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図面 (14)

課題

認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することが可能な基板作業装置を提供する。

解決手段

この部品実装装置100(基板作業装置)は、部品31が実装される基板Pに対して作業を行うヘッドユニット4と、認識対象としての基板Pを撮像可能な基板認識カメラ43と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するCPU81とを備える。

概要

背景

従来、撮像部を備えた装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

上記特許文献1には、対象物に対して高さ方向に相対移動するとともに、複数の高さ方向の位置において対象物を撮像する撮像部と、撮像部により撮像した複数の対象物の画像に基づいて、焦点が合った画像の位置を対象物の高さ位置として取得する合焦測度最大位置検出部とを備える装置が開示されている。

概要

認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することが可能な基板作業装置を提供する。この部品実装装置100(基板作業装置)は、部品31が実装される基板Pに対して作業を行うヘッドユニット4と、認識対象としての基板Pを撮像可能な基板認識カメラ43と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するCPU81とを備える。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することが可能な基板作業装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

部品実装される基板に対して作業を行う作業部と、認識対象としての前記部品または前記基板を撮像可能な撮像部と、前記撮像部により撮像した前記認識対象の撮像結果と、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、前記認識対象の高さ位置を取得する制御部とを備える、基板作業装置

請求項2

前記制御部は、前記撮像部により撮像した前記認識対象の撮像結果と、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を、前記認識対象の高さ位置として取得するように構成されている、請求項1に記載の基板作業装置。

請求項3

前記制御部は、前記撮像部により撮像した前記認識対象の撮像結果と、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、パターンマッチングの結果を近似曲線により補完し、近似曲線におけるマッチング度の値が最も大きくなるところに対応する高さ位置を、前記認識対象の高さ位置として取得するように構成されている、請求項1に記載の基板作業装置。

請求項4

前記制御部は、前記認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて、前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、前記撮像部により撮像した前記認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、前記認識対象の高さ位置を取得するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板作業装置。

請求項5

前記制御部は、画像をボヤけさせる平準化フィルタ関数を用いて、前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成されている、請求項4に記載の基板作業装置。

請求項6

前記制御部は、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と前記撮像部により撮像した前記認識対象の画像とのマッチング結果と、前記撮像部により撮像した前記認識対象の大きさまたは明るさのうち少なくとも1つとに基づいて、前記認識対象の高さ位置を取得するように構成されている、請求項4または5に記載の基板作業装置。

請求項7

前記撮像部は、前記認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えることが可能に構成されており、前記制御部は、前記撮像部を前記認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えて、前記撮像部により前記認識対象を複数の高さ方向の位置において撮像することにより、前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した前記認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、前記撮像部により撮像した前記認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、前記認識対象の高さ位置を取得するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板作業装置。

技術分野

0001

この発明は、基板作業装置に関し、特に、撮像部を備えた基板作業装置に関する。

背景技術

0002

従来、撮像部を備えた装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。

0003

上記特許文献1には、対象物に対して高さ方向に相対移動するとともに、複数の高さ方向の位置において対象物を撮像する撮像部と、撮像部により撮像した複数の対象物の画像に基づいて、焦点が合った画像の位置を対象物の高さ位置として取得する合焦測度最大位置検出部とを備える装置が開示されている。

先行技術

0004

特開平09−026312号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記特許文献1の装置では、撮像部により撮像した複数の高さ位置での対象物の画像に基づいて、焦点が合った画像の位置を対象物の高さ位置として取得するように構成されているため、対象物の高さ位置を取得するために複数の高さ位置において撮像を行う必要がある。このため、対象物の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することが困難であるという問題点がある。

0006

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することが可能な基板作業装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

この発明の一の局面による基板作業装置は、部品実装される基板に対して作業を行う作業部と、認識対象としての部品または基板を撮像可能な撮像部と、撮像部により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得する制御部とを備える。

0008

この発明の一の局面による基板作業装置では、上記のように、撮像部により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得する制御部を設ける。これにより、認識対象の高さ位置を取得する場合に、認識対象の撮像回数が増加するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することができる。また、部品または基板を撮像する撮像部を用いて認識対象の高さ位置を取得することができるので、レーザ送受信機などの高さを測定する機器別途設ける必要がない。その結果、装置構成の簡素化および部品点数の減少を図ることができる。

0009

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、制御部は、撮像部により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成されている。このように構成すれば、容易に認識対象の高さ位置を精度よく取得することができる。また、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像をパターンマッチングさせることにより、認識対象の高さ位置を取得することができるので、予め取得された画像と、必要最小限の撮像により得られた画像とをパターンマッチングさせるだけでよい。これにより、認識対象の高さ位置を取得する際の撮像時間が増大するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間が増大するのを抑制することができる。

0010

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、制御部は、撮像部により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、パターンマッチングの結果を近似曲線により補完し、近似曲線におけるマッチング度の値が最も大きくなるところに対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成されている。このように構成すれば、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像を予め取得する数を多くしなくても、近似曲線により補完することができるので、精度よく高さを取得することができる。また、パターンマッチングさせる画像が多くなるのを抑制することができるので、処理時間を短縮することができる。

0011

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、制御部は、認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、撮像部により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、パターンマッチングさせるための認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を容易に取得することができる。

0012

この場合、好ましくは、制御部は、画像をボヤけさせる平準化フィルタ関数を用いて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成されている。このように構成すれば、撮像部の焦点位置を考慮して、認識対象の高さ位置に応じた画像情報を平準化フィルタ関数を用いてより容易に取得することができる。

0013

上記認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得する構成において、好ましくは、制御部は、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と撮像部により撮像した認識対象の画像とのマッチング結果と、撮像部により撮像した認識対象の大きさまたは明るさのうち少なくとも1つとに基づいて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、マッチング結果に加えて、撮像部により撮像した認識対象の大きさまたは明るさにも基づいて、認識対象の高さ位置を取得することができるので、より精度よく認識対象の高さ位置を取得することができる。

0014

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、撮像部は、認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えることが可能に構成されており、制御部は、撮像部を認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えて、撮像部により認識対象を複数の高さ方向の位置において撮像することにより、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、撮像部により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、実際の認識対象と撮像部とを相対移動させながら撮像するので、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を撮像する環境に対応させて正確に取得することができる。また、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像をパターンマッチングさせることにより、認識対象の高さ位置を取得することができるので、予め取得された画像と、必要最小限の撮像により得られた画像とをパターンマッチングさせるだけでよい。これにより、認識対象の高さ位置を取得する際の撮像時間が増大するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間が増大するのを抑制することができる。

発明の効果

0015

本発明によれば、上記のように、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の第1実施形態による部品実装装置の概略を示した平面図である。
本発明の第1実施形態による部品実装装置の制御的な構成を示したブロック図である。
本発明の第1実施形態による部品実装装置のマッチングテンプレートの画像データ作成を説明するための図である。
本発明の第1実施形態による部品実装装置のパターンマッチングを説明するための図である。
本発明の第1実施形態による部品実装装置のパターンマッチングを説明するためのグラフである。
本発明の第1実施形態による部品実装装置のCPUによるマッチング用テンプレート作成処理を説明するためのフローチャートである。
本発明の第1実施形態による部品実装装置のCPUによるマッチング度に基づく高さ取得処理を説明するためのフローチャートである。
本発明の第2実施形態による部品実装装置の制御的な構成を示したブロック図である。
本発明の第2実施形態による部品実装装置のマッチング用テンプレートの画像データ作成を説明するための図である。
本発明の第2実施形態による部品実装装置のパターンマッチングを説明するためのグラフである。
本発明の第2実施形態による部品実装装置のCPUによるマッチング用テンプレート作成処理を説明するためのフローチャートである。
本発明の第2実施形態による部品実装装置のCPUによるマッチング度に基づく高さ取得処理を説明するためのフローチャートである。
本発明の第1および第2実施形態の変形例による部品実装装置のパターンマッチングを説明するためのグラフである。

実施例

0017

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

0018

[第1実施形態]
(部品実装装置の構成)
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態による部品実装装置100の構成について説明する。

0019

図1に示すように、部品実装装置100は、一対のコンベア2により基板PをX方向に搬送し、実装作業位置Mにおいて基板Pに部品31を実装する部品実装装置である。なお、部品実装装置100は、特許請求の範囲の「基板作業装置」の一例である。

0020

図1に示すように、部品実装装置100は、基台1と、一対のコンベア2と、部品供給部3と、ヘッドユニット4と、支持部5と、一対のレール部6と、部品認識カメラ7とを備えている。また、図2に示すように、部品実装装置100は、制御的な構成として、CPU(中央演算処理装置)81と、記憶装置82と、メモリ83と、表示部84と、入力装置85とを備えている。なお、ヘッドユニット4は、特許請求の範囲の「作業部」の一例である。また、CPU81は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。

0021

一対のコンベア2は、基台1上に設置され、基板PをX方向に搬送するように構成されている。また、一対のコンベア2は、搬送中の基板Pを実装作業位置Mで停止させた状態で保持するように構成されている。また、一対のコンベア2は、基板Pの寸法に合わせてY方向の間隔を調整可能に構成されている。

0022

部品供給部3は、一対のコンベア2の外側(Y1側およびY2側)に配置されている。また、部品供給部3には、複数のテープフィーダ3aが配置されている。

0023

テープフィーダ3aは、複数の部品31を所定の間隔を隔てて保持したテープ巻き付けられたリール(図示せず)を保持している。テープフィーダ3aは、リールを回転させて部品31を保持するテープを送出することにより、テープフィーダ3aの先端から部品31を供給するように構成されている。ここで、部品31は、IC、トランジスタコンデンサおよび抵抗などの電子部品を含む。

0024

ヘッドユニット4は、部品31が実装される基板Pに対して作業を行うように構成されている。具体的には、ヘッドユニット4は、一対のコンベア2および部品供給部3の上方位置に配置されており、ノズル41が下端に取り付けられた複数(5つ)の実装ヘッド42と、基板認識カメラ43とを含んでいる。また、図2に示すように、ヘッドユニット4は、照明44と、Z軸モータ45と、R軸モータ46とを含んでいる。Z軸モータ45は、実装ヘッド42を上下方向(Z方向)に移動させるように構成されている。R軸モータ46は、実装ヘッド42を上下方向の軸線を中心に回転させるように構成されている。なお、基板認識カメラ43は、特許請求の範囲の「撮像部」の一例である。

0025

実装ヘッド42は、昇降可能(Z方向に移動可能)に構成され、負圧発生機(図示せず)によりノズル41の先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ3aから供給される部品31を吸着して保持し、基板Pにおける実装位置に部品31を装着(実装)する作業を行うように構成されている。

0026

基板認識カメラ43は、認識対象としての基板Pを撮像可能に構成されている。具体的には、基板認識カメラ43は、基板Pの位置を認識するために、基板PのフィデューシャルマークFを撮像するように構成されている。そして、フィデューシャルマークFの位置を撮像して認識することにより、基板Pにおける部品31の実装位置を正確に取得することが可能である。また、基板認識カメラ43の近傍には、照明44(図2参照)が設けられている。照明44は、基板認識カメラ43の撮像時に光(可視光赤外光など)を基板Pに照射するように構成されている。これにより、基板認識カメラ43により基板Pを鮮明に撮像することが可能である。

0027

支持部5は、X軸モータ51を含んでいる。支持部5は、X軸モータ51を駆動させることにより、支持部5に沿ってヘッドユニット4をX方向に移動させるように構成されている。支持部5は、両端部が一対のレール部6により支持されている。

0028

一対のレール部6は、基台1上に固定されている。X1側のレール部6は、Y軸モータ61を含んでいる。レール部6は、Y軸モータ61を駆動させることにより、支持部5を一対のレール部6に沿ってX方向と直交するY方向に移動させるように構成されている。ヘッドユニット4が支持部5に沿ってX方向に移動可能であるとともに、支持部5がレール部6に沿ってY方向に移動可能であることによって、ヘッドユニット4はXY方向に移動可能である。

0029

部品認識カメラ7は、基台1の上面上に固定されている。部品認識カメラ7は、部品を撮像可能に構成されている。具体的には、部品認識カメラ7は、一対のコンベア2の外側(Y1側およびY2側)に配置されている。部品認識カメラ7は、部品31の実装に先立って部品31の吸着状態吸着姿勢)を認識するために、実装ヘッド42のノズル41に吸着された部品31を下側(Z2側)から撮像するように構成されている。これにより、実装ヘッド42のノズル41に吸着された部品31の吸着状態をCPU81により取得することが可能である。また、部品認識カメラ7の近傍には、照明71(図2参照)が設けられている。照明71は、部品認識カメラ7の撮像時に光(可視光や赤外光など)をノズル41に吸着された部品31に照射するように構成されている。これにより、部品認識カメラ7によりノズル41に吸着された部品31を鮮明に撮像することが可能である。

0030

CPU81は、一対のコンベア2による基板Pの搬送動作、ヘッドユニット4による実装動作、基板認識カメラ43や部品認識カメラ7による撮像動作などの部品実装装置100の全体の動作を制御するように構成されている。

0031

記憶装置82は、基板Pの情報、部品31の情報、実装動作を行うプログラムなどが格納されている。また、記憶装置82は、認識対象の高さ位置を取得するためのマッチング用テンプレートが格納される。また、記憶装置82は、たとえば、HDDハードディスクドライブ)や、SSD(ソリッドステートドライブ)などを含んでいる。

0032

メモリ83は、CPU81の動作の際に情報が記憶されるように構成されている。表示部84は、部品実装装置100の状態や、生産している基板Pの情報などが表示されるように構成されている。入力装置85は、ユーザの部品実装装置100に対する操作が入力されるように構成されている。入力装置85は、たとえば、マウスキーボード、スイッチ、タッチパネルなどが含まれる。

0033

ここで、第1実施形態では、CPU81は、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。具体的には、CPU81は、基板P上のフィデューシャルマークF、他のマーク導電パターンなどを認識対象として認識し、認識対象の高さ位置(Z方向の位置)を取得するように構成されている。なお、高さ位置は、Z方向の所定の位置を基準とした上下方向の位置である。基板Pの高さ位置を取得することにより、基板Pの反りなどを取得することが可能である。また、基板Pに対する部品31の実装位置における上下方向の位置を正確に取得することが可能である。

0034

また、第1実施形態では、CPU81は、認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成されている。具体的には、図3に示すように、CPU81は、認識対象の画像データからマッチング用テンプレートの画像データを生成して取得する。また、CPU81は、画像をボヤけさせる平準化フィルタ関数を用いて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成されている。たとえば、CPU81は、平準化フィルタ関数として、点広がり関数を用いるように構成されている。点広がり関数は、たとえば、式(1)に示されるガウス分布関数が用いられる。



なお、σは、分散値を表す。認識対象の高さ位置に応じてσを変化させることにより、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報が生成される。また、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報は、たとえば、基準位置を中心に0.1mm程度間隔で上下に±1mm〜±2mm程度の高さ位置において複数の画像情報が取得される。

0035

また、CPU81は、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。また、CPU81は、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成されている。たとえば、図4に示すように、CPU81は、撮像結果と、マッチング用テンプレートの画像データとをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を認識対象の高さ位置として取得する。

0036

パターンマッチングは、たとえば、撮像画像の各画素画素値と、マッチング用テンプレートの画像の各画素の画素値との相関を求めてマッチング度を算出する。パターンマッチングは、たとえば、式(2)に示すようなゼロ正規化相互相関を用いて行われる。



なお、I(x,y)は、撮像画像の(x,y)の位置(画素)における画素値を表し、Iは、撮像画像の画素値の平均値を表す。また、T(x,y)は、マッチング用テンプレートの画像の(x,y)の位置(画素)における画素値を表し、Tは、マッチング用テンプレートの画像の画素値の平均値を表す。マッチング度Rが1に近づく(大きくなる)ほどより近い画像であると認識される。

0037

また、CPU81は、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とのマッチング結果と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の大きさまたは明るさのうち少なくとも1つとに基づいて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。つまり、図5に示すように、マッチング用テンプレートの画像は、基準位置に対して負方向(h1位置)と正方向(h2位置)との同じ距離の高さ位置において、同様の画像になるため、撮像画像の認識対象の大きさまたは明るさを用いて、正方向(カメラに近い方)と、負方向(カメラに遠い方)とを判断することが可能である。具体的には、撮像画像の認識対象が明るいまたは大きい場合、カメラに近い方の位置と判断され、撮像画像の認識対象が暗いまたは小さい場合、カメラに遠い方の位置と判断される。

0038

次に、図6を参照して、部品実装装置100のCPU81によるマッチング用テンプレート作成処理について説明する。

0039

図6のステップS1において、高さ測定マークの画像の作成が行われる。つまり、認識対象の基準となる画像が生成される。ステップS2において、マッチング用テンプレートの画像の作成が開始される。ステップS3において、n=−t1とされる。

0040

ステップS4において、作成した基準画像を平準化フィルタ関数f(n)に基づいて変換して、マッチング用テンプレートの画像が生成される。ステップS5において、n=t1であるか否かが判断される。n=t1であれば、ステップS7に進み、n=t1でなければ(n<t1であれば)、ステップS6に進む。

0041

ステップS6において、n=n+1とされる。そしてステップS4に戻る。つまり、n=−t1からn=t1まで、1刻みでマッチング用テンプレートの画像が生成される。

0042

ステップS7において、マッチング用テンプレートの画像作成処理が終了される。そして、ステップS8において、作成した画像がマッチング用テンプレートとしてデータベースに保存される。その後、マッチング用テンプレート作成処理が終了される。

0043

次に、図7を参照して、部品実装装置100のCPU81によるマッチング度に基づく高さ取得処理について説明する。

0044

ステップS11において、高さ測定する箇所の認識対象のマークを認識する。具体的には、基板認識カメラ43により、基板Pの認識対象のマークが撮像される。ステップS12において、マッチング度が算出される。具体的には、認識対象の認識結果と各高さのマッチング用テンプレートの画像とをマッチングして各画像のマッチング度が算出される。ステップS13において、認識対象の高さが算出される。具体的には、各高さのテンプレートとのマッチング度の関係と、認識対象のマークの明るさおよび大きさとに基づいて、認識対象の高さ位置が求められる。その後、マッチング度に基づく高さ取得処理が終了される。

0045

(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0046

第1実施形態では、上記のように、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するCPU81を設ける。これにより、認識対象の高さ位置を取得する場合に、認識対象の撮像回数が増加するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することができる。また、基板Pを撮像する基板認識カメラ43を用いて認識対象の高さ位置を取得することができるので、レーザ送受信機などの高さを測定する機器を別途設ける必要がない。その結果、装置構成の簡素化および部品点数の減少を図ることができる。

0047

また、第1実施形態では、CPU81を、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成する。これにより、容易に認識対象の高さ位置を精度よく取得することができる。また、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像をパターンマッチングさせることにより、認識対象の高さ位置を取得することができるので、予め取得された画像と、必要最小限の撮像により得られた画像とをパターンマッチングさせるだけでよい。これにより、認識対象の高さ位置を取得する際の撮像時間が増大するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間が増大するのを抑制することができる。

0048

また、第1実施形態では、CPU81を、認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成する。これにより、パターンマッチングさせるための認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を容易に取得することができる。

0049

また、第1実施形態では、CPU81を、画像をボヤけさせる平準化フィルタ関数を用いて、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成する。これにより、基板認識カメラ43の焦点位置を考慮して、認識対象の高さ位置に応じた画像情報を平準化フィルタ関数を用いてより容易に取得することができる。

0050

また、第1実施形態では、CPU81を、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とのマッチング結果と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の大きさまたは明るさのうち少なくとも1つとに基づいて、認識対象の高さ位置を取得するように構成する。これにより、マッチング結果に加えて、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の大きさまたは明るさにも基づいて、認識対象の高さ位置を取得することができるので、より精度よく認識対象の高さ位置を取得することができる。

0051

[第2実施形態]
次に、図8図12を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、認識対象の高さ位置に応じた変数を有する関数に基づいて認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得する上記第1実施形態とは異なり、基板認識カメラを認識対象に対して高さ方向に相対移動させて撮像することにより認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得する構成の例について説明する。なお、第1実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。

0052

第2実施形態では、図8に示すように、部品実装装置200は、基板認識カメラ43および照明44を移動させる駆動部47を備えている。駆動部47は、基板認識カメラ43および照明44を高さ方向(Z方向)に移動させるように構成されている。つまり、基板認識カメラ43は、認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えることが可能に構成されている。なお、部品実装装置200は、特許請求の範囲の「基板作業装置」の一例である。また、基板認識カメラ43は、特許請求の範囲の「撮像部」の一例である。

0053

ここで、第2実施形態では、CPU81は、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。また、CPU81は、図9に示すように、基板認識カメラ43を認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えて(相対移動させて)、基板認識カメラ43により認識対象を複数の高さ方向の位置において撮像することにより、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得するように構成されている。また、CPU81は、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成されている。なお、CPU81は、特許請求の範囲の「制御部」の一例である。

0054

また、CPU81は、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成されている。たとえば、図10に示すように、CPU81は、撮像結果と、マッチング用テンプレートの画像データとをパターンマッチングさせて、マッチング度の最も大きい画像に対応する高さ位置(h3位置)を認識対象の高さ位置として取得する。

0055

次に、図11を参照して、部品実装装置200のCPU81によるマッチング用テンプレート作成処理について説明する。

0056

図11のステップS21において、基板サンプルが部品実装装置200に配置される。具体的には、マッチング用テンプレートを作成するための反りが無い状態の基板サンプルが部品実装装置200の所定の位置に配置される。つまり、基板サンプルは、部品実装装置200内の所定の高さ位置(Z方向の位置)に配置される。ステップS22において、マッチング用テンプレートの画像の作成が開始される。ステップS23において、カメラ軸が高さ測定設定範囲の上限に移動される。具体的には、駆動部47により、基板認識カメラ43が上限の位置に移動される。

0057

ステップS24において、基板認識カメラ43により基板サンプルのマークが撮像されて画像が作成される。ステップS25において、作成された画像がマッチング用テンプレートとしてデータベースに画像保存される。ステップS26において、カメラ軸高さが測定設定範囲内であるか否かが判断される。つまり、カメラ軸高さが測定設定範囲の下限の位置より上であるか否かが判断される。測定設定範囲内であれば、ステップS27に進み、測定設定範囲内でなければ、ステップS28に進む。

0058

ステップS27において、カメラ軸が0.1mm下げられる。そしてステップS24に戻る。つまり、カメラ軸が測定設定範囲の上限から下限まで、0.1mm刻みでマッチング用テンプレートの画像が生成される。なお、カメラ軸の測定設定範囲は、たとえば、基板面に焦点が有っている位置を基準に±3mm程度に設定される。また、測定設定範囲は、カメラ軸の移動可能範囲内において任意に設定される。

0059

ステップS28において、マッチング用テンプレートの画像取得処理が終了される。その後、マッチング用テンプレート作成処理が終了される。なお、マッチング用テンプレート作成処理は、測定設定範囲の下限から上限に順にマークを撮像して作成してもよいし、適宜上下に移動しながら撮像して作成してもい。

0060

次に、図12を参照して、部品実装装置200のCPU81によるマッチング度に基づく高さ取得処理について説明する。

0061

ステップS31において、高さ測定する箇所の認識対象のマークを認識する。具体的には、基板認識カメラ43により、基板Pの認識対象のマークが撮像される。ステップS32において、マッチング度が算出される。具体的には、認識対象の認識結果と各高さのマッチング用テンプレートの画像とをマッチングして各画像のマッチング度が算出される。ステップS33において、認識対象の高さが算出される。具体的には、各高さのテンプレートとのマッチング度の関係が求められ、マッチング度が大きい画像から、認識対象の高さ位置が求められる。その後、マッチング度に基づく高さ取得処理が終了される。

0062

なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。

0063

(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0064

上記のように、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するCPU81を設ける。これにより、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間を短縮することができる。

0065

また、実際のマークを用いてマッチング用テンプレートを作成するので、基板製造上の差異や実際のマークの見え方がより実際の撮像結果に近い形でマッチング用テンプレートを作成することができる。たとえば、マークの反射具合などを考慮した実際のマーク認識に近い画像を取得することができる。これにより、パターンマッチングの精度をより向上させることができる。また、ボケ具合ピント具合)に加えて、マークの大きさや明るさの情報も含めて、マッチング用テンプレートを作成することができるので、マッチング度のピークが1つに決められる。これにより、パターンマッチングのみにより容易に高さを取得することができる。

0066

また、第2実施形態では、上記のように、基板認識カメラ43を、認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えることが可能に構成し、CPU81を、基板認識カメラ43を認識対象に対して高さ方向に相対的に距離を変えて、基板認識カメラ43により認識対象を複数の高さ方向の位置において撮像することにより、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を予め取得し、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報と、基板認識カメラ43により撮像した認識対象の画像とをパターンマッチングさせて、認識対象の高さ位置を取得するように構成する。これにより、実際の認識対象と基板認識カメラ43とを相対移動させながら撮像するので、認識対象の複数の高さ位置に対応する画像情報を撮像する環境に対応させて正確に取得することができる。また、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像をパターンマッチングさせることにより、認識対象の高さ位置を取得することができるので、予め取得された画像と、必要最小限の撮像により得られた画像とをパターンマッチングさせるだけでよい。これにより、認識対象の高さ位置を取得する際の撮像時間が増大するのを抑制することができるので、認識対象の高さ位置を取得する際の作業時間が増大するのを抑制することができる。

0067

なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。

0068

(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。

0069

たとえば、上記第1および第2実施形態では、本発明を基板作業装置としての部品実装装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明を部品実装装置以外に適用してもよい。たとえば、本発明を基板に半田などを印刷する印刷装置に適用してもよい。また、本発明を基板に接着剤や半田などを塗布するディスペンサ装置に適用してもよい。また、本発明を基板にチップ部品を実装するボンダ装置に適用してもよい。

0070

また、上記第1および第2実施形態では、撮像部として基板を撮像する基板認識カメラを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、撮像部として部品を撮像する部品認識カメラを用いてもよい。この場合、部品の高さ位置を取得してもよい。たとえば、部品の底面の高さ位置を取得してもよいし、部品のリードの高さ位置を取得してもよい。これにより、部品の厚みや、リードの長さ、コプラナリティ平坦度)の計測を行うことが可能である。

0071

また、上記第1および第2実施形態では、マッチング度が最も大きい画像に対応する位置を認識対象の高さ位置として取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、撮像部により撮像した認識対象の撮像結果と、予め取得した認識対象の複数の高さ位置に対応する画像とをパターンマッチングさせて、パターンマッチングの結果を近似曲線により補完し、近似曲線におけるマッチング度の値が最も大きくなるところに対応する高さ位置を、認識対象の高さ位置として取得するように構成してもよい。たとえば、図13に示すように、パターンマッチングの近似曲線に基づいて、マッチングスコアが大きくなる位置(h4位置)を高さ位置として取得してもよい。

0072

また、上記第1および第2実施形態では、0.1mm刻みの複数の高さ位置におけるマッチング用テンプレートを作成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、0.1mmより大きい間隔の複数の高さ位置におけるマッチング用テンプレートを作成してもよいし、0.1mmより小さい間隔の複数の高さ位置におけるマッチング用テンプレートを作成してもよい。

0073

また、上記第2実施形態では、基板認識カメラ(撮像部)が高さ方向に移動する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板を高さ方向に移動させて複数の高さ位置において撮像してもよい。また、基板および撮像部の両方を移動させて、複数の高さ位置において撮像してもよい。

0074

また、上記第1および第2実施形態では、説明の便宜上、CPU(制御部)の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

0075

4ヘッドユニット(作業部)
31部品
43基板認識カメラ(撮像部)
81 CPU(制御部)
100、200部品実装装置(基板作業装置)
P 基板

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