JP4538952B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エリアセンサによって撮像対象の画像を読み取る電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置などで電子部品の位置認識を行うための撮像手段として、エリアセンサが知られている。このエリアセンサは受光量に応じた電荷を蓄える受光素子を備えた画素を２次元的に格子状に配列したものである。エリアセンサ上に撮像対象の光学画像を結像させると、各画素の受光素子には光学画像に対応する電荷が蓄えられる。この電荷を電気信号（画像信号）として出力させることにより、撮像対象の２次元画像データを得ることができる。
【０００３】
このエリアセンサとして従来より用いられているＣＣＤ型のエリアセンサに替えて、ＣＭＯＳ型のエリアセンサが用いられるようになっている。このＣＭＯＳ型のエリアセンサは、エリアセンサを構成する多数の画素のうち、任意の画素から選択的に画像信号を出力できるため、画像取込領域以外の不要な画素から画像信号を出力する無駄な時間を省くことができ、画像読み取り時間を従来のＣＣＤ型のエリアセンサと比較して大幅に短縮できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＭＯＳ型のエリアセンサを用いた画像読み取り装置では、任意の画像取込領域から選択的に画像信号を出力させることができるものの、複数の画像取込領域が設定されている場合に、所望の画像取込順序で画像信号を出力させることができなかった。このため画像読み取りの目的に応じた画像取込順序を設定することができず、必ずしも効率のよい画像読み取りが行われないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、目的に応じた所望の画像取込順序で画像取込を行って効率よく画像読み取りを行うことができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
請求項１記載の電子部品実装方法は、格子状に配置された複数の画素を備えた受光部に撮像対象物の光学画像を結像させ、前記受光部に設定された画像取込領域に対応する画素から選択的に画像信号を出力させ画像認識部により認識処理が行われる電子部品実装方法であって、撮像視野内に設定された複数の画像読み取りウインドウに対応して前記受光部に設定された複数の画像取込領域のうち、１つの画像取込領域の全ての画素から画像信号を出力した後、他の１つの画像取込領域の全ての画素から画像信号を出力させることにより、前記受光部の全ての画像取込領域からの画像取込の終了を待つことなく、前記画像認識部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への搭載を行うことが可能である。
【０００８】
本発明によれば、撮像視野内の画像読み取りウインドウに対応して受光部に設定された複数の画像取込領域から画像を取り込む際に、予め設定された取込順序に従って各画像取込領域ごとに画像信号を出力させることにより、目的に応じた所望の順序で効率よく画像読み取りを行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置が組み込まれた電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撮像視野を示す図、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。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。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。
【００１１】
基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが並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個の吸着ノズルを備えている。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。
【００１２】
搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド８の移動経路には、電子部品の画像を読み取るカメラ９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る。
【００１３】
次に図２を参照して画像読み取り装置の構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。
【００１４】
図３に示すように、受光部１０を構成する画素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。
【００１５】
それぞれの増幅器２２に接続される垂直信号線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２２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。
【００１６】
受光部１０上に光学画像を結像させることにより、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。
【００１７】
図２においてカメラ制御部１２は、画素選択回路１１を駆動す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。またカメラ制御部１２は、画像の取り込みが完了したことを示す取り込み完了信号を画像認識部１３に対して出力する。
【００１８】
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。
【００１９】
入出力制御部１４は、カメラ制御部１２、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。
【００２０】
実装データ１６ａは、実装される部品の実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、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を含んでいる。また、実装スケジュールデータ１６ｃは、実装作業手順に関する情報である。
【００２１】
またプログラム記憶部１７には、取込領域設定プログラム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り込みウインドウ別に、受光部１０内の画素１０ａのうち画像取り込みウインドウに対応する画像取込領域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。実装運転プログラム１７ｂは、電子部品を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。
【００２２】
ここで取込順序について説明する。従来用いられていた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。
【００２３】
画像読み取りの目的によっては、同時に撮像された撮像視野内に設定された複数の画像取り込み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に画像取り込み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、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。
【００２４】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について図４のフロー図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、実装データ１６ａ・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）。次いで図１に示す移載ヘッド８は、部品供給部４から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（ＳＴ３）。
【００２５】
この移載ヘッド８による動作と同時並行的に以下の処理が行われる。まず読み取られた実装データ・部品データに基づいて、取込領域設定処理が行われる（ＳＴ４）。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、画像読み取りウインドウＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、部品データ中の部品形状やサイズに基づいて設定される。
【００２６】
そして図５（ｂ）に示すように、カメラ９の受光部１０に、各画像読み取りウインドウ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別に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。
【００２７】
次いで取込順序設定処理が行われる（ＳＴ５）。ここでは、電子部品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、Ｐｄ−Ｐａ−Ｐｂ−Ｐｃの順で設定されているような場合には、取込順序はＤ１−Ａ１−Ｂ１−Ｃ１の順に設定される。なお、ここでは電子部品の実装順序に従った取込順序が設定される例を示しているが、もちろん取込順序をこれ以外の方法で設定してもよい。
【００２８】
例えば、各画像取込領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の受光部１０内における配列順序にしたがって取込順序を決定してもよい。この場合には、先頭画素ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤのＸ、Ｙ座標値でソートし、Ｙ座標値が最も小さい順、次いでＸ座標値が最も小さい順で、Ａ１−Ｂ１−Ｃ１−Ｄ１の取込順序が決定される。更に、各画像取込領域の取込画素数が小さい順に画像取込を行うようにしてもよい。この方法によれば、取込時間が短い順に各画像読み取りウインドウの画像データを取り込むことができる。
【００２９】
次に、（ＳＴ４）にて生成された画素選択情報は、（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。
【００３０】
撮像が終了したならば、移載ヘッド８は基板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、（ＳＴ５）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Ｄ１の画素から画像信号を出力し、画像取込領域Ｄ１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Ａ１の画素から画像信号を出力する。そして画像取込領域Ａ１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Ｂ１−Ｃ１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。
【００３１】
次いで、部品搭載が実行される（ＳＴ１０）。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。
【００３２】
なお、本実施の形態では画像読み取り装置を電子部品実装装置に組み込んだ例について説明したが、この画像読み取り装置は電子部品実装装置以外の組立装置や各種検査機等、画像を読み取る全ての装置に対して適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像視野内の画像読み取りウインドウに対応して受光部に設定された複数の画像取込領域から画像を取り込む際に、予め設定された取込順序に従って各画像取込領域ごとに画像信号を出力させるようにしたので、目的に応じた所望の順序で効率よく画像読み取りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置が組み込まれた電子部品実装装置の斜視図
【図２】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】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】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）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の撮像視野を示す図
（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
【符号の説明】
１０ 受光部
１０ａ 画素
１１ 画素選択回路
１２ カメラ制御部
１３ 画像認識部
１５ 処理・演算部
１７ プログラム記憶部
１７ａ 取込領域設定プログラム
１７ｃ 取込順序設定プログラム

Claims (1)

1. 格子状に配置された複数の画素を備えた受光部に電子部品の光学画像を結像させ、前記受光部に設定された画像取込領域に対応する画素から選択的に画像信号を出力させ画像認識部により認識処理が行われる電子部品実装方法であって、
   撮像視野内に設定された複数の画像読み取りウインドウに対応して前記受光部に設定された複数の画像取込領域のうち、１つの画像取込領域の全ての画素から画像信号を出力した後、他の１つの画像取込領域の全ての画素から画像信号を出力させることにより、前記受光部の全ての画像取込領域からの画像取込の終了を待つことなく、前記画像認識部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への搭載を行うことが可能であることを特徴とする電子部品実装方法。

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