【手続補正書】
【提出日】平成19年11月20日(2007.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景とし、撮像時における倍率の検出を可能にする吸着ノズル，倍率検出方法，吸着位置検出方法および電気部品取扱装置を提供す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、下記各態様の吸着ノズル，倍率検出方法，吸着位置検出方法および電気部品取扱装置が得られる。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なのである。
以下の態様項のうち、(4)項が請求項１に相当し、(6)項が請求項２に相当する。また、(4)項と(15)項とを合わせたものが請求項３に相当し、その請求項３に段落〔００５３〕
〜〔００５５〕および〔００５７〕に記載の事項を追加したものが請求項４に相当する。請求項３または４に、(1)項および(2)項の特徴を追加したものが請求項５に相当し、請求項３ないし５のいずれかに(16)項の特徴を追加したものが請求項６に相当し、(23)項が請求項７に相当する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
（１）ノズル本体と、
そのノズル本体から延び出した吸着管と、
その吸着管からその吸着管の半径方向に離れた位置であって、その吸着管に吸着された電気部品を撮像する撮像装置により撮像可能な位置において、前記ノズル本体に設けられた複数の基準マークと
を含む電気部品吸着ノズル。
基準マークの形状は任意であり、例えば、円形でもよく、あるいは三角形，正方形，長方形等の多角形でもよく、あるいは十字形でもよい。上記「撮像装置により撮像可能な位置」は、 (a)撮像装置の焦点を合わせることが可能であって、基準マークの鮮明な像が得られること、および (b)当該吸着ノズルによりプリント配線板等の回路基材への装着が予定されている少なくとも１種類の電気部品について設定された倍率で基準マークが撮像されたとき、それら基準マークの像が撮像領域内に形成されることの２つの条件を満たす位置である。
基準マークは、撮像装置の焦点合わせの観点から、吸着管の長手方向に平行な方向において、吸着管に吸着された電気部品の底面とできる限り近い位置に設けられることが望ましい。一方、吸着管による電気部品の受取り時や引渡時に、基準マークを備えた部分と周辺部材との干渉を回避する観点からは、基準マークが吸着管の先端面より十分に後退した位置に設けられていることが望ましい。結局、基準マークは、吸着ノズルの先端面近傍であって、その先端面から一定距離後退した位置、例えば、吸着ノズルにより吸着された電気部品がプリント配線板等の回路基材に装着される場合、当該吸着ノズルによりプリント配線板等の回路基材への装着が予定されている電気部品のうちで最も高さの低いものと最も高いものとの高さの差より僅かに大きい距離だけ後退した位置に設けられることが望ましい。そのようにすれば、電気部品の装着時に既に回路基材に装着されている電気部品と基準マークを備えた部分とが干渉することはないからである。なお、ある吸着ノズルによりある電気部品が回路基材に装着される際、既に他の吸着ノズルによりさらに高い電気部品が回路基材に装着されている場合には、そのさらに高い電気部品と基準マークを備えた部分とが干渉する可能性があることとなるが、実際には、電気部品の装着は、小形の電気部品あるいは高さの低い電気部品から順に行われることが多いため、ある吸着ノズルによりある電気部品が装着される際に、その吸着ノズルにより装着されることが予定されている電気部品の中で最も高いものより高い電気部品が既に回路基材に装着されていることがないのが普通である。
電気部品装着時には基準マークがノズル本体側へ後退させられ、あるいはノズル本体内へ収容されるようにしてもよい。そのようにすれば、電気部品の装着時における基準マークと、既に回路基材に装着されている電気部品との干渉回避を考慮しなくてもよくなる。例えば、吸着管の先端面あるいは吸着管に吸着された電気部品の底面と、基準マークとの、吸着管の軸方向における相対位置を一致させることができ、吸着管の先端面あるいは吸着管に吸着された電気部品と、基準マークとのより鮮明な像を得ることができる。
なお、撮像装置の被写界深度が深く、吸着管に保持された電気部品の先端面と基準マークとの、吸着管の軸線に平行な方向の距離が長くても、電気部品および基準マークの両方を鮮明に撮像することができるのであれば、基準マークの吸着管の軸線に平行な方向における位置は、上記のような制限を受けない。そのため、例えば、基準マークを、ノズル本体の吸着管が延び出させられている端面に印刷により形成し、あるいはシールを貼り付ることにより形成することができる。これら基準マークは、画像処理においてノズル本体と
区別可能に形成され、例えば、ノズル本体の基準マークが設けられる端面とは区別可能な明度あるいは色を有するものとされる。
また、基準マークは、吸着管が電気部品を吸着した状態で撮像してもよく、吸着していない状態で行ってもよい。前者の場合、前述の「撮像装置により撮像可能な位置」は更に、吸着管が電気部品を吸着した状態において基準マークが電気部品に隠れない位置であることという条件を満たすことが必要になる。基準マークは、吸着管から半径方向に離れた位置に設けられているため、吸着管が電気部品を吸着したままの状態で基準マークを撮像し、倍率を検出することができるのであり、それにより、例えば、電気部品を１個装着する毎に倍率が変えられる場合、吸着管に吸着された電気部品が撮像されるのと併せて基準マークが撮像され、取得された倍率に従って電気部品の画像が処理されるようにすることができる。
撮像装置として、例えば、一挙に被写体の二次元像を取得可能な面撮像装置を使用してもよく、あるいはラインセンサを使用してもよい。ラインセンサと吸着ノズルとを、吸着管の軸方向に直角な成分を有する方向に相対移動させつつ繰り返し撮像を行えば二次元像を得ることができる。
ノズル本体に複数の基準マークを設ければ、それら基準マークを撮像装置により撮像し、その撮像により得られた複数の基準マーク間の距離と、実際の基準マーク間の距離（基準距離と称する）とに基づいて、撮像装置の実際の倍率を得ることができる。例えば、撮像により取得された基準マーク間の距離を基準距離で割れば倍率が得られるのである。そのため、撮像装置が、それぞれ倍率が固定であるが互いに異なる複数台のカメラを備え、電気部品の大きさに応じて倍率が異なるカメラで撮像する場合に、それらカメラの各倍率の実際の大きさを取得し、電気部品の画像処理を正確に行うことができる。倍率が固定の１台のカメラを備えた撮像装置の倍率も勿論取得可能である。
また、撮像装置を、倍率が複数種類に変更可能な倍率可変のカメラを１台備えたものとし、電気部品をその大きさに応じた倍率で撮像する装置とすることができる。倍率が複数種類に変更される場合、誤差が生じ易く、必ずしも設定された倍率が得られるとは限らないのであるが、吸着ノズルに基準マークを設け、その撮像により実際の倍率を得れば、電気部品の大きさに応じて倍率を変えつつ、画像処理を精度良く行うことができる。カメラを複数有する撮像装置に比較してコンパクトであって、複数種類に異なる倍率で電気部品を撮像し得る撮像装置が得られる。倍率は、無段階に変更してもよく、多段階に変更してもよい。
（２）前記基準マークが、前記ノズル本体から前記吸着管に平行に延び出た突
起の先端に設けられた (1)項に記載の電気部品吸着ノズル。
基準マークをピン等の突起により構成すれば、例えば、吸着ノズルが保持した電気部品を回路基材に装着する場合、基準マークを、吸着管の先端面より後退した位置ではあるが、吸着管に吸着された電気部品の底面にできる限り近い位置に設けつつ、電気部品の装着時に既に回路基材に装着されている電気部品との干渉を回避することができる。突起の横断面積は小さくすることができ、吸着ノズルにより保持された電気部品が回路基材に装着された状態において、その電気部品と、隣接する電気部品との間の空間へ、隣接する電気部品の表面より回路基材の表面側の位置まで進入させることが可能である。ただし、その場合は、電気部品が設定された回転位置で装着される際、突起が隣接する電気部品との間の空間に進入するように、吸着ノズルの回転位置（中心線まわりの位置）を予め設定しておくことが必要である。そのためには、吸着ノズルが電気部品供給装置の電気部品を吸着する際の回転位置を、上記のことを考慮して設定しておくことが必要である。
このように基準マークを突起の先端に設ければ、隣接する電気部品の間の隙間へ進入させることが可能であり、それにより、突起の長さ、すなわち基準マークの、吸着管の軸腺に平行な方向の長さが、回路基材に既に装着された電気部品の高さ等により制限されることが少なくなり、突起の先端と、吸着ノズルに保持された電気部品の底面との距離を短くし、基準マークのより鮮明な象を得ることが可能になる。また、電気部品の回路基材への装着順の設定の自由度が向上する。
なお、突起を設ける主たる目的は、撮像装置の実際の倍率を取得することであるが、設けられた基準マークなり、突起なりは、別の目的に用いることもできる。例えば、吸着ノズルがノズル収容装置に収容される場合、収容時における吸着ノズルの回転位置の位置決めに用いることができる。例えば、吸着ノズルをノズル収容装置に収容する際に、ノズル収容装置に設けられた挿入穴に突起を挿入し、吸着ノズルの回転位置を決めるのである。その場合には、挿入穴を、少なくとも開口側端部においては開口側ほど内のり寸法が増大する形状とすることが望ましい。
（３）前記基準マークが、前記突起の先端面自体により形成された (2)項に記載の電気部品吸着ノズル。
（４）電気部品を負圧により吸着する吸着管からその吸着管の半径方向に離れた位置に基準マークを設け、その基準マークを、前記吸着管に吸着された電気部品を撮像する撮像装置により撮像し、その基準マークの像に基づいて撮像装置の倍率を検出する倍率検出方法。
基準マークは、１つ設けてもよく、複数設けてもよい。 (1)項ないし (3)項に記載の各特徴は、本項に採用可能である。 (1)項において説明したように、吸着ノズルに基準マークを設け、基準マークを撮像することにより撮像装置の実際の倍率を検出することができる。ただし、本項の倍率検出方法においては、基準マークを吸着ノズルのノズル本体に設けることは不可欠ではない。ノズル本体とは別の部材に基準マークを設けてもよいのである。
倍率は、例えば、基準マークについて予め設定された部分の現実の寸法を、その部分に対応する撮像上の寸法で割ることにより検出され、あるいは（11)項において説明するよ
うに、ピクセルサイズを取得することにより検出される。
（５）前記基準マークを前記吸着管の半径方向に離れた複数の位置にそれぞれ設ける(4) 項に記載の倍率検出方法。
基準マークを１つ設けるのみでも、その実際の寸法と像の大きさとに基づいて倍率を検出することができる。しかし、例えば、基準マークが小さい場合には像も小さく、検出精度が低下する。それに対し、複数の位置に基準マークを設ければ、それら複数の基準マーク間の距離に基づいて倍率を検出することができ、基準マークが小さくても、より大きい距離を基準とすることにより、倍率を精度良く検出することができる。
（６）前記複数の基準マークの像間の距離に基づいて前記撮像装置の倍率を検出する (5)項に記載の倍率検出方法。
基準マークの像間の距離は、基準マークの予め設定された部分間の距離であればよく、例えば、基準マークが円形の場合に円の中心間の距離とし、基準マークが三角形である場合に、３つの頂点のいずれか１つずつの間の距離とすることができる。
（７）前記互いに離れた複数の位置を、前記吸着管の軸線を対称軸として軸対称の複数の位置とする (5)項または (6)項に記載の倍率検出方法。
複数の位置を、吸着管の軸線を対称軸として軸対称の複数の位置とすれば、撮像装置の撮像領域の外周部に基準マークを配置することができて、倍率の検出精度を向上させることができる。また、軸対称の複数の位置にある基準マークの画像処理は、それ以外の位置にある基準マークの画像処理より短時間で行い得ることが多く、画像処理時間を短縮し得る。
（８）前記互いに離れた複数の位置を、前記吸着管の軸線を中心とする少なくとも一つの円周上の位置とする (5)項または (6)項に記載の倍率検出方法。
複数の位置を、吸着管の軸線を中心とする少なくとも一つの円周上の位置とすれば、撮像装置の撮像領域の外周部に基準マークを配置することができて、倍率の検出精度を向上させることができる。また、一円周上の複数の位置にある基準マークの画像処理は、それ以外の位置にある基準マークの画像処理より短時間で行い得ることが多く、画像処理時間を短縮し得る。上記(7) 項と本項との両方の要件を満たす位置に基準マークを３個以上設けることが特に望ましい。基準マークの数を増せば、撮像装置の光学系に歪みが存在する場合に、撮像領域各部の倍率を個別に検出することも可能となる。また、複数の円周上に
基準マークを設ければ、保持された電気部品の大きさに応じて、異なる円周上の基準マークを選択して利用することも可能となる。
（９）前記互いに離れた複数の位置を、前記少なくとも一つの円周上の等角度間隔の位置とする (8)項に記載の倍率検出方法。
本項は上記(7) 項および(8) 項の両方の要件を満たすものであり、特に望ましい。例えば、４つの基準マークを一円周上に等角度間隔に設ければ、発明の実施形態の項において説明するように、１回の撮像により互いに直交する２方向の倍率を個別に取得することができる。
（１０）前記互いに離れた複数の位置が２つの位置である (5)項ないし (9)項のいずれか一つに記載の倍率検出方法。
（１１）前記撮像装置が互いに直交するＸ軸とＹ軸との両方向に並んだ多数のピクセルを有し、前記倍率検出の工程が、Ｘ軸とＹ軸との両方向におけるピクセルサイズを検出する工程を含む (4)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の倍率検出方法。
基準マーク等、撮像の対象物の像は、複数のピクセルの集合により形成され、対象物が同じであれば、倍率が大きいほど、像を形成するピクセル数が多く、１つのピクセルのＸ軸とＹ軸との両方向における各寸法にそれぞれ対応する実際の寸法は小さくなる。Ｘ軸，Ｙ軸両方向における１ピクセルに対応する実際の寸法がピクセルサイズであって、ピクセル対応長さである。ピクセルサイズは倍率と１対１に対応しており、ピクセルサイズの検出は倍率検出の一態様であると考えることができる。
（１２）前記撮像装置が互いに直交するＸ軸とＹ軸との両方向に並んだ多数のピクセルを備え、前記倍率検出の工程が、Ｘ軸とＹ軸との両方向におけるピクセルサイズの比を検出する工程を含む (4)項ないし (11) 項のいずれか１つに記載の倍率検出方法。
ピクセルサイズの比を検出しておけば、例えば、ピクセルのＸ軸方向とＹ軸方向とにおけるピクセルサイズが互いに異なる場合、一方を撮像によって検出することにより、他方を演算により取得することができる。
（１３）前記倍率検出の工程を前記吸着管が電気部品を吸着していない状態で行う (4)項ないし(12)項のいずれか一つに記載の倍率検出方法。
（１４）前記倍率検出の工程を前記吸着管が電気部品を吸着した状態で行う (4)項ないし(13)項のいずれか一つに記載の倍率検出方法。
(13)項に従属する形態では、吸着管が電気部品を吸着している状態と吸着していない状態との両方で倍率の検出が行われることとなる。
（１５）吸着管により吸着された電気部品を撮像装置によって撮像し、吸着管による電気部品の吸着位置を検出する方法であって、
前記撮像装置の倍率を変更するとともに、変更した撮像装置の倍率の正確な値を検出し、その検出した正確な倍率を使用して前記電気部品の画像処理を行う吸着位置検出方法。
上記倍率の検出を、前記 (4)項ないし(14)項のいずれかにより行うことができる。また、その際、前記(1) 項ないし(3) 項に記載の特徴を採用することができる。
上記吸着位置には、例えば、吸着管の軸線、あるいは吸着管およびそれを保持するノズル本体を含む吸着ノズルの軸線、さらには、吸着ノズルを保持するノズルホルダの軸線に直角な平面内における電気部品の中心の上記各軸線に対する相対位置である中心位置や、電気部品の吸着管，吸着ノズルあるいはノズルホルダの軸線まわりにおける回転位置がある。吸着ノズルが移動させられる場合、上記各軸線のいずれかについて移動位置が設定されるのであれば、上記中心位置は、電気部品の中心位置誤差を表し、吸着ノズルが上記各軸線のいずれかのまわりに回転させられる場合、上記各軸線のいずれかのまわりにおいて、吸着ノズルの原点位置に対する実際の回転位置と、原点位置に対して予め設定された部品基準回転位置との差が電気部品の回転位置誤差を表す。
電気部品の撮像時の正確な倍率が得られれば、電気部品の吸着位置が精度良く得られ、例えば、電気部品の中心位置誤差や回転位置誤差を精度良く得ることができ、電気部品をプリント配線板に装着する場合、電気部品を正規の位置あるいは姿勢でプリント配線板の部品装着箇所に精度良く装着することができる。
（１６）前記撮像装置の倍率の変更を、対象物の大きさに合わせて自動で行う(15)項に記載の吸着位置検出方法。
例えば、対象物毎にそれを撮像する際の公称倍率に対応するデータを予め作成して記憶手段に記憶させておき、そのデータに基づいて倍率の変更が自動で行われるようにし、あるいは、対象物の像の大きさが予め設定された設定範囲内の大きさとなるように、倍率が自動で変更されるようにするのである。対象物を撮像するために設定された倍率は、設定倍率（公称倍率）であり、検出された正確な倍率は実倍率である。上記「公称倍率に対応するデータ」には、公称倍率自体を表す数値のデータ、大中小あるいは第１，第２倍率のように倍率のランクを表すデータ等が含まれる。
（１７）前記倍率の変更を公称倍率の数値指定に基づいて行う(15)項または(16)項に記載の吸着位置検出方法。
公称倍率の数値指定は、例えば、作業者による入力装置の手動操作やホストコンピュータからのデータの供給により行われ、倍率の変更は自動で行われる。
（１８）前記倍率の変更を手動操作により行う(15)項ないし(17)項のいずれか１つに記載の吸着位置検出方法。
（１９）前記倍率の変更を前記撮像装置の交換レンズの交換によって行う(15)項ないし(17)項のいずれか１つに記載の吸着位置検出方法。
（２０）前記吸着管に基準チップを吸着させ、その基準チップの前記撮像装置により撮像した像の画像処理によって前記倍率の検出を行う(15)項ないし(19)項のいずれか一つに記載の吸着位置検出方法。
基準チップの実際の大きさは予め測定され、あるいは基準チップが精度良く作られているのであれば、公称寸法が実際の寸法とされる。基準チップの実際の寸法と、基準チップの撮像により得られる像の大きさとに基づいて倍率が検出される。
本項の特徴は(15)項ないし(19)項に記載の特徴とは独立して採用することができる。
（２１）前記吸着ノズルを保持するホルダに、吸着ノズルの代わりに倍率検出治具を保持させ、その倍率検出治具の被撮像部を前記撮像装置により撮像し、得られた被撮像部の像の画像処理により前記倍率の検出を行う(15)項ないし(20)項のいずれか一つに記載の吸着位置検出方法。
吸着ノズルに基準マークを設ける場合、前述のように、基準マークを撮像装置により撮像可能な位置に設けることが必要であり、吸着管との関係において設置位置等に制限を受けるが、倍率検出治具であれば、そのような制限を受けることのない構成とすることができる。それにより例えば、発明の実施の形態の項において説明するように、複数の基準マークを被撮像部全体に設け、被撮像部の各部において個別に倍率を得ることができる。また、吸着ノズルに基準マークを設けなくてもよく、吸着ノズルの構成を簡易にすることができるとともに、プリント配線板に既に装着された電気部品と基準マークとの干渉の問題が生ずることがない。
本項の特徴は(15)項ないし(20)項に記載の特徴とは独立して採用することができる。
（２２）(a) ノズル本体と、(b) そのノズル本体から延び出した吸着管とを備え、負圧によって電気部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着管に吸着された電気部品を撮像する撮像装置により撮像可能に設けられた基準マークと、
前記吸着管に吸着された電気部品と前記基準マークとを、吸着管の軸方向に平行な方向から撮像する撮像装置と、
その撮像装置と前記吸着ノズルとを少なくとも前記吸着管の軸方向と交差する方向に相対移動させ、吸着ノズルと撮像装置とを対向させる相対移動装置と、
前記撮像装置により撮像された画像の画像処理を行うことにより、撮像装置の倍率を取得するとともに、その取得した倍率を使用して前記吸着管に吸着された電気部品の少なくとも一部の位置を取得する画像処理装置と
を含む電気部品取扱装置。
基準マークは、吸着ノズル（例えば、ノズル本体）に設けてもよく、吸着ノズルとは別
体に設けてもよい。
基準マークと、吸着管に吸着された電気部品とを同時に撮像してもよく、別々に撮像してもよい。別々に撮像する場合には、吸着管に電気部品が吸着された状態で基準マークの撮像を行ってもよく、吸着されていない状態で撮像を行ってもよい。
撮像装置は、例えば、面撮像装置でもよく、あるいはラインセンサでもよい。電気部品の一部，複数の部分あるいは全体の位置を取得すれば、電気部品の寸法，形状や吸着ノズルに対する相対位置を取得することができる。
前記 (1)項ないし(21)項に記載の各特徴は、本項に記載の電気部品取扱装置に採用可能である。
（２３）(a) ノズル本体と、(b) そのノズル本体から延び出した吸着管とを備え、負圧により電気部品を吸着する吸着ノズルと、
倍率変更装置を備え、前記吸着管に吸着された電気部品を、吸着管の軸方向に平行な方向から撮像する撮像装置と、
その撮像装置により撮像可能に設けられた標準被撮像部と、
その標準被撮像部および前記吸着ノズルと前記撮像装置とを少なくとも前記吸着管の軸方向と交差する方向に相対移動させ、吸着ノズルおよび標準被撮像部と撮像装置とを対向させる相対移動装置と、
前記撮像装置により撮像された画像の画像処理を行うことにより、前記撮像装置の倍率を取得するとともに、その取得した倍率を使用して前記吸着管に吸着された電気部品の少なくとも一部の位置を取得する画像処理装置と
を含む電気部品取扱装置。
倍率変更装置は、例えば、撮像装置のレンズ系の倍率を変更するものとされ、撮像装置の倍率として、例えば、レンズ系の倍率が取得される。
標準被撮像部は、例えば、基準マーク，倍率検出治具の被撮像部，基準チップ等により構成される。基準マークは、吸着ノズル（例えば、ノズル本体）に設けてられてもよく、吸着ノズルとは別体に設けられてもよい。前記 (1)項ないし(21)項に記載の各特徴は、本項の電気部品取扱装置に採用可能である。
（２４）前記標準被撮像部が、前記吸着管からその吸着管の半径方向に離れた位置であって、その吸着管に吸着された電気部品を撮像する撮像装置により撮像可能な位置において、前記ノズル本体に設けられた基準マークである(23)項に記載の電気部品取扱装置。
上記(22)項ないし(24)項に記載の電気部品取扱装置は、電気部品を供給する電気部品供給装置と、電気部品が装着されるべきプリント配線板等の回路基材を支持する基材支持装置と組み合わせて、電気部品装着システムを構成することができる。その場合、電気部品取扱装置は、電気部品供給装置は、電気部品供給装置から電気部品を受け取り、搬送して、基材支持装置に支持された回路基材の電気部品装着部位へ装着する電気部品装着装置とすることが望ましい。