JPH09160622A - 電子部品組立方法および組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品組立装置において電子部品を任意の
形状の任意の方向に位置決めされた基板に高精度に実装
する装置を得る。 【解決手段】 電子部品１、テレビカメラ３を基板２の
位置へ移動するためのロボット８、基板２の画像を発生
させるための照明装置１０、テレビカメラ３からの画像
を処理するための画像処理装置５、装置全体を制御する
ための制御装置６、基板を固定するための固定治具４で
装置を構成し、検出した基板の位置および角度ずれを基
に基板上の電子部品挿入位置および姿勢の変化を算出
し、この算出結果を用いて電子部品を基板に挿入するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品の組立
方法および組立装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２６は、例えば従来の電子部品の組付
装置を示す構成図である。図２６において１は基板に挿
入するための電子部品、２は電子部品を挿入するための
基板、４は基板２を固定するための固定治具、７は電子
部品１を把持するハンド、１００〜１０２は図２６に示
すＸＹＺ軸方向にハンド７で把持された電子部品１を移
動するためのＸＹＺ軸ステージ、１０３はハンド７で把
持された電子部品１をθ軸方向に回転するためのθ軸ス
テージ、１０４はＸＹＺ軸＋θ軸ステージ１００〜１０
３を制御するためのステージコントローラ、６は電子部
品組付装置を制御する制御装置、１０５は電子部品の実
装位置を入力するための入力装置である。

【０００３】従来の電子部品組付装置は上記のように構
成され、以下のようにして電子部品１の組立を行う。ま
す、ＩＣ、コンデンサーなどの電子部品１をハンド７で
把持し、ＸＹ軸ステージ１００〜１０１で電子部品１を
挿入する位置の真上へ電子部品１を把持したハンド７を
移動した後、θ軸ステージ１０３を挿入位置に合わせて
旋回し、その後Ｚ軸ステージ１０２を降下させ、基板２
の指定された挿入位置に挿入し、基板２に電子部品１を
組み付ける。

【０００４】このような電子部品組付装置の電子部品挿
入位置データは、例えば基板のＣＡＤデータより生成し
たり、必要に応じて作業者が入力装置１０５を用いて位
置決めのための数値データを入力したりしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子部品組立装置では、決まった形状の基板のみが送られ
てくる場合は、高精度な位置決めが可能であるが、異な
る形状のものが多種類送られてくる場合には、安定して
精度良く位置決めするのがむずかしく、それぞれの基板
形状に応じた位置決め治具を製作すると治具コストが高
くなるばかりでなく、段取り替えにも時間が掛かってく
るという問題があった。

【０００６】また、挿入データの生成に関しても、決ま
った形状の基板の場合は、基板の外形や挿入用の基準孔
から電子部品の挿入位置までのデータ生成は、ＣＡＤデ
ータなどを用いて比較的簡単に生成できるが、異形の基
板の場合は、精度の良い位置決めがむずかしいために基
板の基準位置をＣＡＤデータなどから設定するのがむず
かしく、電子部品の挿入位置に関しても同様のことがい
える。

【０００７】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、電子部品を基板に組立するの
に、基板が任意の形状で任意の角度にある場合にも高精
度に電子部品を基板に組み立てる組立装置および組立方
法を提供することを目的としている。

【０００８】また、基板が任意の形状で任意の角度にあ
る場合にも電子部品の挿入位置データを教示する教示装
置および教示方法を提供することも目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明の電子部品組
立装置は、電子部品を基板上の組み付け位置に位置決め
して組み付けする装置において、前記基板の像を発生さ
せる像発生手段と、この像発生手段が作り出す像を撮像
する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像から前記
基板に関するデータを計測する計測手段とを有し、この
計測手段の計測した前記基板に関するデータを用いて前
記基板の状態データを求め、この状態データと前記基板
に関するデータを用いて前記基板に電子部品を組み付け
るようにしたものである。

【００１０】第２の発明の電子部品組立装置は、第１の
発明の電子部品組立装置において、基板への電子部品の
位置決めまたは組み付けの少なくとも何れかにロボット
を用いるようにしたものである。

【００１１】第３の発明の電子部品組立装置は、第１ま
たは第２の発明の電子部品組立装置において、計測手段
が基板上の異なる２点の位置データを検出する検出手段
を有するようにしたものである。

【００１２】第４の発明の電子部品組立装置は、第１な
いし第３のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、基板の状態データが基板の代表点の座標と傾き角度
であるようにしたものである。

【００１３】第５の発明の電子部品組立装置は、第１な
いし第４のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、計測手段が基板上の代表点の位置データと角度デー
タを検出する検出手段を有するようにしたものである。

【００１４】第６の発明の電子部品組立装置は、第２な
いし第５のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、撮像手段をロボットハンドのハンド座標系に固定す
るようにしたものである。

【００１５】第７の発明の電子部品組立装置は、第６の
発明の電子部品組立装置において、ロボットのベース座
標系に固定された撮像手段を有するようにしたものであ
る。

【００１６】第８の発明の電子部品組立方法は、電子部
品を基板上の組み付け位置に位置決めして組み付けする
方法において、基板の像を発生してその特徴点のデータ
を検出し、このデータを用いて基板の状態データを求
め、この状態データと前記基板に関するデータを用いて
前記基板にロボットを用いて電子部品を挿入するように
したものである。

【００１７】第９の発明の電子部品組立方法は、第８の
発明の電子部品組立方法において、基板の状態データを
求めた後、前記基板の基準状態データと前記基板の像か
ら求められた状態データとの差から電子部品の状態デー
タの補正量を求め、この補正量と前記電子部品の基準状
態データから前記電子部品の第１の挿入状態データを求
めるようにしたものである。

【００１８】第１０の発明の電子部品組立方法は、第９
の発明の電子部品組立方法において、第１の挿入状態デ
ータを求めロボットハンドにて電子部品を把持し挿入点
近く迄搬送した後、前記電子部品の実際の挿入穴を前記
ロボットハンドのハンド座標系に固定した撮像手段で撮
像し、この像の状態データを用いて前記電子部品の第１
の挿入状態データを補正し、第２の挿入状態データを求
めるようにしたものである。

【００１９】第１１の発明の電子部品組立装置は、第３
の発明の電子部品組立装置において、基板上の異なる２
点の位置データを検出する検出手段が、前記基板の異な
る２点を識別する機能を有するようにしたものである。

【００２０】第１２の発明の電子部品組立装置は、第３
または第５の発明の電子部品組立装置において、検出手
段が基板の回転変位を検出する基準枠回転機能を有する
ようにしたものである。

【００２１】第１３の発明の電子部品組立装置は、第１
ないし７、または第１０ないし１２のいずれかの発明の
電子部品組立装置において、光を透過しかつ電子部品の
挿入抵抗を有しない基板を載せる治具台を備えるように
したものである。

【００２２】第１４の電子部品組立方法は、電子部品を
基板上の組み付け位置に位置決めして組み付けする方法
において、基板の像を発生してその特徴点のデータを検
出しし、このデータを用いて基板の状態データを求め、
さらに前記基板上の電子部品挿入状態データを検出し、
この挿入状態データと前記基板の状態データとを用いて
前記基板に関する電子部品挿入状態データを教示するよ
うにしたものである。

【００２３】第１５の電子部品組立方法は、第１４の電
子部品組立方法において、基板上の電子部品挿入状態デ
ータ検出に、前記電子部品に関する画像パターンを用い
るようにしたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。図１において、電子部品１、基板２、
固定治具４、制御装置６、ハンド７は従来技術と同様の
ものを用いている。１０は基板の画像を発生させるため
の照明装置、１１は照明装置１０を制御する照明コント
ローラ、３はロボット８の先端に取付けられたハンド７
との相対位置が変化することなく移動できるようにロボ
ット８に取付けられ照明装置１０により基板２に照射さ
れた画像を撮像するテレビカメラ、５はテレビカメラ３
からの画像を処理するための画像処理装置、８は先端ア
ーム部にテレビカメラ３を備え電子部品１を基板２の位
置へ移動するためのロボット、９はロボット８を制御す
るためのロボットコントローラである。このような構成
の装置により電子部品を基板に組み立てる。図２は、こ
の電子部品組立方法を示すフローチャートである。

【００２５】次にこの実施の形態の作用について説明す
る。まず、基板２を固定治具４で位置決する。テレビカ
メラ３を電子部品１を挿入する基板２の位置ズレ量を計
測するための画像を取り込む位置までロボット８により
移動する。照明装置１０を基板２に対して照射し、テレ
ビカメラ３で基板２の画像を撮像する。この撮像した画
像の一例を図３に示す。図３において、１５は基板画
像、１６は基板画像１５における電子部品挿入孔の画
像、１７は基板２の位置ズレ量を計測するために用いる
基板２に穴をあけた合わせマークである。図３の基板画
像１５の位置ズレ量の計測方法を図４、５を用いて示
す。図４において、１８は基板画像１５の位置ズレ量を
計測するのに用いる基準テンプレートマッチング（以後
ＴＭと略す）データである。図５において、１９は基板
画像１５において基準ＴＭデータ１８のＴＭ認識結果で
ある。

【００２６】図４で示した基準ＴＭデータ１８−１を図
３の基板画像１５内の画像データと画像処理装置５のＴ
Ｍの演算処理により順々に画像データを重ねていき、基
準ＴＭデータ１８が基板画像１５内で一番合致したとこ
ろの位置データ（Ｘ１、Ｙ１）を求める。同様に基準Ｔ
Ｍデータ１８−２も基板画像１５内の画像データと画像
処理装置５によりＴＭの演算処理を行い位置データ（Ｘ
２、Ｙ２）を求める。上記から求めた位置データより基
板２の位置ズレ量（Δｘ、Δｙ、Δθ）を以下のように
求める。基板の位置データＰp は Ｐｐ＝ (Ｘｐ，Ｙｐ) ＝（（Ｘ１＋Ｘ２）／２，（Ｙ１＋Ｙ２）／２） 基板の角度データθｐは θp ＝ｔａｎ（（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）） 基準基板のデータはＰｔ＝（Ｘｔ，Ｙｔ）、θｔとす
る。位置補正量ΔＰ、角度補正量Δθは ΔＰ＝Ｐｐ−Ｐｔ＝（ΔＸ，ΔＹ） ＝（Ｘｐ−Ｘｔ，Ｙｐ−Ｙｔ） Δθ＝θｐ−θｔ 次にこの位置ズレ量を用いて各々の電子部品１を挿入す
る位置データを上記で求めた位置ズレ量（Δｘ，Δｙ，
Δθ）だけ電子部品１を挿入する位置をずらす。

【００２７】次にロボット８を電子部品１取り出し位置
へ移動し、電子部品１をハンド７で把持し、電子部品１
を基板２に挿入する位置へ位置ズレ量（Δｘ，Δｙ，Δ
θ）補正した分を含めて移動する。この上で更に基板２
の電子部品挿入孔１６と電子部品１を精度良く位置補正
するために下記の処理を行う。照明装置１０を基板２に
対して照射し、テレビカメラ３で基板２の電子部品挿入
孔画像を撮像する。このときの画像を図６に、またＴＭ
データを図７に示す。図６において、２０はこの撮像し
た電子部品挿入孔画像、２１は画像処理装置５によりＴ
Ｍの演算処理を行うサーチ領域である。図７において、
２２は電子部品挿入孔１６の位置ズレ量を計測するのに
用いる電子部品挿入孔用基準ＴＭデータである。電子部
品挿入孔用基準ＴＭデータ２２を用いて画像処理装置５
によりサーチ領域２１内をＴＭの演算処理し、ＴＭデー
タが一番合致する位置データ（ＸＩＣ１，ＹＩＣ１）を
求める。ＴＭデータ２２を挿入穴に合わせた状態を図８
に示す。

【００２８】上記から求めた位置データより電子部品挿
入孔１６の位置ズレ量（ΔＸＩＣ，ΔＹＩＣ）を以下の
ように求める。 電子部品挿入孔の位置データ ＰＩＣ＝（ＸＩＣ１，Ｙ
ＩＣ１） 基準電子部品挿入孔の位置のデータ ＰＩＣｔ＝（ＸＩ
Ｃｔ，ＹＩＣｔ）とする。 ΔＰ＝ＰＩＣ−ＰＩＣｔ＝（ΔＸＩＣ，ＹＩＣ） ここでＰＩＣｔ＝（ＸＩＣｔ，ＹＩＣｔ）は、基板上の
挿入穴位置データを上記のΔＰ＝Ｐｐ−Ｐｔ、Δθ＝θ
ｐ−θｔを用いて補正して求めたデータである。この処
理により電子部品挿入孔１６とロボットの位置ズレ量
（ΔＸＩＣ，ＹＩＣ）だけロボット８が電子部品１を挿
入する位置をずらした上で基板２に電子部品１を挿入す
る。同様の処理により、基板２に挿入する電子部品１が
なくなるまで挿入動作を行う。なお、基板２の合わせマ
ーク１７と電子部品挿入孔１６の位置ズレ量が少ない場
合は、電子部品挿入孔の位置ズレ量を計測することな
く、基板２の合わせマーク１７の位置ズレ量の補正のみ
で電子部品１を基板２に挿入することも可能である。

【００２９】実施の形態２．上記実施の形態１では、各
点の位置を計測するのに基準ＴＭデータが図４に示すよ
うに１種類であったが、本実施の形態では、図９に示す
ように各点の位置を計測するのに、基準ＴＭデータ２４
に対し、任意の角度分基準ＴＭデータを回転させたもの
を用意する。この任意角度回転したＴＭデータを付加す
ることにより、実施の形態１の個々のＴＭデータ（図５
の１８−１，１８−２等）がわずかな角度の傾きにしか
対応出来ないのに対し、本実施の形態のものは基板の任
意角度の傾きにまで対応出来る。図９において、２５は
基準ＴＭデータ２４に対し時計方向に９０度回転したＴ
Ｍデータ、２６は基準ＴＭデータ２４に対し時計方向に
１８０度回転したＴＭデータ、２７は基準ＴＭデータ２
４に対し反時計方向に９０度回転したＴＭデータであ
る。

【００３０】これらのＴＭデータ２４〜２７を上記実施
の形態１と同様に画像処理装置５によりＴＭの演算処理
を行い順々に画像データを重ねていき、ＴＭデータ２４
〜２７が基板画像１５内で一番合致したところの位置デ
ータと一致度を求める。この一致度の一番大きい角度の
ＴＭデータを用いることで、Ｘ、Ｙの位置と共に角度も
求めることができる。これにより基板２のＸ、Ｙの位置
ズレ量に回転方向θの位置ズレも求めることができる。
なお、基板２の傾きが小さい場合は、各ＴＭデータ１種
類で行なえることはいうまでもない。

【００３１】実施の形態３．上記実施の形態１では基準
ＴＭデータが１８０°回転した場合同じＴＭデータにな
るものを用いたが、本実施の形態では、図１０に示すよ
うに１８０°回転した位置で異なるＴＭデータを用いる
ことで、基板が１８０°近くひっくり返って位置決めさ
れても基板の位置ズレ量を求めることができる。

【００３２】実施の形態４．上記実施の形態１から３で
は、基板２の二箇所の部分でそれぞれの基準ＴＭデータ
を用いて基板２の位置ズレ量を計測していたが、本実施
の形態では、図１１に示すように基板２に回転方向に指
向性のある合わせマーク６２を刻印しておき、この基板
の刻印６２の位置、角度のズレを求めるためＴＭデータ
３２を用いる。基準ＴＭデータ３２は、基板２の回転方
向の計測も行うために、実施の形態２と同様に任意の角
度分基準ＴＭデータを回転させたものを用意する。基準
ＴＭデータ３２を基板２において上記実施の形態と同様
に画像処理装置５によりＴＭの演算処理を行い基板の位
置及び角度（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を求める。このときの
演算処理した認識結果３３を図１１に示す。上記から求
めた位置データより基板２の位置及び角度のズレ量（Δ
ｘ，Δｙ，Δθ）を以下のように求める。基準基板のデ
ータＰｔ＝（Ｘｔ，Ｙｔ）、θｔとすると、位置ずれ量
ΔＰ、角度ずれ量Δθは ΔＰ＝Ｐｐ−Ｐｔ＝（ΔＸ，ΔＹ） ＝（Ｘｐ−Ｘｔ，Ｙｐ−Ｙｔ） Δθ＝θｐ−θｔ

【００３３】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、基板２の位置補正に基板２の部分的パターンを用い
ていたが、本実施の形態では、図１２に示すように基板
全体を基準ＴＭデータ３４として用いる。基準ＴＭデー
タ３４は、基板２の回転方向の計測も行うために、実施
の形態２と同様に任意の角度分基準ＴＭデータを回転さ
せたものを用意する。図１２において、３５は基準ＴＭ
データ３４を用いた認識結果である。実施の形態４と同
様に基準ＴＭデータ３４を画像処理装置によりＴＭの演
算処理を行い基板の位置（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を求め、
基板２の位置ズレ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を計算する。

【００３４】実施の形態６．図１３はこの発明の別の実
施の形態を示す構成図である。図１３において、２、４
〜６、１０、１２は前述した実施の形態と同じである。
本実施の形態では、基板全体を撮像するテレビカメラ３
６を備え、ロボット８に取付けたテレビカメラ３は、テ
レビカメラ３６より高倍率に設定している。また、３７
はテレビカメラ３６を固定治具４との相対位置を変える
ことなく固定するカメラ固定台である。図１７にこの実
施の形態における作業のフローチャートを示す。

【００３５】前記のような構成により、テレビカメラ３
６で実施の形態１と同様の方法で基板２の位置ズレ量
（Δｘ，Δｙ，Δθ）を求める。ロボット８は基板２の
位置ズレ量の計測をテレビカメラ３６で行っている間
に、電子部品１を把持し、位置ズレ量（Δｘ，Δｙ，Δ
θ）を補正した位置へロボット８が移動する。次に、ロ
ボット８に取付けられたテレビカメラ３で基板２を撮像
する。図１４に、基板２の撮像画像である電子部品挿入
孔画像３８を示す。また、３９は画像処理装置５により
ＴＭの演算処理を行うサーチ領域である。図１５は、こ
の電子部品挿入孔画像の位置を計測するのに用いる電子
部品挿入孔用基準ＴＭデータである。実施の形態１と同
様に、画像処理装置５によりＴＭの演算処理を行い基板
２の電子部品挿入孔の位置（ＸＩＣ１，ＹＩＣ１）を計
測する。図１６に、このＴＭ認識結果４１を示す。そし
て、実施の形態１と同様に電子部品の挿入孔１６とロボ
ットの位置ズレ量（ΔＸＩＣ，ΔＹＩＣ）を求め、位置
ズレ量分挿入位置を補正した上で電子部品１を基板２へ
挿入する。

【００３６】この構成により基板の位置を求めている間
に電子部品１をロボット８で取りにいけるので、電子部
品１の挿入時間を短縮できるばかりでなく、倍率を変え
た２台のテレビカメラにより基板２の位置ズレが大きく
ても、低倍率のテレビカメラ３６でおおよその位置ズレ
を求め、その後で高倍率のテレビカメラ３で位置ズレを
求めることで広い範囲で高精度な位置ズレ補正が可能と
なる。なお、基板２に電子部品１を組み立てる時間に余
裕があれば、ロボット８に倍率の違うテレビカメラ３を
二台持たせても同様の処理が可能であるのはいうまでも
ない。

【００３７】実施の形態７．本実施の形態は、全体の装
置構成は図１３と同じである。図１３において、１２は
基板２の電子部品１の実装位置データを教示するための
教示装置１２である。前記のような構成により基板２に
電子部品１の実装位置データを教示する方法を示す。図
１８は、本実施の形態における動作のフローチャートで
ある。

【００３８】まず、教示装置１２にテレビカメラ３６で
撮像した基板２の画像を教示装置１２に表示する。図１
９に基板画像１５を示す。また、５１は基板の基準位置
の教示に用いる教示マークである。基板の基準位置を決
めるために用いる基準位置を教示するために教示マーク
を５１を教示装置１２上を移動させ、教示したい基準位
置の近くに移動する。この教示マーク５１より広いエリ
アを基準位置を求めるためサーチ領域とする。図２０に
教示マーク５１を移動させた状態とこのときのサーチ領
域５２を示す。次にサーチ領域５２内で実施例１と同様
に画像処理装置５のＴＭの演算処理により順々に画像デ
ータを重ねていき、基準ＴＭデータ５４が基板画像５０
内で一番合致したところの位置データ（Ｘ１，Ｙ１）、
（Ｘ２，Ｙ２）を求める。図２１に、基準ＴＭデータ５
３と認識結果５４を示す。上記から求めた位置データよ
り基板２の基準位置データ（Ｘｔ，Ｙｔ，θｔ）を以下
のように求める。基板の基準位置データＰｔは Ｐｔ＝（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（（Ｘ１＋Ｘ２）／２，（Ｙ１
＋Ｙ２）／２） また、基板の基準角度データθｔ θｔ＝ｔａｎ（（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）） 次に電子部品１を基板２へ実装する位置の教示方法を図
２２から図２４を用いて示す。図２２において、１６は
電子部品１を挿入する孔画像である電子部品挿入孔画
像、５６は電子部品１の挿入位置を教示するのに用いる
教示マークである。また、図２３において、５７は電子
部品１の挿入位置のＴＭ認識に用いるサーチ領域５７で
ある。また、図２４において、５８は電子部品１の挿入
位置を計測するのに用いる基準ＴＭデータ、５９はこの
基準ＴＭデータ５８を用いてＴＭの演算処理を行ったＴ
Ｍ認識結果である。

【００３９】各々の電子部品１を基板２に挿入する位置
を決めるために、教示マーク５６を教示装置１２上を移
動させ、挿入したい電子部品１の位置の近くに移動す
る。この教示マーク５６より広いエリアを電子部品挿入
位置を求めるためサーチ領域とする。図２３に教示マー
ク５６を移動させた状態とこのときのサーチ領域５７を
示す。次にサーチ領域５７内で実施例１と同様に画像処
理装置５のＴＭの演算処理により順々に画像データを重
ねていき、基準ＴＭデータ５８が電子部品挿入孔画像５
５内で一番合致したところの位置データ（ＸＩＣ１，Ｙ
ＩＣ１）を求める。図２４に、基準ＴＭデータ５３と認
識結果５４を示す。上記から求めた位置データ（ＸＩＣ
１，ＹＩＣ１）と基板２の基準位置データ（Ｘｔ，Ｙ
ｔ）から電子部品挿入基準位置データ（ＸＩＣｔ，ＹＩ
Ｃｔ）を生成する。 電子部品挿入基準位置データ ＰＩＣｔ＝（ＸＩＣｔ，ＹＩＣｔ）＝（Ｘｔ−ＸＩＣ
１，Ｙｔ−ＹＩＣ１） この操作を挿入する電子部品１の数だけ行う。

【００４０】本実施の形態では、図１３の構成において
テレビカメラ３６を用いて説明を行ったが、より高精度
に教示データを生成するために、図１の構成のロボット
８にテレビカメラ３６より高倍率のテレビカメラ３を取
付け、上記実施の形態で教示した位置にロボット８を用
いてテレビカメラ３を移動し、電子部品１の教示を同様
の方法で行うことでより高精度に教示が行えるのはいう
までもない。また、本実施の形態では図１３の構成を用
いて説明を行ったが、図１の構成を用いロボット８に基
板２が全体撮像できるテレビカメラ３を撮像する位置に
移動し、基板２の基準位置、電子部品１の基板２への実
装位置の教示を行うことで同様の教示方法が行えるのは
いうまでもない。さらに本実施の形態では、図２２の教
示マーク５６の角度方向が一方向のみの教示マーク移動
の実施の形態を示したが、電子部品挿入孔画像５５の傾
きに合わせて教示マーク５６も傾けて教示することで、
電子部品１の位置データ（ＸＩＣ１，ＹＩＣ１）に傾き
θｔも含めた教示ができるのはいうまでもない。

【００４１】実施の形態８．本実施の形態においても、
実施の形態７と同様に図１３の構成を用いる。本実施の
形態では、基板の基準位置を求めるのに図１１に示すよ
うに回転方向に指向性のある合わせマークの付いた基板
２を用いる。教示方法は実施の形態７と同様に行うが、
本実施の形態は指向性のある合わせマークを一箇所教示
する。教示後、実施の形態７と同様に基準ＴＭデータを
用いて、サーチ領域で基板の位置データ（Ｘｐ，Ｙｐ，
θｐ）を求める。基板の基準位置データは以下のように
なる。 基板の基準位置データ Ｐｔ＝（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（Ｘｐ，Ｙｐ） 基板の基準角度データ θｔ＝ θｐ 電子部品１の挿入位置の教示に関しては、実施の形態７
と同じである。

【００４２】実施の形態９．本実施の形態においても、
実施の形態７と同様に図１３の構成を用いる。本実施の
形態では、基板の基準位置を求めるのに図１２に示すよ
うに基板２の全体画像を用いる。教示方法は実施の形態
７と同様に行うが、本実施の形態は基板の全体画像を一
箇所教示する。教示後、実施例７と同様に基準ＴＭデー
タを用いて、サーチ領域で基板の位置及び角度データ
（Ｘｐ，Ｙｐ，θｐ）を求める。基板の基準位置データ
Ｐｔおよび基準角度データθｔは以下のようになる。 Ｐｔ＝（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（Ｘｐ，Ｙｐ） θｔ＝ θp 電子部品１の挿入位置の教示に関しては、実施の形態７
と同じである。

【００４３】実施の形態１０．図２５は、挿入する基板
２の固定を簡略化し、異形の基板２に部品の挿入組立を
可能にするための構成を示す。光を透過可能な透過板６
１の上面に光を透過し電子部品１の挿入抵抗を有しない
層（たとえばスポンジ）６０を載せ、透明状の接着剤で
固定する。部品はスポンジ６０の上に置かれ特別の固定
はない。挿入する電子部品１はロボット８のハンド７で
把持され、テレビカメラ３で挿入位置を確認してロボッ
ト８が挿入組立する。挿入後基板２から飛び出たリード
は、自動的にスポンジ４６に差し込まれリードは曲がる
ことはない。光を透過し、電子部品の挿入抵抗を有しな
い物質としては、スポンジ状、ゼリー状、粘土状又は、
それらに類似する他のものでの可能であるのはいうまで
もない。

【００４４】なお、前述した実施の形態では、画像デー
タを処理するのにＴＭデータを用いていたが、ＴＭデー
タ以外の画像の特徴値データ（重心、慣性主軸など）を
用いても同様の処理ができるのはいうまでもない。ま
た、前述した実施例では、回転関節型ロボット８を移動
させて電子部品１の挿入を行っていたが、直動関節型ロ
ボットや直交３軸ステージを用いても同様のことが可能
である。電子部品１の挿入に回転を必要とする場合は、
直交３軸に回転（θ）軸を追加しても同様のことが可能
である。また、前述した実施例では、照明装置１０を基
板２に対してテレビカメラ３と対向する位置に配置した
が、テレビカメラ３と同じ向きに配置しても同様のこと
が可能である。また、ＴＭデータに濃淡画像を用いるこ
とでより安定して高精度に計測できるのはいうまでもな
い。

【００４５】

【発明の効果】第１の発明の電子部品組立装置は、電子
部品を基板上の組み付け位置に位置決めして組み付けす
る装置において、基板の像を発生させる像発生手段と、
この像発生手段が作り出す像を撮像する撮像手段と、こ
の撮像手段が撮像した画像から基板に関するデータを計
測する計測手段とを有し、この計測手段の計測した基板
に関するデータを用いて基板の状態データ（位置、姿勢
のズレおよび形状）を求め、この状態データと基板に関
するデータを用いて基板に電子部品を組み付けるように
したので、基板の位置、姿勢ばかりでなく基板形状迄も
認識することが可能となり、他種類の基板への電子部品
組み付け作業を自動化することが可能となる。

【００４６】第２の発明の電子部品組立装置は、第１の
発明の電子部品組立装置において、基板への電子部品の
位置決めまたは組み付けの少なくとも何れかにロボット
を用いるようにしたので、種々の電子部品の基板挿入位
置への位置決めや挿入動作の変更に対し、プログラムの
変更やティーティングの変更で対応でき、フレキシブル
な組立装置を可能とする。

【００４７】第３の発明の電子部品組立装置は、第１ま
たは第２の発明の電子部品組立装置において、計測手段
が基板上の異なる２点の位置データを検出する検出手段
を有するようにしたので、基板の位置ズレばかりでな
く、角度ズレも算出することが出来る。

【００４８】第４の発明の電子部品組立装置は、第１な
いし第３のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、基板の状態データが基板の代表点の座標と傾き角度
であるようにしたので、電子部品の挿入位置が正確に算
出でき、挿入作業の信頼性を向上する。

【００４９】第５の発明の電子部品組立装置は、第１な
いし第４のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、計測手段が基板上の代表点の位置データと角度デー
タを検出する検出手段を有するようにしたので、基板の
一点のみを検出することによって基板の位置ズレばかり
でなく、角度ズレも知ることが出来る。

【００５０】第６の発明の電子部品組立装置は、第２な
いし第５のいずれかの発明の電子部品組立装置におい
て、撮像手段をロボットハンドのハンド座標系に固定す
るようにしたので、ロボットのベース座標系から見たハ
ンド座標系を定義する座標変換式と、実際のロボットの
形状パラメータとの寸法の違いや、温度変化に起因する
熱膨張等によって生ずる誤差の影響を補正でき、電子部
品の挿入作業の信頼性を向上する。

【００５１】第７の発明の電子部品組立装置は、第６の
発明の電子部品組立装置において、ロボットのベース座
標系に固定された撮像手段を有するようにしたので、撮
像手段で基板の状態を検出中に、ロボットの動作をする
ことが可能となり、作業の高速化を容易にする。さらに
ロボットハンドに固定する撮像手段を小型化することが
出来、ロボットの移動速度を高速化しハンド搬送重量を
増大することを可能にする。

【００５２】第８の発明の電子部品組立方法は、電子部
品を基板上の組み付け位置に位置決めして組み付けする
方法において、基板の像を発生してその特徴点のデータ
を検出し、このデータを用いて基板の状態データを求
め、この状態データと基板上で定義される挿入穴位置を
用い、基板にロボットを用いて電子部品を挿入するよう
にしたので、複雑な形状をした基板であってもその状態
を正しく検出することが出来る。、電子部品の挿入作業
の信頼性を向上する。

【００５３】第９の発明の電子部品組立方法は、第８の
発明の電子部品組立方法において、基板の状態データを
求めた後、基板の基準状態データと基板の像から求めら
れた状態データとの差から電子部品の状態データの補正
量を求め、この補正量と電子部品の基準状態データから
電子部品の第１の挿入状態データ（位置、姿勢）を求め
るようにしたので、基板上の電子部品挿入位置と姿勢を
あらかじめ記憶させておけば、基板のずれ量から電子部
品挿入位置および姿勢を求めることが出来る。

【００５４】第１０の発明の電子部品組立方法は、第９
の発明の電子部品組立方法において、第１の挿入状態デ
ータを求めロボットハンドにて電子部品を把持し挿入点
近く迄搬送した後、電子部品の実際の挿入穴をロボット
ハンドのハンド座標系に固定した撮像手段で撮像し、こ
の像の状態データを用いて電子部品の第１の挿入状態デ
ータを補正し、第２の挿入状態データを求めるようにし
たので、基板上の電子部品挿入穴の位置にばらつきがあ
っても、電子部品を正しく挿入することを可能とする。

【００５５】第１１の発明の電子部品組立装置は、第３
の発明の電子部品組立装置において、基板上の異なる２
点の位置データを検出する検出手段が、基板の異なる２
点を識別する機能を有するようにしたので、基板が１８
０°近く回転していてもその状態を正しく識別すること
を可能とし、挿入作業を確実にし、不良の発生を防止す
ることが出来る。

【００５６】第１２の発明の電子部品組立装置は、第３
または第５の発明の電子部品組立装置において、検出手
段が基板の回転変位を検出する基準枠回転機能を有する
ようにしたので、基板が大きく回転した状態で位置決め
されたとしてもその状態を正しく認識することが出来、
電子部品の挿入作業を確実にするだけでなく、装置の稼
働率を向上するという効果がある。

【００５７】第１３の発明の電子部品組立装置は、第１
ないし７、または第１０ないし１２のいずれかの発明の
電子部品組立装置において、光を透過しかつ電子部品の
挿入抵抗を有しない基板を載せる治具台を備えるように
したので、種々の基板と電子部品挿入穴位置に対応出来
る汎用性の高い安価な位置決め治具を作成することが出
来るという効果がある。

【００５８】第１４の電子部品組立方法は、電子部品を
基板上の組み付け位置に位置決めして組み付けする方法
において、基板の像を発生してその特徴点のデータを検
出しし、このデータを用いて基板の状態データを求め、
さらに前記基板上の電子部品挿入状態データを検出し、
この挿入状態データと前記基板の状態データとを用いて
前記基板に関する電子部品挿入状態データを教示するよ
うにしたので、基板上の挿入位置に関するデータが予め
分かっていなくても、装置上に最初の基板が位置決めさ
れた時点で自動的にデータを読み取ることが出来、対象
部品のデータインプットから組み立てまで一貫して自動
化することを容易にするという効果がある。

【００５９】第１５の電子部品組立方法は、第１４の電
子部品組立方法において、基板上の電子部品挿入状態デ
ータ検出に、前記電子部品に関する画像パターンを用い
るようにしたので、基板上の電子部品挿入位置の自動検
出を容易にするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による基板組立装置の実施の形態１を
示す模式図である。

【図２】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
フローチャートである。

【図３】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
基板画像を示す図である。

【図４】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
基準ＴＭデータを示す図である。

【図５】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
ＴＭ認識結果を示す図である。

【図６】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
電子部品挿入孔画像を示す図である。

【図７】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
電子部品挿入孔用基準ＴＭデータを示す図である。

【図８】この発明による基板組立装置の実施の形態１の
ＴＭ認識結果を示す図である。

【図９】この発明による基板組立装置の実施の形態２の
任意の角度分のＴＭデータを示す図である。

【図１０】この発明による基板組立装置の実施の形態３
の基準ＴＭデータを示す図である。

【図１１】この発明による基板組立装置の実施の形態４
の基準ＴＭデータを示す図である。

【図１２】この発明による基板組立装置の実施の形態５
の基準ＴＭデータを示す図である。

【図１３】この発明による基板組立装置の実施の形態６
を示す模式図である。

【図１４】この発明による基板組立装置の実施の形態６
の電子部品挿入孔画像を示す図である。

【図１５】この発明による基板組立装置の実施の形態６
の電子部品挿入孔用基準ＴＭデータを示す図である。

【図１６】この発明による基板組立装置の実施の形態６
のＴＭ認識結果を示す図である。

【図１７】この発明による基板組立装置の実施の形態６
のフローチャートである。

【図１８】この発明による基板組立装置の実施の形態７
のフローチャートである。

【図１９】この発明による基板組立装置の実施の形態７
の基板画像を示す図である。

【図２０】この発明による基板組立装置の実施の形態７
のサーチ領域を示す図である。

【図２１】この発明による基板組立装置の実施の形態７
のＴＭ認識結果を示す図である。

【図２２】この発明による基板組立装置の実施の形態７
の電子部品挿入孔画像と教示マークを示す図である。

【図２３】この発明による基板組立装置の実施の形態７
のサーチ領域を示す図である。

【図２４】この発明による基板組立装置の実施の形態７
のＴＭ認識結果を示す図である。

【図２５】この発明の実施の形態の基板載せ板を説明す
る模式図である。

【図２６】従来の基板組立装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 電子部品、２ 基板、３ テレビカメラ、４ 固定
治具、５ 画像処理装置、６ 制御装置、７ ハンド、
８ ロボット、９ ロボットコントローラ、１０ 照明
装置、１１ 照明用コントローラ、１２ 教示装置、１
５ 基板画像、１６ 電子部品挿入孔画像、１７ 合わ
せマーク、１８ 基準ＴＭデータ、１９ＴＭ認識結果、
２０ 電子部品挿入孔画像、２１ サーチ領域、２２
電子部品挿入孔用基準ＴＭデータ、２３ ＴＭ認識結
果、２４ 基準ＴＭデータ、２５９０度ＴＭデータ、２
６ １８０度ＴＭデータ、２７ −９０度ＴＭデータ、
３０ 基準ＴＭデータ１、３１ 基準ＴＭデータ２、３
２ 基準ＴＭデータ、３３ ＴＭ認識結果、３４ 基準
ＴＭデータ、３５ ＴＭ認識結果、３６ テレビカメ
ラ、３７ カメラ固定台、３８ 電子部品挿入孔画像、
３９ サーチ領域、４０ 電子部品挿入孔用基準ＴＭデ
ータ、４１ ＴＭ認識結果、５１ 教示マーク、５２
サーチ領域、５３ 基準ＴＭデータ、５４ ＴＭ認識結
果、５６ 教示マーク、５７ サーチ領域、５８ 基準
ＴＭデータ、５９ ＴＭ認識結果、６０ スポンジ、６
１ 透過板、１００ Ｘ軸ステージ、１０１ Ｙ軸ステ
ージ、１０２ Ｚ軸ステージ、１０３ θ軸ステージ、
１０４ ステージコントローラ、１０５ 入力装置

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を基板上の組み付け位置に位置
   決めして組み付けする装置において、前記基板の像を発
   生させる像発生手段と、この像発生手段が作り出す像を
   撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像した画像から
   前記基板に関するデータを計測する計測手段とを有し、
   この計測手段の計測した前記基板に関するデータを用い
   て前記基板の状態データを求め、この状態データと前記
   基板に関するデータを用いて前記基板に電子部品を組み
   付けることを特徴とする電子部品組立装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子部品組立装置におい
   て、基板への電子部品の位置決めまたは組み付けの少な
   くとも何れかにロボットを用いることを特徴とする電子
   部品組立装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電子部品組立装
   置において、計測手段が基板上の異なる２点の位置デー
   タを検出する検出手段を有することを特徴とする電子部
   品組立装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれかに記載の電子
   部品組立装置において、基板の状態データが基板の代表
   点の座標と傾き角度であることを特徴とする電子部品組
   立装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれかに記載の電子
   部品組立装置において、計測手段が基板上の代表点の位
   置データと角度データを検出する検出手段を有すること
   を特徴とする電子部品組立装置。
6. 【請求項６】 請求項２ないし５いずれかに記載の電子
   部品組立装置において、撮像手段がロボットハンドのハ
   ンド座標系に固定されていることを特徴とする電子部品
   組立装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の電子部品組立装置におい
   て、ロボットのベース座標系に固定された撮像手段を有
   することを特徴とする電子部品組立装置。
8. 【請求項８】 電子部品を基板上の組み付け位置に位置
   決めして組み付けする方法において、基板の像を発生し
   てその特徴点のデータを検出し、このデータを用いて基
   板の状態データを求め、この状態データと前記基板に関
   するデータを用い、前記基板にロボットを用いて電子部
   品を挿入することを特徴とする電子部品組立方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の電子部品組立方法におい
   て、基板の状態データを求めた後、前記基板の基準状態
   データと前記基板の像から求められた状態データとの差
   から電子部品の状態データの補正量を求め、この補正量
   と前記電子部品の基準状態データから前記電子部品の第
   １の挿入状態データを求めることを特徴とする電子部品
   組立方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の電子部品の挿入方法に
    おいて、第１の挿入状態データを求めロボットハンドに
    て電子部品を把持し挿入点近く迄搬送した後、前記電子
    部品の実際の挿入穴を前記ロボットハンドのハンド座標
    系に固定した撮像手段で撮像し、この像の状態データを
    用いて前記電子部品の第１の挿入状態データを補正し、
    第２の挿入状態データを求めることを特徴とする電子部
    品組立方法。
11. 【請求項１１】 請求項３記載の電子部品組立装置にお
    いて、基板上の異なる２点の位置データを検出する検出
    手段が、前記基板の異なる２点を識別する機能を有する
    ことを特徴とする電子部品組立装置。
12. 【請求項１２】 請求項３または５記載の電子部品組立
    装置において、検出手段が基板の回転変位を検出する基
    準枠の回転機能を有することを特徴とする電子部品組立
    装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし７、または請求項１０
    ないし１２いずれかに記載の電子部品組立装置におい
    て、光を透過しかつ電子部品の挿入抵抗を有しない基板
    を載せる治具台を備えたことを特徴とする電子部品組立
    装置。
14. 【請求項１４】 電子部品を基板上の組み付け位置に位
    置決めして組み付けする方法において、基板の像を発生
    してその特徴点のデータを検出し、このデータを用いて
    基板の状態データを求め、さらに前記基板上の電子部品
    挿入状態データを検出し、この挿入状態データと前記基
    板の状態データとを用いて前記基板に関する電子部品挿
    入状態データを教示することを特徴とする電子部品組立
    方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の電子部品組立方法に
    おいて、基板上の電子部品挿入状態データ検出に、前記
    電子部品に関する画像パターンを用いることを特徴とす
    る電子部品組立方法。