(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着する吸着ノズルと、上記吸着ノズルを複数有する複数の実装ヘッド（１１８ａ〜１１８ｄ）と、それぞれの実装ヘッドに対応する複数の撮像部（１１９０）と、上記撮像部よりも少ない数にてなる調停回路（１２０４、１２０６）と、上記調停回路と同数にてなる画像メモリ（１２１０、１２１１）と、上記調停回路と同数の制御装置（１２０５、１２０７）と、上記撮像部毎に設けられるバッファメモリ（１２０２）と、それぞれの上記バッファメモリ毎に設けられる転送回路（１２０３）とを備え、
上記電子部品を上記吸着ノズルが吸着した状態で上記実装ヘッドが上記撮像部上を移動するとき、上記画像メモリは、それぞれの上記撮像部が送出する各画像情報を格納し、
上記制御装置は、上記画像メモリに格納されているそれぞれの上記画像情報を読み出して画像処理を実行し、
上記調停回路は、それぞれの上記撮像部が送出する各画像情報を時間的に重複することなく上記画像メモリへ格納させ、かつ上記画像メモリへの上記画像情報の供給時間内で上記画像メモリに格納済みの画像情報について上記制御装置に対して上記画像処理を実行させ、
上記画像メモリは、上記撮像部が送出するそれぞれの上記画像情報から格納する画像情報が対応付けられた２つの内部メモリ（１２１１ａ、１２１１ｂ）を備え、一方の内部メモリへ上記画像情報の格納が行なわれるときには他方の内部メモリから画像情報が読み出され上記画像処理が実行され、逆に、上記他方の内部メモリへ上記画像情報の格納が行なわれるときには上記一方の内部メモリから画像情報が読み出され上記画像処理が実行され、
それぞれの上記バッファメモリは、それぞれの上記撮像部が送出する上記画像情報を格納し、
それぞれの上記転送回路は、上記撮像部から上記バッファメモリへ上記画像情報を送出するときのデータ送信速度を超える速度にて、それぞれの上記バッファメモリが送出する各画像情報を、上記調停回路の制御によるタイミングにて上記画像メモリの上記内部メモリへ送出する、
ことを特徴とする電子部品認識装置。
【請求項２】
上記調停回路による、上記時間的に重複することなく上記画像メモリへの各画像情報の格納動作は、送出した画像情報が設定量に到達した撮像部について画像情報を上記画像メモリの上記内部メモリへ送出させる、請求項１記載の電子部品認識装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子部品認識装置を備えたことを特徴とする電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品を撮像し該撮像情報に基づき上記電子部品の保持姿勢等の認識を行う電子部品認識装置及び該電子部品認識装置を備えた電子部品実装機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の生産性向上の要求は強くなっており、プリント基板等の電子基板へ電子部品を実装する電子部品実装機における生産性向上は、電子機器の生産性向上の鍵をにぎっている。上記電子機器の生産性向上を図る解決策の一つとして、図６に示すように、電子部品実装機１にて、電子部品２を保持し電子基板に相当するプリント基板５へ実装する実装ヘッド８を複数備え、かつそれぞれの実装ヘッド８に、電子部品２を保持する複数ノズル１０を備えることで、電子部品２の同時吸着、同時装着を実現する方式があり、該方式が増えてきている。
以下図７〜１１を参照しながら、従来技術について説明する。
図７において、３は電子部品２を供給する一つの形態であるトレーで、ここに電子部品２が格納されている。実装ヘッド８は電子部品２を吸着、移動、装着し、電子部品２を直に吸着可能な本例では４つのノズル１０ａ〜１０ｄを有する。尚、各ノズル１０ａ〜１０ｄは、それぞれ独立してその軸方向に沿って昇降可能である。図７ではノズル１０ａが電子部品９をピックアップしている。
【０００３】
図８において、９は実装ヘッド８に吸着された電子部品２の画像を実装ヘッド８の移動中に撮像する撮像装置であって、該撮像装置９は、被写体である電子部品２を照明する光源１１とカメラ１２とを有する。この撮像装置９から送られる画像情報は、画像処理装置１３に取り込まれて、画像処理がなされ上記ノズル１０に保持されている電子部品２の保持姿勢が認識され、プリント基板５における実装位置に対する上記保持姿勢のずれが求められる。
【０００４】
次に図９に示すように、実装ヘッド８は、上述のずれの情報を基にプリント基板５の所要の実装位置に電子部品２を装着する。
図１０では、上記実装ヘッド８が複数個、つまり実装ヘッド８ａ〜８ｄのように４つ存在する場合の電子部品実装機を示している。このように複数の実装ヘッド８ａ〜８ｄを有する電子部品実装機における生産性を最大限に引き出すには、各実装ヘッド８ａ〜８ｄの動作に制約を設けず、互いに非同期で独立のタイミングにて各々の撮像装置９ａ〜９ｄにて、実装ヘッド８ａ〜８ｄの各々に吸着されている電子部品２の画像を撮像することが望ましい。
しかしながら、このような動作を実行するためには、独立に動く４系統の画像処理機能が必要になる。つまり、図１１に示すように、４系統の独立な、画像取り込みのためのＡ／Ｄ変換及び変換されたビデオ信号をメモリへ送出する画像取り込み回路１４ａ〜１４ｄと、デジタル化された上記ビデオ信号を格納するメモリ回路１５ａ〜１５ｄと、個々のメモリ回路１５ａ〜１５ｄに格納された画像データを画像処理するプロセッサ回路１６ａ〜１６ｄとを有する画像処理装置１７が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すような構成では、４組の独立な画像処理装置を１台の電子部品実装機内に備える構成に等しく、装置構成が重厚となり、コスト的にも不利で実用性の点で問題を有していた。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、複数ノズルを備えたヘッドが複数個設けられている電子部品実装機において、装置構成を簡素化でき経済的に優れた電子部品認識装置、及び上記電子部品認識装置を備えた電子部品実装機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様における電子部品認識装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルと、上記吸着ノズルを複数有する複数の実装ヘッドと、それぞれの実装ヘッドに対応する複数の撮像部と、上記撮像部よりも少ない数にてなる調停回路と、上記調停回路と同数にてなる画像メモリと、上記調停回路と同数の制御装置と、上記撮像部毎に設けられるバッファメモリと、それぞれの上記バッファメモリ毎に設けられる転送回路とを備え、
上記電子部品を上記吸着ノズルが吸着した状態で上記実装ヘッドが上記撮像部上を移動するとき、上記画像メモリは、それぞれの上記撮像部が送出する各画像情報を格納し、
上記制御装置は、上記画像メモリに格納されているそれぞれの上記画像情報を読み出して画像処理を実行し、
上記調停回路は、それぞれの上記撮像部が送出する各画像情報を時間的に重複することなく上記画像メモリへ格納させ、かつ上記画像メモリへの上記画像情報の供給時間内で上記画像メモリに格納済みの画像情報について上記制御装置に対して上記画像処理を実行させ、
上記画像メモリは、上記撮像部が送出するそれぞれの上記画像情報から格納する画像情報が対応付けられた２つの内部メモリを備え、一方の内部メモリへ上記画像情報の格納が行なわれるときには他方の内部メモリから画像情報が読み出され上記画像処理が実行され、逆に、上記他方の内部メモリへ上記画像情報の格納が行なわれるときには上記一方の内部メモリから画像情報が読み出され上記画像処理が実行され、
それぞれの上記バッファメモリは、それぞれの上記撮像部が送出する上記画像情報を格納し、
それぞれの上記転送回路は、上記撮像部から上記バッファメモリへ上記画像情報を送出するときのデータ送信速度を超える速度にて、それぞれの上記バッファメモリが送出する各画像情報を、上記調停回路の制御によるタイミングにて上記画像メモリの上記内部メモリへ送出する、
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２態様における電子部品実装機は、上記第１態様の電子部品認識装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における電子部品認識装置、及び該電子部品認識装置を備えた電子部品実装機について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
図５には、上記電子部品認識装置を備えた電子部品実装機１０１を示している。該電子部品実装機１０１において、１１２ａ、１１２ｂは、プリント基板５に実装すべき電子部品を下記の実装ヘッドへ供給するための一形態であるパーツカセットであり、１１３はプリント基板５に実装すべき電子部品を上記実装ヘッドへ供給するための他の形態であるトレーであり格子状の区画部分に電子部品を載置しており、１１４は内部に複数のトレー１１３を収納しトレー１１３を上下動させて所望の電子部品を載置するトレー１１３を部品供給に供するトレーリフターであり、１１６はプリント基板５を搬送する搬送コンベヤーであり、１１７はプリント基板５を所要の位置に移動、固定して下記の実装ヘッドにて電子部品を実装させる基板載置テーブルであり、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄは電子部品をパーツカセット１１２ａ、１１２ｂ、又はトレー１１３から吸着ノズルで吸着し基板載置テーブル１１７上にあるプリント基板５の所定の実装位置に実装する実装ヘッドであり、各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄのそれぞれは、本実施形態では４本の吸着ノズルを有しており、１１９ａ、１１９ｂは実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄによってパーツカセット１１２ａ、１１２ｂやトレー１１３から吸着された電子部品が基板載置テーブル１１７上にあるプリント基板５へ移動される途中にて、吸着された電子部品を撮像する撮像装置である。尚、各撮像装置を総称して撮像装置１１９と記す場合もある。１３０は、電子部品実装機１０１にて特徴的な構成部分である電子部品認識装置であり、上記撮像装置１１９は該電子部品認識装置１３０に含まれる。
【０００９】
本実施形態の電子部品実装機１０１の電子部品認識装置１３０に備わる上記撮像装置１１９について説明する。
図５では、撮像装置１１９は２個しか図示されていないが、実際には４つの実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄの各々に対応させて、それぞれ１個ずつ、計４個の撮像装置１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄが設けられている。
図１において、１１９０ａ、１１９０ｂ、１１９０ｃ、１１９０ｄは、撮像装置１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄ内にそれぞれ設けられた、撮像部に相当するカメラであり、本実施形態の電子部品実装機１０１では実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄの移動中に４つの吸着ノズルにそれぞれ保持されている電子部品を連続して撮像する方式を取るため、電子シャッター機能を有するＣＣＤカメラか、連続的なライン撮像をラインセンサーにさせるかの構造をとる。いずれの場合でも、カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄから送られてくるビデオ信号は、電子部品認識装置１３０に備わる画像処理装置１２０内でデータ処理される。
【００１０】
画像処理装置１２０は、上記ビデオ信号をＡ／Ｄ変換して次段のバッファメモリーに送り出すＡ／Ｄ変換回路１２０１ａ、１２０１ｂ、１２０１ｃ、１２０１ｄと、上記Ａ／Ｄ変換回路１２０１にてデジタル化されたビデオ信号を短時間格納するバッファメモリ１２０２ａ，１２０２ｂ、１２０２ｃ、１２０２ｄと、該バッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄに一時格納されたデジタルビデオ信号を大容量の画像メモリに上記デジタルビデオ信号の格納速度よりも高い転送レートで転送する転送回路１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃ、１２０３ｄと、該転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄから送られてくるデジタルビデオ信号のすべてを画像データとして格納する上記画像メモリ１２１０と、４個の上記転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄから順次、非同期で連続的に送られてくる比較的小容量のそれぞれの上記デジタルビデオ信号が、時間的に重なって上記画像メモリ１２１０に転送されないように転送タイミングを調停する調停回路１２０４と、画像メモリ１２１０に格納されたそれぞれの画像データを使って、上記吸着ノズルに保持されている電子部品の保持姿勢を認識して該電子部品のプリント基板５上の実装位置と上記保持姿勢とのズレを求め電子部品の位置決めを行う、制御装置に相当するプロセッサ回路１２０５とを備える。
【００１１】
上記調停回路１２０４は、上記転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄ間の上記デジタルビデオ信号の転送タイミングの調停を行うだけでなく、プロセッサ回路１２０５と、転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄとの間における動作タイミングの調停も行う。即ち、上記吸着ノズルに保持されている電子部品の撮像が各実装ヘッド１１８を移動させながら行われていることから、一つの電子部品の画像データが転送回路１２０３から画像メモリ１２１０に転送されたら、該転送直後からプロセッサ回路１２０５は当該画像データの画像処理を開始する。このようなタイミングで両者を動作させることが、本電子部品実装機１０１のタクトタイムを短縮する点で望ましいからである。したがって、次々と撮像される電子部品の画像が画像メモリ１２０５へ各転送回路１２０３から転送されるタイミングの時間的隙間には、調停回路１２０４の制御により、プロセッサ回路１２０５に画像処理を実行させることになる。
【００１２】
本実施形態の画像メモリ１２１０の構成例を図２に示す。画像メモリ１２１０は、画像データの書き込み及び読み出しを交互に行う、内部メモリとしてのシーソーメモリ１２１１ａ、１２１１ｂと、アドレス選択回路１２１２ａ、１２１２ｂと、データ選択回路１２１３ａ、１２１３ｂとを備える。上記アドレス選択回路１２１２ａ、１２１２ｂは、シーソーメモリ１２１１ａ、１２１１ｂの個々に対してそれぞれ独立に、プロセッサ１２０５用の画像データ読み出し用アドレスと、転送回路１２０３用の画像データ書き込み用アドレスとのどちらかのアドレスを選択して上記シーソーメモリ１２１１ａ、１２１１ｂへ供給する。上記データ選択回路１２１３ａ、１２１３ｂは、シーソーメモリ１２１１ａ、１２１１ｂの個々に対してそれぞれ独立に、プロセッサ１２０５用に出力する画像データと、転送回路１２０３からの書き込まれる画像データとのどちらかを選択して上記シーソーメモリ１２１１ａ、１２１１ｂへ供給する。
【００１３】
尚、図３は、上記カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄにて撮像された画像が、どのようなタイミングで上記転送回路１２０３を介して画像メモリ１２１０に転送されるかを概念的に表したタイミングチャートである。
【００１４】
以上のように構成される電子部品実装機１０１の動作、特に撮像装置１１９の動作について以下に説明する。
実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄの各々がそれぞれの吸着ノズルにてパーツカセット１１２ａ、１１２ｂ又はトレー１１３から所定の電子部品を吸着して、各々の定められた撮像装置１１９ａ〜１１９ｄのカメラ１１９０ａ〜１１９０ｄ上を通過する。このとき、カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄのそれぞれは、各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄにおける各吸着ノズルに吸着されているそれぞれの電子部品、本実施形態では一つの実装ヘッド当たり最大４つの電子部品を連続的に撮像する。
【００１５】
カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄにて取り込まれた各電子部品の画像は、Ａ／Ｄ変換回路１２０１ａ〜１２０１ｄを通って、バッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄに取り込まれる。このときバッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄに取り込まれるときの速度は、上記カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄの性能で決まるが、ＮＴＳＣ準拠のものであれば１２〜１３ＭＢ／Ｓ程度、高速のラインセンサーやＣＣＤカメラでも２０〜４０ＭＢ／Ｓ程度である。一方、４〜８バイト単位でのバースト転送方式では１００〜２００ＭＢ／Ｓ程度の高速転送方式が現在実用化されている。そこで、転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄは、バッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄから供給されるデジタルビデオデータを上記バースト転送方式に変換して画像メモリ１２１０に転送する。このように構成することで、複数の転送ルートから一つの画像メモリ１２１０への画像データの取り込みが実現可能となる。
図３に示すように、各吸着ノズルに保持されたそれぞれの電子部品について、カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄのそれぞれが撮像した、各電子部品の部分的画像が、一旦バッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄに取り込まれて、バッファメモリ１２０２ａ〜１２０２ｄへの取り込み速度よりも短い時間で、調停回路１２０４の制御により各転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄ間の時分割割り当てが行われながら、画像メモリ１２１０に転送されている。
【００１６】
上記調停回路１２０４は、カメラ１１９０ａ〜１１９０ｄからの画像供給により、ある容量、例えば６４ＫＢに早く達したバッファメモリ１２０２から順に、デジタルビデオデータの画像メモリ１２１０への転送を開始し、ある一つのバッファメモリ１２０２からの転送が終わるまで別のバッファメモリ１２０２からの転送を開始しない。
【００１７】
画像メモリ１２１０では、各転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄからシーソーメモリ１２１１ａには、各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄにおいて１番目及び３番目に取り込まれる画像データが供給され、シーソーメモリ１２１１ｂには各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄにおいて２番目及び４番目に取り込まれる画像が供給される。該構成によれば、シーソーメモリ１２１１ｂに各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄの２番目及び４番目の画像が取り込まれる期間、プロセッサ回路１２０５はシーソーメモリ１２１１ａにアクセス可能となり、逆に、シーソーメモリ１２１１ａに各実装ヘッド１１８ａ〜１１８ｄの１番目及び３番目の画像が取り込まれる期間、プロセッサ回路１２０５はシーソーメモリ１２１１ｂにアクセス可能となる。このように構成することで、画像取り込み中におけるプロセッサー処理時間の確保を非常に容易に行うことができる。
【００１８】
尚、シーソーメモリ１２１１ａに画像が取り込まれるとき、アドレス選択回路１２１２ａは書き込み用アドレスをシーソーメモリ１２１１ａに送出し、データ選択回路１２１３ａは転送回路１２０３ａ〜１２０３ｄからの所定の画像データをシーソーメモリ１２１１ａに送出する。よって上記書き込み用アドレスにて指定される、シーソーメモリ１２１１ａ内の領域に上記転送回路からの画像データが格納される。又、このとき、アドレス選択回路１２１２ｂは読み出し用アドレスをシーソーメモリ１２１１ｂに送出し、データ選択回路１２１３ｂはシーソーメモリ１２１１ｂから読み出された画像データをプロセッサ回路１２０５へ送出する。よって、上記読み出し用アドレスにて指定された、シーソーメモリ１２１１ｂ内の領域に格納されている画像データが読み出される。又、シーソーメモリ１２１１ｂに画像が取り込まれるときもアドレス選択回路１２１２、データ選択回路１２１３はこれと同様に動作し説明は省略する。
【００１９】
以上説明したように電子部品認識装置１３０によれば、本実施形態のように４つのカメラ１１９０を備えながら画像メモリ１２１０及びプロセッサ回路１２０５の回路構成を従来に比べて削減することができる。よって、従来に比べて、装置構成を軽量、簡素化することができ、コスト的にも低減することが可能となる。
【００２０】
画像処理装置１２０の変形例として、図４に示す電子部品認識装置１３１に備わる画像処理装置１２１のように構成することもできる。
画像処理装置１２１は、上述の画像処理装置１２０に比べて、調停回路、画像メモリ、プロセッサ回路部分を２系統とした構成である。つまり、調停回路１２０６ａ，１２０６ｂ、画像メモリ１２１１ａ，１２１１ｂ、プロセッサ回路１２０７ａ，１２０７ｂを備える。プロセッサ回路１２０７ａにカメラ１１９０ａ、１１９０ｂからの画像の画像処理を担当させ、プロセッサ回路１２０７ｂにカメラ１１９０ｃ、１１９０ｄからの画像の画像処理を担当させて、各々独立に処理させることで処理速度の向上を図るものである。
このような構成は、時分割でカメラ１１９０ａ〜１１９０ｄから取り込まれる画像を上述のように転送回路１２０３にて高速で画像メモリに取り込んだとしてもプロセッサ回路の処理自体が間に合わない場合に有効である。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の電子部品認識装置によれば、調停回路を備え、複数の撮像部から送出される複数の画像情報を時分割して画像メモリへ格納させるとともに、格納時以外の時間では画像情報の画像処理を実行するようにした。よって、複数の撮像部に対応して画像メモリ及びプロセッサを設けた従来の構成に比べて、装置構成を縮小化することができ、かつコスト低減を図ることができる。
又、本発明の第２態様の電子部品実装機によれば、上記第１態様の電子部品認識装置を備えることで、電子部品実装機としても装置構成を縮小化することができ、かつコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における電子部品認識装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す画像メモリの構成を示すブロック図である。
【図３】  図１に示す電子部品認識装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】  図１に示す電子部品認識装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】  図１に示す電子部品認識装置を備えた電子部品実装機を示す斜視図である。
【図６】  従来の電子部品実装機を示す斜視図である。
【図７】  従来の電子部品実装機における電子部品の吸着動作を示す図である。
【図８】  従来の電子部品実装機における電子部品の撮像動作を示す図である。
【図９】  従来の電子部品実装機における電子部品の実装動作を示す図である。
【図１０】  従来の電子部品実装機において複数の実装ヘッドを設けた場合の動作を説明するための図である。
【図１１】  本発明の電子部品実装機での画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…電子部品実装機、
１２０、１２１…画像処理装置、１３０、１３１…電子部品認識装置、
１１９０ａ〜１１９０ｄ…カメラ、
１２０２ａ〜１２０２ｄ…バッファメモリ、
１２０３ａ〜１２０３ｄ…転送回路、
１２０４…調停回路、１２０５…プロセッサ回路、
１２０６ａ，１２０６ｂ…調停回路、
１２０７ａ，１２０７ｂ…プロセッサ回路、
１２１０、１２１１ａ，１２１１ｂ…画像メモリ。
【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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【図１１】
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