特許 7394283 部品実装装置および立体形状判断装置ならびに立体形状判断方法

(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】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】部品実装装置および立体形状判断装置ならびに立体形状判断方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20231201BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 Q

H05K13/04 A

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019131529

(22)【出願日】2019-07-17

(65)【公開番号】P2021018994

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-05-09

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】韓 猛

(72)【発明者】

【氏名】秦 純一

(72)【発明者】

【氏名】松田 鷹則

(72)【発明者】

【氏名】森 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】松尾 誠一

【審査官】板澤 敏明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０７８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１３８９２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２２５５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３６９０４（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】

部品を撮像する撮像手段と、
部品を保持し、保持した部品を前記撮像手段の前で移動させる部品保持移動機構と、
前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記部品の立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段と、
良品と判断された前記部品を基板に装着する装着手段と、を備え、
前記良否判断手段が前記部品を不良品と判断すると、前記撮像手段は当該部品を少なくとも１回再撮像し、前記良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該部品が良品か不良品かを再判断し、
前記良否判断手段が前記再判断を規定回数繰り返すまでに当該部品を良品と判断すると、前記装着手段は当該部品を前記基板に装着し、
前記撮像手段が前記部品を再撮像する際は、前記部品保持移動機構が前記部品を移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される、部品実装装置。

【請求項2】

前記撮像手段は、並設された２台の撮像部を有し、
前記良否判断手段は、前記２台の撮像部によって撮像された撮像画像の視差に基づいて、前記部品が良品か不良品かを判断する、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項3】

前記撮像手段は、撮像する部品を照明する照明部を有し、
前記撮像手段が前記部品を再撮像する際は、前記照明部の照明条件が変更される、請求項１または２に記載の部品実装装置。

【請求項4】

前記撮像手段は、移動している前記部品を前記部品の大きさに応じて複数回撮像し、
前記良否判断手段は、撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記部品が良品か不良品かを判断する、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。

【請求項5】

部品を保持し、保持した部品を前記撮像手段の前に移動させる部品保持移動機構をさらに備え、
前記撮像手段が前記部品を再撮像する際は、前記部品保持移動機構が前記部品を保持する姿勢が変更される、請求項１から４のいずれかに記載の部品実装装置。

【請求項6】

前記所定の条件は、前記部品の反り量が閾値以下であることである、請求項１から５のいずれかに記載の部品実装装置。

【請求項7】

前記部品はシールドケースである、請求項１から６のいずれかに記載の部品実装装置。

【請求項8】

ワークを撮像する撮像手段と、
ワークを保持し、保持したワークを前記撮像手段の前で移動させるワーク保持移動機構と、
前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段と、を備え、
前記良否判断手段が前記ワークを不良品と判断すると、前記撮像手段は当該ワークを少なくとも１回再撮像し、前記良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断し、
前記良否判断手段が当該ワークを不良品と判断しても前記再判断を規定回数繰り返していなければ、前記撮像手段は当該ワークを再び撮像し、前記良否判断手段は再び撮像された画像に基づいて当該ワークが良品か不良品かを再び判断し、
前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワーク保持移動機構が前記ワークを移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される、立体形状判断装置。

【請求項9】

前記撮像手段は、並設された２台の撮像部を有し、
前記良否判断手段は、前記２台の撮像部によって撮像された撮像画像の視差に基づいて、前記ワークが良品か不良品かを判断する、請求項８に記載の立体形状判断装置。

【請求項10】

前記撮像手段は、撮像するワークを照明する照明部を有し、
前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記照明部の照明条件が変更される、請求項８または９に記載の立体形状判断装置。

【請求項11】

前記撮像手段は、移動している前記ワークを前記ワークの大きさに応じて複数回撮像し、
前記良否判断手段は、撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記ワークが良品か不良品かを判断する、請求項８から１０のいずれかに記載の立体形状判断装置。

【請求項12】

ワークを保持し、保持したワークを前記撮像手段の前に移動させるワーク保持移動機構をさらに備え、
前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワーク保持移動機構が前記ワークを保持する姿勢が変更される、請求項８から１１のいずれかに記載の立体形状判断装置。

【請求項13】

前記所定の条件は、前記ワークの反り量が閾値以下であることである、請求項８から１２のいずれかに記載の立体形状判断装置。

【請求項14】

ワークの立体形状の良否を判断する立体形状判断方法であって、
撮像手段でワークを撮像し、
前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断し、
前記ワークを不良品と判断すると、
前記撮像手段で当該ワークを少なくとも１回再撮像し、
前記撮像手段の再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断し、
当該ワークを不良品と判断しても前記再判断を規定回数繰り返していなければ、前記撮像手段で当該ワークを再び撮像し、再び撮像された画像に基づいて当該ワークが良品か不良品かを再び判断し、
前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワークを移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される、立体形状判断方法。

【請求項15】

前記撮像手段は、並設された２台の撮像部を有し、
前記２台の撮像部によって撮像された撮像画像の視差に基づいて、前記ワークが良品か不良品かを判断する、請求項１４に記載の立体形状判断方法。

【請求項16】

前記撮像手段は、撮像するワークを照明する照明部を有し、
前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記照明部の照明条件が変更される、請求項１４または１５に記載の立体形状判断方法。

【請求項17】

前記撮像手段の前で前記ワークを移動させながら前記撮像手段で前記ワークを前記ワークの大きさに応じて複数回撮像し、
前記撮像手段によって撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記ワークが良品か不良品かを判断する、請求項１４から１６のいずれかに記載の立体形状判断方法。

【請求項18】

前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワークの姿勢が変更される、請求項１４から１７のいずれかに記載の立体形状判断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品の立体形状の良否を判断して基板に装着する部品実装装置および部品の立体形状の良否を判断する立体形状判断装置ならびに立体形状判断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装装置は、フィーダが供給する部品を実装ヘッドのノズルで吸着して取り出し、吸着した部品を基板に移載して実装基板を製造する。特許文献１に記載の部品実装装置（電子部品実装機）は、実装ヘッドが備える複数のノズルでフィーダからそれぞれ部品を取り出した後、部品認識用カメラでノズルが吸着する部品を撮像し、部品の吸着姿勢や部品自体が不良と判定した部品は廃棄位置に廃棄し、良好と判定した部品のみを基板に実装している。これによって、不良基板の発生を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２００９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、カメラによる撮像結果で部品の形状の良否を判断する場合は、ノズルによる部品の保持姿勢のばらつきなどに起因して本来良品である部品を不良品と誤判定して廃棄してしまうことがあり、部品の形状の良否を適切に判断できることが望まれていた。

【0005】

そこで本発明は、部品の立体形状を適切に判断することができる部品実装装置および立体形状判断装置ならびに立体形状判断方法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】

本発明の部品実装装置は、部品を撮像する撮像手段と、部品を保持し、保持した部品を前記撮像手段の前で移動させる部品保持移動機構と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記部品の立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段と、良品と判断された前記部品を基板に装着する装着手段と、を備え、前記良否判断手段が前記部品を不良品と判断すると、前記撮像手段は当該部品を少なくとも１回再撮像し、前記良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該部品が良品か不良品かを再判断し、前記良否判断手段が前記再判断を規定回数繰り返すまでに当該部品を良品と判断すると、前記装着手段は当該部品を前記基板に装着し、前記撮像手段が前記部品を再撮像する際は、前記部品保持移動機構が前記部品を移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される。

【0007】

本発明の立体形状計測装置は、ワークを撮像する撮像手段と、ワークを保持し、保持したワークを前記撮像手段の前で移動させるワーク保持移動機構と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段と、を備え、前記良否判断手段が前記ワークを不良品と判断すると、前記撮像手段は当該ワークを少なくとも１回再撮像し、前記良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断し、前記良否判断手段が当該ワークを不良品と判断しても前記再判断を規定回数繰り返していなければ、前記撮像手段は当該ワークを再び撮像し、前記良否判断手段は再び撮像された画像に基づいて当該ワークが良品か不良品かを再び判断し、前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワーク保持移動機構が前記ワークを移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される。

【0008】

本発明の立体形状計測方法は、ワークの立体形状の良否を判断する立体形状判断方法であって、撮像手段でワークを撮像し、前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて、前記ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断し、前記ワークを不良品と判断すると、前記撮像手段で当該ワークを少なくとも１回再撮像し、前記撮像手段の再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断し、当該ワークを不良品と判断しても前記再判断を規定回数繰り返していなければ、前記撮像手段で当該ワークを再び撮像し、再び撮像された画像に基づいて当該ワークが良品か不良品かを再び判断し、前記撮像手段が前記ワークを再撮像する際は、前記ワークを移動させる方向または移動速度の少なくともいずれかが変更される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、部品の立体形状を適切に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図

【図2】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図

【図3】本発明の一実施の形態の部品実装装置によって製造される実装基板に（ａ）シールドケースを装着する前の斜視図（ｂ）シールドケースを装着した後の斜視図

【図4】本発明の一実施の形態の部品実装装置によって基板に実装される（ａ）（ｂ）シールドケースに設定された仮想交点の例の説明図（ｃ）シールドケースの反り量の説明図

【図5】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の部品実装装置によって基板に実装されるシールドケースに設定された仮想交点の例の説明図

【図6】本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

【図7】本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える（ａ）第１カメラの撮像画像の例を示す図（ｂ）第２カメラの撮像画像の例を示す図

【図8】本発明の一実施の形態の立体形状判断方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、立体形状判断装置、部品（ワーク）の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

【0012】

まず図１、２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

【0013】

基板搬送機構２の両側方には、それぞれ部品供給部４が設置されている。両方の部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ方向に並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品Ｄを格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。また、一方の部品供給部４には、部品Ｄを整列して保持するトレイ６を部品取出し位置に供給するトレイフィーダ７が装着されている。

【0014】

図１において、基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル８が配置されている。Ｙ軸テーブル８には、同様にリニア機構を備えたビーム９がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム９には、実装ヘッド１０がＸ方向に移動自在に装着されている。

【0015】

図２において、実装ヘッド１０は、昇降回転駆動機構を有する実装ユニット１０ａを備えている。実装ユニット１０ａの下端部には部品Ｄを真空吸着して保持する保持ノズル１０ｂが装着されている。実装ユニット１０ａは、昇降回転駆動機構を駆動することにより、保持ノズル１０ｂを昇降させる。また、実装ユニット１０ａは、昇降回転駆動機構を駆
動することにより、保持ノズル１０ｂをＺ軸回りにθ回転させる（矢印ａ）。保持ノズル１０ｂには、保持する部品Ｄの大きさや形状などに応じてノズル径や形状などが異なる複数の種類が用意されており、基板３に実装する部品Ｄに適合する保持ノズル１０ｂが実装ヘッド１０に装着される。

【0016】

図１において、Ｙ軸テーブル８およびビーム９は、実装ヘッド１０を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる移動機構を構成する。移動機構および実装ヘッド１０は、部品供給部４に装着されているテープフィーダ５およびトレイフィーダ７の部品取出し位置に供給される部品Ｄを保持ノズル１０ｂによってピックアップし、基板搬送機構２に保持された基板３の実装位置に移載する部品保持移動機構１２である。部品実装作業において部品保持移動機構１２は、部品供給部４の上方に移動し、保持ノズル１０ｂで所定の部品Ｄをピックアップし、基板３の上方に移動し、保持ノズル１０ｂが保持する部品Ｄを実装位置に装着する一連のターンを繰り返す。

【0017】

図１において、ビーム９には、ビーム９の下面側に位置して実装ヘッド１０とともに一体的に移動するヘッドカメラ１３が装着されている。実装ヘッド１０が移動することにより、ヘッドカメラ１３は基板搬送機構２の実装作業位置に位置決めされた基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像する。部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識ユニット１４および部品廃棄部１５が設置されている。

【0018】

部品認識ユニット１４は、部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド１０が部品認識ユニット１４の上方に位置した際に、保持ノズル１０ｂに保持された部品Ｄを下方から撮像する。実装ヘッド１０による部品Ｄの基板３への部品実装作業では、ヘッドカメラ１３による基板３の認識結果と部品認識ユニット１４による部品Ｄの認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。部品廃棄部１５には、実装ヘッド１０が部品供給部４からピックアップした部品Ｄのうち、部品Ｄの反り量などが所定の条件を満たさない部品Ｄが廃棄される。

【0019】

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１６が設置されている。タッチパネル１６は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

【0020】

次に図２を参照して、部品認識ユニット１４の詳細について説明する。部品認識ユニット１４は、Ｘ方向に並設された第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂを備えている。第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂの撮像軸はそれぞれ斜め上方を向いており、部品保持移動機構１２が保持した部品Ｄが部品認識ユニット１４の上方にある際に、同時に部品Ｄを撮像する。第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂ（２台の撮像部）は、撮像した対象物の視差より部品認識ユニット１４の上面１４ａからの高さＨを計測するステレオカメラを構成する。

【0021】

図２の例では、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂは、保持ノズル１０ｂが保持する部品Ｄの下面までの高さＨを計測している。すなわち、部品認識ユニット１４は、並設された第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂ（２台の撮像部）を有し、部品Ｄ（ワーク）を撮像する撮像手段である。部品保持移動機構１２（ワーク保持移動機構）は、部品Ｄ（ワーク）を保持し、保持した部品Ｄを撮像手段（第１カメラ１７ａ、第２カメラ１７ｂ）の前で並設された２台の撮像部が並ぶ方向（Ｘ方向）に移動させる（矢印ｂ）。部品認識ユニット１４（撮像手段）は、移動している部品Ｄを複数回撮像し、撮像した複数の撮像画像を部品実装装置１が備える制御装置３０（図６）に送信する。なお、図２の例では２台の撮像部は部品Ｄを移動させる方向（Ｘ方向）に並設されているが、２台の撮像部は部品
Ｄを移動させる方向に交差する方向（Ｙ方向）に並設してもよい。

【0022】

図２において、部品認識ユニット１４は、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂの上方に第１照明部１８を備えている。第１照明部１８はＬＥＤなどの光源を備えており、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂが部品Ｄを撮像中に、斜め下方から部品Ｄを照明する。また、部品認識ユニット１４は、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂの間の下方に第２照明部１９を備えている。第２照明部１９はＬＥＤなどの光源を備えており、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂが部品Ｄを撮像中に、下方から部品Ｄを照明する。

【0023】

このように、部品認識ユニット１４（撮像手段）は、撮像する部品Ｄを照明する照明部（第１照明部１８、第２照明部１９）を有している。第１照明部１８および第２照明部１９のいずれを点灯させるか、もしくは同時に点灯させるか、どれくらいの照度で点灯させるかなどの照明条件は、制御装置３０によって制御される。

【0024】

次に図３を参照して、部品実装装置１によって製造される実装基板の例を説明する。基板３は、絶縁体基材の表面または内部に導体の配線（図示省略）が形成されたプリント基板であり、基板３の表面には配線に接続された電極（図示省略）が形成されている。電極には印刷装置などによりクリームはんだが堆積されており、抵抗や容量などのチップ部品Ｄ１や集積回路部品Ｄ２の端子がクリームはんだを介して電極に接続されるように基板３に搭載されている。集積回路部品Ｄ２の上には、部品実装装置１によってシールドケース２０が装着される。シールドケース２０は、薄い金属で形成された壁面２０ａで集積回路部品Ｄ２を囲う構造をしており、集積回路部品Ｄ２から発生する電磁ノイズが周辺に伝搬しないようにシールドする機能を有している。

【0025】

図３（ａ）はシールドケース２０を装着する前の、図３（ｂ）はシールドケース２０を装着した後の基板３を示している。部品実装装置１において、シールドケース２０は基板３に装着される面を下に向けた状態でテープフィーダ５またはトレイフィーダ７から供給され、保持ノズル１０ｂで保持されて基板３に装着される。シールドケース２０の一部は、基板３上に形成された位置固定用のダミーの電極にクリームはんだを介して接続される。所定のチップ部品Ｄ１、集積回路部品Ｄ２、シールドケース２０などが装着された基板３は、リフロー装置によってクリームはんだを融解させた後に硬化して、基板３の電極とチップ部品Ｄ１および集積回路部品Ｄ２の端子、シールドケース２０がはんだ接合された実装基板となる。

【0026】

次に図４（ａ）、図４（ｂ）を参照して、シールドケース２１の一例について詳細に説明する。シールドケース２１は、基板３上に実装された集積回路部品Ｄ２に装着されると、集積回路部品Ｄ２の４つの側面に位置してシールドする４つの壁面２２～２５を備えている。シールドケース２１は、４つの壁面２２～２５の底面２２ａ～２５ａが基板３の上面に接するように基板３に装着される。４つの底面２２ａ～２５ａは、長方形の４つの辺上に位置するが長方形の４つの頂点の位置までは延伸しておらず、頂点付近が除去された形状をしている。

【0027】

すなわち、底面２２ａの外側の縁辺２２ｂと底面２３ａの外側の縁辺２３ｂが交わる仮想交点Ｐ１には、壁面２２も壁面２３も存在しない。同様に、底面２３ａの外側の縁辺２３ｂと底面２４ａの外側の縁辺２４ｂが交わる仮想交点Ｐ２、底面２４ａの外側の縁辺２４ｂと底面２５ａの外側の縁辺２５ｂが交わる仮想交点Ｐ３、底面２５ａの外側の縁辺２５ｂと底面２２ａの外側の縁辺２２ｂが交わる仮想交点Ｐ４には、壁面２２～２５が存在しない。このように、シールドケース２２（部品）が有する複数の縁辺２２ｂ～２５ｂのうちの２つが交わる位置を仮想交点Ｐ１～Ｐ４と定義する。これらの仮想交点Ｐ１～Ｐ４は、基板３に装着された際に基板３に当接する位置にある。

【0028】

基板３に装着されるシールドケース２１は、装着不良を防止するため基板３の上面に接する４つの底面２２ａ～２５ａの歪みであるシールドケース２１の反りが所定より小さい必要がある。図４（ｂ）はシールドケース２１に反りがない理想の状態を示しており、図４（ｃ）はシールドケース２１に反りがあって基板３に装着できない状態を示している。基板３に装着する前のシールドケース２１の反りは、保持ノズル１０ｂが保持したシールドケース２１の各底面２２ａ～２５ａの相対的な高さ位置から算出することが可能である。しかし、図４（ｃ）に示すシールドケース２１の底面２３ａのように、反りがある場合には底面２３ａの高さの定義が困難となる。そこで、長方形の頂点に該当する４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さから反り量が算出される。

【0029】

図４（ｂ）において、シールドケース２１を保持する保持ノズル１０ｂの下面１０ｃの高さ位置はシールドケース２１の上面２１ａの高さ位置である。シールドケース２１を保持した保持ノズル１０ｂの下面１０ｃからの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さ位置は、シールドケース２１の形状情報から算出することができる。反りがない理想的なシールドケース２１の４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の保持ノズル１０ｂの下面１０ｃからの相対的な高さ位置（以下、「相対高さ位置Ｇ」と称する。）は、相対高さ位置Ｇである。

【0030】

図４（ｃ）に示す反りがあるシールドケース２１の仮想交点Ｐ１は相対高さ位置Ｇ１にあり、理想的な相対高さ位置Ｇからの差分が反り量ΔＧ１（相対高さ位置Ｇ－相対高さ位置Ｇ１）である。シールドケース２１は、４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨから各仮想交点Ｐ１～Ｐ４の反り量ΔＧ１～ΔＧ４を算出し、いずれかの反り量ΔＧ１～ΔＧ４が所定の閾値を超えると反りが大きな不良品と判断される。または、４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨの最大値と最小値の差が所定の閾値を超えると不良品と判断するようにしてもよい。

【0031】

または、４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４の水平方向の位置（ＸＹ座標）と高さＨ（Ｚ座標）から４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４を含む曲面を算出し、曲面の曲率（理想的な平面からのずれ量）が所定の閾値を超えると不良品と判断してもよい。４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４を含む曲面を算出することで、保持ノズル１０ｂがシールドケース２１を保持した際の傾きの影響を排除することができる。また、４つの仮想交点Ｐ１～Ｐ４のうちの３つの位置（ＸＹＺ座標）、または２つの位置と保持ノズル１０ｂの下面１０ｃからの相対高さ位置Ｇから良品、不良品を判断してもよい。

【0032】

次に図５を参照して、シールドケース２６～２８に設定された仮想交点Ｐ５～Ｐ７の他の例について説明する。図５（ａ）において、シールドケース２６の壁面２６ａは、シールドケース２１の壁面２２～２５と異なりコーナで分断されておらず、曲面２６ｂで接続されている。シールドケース２６では、曲面２６ｂを挟む壁面２６ａの底面の２つの縁辺２６ｃと縁辺２６ｄが交わる位置を仮想交点Ｐ５と定義する。図５（ｂ）において、シールドケース２７はコーナ付近には比較的大面積の底面２７ａを有しており、コーナには切り欠き２７ｂが形成されている。シールドケース２７では、切り欠き２７ｂを挟む底面２７ａの２つの縁辺２７ｃと縁辺２７ｄが交わる位置を仮想交点Ｐ６と定義する。

【0033】

図５（ｃ）において、シールドケース２８は、内側に凹んだ内側コーナ２８ａを有している。シールドケース２８では、内側コーナ２８ａを挟む底面２８ｂの２つの縁辺２８ｃと縁辺２８ｄが交わる位置を仮想交点Ｐ７と定義する。仮想交点Ｐ７は、他の仮想交点Ｐ１～Ｐ６と異なり、底面２８ｂの中に位置している。

【0034】

次に図６を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御装置３０には、基板搬送機構２、部品供給部４、部品保持移動機構１２、
ヘッドカメラ１３、部品認識ユニット１４、タッチパネル１６が接続されている。制御装置３０は、仮想交点設定部３１、仮想交点高さ算出部３２、反り量算出部３３、計測制御部３４、実装制御部３５、良否判断部３６、記憶部４０を備えている。記憶部４０は記憶装置であり、実装データ４１、部品データ４２、仮想交点位置データ４３、撮像画像データ４４、仮想交点高さデータ４５などを記憶する。

【0035】

実装データ４１には、シールドケース２１（ワーク）を含む部品Ｄを基板３に装着する際に参照される部品Ｄの部品名（種類）、実装位置（ＸＹ座標）などが記憶されている。部品データ４２には、部品名毎に部品Ｄの特性、サイズ、形状情報などが記憶されている。仮想交点設定部３１（仮想交点設定手段）は、部品データ４２に含まれるシールドケース２１の形状情報に基づいて、シールドケース２１（部品、ワーク）が有する複数の縁辺２２ｂ～２５ｂのうちの２つが交わる位置を仮想交点Ｐ１～Ｐ４として設定する（図４参照）。設定された仮想交点Ｐ１～Ｐ４の位置は、仮想交点位置データ４３として記憶部４０に記憶される。

【0036】

図６において、計測制御部３４は、部品保持移動機構１２、部品認識ユニット１４を制御して、部品保持移動機構１２の保持ノズル１０ｂが保持するシールドケース２１（部品、ワーク）の立体形状計測を実行する。計測制御部３４は、シールドケース２１（ワーク）の立体形状を計測する際は、部品保持移動機構１２（ワーク保持移動機構）に所定の角度（水平方向の回転角度）でシールドケース２１を保持させ、保持したシールドケース２１を部品認識ユニット１４の第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂ（２台の撮像部）の前で所定の方向と移動速度で移動させる（図２の矢印ｂ）。

【0037】

計測制御部３４は、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂによって、移動しているシールドケース２１を複数回撮像させる。また、計測制御部３４は、撮像中に第１照明部１８と第２照明部１９を制御して、所定の照明条件でシールドケース２１を照明させる。第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂが撮像した複数の撮像画像は、撮像画像データ４４として記憶部４０に記憶される。

【0038】

図６において、仮想交点高さ算出部３２は、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂ（２台の撮像部）によって撮像された複数の撮像画像に基づいて、仮想交点Ｐ１～Ｐ４の水平方向の位置（ＸＹ座標）と仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨ（Ｚ座標）を算出する。算出された仮想交点Ｐ１～Ｐ４の位置と高さＨは、仮想交点高さデータ４５として記憶部４０に記憶される。

【0039】

ここで図７を参照して、仮想交点高さ算出部３２による仮想交点Ｐ１、仮想交点Ｐ４の水平方向の位置と高さＨの算出の具体例について説明する。図７（ａ）は第１カメラ１７ａが撮像した撮像画像５０を、図７（ｂ）は第２カメラ１７ｂが撮像した撮像画像５１を示している。図７（ａ）と図７（ｂ）は、保持ノズル１０ｂが保持したシールドケース２１の一部を第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂによって同時に撮像した撮像画像であり、シールドケース２１の底面２２ａの全体と、底面２３ａおよび底面２５ａの一部が撮像されている。

【0040】

図７（ａ）において、仮想交点高さ算出部３２は、シールドケース２１の底面２２ａ、底面２３ａ、底面２５ａの画像を画像認識し、底面２２ａの縁辺２２ｂ、底面２３ａの縁辺２３ｂ、底面２５ａの縁辺２５ｂを抽出する。次いで仮想交点高さ算出部３２は、縁辺２２ｂと縁辺２３ｂを延長して交わる位置を仮想交点Ｐ１と決定する。また、仮想交点高さ算出部３２は、縁辺２２ｂと縁辺２５ｂを延長して交わる位置を仮想交点Ｐ４と決定する。次いで仮想交点高さ算出部３２は、決定した仮想交点Ｐ１と仮想交点Ｐ４の保持ノズル１０ｂの中心からの位置を算出して仮想交点Ｐ１と仮想交点Ｐ４水平方向の位置（ＸＹ
座標）を決定する。

【0041】

次いで仮想交点高さ算出部３２は、第１カメラ１７ａが撮像した底面２２ａ、底面２３ａ、底面２５ａ（図７（ａ））と第２カメラ１７ｂが撮像した底面２２ａ、底面２３ａ、底面２５ａ（図７（ｂ））の視差より、底面２２ａ、底面２３ａ、底面２５ａの高さＨをそれぞれ算出する。この例では、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂが並ぶ方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）の成分が多い底面２２ａの視差に基づいて、底面２２ａの高さＨが算出されている。ここでは、底面２２ａのうち仮想交点Ｐ１に近い位置の高さＨ１が１２．３ｍｍ、仮想交点Ｐ４に近い位置の高さＨ４が１２．５ｍｍであったとする。

【0042】

次いで仮想交点高さ算出部３２は、仮想交点Ｐ１の高さＨを高さＨ１と同じ１２．３ｍｍと決定し、仮想交点Ｐ４の高さＨを高さＨ４と同じ１２．５ｍｍと決定する。または仮想交点高さ算出部３２は、シールドケース２１の形状情報に基づいて、仮想交点Ｐ１と仮想交点Ｐ４の高さＨを高さＨ１と高さＨ４から直線近似して、仮想交点Ｐ１の高さＨを１２．２ｍｍ、仮想交点Ｐ４の高さＨを１２．６ｍｍと算出する。

【0043】

このように、仮想交点高さ算出部３２は、仮想交点Ｐ１を構成する２つの縁辺２２ｂ、２３ｂの水平方向の位置と、縁辺２２ｂの高さから仮想交点Ｐ１の高さを算出する。また、仮想交点高さ算出部３２は、仮想交点Ｐ４を構成する２つの縁辺２２ｂ、２５ｂの水平方向の位置と、縁辺２２ｂの高さから仮想交点Ｐ４の高さを算出する。すなわち、仮想交点高さ算出部３２は、撮像画像５０，５１から認識した仮想交点Ｐ１（仮想交点Ｐ４）を構成する２つの縁辺２２ｂ、２３ｂ（２２ｂ、２５ｂ）の位置と、２つの縁辺２２ｂ、２３ｂ（２２ｂ、２５ｂ）の少なくともいずれかの高さから仮想交点Ｐ１の高さＨを算出する。

【0044】

このように、並設された２台の撮像部（第１カメラ１７ａ、第２カメラ１７ｂ）と、２台の撮像部によって撮像された撮像画像５０，５１に基づいて、仮想交点の高さを算出する仮想交点高さ算出部３２は、仮想交点の高さを計測する高さ計測手段４６を構成する。

【0045】

図６において、反り量算出部３３（反り量算出手段）は、仮想交点高さデータ４５に含まれる計測された仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨに基づいて部品の反り量ΔＧ１～ΔＧ４を算出する。すなわち、反り量算出部３３は、計測された仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨに基づいてワーク（シールドケース２１）の立体形状を算出する形状算出部である。

【0046】

良否判断部３６は、算出された部品の反り量ΔＧ１～ΔＧ４に基づいて、部品（シールドケース２１、ワーク）が良品か不良品かを判断する。例えば、良否判断部３６は、反り量ΔＧ１～ΔＧ４が所定の閾値（所定値）以下の部品を良品と判断する。このように、良否判断部３６は、撮像手段（部品認識ユニット１４）の２台の撮像部（第１カメラ１７ａ、第２カメラ１７ｂ）によって撮像された撮像画像５０、５１に基づいて、部品の立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段である。この場合の所定の条件は、部品の反り量ΔＧ１～ΔＧ４が閾値以下であることである。なお、良否判断部３６は、撮像画像５０、５１から認識される反り量ΔＧ１～ΔＧ４の以外の条件に基づいて、部品の良否を判断するようにしてもよい。

【0047】

実装制御部３５は、部品供給部４、部品保持移動機構１２を制御して、部品供給部４から取り出した部品（シールドケース２１）を基板３の実装位置に装着させる。その際、実装制御部３５は、良否判断部３６によって良品と判断されたシールドケース２１を基板３に装着する。すなわち、部品保持移動機構１２と実装制御部３５は、良品と判断された部品（シールドケース２１）を基板に装着する装着手段である。

【0048】

計測制御部３４は、良否判断部３６がシールドケース２１を不良品と判断すると、部品保持移動機構１２と部品認識ユニット１４（撮像手段）を制御して、そのシールドケース２１を再撮像させる。良否判断部３６は、再撮像された撮像画像（再撮像画像）に基づいて、シールドケース２１が良品か不良品かを再判断する。すなわち、良否判断手段（良否判断部３６）が部品（シールドケース２１、ワーク）を不良品と判断すると、撮像手段は当該部品を少なくとも１回再撮像し、良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該部品が良品か不良品かを再判断する。

【0049】

再撮像の際に計測制御部３４は、部品保持移動機構１２と部品認識ユニット１４の撮像条件を変更させる。例えば、第１照明部１８および第２照明部１９の照度やいずれの照明を使用するかなどの照明部の照明条件が変更される。または、部品保持移動機構１２がシールドケース２１を移動させる方向（右または左）や移動速度などの移動条件が変更される。または、部品保持移動機構１２がシールドケース２１を保持する姿勢（水平方向の回転角度）が変更される。例えば、シールドケース２１を水平面内で５°回転させて再撮像する。

【0050】

上記のように、ワーク（シールドケース２１）を撮像する撮像手段（部品認識ユニット１４）と、撮像手段によって撮像された撮像画像５０、５１に基づいて、ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段（良否判断部３６）は、立体形状判断装置を構成する。立体形状判断装置において、良否判断手段がワークを不良品と判断すると、撮像手段は当該ワークを少なくとも１回再撮像し、良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断する。

【0051】

シールドケース２１など薄い素材で形成されたワークは計測可能な箇所が狭く、立体形状の計測が困難で良否を誤判定することがある。また、コーナが複雑な形状のワークも、立体形状の計測が困難である。しかしながら、本実施の形態の立体形状判断装置（部品実装装置１）は、計測箇所を撮像手段で撮像し、良否判定が不明瞭な場合は撮像条件を変更して再撮像することで、部品の立体形状の誤判定を防止している。これによって、ワークの立体形状を適切に判断することができる。

【0052】

次に図８のフローに沿って、図４、図７に示すシールドケース２１を例に、ワーク（シールドケース２１）の立体形状の良否を判断する立体形状判断方法について説明する。まず、仮想交点設定部３１は、ワークが有する複数の縁辺２２ｂ～２５ｂのうちの２つが交わる位置を仮想交点Ｐ１～Ｐ４として設定する（ＳＴ１）（図４（ａ）参照）。次いで保持ノズル１０ｂは、部品供給部４からシールドケース２１を取り出して保持する（ＳＴ２）。計測制御部３４は、シールドケース２１を保持した保持ノズル１０ｂを部品認識ユニット１４の上方に移動させる。

【0053】

次いで部品認識ユニット１４（撮像手段）の第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂ（並設された２台の撮像部）によって、保持ノズル１０ｂに所定の姿勢で保持されたシールドケース２１（ワーク）を撮像する（ＳＴ３）。その際、所定の照明条件で部品認識ユニット１４の照明部（第１照明部、第２照明部）によってシールドケース２１を照明しながら、ワークの大きさに応じて第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂの前でワークを所定の移動条件（所定の方向、所定の移動速度）で移動させながら複数回に分けて撮像する。

【0054】

図８において、次いで仮想交点高さ算出部３２は、第１カメラ１７ａと第２カメラ１７ｂによって撮像された複数の撮像画像５０，５１に基づいて、仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨを算出する（ＳＴ４）（図７参照）。次いで反り量算出部３３は、算出された仮想交点Ｐ１～Ｐ４の高さＨに基づいてシールドケース２１（ワーク）の形状（反り量ΔＧ１～ΔＧ４）を算出する（ＳＴ５）。次いで良否判断部３６は、算出された反り量ΔＧ１～ΔＧ
４に基づいて、ワークが良品か不良品かを判断する（ＳＴ６）。すなわち、撮像手段（部品認識ユニット１４）によって撮像された撮像画像に基づいて（ＳＴ３）、ワークの立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する（ＳＴ６）。

【0055】

シールドケース２１（ワーク）を良品と判断した場合（ＳＴ６においてＹｅｓ）、装着手段（部品保持移動機構１２、実装制御部３５）は、そのシールドケース２１を基板３に装着させる（ＳＴ７）。シールドケース２１を不良品と判断した場合（ＳＴ６においてＮｏ）、規定回数となるまで（ＳＴ８においてＮｏ）、計測制御部３４は、照明部の照明条件、ワークの移動条件、ワークの保持姿勢（水平方向の回転角度）の少なくともいずれかを変更し（ＳＴ９）、（ＳＴ３）に戻って撮像手段にワークを再撮像させ（ＳＴ３）、良品か不良品かを判断させる（ＳＴ４～ＳＴ６）。

【0056】

規定回数となると（ＳＴ８においてＹｅｓ）、保持ノズル１０ｂは保持しているシールドケース２１を部品廃棄部１５に廃棄して（ＳＴ１０）、（ＳＴ２）に戻って次のシールドケース２１を部品供給部４から取り出し、良品か不良品かが判断される（ＳＴ３～ＳＴ６）。このように、計測制御部３４は、ワーク（シールドケース２１）を不良品と判断すると（ＳＴ６においてＮｏ）、撮像手段（部品認識ユニット１４）で当該ワークを少なくとも１回再撮像し（ＳＴ３）、撮像手段の再撮像画像に基づいて、当該ワークが良品か不良品かを再判断する（ＳＴ６）。これによって、ワーク（シールドケース２１、部品）の立体形状を適切に判断することができる。

【0057】

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、部品（シールドケース２１、ワーク）を撮像する撮像手段（部品認識ユニット１４）と、撮像手段によって撮像された撮像画像５０、５１に基づいて、部品の立体形状が所定の条件を満たす良品か不良品かを判断する良否判断手段（良否判断部３６）と、良品と判断された部品を基板３に装着する装着手段（部品保持移動機構１２、実装制御部３５）と、を備えた。部品実装装置１は、良否判断手段が部品を不良品と判断すると、撮像手段は当該部品を少なくとも１回再撮像し、良否判断手段は再撮像画像に基づいて、当該部品が良品か不良品かを再判断する。これによって、部品（シールドケース２１、ワーク）の立体形状を適切に判断することができる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明の部品実装装置および立体形状判断装置ならびに立体形状判断方法は、部品の立体形状を適切に判断することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0059】

１ 部品実装装置
３ 基板
１２ 部品保持移動機構（装着手段、ワーク保持移動機構）
１４ 部品認識ユニット（撮像手段）
１７ａ 第１カメラ（撮像部）
１７ｂ 第２カメラ（撮像部）
１８ 第１照明部（照明部）
１９ 第２照明部（照明部）
２０、２１、２６～２８ シールドケース（部品、ワーク）
５０、５１ 撮像画像
Ｄ 部品
ΔＧ１、ΔＧ２ 反り量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】