(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装機の実装作業中に画像処理用の部品データを自動作成して当該部品データを用いて前記部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品を画像認識して回路基板に実装する部品実装方法において、
フィーダにより供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該部品を上方から撮像した部品画像（以下「吸着前の部品画像」という）を取り込む処理と、
前記吸着ノズルで部品を吸着した後に当該部品を下方から撮像した部品画像（以下「吸着後の部品画像」という）を取り込む処理と、
前記吸着前の部品画像と前記吸着後の部品画像とを比較して前記部品の吸着姿勢の良否を判定する処理と、
前記部品の吸着姿勢が正常であることを確認した上で、前記吸着後の部品画像又は前記吸着前の部品画像に基づいて画像処理用部品データを自動作成する部品データ作成処理と  を含むことを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
前記部品データ作成処理において、前記吸着後の部品画像又は前記吸着前の部品画像から当該部品の種類を判別し、判別した部品の種類に応じて当該部品画像から当該部品の特徴を表すデータを抽出して画像処理用部品データを作成することを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
【請求項３】
部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品の吸着姿勢を判定する部品吸着姿勢判定方法において、
フィーダにより供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該部品を上方から撮像した部品画像（以下「吸着前の部品画像」という）を取り込む処理と、
前記吸着ノズルで部品を吸着した後に当該部品を下方から撮像した部品画像（以下「吸着後の部品画像」という）を取り込む処理と、
前記吸着前の部品画像と前記吸着後の部品画像とを比較して前記部品の吸着姿勢の良否を判定する処理と
を含むことを特徴とする部品吸着姿勢判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品を画像認識して回路基板に実装する技術に適用される部品実装方法及び部品吸着姿勢判定方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、部品実装機においては、吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像し、その撮像画像データを画像処理用部品データと比較して部品の種類を判別したり、部品の吸着姿勢の良否を判定するようにしている。この場合、画像処理用部品データは、部品の形状や寸法等を定義するものであり、部品実装機のメーカ毎又は部品実装機の機種毎にデータ仕様や部品データ作成方法が異なっている場合が多い。このような状況から、画像処理用部品データ作成には、知識経験が必要となり、教育トレーニングを受けたエンジニアが部品データを作成するようにしている。このため、実際の生産現場では、エンジニアの熟練度によって部品データ品質の良否が左右されてしまうという問題が発生している。
【０００３】
そこで、特許文献１（特許第２６１５４８２号公報）に記載されているように、部品実装機の実装作業中に画像処理用の部品データを自動作成して、当該部品データを用いて、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品を画像認識して回路基板に実装することが提案されている。
【特許文献１】特許第２６１５４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品は、必ずしも吸着姿勢が正常であるとは限らず、「立ち吸着」或は「斜め吸着」と呼ばれる異常吸着が発生することがある。しかし、上記特許文献１の技術では、画像処理用の部品データを自動作成する前に部品実装機側で吸着姿勢の良否を判断できないため、画像処理用の部品データの自動作成後に当該部品データが正しい吸着姿勢で作成されたものであることを作業者が確認する必要があり、その確認作業に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、部品実装機の実装作業中に吸着ノズルに吸着した部品の吸着姿勢の良否を確認した上で画像処理用の部品データを自動作成することができる部品実装方法及び部品吸着姿勢判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、部品実装機の実装作業中に画像処理用の部品データを自動作成して当該部品データを用いて前記部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品を画像認識して回路基板に実装する部品実装方法において、フィーダにより供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該部品を上方から撮像した部品画像（以下「吸着前の部品画像」という）を取り込む処理と、前記吸着ノズルで部品を吸着した後に当該部品を下方から撮像した部品画像（以下「吸着後の部品画像」という）を取り込む処理と、前記吸着前の部品画像と前記吸着後の部品画像とを比較して前記部品の吸着姿勢の良否を判定する処理と、前記部品の吸着姿勢が正常であることを確認した上で、吸着後の部品画像又は吸着前の部品画像に基づいて画像処理用部品データを自動作成する部品データ作成処理とを含むことを特徴とするものである。
【０００７】
吸着ノズルで部品を吸着する前は、当該部品はフィーダの吸着位置で水平状態（正常な姿勢）で待機しているため、当該部品を上方から撮像した吸着前の部品画像と、下方から撮像した吸着後の部品画像とを比較して、吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致すれば、吸着前後で部品の姿勢が変化していないことを意味するため、部品の吸着姿勢が正常であると判断できる。これに対して、吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致しなければ、吸着前後で部品の姿勢が変化したことを意味するため、異常吸着（立ち吸着又は斜め吸着）と判断できる。これにより、本発明では、吸着ノズルに吸着した部品の吸着姿勢が正常であることを確認した上で画像処理用部品データを自動作成することが可能となり、画像処理用部品データの自動作成後に当該部品データが正しい吸着姿勢で作成されたものであることを作業者が確認する必要がなくなり、生産性を向上できる。
【０００８】
この場合、画像処理用部品データの作成処理は、どの様な方法を用いても良いが、例えば、請求項２のように、吸着後の部品画像又は吸着前の部品画像から当該部品の種類を判別し、判別した部品の種類に応じて当該部品画像から当該部品の特徴を表すデータを抽出して画像処理用部品データを作成するようにしても良い。このようにすれば、部品画像から判別した部品の種類に応じた適切な画像処理アルゴリズムを選択して、当該部品画像から当該部品の特徴を表すデータを自動的に抽出することができ、部品の種類に応じた適切な部品データを自動的に作成できる。
【０００９】
尚、吸着前後の部品画像を比較して部品の吸着姿勢を判定する方法は、画像処理用部品データを自動的に作成する場合に限らず、従来と同様の方法で作成された画像処理用部品データを用いる場合でも、部品の吸着姿勢を判定する方法として使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて部品実装機のシステム構成を説明する。
部品実装機は、コンピュータにより構成された制御装置１１と、キーボード、マウス等の入力装置１２と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１３と、後述する部品実装機制御プログラムや画像処理用データ等を記憶する記憶装置１４と、吸着ノズルをＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させる吸着ノズル移動装置１５と、部品を実装する回路基板を搬送する基板搬送装置１６と、吸着ノズルに吸着した部品を下方から撮像するパーツカメラ１７と、主として回路基板の基準位置マークを上方から撮像するマークカメラ１８等を備えた構成となっている。本実施例では、マークカメラ１８は、フィーダ１９により吸着位置に供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該部品を上方から撮像するカメラとしても使用される。
【００１１】
更に、部品実装機には、部品を供給するフィーダ１９が着脱可能にセットされ、該フィーダ１９には、供給する部品の種類等の部品情報を記録したバーコードラベル、電子タグ等の情報記録媒体が設けられ、この情報記録媒体の記録情報をバーコードリーダ等の情報読取り装置２０で読み取って制御装置１１に入力するようになっている。
【００１２】
制御装置１１は、後述する図２及び図３に示す部品実装機制御プログラムを実行することで、フィーダ１９により吸着位置に供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該吸着位置の部品をマークカメラ１８で上方から撮像した部品画像（以下「吸着前の部品画像」という）を取り込む処理と、前記吸着ノズルで部品を吸着した後に当該部品をパーツカメラ１７で下方から撮像した部品画像（以下「吸着後の部品画像」という）を取り込む処理と、前記吸着前の部品画像と前記吸着後の部品画像とを比較して前記部品の吸着姿勢の良否を判定する処理と、前記部品の吸着姿勢が正常であることを確認した上で、前記吸着後の部品画像（又は前記吸着前の部品画像）に基づいて画像処理用部品データを自動作成する部品データ作成処理と、自動作成した画像処理用部品データを使用して、パーツカメラ１７で撮像した吸着後の部品画像を画像処理してその処理結果に基づいて当該部品を回路基板に実装する処理とを実行する。
【００１３】
以下、図２及び図３の部品実装機制御プログラムの処理内容を説明する。本プログラムは、ジョブデータに従って繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１００で、画像処理用の部品データを自動作成済みであるか否かを判定し、画像処理用の部品データを自動作成済みであれば、ステップ１１０に進み、吸着ノズルで部品を吸着した後に当該部品をパーツカメラ１７で下方から撮像した部品画像（吸着後の部品画像）を取り込み、図３のステップ１１５に進み、自動作成した画像処理用の部品データを使用して吸着後の部品画像を画像処理し、次のステップ１１６で、その画像処理結果に基づいて部品を回路基板に実装する。
【００１４】
一方、上記ステップ１００で、まだ画像処理用の部品データが自動作成されていないと判定されれば、ステップ１０１に進み、部品を供給するフィーダ１９のバーコードラベル等の情報記録媒体に記録された部品情報をバーコードリーダ等の情報読取り装置２０で読み取り済みであるか否かを判定し、まだフィーダ１９の部品情報を情報読取り装置２０で読み取っていなければ、ステップ１０２に進み、フィーダ１９の部品情報を情報読取り装置２０で読み取って制御装置１１に入力する。尚、フィーダ１９の部品情報を情報読取り装置２０で読み取り済みであれば、上記ステップ１０２の処理を省略する。
【００１５】
この後、ステップ１０３に進み、フィーダ１９により吸着位置に供給される部品を吸着ノズルで吸着する前に当該吸着位置の部品をマークカメラ１８で上方から撮像した部品画像（吸着前の部品画像）を取り込む。この後、ステップ１０４に進み、吸着ノズルで部品を吸着し、次のステップ１０５で、吸着ノズルに吸着した部品をパーツカメラ１７で下方から撮像した部品画像（吸着後の部品画像）を取り込む。
【００１６】
この後、ステップ１０６に進み、吸着前の部品画像と前記吸着後の部品画像とを比較して吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致するか否かを判定し、吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致しなければ、吸着前後で部品の姿勢が変化したことを意味するため、ステップ１０８に進み、異常吸着（立ち吸着又は斜め吸着）と判定して、ステップ１０９に進み、異常吸着と判定された部品を所定の廃棄ボックス内に廃棄して本プログラムを終了する。
【００１７】
これに対して、上記ステップ１０６で、吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致していると判定されれば、吸着前後で部品の姿勢が変化していないことを意味するため、ステップ１０７に進み、吸着ノズルに吸着した部品の吸着姿勢が正常であると判定する。
【００１８】
この後、図３のステップ１１１に進み、吸着後の部品画像（又は吸着前の部品画像）から当該部品の特徴を表す部分のデータ（以下「特徴データ」という）を抽出する。この特徴データには、水平方向と垂直方向のピクセル頻度とゼロクロスパターン頻度のデータが含まれる。その後、抽出した特徴データを記憶装置１４に格納されたリファレンス用部品データのデータベースの特徴データと比較して両者が最も一致する部品の種類を自動判別する。これにより、部品の種類に応じて画像処理アルゴリズムを選択する処理の自動化が可能となる。この部品種類の判別は、動的計画法(Dynamic Programming) によるマッチング手法（略称：ＤＰマッチング）を用いて行われる。
【００１９】
この後、ステップ１１２に進み、判別した部品の種類に応じて当該部品画像から当該部品の画像処理用部品データ（ボディ、リード、バンプ等の位置やサイズ等のデータ）を抽出する。これらのステップ１１１、１１２の処理の詳細は、特開２００６−３３８４８２号公報に記載されている。その他、特開２００７−１４２０３９号公報、特開２００７−１４２１６２号公報に記載された画像認識技術を使用しても良い。
【００２０】
この後、ステップ１１３に進み、焦点深度法を用いて部品の厚み寸法等の高さ方向の形状データを計測するために、吸着ノズルを上下動させて、パーツカメラ１７で複数の部品画像を取り込み、部品の高さ方向の形状データを自動計測する。
【００２１】
この後、ステップ１１４に進み、抽出した画像処理用の部品データを、記憶装置１４に格納されている画像処理用部品データのデータベースに当該部品の種類と関連付けて保存する。この後、ステップ１１５に進み、自動作成した画像処理用の部品データを使用して吸着後の部品画像を画像処理し、次のステップ１１６で、その画像処理結果に基づいて部品を回路基板に実装する。
【００２２】
以上説明した本実施例では、部品を上方から撮像した吸着前の部品画像と、下方から撮像した吸着後の部品画像とを比較して、吸着前後の部品画像において部品の外形形状が一致すること（つまり吸着ノズルに吸着した部品の吸着姿勢が正常であること）を確認した上で、画像処理用の部品データを自動作成するようにしたので、画像処理用の部品データの自動作成後に当該部品データが正しい吸着姿勢で作成されたものであることを作業者が確認する必要がなくなり、生産性を向上できる。
【００２３】
尚、画像処理用部品データの自動作成方法は、上記方法に限定されず、他の方法で画像処理用部品データを自動作成するようにしても良い。
また、吸着前後の部品画像を比較して部品の吸着姿勢を判定する方法は、画像処理用部品データを自動的に作成する場合に限らず、従来と同様の方法で作成された画像処理用部品データを用いる場合でも、部品の吸着姿勢を判定する方法として使用可能である。
【００２４】
その他、本発明は、パーツカメラ１７、マークカメラ１８以外のカメラを用いて、吸着前の部品画像又は吸着後の部品画像を撮像するようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例における部品実装機のシステム構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】部品実装機制御プログラムの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】部品実装機制御プログラムの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１１…制御装置、１４…記憶装置、１７…パーツカメラ、１８…マークカメラ、１９…フィーダ、２０…情報読取り装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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