JP7470908B2

JP7470908B2 - 部品実装システムおよび部品実装方法ならびに部品実装装置

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Publication number: JP7470908B2
Application number: JP2020158435A
Authority: JP
Inventors: 維里岩田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: JP2022052199A

Description

本発明は、基板に部品を実装して実装基板を製造する部品実装システムおよび部品実装方法ならびに部品実装装置に関する。

従来、基板に部品を実装する部品実装装置と、部品が実装された実装基板の部品の位置ずれ量などの実装状態を検査する検査装置を備える部品実装システムが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１には、検査装置が撮像した複数の実装基板の画像の変化を監視し、画像の変化と画像の変化が認められた実装基板の品質劣化との相関関係の有無を判断し、相関関係が認められたときに、部品実装装置で使用するデータ（装着使用データ）を修正することが記載されている。

特開２０１８－１４８００３号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、検査装置において取得された情報を部品実装装置にフィードバックして部品の実装精度を向上させることができるものの、フィードバックする情報は過去の作業に基づいているため、これから作業する基板に固有の歪などに起因する位置ずれまでも補正することはできない。また、部品実装前に部品実装装置が内蔵するカメラにより部品の実装点を撮像して基板に固有の位置ずれを補正することもできるが、カメラを実装点の上方に移動させて撮像するという作業時間が追加されるため、実装効率が低下するという問題点がある。

そこで本発明は、部品の実装効率を低下することなく部品の実装精度を向上させることができる部品実装システムおよび部品実装方法ならびに部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装システムは、基板に部品を実装する部品実装システムであって、部品を保持する実装ヘッドを有し、基板の実装点に前記部品を実装する部品実装部と、前記実装ヘッドと一体的に移動し、前記実装ヘッドが前記基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像部と、前記部品実装部を制御する実装制御部と、前記基板に実装された前記部品の実装点からの位置ずれ量を検査する検査部と、前記撮像部が撮像した一の基板の上面の画像と、前記検査部が検査した前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成部と、前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習部と、生成された前記学習モデルを用いて、前記撮像部が撮像した基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定部と、を備え、前記実装制御部は、推定された前記推定位置ずれ量に基づき前記部品実装部を制御して、当該基板の実装点に部品を実装させる。

本発明の部品実装方法は、基板に部品を実装する部品実装方法であって、実装ヘッドと一体的に移動する撮像部により、前記実装ヘッドが基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像工程と、前記基板に実装された前記部品の前記実装点からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出工程と、撮像された一の基板の上面の画像と、前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成工程と、前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習工程と、生成された前記学習モデルを用いて、撮像された基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定工程と、推定された前記推定位置ずれ量に基づき、当該基板の実装点に部品を実装する部品実装工程と、を含む。

本発明の部品実装装置は、基板に部品を実装する部品実装装置であって、部品を保持する実装ヘッドを有し、基板の実装点に前記部品を実装する部品実装部と、前記実装ヘッドと一体的に移動し、前記実装ヘッドが前記基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像部と、前記部品実装部を制御する実装制御部と、前記基板に実装された前記部品の実装点からの位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得部と、前記撮像部が撮像した一の基板の上面の画像と、前記位置ずれ量取得部が取得した前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成部と、前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習部と、生成された前記学習モデルを用いて、前記撮像部が撮像した基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定部と、を備え、前記実装制御部は、推定された前記推定位置ずれ量に基づき前記部品実装部を制御して、当該基板の実装点に部品を実装させる。

本発明によれば、部品の実装効率を低下することなく部品の実装精度を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置の機能説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装装置により部品が実装される基板の例を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の部品実装装置によって撮像された撮像画像の一例の説明図本発明の一実施の形態の実装点高さ推定方法の説明図本発明の一実施の形態の部品実装方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、部品実装装置、実装検査装置、リフロー後検査装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図５における上下方向）が示される。図１、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図１における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向または直交方向である。

まず、図１を参照して、部品実装システム１の構成について説明する。部品実装システム１は基板に部品を実装して実装基板を生産する機能を有している。本実施の形態では、１本の部品実装ライン４を通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続した構成となっている。なお、部品実装システム１が備える部品実装ライン４は１本に限定されることはなく、２本以上であってよい。

部品実装ライン４における作業は、管理コンピュータ３によって管理される。管理コンピュータ３は、部品実装ライン４が備える生産設備の稼働に必要なデータや各種パラメータを作成し、各生産設備に送信する機能を有している。また、各生産設備より画像データ、検査結果などのデータが、管理コンピュータ３に送信される。

図１において、部品実装ライン４は、基板供給装置Ｍ１、半田印刷装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３、部品実装装置Ｍ４、実装検査装置Ｍ５、リフロー装置Ｍ６、リフロー後検査装置Ｍ７および基板回収装置Ｍ８を連結した構成となっている。基板供給装置Ｍ１から供給された基板は、半田印刷装置Ｍ２に搬入される。半田印刷装置Ｍ２は、基板に部品接合用のクリーム半田をスクリーン印刷する半田印刷作業を実行する。半田印刷後の基板は、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に順次受け渡される。部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、半田印刷後の基板に部品を装着する部品実装作業を実行する。

部品実装後の基板は、実装検査装置Ｍ５に搬入される。実装検査装置Ｍ５は、実装検査カメラ５を備えており、実装検査カメラ５で基板に実装された部品を撮像し、撮像結果を認識処理して実装された部品の実装点からの位置ずれ量を検査する。検査結果（リフロー前検査結果）は、管理コンピュータ３、および部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に送信される。検査後の基板はリフロー装置Ｍ６に搬入される。リフロー装置Ｍ６は、所定の加熱プロファイルに従って基板を加熱し、部品接合用のクリーム半田を溶融固化させて、基板に部品を半田付けする。

リフロー後の基板は、リフロー後検査装置Ｍ７に搬入される。リフロー後検査装置Ｍ７は、リフロー後検査カメラ６を備えており、リフロー後検査カメラ６で基板に半田付けされた部品を撮像し、撮像結果を認識処理して半田付けされた部品の実装点からの位置ずれ量を検査する。検査結果（リフロー後検査結果）は、管理コンピュータ３、および部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に送信される。検査後の基板は、基板回収装置Ｍ８に回収される。このように、実装検査装置Ｍ５は、リフロー前の基板に実装された部品を検査する検査部である。また、リフロー後検査装置Ｍ７は、リフロー後の基板に実装された部品を検査する検査部である。

次に図２を参照して、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４の構成を説明する。部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、基板ＢのＹ方向の両側部を下方から支持する搬送コンベア１０を有する基板搬送機構１１を備えている。基板搬送機構１１は、搬送コンベア１０を駆動させて作業対象となる基板ＢをＸ方向に搬送する。基板搬送機構１１の中間地点には、基板Ｂを作業位置Ｗで保持する基板保持部１２が設けられている。基板保持部１２は、基板Ｂの下面を支える下受け部材１３や基板Ｂの両側部を固定するクランプ部材（図示省略）からなる基板クランプ機構１４（図４参照）を備えている。基板保持部１２は、基板搬送機構１１によって作業位置Ｗに搬送された基板Ｂを基板クランプ機構１４によって上下方向（Ｚ方向）および水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に固定して保持する。

基板搬送機構１１の上方には、実装ヘッド１５が配置されている。実装ヘッド１５は、下端で部品Ｐを真空吸引によって保持するノズル１６と、ノズル１６を上下方向に昇降させるノズル昇降機構１７を備えている。実装ヘッド１５は、実装ヘッド移動機構１８によって部品供給部（図示省略）と基板保持部１２によって作業位置Ｗに保持された基板Ｂの上方との間を往復移動する。そして、実装ヘッド１５は、部品供給部が供給する部品Ｐを保持したノズル１６を下降させて基板Ｂの実装点Ｋｎ（図３参照）に部品Ｐを搭載する。

このように、実装ヘッド１５と実装ヘッド移動機構１８は、部品Ｐを保持する実装ヘッド１５を有し、基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する部品実装部１９である。なお、実装ヘッド１５は、複数のノズル１６とノズル昇降機構１７を備える構成であってもよい。また、ノズル１６は、チャックにより部品Ｐを把持して保持する構成であってもよい。

図３において、基板Ｂの実装点Ｋｎの周囲には、ランドＥが形成されている。ランドＥは、部品Ｐの端子と接合される電極である。また、ランドＥの上には、半田印刷装置Ｍ２によってペースト状のクリーム半田Ｃが印刷されている。ノズル昇降機構１７は、ノズル１６が保持する部品Ｐの下面が所定の押込み量だけランドＥ上のクリーム半田Ｃの上面を押しつぶす高さまでノズル１６を下降させる（矢印ａ）。その後、ノズル１６による真空吸引を停止し、ノズル昇降機構１７がノズル１６を上昇させることで、部品Ｐが基板Ｂに実装（移載）される。

図２、図３において、実装ヘッド１５には、基板保持部１２によって作業位置Ｗに保持された基板Ｂの上面Ｂａに設けられた認識マーク（図示省略）を撮像するヘッドカメラ２０が装着されている。ヘッドカメラ２０は、実装ヘッド移動機構１８によって認識マークを撮像可能な位置に移動する。ヘッドカメラ２０が撮像した認識マークの位置に基づいて、実装点Ｋｎの位置が補正される。このように、ヘッドカメラ２０は、実装ヘッド１５と一体的に移動し、基板Ｂの上面Ｂａを撮像する撮像部である。

次に図４を参照して、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４の制御系の構成について説明する。部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、制御装置３０、基板搬送機構１１、基板保持部１２、部品実装部１９、ヘッドカメラ２０、タッチパネル２１を備えている。制御装置３０は、記憶部３１、実装制御部３２、撮像処理部３３、位置ずれ量取得部３４、学習データ作成部３５、学習部３６、位置ずれ量推定部３７を備えている。タッチパネル２１は、各種データの他、操作画面などを液晶パネルなどに表示する機能と、操作コマンドやデータを入力する機能を備えている。

記憶部３１は記憶装置であり、実装データ３８、撮像画像データ３９、位置ずれ量データ４０、学習データ４１、学習モデル４２、推定位置ずれ量データ４３などが記憶されている。実装データ３８には、基板Ｂに実装される部品Ｐの部品種やサイズ、基板Ｂにおける実装点Ｋｎの座標などの各種情報が、生産する実装基板の基板種ごとに記憶されている。

図４において、撮像処理部３３は、部品実装作業中に部品Ｐを保持したノズル１６が実装点Ｋｎの上方に水平方向（ＸＹ方向）に移動して位置合わせを行った後、ノズル１６を下降させる前に、ヘッドカメラ２０を制御して基板Ｂの上面Ｂａを撮像させる。すなわち、ヘッドカメラ２０（撮像部）は、ノズル１６が実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する際に、基板Ｂの上面Ｂａを撮像する。ヘッドカメラ２０による撮像時間は、実装ヘッド１５（ノズル１６）の移動時間と比較して短いため、ノズル１６が実装点Ｋｎの上方に移動した後のヘッドカメラ２０による基板Ｂの上面Ｂａの撮像による追加時間は非常に少ない。

図３は、部品Ｐ５を保持したノズル１６が実装点Ｋ５の上方で水平方向に位置合わせして停止した状態を示している。図５は、部品Ｐ５を基板Ｂに実装する直前の実装点Ｋ５付近の基板Ｂの上面Ｂａの状態を示している。撮像処理部３３は、ノズル１６が実装点Ｋ５の上方に停止した状態でヘッドカメラ２０を制御して、基板Ｂの上面Ｂａを撮像させる。この例では、ヘッドカメラ２０の撮像範囲には、基板Ｂに実装済みの部品Ｐ１～Ｐ３などが含まれている。撮像処理部３３は、撮像された基板Ｂの上面Ｂａの撮像画像と、基板Ｂを特定する情報、ノズル１６が停止した実装点Ｋｎを特定する情報、撮像日時などを関連付けて、撮像画像データ３９として記憶部３１に記憶させる。

図６（ａ）～（ｃ）は、部品Ｐ５を保持するノズル１６が実装点Ｋ５の上方に停止した状態において、ヘッドカメラ２０によって撮像された撮像画像２０ａの例を示している。実装点Ｋ５に対応する撮像画像２０ａに含まれる部品Ｐ１～Ｐ３などの水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置は、ノズル１６の実装点Ｋ５に対する水平方向の位置ずれ量、基板Ｂの歪みなどにより変動する。実装点Ｋ５に対応する撮像画像２０ａ中の部品Ｐ１～Ｐ３などの位置から、ノズル１６またはノズル１６が保持する部品Ｐ５と実装点Ｋ５の相対的な位置関係を推定することができる。

図４において、位置ずれ量取得部３４は、実装検査装置Ｍ５からリフロー前検査結果を、リフロー後検査装置Ｍ７からリフロー後検査結果をそれぞれ取得し、位置ずれ量データ４０として記憶部３１に記憶させる。リフロー前検査結果とリフロー後検査結果には、検査した基板Ｂを特定する情報、検査した部品Ｐの実装点Ｋｎを特定する情報、部品Ｐの実装点Ｋｎからの位置ずれ量（以下、「検査位置ずれ量」と称する。）を関連付けた情報が含まれている。このように、位置ずれ量取得部３４は、実装検査装置Ｍ５およびリフロー後検査装置Ｍ７（検査部）から、基板Ｂに実装された部品Ｐの実装点Ｋｎからの検査位置ずれ量を取得する。

図４において、学習データ作成部３５は、撮像画像データ３９に含まれるヘッドカメラ２０（撮像部）が撮像した基板Ｂの上面Ｂａの実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａと、位置ずれ量取得部３４が取得したその基板Ｂの実装点Ｋｎに実装された部品Ｐの検査位置ずれ量に基づき、学習データ４１を作成する。すなわち、学習データ４１は、実装点Ｋｎ毎に作成される。作成された学習データ４１は、記憶部３１に記憶される。学習部３６は、実装点Ｋｎの学習データ４１を教師データとして、後述する実装点Ｋｎの学習モデル４２を、機械学習等を用いた学習アルゴリズムにより生成する。

学習アルゴリズムとしては、ニューラルネットワーク（多層のニューラルネットワークを用いた深層学習を含む）、遺伝的プログラミング、決定木、ベイジアン・ネットワーク、サポート・ベクター・マシン（ＳＶＭ）等を使用し得る。生成された学習モデル４２は、記憶部３１に記憶される。

位置ずれ量推定部３７は、生成された実装点Ｋｎの学習モデル４２を用いて、ヘッドカメラ２０（撮像部）が撮像した基板Ｂの上面Ｂａの実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから当該基板Ｂに部品Ｐを実装する場合の推定位置ずれ量を推定（算出）する。すなわち、推定位置ずれ量は、ノズル１６の水平方向の位置を補正することなくノズル１６を下降させて基板Ｂに部品Ｐを実装した場合に、検査部において検出されると推定される位置ずれ量である。推定された推定位置ずれ量は、推定位置ずれ量データ４３として記憶部３１に記憶される。算出された推定位置ずれ量は、実装制御部３２による部品Ｐの実装動作におけるノズル１６の水平方向の位置補正に使用される。

ここで、図７を参照して、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４により推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定方法について説明する。まず、学習データ作成部３５は、記憶部３１に記憶されている撮像画像データ３９と位置ずれ量データ４０より、同一の基板Ｂにおける同一の実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａ（撮像された基板Ｂの上面Ｂａの画像）と、検査位置ずれ量（検査部が検査した基板Ｂに実装された部品Ｐの実装点Ｋｎからの位置ずれ量）に基づき、学習データ４１を作成する（ＳＴ１：学習データ作成工程）。

すなわち、学習データ作成部３５は、複数（例えば、５０枚）の基板Ｂについて、実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａ、実装点Ｋｎの検査位置ずれ量、および基板Ｂと実装点Ｋｎを特定する情報を関連付けた教師データを作成し、学習データ４１として記憶させる。図７の例では、基板Ｂ１の実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａと、実装点Ｋｎの検査位置ずれ量を関連付けた教師データが、実装点Ｋｎの学習データ４１として作成される。また、基板Ｂ２の実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａと、実装点Ｋｎの検査位置ずれ量を関連付けた教師データが、実装点Ｋｎの学習データ４１として作成される。

図７において、次いで学習部３６は、実装点Ｋｎの学習データ４１に基づき、実装点Ｋｎの学習モデル４２を生成する（ＳＴ２：学習工程）。作成された学習モデル４２は記憶部３１に記憶される。次いで位置ずれ量推定部３７は、生成された実装点Ｋｎの学習モデル４２を用いて、学習モデル４２の作成後に撮像された基板Ｂ９９の実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから当該基板Ｂ９９の実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する場合の推定位置ずれ量を推定（算出）する（ＳＴ３：位置ずれ量推定工程）。推定された推定位置ずれ量は、推定位置ずれ量データ４３として記憶部３１に記憶される。

すなわち、位置ずれ量推定部３７は、実装点Ｋｎの学習モデル４２を用いて、ノズル１６を基板Ｂ９９の実装点Ｋｎの上方に停止させて撮像した実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから基板Ｂ９９の実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する場合に生ずると推定される推定位置ずれ量を計算する。言い換えると、学習モデル４２は、ノズル１６を実装点Ｋｎの上方に停止させて撮像した実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから、実装点Ｋｎの推定位置ずれ量を推定（算出）する計算式や計算方法である。

図４において、実装制御部３２は、推定された推定位置ずれ量に基づき、部品実装部１９を制御して、推定位置ずれ量を補正するように部品Ｐを保持するノズル１６の水平方向の位置を補正し（位置ずれ補正）、基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装させる。これによって、部品Ｐの実装精度を向上させることができる。

上記説明したように、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、実装ヘッド１５を有し、基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する部品実装部１９と、実装ヘッド１５と一体的に移動し、実装ヘッド１５が基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する際に、基板Ｂの上面Ｂａを撮像する撮像部（ヘッドカメラ２０）と、部品実装部１９を制御する実装制御部３２と、基板Ｂに実装された部品Ｐの実装点Ｋｎからの検査位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得部３４と、を備えている。

さらに、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４は、撮像部が撮像した一の基板Ｂの撮像画像２０ａと、位置ずれ量取得部３４が取得した一の基板Ｂの検査位置ずれ量に基づき、学習データ４１を作成する学習データ作成部３５と、学習データ４１に基づき、学習モデル４２を生成する学習部３６と、生成された学習モデル４２を用いて、撮像部が撮像した基板Ｂの撮像画像２０ａから当該基板Ｂに部品Ｐを実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定部３７と、を備えている。そして、実装制御部３２は、推定された推定位置ずれ量に基づき、当該基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する。これによって、部品Ｐの実装効率を低下することなく部品Ｐの実装精度を向上させることができる。

なお、部品実装システム１は、管理コンピュータ３が位置ずれ量取得部３４、学習データ作成部３５、学習部３６と、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４から撮像画像データ３９を取得する画像データ取得部を備える構成であってもよい。この場合、管理コンピュータ３において、検査部である実装検査装置Ｍ５またはリフロー後検査装置Ｍ７から取得した検査結果と、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４から取得した撮像部（ヘッドカメラ２０）が撮像した撮像画像２０ａに基づき、学習モデル４２が生成される。生成された学習モデル４２は、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に送信される。

そして、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４において、位置ずれ量推定部３７が、ヘッドカメラ２０（撮像部）が撮像した撮像画像２０ａから受信された学習モデル４２を用いて推定位置ずれ量を推定し、実装制御部３２が推定位置ずれ量に基づき部品実装部１９を制御して、推定位置ずれ量を補正するように基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装させる。

次に図８のフローに沿って、部品実装装置Ｍ３，Ｍ４により基板Ｂに部品Ｐを実装する部品実装方法について説明する。まず、実装制御部３２は、基板搬送機構１１を制御して、基板Ｂを搬入する（ＳＴ１０：基板搬入工程）。次いで実装制御部３２は、基板保持部１２を制御して基板Ｂを作業位置Ｗで保持する（ＳＴ１１：基板保持工程）。

次いで実装制御部３２は、部品実装部１９を制御して実装ヘッド１５を水平方向に移動させて、部品Ｐを保持したノズル１６を実装点Ｋｎの上方に水平移動させる（ＳＴ１２：ノズル水平移動工程）。この時、ヘッドカメラ２０（撮像部）は実装ヘッド１５と一体に移動して、実装点Ｋｎに対応する位置に移動する。次いでヘッドカメラ２０は、基板Ｂの上面Ｂａの実装点Ｋｎに対応する位置を撮像する（ＳＴ１３：撮像工程）。すなわち、実装ヘッド１５と一体に移動するヘッドカメラ２０により、ノズル１６が基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する際に、基板Ｂの上面Ｂａが撮像される。撮像された実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａは、撮像画像データ３９として記憶部３１に記憶される。

図８において、次いで実装制御部３２は、部品実装部１９を制御して、ノズル１６を下降させて基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装させる（ＳＴ１４：ノズル下降工程）。以下、次の実装点Ｋｎへのノズル水平移動工程（ＳＴ１２）、撮像工程（ＳＴ１３）、ノズル下降工程（ＳＴ１４）が、繰り返し実行される。基板保持部１２に保持された基板Ｂに対する部品Ｐの実装が終了すると、実装制御部３２は基板搬送機構１１を制御して、基板Ｂを搬出させる（ＳＴ１５：基板搬出工程）。

部品実装装置Ｍ３，Ｍ４から搬出された基板Ｂは、実装検査装置Ｍ５（検査部）に搬入される。実装検査装置Ｍ５は、基板Ｂに実装された部品Ｐの実装点Ｋｎからの位置ずれ量を検出する（リフロー前位置ずれ量検出工程）。検査後の基板Ｂはリフロー装置Ｍ６に搬入され、リフロー後の基板Ｂはリフロー後検査装置Ｍ７（検査部）に搬入される。リフロー後検査装置Ｍ７は、基板Ｂに実装された部品Ｐの実装点Ｋｎからの位置ずれ量を検出する（リフロー後位置ずれ量検出工程）。検査後の基板Ｂは、基板回収装置Ｍ８に回収される。

図８において、撮像工程（ＳＴ１３）において実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａが撮像された基板Ｂの枚数が所定数より少ない場合（ＳＴ１６においてＮｏ）、図８中の左側に示す基板搬入工程（ＳＴ１０）に戻って、次の基板Ｂに対する部品実装作業が実行される。所定の枚数の基板Ｂで撮像画像２０ａが撮像されると（ＳＴ１６においてＹｅｓ）、位置ずれ量取得部３４は、実装検査装置Ｍ５またはリフロー後検査装置Ｍ７から位置ずれ量を取得して、位置ずれ量データ４０として記憶部３１に記憶させる（ＳＴ１７：位置ずれ量取得工程）。

次いで学習データ作成工程（ＳＴ１）が実行されて、撮像された一の基板Ｂの上面Ｂａの撮像画像２０ａと、一の基板Ｂに実装された部品Ｐの位置ずれ量に基づき、学習データ４１が作成される。次いで学習工程（ＳＴ２）が実行されて、学習データ４１に基づき、学習モデル４２が生成される。次いで図８中の右側に示す基板搬入工程（ＳＴ１０）に進んで、次の作業対象の基板Ｂが搬入される。次いで基板保持工程（ＳＴ１１）、ノズル水平移動工程（ＳＴ１２）、撮像工程（ＳＴ１３）が実行される。これにより、部品Ｐを保持するノズル１６が実装点Ｋｎの上方に移動し、基板保持部１２に保持されている基板Ｂの実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａが取得される。

図８において、次いで位置ずれ量推定工程（ＳＴ３）が実行される。すなわち、生成された学習モデル４２を用いて、撮像された基板Ｂの上面Ｂａの実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから当該基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する場合の推定位置ずれ量が推定される。次いで実装制御部３２は、推定された推定位置ずれ量の基づき部品実装部１９を制御して、部品Ｐを保持するノズル１６の水平方向の位置ずれを補正する（ＳＴ１８：位置ずれ補正工程）。次いでノズル下降工程（ＳＴ１４）が実行されて、ノズル１６が保持する部品Ｐが基板Ｂの実装点Ｋｎに実装される。

すなわち、位置ずれ補正工程（ＳＴ１８）とノズル下降工程（ＳＴ１４）は、推定された推定位置ずれ量に基づき、基板Ｂの実装点Ｋｎに部品Ｐを実装する部品実装工程である。このように、部品Ｐを実装点Ｋｎに実装する前に撮像した実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａに基づいて、位置ずれ量を推定して補正することで、部品Ｐの実装効率を低下することなく部品Ｐの実装精度を向上させることができる。

図８において、以下、次の実装点Ｋｎへのノズル水平移動工程（ＳＴ１２）、撮像工程（ＳＴ１３）、位置ずれ量推定工程（ＳＴ３）、位置ずれ補正工程（ＳＴ１８）、ノズル下降工程（ＳＴ１４）が、繰り返し実行される。基板保持部１２に保持された基板Ｂに対する部品Ｐの実装が終了すると、基板搬出工程（ＳＴ１５）が実行される。そして、所定枚数の実装基板の生産が終了するまで（ＳＴ１９においてＮｏ）、図８中の右側に示す基板搬入工程（ＳＴ１０）に戻って、次の基板Ｂに対する部品実装作業が実行される。

なお上記では、位置ずれ補正工程（ＳＴ１８）においてノズル１６の水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置ずれを補正する例で説明したが、補正される位置ずれは水平方向に限定されることはなく、θ方向（Ｚ方向の軸を回転軸とする回転の方向）もしくはＺ方向も補正するようにしてもよい。すなわち、検査部（実装検査装置Ｍ５、リフロー後検査装置Ｍ７）においてθ方向（Ｚ方向）の位置ずれ量も検出し、位置ずれ量推定部３７が学習モデル４２を用いて、実装点Ｋｎに対応する撮像画像２０ａから実装点Ｋｎにおけるθ方向（Ｚ方向）の推定位置ずれ量も推定する。そして、位置ずれ補正工程（ＳＴ１８）において、部品Ｐを保持するノズル１６のθ方向（Ｚ方向）の位置ずれを補正してもよい。

本発明の部品実装システムおよび部品実装方法ならびに部品実装装置は、部品の実装効率を低下することなく部品の実装精度を向上させることができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１部品実装システム
１５実装ヘッド
１９部品実装部
２０ヘッドカメラ（撮像部）
２０ａ撮像画像
Ｂ基板
Ｂａ上面
Ｋ５，Ｋｎ実装点
Ｍ３，Ｍ４部品実装装置
Ｍ５実装検査装置（検査部）
Ｍ７リフロー後検査装置（検査部）
Ｐ１～Ｐ５，Ｐ部品

Claims

基板に部品を実装する部品実装システムであって、
部品を保持する実装ヘッドを有し、基板の実装点に前記部品を実装する部品実装部と、
前記実装ヘッドと一体的に移動し、前記実装ヘッドが前記基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像部と、
前記部品実装部を制御する実装制御部と、
前記基板に実装された前記部品の実装点からの位置ずれ量を検査する検査部と、
前記撮像部が撮像した一の基板の上面の画像と、前記検査部が検査した前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成部と、
前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習部と、
生成された前記学習モデルを用いて、前記撮像部が撮像した基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定部と、を備え、
前記実装制御部は、推定された前記推定位置ずれ量に基づき前記部品実装部を制御して、当該基板の実装点に部品を実装させる、部品実装システム。
前記検査部は、リフロー前の前記基板に実装された前記部品を検査する、請求項１に記載の部品実装システム。
前記検査部は、リフロー後の前記基板に実装された前記部品を検査する、請求項１に記載の部品実装システム。
基板に部品を実装する部品実装方法であって、
実装ヘッドと一体的に移動する撮像部により、前記実装ヘッドが基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像工程と、
前記基板に実装された前記部品の前記実装点からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出工程と、
撮像された一の基板の上面の画像と、前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成工程と、
前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習工程と、
生成された前記学習モデルを用いて、撮像された基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定工程と、
推定された前記推定位置ずれ量に基づき、当該基板の実装点に部品を実装する部品実装工程と、を含む、部品実装方法。
基板に部品を実装する部品実装装置であって、
部品を保持する実装ヘッドを有し、基板の実装点に前記部品を実装する部品実装部と、
前記実装ヘッドと一体的に移動し、前記実装ヘッドが前記基板の実装点に部品を実装する際に、前記基板の上面を撮像する撮像部と、
前記部品実装部を制御する実装制御部と、
前記基板に実装された前記部品の実装点からの位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得部と、
前記撮像部が撮像した一の基板の上面の画像と、前記位置ずれ量取得部が取得した前記一の基板に実装された前記部品の前記位置ずれ量に基づき、学習データを作成する学習データ作成部と、
前記学習データに基づき、学習モデルを生成する学習部と、
生成された前記学習モデルを用いて、前記撮像部が撮像した基板の上面の画像から当該基板に部品を実装する場合の推定位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定部と、を備え、
前記実装制御部は、推定された前記推定位置ずれ量に基づき前記部品実装部を制御して、当該基板の実装点に部品を実装させる、部品実装装置。