JP5408153B2

JP5408153B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装装置における画像読取り方法

Info

Publication number: JP5408153B2
Application number: JP2011034090A
Authority: JP
Inventors: 康一岡田; 誠之荒瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: CN103370997B; US20130286186A1; US9370135B2; CN103370997A; WO2012114406A1; JP2012174816A

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装装置において電子部品の画像を読み取る画像読取り方法に関するものである。

半導体チップなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において、実装時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正するための画像読み取り装置として、従来よりＣＣＤなどの撮像素子を列状に配置したラインセンサを用いたカメラが広く用いられている。ラインセンサによる画像読取りに際しては、読み取り対象の電子部品とラインセンサとを素子配列方向と直交する方向に相対移動させる走査動作を行う必要があることから、電子部品実装装置内のレイアウトにおけるラインセンサの配置に際しては、走査動作を行う際の搭載ヘッドの移動方向を予め設定しておく必要があった。一般に基板搬送路の両側に部品供給部が配置された構成の電子部品実装装置においては、ラインセンサは素子配列方向を基板搬送方向（第１方向）に合わせるか、あるいは第１方向と直交する第２方向に合わせて配置される。しかしながら、ラインセンサの配置として上述のいずれを採用した場合においても、搭載ヘッドによる部品搭載動作の効率を最適化する観点からは一長一短がある。

すなわち、素子配列方向を第１方向に合わせてラインセンサを配置した場合には、画像読取りのための走査動作は搭載ヘッドを第２方向に移動させることにより行われる。この場合には、搭載ヘッドは部品供給部から基板に向かって最短経路で移動することができることから、移動距離が短くなるというメリットはあるものの、部品搭載機構として基板を挟んで相対向する２つの搭載ヘッドを備えている場合には、対向する搭載ヘッドの動作状況によっては搭載ヘッド相互間の干渉が生じるため、画像読取りのための走査動作を常に任意のタイミングで実行できるとは限らない。このような場合には、対向する搭載ヘッドが部品搭載動作を完了して基板上から退避するまでの待機時間だけロス時間が生じる。

これに対し、素子配列方向を第２方向に合わせてラインセンサを配置した場合には、画像読取りのための走査動作は搭載ヘッドを第１方向に移動させることにより行われる。この場合には、搭載ヘッドは基板搬送路に沿って移動することにより走査動作を行うことから、対向する搭載ヘッドの動作状況に関係なく走査動作が可能となるという利点があるものの、走査動作における搭載ヘッドの移動距離は必然的に長くなり、画像読取りのための所要時間が増大する結果となる。このようにラインセンサの配列方向を一方向に固定することによる不都合を解消するため、２つのラインセンサをクロス形状に組み合わせた構成のカメラを用いる構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−８０６９６号公報

しかしながら、上述の特許文献例に示す先行技術においては、２つのラインセンサを組み合わせて用いる構成に起因して、以下に説明するような難点があった。すなわち、上述の先行技術では、２つの独立したラインセンサを平面視した状態で正確に直交するように配置することから、２つのラインセンサの位置関係の調整が難しいというカメラの製作・組み立て上の課題があった。さらに、実質的には２つの独立したラインセンサを用いることから、カメラの製作コストが必然的に上昇してしまう。さらに、ラインセンサには製造過程での誤差に起因する若干の性能のばらつきがあるため、２つのラインセンサで撮像した画像は厳密には異なり別途微調整の作業が必要となるなど、上述構成を実際の装置に適用するには多くの課題があった。このように、従来技術においては、簡易な構成の画像読取り部によって、ラインセンサの配列方向に起因する搭載ヘッドの動作の制約を排除して画像読取りのための所要時間を短縮することが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、簡易な構成の画像読取り部によってラインセンサの配列方向に起因する搭載ヘッドの動作の制約を排除して画像読取りのための所要時間を短縮することができる電子部品実装装置および電子部品実装装置における画像読取り方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置は、電子部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の前記第１方向と直交する第２方向への側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを、前記第１方向および第２方向の２つの方向へ移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、前記搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部と、前記画像読み取り部を制御する画像読取り制御部とを備え、前記画像読取り部は、前記第１方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサを有し、このラインセンサの上方で前記搭載ヘッドを前記第１の方向、第２方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれによっても前記画像の読み取りが可能なカメラと、前記ラインセンサから順次出力される１次元画像を前記配置角度に基づいて変換した１次元画像を並列して２次元画像を生成する画像変換処理部とを有し、前記画像読取り制御部は、前記搭載ヘッドが前記部品供給部から取り出した電子部品を前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために前記搭載ヘッドに、前記第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択し、この選択結果に基づいて前記画像読取り部を制御する。

本発明の電子部品実装装置における画像読取り方法は、電子部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の前記第１方向と直交する第２方向への側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを、前記第１方向および第２方向の２つの方向へ移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、前記第１方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサを有し、前記搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部と、前記画像読み取り部を制御する画像読取り制御部とを備えた電子部品実装装置において、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を読み取る電子部品実装装置における画像読取り方法であって、前記搭載ヘッドがそれぞれの部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し工程と、当該電子部品の画像を読み取るために前記搭載ヘッドに、第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する走査動作選択工程と、前記選択された走査動作を前記搭載ヘッドに行わせることにより、前記画像読取り部から画像信号を取得する画像取得工程とを含み、前記画像取得工程において、前記ラインセンサから順次出力される１次元画像を前記配置角度に基づいて変換した１次元画像を並列して２次元画像を生成する画像変換処理を実行する。

本発明によれば、搭載ヘッドが部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し過程で基板搬送方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサによって当該電子部品の画像を読み取るために、搭載ヘッドに第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択しておき、選択された走査動作を搭載ヘッドに行わせることにより画像読取り部から画像信号を取得する画像取得工程において、ラインセンサから順次出力される１次元画像をラインセンサの配置角度に基づいて変換した１次元画像を並列して２次元画像を生成する画像変換処理を実行することにより、簡易な構成の画像読取り部によってラインセンサの配列方向に起因する搭載ヘッドの動作の制約を排除して画像読取りのための所要時間を短縮することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の構成を示す分解斜視図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画像読取り装置の画像取り込み範囲の説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられる画像読取り装置の平面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画像読取り方法を示すフロー図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画像読取り方法の動作説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における画像読取り方法の動作説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して、電子部品実装装置１の構造を説明する。電子部品実装装置１は実装基板を製造する電子部品実装ラインにおいて用いられ、同一構造の電子部品実装装置１を複数台を連結することにより、電子部品実装ラインが構成される。図１において、基台１ａの中央には基板搬送機構２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構２は電子部品が実装される基板３をＸ方向（第１方向）に搬送する。基板搬送機構２による搬送経路には基板を実装位置に位置決めして保持する基板位置決め部が設けられており、この基板位置決め部によって位置決めされた基板３に対して、電子部品が実装される。

基板搬送機構２を挟んでＹ方向（第２方向）についての両側方には、第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂが配置されており、第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂにはそれぞれ複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は電子部品を収納したキャリアテープをピッチ送りして、以下に説明する部品搭載機構、すなわち搭載ヘッドおよびこの搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構よりなる部品搭載機構に電子部品を供給する。

基台１ａのＸ方向の一端部には、Ｙ軸リニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル８がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル８は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材８ａを主体としており、ビーム部材８ａにはリニアレール８ｂが水平方向に配設されている。リニアレール８ｂには、垂直姿勢で配設された矩形状の２つの結合ブラケット１０Ａ，１０Ｂに結合されたリニアブロック９が、Ｙ方向にスライド自在に嵌着している。２つの結合ブラケット１０Ａ，１０Ｂには、それぞれＸ軸リニア駆動機構を備えた第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂが結合されている。

第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１ＢはいずれもＸ方向に細長形状で設けられたビーム部材１１ａを主体としており、ビーム部材１１ａにはリニアレール１２が水平方向に配設されている。リニアレール１２には、垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１３が、リニアブロック（図示省略）を介してＸ方向にスライド自在に装着されている。第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂのそれぞれの結合ブラケット１３には、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂが装着されており、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂは、結合ブラケット１３に結合されたリニア駆動機構によってそれぞれＸ方向に移動する。

第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂはいずれも複数の単位搭載ヘッド１５を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド１５の下端部に設けられたノズル装着部には電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１５ａが装着されている。吸着ノズル１５ａは、単位搭載ヘッド１５に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Ｙ軸移動テーブル８、第１のＸ軸移動テーブル１１Ａを駆動することにより、第１の搭載ヘッド１４ＡはＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド１５は、第１の部品供給部４Ａのテープフィーダ５から電子部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に移送搭載する。

同様に、Ｙ軸移動テーブル８、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂを駆動することにより、第２の搭載ヘッド１４ＢはＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド１５は、第２の部品供給部４Ｂのテープフィーダ５から電子部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に移送搭載する。上記構成において、Ｙ軸移動テーブル８および第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、Ｙ軸移動テーブル８および第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂは、第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂから電子部品をそれぞれ取り出す第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂを、Ｘ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）の２つの方向へそれぞれ移動させる第１のヘッド移動機構７Ａ、第２のヘッド移動機構７Ｂを構成する。

基板搬送機構２と第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂとの間、すなわち第１のヘッド移動機構７Ａ、第２のヘッド移動機構７Ｂによる第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの移動経路には、それぞれ第１の画像読取り装置６Ａ（第１の画像読取り部）、第２の画像読取り装置６Ｂ（第２の画像読取り部）が配設されている。第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂは同一構成であり、それぞれの部品供給部から電子部品Ｐを取り出した第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂが、画像読取り用の走査動作を行うことにより、当該搭載ヘッドに保持された電子部品Ｐの画像を下方からそれぞれ読み取る機能を有している。読み取られた画像を認識処理することにより、搭載ヘッドに保持された状態における電子部品Ｐの位置ずれが検出される。

図２に示すように、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂには、一体に移動する基板認識カメラユニット１６が第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂの下方に位置して取り付けられている。基板認識カメラユニット１６は撮像光軸を下向きにした姿勢で結合ブラケット１３に取り付けられており、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂとともに基板３の上方に移動して基板３を撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、基板３における実装点の位置ずれが検出される。電子部品Ｐを基板３に実装する際には、前述の電子部品Ｐの位置ずれの検出結果と、実装点の位置ずれの検出結果とに基づいて、部品搭載時の位置補正が行われる。

次に図３を参照して、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの構成および機能を説明する。図３に示すように、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂは、ラインセンサユニット２０の上方にレンズ光学系２１を組み合わせ、さらにその上方に照明ユニット２２を装着した構成となっている。ラインセンサユニット２０は、画像読取り対象（ここでは第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに保持された電子部品Ｐ）から反射される撮像光をラインセンサによって１次元画像として読み取って画像信号を出力する機能を有するものである。

ラインセンサユニット２０は、ラインセンサ２４が実装されたセンサ基板２３より成る。ラインセンサ２４は複数のＣＣＤなどの撮像素子を直線状に配列して構成され、各撮像素子が撮像光を受光することにより１次元画像の画像信号を出力する。本実施の形態においては、ラインセンサ２４はＸ方向（第１方向）に対して所定の配置角度α（ここでは４５°）だけ斜めに向けて配置されており、ラインセンサ２４の長さサイズは１回の走査動作において必要とされる画像読み取り幅に応じて設定される。配置角度αとして４５°を採用することにより、ラインセンサ２４はＸ方向、Ｙ方向のいずれに対しても同一角度で斜めに配置されることとなり、後述するように画像読み取りのための走査動作をＸ方向、Ｙ方向のいずれに設定した場合にあっても、同一条件の一次元画像を取得することが可能となっている。

レンズ光学系２１は撮像光をラインセンサ２４の受光面に結像させるためのレンズを備えており、上方から入射した撮像光はレンズ光学系２１によって屈折してラインセンサ２４の受光面に撮像対象物の像を結像させる。照明ユニット２２はＬＥＤなどの発光素子を集合させた照明基板２２ａを４方向に備えており、照明基板２２ａを作動させることにより、照明光が斜め上方に照射される。そして照射された照明光は、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂにおいて、各単位搭載ヘッド１５に設けられた吸着ノズル１５ａに保持された電子部品Ｐによって下方に反射され、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂに上方から入射する。

そして入射した撮像光はレンズ光学系２１によって屈折して下方に進み、ラインセンサ２４の受光面を構成する撮像素子に結像する。すなわち、レンズ光学系２１およびラインセンサユニット２０は、電子部品Ｐの画像を読み取るカメラとして機能する。ラインセンサ２４は、カメラコントローラである撮像制御部２６Ａ（撮像制御部２６Ｂ）および画像変換処理部２５に接続されている。撮像制御部２６Ａ（撮像制御部２６Ｂ）は、ラインセンサ２４による撮像処理および画像変換処理部２５による画像変換処理を制御して、撮像結果を画像信号として出力する機能を有している。

図５，図６を参照して、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂによる画像読み取りについて説明する。まず図５を参照して、走査方向がＸ方向に設定された第１方向走査動作について説明する。この場合には、図５（ａ）に示すように、画像読み取り対象の電子部品Ｐを単位搭載ヘッド１５によって保持した第１の搭載ヘッド１４Ａ、（第２の搭載ヘッド１４Ｂ）は、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの上方をＸ方向に移動する（矢印ａ）。この第１方向走査動作により、ラインセンサ２４からは、図５（ｂ）に示すように、ラインセンサ２４による画像取り込み範囲に対応した複数の１次元画像２４ａが所定インターバルで順次画像変換処理部２５に対して出力される。ここで、ラインセンサ２４は配置角度αだけＸ方向に対して斜めに配置されていることから、ラインセンサ２４によって取得される１次元画像２４ａは、Ｘ方向に対して配置角度αだけ傾斜したものとなっている。この傾斜を補正した画像を取得するため、順次出力される１次元画像２４ａを対象として画像変換処理部２５によって変換処理を行う。

すなわち１次元画像２４ａを配置角度αに基づいて設定される変換角度αだけ回転させることにより（矢印ｂ）、変換後１次元画像２４ａ＊を取得する。そして図５（ｃ）に示すように、これらの変換後１次元画像２４ａ＊をＸ方向に並列させることにより、撮像対象物である電子部品Ｐの２次元画像２７が生成される。このようにして生成された２次元画像２７においては、電子部品Ｐの画像は変換角度αだけ当初の座標系に対して回転した位置にあるため、２次元画像２７に基づく認識処理においては、変換角度αだけ変換されたＸＹ座標系を用いる。

次に図６を参照して、走査方向がＹ方向に設定された第２方向走査動作について説明する。この場合には、図６（ａ）に示すように、画像読み取り対象の電子部品Ｐを単位搭載ヘッド１５によって保持した第１の搭載ヘッド１４Ａ、（第２の搭載ヘッド１４Ｂ）は、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの上方をＹ方向に移動する（矢印ｃ）。この第２方向走査動作により、ラインセンサ２４からは、図６（ｂ）に示すように、ラインセンサ２４による画像取り込み範囲に対応した複数の１次元画像２４ａが所定インターバルで順次画像変換処理部２５に対して出力される。ここで、ラインセンサ２４は配置角度αだけＸ方向に対して斜めに配置されていることから、ラインセンサ２４によって取得される１次元画像２４ａは、図５に示す例と同様に、Ｘ方向に対して配置角度αだけ傾斜したものとなっている。このため、順次出力される１次元画像２４ａを対象として画像変換処理部２５によって変換処理を行う。

すなわち１次元画像２４ａを配置角度αに基づいて設定される変換角度αだけ回転させることにより（矢印ｄ）、変換後１次元画像２４ａ＊を取得する。そして図６（ｃ）に示すように、これらの変換後１次元画像２４ａ＊をＹ方向に並列させることにより、撮像対象物である電子部品Ｐの２次元画像２７が生成される。このようにして生成された２次元画像２７においては、図５に示す例と同様に、電子部品Ｐの画像は変換角度αだけ当初の座標系に対して回転した位置にあるため、２次元画像２７に基づく認識処理においては、変換角度αだけ変換されたＸＹ座標系を用いる。

すなわち、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂは、Ｘ方向（第１方向）に対して所定の配置角度αだけ斜めに向けて配置されたラインセンサ２４を有し、このラインセンサ２４の上方で第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４ＢをＸ方向、Ｙ方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有しており、さらにラインセンサ２４から順次出力される１次元画像を配置角度αに基づいて変換した１次元画像２４ａ＊を並列して２次元画像２７を生成する画像変換処理部２５を有した構成となっている。

次に図４を参照して、電子部品実装装置１の制御系の構成を説明する。図４において、装置本体制御部３０は、位置検出部３１、画像読取り制御部３２、認識処理部３３、位置補正演算部３４および機構制御部３５を備えている。位置検出部３１は、第１のヘッド移動機構７Ａを構成するＸ軸リニア駆動機構１１ＡＬ、Ｙ軸リニア駆動機構８ＡＬにそれぞれ備えられたＸ軸エンコーダ１１ＡＥ、Ｙ軸エンコーダ８ＡＥからの信号を受信することにより、第１の搭載ヘッド１４Ａの位置を検出するとともに、第２のヘッド移動機構７Ｂを構成するＸ軸リニア駆動機構１１ＢＬ、Ｙ軸リニア駆動機構８ＢＬにそれぞれ備えられたＸ軸エンコーダ１１ＢＥ、Ｙ軸エンコーダ８ＢＥからの信号を受信することにより、第２の搭載ヘッド１４Ｂの位置を検出する。

画像読取り制御部３２は、位置検出部３１の位置検出結果に基づいて、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの撮像制御部２６Ａ、撮像制御部２６Ｂを制御する。すなわち、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂを走査方向に移動させて、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに保持された電子部品の画像を読み取る走査動作において、Ｘ列ラインセンサ２４ＸまたはＹ列ラインセンサ２４Ｙが画像信号の出力を開始するタイミングを、位置検出部３１による第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの位置検出結果に基づいて、撮像制御部２６Ａ、撮像制御部２６Ｂに対して指令する。

さらに後述するように、画像読取り制御部３２は、電子部品の画像を読み取るための走査動作を、ラインセンサ２４に対していずれの方向に電子部品Ｐを移動させて行うか、すなわち第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを選択して行うかの選択を、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの動作状態に応じて選択し、撮像制御部２６Ａ、撮像制御部２６Ｂに対して指令する機能を有している。この動作状態は位置検出部３１によって検出される、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの位置に基づいて判断される。そしてこの選択は、予め設定されて装置本体制御部３０の記憶装置に記憶された走査動作選択条件に基づいて行われる。

すなわち画像読取り制御部３２は、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂがそれぞれの部品供給部（第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂ）から取り出した電子部品Ｐを、基板搬送機構２の基板位置決め部に位置決めされた基板３に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに、第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する。

認識処理部３３は、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの撮像制御部２６Ａ、撮像制御部２６Ｂから出力された画像信号を受信して認識処理することにより、当該搭載ヘッドに保持された状態における電子部品の識別や位置ずれの検出を行う。位置補正演算部３４は、認識処理部３３によって得られた電子部品の位置ずれ情報に基づいて、当該搭載ヘッドによって電子部品を基板に搭載する際の位置補正に必要な演算を行う。なお図４に示す例では、画像読取り制御部３２および認識処理部３３を装置本体制御部３０に含めた構成例を示しているが、画像読取り制御部３２および認識処理部３３を、装置本体制御部３０から独立した別個の画像認識処理部として設けるようにしてもよい。

機構制御部３５は、第１のヘッド移動機構７Ａ、第１の搭載ヘッド１４Ａおよび第２のヘッド移動機構７Ｂ、第２の搭載ヘッド１４Ｂを制御することにより、それぞれの部品供給部から取り出した電子部品Ｐを基板３に移送搭載する部品搭載動作を実行させる。このとき、画像読取り制御部３２よって選択された第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれかをそれぞれの搭載ヘッドに行わせる。そして保持した電子部品Ｐを基板３に搭載する際には、位置補正演算部３４によって求められた位置ずれ補正演算結果に基づいて、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの位置合わせを行う。

本実施の形態の電子部品実装装置１は上記のように構成されており、以下電子部品実装装置１において第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに保持された電子部品Ｐの画像を読み取る電子部品実装装置における画像読取り方法について、図７のフローに沿って各図を参照しながら説明する。

まず部品搭載動作の開始に際しては、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂが、それぞれの部品供給部から電子部品Ｐを取り出す（ＳＴ１）（部品取り出し工程）。図８（ａ）は、第１の部品供給部４Ａにおいて第１の搭載ヘッド１４Ａが複数の単位搭載ヘッド１５によって電子部品Ｐを取り出すために移動しており（矢印ｅ）、第２の部品供給部４Ｂにおいては、第２の搭載ヘッド１４Ｂが複数の単位搭載ヘッド１５の全てに電子部品Ｐを保持して、部品取り出し工程が完了した状態を示している。

次いで走査動作選択を行う（ＳＴ２）。すなわち先に部品取り出し工程が完了した第２の搭載ヘッド１４Ｂに、第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する（走査動作選択工程）。ここでは、部品取り出し工程が完了した時点で基板搬送機構２に位置決めされた基板３において、対向する搭載ヘッドによる部品搭載動作が行われていない場合には第２方向走査動作を選択し、また部品取り出し工程が完了した時点で基板３において部品搭載動作が行われている場合には、第１方向走査動作を選択するように、予め走査動作選択条件が設定されている。

すなわち、図８（ａ）に示す状態においては、第２の部品供給部４Ｂにて第２の搭載ヘッド１４Ｂによる部品取り出し工程が完了した時点において、第１の部品供給部４Ａではまだ部品取り出し工程が完了しておらず、基板３上には対向する第１の搭載ヘッド１４Ａが存在しない。したがってこの場合に部品取り出し工程を完了した第２の搭載ヘッド１４Ｂが行うべき走査動作として、第２方向走査動作が選択される。これにより、第２の搭載ヘッド１４Ｂは第２の部品供給部４Ｂから基板３に向かって最短経路で移動することができ、部品搭載動作における移動距離を最短にして動作タクトタイムを短縮することができる。

次に走査動作を実行する（ＳＴ３）。ここでは選択された第２方向走査動作を第２の搭載ヘッド１４Ｂに行わせることにより、第２の画像読取り装置６Ｂから画像信号を取得する（画像取得工程）。すなわちこの画像取得工程においては、図８（ｂ）に示すように、走査動作の対象となる電子部品Ｐを保持した第２の搭載ヘッド１４Ｂは、Ｙ方向へ移動して基板３上へ到達する（矢印ｇ）。このＹ方向への移動に際しては、第２の搭載ヘッド１４Ｂが第２の画像読取り装置６Ｂの上方を規定の走査速度で移動し、このとき図６に示すように、ラインセンサ２４によって撮像対象の電子部品Ｐの複数の１次元画像２４ａが所定のインターバルで順次読み取られ、画像変換処理部２５に対して出力される（ＳＴ４）。

１次元画像２４ａを受け取った画像変換処理部２５は、図６に示すように、ラインセンサ２４から順次出力される１次元画像２４ａを対象として、画像変換処理を実行する（ＳＴ５）。この画像変換処理においては、１次元画像２４ａをラインセンサ２４の配置角度αに基づいて変換した変換後１次元画像２４ａ＊を並列して２次元画像２７を生成する処理が行われる。そしてこのようにして生成された２次元画像２７は、撮像対象の電子部品Ｐの画像信号として認識処理部３３に対して出力される。

この後、第１の搭載ヘッド１４Ａを対象とした走査動作が実行される。この場合には、第１の搭載ヘッド１４Ａによる部品取り出し工程が完了した時点で、対向する第２の搭載ヘッド１４Ｂは既に基板３上に存在するため、第１方向走査動作が選択されている。そして第２の搭載ヘッド１４Ｂを対象とした第２方向走査動作と並行して、第１の部品供給部４Ａにおいて部品取り出し工程を完了した第１の搭載ヘッド１４Ａは、図８（ｂ）に示すように、選択された第１方向走査動作を実行するために第１の画像読取り装置６Ａの側方へ移動する（矢印ｆ）。

そして図８（ｃ）に示すように、第２の搭載ヘッド１４Ｂによる基板３上での部品搭載動作（矢印ｈ）と並行して、第１の搭載ヘッド１４Ａを第１の画像読取り装置６Ａの上方を規定の走査速度でＸ方向に移動させる第１方向走査動作（矢印ｉ）が、図５に示す例と同様に実行される。すなわち、ラインセンサ２４から順次出力される１次元画像２４ａをラインセンサ２４の配置角度αに基づいて変換する画像変換処理が実行され、次いで画像変換された変換後１次元画像２４ａ＊を並列して２次元画像２７を生成する処理が実行される。そしてこのようにして生成された２次元画像２７は、撮像対象の電子部品Ｐの画像信号として認識処理部３３に対して出力される。

第１方向走査動作を完了した後には、第１の搭載ヘッド１４Ａは第１の画像読取り装置６Ａの側方において待機する。このような第１方向走査動作は、対向する第２の搭載ヘッド１４Ｂの部品搭載動作と干渉することなく実行することが可能であることから、第１の搭載ヘッド１４Ａが第１の部品供給部４Ａにて移動しないまま待機するロス時間の発生を防止することができる。

この後、図９（ａ）に示すように、基板３上での部品搭載動作を終えた第２の搭載ヘッド１４Ｂは次の部品取り出し工程実行のために第２の部品供給部４Ｂへ移動する（矢印ｊ）。そしてこの後、図９（ｂ）に示すように、待機状態にあった第１の搭載ヘッド１４Ａが直ちに基板３の上方へ移動し（矢印ｋ）、第２の部品供給部４Ｂにおいては、第２の搭載ヘッド１４Ｂが部品取り出しのために移動する（矢印ｌ）。この後、第２の搭載ヘッド１４Ｂは部品取り出し工程を完了するが、この時点において、図９（ｃ）に示すように、基板３上に第１の搭載ヘッド１４Ａが存在して部品搭載動作（矢印ｍ）を実行している場合には、第２の搭載ヘッド１４Ｂが行うべき走査動作として、第１方向走査動作が選択される。そして第２の搭載ヘッド１４Ｂは、第２の画像読取り装置６Ｂの上方をＸ方向へ移動する第１方向走査動作を実行するため、第２の画像読取り装置６Ｂの側方へ移動する（矢印ｎ）。

そしてこれ以降、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂによって部品搭載動作が反復して実行される。この部品搭載動作においては、第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂから電子部品Ｐを取り出し、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂの上方を移動して電子部品Ｐの画像を読み取る走査動作が実行される。この走査動作に際しては、その都度第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれかを、基板搬送機構２を挟んで対向する部品搭載機構の動作状態に応じて選択する。

すなわち、上述の画像読取り方法は、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂがそれぞれの部品供給部から電子部品Ｐを取り出す部品取り出し工程と、当該電子部品の画像を読み取るために第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに、第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する走査動作選択工程と、選択された走査動作を第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに行わせることにより、第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂから画像信号を取得する画像取得工程とを含む形態となっている。

走査動作選択工程においては、部品取り出し工程が完了した時点で基板搬送機構２に位置決めされた基板３において対向する搭載ヘッドによる部品搭載動作が行われていない場合には第２方向走査動作を選択し、部品取り出し工程が完了した時点で部品搭載動作が行われている場合には第１方向走査動作を選択する。そして画像取得工程において、ラインセンサ２４から順次出力される１次元画像２４ａをラインセンサの配置角度αに基づいて変換した変換後１次元画像２４ａ＊を並列して２次元画像２７を生成する画像変換処理を実行するようにしている。

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置１は、基板搬送機構２を挟んだ両側にそれぞれ第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂおよび第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂによって電子部品を搭載する部品搭載機構が配置された構成の電子部品実装装置において、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂに保持された電子部品の画像を下方からそれぞれ読み取る第１の画像読取り装置６Ａ、第２の画像読取り装置６Ｂを、第１方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサ２４の上方で第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂを第１の方向、第２方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれによっても前記画像の読み取りが可能なカメラと、ラインセンサ２４から順次出力される１次元画像２４ａを配置角度αに基づいて変換した変換後１次元画像２４ａ＊を並列して２次元画像２７を生成する画像変換処理部２５とを備えた構成としている。この構成により、簡易な構成の画像読取り部によってラインセンサ２４の配列方向に起因する第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂの動作の制約を排除して画像読取りのための所要時間を短縮することが可能となっている。

すなわち、第１の搭載ヘッド１４Ａ、第２の搭載ヘッド１４Ｂが対応する第１の部品供給部４Ａ、第２の部品供給部４Ｂから取り出した電子部品を基板３に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれかタクトタイムロスのない方を、対向する部品搭載機構の動作状態に応じて選択することができる。これにより、タクトタイムロスを極力排して画像読取りのための所要時間の短縮を可能とし、部品搭載動作のタクトタイムを改善することができる。

なお上記実施の形態においては、基板搬送機構を挟んだ両側に部品搭載機構が設けられた電子部品実装装置において、図３に示す第１の画像読取り装置６Ａ（第２の画像読取り装置６Ｂ）を用いる例を示しているが、画像読み取り部として第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれによっても画像の読み取りが可能なカメラを有する構成を用いることの効果は、基板搬送機構を挟んだ両側に部品搭載機構が設けられた構成の電子部品実装装置に限定されるものではない。

すなわち、基板搬送機構の片側のみに部品搭載機構が配設された構成の電子部品実装装置においても、部品取り出し後の画像読み取り動作において第１方向走査動作、第２方向走査動作の選択を可能とすることにより、部品供給部から基板の実装点に到るまでの搭載ヘッドの移動経路が短い方を選択することが可能となり、同様に部品搭載動作のタクトタイムを改善することができる。この場合には、部品供給部において部品取り出し工程を完了した時点における搭載ヘッドの位置から当該部品搭載動作での基板の実装点に到る移動経路が短くなる方の走査動作が選択されるように、走査動作選択条件が設定される。ただし、このタクトタイムの改善効果は、本実施の形態に示すように、基板搬送機構の両側に部品搭載機構が配設された構成の電子部品実装装置においてより顕著となる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装装置における画像読取り方法は、簡易な構成の画像読取り部によってラインセンサの配列方向に起因する搭載ヘッドの動作の制約を排除して画像読取りのための所要時間を短縮することができるという効果を有し、部品供給部から取り出した電子部品の画像を読み取って位置認識した後に基板に実装する作業を行う部品実装分野において有用である。

１電子部品実装装置
２基板搬送機構
３基板
４Ａ第１の部品供給部
４Ｂ第２の部品供給部
６Ａ第１の画像読取り装置
６Ｂ第２の画像読取り装置
７Ａ第１のヘッド移動機構
７Ｂ第２のヘッド移動機構
１４Ａ第１の搭載ヘッド
１４Ｂ第２の搭載ヘッド
２０ラインセンサユニット
２４ラインセンサ
２４ａ１次元画像
２４ａ＊変換後１次元画像
２７２次元画像

Claims

電子部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、
前記基板搬送機構の前記第１方向と直交する第２方向への側方に配置された部品供給部と、
前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを、前記第１方向および第２方向の２つの方向へ移動させるヘッド移動機構と、
前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、前記搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部と、
前記画像読み取り部を制御する画像読取り制御部とを備え、
前記画像読取り部は、前記第１方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサを有し、このラインセンサの上方で前記搭載ヘッドを前記第１の方向、第２方向へそれぞれ移動させて画像の読み取りを行う第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれによっても前記画像の読み取りが可能なカメラと、前記ラインセンサから順次出力される１次元画像を前記配置角度に基づいて変換した１次元画像を並列して２次元画像を生成する画像変換処理部とを有し、
前記画像読取り制御部は、前記搭載ヘッドが前記部品供給部から取り出した電子部品を前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品搭載動作において、当該電子部品の画像を読み取るために前記搭載ヘッドに、前記第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択し、この選択結果に基づいて前記画像読取り部を制御することを特徴とする電子部品実装装置。
電子部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の前記第１方向と直交する第２方向への側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出す搭載ヘッドを、前記第１方向および第２方向の２つの方向へ移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記搭載ヘッドの移動経路に設けられ、前記第１方向に対して所定の配置角度だけ斜めに向けて配置されたラインセンサを有し、前記搭載ヘッドが画像読取り用の走査動作を行うことにより前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を下方から読み取る画像読取り部と、前記画像読み取り部を制御する画像読取り制御部とを備えた電子部品実装装置において、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の画像を読み取る電子部品実装装置における画像読取り方法であって、
前記搭載ヘッドがそれぞれの部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し工程と、
当該電子部品の画像を読み取るために前記搭載ヘッドに、第１方向走査動作、第２方向走査動作のいずれを行わせるかを、予め設定された走査動作選択条件に基づいて選択する走査動作選択工程と、
前記選択された走査動作を前記搭載ヘッドに行わせることにより、前記画像読取り部から画像信号を取得する画像取得工程とを含み、
前記画像取得工程において、前記ラインセンサから順次出力される１次元画像を前記配置角度に基づいて変換した１次元画像を並列して２次元画像を生成する画像変換処理を実行することを特徴とする電子部品実装装置における画像読取り方法。