JP4202042B2 - 電子部品装着装置の認識方法及びその認識装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装着ヘッドに設けられプリント基板上の位置決めマークを撮像する基板認識カメラと、駆動源により平面方向に移動可能な装着ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を移動させながら撮像する部品認識カメラとを備え、両カメラの撮像結果に基づき認識処理装置で認識処理してプリント基板上に装着する電子部品装着装置の認識方法及びその認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を部品認識カメラで撮像するためには、部品認識カメラ上方で一旦停止しなければならないが、停止することなく撮像するフライビュー方式と呼ばれる撮像方法においては、停止する撮像方法に比べて、認識処理部への画像取り込み信号に対する認識処理部から部品認識処理部への撮像トリガー信号の出力タイミングに遅延やバラツキがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、正確な位置で画像が取り込めないので、部品認識カメラ中心に対する吸着ノズルの中心位置が正確に把握できず、認識結果にズレが生じ、電子部品の装着精度が単純に前記バラツキ分だけ悪化する。
【０００４】
そこで本発明は、電子部品を移動させながら撮像するフライビュー方式における部品認識カメラへの撮像開始信号の出力のタイミングのバラツキをなくして、電子部品の装着精度の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため第１の発明は、装着ヘッドに設けられプリント基板上の位置決めマークを撮像する基板認識カメラと、駆動源により平面方向に移動可能な装着ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を移動させながら撮像する部品認識カメラとを備え、両カメラの撮像結果に基づき認識処理装置で認識処理してプリント基板上に装着する電子部品装着装置の認識方法において、前記部品認識カメラの中心の上方に前記装着ヘッドの吸着ノズルを位置させた状態で前記基板認識カメラにより、前記部品認識カメラのカメラ中心から前記吸着ノズルの回転中心と前記基板認識カメラのカメラ中心との間の距離と同等の距離を存して電子部品装着装置本体に付されたマークを撮像して前記認識処理装置で認識処理してマークの位置を把握し、前記装着ヘッドが移動しながら前記部品認識カメラ及び基板認識カメラで前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品及び電子部品装着装置本体に付されたマークを同時に撮像して認識処理装置で認識処理して電子部品及びマークの位置を把握し、前記両認識処理による前記マークの位置のズレ量を前記把握された電子部品の位置の補正に加味することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、装着ヘッドに設けられプリント基板上の位置決めマークを撮像する基板認識カメラと、駆動源により平面方向に移動可能な装着ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を移動させながら撮像する部品認識カメラとを備え、両カメラの撮像結果に基づき認識処理装置で認識処理してプリント基板上に装着する電子部品装着装置の認識装置において、前記部品認識カメラの中心の上方に前記装着ヘッドの吸着ノズルを位置させた状態で前記基板認識カメラにより、前記部品認識カメラのカメラ中心から前記吸着ノズルの回転中心と前記基板認識カメラのカメラ中心との間の距離と同等の距離を存して電子部品装着装置本体に付されたマークを撮像して前記認識処理装置で認識処理してマークの位置を把握した結果を記憶する第１の記憶手段と、前記装着ヘッドが移動しながら前記部品認識カメラ及び基板認識カメラで前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品及び電子部品装着装置本体に付されたマークを同時に撮像して認識処理装置で認識処理して電子部品及びマークの位置を把握した結果を記憶する第２の記憶手段と、前記第１及び第２の記憶手段に記憶された前記両認識処理による前記マークの位置のズレ量を算出し前記把握された電子部品の位置の補正に加味するように制御する制御手段とから成ることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図に基づき、本発明の実施の形態を以下説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、該装置１の装着装置本体２上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３が複数並設されている。対向するユニット３群の間には、供給コンベア４、位置決め部５及び排出コンベア６が設けられている。供給コンベア４は上流より受けたプリント基板Ｐを前記位置決め部５に搬送し、位置決め部５で図示しない位置決め機構により位置決めされた該基板Ｐ上に電子部品が装着された後、排出コンベア６に搬送される。
【０００８】
８Ａ、８ＢはＸ方向に長い一対のビームであり、夫々Ｙ軸モータ９の駆動によりネジ軸１０を回転させ、左右一対のガイド１１に沿ってプリント基板Ｐや部品供給ユニット３の部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＹ方向に移動する。
【０００９】
各ビーム８Ａ、８Ｂにはその長手方向、即ちＸ方向にＸ軸モータ１２によりガイド(図示せず)に沿って移動する装着ヘッド７Ａ、７Ｂが夫々設けられている。各装着ヘッド７Ａ又は７Ｂには吸着ノズル１７Ａ又は１７Ｂを上下動させるための上下軸モータ１４及び鉛直軸周りに回転させるためのθ軸モータ１５が搭載されている。したがって、２個の装着ヘッド７Ａ、７Ｂの各吸着ノズルはＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。
【００１０】
１６Ａ、１６Ｂは部品位置認識用の部品認識カメラで、前記各吸着ノズル１７Ａ、１７Ｂに対応して２個設けられ、電子部品が吸着ノズルに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかＸＹ方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を撮像するが、それぞれ同時に２個の電子部品を撮像可能である。１８、１８は種々の吸着ノズルを収納するノズルストッカで、最大１０本収納可能であるが９本収納している。
【００１１】
１９Ａ、１９Ｂは基板認識カメラで、前記装着ヘッド７Ａ、７Ｂにそれぞれ設けられ、プリント基板Ｐに付されたマークＭ１の位置を認識するために該マークＭ１を撮像する。
【００１２】
図２は本電子部品装着装置１の制御ブロック図であり、便宜上Ｘ軸モータ１２、Ｙ軸モータ９、θ軸モータ１５及び上下軸モータ１４などは、各１個のみ図示して以下説明する。
【００１３】
本装着装置１の電子部品装着に係る動作を統括制御する制御部としてのＣＰＵ２１、記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）２３などから構成されている。前記ＲＡＭ２２には、電子部品の装着順序毎にプリント基板Ｐ内でのＸ方向、Ｙ方向及び角度位置情報や、ＦＤＲ番号（各部品供給ユニット３の配置番号）情報等から成る装着データやプリント基板Ｐに付されたマークＭ１の位置などが格納されている。
【００１４】
そして、ＣＰＵ２１は前記ＲＡＭ２２に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ２１は、駆動回路２５を介して前記Ｘ軸モータ１２の駆動を、駆動回路２８を介して前記Ｙ軸モータ９の駆動を、また駆動回路３２を介して前記θ軸モータ１５の駆動を、更に駆動回路３０を介して前記上下軸モータ１４の駆動を制御している。
【００１５】
１３はインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２１に接続される認識処理部で、前記部品認識カメラ１６Ａ、１６Ｂにより撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理部１３にて行われ、ＣＰＵ２１に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２１は、部品認識カメラ１６Ａ、１６Ｂに撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理部１３に出力すると共に、認識処理結果を認識処理部１３から受取るものである。
【００１６】
即ち、前記認識処理部１３の認識処理により位置ずれ量が把握されると、その結果がＣＰＵ２１に送られ、ＣＰＵ２１はビーム８Ａ又は８ＢがＹ軸モータ９の駆動によりＹ方向に、装着ヘッド７Ａ又は７ＢがＸ軸モータ１２の駆動によりＸ方向に移動させることにより、またθ軸モータ１５によりθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。
【００１７】
また、前記基板認識カメラ１９Ａ、１９Ｂにより撮像して取込まれた画像の認識処理を該認識処理部１３にて行ない、ＣＰＵ２１に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ２１は、基板認識カメラ１９Ａ、１９Ｂに撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理部１３に出力すると共に、認識処理結果を認識処理部１３から受取るものである。
【００１８】
即ち、前記認識処理部１３の認識処理により位置ずれ量が把握されると、その結果がＣＰＵ２１に送られ、ＣＰＵ２１はビーム８Ａ又は８ＢがＹ軸モータ９の駆動によりＹ方向に、装着ヘッド７Ａ又は７ＢがＸ軸モータ１２の駆動によりＸ方向に移動させることにより、またθ軸モータ１５によりθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正が可能となる。
【００１９】
尚、上述の基板認識処理動作は、夫々のビームによる最初の電子部品装着前に限り、行なわれる。それは、プリント基板Ｐの特性ばかりか、各ビーム、各装着ヘッドなどの特性を部品装着の位置補正に反映するためである。
【００２０】
３４はキーボードドライバー３５及びインターフェース２４を介して前記ＣＰＵ２１に接続される入力手段としてのキーボードで、３６は認識部品画像等の画像を表示するモニターである。尚、前記入力手段としてのキーボード３４に代えてタッチパネルなどの入力手段でも良い。
【００２１】
以上の構成により、以下特に図３に基づき動作について説明するが、装着ヘッドは７Ａ、７Ｂと２つ備えているが、説明の便宜上、装着ヘッド７Ａを例として以下説明する。先ず、運転を開始する前に、ＣＰＵ２１は駆動回路２５、２８を介してＸ軸モータ１２、Ｙ軸モータ９を駆動させて、装着ヘッド７Ａを部品認識カメラ１６Ａ上方へ移動させ、図４に示すように、吸着ノズル１７Ａの回転中心を部品認識カメラ１６Ａのカメラ中心上方に位置させる（ステップ１）。
【００２２】
次に、部品認識カメラ１６Ａのカメラ中心から吸着ノズル１７Ａの回転中心と基板認識カメラ１９Ａのカメラ中心との間の距離と同等の距離を存して装着装置２に配設されたマークＭ２を基板認識カメラ１９Ａが撮像し、認識処理部１３がマークＭ２の位置を認識処理する（ステップ２）。
【００２３】
そして、認識処理部１３で認識処理されたマークＭ２の位置をＲＡＭ２２に記憶する（ステップ３）。
【００２４】
このようにした状態で、生産運転が開始されることとなる（ステップ４）。先ず、プリント基板Ｐが図示しないコンベアにより上流装置より供給コンベア４を介して位置決め部５に搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。そして、ＲＡＭ２２に格納されたプリント基板Ｐの装着すべきＸＹ座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及びＦＤＲ番号（各部品供給ユニット３の配置番号）等が指定された装着データに従い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズルが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット３から吸着して取出すこととなる。
【００２５】
即ち、装着ヘッド７Ａの吸着ノズル１７Ａは装着ステップ番号０００１の装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット３上方に位置するよう移動するが、Ｙ方向は駆動回路２８によりＹ軸モータ９が駆動して一対のガイド１１に沿ってビーム８Ａが移動し、Ｘ方向は駆動回路２５によりＸ軸モータ１２が駆動して装着ヘッド７Ａが移動し、既に所定の供給ユニット３は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、駆動回路３０により上下軸モータ１４が駆動して前記ノズル１７Ａが下降して電子部品を吸着し取出して取出す。
【００２６】
次いで、ＣＰＵ２１は吸着ノズル１７Ａの回転中心と部品認識カメラ１６Ａのカメラ中心とが同一Ｘ軸線上となるように、前述の如くＹ軸モータ９によりビーム８Ａを移動させた後、静止させる（ステップ５）。
【００２７】
そして、装着ヘッド７ＡをＸ軸モータ２５により一定速度で部品認識カメラ１６Ａ上方を移動させる（ステップ６）。
【００２８】
そして、部品認識カメラ１６Ａの中心位置と同一線上（Ｙ方向）の前記ビーム８Ａの所定位置に取り付けられたヘッド検知センサ３７からの装着ヘッド検出信号を、ＣＰＵ２１は認識処理装置１３に入力する（ステップ７）。正確には、部品認識カメラ１６Ａの中心位置と同一線上（Ｙ方向）の前記ビーム８Ａの所定位置に前記ヘッド検知センサ３７の一方の発光素子が設けられ、他方の受光素子が前記装着ヘッド７Ａに設けられているので、前記装着ヘッド７Ａが部品認識カメラ１６Ａの中心位置と同一線上（Ｙ方向）に移動すると、前記ヘッド検知センサ３７から装着ヘッド検出信号が発せられ、その検出信号が認識処理装置１３に入力することとなる。
【００２９】
次に、これを受けて画像処理装置としての認識処理装置１３から部品認識カメラ１６Ａと基板認識カメラ１９Ａへ同時に撮像開始信号を発行し、吸着ノズル１７Ａに吸着保持された電子部品及び前記マークＭ２を撮像して、両カメラ１６Ａ及び１９Ａから認識処理装置１３へ撮像画像を取込む（ステップ８）。
【００３０】
そして、認識処理装置１３は、撮像画像の認識処理を行う。ここで、認識処理装置１３が前記ヘッド検知センサ３７からの信号を受け取ってから、部品認識カメラ１６Ａに撮像開始信号が出力される間に遅延時間があった場合や、部品認識カメラ１６Ａのカメラ中心位置に対してヘッド検知センサ３７の取り付け位置にバラツキがあった場合、図５に示すように、部品の位置がズレて撮像されてしまうが、ＣＰＵ２１は前記ステップ３及びステップ９でのマークＭ２位置のズレ量（△ｘ，△ｙ）を算出して、これを使用して部品認識位置を補正する（ステップ９）。即ち、前記ステップ３及びステップ９で把握した前記両マークＭ２の位置のズレ量を算出し、これを前記電子部品の位置認識に加味する。
【００３１】
従って、その加味された結果により、ＣＰＵ２１はビーム８ＡがＹ軸モータ９の駆動によりＹ方向に、装着ヘッド７ＡがＸ軸モータ１２の駆動によりＸ方向に移動させることにより、またθ軸モータ１５によりθ回転させ、Ｘ，Ｙ方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。
【００３２】
尚、装着ヘッドは７Ａ、７Ｂと２つ備えているものの、説明の便宜上、装着ヘッド７Ａを例として以上説明したが、装着ヘッド７Ｂも同様に適用するものである。
【００３３】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電子部品を移動させながら撮像するフライビュー方式における部品認識カメラへの撮像開始信号の出力のタイミングのバラツキをなくして、電子部品の装着精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品装着装置の平面図である。
【図２】電子部品装着装置の制御ブロック図である。
【図３】フローチャートを示す図である。
【図４】吸着ノズルの回転中心を部品認識カメラのカメラ中心上方に位置させた状態を示す図である。
【図５】マークＭ２の撮像画像を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子部品装着装置
７Ａ、Ｂ 装着ヘッド
８Ａ、Ｂ ビーム
１６Ａ、Ｂ 部品認識カメラ
１７Ａ、Ｂ 吸着ノズル
１９Ａ、Ｂ 基板認識カメラ
１３ 認識処理部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
Ｍ２ マーク

Claims (2)

1. 装着ヘッドに設けられプリント基板上の位置決めマークを撮像する基板認識カメラと、駆動源により平面方向に移動可能な装着ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を移動させながら撮像する部品認識カメラとを備え、両カメラの撮像結果に基づき認識処理装置で認識処理してプリント基板上に装着する電子部品装着装置の認識方法において、
   前記部品認識カメラの中心の上方に前記装着ヘッドの吸着ノズルを位置させた状態で前記基板認識カメラにより、前記部品認識カメラのカメラ中心から前記吸着ノズルの回転中心と前記基板認識カメラのカメラ中心との間の距離と同等の距離を存して電子部品装着装置本体に付されたマークを撮像して前記認識処理装置で認識処理してマークの位置を把握し、
   前記装着ヘッドが移動しながら前記部品認識カメラ及び基板認識カメラで前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品及び電子部品装着装置本体に付されたマークを同時に撮像して認識処理装置で認識処理して電子部品及びマークの位置を把握し、
   前記両認識処理による前記マークの位置のズレ量を前記把握された電子部品の位置の補正に加味することを特徴とする電子部品装着装置の認識方法。
2. 装着ヘッドに設けられプリント基板上の位置決めマークを撮像する基板認識カメラと、駆動源により平面方向に移動可能な装着ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を移動させながら撮像する部品認識カメラとを備え、両カメラの撮像結果に基づき認識処理装置で認識処理してプリント基板上に装着する電子部品装着装置の認識装置において、
   前記部品認識カメラの中心の上方に前記装着ヘッドの吸着ノズルを位置させた状態で前記基板認識カメラにより、前記部品認識カメラのカメラ中心から前記吸着ノズルの回転中心と前記基板認識カメラのカメラ中心との間の距離と同等の距離を存して電子部品装着装置本体に付されたマークを撮像して前記認識処理装置で認識処理してマークの位置を把握した結果を記憶する第１の記憶手段と、
   前記装着ヘッドが移動しながら前記部品認識カメラ及び基板認識カメラで前記吸着ノズルに吸着保持された電子部品及び電子部品装着装置本体に付されたマークを同時に撮像して認識処理装置で認識処理して電子部品及びマークの位置を把握した結果を記憶する第２の記憶手段と、
   前記第１及び第２の記憶手段に記憶された前記両認識処理による前記マークの位置のズレ量を算出し前記把握された電子部品の位置の補正に加味するように制御する制御手段とから成ることを特徴とする電子部品装着装置の認識装置。

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