(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を部品供給装置から吸着してプリント回路基板へ自動搭載する部品搭載装置において、不良なプリント回路基板に付された不良表示マークを読み取って該プリント回路基板が不良品であることを検知する不良基板検出方法であって、
前記プリント回路基板に設けられ当該プリント回路基板が不良品であるとき前記不良表示マークが付与されるべく設定されている第１の検査位置の明るさを検出する工程と、同一の前記プリント回路基板内において前記第１の検査位置とは別の部分に設けられ、前記不良表示マークが付与されていないときの前記第１の検査位置と同質の面を有する予め定められた第２の検査位置の明るさを検出する工程と、前記検出した第１の検査位置の明るさと第２の検査位置の明るさの差を算出する工程と、該算出された差が予め設定されている所定の値以上であるか否かを判別する工程とを含むことを特徴とする不良基板検出方法。
【請求項２】
前記所定の値は、前記第２の検査位置と同質の面を有する任意の複数の位置で観測された明るさの明度差の最大値に所定の増分を足した値であることを特徴とする請求項１記載の不良基板検出方法。
【請求項３】
電子部品を部品供給装置から吸着してプリント回路基板へ自動搭載するに際し該プリント回路基板の所定の位置を検知して該プリント回路基板が不良品であるか否かを判別する部品搭載装置であって、
前記プリント回路基板に設けられ当該プリント回路基板が不良品であるとき不良表示マークが付与されるべく設定されている第１の検査位置の明るさを検出する第１位置明度検出手段と、
同一の前記プリント回路基板内において前記第１の検査位置とは別の部分に設けられ、前記不良表示マークが付与されていないときの前記第１の検査位置と同質の面を有する予め定められた第２の検査位置の明るさを検出する第２位置明度検出手段と、
前記第１位置明度検出手段により検出された前記第１の検査位置の明るさと前記第２位置明度検出手段により検出された前記第２の検査位置の明るさとの差を算出する明度差算出手段と、
該明度差算出手段により算出された差が予め設定されている所定の値以上であるか否かを判別する明度差判別手段と、
を有することを特徴とする部品搭載装置。
【請求項４】
前記所定の値は、前記第２の検査位置と同質の面を有する任意の複数の位置で観測された明るさの明度差の最大値に所定の増分を足した値であることを特徴とする請求項３記載の部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をプリント回路基板へ自動搭載する部品搭載装置における不良基板検出方法及びこの方法を用いた部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、装置内に搬入されるプリント回路基板（以下、単に基板という）の上方の作業空間を前後左右に自在に移動する作業塔に、上下に移動自在な作業ヘッドを備えて、この作業ヘッドにより電子部品（以下、単に部品という）を基板に自動搭載する部品搭載装置がある。
【０００３】
通常、このような部品を基板へ自動搭載する工程の前工程として、基板の検査が行われる。この検査で発見された不良基板（複数の子基板からなる多面取り基板の場合は不良子基板）には不良表示マークが塗布される。この不良表示マークを付与された基板は後工程の部品搭載装置による部品搭載工程で部品搭載処理の前に上記の不良表示マークが読み取られて不良基板であると判別される。そして、部品搭載装置はその基板には部品の搭載を行なわないようにしている。これによって、不良基板に部品搭載を行って高価な部品を無駄にするという不都合を防止している。
【０００４】
上記の不良表示マークの検出方法は、不良表示マークの塗布領域の明るさを読み取って判定している。すなわち、この判定では、予め不良マークの塗布領域の位置とその塗布領域のサイズが基板に設定されており、この不良マーク塗布領域を作業ヘッドが画像認識して、その不良マーク塗布領域の明るさを算出する。他方、その不良マーク塗布領域に不良マークが塗布された場合の明るさと塗布されない場合の明るさを区別するしきい値が予め設定されており、そのしきい値と上記算出した明るさを比較して不良表示マークの検出を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の不良表示マーク検出方法では、予め設定した明るさのしきい値は固定であるため、照明が変動して全体が暗くなったり又は明るくなったりすると、誤った判定を行って不良基板を良品基板と判断しあるいは良品基板を不良基板と判断するなどの不具合がしばしば発生した。
【０００６】
このような不良表示マークの検出誤差によって、不良基板の判断に誤りが発生すると、折角、前工程の検査で不良表示マークを塗布しても、その機能が活かされず、このため基板アッシー（ＡＳＳＹ＝Assembly：組立、組立品）の製品歩留まりが低下するという問題が発生する。
【０００７】
また、明るさのしきい値を設定する作業は不良マークがある場合の明るさと不良マークがない場合の明るさをあらかじめ知っておく必要があり、明るさの調査と調査結果から人間の判断によりしきい値を決定することが必要であって、これは手数を要する面倒な作業であった。
【０００８】
本発明の課題は、照明が変化しても不良表示マークを正しく検知する不良基板検出方法及びその方法を用いた部品搭載装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の不良基板検出方法は、電子部品を部品供給装置から吸着してプリント回路基板へ自動搭載する部品搭載装置において、不良なプリント回路基板に付された不良表示マークを読み取って該プリント回路基板が不良品であることを検知する不良基板検出方法であって、
前記プリント回路基板に設けられ当該プリント回路基板が不良品であるとき前記不良表示マークが付与されるべく設定されている第１の検査位置の明るさを検出する工程と、同一の前記プリント回路基板内において前記第１の検査位置とは別の部分に設けられ、前記不良表示マークが付与されていないときの前記第１の検査位置と同質の面を有する予め定められた第２の検査位置の明るさを検出する工程と、前記検出した第１の検査位置の明るさと第２の検査位置の明るさの差を算出する工程と、該算出された差が予め設定されている所定の値以上であるか否かを判別する工程とを含んで編成される。
【００１０】
また、上記所定の値は、例えば請求項２記載のように、上記第２の検査位置と同質の面を有する任意の複数の位置で観測された明るさの明度差の最大値に所定の増分を足した値として設定される。
【００１１】
次に、請求項３記載の部品搭載装置は、電子部品を部品供給装置から吸着してプリント回路基板へ自動搭載するに際し該プリント回路基板の所定の位置を検知して該プリント回路基板が不良品であるか否かを判別する部品搭載装置であって、前記プリント回路基板に設けられ当該プリント回路基板が不良品であるとき不良表示マークが付与されるべく設定されている第１の検査位置の明るさを検出する第１位置明度検出手段と、同一の前記プリント回路基板内において前記第１の検査位置とは別の部分に設けられ、前記不良表示マークが付与されていないときの前記第１の検査位置と同質の面を有する予め定められた第２の検査位置の明るさを検出する第２位置明度検出手段と、前記第１位置明度検出手段により検出された前記第１の検査位置の明るさと前記第２位置明度検出手段により検出された前記第２の検査位置の明るさとの差を算出する明度差算出手段と、該明度差算出手段により算出された差が予め設定されている所定の値以上であるか否かを判別する明度差判別手段と、を有して構成される。
【００１２】
また、上記所定の値は、例えば請求項４記載のように、上記第２の検査位置と同質の面を有する任意の複数の位置で観測された明るさの明度差の最大値に所定の増分を足した値で構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施の形態における部品搭載装置の主要部の外観斜視図である。同図に示す部品搭載装置（以下、本体装置）１は、下部の基台２の内部に、基板の位置決め装置や各部を制御する制御回路等を備えている。また図示を省略した上方を覆う保護カバーの前面に、液晶ディスプレイやタッチパネルからなる入力装置等が配設され、外部操作により各種の指示を入力することができるようになっている。
【００１４】
基台２の上には、中央に、固定と可動の１対の平行する基板案内レール３−１及び３−２が基板の搬送方向（Ｘ軸方向、図の斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。これらの基板案内レール３−１及び３−２の下部に接してループ状の搬送ベルト（コンベアベルト）が走行可能に配設される。搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール３−１又は３−２の下から基板搬送路に覗かせて、ベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板の裏面両側を下から支持しながら基板を搬送する。
【００１５】
上記１対の基板案内レール３−１及び３−２を跨いで、基板搬送方向（図の矢印Ａで示す斜め右下から斜め左上方向）に直角の方向（前後方向）に平行に延在する左右一対の固定レール（Ｙ軸レール）４−１及び４−２が配設されている。これらＹ軸レール４−１及び４−２に移動レール（Ｘ軸レール）５がＹ軸レールに沿って滑動自在に係合し、このＸ軸レール５に、基板に部品を搭載する作業を行う作業塔６がＸ軸レールに沿って滑動自在に懸架されている。
【００１６】
図には定かに示していないが、上記のＸ軸レール５には、その長手方向（Ｘ軸方向）に沿って作業塔６を自在に移動させるＸ軸方向駆動サーボモータが配設され、基台２上には、Ｘ軸レール５をＹ軸レール４−１及び４−２に沿って前後（Ｙ軸方向）に進退させるＹ軸方向駆動サーボモータが配設されている。これらのＸ軸方向駆動サーボモータ及びＹ軸方向駆動サーボモータが制御回路からの指示により正逆両方向に自在に回転することにより、作業塔６がＸ軸方向及びＹ軸方向に自在に移動する。この基台２上の前部と後部には夫々部品カセット台７−１及び７−２が配設されている。これら部品カセット台７−１及び７−２には、特には図示しないが部品を収納したテープを巻着したリールを備えた複数種類の部品供給装置が載設される。
【００１７】
上記の作業塔６は、上下に自在に昇降する２つの作業ヘッドを備え、その作業ヘッドの先端に着脱自在に装着する吸着ノズル８により、部品カセット台７−１及び７−２上に載設された部品供給装置から所望の部品を吸着して基板上に搭載する。この作業塔６は、可撓性の帯状コード９−１及び９−２によって装置本体の中央制御部と連結されている。これらの帯状コード９−１及び９−２を介して中央制御部からは電力及び制御信号を供給され、中央制御部へは基板上の部品搭載位置や不良表示マーク等の画像データを送信する。
【００１８】
図２は、上記作業塔６の保護カバーを外した斜視図である。同図に示すように作業塔６は、その先端に上述した２個の作業ヘッド１０（１０−１、１０−２）と、基板認識装置１１を備えている。この基板認識装置１１には基板照明装置と基板認識用カメラが下向きに設けられている。
【００１９】
また、作業ヘッド１０（１０−１、１０−２）は、その先端に発光部１２（１２−１、１２−２）を備え、その下部に図１に示した吸着ノズル８を着脱自在に装着している。吸着ノズル８は、発光部１２の照射光を拡散して部品の撮像背景を形成する光拡散板８−１と、部品カセット台７上の部品テープカセットから基板まで部品を吸着して移載するノズル８−２とから成る。
【００２０】
このような構成において、作業塔６は、上述したようにＸ軸レール５とＹ軸レール４−１及び４−２に係合して自在に移動し、吸着ノズル８で部品を吸着し、自動搬入されて所定の位置に位置決めされている基板上に上記吸着した部品を搭載する。
【００２１】
このとき、作業塔６は、上記部品の搭載に先立って、基板の所定の２箇所の位置のそれぞれ一定範囲を基板認識装置１１の基板照明装置によって照明し、基板認識用カメラによって、その一定範囲を撮像する。この撮像データは中央制御部へ転送される。
【００２２】
図３は、上記中央制御部の構成ブロック図である。同図において、中央制御部は、装置全体を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）２０を有しており、そのＣＰＵ２０には、バス２１を介してＲＯＭ(Read-Only-Memory)２２、ＲＡＭ(Random-Access-Memory)２３、画像処理部２４、キー入力部２５、及びｉ／ｏ制御部２６が接続されている。
【００２３】
ＲＯＭ２２は、制御や処理のプログラム、各種の処理データ等を記憶しておりこれらのプログラムやデータが、ＣＰＵ２０により読み出されて、後述する基板の不良表示マークの読み取りや通常の部品搭載処理が行われる。
【００２４】
ＲＡＭ２３は、基板表面の明るさの偏差値データを記憶する領域と、演算処理の中間データを一時的に記憶するワーク領域を備えている。これらのデータは、ＣＰＵ２０により参照される。
【００２５】
画像処理部２４は、基板認識装置１１を駆動し、その基板照明装置１１−１によって基板２７の所定の２箇所の検査領域２８−１及び２８−１を順次照明させ、それぞれ基板認識用カメラ１１−２によって撮像させ、その一定範囲の撮像アナログ信号をデジタル信号に変換し、内蔵のメモリに例えば２５６階調のドットイメージで展開して、これをＣＰＵ２０に転送する。
【００２６】
ｉ／ｏ制御部２６には、コンベアベルトを駆動するベルト駆動モータのドライバ、Ｘ軸レールやＹ軸レールを駆動するサーボモータのドライバ、不図示の基板センサを駆動するドライバ、位置決め装置を昇降させるシリンダのドライバ、異常表示ランプ（警報ランプ）を駆動するドライバ、表示装置の液晶ディスプレイを表示駆動するドライバ等、各種のドライバが接続されている。
【００２７】
図４(a),(b) は、上記の基板２７の所定の２箇所の検査領域２８−１（検査領域１、第１の検査位置）及び検査領域２８−２（検査領域２、第２の検査位置）の表示状態を示す図である。基板２７が前工程の検査において不良品であることが検知されると、図４(a) に示すように検査領域２８−１に不良表示マーク２９が塗布される。
【００２８】
図４(b) に示す他方の検査領域２８−２は、基板２７が不良品であるなしに拘わりなく常に無地の状態が保たれる。この検査領域２８−２は、基板２７が良品である場合の検査領域２８−１の面、すなわち、不良表示マーク２９が塗布されていないときの面と同質の面を有する部分に設定される。また、検査領域２８−１及び検査領域２８−２の面積は同一に設定されている。
【００２９】
図５は、上記ＣＰＵ２０による不良表示マークの読み取りとその判別の動作を説明するフローチャートである。尚、この処理では、予め上記の検査領域２８−１の不良表示マークが塗布されていない状態の面、又は検査領域２８−２の面と同質の他の箇所の面が複数箇所選択され、その選択された複数箇所の検査領域２８−１又は２８−２と同一範囲の明るさが観測され、それらの明度差が算出され、その最大値に所定の増分（一定値又は一定割合）を加算したものを基準差分値としてＲＡＭ２３の所定の領域に格納されており、この差分値がＣＰＵ２０によって参照される。
【００３０】
先ず、図５のフローチャートにおいて、検査領域１の明るさを読み取る（ステップＳ１）。この処理は、作業塔６を基板２７の検査領域２８−１上に移動させ、その検査領域２８−１を基板認識装置１１の基板照明装置１１−１によって照明させ、その照明された検査領域２８−１を基板認識用カメラ１１−２によって撮像させ、その撮像アナログ信号をデジタル信号に変換させ、内蔵のメモリに２５６階調のドットイメージで展開させ、これをＣＰＵ２０に転送させる処理である。
【００３１】
続いて、上記撮像した検査領域２８−１の明るさの平均を算出する（ステップＳ２）。この処理は、上記転送された２５６階調のドットイメージの各階調の平均を算出する処理である。
【００３２】
次に、検査領域２の明るさを読み取る（ステップＳ３）。この処理は、作業塔６を基板２７の検査領域２８−２上に移動させ、その検査領域２８−２を基板認識装置１１の基板照明装置１１−１によって照明させ、その照明された検査領域２８−２を基板認識用カメラ１１−２によって撮像させ、その撮像アナログ信号をデジタル信号に変換させ、内蔵のメモリに２５６階調のドットイメージで展開させ、これをＣＰＵ２０に転送させる処理である。
【００３３】
そして、上記撮像した検査領域２８−２の明るさの平均を算出する（ステップＳ４）。この処理も、上記転送された２５６階調のドットイメージの各階調の平均を算出する処理である。
【００３４】
続いて上記算出されている検査領域２８−１の明るさの平均と検査領域２８−２の明るさの平均との差分を算出し（ステップＳ５）、その差分の大きさを予めＲＡＭ２３の所定領域に格納されている基準差分値と比較して、上記算出された差分が基準差分値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ６）。
【００３５】
上述したように、基準差分値は、検査領域２８−１の不良表示マークが塗布されていない状態の面又は検査領域２８−２の面と同質の他の複数箇所の面の明度差から得られたものである。すなわち、不良表示マークが塗布されていない面と同様の面の明度のバラツキを調べ、そのバラツキの最高値に更に所定の増分を足したものである。
【００３６】
もし、検査領域２８−１の明るさの平均と検査領域２８−２の明るさの平均との差分が基準差分値よりも小さいときは（Ｓ６がＹ）、上記算出された差分は不良表示マークが塗布されていない面の明度のバラツキ範囲内に収まっていることになり、上記撮像された検査領域２８−１は、検査領域２８−２と同様に無地の面、すなわち不良表示マークが塗布されていない面である。つまり、この場合は基板２７は良品の基板である。したがって、基板２７に部品を搭載して（ステップＳ７）、処理を終了する。
【００３７】
一方、検査領域２８−１の明るさの平均と検査領域２８−２の明るさの平均との差分が基準差分値以上であるときは（Ｓ６がＮ）、上記算出された差分は不良表示マークが塗布されていない面の明度のバラツキを大きく越えていることになり、上記撮像された検査領域２８−１は、明らかに検査領域２８−２とは異なる明度を持っている、すなわち不良表示マークが塗布されている面である。つまり、この場合は基板２７は不良品の基板である。したがって、基板２７への部品搭載処理を行わず直ちに処理を終了する。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、不良表示マークの明度と不良表示マークが無い場合の面に同等な箇所の明度との差分を検知するので、照明の変動によって変化する不良表示マークの明度を直接検知することによる誤差を回避することができ、したがって、照明の変動に拘わりなく不良表示マークを識別して常に安定して不良基板を検出することが可能となり、これにより、基板アッシーの製品歩留まりが向上する。
【００３９】
また、基準値の設定は単に不良表示マークが無い場合の面に同等な箇所を複数箇所選択して明度のバラツキを調べるだけで得られるので、わざわざ不良表示マークを塗布して明度を調べてしきい値を設定する手数を省くことができ、したがって、作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における部品搭載装置の主要部の外観斜視図である。
【図２】部品搭載装置の作業塔の保護カバーを外した斜視図である。
【図３】部品搭載装置の中央制御部の構成ブロック図である。
【図４】  (a),(b) は基板の検査領域１（第１の検査位置）及び検査領域２（第２の検査位置）の表示状態を示す図である。
【図５】中央制御部のＣＰＵによる不良表示マークの読み取りとその判別の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１    部品搭載装置（本体装置）
２    基台
３−１、３−２  基板案内レール
４−１、４−２  固定レール（Ｙ軸レール）
５    移動レール（Ｘ軸レール）
６    作業塔
７−１、７−２  部品カセット台
８    吸着ノズル
８−１  光拡散板
８−２  ノズル
９−１、９−２  可撓性帯状コード
１０（１０−１、１０−２）  作業ヘッド
１１  基板認識装置
１１−１  照明装置
１１−２  基板認識用カメラ
１２（１２−１、１２−２）  発光部
２０  ＣＰＵ（中央演算処理装置）
２１  バス
２２  ＲＯＭ(Read-Only-Memory)
２３  ＲＡＭ(Random-Access-Memory)
２４  画像処理部
２５  キー入力部
２６  ｉ／ｏ制御部
２７  基板
２８−１  検査領域１（第１の検査位置）
２８−２  検査領域２（第２の検査位置）
【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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