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【発明の名称】 電子部品実装方法及びその装置
【発明者】 【氏名】納土 章

【氏名】蜂谷 栄一
【要約】 【課題】装着ヘッドに保持された電子部品の位置ずれ検出に要する時間を短縮して実装タクトを向上させた電子部品実装方法及びその装置を提供する。

【解決手段】電子部品５０を保持した装着ヘッド４０をラインセンサカメラ１上を所定速度で移動させて電子部品５０を撮像した画像から保持位置の位置ずれを検出する。検出精度を要する電子部品５０ではピッチ設定部９からの小さいカメラスケール設定に基づいてラインセンサカメラ１からの画像が画像メモリ２８に格納される。検出精度が低くてもよい電子部品５０ではカメラスケールを大きくすることにより、装着ヘッド４０の移動速度を速くすることができるので、これを電子部品５０の種類に応じて切り替えることによって回路基板全体の実装タクトが低減される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 部品供給部から供給された電子部品をＸ−Ｙ軸方向に自在移動する装着ヘッドにより保持し、この装着ヘッドをラインセンサカメラ上を所定速度で通過させることによりラインセンサカメラによって電子部品を撮像し、この電子部品の画像から装着ヘッドが保持した電子部品の保持位置の位置ずれ状態を算出し、この位置ずれ状態に応じて装着ヘッドによる電子部品の回路基板への装着動作を補正して、回路基板上の所定位置に電子部品が装着されるようにした電子部品実装方法において、前記電子部品の種類に対応させてラインセンサカメラによるカメラスケールを変更し、ラインセンサカメラ上を移動する装着ヘッドの移動速度を電子部品の種類に対応させて変更可能としたことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】 部品供給部から供給された電子部品をＸ−Ｙ軸方向に自在移動する装着ヘッドにより保持し、この装着ヘッドをラインセンサカメラ上を所定速度で通過させることによりラインセンサカメラによって電子部品を撮像し、この撮像画像を画像処理装置により処理して装着ヘッドが保持した電子部品の保持位置の位置ずれ状態を算出し、この位置ずれ状態に応じて装着ヘッドが電子部品を回路基板に装着する動作を補正することにより回路基板上の所定位置に電子部品が装着されるようにした電子部品実装装置において、前記画像処理装置が、装着ヘッドの移動量に応じて位置検出手段から出力される位置検出信号に対応して前記ラインセンサカメラの副走査方向の送りピッチを設定するピッチ設定部と、このピッチ設定部から出力されるリセット信号に同期させてカメラクロックとカメラスタート信号とをラインセンサカメラに出力するカメラ制御部と、前記カメラクロックとカメラスタート信号に応じてラインセンサカメラから出力されるアナログビデオデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器にサンプリングクロックを出力するクロック発生部と、このクロック発生部から出力されるサンプリングクロック及び前記ピッチ設定部から出力されるリセット信号に同期させてデジタル変換されたデジタルデータを順次画像メモリに格納するためのアドレス信号を発生するアドレス発生部と、前記クロック発生部に複数種類のサンプリングクロック周波数を選択的に与える発振器とを備えて構成されてなることを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項３】 電子部品の種類に対応させた送りピッチがピッチ設定部に設定されることにより、発振器からクロック発生部に与えられるサンプリングクロック周波数が変更されるように構成されてなる請求項２記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に電子部品を装着する電子部品実装装置に関し、特に装着ヘッドによる電子部品の保持状態を検出する撮像装置を改良して、電子部品の種類に応じて検出精度を選択することを可能にすることにより生産タクトの向上を図った電子部品実装方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、電子部品実装装置の一例を示すもので、パーツトレー４１あるいはパーツカセット４２から供給される電子部品は、Ｘ軸アーム４４ｘ及びＹ軸アーム４４ｙの２方向軸を有するＸＹロボット４４によってＸ−Ｙ軸方向に自在移動する装着ヘッド４０によって保持され、所定位置に固定された回路基板４３の所定装着位置に装着される。前記装着ヘッド４０に保持された電子部品の保持状態は、電子部品を保持した装着ヘッド４０をラインセンサカメラ１上を所定速度で移動させることにより撮像された電子部品の画像から検出される。この検出結果に基づいて装着ヘッド４０を補正動作させることによって、保持位置が位置ずれした状態であっても電子部品は回路基板４３の所定の装着位置に正確に装着される。
【０００３】前記ラインセンサによる撮像は、ラインセンサカメラ１上で装着ヘッド４０をＸ軸方向にのみ所定の一定速度で移動させる。装着ヘッド４０がＸ軸方向に移動するときの位置情報は、エンコーダ等の位置検出手段からの出力が画像処理手段に入力されるので、画像処理手段は一定間隔でラインセンサカメラ１からの画像信号を画像メモリに格納することにより、電子部品の二次元画像が得られる。画像処理手段は、この画像データから電子部品の所定位置からの回転方向及びＸ−Ｙ軸方向の位置ずれを検出する。この位置ずれ検出データに基づいて装着ヘッド４０がＸ−Ｙ軸上の移動と電子部品を吸着保持する吸着ノズル４７の回転動作によって位置ずれを補正することによって、電子部品は回路基板４３上の所定位置に正しい装着角度で装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ラインセンサカメラは、カメラクロックの最大周波数及びカメラスタート信号周期の最小クロック数が決められており、また、カメラスタート信号は装着ヘッドの移動速度に対応させるので、装着ヘッドの移動速度を速くするとカメラスタート信号の周期も短くなり、装着ヘッドの移動速度がカメラスタート信号の最小周期以下になると映像出力不能となる。従って、位置ずれ検出のための装着ヘッドの移動速度は、ラインセンサカメラの仕様によって制限されることになる。
【０００５】装着ヘッドの移動速度を速く設定した方が実装タクトを向上させることができるので、通常は移動速度はカメラスタート信号の最小周期に近いところに設定される。従って、ラインセンサカメラの仕様が決められた時点で装着ヘッドの移動速度の限界が決定されてしまうことになり、実装タクトにも限界が生じてしまうことになる。
【０００６】本発明が目的とするところは、装着ヘッドの移動速度を電子部品の種類に応じて変更することができるようにして実装タクトを向上させることを可能にした電子部品実装方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本願の第１発明は、部品供給部から供給された電子部品をＸ−Ｙ軸方向に自在移動する装着ヘッドにより保持し、この装着ヘッドをラインセンサカメラ上を所定速度で通過させることにより、ラインセンサカメラによって撮像された電子部品の画像から装着ヘッドが保持した電子部品の保持位置の位置ずれ状態を算出し、この位置ずれ状態に応じて装着ヘッドによる電子部品の回路基板への装着動作を補正して、回路基板上の所定位置に電子部品が装着されるようにした電子部品実装方法において、前記電子部品の種類に対応させてラインセンサカメラによるカメラスケールを変更し、ラインセンサカメラ上を移動する装着ヘッドの移動速度を電子部品の種類に対応させて変更可能としたことを特徴とするもので、リードが狭ピッチに形成された電子部品のような場合には高精度の位置ずれ検出が必要なので、ラインセンサカメラのカメラスケールを小さく設定する。逆に単純な形状の電子部品のような場合には位置ずれ検出に高精度を要しないので、ラインセンサカメラのカメラスケールを大きく設定する。カメラスケールを大きく設定した場合には装着ヘッドの移動速度は大きくできるので、位置ずれ検出のための所要時間の短縮が可能となる。このように電子部品の種類に対応させて装着ヘッドの移動速度を変更することにより、１枚の回路基板に多数の電子部品を装着する実装時間の削減がなされ、実装タクトの向上が図られる。
【０００８】また、上記目的を達成するための本願の第２発明は、部品供給部から供給された電子部品をＸ−Ｙ軸方向に自在移動する装着ヘッドにより保持し、この装着ヘッドをラインセンサカメラ上を所定速度で通過させることによりラインセンサカメラによって電子部品を撮像し、この撮像画像を画像処理装置により処理して装着ヘッドが保持した電子部品の保持位置の位置ずれ状態を算出し、この位置ずれ状態に応じて装着ヘッドが電子部品を回路基板に装着する動作を補正することにより回路基板上の所定位置に電子部品が装着されるようにした電子部品実装装置において、前記画像処理装置が、装着ヘッドの移動量に応じて位置検出手段から出力される位置検出信号に対応して前記ラインセンサカメラの副走査方向の送りピッチを設定するピッチ設定部と、このピッチ設定部から出力されるリセット信号に同期させてカメラクロックとカメラスタート信号とをラインセンサカメラに出力するカメラ制御部と、前記カメラクロックとカメラスタート信号に応じてラインセンサカメラから出力されるアナログビデオデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器にサンプリングクロックを出力するクロック発生部と、このクロック発生部から出力されるサンプリングクロック及び前記ピッチ設定部から出力されるリセット信号に同期させてデジタル変換されたデジタルデータを順次画像メモリに格納するためのアドレス信号を発生するアドレス発生部と、前記クロック発生部に複数種類のサンプリングクロック周波数を選択的に与える発振器とを備えて構成されてなることを特徴とするもので、電子部品の種類に応じてピッチ設定部のリセット信号の周期を変更するとラインセンサカメラのカメラスケールが変更され、これに対応してクロック発生部に発振器から与えられるサンプリングクロックが変更されるので、Ａ／Ｄ変換器及びアドレス発生部のサンプリングクロックが変わるため、画像メモリ上の画像の精細度が変更される。このカメラスケールの変更に伴う画像の精細度の変更は、リードが狭ピッチに形成された電子部品のような場合には高精度の位置ずれ検出が必要なので、ラインセンサカメラのカメラスケールを小さく設定して画像の精細度をよくし、単純な形状の電子部品のような場合には位置ずれ検出に高精度を要しないので、ラインセンサカメラのカメラスケールを大きく設定して画像の精細度を下げることができる。カメラスケールを大きく設定した場合には装着ヘッドの移動速度は大きくできるので、位置ずれ検出のための所要時間の短縮が可能となる。
【０００９】上記構成において、電子部品の種類に対応させた送りピッチがピッチ設定部に設定されることにより、発振器からクロック発生部に与えられるサンプリングクロック周波数が変更されるように構成することにより、電子部品の種類に対応させて装着ヘッドの移動速度を変更することにより、１枚の回路基板に多数の電子部品を装着する実装時間の削減がなされ、実装タクトの向上が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】本実施形態に係る電子部品実装装置は、図３に示すＸＹロボット４４のＸ軸アーム４４ｘ上に移動自在に装備された装着ヘッド４０が保持した電子部品５０の保持状態を検出するラインセンサカメラ１による撮像動作を制御する構成に特徴を有するものである。
【００１２】前記装着ヘッド４０はＸＹロボット４４によってＸ−Ｙ軸方向に移動自在に構成されており、パーツトレー４１もしくはパーツカセット４２から供給される電子部品を吸着ノズル４７によって吸着保持し、回路基板４３上の所定位置に保持した電子部品５０を装着する。回路基板４３上の所定位置に正確に装着するためには、前記吸着ノズル４７によって保持された電子部品５０の保持状態を検出し、所定の保持位置からの位置ずれを補正するように装着ヘッド４０の移動を制御する必要がある。吸着ノズル４７による電子部品５０の保持状態を検出するために、電子部品５０を保持した装着ヘッド４０をラインセンサカメラ１上でＸ軸方向に所定速度で移動させ、ラインセンサカメラ１によって電子部品を撮像する。このラインセンサカメラ１による撮像画像を画像処理することにより、所定の保持位置からの位置ずれが検出されるので、この検出結果に基づいて装着ヘッド４０の回路基板４３上での移動が制御される。
【００１３】前記ラインセンサカメラ１による撮像画像から位置ずれ検出する画像処理装置について、図１を参照して以下に説明する。
【００１４】図１において、吸着ノズル４７によって電子部品５０を吸着保持した装着ヘッド４０をＸＹロボット４４のＸ軸アーム４４ｘに沿ってラインセンサカメラ１上を所定速度ｓで移動させたとき、装着ヘッド４０が移動するときの位置信号はエンコーダ１１から画像処理装置に入力される。この位置信号に基づいてラインセンサカメラ１は１ライン毎のアナログビデオ信号を出力し、このアナログビデオ信号はＡ／Ｄ変換器２１によってデジタル信号に変換されて画像メモリ２８に順次入力され、二次元画像データに生成される。
【００１５】画像処理装置の動作を説明するために、この画像処理装置は、エンコーダ１１の分解能が１μｍ、ラインセンサカメラ１は２０４８画素、カメラクロックは最大２０ＭＨｚ、カメラスタート周期は最大２１００クロックに構成されているものとする。
【００１６】まず、二次元画像データの副走査方向Ｖｓ及び主走査方向ＨｓのカメラスケールをＶｓ＝Ｈｓ＝５０μｍに設定した場合の動作を説明する。尚、前記副走査方向Ｖｓ及び主走査方向Ｈｓのカメラスケールは、図２の画像例に示すように、主走査方向Ｈｓの分解能ｈであり、副走査方向Ｖｓの分解能ｖである。
【００１７】ピッチ設定部９にカメラスケールＶｓ＝Ｈｓ＝５０μｍに対応する「５０」を設定すると、ピッチ設定部９は５０μｍ間隔でリセット信号をカメラ制御部１６及びアドレス発生部２７に出力する。また、前記カメラ制御部１６には第１の発振器３０からの２０ＭＨｚのクロック信号が入力される。前記ピッチ設定部９は二次元画像の副走査スケールＶｓを決定するもので、エンコーダ１１からの位置信号の整数倍の値に設定する。尚、主走査方向のカメラスケールＨｓはレンズ１５を通した光学系の倍率で決定される。
【００１８】カメラスタート周期が最大２１００クロックなので、１クロックのパルス幅が５０ｎｓのとき、５０ｎｓ×２１００＝１０５μｓがカメラスタート周期の最大周波数となる。ここから、装着ヘッド４０の最大移動速度は、５０μｍ／１０５μｓ≒４７６ｍｍ／ｓと計算される。従って、装着ヘッド４０が４７６ｍｍ／ｓで移動すると、５０μｍの移動距離毎にリセット信号が出力され、カメラ制御部１６からリセット信号に同期したカメラクロック及びスタート信号がラインセンサカメラ１に与えられる。
【００１９】クロック発生部２３では第１の発振器３０が選択されており、このクロック発生部２３から出力される２０ＭＨｚのビデオクロックはＡ／Ｄ変換器２１及びアドレス発生部２７に入力される。ラインセンサカメラ１から出力されるアナログビデオ信号は、Ａ／Ｄ変換器２１により２０ＭＨｚでサンプリングされるので、アナログデータとＡ／Ｄ変換後のデジタルデータとの比は１：１となる。アドレス発生部２７はビデオクロックに同期してアドレス信号を画像メモリ２８に入力するので、５０μｍ毎にラインセンサカメラ１から出力されるアナログビデオ信号はＡ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換されて画像メモリ２８に順次格納される。従って、画像メモリ２８にはスケール値５０μｍで縦横比１：１の画像データが取り込まれる。ＣＰＵ３３はこの画像データをスケール値５０μｍで処理し、画像データから電子部品５０の位置ずれ量を検出して電子部品実装装置を制御するホストコンピュータに伝送する。
【００２０】次に、二次元画像データの副走査方向Ｖｓ及び主走査方向ＨｓのカメラスケールをＶｓ＝Ｈｓ＝８０μｍに設定したときの動作を説明する。
【００２１】ピッチ設定部にカメラスケールＶｓ＝Ｈｓ＝８０μｍに対応する「８０」を設定すると、ピッチ設定部９は８０μｍ間隔でリセット信号をカメラ制御部１６及びアドレス発生部２７に出力する。カメラクロックは５０μｍのときと同じく第１の発振器３０からの２０ＭＨｚのクロック信号が入力される。また、カメラスタート周期も５０μｍのときと同じ１０５μｓとなる。ここから、装着ヘッド４０の最大移動速度は、８０μｍ／１０５μｓ≒７６２ｍｍ／ｓと計算される。従って、装着ヘッド４０が７６２ｍｍ／ｓで移動すると、８０μｍの移動距離毎にリセット信号が出力され、カメラ制御部１６からリセット信号に同期したカメラクロック及びスタート信号がラインセンサカメラ１に与えられる。
【００２２】ここではクロック発生部２３では第２の発振器３１が選択されており、このクロック発生部２３から出力される１２．５ＭＨｚのビデオクロックはＡ／Ｄ変換器２１及びアドレス発生部２７に入力される。ラインセンサカメラ１から出力されるアナログビデオ信号は、Ａ／Ｄ変換器２１により１２．５ＭＨｚでサンプリングされるので、アナログデータとＡ／Ｄ変換後のデジタルデータとの比は（１／２０）：（１／１２．５）＝５０：８０となる。アドレス発生部２７はビデオクロックに同期してアドレス信号を画像メモリ２８に入力するので、ラインセンサカメラ１の有効画素数が２０４８であるから、２０４８×（５／８）＝１２８０画素が画像メモリ２８上の有効画像となる。８０μｍ毎にラインセンサカメラ１から出力されるアナログビデオ信号はＡ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換されて画像メモリ２８に順次格納される。従って、画像メモリ２８にはスケール値８０μｍで縦横比１：１の画像データが取り込まれる。ＣＰＵ３３はこの画像データをスケール値８０μｍで処理し、画像データから電子部品５０の位置ずれ量を検出して電子部品実装装置を制御するホストコンピュータに伝送する。
【００２３】上記構成では、同一のラインセンサカメラ１の縦横比１：１のカメラスケールを５０μｍと８０μｍとの２種類もつことができ、８０μｍ時には、装着ヘッド４０の移動速度が５０μｍ時の１．６倍になるので、装着タクトを向上させることができる。電子部品５０は、図２に示すような高集積回路部品のように多数のリードが狭ピッチに形成されているものや、リードピッチの粗いものがあり、前者では高い検出精度が要求されるので５０μｍのカメラスケールを採用し、後者では８０μｍのカメラスケールでも位置ずれ検出は可能となる。従って、電子部品５０の種類に応じてカメラスケールを変更すると、高精度検出だけに固定されている場合に比して回路基板全体でのトータルな実装タクトの短縮を図ることができる。
【００２４】また、第２の発振器３１の発生周波数は任意に選択することができ、更に、３種類以上の周波数の切り替えにより、３種類以上のカメラスケールにより電子部品の種類別に位置ずれの検出精度を設定することもできる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、同一のラインセンサカメラに複数のカメラスケールを設定することができ、電子部品の種類に応じて選択することができる。高精度の位置ずれ検出を要する電子部品ではカメラスケールを小さくした通常の設定とし、単純形状の電子部品ではカメラスケールを大きく設定すると、装着ヘッドの移動速度を速くすることができるので、この速度増加により回路基板全体での実装速度が低減され、実装タクトの向上が図られる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１１年３月１６日（１９９９．３．１６）
【代理人】 【識別番号】１０００８０８２７
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 勝
【公開番号】 特開２０００−２６９６９４（Ｐ２０００−２６９６９４Ａ）
【公開日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【出願番号】 特願平１１−７００２８