(57)【要約】      （修正有）【課題】  治具を着脱する動作や時間を省略してキャリブレーションを行い、精度よい部品の装着が生産性よく達成される方法を提供する。【解決手段】  供給される部品１を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズル３が吸着した部品１につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品１の措置判定のデータとし、吸着ノズル３に保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーションデータの判定データとするのに、吸着ノズル３の外周に外方へ張り出すキャリブレーション治具部５を設け、このキャリブレーション治具部５を吸着ノズル３の吸着面側から前記カメラにより部品撮像時と共通した合焦条件にて撮像した画像データ５１、５２をキャリブレーションの判定データとする。【選択図】図２
2006324302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーションの判定データとする画像認識方法において、
吸着ノズルの外周にキャリブレーション治具部を設け、このキャリブレーション治具部を吸着ノズルの吸着面側から撮像した画像データをキャリブレーションの判定データとすることを特徴とする画像認識方法。
【請求項２】
キャリブレーション治具部の撮像は、前記カメラの部品撮像時の合焦位置まで吸着ノズルを伴い移動させて行う請求項１に記載の画像認識方法。
【請求項３】
吸着ノズルの吸着面を前記カメラにより、このカメラからの部品撮像時の合焦位置まで吸着ノズルを移動させて撮像し、その画像データを吸着ノズルの良否判定に供する請求項２に記載の画像認識方法。
【請求項４】
キャリブレーション治具部および吸着ノズルの吸着面の撮像は、同時に行う請求項３に記載の画像認識方法。
【請求項５】
キャリブレーション治具部は、吸着ノズルの吸着面から後退して位置し、キャリブレーション治具部および吸着面は、双方を合焦範囲とする被写界深度を持った前記カメラで撮像する請求項４に記載の画像認識方法。
【請求項６】
吸着ノズルの吸着面およびキャリブレーション治具部は、吸着ノズルの吸着面から後退して位置し、双方の相対移動で前記カメラの合焦位置に揃えて撮像する請求項４に記載の画像認識方法。
【請求項７】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーション判定のデータとする画像認識方法において、
吸着ノズルの外周にキャリブレーション治具部を設け、このキャリブレーション治具部を吸着ノズルが吸着している部品と同時に、それら双方を合焦範囲とする被写界深度を持った前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーションデータの判定データおよび部品装着時の部品の措置判定のデータとすることを特徴とする画像認識方法。
【請求項８】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーション判定のデータとする画像認識方法において、
吸着ノズルの外周にキャリブレーション治具部を設け、このキャリブレーション治具部と、吸着ノズルが吸着している部品とを、それら双方を前記カメラでの合焦範位置に移動させて異時に撮像した画像データをキャリブレーション判定のデータと、部品装着時の部品の措置判定のデータとすることを特徴とする画像認識方法。
【請求項９】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーション判定のデータとする画像認識方法において、
吸着ノズルの外周にキャリブレーション治具部を設け、このキャリブレーション治具部と、吸着ノズルの吸着面と、吸着ノズルが吸着している部品とを、それらを前記カメラでの合焦範位置に移動させて異時に、あるいはそれらを合焦範囲とする被写界深度を持った前記カメラで同時に、撮像した画像データを、キャリブレーション判定のデータと、吸着ノズルの措置判定のデータ、部品装着時の部品の措置判定のデータとすることを特徴とする画像認識方法。
【請求項１０】
キャリブレーション治具部の画像データは、その輪郭データをキャリブレーションデータとする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像認識方法。
【請求項１１】
キャリブレーション治具部、部品、吸着ノズルの吸着面のうち、画像認識対象とする複数のものどうしは、明度、彩度、色相の少なくとも１つが異なる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像認識方法。
【請求項１２】
キャリブレーション治具部に視覚的な回転位置情報を付与し、これを前記カメラで撮像した画像データを吸着ノズルまたはキャリブレーション治具部の回転状況の判定データとする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像認識方法。
【請求項１３】
キャリブレーション治具部に視覚的な吸着ノズルの種類情報を付与し、これを前記カメラで撮像した画像データを吸着ノズルの種類の判定データとする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像認識方法。
【請求項１４】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う移動ヘッドと、この移動ヘッドによる吸着ノズルの移動経路に位置して、吸着ノズルが吸着した部品につき吸着ノズルの吸着面側から撮像するカメラと、吸着ノズルの外周に設けられたキャリブレーション治具部と、所定の時期に前記カメラで撮像した吸着ノズルのキャリブレーション治具部の画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズルにより吸着した部品を装着対象物に装着するために移動する都度その途中にて前記カメラで撮像した部品の画像データから部品の措置判定をして必要な措置を行う制御手段とを備え、吸着ノズルの外周にキャリブレーション治具部を設け、制御手段は、このキャリブレーション治具部を吸着ノズルの吸着面側から前記カメラにより撮像し、その画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行うことを特徴とする部品装着装置。
【請求項１５】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う移動ヘッドと、この移動ヘッドによる吸着ノズルの移動経路に位置して、吸着ノズルが吸着した部品につき吸着ノズルの吸着面側から撮像するカメラと、吸着ノズルの外周に設けられたキャリブレーション治具部と、所定の時期に前記カメラで撮像した吸着ノズルのキャリブレーション治具部の画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズルにより吸着した部品を装着対象物に装着するために移動する途中にて前記カメラで撮像した部品の画像データから部品の措置判定をして必要な措置を行う制御手段とを備え、前記カメラはこのキャリブレーション治具部および吸着ノズルが吸着している部品の双方を合焦範囲とする被写界深度を持ち、制御手段は、前記カメラで同時撮像した、キャリブレーション治具部および部品の画像データから、キャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションと、部品の措置判定とそれに基づく必要な措置とを行うことを特徴とする部品装着装置。
【請求項１６】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う移動ヘッドと、この移動ヘッドによる吸着ノズルの移動経路に位置して、吸着ノズルが吸着した部品につき吸着ノズルの吸着面側から撮像するカメラと、吸着ノズルの外周に設けられたキャリブレーション治具部と、所定の時期に前記カメラで撮像した吸着ノズルのキャリブレーション治具部の画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズルにより吸着した部品を装着対象物に装着するために移動する途中にて前記カメラで撮像した部品の画像データから部品の措置判定をして必要な措置を行う制御手段とを備え、制御手段は、このキャリブレーション治具部を所定時に、吸着ノズルが吸着した部品をその都度、前記カメラでの合焦範位置に移動させて異時に撮像し、キャリブレーション治具部の撮像の都度その画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、部品の撮像の都度その画像データから部品の措置判定とそれに基づく必要な措置を行うことを特徴とする部品装着装置。
【請求項１７】
供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う移動ヘッドと、この移動ヘッドによる吸着ノズルの移動経路に位置して、吸着ノズルが吸着した部品につき吸着ノズルの吸着面側から撮像するカメラと、吸着ノズルの外周に設けられたキャリブレーション治具部と、所定の時期に前記カメラで撮像した吸着ノズルのキャリブレーション治具部の画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズルにより吸着した部品を装着対象物に装着するために移動する途中にて前記カメラで撮像した部品の画像データから部品の措置判定をして必要な措置を行う制御手段とを備え、制御手段は、このキャリブレーション治具部と、吸着ノズルの吸着面とを所定時に、吸着ノズルが吸着する部品をその吸着の都度、前記カメラで撮像し、その画像データを、キャリブレーション判定データと、吸着ノズルの措置判定データと、部品装着時の部品の措置判定データとし、必要なキャリブレーション、吸着ノズル措置、部品措置を行うことを特徴とする部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像認識方法、詳しくは、供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーションの判定データとする画像認識方法とそれを用いた部品装着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の部品装着装置、およびその画像認識方法は既に知られ（例えば、特許文献１参照。）、近年、例えばＩＣチップが０．６×０．３ｍｍなどと極端に微細化し、これら電子部品の電子回路基板などへの装着が高密度化していることから、各種電子部品をより正確に装着することが要求されていることに対応している。
【０００３】
具体的には、吸着ノズルに吸着した電子部品の回転や位置の関係を認識カメラで撮像した画像データから、装着対象物上の所定位置に所定の向きで装着するための回転や位置の補正を行い、電子部品の装着精度を高めるにも、部品の画像認識を行うカメラの分解能や傾き、中心位置などに狂いがあると、正確な部品の装着が行えない。そこで、このようなカメラ側の分解能や傾きに関係するスケール計測治具と、中心位置に関係するオフセット治具を吸着ノズルに保持できるキャリブレーション判定の専用治具として用い、キャリブレーション時にのみ装着ないしは吸着保持して前記部品認識用のカメラで撮像し、その画像データからカメラや吸着ノズルの関係を計測して、計測結果からそれらの関係に必要なキャリブレーションを行い、それらの関係の誤差や異常により部品装着精度が低下するようなことを防止している。
【０００４】
また、特許文献１は前記２種類の治具を一体で取り扱って２通りのキャリブレーション判定のデータが得られるようにしている。
【０００５】
一方、移動ヘッドに複数の吸着ノズルを装備した多連ノズル方式では、それぞれの吸着ノズルに対応する複数カメラを設けて対応することも行われているが、この場合は、基準になる吸着ノズルとカメラとの関係につきキャリブレーションした後、その結果を反映させながら、順次他の吸着ノズルとカメラとの関係のキャリブレーションを行うようにしている。
【特許文献１】特開平９−２１４１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来のようなキャリブレーション方式では、キャリブレーションの都度吸着ノズルに専用のキャリブレーション治具を装着ないしは吸着保持する必要があるので、吸着ノズルの装着状態に戻すまでの間は部品の装着が行えないし、毎回人手によって準備作業をする必要があるなど手間が掛かる。にもかかわらず、設備を長時間稼動していると熱変形などによって、一旦行っているキャリブレーション結果が変化するので、近時要求される高精度な部品の装着のためには比較的短いスパンで繰り返しキャリブレーションすることが望まれ、これを実行しようとすると生産性や製品コストに大きく影響する。特に、多連ノズル方式の場合は顕著となる。
【０００７】
本発明の目的は、吸着ノズルに部品の装着に影響のないキャリブレーション治具部を利用して、治具を着脱する動作や時間を省略してキャリブレーションを行い、精度よい部品の装着が生産性よく達成されて製品コストの低減が図れる画像認識方法とそれを用いた部品装着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するために、本発明の画像認識方法は、供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の措置判定のデータとし、吸着ノズルに保持したキャリブレーション治具を前記カメラで撮像した画像データをキャリブレーションの判定データとする画像認識方法において、吸着ノズルの外周に外方へ張り出すキャリブレーション治具部を設け、このキャリブレーション治具部を吸着ノズルの吸着面側から前記カメラにより部品撮像時と共通した合焦条件にて撮像した画像データをキャリブレーションの判定データとすることを主たる特徴としている。
【０００９】
このような構成では、供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う吸着ノズルが吸着した部品につきカメラで撮像した画像データを部品装着時の部品の状態の判定、措置のデータとする場合の、前記カメラによるキャリブレーションのための画像認識を、吸着ノズルの外周に外方へ張り出すように設けた、吸着ノズルの部品の吸着に影響なく存在できるキャリブレーション治具部を利用して行うので、治具を着脱する動作や時間を省略してキャリブレーションを行い、精度よい部品の装着が生産性よく達成される。また、治具着脱による万一の基準位置の狂いの影響も回避できる。
【００１０】
また、キャリブレーション治具部は吸着ノズルの吸着面から後退して位置することにより、部品の吸着に全く影響しない環境を実現するし、この場合でも、キャリブレーション治具部は前記カメラでの部品撮像時の合焦位置に吸着ノズルにて移動させるか、キャリブレーション治具部と吸着ノズルが吸着した部品との双方が、前記カメラの被写界深度による合焦範囲に入るようにするかで、前記カメラによる部品の撮像時と共通した撮像条件での画像データが得られ、必要なキャリブレーションと部品の回転や位置補正、廃棄や回収などの措置とができる。また、別に、キャリブレーション治具部と吸着ノズルの吸着面とについても同様な画像認識ができ、必要なキャリブレーションと吸着ノズルの交換や廃棄などの措置ができる。キャリブレーション治具部の画像データは輪郭データをキャリブレーション判定のデータとするのが好適であり、キャリブレーション治具部には種々の判定情報を付与しておける。
【００１１】
このような、画像認識方法を用いた部品装着装置としては、供給される部品を吸着して移動し装着対象物への装着を行う移動ヘッドと、この移動ヘッドによる吸着ノズルの移動経路に位置して、吸着ノズルが吸着した部品につき吸着ノズルの吸着面側から撮像するカメラと、吸着ノズルの外周に外方へ張り出すように設けられたキャリブレーション治具部と、所定の時期に前記カメラで撮像した吸着ノズルのキャリブレーション治具部の画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズルにより吸着した部品を装着対象物に装着するために移動する都度その途中にて前記カメラで撮像した部品の画像データから部品の措置判定をして必要な措置を行う制御手段とを備えたことを基本構成として、
制御手段は、このキャリブレーション治具部を吸着ノズルの吸着面側から前記カメラにより部品撮像時と共通した合焦条件にて撮像し、その画像データによりキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行うことを１つの特徴とした部品装着装置が得られる。
【００１２】
また、前記カメラはこのキャリブレーション治具部および吸着ノズルが吸着している部品の双方を合焦範囲とする被写界深度を持ち、制御手段は、前記カメラで同時撮像した、キャリブレーション治具部および部品の画像データから、キャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションと、部品の措置判定とそれに基づく必要な措置とを行うことを他の特徴とする部品装着装置が得られる。
【００１３】
また、制御手段は、このキャリブレーション治具部を所定時に、吸着ノズルが吸着した部品をその都度、前記カメラでの合焦範位置に移動させて異時に撮像し、キャリブレーション治具部の撮像の都度その画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、部品の撮像の都度その画像データから部品の措置判定とそれに基づく必要な措置を行うことを他の特徴とする部品装着装置が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像認識方法とそれを用いた部品装着装置によれば、吸着ノズルに吸着して装着に供する部品をその措置のために撮像するカメラにより治具を撮像した画像データからキャリブレーションを行うのに、専用のキャリブレーション治具およびこの治具を装着したり取り外すのに費やす時間を省略することができ、また、治具着脱による基準位置の狂いの影響も回避して、精度よい部品の装着が生産性よく達成され、製品のコスト低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本実施の形態に係る画像認識方法とそれを用いた部品装着装置について、図１〜図６を参照しながら説明し本発明の理解に供する。本実施の形態はＩＣチップといった電子部品やコネクタなどを含む部品を回路基板に装着して電子回路基板を製造する図に示すような部品装着装置の場合の一例である。しかし、これに限られることはなく、各種の部品を各種の装着対象物に装着する場合一般に適用されて本発明は有効である。
【００１６】
図１（ａ）に示す部品装着装置１００は、供給される部品１を吸着ノズル３により吸着して移動し装着対象物２への装着を行うことを繰り返すが、吸着ノズル３が吸着した部品１につきカメラ４で撮像した画像データを部品装着時の部品１の状態の判定とそれに基づく必要な措置のデータとし、吸着ノズル３に保持したキャリブレーション治具を前記カメラ４で撮像した画像データをカメラ４と吸着ノズル３との関係についてのキャリブレーションデータとする画像認識方法を採用しており、そのための制御手段６を備えている。
【００１７】
吸着ノズル３の移動は各種機構のロボット７を採用することができ、図示する例は直交するＸＹ２方向に移動するＸテーブル１１とＹテーブル１２とを組み合わせて移動ヘッド１３をＸＹ２方向に移動させられるように支持したＸＹロボットとしてあり、この移動ヘッド１３に吸着ノズル３を個別に上下動および回動ができ、また交換できるように取り付け支持している。吸着ノズル３は各種のものを複数１列以上に配列して装備している。図示する例では図１（ｂ）に示すように５本ずつＸ方向に列をなすようにして２列設けた多連ノズルタイプとしている。これに対応してカメラ４も多連に設けている。
【００１８】
部品装着対象である回路基板１４はＸ方向に搬送する搬送部１５によって部品装着位置１６へ一方側から搬入され、部品装着後に部品装着位置１６から他方側に搬出される。部品装着位置１６の近くには前記カメラ４を設けて吸着ノズル３によって部品装着位置１６の回路基板１４上の装着位置に持ち運ばれる直前の部品１を撮像するようにしている。カメラ４は画像データを電子出力できるＣＣＤカメラといったいわゆる画像認識用のものが好適であるが、画像認識のための画像データが得られれば特に問うものではない。カメラ４の直ぐ近くにはまた、交換用の吸着ノズル３をストックして交換に供するノズルステーション１７が設けられている。
【００１９】
部品装着位置１６を中心にした搬送部１５の一方側にはテーピングした部品をリールに支持して繰り出し吸着ノズル３による吸着に供する供給位置へ１つずつ送り出す部品供給カセット１８を多数装備したカセット型の部品供給部１９が設けられ、他方の側には部品１を収容したパレット２１を多段に装備したパレット型の部品供給部２２が複数設けられ、特定のパレット２１を送り出してそれに収容されている部品１を吸着ノズル３による吸着に供する。
【００２０】
移動ヘッド１３は部品１を装着するプログラムに従って移動され、部品供給部１９、２２にて吸着ノズル３を下動させて、供給される部品１をその装着順を配慮した順序で、かつ、部品１の種類に対応する各吸着ノズル３によって吸着し、吸着ノズル３の上動によってピックアップしながら、吸着した部品１をカメラ４上に一旦持ち運んで撮像させて、そのときの画像データによる部品１の角度、位置の判定に供し、この判定に基づいた角度、位置の補正措置を伴い、回路基板１４上のプログラムに従った所定位置に吸着ノズル３を下動させて持ち運んできた部品１が精度よく装着されるようにする。角度補正の措置は回路基板１４に部品１を装着するまでの吸着ノズル３の移動ヘッド１３内機構による回転制御によって行えるし、吸着ノズル３に対する部品１のＸＹ方向への位置ズレは部品１を回路基板１４上の所定位置に移動させるときの移動ヘッド１３のプログラム上の移動データをＸＹ２方向に補正した移動制御によって行え、いずれも時間のロス無く実行することができる。また、部品１の良否も画像データから判定することができるので、万一不良または種類が違うなどの不適正な部品１である場合は装着せずに廃棄したり、回収したりする措置もできる。このために、制御手段６は図３に示す部品装着装置１００上の原点位置Ｐを基準とした座標上の位置データを用いて各種動作を制御する。
【００２１】
また、部品１を回路基板１４上のプログラムに従った所定位置に位置決めして装着するのに、移動ヘッド１３に設けたカメラ２３を設けてある。カメラ２３もカメラ４と同種のものでよく、カメラ原点Ｑ１の位置が前記原点位置Ｐから特定される。さらに、移動ヘッド１３上でカメラ２３のカメラ原点Ｑ１と吸着ノズル３との位置関係が一義的に定まっている。ここに、カメラ２３は自身のカメラ原点Ｑ１がプログラム上、回路基板１４上の基準マーク２４に位置合わせされることができ、この位置合わせに狂いがあるにしても基準マーク２４の位置を画像認識できないほどには狂うことはない。また、最大誤差をカバーできる視野のカメラ２３を採用すればよい。そこで、カメラ２３により基準マーク２４を撮像してそのカメラ原点Ｑ１からの回路基板１４の位置および各部品装着位置を判定することができ、カメラ原点Ｑ１に対する基準マーク２４の位置が特定し、同時に各吸着ノズル３との位置も特定する。これによって、カメラ原点Ｑ１と基準マーク２４との位置ずれ分を補正措置し、かつ、部品１のそれを吸着している吸着ノズル３に対する位置補正措置をも併せ行って、各吸着ノズル３に吸着している部品１をプログラムに従い回路基板１４上の所定位置に順次に装着することができる。
【００２２】
しかし、既述したように、部品１の吸着ノズル３に対する回転や位置を画像認識するカメラ４の分解能や部品装着装置１００上のＸＹ軸に対する傾き、中心位置などに狂いがあると、部品１の吸着ノズル３に対する回転や位置の補正措置が正しく行えず、結果、部品１の装着が正確に行えない。
【００２３】
これに対応するのに本実施の形態では、供給される部品１を吸着して移動し回路基板１４への装着を行う吸着ノズル３が吸着した部品１につきカメラ４で撮像した画像データを部品装着時の部品１の状態の判定、措置のデータとし、吸着ノズル３に保持したキャリブレーション治具部５をカメラ４で撮像した画像データをカメラ４の状態の判定、キャリブレーションデータとするのに、吸着ノズル３の外周に図２（ａ）（ｂ）に示すような外方へ張り出すキャリブレーション治具部５を設け、このキャリブレーション治具部５を吸着ノズル３の吸着面側からカメラ４により部品撮像時と共通した合焦条件にて撮像した図２（ｇ）（ｈ）に示すような画像データ５１、５２などをキャリブレーションの判定データとする画像認識方法を採用している。因みに、ここでの画像データ５１、５２はキャリブレーション治具部５の外輪郭および内輪郭であり、吸着ノズル３と同心である。
【００２４】
これにより、供給される部品１を吸着して移動し回路基板１４への装着を行う吸着ノズル３が吸着した部品１につきカメラ４で撮像した画像データ５１、５２を部品装着時の部品の状態の判定、措置のデータとする場合の、カメラ４によるキャリブレーションのための画像認識を、吸着ノズル３の外周に外方へ張り出すように設けた、図２（ａ）に示すように吸着ノズル３による部品１の吸着に影響なく存在できるキャリブレーション治具部を利用して行うので、治具を着脱する動作や時間を省略してキャリブレーションを行い、治具着脱による万一の基準位置の狂いの影響も回避できる。従って、精度よい部品１の装着が生産性よく達成され、製品コストの低減も図れる。
【００２５】
ここで、キャリブレーション治具部５は図２（ａ）のように吸着ノズル３の吸着面から後退して位置することにより、部品１の吸着に全く影響しない環境を実現することができる。この場合でも、キャリブレーション治具部５はカメラ４での部品撮像時の合焦位置に吸着ノズル３にて移動させるか、キャリブレーション治具部５と吸着ノズル３が吸着した部品１との双方が、カメラ４の被写界深度による合焦範囲に入るようにするかで、カメラ４による部品１の撮像時と共通した撮像条件での画像データ５１、５２が得られ、必要なキャリブレーションと部品１の回転や位置補正、廃棄や回収などの措置とができる。
【００２６】
これとは、別に、キャリブレーション治具部５と吸着ノズル３の吸着面とについても、それらの位置がカメラ４に対して前後していることに同様に対応して画像認識ができ、必要なキャリブレーションと吸着ノズル３の交換や廃棄などの措置ができる。しかし、カメラ４に対して前後しているキャリブレーション治具部５と吸着ノズル３の吸着面とは、図２（ａ）（ｃ）に示すように吸着面を持ったノズル先端３ａを吸着ノズル３上でばね３ｃに抗して後退させるといったことによる双方の相対移動を利用して、カメラ４の部品１の撮像時の合焦位置に揃って位置させ同時撮像するようにもできる。それには、移動ヘッド１３側から位置制御してもよいが、カメラ４の合焦点に撮像を邪魔しない保護ガラス５３を設けておくか一時的に位置させて、下動してくる吸着ノズル３に対してノズル先端３ａを受け止めることで簡単に実行できる。なお、キャリブレーション治具５には吸着ノズル３との間に緩衝ばね３ｂが働かされている。
【００２７】
特に、部品１とキャリブレーション治具部５とを同時に撮像する場合は、部品１の装着を進行しながらより時間のロスが低減し、キャリブレーション回数を増やすのに好適であり、部品１を装着する都度キャリブレーションを実行して最大の位置精度を保った部品装着を行っても高い生産性を確保することができる。
【００２８】
キャリブレーション治具部５の画像データ５１、５２を輪郭データとすることにより、撮像画像上での位置認識が正確に行える。それには、キャリブレーション治具部５が、部品１、吸着ノズル３の吸着面のうち、画像認識対象とするものどうしと、明度、彩度、色相、粗面状態などによる光沢有無を含む少なくとも１つの視覚状態が異なるようにするのが好適である。また、それらの面や輪郭が明瞭であるようそれぞれハレーションを生じるような色調や視覚環境は避けるのがよい。しかし、吸着面の画像認識は欠けや吸引孔の詰まりや変形などを認識する場合にはハレーションが生じる環境でも認識できる。
【００２９】
キャリブレーション治具部５は、図２（ｂ）に仮想線で示すような角型にすれば画像データの角位置の関係からその中心位置を容易に判定できるし、図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すような切り込み５ａ、突起５ｂ、着色５ｃといった視覚的な回転位置情報を付与し、これをカメラ４で撮像した画像データを吸着ノズル３またはキャリブレーション治具部５の回転状況の判定データとすることもできる。さらに、キャリブレーション治具部５に視覚的な吸着ノズル３の種類情報を付与し、これをカメラ４で撮像した画像データを吸着ノズル３の種類の判定データとして吸着ノズル３を交換するなどのノズル措置もできる。
【００３０】
このような、画像認識方法を用いた部品装着装置１００としては、既述した供給される部品１を吸着して移動し回路基板１４への装着を行う移動ヘッド１３と、この移動ヘッド１３による吸着ノズル３の移動経路に位置して、吸着ノズル３が吸着した部品１につき吸着ノズル３の吸着面側から撮像するカメラ４と、吸着ノズル３の外周に外方へ張り出すように設けられたキャリブレーション治具部５と、所定の時期に前記カメラ４で撮像した吸着ノズル３のキャリブレーション治具部５の画像データ５１、５２などからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、吸着ノズル３により吸着した部品１を回路基板１４に装着するために移動する都度その途中にてカメラ４で撮像した部品１の画像データから部品１の措置判定をして必要な措置を行う制御手段６とを備えるのに加え、制御手段６は、このキャリブレーション治具部５を吸着ノズル３の吸着面側からカメラ４により部品撮像時と共通した合焦条件にて撮像し、その画像データ５１、５２などによりカメラ４および吸着ノズル３の関係についてのキャリブレーション判定を行い、それに基づいてキャリブレーションを行うものとすればよい。
【００３１】
また、別に、カメラ４はこのキャリブレーション治具部５および吸着ノズル３が吸着している部品１の双方を合焦範囲とする被写界深度を持ち、制御手段６は、カメラ４で同時撮像した、キャリブレーション治具部５および部品１の画像データ５１、５２などから、キャリブレーションの判定およびそれに基づくキャリブレーションと、部品１の措置判定およびそれに基づく必要な措置とを行うことを他の特徴とする部品装着装置が得られる。
【００３２】
また、別に、制御手段６は、キャリブレーション治具部５を所定時に、吸着ノズル３が吸着した部品１をその都度、カメラ４での合焦範位置に移動させて異時に撮像し、キャリブレーション治具部５の撮像の都度その画像データからキャリブレーションの判定とそれに基づくキャリブレーションを行い、部品１の撮像の都度その画像データから部品１の措置判定とそれに基づく必要な措置を行うことを他の特徴とする部品装着装置が得られる。
【００３３】
最後に、多連ノズル方式の部品装着装置１００における部品装着制御の具体例を図４〜図６を参照して説明する。図４に示すように稼動初期のキャリブレーションＡと、途中キャリブレーション設定タイミングでのキャリブレーションＢ、つまりキャリブレーションＡに比し、カメラ４に対する吸着ノズル３のＸＹおよびθずれだけに限定するなど簡略化したキャリブレーションＢとを行いながら部品１の装着を行い、停止状態に至るまで繰り返す。ここでの部品１の装着動作にはその角度、位置、良否などの判定とそれに基づく補正措置、廃棄措置などを含む。必要に応じ吸着ノズル３の判定とそれに基づく交換や廃棄の措置も含んでよい。しかし、全ての場合につきキャリブレーションＡを行うようにするとより高い位置精度が得られる。
【００３４】
キャリブレーションは単独で行う場合の例を示し、キャリブレーションＡは図５に示すように、まず、１番目吸着ノズル３を１番目カメラ４の位置へＸＹ移動させ、キャリブレーション治具部５をカメラ４の部品撮像時の合焦位置へＺ移動させる。これらの移動は前後逆転してもよいし、並行してもよい。次いで、カメラ４で撮像して図２（ｇ）に示すように画像データ５１、５２をカメラ視野内に教示する。ここで、吸着ノズル３を９０度ずつ４回に分けて回転しながらその面積の重心となる吸着ノズル３の中心位置Ｒ、およびカメラ原点Ｑの検出と相互の位置ズレを検出する。
【００３５】
次いで、１番目吸着ノズル３をＸＹ移動してキャリブレーション治具部５を図２（ｆ）に示すようにカメラ視野内の４隅へ順時に移動させていき、そのときのカメラ視野内での画像データ５１、５２のＸＹ方向の移動軌跡とカメラ視野におけるＸＹ座標とのずれ角Θを検出する。これがカメラ４と部品装着装置１００との角度ずれである。なお、この画像データ５１、５２の移動および角度判定はカメラ視野内に十分納まる内輪郭の画像データ５２を認識して行うのが有利である。以上で１番目吸着ノズル３と１番目カメラ４とのキャリブレーションのための判定が終了し、以降カウンタ＋１番目のカメラについて１番目吸着ノズル３との間の共通した位置基準でカメラ中心Ｑ、傾きなどを計測する。次いで、カメラ全数分につき計測が終了したかどうか判定する。
【００３６】
判定が終了していると図６の制御に移行し、次の２番目吸着ノズル３と１番目カメラ４との組での２番目ノズル３の回転中心と１番目ノズル３とのＸＹずれを計測した後、２番目ノズル３を２番目カメラ４へＸＹ移動して２番目カメラ４の中心位置を検出する。続いて、カウンタ２＋１番目のノズル３と１番目カメラ４との間でカウンタ２＋１番目のノズル３の回転中心と１番目ノズル３とのＸＹずれの計測と、カウンタ２＋１番目のノズル３のカウンタ２＋１番目のカメラ４への移動、カウンタ２＋１番目のカメラ４の中心を計測することを全ノズル３と全カメラ４について行う。以上によりノズル３間ピッチおよびカメラ４間ピッチとそれぞれの位置関係が検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は電子部品を回路基板に装着する際の位置決めのための画像認識に実用して、高精度な位置決めのもとに生産性よく部品を装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る部品装着装置を示す斜視図および移動ヘッドに装備した吸着ノズルとカメラの入れる状態を示す下面図である。
【図２】（ａ）は図１の装置に装備した吸着ノズルの部品吸着状態を示す断面図、（ｂ）は吸着ノズルおよびそのキャリブレーション治具部の下面図、（ｃ）はキャリブレーション治具部と吸着面とを合焦位置に揃えた例を示す吸着ノズルの断面図、（ｄ）〜（ｆ）はキャリブレーション治具部の変形例を示す下面図、（ｇ）はキャリブレーション治具部によるノズル、カメラの中心を検出する説明図、（ｈ）はカメラの傾きを検出する説明図である。
【図３】図１の装置上の各位置の関係を示す説明図である。
【図４】図１の装置の部品装着動作の制御例を示す概略フローチャートである。
【図５】図４のキャリブレーションＡ処理の前半処理例を示すフローチャートである。
【図６】図４のキャリブレーションＡ処理の後半処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  部品
２  装着対象物
３  吸着ノズル
４、２３  カメラ
５  キャリブレーション治具部
６  制御手段
７  ロボット
１３  移動ヘッド
１４  回路基板
１６  部品装着位置
１９、２２  部品供給部
Ｐ  原点位置
Ｑ、Ｑ１  カメラ原点
Ｒ  吸着ノズル中心
【図１】
2006324302.tif 000003
【図２】
2006324302.tif 000004
【図３】
2006324302.tif 000005
【図４】
2006324302.tif 000006
【図５】
2006324302.tif 000007
【図６】
2006324302.tif 000008