WO2015083220A1 - 組立機 - Google Patents

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WO2015083220A1
WO2015083220A1 PCT/JP2013/082376 JP2013082376W WO2015083220A1 WO 2015083220 A1 WO2015083220 A1 WO 2015083220A1 JP 2013082376 W JP2013082376 W JP 2013082376W WO 2015083220 A1 WO2015083220 A1 WO 2015083220A1
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WO
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component
data
image data
resolution
imaging
Prior art date
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PCT/JP2013/082376
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅史 天野
博史 大池
弘健 江嵜
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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Publication date
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Priority to EP13898507.2A priority patent/EP3079452B1/en
Priority to CN201380081356.6A priority patent/CN105993212B/zh
Priority to PCT/JP2013/082376 priority patent/WO2015083220A1/ja
Priority to JP2015551283A priority patent/JP6212134B2/ja
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    • G—PHYSICS
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    • G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
    • G06T3/4053—Super resolution, i.e. output image resolution higher than sensor resolution
    • H—ELECTRICITY
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    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53174—Means to fasten electrical component to wiring board, base, or substrate

Definitions

  • the present invention relates to an assembling machine that transfers a part acquired at a supply position to an assembly position and assembles the part to an assembly target.
  • the assembly machine is used as a manufacturing equipment for assembling a component mounting machine that mounts a plurality of electronic components on a circuit board to produce an electronic circuit product, or a power module.
  • a component mounting machine for example, Patent Document 1 discloses a configuration in which an electronic component at a supply position is sucked by a suction nozzle and the electronic component is mounted at an assembly position (a predetermined coordinate position on a circuit board). ing.
  • the holding state of the electronic component is recognized based on image data acquired by imaging the electronic component held by the suction nozzle. Then, the component mounter improves the accuracy of the mounting control by reflecting the recognized holding state in the mounting control.
  • an imaging device for imaging a component in an assembly machine such as a component mounter is a lens unit in which the focal distance is set constant in consideration of the fact that the distance to the object to be imaged is substantially constant and the equipment cost. Is often adopted.
  • imaging is performed with a resolution corresponding to a predetermined camera field of view and the number of pixels of an imaging element mounted on the imaging apparatus.
  • the lens unit when the camera field of view is set so that large parts with large external dimensions can be accommodated, the area of the small parts occupied in the image data is small when capturing small parts with small external dimensions, and sufficient resolution is ensured. It may not be possible.
  • Patent Document 2 discloses a component mounter that generates high resolution data by super-resolution processing and performs mounting control based on the high resolution data.
  • a multi-frame type that generates high-resolution data using a plurality of image data is known for super-resolution processing.
  • processing for aligning a plurality of image data and processing for reconstructing high-resolution data are mainly performed.
  • the alignment process is performed based on, for example, a moving amount when an object such as a component is relatively moved with respect to the imaging apparatus.
  • the generated high-resolution data includes an error. If the holding state of a component is recognized based on such high resolution data, the position and angle of the component may be misidentified.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can acquire high-resolution image data used for recognizing the holding state of the part by the holding member corresponding to various parts.
  • An object of the present invention is to provide an assembly machine capable of improving accuracy.
  • An assembling machine supports a holding member that acquires and holds a component supplied to a supply position and one or a plurality of the holding members so as to be movable up and down, and an assembly target is positioned from the supply position.
  • a movable head movably provided to the assembly position, an imaging device for imaging the component held by the holding member, and the movement that fits in the field of view of the imaging device when the imaging device images the component
  • High-resolution data is generated by super-resolution processing using a plurality of image data captured at imaging positions at which the reference mark attached to the specified position of the head and the relative position of the imaging device with respect to the component are different from each other;
  • An image processing unit that recognizes the holding state of the component by the holding member based on the high-resolution data, and the storage of the component that is recognized as a pre-stored control program.
  • a control device that controls the movement of the holding member based on the state and transfers the component to the assembly position, and the reference mark is captured by the imaging device when the imaging device is imaged.
  • the image processing unit uses the image data of one of the plurality of image data as reference data, and the image data of the other image data with respect to the imaging position of the reference data
  • a displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount of the imaging position based on the reference mark included in each of the image data, and another of the reference data based on each of the displacement amounts of the plurality of image data
  • An alignment processing unit that performs alignment of image data, and a reconstruction processing unit that generates the high-resolution data based on the plurality of aligned image data It has a.
  • the reference is based on each displacement amount of the plurality of image data calculated by the displacement amount calculation unit.
  • the alignment processing of other image data with respect to the data is performed.
  • the displacement amount calculation unit is configured based on the reference mark included in each image data when calculating the displacement amount. Therefore, even if there is an error between the command position and the actual position when the object (part) is relatively moved with respect to the imaging device, this error can be prevented from affecting the alignment process. That is, the alignment processing unit performs the alignment processing of the image data regardless of the command position for the moving head when moving the component. Thereby, the alignment processing unit can accurately align each image data.
  • the image processing unit generates high-resolution data sufficient for recognizing the holding state of a small component without using a high-resolution image sensor even if the camera field of view is set so that a large component fits in the lens unit of the imaging device. can do. Therefore, the control device of the assembly machine can acquire image data used for recognition of the holding state corresponding to various parts by using the high-resolution data generated in this way, and improves the accuracy of the assembly control. it can.
  • FIG. 1 is an overall view showing a component mounter in a first embodiment. It is the front view which expanded a part of component mounting head. It is an A direction arrow directional view of FIG. It is a block diagram which shows the control apparatus of a component mounting machine. It is a flowchart which shows the mounting process by a component mounting machine. It is a flowchart which shows the recognition process of a holding state. It is a figure which shows the displacement amount of the imaging position of several image data. It is a block diagram which shows the control apparatus of the component mounting machine in 2nd embodiment. It is a flowchart which shows the recognition process of a holding state.
  • the assembly machine is a component mounting machine for circuit board products produced by mounting electronic components on a circuit board (an assembly target).
  • the component mounter is a device that mounts a plurality of electronic components on a circuit board, for example, in an integrated circuit manufacturing process. For example, cream solder is applied to the mounting position (assembly position) of the electronic component by a screen printing machine, and the circuit board is sequentially transported through a plurality of component mounting machines to mount the electronic component. Thereafter, the circuit board on which the electronic component is mounted is transported to a reflow furnace and soldered to constitute an integrated circuit as a circuit board product.
  • the component mounter 1 includes a substrate transfer device 10, a component supply device 20, a component transfer device 30, a component camera 61, a substrate camera 62, and a control device 70.
  • the devices 10, 20, 30 and the component camera 61 are provided on the base 2 of the component mounter 1.
  • the horizontal direction of the component mounter 1 (direction from the upper left to the lower right in FIG. 1) is the X-axis direction
  • the horizontal longitudinal direction of the component mounter 1 from the upper right to the lower left in FIG. 1).
  • the direction of heading is the Y-axis direction
  • the vertical height direction vertical direction in FIG. 1) is the Z-axis direction.
  • the substrate transport apparatus 10 transports the circuit board B in the X-axis direction and positions the circuit board B at a predetermined position.
  • substrate conveyance apparatus 10 is a double conveyor type comprised by the some conveyance mechanism 11 arranged in parallel by the Y-axis direction.
  • the transport mechanism 11 includes a pair of guide rails 12 and 13 that guide a circuit board B that is mounted on a conveyor belt (not shown) and transported.
  • the transport mechanism 11 carries the circuit board B to a predetermined position in the X-axis direction and clamps the circuit board B with a clamp device.
  • the transport mechanism 11 unclamps the circuit board B and carries the circuit board B out of the component mounting machine 1.
  • the component supply device 20 is a device that supplies the electronic component T mounted on the circuit board B.
  • the component supply device 20 is disposed on the front side in the Y-axis direction of the component mounter 1 (lower left side in FIG. 1).
  • the component supply apparatus 20 is a feeder system that uses a plurality of cassette-type feeders 21.
  • the feeder 21 includes a feeder main body portion 21a that is detachably attached to the base 2, and a reel housing portion 21b that is provided on the rear end side of the feeder main body portion 21a.
  • the feeder 21 holds a supply reel 22 around which a component packaging tape is wound by a reel accommodating portion 21b.
  • the component packaging tape includes a carrier tape in which the electronic components T are stored at a predetermined pitch, and a top tape that is adhered to the upper surface of the carrier tape and covers the electronic components T.
  • the feeder 21 pitch feeds the component packaging tape drawn from the supply reel 22 by a pitch feed mechanism (not shown).
  • the feeder 21 peels the top tape from the carrier tape to expose the electronic component T.
  • the feeder 21 supplies the electronic component T so that the suction nozzle 42 of the component transfer device 30 can suck the electronic component T at the supply position Ps located on the front end side of the feeder main body 21a. Yes.
  • the component transfer device 30 holds the electronic component T supplied to the supply position Ps and transfers the electronic component T to the mounting position Pf on the circuit board B (corresponding to the “assembly position” of the present invention).
  • the component transfer device 30 is an orthogonal coordinate type disposed above the substrate transfer device 10 and the component supply device 20.
  • a Y-axis slide 32 is provided on a pair of Y-axis rails 31 extending in the Y-axis direction so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the Y-axis slide 32 is controlled by the operation of the Y-axis motor 33 via a ball screw mechanism.
  • the Y-axis slide 32 is provided with a moving table 34 that can move in the X-axis direction.
  • the moving table 34 is controlled by the operation of the X-axis motor 35 via a ball screw mechanism (not shown).
  • the Y-axis slide 32 and the movable table 34 may be provided in a linear motion mechanism using, for example, a linear motor and controlled by the operation of the linear motor.
  • a mounting head 40 (corresponding to the “moving head” of the present invention) is attached to the moving table 34 of the component transfer device 30.
  • the mounting head 40 corresponds to a plurality of suction nozzles 42 (the “holding member” of the present invention) by a nozzle holder 41 (corresponding to the “holder member” of the present invention) that can rotate around the R axis parallel to the Z axis. ) Is supported to be movable up and down.
  • the mounting head 40 is fixed to the moving table 34 via a frame 43.
  • the frame 43 supports an R-axis motor 44 and a Z-axis motor 45 at the top.
  • the nozzle holder 41 of the mounting head 40 is formed in a cylindrical shape as a whole, and is connected to the output shaft of the R-axis motor 44 via the index shaft 46 as shown in FIG.
  • the nozzle holder 41 is configured to be rotationally controlled by the R-axis motor 44 and the index shaft 46.
  • the nozzle holder 41 can slide a plurality of (12 in this embodiment) nozzle spindles 47 in the Z-axis direction at equal intervals in the circumferential direction on the circumference concentric with the R-axis. I support it.
  • suction nozzles 42 are attached to the lower ends of the nozzle spindles 47 in a replaceable manner.
  • the nozzle holder 41 supports each suction nozzle 42 via each nozzle spindle 47.
  • a nozzle gear 47 a is formed at the upper end of the nozzle spindle 47.
  • the nozzle gear 47a meshes with the ⁇ -axis gear 51 supported on the outer peripheral side of the index shaft 46 so as to be relatively rotatable so as to be slidable in the Z-axis direction.
  • the ⁇ -axis gear 51 has a tooth width of a predetermined length in the Z-axis direction, is connected to a ⁇ -axis motor (not shown) via a speed change mechanism 52, and is rotationally driven by the ⁇ -axis motor.
  • each suction nozzle 42 rotates with respect to the nozzle holder 41 by the rotation of the ⁇ -axis motor, and is configured to be able to be controlled for rotation by the ⁇ -axis motor or the like.
  • a compression spring 48 is provided on the outer peripheral side of the nozzle spindle 47 and between the upper surface of the nozzle holder 41 and the lower surface of the nozzle gear 47a.
  • the nozzle spindle 47 is biased upward with respect to the nozzle holder 41 by the compression spring 48, and the upward movement is restricted by the large diameter portion 47 b formed at the lower end contacting the lower surface of the nozzle holder 41. ing. That is, the state in which the large-diameter portion 47b of the nozzle spindle 47 is in contact with the nozzle holder 41 is the state in which the suction nozzle 42 attached to the nozzle spindle 47 is raised most.
  • the nozzle lever 53 is in contact with the upper end surface of the nozzle spindle 47 that is indexed to the lift position H1 among the plurality of nozzle spindles 47.
  • the nozzle lever 53 is connected to the output shaft of the Z-axis motor 45 via a ball screw mechanism (not shown), and is controlled to move in the Z-axis direction by the rotational drive of the Z-axis motor 45.
  • the elevating mechanism is constituted by the Z-axis motor 45, the compression spring 48, etc., and the suction nozzle 42 is moved up and down as the nozzle spindle 47 moves in the Z-axis direction.
  • a negative pressure is supplied to each suction nozzle 42 from a suction nozzle driving device (not shown) via a nozzle spindle 47.
  • each suction nozzle 42 can suck the electronic component T at its tip.
  • a reference mark 54 is attached to the lower surface of the nozzle holder 41 as shown in FIG.
  • the reference mark 54 is attached to a specified position of the mounting head 40 that falls within the camera field of view Fv of the component camera 61 when the component camera 61 described later images the electronic component T held by the suction nozzle 42.
  • the reference mark 54 is disposed on the lower surface of the nozzle holder 41 so that the center of the reference mark 54 coincides with the center of the R axis. Accordingly, the reference mark 54 is configured to indicate a position that serves as a reference for the mounting head 40.
  • the reference mark 54 is configured by arranging four circular portions having a diameter D at equal intervals around the R axis.
  • the reference mark 54 is set to a size that occupies a specified range in the camera field of view Fv of the component camera 61 when captured by the component camera 61.
  • the diameter D of the circular portion is set so that the four circular portions constituting the reference mark 54 are each shown with a specified number of pixels in the image data acquired by imaging.
  • the color of the reference mark 54 is set so that the boundary with the nozzle holder 41 is clear.
  • the component camera 61 and the board camera 62 are digital imaging devices having imaging elements such as a charge coupled device (CCD) and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the component camera 61 and the board camera 62 capture an image within a range that falls within the camera field of view Fv based on a control signal from the control device 70 that is communicably connected, and send image data acquired by the image capture to the control device 70.
  • the component camera 61 is fixed to the base 2 so that the optical axis is in the Z-axis direction, and is configured to be able to image the electronic component T held by the suction nozzle 42.
  • the lens unit of the component camera 61 is set so as to focus on an object at a certain distance from the image sensor.
  • the camera field of view Fv of the lens unit of the component camera 61 is set to a size that can accommodate all the suction nozzles 42 supported by the mounting head 40, as shown in FIG. That is, when the image is captured by the component camera 61 set in the camera field of view Fv, all the electronic components T held by the twelve suction nozzles 42 can be stored in one image data.
  • control device 70 that has acquired the image data from the component camera 61 recognizes the holding state of the electronic component T by the suction nozzle 42 by image processing. Then, the control device 70 corrects the position and angle of the suction nozzle 42 according to the holding state of the electronic component T, so that it is possible to improve mounting control accuracy. Details of the recognition process of the holding state of the electronic component T will be described later.
  • the substrate camera 62 is fixed to the moving base 34 so that the optical axis is in the Z-axis direction, and is configured to be able to image the circuit board B.
  • the control device 70 that has acquired the image data from the substrate camera 62 recognizes the positioning state of the circuit board B by the substrate transfer device 10 by recognizing, for example, a substrate mark attached to the substrate by image processing. Then, the control device 70 corrects the position of the moving table 34 according to the positioning state of the circuit board B, and performs control so that the electronic component T is mounted. As described above, by using the image data obtained by the imaging by the board camera 62, it is possible to improve the accuracy of the mounting control.
  • the control device 70 is mainly configured by a CPU, various memories, and a control circuit, and controls the mounting of the electronic component T on the circuit board B based on image data acquired by imaging by the component camera 61 and the board camera 62.
  • an input / output interface 75 is connected to a mounting control unit 71, an image processing unit 72, and a storage unit 73 via a bus.
  • a motor control circuit 76 and an imaging control circuit 77 are connected to the input / output interface 75.
  • the mounting control unit 71 controls the position of the mounting head 40 and the operation of the suction mechanism via the motor control circuit 76. More specifically, the mounting control unit 71 inputs information output from various sensors provided in the component mounting machine 1 and results of various recognition processes. The mounting control unit 71 then sends a control signal to the motor control circuit 76 based on the control program stored in the storage unit 73, information from various sensors, and the results of image processing and recognition processing. Thereby, the position and rotation angle of the suction nozzle 42 supported by the mounting head 40 are controlled.
  • the image processing unit 72 acquires image data obtained by imaging the component camera 61 and the board camera 62 via the imaging control circuit 77, and executes image processing according to the application.
  • This image processing includes, for example, binarization of image data, filtering, hue extraction, super-resolution processing, and the like. Details of the image processing unit 72 will be described later.
  • the storage unit 73 is configured by an optical drive device such as a hard disk device or a flash memory.
  • a control program for operating the component mounting machine 1 image data transferred from the component camera 61 and the board camera 62 to the control device 70 via a bus or a communication cable, and processing by the image processing unit 72 Temporary data and the like are stored.
  • the input / output interface 75 is interposed between the CPU and the storage unit 73 and the control circuits 76 and 77, and adjusts data format conversion and signal strength.
  • the motor control circuit 76 controls the Y-axis motor 33, the X-axis motor 35, the R-axis motor 44, the Z-axis motor 45, and the ⁇ -axis motor based on the control signal from the mounting control unit 71. Thereby, the mounting head 40 is positioned in each axial direction. Further, by this control, the predetermined suction nozzle 42 is indexed to the lift position H1 and controlled to have a predetermined angle.
  • the imaging control circuit 77 controls imaging by the component camera 61 and the board camera 62 based on an imaging control signal by the CPU of the control device 70 or the like. Further, the imaging control circuit 77 acquires image data obtained by imaging of the component camera 61 and the board camera 62 and stores the acquired image data in the storage unit 73 via the input / output interface 75.
  • the various image processing performed by the image processing unit 72 includes processing for recognizing the holding state of the electronic component used when the mounting control unit 71 corrects the position and angle of the suction nozzle 42.
  • image data obtained by imaging by the component camera 61 is used.
  • the lens unit of the component camera 61 sets the camera field of view in consideration of the range in which the focal length is set constant and the plurality of suction nozzles 42 supported by the mounting head 40 are arranged. Has been.
  • the image processing unit 72 performs super-resolution processing to improve the accuracy of the component holding state recognition processing.
  • a plurality of types of processing methods are known as super-resolution processing, but the image processing unit 72 employs multi-frame type super-resolution processing.
  • the image processing unit 72 performs super-resolution processing using a plurality of image data captured at imaging positions where the relative position of the component camera 61 with respect to the electronic component T is different from each other.
  • the image processing unit 72 generates high resolution data by multi-frame super-resolution processing, and recognizes the holding state of the electronic component T by the suction nozzle 42 based on the high resolution data.
  • the image processing unit 72 includes a displacement amount calculation unit 721, a data determination unit 722, an alignment processing unit 723, a reconstruction processing unit 724, and a holding state recognition unit 725.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount of the imaging position of other image data with respect to the imaging position of the reference data, using one image data among the plurality of image data as the reference data.
  • the above-mentioned “reference data” is arbitrarily selected from a plurality of image data acquired by imaging by the component camera 61 when performing the multi-frame type super-resolution processing.
  • the reference data for example, image data acquired by the first imaging among a plurality of imaging operations may be used as the reference data.
  • auxiliary data other image data obtained by removing the reference data from the plurality of image data.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount of the auxiliary data based on the reference mark 54 included in each image data (reference data and auxiliary data).
  • the reference mark 54 is located at a specified position of the mounting head 40 that falls within the camera field of view Fv of the component camera 61. It is attached. Therefore, when the component camera 61 images the electronic component T held by the suction nozzle 42, each image data obtained by the imaging includes a reference mark 54.
  • the displacement amount calculation unit 721 first recognizes the position of the reference mark 54 in the reference data. This can be recognized by calculating the distance from the optical axis of the component camera 61 using the center of the reference data as the optical axis. Similarly, the displacement amount calculation unit 721 recognizes the position of the reference mark 54 in the auxiliary data. Then, the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount from the difference between the positions of the reference marks 54 in the recognized reference data and auxiliary data.
  • the data determination unit 722 determines the suitability of each image data in the super-resolution processing using a plurality of image data, that is, the multi-frame type super-resolution processing. In addition, the data determination unit 722 determines the suitability based on each displacement amount of the plurality of image data and the pixel interval in the image sensor of the component camera 61.
  • the moving direction is the X-axis direction
  • the number of frames N is 2
  • the moving direction includes the Y-axis direction
  • the amount of displacement in the moving direction is calculated and determined in the same manner as described above. In practice, the suitability is determined based on whether or not the amount of displacement of the image data falls within a predetermined tolerance range in consideration of the tolerance.
  • the alignment processing unit 723 aligns other image data (auxiliary data) with respect to the reference data based on the displacement amounts of the plurality of image data. In this alignment process, processing is performed so that the reference mark 54 in the auxiliary data matches the reference mark 54 in the reference data. As a result, when the movement of the auxiliary data imaging position includes the movement in the XY axis direction or the rotation direction with respect to the reference data imaging position, the auxiliary data is aligned with the reference data so as to move in the opposite direction.
  • the control command value for moving to the auxiliary data imaging position is not used.
  • the auxiliary data may be moved by the calculated displacement amount, or the reference marks 54 may be simply matched. In any case, the calculated displacement amounts are associated with each other after the plurality of image data are aligned.
  • the reconstruction processing unit 724 generates high resolution data based on a plurality of aligned image data. Specifically, the reconstruction processing unit 724 increases the resolution based on a plurality of image data and the displacement amount associated with each of the image data by a MAP (Maximum A Posterior) method, an IBP (Iterative Back Projection) method, or the like. The reconstructed image data is reconstructed.
  • MAP Maximum A Posterior
  • IBP Intelligent Back Projection
  • the holding state recognition unit 725 recognizes the holding state including the position and angle of the electronic component T held by the suction nozzle 42 that is a holding member based on the high resolution data generated by the reconstruction processing unit 724.
  • the holding state of the electronic component T is recognized with higher accuracy as the resolution is higher than the holding state recognized using the low-resolution data acquired by the imaging of the component camera 61.
  • the recognition accuracy is lowered. This is because, for example, if the number of pixels used to indicate one side of the electronic component T is less than the predetermined number of pixels, it is difficult to determine the length and angle of the one side. Therefore, high-resolution data in which one side of the electronic component T is indicated with a predetermined number of pixels is generated by super-resolution processing and used for recognition of the holding state.
  • the image processing unit 72 recognizes the holding state including the position of the electronic component T in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the suction nozzle 42 and the rotation angle of the electronic component T with respect to the central axis of the suction nozzle 42.
  • the image processing unit 72 repeats the same process as many as the number of the plurality of electronic components T held by the plurality of suction nozzles 42 supported by the mounting head 40. Then, the image processing unit 72 stores the holding state of each electronic component T in the storage unit 73.
  • step 11 (hereinafter, “step” is expressed as “S”)) in which the electronic components T are sequentially sucked by the plurality of suction nozzles 42.
  • the mounting head 40 is moved to above the mounting position on the circuit board B (S12). At this time, the mounting head 40 passes above the component camera 61, and at that time, the imaging process of the electronic component T by the component camera 61 is executed. Thereafter, a mounting process (S13) for sequentially mounting the electronic components T on the circuit board B is executed. Then, it is determined whether or not all the electronic components T have been mounted (S14), and the above processing (S11 to S14) is repeated until the mounting is completed.
  • the recognition process of the holding state of the electronic component T is executed based on the image data captured by the component camera 61.
  • the mounting control unit 71 corrects the position and angle of the suction nozzle 42 based on the holding state of the electronic component T by each suction nozzle 42 and controls the mounting of the electronic component T.
  • the process for recognizing the holding state of the electronic component T will be described with reference to FIGS.
  • the holding state recognition processing uses high-resolution data generated by super-resolution processing.
  • This super-resolution processing adopts a multi-frame type using a plurality of image data.
  • it is assumed that super-resolution processing is performed using four image data captured at four imaging positions where the relative positions of the component camera 61 with respect to the electronic component T are different from each other.
  • the control device 70 moves the mounting head 40 to the first imaging position as shown in FIG. 6 (S21).
  • the first imaging position is, for example, a position where the optical axis of the component camera 61 coincides with the center of the reference mark 54 attached to the mounting head 40.
  • the control apparatus 70 performs the imaging process of the some electronic component T (S22).
  • control device 70 inputs from the motor control circuit 76 that the suction nozzle 42 supported by the mounting head 40 is located above the component camera 61, and sends it to the component camera 61 via the imaging control circuit 77.
  • a control command is sent out to perform imaging.
  • all the electronic components T held by the plurality of suction nozzles 42 are imaged, and image data obtained by the imaging is stored in the storage unit 73.
  • the control device 70 determines whether the imaging at the four imaging positions has been completed (S23), and if not completed (S23: No), repeats S21 to S23.
  • the control device 70 moves the mounting head 40 in the X-axis direction or the Y-axis direction by a distance corresponding to half of the pixel interval in the image sensor (S21).
  • the control apparatus 70 performs the imaging process of the electronic component T which moved only the half pixel (S22).
  • the storage unit 73 stores image data shifted by half a pixel in the X-axis direction, and in the Y-axis direction. Image data shifted by half a pixel and image data shifted by half a pixel in the X-axis direction and the Y-axis direction are stored.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount of other auxiliary data using the image data acquired by the first imaging as reference data (S24).
  • FIG. 7 shows the displacement amount of the imaging position of a plurality of image data.
  • Fs indicates a part of the reference data
  • F1 to F3 indicate a part of the other auxiliary data.
  • the displacement amount calculation unit 721 first recognizes the reference mark 54 included in the reference data Fs and the auxiliary data F1 to F3.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount ( ⁇ 1x, ⁇ 1y) of the first auxiliary data F1 with respect to the imaging position of the reference data Fs, with the displacement amount of the reference data Fs set to 0. Similarly, the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount ( ⁇ 2x, ⁇ 2y) of the second auxiliary data F2 and the displacement amount ( ⁇ 3x, ⁇ 3y) of the third auxiliary data F3.
  • the data determination unit 722 determines whether or not a plurality of image data is suitable for the multi-frame type super-resolution processing (S25). Specifically, the data determination unit 722 first acquires the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 of the auxiliary data F1 to F3. Next, the data determination unit 722 determines whether each of the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 is appropriate based on the corresponding moving direction and allowable range.
  • the control device 70 performs imaging again. That is, the control device 70 moves the mounting head 40 to the imaging position corresponding to the auxiliary data determined to be inappropriate (S21), and performs the imaging process of the electronic component T (S22). Further, S21 to S23 are repeated for the auxiliary data determined to be inappropriate.
  • the alignment processing unit 723 performs the alignment processing of the auxiliary data with respect to the reference data. Execute (S26). In this alignment processing, processing is performed to match the reference mark 54 in the auxiliary data with the reference mark 54 in the reference data based on the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 of the auxiliary data. As a result, the auxiliary data is aligned with the reference data, and the calculated displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 are associated with each other and stored in the storage unit 73.
  • the reconstruction processing unit 724 executes a reconstruction process for generating high resolution data based on the plurality of aligned image data (S27).
  • the alignment process (S26) and the reconstruction process (S27) correspond to a multi-frame super-resolution process.
  • the image processing unit 72 acquires high-resolution data in which one side of the plurality of electronic components T is indicated with a predetermined number of pixels.
  • the holding state recognition unit 725 executes holding state recognition processing including the position and angle of the electronic component T held by the suction nozzle 42 based on the high resolution data generated by the super-resolution processing (S28). ).
  • This holding state recognition process is performed, for example, by matching the electronic component T in the high-resolution data with the outer shape of the electronic component T included in the component information.
  • the image processing unit 72 sets the shift amount of the electronic component T in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to each suction nozzle 42 and the rotation angle of the electronic component T with respect to the central axis of the suction nozzle 42.
  • the data is stored in the storage unit 73, and the holding state recognition process is terminated.
  • An assembly machine (component mounting machine 1) acquires a holding member (suction nozzle 42) that acquires and holds a component (electronic component T) supplied to a supply position Ps, and one or more holding members ( A moving head (mounting head 40) that supports the suction nozzle 42) so as to be movable up and down and is movable from the supply position Ps to the assembly position (mounting position Pf) where the assembly target (circuit board B) is positioned;
  • An imaging device (component camera 61) that captures an image of a component held by the holding member, and a reference that is attached to a specified position of the moving head that falls within the field of view of the imaging device (camera field of view Fv) when the imaging device images the component High resolution data is generated by super-resolution processing using a plurality of image data captured at imaging positions where the relative position of the imaging device with respect to the mark 54 and the component is different from each other, and based
  • the movement of the holding member is controlled based on the image processing unit 72 for recognizing the holding state of the component by the holding member and the control program stored in advance and the holding state of the recognized component, and the component is placed at the assembly position.
  • the reference mark 54 is set to a size that occupies a specified range in the field of view of the imaging device when the imaging is performed by the imaging device.
  • the image processing unit 72 uses one image data of the plurality of image data as reference data, and includes displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 of the imaging positions of the other image data with respect to the imaging position of the reference data.
  • a displacement amount calculation unit 721 for calculating each of the image data based on the mark 54; an alignment processing unit 723 for aligning other image data with respect to the reference data based on the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 of the plurality of image data; A reconstruction processing unit 724 that generates high-resolution data based on the plurality of combined image data.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 of the auxiliary data based on the reference data 54 included in the reference data and the auxiliary data. Therefore, even if there is an error between the command position and the actual position when the electronic component T is moved relative to the component camera 61, this error can be prevented from affecting the alignment process (S26). . That is, the alignment processing unit 723 performs image data alignment processing without using a command position for the mounting head 40 when moving the electronic component T. As a result, the alignment processing unit 723 can accurately align each image data.
  • the image processing unit 72 recognizes the holding state of the small electronic component T without using a high-resolution image sensor even if the camera field of view Fv is set so that a large component can be accommodated in the lens unit of the component camera 61. It is possible to generate high-resolution data sufficient for. Therefore, the control device 70 of the component mounter 1 can acquire image data used for recognition of the holding state corresponding to various electronic components T by using the high-resolution data generated in this way. The accuracy of control (mounting control) can be improved.
  • the image processing unit 72 uses each displacement amount ⁇ 1 to ⁇ 3 of the plurality of image data and each pixel image in the super-resolution processing based on the pixel spacing in the image sensor of the imaging device (component camera 61).
  • a data determination unit 722 that determines the suitability of data is further included.
  • the moving head (mounting head 40) supports a plurality of holding members (suction nozzles 42) by a rotatable holder member (nozzle holder 41), and the field of view (camera field of view) of the imaging device (component camera 61).
  • Fv is set to a size that can accommodate all the holding members supported by the moving head.
  • the image processing unit 72 can recognize the holding state corresponding to the fine electronic component T. Become. Therefore, the component mounter 1 can cope with various electronic components T. Therefore, it is particularly useful to apply the present invention to the component mounter 1.
  • the holding member is the suction nozzle 42 that sucks and holds the component (electronic component T), and the assembly machine controls the circuit board that is the assembly target (circuit board B) under the control of the control device 70.
  • the control device 170 of the present embodiment differs from the method employed by the control device 70 of the first embodiment in the method for acquiring a plurality of image data used for super-resolution processing. Specifically, the control device 170 moves the mounting head 40 relative to the component camera 61 and moves the mounting head 40 relative to the component camera 61 in an imaging process for acquiring a plurality of image data used for the super-resolution processing. Control is performed so that the electronic component T is imaged a plurality of times. The quantity of image data acquired by this imaging control is larger than the quantity of image data used for super-resolution processing.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount of the imaging position of the other image data (auxiliary data) with respect to the imaging position of the reference data, using one image data among the plurality of acquired image data as the reference data. Then, the data determination unit 722 determines the suitability of the image data in the super-resolution processing based on the displacement amounts respectively calculated by the displacement amount calculation unit 721 for the plurality of image data acquired by the imaging control as described above. To do.
  • the image processing unit 172 of the control device 170 has a data extraction unit 726 in addition to the image processing unit 72 of the first embodiment.
  • the data extraction unit 726 extracts a predetermined number of image data used for the super-resolution processing from the plurality of image data acquired by the imaging control based on the determination result by the data determination unit 722.
  • the data extraction unit 726 first calculates the target resolution in the high-resolution data according to the dimension information of the electronic component T held by the suction nozzle 42 and the number of pixels of the image sensor of the component camera 61.
  • the data extraction unit 726 sets the quantity of image data to be extracted based on the target resolution.
  • the distance from the component camera 61 to the mounting head 40 is maintained at a substantially constant distance.
  • the lens unit of the component camera 61 has a fixed focus, and a substantially constant camera field of view Fv is maintained. For this reason, when the electronic component T, which is the object, is imaged by the component camera 61 having an imaging element having a prescribed number of pixels, the number of pixels occupied by the electronic component T in the image data is determined.
  • the target resolution may be set so that the number of pixels used to indicate the one side exceeds the predetermined number of pixels.
  • the data extraction unit 726 calculates a target resolution in accordance with the dimension information of the electronic component T and the number of pixels of the image sensor of the component camera 61. That is, the target resolution varies as appropriate depending on the size of the electronic component T and the number of pixels of the image sensor in an imaging environment determined by the distance from the component camera 61 to the electronic component T and the camera field of view Fv of the component camera 61.
  • the target resolution increases as the size of the electronic component T decreases, and the target resolution decreases as the size of the electronic component T increases.
  • the target resolution is set, the quantity of image data necessary for the multi-frame type super-resolution processing is determined. Therefore, the data extraction unit 726 sets the quantity of image data extracted from a large number of image data captured by the control device 170 while moving the mounting head 40 relative to the component camera 61 based on the target resolution.
  • the alignment processing unit 723 and the reconstruction processing unit 724 perform super-resolution processing on a predetermined number of extracted image data, and high-resolution data that satisfies the target resolution is generated.
  • the holding state recognition unit performs processing for recognizing the holding state of the electronic component T by the suction nozzle 42 based on the high resolution data. At this time, the number of pixels occupied by the electronic component T in the high-resolution data is ensured to some extent, and a reduction in recognition accuracy is prevented.
  • the recognition process of the holding state of the electronic component T in the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the data extraction unit 726 of the control device 170 acquires the dimension information relating to the electronic component T currently held by the suction nozzle 42 from the storage unit 73. Then, the data extraction unit 726 calculates a target resolution according to the dimension information and the number of pixels of the image sensor (S131).
  • the data extraction unit 726 sets the number of image data to be extracted for super-resolution processing from a large number of image data acquired by subsequent imaging processing based on the target resolution (S132).
  • the number of image data extractions may be set for each moving direction of the electronic component T with respect to the component camera 61. For example, it is conceivable that the extraction number is obtained by adding the number of frames in the X axis direction and the number of frames in the Y axis direction.
  • the control device 170 moves the mounting head 40 so as to pass above the component camera 61.
  • the control device 170 controls the component camera 61 to perform imaging of the electronic component T a plurality of times (S133).
  • the control device 170 sends an imaging command to the component camera 61 a plurality of times at a predetermined timing in a state where the reference mark 54 is within the camera field of view Fv of the component camera 61.
  • the moving direction and moving speed of the mounting head 40 controlled by the control device 170, the timing of imaging by the component camera 61, and the number of times of imaging are determined in relation to the number of image data extractions set by the data extraction unit 726. .
  • the interval between the respective imaging positions (displacement amount ⁇ ) is equal to the pixel interval Wp.
  • the displacement amount calculation unit 721 calculates the displacement amount of the other auxiliary data using the image data of one of the many pieces of image data as the reference data (S134). Since the calculation of the displacement amount (S134) is substantially the same as the displacement amount calculation (S24) in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the data determination unit 722 determines the suitability of the super-resolution processing based on the displacement amounts respectively calculated by the displacement amount calculation unit 721 for the plurality of image data acquired by the imaging control (S133) as described above ( S135). Specifically, the data determination unit 722 determines suitability based on the displacement amount, the moving direction corresponding to the displacement amount, and the allowable range based on the displacement amount of the auxiliary data and the number of image data extraction set in S132.
  • the data extraction unit 726 extracts a predetermined number of image data used for the super-resolution processing from the plurality of image data acquired by the imaging control (S133) based on the determination result by the data determination unit 722 (S136).
  • the predetermined number of image data to be extracted is the number of image data extraction set in S132. When there are a large number of image data suitable for super-resolution processing with respect to the number of extractions, higher-order image data close to the optimum value is preferentially extracted.
  • the image processing unit 172 stores the recognized holding states of the plurality of electronic components T in the storage unit 73 and ends the holding state recognition process.
  • the controller 170 moves the moving head (mounting head 40) relative to the imaging device (component camera 61) while moving the component (electronic component T) multiple times with respect to the imaging device.
  • the data determination unit 722 performs the super-resolution processing based on the displacement amounts ⁇ 1 to ⁇ 3 calculated by the displacement amount calculation unit 721 for the plurality of image data acquired by the imaging control.
  • a data extraction unit that determines suitability and the image processing unit 72 extracts a predetermined number of image data used for the super-resolution processing from a plurality of image data acquired by the imaging control based on the determination result by the data determination unit 722 726 is further included.
  • image data suitable for super-resolution processing can be acquired by generally controlling the relative position of the electronic component T and the component camera 61, that is, the imaging position in the imaging process (S133). Therefore, it is possible to reduce the load of the imaging process and shorten the time required for the imaging process.
  • the data extraction unit 726 calculates the target resolution in the high resolution data according to the dimension information of the component (electronic component T) held by the holding member (suction nozzle 42) and the number of pixels of the image sensor.
  • the quantity of image data to be extracted is set based on the target resolution.
  • the number of extractions can be set based on the relationship with the target resolution. Therefore, it is possible to prevent generation of high-resolution data having an excessively high resolution. Thereby, the efficiency of the super-resolution processing can be improved and the processing addition can be reduced.
  • the reference mark 54 is configured by arranging four circular portions at equal intervals around the R axis as shown in FIG.
  • the fiducial mark 54 has a size that occupies a specified range in the camera field of view Fv of the component camera 61 when captured by the component camera 61, its shape and color can be set as appropriate. is there.
  • a shape having a plurality of line segments orthogonal to the direction may be used.
  • the relative movement includes a rotational movement, it is conceivable to set a large interval between the four circular portions in order to suppress an angular error in the alignment process.
  • imaging is performed with the electronic component T positioned with respect to the component camera 61.
  • imaging is performed with the electronic component T moved relative to the component camera 61.
  • the imaging process may be performed by combining them.
  • the configuration in which the assembly machine is the component mounting machine 1 has been described as an example.
  • the assembly machine is an assembly machine that transfers the part acquired at the supply position to the assembly position and assembles the part to the assembly target, the assembly is performed based on the holding state of the part recognized using the super-resolution processing. Control can be performed. Therefore, the assembly machine may constitute a manufacturing facility for assembling a power module or the like, for example. Even in such a configuration, the same effect as the present embodiment can be obtained.
  • Component mounting machine (assembly machine) 2: Base 10: Board transfer device 20: Component supply device 30: Component transfer device 40: Mounting head (moving head) 41: Nozzle holder (holder member) 42: Suction nozzle (holding member) 54: Reference mark 61: Component camera (imaging device) 62: Substrate camera 70, 170: Control device 72, 172: Image processing unit 721: Displacement amount calculation unit, 722: Data determination Unit 723: alignment processing unit, 724: reconstruction processing unit 725: holding state recognition unit, 726: data extraction unit B: circuit board (assembly target), T: electronic component Ps: supply position, Pf: mounting position ( Assembly position) Fs: Part of reference data, F1 to F3: Part of auxiliary data ⁇ 1 to ⁇ 3: Displacement amount, D: Diameter of circular part, Fv: Camera field of view

Landscapes

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Abstract

　多様な部品に対応して保持部材による当該部品の保持状態の認識に用いられる高解像度の画像データを取得可能とし、組立制御の精度を向上できる組立機を提供することを目的とする。　組立機は、移動ヘッドの規定位置に付された基準マークと、複数の画像データを用いた超解像処理により生成した高解像度データに基づいて保持部材による部品の保持状態を認識する画像処理部とを備える。　画像処理部は、基準データの撮像位置に対する他の画像データの撮像位置の変位量をそれぞれ算出する変位量算出部と、基準データに対する他の画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部と、位置合わせされた複数の画像データに基づいて高解像度データを生成する再構成処理部とを有する。

Description

組立機
　本発明は、供給位置で取得した部品を組立位置まで移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機に関するものである。
　組立機は、回路基板に複数の電子部品を実装して電子回路製品を生産する部品実装機や、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備として用いられる。上記の部品実装機として、例えば特許文献１には、吸着ノズルにより供給位置にある電子部品を吸着し、この電子部品を組立位置（回路基板上の所定の座標位置）に実装する構成が開示されている。このような部品実装機においては、吸着ノズルに保持された電子部品を撮像して取得した画像データに基づいて電子部品の保持状態を認識する。そして、部品実装機は、認識した保持状態を実装制御に反映することで、実装制御の精度の向上を図っている。
　ところで、部品実装機などの組立機において部品を撮像する撮像装置は、撮像の対象物までの距離が概ね一定であることや設備コストなどを勘案して、焦点距離が一定に設定されたレンズユニットが多く採用されている。このようなレンズユニットを有する撮像装置では、所定のカメラ視野および撮像装置に搭載された撮像素子の画素数に応じた解像度で撮像が行われる。ここで、レンズユニットにおいて、外形寸法の大きい大型部品が収まるようにカメラ視野を設定すると、外形寸法の小さい小型部品を撮像した際に画像データに占める小型部品の面積が小さく、十分な解像度を確保できないおそれがある。
　そこで、撮像装置のレンズユニットは、小型部品を対象物として十分な解像度を確保した画像データを取得するために、カメラ視野をある程度狭く設定する必要がある。しかし、このような設定では、大型部品を撮像の対象物とした場合に、大型部品がカメラ視野を超えてしまうおそれがある。そこで、特許文献２では、超解像処理により高解像度データを生成し、この高解像度データに基づいて実装制御を行う部品実装機が開示されている。
特開２０１３－２６２７８号公報 特開平１１－１９１１５７号公報
　ところで、超解像処理には、特許文献２に記載されているように、複数の画像データを用いて高解像度データを生成するマルチフレーム型が知られている。このマルチフレーム型の超解像処理では、主として、複数の画像データを位置合わせする処理と、高解像度データを再構成する処理が行われる。位置合わせ処理は、例えば、撮像装置に対して部品等の対象物を相対移動させた際の移動量に基づいて行う。
　そうすると、撮像装置に対して対象物を相対移動させた際の指令位置と実位置とに誤差が生じた場合には、位置合わせ処理にも誤差が生じることになる。マルチフレーム型の超解像処理において位置合わせ処理に誤差が生じると、生成される高解像度データに誤差が含まれることになる。このような高解像度データに基づいて部品の保持状態の認識を行うと、部品の位置や角度を誤認するおそれがある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、多様な部品に対応して保持部材による当該部品の保持状態の認識に用いられる高解像度の画像データを取得可能とし、組立制御の精度を向上できる組立機を提供することを目的とする。
　請求項１に係る組立機は、供給位置に供給された部品を取得して保持する保持部材と、１または複数の前記保持部材を昇降可能に支持し、前記供給位置から被組立体が位置決めされた組立位置まで移動可能に設けられた移動ヘッドと、前記保持部材に保持された前記部品を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が前記部品を撮像する際に当該撮像装置の視野に収まる前記移動ヘッドの規定位置に付された基準マークと、前記部品に対する前記撮像装置の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の前記画像データを用いた超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて前記保持部材による前記部品の保持状態を認識する画像処理部と、予め記憶されている制御プログラムと認識された前記部品の保持状態とに基づいて前記保持部材の移動を制御して、前記組立位置に前記部品を移載させる制御装置と、を備え、前記基準マークは、前記撮像装置により撮像された場合に前記撮像装置の視野において規定の範囲を占める寸法に設定され、前記画像処理部は、複数の前記画像データのうち一の前記画像データを基準データとし、当該基準データの前記撮像位置に対する他の前記画像データの前記撮像位置の変位量を、各前記画像データに含まれる前記基準マークに基づいてそれぞれ算出する変位量算出部と、複数の前記画像データの各前記変位量に基づいて、前記基準データに対する他の前記画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部と、位置合わせされた複数の前記画像データに基づいて前記高解像度データを生成する再構成処理部と、を有する。
　このような構成によると、複数の画像データを用いた超解像処理、即ちマルチフレーム型の超解像処理において、変位量算出部により算出された複数の画像データの各変位量に基づいて基準データに対する他の画像データの位置合わせ処理が行われる。ここで、変位量算出部は、この変位量を算出する際に、各画像データに含まれる基準マークに基づく構成としている。そのため、仮に撮像装置に対して対象物（部品）を相対移動させた際の指令位置と実位置とに誤差が生じていたとしても、この誤差が位置合わせ処理に影響することを防止できる。つまり、位置合わせ処理部は、部品を移動させる際の移動ヘッドに対する指令位置によらず画像データの位置合わせ処理を行う。これにより、位置合わせ処理部は、各画像データを正確に位置合わせすることが可能となる。
　よって、画像処理部は、撮像装置のレンズユニットについて大型部品が収まるようにカメラ視野を設定したとしても、高解像度の撮像素子を用いることなく小型部品の保持状態の認識に足りる高解像度データを生成することができる。従って、組立機の制御装置は、このように生成された高解像度データを用いることにより、多様な部品に対応して保持状態の認識に用いられる画像データを取得可能とし、組立制御の精度を向上できる。
第一実施形態における部品実装機を示す全体図である。 部品装着ヘッドの一部を拡大した正面図である。 図２のＡ方向矢視図である。 部品実装機の制御装置を示すブロック図である。 部品実装機による装着処理を示すフロー図である。 保持状態の認識処理を示すフロー図である。 複数の画像データの撮像位置の変位量を示す図である。 第二実施形態における部品実装機の制御装置を示すブロック図である。 保持状態の認識処理を示すフロー図である。
　以下、本発明の組立機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態において、組立機は、回路基板（被組立体）に電子部品を実装して生産される回路基板製品を対象とする部品実装機である。部品実装機は、例えば集積回路の製造工程において、回路基板上に複数の電子部品を装着する装置である。回路基板は、例えばスクリーン印刷機により電子部品の装着位置（組立位置）にクリームハンダが塗布され、複数の部品実装機を順に搬送されて電子部品が装着される。その後に、電子部品が装着された回路基板は、リフロー炉に搬送されてハンダ付けされることにより回路基板製品として集積回路を構成する。
　＜第一実施形態＞
　（１－１．部品実装機の全体構成）
　部品実装機１の全体構成について、図１，２を参照して説明する。部品実装機１は、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品移載装置３０と、部品カメラ６１と、基板カメラ６２と、制御装置７０とを備えて構成される。各装置１０，２０，３０および部品カメラ６１は、部品実装機１の基台２に設けられている。また、図１に示すように、部品実装機１の水平幅方向（図１の左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品実装機１の水平長手方向（図１の右上から左下に向かう方向）をＹ軸方向、鉛直高さ方向（図１の上下方向）をＺ軸方向とする。
　（１－１－１．基板搬送装置１０）
　基板搬送装置１０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、回路基板Ｂを所定の位置に位置決めする。この基板搬送装置１０は、Ｙ軸方向に並設された複数の搬送機構１１により構成されたダブルコンベアタイプである。搬送機構１１は、図示しないコンベアベルトに載置されて搬送される回路基板Ｂを案内する一対のガイドレール１２，１３を有する。搬送機構１１は、電子部品Ｔの装着処理に際して、回路基板Ｂを所定のＸ軸方向位置まで搬入して、クランプ装置により回路基板Ｂをクランプする。そして、搬送機構１１は、回路基板Ｂに電子部品Ｔが装着されると、回路基板Ｂをアンクランプして、部品実装機１の機外に回路基板Ｂを搬出する。
　（１－１－２．部品供給装置２０）
　部品供給装置２０は、回路基板Ｂに実装される電子部品Ｔを供給する装置である。部品供給装置２０は、部品実装機１のＹ軸方向の前部側（図１の左下側）に配置されている。この部品供給装置２０は、本実施形態において、複数のカセット式のフィーダ２１を用いたフィーダ方式としている。フィーダ２１は、基台２に対して着脱可能に取り付けられるフィーダ本体部２１ａとフィーダ本体部２１ａの後端側に設けられたリール収容部２１ｂとを有する。フィーダ２１は、リール収容部２１ｂにより部品包装テープが巻回された供給リール２２を保持している。
　上記の部品包装テープは、電子部品Ｔが所定ピッチで収納されたキャリアテープと、このキャリアテープの上面に接着されて電子部品Ｔを覆うトップテープとにより構成される。フィーダ２１は、図示しないピッチ送り機構により供給リール２２から引き出された部品包装テープをピッチ送りする。そして、フィーダ２１は、キャリアテープからトップテープを剥離して電子部品Ｔを露出させている。これにより、フィーダ２１は、フィーダ本体部２１ａの前端側に位置する供給位置Ｐｓにおいて、部品移載装置３０の吸着ノズル４２が電子部品Ｔを吸着可能となるように電子部品Ｔの供給を行っている。
　（１－１－３．部品移載装置３０）
　部品移載装置３０は、供給位置Ｐｓに供給された電子部品Ｔを保持して、回路基板Ｂ上の装着位置Ｐｆ（本発明の「組立位置」に相当する）まで電子部品Ｔを移載する。本実施形態において、部品移載装置３０は、基板搬送装置１０および部品供給装置２０の上方に配置された直交座標型としている。この部品移載装置３０は、Ｙ軸方向に延在する一対のＹ軸レール３１にＹ軸方向に移動可能にＹ軸スライド３２が設けられている。
　Ｙ軸スライド３２は、ボールねじ機構を介してＹ軸モータ３３の動作により制御される。また、Ｙ軸スライド３２には、移動台３４がＸ軸方向に移動可能に設けられている。移動台３４は、図示しないボールねじ機構を介してＸ軸モータ３５の動作により制御される。Ｙ軸スライド３２および移動台３４は、上記の構成の他に、例えばリニアモータを用いられた直動機構に設けられ、当該リニアモータの動作により制御される構成としてもよい。
　また、部品移載装置３０の移動台３４には、実装ヘッド４０（本発明の「移動ヘッド」に相当する）が取り付けられている。この実装ヘッド４０は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能なノズルホルダ４１（本発明の「ホルダ部材」に相当する）により複数の吸着ノズル４２（本発明の「保持部材」に相当する）を昇降可能に支持する。実装ヘッド４０は、フレーム４３を介して移動台３４に固定されている。フレーム４３は、上部にＲ軸モータ４４およびＺ軸モータ４５を支持している。
　より詳細には、実装ヘッド４０のノズルホルダ４１は、全体形状としては円柱状に形成され、図２に示すように、インデックス軸４６を介してＲ軸モータ４４の出力軸に連結されている。これにより、ノズルホルダ４１は、Ｒ軸モータ４４およびインデックス軸４６によって回転制御可能に構成されている。
　また、ノズルホルダ４１は、図３に示すように、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（本実施形態では１２本）のノズルスピンドル４７をＺ軸方向に摺動可能に支持している。各ノズルスピンドル４７の下端部には、図２に示すように、吸着ノズル４２が交換可能にそれぞれ取り付けられている。このように、ノズルホルダ４１は、各ノズルスピンドル４７を介して各吸着ノズル４２を支持している。
　また、ノズルスピンドル４７の上端部にはノズルギヤ４７ａが形成されている。このノズルギヤ４７ａは、インデックス軸４６の外周側に相対回転可能に支持されたθ軸ギヤ５１とＺ軸方向に摺動可能に噛合している。θ軸ギヤ５１は、Ｚ軸方向に所定長さの歯幅を有し、図示しないθ軸モータと変速機構５２を介して連結され、θ軸モータにより回転駆動する。このような構成により、θ軸モータが回転すると、変速機構５２およびθ軸ギヤ５１を介して、ノズルホルダ４１に支持された全てのノズルスピンドル４７が回転する。よって、各吸着ノズル４２は、θ軸モータの回転によりノズルホルダ４１に対して自転し、θ軸モータ等によって回転制御可能に構成されている。
　また、ノズルスピンドル４７の外周側であって、ノズルホルダ４１の上面とノズルギヤ４７ａの下面との間には圧縮スプリング４８が設けられている。ノズルスピンドル４７は、この圧縮スプリング４８によりノズルホルダ４１に対して上方に付勢され、下端部に形成された大径部４７ｂがノズルホルダ４１の下面に当接することで上方への移動を規制されている。つまり、ノズルスピンドル４７の大径部４７ｂがノズルホルダ４１に当接している状態は、ノズルスピンドル４７に取り付けられた吸着ノズル４２が最も上昇した状態にある。
　複数のノズルスピンドル４７のうち昇降位置Ｈ１に割出されたノズルスピンドル４７の上端面には、ノズルレバー５３が当接している。ノズルレバー５３は、Ｚ軸モータ４５の出力軸に図示しないボールねじ機構を介して連結され、Ｚ軸モータ４５の回転駆動によりＺ軸方向に移動制御される。このような構成により、Ｚ軸モータ４５が回転すると、ノズルレバー５３がノズルスピンドル４７を押圧し、ノズルスピンドル４７が圧縮スプリング４８の弾性力に抗してＺ軸方向にノズルスピンドル４７を下降させる。
　このように、Ｚ軸モータ４５や圧縮スプリング４８等により昇降機構が構成され、吸着ノズル４２は、ノズルスピンドル４７のＺ軸方向移動に伴って昇降するようになっている。また、各吸着ノズル４２には、ノズルスピンドル４７を介して図示しない吸着ノズル駆動装置から負圧が供給される。これにより、各吸着ノズル４２は、その先端部で電子部品Ｔを吸着可能としている。
　ノズルホルダ４１の下面には、図３に示すように、基準マーク５４が付されている。基準マーク５４は、後述する部品カメラ６１が吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔを撮像する際に、当該部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖに収まる実装ヘッド４０の規定位置に付されている。本実施形態においては、基準マーク５４は、ノズルホルダ４１の下面であって、Ｒ軸中心に基準マーク５４の中心が一致するように配置されている。これにより、基準マーク５４は、実装ヘッド４０の基準となる位置を示す構成となっている。
　本実施形態において、基準マーク５４は、図３に示すように、直径Ｄからなる円形部をＲ軸周りに等間隔に４つ配置して構成される。基準マーク５４は、部品カメラ６１により撮像された場合に部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖにおいて規定の範囲を占める寸法に設定されている。詳細には、撮像により取得される画像データにおいて、基準マーク５４を構成する４つの円形部がそれぞれ規定の画素数をもって示されるように、当該円形部の直径Ｄが設定されている。また、基準マーク５４の色彩は、ノズルホルダ４１との境界が鮮明となるように設定されている。
　（１－１－４．部品カメラ６１および基板カメラ６２）
　部品カメラ６１および基板カメラ６２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ６１および基板カメラ６２は、通信可能に接続された制御装置７０による制御信号に基づいてカメラ視野Ｆｖに収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置７０に送出する。
　部品カメラ６１は、光軸がＺ軸方向となるように基台２に固定され、吸着ノズル４２に保持された状態の電子部品Ｔを撮像可能に構成されている。詳細には、部品カメラ６１のレンズユニットは、撮像素子から一定の距離にある対象物に焦点が合うように設定されている。また、部品カメラ６１のレンズユニットのカメラ視野Ｆｖは、図３に示すように、実装ヘッド４０が支持する全ての吸着ノズル４２が収まる大きさに設定されている。つまり、このカメラ視野Ｆｖに設定された部品カメラ６１により撮像すると、１２本の吸着ノズル４２に保持された全ての電子部品Ｔを１枚の画像データに収めることが可能である。
　また、部品カメラ６１から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により吸着ノズル４２による電子部品Ｔの保持状態を認識する。そして、制御装置７０が電子部品Ｔの保持状態に応じて吸着ノズル４２の位置および角度を補正することで、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。電子部品Ｔの保持状態の認識処理の詳細については後述する。
　基板カメラ６２は、光軸がＺ軸方向となるように移動台３４に固定され、回路基板Ｂを撮像可能に構成されている。この基板カメラ６２から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により例えば基板に付された基板マークを認識することで、基板搬送装置１０による回路基板Ｂの位置決め状態を認識する。そして、制御装置７０は、回路基板Ｂの位置決め状態に応じて移動台３４の位置を補正して、電子部品Ｔの装着を行うように制御する。このように、基板カメラ６２の撮像による画像データを用いることにより、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。
　（１－１－５．制御装置７０）
　制御装置７０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成され、部品カメラ６１および基板カメラ６２の撮像により取得した画像データに基づいて回路基板Ｂへの電子部品Ｔの実装を制御する。この制御装置７０は、図４に示すように、実装制御部７１、画像処理部７２、および記憶部７３に、バスを介して入出力インターフェース７５が接続されている。入出力インターフェース７５には、モータ制御回路７６および撮像制御回路７７が接続されている。
　実装制御部７１は、モータ制御回路７６を介して実装ヘッド４０の位置や吸着機構の動作を制御する。より詳細には、実装制御部７１は、部品実装機１に複数設けられた各種センサから出力される情報や、各種の認識処理の結果を入力する。そして、実装制御部７１は、記憶部７３に記憶されている制御プログラム、各種センサによる情報、画像処理や認識処理の結果に基づいて、モータ制御回路７６に制御信号を送出する。これにより、実装ヘッド４０に支持された吸着ノズル４２の位置および回転角度が制御される。
　画像処理部７２は、撮像制御回路７７を介して部品カメラ６１および基板カメラ６２の撮像による画像データを取得して、用途に応じた画像処理を実行する。この画像処理には、例えば、画像データの二値化、フィルタリング、色相抽出、超解像処理などが含まれる。画像処理部７２の詳細については後述する。
　記憶部７３は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。この記憶部７３には、部品実装機１を動作させるための制御プログラム、バスや通信ケーブルを介して部品カメラ６１および基板カメラ６２から制御装置７０に転送された画像データ、画像処理部７２による処理の一時データなどが記憶される。入出力インターフェース７５は、ＣＰＵや記憶部７３と各制御回路７６，７７との間に介在し、データ形式の変換や信号強度を調整する。
　モータ制御回路７６は、実装制御部７１による制御信号に基づいて、Ｙ軸モータ３３、Ｘ軸モータ３５、Ｒ軸モータ４４、Ｚ軸モータ４５、およびθ軸モータを制御する。これにより、実装ヘッド４０が各軸方向に位置決めされる。また、この制御により、所定の吸着ノズル４２が昇降位置Ｈ１に割り出されるとともに、所定角度となるように制御される。
　撮像制御回路７７は、制御装置７０のＣＰＵなどによる撮像の制御信号に基づいて、部品カメラ６１および基板カメラ６２による撮像を制御する。また、撮像制御回路７７は、部品カメラ６１および基板カメラ６２の撮像による画像データを取得して、入出力インターフェース７５を介して記憶部７３に記憶させる。
　（１－２．画像処理部７２の詳細構成）
　制御装置７０の画像処理部７２の詳細構成について説明する。ここで、画像処理部７２が行う種々の画像処理には、実装制御部７１が吸着ノズル４２の位置および角度を補正する際に用いられる電子部品の保持状態を認識する処理が含まれる。この保持状態の認識処理には、部品カメラ６１の撮像による画像データが用いられる。ここで、部品カメラ６１のレンズユニットは、上記のように、焦点距離が一定に設定され、且つ実装ヘッド４０に支持された複数の吸着ノズル４２が配置される範囲を考慮してカメラ視野を設定されている。
　そのため、小型部品を対象とした保持状態の認識処理において、取得した画像データを単に用いたのでは、画像データにおいて占める小型部品の面積が小さく、十分な解像度を確保できないことがある。そこで、本実施形態では、装着処理の対象が小型部品の場合に、画像処理部７２において、超解像処理を行うことで、部品の保持状態の認識処理の精度向上を図っている。超解像処理としては複数種類の処理方法が知られているが、画像処理部７２は、マルチフレーム型の超解像処理を採用している。
　詳細には、画像処理部７２は、電子部品Ｔに対する部品カメラ６１の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の画像データを用いた超解像処理を行う。画像処理部７２は、マルチフレーム型の超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて吸着ノズル４２による電子部品Ｔの保持状態を認識する。この画像処理部７２は、図４に示すように、変位量算出部７２１と、データ判定部７２２と、位置合わせ処理部７２３と、再構成処理部７２４と、保持状態認識部７２５とを有する。
　変位量算出部７２１は、複数の画像データのうち一の画像データを基準データとし、基準データの撮像位置に対する他の画像データの撮像位置の変位量をそれぞれ算出する。上記の「基準データ」は、マルチフレーム型の超解像処理を行うにあたり、部品カメラ６１の撮像により取得した複数の画像データから任意に選択される。基準データとしては、例えば複数回に亘る撮像のうち最初の撮像により取得された画像データを基準データとしてもよい。また、以下では、複数の画像データから基準データを除いた他の画像データを「補助データ」とも称する。
　また、変位量算出部７２１は、各画像データ（基準データおよび補助データ）に含まれる基準マーク５４に基づいて、補助データの変位量をそれぞれ算出する。ここで、基準マーク５４は、上述したように、部品カメラ６１が吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔを撮像する際に、当該部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖに収まる実装ヘッド４０の規定位置に付されている。よって、部品カメラ６１が吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔを撮像した場合には、当該撮像による各画像データには基準マーク５４が含まれる。
　詳細には、変位量算出部７２１は、先ず基準データにおける基準マーク５４の位置を認識する。これは、基準データの中心を部品カメラ６１の光軸として、当該光軸からの距離を算出することにより認識することが可能である。変位量算出部７２１は、同様に、補助データにおける基準マーク５４の位置を認識する。そして、変位量算出部７２１は、認識した基準データおよび補助データにおける基準マーク５４の位置の差分から変位量を算出する。
　データ判定部７２２は、複数の画像データを用いた超解像処理、即ちマルチフレーム型の超解像処理における各画像データの適否を判定する。また、データ判定部７２２は、複数の画像データの各変位量と、部品カメラ６１の撮像素子における画素の間隔とに基づいて、上記の適否を判定する。ここで、マルチフレーム型の超解像処理に適した画像データとは、変位量をΔ、画素の間隔をＷｐ、任意の整数をＭ、移動方向のフレーム数（基準データを含む）をＮ、とすると、Δ＝Ｗｐ（Ｍ＋１／Ｎ）を最適値とする画像データである。
　例えば、整数Ｍを０、移動方向をＸ軸方向、フレーム数Ｎを２とした場合には、変位量ΔがＸ軸方向に半画素（Δ＝Ｗｐ／２）だけずれた補助データが超解像処理に適していると判定される。移動方向がＹ軸方向を含む場合には、移動方向の変位量をそれぞれ算出して、上記と同様に判定される。また、実際には、許容誤差を勘案して、画像データの変位量が所定の許容範囲に収まるか否かにより、その適否が判定される。
　位置合わせ処理部７２３は、複数の画像データの各変位量に基づいて、基準データに対する他の画像データ（補助データ）の位置合わせを行う。この位置合わせ処理では、基準データにおける基準マーク５４に、補助データにおける基準マーク５４を一致させるように処理される。これにより、基準データの撮像位置に対して、補助データの撮像位置の移動がＸＹ軸方向や回転方向の移動を含む場合には、逆方向に移動させるように補助データが基準データに位置合わせされる。
　また、この位置合わせ処理においては、補助データ撮像位置への移動における制御指令値を用いていない。これにより、移動機構（実装ヘッド４０）の動作誤差や振動に起因して、補助データの撮像位置への移動に意図しない方向への移動が含まれていたとしても、当該移動を含めて位置合わせがなされ、その後の画像処理に影響しない構成となっている。また、位置合わせ処理は、算出された変位量の分だけ補助データを移動させるようにしてもよいし、単に基準マーク５４同士を一致させてもよい。何れにおいても、複数の画像データは、位置合わせされた後に、算出された変位量がそれぞれ関連付けされる。
　再構成処理部７２４は、位置合わせされた複数の画像データに基づいて高解像度データを生成する。詳細には、再構成処理部７２４は、複数の画像データと、それぞれに関連付けられた変位量とに基づいて、ＭＡＰ（Maximum A Posterior）法やＩＢＰ（Iterative Back Projection）法などにより、解像度を高められた画像データを再構成する。
　保持状態認識部７２５は、再構成処理部７２４により生成された高解像度データに基づいて、保持部材である吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔの位置および角度を含む保持状態を認識する。この電子部品Ｔの保持状態は、部品カメラ６１の撮像により取得した低解像度データを用いて認識した保持状態と比較すると、解像度が高まっている分だけ高精度に認識される。
　ここで、保持状態の認識の対象となる電子部品Ｔが画像データにおいて占める面積が小さいと、認識精度が低下する。これは、例えば電子部品Ｔのある一辺を示すために使用される画素数が所定画素数を下回ると、その一辺の長さや角度を割り出すことが困難となるためである。そこで、電子部品Ｔの一辺が所定画素数をもって示される高解像度データを超解像処理により生成し、保持状態の認識に用いている。
　これにより、画像処理部７２は、吸着ノズル４２に対する電子部品ＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置、および吸着ノズル４２の中心軸に対する電子部品Ｔの回転角度を含む保持状態を認識する。画像処理部７２は、実装ヘッド４０が支持する複数の吸着ノズル４２に保持された複数の電子部品Ｔの数量だけ同様の処理を繰り返す。そして、画像処理部７２は、各電子部品Ｔの保持状態について記憶部７３に記憶する。
　（１－３．部品実装機による電子部品Ｔの実装制御等）
　（１－３－１．電子部品Ｔの実装制御）
　上記の部品実装機１による電子部品Ｔの実装制御について、図５を参照して説明する。この保持状態の認識処理は、実装制御部７１による電子部品Ｔの実装制御において実行される。実装制御は、図５に示すように、先ず複数の吸着ノズル４２に電子部品Ｔを順次吸着させる吸着処理（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））が実行される。
　次に、実装ヘッド４０を回路基板Ｂにおける装着位置の上方まで移動させる（Ｓ１２）。このとき、実装ヘッド４０は、部品カメラ６１の上方を経由し、その際に部品カメラ６１による電子部品Ｔの撮像処理が実行される。その後に、電子部品Ｔを回路基板Ｂに順次装着する装着処理（Ｓ１３）が実行される。そして、全ての電子部品Ｔの装着が終了したか否かを判定し（Ｓ１４）、装着が終了するまで上記処理（Ｓ１１～Ｓ１４）が繰り返される。
　上記の実装ヘッド４０の移動（Ｓ１２）および装着処理（Ｓ１３）では、部品カメラ６１の撮像による画像データに基づいて、電子部品Ｔの保持状態の認識処理が実行される。そして、実装制御部７１は、各吸着ノズル４２による電子部品Ｔの保持状態に基づいて、吸着ノズル４２の位置および角度を補正し、電子部品Ｔの実装を制御する。
　（１－３－２．電子部品Ｔの保持状態の認識処理）
　上記の電子部品Ｔの保持状態の認識処理について、図６および図７を参照して説明する。ここで、保持状態の認識処理は、超解像処理により生成された高解像度データを用いる。そして、この超解像処理は、複数の画像データを用いるマルチフレーム型を採用している。本実施形態では、電子部品Ｔに対する部品カメラ６１の相対位置が互いに異なる４箇所の撮像位置において撮像された４つの画像データにより超解像処理を行うものとする。
　制御装置７０は、図６に示すように、最初の撮像位置に実装ヘッド４０を移動させる（Ｓ２１）。この最初の撮像位置としては、例えば部品カメラ６１の光軸と、実装ヘッド４０に付された基準マーク５４の中心とが一致するような位置である。そして、制御装置７０は、複数の電子部品Ｔの撮像処理を行う（Ｓ２２）。
　具体的には、制御装置７０は、実装ヘッド４０が支持する吸着ノズル４２が部品カメラ６１の上方にあることをモータ制御回路７６より入力し、撮像制御回路７７を介して部品カメラ６１に対して撮像を行うように制御指令を送出する。これにより、複数の吸着ノズル４２に保持された状態の全ての電子部品Ｔが撮像され、当該撮像による画像データが記憶部７３に記憶される。
　次に、制御装置７０は、４箇所の撮像位置での撮像が終了したかを判定し（Ｓ２３）、終わっていない場合には（Ｓ２３：Ｎｏ）、Ｓ２１～Ｓ２３を繰り返す。再び実装ヘッド４０を移動させる際に、制御装置７０は、撮像素子における画素の間隔の半分にあたる距離だけＸ軸方向またはＹ軸方向に実装ヘッド４０を移動させる（Ｓ２１）。そして、制御装置７０は、半画素だけ移動した電子部品Ｔの撮像処理を再び行う（Ｓ２２）。
　全ての撮像位置での撮像が終了すると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）と、記憶部７３には、最初の撮像処理による画像データに加えて、Ｘ軸方向に半画素だけシフトした画像データ、Ｙ軸方向に半画素だけシフトした画像データ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ半画素だけシフトした画像データが記憶される。
　続いて、変位量算出部７２１は、最初の撮像により取得された画像データを基準データとして、他の補助データの変位量を算出する（Ｓ２４）。ここで、図７は、複数の画像データの撮像位置の変位量を示している。なお、図７のＦｓは基準データの一部を示し、Ｆ１～Ｆ３は他の補助データの一部を示している。変位量算出部７２１は、先ず基準データＦｓ、補助データＦ１～Ｆ３に含まれる基準マーク５４を認識する。
　次に、変位量算出部７２１は、基準データＦｓの変位量を０として、基準データＦｓの撮像位置に対する第一の補助データＦ１の変位量（Δ１ｘ，Δ１ｙ）を算出する。変位量算出部７２１は、同様に、第二の補助データＦ２の変位量（Δ２ｘ，Δ２ｙ）、および第三の補助データＦ３の変位量（Δ３ｘ，Δ３ｙ）を算出する。
　データ判定部７２２は、複数の画像データがマルチフレーム型の超解像処理に適しているか否かを判定する（Ｓ２５）。詳細には、データ判定部７２２は、先ず補助データＦ１～Ｆ３の変位量Δ１～Δ３を取得する。次に、データ判定部７２２は、それぞれの変位量Δ１～Δ３が、対応する移動方向と許容範囲に基づいて適否を判定する。
　具体的には、第一の補助データＦ１の変位量Δ１におけるＸ軸方向成分Δ１ｘが、実装ヘッド４０の移動（Ｓ２１）により撮像素子の画素の間隔Ｗｐの半分に許容誤差を加算および減算した範囲に収まるかを判定する。さらに、変位量Δ１におけるＹ軸方向成分Δ１ｙが、基準データのＹ軸方向位置に許容誤差を加算および減算した範囲に収まるかを判定する。データ判定部７２２は、変位量Δ２，Δ３についても同様に判定する。
　上記の判定において、補助データの変位量Δ１～Δ３が超解像処理に不適と判定された場合には（Ｓ２５：Ｎｏ）、制御装置７０は、再び撮像を行う。つまり、制御装置７０は、不適と判定された補助データに対応する撮像位置まで実装ヘッド４０を移動させ（Ｓ２１）、電子部品Ｔの撮像処理を行う（Ｓ２２）。また、不適と判定された補助データの分だけＳ２１～Ｓ２３を繰り返す。
　一方で、補助データの変位量の変位量Δ１～Δ３が超解像処理に適正と判定された場合には（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、位置合わせ処理部７２３が基準データに対する補助データの位置合わせ処理を実行する（Ｓ２６）。この位置合わせ処理では、補助データの変位量Δ１～Δ３に基づいて、基準データにおける基準マーク５４に補助データにおける基準マーク５４を一致させるように処理される。これにより、基準データに補助データが位置合わせされ、算出されている変位量Δ１～Δ３を関連付けられて記憶部７３に記憶される。
　続いて、再構成処理部７２４は、位置合わせされた複数の画像データに基づいて高解像度データを生成する再構成処理を実行する（Ｓ２７）。上記の位置合わせ処理（Ｓ２６）および再構成処理（Ｓ２７）がマルチフレーム型の超解像処理に相当する。このような超解像処理によって、画像処理部７２は、複数の電子部品Ｔの一辺が所定画素数をもって示される高解像度データを取得する。
　そして、保持状態認識部７２５は、超解像処理により生成された高解像度データに基づいて、吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔの位置および角度を含む保持状態の認識処理を実行する（Ｓ２８）。この保持状態の認識処理は、例えば高解像度データにおける電子部品Ｔと、部品情報に含まれる電子部品Ｔの外形をマッチングすることにより行われる。画像処理部７２は、電子部品Ｔの保持状態として、それぞれの吸着ノズル４２に対する電子部品ＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向のずれ量、および吸着ノズル４２の中心軸に対する電子部品Ｔの回転角度を記憶部７３に記憶させて、この保持状態の認識処理を終了する。
　（１－４．実施形態の構成による効果）
　本実施形態に係る組立機（部品実装機１）は、供給位置Ｐｓに供給された部品（電子部品Ｔ）を取得して保持する保持部材（吸着ノズル４２）と、１または複数の保持部材（吸着ノズル４２）を昇降可能に支持し、供給位置Ｐｓから被組立体（回路基板Ｂ）が位置決めされた組立位置（装着位置Ｐｆ）まで移動可能に設けられた移動ヘッド（実装ヘッド４０）と、保持部材に保持された部品を撮像する撮像装置（部品カメラ６１）と、撮像装置が部品を撮像する際に当該撮像装置の視野（カメラ視野Ｆｖ）に収まる移動ヘッドの規定位置に付された基準マーク５４と、部品に対する撮像装置の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の画像データを用いた超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて保持部材による部品の保持状態を認識する画像処理部７２と、予め記憶されている制御プログラムと認識された部品の保持状態とに基づいて保持部材の移動を制御して、組立位置に部品を移載させる制御装置７０と、を備える。
　基準マーク５４は、撮像装置により撮像された場合に撮像装置の視野において規定の範囲を占める寸法に設定される。画像処理部７２は、複数の画像データのうち一の画像データを基準データとし、当該基準データの撮像位置に対する他の画像データの撮像位置の変位量Δ１～Δ３を、各画像データに含まれる基準マーク５４に基づいてそれぞれ算出する変位量算出部７２１と、複数の画像データの各変位量Δ１～Δ３に基づいて、基準データに対する他の画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部７２３と、位置合わせされた複数の画像データに基づいて高解像度データを生成する再構成処理部７２４と、を有する。
　このような構成において、変位量算出部７２１は、基準データおよび補助データに含まれる基準マーク５４に基づいて、補助データの変位量Δ１～Δ３を算出する。そのため、仮に部品カメラ６１に対して電子部品Ｔを相対移動させた際の指令位置と実位置とに誤差が生じていたとしても、この誤差が位置合わせ処理（Ｓ２６）に影響することを防止できる。つまり、位置合わせ処理部７２３は、電子部品Ｔを移動させる際の実装ヘッド４０に対する指令位置を用いることなく、画像データの位置合わせ処理を行う。これにより、位置合わせ処理部７２３は、各画像データを正確に位置合わせすることが可能となる。
　よって、画像処理部７２は、部品カメラ６１のレンズユニットについて大型の部品が収まるようにカメラ視野Ｆｖを設定したとしても、高解像度の撮像素子を用いることなく小型の電子部品Ｔの保持状態の認識に足りる高解像度データを生成することができる。従って、部品実装機１の制御装置７０は、このように生成された高解像度データを用いることにより、多様な電子部品Ｔに対応して保持状態の認識に用いられる画像データを取得可能とし、組立制御（実装制御）の精度を向上できる。
　本実施形態において、画像処理部７２は、複数の画像データの各変位量Δ１～Δ３と、撮像装置（部品カメラ６１）の撮像素子における画素の間隔とに基づいて、超解像処理における各画像データの適否を判定するデータ判定部７２２をさらに有する。
　このような構成によると、撮像により取得された画像データの超解像処理における適否を判定できる（Ｓ２５）。そうすると、不適な画像データを超解像処理（Ｓ２６，Ｓ２７）の実行前に認識できるので、超解像処理の精度低下を未然に防ぐことができる。また、超解像処理に不適な画像データを検出した場合には、再撮像（Ｓ２１～Ｓ２３）を行うことで、再度、超解像処理に適した画像データを取得することができる。
　本実施形態において、移動ヘッド（実装ヘッド４０）は、回転可能なホルダ部材（ノズルホルダ４１）により複数の保持部材（吸着ノズル４２）を支持し、撮像装置（部品カメラ６１）の視野（カメラ視野Ｆｖ）は、移動ヘッドが支持する全ての保持部材が収まる大きさに設定されている。
　このような構成によると、広範なカメラ視野Ｆｖを有するようにレンズユニットを設定しても、画像処理部７２は、微細な電子部品Ｔに対応して、その保持状態を認識することが可能となる。よって、部品実装機１においては、多様な電子部品Ｔへの対応が可能となる。よって、本発明を部品実装機１に適用することは特に有用である。
　本実施形態において、保持部材は、部品（電子部品Ｔ）を吸着して保持する吸着ノズル４２であり、組立機は、制御装置７０の制御によって被組立体（回路基板Ｂ）である回路基板に吸着ノズルにより保持された部品を実装する部品実装機１である。
　このような構成によると、電子部品Ｔが微細化するとともに、大型の電子部品Ｔを回路基板Ｂに実装することが要求される部品実装機１においては、広範なレンズユニットを採用でき、かつ微細な電子部品Ｔへの対応が可能となる。よって、本発明を部品実装機１に適用することは特に有用である。
　＜第二実施形態＞
　第二実施形態の部品実装機について、図８および図９を参照して説明する。第二実施形態の構成は、主として、第一実施形態の制御装置７０における画像処理部７２の構成、および電子部品Ｔの保持状態の認識処理が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
　（２－１．制御装置１７０）
　本実施形態の制御装置１７０は、超解像処理に用いられる複数の画像データの取得方法が、第一実施形態の制御装置７０の採用する方法と相違する。詳細には、制御装置１７０は、超解像処理に用いられる複数の画像データを取得するための撮像処理において、実装ヘッド４０を部品カメラ６１に対して相対移動させながら、部品カメラ６１に対して複数回に亘り電子部品Ｔの撮像を行うように制御する。この撮像制御により取得される画像データの数量は、超解像処理に用いられる画像データの数量よりも多い。
　変位量算出部７２１は、取得された複数の画像データのうち一の画像データを基準データとし、基準データの撮像位置に対する他の画像データ（補助データ）の撮像位置の変位量をそれぞれ算出する。そして、データ判定部７２２は、上記のような撮像の制御により取得した複数の画像データについて変位量算出部７２１によりそれぞれ算出された変位量に基づいて、超解像処理における画像データの適否を判定する。
　また、制御装置１７０の画像処理部１７２は、第一実施形態の画像処理部７２に加えてデータ抽出部７２６を有する。データ抽出部７２６は、データ判定部７２２による判定結果に基づいて、撮像の制御により取得した複数の画像データから超解像処理に用いる所定数の画像データを抽出する。このとき、データ抽出部７２６は、先ず吸着ノズル４２に保持された電子部品Ｔの寸法情報、および部品カメラ６１の撮像素子の画素数に応じて、高解像度データにおける目標解像度を算出する。次に、データ抽出部７２６は、抽出する画像データの数量を目標解像度に基づいて設定する。
　ここで、上述した部品実装機１の構成によると、部品カメラ６１から実装ヘッド４０までの距離は概ね一定の距離が維持されている。また、部品カメラ６１のレンズユニットは、固定焦点であり、概ね一定のカメラ視野Ｆｖが維持されている。そのため、規定の画素数からなる撮像素子を有する部品カメラ６１により対象物である電子部品Ｔを撮像すると、画像データにおいて電子部品Ｔが占める画素数が定まることになる。
　また、上述したように、画像データにおいて電子部品Ｔのある一辺を示すために使用される画素数が所定画素数を下回ると、その一辺の長さや角度を割り出すことが困難となる。つまり、電子部品Ｔのある一辺の長さや角度を認識するためには、当該一辺を示すために使用される画素数が所定画素数を上回るように、目標解像度を設定すればよい。
　そこで、データ抽出部７２６は、電子部品Ｔの寸法情報、および部品カメラ６１の撮像素子の画素数に応じて目標解像度を算出する。つまり、この目標解像度は、部品カメラ６１から電子部品Ｔまでの距離と部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖとにより定まる撮像環境において、電子部品Ｔの寸法および撮像素子の画素数によって適宜変動する。
　よって、電子部品Ｔの寸法が小さくなれば目標解像度は高くなり、電子部品Ｔの寸法が大きくなれば目標解像度は低くなる。そして、目標解像度が設定されると、マルチフレーム型の超解像処理において必要となる画像データの数量が定まる。そこで、データ抽出部７２６は、制御装置１７０が部品カメラ６１に対して実装ヘッド４０を相対移動させながら撮像した多数の画像データから抽出する画像データの数量を目標解像度に基づいて設定する。
　また、位置合わせ処理部７２３および再構成処理部７２４により、抽出された所定数の画像データが超解像処理され、目標解像度を満たす高解像度データが生成される。保持状態認識部は、この高解像度データに基づいて吸着ノズル４２による電子部品Ｔの保持状態を認識する処理を行う。このとき、高解像度データにおいて電子部品Ｔが占める画素数がある程度に確保され、認識精度の低下の防止が図られている。
　（２－２．電子部品Ｔの保持状態の認識処理）
　本実施形態における電子部品Ｔの保持状態の認識処理について、図９を参照して説明する。制御装置１７０のデータ抽出部７２６は、現在、吸着ノズル４２に保持されている電子部品Ｔに係る寸法情報を記憶部７３から取得する。そして、データ抽出部７２６は、この寸法情報、および撮像素子の画素数に応じて目標解像度を算出する（Ｓ１３１）。
　次に、データ抽出部７２６は、後の撮像処理により取得される多数の画像データから超解像処理のために抽出する画像データの数量を目標解像度に基づいて設定する（Ｓ１３２）。この画像データの抽出数については、部品カメラ６１に対する電子部品Ｔの移動方向ごとに設定してもよい。例えば、Ｘ軸方向のフレーム数とＹ軸方向のフレーム数との合算で抽出数とすることが考えられる。
　続いて、制御装置１７０は、部品カメラ６１の上方を通過させるように実装ヘッド４０を移動させる。このとき、制御装置１７０は、部品カメラ６１に対して複数回に亘り電子部品Ｔの撮像を行うように制御する（Ｓ１３３）。詳細には、制御装置１７０は、部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖに基準マーク５４が収まる状態において、部品カメラ６１に所定のタイミングで撮像指令を複数回に亘り送出する。
　制御装置１７０により制御される実装ヘッド４０の移動方向、移動速度、部品カメラ６１による撮像のタイミング、撮像の回数については、データ抽出部７２６により設定された画像データの抽出数との関係で定められる。例えば、Ｘ軸方向のフレーム数が２の場合に、実装ヘッド４０をＸ軸方向に一定速度で移動させた状態で、それぞれの撮像位置の間隔（変位量Δ）が画素の間隔Ｗｐを整数Ｍ倍した値に、画素の間隔Ｗｐを２等分した距離（Ｗｐ／３）を加算した値（Δ＝Ｗｐ（Ｍ＋１／２））となるように撮像指令を送出する。
　上記のような撮像処理により、実装ヘッド４０が部品カメラ６１の上方に位置する期間に多数の画像データが記憶部７３に記憶される。続いて、変位量算出部７２１は、多数の画像データの一の画像データを基準データとして、他の補助データの変位量を算出する（Ｓ１３４）。この変位量の算出（Ｓ１３４）については、第一実施形態における変位量の算出（Ｓ２４）と実質的に同様なので説明を省略する。
　データ判定部７２２は、上記のような撮像の制御（Ｓ１３３）により取得した複数の画像データについて、変位量算出部７２１によりそれぞれ算出された変位量に基づいて超解像処理における適否を判定する（Ｓ１３５）。詳細には、データ判定部７２２は、補助データの変位量と、Ｓ１３２において設定された画像データの抽出数とに基づいて、変位量と対応する移動方向と許容範囲に基づいて適否を判定する。
　データ抽出部７２６は、データ判定部７２２による判定結果に基づいて、撮像の制御（Ｓ１３３）により取得した複数の画像データから超解像処理に用いる所定数の画像データを抽出する（Ｓ１３６）。抽出する画像データの所定数は、Ｓ１３２において設定された画像データの抽出数である。抽出数に対して、超解像処理に適した画像データが多数ある場合には、そのうちから最適値に近い上位の画像データを優先的に抽出する。
　その後に、位置合わせ処理（Ｓ１３７）、再構成処理（Ｓ１３８）、および保持状態の認識処理（Ｓ１３９）を実行する。これらの処理は、第一実施形態の対応する処理（Ｓ２６～Ｓ２８）と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。画像処理部１７２は、認識された複数の電子部品Ｔの保持状態を記憶部７３に記憶させて、この保持状態の認識処理を終了する。
　（２－３．実施形態の構成による効果）
　上述した部品実装機１によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態において、制御装置１７０は、移動ヘッド（実装ヘッド４０）を撮像装置（部品カメラ６１）に対して相対移動させながら、撮像装置に対して複数回に亘り部品（電子部品Ｔ）の撮像を行うように制御し、データ判定部７２２は、当該撮像の制御により取得した複数の画像データについて変位量算出部７２１によりそれぞれ算出された変位量Δ１～Δ３に基づいて超解像処理における適否を判定し、画像処理部７２は、データ判定部７２２による判定結果に基づいて、撮像の制御により取得した複数の画像データから超解像処理に用いる所定数の画像データを抽出するデータ抽出部７２６をさらに有する。
　このような構成によると、撮像の処理（Ｓ１３３）において、電子部品Ｔと部品カメラ６１の相対位置、即ち撮像位置を概ね制御することにより、超解像処理に適した画像データを取得できる。よって、撮像の処理の負荷を軽減し、撮像の処理に要する時間を短縮することができる。
　本実施形態において、データ抽出部７２６は、保持部材（吸着ノズル４２）に保持された部品（電子部品Ｔ）の寸法情報、および撮像素子の画素数に応じて高解像度データにおける目標解像度を算出し、抽出する画像データの数量を目標解像度に基づいて設定する。
　このような構成によると、多数の画像データから超解像処理に用いられる画像データを抽出する際に、目標解像度との関係から抽出数を設定できる。これにより、過剰に高い解像度となる高解像度データが生成されることを防止できる。これにより、超解像処理の効率を向上し、また処理付加を軽減することができる。
　＜第一、第二実施形態の変形態様＞
　第一、第二実施形態では、基準マーク５４は、図３に示すように、４つの円形部をＲ軸周りに等間隔に配置して構成されるものとした。これに対して、基準マーク５４は、部品カメラ６１により撮像された場合に部品カメラ６１のカメラ視野Ｆｖにおいて規定の範囲を占める寸法であれば、その形状および色彩については適宜設定することが可能である。
　具体的には、部品カメラ６１に対する電子部品Ｔの相対移動の方向を勘案して、当該方向に直交する線分を複数有する形状としてもよい。また、上記の相対移動に回転移動が含まれる場合には、位置合わせ処理における角度誤差を抑制するために、４つの円形部の間隔を大きく設定することも考えられる。
　ここで、第一実施形態の撮像処理（Ｓ２２）では、部品カメラ６１に対して電子部品Ｔを位置決めした状態で撮像を行うものとした。一方で、第二実施形態の撮像処理（Ｓ１３３）では、部品カメラ６１に対して電子部品Ｔが移動した状態で撮像を行うものとした。その他に、これらを組み合わせて撮像処理を行うようにしてもよい。
　例えば、実装ヘッド４０の移動に伴い発生する振動などを利用して撮像処理を行うようにしてもよい。部品カメラ６１に対して電子部品Ｔを位置決めした場合に、指令位置に実装ヘッド４０が到達した直後に実装ヘッド４０が振動し、完全に静止した状態となるまでの期間が生じることがある。これは、特に実装ヘッド４０の移動速度が高い場合に生じやすい。そこで、実装ヘッド４０が振動している期間に電子部品Ｔを複数回に亘り撮像し、超解像処理に適した画像データを抽出することが可能である。
　また、本実施形態では、組立機が部品実装機１である構成を例示して説明した。その他に、供給位置で取得した部品を組立位置まで移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機であれば、超解像処理を用いて認識した部品の保持状態に基づいて、組立制御を行うことが可能である。よって、組立機は、例えば、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備を構成するものとしてもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を得られる。
　１：部品実装機（組立機）、　２：基台
　１０：基板搬送装置、　２０：部品供給装置
　３０：部品移載装置
　　４０：実装ヘッド（移動ヘッド）
　　　４１：ノズルホルダ（ホルダ部材）
　　　４２：吸着ノズル（保持部材）、　５４：基準マーク
　６１：部品カメラ（撮像装置）、　６２：基板カメラ
　７０，１７０：制御装置
　　７２，１７２：画像処理部
　　　７２１：変位量算出部、　７２２：データ判定部
　　　７２３：位置合わせ処理部、　７２４：再構成処理部
　　　７２５：保持状態認識部、　７２６：データ抽出部
　Ｂ：回路基板（被組立体）、　Ｔ：電子部品
　Ｐｓ：供給位置、　Ｐｆ：装着位置（組立位置）
　Ｆｓ：基準データの一部、　Ｆ１～Ｆ３：補助データの一部
　Δ１～Δ３：変位量、　Ｄ：円形部の直径、　Ｆｖ：カメラ視野

Claims (6)

  1. 　供給位置に供給された部品を取得して保持する保持部材と、
    　１または複数の前記保持部材を昇降可能に支持し、前記供給位置から被組立体が位置決めされた組立位置まで移動可能に設けられた移動ヘッドと、
    　前記保持部材に保持された前記部品を撮像する撮像装置と、
    　前記撮像装置が前記部品を撮像する際に当該撮像装置の視野に収まる前記移動ヘッドの規定位置に付された基準マークと、
    　前記部品に対する前記撮像装置の相対位置が互いに異なる撮像位置において撮像された複数の前記画像データを用いた超解像処理により高解像度データを生成し、当該高解像度データに基づいて前記保持部材による前記部品の保持状態を認識する画像処理部と、
    　予め記憶されている制御プログラムと認識された前記部品の保持状態とに基づいて前記保持部材の移動を制御して、前記組立位置に前記部品を移載させる制御装置と、を備え、
    　前記基準マークは、前記撮像装置により撮像された場合に前記撮像装置の視野において規定の範囲を占める寸法に設定され、
    　前記画像処理部は、
    　複数の前記画像データのうち一の前記画像データを基準データとし、当該基準データの前記撮像位置に対する他の前記画像データの前記撮像位置の変位量を、各前記画像データに含まれる前記基準マークに基づいてそれぞれ算出する変位量算出部と、
    　複数の前記画像データの各前記変位量に基づいて、前記基準データに対する他の前記画像データの位置合わせを行う位置合わせ処理部と、
    　位置合わせされた複数の前記画像データに基づいて前記高解像度データを生成する再構成処理部と、を有する組立機。
  2. 　前記画像処理部は、複数の前記画像データの各変位量と、前記撮像装置の撮像素子における画素の間隔とに基づいて、超解像処理における各前記画像データの適否を判定するデータ判定部をさらに有する、請求項１の組立機。
  3. 　前記制御装置は、前記移動ヘッドを前記撮像装置に対して相対移動させながら、前記撮像装置に対して複数回に亘り前記部品の撮像を行うように制御し、
    　前記データ判定部は、当該撮像の制御により取得した複数の前記画像データについて前記変位量算出部によりそれぞれ算出された前記変位量に基づいて超解像処理における適否を判定し、
    　前記画像処理部は、前記データ判定部による判定結果に基づいて、前記撮像の制御により取得した複数の前記画像データから超解像処理に用いる所定数の前記画像データを抽出するデータ抽出部をさらに有する、請求項２の組立機。
  4. 　前記データ抽出部は、
    　前記保持部材に保持された前記部品の寸法情報、および前記撮像素子の画素数に応じて前記高解像度データにおける目標解像度を算出し、
    　抽出する前記画像データの数量を前記目標解像度に基づいて設定する、請求項３の組立機。
  5. 　前記移動ヘッドは、回転可能なホルダ部材により複数の前記保持部材を支持し、
    　前記撮像装置の視野は、前記移動ヘッドが支持する全ての前記保持部材が収まる大きさに設定されている、請求項１～４の何れか一項の組立機。
  6. 　前記保持部材は、前記部品を吸着して保持する吸着ノズルであり、
    　前記組立機は、前記制御装置の制御によって前記被組立体である回路基板に前記吸着ノズルにより保持された前記部品を実装する部品実装機である、請求項１～５の何れか一項の組立機。
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