(57)【要約】【課題】部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の画像を、該部品よりも視野サイズが小さいカメラで複数回に分けて撮像して取り込む部品画像取り込み方法において、カメラに対して吸着ノズルを一方向（Ｙ方向）のみに相対移動させる構成の部品実装機を使用して従来より大きな部品の画像を取り込むことができるようにする。【解決手段】吸着ノズルに吸着した部品をカメラの視野に対して所定角度回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品を所定方向に前記カメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリア画像を取り込んでこれら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成する。この後、全ての回転角度における部品回転画像を合成して、部品を認識する部品合成画像を作成する。【選択図】図３Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の画像を、該部品よりも視野サイズが小さいカメラで複数回に分けて撮像して取り込む部品画像取り込み装置において、
前記吸着ノズルを所定角度ずつ回転させて該吸着ノズルに吸着した部品を前記カメラの視野に対して所定角度ずつ回転させる回転手段と、
前記吸着ノズルに吸着した部品を所定角度回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品を所定方向に前記カメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリア画像を取り込んでこれら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成する部品回転画像作成手段と、
前記部品回転画像作成手段で作成した全ての回転角度における部品回転画像を合成して前記部品を認識する部品合成画像を作成する部品合成画像作成手段と
を備えていることを特徴とする部品画像取り込み装置。
【請求項２】
前記部品回転画像作成手段は、前記吸着ノズルに吸着した部品を前記カメラの視野に対して４５度ずつ回転させて、回転角度が４５度ずつ異なる部品回転画像を作成することを特徴とする請求項１に記載の部品画像取り込み装置。
【請求項３】
部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の画像を、該部品よりも視野サイズが小さいカメラで複数回に分けて撮像して取り込む部品画像取り込み方法において、
前記吸着ノズルに吸着した部品を前記カメラの視野に対して所定角度回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品を所定方向に前記カメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリア画像を取り込んでこれら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成する処理と、
全ての回転角度における部品回転画像を合成して前記部品を認識する部品合成画像を作成する処理と
を含むことを部品画像取り込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の画像を、該部品よりも視野サイズが小さいカメラで複数回に分けて撮像して取り込む部品画像取り込み装置及び部品画像取り込み方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
部品実装機においては、吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像して、その画像処理結果に基づいて、該部品の種類や吸着姿勢の良否等を判定するようにしている。
【０００３】
しかし、撮像対象となる部品のサイズがカメラの視野サイズよりも大きい場合には、１枚の撮像画像に部品が収まりきらないため、特許文献１（特許第３４９８０７４号公報）に記載されているように、部品の撮像範囲をＹ方向又はＸＹ両方向に複数の撮像エリアに分割し、カメラの視野に対して、吸着ノズル（装着ヘッド）をＹ方向又はＸＹ方向に相対移動させて該吸着ノズルに吸着した部品の各撮像エリアをそれぞれ撮像して複数の撮像エリアの画像を取得し、これら複数の撮像エリアの画像をＹ方向又はＸＹ両方向につなぎ合わせて部品全体の画像を作成するようにしたものがある。
【０００４】
また、特許文献２（特開平１０−１３０９７号公報）に記載されているように、カメラの視野中心に対して吸着ノズルの中心をずらした位置で該吸着ノズルを９０度ずつ回転させて該吸着ノズルに吸着した部品を９０度ずつ回転させ、該部品の４つの撮像エリアをそれぞれ撮像して４つの撮像エリアの画像を取得し、これら４つの撮像エリアの画像をつなぎ合わせて部品全体の画像を作成するようにしたものがある。
【特許文献１】特許第３４９８０７４号公報（段落［００６４］等参照）
【特許文献２】特開平１０−１３０９７号公報（第４頁、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、カメラに対して吸着ノズル（装着ヘッド）をＹ方向のみに相対移動させる構成（Ｘ方向にはカメラと吸着ノズルが一体的に移動する構成）の部品実装機の実施例と、カメラに対して吸着ノズルをＸＹ両方向に相対移動させる構成の部品実装機の実施例が記載されている。前者（カメラに対して吸着ノズルをＹ方向のみに相対移動させる構成の部品実装機）では、部品の撮像エリアをＹ方向に沿って複数の撮像エリアに分割することになるため、部品のＸ方向寸法がカメラの視野サイズより大きい場合には、当該部品のＸ方向の両辺側部分がカメラの視野からはみ出てしまい、部品全体の画像を取り込むことができない。従って、この部品画像取り込み方法は、部品のＸ方向寸法がカメラの視野サイズを越える大きい部品の撮像には適用できない。
【０００６】
一方、後者（カメラに対して吸着ノズルをＸＹ両方向に相対移動させる構成の部品実装機）では、部品をＸＹ両方向にそれぞれ複数の撮像エリアに分割できるため、部品のＸＹ両方向の寸法が共にカメラの視野サイズより大きい場合でも、カメラに対して吸着ノズルをＸＹ両方向に相対移動させて部品全体の画像を取り込むことができる。しかし、この部品画像取り込み方法は、カメラに対して吸着ノズルを一方向（Ｙ方向）のみに相対移動させる構成の部品実装機には適用できない。
【０００７】
また、特許文献２の部品画像取り込み方法では、カメラの視野中心に対して吸着ノズルの中心をずらした位置で該吸着ノズルを９０度ずつ回転させて該吸着ノズルに吸着した部品を９０度ずつ回転させ、該部品の４つの撮像エリアをそれぞれ撮像して４つの撮像エリアの画像を取得し、これら４つの撮像エリアの画像をつなぎ合わせて部品全体の画像を作成するようにしているため、撮像可能な部品の最大サイズがカメラの視野サイズに対してＸＹ両方向にそれぞれ２倍程度に制限されてしまい、それ以上に大きい部品の撮像には適用できない。
【０００８】
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、カメラに対して吸着ノズル（装着ヘッド）を一方向（Ｙ方向）のみに相対移動させる構成の部品実装機を使用して、従来より大きな部品の画像を取り込むことができる部品画像取り込み装置及び部品画像取り込み方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の画像を、該部品よりも視野サイズが小さいカメラで複数回に分けて撮像して取り込む部品画像取り込み装置において、前記吸着ノズルを所定角度ずつ回転させて該吸着ノズルに吸着した部品を前記カメラの視野に対して所定角度ずつ回転させる回転手段と、前記吸着ノズルに吸着した部品を所定角度回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品を所定方向に前記カメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリア画像を取り込んでこれら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成する部品回転画像作成手段と、前記部品回転画像作成手段で作成した全ての回転角度における部品回転画像を合成して前記部品を認識する部品合成画像を作成する部品合成画像作成手段とを備えた構成としたものである。
【００１０】
この構成では、吸着ノズルを所定角度回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させてカメラで撮像した複数の撮像エリア画像を一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成し、全ての回転角度における部品回転画像を合成して部品合成画像を作成するため、カメラに対して吸着ノズルを一方向（Ｙ方向）のみに相対移動させる構成の部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像する場合に、撮像対象となる部品のＸＹ両方向の寸法がカメラの視野サイズに比べてかなり大きい部品であっても、その部品の合成画像を作成して該部品を認識することができる。
【００１１】
この場合、請求項２のように、吸着ノズルに吸着した部品をカメラの視野に対して４５度ずつ回転させて、回転角度が４５度ずつ異なる部品回転画像を作成するようにしても良い。このように、回転角度が４５度ずつ異なる部品回転画像を作成する場合は、１つの部品の合成画像を作成するのに合計４つの部品回転画像を作成することになる。隣接する部品回転画像間の回転角度が小さくなるほど、１つの部品の合成画像を作成するのに必要な部品回転画像の数が増加し、部品回転画像の数が増加するほど、より大きな部品の合成画像を作成することができる。従って、撮像対象となる部品のサイズに応じて吸着ノズルの回転角度（隣接する部品回転画像間の回転角度）を設定すれば良い。
【００１２】
尚、請求項３に係る発明は、前述した請求項１に係る発明と同じ技術思想を、異なるカテゴリーで表現したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２に基づいて部品実装機の構成を説明する。ここで、図１は部品実装機の平面図、図２は部品実装機の側面図である。
【００１４】
部品実装機は、ベース３０上に、回路基板３１をＸ方向に搬送するコンベア３２が設けられ、このコンベア３２に沿って２つの実装ステージ２１と２台のＸＹロボット２２が配置されている。
【００１５】
各実装ステージ２１のＹ方向両側に、それぞれ多数のテープフィーダ３３がセットされている。各ＸＹロボット２２の構成は、コンベア３２と平行に設けられたＸスライドガイド３５上に、回路基板３１の搬送方向（Ｘ方向）に移動する例えば２つのＸスライド３６が設けられ、各Ｘスライド３６にそれぞれＹ方向に移動するＹスライド（図示せず）を介して装着ヘッド３７が設けられ、各装着ヘッド３７に、部品を吸着する吸着ノズル（図示せず）が下向きに設けられている。吸着ノズルは、回転機構（回転手段）によって任意の回転角度に回転可能となっている。
【００１６】
各ＸＹロボット２２は、各々の装着ヘッド３７の位置が２つのＸスライド３６間の内側（後述するノズルステーション３９側）に寄せて配置されている。つまり、搬入側（左側）のＸスライド３６にはその右側に装着ヘッド３７が設けられ、搬出側（右側）のＸスライド３６にはその左側に装着ヘッド３７が設けられている。
【００１７】
各Ｘスライド３６には、それぞれ画像取り込み部３８（カメラの光学系）が２つずつ設けられている。各画像取り込み部３８は、Ｘ方向の位置が装着ヘッド３７と同一で、且つ、Ｙ方向位置がコンベア３２とテープフィーダ３３との間に位置している。これにより、各装着ヘッド３７がテープフィーダ３３側から回路基板３１上の実装位置へＸＹ方向に移動する過程で、Ｘスライド３６と一体的にＸ方向に移動する画像取り込み部３８上を装着ヘッド３７が必ず通過するため、装着ヘッド３７が電子部品を吸着してから回路基板３１に実装するまでの途中で、装着ヘッド３７を停止させなくても、装着ヘッド３７に吸着した電子部品の画像をカメラで確実に取り込むことができるようになっている。
【００１８】
この場合、画像取り込み部３８（カメラの視野）に対して装着ヘッド３７（吸着ノズル）がＹ方向のみに相対移動し、Ｘ方向には画像取り込み部３８（カメラ）と装着ヘッド３７（吸着ノズル）とが一体的に移動する構成となっている。
【００１９】
更に、本実施例では、２台のＸＹロボット２２の装着ヘッド３７がそれぞれ別の回路基板３１に電子部品を実装するように構成され、コンベア３２上に２つの回路基板３１を並べてクランプした位置（つまり２つの実装ステージ２１）で実装作業を行うようになっている。
【００２０】
また、２つの実装ステージ２１間の位置には、取替え用の吸着ノズルをＹ方向に並べてセットするノズルステーション３９が設けられ、各ＸＹロボット２２の装着ヘッド３７に吸着保持している吸着ノズルを、ノズルステーション３９に置かれた吸着ノズルと取り替え可能となっている。従って、ノズルステーション３９は、２台のＸＹロボット２２の装着ヘッド３７で共通して使用するノズルステーションとなっている。図２に示すように、ノズルステーション３９は、コンベア３２の上面よりも高い位置に設けられている。
【００２１】
ノズルステーション３９を共用する２台のＸＹロボット２２は、各々の装着ヘッド３７がノズルステーション３９を越えて隣の実装ステージ２１へ移動しないように、各々の装着ヘッド３７の移動範囲が、ノズルステーション３９の両側に設けたメカストッパ４０によって制限されている。
【００２２】
前述したように、本実施例の部品実装機は、画像取り込み部３８（カメラ）に対して装着ヘッド３７（吸着ノズル）がＹ方向のみに相対移動し、Ｘ方向には画像取り込み部３８（カメラ）と装着ヘッド３７（吸着ノズル）とが一体的に移動する構成となっている。この構成において、装着ヘッド３７の吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像する際に、当該部品のサイズがカメラの視野サイズよりも大きい場合には、次のようにして部品の合成画像を作成する。以下、吸着ノズルを４５度ずつ回転させて、回転角度が４５度ずつ異なる部品回転画像を作成する例を説明する。
【００２３】
まず、図３Ａに示すように、吸着ノズルを回転させない位置（０度）で、部品の撮像範囲をＹ方向に複数の撮像エリア（図３Ａでは３つの撮像エリア）に分割し、カメラの視野に対して、吸着ノズル（装着ヘッド）をＹ方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品をＹ方向にカメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリアの画像を取り込み、これら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせて、０度方向の部品回転画像を作成する。この際、隣接する撮像エリア画像のオーバーラップ部分には、部品の同一部分が撮像されている。
【００２４】
この後、図３Ｂに示すように、吸着ノズルを４５度回転させて、吸着ノズルに吸着した部品をカメラの視野に対して４５回転させる。この位置で、カメラの視野に対して、吸着ノズル（装着ヘッド）をＹ方向に所定距離ずつ移動させて該吸着ノズルに吸着した部品をＹ方向にカメラの視野サイズより少し小さい距離ずつ移動させて該カメラで撮像した複数の撮像エリアの画像を取り込み、これら複数の撮像エリア画像を少しずつオーバーラップさせて一列につなぎ合わせて、４５度方向の部品回転画像を作成する。
【００２５】
この後、図３Ｃに示すように、吸着ノズルを更に４５度回転させて（初期位置から９０度回転させて）、吸着ノズルに吸着した部品をカメラの視野に対して更に４５回転させ（初期位置から９０度回転させ）、上記と同様の方法で、９０度方向の部品回転画像を作成する。
【００２６】
以後、同様にして、図３Ｄに示すように、吸着ノズルに吸着した部品をカメラの視野に対して更に４５回転させ（初期位置から１３５度回転させ）、上記と同様の方法で、１３５度方向の部品回転画像を作成する。
【００２７】
以上のようにして、回転角度が４５度ずつ異なる４つの部品回転画像を作成した後、図３Ｅに示すように、４つの部品回転画像を合成して部品合成画像を作成する。この際、例えば、各角度方向の部品回転画像における部品の輪郭が完全に合致するように４つの部品回転画像を合成して部品合成画像を作成すれば良い。これにより、図３Ｅに２点鎖線で示す領域が認識可能な仮想画面となり、この仮想画面内に収まるサイズの部品が認識可能である。尚、図３Ｅに２点鎖線で示す仮想画面では、４つのコーナ部を認識できないが、部品実装機の一般的な画像処理の傾向として、問題ない場合が多い。但し、４つのコーナ部を認識する必要がある場合は、仮想画面のサイズを、４つのコーナ部を認識できるまで縮小すれば良い。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｄのようにして部品回転画像を作成する処理と、図３Ｅのようにして部品合成画像を作成する処理は、部品実装機の制御コンピュータ（図示せず）によって実行される。これにより、部品実装機の制御コンピュータは、特許請求の範囲でいう部品回転画像作成手段及び部品合成画像作成手段として機能する。
【００２９】
以上説明した本実施例では、吸着ノズルを所定角度（例えば４５度）回転させる毎に該吸着ノズルを所定方向に所定距離ずつ移動させてカメラで撮像した複数の撮像エリア画像を一列につなぎ合わせた部品回転画像を作成し、全ての回転角度における部品回転画像を合成して部品合成画像を作成するため、カメラに対して吸着ノズルを一方向（Ｙ方向）のみに相対移動させる構成の部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像する場合に、撮像対象となる部品のＸＹ両方向の寸法がカメラの視野サイズに比べてかなり大きい部品であっても、その部品の合成画像を作成して該部品を認識することができる。
【００３０】
尚、本実施例では、吸着ノズルを４５度ずつ回転させて部品回転画像を作成するため、１つの部品の合成画像を作成するのに合計４つの部品回転画像を作成することになる。隣接する部品回転画像間の回転角度が小さくなるほど、１つの部品の合成画像を作成するのに必要な部品回転画像の数が増加し、部品回転画像の数が増加するほど、より大きな部品の合成画像を作成することができる。従って、撮像対象となる部品のサイズに応じて吸着ノズルの回転角度（隣接する部品回転画像間の回転角度）を設定すれば良い。
【００３１】
その他、本発明は、部品実装機の構成を適宜変更しても良く、要は、カメラに対して吸着ノズルが一方向のみに相対移動し、他方向にはカメラと吸着ノズルとが一体的に移動する構成の部品実装機に適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例を示す電子部品実装機の平面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す電子部品実装機の側面図である。
【図３Ａ】０度方向の部品回転画像を作成する処理を説明する図である。
【図３Ｂ】４５度方向の部品回転画像を作成する処理を説明する図である。
【図３Ｃ】９０度方向の部品回転画像を作成する処理を説明する図である。
【図３Ｄ】１３５度方向の部品回転画像を作成する処理を説明する図である。
【図３Ｅ】部品合成画像を作成する処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１…実装ステージ、２２…ＸＹロボット、３１…回路基板、３２…コンベア、３３…テープフィーダ、３５…Ｘスライドガイド、３６…Ｘスライド、３７…装着ヘッド、３８…画像取り込み部（カメラの視野）、３９…ノズルステーション
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2010021248.tif 000008
【図３Ｅ】
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