(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を保持するノズルと、
前記ノズルを任意の角度に回転駆動する回転駆動部と、
前記ノズルに保持された電子部品の画像を上方から見ることできるように配置され、前記電子部品を撮像する認識カメラと、
前記認識カメラを前記電子部品に対向して移動自在としたＸＹテーブルと、
予め前記ノズルの回転中心位置データと前記電子部品サイズが記憶されている記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された電子部品サイズを用い、認識カメラ視野より小さい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心が一致するように前記ＸＹテーブルを駆動し、前記認識カメラの視野より大きい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心がずれるように、前記記憶装置に記憶されている前記ノズルの回転中心位置データまたは前記電子部品サイズにより前記認識カメラの移動位置を算出し、前記ＸＹテーブルを駆動して前記算出された移動位置に前記認識カメラを移動させ、電子部品の一部が前記認識カメラの視野に写るようにするコントローラと、
前記認識カメラの視野より小さい電子部品を認識する場合、前記認識カメラから得られる前記電子部品の認識画像により電子部品の一括認識を行い、前記認識カメラの視野より大きい電子部品を認識する場合、前記回転駆動部により、前記ノズルに保持されている電子部品の姿勢を、複数回変更させ、姿勢変更毎に前記認識カメラから得られる前記電子部品の部分認識画像より電子部品を認識する部品認識手段と
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを任意の角度に回転駆動する回転駆動部と、前記ノズルに保持された電子部品の画像を上方から見ることできるように配置され、前記電子部品を撮像する認識カメラと、前記認識カメラを前記電子部品に対向して移動自在としたＸＹテーブルを備え、予め前記ノズルの回転中心位置データと電子部品サイズが記憶されている電子部品実装装置による電子部品の実装方法であって、
記憶された前記電子部品サイズを用い、カメラ視野サイズ以下の大きさの電子部品を認識する場合、前記テーブルにより前記認識カメラ視野中心と前記ノズル回転中心の位置を合わせて、前記認識カメラから得られる前記電子部品の認識画像より電子部品を一括認識し、カメラ視野サイズ以上の大きさの電子部品を認識する場合、前記認識カメラ視野中心と前記ノズル回転中心がずれるように、記憶されている前記ノズルの回転中心位置データまたは前記電子部品サイズにより前記認識カメラの移動位置を算出し、前記ＸＹテーブルを駆動して前記算出された移動位置に前記認識カメラを移動させ、電子部品の一部が前記認識カメラの視野に写るようにし、続いて前記回転駆動部により、前記ノズルに保持されている電子部品の姿勢を、複数回変更させ、姿勢変更毎に前記認識カメラから得られる前記電子部品の部分認識画像より電子部品を認識し、
認識された電子部品の中心と前記ノズルの回転中心とのズレ量を求め、このズレ量を基に電子部品装着時の位置補正を行うこと
を特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板上に装着する電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子回路基板の高密度化、高機能化、集積回路電子部品の大型化が進み、それに伴い電子部品実装装置の高精度化が求められており、このため、電子部品を正確に認識し、位置を補正して電子回路基板上に実装する必要が生じてきている。このとき、必要な実装精度から認識カメラの視野サイズが選定されているため、視野サイズより大きい電子部品を認識する場合には分割認識手段が用いられる。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、電子部品実装装置における電子部品の認識動作の一例について説明する。
図９（ａ）は認識カメラの視野10と電子部品２とこの電子部品２を保持するノズル１の関係を示している。このように、電子部品２がカメラ視野10より小さい場合、ノズル１の位置を視野中心に合わせることにより電子部品２の認識が可能となる。
【０００４】
図９（ｂ）は、電子部品２がカメラ視野10より大きい場合を示している。この場合、電子部品２の認識を行うため、ノズル１とカメラ視野10の相対位置を矢印で示すように移動させ分割認識を行う必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、カメラ視野10よりサイズの大きい電子部品２を認識するためには、分割認識を行う必要があるが、ノズル１とカメラ視野10の相対位置を移動させるためには、ノズル１、またはカメラ（視野10）が、電子部品２に対向した平面上を自在に移動できる構成になっている必要がある。このため、ノズル１とカメラの相対位置を移動できない構成の電子部品実装装置では、電子部品の分割認識ができないという問題があった。
【０００６】
また、ノズル１とカメラ視野10の相対位置を移動させて分割認識を行う方式では複数回、画像を取り込むため１視野での認識方式と比較して認識時間がかかってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ノズルとカメラの相対位置を移動しない場合であっても電子部品の分割認識を可能とし、さらに分割認識と１視野認識を併用可能とし、１視野で認識できる電子部品の場合には１視野で認識を行い認識時間の短縮を可能とする電子部品実装装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の電子部品実装装置は、電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを任意の角度に回転駆動する回転駆動部と、前記ノズルに保持された電子部品の画像を上方から見ることできるように配置され、前記電子部品を撮像する認識カメラと、前記認識カメラを前記電子部品に対向して移動自在としたＸＹテーブルと、予め前記ノズルの回転中心位置データと前記電子部品サイズが記憶されている記憶装置と、前記記憶装置に記憶された電子部品サイズを用い、認識カメラ視野より小さい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心が一致するように前記ＸＹテーブルを駆動し、前記認識カメラの視野より大きい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心がずれるように、前記記憶装置に記憶されている前記ノズルの回転中心位置データまたは前記電子部品サイズにより前記認識カメラの移動位置を算出し、前記ＸＹテーブルを駆動して前記算出された移動位置に前記認識カメラを移動させ、電子部品の一部が前記認識カメラの視野に写るようにするコントローラと、前記認識カメラの視野より小さい電子部品を認識する場合、前記認識カメラから得られる前記電子部品の認識画像により電子部品の一括認識を行い、前記認識カメラの視野より大きい電子部品を認識する場合、前記回転駆動部により、前記ノズルに保持されている電子部品の姿勢を、複数回変更させ、姿勢変更毎に前記認識カメラから得られる前記電子部品の部分認識画像より電子部品を認識する部品認識手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の電子部品実装装置は、電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを任意の角度に回転駆動する回転駆動部と、前記ノズルに保持された電子部品の画像を上方から見ることできるように配置され、前記電子部品を撮像する認識カメラと、前記認識カメラを前記電子部品に対向して移動自在としたＸＹテーブルと、予め前記ノズルの回転中心位置データと前記電子部品サイズが記憶されている記憶装置と、前記記憶装置に記憶された電子部品サイズを用い、認識カメラ視野より小さい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心が一致するように前記ＸＹテーブルを駆動し、前記認識カメラの視野より大きい電子部品と認識する場合、前記認識カメラの視野中心と前記ノズルの回転中心がずれるように、前記記憶装置に記憶されている前記ノズルの回転中心位置データまたは前記電子部品サイズにより前記認識カメラの移動位置を算出し、前記ＸＹテーブルを駆動して前記算出された移動位置に前記認識カメラを移動させ、電子部品の一部が前記認識カメラの視野に写るようにするコントローラと、前記認識カメラの視野より小さい電子部品を認識する場合、前記認識カメラから得られる前記電子部品の認識画像により電子部品の一括認識を行い、前記認識カメラの視野より大きい電子部品を認識する場合、前記回転駆動部により、前記ノズルに保持されている電子部品の姿勢を、複数回変更させ、姿勢変更毎に前記認識カメラから得られる前記電子部品の部分認識画像より電子部品を認識する部品認識手段とを備えたことを特徴とするものであり、
ノズルの回転中心位置が所定の位置より変化している場合または電子部品サイズが所定のサイズより変化している場合においても、正常に電子部品の分割認識を行うことが可能となり、この電子部品の認識によって得られたズレ量を基に装着時に補正を行うことにより、電子部品を回路基板に精度よく正確に装着することが可能となるという作用を有する。
【００１１】
請求項２記載の電子部品実装方法は、電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを任意の角度に回転駆動する回転駆動部と、前記ノズルに保持された電子部品の画像を上方から見ることできるように配置され、前記電子部品を撮像する認識カメラと、前記認識カメラを前記電子部品に対向して移動自在としたＸＹテーブルを備え、予め前記ノズルの回転中心位置データと電子部品サイズが記憶されている電子部品実装装置による電子部品の実装方法であって、
記憶された前記電子部品サイズを用い、カメラ視野サイズ以下の大きさの電子部品を認識する場合、前記テーブルにより前記認識カメラ視野中心と前記ノズル回転中心の位置を合わせて、前記認識カメラから得られる前記電子部品の認識画像より電子部品を一括認識し、カメラ視野サイズ以上の大きさの電子部品を認識する場合、前記認識カメラ視野中心と前記ノズル回転中心がずれるように、記憶されている前記ノズルの回転中心位置データまたは前記電子部品サイズにより前記認識カメラの移動位置を算出し、前記ＸＹテーブルを駆動して前記算出された移動位置に前記認識カメラを移動させ、電子部品の一部が前記認識カメラの視野に写るようにし、続いて前記回転駆動部により、前記ノズルに保持されている電子部品の姿勢を、複数回変更させ、姿勢変更毎に前記認識カメラから得られる前記電子部品の部分認識画像より電子部品を認識し、認識された電子部品の中心と前記ノズルの回転中心とのズレ量を求め、このズレ量を基に電子部品装着時の位置補正を行うことを特徴とするものであり、
ノズルの回転中心位置が所定の位置より変化している場合、または電子部品サイズが所定のサイズより変化している場合においても、正常に電子部品の分割認識を行うことが可能となり、この電子部品の認識によって得られたズレ量を基に装着時に補正を行うことにより、電子部品を回路基板に精度よく正確に装着することが可能となるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。
【００１７】
図１において、１は電子部品２を吸着し保持するノズルであり、このノズル１は回転駆動部３により任意の角度に回転可能とされている。図１ではこの回転駆動部３を、パルスモータ11と、このモータ11の回転軸に連結された第１歯車12と、ノズル１の回転中心５を回転中心とし、第１歯車に噛合する第２歯車13から構成している。なお、パルスモータ11に代えて、ＡＣサーボモータを使用することもできる。
【００１８】
また図１において、７は２枚のミラー14，15を対向させて構成され、電子部品２の底面に対向して一方のミラー14を配置することにより、他方のミラー15により電子部品２の画像を上方から見ることができるようにした鏡構造体であり、この鏡構造体７の他方のミラー15の上方位置に、認識カメラ４が、図２に示すように、ノズル１の回転中心５と認識視野中心６を異なる位置にして配置されている。
【００１９】
この認識カメラ４により撮像された画像信号は、部品認識装置８へ入力される。この部品認識装置８は、入力した画像信号により電子部品２の画像を認識する画像処理部21と、この画像処理部21により認識された複数の部分画像を合成する画像合成部22と、回転駆動部３のパルスモータ11へ回転駆動信号を出力してノズル１、すなわち電子部品２の姿勢を回転変更させるモータ駆動部23と、上記部分画像のデータなどを記憶する記憶部24と、電子部品実装装置のコントローラ（図示せず）からの部品認識指令信号に応じて、上記画像処理部21、画像合成部22、モータ駆動部23、および記憶部24を統括駆動するコントロール部25から構成されている。
【００２０】
上記構成による部品認識機構の作用を、図２（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
ステップ−１
コントロール部25は部品認識指令信号を入力すると、画像処理部21を駆動して認識カメラ４により撮像された画像信号により電子部品２の部分画像を認識させ、この部分画像データを一旦記憶部24へ格納させる。
ステップ−２
次に、コントロール部25は回転駆動部３を駆動して、たとえば図２（ｂ）に示すように、ノズル１、すなわち電子部品２の姿勢を９０°回転させる。
【００２１】
上記ステップ−１とステップ−２を繰り返す〔図２（ｃ），（ｄ）〕。
ステップ−３
ステップ−２によるノズル１、すなわち電子部品２の姿勢の変更が３回実行され、ステップ−１による電子部品２の４回の部分画像の認識が終了すると、画像合成部22へ記憶部24に記憶された部分画像データを出力して、電子部品２の全体画像を認識させる。
ステップ−４
認識された電子部品２の中心とノズル１の回転中心５とのズレ量を求めて出力する。
【００２２】
このように、回転駆動部３によりノズル１、すなわち電子部品２の姿勢を複数回変更させ、姿勢変更毎に部分画像を取り込み、部分認識を行うことにより電子部品２の外形認識を行うことができ、得られたズレ量を基に装着時に位置補正を行うことにより、電子部品２を回路基板に精度よく正確に装着することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。上記実施の形態１の構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
７’は２枚のミラー14，15に加えてハーフミラー16を設けて構成した、鏡構造体であり、ハーフミラー16によっても電子部品２の画像を上方から見ることができるようにしている。この鏡構造体７’のハーフミラー16の上方位置に、第２の認識カメラ４Ｂが、図４に示すように、第１の認識カメラ４Ａと認識視野中心６をずらして設置されている。認識カメラ４Ａの視野中心６Ａはノズル回転中心５とずれており、認識カメラ４Ｂの視野中心６Ｂはノズル回転中心５と一致している。
【００２５】
上記構成により、部品認識装置８のコントロール部25は、部品認識指令信号により認識カメラ視野より小さい電子部品２を認識する場合、認識カメラ４Ｂの画像信号を画像処理部21へ入力して電子部品２の画像を一括認識させ、部品認識指令信号により認識カメラ視野より大きい電子部品２を認識する場合、認識カメラ４Ａの画像信号を画像処理部21へ入力し、上記実施の形態１の場合と同様に、回転駆動部３によりノズル１、すなわち電子部品２の姿勢を回転変更させることにより、複数回の画像取り込みを行い電子部品２の分割認識を行う。
【００２６】
このように、ノズル１と認識カメラ４Ａ，４Ｂの相対位置を変化させることなく１視野認識と多視野分割認識が可能となり、１視野認識が可能な小型電子部品２の場合にはノズル回転中心とカメラ視野中心の一致するカメラ４Ｂを使用し、大型電子部品に対してはカメラ視野中心とノズル回転中心の異なる認識カメラ４Ａを使用することにより認識時間を短縮することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。上記実施の形態１の構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図５において、９は、鏡構造体７および認識カメラ４を、電子部品２に対向して移動自在としたＸＹテーブル（駆動機構）であり、このＸＹテーブル９の駆動により、認識カメラ４とノズル１、すなわち電子部品２の相対位置関係を変化させることができる。ＸＹテーブル９は、たとえばＡＣサーボモータなどのアクチュエータにより駆動される。なお、ノズル１および回転駆動部３を逆にＸＹテーブル９により移動自在としてもよい。
【００２９】
また図５において、31は予めノズル１の回転中心位置データや電子部品サイズが記憶されている記憶装置、32は記憶装置31に記憶されたノズル回転中心位置データや電子部品サイズを用いノズル回転中心位置５とカメラ視野中心６との位置関係を演算し、ＸＹテーブル９を駆動するＸＹテーブル９のコントローラである。
【００３０】
上記構成により、ＸＹテーブル９のコントローラ32は、認識カメラ視野より小さい電子部品２を認識する場合、図６（ａ）に示すように、認識視野中心６とノズル回転中心５が一致するようにＸＹテーブル９を駆動し、認識カメラ視野より大きい電子部品２を認識する場合、図６（ｂ）に示すように、カメラ視野中心６とノズル回転中心５がずれるようにＸＹテーブル９を駆動し、電子部品２の一部がカメラ視野に写るようする。部品認識装置８による部品の認識方法は上記実施の形態と同様であり、認識カメラ視野より小さい電子部品２を認識する場合、電子部品２の一括認識を行い、認識カメラ視野より大きい電子部品２を認識する場合、回転駆動部３によりノズル１、すなわち電子部品２の姿勢を変更させることにより、複数回の部分画像の取り込みを行い電子部品２の分割認識を行う。
【００３１】
このようにＸＹテーブル９により、認識カメラ４とノズル１、すなわち電子部品２の相対位置関係を変化させることにより、一括認識と分割認識の両立が可能となる。
【００３２】
このとき、カメラ視野サイズを有効に使う必要があることから、分割認識を行う場合、認識視野に対するノズルの位置は図６（ｂ）に示すように視野中心６から視野の角方向にのびる直線上となる。このため、ＸＹテーブル９によりノズル回転中心５とカメラ視野中心６を変化させる範囲は１方向であってもよく、このときＸＹテーブル９を簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。
【００３３】
ＸＹテーブル９のコントローラ32によるノズル回転中心位置５とカメラ視野中心６との位置関係の演算と、ＸＹテーブル９の駆動について説明する。
ノズル回転中心位置５が変化した場合の動作を図７に示す。
【００３４】
ノズル位置５が（ΔＸ，ΔＹ）変化した場合、電子部品２がカメラ視野に入りきらず、分割認識が不可能となる。このとき、ＸＹテーブル９によりノズル回転中心５とカメラ視野中心６の位置関係を（ΔＸ，ΔＹ）変化させることにより、電子部品２を分割認識可能となる。
【００３５】
次に電子部品サイズが変化した場合の動作を図８に示す。
認識カメラ視野サイズをＸ、電子部品外形サイズをＬ、電子部品のズレなどのための余裕を、ΔＬとすると、ノズル中心５とカメラ視野中心６の相対位置ΔＸは、
ΔＸ＝（Ｌ＋２ΔＬ−Ｘ）／２
と計算される位置関係にあればよい。よって、電子部品サイズが変化した場合であっても分割認識が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノズルの回転中心位置が所定の位置より変化している場合、または電子部品サイズが所定のサイズより変化している場合においても、正常に分割認識を行うことができ、得られたズレ量を基に装着時に補正を行うことにより、電子部品を回路基板に精度よく正確に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。
【図２】同電子部品実装装置の部品認識機構の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。
【図４】同電子部品実装装置の部品認識機構の動作説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３における電子部品実装装置の部品認識機構の構成図である。
【図６】同電子部品実装装置の部品認識機構の動作説明図である。
【図７】同電子部品実装装置の部品認識機構の動作説明図である。
【図８】同電子部品実装装置の部品認識機構の動作説明図である。
【図９】従来の電子部品実装装置の部品認識の動作説明図である。
【符号の説明】
１    ノズル
２    電子部品
３    回転駆動部
４，４Ａ，４Ｂ    認識カメラ
５    ノズル回転中心
６，６Ａ，６Ｂ    認識カメラ視野中心
７，７’    鏡構造体
８    部品認識装置（部品認識手段）
９    ＸＹテーブル（駆動機構）
11    パルスモータ
12，13    歯車
14，15    ミラー
16    ハーフミラー
21    画像処理部
22    画像合成部
23    モータ駆動部
24    記憶部
25    コントロール部
31    記憶装置
32    ＸＹテーブルのコントローラ（算出手段）
【図１】
0003647146.tif 000002
【図２】
0003647146.tif 000003
【図３】
0003647146.tif 000004
【図４】
0003647146.tif 000005
【図５】
0003647146.tif 000006
【図６】
0003647146.tif 000007
【図７】
0003647146.tif 000008
【図８】
0003647146.tif 000009
【図９】
0003647146.tif 000010