特開 2024-176915 部品実装機および部品撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176915

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】部品実装機および部品撮像方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095788

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】高橋 政二

【テーマコード（参考）】

5E353

【Ｆターム（参考）】

5E353CC03

5E353EE51

5E353EE83

5E353EE89

5E353GG01

5E353HH11

5E353JJ25

5E353JJ48

5E353KK01

5E353KK11

5E353KK21

5E353QQ11

(57)【要約】

【課題】撮像素子に対する部品の移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品を撮像可能とする。
【解決手段】連続して出力される２個のカメラトリガＴｒｂ、Ｔｒｃのうち、先に出力されるカメラトリガＴｒｂ（第１トリガ）と当該カメラトリガＴｒｂの後に出力されるカメラトリガＴｒｃ（第２トリガ）との時間間隔であるトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔが推定されて（ステップＳ１０７）、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを基準に露光期間Ｐｅの中心Ｃｅが設定される（ステップＳ１０８）。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライン状に延設された撮像範囲を撮像する撮像素子を有するカメラと、
前記撮像範囲に対して相対的に部品を移動させる部品移動部と、
点灯することで前記撮像範囲に照明を照射する照明部と、
前記部品移動部による前記部品の移動に応じてトリガを出力するトリガ出力部と、
前記トリガ出力部による前記トリガの出力に応じた露光期間において前記撮像素子の露光を前記カメラに実行させる露光制御部と
を備え、
前記照明部は、前記露光期間を含んで前記露光期間よりも長い点灯期間において点灯し、
前記露光制御部は、連続して出力される２個のトリガのうち、先に出力される第１トリガと当該第１トリガの後に出力される第２トリガとの時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定して、前記トリガ間隔の中心を基準に前記露光期間の中心を設定する部品実装機。

【請求項2】

前記トリガ出力部は、前記部品が前記撮像範囲を通過する期間において複数のトリガを順番に出力し、
前記露光制御部は、複数のトリガに応じて複数の露光期間を設定し、
前記照明部は、前記複数の露光期間を含む前記点灯期間において継続して点灯する請求項１に記載の部品実装機。

【請求項3】

前記露光制御部は、前記露光期間の長さの変化によらず、前記トリガ間隔の中心と前記露光期間の中心との関係を維持する請求項１に記載の部品実装機。

【請求項4】

前記露光制御部は、前記第１トリガと連続して前記第１トリガより先に出力される第３トリガと前記第１トリガとの時間間隔に基づき、前記第１トリガと前記第２トリガとの間の前記トリガ間隔の中心を推定する請求項１に記載の部品実装機。

【請求項5】

前記露光制御部は、前記撮像範囲に対する前記部品の相対的な移動速度に基づき、前記第１トリガと前記第２トリガとの間の前記トリガ間隔の中心を推定する請求項１に記載の部品実装機。

【請求項6】

前記露光制御部は、前記トリガ間隔の中心と前記露光期間の中心とが一致するように、前記露光期間を設定する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の部品実装機。

【請求項7】

ライン状に延設された撮像範囲を撮像する撮像素子を有するカメラの前記撮像範囲に対して相対的に部品を移動させる工程と、
照明部を点灯させることで前記照明部から前記撮像範囲に照明を照射する工程と、
前記撮像範囲に対する前記部品の移動に応じてトリガを出力する工程と、
前記トリガに応じた露光期間を設定する工程と、
前記露光期間において前記撮像素子の露光を前記カメラに実行させる工程と
を備え、
前記照明部は、前記露光期間を含んで前記露光期間よりも長い点灯期間において点灯し、
前記露光期間を設定する工程では、連続して出力される２個のトリガのうち、先に出力される第１トリガと当該第１トリガの後に出力される第２トリガとの時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定して、前記トリガ間隔の中心を基準に前記露光期間の中心を設定する部品撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板に部品を実装する部品実装技術に関し、特に部品を認識するために部品を撮像する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に部品を実装する部品実装技術においては、部品を撮像した画像に基づき部品を認識して、その結果に基づき基板への部品の実装位置を調整するといった制御が実行される。これに対して、特許文献１～４では、カメラにより部品を撮像するための技術が示されている。例えば特許文献１では、撮像エリアで部品を移動させつつトリガの出力の度にカメラに露光を実行させることで、部品が撮像される。また、特許文献４に示されるように、部品の撮像にはラインセンサを用いることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１３６３１５号公報

【特許文献2】特開２０２０－１３６３６１号公報

【特許文献3】特開２００５－１５９２１０号公報

【特許文献4】特開２００６－２９４９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

つまり、部品の移動速度に応じた時間間隔でトリガを繰り返し出力しつつ、トリガの出力の度にカメラに露光を実行させることで、部品の全体を撮像することができる。ただし、特許文献４で指摘されているように、ラインセンサを用いた方法では、ラインセンサに対する部品の移動方向の違いによって、部品への照明の照射タイミングが異なって、その結果、部品の認識精度に差が発生する場合があった。特許文献４では、照明をオンしてからオフするまでの点灯期間の中心を、トリガの出力間隔の中心に一致させることで、これに対応している。

【0005】

しかしながら、オンしてから安定するまでに時間が必要となるレーザ等の照明を用いる場合や、露光期間が極端に短い場合では、特許文献４の方法では対応しきれない。また、このような課題は、ラインセンサの代わりにエリアセンサを用いて、エリアセンサにライン状のＲＯＩ(Region Of Interest)を設定しつつ部品を撮像した際にも同様に生じる。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、撮像素子に対する部品の移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品を撮像可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る部品実装機は、ライン状に延設された撮像範囲を撮像する撮像素子を有するカメラと、撮像範囲に対して相対的に部品を移動させる部品移動部と、点灯することで撮像範囲に照明を照射する照明部と、部品移動部による部品の移動に応じてトリガを出力するトリガ出力部と、トリガ出力部によるトリガの出力に応じた露光期間において撮像素子の露光をカメラに実行させる露光制御部とを備え、照明部は、露光期間を含んで露光期間よりも長い点灯期間において点灯し、露光制御部は、連続して出力される２個のトリガのうち、先に出力される第１トリガと当該第１トリガの後に出力される第２トリガとの時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定して、トリガ間隔の中心を基準に露光期間の中心を設定する。

【0008】

本発明に係る部品撮像方法は、ライン状に延設された撮像範囲を撮像する撮像素子を有するカメラの撮像範囲に対して相対的に部品を移動させる工程と、照明部を点灯させることで照明部から撮像範囲に照明を照射する工程と、撮像範囲に対する部品の移動に応じてトリガを出力する工程と、トリガに応じた露光期間を設定する工程と、露光期間において撮像素子の露光をカメラに実行させる工程とを備え、照明部は、露光期間を含んで露光期間よりも長い点灯期間において点灯し、露光期間を設定する工程では、連続して出力される２個のトリガのうち、先に出力される第１トリガと当該第１トリガの後に出力される第２トリガとの時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定して、トリガ間隔の中心を基準に露光期間の中心を設定する。

【0009】

このように構成された本発明（部品実装機および部品撮像方法）では、連続して出力される２個のトリガのうち、先に出力される第１トリガと当該第１トリガの後に出力される第２トリガとの時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定して、トリガ間隔の中心を基準に露光期間の中心を設定する。これによって、トリガ間隔に対する露光期間の偏りが抑制される。そして、照明部は、露光期間を含んで露光期間よりも長い点灯期間において点灯し、すなわち、露光期間において継続して照明が部品に照射される。その結果、撮像素子に対する部品の移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品を撮像することが可能となっている。

【0010】

また、トリガ出力部は、部品が撮像範囲を通過する期間において複数のトリガを順番に出力し、露光制御部は、複数のトリガに応じて複数の露光期間を設定し、照明部は、複数の露光期間を含む点灯期間において継続して点灯するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、複数のトリガに対してそれぞれ設定される複数の露光期間を通じて照明部を点灯させて、安定的な照明を部品に照射しつつ部品を撮像することができる。

【0011】

また、露光制御部は、露光期間の長さの変化によらず、トリガ間隔の中心と露光期間の中心との関係を維持するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、露光期間の長さが変化した場合であっても、撮像素子に対する部品の移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品を撮像することができる。

【0012】

また、露光制御部は、第１トリガと連続して第１トリガより先に出力される第３トリガと第１トリガとの時間間隔に基づき、第１トリガと第２トリガとの間のトリガ間隔の中心を推定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、露光期間の直前に連続して出力される２個のトリガに基づき、露光期間を挟む２個のトリガのトリガ間隔の中心を適切に設定することができる。

【0013】

また、露光制御部は、撮像範囲に対する部品の相対的な移動速度に基づき、第１トリガと第２トリガとの間のトリガ間隔の中心を推定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、部品の移動速度に基づき、露光期間を挟む２個のトリガのトリガ間隔の中心を適切に設定することができる。

【0014】

また、露光制御部は、トリガ間隔の中心と露光期間の中心とが一致するように、露光期間を設定するように、部品実装機を構成してもよい。かかる構成では、撮像素子に対する部品の移動方向の違いによらず概ね等しい照明条件で部品を撮像することが可能となる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、撮像素子に対する部品の移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品を撮像することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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2】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。

【図3】部品実装機が備える実装ヘッドおよび部品認識ユニットを模式的に示す図。

【図4A】部品認識カメラによる部品の撮像を模式的に示す図。

【図4B】部品認識カメラによる部品の撮像を模式的に示す図。

【図5A】露光期間の制御の比較例を模式的に示すタイミングチャート。

【図5B】露光期間の制御の比較例を模式的に示すタイミングチャート。

【図6】露光制御の第１例を示すフローチャート。

【図7】図６のフローチャートを実行する電気的構成を示すブロック図。

【図8】図６の露光制御で実行される演算内容を模式的に示すタイミングチャート。

【図9A】図６の露光制御の結果を模式的に示すタイミングチャート。

【図9B】図６の露光制御の結果を模式的に示すタイミングチャート。

【図10】露光制御の第２例を示すフローチャート。

【図11】図１０のフローチャートを実行する電気的構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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り、図２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り、図３は部品実装機が備える実装ヘッドおよび部品認識ユニットを模式的に示す図である。本明細書では、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。この部品実装機２は、集積回路、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品Ｅを基板Ｂに実装する。

【0018】

図２に示すように、部品実装機２は、当該部品実装機２の全体を統括的に制御するコントローラ３を備える。コントローラ３は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)で構成されたプロセッサである主制御部３１と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)あるいはＳＳＤ(Solid State Drive)等で構成された記憶部３２とを有する。また、コントローラ３は、部品実装機２の駆動系を制御する駆動制御部３３を有し、主制御部３１は、駆動制御部３３によって駆動系を制御することで、基板Ｂに部品Ｅを実装する部品実装を実行する。さらに、コントローラ３は、後述する部品認識ユニット４による部品Ｅの撮像を制御する撮像制御部３４と、管理サーバ等の外部装置と通信を行う通信部３５とを有する。

【0019】

図１に示すように、部品実装機２は、基板ＢをＸ方向（基板搬送方向）に搬送する搬送部２１を備える。この搬送部２１は、Ｘ方向に並列に配置された一対のコンベア２１１を有し、コンベア２１１によって基板ＢをＸ方向に搬送する。これらコンベア２１１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２１は、搬送する基板Ｂの幅に応じてコンベア２１１の間隔を調整する。この搬送部２１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２１２に搬入するとともに、作業位置２１２で部品Ｅが実装された基板Ｂを作業位置２１２からＸ方向の下流側に搬出する。

【0020】

この部品実装機２では、合計４台の部品供給台車２２が設けられており、具体的には、 搬送部２１のＹ方向の両側それぞれにおいて２台の部品供給台車２２がＸ方向に並んでいる。各部品供給台車２２では、複数のテープフィーダ２３がＸ方向に並び、複数のテープフィーダ２３にそれぞれ対応して複数の部品供給リールが配置されている。部品供給リールには部品収納テープが巻き付けられている。この部品収納テープは、一列に配列された複数のポケットを有し、各ポケットに部品Ｅが収納されている。各テープフィーダ２３は、Ｙ方向において搬送部２１側の先端部に部品供給位置２３１を有し、部品供給リールから引き出した部品収納テープを搬送部２１側に間欠的に送ることで、部品収納テープ内の部品Ｅを部品供給位置２３１に供給する。

【0021】

また、部品実装機２では、Ｙ方向に延びる一対のＹ軸レール２４１と、Ｙ方向に延びるＹ軸ボールネジ２４２と、Ｙ軸ボールネジ２４２を回転駆動するＹ軸モータＭｙとが設けられ、Ｘ軸レール２４４が一対のＹ軸レール２４１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２４２のナットに固定されている。Ｘ軸レール２４４には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールネジ２４５と、Ｘ軸ボールネジ２４５を回転駆動するＸ軸モータＭｘとが取り付けられている。部品実装機２はヘッドユニット２５を備え、ヘッドユニット２５は、Ｘ軸レール２４４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２４５のナットに固定されている。したがって、駆動制御部３３は、Ｙ軸モータＭｙによりＹ軸ボールネジ２４２を回転させてヘッドユニット２５をＹ方向に移動させ、あるいはＸ軸モータＭｘによりＸ軸ボールネジ２４５を回転させてヘッドユニット２５をＸ方向に移動させることができる。

【0022】

図１に示す例では、ヘッドユニット２５は、Ｘ方向に直線状に配列された複数の実装ヘッド５を有するインラインタイプである。ただし、ヘッドユニット２５の具体的構成は図１の例に限られず、ヘッドユニット２５は、円周状に配列された複数の実装ヘッド５を有するロータリータイプであってもよい。また、ヘッドユニット２５が有する実装ヘッド５の本数は複数に限られず単数でも構わない。

【0023】

実装ヘッド５の下端にはノズル５１（図３）が着脱可能に装着されており、実装ヘッド５はノズル５１によって部品Ｅを吸着する。これに対して、部品実装機２は、実装ヘッド５をＺ方向に昇降させるＺ軸モータＭｚと、実装ヘッド５を回転させるＲ軸モータＭｒとを有する。そして、駆動制御部３３は、Ｚ軸モータＭｚによって実装ヘッド５の高さ（すなわち、ノズル５１の高さ）を調整し、Ｒ軸モータＭｒによって実装ヘッド５の回転角度（すなわち、ノズル５１の回転角度）を調整する。

【0024】

かかる部品実装機２では、主制御部３１の指令を受けて駆動制御部３３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３３は、Ｘ軸モータＭｘおよびＹ軸モータＭｙによって実装ヘッド５を移動させることで、部品供給位置２３１に供給された部品Ｅに対して、当該実装ヘッド５のノズル５１を上方から対向させる。続いて、駆動制御部３３は、Ｚ軸モータＭｚによってノズル５１を下降させることで、部品供給位置２３１に供給された部品Ｅの上面にノズル５１を当接させた後に、ノズル５１に部品Ｅを吸着させる。さらに、駆動制御部３３は、Ｚ軸モータＭｚによってノズル５１を上昇させる。こうして、ヘッドユニット２５は、実装ヘッド５のノズル５１によって部品供給位置２３１から部品Ｅをピックアップする。続いて、駆動制御部３３は、Ｘ軸モータＭｘおよびＹ軸モータＭｙによって実装ヘッド５を移動させることで、基板Ｂのランドに対して、当該実装ヘッド５のノズル５１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３３は、ノズル５１により吸着される部品Ｅのランドに対する角度をＲ軸モータＭｒによって調整してから、Ｚ軸モータＭｚによってノズル５１を下降させることで、部品Ｅを基板Ｂのランドに載置する。

【0025】

また、部品実装機２は、Ｘ方向において、２個の部品供給台車２２の間に配置された部品認識ユニット４を備える。この部品認識ユニット４は、上方を向いて配置されて撮像範囲Ｖ４１内を撮像する部品認識カメラ４１と、撮像範囲Ｖ４１に照明（光）を照射する照明部４３とを有する。この部品認識ユニット４は、Ｙ方向において搬送部２１の両側に配置されている。照明部４３は、例えばマトリックス状に配列された複数の点光源を有し、各点光源から撮像範囲Ｖ４１に光を射出することで、撮像範囲Ｖ４１に照明を照射する。かかる点光源としては、例えばＬＤ(Laser Diode)あるいはＬＥＤ(Light-Emitting Diode)を用いることができる。

【0026】

駆動制御部３３は、実装ヘッド５のノズル５１によって部品供給位置２３１から部品Ｅをピックアップすると、当該部品Ｅを基板Ｂに載置する前に、部品Ｅが部品認識カメラ４１の撮像範囲Ｖ４１を通過するように、部品ＥをＸ方向に移動させる。そして、後述するように、部品認識カメラ４１は、撮像範囲Ｖ４１の撮像を繰り返し実行することで、部品Ｅの全体を示す部品認識画像Ｉｒを取得する。この部品認識画像Ｉｒは、部品認識カメラ４１から撮像制御部３４を介して記憶部３２に保存される。また、主制御部３１は、記憶部３２に保存された部品認識画像Ｉｒに基づき、部品Ｅの位置を認識する部品認識を実行する。具体的には、主制御部３１は、部品認識画像Ｉｒの取得時におけるノズル５１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５１に対する部品Ｅの位置を認識する。なお、主制御部３１は、各モータＭｘ、ＭｙおよびＭｒのエンコーダ出力を駆動制御部３３から受信することで、部品認識画像Ｉｒの取得時のノズル５１の位置を確認することができる。そして、主制御部３１は、部品認識画像Ｉｒに基づき認識した部品Ｅの位置に応じて各モータＭｘ、ＭｙおよびＭｒを制御することで、基板Ｂのランドに対して部品Ｅの位置を調整しつつ、当該ランドに部品Ｅを実装する。

【0027】

図４Ａおよび図４Ｂは部品認識カメラによる部品の撮像を模式的に示す図である。図４Ａおよび図４Ｂでは、Ｘ方向の一方側を向く第１方向Ｘ１と、Ｘ方向の他方側を向く第２方向Ｘ２とが示されている。つまり、第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２はＸ方向に平行で、互いに逆を向く。部品認識カメラ４１は、撮像範囲Ｖ４１で部品Ｅによって反射された光を受光することで、撮像範囲Ｖ４１における部品Ｅの画像を撮像するイメージセンサ４１１を有する。この例では、イメージセンサ４１１は、Ｙ方向に平行に延設された固体撮像素子で構成されるラインセンサである。したがって、撮像範囲Ｖ４１は、Ｙ方向に平行に延設されている。

【0028】

図４Ａの例では、駆動制御部３３は、実装ヘッド５のノズル５１に保持される部品Ｅを第１方向Ｘ１に移動させる。これによって、撮像対象となる部品Ｅは、撮像範囲Ｖ４１に対して部品Ｅが第１方向Ｘ１に移動する。そして、図４Ａの「走査開始」に示すように、部品Ｅの第１方向Ｘ１の端が撮像範囲Ｖ４１に到達してから、図４Ａの「走査終了」に示すように、部品Ｅの第２方向Ｘ２の端が撮像範囲Ｖ４１に到達する期間において、撮像範囲Ｖ４１が部品Ｅに走査される。部品認識カメラ４１は、照明部４３を点灯させて照明部４３から撮像範囲Ｖ４１に照明を照射しつつ、部品Ｅが撮像範囲Ｖ４１の幅だけ第１方向Ｘ１に移動する度に、イメージセンサ４１１が検出した１ライン分の画像（ライン画像）を取り込むことで、部品Ｅの全体の画像（部品認識画像Ｉｒ）を取得する。

【0029】

図４Ｂの例では、駆動制御部３３は、実装ヘッド５のノズル５１に保持される部品Ｅを第２方向Ｘ２に移動させる。これによって、撮像対象となる部品Ｅは、撮像範囲Ｖ４１に対して部品Ｅが第２方向Ｘ２に移動する。そして、図４Ｂの「走査開始」に示すように、部品Ｅの第２方向Ｘ２の端が撮像範囲Ｖ４１に到達してから、図４Ｂの「走査終了」に示すように、部品Ｅの第１方向Ｘ１の端が撮像範囲Ｖ４１に到達する期間において、撮像範囲Ｖ４１が部品Ｅに走査される。部品認識カメラ４１は、照明部４３から撮像範囲Ｖ４１に照明を照射しつつ、部品Ｅが撮像範囲Ｖ４１の幅だけ第２方向Ｘ２に移動する度に、イメージセンサ４１１が検出した1ライン分の画像（ライン画像）を取り込むことで、部品Ｅの全体の画像（部品認識画像Ｉｒ）を取得する。

【0030】

図４Ａおよび図４Ｂのようにして部品Ｅの画像（部品認識画像Ｉｒ）を取得するために、部品認識カメラ４１は、シャッタによってイメージセンサ４１１の露光を制御する。つまり、部品認識カメラ４１は、部品Ｅに対して撮像範囲Ｖ４１が走査されている期間は、イメージセンサ４１１に対してシャッタを開いて、撮像範囲Ｖ４１で反射された光をイメージセンサ４１１に到達させる（すなわち、イメージセンサ４１１を露光する）。これによって、シャッタが開いている露光期間において、撮像範囲Ｖ４１からの光によってイメージセンサ４１１が露光されて、撮像範囲Ｖ４１を通過する部品Ｅの画像（部品認識画像Ｉｒ）が撮像される。一方、部品認識カメラ４１は、部品Ｅに対して撮像範囲Ｖ４１が走査されていない期間は、イメージセンサ４１１に対してシャッタを閉じて、撮像範囲Ｖ４１で反射された光のイメージセンサ４１１への到達を制限する。

【0031】

具体的には、撮像制御部３４は、Ｘ方向に部品Ｅを移動させるＸ軸モータＭｘのエンコーダの出力を駆動制御部３３から受信して、エンコーダの出力に同期したトリガを生成して、部品認識カメラ４１は、撮像制御部３４から受信したトリガを基準にシャッタを開く露光期間を設定する。ただし、この露光期間の設定には、図５Ａおよび図５に示すような事情があった。

【0032】

図５Ａおよび図５Ｂは露光期間の制御の比較例を模式的に示すタイミングチャートであり、図５Ａは部品Ｅを第１方向Ｘ１に移動させつつ部品Ｅを撮像する場合を示し、図５Ｂは部品Ｅを第２方向Ｘ２に移動させつつ部品Ｅを撮像する場合を示す。図５Ａおよび図５Ｂの両例において、撮像制御部３４は、部品Ｅが撮像範囲Ｖ４１に対して撮像範囲Ｖ４１の幅だけ移動する度に、カメラトリガＴｒを生成する。また、部品認識カメラ４１は、カメラトリガＴｒの生成から所定時間Δが経過した時点から露光期間Ｐｅが開始するように露光期間Ｐｅを設定する。その結果、複数の露光期間Ｐｅが設定される。また、撮像制御部３４は、照明部４３を点灯させて撮像範囲Ｖ４１に照明を照射する点灯期間Ｐｉを設定する。この点灯期間Ｐｉは、複数の露光期間Ｐｅを含むように設定され、点灯期間Ｐｉを通じて照明部４３から撮像範囲Ｖ４１に照明が照射される。

【0033】

このように露光期間Ｐｅを設定した場合、撮像範囲Ｖ４１における部品Ｅで反射されてイメージセンサ４１１の露光に供する光（露光反射光）の部品Ｅにおける位置が、第１方向Ｘ１に部品Ｅを移動させる場合と、第２方向Ｘ２に部品Ｅを移動させる場合とで異なる。つまり、図５Ａに示すように、第１方向Ｘ１に部品Ｅを移動させた場合には、露光反射光は第１方向Ｘ１側に偏り、図５Ｂに示すように、第２方向Ｘ２に部品Ｅを移動させた場合には、露光反射光は第２方向Ｘ２側に偏る。このような光の反射位置の偏り（換言すれば、配光差）に起因して、部品Ｅを第１方向Ｘ１に移動させた場合と、部品Ｅを第２方向Ｘ２に移動させた場合とで、部品Ｅの画像（部品認識画像Ｉｒ）に違いが生じて、部品Ｅの認識精度に影響が生じる場合があった。本実施形態では、このような事情に対応するために、以下に説明する露光制御が実行される。

【0034】

図６は露光制御の第１例を示すフローチャートであり、図７は図６のフローチャートを実行する電気的構成を示すブロック図であり、図８は図６の露光制御で実行される演算内容を模式的に示すタイミングチャートであり、図９Ａおよび図９Ｂは図６の露光制御の結果を模式的に示すタイミングチャートである。

【0035】

図７に示すように、駆動制御部３３は、Ｘ軸モータＭｘに対してサーボ制御を実行するサーボ制御部３３１を有する。サーボ制御部３３１は、Ｘ軸モータＭｘのエンコーダの出力が示す実装ヘッド５のＸ方向における速度Ｖｘｅと、Ｘ方向への速度指令値Ｖｘｔとの差に基づき、Ｘ軸モータＭｘに対してフィードバック制御を実行する。また、駆動制御部３３は、Ｘ軸モータＭｘのエンコーダの出力を分周するエンコーダ分周部３３２を有し、エンコーダ分周部３３２よって分周されたエンコーダの出力は、撮像制御部３４のカメラトリガ生成部３４１に出力される。つまり、撮像制御部３４は、カメラトリガ生成部３４１を有する。このカメラトリガ生成部３４１は、分周されたエンコーダの出力に基づきカメラトリガＴｒを生成して、部品認識カメラ４１のカメラ制御部４２に出力する。

【0036】

つまり、部品認識カメラ４１は、カメラ制御部４２を有する。このカメラ制御部４２は、トリガ中心推定部４２１、カメラ設定部４２２および露光期間補正部４２３を有する。トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガ生成部３４１から出力されたカメラトリガＴｒに基づき、連続する２回のカメラトリガＴｒが出力される時間間隔であるトリガ間隔の中心を推定する。カメラ設定部４２２は、露光期間Ｐｅの設定に必要となるパラメータ（例えば、露光期間Ｐｅの長さ）を保持する。露光期間補正部４２３は、トリガ中心推定部４２１が推定したトリガ間隔の中心と、カメラ設定部４２２が保持するパラメータとに基づき、露光期間Ｐｅを設定する。

【0037】

図７に示すように、部品認識カメラ４１は、上述の通りイメージセンサ４１１を有する。イメージセンサ４１１は、露光期間Ｐｅにおいて撮像範囲Ｖ４１において部品Ｅにより反射された光を検出することで、Ｙ方向に延設された１ライン分の画像（ライン画像）を検出する。さらに、部品認識カメラ４１は、イメージセンサ４１１が検出したライン画像を合成して部品Ｅの全体の画像（部品認識画像Ｉｒ）を生成する画像生成部４１２を有する。画像生成部４１２は、部品Ｅが撮像範囲Ｖ４１の幅だけＸ方向に移動する度に、イメージセンサ４１１が検出した画像を取り込むことで、部品Ｅの全体の画像（部品認識画像Ｉｒ）を生成する。部品認識カメラ４１においては、これらイメージセンサ４１１および画像生成部４１２によって撮像部４１３が構成されている。

【0038】

画像生成部４１２によって生成された部品認識画像Ｉｒは、カメラ制御部４２に出力される。カメラ制御部４２は、データ処理回路４２６、画像メモリ部４２７、補正回路部４２８および送信部４２９を有する。データ処理回路４２６は、画像生成部４１２から読み出した部品認識画像Ｉｒを、画像メモリ部４２７に書き込む。補正回路部４２８は、画像メモリ部４２７に書き込まれた部品認識画像Ｉｒに歪み補正等の補正処理を実行する。そして、送信部４２９は、補正処理が実行された部品認識画像Ｉｒを撮像制御部３４の受信部３４８に送信する。つまり、撮像制御部３４は、受信部３４８および画像データ記憶部３４９を有し、受信部３４８が受信した部品認識画像Ｉｒは、画像データ記憶部３４９に保存される。

【0039】

図６の露光制御では、トリガ中心推定部４２１は、時間経過とともにカウント値を増大させるカウンタによるカウントをスタートする（ステップＳ１０１）。そして、トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガ生成部３４１からカメラトリガＴｒが出力されたかを監視する（ステップＳ１０２）。

【0040】

トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガＴｒの出力を確認すると（ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」）、カウンタのカウント値をゼロにリセットする（ステップＳ１０３）。図８の例によれば、カメラトリガＴｒａの出力に伴ってカウンタのカウント値がゼロにリセットされる。これによって、カウンタのカウント値は、カメラトリガＴｒａの出力からの時間経過とともにゼロから増大する。

【0041】

引き続き、トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガ生成部３４１からのカメラトリガＴｒの出力を監視する（ステップＳ１０４）。トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガＴｒの出力を確認すると（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」）、カウント値をトリガ間隔Ｉｔとして取得する（ステップＳ１０５）。つまり、図８の例によれば、カメラトリガＴｒｂの出力時点でのカウンタのカウント値は、連続して出力されるカメラトリガＴｒａとカメラトリガＴｒｂとの時間間隔、すなわちトリガ間隔Ｉｔを示す。そこで、トリガ中心推定部４２１は、カメラトリガＴｒｂの出力時点でのカウンタのカウント値を、トリガ間隔Ｉｔとして取得する。また、トリガ中心推定部４２１は、このカウント値を取得すると、カウンタのカウント値をゼロにリセットする（ステップＳ１０６）。

【0042】

ステップＳ１０７では、トリガ中心推定部４２１は、こうして計測したトリガ間隔Ｉｔに基づき、トリガ間隔Ｉｔの中心を推定する。図８の例によれば、連続して出力されるカメラトリガＴｒａ、Ｔｒｂ、Ｔｒｃに関して、カメラトリガＴｒａとカメラトリガＴｒｂとのトリガ間隔Ｉｔに基づき、カメラトリガＴｒｂとカメラトリガＴｒｃとの間の時間間隔（トリガ間隔）の中心Ｃｔ（中心時刻）が推定される。具体的には、カメラトリガＴｒｂの出力時間からトリガ間隔Ｉｔの半分の期間（Ｉｔ／２）が経過した時間が、当該中心Ｃｔとして推定される。こうして推定されたトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔは、トリガ中心推定部４２１から露光期間補正部４２３に出力される。

【0043】

ステップＳ１０８では、トリガ中心推定部４２１は、露光期間Ｐｅの中心Ｃｅ（中心時刻）が、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔ（中心時刻）と一致するように、露光期間Ｐｅを設定する。具体的には、カメラ設定部４２２に保存される露光期間Ｐｅの長さの半分の期間Ｈだけ中心Ｃｔより早い時間が露光期間Ｐｅの開始時間ｔｓに設定され、当該期間Ｈだけ中心Ｃｔより遅い時間が露光期間Ｐｅの終了時間ｔｅに設定される。

【0044】

ステップＳ１０９では、撮像部４１３は、こうして設定された露光期間Ｐｅにおいて、イメージセンサ４１１を露光する。これによって、露光期間Ｐｅにおいて撮像範囲Ｖ４１で部品Ｅにより反射された光が、イメージセンサ４１１によって検出される。 かかる制御は、部品Ｅの全体を撮像するまで繰り返し実行される。

【0045】

図６の露光制御に従って露光期間Ｐｅを設定した場合、第１方向Ｘ１に部品Ｅで移動させる場合と、第２方向Ｘ２に部品Ｅを移動させる場合の両方において、露光期間Ｐｅはトリガ間隔Ｉｔの中央に設けられることとなり、トリガ間隔Ｉｔに対して偏らない。その結果、撮像範囲Ｖ４１における部品Ｅで反射されてイメージセンサ４１１の露光に供する光（露光反射光）の部品Ｅにおける位置は、が、第１方向Ｘ１に部品Ｅを移動させる場合と、第２方向Ｘ２に部品Ｅを移動させる場合とで一致する。

【0046】

以上に説明する露光制御の第１例では、連続して出力される２個のカメラトリガＴｒｂ、Ｔｒｃのうち、先に出力されるカメラトリガＴｒｂ（第１トリガ）と当該カメラトリガＴｒｂの後に出力されるカメラトリガＴｒｃ（第２トリガ）との時間間隔であるトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔが推定されて（ステップＳ１０７）、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを基準に露光期間Ｐｅの中心Ｃｅが設定される（ステップＳ１０８）。これによって、トリガ間隔Ｉｔに対する露光期間Ｐｅの偏りが抑制される。そして、照明部４３は、露光期間Ｐｅを含んで露光期間Ｐｅよりも長い点灯期間Ｐｉにおいて点灯し、すなわち、露光期間Ｐｅにおいて継続して照明が部品Ｅに照射される。その結果、イメージセンサ４１１（撮像素子）に対する部品Ｅの移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品Ｅを撮像することが可能となっている。

【0047】

また、カメラトリガ生成部３４１（トリガ出力部）は、部品Ｅが撮像範囲Ｖ４１を通過する期間において複数のカメラトリガＴｒを順番に出力する。これに対して、露光期間補正部４２３（露光制御部）は、複数のカメラトリガＴｒに応じて複数の露光期間Ｐｅを設定し、照明部４３は、複数の露光期間Ｐｅを含む点灯期間Ｐｉにおいて継続して点灯する。かかる構成では、複数のカメラトリガＴｒに対してそれぞれ設定される複数の露光期間Ｐｅを通じて照明部４３を点灯させて、安定的な照明を部品Ｅに照射しつつ部品Ｅを撮像することができる。

【0048】

また、上記の露光制御によれば、露光期間補正部４２３は、露光期間Ｐｅの長さの変化によらず、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔと露光期間Ｐｅの中心Ｃｅとの関係（すなわち、中心Ｃｔと中心Ｃｅとが一致する関係）を維持する。かかる構成では、露光期間Ｐｅの長さが変化した場合であっても、イメージセンサ４１１に対する部品Ｅの移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品Ｅを撮像することができる。

【0049】

また、露光期間補正部４２３は、カメラトリガＴｒｂ（第１トリガ）と連続してカメラトリガＴｒｂより先に出力されるカメラトリガＴｒａ（第３トリガ）とカメラトリガＴｒｂとの時間間隔に基づき、カメラトリガＴｒｂとカメラトリガＴｒｃとの間のトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを推定する（ステップＳ１０７）。かかる構成では、露光期間Ｐｅの直前に連続して出力される２個のカメラトリガＴｒａ、Ｔｒｂに基づき、露光期間Ｐｅを挟む２個のカメラトリガＴｒｂ、Ｔｒｃのトリガ間隔Ｉｔの中心を適切に設定することができる。

【0050】

また、露光期間補正部４２３は、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔと露光期間Ｐｅの中心Ｃｅとが一致するように、露光期間Ｐｅを設定する（ステップＳ１０８）。かかる構成では、イメージセンサ４１１に対する部品Ｅの移動方向の違いによらず概ね等しい照明条件で部品Ｅを撮像することが可能となる。

【0051】

図１０は露光制御の第２例を示すフローチャートであり、図１１は図１０のフローチャートを実行する電気的構成を示すブロック図である。図１０の第２例と図６の第１例との違いは、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを推定するために、カウンタのカウント値ではなく、部品Ｅの速度を用いる点である。

【0052】

図１１に示す電気的構成では、撮像制御部３４は、コマンド送受信部３４２を有する。このコマンド送受信部３４２は、部品Ｅの速度（ｍ／ｓ）に関する速度情報を取得する。この速度情報は、例えば、Ｘ軸モータＭｘのエンコーダ出力から求めた部品Ｅの実際の速度Ｖｘｅでもよいし、速度指令値Ｖｘｔでもよい。さらに、コマンド送受信部３４２は、撮像範囲Ｖ４１のＸ方向への幅を示す撮像スケール（ｍ）を有する。そして、速度情報および撮像スケールは、コマンド送受信部３４２からトリガ中心推定部４２１に出力される。

【0053】

図１０の露光制御のステップＳ２０１では、トリガ中心推定部４２１は、速度情報が示す速度（ｍ／ｓ）を確認する。ステップＳ２０２では、トリガ中心推定部４２１は、撮像スケール（ｍ）を速度（ｍ／ｓ）で除算することで、カメラトリガＴｒの時間間隔であるトリガ間隔Ｉｔを算出し、トリガ間隔Ｉｔを２で除算することで、当該トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔ（中心時刻）を推定する。

【0054】

ステップＳ２０３では、トリガ中心推定部４２１は、露光期間Ｐｅの中心Ｃｅ（中心時刻）が、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔ（中心時刻）と一致するように、露光期間Ｐｅを設定する。具体的には、カメラ設定部４２２に保存される露光期間Ｐｅの長さの半分の期間Ｈだけ中心Ｃｔより早い時間が露光期間Ｐｅの開始時間ｔｓに設定され、当該期間Ｈだけ中心Ｃｔより遅い時間が露光期間Ｐｅの終了時間ｔｅに設定される。

【0055】

そして、トリガ中心推定部４２１がカメラトリガＴｒを出力すると、当該カメラトリガＴｒに対応する露光期間Ｐｅにおいて、イメージセンサ４１１を露光する。つまり、当該カメラトリガＴｒと、当該カメラトリガＴｒの次のカメラトリガＴｒとの間のトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔに対して上記のように設定された露光期間Ｐｅにおいて露光が実行される。これによって、露光期間Ｐｅにおいて撮像範囲Ｖ４１で部品Ｅにより反射された光が、イメージセンサ４１１によって検出される。 かかる制御は、部品Ｅの全体を撮像するまで繰り返し実行される。

【0056】

以上に説明する露光制御の第２例では、連続して出力される２個のカメラトリガＴｒのうち、先に出力されるカメラトリガＴｒと当該カメラトリガＴｒｂの後に出力されるカメラトリガＴｒとの時間間隔であるトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔが推定されて（ステップＳ２０２）、トリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを基準に露光期間Ｐｅの中心Ｃｅが設定される（ステップＳ２０３）。これによって、トリガ間隔Ｉｔに対する露光期間Ｐｅの偏りが抑制される。そして、照明部４３は、露光期間Ｐｅを含んで露光期間Ｐｅよりも長い点灯期間Ｐｉにおいて点灯し、すなわち、露光期間Ｐｅにおいて継続して照明が部品Ｅに照射される。その結果、イメージセンサ４１１（撮像素子）に対する部品Ｅの移動方向の違いによる照明条件の差を抑制しつつ部品Ｅを撮像することが可能となっている。

【0057】

また、トリガ中心推定部４２１（露光制御部）は、撮像範囲Ｖ４１に対する部品Ｅの相対的な移動速度に基づき、連続する２個のカメラトリガＴｒ（第１トリガ、第２トリガ）の間のトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを推定する。かかる構成では、部品Ｅの移動速度に基づき、露光期間Ｐｅを挟む２個のカメラトリガＴｒのトリガ間隔Ｉｔの中心Ｃｔを適切に設定することができる。

【0058】

以上に説明したように本実施形態では、部品実装機２が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、カメラトリガ生成部３４１が本発明の「トリガ出力部」の一例に相当し、部品認識カメラ４１が本発明の「カメラ」の一例に相当し、イメージセンサ４１１が本発明の「撮像素子」の一例に相当し、露光期間補正部４２３が本発明の「露光制御部」の一例に相当し、照明部４３が本発明の「照明部」の一例に相当し、Ｘ軸モータＭｘが本発明の「部品移動部」の一例に相当し、露光期間Ｐｅが本発明の「露光期間」の一例に相当し、カメラトリガＴｒが本発明の「トリガ」の一例に相当し、撮像範囲Ｖ４１が本発明の「撮像範囲」の一例に相当する。

【0059】

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、ラインセンサとしてのイメージセンサ４１１の幅は、１画素分であってもよいし、複数画素分であってもよい。

【0060】

また、イメージセンサ４１１はラインセンサに限られず、エリアセンサでもよい。エリアセンサに対して、Ｙ方向に延設されたライン状のＲＯＩを設定することで、上記と同様にして部品Ｅを撮像することができる。

【0061】

また、部品認識カメラ４１の撮像範囲Ｖ４１に対して部品Ｅを相対的に移動させる具体的な方法は上記の例に限られない。したがって、部品認識カメラ４１をＸ方向に移動させることで、撮像範囲Ｖ４１に対して部品Ｅを相対的に移動させてもよい。

【符号の説明】

【0062】

２…部品実装機
３４１…カメラトリガ生成部（トリガ出力部）
４１…部品認識カメラ（カメラ）
４１１…イメージセンサ（撮像素子）
４２３…露光期間補正部（露光制御部）
４３…照明部
Ｍｘ…Ｘ軸モータ（部品移動部）
Ｐｅ…露光期間
Ｔｒ…カメラトリガ（トリガ）
Ｖ４１…撮像範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】