JP2003008294A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents
電子部品実装装置および電子部品実装方法Info
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Abstract
率よく行うことができる電子部品実装装置および電子部
品実装方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 移載ヘッドによって複数の電子部品を保
持して基板に実装する電子部品実装動作の中で行われる
電子部品の位置認識のための撮像において、データ記憶
部16に記憶された電子部品の実装手順に関する実装ス
ケジュールデータ16cおよび電子部品に関する部品デ
ータ16bに基づいて、CMOS型のエリアセンサの受
光部10の特定の画素から選択的に画像信号を出力させ
るための画素選択情報を生成し、この画素選択情報にし
たがって画素選択回路11を作動させ、選択された画素
から画像信号を出力させる。これにより、受光部内の必
要な画素からのみ画像を読み取ることができる。
Description
実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関
するものである。
装置は、一般に電子部品の位置認識を行うための画像読
み取り装置を備えており、位置認識結果に基づいて基板
の実装点への搭載時の位置合わせが行われる。このよう
な画像読み取り装置には、複数の画素を列状に配列した
ラインセンサや、2次元の格子状に配列したエリアセン
サなどの撮像手段が用いられる。これらの撮像手段の受
光部上に光学画像を結像させると、各画素には光学画像
に対応する電荷が蓄えられる。そしてこの電荷を電気信
号(画像信号)として順次出力させることにより、電子
部品の画像データを得ることができる。
電子部品実装装置においては、受光部を構成する全ての
画素から順次画像信号を出力させるようにしていたた
め、位置認識には無意味な画像信号を蓄積した画素から
も電荷が不必要に出力されていた。このため、画像読み
取りに時間を要し、電子部品の位置認識の効率向上が阻
害されるという問題点があった。
の画像読み取りを効率よく行うことができる電子部品実
装装置および電子部品実装方法を提供することを目的と
する。
実装装置は、電子部品を保持して移動可能な移載ヘッド
と、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画
像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画
像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、
前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業手順に関する
実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関
する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装ス
ケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出さ
れた電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作
業を行わせる制御手段とを備えた電子部品実装装置であ
って、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受
光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより受
光部に設定された画像取込領域内の画素から選択的に画
像を出力させる画素選択手段と、前記実装スケジュール
データおよび前記部品データに基づいて前記画素選択情
報を生成する画素選択情報生成手段を備えた。
に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部品
データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択
情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を出
力させるので、効率よく画像を読み取ることができる。
子部品実装装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態
の画像読み取り装置の構成を示すブロック図、図3は本
発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の構成
図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の
フロー図、図5(a)は本発明の一実施の形態の画像読
み取り装置の画像取込ウインドウを示す図、図5(b)
は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光部の
画像取込領域を示す図である。
いて説明する。図1において、基台1の中央部にはX方
向に搬送路2が配設されている。搬送路2は基板3を搬
送し位置決めする。搬送路2の両側には電子部品を供給
する部品供給部4が配設され、それぞれの部品供給部4
には多数個のテープフィーダ5が並設されている。テー
プフィーダ5はテープに保持された電子部品を収納し、
このテープをピッチ送りすることによりピックアップ位
置に電子部品を供給する。
ブル6A,6Bが平行に配設されており、Y軸テーブル
6A,6Bには移載ヘッド8が装着されたX軸テーブル
7が架設されている。移載ヘッド8はマルチノズル型の
移載ヘッドであり下端部に電子部品を吸着する4個の吸
着ノズル8aを備えており、複数の電子部品を吸着保持
して移動可能となっている。Y軸テーブル6A,6Bお
よびX軸テーブル7を駆動することにより移載ヘッド8
は水平移動し、テープフィーダ5のピックアップ位置か
ら電子部品をピックアップして基板3上へ移送搭載す
る。
8の移動経路には、電子部品の画像を読み取るカメラ9
(画像読み取り装置)が配置されている。部品供給部4
から電子部品をピックアップした移載ヘッド8をカメラ
9の上方に位置させ、吸着ノズル8aに保持された状態
の電子部品をカメラ9によって下方から撮像することに
より、電子部品の画像が読み取られる。そして画像読み
取り結果を認識処理することにより、電子部品の識別や
位置検出が行われ、この位置検出の結果に基づいて電子
部品搭載時の移載ヘッド8の水平方向の位置やノズルの
向きを微調整して正確な位置に電子部品を搭載する。
成について説明する。図2においてカメラ9は、受光部
10、画素選択回路11およびカメラ制御部12より構
成される。受光部10には複数の画素10aが格子状に
配列されている。この受光部10上に図示しない光学系
によって撮像対象物の光学画像を結像させ、各画素に蓄
積される電荷を画像信号として出力させることにより、
撮像対象の画像を読み取る。
画素10aは、フォトダイオードである受光素子21と
複数のMOS型トランジスタで構成された増幅器22を
備えている。増幅器22は受光素子21で蓄積された電
荷を電圧に変換して出力する。画素10aの格子状配列
(2次元の行列配列)に対応して受光部10には複数の
垂直信号線LVと複数の水平信号線LHが形成されてお
り、各増幅器22には垂直信号線LVと水平信号線LH
とが接続されている。
号線LVと水平信号線LHの組み合わせは全て異なって
いる。画素選択回路11は垂直信号線LVを介して増幅
器22に接続されており、画素選択回路11により増幅
器22をアクティブ状態、すなわち電圧に変換された画
像信号を出力可能な状態にすることができる。増幅器2
2の出力は、水平信号線LHおよびスイッチング用のゲ
ート素子23を介して出力線L(out)に接続されて
いる。ゲート素子23は各水平信号線LHに1個づつ接
続されており、画素選択回路11によってスイッチング
操作される。
により、各受光素子21は感光して電荷を蓄積する。画
素選択回路11によってそれぞれ増幅器22とゲート素
子23を同期させてONするスイッチング動作により、
受光素子21に蓄積された電荷は画像信号として出力さ
れる。すなわち、画素選択回路11によって垂直信号線
LVの1つをONすることにより、受光部10に格子状
に配列された画素10aの水平方向の1列が選択され
る。これにより、この垂直信号線LVに接続する増幅器
22が選択されてアクティブ状態となる。また画素選択
回路11により1つのゲート素子23が選択されてON
すると、アクティブ状態になっている増幅器22のう
ち、水平信号線LHを介してこのゲート素子23と共通
に接続されている増幅器22から画像信号が出力され
る。
択回路11を作動させるために必要な情報である画素選
択情報を入出力制御部14から受け取り、この画素選択
情報に基づいて画素選択回路11を制御する。これによ
り画素選択情報で選択された画素10aから画像信号を
出力させる。したがってカメラ制御部12および画素選
択回路11は、画素選択手段となっている。
が完了したことを示す取り込み完了信号を画像認識部1
3に対して出力する。受光部10から出力された画像信
号は、画像認識部13に取り込まれる。画像認識部13
は、カメラ制御部12が発信する取込完了信号を受信す
ると、取り込まれた画像データを部品データ中に含まれ
るアルゴリズム番号によって指定された認識アルゴリズ
ムに従って認識処理する。
画像認識部13と処理・演算部15との間の信号の入出
力を制御する。処理・演算部15は、以下に説明するデ
ータ記憶部16に記憶されたデータに基づいて、プログ
ラム記憶部17に記憶された処理プログラムを実行する
ことにより、各種処理・演算を実行する。データ記憶部
16には、実装データ16a、部品データ16b及び実
装スケジュールデータ16cが記憶される。
装位置に関するデータであり、部品データ16bは、実
装される部品の形状、サイズなど部品固有のデータであ
り、さらに画像認識部13によって行われる認識処理に
用いられるアルゴリズムに付されたアルゴリズム番号及
び画像を取り込むためにカメラ9の撮像視野内に設定す
る画像取込ウインドウの情報を含んでいる。
4個の電子部品Pa,Pb,Pc,Pd、別に画像取込
ウインドウA,B,C,Dが設定されている。電子部品
のサイズや形状はさまざまなため、画像取込ウインドウ
の情報(サイズ、形状、数)も部品毎に設定されている
わけである。本実施の形態では1つの電子部品に対して
1つの画像取込ウインドウが設定されている例しか示し
ていないが、1つの電子部品に対して複数の画像取込ウ
インドウが設定される場合もありえる。
業手順に関する情報であり、各電子部品の実装順序がこ
の実装スケジュールデータ16cにより示される。すな
わち、移載ヘッド8が部品供給部4と基板3との間を往
復移動して実装動作を行う各実装ターンにおいてこの実
装スケジュールデータ16cを読み込むことにより、1
回の実装ターンにおいて移載ヘッド8に保持されて同時
に移動する複数の電子部品の組み合わせ(言い換える
と、移載ヘッド8の各吸着ノズル8aとその吸着ノズル
8aが吸着する電子部品の種類(電子部品の品番や識別
情報)の対応関係)およびこの組み合わせにおける個々
の電子部品の実装順序が指示される。
設定プログラム17a、実装運転プログラム17b、取
込順序設定プログラム17cが記憶されている。取込領
域設定プログラム17aは、撮像視野内に設定される画
像取込ウインドウに基づいて、受光部10内の画素10
aのうち画像取込ウインドウに対応する画像取込領域の
画素(特定の画素)を選択するための画素選択情報生成
処理のプログラムである。
実装スケジュールデータより1回の実装ターンで移載ヘ
ッド8がカメラ9の撮像視野9A内に運んでくる電子部
品の種類と電子部品を吸着する吸着ノズル8aの情報を
読み取る。撮像視野9A内での各吸着ノズル8aの位置
は予め判っているので電子部品を吸着する吸着ノズル8
aが特定されることにより撮像視野9A内での電子部品
の位置が判明する。一方、電子部品の種類より該当する
部品データの画像取込ウインドウに関する情報が読み取
られる。そして撮像視野9A内における電子部品の位置
と画像取込ウインドウの情報より、撮像視野9Aにおけ
る画像取込ウインドウA,B,C,Dの配置(図5
(a)参照)を求める。
取込ウインドウA,B,C,Dに対応する画像取込領域
A1,B1,C1,D1(図5(b)参照)の画素、す
なわち画像取込の対象となる画素を特定する為の画素選
択情報が画像取込ウインドウA,B,C,Dの配置に基
づいて生成される。
aは、実装ターン毎に移載ヘッド8で移送される電子部
品の種類とこれを吸着する吸着ノズル8aとの対応関係
(組み合わせ)を特定する情報を実装スケジュールデー
タ16cより読み取り、この対応関係を特定する情報と
部品データ16bに含まれる画像取込ウインドウに関す
る情報より、画像取り込み領域内の画素を特定するため
の画素選択情報を生成する。
基板へ実装する実装動作のシーケンスプログラムであ
る。取込順序設定プログラム17cは、受光部10に設
定された複数の画像取込領域について取込順序を設定す
るためのプログラムである。
ログラム17bを実装スケジュールデータ16cに基づ
いて処理・演算部15によって実行することにより実現
される処理機能は、実装スケジュールデータ16cおよ
び画像認識部13によって検出された電子部品の位置に
基づいて移載ヘッド8に実装作業を行わせる制御手段と
なっている。また同様に取込領域設定プログラム17a
を処理・演算部15によって実行することにより実現さ
れる処理機能は、実装スケジュールデータ16cおよび
部品データ16bに基づいて画素選択情報を生成する画
素選択情報生成手段となっている。
いられていたCCDエリアカメラでは、各画素からの画
像信号の出力は画素の配列に基づいて固定的に決められ
ている走査順序に従って行われるため、複数の画像取込
領域が設定されている場合においても、画像取込順序は
一意的に定められている。しかしながら本実施の形態に
示すような、出力対象画素の任意選択が可能なCMOS
型のエリアカメラでは、複数の各像取込領域についてど
のような順序で画像取り込みを行うかは任意に設定が可
能である。
像された撮像視野内に設定された複数の画像取込ウイン
ドウからの画像読みとりを特定順序で行った方が都合が
よい場合がある。例えば、複数の電子部品を同一の移載
ヘッドによって同一の実装ターンで基板に実装するよう
な場合には、実装順序が先行する電子部品から順に認識
結果を出力する方が実装タクトタイム短縮上都合がよ
い。このため本実施の形態では、カメラ9の受光部10
に画像取込ウインドウに対応して設定される複数の画像
取込領域からの画像信号の出力を、実装スケジュールデ
ータ16cによって示される電子部品の実装順序に関連
づけて決定するようにしている。
されており、以下電子部品実装方法について図4のフロ
ーに沿って各図を参照しながら説明する。まず図4にお
いて、実装スケジュールデータ16cおよび部品データ
16bが、データ記憶部16から処理・演算部15に読
み取られる(ST1)。これにより、1つの実装ターン
において実装対象となる電子部品が特定され、更にこれ
らの電子部品の間での実装順序が特定される。
給部4から当該実装ターンにおいて実装対象となる電子
部品をピックアップする(ST2)。ここでは、図5
(a)に示す4個の異なる種類の電子部品Pa,Pb,
Pc,Pdが、移載ヘッド8に装着された4個の吸着ノ
ズル8aによってピックアップされる。そして移載ヘッ
ド8はカメラ9の上方の撮像位置へ移動する(ST
3)。
に以下の処理が行われる。まず読み取られた部品データ
16bに基づいて、取込領域設定処理が行われる(ST
4)。ここでは、取込領域設定プログラム17aを処理
・演算部15で実行することにより、図5(a)に示す
撮像視野9A中に移載ヘッド8によって保持された状態
の各電子部品Pa,Pb,Pc,Pdを対象として、画
像取込ウインドウA,B,C,Dが設定される。
の受光部10に、各画像取込ウインドウA,B,C,D
に対応した画像取込領域A1,B1,C1,D1が設定
される。SA,SB,SC,SDはそれぞれ画像取込領
域A1,B1,C1,D1の先頭画素を示している。こ
の後、各画像取込領域A1,B1,C1,D1の画素を
特定するための画素選択情報が生成され、画像信号の出
力対象となる画素が特定される。
5)。ここでは、実装スケジュールデータ16cによっ
て特定される4つの電子部品Pa,Pb,Pc,Pdの
実装順序に従って画像取込が行われるよう取込順序設定
を行う。すなわち実装順序が、Pa−Pb−Pc−Pd
の順で設定されているような場合には、取込順序はA1
−B1−C1−D1の順に設定される。
情報は、(ST5)にて設定された取込順序に従って、
入出力制御部14を介してカメラ制御部12に対して送
信される(ST6)。これにより、カメラ9による撮像
が可能な状態となる。この後、図示しない光学系によっ
て露光を行い(ST7)、受光部10上に撮像対象物の
光学画像を結像させる。
板3の上方へ移動する(ST8)。これと並行して、画
像読み取り/認識処理が行われる(ST9)。すなわち
受光部10の各画素10aのうち、画像取込領域A1,
B1,C1,D1に対応する画素からのみ、画像信号が
画像認識部13に対して出力される。このとき、(ST
5)によって設定された取込順序に従って、まず画像取
込領域A1の画素から画像信号を出力し、画像取込領域
A1の全ての画素からの画像信号の出力が完了したら、
次の画像取込領域B1の画素から画像信号を出力する。
そして画像取込領域B1の全ての画素から画像信号が出
力されたら、以下同様に画像取込領域C1−D1の順に
画像信号を出力してゆく。取り込まれた画像信号は取り
込みが完了した画像取込領域の分から直ちに画像認識部
13によって認識処理が行われる。
0)。すなわち、画像認識部13による電子部品の認識
結果に基づき電子部品の位置ずれを補正した上で、移載
ヘッド8によって基板3上に電子部品が搭載される。こ
のとき、受光部10の全ての取込領域からの画像取込の
終了を待つことなく、画像認識部13に取り込まれ認識
処理が終了した電子部品から順次基板3への搭載を行う
ことが可能であることから、全ての電子部品についての
画像取込・認識処理が終了するまで待機することによる
無駄時間を排除して、実装タクトタイムを短縮すること
ができる。
像取込ウインドウの情報を利用して画素選択情報を生成
する例を説明したが、部品データから画像取込ウインド
ウの情報を削除し、代わりに取込領域設定プログラム1
7aに部品データの電子部品のサイズに関する情報から
画像取込ウインドウの情報を生成する機能を付加するこ
とにより、電子部品のサイズに関する情報から画素選択
情報を自動生成するように構成してもよい。
順に関する実装スケジュールデータおよび電子部品の部
品データに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選
択情報に基づいて受光部内の特定の画素から画像信号を
出力させるので、効率よく画像を読み取ることができ
る。
視図
成を示すブロック図
光部の構成図
ロー図
置の画像取込ウインドウを示す図 (b)本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の受光
部の画像取込領域を示す図
Claims (10)
- 【請求項1】電子部品を保持して移動可能な移載ヘッド
と、この移載ヘッドに保持された電子部品を撮像する画
像読み取り装置と、この画像読み取り装置で撮像した画
像を認識して電子部品の位置を検出する画像認識部と、
前記移載ヘッドによる電子部品の実装作業手順に関する
実装スケジュールデータおよび複数種類の電子部品に関
する部品データを記憶したデータ記憶部と、前記実装ス
ケジュールデータおよび前記画像認識部によって検出さ
れた電子部品の位置に基づいて前記移載ヘッドに実装作
業を行わせる制御手段とを備えた電子部品実装装置であ
って、前記画像読み取り装置は、複数の画素を備えた受
光部と、画素選択情報に基づいて作動することにより特
定の画素から選択的に画像信号を出力させる画素選択手
段と、前記実装スケジュールデータおよび前記部品デー
タに基づいて前記画素選択情報を生成する画素選択情報
生成手段を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。 - 【請求項2】前記部品データが前記画像読み取り装置の
撮像視野内での画像取込ウインドウの情報を含み、前記
画素選択情報生成手段は前記実装スケジュールデータと
前記画像取込ウインドウの情報に基づいて画素選択情報
を生成することを特徴とする請求項1記載の電子部品実
装装置。 - 【請求項3】前記部品データが電子部品のサイズに関す
る情報を含み、画素選択情報生成手段は前記実装スケジ
ュールデータと前記電子部品のサイズに関する情報に基
づいて画素選択情報を生成することを特徴とする請求項
1記載の電子部品実装装置。 - 【請求項4】前記実装スケジュールデータが電子部品の
実装順序に関する情報を含んでいることを特徴とする請
求項1記載の電子部品実装装置。 - 【請求項5】前記移載ヘッドが電子部品を吸着するノズ
ルを複数備え、部品供給部と基板との間を往復移動する
実装ターンを複数繰り返すことにより電子部品を基板に
搭載する作業を行うものであり、前記実装スケジュール
データが1回の実装ターンで移送する複数の電子部品と
複数のノズルとの対応関係を特定する情報を含み、前記
画素選択情報生成手段が前記対応関係を特定する情報と
部品データに基づいて画素選択情報を生成することを特
徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。 - 【請求項6】電子部品を保持して移動可能な移載ヘッド
と、複数の画素を備えた受光部と、画素選択情報に基づ
いて作動することにより特定の画素から選択的に画像信
号を出力させる画素選択手段を有し、前記移載ヘッドに
保持された電子部品を撮像する画像読み取り装置と、こ
の画像読み取り装置で撮像した画像を認識して電子部品
の位置を検出する画像認識部と、前記移載ヘッドによる
電子部品の実装作業手順に関する実装スケジュールデー
タおよび複数種類の電子部品に関する部品データを記憶
したデータ記憶部と、前記実装スケジュールデータおよ
び前記画像認識部によって検出された電子部品の位置に
基づいて前記移載ヘッドに実装作業を行わせる制御手段
とを備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法で
あって、前記実装スケジュールデータおよび前記部品デ
ータに基づいて画素選択情報を生成し、この画素選択情
報に基づいて前記画素選択手段を作動させることにより
特定の画素から選択的に画像信号を出力させることを特
徴とする電子部品実装方法。 - 【請求項7】前記部品データが撮像視野内での画像取込
ウインドウの情報を含み、前記画素選択情報を前記実装
スケジュールデータと前記画像取込ウインドウの情報に
基づいて生成することを特徴とする請求項6記載の電子
部品実装方法。 - 【請求項8】前記部品データが電子部品のサイズに関す
る情報を含み、前記画素選択情報を前記実装スケジュー
ルデータと前記電子部品のサイズに関する情報に基づい
て生成することを特徴とする請求項6記載の電子部品実
装方法。 - 【請求項9】前記実装スケジュールデータが電子部品の
実装順序に関する情報を含んでいることを特徴とする請
求項6記載の電子部品実装方法。 - 【請求項10】前記移載ヘッドが電子部品を吸着するノ
ズルを複数備え、部品供給部と基板との間を往復移動す
る実装ターンを複数繰り返すことにより電子部品を基板
に搭載する作業を行うものであり、前記実装スケジュー
ルデータが1回の実装ターンで移送する複数の電子部品
と複数のノズルとの対応関係を特定する情報を含み、前
記画素選択情報が前記対応関係を特定する情報と部品デ
ータに基づいて生成されることを特徴とする請求項6記
載の電子部品実装方法。
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