(57)【要約】  基板１００上に部品Ｅを実装する部品実装装置１であって、ヘッドユニット３と、前記ヘッドユニット３を基台上において移動させる駆動部と、制御装置９と、を備え、前記ヘッドユニット３は、前記部品Ｅを保持する実装ヘッド３２と、対象物の３次元画像を撮影するステレオカメラ８１Ａ、８１Ｂと、を含み、前記制御装置９は、前記実装ヘッド３２に保持した前記部品Ｅを前記基板１００上の搭載点Ｐｍに移動する移動動作中において、前記部品Ｅが前記搭載点Ｐｍに到達する以前に、前記搭載点Ｐｍを含むその周辺領域を前記ステレオカメラ８１Ａ、８１Ｂにより撮影する撮影処理と、前記撮影処理により得られた前記周辺領域のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元情報に基づいて、前記搭載点Ｐｍに対応するランドＬ１、Ｌ２の半田Ｓ１、Ｓ２上に前記部品Ｅを搭載するため、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記Ｚ方向について補正量を算出する算出処理と、前記部品Ｅの搭載点Ｐｍを前記補正量に従って補正し、前記基板上に実装する実装処理と、を行う。
2019064428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に部品を実装する部品実装装置であって、
ヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットを基台上において移動させる駆動部と、
制御装置と、を備え、
前記ヘッドユニットは、前記部品を保持する実装ヘッドと、対象物の３次元画像を撮影するステレオカメラと、を含み、
前記制御装置は、
前記実装ヘッドに保持した前記部品を前記基板上の搭載点に移動する移動動作中において、前記部品が前記搭載点に到達する以前に、前記搭載点を含むその周辺領域を前記ステレオカメラにより撮影する撮影処理と、
前記撮影処理により得られた前記周辺領域のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元情報に基づいて、前記搭載点に対応するランドの半田上に前記部品を搭載するため、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記Ｚ方向について補正量を算出する算出処理と、
前記部品の搭載点を前記補正量に従って補正し、前記基板上に実装する実装処理と、を行う部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記制御装置は、前記補正量が許容範囲から外れている場合、エラー処理を実行する、部品実装装置。
【請求項３】
ヘッドユニットに設けられた実装ヘッドに保持された部品の搭載点を含むその周辺領域を、前記ヘッドユニットに設けられたステレオカメラで撮影する撮影方法であって、
前記部品の前記搭載点を補正するため、前記ステレオカメラで、部品搭載前に、前記部品の前記搭載点を含むその周辺領域を撮影する場合、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、前記搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記ヘッドユニットを移動させて撮影を行う撮影方法。
【請求項４】
複数の実装ヘッドと複数のステレオカメラを設けたヘッドユニットを備えた部品実装装置に適用される部品の実装順序の決定方法であって、
前記ヘッドユニットに設けた複数の前記実装ヘッドで前記部品を同時に保持して、一の部品を搭載点に搭載した後、次の部品を次の搭載点に向けて移動する時に、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、次の搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記部品の実装順序を決定する、実装順序の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、部品実装装置において、部品の搭載位置を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置は、実装ヘッドを用いて、部品をプリント基板に搭載する装置である。下記特許文献１では、実装ヘッドにカメラモジュールを搭載している。カメラモジュールは、吸着ノズルが部品搭載位置の真上にある状態で、部品搭載位置のパターンの３次元的な位置を測定する。そして、カメラモジュールによるパターンの測定結果に基づいて、実装ヘッドの位置を修正することで、部品の実装精度を高める点について開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１６６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成は、吸着ノズルが部品搭載位置の真上にある状態で、パターンの画像を撮影する。そのため、パターンを撮影する時間や、測定結果に基づいて補正量を算出する時間が余分にかかりタクトロスとなる。【０００５】
本明細書で開示される技術は、上記の課題に鑑みて創作されたものであって、部品の実装精度を向上させつつ、タクトロスを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
基板上に部品を実装する部品実装装置であって、ヘッドユニットと、前記ヘッドユニットを基台上において移動させる駆動部と、制御装置と、を備え、前記ヘッドユニットは、前記部品を保持する実装ヘッドと、対象物の３次元画像を撮影するステレオカメラと、を含み、前記制御装置は、前記実装ヘッドに保持した前記部品を前記基板上の搭載点に移動する移動動作中において、前記部品が前記搭載点に到達する以前に、前記搭載点を含むその周辺領域を前記ステレオカメラにより撮影する撮影処理と、前記撮影処理により得られた前記周辺領域のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元情報に基づいて、前記搭載点に対応するランドの半田上に前記部品を搭載するため、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記Ｚ方向について補正量を算出する算出処理と、前記部品の搭載点を前記補正量に従って補正し、前記基板上に実装する実装処理と、を行う。【０００７】
部品実装装置の一実施態様として、前記制御装置は、前記補正量が許容範囲から外れている場合、エラー処理を実行することが好ましい。本構成では、不良の発生を未然に防止することが出来る。【０００８】
ヘッドユニットに設けられた実装ヘッドに保持された部品の搭載点を含むその周辺領域を、前記ヘッドユニットに設けられたステレオカメラで撮影する撮影方法であって、前記部品の搭載点を補正するため、前記ステレオカメラで、部品搭載前に、部品の搭載点を含むその周辺領域を撮影する場合、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、前記搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記ヘッドユニットを移動させて撮影を行う。【０００９】
ヘッドユニットに設けられた実装ヘッドに保持された部品の搭載点を含むその周辺領域を、前記ヘッドユニットに設けられたステレオカメラで撮影する撮影方法であって、前記部品の前記搭載点を補正するため、前記ステレオカメラで、部品搭載前に、前記部品の前記搭載点を含むその周辺領域を撮影する場合、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、前記搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記ヘッドユニットを移動させて撮影を行う。この方法では、カメラ視野のうち、部品と干渉しない領域が、干渉する領域よりも、撮影対象の周辺領域に対して、先に重なる。そのため、カメラ視野に、撮影対象の周辺領域Ｍが重なると同時に、周辺領域が撮影可能となり、時間のロスなく、周辺領域の撮影が可能となる。【００１０】
複数の実装ヘッドと複数のステレオカメラを設けたヘッドユニットを備えた部品実装装置に適用される部品の実装順序の決定方法であって、前記ヘッドユニットに設けた複数の前記実装ヘッドで前記部品を同時に保持して、一の部品を搭載点に搭載した後、次の部品を次の搭載点に向けて移動する時に、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、次の搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記部品の実装順序を決定する。この方法では、カメラ視野のうち、部品と干渉しない領域が、干渉する領域よりも、撮影対象の周辺領域に対して、先に重なる。そのため、カメラ視野に、撮影対象の周辺領域Ｍが重なると同時に、周辺領域が撮影可能となり、時間のロスなく、周辺領域の撮影が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書で開示される技術によれば、部品の実装精度を向上させつつ、タクトロスを抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における部品実装装置の平面図
【図２】部品実装装置の電気的構成を示すブロック図
【図３】撮像ユニットの側面図
【図４】ステレオマッチングによる高さの計測方法の説明図
【図５】基板に対する部品の実装処理の一連の流れを示すフローチャート図
【図６】部品の搭載点の説明図
【図７】搭載点の補正量を算出する処理の詳細を示すフローチャート図
【図８】搭載点までの移動経路を模試的に示した図
【図９】搭載点までの移動経路を模試的に示した図
【図１０】搭載点の周辺領域の画像を示す図
【図１１】基板及び半田の側面図
【図１２】パターンと半田の平面図
【図１３】搭載点までの移動経路を模試的に示した図
【図１４】部品の下降動作を示す図
【図１５】実施形態２における実装処理の一連の流れを示すフローチャート図
【図１６】パターンと半田の平面図
【図１７】撮影ユニットの移動方向の説明図
【図１８】部品の実装順序の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
１．部品実装装置の説明
図１〜図１４を参照して、本発明の第１実施形態による部品実装装置１の構成について説明する。
【００１４】
部品実装装置１は、図１に示すように、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの部品Ｅを、プリント基板などの基板１００に実装する装置である。
【００１５】
また、部品実装装置１は、基台１Ａと、搬送部２と、ヘッドユニット３と、支持部４と、レール部５と、部品認識カメラ６と、基板認識カメラ７と、撮像ユニット８と、制御装置９と、表示部６４とを備えている。
【００１６】
基台１ＡのＹ方向の両側（Ｙ１側およびＹ２側）の端部には、複数のテープフィーダ１１を配置するためのフィーダ配置部１２がそれぞれ設けられている。
【００１７】
テープフィーダ１１は、複数の部品Ｅを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ１１は、リールを回転させて部品Ｅ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１１の先端から部品Ｅを供給するように構成されている。
【００１８】
各テープフィーダ１１は、フィーダ配置部１２に設けられた図示しないコネクタを介して制御装置９に電気的に接続された状態で、フィーダ配置部１２に配置されている。これにより、各テープフィーダ１１は、制御装置９からの制御信号に基づいて、リールからテープを送出するとともに、部品Ｅを供給するように構成されている。この際、各テープフィーダ１１は、ヘッドユニット３の実装動作に応じて、部品Ｅを供給するように構成されている。
【００１９】
搬送部２は、一対のコンベア２ａを有している。搬送部２は、一対のコンベア２ａによって、基板１００を水平方向（Ｘ方向）に搬送する機能を有している。具体的には、搬送部２は、上流側（Ｘ１側）の図示しない搬送路から実装前の基板１００を搬入するとともに、搬入された基板１００を実装作業位置Ｎまで搬送し、下流側（Ｘ２側）の図示しない搬送路に実装が完了した基板１００を搬出する機能を有している。また、搬送部２は、クランプ機構などの図示しない基板固定機構により、実装作業位置Ｎで停止させた基板１００を保持して固定するように構成されている。
【００２０】
搬送部２の一対のコンベア２ａは、基板１００を下方から支持しながら、水平方向（Ｘ方向）に基板１００を搬送することが可能に構成されている。また、一対のコンベア２ａは、Ｙ方向の間隔を調整可能に構成されている。これにより、搬入される基板１００の大きさに応じて、一対のコンベア２ａのＹ方向の間隔を調整することが可能である。
【００２１】
ヘッドユニット３は、実装作業位置Ｎにおいて固定された基板１００の実装位置１００ａ（図３参照）に、部品Ｅを実装するように構成されている。ヘッドユニット３は、ボールナット３１と、５本の実装ヘッド３２と、５本の実装ヘッド３２にそれぞれ設けられた５つのＺ軸モータ３３（図２参照）と、５本の実装ヘッド３２にそれぞれ設けられた５つのＲ軸モータ３４（図２参照）とを含んでいる。
【００２２】
５本の実装ヘッド３２は、ヘッドユニット３の下面側にＸ方向に沿って一列に配置されている。５本の実装ヘッド３２の各々の先端には、それぞれ、ノズル３２ａ（図３参照）が取付けられている。実装ヘッド３２は、図示しない負圧発生機によりノズル３２ａの先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ１１から供給される部品Ｅを吸着して保持することが可能に構成されている。
【００２３】
また、実装ヘッド３２は、上下方向（Ｚ方向）に昇降可能に構成されている。具体的には、実装ヘッド３２は、部品Ｅの吸着や装着（実装）などを行う際の下降した状態の位置と、部品Ｅの搬送や撮像などを行う際の上昇した状態の位置との間で昇降可能に構成されている。また、ヘッドユニット３では、５本の実装ヘッド３２は、実装ヘッド３２毎に設けられたＺ軸モータ３３により実装ヘッド３２毎に昇降可能に構成されている。また、５本の実装ヘッド３２は、実装ヘッド３２毎に設けられたＲ軸モータ３４により実装ヘッド３２毎にノズル３２ａの中心軸回り（Ｚ方向回り）に回転可能に構成されている。
【００２４】
また、ヘッドユニット３は、支持部４に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、支持部４は、ボールネジ軸４１と、ボールネジ軸４１を回転させるＸ軸モータ４２と、Ｘ方向に延びる図示しないガイドレールとを含んでいる。ヘッドユニット３は、Ｘ軸モータ４２によりボールネジ軸４１が回転されることにより、ボールネジ軸４１が係合（螺合）されるボールナット３１とともに、支持部４に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。
【００２５】
また、支持部４は、基台１Ａ上に固定された一対のレール部５に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に構成されている。具体的には、レール部５は、支持部４のＸ方向の両端部をＹ方向に移動可能に支持する一対のガイドレール５１と、Ｙ方向に延びるボールネジ軸５２と、ボールネジ軸５２を回転させるＹ軸モータ５３とを含んでいる。また、支持部４には、ボールネジ軸５２が係合（螺合）されるボールナット４３が設けられている。支持部４は、Ｙ軸モータ５３によりボールネジ軸５２が回転されることにより、ボールネジ軸５２が係合（螺合）されるボールナット４３とともに、一対のレール部５に沿ってＹ方向に移動可能に構成されている。尚、Ｘ軸モータ４２及びＹ軸モータ５３は、ヘッドユニット３の駆動部９０である。
【００２６】
このような構成により、ヘッドユニット３は、基台１Ａ上を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能に構成されている。これにより、ヘッドユニット３は、たとえばテープフィーダ１１の上方に移動して、テープフィーダ１１から供給される部品Ｅを吸着することが可能である。また、ヘッドユニット３は、たとえば実装作業位置Ｎにおいて固定された基板１００の上方に移動して、吸着された部品Ｅを基板１００に実装することが可能である。具体的には、基板１００のパターン上に、部品Ｅを実装することが出来る。
【００２７】
部品認識カメラ６は、部品Ｅの実装に先立って部品Ｅの吸着状態を認識するために、実装ヘッド３２に吸着された部品Ｅを撮像するように構成されている。部品認識カメラ６は、基台１Ａの上面上に固定されており、実装ヘッド３２に吸着された部品Ｅを、部品Ｅの下方（Ｚ２方向）から撮像するように構成されている。この撮像結果は、制御装置９により取得される。これにより、吸着された部品Ｅの撮像結果に基づいて、部品Ｅの吸着状態（回転姿勢および実装ヘッド３２に対する吸着位置）を制御装置９により認識することが可能である。
【００２８】
基板認識カメラ７は、部品Ｅの実装に先立って基板１００に付された位置認識マーク（フィデューシャルマーク）ＦＭを撮像するように構成されている。位置認識マークＦＭは、基板１００の位置を認識するためのマークである。図１に示す基板１００では、位置認識マークＦＭは、基板１００の右下の位置および左上の位置に一対付されている。この位置認識マークＦＭの撮像結果は、制御装置９により取得される。そして、位置認識マークＦＭの撮像結果に基づいて、図示しない基板固定機構により固定された基板１００の正確な位置および姿勢を制御装置９により認識することが可能である。
【００２９】
また、基板認識カメラ７は、ヘッドユニット３のＸ２側の側部に取り付けられており、ヘッドユニット３と共に、基台１Ａ上をＸ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。また、基板認識カメラ７は、基台１Ａ上を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動して、基板１００に付された位置認識マークＦＭを、基板１００の上方（Ｚ１方向）から撮像するように構成されている。
【００３０】
撮像ユニット８は、図１に示すように、ヘッドユニット３のＹ２側の側部に取り付けられている。撮像ユニット８は、ヘッドユニット３とともに、基台１Ａ上を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能に構成されている。
【００３１】
撮像ユニット８は、基板１００のうち、部品Ｅを実装するパターンに塗布された半田を画像認識するために設けられている。具体的には、基板１００のパターンに塗布された半田ＳのＸ方向、Ｙ方向の位置と、高さを認識するために設けられている。尚、高さの認識は、ステレオマッチングを利用して、行われる。
【００３２】
具体的に説明すると、撮像ユニット８は、図３に示すように、２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂと、３つの照明部８２とを含んでいる。２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂと、３つの照明部８２は、ヘッドユニット３に搭載された各実装ヘッド３２ごとに、それぞれ設けられている。
【００３３】
図３に示すように、２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、互いに異なる撮像方向から、基板１００の所定領域を撮像可能に構成されている。具体的には、上側（Ｚ１側）の計測用カメラ８１Ａは、水平面（部品Ｅが実装される基板面Ｐｂに略平行な面）に対して、傾き角度θＨ（０度＜θＨ＜９０度）だけ傾斜した撮像方向から、基板１００の所定領域を撮像可能に構成されている。また、下側（Ｚ２側）の計測用カメラ８１Ｂは、水平面（部品Ｅが実装される基板面Ｐｂに略平行な面）に対して、傾き角度θＬ（０度＜θＬ＜θＨ）だけ傾斜した撮像方向から、基板１００の所定領域を撮像可能に構成されている。
【００３４】
２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、図４に示すように、基板１００の所定領域を、傾き角度θＨおよび傾き角度θＬの２つの撮像方向から略同時に撮像する。そして、傾き角度θＨの撮像方向から撮像された撮像画像と、傾き角度θＬの撮像方向から撮像された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）を求めることが出来る。ここで、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂのカメラ分解能をＲ（μｍ／ｐｉｘｅｌ）とすると、以下の式（１）により、距離Ａ（μｍ）が求められる。
【００３５】
Ａ＝ｐ×Ｒ／ｓｉｎ（θＨ−θＬ）・・・・（１）
【００３６】
また、式（１）により求めた距離Ａを用いて、以下の式（２）により、基準面Ｂに対する対象物の高さｈ（μｍ）が求められる。
【００３７】
ｈ＝Ａ×ｓｉｎ（θＬ）・・・・・（２）
【００３８】
このように、２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、対象物の２次元画像（Ｘ方向、Ｙ方向の２次元画像）に加え、奥行きの情報（Ｚ方向の情報）を取得できるステレオカメラである。すなわち、２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、対象物の三次元画像を撮影できるステレオカメラである。
【００３９】
本例では、２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂにより、半田Ｓの二次元画像に加え、基準面Ｂに対する半田Ｓの高さＨｓを取得することが出来る。尚、基準面Ｂは、一例として、基板１００の基板面（部品の実装面）１００ｂである。
【００４０】
照明部８２は、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの近傍に設けられており、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂによる撮像の際に発光するように構成されている。照明部８２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源を有している。
【００４１】
図２に示すように、制御装置９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを含み、部品実装装置１の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御装置９は、搬送部２、Ｘ軸モータ４２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ３３およびＲ軸モータ３４などを予め記憶された実装プログラムに従って制御して、基板１００に部品Ｅの実装を行うように構成されている。
【００４２】
２．搭載点Ｐｍの補正
図５に示すフローチャート図は、基板１００に対する部品Ｅの実装処理の一連の流れを示している。
【００４３】
制御装置９は、ヘッドユニット３をテープフィーダ１１の上方に移動し、実装ヘッド３２で、テープフィーダ１１により供給される部品Ｅを吸着保持する（Ｓ１０）。
【００４４】
その後、制御装置９は、ヘッドユニット３をテープフィーダ１１の上方から部品認識カメラ６の上方に移動する。そして、Ｓ１０で吸着した部品Ｅを、部品認識カメラ６で撮影して、画像認識する（Ｓ２０）。部品認識カメラ６の画像から、実装ヘッド３２に対する部品Ｅの位置のずれを認識することが出来る。
【００４５】
そして、制御装置９は、部品認識カメラ６による部品Ｅの認識後、部品Ｅを基板１００上の搭載点Ｐｍに搭載するため、ヘッドユニット３の移動を開始する（Ｓ３０）。具体的には、部品認識カメラ６の上方から基板１００の上方に向けて移動を開始する。
【００４６】
尚、搭載点Ｐｍは、基板１００に対して、部品Ｅを搭載する位置である。部品Ｅは、原則的には、部品中心Ｏが搭載点Ｐｍに一致するように、基板１００に搭載される。図６に示すように、チップ型など両側に電極Ｅ１を持つ部品Ｅの場合、部品Ｅの搭載点Ｐｍは、電極Ｅ１に対応する２つのランドＬ、Ｌの中心である。
【００４７】
そして、制御装置９は、ヘッドユニット３の移動開始後、実装ヘッド３２に保持された部品Ｅが搭載点Ｐｍの近傍に到達した時、その実装ヘッド３２に対応する計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂで、部品Ｅの搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍを撮影する（Ｓ４０）。
【００４８】
図８を参照して具体的に説明する。図８は、移動開始位置Ｐｏから搭載点Ｐｍまでの部品Ｅの移動経路を模試的に示した図である。この例では、移動開始位置Ｐｏは部品認識カメラ６の真上であり、移動開始位置Ｐｏにて部品認識カメラ６による部品撮影が行われる。
【００４９】
実装ヘッド３２の移動経路は、移動開始位置Ｐｏと搭載位置Ｐｍを直線で結んだ経路Ｑである。この例では、移動開始位置Ｐｏを原点（０、０）として、搭載点ＰｍのＸ座標、Ｙ座標は（１００、３０）であるとする。尚、各部品Ｅの搭載点ＰｍのＸ座標、Ｙ座標は、例えば、部品Ｅを基板１００に実装するための実装プログラムなどを参照することで取得することが出来る。
【００５０】
図８に示す枠線は、実装ヘッド３２に対応して設けられた計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの撮影範囲Ｕである。計測用カメラ７８１Ａ、８１Ｂは、ヘッドユニット３と一体的に移動することから、撮影範囲Ｕは、ヘッドユニット３が移動経路Ｑに沿って移動すると、それに伴って移動する。
【００５１】
図８は、実装ヘッド３２が移動経路Ｑ上の通過点Ｐ１まで移動した時の撮影範囲Ｕを示している。尚、対象の実装ヘッド３２が、移動開始位置Ｐｏから移動開始後、移動経路Ｑ上のどの位置にあるかは、ヘッドユニット８の移動量から求めることが出来る。具体的には、移動開始後のＸ軸モータ４２及びＹ軸モータ５３の回転量を、例えば、エンコーダなど回転量を検出するセンサを用いて検出することで、検出可能である。
【００５２】
制御装置９はヘッドユニット３の移動開始後、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの撮影範囲Ｕに、吸着保持した部品Ｅの搭載点Ｐｍを含む、その周辺領域Ｍが含まれるか、否かを判断する。「周辺領域Ｍ」は、搭載点Ｐｍに対応するランドＬのデータが、少なくとも含まれる範囲とする。具体的には、図９、図１０では、周辺領域Ｍは、搭載点Ｐｍの両側に位置するランドＬ１、Ｌ２のデータが、少なくとも含まれる範囲である。
【００５３】
図８に示すように、移動開始後、実装ヘッド３２が移動経路Ｑ上の通過点Ｐ１まで移動した段階では、実装ヘッド３２に吸着保持した部品Ｅの搭載点Ｐｍは、撮影範囲Ｕの外側に位置しており、含まれていないと判断される。尚、これらの判断は、現在位置Ｐ１から到達点Ｐｍまでの距離と、周辺領域Ｍの広さと、撮影範囲Ｕの大きさ等のデータに基づいて行うことが出来る。
【００５４】
実装ヘッド３２が搭載点Ｐｍの近傍まで移動すると、やがて、実装ヘッド３２に吸着保持した部品Ｅの搭載点Ｐｍとその周辺領域Ｍが、撮影範囲Ｕの内側に位置する。
【００５５】
制御装置９は、周辺領域Ｍが撮影範囲Ｕに含まれていると判断すると、撮像ユニット８の２つの計測用カメラで８１Ａ、８１Ｂ、実装ヘッド３２に吸着保持した部品Ｅの搭載点Ｐｍを含む、その周辺領域Ｍを撮影する。
【００５６】
図９の例では、移動開始後、実装ヘッド３２が移動経路Ｑ上の通過点Ｐ２まで移動した段階で、搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍが、撮像ユニット８の計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂにより撮影される。尚、通過点Ｐ２の座標は、（７５、２０）である。
【００５７】
制御装置９は、以下の（１）〜（３）を行って、撮影した画像から、搭載点Ｐｍの補正量Ｗを算出する処理を行う（Ｓ５０）。
【００５８】
（１）画像中の搭載予想点Ｐｖを算出（図７：Ｓ５１）
（２）半田の位置及び高さの認識（図７：Ｓ５３）
（３）半田の位置、高さの認識結果から搭載点Ｐｍの補正量Ｗを算出（Ｓ５５）
【００５９】
撮像ユニット８の２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、実装ヘッド３２が搭載点Ｐｍの真上にある状態で撮影をした時に、搭載点Ｐｍが画像中心に位置する光学系である。
【００６０】
先に説明したように、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂによる撮影は、実装ヘッド３２が搭載点Ｐｍまで移動する前に行われる。そのため、画像中の搭載予想点Ｐｖは、画像中心Ｐｃに位置せず、２点Ｐｍ、Ｐ２の座標の差分だけ、画像中心Ｐｃから位置がずれる。尚、２点とは、撮影時の通過点Ｐ２と、搭載点Ｐｍである。
【００６１】
そのため、制御装置９は、２点Ｐｍ、Ｐ２間のＸ方向、Ｙ方向の座標差ΔＸ、ΔＹから、画像中の搭載予想点Ｐｖを求めることが出来る（Ｓ５１）。具体的には、図９の場合、２点Ｐｍ、Ｐ２間のＸ方向の座標差ΔＸは「２０」、Ｙ方向の座標差ΔＹは「１０」である。そのため、画像中心ＰｃからＸ方向に２０、Ｙ方向に１０の位置が、搭載予想点Ｐｖである。
【００６２】
図１０は、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂにより撮影した画像２００、すなわち、搭載点Ｐｍの周辺領域Ｍの画像２００であり、Ｐｃが画像中心、Ｐｖが搭載予想点である。
【００６３】
そして、制御装置９は、撮影した画像２００から、搭載予想点Ｐｖに対応するランドに塗布された半田Ｓの位置及び高さＨｓを認識する（Ｓ５３）。
【００６４】
図１０では、搭載予想点Ｐｖに対するランドは、Ｌ１とＬ２の２つであり、各ランドＬ１、Ｌ２に塗布された半田Ｓ１、Ｓ２の位置が認識される。また、撮影した画像２００から、図１１に示すように、各半田Ｓ１、Ｓ２について、基板１００の基板面（基板上面）１００ｂを基準とした高さＨｓが認識される。
【００６５】
次に、制御装置９は、半田Ｓ１、Ｓ２の位置の認識結果と高さＨｚの認識結果から、搭載点Ｐｍの補正量Ｗを算出する（Ｓ５５）。補正量Ｗには、Ｘ方向の補正値Ｗｘ、Ｙ方向の補正値Ｗｙと、Ｚ方向（高さ方向）の補正値Ｗｚが含まれる。
【００６６】
Ｘ方向の補正値ＷｘとＹ方向の補正値Ｗｙは、図１２に示すように、２つの半田Ｓ１、Ｓ２の中心点Ｐｓと搭載予想点Ｐｖから求めることから出来る。すなわち、半田Ｓ１、Ｓ２の中心点Ｐｓと搭載予想点ＰｖのＸ方向の座標の差が、補正値Ｗｘである。また、半田Ｓ１、Ｓ２の中心点Ｐｓと搭載予想点ＰｖのＹ方向の座標の差が、補正値Ｗｙである。
【００６７】
高さ方向の補正値Ｗｚは、画像から認識した半田Ｓ１、Ｓ２の高さＨｓと、基準高さＨｏの差（Ｈｏ−Ｈｓ）である。基準高さＨｏは理想的な半田の高さである。尚、高さＨｓは２つの半田Ｓ１、Ｓ２の高さが異なる場合、２つの高さの平均とすることが出来る。
【００６８】
このように、制御装置９は、実装ヘッド３２が移動経路Ｑ上を移動する移動中に、撮影ユニット８で、搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍを撮影する。そして、実装ヘッド３２が撮影を行った通過点Ｐ２から搭載点Ｐｍまで移動する時間を利用して、補正量Ｗを算出する。
【００６９】
制御装置９は、算出した補正値Ｗに基づいて、搭載点Ｐｍを補正し、補正後の搭載点Ｐｍに対して部品Ｅを実装する（Ｓ６０）。具体的には、下記の（４）式、（５）式に示すように、搭載点ＰｍのＸ座標Ｐｍｘを補正値Ｗｘにより補正し、搭載点ＰｍのＹ座標Ｐｍｙを補正値Ｗｙにより補正する。
【００７０】
Ｐｍｘ＝Ｐｘ０±Ｗｘ・・・・・（４）
Ｐｍｙ＝Ｐｙ０±Ｗｙ・・・・・（５）
尚、Ｐｘ０、Ｐｙ０は、搭載点Ｐｍの補正前のＸ座標、Ｙ座標である。
【００７１】
このようにすることで、図１２、１３に示すように、２つの半田Ｓ１、Ｓ２の中心Ｐｓと部品Ｅの中心Ｏが一致するように、部品Ｅを搭載することが出来る。
【００７２】
また、制御装置９は、基板１００に部品Ｅを実装する際に、実装ヘッド３２の下降量Ｐｚを補正値Ｗｚに基づいて補正する。部品搬送中、実装ヘッド３２は基板上面１００ｂから所定距離離間した上昇位置Ｚ０にあり、図１４に示すように、部品Ｅを基板１００に実装する場合、上昇位置Ｚ０から実装高さＺ１まで下降する。
【００７３】
Ｐｚ＝Ｐｚ０±Ｗｚ・・・・・（６）
尚、Ｐｚ０は、半田が基準高さＨｏである場合の下降量である。下降量Ｐｚ０は、基板１００に印刷された半田Ｓに対して、部品Ｅの下面が少なくとも接し、かつ部品Ｅの下面が基板上面１００ｂに干渉しない寸法に設定されている。
【００７４】
上記のように、実装ヘッド３２の下降量Ｐｚを、補正値Ｗｚに基づいて補正することで、半田Ｓの高さが基準高さＨｏからばらついた場合でも、半田Ｓに対して適度な押し込み量で部品Ｅを実装することが出来る。すなわち、基板１００に印刷された半田Ｓに対して、部品Ｅの下面が少なくとも接し、かつ部品Ｅの下面が基板上面１００ｂに干渉しないように部品Ｅを押し込んで実装できる。
【００７５】
以上説明したように、部品実装装置１は、基板１００に印刷された半田Ｓを撮像ユニット８の計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂで撮影して、部品Ｅの実装位置（搭載点）を補正するから、部品Ｅの実装精度を向上させることが出来る。しかも、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂはステレオカメラであり、搭載点Ｐｍを含む周辺領域Ｍの画像から、半田ＳのＸ方向、Ｙ方向の位置だけでなく、基板上面からの高さＨｓを検出する。そして、基板１００への搭載時、搭載点Ｐｍだけでなく、実装ヘッド３２の下降量Ｐｚを補正する。そのため、基板１００に印刷された半田Ｓの高さに拘わらず、常に、適度な押し込み量で、基板１００に部品Ｅを実装することが出来る。
【００７６】
そして、部品実装装置１では、搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍの撮影を、実装ヘッド３２が搭載点Ｐｍに向かって移動する移動動作中であって、部品Ｅが搭載点Ｐｍに到達する以前に行う。そのため、搭載点Ｐｍに到着してから撮影を行う場合に比べて、タクトロスがない。
【００７７】
＜実施形態２＞
図１５は、実施形態２における、実装処理の一連の流れを示すフローチャート図である。実施形態２は、実施形態１に対して、Ｓ５５、Ｓ７０の処理を追加した点が、相違している。他の処理（Ｓ１０〜Ｓ５０、Ｓ６０）は、実施形態１と同一である。従って、これらの処理の説明は省略する。
【００７８】
制御装置９は、Ｓ５０にて、搭載点Ｐｍの補正量Ｗを算出すると、その後、Ｓ５５にて、算出した補正値Ｗが許容範囲内か否かを判定する。具体的には、図１６に示すように、半田Ｓ１、Ｓ２の中心Ｐｓから搭載予測点Ｐｖまでの距離Ｄを求め、求めた距離Ｄが許容範囲に収まっているか判定する。
【００７９】
距離Ｄが許容範囲に収まっている場合、制御装置９は、搭載点Ｐｍを補正して、部品Ｅを実装する。この処理は、実施形態１と同様である。
【００８０】
一方、距離Ｄが許容範囲から外れている場合、制御装置９はエラーを報知する。具体的には、表示部５４に対して、エラーメッセージを表示する。このようにすることで、基板１００に印刷した半田Ｓの位置に異常がある場合、速やかに生産を中止して、不良の発生を未然に防止することが出来る。尚、上記では、半田Ｓの位置のずれを検出してエラーを報知するようにしたが、半田Ｓの高さを検出してエラーを報知するようにしてもよい。
【００８１】
＜実施形態３＞
撮像ユニット８の２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、斜め方向から対象物を撮影する。実装ヘッド３２の上下方向の位置や、実装ヘッド３２に保持された部品Ｅの大きさにより、実装ヘッド３２の先端部分や部品Ｅが、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの視野に重なる場合がある。
【００８２】
例えば、図１７の（Ａ）では、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂは、実装ヘッド３２から見て右側にあり、カメラ光軸Ｌｃは、左斜め下方向に傾斜している。この場合、実装ヘッド３２の下部に保持された部品Ｅは、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの視野Ｇのうち、左側の領域に重なる。図１７では計測用カメラ８１Ａの視野Ｇと部品Ｅとの重なりを示している。
【００８３】
図１７の（Ａ）に示すように、実装ヘッド３２及び撮像ユニット３２をＸ２方向に移動させながら、搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍを撮影する場合、カメラ視野Ｇのうち、部品Ｅと干渉する領域Ｇ２が、周辺領域Ｍに先に重なることから、干渉する領域Ｇ２が周辺領域Ｍを通過してからでないと、撮影対象の周辺領域Ｍを撮影することが出来ず、タイムロスになる。
【００８４】
そのため、部品Ｅの搭載点Ｐｍを補正するため、部品搭載前に、部品Ｅの搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍを撮影する場合、撮像ユニット８の計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの視野のうち、部品Ｅと干渉しない領域Ｇ１が、前記搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍに対して先に重なるように、ヘッドユニット３を移動させて撮影を行うことが望ましい。
【００８５】
具体的には、図１７の（Ｂ）に示すように、実装ヘッド３２及び撮像ユニット３２をＸ１方向に移動させながら、搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍを撮影する。このようにすることで、カメラ視野Ｇのうち、部品Ｅと干渉しない領域Ｇ１が、干渉する領域Ｇ２よりも、撮影対象の周辺領域Ｍに対して、先に重なる。そのため、カメラ視野Ｇに、撮影対象の周辺領域Ｍが重なると同時に、周辺領域Ｍが撮影可能となり、時間のロスなく、周辺領域Ｍの撮影が可能となる。
【００８６】
また、ヘッドユニット３に設けた複数の実装ヘッド３２で部品Ｅを同時に保持し、一の部品Ｅを搭載点Ｐｍに搭載した後、次の部品Ｅを次の搭載点Ｐｍに向けて移動する時に、計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂの視野のうち、部品Ｅと干渉しない領域Ｇ１が、次の搭載点Ｐｍを含むその周辺領域Ｍに対して、先に重なるように、部品Ｅの実装順序を決定するとよい。
【００８７】
具体的には、図１８に示すように、Ｘ方向に一列状に並ぶ複数の搭載点Ｐｍ１〜Ｐｍ３がある場合、部品Ｅの実装順序をＰｍ１→Ｐｍ２→Ｐｍ３とし、Ｘ１方向から搭載するように、実装順を決定するとよい。
【００８８】
この場合、ヘッドユニット３をＸ１方向に移動させながら、以下の要領で、撮影と搭載が行われる。まず、１番目の実装ヘッド３２Ａに対応して設置された計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂで、１番目の搭載点Ｐｍ１を含むその周辺領域Ｍを撮影し、１番目の実装ヘッド３２Ａに保持された部品Ｅを１番目の搭載点Ｐｍ１に搭載する。その後、２番目の実装ヘッド３２Ｂに対応して設置された計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂで２番目の搭載点Ｐｍ２を含むその周辺領域Ｍを撮影し、２番目の実装ヘッド３２Ｂに保持された部品Ｅを２番目の搭載点Ｐｍ２に搭載する。その後、３番目の実装ヘッド３２Ｂに対応して設置された計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂで３番目の搭載点Ｐｍ３を含むその周辺領域Ｍを撮影し、３番目の実装ヘッド３２Ｃに保持された部品Ｅを３番目の搭載点Ｐｍ３に搭載する。
【００８９】
このようにすることで、カメラ視野Ｇのうち、部品Ｅと干渉しない領域Ｇ１が、干渉する領域Ｇ２よりも、撮影対象の周辺領域Ｍに対して、先に重なる。そのため、カメラ視野に、周辺領域Ｍが重なると同時に、周辺領域Ｍが撮影可能となり、時間のロスなく、周辺領域Ｍの撮影が可能となる。
【００９０】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００９１】
（１）実施形態１では、対象物を斜め方向から撮影する２つの計測用カメラ８１Ａ、８１Ｂを用いて、ステレオカメラを構成した例を示した。ステレオカメラは、対象物の三次元画像を撮影できるカメラであれば、どのような構成のカメラでもよい。例えば、斜め方向から撮影するカメラでなくてもよい。
【００９２】
（２）実施形態１では、部品認識カメラ６の真上の位置を、移動開始位置Ｐｏとした。移動開始位置Ｐｏは、基台上でＸ方向、Ｙ方向の位置を認識できる位置であれば、部品認識カメラ６の真上以外の位置でもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１...部品実装装置
１Ａ...基台
３...ヘッドユニット
８...撮像ユニット
９...制御装置
３２...実装ヘッド
８１Ａ、８１Ｂ...計測用カメラ（ステレオカメラ）
９０...駆動部
１００...基板
Ｅ...部品
Ｌ１、Ｌ２...ランド
Ｓ１、Ｓ２...半田
Ｐｍ...搭載点
Ｐｖ...搭載予想点
Ｗ...補正量
【図１】
2019064428.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2019064428.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月19日(2018.9.19)
【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】
基板上に部品を実装する部品実装装置であって、
ヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットを基台上において移動させる駆動部と、
制御装置と、を備え、
前記ヘッドユニットは、前記部品を保持する実装ヘッドと、対象物の３次元画像を撮影するステレオカメラと、を含み、
前記制御装置は、
前記実装ヘッドに保持した前記部品を前記基板上の搭載点に移動する移動動作中において、前記部品が前記搭載点に到達する以前に、前記搭載点を含むその周辺領域を前記ステレオカメラにより撮影する撮影処理と、
前記撮影処理により得られた前記周辺領域のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元情報に基づいて、前記搭載点に対応するランドの半田上に前記部品を搭載するため、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記Ｚ方向について前記搭載点の補正値を算出する算出処理と、
前記部品の前記搭載点を前記補正値に従って補正し、前記基板上に実装する実装処理と、を行い、
前記算出処理では、前記実装ヘッドの移動開始位置を原点とした前記搭載点の座標と前記周辺領域の撮影時の通過点の座標との座標差から前記周辺領域の画像中の搭載予想点を算出し、
画像から認識される半田の中心点と前記搭載予想点とから前記Ｘ方向の前記補正値と前記Ｙ方向の前記補正値を算出し、
前記画像から認識される前記半田の高さから前記Ｚ方向の前記補正値を算出する、部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記制御装置は、前記Ｘ方向の前記補正値、前記Ｙ方向の前記補正値、前記Ｚ方向の補正値を含む補正量が許容範囲から外れている場合、エラー処理を実行する、部品実装装置。
【請求項３】
ヘッドユニットに設けられた実装ヘッドに保持された部品の搭載点を含むその周辺領域を、前記ヘッドユニットに設けられたステレオカメラで撮影する撮影方法であって、
前記部品の前記搭載点を補正するため、前記ステレオカメラで、部品搭載前に、前記部品の前記搭載点を含むその周辺領域を撮影する場合、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、前記搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記ヘッドユニットを移動させて撮影を行う撮影方法。
【請求項４】
複数の実装ヘッドと複数のステレオカメラを設けたヘッドユニットを備えた部品実装装置に適用される部品の実装順序の決定方法であって、
前記ヘッドユニットに設けた複数の前記実装ヘッドで前記部品を同時に保持して、一の部品を搭載点に搭載した後、次の部品を次の搭載点に向けて移動する時に、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、次の搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記部品の実装順序を決定する、実装順序の決定方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【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】
基板上に部品を実装する部品実装装置であって、
ヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットを基台上において移動させる駆動部と、
制御装置と、を備え、
前記ヘッドユニットは、前記部品を保持する実装ヘッドと、対象物の３次元画像を撮影するステレオカメラと、を含み、
前記制御装置は、
前記実装ヘッドに保持した前記部品を前記基板上の搭載点に移動する移動動作中において、前記部品が前記搭載点に到達する以前に、前記搭載点を含むその周辺領域を前記ステレオカメラにより撮影する撮影処理と、
前記撮影処理により得られた前記周辺領域のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３次元情報に基づいて、前記搭載点に対応するランドの半田上に前記部品を搭載するため、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向、前記Ｚ方向について前記搭載点の補正値を算出する算出処理と、
前記部品の前記搭載点を前記補正値に従って補正し、前記基板上に実装する実装処理と、を行い、
前記算出処理では、前記搭載点の座標と前記周辺領域の撮影時の通過点の座標との座標差から前記周辺領域の画像中の搭載予想点を算出し、
画像から認識される半田の中心点と前記搭載予想点とから前記Ｘ方向の前記補正値と前記Ｙ方向の前記補正値を算出し、
前記画像から認識される前記半田の高さから前記Ｚ方向の前記補正値を算出する、部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記制御装置は、前記Ｘ方向の前記補正値、前記Ｙ方向の前記補正値、前記Ｚ方向の補正値を含む補正量が許容範囲から外れている場合、エラー処理を実行する、部品実装装置。
【請求項３】
ヘッドユニットに設けられた実装ヘッドに保持された部品の搭載点を含むその周辺領域を、前記ヘッドユニットに設けられたステレオカメラで撮影する撮影方法であって、
前記部品の前記搭載点を補正するため、前記ステレオカメラで、部品搭載前に、前記部品の前記搭載点を含むその周辺領域を撮影する場合、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、前記搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記ヘッドユニットを移動させて撮影を行う撮影方法。
【請求項４】
複数の実装ヘッドと複数のステレオカメラを設けたヘッドユニットを備えた部品実装装置に適用される部品の実装順序の決定方法であって、
前記ヘッドユニットに設けた複数の前記実装ヘッドで前記部品を同時に保持して、一の部品を搭載点に搭載した後、次の部品を次の搭載点に向けて移動する時に、前記ステレオカメラの視野のうち、前記部品と干渉しない領域が、次の搭載点を含むその周辺領域に対して先に重なるように、前記部品の実装順序を決定する、実装順序の決定方法。
【国際調査報告】
2019064428.tif 000021
2019064428.tif 000022
2019064428.tif 000023
2019064428.tif 000024