JP2004288824A - 電子部品装着装置のキャリブレーション法及びその方法を用いた装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を、簡単かつ迅速に補正することができるカメラ位置補正用方法を提供することを目的とする。
【解決手段】両認識方法で可能な冶具部品３０を用い、まずは、冶具部品３０を部品認識カメラ１６で撮像する撮像工程と、次に、冶具基板を基板認識カメラ１７で撮像する撮像工程と、次に、冶具部品を装着する装着工程と、続いて、装着後の冶具部品３０のマークを基板認識カメラにより部品中心を求め、各々求めた基板認識カメラ１７の認識中心位置とのずれ量を算出する算出工程と、ずれ量に基づいて、基板認識カメラ１７または部品認識カメラ１６の座標系を補正する補正工程とを備えたものである。
【選択図】 図２
【解決手段】両認識方法で可能な冶具部品３０を用い、まずは、冶具部品３０を部品認識カメラ１６で撮像する撮像工程と、次に、冶具基板を基板認識カメラ１７で撮像する撮像工程と、次に、冶具部品を装着する装着工程と、続いて、装着後の冶具部品３０のマークを基板認識カメラにより部品中心を求め、各々求めた基板認識カメラ１７の認識中心位置とのずれ量を算出する算出工程と、ずれ量に基づいて、基板認識カメラ１７または部品認識カメラ１６の座標系を補正する補正工程とを備えたものである。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品装着装置などにおいて、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を補正するカメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びにカメラ位置補正用の治具基板と治具部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品装着装置では、装置本体に搬入した基板上の基板マークあるいはＩＣマークを基板認識カメラで撮像して基板の位置認識を行うと共に、基板に装着する電子部品を部品認識カメラで撮像して位置認識を行い、これらの認識結果に基づいて、電子部品の位置補正を行った後これを基板に装着するようにしている。
この場合、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系とが、Ｘ・Ｙ方向および角度θ（以下「θ」として表現する）において完全に一致していないと、たとえ補正を行っても基板に電子部品を正確に装着することはできない。
【０００３】
このため、特開平５−１０７４６の段落「０００４」に記載されてるように、従来の電子部品装着装置では、装置を設置したとき或いは温度変化等を考慮して定期的（装置稼働時等）に、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間の偏差を補正するようにしている。具体的には、装置本体に搬入した治具基板に、治具部品を上記の手順で装着し、治具基板上における設計上の装着位置と実際の装着位置とのずれ量を、別途用意した計測装置で計測し、この計測結果を電子部品装着装置に入力して、部品認識カメラの座標系および基板認識カメラの座標系の偏差の補正を行うようにしている（同時に装置本体の絶対基準座標系に対する補正も行う）。
【特許文献１】
特開平５−１０７４６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の電子部品装置では、両認識カメラの座標系を補正するのに、計測装置が必要となると共に、治具基板の移送や計測等、その補正作業が煩雑かつ時間がかかるものとなっていた。しかも、複数の治具部品を用いて上記の装着および計測を複数回行い、ずれ量の平均値を出す必要があった。
本発明は、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を、簡単かつ迅速に補正することができると共に、精度良く補正することができる認識カメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びにカメラ位置補正用の治具部品および治具基板を提供することをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の各カメラ位置の偏差補正方法は、図１に示す電子部品装着装置１の基板固定部に搬入された治具基板２０上のマークを位置認識する基板認識カメラ１７の座標系と、治具基板２０上に装着する治具部品３０を位置認識する部品認識カメラ１６の座標系との相互間の偏差を補正するカメラ位置の偏差補正方法において、
撮像することにより各認識カメラの認識中心に対する部品中心の座標系上のずれ量を求めるため、各認識カメラで認識可能な治具部品３０を用い、治具部品を吸着した状態で既座標系上で、治具部品３０を部品認識カメラ１６で撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像した撮像結果から治具部品の部品中心を求める工程と、次に基板認識カメラ１７で治具基板２０上にある各種マークを認識し治具基板の基準位置からのずれ量と治具部品３０を装着する位置をそれぞれ算出するずれ量算出工程と、ずれ量算出工程で算出したずれ量に基づいて、治具基板２０に治具部品３０を装着させる装着工程と、次に、装着した治具部品３０と治具基板２０上での装着ずれ量を求めるため、基板認識カメラ１７でマークを撮像し認識した治具基板２０上の治具部品の中心位置と、治具基板上のマークから求めた治具部品を装着すべき中心位置とのずれを計算し、そのずれ量から基板認識カメラ１７と部品認識カメラ１６の座標系を補正する補正工程とを備えている。
【０００６】
この構成によれば、先ずそれぞれの既座標系上において、治具基板２０を基板固定位置に搬入された、治具基板２０上のマークを基板認識カメラ１７により撮像することで、基板認識カメラ１７の認識中心に対する各マーク中心の座標系上のずれ量が認識される。この撮像により治具基板の総合ずれ量と傾きが求まる。次に、治具部品３０を治具基板２０の所定位置に装着するため治具部品３０を吸着し、部品認識カメラ１６で撮像した結果から治具部品３０の部品中心を求め、その結果と治具基板２０の総合ずれ量と傾きを基に治具基板の所定位置に治具部品３０を装着する。
【０００７】
続いて、基板認識カメラ１７で該装着した治具部品３０に付加されている複数個のマークを撮像しその結果から、治具基板２０上の治具部品３０の中心位置を求める。治具基板２０のマークから求めた治具部品装着中心位置と、装着された治具部品３０から求めた治具基板２０上の治具部品中心位置のずれ量が、各認識カメラ相互間の偏位となる。そして、この偏位に基づいて基板認識カメラ１７または部品認識カメラ１６の座標系を補正すれば、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系とが合致する。すなわち、既座標系（設計上の座標系）の偏差を、各認識カメラにより治具基板２０と治具部品３０を認識し治具基板２０に装着し、さらに、装着された治具部品３０を基板認識カメラ１７により認識することで各座標系の補正をすることができる。
この構成によれば、装置本体の絶対基準座標系に対し、水平面内における基板認識カメラの取付角度および部品認識カメラの取付角度の誤差に基づく偏差をも補正することができる。
【０００８】
この構成によれば、装着ヘッドが、絶対基準座標系に基づいて支持部材に固定されているため、電子部品の基板への装着を、より高精度で行うことができる。
請求項３の治具部品において、被撮像パターンは、それぞれが前記ずれ量を認識可能で且つ中心を同一とする部品パターン部と部品マーク群で構成されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る認識カメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びに認識カメラ位置補正用の治具基板と治具部品を適用した電子部品装着装置について説明する。この電子部品装着装置１は、一般的に呼ばれている多機能部品装着機であり、チップコンデンサやチップ抵抗などの表面実装部品、およびＱＦＰＩＣなどの多リード部品などの各種の電子部品を実装可能に構成されている。
図１は電子部品装着装置の概略図であり、同図に示すように、電子部品装着装置１は、部品供給部１２と、中央部から少し後方で左右方向に延在する基板搬送路１５と、電子部品装着装置１の前部（図示の下側）に配設した部品供給部１２と、電子部品装着装置１の前部に移動自在に配設したＸＹ移送部１４を備えている。
【００１０】
ＸＹ移送部１４には、電子部品を吸着および装着するための吸着ヘッド部１３にノズル１３ａが搭載されている。ノズル１３ａは垂直方向方向に移動可能な機構を備えている。また、吸着ヘッド部１３には、支持部材に取り付けるようにして、基板認識カメラ１７が搭載されている。この装置では部品供給部１２の脇部の位置に部品認識カメラ１６が配設されている。
【００１１】
この電子部品装着装置１では、表面実装部品などの小さい電子部品は、部品供給部１２から供給され、多リード部品など大きい電子部品は、図示しないトレイ形式の部品供給部から供給される。また、基板は、基板搬送路１５により左方から供給されて電子部品装着装置１の中央の基板固定部に搬入され、右方に排出される。例えば、ＸＹ移送部１４を用いての電子部品の実装では、ＸＹ移送部１４により、吸着ヘッド部１３を部品供給部１２から、所望の電子部品を吸着し、次にこの電子部品を部品認識カメラ１６の位置まで移送させ位置認識し、更に吸着ヘッド部１３ａを基板の所定の位置まで移送させて、基板認識カメラ１７で基板に付いているマーク等を認識し基板位置を求めた後、電子部品を基板に装着する。その際、部品認識カメラ１６の認識結果に基づいて、設計値Ａ（吸着ヘッド部のノズル位置）と吸着した電子部品との間の位置補正が行われ、基板認識カメラ１６の認識結果に基づいて、設計値Ｂ（基準位置からの位置）と基板の実装位置との間の位置補正が行われる。
【００１２】
基板搬送路１５は、中央の基板固定部と、左側の搬入搬送路と、右側の搬出搬送路とを有している（図示では省略）。基板は、基板搬送路１５により左方から供給されて電子部品装着装置１の中央の基板固定部に搬入される。そして、電子部品の装着が完了した基板は、基板固定部から右方に排出される。この場合、基板搬送路１５の搬入側には供給待機状態の基板が有り、また基板搬送路１５の排出側には排出待機状態の基板が有り（図示では省略）、これら基板は順送りで搬送される。なお、基板固定部における基板に電子部品を装着する場合、装置全体の絶対基準座標系の原点は基板先端付近にある突起部（図示では省略）である。
部品供給部１２は、多数のテープフィーダ１１ａを横並びに配設したものである。各テープフィーダ１１ａには、キャリアテープ（図示では省略）に装填された状態で電子部品が収容され、電子部品はテープフィーダ１１ａの先端から１つずつ供給される。
【００１３】
ＸＹ移送部１４は、装置１の左右両端部に配設した一対の軸に案内されて、前後方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸３を有している。ＸＹ移送部１４の軸右部のボールねじおよびこれを回転させるＹ軸モータ（いずれも図示省略）により、Ｙ軸方向（前後方向）に進退する。
一方、Ｘ軸２を有し、上記の駆動系と同様に、ボールねじおよびＸ軸モータ（いずれも図示省略）の構成で、上記の吸着ヘッド部１３をＸ軸方向（左右方向）に進退させる。このように、吸着ヘッド部１３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向、すなわち水平面内において移動自在となっている。
【００１４】
吸着ヘッド部１３には、ノズル１３ａおよび基板認識カメラ１７とを備えている。また、ノズル１３ａは、垂直方向方向に移動可能な機構を備えている。基板認識カメラ１７は、各基板のマーク等を認識するものであり、マーク等の特定なものが電子部品の装着位置の基準マークとなる。そして、吸着ヘッド部１３の下端部取り付けられているノズル１３ａには、図外の真空吸引装置に接続している。なお、吸着ヘッド部１３には、ノズル１３ａを介して電子部品を水平面内で回転させるモータ（図示省略）が組み込まれている。
図２、３に示す治具部品３０および治具基板２０は、基板を位置認識する基板認識カメラ１７の座標系と、電子部品を位置認識する部品認識カメラ１６の座標系との相互間の偏差を補正するためのものであり、この補正は、吸着ヘッド部１３で移送した治具部品３０を、部品認識カメラ１６で撮像し、これを認識する。続いて、基板固定部に搬入されている治具基板２０の所定の部位を基板認識カメラ１７で認識して、装置の絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系の偏差を補正するようにすると共に、治具基板２０の所定位置に部品認識カメラ１６で撮像し、認識した治具部品３０を装着する。次に、治具基板２０に装着された治具部品３０を基板認識カメラ１７で撮像し、治具基板上の治具部品の中心位置を認識する。そして前記求めた位置と治具基板上の基準マークから求めた位置から相互間の偏差を求める。
【００１５】
治具部品３０は、図２に示すように、方形のベース面に描いた部品パターン３４と部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄで構成されている。ベースは、剛性を考慮して１〜２ｍｍ厚程度のガラスで構成され、部品パターン３４は、このベースに酸化クロムを蒸着して構成されている。部品パターン３４は、中心を同一位置３５とする部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄと、中抜き部分で構成されている。部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄは基板認識カメラ１７で認識し易い丸パターン４個の図柄となっている、また部品パターン部３４は部品認識カメラ１６で認識し易いリード部品に似せた図柄となっており、外周部にリードに相当する方形の多数のパターン要素３５を等間隔に並べ、全体として方形の輪郭を有している。
治具基板２０は、図３に示すように方形に形成されている。
【００１６】
治具基板２０上の表面には、治具基板固定時の傾き及び絶対基準座標系の原点からの補正量を求めるため、図３に示すように３隅にマーク２０ａ、ｂ、ｃを描きその中の１つが治具基板の基板基準マーク２０ａとして描かれている。また治具基板２０の中央付近に前期治具部品３０を装着するための装着基準マーク２１ａ、ｂ、ｃ、ｄが描かれている。装着基準マーク２１ａ、ｂ、ｃ、ｄは基板基準マーク２０ａを原点として各位置関係が設定されている。
次に、治具部品３０および治具基板２０を用いた上記の補正方法を説明する前に、図４を参照して、この電子部品装着装置１の制御装置１００について簡単に説明する。同図に示すように、制御装置１００には、ＸＹ移送部１４介して吸着ヘッド部１３をＸＹ方向に移動させるＸモータ１０１およびＹモータ１０２と、吸着ヘッド部１３に搭載したθモータ（回転）１０３とが接続されている。Ｘモータ１０１、Ｙモータ１０２およびθモータ１０３は、それぞれＸモータドライバ１０４、Ｙモータドライバ１０５およびθモータドライバ１０６を介して、これらを統括制御するＣＰＵ１０７に接続されている。同様に、基板認識カメラ１６および部品認識カメラ１７は、それぞれ基板映像処理部１０８および部品映像処理部１０９を介して、ＣＰＵ１０７に接続されている。
【００１７】
また、ＣＰＵ１０７にはメモリ１１０が接続されており、メモリ１１０には、これらモータ１０４，１０５，１０６や認識カメラ１６，１７を制御するための設計値データやその他の各種データが記憶されると共に、後述する補正データが記憶されるようになっている。補正データは、後述する偏位の算出作業により更新され、ＣＰＵ１０７は設計値データを補正データで補正して、これらモータ１０４，１０５，１０６や認識カメラ１６，１７を制御する。なお、各認識カメラ（ＣＣＤカメラ）１６，１７による撮像対象物の認識は、撮像結果を各画像処理部１０８，１０９で各種処理等を行った後、これをＣＰＵ１０７で演算処理することで、行われる。
【００１８】
次に、基板認識カメラ１６および部品認識カメラ１７の偏差補正方法について、説明する。この偏差補正方法では、図２に示す治具部品３０を図３に示す治具基板２０に装着し、治具部品の装着中心位置と治具基板の所定装着位置とのずれ量を求める事により、絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系の偏位の補正が行われると共に、絶対基準座標系に対するＸＹ移送部１４の移動時の座標系の角度偏差の補正も含まれ行われ、基板認識カメラ１７の座標系に対する部品認識カメラ１６の座標系の偏位の補正も行われる。したがって、同時に、実際の座標系の補正では、ノズル１３ａの中心位置の補正も行われる。
【００１９】
図５は、基板固定部に搬入された治具基板２０上に治具部品３０を装着したイメージ図であり、治具基板２０は、絶対基準座標系（基板位置決め座標系）上で位置決めされている。この場合、基板位置決めＸＹ座標からみたＸＹ移送部１４の駆動ＸＹ座標の設計寸法に対する治具部品３０の位置ずれおよび角度ずれを調整するための補正データを求め、この補正データに基づいて、ＸＹ 座標系を基準として補正を行う。なお、ＸＹ移送部１４に搭載された基板認識カメラ１７の走査座標センターが、ＸＹ移送部１４（すなわち吸着ヘッド部１３）１４の駆動ＸＹ座標の位置座標と一致する。
具体的には、治具基板２０を基板固定部に搬入し、図６の動作フローで補正データを求める。図６のＳ１（治具基板マーク認識）では、ＸＹ移送部１４に搭載された基板認識カメラ１７を、そのセンター位置が基板基準マーク２０ａ、マークｂ、ｃの位置に合致するように、順次設計値に従って移動させ、撮像して、その認識を行う。そして、図６のＳ２（基板誤差量「Δｘ１、Δｙ１、θ１」の算出）では、一時保存するこの認識結果の内基板基準マーク２０ａのずれ量と治具基板２０の傾き（基板認識カメラ１７の走査座標でのカメラセンターからみたマークセンター位置座標の差）をメモリ１１０に 「Δｘ１、Δｙ１、θ１」として、一時保存する。
【００２０】
「Δｘ１、Δｙ１、θ１」は下記の計算で求める。
マーク２０ａ、２０ｂ、２０ｃの論理座標をそれぞれＡ（Ｘａ、Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）とし、それぞれの座標でのマーク認識結果（マークずれ量）をＡ１（Ｘａ１、Ｙａ１）、Ｂ１（Ｘｂ１、Ｙｂ１）、Ｃ１（Ｘｃ１、Ｙｃ１）とする。
絶対座標のＸＹ軸は直交であり、基板認識カメラ１７のＸＹ軸もまた直交とする。絶対座標のＸＹ軸に対し基板認識カメラ１７がθ（Ｃ０）傾いて取り付けてあるとすると、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
Ａ２（Ｘａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
Ｂ２（Ｘｂ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｂ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｂ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｂ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
Ｃ２（Ｘｃ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｃ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｃ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｃ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
計算式が煩雑になるためそれぞれの変換結果を
Ａ２（Ｘａ２、Ｙａ２）、Ｂ２（Ｘｂ２、Ｙｂ２）、Ｃ２（Ｘｃ２、Ｙｃ２）とする。
基板基準マーク２０ａ、マーク２０ｂ、２０ｃの絶対座標Ａ０、Ｂ０、Ｃ０はそれぞれ以下のようになる。
Ａ０（Ｘａ＋Ｘａ２、Ｙａ＋Ｙａ２）
Ｂ０（Ｘｂ＋Ｘｂ２、Ｙｂ＋Ｙｂ２）
Ｃ０（Ｘｃ＋Ｘｃ２、Ｙｃ＋Ｙｃ２）
次に、論理座標と絶対座標の角度差分は即ち基板搬入角度θ１であり、以下のようにして求めることが出来る。
基板基準マーク２０ａから見たマーク２０ｃの論理座標のベクトルは、ＶＬ（Ｘｃ−Ｘａ、Ｙｃ−Ｙａ）であり、基板基準マーク２０ａから見たマーク２０ｃの絶対座標のベクトルは、ＶＲ（Ｘｃ＋Ｘｃ２−Ｘａ−Ｘａ２、Ｙｃ＋Ｙｃ２−Ｙａ−Ｙａ２）である。
各々のベクトル角度θＬ、θＲは以下のように計算できる。
θＬ＝ ｔａｎ−１（（Ｙｃ−Ｙａ）／（Ｘｃ−Ｘａ））
θＲ＝ ｔａｎ−１（（Ｙｃ＋Ｙｃ２−Ｙａ−Ｙａ２）／（Ｘｃ＋Ｘｃ２−Ｘａ−Ｘａ２））
【００２１】
論理座標と絶対座標の角度差分θ１はθ１＝θＲ−θＬ
以上から、「Δｘ１、Δｙ１、θ１」が算出される。
Δｘ１＝Ｘａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）
Δｙ１＝Ｘａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）
θ１＝θＲ−θＬ
次に、図６のＳ３（治具部品認識準備）では、治具部品３０を治具基板２０に装着するため吸着ヘッド部１３を部品供給部１２へ移動させ、吸着ヘッド部１３にあるノズル１３ａで治具部品３０を吸着し、部品認識カメラ１６のセンター位置（視野中心）にノズル１３ａの位置が合致するように、設計値に従って移動させる。
ここで、図６のＳ４（治具部品認識）では、部品認識カメラ１６により治具部品３０の認識を行う、図６のＳ５（部品誤差量「Δｘ２、Δｙ２、θ２」の算出）では、この認識結果（部品認識カメラ１６の走査座標でのカメラセンターからみた治具部品センター位置座標の差と傾き）をメモリ１１０に 「Δｘ２、Δｙ２、θ２」として、一時保存する。
誤差量「Δｘ２、Δｙ２、θ２」は下記の計算で求める。
絶対座標のＸＹ軸は直交であり、部品認識カメラ１６のＸＹ軸もまた直交とする。絶対座標のＸＹ軸に対し部品認識カメラ１６がθ（Ｃ１）傾いて取り付けてあるとすると、部品認識結果（カメラ中心に対するオフセット量）をＲ１（Ｘｒ、Ｙｒ、θｒ）とするとＲ１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
【００２２】
Ｒ２（Ｘｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）−Ｙｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）、Ｘｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）＋Ｙｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）、θｒ＋Ｃ１）
従って、
Δｘ２＝Ｘｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）−Ｙｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）
Δｙ２＝Ｘｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）＋Ｙｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）
θ２＝θｒ＋Ｃ１となる。
次に、図６のＳ６（治具基板へ治具部品の装着）では、ヘッド部１３に取り付けてある基板認識カメラ１７のセンター位置（視野中心）に部品装着のマーク位置が合致するように、設計値に従って移動させ、認識してＳ５で取得した結果（２１ａ〜２１ｄ）を基に演算し、治具部品３０を垂直方向方向に移動可能なノズル１３ａで装着（駆動部図示せず）する。
装着位置を求める計算方法の一例を下記に表す。
２１ｂの基板マークを認識するための移動目標座標は、２１ｂの論理座標をＤ（Ｘｄ、Ｙｄ）として、２０ａから見た２１ｂの論理座標のベクトルＶＬ１は、ＶＬ１（Ｘｄ−Ｘａ、Ｙｄ−Ｙａ）となる。
【００２３】
基板は絶対座標のＸＹ軸に対しθ１傾いていることがＳ２で検証されているから、２０ａから見た２１ｂの絶対座標のベクトルＶＲ１はＶＬ１に対してθ１回転していることになる。
ＶＲ１（（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｃｏｓ（θ１）−（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｓｉｎ（θ１）、（（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｃｏｓ（θ１））
一方２０ａのマークは絶対座標に対し（Δｘ１、Δｙ１）オフセットしているため、マークの移動目標となる２１ｂの絶対座標Ｄ０（Ｘｄ０、Ｙｄ
０）は以下の通りとなる。
Ｘｄ０＝（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｃｏｓ（θ１）−（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋Δｘ１
Ｙｄ０＝（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｃｏｓ（θ１） ＋ Δｙ１
絶対座標Ｄ０（Ｘｄ０、Ｙｄ０）でのマーク認識結果をＤ０１（Ｘｄ０１、Ｙｄ０１）とする。
基板認識カメラ１７は絶対座標のＸＹ軸に対してθ（Ｃ０）傾いて取り付けてあるから、
Ｄ０１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
Ｄ０２（Ｘｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
【００２４】
最終的なマークの絶対座標Ｄ００（Ｘｄ００、Ｙｄ００）は以下のとおり
Ｘｄ００＝Ｘｄ０＋Ｘｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）
Ｙｄ００＝Ｙｄ０＋Ｘｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）
装着座標と２１ｂのマーク座標は同一であることから、吸着ヘッド部１３にあるノズル１３ａの回転中心が移動すべき最終搭載絶対座標Ｐ（Ｘｐ、Ｙｐ）は以下のようにして計算出来る。
ノズル１３ａの回転中心から見た部品中心の絶対座標とその傾きは、Ｓ６よりΔｘ２、Δｙ２、θ２として求められている。
部品は絶対座標に対してθ２傾いており、基板は絶対座標に対してθ１傾いているから、装着姿勢をθＰ、認識姿勢をθＲとすると
最終的に回転補正すべき角度θＰ０、
θＰ０＝θＰ＋θ１−θＲ−θ２となり、
回転補正後のノズル１３ａの回転中心から見た部品中心の絶対座標は、
Δｘ２ｚ＝Δｘ２＊ｃｏｓ（θＰ０）−Δｙ２＊ｓｉｎ（θＰ０）
Δｙ２ｚ＝Δｘ２＊ｓｉｎ（θＰ０）＋Δｙ２＊ｃｏｓ（θＰ０）
になる。
最終的なノズル１３ａの回転中心の装着目標絶対座標は、
Ｘｐ＝Ｘｄ００−Δｘ２ｚ
Ｙｐ＝Ｙｄ００−Δｙ２ｚになる
他の方法として装着位置のマークを認識せず、Ｓ２で取得した結果とＳ５の結果を基に演算し、治具部品３０を垂直方向方向に移動可能なノズル１３ａで装着しても良い。
【００２５】
次に、図６のＳ７（基板認識カメラによるＩＣ位置認識）では、吸着ヘッド部１３に取り付けてある基板認識カメラ１７のセンター位置（視野中心）に治具基板２０上に装着された治具部品３０に描かれているＩＣマーク３３ａ、ｃの位置に合致するように、順次設計値に従って移動させ、撮像してその認識を行う。
計算方法の一例を下記に示す。
部品上のマーク３３ａ、３３ｃが、部品中心に対してそれぞれ、ＡＡ（Ｘａａ、Ｙａａ）、ＣＣ（Ｘｃｃ、Ｙｃｃ）
の相対位置にあるとすると、基板と部品にずれが無いものとした場合に、基板認識カメラ１７が移動すべき目標絶対座標ＡＡＡ（Ｘａａｃ、Ｙａａｃ）、ＣＣＣ（Ｘｃｃｃ、Ｙｃｃｃ）は以下のように計算される。
基板は絶対座標に対してθ１傾いているから、ＡＡ（Ｘａａ、Ｙａａ）、ＣＣ（Ｘｃｃ、Ｙｃｃ）もθ１回転している事になり、変換を行った結果ＡＡｚ、ＣＣｚは以下の通りとなる。
【００２６】
ＡＡｚ（Ｘａａ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙａａ＊ｓｉｎ（θ１）、Ｘａａ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙａａ＊ｃｏｓ（θ１））
ＣＣｚ（Ｘｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）、Ｘｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙｃｃ＊ｃｏｓ（θ１））
続いて、基板上の部品中心位置は既にＳ６で求められているＤ００（Ｘｄ００、Ｙｄ００）なのであり、
Ｘａａｃ＝Ｘｄ００＋Ｘａａ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙａａ＊ｓｉｎ（θ１）
Ｙａａｃ＝Ｙｄ００＋Ｘａａ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙａａ＊ｃｏｓ（θ１）
Ｘｃｃｃ＝Ｘｄ００＋Ｘｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）
Ｙｃｃｃ＝Ｙｄ００＋Ｘｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）
が求められる。
ＡＡＣ（Ｘａａｃ、Ｙａａｃ）、ＣＣＣ（Ｘｃｃｃ、Ｙｃｃｃ）を論理座標として、Ｓ２と同様の計算過程を行えば、部品上のマーク３３ａ、３３ｃの絶対座標が求められる。
【００２７】
つまり、図６のＳ８（各種装着補正データの算出）では、Ｓ７で求めた絶対座標系（基板位置決め座標系）上で位置決め中心位置とＳ６で求めた部品装着中心位置との差分が基板認識カメラ１７の座標系に対する部品認識カメラ１６のＸＹ座標系の装着補正データとなり、角度差分が傾き装着補正データとなる。
以上のように、本実施形態によれば、治具部品３０と治具基板２０を用いて、絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系の偏位の補正が行われるため、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系との間の偏位、つまりこれら認識カメラ１６，１７の座標系と絶対基準座標系との間の偏位を、極めて正確に補正することができる。
特に、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６との間の偏位は、治具部品３０をそれぞれの認識カメラ１６，１７で認識することで検出可能となるため、簡単かつ迅速に補正することができる。また、専用の治具部品３０と治具基板２０を用い、且つこれを認識し易いように製作しているために正確に行われ、全体として補正を精度良く行うことができる。したがって、電子部品を基板に高精度で且つ安定して実装することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明のカメラ位置の偏差補正方法およびその装置によれば、治具部品と治具基板を用い、両認識カメラのそれぞれの既座標系（設計上の座標系）を、各認識カメラにより治具部品と治具基板を認識し装着し、再度基板認識カメラで認識することで補正することができる。
部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を、装置に余分な機構を付加することをしないため、既に出荷した装置においても、簡単かつ迅速に補正データを取得することができると共に、精度良く位置補正することができる。したがって、電子部品を基板に高精度で且つ安定して装着することができ、装置の信頼性を高めることができる。
また、本発明のカメラ位置補正用の治具部品の厚みの影響は既存の技術で充分補うことが可能であり、本発明では、パターン認識を正確に行うことができ、電子部品等における位置補正等の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子部品装着装置の平面図である。
【図２】実施形態の偏差補正方法に用いる治具部品の平面図である。
【図３】実施形態の偏差補正方法に用いる治具基板の平面図である。
【図４】電子部品装着装置の制御系を表したブロック図である。
【図５】治具基板に治具部品を装着した状態を表したイメージ図である。
【図６】絶対基準座標系におけるＸＹ移送部の移動角度ずれとを考慮した状態で、基板認識カメラの座標系および部品認識カメラの座標系の偏位を求める動作フロー図である。
【符号の説明】
１ 電子部品装着装置
２ Ｘ軸
３ Ｙ軸
１１ リール
１１ａ テープフィーダ
１２ 部品供給部
１３ 吸着ヘッド部
１３ａ ノズル
１４ ＸＹ移送部
１５ 基板搬送路
１６ 部品認識カメラ
１７ 基板認識カメラ
２０ 治具基板
２０ａ 基板基準マーク
２０ｂ、ｃ マーク
２１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 装着基準マーク
３０ 治具部品
３２ 被撮像パターン
３３ａ、ｂ、ｃ、ｄ 部品マーク群
３４ 部品パターン部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品装着装置などにおいて、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を補正するカメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びにカメラ位置補正用の治具基板と治具部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品装着装置では、装置本体に搬入した基板上の基板マークあるいはＩＣマークを基板認識カメラで撮像して基板の位置認識を行うと共に、基板に装着する電子部品を部品認識カメラで撮像して位置認識を行い、これらの認識結果に基づいて、電子部品の位置補正を行った後これを基板に装着するようにしている。
この場合、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系とが、Ｘ・Ｙ方向および角度θ（以下「θ」として表現する）において完全に一致していないと、たとえ補正を行っても基板に電子部品を正確に装着することはできない。
【０００３】
このため、特開平５−１０７４６の段落「０００４」に記載されてるように、従来の電子部品装着装置では、装置を設置したとき或いは温度変化等を考慮して定期的（装置稼働時等）に、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間の偏差を補正するようにしている。具体的には、装置本体に搬入した治具基板に、治具部品を上記の手順で装着し、治具基板上における設計上の装着位置と実際の装着位置とのずれ量を、別途用意した計測装置で計測し、この計測結果を電子部品装着装置に入力して、部品認識カメラの座標系および基板認識カメラの座標系の偏差の補正を行うようにしている（同時に装置本体の絶対基準座標系に対する補正も行う）。
【特許文献１】
特開平５−１０７４６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の電子部品装置では、両認識カメラの座標系を補正するのに、計測装置が必要となると共に、治具基板の移送や計測等、その補正作業が煩雑かつ時間がかかるものとなっていた。しかも、複数の治具部品を用いて上記の装着および計測を複数回行い、ずれ量の平均値を出す必要があった。
本発明は、部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を、簡単かつ迅速に補正することができると共に、精度良く補正することができる認識カメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びにカメラ位置補正用の治具部品および治具基板を提供することをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の各カメラ位置の偏差補正方法は、図１に示す電子部品装着装置１の基板固定部に搬入された治具基板２０上のマークを位置認識する基板認識カメラ１７の座標系と、治具基板２０上に装着する治具部品３０を位置認識する部品認識カメラ１６の座標系との相互間の偏差を補正するカメラ位置の偏差補正方法において、
撮像することにより各認識カメラの認識中心に対する部品中心の座標系上のずれ量を求めるため、各認識カメラで認識可能な治具部品３０を用い、治具部品を吸着した状態で既座標系上で、治具部品３０を部品認識カメラ１６で撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像した撮像結果から治具部品の部品中心を求める工程と、次に基板認識カメラ１７で治具基板２０上にある各種マークを認識し治具基板の基準位置からのずれ量と治具部品３０を装着する位置をそれぞれ算出するずれ量算出工程と、ずれ量算出工程で算出したずれ量に基づいて、治具基板２０に治具部品３０を装着させる装着工程と、次に、装着した治具部品３０と治具基板２０上での装着ずれ量を求めるため、基板認識カメラ１７でマークを撮像し認識した治具基板２０上の治具部品の中心位置と、治具基板上のマークから求めた治具部品を装着すべき中心位置とのずれを計算し、そのずれ量から基板認識カメラ１７と部品認識カメラ１６の座標系を補正する補正工程とを備えている。
【０００６】
この構成によれば、先ずそれぞれの既座標系上において、治具基板２０を基板固定位置に搬入された、治具基板２０上のマークを基板認識カメラ１７により撮像することで、基板認識カメラ１７の認識中心に対する各マーク中心の座標系上のずれ量が認識される。この撮像により治具基板の総合ずれ量と傾きが求まる。次に、治具部品３０を治具基板２０の所定位置に装着するため治具部品３０を吸着し、部品認識カメラ１６で撮像した結果から治具部品３０の部品中心を求め、その結果と治具基板２０の総合ずれ量と傾きを基に治具基板の所定位置に治具部品３０を装着する。
【０００７】
続いて、基板認識カメラ１７で該装着した治具部品３０に付加されている複数個のマークを撮像しその結果から、治具基板２０上の治具部品３０の中心位置を求める。治具基板２０のマークから求めた治具部品装着中心位置と、装着された治具部品３０から求めた治具基板２０上の治具部品中心位置のずれ量が、各認識カメラ相互間の偏位となる。そして、この偏位に基づいて基板認識カメラ１７または部品認識カメラ１６の座標系を補正すれば、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系とが合致する。すなわち、既座標系（設計上の座標系）の偏差を、各認識カメラにより治具基板２０と治具部品３０を認識し治具基板２０に装着し、さらに、装着された治具部品３０を基板認識カメラ１７により認識することで各座標系の補正をすることができる。
この構成によれば、装置本体の絶対基準座標系に対し、水平面内における基板認識カメラの取付角度および部品認識カメラの取付角度の誤差に基づく偏差をも補正することができる。
【０００８】
この構成によれば、装着ヘッドが、絶対基準座標系に基づいて支持部材に固定されているため、電子部品の基板への装着を、より高精度で行うことができる。
請求項３の治具部品において、被撮像パターンは、それぞれが前記ずれ量を認識可能で且つ中心を同一とする部品パターン部と部品マーク群で構成されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る認識カメラ位置の偏差補正方法およびその装置、並びに認識カメラ位置補正用の治具基板と治具部品を適用した電子部品装着装置について説明する。この電子部品装着装置１は、一般的に呼ばれている多機能部品装着機であり、チップコンデンサやチップ抵抗などの表面実装部品、およびＱＦＰＩＣなどの多リード部品などの各種の電子部品を実装可能に構成されている。
図１は電子部品装着装置の概略図であり、同図に示すように、電子部品装着装置１は、部品供給部１２と、中央部から少し後方で左右方向に延在する基板搬送路１５と、電子部品装着装置１の前部（図示の下側）に配設した部品供給部１２と、電子部品装着装置１の前部に移動自在に配設したＸＹ移送部１４を備えている。
【００１０】
ＸＹ移送部１４には、電子部品を吸着および装着するための吸着ヘッド部１３にノズル１３ａが搭載されている。ノズル１３ａは垂直方向方向に移動可能な機構を備えている。また、吸着ヘッド部１３には、支持部材に取り付けるようにして、基板認識カメラ１７が搭載されている。この装置では部品供給部１２の脇部の位置に部品認識カメラ１６が配設されている。
【００１１】
この電子部品装着装置１では、表面実装部品などの小さい電子部品は、部品供給部１２から供給され、多リード部品など大きい電子部品は、図示しないトレイ形式の部品供給部から供給される。また、基板は、基板搬送路１５により左方から供給されて電子部品装着装置１の中央の基板固定部に搬入され、右方に排出される。例えば、ＸＹ移送部１４を用いての電子部品の実装では、ＸＹ移送部１４により、吸着ヘッド部１３を部品供給部１２から、所望の電子部品を吸着し、次にこの電子部品を部品認識カメラ１６の位置まで移送させ位置認識し、更に吸着ヘッド部１３ａを基板の所定の位置まで移送させて、基板認識カメラ１７で基板に付いているマーク等を認識し基板位置を求めた後、電子部品を基板に装着する。その際、部品認識カメラ１６の認識結果に基づいて、設計値Ａ（吸着ヘッド部のノズル位置）と吸着した電子部品との間の位置補正が行われ、基板認識カメラ１６の認識結果に基づいて、設計値Ｂ（基準位置からの位置）と基板の実装位置との間の位置補正が行われる。
【００１２】
基板搬送路１５は、中央の基板固定部と、左側の搬入搬送路と、右側の搬出搬送路とを有している（図示では省略）。基板は、基板搬送路１５により左方から供給されて電子部品装着装置１の中央の基板固定部に搬入される。そして、電子部品の装着が完了した基板は、基板固定部から右方に排出される。この場合、基板搬送路１５の搬入側には供給待機状態の基板が有り、また基板搬送路１５の排出側には排出待機状態の基板が有り（図示では省略）、これら基板は順送りで搬送される。なお、基板固定部における基板に電子部品を装着する場合、装置全体の絶対基準座標系の原点は基板先端付近にある突起部（図示では省略）である。
部品供給部１２は、多数のテープフィーダ１１ａを横並びに配設したものである。各テープフィーダ１１ａには、キャリアテープ（図示では省略）に装填された状態で電子部品が収容され、電子部品はテープフィーダ１１ａの先端から１つずつ供給される。
【００１３】
ＸＹ移送部１４は、装置１の左右両端部に配設した一対の軸に案内されて、前後方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸３を有している。ＸＹ移送部１４の軸右部のボールねじおよびこれを回転させるＹ軸モータ（いずれも図示省略）により、Ｙ軸方向（前後方向）に進退する。
一方、Ｘ軸２を有し、上記の駆動系と同様に、ボールねじおよびＸ軸モータ（いずれも図示省略）の構成で、上記の吸着ヘッド部１３をＸ軸方向（左右方向）に進退させる。このように、吸着ヘッド部１３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向、すなわち水平面内において移動自在となっている。
【００１４】
吸着ヘッド部１３には、ノズル１３ａおよび基板認識カメラ１７とを備えている。また、ノズル１３ａは、垂直方向方向に移動可能な機構を備えている。基板認識カメラ１７は、各基板のマーク等を認識するものであり、マーク等の特定なものが電子部品の装着位置の基準マークとなる。そして、吸着ヘッド部１３の下端部取り付けられているノズル１３ａには、図外の真空吸引装置に接続している。なお、吸着ヘッド部１３には、ノズル１３ａを介して電子部品を水平面内で回転させるモータ（図示省略）が組み込まれている。
図２、３に示す治具部品３０および治具基板２０は、基板を位置認識する基板認識カメラ１７の座標系と、電子部品を位置認識する部品認識カメラ１６の座標系との相互間の偏差を補正するためのものであり、この補正は、吸着ヘッド部１３で移送した治具部品３０を、部品認識カメラ１６で撮像し、これを認識する。続いて、基板固定部に搬入されている治具基板２０の所定の部位を基板認識カメラ１７で認識して、装置の絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系の偏差を補正するようにすると共に、治具基板２０の所定位置に部品認識カメラ１６で撮像し、認識した治具部品３０を装着する。次に、治具基板２０に装着された治具部品３０を基板認識カメラ１７で撮像し、治具基板上の治具部品の中心位置を認識する。そして前記求めた位置と治具基板上の基準マークから求めた位置から相互間の偏差を求める。
【００１５】
治具部品３０は、図２に示すように、方形のベース面に描いた部品パターン３４と部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄで構成されている。ベースは、剛性を考慮して１〜２ｍｍ厚程度のガラスで構成され、部品パターン３４は、このベースに酸化クロムを蒸着して構成されている。部品パターン３４は、中心を同一位置３５とする部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄと、中抜き部分で構成されている。部品マーク群３３ａ、ｂ、ｃ、ｄは基板認識カメラ１７で認識し易い丸パターン４個の図柄となっている、また部品パターン部３４は部品認識カメラ１６で認識し易いリード部品に似せた図柄となっており、外周部にリードに相当する方形の多数のパターン要素３５を等間隔に並べ、全体として方形の輪郭を有している。
治具基板２０は、図３に示すように方形に形成されている。
【００１６】
治具基板２０上の表面には、治具基板固定時の傾き及び絶対基準座標系の原点からの補正量を求めるため、図３に示すように３隅にマーク２０ａ、ｂ、ｃを描きその中の１つが治具基板の基板基準マーク２０ａとして描かれている。また治具基板２０の中央付近に前期治具部品３０を装着するための装着基準マーク２１ａ、ｂ、ｃ、ｄが描かれている。装着基準マーク２１ａ、ｂ、ｃ、ｄは基板基準マーク２０ａを原点として各位置関係が設定されている。
次に、治具部品３０および治具基板２０を用いた上記の補正方法を説明する前に、図４を参照して、この電子部品装着装置１の制御装置１００について簡単に説明する。同図に示すように、制御装置１００には、ＸＹ移送部１４介して吸着ヘッド部１３をＸＹ方向に移動させるＸモータ１０１およびＹモータ１０２と、吸着ヘッド部１３に搭載したθモータ（回転）１０３とが接続されている。Ｘモータ１０１、Ｙモータ１０２およびθモータ１０３は、それぞれＸモータドライバ１０４、Ｙモータドライバ１０５およびθモータドライバ１０６を介して、これらを統括制御するＣＰＵ１０７に接続されている。同様に、基板認識カメラ１６および部品認識カメラ１７は、それぞれ基板映像処理部１０８および部品映像処理部１０９を介して、ＣＰＵ１０７に接続されている。
【００１７】
また、ＣＰＵ１０７にはメモリ１１０が接続されており、メモリ１１０には、これらモータ１０４，１０５，１０６や認識カメラ１６，１７を制御するための設計値データやその他の各種データが記憶されると共に、後述する補正データが記憶されるようになっている。補正データは、後述する偏位の算出作業により更新され、ＣＰＵ１０７は設計値データを補正データで補正して、これらモータ１０４，１０５，１０６や認識カメラ１６，１７を制御する。なお、各認識カメラ（ＣＣＤカメラ）１６，１７による撮像対象物の認識は、撮像結果を各画像処理部１０８，１０９で各種処理等を行った後、これをＣＰＵ１０７で演算処理することで、行われる。
【００１８】
次に、基板認識カメラ１６および部品認識カメラ１７の偏差補正方法について、説明する。この偏差補正方法では、図２に示す治具部品３０を図３に示す治具基板２０に装着し、治具部品の装着中心位置と治具基板の所定装着位置とのずれ量を求める事により、絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系の偏位の補正が行われると共に、絶対基準座標系に対するＸＹ移送部１４の移動時の座標系の角度偏差の補正も含まれ行われ、基板認識カメラ１７の座標系に対する部品認識カメラ１６の座標系の偏位の補正も行われる。したがって、同時に、実際の座標系の補正では、ノズル１３ａの中心位置の補正も行われる。
【００１９】
図５は、基板固定部に搬入された治具基板２０上に治具部品３０を装着したイメージ図であり、治具基板２０は、絶対基準座標系（基板位置決め座標系）上で位置決めされている。この場合、基板位置決めＸＹ座標からみたＸＹ移送部１４の駆動ＸＹ座標の設計寸法に対する治具部品３０の位置ずれおよび角度ずれを調整するための補正データを求め、この補正データに基づいて、ＸＹ 座標系を基準として補正を行う。なお、ＸＹ移送部１４に搭載された基板認識カメラ１７の走査座標センターが、ＸＹ移送部１４（すなわち吸着ヘッド部１３）１４の駆動ＸＹ座標の位置座標と一致する。
具体的には、治具基板２０を基板固定部に搬入し、図６の動作フローで補正データを求める。図６のＳ１（治具基板マーク認識）では、ＸＹ移送部１４に搭載された基板認識カメラ１７を、そのセンター位置が基板基準マーク２０ａ、マークｂ、ｃの位置に合致するように、順次設計値に従って移動させ、撮像して、その認識を行う。そして、図６のＳ２（基板誤差量「Δｘ１、Δｙ１、θ１」の算出）では、一時保存するこの認識結果の内基板基準マーク２０ａのずれ量と治具基板２０の傾き（基板認識カメラ１７の走査座標でのカメラセンターからみたマークセンター位置座標の差）をメモリ１１０に 「Δｘ１、Δｙ１、θ１」として、一時保存する。
【００２０】
「Δｘ１、Δｙ１、θ１」は下記の計算で求める。
マーク２０ａ、２０ｂ、２０ｃの論理座標をそれぞれＡ（Ｘａ、Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）とし、それぞれの座標でのマーク認識結果（マークずれ量）をＡ１（Ｘａ１、Ｙａ１）、Ｂ１（Ｘｂ１、Ｙｂ１）、Ｃ１（Ｘｃ１、Ｙｃ１）とする。
絶対座標のＸＹ軸は直交であり、基板認識カメラ１７のＸＹ軸もまた直交とする。絶対座標のＸＹ軸に対し基板認識カメラ１７がθ（Ｃ０）傾いて取り付けてあるとすると、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
Ａ２（Ｘａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
Ｂ２（Ｘｂ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｂ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｂ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｂ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
Ｃ２（Ｘｃ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｃ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｃ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｃ１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
計算式が煩雑になるためそれぞれの変換結果を
Ａ２（Ｘａ２、Ｙａ２）、Ｂ２（Ｘｂ２、Ｙｂ２）、Ｃ２（Ｘｃ２、Ｙｃ２）とする。
基板基準マーク２０ａ、マーク２０ｂ、２０ｃの絶対座標Ａ０、Ｂ０、Ｃ０はそれぞれ以下のようになる。
Ａ０（Ｘａ＋Ｘａ２、Ｙａ＋Ｙａ２）
Ｂ０（Ｘｂ＋Ｘｂ２、Ｙｂ＋Ｙｂ２）
Ｃ０（Ｘｃ＋Ｘｃ２、Ｙｃ＋Ｙｃ２）
次に、論理座標と絶対座標の角度差分は即ち基板搬入角度θ１であり、以下のようにして求めることが出来る。
基板基準マーク２０ａから見たマーク２０ｃの論理座標のベクトルは、ＶＬ（Ｘｃ−Ｘａ、Ｙｃ−Ｙａ）であり、基板基準マーク２０ａから見たマーク２０ｃの絶対座標のベクトルは、ＶＲ（Ｘｃ＋Ｘｃ２−Ｘａ−Ｘａ２、Ｙｃ＋Ｙｃ２−Ｙａ−Ｙａ２）である。
各々のベクトル角度θＬ、θＲは以下のように計算できる。
θＬ＝ ｔａｎ−１（（Ｙｃ−Ｙａ）／（Ｘｃ−Ｘａ））
θＲ＝ ｔａｎ−１（（Ｙｃ＋Ｙｃ２−Ｙａ−Ｙａ２）／（Ｘｃ＋Ｘｃ２−Ｘａ−Ｘａ２））
【００２１】
論理座標と絶対座標の角度差分θ１はθ１＝θＲ−θＬ
以上から、「Δｘ１、Δｙ１、θ１」が算出される。
Δｘ１＝Ｘａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）
Δｙ１＝Ｘａ１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙａ１＊ｃｏｓ（Ｃ０）
θ１＝θＲ−θＬ
次に、図６のＳ３（治具部品認識準備）では、治具部品３０を治具基板２０に装着するため吸着ヘッド部１３を部品供給部１２へ移動させ、吸着ヘッド部１３にあるノズル１３ａで治具部品３０を吸着し、部品認識カメラ１６のセンター位置（視野中心）にノズル１３ａの位置が合致するように、設計値に従って移動させる。
ここで、図６のＳ４（治具部品認識）では、部品認識カメラ１６により治具部品３０の認識を行う、図６のＳ５（部品誤差量「Δｘ２、Δｙ２、θ２」の算出）では、この認識結果（部品認識カメラ１６の走査座標でのカメラセンターからみた治具部品センター位置座標の差と傾き）をメモリ１１０に 「Δｘ２、Δｙ２、θ２」として、一時保存する。
誤差量「Δｘ２、Δｙ２、θ２」は下記の計算で求める。
絶対座標のＸＹ軸は直交であり、部品認識カメラ１６のＸＹ軸もまた直交とする。絶対座標のＸＹ軸に対し部品認識カメラ１６がθ（Ｃ１）傾いて取り付けてあるとすると、部品認識結果（カメラ中心に対するオフセット量）をＲ１（Ｘｒ、Ｙｒ、θｒ）とするとＲ１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
【００２２】
Ｒ２（Ｘｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）−Ｙｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）、Ｘｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）＋Ｙｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）、θｒ＋Ｃ１）
従って、
Δｘ２＝Ｘｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）−Ｙｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）
Δｙ２＝Ｘｒ＊ｓｉｎ（Ｃ１）＋Ｙｒ＊ｃｏｓ（Ｃ１）
θ２＝θｒ＋Ｃ１となる。
次に、図６のＳ６（治具基板へ治具部品の装着）では、ヘッド部１３に取り付けてある基板認識カメラ１７のセンター位置（視野中心）に部品装着のマーク位置が合致するように、設計値に従って移動させ、認識してＳ５で取得した結果（２１ａ〜２１ｄ）を基に演算し、治具部品３０を垂直方向方向に移動可能なノズル１３ａで装着（駆動部図示せず）する。
装着位置を求める計算方法の一例を下記に表す。
２１ｂの基板マークを認識するための移動目標座標は、２１ｂの論理座標をＤ（Ｘｄ、Ｙｄ）として、２０ａから見た２１ｂの論理座標のベクトルＶＬ１は、ＶＬ１（Ｘｄ−Ｘａ、Ｙｄ−Ｙａ）となる。
【００２３】
基板は絶対座標のＸＹ軸に対しθ１傾いていることがＳ２で検証されているから、２０ａから見た２１ｂの絶対座標のベクトルＶＲ１はＶＬ１に対してθ１回転していることになる。
ＶＲ１（（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｃｏｓ（θ１）−（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｓｉｎ（θ１）、（（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｃｏｓ（θ１））
一方２０ａのマークは絶対座標に対し（Δｘ１、Δｙ１）オフセットしているため、マークの移動目標となる２１ｂの絶対座標Ｄ０（Ｘｄ０、Ｙｄ
０）は以下の通りとなる。
Ｘｄ０＝（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｃｏｓ（θ１）−（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋Δｘ１
Ｙｄ０＝（Ｘｄ−Ｘａ）＊ｓｉｎ（θ１）＋（Ｙｄ−Ｙａ）＊ｃｏｓ（θ１） ＋ Δｙ１
絶対座標Ｄ０（Ｘｄ０、Ｙｄ０）でのマーク認識結果をＤ０１（Ｘｄ０１、Ｙｄ０１）とする。
基板認識カメラ１７は絶対座標のＸＹ軸に対してθ（Ｃ０）傾いて取り付けてあるから、
Ｄ０１は、絶対座標のＸＹ軸を基準にすると以下のように変換される。
Ｄ０２（Ｘｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）、Ｘｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０））
【００２４】
最終的なマークの絶対座標Ｄ００（Ｘｄ００、Ｙｄ００）は以下のとおり
Ｘｄ００＝Ｘｄ０＋Ｘｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）−Ｙｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）
Ｙｄ００＝Ｙｄ０＋Ｘｄ０１＊ｓｉｎ（Ｃ０）＋Ｙｄ０１＊ｃｏｓ（Ｃ０）
装着座標と２１ｂのマーク座標は同一であることから、吸着ヘッド部１３にあるノズル１３ａの回転中心が移動すべき最終搭載絶対座標Ｐ（Ｘｐ、Ｙｐ）は以下のようにして計算出来る。
ノズル１３ａの回転中心から見た部品中心の絶対座標とその傾きは、Ｓ６よりΔｘ２、Δｙ２、θ２として求められている。
部品は絶対座標に対してθ２傾いており、基板は絶対座標に対してθ１傾いているから、装着姿勢をθＰ、認識姿勢をθＲとすると
最終的に回転補正すべき角度θＰ０、
θＰ０＝θＰ＋θ１−θＲ−θ２となり、
回転補正後のノズル１３ａの回転中心から見た部品中心の絶対座標は、
Δｘ２ｚ＝Δｘ２＊ｃｏｓ（θＰ０）−Δｙ２＊ｓｉｎ（θＰ０）
Δｙ２ｚ＝Δｘ２＊ｓｉｎ（θＰ０）＋Δｙ２＊ｃｏｓ（θＰ０）
になる。
最終的なノズル１３ａの回転中心の装着目標絶対座標は、
Ｘｐ＝Ｘｄ００−Δｘ２ｚ
Ｙｐ＝Ｙｄ００−Δｙ２ｚになる
他の方法として装着位置のマークを認識せず、Ｓ２で取得した結果とＳ５の結果を基に演算し、治具部品３０を垂直方向方向に移動可能なノズル１３ａで装着しても良い。
【００２５】
次に、図６のＳ７（基板認識カメラによるＩＣ位置認識）では、吸着ヘッド部１３に取り付けてある基板認識カメラ１７のセンター位置（視野中心）に治具基板２０上に装着された治具部品３０に描かれているＩＣマーク３３ａ、ｃの位置に合致するように、順次設計値に従って移動させ、撮像してその認識を行う。
計算方法の一例を下記に示す。
部品上のマーク３３ａ、３３ｃが、部品中心に対してそれぞれ、ＡＡ（Ｘａａ、Ｙａａ）、ＣＣ（Ｘｃｃ、Ｙｃｃ）
の相対位置にあるとすると、基板と部品にずれが無いものとした場合に、基板認識カメラ１７が移動すべき目標絶対座標ＡＡＡ（Ｘａａｃ、Ｙａａｃ）、ＣＣＣ（Ｘｃｃｃ、Ｙｃｃｃ）は以下のように計算される。
基板は絶対座標に対してθ１傾いているから、ＡＡ（Ｘａａ、Ｙａａ）、ＣＣ（Ｘｃｃ、Ｙｃｃ）もθ１回転している事になり、変換を行った結果ＡＡｚ、ＣＣｚは以下の通りとなる。
【００２６】
ＡＡｚ（Ｘａａ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙａａ＊ｓｉｎ（θ１）、Ｘａａ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙａａ＊ｃｏｓ（θ１））
ＣＣｚ（Ｘｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）、Ｘｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙｃｃ＊ｃｏｓ（θ１））
続いて、基板上の部品中心位置は既にＳ６で求められているＤ００（Ｘｄ００、Ｙｄ００）なのであり、
Ｘａａｃ＝Ｘｄ００＋Ｘａａ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙａａ＊ｓｉｎ（θ１）
Ｙａａｃ＝Ｙｄ００＋Ｘａａ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙａａ＊ｃｏｓ（θ１）
Ｘｃｃｃ＝Ｘｄ００＋Ｘｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）−Ｙｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）
Ｙｃｃｃ＝Ｙｄ００＋Ｘｃｃ＊ｓｉｎ（θ１）＋Ｙｃｃ＊ｃｏｓ（θ１）
が求められる。
ＡＡＣ（Ｘａａｃ、Ｙａａｃ）、ＣＣＣ（Ｘｃｃｃ、Ｙｃｃｃ）を論理座標として、Ｓ２と同様の計算過程を行えば、部品上のマーク３３ａ、３３ｃの絶対座標が求められる。
【００２７】
つまり、図６のＳ８（各種装着補正データの算出）では、Ｓ７で求めた絶対座標系（基板位置決め座標系）上で位置決め中心位置とＳ６で求めた部品装着中心位置との差分が基板認識カメラ１７の座標系に対する部品認識カメラ１６のＸＹ座標系の装着補正データとなり、角度差分が傾き装着補正データとなる。
以上のように、本実施形態によれば、治具部品３０と治具基板２０を用いて、絶対基準座標系に対する基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系の偏位の補正が行われるため、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６の座標系との間の偏位、つまりこれら認識カメラ１６，１７の座標系と絶対基準座標系との間の偏位を、極めて正確に補正することができる。
特に、基板認識カメラ１７の座標系と部品認識カメラ１６との間の偏位は、治具部品３０をそれぞれの認識カメラ１６，１７で認識することで検出可能となるため、簡単かつ迅速に補正することができる。また、専用の治具部品３０と治具基板２０を用い、且つこれを認識し易いように製作しているために正確に行われ、全体として補正を精度良く行うことができる。したがって、電子部品を基板に高精度で且つ安定して実装することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明のカメラ位置の偏差補正方法およびその装置によれば、治具部品と治具基板を用い、両認識カメラのそれぞれの既座標系（設計上の座標系）を、各認識カメラにより治具部品と治具基板を認識し装着し、再度基板認識カメラで認識することで補正することができる。
部品認識カメラの座標系と基板認識カメラの座標系との相互間における偏差を、装置に余分な機構を付加することをしないため、既に出荷した装置においても、簡単かつ迅速に補正データを取得することができると共に、精度良く位置補正することができる。したがって、電子部品を基板に高精度で且つ安定して装着することができ、装置の信頼性を高めることができる。
また、本発明のカメラ位置補正用の治具部品の厚みの影響は既存の技術で充分補うことが可能であり、本発明では、パターン認識を正確に行うことができ、電子部品等における位置補正等の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子部品装着装置の平面図である。
【図２】実施形態の偏差補正方法に用いる治具部品の平面図である。
【図３】実施形態の偏差補正方法に用いる治具基板の平面図である。
【図４】電子部品装着装置の制御系を表したブロック図である。
【図５】治具基板に治具部品を装着した状態を表したイメージ図である。
【図６】絶対基準座標系におけるＸＹ移送部の移動角度ずれとを考慮した状態で、基板認識カメラの座標系および部品認識カメラの座標系の偏位を求める動作フロー図である。
【符号の説明】
１ 電子部品装着装置
２ Ｘ軸
３ Ｙ軸
１１ リール
１１ａ テープフィーダ
１２ 部品供給部
１３ 吸着ヘッド部
１３ａ ノズル
１４ ＸＹ移送部
１５ 基板搬送路
１６ 部品認識カメラ
１７ 基板認識カメラ
２０ 治具基板
２０ａ 基板基準マーク
２０ｂ、ｃ マーク
２１ａ、ｂ、ｃ、ｄ 装着基準マーク
３０ 治具部品
３２ 被撮像パターン
３３ａ、ｂ、ｃ、ｄ 部品マーク群
３４ 部品パターン部
Claims (3)
- 治具基板上のマークを位置認識する基板認識カメラの座標系と、治具基板に装着する治具部品の位置認識する部品認識カメラの座標系との相互間の偏差を補正する位置の偏差補正方法において、
前記各認識カメラにより治具部品の中心位置の座標系上のずれ量を認識可能な治具部品を用い、前記治具部品の姿勢を保持した状態で当該治具部品を前記部品認識カメラで撮像する撮像工程と、前記治具基板上のマークを前記基板認識カメラで撮像する撮像工程と、両認識カメラで撮像した撮像結果から、前記治具部品を前記治具基板に装着する装着工程と、装着した治具部品のマークを前記基板認識カメラで撮像し、求めた認識中心位置と前記治具基板のマークから前記基板認識カメラで求めた部品装着中心位置とのずれ量を算出するずれ量算出工程と、前記ずれ量算出工程で算出したずれ量に基づいて、前記基板認識カメラあるいは前記部品認識カメラの座標系を補正する補正工程とを備えたことを特徴とするカメラ位置の偏差補正方法。 - 治具基板上のマークを位置認識する基板認識カメラの座標系と、治具基板に装着する治具部品の位置認識する部品認識カメラの座標系との相互間の偏差を補正する位置の偏差補正装置において、
前記各認識カメラにより治具部品の中心位置の座標系上のずれ量を認識可能な治具部品を用い、前記治具部品の姿勢を保持した状態で当該治具部品を前記部品認識カメラで撮像する撮像手段と、前記治具基板上のマークを前記基板認識カメラで撮像する撮像手段と、両認識カメラで撮像した撮像結果から、前記治具部品を前記治具基板に装着する装着手段と、装着した治具部品のマークを前記基板認識カメラで撮像し、求めた認識中心位置と前記治具基板のマークから前記基板認識カメラで求めた部品装着中心位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記ずれ量算出工程で算出したずれ量に基づいて、前記基板認識カメラあるいは前記部品認識カメラの座標系を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするカメラ位置の偏差補正装置。 - 前記治具部品上の被撮像パターンは、それぞれが前記ずれ量を認識可能で且つ中心を同一とする部品パターン部と部品マーク群で構成されていることを特徴とする請求項１、２に記載のカメラ位置補正用の治具部品。
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