WO2017029701A1 - 部品実装装置 - Google Patents

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WO2017029701A1
WO2017029701A1 PCT/JP2015/073054 JP2015073054W WO2017029701A1 WO 2017029701 A1 WO2017029701 A1 WO 2017029701A1 JP 2015073054 W JP2015073054 W JP 2015073054W WO 2017029701 A1 WO2017029701 A1 WO 2017029701A1
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mounting
component
mounting position
height information
imaging
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PCT/JP2015/073054
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和志 高間
誠司 仲村
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a component mounting apparatus, and more particularly, to a component mounting apparatus that determines success or failure of component mounting at a mounting position.
  • Patent Document 1 includes a suction head that picks up a component and mounts (mounts) the sucked component on a substrate, and a height sensor that measures the height of the component mounted on the substrate.
  • a component mounting apparatus configured to determine whether components are successfully mounted at a mounting position based on an output signal of a sensor.
  • This component mounting device moves the suction head located above the mounted component after mounting the component by the suction head, and moves the height sensor above the mounted component to measure the height of the component. Is configured to do. Thereby, in this component mounting apparatus, the height information of the mounting position is acquired.
  • the suction head and the height sensor are installed after mounting the component in order to obtain the height information of the mounting position for determining whether the mounting of the component at the mounting position is successful. It is necessary to move and arrange the height sensor directly above the height measurement position (mounting position). For this reason, there is a problem that the time required for production increases by the amount of movement of the suction head and the height sensor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to determine success or failure of mounting a component at a mounting position while suppressing an increase in production time. It is providing the component mounting apparatus which can be performed.
  • a component mounting apparatus includes a mounting unit that mounts a component at a mounting position of a substrate, an imaging unit that can image a predetermined area including the mounting position, and the mounting unit mounts the component at the mounting position. Until a rise from the mounting position is completed, a predetermined area is imaged by the imaging unit, and height information of the mounting position is acquired based on the imaging result of the predetermined area captured by the imaging unit. A control unit that determines whether the mounting of the component at the mounting position is successful based on the acquired height information of the mounting position.
  • the control unit as described above is provided.
  • the imaging unit captures a predetermined area including the mounting position, and the height information of the mounting position is obtained. Can be acquired.
  • An increase in time can be suppressed. Therefore, it is possible to determine the success or failure of mounting the component at the mounting position while suppressing an increase in production time.
  • the control unit acquires height information of the board surface of the board near the mounting position based on the imaging result in addition to the height information of the mounting position. It is configured. If comprised in this way, the height information of a board
  • control unit is configured to determine whether the mounting of the component at the mounting position is successful based on the height information of the mounting position in consideration of the acquired height information of the board surface. If comprised in this way, the success or failure determination of the mounting of the component in a mounting position can be performed in consideration of the height of an actual board surface. As a result, the success / failure determination of the mounting of the component at the mounting position can be performed more accurately than when the actual board surface height is not taken into consideration.
  • the control unit determines whether or not a portion having a predetermined height or more is included in a predetermined amount or more based on the height information of the mounting position. It is configured to perform success / failure determination of component mounting at the mounting position. By configuring in this way, it is possible to perform success / failure determination based on a wide range of measurement results by determining whether or not a portion having a predetermined height or more is included in a predetermined amount or more. The success / failure determination of component mounting can be performed with higher accuracy.
  • the control unit causes the imaging unit to capture images of the predetermined regions before and after mounting the component, and each of the predetermined regions before and after mounting of the component imaged by the imaging unit. Based on the imaging result, the height information of each mounting position before and after the mounting of the component is acquired, and the success / failure determination of the component at the mounting position based on the change in the height information of the mounting position before and after mounting the acquired component Is configured to do. If comprised in this way, the success or failure determination of the component in a mounting position can be performed based on the actual height change of a mounting position (height change of the mounting position by mounting of a component).
  • the success / failure determination of the mounting of the component at the mounting position can be performed more accurately than the case where the success / failure determination of the component at the mounting position is performed based only on the height information after mounting the component.
  • This effect is particularly effective when determining the success or failure of mounting a small component that is difficult to distinguish from an object such as solder placed at the mounting position.
  • the control unit is configured to determine whether or not to mount the component at the mounting position based on the generated difference image in addition to the height information of the mounting position.
  • the imaging unit is configured to be able to image the mounting position from a plurality of imaging directions
  • the control unit is mounted after mounting the component at the mounting position.
  • the mounting position is determined based on the imaging results of the predetermined area captured by the imaging unit from the plurality of imaging directions by causing the imaging unit to capture the predetermined area from completion of the ascent from the position. Is configured to obtain height information. If comprised in this way, the height information of a mounting position can be easily acquired based on the imaging result of the predetermined area imaged by the imaging unit from a plurality of imaging directions.
  • the imaging unit is configured to be able to image the mounting position from a plurality of imaging directions inclined with respect to the substrate surface.
  • FIG. 1st Embodiment of the present invention It is a figure showing the whole component mounting device composition by a 1st embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the control structure of the component mounting apparatus by 1st Embodiment of this invention. It is a side view which shows the imaging state by the imaging unit of the component mounting apparatus by 1st Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the acquisition method of the height information of the mounting position by the stereo matching of the component mounting apparatus by 1st Embodiment of this invention, and the height information of a board
  • FIG. 10 is a side view for explaining an imaging unit of a component mounting apparatus according to a modification of the first to third embodiments of the present invention.
  • the component mounting apparatus 100 is an apparatus for mounting a component E (electronic component) such as an IC, a transistor, a capacitor, and a resistor on a substrate P such as a printed board as shown in FIG.
  • a component E electronic component
  • IC integrated circuit
  • transistor transistor
  • capacitor capacitor
  • resistor resistor
  • the component mounting apparatus 100 includes a base 1, a transport unit 2, a head unit 3, a support unit 4, a rail unit 5, a component recognition camera 6, a board recognition camera 7, an imaging unit 8, And a control device 9 (see FIG. 2).
  • the imaging unit 8 is an example of the “imaging unit” in the claims.
  • the control device 9 is an example of a “control unit” in the claims.
  • Feeder arrangement portions 12 for arranging a plurality of tape feeders 11 are provided at both ends (Y1 side and Y2 side) of the base 1 in the Y direction.
  • the tape feeder 11 holds a reel (not shown) around which a tape holding a plurality of components E with a predetermined interval is wound.
  • the tape feeder 11 is configured to supply the component E from the tip of the tape feeder 11 by sending a tape that holds the component E by rotating the reel.
  • Each tape feeder 11 is arranged in the feeder arrangement unit 12 in a state where it is electrically connected to the control device 9 through a connector (not shown) provided in the feeder arrangement unit 12. Thereby, each tape feeder 11 is configured to feed the tape from the reel and supply the component E based on the control signal from the control device 9. At this time, each tape feeder 11 is configured to supply the component E according to the mounting operation of the head unit 3.
  • the transport unit 2 has a pair of conveyors 2a.
  • the transport unit 2 has a function of transporting the substrate P in the horizontal direction (X direction) by the pair of conveyors 2a. Specifically, the transport unit 2 loads the substrate P before mounting from a transport path (not shown) on the upstream side (X1 side), transports the loaded substrate P to the mounting work position M, and downstream (X2 And a board P that has been mounted on the transfer path (not shown).
  • the transport unit 2 is configured to hold and fix the substrate P stopped at the mounting work position M by a substrate fixing mechanism (not shown) such as a clamp mechanism.
  • the pair of conveyors 2a of the transport unit 2 is configured to be able to transport the substrate P in the horizontal direction (X direction) while supporting the substrate P from below.
  • the pair of conveyors 2a is configured to be able to adjust the interval in the Y direction. Thereby, according to the magnitude
  • the head unit 3 is configured to mount the component E at the mounting position Pa (see FIG. 3) of the substrate P fixed at the mounting work position M.
  • the head unit 3 is provided on each of the ball nut 31, the five heads 32, the five Z-axis motors 33 (see FIG. 2) provided on the five heads 32, and the five heads 32, respectively. 5 R-axis motors 34 (see FIG. 2).
  • the head 32 is an example of the “mounting unit” in the claims.
  • the five heads 32 are arranged in a line along the X direction on the lower surface side of the head unit 3.
  • a nozzle 32a (see FIG. 3) is attached to the tip of each of the five heads 32.
  • the head 32 is configured to be able to suck and hold the component E supplied from the tape feeder 11 by the negative pressure generated at the tip of the nozzle 32a by a negative pressure generator (not shown).
  • the head 32 is configured to be movable up and down (Z direction). Specifically, the head 32 is between a lowered position when the component E is sucked or mounted (mounted) and a raised position when the component E is conveyed or imaged. It can be moved up and down. Further, in the head unit 3, the five heads 32 are configured to be movable up and down for each head 32 by a Z-axis motor 33 provided for each head 32. Further, the five heads 32 are configured to be rotatable around the central axis (Z direction) of the nozzle 32 a for each head 32 by an R-axis motor 34 provided for each head 32.
  • the head unit 3 is configured to be movable in the X direction along the support portion 4.
  • the support portion 4 includes a ball screw shaft 41, an X-axis motor 42 that rotates the ball screw shaft 41, and a guide rail (not shown) that extends in the X direction.
  • the head unit 3 is configured to be movable in the X direction along the support portion 4 together with the ball nut 31 to which the ball screw shaft 41 is engaged (screwed) by rotating the ball screw shaft 41 by the X-axis motor 42. Has been.
  • the support portion 4 is configured to be movable in the Y direction perpendicular to the X direction along a pair of rail portions 5 fixed on the base 1. Specifically, the rail portion 5 rotates a pair of guide rails 51 that support both end portions in the X direction of the support portion 4 so as to be movable in the Y direction, a ball screw shaft 52 that extends in the Y direction, and the ball screw shaft 52. Y axis motor 53 is included.
  • the support portion 4 is provided with a ball nut 43 with which the ball screw shaft 52 is engaged (screwed).
  • the support portion 4 is movable in the Y direction along the pair of rail portions 5 together with the ball nut 43 to which the ball screw shaft 52 is engaged (screwed) by rotating the ball screw shaft 52 by the Y-axis motor 53. It is configured.
  • the head unit 3 is configured to be movable on the base 1 in the X direction and the Y direction. Thereby, the head unit 3 can move above the tape feeder 11, for example, and can adsorb
  • the component recognition camera 6 is configured to image the component E sucked by the head 32 in order to recognize the suction state of the component E prior to the mounting of the component E.
  • the component recognition camera 6 is fixed on the upper surface of the base 1 and is configured to take an image of the component E sucked by the head 32 from below the component E (Z2 direction). This imaging result is acquired by the control device 9.
  • the controller 9 can recognize the suction state of the component E (the rotation posture and the suction position with respect to the head 32) based on the imaging result of the sucked component E.
  • the board recognition camera 7 is configured to take an image of a position recognition mark (fiducial mark) FM attached to the board P prior to mounting the component E.
  • the position recognition mark FM is a mark for recognizing the position of the substrate P.
  • a pair of position recognition marks FM are attached to the lower right position and the upper left position of the substrate P.
  • the imaging result of the position recognition mark FM is acquired by the control device 9. Based on the imaging result of the position recognition mark FM, the control device 9 can recognize the exact position and posture of the substrate P fixed by a substrate fixing mechanism (not shown).
  • the substrate recognition camera 7 is attached to the side portion on the X2 side of the head unit 3, and is configured to be movable together with the head unit 3 on the base 1 in the X direction and the Y direction. Further, the substrate recognition camera 7 is configured to move on the base 1 in the X direction and the Y direction, and to image the position recognition mark FM attached to the substrate P from above the substrate P (Z1 direction). ing.
  • the imaging unit 8 is configured to be able to image a predetermined region including the mounting position Pa of the board P in order to determine whether or not the component E is mounted at the mounting position Pa.
  • the imaging unit 8 includes a plurality of mounting position recognition cameras 81 and a plurality of illumination units 82. In the first embodiment, the imaging unit 8 is provided with two mounting position recognition cameras 81 and three illumination units 82 for each head 32.
  • the two mounting position recognition cameras 81 are configured to be able to image a predetermined area including the mounting position Pa of the substrate P from different imaging directions.
  • the upper (Z1 side) mounting position recognition camera 81 has an inclination angle ⁇ H (0 degree ⁇ H ⁇ 90 degrees) with respect to a horizontal plane (a plane substantially parallel to the board surface Pb on which the component E is mounted). ), A predetermined region including the mounting position Pa of the substrate P can be picked up from an image pickup direction that is inclined by an angle.
  • the lower (Z2 side) mounting position recognition camera 81 is inclined by an inclination angle ⁇ L (0 degree ⁇ L ⁇ H) with respect to a horizontal plane (a plane substantially parallel to the board surface Pb on which the component E is mounted).
  • the predetermined area including the mounting position Pa of the substrate P can be imaged from the imaging direction.
  • the imaging unit 8 is configured to be able to image a predetermined area including the mounting position Pa from a plurality of imaging directions inclined with respect to the substrate surface Pb.
  • An imaging result of a predetermined area including the mounting position Pa is acquired by the control device 9.
  • height information (the height information of the mounting position Pa and the height information of the board surface Pb) to be described later is obtained by stereo matching. ) Is acquired by the control device 9.
  • the illumination unit 82 is provided in the vicinity of the mounting position recognition camera 81, and is configured to emit light when imaged by the mounting position recognition camera 81. Moreover, the illumination part 82 has light sources, such as LED (light emitting diode).
  • the imaging unit 8 is attached to the Y2 side of the head unit 3. Thereby, the imaging unit 8 is configured to be movable along the head unit 3 in the X direction and the Y direction together with the head unit 3. Further, the imaging unit 8 is configured to be able to image the mounting position Pa in a state of being stationary at a predetermined position when imaging the mounting position Pa.
  • the control device 9 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is configured to control the operation of the component mounting device 100. ing. Specifically, the control device 9 controls the conveyance unit 2, the X-axis motor 42, the Y-axis motor 53, the Z-axis motor 33, the R-axis motor 34, and the like according to a program stored in advance, and controls the component P on the board P. Is configured to implement.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • control device 9 moves the head unit 3 above the tape feeder 11, generates a negative pressure at the nozzle 32 a of the head 32 by a negative pressure generator (not shown), and is supplied from the tape feeder 11.
  • the component E is configured to be attracted to the nozzle 32a.
  • the control device 9 is configured to move the head unit 3 from above the tape feeder 11 to above the substrate P in order to mount the sucked component E on the substrate P. During this movement, the control device 9 is configured to move the head unit 3 so as to pass above the component recognition camera 6 and to cause the component recognition camera 6 to pick up images of the component E attracted to each head 32. Yes.
  • the control device 9 lowers the head 32 on the mounting position Pa and applies negative pressure to the head 32 at a predetermined timing.
  • the component E adsorbed by stopping the supply is mounted (mounted) on the substrate P.
  • the control device 9 sets the mounting position Pa by the imaging unit 8 after the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa until the rise from the mounting position Pa is completed. Based on the imaging result of the predetermined area captured by the imaging unit 8 by imaging the predetermined area including the height information of the mounting position Pa and the height information of the board surface Pb of the board P in the vicinity of the mounting position Pa Is configured to get. Further, the control device 9 is configured to determine whether or not the component E is mounted at the mounting position Pa based on the height information of the mounting position Pa in consideration of the height information of the board surface Pb.
  • the control device 9 has two mounting position recognition cameras of the imaging unit 8 between the time when the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa and the time when the elevation from the mounting position Pa is completed. 81 is configured to image a predetermined region from a plurality of imaging directions substantially simultaneously. Further, the control device 9 performs height information on the mounting position Pa by stereo matching based on the imaging result of a predetermined area that is imaged substantially simultaneously by the two mounting position recognition cameras 81 of the imaging unit 8 from a plurality of imaging directions. And it is comprised so that the height information of the board
  • the control device 9 acquires a height image of the board surface Pb, and a captured image of a predetermined area (hereinafter, referred to as an “mounting position recognition camera 81” on the upper side (Z1 side)).
  • the height information of the board surface Pb is acquired in a captured image of a predetermined area (hereinafter referred to as a lower camera captured image) by the lower (Z2 side) mounting position recognition camera 81 (referred to as an upper camera captured image).
  • the first area AR1 for calculation is set. At this time, the first area AR1 is set on the opposite side (the lower side of the drawing) to the position where the head 32 is reflected in the vertical direction of the captured image.
  • control apparatus 9 acquires the height information of the board
  • the control device 9 sets the second area AR2 for acquiring the height information of the mounting position Pa in the upper camera captured image and the lower camera captured image, respectively. Configured to set. At this time, the second area AR2 is set so as to include a mounting position Pa where the component E is mounted in the vertical direction of the captured image. Then, the control device 9 acquires the height information of the mounting position Pa by stereo-matching the image of the second area AR2 in the upper camera captured image and the image of the second area AR2 in the lower camera captured image. It is configured as follows.
  • the second area AR2 is also a success / failure determination area.
  • a predetermined area including a height information acquisition target such as the board surface Pb and the mounting position Pa is imaged by the two mounting position recognition cameras 81 at two inclination angles ⁇ H and ⁇ L. Images are taken almost simultaneously from the direction. Then, a captured image (image in the first area AR1 or AR2 in the upper camera captured image) captured from the imaging direction of the tilt angle ⁇ H and a captured image (lower camera captured image captured from the imaging direction of the tilt angle ⁇ L).
  • the stereo parallax between the two captured images is obtained by performing stereo matching with the image in the first area AR1 or AR2 in FIG.
  • the camera resolution of the mounting position recognition camera 81 is R ( ⁇ m / pixel)
  • the distance A ( ⁇ m) is obtained by the following equation (1).
  • A p ⁇ R / sin ( ⁇ H ⁇ L) (1)
  • the height information of the board surface Pb with respect to the reference surface Ps and the height information of the mounting position Pa with respect to the reference surface Ps are acquired by the control device 9. Since the component E is mounted at the mounting position Pa, when the mounting is normally performed, the height information of the component E mounted at the mounting position Pa is acquired as the height information of the mounting position Pa. Is done.
  • any information may be used as long as the information correlates with the height h.
  • the information on the height h shown in FIG. 5 may be used as the height information, or information such as the information on the distance A correlated with the height h and the information on the parallax p may be used as the height information.
  • the method of acquiring height information by stereo matching is not limited to the above example, and any method may be used.
  • the control device 9 subtracts the height information (value) of the board surface Pb from the acquired height information (value) of the mounting position Pa, thereby taking into account the height of the board surface Pb.
  • the height information of the position Pa is obtained. That is, the control device 9 is configured to acquire the height information of the mounting position Pa with respect to the board surface Pb based on the height information of the mounting position Pa and the height information of the board surface Pb. Accordingly, since the actual warpage (positional displacement in the height direction) of the substrate surface Pb can be taken into consideration, even if the substrate surface Pb is warped (positional displacement in the height direction), the mounting position Pa It is possible to obtain accurate height information of the mounting position Pa corresponding to the thickness of the component E mounted on the.
  • the control device 9 is based on the height information of the mounting position Pa in consideration of the height of the board surface Pb, and the height information of the mounting position Pa is equal to or higher than a predetermined height.
  • the predetermined height is a height for determining whether or not the component E is normally mounted at the mounting position Pa, and is set based on, for example, the thickness of the component E mounted at the mounting position Pa.
  • the predetermined amount is an amount for determining whether or not the component E is normally mounted at the mounting position Pa, and is set based on, for example, the area of the upper surface of the component E mounted at the mounting position Pa. .
  • the control device 9 determines the second area (success / failure determination area) AR2 (see FIG. 4) based on the height information of the mounting position Pa in consideration of the height of the board surface Pb. ) Is acquired (generated), and a portion of the acquired three-dimensional image 50 having a predetermined height or more (indicated by hatching in FIG. 6) is a predetermined amount (predetermined number of voxels). By determining whether or not it is included, it is configured to determine whether or not the component E is mounted at the mounting position Pa.
  • control device 9 has successfully mounted the component E at the mounting position Pa when the acquired three-dimensional image 50 includes a predetermined amount or more of a portion having a predetermined height or more (the component E is It is configured to determine that it has been mounted normally.
  • control device 9 fails to mount the component E at the mounting position Pa when the acquired three-dimensional image 50 does not include a predetermined amount or more of a portion having a predetermined height or more (component E). It was configured to determine that there was an abnormality in the implementation.
  • control device 9 is based on the recognition result of the suction state of the component E based on the imaging result of the component recognition camera 6 and the height information of the board surface Pb.
  • the second area AR2 is corrected.
  • control device 9 is configured to correct the position in the horizontal direction in the captured image of the second area AR2 based on the recognition result of the suction state of the component E based on the imaging result of the component recognition camera 6. Yes. Further, the control device 9 is configured to correct the position in the vertical direction in the captured image of the second area AR2 based on the height information of the substrate surface Pb. As a result, the second area AR2 is set to an accurate position even when the component E is attracted to the head 32 in a misaligned state or when there is a warp of the substrate (positional displacement in the height direction). It is possible.
  • step S1 the component recognition camera 6 images the component E sucked by the head 32, and the suction state of the component E is recognized based on the imaging result. Thereafter, the head unit 3 is moved from above the component recognition camera 6 to above the substrate P.
  • the head unit 3 When the head unit 3 reaches above the substrate P, the head 32 that sucks the component E is lowered toward the mounting position Pa in step S2.
  • step S3 the component E sucked by the head 32 is mounted at the mounting position Pa of the substrate P.
  • step S4 the head 32 after mounting the component E is lifted from the mounting position Pa.
  • step S5 a predetermined region including the mounting position Pa is imaged by the imaging unit 8 after the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa until the rise from the mounting position Pa is completed.
  • a predetermined area is imaged substantially simultaneously by the two mounting position recognition cameras 81 of the imaging unit 8. Thereby, two captured images of the upper camera captured image and the lower camera captured image (see FIG. 4) are acquired.
  • the first area AR1 (see FIG. 4) is set in each of the upper camera captured image and the lower camera captured image.
  • step S6 the height information of the board surface Pb is acquired by stereo-matching the image of the first area AR1 in the upper camera captured image and the image of the first area AR1 in the lower camera captured image.
  • step S7 2nd area
  • the second region AR2 is set in a state where the second region AR2 is corrected based on the recognition result of the suction state of the component E based on the imaging result of the component recognition camera 6 and the height information of the board surface Pb. .
  • step S8 the height information of the mounting position Pa is acquired by stereo-matching the image of the second area AR2 in the upper camera captured image and the image of the second area AR2 in the lower camera captured image.
  • step S6 the height information (value) of the substrate surface Pb acquired in step S6 is subtracted from the height information (value) of the acquired mounting position Pa, thereby taking into account the height of the substrate surface Pb.
  • the height information of the mounting position Pa is acquired.
  • step S9 whether or not the component E has been successfully mounted at the mounting position Pa is determined by determining whether or not a portion having a predetermined height or more is included in the acquired three-dimensional image 50 by a predetermined amount or more. Is done.
  • the thickness corresponding to the component E mounted at the mounting position Pa is detected. It is determined that the mounting of the component E at the mounting position Pa is successful (the component E has been mounted normally).
  • the thickness corresponding to the component E mounted at the mounting position Pa is not detected. It is determined that the mounting of the component E at Pa has failed (the mounting of the component E was abnormal).
  • step S10 it is determined whether or not the mounting is successful. If it is determined that the mounting is successful, the component mounting process is terminated. If it is determined that the implementation has not been successful (failed), the process proceeds to step S11.
  • step S11 error processing is performed.
  • the component mounting apparatus 100 is stopped, or the captured image (captured image while the head 32 is raised) acquired in step S5 is output. Thereafter, the component mounting process is terminated.
  • a predetermined region is imaged by the imaging unit 8 between the time when the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa and the time when the rise from the mounting position Pa is completed.
  • the height information of the mounting position Pa is acquired based on the imaging result of the predetermined area imaged by the imaging unit 8, and the component E is mounted at the mounting position Pa based on the acquired height information of the mounting position Pa.
  • a control device 9 is provided for determining success or failure. Accordingly, the imaging unit 8 images a predetermined area including the mounting position Pa after the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa and completes the rise from the mounting position Pa. Pa height information can be acquired.
  • the height information of the board surface Pb of the board P near the mounting position Pa is acquired based on the imaging result.
  • the control device 9 is configured. Thereby, the height information of the board surface Pb can be acquired in addition to the height information of the mounting position Pa while suppressing an increase in the time required for production.
  • the control device 9 is configured as described above. Thereby, the success or failure of mounting of the component E at the mounting position Pa can be determined in consideration of the actual height of the board surface Pb. As a result, the success / failure determination of the mounting of the component E at the mounting position Pa can be accurately performed as compared with the case where the actual height of the board surface Pb is not considered.
  • the mounting position Pa is determined by determining whether or not a portion having a predetermined height or more is included in a predetermined amount or more based on the height information of the mounting position Pa.
  • the control device 9 is configured to determine whether or not the component E is successfully mounted. Thereby, by determining whether or not a portion having a predetermined height or more is included in a predetermined amount or more, success / failure determination can be performed based on a wide range of measurement results. Implementation success / failure can be determined with higher accuracy.
  • the imaging unit 8 is configured to be able to image the mounting position Pa from a plurality of imaging directions. Then, between the time when the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa and the time when the rising from the mounting position Pa is completed, the imaging unit 8 images a predetermined region from a plurality of imaging directions, and the plurality of imaging directions.
  • the control device 9 is configured to acquire the height information of the mounting position Pa based on the imaging result of the predetermined area captured by the imaging unit 8. Thereby, the height information of the mounting position Pa can be easily acquired based on the imaging results of the predetermined area imaged by the imaging unit 8 from a plurality of imaging directions.
  • the imaging unit 8 is configured to be able to image the mounting position Pa from a plurality of imaging directions inclined with respect to the substrate surface Pb. Thereby, since the mounting position Pa can be imaged from an oblique direction, the mounting position Pa can be easily within the field of view of the imaging unit 8 without moving the imaging unit 8 after mounting.
  • a component mounting apparatus 200 (see FIG. 1) according to the second embodiment of the present invention is different from the component mounting apparatus 100 of the first embodiment in that a control device 109 is provided as shown in FIG.
  • the control device 109 is an example of a “control unit” in the claims.
  • symbol is attached
  • control device 109 causes the imaging unit 8 to image predetermined areas before and after mounting the component E, and based on the imaging result of the predetermined area before and after mounting the component E captured by the imaging unit 8.
  • the height information of the mounting position Pa (see FIG. 3) before and after mounting the component E is acquired.
  • the control device 109 is configured to perform success / failure determination of the component E at the mounting position Pa based on the obtained change in the height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E.
  • the control device 109 waits for the mounting of the two imaging units 8 after the head 32 waits on the mounting position Pa and completes the descent toward the mounting position Pa.
  • the position recognition camera 81 is configured to image a predetermined area from a plurality of imaging directions substantially simultaneously.
  • the control device 109 also mounts the mounting position Pa before mounting the component E by stereo matching based on the imaging results of a predetermined area imaged by the two mounting position recognition cameras 81 of the imaging unit 8 from a plurality of imaging directions.
  • the height information and the height information of the substrate surface Pb are acquired.
  • control device 109 performs a plurality of imaging operations by the two mounting position recognition cameras 81 of the image unit 8 after the head 32 mounts the component E at the mounting position Pa until the rise from the mounting position Pa is completed. It is configured to capture a predetermined region from the direction almost simultaneously.
  • the control device 109 also mounts the mounting position Pa after mounting the component E by stereo matching based on the imaging results of a predetermined area captured by the two mounting position recognition cameras 81 of the imaging unit 8 from a plurality of imaging directions. The height information and the height information of the substrate surface Pb are acquired.
  • the control device 109 mounts the component E based on the height information of the mounting position Pa before mounting the component E in consideration of the height of the board surface Pb.
  • the three-dimensional image 150 of the previous second area AR2 (see FIG. 4) is acquired.
  • control device 109 acquires the three-dimensional image 160 of the second area AR2 after mounting the component E based on the height information of the mounting position Pa after mounting the component E in consideration of the height of the board surface Pb. Is configured to do.
  • the control device 109 sets a measurement line L1 for obtaining height information on a predetermined line in the three-dimensional image 150 before mounting the component E, and also sets the component In the three-dimensional image 160 after mounting E, the measurement line L2 corresponding to the measurement line L1 is set.
  • the control device 109 (height information) on the measurement line L1 of the three-dimensional image 150 before mounting the component E and the height information (value) on the measurement line L2 of the three-dimensional image 160 after mounting the component E ( Value).
  • the control device 109 subtracts the height information (value) after mounting of the component E corresponding to the acquired measurement line L1 from the height information (value) corresponding to the measurement line L2.
  • a change in height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E (for example, a graph of the height change before and after mounting shown in FIG. 9) is acquired.
  • the measurement line L1 of the three-dimensional image 150 before mounting is used to prevent erroneous determination caused by the thickness of an object such as solder arranged in the vicinity of the mounting position Pa. It is set to a part where no object is placed.
  • the measurement line L1 is set in a portion where an object such as solder is arranged, the mounting of the component E corresponding to the measurement line L1 acquired from the height information (value) corresponding to the measurement line L2 By subtracting the subsequent height information (value thereof), the thickness of the object such as solder is offset, so that erroneous determination caused by the thickness of the object such as solder can be suppressed.
  • the control device 109 determines a predetermined amount of the change in the height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E.
  • a predetermined amount a predetermined number of voxels
  • the predetermined height is a height for determining whether or not the component E is normally mounted at the mounting position Pa, and is set based on, for example, the thickness of the component E mounted at the mounting position Pa.
  • the predetermined amount is an amount for determining whether or not the component E is normally mounted at the mounting position Pa. For example, the predetermined amount is set based on the length of the upper surface of the component E mounted at the mounting position Pa.
  • control device 109 determines that the mounting position Pa at the mounting position Pa is included in the change in the height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E when a portion having a predetermined height or more is included in a predetermined amount. It is configured to determine that the mounting of the component E is successful (the component E is mounted normally).
  • control device 109 when the height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E acquired does not include a portion of a predetermined height or more in a predetermined amount or more, the mounting position Pa. It is configured to determine that the mounting of the component E has failed (the mounting of the component E was abnormal).
  • steps S1 and S2 are executed.
  • the imaging unit 8 includes a predetermined position including the mounting position Pa before mounting the component E after the head 32 waits on the mounting position Pa and completes the descent toward the mounting position Pa. An area is imaged.
  • the two mounting position recognition cameras 81 of the imaging unit 8 image a predetermined area before mounting the component E substantially simultaneously.
  • a captured image of a predetermined area by the upper (Z1 side) mounting position recognition camera 81 hereinafter referred to as an upper camera captured image
  • an imaging of the predetermined area by the lower (Z2 side) mounting position recognition camera 81 Two captured images of an image (hereinafter referred to as a lower camera captured image) (see FIG. 4) are acquired.
  • the first area AR1 (see FIG. 4) is set in each of the upper camera captured image and the lower camera captured image.
  • step S102 the image of the first area AR1 in the upper camera captured image and the image of the first area AR1 in the lower camera captured image are stereo-matched, so that the board surface Pb before mounting the component E is displayed. Height information is acquired.
  • region) AR2 (refer FIG. 4) is each set in an upper camera captured image and a lower camera captured image.
  • the second area AR2 is corrected based on the recognition result of the suction state of the component E based on the imaging result of the component recognition camera 6 and the height information of the board surface Pb before mounting the component E, and the second area AR2 is corrected.
  • Area AR2 is set.
  • step S104 the image of the second area AR2 in the upper camera captured image and the image of the second area AR2 in the lower camera captured image are stereo-matched, so that the mounting position Pa before mounting the component E can be changed. Height information is acquired. Further, the height information (value) of the substrate surface Pb acquired in step S102 is subtracted from the height information (value) of the acquired mounting position Pa, thereby taking into account the height of the substrate surface Pb. The height information of the mounting position Pa is acquired.
  • step S105 a change in the height information of the mounting position Pa before and after mounting the component E is acquired based on the three-dimensional image 150 and the three-dimensional image 160.
  • step S106 it is determined whether or not a portion (see FIG. 9) having a predetermined height or more is included in a predetermined amount or more in the change in the height information of the mounting position Pa before and after the component E is mounted. Thus, the success / failure determination of the mounting of the component E at the mounting position Pa is performed.
  • the change in the height information of the mounting position Pa before and after the mounting of the component E includes a predetermined amount or more, a component E mounted at the mounting position Pa. Since the thickness corresponding to is detected, it is determined that the mounting of the component E at the mounting position Pa was successful (the component E was mounted normally).
  • the portion of the height information at the mounting position Pa before and after the mounting of the component E does not include a predetermined amount or more, the component E mounted at the mounting position Pa is supported. Since the thickness to be detected is not detected, it is determined that the mounting of the component E at the mounting position Pa has failed (the mounting of the component E was abnormal).
  • step S10 it is determined whether or not the mounting is successful. If it is determined that the mounting is successful, the component mounting process is terminated. If it is determined that the implementation has not been successful (failed), the process proceeds to step S11.
  • step S11 error processing is performed.
  • the component mounting apparatus 200 is stopped, and the captured images (captured images when the head 32 is lowered and raised) acquired in steps S101 and S5 are output. Thereafter, the component mounting process is terminated.
  • the control device 109 causes the imaging unit 8 to capture images of the predetermined areas before and after mounting the component E, and the predetermined areas before and after mounting of the component E imaged by the imaging unit 8. Based on the respective imaging results, the respective pieces of height information of the mounting positions Pa before and after mounting the component E are obtained, and based on the obtained change in the height information of the mounting positions Pa before and after mounting of the component E, It is configured to perform success / failure determination of the component E at the mounting position Pa. Thereby, success / failure determination of the component E in the mounting position Pa can be performed based on the actual height change of the mounting position Pa (height change of the mounting position Pa due to the mounting of the component E).
  • the success / failure determination of the mounting of the component E at the mounting position Pa can be performed more accurately than the case where the success / failure determination of the component E at the mounting position Pa is performed based only on the height information after the mounting of the component E. it can.
  • This effect is particularly effective when determining the success or failure of mounting a small component E that is difficult to distinguish from an object such as solder placed at the mounting position Pa.
  • the component mounting apparatus 300 (see FIG. 1) according to the third embodiment of the present invention includes a control device 209 as shown in FIG. 2, and the component mounting apparatus 100 according to the first embodiment and the second embodiment described above. This is different from the component mounting apparatus 200 of FIG.
  • the control device 209 is an example of the “control unit” and “image processing unit” in the claims. Moreover, about the same structure as the said 1st and 2nd embodiment, the same code
  • control apparatus 209 is comprised so that the predetermined area
  • control device 209 includes a captured image in the second area AR ⁇ b> 2 including the mounting position Pa (see FIG. 3) before mounting the component E captured by the imaging unit 8, and the component E.
  • a difference image from the captured image in the second area AR2 including the mounting position Pa after mounting is generated.
  • control device 209 determines success / failure based on the height information of the mounting position Pa as in the first embodiment, or the mounting position Pa as in the second embodiment. In addition to performing success / failure determination based on the change in height information, it is configured to perform success / failure determination of the component E at the mounting position Pa based on the generated difference image.
  • control device 209 determines that the mounting has succeeded in both or one of the height information or the success / failure determination based on the change of the height information and the success / failure determination based on the difference image, It is configured to determine that the mounting of the component E at the mounting position Pa is successful (the component E has been mounted normally).
  • the control device 209 determines that the mounting position Pa It is configured to determine that the mounting of the component E has failed (the mounting of the component E was abnormal).
  • a difference image between the captured image of the mounting position Pa before mounting the component E captured by the imaging unit 8 and the captured image of the mounting position Pa after mounting the component E is generated.
  • the control device 209 is configured as described above.
  • the control device 209 is configured to determine whether or not the component E is mounted at the mounting position Pa based on the generated difference image. Thereby, the success / failure determination of the component E at the mounting position Pa can be performed based not only on the height information of the mounting position Pa but also based on the generated difference image. Can be performed with higher accuracy.
  • the imaging unit is configured to be able to capture the mounting position from a plurality (two) of the imaging directions by the plurality (two) of the mounting position recognition cameras.
  • the present invention is not limited to this.
  • the imaging unit may be configured so that the mounting position can be imaged from a plurality of imaging directions by a single mounting position recognition camera.
  • the imaging unit 8a includes a single mounting position recognition camera 81a, an illumination 82, and an optical system 83 including a mirror 83a and a mirror 83b.
  • the imaging unit 8a is configured to be able to image the mounting position from a plurality of imaging directions by dividing the field of view of the single mounting position recognition camera 81a by the optical system 83.
  • the imaging unit 8a is an example of the “imaging unit” in the claims.
  • the imaging unit is configured so that the mounting position can be imaged from two imaging directions, but the present invention is not limited to this.
  • the imaging unit may be configured so that the mounting position can be imaged from three or more imaging directions.
  • height information mounting position height information and board surface height information
  • the said 1st Embodiment while acquiring the three-dimensional image 50, based on the acquired three-dimensional image 50, the example which performs the success or failure determination of the mounting of the components E in the mounting position Pa is shown, and the said 2nd implementation.
  • the 3D image 150 and the 3D image 160 are acquired, and the success or failure of mounting the component E at the mounting position Pa is determined based on the acquired 3D image 150 and 3D image 160.
  • the present invention is not limited to this.
  • the success or failure of mounting the component at the mounting position may be determined without acquiring a three-dimensional image.
  • the success / failure determination of the mounting of the component at the mounting position may be performed without acquiring a three-dimensional image based on the height information of the mounting position or the change in the height information of the mounting position before and after mounting.
  • the height of the mounting position is determined based on the imaging result of a predetermined area that is captured after the head mounts the component at the mounting position and completes the rise from the mounting position.
  • this invention is not limited to this.
  • at least the height information of the mounting position is acquired based on the imaging result of a predetermined area that is imaged after the head mounts the component at the mounting position and completes the rise from the mounting position. Just do it.
  • a predetermined area is imaged by the imaging unit between the time when the head waits on the mounting position and the descent toward the mounting position is completed, and height information on the substrate surface is obtained based on the imaging result. May be obtained. Even if comprised in this way, the height information of a substrate surface is acquirable, suppressing that the loss of the time concerning production arises.
  • the height information (value) on the measurement line L1 of the three-dimensional image 150 before mounting the component E and the component E is not limited to this.
  • the height information of the entire three-dimensional image may be acquired without setting a measurement line.
  • the height information (value) in the single measurement line L1 and the height information (value) in the single measurement line L2 are shown.
  • the invention is not limited to this.
  • height information (values) on the plurality of measurement lines L1 and height information (values) on the plurality of measurement lines L2 may be acquired.
  • the change in the height information before and after mounting is more accurately acquired based on the height information (value) in the plurality of measurement lines L1 and the height information (value) in the plurality of measurement lines L2. Can do.
  • control device generates the difference image.
  • an image processing unit may be provided in the imaging unit, and the difference image may be generated by the image processing unit of the imaging unit, and the generated difference image may be output from the imaging unit to the control device.
  • the processing of the control device has been described using a flow-driven flow that performs processing in order along the processing flow, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the processing of the control device may be performed by event-driven (event-driven) processing that executes processing in units of events. In this case, it may be performed by a complete event drive type or a combination of event drive and flow drive.
  • Imaging unit 32 head (mounting part) 9, 109, 209 Control device (control unit) 100, 200, 300 Component mounting device 209 Control device (control unit, image processing unit) E Component P Substrate Pa Mounting position Pb Substrate surface

Landscapes

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Abstract

この部品実装装置(100)は、ヘッド(32)が実装位置(Pa)に部品(E)を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット(8)により所定の領域を撮像させ、撮像ユニットにより撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置の高さ情報を取得し、取得された実装位置の高さ情報に基づいて、実装位置における部品の実装の成否判定を行う制御装置(9)を備える。

Description

部品実装装置
 この発明は、部品実装装置に関し、特に、実装位置における部品の実装の成否判定を行う部品実装装置に関する。
 従来、実装位置における部品の実装の成否判定を行う部品実装装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
 上記特許文献1には、部品を吸着するとともに吸着された部品を基板に搭載(実装)する吸着ヘッドと、基板上に搭載された部品の高さを測定する高さセンサとを備え、高さセンサの出力信号に基づいて、搭載位置における部品の搭載の成否判定を行うように構成された部品搭載装置(部品実装装置)が開示されている。この部品搭載装置は、吸着ヘッドによる部品の搭載後に、搭載された部品の上方に位置する吸着ヘッドを移動させるとともに、搭載された部品の上方に高さセンサを移動させて部品の高さを測定するように構成されている。これにより、この部品搭載装置では、搭載位置の高さ情報が取得される。
特開2000-13097号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の部品搭載装置では、搭載位置における部品の実装の成否判定を行うための搭載位置の高さ情報を取得するために、部品の搭載後に吸着ヘッドおよび高さセンサを移動させて、高さセンサを高さ測定位置(搭載位置)の直上に配置する必要がある。このため、吸着ヘッドおよび高さセンサを移動させる分だけ、生産にかかる時間が増加するという問題点がある。
 この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、生産にかかる時間の増加を抑制しながら、実装位置における部品の実装の成否判定を行うことが可能な部品実装装置を提供することである。
 この発明の一の局面による部品実装装置は、基板の実装位置に部品を実装する実装部と、実装位置を含む所定の領域を撮像可能な撮像部と、実装部が実装位置に部品を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に、撮像部により所定の領域を撮像させ、撮像部により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置の高さ情報を取得し、取得された実装位置の高さ情報に基づいて、実装位置における部品の実装の成否判定を行う制御部と、を備える。
 この発明の一の局面による部品実装装置では、上記のような制御部を設ける。これにより、実装部が実装位置に部品を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に、撮像部により実装位置を含む所定の領域を撮像させて、実装位置の高さ情報を取得することができる。その結果、実装位置における部品の実装の成否判定を行うための実装位置の高さ情報を取得するために部品の実装後に実装部および撮像部を移動させる必要がないので、その分、生産にかかる時間が増加することを抑制することができる。したがって、生産にかかる時間の増加を抑制しながら、実装位置における部品の実装の成否判定を行うことができる。
 上記一の局面による部品実装装置において、好ましくは、制御部は、実装位置の高さ情報に加えて、実装位置近傍の基板の基板面の高さ情報を、撮像結果に基づいて取得するように構成されている。このように構成すれば、生産にかかる時間のロスの増加を抑制しながら、実装位置の高さ情報に加えて基板面の高さ情報も取得することができる。
 この場合、好ましくは、制御部は、取得された基板面の高さ情報を考慮した実装位置の高さ情報に基づいて、実装位置における部品の実装の成否判定を行うように構成されている。このように構成すれば、実際の基板面の高さを考慮して、実装位置における部品の実装の成否判定を行うことができる。その結果、実際の基板面の高さが考慮されない場合に比べて、実装位置における部品の実装の成否判定を精度よく行うことができる。
 上記一の局面による部品実装装置において、好ましくは、制御部は、実装位置の高さ情報に基づいて、所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置における部品の実装の成否判定を行うように構成されている。このように構成すれば、所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、広い範囲の測定結果に基づいて成否判定を行うことができるので、実装位置における部品の実装の成否判定をより精度よく行うことができる。
 上記一の局面による部品実装装置において、好ましくは、制御部は、撮像部により部品の実装前後の所定の領域をそれぞれ撮像させ、撮像部により撮像された部品の実装前後の所定の領域のそれぞれの撮像結果に基づいて、部品の実装前後の実装位置のそれぞれの高さ情報を取得し、取得された部品の実装前後の実装位置の高さ情報の変化に基づいて、実装位置における部品の成否判定を行うように構成されている。このように構成すれば、実装位置の実際の高さ変化(部品の実装による実装位置の高さ変化)に基づいて、実装位置における部品の成否判定を行うことができる。その結果、部品の実装後の高さ情報のみに基づいて実装位置における部品の成否判定を行う場合に比べて、実装位置における部品の実装の成否判定をより精度よく行うことができる。この効果は、実装位置に配置されたはんだなどの物体と識別が困難な小型の部品の実装の成否判定を行う場合に、特に有効である。
 上記一の局面による部品実装装置において、好ましくは、撮像部により撮像された部品の実装前の実装位置の撮像画像と、部品の実装後の実装位置の撮像画像との差画像を生成する画像処理部をさらに備え、制御部は、実装位置の高さ情報に加えて、生成された差画像にも基づいて、実装位置における部品の実装の成否判定を行うように構成されている。このように構成すれば、実装位置の高さ情報だけでなく、生成された差画像にも基づいて実装位置における部品の成否判定を行うことができるので、実装位置における部品の実装の成否判定をより精度よく行うことができる。
 上記一の局面による部品実装装置において、好ましくは、撮像部は、複数の撮像方向から実装位置を撮像可能に構成されており、制御部は、実装部が実装位置に部品を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に、撮像部により複数の撮像方向から所定の領域を撮像させ、複数の撮像方向から撮像部により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置の高さ情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、複数の撮像方向から撮像部により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置の高さ情報を容易に取得することができる。
 この場合、好ましくは、撮像部は、基板面に対して傾斜した複数の撮像方向から、実装位置を撮像可能に構成されている。このように構成すれば、実装位置を斜め方向から撮像することができるので、実装後に撮像部を移動させなくとも実装位置を容易に撮像部の視野内に収めることができる。
 本発明によれば、上記のように、生産にかかる時間の増加を抑制しながら、実装位置における部品の実装の成否判定を行うことが可能な部品実装装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態による部品実装装置の全体構成を示す図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置の制御的な構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置の撮像ユニットによる撮像状態を示す側面図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置のステレオマッチングによる実装位置の高さ情報および基板面の高さ情報の取得方法を説明するための図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置のステレオマッチングによる高さの算出方法を説明するための図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置のステレオマッチングの結果に基づいて生成される成否判定領域の三次元画像を示す図である。 本発明の第1実施形態による部品実装装置による部品実装処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第2実施形態による部品実装装置のステレオマッチングの結果に基づいて生成される実装前後の成否判定領域の三次元画像を示す図である。 本発明の第2実施形態による部品実装装置の実装前後の高さ情報の変化の取得方法を説明するための図である。 本発明の第2実施形態による部品実装装置による部品実装処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第3実施形態による部品実装装置の実装前後の撮像画像の差画像の取得方法を説明するための図である。 本発明の第1~第3実施形態の変形例による部品実装装置の撮像ユニットを説明するための側面図である。
 以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
 [第1実施形態]
 (部品実装装置の構成)
 図1~図6を参照して、本発明の第1実施形態による部品実装装置100の構成について説明する。
 部品実装装置100は、図1に示すように、IC、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの部品E(電子部品)を、プリント基板などの基板Pに実装する装置である。
 また、部品実装装置100は、基台1と、搬送部2と、ヘッドユニット3と、支持部4と、レール部5と、部品認識カメラ6と、基板認識カメラ7と、撮像ユニット8と、制御装置9(図2参照)とを備えている。なお、撮像ユニット8は、請求の範囲の「撮像部」の一例である。また、制御装置9は、請求の範囲の「制御部」の一例である。
 基台1のY方向の両側(Y1側およびY2側)の端部には、複数のテープフィーダ11を配置するためのフィーダ配置部12がそれぞれ設けられている。
 テープフィーダ11は、複数の部品Eを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール(図示せず)を保持している。テープフィーダ11は、リールを回転させて部品Eを保持するテープを送出することにより、テープフィーダ11の先端から部品Eを供給するように構成されている。
 各テープフィーダ11は、フィーダ配置部12に設けられた図示しないコネクタを介して制御装置9に電気的に接続された状態で、フィーダ配置部12に配置されている。これにより、各テープフィーダ11は、制御装置9からの制御信号に基づいて、リールからテープを送出するとともに、部品Eを供給するように構成されている。この際、各テープフィーダ11は、ヘッドユニット3の実装動作に応じて、部品Eを供給するように構成されている。
 搬送部2は、一対のコンベア2aを有している。搬送部2は、一対のコンベア2aによって、基板Pを水平方向(X方向)に搬送する機能を有している。具体的には、搬送部2は、上流側(X1側)の図示しない搬送路から実装前の基板Pを搬入するとともに、搬入された基板Pを実装作業位置Mまで搬送し、下流側(X2側)の図示しない搬送路に実装が完了した基板Pを搬出する機能を有している。また、搬送部2は、クランプ機構などの図示しない基板固定機構により、実装作業位置Mで停止させた基板Pを保持して固定するように構成されている。
 搬送部2の一対のコンベア2aは、基板Pを下方から支持しながら、水平方向(X方向)に基板Pを搬送することが可能に構成されている。また、一対のコンベア2aは、Y方向の間隔を調整可能に構成されている。これにより、搬入される基板Pの大きさに応じて、一対のコンベア2aのY方向の間隔を調整することが可能である。
 ヘッドユニット3は、実装作業位置Mにおいて固定された基板Pの実装位置Pa(図3参照)に部品Eを実装するように構成されている。ヘッドユニット3は、ボールナット31と、5本のヘッド32と、5本のヘッド32にそれぞれ設けられた5つのZ軸モータ33(図2参照)と、5本のヘッド32にそれぞれ設けられた5つのR軸モータ34(図2参照)とを含んでいる。なお、ヘッド32は、請求の範囲の「実装部」の一例である。
 5本のヘッド32は、ヘッドユニット3の下面側にX方向に沿って一列に配置されている。5本のヘッド32の各々の先端には、それぞれ、ノズル32a(図3参照)が取付けられている。ヘッド32は、図示しない負圧発生機によりノズル32aの先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ11から供給される部品Eを吸着して保持することが可能に構成されている。
 また、ヘッド32は、上下方向(Z方向)に昇降可能に構成されている。具体的には、ヘッド32は、部品Eの吸着や装着(実装)などを行う際の下降した状態の位置と、部品Eの搬送や撮像などを行う際の上昇した状態の位置との間で昇降可能に構成されている。また、ヘッドユニット3では、5本のヘッド32は、ヘッド32毎に設けられたZ軸モータ33によりヘッド32毎に昇降可能に構成されている。また、5本のヘッド32は、ヘッド32毎に設けられたR軸モータ34によりヘッド32毎にノズル32aの中心軸回り(Z方向回り)に回転可能に構成されている。
 また、ヘッドユニット3は、支持部4に沿ってX方向に移動可能に構成されている。具体的には、支持部4は、ボールネジ軸41と、ボールネジ軸41を回転させるX軸モータ42と、X方向に延びる図示しないガイドレールとを含んでいる。ヘッドユニット3は、X軸モータ42によりボールネジ軸41が回転されることにより、ボールネジ軸41が係合(螺合)されるボールナット31とともに、支持部4に沿ってX方向に移動可能に構成されている。
 また、支持部4は、基台1上に固定された一対のレール部5に沿ってX方向と直交するY方向に移動可能に構成されている。具体的には、レール部5は、支持部4のX方向の両端部をY方向に移動可能に支持する一対のガイドレール51と、Y方向に延びるボールネジ軸52と、ボールネジ軸52を回転させるY軸モータ53とを含んでいる。また、支持部4には、ボールネジ軸52が係合(螺合)されるボールナット43が設けられている。支持部4は、Y軸モータ53によりボールネジ軸52が回転されることにより、ボールネジ軸52が係合(螺合)されるボールナット43とともに、一対のレール部5に沿ってY方向に移動可能に構成されている。
 このような構成により、ヘッドユニット3は、基台1上をX方向およびY方向に移動可能に構成されている。これにより、ヘッドユニット3は、たとえばテープフィーダ11の上方に移動して、テープフィーダ11から供給される部品Eを吸着することが可能である。また、ヘッドユニット3は、たとえば実装作業位置Mにおいて固定された基板Pの上方に移動して、吸着された部品Eを基板Pに実装することが可能である。
 部品認識カメラ6は、部品Eの実装に先立って部品Eの吸着状態を認識するために、ヘッド32に吸着された部品Eを撮像するように構成されている。部品認識カメラ6は、基台1の上面上に固定されており、ヘッド32に吸着された部品Eを、部品Eの下方(Z2方向)から撮像するように構成されている。この撮像結果は、制御装置9により取得される。これにより、吸着された部品Eの撮像結果に基づいて、部品Eの吸着状態(回転姿勢およびヘッド32に対する吸着位置)を制御装置9により認識することが可能である。
 基板認識カメラ7は、部品Eの実装に先立って基板Pに付された位置認識マーク(フィデューシャルマーク)FMを撮像するように構成されている。位置認識マークFMは、基板Pの位置を認識するためのマークである。図1に示す基板Pでは、位置認識マークFMは、基板Pの右下の位置および左上の位置に一対付されている。この位置認識マークFMの撮像結果は、制御装置9により取得される。そして、位置認識マークFMの撮像結果に基づいて、図示しない基板固定機構により固定された基板Pの正確な位置および姿勢を制御装置9により認識することが可能である。
 また、基板認識カメラ7は、ヘッドユニット3のX2側の側部に取り付けられており、ヘッドユニット3とともに、基台1上をX方向およびY方向に移動可能に構成されている。また、基板認識カメラ7は、基台1上をX方向およびY方向に移動して、基板Pに付された位置認識マークFMを、基板Pの上方(Z1方向)から撮像するように構成されている。
 撮像ユニット8は、図1および図3に示すように、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うために、基板Pの実装位置Paを含む所定領域を撮像可能に構成されている。撮像ユニット8は、複数の実装位置認識カメラ81と、複数の照明部82とを含んでいる。第1実施形態では、撮像ユニット8には、ヘッド32毎に、2つの実装位置認識カメラ81と、3つの照明部82とが設けられている。
 図3に示すように、2つの実装位置認識カメラ81は、互いに異なる撮像方向から、基板Pの実装位置Paを含む所定の領域を撮像可能に構成されている。具体的には、上側(Z1側)の実装位置認識カメラ81は、水平面(部品Eが実装される基板面Pbに略平行な面)に対して、傾き角度θH(0度<θH<90度)だけ傾斜した撮像方向から、基板Pの実装位置Paを含む所定の領域を撮像可能に構成されている。また、下側(Z2側)の実装位置認識カメラ81は、水平面(部品Eが実装される基板面Pbに略平行な面)に対して、傾き角度θL(0度<θL<θH)だけ傾斜した撮像方向から、基板Pの実装位置Paを含む所定の領域を撮像可能に構成されている。
 これにより、撮像ユニット8は、基板面Pbに対して傾斜した複数の撮像方向から実装位置Paを含む所定の領域を撮像可能に構成されている。この実装位置Paを含む所定の領域の撮像結果は、制御装置9により取得される。そして、実装位置Paを含む所定の領域の2つの撮像方向からの2つの撮像結果に基づいて、ステレオマッチングにより、後述する高さ情報(実装位置Paの高さ情報および基板面Pbの高さ情報)が制御装置9により取得される。
 照明部82は、実装位置認識カメラ81の近傍に設けられており、実装位置認識カメラ81による撮像の際に発光するように構成されている。また、照明部82は、LED(発光ダイオード)などの光源を有している。
 また、図1に示すように、撮像ユニット8は、ヘッドユニット3のY2側の側部に取り付けられている。これにより、撮像ユニット8は、ヘッドユニット3とともに、基台1上をX方向およびY方向に移動可能に構成されている。また、撮像ユニット8は、実装位置Paを撮像する場合には、所定位置に静止した状態で、実装位置Paを撮像可能に構成されている。
 図2に示すように、制御装置9は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)などを含み、部品実装装置100の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御装置9は、搬送部2、X軸モータ42、Y軸モータ53、Z軸モータ33およびR軸モータ34などを予め記憶されたプログラムに従って制御して、基板Pに部品Eの実装を行うように構成されている。
 具体的には、制御装置9は、ヘッドユニット3をテープフィーダ11の上方に移動させるとともに、図示しない負圧発生機によりヘッド32のノズル32aに負圧を発生させ、テープフィーダ11から供給される部品Eをノズル32aに吸着させるように構成されている。
 そして、制御装置9は、吸着された部品Eを基板Pに実装するために、ヘッドユニット3をテープフィーダ11の上方から基板Pの上方まで移動させるように構成されている。この移動途中、制御装置9は、ヘッドユニット3を部品認識カメラ6の上方を通過するように移動させるとともに、各ヘッド32に吸着された部品Eを部品認識カメラ6により撮像させるように構成されている。
 そして、ヘッドユニット3が基板作業位置Mにおいて固定された基板Pの上方に到達すると、制御装置9は、実装位置Pa上においてヘッド32を下降させるとともに、所定のタイミングでヘッド32への負圧の供給を停止させることによって吸着された部品Eを基板P上に実装(装着)するように構成されている。
 (成否判定に係る制御装置の構成)
 ここで、第1実施形態では、制御装置9は、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8により実装位置Paを含む所定の領域を撮像させ、撮像ユニット8により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置Paの高さ情報、および実装位置Paの近傍の基板Pの基板面Pbの高さ情報を取得するように構成されている。また、制御装置9は、基板面Pbの高さ情報を考慮した実装位置Paの高さ情報に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように構成されている。
 具体的には、まず、制御装置9は、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により複数の撮像方向から所定の領域を略同時に撮像させるように構成されている。また、制御装置9は、複数の撮像方向から撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により略同時に撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、ステレオマッチングにより、実装位置Paの高さ情報および基板面Pbの高さ情報を取得するように構成されている。
 具体的には、制御装置9は、図4に示すように、基板面Pbの高さ情報を取得するために、上側(Z1側)の実装位置認識カメラ81による所定の領域の撮像画像(以下、上側カメラ撮像画像という)、および下側(Z2側)の実装位置認識カメラ81による所定の領域の撮像画像(以下、下側カメラ撮像画像という)において、基板面Pbの高さ情報を取得(算出)するための第1領域AR1をそれぞれ設定するように構成されている。この際、第1領域AR1は、撮像画像の上下方向において、ヘッド32が写りこむ位置とは反対側(紙面下側)に設定される。そして、制御装置9は、上側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像と、下側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像とをステレオマッチングすることにより、基板面Pbの高さ情報を取得するように構成されている。
 また、制御装置9は、実装位置Paの高さ情報を取得するために、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像において、実装位置Paの高さ情報を取得するための第2領域AR2をそれぞれ設定するように構成されている。この際、第2領域AR2は、撮像画像の上下方向において、部品Eが実装される実装位置Paを含むように設定される。そして、制御装置9は、上側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像と、下側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像とをステレオマッチングすることにより、実装位置Paの高さ情報を取得するように構成されている。なお、第2領域AR2は、成否判定領域でもある。
 ここで、図5を参照して、ステレオマッチングによる実装位置Paの高さ情報、および基板面Pbの高さ情報の取得方法について説明する。
 図5に示すように、基板面Pbや実装位置Paなどの高さ情報の取得対象物を含む所定の領域が、2つの実装位置認識カメラ81により、傾き角度θHおよび傾き角度θLの2つの撮像方向から略同時に撮像される。そして、傾き角度θHの撮像方向から撮像された撮像画像(上側カメラ撮像画像における第1領域AR1またはAR2内の画像)と、傾き角度θLの撮像方向から撮像された撮像画像(下側カメラ撮像画像における第1領域AR1またはAR2内の画像)とをステレオマッチングすることにより、2つの撮像画像の間の視差p(pixel)が求められる。ここで、実装位置認識カメラ81のカメラ分解能をR(μm/pixel)とすると、以下の式(1)により、距離A(μm)が求められる。
A=p×R/sin(θH-θL) ・・・(1)
 また、式(1)により求めた距離Aを用いて、以下の式(2)により、基準面Psに対する対象物の高さh(μm)が求められる。
h=A×sin(θL) ・・・(2)
 これにより、基準面Psに対する基板面Pbの高さ情報、および基準面Psに対する実装位置Paの高さ情報が制御装置9により取得される。なお、実装位置Paには部品Eが実装されるので、実装が正常に行われた場合には、実装位置Paの高さ情報として、実装位置Paに実装された部品Eの高さ情報が取得される。
 高さ情報としては、高さhに相関する情報であれば、どの情報を用いてもよい。たとえば、図5に示す高さhの情報を高さ情報として用いてもよいし、高さhに相関する距離Aの情報や、視差pの情報などの情報を高さ情報として用いてもよい。また、ステレオマッチングによる高さ情報の取得方法は、上記の例に限られず、いずれの方法が用いられてもよい。
 また、制御装置9は、取得された実装位置Paの高さ情報(の値)から、基板面Pbの高さ情報(の値)を差し引きすることにより、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報を取得するように構成されている。つまり、制御装置9は、実装位置Paの高さ情報および基板面Pbの高さ情報に基づいて、基板面Pbに対する実装位置Paの高さ情報を取得するように構成されている。これにより、実際の基板面Pbの反り(高さ方向の位置ずれ)を考慮することができるので、基板面Pbに反り(高さ方向の位置ずれ)が発生していたとしても、実装位置Paに実装された部品Eの厚みに対応する正確な実装位置Paの高さ情報を取得することが可能である。
 また、第1実施形態では、制御装置9は、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報に基づいて、この実装位置Paの高さ情報のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように構成されている。なお、所定の高さは、実装位置Paに部品Eが正常に実装されたか否かを判断するための高さであり、たとえば実装位置Paに実装される部品Eの厚みに基づいて設定される。また、所定の量は、実装位置Paに部品Eが正常に実装されたか否かを判断するための量であり、たとえば実装位置Paに実装される部品Eの上面の面積に基づいて設定される。
 具体的には、制御装置9は、図6に示すように、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報に基づいて、第2領域(成否判定領域)AR2(図4参照)の三次元画像50を取得(生成)するとともに、取得された三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分(図6においてハッチングにより示す)が所定の量(所定のボクセル数)以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように構成されている。
 また、制御装置9は、取得された三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれる場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が成功した(部品Eが正常に実装された)と判定するように構成されている。
 また、制御装置9は、取得された三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれない場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が失敗した(部品Eの実装に異常があった)と判定するように構成されている。
 (成否判定領域の補正に係る制御装置の構成)
 また、制御装置9は、第2領域AR2(図4参照)を設定する際に、部品認識カメラ6の撮像結果による部品Eの吸着状態の認識結果、および基板面Pbの高さ情報に基づいて、第2領域AR2を補正するように構成されている。
 具体的には、制御装置9は、部品認識カメラ6の撮像結果による部品Eの吸着状態の認識結果に基づいて、第2領域AR2の撮像画像における横方向の位置を補正するように構成されている。また、制御装置9は、基板面Pbの高さ情報に基づいて、第2領域AR2の撮像画像における縦方向の位置を補正するように構成されている。これらの結果、ヘッド32に部品Eが位置ずれした状態で吸着された場合や、基板の反り(高さ方向の位置ずれ)がある場合などにも、第2領域AR2を正確な位置に設定することが可能である。
 (部品実装処理)
 次に、図7を参照して、上記した成否判定のための撮像動作を含む部品実装処理についてフローチャートに基づいて説明する。部品実装処理は、制御装置9により行われる。
 図7に示すように、まず、ステップS1において、部品認識カメラ6により、ヘッド32に吸着された部品Eが撮像されるとともに、この撮像結果に基づいて、部品Eの吸着状態が認識される。その後、ヘッドユニット3が部品認識カメラ6の上方から基板Pの上方まで移動される。
 そして、ヘッドユニット3が基板Pの上方に到達すると、ステップS2において、部品Eを吸着したヘッド32が実装位置Paに向けて下降される。
 そして、ステップS3において、ヘッド32に吸着された部品Eが基板Pの実装位置Paに実装される。
 そして、ステップS4において、部品Eを実装後のヘッド32が実装位置Paから上昇される。
 そして、ステップS5において、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8により実装位置Paを含む所定の領域が撮像される。この際、撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により、所定の領域が略同時に撮像される。これにより、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像(図4参照)の2つの撮像画像が取得される。
 そして、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像において、第1領域AR1(図4参照)がそれぞれ設定される。そして、ステップS6では、上側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像と、下側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像とがステレオマッチングされることにより、基板面Pbの高さ情報が取得される。
 そして、ステップS7において、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像において、第2領域(成否判定領域)AR2(図4参照)がそれぞれ設定される。この際、部品認識カメラ6の撮像結果による部品Eの吸着状態の認識結果、および基板面Pbの高さ情報に基づいて第2領域AR2が補正された状態で、第2領域AR2が設定される。
 そして、ステップS8において、上側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像と、下側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像とがステレオマッチングされることにより、実装位置Paの高さ情報が取得される。また、取得された実装位置Paの高さ情報(の値)から、ステップS6で取得された基板面Pbの高さ情報(の値)を差し引きすることにより、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報が取得される。
 そして、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報に基づいて、第2領域AR2の三次元画像50(図6参照)が取得される。そして、ステップS9では、取得された三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定が行われる。
 具体的には、三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれる場合には、実装位置Paに実装された部品Eに対応する厚みが検出されているので、実装位置Paにおける部品Eの実装が成功した(部品Eが正常に実装された)と判定される。
 また、三次元画像50のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれない場合には、実装位置Paに実装された部品Eに対応する厚みが検出されていないので、実装位置Paにおける部品Eの実装が失敗した(部品Eの実装に異常があった)と判定される。
 そして、ステップS10において、実装が成功したか否かが判定される。実装が成功したと判定される場合には、部品実装処理が終了される。また、実装が成功していない(失敗した)と判定される場合には、ステップS11に進む。
 そして、ステップS11において、エラー処理が行われる。このエラー処理では、たとえば、部品実装装置100の停止や、ステップS5で取得された撮像画像(ヘッド32の上昇中の撮像画像)の出力などが行われる。その後、部品実装処理が終了される。
 (第1実施形態の効果)
 第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 第1実施形態では、上記のように、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8により所定の領域を撮像させ、撮像ユニット8により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置Paの高さ情報を取得し、取得された実装位置Paの高さ情報に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行う制御装置9を設ける。これにより、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8により実装位置Paを含む所定の領域を撮像させて、実装位置Paの高さ情報を取得することができる。その結果、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うための実装位置Paの高さ情報を取得するために部品Eの実装後にヘッド32および撮像ユニット8を移動させる必要がないので、その分、生産にかかる時間が増加することを抑制することができる。したがって、生産にかかる時間の増加を抑制しながら、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うことができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、実装位置Paの高さ情報に加えて、実装位置Pa近傍の基板Pの基板面Pbの高さ情報を、撮像結果に基づいて取得するように制御装置9を構成する。これにより、生産にかかる時間の増加を抑制しながら、実装位置Paの高さ情報に加えて基板面Pbの高さ情報も取得することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、取得された基板面Pbの高さ情報を考慮した実装位置Paの高さ情報に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように制御装置9を構成する。これにより、実際の基板面Pbの高さを考慮して、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うことができる。その結果、実際の基板面Pbの高さが考慮されない場合に比べて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を精度よく行うことができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、実装位置Paの高さ情報に基づいて、所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように制御装置9を構成する。これにより、所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、広い範囲の測定結果に基づいて成否判定を行うことができるので、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定をより精度よく行うことができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、複数の撮像方向から実装位置Paを撮像可能に撮像ユニット8を構成する。そして、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、撮像ユニット8により複数の撮像方向から所定の領域を撮像させ、複数の撮像方向から撮像ユニット8により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置Paの高さ情報を取得するように制御装置9を構成する。これにより、複数の撮像方向から撮像ユニット8により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置Paの高さ情報を容易に取得することができる。
 また、第1実施形態では、上記のように、基板面Pbに対して傾斜した複数の撮像方向から、実装位置Paを撮像可能に撮像ユニット8を構成する。これにより、実装位置Paを斜め方向から撮像することができるので、実装後に撮像ユニット8を移動させなくとも実装位置Paを容易に撮像ユニット8の視野内に収めることができる。
 [第2実施形態]
 次に、図1~図4および図8~図10を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、実装後の所定の領域の撮像結果に基づく高さ情報に基づいて成否判定を行った上記第1実施形態とは異なり、実装前後の所定の領域の撮像結果に基づく高さ情報の変化に基づいて成否判定を行う例について説明する。
 (部品実装装置の構成)
 本発明の第2実施形態による部品実装装置200(図1参照)は、図2に示すように、制御装置109を備える点で、上記第1実施形態の部品実装装置100と相違する。なお、制御装置109は、請求の範囲の「制御部」の一例である。また、上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
 (成否判定に係る制御装置の構成)
 第2実施形態では、制御装置109は、撮像ユニット8により部品Eの実装前後の所定の領域をそれぞれ撮像させ、撮像ユニット8により撮像された部品Eの実装前後の所定の領域の撮像結果に基づいて、部品Eの実装前後の実装位置Pa(図3参照)の高さ情報を取得するように構成されている。また、制御装置109は、取得された部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行うように構成されている。
 具体的には、第2実施形態では、制御装置109は、ヘッド32が実装位置Pa上に待機してから実装位置Paに向けて下降を完了するまでの間に、撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により複数の撮像方向から所定の領域を略同時に撮像させるように構成されている。また、制御装置109は、複数の撮像方向から撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、ステレオマッチングにより、部品Eの実装前の実装位置Paの高さ情報および基板面Pbの高さ情報を取得するように構成されている。
 また、制御装置109は、ヘッド32が実装位置Paに部品Eを実装してから実装位置Paからの上昇を完了するまでの間に、像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により複数の撮像方向から所定の領域を略同時に撮像させるように構成されている。また、制御装置109は、複数の撮像方向から撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、ステレオマッチングにより、部品Eの実装後の実装位置Paの高さ情報および基板面Pbの高さ情報を取得するように構成されている。なお、ステレオマッチングによる高さ情報の取得方法、基板面Pbを考慮した実装位置Paの高さ情報の取得、および第2領域(成否判定領域)AR2(図4参照)の補正などについては、上記第1実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
 また、第2実施形態では、制御装置109は、図8に示すように、基板面Pbの高さを考慮した部品Eの実装前の実装位置Paの高さ情報に基づいて、部品Eの実装前の第2領域AR2(図4参照)の三次元画像150を取得するように構成されている。
 また、制御装置109は、基板面Pbの高さを考慮した部品Eの実装後の実装位置Paの高さ情報に基づいて、部品Eの実装後の第2領域AR2の三次元画像160を取得するように構成されている。
 また、制御装置109は、図8および図9に示すように、部品Eの実装前の三次元画像150において所定のライン上の高さ情報を取得するための測定線L1を設定するとともに、部品Eの実装後の三次元画像160において測定線L1に対応する測定線L2を設定するように構成されている。また、制御装置109は、部品Eの実装前の三次元画像150の測定線L1における高さ情報(の値)と、部品Eの実装後の三次元画像160の測定線L2における高さ情報(の値)とを取得するように構成されている。
 また、制御装置109は、測定線L2に対応する高さ情報(の値)から、取得された測定線L1に対応する部品Eの実装後の高さ情報(の値)を差し引きすることにより、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化(たとえば、図9に示す実装前後の高さ変化のグラフ)を取得するように構成されている。なお、第2実施形態では、実装前の三次元画像150の測定線L1は、実装位置Paの近傍に配置されるはんだなどの物体の厚みに起因する誤判定を抑制する観点から、はんだなどの物体が配置されていない部分に設定されている。なお、はんだなどの物体が配置されている部分に測定線L1を設定したとしても、測定線L2に対応する高さ情報(の値)から、取得された測定線L1に対応する部品Eの実装後の高さ情報(の値)を差し引きすることにより、はんだなどの物体の厚みが相殺されるので、はんだなどの物体の厚みに起因する誤判定を抑制することが可能である。
 そして、制御装置109は、取得された部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化に基づいて、この部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量(所定のボクセル数)以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように構成されている。なお、所定の高さは、実装位置Paに部品Eが正常に実装されたか否かを判断するための高さであり、たとえば実装位置Paに実装される部品Eの厚みに基づいて設定される。また、所定の量は、実装位置Paに部品Eが正常に実装されたか否かを判断するための量であり、たとえば実装位置Paに実装される部品Eの上面の長さに基づいて設定される。
 また、制御装置109は、取得された部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれる場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が成功した(部品Eが正常に実装された)と判定するように構成されている。
 また、制御装置109は、取得された部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれない場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が失敗した(部品Eの実装に異常があった)と判定するように構成されている。
 (部品実装処理)
 次に、図10を参照して、第2実施形態による部品実装処理についてフローチャートに基づいて説明する。部品実装処理は、制御装置109により行われる。なお、上記第1実施形態の処理と同一の処理については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
 図10に示すように、まず、上記第1実施形態と同様に、ステップS1およびS2の処理が実行される。
 そして、ステップS101において、ヘッド32が実装位置Pa上に待機してから実装位置Paに向けて下降を完了するまでの間に、撮像ユニット8により部品Eの実装前の実装位置Paを含む所定の領域が撮像される。この際、撮像ユニット8の2つの実装位置認識カメラ81により、部品Eの実装前の所定の領域が略同時に撮像される。これにより、上側(Z1側)の実装位置認識カメラ81による所定の領域の撮像画像(以下、上側カメラ撮像画像という)、および下側(Z2側)の実装位置認識カメラ81による所定の領域の撮像画像(以下、下側カメラ撮像画像という)(図4参照)の2つの撮像画像が取得される。
 そして、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像において、第1領域AR1(図4参照)がそれぞれ設定される。そして、ステップS102では、上側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像と、下側カメラ撮像画像における第1領域AR1の画像とがステレオマッチングされることにより、部品Eの実装前の基板面Pbの高さ情報が取得される。
 そして、ステップS103において、上側カメラ撮像画像および下側カメラ撮像画像において、第2領域(成否判定領域)AR2(図4参照)がそれぞれ設定される。この際、部品認識カメラ6の撮像結果による部品Eの吸着状態の認識結果、および部品Eの実装前の基板面Pbの高さ情報に基づいて第2領域AR2が補正された状態で、第2領域AR2が設定される。
 そして、ステップS104において、上側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像と、下側カメラ撮像画像における第2領域AR2の画像とがステレオマッチングされることにより、部品Eの実装前の実装位置Paの高さ情報が取得される。また、取得された実装位置Paの高さ情報(の値)から、ステップS102で取得された基板面Pbの高さ情報(の値)を差し引きすることにより、基板面Pbの高さを考慮した実装位置Paの高さ情報が取得される。
 そして、上記第1実施形態と同様に、ステップS3~S8の処理が実行される。これにより、部品Eの実装後の実装位置Paの高さ情報が取得される。
 そして、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報に基づいて、部品Eの実装前の第2領域AR2(図4参照)の三次元画像150(図8参照)、および部品Eの実装後の第2領域AR2の三次元画像160(図8参照)が取得される。そして、ステップS105では、三次元画像150および三次元画像160に基づいて、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化が取得される。
 そして、ステップS106では、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分(図9参照)が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定が行われる。
 具体的には、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれる場合には、実装位置Paに実装された部品Eに対応する厚みが検出されているので、実装位置Paにおける部品Eの実装が成功した(部品Eが正常に実装された)と判定される。
 また、部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化のうちに所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれない場合には、実装位置Paに実装された部品Eに対応する厚みが検出されていないので、実装位置Paにおける部品Eの実装が失敗した(部品Eの実装に異常があった)と判定される。
 そして、ステップS10において、実装が成功したか否かが判定される。実装が成功したと判定される場合には、部品実装処理が終了される。また、実装が成功していない(失敗した)と判定される場合には、ステップS11に進む。
 そして、ステップS11において、エラー処理が行われる。このエラー処理では、たとえば、部品実装装置200の停止や、ステップS101およびS5で取得された撮像画像(ヘッド32の下降中および上昇中の撮像画像)の出力などが行われる。その後、部品実装処理が終了される。
 なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
 (第2実施形態の効果)
 第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 第2実施形態では、上記のように、制御装置109は、撮像ユニット8により部品Eの実装前後の所定の領域をそれぞれ撮像させ、撮像ユニット8により撮像された部品Eの実装前後の所定の領域のそれぞれの撮像結果に基づいて、部品Eの実装前後の実装位置Paのそれぞれの高さ情報を取得し、取得された部品Eの実装前後の実装位置Paの高さ情報の変化に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行うように構成されている。これにより、実装位置Paの実際の高さ変化(部品Eの実装による実装位置Paの高さ変化)に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行うことができる。その結果、部品Eの実装後の高さ情報のみに基づいて実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行う場合に比べて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定をより精度よく行うことができる。この効果は、実装位置Paに配置されたはんだなどの物体と識別が困難な小型の部品Eの実装の成否判定を行う場合に、特に有効である。
 なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
 [第3実施形態]
 次に、図1~図4および図11を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、上記第1実施形態の構成または上記第2実施形態の構成に加えて、さらに実装前後の撮像画像の差画像に基づいて成否判定を行う例について説明する。
 (部品実装装置の構成)
 本発明の第3実施形態による部品実装装置300(図1参照)は、図2に示すように、制御装置209を備える点で、上記第1実施形態の部品実装装置100および上記第2実施形態の部品実装装置200と相違する。なお、制御装置209は、請求の範囲の「制御部」および「画像処理部」の一例である。また、上記第1および第2実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
 (成否判定に係る制御装置の構成)
 第3実施形態では、制御装置209は、撮像ユニット8により部品Eの実装前後の所定の領域をそれぞれ撮像させるように構成されている。また、制御装置209は、図11に示すように、撮像ユニット8により撮像された部品Eの実装前の実装位置Pa(図3参照)を含む第2領域AR2内の撮像画像と、部品Eの実装後の実装位置Paを含む第2領域AR2内の撮像画像との差画像を生成するように構成されている。
 また、第3実施形態では、制御装置209は、上記第1実施形態のように実装位置Paの高さ情報に基づいて成否判定を行うか、または上記第2実施形態のように実装位置Paの高さ情報の変化に基づいて成否判定を行うのに加えて、生成された差画像にも基づいて、実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行うように構成されている。
 なお、差画像を取得するための実装前後の実装位置Paの撮像画像としては、同一の実装位置認識カメラ81による撮像結果であれば、2つの実装位置認識カメラ81のうちのいずれのカメラによる撮像結果を用いてもよい。
 第3実施形態では、制御装置209は、高さ情報かまたは高さ情報の変化に基づく成否判定、および差画像に基づく成否判定の両方または一方において実装が成功したと判定される場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が成功した(部品Eが正常に実装された)と判定するように構成されている。
 また、制御装置209は、高さ情報かまたは高さ情報の変化に基づく成否判定、および差画像に基づく成否判定の一方または両方において実装が失敗したと判定される場合には、実装位置Paにおける部品Eの実装が失敗した(部品Eの実装に異常があった)と判定するように構成されている。
 なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態または上記第2実施形態と同様である。
 (第3実施形態の効果)
 第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 第3実施形態では、上記のように、撮像ユニット8により撮像された部品Eの実装前の実装位置Paの撮像画像と、部品Eの実装後の実装位置Paの撮像画像との差画像を生成するように制御装置209を構成する。そして、実装位置Paの高さ情報に加えて、生成された差画像にも基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行うように制御装置209を構成する。これにより、実装位置Paの高さ情報だけでなく、生成された差画像にも基づいて実装位置Paにおける部品Eの成否判定を行うことができるので、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定をより精度よく行うことができる。
 なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態または上記第2実施形態と同様である。
 [変形例]
 なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
 たとえば、上記第1~第3実施形態では、複数(2つ)の実装位置認識カメラにより、実装位置を複数(2つ)の撮像方向から撮像可能に撮像ユニットを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、単一の実装位置認識カメラにより、実装位置を複数の撮像方向から撮像可能に撮像ユニットを構成してもよい。たとえば、図12に示す変形例では、撮像ユニット8aは、単一の実装位置認識カメラ81aと、照明82と、ミラー83aおよびミラー83bからなる光学系83とを含んでいる。また、撮像ユニット8aは、光学系83により単一の実装位置認識カメラ81aの視野を分割することにより、実装位置を複数の撮像方向から撮像可能に構成されている。なお、撮像ユニット8aは、請求の範囲の「撮像部」の一例である。
 また、上記第1~第3実施形態では、実装位置を2つの撮像方向から撮像可能に撮像ユニットを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、実装位置を3つ以上の撮像方向から撮像可能に撮像ユニットを構成してもよい。この場合、3つ以上の撮像方向からの撮像結果に基づいて、ステレオマッチングにより、高さ情報(実装位置の高さ情報および基板面の高さ情報)を取得すればよい。
 また、上記第1実施形態では、三次元画像50を取得するとともに、取得された三次元画像50に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行う例を示し、上記第2実施形態では、三次元画像150および三次元画像160を取得するとともに、取得された三次元画像150および三次元画像160に基づいて、実装位置Paにおける部品Eの実装の成否判定を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、三次元画像を取得することなく、実装位置における部品の実装の成否判定を行ってもよい。たとえば、実装位置の高さ情報か、または実装前後の実装位置の高さ情報の変化に基づいて、三次元画像を取得することなく、実装位置における部品の実装の成否判定を行ってもよい。
 また、上記第1実施形態では、ヘッドが実装位置に部品を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、実装位置の高さ情報および基板面の高さ情報の両方を取得した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヘッドが実装位置に部品を実装してから実装位置からの上昇を完了するまでの間に撮像された所定の領域の撮像結果に基づいて、少なくとも実装位置の高さ情報が取得されればよい。この場合、ヘッドが実装位置上に待機してから実装位置に向けて下降を完了するまでの間に、撮像ユニットにより所定の領域を撮像させ、この撮像結果に基づいて、基板面の高さ情報を取得してもよい。このように構成しても、生産にかかる時間のロスが生じることを抑制しながら、基板面の高さ情報を取得することができる。
 また、上記第2実施形態では、実装前後の高さ情報の変化を取得するために、部品Eの実装前の三次元画像150の測定線L1における高さ情報(の値)と、部品Eの実装後の三次元画像160の測定線L2における高さ情報(の値)とを取得した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、実装前後の高さ情報の変化を取得するために、三次元画像において必ずしも測定線を設定しなくともよい。たとえば、実装前後の高さ情報の変化を取得するために、測定線を設定することなく、三次元画像全体の高さ情報を取得してもよい。
 また、上記第2実施形態では、単一の測定線L1における高さ情報(の値)と、単一の測定線L2における高さ情報(の値)とを取得した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の測定線L1における高さ情報(の値)と、複数の測定線L2における高さ情報(の値)とを取得してもよい。この場合、複数の測定線L1における高さ情報(の値)と、複数の測定線L2における高さ情報(の値)に基づいて、実装前後の高さ情報の変化をより正確に取得することができる。
 また、上記第3実施形態では、制御装置が差画像を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、撮像ユニットに画像処理部を設けて、撮像ユニットの画像処理部により差画像を生成するとともに、生成された差画像を撮像ユニットから制御装置に出力してもよい。
 また、上記第1および第2実施形態では、説明の便宜上、制御装置の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御装置の処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
 8、8a 撮像ユニット(撮像部)
 32 ヘッド(実装部)
 9、109、209 制御装置(制御部)
 100、200、300 部品実装装置
 209 制御装置(制御部、画像処理部)
 E 部品
 P 基板
 Pa 実装位置
 Pb 基板面

Claims (8)

  1.  基板(P)の実装位置(Pa)に部品(E)を実装する実装部(32)と、
     前記実装位置を含む所定の領域を撮像可能な撮像部(8、8a)と、
     前記実装部が前記実装位置に前記部品を実装してから前記実装位置からの上昇を完了するまでの間に、前記撮像部により前記所定の領域を撮像させ、前記撮像部により撮像された前記所定の領域の撮像結果に基づいて、前記実装位置の高さ情報を取得し、取得された前記実装位置の高さ情報に基づいて、前記実装位置における前記部品の実装の成否判定を行う制御部(9、109、209)と、を備える、部品実装装置。
  2.  前記制御部は、前記実装位置の高さ情報に加えて、実装位置近傍の前記基板の基板面(Pb)の高さ情報を、前記撮像結果に基づいて取得するように構成されている、請求項1に記載の部品実装装置。
  3.  前記制御部は、取得された前記基板面の高さ情報を考慮した前記実装位置の高さ情報に基づいて、前記実装位置における前記部品の実装の成否判定を行うように構成されている、請求項2に記載の部品実装装置。
  4.  前記制御部は、前記実装位置の高さ情報に基づいて、所定の高さ以上の部分が所定の量以上含まれるか否かを判定することにより、前記実装位置における前記部品の実装の成否判定を行うように構成されている、請求項1に記載の部品実装装置。
  5.  前記制御部は、前記撮像部により前記部品の実装前後の前記所定の領域をそれぞれ撮像させ、前記撮像部により撮像された前記部品の実装前後の前記所定の領域のそれぞれの撮像結果に基づいて、前記部品の実装前後の前記実装位置のそれぞれの高さ情報を取得し、取得された前記部品の実装前後の前記実装位置の高さ情報の変化に基づいて、前記実装位置における前記部品の成否判定を行うように構成されている、請求項1に記載の部品実装装置。
  6.  前記撮像部により撮像された前記部品の実装前の前記実装位置の撮像画像と、前記部品の実装後の前記実装位置の撮像画像との差画像を生成する画像処理部(209)をさらに備え、
     前記制御部は、前記実装位置の高さ情報に加えて、生成された前記差画像にも基づいて、前記実装位置における前記部品の実装の成否判定を行うように構成されている、請求項1に記載の部品実装装置。
  7.  前記撮像部は、複数の撮像方向から前記実装位置を撮像可能に構成されており、
     前記制御部は、前記実装部が前記実装位置に前記部品を実装してから前記実装位置からの上昇を完了するまでの間に、前記撮像部により複数の撮像方向から前記所定の領域を撮像させ、複数の撮像方向から前記撮像部により撮像された前記所定の領域の撮像結果に基づいて、前記実装位置の高さ情報を取得するように構成されている、請求項1に記載の部品実装装置。
  8.  前記撮像部は、前記基板面に対して傾斜した複数の撮像方向から、前記実装位置を撮像可能に構成されている、請求項7に記載の部品実装装置。
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