(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸着ノズルを並設した移載ヘッドと撮像装置とを前記吸着ノズルの並設方向に相対移動すると共に前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品を撮像し、得られた撮像画像から前記部品の吸着ノズルへの吸着状態を認識して、該認識結果に基づき実装方向や実装位置を補正して前記部品を回路基板上へ実装する部品実装方法において、
前記撮像装置を露光可能状態に維持したまま前記移載ヘッドに対して相対移動させ、前記吸着ノズルに吸着保持した部品のそれぞれが撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光を照射し、該照明光を照射することにより露光される複数の部品の像を一画面内に収めて撮像画像を得る部品実装方法であって、
前記所定のタイミングが、前記照明光の照射により露光される部品の前記撮像装置に対する位置を、前記撮像画像内で前記部品同士が重なり合わないように異なる位置に調整するタイミングであることを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
前記照明光の照射を、前記露光する部品に応じて異なる照明条件で行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
【請求項３】
前記照明条件が、照明光量、照明色、照明方向の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２記載の部品実装方法。
【請求項４】
前記複数の吸着ノズルを前記移載ヘッドの移動方向に沿った千鳥状に配設し、前記移動方向に直交する方向の異なる位置に前記部品を露光することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の部品実装方法。
【請求項５】
複数の吸着ノズルを並設した移載ヘッドと撮像装置とを前記吸着ノズルの並設方向に相対移動させる移動手段と、前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品を撮像して、得られた撮像画像から前記部品の吸着ノズルへの吸着状態を認識する視覚認識装置とを備え、前記認識結果に基づき前記部品の実装方向や実装位置を補正して、前記部品を回路基板上へ実装する部品実装装置において、
前記視覚認識装置が、
前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品に照明光を照射する照明装置と、
前記照明装置により照明された部品を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に対して露光可能状態に維持する信号を送出すると共に、前記照明装置に対して前記吸着ノズルに吸着保持した部品のそれぞれが前記撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光の照射信号を送出する信号制御装置と、
前記照明光の照射により露光される複数の部品像が一画面内に収められた撮像画像を保存する画像メモリと、
を備え、
前記画像メモリの撮像画像を用いて前記部品の前記吸着ノズルへの吸着状態を認識する部品実装装置であって、
前記所定のタイミングが、前記照明光の照射により露光される部品の前記撮像装置に対する位置を、前記撮像画像内で前記部品同士が重なり合わないように異なる位置に調整するタイミングであることを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の吸着ノズルに吸着保持した部品を認識して、基板への実装方向や位置を補正する部品実装方法及び部品実装装置に関し、特に、部品の撮像処理を高速化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高密度かつ精密な回路基板を高速に生産する部品実装装置においては、電子部品実装動作のフィードバック制御等を行うため、回路基板上に実装する電子部品の位置や姿勢をリアルタイムに計測する視覚認識装置が多用されるようになってきている。
【０００３】
この種の制御を行う部品実装装置は、電子部品を吸着保持する複数の吸着ノズルを移載ヘッドに有している。視覚認識装置は、この吸着保持した電子部品を撮像・計測するもので、照明装置、撮像装置が備えられ、照明装置で照明された電子部品を撮像装置によって撮像する。撮像装置により撮像した画像は画像信号に変換され、画像メモリに２次元のデジタル画像に復元されて記録される。画像メモリに記録された画像信号は、画像処理装置により所定の画像処理が施され、吸着された電子部品の姿勢や位置等が計測されることになる。
【０００４】
この視覚認識装置の動作をさらに詳しく説明する。移載ヘッドは、部品供給部から吸着ノズルにより吸着保持した電子部品を、視覚認識装置を経由して回路基板上の実装位置まで移動する。このとき、移載ヘッドが視覚認識装置上を移動する間、視覚認識装置では、照明装置を点灯させて電子部品を照明し、撮像装置により電子部品を撮像する。撮像装置は、撮像した画像を画像信号に変換し、視覚認識制御装置へ出力する。撮像装置から出力された画像信号は、画像メモリへと入力される。画像処理装置は、画像メモリへの画像信号の入力完了を待って、画像メモリに記憶された２次元のデジタル画像に所定の画像処理を実行し、電子部品の姿勢や位置を計測する。このようにして、画像処理装置により処理された計測結果は、部品実装装置の動作制御部に通信され、電子部品の回路基板上の実装方向や位置の補正値として使用される。
【０００５】
ここで、例えば、図１６に示すように、３個の電子部品１，３，５を撮像する場合、照明装置の点灯と撮像装置の露光が１対１のため、３枚の画像を順番に視覚認識制御装置に出力することになる。通常、撮像装置としては産業用電子カメラがよく利用されるが、産業用電子カメラは、画像１枚分の画像信号を撮像装置から視覚認識制御装置に出力するために費やされる時間が一定のため、電子部品を連続して撮像する場合、２個目以降の電子部品の撮像は、撮像装置から視覚認識制御装置への出力に要する時間を待って実施される。例えば、１２ＭＨｚ駆動の２５万画素電子カメラの場合、１秒間に撮像可能な画像の枚数は３０枚であるため、画像１枚分の画像信号を撮像装置から視覚認識制御装置に出力するために費やされる時間は約３３ｍｓとなり、１８ＭＨｚ駆動の１００万画素電子カメラの場合、１秒間に撮像可能な画像の枚数は１５枚であるため、画像１枚分の画像信号を撮像装置から視覚認識制御装置に出力するために費やされる時間は、約６７ｍｓとなり、この時間を待ってから撮像することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の部品実装装置による部品実装方法は、図１６に示したように、例えば３個の電子部品１，３，５を吸着保持したヘッドを移動して電子部品の計測処理を行うには、個々の電子部品の画像信号を画像メモリに記憶完了させる必要がある。このため、個々の電子部品を撮像する毎に画像信号の転送動作を繰り返さなければならず、電子部品の計測処理時間を短縮することが困難であった。
【０００７】
また、図１７の例に示すように、照明装置の点灯時間及び撮像装置の露光時間ａは、６２．５μｓｅｃ程度必要であり、露光終了後から撮像装置から最初の１ライン分のデータ転送に要する時間ｂは、１．３ｍｓｅｃ程度必要となる。さらに、撮像装置から画像メモリへの１フレーム（１画面）の画像信号転送時間ｃは、１６．７ｍｓｅｃ程度必要となる。ここで、例えば従来の撮像装置の露光間隔ｄである２２．７ｍｓｅｃを短縮すれば、図１８に示すように、１ライン分のデータ転送に要する時間ｂ、及び画像信号転送時間ｃは一定なので、画像信号の転送が終了しないうちに次の電子部品の照明点灯・露光が必要となってしまうことになる。このように、従来の部品実装装置による部品実装方法では、個々の電子部品の画像信号をその都度画像メモリに記憶完了させる必要があったため、移載ヘッドで隣接する電子部品間の移動が短時間で行えず、その結果、撮像装置と移載ヘッドとの相対移動速度を速めることができず、これによっても計測処理の高速化が規制されていた。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、画像信号の転送動作を個々の電子部品毎に繰り返し行う必要のない部品実装方法及び部品実装装置を提供し、もって、電子部品計測処理時間の短縮を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の部品実装方法は、複数の吸着ノズルを並設した移載ヘッドと撮像装置とを前記吸着ノズルの並設方向に相対移動すると共に前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品を撮像し、得られた撮像画像から前記部品の吸着ノズルへの吸着状態を認識して、該認識結果に基づき実装方向や実装位置を補正して前記部品を回路基板上へ実装する部品実装方法であって、前記撮像装置を露光可能状態に維持したまま前記移載ヘッドに対して相対移動させ、前記吸着ノズルに吸着保持した部品のそれぞれが撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光を照射し、該照明光を照射することにより露光される複数の部品の像を一画面内に収めて撮像画像を得ることを特徴とする。
【００１０】
この部品実装方法では、吸着ノズルに吸着保持された部品が撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光が照射され、この照明光の照射される間、撮像装置が実質的に露光動作する。部品と撮像装置とは相対移動して所定のタイミングで照明光が照射されるので、順次露光された複数の部品の像は一画面内の異なる位置に露光される。そして、複数の部品を一画面内に収めた撮像画像から部品の吸着状態を認識するので、従来、個々の部品毎に繰り返し行っていた画像信号の転送動作を１回にまとめて行うことができ、部品の認識処理時間が大幅に短縮可能になる。また、個々の部品毎に画像信号の転送動作を完了させる必要がないので、部品同士の間の移動速度が速められ、撮像装置と移載ヘッドとの相対移動速度を速めることができ、認識処理及び実装処理の更なる高速化が可能となる。
【００１１】
また、本発明の部品実装方法は、前記所定のタイミングが、前記照明光の照射により露光される部品の前記撮像装置に対する位置を、前記撮像画像内で前記部品同士が重なり合わないように異なる位置に調整するタイミングであるものとしても良い。
【００１２】
この部品実装方法では、照明光の照射タイミングを各部品毎に異なる位置に調整することにより、撮像画像内の異なる位置に各部品が重なり合うことなく露光でき、隣接する部品の像に影響されることなく認識処理することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の部品実装方法は、前記照明光の照射を、前記露光する部品に応じて異なる照明条件で行うものとしても良い。
【００１４】
この部品実装方法では、各部品毎に異なる最適な照明条件で撮像することにより、部品の認識を正確且つ確実に実行することが安定して行える。
【００１５】
また、本発明の部品実装方法は、前記照明条件が、照明光量、照明色、照明方向の少なくともいずれか１つを含むものとしても良い。
【００１６】
この部品実装方法では、照明光量、照明色、照明方向の少なくともいずれか１つを含む照明条件で部品を照明することで、最適な照明状態で撮像することができる。
【００１７】
また、本発明の部品実装方法は、前記複数の吸着ノズルを前記移載ヘッドの移動方向に沿った千鳥状に配設し、前記移動方向に直交する方向の異なる位置に前記部品を露光するものとしても良い。
【００１８】
この部品実装方法では、千鳥状に配設した吸着ノズルのそれぞれに部品を吸着保持することで、撮像装置を通過する個々の部品に対する露光位置が、移載ヘッドの移動方向に直交する方向に異なる位置となり、一画面に、複数の部品の像が移載ヘッドの移動方向と、この移動方向に直交する方向とに並ぶことになる。これにより、例えば縦横比の大きな部品を複数個撮像する際に、移載ヘッドの移動方向の撮像サイズが短い場合であっても、この移動方向に直交する方向に電子部品の撮像領域を振り分けることで、一枚の撮像画像を有効に利用することができる。
【００１９】
また、本発明の部品実装装置は、複数の吸着ノズルを並設した移載ヘッドと撮像装置とを前記吸着ノズルの並設方向に相対移動させる移動手段と、前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品を撮像して、得られた撮像画像から前記部品の吸着ノズルへの吸着状態を認識する視覚認識装置とを備え、前記認識結果に基づき前記部品の実装方向や実装位置を補正して、前記部品を回路基板上へ実装する部品実装装置において、前記視覚認識装置が、前記吸着ノズルのそれぞれに吸着保持した複数の部品に照明光を照射する照明装置と、前記照明装置により照明された部品を撮像する撮像装置と、前記撮像装置に対して露光可能状態に維持する信号を送出すると共に、前記照明装置に対して前記吸着ノズルに吸着保持した部品のそれぞれが前記撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光の照射信号を送出する信号制御装置と、前記照明光の照射により露光される複数の部品像が一画面内に収められた撮像画像を保存する画像メモリと、を備え、前記画像メモリの撮像画像を用いて前記部品の前記吸着ノズルへの吸着状態を認識する部品実装装置であって、前記所定のタイミングが、前記照明光の照射により露光される部品の前記撮像装置に対する位置を、前記撮像画像内で前記部品同士が重なり合わないように異なる位置に調整するタイミングであることを特徴とする。
【００２０】
この部品実装装置では、吸着ノズルに吸着保持された部品が移動手段によって撮像装置を通過する毎に、視覚認識装置から所定のタイミングで照明光が照射され、この照明光の照射される間、撮像装置が実質的に露光動作する。部品と撮像装置とは相対移動して所定のタイミングで照明光が照射されるので、撮像装置には、順次露光された複数の部品の像が一画面内の異なる位置に露光される。そして、複数の部品を一画面内に収めた撮像画像から部品の吸着状態を認識するので、従来、個々の部品毎に繰り返し行っていた画像信号の転送動作を１回にまとめて行うことができ、部品の認識処理時間が大幅に短縮可能になる。また、個々の部品毎に画像信号の転送動作を完了させる必要がないので、部品同士の間の移動速度が速められ、撮像装置と移載ヘッドとの相対移動速度を速めることができ、認識処理及び実装処理の更なる高速化が可能となる。
【００２１】
また、本発明の部品実装装置は、個々の前記部品に対する照明条件の情報を予め記憶させたデータベース部を備え、前記照明装置が、それぞれが異なる光量レベルで点灯可能な複数の発光素子からなり、前記信号制御装置が、前記データベース部から得た撮像する部品に対する照明条件に基づいて、点灯させる前記発光素子の数、点灯させる前記発光素子の光量レベルのうち、いずれか或いはこれらを組み合わせて制御するものとしても良い。
【００２２】
この部品実装装置では、一つの発光素子がｎ段階の異なる光量レベルで点灯できると共に、これら発光素子のｍ個を一つのグループにまとめ、グループ内で点灯させる個々の発光素子の数と、点灯させた発光素子の光量レベルとを組み合わせて制御することで、ｎ×ｍ段階での明るさ制御が可能となり、照射対象となる部品に応じた最適な光量の照明光がきめ細かに設定できる
【００２３】
また、本発明の部品実装装置は、個々の前記電子部品に対する照明条件の情報を予め記憶させたデータベース部を備え、前記照明装置は、異なる色に点灯する複数種類の発光素子からなり、前記信号制御装置が、前記データベース部から得た撮像する部品に対する照明条件に基づいて、前記部品への照射光の色を制御するものとしても良い。
【００２４】
この部品実装装置では、異なる色に発光する複数種類の発光素子を選択的に点灯させることで任意の色の照明光が得られ、部品に対する照明条件に基づいて例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に点灯する発光素子のそれぞれを適宜組み合わせて点灯させることで、目的の色の照射光が照射可能となる。これにより、コントラスト比の高い画像が得られるようになり、計測精度を高めることができる。
【００２５】
また、本発明の部品実装装置は、個々の前記部品に対する照明条件の情報を予め記憶させたデータベース部を備え、前記照明装置が、前記部品に対する照射角度の異なる複数の発光素子からなり、前記信号制御装置が、前記データベース部から得た撮像する部品に対する照明条件に基づいて、前記部品への照射角度を制御するものとしても良い。
【００２６】
この部品実装装置では、照射対象となる部品に応じた照射角度の発光素子が点灯し、部品の輪郭、電極、印刷文字等の認識対象に応じた最適な照明光の照射が可能となる。これにより、部品の計測精度を高めることができる。
【００２７】
また、本発明の部品実装装置は、前記移載ヘッドの複数の吸着ノズルが、前記移載ヘッドの移動方向に沿って千鳥状に配設されているものとしても良い。
【００２８】
この部品実装装置では、千鳥状に配設した吸着ノズルのそれぞれに部品を吸着保持することで、撮像装置を通過する個々の部品に対する露光位置が、移載ヘッドの移動方向に直交する方向に異なる位置となり、一画面に、複数の部品の像が移載ヘッドの移動方向と、この移動方向に直交する方向とに並ぶことになる。これにより、例えば縦横比の大きな部品を複数個撮像する際に、移載ヘッドの移動方向の撮像サイズが短い場合であっても、この移動方向に直交する方向に電子部品の撮像領域を振り分けることで、一枚の撮像画像を有効に利用することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る部品実装方法及び部品実装装置の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る部品実装装置の外観斜視図、図２は図１の部品実装作業面を表す平面図、図３は図２の移載ヘッドの拡大斜視図、図４は図１の部品実装装置の構成の概略を示すブロック図、図５は図１の部品実装装置に備えた移載ヘッド及び視覚認識装置の拡大図である。
【００３０】
図１及び図２に示すように、部品実装装置１００の基台１３上面のローダ部１５、基板保持部１７、アンローダ部１９には、それぞれ、回路基板２１を搬送する一対のガイドレール２３が設けられ、この各一対のガイドレール２３のそれぞれに備えられた搬送ベルトの同期駆動によって、回路基板２１は、一端側のローダ部１５から、部品例えば電子部品を実装する基板保持部１７に、また、基板保持部１７から他端側のアンローダ部１９に搬送される。基板保持部１７では、搬送されてきた回路基板２１を位置決め保持して部品装着に備える。なお、本実施形態の部品実装装置１００では、基板保持部１７が２箇所に設けられ、それぞれの位置で個別に部品実装が行われる。
【００３１】
回路基板２１の上方の基台１３の上面の両側部にはＹ軸ロボット２５，２７がそれぞれ設けられ、これら２つのＹ軸ロボット２５，２７の間にはＸ軸ロボット２８，２９が懸架されて、Ｙ軸ロボット２５，２７の駆動によりＸ軸ロボット２８，２９がＹ軸方向に進退可能となっている。また、Ｘ軸ロボット２８，２９にはそれぞれ移載ヘッド３１，３１が取り付けられて、移載ヘッド３１，３１がＸ軸方向に進退可能となっており、これにより、移載ヘッド３１，３１をＸ−Ｙ平面内で移動可能にしている。各ロボットは、例えば、モータによりボールネジを正逆回転させ、上記ボールネジに螺号したナット部材をそれぞれの軸方向に進退可能とし、上記ナット部材に進退させるべき部材を固定させることにより構成している。
【００３２】
上記Ｘ軸ロボット２８，２９、Ｙ軸ロボット２５，２７からなるＸＹロボット（移動手段）上に載置され、Ｘ−Ｙ平面（例えば、水平面又は基台１３の上面に大略平行な面）上を自在移動する移載ヘッド３１，３１は、例えばチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品が供給される部品供給部の一例としての複数のパーツフィーダ３３、又はＳＯＰ（「ＳＯＰ」はSmall Outline Packageの略）やＱＦＰ（「ＱＦＰ」はQuad Flat Packageの略）等のＩＣやコネクタ等の比較的大型の電子部品が供給される部品供給部の別の例としてのパーツトレイ３５から、所望の電子部品を吸着ノズル３７（図３参照）により吸着して、回路基板２１の部品装着位置に実装できるように構成されている。このような電子部品の実装動作は、予め設定された実装プログラムに基づいて、図４に示す制御部３９により制御される。
【００３３】
パーツフィーダ３３は、一対のガイドレール２３の搬送方向における両側（図１の右上側と左下側）に多数個並設されており、各パーツフィーダ３３には、例えば多数のチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品が収容されたテープ状の部品ロールがそれぞれ取り付けられている。
また、パーツトレイ３５は、多数のＱＦＰ等の電子部品が載置されるトレイ３５ａを有し、移載ロボット３５ｂによってトレイ３５ａから電子部品をシャトルコンベヤ３５ｃに移載して供給する構成となっている。
【００３４】
一対のガイドレール２３に位置決めされた回路基板２１の側方には、吸着ノズル３７に吸着された電子部品の二次元的な位置ずれ（吸着姿勢）を検出して、この位置ずれをキャンセルするように移載ヘッド３１側で補正させるための視覚認識装置４１が設けられている。視覚認識装置４１は、移載ヘッド３１の下方側に配置され、電子部品供給部であるパーツフィーダ３３，パーツトレイ３５から実装位置までの移動途中に経由され、移載ヘッド３１を停止することなく、吸着ノズル３７により吸着保持された複数個の電子部品を一度に撮像する。なお、視覚認識装置４１は、この構成に限らず、例えば、平面移動可能な移載ヘッドが、吸着ノズルと、この吸着ノズルに吸着された部品の姿勢を認識する認識装置とを具備して、認識装置の搭載された移載ヘッド３１内で、その認識装置が移動する構成としてもよい。また、移載ヘッド３１に対して視覚認識装置４１が移動するものであってもよく、移載ヘッド３１と視覚認識装置４１との双方が互いに移動するものであってもよい。
【００３５】
移載ヘッド３１は、図３に示すように、複数個（図示の例では４個）の装着ヘッド（第１装着ヘッド３１ａ、第２装着ヘッド３１ｂ、第３装着ヘッド３１ｃ、第４装着ヘッド３１ｄ）を横並びに連結した多連式ヘッドとして構成している。４個の装着ヘッド３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは同一構造であって、各装着ヘッドは、吸着ノズル３７と、吸着ノズル３７に上下動作を行わせるためのアクチュエータ４３と、プーリ４５とを備える。第１装着ヘッド３１ａのプーリ４５及び第３装着ヘッド３１ｃのプーリ４５にはタイミングベルト４７によりθ回転用モータ４９ａの正逆回転駆動力が伝達されて、両方の吸着ノズル３７に対してθ回転（吸着ノズル３７の軸芯回りの回転）を行わせるようにしている。また、第２装着ヘッド３１ｂのプーリ４５及び第４装着ヘッド３１ｄのプーリ４５にはタイミングベルト４７によりθ回転用モータ４９ｂの正逆回転駆動力が伝達されて、両方の吸着ノズル３７に対してθ回転を行わせるようにしている。
【００３６】
各アクチュエータ４３は、例えばエアシリンダにより構成し、エアシリンダのオン・オフにより吸着ノズルを上下動させて、選択的に部品保持又は部品装着動作を行えるようにする。また、図３に示す通り、θ回転用モータ４９ａの動力がタイミングベルト４７で伝達され、装着ヘッド３１ａ，３１ｃの吸着ノズル３７をそれぞれθ回転させることができる。また、θ回転用モータ４９ｂの動力がタイミングベルト４７で伝達され、装着ヘッド３１ｂ，３１ｄの吸着ノズル３７をθ回転させることができる。このような構成は一例であって、各装着ヘッド３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのそれぞれに、個別にθ回転させるθ回転用駆動モータが備えられた構成であっても構わない。しかし、移載ヘッド３１の重量を小さくするためには、θ回転させるθ回転用駆動モータの数が少ない方が好適である。
【００３７】
各装着ヘッドの吸着ノズル３７は交換可能であり、交換する予備の吸着ノズルは部品実装装置１００の基台１３上のノズルストッカ（図示略）に予め収容されている。吸着ノズル３７には、例えば１．０×０．５ｍｍ程度の微小チップ部品を吸着するＳサイズノズル、１２ｍｍ角のＱＦＰを吸着するＭサイズノズル等があり、装着する電子部品の種類に応じて使用される。
【００３８】
視覚認識装置４１は、図４、図５に示すように、視覚認識制御装置６１を備えており、この視覚認識制御装置６１は、信号制御装置６３と、画像メモリ６５と、画像処理装置６７とを有している。そして、信号制御装置６３には、照明装置６９、撮像装置７１が接続されている。照明装置６９は、吸着ノズル３７に吸着保持された電子部品７３に照明光を照射し、撮像装置７１により撮像するに十分な照度を与える。撮像装置７１は、光学系７５を有し、電子部品７３を含む領域の像を撮像装置７１の受像部に結像させる。
【００３９】
撮像装置７１は、撮像した画像を画像信号７７に変換し、視覚認識制御装置６１に出力する。信号制御装置６３は、照明装置６９、撮像装置７１を制御する制御信号７９，８１を出力する。画像メモリ６５は、撮像装置７１が出力する画像信号７７を２次元のデジタル画像に復元して記録する。画像処理装置６７は、画像メモリ６５に記録された２次元のデジタル画像に対して面像処理を実行する。
【００４０】
次に、本発明に係る部品実装方法を、上記した部品実装装置１００の動作と共に説明する。
図６は移載ヘッドの移動状況を表した動作説明図、図７は移載ヘッド及び視覚認識装置の動作説明図、図８は図５に示した視覚認識装置の撮像動作を説明するタイミングチャート、図９は撮像動作と移動速度との関係を説明するタイミングチャートである。
【００４１】
ローダ部１５から搬入された回路基板２１が基板保持部１７に搬送されると、移載ヘッド３１はＸＹロボットによりＸ−Ｙ平面内で移動して、図６に示すように、パーツフィーダ３３（又はパーツトレイ３５）から所望の電子部品を吸着し、視覚認識装置４１の撮像装置７１上に移動して電子部品７３の吸着姿勢を確認する。
【００４２】
移載ヘッド３１は、吸着ノズル３７により吸着保持された電子部品７３を、視覚認識装置４１を経由して回路基板２１上の所定の実装位置まで移動する。移載ヘッド３１が電子部品供給部から視覚認識装置４１の位置に到達してから、この視覚認識装置４１上を直線移動して通過するまでの間、信号制御装置６３は照明装置６９と、撮像装置７１とに制御信号を出力する。これにより、照明装置６９は、図７に示すように、撮像装置７１が電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃを撮像するに十分な照度を与えるよう複数回（図７の例では３回）点灯し、それぞれの電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃに照明光を順次照射する。また、撮像装置７１は、移載ヘッド３１が視覚認識装置４１上を直線移動する間、シャッターを開放状態のままに維持して、常時露光可能状態に設定する。そして、移載ヘッド３１の移動に同期して、吸着ノズル３７に吸着された電子部品７３が撮像装置７１の直上を通過するときに所定のタイミングで照明装置６９を点灯させ、点灯させた瞬間の電子部品７３を撮像装置７１に実質的に露光させる。これを、電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃのそれぞれに対して繰り返し行い、全電子部品の撮像を行う。
【００４３】
さらに詳細には、照明装置６９を点灯させるタイミングは、第１回目の露光である電子部品７３ａに対しては、図７（ａ）に示すように、撮像画像７８の右側に映出される位置に部品７３ａが到達したときに行い、第２回目の露光である電子部品７３ｂに対しては、図７（ｂ）に示すように部品７３ａと重なり合うことのない撮像画像７８の中央に映出される位置に電子部品７３ｂが到達したときに行い、第３回目の露光である電子部品７３ｃに対しては、図７（ｃ）に示すように電子部品７３ａ，７３ｂと重なり合うことのない撮像画像７８の左側に映出される位置に電子部品７３ｃが到達したときに行う。これにより、電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃの撮像画像上の位置が互いに重なり合うことなく一枚の撮像画像７８の中に電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃが露光されることになる。即ち、図８に示すように、撮像装置の露光中に、照明光の照射を複数回（ここでは３回）行い、これにより、複数回の照射による電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃの像が一枚の撮像画像７８内に順次露光されることになる。
【００４４】
なお、移載ヘッド３１は、各露光位置で停止することなく、連続的に移動させており、信号制御装置６３によって、照明装置６９の発光タイミングが調整されている。信号制御装置６３は、ＸＹロボットによる移載ヘッド３１の移動位置を制御部３９から入力して所定のタイミングで照明装置６９の発光を制御している。この他にも、例えば、吸着ノズル３７に吸着保持された部品の到達を検出する検出センサを視覚認識装置４１に設け、この検出センサからの検出信号出力タイミングに基づいて照明装置６９の発光を制御する構成としてもよい。
【００４５】
そして、撮像装置７１は、撮像の終了した一枚の撮像画像７８を画像信号に変換し、図５に示すように、視覚認識制御装置６１に出力する。撮像装置７１から出力された画像信号７７は、画像メモリ６５に入力され、２次元のデジタル画像に復元されて記憶される。画像処理装置６７は、画像メモリ６５への画像信号７７の入力完了を待って、画像メモリ６５に記憶された２次元のデジタル画像に対して所定の画像処理を実行し、電子部品７３の位置及び姿勢を計測する。画像処理装置６７により処理された計測結果は、図４に示す部品実装装置１００の制御部３９に通信され、電子部品７３の回路基板２１上における実装方向や位置の補正値として使用される。
【００４６】
移載ヘッド３１は、計測結果に基づきθ回転用モータ４９ａ，４９ｂを駆動して吸着ノズル３７をθ回転させて吸着姿勢（方向）の補正動作を行い、回路基板２１上部品装着位置にＸＹロボットにより実装先座標を補正して電子部品７３を実装する。
【００４７】
ここで、各装着ヘッド３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、パーツフィーダ３３又はパーツトレイ３５から吸着ノズル３７により電子部品７３を吸着するとき、及び、回路基板２１の部品装着位置に電子部品７３を装着するとき、吸着ノズル３７をアクチュエータ４３の作動によりＸ−Ｙ平面上から上下方向（Ｚ方向）に下降させる。また、電子部品７３の種類に応じて、吸着ノズル３７を適宜交換して装着動作が行われる。以上の電子部品の吸着動作と、吸着部品に認識動作と、回路基板２１への装着動作の繰り返しにより、回路基板２１に対する電子部品７３の実装を完了させる。実装が完了した回路基板２１は基板保持部１７からアンローダ部１９へ搬出される一方、新たな回路基板２１がローダ部１５から基板保持部１７に搬入され、上記の動作が繰り返される。
【００４８】
以上のように、上記の部品実装装置１００による部品実装方法によれば、電子部品７３が撮像装置７１を通過する毎に所定のタイミングで照明装置６９を点灯させ、照明装置６９の点灯する間、撮像装置７１へ露光することにより、複数の電子部品７３の像を一枚の撮像画像７８内に取り込んで、画像メモリ６５にまとめて記憶させるので、従来、個々の電子部品毎に繰り返し行っていた撮像動作及び画像信号７７の転送動作を省くことができ、この結果、電子部品７３の計測処理時間を大幅に短縮することができる。
【００４９】
また、上記の部品実装方法によれば、図１６に示した従来方法のように、個々の電子部品の画像信号７７を画像メモリに記憶完了させる必要がない。従って、図９に示すように、撮像系に律則されることなく、照明時間（露光時間）ｔと、照明時間ｔの間隔との短縮化が図られ、電子部品同士の間の移動を短時間で行えるようになる。この結果、撮像装置７１と移載ヘッド３１との相対移動速度を速めることができ、計測処理と実装処理の更なる高速化が可能となる。なお、この場合の移動速度は、移載ヘッドの移動機構の機械的な限界速度（例えば２０００ｍｍ／ｓｅｃ程度）までの高速化が可能となる。
【００５０】
次に、本発明に係る部品実装装置の第２実施形態を説明する。
図１０は本発明に係る部品実装装置の第２実施形態を示す視覚認識装置の拡大図である。以降、前述と同一の機能を有する部材に対しては、同一の符号を付与することでその説明は省略するものとする。
本実施形態では、部品実装装置１００に設けたデータベース部８０（図４参照）に、個々の電子部品７３に対する最適な照明条件（光量）の情報を予め記憶させておく。また、照明装置６９は、一つの発光素子（例えばＬＥＤ等）が異なる光量レベルで点灯可能な複数個の発光素子群からなる。なお、照明装置６９は、一つの発光素子が一斉に異なる光量レベルで点灯する場合に限らず、例えば異なる光量レベルで点灯可能な複数の発光素子Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3を第１グループとし、これを複数グループ配設することで構成したものであってもよい。そして、信号制御装置６３は、データベース部８０から得た個々の電子部品７３に応じた光量の照明光を照射させるように、点灯させる発光素子の数と、点灯させた発光素子の光量とを組み合わせた制御信号を照明装置６９へ送出できるようになっている。
【００５１】
この実施形態によれば、一つの発光素子がｎ段階の異なる光量レベルで点灯し、これら発光素子のｍ個を一つのグループにまとめ、グループ内で点灯させる個々の発光素子の数と、点灯させた発光素子の光量レベルとを組み合わせて制御することで、ｎ×ｍ段階での明るさ制御が可能となり、照射対象となる電子部品７３に応じた最適な光量の照明光がきめ細かに設定できる。
【００５２】
次に、本発明に係る部品実装装置の第３実施形態を説明する。
図１１は本発明に係る部品実装装置の第３実施形態を示す視覚認識装置の拡大図である。
本実施形態では、部品実装装置１００に設けたデータベース部８０に、個々の電子部品７３に対する最適な照明条件（照明光の色）の情報を予め記憶させておく。また、照明装置６９は、異なる色に点灯する複数個の発光素子により構成する。そして、信号制御装置６３は、データベース部８０から得た撮像する部品に対する照明色の条件に基づいて、個々の電子部品７３に応じた色の照明光を照射させる制御信号を、照明装置６９へ送出するようになっている。
【００５３】
この実施形態によれば、異なる色に発光する複数種類の発光素子を有する照明装置６９、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に点灯する発光素子のそれぞれを組み合わせて点灯させることで、照射対象となる電子部品７３に応じた色の照射光が照射可能となり、コントラスト比の高い画像が得られるようになり、計測精度を高めることができる。
【００５４】
次に、本発明に係る部品実装装置の第４実施形態を説明する。
図１２は本発明に係る部品実装装置の第４実施形態を示す照明装置の平面図、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態では、部品実装装置１００に設けたデータベース部８０に、個々の電子部品７３に対する最適な照明条件（照明光の照射角度）の情報を予め記憶させておく。また、照明装置６９は、照射角度の異なる複数の発光素子から構成される。
【００５５】
この場合の照明装置６９は、例えば角筒９１内の上部開口内周、上部内周、底部内周に、それぞれ照射角度の異なる発光素子を配設することにより構成することができる。照射角度の異なる発光素子としては、例えば照射面９３と平行に近い照射方向の発光素子Ｌｇ、照射面９３に対し４５度傾斜の発光素子Ｌｈ、照射面９３に対しほぼ垂直な照射方向の発光素子Ｌｑとすることができる。なお、照射面９３と平行に近い照射方向の発光素子Ｌｇは、図１３に示すようにミラー９５を用いて照射方向を変えている。なお、図１２中、９４は、照明光を照射したスポットを表す。
【００５６】
この実施形態によれば、照射対象となる電子部品７３に応じた照射角度の発光素子が点灯し、電子部品の輪郭、電極、印刷文字等の認識対象に応じた最適な照明光の照射が可能となる。これにより、電子部品７３の計測精度を高めることができる。
【００５７】
次に、本発明に係る部品実装装置の第５実施形態を説明する。
図１４は本発明に係る部品実装装置の第５実施形態を示す移載ヘッドの説明図、図１５は第５実施形態における撮像動作の説明図である。
本実施形態では、移載ヘッド３１に設けた複数の吸着ノズル３７を、移載ヘッド３１の移動方向に直交する方向に間隔
Ｌを隔てて交互に配置して千鳥状に構成しており、信号制御装置６３は、吸着ノズル３７に吸着保持した個々の電子部品７３の位置に応じて、照明光及び露光のタイミングを調整している。これにより、一枚の撮像画像７８内に複数の電子部品７３の像を、移載ヘッド３１の移動方向と、これに直交する方向とに並べた画像を得ることができる。
【００５８】
つまり、千鳥状に並設した吸着ノズル３７のそれぞれに電子部品７３を吸着保持し、最初は、撮像装置７１を通過する個々の電子部品７３に対する照明光の照射タイミング、即ち、露光のタイミングは一定にして、個々の電子部品が撮像装置を通過する間中、撮像装置で露光し続ける。これにより、例えば最初の電子部品７３ａは、図１５（ａ）に示すように通常のタイミングで照明及び露光が行われ、次の電子部品７３ｂについては、図１５（ｂ）に示すように、一枚の撮像画像７８内において最初の電子部品７３ａの位置で間隔Ｌを隔てて並ぶことになる。この間隔Ｌが千鳥配列された吸着ノズル３７の移動方向に直交する方向の間隔Ｌに相当する。次に、電子部品７３ｃに対する照明光の照射タイミングを変化させて露光する。これにより、電子部品７３ｃについては、図１５（ｃ）に示すように、電子部品７３ａから離れた位置に並ぶことになる。
【００５９】
上記のように、千鳥配列の電子部品７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄについて、このような撮像動作を繰り返すことにより、図１５（ｄ）に示すように、一枚の撮像画像７８内に、複数の電子部品７３の像を、移載ヘッド３１の移動方向と、これに直交する方向とに並べることができる。これにより、例えば縦横比の大きな電子部品７３を複数個撮像する際に、移載ヘッド３１の移動方向の撮像サイズが短い場合であっても、移動方向に直交する方向に電子部品の撮像領域を振り分けることで、一枚の撮像画像７８を有効に利用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る部品実装方法によれば、吸着ノズルに吸着保持された部品が撮像装置を通過する毎に所定のタイミングで照明光が照射され、この照明光の照射される間、撮像装置が実質的に露光動作するので、順次露光された複数の部品の像は一画面内の異なる位置に露光される。そして、複数の部品を一画面内に収めた撮像画像から部品の吸着状態を認識するので、従来、個々の部品毎に繰り返し行っていた画像信号の転送動作を１回にまとめて行うことができ、部品の認識処理時間が大幅に短縮可能になる。また、個々の部品毎に画像信号の転送動作を完了させる必要がないので、部品同士の間の移動速度が速められ、撮像装置と移載ヘッドとの相対移動速度を速めることができ、認識処理及び実装処理の更なる高速化が可能となる。
【００６１】
本発明に係る部品実装装置によれば、吸着ノズルに吸着保持された部品が移動手段によって撮像装置を通過する毎に、視覚認識装置から所定のタイミングで照明光が照射され、この照明光の照射される間、撮像装置が実質的に露光動作するので、撮像装置には、順次露光された複数の部品の像が一画面内の異なる位置に露光される。これにより、従来、個々の部品毎に繰り返し行っていた画像信号の転送動作を１回にまとめて行うことができ、部品の認識処理時間が大幅に短縮可能になる。また、個々の部品毎に画像信号の転送動作を完了させる必要がないので、部品同士の間の移動速度が速められ、撮像装置と移載ヘッドとの相対移動速度を速めることができ、認識処理及び実装処理の更なる高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る部品実装装置の外観斜視図である。
【図２】  図１の部品実装作業面を表す平面図である。
【図３】  図２の移載ヘッドの拡大斜視図である。
【図４】  図１の部品実装装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図５】  図１の部品実装装置に備えた移載ヘッド及び視覚認識装置の拡大図である。
【図６】  移載ヘッドの移動状況を表した動作説明図である。
【図７】  移載ヘッド及び視覚認識装置の動作説明図である。
【図８】  図５に示した視覚認識装置の撮像動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】  撮像動作と移動速度との関係を説明するタイミングチャートである。
【図１０】  本発明に係る部品実装装置の第２実施形態を示す視覚認識装置の拡大図である。
【図１１】  本発明に係る部品実装装置の第３実施形態を示す視覚認識装置の拡大図である。
【図１２】  本発明に係る部品実装装置の第４実施形態を示す照明装置の平面図である。
【図１３】  図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】  本発明に係る部品実装装置の第５実施形態を示す移載ヘッドの説明図である。
【図１５】  第５実施形態の撮像動作説明図である。
【図１６】  従来の視覚認識装置の撮像動作を説明するタイミングチャートである。
【図１７】  従来の撮像動作を説明するタイミングチャートである。
【図１８】  従来の撮像動作と移動速度との関係を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
２１…回路基板
３１…移載ヘッド
３７…吸着ノズル
６３…信号制御装置
６５…画像メモリ
６９…照明装置
７１…撮像装置
７３…電子部品
７７…画像信号
８０…データベース部
１００…部品実装装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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