(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給位置に移動した収納トレイに収納されている部品を吸着ヘッドにより吸着する部品吸着方法であって、
吸着ヘッドに搭載された撮像装置を予め定められた収納トレイの部品収納位置に移動させて、そこに収納されている部品または部品収納部を撮像し、
撮像された画像を処理してその処理結果から前記部品収納位置に収納されている部品の吸着位置の補正値を求め、
吸着ヘッドを前記補正値で補正された部品吸着位置に移動させて部品を吸着する部品吸着方法であり、
前記補正値を求めるに際しては、撮像した前記部品または部品収納部の明るさを、部品有りの場合と部品無しの場合の前記部品収納部の明るさの平均値から予め設定されたしきい値と比較して、部品有りと判定された場合には前記部品の中心の座標値を求め、部品無しと判定された場合には前記部品収納部の外縁の中心の座標値を求めて、前記補正値を求めることを特徴とする部品吸着方法。
【請求項２】
他の部品収納位置に収納されている部品の吸着位置の補正値は、すでに求められた補正値を補間することにより求めることを特徴とする請求項１に記載の部品吸着方法。
【請求項３】
部品供給位置に移動した収納トレイに収納されている部品を吸着ヘッドにより吸着する部品吸着装置であって、
吸着ヘッドに搭載された撮像装置と、
撮像装置を予め定められた収納トレイの部品収納位置に移動させる移動手段と、
部品収納位置に収納されている部品または部品収納部の前記撮像装置による画像を処理する画像処理装置とを備え、
撮像した前記部品または部品収納部の明るさを、部品有りの場合と部品無しの場合の前記部品収納部の明るさの平均値から予め設定されたしきい値と比較して、部品有りと判定された場合には前記部品の中心の座標値を求め、部品無しと判定された場合には前記部品収納部の外縁の中心の座標値を求めて、部品収納位置における吸着位置の補正値を求め、吸着ヘッドを該補正値で補正された部品吸着位置に移動させて部品を吸着することを特徴とする部品吸着装置。
【請求項４】
他の部品収納位置に収納されている部品の吸着位置の補正値は、すでに求められた補正値を補間することにより求めることを特徴とする請求項３に記載の部品吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品吸着方法及び装置、更に詳細には、部品実装機において、部品供給位置に移動した収納トレイに収納されている部品を吸着ヘッドにより吸着する部品吸着方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、吸着ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、その吸着された部品を搬送されてくる回路基板の所定位置に実装する部品実装装置が知られている。ここで、部品供給装置としては、フィーダーなどの供給装置のほかに、多数の部品を収納したトレイを供給するトレイ供給装置がある。
【０００３】
外部部品供給装置として、トレイ供給装置が用いられる場合には、トレイ供給装置からトレイが、部品実装装置の部品供給位置に移動され、部品実装装置の吸着ヘッドがトレイに収納された部品を吸着している。このとき、収納トレイが正しく位置決めされていないと、指示された部品を吸着できないので、機械的に収納トレイを位置決めする方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、吸着ノズルが部品中心を吸着できるようにするために、部品収納マージンが小さい部品については、部品収納部毎に収納されている部品を、吸着ヘッドに搭載された撮像装置で撮像し、それを画像処理装置によって認識し、部品個々の吸着位置座標を取得していた。
【特許文献１】特開平１０−３３５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の部品個々の吸着位置座標を取得する方法では、トレイに収納されている部品を個々に認識しなければならないので、吸着タクトが増大するという問題があった。
【０００６】
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、簡単な方法で、短時間に、しかも正確に部品収納トレイに収納されている部品を吸着することができる部品吸着方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
部品供給位置に移動した収納トレイに収納されている部品を吸着ヘッドにより吸着する部品吸着方法であって、
吸着ヘッドに搭載された撮像装置を予め定められた収納トレイの部品収納位置に移動させて、そこに収納されている部品または部品収納部を撮像し、
撮像された画像を処理してその処理結果から前記部品収納位置に収納されている部品の吸着位置の補正値を求め、
吸着ヘッドを前記補正値で補正された部品吸着位置に移動させて部品を吸着する部品吸着方法であり、
前記補正値を求めるに際しては、撮像した前記部品または部品収納部の明るさを、部品有りの場合と部品無しの場合の前記部品収納部の明るさの平均値から予め設定されたしきい値と比較して、部品有りと判定された場合には前記部品の中心の座標値を求め、部品無しと判定された場合には前記部品収納部の外縁の中心の座標値を求めて、前記補正値を求めることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、
部品供給位置に移動した収納トレイに収納されている部品を吸着ヘッドにより吸着する部品吸着装置であって、
吸着ヘッドに搭載された撮像装置と、
撮像装置を予め定められた収納トレイの部品収納位置に移動させる移動手段と、
部品収納位置に収納されている部品または部品収納部の前記撮像装置による画像を処理する画像処理装置とを備え、
撮像した前記部品または部品収納部の明るさを、部品有りの場合と部品無しの場合の前記部品収納部の明るさの平均値から予め設定されたしきい値と比較して、部品有りと判定された場合には前記部品の中心の座標値を求め、部品無しと判定された場合には前記部品収納部の外縁の中心の座標値を求めて、部品収納位置における吸着位置の補正値を求め、吸着ヘッドを該補正値で補正された部品吸着位置に移動させて部品を吸着することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、予め定められた部品収納位置での部品または部品収納部を撮像し、その画像処理により部品吸着位置の補正値を取得するようにしているので、収納トレイに認識用のマークを付すことなく簡単な構成で正確な部品吸着位置を求めることができる。また、選択された位置以外の他の位置での補正値は、例えば直線補間により求めることができるので、収納部個々を認識する必要がなく、全体としての認識回数が顕著に減少するので、吸着タクトを短縮することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１には、部品実装装置１０が図示されており、部品実装装置１０には、Ｘ軸モータ（不図示）によりＸ軸レール１５に沿ってＸ軸方向に移動可能な吸着ヘッド１１が設けられている。Ｘ軸レール１５は、スクリュー軸１４、１４’と結合され、Ｙ軸モータ１７、１７’によりスクリュー軸が回転することによりＹ軸レール１６、１６’に沿ってＹ軸方向に移動される。
【００１２】
Ｘ軸モータ、Ｘ軸レール１５などのＸ軸移動手段が図２で４１で示されており、また、Ｙ軸モータ１７、１７’、スクリュー軸１４、１４’、Ｙ軸レール１６、１６’などのＹ軸移動手段が４２で示されている。部品実装装置のコントローラ４０は、Ｘ軸移動手段４１とＹ軸移動手段４２から構成されるＸＹ駆動ユニットを駆動することにより吸着ヘッド１１をＸ、Ｙ軸方向に移動させる。また、部品実装装置１０には、Ｚ軸モータ（不図示）を含むＺ軸移動手段４３が設けられ、このＺ軸移動手段４３により吸着ヘッド１１はＺ軸方向（高さ方向）に昇降する。
【００１３】
吸着ヘッド１１には、図２に示したように、複数（４個）の吸着ノズル１１ａ〜１１ｄが搭載されており、またこの吸着ヘッド１１には、ＣＣＤなどで構成される撮像装置１２が固定されている。撮像装置１２で撮像された画像は、画像処理装置４７に入力され、画像処理される。
【００１４】
また、吸着ヘッド１１は、Ｘ軸移動手段４１とＹ軸移動手段４２により多数のフィーダ２０ａからなる部品供給装置２０の位置に移動し、Ｚ軸移動手段４３により下降してフィーダから供される部品を吸着ノズル１１ａ〜１１ｄにより吸着する。部品吸着後、吸着ヘッド１１が部品認識カメラ２１の位置に移動して、吸着された部品が部品認識カメラ２１により撮像され、撮像された部品が画像処理装置４７で処理されて、部品中心並びに部品傾きが演算される。部品中心と吸着中心にずれがあり、また部品傾きにずれがある場合には、これらのずれが補正され、吸着ノズル１１ａ〜１１ｄにより吸着された部品が、レール１８、１８’に沿って搬送されてくる基板１９の位置に正しい姿勢で搭載される。
【００１５】
部品は、手前側の部品供給装置２０からだけでなく、背後の複数のトレイを収納した部品供給装置３０からも供給できる。この部品供給装置３０は、多数の部品３１ａをマトリックス状に収納した収納トレイ３１を部品供給位置に移動させる。収納トレイ３１に収納された部品が全て供給されてなくなると、部品供給装置３０は、収納トレイ３１を除去するとともに、補充側（後ろ側）に堆積された一番上の収納トレイ３１’を部品供給位置に移動させ、この収納トレイ３１’に収納されている部品を供給する。
【００１６】
部品供給装置３０が、正しい位置にセットされない場合があり、また正しい位置にセットされても、部品供給装置３０は外部から移動されて部品実装装置１０に設置されるので、その移動中に収納トレイの位置がずれてしまったり、あるいは、収納トレイが補充側から手前の部品供給位置に移動する場合に、位置ずれが発生する場合があるので、収納トレイ３１は、必ずしも、正しい位置に正しい姿勢で部品供給位置に供給されるとは限らない。
【００１７】
このように、収納トレイ３１が位置ずれして部品供給位置に運ばれた状態が、図１に誇張して図示されており、吸着ノズルは部品データで規定された部品の正規の吸着位置に移動して、その部品を吸着するので、収納トレイの位置ずれが大きいと、吸着誤差ないし吸着ミスが発生する。
【００１８】
この収納トレイの部品吸着位置を補正して吸着位置（座標）を取得する流れが図４にフローチャートとして図示されている。
【００１９】
まず、吸着ヘッド１１をＸＹ駆動ユニットにより駆動して、吸着ヘッド１１に搭載された撮像装置１２を部品供給位置にある収納トレイ３１上の所定の部品収納位置に移動させる（ステップＳ１）。この位置は、通常、図２に示すような部品収納トレイ３１の４隅の位置の中から選ばれ、例えば、部品収納位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が選択される。各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の座標値は、そこに収納される部品の吸着位置の座標値に相当し、それぞれ当該部品に関連して部品データで予め規定されている座標値である。
【００２０】
続いて、移動した位置で撮像装置１２により収納トレイを撮像し（ステップＳ２）、その画像を画像処理装置４７で処理し、認識処理を実施する（ステップＳ３）。
【００２１】
撮像装置１２による画像は、収納位置に部品が有る場合は、部品が明るく写るので、図３（Ａ）に示したように、部品３１ａが明るく撮像され、一方、収納位置に部品が無い場合は、全体が暗く写り、図３（Ｂ）に示したように、部品収納部の外縁３１ｂがより暗く写った画像となる。そこで、部品有りと無しの収納部の明るさの平均値等から、その中心値をしきい値としてあらかじめ設定しておき、収納部の明るさをこのしきい値と比較して、部品有りと判定された場合には（ステップＳ４の肯定）、ステップＳ５に移行して、部品認識する。この部品認識は、図３（Ａ）に図示したような部品３１ａの画像の濃淡から複数エッジを検出し、検出したエッジ点から部品３１ａの中心Ｇｎの座標値（Ｘｎ２、Ｙｎ２）を求めることにより行われる。
【００２２】
一方、部品無しと判定された場合には（ステップＳ４の否定）、ステップＳ６に移行して、図３（Ｂ）に図示したような部品収納部の外縁３１ｂの画像の濃淡から複数エッジを検出し、検出したエッジ点から外縁３１ｂの中心Ｇｎの座標値を求める。
【００２３】
続いて、求めた中心Ｇｎの座標値（Ｘｎ２、Ｙｎ２）と、予め部品データに記述されている部品収納位置Ｐｎの座標値（Ｘｎ１、Ｙｎ２）から補正値ΔＸｎ＝Ｘｎ２−Ｘｎ１；ΔＹｎ＝Ｙｎ２−Ｙｎ１を取得する（ステップＳ７）。
【００２４】
以上の処理を予め選択された部品収納位置Ｐｎ（ｎ＝１、２、３）に対して行い（ステップＳ８）、吸着位置座標値を取得する。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置に対しては、補正値ΔＸｎ、ΔＹｎを加算した値、すなわち求めたＧｎの座標値が吸着位置座標値となり、他の部品収納位置に収納されている部品の吸着位置は、直線補間により求めた補正値で補正してその座標値を求める。トレイには、通常、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ等ピッチで部品が収納されるので、当該部品の補正値は、その部品の並ぶ行あるいは列の一端と他端の補正値の差を、ピッチの倍数で按分して求めることができる。
【００２５】
このようにして、最終的に補正された部品吸着位置の座標値に吸着ノズルを移動させて、収納トレイの各位置に収納された部品を吸着し（ステップＳ９）、部品認識カメラ２１により部品認識後、吸着誤差を補正して部品を基板１９に搭載する。
【００２６】
このように、本発明では、トレイの部品収納部、あるいはそこに収納されている部品自体を認識してトレイの位置ずれに対する吸着位置の補正値を取得できるので、特にトレイに認識用のマークを付すことなく簡単な構成で正確な部品吸着位置を求めることができ、また、選択された位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３以外の補正値は、既に求めた補正値を補間して求めることができるので、収納部個々を認識する必要がなく、全体としての認識回数が顕著に減少する。
【００２７】
なお、上述した実施例では、ステップＳ５、Ｓ６で、画像の濃淡から複数エッジを検出し、検出したエッジ点から吸着位置補正用の座標を取得しているが、重心認識や画像をティーチング時に取得しておき、テンプレートマッチング等の方法を用いても補正値を求めることができる。また、部品収納部の形状としては、図３（Ｃ）、（Ｄ）のように、矩形などの形状にも対応可能である。この場合には、矩形の部品３２ａ、あるいは矩形の外縁３２ｂが認識され、補正値が求められる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】部品実装装置の構成を示した平面図である。
【図２】吸着ヘッドの駆動系の構成を示したブロック図である。
【図３】部品収納位置での画像を説明した説明図である。
【図４】部品吸着位置を取得する流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１０  部品実装装置
１１  吸着ヘッド
１２  撮像装置
１９  基板
３０  部品供給装置
３１  収納トレイ
４０  コントローラ
４７  画像処理装置
【図１】
0004664752.tif 000002
【図２】
0004664752.tif 000003
【図３】
0004664752.tif 000004
【図４】
0004664752.tif 000005