(57)【要約】【課題】前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を１台の撮像ユニットにより撮像して各部品の保持状態を高精度に認識することができる部品認識技術、ならびに当該部品認識技術を具備して部品を正しい姿勢で基板に実装することができる表面実装機を提供する。【解決手段】各部品５方向から出る光が、部品から下方側に出た第１光束と、部品から前方側（＋Ｙ軸方向側）に出た第２光束と、部品５から後方側（−Ｙ軸方向側）に出た第３光束とに分離され、それらの光束が撮像ユニット７４に入射される。そして、撮像ユニット７４は第１光束を受光して第１画像を撮像し、第２光束を受光して第２画像を撮像し、さらに第３光束を受光して第３画像を撮像する。このように、１台の撮像ユニット７４により部品を互いに異なる３方向から撮像することが可能となっている。【選択図】図４
2011060948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を撮像する撮像ユニットと、
前記部品方向から出た光を、前記部品から下方側に出た第１光束と、前記部品から前方側に出た第２光束と、前記部品から後方側に出た第３光束とに分離して各光束を前記撮像ユニットに入射させる光学ユニットとを備え、
前記撮像ユニットが前記第１光束を受光して得られる第１画像および前記第２光束を受光して得られる第２画像および前記第３光束を受光して得られる第３画像に基づき、各部品の保持状態を認識可能となっていることを特徴とする部品認識装置。
【請求項２】
前記複数の実装ヘッドは前後方向に前列および後列の２列に分けて配列され、
前記撮像ユニットは前記第１光束を直接または反射部材を介して受光して前記第１画像を撮像し、
前記光学ユニットは、前記前列を構成する前記実装ヘッドに保持された前列側部品から前方側に出た光を前記第２光束として前記撮像ユニットに案内して前記第２画像を撮像可能とする第１導光部と、前記後列を構成する前記実装ヘッドに保持された後列側部品から後方側に出た光を前記第３光束として前記撮像ユニットに案内して前記第３画像を撮像可能とする第２導光部とを有しており、
前記第１画像および前記第２画像に基づき前記前列側部品の保持状態を認識可能で、かつ前記第１画像および前記第３画像に基づき前記後列側部品の保持状態を認識可能となっている請求項１に記載の部品認識装置。
【請求項３】
前記複数の実装ヘッドは下方側からの平面視で千鳥状に配列されており、
前記第１導光部を介して前記撮像ユニットが前記前列側部品を撮像する第１撮像エリアから前記後列側部品が外れる請求項２に記載の部品認識装置。
【請求項４】
前記複数の実装ヘッドは下方側からの平面視で千鳥状に配列されており、
前記第２導光部を介して前記撮像ユニットが前記後列側部品を撮像する第２撮像エリアから前記前列側部品が外れる請求項２に記載の部品認識装置。
【請求項５】
前記前列を構成する前記実装ヘッドと、前記後列を構成する前記実装ヘッドとの間に配置された面状の遮光部をさらに備え、
前記遮光部は、前記前列側部品から後方側に出る光を遮光するとともに、前記後列側部品から前方側に出る光を遮光する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の部品認識装置。
【請求項６】
前記前列を構成する前記実装ヘッドと、前記後列を構成する前記実装ヘッドとの間に配置された面状の照明部をさらに備え、
前記照明部は、前記前列側部品を後方側から照明するとともに、前記後列側部品を前方側から照明する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の部品認識装置。
【請求項７】
前記複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を下方より第１波長の光で照明する第１照明部と、
前記複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を側方より前記第１波長とは異なる第２波長の光で照明する第２照明部とをさらに備え、
前記光学ユニットは、前記第１光束から前記第２波長の光成分を除去する第１光学フィルターと、前記第２光束から前記第１波長の光成分を除去する第２光学フィルターと、前記第３光束から前記第１波長の光成分を除去する第３光学フィルターとを有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の部品認識装置。
【請求項８】
前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品から下方側に出た第１光束を撮像ユニットに入射させて第１画像を撮像する第１工程と、
前記部品から前方側に出た第２光束を前記撮像ユニットに入射させて第２画像を撮像する第２工程と、
前記部品から後方側に出た第３光束を前記撮像ユニットに入射させて第３画像を撮像する第３工程と、
前記第１画像、前記第２画像および前記第３画像に基づき各部品の保持状態を認識する第４工程と
を備えたことを特徴とする部品認識方法。
【請求項９】
部品を保持可能な実装ヘッドを複数個、前後方向に２列で配列し、各実装ヘッドに保持された部品を基板上に実装するヘッドユニットと、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の部品認識装置と
を備えたことを特徴とする表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実装ヘッドに保持された部品を認識する部品認識装置および部品認識方法、ならびに当該部品認識装置を装備する表面実装機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装する表面実装機として、例えば複数の実装ヘッドを有するヘッドユニットにより部品実装を行うものが知られている。この表面実装機のヘッドユニットでは、各実装ヘッドが部品を吸着保持可能に構成されており、部品供給部に収納された電子部品をピックアップした後、当該部品を保持したまま基板の上方へ移動して所定の搭載点に実装する。このような表面実装機において、実装ヘッドによる部品の保持状態を認識するために、部品認識装置が装備されている。例えば、特許文献１に記載の装置では、部品の保持姿勢をより確実に認識するため、実装ヘッドに保持された部品を互いに異なる２方向から撮像している。すなわち、部品を下方側より撮像するとともに、当該部品を側方から撮像している。そして、こうして得られる２つの画像に基づき部品の保持姿勢を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５８８１９号公報（図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した特許文献１に記載の表面実装機では複数の実装ヘッドは一列に配列されており、実装ヘッドの個数に応じてヘッドユニットが配列方向に長くなり、装置の大型化を招く要因のひとつとなっている。そこで、ヘッドユニット内で複数の実装ヘッドを２列に振り分けて配列する技術が提案されている。このように実装ヘッドを２列に並列させることでヘッドユニットの小型化を図ることができる。
【０００５】
しかしながら、実装ヘッドを前後方向に２列配置した場合、上記特許文献１に記載の部品認識装置をそのまま適用することができない。例えば前列を構成する実装ヘッドに保持された部品を前方側から撮像しようとすると、後列を構成する実装ヘッドおよび当該実装ヘッドにより保持されている部品までも撮像してしまう。
【０００６】
そこで、このような問題を解消するために、例えば部品を下方側より撮像する撮像部と、前列を構成する実装ヘッドに保持された部品を撮像する撮像部と、後列を構成する実装ヘッドに保持された部品を撮像する撮像部との合計３台を設けることが考えられる。しかしながら、このような構成を採用するためには、３台の撮像部を設ける必要があり、これは装置の小型化を阻害する要因であり、さらに省コスト化の阻害要因ともなっている。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を１台の撮像ユニットにより撮像して各部品の保持状態を高精度に認識することができる部品認識技術、ならびに当該部品認識技術を具備して部品を正しい姿勢で基板に実装することができる表面実装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】
【０００８】
この発明にかかる部品認識装置は、上記目的を達成するため、前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を撮像する撮像ユニットと、部品方向から出た光を、部品から下方側に出た第１光束と、部品から前方側に出た第２光束と、部品から後方側に出た第３光束とに分離して各光束を撮像ユニットに入射させる光学ユニットとを備え、撮像ユニットが第１光束を受光して得られる第１画像および第２光束を受光して得られる第２画像および第３光束を受光して得られる第３画像に基づき、各部品の保持状態を認識可能となっていることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかる部品認識方法は、上記目的を達成するため、前後方向に２列で配列された複数の実装ヘッドの各々に保持された部品から下方側に出た第１光束を撮像ユニットに入射させて第１画像を撮像する第１工程と、部品から前方側に出た第２光束を撮像ユニットに入射させて第２画像を撮像する第２工程と、部品から後方側に出た第３光束を撮像ユニットに入射させて第３画像を撮像する第３工程と、第１画像、第２画像および第３画像に基づき各部品の保持状態を認識する第４工程とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明にかかる表面実装機は、上記目的を達成するため、部品を保持可能な実装ヘッドを複数個、前後方向に２列で配列し、各実装ヘッドに保持された部品を基板上に実装するヘッドユニットと、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の部品認識装置とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明（部品認識装置、部品認識方法および表面実装機）では、複数の実装ヘッドの各々に保持された部品方向から出る光が、部品から下方側に出た第１光束と、部品から前方側に出た第２光束と、部品から後方側に出た第３光束とに分離され、それらの光束が撮像ユニットに入射される。このため、撮像ユニットは第１光束を受光して第１画像を撮像し、第２光束を受光して第２画像を撮像し、さらに第３光束を受光して第３画像を撮像する。このように、１台の撮像ユニットにより部品を互いに異なる３方向から撮像することができ、実装ヘッドでの部品の保持状態を高い精度で認識することが可能となっている。
【００１２】
ここで、部品方向から出る光を上記した３つの光束に分離するために、例えば撮像ユニットが第１光束を直接または反射部材を介して受光して第１画像を撮像するように配置されるとともに、光学ユニットが第１導光部と第２導光部を有するように構成してもよい。これら２つの導光部のうち第１導光部は前列を構成する実装ヘッドに保持された前列側部品から前方側に出た光を第２光束として撮像ユニットに案内して第２画像を撮像可能とするものである。また、第２導光部は後列を構成する実装ヘッドに保持された後列側部品から後方側に出た光を第３光束として撮像ユニットに案内して第３画像を撮像可能とするものである。このように構成した場合、第１画像および第２画像に基づき前列側部品の保持状態を高精度に認識することが可能となるとともに、第１画像および第３画像に基づき後列側部品の保持状態を高精度に認識することが可能となる。したがって、前列側部品および後列側部品をそれぞれ区別しながら高精度に部品を認識することができる。
【００１３】
また、実装ヘッドの配列態様は任意であるが、例えば下方側からの平面視において実装ヘッドが千鳥状となるように配列してもよく、このような配列態様を採用した上で、さらに第１導光部を介して撮像ユニットが前列側部品を撮像する第１撮像エリアから後列側部品が外れるように構成してもよく、これにより第２画像への後列側部品の写り込みが防止されて前列側部品のみの保持状態を高精度に認識することが可能となる。また、第２導光部を介して撮像ユニットが後列側部品を撮像する第２撮像エリアから前列側部品が外れるように構成してもよく、これにより第３画像への前列側部品の写り込みが防止されて後列側部品のみの保持状態を高精度に認識することが可能となる。
【００１４】
また、前列を構成する実装ヘッドと、後列を構成する実装ヘッドとの間に遮光部を配置してもよく、この場合、遮光部が前列側部品から後方側に出る光を遮光するとともに、後列側部品から前方側に出る光を遮光する。その結果、第２画像への後列側部品の写り込みが防止されるとともに、第３画像への前列側部品の写り込みが防止されて前列側部品および後列側部品の保持状態をより高精度に認識することができる。
【００１５】
また、前列を構成する実装ヘッドと、後列を構成する実装ヘッドとの間に面状の照明部を配置して前列側部品を後方側から照明するとともに、後列側部品を前方側から照明してもよい。この場合、上記遮光部を設けた場合と同様に、第２画像への後列側部品の写り込みが防止されるとともに、第３画像への前列側部品の写り込みが防止されて前列側部品および後列側部品の保持状態をより高精度に認識することができるだけでなく、面状の照明部が前列側部品および後列側部品に対するバックライトとして機能し、各部品をより鮮明に撮像することができ、部品認識精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
さらに、照明態様としては、例えば複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を下方より第１波長の光で照明する第１照明部と、複数の実装ヘッドの各々に保持された部品を側方より第１波長とは異なる第２波長の光で照明する第２照明部とを用いてもよい。このように部品の下方および側方から照明光を照射した場合、第２照明部から出た照明光の一部が部品に当たって散乱し、それが第１光束に含まれて第１画像が不鮮明になることがある。また、第１照明部から出た照明光の一部が部品に当たって散乱し、当該散乱光が第２光束に含まれると、第２画像が不鮮明になり、また当該散乱光が第３光束に含まれると、第３画像が不鮮明になる。そこで、互いに異なる波長の照明光を用いた場合には、第１光束から第２波長の光成分を除去する第１光学フィルターを設け、第２光束から第１波長の光成分を除去する第２光学フィルターを設け、第３光束から第１波長の光成分を除去する第３光学フィルターを設けることで、第１画像、第２画像および第３画像を鮮明に写し出すことができ、部品認識精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる部品認識装置の第１実施形態を装備した表面実装機の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す表面実装機の部分側面図である。
【図３】図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図４】部品認識装置と実装ヘッドの位置関係を示す図である。
【図５】部品認識装置の動作を模式的に示す図である。
【図６】プリズムの斜視図である。
【図７】本発明にかかる部品認識装置の第２実施形態を示す図である。
【図８】第２実施形態での実装ヘッドとバックライト照明部との配置関係を示す図である。
【図９】図７に示す部品認識装置を装備する表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明にかかる部品認識装置の第３実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明にかかる部品認識装置の第１実施形態を装備した表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図２は図１に示す表面実装機の部分側面図である。また、図３は図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１、図２及び後で説明する図面では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。
【００１９】
この表面実装機１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板３を所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板３を図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。そして、コンベア２１、２１は基板３を搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板３の位置）で停止させ、図略の保持装置で基板３を固定し保持する。そして部品供給部４から供給される電子部品５（図５）がヘッドユニット６に搭載された実装ヘッド６１により基板３に移載される。このとき、ヘッドユニット６に取り付けられた部品認識装置７が実装ヘッド６１による電子部品５の保持状態を画像認識し、その認識結果が表面実装機１全体を制御する制御装置８に出力される。一方、制御装置８は画像認識結果に基づき移載動作を制御して基板３上所定位置への電子部品５の実装を行う。そして、基板３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構２は基板３を搬出する。
【００２０】
このように構成された基板搬送機構２の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、上記した部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４は多数のテープフィーダ４１を備えている。また、各テープフィーダ４１には、電子部品５を収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品５をヘッドユニット６に供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品５が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ４１がリールからテープをヘッドユニット６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品５が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット６の実装ヘッド６１による電子部品５のピックアップが可能となる。
【００２１】
このヘッドユニット６は電子部品５を実装ヘッド６１により吸着保持したまま基板３に搬送するとともに、ユーザより指示された位置に移載するものである。そして、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｒとの合計１２個の実装ヘッド６１を有している。
【００２２】
図４は部品認識装置と実装ヘッドの位置関係を示す図であり、同図（ａ）は部品認識装置をＸ軸方向から見た側面図であり、同図（ｂ）は部品認識装置をＹ軸方向から見た側面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視図である。図１、図２および図４に示すように、ヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｆが６本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板３の搬送方向）に等ピッチＰで列状に設けられており、これら６本の実装ヘッド６１Ｆが本発明の「前列を構成する実装ヘッド」に相当する。また、実装ヘッド６１Ｆに対して後方側（−Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。つまり、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｒが６本、Ｘ軸方向に等ピッチＰで列状に設けられており、これら６本の実装ヘッド６１Ｒが本発明の「後列を構成する実装ヘッド」に相当する。なお、複数の実装ヘッド６１を前後2列に振り分ける態様については任意であるが、特に本実施形態では、図１および図４（ｃ）に示すように、平面視で前列を構成する実装ヘッド６１Ｆと、後列を構成する実装ヘッド６１Ｒとは互いに（Ｐ／２）だけＸ軸方向にずれて配列されており、１２個の実装ヘッド６１はいわゆる千鳥状に配列されている。
【００２３】
また、各実装ヘッド６１の先端部には吸着ノズル６２が装着されるとともに、各吸着ノズル６２に対しては、図略の電動切替弁を介して同負圧発生装置、同正圧発生装置、及び大気のいずれかに連通可能とされており、制御装置８により負圧発生装置からの負圧吸着力を吸着ノズル６２に与えることで、該吸着ノズル６２の下方端部（先端部）が電子部品５の上面を吸着して部品保持が可能となっている。逆に制御装置８により吸着ノズル６２へ正圧発生装置からの正圧を供給すると、実装ヘッド６１による電子部品５の吸着保持が解除されるとともに、正圧により電子部品５を瞬時に基板３に実装する。そして、電子部品５の実装後、吸着ノズル６２は大気開放とされる。このようにヘッドユニット６では制御装置８による負圧吸着力及び正圧供給の制御により電子部品５の着脱が可能となっている。
【００２４】
また、各実装ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置と、搬送や撮像を行う時の上昇位置との間で実装ヘッド６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６２を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品５を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれサーボモータと所定の動力伝達機構で構成されている。
【００２５】
さらに、ヘッドユニット６は、これらの実装ヘッド６１で吸着された電子部品５を部品供給部４と基板３との間で搬送して基板３に実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸サーボモータ６５によりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材６３はＹ軸サーボモータ６７によりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。
【００２６】
このようにヘッドユニット６は実装ヘッド６１に吸着された電子部品５を部品供給部４から目的位置まで搬送可能となっている。そして、本実施形態では、部品搬送中に実装ヘッド６１における電子部品５の吸着保持状態を順次撮像して画像認識するために、部品認識装置７がヘッドユニット６に取り付けられている。以下、部品認識装置７の構成及び動作について図１および図４ないし図６を参照しつつ説明する。
【００２７】
図５は部品認識装置の動作を模式的に示す図である。また、図６はプリズムの斜視図である。この部品認識装置７では、ベース部材７１Ａの前方端部に対して連結プレート７１Ｂが鉛直方向（＋Ｚ軸方向）に立設されており、これらベース部材７１Ａおよび連結プレート７１Ｂによりユニット本体７１が構成されている。また、このユニット本体７１はリニアガイド７２及びリニアモータなどの駆動機構７３をそれぞれ介してヘッドユニット６に接続されている。より詳しくは、ユニット本体７１が一対のリニアガイド７２、７２によりＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、制御装置８の駆動制御部８４からの動作指令に応じて駆動機構７３が作動することでユニット本体７１がＸ軸方向に移動可能となっている。
【００２８】
また、このユニット本体７１を構成するベース部材７１Ａの上面中央部に、撮像ユニット７４が固定配置されており、ユニット本体７１とともに一体的にＸ軸方向に移動自在となっている。この撮像ユニット７４は、上面中央部に開口部（図示省略）が設けられたケース本体７４Ａを有している。当該ケース本体７４Ａの底面中央部にカメラ７４Ｂが固定配置されるとともに、カメラ７４Ｂに内蔵されたイメージセンサ７４１の受光面に対向するようにカメラ７４Ｂの上方位置にレンズ７４Ｃが配置されており、ケース本体７４Ａの開口部を通過して下方に進んでくる光束、また後述するプリズムを介してケース本体７４Ａ内部で下方に進んでくる光束をレンズ７４Ｃがイメージセンサ７４１に集光させるように構成されている。このため、次に説明するようにして部品５の保持状態が３方向から撮像され、その撮像結果を示す画像信号が制御装置８の画像処理部８５に与えられる。
【００２９】
このケース本体７４Ａの上端部には、開口部を取り囲むように、上方からの平面視で正六角形形状を有する下方用照明部７５が設けられている。この下方用照明部７５の中央部には、開口部が設けられる一方、当該開口部を取り囲むように複数の発光素子が設けられ、各発光素子から照明光が上方に向けて出射される。そして、撮像ユニット７４がＸ軸方向に移動されて実装ヘッド６１の直下に位置すると、下方用照明部７５が制御装置８の照明制御部８６からの点灯指令に応じてパルス点灯し、実装ヘッド６１に保持された部品５が下方用照明部７５からの照明光により下方側から照明される。そして、実装ヘッド６１の先端部（吸着ノズル６２）により保持される部品５で反射した光束Ｌ１が下方用照明部７５の開口部およびケース本体７４Ａの開口部を介してレンズ７４Ｃに入射し、さらに当該レンズ７４Ｃによりイメージセンサ７４１に集光されて実装ヘッド６１に保持された部品５の保持状態を下方側から反射像として撮像可能となっている。なお、本実施形態では、上記したように撮像ユニット７４が下方側から実装ヘッド６１の先端部および部品５を直接撮像するように構成されており、少なくとも実装ヘッド６１Ｆ、６１Ｒをそれぞれ１個ずつ同時に撮像され、それらの実装ヘッド６１Ｆ、６１Ｒの各々に保持された部品５の保持状態を下方側から見た画像（以下「第１画像」という）が制御装置８の画像処理部８５に与えられる。
【００３０】
また、本実施形態では、ケース本体７４Ａの後方側上端部に前方用照明部７６Ｆが設けられており、撮像ユニット７４がＸ軸方向に移動されて実装ヘッド６１の直下に位置すると、前方用照明部７６Ｆが当該実装ヘッド６１の近傍に位置するとともに、制御装置８の照明制御部８６からの点灯指令に応じてパルス点灯し、当該実装ヘッド６１に保持された部品５が前方用照明部７６Ｆからの照明光により側方側、より詳しくは後方側から前方側に向けて照明される。また、前後方向（Ｙ軸方向）における前方用照明部７６の反対側、つまりケース本体７４Ａの前方側上端部に対してプリズム７７Ｆが配置されている。
【００３１】
図５および図６に示すように、プリズム７７Ｆは実装ヘッド６１Ｆ側を臨むようにＹ軸方向に対して直交する入射面７７ａを有しており、実装ヘッド６１Ｆにより保持された部品５Ｆから前方（＋Ｙ軸方向側）に進む光束Ｌ２が入射面７７ａを介してプリズム７７Ｆの第１水平部７７ｂ内に直進して入射される。この第１水平部７７ｂは前方（＋Ｙ軸方向）に延設されるとともに、その前方端部（＋Ｙ軸方向端部）はＹ軸方向およびＺ軸方向に対して約４５度傾斜した面７７ｃに仕上げられて光束Ｌ２を全反射して面７７ｃから下方（−Ｚ軸方向）に延設された垂直部７７ｄ内に案内するように構成されている。また、この垂直部７７ｄの下方端部（−Ｚ軸方向端部）はＸ軸方向およびＺ軸方向に対して約４５度傾斜した面７７ｅに仕上げられて光束Ｌ２を全反射して面７７ｅから−Ｘ軸方向に延設された第２水平部７７ｆ内に案内するように構成されている。また、この第２水平部７７ｆの−Ｘ軸方向端部はＸ軸方向およびＹ軸方向に対して約４５度傾斜した面７７ｇに仕上げられて光束Ｌ２を全反射して面７７ｇから後方（−Ｙ軸方向）に延設された第３水平部７７ｈ内に案内するように構成されている。この第３水平部７７ｈの後方端部（−Ｙ軸方向端部）はＹ軸方向およびＺ軸方向に対して約４５度傾斜した面７７ｉに仕上げられて光束Ｌ２を全反射して面７７ｉから第３水平部７７ｈの下面７７ｊに案内し、当該下面７７ｊを介してプリズム７７Ｆから下方（−Ｚ軸方向）に出射するように構成されている。このように本実施形態では、部品５Ｆから前方（＋Ｙ軸方向）に出る光束Ｌ２が入射面７７ａを介してプリズム７７Ｆに入射されると、傾斜面７７ｃ、７７ｅ、７７ｇ、７７ｉで全反射されながら出射面７７ｊから出射してレンズ７４Ｃに入射し、当該レンズ７４Ｃによりイメージセンサ７４１に集光されて実装ヘッド６１Ｆに保持された部品５Ｆの保持状態を前方側から透過像として撮像可能となっている。
【００３２】
このようにプリズム７７Ｆを介して部品５Ｆ方向から出た光束Ｌ２が撮像ユニット７４に導光されており、プリズム７７Ｆが本発明の「第１導光部」として機能しているが、ここで光束Ｌ１の光路長と、光束Ｌ２の光路長とを単純に比較すると、後者の方が長くなっている。したがって、一方にピントが合うように撮像ユニット７４を配置すると、他方ではピントが合わなくなり、部品認識に足りる画質で撮像することが困難となる。そこで、本実施形態では、本願発明者が以前に発明した技術（特開２００９−４４４８号公報に記載の技術）、つまりプリズム７７Ｆを構成する媒質を選定することでプリズム７７Ｆの屈折率を１以上として第２光束Ｌ２の光路長が第１光束Ｌ１の光路長とほぼ同一となるように構成するという技術が採用されている。この点に関しては、後で説明する光束Ｌ３についても全く同様である。
【００３３】
なお、この実施形態では、上記したように実装ヘッド６１を千鳥状に配置し、さらにプリズム７７Ｆの入射面７７ａのサイズを実装ヘッド６１Ｆおよび当該ヘッドで保持される部品５Ｆのサイズに対応したものに設定している。このため、プリズム７７Ｆを介して撮像ユニット７４が前列側部品５Ｆを撮像した際、その前列側部品５Ｆを撮像する第１撮像エリアから後列を構成する実装ヘッド６１Ｒにより保持される部品５、つまり後列側部品５Ｒが第１撮像エリアから外れる。このように後列側部品５Ｒの写り込みを防止しつつ、実装ヘッド６１Ｆの各々に保持された部品５Ｆの保持状態を前方側から見た画像（以下「第２画像」という）が制御装置８の画像処理部８５に与えられる。
【００３４】
また、本実施形態では、図４に示すように、実装ヘッド６１Ｒの各々に保持された部品５Ｒの保持状態を後方側から見た画像（以下「第３画像」という）を撮像するため、ケース本体７４Ａの前方側上端部に後方用照明部７６Ｒが設けられるとともに、前後方向（Ｙ軸方向）における後方用照明部７６Ｒの反対側、つまりケース本体７４Ａの後方上端部に対してプリズム７７Ｆと同一構成のプリズム７７Ｒが本発明の「第２導光部」として配置されている。そして、撮像ユニット７４がＸ軸方向に移動されて実装ヘッド６１の直下に位置すると、後方用照明部７６Ｒが実装ヘッド６１の近傍に位置するとともに、制御装置８の照明制御部８６からの点灯指令に応じてパルス点灯し、実装ヘッド６１に保持された部品５が後方用照明部７６Ｒからの照明光により側方側、より詳しくは前方側から後方側に向けて照明される。また、部品５Ｒから後方（−Ｙ軸方向）に出る光束Ｌ３が入射面７７ａを介してプリズム７７Ｒに入射されると、傾斜面７７ｃ、７７ｅ、７７ｇ、７７ｉで全反射されながら出射面７７ｊから出射してレンズ７４Ｃに入射し、当該レンズ７４Ｃによりイメージセンサ７４１に集光されて実装ヘッド６１Ｒに保持された部品５Ｒの保持状態を後方側から撮像可能となっている。なお、この実施形態では、上記したように実装ヘッド６１を千鳥状に配置し、さらにプリズム７７Ｒの入射面７７ａのサイズを実装ヘッド６１Ｒおよび当該ヘッドで保持される部品５Ｒのサイズに対応したものに設定している。このため、プリズム７７Ｒを介して撮像ユニット７４が後列側部品５Ｒを撮像した際、その後列側部品５Ｒを撮像する第２撮像エリアから前列を構成する実装ヘッド６１Ｆおよび当該実装ヘッド６１Ｆにより保持される後列側部品５Ｒが第２撮像エリアから外れる。このように前列側部品５Ｆの写り込みを防止しつつ、実装ヘッド６１Ｒの各々に保持された部品５Ｒの保持状態を後方側から見た画像、つまり第３画像が制御装置８の画像処理部８５に与えられる。
【００３５】
この制御装置８は、上記したように部品認識装置７の各部を制御するために駆動制御部８４、画像処理部８５および照明制御部８６を備えるとともに、表面実装機１全体の動作を統括的にコントロールする主制御部８１と、各種処理プログラムや各種データ記憶した記憶部８２とを備え、バス８３を介して互いに信号のやり取りが可能なように接続されている。そして、主制御部８１は記憶部８２に予め記憶されている処理プログラムにしたがって駆動制御部８４、画像処理部８５および照明制御部８６などを制御して第１画像、第２画像および第３画像を取得し、第１画像と第２画像に基づき前列側部品５Ｆの保持状態を認識するとともに、第１画像および第３画像に基づき後列側部品５Ｒの保持状態を認識する。その認識結果から部品５Ｆ、５Ｒの検出及び吸着ずれ量の算出を行う。また、主制御部８１は図示を省略する実装機各部を制御する制御部（サーボモータ駆動制御部、負圧制御部、正圧制御部など）を制御して上記吸着ずれを補正しながら基板３への電子部品５の実装を行う。
【００３６】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、撮像ユニット７４がＸ軸方向に移動されて実装ヘッド６１の直下に位置するタイミングで下方用照明部７５、前方用照明部７６Ｆおよび後方用照明部７６Ｒがパルス点灯されて実装ヘッド６１の各々に保持された部品５に対して照明光が照射される。また、プリズム７７Ｆ、７７Ｒにより構成された光学ユニットを設けることで、各部品５から出る光が、部品５から下方側に出た第１光束Ｌ１と、部品５から前方側（＋Ｙ軸方向側）に出た第２光束Ｌ２と、部品５から後方側（−Ｙ軸方向側）に出た第３光束Ｌ３とに分離され、それらの光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が撮像ユニット７４に入射される。そして、撮像ユニット７４は第１光束Ｌ１を受光して第１画像を撮像し、第２光束Ｌ２を受光して第２画像を撮像し、さらに第３光束Ｌ３を受光して第３画像を撮像する。このように、１台の撮像ユニット７４により部品５を互いに異なる３方向から撮像することができ、実装ヘッド６１での部品５の保持状態を高い精度で認識することが可能となっている。そして、このよう部品認識装置７を装備することで部品実装を良好に行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、光学ユニットを構成する２つのプリズムのうちプリズム７７Ｆが前列を構成する実装ヘッド６１Ｆに保持された前列側部品５Ｆから前方側に出た光を第２光束Ｌ２として撮像ユニット７４に案内して第２画像を撮像可能し、またプリズム７７Ｒが後列を構成する実装ヘッド６１Ｒに保持された後列側部品５Ｒから後方側に出た光を第３光束Ｌ３として撮像ユニット７４に案内して第３画像を撮像可能としている。このため、第１画像および第２画像に基づき前列側部品５Ｆの保持状態を高精度に認識可能となるとともに、第１画像および第３画像に基づき後列側部品５Ｒの保持状態を高精度に認識可能となっている。
【００３８】
しかも、図４（ｃ）に示すように、下方側（撮像ユニット７４側）からの平面視において実装ヘッド６１が千鳥状となるように配列され、プリズム７７Ｆを介して撮像ユニット７４が前列側部品５Ｆを撮像する第１撮像エリアから後列側部品５Ｒが外れるように構成して第２画像への後列側部品５Ｒの写り込みを防止しているので、前列側部品５Ｆのみの保持状態を高精度に認識することが可能となっている。この点については、後列側も全く同様であり、第３画像への前列側部品５Ｆの写り込みを防止して後列側部品５Ｒのみの保持状態を高精度に認識することが可能となっている。
【００３９】
図７は本発明にかかる部品認識装置の第２実施形態を示す図である。また、図８は第２実施形態での実装ヘッドとバックライト照明部との配置関係を示す図である。さらに、図９は図７に示す部品認識装置を装備する表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。この第２実施形態にかかる部品認識装置７ａが第１実施形態にかかる部品認識装置７と相違する点は、前方用照明部７６Ｆおよび後方用照明部７６Ｒに代えて、バックライト照明部７６Ｂを設けている点であり、その他の構成は同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
この第２実施形態では、前列を構成する実装ヘッド６１Ｆと、後列を構成する実装ヘッド６１Ｒとの間に面状のバックライト照明部７６Ｂが配置されている。このように構成された部品認識装置７ａでは、バックライト照明部７６Ｂが前列側部品５Ｆを後方側（−Ｙ軸方向）から照明するとともに、後列側部品５Ｒを前方側（＋Ｙ軸方向側）から照明する。また、バックライト照明部７６Ｂが前列側部品５Ｆから後方側に出る光を遮光するとともに、後列側部品５Ｒから前方側に出る光を遮光する。その結果、第２画像への後列側部品５Ｒの写り込みが防止されるとともに、第３画像への前列側部品５Ｆの写り込みが防止されて前列側部品５Ｆおよび後列側部品５Ｒの保持状態をより高精度に認識することができる。このように、本実施形態では、バックライト照明部７６Ｂが本発明の「面状の照明部」に相当している。
【００４１】
図１０は本発明にかかる部品認識装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態にかかる部品認識装置７ｂが第２実施形態にかかる部品認識装置７ａと相違する点は、下方用照明部７５およびバックライト照明部７６Ｂからそれぞれ出射される照明光の波長が互いに相違している点と、それに対応して光学ユニットに光学フィルター７８１、７８２、７８３を設けた点であり、その他の構成は同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
この第３実施形態では、下方用照明部７５が制御装置８の照明制御部８６からの点灯指令に応じてパルス点灯し、第１波長の照明光が実装ヘッド６１に保持された部品５に対して下方側から照射される。また、バックライト照明部７６Ｂが制御装置８の照明制御部８６からの点灯指令に応じてパルス点灯し、第２波長の照明光が実装ヘッド６１に保持された部品５に対して側方から照射される。このように本実施形態では、下方用照明部７５およびバックライト照明部７６Ｂがそれぞれ本発明の「第１照明部」および「第２照明部」として機能している。なお、このような照明部としては、レーザー光源などの単色光を出射するものであってもよいし、あるいは連続光を発生する光源とフィルターを組み合わせて所定の波長域を有する光を出射するものを用いてもよい。
【００４３】
このように部品５の下方および側方から照明光を照射した場合、バックライト照明部７６Ｂから出た第２波長の照明光の一部が部品に当たって散乱し、その散乱光が第１光束Ｌ１に含まれて第１画像が不鮮明になることがある。そこで、本実施形態では、第２波長の光をカットする光学フィルター７８１が撮像ユニット７４の入射側に配置されている。このため、第１光束Ｌ１に含まれる第２波長の光成分（図１０中の１点鎖線）は光学フィルター７８１によりカットされる。したがって、第１画像を撮像する際に上記散乱光の影響を取り除くことができ、第１画像を鮮明に写し出すことができる。
【００４４】
また、このような散乱光の影響は第２画像および第３画像にも及ぶことがある。すなわち、下方用照明部７５から出た第１波長の照明光の一部が部品５に当たって散乱し、当該散乱光が第２光束Ｌ２に含まれると、第２画像が不鮮明になり、また当該散乱光が第３光束Ｌ３に含まれると、第３画像が不鮮明になる。そこで、本実施形態では、第１波長の光をカットする光学フィルター７８２、７８３がそれぞれ撮像ユニット７４の入射側に配置されている。このため、第２光束Ｌ２に含まれる第１波長の光成分（図１０中の破線）は光学フィルター７８２によりカットされ、第２画像を撮像する際に上記散乱光の影響を取り除くことができ、第２画像を鮮明に写し出すことができる。また、第３光束Ｌ３に含まれる第１波長の光成分（図１０中の破線）は光学フィルター７８３によりカットされ、第３画像を撮像する際に上記散乱光の影響を取り除くことができ、第３画像を鮮明に写し出すことができる。
【００４５】
このように、本発明の第３実施形態によれば、散乱光の影響を抑制して第１画像、第２画像および第３画像を鮮明に写し出すことができ、部品認識精度をさらに向上させることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記した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以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、光学ユニットを構成する第１導光部および第２導光部として単一のプリズム７７Ｆ、７７Ｒをそれぞれ用いているが、各導光部の構成はこれに限定されるものではなく、例えば上記した公開公報（特開２００９−４４４８号公報）に記載されているように複数のプリズム群により各導光部を構成してもよい。
【００４７】
また、上記第１実施形態では、前方用照明部７６Ｆを実装ヘッド６１の後方側に配置して実装ヘッド６１を後方側から照明し、透過像を得ているが、前方用照明部７６Ｆの配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば前方側に配置して実装ヘッド６１を照明する、つまり反射式照明を採用して反射像を得てもよい。この点に関しては、後方用照明部７６Ｒについても同様である。
【００４８】
また、上記のような反射式照明を採用した場合には、前列を構成する実装ヘッド６１Ｆと、後列を構成する実装ヘッド６１Ｒとの間に面状の遮光部を配置してもよく、遮光部によって前列側部品５Ｆから後方側に出る光が遮光されるとともに、後列側部品５Ｒから前方側に出る光が遮光される。その結果、第２画像への後列側部品５Ｒの写り込みが防止されるとともに、第３画像への前列側部品５Ｆの写り込みが防止されて前列側部品５Ｆおよび後列側部品５Ｒの保持状態をより高精度に認識することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、撮像ユニット７４を実装ヘッド６１側に向けて各実装ヘッド６１に保持されている部品５から下方に出た第１光束を直接受光して第１画像を撮像しているが、折り返しミラーなどの反射部材を介して撮像ユニット７４に第１光束Ｌ１を入射させるように構成してもよい。この場合、撮像ユニット７４の配設位置の自由度は高くなる。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、ヘッドユニット６に部品認識装置７、７ａ、７ｂをＸ軸方向に移動自在に取り付けているが、部品認識装置を固定配置する表面実装機に対しても本発明を適用することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１…表面実装機
５…部品
５Ｆ…前列側部品
５Ｒ…後列側部品
７、７ａ、７ｂ…部品認識装置
８…制御装置
６１、６１Ｆ、６１Ｒ…実装ヘッド
７４…撮像ユニット
７５…下方用照明部（第１照明部）
７６Ｂ…バックライト照明部（面状の照明部、第２照明部）
７６Ｆ…前方用照明部（第２照明部）
７６Ｒ…後方用照明部（第２照明部）
７７Ｆ…プリズム（第１導光部）
７７Ｒ…プリズム（第２導光部）
７８１…（第１）光学フィルター
７８２…（第２）光学フィルター
７８３…（第３）光学フィルター
Ｌ１…第１光束
Ｌ２…第２光束
Ｌ３…第３光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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