(57)【要約】  バックアップピン（２２）の認識方法であって、部品実装用のヘッド（１１）と共に移動する基板認識用の撮像装置（１２）を用いてプレート部材（２０）を撮像する撮像工程と、この撮像工程で取得した画像に基づき、バックアップピン（２２）の配置を判別する判別工程と、を含む。撮像工程では、複数のピン孔（２１）にバックアップピン（２２）が挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピン（２２）が同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に撮像装置（１２）を移動させながらプレート部材（２０）を撮像する。
2018158888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置における前記バックアップピンの認識方法であって、
部品実装用のヘッドと共に移動する撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像に基づき、バックアップピンの配置を判別する判別工程と、を含み、
前記撮像工程では、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像位置は、バックアップピンの一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のバックアップピンが前記一つの画像に写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項３】
請求項２に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記複数のピン孔は、縦横の間隔が等しいマトリクス状の配列で設けられており、
前記撮像装置の視野は、前記ピン孔のピッチをＰ、前記バックアップピンの径をＤとしたときに、一辺の長さがＰ以上（Ｐ＋Ｄ）未満の正方形であり、
前記撮像位置は、縦横に隣接する４つのバックアップピンの各々一部分が画像の四隅に写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のバックアップピンの認識方法において、
前記判別工程では、各撮像位置で取得した画像の各々について、当該画像に含まれるバックアップピンの画像上の位置に基づき、各ピン孔におけるバックアップピンの有無を判別する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像工程では、移動経路の折り返し回数が最も少なくなる経路に沿って前記撮像装置を前記複数の撮像位置に移動させながら前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項６】
請求項５に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記移動経路の折り返し地点以外では撮像装置を停止させることなく前記複数の撮像位置において前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像工程では、前記撮像装置として、前記基板の位置を認識するために当該基板に付されたマークを撮像する基板認識用の撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項８】
複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置であって、
前記バックアップピンに支持された基板に対して部品の実装作業を行うヘッドと、
前記ヘッドと共に移動する撮像装置と、
前記プレート部材に挿着されたバックアップピンを撮像するために前記撮像装置の移動および撮像動作を制御する制御部と、
前記撮像装置が取得した画像に基づきバックアップピンの配置を判別する判別部と、を含み、
前記制御部は、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像するピン撮像動作を実行する、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、バックアップピンにより基板を支持した状態で当該基板に対して部品を搭載する部品実装装置における前記バックアップピンの認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板等の基板に部品を自動搭載する部品実装装置が公知である。部品実装装置には、複数のバックアップピンを備えたバックアッププレート（プレート部材）が装備されており、基板は、バックアップピンにより背面側から支持された状態で部品の実装作業を受ける。基板に適したバックアップピンの数や配置は、生産される基板の種類により異なる。そのため、基板の品種切替えの際には、手動、あるいは自動でバックアップピンの配置が変更され、その後、変更後のバックアップピンの配置が適切かどうか、基板認識用のカメラ（撮像装置）を用いて検査することが行われている（例えば特許文献１、２）。【０００３】
ところが、基板認識用のカメラは、基板の隅に付された微小なマークを撮像するものでありその視野（画角）は比較的狭く、バックアップピン１本を撮像できる程度のものである。そのため、バックアップピンの上記検査では、バックアッププレートのピン孔（バックアップピンが挿着される孔）の位置を一つずつ撮像してバックアップピンの有無を判別することが行われており、検査に時間を要していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９５８９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１０５３号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、基板認識用のカメラ（撮像装置）を用いて、バックアッププレート上におけるバックアップピンの配置をより効率良く認識する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
そして本発明は、次のようなバックアップピンの認識方法を提供する。すなわち、本発明は、複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置における前記バックアップピンの認識方法であって、部品実装用のヘッドと共に移動する基板認識用の撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で取得した画像に基づき、バックアップピンの配置を判別する判別工程と、を含み、前記撮像工程では、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る部品実装装置の平面図である。
【図２】上記部品実装装置の正面図である。
【図３】上記部品実装装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】ピン配置照合処理制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】上記ピン配置照合処理制御における第１カメラの移動経路（方向）を説明する説明図である。
【図６】第１カメラの視野（画角）と撮像位置との関係を示すバックアッププレートの平面図である。
【図７Ａ】バックアップピンの有無判定方法を説明するためのピン支持面の画像の一例を示す模式図である。
【図７Ｂ】上記ピン支持面の画像の他の例を示す模式図である。
【図８】第１カメラの視野と撮像位置との関係を示すバックアッププレートの平面図である。
【図９】バックアップピンの有無判定方法の変形例を説明するためのピン支持面の画像の一例を示す模式図である。
【図１０Ａ】バックアップピンの有無判定方法の変形例を説明するためのピン支持面の画像の一例を示す模式図である。
【図１０Ｂ】第１検出ラインに沿った輝度プロファイルを示す図である。
【図１０Ｃ】第２検出ラインに沿った輝度プロファイルを示す図である。
【図１１】上記ピン配置照合処理制御における第１カメラの移動経路（方向）の変形例を説明する説明図である。
【図１２Ａ】第１カメラの撮像位置を説明するバックアッププレートの平面図である。
【図１２Ｂ】第１カメラの撮像位置を説明するバックアッププレートの平面図である。
【図１３】第１カメラの撮像位置を説明するバックアッププレートの要部平面図である。
【図１４】第１カメラの視野と撮像位置との関係を示す模式図である。
【図１５】第１カメラの視野と撮像位置との関係を示す模式図である。
【図１６】第１カメラの視野と撮像位置との関係を示す模式図である。
【図１７Ａ】バックアッププレートとバックアップピンの他の一例を示す平面図である。
【図１７Ｂ】第１カメラの視野と撮像位置との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［部品実装装置の全体構成］
図１は、本発明に係る部品実装装置１（本発明のバックアップピンの認識方法が適用される部品実装装置）の平面図であり、図２は、部品実装装置１の正面図である。同図中には、Ｚ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直角座標軸を適宜示している。
【０００９】
部品実装装置１は、プリント配線板等の基板Ｓに電子部品を自動搭載する装置である。この部品実装装置１は、基台２、基板Ｓを搬送、位置決めする基板搬送機構４、実装用の部品を供給する部品供給部８、部品の実装作業を行うヘッドユニット１０および部品認識用のカメラ１４等を備えている。
【００１０】
前記基台２は、テーブル状の構造体である。基台２の前後方向（Ｙ軸方向）中央部分は、基板Ｓに対して部品の実装作業を行う作業エリアであり、この作業エリアには前記基板搬送機構４が配置されている。図１では、その下側が装置前側であり、上側が装置後側である。
【００１１】
基板搬送機構４は、前後一対のコンベア５と、これらコンベア５によって搬送される基板Ｓを所定の作業位置（同図に示す位置）に固定する基板支持機構６とを備えている。
【００１２】
コンベア５は、Ｘ軸方向に延在するベルトコンベアであり、基板Ｓは、装置右側（図１の右側）から装置内に搬入され、前記作業位置において部品の実装作業を受けた後、装置左側から装置外に搬出される。
【００１３】
基板支持機構６は、基板Ｓをコンベア５のベルトから持ち上げて、コンベアフレームに設けられた固定プレート部に押し付けることで、前記作業位置に基板Ｓを固定する。詳しくは、基板支持機構６は、エアシリンダ等のアクチュエータによって昇降駆動されるバックアッププレート２０（本発明のプレート部材に相当する）を備えており、このバックアッププレート２０を上昇させることで、その上面に挿着されたバックアップピン２２で基板Ｓを背面（下面）側から支持する。バックアップピン２２の配置は、基板Ｓの種類に応じて手動、又は自動で変更される。
【００１４】
基板搬送機構４の前後両側に、前記部品供給部８が設けられている。部品供給部８には、各々、複数のテープフィーダ９がコンベア５に沿って配置されている。テープフィーダ９は、テープを担体（キャリア）として、実装用の部品を供給するものである。テープフィーダ９は、例えば、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品の他、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の小型のパッケージ部品を供給する。
【００１５】
前記基台２の上方に、前記ヘッドユニット１０が移動可能に装備されている。ヘッドユニット１０は、テープフィーダ９から部品を取り出して基板Ｓに搭載するもので、サーボモータを駆動源とするヘッドユニット駆動機構により、前後左右（ＸＹ方向）に移動可能に駆動される。具体的には、左右方向（Ｘ軸方向）に延在して前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能なヘッドユニット支持部材１６が上記作業エリアの上方に配備され、このヘッドユニット支持部材１６にヘッドユニット１０が移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸モータ１７を駆動源とするねじ送り機構によってヘッドユニット支持部材１６が前後方向に駆動され、Ｘ軸モータ１８を駆動源とするねじ送り機構によりヘッドユニット１０がヘッドユニット支持部材１６に沿ってＸ軸方向に駆動される。つまり、ヘッドユニット支持部材１６及び上記ねじ送り機構により前記ヘッドユニット駆動機構が構成されている。
【００１６】
ヘッドユニット１０は、部品吸着用の複数のヘッド１１と、基板認識用の２つのカメラ１２（以下、第１カメラ１２と称す／本発明の撮像装置に相当する）とを備えている。複数のヘッド１１は、左右方向に一列に配置されている。各ヘッド１１は、昇降および回転が可能であり、サーボモータを駆動源とする図外の昇降機構および回転機構により駆動される。部品は、これらヘッド１１によって吸着されることでテープフィーダ９から取り出される。
【００１７】
第１カメラ１２は、前記作業位置における基板Ｓの正確な位置を認識するために、基板Ｓに付されたフィデューシャルマークを撮像するものである。第１カメラ１２は、撮像素子を備えたカメラ本体と照明装置とを備えており、ヘッドユニット１０の左右両端に下向きに配置されている。なお、第１カメラ１２は、後述する通り、基板Ｓの認識以外に、上記バックアップピン２２の配置の認識にも用いられる。この場合には、２つの第１カメラ１２のうちの一方又は双方が用いられる。
【００１８】
前記基台２上であって、各部品供給部８と基板搬送機構４との間には、各々、前記部品認識のカメラ１４（以下、第２カメラ１４と称す）が装備されている。第２カメラ１４は、各ヘッド１１によりテープフィーダ９から取り出された部品の吸着状態を認識するために当該部品を撮像するものであり、基台２上に上向き配置されている。第２カメラ１４も、第１カメラ１２と同様に、撮像素子を備えたカメラ本体と照明装置とを備えている。
【００１９】
部品実装装置１における部品の実装動作は概略的には次の通りである。先ず、ヘッドユニット１０が部品供給部８上に移動し、各ヘッド１１によりテープフィーダ９から部品が取り出される。その後、ヘッドユニット１０が第２カメラ１４上を経由して基板Ｓの上方に移動し、各ヘッド１１に吸着された部品が基板Ｓの実装ポイントに実装（搭載）される。この際、第２カメラ１４により取得した吸着部品の画像に基づいてヘッドユニット１０の位置等が補正されることにより、部品が実装ポイントに正しく実装される。これが実装動作の一サイクルであり、以後、このサイクルが繰り返し実施されることで所要の部品が基板Ｓに実装される。
【００２０】
部品実装装置１で実行される上記動作は、図３に示すように、部品実装装置１に装備された制御ユニット３０によって制御される。この制御ユニット３０は、ＣＰＵやメモリーで構成されたコンピュータであり、制御ユニット３０で実行される制御を管理する主制御部３２を有する。さらに、制御ユニット３０は、プログラムや各種データを記憶する記憶部３３、主制御部３２からの指令に基づき前記カメラ１２、１４の撮像動作を制御するカメラ制御部３４、前記カメラ１２、１４から送信される画像データに所定の画像処理を施す画像処理部３５、主制御部３２からの指令に基づき前記モータ１７，１８等を制御する駆動制御部３６、およびこれらと主制御部３２とを接続するバス３１を有する。
【００２１】
なお、当実施形態では、主制御部３２が本発明の制御部および判別に相当する。
【００２２】
［バックアップピンの配置照合］
部品実装装置１では、上記した通り、基板Ｓは、基板支持機構６のバックアッププレート２０により支持された状態、詳しくは複数のバックアップピン２２（以下、適宜ピン２２と略す）により支持された状態で実装作業を受ける。
【００２３】
基板Ｓを支持するのに適したピン２２の数や配置（以下、単に配置という）は、基板Ｓの種類によって異なる。そのため、基板Ｓの品種切り替えの際に、必要に応じてピン２２の配置が変更される。詳しくは、図５に示すように、バックアッププレート２０の上面２０ａ（ピン支持面２０ａという）には、縦横の間隔が等しいマトリクス状の配列で複数のピン孔２１が設けられている。当例では、バックアッププレート２０には、Ｘ軸方向に等間隔で１０個、Ｙ軸方向に等間隔で８個の合計８０個のピン孔２１がマトリクス状に設けられている。そして、これらのピン孔２１のうち、基板Ｓに適した位置のピン孔２１にピン２２が挿着され、生産される基板Ｓの品種切り替えの際には、切り替え後の基板Ｓに適合するようにピン２２の配置が変更される。
【００２４】
ピン２２の配置の変更は、手動、又は自動で行われる。自動の場合は、ピン２２を搬送するための専用ツールがヘッド１１に装着され、ヘッド１１の昇降動作およびヘッドユニット１０の移動動作に基づき、バックアッププレート２０に対してピン２２が抜き差しされる。これによりピン２２の配置が変更される。このようなピン２２の配置の変更は周知技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２５】
上記部品実装装置１では、ピン２２の配置の変更が行われた場合、変更後のピン２２の配置が生産対象の基板Ｓに適合したものであるかの検査、すなわちピン２２の配置照合（ピン配置照合処理という）が、基板認識用の第１カメラ１２を用いて実行される。
【００２６】
このピン配置照合処理は、主制御部３２によって実行される。図４は、主制御部３２によるピン配置照合処理制御の一例を示すフローチャートである。当例では、このピン配置照合処理は、生産プログラムに組み込まれており、部品実装装置１の電源投入後、又は基板Ｓの生産開始後、コンベア５によって基板Ｓが前記作業位置に搬入されるのに先立って実行される。但し、このピン配置照合処理は、図外の入力装置（キーボード等）を介してオペレータが主制御部３２に実行命令を与えた場合に実行されるようにしてもよい。
【００２７】
図４のフローチャートがスタートすると、主制御部３２は、撮像位置カウンタ（以下、カウンタと略す）に初期値（ｎ＝１）をセットし、最初の撮像位置、すなわちカウンタ値に対応した撮像位置に第１カメラ１２を移動、停止させる（ステップＳ１，Ｓ３）。
【００２８】
前記撮像位置は、基板Ｓの生産情報の一つであり、予め記憶部３３に撮像位置データとして記憶されている。主制御部３２は、この撮像位置データを参照し、最初の撮像位置に第１カメラ１２が配置されるように、駆動制御部３６に指令信号を出力する。駆動制御部３６は、この指令信号を受けて上記モータ１７、１８を駆動制御する、すなわち、ヘッドユニット１０を駆動制御する。
【００２９】
ここで、第１カメラ１２の視野（画角）と撮像位置との関係について説明する。
【００３０】
当例では、ヘッドユニット１０の軽量化によりその高速移動を実現すべく、第１カメラ１２として、上記フィデューシャルマークの撮像に必要な最小限の視野を有するものが適用されている。バックアッププレート２０のピン孔２１との関係では、図６に示すように、第１カメラ１２の視野１３は、その一辺の長さがピン孔２１のピッチ（Ｐ）とほぼ等しい正方形である。そして、第１カメラ１２の撮像位置は、同図に示すように、ピン孔２１にピン２２が挿着されていると仮定した場合に、ピン２２の一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のピン２２が同時に一つの画像に写り込む位置に設定されている。当例では、互いに隣接する４つのピン孔２１を１グループとして、これらに挿着された４つのピン２２の一部分が同時に画像に写り込むように上記撮像位置が設定されている。具体的には、当該４つのピン孔２１の中心位置（互いに斜めに位置する２つのピン孔２１の中心を結ぶ対角線の中心位置）に第１カメラ１２の視野１３の中心１３ａが位置するように上記撮像位置が設定されている。
【００３１】
そして、図５及び図６に示すように、バックアッププレート２０の左後隅に位置する４つのピン孔２１を１グループとする位置が最初（ｎ＝１）の撮像位置として設定され、以後、図５中の矢印に沿って、順次、４つのピン孔２１を１グループとするように第２番目以降の撮像位置が各々設定されている。
【００３２】
図４に戻って、ステップＳ３で、最初（ｎ＝１）の撮像位置に第１カメラ１２が配置されると、主制御部３２は、カメラ制御部３４に指令信号を出力し、第１カメラ１２によってピン支持面２０ａを撮像した後、ピン２２の認識処理を実行する（ステップＳ５，Ｓ７）。
【００３３】
このピン認識処理は、上記撮像位置において取得されてカメラ制御部３４で画像処理が施された画像に基づき、各ピン孔２１のピン２２の有無を判別する処理である。
【００３４】
具体的には、主制御部３２は、図７Ａに示すように、カメラ制御部３４において二値化された画像４０について、例えば輪郭追跡処理を実行することによりピン２２に相当するホワイト画素領域２３を抽出し、４つのピン孔２１に対応して４等分した画像エリア４１ａ〜４１の各々にホワイト画素領域２３が存在するか否かを判別する。例えば４つのピン孔２１の全てにピン２２が存在する場合には、この図７Ａに示すように、各画像エリア４１ａ〜４１ｄにホワイト画素領域２３が存在する。一方、ピン２２が挿着されていないピン孔２１が存在する場合には、図７Ｂに示すように、そのピン孔２１に対応する画像エリア（４１ｂ）には、ホワイト画素領域２３が存在しないこととなる。これにより、主制御部３２は、上記撮像位置に対応するピン孔２１のピン２２の有無を判別し、その結果を記憶する。
【００３５】
なお、バックアッププレート２０のピン支持面２０ａは、ピン孔２１を含め、ピン２２以外の部分が黒く写るようにブラックのつや消し等、光反射を抑制する表面処理が施されている。なお、ホワイト画素領域２３の抽出に際し、主制御部３２は、収縮・膨張処理により孤立したホワイト画素を除去することで、ノイズや異物の写り込みを排除してホワイト画素領域２３の抽出精度を高めている。
【００３６】
次に、主制御部３２は、カウンタ値が最大値Ｎか、すなわち、全ての撮像位置において第１カメラ１２による撮像が終了したか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、Ｎｏの場合には、主制御部３２は、カウンタを１だけインクリメントした後（ステップＳ１７）、処理をステップ３に移行し、第１カメラ１２を次の撮像位置に移動させる。当例では、図５及び図６に示すように、最初の撮像位置からピン孔２１の２ピッチ分だけ右方向に第１カメラ１２を移動させる。これにより、最初の４つのピン孔２１の右隣に隣接する別の４つのピン孔２１を１グループとして、当該グループに対応する位置で第１カメラ１２によるピン支持面２０ａの撮像を行う。
【００３７】
このようにして、主制御部３２は、各撮像位置に第１カメラ１２を移動させながら順次ピン支持面２０ａの撮像を取得するとともに。取得された画像に基づき、４つのピン孔２１にピン２２が挿着されているか否かを判別しその結果を記憶する。
【００３８】
一方、ステップＳ９においてＹｅｓと判断した場合、すなわち、全ての撮像位置で撮像が完了し、各撮像位置におけるピン２２の認識処理が完了した場合には、主制御部３２は、ステップＳ１１に処理を移行する。
【００３９】
ステップＳ１１において、主制御部３２は、ステップＳ７で記憶した認識結果に基づいてバックアッププレート２０上のピン２２の配置を特定し、このピン配置が適正か否か判定する。具体的には、主制御部３２は、特定したピン２２の配置と、基板Ｓの生産情報の一つとして記憶部３３に記憶されているピン配置データとが一致するか否かを判定する。
【００４０】
ここで、Ｙｅｓと判断した場合には、主制御部３２は、図外の表示装置にピン照合結果が適正である旨を表示させる表示処理を実行し（ステップＳ１３）、その後、コンベア５を駆動して基板Ｓを前記作業位置に搬入することにより部品の実装作業に移行する。
【００４１】
一方、ステップＳ１１でＮｏと判断した場合、すなわち、特定したピン配置と、記憶部３３に記憶されているピン配置データとが一致しないと判断した場合には、主制御部３２は、前記表示装置にその旨の警告を表示させる表示処理を実行し（ステップＳ１５）、当該ピン配置照合処理を終了する。この場合、主制御部３２は、上記警告表示と共に、照合結果が適正でないと判断したピン孔２１の位置を示す情報を表示させる。
【００４２】
なお、当例では、図４のステップＳ１〜Ｓ９、Ｓ１７においてピン支持面２０ａを撮像する処理が本発明の撮像工程に相当し、ステップＳ７、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理が本発明の判別工程に相当する。
【００４３】
［作用効果］
この部品実装装置１では、ピン配置照合処理に際し、上記の通り、ピン孔２１にピン２２が挿着されていると仮定した場合に、ピン２２の一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のピン２２が同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、当該撮像位置に第１カメラ１２を移動させながらピン支持面２０ａを撮像し、その画像に基づきピン２２の配置を認識する。そのため、第１カメラ１２としてフィデューシャルマークの撮像が可能な必要最小限の視野を有するものを用いながらも、当該第１カメラ１２を用いたピン配置照合処理を効率良く行うことが可能となる。
【００４４】
つまり、第１カメラ１２の視野１３の一辺（正方形の一辺）が、ピン孔２１のピッチ（Ｐ）以上であってかつピン２２の径（Ｄ）と上記ピッチ（Ｐ）とを加算した値（Ｐ＋Ｄ）よりも小さい場合（当例では視野１３の一辺は上記ピッチ（Ｐ）とほぼ等しい）、ピン全体を撮像してその有無を判別しようとすれば、図８に示すように、一回の撮像で１つのピン２２しか撮できない。よって、ピン２２の配置を調べるためには、全てのピン孔２１の位置（合計８０箇所）を撮像位置として撮像する必要がある。しかし、上述したように、互いに隣接する４つのピン孔２１を１グループとして、これらに挿着された４つのピン２２の一部分が同時に画像に写り込む位置を撮像位置とする場合には、同じ視野１３であっても撮像位置は２０箇所であり、撮像回数は全てのピン孔２１の位置を撮像する場合の４分の１ですむ。
【００４５】
しかも、互いに隣接する４つのピン孔２１を１グループとして撮像する場合には、全てのピン孔２１の位置を撮像する場合に比べて第１カメラ１２（ヘッドユニット１０）の移動量（移動距離）を半分以下に抑えることとができ、ヘッドユニット１０を停止させる回数も全てのピン孔２１の位置を撮像する場合の数の４分の１ですむ。
【００４６】
従って、上述した部品実装装置１によれば、第１カメラ１２として、フィデューシャルマークを撮像可能な必要最小限の視野を有するものを用いながら、換言すれば、大きな視野を有するカメラを用いることなくピン配置照合処理を効率良く行うことが可能となる。
【００４７】
［変形例］
上述した部品実装装置１については、以下のような構成も採用可能である。
【００４８】
（１）図４のステップＳ７においては、上述した実施形態のピン認識処理に代えて、又は実施形態のピン認識処理と併用して、主制御部３２が、以下の（ｉ）、（ｉｉ）のようなピン認識処理を実行するようにしてもよい。
【００４９】
（ｉ）主制御部３２は、二値化された画像４０について、輪郭追跡処理を実行することにより、画像４０の端辺に沿って位置するホワイト画素領域２３を抽出し、抽出したホワイト画素領域２３が画像４０の何れの端辺に沿って位置するかに基づいて、４つのピン孔２１についてピン２２の有無を判別する。
【００５０】
このようなピン認識処理によると、例えば図９に示すように、ピン２２に対応するホワイト画素領域２３に加えて、異物の画像である比較的大きいホワイト画素領域２４が含まれる場合でも、当該ホワイト画素領域２４は、画像４０の端辺に沿っていないため、ピン２２の有無判別の対象から排除される。そのため、より正確にピン２２の有無を判別することが可能となる。
【００５１】
（ｉｉ）主制御部３２は、図１０Ａに示すように、二値化された画像４０の上下端辺の近傍に各々設定した２つの検出ラインＬ１，Ｌ２（第１検出ラインＬ１、第２検出ラインＬ２）に沿った輝度（輝度プロファイル）を検出し、この輝度が閾値Ｔｂを超える領域の位置に基づき、４つのピン孔２１についてピン２２の有無を判別する。
【００５２】
図１０Ａの画像４０では、４つのピン孔２１のうち、右下以外のピン孔２１にピン２２が挿着された例である。この場合には、第１検出ラインＬ１および第２検出ラインＬ２に沿った輝度プロファイルとして、主制御部３２は、例えば図１０Ｂ、図１０Ｃのような輝度プロファイルを取得する。図１０Ｂでは、輝度が閾値Ｔｂを超えるレベルの領域は、画像４０の左右両端に存在し、図１０Ｂでは、輝度が閾値Ｔｂを超えるレベルの領域は、画像４０の左端にのみ存在する。よって、主制御部３２は、４つのピン孔２１のうち、左上、右上、左下の３つのピン孔２１にピン２２が挿着されていると判別することができる。
【００５３】
なお、図１０Ａの例では、検出ラインＬ１，Ｌ２は、画像４０の上下端辺の近傍に、当該端辺に沿って設定されているが、画像４０の左右端辺の近傍に、当該端辺に沿って設定されていてもよい。
【００５４】
図４のステップＳ７では、上述の通り、実施形態で説明したピン認識処理と上記（ｉ）、（ｉｉ）のピン認識処理とを併用してもよく、これによれば、第１カメラ１２により取得された画像に基づきピン２２の有無をより高い精度で判別することが可能となる。
【００５５】
（２）上記実施形態では、図５及び図６に示すように、バックアッププレート２０の左後隅に位置する４つのピン孔２１を１グループとする位置が最初（ｎ＝１）の撮像位置として設定されている。そして、図５及び図６の矢印に示すように、順次、Ｘ軸方向に第１カメラ１２を移動させながら、バックアッププレート２０の後側から前側に順番に撮像が行われるように、第１カメラ１２による撮像位置が設定されている。しかし、第１カメラ１２による撮像位置は、図１１の矢印で示すように、順次、Ｙ軸方向に第１カメラ１２を移動させながら、バックアッププレート２０の左側から右側に順番に撮像が行われるように設定されていてもよい。
【００５６】
また、実施形態では、第１カメラ１２を撮像位置で一旦停止させている。しかし、第１カメラ１２を図５中の矢印で示す経路に沿って連続的に移動させながら各撮像位置で撮像を行うようにしてもよい。このような撮像方法によれば、図４のステップＳ１〜Ｓ９、Ｓ１７に要する時間を短縮することができ、ピン配置照合処理をより効率良く行うことが可能となる。
【００５７】
なお、第１カメラ１２を連続的に移動させながら各撮像位置で撮像を行う方法は、図１１に示すような順番で撮像位置が設定されている場合にも適用可能である。しかし、この場合には、移動中の第１カメラ１２の折り返し地点、すなわち、第１カメラ１２を停止させる地点の数が図５の例に比べて多くなる。具体的には、図５の例では６箇所であるのに対して、図１１の例の場合には８箇所となり、図１１の例の場合の方が２箇所多い。従って、第１カメラ１２を連続的に移動させながら撮像を行う方法は、ピン配置照合処理をより効率良く行うという観点からは、図５の例に示すような順番で撮像位置が設定されている場合の方が有効的である。
【００５８】
（３）上記実施形態では、図５に示すように、バックアッププレート２０の全体に亘って撮像を行っているが、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、バックアッププレート２０のうち、生産される基板Ｓのサイズや形状に応じた特定の領域のみを撮像するようにしてもよい。この場合には、例えば、主制御部３２が、基板Ｓの生産情報の一つとして記憶部３３に記憶されている基板サイズデータを参照し、バックアッププレート２０のうち、基板Ｓの支持領域（つまり、基板Ｓが存在する領域）を特定する。そして、この特定領域に基づき、主制御部３２が上記撮像位置データのうち、前記特定領域に含まれる撮像位置でのみ撮像が行われるようにカメラ制御部３４及び駆動制御部３６に指令信号を出力するようにすればよい。
【００５９】
このような撮像方法によれば、常にバックアッププレート２０の全域を撮像する場合に比べて、図４のステップＳ１〜Ｓ９、Ｓ１７に要する時間を短縮することができ、ピン配置照合処理をより効率良く行うことが可能となる。
【００６０】
（４）上記実施形態では、図５及び図６に示すように、互いに隣接する４つのピン孔２１を１グループとして、これらに挿着された４つのピン２２の一部分が同時に画像に写り込む位置を撮像位置として設定しており、ピン配置照合処理では、ピン孔２１の２ピッチ分だけ第１カメラ１２を移動させながらピン支持面２０ａを撮像している。しかし、ピン孔２１の配列の関係で、バックアッププレート２０の端部でピン孔２１に端数が出るような場合が考えられる。この場合には、図１３に示すように、２つのピン２２の一部分のみが同時に画像に写り込む位置を撮像位置としてピン支持面２０ａを撮像するようにしてもよい。つまり、バックアッププレート２０の当該端部では、ピン孔２１の１．５ピッチ分だけＸ軸方向に第１カメラ１２を移動させて撮像を行うようにしてもよい。この方法によれば、バックアッププレート２０の当該端部における第１カメラ１２の移動量を低減でき、常にピン孔２１の２ピッチ分だけ第１カメラ１２をＸ軸方向に移動させる場合に比べてピン配置照合処理を効率良く行うことが可能となる。この場合のピン２２の有無の判別は、上記実施形態又は上記変形例（１）の（ｉ）、（ｉｉ）で説明した方法に準じて行うことができる。
【００６１】
（５）上記実施形態では、各撮像位置でピン支持面２０ａを撮像する毎にその取得された画像に基づきピン認識を行っている（ステップＳ５、Ｓ７）。しかし、各撮像位置でピン支持面２０ａを撮像しながらそれらの画像を記憶部に一旦記憶し、全ての撮像位置でのピン支持面２０ａの撮像が終了した後に、記憶部に記憶されている各画像に基づいてピン認識処理を実行するようにしてもよい。
【００６２】
（６）上記実施形態では、第１カメラ１２の視野１３の大きさとの関係で、互いに隣接する４つのピン孔２１を１グループとして、これらに挿着された４つのピン２２の一部分が同時に画像に写り込むように上記撮像位置が設定される場合について説明した。しかし、第１カメラ１２の視野１３がより大きい場合には、図１４及び図１５に示すように、より多くのピン２２が同時に画像に写り込むように第１カメラ１２による撮像位置を設定すればよい。要は、第１カメラ１２の視野１３の大きさとの関係で、ピン２２の一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のピン２２が画像に写り込む位置を撮像位置として設定すればよい。これは、第１カメラ１２の視野１３が実施形態のような正方形である場合に限らず、図１６に示すような長方形の場合も同様である。
【００６３】
（７）なお、バックアッププレート２０としては、図１７Ａに示すように、ピン孔２１のピッチが狭く、隣接するピン孔２１にピン２２を同時に挿着しておくこができないものがある。この場合には、ピン孔一つ置きにピン２２が挿着されていると仮定した場合に、図１７Ｂに示すように、ピン孔２１の一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のピン２２が同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として設定すればよい。その場合、第１カメラ１２は、少なくとも１つのピン２２を撮像できる視野１３を有するものとする（図１７Ａ参照）。
【００６４】
この方法によれば、図１７Ｂに示すように、視野１３の中心１３ａはピン孔２１に一致する。そのため、視野１３の中心１３ａに位置するピン孔２１および及びその周囲のピン孔２１について、自ずとピン２２の挿着の有無を画像から認識することが可能となる。この場合も、上記実施形態又は上記変形例（１）の（ｉ）、（ｉｉ）で説明した方法に準じて、第１カメラ１２が取得した画像からピン２２の有無を判別することができる。
【００６５】
以上、実施形態に沿って説明した本発明についてまとめると以下の通りである。
【００６６】
本発明は、複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置における前記バックアップピンの認識方法であって、部品実装用のヘッドと共に移動する撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で取得した画像に基づき、バックアップピンの配置を判別する判別工程と、を含み、前記撮像工程では、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像するようにしたものである。
【００６７】
この方法によれば、全てのピン孔を撮像する場合に比べて、撮像回数やそのための撮像装置の移動量を抑えることができる。そのため、大きな視野を有するカメラを用いることなくバックアッププレート上におけるバックアップピンの配置を効率良く認識することが可能となる。
【００６８】
この認識方法において、前記撮像位置は、バックアップピンの一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のバックアップピンが前記一つの画像に写り込む位置であるのが好適である。
【００６９】
この方法によれば、撮像回数やそのための撮像装置の移動量を可及的に少なくすることが可能となるため、バックアップピンの配置をより一層効率良く認識することが可能となる。
【００７０】
この場合、より具体的には、前記複数のピン孔は、縦横の間隔が等しいマトリクス状の配列で設けられており、前記撮像装置の視野は、前記ピン孔のピッチをＰ、前記バックアップピンの径をＤとしたときに、一辺の長さがＰ以上（Ｐ＋Ｄ）未満の正方形であり、前記撮像位置は、縦横に隣接する４つのバックアップピンの各々一部分が画像の四隅に写り込む位置である。なお、上記バックアップピンの径（Ｄ）は、バックアップピンのうち、画像に写り込む最大径の部分を意味する。
【００７１】
この方法によれば、２つのバックアップピンの全体を同時に撮像できないような比較的小さな視野しかもたない撮像装置を用いながら、４つのピン孔におけるバックアップピンの有無を同時に認識することが可能となる。
【００７２】
なお、上記の認識方法において、前記判別工程では、各撮像位置で取得した画像の各々について、当該画像に含まれるバックアップピンの画像上の位置に基づき、各ピン孔におけるバックアップピンの有無を判別するのが好適である。
【００７３】
この方法によれば、撮像装置が取得した画像に基づくバックアップピンの認識を簡易な処理で行うことが可能となる。
【００７４】
また、上記の認識方法において、前記撮像工程では、移動経路の折り返し回数が最も少なくなる経路に沿って前記撮像装置を前記複数の撮像位置に移動させながら前記プレート部材を撮像するのが好適である。
【００７５】
この方法によれば、移動経路の変換に要する時間を削減でき、バックアップピンの配置を効率良く認識するうえで有効となる。特に、前記移動経路の折り返し地点以外では撮像装置を停止させることなく前記複数の撮像位置において前記プレート部材を撮像する場合に有効となる。
【００７６】
また、上記の認識方法において、前記撮像工程では、前記撮像装置として、前記基板の位置を認識するために当該基板に付されたマークを撮像する基板認識用の撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像するのが好適である。
【００７７】
この方法によれば、視野（画角）が比較的小さい基板認識用の既存の撮像装置を用いながら、換言すれば、基板上のマークを認識し得る必要最小限の視野を有する基板認識用の既存の撮像装置を用いながらバックアップピンの配置を効率良く認識することが可能となる。
【００７８】
一方、本発明の部品実装装置は、複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置であって、前記バックアップピンに支持された基板に対して部品の実装作業を行うヘッドと、前記ヘッドと共に移動する撮像装置と、前記プレート部材に挿着されたバックアップピンを撮像するために前記撮像装置の移動および撮像動作を制御する制御部と、前記撮像装置が取得した画像に基づきバックアップピンの配置を判別する判別部と、を含み、前記制御部は、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像するピン撮像動作を実行するものである。
【００７９】
この認識装置によれば、上述したバックアップピンの認識方法に基づいて、バックアッププレートにおけるバックアップピンの配置の認識を自動化することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  ヘッドユニット
１１  ヘッド
１２  基板認識用のカメラ（第１カメラ／撮像装置）
１４  部品認識用のカメラ（第２カメラ）
２０  バックアッププレート（プレート部材）
２１  ピン孔
２２  バックアップピン
３０  制御ユニット
３２  主制御部（制御部／判別部）
３３  記憶部
３４  カメラ制御部
３６  駆動制御部
Ｓ  基板
【図１】
2018158888.tif 000003
【図２】
2018158888.tif 000004
【図３】
2018158888.tif 000005
【図４】
2018158888.tif 000006
【図５】
2018158888.tif 000007
【図６】
2018158888.tif 000008
【図７Ａ】
2018158888.tif 000009
【図７Ｂ】
2018158888.tif 000010
【図８】
2018158888.tif 000011
【図９】
2018158888.tif 000012
【図１０Ａ】
2018158888.tif 000013
【図１０Ｂ】
2018158888.tif 000014
【図１０Ｃ】
2018158888.tif 000015
【図１１】
2018158888.tif 000016
【図１２Ａ】
2018158888.tif 000017
【図１２Ｂ】
2018158888.tif 000018
【図１３】
2018158888.tif 000019
【図１４】
2018158888.tif 000020
【図１５】
2018158888.tif 000021
【図１６】
2018158888.tif 000022
【図１７Ａ】
2018158888.tif 000023
【図１７Ｂ】
2018158888.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月15日(2018.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置における前記バックアップピンの認識方法であって、
部品実装用のヘッドと共に移動する撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像に基づき、バックアップピンの配置を判別する判別工程と、を含み、
前記撮像工程では、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像位置は、バックアップピンの一部分が写り込む場合を含めて最も多くの数のバックアップピンが前記一つの画像に写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項３】
請求項２に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記複数のピン孔は、縦横の間隔が等しいマトリクス状の配列で設けられており、
前記撮像装置の視野は、前記ピン孔のピッチをＰ、前記バックアップピンの径をＤとしたときに、一辺の長さがＰ以上（Ｐ＋Ｄ）未満の正方形であり、
前記撮像位置は、縦横に隣接する４つのバックアップピンの各々一部分が画像の四隅に写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のバックアップピンの認識方法において、
前記判別工程では、各撮像位置で取得した画像の各々について、当該画像に含まれるバックアップピンの画像上の位置に基づき、各ピン孔におけるバックアップピンの有無を判別する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像工程では、移動経路の折り返し回数が最も少なくなる経路に沿って前記撮像装置を前記複数の撮像位置に移動させながら前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項６】
請求項５に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記移動経路の折り返し地点以外では撮像装置を停止させることなく前記複数の撮像位置において前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像工程では、前記撮像装置として、前記基板の位置を認識するために当該基板に付されたマークを撮像する基板認識用の撮像装置を用いて前記プレート部材を撮像する、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項８】
複数のピン孔を備えたプレート部材と前記ピン孔に挿着されたバックアップピンとを含み、当該バックアップピンにより支持された基板に対して部品の実装作業を行う部品実装装置であって、
前記バックアップピンに支持された基板に対して部品の実装作業を行うヘッドと、
前記ヘッドと共に移動する撮像装置と、
前記プレート部材に挿着されたバックアップピンを撮像するために前記撮像装置の移動および撮像動作を制御する制御部と、
前記撮像装置が取得した画像に基づきバックアップピンの配置を判別する判別部と、を含み、
前記制御部は、前記複数のピン孔にバックアップピンが挿着されていると仮定した場合に、近接する複数のバックアップピンが同時に一つの画像に写り込む位置を撮像位置として、予め定められた複数の撮像位置に前記撮像装置を移動させながら前記プレート部材を撮像するピン撮像動作を実行する、ことを特徴とする部品実装装置。
【請求項９】
請求項２に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記複数のピン孔は、縦横の間隔が等しいマトリクス状の配列で設けられており、
前記撮像装置の視野は、正方形又は長方形であり、
前記撮像位置は、縦横に並ぶ４つのバックアップピンの各々一部分が画像の四隅に写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のバックアップピンの認識方法において、
前記撮像位置は、前記視野の中央部分に一乃至複数のバックアップピンの各々全部が写り込み、かつ当該一乃至複数のバックアップピンの画像の周囲に、前記４つのバックアップピンを含む複数のバックアップピンの各々一部が当該視野の縁部に沿って写り込む位置である、ことを特徴とするバックアップピンの認識方法。
【国際調査報告】
2018158888.tif 000025
2018158888.tif 000026
2018158888.tif 000027
2018158888.tif 000028