JP7648791B2 - 部品実装機および部品実装位置ずれ判定方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板に実装された部品の位置ずれを判定する技術に関する。

部品が実装された基板を生産するために、特許文献１、２に示されるような部品実装機を用いることができる。この部品実装機は、部品を吸着する実装ヘッドを備え、実装ヘッドが部品供給テープのポケットから取り出した部品を基板のランドに移載することで、部品を基板に実装する。このような部品実装機では、特許文献１に示されるように、部品がランドに対して位置ずれを起こした状態で、部品が基板に実装される場合がある。

特許第４６１７９９８号公報 特開２０１９－３６０１５号公報

そこで、基板に実装された部品を撮像する撮像部を部品実装機に設けて、撮像部によって部品を撮像することで取得した画像に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定できるように、部品実装機を構成することが考えられる。ただし、例えば特許文献１の部品マウント検査装置のような検査専用装置に設けられる高精度な撮像機能を部品実装機に設けることは、コスト、配置スペースあるいは重量の増加の要因となるため必ずしも容易ではない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる技術の提供を目的とする。

本発明に係る部品実装機は、上面および側面を有する部品が実装された基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持される基板に対して傾斜した方向から部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像を取得する撮像部と、撮像部が撮像した画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第１境界を特定する境界特定部と、基板に対する第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部とを備える。

本発明に係る部品実装位置ずれ判定方法は、上面および側面を有する部品が実装された基板に対して傾斜した方向から撮像部が部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像を取得する工程と、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第１境界を特定する工程と、基板に対する第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定する工程とを備える。

このように構成された本発明（部品実装機、部品実装位置ずれ判定方法）では、部品が実装された基板に対して傾斜した方向から部品を撮像することで、部品の上面および側面を含む画像が取得されて、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第１境界が特定される。こうして、斜めから部品を撮像することで、基板に実装された部品の上面および側面を含む画像、換言すれば部品の上面と側面との第１境界を含む画像を取得することができ、画像に含まれる部品の上面と側面との境界である第１境界を特定できる。そして、基板に対する第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無が判定される。かかる構成では、斜めから部品を撮像することで撮像した部品の上面と側面との第１境界が許容範囲（第１位置範囲）内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。こうして、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定することが可能となっている。

また、第１位置範囲は、基板に対する第１境界の角度の許容範囲を示す第１角度範囲であり、位置ずれ判定部は、基板に対する第１境界の角度が第１角度範囲内にあるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、第１境界の角度が許容範囲（第１角度範囲）内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。

また、部品を供給する部品供給部と、部品供給部によって供給された部品を把持して、基板保持部に保持される基板に実装する実装ヘッドと、実装ヘッドが把持する部品と実装ヘッドとの位置関係を取得する把持位置取得部とをさらに備え、位置ずれ判定部は、位置関係に基づき第１位置範囲を求めるように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、実装ヘッドが部品を把持する位置に応じて、基板に実装された部品の位置ずれの有無を的確に判定できる。

また、基板保持部に保持される基板の反りを取得する基板反り取得部をさらに備え、位置ずれ判定部は、基板の反りに基づき第１位置範囲を求めるように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、基板の反りに応じて、基板に実装された部品の位置ずれの有無を的確に判定できる。

また、部品は、電極および電極に隣接する本体を有し、撮像部は、電極および本体を含む画像を取得し、境界特定部は、撮像部が撮像した画像に含まれる電極と本体との境界である第２境界を特定し、位置ずれ判定部は、基板に対する第２境界の位置の許容範囲を示す第２位置範囲内に第２境界があるか否かを確認した結果に基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、撮像部が撮像した部品の電極と本体との第２境界が許容範囲（第２位置範囲）内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。

また、第２位置範囲は、基板に対する第２境界の角度の許容範囲を示す第２角度範囲であり、位置ずれ判定部は、基板に対する第２境界の角度が第２角度範囲内であるか否かに基づき、基板に対する部品の位置ずれの有無を判定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、第２境界の角度が許容範囲（第２角度範囲）内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定できる。

本発明によれば、部品実装機に具備される簡便な機構の撮像部であっても、基板に実装された部品の位置ずれの有無を判定することが可能となる。

図１は本発明に係る部品実装機の一例の構成を模式的に示す平面図。 図１の部品実装機によって基板に実装される部品を模式的に示す斜視図。 図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図。 ヘッドユニットに取り付けられた部品検査カメラを模式的に示す図。 図１の部品実装機によって実行される実装処理の一例を示すフローチャート。 図５の実装処理で実行される位置ずれ判定の一例を示すフローチャート。 図６の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図。 図６の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図。 図１の部品実装機が備える電気的構成の変形例を示すブロック図。

図１は本発明に係る部品実装機の一例の構成を模式的に示す平面図である。図２は図１の部品実装機によって基板に実装される部品を模式的に示す斜視図である。図３は図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。図１、図２および以下の図では、水平方向であるＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向であるＹ方向および鉛直方向であるＺ方向を適宜示す。

部品実装機１は、集積回路、トランジスター、コンデンサー等の小片状の部品Ｅを基板Ｂに実装する。図２に示す例では、部品Ｅは直方体の外形を有し、本体Ｅｂと、本体Ｅｂを挟む２個の電極Ｅｅとを有する。こうして部品Ｅの両端に隣接する２個の電極Ｅｅに対応して、基板Ｂには２個のランドＢｌが設けられ、２個の電極Ｅｅのそれぞれが２個のランドＢｌに載置されることで、部品Ｅが基板Ｂに実装される。

部品Ｅは互いに平行な底面Ｓｌおよび上面Ｓｕを有し、底面Ｓｌが下側を向くとともに上面Ｓｕが上側を向いた状態で、部品Ｅが基板Ｂに実装される。この部品Ｅは、底面Ｓｌの端と上面Ｓｕの端との間に延設された側面Ｓｓを有し、基板Ｂに実装された部品Ｅの側面Ｓｓは水平方向を向く。部品Ｅの上面Ｓｕでは、両端に電極Ｅｅが表れ、これら電極Ｅｅの間に本体Ｅｂが表れる。同様に、部品Ｅの側面Ｓｓでは、両端に電極Ｅｅが表れ、これら電極Ｅｅの間に本体Ｅｂが表れる。

図３に示すように、部品実装機１は、装置全体を統括的に制御するコントローラー１００を備える。コントローラー１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)で構成されたプロセッサーである演算処理部１１０およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)あるいはＳＳＤ(Solid State Drive)等で構成された記憶部１２０を有する。この記憶部１２０は、部品Ｅの外形を示す部品外形データＤｅを記憶する。この部品外形データＤｅは、部品Ｅの外形が有する直方体の各辺の長さや電極Ｅｅの幅等を示す。また、コントローラー１００は、部品実装機１の駆動系を制御する駆動制御部１３０と、後述するカメラ６、７による部品Ｅの撮像を制御する撮像制御部１４０とを有する。さらに、部品実装機１は、ＵＩ(User Interface)１５０を備える。このＵＩ１５０は例えばタッチパネルディスプレイによって構成され、演算処理部１１０は、部品実装機１の稼働状況をＵＩ１５０に表示したり、ＵＩ１５０に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。

図１に示すように、部品実装機１は、基板ＢをＸ方向（基板搬送方向）に搬送する搬送部１２を備える。この搬送部１２は、Ｘ方向に並列に配置された一対のコンベア１２１を基台１１上に有し、コンベア１２１によって基板ＢをＸ方向に搬送する。これらコンベア１２１の間隔は、Ｘ方向に直交するＹ方向（幅方向）に変更可能であり、搬送部１２は、搬送する基板Ｂの幅に応じてコンベア１２１の間隔を調整する。この搬送部１２は、基板搬送方向であるＸ方向の上流側から所定の作業位置１２３に搬入するとともに、作業位置１２３で部品Ｅが実装された基板Ｂを作業位置１２３からＸ方向の下流側に搬出する。

搬送部１２のＹ方向の両側それぞれでは２つの部品供給部２１がＸ方向に並んでおり、各部品供給部２１では、複数のテープフィーダー２２がＸ方向に並ぶ。部品供給部２１では、Ｘ方向に並ぶ複数の部品供給箇所２３が設けられており、各部品供給箇所２３に供給すべき部品Ｅを供給するテープフィーダー２２が、各部品供給箇所２３に対応付けられて着脱可能に装着される。つまり、各テープフィーダー２２に対しては、部品Ｅを所定間隔おきに収容したキャリアテープが巻き付けられた部品供給リールが配置されており、各テープフィーダー２２は部品供給リールから引き出されたキャリアテープを間欠的に送り出すことで、その先端部の部品供給箇所２３に部品Ｅを供給する。

また、部品実装機１では、Ｙ方向に延びる一対のＹ軸レール３１と、Ｙ方向に延びるＹ軸ボールネジ３２と、Ｙ軸ボールネジ３２を回転駆動するＹ軸モーターＭｙとが設けられ、Ｘ軸レール３４が一対のＹ軸レール３１にＹ方向に移動可能に支持された状態でＹ軸ボールネジ３２のナットに固定されている。Ｘ軸レール３４には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールネジ３５と、Ｘ軸ボールネジ３５を回転駆動するＸ軸モーターＭｘとが取り付けられており、ヘッドユニット４０がＸ軸レール３４にＸ方向に移動可能に支持された状態でＸ軸ボールネジ３５のナットに固定されている。したがって、駆動制御部１３０は、Ｙ軸モーターＭｙによりＹ軸ボールネジ３２を回転させてヘッドユニット４０をＹ方向に移動させ、あるいはＸ軸モーターＭｘによりＸ軸ボールネジ３５を回転させてヘッドユニット４０をＸ方向に移動させることができる。

ヘッドユニット４０は、ロータリーヘッド４を回転可能に支持する。このロータリーヘッド４は、円周状に等ピッチで配列された複数（８本）のノズルＮを有し、各ノズルＮによって部品Ｅを吸着する。これに対して、部品実装機１は、ノズルＮをＺ方向に昇降させるＺ軸モーターＭｚと、ノズルＮを回転させるＲ軸モーターＭｒとを有する。そして、駆動制御部１３０は、Ｚ軸モーターＭｚによってノズルＮの高さを調整し、Ｒ軸モーターＭｒによってノズルＮの回転角度を調整する。

かかる部品実装機１では、演算処理部１１０の指令を受けて駆動制御部１３０が制御を実行することで、部品Ｅが基板Ｂに実装される。つまり、駆動制御部１３０は、Ｘ軸モーターＭｘおよびＹ軸モーターＭｙによってノズルＮを移動させることで、部品供給箇所２３に供給された部品Ｅに対して、ロータリーヘッド４のノズルＮを上方から対向させる。続いて、駆動制御部１３０は、Ｚ軸モーターＭｚによってノズルＮを下降させることで、部品供給箇所２３に供給された部品Ｅの上面にノズルＮを当接させた後に、ノズルＮに部品Ｅを吸着させる。さらに、駆動制御部１３０は、Ｚ軸モーターＭｚによってノズルＮを上昇させる。こうして、ロータリーヘッド４は、ノズルＮによって部品供給箇所２３から部品Ｅをピックアップする。続いて、駆動制御部１３０は、Ｘ軸モーターＭｘおよびＹ軸モーターＭｙによってノズルＮを移動させることで、基板ＢのランドＢｌに対して、ノズルＮに吸着される部品Ｅを上方から対向させる。さらに、駆動制御部１３０は、ノズルＮにより吸着される部品ＥのランドＢｌに対する角度をＲ軸モーターＭｒによって調整してから、Ｚ軸モーターＭｚによってノズルＮを下降させることで、部品ＥをランドＢｌに載置する。

また、部品実装機１は、Ｘ方向において、２個の部品供給部２１の間に配置された部品認識カメラ６を備え、この部品認識カメラ６は、上方を向いた状態で基台１１に取り付けられている。この部品認識カメラ６は、Ｙ方向において搬送部１２の両側に配置されている。これに対して、部品供給箇所２３から部品ＥをピックアップしたノズルＮは、ランドＢｌに部品Ｅを載置する前に、部品認識カメラ６に対して当該部品Ｅを上方から対向させる。そして、部品認識カメラ６は、ノズルＮに吸着される部品Ｅを下方から撮像することで、部品認識画像Ｉｒを取得する。この部品認識画像Ｉｒは、部品認識カメラ６から撮像制御部１４０を介して演算処理部１１０に送信され、演算処理部１１０は、部品認識画像Ｉｒの取得時におけるノズルＮの位置と、部品認識画像Ｉｒにおける部品Ｅの位置とに基づき、ノズルＮに対する部品Ｅの位置を認識する。なお、演算処理部１１０は、各モーターＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、Ｍｒのエンコーダー出力を駆動制御部１３０から受信することで、部品認識画像Ｉｒの取得時のノズルＮの位置を確認することができる。こうして、部品Ｅの位置を認識する部品認識が実行される。

また、部品実装機１は、基板ＢのランドＢｌに実装された部品Ｅを検査するための部品検査カメラ７を備える。この点について、図４を併用しつつ説明する。ここで、図４はヘッドユニットに取り付けられた部品検査カメラを模式的に示す図である。図１および図４に示すように、部品検査カメラ７はヘッドユニット４０に取り付けられており、駆動制御部１３０は、Ｘ軸モーターＭｘおよびＹ軸モーターＭｙによって、ヘッドユニット４０と一体的に部品検査カメラ７を移動させることができる。

この部品検査カメラ７は、基板Ｂの表面Ｂｓに対して撮像方向Ａから対向する。ここで、基板Ｂの表面ＢｓにはランドＢｌが設けられており、表面ＢｓのランドＢｌに部品Ｅが載置される。図４に示すように、撮像方向Ａは、基板Ｂの表面Ｂｓに垂直な法線Ｂｎに対して、角度θ（鋭角）だけ傾いている。つまり、部品検査カメラ７は、基板Ｂの表面Ｂｓに斜め上方から対向する。

この部品検査カメラ７は、基板Ｂの表面Ｂｓに撮像方向Ａから対向する光学系７１と、光学系７１によって結像された光を撮像する固体撮像素子７２とを有し、基板Ｂの表面Ｂｓに実装された部品Ｅで反射された光を固体撮像素子７２によって撮像することで、部品検査画像Ｉｉを取得する。さらに、部品検査カメラ７は、基板Ｂの表面Ｂｓに実装された部品Ｅに対して撮像方向Ａから光を照射する照明７３を有する。この照明７３は、例えば二次元的に配列された複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)によって構成される。

図５は図１の部品実装機によって実行される実装処理の一例を示すフローチャートであり、図６は図５の実装処理で実行される位置ずれ判定の一例を示すフローチャートである。また、図７および図８は図６の位置ずれ判定で実行される画像処理の一例を模式的に示す図である。図５および図６の各ステップは演算処理部１１０の制御によって実行される。

ステップＳ１０１では、搬送部１２が基板Ｂを作業位置１２３に搬入して、作業位置１２３に固定する。ステップＳ１０２では、基板Ｂの位置を示すために基板Ｂに付されたフィデューシャルマークをカメラによって撮像した画像に基づき基板Ｂの位置を認識する処理が演算処理部１１０によって実行される（ステップＳ１０２）。このフィデューシャルマークの撮像は、例えば部品検査カメラ７あるいはこれとは別に設けられたカメラによって実行することができる。

ステップＳ１０３では、ロータリーヘッド４がノズルＮによって部品供給箇所２３から部品Ｅを吸着する。ステップ１０４では、ロータリーヘッド４は、部品認識カメラ６に上方から対向する位置に部品Ｅを移動させて、部品認識カメラ６がこの部品Ｅを撮像して部品認識画像Ｉｒを取得し、演算処理部１１０がノズルＮに対する部品Ｅの位置を部品認識画像Ｉｒに基づき認識する。そして、ステップＳ１０５では、駆動制御部１３０は、ステップＳ１０４で認識された部品Ｅの位置に基づき部品Ｅの位置を調整しつつ、基板Ｂの表面Ｂｓに設けられたランドＢｌに部品Ｅを実装する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５でランドＢｌに実装された部品Ｅの位置ずれの有無が判定される（位置ずれ判定）。図６に示す位置ずれ判定では、部品検査カメラ７がステップＳ１０４で実装された部品Ｅを撮像方向Ａから撮像することで、部品検査画像Ｉｉを取得する（ステップＳ２０１）。これによって、図７に模式的に示す部品検査画像Ｉｉが部品検査カメラ７から撮像制御部１４０を介して演算処理部１１０に送信される。

この部品検査画像Ｉｉは、多階調（例えば２５６階調）で輝度を表す二次元の画像データであり、図７では、モノクロの濃淡によって輝度が示されている。基板Ｂの法線Ｂｎに対して傾斜した撮像方向Ａから部品Ｅを撮像しているため、部品検査画像Ｉｉは、部品Ｅの上面Ｓｕと側面Ｓｓとの両方を含む。上面Ｓｕにおける本体Ｅｂは低い輝度を有し（換言すれば暗く）、低輝度領域となっている。一方、上面Ｓｕにおける電極Ｅｅ、側面Ｓｓにおける電極Ｅｅおよび本体Ｅｂは、上面Ｓｕにおける本体Ｅｂよりも高い輝度を有し（換言すれば明るい）、低輝度領域より高い輝度を有する高輝度領域となっている。つまり、電極Ｅｅは金属光沢を有するため、部品検査画像Ｉｉにおいて上面Ｓｕの本体Ｅｂより高い輝度を有する。また、部品Ｅの上面Ｓｕで反射されて部品検査カメラ７に到達する光量より、部品Ｅの側面Ｓｓで反射されて部品検査カメラ７に到達する光量の方が多い。そのため、部品検査画像Ｉｉにおいて、部品Ｅの側面Ｓｓは、上面Ｓｕの本体Ｅｂより高い輝度を有する。このようなコントラストを有する部品検査画像Ｉｉでは、方向Ｅｄ１（ここの例では、Ｙ方向に相当）に平行な直線状の境界Ｓｂ１が側面Ｓｓの本体Ｅｂと上面Ｓｕの本体Ｅｂとの間に表れ、方向Ｅｄ１に直交する方向Ｅｄ２（ここの例では、Ｘ方向に相当）に平行な直線状の境界Ｓｂ２が上面Ｓｕにおける電極Ｅｅと本体Ｅｂとの間に表れる。ここで、方向Ｅｄ１および方向Ｅｄ２は平面視における部品Ｅの外形が有する直方体の辺の延設方向に相当し、換言すれば、平面視において部品Ｅの外形が有する直方体を規定する辺は、方向Ｅｄ１および方向Ｅｄ２のいずれかに平行となる。

ステップＳ２０２では、演算処理部１１０は、部品検査画像Ｉｉからエッジを抽出する画像処理を実行する。具体的には、低輝度領域と高輝度領域との境界がエッジとして抽出されて、図７に示すエッジ画像Ｉｅが取得される。これによって、部品Ｅの側面Ｓｓと上面Ｓｕとの境界Ｓｂ１と、部品Ｅの電極Ｅｅと本体Ｅｂとの境界Ｓｂ２とを抽出することができる。

ステップＳ２０３では、演算処理部１１０は、部品Ｅの境界Ｓｂ１および境界Ｓｂ２が存在すべき範囲を示す許容エッジ範囲Ｒｂ１および許容エッジ範囲Ｒｂ２を算出する。具体的には、図８の「境界Ｓｂ１に対する画像処理」に示されるように、基板Ｂの実装位置に対する部品Ｅの位置ずれがない場合の理想的な場所に位置する境界Ｓｂ１が理想境界Ｐｂ１として算出される。この理想境界Ｐｂ１は、部品Ｅが実装された位置（実装位置）と、部品外形データＤｅが示す部品Ｅの外形とに基づき算出される。また、部品Ｅの実装位置（Ｘ位置、Ｙ位置、角度ｒ）は、ステップＳ１０５で部品ＥをランドＢｌに実装した際のノズルＮの位置（Ｘ位置、Ｙ位置、角度ｒ）と、ステップＳ１０４で認識したノズルＮに対する部品Ｅの位置（Ｘ位置、Ｙ位置、角度ｒ）とに基づき算出される。そして、理想境界Ｐｂ１を中心に所定の形状を有する許容エッジ範囲Ｒｂ１が算出される。つまり、許容エッジ範囲Ｒｂ１は、理想境界Ｐｂ１に対して許容されるクリアランスを設けた範囲に相当する。同様にして、図８の「境界Ｓｂ２に対する画像処理」に示されるように、理想的な境界Ｓｂ２の位置である理想境界Ｐｂ２と、理想境界Ｐｂ２を中心に所定の形状を有する許容エッジ範囲Ｒｂ２が算出される。なお、許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２を算出するタイミングは、ステップＳ２０２のエッジ抽出の後に限られない。つまり、エッジ抽出の前、さらに言えば図６の位置ずれ判定の実行前に予めエッジ範囲を算出して、記憶部１２０に保存しておいてもよい。

つまり、部品Ｅの外形が直方体である場合には、部品Ｅの搭載角度（実装時のノズルＮの角度ｒと、ノズルＮに対する部品Ｅの角度ｒの和）に対して平行あるいは直交する成分が部品検査画像Ｉｉに含まれるはずである。また、部品外形データＤｅに基づき、当該成分が存在すべき範囲は限定できる。そこで、当該成分が存在すべき範囲として、許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２が設定される。ここで、部品Ｅの搭載角度および部品外形データＤｅはいずれも部品Ｅを基板Ｂに実装するために必要となるデータ（実装制御データ）であり、許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２はこの実装制御データに基づき設定できる。すなわち、部品Ｅの実装に必要となる実装制御データとは別に追加のデータを用いずに、許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２を設定できる。

ステップ２０４では、演算処理部１１０は、ステップＳ２０２で抽出した側面Ｓｓと上面Ｓｕとの境界Ｓｂ１が許容エッジ範囲Ｒｂ１内に収まっているかを確認する。さらに、演算処理部１１０は、ステップＳ２０２で抽出した電極Ｅｅと本体Ｅｂとの各境界Ｓｂ２が対応する許容エッジ範囲Ｒｂ２内に収まっているかを確認する。そして、境界Ｓｂ１、Ｓｂ２の全てが対応する許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２内に収まっている場合には、部品Ｅの位置ずれが生じていない（ステップＳ２０４で「ＮＯ」）と判断されて、図６の位置ずれ判定が終了して、図５のフローチャートに戻る。

一方、境界Ｓｂ１、Ｓｂ２のいずれかが対応する許容エッジ範囲Ｒｂ１、Ｒｂ２に収まっていない場合には、部品Ｅの位置ずれが生じた（ステップＳ２０４で「ＹＥＳ」）と判断され、ステップＳ２０５に進む。これによって、例えば、部品Ｅを基板Ｂに載置する際にノズルＮから噴射された風圧で部品Ｅが位置ずれを起こしたり、部品Ｅの片側が浮いてしまうことで部品Ｅが位置ずれを起こしたりしたような場合には、これを的確に検知できる。ステップＳ２０５では、演算処理部１１０は、部品Ｅの位置ずれの発生履歴を示すログに、ステップＳ２０４で位置ずれが生じたと判定した部品Ｅの実装位置と時刻とを記録する。なお、このログは、記憶部１２０に保存されており、例えば作業者の要求に応じてＵＩ１５０のディスプレイに適宜表示される。そして、図６の位置ずれ判定が終了して、図５のフローチャートに戻る。

図５のステップＳ１０７では、基板Ｂに実装予定の全ての部品Ｅを基板Ｂに実装したか否かが確認される。そして、未実装の基板Ｂが存在する場合（ステップＳ１０７で「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１０３に戻る一方、全ての部品Ｅの実装が完了している場合（ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」の場合）には、搬送部１２が作業位置１２３から基板Ｂを搬出して（ステップＳ１０８）、図５の実装処理が終了する。

以上に説明する実施形態では、部品Ｅが実装された基板Ｂに対して傾斜した撮像方向Ａから部品Ｅを撮像することで、部品Ｅの上面Ｓｕおよび側面Ｓｓを含む部品検査画像Ｉｉが取得されて（ステップＳ２０１）、部品検査画像Ｉｉに含まれる部品Ｅの上面Ｓｕと側面Ｓｓとの境界Ｓｂ１（第１境界）が特定される（ステップＳ２０２）。こうして、斜めから部品Ｅを撮像することで、基板Ｂに実装された部品Ｅの上面Ｓｕおよび側面Ｓｓを含む部品検査画像Ｉｉ、換言すれば部品Ｅの上面Ｓｕと側面Ｓｓとの境界Ｓｂ１を含む部品検査画像Ｉｉを取得することができ、部品検査画像Ｉｉに含まれる部品Ｅの上面Ｓｕと側面Ｓｓとの境界Ｓｂ１を特定できる。そして、基板Ｂに対する境界Ｓｂ１の位置の許容範囲を示す許容エッジ範囲Ｒｂ１（第１位置範囲）内に境界Ｓｂ１があるか否かを確認した結果に基づき、基板Ｂに対する部品Ｅの位置ずれの有無が判定される（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。かかる構成では、斜めから部品Ｅを撮像することで撮像した部品Ｅの上面Ｓｕと側面Ｓｓとの境界Ｓｂ１が許容エッジ範囲Ｒｂ１内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を判定できる。こうして、部品実装機１に具備される簡便な機構の部品検査カメラ７（撮像部）であっても、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を判定することが可能となっている。

また、部品Ｅを供給する部品供給部２１と、部品供給部２１によって供給された部品Ｅを吸着して、搬送部１２（基板保持部）に保持される基板Ｂに実装するロータリーヘッド４（実装ヘッド）とが具備されている。また、ロータリーヘッド４がノズルＮにより吸着する部品Ｅと当該ノズルＮとの位置関係（換言すれば、ノズルＮによる部品Ｅの吸着位置）が、部品認識カメラ６によって取得される。そして、演算処理部１１０（位置ずれ判定部）は、ロータリーヘッド４のノズルＮと部品Ｅとの位置関係に基づき許容エッジ範囲Ｒｂ１を算出する（ステップＳ２０３）。かかる構成では、ロータリーヘッド４のノズルＮによる部品Ｅの吸着位置に応じて、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を的確に判定できる。

また、部品Ｅは、電極Ｅｅおよび電極Ｅｅに隣接する本体Ｅｂを有し、部品検査カメラ７は、電極Ｅｅおよび本体Ｅｂを含む部品検査画像Ｉｉを取得する。これに対して、演算処理部１１０（境界特定部）は、部品検査カメラ７が撮像した部品検査画像Ｉｉに含まれる電極Ｅｅと本体Ｅｂとの境界Ｓｂ２（第２境界）を特定する（ステップＳ２０２）。そして、演算処理部１１０（位置ずれ判定部）は、基板Ｂに対する境界Ｓｂ２の位置の許容範囲を示す許容エッジ範囲Ｒｂ２（第２位置範囲）内に境界Ｓｂ２があるか否かを確認した結果に基づき、基板Ｂに対する部品Ｅの位置ずれの有無を判定する（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。かかる構成では、部品検査カメラ７が撮像した部品Ｅの電極Ｅｅと本体Ｅｂとの境界Ｓｂ２が許容エッジ範囲Ｒｂ２内にあるかを確認するといった簡単な動作によって、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を判定できる。

このように上記の実施形態では、部品実装機１が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、演算処理部１１０が本発明の「境界特定部」の一例に相当し、演算処理部１１０が本発明の「位置ずれ判定部」の一例に相当し、搬送部１２が本発明の「基板搬送部」の一例に相当し、部品供給部２１が本発明の「部品供給部」の一例に相当し、ロータリーヘッド４が本発明の「実装ヘッド」の一例に相当し、部品認識カメラ６および演算処理部１１０が本発明の「把持位置取得部」の一例に相当し、部品検査カメラ７が本発明の「撮像部」の一例に相当し、基板Ｂが本発明の「基板」の一例に相当し、部品Ｅが本発明の「部品」の一例に相当し、電極Ｅｅが本発明の「電極」の一例に相当し、本体Ｅｂが本発明の「本体」の一例に相当し、部品検査画像Ｉｉが本発明の「画像」の一例に相当し、境界Ｓｂ１が本発明の「第１境界」の一例に相当し、境界Ｓｂ２が本発明の「第２境界」の一例に相当し、上面Ｓｕが本発明の「上面」の一例に相当し、側面Ｓｓが本発明の「側面」の一例に相当し、許容エッジ範囲Ｒｂ１が本発明の「第１位置範囲」の一例に相当し、許容エッジ範囲Ｒｂ２が本発明の「第２位置範囲」の一例に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、ステップＳ２０３では、境界Ｓｂ１の理想境界Ｐｂ１を中心に含む所定形状の許容エッジ範囲Ｒｂ１が算出されて、ステップＳ２０４では、境界Ｓｂ１と許容エッジ範囲Ｒｂ１との比較に基づき部品Ｅの位置ずれの有無が判定されている。しかしながら、部品Ｅの位置ずれを判定するための具体的な基準はこれに限られず、次の変形例に示す基準に基づき判定してもよい。

この変形例では、演算処理部１１０は、理想境界Ｐｂ１から所定の角度範囲を許容角度範囲αとして設定する（ステップＳ２０３）。この許容角度範囲αは、理想境界Ｐｂ１の両側に設けられる。また、理想境界Ｐｂ１の角度は、例えば、部品Ｅを実装する際のＲ軸モーターＭｒのエンコーダーが示す角度と、ノズルＮに対する部品Ｅの角度とから求めることができる。そして、演算処理部１１０は、エッジ画像Ｉｅが示す境界Ｓｂ１と、理想境界Ｐｂ１との成す角度が許容角度範囲α以下である場合には、部品Ｅの位置ずれはないと判定し（ステップＳ２０４で「ＮＯ」）、エッジ画像Ｉｅが示す境界Ｓｂ１と、理想境界Ｐｂ１との成す角度が許容角度範囲αより大きい場合には、部品Ｅの位置ずれがあると判定する（ステップＳ２０４で「ＹＥＳ」）。

同様に、演算処理部１１０は、理想境界Ｐｂ２から所定の角度範囲を許容角度範囲βとして設定する（ステップＳ２０３）。演算処理部１１０は、エッジ画像Ｉｅが示す境界Ｓｂ２と、理想境界Ｐｂ２との成す角度が許容角度範囲β以下である場合には、部品Ｅの位置ずれはないと判定し（ステップＳ２０４で「ＮＯ」）、エッジ画像Ｉｅが示す境界Ｓｂ２と、理想境界Ｐｂ２との成す角度が許容角度範囲βより大きい場合には、部品Ｅの位置ずれがあると判定する（ステップＳ２０４で「ＹＥＳ」）。

この変形例では、基板Ｂに対する境界Ｓｂ１の角度の許容範囲を示す許容角度範囲α（第１角度範囲）が設定される。そして、演算処理部１１０は、基板Ｂに対する境界Ｓｂ１の角度が許容角度範囲α内にあるか否かを確認した結果に基づき、基板Ｂに対する部品Ｅの位置ずれの有無を判定する。かかる構成では、境界Ｓｂ１の角度が許容角度範囲α内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を判定できる。

また、基板Ｂに対する境界Ｓｂ２の角度の許容範囲を示す許容角度範囲β（第２位置範囲）が設定される。そして、演算処理部１１０は、基板Ｂに対する境界Ｓｂ２の角度が許容角度範囲β内であるか否かに基づき、基板Ｂに対する部品Ｅの位置ずれの有無を判定する。かかる構成では、境界Ｓｂ２の角度が許容角度範囲β内にあるか否かを確認するといった簡単な動作によって、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を判定できる。

あるいは、図９に示すように部品実装機１を構成してもよい。ここで、図９は図１の部品実装機が備える電気的構成の変形例を示すブロック図である。図９の変形例が図３の例と異なるのは、距離センサー８が具備されている点である。この距離センサー８は、基板Ｂの表面Ｂｓに上方から対向してヘッドユニット４０に取り付けられており、基板Ｂの表面Ｂｓまでの距離を測定する。かかる距離センサー８としては、ステレオカメラやＴＯＦ(Time of Flight)方式のセンサー等を使用できる。また、コントローラー１００は、距離センサー８が測定した距離を取得する距離取得部１６０を有する。この距離取得部１６０は、距離センサー８が測定した距離に基づき、作業位置１２３に固定される基板Ｂの反りを算出する。かかる基板Ｂの反りの算出は、ステップＳ１０１で基板Ｂを搬入してから、ステップＳ１０３で部品Ｅの吸着を開始するまでの期間に例えば実行できる。

そして、演算処理部１１０は、ステップＳ１０５で部品ＥをランドＢｌに実装した際のノズルＮの位置と、ステップＳ１０４で認識したノズルＮに対する部品Ｅの位置と、距離取得部１６０が算出した基板Ｂの反りとに基づき、部品Ｅの実装位置を算出する。そして、この実装位置と、部品外形データＤｅが示す部品Ｅの外形とに基づき、理想境界Ｐｂ１が算出される。さらに、この理想境界Ｐｂ１に対して、許容エッジ範囲Ｒｂ１あるいは許容角度範囲αが設定される。同様に、理想境界Ｐｂ２も、基板Ｂの反りに基づき求められた部品Ｅの実装位置と、部品外形データＤｅが示す部品Ｅの外形とに基づき算出され、この理想境界Ｐｂ２に対して、許容エッジ範囲Ｒｂ２あるいは許容角度範囲βが設定される。

この変形例では、搬送部１２（基板保持部）に保持される基板Ｂの反りを取得する距離取得部１６０（基板反り取得部）が具備されている。そして、演算処理部１１０（位置ずれ判定部）は、基板Ｂの反りに基づき、許容エッジ範囲Ｒｂ１あるいは許容角度範囲α（第１位置範囲）を求める。かかる構成では、基板Ｂの反りに応じて、基板Ｂに実装された部品Ｅの位置ずれの有無を的確に判定できる。

また、上記実施形態では、部品Ｅを基板Ｂに実装した際のノズルＮの位置や、ノズルＮに対する部品Ｅの位置に基づき、部品Ｅの境界Ｓｂ１の理想境界Ｐｂ１が算出されている。しかしながら、ランドＢｌの位置と、部品外形データＤｅが示す部品Ｅの外形とに基づき、ランドＢｌに対して位置ずれなく部品Ｅが実装された場合の理想的な境界Ｓｂ１の位置を理想境界Ｐｂ１として算出してもよい。部品Ｅの境界Ｓｂ２の理想境界Ｐｂ２についても同様である。なお、ランドＢｌの位置は、例えば基板Ｂへ部品Ｅを実装する手順を示す基板データを参照することで確認できる。

また、部品Ｅの電極Ｅｅと本体Ｅｂとの境界Ｓｂ２を参照せずに、部品Ｅの側面Ｓｓと上面Ｓｕとの境界Ｓｂ１のみに基づき、部品Ｅの位置ずれの有無を判定するように構成してもよい。

また、部品検査画像Ｉｉにおいて、部品Ｅの側面Ｓｓと上面Ｓｕとの輝度の関係は、上記の例に限られない。例えば、上面Ｓｕの輝度が側面Ｓｓの輝度より高くなる条件で、部品検査画像Ｉｉを撮像しても構わない。

また、部品Ｅを実装する実装ヘッドは、上記のロータリータイプの実装ヘッドに限られない。したがって、複数の実装ヘッドを一列に配列したインライン型のヘッドユニットにより実装された部品Ｅの位置ずれの有無を、上述と同様に判定することができる。

１…部品実装機
１１０…演算処理部（境界特定部、位置ずれ判定部、把持位置取得部）
１２…搬送部（基板搬送部）
２１…部品供給部
４…ロータリーヘッド（実装ヘッド）
６…部品認識カメラ（把持位置取得部）
７…部品検査カメラ（撮像部）
Ｂ…基板
Ｅ…部品
Ｅｅ…電極
Ｅｂ…本体
Ｉｉ…部品検査画像（画像）
Ｓｂ１…境界（第１境界）
Ｓｂ２…境界（第２境界）
Ｓｕ…上面
Ｓｓ…側面
Ｒｂ１…許容エッジ範囲（第１位置範囲）
Ｒｂ２…許容エッジ範囲（第２位置範囲）

Claims (8)

1. 上面および側面を有する部品が実装された基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部により保持される前記基板に対して傾斜した方向から前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第１境界を特定する境界特定部と、
   前記基板に対する前記第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に前記第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部と
   を備え、
   前記部品は、電極および前記電極に隣接する本体を有し、
   前記撮像部は、前記電極および前記本体を含む前記画像を取得し、
   前記境界特定部は、前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記電極と前記本体との境界である第２境界を特定し、
   前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第２境界の位置の許容範囲を示す第２位置範囲内に前記第２境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する部品実装機。
2. 前記第１位置範囲は、前記基板に対する前記第１境界の角度の許容範囲を示す第１角度範囲であり、
   前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第１境界の角度が前記第１角度範囲内にあるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記部品を供給する部品供給部と、
   前記部品供給部によって供給された前記部品を把持して、前記基板保持部に保持される前記基板に実装する実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドが把持する前記部品と前記実装ヘッドとの位置関係を取得する把持位置取得部と
   をさらに備え、
   前記位置ずれ判定部は、前記位置関係に基づき前記第１位置範囲を求める請求項１または２に記載の部品実装機。
4. 前記基板保持部に保持される前記基板の反りを取得する基板反り取得部をさらに備え、
   前記位置ずれ判定部は、前記基板の前記反りに基づき前記第１位置範囲を求める請求項１ないし３のいずれか一項に記載の部品実装機。
5. 前記第２位置範囲は、前記基板に対する前記第２境界の角度の許容範囲を示す第２角度範囲であり、
   前記位置ずれ判定部は、前記基板に対する前記第２境界の角度が前記第２角度範囲内であるか否かに基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する請求項１に記載の部品実装機。
6. 上面および側面を有するとともに電極および前記電極に隣接する本体を有する部品が実装された基板に対して傾斜した方向から撮像部が前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する工程と、
   前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第１境界を特定する工程と、
   前記基板に対する前記第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に前記第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する工程と、
   前記電極および前記本体を含む前記画像を前記撮像部が取得する工程と、
   前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記電極と前記本体との境界である第２境界を特定する工程と、
   前記基板に対する前記第２境界の位置の許容範囲を示す第２位置範囲内に前記第２境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する工程と、
   を備える部品実装位置ずれ判定方法。
7. 上面および側面を有する部品を供給する部品供給部と、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記部品供給部によって供給された前記部品をノズルによって把持する実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドが把持する前記部品と前記実装ヘッドの前記ノズルとの位置関係を取得する把持位置取得部と、
   前記実装ヘッドを制御することで、前記位置関係に基づき前記部品の位置を調整しつつ、前記基板に前記部品を前記実装ヘッドに実装させる駆動制御部と、
   前記基板保持部により保持される前記基板に対して傾斜した方向から、前記基板に実装された前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第１境界を特定する境界特定部と、
   前記基板に対する前記第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に前記第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部と、
   前記部品の外形を示す部品外形データを記憶する記憶部と
   を備え、
   前記位置ずれ判定部は、前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装した際のノズルの位置と前記位置関係とに基づき前記部品が実装された実装位置を算出し、前記実装位置と前記部品外形データとの基づき前記第１位置範囲を求める部品実装機。
8. 上面および側面を有する部品を部品供給部によって供給する工程と、
   前記部品供給部によって供給された前記部品を実装ヘッドのノズルによって把持する工程と、
   前記実装ヘッドが把持する前記部品と前記実装ヘッドの前記ノズルとの位置関係を取得する工程と、
   前記実装ヘッドを制御することで、前記位置関係に基づき前記部品の位置を調整しつつ、基板に前記部品を前記実装ヘッドに実装させる工程と、
   前記部品が実装された前記基板に対して傾斜した方向から撮像部が前記部品を撮像することで、前記部品の前記上面および前記側面を含む画像を取得する工程と、
   前記画像に含まれる前記部品の前記上面と前記側面との境界である第１境界を特定する工程と、
   前記基板に対する前記第１境界の位置の許容範囲を示す第１位置範囲内に前記第１境界があるか否かを確認した結果に基づき、前記基板に対する前記部品の位置ずれの有無を判定する工程と
   を備え、
   前記部品の外形を示す部品外形データが記憶部に記憶されており、
   前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装した際のノズルの位置と前記位置関係とに基づき前記部品が実装された実装位置を算出し、前記実装位置と前記部品外形データとの基づき前記第１位置範囲を求める部品実装位置ずれ判定方法。
   

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