WO2022230273A1 - 部品装着装置、及び、部品装着方法 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
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- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
Definitions
- the present disclosure relates to a component mounting device and a component mounting method.
- each of the component mounting apparatuses mounts a component such as an electronic component at a position where cream solder is printed on the board.
- a moving head is provided with a nozzle and a mark
- a camera captures an image of the part held by the nozzle and the mark, and analyzes the captured image to determine the relative position and orientation deviation between the mark and the part. and corrects the relative positional and orientational deviations between the nozzle and the component based on the calculated positional and orientational deviations.
- Patent Document 1 discloses a configuration in which an illumination unit is provided in a camera that captures images of parts and marks from below, and the components and marks are illuminated from below when capturing images for component recognition. .
- the purpose of the present disclosure is to provide a technique that can illuminate both parts and marks with appropriate brightness when imaging for part recognition.
- a component mounting apparatus includes a movable head unit, a nozzle provided in the head unit and capable of picking up a component at a lower end, and a nozzle provided next to the nozzle in the head unit.
- a mark unit configured to include a predetermined mark and a first illumination unit for illuminating the mark, a second illumination unit for illuminating the component sucked by the nozzle from below, and the component sucked by the nozzle, in this order from top to bottom. and a component imaging unit that captures an image of the marked component and the mark of the mark unit from below.
- a component mounting method moves a head unit having a nozzle capable of picking up a component at its lower end, and a predetermined mark is provided next to the nozzle in the head unit in order from bottom to top. and a first illumination unit that illuminates the mark, and causes the second illumination unit that illuminates the component sucked by the nozzle from below to emit light,
- a part imaging unit images the part sucked by the nozzle and the mark of the mark unit from below.
- FIG. 2 is a top view illustrating the mechanical configuration of the component mounting device according to the present embodiment
- FIG. 2 is a side view illustrating the mechanical configuration of the component mounting device shown in FIG. 1
- 3 is a perspective view illustrating the operation of the moving head and component holding nozzles shown in FIG. 2
- FIG. 3 is a side view illustrating the mechanical configuration of the component recognition camera and head unit shown in FIG. 2
- FIG. 5 is a perspective view illustrating the mechanical configuration of the lighting unit shown in FIG. 4
- FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of the mark unit shown in FIG. 3
- FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of a control unit of the component mounting apparatus shown in FIG. 1; Flowchart illustrating component mounting processing according to the present embodiment Flowchart showing the details of imaging processing of the component and the reference mark shown in FIG. A diagram for explaining a method of controlling the lighting of the mark illumination section.
- unit or "apparatus” used in the embodiments is not limited to a physical configuration that is mechanically implemented by hardware, but also includes those that implement the functions of the configuration by software such as programs. .
- function of one configuration may be implemented by two or more physical configurations, or the functions of two or more configurations may be implemented by, for example, one physical configuration.
- FIG. 1 is a top view illustrating the mechanical configuration of a component mounting apparatus 1 according to this embodiment.
- FIG. 2 is a side view illustrating the mechanical configuration of the component mounting device 1 shown in FIG.
- the axis extending in the height direction from the floor on which the component mounting apparatus 1 is installed is defined as the Z axis.
- the Y axis is perpendicular to the Z axis (that is, parallel to the floor surface) and extends from the front surface of the component mounting apparatus 1 (lower side of the paper surface of FIG. 1) to the back surface of the component mounting apparatus 1 (upper side of the paper surface of FIG. 1). and
- An axis perpendicular to the Y-axis and the Z-axis is defined as the X-axis.
- the positive direction of the Z-axis is “up”
- the negative direction of the Z-axis is “down”
- the positive direction of the Y-axis is "forward”
- the negative direction of the Y-axis is “back”
- the positive direction of the X-axis is The direction may be called “right” and the negative direction of the Y-axis may be called “left”. It should be noted that these directions are used for convenience of explanation, and are not intended to limit the attitude of the structure in actual use.
- One or a plurality of component mounting apparatuses 1 are arranged in a mounting board manufacturing line for mounting and manufacturing various components P on a board W.
- the component mounting apparatus 1 mounts a component P in a predetermined position and orientation on a board W transported from the upstream of the mounting board manufacturing line.
- the component mounting apparatus 1 includes a main body mechanism section 10 (an example of a component mounting section) and a control section 40 .
- the body mechanism unit 10 is configured to attach parts P (e.g., IC (Integrated Circuit), electronic parts such as transistors or capacitors, lead parts, chip parts and/or BGA (Ball Grid Array) parts) to the substrate W mainly by the operation of each part mechanism. ), etc.
- the control section 40 controls the operation of the body mechanism section 10 .
- the body mechanism section 10 includes a mounter body 11 configured by a base 12 and the like, and a head unit 23 configured to be movable with respect to the mounter body 11 .
- the control unit 40 is accommodated inside the base 12 (see below) of the component mounting apparatus 1 and controls various mechanisms such as the mounting machine main body 11 and the head unit 23 .
- a substrate transport mechanism 13 is arranged along the X direction (transport direction of the substrate W) shown in FIG.
- the substrate transport mechanism 13 includes a pair of conveyor units 14 extending along the X direction.
- the substrate transport mechanism 13 transports the substrate W placed on the pair of conveyor portions 14 and positions and holds it at a predetermined mounting work position.
- a pair of front and rear component supply mechanisms 15 are disposed facing each other on both front and rear sides of the substrate transport mechanism 13 .
- Each of the pair of component supply mechanisms 15 has a feeder base 16 provided with a slot 17 .
- a plurality of tape feeders 18 are mounted in parallel in the slots 17 as parts feeders.
- the component mounting device 1 further includes a feeder cart 19 .
- the feeder cart 19 includes a truck portion 20 on which a plurality of wheels are arranged, and a plurality of reel stock portions (not shown) arranged above the truck portion 20 .
- a reel 21 is accommodated in each of the plurality of reel stock units.
- a carrier tape 22 accommodating a component P is pulled out from each of the reels 21 and the component P is supplied to the tape feeder 18 of the component supply mechanism 15 .
- the tape feeder 18 of the component supply mechanism 15 supplies the components P by pitch feeding the carrier tape 22 in the tape feeding direction.
- FIG. A position where the component holding nozzle 27 picks up the component P may be called a component pick-up position.
- a plurality of moving heads 26 and component holding nozzles 27 may be present, for example, arranged in a plurality of columns and/or a plurality of rows. may be arranged in
- the head unit 23 is arranged above the base 12 and is configured to be movable between a mounting work position where the component supply mechanism 15 and the substrate W are arranged, and a component extraction position. Specifically, the head unit 23 is linearly moved along the X direction and the Y direction by an X-axis table mechanism 25 and a Y-axis table mechanism 24 which are arranged orthogonally to each other on a plane substantially parallel to the surface of the substrate W. It is possible.
- a Y-axis table mechanism 24 is arranged along the Y direction on the upper surface of the base 12 .
- a pair of front and rear X-axis table mechanisms 25 are arranged along the X direction, and are attached to each of the Y-axis table mechanisms 24 so as to be slidable along the Y direction.
- a moving head 26 is attached to each tip of the pair of front and rear X-axis table mechanisms 25 so as to be slidable along the X direction. That is, the moving head 26 is mounted on the head unit 23 , and the moving head 26 is provided so as to be movable independently of each other by the X-axis table mechanism 25 and the Y-axis table mechanism 24 .
- the moving head 26 is arbitrarily positioned on a plane substantially parallel to the surface of the substrate W, that is, on a horizontal plane (XY plane).
- Both the X-axis table mechanism 25 and the Y-axis table mechanism 24 are composed of linear guide driving mechanisms.
- a component recognition camera 28 which is an example of a component imaging unit, is arranged between the front and rear pair of the component supply mechanism 15 and the substrate transport mechanism 13.
- a component holding nozzle 27 (see below) attached to the moving head 26 moves and passes above the component recognition camera 28 while picking up the component P from the component supply mechanism 15 and holding it by suction. At this time, the component recognition camera 28 captures the image of the component P sucked and held by the passing component holding nozzle 27 one or more times while illuminating it at a predetermined timing.
- a nozzle holder 38 and a waste box 37 are further arranged between the front and rear pair of the component supply mechanism 15 and the substrate transfer mechanism 13 .
- the nozzle holder 38 accommodates a plurality of types of component holding nozzles 27 of the moving head 26 corresponding to the components P to be held.
- the moving head 26 is mounted with the component holding nozzle 27 suitable for the object to be held.
- the disposal box 37 is formed in a box-like shape and has an internal space, in which parts P and the like determined to be defective as a result of recognition of imaging results by the component recognition camera 28 are discarded.
- FIG. 3 is a perspective view illustrating operations of the moving head 26 and the component holding nozzle 27 shown in FIG.
- FIG. 3 omits depiction of an illumination unit and its associated components (for example, a reflector), and the mark unit 60, which will be described later.
- an illumination unit and its associated components for example, a reflector
- the component holding nozzle 27 uses, for example, air pressure to suck and hold the component P from the tape feeder 18 of the component supply mechanism 15, and moves up and down individually.
- the moving head 26 also includes a Z-axis elevating mechanism (not shown) that individually raises and lowers each of the component holding nozzles 27, and a ⁇ -axis rotating mechanism (not shown) that individually rotates each of the component holding nozzles 27 around the nozzle axis. shown) and By driving the Y-axis table mechanism 24 and the X-axis table mechanism 25, the moving head 26 is arbitrarily positioned on the horizontal plane (XY plane). By this movement, the moving head 26 picks up the component P from the component pick-up position of the tape feeder 18 of the component supply mechanism 15 by sucking it with the component holding nozzle 27 .
- the component recognition camera 28 images the component P from below while the component holding nozzle 27 holding the component P is moving to the position of the substrate W.
- the control unit 40 analyzes the image captured by the component recognition camera 28 and recognizes the component P.
- the controller 40 calculates the relative position and orientation of the component P held by the component holding nozzle 27 with respect to the component holding nozzle 27 .
- the position and orientation of the component P relative to the component holding nozzle 27 are based on the position and orientation when the component holding nozzle 27 holds the component P accurately.
- the relative position and orientation of the component P with respect to the component holding nozzle 27 may be referred to as the displacement amount of the component P in position and orientation.
- the amount of displacement of the part P may be expressed as the amount of movement in the X and Y directions on the XY plane.
- the deviation amount of the orientation of the part P may be expressed as a rotation angle on the XY plane.
- a substrate recognition camera 36 (see FIGS. 1 and 2) is fixed to the moving head 26.
- the board recognition camera 36 (see FIGS. 1 and 2) is arranged on the lower surface side of the X-axis table mechanism 25 and moves integrally with the moving head 26.
- the substrate recognition camera 36 passes over the substrate W positioned by the substrate transport mechanism 13 and picks up an image of the substrate W.
- the position and orientation of the substrate W are detected by similarly recognizing this imaging result (imaging information).
- the control unit 40 moves the component holding nozzle 27 of the moving head 26 to the mounting point of the component P held by the component holding nozzle 27, and mounts the component P at the mounting point. Wear it in your posture.
- the mounting point indicates a position on the board W where the component P should be mounted.
- the mounting orientation indicates the orientation (for example, orientation) when the component P is mounted at the mounting point.
- the moving head 26 performs XY movement and axial rotation so as to correct the amount of deviation in the position and orientation of the component P described above, and then mounts the component P at the mounting point.
- the relative displacement between the component holding nozzle 27 and the component P is corrected, and the component P is accurately mounted on the mounting point.
- the component mounting apparatus 1 picks up and mounts a plurality of components P by the component holding nozzles 27 of the moving head 26, and moves them back to the component picking position until the mounting at the plurality of mounting points on the substrate W is completed. repeats a series of tasks. By repeating this work, a large number of components P are sequentially mounted on each of the substrates W that are sequentially transported. After mounting, the substrate W on which all the components P are mounted is transported to a downstream process. In this manner, the mounter main body 11 and the head unit 23 operate in cooperation, and this cooperative operation is executed according to instructions from the control section 40 .
- a series of work units consisting of forward movement from picking up of the part P at the part picking position to mounting of the part P at the mounting work position, and subsequent return movement to the part picking position are defined.
- forward movement from the component removal position to the mounting work position in one turn may be hereinafter simply referred to as "forward movement in one turn”.
- FIG. 4 is a side view illustrating the mechanical configuration of the component recognition camera 28 and head unit 23 shown in FIG.
- FIG. 5 is a perspective view illustrating the mechanical configuration of the lighting unit section 31 shown in FIG. 4. As shown in FIG.
- the component recognition camera 28 includes an imaging sensor section 29 and a lighting unit section 31.
- the imaging sensor unit 29 is arranged so that the optical axis extends in the vertical direction (Z direction), and images the component P moving above the component recognition camera 28 from below.
- the imaging sensor unit 29 includes a substantially cylindrical housing (not shown), and a lens 71 and an imaging device 72 built in the housing.
- the number of lenses 71 may be one, or plural.
- the imaging device 72 may be configured by a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
- the imaging sensor unit 29 has a shutter function, and performs exposure and imaging at a predetermined timing according to a command from an imaging processing unit 47 (see below) of the control unit 40 .
- the imaging sensor unit 29 transmits the result (captured image) captured by the imaging element 72 to the control unit 40 . Note that the imaging sensor section 29 and the head unit 23 will be described in more detail later.
- the component recognition camera 28 can take images according to the scan imaging method, and may have an ROI (Region Of Interest) function using an area sensor.
- the component recognition camera 28 may use the ROI function to set a plurality of ROIs (for example, two ROIs) for the imaging sensor unit 29 and continuously switch the ROIs to perform imaging.
- the illumination unit section 31 includes a box-shaped housing, a plurality of component illumination sections 33, a plurality of transmitted illumination sections 34, a plurality of side illumination sections 35, and a coaxial illumination section 39.
- the component illumination section 33 may also be referred to as an oblique illumination section or a reflected illumination section.
- the part illumination section 33, the transmission illumination section 34, the side illumination section 35, and the coaxial illumination section 39 are arranged inside the housing.
- the housing of the illumination unit section 31 is arranged on the upper side of the housing of the imaging sensor section 29 so as to be connected in a stacked state.
- the plurality of side lighting units 35 are arranged in an annular shape along the horizontal direction.
- the plurality of component lighting units 33 are positioned below the side lighting unit 35 and inside the annular ring formed by the plurality of side lighting units 35 so that a space is formed in the center. placed around the A plurality of transmitted illumination units 34 are arranged between the component illumination unit 33 and the side illumination unit 35 .
- the coaxial illumination section 39 and the reflector C are arranged below the component illumination section 33 .
- the component illumination section 33 is arranged substantially parallel to the bottom wall (that is, XY plane, horizontal plane) of the housing of the illumination unit section 31 .
- the component illumination section 33 is provided so that the irradiation direction is along the optical axis of the imaging sensor section 29 .
- the component illumination unit 33 irradiates light along the substantially vertical direction (Z direction).
- a transmissive glass (not shown) may be horizontally arranged between the component P held by the component holding nozzle 27 and the component illumination section 33 .
- the component illumination unit 33 emits light at timing t1 when the component P held by the component holding nozzle 27 is moving above the component recognition camera 28. As a result, the lower surface of the component P held by the component holding nozzle 27 is illuminated by the light emitted from the component illumination section 33 and passing through the transmission glass.
- the imaging sensor unit 29 images the component P at the timing t1.
- the plurality of component illumination units 33 may constitute a reflected illumination channel.
- the control unit 40 may perform light emission control in units of reflected illumination channels.
- the transmissive illumination unit 34 is arranged obliquely with respect to the bottom wall and side walls (that is, the Z direction) of the housing.
- the transmission illumination section 34 is provided so that the irradiation direction is oblique to the optical axis of the imaging sensor section 29 .
- a shielding plate B is arranged between the component illumination section 33 and the transmitted illumination section 34 .
- the shielding plate B is arranged obliquely with respect to both the bottom wall and the side wall of the housing, similarly to the transmitted illumination section 34 .
- the transmissive illumination unit 34 When the transmissive illumination unit 34 emits light, it obliquely emits light with respect to the vertical direction (Z direction) and horizontal direction (XY plane).
- the transmitted illumination unit 34 emits light at timing t2 when the component P held by the component holding nozzle 27 is moving above the component recognition camera 28 .
- the component P held by the component holding nozzle 27 is illuminated by the light emitted from the transmission illumination section 34 and reflected by the reflector of the moving head 26 .
- the imaging sensor unit 29 images the component P at the timing t2.
- the plurality of transmitted illumination units 34 may constitute a transmitted illumination channel.
- the control unit 40 may perform light emission control in units of transillumination channels.
- the side lighting section 35 is arranged substantially parallel to the side wall of the housing of the lighting unit section 31 .
- the side lighting section 35 is provided so that the irradiation direction is perpendicular to the optical axis of the imaging sensor section 29 .
- the side illumination section 35 is arranged above the component illumination section 33 and the transmission illumination section 34 . When the side illumination unit 35 emits light, it emits light along the horizontal plane.
- the side illumination unit 35 emits light at timing t3 when the component P held by the component holding nozzle 27 is moving above the component recognition camera 28. As a result, the side of the component P held by the component holding nozzle 27 is illuminated by the light emitted from the side illumination section 35 .
- the imaging sensor unit 29 images the component P at the timing t3.
- the coaxial lighting section 39 is arranged substantially parallel to the side wall of the housing of the lighting unit section 31 .
- the coaxial illumination unit 39 is provided so that the irradiation direction is perpendicular to the optical axis of the imaging sensor unit 29 .
- the coaxial illumination section 39 is arranged below the component illumination section 33 .
- a reflector C for example, a mirror included in the component recognition camera 28 is arranged at a position separated from the coaxial illumination unit 39 in the direction along the XY plane. The light emitted from the coaxial illumination unit 39 is reflected upward by the reflector C and illuminates the upper part of the reflector C. As shown in FIG.
- the coaxial illumination unit 39 emits light at timing t4 when the component P held by the component holding nozzle 27 is moving above the component recognition camera 28. As a result, the lower part of the component P held by the component holding nozzle 27 is illuminated from the coaxial illumination unit 39, reflected upward by the reflector C, and the central space surrounded by the plurality of component illumination units 33 and the transmitted light are emitted. Illuminated by light passing through glass.
- the imaging sensor unit 29 images the component P at the timing t4.
- coaxial illumination unit 39 may constitute a coaxial illumination channel.
- the control unit 40 may perform light emission control in units of coaxial illumination channels.
- the light emission timings t1 to t4 of the lighting units 33, 34, 35, and 39 may be any one of a plurality of imaging timings within the forward movement time in one turn. Also, the light emission timings of the lighting units 33, 34, 35, and 39 may overlap. For example, at least two of the plurality of illumination units 33, 34, 35, and 39 may emit light at the same time to illuminate the part P.
- FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of the mark unit 60 shown in FIG.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the part P and the reference mark 61. As shown in FIG.
- the head unit 23 includes a downwardly extending moving head 26 and a downwardly extending mark unit 60 .
- a component holding nozzle 27 is attached to the moving head 26 .
- the mark unit 60 is provided adjacent to the moving head 26 at a predetermined distance from the moving head 26 .
- the mark unit 60 has a rectangular parallelepiped housing, and includes a reference mark 61, a diffusion plate 63, and a mark illumination section 62 in order from bottom to top inside the housing. consists of
- the shape of the casing of the mark unit 60 is not limited to a rectangular parallelepiped, and may be, for example, a cylindrical shape extending downward.
- the reference mark 61 is a predetermined mark and is arranged on the lower surface of the mark unit 60 .
- the diffuser plate 63 is a translucent plate that diffuses and transmits light, and is arranged above the reference mark 61 .
- the mark illumination unit 62 is a device capable of emitting light, represented by an LED, and is arranged above the diffuser plate 63 . As a result, the light emitted from the mark illumination unit 62 is diffused by the diffuser plate 63 and passes through the diffuser plate 63 to uniformly illuminate the reference mark 61 . Therefore, the component recognition camera 28 can capture an image of the uniformly illuminated reference mark 61 , thereby improving the recognition accuracy of the reference mark 61 .
- the reference mark 61 is used when recognizing the component P by the component recognition camera 28 and calculating the amount of deviation of the position and orientation of the component P with respect to the component holding nozzle 27 .
- the component recognition camera 28 captures an image including the component P and the reference mark 61 .
- the control unit 40 analyzes the captured image, recognizes the component P and the reference mark 61 , and calculates the relative position and orientation deviation amount of the component P with respect to the reference mark 61 . Then, the controller 40 uses the calculated deviation amount to calculate the deviation amount of the position and orientation of the component P with respect to the component holding nozzle 27 as described above.
- the reference mark 61 (that is, the lower surface of the mark unit 60) is located at the same position as the lower end of the component holding nozzle 27 or above the lower end of the component holding nozzle 27.
- FIG. 7B when the component holding nozzle 27 is axially rotated in order to correct the amount of deviation of the orientation of the component P when mounting the component P (that is, the orientation of the component P is rotated), the part P does not collide with the mark unit 60. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to handle a part P having a size that interferes with the reference mark 61 when the orientation of the part P is rotated.
- FIG. 8 is a block diagram illustrating the functional configuration of the controller 40 of the component mounting apparatus 1 shown in FIG. 1. As shown in FIG.
- the control unit 40 of the component mounting apparatus 1 is a general-purpose computer equipped with a storage device represented by ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory), and an arithmetic device represented by CPU (Central Processing Unit). may be configured.
- the computing device implements the software configuration (functional configuration) shown in FIG. 8 by reading and executing the computer program held in the storage device. That is, each block illustrated within the control unit 40 in FIG. 8 represents a function realized by software. However, at least part of the functions expressed as blocks may be realized by physical configuration (hardware) of the "apparatus" without being limited to software.
- the control unit 40 includes a storage unit 41 , a mechanism driving unit 46 and an imaging processing unit 47 .
- the mechanism driving section 46 controls driving of the body mechanism section 10 .
- the mechanism driving section 46 controls the driving of the substrate transport mechanism 13, the component supply mechanism 15, and the head unit 23, and causes the substrate transport mechanism 13, the component supply mechanism 15, and the head unit 23 to cooperate.
- the storage unit 41 holds at least mounting information 42 , component information 43 and imaging information 45 .
- the mounting information 42 includes information such as the type of component P to be mounted on each board W, and the mounting position and mounting orientation (for example, orientation) of the component P on the board W.
- the component information 43 may include information such as the external shape of each type of component P, the presence or absence of electrodes, and the number of electrodes.
- the imaging information 45 includes information indicating the light emission timing of the mark illumination unit 62 and the component illumination unit 33, information indicating the amount of light emitted by each of the mark illumination unit 62, the component illumination unit 33, and the like, and an image of the component P.
- Information indicating timing may be included. Multiple times may be sufficient as the frequency
- the imaging timing may be read as shutter timing. Also, the number of light emission timings may be plural.
- the imaging information 45 may include information indicating the light emission timing of the illumination channel and information indicating the imaging timing of the imaging sensor unit 29 within the forward movement in one turn.
- the imaging processing unit 47 includes a camera control unit 48 and a component recognition unit 50.
- the camera control section 48 controls the imaging of the imaging sensor section 29 and the light emission of the illumination unit section 31 at the imaging timing. For example, the camera control unit 48 reads the imaging information 45 from the storage unit 41 . Then, the camera control unit 48 causes the illumination channel to emit light at each image capturing timing indicated by the image capturing information 45, and causes the image sensor unit 29 to capture an image of the component P.
- the component recognition unit 50 recognizes the features of the component P included in the image captured by the imaging sensor unit 29 based on the image.
- the features of the part P include at least one of the position of the part P, the posture of the part P, the polarity of the part P, the three-dimensional shape of the part P, the outline of the part P, and the characters added to the part P. good.
- the moving head 26 and the component holding nozzle 27 mount the component P on the mounting point of the board W based on the recognition result by the component recognition unit 50 .
- the imaging information of the board recognition camera 36 may also be transmitted to the imaging processing unit 47 .
- the imaging processing unit 47 may recognize the position and orientation of the substrate W from the imaging information (image), and transmit the recognition result to the mechanism driving unit 46, similarly to the component recognition unit 50 .
- FIG. 9 is a flowchart illustrating component mounting processing according to the present embodiment.
- FIG. 10 is a flow chart showing details of imaging processing of the part P and the reference mark 61 shown in FIG. That is, the processing shown in FIG. 10 corresponds to detailed description of step S104 in FIG.
- the component mounting apparatus 1 starts the following processing.
- the control unit 40 determines whether or not it is time to correct the change over time of the component mounting apparatus 1 (S101).
- the aging correction process is a process performed to correct distortion of the device due to heat generation or the like. For example, in the aging correction process, an image of the device in the initial state is captured by the component recognition camera 28, the captured image is stored, an image of the device in the current state is captured by the component recognition camera 28, and the image of the device in the initial state is stored. The captured image is compared with the captured image of the device in the current state, and correction is performed based on the change over time.
- the process of step S101 may use the image captured by the component recognition camera 28 in this secular change correction process.
- the control unit 40 measures the position of the reference mark 61 on the XY plane using the image captured by the component recognition camera 28 in the aging correction process. (S102).
- a position on the XY plane is hereinafter referred to as an XY position.
- the control unit 40 moves the head unit 23 and the reference mark 61 in the positive direction of the X-axis at a low speed (for example, 600 mm/sec) while passing over the part recognition camera 28, thereby moving the reference mark 61.
- XY position may be measured. Thereby, the XY position of the reference mark 61 can be measured more accurately.
- the component holding nozzle 27 picks up and holds the component P at the component extraction position (S103). Then, the component holding nozzle 27 passes above the component recognition camera 28 .
- the component recognition camera 28 performs imaging processing of the component P held by the component holding nozzle 27 passing above and the reference mark 61 adjacent to the component holding nozzle 27 (S104). Details of the processing in step S104 will be described later (see FIG. 10).
- the control unit 40 analyzes the image captured in step S104, recognizes the XY position of the reference mark 61, and recognizes the XY position and orientation of the component P (S105).
- the control unit 40 measures the first stage XY position and orientation of the part P based on the relative positional relationship between the reference mark 61 and the part P recognized in step S105 (S106). By measuring the first-stage XY position and orientation of the component P using the reference mark 61 in this way, even if the head unit 23 shakes during image capturing in step S104, the relative position of the component P to the reference mark 61 can be determined. Since the physical position does not change, the controller 40 can accurately measure the XY position and orientation of the part P in the first stage.
- control unit 40 considers the deviation between the XY position of the reference mark 61 measured in step S106 and the XY position of the reference mark 61 measured in step S101, and calculates the XY position of the part P in the first stage. From the position, a second stage XY position is calculated which indicates the XY position of the part P more accurately. For example, the control unit 40 calculates the XY position of the part P in the second stage by the following formula 1.
- Second stage XY position of component P First stage XY position of component P ⁇ (XY position of reference mark 61 recognized in step S105 ⁇ XY position of reference mark 61 measured in step S101) (Equation 1)
- the control unit 40 accurately determines the XY position of the component P in the first stage and the XY position in the second stage, and the orientation of the component P. well calculated.
- the second-stage XY position of the component P calculated by Equation 1 may correspond to the displacement amount of the position of the component P with respect to the component holding nozzle 27 described above.
- the above steps S104 to S106 may be performed for each of these sets.
- the component holding nozzle 27 mounts the component P on the board W (S107). At this time, the component holding nozzle 27 may mount the component P on the substrate W after moving and axially rotating so as to correct the deviation amount of the position and orientation of the component P calculated in step S106. As described above, the lower surface of the mark unit 60 is positioned at the same level as or above the lower end of the component holding nozzle 27. Therefore, in S107, the component holding nozzle 27 rotates the direction of the component P for correction. Even if it does, the part P does not collide with the mark unit 60 . Therefore, the component mounting apparatus 1 can handle a component P having a size that interferes with the reference mark 61 when the direction of the component P is rotated.
- control unit 40 determines whether or not production has ended. If the control unit 40 determines that production has not ended (S108: NO), it returns to the process of step S101, and if it determines that production has ended (S108: YES), it ends this process.
- the process of measuring the position and orientation of the component P relative to the reference mark 61 described above is a scan in which the component holding nozzle 27 obliquely passes over the component recognition camera 28 in the XY plane (hereinafter referred to as oblique scan). ), and need not be performed when the component holding nozzle 27 passes over the component recognition camera 28 in the X direction on the XY plane (hereinafter referred to as linear scan). This is because the head unit 23 tends to sway when performing oblique scanning, but does not sway much when performing linear scanning.
- step S104 in FIG. 9 will be described in detail.
- the component recognition camera 28 determines whether or not at least part of the component P held by the component holding nozzle 27 overlaps the reference mark 61 (S201). That is, the component recognition camera 28 determines whether or not at least part of the component P covers the reference mark 61 when viewed from below.
- the component recognition camera 28 may perform the determination using the image captured by the imaging device 72 .
- the component recognition camera 28 lights both the mark illumination unit 62 and the component illumination unit 33 (S202).
- the component recognition camera 28 (imaging sensor unit 29) images the component P held by the component holding nozzle 27 (S203).
- the component recognition camera 28 turns off both the mark illumination unit 62 and the component illumination unit 33 (S204). This completes the processing of step S104 shown in FIG. Accordingly, at the timing of imaging the component P, the reference mark 61 is illuminated by the mark illumination unit 62 and the component P is illuminated by the component illumination unit 33, so that the imaging sensor unit 29 can clearly see both the reference mark 61 and the component P. can be imaged.
- the component recognition camera 28 lights up the component lighting unit 33 (S210). At this time, the part recognition camera 28 does not turn on the mark illumination section 62 .
- the component recognition camera 28 (imaging sensor unit 29) images the component P held by the component holding nozzle 27 (S211).
- the component recognition camera 28 turns off the component illumination section 33 (S212). This completes the processing of step S104 shown in FIG. If the mark illumination unit 62 is turned on when at least part of the component P overlaps the reference mark 61, the part of the component P is illuminated by the mark illumination unit 62, and the captured image of the component P has uneven brightness. can occur. The brightness unevenness of the captured image can reduce the recognition accuracy of the component P.
- the mark illumination section 62 does not light up, so such a problem does not occur. . Therefore, it is possible to avoid deterioration in recognition accuracy of the component P.
- 11A and 11B are diagrams for explaining a method of controlling lighting of the mark illumination section 62.
- FIG. 11A and 11B are diagrams for explaining a method of controlling lighting of the mark illumination section 62.
- the component mounting apparatus 1 includes an FA controller 82.
- the FA controller 82 may be an example of the control section 40 shown in FIG.
- the component recognition camera 28 is connected to the FA controller 82 through a predetermined communication cable 84 capable of transmitting and receiving data.
- the component recognition camera 28 also includes a component illumination control section 73 that controls illumination of the component illumination section 33 .
- the board recognition camera 36 is connected to the FA controller 82 through a predetermined communication cable 85 capable of transmitting and receiving data.
- a substrate illumination unit 81 for illuminating the substrate W is provided near the substrate recognition camera 36 .
- the board illumination section 81 is connected to a board illumination control section 80 that controls illumination of the board illumination section 81 .
- the board illumination control section 80 is connected to the FA controller 82 through a predetermined communication cable 85 capable of transmitting and receiving data.
- the board recognition camera 36, the board lighting control section 80, and the board lighting section 81 are mounted on the head unit 23. That is, by moving the head unit 23, the board recognition camera 36, the board illumination control section 80, and the board illumination section 81 can be moved.
- the communication cable 85 connecting the FA controller 82 and the substrate recognition camera 36, and the communication cable 85 connecting the FA controller 82 and the substrate illumination control section 80 can be driven and cables are housed in a cable carrier (for example, Cableveyor (registered trademark)) that protects the cable carrier.
- a cable carrier for example, Cableveyor (registered trademark)
- the mark lighting section 62 is connected to the board lighting control section 80 through an electric cable 86 . Lighting of the mark illumination unit 62 may be controlled in the process of step S202 in FIG. 10 by the process illustrated in steps S301 to S303.
- the imaging processing unit 47 transmits a lighting trigger for the component lighting unit 33 to the component lighting control unit 73, and also transmits a communication signal.
- a lighting trigger for the mark illumination unit 62 is transmitted to the FA controller 82 through the cable 84 .
- the imaging processing section 47 may determine the timing to start imaging based on the encoder information indicating the position of the head unit 23 .
- the FA controller 82 transmits the lighting trigger for the mark illumination unit 62 received through the communication cable 84 to the substrate illumination control unit 80 through the communication cable 85.
- the board illumination control unit 80 receives a lighting trigger for the mark illumination unit 62 through the communication cable 85, and causes the mark illumination unit 62 to emit light through the electric cable 86.
- the component illumination control unit 73 receives a lighting trigger from the imaging processing unit 47 and causes the component illumination unit 33 to emit light.
- the component recognition camera 28 can light up the component illumination section 33 and the mark illumination section 62 to capture an image of the component P. That is, the imaging timing of the component P and the reference mark 61 can be synchronized with the lighting timing of the component illumination section 33 and the mark illumination section 62 .
- the amount of light emitted by the mark illumination unit 62 may be registered in advance in the substrate illumination control unit 80 before starting production.
- the light emission amount of the mark illumination section 62 may be changeable by setting.
- the component illumination unit 33 can be caused to emit light with an amount of light that makes the component P have appropriate brightness
- the mark illumination unit 62 can be made to emit light with an amount of light that makes the reference mark 61 have appropriate brightness. Therefore, the component recognition camera 28 can capture a clear image of both the component P and the reference mark 61 .
- the mark illumination unit 62 may be controlled to be turned off by the processing illustrated in the following steps S311 to S313.
- the imaging processing unit 47 transmits a turn-off trigger for the parts lighting unit 33 to the parts lighting control unit 73, and also communicates with the parts lighting control unit 73.
- a trigger for turning off the mark illumination unit 62 is transmitted to the FA controller 82 through the cable 84 .
- the FA controller 82 transmits the turn-off trigger for the mark illumination unit 62 received through the communication cable 84 to the substrate illumination control unit 80 through the communication cable 85.
- the substrate illumination control unit 80 receives the turn-off trigger for the mark illumination unit 62 through the communication cable 85, and turns off the mark illumination unit 62.
- the component lighting control unit 73 receives a turn-off trigger from the imaging processing unit 47 and turns off the component lighting unit 33 .
- the turn-on trigger and extinguishment trigger of the mark illumination unit 62 from the component recognition camera 28 to the FA controller 82 and the turn-on trigger and extinguishment trigger of the mark illumination unit 62 from the FA controller 82 to the board illumination control unit 80 are It may be transmitted by LVDS (Low Voltage Differential Signaling) used for shutter control of the camera 36 . Thereby, lighting and extinguishing of the mark illumination section 62 can be controlled at high speed.
- LVDS Low Voltage Differential Signaling
- the configuration shown in FIG. 11 has the following advantages. If a new illumination control unit for controlling the mark illumination unit 62 is provided and a new communication cable is used to connect it to the FA controller 82, the mark illumination unit 62 can move freely together with the head unit 23. Therefore, it is necessary to conduct a new durability test on the communication cable.
- the existing cable between the FA controller 82 and the substrate illumination control unit 80 which has already been inserted into the cable carrier 83 and passed the durability test, Illumination of the mark illumination section 62 can be controlled through the communication cable 85 . As a result, the mark illumination section 62 can be provided in the head unit 23 at low cost without conducting a new durability test.
- the component mounting apparatus 1 includes a movable head unit 23, a nozzle (component holding nozzle) 27 provided in the head unit 23 and capable of picking up a component at the lower end thereof, and a A mark unit 60 that includes, in order from the bottom to the top, a predetermined mark 61 and a first lighting unit (mark lighting unit) 62 that illuminates the mark 61; A second lighting unit (component lighting unit) 33 that illuminates from below, and a component imaging unit (component recognition camera) 28 that images the component P sucked by the nozzle 27 and the mark 61 of the mark unit 60 from below.
- a movable head unit 23 a nozzle (component holding nozzle) 27 provided in the head unit 23 and capable of picking up a component at the lower end thereof
- a A mark unit 60 that includes, in order from the bottom to the top, a predetermined mark 61 and a first lighting unit (mark lighting unit) 62 that illuminates the mark 61;
- a second lighting unit (component lighting unit) 33 that illuminates
- the mark 61 is illuminated by the first illumination unit 62 and the component P is illuminated by the second illumination unit 33, so that the component imaging unit (for example, the component recognition camera 28) can clearly see both the mark 61 and the component P. It can be imaged.
- the component imaging unit for example, the component recognition camera 28
- the mark unit 60 further includes a diffuser plate 63 between the mark 61 and the first illumination section 62 that diffuses and transmits the light from the first illumination section 62. may be configured. As a result, the light from the first illumination unit 62 is diffused and transmitted through the diffusion plate 63 and illuminates the mark 61, so that the component imaging unit can image the mark 61 whose entirety is uniformly illuminated. .
- the first lighting section 62 and the second lighting section 33 may emit light at the timing when the component imaging section images the component P. Thereby, the component imaging unit can clearly image both the mark 61 illuminated by the first illumination unit 62 and the component P illuminated by the second illumination unit 33 .
- the first lighting unit 62 does not need to emit light when at least part of the component P sucked by the nozzle 27 overlaps the mark 61 as viewed from below. As a result, it is possible to prevent the component P from being illuminated by the light emitted from the first illumination unit 62 and causing uneven brightness in the captured image of the component P.
- a third lighting unit for example, a board an illumination unit 81
- an illumination control unit for example, a board illumination control unit 80
- FA controller illumination control unit
- a cable carrier 83 in which the communication cable 85 is inserted and which operates in accordance with the movement of the head unit 23.
- a first lighting section 62 can be provided in the head unit 23 .
- the head unit 23 having a nozzle (component holding nozzle) 27 capable of sucking the component P at its lower end is moved.
- the first illumination section 62 of the mark unit 60 that includes a predetermined mark 61 and a first illumination section (for example, the mark illumination section 62) that illuminates the mark 61 is caused to emit light
- the A second illumination unit (component illumination unit) 33 that illuminates the component P from below is made to emit light
- the component P sucked by the nozzle 27 and the mark 61 of the mark unit 60 are captured by the component imaging unit (for example, the component recognition camera 28).
- the component imaging unit for example, the component recognition camera 28
- the technology of the present disclosure is useful for devices that mount components on substrates.
- Component Mounting Device 10 Main Body Mechanism Section 11 Mounting Machine Main Body 12 Base 13 Board Transfer Mechanism 14 Conveyor Section 15 Component Supply Mechanism 16 Feeder Base 17 Slot 18 Tape Feeder 19 Feeder Cart 20 Truck Section 21 Reel 22 Carrier Tape 23 Head Unit 24 Y Axis table mechanism 25 X-axis table mechanism 26 Moving head 27 Component holding nozzle 28 Component recognition camera 29 Imaging sensor section 31 Illumination unit section 33 Component illumination section 34 Transmission illumination section 35 Side illumination section 36 Board recognition camera 37 Waste box 38 Nozzle holder 39 coaxial illumination unit 40 control unit 41 storage unit 42 mounting information 43 component information 45 imaging information 46 mechanism driving unit 47 imaging processing unit 48 camera control unit 50 component recognition unit 60 mark unit 61 reference mark 62 mark illumination unit 63 diffusion plate 71 lens 72 image pickup device 73 component illumination control unit 80 substrate illumination control unit 81 substrate illumination unit 82 FA controller 83 cable carrier 84 communication cable 85 communication cable 86 electric cable B shielding plate C reflector P component W substrate
Landscapes
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Abstract
部品認識のための撮像の際に部品及びマークの両方を適切な明るさで照らす。部品装着装置は、移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットに備えられ下端にて部品を吸着可能なノズルと、ヘッドユニットにおいてノズルの隣に備えられ下から上の順に所定のマークと当該マークを照らす第1照明部とを含んで構成されるマークユニットと、ノズルに吸着された部品を下方から照らす第2照明部と、ノズルに吸着された部品及びマークユニットのマークを下方から撮像する部品撮像部と、を備える。
Description
本開示は、部品装着装置、及び、部品装着方法に関する。
半導体などの基板製造工場には、複数の実装基板製造ラインが設けられ、実装基板製造ラインのそれぞれには、複数の部品装着装置が配置される。部品装着装置のそれぞれは、基板においてクリーム半田が印刷された位置に電子部品等の部品を装着する。近年、基板製造工場の生産性を高めるため、この部品装着装置についても稼働効率の向上が要求されている。
従来、移動ヘッドにノズル及びマークが備えられており、カメラによってノズルに保持された部品とマークとを撮像し、撮像された画像を解析してマークと部品との相対的な位置及び向きのずれを算出し、当該算出した位置及び向きのずれに基づいてノズルと部品との相対的な位置及び向きのずれを補正する部品装着装置が知られている。また、特許文献1には、部品及びマークを下方から撮像するカメラに照明部を設けて、部品認識のための撮像の際に、部品とマークを下から照らして撮像する構成が開示されている。
部品及びマークを下方から撮影するカメラに設けられた照明部によって、部品とマークの両方を適切な明るさに照らすことは難しい。例えば、部品が適切な明るさになるように照明部を制御した場合、撮像画像におけるマークの画像品質が低下し、マークが適切な明るさになるように照明部を制御した場合、撮像画像における部品の画像品質が低下し得る。
本開示の目的は、部品認識のための撮像の際に部品及びマークの両方を適切な明るさで照らすことができる技術を提供することにある。
本開示の一態様に係る部品装着装置は、移動可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに備えられ、下端にて部品を吸着可能なノズルと、前記ヘッドユニットにおいて前記ノズルの隣に備えられ、下から上の順に、所定のマークと前記マークを照らす第1照明部とを含んで構成されるマークユニットと、前記ノズルに吸着された前記部品を下方から照らす第2照明部と、前記ノズルに吸着された前記部品、及び、前記マークユニットの前記マークを下方から撮像する部品撮像部と、を備える。
本開示の一態様に係る部品装着方法は、下端にて部品を吸着可能なノズルを備えるヘッドユニットを移動させ、前記ヘッドユニットにおいて前記ノズルの隣に備えられ、下から上の順に、所定のマークと前記マークを照らす第1照明部とを含んで構成されるマークユニットの前記第1照明部を発光させると共に、前記ノズルに吸着された前記部品を下方から照らす第2照明部を発光させ、前記ノズルに吸着された前記部品、及び、前記マークユニットの前記マークを、部品撮像部によって下方から撮像する。
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示によれば、部品認識のための撮像の際に部品及びマークの両方を適切な明るさで照らすことができる。
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の記載の主題を限定することは意図されていない。
例えば、実施の形態でいう「部」又は「装置」とは単にハードウェアによって機械的に実現される物理的構成に限らず、その構成が有する機能をプログラムなどのソフトウェアにより実現されるものも含む。また、1つの構成が有する機能が2つ以上の物理的構成により実現されても、又は2つ以上の構成の機能が例えば1つの物理的構成によって実現されていてもかまわない。
(本実施の形態)
<部品装着装置の機械的構成>
図1は、本実施の形態に係る部品装着装置1の機械的構成を例示する上面図である。図2は、図1に示す部品装着装置1の機械的構成を例示する側面図である。
<部品装着装置の機械的構成>
図1は、本実施の形態に係る部品装着装置1の機械的構成を例示する上面図である。図2は、図1に示す部品装着装置1の機械的構成を例示する側面図である。
なお、説明の便宜上、部品装着装置1が設置される床面から高さ方向に延びる軸をZ軸とする。Z軸に対して垂直(つまり床面に平行)かつ部品装着装置1の正面(図1の紙面の下側)から部品装着装置1の裏面(図1の紙面の上側)に向かう軸をY軸とする。Y軸及びZ軸に対して垂直な軸をX軸とする。また、説明の便宜上、Z軸の正方向を「上」、Z軸の負方向を「下」、Y軸の正方向を「前」、Y軸の負方向を「後」、X軸の正方向を「右」、Y軸の負方向を「左」と称する場合がある。なお、これらの方向に係る表現は、説明の便宜上用いられるものであって、当該構造の実使用時における姿勢を限定する意図ではない。
部品装着装置1は、基板Wに各種の部品Pを取り付けて製造するための実装基板製造ラインに1つ又は複数配置される。部品装着装置1は、実装基板製造ラインの上流から搬送される基板Wに部品Pを所定の位置及び姿勢で装着する。
図1及び図2に示すように、部品装着装置1は、本体機構部10(部品実装部の一例)、及び、制御部40を含んで構成される。本体機構部10は、主に各部機構の動作によって基板Wに、部品P(例えば、IC(Integrated Circuit)、トランジスタ又はコンデンサといった電子部品、リード部品、チップ部品及び/又はBGA(Ball Grid Array)部品)などを実装する。制御部40は、本体機構部10の動作を制御する。
本体機構部10は、基台12などから構成される実装機本体11と、実装機本体11に対し移動可能に構成されるヘッドユニット23と、を備える。制御部40は、部品装着装置1の基台12(下述参照)の内部に収納されており、実装機本体11及びヘッドユニット23といった各種の機構を制御する。
実装機本体11の基台12の中央部には、図1に示すX方向(基板Wの搬送方向)に沿って基板搬送機構13が配設される。基板搬送機構13は、X方向に沿って延設される一対のコンベア部14を備える。基板搬送機構13は、その一対のコンベア部14の上に載置される基板Wを搬送し、所定の装着作業位置で位置決めして保持する。
基板搬送機構13の前後の両側には、前後一対の部品供給機構15のそれぞれが、対向して配設される。この一対の部品供給機構15のそれぞれは、スロット17が設けられているフィーダベース16を備える。スロット17には、パーツフィーダとして複数のテープフィーダ18が並列に装着される。
また、部品装着装置1は、フィーダカート19をさらに備える。フィーダカート19は、その下側に複数の車輪が配設される台車部20と、台車部20の上側に配設される複数のリールストック部(図示しない)と、を含んで構成される。複数のリールストック部のそれぞれには、リール21が収容される。リール21のそれぞれから、部品Pが収容されるキャリアテープ22が引き出されて部品供給機構15のテープフィーダ18に部品Pが供給される。部品供給機構15のテープフィーダ18は、キャリアテープ22をテープ送り方向にピッチ送りすることにより、部品Pを供給する。下述するヘッドユニット23の移動ヘッド26に装着された部品保持ノズル27は、テープフィーダ18によって供給された部品Pをピックアップ(例えば吸着保持)する。部品保持ノズル27が部品Pをピックアップする位置を、部品取出位置と称する場合がある。なお、図2では移動ヘッド26及び部品保持ノズル27が1つしか描かれてないが、移動ヘッド26及び部品保持ノズル27は、複数存在してよく、例えば、複数列及び/又は複数行に並んで配列されてよい。
ヘッドユニット23は、基台12の上方に配設されており、部品供給機構15と基板Wとが配置される装着作業位置及び部品取出位置とに亘って移動可能に構成される。具体的には、ヘッドユニット23は、基板Wの表面と略平行する平面上で互いに直交配置されるX軸テーブル機構25及びY軸テーブル機構24とによってX方向及びY方向に沿って直動移動可能である。
基台12の上面には、Y軸テーブル機構24がY方向に沿って配設される。また、前後一対のX軸テーブル機構25がX方向に沿って配設されており、Y方向に沿ってスライド移動可能にY軸テーブル機構24のそれぞれに取り付けられる。また、前後一対のX軸テーブル機構25のそれぞれの先端部には、移動ヘッド26がX方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられる。すなわち、ヘッドユニット23に移動ヘッド26が搭載されており、移動ヘッド26はX軸テーブル機構25及びY軸テーブル機構24によって互いに独立に移動可能に設けられる。これにより、移動ヘッド26は基板Wの表面と略平行する平面上、つまり水平面(XY平面)において任意に位置決めされる。なお、X軸テーブル機構25及びY軸テーブル機構24はいずれもリニアガイド駆動機構により構成される。
前後一対の部品供給機構15と基板搬送機構13との間には、部品撮像部の一例である部品認識カメラ28が配設される。移動ヘッド26に装着された部品保持ノズル27(下述参照)は、部品供給機構15から部品Pを取り出して吸着保持した状態で、部品認識カメラ28の上方を移動して通過する。このとき、部品認識カメラ28は、その通過する部品保持ノズル27に吸着保持された部品Pを、所定のタイミングにて照明を当てつつ1又は複数回撮像する。
また、前後一対の部品供給機構15と基板搬送機構13との間には、ノズルホルダ38及び廃棄ボックス37がさらに配設される。ノズルホルダ38は、移動ヘッド26の部品保持ノズル27を保持対象の部品Pに対応して複数種類収納する。移動ヘッド26をノズルホルダ38にアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、移動ヘッド26には、保持対象に適した部品保持ノズル27が装着される。廃棄ボックス37は箱状に形成されて内部空間を有し、その内部空間には、部品認識カメラ28によって撮像結果を認識した結果、不良と判定された部品Pなどが廃棄される。
<移動ヘッドの構成及び動作>
次に、図3を参照しながら、移動ヘッド26及び部品保持ノズル27の構成及びその動作について説明する。図3は、図2に示す移動ヘッド26及び部品保持ノズル27の動作を例示する斜視図である。
次に、図3を参照しながら、移動ヘッド26及び部品保持ノズル27の構成及びその動作について説明する。図3は、図2に示す移動ヘッド26及び部品保持ノズル27の動作を例示する斜視図である。
ここでは、図3を参照しながら、1つの移動ヘッド26及び部品保持ノズル27に着目して説明する。しかし、移動ヘッド26及び部品保持ノズル27は、複数存在してよく、例えば、複数列及び/又は複数行に並んで配列されてよい。また、図3は、後述する照明部及びそれに関連するもの(例えば反射板)、並びに、マークユニット60についての描写を省略している。
部品保持ノズル27は、例えば空気圧を利用して、部品供給機構15のテープフィーダ18から部品Pを真空吸着して保持し個別に昇降する。また、移動ヘッド26は、部品保持ノズル27のそれぞれを個別に昇降させるZ軸昇降機構(不図示)と、部品保持ノズル27のそれぞれをノズル軸を中心に個別に回転させるθ軸回転機構(不図示)と、を備える。Y軸テーブル機構24及びX軸テーブル機構25が駆動することにより、移動ヘッド26は、水平面(XY平面)において任意に位置決めされる。この移動により、移動ヘッド26は、部品供給機構15のテープフィーダ18の部品取出位置から部品Pを部品保持ノズル27によって吸着して取り出す。
部品認識カメラ28は、部品Pを保持した部品保持ノズル27が基板Wの位置に移動する途中において、当該部品Pを下方から撮像する。制御部40は、この部品認識カメラ28によって撮像された画像を解析して、当該部品Pを認識する。加えて、制御部40は、部品保持ノズル27に保持された部品Pの、当該部品保持ノズル27に対する相対的な位置及び向きを算出する。部品Pの部品保持ノズル27に対する相対的な位置及び向きは、部品保持ノズル27が正確に部品Pを保持した場合の位置及び向きを基準とする。以下、部品Pの部品保持ノズル27に対する相対的な位置及び向きの大きさを、部品Pの位置及び向きのずれ量と称する場合がある。部品Pの位置のずれ量は、XY平面におけるX方向及びY方向の移動量として表現されてよい。部品Pの向きのずれ量は、XY平面における回転角度として表現されてよい。
移動ヘッド26には、X軸テーブル機構25の下面側に配設され、当該移動ヘッド26と一体に移動する基板認識カメラ36(図1及び図2参照)が固設される。移動ヘッド26が移動することにより、基板認識カメラ36は、基板搬送機構13によって位置決めされた基板Wの上方を通過し基板Wを撮像する。この撮像結果(撮像情報)が同様に認識処理されることにより、基板Wの位置及び姿勢が検出される。
基板Wの位置の検出の結果、制御部40は、移動ヘッド26の部品保持ノズル27を、当該部品保持ノズル27が保持する部品Pの装着点に移動させ、当該部品Pを当該装着点に装着姿勢にて装着する。装着点は、基板W上における部品Pが装着されるべき位置を示す。装着姿勢は、部品Pが当該装着点に装着される際の姿勢(例えば向き)を示す。このとき、移動ヘッド26は、上述した部品Pの位置及び向きのずれ量を補正するように、XY移動及び軸回転を行った上で、部品Pを装着点に装着する。これにより、部品保持ノズル27と部品Pとの相対的なずれが補正され、部品Pは、装着点に正確に装着される。
上記の移動及び装着の動作は、複数の部品保持ノズル27のそれぞれに保持される部品Pが、すべて基板Wに装着されるまで繰り替えされてよい。このようにして、部品Pは、部品取出位置から装着作業位置までの間を、移動ヘッド26の部品保持ノズル27によって保持されて移動され、そして最終的に基板W上に装着される。
部品装着装置1は、基板W上の複数の装着点での装着がすべて完了するまで、移動ヘッド26の部品保持ノズル27による複数の部品Pの取出、装着、及び、部品取出位置への戻り移動の一連の作業を繰り返し実行する。この作業の繰り返しにより、順次搬送される基板Wのそれぞれに多数の部品Pが順次装着される。そして、装着後、部品Pが全部装着された基板Wは、下流工程に搬送される。このように、実装機本体11とヘッドユニット23とは協調して動作しており、この協調動作は、制御部40の指示によって実行される。
また、本実施の形態では、部品Pの部品取出位置における取出から装着作業位置における部品Pの装着までの行きの移動と、その後の部品取出位置への戻りの移動とからなる一連の作業単位を「1ターン」の作業単位と称する場合がある。そして、その1ターンにおける部品取出位置から装着作業位置までの行きの移動を、以下単に「1ターンにおける行きの移動」と称する場合がある。
<部品認識カメラの構成>
次に、図4及び図5を参照しながら、部品認識カメラ28の構成について説明する。図4は、図2に示す部品認識カメラ28及びヘッドユニット23の機械的構成を例示する側面図である。図5は、図4に示す照明ユニット部31の機械的構成を例示する斜視図である。
次に、図4及び図5を参照しながら、部品認識カメラ28の構成について説明する。図4は、図2に示す部品認識カメラ28及びヘッドユニット23の機械的構成を例示する側面図である。図5は、図4に示す照明ユニット部31の機械的構成を例示する斜視図である。
図4に示すように、部品認識カメラ28は、撮像センサ部29及び照明ユニット部31を備える。
撮像センサ部29は、光軸が垂直方向(Z方向)に沿うように配設され、部品認識カメラ28の上方を移動する部品Pを下から撮像する。撮像センサ部29は、略筒状の筐体(図示しない)と、筐体に内蔵されるレンズ71及び撮像素子72とを備える。レンズ71は1つであってもよいし、複数であってもよい。撮像素子72は、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)により構成されてよい。撮像センサ部29は、シャッタ機能を有し、制御部40の撮像処理部47(下述参照)の指令に従って所定のタイミングで露光し、撮像を行う。撮像センサ部29は、撮像素子72によって撮像された結果(撮像画像)を、制御部40に送信する。なお、撮像センサ部29及びヘッドユニット23について、後により詳しく説明する。
部品認識カメラ28は、スキャン撮像方式に従って撮像可能であり、エリアセンサを用いたROI(Region Of Interest)機能を有してよい。部品認識カメラ28は、ROI機能により、撮像センサ部29に対して複数のROI(例えば2つのROI)を設定し、ROIを連続的に切り替えて撮像を行ってもよい。
照明ユニット部31は、箱状の筐体、複数の部品照明部33、複数の透過照明部34、複数の側方照明部35、及び、同軸照明部39を備える。なお、部品照明部33は、斜方照明部、又は、反射照明部と称されてもよい。部品照明部33、透過照明部34、側方照明部35、及び、同軸照明部39は、筐体の内部に配置される。照明ユニット部31の筐体は、撮像センサ部29の筐体の上側に積み重ねた状態で連結して配置される。
図5に示すように、複数の側方照明部35は、水平方向に沿って円環状に配置される。また、複数の部品照明部33は、側方照明部35よりも下方、かつ、複数の側方照明部35によって構成される円環の内側において、中央に空間が形成されるように、当該中央を囲んで配置される。また、複数の透過照明部34は、部品照明部33と側方照明部35との間に配置される。また、同軸照明部39及び反射板Cは、部品照明部33よりも下方に配置される。
部品照明部33は、照明ユニット部31の筐体の底壁(つまりXY平面、水平面)に対し略平行に配置される。部品照明部33は、照射方向が撮像センサ部29の光軸に沿うように設けられる。部品照明部33は、発光すると、略垂直方向(Z方向)に沿って光を照射する。部品保持ノズル27に保持される部品Pと部品照明部33との間に、透過ガラス(図示しない)が水平方向に沿って配置されてよい。
部品照明部33は、部品保持ノズル27に保持された部品Pが部品認識カメラ28の上方を移動しているタイミングt1にて発光する。これにより、部品保持ノズル27に保持された部品Pの下面は、部品照明部33から照射され、透過ガラスを通過した光によって、照らされる。このタイミングt1に対応して、撮像センサ部29は、その部品Pを撮像する。
なお、複数の部品照明部33は、反射照明チャネルを構成してよい。制御部40は、反射照明チャネルの単位で発光制御を行ってよい。
透過照明部34は、筐体の底壁及び側壁(つまりZ方向)に対し斜めに配置される。透過照明部34は、照射方向が撮像センサ部29の光軸に対し斜めになるように設けられる。部品照明部33と透過照明部34との間に、遮蔽板Bが配置される。遮蔽板Bは、透過照明部34と同様に、筐体の底壁及び側壁の両方に対し斜めになるように配置される。
透過照明部34は、発光すると、垂直方向(Z方向)及び水平方向(XY平面)に対して斜めに光を照射する。透過照明部34は、部品保持ノズル27に保持された部品Pが部品認識カメラ28の上方を移動しているタイミングt2にて発光する。これにより、部品保持ノズル27に保持された部品Pは、透過照明部34から照射され移動ヘッド26の反射板にて反射された光によって照らされる。このタイミングt2に対応して、撮像センサ部29は、その部品Pを撮像する。
なお、複数の透過照明部34は、透過照明チャネルを構成してよい。制御部40は、透過照明チャネルの単位で発光制御を行ってよい。
側方照明部35は、照明ユニット部31の筐体の側壁に対し略平行に配置される。側方照明部35は、照射方向が撮像センサ部29の光軸に対し垂直になるように設けられる。また、側方照明部35は、部品照明部33及び透過照明部34よりも上方に配置される。側方照明部35は、発光すると、水平面に沿って光を照射する。
側方照明部35は、部品保持ノズル27に保持された部品Pが部品認識カメラ28の上方を移動しているタイミングt3にて発光する。これにより、部品保持ノズル27に保持された部品Pの側方は、側方照明部35から照射された光によって照らされる。このタイミングt3に対応して、撮像センサ部29は、その部品Pを撮像する。
同軸照明部39は、照明ユニット部31の筐体の側壁に対し略平行に配置される。同軸照明部39は、照射方向が撮像センサ部29の光軸に対し垂直になるように設けられる。同軸照明部39は、部品照明部33の下方に配置される。同軸照明部39は、発光すると、水平面に沿って光を照射する。また、部品認識カメラ28に含まれる反射板C(例えばミラー)は、同軸照明部39からXY平面に沿った方向に離間した位置に配設される。同軸照明部39から照射された光は、反射板Cにて上方に反射され、反射板Cの上方を照らす。
同軸照明部39は、部品保持ノズル27に保持された部品Pが部品認識カメラ28の上方を移動しているタイミングt4にて発光する。これにより、部品保持ノズル27に保持された部品Pの下部は、同軸照明部39から照射され、反射板Cにて上方に反射され、複数の部品照明部33に囲まれた中央の空間及び透過ガラスを通過した光によって照らされる。このタイミングt4に対応して、撮像センサ部29は、その部品Pを撮像する。
なお、同軸照明部39は、同軸照明チャネルを構成してよい。制御部40は、同軸照明チャネルの単位で発光制御を行ってよい。
なお、各照明部33、34、35、39の発光タイミングt1~t4は、1ターンにおける行きの移動の時間内における複数の撮像タイミングのうちのいずれかのタイミングであってよい。また、各照明部33、34、35、39の発光タイミングは重複してもよい。例えば、複数の照明部33、34、35、39の少なくとも2つが同時に発光し、部品Pを照らしてもよい。
<撮像センサ部及びヘッドユニットの詳細>
次に、図4~図7を参照して、本実施の形態に係る撮像センサ部29及びヘッドユニット23について詳細に説明する。図6は、図3に示すマークユニット60の構成例を示す斜視図である。図7は、部品Pと基準マーク61との位置関係を説明するための図である。
次に、図4~図7を参照して、本実施の形態に係る撮像センサ部29及びヘッドユニット23について詳細に説明する。図6は、図3に示すマークユニット60の構成例を示す斜視図である。図7は、部品Pと基準マーク61との位置関係を説明するための図である。
図4に示すように、ヘッドユニット23は、下方に延出する移動ヘッド26と、下方に延出するマークユニット60とを備える。移動ヘッド26には部品保持ノズル27が装着される。マークユニット60は、移動ヘッド26から所定の距離だけ離れた位置に、移動ヘッド26に隣接して備えられる。
図6に示すように、マークユニット60は、直方体の形状の筐体を有し、筐体の内部において、下から上の順に、基準マーク61、拡散板63、及び、マーク照明部62を含んで構成される。なお、マークユニット60の筐体の形状は、直方体に限らず、例えば下方に延出する円筒の形状であってもよい。
基準マーク61は、所定のマークであって、マークユニット60の下面に配置される。拡散板63は、光を拡散して透過する半透明の板であって、基準マーク61の上方に配置される。マーク照明部62は、LEDに代表される発光可能な装置であって、拡散板63の上方に配置される。これにより、マーク照明部62から照射された光は、拡散板63にて拡散されて透過し、基準マーク61を均一に照らす。よって、部品認識カメラ28は、均一に照らされた基準マーク61を撮像することができるので、基準マーク61の認識精度が向上する。
基準マーク61は、部品認識カメラ28によって部品Pを認識して、部品保持ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれ量を算出する際に用いられる。例えば、部品認識カメラ28は、部品P及び基準マーク61を含む画像を撮像する。制御部40は、撮像された画像を解析して、部品P及び基準マーク61を認識し、当該基準マーク61に対する部品Pの相対的な位置及び向きのずれ量を算出する。そして、制御部40は、この算出したずれ量を用いて、上記したように、部品保持ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれ量を算出する。
基準マーク61(つまりマークユニット60の下面)は、部品保持ノズル27の下端と同じ位置、又は、部品保持ノズル27の下端より上方に位置する。これにより、図7の(b)に示すように、部品保持ノズル27が、部品Pを装着する際に、部品Pの向きのずれ量を補正するために軸回転した場合(つまり部品Pの向きを回転させた場合)に、部品Pがマークユニット60に衝突しない。よって、本実施の形態によれば、部品Pの向きを回転させた場合に基準マーク61と干渉するようなサイズの部品Pも取り扱うことができるようになる。
<部品装着装置のソフトウェア構成>
次に、図8を参照しながら、部品装着装置1の制御部40のソフトウェア構成(機能的構成)について説明する。図8は、図1に示す部品装着装置1の制御部40の機能的構成を例示するブロック図である。
次に、図8を参照しながら、部品装着装置1の制御部40のソフトウェア構成(機能的構成)について説明する。図8は、図1に示す部品装着装置1の制御部40の機能的構成を例示するブロック図である。
部品装着装置1の制御部40は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)に代表される記憶装置と、CPU(Central Processing Unit)に代表される演算装置とを備える汎用のコンピュータにより構成されてよい。演算装置は、記憶装置に保持されるコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、図8に示すソフトウェア構成(機能的構成)を実現する。すなわち、図8の制御部40内に図示する各ブロックは、ソフトウェアにより実現される機能を表す。ただし、ブロックとして表現される機能の少なくとも一部は、ソフトウェアに限られず、「装置」の物理的構成(ハードウェア)によって実現されてもよい。
制御部40は、記憶部41と、機構駆動部46と、撮像処理部47と、を含んで構成される。機構駆動部46は、本体機構部10の駆動を制御する。例えば、機構駆動部46は、基板搬送機構13、部品供給機構15及びヘッドユニット23の駆動を制御し、基板搬送機構13、部品供給機構15及びヘッドユニット23を協調動作させる。
記憶部41は、実装情報42と部品情報43と撮像情報45とを少なくとも保持する。実装情報42は、基板Wのそれぞれに実装されるべき部品Pの種類、及びその基板W上の部品Pの取付位置及び取付姿勢(例えば向き)などの情報を含む。部品情報43は、部品Pの種類毎の外形、及び、電極の有無又はその本数などの情報を含んでよい。
撮像情報45は、マーク照明部62及び部品照明部33等の発光タイミングを示す情報、マーク照明部62及び部品照明部33等のそれぞれの点灯時の発光量を示す情報、並びに、部品Pの撮像タイミングを示す情報を含んでよい。撮像タイミングの回数は、複数回であってもよい。撮像タイミングは、シャッタタイミングと読み替えられてもよい。また、発光タイミングの回数は、複数回であってもよい。例えば、撮像情報45は、1ターンにおける行きの移動内での照明チャネルの発光タイミングを示す情報及び撮像センサ部29の撮像タイミングを示す情報を含んでよい。
撮像処理部47は、カメラ制御部48及び部品認識部50を含む。
カメラ制御部48は、撮像センサ部29の撮像と、その撮像タイミングにおける照明ユニット部31の発光とを制御する。例えば、カメラ制御部48は、記憶部41の撮像情報45を読み込む。そして、カメラ制御部48は、撮像情報45が示す各撮像タイミングにて、照明チャネルを発光させ、撮像センサ部29に部品Pの画像を撮像させる。
部品認識部50は、撮像センサ部29が撮像した画像に基づいて、当該画像に含まれる部品Pの特徴を認識する。部品Pの特徴は、部品Pの位置、部品Pの姿勢、部品Pの極性、部品Pの3次元形状、部品Pの外形、及び、部品Pに付加された文字等の少なくとも1つを含んでよい。移動ヘッド26及び部品保持ノズル27は、部品認識部50による認識結果に基づいて、部品Pを基板Wの装着点に装着する。
なお、基板認識カメラ36の撮像情報も撮像処理部47に送信されてよい。撮像処理部47は、部品認識部50と同様、その撮像情報(画像)から基板Wの位置及び姿勢を認識し、その認識結果を機構駆動部46に送信してよい。
<動作フロー>
次に、図9及び図10を参照して、部品装着装置1による部品装着処理の一例を説明する。図9は、本実施の形態に係る部品装着処理を例示するフローチャートである。図10は、図9に示す部品Pと基準マーク61の撮像処理の詳細を示すフローチャートである。つまり、図10に示す処理は、図9のステップS104の詳細な説明に相当する。部品装着装置1は、生産開始が指示された場合、以下の処理を開始する。
次に、図9及び図10を参照して、部品装着装置1による部品装着処理の一例を説明する。図9は、本実施の形態に係る部品装着処理を例示するフローチャートである。図10は、図9に示す部品Pと基準マーク61の撮像処理の詳細を示すフローチャートである。つまり、図10に示す処理は、図9のステップS104の詳細な説明に相当する。部品装着装置1は、生産開始が指示された場合、以下の処理を開始する。
制御部40は、部品装着装置1の経時変化補正処理のタイミングであるか否かを判定する(S101)。経時変化補正処理は、発熱等による装置の歪みを補正するために行われる処理である。例えば、経時変化補正処理は、初期の状態の装置を部品認識カメラ28で撮像し、その撮像画像を記憶しておき、現在の状態の装置を部品認識カメラ28で撮像し、初期状態の装置の撮像画像と現在の状態の装置の撮像画像とを比較し、その経時変化に基づいて補正を行う。ステップS101の処理は、この経時変化補正処理において部品認識カメラ28が撮像した画像を利用してよい。経時変化補正処理のタイミングである場合(S101:YES)、制御部40は、経時変化補正処理にて部品認識カメラ28が撮像した画像を用いて、基準マーク61のXY平面上の位置を測定する(S102)。以下、XY平面上の位置を、XY位置と称する。この場合、制御部40は、ヘッドユニット23及び基準マーク61をX軸の正方向に低速(例えば600mm/sec)で移動させながら、部品認識カメラ28の上方を通過させることにより、基準マーク61のXY位置を測定してよい。これにより、より正確に基準マーク61のXY位置を測定できる。
経時変化補正処理のタイミングでない場合(S101:NO)、部品保持ノズル27は、部品取出位置にて部品Pを吸着して保持する(S103)。そして、部品保持ノズル27は、部品認識カメラ28の上方を通過する。
部品認識カメラ28は、上方を通過する部品保持ノズル27に保持された部品Pと、部品保持ノズル27に隣接する基準マーク61との撮像処理を実行する(S104)。なお、当該ステップS104の処理の詳細については後述する(図10参照)。
制御部40は、ステップS104にて撮像された画像を解析して、基準マーク61のXY位置を認識すると共に、部品PのXY位置及び向きを認識する(S105)。
制御部40は、ステップS105にて認識した基準マーク61と部品Pの相対的な位置関係に基づいて、部品Pの第1段階のXY位置及び向きを測定する(S106)。このように、基準マーク61を用いて部品Pの第1段階のXY位置及び向きを測定することにより、例えばステップS104の撮像時にヘッドユニット23が揺れたとしても、基準マーク61に対する部品Pの相対的な位置は変わらないので、制御部40は、部品Pの第1段階のXY位置及び向きを精度良く測定できる。
加えて、制御部40は、ステップS106にて測定した基準マーク61のXY位置とステップS101にて測定した基準マーク61のXY位置との間のずれを考慮し、部品Pの第1段階のXY位置から、より正確な部品PのXY位置を示す第2段階のXY位置を算出する。例えば、制御部40は、以下の式1により、部品Pの第2段階のXY位置を算出する。
部品Pの第2段階のXY位置=部品Pの第1段階のXY位置-(ステップS105にて認識した基準マーク61のXY位置-ステップS101にて測定した基準マーク61のXY位置)…(式1)
画像には部品Pと基準マーク61の両方が鮮明に撮像されているので、制御部40は、部品Pの第1段階のXY位置及び第2段階のXY位置、並びに、部品Pの向きを精度良く算出できる。なお、式1にて算出した部品Pの第2段階のXY位置は、上述した、部品保持ノズル27に対する部品Pの位置のずれ量に対応してよい。
なお、ヘッドユニット23が部品保持ノズル27とマークユニット60とのセットを複数備える場合、上記のステップS104~S106の処理は、それらセットのそれぞれに対して行われてよい。
部品保持ノズル27は、部品Pを基板Wに装着する(S107)。このとき、部品保持ノズル27は、ステップS106にて算出された部品Pの位置及び向きのずれ量を補正するように、移動及び軸回転した後、部品Pを基板Wに装着してよい。上述の通り、マークユニット60の下面は、部品保持ノズル27の下端と同じ又は下端よりも上方に位置するので、当該S107にて、部品保持ノズル27が補正のために部品Pの向きを回転させたとしても、部品Pはマークユニット60に衝突しない。よって、部品装着装置1は、部品Pの向きを回転させた場合に基準マーク61と干渉するようなサイズの部品Pも取り扱うことができる。
S108として、制御部40は、生産終了であるか否かを判定する。制御部40は、生産終了でないと判定した場合(S108:NO)、ステップS101の処理に戻り、生産終了であると判定した場合(S108:YES)、本処理を終了する。
なお、上述した基準マーク61に対する部品Pの相対的な位置及び向きを測定する処理は、部品保持ノズル27が部品認識カメラ28の上方を、XY平面において斜めに通過するスキャン(以下、斜めスキャンという)を行う場合に実施され、部品保持ノズル27が部品認識カメラ28の上を、XY平面においてX方向に通過するスキャン(以下、直線スキャンという)を行う場合には実施されなくてよい。ヘッドユニット23は、斜めスキャンを行う場合に揺れやすく、直線スキャンを行う場合にはあまり揺れないからである。
次に、図10を参照して、図9のステップS104の処理を詳細に説明する。
部品認識カメラ28は、部品保持ノズル27に保持された部品Pの少なくとも一部が基準マーク61に重なっているか否かを判定する(S201)。つまり、部品認識カメラ28は、下から見て、部品Pの少なくとも一部が基準マーク61を覆っているか否かを判定する。部品認識カメラ28は、撮像素子72に映っている画像を用いて当該判定を行ってよい。
まず、部品保持ノズル27に保持された部品Pが基準マーク61に重なってない場合(S201がNOの場合)について説明する。
部品認識カメラ28は、マーク照明部62と部品照明部33を共に点灯させる(S202)。部品認識カメラ28(撮像センサ部29)は、部品保持ノズル27に保持された部品Pを撮像する(S203)。部品認識カメラ28は、マーク照明部62と部品照明部33を共に消灯させる(S204)。これで図9に示すステップS104の処理が完了する。これにより、部品Pの撮像タイミングにおいて、基準マーク61はマーク照明部62によって照らされ、部品Pは部品照明部33によって照らされるので、撮像センサ部29は、基準マーク61及び部品Pの両方を鮮明に撮像できる。
次に、部品保持ノズル27に保持された部品Pの少なくとも一部が基準マーク61に重なっている場合(S201がNOの場合)について説明する。
部品認識カメラ28は、部品照明部33を点灯させる(S210)。このとき、部品認識カメラ28は、マーク照明部62を点灯させない。部品認識カメラ28(撮像センサ部29)は、部品保持ノズル27に保持された部品Pを撮像する(S211)。部品認識カメラ28は、部品照明部33を消灯させる(S212)。これで図9に示すステップS104の処理が完了する。もし部品Pの少なくとも一部が基準マーク61に重なっている際にマーク照明部62を点灯させた場合、当該部品Pの一部がマーク照明部62によって照らされ、部品Pの撮像画像に輝度ムラが発生し得る。撮像画像の輝度ムラは、部品Pの認識精度を低下させ得る。これに対して、上述した本実施の形態に係る処理によれば、部品Pの少なくとも一部が基準マーク61に重なっている場合、マーク照明部62は点灯しないため、このようなことが発生しない。よって、部品Pの認識精度の低下を回避することができる。
<マーク照明部の点灯を制御する方法>
図11は、マーク照明部62の点灯を制御する方法を説明するための図である。
図11は、マーク照明部62の点灯を制御する方法を説明するための図である。
図11に示すように、部品装着装置1は、FAコントローラ82を備える。FAコントローラ82は、図8に示す制御部40の一例であってよい。
部品認識カメラ28は、データを送受信可能な所定の通信ケーブル84を通じて、FAコントローラ82に接続される。また、部品認識カメラ28は、部品照明部33の照明を制御する部品照明制御部73を含んで構成される。
基板認識カメラ36は、データを送受信可能な所定の通信ケーブル85を通じて、FAコントローラ82に接続される。基板認識カメラ36の付近には、基板Wを照らすための基板照明部81が設けられる。基板照明部81は、当該基板照明部81の照明を制御する基板照明制御部80に接続される。基板照明制御部80は、データを送受信可能な所定の通信ケーブル85を通じて、FAコントローラ82に接続される。
基板認識カメラ36、基板照明制御部80、及び、基板照明部81は、ヘッドユニット23に装着される。つまり、ヘッドユニット23を移動させることにより、基板認識カメラ36、基板照明制御部80、及び、基板照明部81を移動させることができる。
ヘッドユニット23は移動自在であるため、FAコントローラ82と基板認識カメラ36とをつなぐ通信ケーブル85、並びに、FAコントローラ82と基板照明制御部80とをつなぐ通信ケーブル85は、駆動可能かつ、ケーブル類を保護するケーブルキャリア(例えばケーブルベア(登録商標))に収納される。
マーク照明部62は、電気ケーブル86を通じて、基板照明制御部80に接続される。マーク照明部62は、図10のステップS202の処理において、次のステップS301~S303に例示する処理によって点灯が制御されてよい。
(S301)撮像処理部47は、撮像センサ部29による撮像を開始する直前に(つまり図10のステップS202において)、部品照明制御部73に、部品照明部33の点灯トリガを送信すると共に、通信ケーブル84を通じて、FAコントローラ82に、マーク照明部62の点灯トリガを送信する。なお、撮像処理部47は、ヘッドユニット23の位置を示すエンコーダ情報に基づいて、撮像を開始するタイミングを決定してよい。
(S302)FAコントローラ82は、通信ケーブル84を通じて受信したマーク照明部62の点灯トリガを、通信ケーブル85を通じて、基板照明制御部80へ送信する。
(S303)基板照明制御部80は、通信ケーブル85を通じてマーク照明部62の点灯トリガを受信し、電気ケーブル86を通じて、マーク照明部62を発光させる。また、部品照明制御部73は、撮像処理部47から点灯トリガを受信し、部品照明部33を発光させる。
これにより、部品認識カメラ28は、部品照明部33とマーク照明部62とを点灯させ、部品Pを撮像することができる。つまり、部品P及び基準マーク61の撮像タイミングと、部品照明部33及びマーク照明部62の点灯タイミングとを同期させることができる。
また、マーク照明部62の発光量は、生産開始前に基板照明制御部80に予め登録されてよい。当該マーク照明部62の発光量は設定により変更可能であってよい。これにより、部品Pが適切な明るさとなる発光量にて部品照明部33を発光させ、基準マーク61が適切な明るさとなる発光量にてマーク照明部62を発光させることができる。よって、部品認識カメラ28は、部品P及び基準マーク61の両方が鮮明な画像を撮像することができる。
また、マーク照明部62は、図10のステップS204において、次のステップS311~S313に例示する処理によって消灯が制御されてよい。
(S311)撮像処理部47は、撮像センサ部29による撮像を行った直後に(つまり図10のステップS204において)、部品照明制御部73に、部品照明部33の消灯トリガを送信すると共に、通信ケーブル84を通じて、FAコントローラ82に、マーク照明部62の消灯トリガを送信する。
(S312)FAコントローラ82は、通信ケーブル84を通じて受信したマーク照明部62の消灯トリガを、通信ケーブル85を通じて、基板照明制御部80へ送信する。
(S313)基板照明制御部80は、通信ケーブル85を通じてマーク照明部62の消灯トリガを受信し、マーク照明部62を消灯させる。また、部品照明制御部73は、撮像処理部47から消灯トリガを受信し、部品照明部33を消灯させる。
上述した部品認識のための部品撮像処理には高速性が求められるため、マーク照明部62の点灯及び消灯の制御にも高速性が求められる。そこで、部品認識カメラ28からFAコントローラ82へのマーク照明部62の点灯トリガ及び消灯トリガ、並びに、FAコントローラ82から基板照明制御部80へのマーク照明部62の点灯トリガ及び消灯トリガは、基板認識カメラ36のシャッタ制御に用いられているLVDS(Low Voltage Differential Signaling)によって伝送されてよい。これにより、マーク照明部62の点灯及び消灯を高速に制御することができる。
図11に示す構成には、次のような利点がある。もしマーク照明部62を制御するための新たな照明制御部を設けてFAコントローラ82と新たな通信ケーブルで接続するような構成を採用した場合、マーク照明部62はヘッドユニット23と共に移動自在であるため、当該通信ケーブルに対して新たに耐久性試験を行う必要がある。これに対して、図11に示す構成によれば、上述した通り、ケーブルキャリア83にすでに内挿されており耐久性試験をクリアした、FAコントローラ82と基板照明制御部80との間の既設の通信ケーブル85を通じて、マーク照明部62の照明を制御できる。これにより、新たに耐久性久試験を行うことなく、低コストで、マーク照明部62をヘッドユニット23に設けることができる。
(本開示のまとめ)
本開示の内容は以下のように表現することができる。
本開示の内容は以下のように表現することができる。
<表現1>
本開示に係る部品装着装置1は、移動可能なヘッドユニット23と、ヘッドユニット23に備えられ、下端にて部品を吸着可能なノズル(部品保持ノズル)27と、ヘッドユニット23においてノズル27の隣に備えられ、下から上の順に、所定のマーク61と当該マーク61を照らす第1照明部(マーク照明部)62とを含んで構成されるマークユニット60と、ノズル27に吸着された部品Pを下方から照らす第2照明部(部品照明部)33と、ノズル27に吸着された部品P、及び、マークユニット60のマーク61を下方から撮像する部品撮像部(部品認識カメラ)28と、を備える。
これにより、マーク61は第1照明部62によって照らされ、部品Pは第2照明部33によって照らされるので、部品撮像部(例えば部品認識カメラ28)は、マーク61と部品Pの両方を鮮明に撮像することができる。
本開示に係る部品装着装置1は、移動可能なヘッドユニット23と、ヘッドユニット23に備えられ、下端にて部品を吸着可能なノズル(部品保持ノズル)27と、ヘッドユニット23においてノズル27の隣に備えられ、下から上の順に、所定のマーク61と当該マーク61を照らす第1照明部(マーク照明部)62とを含んで構成されるマークユニット60と、ノズル27に吸着された部品Pを下方から照らす第2照明部(部品照明部)33と、ノズル27に吸着された部品P、及び、マークユニット60のマーク61を下方から撮像する部品撮像部(部品認識カメラ)28と、を備える。
これにより、マーク61は第1照明部62によって照らされ、部品Pは第2照明部33によって照らされるので、部品撮像部(例えば部品認識カメラ28)は、マーク61と部品Pの両方を鮮明に撮像することができる。
<表現2>
表現1に記載の部品装着装置1において、マークユニット60は、マーク61と第1照明部62との間に、第1照明部62からの光を拡散して透過する拡散板63をさらに含んで構成されてよい。
これにより、第1照明部62からの光は、拡散板63にて拡散して透過し、マーク61を照らすので、部品撮像部は、全体が均一に照らされたマーク61を撮像することができる。
表現1に記載の部品装着装置1において、マークユニット60は、マーク61と第1照明部62との間に、第1照明部62からの光を拡散して透過する拡散板63をさらに含んで構成されてよい。
これにより、第1照明部62からの光は、拡散板63にて拡散して透過し、マーク61を照らすので、部品撮像部は、全体が均一に照らされたマーク61を撮像することができる。
<表現3>
表現1又は2に記載の部品装着装置1において、第1照明部62及び第2照明部33は、部品撮像部が部品Pの撮像を行うタイミングで発光してよい。
これにより、部品撮像部は、第1照明部62によって照らされたマーク61と、第2照明部33によって照らされた部品Pとの両方を、鮮明に撮像することができる。
表現1又は2に記載の部品装着装置1において、第1照明部62及び第2照明部33は、部品撮像部が部品Pの撮像を行うタイミングで発光してよい。
これにより、部品撮像部は、第1照明部62によって照らされたマーク61と、第2照明部33によって照らされた部品Pとの両方を、鮮明に撮像することができる。
<表現4>
表現3に記載の部品装着装置1において、第1照明部62は、下から見て、ノズル27に吸着された部品Pの少なくとも一部がマーク61に重なる場合、発光しなくてよい。
これにより、部品Pが第1照明部62の発光によって照らされて部品Pの撮像画像に輝度ムラが発生することを回避できる。
表現3に記載の部品装着装置1において、第1照明部62は、下から見て、ノズル27に吸着された部品Pの少なくとも一部がマーク61に重なる場合、発光しなくてよい。
これにより、部品Pが第1照明部62の発光によって照らされて部品Pの撮像画像に輝度ムラが発生することを回避できる。
<表現5>
表現1から4のいずれか1つに記載の部品装着装置1において、部品撮像部によって撮像された画像に含まれる部品Pとマーク61との位置関係に基づいて、ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれを補正する制御部40をさらに備えてよい。
これにより、ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれを補正して、正しい位置及び向きで部品Pを基板Wに装着することができる。
表現1から4のいずれか1つに記載の部品装着装置1において、部品撮像部によって撮像された画像に含まれる部品Pとマーク61との位置関係に基づいて、ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれを補正する制御部40をさらに備えてよい。
これにより、ノズル27に対する部品Pの位置及び向きのずれを補正して、正しい位置及び向きで部品Pを基板Wに装着することができる。
<表現6>
表現1から5のいずれか1つに記載の部品装着装置1において、ヘッドユニット23に備えられた、部品Pが装着される基板Wを撮影する際に基板Wを照らす第3照明部(例えば基板照明部81)と、ヘッドユニット23に備えられた、第3照明部81及び第1照明部62の発光を制御する照明制御部(例えば基板照明制御部80)と、照明制御部と制御部(FAコントローラ)82とを結ぶ通信ケーブル85と、通信ケーブル85が内挿され、ヘッドユニット23の移動に合わせて稼働するケーブルキャリア83と、をさらに備え、照明制御部は、通信ケーブル85を通じて第1照明部62の点灯の指示を受信し、第1照明部62を発光させてよい。
これにより、耐久性試験をすでにクリアしている既設の通信ケーブル85を通じて、第1照明部62の点灯を制御できるので、新たに第1照明部62の点灯を制御するための通信ケーブルを新設する場合と比較して、新たに耐久性試験を行うことなく、低コストで、
第1照明部62をヘッドユニット23に設けることができる。
表現1から5のいずれか1つに記載の部品装着装置1において、ヘッドユニット23に備えられた、部品Pが装着される基板Wを撮影する際に基板Wを照らす第3照明部(例えば基板照明部81)と、ヘッドユニット23に備えられた、第3照明部81及び第1照明部62の発光を制御する照明制御部(例えば基板照明制御部80)と、照明制御部と制御部(FAコントローラ)82とを結ぶ通信ケーブル85と、通信ケーブル85が内挿され、ヘッドユニット23の移動に合わせて稼働するケーブルキャリア83と、をさらに備え、照明制御部は、通信ケーブル85を通じて第1照明部62の点灯の指示を受信し、第1照明部62を発光させてよい。
これにより、耐久性試験をすでにクリアしている既設の通信ケーブル85を通じて、第1照明部62の点灯を制御できるので、新たに第1照明部62の点灯を制御するための通信ケーブルを新設する場合と比較して、新たに耐久性試験を行うことなく、低コストで、
第1照明部62をヘッドユニット23に設けることができる。
<表現7>
本開示に係る部品装着方法は、下端にて部品Pを吸着可能なノズル(部品保持ノズル)27を備えるヘッドユニット23を移動させ、ヘッドユニット23においてノズル27の隣に備えられ、下から上の順に、所定のマーク61と当該マーク61を照らす第1照明部(例えばマーク照明部62)とを含んで構成されるマークユニット60の第1照明部62を発光させると共に、ノズル27に吸着された部品Pを下方から照らす第2照明部(部品照明部)33を発光させ、ノズル27に吸着された部品P、及び、マークユニット60のマーク61を、部品撮像部(例えば部品認識カメラ28)によって下方から撮像する。
これにより、マーク61は第1照明部62によって照らされ、部品Pは第2照明部33によって照らされるので、部品撮像部において、マーク61と部品Pの両方を鮮明に撮像することができる。
本開示に係る部品装着方法は、下端にて部品Pを吸着可能なノズル(部品保持ノズル)27を備えるヘッドユニット23を移動させ、ヘッドユニット23においてノズル27の隣に備えられ、下から上の順に、所定のマーク61と当該マーク61を照らす第1照明部(例えばマーク照明部62)とを含んで構成されるマークユニット60の第1照明部62を発光させると共に、ノズル27に吸着された部品Pを下方から照らす第2照明部(部品照明部)33を発光させ、ノズル27に吸着された部品P、及び、マークユニット60のマーク61を、部品撮像部(例えば部品認識カメラ28)によって下方から撮像する。
これにより、マーク61は第1照明部62によって照らされ、部品Pは第2照明部33によって照らされるので、部品撮像部において、マーク61と部品Pの両方を鮮明に撮像することができる。
以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
なお、本出願は、2021年4月30日出願の日本特許出願(特願2021-077914)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
本開示の技術は、部品を基板に装着する装置に有用である。
1 部品装着装置
10 本体機構部
11 実装機本体
12 基台
13 基板搬送機構
14 コンベア部
15 部品供給機構
16 フィーダベース
17 スロット
18 テープフィーダ
19 フィーダカート
20 台車部
21 リール
22 キャリアテープ
23 ヘッドユニット
24 Y軸テーブル機構
25 X軸テーブル機構
26 移動ヘッド
27 部品保持ノズル
28 部品認識カメラ
29 撮像センサ部
31 照明ユニット部
33 部品照明部
34 透過照明部
35 側方照明部
36 基板認識カメラ
37 廃棄ボックス
38 ノズルホルダ
39 同軸照明部
40 制御部
41 記憶部
42 実装情報
43 部品情報
45 撮像情報
46 機構駆動部
47 撮像処理部
48 カメラ制御部
50 部品認識部
60 マークユニット
61 基準マーク
62 マーク照明部
63 拡散板
71 レンズ
72 撮像素子
73 部品照明制御部
80 基板照明制御部
81 基板照明部
82 FAコントローラ
83 ケーブルキャリア
84 通信ケーブル
85 通信ケーブル
86 電気ケーブル
B 遮蔽板
C 反射板
P 部品
W 基板
10 本体機構部
11 実装機本体
12 基台
13 基板搬送機構
14 コンベア部
15 部品供給機構
16 フィーダベース
17 スロット
18 テープフィーダ
19 フィーダカート
20 台車部
21 リール
22 キャリアテープ
23 ヘッドユニット
24 Y軸テーブル機構
25 X軸テーブル機構
26 移動ヘッド
27 部品保持ノズル
28 部品認識カメラ
29 撮像センサ部
31 照明ユニット部
33 部品照明部
34 透過照明部
35 側方照明部
36 基板認識カメラ
37 廃棄ボックス
38 ノズルホルダ
39 同軸照明部
40 制御部
41 記憶部
42 実装情報
43 部品情報
45 撮像情報
46 機構駆動部
47 撮像処理部
48 カメラ制御部
50 部品認識部
60 マークユニット
61 基準マーク
62 マーク照明部
63 拡散板
71 レンズ
72 撮像素子
73 部品照明制御部
80 基板照明制御部
81 基板照明部
82 FAコントローラ
83 ケーブルキャリア
84 通信ケーブル
85 通信ケーブル
86 電気ケーブル
B 遮蔽板
C 反射板
P 部品
W 基板
Claims (7)
- 移動可能なヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットに備えられ、下端にて部品を吸着可能なノズルと、
前記ヘッドユニットにおいて前記ノズルの隣に備えられ、下から上の順に、所定のマークと前記マークを照らす第1照明部とを含んで構成されるマークユニットと、
前記ノズルに吸着された前記部品を下方から照らす第2照明部と、
前記ノズルに吸着された前記部品、及び、前記マークユニットの前記マークを下方から撮像する部品撮像部と、を備える、
部品装着装置。 - 前記マークユニットは、前記マークと前記第1照明部との間に、前記第1照明部からの光を拡散して透過する拡散板をさらに含んで構成される、
請求項1に記載の部品装着装置。 - 前記第1照明部及び第2照明部は、前記部品撮像部が前記部品の撮像を行うタイミングで発光する、
請求項1又は2に記載の部品装着装置。 - 前記第1照明部は、下から見て、前記ノズルに吸着された前記部品の少なくとも一部が前記マークに重なる場合、発光しない、
請求項3に記載の部品装着装置。 - 前記部品撮像部によって撮像された画像に含まれる前記部品と前記マークとの位置関係に基づいて、前記ノズルに対する前記部品の位置及び向きのずれを補正する制御部、をさらに備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の部品装着装置。 - 前記ヘッドユニットに備えられた、前記部品が装着される基板を撮影する際に前記基板を照らす第3照明部と、
前記ヘッドユニットに備えられた、前記第3照明部及び前記第1照明部の発光を制御する照明制御部と、
前記照明制御部につながる通信ケーブルと、
前記通信ケーブルが内挿され、前記ヘッドユニットの移動に合わせて稼働するケーブルキャリアと、をさらに備え、
前記照明制御部は、前記通信ケーブルを通じて前記第1照明部の点灯の指示を受信し、
前記第1照明部を発光させる、
請求項1から5のいずれか1項に記載の部品装着装置。 - 下端にて部品を吸着可能なノズルを備えるヘッドユニットを移動させ、
前記ヘッドユニットにおいて前記ノズルの隣に備えられ、下から上の順に、所定のマークと前記マークを照らす第1照明部とを含んで構成されるマークユニットの前記第1照明部を発光させると共に、前記ノズルに吸着された前記部品を下方から照らす第2照明部を発光させ、
前記ノズルに吸着された前記部品、及び、前記マークユニットの前記マークを、部品撮像部によって下方から撮像する、
部品装着方法。
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- 2022-01-31 WO PCT/JP2022/003678 patent/WO2022230273A1/ja active Application Filing
- 2022-01-31 JP JP2023517052A patent/JPWO2022230273A1/ja active Pending
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