(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品装着システムに設けられて、基板保持装置に保持された回路基板に付された基板基準マークと部品装着装置に保持された電気部品とを撮像する撮像装置であって、
撮像方向が固定された撮像デバイスと、
その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と、
前記基準マーク像形成光の光路の途中と前記部品像形成光の光路の途中との一方にのみ設けられ、(a)それら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置と(b)前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置との少なくとも一方と
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
少なくとも前記焦点調節装置を含む請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
少なくとも前記倍率変更装置を含む請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含む請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と部品像形成光との少なくとも一方が前記撮像デバイスに入光する位置に前記回路基板と前記電気部品との少なくとも一方と前記撮像デバイスとを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記部品装着装置が、前記電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えてその部品保持ヘッドに部品保持動作および部品装着動作を行わせる装着ユニットと、その装着ユニットと前記回路基板とをその回路基板の表面に平行な一平面に沿って相対移動させる装着ユニット相対移動装置とを含み、かつ、前記撮像デバイスが前記装着ユニットに固定して設けられ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記入光状態変更装置の構成要素たる撮像デバイス相対移動装置であって前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスと前記回路基板とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を兼ねる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記入光状態変更装置が、位置を固定して設けられて前記部品像形成光を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含み、かつ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記部品像形成光が前記像形成光屈折装置を介して前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスを移動させるものである請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記入光状態変更装置の構成要素たる像形成光屈折装置が、前記撮像デバイス相対移動装置による前記撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても前記部品像形成光を前記撮像デバイスに入光させ得る状態で前記撮像デバイスに対して位置を固定して設けられ、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させるものである請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
回路基板の表面に電気部品を装着する電気部品装着システムであって、
基板基準マークが付された回路基板を保持する基板保持装置と、
電気部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置からその供給された電気部品を受取って保持し、その電気部品を前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置と、
(a)撮像方向が固定された撮像デバイスと、(b)その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記保持された電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と、(c)前記基準マーク像形成光の光路の途中と前記部品像形成光の光路の途中との一方にのみ設けられ、(c-1)それら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置と(c-2)前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置との少なくとも一方とを備えて、前記保持された回路基板の基板基準マークと前記保持された電気部品とを撮像する撮像装置と、
その撮像装置によって得られた撮影画像のデータから、前記基板保持装置による回路基板の基板保持位置誤差および前記部品装着装置による電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得装置と、
その保持位置誤差取得装置により取得された基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいて、前記保持された電気部品の前記保持された回路基板への装着位置が適正位置となるように前記部品装着装置を制御する装着制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に電気部品を装着する作業に付随して行われる回路基板に付された基板基準マークおよび電気部品の撮像において用いられる撮像装置およびその撮像装置を装備した電気部品装着システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気部品（電子部品を含む）の装着は電気部品装着システムによって行われる。電気部品装着システムは、回路基板を保持する基板保持装置と、電気部品を供給する部品供給装置と、部品供給装置から供給された電気部品を保持し、その電気部品を保持された回路基板の所定の位置に装着する部品装着装置とを含んで構成される。電気部品の装着は高い装着精度を要求されることから、装着作業においては、基板保持装置による回路基板の保持位置誤差、および、部品装着装置による電気部品の保持位置誤差（例えば、回路基板の被装着面に平行な面内における保持位置誤差）を取得して、装着の際、それら保持位置誤差に基づく補正を行って、回路基板の適正位置に電気部品を装着している。かかる保持位置誤差を取得するために、従来から、保持された回路基板に付された基板基準マークを撮像し、また、保持された電気部品を撮像することが行われている。そして、従来からの電気部品装着システムは、基板基準マークからの像形成光を入光させて撮像するための撮像デバイスと、電気部品からの像形成光を入光させて撮像するための撮像デバイスとのそれぞれを、互いに別体となるものとして備えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
基板基準マークと電気部品とのそれぞれに専用のデバイスを備える場合、つまり、撮像対象ごとに専用の撮像デバイスを備える場合、撮像デバイスが数多く必要になることから電気部品装着システムが複雑かつ高価なものになってしまう。それぞれの撮像デバイスにそれぞれ専用の画像処理ユニットを備えることが望ましいことに鑑みれば、そうした場合にはより複雑かつ高価なシステムにならざるを得ない。また、撮像デバイスによる撮像は、撮像デバイスと撮像対象との相対位置が適切な位置となるようにして行わなければならないことから、撮像対象ごとに専用の撮像デバイスを使用すれば、撮像対象と撮像デバイスとの相対移動等の動作制御が複雑になり、電気部品装着作業が煩雑なものとなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、単純化されかつ安価な電気部品装着システムおよびそれをを構成するための撮像装置を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の撮像装置、電気部品装着システム等が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【０００５】
なお、以下の各項において、（１）項に（１１）項および（１２）項の技術的特徴を付加した態様のうちの一態様が請求項１に相当し、（１１）項の技術的特徴を採用する請求項１の一態様が請求項２に、（１２）項の技術的特徴を採用する請求項１の一態様が請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれかに（２）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項１ないし請求項４のいずれかに（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項１ないし請求項５のいずれかに（４）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、請求項６に（５）項および（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項７に、請求項６に（７）項の技術的特徴を付加したものが請求項８に、（２１）項に（１１）項および（１２）項の技術的特徴を付加した態様のうちの一態様が請求項９にそれぞれ相当する。
【０００６】
（１）電気部品装着システムに設けられて、基板保持装置に保持された回路基板に付された基板基準マークと部品装着装置に保持された電気部品とを撮像する撮像装置であって、
撮像方向が固定された撮像デバイスと、
その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置と
を含むことを特徴とする撮像装置。
【０００７】
本項に記載の撮像装置は、基板基準マークを撮像するための撮像デバイスと、電気部品を撮像するための撮像デバイスとを兼用した態様の撮像装置である。つまり、その撮像デバイスは、基板基準マークからの像形成光と電気部品からの像形成光との両者を受光可能なのである。撮像デバイスは、その種類を特に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカメラ、ラインセンサ等を用いることができる。ＣＣＤカメラの場合は、撮像対象との相対位置を固定したままで２次元画像が取得可能であり、ラインセンサの場合は、例えば、素子の整列する方向と直角な方向に像形成光とラインセンサとを相対移動させれば、２次元画像の取得が可能となる。入光状態変更装置は、本撮像装置の撮像状態を、基板基準マークを撮像可能な状態と電気部品を撮像可能な状態とに変更するものであり、例えば、２つの状態を切り替えるものと観念できる。その具体的な態様については、以下の項において詳しく説明する。基準マーク像形成光と部品像形成光との両像形成光を受光可能な撮像デバイスを備え、その撮像デバイスにおける撮像状態を変更可能な装置を備えることで、単純化され安価な電気部品装着システムを構成することのできる撮像装置となる。なお、撮像デバイスの撮像方向が固定されていることも、撮像装置を単純化することに寄与している。
【０００８】
撮像結果の利用目的は、特に限定されるものではないが、主に、基板基準マークの撮像結果は、基板保持装置による回路基板の保持位置誤差を取得のために用いられ、電気部品の撮像は、部品装着装置による電気部品の保持位置誤差を取得のために用いられる。そして、これらの保持位置誤差は、例えば、回路基板の被装着面の適正な位置に電気部品を装着するための補正データとして利用される。これら保持位置誤差は、回路基板の被装着面に平行な平面内における保持位置誤差（以下、「装着面内誤差」と略す）と、その平面に垂直な方向における保持位置誤差（以下、「垂直方向誤差」と略す）との両者を含んでおり、どちらの保持位置誤差を取得するために撮像を行うものであってもよい。取得目的となる保持位置誤差によって、撮像方向が異なる。垂直方向誤差に比較して装着面内誤差の方が装着精度に対して大きく影響するため、そのことに考慮すれば、装着面内誤差を取得するための撮像装置に適用される場合においてより有効である。以下の説明は、取得する保持位置誤差が、基板保持位置誤差と部品保持位置誤差との両者ともに、装着面内誤差（部品保持位置誤差については、装着時において装着面内誤差となる一面内における保持位置誤差を意味する）である態様を中心に説明する。つまり、特に断りのない限り、装着面内誤差を取得可能な方向から、撮像する態様について説明するものとする。
【０００９】
「像形成光」は、基板基準マークおよび電気部品の正面像を撮像するためのもののみを意味するものではない。例えば、電気部品の撮像においては、背景を明るくし、電気部品をシルエットとして撮像する場合もある。このようにシルエット像を撮像する場合に撮像デバイスに入光する光も、本明細書においては、撮像対象の像形成光に該当する。
【００１０】
（２）前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置を含む(1)項に記載の撮像装置。
【００１１】
一般に電気部品装着システムにおいて、回路基板は被装着面を上にして基板保持装置に保持される。したがって、殆どの電気部品装着システムでは、基板基準マークを撮像する場合、被装着面に直角に上方へ向かう像形成光が利用される。装着される電気部品は部品装着装置に保持される（後に説明するように、例えば、部品装着装置の構成要素たる部品保持ヘッドに保持される）が、その保持された状態において撮像する場合、いずれの方向への像形成光を利用するのが最適であるかは、撮像時に保持されている姿勢によって異なるものとなる。例えば、部品装着装置によって上方から保持されている状態の電気部品を撮像する場合には、電気部品から下方に向かう像形成光が利用される。かかる場合、撮像対象によって、撮像方向が異なるものとなる。本項に記載の態様では、基板基準マークが撮像される方向と電気部品が撮像される方向とが異なる場合であっても、いずれかの像形成光が屈折させられるため、撮像方向が固定された撮像デバイスによっても基板基準マークと電気部品との両者の撮像が可能となる。
【００１２】
本明細書でいう「屈折」とは、光の進行方向を折り曲げるように変化させること広く意味し、決して、光の透過媒体の屈折率の変化によって生じるいわゆる純粋光学的な屈折現象のみを意味するものではない。例えば、鏡等の反射手段によって、光が反射させられてその進行方向が変化するような場合も含まれるのである。すなわち、光の進路つまり光路が折り曲げられるといった意味で、「屈折」という言葉を用いる。像形成光屈折装置は、撮像デバイスの撮像方向と、基板基準マークと電気部品との撮像される方向とを一致させるための装置の一種であり、具体的には例えば、レンズ、反射鏡、光ファイバー等を単独であるいはこれらの複数を組み合わせたものを含んで構成することができる。また、像形成光屈折装置は、導光装置と称することも可能である。
【００１３】
（３）前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と部品像形成光との少なくとも一方が前記撮像デバイスに入光する位置に前記回路基板と前記電気部品との少なくとも一方と前記撮像デバイスとを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を含む(1)項または(2)項に記載の撮像装置。
【００１４】
本項の態様は、撮像デバイスと回路基板とが一定の相対位置に位置して基板基準マークが撮像され、あるいは、電気部品と撮像デバイスとが一定の相対位置に位置して電気部品が撮像される場合に、それぞれの場合の両者を一定の相対位置に位置させるための移動装置を含むような態様等が含まれる。また、電気部品の撮像において回路基板あるいはそれを保持する基板保持装置の一部分等が電気部品からの像形成光を遮断するような場合、あるいは、基板基準マークの撮像において電気部品またはそれを保持する部品装着装置の一部分等が基板基準マークからの像形成光を遮断するような場合に、撮像デバイスとその遮断するものとを相対移動させて撮像を可能にする移動装置を含む態様等が含まれる。
【００１５】
より具体的に例示すれば、基板保持装置がシステム本体に固定されているような場合において、基板基準マークを撮像するために、撮像デバイスを一定の位置に移動させる装置、逆に、撮像デバイスがシステム本体に固定されているような場合において、基板基準マークを撮像するために、基板保持装置を一定の位置に移動させる装置等が該当する。また、部品装着装置が、電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えた装着ユニットを含んで構成されたものであり、その装着ユニットがシステム本体に対して固定されているような場合において、電気部品を撮像するために、撮像デバイスを一定の位置に移動させる装置、逆に、撮像デバイスがシステム本体に対して固定されているような場合において、電気部品を撮像するために、その装着ユニットを一定の位置に移動させる装置等が該当する。上記列挙したように、本項に記載の撮像デバイス相対移動装置には、様々な具体的態様の装置が含まれ、それら様々な態様の装置を幅広く採用することができる。
【００１６】
なお、撮像装置が前述の像形成光屈折装置を含む場合、その撮像装置は、その像形成光屈折装置と撮像デバイスとを相対移動させるための屈折装置相対移動装置含むものであってもよい。例えば、撮像時における電気部品と撮像デバイスとの相対位置が一定している場合において、電気部品を撮像するために、その相対位置を維持したまま、システム本体に固定された像形成光屈折装置に対して撮像デバイスを所定位置に移動させる装置、あるいは、システム本体に固定された撮像デバイスに対して像形成光屈折装置を所定位置に移動させる装置等が、この屈折装置相対移動装置に該当する。屈折装置相対移動装置には、様々な具体的態様の装置が含まれ、それら様々な態様の装置を幅広く採用することができる。その場合において、本項に記載の撮像デバイス相対移動装置が上記屈折装置相対移動装置を兼ねるような態様であってもよい。
【００１７】
（４）前記部品装着装置が、前記電気部品を保持する部品保持ヘッドを備えてその部品保持ヘッドに部品保持動作および部品装着動作を行わせる装着ユニットと、その装着ユニットと前記回路基板とをその回路基板の表面に平行な一平面に沿って相対移動させる装着ユニット相対移動装置とを含み、かつ、前記撮像デバイスが前記装着ユニットに固定して設けられ、前記装着ユニット相対移動装置が、前記入光状態変更装置の構成要素たる撮像デバイス相対移動装置であって前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスと前記回路基板とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置を兼ねる(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００１８】
本項に記載の態様には、例えば、一般的な電気部品装着システムにおいて、装着ユニットに撮像デバイスが固定的に設けられた態様が含まれる。電気部品装着システムが備える部品装着装置は、電気部品を部品供給装置から取出して保持する装置を有し、その装置を回路基板に対して相対移動させて、回路基板の被装着面の設定された部品装着位置に装着する。装着ユニットは、この部品を保持する装置が該当し、一般的には、それが備える部品保持ヘッドにて電気部品を保持する。例えば、部品保持ヘッドは、先端部に負圧にて部品を吸着する吸着ノズルを備えるものが多く、部品供給位置において下降させられて、部品を保持し、また、部品装着位置において下降させられて、部品を離脱させる構造のものが多い。さらに、部品保持ヘッドは、電気部品の装着方位を調整する等の目的で、自らの軸線回りに回転させられる構造のものが多い。したがって、そのような場合には、装着ユニットは、部品保持ヘッドを自らの軸線の方向に移動可能（多くは昇降可能）にかつその軸線回りに回転可能に保持するヘッド保持装置、その部品保持ヘッドを上記軸線方向に沿って移動させるヘッド軸線方向移動装置（ヘッド昇降装置）、部品保持ヘッドを上記軸線回りに回転させるヘッド回転装置等を含んで構成される。
【００１９】
電気部品装着システムは、概して２つに大別できる。その１つは、基板保持装置がシステム本体に固定され、装着ユニットが、基板保持装置に保持された回路基板の被装着面に平行な一平面内を、部品供給装置と基板保持装置とにわたって移動させられる形式のものである。装着ユニットの移動は、一平面内を直交する２つの方向のそれぞれに移動させる２つの移動装置で構成される装着ユニット移動装置によって行われることが多く、その場合に、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムと呼ぶことができる。もう１つは、装着ユニットがシステム本体に固定されいるもので、複数の部品保持ヘッドが一円周上に配置されて、それぞれの部品保持ヘッドが、部品取出ステーションと部品装着ステーションとにわたって、装着ユニットが備えるヘッド間欠回転装置によって間欠回転させられる形式のものである。この形式のものは、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムと呼ぶことができる。この形式のものは、装着ユニットが固定されているため、回路基板の予定された装着位置に電気部品を装着するために、保持した回路基板がその被装着面に平行な平面内を移動可能なように基板保持装置を移動させる基板保持装置移動装置を備えている。本項に記載の撮像装置は、この２つのいずれのタイプの電気部品装着システムにおいても適用可能である。いずれのタイプの場合も、上述したそれぞれの装着ユニットに撮像デバイスを固定的に取り付ければよい。なお、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムの場合には、上記装着ユニット移動装置が本項に記載の装着ユニット相対移動装置に該当し、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムの場合は、上記基板保持装置移動装置が本項に記載の装着ユニット相対移動装置に該当する。
【００２０】
上記構成の電気部品装着システムにおいて、上記装着ユニットに撮像デバイスを固定的に設けた場合、本項に記載する態様のように、入光状態変更装置が備える撮像デバイス相対移動装置の役割を、装着ユニット相対移動装置に担わせることができる。この場合、２つの相対移動装置のうちの一方が省略された態様となるため、電気部品装着システムの低コスト化が実現できる。
【００２１】
（５）前記入光状態変更装置が、前記部品像形成光を屈折させて前記撮像デバイスに入光させる像形成光屈折装置と、前記部品像形成光がその像形成光屈折装置を介して前記撮像デバイスに入光する位置に前記撮像デバイスとその像形成光屈折装置とを相対移動させる屈折装置相対移動装置とを含む(4)項に記載の撮像装置。
【００２２】
装着ユニットに撮像デバイスを固定的に設けた場合、電気部品の撮像時において、部品保持ヘッドと撮像デバイスとの相対位置を一定にすることが可能となる。この状態を維持したまま、装着ユニットあるいは像形成光屈折装置を移動させて、電気部品を撮像する態様が、本項に記載の態様に相当する。電気部品の撮像される方向と、撮像デバイスの撮像方向とが異なる場合であっても、その撮像デバイスによる電気部品の撮像が可能となる。
【００２３】
（６）前記像形成光屈折装置が、位置を固定して設けられており、前記装着ユニット相対移動装置が、前記屈折装置相対移動装置を兼ねて前記撮像デバイスを移動させるものである(5)項に記載の撮像装置。
【００２４】
前記態様において、例えば、像形成光屈折装置をシステム本体に固定して設けた場合が、本項に記載の態様に該当する。その場合、装着ユニットを位置を固定して設けた像形成光屈折装置に対して移動させて電気部品の撮像を行うため、その移動のための装置つまり屈折装置相対移動装置として、前述の装着ユニット相対移動装置を利用すれば簡便な電気部品装着システムが構成できる。例えば、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいて好適な態様の撮像装置である。本態様では、装着ユニット相対移動装置が、撮像デバイス相対移動装置と屈折装置相対移動装置との両者を兼ねることになる。
【００２５】
（７）前記入光状態変更装置の構成要素たる像形成光屈折装置が、前記撮像デバイス相対移動装置による前記撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても前記部品像形成光を前記撮像デバイスに入光させ得る状態で前記撮像デバイスに対して位置を固定して設けられ、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との少なくとも一方を屈折させて前記撮像デバイスに入光させるものである(4)項に記載の撮像装置。
【００２６】
本項に記載の態様は、例えば、像形成光屈折装置が、撮像デバイスあるいは装着ユニットに固定的に設けられた態様である。撮像デバイスと像形成光屈折装置とを互いに接近した位置に設けることができ、特に撮像デバイスに像形成光屈折装置を一体的に設けた場合には、撮像装置のその部分がコンパクトな構造となる。また、本項に記載の態様の場合、装着ユニットと回路基板とが相対移動している時点であっても、部品保持ヘッドと撮像デバイスと相対位置を一定にすることが可能となる。したがって、回路基板に対して撮像デバイスを移動させている状態、つまり、例えば装着位置を目指して装着ユニットと回路基板とが相対移動している状態であっても電気部品の撮像が可能であり、装着作業の効率を高めることができる。本項に記載の態様は、ＸＹロボットタイプおよびロータリーヘッドタイプのいずれの電気部品装着システムに対しても好適な態様である。
【００２７】
（８）前記像形成光屈折装置が、前記基準マーク像形成光が前記撮像デバイスに入光可能な撮像デバイスの相対移動位置において前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との両方を入光可能にする両像形成光同時入光装置を含み、かつ、前記入光状態変更装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との一方を前記撮像デバイスに選択的に入光させる像形成光選択入光装置を含む(7)項に記載の撮像装置。
【００２８】
本項に記載の態様は、前述のように、撮像デバイスのいずれの相対移動位置においても電気部品からの像形成光が撮像デバイスに入光可能とした場合において、基板基準マークを撮像可能な相対移動位置でさらに基板基準マークからの入光を可能にした態様である。両像形成光同時入光装置の具体的態様については、後の項において説明する。像形成光選択入光装置は、例えば、後に説明するようにいずれかの像形成光を遮断する装置（例えば、シャッタ装置等）を使用できる。あるいは、撮像装置が撮像対象に光を照射する（シルエット像を得るための光照射を含む）光源を有する場合、基板基準マークと電気部品との一方に光を照射し、他方には光を照射しないといった光照射選択装置を含んで像形成光選択入光装置を構成してもよい。
【００２９】
（９）前記両像形成光同時入光装置が、前記基準マーク像形成光と前記部品像形成光との一方を屈折させ他方を直進させてそれら２つの像形成光を同じ光路上に導光する導光体を含む(8)項に記載の撮像装置
【００３０】
前述の両像形成光同時入光装置は、本項に記載の導光体を含んで構成することができる。具体的には、像形成光屈折装置が鏡によって像形成光の光路を屈折させる場合、その鏡をハーフミラーとするような態様が該当する。基準マーク像形成光と部品像形成光との一方を反射させることによってその光路を屈折させ、他方を透過するようにハーフミラーを配置する場合において、そのハーフミラーが本項に記載の導光体に相当する。
【００３１】
（１０）前記部品保持ヘッドが前記装着ユニットに複数設けられ、前記入光状態変更装置が、その複数の部品保持ヘッドの各々に保持された電気部品からの前記部品像形成光の各々を前記撮像デバイスに入光させるべくそれら複数の部品保持ヘッドの各々の撮像デバイスに対する位置を変更するヘッド位置変更装置を含む(4)項ないし(9)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３２】
前述したように、ロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムにおいては、装着ユニットに部品保持ヘッドが複数設けられている。同様に、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいても、部品保持ヘッドが複数設けられたものも存在する。部品保持ヘッドが複数設けられたものは、それぞれの部品保持ヘッドに保持された電気部品が撮像される。例えば、それぞれの電気部品を１つの撮像デバイスによって撮像する場合、撮像時において、その撮像デバイスと部品保持ヘッドとの相対位置が、各部品保持ヘッドについて一定であることが望ましい。本項に記載の態様は、かかる場合に有効な態様である。具体的には、撮像デバイスに対して撮像する電気部品を保持する部品保持ヘッドを一定位置に位置させるヘッド定置装置を含んで装着ユニットを構成すればよい。
【００３３】
前述したロータリーヘッドタイプの電気部品装着システムの場合、部品取出ステーション、部品装着ステーション以外に、部品撮像ステーションを設け、そこに部品保持ヘッドが位置するときにその部品保持ヘッドが保持する部品を撮像すればよい。このような態様の場合には、前述したヘッド間欠回転装置が、ヘッド位置変更装置の一態様であるヘッド定置装置としての機能を有することになる。ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムにおいても、複数の部品保持ヘッドが装着ユニットに設けられている場合、その装着ユニットにそれらの部品保持ヘッドのそれぞれを一定位置に移動させるヘッド移動装置を設けてもよい。その場合、そのヘッド移動装置が、ヘッド位置変更装置の一態様であるヘッド定置装置の機能を有することになる。なお、その場合のヘッド移動装置は、部品保持ヘッドを直線的に移動させるものであってもよく、また、上記ヘッド間欠回転装置のように回転移動させるものであってもよい。
【００３４】
（１１）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路と前記部品像形成光の光路との少なくとも一方の途中に設けられてそれら２つの光路の長さの違いによる前記２つの入光状態間のピントずれを解消する焦点調節装置を含む(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３５】
本項に記載の態様では、基板基準マークからの像形成光の光路長と電気部品からの像形成光の光路長とに差がある場合であっても、１つの撮像デバイスで高精度な撮像が可能になる。焦点調節装置は、例えば、撮像デバイスを自動焦点調節装置付カメラとする等して、撮像デバイス自体に備えられたものであってもよい。あるいは、例えば単体レンズ若しくはレンズ群を、撮像デバイスとは別体に光路の途中に設けるものであってもよい。
【００３６】
（１２）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路と前記部品像形成光の光路との少なくとも一方の途中に設けられて前記撮像デバイスが取得する撮影像の倍率を変更する倍率変更装置を含む(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３７】
本項に記載の態様では、いろいろな大きさの電気部品を撮像する場合、電気部品の撮影像と基板基準マークの撮影像との大きさにかなりの差異が生じるような場合等に有効な態様でである。倍率変更装置は、例えば、撮像デバイスをズームレンズ付カメラとする等して、撮像デバイス自体に備えられたものであってもよい。あるいは、例えば単体レンズ若しくはレンズ群を、撮像デバイスとは別体に光路の途中に設けるものであってもよい。
【００３８】
（１３）当該撮像装置が、前記基準マーク像形成光の光路の途中に設けられてその像形成光を遮断する基準マーク像形成光遮断装置と、前記部品像形成光の光路の途中に設けられてその像形成光を遮断する部品像形成光遮断装置との少なくとも一方を含む(1)項ないし(12)項のいずれかに記載の撮像装置。
【００３９】
例えば、前述のように、基板基準マークと電気部品との２つの像形成光が撮像デバイスに同時に入光するような場合、いずれかの像形成光を遮断すれば、遮断されない方を選択的に撮像することができる。本項に記載の態様は、そのような一方の入光が他方の撮像を阻害するような場合を始めとして、一方の入光が何らかの悪影響を及ぼすような場合に有効な態様である。上記像形成光遮断装置は、具体的には、例えば、シャッタ装置等が該当する。
【００４０】
（２１）回路基板の表面に電気部品を装着する電気部品装着システムであって、
基板基準マークが付された回路基板を保持する基板保持装置と、
電気部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置からその供給された電気部品を受取って保持し、その電気部品を前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置と、
(a)撮像方向が固定された撮像デバイスと、(b)その撮像デバイスへの入光状態を、前記基板基準マークからの像形成光である基準マーク像形成光が入光する状態と、前記保持された電気部品からの像形成光である部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置とを備えて、前記保持された回路基板の基板基準マークと前記保持された電気部品とを撮像する撮像装置と、
その撮像装置によって得られた撮影画像のデータから、前記基板保持装置による回路基板の基板保持位置誤差および前記部品装着装置による電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得装置と、
その保持位置誤差取得装置により取得された基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいて、前記保持された電気部品の前記保持された回路基板への装着位置が適正位置となるように前記部品装着装置を制御する装着制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着システム。
【００４１】
本項に記載の電気部品装着システムは、前述の(1)項に記載の撮像装置を備えた電気部品装着システムである。基板基準マークの撮像によって得られた基板保持位置誤差および電気部品の撮像によって得られた部品保持位置誤差とに基づいて装着位置の補正を行うことで、高精度な装着が可能である。かつ、装備する撮像装置が単純化されたものであることから、比較的低コストな電気部品装着システムが実現される。なお、(2)項ないし(13)項に記載の技術的特徴は、本稿に記載の電気部品装着システムが備える撮像装置に適用することができる。
【００４２】
（３１）電気部品を回路基板に装着する作業に付随して行われる撮像の方法であって、
装着のために保持された回路基板の表面に付された基板基準マークを、撮像方向が固定された撮像デバイスで撮像する基準マーク撮像工程と、
装着のために保持された電気部品を、前記基板基準マークを撮像したのと同じ撮像デバイスで撮像する部品撮像工程と
を含むことを特徴とする撮像方法。
【００４３】
本項に記載の撮像方法は、基板基準マークと電気部品との両者を撮像可能な撮像デバイスを用いて、電気部品装着作業に付随する撮像を行う方法であり、簡便な撮像方法である。前述の撮像装置に関する(1)項ないし(13)項に記載の技術的特徴を取り入れた態様で、本撮像方法を実施することができる。
【００４４】
（４１）電気部品を回路基板に装着する電気部品装着方法であって、
回路基板を基板保持装置にセットする基板セット工程と、
部品保持ヘッドにより部品供給装置から電気部品を取り出す部品取出工程と、前記セットした回路基板に付された基板基準マークを、撮像方向を固定した撮像デバイスにより撮像する基準マーク撮像工程と、
前記取り出した電気部品を、前記基板基準マークを撮像したのと同じ撮像デバイスにより撮像する部品撮像工程と、
その撮像デバイスにより撮像した撮影画像のデータから、前記セットした回路基板の基板保持位置誤差および前記取り出した電気部品の部品保持位置誤差を取得する保持位置誤差取得工程と、
それら基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づく補正を行って、前記取り出した電気部品を前記セットした回路基板の適正装着位置に装着する装着工程と
を含むことを特徴とする電気部品装着方法。
【００４５】
本項に記載の電気部品装着方法は、(31)項に記載の撮像方法を取り入れた電気部品装着方法であり、高精度な電気部品装着作業を簡便に行うことができる方法である。前述の撮像装置に関する(1)項ないし(16)項に記載の技術的特徴を取り入れた態様で、本電気部品装着方法を実施することができる。なお、前記(21)項に記載の電気部品装着システムを使用して電気部品の装着作業を行う場合に、本項の電気部品装着方法を実施することになる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の２つの実施形態を、ＸＹロボットタイプの電気部品装着システムおよびそれを使用した電気部品装着方法を例にとって説明する。なお、本発明の実施形態は、下記２つの実施形態に限られるものではない。本発明は、それらの他、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００４７】
（i）第１実施形態
＜電子部品装着システムの構成＞
図１に、電気部品装着システムの一種である第１実施形態の電子部品装着システムの概要を表す全体平面図を、図２に、第１実施形態の電子部品装着システムの概要を表す全体側面図を、それぞれ示す。本電子部品装着システムは、システム本体１０と、システム本体１０に配設されて回路基板１２を被装着面を上方に向けた姿勢で固定保持する基板保持装置１４と、基板保持装置１４の手前側（図１における下方）に配設されたフィーダ型部品供給装置１６と、基板保持装置１４の奥側（図１における上方）に配設されたトレイ型部品供給装置１８と、部品供給部を構成するこれら２つの部品供給装置１６，１８から供給される電子部品を基板保持装置１４に保持された回路基板１２の被装着面に装着する部品装着装置２０とを含んで構成される。部品装着装置２０は、電子部品を保持する部品保持ヘッド２２を有する装着ユニット２４と、部品供給部と保持された回路基板１２とにわたって装着ユニット２４を移動させる装着ユニット移動装置２６とを含んで構成される。装着ユニット移動装置２６は、装着ユニット２４と保持された回路基板１２とをその回路基板１２の被装着面に平行な一平面に沿って相対移動させるものであり、装着ユニット相対移動装置として機能する。さらに、装着ユニット２４には、撮像デバイスとしてのＣＣＤカメラを備えるカメラ装置２８が固定して取り付けられており、また、基板保持装置１４とフィーダ型部品供給装置１６との間には、像形成光屈折装置として反射鏡装置３０が、システム本体１０に固定して設けられている。これらカメラ装置２８および反射鏡装置３０については、後に詳しく説明する。そして、本電子部品装着システムは、図示は省略するが、上記各装置を統括して制御するシステム制御装置３２（図５参照）を有している。
【００４８】
基板保持装置１４は、基板コンベア４０によって搬送させられてきた回路基板１２を、装着作業のために、略予定された位置で固定して保持する装置である。フィーダ型部品供給装置１６は、部品供給部の構成要素たる部品供給テーブル４２上に、複数のテープフィーダ４４がＸ軸方向（図１における左右方向）に並んで整列させられたものであり、それぞれのテープフィーダ４４は、テープに保持された電子部品を順次送り出して供給する。１つのテープフィーダ４４からは１種の電子部品が供給されるようになっている。トレイ型部品供給装置１８は、電子部品をそれぞれ複数収納する複数のトレイ４６がスタックされており、それぞれのトレイ４６から装着ユニット２４が電子部品を取出し可能な状態に、これらのトレイ４６を順次昇降移動させることによって電子部品の供給を行う。
【００４９】
図３に、本電子部品装着システムが備える装着ユニット２４の背面一部断面図を示す。装着ユニット２４は、ハウジング５０と一体化された装着ユニット本体５２（その一部がヘッド保持装置として機能する）と、先端に電子部品５４を吸着保持可能な吸着ノズル５６を着脱可能に有して装着ユニット本体５２に回転可能にかつ昇降可能に保持された部品保持ヘッド２２とを含んで構成される。また、電動モータ５８（リニアサーボモータ）を駆動源として部品保持ヘッド２２を昇降させるヘッド昇降装置６０（ヘッド軸線方向移動装置としての機能を有する）と、電動モータ６２（サーボモータ）を駆動源として部品保持ヘッド２２をその軸線を中心に回転（いわゆる自転）させるヘッド回転装置６４とを含んで構成されている。部品保持ヘッド２２は、部品供給位置および部品装着位置においてヘッド昇降装置６０によって昇降させられ、電子部品５４を吸着保持あるいは回路基板１２の被装着面に装着する。また、保持された部品の保持姿勢に応じて、部品保持ヘッド２２は、その姿勢を補正するため等にヘッド回転装置６４によって自らの軸線を中心に回転させられる。
【００５０】
部品保持ヘッド２２が有するヘッド軸６６は、中空に形成され、この中空部６８が空気通路として機能する。吸着ノズル５６は、それぞれの部品保持ヘッド軸６６の下部に脱着可能に取り付けられるのであるが、取り付けられた状態において、中空部６８は吸着ノズル５６と連通する。それぞれの部品保持ヘッド軸６６の中空部６８は、図示を省略する上端部が、図示しない負圧源、正圧源、および大気に、図示を省略する電磁切換弁７０（図５参照）によって切り替えられて選択的に連結される。負圧源に連結されたときに、その吸着ノズル５６の先端に吸着力が生じて電子部品５４が吸着されて、部品保持ヘッド２２はその電子部品５４を保持する。また、大気圧あるいは正圧に連結されたときには、負圧が解除されて、保持された電子部品５４は、吸着ノズル５６の先端から脱離させられる。
【００５１】
吸着ノズル５６は、円筒状のノズル部８０と、取付部８２と、ノズル部８０と取付部８２との間に位置する円盤状の背景形成部８４とからなる。ノズル部８０は、上述したように、電子部品５４を先端（下端）にて吸着する。取付部８２は、部品保持ヘッド軸６６の下端部に着脱可能なように形成されている。また、背景形成部８４は、その下面が、保持された電子部品５４が下方から撮像される場合において、撮像視野中の背景を形成し、電子部品５４の保持姿勢の検出を容易ならしめる役割を果たしている。
【００５２】
装着ユニット移動装置２６は、ＸＹロボット型の移動装置で、Ｘロボット装置９０とＹロボット装置９２とを含んで構成され、Ｘロボット装置９０は、システム本体１０に設けられており、Ｘスライド９４とそれをＸ軸方向に移動させるＸスライド移動装置９６とを含んで構成され、Ｙロボット装置９２は、Ｘスライド９４に設けられおり、Ｙスライド９８とそれをＹ軸方向に移動させるＹスライド移動装置１００とを含んで構成されている。また、Ｘロボット装置９０およびＹロボット装置９２は、いずれも駆動源が電動モータ１０２，１０４（いずれもサーボモータ）であり、ボールねじ機構１０６，１０８を有している。装着ユニット２４は、Ｙスライド９８に固定的に設けられている。装着ユニット移動装置２６は、装着プログラムにしたがって、装着ユニット２４を、部品保持ヘッド２２が部品供給部における所定の部品供給位置と回路基板の所定の部品装着位置との上方にに位置するように移動させる。
【００５３】
カメラ装置２８は、装着ユニット２４に取り付けられており、下方に向かって撮像する。カメラ装置２８は、撮像デバイスであるところの可視光線に感光するＣＣＤカメラ１２０と、その先端部（図では下端部）に取り付けられ、撮像において可視光線を照射するための可視光線光源としての可視光線ランプ１２２とを含んで構成されている。カメラ装置２８の移動は、装着ユニット移動装置２６によって行われることになる。つまり、装着ユニット移動装置２６は、カメラ装置２８と保持された回路基板１２とを相対移動させる撮像デバイス相対移動装置としての役割を果たしているのである。
【００５４】
図４に、反射鏡装置３０の断面図を示す。像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０は、２つの反射鏡１３０，１３２と、それらを固定的に収納する箱型のハウジング１３４とを含んで構成され、ブラケット１３６を介してシステム本体１０に取り付けられている。２つの反射鏡１３０，１３２は、互いに反対側に傾斜して向かい合って固定されており、装着ユニット２４が反射鏡装置３０の上方の所定位置（部品撮像位置）に移動させられた場合に、部品保持ヘッド２２に保持された電子部品５４の下方に向かう像形成光を反射して、カメラ装置３０に入光させるように位置している。つまり、部品撮像位置は、電子部品５４からの像形成光が像形光屈折装置である反射鏡装置３０を介して撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０に入光する位置である。なお、カメラ装置２８側の反射鏡１３２の上部には、レンズ装置１４０が設けられており、また、反射鏡装置３０の手前側および奥側には、電子部品５４の撮像において紫外線を照射する紫外線光源としての紫外線ランプ１４２が設けられている（図１および図２を参照）。
【００５５】
回路基板１２の被装着面には、複数の基板基準マークが付されている。図１に示すように、本実施形態では、２つの基板基準マーク１５０のそれぞれが、回路基板１２の対角に位置する２つのコーナのそれぞれに付されている。カメラ装置２８によって基板基準マーク１５０を撮像する場合、装着ユニット２４は、カメラ装置３０がその基板基準マーク１５０に正対する所定位置（基準マーク撮像位置）に移動させられる。その位置において、可視光線ランプ１２２により可視光線が基板基準マーク１５０およびその近傍に照射され、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。
【００５６】
電子部品５４の撮像においては、正面像とシルエット像との２種の像が撮像可能であり、電子部品５４の種類に応じて選択することができる。正面像を撮像する場合には、可視光線ランプ１２２が発光させられ、シルエット像を撮像する場合には、紫外線ランプ１４２が発光させられる。また、吸着ノズル５６は、撮像される像の種類に応じて適切なものが取り付けられる。正面像を撮像する場合は、下面が可視光線を吸収する背景形成部８４を有する吸着ノズル５６、つまり、下面が黒っぽい背景形成部８４を有する吸着ノズル５６が用いられる。これに対し、シルエット像を撮像する場合は、紫外線を受けて蛍光を発する蛍光板からなる背景形成部８４を有する吸着ノズル５６が用いられる。それぞれ適応する吸着ノズル５６においてその電子部品５４を保持した装着ユニット２４が、上記部品撮像位置まで移動させられ、適応する光源の光が照射されて、正面像あるいはシルエット像が撮像される。なお、正面像を撮像する際の可視光線ランプ１２２の光は、レンズ装置１４０、反射鏡装置３０を通過して、保持された電子部品５４に照射されるのである。なお、部品撮像位置への装着ユニット２４の移動は、装着ユニット移動装置２６によって行われるため、この装着ユニット移動装置２６は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０と像形成光屈折装置である反射鏡装置３０とを相対移動させる屈折装置相対移動装置としても機能することになる。
【００５７】
基板基準マーク１５０を撮像する場合と電子部品５４を撮像する場合とで、それぞれの像形成光の光路長は異なる。レンズ装置１４０は、複数のレンズの集合体であり、２つの入光状態の光路長の差異によって生じるピントずれを解消する焦点調節装置としての役割を果たしている。また、レンズ装置１４０は、基板基準マーク１５０と電子部品５４との両者の像がＣＣＤカメラ１２０によってそれぞれ適正な大きさに撮像されるための倍率変更装置としても機能する。
【００５８】
本電子部品装着システムを構成する上記各装置は、システム制御装置３２によって制御される。図５に、システム制御装置３２のブロック図を、本発明に関係の深い部分を中心に示す。システム制御装置３２は、ＰＵ１８０，ＲＯＭ１８２，ＲＡＭ１８４，入出力インターフェース１８６およびそれらを接続するバス１８８を有するコンピュータ１９０を主体とするものである。入出力インターフェース１８６には、システム制御装置３２内にあるそれぞれの駆動回路１９２を介して、基板保持装置１４，装着ユニット移動装置２６，フィーダ型部品供給装置１６，トレイ型部品供給装置１８，ヘッド昇降装置６０，ヘッド回転装置６４，電磁切換弁７０，可視光線ランプ１２２，紫外線ランプ１４２等が接続されている。また、入出力インターフェース１８６には、ＣＣＤカメラ１２０が画像処理ユニット１６０を介して接続されており、この画像処理ユニット１９４により基板基準マーク１５０および電子部品５４の撮影画像のデータつまり撮像データが処理され、基板保持装置１４による回路基板１２の基板保持位置誤差、および、部品装着装置２０による電子部品５４の部品保持位置誤差がそれぞれ検出される。ＲＯＭ１８２には、本電子部品装着システムの基本動作プログラム等が記憶されており、また、ＲＡＭ１８４には、作業に供される回路基板に応じた装着プログラム、前述した装着ユニット２４の移動位置である基準マーク撮像位置および部品撮像位置等が記憶されており、上記取得された部品保持位置誤差、基板保持位置誤差等が記憶される。
【００５９】
＜電子部品装着作業＞
上記電子部品装着システムによる電子部品装着作業を簡単に説明すれば、以下のようになる。まず基板コンベア４０によって搬入された回路基板１２は、基板保持装置１４によって略定位置に固定保持される。いわゆる回路基板のセットである。次いで、装着ユニット２４が、一方の基板基準マーク１５０を撮像するためのＲＡＭ１８４に記憶されている第１基準マーク撮像位置に移動させられる。すなわち、装着ユニット２４が第１基準マーク撮像位置に位置することにより、その一方の基板基準マーク１５０から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０への入光状態、つまり、基準マーク像形成光がＣＣＤカメラ１２０へ入光する状態がが作り出されるのである。この入光状態において、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。次いで、装着ユニット２４は、もう一方の基板基準マーク１５０を撮像するためのＲＡＭ１８４に記憶されている第２基準マーク撮像位置に移動させられ、その位置において、そのもう一方の基板基準マーク１５０からＣＣＤカメラ１２０への入光状態が作り出され、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。撮像によって得られた２つの基板基準マーク１５０の各々の撮像データは、画像処理ユニット１９４によって画像処理され、その結果から、基板保持装置１４による回路基板１２の基板保持位置誤差が取得される。この基板保持位置誤差は、回路基板１２の被装着面に平行な平面（ＸＹ平面）内におけるＸ方向位置ずれ量ΔＸb、Ｙ方向位置ずれ量ΔＹbおよび回転方向（θ方向）位置ずれ量Δθbといった形式のデータとして、ＲＡＭ１８４に記憶される。
【００６０】
次に、ＲＡＭ１８４に記憶された装着プログラムにしたがって、フィーダ型部品供給装置１６あるいはトレイ型部品供給装置１８の最初の装着対象となる電子部品５４が供給される位置の上方に部品保持ヘッド２２が位置するように、装着ユニット２４が移動させられる。その装着ユニット２４の移動位置が部品取出位置であり、その部品取出位置において、部品保持ヘッド２２は下降させられ、吸着ノズル５６に負圧が供給されて、ノズル部８０の先端にその電子部品５４が吸着される。つまり電子部品５４が取り出されるのである。次いで、部品保持ヘッド２２が電子部品５４を保持したまま、ＲＡＭ１８４に記憶されている前述の部品撮像位置に、装着ユニット２４が移動させられる。装着ユニット２４が部品撮像位置に位置することにより、保持された電子部品５４から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０への入光状態、つまり、部品像形成光がＣＣＤカメラ１２０へ入光する状態が作り出される。この状態において、その電子部品５４の正面像あるいはシルエット像が撮像される。撮像によって得られた撮像データは、画像処理ユニット１９４によって画像処理され、その結果から、部品装着装置２０による電子部品５４の部品保持位置誤差、詳しくは、部品保持ヘッド２２による部品保持位置誤差が取得される。部品保持位置誤差は、部品保持ヘッド２２の軸線に対する上記ＸＹ平面内における電子部品５４の位置ずれであり、Ｘ方向位置ずれ量ΔＸp、Ｙ方向位置ずれ量ΔＹpおよび回転方向（θ方向）位置ずれ量Δθpといった形式のデータとして、ＲＡＭ１８４に記憶される。
【００６１】
次いで、装着ユニット２４は、装着プログラムにしたがって、部品装着位置に移動させられる。その部品装着位置は、回路基板１２の被装着面の適正装着位置の上方に部品保持ヘッド２２が位置する位置であり、設定されている移動位置に対して上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいてＸ軸方向およびＹ軸方向について補正された位置である。またこのときに、部品保持ヘッド２２は、設定されている電子部品５４の装着方位と、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差のうちのθ方向位置ずれ量とに基づいて、自身の軸線を中心に回転させられ、それによりθ方向についても適正な位置に電子部品５４が位置させられることになる。適正な位置に位置させられた電子部品５４は、部品保持ヘッド２２が下降させられ、次いで、吸着ノズル５６には正圧が供給されることによって、回路基板１２の被装着面の適正装着位置に装着される。順次、装着プログラムにしたがって、次の電子部品５４が供給され、それが取り出され、装着されるという装着動作ルーチンが繰り返えされ、すべての電子部品５４の装着を完了して、その回路基板１２に対する装着作業が完了する。装着が完了した回路基板１２は、基板保持装置１４による固定保持が解除され、基板コンベア４０により搬出される。
【００６２】
上述のように、基板セット工程、部品取出工程、部品保持工程、基準マーク撮像工程、部品撮像工程、保持位置誤差取得工程、装着工程を含んで、電子部品装着作業が構成されている。上記作業内容に基づいて、本電子部品装着システムの構成について再度言及すれば以下のようになる。電子部品装着システムにおいて撮像装置は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１２０と、ＣＣＤカメラ１２０への像形成光の入光状態を、基準マーク像形成光入光状態と部品像形成光入光状態とに変更する入光状態変更装置とを含んで構成されているとすることができる。この場合、入光状態変更装置は、像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０と、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置１４０と、撮像デバイス相対移動装置および屈折装置相対移動装置として機能して装着ユニット２４を移動させる装着ユニット移動装置２６と、装着ユニット２４を基準マーク撮像位置および部品撮像位置に位置させるべく装着ユニット移動装置２６を制御するシステム制御装置３２の部分（「撮像移動制御部」と称することができる）等を含んで構成される。また、撮像装置は、さらに、撮像光源としての可視光線ランプ１２２および紫外線ランプ１４２とそれを制御するシステム制御装置３２の部分（「撮像光源制御部」と称することができる）等を含んで構成されることになる。また、本電子部品装着システムは、上記撮像装置によって得られた基板基準マーク１５０および保持された電子部品５４の撮像データを画像処理する画像処理ユニット１９４と、基板保持位置誤差および部品保持位置誤差を取得すべく演算処理してその結果を記憶するシステム制御装置３２の部分（「保持位置誤差取得部」と称することができる）を含む保持位置誤差取装置を有し、また、その保持位置誤差に基づいて電子部品５４を適正位置に装着すべく、部品装着装置２０を制御するシステム制御装置３２の部分（「装着制御部」と称することができる）を含む装着制御装置を有するものとして扱うことができる。
【００６３】
＜変形態様＞
上記電子部品装着システムでは、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置１４０を備えている。焦点調節装置または倍率変更装置のいずれか片方の機能しか有しないレンズ装置を１４０備えるものであってもよい。また、場合によっては、レンズ装置１４０を備えない撮像装置であってもよい。上記態様の場合、レンズ装置１４０が電子部品５４からＣＣＤカメラ１２０までの光路中において、像形成光屈折装置としての反射鏡装置３０の外部のＣＣＤカメラ１２０側に設けられている。この態様に代え、レンズ装置１４０が、反射鏡装置３０の外部の電子部品５４側に設けられる態様を、また、反射鏡装置３０の内部であって、２つの反射鏡１３０，１３２の間に設けられる態様を採用することもできる。
【００６４】
また、電子部品５４の撮像において、正面像を撮像するための光源として、ＣＣＤカメラ１２０の先端部に取り付けられた可視光線ランプ１２２を用いている。つまり、基板基準マーク１５０の撮像の際の光源と兼用しているのである。これの態様に代え、紫外線ランプ１２０を別途設けたのと同様に、別途、電子部品５４の撮像のための専用の可視光線ランプを設けるものであってもよい。その場合、その可視光線ランプの設置場所は特に限定されず、電子部品５４の正面像取得のために充分なる照度が得られる位置のなかから適切な位置を選択して、その位置に設ければよい。なお、反射鏡にハーフミラー等を利用して、その反射鏡を透過するようにして光照射可能な位置に光源を設けることもできる。
【００６５】
（ii）第２実施形態
＜電子部品装着システムの構成＞
第２実施形態の電子部品装着システムは、上記第１実施形態の電子部品装着システムと比較すれば、概ね、部品装着装置が備える装着ユニットと、撮像装置とが変更されているだけであり、他の構成については、第１実施形態の電子部品装着システムと略同様の構成を採用する。そのため、その相違点を中心に説明する。
【００６６】
図６に、第２実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットおよびそれに取り付けられた撮像装置の一部分を模式的に示す。装着ユニット２２０は、複数（本実施形態では４つ）の部品保持ヘッド２２２を備える。ハウジング２２４と一体化した装着ユニット本体２２６には、外周部において等角度位置に複数の部品保持ヘッド２２２を放射状に保持するヘッド保持装置としてのタレット２２８が、その中心軸がＹ軸に平行になるように配設されている。そして、図示しないが、装着ユニット２２０はタレット２２８をその中心軸の回りに間欠回転させるヘッド間欠回転装置を備え、そのヘッド間欠回転装置によって、タレット２２８が間欠回転させられることにより、部品保持ヘッド２２２が、ＸＺ平面に平行な平面に沿って間欠回転させれられる。
【００６７】
タレット２２８が間欠回転させられることにより、複数の部品保持ヘッド２２２のそれぞれは、複数（本実施形態では４つ）のステーションのそれぞれに位置することになる。本部品装着システムでは、部品保持ヘッド２２２がその先端を下方に向けるステーション（図の下方のステーション）が、部品保持・装着ステーションであり、部品保持ヘッド２２２がその先端を右に向けるステーション（図の右方のステーション）が部品撮像ステーション、先端を左方に向けるステーション（図の左方のステーション）が部品装着方位調整ステーションである。部品保持ヘッド２２２の先端部には、上記第１実施形態の場合と同様、吸着ノズル２３０が着脱可能に取り付けられており、その先端において負圧にて電子部品５４を吸着して保持する。また、装着ユニット２２０は、ともに図示しないが、部品保持・装着ステーションにおいて部品保持ヘッド２２２を昇降させるヘッド昇降装置（ヘッド軸線方向移動装置の一種である）と、部品装着方位調整ステーションにおいて部品保持ヘッド２２２をその軸線回りに回転させるヘッド回転装置を有している。
【００６８】
装着ユニット２２０には、撮像デバイスとしてのＣＣＤカメラ２４０を有するカメラ装置２４２が固定的に取り付けられている。カメラ装置２４２は、ＣＣＤカメラ２４０の他に、ＣＣＤカメラ２４０の先端部に固定された像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４と、反射鏡装置２４４の下方に取り付けられて基板基準マーク１５０からの像形成光を遮断する基準マーク像形成光遮断装置としての第１シャッタ装置２４６と、反射鏡装置２４４の電子部品５４に向かう側（図における左方）に取り付けられて保持された電子部品５４からの像形成光を遮断する部品像形成光遮断装置としての第２シャッタ装置２４８と、第１シャッタ装置２４６の下方に取り付けられて焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置２５０とを含んで構成されている。さらに、レンズ装置２５０の下方には、基板基準マーク１５０を撮像する際に可視光線を照射する光源としての第１可視光線ランプ２５２が取り付けられており、また、第２シャッタ装置２４８の電子部品５４に向かう側（図における左方）には、電子部品５４の正面像を撮像する際に可視光線を照射する光源としてのリング状の第２可視光線ランプと２５４と、電子部品５４のシルエット像を撮像する際に紫外線を照射する光源としてのリング状の紫外線ランプ２５６が取り付けられている。
【００６９】
本電子部品装着システムは、図示は省略するが、前述の第１実施形態の電子部品装着システムの場合と同様、ＸＹロボット型の移動装置である装着ユニット移動装置（装着ユニット相対移動装置の一種である）を備えており、装着ユニット２２０は、その装着ユニット移動装置が有するＹスライド２６０に固定して設けられている。装着ユニット２２０は、その装着ユニット移動装置により、部品取出位置、部品装着位置に移動させられる。また、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０を含むカメラ装置２４２が装着ユニット２２０に固定されており、基板保持装置に保持された回路基板１２の被装着面に付された基板基準マーク１５０の撮像においては、装着ユニット２２０が基準マーク撮像位置に移動させられて、その位置で撮像が行われる。つまり、本実施形態の電子部品装着システムにおいても、装着ユニット移動装置は、撮像デバイス相対移動装置として機能するのである。
【００７０】
反射鏡装置２４４は、その内部にハーフミラー２７０を有しており、このハーフミラー２７０は、図における左方からの像形成光、つまり、保持された電子部品５４からの像形成光を反射して屈折させ、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光させる。また、ハーフミラー２７０は、図における下方からの像形成光、つまり、装着ユニット２２０が基準マーク撮像位置に位置するときの基板基準マーク１５０からの像形成光を直進透過させて、ＣＣＤカメラ２４０に入光させる。すなわち、ハーフミラー２７０は、基準マーク像形成光と部品像形成光との両方の像形成光を同じ光路に導く導光体として機能し、両像形成光を同時に入光可能にする両像形成光同時入光装置として機能するのである。そして、基板基準マーク１５０を撮像する際には、第１可視光線ランプ２５２から可視光線が照射されるとともに、第２シャッタ装置２４８が閉じられ、また、電子部品５４を撮像する際には、第２可視光線ランプ２５４あるいは紫外線ランプ２５６から可視光線あるいは紫外線が照射されるとともに、第１シャッタ装置２４６が閉じられる。したがって、第１シャッタ装置２４６、第２シャッタ装置２４８およびそれらを制御するシステム制御装置の部分が、両方の像形成光のうちの一方を撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に選択的に入光させる像形成光選択入光装置として機能するのである。
【００７１】
本実施形態の電子部品装着システムにおいては、装着ユニット２２０は、複数の部品保持ヘッド２２２を有する。部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４の撮像は、上述したように、その部品保持ヘッド２２２が部品撮像ステーションに位置するときに行われる。つまり、装着ユニット２２０における一定の位置に部品保持ヘッド２２２が位置するときに、電子部品５４の撮像が行われるのである。したがって、前述のヘッド間欠回転装置は、ヘッド定置装置として機能し、また、複数の部品保持ヘッド２２２の各々が保持する電子部品５４からの像形成光が撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光可能なように、その複数の部品保持ヘッド２２２の各々と前記撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０との相対位置を変更するヘッド相対位置変更装置として機能するのである。
【００７２】
本実施形態の電子部品装着システムは、前述したように、装着ユニット２２０およびカメラ装置２４２を含む撮像装置を除く他の構成は、前記第１実施形態の電子部品装着システムと略同様であるため、他の構成についての説明は省略する。また、電子部品５４の撮像における正面像とシルエット像の取得方法についても、前記第１実施形態のものと同様であるため、その説明も省略する。
【００７３】
＜電子部品装着作業＞
上記第２実施形態の電子部品装着システムによる電子部品装着作業を簡単に説明する。第１実施形態の場合と同様、まず、基板コンベアによって搬入された回路基板１２は、基板保持装置によって略定位置に固定保持される。つまり回路基板１２がセットされる。この動作と並行して以下の部品保持動作が行われる。装着プログラムにしたがって、まず、複数の部品保持ヘッド２２２のうちの部品保持・装着ステーションに位置する部品保持ヘッド２２２が部品供給装置から電子部品５４を取出し可能な部品取出位置に、装着ユニット２２０が移動させられる。その位置で、その部品保持ヘッド２２２が下降させられ、吸着ノズル２３０の先端に負圧にて電子部品５４が吸着され、その部品保持ヘッド２２２にその電子部品５４が保持される。いわゆる電子部品５４の取出しである。次いで、タレット２２８が間欠回転させられて、次の部品保持ヘッド２２２が部品保持・装着ステーションに位置させられるとともに、その部品保持ヘッド２２２の保持対象となる電子部品５４を取出し可能な部品取出位置に、装着ユニット２２０が移動させられる。そして、その位置で、先の部品保持ヘッド２２２の場合と同様に、その部品保持ヘッド２２２に電子部品が保持される。この部品保持動作は、順次、部品保持ヘッド２２２の数に相当する回数行われる。
【００７４】
次に、装着ユニット２２０が、一方の基板基準マーク１５０を撮像するための第１基準マーク撮像位置に移動させられて、その一方の基板基準マーク１５０から撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出される。この入光状態において、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。次いで、装着ユニット２２０は、もう一方の基板基準マーク１５０を撮像するための第２基準マーク撮像位置に移動させられ、その位置において、そのもう一方の基板基準マーク１５０からＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出される。そして、その位置で、その基板基準マーク１５０の正面像が撮像される。
【００７５】
部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４の撮像は、上述したように、部品撮像ステーションに位置する部品保持ヘッド２２２が保持する電子部品５４に対して行われる。タレット２２８が間欠回転させられて、順次、複数の部品保持ヘッド２２２の各々が部品撮像ステーションに位置させられ、それぞれの部品保持ヘッド２２２に保持された電子部品５４が撮像される。この電子部品５４の撮像は、上記基板基準マーク１５０の撮像と並行して行われる。本電子部品装着システムでは、装着ユニット２２０がどの位置に移動させられていても、電子部品５４からＣＣＤカメラ２４０への入光状態が作り出せることから、装着ユニットが基準マーク撮像位置に位置するとき、ないしは、装着ユニット２２０の移動中においても電子部品５４の撮像が可能である。前述した、両像形成光同時入光装置としてのハーフミラー２７０を含む像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４を備えた上で、像形成光選択入光装置として機能する像形成光遮断装置としてのシャッタ装置２４６，２４８と、それぞれの撮像光源である可視光線ランプ２５２，２５４および紫外線ランプ２５６とが適宜作動させられることで、本電子部品装着システムは、基板基準マーク１５０の撮像と電子部品５４の撮像とが同時期に並行して行うことができるのである。
【００７６】
撮像によって得られた２つの基板基準マーク１５０の各々の撮像データは、システム制御装置が備える画像処理ユニットによって画像処理され、その結果から、基板保持装置による回路基板１２の基板保持位置誤差が取得される。また、撮像によって得られたそれぞれの電子部品５４の撮像データも、画像処理ユニットによって画像処理され、その結果から、部品装着装置による電子部品５４の部品保持位置誤差、詳しくは、部品保持ヘッド２２２による部品保持位置誤差が取得される。いずれの保持位置誤差も、回路基板１２の被装着面に平行な平面（ＸＹ平面）内におけるＸ方向位置ずれ量、Ｙ方向位置ずれ量および回転方向（θ方向）位置ずれ量といった形式のデータとして、システム制御装置が備えるＲＡＭに記憶される。
【００７７】
次いで、装着プログラムにしたがって、装着ユニット２２０が、保持されているそれぞれの電子部品５４についての部品装着位置に移動させられ、電子部品５４の回路基板１２への装着が行われれる。その部品装着位置は、部品保持・装着ステーションにあるそれぞれの部品保持ヘッド２２２が位置するそれぞれの位置であり、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差に基づいてＸ軸方向およびＹ軸方向について補正された位置である。また、それぞれの電子部品５４の装着に先立って、部品装着方位調整ステーションにおいて、部品部品保持ヘッド２２は、設定された電子部品５４の装着方位と、上記基板保持位置誤差および部品保持位置誤差のうちのθ方向位置ずれ量と基づいて、自身の軸線を中心に回転させられる。それにより、装着される電子部品５４のθ方向における装着位置の補正がなされる。適正な位置に位置させられた電子部品５４を保持する部品保持ヘッド２２０は、ヘッド間欠回転装置によって、部品保持・装着ステーションに位置させられ、その位置で下降させられ、吸着ノズル２３０に正圧が供給されて回路基板１２の適正装着位置に電子部品５４が装着される。上記、部品装着方位調整動作、装着位置への装着ユニット２２０の移動動作、装着動作は、各部品保持ヘッド２２０について、順次、並行して行われる。
【００７８】
上記、部品保持から部品装着にかけての一連の装着作業（基板基準マーク１５０の撮像を除く）は、装着プログラムにしたがって繰り返し行われる。本電子部品装着システムでは、上述したように、装着ユニット２２０がどの位置に位置するときでも電子部品５４の撮像が可能であるため、２回目以降の上記一連の装着作業においても、装着ユニット２２０の移動等、他の動作の最中に電子部品５４の撮像を行うことができる。したがって、迅速に正確な装着作業が実現される。すべての電子部品５４の装着を完了して、その回路基板１２に対する装着作業が完了する。装着が完了した回路基板１２は、基板保持装置による固定保持が解除され、基板コンベアにより搬出される。
【００７９】
上述のように、本電子部品装着システムにおいても、基板セット工程、部品取出工程、基準マーク撮像工程、部品撮像工程、保持位置誤差取得工程、装着工程を含んで、電子部品装着作業が構成されている。上記作業内容に基づいて、本電子部品装着システムの構成について再度言及すれば以下のようになる。電子部品装着システムにおいて撮像装置は、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０と、ＣＣＤカメラ２４０への像形成光の入光状態を、基準マーク像形成光が入光する状態と部品像形成光が入光する状態とに変更する入光状態変更装置とを含んで構成されているとすることができる。この場合、入光状態変更装置は、像形成光屈折装置としての反射鏡装置２４４と、焦点調節装置および倍率変更装置としてのレンズ装置２５０と、像形成光選択入光装置として機能する像形成光遮断装置としての２つのシャッタ装置２４６，２４８と、装着ユニット２２０を移動させる撮像デバイス相対移動装置としての装着ユニット移動装置と、装着ユニット２２０を基準マーク撮像位置に位置すべく装着ユニット移動装置を制御するシステム制御装置の撮像移動制御部等を含んで構成される。また、撮像装置は、さらに、撮像光源としての２つの可視光線ランプ２５２，２５４および紫外線ランプ２５６とそれを制御するシステム制御装置の撮像光源制御部等を含んで構成されることになる。また、本電子部品装着システムでは、上記撮像装置によって得られた基板基準マーク１５０および保持された電子部品５４の撮像データを画像処理する画像処理ユニットと、基板保持位置誤差および部品保持位置誤差を取得すべく演算処理してその結果を記憶するシステム制御装置の保持位置誤差取得部を含む保持位置誤差取装置を有し、また、その保持位置誤差に基づいて電子部品を適正位置に装着すべく、部品装着装置を制御するシステム制御装置の装着制御部を含む装着制御装置を有するものとして扱うことができる。
【００８０】
＜変形態様＞
上記実施形態の電子部品装着システムでは、像形成光遮断装置としてのシャッタ装置２４６，２４８により、２つの像形成光を選択して撮像デバイスであるＣＣＤカメラ２４０に入光するようになっている。例えば、電子部品装着システムが比較的暗い中に設置される等して、基板基準マーク１５０と電子部品５４との一方にのみ光を照射した場合に、他方からの像形成光がその一方の像形成光による撮像に悪影響を与えないようなときには、上記２つのシャッタ装置２４６，２４８の一方あるいは両方を省略することも可能である。両方を省略した場合において、基板基準マーク１５０に光照射する光源と、電子部品５４に光照射する光源と、撮像対象に応じてそれらの光源の光照射を切り替えるための制御装置とを含む光照射選択装置を設ければ、その光照射選択装置が、像形成光選択入光装置として機能することになる。なお、両像形成光同時入光装置とはならないが、反射鏡にハーフミラーではなく通常の全反射鏡を採用し、その反射鏡の設置角度を変更する等して、基板基準マークからの入光状態と電子部品からの入光状態とを切り替えることも可能である。この場合、反射鏡の設置角度が変更可能な反射鏡装置は、入光状態変更装置の一態様であるといえる。
【００８１】
上記実施形態の電子部品装着システムでは、装着ユニット２２０は、放射状に配設された複数の部品保持ヘッド２２０を有する構造となっている。複数の部品保持ヘッドの配設形式は、これに限られるものではない。例えば、複数の部品保持ヘッドが互いの軸線を平行にして一直線状に整列させられて配設される形式のものもの、互いの軸線を平行にして一円周上に配設される形式のもの等、様々な態様の装着ユニットに対しても、本発明が適用可能である。その場合、それぞれの形式に応じたヘッド相対位置変更装置（ヘッド定置装置を含む）を採用することにより、本実施形態と同様の構成の電子部品装着システムが構築できる。なお、前述のロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムは、装着ユニットと回路基板との相対移動において回路基板を保持する基板保持装置の側を移動させるものであり、概して言えば、その点においてのみ本実施形態の電子部品装着システムと異なる。したがって、本実施形態についての撮像装置をロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムに応用することも可能である。ロータリーヘッドタイプの電子部品装着システムに応用された具体的態様は、本明細書において説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の電子部品装着システムの概要を示す全体平面図である。
【図２】第１実施形態の電子部品装着システムの概要を示す全体側面図である。
【図３】第１実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットの背面一部断面図である。
【図４】第１実施形態の電子部品装着システムが備える反射鏡装置の正面断面図である
【図５】第１実施形態の電子部品装着システムが備えるシステム制御装置のブロック図である。
【図６】第２実施形態の電子部品装着システムが備える装着ユニットおよびそれに取り付けられた撮像装置の一部分を模式的に示す正面一部断面図である。
【符号の説明】
１０：システム本体  １２：回路基板  １４：基板保持装置  １６：フィーダ型部品供給装置  １８：トレイ型部品供給装置  ２０：部品装着装置  ２２：部品保持ヘッド  ２４：装着ユニット  ２６：装着ユニット移動装置  ２８：カメラ装置  ３０：反射鏡装置  ３２：システム制御装置  ５４：電子部品    １２０：ＣＣＤカメラ  １２２：可視光線ランプ  １３０，１３２：反射鏡  １４０：レンズ装置  １４２：紫外線ランプ  １５０：基板基準マーク  １９４：画像処理ユニット  ２２０：装着ユニット  ２２２：部品保持ヘッド  ２２８タレット  ２４０：ＣＣＤカメラ  ２４２：カメラ装置  ２４４：反射鏡装置  ２４６：第１シャッタ装置  ２４８：第２シャッタ装置  ２５０：レンズ装置  ２５２：第１可視光線ランプ  ２５４：第２可視光線ランプ  ２５６：紫外線ランプ  ２７０：ハーフミラー
【図１】
0004047012.tif 000002
【図２】
0004047012.tif 000003
【図３】
0004047012.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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