(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に付された位置決めマークを撮像する撮像手段と、該撮像手段に撮像されたマーク画像を表示する表示手段と、前記マーク画像に基づいて認識処理する認識処理手段と、該認識処理手段が認識処理できないと判断したときに前記マーク画像と目合わせすべく該画像と重ねて前記表示手段に表示されるアウトライン表示発生手段とを備え、前記マーク画像とアウトライン表示とを目合わせすることにより前記プリント基板の位置ずれ量を前記認識処理手段が把握し、該位置ずれ量に基づいて前記プリント基板に所定の作業を施して組み立てるプリント基板組立装置において、前記目合わせした位置において認識のサーチ範囲を前記マーク画像を完全に納められるサイズに狭めるように変更する変更手段と、該変更手段により変更されたサーチ範囲を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶されたサーチ範囲で再度認識処理すると共に、該サーチ範囲で以降の他のプリント基板について認識処理する認識処理手段とを備えたことを特徴とするプリント基板組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に付された位置決めマークを撮像する撮像手段と、該撮像手段に撮像されたマーク画像及び目合わせ用の画像とを表示する表示手段と、前記位置決めマーク画像と前記目合わせ用の画像との目合わせによりプリント基板の位置ずれ量を認識処理する認識処理装置とを備え、前記認識処理装置により把握された前記位置ずれ量に基づいて前記プリント基板に所定の作業を施して組み立てるプリント基板組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のプリント基板組立装置は、特開平１１−１３５９９６号公報等に開示されている。即ち、図１３に示すように、一般に基板認識処理を実行して、実行結果が「ＯＫ」であれば座標を決定し、マーク毎のずれ量及び装着時の補正量を制御情報データとして使用し、画像情報を抽出してこれを認識内部パラメータとして使用し、認識エラーが発生したときには、認識カメラによるマーク画像を見て確認しながら手動によってＸＹテーブルを移動して、目合わせでマーク位置を指定して移動量を決定し、その移動量を制御情報データとして使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種のプリント基板組立装置で認識処理する場合に、認識領域が広いために、本来の位置決めマークの近傍にこれに類似の配線パターンがあるときに、認識エラーと判断する場合があった。
【０００４】
そこで本発明は、このような認識エラーが発生したときに、目合わせをして、認識領域を変更して再度認識処理するようにして、以降の認識処理の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため第１の発明は、プリント基板に付された位置決めマークを撮像する撮像手段と、該撮像手段に撮像されたマーク画像を表示する表示手段と、前記マーク画像に基づいて認識処理する認識処理手段と、該認識処理手段が認識処理できないと判断したときに前記マーク画像と目合わせすべく該画像と重ねて前記表示手段に表示されるアウトライン表示発生手段とを備え、前記マーク画像とアウトライン表示とを目合わせすることにより前記プリント基板の位置ずれ量を前記認識処理手段が把握し、該位置ずれ量に基づいて前記プリント基板に所定の作業を施して組み立てるプリント基板組立装置において、前記目合わせした位置において認識のサーチ範囲を前記マーク画像を完全に納められるサイズに狭めるように変更する変更手段と、該変更手段により変更されたサーチ範囲を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶されたサーチ範囲で再度認識処理すると共に、該サーチ範囲で以降の他のプリント基板について認識処理する認識処理手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図に基づき、本発明の実施の形態を以下説明するが、プリント基板組立装置にはスクリーン印刷機、接着剤塗布装置、電子部品装着装置等があるが、本実施形態では電子部品装着装置を例に以下説明する。
【０００８】
先ず図１において、電子部品装着装置は基台１上にプリント基板５を位置決めして載置するＸＹテーブル４を搭載し、さらに装着ヘッド３をその周縁に有するロータリテーブル２が設けられている。装着ヘッド３の吸着ノズルが図示しない部品供給装置からチップ状電子部品を吸着して取り出し、前記ロータリテーブル２の間欠的な回転により当該電子部品を搬送してＸＹテーブル４の移動により所望の位置に位置決めされたプリント基板５上に該部品を装着するものである。
【０００９】
図２に示すように、ＸＹテーブル４はＸ軸駆動モータ８及びＹ軸駆動モータ９の運転により駆動され水平方向に移動するものである。また、上流側装置から受け渡されたプリント基板５は供給コンベア６に搬送されてＸＹテーブル４に移載され、ＸＹテーブル４上で電子部品１０の装着が終了したプリント基板５は排出コンベア７上に移載され下流装置側に排出搬送される。
【００１０】
プリント基板５はＸＹテーブル４上に図示しない固定部材で位置決め固定されるが、その位置は取付フレーム１１に取り付けられた基板認識カメラ１２により認識される。プリント基板５には円形状の位置決めマーク１３が通常対角を成す２隅に付されているが、これに限らず種々の数・形状でも良い。このマーク１３の位置からプリント基板５の原点の位置及び水平面内での回転方向（θ方向）の傾きが分るため原点及びＸＹ座標位置が分るものである。
【００１１】
次に、図３に基づき電子部品装着装置の制御ブロック図について説明する。２１は電子部品装着装置の装着に係る動作を統括制御する制御部としてのＣＰＵ、２２は電子部品の装着順序毎にプリント基板５内でのＸ方向、Ｙ方向及び角度位置情報や、各部品供給装置の配置番号情報等を格納するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）及び２３はＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）である。
【００１２】
そして、ＣＰＵ２１は前記ＲＡＭ２２に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ２１は、駆動回路２４を介して前記Ｘ軸駆動モータ８及びＹ軸駆動モータ９の駆動を制御している。
【００１３】
３１はインターフェース２５を介して前記ＣＰＵ２１に接続され画像処理に係る動作を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（画像処理部）、３２はＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、３３はＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）である。
【００１４】
そして、基板認識カメラ１２が撮像した位置決めマーク１３のマーク画像５０（図９参照）は画像メモリ３４に記憶され、画像メモリ３４に記憶された画像データはＣＰＵ３１により表示画像メモリ３５に記憶されてＣＲＴモニタ３６の画面に表示される。
【００１５】
また、ＣＰＵ３１はグラフィック・アイコン発生回路３７を制御し、前記モニタ３６に表示させるためのアウトライン表示５１（図１０参照）又は種々のアイコンの画像のデータを発生させる。アウトライン表示５１は円形状を呈しており、前記マーク画像５０と目合わせするために表示される。
【００１６】
また、ＣＰＵ３１にはカーソル位置表示回路３８を介してマウスカーソル表示回路３９が接続されており、マウスカーソル４０をモニタ３６の画面に表示させている。マウスカーソル４０の表示位置はカーソル位置表示回路３８に記憶されＣＰＵ３１が把握しており、またトラックボールなどのポインティングデバイス４１の操作によりインターフェース４２を介して位置の移動がなされる。
【００１７】
従って、表示画像メモリ３５に記憶された画像データ、グラフィック・アイコン発生回路３７で発生された画像データ及びカーソル位置表示回路３８に記憶された画像データがオア回路４３を通して重ね合わせられ、モニタ３６に表示される。即ち、基板認識カメラ１２が撮像した位置決めマーク１３の画像５０、グラフィック・アイコン発生回路３７で発生されるアウトライン表示５１はマウスカーソル表示回路３９で発生されるマウスカーソル４０と重ね合わせられて図１１のように表示される。
【００１８】
以上の構成により、以下動作について説明する。供給コンベア６がプリント基板５を搬送してＸＹテーブル４上に移載すると、該ＸＹテーブル４上で該プリント基板５は位置決め固定される。
【００１９】
次に、前記基板５上に当該基板種の位置決めマーク１３の設計上（理論上）の位置はＲＡＭ２２に記憶されているため（図４参照）、該マーク１３が基板認識カメラ１２の撮像画面の中央位置になるべくＸＹテーブル４が移動される。この移動はＣＰＵ２１が駆動回路２４を制御してＸ軸駆動モータ８、Ｙ軸駆動モータ９を駆動することによりなされる。
【００２０】
次に、基板認識カメラ１２が撮像した画像（図９参照）は画像メモリ３４に記憶され、ＣＰＵ３１が認識処理を実行し、実行結果が「ＯＫ」であれば座標が決定されて位置決めマーク１３（マーク１に相当）の実際の位置が認識される。このとき、撮像されたマーク画像５０からマークの形状判定に関するデータを抽出して（画像情報抽出）、マークテンプレート画像情報として形状・サイズがＲＡＭ３２に記憶される。
【００２１】
次にカメラ１２の中央にプリント基板５の対向する隅部に付された他の位置決めマーク１３（マーク２に相当）が位置するようにＸＹテーブル４が移動して、前述と同様にマーク１３の位置が認識処理され、同じく画像情報を抽出してマークテンプレート画像情報として形状・サイズがＲＡＭ３２に記憶される。
【００２２】
次に、この認識処理された２点の位置からプリント基板５のパターンの位置ずれ及びθ方向の角度ずれが算出され、図５に示すようにＲＡＭ２２に記憶される。即ち、プリント基板５のパターンの実際の原点位置及び角度ずれがＲＡＭ２２に記憶されることとなる。
【００２３】
次に、図４に示すような装着データに基づいて、電子部品１０が装着ヘッド３の吸着ノズルにより吸着され、ロータリテーブル２の間欠的な回転により搬送される。
【００２４】
図５に示す装着位置補正量が加味されて、吸着ノズルが装着すべき停止位置にプリント基板５の装着位置が臨むようにＸＹテーブル４が移動し、この停止位置に達した吸着ノズルが下降して該電子部品１０をプリント基板５上に装着する。
【００２５】
そして、装着データの装着ステップ毎にこの装着動作が繰り返され、１枚のプリント基板５への電子部品１０の装着が完了すると、該基板５は排出コンベア７により下流側装置に排出搬送される。
【００２６】
このようにして、前記プリント基板５の位置決めマーク１３の認識処理を行なった場合に、認識領域が広いために、本来の位置決めマーク１３の近傍にこれに類似の配線パターン４７があるときに、ＣＰＵ３１が認識エラーと判断し、目合わせモードに移行する。
【００２７】
即ち、図示しない警報装置により目合わせモードになったことが操作者に報知され、モニタ３６上に図１１に示すような画面が表示されるが、同時に目合わせモードになったことが表示されても良い。
【００２８】
次に、操作者は移動アイコン４５にマウスカーソル４０を合わせて適宜クリックすることにより、その示す矢印方向にマーク画像５０が移動する。このときＸＹテーブル４が移動するのであるが、ＸＹテーブル４を移動せずにアウトライン表示５１をグラフィック・アイコン発生回路３７の作動により移動させてもよい。画像メモリ３４はＸＹテーブル４を移動させる場合であれば、カメラ１２の走査毎にリアルタイムの画像を更新しながら取り込み、表示画像メモリ３５を介してモニタ３６に表示させるようにしてもよい。
【００２９】
このようにして、操作者が目合わせでマーク画像５０とアウトライン表示５１が一致したと判断したときに、操作者が「完了」と表示されたデータ取り込みアイコン４６にカーソル４０を合わせてクリックすることにより、目合わせは終了する。
【００３０】
そして、この目合わせの終了（「完了」をクリック）によりＸＹテーブル４の移動量が決定し、ＣＰＵ２１はこの移動量を基に図６に示すＲＡＭ２２に記憶された位置オフセットを「０、０」から「ｘｘ、ｘｘ」に変更し、また図１２に示すように「５」と表示された5ｍｍ角であったマーク毎の認識サーチ範囲４８を狭めるように変更し、認識処理を再実行する。このとき、ＣＰＵ２１は前記位置決めマーク１３のサイズより大きくマーク画像５０を完全に含められる程度のサイズにサーチ範囲４８を狭めるように変更し、認識処理を実行する。これにより、配線パターン４７の影響を除外して認識処理することが可能となり、認識の成功率を向上できる。また、目合わせだけでは表示の分解能やマーク画像５０とアウトライン表示５１とを一致させる作業における操作者の感覚のバラツキによって決定するマークの位置にずれが生じるが、再認識を実行することにより決定するマークの座標位置により高い精度で決定することができる。
【００３１】
そして、再実行の結果が「ＯＫ」であれば座標が決定され（マーク１３毎の位置が認識され）、画像情報が抽出される。マーク毎のずれ量をＣＰＵ３１が算出し、この座標が決定されれば、装着データの各ステップ毎の装着位置の補正量も決定し、これらを制御情報データとして図５に示すようにＲＡＭ２２に記憶し、以降の装着動作では補正された上で電子部品１０がプリント基板５上に装着される。
【００３２】
再実行の結果が認識エラーで「ＮＧ」であれば座標が決定され、前述したように制御情報データとして図５に示すようにＲＡＭ２２に記憶し、前記目合わせによって決定した移動量を用いて電子部品を装着してもよいし、プリント基板５への装着動作を中止してもよい。
【００３３】
また、以降の他のプリント基板５の認識処理を行なう場合には、前述のマーク毎に認識のサーチ範囲を狭めるように変更したときの位置とサイズを新しいサーチ範囲としてＲＡＭ２２に記憶すると共にこれを使用する。即ち、認識実行時のパラメータとして、ＲＡＭ２２に新たに記憶された位置オフセットとサーチ範囲を使用する。勿論、サーチ範囲を狭めるように変更した回数がＣＰＵ２１内の図示しないカウンタがＮ回とカウントしたときに、当該ＣＰＵ２１が当該Ｎ回分の集計をした結果に基づいてその位置オフセットとサーチ範囲の平均値を求めて、これを以降の認識実行時のパラメータとして使用してもよい。
【００３４】
更に、前述したようなデータを抽出した画像情報を基に、ＲＡＭ３２に記憶されたサーチに使用するパターンマッチのマークテンプレート画像情報を実画像から切り出した認識対象パターンの画像情報とマージし、これを当該ＲＡＭ３２に新たに記憶させ（図７参照）、以降の認識処理を行なう場合にはアップデートしたマークテンプレート画像情報を使用する。尚、この場合、マージするときの係数をプログラミング可能（パターンマッチの一致度により係数を変動させたり、認識結果が得られなくても低い係数でマージしたり等）にすることで、実画像の状態で認識実行精度を高めたり、特異なケースでマークテンプレート画像情報に影響を及ぼさないようにしたりすることができる。
【００３５】
更には、目合わせ用に表示されるマークのグラフィックとマーク画像の形状、サイズが一致していない場合は、実際に撮像された画像に近づけるように図６に示すマークデータを修正した後、再認識を実行することもできる。
【００３６】
尚、本実施形態では、認識領域が広すぎて、本来の位置決めマークの近傍にこれに類似の配線パターンがあるために認識エラーが発生するので、この場合に目合わせをし前記認識領域を狭めて再度認識処理するようにしたが、位置決めマークが認識領域に入らないために認識エラーが発生した場合には、認識領域を広げて適切な位置やサイズにして再度認識処理してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、プリント基板組立装置で認識処理する場合に、認識領域が不適切であるために、本来の位置決めマークの近傍にこれに類似の配線パターンがある場合や、位置決めマークが認識領域に入らない場合に認識エラーが発生したときに、目合わせをし、認識領域をマーク画像を完全に納められるサイズに狭め適切なサーチ範囲にして再度認識処理すると共に、該サーチ範囲で以降の他のプリント基板について認識処理するので、以降の認識処理の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品装着装置の斜視図である。
【図２】ＸＹテーブル部の斜視図である。
【図３】電子部品装着装置の制御ブロック図である。
【図４】装着データを示す図である。
【図５】制御情報データを示す図である。
【図６】認識実行時パラメータを示す図である。
【図７】認識内部パラメータを示す図である。
【図８】基板認識に関する動作を示すフローチャート図である。
【図９】モニタにマーク画像が表示された図である。
【図１０】モニタにアウトライン表示が表示された図である。
【図１１】目合わせモードになったときにモニタに表示された図である。
【図１２】目合わせしてサーチ範囲を狭めたときにモニタに表示された図である。
【図１３】従来の基板認識に関する動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
２          ロータリテーブル
３          装着ヘッド
４          ＸＹテーブル
５          プリント基板
１２        基板認識カメラ
１３        位置決めマーク
２１、３１  ＣＰＵ
２２、３２  ＲＡＭ
３６        モニタ
５０        マーク画像
５１        アウトライン表示
【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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