(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支持装置と、
前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載装装置と、
前記基板支持装置の上方に設けられ、前記基板を上方から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備し、
前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、
前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介して互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界深度相当量以下である
ことを特徴とする部材載装機器。
【請求項２】
基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支持装置と、
前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載装装置と、
前記載装装置を下方から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備し、
前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、
前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介して互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界深度相当量以下である
ことを特徴とする部材載装機器。
【請求項３】
前記撮像装置は、撮像対象を照明する照明部と、前記撮像対象からの光を通過させる光学系と、前記通過された光を受光して光電変換する光電変換部とを有し、
前記調整装置は、前記照明部と前記光学系と前記光電変換部とを一括して前記複数の移動機構により移動して前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項４】
前記撮像装置は、撮像対象からの光を通過させる光学系を有し、
前記調整装置は、前記光学系を前記複数の移動機構により移動して前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項５】
前記調整装置は、
前記直列接続された複数の移動機構のうち最も外側のものの前記移動部材に接続され、かつ前記撮像装置に接続された腕部材と、
前記複数の移動機構による前記腕部材の移動を支持・案内する案内部材と、
前記案内部材と、前記直列接続された複数の移動機構のうち前記腕部材に接続されたものとは反対側の最も外側のものの前記固定部材とを固定するフレーム部材と
をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項６】
前記複数の移動機構は、少なくとも、それらのうち前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が最大であるものが油圧または空圧のシリンダ機構であり、前記シリンダ機構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストンと前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材として機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記移動部材として機能し、
前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画されたいずれかの側に流体を供給する流体源と、
前記シリンダと前記流体源との間に設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側への前記流体の供給と前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された他方の側への前記流体の供給とを切換える弁装置と
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項７】
前記複数の移動機構は、それらの最大移動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする等比数列に従うことを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項８】
前記複数の移動機構は、それぞれ、前記固定部材に対する前記移動部材の移動が移動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を取ることを特徴とする請求項７記載の部材載装機器。
【請求項９】
前記複数の移動機構は、
それぞれ空圧シリンダ機構であり、前記空圧シリンダ機構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストンと前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材として機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記移動部材として機能し、かつ、
前記複数の移動機構の最大移動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする等比数列に従い、かつ、
前記複数の移動機構それぞれが、前記固定部材に対する前記移動部材の移動として移動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を取り、
前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側に駆動圧を供給可能な空圧力源と、
前記シリンダ内の前記一方の側への前記駆動圧の供給と停止とを切換える切換え部と、
前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された他方の側へ前記駆動圧より小さな圧力をレギュレート供給する低空圧力源と
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装機器。
【請求項１０】
前記撮像装置によって得られた撮像データを画像処理する画像処理部をさらに具備し、
前記調整装置は、前記画像処理された結果を用いて前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整することを特徴とする請求項１または２記載の部材載装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上や基板上の部品上に電子部品、クリーム半田、接着樹脂などの部材を載装する部材載装機器に係り、特に、載装の位置合わせや載装状態の確認、あるいは基板存在の確認などのため画像を取り込む撮像装置部が具備された部材載装機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に電子部品をマウントする表面実装機、基板上に所定パターンにクリーム半田などを印刷するスクリーン印刷機、実装部品を接着するための接着樹脂などを基板上に付着させるディスペンサなど各種の部材載装機器には、載装の位置合わせや載装状態の確認、あるいは基板存在の確認などを行なうための撮像装置部が設けられている場合がある。
【０００３】
このような撮像装置部のセンサデバイスには、微小な光電変換素子を集積してなるエリアセンサやラインセンサなどを用いることができる。また、撮像装置部には、撮像対象物に適当な照度を与えるため照明装置が併設される場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
撮像装置部から取り込まれる撮像対象物の認識は、近時の電子部品や実装パターンの微小化・微細化に伴ってますます高精度化が要求されている。このような高精度な認識のためには、ピント（焦点）ずれなく撮像対象物を忠実に撮像したデータを得る必要がある。ピントのずれた撮像データは情報に一定の欠落があるからである。
【０００５】
ピント状態を最良のものとするには、基板により厚さが異なる場合があることや同一の基板内であっても載装される部材の高さ寸法が必ずしも同一ではないことを考慮すると、撮像装置部における被写界深度方向の撮像位置特性の調整を基板や載装の部材ごとに行なう必要がある。したがって、このような撮像位置特性の調整を簡易かつ廉価な構成で実現することはひとつの課題となる。
【０００６】
また、撮像装置部は、撮像を行なっていないときには実際の撮像位置から退避する必要がある場合も考えられる。これは、撮像装置部が撮像する領域を比較的小さくして精度よく撮像対象物を捉えることと、簡易な構成の光学系との両立を考慮すると、撮像対象物と撮像装置部との距離が必然的に近くなるからである。このような撮像対象物と近接した状態は、撮像装置が実際に撮像を行なっていないときには解消した方が適切な場合もあり得る。したがって、このような場合に対応するため、撮像装置部を簡易かつ廉価な構成で退避し得るようにすることはひとつの課題となる。
【０００７】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、基板上や基板上の部品上に電子部品、クリーム半田、接着樹脂などの部材を載装する部材載装機器において、被写界深度方向の撮像位置の特性調整、または撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構成で行なうことが可能な撮像装置部を具備する部材載装機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支持装置と、前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載装装置と、前記基板支持装置の上方に設けられ、前記基板を上方から撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備し、前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介して互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界深度相当量以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、基板をほぼ水平姿勢で支持し得る基板支持装置と、前記基板支持装置の上方に設けられ、少なくとも水平方向に移動して前記支持された基板上に部材を載装する載装装置と、前記載装装置を下方から撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続して設けられ、前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置とを具備し、前記調整装置は、固定部材と前記固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有し、前記複数の移動機構は、それぞれの前記移動部材を介して互いに直列に接続され、かつ前記複数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が前記撮像装置の被写界深度相当量以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の部材載装機器には、代表的なものとして、表面実装機（マウンタ）、スクリーン印刷機、ディスペンサが挙げられる。これらにおける「部材」としては、したがって、表面実装機では、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣ（integrated circuit）などの電子部品、スクリーン印刷機では、クリーム半田、抵抗ペーストなどのペースト状組成物、ディスペンサでは、接着樹脂、界面活性剤などの塗布剤を挙げることができる。
【００１１】
載装装置は、表面実装機では、一般にヘッドユニットと呼ばれているものに相当し、電子部品装着用の例えば複数の吸着ヘッドを具備する。このヘッドユニットは、例えば、全体としてＸ軸（左右）、Ｙ軸（前後）方向に移動可能に構成され、かつそれぞれの吸着ヘッドがＺ軸（上下）方向およびＲ軸（垂直軸回り）方向に昇降または回転可能に構成される。これにより、電子部品を部品フィーダから吸着し基板上の所定の位置に載置する。
【００１２】
また、載装装置は、スクリーン印刷機では、一般にスキージユニットと呼ばれているものに相当し、スクリーンマスクと、ペースト状組成物をスクリーンマスクの貫通穴（ピット）を通して基板に印刷付着させるスキージとを具備する。スキージは、例えば、スクリーンマスクを前後方向（Ｙ方向）に線状に押圧しながら、左右方向（Ｘ方向）の一方向（双方向でもよい）に移動する。これにより、スクリーンマスク上に存在するペースト状組成物を貫通穴を通して基板側に導く。
【００１３】
また、載装装置は、ディスペンサでは、一般にディスペンサヘッドと呼ばれているものに相当し、塗布剤を吐出する例えば複数のノズルを具備する。このディスペンサヘッドは、例えば、全体としてＸ軸（左右）、Ｙ軸（前後）方向に移動可能に構成され、かつそれぞれのノズルがＺ軸（上下）方向に昇降可能に構成される。これにより、所定の塗布剤を基板上の所定の位置に塗布付着させる。
【００１４】
基板を上方から撮像する撮像装置は、例えば、基板上のマーク（フィデューシャルマーク）を認識することによる基板の存在確認や正確な基板の支持位置の検出、あるいは部材載装後における基板上への部材載装状態の確認を行なうため設けられる。また、載装装置を下方から撮像する撮像装置は、例えば、載装装置が載装すべき部材を保持した状況を確認するため設けられる。
【００１５】
撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置は、固定部材と固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有しており、それらの移動機構がそれぞれの移動部材を介して互いに直列に接続されている。これにより、移動機構全体としての動作は各移動機構の動作が加算されたものとなり、必要な移動ストロークに応じて選択的に廉価な移動機構を動作させることが可能である。例えば、大きな移動ストロークには油空圧シリンダ機構を、小さな移動ストロークには電気サーボ機構を用いるなどである。
【００１６】
また、複数の移動機構のうちのひとつあるいは２つさらには３つなど複数のものにおける移動部材の固定部材に対する移動ストローク量が、撮像装置の被写界深度相当量以下であることからピント調整も十分な品質まで行なうことができる。なお、ここで「相当量」とは、撮像装置において、被写界深度方向に被写界深度の寸法だけその撮像位置を変化させるための移動部材の移動ストローク量、という意味である。
【００１７】
なお、前記複数の移動機構は、少なくともそのひとつが電磁ソレノイドであることや、少なくともそのひとつが圧電素子であることが可能である。これらは、移動機構として用いることができる機構の例である。
【００１８】
以上により、撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性調整、または撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構成で行なうことが可能である。
【００１９】
実施態様としては、前記撮像装置は、撮像対象を照明する照明部と、前記撮像対象からの光を通過させる光学系と、前記通過された光を受光して光電変換する光電変換部とを有し、前記調整装置は、前記照明部と前記光学系と前記光電変換部とを一括して前記複数の移動機構により移動して前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する。
【００２０】
照明部と光学系と光電変換部とを一括して移動することにより、撮像対象物の高さ方向の位置変位に対応するものである。これによれば、撮像対象物の高さ方向の位置が変化した分、照明部と光学系と光電変換部とが一括して移動するので、撮像対象物に対する照明角度や撮像倍率が変化しない。よって、撮像データとしてより一定したものが得られるので画像処理の負担も軽減できる可能性がある。
【００２１】
また、実施態様として、前記撮像装置は、撮像対象からの光を通過させる光学系を有し、前記調整装置は、前記光学系を前記複数の移動機構により移動して前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する。
【００２２】
光学系を移動することにより、撮像対象物の高さ方向の位置変位に対応してピントの合った画像を得るものである。移動させる対象を撮像装置のうち光学系に限ることにより実現できるので、移動機構の力学的仕様として小さなもので済む。
【００２３】
また、実施態様として、前記調整装置は、前記直列接続された複数の移動機構のうち最も外側のものの前記移動部材に接続され、かつ前記撮像装置に接続された腕部材と、前記複数の移動機構による前記腕部材の移動を支持・案内する案内部材と、前記案内部材と、前記直列接続された複数の移動機構のうち前記腕部材に接続されたものとは反対側の最も外側のものの前記固定部材とを固定するフレーム部材とをさらに有する。移動部材の移動と撮像装置の移動とを確実に行なうための機構例である。
【００２４】
また、実施態様として、前記複数の移動機構は、少なくとも、それらのうち前記移動部材の前記固定部材に対する移動ストローク量が最大であるものが油圧または空圧のシリンダ機構であり、前記シリンダ機構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストンと前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材として機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記移動部材として機能し、部材載装装置として、前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画されたいずれかの側に流体を供給する流体源と、前記シリンダと前記流体源との間に設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側への前記流体の供給と前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された他方の側への前記流体の供給とを切換える弁装置とをさらに具備する。
【００２５】
移動ストローク量が最大である移動機構を油空圧シリンダ機構で構成し、撮像装置の大きな移動をこれにより行なうものである。これにより、高価な電気サーボ機構を用いることなく例えば撮像装置の退避を迅速かつ廉価に行なうことができる。
【００２６】
また、実施態様として、前記複数の移動機構は、それらの最大移動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする等比数列に従う。２を公比とする等比数列とすることで、移動機構それぞれの制御を２値制御として単純化し得る。
【００２７】
すなわち、ここで、前記複数の移動機構は、それぞれ、前記固定部材に対する前記移動部材の移動が移動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を取るようにできる。
【００２８】
また、実施態様として、前記複数の移動機構は、それぞれ空圧シリンダ機構であり、前記空圧シリンダ機構は、シリンダと前記シリンダ内を往復動するピストンと前記ピストンに接続され前記シリンダ外に突出するピストンロッドとを有し、前記シリンダは前記固定部材として機能し、前記ピストンおよびピストンロッドは前記移動部材として機能し、かつ、前記複数の移動機構の最大移動ストローク量の並びがほぼ２を公比とする等比数列に従い、かつ、前記複数の移動機構それぞれが、前記固定部材に対する前記移動部材の移動として移動変位なし時と移動変位あり時のふたつの状態を取り、部載載装装置として、前記シリンダに接続して設けられ、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された一方の側に駆動圧を供給可能な空圧力源と、前記シリンダ内の前記一方の側への前記駆動圧の供給と停止とを切換える切換え部と、前記シリンダ内の前記ピストンにより区画された他方の側へ前記駆動圧より小さな圧力をレギュレート供給する低空圧力源とをさらに具備する。
【００２９】
複数の移動機構に空圧シリンダ機構を用い、その最大移動ストローク量の並びをほぼ２を公比とする等比数列とし、空圧シリンダ機構の制御を２値制御としてストローク移動させるための機構例である。
【００３０】
また、実施態様として、本発明に係る部材載装機器は、前記撮像装置によって得られた撮像データを画像処理する画像処理部をさらに具備し、前記調整装置は、前記画像処理された結果を用いて前記撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する。
【００３１】
撮像データを画像処理することにより例えばピントが合っているか否かを検出できる。そこで、その結果を用いて撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するものである。これにより、一層ピントの合った状態に至らせることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す図である。図１は、平面図であり、図２は正面図である。
【００３３】
図１および図２に示すように、この表面実装機は、基台１、コンベア２、部品供給部３、テープフィーダ４、ヘッドユニット５、ヘッドユニット支持部材６、Ｙ軸固定レール７、Ｘ軸ガイド部材８、Ｙ軸サーボモータ９、Ｙ軸ボールネジ１０、Ｘ軸サーボモータ１１、Ｘ軸ボールネジ１２、固定カメラ１５、移動カメラ１６、固定カメラ調整機構１７、移動カメラ調整機構１８を具備する。ヘッドユニット５は、複数の吸着ヘッド１３、複数の吸着ノズル１４を有する。
【００３４】
基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配設され、プリント基板Ｐがコンベア２上を搬送されて図示省略のクランプ機構により所定の装着作業位置で停止されるようになっている。コンベア２のＹ方向外側にはそれぞれ部品供給部３が配置される。部品供給部３には各種部品を供給するための多数のテープフィーダ４が配置され、テープフィーダ４は、隣接してかつおのおの位置決めされた状態で固定されている。
【００３５】
各テープフィーダ４は、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサなどの小片状電子部品を所定間隔おきに収納・保持したテープがリール（図示省略）から導出されるように構成され、吸着ヘッド１３により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００３６】
基台１の上方にはヘッドユニット５が装備され、ヘッドユニット５は、以下のように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成されている。
【００３７】
すなわち、基台１には、ヘッドユニット５の支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、支持部材６上にヘッドユニット６がＸ軸方向のガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９によりボールネジ１０を介して支持部材６のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１１によりボールネジ１２を介してヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになっている。
【００３８】
ヘッドユニット５には、部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が具備されており、この例では６本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向の移動およびＲ軸（吸着ノズル１４の中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータ（図示省略）によりこの昇降および回転がなされる。各吸着ヘッド１３のＺ軸下端には吸着ノズル１４が設けられ、部品吸着時に図示省略の負圧供給手段から各吸着ノズル１４に負圧が供給される。これにより、吸引力で部品が吸着ノズル１４に吸着される。
【００３９】
ヘッドユニット５には、さらに、移動カメラ調整機構１８を介して、ＣＣＤ（charge coupled device）エリアセンサを撮像素子とする移動カメラ１６が設けられている。この移動カメラ１６は、プリント基板Ｐの作業位置での停止後に、基板に印されたマーク（フィデューシャルマーク）を撮像し、これにより、基板の存在確認や正規の位置からのずれの検出を行なう。さらに、基板上に部品を搭載した後の搭載状況の確認をも行なうものである。基板の検出された正規の位置からのずれについては、吸着ヘッド１３により部品を基板Ｐ上に搭載するときに吸着ヘッド１３の位置を補正するため利用される（この補正値は後述するがδ１と表記する。）。
【００４０】
移動カメラ調整機構１８は、移動カメラ１８の被写界深度方向（つまり図ではＺ方向）の撮像位置特性を調整し、また、移動カメラ１８をＺ方向上方に退避するための機構部である。この機構の詳細については後述する。
【００４１】
ヘッドユニット５の可動エリア内であって基台１上の部品供給部３近傍かつコンベア２に対して線対称となる２箇所には、それぞれ、固定カメラ調整機構１７を介して、ラインセンサを撮像素子とする固定カメラ１５が設けられる。固定カメラ１５は、部品吸着後における吸着ヘッド１３を下方から撮像し、その撮像データから、部品が各ノズル１４に正確に吸着されたかを検出しさらに吸着位置ずれの検出を行なうためのものである。検出された吸着位置ずれは、吸着ヘッド１３により部品を基板Ｐ上に搭載するときの吸着ヘッド１３の位置を補正するため利用される（この補正値は後述するがδ２と表記する。）。
【００４２】
固定カメラ調整機構１７は、固定カメラ１５の被写界深度方向（つまり図ではＺ方向）の撮像位置特性を調整するための機構部である。この機構の詳細については後述する。
【００４３】
なお、移動カメラ１６および固定カメラ１５には、後述するように、撮像対象物を照明する専用の照明部が設けられている。
【００４４】
図３は、図１および図２に示した表面実装機における移動カメラ１６と移動カメラ調整機構１８の構成例を示す図である。
【００４５】
図３に示すように、移動カメラ１６は、光電変換部１６１、光学系１６２、照明装置１６３、レーザ光源１６７を有する。照明装置１６３は、プリズム１６４、ＬＥＤ（light emitting diode）１６５、ハーフミラー１６６を具備する。
【００４６】
また、移動カメラ調整機構１８は、フレーム１９１、シリンダ１９２、ピストン１９３、ピストンロッド１９４、腕部材（ブラケット）１９５、係合部材１９６、サーボモータ１９７、被案内部材１９８、係合部材１９９、ボールネジ２００、エンコーダ２０１、ガイドレール（案内部材）２０２を有する。移動カメラ調整機構１８のシリンダ１９３には、ピストン１９３で隔てられる両内部空間に空圧を供給する流体源１９が弁装置２０を介して接続される。
【００４７】
照明装置１６３は、図下方向に位置する撮像対象を照明するものである。外形としては、ほぼ正方断面の筒状になっており、筒の各内壁にはプリズム１６４が図示のようにその斜面が斜め下方向に向くように設けられる。プリズム１６４の上水平面に対向してはＬＥＤ１６５が設けられており、ＬＥＤ１６５の放つ光は、プリズム１６４の上水平面に入射してその内部を通過し、さらに斜面で屈折して斜め下方向に射光される。これにより、撮像対象をまんべんなく照明する。
【００４８】
さらに、照明装置１６３には、筒中央付近に４５度の傾きでハーフミラー１６６が設けられる。ハーフミラー１６６の水平方向隣接部にはやはりＬＥＤ１６５が設けられており、このＬＥＤ１６５の放つ光は、ハーフミラー１６６で反射されて下方向に射光される。これにより撮像対象は撮像方向からも照明される。
【００４９】
撮像対象からの反射光は、照明装置１６３の筒中央付近を下から上に、ハーフミラー１６６を突き抜けて、光学系１６２を介して光電変換部１６１に達する。
【００５０】
光学系１６２は、撮像対象からの光を受けて光電変換部１６１に存在するＣＣＤエリアセンサ上に結像をするものである。また、光電変換部１６１は、結像されたエリア光学像を電気信号に変換するものである。
【００５１】
レーザ光源１６７は、撮像対象に斜め方向にレーザ光１６８を照射するものである。照射することによる機能については後述する（図４）。
【００５２】
移動カメラ調整機構１８のフレーム１９１は、移動機構としてのシリンダ１９２およびピストン１９３、ピストンロッド１９４について、そのうちの固定部材としてのシリンダ１９２を固定し、かつ、ガイドレール２０２を固定するものである。
【００５３】
シリンダ１９２は、上記のようにフレーム１９１に固定され、内部に位置する移動部材としてのピストン１９３およびピストンロッド１９４に上下方向の動きを提供するものである。
【００５４】
ピストンロッド１９４のピストン１９３とは反対側の端部には、移動機構としての係合部材１９６、サーボモータ１９７、被案内部材１９８、係合部材１９９、ボールネジ２００、エンコーダ２０１が接続される。このうち、係合部材１９６は、直接的にピストンロッド１９４に接続され、この移動機構の固定部材の一部となる。固定部材としての係合部材１９６には、固定部材の他の部分であるサーボモータ１９７が取り付けられており、サーボモータ１９７の回転軸には、ボールネジ２００の一端が結合しこれを回転可能としている。
【００５５】
ボールネジ２００の他端は、固定部材のさらに他の部分である係合部材１９９に回転可能に支持されており、また、ボールネジ２００の回転を検出するエンコーダ２０１に接続されている。サーボモータ１９７とエンコーダ２０１は、それぞれ、サーボ機構のアクチュエータとセンサとして機能する。
【００５６】
ボールネジ２００のネジ部には、移動部材としての被案内部材１９８が係合されており、被案内部材１９８には、移動カメラ１６を支持する腕部材１９５が接続さている。また、被案内部材１９８は、ガイドレール２０２に案内・支持され、図上、上下方向の移動が可能になっている。なお、被案内部材１９８の上下移動を円滑にするため係合部材１９６および同１９９についてもガイドレール２０２により案内・支持されるように構成している。
【００５７】
シリンダ１９２の内部であって、ピストン１９３により区画された両空間には、流体源１９から弁装置２０を介して空気圧が供給され得る。弁装置２０は、上記両空間のうち一方に空気圧を供給し、他方の空間からの空気の排出を自在にするためのものである。なお、流体源１９は、油圧源としてもよい。
【００５８】
以上のような移動カメラ調整機構１８の構成により、移動カメラ１６の上下方向の移動は、大ストロークについてはシリンダ１９２およびピストン１９３の動作により、小ストロークについてはサーボモータ１９７の動作により行なうことができる。このようなストローク量による分担により、サーボモータ１９７は小型化され、かつ、移動カメラ１６の撮像位置からの退避も高速に行なうことができる。
【００５９】
また、サーボモータ１９７のサーボ動作により移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性も、撮像対象の高さに合わせて正確に変えることができる。すなわち、被案内部材１９８の係合部材１９６などに対する移動ストローク量を移動カメラ１６の被写界深度以下の精度で制御可能に構成することにより、ピントの合った撮像データを得ることができる。
【００６０】
さらに、撮像対象の高さ方向位置の変化に合わせて、照明装置１６３と光学系１６２と光電変換部１６１とを一括して移動することにより、撮像対象に対する照明角度や撮像倍率が一定に保たれる。よって、撮像データとしてより一定したものが得られるので画像処理の負担も軽減できる可能性がある。
【００６１】
図４は、図３に示した移動カメラ１６に設けられたレーザ光源１６７の機能を説明するための図である。図４において、図３で説明した構成要素には同一の番号を付してある。
【００６２】
すでに述べたようにレーザ光源１６７は、撮像対象に対して斜め上方からレーザ光１６８を照射するものである。このような照射を行なうと、基板Ｐ上に搭載された部品２１、２２の高さにより、移動カメラ１６が捉えるレーザスポットＡ、Ｂの位置（Ｘ方向位置）が異なる。そこで、この位置を手掛かりに、搭載部品の上面と移動カメラ１６との距離を、移動カメラ調整機構１８により調整する。
【００６３】
例えば、レーザスポットは移動カメラ１６により得られた撮像データに捉えられるので、あらかじめピントが合っている場合のレーザスポットのＸ方向位置との比較を行なうようにする。そして、その差分に基づいて移動カメラ調整機構１８を動作させ、搭載部品の上面と移動カメラ１６との距離をピントの合うものにする。このようなオートフォーカス機能に要するデータ処理についてはさらに後述する（図９）。
【００６４】
図５は、図１および図２に示した表面実装機における固定カメラ１５と固定カメラ調整機構１７の構成例を示す図である。
【００６５】
図５に示すように、固定カメラ１５は、光電変換部１５１、光学系１５２、照明装置１５３を有する。照明装置１５３は、プリズム１５４、ＬＥＤ１５５、ハーフミラー１５６を具備する。
【００６６】
また、固定カメラ調整機構１７は、フレーム１７１、腕部材（ブラケット）１７２、ガイドレール（案内部材）１７３、被案内部材１７４、シリンダ１７５、１７８、１８１、ピストン１７６、１７９、１８２、ピストンロッド１７７、１８０、１８３を有する。
【００６７】
固定カメラ調整機構１７のシリンダ１７５、１７８、１８１には、それぞれ、ピストン１７６、１７９、１８２で隔てられる一方の内部空間に一定空圧を供給する空圧源２８がレギュレータ２７を介して接続される。また、他方の内部空間には、それぞれ、高空圧を供給または停止する切換え部２３、２４、２５を介して高空圧源２６が接続される。
【００６８】
照明装置１５３は、図上方向に位置する撮像対象を照明するものである。外形としては、ほぼ正方断面の筒状になっており、筒の各内壁にはプリズム１５４が図示のようにその斜面が斜め上方向に向くように設けられる。プリズム１５４の下水平面に対向してはＬＥＤ１５５が設けられており、ＬＥＤ１５５の放つ光は、プリズム１５４の下水平面に入射してその内部を通過し、さらに斜面で屈折して斜め上方向に射光される。これにより、撮像対象をまんべんなく照明する。
【００６９】
さらに、照明装置１５３には、筒中央付近に４５度の傾きでハーフミラー１５６が設けられる。ハーフミラー１５６の水平方向隣接部にはやはりＬＥＤ１５５が設けられており、このＬＥＤ１５５の放つ光は、ハーフミラー１５６で反射されて上方向に射光される。これにより撮像対象は撮像方向からも照明される。
【００７０】
撮像対象からの反射光は、照明装置１５３の筒中央付近を上から下に、ハーフミラー１５６を突き抜け、光学系１５２を介して光電変換部１５１に達する。
【００７１】
光学系１５２は、撮像対象からの光を受けて光電変換部１５１に存在するＣＣＤラインセンサ上に結像をするものである。また、光電変換部１５１は、結像されたライン光学像を電気信号に変換するものである。
【００７２】
なお、この固定カメラ１５は、図示のように、照明装置１５と光電変換部１５１との相対位置がフレーム１７１により固定され、光学系１５２のみが腕部材１７２により上下方向に移動可能とされているものである。これにより、撮像対象の高さ方向の位置変位に対応してピントの合った画像を得ることができる。また、移動する対象が固定カメラ１５のうち光学系１５２に限られるので、移動機構の力学的仕様が小さなもので済む利点がある。
【００７３】
固定カメラ調整機構１７のフレーム１７１は、移動機構としてのシリンダ１８１およびピストン１８２、ピストンロッド１８３（以下、「シリンダ１８１およびピストン１８２、ピストンロッド１８３」を「シリンダ１８１等」という場合がある。）について、そのうちの固定部材としてのシリンダ１８１を固定し、かつ、ガイドレール１７３を固定するものである。
【００７４】
シリンダ１８１は、上記のようにフレーム１７１に固定され、内部に位置する移動部材としてのピストン１８２およびピストンロッド１８３に上下方向の動きを提供するものである。
【００７５】
また、他の移動機構としてのシリンダ１７８およびピストン１７９、ピストンロッド１８０（以下、これらを「シリンダ１７８等」という場合がある。）は、そのうちの固定部材としてのシリンダ１７８が、上記ピストンロッド１８３に接続され、シリンダ１７８は、内部に位置する移動部材としてのピストン１７９およびピストンロッド１８０に上下方向の動きを提供する。
【００７６】
また、さらに他の移動機構としてのシリンダ１７５およびピストン１７６、ピストンロッド１７７（以下、これらを「シリンダ１７５等」という場合がある。）は、そのうちの固定部材としてのシリンダ１７５が、上記ピストンロッド１８０に接続され、シリンダ１７５は、内部に位置する移動部材としてのピストン１７６およびピストンロッド１７７に上下方向の動きを提供する。
【００７７】
なお、以上説明のピストン１７６、１７９、１８２の移動ストローク量は、その並びがほぼ２を公比とする等比数列に従うように設定される。
【００７８】
ピストンロッド１７７のピストン１７６とは反対側の端部には、被案内部材１７４が接続されており、被案内部材１７４には、固定カメラ１５の光学系１５２を支持する腕部材１７２が接続さている。また、被案内部材１７４は、ガイドレール１７３に案内・支持され、図上、上下方向の移動が可能になっている。
【００７９】
シリンダ１７５、１７８、１８１の内部であって、ピストン１７６、１７９、１８２により区画された一方の空間には、空圧源２８からレギュレータ２７を介して一定の空気圧が供給されている。レギュレータ２７は、空圧源２８から一定圧を作り出すものである。
【００８０】
シリンダ１７５、１７８、１８１の内部であって、ピストン１７６、１７９、１８２により区画された他方の空間には、それぞれ、切換え部２３、２４、２５を介して高空圧源２６から高圧（レギュレータ２７の出力側より高圧）が供給され得る。ここで、切換え部２３、２４、２５それぞれは、図示のように、入力信号の状態（１／０）により高空圧源２６の高圧の供給／停止を切換えることができる。供給される場合には、ピストン１７６、１７９、１８２は、それぞれ図示とは反対側のシリンダ１７５、１７８、１８１端部に位置する。停止される場合には、空圧源２８およびレギュレータ２７のはたらきにより図示の状態となる。
【００８１】
以上のような固定カメラ調整機構１７の構成により、光学系１６２の上下方向の移動は、切換え部２３、２４、２５に入力される３ビットの信号によりなされることなる。これは、移動機構としてのシリンダ１７５、１７８、１８１等が直列に接続され、その最も外側の部材に光学系１５２を支持する腕部材１７２が接続されているからである。そして、ピストン１７６、１７９、１８２の移動ストローク量が、その並びとしてほぼ２を公比とする等比数列に従うように設定されるからである。
【００８２】
このような固定カメラ調整機構１７の構成では、固定カメラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性を、３ビットの信号により、撮像対象の高さに合わせて正確に変えることができる。すなわち、最も移動ストローク量が小さいピストン１８２の移動ストローク量を固定カメラ１５の被写界深度相当量（例えば２ｍｍ）以下に設定することにより、固定カメラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性を被写界深度以下の分解能で調整しピントの合った撮像データを得ることができる。
【００８３】
なお、移動機構の直列数を３ではなく２や４以上とすることによっても、撮像対象の高さ変化に対応する範囲が変化するのみで、同様に、固定カメラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性を被写界深度以下で調整することができる。また、ピストン１８２にみではなく、ピストン１７６、１７９のうちひとつあるいは両方を固定カメラ１５の被写界深度相当量以下に設定してもよい。
【００８４】
次に、上記の表面実装機の制御部について図６を参照して説明する。図６は、本発明の一実施形態たる表面実装機の制御系の構成を示すブロック図である。同図においてすでに説明した構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。なお、図示した制御系の構成には、発明の実施形態として重要性の小さい部分を省略しているところがある（例えばコンベア２の制御など）。
【００８５】
図６に示すように、制御装置３０は、統括制御部３５、そのための記憶部３７、画像処理部３３、そのための記憶部３４、移動カメラ１６を操作するサーボモータ１９７およびエンコーダ２０１並びに弁装置２０とのインターフェース３１、固定カメラ１５を操作する切換え部２３、２４、２５へのインターフェース３６、Ｘ軸サーボ装置などサーボ装置とのインターフェース３２を有する。
【００８６】
移動カメラ１６には、すでに説明したように、シリンダ１９２の作用とサーボモータ１９７およびエンコーダ２０１の作用とが及ぶ。シリンダ１９２は、弁装置２０を介して、制御装置３０のインターフェース３１との接続がなされる。また、サーボモータ１９７、エンコーダ２０１も同様に制御装置３０と接続がなされる。
【００８７】
固定カメラ１５には、すでに説明したように、シリンダ１７５、１７８、１８１の作用が及ぶ。シリンダ１７５、１７８、１８１は、切換え部２３、２４、１５を介して制御装置３０のインターフェース３６との接続がなされる。なお、固定カメラ１５は、上記の例では表面実装機の２箇所に設けられているが、他方のものも同様に制御装置３０に接続されている。
【００８８】
インターフェース３２は、図示のように、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０（Ｚ軸サーボ装置４１、…、Ｒ軸サーボ装置４２、…）との接続を有する。Ｘ軸サーボ装置４３は、図１、図２におけるＸ軸サーボモータ１１を含む構成であり、Ｙ軸サーボ装置４４は、同図のＹ軸サーボモータ９を含む構成である。
【００８９】
統括制御部３５は、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０、弁装置２０、サーボモータ１９７、切換え部２３、２４、２５の動作を統括的に制御するため処理を行なうものである。実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成され得る。
【００９０】
記憶部３７は、統括制御部３５が行なう処理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、統括制御部３５から情報が出し入れされる。
【００９１】
画像処理部３３は、移動カメラ１６、固定カメラ１５で得られた撮像データを処理し、これにより撮像データに含まれる情報を認識して統括制御部３５に供給するものである。認識する情報については、後述する。なお、画像処理部３３も、実体的には、マイクロプロセッサなどのハードウエアと制御プログラムなどのソフトウエアとにより構成され得る。
【００９２】
記憶部３４は、画像処理部３３が行なう処理に必要な情報を記憶するものである。必要に応じて、画像処理部３３から情報が出し入れされる。
【００９３】
インターフェース３１は、統括制御部３５が処理することにより生成された制御信号を弁装置２０またはサーボモータ１９７に出力するためのインターフェースである。なお、エンコーダ２０１からは、サーボ機構のセンサ出力としてエンコード信号がインターフェース３１に導かれる。
【００９４】
インターフェース３６は、統括制御部３５が処理することにより生成された３ビットの制御信号を切換え部２３、２４、２５に出力するためのインターフェースである。
【００９５】
インターフェース３２は、統括制御部３５が処理することにより生成されたサーボ制御信号を、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４、ヘッドユニット部サーボ装置４０に出力し、また、これらのサーボ装置４３、４４、４０からのセンサ出力を入力するためのインターフェースである。
【００９６】
次に、図６に示した制御系による、図１、図２に示した表面実装機の動作について図７をも参照して説明する。図７は、図６に示した制御系による、図１、図２に示した表面実装機の動作フローを示す流れ図である。
【００９７】
まず、すでに表面実装機で部品がすべて搭載されたプリント基板Ｐがコンベア２により搬出され、部品未搭載のプリント基板Ｐが新たにコンベア２により搬入され所定位置にクランプされる（ステップ５１）。そして、搭載済みリストが初期化される（ステップ５２）。搭載済みリストは、記憶部３７に記憶・保持されている。
【００９８】
次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４により移動カメラ１６を基板上に移動する（ステップ５３）。そして、必要なら移動カメラ１６について移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板のマークを撮像する（ステップ５４）。撮像された画像を、撮像データ１とする。なお、ステップ５４の詳細については、後述する。
【００９９】
次に、撮像データ１を画像処理部３３により処理し、基板マークを認識することにより、基板の位置ずれ（Ｘ方向、Ｙ方向、ＸＹ平面に垂直な軸回りのθ方向）を検出し、検出された位置ずれから各部品の搭載位置補正値δ１が求められる。補正値δ１は、統括制御部３５に渡されて記憶部３７に格納・記憶される（ステップ５５）。
【０１００】
次に、統括制御部３５により搭載済リストが調べられ未搭載データの有無が判断される（ステップ５６）。未搭載データがなくなればすべての部品の搭載が完了しているので、この基板については搭載確認（搭載検査）工程に移行する（ステップ６６、６７）。搭載確認工程については、後述する。未搭載データがある場合には、統括制御部３５により、そのデータを検索し実装順序などの作業手順を決定する（ステップ５７）。
【０１０１】
次に、決定された作業手順に従って、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、吸着ヘッド１３を部品吸着位置に移動させて部品を吸着する（ステップ５８）。この部品吸着は、所定のすべてのノズル１４に部品が吸着されるよう繰り返される（ステップ５９）。なお、この吸着動作における吸着ヘッド１３の吸着位置制御は、後述する固定カメラ１５の撮像によって検出される吸着ヘッド１３の位置ずれを考慮に入れて、部品に対しての吸着ヘッド１３の位置ずれが小さくなるように制御して行なってもよい。
【０１０２】
次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、ヘッドユニット６を固定カメラ１５上に移動する（ステップ６０）。この例では、固定カメラ１５は前述のようにラインカメラである。そして、必要なら固定カメラ１５について固定カメラ調整機構１７をＺ方向調整し、ライン方向と直交する方向（Ｘ方向）にヘッドユニット５を走査するように移動して、部品が吸着された吸着ヘッド１３を撮像する。この撮像された画像を撮像データ２とする（ステップ６１）。なお、このステップ６１の詳細については、後述する。
【０１０３】
次に、撮像データ２を画像処理部３３により処理し、吸着された部品を認識することにより、吸着部品の位置ずれを検出し、検出された位置ずれから各吸着部品の搭載位置補正値δ２が求められる（ステップ６２）。補正値δ２は、統括制御部３５に渡されて記憶部３７に格納・記憶される。そして、統括制御部３５により、上記で求められ保持された補正値δ１と補正値δ２とから、最終的な搭載位置補正値となるδ（＝δ１＋δ２）を求めこれを記憶部２７に記憶・保持する（ステップ６３）。
【０１０４】
次に、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、吸着ヘッド１３を補正された搭載位置に移動させて部品を装着する（ステップ６４）。この部品装着は、所定のすべてのノズル１４について繰り返される（ステップ６５）。所定のすべてのノズル１４について装着が完了すると、ステップ５６に戻り未搭載データについて同様に動作・処理が行なわれる。
【０１０５】
未搭載部品がすべてなくなった後には、搭載確認工程が実行される。このため、Ｘ軸サーボ装置４３、Ｙ軸サーボ装置４４を制御して、移動カメラ１６を基板上方に位置させる（ステップ６６）。そして、必要なら移動カメラ１６について移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板面を撮像する（ステップ６７）。このＺ方向調整は、搭載された部品の高さ方向に応じるものである。なお、このステップ６７の詳細については後述する。
【０１０６】
ここで、「必要なら移動カメラ１６について移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板のマークを撮像するステップ」（ステップ５４）の詳細について、図８を参照して説明する。図８は、図７おけるステップ５４の詳細な処理の一例を示す流れ図である。
【０１０７】
まず、統括制御部３５により、移動カメラ１６についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか否かが判断される（ステップ５４１）。この条件はあらかじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。例えば、プリント基板を今までとは別の品種に切換えたときなどの条件とすることができる。この条件が成立していない場合は、後述するステップ５４４の処理に移行する。
【０１０８】
条件が成立している場合には、移動カメラ調整機構１８の調整として以下の処理を行なう。すなわち、基板の厚さ情報を記憶部３７から取り出し（ステップ５４２）、その情報により、サーボモータ１９７を制御し移動カメラ１６のＺ方向調整を行う（ステップ５４３）。この処理は、基板の厚さにより、印されたマークの高さ位置が変化することに対応して移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するものである。
【０１０９】
次に、このＺ方向調整がされた移動カメラ１６により基板マークを撮像する（ステップ５４４）。このような撮像により基板の厚さによらずピントのより合った撮像データを得ることができる。なお、この例では、シリンダ１９２については、最初に撮像のためピストン１９３が最も下方に位置するようにされた後はそのままの状態を維持するようにしている。これは、ピストン１９３が最も下方に位置する場合が撮像状態であり、ピストン１９３が最も上方に位置する場合が撮像待機状態であるとしてここでは動作させたからである。
【０１１０】
次に、「必要なら移動カメラ１６について移動カメラ調整機構１８をＺ方向調整し、基板面を撮像するステップ」（ステップ６７）の詳細について、図９を参照して説明する。図９は、図７おけるステップ６７の詳細な処理の一例を示す流れ図である。
【０１１１】
まず、統括制御部３５により、移動カメラ１６についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか否かが判断される（ステップ６７１）。この条件はあらかじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。例えば、複数の高さ位置についてプリント基板への搭載状況を検査する必要があるものとしてあらかじめ登録されたことを条件とすることができる。この条件が成立していない場合は、後述するステップ６７４の処理に移行する。
【０１１２】
条件が成立している場合には、移動カメラ調整機構１８の調整として以下の処理を行なう。すなわち、搭載された部品の厚さ情報を記憶部３７から取り出し（ステップ６７２）、その情報により、サーボモータ１９７を制御し移動カメラ１６のＺ方向調整を行う（ステップ６７３）。この処理は、搭載された部品の厚さ（高さ）により、検査すべき高さ位置が変化することに対応して移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するものである。
【０１１３】
なお、この際の移動カメラ１６のＺ方向調整は、前述したオートフォーカス機能を援用して行なってもよい。すなわち、レーザ光源１６７からのレーザ光１６８によるレーザスポットを移動カメラ１６で捉え、画像処理部３３でその位置を特定する。この特定された位置を、合焦している場合のレーザスポット位置と対比し、その差分に基づき、移動カメラ調整機構１８の調整して移動カメラ１６の被写界深度方向の撮像位置特性を最良の設定に収束させるものである。このようなオートフォーカス機能によれば、移動カメラ１６について、単なる開ループによって被写界深度方向の撮像位置特性を調整するより、精度のよい調整を行なうことができる。
【０１１４】
また、オートフォーカス機能は、上記のようなレーザ光１６８を用いる方法には限らず行なうこともできる。例えば、移動カメラ１６で捉えた撮像データのうち合焦すべき画像領域について画像処理部３３で処理し、その微分コントラストが最も強くなる画像を得るようにするものである。ピントが合っている場合には、合焦すべき画像領域において最も微分コントラストが強くなると考えられるからである。
【０１１５】
微分コントラストの検出には、合焦すべき画像領域内におけるごく近傍の画素との輝度の差の総和を求める方法を用いることができる。このようにして検出された微分コントラストをサーボモータ１９７によるサーボ機構にフィードバックし、より精密に移動カメラ１６のＺ方向調整を行なうことができる。
【０１１６】
移動カメラ１６のＺ方向調整がされたら、移動カメラ１６により基板面を撮像する（ステップ６７４）。このような撮像により基板上の部品高さに応じてピントのより合った撮像データを得ることができる。したがって、撮像データを認識する精度が向上しより高精度に部品搭載状況の確認・検査ができる。なお、基板上に高さの異なる複数の部品が存在し、それら複数の部品について検査をする場合には、それらの高さに応じて移動カメラ１６のＺ方向調整を複数回行ない、そのたびに基板面を撮像し確認・検査するようにしてもよい。
【０１１７】
移動カメラ１６による基板面の撮像を終えたら、移動カメラ１６を、シリンダ１９２の操作により撮像位置から退避させる（上方に移動する）。シリンダ１９２の操作により、移動カメラ１６は、退避位置に容易かつ高速に移動する。なお、この退避は、連続的に次の基板について部品を搭載する場合には、行なわずに済ませてもよい。
【０１１８】
次に、「必要なら固定カメラ１５について固定カメラ調整機構１７をＺ方向調整し、部品が吸着された吸着ヘッド１３を撮像するステップ」（ステップ６１）の詳細について、図１０を参照して説明する。図１０は、図７おけるステップ６１の詳細な処理の一例を示す流れ図である。
【０１１９】
まず、統括制御部３５により、固定カメラ１５についてＺ方向調整を行なう条件が成立しているか否かが判断される（ステップ６１１）。この条件はあらかじめ設定し記憶部３７に保持しておくことができる。例えば、部品を今までとは別のものに切換えたときなどの条件とすることができる。この条件が成立していない場合は、後述するステップ６１４の処理に移行する。
【０１２０】
条件が成立している場合には、固定カメラ調整機構１７の調整として以下の処理を行なう。すなわち、部品の厚さ情報を記憶部３７から取り出し（ステップ６１２）、その情報により切換え部２３、２４、２５を制御してシリンダ１７５、１７８、１８１により固定カメラ１５のＺ方向調整を行う（ステップ６１３）。この処理は、部品の厚さにより、吸着ノズル１４に吸着された部品の高さ位置が変化することに対応して固定カメラ１５の被写界深度方向の撮像位置特性を調整するものである。
【０１２１】
次に、このＺ方向調整がされた固定カメラ１５により部品の吸着状況を撮像する（ステップ６１４）。このような撮像により部品の厚さによらずピントのより合った撮像データを得ることができる。したがって、撮像データを認識する精度が向上しより高精度に部品吸着状況の認識ができる。
【０１２２】
以上説明のように、本発明の実施形態たる表面実装機では、撮像装置（移動カメラ１６、固定カメラ１５）のＺ方向撮像位置特性が撮像対象物の高さ位置に従って可変し、これにより、撮像装置としてよりピントの合った撮像データを得ることができる。よって、撮像対象の認識精度が向上する。
【０１２３】
なお、以上の説明では、固定カメラ１５については光学系１５２のみの移動系であってシリンダ１７５、１７８、１８１による３ビットの信号による制御を、移動カメラ１６については照明装置１６３、光学系１６２、光電変換部１６１の一括した移動系であってシリンダ１９２とサーボモータ１９７とによる制御を、それぞれ説明したが、本発明としてはいずれがいずれであってもよい。すなわち、固定カメラ１５についてシリンダとサーボモータとによる制御を適用するようにしてもよく、移動カメラ１６についてシリンダ列によるｎビットの信号による制御を適用することもできる。また、光学系のみの移動であるか一括した移動であるかも上記制御系によりいずれかに制限されるものではない。
【０１２４】
さらには、移動機構としては、シリンダ機構やサーボモータによるサーボ機構に限らず電磁ソレノイドや圧電素子によりＺ方向変位を得るものであってもよい。
【０１２５】
また、以上では、本発明を表面実装機に適用した場合を説明したが、これをスクリーン印刷機に適用することもできる。以下、図１１を参照して説明する。図１１は、本発明を適用し得るスクリーン印刷機の構成を示す正面図である。
【０１２６】
図１１に示すように、このスクリーン印刷機７０は、スキージユニット７１、フレーム支持部材７７、スキージユニット移動機構７８、固定カメラ７９、マスク保持機構８０ａ、８０ｂ、印刷ステージ８３、昇降回転ユニット８４、テーブル８５、固定カメラ調整機構８６を具備する。スキージユニット７１は、往動時用スキージ７２、復動時用スキージ７３、フレーム７４、エアシリンダ７５、７６を有する。
【０１２７】
マスク保持機構８０ａ、８０ｂには、スクリーンマスク８１が張設され得る。また、印刷ステージ８３上には基板８２が載置・保持され得る。
【０１２８】
上記構成を説明するに、スキージユニット７１は、全体としてフレーム支持部材７７に接続されスキージユニット移動機構７８によりＸ方向に移動可能に支持されている。スキージユニット７１のフレーム７４には、往動時用スキージ７２、復動時用スキージ７３が取り付けられており、これらのスキージ７２、７３は、それぞれ、Ｙ方向に線状の下端部を有しており、また、エアシリンダ７５、７６により昇降可能になっている。
【０１２９】
スキージ７２または７３によりスクリーンマスク８１を介して基板８２上にペースト状組成物を印刷する場合には、往動（図右方向）か復動（図左方向）かに従ってエアシリンダ７５または７６の一方がスキージ７２または７３がスクリーンマスク８１に押圧される。この押圧状態を保ってスキージユニット７１が全体としてＸ方向に移動する。これにより、基板８２上にペースト状組成物を印刷することができる。
【０１３０】
マスク保持機構８０ａ、８０ｂは、スクリーンマスク８１のＸ方向両端部を挟持するものである。挟持されたスクリーンマスク８１の下側には、基板８２を載置・保持した印刷ステージ８３が移動してきてＸ、Ｙ、Ｚ、およびθ（ＸＹ平面に垂直な軸回り）の所定位置に固定され得る。
【０１３１】
すなわち、印刷ステージ８３は、昇降回転ユニット８４により昇降（Ｚ方向）および回転（θ方向）が可能であり、かつ、テーブル８５により昇降回転ユニット８４とともにＸ、Ｙ各方向に移動可能である。
【０１３２】
昇降回転ユニット８４および印刷ステージ８３の移動動作を説明すると、まず、図示の右側の一点鎖線で示す位置において基板８２の搬出、搬入を行なう。搬出はすでに印刷の終了した基板８２であり、搬入はこれから印刷を行なう基板８２である。
【０１３３】
次に、基板８２を載置保持した印刷ステージ８３および昇降回転ユニット８４は、左側の実線の位置までテーブル８５上を移動する。そして、昇降回転ユニット８４が印刷ステージ８３を所定の回転位置およびＺ方向位置に移動させる（図左側の一点鎖線位置）。これにより印刷可能な基板位置になる。印刷を終えた基板８２および印刷ステージ８３等は、上記とは反対の動きにより図右側の一点鎖線位置に移動し、基板８２が搬出される。
【０１３４】
以上のような構成を有するスクリーン印刷機７０において、基板の搬出・搬入位置の上方には固定カメラ７９が設けられる。この固定カメラ７９の機能は、基板存在や印刷状態の確認である。例えば、基板存在は、表面実装機と同様に基板に印されたマークを固定カメラ７０で撮像・認識することにより確認することができる。また、印刷状態の確認は、印刷されたペースト状組成物を撮像・認識することにより確認することができる。
【０１３５】
また、固定カメラ７９には、固定カメラ調整機構８６が付帯されており、これにより固定カメラ７９のＺ方向の撮像位置特性が調整される。
【０１３６】
この実施形態では、固定カメラ７９および固定カメラ調整機構８６について図３または図５に示したような構成を有しており、また図６で説明した構成によりそれらの調整を行なう。したがって、スクリーン印刷機においても、固定カメラ７９のＺ方向撮像位置特性が撮像対象物の高さ位置に従って可変し、これにより、撮像装置としてよりピントの合った撮像データを得ることができる。
【０１３７】
次に、本発明をディスペンサに適用した場合を図１２を参照して説明する。図１２は、本発明を適用し得るディスペンサの構成を示す正面図である。
【０１３８】
図１２に示すように、このディスペンサは、基台９１、コンベア９２、ヘッドユニット９５、Ｘ軸ガイド部材９８、Ｙ軸サーボモータ９９、Ｘ軸サーボモータ１０１、Ｘ軸ボールネジ１０２、移動カメラ１０６を具備する。ヘッドユニット９５は、複数のディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂ、複数のノズル１０４ａ、１０４ｂ、移動カメラ１０６、移動カメラ調整機構１０８を有する。
【０１３９】
基台９１上には、プリント基板搬送用のコンベア９２が配設され、プリント基板がコンベア９２上を搬送されて図示省略のクランプ機構により所定の付着作業位置で停止されるようになっている。
【０１４０】
基台９１の上方にはヘッドユニット９５が装備され、ヘッドユニット９５は、以下のように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成されている。すなわち、基台９１には、ヘッドユニット９５の支持部材（図示せず）がＹ軸方向の固定レール（図示せず）に移動可能に配置され、上記支持部材上にヘッドユニット９５がＸ軸方向のガイド部材９８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９９によりボールネジ（図示せず）を介して上記支持部材のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１０１によりボールネジ１０２を介してヘッドユニット９５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになっている。
【０１４１】
ヘッドユニット９５には、塗布剤付着用の複数のディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂが具備されており、この例では２本のディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂがＸ軸方向に一列に並べて配設されている。ディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂは、それぞれヘッドユニット９５のフレームに対してＺ軸方向の移動が可能とされ、サーボモータ（図示省略）によりこの昇降がなされる。各ディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂのＺ軸下端にはノズル１０４ａ、１０４ｂが設けられる。
【０１４２】
ヘッドユニット９５には、さらに、移動カメラ調整機構１０８を介して、ＣＣＤエリアセンサを撮像素子とする移動カメラ１０６が設けられている。この移動カメラ１０６は、プリント基板の作業位置での停止後に、基板に印されたマークを撮像し、これにより、基板の存在確認や正規の位置からのずれの検出、あるいはディスペンスされた状態の確認などを行なうものである。検出された正規の位置からのずれについては、ディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂにより塗布剤を基板上に付着させるときにディスペンサヘッド９３ａ、９３ｂの位置を補正するため利用することができる。
【０１４３】
なお、移動カメラ１０６には、撮像対象物を照明する専用の照明部が設けられている。
【０１４４】
この実施形態では、移動カメラ１０６および移動カメラ調整機構１０８について図３または図５に示したような構成を有しており、また図６で説明した構成によりそれらの調整を行なう。したがって、このようなディスペンサにおいても、移動カメラ１０６のＺ方向撮像位置特性が撮像対象物の高さ位置に従って可変し、これにより、撮像装置としてよりピントの合った撮像データを得ることができる。
【０１４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性を調整する調整装置は、固定部材と固定部材に対して相対的に移動する移動部材とを備えた移動機構を複数有しており、それらの移動機構がそれぞれの移動部材を介して互いに直列に接続されている。これにより、移動機構全体としての動作は各移動機構の動作が加算されたものとなり、必要な移動ストロークに応じて選択的に廉価な移動機構を動作させることが可能である。
【０１４６】
また、複数の移動機構のうちの少なくともひとつにおける移動部材の固定部材に対する移動ストローク量が撮像装置の被写界深度相当量以下であることからピント調整も十分な品質まで行なうことができる。これらにより、撮像装置の被写界深度方向の撮像位置特性調整、または撮像装置の退避・移動を簡易かつ廉価な構成で行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概略的な平面図。
【図２】本発明を適用し得る表面実装機の構成を示す概略的な正面図。
【図３】図１および図２に示した表面実装機における移動カメラ１６と移動カメラ調整機構１８の構成例を示す図。
【図４】図３に示した移動カメラ１６に設けられたレーザ光源１６７の機能を説明するための図。
【図５】図１および図２に示した表面実装機における固定カメラ１５と固定カメラ調整機構１７の構成例を示す図。
【図６】本発明の一実施形態たる表面実装機の制御系の構成を示すブロック図。
【図７】図６に示した制御系による、図１、図２に示した表面実装機の動作フローを示す流れ図。
【図８】図７おけるステップ５４の詳細な処理の一例を示す流れ図。
【図９】図７おけるステップ６７の詳細な処理の他の例を示す流れ図。
【図１０】図７おけるステップ６１の詳細な処理の一例を示す流れ図。
【図１１】本発明を適用し得るスクリーン印刷機の構成を示す概略的な正面図。
【図１２】本発明を適用し得るディスペンサの構成を示す概略的な正面図。
【符号の説明】
１…基台  ２…コンベア  ３…部品供給部  ４…テープフィーダ  ５…ヘッドユニット  ６…ヘッドユニット支持部材  ７…Ｙ軸固定レール  ８…Ｘ軸ガイド部材  ９…Ｙ軸サーボモータ  １０…Ｙ軸ボールネジ  １１…Ｘ軸サーボモータ１２…Ｘ軸ボールネジ  １３…吸着ヘッド  １４…吸着ノズル  １５…固定カメラ  １６…移動カメラ  １７…固定カメラ調整機構  １８…移動カメラ調整機構  １９…流体源  ２０…弁装置  ２１、２２…部品  ２３、２４、２５…切換え部  ２６…高空圧源  ２７…レギュレータ  ２８…空圧源  ３０…制御装置  ３１…インターフェース  ３２…インターフェース  ３３…画像処理部  ３４…記憶部  ３５…統括制御部  ３６…インターフェース  ３７…記憶部  ４０…ヘッドユニット部サーボ装置  ４１…Ｚ軸サーボ装置  ４２…Ｒ軸サーボ装置  ４３…Ｘ軸サーボ装置  ４４…Ｙ軸サーボ装置  ７０…スクリーン印刷機  ７１…スキージユニット  ７２…往動時用スキージ  ７３…復動時用スキージ  ７４…フレーム  ７５、７６…エアシリンダ  ７７…フレーム支持部材  ７８…スキージユニット移動機構  ７９…固定カメラ  ８０ａ、８０ｂ…マスク保持部材  ８１…スクリーンマスク  ８２…基板  ８３…印刷ステージ  ８４…昇降回転ユニット  ８５…テーブル  ８６…固定カメラ調整機構  ９１…基台  ９２…コンベア  ９３ａ、９３ｂ…ディスペンサヘッド  ９５…ヘッドユニット  ９８…Ｘ軸ガイド部材  ９９…Ｙ軸サーボモータ  １０１…Ｘ軸サーボモータ  １０２…Ｘ軸ボールネジ  １０４ａ、１０４ｂ…ノズル  １０６…移動カメラ  １０８…移動カメラ調整機構  １５１…光電変換部  １５２…光学系  １５３…照明装置  １５４…プリズム  １５５…ＬＥＤ  １５６…ハーフミラー  １６１…光電変換部  １６２…光学系  １６３…照明装置  １６４…プリズム  １６５…ＬＥＤ  １６６…ハーフミラー  １６７…レーザ光源  １６８…レーザ光  １７１…フレーム  １７２…腕部材  １７３…ガイドレール  １７４…被案内部材  １７５、１７８、１８１…シリンダ  １７６、１７９、１８２…ピストン  １７７、１８０、１８３…ピストンロッド  １９１…フレーム  １９２…シリンダ  １９３…ピストン  １９４…ピストンロッド  １９５…腕部材  １９６、１９９…係合部材  １９７…サーボモータ  １９８…被案内部材  ２００…ボールネジ  ２０１…エンコーダ  ２０２…ガイドレール
【図１】
0003977668.tif 000002
【図２】
0003977668.tif 000003
【図３】
0003977668.tif 000004
【図４】
0003977668.tif 000005
【図５】
0003977668.tif 000006
【図６】
0003977668.tif 000007
【図７】
0003977668.tif 000008
【図８】
0003977668.tif 000009
【図９】
0003977668.tif 000010
【図１０】
0003977668.tif 000011
【図１１】
0003977668.tif 000012
【図１２】
0003977668.tif 000013