可搬型データ取得装置、および、実装精度評価システム
【課題】部品実装機を評価するためのデータを軽量な装置で正確に取得する。
【解決手段】部品実装機により部品が実装された評価用基板２００を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置１００であって、デジタルカメラ１０１と、評価用基板２００を保持し、光を拡散状に透過させる保持板１０２と、デジタルカメラ１０１と保持板１０２とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体１０３と、基体１０３に保持板１０２が取り付けられた状態において、保持板１０２に対しデジタルカメラ１０１と反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段１０４とを備える。
【解決手段】部品実装機により部品が実装された評価用基板２００を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置１００であって、デジタルカメラ１０１と、評価用基板２００を保持し、光を拡散状に透過させる保持板１０２と、デジタルカメラ１０１と保持板１０２とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体１０３と、基体１０３に保持板１０２が取り付けられた状態において、保持板１０２に対しデジタルカメラ１０１と反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段１０４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システム、および、当該実装精度評価システムに用いられるデータを取得する可搬型データ取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板に部品を実装して実装基板を製造する装置として、部品実装機が用いられている。この部品実装機としては、部品を吸着状態で保持することができるノズルを多数備え、部品が供給される部品供給部から各前記ノズルによって複数の電子部品を吸着保持し、前記部品供給部から基板上に電子部品を搬送し、基板に部品を装着することのできる、いわゆるモジュラー型の部品実装機を例示することができる。
【０００３】
昨今では、電子機器の小型化や高性能化に伴い、一辺が１ｍｍ以下の電子部品を高密度、かつ、高速で実装することができる部品実装機が登場している。このような部品実装機では、電子部品を実装する際の位置精度の高さが要求されており、部品実装機の各部分を調整して位置精度の維持を図っている。従って部品実装機の高い位置精度を維持するためには、部品実装機の位置精度の現状をノズル毎に正確に把握する必要がある。
【０００４】
そこで、部品実装機により電子部品が実装された評価用基板をＸＹステージに載せ、ＸＹステージにより評価用基板を移動させて、評価用基板の表面の多数の箇所に実装された電子部品を一つずつカメラで撮像することができる評価装置を用い、ＸＹステージから得られた正確な位置情報と、撮像された画像を解析することにより得られる電子部品の位置情報とを比較して、部品実装機の実装精度を評価する方法が実施されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前述のモジュラー型の部品実装機は、多数のノズルを備えているため、各ノズルを調整するためにはノズル毎の実装精度を把握する必要がある。さらに、実装精度の評価のための有意なデータとするためには、一つのノズルにより多くの箇所に実装された電子部品の正確な位置情報を取得して、統計的に処理する必要がある。従って、実装された電子部品の位置情報をＸＹステージを断続的に移動させ一つずつ取得する前記評価装置では、１台の部品実装機の実装精度を取得するために長時間を費やすこととなっている。
【０００７】
さらに、前記評価装置は、ＸＹステージを精度良く動かして部品を一つずつ撮像する必要があるため、部品実装機が設置されているような大きな振動が発生するような場所や温度変化の激しい場所とは隔離された場所に設置される必要がある。従って、隔離された部屋の評価装置で取得されたデータに基づき実装精度が悪いと判断去れば場合、部品実装機にまで出向いて調整を行う必要があり、実装精度の評価が出てから部品実装機の調整までに相当な時間を要する場合がある。
【０００８】
本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、評価対象の部品実装機の近傍などに手軽に持ち運ぶことができ、実装精度の評価に用いられるデータを高速に取得することができる可搬型データ取得装置、および、当該可搬型データ取得装置から得られたデータを用いて実装精度の評価をすることができる実装精度評価システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる可搬型データ取得装置は、部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置であって、デジタルカメラと、前記評価用基板を保持し、光を拡散状に透過させる保持板と、前記デジタルカメラと前記保持板とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体と、前記基体に前記保持板が取り付けられた状態において、前記保持板に対し前記デジタルカメラと反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、複数の点光源から放射された光が保持板で散乱し、あたかも保持板全体が均等に発光している状態となる。従って保持板近傍に配置される評価用基板には平行光と考えられるような光が透過するため、評価用基板上に広く分布して実装された部品の形状の一つ一つが正確に影（シルエット）としてデジタルカメラで撮像される。つまり、部品が配置されている部分とそれ以外の部分とが明確に区別できるような状態で撮像することが可能となる。従って、デジタルカメラと評価用基板との位置を相対的に移動させることなく、評価用基板に広く分布した部品のそれぞれの位置を精度良く、かつ、一度の操作で取得することが可能となる。つまり、デジタルカメラと評価用基板との相対的な位置を移動させることなく、正確、かつ、高速に実装精度評価用のデータを取得することが可能となる。
【００１１】
また、評価用基板などとデジタルカメラとの相対的な位置を変化させるための駆動源や駆動機構が不要となるため、人が単独で持ち運ぶことができる程度にデータ取得装置全体を軽量化できる。また、機械的に駆動する部分が無いため、ほとんどメンテナンスを行う必要が無い。また、駆動部分の位置精度などを考慮する必要が無いため、設置環境を選ぶことが無く、部品実装機が設置されているような振動の強い場所や、環境温度の変化が激しい場所などでも、部品実装機の実装精度を評価するためのデータを簡便に取得することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備えてもかまわない。
【００１３】
これによれば、可搬型データ取得装置の外部で評価用基板が取り付けられた保持板を基体に取り付けることができるため、保持板とデジタルカメラとの距離を狭くしても、評価用基板の取り付け作業が困難になることはない。従って、可搬型データ取得装置をコンパクトな装置とすることができ、可搬性を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、評価用基板の大きさなどに応じて保持板１０２を取り替えることも可能であり、可搬型データ取得装置の汎用性を向上させることも可能となる。
【００１５】
さらに、前記デジタルカメラと前記保持板と前記照明手段とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する遮光筐体を備えるものでもよい。
【００１６】
これによれば、部品実装機が設置されている工場建屋内など明るさが制御できない場所であっても、外からの光の影響を受けることなく評価用基板を撮像することができ、場所を選ぶことなく、実装精度評価用のデータを正確に取得することが可能となる。
【００１７】
さらに、前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備え、前記遮光筐体は、前記保持手段に対し前記保持板を着脱する方向に当該遮光筐体を開放する扉を備え、前記扉は、開いた状態において水平状態で前記遮光筐体に保持されることが好ましい。
【００１８】
これによれば、扉を開放状態とすることで、保持板ごと評価用基板を基体に対し容易に着脱することが可能となる。従って、遮光筐体の内方空間が狭い場合でも効率よく評価用基板を着脱することが可能となる。
【００１９】
また、遮光筐体を開放した状態の扉は水平状態で維持されるため、扉を作業台代わりとして用いることができる。例えば、保持板に評価用基板を取り付ける作業などを開放状態の扉の上で行うことができる。従って、当該可搬型データ取得装置を載置した場所が油で汚れているなどの環境が悪い場合でも、清浄な扉の上で前記作業を行うことができるため、評価用基板に汚れが付着して誤ったデータを取得するなどの不具合が発生する可能性を低減することができる。
【００２０】
前記発光源は、前記評価用基板の面積よりも広い領域に分散状態で配置されることが好ましい。
【００２１】
これによれば、評価用基板の周縁部に実装されている部品の影が評価用基板の表面に落ちることにより誤ったデータが取得することを可及的に回避することができる。つまり、評価用基板の周縁に実装された部品の周囲全体にわたって照明手段から照射され保持板で拡散された光を十分に透過させることができ、評価用基板全体にわたって実装された部品の影（シルエット）と保持板の明るい部分との境界が明確に判別できる画像を取得することが可能となる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる実装精度評価システムは、部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システムであって、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の可搬型データ取得装置と、前記可搬型データ取得装置を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置とを備え、前記評価装置は、評価の基準となるマスターデータを取得するマスターデータ取得部と、前記可搬型データ取得装置から得られたデータに基づき画像解析を行い、前記評価用基板に実装された部品の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき前記部品実装機の実装精度を評価する評価部とを備えることを特徴としている。
【００２３】
これによれば、複数の点光源から放射された光が保持板で散乱し、あたかも保持板全体が均等に発光している状態となる。従って保持板近傍に配置される評価用基板には平行光と考えられるような光が透過するため、評価用基板上に広く分布して実装された部品の形状の一つ一つが正確に影（シルエット）としてデジタルカメラに取得される。つまり、部品が配置されている部分とそれ以外の部分とが明確に区別できるような状態で撮像することが可能となる。従って、デジタルカメラと評価用基板との位置を相対的に移動させることなく、評価用基板に広く分布した部品の位置を精度良く一度に取得することが可能となる。また、多くの部品の位置情報を一度の撮像で得ることができ、当該データを画像処理することによって部品一つ一つの位置情報や傾き等を含む実装精度評価用のデータを高速に取得することが可能となる。
【００２４】
また、評価用基板などとデジタルカメラとの相対的な位置を変化させるための駆動源や駆動機構が不要となるため、人が単独で持ち運ぶことができる程度にデータ取得装置全体を軽量化でき、また、評価装置も軽量なコンピュータ、いわゆるノートパソコンで実現することができる。
【００２５】
また、機械的に駆動する部分が無いため、ほとんどメンテナンスを行う必要が無い。また、駆動部分の位置精度などを考慮する必要が無いため、設置環境を選ぶことが無く、部品実装機が設置されているような振動の強い場所や、環境温度の変化が激しい場所などでも、部品実装機の実装精度を評価するためのデータを簡便に取得し、即座に実装精度を評価することが可能となる。
【００２６】
さらに、評価用基板に部品を実装した部品実装機の近傍で当該部品実装機の実装精度を評価することができるため、容易、かつ、リアルタイムで部品実装機の調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明によれば、可搬型データ取得装置を部品実装機の近傍などに容易に持ち運ぶことが可能となる。しかも、データを高速で取得することができるため、部品実装機の実装精度を高速に取得して部品実装機の調整にフィードバックできるため、部品実装機の調整作業の効率化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、部品が実装された評価用基板を示す平面図である。
【図２】図２は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を示す斜示図である。
【図３】図３は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を正面から示す平面図である。
【図４】図４は、可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【図５】図５は、扉を開けた状態の可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【図６】保持板を保持手段に取り付ける状態を示す斜示図である。
【図７】図７は、評価用基板と照明手段との関係を模式的に上方から示した平面図である。
【図８】図８は、実装精度評価システムを模式的に示す図である。
【図９】図９は、評価装置の機能部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本願発明に係る可搬型データ取得装置、および、実装精度評価システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る可搬型データ取得装置、および、実装精度評価システムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００３０】
図１は、部品実装機により部品が実装された評価用基板を示す平面図である。
【００３１】
評価用基板２００は、部品実装機の実装精度を評価するために基板である。具体的には、評価用基板２００は、部品実装機により部品２０１が表面に実装される光の透過性能を備えた板状の部材である。本実施の形態の場合、評価用基板２００は、光が透過する透明の板状の部材である。評価用基板２００の材質としては特に限定されるものでは無いが、ガラスなどを例示することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の場合、評価用基板２００の表面には、小型の電子部品であるいわゆるチップ部品と称される部品２０１がマトリクス状に実装されている。部品２０１は、光が透過しないものであるため、評価用基板２００の表面に実装された部品２０１の周囲（間）のみ光が透過することとなる。
【００３３】
なお、部品２０１としては、実際の電子機器に用いられる電子部品ばかりでなく、実装精度測定用に特別に製作されたチップなどでもかまわない。
【００３４】
また、評価用基板２００の表面の４隅にはアライメントマーク２０２が設けられている。
【００３５】
なお、評価用基板２００は、透明な部材ばかりでなく、半透明であってもかまわない。
【００３６】
図２は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を示す斜示図である。
【００３７】
図３は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を正面から示す平面図である。
【００３８】
これらの図に示すように、可搬型データ取得装置１００は、部品実装機により部品２０１が実装された評価用基板２００を用い、部品２０１実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する置であって、デジタルカメラ１０１と、保持板１０２と、基体１０３と、照明手段１０４とを備えている。本実施の形態の場合、可搬型データ取得装置１００はさらに、保持手段１０５と、遮光筐体１０６とを備えている。なお本実施の形態の場合、基体１０３は、遮光筐体１０６としても機能している。
【００３９】
デジタルカメラ１０１は、評価用基板２００の表面、および、その近傍を撮像するためのカメラであって、評価用基板２００の像をピクセル単位のデジタルデータに変換することのできるカメラである。デジタルカメラ１０１は、所定の焦点距離を備え撮像領域などを決定するレンズ（図示せず）と、レンズによって結ばれた像をピクセルごとのデジタルデータに変換する撮像素子（図示せず）と、前記撮像素子の撮像動作（シャッターなど）を制御し、また、評価装置（後述）との間で得られたデジタルデータを通信するインターフェース（図示せず）などを備えている。
【００４０】
本実施の形態の場合、可搬型データ取得装置１００は、デジタルカメラ１０１を２台備えている。このようにデジタルカメラ１０１を２台備えることにより、広い撮像領域を確保しつつ評価用基板２００とデジタルカメラ１０１との距離を狭くすることが可能となる。従って、可搬型データ取得装置１００を小型化することができ可搬性能を向上させることが可能となる。
【００４１】
なお、実装精度の評価に供するための十分なデータを得るためには、可搬型データ取得装置１００の分解能は、０．１μｍ以下が好ましい。本実施の形態の構成において、例えば、デジタルカメラ１０１として一般的なデジタルカメラを採用し、評価用基板２００の大きさを１００ｍｍ×２００ｍｍとした場合、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離は、１２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下（特に、１５０ｍｍ以上、１８０ｍｍ以下）となる。
【００４２】
なお、本願発明において、可搬型データ取得装置１００が備えるデジタルカメラ１０１の数は特に限定されるものではなく、デジタルカメラ１０１の数は、１台でも、また、３台以上でもかまわない。デジタルカメラ１０１を１台とした場合、実用的な領域を撮像するためにはデジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離を２５０ｍｍ以上とする必要がある。従って、可搬型データ取得装置１００が大型化する傾向となる。また、デジタルカメラ１０１を３台以上とした場合でも、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離を１２０ｍｍ以下とすることは実用的に困難である。例えば、保持板１０２に評価用基板２００を取り付けにくいなどである。さらに、二つのデジタルカメラ１０１に挟まれた中間の位置に配置されるデジタルカメラ１０１が撮像する領域は評価用基板２００の中間部分の撮像を担当することとなるため、評価用基板２００と実装された部品２０１との相対的な位置関係を定めるためのアライメントマークを別途評価用基板２００の中間部に設ける必要がある。
【００４３】
以上から、可搬型データ取得装置１００は、デジタルカメラ１０１を２台備えることが好適であると考えられる。また、デジタルカメラ１０１が２台の場合、評価用基板２００の隅部にアライメントマークを設けるだけでよく、また、評価用基板２００の角部をアライメントマークとして用いることも可能となる。
【００４４】
保持板１０２は、評価用基板２００を保持し、光を拡散状に透過させる板状の部材である。保持板１０２を構成する材料としては、磨りガラスや乳白色の樹脂板などを例示できる。また、保持板１０２は、機械的な強度（剛性）を保つ透明な基礎板と、光を拡散させる機能を備えた拡散層とで構成されるものでもよい。
【００４５】
本実施の形態の場合、評価用基板２００の角部に作用して評価用基板２００の位置を決定することができる決定手段１２１が保持板１０２の表面に設けられている。本実施の形態の場合、決定手段１２１は、評価用基板２００の周縁の角部と当接する評価用基板２００表面から突出したＬ字状の突起である。決定手段１２１に評価用基板２００の角部を当接させた状態で評価用基板２００を保持板１０２に載置することで、保持板１０２、および、基体１０３を介して評価用基板２００とデジタルカメラ１０１との位置関係を一定に決定することができる。
【００４６】
このように、評価用基板２００の位置を正確に決定することで、マスターデータを作成したときの撮像条件と評価用基板２００を撮像する際の撮像条件を同じにすることができ、可搬型データ取得装置１００が有している特性を正確に排除することが可能となる。
【００４７】
また、保持板１０２は、保持板１０２の背部（図中下方）にある照明手段１０４の複数箇所から放射される光を散乱状態で透過することができるものとなっている。これにより、デジタルカメラ１０１側から保持板１０２を見た場合、あたかも保持板１０２全体が均等に発光し、少なくとも評価用基板２００の近傍では保持板１０２から平行光が放射さているように見えるようになる。従って、評価用基板２００の表面に実装されている部品２０１の形状そのままの影（シルエット）とその周りを透過する光とを高いコントラストで撮像することが可能となる。つまり、境界を判別して囲まれた領域（部品のシルエット）の位置や傾きを画像解析によって導出するためのデータとして好適となる。特に、保持板１０２が評価用基板２００の近傍（本実施の形態の場合は、評価用基板２００の裏面に接触状態）に配置されている場合、保持板１０２からの光の平行度合いが高いため、前記特徴を好適に享受することが可能となる。
【００４８】
基体１０３は、デジタルカメラ１０１と保持板１０２とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた部材である。
【００４９】
本実施の形態の場合、基体１０３は、遮光筐体１０６と一体となっており、遮光筐体１０６と、遮光筐体１０６の内部空間に架橋状態で固定された剛性のある基板１３１と、遮光筐体１０６の内壁に固定された保持手段１０５とにより形成されている。従って、前記基板１３１にデジタルカメラ１０１が取り付けられ、前記保持手段１０５に保持板１０２が取り付けられることで、デジタルカメラ１０１と保持板１０２との距離、すなわち、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離が一定に決定される。
【００５０】
図４は、可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【００５１】
図５は、扉を開けた状態の可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【００５２】
遮光筐体１０６は、デジタルカメラ１０１と保持板１０２と照明手段１０４とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する箱状の部材である。本実施の形態の場合、金属板を折り曲げ加工することにより遮光筐体１０６を形成している。また、遮光筐体１０６は、基体１０３となりうる剛性を備えている。
【００５３】
さらに、遮光筐体１０６は、扉１６１を備えている。扉１６１は、遮光筐体１０６を開放する部材であり、開いた状態において水平状態で遮光筐体１０６に保持される。また、扉１６１は、閉じれば遮光筐体１０６の一部になり、遮光筐体１０６の内部空間に光りが侵入することを阻止することができるものである。
【００５４】
なお、本実施の形態では、基体１０３と遮光筐体１０６とを一体としたが、本願発明はこれに限定されるわけではない。例えば基体１０３を棒状の部材を組み合わせたいわゆるフレーム構造としてもかまわない。この場合、遮光筐体１０６は剛性を備える必要が無いため、フレーム構造の基体１０３に張り巡らされた布や樹脂板などで遮光筐体１０６を形成してもかまわない。また、基体１０３を折りたたみ構造や、組み立て構造としてもよい。
【００５５】
保持手段１０５は、基体１０３に設けられ、保持板１０２を着脱可能に保持する部材である。
【００５６】
本実施の形態の場合、保持手段１０５は、基体１０３として機能する遮光筐体１０６の側壁の内側にそれぞれ固定されており、相互に対向し奥行き方向に延びる溝がそれぞれ設けられている。以上の構成により、保持板１０２は、図６に記載するように、保持手段１０５の溝に端縁部を挿入し奥行き方向（図中矢印方向）にスライドさせることで保持手段１０５を介して基体１０３に取り付けることができるようになっている。
【００５７】
また、遮光筐体１０６に設けられる扉１６１は、保持手段１０５に対し保持板１０２を着脱する方向（奥行き方向）に遮光筐体１０６を開放するように取り付けられている。
【００５８】
保持板１０２が着脱可能な保持手段１０５を基体に取り付けることにより、例えば、評価用基板２００の大きさにバリエーションがある場合、これに対応した保持板１０２を容易に取り替えることが可能となる。また、遮光筐体１０６の外部で、保持板１０２に評価用基板２００を載置することができ、評価用基板２００の撮像作業を容易とすることが可能となる。
【００５９】
なお、保持板１０２が直接基体１０３に取り付けられるものでもよく、この場合、保持手段１０５は不要となる。また、保持手段１０５は、評価用基板２００の端縁を挟み込む構造ばかりでなく、単に保持手段１０５の両端縁が載置される構造でもかまわない。
【００６０】
照明手段１０４は、基体１０３に保持板１０２が取り付けられた状態において、保持板１０２に対しデジタルカメラ１０１と反対側に取り付けられる装置であり、複数の発光源を有している。
【００６１】
本実施の形態の場合、照明手段１０４は複数の発光ユニット１４１で構成されており、各発光ユニット１４１の内部には複数の発光源（図示せず）が取り付けられている。発光源としては例えば発光ダイオードや有機ＥＬ素子を例示することができる。
【００６２】
なお、保持板１０２と同程度の領域で面状に発光する有機ＥＬ素子などの場合でも、複数の点光源が集まったものとして考えることとする。
【００６３】
図７は、評価用基板と照明手段との関係を模式的に上方から示した平面図である。
【００６４】
同図に示すように、照明手段１０４が備える発光源１４２は、評価用基板２００の面積よりも広い領域に分散状態で配置されている。これにより、保持板１０２（図７中図示せず）全体で均等に光りを拡散状態で透過し、評価用基板２００の周縁部に実装された部品２０１の周囲も均等かつ十分に光が透過することとなる。従って、評価用基板２００の周縁部に至るまで部品２０１の形状とそれ以外との部分の境界が明確に判別できるように撮像することが可能となる。
【００６５】
図８は、実装精度評価システムを模式的に示す図である。
【００６６】
同図に示すように、実装精度評価システム３００は、部品実装機により部品が実装された評価用基板２００を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するシステムであって、可搬型データ取得装置１００と、可搬型データ取得装置１００を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置１１０とを備えている。
【００６７】
本実施の形態の場合可搬型データ取得装置１００と評価装置１１０との間は、１本のシリアルケーブル（例えばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル）で接続されている。この場合、可搬型データ取得装置１００がシリアルケーブルを備えていてもかまわなく、また、可搬型データ取得装置１００が、シリアルケーブルと接続するためのコネクタを備えていてもかまわない。
【００６８】
また、可搬型データ取得装置１００と評価装置１１０との間の通信は、シリアル方式ばかりでなく、パラレル方式を採用してもよく、また、有線ばかりでなく無線通信であってもかまわない。
【００６９】
図９は、評価装置の機能部を示すブロック図である。
【００７０】
評価装置１１０は、汎用のコンピュータであって、プログラムとして実現されるマスターデータ取得部３０１と、位置情報生成部３０２と、評価部３０３とを備えている。さらに、評価装置１１０は、表示部３０４と、記憶部３０５と、インターフェース３０６とを備えている。
【００７１】
マスターデータ取得部３０１は、評価の基準となるマスターデータを取得する処理部である。具体的には、部品２０１が実装されるべき位置に黒いパターンが印刷されたマスター基板（図示せず）を可搬型データ取得装置１００で撮像し、得られた画像情報を画像解析することにより、黒いパターンの位置情報と傾き情報とをマスターデータとして取得し、記憶部３０５に記憶させる処理部である。
【００７２】
なお、当該マスターデータには、可搬型データ取得装置１００の特性、例えば、デジタルカメラ１０１が取得する画像の歪みや、照明手段１０４の発光むらなどの影響による測定誤差が含まる。また、マスターデータは、撮像されたアライメントマーク２０２を基準とした情報となっている。
【００７３】
なお、マスター基板は評価用基板２００と同じ形状、同じ大きさ、材質のものが好ましい。これにより可搬型データ取得装置１００の特性を除外することができるためである。
【００７４】
位置情報生成部３０２は、部品２０１が表面に実装された評価用基板２００を可搬型データ取得装置１００で撮像することにより得られた画像データを画像解析し、評価用基板２００に実装された部品２０１の位置を示す位置情報を生成する処理部である。
【００７５】
なお、位置情報を生成するための画像処理と、マスターデータを生成するための画像処理とは同様の処理であり、同じ処理部に基づき実施されるものでもよい。また、位置情報は、可搬型データ取得装置１００で得られた画像データを用いて生成されているため、マスターデータと同様にデジタルカメラ１０１が取得する画像の歪みなどの影響による測定誤差を含んだ状態となっている。また、位置情報は、撮像されたアライメントマーク２０２を基準とした情報となっている。
【００７６】
評価部３０３は、前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき部品実装機の実装精度を評価する処理部である。具体的には、評価部３０３は、記憶部３０５に記憶されているマスターデータを取得し、位置情報生成部３０２で生成された位置情報を取得し、評価用基板２００に実装された部品２０１毎に印刷されたパターンの位置から部品２０１の位置のずれを評価する。評価方法としては、実装されている各部品２０１と対応する位置毎に、マスターデータを基準にずれ値を算出する。ここで、ずれ値とは、例えば、二次元平面におけるマスターデータとの位置ずれ値を示すΔＸ、ΔＹ、マスターデータに対する部品２０１の傾きを示すΔΘである。そして、事前に許容されるずれの値（例えば±０．０５ｍｍ）を受け付けておき、ΔＸ、および、ΔＹの少なくともいずれか一方が、この値の範囲内にあればＯＫと評価し、範囲外であればＮＧと評価する。また、事前に許容されるずれ値である傾きの値（例えば±４度）を受け付けておき、ΔΘが、この値の範囲内にあればＯＫと評価し、範囲外であればＮＧと評価する。
【００７７】
また、以上の評価結果は表示部３０４に表示してもよく、また、テキスト形式などのデータとして出力してもかまわない。
【００７８】
以上のような、可搬型データ取得装置１００は、部品実装機の実装精度を評価するデータとして十分な精度のデータを取得することができる装置であり、かつ、可動部分が無く構造が簡単であるため、人が単独で簡単に持ち運べる程度に軽量化することが可能である。従って、可搬型データ取得装置１００を備えた実装精度評価システム３００を用いれば、実装精度評価システム３００全体も簡単に持ち運べるため、実装精度評価システム３００を部品実装機の近傍に搬送し、部品実装機が実装した評価用基板２００に基づいて即座に部品実装機の実装精度を評価することが可能となる。
【００７９】
また、評価用基板２００に基づく位置情報を取得した環境と非常に近い環境でマスターデータも取得することができ、可搬型データ取得装置１００の特性を正しく相殺することが可能となる。従って、デジタルカメラ１０１で多くの部品の画像を一度に撮像しているにもかかわらず、実装精度を正確に評価することが可能となる。
【００８０】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００８１】
例えば、遮光筐体１０６の内部に照明手段１０４に電力を供給するための電源装置１４３（図３参照）を備えてもかまわない。また、二つのデジタルカメラ１０１の情報を一本のケーブルにより評価装置１１０と通信するために、通信用のハブポートを可搬型データ取得装置１００が備えていてもかまわない。また、可搬性能を向上させるために、可搬型データ取得装置１００の外側に取っ手を設けてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本願発明は、プリント基板に電子部品を実装する部品実装機の実装精度の評価として利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００ 可搬型データ取得装置
１０１ デジタルカメラ
１０２ 保持板
１０３ 基体
１０４ 照明手段
１０５ 保持手段
１０６ 遮光筐体
１１０ 評価装置
１２１ 決定手段
１３１ 基板
１４１ 発光ユニット
１４２ 発光源
１６１ 扉
２００ 評価用基板
２０１ 部品
２０２ アライメントマーク
３００ 実装精度評価システム
３０１ マスターデータ取得部
３０２ 位置情報生成部
３０３ 評価部
３０４ 表示部
３０５ 記憶部
３０６ インターフェース
【技術分野】
【０００１】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システム、および、当該実装精度評価システムに用いられるデータを取得する可搬型データ取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板に部品を実装して実装基板を製造する装置として、部品実装機が用いられている。この部品実装機としては、部品を吸着状態で保持することができるノズルを多数備え、部品が供給される部品供給部から各前記ノズルによって複数の電子部品を吸着保持し、前記部品供給部から基板上に電子部品を搬送し、基板に部品を装着することのできる、いわゆるモジュラー型の部品実装機を例示することができる。
【０００３】
昨今では、電子機器の小型化や高性能化に伴い、一辺が１ｍｍ以下の電子部品を高密度、かつ、高速で実装することができる部品実装機が登場している。このような部品実装機では、電子部品を実装する際の位置精度の高さが要求されており、部品実装機の各部分を調整して位置精度の維持を図っている。従って部品実装機の高い位置精度を維持するためには、部品実装機の位置精度の現状をノズル毎に正確に把握する必要がある。
【０００４】
そこで、部品実装機により電子部品が実装された評価用基板をＸＹステージに載せ、ＸＹステージにより評価用基板を移動させて、評価用基板の表面の多数の箇所に実装された電子部品を一つずつカメラで撮像することができる評価装置を用い、ＸＹステージから得られた正確な位置情報と、撮像された画像を解析することにより得られる電子部品の位置情報とを比較して、部品実装機の実装精度を評価する方法が実施されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前述のモジュラー型の部品実装機は、多数のノズルを備えているため、各ノズルを調整するためにはノズル毎の実装精度を把握する必要がある。さらに、実装精度の評価のための有意なデータとするためには、一つのノズルにより多くの箇所に実装された電子部品の正確な位置情報を取得して、統計的に処理する必要がある。従って、実装された電子部品の位置情報をＸＹステージを断続的に移動させ一つずつ取得する前記評価装置では、１台の部品実装機の実装精度を取得するために長時間を費やすこととなっている。
【０００７】
さらに、前記評価装置は、ＸＹステージを精度良く動かして部品を一つずつ撮像する必要があるため、部品実装機が設置されているような大きな振動が発生するような場所や温度変化の激しい場所とは隔離された場所に設置される必要がある。従って、隔離された部屋の評価装置で取得されたデータに基づき実装精度が悪いと判断去れば場合、部品実装機にまで出向いて調整を行う必要があり、実装精度の評価が出てから部品実装機の調整までに相当な時間を要する場合がある。
【０００８】
本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、評価対象の部品実装機の近傍などに手軽に持ち運ぶことができ、実装精度の評価に用いられるデータを高速に取得することができる可搬型データ取得装置、および、当該可搬型データ取得装置から得られたデータを用いて実装精度の評価をすることができる実装精度評価システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる可搬型データ取得装置は、部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置であって、デジタルカメラと、前記評価用基板を保持し、光を拡散状に透過させる保持板と、前記デジタルカメラと前記保持板とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体と、前記基体に前記保持板が取り付けられた状態において、前記保持板に対し前記デジタルカメラと反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、複数の点光源から放射された光が保持板で散乱し、あたかも保持板全体が均等に発光している状態となる。従って保持板近傍に配置される評価用基板には平行光と考えられるような光が透過するため、評価用基板上に広く分布して実装された部品の形状の一つ一つが正確に影（シルエット）としてデジタルカメラで撮像される。つまり、部品が配置されている部分とそれ以外の部分とが明確に区別できるような状態で撮像することが可能となる。従って、デジタルカメラと評価用基板との位置を相対的に移動させることなく、評価用基板に広く分布した部品のそれぞれの位置を精度良く、かつ、一度の操作で取得することが可能となる。つまり、デジタルカメラと評価用基板との相対的な位置を移動させることなく、正確、かつ、高速に実装精度評価用のデータを取得することが可能となる。
【００１１】
また、評価用基板などとデジタルカメラとの相対的な位置を変化させるための駆動源や駆動機構が不要となるため、人が単独で持ち運ぶことができる程度にデータ取得装置全体を軽量化できる。また、機械的に駆動する部分が無いため、ほとんどメンテナンスを行う必要が無い。また、駆動部分の位置精度などを考慮する必要が無いため、設置環境を選ぶことが無く、部品実装機が設置されているような振動の強い場所や、環境温度の変化が激しい場所などでも、部品実装機の実装精度を評価するためのデータを簡便に取得することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備えてもかまわない。
【００１３】
これによれば、可搬型データ取得装置の外部で評価用基板が取り付けられた保持板を基体に取り付けることができるため、保持板とデジタルカメラとの距離を狭くしても、評価用基板の取り付け作業が困難になることはない。従って、可搬型データ取得装置をコンパクトな装置とすることができ、可搬性を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、評価用基板の大きさなどに応じて保持板１０２を取り替えることも可能であり、可搬型データ取得装置の汎用性を向上させることも可能となる。
【００１５】
さらに、前記デジタルカメラと前記保持板と前記照明手段とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する遮光筐体を備えるものでもよい。
【００１６】
これによれば、部品実装機が設置されている工場建屋内など明るさが制御できない場所であっても、外からの光の影響を受けることなく評価用基板を撮像することができ、場所を選ぶことなく、実装精度評価用のデータを正確に取得することが可能となる。
【００１７】
さらに、前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備え、前記遮光筐体は、前記保持手段に対し前記保持板を着脱する方向に当該遮光筐体を開放する扉を備え、前記扉は、開いた状態において水平状態で前記遮光筐体に保持されることが好ましい。
【００１８】
これによれば、扉を開放状態とすることで、保持板ごと評価用基板を基体に対し容易に着脱することが可能となる。従って、遮光筐体の内方空間が狭い場合でも効率よく評価用基板を着脱することが可能となる。
【００１９】
また、遮光筐体を開放した状態の扉は水平状態で維持されるため、扉を作業台代わりとして用いることができる。例えば、保持板に評価用基板を取り付ける作業などを開放状態の扉の上で行うことができる。従って、当該可搬型データ取得装置を載置した場所が油で汚れているなどの環境が悪い場合でも、清浄な扉の上で前記作業を行うことができるため、評価用基板に汚れが付着して誤ったデータを取得するなどの不具合が発生する可能性を低減することができる。
【００２０】
前記発光源は、前記評価用基板の面積よりも広い領域に分散状態で配置されることが好ましい。
【００２１】
これによれば、評価用基板の周縁部に実装されている部品の影が評価用基板の表面に落ちることにより誤ったデータが取得することを可及的に回避することができる。つまり、評価用基板の周縁に実装された部品の周囲全体にわたって照明手段から照射され保持板で拡散された光を十分に透過させることができ、評価用基板全体にわたって実装された部品の影（シルエット）と保持板の明るい部分との境界が明確に判別できる画像を取得することが可能となる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる実装精度評価システムは、部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システムであって、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の可搬型データ取得装置と、前記可搬型データ取得装置を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置とを備え、前記評価装置は、評価の基準となるマスターデータを取得するマスターデータ取得部と、前記可搬型データ取得装置から得られたデータに基づき画像解析を行い、前記評価用基板に実装された部品の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき前記部品実装機の実装精度を評価する評価部とを備えることを特徴としている。
【００２３】
これによれば、複数の点光源から放射された光が保持板で散乱し、あたかも保持板全体が均等に発光している状態となる。従って保持板近傍に配置される評価用基板には平行光と考えられるような光が透過するため、評価用基板上に広く分布して実装された部品の形状の一つ一つが正確に影（シルエット）としてデジタルカメラに取得される。つまり、部品が配置されている部分とそれ以外の部分とが明確に区別できるような状態で撮像することが可能となる。従って、デジタルカメラと評価用基板との位置を相対的に移動させることなく、評価用基板に広く分布した部品の位置を精度良く一度に取得することが可能となる。また、多くの部品の位置情報を一度の撮像で得ることができ、当該データを画像処理することによって部品一つ一つの位置情報や傾き等を含む実装精度評価用のデータを高速に取得することが可能となる。
【００２４】
また、評価用基板などとデジタルカメラとの相対的な位置を変化させるための駆動源や駆動機構が不要となるため、人が単独で持ち運ぶことができる程度にデータ取得装置全体を軽量化でき、また、評価装置も軽量なコンピュータ、いわゆるノートパソコンで実現することができる。
【００２５】
また、機械的に駆動する部分が無いため、ほとんどメンテナンスを行う必要が無い。また、駆動部分の位置精度などを考慮する必要が無いため、設置環境を選ぶことが無く、部品実装機が設置されているような振動の強い場所や、環境温度の変化が激しい場所などでも、部品実装機の実装精度を評価するためのデータを簡便に取得し、即座に実装精度を評価することが可能となる。
【００２６】
さらに、評価用基板に部品を実装した部品実装機の近傍で当該部品実装機の実装精度を評価することができるため、容易、かつ、リアルタイムで部品実装機の調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明によれば、可搬型データ取得装置を部品実装機の近傍などに容易に持ち運ぶことが可能となる。しかも、データを高速で取得することができるため、部品実装機の実装精度を高速に取得して部品実装機の調整にフィードバックできるため、部品実装機の調整作業の効率化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、部品が実装された評価用基板を示す平面図である。
【図２】図２は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を示す斜示図である。
【図３】図３は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を正面から示す平面図である。
【図４】図４は、可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【図５】図５は、扉を開けた状態の可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【図６】保持板を保持手段に取り付ける状態を示す斜示図である。
【図７】図７は、評価用基板と照明手段との関係を模式的に上方から示した平面図である。
【図８】図８は、実装精度評価システムを模式的に示す図である。
【図９】図９は、評価装置の機能部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本願発明に係る可搬型データ取得装置、および、実装精度評価システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る可搬型データ取得装置、および、実装精度評価システムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００３０】
図１は、部品実装機により部品が実装された評価用基板を示す平面図である。
【００３１】
評価用基板２００は、部品実装機の実装精度を評価するために基板である。具体的には、評価用基板２００は、部品実装機により部品２０１が表面に実装される光の透過性能を備えた板状の部材である。本実施の形態の場合、評価用基板２００は、光が透過する透明の板状の部材である。評価用基板２００の材質としては特に限定されるものでは無いが、ガラスなどを例示することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の場合、評価用基板２００の表面には、小型の電子部品であるいわゆるチップ部品と称される部品２０１がマトリクス状に実装されている。部品２０１は、光が透過しないものであるため、評価用基板２００の表面に実装された部品２０１の周囲（間）のみ光が透過することとなる。
【００３３】
なお、部品２０１としては、実際の電子機器に用いられる電子部品ばかりでなく、実装精度測定用に特別に製作されたチップなどでもかまわない。
【００３４】
また、評価用基板２００の表面の４隅にはアライメントマーク２０２が設けられている。
【００３５】
なお、評価用基板２００は、透明な部材ばかりでなく、半透明であってもかまわない。
【００３６】
図２は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を示す斜示図である。
【００３７】
図３は、遮光筐体の一部を省略して可搬型データ取得装置の内部を正面から示す平面図である。
【００３８】
これらの図に示すように、可搬型データ取得装置１００は、部品実装機により部品２０１が実装された評価用基板２００を用い、部品２０１実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する置であって、デジタルカメラ１０１と、保持板１０２と、基体１０３と、照明手段１０４とを備えている。本実施の形態の場合、可搬型データ取得装置１００はさらに、保持手段１０５と、遮光筐体１０６とを備えている。なお本実施の形態の場合、基体１０３は、遮光筐体１０６としても機能している。
【００３９】
デジタルカメラ１０１は、評価用基板２００の表面、および、その近傍を撮像するためのカメラであって、評価用基板２００の像をピクセル単位のデジタルデータに変換することのできるカメラである。デジタルカメラ１０１は、所定の焦点距離を備え撮像領域などを決定するレンズ（図示せず）と、レンズによって結ばれた像をピクセルごとのデジタルデータに変換する撮像素子（図示せず）と、前記撮像素子の撮像動作（シャッターなど）を制御し、また、評価装置（後述）との間で得られたデジタルデータを通信するインターフェース（図示せず）などを備えている。
【００４０】
本実施の形態の場合、可搬型データ取得装置１００は、デジタルカメラ１０１を２台備えている。このようにデジタルカメラ１０１を２台備えることにより、広い撮像領域を確保しつつ評価用基板２００とデジタルカメラ１０１との距離を狭くすることが可能となる。従って、可搬型データ取得装置１００を小型化することができ可搬性能を向上させることが可能となる。
【００４１】
なお、実装精度の評価に供するための十分なデータを得るためには、可搬型データ取得装置１００の分解能は、０．１μｍ以下が好ましい。本実施の形態の構成において、例えば、デジタルカメラ１０１として一般的なデジタルカメラを採用し、評価用基板２００の大きさを１００ｍｍ×２００ｍｍとした場合、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離は、１２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下（特に、１５０ｍｍ以上、１８０ｍｍ以下）となる。
【００４２】
なお、本願発明において、可搬型データ取得装置１００が備えるデジタルカメラ１０１の数は特に限定されるものではなく、デジタルカメラ１０１の数は、１台でも、また、３台以上でもかまわない。デジタルカメラ１０１を１台とした場合、実用的な領域を撮像するためにはデジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離を２５０ｍｍ以上とする必要がある。従って、可搬型データ取得装置１００が大型化する傾向となる。また、デジタルカメラ１０１を３台以上とした場合でも、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離を１２０ｍｍ以下とすることは実用的に困難である。例えば、保持板１０２に評価用基板２００を取り付けにくいなどである。さらに、二つのデジタルカメラ１０１に挟まれた中間の位置に配置されるデジタルカメラ１０１が撮像する領域は評価用基板２００の中間部分の撮像を担当することとなるため、評価用基板２００と実装された部品２０１との相対的な位置関係を定めるためのアライメントマークを別途評価用基板２００の中間部に設ける必要がある。
【００４３】
以上から、可搬型データ取得装置１００は、デジタルカメラ１０１を２台備えることが好適であると考えられる。また、デジタルカメラ１０１が２台の場合、評価用基板２００の隅部にアライメントマークを設けるだけでよく、また、評価用基板２００の角部をアライメントマークとして用いることも可能となる。
【００４４】
保持板１０２は、評価用基板２００を保持し、光を拡散状に透過させる板状の部材である。保持板１０２を構成する材料としては、磨りガラスや乳白色の樹脂板などを例示できる。また、保持板１０２は、機械的な強度（剛性）を保つ透明な基礎板と、光を拡散させる機能を備えた拡散層とで構成されるものでもよい。
【００４５】
本実施の形態の場合、評価用基板２００の角部に作用して評価用基板２００の位置を決定することができる決定手段１２１が保持板１０２の表面に設けられている。本実施の形態の場合、決定手段１２１は、評価用基板２００の周縁の角部と当接する評価用基板２００表面から突出したＬ字状の突起である。決定手段１２１に評価用基板２００の角部を当接させた状態で評価用基板２００を保持板１０２に載置することで、保持板１０２、および、基体１０３を介して評価用基板２００とデジタルカメラ１０１との位置関係を一定に決定することができる。
【００４６】
このように、評価用基板２００の位置を正確に決定することで、マスターデータを作成したときの撮像条件と評価用基板２００を撮像する際の撮像条件を同じにすることができ、可搬型データ取得装置１００が有している特性を正確に排除することが可能となる。
【００４７】
また、保持板１０２は、保持板１０２の背部（図中下方）にある照明手段１０４の複数箇所から放射される光を散乱状態で透過することができるものとなっている。これにより、デジタルカメラ１０１側から保持板１０２を見た場合、あたかも保持板１０２全体が均等に発光し、少なくとも評価用基板２００の近傍では保持板１０２から平行光が放射さているように見えるようになる。従って、評価用基板２００の表面に実装されている部品２０１の形状そのままの影（シルエット）とその周りを透過する光とを高いコントラストで撮像することが可能となる。つまり、境界を判別して囲まれた領域（部品のシルエット）の位置や傾きを画像解析によって導出するためのデータとして好適となる。特に、保持板１０２が評価用基板２００の近傍（本実施の形態の場合は、評価用基板２００の裏面に接触状態）に配置されている場合、保持板１０２からの光の平行度合いが高いため、前記特徴を好適に享受することが可能となる。
【００４８】
基体１０３は、デジタルカメラ１０１と保持板１０２とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた部材である。
【００４９】
本実施の形態の場合、基体１０３は、遮光筐体１０６と一体となっており、遮光筐体１０６と、遮光筐体１０６の内部空間に架橋状態で固定された剛性のある基板１３１と、遮光筐体１０６の内壁に固定された保持手段１０５とにより形成されている。従って、前記基板１３１にデジタルカメラ１０１が取り付けられ、前記保持手段１０５に保持板１０２が取り付けられることで、デジタルカメラ１０１と保持板１０２との距離、すなわち、デジタルカメラ１０１と評価用基板２００との距離が一定に決定される。
【００５０】
図４は、可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【００５１】
図５は、扉を開けた状態の可搬型データ取得装置の外観（遮光筐体）を示す斜示図である。
【００５２】
遮光筐体１０６は、デジタルカメラ１０１と保持板１０２と照明手段１０４とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する箱状の部材である。本実施の形態の場合、金属板を折り曲げ加工することにより遮光筐体１０６を形成している。また、遮光筐体１０６は、基体１０３となりうる剛性を備えている。
【００５３】
さらに、遮光筐体１０６は、扉１６１を備えている。扉１６１は、遮光筐体１０６を開放する部材であり、開いた状態において水平状態で遮光筐体１０６に保持される。また、扉１６１は、閉じれば遮光筐体１０６の一部になり、遮光筐体１０６の内部空間に光りが侵入することを阻止することができるものである。
【００５４】
なお、本実施の形態では、基体１０３と遮光筐体１０６とを一体としたが、本願発明はこれに限定されるわけではない。例えば基体１０３を棒状の部材を組み合わせたいわゆるフレーム構造としてもかまわない。この場合、遮光筐体１０６は剛性を備える必要が無いため、フレーム構造の基体１０３に張り巡らされた布や樹脂板などで遮光筐体１０６を形成してもかまわない。また、基体１０３を折りたたみ構造や、組み立て構造としてもよい。
【００５５】
保持手段１０５は、基体１０３に設けられ、保持板１０２を着脱可能に保持する部材である。
【００５６】
本実施の形態の場合、保持手段１０５は、基体１０３として機能する遮光筐体１０６の側壁の内側にそれぞれ固定されており、相互に対向し奥行き方向に延びる溝がそれぞれ設けられている。以上の構成により、保持板１０２は、図６に記載するように、保持手段１０５の溝に端縁部を挿入し奥行き方向（図中矢印方向）にスライドさせることで保持手段１０５を介して基体１０３に取り付けることができるようになっている。
【００５７】
また、遮光筐体１０６に設けられる扉１６１は、保持手段１０５に対し保持板１０２を着脱する方向（奥行き方向）に遮光筐体１０６を開放するように取り付けられている。
【００５８】
保持板１０２が着脱可能な保持手段１０５を基体に取り付けることにより、例えば、評価用基板２００の大きさにバリエーションがある場合、これに対応した保持板１０２を容易に取り替えることが可能となる。また、遮光筐体１０６の外部で、保持板１０２に評価用基板２００を載置することができ、評価用基板２００の撮像作業を容易とすることが可能となる。
【００５９】
なお、保持板１０２が直接基体１０３に取り付けられるものでもよく、この場合、保持手段１０５は不要となる。また、保持手段１０５は、評価用基板２００の端縁を挟み込む構造ばかりでなく、単に保持手段１０５の両端縁が載置される構造でもかまわない。
【００６０】
照明手段１０４は、基体１０３に保持板１０２が取り付けられた状態において、保持板１０２に対しデジタルカメラ１０１と反対側に取り付けられる装置であり、複数の発光源を有している。
【００６１】
本実施の形態の場合、照明手段１０４は複数の発光ユニット１４１で構成されており、各発光ユニット１４１の内部には複数の発光源（図示せず）が取り付けられている。発光源としては例えば発光ダイオードや有機ＥＬ素子を例示することができる。
【００６２】
なお、保持板１０２と同程度の領域で面状に発光する有機ＥＬ素子などの場合でも、複数の点光源が集まったものとして考えることとする。
【００６３】
図７は、評価用基板と照明手段との関係を模式的に上方から示した平面図である。
【００６４】
同図に示すように、照明手段１０４が備える発光源１４２は、評価用基板２００の面積よりも広い領域に分散状態で配置されている。これにより、保持板１０２（図７中図示せず）全体で均等に光りを拡散状態で透過し、評価用基板２００の周縁部に実装された部品２０１の周囲も均等かつ十分に光が透過することとなる。従って、評価用基板２００の周縁部に至るまで部品２０１の形状とそれ以外との部分の境界が明確に判別できるように撮像することが可能となる。
【００６５】
図８は、実装精度評価システムを模式的に示す図である。
【００６６】
同図に示すように、実装精度評価システム３００は、部品実装機により部品が実装された評価用基板２００を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するシステムであって、可搬型データ取得装置１００と、可搬型データ取得装置１００を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置１１０とを備えている。
【００６７】
本実施の形態の場合可搬型データ取得装置１００と評価装置１１０との間は、１本のシリアルケーブル（例えばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル）で接続されている。この場合、可搬型データ取得装置１００がシリアルケーブルを備えていてもかまわなく、また、可搬型データ取得装置１００が、シリアルケーブルと接続するためのコネクタを備えていてもかまわない。
【００６８】
また、可搬型データ取得装置１００と評価装置１１０との間の通信は、シリアル方式ばかりでなく、パラレル方式を採用してもよく、また、有線ばかりでなく無線通信であってもかまわない。
【００６９】
図９は、評価装置の機能部を示すブロック図である。
【００７０】
評価装置１１０は、汎用のコンピュータであって、プログラムとして実現されるマスターデータ取得部３０１と、位置情報生成部３０２と、評価部３０３とを備えている。さらに、評価装置１１０は、表示部３０４と、記憶部３０５と、インターフェース３０６とを備えている。
【００７１】
マスターデータ取得部３０１は、評価の基準となるマスターデータを取得する処理部である。具体的には、部品２０１が実装されるべき位置に黒いパターンが印刷されたマスター基板（図示せず）を可搬型データ取得装置１００で撮像し、得られた画像情報を画像解析することにより、黒いパターンの位置情報と傾き情報とをマスターデータとして取得し、記憶部３０５に記憶させる処理部である。
【００７２】
なお、当該マスターデータには、可搬型データ取得装置１００の特性、例えば、デジタルカメラ１０１が取得する画像の歪みや、照明手段１０４の発光むらなどの影響による測定誤差が含まる。また、マスターデータは、撮像されたアライメントマーク２０２を基準とした情報となっている。
【００７３】
なお、マスター基板は評価用基板２００と同じ形状、同じ大きさ、材質のものが好ましい。これにより可搬型データ取得装置１００の特性を除外することができるためである。
【００７４】
位置情報生成部３０２は、部品２０１が表面に実装された評価用基板２００を可搬型データ取得装置１００で撮像することにより得られた画像データを画像解析し、評価用基板２００に実装された部品２０１の位置を示す位置情報を生成する処理部である。
【００７５】
なお、位置情報を生成するための画像処理と、マスターデータを生成するための画像処理とは同様の処理であり、同じ処理部に基づき実施されるものでもよい。また、位置情報は、可搬型データ取得装置１００で得られた画像データを用いて生成されているため、マスターデータと同様にデジタルカメラ１０１が取得する画像の歪みなどの影響による測定誤差を含んだ状態となっている。また、位置情報は、撮像されたアライメントマーク２０２を基準とした情報となっている。
【００７６】
評価部３０３は、前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき部品実装機の実装精度を評価する処理部である。具体的には、評価部３０３は、記憶部３０５に記憶されているマスターデータを取得し、位置情報生成部３０２で生成された位置情報を取得し、評価用基板２００に実装された部品２０１毎に印刷されたパターンの位置から部品２０１の位置のずれを評価する。評価方法としては、実装されている各部品２０１と対応する位置毎に、マスターデータを基準にずれ値を算出する。ここで、ずれ値とは、例えば、二次元平面におけるマスターデータとの位置ずれ値を示すΔＸ、ΔＹ、マスターデータに対する部品２０１の傾きを示すΔΘである。そして、事前に許容されるずれの値（例えば±０．０５ｍｍ）を受け付けておき、ΔＸ、および、ΔＹの少なくともいずれか一方が、この値の範囲内にあればＯＫと評価し、範囲外であればＮＧと評価する。また、事前に許容されるずれ値である傾きの値（例えば±４度）を受け付けておき、ΔΘが、この値の範囲内にあればＯＫと評価し、範囲外であればＮＧと評価する。
【００７７】
また、以上の評価結果は表示部３０４に表示してもよく、また、テキスト形式などのデータとして出力してもかまわない。
【００７８】
以上のような、可搬型データ取得装置１００は、部品実装機の実装精度を評価するデータとして十分な精度のデータを取得することができる装置であり、かつ、可動部分が無く構造が簡単であるため、人が単独で簡単に持ち運べる程度に軽量化することが可能である。従って、可搬型データ取得装置１００を備えた実装精度評価システム３００を用いれば、実装精度評価システム３００全体も簡単に持ち運べるため、実装精度評価システム３００を部品実装機の近傍に搬送し、部品実装機が実装した評価用基板２００に基づいて即座に部品実装機の実装精度を評価することが可能となる。
【００７９】
また、評価用基板２００に基づく位置情報を取得した環境と非常に近い環境でマスターデータも取得することができ、可搬型データ取得装置１００の特性を正しく相殺することが可能となる。従って、デジタルカメラ１０１で多くの部品の画像を一度に撮像しているにもかかわらず、実装精度を正確に評価することが可能となる。
【００８０】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００８１】
例えば、遮光筐体１０６の内部に照明手段１０４に電力を供給するための電源装置１４３（図３参照）を備えてもかまわない。また、二つのデジタルカメラ１０１の情報を一本のケーブルにより評価装置１１０と通信するために、通信用のハブポートを可搬型データ取得装置１００が備えていてもかまわない。また、可搬性能を向上させるために、可搬型データ取得装置１００の外側に取っ手を設けてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本願発明は、プリント基板に電子部品を実装する部品実装機の実装精度の評価として利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００ 可搬型データ取得装置
１０１ デジタルカメラ
１０２ 保持板
１０３ 基体
１０４ 照明手段
１０５ 保持手段
１０６ 遮光筐体
１１０ 評価装置
１２１ 決定手段
１３１ 基板
１４１ 発光ユニット
１４２ 発光源
１６１ 扉
２００ 評価用基板
２０１ 部品
２０２ アライメントマーク
３００ 実装精度評価システム
３０１ マスターデータ取得部
３０２ 位置情報生成部
３０３ 評価部
３０４ 表示部
３０５ 記憶部
３０６ インターフェース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置であって、
デジタルカメラと、
前記評価用基板を保持し、光を拡散状に透過させる保持板と、
前記デジタルカメラと前記保持板とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体と、
前記基体に前記保持板が取り付けられた状態において、前記保持板に対し前記デジタルカメラと反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段と
を備える可搬型データ取得装置。
【請求項２】
さらに、
前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備える
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項３】
さらに、
前記デジタルカメラと前記保持板と前記照明手段とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する遮光筐体を備える
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項４】
さらに、
前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備え、
前記遮光筐体は、前記保持手段に対し前記保持板を着脱する方向に当該遮光筐体を開放する扉を備え、
前記扉は、開いた状態において水平状態で前記遮光筐体に保持される
請求項３に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項５】
前記発光源は、前記評価用基板の面積よりも広い領域に分散状態で配置される
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項６】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システムであって、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の可搬型データ取得装置と、前記可搬型データ取得装置を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置とを備え、
前記評価装置は、
評価の基準となるマスターデータを取得するマスターデータ取得部と、
前記可搬型データ取得装置から得られたデータに基づき画像解析を行い、前記評価用基板に実装された部品の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、
前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき前記部品実装機の実装精度を評価する評価部とを備える
実装精度評価システム。
【請求項１】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価するためのデータを取得する可搬型データ取得装置であって、
デジタルカメラと、
前記評価用基板を保持し、光を拡散状に透過させる保持板と、
前記デジタルカメラと前記保持板とを一定の距離を維持して保持する剛性を備えた基体と、
前記基体に前記保持板が取り付けられた状態において、前記保持板に対し前記デジタルカメラと反対側に取り付けられる、複数の発光源を有する照明手段と
を備える可搬型データ取得装置。
【請求項２】
さらに、
前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備える
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項３】
さらに、
前記デジタルカメラと前記保持板と前記照明手段とを内方空間に収容し、内方空間への光の進入を遮断する遮光筐体を備える
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項４】
さらに、
前記基体に設けられ、前記保持板を着脱可能に保持する保持手段を備え、
前記遮光筐体は、前記保持手段に対し前記保持板を着脱する方向に当該遮光筐体を開放する扉を備え、
前記扉は、開いた状態において水平状態で前記遮光筐体に保持される
請求項３に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項５】
前記発光源は、前記評価用基板の面積よりも広い領域に分散状態で配置される
請求項１に記載の可搬型データ取得装置。
【請求項６】
部品実装機により部品が実装された評価用基板を用い、前記部品実装機の実装精度を評価する実装精度評価システムであって、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の可搬型データ取得装置と、前記可搬型データ取得装置を制御し、得られたデータを用いて実装精度を評価する評価装置とを備え、
前記評価装置は、
評価の基準となるマスターデータを取得するマスターデータ取得部と、
前記可搬型データ取得装置から得られたデータに基づき画像解析を行い、前記評価用基板に実装された部品の位置を示す位置情報を生成する位置情報生成部と、
前記マスターデータに対する前記位置情報のずれ値を算出し、当該ずれ値に基づき前記部品実装機の実装精度を評価する評価部とを備える
実装精度評価システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１９４８６（Ｐ２０１２−１１９４８６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７８０３（Ｐ２０１０−２６７８０３）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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