(57)【要約】      （修正有）【課題】カメラを移動することなく固定したままで、ピント調整を自動的に行なえるようにして、ピント調整時の手作業を低減し工数を減すと共に、調整のばらつきを低減するカメラのピント調整方法を提供する。【解決手段】実装機カメラのピントを調整する際に、搭載ヘッドのＺ軸に装着されたノズルによってピント調整治具を吸着し、固定された撮像カメラ上にて該ピント調整治具を撮像し、画像処理によって、ピントの合っている度合いを算出する処理を、Ｚ軸方向に設定された動作量毎に実施し、その中で最も合致しているＺ軸位置をピント調整位置として取得する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装機カメラのピントを調整する際に、
搭載ヘッドのＺ軸に装着されたノズルによってピント調整治具を吸着し、
固定された撮像カメラ上にて該ピント調整治具を撮像し、
画像処理によって、ピントの合っている度合いを算出する処理を、Ｚ軸方向に設定された動作量毎に実施し、
その中で最も合致しているＺ軸位置をピント調整位置として取得することを特徴とする実装機カメラのピント調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載のピント調整方法を実施した後、前記ピント調整位置で同じピント調整治具を撮像し、
画像処理によって該ピント調整治具のパターンのエッジを検出して、
カメラのスケーリング値を算出することを特徴とする実装機カメラのスケーリング取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装機カメラのピント調整方法及びスケーリング取得方法に係り、特に、電子部品等を電子回路基板に搭載する表面実装機の部品認識装置に用いるのに好適な、実装機カメラのピント調整方法及びスケーリング取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１（全体図）及び図２（装着ヘッド部分の拡大図）に例示するような表面実装機（部品実装機とも称する：以下、単に実装機と称する）１では、搭載ヘッド１３を、Ｘ軸移動機構１１及びＹ軸移動機構１２により、部品供給部（例えばテープ式のパーツフィーダ）１４へＸＹ軸移動させ、吸着ノズル１３ａをＺ軸モータ１３ｂ（図２参照）により下降させて部品を吸着した後、搭載ヘッド１３を基板１０上の部品を搭載すべく指定された位置へＸＹ軸移動させ、吸着ノズル１３ａを下降させて部品を搭載している。
【０００３】
その際、基板１０の位置ずれがあるので、基板１０が搭載位置に搬送されたときに、搭載ヘッド１３をＸＹ軸移動させて、搭載ヘッド１３に搭載された基板認識カメラ１７を基板１０に形成された基板位置認識用の基板マーク上の位置に移動させ、該基板マークを撮像し、その画像に基づいて基板１０の位置を認識して、基板１０の位置ずれを補正している。又、部品を吸着した後に搭載ヘッド１３を、部品認識カメラ１６上に移動し、同カメラ１６により吸着された部品を撮像し、その画像に基づいて部品の吸着位置ずれと角度ずれを認識し、その認識結果に基づいて、基板上での部品搭載位置を補正することにより、高精度な部品搭載を行なっている。
【０００４】
図において、１３ｃは、吸着ノズル１３ｂを回動して、部品の吸着角度ずれを補正するためのθ軸モータ、１５は基板搬送路、１８はモニタ、１９は、装置全体の制御と画像処理等を行なう制御部、２０は、吸着ノズル１３ａの下側で部品の姿勢を認識するためのレーザ認識装置である。
【０００５】
このような実装機のカメラのピント調整は、図３に例示するような、平行線パターン２２ａを有するピント調整治具２２をカメラで撮像し、そのカメラの出力信号を、オシロスコープの波形が最も大きくなるように、即ち、明暗のコントラストが最も高くなるように、レンズの焦点調整ダイヤルを手動で回しながら、ピント調整していた。
【０００６】
あるいは、特許文献１に記載されているように、カメラを被写界深度方向（Ｚ方向）に移動し、ピント調整治具でなく、実際の電子部品を撮像し、画像処理にてピントの合っている判断を行ない、ピントが合っていると判断したカメラの位置を取得して調整していた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、カメラのピントを手動で調整する方法は、作業工程の中に、手作業や目視確認作業が有り、作業工数の増大やピント調整のばらつき等の問題がある。
【０００９】
一方、特許文献１の技術においては、カメラの移動機構が必要であるため、機構が複雑になり、又、実際の電子部品でピント調整を実施するため、各部品毎の調整が必要であり、部品の形状、写り等により、ピント位置が変化し、所望のピント位置を得られないという問題点を有していた。
【００１０】
又、実装に際しては、カメラ１画素当たりのサイズをスケーリング値として取得する必要があるが、従来は、ピント調整と独立して手作業で行なっており、面倒な作業が必要であった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、カメラを移動することなく固定したままで、ピント調整を自動的に行なうことができ、ピント調整時の手作業を低減して作業工数を低減すると共に、目視作業によるピント調整のばらつきを低減することを第１の課題とする。
【００１２】
本発明は、更に、実装機カメラのスケーリング値を容易に取得できるようにすることを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、実装機カメラのピントを調整する際に、搭載ヘッドのＺ軸に装着されたノズルによってピント調整治具を吸着し、固定された撮像カメラ上にて該ピント調整治具を撮像し、画像処理によって、ピントの合っている度合いを算出する処理を、Ｚ軸方向に設定された動作量毎に実施し、その中で最も合致しているＺ軸位置をピント調整位置として取得するようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００１４】
又、前記のピント調整方法を実施した後、前記ピント調整位置で同じピント調整治具を撮像し、画像処理によって該ピント調整治具のパターンのエッジを検出して、カメラのスケーリング値を算出するようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カメラを移動することなく固定したままで、ピント調整を自動的に行なうことが可能となる。従って、手作業を低減して作業工数を低減すると共に、目視作業によるピント調整のばらつきを低減することができる。
【００１６】
更に、実装機カメラのスケーリング値も容易に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明が採用された実装機の要部構成を図４に示す。図１及び図２に示した従来例と対応する部材には同じ符号を付している。図において、１９ａは、制御部１９に内蔵された画像処理装置、２３は治具置き位置、２４は、部品認識カメラ１６用の照明装置である。
【００１９】
本実施形態で用いるピント調整治具の一例を図５に示す。このピント調整治具３０は、例えば治具置き位置２３に置かれたときに下側となる面に、ピント調整用の平行線パターン３０ａと、位置決め用の第１マーク３０ｂ及び第２マーク３０ｃとが形成された、例えば厚さ１ｍｍ程度の透明なガラス板でなる。前記第１マーク３０ｂ及び第２マーク３０ｃは、例えば前記平行線パターン３０ａの外側の対角線上の位置に形成されている。
【００２０】
以下、図６乃至図８を参照して、本実施形態の処理手順を詳細に説明する。
【００２１】
まずステップＳ１で、ピント調整治具３０を所定位置（治具置き位置２３）に置く。
【００２２】
次いでステップＳ２で、基板認識カメラ１７をピント調整治具３０上の位置決め用の第１マーク３０ｂ上に移動する。次いでステップＳ３で、第１マーク３０ｂを撮像し、画像処理装置１９ａにより、該第１マーク３０ｂの重心を算出する。
【００２３】
次いでステップＳ４に進み、基板認識カメラ１７を、ピント調整治具３０上の位置決め用第２マーク３０ｃ上に移動する。次いでステップＳ５で、第２マーク３０ｃを撮像し、画像処理装置１９ａにより、該第２マーク３０ｃの重心を算出する。
【００２４】
次いでステップＳ６に進み、算出した２つのマーク重心から、ピント調整治具３０の中心位置及び傾きを算出する。
【００２５】
次いでステップＳ７に進み、搭載ヘッド１３にノズル１３ａを装着し、算出した治具中心位置に移動し、Ｚ軸モータ１３ｂによるＺ軸の昇降動作により、治具置き位置２３に置かれたピント調整治具３０を吸着する。
【００２６】
次いでステップＳ８に進み、算出した治具傾きを、θ軸モータ１３ｃにより０°に角度補正し、部品認識カメラ１６上に移動する。
【００２７】
次いで図７のステップＳ９に進み、Ｚ軸モータ１３ｂにより、予め設定されているＺ方向下限位置（上限位置でも良い）にＺ軸を移動する。
【００２８】
次いでステップＳ１０に進み、照明装置２４により照明を点灯し、部品認識カメラ１６によりピント調整治具３０を撮像する。
【００２９】
次いでステップＳ１１に進み、画像処理装置１９ａの画像処理によりピント合致度数を算出し、そのときのＺ座標と共に保存する。ピント合致度数としては、例えば撮影画像におけるピント調整治具３０の平行パターン３０ａに直交する方向（図５では横方向）の隣り合う画素の差の二乗の合計とすることができる。図９に例示する如く、この数値が高いとエッジの写りが、よりシャープになり、ピントの合っている度合いが高い。図５に示したようなピント調整治具３０を用いると、撮像カメラの視野内に多数のエッジがあり、より精度の高いピント合致度数の取得が可能になる。
【００３０】
次にステップＳ１２に進み、予め設定されている動作量だけＺ方向に上昇（上限位置から始めた時は下降）移動し、同様にピント合致度数をＺ座標と共に保存する。Ｚ動作量を小さくすることによって、精度の高いピント調整が可能になる。
【００３１】
ステップＳ１０〜Ｓ１２の動作を、予め設定されているＺ方向上限位置（上限位置から始めた時は下限位置）にＺ軸の位置が到達したとステップＳ１３で判断されるまで繰り返す。
【００３２】
動作が終了したら、ステップＳ１４に進み、取得したＺ軸位置別のピント合致度数から、ピント合致度数が最も高いＺ軸位置をピント調整位置（合点位置）として保存する。次いでステップＳ１５に進み、以後、このピント調整位置にＺ軸を移動して、部品認識カメラ１６上での撮像を実施する。
【００３３】
このようにしてピント調整位置を取得した後、ステップＳ１６に進み、カメラ１６のスケーリング値（１画素当たりのサイズ）を取得する。具体的には、図１０に示すように、水平パターン３０ａの外側のエッジ位置から、エッジ間の画素数を取得する。エッジ間距離は予め分かっているので、カメラスケーリング値は、（エッジ間距離）÷（エッジ間の画素数）で算出される。この算出された値を、Ｘ方向のカメラスケーリング値として保存する。
【００３４】
次にステップＳ１７に進み、θ軸モータ１３ｃにより、ピント調整治具３０を９０°回転する。次いでステップＳ１８に進み、Ｘ方向と同様にエッジ位置を取得し、Ｙ方向のスケーリング値を算出して保存する。
【００３５】
このようにして、ピント調整を自動的に行なうだけでなく、スケーリング値も算出することができる。
【００３６】
本実施形態によれば、ピント調整治具３０の下面にピントが合うので、部品吸着時に部品の下面に焦点を合わせたい場合は、部品の高さからピント調整治具の厚さを考慮した分だけ、吸着ノズル１３ａの位置をずらせば良い。
【００３７】
本実施形態においては、ピント調整治具３０に平行パターン３０ａが形成され、その範囲外に位置決め用の２つのマーク３０ｂ、３０ｃが形成されていたので、高精度のピント調整が可能である。なお、位置決め用のマークの一方あるいは両方を省略したり、あるいは、平行パターンを１本だけとすることも可能である。又、直線でなく、水玉等、他のパターンでも良く、吸着ノズル１３ａが写っても良い。
【００３８】
又、本実施形態においては、Ｘ方向とＹ方向のスケーリング値を共に算出するようにしていたので、高精度のスケーリング値を算出することができる。なお、いずれか一方向のみのスケーリング値を算出したり、あるいは、スケーリング値の算出を別途行なうことも可能である。
【００３９】
又、本実施形態においては、撮像画像におけるピント調整治具３０の平行パターン直交方向の隣り合う画素の差の二乗の合計をピント合致度数として用いたので、ピント合致度数を簡単な計算で求めることができる。なお、ピント合致度数を求める方法は、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】表面実装機の一例の全体構成を示す、一部を切り欠いて示す斜視図
【図２】同じく搭載ヘッドの要部構成を示す斜視図
【図３】ピント調整治具の一例を示す平面図
【図４】本発明の実施形態の要部構成を示す立面図
【図５】前記実施形態で用いられているピント調整治具の一例を示す平面図
【図６】前記実施形態における処理手順の始めの部分を示す流れ図
【図７】同じく図６に続く部分を示す流れ図
【図８】同じく図７に続く部分を示す流れ図
【図９】前記実施形態で用いられているピント合致度数を説明する図
【図１０】同じくスケーリング取得エッジを示す平面図
【符号の説明】
【００４１】
１…実装機
１３…搭載ヘッド
１３ａ…吸着ノズル
１６…部品認識カメラ
３０…ピント調整治具
３０ａ…平行パターン
３０ｂ、３０ｃ…位置決め用マーク
【図１】
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【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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