WO2015118677A1 - 物体実装装置 - Google Patents

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mounting
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豊和 高木
潔人 伊藤
功 高平
高志 三枝
井上　智博
輝宣 船津
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株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
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    • H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to an object mounting apparatus for mounting a component.
  • a large number of components such as resistors and IC chips are mounted on printed circuit boards used in electronic devices. These components are automatically mounted at predetermined mounting locations using an object mounting apparatus.
  • One configuration of the object mounting apparatus includes a mounting head that can be moved to an arbitrary position in a horizontal plane by using a moving mechanism, and a nozzle (suction nozzle) that sucks components provided in the mounting head.
  • the object mounting apparatus sucks a component supplied from the component feeder with a suction nozzle, and then moves the mounting head to a target mounting position with high accuracy. After that, after the suction nozzle is lowered toward the substrate, the component suction is canceled to mount the component on the printed board.
  • Patent Document 1 In recent years, miniaturization of electronic components has been progressing rapidly, and there has been a demand for higher accuracy in positioning electronic component mounting. For example, in order to increase the positioning accuracy in the z direction of electronic component mounting (assuming that the direction in which the suction nozzle is lowered is the z direction), a pressure sensor is mounted on the suction nozzle, and the pressure applied to the suction nozzle when mounting the component A technique for controlling the value below an allowable value is known. (Patent Document 1)
  • the pressure value is controlled to an allowable value while feeding back the value of the pressure sensor mounted on the suction nozzle for each component when mounting the component. Therefore, by increasing the positioning in the z direction, the load on the suction nozzle, the component, and the substrate on which the component is mounted can be reduced and the mounting failure can be reduced. However, it is difficult to eliminate the mounting failure. For this reason, an inspection process to be performed at the final stage of the product is necessary in order to find a component mounting failure. Generally, the quality assurance concept is that every time a defect generation process approaches a product, the cost of inspecting and repairing the defect increases by a single digit. A system that can be detected is needed.
  • an object of the present invention is to provide an object mounting apparatus that can detect a mounting failure at the mounting stage or immediately after mounting.
  • an object support unit that supports an object and is movable in the z direction when the plane on which the object is mounted is an x-axis and a y-axis, and the axis perpendicular to the x-axis and the y-axis is the z-axis.
  • An object mounting apparatus that places the object at a predetermined object mounting position by moving the object from the first position to a second position below the first position, the object support unit when the object is placed on a plane
  • An object mounting apparatus comprising: a sensor that acquires such a pressure value; and an image sensor that images the object mounting position and determines mounting failure of the component if the pressure value is outside a threshold value.
  • an object mounting apparatus that can detect mounting defects at the component mounting stage or immediately after mounting.
  • FIG. 3 is an image obtained by performing edge extraction on a component imaged in FIG. 3A having no mounting defects such as cracks and scratches. It is a graph of the pressure value with respect to the time change at the time of component mounting obtained from the pressure sensor mounted on the suction nozzle. It is a flowchart which shows the component mounting process of the object mounting apparatus which concerns on 1st embodiment. These are figures before an object mounting apparatus mounts components.
  • an object mounting apparatus is mounting components. Is an image obtained by acquiring the component with the image sensor in a state where the object mounting apparatus is mounting the component. These are figures of the inspection mode in which an object mounting device inspects mounting failure. Is an image obtained by acquiring a component with an image sensor in an inspection mode in which the object mounting apparatus inspects a mounting failure. It is a block diagram of the object mounting apparatus which concerns on 2nd embodiment. It is a block diagram of the object mounting apparatus which concerns on 3rd embodiment. It is a functional block diagram which shows typically the processing function which concerns on 3rd embodiment. It is a flowchart which shows the component mounting process of the object mounting apparatus which concerns on 3rd embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an object mounting apparatus 100 according to the present embodiment.
  • an object mounting apparatus 100 includes a substrate support plane 101, a substrate support mechanism 104, a first drive unit support unit 111, a first drive unit 110, a first housing unit 109, and an image.
  • the sensor 108, the component support part 107, and the pressure sensor 106 are comprised.
  • the substrate support mechanism 104 has a substrate support plane 101, and supports the substrate 102 along the substrate support plane 101 using a support means (not shown).
  • a short graphic indicating the component mounting position 103 is printed as the component mounting position 103 where the component 105 is mounted.
  • the component mounting position 103 may be a solder paste or other mark.
  • a plurality of component mounting positions 103 on which the component 105 is mounted may exist on the substrate 102.
  • the x axis and the y axis are defined in the direction along the substrate support plane 101, and the z axis is defined in the direction perpendicular to the substrate support plane 101.
  • the first casing unit 109 is disposed at a position facing the substrate support plane 101 of the substrate support mechanism 104 and is supported by the first drive unit 110.
  • the first drive unit 110 is supported by the first drive unit support unit 111 and moves the first housing unit 109 in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the first drive unit support unit 111 is disposed horizontally in a direction perpendicular to the substrate support plane 101, that is, in the z-axis direction.
  • the image sensor 108 is provided on the lower side (substrate support plane 101 side) of the first casing unit 109 and is arranged apart in the direction along the substrate support plane 101.
  • the image sensor 108 is an imaging device such as a CCD camera, for example, and is arranged so that the lens optical axis faces the substrate support plane 101.
  • the component support unit 107 is, for example, a suction nozzle or the like, and sucks and supports the component 105 at the opening end facing downward (board support plane 101 side).
  • the component support unit 107 is provided so as to be drivable in the z-axis direction, and moves the component 105 to the substrate support plane 101 side in the z-axis direction while supporting the component 105, so that the component 105 is mounted on the substrate 102.
  • the component 105 is, for example, a resistor or an IC chip.
  • the component support unit 107 is equipped with a pressure sensor 106.
  • the pressure sensor 106 has an analog voltage value that changes when pressure is applied. By acquiring the analog voltage value and converting it to a digital value, the pressure value applied to the component support portion 107 can be acquired.
  • the pressure sensor 106 is attached to the opposite side of the component support portion 107 that adsorbs the components.
  • the attachment location of the pressure sensor 106 may be any location where the pressure value applied to the component support portion 107 can be measured.
  • the pressure sensor 106 may be attached to the component suction port of the component support portion 107.
  • FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing processing functions of the object mounting apparatus 100.
  • the object mounting apparatus 100 includes a processing unit including an image acquisition unit 201, an image processing unit 202, a pressure acquisition unit 208, a pressure determination unit 209, and a control command generation unit 206.
  • the image acquisition unit 201 is a processing unit that acquires an image captured by the image sensor 108.
  • the image processing unit 202 includes a preprocessing unit 203, an edge extraction unit 204, and a pattern matching unit 205.
  • the image processing unit 202 is a processing unit that extracts target information from the image acquired by the image acquisition unit 201.
  • the image processing unit 202 is a processing unit that extracts mounting defect information such as scratches and cracks on the component 105. .
  • the pressure acquisition unit 208 is a processing unit that acquires the pressure value obtained by the pressure sensor 106.
  • the pressure determination unit 209 is a processing unit that determines whether the pressure value acquired by the pressure acquisition unit 208 is normal or abnormal.
  • the abnormal pressure value refers to a pressure value that is more than necessary, which is highly likely to cause scratches, cracks, etc., and the normal pressure value may be able to mount the component without defective mounting. It refers to a high pressure value.
  • the control command generation unit 206 is a processing unit that gives a movement control command to the first drive unit 110 in accordance with information from the pressure determination unit 209. Details will be described later when a series of operation sequences of the object mounting apparatus 100 is described.
  • FIG. 3A is an image 301 obtained by imaging the component 105 when an abnormal pressure value is detected by the pressure sensor 106.
  • This image 301 is an image affected by noise such as shadows and disturbances.
  • FIG. 3B shows an image 301 obtained by processing the image 301 acquired by the image acquisition unit 201 to remove the influence of noise such as shadows and disturbances by the preprocessing unit 203.
  • the preprocessing is image processing such as histogram expansion or histogram smoothing, for example.
  • a histogram is a distribution of pixel values.
  • Histogram extension and histogram smoothing are processes that increase the width of the distribution of pixel values for an image in which the pixel values are distributed unevenly. By performing these processes, the image can be converted to an image with reduced influence of noise.
  • the illumination conditions, the brightness of the image sensor 108, the resolution, and the like may be changed in order to increase the effect of reducing the influence of noise.
  • FIG. 3C shows an image 301 obtained by performing edge extraction processing on the image 301 in FIG.
  • the edge extraction process is a differential filter such as a Laplacian filter, a pull wit filter, or a Sobel filter, and performs a process of enhancing the edge of the image 301. That is, only the edge portion becomes a black image.
  • FIG. 3D is a template image obtained by performing pre-processing and edge extraction processing on the image of the part 105 without scratches, cracks, or the like. In an image of a normal part 105 without scratches or cracks, only the part outline of the part 105 is emphasized.
  • the template image is created in advance before mounting the component 105 and stored in the pattern matching unit 205.
  • the pattern matching unit 205 is a processing unit that performs matching between the processed image of FIG. 3C and the template image of FIG. For example, when the pattern matching unit 205 performs pattern matching processing on FIG. 3C and FIG. 3D, the mounted part 105 is scratched because the scratch and crack 302 parts of FIG. Judge that there are cracks. When the processed image in FIG. 3C matches the template image in FIG. 3D, it is determined that the mounted component 105 has no scratches, cracks, or the like.
  • FIG. 4 is a graph of a pressure value template with respect to time change acquired from the pressure sensor 106 mounted on the component support unit 107 when the component 105 is continuously pressed against the substrate. The graph of this template is compared with the pressure value acquired from the pressure sensor 106 when the component 105 is actually mounted, and is used to determine whether the pressure value is abnormal or normalized.
  • T t2 to t3 in FIG.
  • the pressure value V is acquired in advance for each type of component, and is used for a pressure value abnormality inspection by the pressure determination unit 209 for each component.
  • the range of the pressure value V for performing the abnormality determination of the pressure value is taken wide, on the other hand, most of the parts 105 that may cause mounting defects such as scratches and cracks can be determined to have an abnormal pressure value. Even when there are no scratches, cracks, etc., it may be determined that the pressure value is abnormal.
  • the pressure value V for performing pressure value abnormality determination is narrowed, the number of parts 105 that are judged to have mounting defects such as scratches and cracks is reduced. On the other hand, when mounting defects such as scratches and cracks occur However, there is a case where a false detection is made in which the pressure value is not determined to be abnormal. For example, by determining the pressure value that is less than the pressure value required when mounting the component as the standard for judging this pressure value abnormality, even if mounting failure occurs below the pressure value required when mounting the component, the pressure value Can be determined to be abnormal.
  • FIG. 5 shows an operation sequence of the object mounting apparatus 100.
  • step S501 component mounting is started.
  • the first drive unit 110 moves the first housing unit 109 so that the x-axis coordinate and the y-axis coordinate of the component 105 and the component mounting position 103 overlap.
  • step S ⁇ b> 503 the component support unit 107 moves the component 105 in the z-axis direction and mounts the component 105 at the component mounting position 103.
  • the pressure acquisition unit 208 acquires the pressure value obtained from the pressure sensor 106 while the component 105 is mounted.
  • step S505 the pressure determination unit 209 determines whether the acquired pressure value is normal or abnormal. If it is determined in S505 that the pressure value is normal, the sequence proceeds to S507.
  • the process proceeds to a component mounting sequence in S503, and if not, the mounting of the board is terminated. If the pressure value is determined to be abnormal in S505, the process shifts to a component inspection mode for inspecting whether or not the component 105 is normally mounted at the component mounting position 103 in S506. Details of the inspection mode will be described later with reference to FIG. When it is determined in the inspection mode of S506 that the component 105 is normally mounted at the component mounting position 103, it is determined in S507 whether there is a next component to be mounted. If there is a next component to be mounted, the process proceeds to a component mounting sequence in S503, and if there is no component, mounting of the board is terminated.
  • the process proceeds to the correction mode of S508.
  • the correction mode of S508 is over, the board mounting process is finished.
  • the board 102 in which the component mounting failure has occurred is discarded without mounting other parts, and the next board is mounted. Thereby, the next board can be mounted without mounting useless components.
  • the substrate may be put in a line for correcting the mounting failure, and the mounting failure may be corrected later.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which the mounting head has moved to the component mounting position 105.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which the component 105 is mounted and the value of the pressure sensor is acquired.
  • FIG. 6C is an image 601 when the image sensor 108 images the component 105 in the state of FIG. In this case, the tip 602 of the component support unit 107 is reflected in the image 601 and the entire component 105 cannot be acquired. If the entire image of the component 105 cannot be acquired, it is impossible to find mounting defects such as scratches and cracks. In addition, when acquiring the image 601 in FIG.
  • FIG. 6C is a diagram in the component inspection mode for inspecting whether the component 105 is normally mounted at the component mounting position 103.
  • the component support unit 107 releases the suction of the component 105 and moves the housing unit 109 as necessary to capture an image of the component 105 to capture the entire image of the component 105.
  • FIG. 6E shows an image acquired by the image sensor 108 in the inspection mode.
  • the image processing unit 202 described above performs preprocessing and edge extraction on this image, and performs pattern matching with the template image to determine whether or not the mounting is defective.
  • the inspection mode is executed every time the component 105 is mounted, it is necessary to move the casing unit 109 as necessary in order to image the entire component 105 after the component is mounted. For this reason, the productivity is lowered. Therefore, the inspection mode is shifted to only when the pressure value is abnormal, and the entire part 105 is imaged by the image sensor 108. By performing this process, it is possible to detect a component mounting failure at the mounting stage without significantly reducing the productivity, and it is possible to reduce the loss cost.
  • This series of sequences can also be applied when the component 105 is sucked from the component feeder by the component support unit 107.
  • the pressure value of the component support unit 107 is acquired by the pressure sensor 106, and it is determined whether the pressure value is normal or abnormal. If the pressure value is abnormal, the part 105 adsorbed by the part support unit 107 is imaged by the image sensor 108 to check whether there are any scratches, cracks, or the like.
  • the present invention is not limited to the present embodiment, but covers all technical matters included in the technical idea of the invention described in the claims.
  • the image sensor 108 in the first embodiment is mounted on the second casing 702.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the overall configuration of the object mounting apparatus 700 according to the present embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the object mounting apparatus 700 includes a substrate support plane 101, a substrate support mechanism 104, a first drive unit support unit 111, a first drive unit 110, a first housing unit 109, The second drive unit 701, the second housing unit 702, the image sensor 108, the component support unit 107, and the pressure sensor 106 are configured.
  • the second drive unit 701 is supported by the first drive unit 110 and is moved in the x-axis direction by the first drive unit 110.
  • the second casing unit 702 is supported by the second drive unit 702 and is moved in the y-axis direction by the second drive unit 702.
  • the image sensor 108 is provided on the lower side (substrate support plane 104 side) of the second housing portion 702 and is disposed at a location where the component mounting position 103 can be imaged.
  • the difference between the first embodiment and the operation sequence is that the part 105 is imaged by the image sensor 108 attached to the second casing 702 in the inspection mode.
  • the second casing unit 702 moves the component 105 to a place where the component 105 can be imaged by the first driving unit 110 and the second driving unit 701 in order to acquire an image of the mounted component 105 by the image sensor 108. It is done.
  • the sequence for moving the first casing 109 (FIG. 6D) can be omitted. Can do.
  • the inspection mode time can be shortened, and productivity can be improved.
  • This embodiment is a case where the image sensor 108 in the first embodiment is not mounted on the object mounting apparatus.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the overall configuration of the object mounting apparatus 800 according to the present embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the object mounting apparatus 800 includes a substrate support plane 101, a substrate support mechanism 104, a first drive unit support unit 111, a first drive unit 110, a first housing unit 109, and a first case unit 109.
  • the second drive unit 701, the component support unit 107, the pressure sensor 106, the workstation 801, and the inspection device 802 are configured.
  • the workstation 801 stores the component mounting position 103 where the pressure determination unit 209 detects an abnormal pressure value.
  • step S501 component mounting is started.
  • the first drive unit 110 moves the first housing unit 109 so that the x-axis coordinate and the y-axis coordinate of the component 105 and the component mounting position 103 overlap.
  • step S ⁇ b> 503 the component support unit 103 moves the component 105 in the z-axis direction and mounts the component 105 at the component mounting position 103.
  • the pressure acquisition unit 208 acquires the pressure value obtained from the pressure sensor 106 while the component 105 is mounted.
  • step S505 the pressure determination unit 209 determines whether the acquired pressure value is abnormal. If the pressure value is normal, the process proceeds to S507.
  • step S507 it is determined whether there is a next component to be mounted. If it is determined in S507 that there is a next component, the process proceeds to a component mounting sequence in S503, and if not, the process proceeds to a sequence in S902.
  • the inspection device 802 checks the part 105 that has detected an abnormal pressure value. If all the checks are completed in S902, the mounting / inspection of the board is completed. If the pressure value is abnormal in S505, the process proceeds to S901.
  • step S ⁇ b> 901 the component mounting position where the abnormal pressure value is detected is transferred to the workstation 801.
  • step S ⁇ b> 902 the inspection device 802 checks the part 105 that has detected an abnormal pressure value. When all checks are completed, the mounting / inspection of the board is completed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

　従来技術では、部品の実装不良を発見するのは検査工程である製品の最終段階になるので、欠陥の発生工程が製品に近づく毎に、その欠陥を検査、リペアするために発生する費用が一ケタ増えていくため、検査工程以前の段階で実装不良を検出できるシステムが必要とされていた。　前記課題を解決するために、物体を平面に配置する際の前記物体支持部にかかる圧力値を取得するセンサと、前記圧力値が閾値外であれば、前記物体実装位置を撮像し、前記部品の実装不良を判定する画像センサとを持つことにより、実装不良を実装段階もしくは、実装直後に検出できる物体実装装置を提供できる。

Description

物体実装装置
　本発明は、部品を実装する物体実装装置に関する。
　電子機器に使用されるプリント基板には、抵抗やＩＣチップなど多数の部品が実装されている。これらの部品は、物体実装装置を用いて、所定の実装箇所に自動的に実装される。物体実装装置の一つの構成は、移動機構を用いて水平面内の任意の箇所に移動可能な実装ヘッドと、実装ヘッドに具備された部品を吸着するノズル（吸着ノズル）とを備える。物体実装装置は、部品フィーダから供給される部品を吸着ノズルにて吸着し、その後実装ヘッドを目標実装箇所に精度よく移動させる。その後、吸着ノズルを基板に向けて降下させた後に、部品吸着を解除することで、部品をプリント基板上に実装する。
　近年、電子部品の微細化が急速に進んでおり、電子部品実装の位置決めの高精度化が求められている。例えば、電子部品実装のｚ方向の位置決め高精度化(吸着ノズルを降下させる方向をｚ方向とすると)のために、吸着ノズルに圧力センサを搭載し、部品を搭載する際に吸着ノズルにかかる圧力値を許容値以下に制御する技術が知られている。(特許文献１)
特開　平６―１３２６９８公報
　特許文献１に記載の技術では、部品搭載時、吸着ノズルに搭載した圧力センサの値を部品毎にフィードバックしつつ、圧力値を許容値に制御する。したがって、ｚ方向の位置決めを高精度化することで、吸着ノズル、部品、部品を実装する基板に対する負荷は減少し、実装不良を低減することができるが、実装不良を無くすのは難しい。そのため、部品の実装不良を発見するために、製品の最終段階に実施する検査工程が必要である。一般的に、品質保証の考え方として、欠陥の発生工程が製品に近づく毎に、その欠陥を検査、リペアするために発生する費用が一ケタ増えていくため、検査工程以前の段階で実装不良を検出できるシステムが必要とされている。
　そこで、本発明は、実装不良を実装段階もしくは、実装直後に検出できる物体実装装置を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、物体を搭載する平面をｘ軸、ｙ軸とし、それに垂直な軸をｚ軸とすると、物体を支持し、ｚ方向に移動可能な物体支持部と、前記物体支持部を支持する筐体部と、前記筐体部をｘ、ｙ方向に移動させる駆動部と、前記駆動部を支持する駆動部支持部を備え、前記物体支持部をｚ方向の第一の位置から前記第一の位置より下方向の第二の位置に移動させることで、前記物体を所定の物体実装位置に配置する物体実装装置において、前記物体を平面に配置する際の前記物体支持部にかかる圧力値を取得するセンサと、前記圧力値が閾値外であれば、前記物体実装位置を撮像し、前記部品の実装不良を判定する画像センサと、を有することを特徴とする物体実装装置。
　　本発明によれば、実装不良を部品実装段階もしくは、実装直後に検出できる物体実装装置を提供することができる。
第一の実施形態に係る物体実装装置の構成図である。 処理機能を模式的に示す機能ブロック図である。 は、部品を画像センサで取得した画像である。 は、図３の（ａ）の画像に対して前処理を実行した画像である。 は、図３の（ｂ）の画像に対してエッジ抽出を実行した画像である。 は、図３の（ａ）で撮像された部品のクラック、キズ等の実装不良がないものに対して、エッジ抽出を実行した画像である。 吸着ノズルに搭載した圧力センサから得られた部品搭載時の時間変化に対する圧力値のグラフである。 第一の実施形態に係る物体実装装置の部品実装処理を示すフローチャートである。 は、物体実装装置が部品を実装する前の図である。 は、物体実装装置が部品実装中の図である。 は、物体実装装置が部品実装中の状態で、部品を画像センサで取得した画像である。 は、物体実装装置が実装不良を検査する検査モードの図である。 は、物体実装装置が実装不良を検査する検査モードの状態で、部品を画像センサで取得した画像である。 第二の実施形態に係る物体実装装置の構成図である。 第三の実施形態に係る物体実装装置の構成図である。 第三の実施形態に係る処理機能を模式的に示す機能ブロック図である。 第三の実施形態に係る物体実装装置の部品実装処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明の形態を図面に従い説明する。
　本発明の第一の実施形態を図１～図６を参照しつつ説明する。
　図１は、本実施形態に係る物体実装装置１００の全体構成を簡略的に示す図である。図１において、物体実装装置１００は、基板支持平面１０１と、基板支持機構１０４と、第一の駆動部支持部１１１と、第一の駆動部１１０と、第一の筐体部１０９と、画像センサ１０８と、部品支持部１０７と、圧力センサ１０６から構成される。
　基板支持機構１０４は、基板支持平面１０１を有しており、図示しない支持手段を用いて、基板支持平面１０１に沿うように基板１０２を支持する。基板１０２上には、部品１０５の実装場所である部品実装位置１０３として、例えば、部品実装位置１０３を示す短形の図形が印字されている。なお、部品実装位置１０３として、ハンダペーストやその他のマークを目印としても良い。また、基板１０２上には、部品１０５が実装される部品実装位置１０３が複数存在しても良い。
　ここで、本実施形態では、基板支持平面１０１に沿う方向にｘ軸およびｙ軸を、基板支持平面１０１に垂直な方向にｚ軸を定義して説明する。
　第一筐体部１０９は、基板支持機構１０４の基板支持平面１０１に対向する位置に離して配置されており、第一の駆動部１１０に支持されている。
　第一の駆動部１１０は、第一の駆動部支持部１１１に支持されており、第一の筐体部１０９をｘ軸方向および、ｙ軸方向に移動させる。
　第一の駆動部支持部１１１は、基板支持平面１０１と垂直な方向、つまりｚ軸方向に水平に配置されている。
　画像センサ１０８は、第一の筐体部１０９の下側（基板支持平面１０１側）に設けられており、基板支持平面１０１に沿う方向に離して配置されている。画像センサ１０８は、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板支持平面１０１にレンズ光軸が対向するように配置されている。
　部品支持部１０７は、例えば、吸着ノズルなどであり、下方（基板支持平面１０１側）に向けた開口端部に部品１０５を吸引して支持する。部品支持部１０７は、ｚ軸方向に駆動可能に設けられており、部品１０５を支持した状態でｚ軸方向の基板支持平面１０１側に移動することで、部品１０５を基板１０２上の部品実装位置１０３に実装する。部品１０５は、例えば、抵抗やＩＣチップ等のことである。
　また、部品支持部１０７は、圧力センサ１０６を搭載している。圧力センサ１０６は、例えば、圧力が加わるとアナログ電圧値が変化するものである。そのアナログ電圧値を取得し、デジタル値に変換することで、部品支持部１０７に加わる圧力値を取得することができる。圧力センサ１０６は、部品支持部１０７の部品を吸着する反対側に取り付けられている。圧力センサ１０６の取り付け箇所については、部品支持部１０７に加わる圧力値が計れる場所であればよく、例えば、部品支持部１０７の部品吸着口に取り付けても良い。
　図２は、物体実装装置１００の処理機能を模式的に示す機能ブロック図である。
物体実装装置１００は、画像取得部２０１と、画像処理部２０２と、圧力取得部２０８と、圧力判定部２０９と、制御指令生成部２０６と、の処理部を持つ。
　画像取得部２０１は、画像センサ１０８で撮像された画像を取得する処理部である。
　画像処理部２０２は、前処理部２０３と、エッジ抽出部２０４と、パターンマッチング部２０５から構成されている。画像処理部２０２は、画像取得部２０１で取得した画像から、目的の情報を抽出する処理部であり、本実施例では、部品１０５のキズやクラック等の実装不良情報を抽出する処理部である。
　圧力取得部２０８は、圧力センサ１０６で得られた圧力値を取得する処理部である。
　圧力判定部２０９は、圧力取得部２０８で取得した圧力値が正常か、異常かを判別する処理部である。この場合の異常な圧力値とは、部品にキズ、クラック等が入る可能性が高い必要以上の圧力値のことを指しており、正常な圧力値とは実装不良無く部品を搭載できる可能性が高い圧力値のことを指している。
　制御指令生成部２０６は、圧力判定部２０９の情報に従って、第一の駆動部１１０に移動制御指令を与える処理部である。詳細は、物体実装装置１００の一連の動作シーケンスを説明する際に後述する。
　図３を用いて、画像処理部２０２の処理を詳細に説明する。図３（ａ）は、圧力センサ１０６で異常な圧力値を検出した場合の部品１０５を撮像した画像３０１である。この画像３０１は、影や外乱等のノイズの影響を受けた画像である。
　図３（ｂ）は、画像取得部２０１で取得した画像３０１に対して、前処理部２０３で影や外乱等のノイズの影響を取り除く処理をした画像３０１である。前処理とは、例えば、ヒストグラム伸張化や、ヒストグラム平滑化などの画像処理のことである。ヒストグラムとは、画素値の分布のことである。ヒストグラム伸張化やヒストグラム平滑化は、画素値が偏って分布している画像に対して、画素値の分布の幅を広げる処理のことである。これらの処理を行うことで、ノイズの影響を低減した画像に変換することができる。また、この前処理に加えて、ノイズの影響の低減の効果を上げるために、照明条件や、画像センサ１０８の明るさ、分解能等を変更しても良い。
　図３（ｃ）は、エッジ抽出部２０４で図３（ｂ）の画像３０１にエッジ抽出の処理をした画像３０１である。エッジ抽出処理は、ラプラシアンフィルタや、プルウィットフィルタや、ソーベルフィルタ等の微分フィルタのことであり、画像３０１のエッジを強調する処理を行う。すなわち、エッジ部分のみ、黒の画像となる。
　図３（ｄ）は、キズ、クラック等の無い部品１０５の画像に対して、前処理とエッジ抽出処理を行ったテンプレート画像である。キズ、クラック等の無い正常な部品１０５の画像では、部品１０５の部品輪郭だけが強調された画像になる。このテンプレート画像作成は、部品１０５搭載前に事前に行い、パターンマッチング部２０５に格納しておく。
　パターンマッチング部２０５は、図３（ｃ）の処理した画像と、図３（ｄ）のテンプレート画像とのマッチングを行う処理部である。例えば、パターンマッチング部２０５で、図３（ｃ）と図３（ｄ）をパターンマッチング処理した場合、図３（ｃ）のキズ、クラック３０２部分が一致しないため、搭載された部品１０５はキズ、クラック等があると判断する。また、図３（ｃ）の処理した画像と図３（ｄ）のテンプレート画像が一致した場合は、搭載された部品１０５はキズ、クラック等がないと判断する。
　図４を用いて、圧力判定部２０９の圧力値が正常か異常かの判断基準について説明する。
図４は、部品１０５を基板に押し付け続けた際に、部品支持部１０７に搭載の圧力センサ１０６から取得された時間変化に対する圧力値のテンプレートのグラフである。このテンプレートのグラフは、実際に部品１０５が搭載される際に圧力センサ１０６から取得された圧力値と比較され、圧力値が異常か正常化を判断するために用いられる。図４のＴ＝０～ｔ２は部品１０５を部品実装位置１０３に設置させた際の圧力値のグラフであり、設置した瞬間はｖ２まで、圧力値が上昇する。図４のＴ＝ｔ２～ｔ３は部品１０５を部品実装位置１０３に設置させた後に、部品１０５が部品支持部１０７で基板１０２に押し付けられている間の圧力値のグラフである。押し付けられている間は、圧力値が上昇していく。図４のＴ＝ｔ３の瞬間にキヅ、クラック等の不良が発生すると、その後Ｔ＞ｔ３で、圧力値は減少する。圧力判定部２０９では、
ｖ３＝（ｖ４＋ｖ３）/２－（式１）
とすると、圧力値Ｖが下記（式２）の場合の時、圧力値が異常と判断する。
ｖ３＜Ｖ＜ｖ４－（式２）
　このように圧力値Ｖの範囲を設定することで、同じ部品でキヅ、クラック等の不良が発生する圧力値にバラツキがあった場合でも、キズ、クラック等の不良を発見することができる。この圧力値Ｖは、部品の種類ごとに事前に取得しておき、部品毎に圧力判定部２０９で圧力値の異常検査に使用される。なお、圧力値の異常判定を行う圧力値Ｖの範囲を広く取ると、キズ、クラック等の実装不良が発生する可能性のある部品１０５の多くを、圧力値が異常であると判断できる半面、キズ、クラック等が無い場合でも、圧力値が異常であると判断する場合がある。また、圧力値の異常判定を行う圧力値Ｖの範囲を狭く取ると、キズ、クラック等の実装不良が発生したと判断する部品１０５が少なくなる半面、キズ、クラック等の実装不良が発生した場合でも、圧力値が異常であると判断しない誤検知をする場合がある。例えば、この圧力値の異常を判断する基準を、部品搭載時に必要な圧力値以下の圧力値も決めておくことで、部品搭載時に必要な圧力値以下で実装不良が発生した場合も、圧力値が異常であると判断できる。
　図５を用いて、物体実装装置１００の動作シーケンスを示す。Ｓ５０１で、部品実装をスタートする。Ｓ５０２で、第一の駆動部１１０は、部品１０５と部品実装位置１０３のｘ軸座標と、ｙ軸座標が重なるように第一の筐体部１０９を動かす。Ｓ５０３で、部品支持部１０７は、部品１０５をｚ軸方向に動かし、部品１０５を部品実装位置１０３に実装する。Ｓ５０４で、圧力取得部２０８は、部品１０５を実装している間の圧力センサ１０６から得られた圧力値を取得する。Ｓ５０５で、圧力判定部２０９は、取得した圧力値が正常であるか異常であるかを判断する。Ｓ５０５で圧力値が正常であると判断された場合、Ｓ５０７のシーケンスに移行する。Ｓ５０７で、次の実装すべき部品があれば、Ｓ５０３の部品実装シーケンスに移行し、無ければ、その基板の実装を終了する。Ｓ５０５で圧力値が異常と判断された場合、Ｓ５０６で、部品１０５が正常に部品実装位置１０３に実装されたかを検査する部品検査モードに移行する。検査モードの詳細は図６を用いて後述する。Ｓ５０６の検査モードで、正常に部品１０５が部品実装位置１０３に実装されていると判断された場合は、Ｓ５０７で次の実装すべき部品があるかどうかを判断する。次の実装すべき部品があれば、Ｓ５０３の部品実装シーケンスに移行し、無ければ、その基板の実装を終了する。また、Ｓ５０６の検査モードで、部品１０５にキズ、クラック等があり実装不良であると判断された場合は、Ｓ５０８の修正モードに移行する。Ｓ５０８の修正モードが終われば、その基板の実装処理は終了である。修正モードでは、部品実装不良が発生した基板１０２を他の部品を実装することなく、廃棄し、次の基板の実装に取り掛かる。これにより、無駄な部品を実装することなく、次の基板の実装を行うことができる。また、部品実装不良が発生した基板１０２に全部品を実装した後に、実装不良を修正するラインに基板を入れて、後ほど実装不良を修正しても良い。
　図６を用いて、部品１０５が正常に部品実装位置１０３に実装されたかを検査する部品検査モードの詳細を説明する。図６（ａ）は、実装ヘッドが部品搭載位置１０５に移動した状態の図である。図６（ｂ）は、部品１０５を実装し、圧力センサの値を取得している状態の図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態で、画像センサ１０８が部品１０５を撮像した際の画像６０１である。この場合、画像６０１には、部品支持部１０７の先端６０２が写り込み、部品１０５の全体を取得することができない。部品１０５の全体画像が取得できないと、キズ、クラック等の実装不良を発見することができない。また、図６（ｃ）の画像６０１を取得する場合は、画像センサ１０８のフレームレート（１秒間に何枚の画像が取れるかという指標）の制限から、部品１０５が部品実装位置１０３に設置した瞬間をトリガーとして画像を取得する必要がある。図６（ｄ）は、部品１０５が正常に部品実装位置１０３に実装されたかを検査する部品検査モードの際の図である。検査モードでは、部品支持部１０７は部品１０５の吸着を解除し、部品１０５を撮像するために、必要に応じて筐体部１０９を移動させ、部品１０５の全体像を撮像する。図６（ｅ）が検査モード時に、画像センサ１０８で取得した画像である。検査モードでは、この画像に、前述した画像処理部２０２で、前処理、エッジ抽出を行い、テンプレート画像とパターンマッチングを行うことで、実装不良かどうかを判断する。
　ここで、部品１０５を実装するたびに検査モードを実行すると、部品搭載後に部品１０５の全体を撮像するために、筐体部１０９を必要に応じて動かす必要がある。このことが理由で、生産性の低下を招いてしまう。そこで、圧力値が異常な場合にのみ検査モードに移行し、画像センサ１０８で部品１０５の全体を撮像する。この処理を行うことで、生産性を大幅に低下させることなく、部品の実装不良を実装段階で発見することができ、ロスコストの低減が可能となる。
　また、この一連のシーケンスは、部品１０５を部品支持部１０７で部品フィーダから吸着する場合にも適用することができる。例えば、部品支持部１０７で部品１０５を吸着する際に、部品支持部１０７の圧力値を圧力センサ１０６で取得し、その圧力値が正常か、異常かを判別する。圧力値が異常であれば、部品支持部１０７で吸着した部品１０５を画像センサ１０８で撮像し、キズ、クラック等が無いかを調べる。このように、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。
　本発明の第二の実施形態について、図７を参照し説明する。
　本実施形態は、第一の実施形態における画像センサ１０８が第二の筐体部７０２に搭載されているものである。
　図７は、本実施形態に係る物体実装装置７００の全体構成を簡略的に示す図である。図中、第一の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
　図７において、物体実装装置７００は、基板支持平面１０１と、基板支持機構１０４と、第一の駆動部支持部１１１と、第一の駆動部１１０と、第一の筐体部１０９と、第二の駆動部７０１と、第二の筐体部７０２と、画像センサ１０８と、部品支持部１０７と、圧力センサ１０６から構成される。
　第二の駆動部７０１は、第一の駆動部１１０に支持されており、第一の駆動部１１０でｘ軸方向に移動させられる。
　第二の筐体部７０２は、第二の駆動部７０２に支持されており、第二の駆動部７０２でｙ軸方向に移動させられる。画像センサ１０８は、第二の筐体部７０２の下側（基板支持平面１０４側）に設けられており、部品搭載位置１０３を撮像可能な場所に配置されている。
　第一の実施形態と動作シーケンスの差異は、検査モードの場合に、第二の筐体部７０２に取り付けられていた画像センサ１０８で、部品１０５を撮像するところである。第二の筐体部７０２は、実装後の部品１０５の画像を画像センサ１０８で取得するために、第一の駆動部１１０、第二の駆動部７０１で部品１０５を撮像可能な場所に移動させられる。第二の筐体部７０２に画像センサ１０８を取り付け、第一の筐体部１０９と別々に移動することで、第一の筐体部１０９を移動させるシーケンス（図６（ｄ））を省くことができる。この場合、第一の実施形態より、検査モードの時間を短縮することができ、生産性の向上が可能となる。
　本発明の第三の実施形態について、図８、９、１０を参照し説明する。
　本実施形態は、第一の実施形態における画像センサ１０８が物体実装装置に搭載されていない場合である。
　図８は、本実施形態に係る物体実装装置８００の全体構成を簡略的に示す図である。図中、第一の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
　図８において、物体実装装置８００は、基板支持平面１０１と、基板支持機構１０４と、第一の駆動部支持部１１１と、第一の駆動部１１０と、第一の筐体部１０９と、第二の駆動部７０１と部品支持部１０７と、圧力センサ１０６と、ワークステーション８０１と、検査装置８０２から構成される。
　図９に示すように、ワークステーション８０１は、圧力判定部２０９で異常な圧力値を検出した部品実装位置１０３を格納する。
　図１０を用いて、物体実装装置８００の動作シーケンスを説明する。Ｓ５０１で、部品実装をスタートする。Ｓ５０２で、第一の駆動部１１０は、部品１０５と部品実装位置１０３のｘ軸座標と、ｙ軸座標が重なるように第一の筐体部１０９を動かす。Ｓ５０３で、部品支持部１０３は、部品１０５をｚ軸方向に動かし、部品１０５を部品実装位置１０３に実装する。Ｓ５０４で、圧力取得部２０８は、部品１０５を実装している間の圧力センサ１０６から得られた圧力値を取得する。Ｓ５０５で、圧力判定部２０９は、取得した圧力値が異常であるかを判断する。圧力値が正常であれば、Ｓ５０７のシーケンスに移行する。Ｓ５０７で、次の実装すべき部品があるかどうかを判別する。Ｓ５０７で、次の部品があると判断された場合は、Ｓ５０３の部品実装シーケンスに移行し、無ければ、Ｓ９０２のシーケンスに移行する。Ｓ９０２では、異常な圧力値を検出した部品１０５を検査装置８０２でチェックする。Ｓ９０２で、全てのチェックが終われば、その基板の実装・検査を終了する。Ｓ５０５で、圧力値が異常であれば、Ｓ９０１のシーケンスに移行する。Ｓ９０１では、異常な圧力値を検出した部品実装位置をワークステーション８０１に転送する。転送後、Ｓ５０７で、次の実装すべき部品があれば、Ｓ５０３の部品実装シーケンスに移行し、無ければ、Ｓ９０２のシーケンスに移行する。Ｓ９０２で、異常な圧力値を検出した部品１０５を検査装置８０２でチェックする。全てのチェックが終われば、その基板の実装・検査を終了する。
１００　　　　　　 実施例１の物体実装装置
１０１　　　　　　 基板支持機構
１０２　基板
１０３　部品実装位置
１０４　基板支持平面
１０５　部品
１０６　圧力センサ
１０７　部品支持部
１０８　画像センサ
１０９　第一の筐体部
１１０　第一の駆動部
１１１　駆動部支持部
２０１　画像取得部
２０２　画像処理部
２０３　前処理部
２０４　エッジ抽出部
２０５　パターンマッチング部
２０６　制御指令生成部
２０７　駆動部
２０８　圧力取得部
２０９　圧力判定部
３０１　部品画像
３０２　部品キズ、クラック等の実装不良
３０３　閾値以上の圧力を検出した部品について、画像処理した画像
４０１　圧力値が異常であると判断される領域
４０２　圧力センサから取得した圧力値
６０１　部品を置いた際に取得した画像
６０２　ノズル先端
７００　第二の実施例の物体実装装置
７０１　第二の駆動部
７０２　第二の筐体部
８００　第三の実施例の物体実装装置
８０１　ワークステーション
８０２　検査装置

Claims (3)

  1. 物体を支持し、ｚ軸方向に移動可能な物体支持部と、
    前記物体支持部を支持する筐体部と、
    前記筐体部をｘ、ｙ軸方向に移動させる駆動部と、
    前記駆動部に移動指令を与える制御部と、
    前記駆動部を支持する駆動部支持部を備え、
    前記物体支持部を第一の位置から前記第一の位置より下方向の第二の位置に移動させることで、前記物体を所定の物体実装位置に配置する物体実装装置において、
    前記物体を配置する際の前記物体支持部の圧力値を取得するセンサと、
    前記物体実装位置を撮像する画像センサと
    を有することを特徴とする物体実装装置。
  2. 　請求項１記載の物体実装装置であって、前記圧力値が閾値外であれば、前記物体実装位置を撮像し、撮像した画像に対して、ヒストグラム伸張やヒストグラム平滑化の前処理を行い、その後に微分フィルタでエッジ抽出を行い、その後にテンプレート画像とパターンマッチングを行うことで、実装不良を検出することを特徴とする物体実装装置。
  3. 　請求項１記載の物体実装装置であって、圧力値を取得する前記センサが閾値以上の値を検出した場合に、閾値以上の値を検出した実装位置をワークステーションに蓄えておき、部品実装に、前記ワークステーションに蓄えておいた実装位置を検査装置で検査することを特徴とする物体実装装置。
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