイントの座標値に基づいて、ランドL2の中央に部品BのリードLeadを装着する。ところが、実際の装着ポイントは、ランドL2の中央であっても半田位置の中央から偏移した端寄りになる。すると、リフロー炉で再融解した半田がランドL2の中央へ流動する際に、部品BをランドL2の中央から押し出してしまったり、転倒させてしまったりする弊害が生じる。第1実施形態では、この弊害が生じない。
 なお、第1実施形態で、2つよりも多数の原画像データを取得して、複数の差分画像データを演算するようにしてもよい。複数の差分画像データは、例えば、特定の第1差分画像データを常用とし、第2以降の差分画像データを予備とし、第1差分画像データで半田位置を検出できなかった場合だけ第2以降の差分画像データを使用するようにできる。また例えば、複数の差分画像データを常用とし、それぞれで検出した半田位置を比較照合して検出信頼性を高めるようにしてもよい。
 第1実施形態の基板の生産作業方法は、基板K1、K2に設けられた検出対象物(ペースト状半田P1、P2)の配設位置(半田位置)を検出する位置検出工程(半田位置検出工程S2)と、検出した配設位置に基づいて基板K1、K2に所定の生産作業(部品Bの装着作業)を実施する作業実施工程(部品装着実施工程S3)と、を備える基板の生産作業方法であって、位置検出工程は、基板K1、K2を複数の撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む複数の原画像データBd1、Bd2を取得する画像取得ステップS21、S22と、複数の原画像データBd1、Bd2の2つを演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、各画素の輝度差分値からなる差分画像データDdを取得する差分演算ステップS23と、差分画像データDdに基づいて配設位置を決定する位置決定ステップS24と、を有する。
 これによれば、基板K1、K2を複数の撮像条件で撮像して取得した複数の原画像データBd1、Bd2の輝度値の差分を演算して差分画像データDdとする。ここで、撮像条件を変更したときの各画素の輝度値は一律に変化せず、換言すれば、輝度差(輝度値の差分)は各画素の視野中の物体に依存して変化する。したがって、それぞれの撮像条件で取得される第1原画像データBd1と第2原画像データBd2とを比較したときに、配設位置(半田位置)と他位置とで輝度の変化量が大きく異なる2つの撮像条件のセットを設定することができる。これにより、検出対象物と同程度の輝度値を有する別の物体が仮に他位置に存在して、個々の原画像データBd1、Bd2で検出対象物と別の物体とを判別できない場合であっても、差分画像データDdに基づいて基板上の検出対象物(ペースト状半田P1、P2)の配設位置(半田位置)を精度よく検出できる。そして、検出した配設位置(半田位置)に基づいてTOP実装を行うことができる。
 さらに、第1実施形態で、画像取得ステップS21、S22における複数の撮像条件は、基板を撮像するカメラ(撮像部61)の露光時間条件、撮像時に基板に照明光を照射する光源(落射光源62および傾射光源63)の光源色条件、および照明光の照射方向条件のうち少なくとも一条件を変更したものである。
 これによれば、配設位置(半田位置)の検出に好適な2つの撮像条件のセットを多様な撮像条件の組合せの中から自由に選択できるので、差分画像データDd上での配設位置(半田位置)の検出が容易になり、検出精度も向上する。
 さらに、第1実施形態で、位置検出工程は、基板K1、K2に印刷されたペースト状半田Pを検出対象物とし、ペースト状半田Pが存在する半田位置を配設位置とする半田位置検出工程S2であり、作業実施工程は、検出した半田位置に基づいて基板K1、K2のペースト状半田Pの上に部品を装着する部品装着実施工程S3である。
 これによれば、簡易で安価なモノクロの基板カメラ6を使用しても、半田位置を検出できる。したがって、部品実装機1でTOP実装を行う用途に好適であり、部品実装機1の装置構成を従来から大きく改変する必要がない。
 次に、第2実施形態の基板の生産作業方法について、図13の作業工程図を参考にして、第1実施形態と異なる点を主に説明する。第2実施形態で、使用する部品実装機1は第1実施形態と同一である。第2実施形態の基板の生産作業方法は、第1実施形態と比較して、半田位置検出工程S2A内にステップS25~S29が追加されている。
 図13の作業工程図の撮像条件設定ステップS10で、オペレータは、基板カメラ6で基板Kを撮像するときの第1撮像条件および第2撮像条件のセットを制御コンピュータに設定する。次に、オペレータが半田位置検出工程S2A以降および部品装着実施工程S3を実施する旨の指令を発すると、以降は制御コンピュータが自動で各工程S2A(S21~S29)、S3を実施する。半田位置検出工程S2Aの第1および第2画像取得ステップS21、S22で、制御コンピュータは、基板カメラ6を第1および第2撮像条件に制御して撮像動作を行わせ、第1および第2原画像データBd1、Bd2を取得する。
 次に、第1および第2平滑化ステップS25、S26で、制御コンピュータは、第1および第2原画像データBd1、Bd2を平滑化補正処理する。平滑化補正処理では、第1および第2原画像データBd1、Bd2上の座標値の変化に応じて、各画素の輝度値が滑らかに変化するように補正できる。これにより、測定のばらつきの影響などを低減して、鮮明で安定した原画像データBd1、Bd2を得ることができる。
 平滑化補正処理の具体的な手法として、二次元座標上での移動平均フィルター処理やガウシアンフィルター処理を例示でき、これらに限定されない。移動平均フィルター処理では、演算対象画素の周りに平均化領域を設定し、平均化領域内の画素の輝度値の平均値を求めて演算対象画素の補正後の輝度値とし、この処理を全画素に対して実施する。さらに、ガウシアンフィルター処理では、平均化領域内の画素の輝度値の平均値として、ガウス分布(正規分布)にしたがった重み付き平均値を求める。
 次に、差分演算ステップS23で、制御コンピュータは、平滑化補正処理後の第1原画像データBd1および第2原画像データBd2を演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、各画素の輝度差分値からなる差分画像データDdを取得する。ここで、差分演算ステップS23は、各画素の輝度差分値が負値になった場合に符号を反転して正値にする絶対値演算ステップS27を含んでいる。輝度差分値の負値の符号を反転するのは、差分画像データDdを表示する際にエラーを発生させないため、ならびに、演算処理の場合分けを不要にするためである。なお、第1および第2原画像データBd1、Bd2が予め平滑化補正処理されているので、差分画像データDdの輝度差分値も座標値の変化に応じて滑らかに変化する。
 次に、ステップS28で、制御コンピュータは、差分画像データDdの反転の要否を判定する。すなわち、差分画像データDdの配設位置(半田位置)に含まれる画素の輝度差分値が配設位置以外の他位置に含まれる画素の輝度差分値よりも小さい場合に限り、反転演算ステップS29に進む。反転演算ステップS29で、制御コンピュータは、差分画像データDdの二次元座標上に配置された各画素の輝度差分値の大小関係を反転する。例えば、輝度差分値0、1、2、…、126、127と、輝度差分値255、254、253、…、129、128とを入れ替える。これにより、差分画像データDdの濃淡が反転され、黒色と白色とが入れ替わる。
 反転演算ステップS29は、半田位置で輝度差分値が大きく他位置で輝度差分値が大きい第1の場合には実施せず、半田位置で輝度差分値が小さく他位置で輝度差分値が大きい第2の場合に実施する。したがって、第1および第2の両方の場合で、半田位置の輝度差分値が他位置よりも大きくなるように統一される。これにより、差分画像データDdを表示したとき常に半田位置が他位置よりも明るく(白く)見えて、オペレータの目視性が簡明になる。また、第1および第2の両方の場合で、以降の演算処理を共通化および単純化できる。
 反転演算ステップS29の実施後は位置決定ステップS24に進み、ステップS28で反転を不要と判定した場合も位置決定ステップS24に合流する。位置決定ステップS24で、制御コンピュータは、差分画像データDdに基づいてペースト状半田Pが存在する半田位置を決定する。このとき、差分画像データDd上の半田位置と他位置とで輝度差分値が大きく異なっており、かつ差分画像データDdの輝度差分値が座標値の変化に応じて滑らかに変化するので、容易に半田位置を決定できる。次に、制御コンピュータは、部品装着実施工程S3の最初に部品の装着ポイントの座標値を補正して、その後にTOP実装を行う。
 第2実施形態の基板の生産作業方法で、差分演算ステップS23は、各画素の輝度差分値が負値になった場合に符号を反転して正値にする絶対値演算ステップS27を含み、位置決定ステップS24では、差分画像データDd上で座標値の変化に応じて各画素の輝度差分値が変化する変化量または変化率に基づいて、あるいは、差分画像データDdの各画素の輝度差分値と所定閾値との大小関係に基づいて、配設位置(半田位置)と、配設位置以外の他位置とを判別する。
 これによれば、輝度差分値が負値になった場合に符号を反転して正値にするので、以降の演算処理を場合分けする必要がなくなる。また、差分画像データDd上で座標値の変化に応じて輝度差分値が変化する変化量または変化率に着目し、あるいは、輝度差分値を所定閾値と比較することで、確実に配設位置(半田位置)を検出できる。
 さらに、第2実施形態では、座標値の変化に応じて各画素の輝度値が滑らかに変化するように原画像データBd1、Bd2を平滑化補正処理する平滑化ステップS25、S26を画像取得ステップS21、S22の次に有している。
 これによれば、原画像データが平滑化補正処理されているので、差分画像データDdの輝度差分値も座標値の変化に応じて滑らかに変化する。したがって、差分画像データDd上で、より一層確実に配設位置(半田位置)を検出できる。
 さらに、第2実施形態では、差分画像データDdの配設位置に含まれる画素の輝度差分値が配設位置以外の他位置に含まれる画素の輝度差分値よりも小さい場合に限り、二次元座標上に配置された各画素の輝度差分値の大小関係を反転する反転演算ステップS29を差分演算ステップS23の次に有している。
 これによれば、差分画像データDdの半田位置と他位置とで輝度差分値に違いがあれば、元々の大小関係に係わりなく、半田位置の輝度差分値を他位置よりも大きくして、明るく(白く)表示できる。したがって、オペレータによる差分画像データの目視性が簡明になる。また、元々の大小関係に係わりなく、以降の演算処理を共通化および単純化できる。
 次に、第3実施形態の基板の生産作業方法について、図14の作業工程図を参考にして、第1および第2実施形態と異なる点を主に説明する。第3実施形態で、使用する部品実装機1は第1および第2実施形態と同一である。第3実施形態の基板の生産作業方法は、撮像条件決定工程S1、半田位置検出工程S2B、および部品装着実施工程S3Bを備える。第3実施形態の半田位置検出工程S2Bおよび部品装着実施工程S3Bは、第2実施形態と同じであるが、これに限定されず第2実施形態と異なる方法であってもよい。なお、第3実施形態は、本発明の基板の撮像条件決定方法の実施形態を兼ねている。
 第3実施形態の撮像条件決定工程S1は、半田位置検出工程S2Bの画像取得ステップS21、S22における複数の撮像条件を予め決定しておく工程である。撮像条件決定工程S1は、試行画像取得ステップS11、試行差分演算ステップS12、および試行判定ステップS13を有する。
 図14の作業工程図の試行画像取得ステップS11で、制御コンピュータは、見本基板を多様な撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データを取得する。見本基板は、検出対象物が設けられかつ配設位置が既知の基板であり、第3実施形態では、ペースト状半田が印刷されかつ半田位置が既知の基板が該当する。ここで、既知の半田位置の情報は、試行画像データ以外の外部から取得する必要がある。例えば、試行画像データをオペレータに表示し、マウス(位置ポインタ)などのユーザインターフェースを用いて半田位置を指定してもらうことで、半田位置を既知とすることができる。あるいは、基板カメラ6とは別の高精度なカメラを用いて半田位置を検出し、検出データを転送するようにしてもよい。
 多様な撮像条件として、例えば、光源色の2条件、照射方向の3条件、および露光時間の5条件を考慮すると、全部で30通りの撮像条件が考えられる。このうち、明らかに不利と考えられる以外の撮像条件について、制御コンピュータは試行画像データを取得する。図15は、第3実施形態において、試行画像取得ステップS11で取得した多様な試行画像データのうちの6個(試行画像データSd1~Sd6)について一部分を例示した図である。図示された6個の試行画像データSd1~Sd6は、撮像条件に依存して各画素の輝度値が互いに異なっている。なお、各試行画像データSd1~Sd6に対して、第2実施形態で説明した平滑化補正処理を行うようにしてもよい。
 次に、試行差分演算ステップS12で、制御コンピュータは、多様な試行画像データの2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データを取得する。例えば、試行画像データが30個あるとき、これらのうちの2つの組合せは435通りあり、これが試行差分画像データの最大数となる。図16は、第3実施形態において、試行差分演算ステップS12で取得した試行差分画像データSDdを例示した図である。図16の試行差分画像データSDdは、図15の上段右の試行画像データSd1および上段中央の試行画像データSd2を演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分の絶対値を演算して求められている。
 次に、試行判定ステップS13で、制御コンピュータは、既知の配設位置に基づいて多数の試行差分画像データのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件のセットを画像取得ステップにおける複数の撮像条件に決定する。つまり、制御コンピュータは、最大435個の試行差分画像データのそれぞれについて、半田位置を精度よく検出できるか否かの適否を判定する。例えば、図16に例示される試行差分画像データSDdで、2箇所の半田位置SHを精度よく検出できるか否かの適否を判定する。図17は、第3実施形態で、1個の試行差分画像データに対する試行判定ステップS13の実施内容を示す処理フローの図である。
 図17の処理フローのステップS51で、制御コンピュータは、前述した既知の半田位置の情報を取得する。次に、ステップS52で、制御コンピュータは、試行差分画像データに基づいて半田位置を適正に検出できるか否か判定する。詳述すると、制御コンピュータは、試行差分画像データに対し第1実施形態で説明した位置決定ステップS24に相当する演算処理を行って半田位置を決定し、これが既知の半田位置に概ね一致するか否か判定する。一致しない場合および半田位置を決定できなかった場合、制御コンピュータは、当該の試行差分画像データを不適正と判定して処理フローを終了する。
 ステップS52で半田位置を適正に検出できたときはステップS53に進み、制御コンピュータは、以降の演算処理に用いる半田位置H、中立位置N、および他位置Tを設定する。中立位置Nは、半田位置Hと他位置Tとの境界付近での輝度値の測定誤差やばらつきの影響を低減するためのものである。制御コンピュータは、既知の半田位置または検出した半田位置の境界線の両側に所定幅の中立位置Nを設定する。制御コンピュータは、中立位置N内の画素の輝度差分値を以降のステップS54~S56で使用せず、換言すれば適否の判定に使用しない。
 図18は、第3実施形態の試行判定ステップS13で用いる試行差分画像データ上の半田位置H、中立位置N、および他位置Tを例示説明する図である。図18で便宜的に、半田位置Hに実線ハッチングを施し、他位置Tに破線ハッチングを施している。図16に例示されるように、既知の半田位置や検出した半田位置SHが概ね円形であるとき、半田位置SHの円形の直径D1を基準とする。そして、10%小さな直径D2(=D1×0.9)の円C1を外側境界とした領域を適否の判定に用いる半田位置Hとする。また、10%大きな直径D3(=D1×1.1)の円C2を内側境界とし、直径D1の2倍の長さL(=2×D1)を一辺とする正方形Sqを外側境界とした領域を適否の判定に用いる他位置Tとする。そして、円C1を内側境界とし、円C2を外側境界とした環状の領域を中立位置Nとする。
 適否の判定に用いる半田位置H、中立位置N、および他位置Tの設定方法は、上述に限定されない。例えば、既知の半田位置または検出した半田位置が非円形であっても、境界線の両側に所定幅の中立位置Nを設定することができる。また、他位置Tの内側境界および外側境界は、半田位置Hの外側境界と相似形状にしてもよい。さらには、半田位置Hと他位置Tの面積比、すなわち画素数の比も可変に設定できる。例えば、回路パターンが込み入った基板では、他のランドなどの影響を低減するために他位置Tを過大に拡げないことが好ましい。
 次に、ステップS54で、制御コンピュータは、半田位置Hに含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値と、他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値との偏差で表される平均輝度差が所定輝度差以上となる第1条件を満たしているか否か判定する。続いて、ステップS55で、制御コンピュータは、半田位置Hに含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第2条件を満たしているか否か判定する。さらに、ステップS56で、制御コンピュータは、他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第3条件を満たしているか否か判定する。
 第1条件で、半田位置Hと他位置Tとの平均輝度差が大きいほど確実に半田位置Hと他位置Tとを判別でき、平均輝度差が小さいと判別困難になる。また、第2条件および第3条件で、半田位置Hおよび他位置Tの輝度差分値の分散値が小さいほど半田位置Hおよび他位置Tが鮮明となり、分散値が大きいと判別誤りが生じ易くなる。第3実施形態で、第1~第3条件は、半田位置を精度よく検出するための必要条件とされている。すなわち、第1~第3条件のいずれか一条件でも満たされていない場合、制御コンピュータは、当該の試行差分画像データを不適正と判定して処理フローを終了する。第1~第3条件の全てが満たされている場合、制御コンピュータは、当該の試行差分画像データを適正と判定してステップS57に進む。
 ステップS57で、制御コンピュータは、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件のセットを採用する。制御コンピュータは、すべての試行差分画像データに対して図17の処理フローを実施し、その後に図14の半田位置検出工程S2Bに戻る。このとき、採用する撮像条件は1セットとは限らず、複数のセットになる場合もあれば、1セットも採用できない場合もある。セット数が過大または過少のときには、第1条件の所定輝度差や第2および第3条件の所定分散値を適宜修正して、図17の処理フローを再度実施する。
 その後の図14の半田位置検出工程S2Bおよび部品装着実施工程S3Bは、第1および第2実施形態と同様であるので、説明は省略する。
 第3実施形態の基板の生産作業方法は、画像取得ステップS21、S22における複数の撮像条件を予め決定しておく撮像条件決定工程S1を位置検出工程S2Bよりも前に備える。
 これによれば、多様な撮像条件の中から適正な複数の撮像条件を予め決定しておくことができるので、基板の生産作業を中断して試行錯誤により撮像条件を決定する非効率な手間が発生じない。
 さらに、第3実施形態で、撮像条件決定工程S1は、検出対象物が設けられ(ペースト状半田が印刷され)かつ配設位置(半田位置)が既知の見本基板を多様な撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データSd1~Sd6を取得する試行画像取得ステップS11と、多様な試行画像データSd1~Sd6の2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データSDdを取得する試行差分演算ステップS12と、既知の配設位置に基づいて多数の試行差分画像データSDdのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件を画像取得ステップS21、S22における複数の撮像条件に決定する試行判定ステップS13と、を有する。
 これによれば、撮像条件決定工程S1では、経験や勘だけに頼るのでなく、見本基板を用い多数の画像処理を試行して適正な複数の撮像条件を決定する。したがって、位置検出工程S2Bで、差分画像データに基づいて基板上の検出対象物の配設位置(半田位置SH)を確実に精度よく検出できる。
 さらに、第3実施形態では、試行判定ステップS13で、多数の試行差分画像データSDdのそれぞれについて、既知の配設位置(半田位置H)に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値と、既知の配設位置以外の他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値との偏差で表される平均輝度差が所定輝度差以上となる第1条件、ならびに、既知の配設位置(半田位置H)に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第2条件、ならびに、他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第3条件、の少なくとも一条件に基づいて適否を判定する。
 これによれば、多数の試行差分画像データSDdの適否を定量的、客観的に評価して良好な試行差分画像データを確実に選択できるので、適正な複数の撮像条件を確実に決定できる。
 さらに、第3実施形態では、試行判定ステップS13で、配設位置(半田位置H)と他位置Tとの間に、画素の輝度差分値を適否の判定に使用しない中立位置Nを設定する。
 これによれば、半田位置Hと他位置Tとの境界付近での輝度値の測定誤差やばらつきの影響を低減できるので、多数の試行差分画像データの評価精度が向上する。したがって、良好な試行差分画像データをさらに一層確実に選択でき、適正な複数の撮像条件を決定できる。
 また、第3実施形態は、本発明の基板の撮像条件決定方法の実施形態を兼ねており、基板に設けられた検出対象物(印刷されたペースト状半田)を撮像する複数の撮像条件を予め決定しておく撮像条件決定工程S1と、基板を複数の撮像条件で撮像して取得した複数の原画像データに基づいて検出対象物の配設位置(半田位置)を検出する位置検出工程(半田位置検出工程S2B)と、検出した配設位置に基づいて基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程(部品装着実施工程S3B)と、を備え、撮像条件決定工程S1における基板の撮像条件決定方法であって、検出対象物が設けられかつ配設位置が既知の見本基板を多様な撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データSd1~Sd6を取得する試行画像取得ステップS11と、多様な試行画像データSd1~Sd6の2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データSDdを取得する試行差分演算ステップS12と、既知の配設位置(半田位置SH)に基づいて多数の試行差分画像データSDdのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データSDdの元になった2つの試行画像データの撮像条件を位置検出工程S2Bにおける複数の撮像条件に決定する試行判定ステップS13と、を有する。
 これによれば、見本基板を多様な撮像条件で撮像して取得した多様な試行画像データSd1~Sd6の2つを組み合わせた多数の組合せについて、それぞれ試行差分画像データSDdを演算により取得して適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データSDdから複数の撮像条件を決定する。したがって、経験や勘だけに頼るのでなく、考えられる撮像条件を網羅した全組合せについて画像処理を試行して適正な組合せを選択するので、好適な複数の撮像条件を確実に決定できる。
 さらに、第3実施形態が兼ねる基板の撮像条件決定方法は、試行判定ステップS13で、多数の試行差分画像データSDdのそれぞれについて、既知の配設位置(半田位置H)に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値と、既知の配設位置以外の他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値との偏差で表される平均輝度差が所定輝度差以上となる第1条件、ならびに、既知の配設位置(半田位置H)に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第2条件、ならびに、他位置Tに含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第3条件、の少なくとも一条件に基づいて適否を判定する。
 これによれば、多数の試行差分画像データSDdの適否を定量的、客観的に評価して良好な試行差分画像データを確実に選択できるので、適正な複数の撮像条件を確実に決定できる。
 なお、第1~第3実施形態の各方法は、本発明の基板の生産作業装置に相当する部品実装機1として実施することもできる。実施形態の部品実装機1の効果は、第1~第3実施形態の各方法の効果と同様であり、説明は省略する。
 本発明の基板の生産作業方法、ならびに基板の撮像条件決定方法は、各実施形態で説明した部品実装機のTOP実装に限定されず、その他の作業実施装置の各種の基板生産作業でも利用可能である。また、検出対象物もペースト状半田に限定されず、装着された部品、シルク印刷された文字やバーコードなどの符号類、ならびにフィデューシャルマークを始めとする各種マーカ類、などの位置検出に対して利用可能である。
  1:部品実装機  2:基板搬送装置  3:部品供給装置
  4:部品移載装置  5:部品カメラ  6:基板カメラ
  61:撮像部  62:落射光源  63:傾射光源
  K、K2:基板  P、P1、P2:ペースト状半田
  L1、L2:ランド  SH:半田位置
  H:半田位置  T:他位置  N:中立位置
  Bd1:第1原画像データ  Bd2:第2原画像データ
  Dd:差分画像データ
  Sd1~Sd6:試行画像データ  SDd:試行差分画像データ

Claims (13)

  1.  基板に設けられた検出対象物の配設位置を検出する位置検出工程と、検出した配設位置に基づいて前記基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程と、を備える基板の生産作業方法であって、
     前記位置検出工程は、
     前記基板を複数の撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む複数の原画像データを取得する画像取得ステップと、
     前記複数の原画像データの2つを演算対象とし、同じ座標値の画素の輝度値の差分を演算して、前記各画素の輝度差分値からなる差分画像データを取得する差分演算ステップと、
     前記差分画像データに基づいて前記配設位置を決定する位置決定ステップと、を有する基板の生産作業方法。
  2.  前記画像取得ステップにおける複数の撮像条件は、前記基板を撮像するカメラの露光時間条件、撮像時に前記基板に照明光を照射する光源の光源色条件、および前記照明光の照射方向条件のうち少なくとも一条件を変更したものである請求項1に記載の基板の生産作業方法。
  3.  前記差分演算ステップは、前記各画素の前記輝度差分値が負値になった場合に符号を反転して正値にする絶対値演算ステップを含み、
     前記位置決定ステップでは、前記差分画像データ上で前記座標値の変化に応じて前記各画素の輝度差分値が変化する変化量または変化率に基づいて、あるいは、前記差分画像データの前記各画素の輝度差分値と所定閾値との大小関係に基づいて、前記配設位置と、前記配設位置以外の他位置とを判別する請求項1または2に記載の基板の生産作業方法。
  4.  前記座標値の変化に応じて前記各画素の輝度値が滑らかに変化するように前記原画像データを平滑化補正処理する平滑化ステップを前記画像取得ステップの次に有する請求項1~3のいずれか一項に記載の基板の生産作業方法。
  5.  前記差分画像データの前記配設位置に含まれる画素の輝度差分値が前記配設位置以外の他位置に含まれる画素の輝度差分値よりも小さい場合に限り、前記二次元座標上に配置された各画素の輝度差分値の大小関係を反転する反転演算ステップを前記差分演算ステップの次に有する請求項1~4のいずれか一項に記載の基板の生産作業方法。
  6.  前記画像取得ステップにおける複数の撮像条件を予め決定しておく撮像条件決定工程を前記位置検出工程よりも前に備える請求項1~5のいずれか一項に記載の基板の生産作業方法。
  7.  前記撮像条件決定工程は、
     前記検出対象物が設けられかつ前記配設位置が既知の見本基板を多様な撮像条件で撮像して、前記二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データを取得する試行画像取得ステップと、
     前記多様な試行画像データの2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各前記組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、前記各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データを取得する試行差分演算ステップと、
     前記既知の配設位置に基づいて前記多数の試行差分画像データのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件を前記画像取得ステップにおける複数の撮像条件に決定する試行判定ステップと、を有する請求項6に記載の基板の生産作業方法。
  8.  前記試行判定ステップで、前記多数の試行差分画像データのそれぞれについて、
     前記既知の配設位置に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値と、前記既知の配設位置以外の他位置に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値との偏差で表される平均輝度差が所定輝度差以上となる第1条件、ならびに、
     前記既知の配設位置に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第2条件、ならびに、
     前記他位置に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる第3条件、の少なくとも一条件に基づいて適否を判定する請求項7に記載の基板の生産作業方法。
  9.  前記試行判定ステップで、
     前記配設位置と前記他位置との間に、前記画素の輝度差分値を適否の判定に使用しない中立位置を設定する請求項8に記載の基板の生産作業方法。
  10.  前記位置検出工程は、前記基板に印刷されたペースト状半田を前記検出対象物とし、前記ペースト状半田が存在する半田位置を前記配設位置とする半田位置検出工程であり、
     前記作業実施工程は、検出した半田位置に基づいて前記基板の前記ペースト状半田の上に部品を装着する部品装着実施工程である請求項1~9のいずれか一項に記載の基板の生産作業方法。
  11.  基板に設けられた検出対象物を撮像する複数の撮像条件を予め決定しておく撮像条件決定工程と、前記基板を前記複数の撮像条件で撮像して取得した複数の原画像データに基づいて前記検出対象物の配設位置を検出する位置検出工程と、検出した配設位置に基づいて前記基板に所定の生産作業を実施する作業実施工程と、を備え、前記撮像条件決定工程における基板の撮像条件決定方法であって、
     前記検出対象物が設けられかつ前記配設位置が既知の見本基板を多様な撮像条件で撮像して、二次元座標上に配置された各画素の輝度値を含む多様な試行画像データを取得する試行画像取得ステップと、
     前記多様な試行画像データの2つを組み合わせた多数の組合せを演算対象とし、各前記組合せで同じ座標値の画素の輝度値の差分または差分の絶対値を演算して、前記各画素の輝度差分値からなる多数の試行差分画像データを取得する試行差分演算ステップと、
     前記既知の配設位置に基づいて前記多数の試行差分画像データのそれぞれの適否を判定し、適正と判定した試行差分画像データの元になった2つの試行画像データの撮像条件を前記位置検出工程における複数の撮像条件に決定する試行判定ステップと、を有する基板の撮像条件決定方法。
  12.  前記試行判定ステップで、前記多数の試行差分画像データのそれぞれについて、
     前記既知の配設位置に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値と、前記既知の配設位置以外の他位置に含まれる複数の画素の輝度差分値の平均値との偏差で表される平均輝度差が所定輝度差以上となる条件、ならびに、
     前記既知の配設位置に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる条件、ならびに、
     前記他位置に含まれる複数の画素の輝度差分値がばらつく分布の分散値が所定分散値以下となる条件、の少なくとも一条件に基づいて適否を判定する請求項11に記載の基板の撮像条件決定方法。
  13.  請求項1~10のいずれか一項に記載の基板の生産作業方法、ならびに請求項11または12に記載の基板の撮像条件決定方法のいずれか一方法を行う基板の生産作業装置。
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