(57)【要約】      （修正有）【課題】画像に暗くて不鮮明な箇所が発生しないようにし、精度良く、電子部品の位置認識をする電子部品の装着装置を提供する。【解決手段】吸着ノズルに保持された電子部品を部品認識カメラが撮像し、モニタに表示した画面において、暗いエリアを選択する。部品認識カメラから所定の大きさのエリア毎に輝度を表す階調値を受けた認識処理装置が、撮像した画面から階調値を取得したテーブルを作成し、モニタの画面に表示させる。この表示された画面上で作業者が明るさの調整が必要なエリアを選択すると、認識処理装置が感度調整テーブルを作成し、ＲＡＭに格納する。実際の電子部品の撮像の際には感度調整テーブルを用いて輝度を調整して画像を作成する。【選択図】図４
2008112931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ノズルにより部品供給装置より取り出した電子部品を部品認識カメラで撮像して、この撮像結果に基づいて前記電子部品の位置を補正してプリント基板上に装着する電子部品の装着装置であって、前記部品認識カメラをＣＭＯＳカメラで構成し、記憶装置に格納された所定エリア毎の感度を調整するデータに基づいて感度を調整して前記ＣＭＯＳカメラで撮像し、画像を取得することを特徴とする電子部品の装着装置。
【請求項２】
吸着ノズルにより部品供給装置より取り出した電子部品を部品認識カメラで撮像して、この撮像結果に基づいて前記電子部品の位置を補正してプリント基板上に装着する電子部品の装着装置であって、前記部品認識カメラをＣＭＯＳカメラで構成すると共に、選択されたエリア毎に感度を調整するデータを設定する設定装置と、この設定装置により設定された感度調整データを格納する記憶装置とを備え、この記憶装置に格納された所定エリア毎の感度を調整するデータに基づいて感度を調整して前記ＣＭＯＳカメラで撮像し、画像を取得することを特徴とする電子部品の装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ノズルにより部品供給装置より取り出した電子部品を部品認識カメラで撮像して、この撮像結果に基づいて前記電子部品の位置を補正してプリント基板上に装着する電子部品の装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子部品装着装置は、例えば、特許文献１などに開示されており、プリント基板上に撮像結果に基づき電子部品の位置を補正して、精度良く装着している。
【特許文献１】特開２００６−２８６７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラで撮像する場合に、撮像された画像において、光源と電子部品との位置関係によっては、明るくない部位が生じて、また、明る過ぎる部位が発生する虞もあり、画像において不鮮明な箇所が発生して、必ずしも精度良く、位置認識ができない事態が発生していた。
【０００４】
そこで本発明は、画像に不鮮明な箇所が発生しないようにし、精度良く、電子部品の位置認識ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため第１の発明は、吸着ノズルにより部品供給装置より取り出した電子部品を部品認識カメラで撮像して、この撮像結果に基づいて前記電子部品の位置を補正してプリント基板上に装着する電子部品の装着装置であって、前記部品認識カメラをＣＭＯＳカメラで構成し、記憶装置に格納された所定エリア毎の感度を調整するデータに基づいて感度を調整して前記ＣＭＯＳカメラで撮像し、画像を取得することを特徴とする。
【０００６】
また第２の発明は、吸着ノズルにより部品供給装置より取り出した電子部品を部品認識カメラで撮像して、この撮像結果に基づいて前記電子部品の位置を補正してプリント基板上に装着する電子部品の装着装置であって、前記部品認識カメラをＣＭＯＳカメラで構成すると共に、選択されたエリア毎に感度を調整するデータを設定する設定装置と、この設定装置により設定された感度調整データを格納する記憶装置とを備え、この記憶装置に格納された所定エリア毎の感度を調整するデータに基づいて感度を調整して前記ＣＭＯＳカメラで撮像し、画像を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、画像に不鮮明な箇所が発生しないようにし、精度良く、電子部品の位置認識ができるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の電子部品装着装置について図面を参照しながら説明する。図１は電子部品装着装置の平面図であり、この図１において、電子部品装着装置１の基台２上にＡビーム３及びＢビーム４のＹ方向への移動を案内する一対のレール５が配置されている。前記Ａビーム３及びＢビーム４はＸ方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド７、８がＸ軸モータ１３、１５によりそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド７、８は、ＸＹ方向に移動可能になされている。
また、Ａ側のＹ軸モータ１０により回動されるボールネジ軸１１がＡビーム３に固定された図示しないナットに螺合しており、このＡビーム３はボールネジ軸１１の回動によりレール５に沿って移動可能である。Ｂビーム４は同様な構造のボールネジ軸１２がＢ側のＹ軸モータ１４により回動されることで、レール５に沿って移動する。
【０００９】
更に、前記基台２の図１における上下位置には、それぞれ部品供給台６が形成され、この部品供給台６上には種々の電子部品を供給する部品供給装置１６が着脱可能に搭載されている。尚、部品供給装置１６には、いわゆる収納テープ供給方式の部品供給装置や、スティック供給方式の部品供給装置や、トレイ供給方式の部品供給装置等がある。
【００１０】
そして、前記装着ヘッド７、８は、各部品供給装置１６から真空吸着により取り出した電子部品をプリント基板１８の所望の位置に搬送して実装するものである。また、前記プリント基板１８は、基台２上に設置された搬送コンベア２０により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。
【００１１】
更に、前記部品供給装置１６から装着ヘッド７、８の吸着ノズル９により取り出されて吸着保持された電子部品は部品認識カメラ２１によりレンズ２２を介して撮像され、その吸着ノズル９に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況等が撮像され認識処理装置１９により認識処理される。１７は基板認識カメラで、前記プリント基板１８に付された位置決めマーク（図示せず）を撮像し、前記認識処理装置１９により認識処理される。
【００１２】
なお、図２に示すように、前記部品認識カメラ２１は、フォト  ディテクタ２３を備えフォトダイオード毎に輝度を抽出するＣＭＯＳセンサ２４と、このＣＭＯＳセンサ２４からの輝度を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５と、リセプション  コントロール２６を備え前記Ａ／Ｄ変換器２５からのデジタル信号に基づいて輝度を演算して２５６階調で表す演算装置２７とを備えている。
【００１３】
次に、図３の本発明の電子部品装着装置１に係る制御ブロック図に基づいて、以下説明する。３０は本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ３０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３１及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）３２が接続されている。そして、ＣＰＵ３０は前記ＲＡＭ３１に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ３０は、インターフェース３３及び駆動回路３４を介して装着ヘッド７、８をＸ方向に移動させるＸ軸モータ１３、１５、前記Ａビーム３、Ｂビーム４をＹ方向に移動させるＹ軸モータ１０、１４、吸着ノズル９を昇降させる上下軸モータ３５、吸着ノズル９を回転させるθ軸モータ３６などの駆動を制御している。
前記ＲＡＭ３１には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給装置１６の配置番号情報等が記憶されている。また、前記ＲＡＭ３１には、前記各部品供給装置１６の配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データが記憶されている。更には、各電子部品（部品ＩＤ）毎に種別、Ｘ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズ、厚さ方向のサイズ等から構成される部品ライブラリデータも格納されている。
【００１４】
１９はインターフェース３３を介して前記ＣＰＵ３０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ２１により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なうと共に基板認識カメラ１７により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なう。尚、前記部品認識カメラ２１や基板認識カメラ１７により撮像された画像は表示装置としてのモニタ３８に表示される。そして、前記モニタ３８には種々のタッチパネルスイッチ３７が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ３７を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。
【００１５】
次に、図４のフローチャートに基づいて、部品認識カメラ２１による電子部品の撮像の際の感度調整に係る教示について、以下説明する。先ず、前記モニタ３８に表示されたタッチパネルスイッチ３７を作業者が操作して、この教示を選択すると、例えばコンデンサである電子部品を吸着保持して吸着ノズル９がＸＹ方向に移動するようＸ軸モータ１３又は１５、Ｙ軸モータ１０又は１４の駆動をＣＰＵ３０が制御して、前記吸着ノズル９を部品認識カメラ２１の上方に移動させ、吸着ノズル９に吸着保持された電子部品を光源（図示せず）が図５における左側であって、電子部品の斜め下から照射しながら部品認識カメラ２１が撮像する。
【００１６】
すると、図５に示すような画面がモニタ３８に表示される。この画面において、中央の白い部分ＣＯは電子部品であり、前記光源と電子部品の位置関係から、左半分において電子部品を除く部分、即ち電子部品の周囲の部分は明るい画像であるが、右半分において電子部品の周囲の部分は暗いものとなっている。なお、図５においては、説明を簡単にするために、光源に近い左半分の明るい画像と右半分の暗い画像とを均一の明るさとして表したが、画像は、光源に近い画像の左側の部分から右の部分になるに従い次第に暗い画像になる。
【００１７】
従って、感度を補正するためのエリア、即ち図５の右半分のエリアのタッチパネルスイッチ３７を押圧操作してエリアＢ（点線で示す）を選択する。この場合、説明の便宜上、選択されるエリアは、左右の２つのエリアとしたが、これに限らず、上下左右の４つのエリアとしたり、その他任意の数として、その中から任意のエリアを選択できるようにしても良い。
選択すると、前記部品認識カメラ２１から所定の大きさのエリア毎に輝度を表す階調値を受けた認識処理装置１９が、図６で示すようなテーブルを作成し、モニタ３８の画面に表示させる。即ち、所定の大きさのエリア毎に輝度を抽出したＣＭＯＳセンサ２４からの輝度を表すアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換器２５が変換し、このＡ／Ｄ変換器２５からのデジタル信号に基づいて演算装置２７が輝度を演算して２５６階調で表すように各エリアの階調値Ｂを算出し、その階調値Ｂを受けた認識処理装置１９が図６で示すようなテーブルを作成し、モニタ３８の画面に表示させる。前記所定の大きさのエリアは、１画素でも、所定数の画素で構成された所定の大きさのエリアでも良い。
【００１８】
この画面によると、電子部品に相当するエリアの階調値が「８０」で、左半分における電子部品の周囲の部分は明るくて同じく階調値が「６０」で、右半分において電子部品に相当するエリアの上下のエリアは同じく「５０」で、右半分において電子部品に相当するエリアの右隣のエリア及びこの右隣のエリアの上下のエリアは「４０」で、右半分の残りのエリアは「３０」である。
【００１９】
この図６で示すようなモニタ３８の画面上のタッチパネルスイッチ３７を作業者が押圧操作することにより、部品認識カメラ２１の感度の調整が必要なエリアを選択する。即ち、基準階調値Ａが「６０」であり、この「６０」より小さな階調値のエリアを指定する。すると、認識処理装置１９が基準階調値Ａ÷指定されたエリアの階調値Ｂの計算をし、図７で示すような感度調整テーブルを作成し、ＲＡＭ３１に格納する。即ち、感度の調整が必要であるとして選択されたエリアのうちの前記所定の大きさのエリア毎に感度調整度合Ｃを計算し、感度調整テーブルを作成し、ＲＡＭ３１に格納する。
【００２０】
具体的には、図６において右半分において電子部品に相当するエリアの上下のエリアは６０／５０（６０÷５０）で輝度を１．２倍、右半分において電子部品に相当するエリアの右隣のエリア及びこの右隣のエリアの上下のエリアは６０／４０で１．５倍、右半分の残りのエリアは６０／３０で２倍である。
【００２１】
次に、電子部品装着装置１の動作について、以下説明する。先ず、電子部品装着装置１の作業テーブル位置に前記プリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。続いて、ＣＰＵ３０がＸ軸モータ１３又は１５、Ｙ軸モータ１０又は１４を制御することにより、基板認識カメラ１７が前記プリント基板１８の位置決めマーク上方に来るように前記装着ヘッド７、８を移動させて、前記位置決めマークを撮像し、認識処理装置１９が認識処理し、該プリント基板１８の位置を把握する。
【００２２】
次いで、ＣＰＵ３０がＸ軸モータ１３又は１５、Ｙ軸モータ１０又は１４を制御することにより、前記装着ヘッド７、８が所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ３５を制御することにより吸着ノズル９を下降させて吸着位置まで供給された電子部品を吸着して取り出す。
【００２３】
続いて、装着ヘッド７、８が再び部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで、部品認識カメラ２１が吸着ノズル９に吸着保持された電子部品を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル９に対する電子部品の吸着位置ずれ状況、部品落下状況を認識する。
【００２４】
この場合、ＣＰＵ３０はＲＡＭ３１に格納された感度調整テーブルから感度調整度合Ｃを読み出して、部品認識カメラ２１にこの感度調整度合を転送し、感度調整を指示して、調整された感度に基づいて部品認識カメラ２１が電子部品を撮像し、画像（図８参照）が取得できる。
【００２５】
具体的には、図６における右半分において電子部品に相当するエリアの上下のエリアは感度を１．２倍、右半分において電子部品に相当するエリアの右隣のエリア及びこの右隣のエリアの上下のエリアは１．５倍、右半分の残りのエリアは２倍されるので、電子部品に相当するエリアを除き、輝度が「６０」となり、暗いエリアが明るく調整されて、電子部品の位置認識が精度良くなされることとなる。
【００２６】
そして、認識異常がない場合には、前記装着ヘッド７、８がプリント基板１８の所望位置上方までＸＹ移動し、そこで下降して実装させる。この場合、ＣＰＵ３０は認識処理装置１９による認識処理結果に基づいて、プリント基板１８の位置ズレ及び電子部品の位置ズレを補正すべく、ＣＰＵ３０はＸ軸駆動モータ１３又は１５、Ｙ軸モータ１０又は１４及びθ軸モータ３６を制御する。
【００２７】
即ち、ＣＰＵ３０は上下軸モータ３５を制御して前記吸着ノズル９を所定距離下降移動させると共に、平面方向及び角度方向において補正移動させ、位置ズレ無く、プリント基板１８上に電子部品を装着する。
【００２８】
以下、同様にプリント基板１８上に必要な電子部品が装着され、半田をリフローすることで、プリント基板１８上に各電子部品が固定される。
ここで、複数の吸着ノズル９に吸着保持された電子部品を同時に撮像する場合には、電子部品の位置が、照明の中央でも周辺でも同一な映りを要求される。光源が中央に位置する一般の照明系では、電子部品が中央に位置すること（左上下右対称）が前提になっているため、周辺に電子部品があると、バランスが悪い映りになってしまう。
【００２９】
この問題を、図９乃至図１１を参照しながら、詳細に説明する。電子部品４１が照明（光源は中央に位置している）４０の中心にある場合では、図９のように電子部品４１のリード群ａ、ｂ、ｃ、ｄは、すべて同一の明るさＡＡになる。しかし、複数の電子部品４１が照明４０の周辺に上下に位置すると、図１０のようにリード群ごとに異なった明るさになる。即ち、照明４０の中心付近にあるリード群ｄ１、ｂ２は明るさＢＢ、周辺にあるリード群ｂ１、ｄ２は明るさＣＣとなり、明るさＢＢはＣＣより明るいので、中央は明るく、周辺は暗い映りになる。また。リード群ａ１、ｃ１及びａ２、ｃ２は、矢印方向にグラデーション（明→暗）に明るさが変化した映りとなる。
【００３０】
また複数の電子部品４１が照明４０の周辺に左右に位置すると、図１１のようにリード群ごとに異なった明るさになる。即ち、照明４０の中心付近にあるリード群ｄ１、ｂ２は明るさＢＢ、周辺にあるリード群ｂ１、ｄ２は明るさＣＣとなり、明るさＢＢはＣＣより明るいので、中央は明るく、周辺は暗い映りになる。また。リード群ａ１、ｃ１及びａ２、ｃ２は、矢印方向にグラデーション（明→暗）に明るさが変化した映りとなる。
勿論、光源の明るさを上げて、暗いリード群を明るい方のリード群の明るさと同じにすれば、一見、両者が同じ明るさになるので、改善したかのように思えるが、もともと明るい方のリード群は、飽和してしまい、画像処理上二値化したかのように認識精度が劣化してしまう。これでは、根本的な解決にはならず、当然、照明の設計でも改善は可能と思われるが、本発明によれば、この問題を解決できる。
即ち、暗いエリアを指定して、部品認識カメラ２１のそのエリアの感度を、基準階調値を基準にして上げることにより、暗いエリアが明るく調整されて、全体として明るさが均一な画像が得られ、電子部品の位置認識が精度良くなされることとなる。
【００３１】
なお、明るいエリアを指定して、そのエリアの基準階調値を基準にして部品認識カメラ２１の感度を下げることにより、明る過ぎるエリアが暗く調整されて、全体として明るさが均一な画像が得られるようにしてもよい。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】子部品装着装置の平面図である。
【図２】部品認識カメラのシステム構成図である。
【図３】制御ブロック図である。
【図４】部品認識カメラによる電子部品の撮像の際の感度調整に係る教示についてのフローチャートを示す図である。
【図５】電子部品を撮像した画面を示す図である。
【図６】撮像した画面から階調値を取得した図である。
【図７】輝度調整テーブルを示す図である。
【図８】感度調整された画像を示す図である。
【図９】照明と撮像された１個の電子部品の画像の明暗を説明するための図である。
【図１０】照明と撮像された上下２個の電子部品の画像の明暗を説明するための図である。
【図１１】照明と撮像された左右２個の電子部品の画像の明暗を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１                  電子部品装着装置
９                  吸着ノズル
１８                プリント基板
１９                認識処理装置
２１                部品認識カメラ
３０                ＣＰＵ
３１                ＲＡＭ
３７                タッチパネルスイッチ
３８                モニタ
【図１】
2008112931.tif 000003
【図２】
2008112931.tif 000004
【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】
2008112931.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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