JP2002134991A - 電子部品実装方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確でしかも高速に電子部品の端子高さデー
タを求めることができ、確実な端子浮き検査が可能な電
子部品実装方法及び装置を提供する。 【解決手段】 吸着角度ずれを補正された電子部品１２
の端子１２ａの近辺に複数の光切断線（Ｌ１−１、Ｌ２
−１、Ｌ３−１）が投光され、これらの複数の光切断線
を投光したときに得られる画像の中から最適な画像が抽
出され、その抽出された画像データから端子高さが計算
される。また、電子部品は更に９０°回転され（Ｂ）、
同様に端子高さデータが求められ、これらの９０°回転
前後の端子高さデータからノズル軸の垂直軸に対する傾
きを補正した端子高さのデータが求められる。このよう
な構成では、高速にしかも正確な高さデータを求めるこ
とができ、リード浮き検査時の誤判断を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装方法
及び装置、更に詳細には、吸着された電子部品を撮像し
その撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実
装する電子部品実装方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子部品実装装置において
は、部品供給部から供給される電子部品を吸着ヘッド部
の吸着ノズルで吸着し、ヘッド部をプリント基板上に移
動して電子部品を基板上の所定位置に実装している。そ
の場合、電子部品が必ずしも正しい姿勢で吸着されるわ
けではないので、撮像装置（ＣＣＤカメラ）で電子部品
を撮像し、その画像を処理して部品の位置決めデータを
得ている。また、狭リードピッチ、狭リード幅のＱＦ
Ｐ、コネクタのような電子部品を実装する際には、プリ
ント基板に装着する前に部品のリード端子に浮きがない
かどうかを検査するのが一般的である。

【０００３】例えば、ＱＦＰのようなリード端子を有す
る電子部品を基板に実装する場合、リード端子が浮きを
有していると、リード端子を基板の電極部にボンディン
グできないことから、従来、図１６（Ａ）に示すよう
に、ノズル１００に吸着された電子部品１０１のリード
端子１０２ａ、１０２ｂに向って、リード浮きセンサ１
０３のレーザ部１０４からレーザ光を照射し、リード端
子からの反射光を受光部１０５で受光して、各々のリー
ド端子１０２ａ、１０２ｂの基準面Ｓからの高さＺ１、
Ｚ２．．．．．を求めることにより、リード端子１０２
の浮きを検出することが知られている。

【０００４】ところで、吸着された電子部品は図１６
（Ａ）に示すように水平面Ｌに対して傾きθ１を有す
る。これは電子部品を吸着するノズル１００の下面の傾
斜誤差、更には電子部品のモールド体の上面の傾斜誤差
によるものである。

【０００５】このような機械誤差があると、電子部品１
０１は、水平面Ｌに対して角度θ１傾斜しているから、
リード端子１０２ａを測定後に反対側のリード端子１０
２ｂを測定するために、ノズル１００を１８０度回転さ
せてリード端子１０２ｂをリード浮きセンサ１０３の上
部に位置させたとき、図１６（Ｂ）に示すようにレーザ
光Ｒのようにリード端子１０２ｂに投光されないで逃げ
てしまうことが有る。またリード端子１０２ｂに投光さ
れたとしてもリード先端部に少ししか投光されないこと
がある。このような場合、高さ誤差が生じて、リード端
子１０２の浮きを誤判断する問題がある。

【０００６】さらには図１６（Ｃ）に示すように、垂直
線Ｖに対してノズル１００の軸心にθ２の傾きがあると
リード端子１０２ａの測定時に位置していた水平線Ｌに
対してΔＺの誤差が生じる。当然のことながら測定しよ
うとするリード端子１０２ｂもΔＺ変化している。ここ
でリード端子１０２ｂを測定すればΔＺの誤差を含み、
本来Ｚ２であるべき高さがＺ２−ΔＺ（θ２が図と逆向
きの時はＺ２＋ΔＺとなる）となってしまい、リード端
子１０２の浮きを誤判断する問題がある。

【０００７】その他の問題点として、リード浮きセンサ
ー１０３でリード浮きの検査をする際には、センサー部
をリード端子が走査するように、部品を吸着している大
きなヘッド部を一定速度で移動させなければならないこ
とに加えて、物理的な実装部品の４辺個別走査が必要と
なり、このための処理時間は通常１〜３秒程度になる。
この処理時間はこのような部品の実装時間を長くさせる
要因となる。これは特に、ＱＦＰやコネクターを数多く
実装する場合には大きなデメリットとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、正確でしかも高速に
電子部品のリード端子の高さデータを求めることがで
き、確実な端子浮き検査が可能な電子部品実装方法及び
装置を提供することをその課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、いずれも吸着
された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を
位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法及び装
置に関するもので、撮像データに基づいて電子部品の吸
着角度ずれを補正する工程ないし手段と、前記角度ずれ
を補正された電子部品の端子に光切断線を投光する工程
ないし手段を有し、それにより、撮像データを用いて電
子部品の吸着角度ずれが補正され、角度ずれを補正され
た電子部品の端子に光切断線が投光される。

【００１０】本発明では、吸着角度ずれを補正された電
子部品の端子近辺に複数の光切断線が投光され、前記複
数の光切断線を投光したときに得られる画像の中から最
適な画像が抽出され、その抽出画像から端子高さが計算
され、該端子高さのデータに基づいて端子浮きが検査さ
れる。

【００１１】このような構成により、光切断線による最
適な電子部品の端子画像に基づいてリード端子高さのデ
ータが計算されるので、正確な端子高さのデータを求め
ることができる。また、複数の光切断線は、電子部品の
端子近辺であるので、必要な部位にのみ投光が行なわれ
る結果、データ処理量が少なくなり、高速に端子高さデ
ータを求めることができる。

【００１２】また、本発明では、吸着ノズル軸の垂直軸
に対する傾きがあると、正確な端子高さが求められない
ので、角度補正された電子部品並びにそれから更に９０
°回転させた電子部品の端子にそれぞれ光切断線を投光
して９０°回転される前後の電子部品の端子高さをそれ
ぞれ計算する工程ないし手段と、この９０°回転される
前後の電子部品の端子高さから電子部品を吸着するノズ
ル軸の垂直軸に対する傾きを補正した端子高さのデータ
を求める工程ないし手段が設けられ、これにより傾き補
正された端子高さのデータが求められ、端子の浮きが検
査される。

【００１３】このような構成により、ノズル軸の傾斜に
より電子部品が垂直軸に対して傾斜していても、この傾
斜が補正された高さデータに基づいて浮き検査が行なわ
れるので、リード浮きの誤判断を防止できる。

【００１４】また、本発明では、光切断線により得られ
る画像データを空間一次微分またはこれに対応する近似
式により画像処理して端子のエッジを検出する工程ない
し手段と、前記検出されたエッジから端子高さを求める
工程ないし手段が設けられ、エッジ検出により求められ
た端子高さのデータに基づいて端子浮きが検査される。

【００１５】このような構成では、端子高さが画像のエ
ッジ検出により行なわれるので、２値化処理のように画
像の明暗に左右されることがなく、信頼性のある端子高
さのデータを求めることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づき本発明を詳細に説明する。

【００１７】［全体の構成］図１には、電子部品実装装
置１１の外観が図示されており、本装置で実装される電
子部品１２は、部品供給部としてのトレー供給部１４か
らトレー１３に自動的に供給され、吸着ヘッド部１７の
吸着ノズル１７ａにより吸着される。ヘッド部１７は、
ＸＹロボットの一部を構成するＸ軸側のロボット１５
（以下、Ｘ軸ロボットと略記する）によりｘ軸方向に移
動され、また、ＸＹロボットの一部を構成するＹ軸側の
ロボット１６ａ、１６ｂ（以下、Ｙ軸ロボットと略記す
る）によりｙ軸方向に移動される。ヘッド部１７は、電
子部品を吸着した後３次元センサ１８に移動し、そこで
電子部品が撮像され、位置決めのための２次元データ並
びに高さデータからなる３次元データが取得される。な
お、１９は電子部品１２が実装されるプリント基板であ
る。

【００１８】［全体の工程］このような構成で、トレー
１３に載っている電子部品１２がＸ軸ロボット１５およ
びＹ軸ロボット１６ａ、１６ｂによって移動され、ヘッ
ド部１７の吸着ノズル１７ａで吸着され３次元センサ１
８の上に移動される。そして３次元センサ１８によって
電子部品１２の２次元画像が取込まれ、画像をソフトウ
エア処理して位置決め検査を行う。次に３次元センサ１
８によって電子部品１２の３Ｄ（高さ）画像が取り込ま
れる。３次元センサ１８によって得られた（高さ）画像
をソフトウェア処理して、電子部品１２のリード浮きな
どの３Ｄ形状検査を行い、位置決め情報に従って、電子
部品１２がプリント基板１９の上の所定の位置に装着さ
れる。

【００１９】図３には、上記工程が更に詳細に図示され
ており、図３（Ａ）に示す工程では、電子部品１２はト
レー１３からヘッド部１７の吸着ノズル１７ａでピック
アップ（吸着）される。図３（Ｂ）に示す工程では、電
子部品１２が３次元センサ１８の上に位置するようにヘ
ッド部１７が移動される。そして位置決め画像撮像用照
明光源が点灯されて、照明光束が電子部品１２に投光さ
れ、電子部品１２の底面部１２’の撮像を行い、この２
次元画像を画像処理装置Ｇ内の画像メモリＭに取り込
み、これを画像処理することで、位置決め検査を行う。
次に３次元センサ１８から発せられるレーザライン光１
８ａによる走査で、吸着されている電子部品１２のリー
ド端子部の３次元画像を、画像処理装置Ｇ内の画像メモ
リＭに取り込み、これを画像処理することで、電子部品
１２の３次元形状検査を行う。図３（Ｃ）に示す工程で
は、画像処理装置Ｇの画像処理により求まった位置決め
情報をもとに、プリント基板１９の上に電子部品１２を
実装する。

【００２０】図２（Ａ）〜（Ｃ）はＱＦＰ等のリード端
子の３次元画像取り込みを行なう状態を概略示したもの
である。図２において、１２はＸＹロボットによって３
次元センサ１８の上部に移動配置された電子部品、２５
ａは後述するリニアアクチュエータによって走査される
レーザライン光、１２ａは電子部品１２のリード端子の
一つである。

【００２１】図２（Ａ）は電子部品１２が３次元センサ
の位置に配置された状態を示す。位置決め画像用照明光
源を点灯して電子部品１２の底面の２次元画像を取込
み、ソフト処理によりリード端子の有無、リード端子の
配列の重心と吸着ノズル中心とのずれ、リード端子の配
列の傾きを算出する。

【００２２】次に、図２（Ｂ）に図示したように、上記
算出した配列の傾きから吸着ノズル軸を回転させて角度
と位置の補正をし、リード端子の配列がｘｙ軸に平行と
なるようにするとともにリード端子の配列の重心が３次
元センサの視野のほぼ中心に位置するようにする。そし
て図２（Ｃ）に示したように、角度と位置が補正された
電子部品１２にレーザライン光２５ａがパルス点灯して
順次投光され光切断線が引かれる。レーザライン光は、
それと平行にのびるリード端子配列に対しては一つおき
に投光し、一回の撮像で複数のリード端子配列に複数の
ライン光を投光する。ソフト処理は投光したリード端子
配列の部分のみを切出して処理するので前記二本のレー
ザライン光の中間部分は処理されず影響を及ぼさない。
つぎに未投光のリード端子配列に対しても前記と同様に
レーザライン光を走査して撮像し、２つの画像からリー
ド端子の高さデータを得ることができる。

【００２３】［３次元センサの構成］図４は、３次元セ
ンサの詳細な構成を示すもので、電子部品の３次元画像
データを取得する場合、レーザダイオード２１が点灯さ
れ、このレーザダイオードからの光はコリメートレンズ
２２で集光されて平行光となり、フォーカスレンズ２３
はこの平行光をスポット光となるように絞り込む。フォ
ーカスレンズ２３からの光は、投光ミラー２４により垂
直軸とほぼ４５度の角度をなすように曲げられ、この曲
げられた光路のすぐ後に配置されたラインジェネレータ
レンズ２５は、入射光を、幅３０μｍ、長さ４０ｍｍの
ライン光２５ａにしてヘッド部１７の吸着ノズル１７ａ
に吸着された電子部品１２のリード端子１２ａに投光
し、端子部に光切断線を形成する。フォーカスレンズ２
３、投光ミラー２４、ラインジェネレータレンズ２５は
投光ユニット２７を構成し、この投光ユニット２７はリ
ニアモータ（アクチュエータ）２８により２重矢印線で
示したように往復動され、それにより電子部品１２のリ
ード端子１２ａはライン光により走査される。コリメー
タレンズ２２で形成された平行光線に向かってリニアモ
ータ２８が前後直線運動を行っても、フォーカスレンズ
２３の結像作用には影響を及ぼさないから、電子部品１
２には常に一定の幅のライン光が結像される。

【００２４】電子部品１２の下方には、視野が３６ｍｍ
×３６ｍｍで、ノンインターレースのＣＣＤカメラ（撮
像装置）２６が配置され、またリニアモータ２８は４５
ｍｍのストロークで移動され、投光ユニット２７が図４
において右端から左に、一定速度７００ｍｍ／ｓｅｃで
移動させる。ＣＣＤカメラ２６の視野内の所定の個所に
投光出来る位置に来た時に、レーザダイオード２１が５
０μｓｅｃ間点灯され、このように所定のピッチでフレ
ーム内に複数のライン光が引かれその像が撮像される。
この撮像から、後述するように、リード端子１２ａの浮
き、電子部品の底面の平坦度などを測定するための３次
元データが取得される。

【００２５】また、電子部品１２は、２次元画像データ
を取得する場合、ＬＥＤ照明光源３１が点灯され、この
光源により３０°〜４５°の角度で周囲から照明され
る。ＬＥＤ照明光源３１により照明された電子部品の画
像は、同様にＣＣＤカメラ２６で撮像され、吸着中心と
部品中心間のずれ、基準角度に対する吸着角度のずれな
どの位置決めデータを得るための２次元データが取得さ
れる。

【００２６】［制御系の構成］図５は電子部品実装置の
制御系の構成を表すブロック図であり、本装置はＬＡＮ
ボード４０を通じて部品実装制御部４１と通信を行う。
レーザコントロールボード４２はＬＥＤ照明光源３１の
点灯消灯の制御を行い、またレーザドライバ４３を介し
てレーザダイオード２１のパルス点灯制御を行い、更に
モータドライバ４４を介してリニアモータ２８の制御を
行う。これらの制御はリニアモータ２８に取付けられた
位置エンコーダ４５からの信号をエンコーダアンプ４６
を介してレーザコントロールボード４２に取り込むこと
によって行われる。ＣＣＤカメラ２６で撮像された画像
は画像キャプチャーボード４７で取込まれ、ＰＣＩバス
４９を介してＰＣマザーボード４８の画像メモリＭに送
られる。このＰＣＩバス４９は、その他ＬＡＮボード４
０、レーザコントロールボード４２間を結合する。

【００２７】図６はレーザコントロールボード４２の詳
細ブロック図である。位置カウンタ５１は位置エンコー
ダアンプ４６よりのＡ相、Ｂ相、Ｚ相信号が入力され
て、アップダウンカウントを行い、リニアモータ２８の
位置情報が、比較器５３、ＣＣＤトリガデコーダ５４に
出力される。ＣＣＤトリガデコーダ５４は位置カウンタ
５１からのリニアモータ２８の位置情報により、ＣＣＤ
カメラ２６の画像取込み位置に来たら画像取込み信号を
発生し、ワンショット５５はその信号を受けて一定のパ
ルス巾の信号を出力する。同期タイミング発生器５６
は、ワンショット５５のパルスを受けて、内部で発生す
る水平同期信号ＨＤに立ち上がり立ち下がりタイミング
を合せた垂直同期信号ＶＤを発生する。このＨＤ、ＶＤ
信号はＣＣＤカメラ２６に入力されて、レーザ走査に合
せた画像取込みが行われる。これはリスタート・リセッ
トモードというＶＤ信号に同期してＣＣＤのリセット、
画像読み出しを行うモードである。

【００２８】比較器５３には位置カウンタ５１からリニ
アモータ２８の位置情報とＣＰＵ５２よりのレーザダイ
オード２１のＯＮ位置信号が入力される。この二つの入
力が一致したらワンショット５７をトリガし、レーザダ
イオードＯＮパルスが出力され、レーザドライバ４３の
基板に伝えられ、レーザダイオード２１がパルス点灯す
る。同時に比較器５３の出力は、一致Ｆ／Ｆ５８をセッ
トし、その出力がＣＰＵ５２に伝えられ、レーザダイオ
ードＯＮ位置をすでに通過したことがＣＰＵ５２に伝え
られる。一致Ｆ／Ｆ５８のリセットは、ＣＰＵ５２によ
り比較器５３にレーザダイオードＯＮ位置出力と同時に
行われる。

【００２９】これにより一つの画面内に複数のレーザラ
イン光を引く場合は、まず第１のレーザダイオードＯＮ
位置を比較器５３に入力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリ
セットし、レーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオー
ド２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変わ
ったら、ＣＰＵ５２から第２のレーザダイオードＯＮ位
置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。そ
して、第２のレーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオ
ード２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変
わったら、ＣＰＵ５２から第３のレーザダイオードＯＮ
位置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。
これらの処理を一画面内のレーザライン光の本数分だけ
繰り返す。

【００３０】Ｄ／Ａ変換器５９はＣＰＵ５２からのレー
ザパワーレベル信号（デジタル）をアナログ信号に変換
し、レーザドライバ４３の基板に伝える。それにより電
子部品の種類によりレーザパワーの調整が可能である。
ＣＰＵ５２からリニアモータドライバ４４の基板へは起
動／停止、正転／逆転、リセット、Ｄ／Ａ変換器６１を
介してのスピード指令信号がそれぞれ出力され、レーザ
ライン光走査を行う。また、ＰＣＩバスインターフェー
ス６０を介して、ＰＣマザーボード４８より、走査回
数、レーザダイオードＯＮ位置、レーザダイオードパワ
ーレベル等のコマンドが受信され、逆にＣＰＵ５２から
はレーザライン走査終了、各種のエラーメッセージ等の
信号がＰＣマザーボード４８に伝えられる。

【００３１】以下、このように構成された電子部品実装
装置の動作を図７の流れに沿って説明する。

【００３２】［画像処理］まず、ステップＳ１におい
て、部品実装制御部４１から電子部品に関する情報、例
えば電子部品の種類（ＢＧＡかＱＦＰなのか）、端子の
ピッチと配列等の情報をＬＡＮボード４０、ＰＣＩバス
４９を介して受信する。電子部品１２は、図３（Ａ）に
示すように、トレー１３からヘッド部１７の吸着ノズル
１７ａによりピックアップ（吸着）され、図３（Ｂ）に
示したように、３次元センサ１８の上に電子部品１２が
位置するようにヘッド部１７がＸ軸ロボット１５及びＹ
軸ロボット１６ａ、１６ｂにより移動される。そこで、
ステップＳ２でＬＥＤ照明光源３１が点灯され、それに
より電子部品１２の底面部１２’が照明され、その画像
がＣＣＤカメラ２６により撮像され、画像キャプチャー
ボード４７を介してＰＣマザーボード４８の画像メモリ
Ｍに取り込まれ（ステップＳ３）、続いて、ＬＥＤ照明
光源３１が消灯される（ステップＳ４）。

【００３３】電子部品がＱＦＰの場合、画像メモリＭに
取りこまれた２次元の画像が図２（Ａ）に図示されてお
り、その画像が画像処理装置Ｇで画像処理され、電子部
品１２のリード端子１２ａの有無、リード端子１２ａの
配列の重心と吸着ノズル中心とのずれ、電子部品１２の
吸着傾きを算出し、位置決めデータが算出される（ステ
ップＳ５）。

【００３４】なお、端子配列計算の処理には、種々の方
法（アルゴリズム）があり、ここでは代表的なものを説
明すると次の通りである。まず、ＱＦＰなどの四角形の
電子部品１２の１つの辺のリードの傾きを粗く検出し、
次いで、検出されたリードの中から任意に選択された２
つのリードの位置を大まかに検出し、最後に、大まかに
検出されたリード位置を基にリード位置を精度良く検出
する。このようにして、ＱＦＰのような四角形の電子部
品の１つの辺のリードの位置が検出されれば、このリー
ド位置を基に、他の辺のリードについては、リード位置
を精度良く検出すればよい。

【００３５】続いて、ステップＳ６で端子の有無、リー
ドピッチが適正か否かを判断し、適正でなければステッ
プＳ７で端子配置エラーを出力し、一方、適正であれ
ば、ステップＳ８で端子配列の重心位置、端子配列の傾
き（角度）等電子部品検査結果を部品実装制御部４１へ
送信する。部品実装制御部４１は、電子部品１２を吸着
している吸着ノズル１７ａを回転させてリード端子配列
がＸＹ方向に向くように角度補正を行い、ステップＳ９
で電子部品１２の角度補正完了を受信する。このように
角度補正された状態が図２（Ｂ）に図示されており、リ
ード端子配列がＸＹ方向に向くようになっており、また
リード端子配列の重心がＣＣＤカメラ２６の視野の中心
に位置している。

【００３６】［高さデータの取得］次に、電子部品１２
の３次元形状検査が行われる。端子配列計算処理により
端子位置は既知であるからステップＳ１０で必要なリー
ド端子位置にレーザ光を走査パルス点灯させてライン光
走査画像を取込み、ステップＳ１１でリード端子の高さ
を求め、ステップＳ１２、Ｓ１３でリード端子の浮きを
検査してその平坦度検査を行なう。

【００３７】なお、電子部品のリード端子平坦度検出に
おいてはリード端子高さのばらつきが分かれば良いの
で、例えばパッケージ底面からリード端子最下面迄の高
さのような絶対高さのデータを必要としない。そこで、
ＣＣＤカメラ２６のフォーカス位置と、レーザライン光
２５ａのフォーカス位置は一致していることから、この
位置に平面を置き、この平面からの高さをもとめる。そ
のために、リード配列の位置（リニアモータのエンコー
ダのｍ番目パルスの位置）にライン光を点灯するときに
引かれる線を仮想基準線とし、仮想基準線を用いて高さ
測定を行なう。

【００３８】すなわち、図８に示したように、リード配
列の位置（リニアモータのエンコーダのｍ番目パルスの
位置）にライン光を点灯したとき前記平面（フォーカス
面）に仮想基準線７４を引き、この仮想基準線から該ラ
イン光によるリード端子１２ａの映像までの画素数をも
ってリード端子の高さを計算する。高さ計算上リード端
子映像位置に対して仮想基準線が近すぎる場合は、仮想
基準線をシフトさせてこのシフトされた仮想基準線７
４’からリード端子の映像までの画素数をもって高さ計
算を行なう。

【００３９】本発明では、リード端子の高さ（浮き）を
レーザライン光を照射して光切断線を引くとき、一つの
目標個所に対して引いた光切断線の前後に光切断線をさ
らに引き、計３本の光切断線を引く。このときのレーザ
ライン光の光切断線のピッチは８０μｍとする。

【００４０】例えば、図９（Ａ）に示したように、電子
部品１２のリード端子列ｂとｄにはリード端子の伸びる
方向と直角にレーザライン光を照射して光切断線を引
き、またリード端子列ａとｃにはリードの伸びる方向と
平行であって、しかも各リード列の両端のリード端子だ
けにレーザライン光を照射し光切断線を引く。まず、１
回目は電子部品の一つの画像にＬ１−１，Ｌ１−２，Ｌ
１−３，Ｌ１−４の４本の光切断線が引かれた画像を撮
像し、次に２回目以降も同様にしてＬ２−１，Ｌ２−
２，Ｌ２−３，Ｌ２−４の引かれた画像、続いてＬ３−
１，Ｌ３−２，Ｌ３−３，Ｌ３−４の引かれた画像とい
うように３つの画像を撮像する。

【００４１】次に図９（Ｂ）に図示したように、電子部
品１２を右に９０°回転させ、リード端子列ａとｃにリ
ード端子の伸びる方向と直角に光切断線を引き、１回目
は一つの画像にＬ４−１，Ｌ４−２の２本の光切断線が
引かれた画像を撮像し、２回目は同様にしてＬ５−１，
Ｌ５−２の引かれた画像、３回目はＬ６−１，Ｌ６−２
の引かれた画像というように３つの画像を撮像する。

【００４２】以上のように合計６つの画像を撮像し、各
光切断線ごとに１８個の画像を切り出す。続いて、以下
に述べる方法を用いて、一つの目標個所及びその近傍に
引いた３つの光切断線の中でどれが一番適切であるかを
判定して適切な画像データで高さ計算を行う。例えば図
９（Ａ）のリード端子列ｄではＬ１−１，Ｌ２−１，Ｌ
３−１の中から最適な画像を抽出する。またリードの伸
びる方向と平行な光切断線であるリード端子列ａとｃの
ような場合は端子列ごとに行う。すなわち端子列ａでは
Ｌ１−２，Ｌ２−２，Ｌ３−２の中から最適な画像を抽
出し、端子列ｃではＬ１−２，Ｌ２−２，Ｌ３−２の中
から最適な画像を抽出する。

【００４３】［最適画像の抽出］上述した最適な画像の
抽出は次のような手順によって行う。まず、切り出した
画像に対して空間一次微分を行い、その場合、Ｒｏｓｅ
ｎｆｅｌｄの近似式を用いる。そのために、表１に示し
たように、注目画素を中心にした３×３画素Ｗ（ｎ、
ｎ）の窓内の周辺画素間の差分計算を数１を用いて行
い、計算値Ｇを求め、これを注目画素の値に置換えて、
元の画素データとは別のメモリ空間に配列する。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【数１】 図１０（Ａ）は画像データの一部である一つのリード端
子１２ａ（図９（Ａ））近辺の画素データであり、ライ
ン光の切断線は、図で上から下に伸びている。数値は輝
度値を表しており、輝度値が大きいところがリード端子
部である。図１０（Ｂ）は、その画像データを上記数１
を用いて差分計算した結果であり、数値は差分計算値Ｇ
を表している。この差分計算値は空間一次微分に相当す
るので、リード端子のエッジ部分でＧ値が大きくなって
いる。

【００４６】次にリード端子ごとに差分計算値Ｇの最大
値を取り出す。リード端子の伸びる方向と平行な光切断
線では、取り出したＧ値の最も大きな画像データを採用
する。例えば端子列ａにおける一つのリード端子におい
ては、Ｌ１−２によるＧの最大値とＬ２−２によるＧの
最大値とＬ３−２によるＧの最大値とを比較して、最も
大きなＧ値の光切断線の画像データを最適な画像として
採用する。

【００４７】これに対して、リードの伸びる方向と直角
な光切断線では、一つの光切断線が複数のリード端子を
走査するので、光切断線ごとに各リード端子の差分計算
値Ｇの最大値を取り出し、各リード端子ごとに最も大き
なＧ値を選び、このＧ値を有した光切断線にマーク付け
を行う。そしてマーク数の多い光切断線を抽出する。次
に抽出した光切断線のＧ値データ群と、抽出した光切断
線前後の光切断線でリード先端に近い方の光切断線の値
データ群を統計的に比較してデータ群に違いが有れば抽
出した光切断線の画像を採用し、違いが無ければ、端子
をパッドに接した時、リード先端が始めに接地するの
で、先端ほどデータの品質がよく、従って、リード先端
に近い光切断線の画像を採用する。

【００４８】例えば図１１において、左側はライン光が
当たるリード端子ごとの差分計算値Ｇの最大値が示され
ている。図９（Ａ）では、各光切断線が切断する端子は
７個しか示されていないが、端子が１３個あるものとし
て示されている。（光切断線Ｌ１−１，端子番号１）で
は取出した差分計算値Ｇの最大値は３９４であり、（光
切断線Ｌ２−１，端子番号１）では取出した差分計算値
Ｇの最大値は４６９であり、（光切断線Ｌ３−１，端子
番号１）では取出した差分計算値Ｇの最大値は３５４で
ある。前記３つの数値で最も大きなのは４６９であり、
この数値を有していたのはＬ２−１であるから、図１１
の右側（光切断線Ｌ２−１，端子番号１）にマーク１を
付ける。以上のようにすべての端子番号について比較マ
ーク付けを行う。図１１において最も多いマーク数１０
を有するＬ２−１が選ばれる。

【００４９】次に光切断線Ｌ２−１のＧ値データ群とリ
ード先端に近い光切断線Ｌ１−１のＧ値データ群を統計
的に比較する。ここでは２つの対になっているデータの
差の検定を用いる。すなわち、対になっているデータの
差を

【００５０】

【数２】 とし、

【００５１】

【数３】 を求め、

【００５２】

【数４】 から、ｔ０を求め、ｔ０が限界値ｔ（φ、Ｐ）より大き
くなれば優位さがあることになる。

【００５３】図１２は上記計算の実施例であり、ｔ０＝
１．４２５は限界値ｔ（１２，０．０５）＝２．１７９
以下であるからＬ１−１のデータ群とＬ２−１のデータ
群に違いが有るとはいえない。従って、より先端の光切
断線Ｌ１−１の画像を採用する。自由度φはデータ数に
依存するから、前記限界値もデータ数によって変る。従
って、ｔ表の数値はあらかじめ記憶させおく。

【００５４】［ノズル軸の傾き補正］以上より最適な画
像を抽出することができるので、この抽出された画像か
ら既述の方法により各リード端子の高さ（リード浮き）
計算を行う。その場合、従来技術で説明したように、垂
直線に対してノズル軸の傾きがある場合には、図９
（Ａ）の高さデータと電子部品を９０°回転した図９
（Ｂ）の高さデータは同一に扱うことは出来ず、補正計
算を行う必要が有る。

【００５５】そのため、まず図９（Ａ）で端子列ａの両
端の高さが得られているので、この２つのデータより高
さ方向をＺとすればＺ＝ＡＸ＋Ｂの直線式が得られる。
次に図９（Ｂ）で得られた高さデータからリード列ａの
両端の２つのデータを用いてＺ＝ＣＸ＋Ｄを計算する。
図９（Ｂ）で得られたリード列ａの各リード端子の高さ
データＨｎ１からＺ＝ＣＸ＋Ｄを減算してＨｎ０を計算
する。次にＨｎ０にＺ＝ＡＸ＋Ｂを加算してＨｎ２を計
算する。Ｈｎ２は図９（Ａ）の状態に角度補正された高
さデータであるから、図９（Ａ）の高さデータと一緒に
取り扱うことが出来る。

【００５６】［高さ計算］このように、高さデータに対
して垂直線に対するノズル軸の傾き補正を行なった後、
前述のＲｏｓｅｎｆｅｌｄの近似式により差分計算した
データからエッジ検出をして高さ計算を行なう。図１３
は図１０（Ｂ）と同一のデータであり、差分計算値Ｇを
示している。上部１〜１７の連番は画素の列番号、左側
１〜２３の連番は画素の行番号である。図で上下方向に
走る光切断線と直角方向で互いに反対方向からピーク点
を検出して、２つのピーク点のピクセル番号の平均値か
ら高さを計算する。四角で囲ってある数値はピーク点で
あり、（行１，列７）の２２８は左側から走査して検出
したピーク点Ｈ１であり、（行１，列１２）の４５８は
右側から走査して検出したピーク点Ｈ２である。高さは
Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２となる。Ｈの最下部の数値１０
は高さＨの平均値である。（行，列）が１画素（ピクセ
ル）に相当するから撮像倍率から計算されるピクセルレ
ートをＨの平均値に乗算すればリード端子の高さを計算
することが出来る。この処理において、リード端子には
２つのエッジがあり、ピーク値が２つ現れることから、
ピーク値が一つしかない行のデータと１２０以下のデー
タは採用しない。図１４は図１３の２２行と２３行のデ
ータをグラフに示したものである。行２２はピーク値を
２つ持っているが、行２３はピーク値が１つしかない。
従って、行２３のデータは採用されないこととなる。

【００５７】ここで再び図７の流れに戻って、以上のよ
うな処理で各リード端子について端子高さを計算し（ス
テップＳ１１）、続いて、このようにして得られた高さ
データをもとにステップＳ１２で、最小二乗平面の計算
を行う。これは多重線形回帰により平面近似式ａ＋ｂｘ
＋ｃｙ＝ｚを求める。下記の式から平面式を求めること
ができる。

【００５８】

【数５】 上記より求めた最小二乗平面から各端子の距離を計算
し、ステップＳ１３で端子浮きの検査（端子平坦度検
査）を行い、各端子の高さが適正か否か判断する。適正
でなければ、ステップＳ１４において端子高さエラーを
出力する。一方、適正と判断された場合は、ステップＳ
５で得られた位置決め情報に従って、図３（Ｃ）に図示
したように、電子部品１２がプリント基板１９の上の所
定の位置に搭載される。

【００５９】［他の実施形態］上述した実施形態では、
差分計算は縦方向、横方向同時に行ったが、最適画像抽
出の場合は一方向のみでよい。ただし光切断線と直行す
る方向で行う。光切断線が縦方向の場合は以下のいずれ
かのフィルタ処理を行えば良い。

【００６０】

【表２】 また、最適画像抽出はエッジデータに対するしきい値
と、エッジ間の距離のしきい値で判定することも可能で
ある。この場合、図１５（Ａ）に示したように、ライン
光の投光位置が適正で光切断線が適正な場合は、リード
端子のエッジデータはしきい値２００以上であり、エッ
ジ間はしきい値３画素以上である。また図１５（Ｂ）に
示したように、ライン光がリード端子の端部に投光され
る場合には、エッジデータはしきい値２００以上である
が、エッジ間はしきい値３画素以下で不適となり、最適
画像としては抽出できない。また、図１５（Ｃ）に示し
たように、ライン光がリード端子にわずかにしか投光さ
れない場合には、エッジデータはしきい値２００以下で
あり不適となる。

【００６１】上記判定は一つのリード端子においては差
分計算値の最大値を有する、光切断線と直行するデータ
列を用いて行う。そして判定はエッジデータがしきい値
以上であり、エッジ間距離が最大のものを採用する。こ
の場合、より高解像度の画素であればエッジ間の距離は
判定しやすくなる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、吸着
角度ずれを補正された電子部品の端子近辺に複数の光切
断線が投光され、複数の光切断線を投光したときに得ら
れる画像の中から最適な画像が抽出され、その抽出され
た画像データから端子高さが計算されるので、正確でし
かも高速に端子高さのデータを求めることができ、正確
でかつ高速な端子浮き検査を行なうことができる。

【００６３】また、本発明では、吸着角度が補正された
電子部品並びにそれから更に９０°回転させた電子部品
の端子にそれぞれ光切断線を投光して９０°回転される
前後の電子部品の端子高さをそれぞれ計算し、これらの
端子高さデータから吸着ノズル軸の垂直軸に対する傾き
を補正した端子高さのデータを求めているので、ノズル
軸の傾斜により電子部品が垂直軸に対して傾斜していて
も、リード浮き検査時の誤判断を防止できる。

【００６４】また、本発明では、光切断線により得られ
る画像データを空間一次微分またはこれに対応する近似
式により画像処理して端子のエッジを検出することによ
り端子高さデータを求めているので、２値化処理のよう
に画像の明暗に左右されることがなく、信頼性のある端
子高さのデータを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品実装装置の外観を示す斜視図
である。

【図２】電子部品の傾き補正を行なった後ライン光を投
光する状態を示した説明図である。

【図３】電子部品の搭載の過程を示した説明図である。

【図４】ライン光を用いて電子部品を撮像する３次元セ
ンサの構成図である。

【図５】電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】レーザコントロールボードの詳細な構成を示す
ブロック図である。

【図７】本発明の電子部品の実装過程を示すフローチャ
ート図である。

【図８】仮想基準線を用いて高さ測定を行なう状態を示
した説明図である。

【図９】目標位置に光切断線として複数のライン光を投
光する状態を示した説明図である。

【図１０】光切断線による画像データを示した表図であ
る。

【図１１】画像データの差分値の最大値を端子ごとに示
した表図である。

【図１２】対になった画像データの差分値の検定を示し
た表図である。

【図１３】空間一次微分に対応する電子部品の端子エッ
ジのデータを示した表図である。

【図１４】端子のエッジデータを示した線図である。

【図１５】リードの種々の部分にライン光を投光した場
合のエッジデータを示した線図である。

【図１６】従来の電子部品の端子浮きを測定する状態を
示した説明図である。

【符号の説明】

１７ 吸着ヘッド部 １７ａ 吸着ノズル １８ ３次元センサ １９ プリント基板 ２１ レーザダイオード ２５ ラインジェネレータレンズ ２６ ＣＣＤカメラ ２８ リニアモータ ３１ ＬＥＤ照明光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 好晃 東京都調布市国領町８丁目２番地の１ ジ ューキ株式会社内 (72)発明者 斉藤 勝 東京都調布市国領町８丁目２番地の１ ジ ューキ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA16 AA24 AA37 BB05 CC25 DD06 FF01 FF04 GG06 HH05 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL09 LL10 LL12 MM14 PP18 QQ03 QQ13 QQ17 QQ25 QQ36 QQ41 SS04 UU01 UU04 UU07 5E313 AA04 AA11 AA23 CC04 DD02 DD03 DD13 EE02 EE03 EE24 EE35 EE37 FF24 FF26 FF28 FF34

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着された電子部品を撮像しその撮像デ
   ータから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子
   部品実装方法において、 撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれを補正し、 前記角度ずれを補正された電子部品の端子近辺に複数の
   光切断線を投光し、 前記複数の光切断線を投光したときに得られる画像の中
   から最適な画像を抽出して端子高さを計算し、 該端子高さのデータに基づいて端子浮きを検査し電子部
   品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 【請求項２】 吸着された電子部品を撮像しその撮像デ
   ータから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子
   部品実装方法において、 撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれを補正し、 前記角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線を
   投光して得られる画像データから端子高さを計算し、 前記角度ずれ補正後更に９０°回転させた電子部品の端
   子に光切断線を投光して得られる画像データから端子高
   さを計算し、 ９０°回転される前後の電子部品の端子高さから電子部
   品を吸着するノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した
   端子高さのデータを求め、 この傾き補正された端子高さのデータに基づいて端子の
   浮きを検査し電子部品を実装することを特徴とする電子
   部品実装方法。
3. 【請求項３】 前記電子部品の端子近辺に複数の光切断
   線を投光して得られる画像の中から最適な画像を抽出し
   てそれぞれ端子高さを計算することを特徴とする請求項
   ２に記載の電子部品実装方法。
4. 【請求項４】 吸着された電子部品を撮像しその撮像デ
   ータから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子
   部品実装方法において、 撮像データに基づいて電子部品の吸着角度ずれを補正
   し、 前記角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線を
   投光し、 光切断線により得られる画像データを空間一次微分また
   はこれに対応する近似式により画像処理して端子のエッ
   ジ検出を行い、 前記検出されたエッジから端子高さを求め、 該端子高さのデータに基づいて端子浮きを検査し電子部
   品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
5. 【請求項５】 前記電子部品の端子近辺に複数の光切断
   線を投光して得られる画像の中から最適な画像を抽出し
   て端子高さを計算することを特徴とする請求項４に記載
   の電子部品実装方法。
6. 【請求項６】 電子部品を吸着するノズル軸の垂直軸に
   対する傾きを補正したデータを空間一次微分またはこれ
   に対応する近似式により画像処理して端子のエッジ検出
   を行なうことを特徴とする請求項４又は５に記載の電子
   部品実装方法。
7. 【請求項７】 吸着された電子部品を撮像しその撮像デ
   ータから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子
   部品実装装置において、 撮像データに基づいて電子部品の吸着角度ずれを補正す
   る手段と、 前記角度ずれを補正された電子部品の端子近辺に複数の
   光切断線を投光する手段と、 前記複数の光切断線を投光したときに得られる画像の中
   から最適な画像を抽出して端子高さを計算する手段とを
   有し、 該端子高さのデータに基づいて端子浮きを検査し電子部
   品を実装することを特徴とする電子部品実装装置。
8. 【請求項８】 吸着された電子部品を撮像しその撮像デ
   ータから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子
   部品実装装置において、 撮像データを用いて電子部品の吸着角度ずれを補正する
   手段と、 角度補正された電子部品並びにそれから更に９０°回転
   させた電子部品の端子にそれぞれ光切断線を投光して９
   ０°回転される前後の電子部品の端子高さをそれぞれ計
   算する手段と、 ９０°回転される前後の電子部品の端子高さから電子部
   品を吸着するノズル軸の垂直軸に対する傾きを補正した
   端子高さのデータを求める手段とを有し、 この傾き補正された端子高さのデータに基づいて端子の
   浮きを検査し電子部品を実装することを特徴とする電子
   部品実装装置。
9. 【請求項９】 前記電子部品の端子近辺に複数の光切断
   線を投光して得られる画像の中から最適な画像を抽出し
   てそれぞれ端子高さを計算することを特徴とする請求項
   ８に記載の電子部品実装装置。
10. 【請求項１０】 吸着された電子部品を撮像しその撮像
    データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電
    子部品実装装置において、 撮像データに基づいて電子部品の吸着角度ずれを補正す
    る手段と、 角度ずれを補正された電子部品の端子に光切断線を投光
    する手段と、 光切断線により得られる画像データを空間一次微分また
    はこれに対応する近似式により画像処理して端子のエッ
    ジを検出する手段と、 前記検出されたエッジから端子高さを求める手段とを有
    し、 該端子高さのデータに基づいて端子浮きを検査し電子部
    品を実装することを特徴とする電子部品実装装置。
11. 【請求項１１】 前記電子部品の端子近辺に複数の光切
    断線を投光して得られる画像の中から最適な画像を抽出
    して端子高さを計算することを特徴とする請求項１０に
    記載の電子部品実装装置。
12. 【請求項１２】 電子部品を吸着するノズル軸の垂直軸
    に対する傾きを補正したデータを空間一次微分またはこ
    れに対応する近似式により画像処理して端子のエッジ検
    出を行なうことを特徴とする請求項１０又は１１に記載
    の電子部品実装装置。