(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を電子部品供給位置から取り出し、前記電子部品の取り出された姿勢を認識し、認識した結果に基づき前記電子部品を基板上に実装するに際し、電子部品供給位置から取り出された電子部品をカメラで撮像し、その撮像による画像データから複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、複数の認識結果から許容されている認識結果を有するアルゴリズムを選択するとき、前記複数の姿勢検出用アルゴリズムにより得られた電子部品の姿勢に対する各認識結果と、電子部品実装機に記憶した前記電子部品の幾何特徴とを照合して、前記許容範囲に入った中の前記記憶した前記電子部品の幾何特徴に最も近い認識結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加えて基板に電子部品を実装する電子部品実装方法。
【請求項２】
複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値と、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値とを照合して、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値の少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値の許容範囲に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値に最も近い認識結果を選択する請求項１に記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さと、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さとを照合して、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの許容値内に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さに最も近い認識結果を選択する請求項１に記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
電子部品供給位置から電子部品を取り出し、電子部品の取り出された姿勢を検出し、検出した結果に基づき電子部品を基板上に実装する電子部品実装機において、電子部品供給位置から取り出された前記電子部品をカメラ（１０２）で撮像し、その撮像による画像データを複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、その撮像による画像データから複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、複数の姿勢検出用アルゴリズムにより得られた電子部品の姿勢に対する各認識結果と、前記電子部品実装機に記憶した前記電子部品の幾何特徴とを照合して、前記許容範囲に入った中の前記記憶した前記電子部品の幾何特徴に最も近い認識結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加えて前記基板に前記電子部品を実装するようにした制御部（１００）を備えることを特徴とする電子部品実装機。
【請求項５】
制御部は、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値と、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値とを照合することにより、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値の少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値の許容範囲に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値に最も近い認識結果を選択するようにした請求項４に記載の電子部品実装機。
【請求項６】
制御部は、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さと、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さとを照合することにより、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの許容値内に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さに最も近い認識結果を選択するようにした請求項４に記載の電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置により電子部品をプリント基板または液晶若しくはプラズマディプレイパネルの基板上などに実装する際の電子部品実装方法および電子部品実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、電子部品実装機においては、電子部品を供給位置からノズルにより取り出してプリント基板上に実装するように構成されている。また、この部品実装のための従来の電子部品実装方法においては、電子部品の取り出された姿勢を認識装置により検出して部品認識を行うようにしている。この部品認識を行う際の一手順について、図面を参照しながら以下に説明する。
【０００３】
図２は電子部品実装の動作状況に対する監視システムを備えた電子部品実装機のブロック構成図である。この電子部品実装機は、実装機本体１と、実装機操作パネル２と、上位コンピュータ３とで構成されている。
【０００４】
この電子部品実装機においては、電子部品を実装するときの実装機の稼動率向上のために、設備の無人化が推し進められてきている。電子部品実装機で電子部品を実装するときに必要となる電子部品を認識させるための部品認識データの作成および選択は、装着位置プログラム作成時に、電子部品実装機のオペレータが実装機操作パネル２あるいは上位コンピュータ３を利用して行っていた。
【０００５】
図３は従来の電子部品実装方法を利用した電子部品実装機の部品認識データ作成および選択の手順図である。電子部品実装機で電子部品を実装しようとした時に、電子部品実装機のオペレータが行う手順は以下のものである。
【０００６】
図３において、ステップ＃４１では、オペレータの入力に基づき被実装物である電子部品の幾何特徴として部品外形寸法やリード本数、リードピッチなどをカタログデータから抽出し、それらの幾何特徴を電子部品実装機に記憶させる。
【０００７】
ステップ＃４２では、オペレータの入力に基づき電子部品実装機に予め割り当てられた実装しようとする電子部品に適応できると考えられる部品認識のための認識手段（アルゴリズム）を一つ選択し、この選択されたアルゴリズムの番号とステップ＃４１で入力した幾何特徴とともに部品認識データとして電子部品実装機に登録して記憶させる。
【０００８】
ステップ＃４３では、ステップ＃４１，＃４２で登録された部品認識データを使用して、電子部品を認識する。
ステップ＃４４では、前記部品認識が許容されるか否か（ＯＫか否か）判断する。
【０００９】
ステップ＃４４で前記部品認識が許容される場合には、ステップ＃４５で検出された電子部品の吸着姿勢から基板上の実装位置における正規の装着姿勢との差を計算して修正する。
【００１０】
次いで、ステップ＃４５で、電子部品を電子部品実装機を用いて実装する。
その後、ステップ＃４７において、実装すべき電子部品が残っているか否か、言い換えれば、最終の実装ブロックか否か判断し、最終の実装ブロックならば実装動作を終了する。最終の実装ブロックでないならば、次の実装ブロックでの電子部品の実装を行うため、ステップ＃４３に戻る。
【００１１】
一方、ステップ＃４４において、前記部品認識が許容されない場合には、ステップ＃４５において、前記電子部品が属する実装ブロックをエラーブロックとして登録する。
【００１２】
次いで、ステップ＃４９において、前記実装ブロックでの電子部品の実装をスキップしたのち、ステップ＃４７に進む。
このように、オペレータの入力に基づくステップ＃４１およびステップ＃４２の教示工程で教示されたデータに基づき、ステップ＃４３〜ステップ＃４７の実装工程を行うものであり、実装工程では、教示工程での電子部品の認識データを使用して部品認識の結果を確認し、その確認結果が良好であれば選択していた部品認識データを採用する。また、認識結果が良好でなければ電子部品の実装をスキップして次の電子部品の実装を行うようにして、実装を連続的に行うようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電子部品実装機の部品認識データの作成、登録方法による従来の電子部品実装方法では、
１）  電子部品実装機において部品認識データの作成、登録を行う教示工程では、実装する電子部品をオペレータが識別して判断するので、オペレータごとに部品認識データにばらつきが生じるため、同一の電子部品を実装する場合に対してでも、高精度認識の下での部品装着を実現することができない。
【００１４】
２）  教示工程においてオペレータにより一つの電子部品認識に対し一つの認識アルゴリズムだけが選択実行されているため、電子部品のロットばらつきによる微妙な部品表面色の違いや、リードの光沢差による光りかたの違いなどが発生した時には、部品認識率が極端に悪化し誤認識が増大する。
などの問題点を有していた。
【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決するもので、幾何特徴の同一な電子部品に対しては、それらの電子部品ごとにアルゴリズムを設定することなく、高精度認識の下での部品装着を高い認識率の下に可能とし、その際の電子部品に対する誤認識を大幅に軽減することができるとともに、オペレータによる部品認識データの設定および管理を不要とすることができる電子部品実装方法および電子部品実装機を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品実装方法は、電子部品を電子部品供給位置から取り出し、前記電子部品の取り出された姿勢を検出し、検出した結果に基づき前記電子部品を基板上に実装するに際し、電子部品供給位置から取り出された電子部品をカメラで撮像し、その撮像による画像データを複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理して、電子部品の取り出された姿勢を検出して実装することを特徴とする。
【００１７】
この本発明によると、幾何特徴の同一な電子部品に対しては電子部品ごとにアルゴリズムを設定することなく、高精度認識の下での部品装着を高い認識率の下に可能とし、その際の電子部品に対する誤認識を大幅に軽減することができるとともに、オペレータによる部品認識データの設定および管理を不要とできる。
【００１８】
本発明においては、認識処理により検出した電子部品の姿勢と電子部品実装機に記憶などにより保持した電子部品の幾何特徴とに基づいて、電子部品を実装する位置情報を算出し記憶などするものであり、幾何特徴の同一な電子部品に対しては、それらの電子部品ごとに姿勢検出用アルゴリズムを設定することなく、高精度認識の下での部品装着を高い認識率の下に可能とし、その際の電子部品に対する誤認識を大幅に軽減することができるとともに、オペレータによる部品認識データの設定および管理を不要とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１態様によれば、電子部品を電子部品供給位置から取り出し、前記電子部品の取り出された姿勢を認識し、認識した結果に基づき前記電子部品を基板上に実装するに際し、電子部品供給位置から取り出された電子部品をカメラで撮像し、その撮像による画像データから複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、複数の認識結果から許容されている認識結果を有するアルゴリズムを選択するとき、前記複数の姿勢検出用アルゴリズムにより得られた電子部品の姿勢に対する各認識結果と、電子部品実装機に記憶した前記電子部品の幾何特徴とを照合して、前記許容範囲に入った中の前記記憶した前記電子部品の幾何特徴に最も近い認識結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加えて基板に電子部品を実装することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２態様によれば、第１態様において、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値と、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値とを照合して、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値の少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値の許容範囲に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値に最も近い認識結果を選択することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３態様によれば、第１態様において、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さと、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さとを照合して、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの許容値内に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さに最も近い認識結果を選択することを特徴とする。
【００２４】
本発明の第４態様によれば、電子部品供給位置から電子部品を取り出し、電子部品の取り出された姿勢を検出し、検出した結果に基づき電子部品を基板上に実装する電子部品実装機において、電子部品供給位置から取り出された前記電子部品をカメラ（１０２）で撮像し、その撮像による画像データを複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、その撮像による画像データから複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、複数の姿勢検出用アルゴリズムにより得られた電子部品の姿勢に対する各認識結果と、前記電子部品実装機に記憶した前記電子部品の幾何特徴とを照合して、前記許容範囲に入った中の前記記憶した前記電子部品の幾何特徴に最も近い認識結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加えて前記基板に前記電子部品を実装するようにした制御部（１００）を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第５態様によれば、第４態様において、制御部は、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値と、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値とを照合することにより、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品の面積値の少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値の許容範囲に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品の面積値に最も近い認識結果を選択するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第６態様によれば、第４態様において、制御部は、複数の認識結果から一つの認識結果を選択するとき、前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さと、姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さとを照合することにより、前記姿勢検出用アルゴリズムの認識結果から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの少なくとも一つが前記電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さの許容値内に入った場合に、前記許容範囲に入った中の前記記憶した電子部品の外形寸法から得られた電子部品外形を構成する直線の長さに最も近い認識結果を選択するようにしたことを特徴とする。
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態を示す電子部品実装方法およびその電子部品実装機について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態の電子部品実装方法を適用して電子部品を実装する際の部品認識データの作成とそのデータを使用した電子部品認識の手順図である。図４はその実装方法を実施するための前記実装機の認識装置のブロック図である。
【００２８】
図１において、ステップ＃１では、オペレータによりキーボードやマウスなどの入力装置１０１により、被実装物である電子部品の幾何特徴として部品外形寸法やリード本数、リードピッチなどをカタログデータから抽出し、それらの幾何特徴を電子部品実装機の認識装置１５０のメモリ１０４に記憶させる。
【００２９】
ステップ＃２では、オペレータの入力により、電子部品実装機にあらかじめ割り当てられた実装しようとする電子部品に適応できると考えられる部品認識の認識手段（アルゴリズム）の候補を、電子部品のリードの数やパッケージの色などを考慮して、複数個選択し、これらのアルゴリズムを部品認識データとして電子部品実装機の認識装置１５０のメモリ１０４に登録する。
【００３０】
ステップ＃３では、ステップ＃１，＃２で登録された部品認識データを使用して、電子部品を電子部品実装機により実装する。本ステップでは、電子部品実装機のノズル１１０により吸着された電子部品１１１をカメラ１０２により撮像し、その１つの画像データを実装機の内部の認識装置１５０のメモリ１０３の複数の記憶部分にそれぞれ記憶させる。
【００３１】
次いで、ステップ＃４および＃５において、それぞれ記憶された電子部品の画像データを、メモリ１０４内に記憶されかつステップ＃２で選択された異なるアルゴリズムにより認識装置１５０の制御部１００で並列に処理させる。
【００３２】
これらの処理を行うために、この制御部１００は、各処理に対応する処理部を備えている。一例として、図１ではステップ＃４では前記画像データをＡのアルゴリズムを実行して処理し、同時に、ステップ＃５では前記画像データをＢのアルゴリズムを実行して処理するようにしている。
【００３３】
ステップ＃６では、ステップ＃３で選択されステップ＃４，＃５で実行された複数のアルゴリズムを用いて部品認識した結果を、ステップ＃１で記憶した電子部品の幾何特徴と制御部１００において照合することにより、各々の認識結果を評価する。
【００３４】
このように、前記実装機の認識装置１５０は、カメラ１０２，メモリ１０３，１０４，制御部１００，入力装置１０１とを備えて大略構成されている。ステップ＃４および＃５では、複数の部品認識アルゴリズムが電子部品認識に対し実行されるため、異なる複数個の部品認識結果が認識装置１５０より返されることとなる。電子部品を実装するためには、複数個の認識結果のうちから、部品認識評価値により最適な認識結果を制御部１００において選択する必要がある。
【００３５】
この部品認識評価値の算出方法としては、電子部品の外形寸法から得られた部品の面積値と部品認識結果から得られた部品の面積値とを照合することにより、幾何形状を正しく認識できているアルゴリズムを選択するものがある。
【００３６】
また別の方法としては、電子部品の外形寸法から得られた部品外形を構成する直線の長さと部品認識結果から得られた部品外形を構成する直線の長さとを照合することにより、幾何形状を正しく認識できているアルゴリズムを選択するものが考えられる。
【００３７】
このようにして、ステップ＃６で複数のアルゴリズムの処理結果から最適な認識結果を選択する。
一例として、ステップ＃６においてステップ＃４と＃５でそれぞれ実行された前記ＡのアルゴリズムとＢのアルゴリズムとの両方の認識結果が共に許容範囲にある場合には、ステップ＃７に進み、２つの認識結果より算出された前記部品認識評価値に基づき、今回の実装に使用するアルゴリズムを１つ選択する。
【００３８】
次いで、ステップ＃８において、選択されたアルゴリズムの認識結果に基づき、検出された電子部品の吸着姿勢から基板上の実装位置を制御部１００で計算し修正する。
【００３９】
ステップ＃９では、修正された実装位置に基づき制御部１００の制御の元に電子部品を電子部品実装機を用いて実装する。
その後、ステップ＃１０において、実装すべき電子部品が残っているか否か、言い換えれば、最終の実装ブロックか否か判断し、最終の実装ブロックならば実装動作を終了する。最終の実装ブロックでないならば、次の実装ブロックでの電子部品の実装を行うため、ステップ＃３に戻る。
【００４０】
一方、ステップ＃６において、前記ＡのアルゴリズムまたはＢのアルゴリズムのいずれか一方のアルゴリズムの認識結果のみ許容される場合には、ステップ＃１３において、２つのアルゴリズムのうち、許容されている認識結果を有するアルゴリズムを選択することに決定し、ステップ＃８に進む。
【００４１】
また、ステップ＃６において、ＡのアルゴリズムもＢのアルゴリズムも両方とも認識結果が許容されない場合には、ステップ＃１１において前記電子部品が属する実装ブロックをエラーブロックとして登録する。次いで、ステップ＃１２において、前記実装ブロックでの電子部品の実装をスキップしたのち、ステップ＃１０に進む。
【００４２】
このように、オペレータの入力に基づくステップ＃１およびステップ＃２の教示工程で教示されたデータに基づき、ステップ＃３〜ステップ＃１０の実装工程を行うものであり、実装工程では、教示工程での電子部品の認識データを使用して部品認識の結果を確認し、その確認結果が良好であれば選択していた部品認識データを採用する。また、認識結果が良好でなければ電子部品の実装をスキップして次の電子部品の実装を行うようにして、実装を連続的に行うようにしている。
【００４３】
このようにして、電子部品を供給位置からノズルにより取り出してプリント基板上に実装する過程で、その電子部品の取り出された姿勢を認識装置により検出する際に、電子部品の画像を複数個のアルゴリズムを使用して複数の姿勢検出用アルゴリズムで処理し、各々の検出結果と記憶された電子部品の幾何特徴とを照合して複数の検出結果の内から１つの検出結果を選び、その検出結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加える。
【００４４】
以上の方法により、幾何特徴の同一な電子部品に対しては、それらの電子部品ごとにアルゴリズムを設定することなく、高精度認識の下での部品装着を高い認識率の下に可能とし、その際の電子部品に対する誤認識を大幅に軽減することができるとともに、オペレータによる部品認識データの設定および管理を不要とすることができる。
【００４５】
その結果、電子部品実装機において部品認識データの作成、登録の際に、オペレータにより各電子部品毎に部品認識データを一つ限定するといった作業が必要なくなり、同一の電子部品に対する部品認識データにばらつきが生じず、電子部品の生産ロットばらつきによる部品表面色の微妙な違いやリードの光沢差による光りかたの違いなどが発生した時でも、部品認識率が極端に悪化するということがなくなるとともに、部品認識精度が向上することになる。
【００４６】
なお、前記した姿勢検出用アルゴリズムは、例えば、1991年１月１日発行のMorimotoなどの米国特許第4,981,372 号や1991年８月６日発行のMorimotoなどの第5,038,380 号に記載されたものなど、様々なものが考案されている。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子部品を供給位置から取り出して基板上に実装する過程で、その電子部品の取り出された姿勢を認識装置により検出する際に、電子部品の画像を複数個の姿勢検出用アルゴリズムを使用して処理し、各々の検出結果の内から１つの検出結果を選び、その検出結果に基づいて、電子部品の実装位置の情報に修正を加えることができる。
【００４８】
そのため、幾何特徴の同一な電子部品に対しては、それらの電子部品ごとにアルゴリズムを設定することなく、高精度認識の下での部品装着を高い認識率の下に可能とし、その際の電子部品に対する誤認識を大幅に軽減することができるとともに、オペレータによる部品認識データの設定および管理を不要とすることができる。
【００４９】
その結果、電子部品実装機において部品認識データの作成、登録の際に、オペレータにより各電子部品毎に部品認識データを一つ限定するといった作業が必要なくなり、同一の電子部品に対する部品認識データにばらつきが生じず、電子部品の生産ロットばらつきによる部品表面色の微妙な違いやリードの光沢差による光りかたの違いなどが発生した時でも、部品認識率が極端に悪化するということがなくなるとともに、部品認識精度が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電子部品実装方法における部品認識の手順図
【図２】同実施の形態の電子部品実装方法が利用される電子部品実装機の概略構成図
【図３】従来の電子部品実装方法における部品認識の手順図
【図４】本実施形態の実装機の認識装置のブロック図
【符号の説明】
１    実装機本体
２    実装機操作パネル
３    上位コンピュータ
１００    制御部
１０１    入力装置
１０２    カメラ
１０３    メモリ
１０４    メモリ
１１０    ノズル
１１１    電子部品
１５０    認識装置
【図１】
0003753500.tif 000002
【図２】
0003753500.tif 000003
【図３】
0003753500.tif 000004
【図４】
0003753500.tif 000005