(57)【要約】【課題】  認識ミスの発生を低減することができるとともに、被認識部の認識を短時間で行うことができ、その結果、ワークの位置決めを短時間で行うことができる認識方法及び認識装置並びにそれを用いた部品実装装置を得る。【解決手段】  所定の視野を有する撮像手段２７によって基板３の被認識部２９を認識し、この認識結果に基づき基板３を位置決めするに際し、撮像手段２７の視野から外れた被認識部２９を探索して認識を行う認識方法であって、最初の認識位置の視野で被認識部２９の認識を行う初回認識処理と、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動した距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部２９の認識を行う回転探索処理とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の視野を有する撮像手段によって基板の被認識部を認識し、この認識結果に基づき基板を位置決めするに際し、前記撮像手段の視野から外れた前記被認識部を探索して認識を行う認識方法であって、
最初の認識位置の視野で被認識部の認識を行う初回認識処理と、
該最初の視野で認識がなされなかったときに、該最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動した距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部の認識を行う回転探索処理とを含むことを特徴とする認識方法。
【請求項２】
前記被認識部が視野に入ったとき、該被認識部が該視野の中心に位置するように認識位置をさらに移動させるセンタリング処理を行うことを特徴とする請求項１記載の認識方法。
【請求項３】
前記センタリング処理により得られた視野の中心位置を、前記最初の認識位置の視野中心へ座標変換する認識位置補正を行うことを特徴とする請求項２記載の認識方法。
【請求項４】
前記認識位置補正を行った場合は、前記回転探索処理を省略することを特徴とする請求項３記載の認識方法。
【請求項５】
新たな品種の基板の被認識部を認識するときに、前記回転探索処理を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３記載のいずれか１項記載の認識方法。
【請求項６】
前記回転探索処理を行って被認識部を認識できないときに、認識位置を前記最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の認識方法。
【請求項７】
前記センタリング処理を行った結果認識エラーを生じたときに、認識位置を前記最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項記載の認識方法。
【請求項８】
基板の被認識部を撮像して得られた画像に基づき基板の位置を特定するに際し、撮像視野から外れた前記被認識部を探索して認識を行う認識装置であって、
所定の視野を有し前記被認識部を撮像する撮像手段と、
該撮像手段と前記基板とを前記撮像手段の光軸に垂直な面方向に相対移動させるＸＹ移動手段と、
最初の視野で認識がなされなかったときに、該ＸＹ移動手段を駆動制御することによって、該最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動させた距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部の認識を行わせる制御手段とを具備したことを特徴とする認識装置。
【請求項９】
基板上の所定の位置に電子部品を実装して電子回路基板を形成する部品実装装置であって、
請求項８記載の認識装置と、
電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルが並設され、前記認識装置によって位置決めされた基板の所定の位置に対し電子部品を実装する可動自在な部品移載ヘッドとを具備したことを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や基板などの被認識部を撮像して得られた画像を認識することにより、基板などの位置を認識する認識方法及び認識装置並びにそれを用いた部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板などのワークの位置決めを行う方法として、ワークの認識マーク、電極、或いはエッジなどの被認識部をカメラにより撮像して画像として取り込み、この被認識部の位置を画像上で認識しこの認識結果に基づいてワークの位置決めを行う認識方法が広く知られている。この種の認識方法では、ワークそのものの寸法精度やワークの搬送時の位置のばらつきのため、認識すべき対象である被認識部が視野から外れることがある。また、視野から外れないまでもカメラのレンズの球面収差などにより被認識部の位置検出に誤差の生じていることがある。これらの場合には、視野が画像処理の対象とならないため被認識部が認識されなかったり、認識されてもその認識位置精度が大幅に低下することがある。
【０００３】
このような不具合に対し、例えば下記特許文献１には、何らかの理由で被認識部が視野から外れている場合、被認識部を視野に収めるために基板を、予め設定された移動経路に従って、カメラに対して水平方向に相対移動させ、被認識部を検出するワークの位置決め方法が開示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、正規位置にセットされた基板の被認識部の位置によって特定される撮像基準位置を、リファレンスパターンにおいて被認識部の範囲に設定された参照用領域とこれ以外に設定される参照用領域との相対的位置関係に基づいて算出されるオフセット量だけオフセットさせた目標位置にカメラを移動させるようにし、リファレンスパターンが視野から外れる確率を低減させる画像認識による位置検出方法が開示されている。
【０００５】
さらに、下記特許文献３には、カメラのレンズの球面収差などにより被認識部の位置検出に誤差が生じている場合、カメラにより被認識部の画像を取り込み、基準位置である座標原点から被認識部までのＸ方向とＹ方向の画素数を求め、次に画素数に距離換算係数を乗じてＸ方向とＹ方向の位置ずれの距離を求め、次にカメラを位置ずれの距離移動させて被認識部を再度観察し、座標原点から被認識部までの距離を求め、これを被認識部のより正しい位置とするワークの位置認識方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６１８９８
【特許文献２】特開２０００−３２１０２４
【特許文献３】特開平１１−２９５０３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
撮像手段に用いるカメラは、光学レンズを備え、レンズを通過した光をＣＣＤ上に像として結像する。一般にレンズは、各面が球面の一部で構成されているため、通過した光が完全に一点に結像せず、レンズの光軸に近い光線の焦点位置に比べ、光軸から離れたレンズ周辺部に入射した光線の焦点位置がレンズに近い方にずれる球面収差や、球面収差が補正されたレンズの画像周辺部に見られる現象で、光軸外の斜めから入射する光線が像面上の一点に結像せず、画面の中心方向或いはその逆の方向に尾を引いたように結像するコマ収差や、視野中心からの距離によって倍率が異なる歪曲収差などを生じる。
また、レンズとＣＣＤを組合わせたカメラでは、レンズを通過した光の全てがＣＣＤの受光面に垂直に当るわけではなく、周辺部には斜めに光が当るため、十分な電荷が発生されず、周辺部が暗く落ちたり、像が流れたりする。
つまり、ＣＣＤカメラで撮像した場合、上記収差や斜め受光の理由などから、視野中心から距離が離れた領域ほど、大きい認識誤差が含まれる。この大きい認識誤差が含まれる領域（本明細書中、「誤差領域」と称す。）は、例えばＣＣＤの受光面（即ち、視野）が四角形の場合、この四角形の面積から、四角形の内側で接する円の面積（低収差領域）を排除した隅部の領域に近似することが想定される。このため、被認識部を視野に収めるために基板とカメラとを相対移動させて、被認識部を検出するには移動された隣接の視野間にこの誤差領域の存在しないことが望ましい。
しかしながら、上記特許文献に開示されるいずれの方法も、カメラと基板とを垂直又は水平方向へ直線的に相対移動する以上のことは開示されていない。カメラと基板とを直線的に相対移動させた場合、隣接視野間の誤差領域が効率的に排除できない場合がある。即ち、認識位置の移動量が大きければ、誤差領域が残存し、認識ミスを発生させる虞が生じる一方、認識位置の移動量が小さ過ぎれば認識に要する時間が長くなり、ワークの位置決め時間が長くなって、部品実装装置の稼働率を低下させた。
また、図１５に示すように被認識部１が基板３から突出した部分である場合、仮に被認識部が低収差領域で認識されても、被認識部が低収差領域の中心（即ち、視野中心）から外れて位置していると、視野中心に照射される照明が斜めから照射されることになり、その結果、影５が生じて認識のための高輝度領域がズレ、被認識部の検出領域が実際の被認識部の中心ＰａからδだけずれたＰｂとなり、これによっても認識ミスを発生させる虞があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、認識ミスの発生を低減することができるとともに、被認識部の認識を短時間で行うことができ、その結果、ワークの位置決めを短時間で行うことができる認識方法及び認識装置並びにそれを用いた部品実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載の認識方法は、所定の視野を有する撮像手段によって基板の被認識部を認識し、この認識結果に基づき基板を位置決めするに際し、前記撮像手段の視野から外れた前記被認識部を探索して認識を行う認識方法であって、最初の認識位置の視野で被認識部の認識を行う初回認識処理と、該最初の視野で認識がなされなかったときに、該最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動した距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部の認識を行う回転探索処理とを含むことを特徴とする。
【０００９】
この認識方法では、隣接する視野間の誤差領域が、撮像手段と基板との最短の相対移動距離によって効率的に排除可能となり、その結果、低収差領域が連続された状態で拡大され、残存する低収差領域が発生しなくなって、認識ミスの発生が低減される。また、認識位置の拡大が最初の認識位置を中心とした円周方向で行われ、視野から外れた被認識部が最短時間で認識可能となる。
【００１０】
請求項２記載の認識方法は、前記被認識部が視野に入ったとき、該被認識部が該視野の中心に位置するように認識位置をさらに移動させるセンタリング処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
この認識方法では、被認識部が視野の中心に移動されることで、低収差領域の範囲内であっても、さらに球面収差が最小になるとともに、照明も影の生じない最良の照射状態となり、高い認識精度が得られる。
【００１２】
請求項３記載の認識方法は、前記センタリング処理により得られた視野の中心位置を、前記最初の認識位置の視野中心へ座標変換する認識位置補正を行うことを特徴とする。
【００１３】
この認識方法では、認識位置補正値が最初の認識位置の視野中心へ座標変換され、次回以降の認識処理に反映可能となる。
【００１４】
請求項４記載の認識方法は、前記認識位置補正を行った場合は、前記回転探索処理を省略することを特徴とする。
【００１５】
この認識方法では、毎回の回転探索処理やセンタリング処理が省略され、タクトダウンが回避される。
【００１６】
請求項５記載の認識方法は、新たな品種の基板の被認識部を認識するときに、前記回転探索処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
この認識方法では、基板の種類ごとで同じ傾向になり易い位置ずれの程度や方向が新たな品種に切り替るごとに予めに把握可能となる。
【００１８】
請求項６記載の認識方法は、前記回転探索処理を行って被認識部を認識できないときに、認識位置を前記最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移することを特徴とする。
【００１９】
この認識方法では、回転探索処理による探索可能範囲を超えた異常な位置ずれに対し、自動探索によるそれ以上のタクトダウンが回避される。
【００２０】
請求項７記載の認識方法は、前記センタリング処理を行った結果認識エラーを生じたときに、認識位置を前記最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移することを特徴とする。
【００２１】
この認識方法では、センタリング処理による異常な位置ずれに対し、自動探索によるそれ以上のタクトダウンが回避される。
【００２２】
請求項８記載の認識装置は、基板の被認識部を撮像して得られた画像に基づき基板の位置を特定するに際し、撮像視野から外れた前記被認識部を探索して認識を行う認識装置であって、所定の視野を有し前記被認識部を撮像する撮像手段と、該撮像手段と前記基板とを前記撮像手段の光軸に垂直な面方向に相対移動させるＸＹ移動手段と、最初の視野で認識がなされなかったときに、該ＸＹ移動手段を駆動制御することによって、該最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動させた距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部の認識を行わせる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００２３】
この認識装置では、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心から直線移動させた距離を半径とする円周上で、認識位置を移動させて被認識部を認識する回転探索処理が可能となる。
【００２４】
請求項９記載の部品実装装置は、基板上の所定の位置に電子部品を実装して電子回路基板を形成する部品実装装置であって、請求項８記載の認識装置と、電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルが並設され、前記認識装置によって位置決めされた基板の所定の位置に対し電子部品を実装する可動自在な部品移載ヘッドとを具備したことを特徴とする。
【００２５】
この部品実装装置では、認識装置によって位置決めされた基板に対し電子部品が実装されることで、認識誤差、認識ミスの発生が低減され、短時間でかつ高精度に位置決めされた基板に対して、電子部品の実装が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る請求項１記載の認識方法によれば、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動した距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させて被認識部の認識を行う回転探索処理を含むので、隣接する視野間の誤差領域が効率的に排除でき、認識ミスの発生を低減することができる。また、視野から外れた被認識部の認識を最短時間で行うことができ、その結果、位置ずれの生じたワークの位置決めを最短時間で行うことができる。
【００２７】
本発明に係る請求項２記載の認識方法によれば、被認識部が視野に入ったとき、被認識部が視野の中心に位置するように認識位置をさらに移動させるセンタリング処理を行うので、低収差領域の内でもさらに球面収差が最小になるとともに、照明も影の生じない最良の照射状態となり、高い認識精度が得られるようになって、認識誤差、認識ミスの発生を低減することができる。
【００２８】
本発明に係る請求項３記載の認識方法によれば、センタリング処理により得られた視野の中心位置を、最初の認識位置の視野中心へ座標変換する認識位置補正を行うので、この認識位置補正値を次回以降の認識処理に反映させることができる。
【００２９】
本発明に係る請求項４記載の認識方法によれば、認識位置補正を行った後に、回転探索処理を行わないので、毎回の回転探索処理やセンタリング処理が省略でき、タクトダウンを回避して、被認識部の認識時間を短縮することができる。
【００３０】
本発明に係る請求項５記載の認識方法によれば、新たな品種の基板の被認識部を認識するときに、回転探索処理を行うので、基板の種類ごとで同じ傾向になり易い位置ずれの程度や方向が新たな品種に切り替るごとに予めに把握可能となる。これにより、前回の基板の認識位置補正値のまま認識を行った際に生じ易い認識ミスを未然に防止することができる。
【００３１】
本発明に係る請求項６記載の認識方法によれば、回転探索処理を行って被認識部を認識できないときに、認識位置を最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移するので、回転探索処理による探索可能範囲を超えた異常な位置ずれに対し、それ以上のタクトダウンを回避し、手動による適切な処置を行うことができる。
【００３２】
本発明に係る請求項７記載の認識方法によれば、センタリング処理を行った結果認識エラーを生じたときに、認識位置を前記最初の認識位置に戻し、手動にて被認識部の位置合わせを行う手動補正処理に遷移するので、センタリング処理による異常な位置ずれに対し、それ以上のタクトダウンを回避し、手動による適切な処置を行うことができる。
【００３３】
本発明に係る請求項８記載の認識装置によれば、被認識部を撮像する撮像手段と、撮像手段と基板とを相対移動させるＸＹ移動手段と、回転探索処理を指示する制御手段とを備えたので、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心から直線移動させた距離を半径とする円周上で、認識位置を移動させて被認識部を認識する回転探索処理を行わせることができる。この結果、隣接する視野間の誤差領域が効率的に排除でき、認識誤差、認識ミスの発生を低減することができる。また、視野から外れた被認識部の認識を最短時間で行うことができる。
【００３４】
本発明に係る請求項９記載の部品実装装置によれば、請求項８記載の認識装置と、電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルが並設された部品移載ヘッドとを備えたので、認識装置によって位置決めされた基板に対し電子部品が実装される。この結果、基板位置決め時における認識誤差、認識ミスの発生を低減できるとともに、被認識部の認識を短時間で行うことができ、電子部品実装品質及び稼働効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る認識方法及び認識装置並びにそれを用いた部品実装装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る部品実装装置の概略を表す構成図、図２は部品移載ヘッドの平面図、図３は部品実装装置の変形例の平面図、図４は制御手段のブロック図である。
部品実装装置１００は、電子部品１を連続的に供給する図示しない電子部品供給部と、電子部品供給部の所定の部品供給位置で電子部品１を保持してこの電子部品１をワークである基板３に実装する部品移載ヘッド（ロータリーヘッド）５と、基板３を位置決めするＸＹ移動手段（ＸＹテーブル）７とを有し、図示しない基板搬入部から供給された基板３をＸＹテーブル７上に載置して、ロータリーヘッド５により電子部品供給部から電子部品１を保持した後、適切な補正処理を行って基板３上に実装し、部品実装を完了した基板３をＸＹテーブル７から図示しない基板搬出部に搬出するものである。
【００３６】
また、部品実装装置１００は、各種データや制御条件などを入力する入力操作部９と、装置の状態やデータの内容並びに画像データなどを表示する表示部１１と、これらの各部の動作を制御する制御手段１３を備えている。ＸＹテーブル７は、ＸＹテーブル駆動部７ａを介して制御手段１３に接続される。また、制御手段１３には後述の補正値記憶部２０が接続される。
【００３７】
図２に示すように、ロータリーヘッド５は、電子部品１を保持する複数の装着ヘッド１５と、装着ヘッド１５を上下動可能に周面で支持して回転駆動させる回転枠体１７と、回転枠体１７をインデックス回転駆動するインデックス回転駆動装置１９とを備えている。
【００３８】
装着ヘッド１５は、回転枠体１７の回転により電子部品供給部の部品供給位置からその反対側の部品装着位置を経て、元の部品供給位置までを回転移動する。ロータリーヘッド５は、回転枠体１７の外周に複数（本実施形態では合計８個）の装着ヘッド１５が上下動可能に且つ自転可能に支持されており、各装着ヘッド１５には複数の異なるサイズの電子部品１を吸着保持可能とする図示しない吸着ノズルがそれぞれ収容されている。装着ヘッド１５の自転により電子部品１に応じた吸着ノズルを最外径位置に配置させ、この最外径位置の吸着ノズルにより電子部品１の保持、実装動作が行われる。このロータリーヘッド５は、装着ヘッド１５を時計回りにインデックス回転させることで、各ステーションで所定の処理を連続して行うことができる。
【００３９】
なお、部品実装装置１００は、上記したロータリーヘッド５を備えるものの他、例えば図３に示すように、複数の電子部品１を収容するパーツフィーダ２１ａや２１ｂからなる電子部品供給部２１と、電子部品１を脱着自在に吸着保持する部品移載ヘッドである装着ヘッド２３と、装着ヘッド２３を水平面内で移動させるＸＹロボット２５とを有し、基板３上の所定の位置に装着ヘッド２３がＸＹ移動することで電子部品１を実装する部品実装装置１００であってもよい。
【００４０】
装着ヘッド１５或いは装着ヘッド２３には撮像手段である所定の視野を有したＣＣＤカメラ２７が設けられる。従って、カメラ２７は、装着ヘッド１５或いは装着ヘッド２３と共に移動して基板３に対して相対移動される。カメラ２７は、制御手段１３に接続され、基板３の被認識部を観察してその画像データを制御手段１３へ送出する。被認識部は、基板３の認識マーク、電極、或いはエッジなどとすることができる。本実施の形態では、被認識部がマーク２９である場合を例に説明する。マーク２９は、例えば四角形基板３の対角線上に２つ設けられる。なお、図中、２８は、基板３を保持する基板保持部を示す。
上記、カメラ２７、ＸＹテーブル７、制御手段１３を主要な部材として認識装置２００が構成されている。
【００４１】
次に、図４を参照して、制御手段１３の構成を説明する。カメラ２７はマーク２９を撮像し、画像データをＡ／Ｄ変換部３１を経て画像記憶部３３に送る。画像記憶部３３は、Ａ／Ｄ変換された画像データを記憶する。リファレンスパターン（基準パターン）記憶部３５は、比較照合する基準となるマーク２９のリファレンスパターンを記憶する。比較パターン抽出部３７は、画像記憶部３３の画像データから、リファレンスパターンと比較照合する対象となる比較パターンの範囲に相当する画像データを抽出する。パターン照合部３９は、リファレンスパターンと比較パターンをパターンマッチングにより照合し、マッチング率Ａを求める。
【００４２】
パターン位置演算部４１は、パターン照合部３９にて求められたマッチング率Ａと予め設定されたしきい値とを比較し、マッチング率Ａがしきい値を越えていれば当該比較パターンの代表座標（Ｘ，Ｙ）をマークの位置座標（ΔＸRec，ΔＹRec）として記憶し、制御部４３へ出力する。また、マッチング率Ａがしきい値以下であれば、後述の回転探索処理Ｂ、センタリング処理Ｃを行う指令を出す。回転探索処理Ｂでは、カメラ２７による最初の視野で認識がなされなかったときに、ＸＹテーブル７を駆動制御することによって、最初の視野の中心から視野が重なる範囲で直線移動させた距離を半径とする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させてマーク２９の認識を行わせる。
【００４３】
また、補正値記憶部２０は、基板３について検出されたマーク２９の位置座標（ΔＸRec，ΔＹRec）を制御部４３より受け取り、基板３の位置ずれ傾向を学習・記憶し、学習結果を制御部４３にフィードバックする。
なお、マーク２９の認識については、上記方法はあくまでも一例であり、他の任意の方法によりマークの位置座標（ΔＸRec，ΔＹRec）を決定してもよい。
【００４４】
次に、上記の認識装置２００の動作を説明する。
図５は本発明に係る認識方法の前段の処理手順を表すフローチャート、図６は本発明に係る認識方法の後段の処理手順を表すフローチャート、図７は被認識部と視野との相対位置の変位過程を表した説明図である。
先ず、基板搬送手段を駆動して基板保持部２８に基板３を搬送する。次いで、基板３をカメラ２７に対して相対的に距離Ｓ０だけ水平移動し、マーク２９がカメラ２７の視野に入るようにし、認識位置Ｐ０にてカメラ２７によりマーク２９を撮像する。次に、撮像により得られた画像データをパターンマッチングにより処理し、マッチング率Ａの分布を求める。
【００４５】
このマッチング率Ａの最高値がしきい値を越えるか否かが判断され、マッチング率Ａの最高値がしきい値を越える場合には、この最高のマッチング率Ａを示した座標（ΔＸRec，ΔＹRec）をマークの位置として出力する。次に、（ΔＸRec，ΔＹRec）の座標値より、基板３を位置決めするための相対移動量を算出し、この相対移動量に基づいてＸＹテーブル７を駆動し基板３を移動させ、位置決めを完了する。このようにして位置決めされた基板３に対して、装着ヘッド１５により実装作業がなされる。
【００４６】
次に、マッチング率Ａの最高値がしきい値を越えない場合について説明する。認識装置２００では、カメラ２７の視野が比較的小さいため（例えば４ｍｍ程度）、搬送レールの遊びなどでマーク２９が認識位置Ｐ０で視野から外れるケースがある。この場合には、回転探索処理（以下、「スパイラルサーチ」とも称す。）が行われる
【００４７】
なお、スパイラルサーチは、表示部１１に表示されるオプション設定画面にて、有効・無効を設定する。スパイラルサーチ無効時、従来通りのマーク認識動作（２点マークの場合は、１点目の認識完了を待たずに２点目への動作を開始）を行う。また、次マークの先読み動作を行うため、後述のセンタリング処理は行わない。さらに、スパイラルサーチで用いるマーク認識位置補正値も使用しない。
【００４８】
スパイラルサーチでは、図７に示すように、視野から外れた場合は最初の認識座標の中心Ｐ０を中心に円周状にＸＹテーブル７を移動させて（Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４）、マーク２９のある場所を探す。
図５に示すように、スパイラルサーチが実行されると、先ず、区画インデックスｉ，ｊが設定され（ｓｔ１）、区画（ｉ，ｊ）に対し、前回のスパイラルサーチによって得られた現在の補正値ΔＸAdj，ΔＹAdjが読み込まれる（ｓｔ２）。なお、この補正値の読み込みは処理は、新たな品種の基板３のスパイラルサーチ時には行われない。
【００４９】
次いで、スパイラルサーチインデックスＳを初期化し（ｓｔ３）、Ｓ回目のスパイラルサーチ目標位置（ＸSpiral，ＹSpiral）の計算を行う（ｓｔ４）。スパイラルサーチ目標位置の計算では、毎回スパイラルサーチを行うと時間がかかるため、学習機能が実行される。学習対象にあたる補正値は、（１）式で与えられる。
【００５０】
【数１】
2005166995.tif 000003
【００５１】
なお、本明細書中の説明で用いる変数は、
ＸSpiral（ｓ）；  スパイラルサーチｓ回目のマーク認識時の目標座標
ＹSpiral（ｓ）；                      〃
ＸCenter（ｃ）；  センタリングｃ回目のマーク認識位置補正値
ＸCenter（ｃ）；                      〃
ΔＸMarkAdjNew［ｉ］［ｊ］；  マーク認識位置補正値（更新後）
ΔＹMarkAdjNew［ｉ］［ｊ］；      〃
ΔＸRecVirtual；  仮想マーク認識結果（＝マーク認識位置補正をしなかった場合の認識結果）
ΔＹRecVirtual；                〃
ＸPcbCamOfs；  基板カメラオフセット
ＹPcbCamOfs；          〃
ＸMarkOfs；  ＮＣプログラム上のマーク座標
ＹMarkOfs；        〃
ΔＸMarkAdj［ｉ］［ｊ］；  マーク認識位置補正値（更新前）
ΔＹMarkAdj［ｉ］［ｊ］；            〃
ΔＸRec；  マーク認識結果
ΔＹRec；        〃
Ｐｘ  Ｐｙ；  マーク認識位置補正値のメッシュサイズ
ΔＸSpiral［ｓ］；  スパイラルサーチ用オフセット（Ｘ成分）（ｓ＝０〜８）
ΔＹSpiral［ｓ］；  スパイラルサーチ用オフセット（Ｙ成分）（ｓ＝０〜８）
Ｒ；  スパイラルサーチ半径
ＨMarkWin；  マーク認識ウィンドウ高さ
ＷMarkWin；  マーク認識ウィンドウ幅
ＲCenThre；  センタリング終了半径
ｉ；  マーク認識位置補正値インデックス（Ｘ方向）
ｊ；  マーク認識位置補正値インデックス（ｙ方向）
ｓ；  スパイラルサーチ用インデックス
ｓFin；  マークを発見した時のスパイラルサーチ用インデックス
ｃ；  センタリング用インデックス
ｃFin；  センタリングが終了したときのセンタリング用インデックス
α；  マーク位置補正値更新比率
とする。
【００５２】
図８は認識位置補正値が割り当てられる視野区画を表した説明図、図９は回転探索処理時における認識位置の軌跡を表した説明図、図１０は視野の重なりを表した説明図である。この補正値は、図８に示すように、２次元配列でメッシュに区切られた各領域に対して独立に保有するものとする。補正値配列のサイズは、最大基板サイズ（５１０ｍｍ×４６０ｍｍ）をカバーする必要があるため、以下のようにする。
メッシュサイズ（Ｐｘ，Ｐｙ）：５０ｍｍ×５０ｍｍ
配列サイズ：Ｘ方向１１（ｉ＝０〜１０）
Ｙ方向１０（ｉ＝０〜９）
インデックスサイズｉ，ｊは、以下のように求めるものとする。
【００５３】
【数２】
2005166995.tif 000004
【００５４】
【数３】
2005166995.tif 000005
【００５５】
ｉｎｔ（α）は、α以下で最大の整数を表す。
【００５６】
スパイラルサーチ時の探索半径Ｒ［μｍ］は、視野の大きさに応じて以下の（４）式、（５）式のように変化させる。
【００５７】
【数４】
2005166995.tif 000006
【００５８】
【数５】
2005166995.tif 000007
【００５９】
なお、右辺の値「２０００」は、画素数を表す。従って、例えば２０００画素より小さい視野の場合には、図１０に示すように、探索半径Ｒは視野の半分となり、視野同士が半分づつ重なることになる。表１にスパイラルサーチオフセット（ΔＸSpiral，ΔＹSpiral）を示す。
【００６０】
【表１】
2005166995.tif 000008
【００６１】
従って、スパイラルサーチｓ回目のマーク２９を認識する際の移動座標は、（６）式で表せる。
【００６２】
【数６】
2005166995.tif 000009
【００６３】
このようにして得られた移動座標に従って、ＸＹテーブル７を目標位置（ＸSpiral，ＹSpiral）に移動し（ｓｔ５）、マーク２９の認識を行い（ｓｔ６）、マーク認識が成功したかの判断を行う（ｓｔ７）。マーク２９の認識に失敗した場合は、スパイラルサーチインデックスｓのインクリメントを行い（ｓｔ８）、スパイラルサーチ最終位置かの判断を行う（ｓｔ９）。最終位置でない場合には、再び処理ｓｔ４に戻り、以下同様に最終位置まで移動と認識とを繰り返す。即ち、スパイラルサーチでは、最初の位置決め座標の周辺を円を描くようにＸＹテーブル７を移動させ、その都度マーク認識を実行することにより探索がなされる。
【００６４】
処理ｓｔ９で最終位置であった場合には、最初の位置決め位置（Ｐ０の位置）に戻した上で手動マーク補正処理もしくはスキップ処理に遷移する（ｓｔ１０）。手動マーク補正は、マーク位置教示画面を表示部１１に表示させ、手動操作にて入力操作部９からマーク位置を指定する。
【００６５】
処理ｓｔ７でマーク認識を行った結果、認識に成功した時点でスパイラルサーチを終了し、マーク認識結果（ΔＸRec，ΔＹRec）を登録し（ｓｔ１１）、スパイラルサーチを終了する。
【００６６】
従って、このスパイラルサーチは、最初の認識位置の視野でマーク２９の認識を行う初回認識処理と、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心Ｐ０から視野が重なる範囲で直線移動した距離Ｓ１を半径Ｒとする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させてマーク２９の認識を行う回転探索処理とを含む。これにより、後に詳述するように認識ミスの発生が低減され、認識位置の拡大が最初の認識位置を中心とした円周方向で行われ、視野から外れたマーク２９が最短時間で認識可能となる。
【００６７】
図１１はセンタリング処理の手順を表した説明図である。図１１に示すように、スパイラルサーチの認識位置Ｐ４でマーク２９が見つかったなら、その結果を使ってマーク２９が視野中心Ｑ１に来るまで距離ｃ１移動させるセンタリング処理を行う。即ち、マーク認識結果があるしきい値以上視野中心から離れている場合は、認識結果をもとにマーク２９が中心に見える位置に、ＸＹテーブル７を移動する。これは、カメラ視野の中心に近いほうがレンズの歪みや照明条件の関係で精度がよいためである。このセンタリング処理は、マーク認識結果が視野中心から半径５００μｍ以内に入った時点で終了とする。従ってスパイラルサーチ完了時点で既に上記条件を満たす場合はセンタリングは行わない。
【００６８】
センタリング処理は、先ず、センタリングインデックスｃを初期化し（ｓｔ２１）、マーク認識結果が視野中心から所定半径以内かを判断する（ｓｔ２２）。マーク２９が所定半径以内でない場合には、ｃ回目のセンタリング処理における目標位置（ＸCenter（Ｃ），ＹCenter（Ｃ））の計算を行い（ｓｔ２３）、ＸＹテーブル７をこの目標位置（ＸCenter（Ｃ），ＹCenter（Ｃ））に移動し（ｓｔ２４）、マーク２９の認識を行う（ｓｔ２５）。
【００６９】
センタリング目標位置は漸化式になる。初期値はセンタリング開始前の現在位置、つまり、スパイラルサーチ直後の座標となるので、（７）式、となり、第ｃ回目のセンタリング目標座標は（８）式となる。
【００７０】
【数７】
2005166995.tif 000010
【００７１】
【数８】
2005166995.tif 000011
【００７２】
次いで、マーク認識の成功を判断し（ｓｔ２６）、失敗の場合は上記処理と同様に手動によるマーク教示を行う（ｓｔ２７）。マーク認識が成功の場合及び手動によるマーク教示によって得られたマーク認識結果（ΔＸRec，ΔＹRec）を登録する（ｓｔ２８）。次いで、センタリングインデックスｃのインクリメントを行い（ｓｔ２９）、ｓｔ２３〜ｓｔ２９までの処理を所定回数繰り返す（ｓｔ３０）。センタリング処理が所定回数繰り返されたなら、マーク認識結果をカメラ座標系に変換する（ｓｔ３１）。即ち、スパイラルサーチやセンタリングでＸＹテーブル７を動かしているが、最終的なマーク認識結果（ΔＸRec，ΔＹRec）をＸＹテーブル７を動かしていない場合の基板カメラ座標系に変換する。
【００７３】
センタリング処理には仮想マーク認識結果の計算が行われることが好ましい。仮想マーク認識結果とは、センタリング後に得られた認識結果を「十分に広い視野を持った基板カメラを使って、認識位置補正を行わずにマシンデータと品種プログラムだけで求めたマーク認識座標で認識した場合の認識結果」に変換したものである。このような仮想マーク認識結果に変換しておけば、従来のマーク補正処理がそのまま使用することができる。仮想マーク認識結果は（９）式で表すことができる。但し、（９）式の右辺におけるマーク認識位置補正値は更新前の値であることに注意を要す。
【００７４】
【数９】
2005166995.tif 000012
【００７５】
このセンタリング処理によれば、マーク２９が視野に入ったとき、マーク２９が視野の中心に位置するように認識位置をさらに移動させるので、低収差領域の内でもさらに球面収差が最小になるとともに、照明も影の生じない最良の照射状態となり、高い認識精度が得られるようになって、認識誤差、認識ミスの発生を低減することができる。
【００７６】
以上のようなスパイラルサーチ、センタリング処理によって毎回マーク２９を探索するとタクトダウンの原因となるため、マーク２９を認識した場合は、その時の移動量を次回以降の移動に反映させるマーク認識位置補正を行うことが好ましい。マーク認識位置補正値は毎回決まった比率でフィードバック処理を行って学習させる（ｓｔ３２）。品種切替のタイミングで０クリアする。マーク２９のずれかたは基板３内の領域によって異なる傾向があるため、装着領域全体をメッシュに区切り、それぞれのメッシュに対してマーク認識位置補正値を独立で持たせる。
【００７７】
マーク位置補正オフセット無しの場合のマーク認識時ＸＹ座標は（１０）式で表すことができる。
【００７８】
【数１０】
2005166995.tif 000013
【００７９】
マーク２９が視野中央に見えるために必要な補正量は（１１）式で表すことができる。
【００８０】
【数１１】
2005166995.tif 000014
【００８１】
従って、マーク認識位置補正値は（１２）式で表すように更新される。但し、厳密には（センタリング終了条件）≠（マーク２９が視野中心にある）なので（１２）式の右辺には認識結果が入っていてしかるべきであるが、ここでは計算処理の簡素化のために省略した。
【００８２】
【数１２】
2005166995.tif 000015
【００８３】
このように認識位置補正を行った後に、スパイラルサーチを行わないことで、毎回のスパイラルサーチやセンタリング処理が省略でき、タクトダウンを回避して、被認識部の認識時間を短縮することができる。
【００８４】
図１２は初回認識処理の手順を表したフローチャートである。
また、新たな品種の基板３のマーク２９を認識するときに、スパイラルサーチを行う。この新たな品種の基板３の認識は、例えば処理ｓｔ１の前に、以下のサブルーチン処理を行うことで実行する。即ち、図１２に示すように、基板保持部２８に基板を搬送し（ｓｔ４１）、区画（ｉ，ｊ）に応じた補正値設定がなされ（ｓｔ４２）、品種の最初のマーク認識であるかが判断される（ｓｔ４３）。ここで、当該基板３が最初のマーク認識でない場合には、スパイラルサーチ、センタリング処理が行われず、次工程へと処理を進める。一方、当該基板３が最初のマーク認識である場合には、スパイラルサーチ、センタリング処理が行われ（ｓｔ４４，ｓｔ４５）、区画（ｉ，ｊ）に対する補正値を登録し（ｓｔ４６）、次工程へと処理を進める。
【００８５】
このように、新たな品種の基板３のマーク２９を認識するときに、スパイラルサーチ、センタリング処理を行うので、基板３の種類ごとで同じ傾向になり易い位置ずれの程度や方向が新たな品種に切り替るごとに予めに把握可能となる。これにより、前回の基板３の認識位置補正値のまま認識を行った際に生じ易い認識ミスを未然に防止することができる。
【００８６】
図１３は手動補正処理の手順を表したフローチャートである。
スパイラルサーチによって基板３が見つけられない場合、若しくはセンタリング中に認識エラーになった場合は、最初の位置決め位置（Ｓ０の位置）に戻した上で（ｓｔ５１）、マーク２９を表示部１１の画面上で手動により位置合わせし（ｓ５２）、マーク位置を設定する（ｓｔ５３）。この手動マーク補正処理の他、スキップ処理に遷移してもよい。なお、スパイラルサーチに成功している場合、マーク２９がセンタリングで認識エラーになることは殆どない。
【００８７】
このように、手動にてマーク２９の位置合わせを行う手動補正処理に遷移させることで、回転探索処理による探索可能範囲を超えた異常な位置ずれに対し、それ以上のタクトダウンを回避し、手動による適切な処置を行うことができる。
【００８８】
なお、マーク認識リトライ処理については、スパイラルサーチ有効時は行わない。また、安全停止発生時は、長距離移動（初期移動。Ｓ０）についてはＸ，Ｙ軸を緊急停止させる（解除後、継続動作）。但し、スパイラルサーチ中及びセンタリング中の移動については極めて短距離なので、個々の移動動作の完了時点で停止するものとする。また、スパイラルサーチ、センタリング中にリセットされた場合は、リセットされた時点で発行済みの動作命令を終了した時点で停止する。再開時には、該当するマークについて再度認識を行う。
【００８９】
図１４は誤差領域排除の可能・不可能が生じる直線的探索処理と回転探索処理との比較説明図である。
上記の認識方法は、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心Ｐ０から視野が重なる範囲で直線移動した距離Ｓ１を半径Ｒとする円周上で、視野が重なる範囲で認識位置を移動させてマーク２９の認識を行うスパイラルサーチを含む。ＣＣＤカメラ２７で撮像した場合、収差や斜め受光の理由などから、視野中心から距離が離れた領域ほど、大きい認識誤差が含まれる。図１４（ａ）に示すように、この大きい認識誤差が含まれる誤差領域５１は、例えばＣＣＤの受光面（即ち、視野５３）が四角形の場合、この四角形の面積から、四角形の内側で接する円の面積（低収差領域５５）を排除した隅部の領域に近似することが想定される。
【００９０】
従って、図１４（ｂ）に示すように、カメラ（視野５３）と基板３とを直線的に相対移動させた場合、隣接視野間の誤差領域５１が効率的に排除できない場合がある。即ち、認識位置の移動量が大きければ、誤差領域５１が残存し、認識ミスを発生させる虞が生じる一方、認識位置の移動量が小さ過ぎれば認識に要する時間が長くなり、基板３の位置決め時間が長くなって、部品実装装置の稼働率を低下させる。
【００９１】
これに対し、図１４（ｃ）に示すスパイラルサーチによれば、隣接する視野間の誤差領域５１が、カメラ２７と基板３との最短の相対移動距離によって効率的に排除可能となり、その結果、低収差領域５５が連続された状態で拡大される。この結果、隣接する視野間の誤差領域５１が効率的に排除でき、認識ミスの発生を低減することができる。また、視野から外れたマーク２９の認識を最短時間で行うことができ、その結果、位置ずれの生じた基板３の位置決めを最短時間で行うことができる。
【００９２】
また、認識装置２００によれば、マーク２９を撮像するカメラ２７と、カメラ２７と基板３とを相対移動させるＸＹテーブル７と、スパイラルサーチを指示する制御部４３とを備えたので、最初の視野で認識がなされなかったときに、最初の視野の中心Ｐ０から直線移動させた距離を半径Ｒとする円周上で、認識位置を移動させてマーク２９を認識するスパイラルサーチを行わせることができる。この結果、隣接する視野間の誤差領域５１が効率的に排除でき、認識誤差、認識ミスの発生を低減することができる。また、視野から外れたマーク２９の認識を最短時間で行うことができる。
【００９３】
さらに、部品実装装置１００によれば、認識装置２００と、電子部品１を吸着保持する複数の装着ヘッド１５とを備えたので、認識装置２００によって位置決めされた基板３に対し電子部品１が実装できる。この結果、基板位置決め時における認識誤差、認識ミスの発生を低減できるとともに、マーク２９の認識を短時間で行うことができ、電子部品実装品質及び稼働効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る部品実装装置の概略を表す構成図である。
【図２】部品移載ヘッドの平面図である。
【図３】部品実装装置の変形例の平面図である。
【図４】制御手段のブロック図である。
【図５】本発明に係る認識方法の前段の処理手順を表すフローチャートである。
【図６】本発明に係る認識方法の後段の処理手順を表すフローチャートである。
【図７】被認識部と視野との相対位置の変位過程を表した説明図である。
【図８】認識位置補正値が割り当てられる視野区画を表した説明図である。
【図９】回転探索処理時における認識位置の軌跡を表した説明図である。
【図１０】視野の重なりを表した説明図である。
【図１１】センタリング処理の手順を表した説明図である。
【図１２】初回認識処理の手順を表したフローチャートである。
【図１３】手動補正処理の手順を表したフローチャートである。
【図１４】誤差領域排除の可能・不可能が生じる直線的探索処理と回転探索処理との比較説明図である。
【図１５】基板面から突出して設けられた被認識部が視野中心から外れて位置した場合の照明状態を表す説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  電子部品
３  基板
７  ＸＹテーブル（ＸＹ移動手段）
１３  制御手段
１５  装着ヘッド（部品移載ヘッド）
２７  カメラ（撮像手段）
２９  マーク（被認識部）
５３  所定の視野
１００  部品実装装置
２００  認識装置
Ｒ  半径
Ｐ０  最初の認識位置
【図１】
2005166995.tif 000016
【図２】
2005166995.tif 000017
【図３】
2005166995.tif 000018
【図４】
2005166995.tif 000019
【図５】
2005166995.tif 000020
【図６】
2005166995.tif 000021
【図７】
2005166995.tif 000022
【図８】
2005166995.tif 000023
【図９】
2005166995.tif 000024
【図１０】
2005166995.tif 000025
【図１１】
2005166995.tif 000026
【図１２】
2005166995.tif 000027
【図１３】
2005166995.tif 000028
【図１４】
2005166995.tif 000029
【図１５】
2005166995.tif 000030