(57)【要約】【課題】複数の認識方法を選択する場合にあっても、実装精度を確保することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供すること。【解決手段】搭載ヘッドによって電子部品を保持し、ラインカメラ１１で撮像して認識部１６によって認識処理した位置認識結果に基づいて位置合わせして基板に搭載する電子部品実装において、前記位置合わせ時の位置補正を位置認識結果に基づいて行う際のオフセット値として、透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂをそれぞれ用いて実行される認識方法毎にあらかじめ記憶されたオフセット値を用いる。これにより、複数の認識方法を選択して用いる場合にあっても、照明方法が異なることによる位置認識結果の差異を補正して実装精度を確保することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記ノズルを備えた搭載ヘッドと、この搭載ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ前記ノズルによって保持された電子部品を撮像して認識する認識手段と、この認識手段による撮像時に電子部品を異なる複数の光源によって照明する照明手段と、前記ヘッド移動手段を制御することにより搭載ヘッドに保持された電子部品を基板に位置合わせして搭載する部品搭載動作を行わせる制御手段と、前記位置合わせ時に前記認識手段の認識結果に基づいて位置補正を行う際のオフセット値を、前記複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎に記憶するオフセット値記憶手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
ノズルによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ノズルに電子部品を保持した搭載ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させる工程と、前記搭載ヘッドの移動経路において前記ノズルによって保持された電子部品を認識手段によって撮像して認識する工程と、搭載ヘッドに保持された電子部品を基板に位置合わせして搭載する部品搭載動作を行わせる工程とを含み、前記位置合わせ時に前記認識手段の認識結果に基づいて位置補正を行う際のオフセット値として、前記複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎にあらかじめ記憶されたオフセット値を用いることを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、実装位置精度を向上させるため、画像認識により電子部品の位置補正を行う方法が広く用いられている。この方法は、部品供給部から電子部品をピックアップした搭載ヘッドが基板上へ移動する移動経路において、搭載ヘッドのノズルに保持された電子部品をカメラにより撮像し、この撮像結果を画像処理して位置ずれを検出するものである。そして電子部品を基板に対して位置合わせする際には前述の位置ずれが補正され、電子部品は正しい位置に精度良く搭載される。
【０００３】
カメラによって電子部品の位置認識を行う際の認識方法として、従来より電子部品に対して下方から照明光を照射し、電子部品からの反射光をカメラで受光することによって得られた画像を用いる方法や、または電子部品の背後に設けられた反射板に対して照明光を照射しこの反射光をカメラで受光する透過照明によって得られた画像を用いる方法などが用いられており、同一の装置で、認識対象により異なる照明を用いた認識方法が選択可能となったものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような装置では、異なる種類の複数の光源を備えており、対象となる電子部品の形状やサイズ・表面特性などに応じて、光源を切替えることにより、複数種類の認識方式を選択できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５３９９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように複数の認識方式を選択可能な装置では、それぞれの認識方法の特性に起因して、実装位置精度のばらつきが生じる場合がある。すなわち、同一状態の電子部品を同一のカメラで撮像した場合においても、照明方法が異なると、例えば、電子部品を透過照明下で撮像した画像によって位置認識を行った場合と、反射照明下で撮像した画像によって位置認識を行った場合とでは、位置認識結果に差異が生じる場合がある。
【０００６】
この差異は、電子部品の外形のシルエットが画像として得られる透過照明と、電子部品の下面形状が画像として得られる反射照明との違い、さらには透過照明における照明光の回折など、種々の要因によって生じる。このため、同一の電子部品実装装置において、認識方式を対象に応じて切り換えて実装作業を行う場合には、上述の位置認識結果の差異により、実装精度にばらつきが生じる結果となる。
【０００７】
そこで本発明は、複数の認識方法を選択する場合にあっても、実装精度を確保することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、ノズルによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記ノズルを備えた搭載ヘッドと、この搭載ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させるヘッド移動手段と、前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ前記ノズルによって保持された電子部品を撮像して認識する認識手段と、この認識手段による撮像時に電子部品を異なる複数の光源によって照明する照明手段と、前記ヘッド移動手段を制御することにより搭載ヘッドに保持された電子部品を基板に位置合わせして搭載する部品搭載動作を行わせる制御手段と、前記位置合わせ時に前記認識手段の認識結果に基づいて位置補正を行う際のオフセット値を、前記複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎に記憶するオフセット値記憶手段とを備えた。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装方法は、ノズルによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ノズルに電子部品を保持した搭載ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させる工程と、前記搭載ヘッドの移動経路において前記ノズルによって保持された電子部品を認識手段によって撮像して認識する工程と、搭載ヘッドに保持された電子部品を基板に位置合わせして搭載する部品搭載動作を行わせる工程とを含み、前記位置合わせ時に前記認識手段の認識結果に基づいて位置補正を行う際のオフセット値として、前記複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎にあらかじめ記憶されたオフセット値を用いる。
【００１０】
本発明によれば、部品搭載動作における位置補正を認識手段の認識結果に基づいて行う際のオフセット値として、複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎にあらかじめ記憶されたオフセット値を用いることにより、複数の認識方法を選択する場合にあっても、照明方法が異なることによる位置認識結果の差異を補正して、実装精度を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像認識装置の構成説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品認識処理の説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品実装処理のフロー図である。
【００１２】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１３】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ移載ヘッド８および移載ヘッド８と一体的に移動するカメラ９が装着されている。
【００１４】
Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズルによってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動したカメラ９は、基板３を撮像して認識する。Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂは、移載ヘッド８を基板３に対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【００１５】
また基板３上部品供給部４から搬送路２上の基板３に至る移載ヘッド８の移動経路には、ラインカメラ１１およびノズルストッカ１２が配設されている。ラインカメラ１１は、後述する電子部品の画像認識装置を構成し、それぞれの移載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。ノズルストッカ１２は、吸着対象の電子部品に応じた各種の吸着ノズルを収納しており、移載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスすることにより、吸着ノズルの交換が出来るようになっている。
【００１６】
次に図２を参照して移載ヘッド８について説明する。図２に示すように、移載ヘッドはマルチタイプであり、電子部品を保持する吸着ヘッド８ａ（搭載ヘッド）を複数個備えた構成となっており、これらの吸着ヘッド８ａはカメラ９と一体的に移動する。各吸着ヘッド８ａは、それぞれ電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１４を備えている。
【００１７】
吸着ノズル１４は吸着ヘッド８ａのノズルホルダ１０に着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じて交換される。各吸着ノズル１４は、それぞれの吸着ヘッド８ａに備えられたＺ軸モータ８ｂによって個別単独に昇降動作が可能となっており、また共通のθ軸モータ１３によって軸廻りの回転が可能となっている。
【００１８】
次に図３を参照して、電子部品実装装置に備えられた画像認識装置の構成について説明する。この画像認識装置は、吸着ノズル１４に保持された電子部品Ｐを下方から撮像して位置認識を行う認識手段であり、撮像手段であるラインカメラ１１およびラインカメラ１１の撮像結果を認識処理する認識部１６より構成される。ラインカメラ１１の光学系の周囲には照明部１５が配置されており、照明部１５はラインカメラ１１による電子部品Ｐの撮像時に、電子部品Ｐを下方から照明する。照明部１５は、透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂの２種類の光源を備えている。
【００１９】
透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂはいずれも複数のＬＥＤを円環状に配列した構成となっており、照明切替部１７によって透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂの作動を切替え制御することにより、上方の照明対象に対して異なる照射方向から選択的に照明光を照射できるようになっている。吸着ノズル１４に備えられた円板形状の反射板１４ａは、透過用照明１５ａから照射される照明光を反射面１４ｂによって下方に反射する機能を有している。
【００２０】
次に、透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂをそれぞれ用いて行われる２種類の部品認識処理について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、透過用照明１５ａを用いて行われる透過照明認識方法を示している。透過用照明１５ａは、ＬＥＤから照射される照明光が、電子部品Ｐの上方に位置する反射板１４ａに対して所定の照射角で入射するように配置されており、この照射角設定により反射板１４ａによって反射された反射光は、電子部品Ｐの背後から略垂直方向からラインカメラ１１に入射する。
【００２１】
そしてこの入射光をラインカメラ１１が取り込むことにより、電子部品Ｐを表す画像１８が得られる。この画像１８においては、電子部品Ｐ以外の背景部が明像部１８ａとして表され、電子部品Ｐに相当する部分が暗像部１９ａとして表される。この画像１８から、暗像部１９ａの輪郭線に相当する電子部品Ｐの外形Ｐａを抽出し、外形Ｐａの代表位置（例えば重心位置）を求めることにより、電子部品Ｐの位置が検出される。
【００２２】
このとき、外形Ｐａの位置は、透過照明認識による固有の位置誤差を含んでいるため、予め求められている固有のオフセット値Δｘａ，Δｙａだけずれた位置にある外形Ｐｔが、電子部品Ｐの正しい位置を与える。すなわち、透過照明認識によって求められた電子部品Ｐの位置認識結果に、オフセット値Δｘａ，Δｙａ（透過照明認識時の認識オフセット値）を加味することにより、電子部品Ｐの正しい部品位置が得られる。
【００２３】
図４（ｂ）は、反射用照明１５ｂを用いて行われる反射照明認識方法を示している。透過用照明１５ｂは、ＬＥＤから照射される照明光が電子部品Ｐの下面に所定の照射角で入射するように配置されており、この照射角設定により電子部品Ｐの下面によって反射された反射光は、略垂直方向からラインカメラ１１に入射する。
【００２４】
そしてこの入射光をラインカメラ１１が取り込むことにより、電子部品Ｐを表す画像１８が得られる。この画像１８においては、電子部品Ｐ以外の背景部が暗像部１８ｂとして表され、電子部品Ｐに相当する部分が明像部１９ｂとして表される。この画像１８から、明像部１９ｂの輪郭線に相当する電子部品Ｐの外形Ｐｂを抽出し、外形Ｐｂの代表位置を求めることにより、電子部品Ｐの位置が検出される。
【００２５】
このとき、外形Ｐｂの位置は、反射照明認識による固有の位置誤差を含んでいるため、予め求められている固有のオフセット値Δｘｂ，Δｙｂだけずれた位置にある外形Ｐｔが、電子部品Ｐの正しい位置を与える。すなわち、反射照明認識によって求められた電子部品Ｐの位置認識結果に、オフセット値Δｘｂ，Δｙｂ（反射照明認識時の認識オフセット値）を加味することにより、電子部品Ｐの正しい部品位置が得られる。
【００２６】
上述の２通りのオフセット値（Δｘａ，Δｙａ）、（Δｘｂ，Δｙｂ）は、それぞれの照明方法の特性に起因して異なる値を示す場合が多い。この差異は、電子部品の外形のシルエットが画像として得られる透過照明と、電子部品の下面形状が画像として得られる反射照明との違い、さらには透過照明における照明光の回折など、種々の要因によって生じる。
【００２７】
このため、本実施の形態に示す電子部品実装装置では、後述するように２通りのオフセット値（Δｘａ，Δｙａ）、（Δｘｂ，Δｙｂ）をそれぞれ記憶しておき、認識方法に応じて対応したオフセット値を使い分けるようにしている。そして搭載動作時に電子部品を基板へ位置合わせする位置合わせ時の位置補正に際しては、これらのオフセット値に、実装機構の機構誤差に起因して生じる位置誤差を補正するための実装位置オフセット値を加え合わせたトータルオフセット値が、位置補正量として用いられる。
【００２８】
なお、上述のオフセット値（認識オフセット値）に実装位置オフセット値を加え合わせるデータ処理をその都度行う代わりに、実装位置オフセット値を個々の電子部品実装装置に固有の固定パラメータと見なして、予め認識オフセット値に含めておくようにしてもよい。これにより、認識処理結果に認識オフセット値を直接加え合わせる演算処理のみで位置補正を行うことができる。
【００２９】
次に図５を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成について説明する。図５において、制御部２０はＣＰＵであり、実装データ記憶部２２に記憶された実装データを用いて実装プログラム記憶部２１に記憶された実装動作プログラムを実行することにより、電子部品実装動作を制御する。実装動作プログラム記憶部２１は、実装シーケンスプログラムなど、実装動作実行に必要な各種プログラムを記憶する。
【００３０】
実装データ記憶部２２は、基板３に実装される電子部品の実装位置データや電子部品の固有データなど、実装動作に必要なデータを記憶する。この実装データには、個々の電子部品を位置認識するための認識方法区分、すなわち透過照明認識を用いるかまたは反射照明認識を用いるかを示すデータが含まれている。
【００３１】
実装位置オフセット値記憶部２３は、前述の実装機構の機構誤差に起因する実装位置ずれを補正するためのオフセット値（実装位置オフセット値）を記憶する。透過照明認識時認識オフセット値記憶部２４は、透過照明認識時に適用されるオフセット値Δｘａ，Δｙａを記憶する。反射照明認識時認識オフセット値記憶部２５は、反射照明認識時に適用されるオフセット値Δｘｂ，Δｙｂを記憶する。
【００３２】
機構駆動部２６は、実装機構を構成するＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂ、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ、吸着ヘッド８ａのθ軸モータ８ｂおよびＺ軸モータ１３を駆動する。認識部１６は、カメラ９の撮像により得られた画像データを認識処理することにより基板３の位置を認識するとともに、ラインカメラ１１の撮像により得られた画像データを認識処理することにより、吸着ノズル１４に保持された電子部品の位置を認識する。照明切替部１７は、透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂの作動を切り替える処理を行う。この切り替えは、実装データに示される照明区分に従って行われる。
【００３３】
上記構成において、制御部２０は、機構駆動部２６を介してＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂ、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ、吸着ヘッド８ａのθ軸モータ８ｂおよびＺ軸モータ１３を備えた実装機構を制御することにより、吸着ヘッド８ａに保持された電子部品を基板に位置合わせして部品搭載動作を行わせる制御手段となっている。また、透過照明認識時認識オフセット値記憶部２４、反射照明認識時認識オフセット値記憶部２５は、位置合わせ時の位置補正を認識手段の認識結果に基づいて行う際のオフセット値を、複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎に記憶するオフセット値記憶手段となっている。
【００３４】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に電子部品実装方法について図６のフローを参照して説明する。この動作フローの開始に先立って、実装データ記憶部２２より、実装対象の基板３についての実装データの読み込みが行われる。実装動作が開始されると、まず移載ヘッド８を部品供給部４へ移動させ、各吸着ヘッド８ａによって電子部品をピックアップする（ＳＴ１）。次いで電子部品を保持した移載ヘッド８をラインカメラ１１の上方へ移動させる（ＳＴ２）。
【００３５】
次に、読み込んだ実装データに基づいて、移載ヘッド８に保持された電子部品の認識方法区分を識別する（ＳＴ３）。すなわち当該電子部品の位置認識に用いられる認識方法が透過照明認識か、反射照明認識かを識別し、次いでこれらの認識方法に対応した照明方法を選択する。すなわち透過照明認識であれば透過照明を選択し（ＳＴ４）、また反射照明部品であれば反射照明を選択して（ＳＴ５）、照明切替部１７に照明方法の選択結果を指示する。これとともに、認識方法に対応したオフセット値（認識オフセット値）を読み込む（ＳＴ６）。すなわち、透過照明認識時認識オフセット値記憶部２４、反射照明認識時認識オフセット値記憶部２５から、それぞれオフセット値Δｘａ，Δｙａまたはオフセット値Δｘｂ，Δｙｂを読み込む。
【００３６】
この後、電子部品の撮像が行われる。すなわち、選択した照明方法を用いてラインカメラ１１によって電子部品を撮像する（ＳＴ７）。次いで、撮像によって得られた画像を認識部１６によって認識処理する（ＳＴ８）。そして認識処理結果にオフセット値を加味して、部品位置として出力する（ＳＴ９）。これにより、照明によって認識方法が異なることによる認識処理結果の差異を補正した正しい部品位置が出力される（図４参照）。
【００３７】
この後、移載ヘッド８が基板３上に移動して、吸着ヘッド８ａを基板３に対して下降させて電子部品を基板３に搭載する部品搭載動作を行う。この部品搭載動作に際しては、出力された正しい部品位置に基づき位置補正して電子部品を搭載する（ＳＴ１０）。このとき、実装機構固有の機構誤差を併せて補正する必要がある場合には、前述のオフセット値に実装位置オフセット値を加え合わせたトータルオフセット値が、実際の位置補正量として用いられる。
【００３８】
すなわち上記電子部品実装方法は、吸着ノズル１４に電子部品Ｐを保持した吸着ヘッド８ａを基板３に対して相対的に移動させる工程と、吸着ヘッド８ａの移動経路において吸着ノズル１４に保持された電子部品Ｐをラインカメラ１１によって撮像して認識部１６により認識する工程と、吸着ヘッド８ａに保持された電子部品Ｐを基板３に位置合わせして搭載する部品搭載動作を行わせる工程とを含んでいる。
【００３９】
そして、位置合わせ時の位置補正を認識部１６の認識結果に基づいて行う際のオフセット値として、透過用照明１５ａ、反射用照明１５ｂをそれぞれ用いて実行される認識方法毎に、あらかじめ記憶されたオフセット値を用いる形態となっている。
【００４０】
このような方法を採用することにより、同一の電子部品実装装置において、複数の照明方式を対象に応じて選択して実装作業を行う場合においても、位置認識結果の差異に起因する実装精度のばらつきを生じることがない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、部品搭載動作における位置補正を認識手段の認識結果に基づいて行う際のオフセット値として、複数の光源をそれぞれ用いて実行される認識方法毎にあらかじめ記憶されたオフセット値を用いるようにしたので、複数の認識方法を選択する場合にあっても、照明方法が異なることによる位置認識結果の差異を補正して、実装精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像認識装置の構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品認識処理の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品実装処理のフロー図
【符号の説明】
３  基板
８  移載ヘッド
８ａ  吸着ヘッド
１１  ラインカメラ
１４  吸着ノズル
１５  照明部
１５ａ  透過用照明
１５ｂ  反射用照明
１６  認識部
１７  照明切替部
２３  実装位置オフセット値記憶部
２４  透過照明認識時認識オフセット値記憶部
２５  反射照明認識時認識オフセット値記憶部
【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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