WO2023079606A1 - 部品実装機および部品実装位置ずれ判定方法 - Google Patents

部品実装機および部品実装位置ずれ判定方法 Download PDF

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WO2023079606A1
WO2023079606A1 PCT/JP2021/040506 JP2021040506W WO2023079606A1 WO 2023079606 A1 WO2023079606 A1 WO 2023079606A1 JP 2021040506 W JP2021040506 W JP 2021040506W WO 2023079606 A1 WO2023079606 A1 WO 2023079606A1
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WO
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component
boundary
respect
substrate
board
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Application number
PCT/JP2021/040506
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和志 高間
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by ヤマハ発動機株式会社 filed Critical ヤマハ発動機株式会社
Priority to PCT/JP2021/040506 priority Critical patent/WO2023079606A1/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08Monitoring manufacture of assemblages

Definitions

  • the present invention relates to technology for determining misalignment of components mounted on a board.
  • a component mounter as shown in Patent Documents 1 and 2 can be used to produce boards on which components are mounted.
  • This component mounter has a mounting head that picks up a component, and the component is mounted on the board by transferring the component picked up from the pocket of the component supply tape by the mounting head onto a land of the board.
  • a component mounting machine as shown in Patent Document 1, there are cases where the component is mounted on the board in a state where the component is misaligned with respect to the land.
  • the component mounter is provided with an image pickup unit that picks up an image of the component mounted on the board. Constructing a component mounter is conceivable. However, it is not always easy to provide a component mounter with a high-precision imaging function that is provided in a dedicated inspection device such as the component mount inspection device of Patent Document 1, because it increases cost, layout space, and weight. do not have.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a technique capable of determining the presence or absence of misalignment of a component mounted on a board even with an imaging unit of a simple mechanism provided in a component mounter.
  • a component mounter comprises a board holding section that holds a board on which a component is mounted and has a top surface and a side surface;
  • An imaging unit that acquires an image including the top surface and the side surface of the component, a boundary identification unit that identifies a first boundary that is the boundary between the top surface and the side surface of the component included in the image captured by the imaging unit, and a first boundary with respect to the board.
  • a positional deviation determining unit that determines whether or not there is a positional deviation of the component with respect to the board based on the result of confirming whether or not the first boundary exists within the first positional range indicating the allowable range of the positions of the .
  • an image including the top surface and side surfaces of the component is obtained by capturing an image of the component from an oblique direction with respect to the board on which the component having the top surface and side surfaces is mounted. identifying a first boundary that is a boundary between the top surface and the side surface of the component included in the image; and determining whether or not there is a positional deviation of the component with respect to the board based on the result of confirming whether or not the component is out of position.
  • a first boundary which is the boundary between the top surface and the side surface of the part included in the image.
  • a first boundary can be identified, which is the boundary between the top and sides of the included part.
  • the component can be mounted on the board by a simple operation such as confirming whether the first boundary between the upper surface and the side surface of the imaged component is within the allowable range (first position range) by capturing an image of the component from an oblique angle. It is possible to determine the presence or absence of misalignment of the parts. In this way, it is possible to determine the presence or absence of misalignment of the component mounted on the board even with an image pickup unit having a simple mechanism provided in the component mounter.
  • the first position range is a first angle range indicating an allowable range of the angle of the first boundary with respect to the substrate
  • the positional deviation determination unit determines whether the angle of the first boundary with respect to the substrate is within the first angle range.
  • the component mounter may be configured to determine the presence or absence of positional deviation of the component with respect to the board based on the result of confirming whether or not. With such a configuration, it is possible to determine the presence or absence of misalignment of components mounted on the board by a simple operation of checking whether or not the angle of the first boundary is within the allowable range (first angle range).
  • a component supply unit that supplies components
  • a mounting head that grips the components supplied by the component supply unit and mounts them on the substrate held by the substrate holding unit, and a component gripped by the mounting head and the mounting head.
  • the component mounter may further include a gripping position acquiring section that acquires the positional relationship, and the positional deviation determination section may be configured to obtain the first positional range based on the positional relationship.
  • the component mounter further comprises a board warp obtaining section for obtaining a warp of the board held by the board holding section, and wherein the positional deviation determination section obtains the first position range based on the warp of the board. good too.
  • the component has an electrode and a main body adjacent to the electrode, the imaging unit acquires an image including the electrode and the main body, and the boundary specifying unit is a boundary between the electrode and the main body included in the image captured by the imaging unit. and the positional deviation determining unit determines whether or not the second boundary is within a second position range indicating the allowable range of the position of the second boundary with respect to the substrate.
  • the component mounter may be configured to determine the presence or absence of positional deviation of the component. With such a configuration, a positional deviation of the component mounted on the board can be detected by a simple operation such as checking whether the second boundary between the electrode of the component imaged by the imaging unit and the main body is within the allowable range (second position range). It is possible to determine the presence or absence of
  • the second position range is a second angle range indicating an allowable range of the angle of the second boundary with respect to the substrate
  • the positional deviation determination unit determines whether the angle of the second boundary with respect to the substrate is within the second angle range.
  • the component mounter may be configured to determine the presence or absence of positional deviation of the component with respect to the board based on the above. With such a configuration, it is possible to determine the presence or absence of misalignment of components mounted on the board by a simple operation such as checking whether or not the angle of the second boundary is within the allowable range (second angle range).
  • the present invention it is possible to determine the presence or absence of misalignment of a component mounted on a board even with an imaging unit having a simple mechanism provided in a component mounter.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of an example of a component mounter according to the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a component mounted on a board by the component mounter of FIG. 1
  • FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the mounter of FIG. 1
  • the figure which shows typically the component inspection camera attached to the head unit. 2 is a flowchart showing an example of mounting processing executed by the component mounter of FIG. 1
  • 6 is a flowchart showing an example of positional deviation determination executed in the mounting process of FIG. 5
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of image processing that is executed in positional deviation determination in FIG. 6
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of image processing that is executed in positional deviation determination in FIG. 6
  • FIG. 2 is a block diagram showing a modification of the electrical configuration of the mounter of FIG. 1;
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of one example of a component mounter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing components mounted on a substrate by the component mounter of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the mounter of FIG. 1.
  • the X direction which is the horizontal direction
  • the Y direction which is the horizontal direction perpendicular to the X direction
  • the Z direction which is the vertical direction
  • the component mounter 1 mounts small pieces of components E such as integrated circuits, transistors, capacitors, etc. on the board B.
  • the component E has a rectangular parallelepiped outer shape and has a main body Eb and two electrodes Ee sandwiching the main body Eb.
  • two lands Bl are provided on the substrate B corresponding to the two electrodes Ee adjacent to both ends of the component E, and each of the two electrodes Ee is placed on the two lands Bl.
  • the component E is mounted on the board B.
  • the component E has a bottom surface Sl and a top surface Su that are parallel to each other, and the component E is mounted on the board B with the bottom surface Sl facing downward and the top surface Su facing upward.
  • the component E has a side surface Ss extending between the edge of the bottom surface Sl and the edge of the top surface Su, and the side surface Ss of the component E mounted on the board B faces the horizontal direction. Electrodes Ee appear at both ends of the upper surface Su of the component E, and the main body Eb appears between the electrodes Ee. Similarly, on the side surface Ss of the part E, electrodes Ee appear at both ends, and the main body Eb appears between these electrodes Ee.
  • the component mounter 1 includes a controller 100 that controls the entire device.
  • the controller 100 includes an arithmetic processing unit 110, which is a processor composed of a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory), and a storage unit 120 composed of a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • the storage unit 120 stores component outline data De indicating the outline of the component E.
  • the part outline data De indicates the length of each side of the rectangular parallelepiped of the outline of the part E, the width of the electrode Ee, and the like.
  • the controller 100 also has a drive control unit 130 that controls the drive system of the mounter 1 and an imaging control unit 140 that controls imaging of the component E by the cameras 6 and 7, which will be described later.
  • the mounter 1 has a UI (User Interface) 150 .
  • the UI 150 is configured by, for example, a touch panel display, and the arithmetic processing unit 110 displays the operating status of the component mounter 1 on the UI 150 and receives instructions from the operator input to the UI 150 .
  • the component mounter 1 includes a transport section 12 that transports the board B in the X direction (board transport direction).
  • the transport unit 12 has a pair of conveyors 121 arranged in parallel in the X direction on the base 11, and transports the substrate B in the X direction by the conveyors 121.
  • the interval between these conveyors 121 can be changed in the Y direction (width direction) orthogonal to the X direction, and the transport unit 12 adjusts the interval between the conveyors 121 according to the width of the substrate B to be transported.
  • the conveying unit 12 carries the substrate B on which the component E is mounted from the working position 123 from the upstream side in the X direction, which is the substrate conveying direction, to the downstream side in the X direction from the working position 123. Carry out.
  • Two component supply units 21 are arranged in the X direction on each side of the transport unit 12 in the Y direction, and in each component supply unit 21, a plurality of tape feeders 22 are arranged in the X direction.
  • the component supply unit 21 is provided with a plurality of component supply locations 23 arranged in the X direction. is detachably attached. That is, each tape feeder 22 is provided with a component supply reel wound with a carrier tape containing components E at predetermined intervals. By intermittently sending out, the component E is supplied to the component supply location 23 at the tip.
  • the mounter 1 is provided with a pair of Y-axis rails 31 extending in the Y direction, a Y-axis ball screw 32 extending in the Y direction, and a Y-axis motor My for rotationally driving the Y-axis ball screw 32.
  • 34 is fixed to the nut of the Y-axis ball screw 32 while being supported by the pair of Y-axis rails 31 so as to be movable in the Y direction.
  • An X-axis ball screw 35 extending in the X-direction and an X-axis motor Mx that rotationally drives the X-axis ball screw 35 are attached to the X-axis rail 34, so that the head unit 40 can move in the X-direction along the X-axis rail 34. is fixed to the nut of the X-axis ball screw 35 while being supported by Therefore, the drive control unit 130 rotates the Y-axis ball screw 32 with the Y-axis motor My to move the head unit 40 in the Y direction, or rotates the X-axis ball screw 35 with the X-axis motor Mx to move the head unit 40 in the X direction. can be moved in any direction.
  • the head unit 40 rotatably supports the rotary head 4.
  • the rotary head 4 has a plurality (eight nozzles) of nozzles N that are circumferentially arranged at equal pitches, and each nozzle N picks up the component E.
  • the mounter 1 has a Z-axis motor Mz that moves the nozzle N up and down in the Z direction and an R-axis motor Mr that rotates the nozzle N.
  • the drive control unit 130 adjusts the height of the nozzle N with the Z-axis motor Mz, and adjusts the rotation angle of the nozzle N with the R-axis motor Mr.
  • the component E is mounted on the board B by the drive control unit 130 executing control in response to a command from the arithmetic processing unit 110.
  • the drive control unit 130 moves the nozzle N with the X-axis motor Mx and the Y-axis motor My so that the nozzle N of the rotary head 4 faces the component E supplied to the component supply location 23 from above.
  • the drive control unit 130 lowers the nozzle N by the Z-axis motor Mz to bring the nozzle N into contact with the upper surface of the component E supplied to the component supply location 23, and then the component E is placed on the nozzle N. Absorb.
  • the drive control unit 130 raises the nozzle N by the Z-axis motor Mz.
  • the rotary head 4 picks up the component E from the component supply location 23 by the nozzle N.
  • the drive control unit 130 moves the nozzle N with the X-axis motor Mx and the Y-axis motor My to cause the part E to be picked up by the nozzle N to face the land Bl on the substrate B from above.
  • the drive control unit 130 adjusts the angle of the part E picked up by the nozzle N with respect to the land Bl by using the R-axis motor Mr, and then lowers the nozzle N by the Z-axis motor Mz, thereby moving the part E to the land Bl. be placed on.
  • the component mounter 1 also includes a component recognition camera 6 arranged between the two component supply units 21 in the X direction.
  • the component recognition camera 6 is attached to the base 11 while facing upward. It is The component recognition cameras 6 are arranged on both sides of the transport section 12 in the Y direction.
  • the nozzle N that has picked up the component E from the component supply location 23 causes the component E to face the component recognition camera 6 from above before placing the component E on the land Bl. Then, the component recognition camera 6 captures an image of the component E sucked by the nozzle N from below, thereby obtaining a component recognition image Ir.
  • This component recognition image Ir is transmitted from the component recognition camera 6 to the arithmetic processing unit 110 via the imaging control unit 140, and the arithmetic processing unit 110 determines the position of the nozzle N when acquiring the component recognition image Ir and the position of the component recognition image Ir.
  • the position of the component E with respect to the nozzle N is recognized based on the position of the component E on Ir.
  • the arithmetic processing unit 110 can confirm the position of the nozzle N when the component recognition image Ir is obtained. In this way, part recognition for recognizing the position of the part E is executed.
  • the component mounter 1 also includes a component inspection camera 7 for inspecting the component E mounted on the land Bl of the board B.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the component inspection camera attached to the head unit. As shown in FIGS. 1 and 4, the component inspection camera 7 is attached to the head unit 40, and the drive control unit 130 controls the component inspection integrally with the head unit 40 by means of the X-axis motor Mx and the Y-axis motor My. Camera 7 can be moved.
  • This component inspection camera 7 faces the surface Bs of the board B from the imaging direction A.
  • lands Bl are provided on the front surface Bs of the substrate B, and the component E is mounted on the lands Bl on the front surface Bs.
  • the imaging direction A is inclined by an angle ⁇ (acute angle) with respect to the normal Bn perpendicular to the surface Bs of the substrate B.
  • the component inspection camera 7 faces the front surface Bs of the substrate B obliquely from above.
  • This component inspection camera 7 has an optical system 71 facing the surface Bs of the substrate B from the imaging direction A, and a solid-state imaging device 72 for imaging the light imaged by the optical system 71.
  • a component inspection image Ii is obtained by capturing an image of the light reflected by the component E mounted on the solid-state imaging device 72 .
  • the component inspection camera 7 has an illumination 73 that irradiates the component E mounted on the surface Bs of the board B with light from the imaging direction A.
  • the illumination 73 is composed of, for example, a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) arranged two-dimensionally.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of mounting processing executed by the component mounter of FIG. 1
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of positional deviation determination executed in the mounting processing of FIG. 7 and 8 are diagrams schematically showing an example of image processing executed in the positional deviation determination of FIG. 6.
  • FIG. Each step in FIGS. 5 and 6 is executed under the control of the arithmetic processing unit 110.
  • step S101 the transport unit 12 carries the board B into the work position 123 and fixes it at the work position 123.
  • processing for recognizing the position of the board B is executed by the arithmetic processing unit 110 based on an image of the fiducial mark attached to the board B to indicate the position of the board B, which is captured by a camera (step S102).
  • This fiducial mark can be imaged by, for example, the component inspection camera 7 or a camera provided separately.
  • step S103 the rotary head 4 picks up the component E from the component supply location 23 with the nozzle N.
  • step 104 the rotary head 4 moves the part E to a position facing the part recognition camera 6 from above, and the part recognition camera 6 images this part E to obtain a part recognition image Ir. 110 recognizes the position of the component E with respect to the nozzle N based on the component recognition image Ir.
  • step S105 the drive control unit 130 mounts the component E on the land Bl provided on the surface Bs of the substrate B while adjusting the position of the component E based on the position of the component E recognized in step S104. .
  • step S106 it is determined whether or not the component E mounted on the land Bl in step S105 is misaligned (displacement determination).
  • the component inspection camera 7 images the component E mounted in step S104 from the imaging direction A, thereby obtaining a component inspection image Ii (step S201).
  • a component inspection image Ii schematically shown in FIG.
  • This component inspection image Ii is two-dimensional image data representing luminance in multiple gradations (eg, 256 gradations), and in FIG. 7, luminance is indicated by monochrome shading. Since the component E is imaged from the imaging direction A inclined with respect to the normal Bn of the board B, the component inspection image Ii includes both the upper surface Su and the side surface Ss of the component E. The main body Eb on the upper surface Su has a low luminance (in other words, it is dark) and forms a low luminance area.
  • the electrode Ee on the upper surface Su, the electrode Ee on the side surface Ss, and the main body Eb have higher luminance (in other words, brighter) than the main body Eb on the upper surface Su, and form a high-luminance region having higher luminance than the low-luminance region. ing. That is, since the electrode Ee has metallic luster, it has a higher brightness than the main body Eb of the upper surface Su in the component inspection image Ii. Further, the amount of light reflected by the side surface Ss of the component E and reaching the component inspection camera 7 is greater than the amount of light reflected by the upper surface Su of the component E and reaching the component inspection camera 7 .
  • the side surface Ss of the component E has higher brightness than the main body Eb of the upper surface Su.
  • a linear boundary Sb1 parallel to the direction Ed1 appears between the main body Eb on the side surface Ss and the main body Eb on the upper surface Su.
  • a linear boundary Sb2 parallel to a direction Ed2 (corresponding to the X direction in this example) orthogonal to the direction Ed1 appears between the electrode Ee and the main body Eb on the upper surface Su.
  • the direction Ed1 and the direction Ed2 correspond to the extending directions of the sides of the rectangular parallelepiped of the outer shape of the component E in plan view. It is parallel to either Ed1 or direction Ed2.
  • step S202 the arithmetic processing unit 110 executes image processing for extracting edges from the component inspection image Ii. Specifically, the boundary between the low-luminance region and the high-luminance region is extracted as an edge, and the edge image Ie shown in FIG. 7 is obtained. As a result, the boundary Sb1 between the side surface Ss and the upper surface Su of the component E and the boundary Sb2 between the electrode Ee of the component E and the main body Eb can be extracted.
  • step S203 the arithmetic processing unit 110 calculates an allowable edge range Rb1 and an allowable edge range Rb2 indicating the range in which the boundaries Sb1 and Sb2 of the part E should exist. Specifically, as shown in "image processing for boundary Sb1" in FIG. Calculated.
  • This ideal boundary Pb1 is calculated based on the position where the component E is mounted (mounting position) and the external shape of the component E indicated by the component external shape data De.
  • the mounting position (X position, Y position, angle r) of the component E is the position (X position, Y position, angle r) of the nozzle N when the component E was mounted on the land Bl in step S105, and the position (X position, Y position, angle r) of step S104.
  • an allowable edge range Rb1 having a predetermined shape around the ideal boundary Pb1 is calculated. That is, the permissible edge range Rb1 corresponds to a range in which a permissible clearance is provided with respect to the ideal boundary Pb1.
  • an ideal boundary Pb2 which is the position of the ideal boundary Sb2
  • the timing for calculating the allowable edge ranges Rb1 and Rb2 is not limited to after edge extraction in step S202.
  • the edge range may be calculated in advance and stored in the storage unit 120 before edge extraction, or furthermore, before execution of positional deviation determination in FIG.
  • the arithmetic processing unit 110 checks whether the boundary Sb1 between the side surface Ss and the upper surface Su extracted at step S202 is within the allowable edge range Rb1. Further, the arithmetic processing unit 110 confirms whether each boundary Sb2 between the electrode Ee and the main body Eb extracted in step S202 falls within the corresponding allowable edge range Rb2. Then, when all of the boundaries Sb1 and Sb2 are within the corresponding allowable edge ranges Rb1 and Rb2, it is determined that there is no positional deviation of the part E ("NO" in step S204), and FIG. positional deviation determination is completed, and the flow returns to the flow chart of FIG.
  • step S204 determines that the part E has been displaced.
  • the position of the component E may be displaced due to the air pressure jetted from the nozzle N, or the component E may be displaced by floating on one side. In such a case, this can be accurately detected.
  • step S205 the arithmetic processing unit 110 records the mounting position and time of the component E at which it is determined in step S204 that the positional deviation has occurred in a log indicating the occurrence history of the positional deviation of the component E. Note that this log is stored in the storage unit 120, and is appropriately displayed on the display of the UI 150, for example, according to the operator's request. Then, the positional deviation determination in FIG. 6 is completed, and the process returns to the flowchart in FIG.
  • step S107 in FIG. 5 it is confirmed whether or not all the components E scheduled to be mounted on the board B have been mounted on the board B. If there is an unmounted board B ("NO" in step S107), the process returns to step S103. case), the transport unit 12 unloads the board B from the work position 123 (step S108), and the mounting process in FIG. 5 ends.
  • the component inspection image Ii including the upper surface Su and the side surface Ss of the component E is obtained by imaging the component E from the imaging direction A inclined with respect to the board B on which the component E is mounted. (step S201), the boundary Sb1 (first boundary) between the upper surface Su and the side surface Ss of the component E included in the component inspection image Ii is identified (step S202). In this way, by imaging the component E obliquely, the component inspection image Ii including the upper surface Su and the side surface Ss of the component E mounted on the board B, in other words, the boundary Sb1 between the upper surface Su and the side surface Ss of the component E is included.
  • the component inspection image Ii can be obtained, and the boundary Sb1 between the upper surface Su and the side surface Ss of the component E included in the component inspection image Ii can be specified. Then, based on the result of confirming whether or not the boundary Sb1 is within the allowable edge range Rb1 (first position range) indicating the allowable range of the position of the boundary Sb1 with respect to the board B, the positional deviation of the component E with respect to the board B is determined. is determined (steps S203 and S204). With such a configuration, the component E can be mounted on the board B by a simple operation such as confirming whether the boundary Sb1 between the upper surface Su and the side surface Ss of the imaged component E is within the allowable edge range Rb1.
  • a component supply unit 21 that supplies components E, and a rotary head 4 (mounting head). Further, the component recognition camera 6 acquires the positional relationship between the component E that the rotary head 4 picks up with the nozzle N and the nozzle N (in other words, the position at which the component E is picked up by the nozzle N). Then, the arithmetic processing unit 110 (positional deviation determination unit) calculates the allowable edge range Rb1 based on the positional relationship between the nozzles N of the rotary head 4 and the component E (step S203). With such a configuration, it is possible to accurately determine whether or not the component E mounted on the substrate B is misaligned according to the position of the component E picked up by the nozzle N of the rotary head 4 .
  • the part E has an electrode Ee and a main body Eb adjacent to the electrode Ee, and the part inspection camera 7 acquires a part inspection image Ii including the electrode Ee and the main body Eb.
  • the arithmetic processing unit 110 (boundary identification unit) identifies a boundary Sb2 (second boundary) between the electrode Ee and the main body Eb included in the component inspection image Ii captured by the component inspection camera 7 (step S202). ). Then, the arithmetic processing unit 110 (positional deviation determination unit) confirms whether or not the boundary Sb2 is within the allowable edge range Rb2 (second position range) indicating the allowable range of the position of the boundary Sb2 with respect to the substrate B.
  • step S203 and S204 it is determined whether or not the component E is out of position with respect to the board B (steps S203 and S204).
  • the component E mounted on the board B can be detected by a simple operation such as checking whether the boundary Sb2 between the electrode Ee of the component E imaged by the component inspection camera 7 and the main body Eb is within the allowable edge range Rb2. It is possible to determine the presence or absence of misalignment.
  • the component mounter 1 corresponds to an example of the "component mounter” of the present invention
  • the arithmetic processing unit 110 corresponds to an example of the "boundary identification unit” of the present invention
  • the arithmetic processing unit 110 corresponds to an example of the "positional deviation determination unit” of the present invention
  • the transfer unit 12 corresponds to an example of the "board transfer unit” of the present invention
  • the component supply unit 21 corresponds to an example of the "component supply unit” of the present invention.
  • the rotary head 4 corresponds to an example of the “mounting head” of the present invention
  • the component recognition camera 6 and the arithmetic processing unit 110 correspond to examples of the “holding position acquisition unit” of the present invention
  • the component inspection camera 7 corresponds to an example of the "imaging section” of the present invention
  • the substrate B corresponds to an example of the "substrate” of the present invention
  • the component E corresponds to an example of the “component” of the present invention
  • the electrode Ee corresponds to an example of the "component” of the present invention.
  • the main body Eb corresponds to an example of the "main body” of the present invention
  • the component inspection image Ii corresponds to an example of the "image” of the present invention
  • the boundary Sb1 corresponds to the "first electrode” of the present invention
  • the boundary Sb2 corresponds to an example of the "second boundary” of the present invention
  • the upper surface Su corresponds to an example of the “upper surface” of the present invention
  • the side surface Ss corresponds to the "side surface” of the present invention.
  • the allowable edge range Rb1 corresponds to an example of the "first position range” of the invention
  • the allowable edge range Rb2 corresponds to an example of the "second position range” of the invention.
  • step S203 an allowable edge range Rb1 having a predetermined shape centered on the ideal boundary Pb1 of the boundary Sb1 is calculated. presence or absence is determined.
  • the specific criteria for determining the positional deviation of the component E are not limited to this, and determination may be made based on the criteria shown in the following modification.
  • the arithmetic processing unit 110 sets a predetermined angular range from the ideal boundary Pb1 as the allowable angular range ⁇ (step S203).
  • This allowable angle range ⁇ is provided on both sides of the ideal boundary Pb1.
  • the angle of the ideal boundary Pb1 can be obtained from the angle indicated by the encoder of the R-axis motor Mr when mounting the component E and the angle of the component E with respect to the nozzle N, for example.
  • the arithmetic processing unit 110 determines that there is no misalignment of the part E (in step S204 "NO"), and if the angle formed by the boundary Sb1 indicated by the edge image Ie and the ideal boundary Pb1 is larger than the allowable angle range ⁇ , it is determined that there is positional deviation of the part E ("YES" in step S204). .
  • the arithmetic processing unit 110 sets a predetermined angle range from the ideal boundary Pb2 as the allowable angle range ⁇ (step S203).
  • the arithmetic processing unit 110 determines that there is no misalignment of the part E ("NO" in step S204). ”), and if the angle formed by the boundary Sb2 indicated by the edge image Ie and the ideal boundary Pb2 is larger than the allowable angle range ⁇ , it is determined that there is positional deviation of the part E (“YES” in step S204).
  • an allowable angle range ⁇ (first angle range) indicating the allowable range of the angle of the boundary Sb1 with respect to the substrate B is set. Then, the arithmetic processing unit 110 determines whether or not the part E is misaligned with respect to the board B based on the result of checking whether the angle of the boundary Sb1 with respect to the board B is within the allowable angle range ⁇ . With such a configuration, it is possible to determine whether or not the component E mounted on the board B is misaligned by a simple operation such as checking whether the angle of the boundary Sb1 is within the allowable angle range ⁇ .
  • an allowable angle range ⁇ (second position range) indicating the allowable range of the angle of the boundary Sb2 with respect to the substrate B is set. Then, the arithmetic processing unit 110 determines whether or not the part E is misaligned with respect to the board B based on whether the angle of the boundary Sb2 with respect to the board B is within the allowable angle range ⁇ . With such a configuration, it is possible to determine whether or not the component E mounted on the board B is misaligned by a simple operation such as checking whether the angle of the boundary Sb2 is within the allowable angle range ⁇ .
  • FIG. 9 is a block diagram showing a modification of the electrical configuration of the component mounter of FIG.
  • the modification of FIG. 9 differs from the example of FIG. 3 in that a distance sensor 8 is provided.
  • the distance sensor 8 is attached to the head unit 40 so as to face the surface Bs of the substrate B from above, and measures the distance to the surface Bs of the substrate B.
  • FIG. A stereo camera, a TOF (Time of Flight) sensor, or the like can be used as the distance sensor 8 .
  • the controller 100 also has a distance acquisition section 160 that acquires the distance measured by the distance sensor 8 .
  • This distance acquisition unit 160 calculates the warp of the substrate B fixed to the working position 123 based on the distance measured by the distance sensor 8 .
  • Such calculation of the warp of the board B can be executed, for example, during the period from the loading of the board B in step S101 to the start of picking up the component E in step S103.
  • the arithmetic processing unit 110 calculates the position of the nozzle N when the component E is mounted on the land Bl in step S105, the position of the component E with respect to the nozzle N recognized in step S104, and the board B calculated by the distance acquisition unit 160.
  • the mounting position of the part E is calculated based on the warpage of the part E.
  • An ideal boundary Pb1 is calculated based on the mounting position and the outline of the component E indicated by the component outline data De. Furthermore, an allowable edge range Rb1 or an allowable angle range ⁇ is set for this ideal boundary Pb1.
  • the ideal boundary Pb2 is also calculated based on the mounting position of the component E obtained based on the warpage of the board B and the external shape of the component E indicated by the component external shape data De. Range Rb2 or allowable angle range ⁇ is set.
  • a distance acquisition section 160 (substrate warp acquisition section) that acquires the warpage of the substrate B held by the transport section 12 (substrate holding section) is provided.
  • the arithmetic processing unit 110 positional deviation determination unit
  • FIG. With such a configuration, it is possible to accurately determine whether or not the component E mounted on the board B is misaligned according to the warp of the board B.
  • the ideal boundary Pb1 of the boundary Sb1 of the component E is calculated based on the position of the nozzle N when the component E is mounted on the board B and the position of the component E with respect to the nozzle N.
  • the position of the ideal boundary Sb1 when the component E is mounted on the land Bl without positional deviation is defined as the ideal boundary Pb1.
  • the position of the land Bl can be confirmed by referring to the board data indicating the procedure for mounting the component E on the board B, for example.
  • the presence or absence of misalignment of the component E is determined based only on the boundary Sb1 between the side surface Ss and the upper surface Su of the component E without referring to the boundary Sb2 between the electrode Ee of the component E and the main body Eb.
  • the relationship in luminance between the side surface Ss and the upper surface Su of the component E is not limited to the above example.
  • the component inspection image Ii may be captured under the condition that the brightness of the upper surface Su is higher than the brightness of the side surface Ss.
  • the mounting head that mounts the component E is not limited to the rotary type mounting head described above. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of misalignment of the component E mounted by the in-line type head unit in which a plurality of mounting heads are arranged in a row, in the same manner as described above.

Abstract

部品Eが実装された基板Bに対して傾斜した撮像方向Aから部品Eを撮像することで、部品Eの上面Suおよび側面Ssを含む部品検査画像Iiが取得されて、部品検査画像Iiに含まれる部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1(第1境界)が特定される。かかる構成では、斜めから部品Eを撮像することで撮像した部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1が許容エッジ範囲Rb1内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定できる。こうして、部品実装機1に具備される簡便な機構の部品検査カメラ7(撮像部)であっても、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定することが可能となっている。

Description

部品実装機および部品実装位置ずれ判定方法
 この発明は、基板に実装された部品の位置ずれを判定する技術に関する。
 部品が実装された基板を生産するために、特許文献1、2に示されるような部品実装機を用いることができる。この部品実装機は、部品を吸着する実装ヘッドを備え、実装ヘッドが部品供給テープのポケットから取り出した部品を基板のランドに移載することで、部品を基板に実装する。このような部品実装機では、特許文献1に示されるように、部品がランドに対して位置ずれを起こした状態で、部品が基板に実装される場合がある。
特許第4617998号公報 特開2019-36015号公報
 そこで、基板に実装された部品を撮像する撮像部を部品実装機に設けて、撮像部によって部品を撮像することで取得した画像に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定できるように、部品実装機を構成することが考えられる。ただし、例えば特許文献1の部品マウント検査装置のような検査専用装置に設けられる高精度な撮像機能を部品実装機に設けることは、コスト、配置スペースあるいは重量の増加の要因となるため必ずしも容易ではない。
 この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる技術の提供を目的とする。
 本発明に係る部品実装機は、上面および側面を有する部品が実装された基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持される基板に対して傾斜した方向から部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像を取得する撮像部と、撮像部が撮像した画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第1境界を特定する境界特定部と、基板に対する第1境界の位置の許容範囲を示す第1位置範囲内に第1境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部とを備える。
 本発明に係る部品実装位置ずれ判定方法は、上面および側面を有する部品が実装された基板に対して傾斜した方向から撮像部が部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像を取得する工程と、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第1境界を特定する工程と、基板に対する第1境界の位置の許容範囲を示す第1位置範囲内に第1境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定する工程とを備える。
 このように構成された本発明(部品実装機、部品実装位置ずれ判定方法)では、部品が実装された基板に対して傾斜した方向から部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像が取得されて、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第1境界が特定される。こうして、斜めから部品を撮像することで、基板に実装された部品の上面および側面を含む画像、換言すれば部品の上面と側面との第1境界を含む画像を取得することができ、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第1境界を特定できる。そして、基板に対する第1境界の位置の許容範囲を示す第1位置範囲内に第1境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無が判定される。かかる構成では、斜めから部品を撮像することで撮像した部品の上面と側面との第1境界が許容範囲(第1位置範囲)内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。こうして、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定することが可能となっている。
 また、第1位置範囲は、基板に対する第1境界の角度の許容範囲を示す第1角度範囲であり、位置ずれ判定部は、基板に対する第1境界の角度が第1角度範囲内にあるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、第1境界の角度が許容範囲(第1角度範囲)内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。
 また、部品を供給する部品供給部と、部品供給部によって供給された部品を把持して、基板保持部に保持される基板に実装する実装ヘッドと、実装ヘッドが把持する部品と実装ヘッドとの位置関係を取得する把持位置取得部とをさらに備え、位置ずれ判定部は、位置関係に基づき第1位置範囲を求めるように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、実装ヘッドが部品を把持する位置に応じて、基板に実装された部品の位置ずれの有無を的確に判定できる。
 また、基板保持部に保持される基板の反りを取得する基板反り取得部をさらに備え、位置ずれ判定部は、基板の反りに基づき第1位置範囲を求めるように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、基板の反りに応じて、基板に実装された部品の位置ずれの有無を的確に判定できる。
 また、部品は、電極および電極に隣接する本体を有し、撮像部は、電極および本体を含む画像を取得し、境界特定部は、撮像部が撮像した画像に含まれる電極と本体との境界である第2境界を特定し、位置ずれ判定部は、基板に対する第2境界の位置の許容範囲を示す第2位置範囲内に第2境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、撮像部が撮像した部品の電極と本体との第2境界が許容範囲(第2位置範囲)内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。
 また、第2位置範囲は、基板に対する第2境界の角度の許容範囲を示す第2角度範囲であり、位置ずれ判定部は、基板に対する第2境界の角度が第2角度範囲内であるか否かに基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、第2境界の角度が許容範囲(第2角度範囲)内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。
 本発明によれば、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定することが可能となる。
図1は本発明に係る部品実装機の一例の構成を模式的に示す平面図。 図1の部品実装機によって基板に実装される部品を模式的に示す斜視図。 図1の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図。 ヘッドユニットに取り付けられた部品検査カメラを模式的に示す図。 図1の部品実装機によって実行される実装処理の一例を示すフローチャート。 図5の実装処理で実行される位置ずれ判定の一例を示すフローチャート。 図6の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図。 図6の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図。 図1の部品実装機が備える電気的構成の変形例を示すブロック図。
 図1は本発明に係る部品実装機の一例の構成を模式的に示す平面図である。図2は図1の部品実装機によって基板に実装される部品を模式的に示す斜視図である。図3は図1の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。図1、図2および以下の図では、水平方向であるX方向、X方向に直交する水平方向であるY方向および鉛直方向であるZ方向を適宜示す。
 部品実装機1は、集積回路、トランジスター、コンデンサー等の小片状の部品Eを基板Bに実装する。図2に示す例では、部品Eは直方体の外形を有し、本体Ebと、本体Ebを挟む2個の電極Eeとを有する。こうして部品Eの両端に隣接する2個の電極Eeに対応して、基板Bには2個のランドBlが設けられ、2個の電極Eeのそれぞれが2個のランドBlに載置されることで、部品Eが基板Bに実装される。
 部品Eは互いに平行な底面Slおよび上面Suを有し、底面Slが下側を向くとともに上面Suが上側を向いた状態で、部品Eが基板Bに実装される。この部品Eは、底面Slの端と上面Suの端との間に延設された側面Ssを有し、基板Bに実装された部品Eの側面Ssは水平方向を向く。部品Eの上面Suでは、両端に電極Eeが表れ、これら電極Eeの間に本体Ebが表れる。同様に、部品Eの側面Ssでは、両端に電極Eeが表れ、これら電極Eeの間に本体Ebが表れる。
 図3に示すように、部品実装機1は、装置全体を統括的に制御するコントローラー100を備える。コントローラー100は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)で構成されたプロセッサーである演算処理部110およびHDD(Hard Disk Drive)あるいはSSD(Solid State Drive)等で構成された記憶部120を有する。この記憶部120は、部品Eの外形を示す部品外形データDeを記憶する。この部品外形データDeは、部品Eの外形が有する直方体の各辺の長さや電極Eeの幅等を示す。また、コントローラー100は、部品実装機1の駆動系を制御する駆動制御部130と、後述するカメラ6、7による部品Eの撮像を制御する撮像制御部140とを有する。さらに、部品実装機1は、UI(User Interface)150を備える。このUI150は例えばタッチパネルディスプレイによって構成され、演算処理部110は、部品実装機1の稼働状況をUI150に表示したり、UI150に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。
 図1に示すように、部品実装機1は、基板BをX方向(基板搬送方向)に搬送する搬送部12を備える。この搬送部12は、X方向に並列に配置された一対のコンベア121を基台11上に有し、コンベア121によって基板BをX方向に搬送する。これらコンベア121の間隔は、X方向に直交するY方向(幅方向)に変更可能であり、搬送部12は、搬送する基板Bの幅に応じてコンベア121の間隔を調整する。この搬送部12は、基板搬送方向であるX方向の上流側から所定の作業位置123に搬入するとともに、作業位置123で部品Eが実装された基板Bを作業位置123からX方向の下流側に搬出する。
 搬送部12のY方向の両側それぞれでは2つの部品供給部21がX方向に並んでおり、各部品供給部21では、複数のテープフィーダー22がX方向に並ぶ。部品供給部21では、X方向に並ぶ複数の部品供給箇所23が設けられており、各部品供給箇所23に供給すべき部品Eを供給するテープフィーダー22が、各部品供給箇所23に対応付けられて着脱可能に装着される。つまり、各テープフィーダー22に対しては、部品Eを所定間隔おきに収容したキャリアテープが巻き付けられた部品供給リールが配置されており、各テープフィーダー22は部品供給リールから引き出されたキャリアテープを間欠的に送り出すことで、その先端部の部品供給箇所23に部品Eを供給する。
 また、部品実装機1では、Y方向に延びる一対のY軸レール31と、Y方向に延びるY軸ボールネジ32と、Y軸ボールネジ32を回転駆動するY軸モーターMyとが設けられ、X軸レール34が一対のY軸レール31にY方向に移動可能に支持された状態でY軸ボールネジ32のナットに固定されている。X軸レール34には、X方向に延びるX軸ボールネジ35と、X軸ボールネジ35を回転駆動するX軸モーターMxとが取り付けられており、ヘッドユニット40がX軸レール34にX方向に移動可能に支持された状態でX軸ボールネジ35のナットに固定されている。したがって、駆動制御部130は、Y軸モーターMyによりY軸ボールネジ32を回転させてヘッドユニット40をY方向に移動させ、あるいはX軸モーターMxによりX軸ボールネジ35を回転させてヘッドユニット40をX方向に移動させることができる。
 ヘッドユニット40は、ロータリーヘッド4を回転可能に支持する。このロータリーヘッド4は、円周状に等ピッチで配列された複数(8本)のノズルNを有し、各ノズルNによって部品Eを吸着する。これに対して、部品実装機1は、ノズルNをZ方向に昇降させるZ軸モーターMzと、ノズルNを回転させるR軸モーターMrとを有する。そして、駆動制御部130は、Z軸モーターMzによってノズルNの高さを調整し、R軸モーターMrによってノズルNの回転角度を調整する。
 かかる部品実装機1では、演算処理部110の指令を受けて駆動制御部130が制御を実行することで、部品Eが基板Bに実装される。つまり、駆動制御部130は、X軸モーターMxおよびY軸モーターMyによってノズルNを移動させることで、部品供給箇所23に供給された部品Eに対して、ロータリーヘッド4のノズルNを上方から対向させる。続いて、駆動制御部130は、Z軸モーターMzによってノズルNを下降させることで、部品供給箇所23に供給された部品Eの上面にノズルNを当接させた後に、ノズルNに部品Eを吸着させる。さらに、駆動制御部130は、Z軸モーターMzによってノズルNを上昇させる。こうして、ロータリーヘッド4は、ノズルNによって部品供給箇所23から部品Eをピックアップする。続いて、駆動制御部130は、X軸モーターMxおよびY軸モーターMyによってノズルNを移動させることで、基板BのランドBlに対して、ノズルNに吸着される部品Eを上方から対向させる。さらに、駆動制御部130は、ノズルNにより吸着される部品EのランドBlに対する角度をR軸モーターMrによって調整してから、Z軸モーターMzによってノズルNを下降させることで、部品EをランドBlに載置する。
 また、部品実装機1は、X方向において、2個の部品供給部21の間に配置された部品認識カメラ6を備え、この部品認識カメラ6は、上方を向いた状態で基台11に取り付けられている。この部品認識カメラ6は、Y方向において搬送部12の両側に配置されている。これに対して、部品供給箇所23から部品EをピックアップしたノズルNは、ランドBlに部品Eを載置する前に、部品認識カメラ6に対して当該部品Eを上方から対向させる。そして、部品認識カメラ6は、ノズルNに吸着される部品Eを下方から撮像することで、部品認識画像Irを取得する。この部品認識画像Irは、部品認識カメラ6から撮像制御部140を介して演算処理部110に送信され、演算処理部110は、部品認識画像Irの取得時におけるノズルNの位置と、部品認識画像Irにおける部品Eの位置とに基づき、ノズルNに対する部品Eの位置を認識する。なお、演算処理部110は、各モーターMx、My、Mz、Mrのエンコーダー出力を駆動制御部130から受信することで、部品認識画像Irの取得時のノズルNの位置を確認することができる。こうして、部品Eの位置を認識する部品認識が実行される。
 また、部品実装機1は、基板BのランドBlに実装された部品Eを検査するための部品検査カメラ7を備える。この点について、図4を併用しつつ説明する。ここで、図4はヘッドユニットに取り付けられた部品検査カメラを模式的に示す図である。図1および図4に示すように、部品検査カメラ7はヘッドユニット40に取り付けられており、駆動制御部130は、X軸モーターMxおよびY軸モーターMyによって、ヘッドユニット40と一体的に部品検査カメラ7を移動させることができる。
 この部品検査カメラ7は、基板Bの表面Bsに対して撮像方向Aから対向する。ここで、基板Bの表面BsにはランドBlが設けられており、表面BsのランドBlに部品Eが載置される。図4に示すように、撮像方向Aは、基板Bの表面Bsに垂直な法線Bnに対して、角度θ(鋭角)だけ傾いている。つまり、部品検査カメラ7は、基板Bの表面Bsに斜め上方から対向する。
 この部品検査カメラ7は、基板Bの表面Bsに撮像方向Aから対向する光学系71と、光学系71によって結像された光を撮像する固体撮像素子72とを有し、基板Bの表面Bsに実装された部品Eで反射された光を固体撮像素子72によって撮像することで、部品検査画像Iiを取得する。さらに、部品検査カメラ7は、基板Bの表面Bsに実装された部品Eに対して撮像方向Aから光を照射する照明73を有する。この照明73は、例えば二次元的に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)によって構成される。
 図5は図1の部品実装機によって実行される実装処理の一例を示すフローチャートであり、図6は図5の実装処理で実行される位置ずれ判定の一例を示すフローチャートである。また、図7および図8は図6の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図である。図5および図6の各ステップは演算処理部110の制御によって実行される。
 ステップS101では、搬送部12が基板Bを作業位置123に搬入して、作業位置123に固定する。ステップS102では、基板Bの位置を示すために基板Bに付されたフィデューシャルマークをカメラによって撮像した画像に基づき基板Bの位置を認識する処理が演算処理部110によって実行される(ステップS102)。このフィデューシャルマークの撮像は、例えば部品検査カメラ7あるいはこれとは別に設けられたカメラによって実行することができる。
 ステップS103では、ロータリーヘッド4がノズルNによって部品供給箇所23から部品Eを吸着する。ステップ104では、ロータリーヘッド4は、部品認識カメラ6に上方から対向する位置に部品Eを移動させて、部品認識カメラ6がこの部品Eを撮像して部品認識画像Irを取得し、演算処理部110がノズルNに対する部品Eの位置を部品認識画像Irに基づき認識する。そして、ステップS105では、駆動制御部130は、ステップS104で認識された部品Eの位置に基づき部品Eの位置を調整しつつ、基板Bの表面Bsに設けられたランドBlに部品Eを実装する。
 ステップS106では、ステップS105でランドBlに実装された部品Eの位置ずれの有無が判定される(位置ずれ判定)。図6に示す位置ずれ判定では、部品検査カメラ7がステップS104で実装された部品Eを撮像方向Aから撮像することで、部品検査画像Iiを取得する(ステップS201)。これによって、図7に模式的に示す部品検査画像Iiが部品検査カメラ7から撮像制御部140を介して演算処理部110に送信される。
 この部品検査画像Iiは、多階調(例えば256階調)で輝度を表す二次元の画像データであり、図7では、モノクロの濃淡によって輝度が示されている。基板Bの法線Bnに対して傾斜した撮像方向Aから部品Eを撮像しているため、部品検査画像Iiは、部品Eの上面Suと側面Ssとの両方を含む。上面Suにおける本体Ebは低い輝度を有し(換言すれば暗く)、低輝度領域となっている。一方、上面Suにおける電極Ee、側面Ssにおける電極Eeおよび本体Ebは、上面Suにおける本体Ebよりも高い輝度を有し(換言すれば明るい)、低輝度領域より高い輝度を有する高輝度領域となっている。つまり、電極Eeは金属光沢を有するため、部品検査画像Iiにおいて上面Suの本体Ebより高い輝度を有する。また、部品Eの上面Suで反射されて部品検査カメラ7に到達する光量より、部品Eの側面Ssで反射されて部品検査カメラ7に到達する光量の方が多い。そのため、部品検査画像Iiにおいて、部品Eの側面Ssは、上面Suの本体Ebより高い輝度を有する。このようなコントラストを有する部品検査画像Iiでは、方向Ed1(ここの例では、Y方向に相当)に平行な直線状の境界Sb1が側面Ssの本体Ebと上面Suの本体Ebとの間に表れ、方向Ed1に直交する方向Ed2(ここの例では、X方向に相当)に平行な直線状の境界Sb2が上面Suにおける電極Eeと本体Ebとの間に表れる。ここで、方向Ed1および方向Ed2は平面視における部品Eの外形が有する直方体の辺の延設方向に相当し、換言すれば、平面視において部品Eの外形が有する直方体を規定する辺は、方向Ed1および方向Ed2のいずれかに平行となる。
 ステップS202では、演算処理部110は、部品検査画像Iiからエッジを抽出する画像処理を実行する。具体的には、低輝度領域と高輝度領域との境界がエッジとして抽出されて、図7に示すエッジ画像Ieが取得される。これによって、部品Eの側面Ssと上面Suとの境界Sb1と、部品Eの電極Eeと本体Ebとの境界Sb2とを抽出することができる。
 ステップS203では、演算処理部110は、部品Eの境界Sb1および境界Sb2が存在すべき範囲を示す許容エッジ範囲Rb1および許容エッジ範囲Rb2を算出する。具体的には、図8の「境界Sb1に対する画像処理」に示されるように、基板Bの実装位置に対する部品Eの位置ずれがない場合の理想的な場所に位置する境界Sb1が理想境界Pb1として算出される。この理想境界Pb1は、部品Eが実装された位置(実装位置)と、部品外形データDeが示す部品Eの外形とに基づき算出される。また、部品Eの実装位置(X位置、Y位置、角度r)は、ステップS105で部品EをランドBlに実装した際のノズルNの位置(X位置、Y位置、角度r)と、ステップS104で認識したノズルNに対する部品Eの位置(X位置、Y位置、角度r)とに基づき算出される。そして、理想境界Pb1を中心に所定の形状を有する許容エッジ範囲Rb1が算出される。つまり、許容エッジ範囲Rb1は、理想境界Pb1に対して許容されるクリアランスを設けた範囲に相当する。同様にして、図8の「境界Sb2に対する画像処理」に示されるように、理想的な境界Sb2の位置である理想境界Pb2と、理想境界Pb2を中心に所定の形状を有する許容エッジ範囲Rb2が算出される。なお、許容エッジ範囲Rb1、Rb2を算出するタイミングは、ステップS202のエッジ抽出の後に限られない。つまり、エッジ抽出の前、さらに言えば図6の位置ずれ判定の実行前に予めエッジ範囲を算出して、記憶部120に保存しておいてもよい。
 つまり、部品Eの外形が直方体である場合には、部品Eの搭載角度(実装時のノズルNの角度rと、ノズルNに対する部品Eの角度rの和)に対して平行あるいは直交する成分が部品検査画像Iiに含まれるはずである。また、部品外形データDeに基づき、当該成分が存在すべき範囲は限定できる。そこで、当該成分が存在すべき範囲として、許容エッジ範囲Rb1、Rb2が設定される。ここで、部品Eの搭載角度および部品外形データDeはいずれも部品Eを基板Bに実装するために必要となるデータ(実装制御データ)であり、許容エッジ範囲Rb1、Rb2はこの実装制御データに基づき設定できる。すなわち、部品Eの実装に必要となる実装制御データとは別に追加のデータを用いずに、許容エッジ範囲Rb1、Rb2を設定できる。
 ステップ204では、演算処理部110は、ステップS202で抽出した側面Ssと上面Suとの境界Sb1が許容エッジ範囲Rb1内に収まっているかを確認する。さらに、演算処理部110は、ステップS202で抽出した電極Eeと本体Ebとの各境界Sb2が対応する許容エッジ範囲Rb2内に収まっているかを確認する。そして、境界Sb1、Sb2の全てが対応する許容エッジ範囲Rb1、Rb2内に収まっている場合には、部品Eの位置ずれが生じていない(ステップS204で「NO」)と判断されて、図6の位置ずれ判定が終了して、図5のフローチャートに戻る。
 一方、境界Sb1、Sb2のいずれかが対応する許容エッジ範囲Rb1、Rb2に収まっていない場合には、部品Eの位置ずれが生じた(ステップS204で「YES」)と判断され、ステップS205に進む。これによって、例えば、部品Eを基板Bに載置する際にノズルNから噴射された風圧で部品Eが位置ずれを起こしたり、部品Eの片側が浮いてしまうことで部品Eが位置ずれを起こしたりしたような場合には、これを的確に検知できる。ステップS205では、演算処理部110は、部品Eの位置ずれの発生履歴を示すログに、ステップS204で位置ずれが生じたと判定した部品Eの実装位置と時刻とを記録する。なお、このログは、記憶部120に保存されており、例えば作業者の要求に応じてUI150のディスプレイに適宜表示される。そして、図6の位置ずれ判定が終了して、図5のフローチャートに戻る。
 図5のステップS107では、基板Bに実装予定の全ての部品Eを基板Bに実装したか否かが確認される。そして、未実装の基板Bが存在する場合(ステップS107で「NO」の場合)には、ステップS103に戻る一方、全ての部品Eの実装が完了している場合(ステップS107で「YES」の場合)には、搬送部12が作業位置123から基板Bを搬出して(ステップS108)、図5の実装処理が終了する。
 以上に説明する実施形態では、部品Eが実装された基板Bに対して傾斜した撮像方向Aから部品Eを撮像することで、部品Eの上面Suおよび側面Ssを含む部品検査画像Iiが取得されて(ステップS201)、部品検査画像Iiに含まれる部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1(第1境界)が特定される(ステップS202)。こうして、斜めから部品Eを撮像することで、基板Bに実装された部品Eの上面Suおよび側面Ssを含む部品検査画像Ii、換言すれば部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1を含む部品検査画像Iiを取得することができ、部品検査画像Iiに含まれる部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1を特定できる。そして、基板Bに対する境界Sb1の位置の許容範囲を示す許容エッジ範囲Rb1(第1位置範囲)内に境界Sb1があるか否かを確認した結果に基づき、基板Bに対する部品Eの位置ずれの有無が判定される(ステップS203、S204)。かかる構成では、斜めから部品Eを撮像することで撮像した部品Eの上面Suと側面Ssとの境界Sb1が許容エッジ範囲Rb1内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定できる。こうして、部品実装機1に具備される簡便な機構の部品検査カメラ7(撮像部)であっても、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定することが可能となっている。
 また、部品Eを供給する部品供給部21と、部品供給部21によって供給された部品Eを吸着して、搬送部12(基板保持部)に保持される基板Bに実装するロータリーヘッド4(実装ヘッド)とが具備されている。また、ロータリーヘッド4がノズルNにより吸着する部品Eと当該ノズルNとの位置関係(換言すれば、ノズルNによる部品Eの吸着位置)が、部品認識カメラ6によって取得される。そして、演算処理部110(位置ずれ判定部)は、ロータリーヘッド4のノズルNと部品Eとの位置関係に基づき許容エッジ範囲Rb1を算出する(ステップS203)。かかる構成では、ロータリーヘッド4のノズルNによる部品Eの吸着位置に応じて、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を的確に判定できる。
 また、部品Eは、電極Eeおよび電極Eeに隣接する本体Ebを有し、部品検査カメラ7は、電極Eeおよび本体Ebを含む部品検査画像Iiを取得する。これに対して、演算処理部110(境界特定部)は、部品検査カメラ7が撮像した部品検査画像Iiに含まれる電極Eeと本体Ebとの境界Sb2(第2境界)を特定する(ステップS202)。そして、演算処理部110(位置ずれ判定部)は、基板Bに対する境界Sb2の位置の許容範囲を示す許容エッジ範囲Rb2(第2位置範囲)内に境界Sb2があるか否かを確認した結果に基づき、基板Bに対する部品Eの位置ずれの有無を判定する(ステップS203、S204)。かかる構成では、部品検査カメラ7が撮像した部品Eの電極Eeと本体Ebとの境界Sb2が許容エッジ範囲Rb2内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定できる。
 このように上記の実施形態では、部品実装機1が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、演算処理部110が本発明の「境界特定部」の一例に相当し、演算処理部110が本発明の「位置ずれ判定部」の一例に相当し、搬送部12が本発明の「基板搬送部」の一例に相当し、部品供給部21が本発明の「部品供給部」の一例に相当し、ロータリーヘッド4が本発明の「実装ヘッド」の一例に相当し、部品認識カメラ6および演算処理部110が本発明の「把持位置取得部」の一例に相当し、部品検査カメラ7が本発明の「撮像部」の一例に相当し、基板Bが本発明の「基板」の一例に相当し、部品Eが本発明の「部品」の一例に相当し、電極Eeが本発明の「電極」の一例に相当し、本体Ebが本発明の「本体」の一例に相当し、部品検査画像Iiが本発明の「画像」の一例に相当し、境界Sb1が本発明の「第1境界」の一例に相当し、境界Sb2が本発明の「第2境界」の一例に相当し、上面Suが本発明の「上面」の一例に相当し、側面Ssが本発明の「側面」の一例に相当し、許容エッジ範囲Rb1が本発明の「第1位置範囲」の一例に相当し、許容エッジ範囲Rb2が本発明の「第2位置範囲」の一例に相当する。
 なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、ステップS203では、境界Sb1の理想境界Pb1を中心に含む所定形状の許容エッジ範囲Rb1が算出されて、ステップS204では、境界Sb1と許容エッジ範囲Rb1との比較に基づき部品Eの位置ずれの有無が判定されている。しかしながら、部品Eの位置ずれを判定するための具体的な基準はこれに限られず、次の変形例に示す基準に基づき判定してもよい。
 この変形例では、演算処理部110は、理想境界Pb1から所定の角度範囲を許容角度範囲αとして設定する(ステップS203)。この許容角度範囲αは、理想境界Pb1の両側に設けられる。また、理想境界Pb1の角度は、例えば、部品Eを実装する際のR軸モーターMrのエンコーダーが示す角度と、ノズルNに対する部品Eの角度とから求めることができる。そして、演算処理部110は、エッジ画像Ieが示す境界Sb1と、理想境界Pb1との成す角度が許容角度範囲α以下である場合には、部品Eの位置ずれはないと判定し(ステップS204で「NO」)、エッジ画像Ieが示す境界Sb1と、理想境界Pb1との成す角度が許容角度範囲αより大きい場合には、部品Eの位置ずれがあると判定する(ステップS204で「YES」)。
 同様に、演算処理部110は、理想境界Pb2から所定の角度範囲を許容角度範囲βとして設定する(ステップS203)。演算処理部110は、エッジ画像Ieが示す境界Sb2と、理想境界Pb2との成す角度が許容角度範囲β以下である場合には、部品Eの位置ずれはないと判定し(ステップS204で「NO」)、エッジ画像Ieが示す境界Sb2と、理想境界Pb2との成す角度が許容角度範囲βより大きい場合には、部品Eの位置ずれがあると判定する(ステップS204で「YES」)。
 この変形例では、基板Bに対する境界Sb1の角度の許容範囲を示す許容角度範囲α(第1角度範囲)が設定される。そして、演算処理部110は、基板Bに対する境界Sb1の角度が許容角度範囲α内にあるか否かを確認した結果に基づき、基板Bに対する部品Eの位置ずれの有無を判定する。かかる構成では、境界Sb1の角度が許容角度範囲α内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定できる。
 また、基板Bに対する境界Sb2の角度の許容範囲を示す許容角度範囲β(第2位置範囲)が設定される。そして、演算処理部110は、基板Bに対する境界Sb2の角度が許容角度範囲β内であるか否かに基づき、基板Bに対する部品Eの位置ずれの有無を判定する。かかる構成では、境界Sb2の角度が許容角度範囲β内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を判定できる。
 あるいは、図9に示すように部品実装機1を構成してもよい。ここで、図9は図1の部品実装機が備える電気的構成の変形例を示すブロック図である。図9の変形例が図3の例と異なるのは、距離センサー8が具備されている点である。この距離センサー8は、基板Bの表面Bsに上方から対向してヘッドユニット40に取り付けられており、基板Bの表面Bsまでの距離を測定する。かかる距離センサー8としては、ステレオカメラやTOF(Time of Flight)方式のセンサー等を使用できる。また、コントローラー100は、距離センサー8が測定した距離を取得する距離取得部160を有する。この距離取得部160は、距離センサー8が測定した距離に基づき、作業位置123に固定される基板Bの反りを算出する。かかる基板Bの反りの算出は、ステップS101で基板Bを搬入してから、ステップS103で部品Eの吸着を開始するまでの期間に例えば実行できる。
 そして、演算処理部110は、ステップS105で部品EをランドBlに実装した際のノズルNの位置と、ステップS104で認識したノズルNに対する部品Eの位置と、距離取得部160が算出した基板Bの反りとに基づき、部品Eの実装位置を算出する。そして、この実装位置と、部品外形データDeが示す部品Eの外形とに基づき、理想境界Pb1が算出される。さらに、この理想境界Pb1に対して、許容エッジ範囲Rb1あるいは許容角度範囲αが設定される。同様に、理想境界Pb2も、基板Bの反りに基づき求められた部品Eの実装位置と、部品外形データDeが示す部品Eの外形とに基づき算出され、この理想境界Pb2に対して、許容エッジ範囲Rb2あるいは許容角度範囲βが設定される。
 この変形例では、搬送部12(基板保持部)に保持される基板Bの反りを取得する距離取得部160(基板反り取得部)が具備されている。そして、演算処理部110(位置ずれ判定部)は、基板Bの反りに基づき、許容エッジ範囲Rb1あるいは許容角度範囲α(第1位置範囲)を求める。かかる構成では、基板Bの反りに応じて、基板Bに実装された部品Eの位置ずれの有無を的確に判定できる。
 また、上記実施形態では、部品Eを基板Bに実装した際のノズルNの位置や、ノズルNに対する部品Eの位置に基づき、部品Eの境界Sb1の理想境界Pb1が算出されている。しかしながら、ランドBlの位置と、部品外形データDeが示す部品Eの外形とに基づき、ランドBlに対して位置ずれなく部品Eが実装された場合の理想的な境界Sb1の位置を理想境界Pb1として算出してもよい。部品Eの境界Sb2の理想境界Pb2についても同様である。なお、ランドBlの位置は、例えば基板Bへ部品Eを実装する手順を示す基板データを参照することで確認できる。
 また、部品Eの電極Eeと本体Ebとの境界Sb2を参照せずに、部品Eの側面Ssと上面Suとの境界Sb1のみに基づき、部品Eの位置ずれの有無を判定するように構成してもよい。
 また、部品検査画像Iiにおいて、部品Eの側面Ssと上面Suとの輝度の関係は、上記の例に限られない。例えば、上面Suの輝度が側面Ssの輝度より高くなる条件で、部品検査画像Iiを撮像しても構わない。
 また、部品Eを実装する実装ヘッドは、上記のロータリータイプの実装ヘッドに限られない。したがって、複数の実装ヘッドを一列に配列したインライン型のヘッドユニットにより実装された部品Eの位置ずれの有無を、上述と同様に判定することができる。
 1…部品実装機
 110…演算処理部(境界特定部、位置ずれ判定部、把持位置取得部)
 12…搬送部(基板搬送部)
 21…部品供給部
 4…ロータリーヘッド(実装ヘッド)
 6…部品認識カメラ(把持位置取得部)
 7…部品検査カメラ(撮像部)
 B…基板
 E…部品
 Ee…電極
 Eb…本体
 Ii…部品検査画像(画像)
 Sb1…境界(第1境界)
 Sb2…境界(第2境界)
 Su…上面
 Ss…側面
 Rb1…許容エッジ範囲(第1位置範囲)
 Rb2…許容エッジ範囲(第2位置範囲)
 
 

Claims (7)

  1.  上面および側面を有する部品が実装された基板を保持する基板保持部と、
     前記基板保持部により保持される前記基板に対して傾斜した方向から前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する撮像部と、
     前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第1境界を特定する境界特定部と、
     前記基板に対する前記第1境界の位置の許容範囲を示す第1位置範囲内に前記第1境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部と
    を備えた部品実装機。
  2.  前記第1位置範囲は、前記基板に対する前記第1境界の角度の許容範囲を示す第1角度範囲であり、
     前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第1境界の角度が前記第1角度範囲内にあるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する請求項1に記載の部品実装機。
  3.  前記部品を供給する部品供給部と、
     前記部品供給部によって供給された前記部品を把持して、前記基板保持部に保持される前記基板に実装する実装ヘッドと、
     前記実装ヘッドが把持する前記部品と前記実装ヘッドとの位置関係を取得する把持位置取得部と
    をさらに備え、
     前記位置ずれ判定部は、前記位置関係に基づき前記第1位置範囲を求める請求項1または2に記載の部品実装機。
  4.  前記基板保持部に保持される前記基板の反りを取得する基板反り取得部をさらに備え、
     前記位置ずれ判定部は、前記基板の前記反りに基づき前記第1位置範囲を求める請求項1ないし3のいずれか一項に記載の部品実装機。
  5.  前記部品は、電極および前記電極に隣接する本体を有し、
     前記撮像部は、前記電極および前記本体を含む前記画像を取得し、
     前記境界特定部は、前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記電極と前記本体との境界である第2境界を特定し、
     前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第2境界の位置の許容範囲を示す第2位置範囲内に前記第2境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する請求項1ないし4のいずれかい一項に記載の部品実装機。
  6.  前記第2位置範囲は、前記基板に対する前記第2境界の角度の許容範囲を示す第2角度範囲であり、
     前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第2境界の角度が前記第2角度範囲内であるか否かに基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する請求項5に記載の部品実装機。
  7.  上面および側面を有する部品が実装された基板に対して傾斜した方向から撮像部が前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する工程と、
     前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第1境界を特定する工程と、
     前記基板に対する前記第1境界の位置の許容範囲を示す第1位置範囲内に前記第1境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する工程と
    を備え部品実装位置ずれ判定方法。
     
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