特許 7312812 部品装着機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-12

(45)【発行日】2023-07-21

(54)【発明の名称】部品装着機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20230713BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 Q

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021501178

(86)(22)【出願日】2019-02-19

(86)【国際出願番号】 JP2019006050

(87)【国際公開番号】W WO2020170328

(87)【国際公開日】2020-08-27

【審査請求日】2021-06-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 賢三

(72)【発明者】

【氏名】馬場 恒星

【審査官】福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２８３５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２７２８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７２０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する装着ヘッドと、
前記装着ヘッドに設けられ、カメラ視野に収められた撮像対象を撮像するカメラ装置と、
前記保持部材、前記保持部材に保持された前記部品、および前記装着ヘッドの構成部材の少なくとも１つを含む３以上の前記撮像対象ごとに対応した光路を形成するとともに、前記撮像対象が前記カメラ視野における行方向および前記行方向に直交する列方向に並んで前記カメラ視野に収められるように３以上の前記光路を集約する光学装置と、
を備え、
３以上の前記撮像対象は、前記装着ヘッドを基準として所定方向から撮像される前記保持部材または前記保持部材に保持された前記部品であり、
前記光学装置は、３以上の前記撮像対象のうち２つの第一撮像対象および第二撮像対象を上下方向および左右方向が互いに反転された状態で前記列方向に並んで前記カメラ視野に収め、
前記光学装置は、
前記第一撮像対象の写像に対して前記第二撮像対象の写像が上下方向および左右方向に反転され且つ上下方向に並べられた第一結合写像を前記カメラ装置側に反射する第一反射部材と、
３以上の前記撮像対象のうち前記第一撮像対象および前記第二撮像対象を除いた残りの前記撮像対象の写像に対して前記第一結合写像が左右方向に並べられた第二結合写像を前記カメラ装置側に反射する第二反射部材と、
を有する部品装着機。

【請求項2】

前記光学装置は、３以上の前記光路の長さが前記カメラ装置の被写界深度に基づく許容範囲に収まるように、３以上の前記光路を形成する、請求項１に記載の部品装着機。

【請求項3】

部品を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する装着ヘッドと、
前記装着ヘッドに設けられ、カメラ視野に収められた撮像対象を撮像するカメラ装置と、
前記保持部材、前記保持部材に保持された前記部品、および前記装着ヘッドの構成部材の少なくとも１つを含む３以上の前記撮像対象が前記カメラ視野における行方向および前記行方向に直交する列方向に並んで前記カメラ視野に収められるように３以上の前記撮像対象の位置関係を光学的に変更する光学装置と、
を備え、
３以上の前記撮像対象は、前記装着ヘッドを基準として所定方向から撮像される前記保持部材または前記保持部材に保持された前記部品であり、
前記光学装置は、３以上の前記撮像対象のうち２つの第一撮像対象および第二撮像対象を上下方向および左右方向が互いに反転された状態で前記列方向に並んで前記カメラ視野に収め、
前記光学装置は、
前記第一撮像対象の写像に対して前記第二撮像対象の写像が上下方向および左右方向に反転され且つ上下方向に並べられた第一結合写像を前記カメラ装置側に反射する第一反射部材と、
３以上の前記撮像対象のうち前記第一撮像対象および前記第二撮像対象を除いた残りの前記撮像対象の写像に対して前記第一結合写像が左右方向に並べられた第二結合写像を前記カメラ装置側に反射する第二反射部材と、
を有する部品装着機。

【請求項4】

前記装着ヘッドは、４以上の前記保持部材を支持し、
前記光学装置は、４つの前記撮像対象を前記行方向および前記列方向に２つずつ並んで前記カメラ視野に収める、請求項１－３の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項5】

前記第一反射部材は、前記装着ヘッドにおける前記第一撮像対象および前記第二撮像対象の配置方向の中央部に設けられる、請求項１－４の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項6】

前記部品装着機は、前記カメラ装置の撮像により取得された画像データの基準位置に対して前記第一撮像対象および前記第二撮像対象の少なくとも一方に前記行方向または前記列方向の変位が生じている場合に、前記画像データにおける前記第一撮像対象および前記第二撮像対象の位置関係に基づいて前記変位の発生原因を推定する画像処理部をさらに備える、請求項１－５の何れか一項に記載の部品装着機。

【請求項7】

前記画像処理部は、前記画像データにおける前記第一撮像対象および前記第二撮像対象が初期の間隔を維持している場合に、前記変位の発生原因を前記第二反射部材の設置誤差と推定する、請求項６に記載の部品装着機。

【請求項8】

前記画像処理部は、前記画像データにおける前記第一撮像対象および前記第二撮像対象が初期の間隔を維持していない場合に、前記変位の発生原因を、前記第一反射部材よりも前記第一撮像対象または前記第二撮像対象側に設けられた光学部材の設置誤差、若しくは前記保持部材の昇降方向の位置決め誤差と推定する、請求項６または７に記載の部品装着機。

【請求項9】

前記保持部材は、供給される負圧エアにより前記部品を吸着して保持する吸着ノズルである、請求項１－８の何れか一項に記載の部品装着機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品装着機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

部品装着機は、吸着ノズルにより保持した部品を基板に装着する装着処理を実行する。特許文献１には、吸着ノズルを側方から撮像可能なカメラ装置を備える部品装着機が開示されている。この部品装着機は、カメラ装置の撮像により取得された画像データに基づいて吸着ノズルに保持された部品の状態を認識する。特許文献１の部品装着機は、カメラ装置が同時に４つの吸着ノズルを撮像可能とする光路を形成する光学装置を備える。これにより、特許文献１の図６に示されるように、同一の画像データには４つの吸着ノズルが含まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２８３５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような構成において、撮像対象とする吸着ノズルの数が増加するほど画像データの左右方向における個々の吸着ノズルの占有領域が狭くなる。そのため、光学装置を構成する反射部材などを高精度に設置することが求められる。また、個々の吸着ノズルの専有領域が狭くなると、部品の寸法や保持状態によっては吸着ノズルに保持された部品の一部が画像データに収まらなくなるおそれがある。

【0005】

本明細書は、カメラ装置が３以上の撮像対象を同時に撮像可能とするとともに、画像データの左右方向における個々の撮像対象の占有領域を十分に確保することができる部品装着機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、部品を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する装着ヘッドと、カメラ視野に収められた撮像対象を撮像するカメラ装置と、３以上の前記撮像対象を前記カメラ視野における行方向および前記行方向に直交する列方向に並べて前記カメラ視野に収める光路を形成して、前記カメラ装置が３以上の前記撮像対象を同時に撮像可能とする光学装置と、を備える部品装着機を開示する。

【発明の効果】

【0007】

このような構成によると、カメラ装置のカメラ視野に３以上の撮像対象が行方向および列方向に並んで同時に撮像可能となるように複数の光路が集約される。これにより、上記のカメラ装置の撮像により取得した画像データには、３以上の撮像対象が左右方向および上下方向にずれて収まることになる。よって、従来のように複数の撮像対象が左右方向に並んで画像データに収められる構成と比較して、画像データの左右方向における個々の撮像対象の占有領域を十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態における部品装着機の構成を示す模式図である。

【図2】装着ヘッドの一部を模式的に示す側面図である。

【図3】図２のＩＩＩ方向矢視図である。

【図4】光学装置により形成される光路を展開して示す側方図である。

【図5】カメラ装置の撮像により取得された画像データを示す図である。

【図6】撮像の対象物の写像とカメラ装置のカメラ視野との関係を示す図である。

【図7】部品装着機による画像処理を示すフローチャートである。

【図8A】変形態様における３つの撮像対象を並べた第一態様の画像データを示す図である。

【図8B】変形態様における３つの撮像対象を並べた第二態様の画像データを示す図である。

【図9】変形態様における４つの撮像対象を並べた画像データを示す図である。

【図10】変形態様における６つの撮像対象を並べた画像データを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．部品装着機１の構成
部品装着機１は、図１に示すように、基板搬送装置１１、部品供給装置１２、部品移載装置１３、部品カメラ４１、基板カメラ４２、ヘッドカメラユニット５０、および制御装置７０を備える。以下の説明において、水平方向あって部品装着機１の左右方向をＸ方向とし、Ｘ方向に交差する水平方向であって部品装着機１の前後方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に直交する鉛直方向（図１の前後方向）をＺ方向とする。

【0010】

基板搬送装置１１は、ベルトコンベアおよび位置決め装置などにより構成される。基板搬送装置１１は、基板９０を搬送方向へと順次搬送するとともに、基板９０を機内の所定位置に位置決めする。基板搬送装置１１は、装着処理が終了した後に、基板９０を部品装着機１の機外に搬出する。部品供給装置１２は、基板９０に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、複数のスロット１２１にセットされたフィーダ１２２を備える。フィーダ１２２は、多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させて、部品を採取可能に供給する。

【0011】

部品移載装置１３は、部品供給装置１２により供給された部品を、基板搬送装置１１により機内に搬入された基板９０上の所定の装着位置まで移載する。部品移載装置１３のヘッド駆動部１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させる。移動台１３２には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド２０が交換可能に固定される。

【0012】

装着ヘッド２０は、部品供給装置１２により供給される部品を保持する１または複数の保持部材を昇降可能に支持する。本実施形態において、装着ヘッド２０は、８つの保持部材を支持する。装着ヘッド２０は、保持部材により部品を採取して、基板９０の所定の装着位置に装着する。上記の保持部材としては、例えば供給される負圧エアにより部品を吸着して保持する吸着ノズル２４（図２を参照）や、部品をクランプして保持するチャックなどが採用され得る。装着ヘッド２０の詳細構成については後述する。

【0013】

部品カメラ４１、基板カメラ４２、およびヘッドカメラユニット５０は、ＣＭＯＳなどの撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ４１、基板カメラ４２およびヘッドカメラユニット５０は、制御信号に基づいて撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを送出する。部品カメラ４１は、装着ヘッド２０の吸着ノズル２４に保持された部品を下方から撮像可能に構成される。基板カメラ４２は、基板９０を上方から撮像可能に構成される。

【0014】

ヘッドカメラユニット５０は、図２に示すように、装着ヘッド２０の内部に設けられ、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット５０は、装着処理において対象物の撮像を行う。本実施形態において、ヘッドカメラユニット５０は、吸着ノズル２４および保持された部品を側方から撮像可能に構成される。ヘッドカメラユニット５０の詳細構成については後述する。

【0015】

制御装置７０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置７０は、基板９０に部品を装着する装着処理を実行する。本実施形態において、制御装置７０は、図１に示すように、画像処理部７１を有する。画像処理部７１は、ヘッドカメラユニット５０などの撮像により取得した画像データに対して所定の画像処理を行う。具体的には、画像処理部７１は、取得した画像データに対して例えば二値化やエッジ処理などを実行する。そして、画像処理部７１は、吸着ノズル２４の先端における部品の有無や吸着ノズル２４に対する部品の姿勢などを認識する。

【0016】

制御装置７０は、装着処理において、各種センサから出力される情報や測定値、画像処理部７１による画像処理の結果、基板９０上の装着位置を指定する制御プログラムなどに基づいて、装着ヘッド２０の動作を制御する。これにより、装着ヘッド２０に支持された吸着ノズル２４の位置および角度が制御される。また、本実施形態において、画像処理部７１は、取得した画像データに基づいて、吸着ノズル２４を昇降させる昇降装置としての駆動装置の動作異常やヘッドカメラユニット５０の光学装置６０の設置異常などの検出に用いられる。画像処理部７１による画像処理の詳細については後述する。

【0017】

２．装着ヘッド２０の詳細構成
装着ヘッド２０は、図２に示すように、ヘッド本体２１、駆動装置２２、ロータリヘッド２３、吸着ノズル２４、およびハウジング２５を備える。ヘッド本体２１は、移動台１３２に着脱可能に設けられるフレーム部材である。駆動装置２２は、装着ヘッド２０に設けられた種々の被駆動部を動作させるモータやアクチュエータである。

【0018】

ロータリヘッド２３は、ヘッド本体２１に対して鉛直軸（Ｚ軸）に平行なＲ軸周りに回転可能に設けられる。ロータリヘッド２３は、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（例えば、８本）のシリンジをＺ方向に摺動可能に且つ回転可能に保持する。吸着ノズル２４は、シリンジの下端部に取り付けられる。これにより、ロータリヘッド２３は、複数の吸着ノズル２４をヘッド本体２１に対して昇降可能に、且つＲ軸に平行で吸着ノズル２４の中心を通るθ軸周りに回転可能に支持する。

【0019】

吸着ノズル２４は、負圧エアを供給されて部品を吸着する保持部材である。複数の吸着ノズル２４は、駆動装置２２の駆動に伴ってロータリヘッド２３が回転することにより、Ｒ軸周りの規定角度に角度決めされる。また、吸着ノズル２４は、駆動装置２２の動作によりθ軸周りに回転（自転）し、回転角度や回転速度を制御される。さらに、複数の吸着ノズル２４のうち昇降位置Ｈ０（図３を参照）に割り出された吸着ノズル２４は、駆動装置２２の動作によりＺ方向に昇降し、Ｚ方向位置や移動速度を制御される。

【0020】

ハウジング２５は、ヘッド本体２１やヘッドカメラユニット５０などを収容可能に箱状に形成される。ハウジング２５の下部は、ロータリヘッド２３に支持された複数の吸着ノズル２４に保持された部品を、部品カメラ４１が下方から撮像可能となるように開口している。上記のような構成からなる装着ヘッド２０は、部品装着機１の制御装置７０と通信可能に接続される。装着ヘッド２０は、制御装置７０から入力した指令や装着ヘッド２０内の各種センサの検出値などに基づいて、駆動装置２２の動作を制御される。

【0021】

以下では、図３に示すように、装着ヘッド２０により昇降される昇降位置Ｈ０を基準にそれぞれの吸着ノズル２４が割り出される位置を、時計回りに第一待機位置Ｈ１から第七待機位置Ｈ７とする。第一待機位置Ｈ１は、ロータリヘッド２３の回転により昇降位置Ｈ０に次回割り出さる予定の吸着ノズル２４を待機させる位置である。なお、第七待機位置Ｈ７は、ロータリヘッド２３の回転により昇降位置Ｈ０に７回後に割り出される予定の吸着ノズル２４を待機させる位置であり、また昇降位置Ｈ０に前回割り出された吸着ノズル２４を待機させる位置でもある。

【0022】

３．ヘッドカメラユニット５０の詳細構成
ヘッドカメラユニット５０は、上記のように、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット５０は、制御装置７０による撮像指令に基づいて、吸着ノズル２４および吸着ノズル２４に保持された部品９１を側方から撮像する。撮像による画像データ８０（図５を参照）は、制御装置７０に送出され、部品９１の保持検査などに用いられる。

【0023】

ヘッドカメラユニット５０は、図２に示すように、カメラ装置５１、ブラケット５２、光源５３、背景部材５４、および光学装置６０を備える。カメラ装置５１は、本実施形態において、光軸が鉛直軸（Ｚ軸）に平行となるようにブラケット５２を介してヘッド本体２１に設けられる。カメラ装置５１は、装着ヘッド２０に設けられ、カメラ視野９５（図６を参照）に収められた撮像対象を撮像する。本実施形態において、カメラ装置５１は、光源５３により光を照射された吸着ノズル２４および吸着ノズル２４に保持された部品９１を撮像対象とする。

【0024】

ブラケット５２は、カメラ装置５１をヘッド本体２１に固定する固定部材である。光源５３は、ブラケット５２に配置され、カメラ装置５１による撮像の際に光を照射する。本実施形態において、光源５３は、ロータリヘッド２３の中心方向（Ｒ軸に向かう方向）に紫外線を放射する複数の発光ダイオードなどにより構成される。また、光源５３は、第一待機位置Ｈ１、第三待機位置Ｈ３、第五待機位置Ｈ５、および第七待機位置Ｈ７に位置決めされた４つの吸着ノズル２４に対して光を照射する。

【0025】

背景部材５４は、円柱状に形成され、円筒状の外周面において紫外線を吸収して可視光を放射する蛍光層が形成される。背景部材５４は、ロータリヘッド２３の下端にＲ軸と同軸となるように配置される。背景部材５４は、ロータリヘッド２３と一体的に回転する。背景部材５４は、カメラ装置５１の撮像により取得される画像データ８０における背景となる部材である。

【0026】

光学装置６０は、３以上の撮像対象ごとに対応した光路を形成するとともに、撮像対象がカメラ視野９５における行方向（図５の左右方向）および行方向に直交する列方向（図５の上下方向）に並んでカメラ視野９５に収められるように３以上の光路を集約する。換言すると、光学装置６０は、３以上の撮像対象がカメラ視野９５における行方向および行方向に直交する列方向に並んでカメラ視野９５に収められるように３以上の撮像対象の位置関係を光学的に変更する。

【0027】

ここで、ヘッドカメラユニット５０のカメラ装置５１は、保持部材（例えば吸着ノズル２４）、保持部材に保持された部品９１、および装着ヘッド２０の構成部材の少なくとも１つを含む３以上を撮像対象とする。本実施形態において、カメラ装置５１は、第一待機位置Ｈ１、第三待機位置Ｈ３、第五待機位置Ｈ５、および第七待機位置Ｈ７に位置決めされた４つの吸着ノズル２４またはこれらに保持された部品９１を撮像対象とする。

【0028】

そして、光学装置６０は、図５に示すように、４つの撮像対象を行方向および列方向に２つずつ並んでカメラ視野９５に収める構成を採用する。さらに、光学装置６０は、４つの撮像対象のうち２つの第一撮像対象（第一待機位置Ｈ１の吸着ノズル２４）および第二撮像対象（第三待機位置の吸着ノズル２４）を上下方向および左右方向が互いに反転された状態で列方向に並んでカメラ視野９５に収める。同様に、光学装置６０は、４つの撮像対象のうち残りの２つ（第七待機位置の吸着ノズル２４、第五待機位置Ｈ５の吸着ノズル２４）を互いに反転された状態で列方向に並んでカメラ視野９５に収める。

【0029】

具体的には、光学装置６０は、左右方向（図３の上下方向）に一対の前側対物ミラー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃと、一対の後側対物ミラー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃと、一対のサイドプリズム６３と、一対の第一サイドミラー６４と、一対の第二サイドミラー６５と、中央プリズム６６と、中央ミラー６７とを有する。なお、光学装置６０は、概ね左右対称に構成されるため、ここでは左側（図３の上側）の構成について説明する。

【0030】

図３および図４に示すように、３つの前側対物ミラー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、背景部材５４を背景とし、且つ第一待機位置Ｈ１の吸着ノズル２４および部品９１のシルエット像を写像８１（図５を参照）とする光路を形成する光学部材である。この光路により、写像８１がサイドプリズム６３に前側から入射される。一方で、３つの後側対物ミラー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、背景部材５４を背景とし、且つ第三待機位置Ｈ３の吸着ノズル２４および部品９１のシルエット像を写像８２とする光路を形成する光学部材である。この光路により写像８２がサイドプリズム６３に後側から入射される。

【0031】

サイドプリズム６３は、入射した２つの写像８１，８２を上下方向に結合して上方に屈折させた光路を形成する。このとき、第一撮像対象の写像８１に対して第二撮像対象の写像８２が上下方向および左右方向に反転され且つ上下方向に並べられた第一結合写像８５Ａ（図５を参照）が生成される。第一結合写像８５Ａにおいて、それぞれの写像８１，８２の左右方向および上下方向のずれは、３つの前側対物ミラー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ、および３つの後側対物ミラー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの設置誤差に起因して発生し得る。

【0032】

第一サイドミラー６４は、サイドプリズム６３から入射した第一結合写像８５Ａをカメラ装置５１側に反射する第一反射部材である。第一サイドミラー６４は、装着ヘッド２０における第一撮像対象および第二撮像対象の配置方向（装着ヘッド２０の前後方向、図３の左右方向）の中央部に設けられる。第二サイドミラー６５は、第一サイドミラー６４から入射した第一結合写像８５Ａを装着ヘッド２０の左右方向の中央側に反射する。これにより、第一結合写像８５Ａが中央プリズム６６に左側から入射される。また、上述した構成と概ね左右対称に形成された右側の構成により、第一結合写像８５Ｂが中央プリズム６６に右側から入射される。

【0033】

上記の第一結合写像８５Ｂは、図５に示すように、第三撮像対象の写像８３に対して第四撮像対象の写像８４が上下方向および左右方向に反転され且つ上下方向に並べられた写像である。中央プリズム６６は、入射した２つの第一結合写像８５Ａ，８５Ｂを左右方向に結合して前側に屈折させた光路を形成する。このとき２つの第一結合写像８５Ａ，８５Ｂが左右方向に並べられた第二結合写像８６が生成される。

【0034】

中央ミラー６７は、中央プリズム６６から入射した第二結合写像８６をカメラ装置５１側に反射する第二反射部材である。上記のような構成の光学装置６０により、４つの光路が集約されて、第二結合写像８６がカメラ装置５１のカメラ視野９５に収められる。換言すると、４つの撮像対象は、光学装置６０によりその位置関係を光学的に変更されて、カメラ装置５１のカメラ視野９５に収められる。そして、カメラ装置５１の撮像によって、４つの撮像対象の写像８１－８４が行方向および列方向に２つずつ並んだ画像データ８０が取得される。

【0035】

ここで、画像データ８０により部品９１を撮像対象に含める場合には、カメラ視野９５において当該部品９１を確実に収めるために必要な占有領域は、吸着ノズル２４のθ軸を中心とし、部品９１の長手方向の長さを半径とした円に当該部品９１の設計的な公差を加えた理想領域より大きいことが望ましい。これは、吸着ノズル２４が部品９１の中央部からずれた長手方向の端部に接触して保持する場合があることに起因する。

【0036】

そのため、従来のように３以上の撮像対象を左右方向に並べて画像データを生成すると、個々の撮像対象の占有領域が上記の理想領域よりも小さくなるおそれがある。また、個々の撮像対象の占領領域を確保できたとしても理想領域との差が小さい場合には、光路を形成する光学部材に要求される設置精度が高くなる。

【0037】

これに対して、上記のような構成の光学装置６０によると、３以上の撮像対象が画像データ８０において左右方向および上下方向にずれて収まることになる。これにより、従来のように３以上の撮像対象を左右方向に並べて画像データ生成した構成と比較して、画像データ８０の左右方向における個々の撮像対象の占有領域を十分に確保することができる。さらに、個々の撮像対象の占有領域と理想領域との差を大きくできるので、光学装置６０に要求される設置精度の高まりを抑制できる。

【0038】

また、上記の光学装置６０は、４つの光路の長さがカメラ装置５１の被写界深度に基づく許容範囲に収まるように、４つの光路を形成する。詳細には、第一撮像対象（第一待機位置Ｈ１の吸着ノズル２４）は、第二撮像対象（第三待機位置Ｈ３の吸着ノズル２４）よりもカメラ装置５１に近い位置にあるが、それぞれの写像８１，８２がサイドプリズム６３を経由する光路を辿ることにより、光路の長さが概ね等しくなるように調整される。

【0039】

そして、４つの光路の長さは、ある程度の差を含み得るが、カメラ装置５１の被写界深度に基づく許容範囲に収まる。これにより、カメラ装置５１は、撮像処理の際にピント調整を行うことなく、４つの撮像対象のそれぞれにピントが合った状態で同時に撮像可能に構成される。よって、ヘッドカメラユニット５０に固定焦点タイプを採用でき、設備コストの低減を図ることができる。ヘッドカメラユニット５０は、図５に示すような画像データ８０をカメラ装置５１の撮像により生成し、制御装置７０へと送出する。

【0040】

４．画像処理部７１による画像処理
画像処理部７１は、取得した画像データ８０に対して例えば二値化やエッジ処理などを実行する。そして、画像処理部７１は、４つの吸着ノズル２４の有無、形状、昇降方向の位置などを認識する。さらに、画像処理部７１は、４つの吸着ノズル２４の先端における部品９１の有無、形状、吸着ノズル２４に対する部品９１の姿勢などを認識する。

【0041】

制御装置７０は、上記のような画像処理の結果に基づいて、例えば吸着ノズル２４のメンテナンスの要否、駆動装置２２の動作の正否を判定する。さらに、制御装置７０は、画像処理の結果に基づいて、装着処理における部品９１の姿勢に応じた装着動作を制御するとともに、装着の正否を判定する。このように、部品装着機１は、ヘッドカメラユニット５０を用いた画像処理によって装着前後の吸着ノズル２４等の状態を認識し、装着精度の向上を図っている。

【0042】

ところで、画像処理部７１は、例えば装着ヘッド２０の駆動装置２２が正常に動作しているのか否かを判定するために、吸着ノズル２４の昇降方向の位置を認識する。具体的には、画像処理部７１は、図６に示すように、画像データ８０の基準位置Ｐに対して吸着ノズル２４が上下方向に変位した場合に、駆動装置２２の動作異常により吸着ノズル２４の昇降方向の位置決め誤差が生じているものと推定できる。

【0043】

しかしながら、装着処理が繰り返し実行されるなどして光学装置６０を構成する光学部材に設置誤差が発生することがある。そうすると、駆動装置２２が正常に動作しているにも関わらず、吸着ノズル２４が画像データ８０の基準位置Ｐに対して上下方向に変位したとして、駆動装置２２の動作異常と誤認する可能性がある。これに対して、本実施形態の部品装着機１は、光学装置６０および画像処理部７１により上記の誤認を防止する構成を採用する。

【0044】

具体的には、光学装置６０は、上記のような構成により第一撮像対象（第一待機位置Ｈ１の吸着ノズル２４）の写像８１に対して第二撮像対象（第三待機位置Ｈ３の吸着ノズル２４）の写像８２が上下方向および左右方向に反転され且つ上下方向に並べられた第一結合写像８５Ａを生成する。また、制御装置７０は、装着ヘッド２０にヘッドカメラユニット５０が取り付けられた際に、正常な初期状態を画像データ８０に基づいて定義し記憶する。

【0045】

上記の初期状態には、図６に示すように、画像データ８０の基準位置Ｐに対する２つの写像８１，８２の行方向の距離Ｌｓ１，Ｌｓ２および列方向の距離Ｌｖ１，Ｌｖ２（本実施形態において、基準位置Ｐから吸着ノズル２４の先端までの各距離）が含まれる。なお、初期状態には、写像８１，８２の傾きを含めてもよい。

【0046】

そして、画像処理部７１は、カメラ装置５１の撮像により取得された画像データ８０の基準位置Ｐに対して第一撮像対象および第二撮像対象の少なくとも一方に行方向または列方向の変位が生じているか否か判定する。変位が生じている場合に、画像処理部７１は、画像データ８０における第一撮像対象および第二撮像対象の位置関係に基づいて変位の発生原因を推定する。

【0047】

具体的には、画像処理部７１は、装着処理の実行中にヘッドカメラユニット５０により画像データ８０を取得した場合に、図７に示すような画像処理を実行する。画像処理部７１は、先ず画像データ８０に複数の吸着ノズル２４のうち少なくとも１つが基準位置Ｐに対して変位しているか否かを判定する（Ｓ１１）。具体的には、画像処理部７１は、現在の画像データ８０における２つの写像８１，８２の行方向の距離Ｌｓ１，Ｌｓ２および列方向の距離Ｌｖ１，Ｌｖ２を算出し、初期状態に対する変化量が許容範囲を超えているか否かによって、変位の有無を判定する。

【0048】

ここで、全ての吸着ノズル２４に変位が生じていない場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、画像処理部７１は、この処理を終了し、画像データ８０を用いた各種の認識処理を実行する。一方で、少なくとも１つの吸着ノズル２４が基準位置Ｐに対して変位している場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、第一、第二撮像対象の行方向の行間隔Ｎｓおよび列方向の列間隔Ｎｖを算出する（Ｓ１２）。

【0049】

次に、画像処理部７１は、画像データ８０における第一撮像対象および第二撮像対象が初期の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２、Ｌｖ１＋Ｌｖ２）を維持しているか否かを判定する。ここで、変位が生じているにも関わらず、現在の行間隔Ｎｓが初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）と等しく、現在の列間隔Ｎｖが初期の列方向の間隔（Ｌｖ１＋Ｌｖ２）と等しい場合には、カメラ視野９５に対して第二結合写像８６が全体としてシフトしていることになる（図６の基準位置Ｐｃを有するカメラ視野９５ｃを参照）。

【0050】

そこで、第一撮像対象および第二撮像対象が初期の間隔を維持している場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、画像処理部７１は、第二結合写像８６が生成された後の光路を形成する光学部材、即ち中央ミラー６７の設置誤差を変位の発生原因と推定してエラー処理を実行する（Ｓ２１）。具体的には、画像処理部７１は、例えば中央ミラー６７の角度調整を行うように作業者に通知する。

【0051】

一方で、第一撮像対象および第二撮像対象が初期の間隔を維持していない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、画像処理部７１は、第一撮像対象および第二撮像対象が初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）を維持しているか否かを判定する。ここで、現在の行間隔Ｎｓが初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）と異なり、現在の列間隔Ｎｖが初期の列方向の間隔（Ｌｖ１＋Ｌｖ２）と等しい場合には、カメラ視野９５に対して第一結合写像８５がシフトしていることになる。

【0052】

そこで、第一撮像対象および第二撮像対象が初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）を維持していない場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、画像処理部７１は、第一結合写像８５が生成される前の光路を形成する光学部材、即ち前側対物ミラー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ、および後側対物ミラー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの設置誤差を変位の発生原因と推定してエラー処理を実行する（Ｓ２２）。具体的には、画像処理部７１は、例えば上記の光学部材の角度調整を行うように作業者に通知する。

【0053】

また、現在の行間隔Ｎｓが初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）と等しく、現在の列間隔Ｎｖが初期の列方向の間隔（Ｌｖ１＋Ｌｖ２）と異なる場合には、例えば吸着ノズル２４が上昇端まで上昇していないなど、昇降方向の位置決め誤差が生じていることになる。そこで、第一撮像対象および第二撮像対象が初期の行方向の間隔（Ｌｓ１＋Ｌｓ２）を維持している場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、画像処理部７１は、昇降装置としての駆動装置２２の動作誤差と推定してエラー処理を実行する（Ｓ２３）。具体的には、画像処理部７１は、例えば駆動装置２２やロータリヘッド２３のメンテナンスを行うように作業者に通知する。

【0054】

５．実施形態の構成による効果
実施形態の部品装着機１は、カメラ視野９５に収められた撮像対象を撮像するカメラ装置５１と、３以上の撮像対象ごとに対応した光路を形成するとともに、撮像対象がカメラ視野９５における行方向および行方向に直交する列方向に並んでカメラ視野９５に収められるように３以上の光路を集約する光学装置６０と、を備える。

【0055】

また、実施形態の部品装着機１は、カメラ視野９５に収められた撮像対象を撮像するカメラ装置５１と、３以上の撮像対象がカメラ視野９５における行方向および行方向に直交する列方向に並んでカメラ視野９５に収められるように３以上の撮像対象の位置関係を光学的に変更する光学装置６０と、を備える。

【0056】

このような構成によると、カメラ装置５１のカメラ視野９５に３以上の撮像対象が行方向および列方向に並んで同時に撮像可能となるように複数の光路が集約される。これにより、上記のカメラ装置５１の撮像により取得した画像データ８０には、３以上の撮像対象が左右方向および上下方向にずれて収まることになる。よって、従来のように複数の撮像対象が左右方向に並んで画像データに収められる構成と比較して、画像データ８０の左右方向における個々の撮像対象の占有領域を十分に確保することができる。

【0057】

６．実施形態の変形態様
実施形態において、ヘッドカメラユニット５０は、装着ヘッド２０に支持された８つの吸着ノズル２４のうち４つの吸着ノズル２４およびこれらに保持された部品９１を撮像対象とした。これに対して、ヘッドカメラユニット５０は、３以上の撮像対象を撮像可能とするように３以上の光路を集約する光学装置６０を備える構成であれば、種々の態様を採用できる。

【0058】

なお、本明細書において、撮像対象とは、吸着ノズル２４（保持部材）、吸着ノズル２４（保持部材）に保持された部品９１、および装着ヘッド２０の構成部材の少なくとも１つを含む。よって、ヘッドカメラユニット５０は、吸着ノズル２４に換えて、保持部材として別種のチャックを撮像対象としてもよい。また、装着ヘッド２０の構成部材には、例えば吸着ノズル２４を支持するシリンジ、シリンジの外周側に設けられ吸着ノズル２４の支持状態の維持に用いられるカラーなどが含まれ得る。

【0059】

また、光学装置６０は、３以上の撮像対象の各写像について行方向に２行以上、列方向２列以上となるように光路を集約し、換言すると３以上の撮像対象の位置関係を光学的に変更するものであれば種々の態様を採用できる。具体的には、光学装置６０は、撮像対象が３つである場合に、図８Ａや図８Ｂに示すように、３つ撮像対象がカメラ視野９５に並べるように構成されてもよい。

【0060】

さらに、光学装置６０は、撮像対象が４つである場合に、図９に示すように、カメラ視野９５の中央部を空けて、その周囲に４つの撮像対象がカメラ視野９５に並べるように構成されてもよい。また、光学装置６０は、撮像対象が６つである場合に、図１０に示すように、カメラ視野９５における行方向に２行、列方向に３列となるように６つの撮像対象がカメラ視野９５に並べられるように構成されてもよい。この態様では、実施形態にて例示した構成に加えて、写像８７，８８を結合して第一結合写像８５Ｃがカメラ視野９５の行方向の中央に生成される。

【0061】

また、本明細書において、同一の保持部材、または同一の保持部材に保持された同一の部品９１を、装着ヘッド２０を基準として互いに異なる所定方向から撮像する場合には、別々の撮像対象として扱う。つまり、例えば１つの吸着ノズル２４を互いに異なる３方向から撮像するように３以上の撮像対象を設定してもよいし、また４つの撮像対象のうち２つは、同一の吸着ノズル２４を別角度から撮像するように３以上の撮像対象を設定しもよい。

【0062】

実施形態において、画像処理部７１は、部品装着機１の制御装置７０に組み込まれる態様を例示した。これに対して、画像処理部７１は、装着ヘッド２０に設けられたヘッドカメラユニット５０の内部に組み込まれる構成としてもよい。これらの態様については、ヘッドカメラユニット５０の処理負荷、通信速度、ユニット重量などを勘案して適宜選択され得る。

【符号の説明】

【0063】

１：部品装着機、 ２０：装着ヘッド、 ２１：ヘッド本体、 ２２：駆動装置、 ２３：ロータリヘッド、 ２４：吸着ノズル（撮像対象）、 ２５：ハウジング、 ５０：ヘッドカメラユニット、 ５１：カメラ装置、 ５２：ブラケット、 ５３：光源、 ５４：背景部材、 ６０：光学装置、 ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ：前側対物ミラー（光学部材）、 ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ：後側対物ミラー（光学部材）、 ６３：サイドプリズム、 ６４：第一サイドミラー（第一反射部材）、 ６５：第二サイドミラー、 ６６：中央プリズム、 ６７：中央ミラー（第二反射部材）、 ７０：制御装置、 ７１：画像処理部、 ８０：画像データ、 ８１－８４：写像、 ８５：第一結合写像、 ８６：第二結合写像、 ９０：基板、 ９１：部品（撮像対象）、 ９５：カメラ視野

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】