(57)【要約】  この部品実装装置（１００）は、基板（Ｐ）の実装位置に対して部品（３１）を実装する実装ヘッド（４２）と、基板の実装位置を撮像可能な撮像部（８）と、撮像部により撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部（９）とを備える。そして、制御部は、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。
2016203638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、
前記基板の実装位置を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部により撮像した前記実装位置の前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている、部品実装装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記部品の実装前に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置に下降している時に前記部品の実装前画像を撮像し、前記部品の実装後に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置から上昇している時に前記部品の実装後画像を撮像し、
前記制御部は、前記実装前画像と前記実装後画像とを比較することにより実装状態を判定する、請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記実装ヘッドが前記部品を吸着した後に前記基板の実装位置に到達した時点から、前記部品の実装後に前記基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、前記実装位置における前記基板の高さ情報を取得して、取得した前記実装位置における前記基板の高さ情報を用いて前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている、請求項１または２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記制御部は、実装状態を判定するための前記実装位置の前記部品の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、前記実装位置における前記基板の高さ情報を取得するように構成されている、請求項３に記載の部品実装装置。
【請求項５】
前記撮像部は、複数の方向から撮像可能に構成されている、請求項４に記載の部品実装装置。
【請求項６】
前記撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、前記単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む、請求項５に記載の部品実装装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するにあたり、前記実装位置における前記基板の高さ情報を用いて、前記部品の有無が判定可能な大きさに決定するように構成されている、請求項３〜６のいずれか１項に記載の部品実装装置。
【請求項８】
前記制御部は、実装状態を判定する前記部品に隣接する他の部品および基板特徴部が入らないように前記実装判定領域を決定するように構成されている、請求項７に記載の部品実装装置。
【請求項９】
前記実装ヘッドに吸着された前記部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記実装位置における前記基板の高さに加えて、前記吸着状態撮像部により撮像した前記部品に対する吸着位置にも基づいて、前記実装判定領域を決定するように構成されている、請求項３〜８のいずれか１項に記載の部品実装装置。
【請求項１０】
基板の実装位置に対して部品を実装するステップと、
前記基板の実装位置を前記部品の実装前に撮像するステップと、
前記基板の実装位置を前記部品の実装後に撮像するステップと、
前記部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に、撮像した前記実装位置の前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップとを備える、部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品実装装置および部品実装方法に関し、特に、基板における部品の実装位置を撮像可能な部品実装装置および部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板における部品の実装位置を撮像可能な部品実装装置が知られている。このような部品実装装置は、たとえば、特開２０１４−９３３９０号公報に開示されている。【０００３】
上記特開２０１４−９３３９０号公報には、基板の実装位置に対して電子部品を実装する搭載ヘッドと、基板の実装位置を撮像可能なカメラとを備える電子部品実装装置が開示されている。この電子部品実装装置では、全ての電子部品を基板に実装してから、カメラにより撮像した画像に基づいて電子部品の基板への実装判定が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９３３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特開２０１４−９３３９０号公報の電子部品実装装置では、全ての電子部品を基板に実装してから、カメラにより撮像した画像に基づいて電子部品の基板への実装判定が行われるため、一部の電子部品の実装不良がある場合でも、全ての電子部品を実装するまで、実装不良を検出することができないという不都合がある。このため、実装不良を直ちに検出することが困難であるという問題点がある。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、部品の基板への実装不良を直ちに検出することが可能な部品実装装置および部品実装方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面による部品実装装置は、基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、基板の実装位置を撮像可能な撮像部と、撮像部により撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部とを備え、制御部は、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。【０００８】
この発明の第１の局面による部品実装装置では、上記のように、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部を設ける。これにより、次の部品の実装完了までに、前の部品の実装状態を判定することができるので、部品の基板への実装不良を直ちに検出することができる。その結果、全ての部品を基板に実装してから実装状態を判定する場合と異なり、実装不良を検出するまでに複数の部品が基板に実装されることによる部品の実装ロスを抑制することができる。【０００９】
上記第１の局面による部品実装装置において、好ましくは、撮像部は、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に部品の実装前画像を撮像し、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に部品の実装後画像を撮像し、制御部は、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装状態を判定する。このように構成すれば、実装の直前および直後に撮像した実装前画像および実装後画像が比較されるので、複数の部品の実装位置に対する画像のデータを保存するための記憶部を設ける必要がない。また、実装ヘッドの下降動作中および上昇動作中に撮像が行われるので、実装ヘッドの下降動作および上昇動作と撮像動作とを別個に行う場合に比べて、撮像動作のために別途追加的に時間がかかるのを防止することができる。【００１０】
上記第１の局面による部品実装装置において、好ましくは、制御部は、実装ヘッドが部品を吸着した後に基板の実装位置に到達した時点から、部品の実装後に基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、実装位置における基板の高さ情報を取得して、取得した実装位置における基板の高さ情報を用いて部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装位置の実際の高さ情報に基づいて、画像内の実装位置における部品の位置を精度よく取得することができる。その結果、部品の基板への実装状態の判定を精度よく行うことができる。また、実装ヘッドが上昇を完了する時点までに実装位置における基板の高さ情報を取得することにより、タクトタイムのロスを抑制しつつ、基板の高さ情報を取得することができる。【００１１】
上記実装位置における基板の高さ情報を取得する構成において、好ましくは、制御部は、実装状態を判定するための実装位置の部品の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、実装位置における基板の高さ情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装の前後の少なくとも一方の画像に基づいて、部品の実装位置の実際の高さを精度よく取得することができる。【００１２】
この場合、好ましくは、撮像部は、複数の方向から撮像可能に構成されている。このように構成すれば、複数の方向から撮像された画像に基づいて、部品の実装位置の実際の高さを容易に精度よく取得することができる。【００１３】
上記撮像部が複数の方向から撮像可能な構成において、好ましくは、撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む。このように構成すれば、複数のカメラ、または、単一のカメラの視野を分割する光学系により、基板の実装位置を複数の方向から容易に撮像することができる。【００１４】
上記実装位置における基板の高さ情報を取得する構成において、好ましくは、制御部は、部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するにあたり、実装位置における基板の高さ情報を用いて、部品の有無が判定可能な大きさに決定するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装位置の実際の高さに基づいて、実装判定領域を小さい領域に絞り込むことができるので、周辺部品の吹き飛ばしなどのノイズに起因する誤判定を抑制することができる。その結果、部品の基板への実装状態の判定を精度よく行うことができる。【００１５】
この場合、好ましくは、制御部は、実装状態を判定する部品に隣接する他の部品および基板特徴部が入らないように実装判定領域を決定するように構成されている。このように構成すれば、対象の部品に隣接する他の部品の影響および基板特徴部に起因する誤判定を抑制することができるので、部品の基板への実装判定をより精度よく行うことができる。【００１６】
上記実装位置における基板の高さ情報を取得する構成において、好ましくは、実装ヘッドに吸着された部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部をさらに備え、制御部は、実装位置における基板の高さに加えて、吸着状態撮像部により撮像した部品に対する吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定するように構成されている。このように構成すれば、実装位置の基板の高さに加えて、部品の吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定することができるので、部品の基板への実装判定の精度をより向上させることができる。【００１７】
この発明の第２の局面による部品実装方法は、基板の実装位置に対して部品を実装するステップと、基板の実装位置を部品の実装前に撮像するステップと、基板の実装位置を部品の実装後に撮像するステップと、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に、撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップとを備える。【００１８】
この発明の第２の局面による部品実装方法では、上記のように、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に、撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップを設ける。これにより、次の部品の実装完了までに、前の部品の実装状態を判定することができるので、部品の基板への実装不良を直ちに検出することが可能な部品実装方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、部品の基板への実装不良を直ちに検出することが可能な部品実装装置および部品実装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態による部品実装装置の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態による部品実装装置のヘッドユニットの部品吸着時の側面図である。
【図３】本発明の実施形態による部品実装装置のヘッドユニットの部品装着時の側面図である。
【図４】本発明の実施形態による部品実装装置の撮像画像による搭載判定を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態による部品実装装置における検出枠を補正するために算出される基板面高さのステレオマッチングによる算出方法を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態による部品実装装置の吸着動作時の制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態による部品実装装置の装着動作時の制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の変形例による部品実装装置のヘッドユニットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（部品実装装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態による部品実装装置１００の構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、部品実装装置１００は、一対のコンベア２により基板ＰをＸ方向に搬送し、実装作業位置Ｍにおいて基板Ｐに部品３１を実装する部品実装装置である。
【００２４】
部品実装装置１００は、基台１と、一対のコンベア２と、部品供給部３と、ヘッドユニット４と、支持部５と、一対のレール部６と、部品認識撮像部７と、撮像ユニット８と、制御部９とを備えている。なお、部品認識撮像部７は、請求の範囲の「吸着状態撮像部」の一例であり、撮像ユニット８は、請求の範囲の「撮像部」の一例である。
【００２５】
一対のコンベア２は、基台１上に設置され、基板ＰをＸ方向に搬送するように構成されている。また、一対のコンベア２は、搬送中の基板Ｐを実装作業位置Ｍで停止させた状態で保持するように構成されている。また、一対のコンベア２は、基板Ｐの寸法に合わせてＹ方向の間隔を調整可能に構成されている。
【００２６】
部品供給部３は、一対のコンベア２の外側（Ｙ１側およびＹ２側）に配置されている。また、部品供給部３には、複数のテープフィーダ３ａが配置されている。
【００２７】
テープフィーダ３ａは、複数の部品３１を所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き付けられたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ３ａは、リールを回転させて部品３１を保持するテープを送出することにより、テープフィーダ３ａの先端から部品３１を供給するように構成されている。ここで、部品３１は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの電子部品を含む。
【００２８】
ヘッドユニット４は、一対のコンベア２および部品供給部３の上方位置に配置されており、ノズル４１（図２参照）が下端に取り付けられた複数（５つ）の実装ヘッド４２と、基板認識カメラ４３とを含んでいる。
【００２９】
実装ヘッド４２は、昇降可能（Ｚ方向に移動可能）に構成され、負圧発生機（図示せず）によりノズル４１の先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ３ａから供給される部品３１を吸着して保持し、基板Ｐにおける実装位置（図２参照）に部品３１を装着（実装）するように構成されている。
【００３０】
基板認識カメラ４３は、基板Ｐの位置を認識するために、基板ＰのフィデューシャルマークＦを撮像するように構成されている。そして、フィデューシャルマークＦの位置を撮像して認識することにより、基板Ｐにおける部品３１の実装位置を正確に取得することが可能である。
【００３１】
支持部５は、モータ５１を含んでいる。支持部５は、モータ５１を駆動させることにより、支持部５に沿ってヘッドユニット４をＸ方向に移動させるように構成されている。支持部５は、両端部が一対のレール部６により支持されている。
【００３２】
一対のレール部６は、基台１上に固定されている。Ｘ１側のレール部６は、モータ６１を含んでいる。レール部６は、モータ６１を駆動させることにより、支持部５を一対のレール部６に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動させるように構成されている。ヘッドユニット４が支持部５に沿ってＸ方向に移動可能であるとともに、支持部５がレール部６に沿ってＹ方向に移動可能であることによって、ヘッドユニット４はＸＹ方向に移動可能である。
【００３３】
部品認識撮像部７は、基台１の上面上に固定されている。部品認識撮像部７は、一対のコンベア２の外側（Ｙ１側およびＹ２側）に配置されている。部品認識撮像部７は、部品３１の実装に先立って部品３１の吸着状態（吸着姿勢）を認識するために、実装ヘッド４２のノズル４１に吸着された部品３１を下側（Ｚ２側）から撮像するように構成されている。これにより、実装ヘッド４２のノズル４１に吸着された部品３１の吸着状態を制御部９により取得することが可能である。
【００３４】
撮像ユニット８は、ヘッドユニット４に取り付けられている。これにより、撮像ユニット８は、ヘッドユニット４がＸＹ方向に移動することにより、ヘッドユニット４と共にＸＹ方向に移動するように構成されている。また、図３に示すように、撮像ユニット８は、部品３１が実装位置に正常に実装されたか否かの判定（実装判定）を行うために、実装位置の部品３１の実装前後の画像を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット８は、基板Ｐの実装位置の高さを測定するための画像を撮像するように構成されている。撮像ユニット８は、複数のカメラ８１と、照明８２とを含んでいる。これにより、撮像ユニット８は、基板Ｐの実装位置を複数の方向（角度）から撮像することが可能である。
【００３５】
具体的には、撮像ユニット８は、図５に示すように、基板面Ｐｂに対してそれぞれの撮像方向が互いに異なる傾き角度（θＨおよびθＬ）から撮像するように構成されている。また、撮像ユニット８のカメラ８１は、基板面Ｐｂに対する実装位置を含む鉛直面内（ＹＺ面内）において隣接して配置されている。
【００３６】
照明８２は、カメラ８１による撮像の際に発光するように構成されている。照明８２は、カメラ８１の周囲に設けられている。照明部８２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源を有している。
【００３７】
撮像ユニット８は、図４に示すように、部品３１を吸着し、吸着された部品３１を基板Ｐの実装位置に実装（搭載）する前、実装位置に向かって実装ヘッド４２が下降している際に、部品３１の実装前の実装位置を含む所定領域を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット８は、部品３１を基板Ｐの実装位置に実装（搭載）した後、実装位置から実装ヘッド４２が上昇している際に、部品３１の実装後の実装位置を含む所定領域を撮像するように構成されている。
【００３８】
制御部９は、ＣＰＵを含んでおり、一対のコンベア２による基板Ｐの搬送動作、ヘッドユニット４による実装動作、部品認識撮像部７や撮像ユニット８による撮像動作などの部品実装装置１００の全体の動作を制御するように構成されている。
【００３９】
ここで、本実施形態では、制御部９は、撮像ユニット８により撮像した実装位置の部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。具体的には、制御部９は、部品３１の実装完了から次の部品３１の実装完了までの動作中に部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。次の部品３１を吸着するまでに部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態が判定されることが好ましい。また、制御部９は、図４に示すように、実装位置の部品３１の実装（搭載）前の画像と、実装位置の部品３１の実装（搭載）後の画像との差分画像を取得する。そして、制御部９は、取得した差分画像に基づいて、部品３１の実装が正常に行われたか否かを判定する。なお、制御部９は、対象の部品３１を基準として撮像した画像に実装判定領域を設定する。そして、制御部９は、設定した実装判定領域同士の差分画像を取得するように構成されている。
【００４０】
また、制御部９は、撮像ユニット８が、部品３１の実装前に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置に下降している時に部品３１の実装前画像を撮像し、部品３１の実装後に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置から上昇している時に部品３１の実装後画像を撮像するように制御するように構成されている。また、制御部９は、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装状態を判定するように構成されている。
【００４１】
具体的には、制御部９は、実装ヘッド４２が部品３１を吸着した後に基板Ｐの実装位置に到達した時点から、部品３１の実装後に基板Ｐの実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、実装位置における基板Ｐの高さ情報を取得するように構成されている。そして、制御部９は、取得した実装位置における基板Ｐの高さ情報を用いて部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されている。部品３１の実装後の実装ヘッド４２の上昇完了するまでの時間には、実装ヘッド４２の上昇の後、水平方向移動を始めるまでの時間も含む。
【００４２】
つまり、本実施形態では、制御部９は、撮像部ユニット８の複数の方向の撮像画像に基づいて、基板Ｐの実装位置の高さを取得するように構成されている。具体的には、制御部９は、図５に示すように、基準面Ｐｓに対する基板Ｐの基板面Ｐｂの高さをステレオマッチングにより取得するように構成されている。
【００４３】
一方のカメラ８１により傾き角度θＨで対象物（基板面Ｐｓの所定位置）が撮像され、他方のカメラ８１により傾き角度θＬで対象物が撮像される。そして、傾き角度θＨによる撮像画像と、傾き角度θＬによる撮像画像とをステレオマッチングすることにより、２つの撮像画像の間の視差ｐ（ｐｉｘｅｌ）を求める。ここで、カメラ８１のカメラ分解能をＲ（μｍ／ｐｉｘｅｌ）とすると、式（１）により距離Ａ（μｍ）が求められる。
Ａ＝ｐ×Ｒ／ｓｉｎ（θＨ−θＬ）  ・・・（１）
【００４４】
そして、式（１）により求めた距離Ａを用いて、式（２）により基準面Ｐｓに対する基板面Ｐｂの基板面高さｈｐ（μｍ）が求めるられる。
ｈｐ＝Ａ×ｓｉｎ（θＬ）  ・・・（２）
【００４５】
また、本実施形態では、制御部９は、取得した基板Ｐの実装位置の高さに基づいて、部品３１の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するように構成されている。制御部９は、基板Ｐが基準面よりも高い位置にある場合、実装判定領域を画像中において実装位置がずれる方向（たとえば、上方向）にずらして設定するとともに、基板Ｐが基準面よりも低い位置にある場合、実装判定領域を画像中において実装位置がずれる方向（たとえば、下方向）にずらして設定する。また、制御部９は、実装動作中に基板Ｐの実装位置の高さを取得して、取得した基板Ｐの実装位置の高さに基づいて、実装判定領域を決定するように構成されている。
【００４６】
具体的には、制御部９は、実装状態を判定するための実装位置の部品３１の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、実装位置における基板Ｐの高さ情報を取得するように構成されている。また、制御部９は、部品３１の実装（装着）前に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置に下降している時に撮像を行う制御、および、部品３１の実装（装着）後に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置から上昇している時に撮像を行う制御を行うように構成されている。
【００４７】
また、制御部９は、実装領域の周辺の周辺領域を含まず、部品３１の有無が判定可能な大きさに実装判定領域を決定するように構成されている。具体的には、制御部９は、部品３１の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するにあたり、実装位置における基板Ｐの高さ情報を用いて、部品３１の有無が判定可能な大きさに決定するように構成されている。
【００４８】
詳しくは、制御部９は、実装状態を判定する部品３１に隣接する他の部品３１および基板特徴部が入らないように実装判定領域を決定するように構成されている。基板特徴部は、たとえば、パターン、シルク、電極、半田などを含む。
【００４９】
また、制御部９は、実装位置における基板Ｐの高さに加えて、部品認識撮像部７により撮像した部品３１に対する吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定するように構成されている。具体的には、制御部９は、ノズル４１に対する部品３１の吸着位置のずれ量に基づいて、実装判定領域を調整する。また、制御部９は、実装状態を判定するための実装位置の部品３１の実装前の画像を用いて、基板Ｐの実装位置の高さを取得するように構成されている。具体的には、制御部９は、部品３１の実装前または実装後に撮像する画像を、２つのカメラ８１により撮像し、実装位置の高さを取得するために用いる。また、制御部９は、２つのカメラ８１により撮像した画像のうち、少なくとも一方を用いて、実装判定を行う。
【００５０】
（吸着動作時の制御処理）
次に、図６を参照して、部品実装装置１００の制御部９による吸着動作時の制御処理についてフローチャートに基づいて説明する。
【００５１】
ステップＳ１において、実装ヘッド４２（ノズル４１）の下降中に撮像ユニット８により供給位置の部品３１の撮像が行われる。ステップＳ２において、実装ヘッド４２（ノズル４１）が下降端に到着したら、撮像ユニット８により部品３１の撮像が行われる。つまり、実装ヘッド４２（ノズル４１）により、部品３１が吸着される時に撮像が行われる。ステップＳ３において、実装ヘッド４２（ノズル４１）の上昇中に撮像ユニット８により部品３１の供給位置の撮像が行われる。つまり、正常に部品３１が実装ヘッド４２（ノズル４１）に吸着された場合は、対象の部品３１が供給位置にない状態の画像が撮像される。
【００５２】
ステップＳ４において、撮像された画像に基づいて部品認識が行われる。ステップＳ５において、部品認識に成功したか否かが判断される。部品認識に成功すれば、吸着動作時の制御処理が終了される。一方、部品認識に失敗すれば、ステップＳ６に進み、エラーにより運転が停止される。ステップＳ７において、下降中・下降端・上昇中における撮像画像が出力される。その後、吸着動作時の制御処理が終了される。なお、他の実装ヘッド４２（ノズル４１）に対しての吸着動作を引き続き行う場合、ステップＳ１〜Ｓ７の処理が繰り返される。
【００５３】
（装着動作時の制御処理）
次に、図７を参照して、部品実装装置１００の制御部９による装着動作時の制御処理についてフローチャートに基づいて説明する。
【００５４】
ステップＳ１１において、部品認識撮像部７により撮像された画像に基づいて、実装ヘッド４２（ノズル４１）に吸着された部品３１の認識が行われる。ステップＳ１２において、部品３１の認識結果に基づいて、実装判定領域（検出枠）の補正データが取得される。つまり、ノズル４１に対する部品３１の吸着位置のずれ量に基づいて、実装判定領域を調整するための補正データが取得される。
【００５５】
ステップＳ１３において、実装ヘッド４２（ノズル４１）の下降中に撮像ユニット８により基板Ｐの実装位置の撮像が行われる。つまり、基板Ｐの実装位置に対象の部品３１が装着（実装）されていない状態の画像が撮像される。ステップＳ１４において、撮像された画像に基づいて、ステレオマッチングが行われて、基板Ｐの実装位置の高さが計測される。ステップＳ１５において、実装ヘッド４２（ノズル４１）の上昇中に撮像ユニット８により基板Ｐの実装位置の撮像が行われる。つまり、正常に部品３１が装着された場合は、基板Ｐの実装位置に対象の部品３１が装着（実装）された状態の画像が撮像される。
【００５６】
ステップＳ１６において、下降中（部品３１装着前）に撮像した画像と、上昇中（部品３１装着後）に撮像した画像とを重ねる位置合わせが行われる。ステップＳ１７において、実装判定領域（検出枠）の部品認識結果分の位置補正が行われる。そして、ステップＳ１８において、実装判定領域（検出枠）の高さ測定結果分の位置補正が行われる。これにより、対象の部品３１が映っていると推定される画像上に実装判定領域（検出枠）が設定される。
【００５７】
ステップＳ１９において、実装判定領域（検出枠）内の差分画像が生成される。つまり、下降中（部品３１装着前）に撮像した画像の実装判定領域と、上昇中（部品３１装着後）に撮像した画像の実装判定領域との差分により画像が生成される。ステップＳ２０において、生成された差分画像に基づいて、搭載ＯＫ／ＮＧ判定（実装判定）が行われる。つまり、差分画像の所定の位置に対象の部品３１があれば、搭載ＯＫ（部品３１が正常に実装された）と判定される。また、差分画像の所定の位置に対象の部品３１がなければ、搭載ＮＧ（部品３１が正常に実装されていない）と判定される。
【００５８】
ステップＳ２１において、部品３１の搭載が成功したか（部品３１が正常に実装されたか）否かが判断される。部品３１の搭載が成功すれば、装着動作時の制御処理が終了される。一方、部品３１の搭載に失敗すれば、ステップＳ２２に進み、エラーにより運転が停止される。ステップＳ２３において、下降中／上昇中における撮像画像が出力される。その後、装着動作時の制御処理が終了される。なお、他の実装ヘッド４２（ノズル４１）による装着を引き続き行う場合、ステップＳ１１〜Ｓ２３の処理が繰り返される。
【００５９】
（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６０】
本実施形態では、上記のように、部品３１の実装完了から次の部品３１の実装完了までの動作中に部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部９を設ける。これにより、次の部品３１の実装完了までに、前の部品３１の実装状態を判定することができるので、部品３１の基板Ｐへの実装不良を直ちに検出することができる。その結果、全ての部品３１を基板Ｐに実装してから実装状態を判定する場合と異なり、実装不良を検出するまでに複数の部品３１が基板Ｐに実装されることによる部品３１の実装ロスを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、撮像ユニット８を、部品３１の実装前に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置に下降している時に部品３１の実装前画像を撮像し、部品３１の実装後に実装ヘッド４２が基板Ｐの実装位置から上昇している時に部品３１の実装後画像を撮像するように構成する。また、制御部９を、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装状態を判定するように構成する。これにより、実装の直前および直後に撮像した実装前画像および実装後画像が比較されるので、複数の部品３１の実装位置に対する画像のデータを保存するための記憶部を設ける必要がない。また、実装ヘッド４２の下降動作中および上昇動作中に撮像が行われるので、実装ヘッド４２の下降動作および上昇動作と撮像動作とを別個に行う場合に比べて、撮像動作のために別途追加的に時間がかかるのを防止することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、制御部９を、実装ヘッド４２が部品３１を吸着した後に基板Ｐの実装位置に到達した時点から、部品３１の実装後に基板Ｐの実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、実装位置における基板Ｐの高さ情報を取得して、取得した実装位置における基板Ｐの高さ情報を用いて部品３１の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成する。これにより、部品３１の実装位置の実際の高さ情報に基づいて、画像内の実装位置における部品３１の位置を精度よく取得することができる。その結果、部品３１の基板Ｐへの実装状態の判定を精度よく行うことができる。また、実装ヘッド４２が上昇を完了する時点までに実装位置における基板Ｐの高さ情報を取得することにより、タクトタイムのロスを抑制しつつ、基板Ｐの高さ情報を取得することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、制御部９を、実装状態を判定するための実装位置の部品３１の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、実装位置における基板Ｐの高さ情報を取得するように構成する。これにより、部品３１の実装の前後の少なくとも一方の画像に基づいて、部品３１の実装位置の実際の高さを精度よく取得することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、撮像ユニット８を、複数の方向から撮像可能に構成する。これにより、複数の方向から撮像された画像に基づいて、部品３１の実装位置の実際の高さを容易に精度よく取得することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、撮像ユニット８は、複数のカメラ８１を含む。これにより、複数のカメラ８１により、基板Ｐの実装位置を複数の方向から容易に撮像することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、制御部９を、部品３１の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するにあたり、実装位置における基板Ｐの高さ情報を用いて、部品３１の有無が判定可能な大きさに決定するように構成する。これにより、部品３１の実装位置の実際の高さに基づいて、実装判定領域を小さい領域に絞り込むことができるので、周辺部品の吹き飛ばしなどのノイズに起因する誤判定を抑制することができる。その結果、部品３１の基板Ｐへの実装状態の判定を精度よく行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、制御部９を、実装状態を判定する部品３１に隣接する他の部品３１および基板特徴部が入らないように実装判定領域を決定するように構成する。これにより、対象の部品３１に隣接する他の部品３１の影響および基板特徴部に起因する誤判定を抑制することができるので、部品３１の基板Ｐへの実装判定をより精度よく行うことができる。
【００６８】
また、本実施形態では、実装ヘッド４２に吸着された部品３１の吸着状態を撮像する部品認識撮像部７を設け、制御部９を、実装位置における基板Ｐの高さに加えて、部品認識撮像部７により撮像した部品３１に対する吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定するように構成する。これにより、実装位置の基板Ｐの高さに加えて、部品３１の吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定することができるので、部品３１の基板Ｐへの実装判定の精度をより向上させることができる。
【００６９】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００７０】
たとえば、上記実施形態では、撮像ユニットが複数のカメラを含み、実装位置を複数の方向から撮像可能である構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図８に示す変形例のように、撮像ユニット８ａは、カメラ８１ａと、照明８２と、光学系８３とを含んでいてもよい。この場合、レンズやミラーを含む光学系８３により、単一のカメラ８１ａの視野を分割させて、実装位置を複数の方向から撮像可能である構成であってもよい。
【００７１】
また、１つのカメラを移動させながら撮像することにより、実装位置を複数の方向から撮像するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、制御部が、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に撮像を行う制御、および、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に撮像を行う制御を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部が、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に撮像を行う制御、および、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に撮像を行う制御のうち少なくとも一方を行う構成であってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、実装ヘッドの上昇中に画像撮像を行う前に実装位置の高さの計測する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、実装ヘッドの上昇中に画像撮像を行った後に実装位置の高さの計測してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、撮像ユニット（撮像部）による撮像結果に基づいて、部品の実装位置における基板の高さを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、変位センサや、距離センサに基づいてして、部品の実装位置における基板の高さを取得してもよい。この場合、変位センサや距離センサは、実装ヘッドまたは実装ヘッド近傍に設けてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、制御部が、実装位置の部品の実装（搭載）前の画像と、実装位置の部品の実装（搭載）後の画像との差分画像に基づいて、部品の実装が正常に行われたか否かを判定する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、実装位置の部品の実装（搭載）前の画像と、実装位置の部品の実装（搭載）後の画像との画像間の相関をとって、実装前後の画像を比較してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
７  部品認識撮像部（吸着状態撮像部）
８  撮像ユニット（撮像部）
９  制御部
３１  部品
４２  実装ヘッド
８１  カメラ
８１ａ  カメラ
８３  光学系
１００  部品実装装置
Ｐ  基板
【図１】
2016203638.tif 000003
【図２】
2016203638.tif 000004
【図３】
2016203638.tif 000005
【図４】
2016203638.tif 000006
【図５】
2016203638.tif 000007
【図６】
2016203638.tif 000008
【図７】
2016203638.tif 000009
【図８】
2016203638.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月8日(2017.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、
前記基板の実装位置を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部により撮像した前記実装位置の前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されており、
前記制御部は、前記実装ヘッドが前記部品を吸着した後に前記基板の実装位置に到達した時点から、前記部品の実装後に前記基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、前記実装位置における前記基板の高さ情報を取得して、取得した前記実装位置における前記基板の高さ情報を用いて前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されており、
前記実装ヘッドに吸着された前記部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記実装位置における前記基板の高さに加えて、前記吸着状態撮像部により撮像した前記部品に対する吸着位置にも基づいて、前記部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するように構成されている、部品実装装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記部品の実装前に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置に下降している時に前記部品の実装前画像を撮像し、前記部品の実装後に前記実装ヘッドが前記基板の実装位置から上昇している時に前記部品の実装後画像を撮像し、
前記制御部は、前記実装前画像と前記実装後画像とを比較することにより実装状態を判定する、請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記制御部は、実装状態を判定するための前記実装位置の前記部品の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、前記実装位置における前記基板の高さ情報を取得するように構成されている、請求項１または２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記撮像部は、複数の方向から撮像可能に構成されている、請求項３に記載の部品実装装置。
【請求項５】
前記撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、前記単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む、請求項４に記載の部品実装装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記部品の実装前後の画像を比較するための画像の前記実装判定領域を決定するにあたり、前記実装位置における前記基板の高さ情報を用いて、前記部品の有無が判定可能な大きさに決定するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の部品実装装置。
【請求項７】
前記制御部は、実装状態を判定する前記部品に隣接する他の部品および基板特徴部が入らないように前記実装判定領域を決定するように構成されている、請求項６に記載の部品実装装置。
【請求項８】
基板の実装位置に対して部品を実装するステップと、
前記基板の実装位置を前記部品の実装前に撮像するステップと、
前記基板の実装位置を前記部品の実装後に撮像するステップと、
前記部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に、撮像した前記実装位置の前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップとを備え、
実装状態を判定するステップは、実装ヘッドが前記部品を吸着した後に前記基板の実装位置に到達した時点から、前記部品の実装後に前記基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、前記実装位置における前記基板の高さ情報を取得して、取得した前記実装位置における前記基板の高さ情報を用いて前記部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップと、前記実装位置における前記基板の高さに加えて、前記実装ヘッドに吸着された前記部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部により撮像した前記部品に対する吸着位置にも基づいて、前記部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するステップとを含む、部品実装方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明の第１の局面による部品実装装置は、基板の実装位置に対して部品を実装する実装ヘッドと、基板の実装位置を撮像可能な撮像部と、撮像部により撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定する制御部とを備え、制御部は、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されており、制御部は、実装ヘッドが部品を吸着した後に基板の実装位置に到達した時点から、部品の実装後に基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、実装位置における基板の高さ情報を取得して、取得した実装位置における基板の高さ情報を用いて部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するように構成されており、実装ヘッドに吸着された部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部をさらに備え、制御部は、実装位置における基板の高さに加えて、吸着状態撮像部により撮像した部品に対する吸着位置にも基づいて、部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、部品の実装位置の実際の高さ情報に基づいて、画像内の実装位置における部品の位置を精度よく取得することができる。その結果、部品の基板への実装状態の判定を精度よく行うことができる。また、実装ヘッドが上昇を完了する時点までに実装位置における基板の高さ情報を取得することにより、タクトタイムのロスを抑制しつつ、基板の高さ情報を取得することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、実装位置の基板の高さに加えて、部品の吸着位置にも基づいて、実装判定領域を決定することができるので、部品の基板への実装判定の精度をより向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記第１の局面による部品実装装置において、好ましくは、撮像部は、部品の実装前に実装ヘッドが基板の実装位置に下降している時に部品の実装前画像を撮像し、部品の実装後に実装ヘッドが基板の実装位置から上昇している時に部品の実装後画像を撮像し、制御部は、実装前画像と実装後画像とを比較することにより実装状態を判定する。このように構成すれば、実装の直前および直後に撮像した実装前画像および実装後画像が比較されるので、複数の部品の実装位置に対する画像のデータを保存するための記憶部を設ける必要がない。また、実装ヘッドの下降動作中および上昇動作中に撮像が行われるので、実装ヘッドの下降動作および上昇動作と撮像動作とを別個に行う場合に比べて、撮像動作のために別途追加的に時間がかかるのを防止することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記実装位置における基板の高さ情報を取得する構成において、好ましくは、制御部は、実装状態を判定するための実装位置の部品の実装の前後の少なくとも一方の画像を用いて、実装位置における基板の高さ情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装の前後の少なくとも一方の画像に基づいて、部品の実装位置の実際の高さを精度よく取得することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この場合、好ましくは、撮像部は、複数の方向から撮像可能に構成されている。このように構成すれば、複数の方向から撮像された画像に基づいて、部品の実装位置の実際の高さを容易に精度よく取得することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記撮像部が複数の方向から撮像可能な構成において、好ましくは、撮像部は、複数のカメラを含むか、または、単一のカメラと、単一のカメラの視野を分割する光学系とを含む。このように構成すれば、複数のカメラ、または、単一のカメラの視野を分割する光学系により、基板の実装位置を複数の方向から容易に撮像することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記実装位置における基板の高さ情報を取得する構成において、好ましくは、制御部は、部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するにあたり、実装位置における基板の高さ情報を用いて、部品の有無が判定可能な大きさに決定するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装位置の実際の高さに基づいて、実装判定領域を小さい領域に絞り込むことができるので、周辺部品の吹き飛ばしなどのノイズに起因する誤判定を抑制することができる。その結果、部品の基板への実装状態の判定を精度よく行うことができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この場合、好ましくは、制御部は、実装状態を判定する部品に隣接する他の部品および基板特徴部が入らないように実装判定領域を決定するように構成されている。このように構成すれば、対象の部品に隣接する他の部品の影響および基板特徴部に起因する誤判定を抑制することができるので、部品の基板への実装判定をより精度よく行うことができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明の第２の局面による部品実装方法は、基板の実装位置に対して部品を実装するステップと、基板の実装位置を部品の実装前に撮像するステップと、基板の実装位置を部品の実装後に撮像するステップと、部品の実装完了から次の部品の実装完了までの動作中に、撮像した実装位置の部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップとを備え、実装状態を判定するステップは、実装ヘッドが部品を吸着した後に基板の実装位置に到達した時点から、部品の実装後に基板の実装位置からの上昇を完了する時点までの間に、実装位置における基板の高さ情報を取得して、取得した実装位置における基板の高さ情報を用いて部品の実装前後の画像を比較して実装状態を判定するステップと、実装位置における基板の高さに加えて、実装ヘッドに吸着された部品の吸着状態を撮像する吸着状態撮像部により撮像した部品に対する吸着位置にも基づいて、部品の実装前後の画像を比較するための画像の実装判定領域を決定するステップとを含む。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
照明８２は、カメラ８１による撮像の際に発光するように構成されている。照明８２は、カメラ８１の周囲に設けられている。照明８２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源を有している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
つまり、本実施形態では、制御部９は、撮像ユニット８の複数の方向の撮像画像に基づいて、基板Ｐの実装位置の高さを取得するように構成されている。具体的には、制御部９は、図５に示すように、基準面Ｐｓに対する基板Ｐの基板面Ｐｂの高さをステレオマッチングにより取得するように構成されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
一方のカメラ８１により傾き角度θＨで対象物（基板面Ｐｂの所定位置）が撮像され、他方のカメラ８１により傾き角度θＬで対象物が撮像される。そして、傾き角度θＨによる撮像画像と、傾き角度θＬによる撮像画像とをステレオマッチングすることにより、２つの撮像画像の間の視差ｐ（ｐｉｘｅｌ）を求める。ここで、カメラ８１のカメラ分解能をＲ（μｍ／ｐｉｘｅｌ）とすると、式（１）により距離Ａ（μｍ）が求められる。
Ａ＝ｐ×Ｒ／ｓｉｎ（θＨ−θＬ）  ・・・（１）
【国際調査報告】
2016203638.tif 000011
2016203638.tif 000012
2016203638.tif 000013
2016203638.tif 000014