WO2017006416A1 - 実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニット - Google Patents

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WO2017006416A1
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imaging
image
component
reference mark
mounting head
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PCT/JP2015/069427
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雅史 天野
一也 小谷
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富士機械製造株式会社
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Priority to US15/741,599 priority patent/US10205859B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a mounting apparatus, an imaging processing method, and an imaging unit.
  • an imaging processing method a method has been proposed in which a plurality of images including positional deviation are acquired, a plurality of images are aligned, and an interpolation image is generated by interpolation processing based on the plurality of images (for example, Patent Document 1).
  • an image to be used for generating a composite image is selected by an optimization process in which the alignment accuracy is weighted.
  • a mounting apparatus that includes a mounting head for collecting components and mounts the components on a substrate by the mounting head can be cited.
  • an image with a higher resolution may be required in order to grasp the position and shape of the component.
  • components of various sizes, shapes, and colors are mounted and the imaging conditions may be changed depending on the components.
  • Patent Document 1 described above it is conceivable to generate a high-quality image using a plurality of images, but it is necessary to reliably align the plurality of images. Thus, in a mounting apparatus, it has been desired to obtain a higher quality image more reliably.
  • the present invention has been made in view of such problems, and a main object of the present invention is to provide a mounting apparatus, an imaging processing method, and an imaging unit that can more reliably obtain a higher quality image.
  • the present invention adopts the following means in order to achieve the main object described above.
  • the mounting apparatus of the present invention is A mounting head having a reference mark and a sampling member for sampling the component and moving the sampled component onto the substrate; An imaging unit that captures an image; In the first position where the mounting head is stationary within the imaging range of the imaging unit, the first image including the part sampled on the sampling member while imaging the reference mark under a first imaging condition is used. After the imaging under the second imaging condition different from the imaging condition, the reference mark is imaged under the first imaging condition at the second position where the mounting head is moved within the imaging range and stopped. A second image including a part sampled by the sampling member is imaged under the second imaging condition, and is sampled by the mounting head using the first image and the second image based on the positional relationship of the reference mark.
  • a control unit for generating an image of the selected component It is equipped with.
  • the reference mark is imaged under the first imaging condition, and the first image including the components is imaged under the second imaging condition.
  • the apparatus captures the reference mark under the first imaging condition and the second image including the component under the second imaging condition at the second position where the mounting head is moved and stopped. And this apparatus produces
  • the relative position of the component can be obtained from the reference mark of each image, and a higher quality image can be generated using a plurality of images. Therefore, with this apparatus, a higher quality image can be obtained more reliably.
  • the imaging condition may be one or more of an illumination lighting position, illumination color, exposure time, and focal length.
  • a more appropriate image can be obtained by changing any one of the lighting position of the illumination, the illumination color, the exposure time, and the focal length between the reference mark and the component.
  • control unit may capture the component after capturing the reference mark at the first position and the second position.
  • image processing since a reference mark as a reference position is imaged first, it is easy to perform image processing such as specifying the position of a component.
  • the control unit first moves the mounting head after imaging at the first position under the first imaging condition, and first moves at the second position based on the first imaging condition.
  • the imaging may be performed, or imaging may be performed at the first position under the second imaging condition, and then the mounting head may be moved to perform imaging at the second position first under the second imaging condition.
  • the frequency of changing the imaging condition is further suppressed, so that the entire process is required. Time can be further shortened.
  • the control unit uses the first image and the second image having the first resolution captured by the imaging unit, and has a second resolution that is higher than the first resolution.
  • An image may be generated.
  • the control unit may generate the second resolution image by multi-frame super-resolution processing.
  • the control unit captures the reference mark and the component at the same time under the same imaging condition. Also good.
  • the time required for processing can be further shortened by imaging the reference mark and the part under the same imaging condition.
  • the imaging processing method of the present invention includes: An imaging processing method for a mounting apparatus, comprising: a mounting head having a reference mark and a sampling member for sampling the component; and a mounting head that moves the sampled component onto a substrate; and an imaging unit that captures an image.
  • An imaging processing method for a mounting apparatus comprising: a mounting head having a reference mark and a sampling member for sampling the component; and a mounting head that moves the sampled component onto a substrate; and an imaging unit that captures an image.
  • the first image including the part sampled on the sampling member while imaging the reference mark under a first imaging condition is used.
  • the reference mark is imaged under the first imaging condition at the second position where the mounting head is moved within the imaging range and stopped.
  • a second image including a part sampled by the sampling member is imaged under the second imaging condition, and is sampled by the mounting head using the first image and the second image based on the positional relationship of the reference mark. Generating an image of the selected part, Is included.
  • the imaging unit of the present invention is An imaging unit for use in a mounting apparatus comprising a mounting head having a reference mark and a sampling member for sampling the component and moving the sampled component onto a substrate, and an imaging unit for capturing an image, An imaging unit that captures an image; In the first position where the mounting head is stationary within the imaging range of the imaging unit, the first image including the part sampled on the sampling member while imaging the reference mark under a first imaging condition is used. After the imaging under the second imaging condition different from the imaging condition, the reference mark is imaged under the first imaging condition at the second position where the mounting head is moved within the imaging range and stopped.
  • a second image including a part sampled by the sampling member is imaged under the second imaging condition, and is sampled by the mounting head using the first image and the second image based on the positional relationship of the reference mark.
  • a control unit for generating an image of the selected component It is equipped with.
  • this imaging unit as with the mounting apparatus described above, a higher quality image can be obtained more reliably.
  • various aspects of the mounting device described above may be adopted, and a configuration that realizes each function of the mounting device described above may be added.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a mounting system 10.
  • FIG. The block diagram showing the structure of the mounting apparatus.
  • FIG. Explanatory drawing of the image 71-image 74.
  • FIG. Explanatory drawing of the image 71-image 74.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of the mounting system 10.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the mounting head 22 and the imaging unit 30.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the mounting apparatus 11.
  • the mounting system 10 is a system that executes processing for mounting the component 60 on the substrate S, for example.
  • the mounting system 10 includes a mounting device 11 and a management computer (PC) 50.
  • PC management computer
  • a plurality of mounting apparatuses 11 that perform a mounting process for mounting components on a substrate S are arranged from upstream to downstream. In FIG. 1, only one mounting apparatus 11 is shown for convenience of explanation.
  • the mounting process includes a process of placing, mounting, inserting, joining, and adhering components on a substrate.
  • the left-right direction (X-axis), the front-rear direction (Y-axis), and the up-down direction (Z-axis) are as shown in FIGS.
  • the mounting apparatus 11 includes a board transport unit 12, a mounting unit 13, a component supply unit 14, an imaging unit 30, and a control device 40.
  • the substrate transport unit 12 is a unit that carries in, transports, fixes and unloads the substrate S at the mounting position.
  • the substrate transport unit 12 has a pair of conveyor belts provided at intervals in the front-rear direction of FIG. 1 and spanned in the left-right direction. The board
  • substrate S is conveyed by this conveyor belt.
  • the mounting unit 13 collects the component 60 from the component supply unit 14 and arranges it on the substrate S fixed to the substrate transport unit 12.
  • the component 60 is a BGA component including a large number of bumps 61 arranged as electrodes at the lower part of a plate-like main body.
  • the mounting unit 13 includes a head moving unit 20, a mounting head 22, and a suction nozzle 24.
  • the head moving unit 20 includes a slider that is guided by the guide rail and moves in the XY directions, and a motor that drives the slider.
  • the mounting head 22 is detachably mounted on the slider and is moved in the XY direction by the head moving unit 20.
  • One or more suction nozzles 24 are detachably mounted on the lower surface of the mounting head 22.
  • the suction nozzle 24 collects the component 60 using negative pressure and is detachably mounted on the mounting head 22.
  • the mounting head 22 incorporates a Z-axis motor 23, and the height of the suction nozzle 24 is adjusted along the Z-axis by the Z-axis motor.
  • the mounting head 22 includes a rotating device that rotates (spins) the suction nozzle 24 by a drive motor (not shown), and can adjust the angle of the component collected (sucked) by the suction nozzle 24.
  • the mounting head 22 is provided with a reference mark 25 serving as a reference for the position of the collected component on the lower surface side.
  • a reference mark 25 is disposed at a central portion that is the inner periphery of the suction nozzle 24.
  • the reference mark 25 may be disposed on the outer peripheral side of the mounting head 22, that is, at the corner of the imaging range of the imaging unit 30.
  • the reference mark 25 includes a support column and a disk-shaped mark member disposed at the tip end of the support column.
  • the reference mark 25 is disposed at a predetermined positional relationship with the suction nozzle 24, for example, at a predetermined distance. Since the suction nozzles 24a to 24d have a predetermined positional relationship (distance and arrangement position) with the reference mark 25, if the position of the reference mark 25 can be recognized, the position of each suction nozzle 24 can be recognized.
  • the component supply unit 14 includes a plurality of reels and is detachably attached to the front side of the mounting apparatus 11. A tape is wound around each reel, and a plurality of parts are held on the surface of the tape along the longitudinal direction of the tape. This tape is unwound from the reel toward the rear, and is sent out by the feeder unit to a sampling position where the tape is sucked by the suction nozzle 24 with the components exposed.
  • the component supply unit 14 includes a tray unit having a tray on which a plurality of components are arranged and placed. This tray unit includes a moving mechanism that fixes the tray to a pallet, pulls it out from a magazine cassette (not shown), and moves the tray to a predetermined collection position. A large number of rectangular cavities are formed in the tray, and parts are accommodated in the cavities. The components accommodated in the tray are larger in height and size than the components accommodated in the reel. The component 60 is stored in the tray of the tray unit.
  • the imaging unit 30 is a unit that captures an image of the component adsorbed by the mounting head 22 and the reference mark 25 of the mounting head 22.
  • the imaging unit 30 is disposed between the component supply unit 14 and the board transport unit 12.
  • the imaging range of the imaging unit 30 is above the imaging unit 30.
  • the imaging unit 30 includes an illumination unit 31, an illumination control unit 32, an image sensor 33, and an image processing unit 34.
  • the illuminating unit 31 is configured to be able to irradiate light in a plurality of illumination states with respect to the component 60 irradiated with light upward and held by the mounting head 22.
  • the illumination unit 31 includes, for example, lamps arranged in the upper, middle, and lower stages, and an epi-illumination lamp (not shown) as a light source, and the brightness (light quantity) of light irradiated to the components sucked by the suction nozzle 24, It is a light source unit capable of adjusting the wavelength of light and the irradiation position of light.
  • the illumination unit 31 emits light from the side when the upper lamp is turned on, emits light from the side and below when the lower lamp is turned on, and emits light from below when the epi-illumination lamp is turned on. When the is turned on, the light is irradiated so that the whole becomes brighter.
  • the illumination control unit 32 controls the illumination unit 31 based on a predetermined illumination condition so that the illumination state according to the component sucked by the suction nozzle 24 is achieved.
  • the imaging element 33 is an element that generates charges by receiving light and outputs the generated charges.
  • the image sensor 33 may be a CMOS image sensor capable of performing high-speed continuous capture processing by overlapping the charge transfer processing after exposure and the exposure processing of the next image.
  • the image processing unit 34 performs processing for generating image data based on the input charges.
  • the imaging unit 30 captures one or more images while moving the mounting head 22 or in a state where the mounting head 22 is stopped when the suction nozzle 24 that sucks a component passes above the imaging unit 30.
  • the image data is output to the control device 40.
  • the control device 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU 41, and includes a ROM 42 that stores a processing program, an HDD 43 that stores various data, a RAM 44 that is used as a work area, an external device and an electrical device. An input / output interface 45 for exchanging signals is provided, and these are connected via a bus 46.
  • the control device 40 outputs control signals to the substrate transport unit 12, the mounting unit 13, the component supply unit 14, and the imaging unit 30, and inputs signals from the mounting unit 13, the component supply unit 14, and the imaging unit 30.
  • the management PC 50 is a computer that manages information of each device of the mounting system 10.
  • the management PC 50 includes an input device 52 such as a keyboard and a mouse for an operator to input various commands, and a display 54 for displaying various information.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a mounting process routine executed by the CPU 41 of the control device 40.
  • This routine is stored in the HDD 43 of the control device 40, and is executed by a start instruction from the operator.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the mounting head 22 from which the component 60 is collected.
  • the mounting job information includes the mounting order of components, the type and characteristics of components to be mounted, information on the suction nozzle 24 that sucks the components, imaging conditions (including illumination conditions) in the imaging unit 30, and the like.
  • the feature of the part includes information on the size of the part and a reference image that is an image of a part having a normal shape.
  • the CPU 41 performs the conveyance and fixing process of the substrate S (step S110), sets the parts to be sucked, and acquires the information from the mounting job information (step S120).
  • the CPU 41 attaches the suction nozzle 24 to the mounting head 22 as necessary, and performs suction processing of the set component (step S130).
  • the CPU 41 performs a process of moving the mounting head 22 to the sampling position of the component supply unit 14 in which the corresponding part is stored, and lowering the suction nozzle 24 to cause the suction nozzle 24 to suck the component.
  • one or more parts 60 may be sucked by the suction nozzles 24a to 24d.
  • the CPU 41 determines whether or not it is a part that requires a change in imaging conditions (step S140). This determination is made based on the component information included in the mounting job information.
  • the component information included in the mounting job information There are many parts used in the mounting apparatus 11 that have different optical characteristics (for example, surface brightness, light reflectance, etc.) and electrode shapes and arrangements, and change the exposure time and illumination used during imaging. There is what you need.
  • the reference mark 25 serving as the reference position of the component may not be clearly imaged depending on the imaging conditions.
  • the components used in the mounting apparatus 11 have various sizes, and if the imaging unit 30 having a field of view capable of imaging a large component is provided, sufficient resolution can be obtained when imaging a small component. It may not be possible.
  • step S140 it is determined whether the component picked up by the mounting head 22 has different imaging conditions for the reference mark 25 and the component, and whether the component requires a high-quality image. Note that the component 60 has different imaging conditions since the appropriate irradiation angle of illumination differs between the bump 61 and the reference mark 25. Further, since the component 60 detects a defect or deformation of the relatively small bump 61 in order to determine whether the component 60 is normal, a high-resolution image is required. For this reason, the part 60 is affirmed in step S140.
  • step S140 when there is no component that needs to be changed in the imaging condition in the picked-up component, the CPU 41 causes the mounting unit 22 to image with the imaging unit 30 under a predetermined first imaging condition, and executes processing of the captured image (step S140).
  • the CPU 41 causes the imaging unit 30 to capture an image of the mounting head 22 while moving the mounting head 22.
  • the first imaging condition may be a condition that allows the reference mark 25 to be imaged sufficiently clearly.
  • the reference mark 25 may have an optical characteristic that enables imaging with as many parts as possible.
  • the CPU 41 uses the captured image for the component adsorbed on the mounting head 22 to obtain a positional deviation, a shape abnormality, and the like (step S260).
  • the CPU 41 moves the mounting head 22 toward the first position set in the imaging region of the imaging unit 30. After that, when the mounting head 22 reaches the first position, the movement of the mounting head 22 is stopped (step S160).
  • the CPU 41 sets the imaging condition in the imaging unit 30 as the first imaging condition, and after the mounting head 22 stops at the first position, causes the imaging unit 30 to image and capture the reference mark 25.
  • Image processing of the image is started (step S170).
  • the image processing is, for example, processing for obtaining the position of the reference mark 25 in the image.
  • the CPU 41 changes to the second imaging condition for imaging the component 60 while the mounting head 22 is stopped at the first position, and causes the first image including the component 60 to be captured under the second imaging condition (step S180).
  • the imaging conditions may include, for example, one or more of the lighting position of the illumination unit 31, the color of illumination, the exposure time, and the focal length. As described above, the CPU 41 performs the imaging of the reference mark 25 and the imaging of the component 60 at the same first position under different imaging conditions.
  • the CPU 41 determines whether or not the time required to change the imaging condition is within a predetermined time (step S200).
  • This predetermined time may be determined, for example, as a movement time required for movement from the first position to the second position or based on the movement time. For example, if the change time of the imaging condition is shorter than the moving time, the imaging process can be performed immediately after moving. On the other hand, if the change time of the imaging condition is longer than the moving time, the imaging process cannot be performed immediately even if the imaging condition is changed.
  • the determination in step S200 is to determine whether to change the imaging condition after movement from the imaging condition before movement in consideration of shortening of the processing time.
  • the CPU 41 changes the imaging condition, causes the imaging unit 30 to image the reference mark 25 under the first imaging condition, and performs imaging in the same manner as in step S170.
  • Image processing of the image is started (step S210).
  • the CPU 41 changes to the second imaging condition for imaging the component 60 while the mounting head 22 is stopped at the second position, and causes the second image including the component 60 to be captured under the second imaging condition (step S220). ).
  • Performing imaging of the reference mark 25 before imaging of the component 60 is preferable because the positioning of the first image and the second image is performed based on the position of the reference mark 25, so that efficiency such as reduction in processing time is high.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the images 71 to 74.
  • FIG. 6A shows the image 71 of the reference mark 25 imaged at the first position
  • FIG. 6B shows the image of the component 60 imaged at the first position
  • FIG. 6C is an explanatory diagram of the image 73 of the reference mark 25 imaged at the second position
  • FIG. 6D is an explanatory diagram of the image 74 of the component 60 imaged at the second position.
  • an imaging condition is set so that the upper lamp of the illumination unit 31 is turned on and light is irradiated from the side.
  • the imaging conditions are set so that all the lamps of the illumination unit 31 are turned on and light is irradiated from all directions.
  • the CPU 41 obtains the relative positions of the reference mark 25 and the component 60 at the first position by using the image 71 of the reference mark 25 and the image 72 of the component 60 that are captured at the same first position under appropriate imaging conditions. Can do. Similarly, the relative positions of the reference mark 25 and the component 60 at the second position can be obtained using the images 73 and 74.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the images 71 to 74.
  • FIG. 7A shows the image 71 of the reference mark 25 imaged at the first position, and FIG.
  • FIG. 7B shows the image of the component 60B imaged at the first position.
  • FIG. 7C is an explanatory diagram of the image 74 of the component 60B imaged at the second position
  • FIG. 7D is an explanatory diagram of the image 73 of the reference mark 25 imaged at the second position.
  • the component 60B requires more time to change the imaging conditions.
  • the CPU 41 performs imaging at the second position without changing the imaging conditions.
  • the imaging condition needs to be changed three times. In this case, since the imaging condition only needs to be changed twice, the time efficiency can be further improved.
  • the CPU 41 captures an appropriate image of the reference mark 25 and an appropriate image of the component 60 at the first position, and obtains an appropriate image of the reference mark 25 and an appropriate image of the component 60 at the second position. Take an image.
  • the CPU 41 performs super-resolution processing for generating an image of the component 60 collected by the mounting head 22 using the first image and the second image based on the position of the reference mark 25 (step S250).
  • a first resolution image having a higher resolution than the first resolution is generated using the first image and the second image having the first resolution captured by the imaging unit 30.
  • this super-resolution processing for example, a plurality of images are used, the position of the imaging object (component 60) that is accurately overlapped is determined based on the position of the reference mark 25, and processing such as motion estimation processing and registration is performed.
  • FIG. 8A and 8B are explanatory diagrams of super-resolution processing.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram of a low-resolution image
  • FIG. 8B is a conceptual diagram of a high-resolution image obtained by superimposing the low-resolution images.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for generating the super-resolution images 73a and 73b
  • FIG. 9A is an image diagram of the super-resolution image 73a of the bump 61 generated from the first image 71a and the second image 72a.
  • FIG. 9B is an image diagram of the super-resolution image 73b of the chip part generated from the first image 71b and the second image 72b.
  • information between pixels can be further increased by superimposing images obtained by shifting low-resolution images within a range of less than one pixel.
  • the mounting apparatus 11 can generate a high-resolution image using a relatively low-resolution image, as shown in FIG.
  • the mounting apparatus 11 is required to image from a relatively small chip component to a relatively large component.
  • the imaging unit 30 has a narrow imaging range (field of view) when attempting to capture a high-resolution image, and cannot capture a large component.
  • the resolution of the small component is insufficient.
  • the mounting apparatus 11 can sufficiently secure an imaging range when imaging a large component and can sufficiently ensure image resolution when imaging a small component or a small part by performing super-resolution processing. .
  • the CPU 41 uses the image based on the imaging to calculate the suction position deviation amount of the component sucked by the mounting head 22, and grasps the shape abnormality of the component (step S260). ).
  • the super-resolution image generated after step S250 is used as an image based on imaging, and the image captured in step S150 is used after step S150.
  • the amount of suction position deviation is, for example, the difference between the coordinate values of the X axis and Y axis between the center position of the component 60 and the center position of the suction nozzle 24 based on the positional relationship between the center coordinates of the reference mark 25 and the suction nozzle 24.
  • the grasp of the component shape can be performed based on, for example, matching between an image based on imaging and a reference image, and based on, for example, a matching degree based on a defect or deformation of the bump 61.
  • the CPU 41 determines whether or not the positional deviation amount and the component shape are within an allowable range (step S270).
  • This allowable range is set to this range by, for example, empirically obtaining a range of misalignment in which components can be properly arranged on the substrate S and a shape range that does not impair the characteristics of the components.
  • the CPU 41 executes a process of mounting (arranging) the component at a position where the calculated suction position shift amount is corrected (Ste S280).
  • the CPU 41 performs a discarding process on the assumption that the component 60 is a defective component (step S290).
  • step S280 or step S290 the CPU 41 determines whether or not the mounting process by the mounting apparatus 11 for the current board S has been completed (step S300).
  • the process after S120 is executed. That is, the CPU 41 sets a part to be sucked next, collects the part, and then captures the first image and the second image with the imaging unit 30 as necessary, performs super-resolution processing, Adsorption position deviation and shape are determined.
  • the CPU 41 discharges the substrate S that has been mounted (step S310), and determines whether the production is completed (step S320).
  • step S310 determines whether the production is completed
  • step S320 determines whether the production is completed
  • the CPU 41 executes the processes after step S110. That is, the CPU 41 transports and fixes a new substrate S, and executes the processes after step S120.
  • the CPU 41 ends this routine as it is.
  • the suction nozzle 24 of this embodiment corresponds to the sampling member of the present invention
  • the mounting head 22 corresponds to the mounting head
  • the imaging unit 30 corresponds to the imaging unit
  • the control device 40 corresponds to the control unit
  • the reference mark 25 Corresponds to the reference mark.
  • an example of the imaging unit of the present invention is clarified by describing the imaging unit 30, and an example of the imaging processing method of the present invention is also clarified by describing the operation of the mounting apparatus 11.
  • the mounting apparatus 11 captures the reference mark 25 under the first imaging condition and the component 60 under the second imaging condition at the first position where the mounting head 22 is stationary. Next, the mounting apparatus 11 images the reference mark 25 under the first imaging condition and the component 60 under the second imaging condition at the second position where the mounting head 22 is moved and stopped. Then, the mounting apparatus 11 generates a high resolution image of the component 60 collected by the mounting head 22 using the first image and the second image based on the positional relationship of the reference marks 25. In the mounting apparatus 11, even when the optimum imaging conditions of the reference mark 25 and the component 60 are different, it is possible to obtain more appropriate first and second images by imaging under conditions suitable for each. Can do. In the mounting apparatus 11, the relative position of the component 60 can be obtained from the reference mark 25 of each image, and a higher quality image can be generated using a plurality of images. Therefore, the mounting device 11 can more reliably obtain a higher quality image.
  • the mounting apparatus 11 changes one or more of the lighting position of the illumination unit 31, the color of the illumination, the exposure time, and the focal length in the reference mark 25 and the component 60, thereby providing a more appropriate image. Obtainable. Further, when the control device 40 images the component 60 after imaging the reference mark 25 at the first position and the second position, the reference mark 25 as the reference position is imaged first. It is easy to perform image processing more quickly. Alternatively, when the control device 40 images the component 60 at the first position under the second imaging condition and then moves the mounting head 22 to first image the component 60 at the second position under the second imaging condition, the mounting is performed.
  • the control device 40 uses the first image and the second image of the first resolution captured by the imaging unit 30 and performs the second resolution that is higher than the first resolution by multi-frame super-resolution processing. Since the image is generated, the position and shape of the component can be determined with higher accuracy. Then, when the reference mark 25 and the component collected by the mounting head 22 can be imaged under the same imaging condition, the control device 40 images the reference mark 25 and the component at the same time under the same imaging condition.
  • the mounting apparatus 11 for a component for which an appropriate image can be obtained without changing the imaging condition between the reference mark 25 and the component, processing is performed by imaging the reference mark 25 and the component under the same imaging condition. Time can be further shortened.
  • the mounting apparatus 11 can obtain a high-resolution image by multi-frame super-resolution processing when high resolution is required.
  • the mounting apparatus 11 includes a plurality of imaging units such as a high-resolution imaging unit and a wide-area imaging unit. Since no part is required, the configuration can be further simplified.
  • the mounting head 22 has one reference mark 25, but is not particularly limited thereto.
  • a plurality of reference marks corresponding to parts may be provided. Even in this case, as described above, a part that cannot be adapted by a plurality of reference marks may be captured under a plurality of imaging conditions to generate a higher resolution image.
  • the imaging condition includes the lighting position of the illumination, the color of the illumination, the exposure time, and the focal length, but is not particularly limited thereto, and one or more of these may be omitted.
  • the imaging conditions other than these may be included.
  • the mounting head 22 is moved and the first imaging condition is first captured at the second position, or the second imaging is performed at the first position.
  • the mounting head 22 is moved after image capturing under the conditions and the first image capturing is performed in the second position under the second image capturing condition
  • the present invention is not particularly limited thereto.
  • the CPU 41 may take an image at the first position under the first imaging condition and then move the mounting head 22 to cause the first position to be imaged at the second position under the first imaging condition. That is, as long as the reference mark 25 and the component 60 are imaged at the same position, the imaging order may be any order. In consideration of image processing, it is desirable to take an image from the reference mark 25 at each position.
  • the component that captures a plurality of images under a plurality of conditions has been described as the component 60 (BGA component) in which the bumps 61 are arranged.
  • the present invention is not particularly limited thereto.
  • a component that captures a plurality of images under a plurality of conditions is, for example, a component that is small or a component that is not small but has a relatively small portion, and an optimum imaging condition for the reference mark 25 is different. It should be.
  • the parts 60 are collected by all the suction nozzles 24 of the mounting head 22 and the imaging is performed under the two imaging conditions of the first and second imaging conditions.
  • the present invention is not particularly limited to this.
  • a plurality of types of components for capturing a plurality of images under a plurality of conditions are collected in the mounting head 22, and the CPU 41 has a third imaging condition and a fourth imaging condition according to the components at the same position.
  • imaging may be performed under three or more imaging conditions.
  • this mounting apparatus since an appropriate image can be obtained according to the component, a higher quality image can be obtained more reliably.
  • the fiducial mark 25 and the component 60 are imaged at the two positions of the first position and the second position to obtain the first image and the second image.
  • the present invention is not particularly limited to this.
  • the reference mark 25 and the component 60 may be imaged at three or more positions such as the third position and the fourth position to obtain the third image and the fourth image. Since this mounting apparatus can obtain a high-resolution second-resolution image using three or more images, the mounting apparatus 11 can more reliably obtain a higher-quality image.
  • the super-resolution processing is performed by capturing two images.
  • the present invention is not particularly limited as long as a plurality of images are used. The resolution processing may be performed.
  • step S140 and S150 when the reference mark 25 and the part can be imaged under the same imaging condition, the imaging condition is not changed and the image is captured at a time to obtain an image (steps S140 and S150).
  • This process may be omitted.
  • the mounting apparatus 11 mounts only a component that captures a plurality of images under a plurality of conditions, such as the component 60, the processes in steps S140 and S150 can be omitted.
  • the sampling member is described as the suction nozzle 24.
  • the sampling member is not particularly limited as long as the component is sampled.
  • a mechanical chuck or the like that mechanically clamps the component may be used. .
  • the present invention has been described as the mounting apparatus 11.
  • the imaging unit 30 may be used, or an imaging processing method or a control method for the imaging unit 30 may be used. It may be a program.
  • the present invention can be used for an apparatus for performing a mounting process in which components are arranged on a substrate.
  • 10 mounting system 11 mounting device, 12 substrate transport unit, 13 mounting unit, 14 component supply unit, 20 head moving unit, 22 mounting head, 23 Z-axis motor, 24, 24a-24d suction nozzle, 25 fiducial mark, 30 imaging Unit, 31 illumination unit, 32 illumination control unit, 33 image sensor, 34 image processing unit, 40 control unit, 41 CPU, 42 ROM, 43 HDD, 44 RAM, 45 I / O interface, 46 bus, 50 management computer, 52 input Device, 54 display, 60, 60B component, 61 bump, 71-74 image, 71a, 71b first image, 72a, 72b second image, 73a, 73b super-resolution image, S substrate.

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Abstract

実装装置（１１）は、実装ヘッド（２２）を静止させた第１位置において、基準マーク（２５）を第１の撮像条件で撮像すると共に部品（６０）を第２の撮像条件で撮像する。次に、実装装置（１１）は、実装ヘッド（２２）を移動させて静止させた第２位置において、基準マーク（２５）を第１の撮像条件で撮像すると共に部品（６０）を第２の撮像条件で撮像する。そして、実装装置（１１）は、基準マーク（２５）の位置関係に基づき第１画像と第２画像とを用いて、実装ヘッド（２２）に採取された部品（６０）の高解像度画像を生成する。

Description

実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニット
　本発明は、実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニットに関する。
　従来、撮像処理方法としては、位置ずれを含む複数の画像を取得し、複数の画像の位置合わせを行い、複数の画像に基づく補間処理により補間画像を生成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、位置合わせの精度を重み付けした最適化処理により合成画像を生成するのに用いる画像を選択する。
特開２０１２－００３４６９号公報
　ところで、このような画像処理方法を採用する装置としては、部品を採取する実装ヘッドを備え、実装ヘッドによって基板に部品を実装する実装装置が挙げられる。このような実装装置では、部品の位置や形状を把握するために、より高い解像度の画像を要する場合がある。実装装置では、様々な大きさ、形状、色の部品を実装処理するため、部品に応じて撮像条件が変更されることがある。また、上述した特許文献１のように、複数の画像を用いて高画質な画像を生成することが考えられるが、複数の画像の位置合わせを確実に行う必要がある。このように、実装装置においては、より確実に、より高画質な画像を得ることが望まれていた。
　本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、より確実に、より高画質な画像を得ることができる実装装置、撮像処理方法及び撮像ユニットを提供することを主目的とする。
　本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本発明の実装装置は、
　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、
　画像を撮像する撮像部と、
　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
　を備えたものである。
　この装置では、実装ヘッドを静止させた第１位置において、基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に部品を含む第１画像を第２の撮像条件で撮像する。次に、この装置は、実装ヘッドを移動させて静止させた第２位置において、基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に部品を含む第２画像を第２の撮像条件で撮像する。そして、この装置は、基準マークの位置関係に基づき第１画像と第２画像とを用いて実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する。この装置では、基準マークと部品との最適な撮像条件が異なる場合であっても、それぞれに適した条件で撮像することによって、より適切な画像を得ることができる。また、この装置では、それぞれの画像の基準マークにより部品の相対的な位置を求めることができ、複数の画像を用いてより高画質な画像を生成することができる。したがって、この装置では、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。
　本発明の実装装置において、前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上であるものとしてもよい。この装置では、基準マークと部品とにおいて、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のいずれかを変更することによって、それぞれのより適切な画像を得ることができる。
　本発明の実装装置において、前記制御部は、前記第１位置及び前記第２位置において、前記基準マークを撮像したのち前記部品を撮像するものとしてもよい。この装置では、基準位置としての基準マークを先に撮像するため、部品の位置特定など、画像処理を行いやすい。
　あるいは、本発明の実装装置において、前記制御部は、前記第１位置において前記第１の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第１の撮像条件で先に撮像するか、又は、前記第１位置において前記第２の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第２の撮像条件で先に撮像するものとしてもよい。この装置では、実装ヘッドの移動の前後に同じ撮像条件で撮像するため、例えば、撮像条件の変更処理に時間を要する場合などにおいては、撮像条件の変更頻度をより抑えることにより、処理全体に要する時間をより短縮することができる。
　本発明の実装装置において、前記制御部は、前記撮像部により撮像された第１解像度の前記第１画像及び前記第２画像を用いて、前記第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成するものとしてもよい。この装置では、高解像度の画像が得られるため、より精度よく部品の位置や形状を判定することができる。この装置において、前記制御部は、前記第２解像度の画像をマルチフレーム超解像処理によって生成するものとしてもよい。
　本発明の実装装置において、前記制御部は、前記基準マークと前記部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で前記基準マークと前記部品とを一度に撮像するものとしてもよい。この装置では、基準マークと部品とで撮像条件を変更せずによい部品については、基準マークと部品とを同一の撮像条件で撮像することにより、処理に要する時間をより短縮することができる。
　本発明の撮像処理方法は、
　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置の撮像処理方法であって、
　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成するステップ、
　を含むものである。
　この撮像処理方法では、上述した実装装置と同様に、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。なお、この撮像処理方法において、上述した実装装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した実装装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。
　本発明の撮像ユニットは、
　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置に用いられる撮像ユニットであって、
　画像を撮像する撮像部と、
　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
　を備えたものである。
　この撮像ユニットでは、上述した実装装置と同様に、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。なお、この撮像ユニットにおいて、上述した実装装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した実装装置の各機能を実現するような構成を追加してもよい。
実装システム１０の一例を表す概略説明図。 実装ヘッド２２及び撮像ユニット３０の説明図。 実装装置１１の構成を表すブロック図。 実装処理ルーチンの一例を表すフローチャート。 部品６０を採取した実装ヘッド２２の説明図。 画像７１～画像７４の説明図。 画像７１～画像７４の説明図。 超解像処理の説明図。 超解像画像７３ａ，７３ｂを生成する説明図。
　本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、実装システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、実装ヘッド２２及び撮像ユニット３０の説明図である。図３は、実装装置１１の構成を表すブロック図である。実装システム１０は、例えば、部品６０を基板Ｓに実装する処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装装置１１と、管理コンピュータ（ＰＣ）５０とを備えている。実装システム１０は、部品を基板Ｓに実装する実装処理を実施する複数の実装装置１１が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため実装装置１１を１台のみ示している。なお、実装処理とは、部品を基板上に配置、装着、挿入、接合、接着する処理などを含む。また、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１、２に示した通りとする。
　実装装置１１は、図１～３に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、撮像ユニット３０と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。
　実装ユニット１３は、部品６０を部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。部品６０は、例えば、図１に示すように、板状の本体の下部に多数配列されているバンプ６１を電極として備えたＢＧＡ部品である。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル２４とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１以上の吸着ノズル２４が取り外し可能に装着されている。ここでは、吸着ノズル２４ａ～２４ｄの４つのノズルを実装ヘッド２２が装着する場合を主として説明する（図２）。また、ここでは、吸着ノズル２４ａ～２４ｄを吸着ノズル２４と総称する。吸着ノズル２４は、負圧を利用して部品６０を採取するものであり、実装ヘッド２２に取り外し可能に装着されている。この実装ヘッド２２は、Ｚ軸モータ２３を内蔵しており、このＺ軸モータによってＺ軸に沿って吸着ノズル２４の高さを調整する。また、実装ヘッド２２は、図示しない駆動モータによって吸着ノズル２４を回転（自転）させる回転装置を備え、吸着ノズル２４に採取（吸着）された部品の角度を調整可能となっている。
　実装ヘッド２２は、図２に示すように、その下面側に、採取された部品の位置の基準となる基準マーク２５が配設されている。実装ヘッド２２は、吸着ノズル２４の内周である中央部に基準マーク２５が配設されている。なお、基準マーク２５は、実装ヘッド２２の外周側、即ち、撮像ユニット３０の撮像範囲の隅に配設されてもよい。この基準マーク２５は、支柱と、支柱の先端に配設された円盤状のマーク部材とを備える。この基準マーク２５は、吸着ノズル２４と所定の位置関係、例えば、所定距離で配設されている。吸着ノズル２４ａ～２４ｄは、基準マーク２５と所定の位置関係（距離や配置位置）を有するから、基準マーク２５の位置が認識できれば、それぞれの吸着ノズル２４の位置を認識することができる。
　部品供給ユニット１４は、複数のリールを備え、実装装置１１の前側に着脱可能に取り付けられている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品がテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、部品が露出した状態で、吸着ノズル２４で吸着される採取位置にフィーダ部により送り出される。この部品供給ユニット１４は、部品を複数配列して載置するトレイを有するトレイユニットを備えている。このトレイユニットは、トレイをパレットに固定して図示しないマガジンカセットから引きだし、所定の採取位置へトレイを移動する移動機構を備えている。トレイには、多数の矩形のキャビティが形成されており、このキャビティに部品を収容している。このトレイに収容される部品は、リールに収容される部品に比して高さや大きさが大きいものである。部品６０は、トレイユニットのトレイに収納されている。
　撮像ユニット３０は、実装ヘッド２２に吸着された部品と実装ヘッド２２が有する基準マーク２５とを撮像するユニットである。この撮像ユニット３０は、部品供給ユニット１４と基板搬送ユニット１２との間に配置されている。この撮像ユニット３０の撮像範囲は、撮像ユニット３０の上方である。撮像ユニット３０は、照明部３１と、照明制御部３２と、撮像素子３３と、画像処理部３４とを備える。照明部３１は、上方に光を照射し実装ヘッド２２に保持された部品６０に対して複数の照明状態で光を照射可能に構成されている。照明部３１は、例えば、上、中、下段に配設されたランプ、及び図示しない落射ランプを光源として有し、吸着ノズル２４に吸着された部品へ照射される光の明るさ（光量）、光の波長及び光の照射位置などを調整可能な光源ユニットである。照明部３１は、上段のランプを点灯すると側方から光を照射し、下段のランプを点灯すると側方且つ下方から光を照射し、落射ランプを点灯すると下方から光を照射し、全部のランプを点灯すると全体がより明るくなるよう光を照射する。照明制御部３２は、所定の照明条件に基づき、吸着ノズル２４に吸着された部品に応じた照明状態になるように照明部３１を制御する。撮像素子３３は、受光により電荷を発生させ発生した電荷を出力する素子である。撮像素子３３は、露光後の電荷の転送処理と次画像の露光処理とをオーバーラップさせることにより高速な連続取込み処理をすることができるＣＭＯＳイメージセンサとしてもよい。画像処理部３４は、入力された電荷に基づいて画像データを生成する処理を行う。撮像ユニット３０は、部品を吸着した吸着ノズル２４が撮像ユニット３０の上方を通過する際、実装ヘッド２２を移動しながら、あるいは実装ヘッド２２を停止した状態で、１以上の画像を撮像し、撮像画像データを制御装置４０へ出力する。
　制御装置４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４、撮像ユニット３０へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４、撮像ユニット３０からの信号を入力する。
　管理ＰＣ５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理ＰＣ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。
　次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作、具体的には、実装装置１１の実装処理について説明する。図４は、制御装置４０のＣＰＵ４１により実行される実装処理ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、制御装置４０のＨＤＤ４３に記憶され、作業者による開始指示により実行される。ここでは、図５に示すように、吸着ノズル２４ａ～２４ｄのすべてに部品６０を吸着し、これを基板Ｓに実装する場合を主として説明する。図５は、部品６０を採取した実装ヘッド２２の説明図である。このルーチンを開始すると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装ジョブ情報を管理コンピュータ５０から取得する（ステップＳ１００）。実装ジョブ情報には、部品の実装順、実装する部品の種別及びその特徴、部品を吸着する吸着ノズル２４の情報、撮像ユニット３０での撮像条件（照明条件も含む）などが含まれている。この部品の特徴には部品のサイズの情報や正常な形状の部品の画像であるリファレンス画像なども含まれる。
　次に、ＣＰＵ４１は、基板Ｓの搬送及び固定処理を行い（ステップＳ１１０）、吸着する部品を設定し、その情報を実装ジョブ情報から取得する（ステップＳ１２０）。次に、ＣＰＵ４１は、必要に応じて実装ヘッド２２に吸着ノズル２４を装着させ、設定された部品の吸着処理を行う（ステップＳ１３０）。吸着処理では、ＣＰＵ４１は、該当する部品が収納されている部品供給ユニット１４の採取位置まで実装ヘッド２２を移動させ、吸着ノズル２４を下降して吸着ノズル２４に部品を吸着させる処理を行う。この吸着処理では、１以上の部品６０を吸着ノズル２４ａ～２４ｄに吸着させるものとしてもよい。
　次に、ＣＰＵ４１は、撮像条件の変更を要する部品であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。この判定は、実装ジョブ情報に含まれる部品情報に基づいて行うものとする。実装装置１１で用いる部品は、光学的特性（例えば、表面の輝度や光の反射率など）や、電極の形状や配置が異なるものが多数存在し、撮像時の露光時間や使用照明の変更を要するものがある。この場合、撮像条件によっては部品の基準位置となる基準マーク２５が明瞭に撮像できない場合がある。また、実装装置１１で用いる部品は、様々な大きさを有しており、大きな部品を撮像可能な視野を有する撮像ユニット３０を備えるものとすると、小さな部品を撮像する際に十分な解像度が得られないことがある。この実装装置１１では、このような小さな部品を撮像する際に、低解像度の画像を複数用い基準マーク２５で位置決めして高解像度の画像を得るものとしている。ステップＳ１４０では、実装ヘッド２２に吸着された部品が、基準マーク２５と部品との撮像条件が異なり、且つその部品が高画質な画像を要するか否かを判定するものとする。なお、部品６０は、バンプ６１と基準マーク２５とで照明の適切な照射角度が異なるため、通常と異なる撮像条件になる。また、部品６０は、部品６０が正常であるかを判断するために、比較的小さいバンプ６１の欠損や変形などを検出することから、高解像度の画像が要求される。このため、部品６０は、ステップＳ１４０で肯定判定される。
　ステップＳ１４０で、吸着した部品に撮像条件の変更を要する部品がないときには、ＣＰＵ４１は、所定の第１撮像条件で実装ヘッド２２を撮像ユニット３０により撮像させ、撮像した画像の処理を実行させる（ステップＳ１５０）。ここでは、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を移動させながら実装ヘッド２２の画像を撮像ユニット３０により撮像させるものとする。こうすれば、一旦実装ヘッド２２を停止させて撮像する場合に比して、撮像に関する時間をより短縮することができる。この第１撮像条件は、例えば、基準マーク２５を十分明瞭に撮像可能な条件とすることができる。また、基準マーク２５は、できるだけ多くの部品と共に撮像可能な光学特性を有するものとしてもよい。ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２に吸着した部品に対して、この撮像画像を用いて、位置ずれや形状異常などを求める（ステップＳ２６０）。
　一方、ステップＳ１４０で、吸着した部品に撮像条件の変更を要する部品（部品６０）があるときには、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０の撮像領域内に設定された第１位置に向けて実装ヘッド２２を移動させ、その後、第１位置に実装ヘッド２２が至ると実装ヘッド２２の移動を停止させる（ステップＳ１６０）。実装ヘッド２２が移動を開始すると、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０での撮像条件を第１撮像条件とし、実装ヘッド２２が第１位置で停止したのち基準マーク２５を撮像ユニット３０により撮像させ、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ１７０）。画像処理は、例えば、画像中の基準マーク２５の位置を求める処理とする。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第１位置に停止させたまま、部品６０を撮像する第２撮像条件に変更し、部品６０を含む第１画像を第２撮像条件で撮像させる（ステップＳ１８０）。撮像条件には、例えば、照明部３１の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上が含まれるものとしてもよい。このように、ＣＰＵ４１は、基準マーク２５の撮像と部品６０の撮像とを異なる撮像条件で、同じ第１位置において行う。
　次に、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット３０の撮像領域内に設定され、第１位置とは異なる第２位置に向けて実装ヘッド２２を移動させ、その後、第２位置に実装ヘッド２２が至ると実装ヘッド２２の移動を停止させる（ステップＳ１９０）。この第２位置は、マルチフレームの超解像処理を実行できるように、第１位置で撮像する第１画像に対して１／Ｘピクセル（但し１＜Ｘ、例えばＸ＝２）ずらした第２画像を撮像できる位置に設定されていてもよい。実装ヘッド２２が移動を開始すると、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間内であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。この所定時間は、例えば、第１位置から第２位置へ移動に要する移動時間に定められている、もしくは移動時間に基づいて定められているものとしてもよい。例えば、撮像条件の変更時間がこの移動時間よりも短ければ、移動してすぐに撮像処理ができる。一方、撮像条件の変更時間がこの移動時間がよりも長ければ、移動してもすぐに撮像処理はできない。ステップＳ２００の判定は、処理時間の短縮を考慮し、移動後の撮像条件を移動前の撮像条件から変更するか否かを判定するのである。
　撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間内であるときには、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更し、第１撮像条件で基準マーク２５を撮像ユニット３０により撮像させ、ステップＳ１７０と同様に、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ２１０）。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第２位置に停止させたまま、部品６０を撮像する第２撮像条件に変更し、部品６０を含む第２画像を第２撮像条件で撮像させる（ステップＳ２２０）。基準マーク２５の撮像を部品６０の撮像の前に行うことは、第１画像及び第２画像の位置決めを基準マーク２５の位置に基づいて行うことから、処理時間の短縮など効率がよく好ましい。図６は、画像７１～画像７４の説明図であり、図６（ａ）が第１位置で撮像した基準マーク２５の画像７１、図６（ｂ）が第１位置で撮像した部品６０の画像７２、図６（ｃ）が第２位置で撮像した基準マーク２５の画像７３、図６（ｄ）が第２位置で撮像した部品６０の画像７４の説明図である。部品６０では、バンプ６１以外の部分が映り込まない画像を得るため、照明部３１の上段のランプを点灯し側方から光が照射されるよう撮像条件が設定されている。また、基準マーク２５では、照明部３１のすべてのランプを点灯し全方向から光が照射されるよう撮像条件が設定されている。ＣＰＵ４１は、同じ第１位置において適切な撮像条件で撮像された基準マーク２５の画像７１と部品６０の画像７２とを用いて、第１位置での基準マーク２５及び部品６０の相対位置を求めることができる。同様に、画像７３，７４を用いて第２位置での基準マーク２５及び部品６０の相対位置を求めることができる。
　一方、ステップＳ２００で、撮像条件を変更するのに要する時間が所定時間外であるときには、ＣＰＵ４１は、撮像条件を変更せず、部品６０を撮像する第２撮像条件で、部品６０を含む第２画像を撮像ユニット３０により撮像させる（ステップＳ２３０）。次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２を第２位置に停止させたまま、基準マーク２５を撮像する第１撮像条件に変更し、基準マーク２５を第１撮像条件で撮像ユニット３０により撮像させ、ステップＳ１７０と同様に、撮像した画像の画像処理を開始させる（ステップＳ２４０）。図７は、画像７１～画像７４の説明図であり、図７（ａ）が第１位置で撮像した基準マーク２５の画像７１、図７（ｂ）が第１位置で撮像した部品６０Ｂの画像７２、図７（ｃ）が第２位置で撮像した部品６０Ｂの画像７４、図７（ｄ）が第２位置で撮像した基準マーク２５の画像７３の説明図である。部品６０Ｂは、撮像条件の変更に時間をより要するものである。この場合、ＣＰＵ４１は、第２位置へ実装ヘッド２２が移動されたあと、撮像条件を変更せずに第２位置での撮像を行う。図６では撮像条件の変更を３回要するのに対して、この場合は、撮像条件の変更が２回で済むため、時間的効率をより高めることができる。このように、ＣＰＵ４１は、第１位置における基準マーク２５の適正な画像と部品６０の適正な画像とを撮像し、第２位置における基準マーク２５の適正な画像と部品６０の適正な画像とを撮像する。
　続いて、ＣＰＵ４１は、基準マーク２５の位置に基づいて第１画像と第２画像とを用いて、実装ヘッド２２に採取された部品６０の画像を生成する超解像処理を行う（ステップＳ２５０）。超解像処理では、撮像ユニット３０により撮像された第１解像度の第１画像及び第２画像を用いて、第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成する。この超解像処理は、例えば、複数の画像を用い、基準マーク２５の位置を基準に、正確に重なる撮像対象（部品６０）の位置を求め、モーション推定処理、レジストレーションなどの処理を行い仮の高解像度画像を生成し、この仮の画像に対してぼけ推定処理、再構成処理を行い、撮像した画像に比して高解像度の画像を生成する。この超解像処理は、画像処理部３４により行われるものとしてもよい。図８は、超解像処理の説明図であり、図８（ａ）が低解像度画像の概念図、図８（ｂ）が低解像度画像を重ね合わせて得られる高解像度画像の概念図である。図９は、超解像画像７３ａ，７３ｂを生成する説明図であり、図９（ａ）が第１画像７１ａと第２画像７２ａとから生成したバンプ６１の超解像画像７３ａのイメージ図であり、図９（ｂ）が第１画像７１ｂと第２画像７２ｂとから生成したチップ部品の超解像画像７３ｂのイメージ図である。図８（ｂ）に示すように、低解像度画像を１ピクセル未満の範囲でずらして撮像した画像を重ね合わせると、画素間の情報をより増やすことができる。また、実際に撮像した画像を用いるため、単に推定して画素間の情報を補間するのに比して、信頼性の高い高解像度画像を生成することができる。この実装装置１１では、図９に示すように、比較的低解像度の画像を用いて高解像度の画像を生成することができる。実装装置１１では、比較的小さなチップ部品から、比較的大きな部品まで撮像することが求められる。一般的に、撮像ユニット３０は、高解像度の画像を撮像しようとすると撮像範囲（視野）が狭くなり大型部品を撮像できず、大型部品を撮像しようとすると小さな部品の解像度が不足する。この実装装置１１では、大型部品を撮像する際の撮像範囲を十分に確保すると共に、超解像処理を行うことにより、小型部品や小さな部位を撮像する際の画像解像度を十分確保することができる。
　ステップＳ２５０のあと、又は、ステップＳ１５０のあと、ＣＰＵ４１は、撮像に基づく画像を用い、実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量を算出すると共に、部品の形状異常を把握する（ステップＳ２６０）。この処理は、撮像に基づく画像として、ステップＳ２５０のあとでは生成した超解像画像を用い、ステップＳ１５０のあとではステップＳ１５０で撮像した画像を用いる。吸着位置ずれ量は、例えば、基準マーク２５及び吸着ノズル２４の中心座標の位置関係に基づいて、部品６０の中心位置と、吸着ノズル２４の中心位置とのＸ軸、Ｙ軸の座標値の差として求めることができる。部品形状の把握は、例えば、撮像に基づく画像とリファレンス画像とのマッチングを行い、例えば、バンプ６１の欠損や変形に基づくマッチング度に基づいて行うことができる。続いて、ＣＰＵ４１は、位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２７０）。この許容範囲は、例えば、部品を適正に基板Ｓに配置できる位置ずれ量の範囲や、部品の特性を損なわない形状範囲を経験的に求め、この範囲に設定されている。実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内であるときには、ＣＰＵ４１は、算出した吸着位置ずれ量を補正した位置に部品を実装（配置）する処理を実行する（ステップＳ２８０）。一方、実装ヘッド２２に吸着された部品の吸着位置ずれ量及び部品形状が許容範囲内でないときには、ＣＰＵ４１は、その部品６０が不具合の生じる部品であるものとして廃棄処理を行う（ステップＳ２９０）。
　ステップＳ２８０、又はステップＳ２９０のあと、ＣＰＵ４１は、現基板Ｓの実装装置１１による実装処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ３００）、現基板Ｓの実装処理が完了していないときには、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、次に吸着する部品を設定し、この部品を採取したのち、必要に応じて撮像ユニット３０で第１画像及び第２画像を撮像し、超解像処理を行って、部品の吸着位置ずれや形状を判定する。一方、ステップＳ３００で現基板Ｓの実装処理が完了したときには、ＣＰＵ４１は、実装完了した基板Ｓを排出させ（ステップＳ３１０）、生産完了したか否かを判定する（ステップＳ３２０）。生産完了していないときには、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。即ち、ＣＰＵ４１は、新たな基板Ｓを搬送、固定し、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ３２０で生産完了したときには、ＣＰＵ４１は、そのままこのルーチンを終了する。
　ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の吸着ノズル２４が本発明の採取部材に相当し、実装ヘッド２２が実装ヘッドに相当し、撮像ユニット３０が撮像部に相当し、制御装置４０が制御部に相当し、基準マーク２５が基準マークに相当する。なお、本実施形態では、撮像ユニット３０を説明することにより本発明の撮像ユニットの一例を明らかにし、実装装置１１の動作を説明することにより本発明の撮像処理方法の一例も明らかにしている。
　以上説明した実施形態の実装装置１１は、実装ヘッド２２を静止させた第１位置において、基準マーク２５を第１の撮像条件で撮像すると共に部品６０を第２の撮像条件で撮像する。次に、実装装置１１は、実装ヘッド２２を移動させて静止させた第２位置において、基準マーク２５を第１の撮像条件で撮像すると共に部品６０を第２の撮像条件で撮像する。そして、実装装置１１は、基準マーク２５の位置関係に基づき第１画像と第２画像とを用いて、実装ヘッド２２に採取された部品６０の高解像度画像を生成する。この実装装置１１では、基準マーク２５と部品６０との最適な撮像条件が異なる場合であっても、それぞれに適した条件で撮像することによって、より適切な第１画像及び第２画像を得ることができる。また、この実装装置１１では、それぞれの画像の基準マーク２５により部品６０の相対的な位置を求めることができ、複数の画像を用いてより高画質な画像を生成することができる。したがって、実装装置１１では、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。
　また、実装装置１１は、基準マーク２５と部品６０とにおいて、照明部３１の照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上を変更することによって、それぞれより適切な画像を得ることができる。更に、制御装置４０が第１位置及び第２位置において、基準マーク２５を撮像したのち部品６０を撮像させる場合は、基準位置としての基準マーク２５を先に撮像するため、部品の位置特定など、画像処理をより迅速に行いやすい。あるいは、制御装置４０が第１位置において第２の撮像条件で部品６０を撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第２の撮像条件で先に部品６０を撮像させる場合は、実装ヘッド２２の移動の前後に同じ撮像条件で撮像するため、例えば、撮像条件の変更処理に時間を要する場合などにおいて、撮像条件の変更頻度をより抑えることにより、処理全体に要する時間をより短縮することができる。更にまた、制御装置４０は、撮像ユニット３０により撮像された第１解像度の第１画像及び第２画像を用い、マルチフレーム超解像処理によって、第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成するため、より精度よく部品の位置や形状を判定することができる。そして、制御装置４０は、基準マーク２５と実装ヘッド２２に採取された部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で基準マーク２５と部品とを一度に撮像する。この実装装置１１では、基準マーク２５と部品とで撮像条件を変更せずに適切な画像が得られる部品については、基準マーク２５と部品とを同一の撮像条件で撮像することにより、処理に要する時間をより短縮することができる。そしてまた、実装装置１１は、高解像度が求められる場合において、マルチフレーム超解像処理によって高解像度画像を得ることができ、例えば、撮像ユニット３０に高解像度撮像部や広域撮像部など複数の撮像部を要さないため、構成をより簡略することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、実装ヘッド２２は、基準マーク２５を１つ有するものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、部品に応じた基準マークを複数配設するものとしてもよい。この場合においても、複数の基準マークによっても適応できないような部品について、上述したように、複数の画像を複数の撮像条件で撮像し、より高解像度の画像を生成するものとすればよい。
　上述した実施形態では、撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離を含むものとしたが、特にこれに限定されず、これらのうち１以上を省略してもよいし、これら以外の撮像条件を含むものとしてもよい。
　上述した実施形態では、第１位置において第２撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第１の撮像条件で先に撮像させるか、又は、第１位置において第２撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第２の撮像条件で先に撮像させるものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、ＣＰＵ４１は、第１位置において第１撮像条件で撮像したあと実装ヘッド２２を移動して第２位置において第１の撮像条件で先に撮像させてもよい。即ち、同じ位置で基準マーク２５及び部品６０を撮像するものとすれば、撮像する順番はどのような順番で行ってもよい。なお、画像処理を考慮すると各位置で基準マーク２５から撮像する方が望ましい。
　上述した実施形態では、複数の画像を複数の条件で撮像する部品がバンプ６１の配列した部品６０（ＢＧＡ部品）として説明したが、特にこれに限定されない。複数の画像を複数の条件で撮像する部品は、例えば、部品自体が小さいか、部品自体は小さくないが比較的小さな部位を有するものであって、基準マーク２５に対して最適な撮像条件が異なるものとすればよい。
　上述した実施形態では、実装ヘッド２２の吸着ノズル２４すべてに部品６０が採取され、第１及び第２撮像条件の２つの撮像条件で撮像を行うものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、実装ヘッド２２には、複数の画像を複数の条件で撮像する複数種の部品が採取されているものとし、ＣＰＵ４１は、同じ位置において、部品に応じた第３撮像条件や第４撮像条件など、３つ以上の撮像条件で撮像を行うものとしてもよい。この実装装置においても、部品に応じて適切な画像が得られるため、より確実に、より高画質な画像を得ることができる。
　上述した実施形態では、第１位置と第２位置の２つの位置で基準マーク２５及び部品６０の撮像を行い、第１画像や第２画像を得るものとしたが、特にこれに限定されない。例えば、第３位置や第４位置など、３以上の位置で基準マーク２５及び部品６０の撮像を行い、第３画像や第４画像を得るものとしてもよい。この実装装置では、３つ以上の画像を用いて高解像度な第２解像度の画像を得ることができるため、実装装置１１では、更に確実に、更に高画質な画像を得ることができる。上述した実施形態では、２つの画像を撮像して超解像処理を行うものとしたが、複数の画像を用いるものとすれば、特にこれに限定されず、３以上の画像を撮像して超解像処理を行うものとしてもよい。
　上述した実施形態では、基準マーク２５と部品とを同じ撮像条件で撮像可能な場合は、撮像条件を変更せず、１度に撮像を行い画像を得るものとしたが（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）、この処理を省略してもよい。例えば、実装装置１１において、部品６０のように、複数の画像を複数の条件で撮像する部品のみを実装する場合などには、ステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理を省略することができる。
　上述した実施形態では、採取部材を吸着ノズル２４として説明したが、部品を採取するものであれば特にこれに限定されず、例えば、部品を機械的に挟持して採取するメカニカルチャックなどとしてもよい。
　上述した実施形態では、本発明を実装装置１１として説明したが、例えば、撮像ユニット３０としてもよいし、撮像処理方法や撮像ユニット３０の制御方法としてもよいし、上述した処理をコンピュータが実行するプログラムとしてもよい。
　本発明は、部品を基板上に配置する実装処理を行う装置に利用可能である。
１０　実装システム、１１　実装装置、１２　基板搬送ユニット、１３　実装ユニット、１４　部品供給ユニット、２０　ヘッド移動部、２２　実装ヘッド、２３　Ｚ軸モータ、２４，２４ａ～２４ｄ　吸着ノズル、２５　基準マーク、３０　撮像ユニット、３１　照明部、３２　照明制御部、３３　撮像素子、３４　画像処理部、４０　制御装置、４１　ＣＰＵ、４２　ＲＯＭ、４３　ＨＤＤ、４４　ＲＡＭ、４５　入出力インタフェース、４６　バス、５０　管理コンピュータ、５２　入力装置、５４　ディスプレイ、６０，６０Ｂ　部品、６１　バンプ、７１～７４　画像、７１ａ，７１ｂ　第１画像、７２ａ，７２ｂ　第２画像、７３ａ，７３ｂ　超解像画像、Ｓ　基板。

Claims (8)

  1. 　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、
    　画像を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
    　を備えた実装装置。
  2. 　前記撮像条件は、照明の点灯位置、照明の色、露光時間及び焦点距離のうち１以上である、請求項１に記載の実装装置。
  3. 　前記制御部は、前記第１位置及び前記第２位置において、前記基準マークを撮像したのち前記部品を撮像させる、請求項１又は２に記載の実装装置。
  4. 　前記制御部は、前記第１位置において前記第１の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第１の撮像条件で先に撮像するか、又は、前記第１位置において前記第２の撮像条件で撮像したあと前記実装ヘッドを移動して前記第２位置において前記第２の撮像条件で先に撮像する、請求項１又は２に記載の実装装置。
  5. 　前記制御部は、前記撮像部により撮像された第１解像度の前記第１画像及び前記第２画像を用いて、前記第１解像度よりも高解像度である第２解像度の画像を生成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の実装装置。
  6. 　前記制御部は、前記基準マークと前記部品とが同一の撮像条件で撮像可能であるときには、同一の撮像条件で前記基準マークと前記部品とを一度に撮像する、請求項１～５のいずれか１項に記載の実装装置。
  7. 　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置の撮像処理方法であって、
    　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成するステップ、
    　を含む撮像処理方法。
  8. 　基準マークと部品を採取する採取部材とを有し採取した部品を基板上へ移動させる実装ヘッドと、画像を撮像する撮像部と、を備えた実装装置に用いられる撮像ユニットであって、
    　画像を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部の撮像範囲内に前記実装ヘッドを静止させた第１位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第１画像を前記第１の撮像条件とは異なる第２の撮像条件で撮像したのち、前記実装ヘッドを前記撮像範囲内で移動させて静止させた第２位置において、前記基準マークを第１の撮像条件で撮像すると共に前記採取部材に採取された部品を含む第２画像を前記第２の撮像条件で撮像し、前記基準マークの位置関係に基づき前記第１画像と前記第２画像とを用いて前記実装ヘッドに採取された部品の画像を生成する制御部と、
    　を備えた撮像ユニット。
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