(57)【要約】【課題】基板上に形成された複数のマークを短時間で認識して部品実装効率を高めることが可能な部品実装装置を提供する。【解決手段】部品が搭載される多面取り基板３０に形成された回路Ａ〜ＤのマークＭ１〜Ｍ３が認識カメラにより認識されて、その認識結果に基づいて部品が基板に実装される。マークを認識するために移動する認識カメラの移動距離が最小となるように、マーク認識順序が最適化される（Ｂ）。このような構成では、多面取り基板のような基板に形成された多数のマークＭ１〜Ｍ３を認識する場合、その認識順序が最適化されるので、部品実装効率を高めることができるとともに、マーク認識時の移動距離が短縮できるので、移動時のダンピングが軽減され、マーク認識の信頼性が向上する。【選択図】  図７
2004214247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品が搭載される基板に形成された複数のマークを認識し、その認識結果に基づいて部品を基板に実装する部品実装装置において、
基板に形成されたマークを認識カメラで撮像してマークを認識する認識手段と、
前記認識カメラを基板上の各マーク位置に移動させる移動手段と、
各マークを認識するために移動する認識カメラの移動距離が最小となるように、マーク認識順序を最適化する手段と、
最適化された認識順序に従ってマークを認識し、その認識結果に基づいて部品の基板への搭載を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記マークが、多面取り基板に設けられた各回路に形成されるマークであり、各マーク位置が１面取り基板として展開されてマーク認識順序が最適化されることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記マークが、基準マーク、フィデューシャルマーク及び／又はバッドマークであることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装装置、さらに詳細には、部品が搭載される基板に形成された複数のマークを認識し、その認識結果に基づいて部品を基板に実装する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品供給装置から供給される電子部品（以下、単に部品という）を吸着ノズルで吸着して搬送されてくる基板に搭載する部品実装装置が知られている。この部品実装装置において、部品が搭載される基板位置に位置ずれがあると、正確な部品搭載ができないので、基板に基板マーク（ＢＯＣマーク）を印刷し、この基準マークを認識カメラで認識して基板の位置を認識し、位置ずれを補正して部品搭載を行っている。また、基板には、上記基板マークのほかに、高精度で搭載しなければならない部品の搭載点近傍にフィデューシャルマークを設け、このフィデューシャルマークに基づいて基準位置に対する基板の位置ずれを補正し、精密部品の搭載位置を位置決めしている。さらに、基板には、基板不良を示すバッドマークが付され、このバッドマークが認識されると、その基板への部品搭載がスキップされる。
【０００３】
また、最近では、実装基板は、基板の小型化により大きな１枚の基板に複数回路を設けた多面取り基板となっており、この多面取り基板では、実装後、基板を分割して個々の基板（割基板）としている。このような多面取り基板において、回路に箔のはがれや損傷があるとバッドマークが付与され、その回路に対する部品実装が中止されるので、多面取り基板に部品実装するとき、バッドマークを考慮して部品搭載順を最適化することが行われている（特許文献１）。
【０００４】
また、上記バッドマークと、基準マークを同時に認識してマーク認識を効率化させることが行われている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−９８２９７号公報（[００１３]〜[００１６]段落）
【特許文献２】
特開平１４−１７６２９８号公報（請求項１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の表面実装装置では、多面取り基板のマークを認識する場合に、回路単位でマークを認識するため、マークを認識する認識カメラは、各マークの認識のために、マークの位置によっては効率の悪い動きをしてしまい、部品実装効率を低下させてしまう、という問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、基板上に形成された複数のマークを短時間で認識して部品実装効率を高めることが可能な部品実装装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
部品が搭載される基板に形成された複数のマークを認識し、その認識結果に基づいて部品を基板に実装する部品実装装置において、
基板に形成されたマークを認識カメラで撮像してマークを認識する認識手段と、
前記認識カメラを基板上の各マーク位置に移動させる移動手段と、
各マークを認識するために移動する認識カメラの移動距離が最小となるように、マーク認識順序を最適化する手段と、
最適化された認識順序に従ってマークを認識し、その認識結果に基づいて部品の基板への搭載を制御する制御手段とを有する構成を採用している。
【０００９】
このような構成では、基板に形成された複数のマークを認識する順序が最適化されるので、部品実装効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１には、部品実装装置の主要部の構成が、また図２には、その制御系の構成が図示されており、吸着ヘッド１の吸着ノズル１ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたコントローラ１０により制御されるＸ、Ｙ軸モータ１１、１２により駆動されて、フィーダ２の位置に移動し、フィーダから供給される部品３を吸着した後、認識カメラ（ＣＣＤカメラ）６に移動する。そこで、部品が撮像され、その画像が、ＣＰＵ７ａ、メモリ７ｂ、Ａ／Ｄ変換器７ｃなどで構成される画像認識装置７で処理されて、部品の吸着姿勢が認識され、部品中心と吸着中心の位置ずれ、並びに吸着角度ずれが演算される。コントローラ１０は、搬送路３２を介して搬送されてくる基板３０に部品３を搭載するとき、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸モータ１１、１２、１４の駆動量を、演算された位置ずれにしたがって補正し、部品３を基板３０の所定位置に実装する。
【００１２】
部品の正確な実装には、基板３０が基準位置にあることが前提となるので、基板３０の所定位置に基板マークを形成し、これを吸着ヘッド１に取り付けた認識カメラ（ＣＣＤカメラ）３１で撮像し、その画像を画像認識装置７で認識し、基板の基準位置からのずれを求め、これを補正して部品搭載が行なわれている。
【００１３】
また、部品実装装置には、基板データや部品データを入力するためのキーボード２１、マウス２２などの入力装置が設けられ、生成された基板データ並びに部品データは、ハードディスク、フラッシュメモリなどで構成される記憶装置２３に格納できるようになっている。基板データや部品データは、このように入力装置を介さず、部品実装装置に接続されたホストコンピュータ（不図示）から供給されるものを記憶装置２３に格納しておくようにしてもよい。また、モニタ２４が設けられ、この画面には、部品データ、演算データや認識カメラ６、３１で撮像した画像などが表示できるようになっている。
【００１４】
また、基板の小型化により、比較的大きな基板に複数の回路を割り付け、これを後で分割して切断して使用する多面取り基板（割基板）が多用されている。図１の基板３０は、このような１枚の基板に複数回路（４回路）を設けた多面取り基板として図示されており、図１の例では、基板３０は、４つの割基板に分割されていて、各割基板にそれぞれ回路を設けた４面取りの基板となっている。各割基板の回路には、それぞれ基準マーク（ＢＯＣマーク）Ｍ１〜Ｍ３が設けられており、部品実装に際して、認識カメラ３１は、これらの基準マークを撮像し、画像認識装置７はマーク認識結果に基づいて各回路の基準位置からのずれを演算して、コントローラ１０は、このずれ量を補正して部品実装を行っている。
【００１５】
基板３０ないし割基板３０ａ〜３０ｄには、上記の基準マークＭ１〜Ｍ３だけでなく、図３（Ａ）に示したようなバッドマークＢが付される場合があり、このバッドマークＢが付されていることが認識されると、基板が不良であることを示すので、コントローラ１０は、この基板ないし回路への部品実装を中止する。また、基板には、図３（Ｂ）に示すように、高精度で搭載しなければならないＩＣ部品の搭載点近傍にフィデューシャルマークＦを設け、このフィデューシャルマークＦに基づいて基板位置を補正し、精密部品の搭載位置を位置決めしている。
【００１６】
このように、基板には、多数のマークが印刷ないし付与されており、部品搭載に際しては、前もってこれらのマークを認識し、これに基づいて搭載位置の補正を行わなくてはならず、マークが多くなるのにつれて、マーク認識順序の最適化を行う必要がある。
【００１７】
たとえば、図１の多面取り基板３０は、図４（Ａ）に示したように、４つの割基板３０ａ〜３０ｄに分割されており、回路Ａ〜Ｄを持った多面取り非マトリクス基板となっている。このような基板３０では、回路Ａを、（０°、９０°、１８０°、２７０°）で展開した回路Ｂ〜Ｄのそれぞれに基準マークＭ１〜Ｍ３が形成されている。そして、これらの回路に形成された基準マークＭ１〜Ｍ３を認識する場合、図４（Ｂ）に示した順序でマーク認識を行っている。
【００１８】
しかしながら、図４（Ｂ）に図示した順序でマーク認識を行うと、認識カメラ３１を搭載した吸着ヘッド１が、マーク撮像のために、効率の悪い動きをしてしまうので、本発明では、図５に示した流れで、マーク認識の順序を最適化している。以下に、マークを基準マークとして、そのマーク認識順序の最適化を行って部品搭載を行うときの流れを説明する。
【００１９】
まず初めに、記憶装置２３に格納されているか、あるいはホストコンピュータ（不図示）から供給される生産プログラムから基板データを参照して（ステップＳ１）、マークの使用／未使用を判断する（ステップＳ２）。マークを使用せず、部品搭載を行う場合には、ステップＳ１０に進んで基板生産動作を開始する。
【００２０】
マークを使用する場合には、マーク認識順序の最適化済みかどうかの判断を行い（ステップＳ３）、最適化がなされている場合は、ステップＳ９に進み、その順序に従って各マークＭ１〜Ｍ３を認識した後、基板位置補正を行って部品搭載を行う。
【００２１】
一方、最適化済みでない場合は、ステップＳ４において、コントローラ１０は、基板データから各回路のマークＭ１〜Ｍ３のマーク座標を抽出し、マーク認識座標を比較するために、そのマーク座標を１面取りの基板として展開し（ステップＳ５）、マークの認識順を内部データに格納するためのテーブルを作成する（ステップＳ６）。このテーブルは、たとえば、コントローラ１０内のＲＡＭに格納される。
【００２２】
最適化前のテーブル４０が図６（Ａ）に図示されており、これは、図４（Ｂ）に示したマークの認識順序に対応しており、まず回路ＡのマークＭ１〜Ｍ３がその順序で認識され、次に回路Ｂ〜Ｄの各マークＭ１〜Ｍ３がそれぞれその順序で認識される。このテーブルにしたがった吸着ヘッド１（認識カメラ３１）の移動距離と、他の認識順序とした場合の移動距離を比較することにより、マーク認識順序の最適化が行われる（ステップＳ７）。
【００２３】
この最適化では、コントローラ１０のＣＰＵは、まず各マークの座標値と、最初に吸着ノズル１ａが部品を吸着する吸着位置との距離を計算し、その距離が最小となるマークを出発マークとする。このマークは、図７（Ｂ）に示したように、回路ＢのマークＭ１であるとする。コントローラ１０は、続いて、この出発マークを第１マークとして、他のすべてのマークを経過する経路を順次求め、各経路について各マークの座標値に基づき移動距離を計算して、その移動距離が最小となる経路を求める。この移動距離が最小となる経路探索には、公知のアルゴリズム、たとえば、ある場所から出発して複数の場所を重複せずに最短経路で巡回して同じ場所に戻る問題（巡回セールスマン問題）を解くアルゴリズムを利用することができる。
【００２４】
このようにして、移動距離が最小となる経路を求めると、図７（Ｂ）に図示したような経路となるので、図６に示したように、この経路に従ってマーク認識順を、テーブル４０’に格納し（ステップＳ８）、このテーブルを、生産プログラムの一部として記憶装置２３に保存する。
【００２５】
ステップＳ９では、コントローラ１０は、このテーブルを読み込み（ステップＳ９）、このテーブルに記録された順番に従って各マークの座標位置に吸着ヘッド１を移動させて、認識カメラ３１により各マークを撮像してその位置を認識し、生産動作に入る（ステップＳ１０）。この生産動作では、コントローラ１０は、マーク認識による基板位置補正と、認識カメラ６による部品撮像結果に基づく部品の吸着ずれ補正を行って各部品を所定の基板位置に搭載する。所定枚数の基板が生産されると（ステップＳ１１）、生産終了となる。
【００２６】
以上説明した実施形態では、基板搬入時のクランプのズレをマーク認識することで常に一定の座標系に補正する基準マーク（ＢＯＣマーク）に付いて説明したが、図３（Ａ）に図示したような、多面取り基板において各回路の搭載実行を制御するバッドマーク、あるいは図３（Ｂ）に図示したような、ＩＣ部品のように高精度で実装する部品の搭載点近傍に印刷されたフィデューシャルマークに付いても同様に取り扱うことができる。バッドマークが付されていると、その回路に対する部品搭載は中止されるので、多面取り基板において移動距離の短縮効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、多面取り基板のような基板に形成される多数のマークを認識する場合、その認識順序が最適化されるので、部品実装効率を高めることができるとともに、マーク認識時の移動距離が短縮できるので、移動時のダンピングが軽減され、マーク認識の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】部品実装装置の制御系の構成を示す構成図である。
【図３】基板上に付与される各種のマークを示す説明図である。
【図４】基板上に付与される基準マークの配置とその認識順を説明する説明図である。
【図５】マーク認識順序を最適化して部品実装する流れを示したフローチャートである。
【図６】マーク認識順序を最適化したときの保存テーブルの内容を示す表図である。
【図７】マーク認識順序を最適化する過程を示す説明図である。
【符号の説明】
１  吸着ヘッド
３  電子部品
６  認識カメラ
７  画像認識装置
１０  コントローラ
３０  基板
３１  認識カメラ
Ｍ１〜Ｍ３  基準マーク
【図１】
2004214247.tif 000003
【図２】
2004214247.tif 000004
【図３】
2004214247.tif 000005
【図４】
2004214247.tif 000006
【図５】
2004214247.tif 000007
【図６】
2004214247.tif 000008
【図７】
2004214247.tif 000009