WO2017064786A1 - 部品実装装置 - Google Patents

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和志 高間
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ヤマハ発動機株式会社
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    • H05K13/0452Mounting machines or lines comprising a plurality of tools for guiding different components to the same mounting place
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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Definitions

  • This invention relates to a component mounting apparatus.
  • a component mounting apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-098411.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-098411 discloses a surface mounting machine (component mounting apparatus) that includes a suction mounting head for mounting components on a mounting position of a substrate, and a camera that can image the mounting position of the substrate. ing.
  • a surface mounting machine component mounting apparatus
  • mounting determination on a board for each component is performed based on an image captured at the time of mounting.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to immediately detect a mounting failure of a component around the mounted component on the substrate.
  • a component mounting apparatus is provided.
  • a component mounting apparatus includes a mounting head that mounts a component with respect to a mounting position of a board, and other components that are mounted in advance around the mounting position based on height information around the mounting position. And a control unit for determining a mounting state of the component.
  • the component mounting apparatus by providing a control unit that performs the control as described above, when other components mounted in advance due to the mounting operation at the time of mounting the component, It is possible to detect mounting defects of other components mounted in advance on the board. As a result, unlike the case where the mounting state is determined by a downstream inspection apparatus after all the components are mounted on the substrate, it is possible to immediately detect mounting defects on the substrate of the components around the mounted components. As a result, an error can be detected immediately after a mounting failure of components around the mounted component occurs, so that the cause of the mounting failure can be easily identified.
  • a component mounting apparatus is based on a mounting head that mounts a component with respect to a mounting position of a substrate, and an amount of change in an image around the mounting position captured before and after mounting the component. And a control unit for determining whether or not other parts mounted in advance around the device are blown.
  • the component mounting apparatus by providing a control unit that performs the control as described above, when other components mounted in advance due to the mounting operation at the time of mounting the component, It is possible to detect mounting defects of other components mounted in advance on the board. As a result, unlike the case where the mounting state is determined by a downstream inspection apparatus after all the components are mounted on the substrate, it is possible to immediately detect mounting defects on the substrate of the components around the mounted components. As a result, an error can be detected immediately after a mounting failure of components around the mounted component occurs, so that the cause of the mounting failure can be easily identified.
  • the component mounting apparatus further includes an imaging unit capable of imaging the periphery of the mounting position from a plurality of directions, and the control unit is configured to mount the mounting position based on the imaging result of the imaging unit.
  • the peripheral height information or the image around the mounting position is obtained.
  • the imaging unit includes a plurality of cameras, or includes a single camera and an optical system that divides the field of view of the single camera. If comprised in this way, the mounting position of a board
  • the component mounting apparatus preferably further includes an imaging unit capable of imaging the periphery of the mounting position, and the control unit changes an image in the vicinity of the mounting position captured by the imaging unit before and after mounting the component. Based on the quantity, it is configured to determine whether or not other parts mounted in advance near the mounting position are blown away. With this configuration, the component to be mounted and other components in the vicinity of the mounting position that are mounted in advance can be captured with the same image. It is possible to determine whether to blow off other parts mounted in the vicinity in the vicinity.
  • the imaging unit captures an image before mounting the component when the mounting head is lowered to the mounting position of the substrate before mounting the component, and the mounting head rises from the mounting position of the substrate after mounting the component.
  • the post-mounting image of the component is captured, and the control unit compares the pre-mounting image and the post-mounting image to determine whether other components mounted in advance near the mounting position are blown out. Is configured to do.
  • the pre-mounting image and the post-mounting image captured immediately before and immediately after mounting are compared, so there is no need to provide a storage unit for storing image data for mounting positions of a plurality of components. .
  • additional time is additionally required for the imaging operation as compared with the case where the descending and ascending operation and the imaging operation of the mounting head are performed separately. Can be prevented.
  • the control unit determines whether or not other components previously mounted around the mounting position are blown out based on height information around the mounting position. Is configured to do. If comprised in this way, the mounting defect to the board
  • control unit determines whether or not other components mounted in advance around the mounting position are blown out based on the amount of change in height information around the mounting position before and after mounting the component. Is configured to do. If configured in this way, the influence of the warpage of the board is suppressed due to the fact that the height information around the mounting position has changed. Can be detected with higher accuracy.
  • the component mounting apparatus 100 is a component mounting apparatus that transports a substrate P in the X direction by a pair of conveyors 2 and mounts a component 31 on the substrate P at a mounting operation position M.
  • the component mounting apparatus 100 includes a base 1, a pair of conveyors 2, a component supply unit 3, a head unit 4, a support unit 5, a pair of rail units 6, a component recognition imaging unit 7, and an imaging unit 8. And a control unit 9.
  • the imaging unit 8 is an example of the “imaging unit” in the claims.
  • the pair of conveyors 2 are installed on the base 1 and configured to transport the substrate P in the X direction. Further, the pair of conveyors 2 are configured to hold the substrate P being conveyed in a state where it is stopped at the mounting work position M. Further, the pair of conveyors 2 is configured to be able to adjust the interval in the Y direction according to the dimensions of the substrate P.
  • the component supply unit 3 is disposed outside the pair of conveyors 2 (Y1 side and Y2 side).
  • the component supply unit 3 is provided with a plurality of tape feeders 3a.
  • the tape feeder 3a holds a reel (not shown) around which a tape holding a plurality of components 31 at a predetermined interval is wound.
  • the tape feeder 3a is configured to supply the component 31 from the tip of the tape feeder 3a by sending a tape that holds the component 31 by rotating the reel.
  • the component 31 includes electronic components such as an IC, a transistor, a capacitor, and a resistor.
  • the head unit 4 is disposed above the pair of conveyors 2 and the component supply unit 3, and includes a plurality (five) of mounting heads 42 having nozzles 41 (see FIG. 2) attached to the lower end, and a board recognition camera. 43.
  • the mounting head 42 is configured to be movable up and down (movable in the Z direction), and the component 31 supplied from the tape feeder 3a by the negative pressure generated at the tip of the nozzle 41 by a negative pressure generator (not shown).
  • the component 31 is mounted (mounted) at a mounting position on the substrate P.
  • the substrate recognition camera 43 is configured to image the fiducial mark F of the substrate P in order to recognize the position of the substrate P. Then, by capturing and recognizing the position of the fiducial mark F, it is possible to accurately acquire the mounting position of the component 31 on the board P.
  • the support unit 5 includes a motor 51.
  • the support unit 5 is configured to move the head unit 4 in the X direction along the support unit 5 by driving the motor 51. Both ends of the support part 5 are supported by a pair of rail parts 6.
  • the pair of rail portions 6 are fixed on the base 1.
  • the rail portion 6 on the X1 side includes a motor 61.
  • the rail portion 6 is configured to move the support portion 5 along the pair of rail portions 6 in the Y direction orthogonal to the X direction by driving the motor 61.
  • the head unit 4 can move in the X direction along the support portion 5, and the support portion 5 can move in the Y direction along the rail portion 6, whereby the head unit 4 can move in the XY direction. .
  • the component recognition imaging unit 7 is fixed on the upper surface of the base 1.
  • the component recognition imaging unit 7 is disposed outside the pair of conveyors 2 (Y1 side and Y2 side).
  • the component recognition imaging unit 7 images the component 31 sucked by the nozzle 41 of the mounting head 42 from the lower side (Z2 side) in order to recognize the suction state (suction posture) of the component 31 prior to the mounting of the component 31. Is configured to do. Thereby, the suction state of the component 31 sucked by the nozzle 41 of the mounting head 42 can be acquired by the control unit 9.
  • the imaging unit 8 is attached to the head unit 4. Accordingly, the imaging unit 8 is configured to move in the XY direction together with the head unit 4 when the head unit 4 moves in the XY direction. Further, the imaging unit 8 determines whether or not the component 31 is normally mounted at the mounting position (mounting determination) and determines the mounting state of the component 31 around the mounting position. It is configured to take images before and after mounting. The imaging unit 8 is configured to capture an image for measuring the height of the mounting position of the substrate P. The imaging unit 8 is configured to capture an image for measuring the height of the component 31 mounted on the substrate P and the solder on the substrate P. Moreover, the imaging unit 8 includes a plurality of cameras 81 and illumination 82 as shown in FIGS. 2 and 3. Thereby, the imaging unit 8 can image the mounting position of the substrate P and the periphery of the mounting position from a plurality of directions (angles).
  • the image pickup unit 8 is configured to pick up images from tilt angles ( ⁇ H and ⁇ L) with different image pickup directions with respect to the substrate surface Pb. Further, the camera 81 of the imaging unit 8 is disposed adjacent to the vertical plane (in the YZ plane) including the mounting position with respect to the board surface Pb.
  • the illumination 82 is configured to emit light during imaging by the camera 81.
  • the illumination 82 is provided around the camera 81.
  • the illumination unit 82 has a light source such as an LED (light emitting diode).
  • the imaging unit 8 sucks the component 31, and before mounting (mounting) the sucked component 31 on the mounting position of the substrate P, the mounting head 42 is lowered toward the mounting position. At this time, a predetermined region including the mounting position before mounting the component 31 is imaged. Further, the imaging unit 8 mounts (mounts) the component 31 at the mounting position of the substrate P, and then, when the mounting head 42 is lifted from the mounting position, the imaging unit 8 displays a predetermined area including the mounting position after mounting the component 31. It is configured to take an image.
  • the control unit 9 includes a CPU, and mounts components such as a conveying operation of the substrate P by the pair of conveyors 2, a mounting operation by the head unit 4, an imaging operation by the component recognition imaging unit 7, the imaging unit 8 and the substrate recognition camera 43. It is configured to control the overall operation of the apparatus 100.
  • the control unit 9 is configured to determine the mounting state of the other components 31 mounted in advance around the mounting position based on the height information around the mounting position. . Further, the control unit 9 determines whether other components 31 mounted in advance around the mounting position are blown out based on the amount of change in the image around the mounting position captured before and after mounting the component 31. It is configured as follows. Specifically, the control unit 9 controls the blowing of other components 31 mounted in advance in the vicinity of the mounting position based on the amount of change in the image in the vicinity of the mounting position captured by the imaging unit 8 before and after the mounting of the component 31. It is configured to determine whether there is no skipping. Further, the control unit 9 is configured to acquire height information around the mounting position or an image around the mounting position based on the imaging result of the imaging unit 8.
  • control unit 9 is configured to determine whether or not another component 31 mounted in advance near the mounting position is blown off by comparing the pre-mounting image and the post-mounting image.
  • the control unit 9 includes a mounting position before mounting the component (before mounting) and an image around the mounting position, and a mounting position after mounting the component (after mounting) and an image around the mounting position.
  • a difference image is acquired, and based on the difference image, it is configured to determine whether another component 31 mounted in advance around the mounting position is blown. Specifically, when there is a blowout, an image of the component 31 remains in the peripheral area of the difference image.
  • control unit 9 is configured to acquire the height of the mounting position of the substrate P based on the captured images of the imaging unit 8 in a plurality of directions. Specifically, as shown in FIG. 5, the control unit 9 is configured to acquire the height of the substrate surface Pb of the substrate P with respect to the reference surface Ps by stereo matching.
  • the object predetermined position on the substrate surface Ps
  • the object is imaged by one camera 81 at an inclination angle ⁇ H
  • the object is imaged by the other camera 81 at an inclination angle ⁇ L
  • the parallax p (pixel) between two captured images is calculated
  • the camera resolution of the camera 81 is R ( ⁇ m / pixel)
  • the distance A ( ⁇ m) is obtained by the equation (1).
  • A p ⁇ R / sin ( ⁇ H ⁇ L) (1)
  • the substrate surface height hp ( ⁇ m) of the substrate surface Pb with respect to the reference surface Ps is obtained by the equation (2).
  • hp A ⁇ sin ( ⁇ L) (2)
  • the control unit 9 is configured to acquire the height of the component 31 mounted on the board P and the height of the solder on the board P based on the picked-up images of the imaging unit 8 in a plurality of directions. ing.
  • control unit 9 is configured to determine whether or not the other components 31 mounted in advance around the mounting position are blown out based on the height information around the mounting position. Further, the control unit 9 determines whether or not another component 31 mounted in advance around the mounting position is blown out based on the amount of change in the height information around the mounting position before and after mounting the component 31. It is configured as follows.
  • the height information around the mounting position before component mounting (mounting) and the height information around the mounting position after component mounting (mounting) are compared, and the component 31 in the foreground is compared.
  • the control unit 9 determines that the peripheral component 31 is blown off when the height around the mounting position is low.
  • step S1 of FIG. 7 the component 31 sucked by the mounting head 42 (nozzle 41) is recognized.
  • the component recognition imaging unit 7 captures an image of the component 31 attracted to the mounting head 42. Based on the imaging result, the component 31 is recognized.
  • step S2 the mounting position of the substrate P and the periphery of the mounting position are imaged by the imaging unit 8 while the mounting head 42 (nozzle 41) is lowered. That is, an image is captured in a state where the target component 31 is not mounted (mounted) at the mounting position of the substrate P. Thereafter, the component 31 is mounted (mounted) at the mounting position.
  • step S3 the mounting position of the substrate P and the periphery of the mounting position are imaged by the imaging unit 8 while the mounting head 42 (nozzle 41) is raised. That is, when the component 31 is normally mounted, an image in a state where the target component 31 is mounted (mounted) at the mounting position of the substrate P is captured.
  • step S4 blow-off determination of the parts 31 around the mounting position is performed. Specifically, as in the example illustrated in FIG. 4, an image captured while the mounting head 42 is lowered (before the component mounting operation) and an image captured while the mounting head 42 is being lifted (after the component mounting operation). Based on the difference image, the blowout determination of the component 31 around the mounting position is performed. In step S5, it is determined whether or not there has been a blow-off. If there is a blow-off, the process proceeds to step S6, and if there is no blow-off, the control process during the mounting operation is terminated.
  • step S6 error processing is performed. For example, an error is notified to the user. Thereafter, the control process during the mounting operation is terminated.
  • step S1 of FIG. 8 recognition of the component 31 adsorbed by the mounting head 42 (nozzle 41) is performed.
  • step S2 while the mounting head 42 (nozzle 41) is lowered, the imaging unit 8 performs imaging of the mounting position of the substrate P and the periphery of the mounting position. That is, an image is captured in a state where the target component 31 is not mounted (mounted) at the mounting position of the substrate P. Thereafter, the component 31 is mounted (mounted) at the mounting position.
  • step S11 a pre-mounting height image is created. Specifically, based on images from two angles picked up by the image pickup unit 8, a mounting position of the board P before the component mounting operation and a height image around the mounting position are created by stereo matching.
  • step S ⁇ b> 3 while the mounting head 42 (nozzle 41) is raised, the imaging unit 8 performs imaging of the mounting position of the substrate P and the periphery of the mounting position.
  • step S12 a post-mounting height image is created. Specifically, based on images from two angles picked up by the image pickup unit 8, a mounting position of the board P after the component mounting operation and a height image around the mounting position are created by stereo matching.
  • step S ⁇ b> 4 blow-off determination of the component 31 around the mounting position is performed. Specifically, as in the example shown in FIG. 6, the height information based on the image taken while the mounting head 42 is lowered (before the component mounting operation) and the mounting head 42 is raised (after the component mounting operation). Based on the height information based on the captured image, the blowout determination of the component 31 around the mounting position is performed.
  • step S5 it is determined whether or not there has been a blow-off. If there is a blow-off, the process proceeds to step S6, and if there is no blow-off, the control process during the mounting operation is terminated. In step S6, error processing is performed. For example, an error is notified to the user. Thereafter, the control process during the mounting operation is terminated.
  • the control unit 9 is provided for determining whether or not the other components 31 mounted in advance around the mounting position are blown off.
  • the control unit 9 is provided for determining whether or not the other components 31 mounted in advance around the mounting position are blown off.
  • the imaging unit 8 that can image the periphery of the mounting position from a plurality of directions is provided, and the control unit 9 determines the height information around the mounting position based on the imaging result by the imaging unit 8, or
  • the configuration is such that an image around the mounting position is acquired.
  • the imaging unit 8 includes a plurality of cameras 81. Accordingly, the mounting position of the substrate P can be easily imaged from a plurality of directions by the plurality of cameras 81.
  • control unit 9 causes the other component 31 mounted in advance in the vicinity of the mounting position based on the amount of change in the image in the vicinity of the mounting position captured by the imaging unit 8 before and after the mounting of the component 31. It is comprised so that it may determine whether there is no blowing of. Accordingly, since the component 31 to be mounted and the other components 31 in the vicinity of the mounting position mounted in advance can be captured with the same image, the determination of mounting of the component 31 and the vicinity of the mounting position can be performed by common imaging. It is possible to determine whether to blow off the other components 31 mounted in advance.
  • the imaging unit 8 captures an image before mounting the component 31 when the mounting head 42 is lowered to the mounting position of the substrate P before mounting the component 31, and mounts the mounting head after mounting the component 31.
  • 42 is configured to capture an image after mounting of the component 31 when the substrate P is rising from the mounting position of the substrate P, and the control unit 9 is compared with the image before mounting and the image after mounting to make the vicinity of the mounting position. It is configured to determine whether or not the other parts 31 mounted in advance are blown away. As a result, the pre-mounting image and the post-mounting image captured immediately before and after mounting are compared, so that it is not necessary to provide a storage unit for storing image data for the mounting positions of the plurality of components 31.
  • the additional operation is additionally performed for the imaging operation as compared with the case where the lowering operation, the raising operation, and the imaging operation of the mounting head 42 are performed separately. Can be prevented from taking time.
  • control part 9 is comprised so that it may determine whether other components 31 previously mounted around the mounting position are blown off based on the height information around the mounting position. . Accordingly, it is possible to accurately detect a mounting defect on the substrate P of the component 31 around the mounted component 31 based on the height information around the mounting position.
  • control unit 9 causes the blowout of the other components 31 mounted in advance around the mounting position based on the amount of change in the height information around the mounting position before and after the mounting of the component 31. It is configured to determine whether there is any. Accordingly, since the influence of the warp of the substrate P is suppressed based on the change in the height information around the mounting position, the mounting failure of the component 31 around the mounted component 31 to the substrate P is poor. Can be detected with higher accuracy.
  • the imaging unit 8 a may include a camera 81 a, an illumination 82, and an optical system 83.
  • the optical system 83 including a lens and a mirror may be used to divide the field of view of the single camera 81a so that the mounting position can be imaged from a plurality of directions.
  • the imaging unit 8a is an example of the “imaging unit” in the claims.
  • the mounting position may be imaged from a plurality of directions by imaging while moving one camera.
  • the control unit performs imaging when the mounting head is lowered to the mounting position of the substrate before mounting the component, and the mounting head is lifted from the mounting position of the substrate after mounting the component.
  • the control unit performs imaging when the mounting head is lowered to the board mounting position before mounting the component, and when the mounting head is lifted from the board mounting position after mounting the component. It may be configured to perform at least one of the controls for performing imaging.
  • the present invention is not limited to this.
  • the height of the board at the component mounting position may be acquired based on a displacement sensor or a distance sensor.
  • the displacement sensor and the distance sensor may be provided in the mounting head or in the vicinity of the mounting head.
  • the control unit correctly mounts the component based on the difference image between the image before mounting (mounting) the component at the mounting position and the image after mounting (mounting) the component at the mounting position.
  • images before and after mounting (mounting) of the component at the mounting position and images after mounting (mounting) of the component at the mounting position may be taken to compare the images before and after mounting. .
  • the processing of the control unit has been described using a flow-driven flow that performs processing in order along the processing flow.
  • the present invention is not limited to this.
  • the processing of the control unit 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.

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Abstract

 この部品実装装置(100)は、基板(P)の実装位置に対して部品(31)を実装する実装ヘッド(42)と、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品の実装状態を判定する制御部(9)とを備える。

Description

部品実装装置
 この発明は、部品実装装置に関する。
 従来、部品実装装置が知られている。部品実装装置は、たとえば、特開2008-098411号公報に開示されている。
 上記特開2008-098411号公報には、基板の実装位置に対して部品を実装する吸着搭載ヘッドと、基板の実装位置を撮像可能なカメラとを備える表面実装機(部品実装装置)が開示されている。この表面実装機では、実装時に撮像した画像に基づいて部品毎の基板への実装判定が行われている。
特開2008-098411号公報
 しかしながら、上記特開2008-098411号公報の表面実装機では、実装時に撮像した画像に基づいて部品毎の基板への実装判定が行われるため、実装後に他の部品の実装動作に起因して実装不良が生じた場合に検出することができないという不都合がある。このため、実装された部品の周辺の部品の実装不良を直ちに検出することが困難であ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、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良を直ちに検出することが可能な部品実装装置を提供することである。
 この発明の第1の局面による部品実装装置は、基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品の実装状態を判定する制御部とを備える。
 この発明の第1の局面による部品実装装置では、上記のような制御を行う制御部を設けることによって、部品の実装時に実装動作に起因して予め実装された他の部品が移動した場合に、予め実装された他の部品の基板への実装不良を検出することができる。その結果、全ての部品を基板に実装してから下流の検査装置などで実装状態を判定する場合と異なり、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良を直ちに検出することができる。これにより、実装された部品の周辺の部品の実装不良が発生した直後にエラーを検出することができるので、実装不良の原因を容易に特定することができる。
 この発明の第2の局面による部品実装装置は、基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、部品の実装前後に撮像した実装位置の周辺の画像の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品の吹飛ばしがないかを判定する制御部とを備える。
 この発明の第2の局面による部品実装装置では、上記のような制御を行う制御部を設けることによって、部品の実装時に実装動作に起因して予め実装された他の部品が移動した場合に、予め実装された他の部品の基板への実装不良を検出することができる。その結果、全ての部品を基板に実装してから下流の検査装置などで実装状態を判定する場合と異なり、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良を直ちに検出することができる。これにより、実装された部品の周辺の部品の実装不良が発生した直後にエラーを検出することができるので、実装不良の原因を容易に特定することができる。
 上記第1および第2の局面による部品実装装置において、好ましくは、実装位置の周辺を複数の方向から撮像可能な撮像部をさらに備え、制御部は、撮像部による撮像結果に基づいて、実装位置の周辺の高さ情報、または、実装位置の周辺の画像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、複数の方向から撮像された画像に基づいて、部品の実装位置の高さ情報を取得した場合、部品の実装位置の実際の高さ情報に基づいて、撮像した画像内の実装位置における部品の位置ずれを精度よく取得することができる。また、複数の方向から撮像された画像に基づいて、実装位置の周辺の画像を取得した場合も、撮像した画像内の実装位置の周辺の情報を精度よく取得することができる。その結果、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良をより精度よく検出することができる。
 この場合、好ましくは、撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む。このように構成すれば、複数のカメラ、または、単一のカメラの視野を分割する光学系により、基板の実装位置を複数の方向から容易に撮像することができる。
 上記第2の局面による部品実装装置において、好ましくは、実装位置の周辺を撮像可能な撮像部をさらに備え、制御部は、部品の実装前後に撮像部により撮像した実装位置の近傍の画像の変化量に基づいて、実装位置の近傍に予め実装された他の部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。このように構成すれば、実装する部品、および、予め実装された実装位置近傍の他の部品を同じ画像で撮像することができるので、共通の撮像により、部品の実装の判定と、実装位置の近傍の予め実装された他の部品の吹飛ばしの判定とを行うことができる。
 この場合、好ましくは、撮像部は、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に部品の実装前画像を撮像し、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に部品の実装後画像を撮像し、制御部は、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装位置の近傍に予め実装された他の部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。このように構成すれば、実装の直前および直後に撮像した実装前画像および実装後画像が比較されるので、複数の部品の実装位置に対する画像のデータを保存するための記憶部を設ける必要がない。また、実装ヘッドの下降動作中および上昇動作中に撮像が行われるので、実装ヘッドの下降動作および上昇動作と撮像動作とを別個に行う場合に比べて、撮像動作のために別途追加的に時間がかかるのを防止することができる。
 上記第1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、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。このように構成すれば、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良を精度よく検出することができる。
 この場合、好ましくは、制御部は、部品の実装前後の実装位置の周辺の高さ情報の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。このように構成すれば、実装位置の周辺の高さ情報が変化したことに基づくことにより、基板の反りなどの影響が抑制されるので、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良をより精度よく検出することができる。
 本発明によれば、上記のように、実装された部品の周辺の部品の基板への実装不良を直ちに検出することが可能な部品実装装置を提供することができる。
本発明の実施形態による部品実装装置の全体構成を示した図である。 本発明の実施形態による部品実装装置のヘッドユニットの部品吸着時の側面図である。 本発明の実施形態による部品実装装置のヘッドユニットの部品装着時の側面図である。 本発明の実施形態による部品実装装置の撮像画像による実装状態判定を説明するための図である。 本発明の実施形態による部品実装装置における基板面高さのステレオマッチングによる算出方法を説明するための図である。 本発明の実施形態による部品実装装置の高さ情報による実装状態判定を説明するための図である。 本発明の実施形態による部品実装装置の実装動作時の制御処理(第1動作例)を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による部品実装装置の実装動作時の制御処理(第2動作例)を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例による部品実装装置のヘッドユニットの側面図である。
 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。
(部品実装装置の構成)
 まず、図1を参照して、本発明の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。
 図1に示すように、部品実装装置100は、一対のコンベア2により基板PをX方向に搬送し、実装作業位置Mにおいて基板Pに部品31を実装する部品実装装置である。
 部品実装装置100は、基台1と、一対のコンベア2と、部品供給部3と、ヘッドユニット4と、支持部5と、一対のレール部6と、部品認識撮像部7と、撮像ユニット8と、制御部9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。
 一対のコンベア2は、基台1上に設置され、基板PをX方向に搬送するように構成されている。また、一対のコンベア2は、搬送中の基板Pを実装作業位置Mで停止させた状態で保持するように構成されている。また、一対のコンベア2は、基板Pの寸法に合わせてY方向の間隔を調整可能に構成されている。
 部品供給部3は、一対のコンベア2の外側(Y1側およびY2側)に配置されている。また、部品供給部3には、複数のテープフィーダ3aが配置されている。
 テープフィーダ3aは、複数の部品31を所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き付けられたリール(図示せず)を保持している。テープフィーダ3aは、リールを回転させて部品31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3aの先端から部品31を供給するように構成されている。ここで、部品31は、IC、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの電子部品を含む。
 ヘッドユニット4は、一対のコンベア2および部品供給部3の上方位置に配置されており、ノズル41(図2参照)が下端に取り付けられた複数(5つ)の実装ヘッド42と、基板認識カメラ43とを含んでいる。
 実装ヘッド42は、昇降可能(Z方向に移動可能)に構成され、負圧発生機(図示せず)によりノズル41の先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ3aから供給される部品31を吸着して保持し、基板Pにおける実装位置に部品31を装着(実装)するように構成されている。
 基板認識カメラ43は、基板Pの位置を認識するために、基板PのフィデューシャルマークFを撮像するように構成されている。そして、フィデューシャルマークFの位置を撮像して認識することにより、基板Pにおける部品31の実装位置を正確に取得することが可能である。
 支持部5は、モータ51を含んでいる。支持部5は、モータ51を駆動させることにより、支持部5に沿ってヘッドユニット4をX方向に移動させるように構成されている。支持部5は、両端部が一対のレール部6により支持されている。
 一対のレール部6は、基台1上に固定されている。X1側のレール部6は、モータ61を含んでいる。レール部6は、モータ61を駆動させることにより、支持部5を一対のレール部6に沿ってX方向と直交するY方向に移動させるように構成されている。ヘッドユニット4が支持部5に沿ってX方向に移動可能であるとともに、支持部5がレール部6に沿ってY方向に移動可能であることによって、ヘッドユニット4はXY方向に移動可能である。
 部品認識撮像部7は、基台1の上面上に固定されている。部品認識撮像部7は、一対のコンベア2の外側(Y1側およびY2側)に配置されている。部品認識撮像部7は、部品31の実装に先立って部品31の吸着状態(吸着姿勢)を認識するために、実装ヘッド42のノズル41に吸着された部品31を下側(Z2側)から撮像するように構成されている。これにより、実装ヘッド42のノズル41に吸着された部品31の吸着状態を制御部9により取得することが可能である。
 撮像ユニット8は、ヘッドユニット4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4がXY方向に移動することにより、ヘッドユニット4と共にXY方向に移動するように構成されている。また、撮像ユニット8は、部品31が実装位置に正常に実装されたか否かの判定(実装判定)および実装位置周辺の部品31の実装状態の判定を行うために、実装位置および実装位置周辺の実装前後の画像を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット8は、基板Pの実装位置の高さを測定するための画像を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット8は、基板Pに実装された部品31や、基板P上の半田の高さを測定するための画像を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット8は、図2および図3に示すように、複数のカメラ81と、照明82とを含んでいる。これにより、撮像ユニット8は、基板Pの実装位置および実装位置の周辺を複数の方向(角度)から撮像することが可能である。
 具体的には、撮像ユニット8は、図5に示すように、基板面Pbに対してそれぞれの撮像方向が互いに異なる傾き角度(θHおよびθL)から撮像するように構成されている。また、撮像ユニット8のカメラ81は、基板面Pbに対する実装位置を含む鉛直面内(YZ面内)において隣接して配置されている。
 照明82は、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。照明82は、カメラ81の周囲に設けられている。照明部82は、LED(発光ダイオード)などの光源を有している。
 撮像ユニット8は、図4に示すように、部品31を吸着し、吸着された部品31を基板Pの実装位置に実装(搭載)する前、実装位置に向かって実装ヘッド42が下降している際に、部品31の実装前の実装位置を含む所定領域を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット8は、部品31を基板Pの実装位置に実装(搭載)した後、実装位置から実装ヘッド42が上昇している際に、部品31の実装後の実装位置を含む所定領域を撮像するように構成されている。
 制御部9は、CPUを含んでおり、一対のコンベア2による基板Pの搬送動作、ヘッドユニット4による実装動作、部品認識撮像部7、撮像ユニット8および基板認識カメラ43による撮像動作などの部品実装装置100の全体の動作を制御するように構成されている。
 ここで、本実施形態では、制御部9は、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の実装状態を判定するように構成されている。また、制御部9は、部品31の実装前後に撮像した実装位置の周辺の画像の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。具体的には、制御部9は、部品31の実装前後に撮像ユニット8により撮像した実装位置の近傍の画像の変化量に基づいて、実装位置の近傍に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。また、制御部9は、撮像ユニット8による撮像結果に基づいて、実装位置の周辺の高さ情報、または、実装位置の周辺の画像を取得するように構成されている。
 また、制御部9は、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装位置の近傍に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。たとえば、図4に示すように、制御部9は、部品実装前(搭載前)の実装位置および実装位置周辺の画像と、部品実装後(搭載後)の実装位置および実装位置周辺の画像との差分画像を取得し、差分画像に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。具体的には、吹飛ばしがある場合、差分画像の周辺領域に部品31の像が残る。
 また、本実施形態では、制御部9は、撮像ユニット8の複数の方向の撮像画像に基づいて、基板Pの実装位置の高さを取得するように構成されている。具体的には、制御部9は、図5に示すように、基準面Psに対する基板Pの基板面Pbの高さをステレオマッチングにより取得するように構成されている。
 詳細には、一方のカメラ81により傾き角度θHで対象物(基板面Psの所定位置)が撮像され、他方のカメラ81により傾き角度θLで対象物が撮像される。そして、傾き角度θHによる撮像画像と、傾き角度θLによる撮像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)を求める。ここで、カメラ81のカメラ分解能をR(μm/pixel)とすると、式(1)により距離A(μm)が求められる。
A=p×R/sin(θH-θL) ・・・(1)
 そして、式(1)により求めた距離Aを用いて、式(2)により基準面Psに対する基板面Pbの基板面高さhp(μm)が求めるられる。
hp=A×sin(θL) ・・・(2)
 また、制御部9は、撮像ユニット8の複数の方向の撮像画像に基づいて、基板Pに実装された部品31の高さ、および、基板P上の半田の高さを取得するように構成されている。
 また、制御部9は、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。また、制御部9は、部品31の実装前後の実装位置の周辺の高さ情報の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている。
 たとえば、図6に示すように、部品実装(搭載)前の実装位置周辺の高さ情報と、部品実装(搭載)後の実装位置周辺の高さ情報とを比較して、手前の部品31を実装する際に、奥の部品31を吹き飛ばしてしまった場合、奥の部品31に対応する部分の高さが低くなる。つまり、制御部9は、実装位置周辺の高さが低くなった場合に、周辺の部品31の吹飛ばしがあると判定する。
(実装動作時の制御処理)
 次に、図7および図8を参照して、部品実装装置100の制御部9による実装動作時の制御処理についてフローチャートに基づいて説明する。
 まず、図7を参照して、第1動作例について説明する。図7のステップS1において、実装ヘッド42(ノズル41)に吸着された部品31の認識が行われる。具体的には、部品認識撮像部7により、実装ヘッド42に吸着された部品31が撮像される。そして、撮像結果に基づいて、部品31の認識が行われる。
 ステップS2において、実装ヘッド42(ノズル41)の下降中に撮像ユニット8により基板Pの実装位置および実装位置の周辺の撮像が行われる。つまり、基板Pの実装位置に対象の部品31が装着(実装)されていない状態の画像が撮像される。その後、部品31が実装位置に装着(実装)される。そして、ステップS3において、実装ヘッド42(ノズル41)の上昇中に撮像ユニット8により基板Pの実装位置および実装位置の周辺の撮像が行われる。つまり、正常に部品31が装着された場合は、基板Pの実装位置に対象の部品31が装着(実装)された状態の画像が撮像される。
 ステップS4において、実装位置の周辺の部品31の吹飛ばし判定が行われる。具体的には、図4に示す例のように、実装ヘッド42の下降中(部品搭載動作前)に撮像した画像と、実装ヘッド42の上昇中(部品搭載動作後)に撮像した画像との差分画像に基づいて、実装位置の周辺の部品31の吹飛ばし判定が行われる。ステップS5において、吹飛ばしが有ったか否かが判断される。吹飛ばしがあればステップS6に進み、吹飛ばしが無ければ実装動作時の制御処理が終了される。
 ステップS6において、エラー処理が行われる。たとえば、エラーがユーザに通知される。その後、実装動作時の制御処理が終了される。
 次に、図8を参照して、第2動作例について説明する。図8のステップS1において、実装ヘッド42(ノズル41)に吸着された部品31の認識が行われる。ステップS2において、実装ヘッド42(ノズル41)の下降中に撮像ユニット8により基板Pの実装位置および実装位置の周辺の撮像が行われる。つまり、基板Pの実装位置に対象の部品31が装着(実装)されていない状態の画像が撮像される。その後、部品31が実装位置に装着(実装)される。
 ステップS11において、搭載前高さ画像が作成される。具体的には、撮像ユニット8により撮像された2つの角度からの画像に基づいて、ステレオマッチングにより、部品搭載動作前の基板Pの実装位置および実装位置の周辺の高さ画像が作成される。ステップS3において、実装ヘッド42(ノズル41)の上昇中に撮像ユニット8により基板Pの実装位置および実装位置の周辺の撮像が行われる。
 ステップS12において、搭載後高さ画像が作成される。具体的には、撮像ユニット8により撮像された2つの角度からの画像に基づいて、ステレオマッチングにより、部品搭載動作後の基板Pの実装位置および実装位置の周辺の高さ画像が作成される。ステップS4において、実装位置の周辺の部品31の吹飛ばし判定が行われる。具体的には、図6に示す例のように、実装ヘッド42の下降中(部品搭載動作前)に撮像した画像に基づく高さ情報と、実装ヘッド42の上昇中(部品搭載動作後)に撮像した画像に基づく高さ情報とに基づいて、実装位置の周辺の部品31の吹飛ばし判定が行われる。
 ステップS5において、吹飛ばしが有ったか否かが判断される。吹飛ばしがあればステップS6に進み、吹飛ばしが無ければ実装動作時の制御処理が終了される。ステップS6において、エラー処理が行われる。たとえば、エラーがユーザに通知される。その後、実装動作時の制御処理が終了される。
(実施形態の効果)
 本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 本実施形態では、上記のように、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の実装状態を判定するか、または、部品31の実装前後に撮像した実装位置の周辺の画像の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定する制御部9を設ける。これにより、部品31の実装時に実装動作に起因して予め実装された他の部品31が移動した場合に、予め実装された他の部品31の基板Pへの実装不良を検出することができる。その結果、全ての部品31を基板Pに実装してから下流の検査装置などで実装状態を判定する場合と異なり、実装された部品31の周辺の部品31の基板Pへの実装不良を直ちに検出することができる。これにより、実装された部品31の周辺の部品31の実装不良が発生した直後にエラーを検出することができるので、実装不良の原因を容易に特定することができる。
 また、本実施形態では、実装位置の周辺を複数の方向から撮像可能な撮像ユニット8を設け、制御部9を、撮像ユニット8による撮像結果に基づいて、実装位置の周辺の高さ情報、または、実装位置の周辺の画像を取得するように構成する。これにより、複数の方向から撮像された画像に基づいて、部品31の実装位置の高さ情報を取得した場合、部品31の実装位置の実際の高さ情報に基づいて、撮像した画像内の実装位置における部品31の位置ずれを精度よく取得することができる。また、複数の方向から撮像された画像に基づいて、実装位置の周辺の画像を取得した場合も、撮像した画像内の実装位置の周辺の情報を精度よく取得することができる。その結果、実装された部品31の周辺の部品31の基板Pへの実装不良をより精度よく検出することができる。
 また、本実施形態では、撮像ユニット8は、複数のカメラ81を含む。これにより、複数のカメラ81により、基板Pの実装位置を複数の方向から容易に撮像することができる。
 また、本実施形態では、制御部9を、部品31の実装前後に撮像ユニット8により撮像した実装位置の近傍の画像の変化量に基づいて、実装位置の近傍に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成する。これにより、実装する部品31、および、予め実装された実装位置近傍の他の部品31を同じ画像で撮像することができるので、共通の撮像により、部品31の実装の判定と、実装位置の近傍の予め実装された他の部品31の吹飛ばしの判定とを行うことができる。
 また、本実施形態では、撮像ユニット8により、部品31の実装前に実装ヘッド42が基板Pの実装位置に下降している時に部品31の実装前画像を撮像し、部品31の実装後に実装ヘッド42が基板Pの実装位置から上昇している時に部品31の実装後画像を撮像するように構成し、制御部9を、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装位置の近傍に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成する。これにより、実装の直前および直後に撮像した実装前画像および実装後画像が比較されるので、複数の部品31の実装位置に対する画像のデータを保存するための記憶部を設ける必要がない。また、実装ヘッド42の下降動作中および上昇動作中に撮像が行われるので、実装ヘッド42の下降動作および上昇動作と撮像動作とを別個に行う場合に比べて、撮像動作のために別途追加的に時間がかかるのを防止することができる。
 また、本実施形態では、制御部9を、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成する。これにより、実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、実装された部品31の周辺の部品31の基板Pへの実装不良を精度よく検出することができる。
 また、本実施形態では、制御部9を、部品31の実装前後の実装位置の周辺の高さ情報の変化量に基づいて、実装位置の周辺に予め実装された他の部品31の吹飛ばしがないかを判定するように構成する。これにより、実装位置の周辺の高さ情報が変化したことに基づくことにより、基板Pの反りなどの影響が抑制されるので、実装された部品31の周辺の部品31の基板Pへの実装不良をより精度よく検出することができる。
(変形例)
 なお、今回開示された実施形態は、すべ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すべての変更(変形例)が含まれる。
 たとえば、上記実施形態では、撮像ユニットが複数のカメラを含み、実装位置を複数の方向から撮像可能である構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図9に示す変形例のように、撮像ユニット8aは、カメラ81aと、照明82と、光学系83とを含んでいてもよい。この場合、レンズやミラーを含む光学系83により、単一のカメラ81aの視野を分割させて、実装位置を複数の方向から撮像可能である構成であってもよい。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、1つのカメラを移動させながら撮像することにより、実装位置を複数の方向から撮像するようにしてもよい。
 また、上記実施形態では、制御部が、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に撮像を行う制御、および、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に撮像を行う制御を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部が、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に撮像を行う制御、および、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に撮像を行う制御のうち少なくとも一方を行う構成であってもよい。
 また、上記実施形態では、撮像ユニット(撮像部)による撮像結果に基づいて、部品の実装位置における基板の高さを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、変位センサや、距離センサに基づいて、部品の実装位置における基板の高さを取得してもよい。この場合、変位センサや距離センサは、実装ヘッドまたは実装ヘッド近傍に設けてもよい。
 また、上記実施形態では、制御部が、実装位置の部品の実装(搭載)前の画像と、実装位置の部品の実装(搭載)後の画像との差分画像に基づいて、部品の実装が正常に行われたか否かを判定する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、実装位置の部品の実装(搭載)前の画像と、実装位置の部品の実装(搭載)後の画像との画像間の相関をとって、実装前後の画像を比較してもよい。
 また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部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、制御部の処理を、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)
 9 制御部
 31 部品
 42 実装ヘッド
 81 カメラ
 81a カメラ
 83 光学系
 100 部品実装装置
 P 基板

Claims (8)

  1.  基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、
     前記実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、前記実装位置の周辺に予め実装された他の前記部品の実装状態を判定する制御部とを備える、部品実装装置。
  2.  基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、
     前記部品の実装前後に撮像した前記実装位置の周辺の画像の変化量に基づいて、前記実装位置の周辺に予め実装された他の前記部品の吹飛ばしがないかを判定する制御部とを備える、部品実装装置。
  3.  前記実装位置の周辺を複数の方向から撮像可能な撮像部をさらに備え、
     前記制御部は、前記撮像部による撮像結果に基づいて、前記実装位置の周辺の高さ情報、または、前記実装位置の周辺の画像を取得するように構成されている、請求項1または2に記載の部品実装装置。
  4.  前記撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、前記単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む、請求項3に記載の部品実装装置。
  5.  前記実装位置の周辺を撮像可能な撮像部をさらに備え、
     前記制御部は、前記部品の実装前後に前記撮像部により撮像した前記実装位置の近傍の画像の変化量に基づいて、前記実装位置の近傍に予め実装された他の前記部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている、請求項2に記載の部品実装装置。
  6.  前記撮像部は、前記部品の実装前に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置に下降している時に前記部品の実装前画像を撮像し、前記部品の実装後に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置から上昇している時に前記部品の実装後画像を撮像し、
     前記制御部は、前記実装前画像と前記実装後画像とを比較することにより前記実装位置の近傍に予め実装された他の前記部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている、請求項5に記載の部品実装装置。
  7.  前記制御部は、前記実装位置の周辺の高さ情報に基づいて、前記実装位置の周辺に予め実装された他の前記部品の吹飛ばしがないかを判定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.  前記制御部は、前記部品の実装前後の前記実装位置の周辺の高さ情報の変化量に基づいて、前記実装位置の周辺に予め実装された他の前記部品の吹飛ばしがないかを判定するように構成されている、請求項7に記載の部品実装装置。
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