JP6974101B2 - 設定装置、及び、表面実装機 - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、設定装置、及び、表面実装機に関する。

従来、部品供給装置から供給される部品を保持して基板に実装する表面実装機において、部品の中心点周りの当該部品の回転角度を判定し、判定した回転角度と部品を基板に実装するときの実装角度との角度差に応じて部品の回転角度を補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０３４３６号公報（段落００４９）

ところで、一般に部品の回転角度は部品の外周形状から判定することができる。しかしながら、部品によっては外周形状から回転角度を判定できない場合もある。例えば外周形状が正方形の場合、ある任意の回転角度を０度としたとき、０度、９０度、１８０度及び２７０度のときに外周形状が一致するので、回転角度が０度、９０度、１８０度及び２７０度のいずれであるかを外周形状から判定することはできない。

ただし、一般にこのような部品は回転角度を判定可能な特徴部分を有している。このため、このような部品の場合は回転角度を判定するための判定パラメータを予め特徴部分に基づいて設定しておくことにより、部品の回転角度を判定することができる。

また、部品は裏返って供給される可能性もある。一般に部品は表と裏を判定可能な特徴部分を有しているので、表と裏を判定するための判定パラメータを予め特徴部分に基づいて設定しておくことにより、部品の表と裏を判定することができる。

しかしながら、一般に部品の供給メーカからは部品の特徴部分に関するデータが提供されない。このため従来はオペレータが手作業で判定パラメータを設定しており、効率が悪いという問題があった。
本明細書では、回転角度や表と裏などの部品の姿勢を判定するための判定パラメータを効率よく設定できる技術を開示する。

本明細書で開示する設定装置は、姿勢を判定可能な特徴部分を有する部品を撮像して画像を生成する撮像部と、前記画像上で前記特徴部分を認識する認識処理、及び、前記認識処理で認識した前記特徴部分に基づいて、前記姿勢を判定するための判定パラメータを設定する設定処理を実行する制御部と、を備える。

上記の設定装置によると、オペレータが手作業で判定パラメータを設定する場合に比べて設定に要する時間を短縮することができるので、判定パラメータを効率よく設定することができる。

また、前記姿勢は前記部品の中心点周りの回転角度であり、前記制御部は、前記認識処理において、前記画像を回転させ、回転前の前記画像と回転後の前記画像との差画像に基づいて前記特徴部分を認識してもよい。

上記の設定装置によると、部品の回転角度を判定可能な判定パラメータを設定することができる。

また、前記姿勢は前記部品の表と裏を含み、前記撮像部は、前記部品の表面を撮像して表面画像を生成する第１の撮像部と、前記部品の裏面を撮像して裏面画像を生成する第２の撮像部と、を有し、前記制御部は、前記認識処理において、前記表面画像と前記裏面画像との差画像に基づいて前記特徴部分を認識してもよい。

上記の設定装置によると、部品の表と裏を判定可能な判定パラメータを設定することができる。

また、前記部品は表及び裏に電極を有しており、前記制御部は、前記認識処理の前に、前記表面画像において前記電極を表している画素の濃度と前記裏面画像において前記電極を表している画素の濃度とに基づいて前記表面画像及び前記裏面画像の少なくとも一方の画素の濃度を補正する補正処理を実行してもよい。

第１の撮像部と第２の撮像部とは撮像センサの感度の違いや光源の輝度の違いなどによって同じ被写体を撮像しても画素の濃度が異なってしまうことがある。言い換えると、第１の撮像部と第２の撮像部とで画素の濃淡が異なってしまうことがある。表と裏で画素の濃淡が異なると判定パラメータの精度が低下してしまう虞がある。
上記の設定装置によると、表面画像において部品の電極を表している画素の濃度と裏面画像において部品の電極を表している画素の濃度とに基づいて表面画像及び裏面画像の少なくとも一方の画素の濃度を補正するので、画素の濃淡が異なることによって判定パラメータの精度が低下してしまうことを抑制できる。

また、前記制御部は、前記設定処理の後、各前記画像上で前記判定パラメータを用いて姿勢を判定することによって前記判定パラメータを検証する検証処理を実行してもよい。

上記の設定装置によると、判定パラメータの信頼性を向上させることができる。

また、本明細書で開示する表面実装機は、上記の設定装置と、部品供給装置によって供給される前記部品を保持して基板に実装する実装部と、を備える。

上記の表面実装機によると、オペレータが手作業で判定パラメータを設定する場合に比べて判定パラメータを効率よく設定することができる。

また、前記制御部は、前記実装部によって前記部品を保持し、前記実装部によって保持されている前記部品を前記撮像部によって撮像してもよい。

従来は撮像部によって部品の裏面を撮像するためにオペレータが手作業で実装部に部品を保持させていた。言い換えるとオペレータが実装部に部品を手付けしていた。このためオペレータにとって手間であった。特に極小部品は実装部に保持させることが困難であるためオペレータにとって大きな手間であった。これに対し、表面実装機によると、オペレータは実装部に部品を保持させる作業を行わなくてよいのでオペレータの手間を軽減することができる。

実施形態１に係る表面実装機の全体構成を示す模式図 ヘッドユニット及び基板撮像カメラの正面図 表面実装機の電気的構成を示すブロック図 部品（ＰＬＣＣ）を上方から撮像した画像を示す模式図 部品（ＳＯＰ）を上方から撮像した画像を示す模式図 判定領域（検出円）を示す模式図 回転角度判定パラメータを示す模式図 部品（ＰＬＣＣ）を上方から撮像した画像を示す模式図 回転角度判定パラメータの設定処理のフローチャート 差画像の一例を示す模式図 回転角度の判定処理のフローチャート 実施形態２に係る部品の模式図 差画像の一例を示す模式図 表裏判定パラメータを示す模式図 表裏判定パラメータの設定処理のフローチャート 実施形態３に係る部品の模式図 表裏判定パラメータを示す模式図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。以降の説明では図１に示す左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、図２に示す上下方向をＺ軸方向という。また、以降の説明では図１に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

（１）表面実装機の全体構成
図１を参照して、表面実装機１の全体構成について説明する。表面実装機１は基台１０、搬送コンベア１１、テープ部品供給装置１２、トレイ部品供給装置１３、ヘッドユニット１４、ヘッド搬送部１５、２つの部品撮像カメラ１６（撮像部、第２の撮像部の一例）、基板撮像カメラ１７（撮像部、第１の撮像部の一例）、図３に示す制御部３０、操作部３１などを備えている。部品撮像カメラ１６、基板撮像カメラ１７及び制御部３０は実施形態１に係る設定装置２（図３参照）を構成している。ヘッドユニット１４及びヘッド搬送部１５は実装部の一例である。

基台１０は平面視長方形状をなすとともに上面が平坦とされている。図１において二点鎖線で示す矩形枠Ａは基板Ｐに部品Ｅを実装するときの作業位置を示している。
搬送コンベア１１は基板ＰをＸ軸方向の上流側から作業位置Ａに搬入し、作業位置Ａで部品Ｅが実装された基板Ｐを下流側に搬出するものである。搬送コンベア１１はＸ軸方向に循環駆動する一対のコンベアベルト１１Ａ及び１１Ｂ、コンベアベルト１１Ａ及び１１Ｂを駆動するコンベア駆動モータ４４（図３参照）などを備えている。後側のコンベアベルト１１Ａは前後方向に移動可能であり、基板Ｐの幅に応じて２つのコンベアベルト１１Ａと１１Ｂとの間隔を調整することができる。

２つのテープ部品供給装置１２は搬送コンベア１１の前側においてＸ軸方向に並んで配されている。テープ部品供給装置１２は比較的小さな部品Ｅを供給するものであり、複数のフィーダ１２Ａが左右方向に横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ１２Ａは複数の部品Ｅが収容された部品テープ（不図示）が巻回されたリール（不図示）、及び、リールから部品テープを引き出す電動式の送出装置（不図示）等を備えており、搬送コンベア１１側に位置する端部に設けられた部品供給位置から部品Ｅを一つずつ供給する。

２つのトレイ部品供給装置１３は搬送コンベア１１の後側においてＸ軸方向に並んで配されている。トレイ部品供給装置１３は比較的大きな部品Ｅを供給するものであり、縦長の箱状の本体部１３Ｄ、本体部１３Ｄの内側に昇降可能に収容されており、複数のパレット１３Ａが格納されているマガジン（不図示）、マガジンを昇降させるマガジン昇降部（不図示）、本体部１３Ｄから前側に延出するように設けられている略平板状の供給ステージ１３Ｃ、パレット１３Ａを前後方向に搬送するパレット搬送部（不図示）などを備えている。各パレット１３Ａにはトレイ１３Ｂが載置されている。トレイ１３Ｂには部品Ｅが整列した状態で載置されており、図示しないパレット搬送部によってパレット１３Ａが供給ステージ１３Ｃ上に引き出されることによって複数の部品Ｅが一括して供給される。

ヘッドユニット１４は複数（ここでは５個）の実装ヘッド２０を昇降可能に且つ軸周りに回転可能に支持するものである。ヘッドユニット１４の構成については後述する。

ヘッド搬送部１５はヘッドユニット１４を所定の可動範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向に搬送するものである。ヘッド搬送部１５はヘッドユニット１４をＸ軸方向に往復移動可能に支持しているビーム２１、ビーム２１をＹ軸方向に往復移動可能に支持している一対のＹ軸ガイドレール２２、ヘッドユニット１４をＸ軸方向に往復移動させるＸ軸サーボモータ４０、ビーム２１をＹ軸方向に往復移動させるＹ軸サーボモータ４１などを備えている。

２つの部品撮像カメラ１６は実装ヘッド２０に吸着されている部品Ｅを下から撮像するものである。前側の部品撮像カメラ１６は搬送コンベア１１の前側においてＸ軸方向に並んだ２つのテープ部品供給装置１２の間に配されている。後側の部品撮像カメラ１６は搬送コンベア１１の後側においてＸ軸方向に並んだ２つのトレイ部品供給装置１３の間に配されている。各部品撮像カメラ１６は撮像センサ、部品Ｅに光を照射するＬＥＤなどの光源、光源から出射されて部品Ｅによって反射された光を撮像センサの受光面に結像する光学系などを有しており、受光面が上を向く姿勢で配されている。

基板撮像カメラ１７はヘッドユニット１４に設けられている。基板撮像カメラ１７は基板Ｐに付されているフィデューシャルマークを上方から撮像するためのものである。また、基板撮像カメラ１７はテープ部品供給装置１２やトレイ部品供給装置１３によって供給される部品Ｅの撮像にも用いられる。基板撮像カメラ１７の構成については後述する。

（１−１）ヘッドユニット及び基板撮像カメラ
次に、図２を参照して、ヘッドユニット１４及び基板撮像カメラ１７について説明する。実施形態１に係るヘッドユニット１４は所謂インライン型であり、複数の実装ヘッド２０がＸ軸方向に並んで設けられている。また、ヘッドユニット１４にはこれらの実装ヘッド２０を個別に昇降させるＺ軸サーボモータ４２（図３参照）やこれらの実装ヘッド２０を一斉に軸周りに回転させるＲ軸サーボモータ４３（図３参照）などが設けられている。

各実装ヘッド２０は部品Ｅを吸着（保持の一例）及び解放するものであり、ノズルシャフト２３と、ノズルシャフト２３の下端に着脱可能に取り付けられている吸着ノズル２４とを有している。吸着ノズル２４にはノズルシャフト２３を介して図示しない空気供給装置から負圧及び正圧が供給される。吸着ノズル２４は負圧が供給されることによって部品Ｅを吸着し、正圧が供給されることによってその部品Ｅを解放する。

なお、ここではインライン型のヘッドユニット１４を例に説明するが、ヘッドユニット１４は例えば複数の実装ヘッド２０が円周上に配列された所謂ロータリーヘッドであってもよい。

基板撮像カメラ１７はヘッドユニット１４の下端部に設けられている。基板撮像カメラ１７は撮像センサ、被写体（フィデューシャルマークや部品Ｅ）に光を照射するＬＥＤなどの光源、光源から出射されて被写体によって反射された光を撮像センサの受光面に結像する光学系などを有しており、受光面が斜め下を向く姿勢で配されている。

（１−２）表面実装機の電気的構成
次に、図３を参照して、表面実装機１の電気的構成について説明する。表面実装機１は制御部３０及び操作部３１を備えている。制御部３０は演算処理部３２、モータ制御部３３、記憶部３４、画像処理部３５、外部入出力部３６、通信部３７などを備えている。

演算処理部３２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することによって表面実装機１の各部を制御する。

モータ制御部３３は演算処理部３２の制御の下でＸ軸サーボモータ４０、Ｙ軸サーボモータ４１、Ｚ軸サーボモータ４２、Ｒ軸サーボモータ４３、コンベア駆動モータ４４などの各モータを回転させる。

記憶部３４には各種のデータが記憶されている。各種のデータには生産が予定されている基板Ｐの生産枚数や品種に関する情報、基板Ｐに実装される部品Ｅの数や種類に関する情報、各部品Ｅを基板Ｐに実装する実装位置に関する情報、それらの部品Ｅの実装順序に関する情報、部品Ｅの回転角度が０度のときにおける部品Ｅの外周形状を表す形状データ、後述する判定パラメータ等が含まれる。

画像処理部３５は部品撮像カメラ１６や基板撮像カメラ１７から出力される画像信号が取り込まれるように構成されており、出力された画像信号に基づいてデジタル画像を生成する。

外部入出力部３６はいわゆるインターフェースであり、表面実装機１の本体に設けられている各種センサ類４５から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部３６は演算処理部３２から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類４６に対する動作制御を行うように構成されている。

通信部３７は制御部３０がテープ部品供給装置１２やトレイ部品供給装置１３と通信するためのものである。

操作部３１は液晶ディスプレイなどの表示装置や、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えている。作業者は操作部３１を操作して各種の設定などを行うことができる。

なお、制御部３０はＣＰＵに替えて、あるいはＣＰＵに加えてＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを備えていてもよい。

（２）部品の回転角度の判定
次に、図４及び図５を参照して、部品Ｅの回転角度の判定について説明する。ここでは部品ＥとしてＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ ｌｅａｄｅｄ ｃｈｉｐ ｃａｒｒｉｅｒ）、及び、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）を例に説明する。

図４において画像５１Ａは中心点Ｓ周りの回転角度θが０度（あるいはそれに近い角度）となるように載置されたＰＬＣＣを上方から撮像した画像である。なお、画像５１ＡではＰＬＣＣが中心点Ｓ周りに回転しているが、便宜上、ここでは画像５１Ａに示すＰＬＣＣの角度を０度とする。
画像５１Ｂ〜５１Ｄは画像５１Ａを９０度、１８０度、２７０度回転させることによって生成された画像である。以降の説明では画像５１Ａを０度画像、画像５１Ｂを９０度画像、画像５１Ｃを１８０度画像、画像５１Ｄを２７０度画像という。図４に示すように、ＰＬＣＣは外周形状が略正方形であり、０度、９０度、１８０度及び２７０度の４角度において外周形状が一致する。このため外周形状だけでは回転角度θを判定することができない。

図５において画像５２Ａは回転角度θが０度（あるいはそれに近い角度）となるように載置されたＳＯＰを上方から撮像した画像である。ＳＯＰの外周形状は横長の長方形状であり、左右から同数のリードが延出している。図５に示すように、ＳＯＰは０度及び１８０度の２角度において外周形状が一致する。このため外周形状だけでは回転角度θを判定することができない。

しかしながら、これらの部品Ｅは回転角度θを判定可能な特徴部分を有している。例えば、図４に示すようにＰＬＣＣは一つだけ他のリード５６よりも長いリード５３を有している。画像５１Ａ〜５１Ｄに示すように当該長いリードにおいて他のリード５６より長い部分５４の位置はＰＬＣＣの回転角度θによって異なる。このため、ＰＬＣＣを撮像した画像上で当該部分５４を検出することにより、ＰＬＣＣの回転角度θを判定することができる。すなわち当該部分５４はＰＬＣＣの回転角度θを判定可能な特徴部分である。
図５に示すＳＯＰの場合は表面にマーク５５が印刷などによって付されている。マーク５５はＳＯＰの回転角度θを判定可能な特徴部分である。

そこで、制御部３０は基板Ｐへの部品Ｅの実装を開始する前に予め特徴部分に基づいて回転角度判定パラメータ９１（図７参照、判定パラメータの一例）を設定し、基板Ｐに部品Ｅを実装するとき、回転角度判定パラメータ９１を用いて部品Ｅの回転角度θを判定する。以下、具体的に説明する。

（２−１）回転角度判定パラメータ
ここでは先ず、図６を参照して、回転角度判定パラメータ９１の設定に用いる円形の判定領域６１（以下、検出円６１という）について説明する。検出円６１は０度画像上における特徴部分５４の位置を示すものであり、特徴部分５４に内接する円として設定される。なお、判定領域６１の形状は円に限定されるものではなく、適宜に決定することができる。例えば判定領域６１は特徴部分５４に内接する四角形であってもよい。また、判定領域６１は特徴部分５４の内側に設定されればよく、必ずしも内接していなくてもよい。

次に、図７を参照して、回転角度判定パラメータ９１について説明する。回転角度判定パラメータ９１には「検出角度」、「検出円直径」、「検出円中心位置Ｘ」、「検出円中心位置Ｙ」、「特徴部分の色」、及び、「最小濃度差」が含まれる。

「検出角度」は外周形状が形状データと一致する回転角度θの数である。具体的には、前述したように記憶部３４には部品Ｅの回転角度θが０度のときにおける部品Ｅの外周形状を表す形状データが記憶されている。ＰＬＣＣは０度、９０度、１８０度及び２７０度の４角度において外周形状が形状データと一致するので「検出角度」に４が設定される。また、ＳＯＰは０度及び１８０度の２角度において外周形状が形状データと一致するので「検出角度」に２が設定される。

「検出円直径」は検出円６１の直径であり、「検出円中心位置Ｘ」は検出円６１の中心点のＸ座標、「検出円中心位置Ｙ」は検出円６１の中心点のＹ座標である。
ここで、画像５１Ａに示すように部品Ｅは０度画像上で少し回転してしまっている場合もある。このため、これらの座標は例えば０度画像上における部品Ｅの左上角を原点、部品Ｅの上辺をＸ軸、部品Ｅの左辺をＹ軸とするＸＹ座標系で設定されるものとする。

「特徴部分の色」は特徴部分の色を示すものである。例えば図４に示す例では特徴部分５４の色が白であるので白が設定される。これに対し、図８に示す例では上辺側、右辺側及び下辺側に他のリード５６よりも長いリード５３があり、左辺側には長いリード５３がない。すなわち３つの位置に長いリード５３があって１つの位置だけ長いリード５３がない。この場合は長いリード５３がない位置が特徴部分として認識される。このため特徴部分の色は黒となる。

「最小濃度差」は回転角度θの判定可否を判断する基準となる値である。図６に示すように、制御部３０は０度画像において上述した検出円６１内の画素の濃度の平均値を求めるとともに、０度画像上において検出円６１を部品Ｅの中心点Ｓ周りに９０度、１８０度、２７０度回転させ、各角度において検出円６１内の画素の濃度の平均値を求める。そして、制御部３０は最大の平均値と最小の平均値との差を「最小濃度差」として設定する。以下「最小濃度差」を設定する理由について説明する。

本来、各角度における平均値のうち最大の平均値と最小の平均値との差はある程度大きくなるはずであるが、何らかの理由によって差が小さくなってしまうこともあり得る。その場合は回転角度判定パラメータ９１を設定しても信頼性が低下してしまう虞がある。このため、制御部３０は最大の平均値と最小の平均値との差が「最小濃度差」以上であるか否かを判断し、「最小濃度差」以上の場合は回転角度θを判定可と判断する一方、「最小濃度差」未満の場合は判定不可と判断する。

（２−２）回転角度判定パラメータの設定処理
次に、図９を参照して、回転角度判定パラメータ９１の設定処理について説明する。本処理はオペレータが設定対象の部品Ｅを所定の位置（例えばトレイ１３Ｂ）に載置した後、操作部３１を操作して回転角度判定パラメータ９１の設定を指示すると開始される。ここで、オペレータは当該所定の位置に部品Ｅを載置するとき、回転角度θが０度（あるいはそれに近い角度）となるように載置するものとする。

Ｓ１０１では、制御部３０は上述した所定の位置に載置されている部品Ｅを基板撮像カメラ１７によって撮像して画像を生成する。以降の説明ではＳ１０１で生成した画像を０度画像という。
Ｓ１０２では、制御部３０は０度画像を９０度、１８０度、２７０度回転させることによって９０度画像、１８０度画像及び２７０度画像を生成する。

Ｓ１０３では、制御部３０は０度〜２７０度の各画像について部品Ｅの外周形状が形状データと一致するか否かを判断する。例えばＰＬＣＣは０度〜２７０度画像のいずれにおいても外周形状が形状データと一致するので外周形状が一致すると判断される。これに対し、ＳＯＰは０度及び１８０度画像では外周形状が一致するが、９０度及び２７０度画像では外周形状が一致しないので一致しないと判断される。

ここで、部品Ｅは必ずしも完全に０度となるように載置されるとは限らないので、制御部３０は０度画像における部品Ｅの回転角度θが０度となるように０度画像の回転角度θを補正してから形状データと比較してもよい。その場合は９０度〜２７０度画像についても同じ角度補正するものとする。
制御部３０は、いずれの画像においても形状データと一致する場合は外周形状だけでは回転角度θを判定できない部品Ｅ（言い換えると特徴部分を認識する必要がある部品Ｅ）であるとしてＳ１０６に進み、一致しない場合はＳ１０４に進む。

Ｓ１０４では、制御部３０は０度及び１８０度の各画像について部品Ｅの外周形状が形状データと一致するか否かを判断する。例えばＳＯＰは０度及び１８０度画像のいずれにおいても外周形状が形状データと一致するので外周形状が一致すると判断される。制御部３０は、いずれの画像においても形状データと一致する場合は外周形状だけでは回転角度θを判定できない部品Ｅ（言い換えると特徴部分を認識する必要がある部品Ｅ）であるとしてＳ１０６に進み、一致しない場合はＳ１０５に進む。

Ｓ１０５では、制御部３０はエラー処理を実行する。具体的には、制御部３０は回転角度判定パラメータ９１の設定を中止し、回転角度判定パラメータ９１を設定できない旨のエラーメッセージを操作部３１の表示装置に表示させる。

Ｓ１０６では、制御部３０は次に説明する差画像を生成する。
図１０を参照して、差画像について説明する。ここではＰＬＣＣを例に説明する。差画像６５は０度〜２７０度の４つの画像を重ねた場合にそれら４つの画像全てにおいて濃度がほぼ一致する画素の濃度を０（黒）、それ以外の画素の濃度を２５５（白）としたものである。例えば０度画像においてＰＬＣＣの特徴部分を表している画素の濃度はそれら４つの画像を重ねた場合に９０度〜２７０度画像の同じ位置にある画素の濃度と一致しない。このため、差画像６５において０度画像の特徴部分に対応する画素は白となる。９０度〜２７０度画像についても同様である。これに対し、特徴部分以外の画素の濃度は４つの画像においてほぼ一致するので黒となる。このため、図１０に示すように差画像６５は４つの画像から特徴部分を抽出した画像となる。

Ｓ１０７では、制御部３０は差画像に基づいて０度画像上で特徴部分を認識する（認識処理の一例）。具体的には例えば、制御部３０は０度画像上で輪郭追跡処理によって部品Ｅの輪郭を検出するとともに、差画像上で輪郭追跡処理によって特徴部分の輪郭を検出し、０度画像上で検出した部品Ｅの輪郭において差画像上で検出した輪郭と一致する部分を特徴部分として認識する。なお、特徴部分を認識する方法はこれに限られるものではなく、適宜の方法で認識することができる。
Ｓ１０８では、制御部３０は０度画像上の特徴部分に基づいて回転角度判定パラメータ９１を設定する（設定処理の一例）。回転角度判定パラメータ９１の設定については前述した通りであるので説明は省略する。

Ｓ１０９では、制御部３０は設定した回転角度判定パラメータ９１を検証する（検証処理の一例）。具体的には、制御部３０は０度〜２７０度画像の４画像（「検出角度」が２の場合は０度及び１８０度画像の２画像）についてＳ１０８で設定した回転角度判定パラメータ９１を用いて部品Ｅの回転角度θを判定する。回転角度判定パラメータ９１を用いた部品Ｅの回転角度θの判定の仕方についての説明は後述する。
制御部３０はいずれの画像においても回転角度θを正しく判定できた場合は検証成功として本処理を終了し、少なくとも一つの画像で正しく判定できなかった場合は検証失敗としてＳ１１０に進む。

Ｓ１１０では、制御部３０はエラー処理を実行する。具体的には、制御部３０は回転角度判定パラメータ９１の設定を中止し、回転角度判定パラメータ９１を設定できなかった旨のエラーメッセージを操作部３１の表示装置に表示させる。

（２−３）回転角度判定パラメータを用いた部品の回転角度の判定処理
次に、図１１を参照して、回転角度判定パラメータ９１を用いた部品の回転角度θの判定処理について説明する。ここではＰＬＣＣを例に説明する。制御部３０はトレイ１３Ｂに載置されている部品Ｅ（あるいは部品テープに収容されている部品Ｅ）を実装ヘッド２０によって吸着して基板Ｐに実装するとき、実装ヘッド２０によって吸着する前に基板撮像カメラ１７によって部品Ｅを撮像して画像を生成する。本処理は当該画像が生成されると開始される。なお、前述したＳ１０９で実行される回転角度θの判定も本処理と同じ手順で実行される。

Ｓ２０１では、制御部３０は回転角度判定パラメータ９１の「検出円直径」、「検出円中心位置Ｘ」及び「検出円中心位置Ｙ」に基づいて画像上に検出円６１を設定する。
ここで、部品Ｅは回転していたり位置がずれていたりする状態で撮像される場合もある。このため、制御部３０は例えば部品Ｅの左上角を原点、部品Ｅの上辺をＸ軸、部品Ｅの左辺をＹ軸とするＸＹ座標系で検出円６１を設定するものとする。

Ｓ２０２では、制御部３０は設定した検出円６１内の画素の濃度の平均値を求める。ここではその平均値のことを０度における平均値というものとする。
Ｓ２０３では、制御部３０は画像上で部品Ｅの中心点周りに検出円６１を９０度、１８０度及び２７０度回転させ、各角度において検出円６１内の画素の濃度の平均値を求める。

Ｓ２０４では、制御部は最大の平均値と最小の平均値との差を求める。
Ｓ２０５では、制御部３０はＳ２０４で求めた差が「最小濃度差」以上であるか否かを判断し、「最小濃度差」以上の場合は回転角度θを判定可と判断する一方、「最小濃度差」未満の場合は判定不可と判断する。制御部３０は判定可と判断した場合はＳ２０６に進み、判定不可と判断した場合はＳ２０７に進む。

Ｓ２０６では、制御部３０は「特徴部分の色」が白である場合は最大の平均値に対応する角度を部品Ｅの回転角度θと判定し、「特徴部分の色」が黒である場合は最小の平均値に対応する角度を部品Ｅの回転角度θと判定する。
Ｓ２０７では、制御部３０はエラー処理を実行する。具体的には、制御部３０は回転角度θの判定を中止し、回転角度θを判定できない旨のエラーメッセージを操作部３１の表示装置に表示させる。

（３）実施形態の効果
以上説明した実施形態１に係る設定装置２（部品撮像カメラ１６、基板撮像カメラ１７及び制御部３０）によると、オペレータが手作業で回転角度判定パラメータ９１を設定する場合に比べて設定に要する時間を短縮することができるので、回転角度判定パラメータ９１を効率よく設定することができる。
また、設定装置２によると、オペレータが手作業で設定する場合に比べてオペレータの作業負担を軽減することができる。また、オペレータが手作業で設定する場合は設定ミスが懸念されるが、設定装置２によるとそのような設定ミスを低減できるので回転角度判定パラメータ９１の信頼性を向上させることができる。また、従来は、回転角度θを正しく判定できる回転角度判定パラメータ９１を手作業で設定するためにはスキルが必要であった。例えばオペレータは各パラメータの意味を理解して適切な値を設定する必要があった。このため回転角度判定パラメータ９１を設定できるオペレータが限られていた。これに対し、設定装置２によると、スキルレスで回転角度判定パラメータ９１を設定できるので、回転角度θを正しく判定できる回転角度判定パラメータ９１をオペレータのスキルによらず設定することができる。

更に、設定装置２によると、設定した回転角度判定パラメータ９１を検証するので（Ｓ１０９）、回転角度判定パラメータ９１の信頼性を向上させることができる。

また、実施形態１に係る表面実装機１によると、オペレータが手作業で設定する場合に比べて回転角度判定パラメータ９１を効率よく設定することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図１２ないし図１５によって説明する。前述した実施形態１では部品Ｅの姿勢として部品Ｅの回転角度θを判定する。これに対し、実施形態２では部品Ｅの姿勢として部品Ｅの表と裏を判定する。

先ず、図１２を参照して、実施形態２に係る部品Ｅの例について説明する。部品Ｅは２端子部品であり、部品本体７０Ａと電極７０Ｂとを有している。部品本体７０Ａの色はグレーであり、表面に「Ａ」という白い文字が印字されている。

図１２に示す部品Ｅの場合、部品Ｅの裏面を撮像した画像７１（以下「裏面画像」という）と表面を撮像した画像７２（以下「表面画像」という）との差画像を生成すると図１３に示す差画像７６が生成され、特徴部分７５が認識される。図１３に示すように特徴部分７５には「Ａ」という文字が含まれる。その場合、図１２に示すように表面画像７２上に「Ａ」という文字に外接する矩形の判定領域７３を設定したとすると、判定領域７３内にはグレーを表す画素と白を表す画素とが混在する。

これに対し、裏面画像７１上の同じ位置に上述した判定領域７３を設定すると、判定領域７３内の画素の色はほぼグレーであるので、表面画像７２に比べて判定領域７３内の画素の濃度のバラツキが小さくなる。このため、画素の濃度のバラツキから部品Ｅの表と裏を判定することができる。すなわち、特徴部分７５に基づいて表と裏を判定することができる。

なお、便宜上、ここでは「Ａ」という文字に外接する矩形の判定領域７３を設定する場合を例に説明したが、図１３に示すように、特徴部分７５には「Ａ」という文字以外の部分（具体的には表面画像７２において「Ａ」という文字の左側にある縦長の白い領域７４や、裏面画像において電極７０Ｂのうち部品本体７０Ａの内側に入り込んでいる部分）も含まれる。判定領域７３はこれらも含めた特徴部分７５全体に外接する矩形の領域として設定される。ただし、判定領域７３は必ずしも特徴部分７５全体に外接するように設定される必要はなく、図１２に示すように特徴部分７５の一部（例えば「Ａ」という文字）のみを囲む領域として設定されてもよい。

（１）表裏判定パラメータ
次に、図１４を参照して、表裏判定パラメータ９２（判定パラメータの一例）について説明する。表裏判定パラメータ９２には「分散閾値」、「ＮＧ判定条件」、「判定領域サイズＸ」、「判定領域サイズＹ」、「判定領域オフセットＸ」、「判定領域オフセットＹ」及び「判定領域オフセット有効／無効」が含まれる。

「分散閾値」は表と裏を判定する基準となる値であり、表面画像７２の判定領域７３内の画素の濃度の分散と裏面画像７１の判定領域７３内の画素の濃度の分散との中間値が設定される。なお、「分散」は中間値に限定されるものではなく、適宜に設定することができる。また、ここでは画素の濃度のバラツキの指標として分散を用いるが、バラツキの指標は標準偏差であってもよいし、判定領域７３内の最大の濃度と最小の濃度との差であってもよい。

「ＮＧ判定条件」は「分散閾値」に設定されている値より大きい場合に表と判定するか小さい場合に表と判定するかを示すものである。例えば表面の分散の方が裏面の分散より大きい場合に表と判定する場合は「ＮＧ判定条件」に「大」が設定され、表面の分散の方が裏面の分散より小さい場合に表と判定する場合は「小」が設定される。

「判定領域サイズＸ」、「判定領域サイズＹ」、「判定領域オフセットＸ」、「判定領域オフセットＹ」はそれぞれ判定領域７３のＸ方向の幅、Ｙ方向の幅、部品Ｅの中心位置に対する判定領域７３の中心位置のＸ方向のずれ幅（オフセット）、部品Ｅの中心位置に対する判定領域７３の中心位置のＹ方向のずれ幅（オフセット）である。

「判定領域オフセット有効／無効」は上述した「判定領域オフセットＸ」及び「判定領域オフセットＹ」が有効であるか無効であるかを示すものである。部品Ｅの中心位置を判定領域７３の中心位置とする場合は「判定領域オフセット有効／無効」に無効が設定される。部品Ｅの中心位置を判定領域７３の中心位置とするか否かは適宜に決定することができる。

（２）表裏判定パラメータの設定処理
次に、図１５を参照して、表裏判定パラメータ９２の設定処理について説明する。本処理はオペレータが所定の位置に設定対象の部品Ｅを載置した後に操作部３１を操作して表裏判定パラメータ９２の設定を指示すると開始される。

Ｓ３０１では、制御部３０は上述した所定の位置に載置されている部品Ｅを基板撮像カメラ１７によって上方から撮像することによって表面画像を生成する。
Ｓ３０２では、制御部３０は実装ヘッド２０によって部品Ｅを吸着し、実装ヘッド２０によって吸着されている部品Ｅを部品撮像カメラ１６によって下方から撮像することによって裏面画像を生成する。

Ｓ３０３では、制御部３０は電極の色を基準としてソフトゲイン補正を行うことにより、各画像の画素の濃淡をチューニングする（補正処理の一例）。以下、具体的に説明する。
基板撮像カメラ１７と部品撮像カメラ１６とは撮像センサの感度の違いや光源の輝度の違いなどによって同じ被写体を撮像しても画素の濃淡（色味というこももできる）が異なってしまうことがある。画素の濃淡が異なると表裏判定パラメータ９２を精度よく設定できない虞がある。

このため、制御部３０は表面画像において電極７０Ｂを表している画素の濃度の平均値と裏面画像において電極７０Ｂを表している画素の濃度の平均値との差の絶対値を補正値とし、例えば表面画像において電極７０Ｂを表している画素の濃度の平均値が、裏面画像において電極７０Ｂを表している画素の濃度の平均値より大きい場合は、裏面画像の各画素に補正値を加算する（あるいは表面画像の各画素から補正値を減算する）。逆に、表面画像において電極を表している画素の濃度の平均値が、裏面画像において電極を表している画素の濃度の平均値より小さい場合は、裏面画像の各画素から補正値を減算する（あるいは表面画像の各画素に補正値を加算する）。これにより電極の色を基準として画素の濃淡を合わせることができる。

Ｓ３０４では、制御部３０は表面画像と裏面画像との差画像を生成する。
Ｓ３０５では、制御部３０は差画像に基づいて特徴部分を認識する（認識処理の一例）。
Ｓ３０６では、制御部３０は表裏判定パラメータ９２を設定する（設定処理の一例）。表裏判定パラメータ９２の設定については前述した通りであるので説明は省略する。

Ｓ３０８では、制御部３０は設定した表裏判定パラメータ９２を検証する（検証処理の一例）。具体的には、制御部３０は表面画像及び裏面画像についてＳ３０６で設定した表裏判定パラメータ９２を用いて部品Ｅの表と裏を判定し、全ての画像において表と裏を正しく判定できた場合は検証成功として本処理を終了し、少なくとも一つの画像で正しく判定できなかった場合は検証失敗としてＳ３０９に進む。

Ｓ３０９では、制御部３０はエラー処理を実行する。具体的には、制御部３０は表裏判定パラメータ９２の設定を中止し、表裏判定パラメータ９２を設定できなかった旨のエラーメッセージを操作部３１の表示装置に表示させる。

（４）実施形態の効果
以上説明した実施形態２に係る設定装置２によると、部品Ｅの表と裏を判定可能な判定パラメータを設定することができる。

更に、設定装置２によると、電極の色を基準としてソフトゲイン補正を行うので、表面画像と裏面画像とで画素の濃淡が異なることによって表裏判定パラメータ９２の精度が低下してしまうことを抑制できる。

更に、実施形態２に係る表面実装機によると、実装ヘッド２０によって部品Ｅを吸着し、吸着されている部品Ｅを部品撮像カメラ１６によって下方から撮像する。従来は部品撮像カメラ１６によって部品Ｅの裏面を撮像するためにオペレータが手作業で実装ヘッド２０に部品Ｅを吸着させていた。言い換えるとオペレータが実装ヘッド２０に部品Ｅを手付けしていた。このためオペレータにとって手間であった。特に極小部品Ｅは実装ヘッド２０に吸着させることが困難であるためオペレータにとって大きな手間であった。これに対し、表面実装機によると、オペレータは実装ヘッド２０に部品Ｅを吸着させる作業を行わなくてよいのでオペレータの手間を軽減することができる。
また、部品Ｅを手作業で実装ヘッド２０に吸着させる場合は適切に吸着されたか否かをオペレータが確認する必要があったため時間を要していたが、表面実装機によるとそのような時間が不要になるので設定に要する時間をより短縮することができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図１６ないし図１７によって説明する。実施形態３は部品Ｅの表と裏を判定する別の例である。

先ず、図１６を参照して、実施形態３に係る部品Ｅの例について説明する。部品Ｅはチップ抵抗であり、部品本体８０Ａと電極８０Ｂとを有している。部品本体８０Ａは裏面が白であり、表面が黒である。
図１６に示す部品Ｅの場合、表面画像８２と裏面画像８１との差画像を生成して特徴部分を認識すると、部品本体８０Ａを表している部分（表面画像８２の黒い部分）が特徴部分として認識される。その場合、例えば表面画像８２の特徴部分の任意の位置に円形の判定領域８４を設定したとすると、判定領域８４内の画素８７の濃度はほぼ黒（０）であるので画素８７の濃度の分散は小さくなる。また、裏面画像の同じ位置に上述した判定領域８４を設定したとすると、判定領域８４内の画素８６の濃度はほぼ白（２５５）であるので画素８６の濃度の分散は小さくなる。このため、部品Ｅの場合は画素の濃度の分散から表と裏を判定することはできない。

しかしながら、部品Ｅの場合は表面画像における判定領域８４内の画素８７の濃度がほぼ０（黒）であり、裏面画像における判定領域８４内の画素８６の濃度がほぼ２５５（白）であるので、画素８６，８７の濃度の平均値を比較することによって表と裏を判定することができる。すなわち、特徴部分に基づいて表と裏を判定することができる。

（１）表裏判定パラメータ
ここでは先ず、図１６を参照して、実施形態３に係る表裏判定パラメータ（判定パラメータの一例）の設定に用いる円形の判定領域８４（以下「検出円」という）について説明する。検出円８４は部品Ｅの中心位置を中心点として特徴部分内に収まる円として設定される。なお、判定領域８４の形状は円に限定されるものではなく、適宜に決定することができる。例えば判定領域８４は特徴部分内に収まる四角形であってもよい。

次に、図１７を参照して、表裏判定パラメータ９３について説明する。表裏判定パラメータ９３には「濃度閾値」、「検出円直径」及び「特徴部分の色」が含まれる。
「濃度閾値」は表と裏を判定する基準となる値であり、表面画像８２の検出円８４内の濃度の平均値と裏面画像８１の検出円８４内の濃度の平均値との中間値が設定される。なお、「濃度閾値」は中間値に限定されるものではなく、適宜に設定することができる。

「検出円直径」は検出円８４の直径である。検出円８４の直径は検出円８４が特徴部分内に収まる範囲で適宜に決定することができる。ただし、直径が小さいと画素の数が少なくなるので判定の信頼性が低下してしまう虞がある。このため直径はある程度大きいことが望ましい。
「特徴部分の色」は表面画像８２における特徴部分の色を示すものである。例えば「特徴部分の色」が黒である場合は、表面画像８２の画素の濃度の平均値が「濃度閾値」未満の場合に表と判定され、「濃度閾値」以上の場合に裏と判定される。逆に、「特徴部分の色」が白である場合は、表面画像８２の画素の濃度の平均値が「濃度閾値」以上の場合に表と判定され、「濃度閾値」未満の場合に裏と判定される。なお、「特徴部分の色」は裏面画像８１における特徴部分の色であってもよい。
実施形態３はその他の点において実施形態２と実質的に同一である。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１では回転角度判定パラメータとして「検出角度」、「検出円直径」、「検出円中心位置Ｘ」、「検出円中心位置Ｙ」、「特徴部分の色」、及び、「最小濃度差」が含まれる回転角度判定パラメータ９１を例に説明した。しかしながら、回転角度判定パラメータは部品Ｅの回転角度θを判定できるものであればこれに限られない。例えばこれら６つのパラメータのうち不要なパラメータは含まれなくてもよい。また、例えば円ではなく矩形の判定領域６１を設定する場合は「検出円直径」に替えて「判定領域サイズＸ」や「判定領域サイズＹ」が設定されてもよい。

（２）上記実施形態では部品ＥとしてＰＬＣＣやＳＯＰを例に説明したが、部品Ｅはこれらに限定されるものではない。

（３）上記実施形態では設定装置として表面実装機の基板撮像カメラ１７、部品撮像カメラ１６及び制御部３０を例に説明したが、設定装置は表面実装機とは別の装置として構成されてもよい。

（４）上記実施形態では設定した判定パラメータを検証する場合を例に説明したが、検証は必ずしも行われなくてもよい。

（５）上記実施形態では吸着ノズル２４によって部品Ｅを吸着することによって部品Ｅを保持する場合を例に説明したが、部品Ｅの保持はこれに限られるものではなく、例えば所謂チャックを用いて部品Ｅを挟むことによって保持してもよい。

１…表面実装機、１２…テープ部品供給装置（部品供給装置）、１３…トレイ部品供給装置（部品供給装置）、１４…ヘッドユニット（実装部の一例）、１５…ヘッド搬送部、実装部の一例）、１６…部品撮像カメラ（撮像部、第２の撮像部の一例）、１７…基板撮像カメラ（撮像部、第１の撮像部の一例）、３０…制御部、３２Ａ…認識処理、３２Ｂ…設定処理、５１Ａ…画像（回転前の画像の一例）、５１Ｂ〜５１Ｄ…画像（回転後の画像の一例）、５２Ａ…画像（回転前の画像の一例）、５２Ｂ…画像（回転後の画像の一例）、５４…特徴部分、５５…特徴部分、６５…差画像、７０Ｂ…電極、７１…裏面画像、７２…表面画像、８０Ｂ…電極、８１…裏面画像、８２…表面画像、Ｅ…部品、Ｐ…基板、Ｓ…部品の中心点、９１…回転角度判定パラメータ、９２，９３…表裏判定パラメータ、θ…回転角度

Claims (6)

1. 姿勢を判定可能な特徴部分を有する部品を撮像して画像を生成する撮像部と、
   前記画像上で前記特徴部分を認識する認識処理、及び、前記認識処理で認識した前記特徴部分に基づいて、前記姿勢を判定するための判定パラメータを設定する設定処理を実行する制御部と、
   を備え、
   前記姿勢は前記部品の中心点周りの回転角度であり、
   前記制御部は、前記認識処理において、前記画像を回転させ、回転前の前記画像と回転後の前記画像との差画像に基づいて前記特徴部分を認識する、設定装置。
2. 姿勢を判定可能な特徴部分を有する部品を撮像して画像を生成する撮像部と、
   前記画像上で前記特徴部分を認識する認識処理、及び、前記認識処理で認識した前記特徴部分に基づいて、前記姿勢を判定するための判定パラメータを設定する設定処理を実行する制御部と、
   を備え、
   前記姿勢は前記部品の表と裏を含み、
   前記撮像部は、
   前記部品の表面を撮像して表面画像を生成する第１の撮像部と、
   前記部品の裏面を撮像して裏面画像を生成する第２の撮像部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記認識処理において、前記表面画像と前記裏面画像との差画像に基づいて前記特徴部分を認識し、
   前記部品は表及び裏に電極を有しており、
   前記制御部は、前記認識処理の前に、前記表面画像において前記電極を表している画素の濃度と前記裏面画像において前記電極を表している画素の濃度とに基づいて前記表面画像及び前記裏面画像の少なくとも一方の画素の濃度を補正する補正処理を実行する、設定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の設定装置であって、
   前記制御部は、前記設定処理の後、各前記画像上で前記判定パラメータを用いて姿勢を判定することによって前記判定パラメータを検証する検証処理を実行する、設定装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の設定装置と、
   部品供給装置によって供給される前記部品を保持して基板に実装する実装部と、
   を備える表面実装機。
5. 請求項４に記載の表面実装機であって、
   前記制御部は、前記実装部によって前記部品を保持し、前記実装部によって保持されている前記部品を前記撮像部によって撮像する、表面実装機。
6. 表面実装機であって、
   部品供給装置によって供給される部品を保持して基板に実装するヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットを前記基板の板面に平行な方向に搬送するヘッド搬送部と、
   前記ヘッドユニットに設けられており、前記基板を撮像して画像を生成する基板撮像カメラと、
   前記ヘッドユニットに保持されている前記部品を下から撮像して画像を生成する部品撮像カメラと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   表裏を判定可能な特徴部分を有する部品であって所定の位置に載置されている前記部品を前記基板撮像カメラによって上方から撮像することによって表面画像を生成する第１の撮像処理と、
   前記ヘッドユニットに保持されている前記部品を前記部品撮像カメラによって下方から撮像することによって裏面画像を生成する第２の撮像処理と、
   前記表面画像と前記裏面画像との差画像に基づいて前記特徴部分を認識する認識処理と、
   前記認識処理で認識した前記特徴部分に基づいて、前記部品の表裏を判定するための判定パラメータを設定する設定処理と、
   を実行する、表面実装機。

Images