JP2009182280A - 電子部品装着装置におけるマーク認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の材質などによって、マークの鮮明な映像が得られずに認識エラーと判断した場合でも、鮮明な映像を得ること。
【解決手段】２次元バーコードＢＣを撮像して認識処理した結果に基づいてＣＰＵ２１が認識エラーと判断した場合に、リトライ機能が「有り」と判断した場合には、必要な照明パターンの変更及び輝度の変更をする。この場合、照明パターンの変更はしないと設定されていれば、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６の標準の輝度を夫々マイナス８０％〜プラス８０％の範囲内で２０％毎の９段階に変更して合計８１通り変更する。８１通りの輝度変更に基づく認識処理による認識エラーでない画像の中から、ＣＰＵ２１は最もコントラストの良い画像の結果を選択してその輝度データをＲＡＭ２２に格納し、以降の基板認識処理の際に、この変更後の輝度データを使用して、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリント基板に付されたマークに照明灯からの光を照射してその反射像を基板認識カメラで撮像して認識処理する電子部品装着装置におけるマーク認識方法に関する。

電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。そして、ときにプリント基板の材質によっては、プリント基板に付されたマーク、例えば前記プリント基板のシリアル番号を記す２次元バーコードを基板認識カメラで撮像した際に、鮮明に映らないときがある。
特開２００６−２２９０９５公報

従って、鮮明な映像が得られないとして認識エラーとして、直ちに電子部品装着装置の装着運転を停止すると、生産効率が悪くなるという問題が起こる。

そこで本発明は、プリント基板の材質などによっては、マークの鮮明な映像が得られずに認識エラーと判断した場合でも、鮮明な映像が得られるようにすることを目的とする。

このため第１の発明は、プリント基板に付されたマークに照明灯からの光を照射して、その反射像を基板認識カメラで撮像して認識処理する電子部品装着装置におけるマーク認識方法であって、
前記マークを前記基板認識カメラが撮像して認識処理した結果に基づいて認識エラーと判断された場合に、前記照明灯の光を複数種の輝度に変更しては前記基板認識カメラで撮像して認識処理し、
前記輝度変更に基づく認識処理による認識エラーでない画像の中から、最もコントラストの良い画像の結果を選択して、その輝度データを記憶手段に格納し、
以降の基板認識処理の際に、前記記憶手段に格納された変更後の輝度データを使用して前記照明灯を点灯させる
ことを特徴とする。

また第２の発明は、プリント基板に付されたマークに複数種類の照明灯のうちの任意の組み合わせの照明パターンによる照明灯からの光を照射して、その反射像を基板認識カメラで撮像して認識処理する電子部品装着装置におけるマーク認識方法であって、
前記マークを前記基板認識カメラが撮像して認識処理した結果に基づいて認識エラーと判断された場合に、他の照明パターン及び複数種の輝度に変更しては前記基板認識カメラで撮像して認識処理し、
前記変更に基づく認識処理による認識エラーでない画像の中から、最もコントラストの良い画像の結果を選択して、その照明パターン及び輝度データを記憶手段に格納し、
以降の基板認識処理の際に、前記記憶手段に格納された変更後の照明パターン及び輝度データを使用して前記照明灯を点灯させる
ことを特徴とする。

第３の発明は、第１及び第２の発明において、前記複数種の輝度は、前記認識エラーとされた場合の標準の輝度より増加及び減少させた範囲内でのものであることを特徴とする。

第４の発明は、第１及び第２の発明において、前記マークは、前記プリント基板のシリアル番号を記す２次元バーコードであることを特徴とする。

本発明は、プリント基板の材質などによって、マークの鮮明な映像が得られずに認識エラーと判断した場合でも、鮮明な映像が得られるようにすることができる。

以下図１に基づき、プリント基板Ｐ上に電子部品を装着する電子部品装着装置１についての実施の形態を説明する。電子部品装着装置１には、プリント基板Ｐを搬送する搬送装置２と、電子部品を供給する部品供給装置３と、駆動源により一方向（Ｙ方向）に移動可能な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、それぞれ複数の吸着ノズル５を備えて前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に各駆動源により移動可能な装着ヘッド６とが設けられている。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１の前後の中間部に配設され、上流側装置（図１の左方に位置する）からプリント基板Ｐを受け継ぐ基板供給部と、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部から供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する基板位置決め部と、この位置決め部で電子部品が装着されたプリント基板Ｐを受け継いで下流側装置（図１の右方に位置する）に搬送する基板排出部とから構成される。

前記部品供給装置３は前記搬送装置２の手前側と奥側との両外側にそれぞれ配設され、電子部品装着装置１の装置本体に取り付けられるフィーダベース３Ａと、このフィーダベース３Ａ上に複数並設され種々の電子部品を１個ずつ夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に供給する部品供給ユニット３Ｂ群とから構成される。

そして、Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、Ｙ方向リニアモータの駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向リニアモータは、左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ａとから構成される。

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にＸ方向リニアモータによりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータは各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド６に設けられた可動子とから構成される。

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記搬送装置２の位置決め部上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド６には各バネにより下方へ付勢されている、例えば１２本の吸着ノズル５が円周上に所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド６の３時と９時の位置に位置する吸着ノズル５により並設された複数の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル５は上下軸モータにより昇降可能であり、またθ軸モータにより装着ヘッド６を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。

１０は各部品認識カメラで、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を撮像し、部品認識処理装置で認識処理し、吸着ノズル５の中心に対する位置ズレが把握される。

また、各装着ヘッド６には後述する基板認識ユニット８が設けられ、その基板認識ユニット８を構成する基板認識カメラ１１が前記基板位置決め部により位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークＭＫや、２次元バーコードＢＣを撮像する。前記位置決めマークＭＫは、例えば円形状を呈しており、このプリント基板Ｐの対角線上の位置に付された２つの位置決めマークを撮像及び認識処理することにより、プリント基板Ｐの位置を把握する。前記２次元バーコードＢＣは、プリント基板の生産管理に使用されるもので、プリント基板の種類、シリアル番号（例えば、連番）などを意味するコードが付されている。

次に、図２に基づいて、前記基板認識ユニット８について詳述する。最上部の基板認識カメラ１１下部に固定された第１筒体１２内にはレンズ１３が配設され、この第１筒体１２の下部には第２筒体１４が固定され、この第２筒体１４内にはハーフミラー１５と赤色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成された同軸照明灯１６とが設けられる。また、前記第２筒体１４下部には第３筒体１７が固定され、この第３筒体１７の内側面に所定間隔を存して複数個の赤色ＬＥＤが配設されたリング照明灯１８が設けられる。なお、前記第３筒体１７は上部の中空円筒状部１７Ａと、下部の下方に向けて狭く傾斜した側面を有する中空円錐台状部１７Ｂとから構成される。更に、前記第３筒体１７下部には第４筒体１９が固定され、前記基板認識ユニット８の底面図である図３に示すように、この第４筒体１９の側面下部には所定間隔を存して円周上に複数個の紫外線（近紫外線）ＬＥＤが配設されたオプション照明灯（リング照明灯）２０が設けられる。

そして、同軸照明灯１６から照射された光はハーフミラー１５により半分の量が透過して半分の量が反射して下降してプリント基板Ｐに照射され、またリング照明灯１８から照射された光はプリント基板Ｐに照射され、その反射像がハーフミラー１５及びレンズ１３を介して基板認識カメラ１１により撮像される構成であり、またオプション照明灯２０から照射された光はプリント基板Ｐに照射され、その反射像がハーフミラー１５及びレンズ１３を介して基板認識カメラ１１により撮像される構成である。

なお、各照明灯が照射する光の波長によって反射率が異なるが、前記同軸照明灯１６及びリング照明灯１８は、プリント基板Ｐがガラスエポキシ基板やフレキシブル基板である場合に好適であり、その基板に付された位置決めマークＭＫや２次元バーコードＢＣを撮像する際にこれらのマークＭＫ等に光を照射するために点灯するが、特に前記同軸照明灯１６はこれらの基板に凹凸が無い場合に備えて、またリング照明灯１８は凹凸がある場合に備えている。また、リング照明灯であるオプション照明灯２０は、前記プリント基板Ｐがセラミック基板である場合に好適である。

次に、前記同軸照明灯１６、リング照明灯１８及びオプション照明灯２０の点灯制御に係る点灯制御ブロック図である図４について、説明する。２１は電子部品装着装置におけるプリント基板Ｐ上に光を照射する各種照明灯の点灯に係る動作を統括制御する制御装置としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）、２２は記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）と、２３はＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）で、ＣＰＵ２１は前記ＲＡＭ２２に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ２３に格納されたプログラムに従い、照明コントロール部２４を介して同軸照明灯１６、リング照明灯１８及びオプション照明灯２０の点灯制御を行う。

次に、点灯制御に係るフローチャート図である図５に基づいて、以下説明する。先ず、先ず、プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて搬送装置２の基板供給部上に存在すると、この基板供給部上のプリント基板Ｐを基板位置決め部へ移動させ、このプリント基板Ｐを位置決めして固定する。

そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、奥側のビーム４ＡがＹ方向リニアモータの駆動により前後に延びたガイドに沿ってスライダが摺動してＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。この場合、装着ヘッド６をＸ方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル５を昇降させることにより、複数の吸着ノズル５が次々と部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。

また、奥側の装着ヘッド６の吸着ノズル５による電子部品の取出しの後、或いは取出しているときに、手前側のビーム４ＢがＹ方向リニアモータの駆動によりＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。但し、奥側及び手前側のビーム４Ａ、４Ｂの吸着ノズル５が併行して取出し動作をする場合には、両ビーム４Ａ、４Ｂの装着ヘッド６が衝突しないように対応するＹ方向リニアモータ及びＸ方向リニアモータが制御される。

そして、取出した後は両装着ヘッド６の吸着ノズル５を上昇させて、両ビーム４Ａ、４Ｂの装着ヘッド６を各部品認識カメラ１０の上方を通過させ、この移動中に両装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理して吸着ノズル５に対する位置ズレを把握することができる（フライ認識）。

そして、例えば奥側の装着ヘッド６がビーム４ＡのＸ方向リニアモータ及びＹ方向リニアモータの駆動により奥側の部品認識カメラ１０の上方を通過した後に、プリント基板Ｐに付された一方の位置決めマークＭＫと２次元バーコードＢＣ上方に基板認識カメラ１１が移動することとなる。

すると、ＣＰＵ２１は画像取込信号を基板認識カメラ１１に出力して露光させると共にその後に照明コントロール部２４に点灯信号を出力する。すると、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させるという標準の照明パターンと標準の輝度データとがＲＡＭ２２に格納されているので、照明コントロール部２４は標準の照明パターンで、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を標準の輝度データに基づいて点灯させる。

従って、基板認識カメラ１１がプリント基板Ｐに付された一方の位置決めマークＭＫと２次元バーコードＢＣを撮像し、次いで基板認識カメラ１１を移動させて同様に他方の位置決めマークＭＫを撮像し、これらの撮像された画像を認識処理装置（図示せず）が認識処理してプリント基板Ｐの位置を把握すると共にプリント基板の種類及びシリアル番号を把握する。

そして、装着データの電子部品の装着座標にプリント基板Ｐの位置認識結果及び各電子部品の位置認識結果を加味して、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、はそれぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。即ち、Ｘ及びＹ方向について各ビーム４Ａ、4Ｂに対応するＹ方向リニアモータ及びその装着ヘッド６に係るＸ方向リニアモータにより、装着角度についてはθ軸モータにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ・Ｙ方向及び装着角度が補正され、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、各電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。

このようにして、プリント基板Ｐ上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板Ｐを基板位置決め部から基板排出部を介して下流装置に受け渡す。

なお、前述した２次元バーコードＢＣを撮像して認識処理装置が認識処理し、その認識処理結果に基づいてＣＰＵ２１が鮮明な画像でないために正確な認識ができないとの認識エラーと判断した場合には、次にリトライ機能が「有り」に設定されているかがＣＰＵ２１により判断され、ＲＡＭ２２に格納されたリトライ機能の設定無しに係る有無データに基づいて「無し」と判断した場合には、エラーとして終了するが、ＣＰＵ２１は適宜な視覚又は聴覚による報知手段によりエラーの旨を報知させると共に電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止するように制御する。

一方、リトライ機能が「有り」と判断した場合には、必要な照明パターンの変更及び輝度の変更をする。この場合、照明パターンの変更をするか否かは作業者によって予め設定手段により設定されてＲＡＭ２２に格納された照明パターン変更設定データに基づくが、ここでは照明パターンの変更はしないと設定されていたものとすると（リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させるという標準の照明パターンは変更しない。）、リング照明灯１８の標準の輝度をマイナス８０％〜プラス８０％の範囲内で２０％毎の９段階に変更したり、同軸照明灯１６の標準の輝度をマイナス８０％〜プラス８０％の範囲内で２０％毎の９段階に変更することによる合計８１通り変更する。

従って、最初の変更、即ちリング照明灯１８を標準輝度のマイナス８０％の輝度となるように且つ同軸照明灯１６を標準の輝度となるように、ＣＰＵ２１は照明コントロール部２４を介してリング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させて、基板認識カメラ１１がプリント基板Ｐに付された２次元バーコードＢＣを撮像して、前記認識処理装置が認識処理してプリント基板Ｐの位置を把握すると共にプリント基板のシリアル番号を把握する。次いで、リング照明灯１８を標準輝度のマイナス６０％の輝度となるように且つ同軸照明灯１６を標準の輝度となるように、ＣＰＵ２１は照明コントロール部２４を介してリング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させて、前述のような撮像及び認識処理をし、以下同様に８１通りに変更した上で、撮像及び認識処理を行う。

そして、必要な照明パターンの変更、即ちリング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させるという標準の照明パターンのままで輝度のみを変更して、８１通りの輝度変更による照明の上での撮像及び認識処理が行われると、８１通りの認識処理が全て認識エラー（鮮明な画像でないために正確な認識ができない）と判断した場合には、エラーとして終了するが、ＣＰＵ２１は前述のように、報知手段によりエラーの旨を報知させると共に電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止するように制御する。

また、８１通りの認識処理の全てが認識エラーではない（８１通りのうち認識エラーでないものがある）と判断した場合には、認識エラーでない画像の中から、ＣＰＵ２１は最もコントラストの良い画像の結果を選択して、標準の照明パターンのままでのこの画像に係る輝度データをＲＡＭ２２に格納する。

従って、以後のプリント基板Ｐの基板認識処理の際に、ＣＰＵ２１はＲＡＭ２２に格納されたこの変更後の輝度データを使用して、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させるように制御する。これにより、２次元バーコードＢＣの鮮明な映像が得られるので、認識エラーとして、電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止するという事態の発生が極力防止できる。

なお、８１通りとしたが、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を共に標準の輝度データに基づいて点灯させて認識処理することは、輝度の変更前に既に行っているので、８０通りとしてもよい。

また、前述したように、認識処理の結果、認識エラーと判断した際に、リトライ機能が「有り」と判断した場合には、必要な照明パターンの変更及び輝度の変更をするが、設定手段により照明パターンの変更をすると設定されていると、ＲＡＭ２２に格納されたその照明パターンの変更をするという照明パターン変更設定データに基づいて、以下のように制御される。

即ち、この場合はプリント基板Ｐがガラスエポキシ基板やフレキシブル基板ではなく、セラミック基板の場合であって、リング照明灯１８及び同軸照明灯１６を点灯させるという標準の照明パターンから、複数個の紫外線（近紫外線）ＬＥＤから構成されたオプション照明灯（リング照明灯）２０を使用するオプションの照明パターンに変更する。そして、オプション照明灯２０の標準の輝度をマイナス８０％〜プラス８０％の範囲内で２０％毎の９段階に変更することによる合計９通り変更して、前述のような撮像及び認識処理を行う。

そして、オプション照明灯２０のみを使用し、９通りの輝度変更による照明の上での２次元バーコードＢＣの撮像及び認識処理が行われる。９通りの認識処理が全て認識エラー（鮮明な画像でないために正確な認識ができない）と判断した場合には、エラーとして終了するが、ＣＰＵ２１は前述のように、報知手段によりエラーの旨を報知させると共に電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止するように制御する。

また、９通りの認識処理の全てが認識エラーではない（９通りのうち認識エラーでないものがある）と判断した場合には、認識エラーでない画像の中から、ＣＰＵ２１は最もコントラストの良い画像の結果を選択して、この画像に係る輝度データをＲＡＭ２２に格納する。

従って、以後のプリント基板Ｐの基板認識処理の際に、ＣＰＵ２１はＲＡＭ２２に格納されたこの変更後の輝度データを使用して、オプション照明灯２０を点灯させるように制御する。これにより、２次元バーコードＢＣの鮮明な映像が得られるので、認識エラーとして、電子部品装着装置１の電子部品の装着運転を停止するという事態の発生が極力防止できる。

次に、他の実施形態の基板認識ユニットの底面図である図６に示すように、前記第３筒体１７下部に所定間隔を存して円周上にオプション照明灯２０を配設した第４筒体１９を固定する代わりに、所定間隔を存して一列に複数個のオプション照明灯２０を配設した一対の取付体２５、２５を対向するように第３筒体１７下部に設けてもよい。この場合、図６での上下方向の寸法を小さくすることができて、基板認識ユニットをコンパクトにすることができる。

なお、本発明の実施形態は２次元バーコードＢＣの鮮明な映像が得るためについて、以上説明してきたが、この２次元バーコードＢＣに限らず、２次元バーコードＢＣ以外の普通のバーコード（一次元バーコード）や、その他の位置決めマークＭＫの鮮明な画像を得るために適用してもよく、広くマーク一般に適用できる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の概略平面図である。 前記基板認識ユニットの側面図である。 基板認識ユニットの底面図である。 点灯制御ブロック図である。 点灯制御に係るフローチャート図である。 他の実施形態の基板認識ユニットの底面図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
２ 搬送装置
３ 部品供給装置
３Ｂ 部品供給ユニット
５ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
８ 基板認識ユニット
１１ 基板認識カメラ
１６ 同軸照明灯
１８ リング照明灯
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ

Claims (4)

1. プリント基板に付されたマークに照明灯からの光を照射して、その反射像を基板認識カメラで撮像して認識処理する電子部品装着装置におけるマーク認識方法であって、
   前記マークを前記基板認識カメラが撮像して認識処理した結果に基づいて認識エラーと判断された場合に、前記照明灯の光を複数種の輝度に変更しては前記基板認識カメラで撮像して認識処理し、
   前記輝度変更に基づく認識処理による認識エラーでない画像の中から、最もコントラストの良い画像の結果を選択して、その輝度データを記憶手段に格納し、
   以降の基板認識処理の際に、前記記憶手段に格納された変更後の輝度データを使用して前記照明灯を点灯させる
   ことを特徴とする電子部品装着装置におけるマーク認識方法。
2. プリント基板に付されたマークに複数種類の照明灯のうちの任意の組み合わせの照明パターンによる照明灯からの光を照射して、その反射像を基板認識カメラで撮像して認識処理する電子部品装着装置におけるマーク認識方法であって、
   前記マークを前記基板認識カメラが撮像して認識処理した結果に基づいて認識エラーと判断された場合に、他の照明パターン及び複数種の輝度に変更しては前記基板認識カメラで撮像して認識処理し、
   前記変更に基づく認識処理による認識エラーでない画像の中から、最もコントラストの良い画像の結果を選択して、その照明パターン及び輝度データを記憶手段に格納し、
   以降の基板認識処理の際に、前記記憶手段に格納された変更後の照明パターン及び輝度データを使用して前記照明灯を点灯させる
   ことを特徴とする電子部品装着装置におけるマーク認識方法。
3. 前記複数種の輝度は、前記認識エラーとされた場合の標準の輝度より増加及び減少させた範囲内でのものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置におけるマーク認識方法。
4. 前記マークは、前記プリント基板のシリアル番号を記す２次元バーコードであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置におけるマーク認識方法。