(57)【要約】【課題】移載用ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、部品の斜め吸着をより確実に検知する。【解決手段】部品認識装置は、実装用ヘッド１６に吸着された部品を真下から撮像する撮像ユニット７Ａと、この撮像ユニット７Ａが撮像した部品画像における部品側面の写り込み状態に基づき、実装用ヘッド１６に対して部品が上下方向に傾いた状態である斜め吸着状態の有無を判別する制御装置３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移載用ヘッドに吸着された部品を認識する部品認識装置であって、
前記部品を下方から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した部品画像における部品側面の写り込み状態に基づき、前記移載用ヘッドに対して部品が上下方向に傾いた状態である斜め吸着状態の有無を判別する判別装置と、を備えたことを特徴とする部品認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品認識装置において、
前記判別装置は、前記部品画像の各画素の輝度値に基づき部品底面を特定した上で、当該部品底面の周囲の各画素の輝度値に基づき前記部品側面を特定する、ことを特徴とする部品認識装置。
【請求項３】
請求項２に記載の部品認識装置において、
前記判別装置は、前記部品底面の周囲の各画素のち、所定の閾値よりも輝度値が大きい画素領域の面積を求め、この画素領域の面積に基づき前記部品側面を特定する、ことを特徴とする部品認識装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の部品認識装置において、
前記撮像装置は、前記移載用ヘッドに吸着された部品を真下から撮像するものであり、
前記判別装置は、前記部品画像に前記部品側面が写り込んでいる場合に前記部品が斜め吸着状態であると判別する、ことを特徴とする部品認識装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の部品認識装置において、
前記撮像装置は、前記移載用ヘッドに吸着された部品を斜め下方から撮像するものであり、
前記判別装置は、前記部品画像に予め定められた特定の側面以外の部品側面が写り込んでいる場合、又は前記特定の側面が写り込んでいない場合に、前記部品が斜め吸着状態であると判別する、ことを特徴とする部品認識装置。
【請求項６】
請求項５に記載の部品認識装置において、
前記撮像装置を第２撮像装置と定義したときに、この第２撮像装置とは別に、当該第２撮像装置に先立ち前記部品をその真下から撮像する第１撮像装置と、
予め定められた向きで前記第２撮像装置による前記部品の撮像が可能となるように、当該第２撮像装置による前記部品の撮像に先立ち、前記第１撮像装置が撮像した部品画像に基づいて前記部品を垂直軸回りに回転させる姿勢補正装置と、をさらに備えることを特徴とする部品認識装置。
【請求項７】
部品を吸着して目標位置に搬送する移載用ヘッドと、この移載用ヘッドに吸着された部品の吸着状態を認識するための部品認識装置と、を備えた部品移載装置であって、
前記部品認識装置として、請求項１乃至６の何れか一項に記載の部品認識装置を備えることを特徴とする部品移載装置。
【請求項８】
部品供給部から基板上に部品を搬送し、当該基板上の所定位置に搭載する部品移載装置を有する、部品実装装置であって、
前記部品移載装置として、請求項７に記載の部品移載装置を備えていることを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装装置などに適用される技術に関するものであり、特に、部品移載用のヘッドに吸着された部品の斜め吸着を検出するための部品認識装置、この部品認識装置を備える部品移載装置および部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、実装用ヘッド（部品移載用のヘッド）により部品供給部から部品を吸着して取り出し、当該部品を基板上に搬送して搭載する部品実装装置が知られている。部品実装装置には、撮像装置が備えられており、基板上への部品の実装に先立って実装用ヘッドに吸着された部品が撮像され、その画像に基づき部品の吸着状態が調べられることで、部品搭載時には、搭載位置の補正等が行われるようになっている。
【０００３】
なお、特許文献１には、実装用ヘッドに吸着される部品を側方から撮像する第１の撮像装置と、前記部品を真下から撮像する第２の撮像装置とを備え、第１の撮像装置による撮像結果に基づき、実装用ヘッドに部品が吸着されているか否かを検知し、第２の撮像装置による撮像結果に基づき、実装用ヘッドによる部品の吸着状態の認識を行うように構成された、部品実装装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９９４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実装用ヘッドによる部品の吸着状態として、部品が上下方向に傾いた状態で実装用ヘッドに吸着される、いわゆる斜め吸着が発生する場合がある。この斜め吸着は、例えば、実装用ヘッドの先端に半田等の異物が付着し、当該異物を挟み込んだ状態で部品が実装用ヘッド先端に吸着されることで発生する。
【０００６】
部品の斜め吸着は、その程度によっては、実装不良を誘発する可能性があるため、これを検知して対処する必要がある。この点、上記特許文献１の部品実装装置によれば、実装用ヘッドに吸着された部品を第１の撮像装置により側方から撮像することができるため、斜め吸着を検知し易い。しかし、特許文献１の部品実装装置のように、実装用ヘッドの可動領域内に撮像装置（第１の撮像装置）を配置する構成では、干渉回避のために実装用ヘッドの動作が制限される。また、第１の撮像装置に対する部品の向き（垂直軸回りの向き）によっては斜め吸着か否かの判断が難しい場合もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、移載用ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、斜め吸着をより確実に検知することが可能な技術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】
部品実装装置などにおいて、移載用ヘッドに正しく吸着された部品を真下から撮像した場合には、部品底面のみが照明を受けて明るく写る。また、部品を斜め下方から撮像した場合には、部品底面と特定の側面のみが照明を受けて明るく写り、それ以外の面が部品画像に写り込むことは殆どない。しかし、部品が斜め吸着状態の場合には、部品が上下方向に傾くことで、本来は写り込まない部品側面が部品画像に写り込み、逆に、本来写り込むはずの部品側面（上記特定の側面）が写り込まない場合が生じる。本発明は、この点に着目して成されたものである。すなわち、本発明の一の局面にかかる部品認識装置は、移載用ヘッドに吸着された部品を認識する部品認識装置であって、前記部品を下方から撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した部品画像における部品側面の写り込み状態に基づき、前記移載用ヘッドに対して部品が上下方向に傾いた状態である斜め吸着状態の有無を判別する判別装置と、を備えるものである。
【０００９】
この部品認識装置によれば、移載用ヘッドに吸着された部品をその下方のみから撮像するので、撮像装置によって移載用ヘッドの動作が制限されることが殆ど無い。また、部品画像における部品側面の写り込み状態に基づき斜め吸着状態の有無が判別されるので、部品の向き（垂直軸回りの向き）よる影響も比較的受け難い。よって、移載用ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、斜め吸着をより確実に検知することが可能となる。
【００１０】
この部品認識装置において、前記判別装置は、前記部品画像の各画素の輝度値に基づき部品底面を特定した上で、当該部品底面の周囲の各画素の輝度値に基づき前記部品側面を特定するものである。
【００１１】
移載用ヘッドに正しく吸着された部品を下方から撮像した場合、通常は、部品底面が明るく、その周囲（背景）が暗く写る。また、部品の側面が写り込む場合、当該側面は、部品底面よりもやや暗く写る。そのため、上記のように部品底面の周囲の輝度値に基づき部品側面を特定する構成によれば、部品画像から部品側面を適切に特定することが可能となる。
【００１２】
この場合、前記判別装置は、前記部品底面の周囲の各画素のち、所定の閾値よりも輝度値が大きい画素領域の面積を求め、この画素領域の面積に基づき前記部品側面を特定するものであってもよい。
【００１３】
この構成によれば、部品側面をより精度よく特定することが可能となる。
【００１４】
なお、上記撮像装置が、前記移載用ヘッドに吸着された部品を真下から撮像するものである場合には、前記判別装置は、前記部品画像に前記部品側面が写り込んでいる場合に前記部品が斜め吸着状態であると判別するのが好適である。また、前記撮像装置が、前記移載用ヘッドに吸着された部品を斜め下方から撮像するものである場合には、前記判別装置は、前記部品画像に予め定められた特定の側面以外の部品側面が写り込んでいる場合、又は前記特定の側面が写り込んでいない場合に、前記部品が斜め吸着状態であると判別するのが好適である。
【００１５】
これらの構成によれば、移載用ヘッドに吸着された部品をその下方のみから撮像するだけで、部品の斜め吸着状態の有無を良好に判別することが可能となる。
【００１６】
この場合、後者のように斜め下方から部品を撮像する部品認識装置については、前記撮像装置を第２撮像装置と定義したときに、この第２撮像装置とは別に、当該第２撮像装置に先立ち前記部品をその真下から撮像する第１撮像装置と、予め定められた向きで前記第２撮像装置による前記部品の撮像が可能となるように、当該第２撮像装置による前記部品の撮像に先立ち、前記第１撮像装置が撮像した部品画像に基づいて前記部品を垂直軸回りに回転させる姿勢補正装置と、をさらに備えるのが好適である。
【００１７】
この構成によれば、第２撮像装置による部品の撮像を常に正しい向きで行うことが可能となる。そのため、部品側面の特定をより正確に行うことが可能となる。
【００１８】
一方、本発明の一の局面にかかる部品移載装置は、部品を吸着して目標位置に搬送する移載用ヘッドと、この移載用ヘッドに吸着された部品の吸着状態を認識するための部品認識装置と、を備えた部品移載装置であって、前記部品認識装置として、上述した部品認識装置を備えるものである。
【００１９】
また、本発明の一の局面にかかる部品実装装置は、部品供給部から基板上に部品を搬送し、当該基板上の所定位置に搭載する部品移載装置を有する、部品実装装置であって、前記部品移載装置として、上記部品移載装置を備えているものである。
【００２０】
これらの部品移載装置および部品実装装置によれば、移載用ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、斜め吸着をより確実に検知することが可能となる。そのため、斜め吸着に起因する部品の搬送トラブルを未然に防止できるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、移載用ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、部品の斜め吸着をより確実に検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる部品実装装置を概略的に示す平面図である。
【図２】部品実装装置を概略的に示す正面図である。
【図３】部品実装装置の主用な電気的構成を示すブロック図である。
【図４】部品実装動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】図４中の部品撮像・認識処理（ステップＳ７の処理）の詳細制御を示すフローチャートである。
【図６】実装用ヘッドに部品が正しく吸着された状態と、その場合の部品画像を示す模式図である。
【図７】実装用ヘッドに部品が斜め吸着された状態の一例と、その場合の部品画像を示す模式図である。
【図８】実装用ヘッドに部品が斜め吸着された場合の部品画像の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置を概略的に示す平面図である。
【図１０】部品実装装置の主用な電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】部品実装動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【図１２】部品実装動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第２撮像ユニットの構成を示す模式図である。
【図１４】実装用ヘッドに部品が斜め吸着された状態を示す模式図である。
【図１５】第２撮像ユニットと部品との関係を示す平面模式図である。
【図１６】第２撮像ユニットと部品との関係を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
【００２４】
＜ 第１実施形態 ＞
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る部品実装装置（本発明に係る部品認識装置（部品移載装置）が適用された部品実装装置）を概略的に示しており、図１は平面図で、図２は正面図で、それぞれ部品実装装置を示している。なお、図面には、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。
【００２５】
部品実装装置は、基台１と、この基台１上に配置されてプリント配線板（ＰＷＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｎｇ  Ｂｏａｒｄ）等の基板３をＸ方向に搬送する基板搬送機構２と、部品供給部４、５と、部品実装用のヘッドユニット６と、このヘッドユニット６を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識のための撮像ユニット７Ａ等とを備えている。
【００２６】
前記基板搬送機構２は、基台１上において基板３を搬送する一対のコンベア２ａ、２ａを含む。これらコンベア２ａ、２ａは、同図の右側（−Ｘ側）から基板３を受け入れて所定の実装作業位置（同図に示す位置）に搬送し、図略の固定装置により基板３を当該実装作業位置に位置決め固定する。そして、実装作業後、この基板３を同図の左側（＋Ｘ側）に搬出する。
【００２７】
前記部品供給部４、５は、前記基板搬送機構２の両側（Ｙ方向両側）に配置されている。これら部品供給部４、５のうち一方側の部品供給部４には、基板搬送機構２に沿ってＸ方向に並ぶ複数のテープフィーダ４ａが配置されている。これらテープフィーダ４ａは各々、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープが巻回されたリールを備え、リールから間欠的にテープを繰り出しながら基板搬送機構２の近傍の所定の部品供給位置に部品を供給する。一方、他方側の部品供給部５には、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててトレイ５ａ、５ｂがセットされている。各トレイ５ａ、５ｂには、後述するヘッドユニット６による取出しが可能となるように、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）及びＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）等のパッケージ型の部品が整列して載置されている。
【００２８】
前記ヘッドユニット６は、部品供給部４、５から部品を取り出して基板３上に実装するものであり、基板搬送機構２および部品供給部４，５等の上方に配置されている。
【００２９】
前記ヘッドユニット６は、ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能とされている。このヘッドユニット駆動機構は、基台１上に設けられる一対の高架フレームにそれぞれ固定されてＹ方向に互いに平行に延びる一対の固定レール８と、これら固定レール８に支持されてＸ方向に延びるユニット支持部材１１と、このユニット支持部材１１に螺合挿入されてＹ軸サーボモータ１０により駆動されるボールねじ軸９とを含む。また、ユニット支持部材１１に固定され、ヘッドユニット６をＸ方向に移動可能に支持する固定レール１３と、ヘッドユニット６に螺合挿入されてＸ軸サーボモータ１５を駆動源として駆動されるボールねじ軸１４とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１５の駆動によりボールねじ軸１４を介してヘッドユニット６をＸ方向に移動させる共に、Ｙ軸サーボモータ１０の駆動によりボールねじ軸９を介してユニット支持部材１１をＹ方向に移動させ、その結果、ヘッドユニット６をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【００３０】
前記ヘッドユニット６は、先端にそれぞれ部品吸着用のノズル１６ａを備える複数本の軸状の実装用ヘッド１６（本発明の移載用ヘッドに相当する）と、これら実装用ヘッド１６をヘッドユニット６に対して昇降（Ｚ方向の移動）およびノズル中心軸回りに回転（図２中のＲ方向の回転）させる、サーボモータ等のアクチュエータを駆動源とするヘッド駆動機構等とを備える。当例のヘッドユニット６は、Ｘ方向に一列に並ぶ、合計６本の実装用ヘッド１６（以下、ヘッド１６と略す）を備えている。
【００３１】
各ヘッド１６のノズル１６ａは、それぞれ電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかに連通可能とされている。つまり、前記ノズル１６ａに負圧が供給されることで、ノズル１６ａにより部品が吸着、保持され、その後、正圧が供給されることで、ヘッド１６による当該部品の吸着、保持が解除される。
【００３２】
前記撮像ユニット７Ａは、本発明の撮像装置に相当するものである。すなわち、各ヘッド１６により部品供給部４、５から取り出された部品の吸着状態を認識すべく当該部品を撮像するものである。この撮像ユニット７Ａは、前記基台１上における部品供給部５とコンベア２ａとの間であってかつＸ方向における両トレイ５ａ、５ｂの間の位置に配設されている。
【００３３】
前記撮像ユニット７Ａは、各ヘッド１６（ノズル１６ａ）に吸着された部品を撮像するカメラ２０と当該カメラ２０による撮像用照明を提供する照明部２１とを含む（図３参照）。前記カメラ２０は、部品をその真下から撮像すべく上向きの姿勢で配設されている。照明部２１は、複数のＬＥＤを含み、部品の周囲かつ斜め下方から当該部品に照明光を照射するように構成されている。これにより、前記カメラ２０は、ヘッド１６に吸着された前記部品の主に底面を撮像する。なお、図示を省略しているが、上記ヘッド１６には、光の反射を抑制する低反射面を有する背景板（バックプレート）が設けられており、この背景板によって部品の背景を黒く（暗く）写すことで、部品認識の精度を高めるようになっている。
【００３４】
上記カメラ２０は、列状に並ぶ複数の撮像素子を備えたいわゆるラインセンサカメラであり、前記撮像素子がＹ方向に並ぶように上記基台１上に固定されている。すなわち、撮像ユニット７Ａは、ヘッドユニット６がその上方をＸ方向にノンストップで移動する間に、各ヘッド１６に吸着された部品を連続して撮像する。
【００３５】
この部品実装装置は、さらに、その動作を制御するための、図３に示すような制御装置３０を備えている。制御装置３０は、論理演算を実行するＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを記憶するＲＯＭ、種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびＨＤＤ等から構成されている。制御装置３０は、その機能構成として、部品実装装置の全体の動作を統括的にコントロールする主制御部３１と、各種処理プログラムや各種データを記憶する記憶部３２と、基板搬送機構２、ヘッドユニット６及び各ヘッド１６等の駆動を制御する駆動制御部３３と、撮像ユニット７Ａ（カメラ２０及び照明部２１）を制御するカメラ制御部３４および照明制御部３５と、カメラ２０から出力される画像信号に所定の画像処理を施す画像処理部３６とを備えており、これらが互いに信号のやり取りが可能となるように接続された構成を有する。
【００３６】
主制御部３１は、記憶部３２に記憶されている実装プログラムに従って駆動制御部３３、カメラ制御部３４および照明制御部３５などを制御するとともに、ヘッド１６に吸着された部品の画像認識やそのための各種演算処理等を行うものである。特に、部品認識の際には、各ヘッド１６に吸着された部品を撮像すべくヘッドユニット６や撮像ユニット７Ａを制御するとともに、取得された部品画像に基づき、後述する部品の斜め吸着状態の検知（判別）を含む部品の認識処理を実行することにより、ヘッド１６による部品の吸着状態を認識する。すなわち、当例では、ヘッドユニット６、ヘッドユニット駆動機構、撮像ユニット７Ａおよび制御装置３０が本発明の部品移載装置に相当し、撮像ユニット７Ａおよび制御装置３０が本発明の部品認識装置に相当し、制御装置３０が本発明の判別装置に相当する。
【００３７】
次に、上記制御装置３０（主制御部３１）の制御に基づく、当該部品実装装置の一連の実装動作について説明する。
【００３８】
図４は、制御装置３０による部品実装動作の制御の一例を示すフローチャートである。制御装置３０は、まず、基板搬送機構２を制御し、基板３を上記実装作業位置に搬入して位置決め固定する（ステップＳ１）。そして、ヘッドユニット６を部品供給部４、５上に移動させ、各ヘッド１６に順次部品を吸着させ（ステップＳ３、Ｓ５）、その後、基板３への部品の実装に先立ち、当該部品の撮像・認識処理を実行する（ステップＳ７）。この部品撮像・認識処理については後に詳述する。
【００３９】
部品撮像・認識処理が終了すると、制御装置３０は、部品不良や吸着不良が有るか否かを判定し（ステップＳ９）、ＮＯと判定した場合には、ヘッドユニット６を基板３上に移動させ、各ヘッド１６に吸着された部品を、順次基板３上に搭載する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ９でＹＥＳと判定した場合には、制御装置３０は、基台１上に設置された図外の部品廃棄部の上方にヘッドユニット６を移動させ、各ヘッド１６に吸着された部品のうち、部品不良や吸着不良に該当する部品を部品廃棄部に廃棄した後（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に処理を移行し、残りの部品を順次搭載する。
【００４０】
各ヘッド１６に吸着された部品を基板３に搭載すると、制御装置３０は、要求される全部品を基板３に搭載したか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＮＯと判定した場合には、処理をステップＳ３に移行し、ステップＳ３〜ステップＳ１３の処理を繰り返す。そして、最終的にステップＳ１３でＹＥＳと判定すると、制御装置３０は、基板３の固定を解除し、基板搬送機構２を駆動して基板３を搬出する（ステップＳ１５）。これにより、基板３に対する一連の部品実装作業が終了する。
【００４１】
図５は、上記ステップＳ７の部品撮像・認識処理の制御（サブルーチン）を示すフローチャートである。
【００４２】
各ヘッド１６による部品の吸着が完了すると（図４のステップＳ５でＹＥＳ）、制御装置３０は、ヘッドカウンタをリセットし（ステップＳ２１）、部品の撮像処理を実行する（ステップＳ２３）。具体的には、各ヘッド１６を制御することにより、部品を所定の撮像高さ位置に配置した上で、例えば図１中の一点矢印に示すように、ヘッドユニット６を撮像ユニット７Ａの上方でＸ方向（同図の例では＋Ｘ側から−Ｘ側）に一定速度で移動させる。これにより、各ヘッド１６に吸着された部品を連続的に撮像する。
【００４３】
ヘッドユニット６が撮像ユニット７Ａの上方を通過することで、全ての部品の撮像が終了すると（ステップＳ２５でＹＥＳ）、制御装置３０は、ヘッドカウンタの値をインクリメントした後（ステップＳ２７）、当該カウンタ値に対応するヘッド１６に吸着された部品（以下、第ｎ部品という）の認識処理を実行し（ステップＳ２９）、部品認識が成功したか否かを判定する（ステップＳ３１）。例えば制御装置３０は、ステップＳ２３で取得された第ｎ部品の画像、すなわち部品とその背景が写り込んだ画像（以下、部品画像と称す）に基づき、当該部品画像の各画素のうち、予め設定された閾値Ｔ１よりも高い（明るい）輝度値に基づき部品を認識する処理を実行する。具体的には、部品底面を特定し、この部品の底面画像に基づいて部品の吸着状態を認識し、当該認識処理が成功したか否かを判定する。例えば、部品が未吸着であった場合（吸着ミスが発生した場合）には、上記画素領域の面積がゼロとなるため、このような場合には、制御装置３０は、上記画素領域の面積が規定範囲外であるとして、ステップＳ３１でＮＯと判定し、ステップＳ４３に処理を移行する。このステップＳ４３において全てのヘッド１６の吸着部品について部品認識および認識処理の成否判定が終了したか否かを判定し、終了していない場合には、ステップＳ２７に処理を移行する。これにより次の部品の認識に移る。部品認識（ステップＳ２９）および認識処理の成否判定（ステップＳ３１）の各処理はヘッドカウンタの値をインクリメントして順次実施されるので、第Ｎ部品について認識処理が成功しなかった場合には、それ以外の部品の部品認識および認識処理の成否判定は終了しており、ステップＳ４３を経て本フローチャートを終了し、図４の上記ステップＳ９の処理に移行する。
【００４４】
なお、ステップＳ２９の処理では、主にヘッド１６に対する部品の水平方向の位置ずれや、垂直軸（ヘッド１６）回りの部品の位置ずれが認識される。
【００４５】
一方、ステップＳ３１でＹＥＳと判定した場合には、制御装置３０は、上記記憶部３２に記憶されている当該部品の部品データに基づき、第ｎ部品がＤＩＰ等のリード付部品であるか否かを判定した後（ステップＳ３３）、第ｎ部品の部品画像のうち、ステップＳ２９で特定した部品底面の周囲の輝度値に基づき第ｎ部品が斜め吸着状態か否かの判定処理を実行する。
【００４６】
具体的には、ステップＳ３３でＮＯと判定した場合には、制御装置３０は、第ｎ部品の部品画像のうち、部品底面の全周に亘って輝度値を求める。より詳しくは、図６に示すように、部品の底面画像Ｉａの周囲に、部品の各辺に沿った所定面積を有する検査エリアＡ１〜Ａ４を設定し、各検査エリアＡ１〜Ａ４の画素の輝度値を平均して平均輝度値を演算した上で（ステップＳ３５）、検査エリアＡ１〜Ａ４各々の平均輝度値が予め設定された閾値Ｔ２（閾値Ｔ２＜閾値Ｔ１）よりも高い（明るい）か否かを判定する（ステップＳ３９）。なお、この閾値Ｔ２は、上記背景板（バックプレート）により形成される背景画像の平均輝度値と同等の値に設定されている。
【００４７】
そして、ここでＮＯと判定した場合、すなわち、検査エリアＡ１〜Ａ４のうち、少なくとも一つの検査エリアにおいて平均輝度値が閾値Ｔ２以上である場合には、制御装置３０は、当該第ｎ部品は斜め吸着状態であると認定し、そのときのヘッドカウンタの値（当該第ｎ部品が吸着されたヘッド１６）を記憶して（ステップＳ４１）、ステップＳ４３に処理を移行する。
【００４８】
つまり、図６に示すように、斜め吸着されることなく（上下方向に傾くことなく）部品がヘッド１６（ノズル１６ａ）に正しく吸着されている場合、部品を真下から撮像すると、部品の底面画像Ｉａの周囲には背景画像のみが写る。そのため、各検査エリアＡ１〜Ａ４の平均輝度値は、いずれも上記閾値Ｔ２以下となる。これに対して、図７に示すように、部品とノズル１６ａ先端との間に、例えば半田等の異物Ｆｍが挟み込まれるなどして、部品が斜め吸着されている場合には、同図又は図８に示すように、底面画像Ｉａの周囲に側面画像Ｉｂ、Ｉｃが写り込むため、側面画像Ｉｂ、Ｉｃが写り込んだ検査エリアＡ２、Ａ３の平均輝度値が高くなる。よって、上記のように、底面画像Ｉａの周囲の各検査エリアＡ１〜Ａ４の平均輝度値と上記閾値Ｔ２とを比較すること、すなわち、部品画像への側面画像Ｉｂ、Ｉｃの写り込み状態を調べることで、斜め吸着状態の有無の判別が可能となる。
【００４９】
なお、ステップＳ３３でＹＥＳと判定した場合には、制御装置３０は、部品の底面画像Ｉａの周囲のうち、リードが形成された各辺を除く残りの各辺に沿ってのみ検査エリアを設定し、各検査エリアについて平均輝度値を演算した上で（ステップＳ３７）、当該検査エリアの何れかの平均輝度値が上記閾値Ｔ２よりも高い（明るい）か否かを判定する（ステップＳ３９）。つまり、リードは光が反射し易く底面画像Ｉａと同様に画像の輝度値が高くなるため、第ｎ部品がリード部品である場合には、リード画像が側面画像Ｉｂと誤認識されることを防止するために、リードが形成された各辺を除いた残りの各辺に沿ってのみ検査エリアを設定するようになっている。
【００５０】
ステップＳ４３では、制御装置３０は、ヘッドカウンタの値がヘッド数（Ｎ）に等しいか、すなわち、全てのヘッド１６の吸着部品について斜め吸着状態か否かの判定処理を実施したか否かを判定する。ここで、ＮＯの場合には、制御装置３０は、処理をステップＳ２７に移行し、ステップＳ２７〜Ｓ４１の処理を繰り返し、最終的に全ヘッド１６の吸着部品について斜め吸着状態の判定処理を終了したと判定すると、本フローチャートを終了し、図４の上記ステップＳ９の処理に移行する。
【００５１】
なお、制御装置３０は、また、図４のステップＳ１１の処理では、上記ステップＳ２９の処理で認識した部品の吸着状態（位置ずれ）に基づき、部品の搭載位置の補正（各部品搭載位置に対し搭載時の各ヘッド１６のＸ方向位置、Ｙ方向位置およびＲ方向位置の補正）等を行う。また、図５のステップＳ４１で記憶したヘッド１６、つまり、部品が斜め吸着状態であると判別したヘッド１６については、制御装置３０は、図４のステップＳ９の処理において吸着不良が発生していると判定する。従って、当該ヘッド１６に吸着された部品は、図４のステップＳ１７の処理で、部品廃棄部に廃棄されることとなる。
【００５２】
以上説明したように、この部品実装装置によれば、基台１上に設置された撮像ユニット７Ａにより各ヘッド１６に吸着された部品を真下からのみ撮像し、その画像に基づき部品の斜め吸着状態の有無を判別する。そのため、部品を側方から撮像することによって斜め吸着状態の有無を判別する従来装置（特許文献１に記載された部品実装装置）のように、撮像装置によってヘッド１６の動作が制限されることが無い。しかも、部品を真下から撮像したときに部品画像へ写り込む、部品の側面画像Ｉｂ、Ｉｃの検知に基づいて斜め吸着状態の有無を判別するので、当該判別に際して部品の向き（垂直軸回りの向き）よる影響を受け難くい。従って、この部品実装装置によれば、ヘッド１６（ヘッドユニット６）の動作の自由度を阻害することなく、部品の斜め吸着をより確実に検知することが可能となる。
【００５３】
なお、この部品実装装置では、部品の斜め吸着の判定に際し（ステップＳ３９の処理）、部品の底面画像Ｉａの周囲に設定した各検査エリアＡ１〜Ａ４の平均輝度値と閾値Ｔ２とを比較しているが、この場合、閾値Ｔ２の値を背景画像の平均輝度値よりも若干高めに設定するのが好適である。すなわち、水平面に対する傾き角度が比較的小さい、軽度の斜め吸着は、基板３への搭載に支障のない場合が少なくない。よって、基板３への搭載に支障の出ない軽度の斜め吸着が許容される範囲で閾値Ｔ２の値を高く設定すれば、図４のステップＳ１７の処理を実施する頻度を低減して実装作業の効率化を図るとともに、廃棄部品の数を低減することが可能となる。
【００５４】
また、部品の斜め吸着状態における傾き方向及び傾き角度（傾きの度合）と各検査エリアＡ１〜Ａ４の輝度値との間には幾何学的に密接な関係があるため、予め部品の傾き方向及び傾き角度と各検査エリアＡ１〜Ａ４の輝度値との相関関係を試験的に求めて記憶部３２に記憶させおき、例えば図５のステップＳ４１の処理では、部品画像から求めた各検査エリアＡ１〜Ａ４の輝度値に基づいて部品の具体的な傾き方向と傾き角度とを特定し、その結果に基づき部員の斜め吸着の認定を行うようにしてもよい。この構成によれば、当該斜め吸着の認定をより正確に行うことが可能となる。
【００５５】
＜ 第２実施形態 ＞
図９は、第２実施形態に係る部品実装装置を平面図で示しており、図１０は、この部品実装装置の主用な電気的構成をブロック図で示している。なお、第２実施形態に係る部品実装装置の基本構成は、第１実施形態の部品実装装置の構成と共通するため、第１実施形態の部品実装装置と共通の構成については同一符号を付して説明を省略し、主に第１実施形態の部品実装装置との相違点について以下に詳細に説明する。
【００５６】
第２実施形態に係る部品実装装置は、ヘッド１６（ノズル１６ａ）に吸着された部品をその真下から撮像する上記撮像ユニット７Ａ（以下、第１撮像ユニット７Ａという／本発明の第１撮像装置に相当する）に加え、部品を斜め下方から撮像する第２撮像ユニット７Ｂ（本発明の第２撮像装置に相当する）を備えている。
【００５７】
第２撮像ユニット７Ｂは、リード付部品の各リードのコプラナリティ（平坦度）検査や上記斜め吸着状態の有無判定を行うために部品を撮像するものである。
【００５８】
第２撮像ユニット７Ｂは、第１撮像ユニット７Ａに隣接（＋Ｙ側に隣接）して配設されている。第２撮像ユニット７Ｂは、撮像ユニット７Ａと同様に、複数の撮像素子が列状に並ぶラインセンサカメラ（カメラ２２）と照明部２３とを含む（図１０参照）。
【００５９】
図１３に示すように、カメラ２２は、Ｘ方向に沿って部品をその斜め下方から撮像すべく所定の仰角θで斜め上向きの姿勢で配設されている。当例では、カメラ２２は、撮像素子がＹ方向に並び、かつ基板３の搬出側（＋Ｘ側）から搬入側（−Ｘ側）に向かって仰角θ＝４０°で基台１上に配設されている。これにより、第２撮像ユニット７Ｂは、ヘッドユニット６がその上方をＸ方向にノンストップで移動する間に、各ヘッド１６に吸着された部品を斜め下方から連続して撮像する。
【００６０】
また、制御装置３０は、図１０に示すように、第１撮像ユニット７Ａ（カメラ２０及び照明部２１）に対応するカメラ制御部３４、照明制御部３５および画像処理部３６に加えて、第２撮像ユニット７Ｂ（カメラ２２及び照明部２３）に対応するカメラ制御部３７、照明制御部３８および画像処理部３９を備えており、これらと上記主制御部３１等とが互いに信号のやり取りが可能となるように接続された構成を有する。そして、部品認識の際には、主制御部３１が、各ヘッド１６に吸着された部品を撮像すべく各撮像ユニット７Ａ、７Ｂを制御するとともに、取得された部品画像に基づき、部品の斜め吸着状態の検知（判別）を含む部品の認識処理を実行することにより、ヘッド１６による部品の吸着状態を認識する。すなわち、当例では、ヘッドユニット６、ヘッドユニット駆動機構、撮像ユニット７Ａ、７Ｂおよび制御装置３０が本発明の部品移載装置に相当し、撮像ユニット７Ａ、７Ｂおよび制御装置３０が本発明の部品認識装置に相当する。また、ヘッドユニット駆動機構および制御装置３０が本発明の姿勢補正装置に相当する。
【００６１】
第２実施形態の制御装置３０（主制御部３１）による一連の実装動作の制御は、図４のフローチャートのステップＳ７の部品撮像・認識処理を除き、当該フローチャートに示した制御と同等である。よって、以下に、第２実施形態に係る部品撮像・認識処理（ステップＳ７の処理）について詳しく説明する。
【００６２】
図１１及び図１２は、第２実施形態に係る部品撮像・認識処理の制御を示すフローチャートである。制御装置３０は、ヘッドユニット６の全ヘッド１６による部品吸着が完了したと判定すると（図４のステップＳ５でＹＥＳ）、ヘッドカウンタをリセットし（ステップＳ５１）、第１撮像ユニット７Ａによる部品の撮像処理を実行する（ステップＳ５３、Ｓ５５）。さらに、ヘッドカウンタの値をインクリメントした後（ステップＳ５７）、当該カウンタ値に対応するヘッド１６に吸着された部品（第ｎ部品）の認識処理を実行し（ステップＳ５９）、部品認識が成功したか否かを判定する（ステップＳ６１）。これらのステップＳ５１〜Ｓ６１、Ｓ６５の処理は、図５のステップＳ２１〜Ｓ３１、Ｓ４３の処理と同じである。
【００６３】
ステップＳ６１でＹＥＳの場合には、制御装置３０は、ステップＳ５９で特定した部品の底面画像に基づき、部品の吸着角度（図２中のＲ方向の回転角度）を０°修正する処理（姿勢補正処理）を実行する（ステップＳ６３）。具体的には、図１５の実線に示すように、ヘッド１６に対して回転方向（Ｒ方向）にずれている場合、詳しくは特定の側面の法線が平面視でＸ方向からずれている場合には、制御装置３０は、当該法線が平面視でＸ方向と平行となるように（図１５中の二点差線に示す状態となるように）、ヘッド１６を回転駆動する。
【００６４】
次いで、ヘッドカウンタの値がヘッド数（Ｎ）に等しいか、すなわち、全てのヘッド１６の吸着部品について、部品認識および吸着角度の０°修正の各処理が実行されたか否かを判定する（ステップＳ６５）。ここで、ＮＯの場合には、制御装置３０は、処理をステップＳ５７に移行し、ステップＳ５７〜Ｓ６５の処理を繰り返す。
【００６５】
そして、最終的にステップＳ６５でＹＥＳと判定すると、制御装置３０は、ヘッドカウンタをリセットした後（ステップＳ６７）、第２撮像ユニット７Ｂによる部品の撮像処理を実行する（ステップＳ６９）。具体的には、図１中の一点鎖線矢印に示すように、第１撮像ユニット７Ａの上方を通過したヘッドユニット６をＹ方向（＋Ｙ側）にシフトさせた後、第２撮像ユニット７Ｂに向かってヘッドユニット６を逆方向（−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって）一定速度で移動させることにより、第２撮像ユニット７Ｂの上方を通過させる。これにより、各ヘッド１６に吸着された部品を連続的に撮像する。
【００６６】
第２撮像ユニット７Ｂの上方をヘッドユニット６が通過することにより、全ての部品の撮像が終了すると（ステップＳ７１でＹＥＳ）、制御装置３０は、ヘッドカウンタの値をインクリメントした後（ステップＳ７３）、当該カウンタ値に対応するヘッド１６に吸着されている部品（第ｎ部品）の認識処理を実行し（ステップＳ７５）、部品認識が成功したか否かを判定する（ステップＳ７７）。なお、処理の対象となる撮像データが異なる撮像ユニットによるものであるが、ステップＳ７３〜Ｓ７７、Ｓ９１の処理は、ステップＳ５７〜Ｓ６１、Ｓ６５（図５のステップＳ２７〜Ｓ３１、Ｓ４３）の処理と基本的には同じであり、部品底面を特定することにより行われる。但し、部品底面を特定する際の平均輝度値との比較対象である閾値（閾値Ｔ３とする）は、図１３に示すように、ヘッド１６に部品が正しく吸着されている状態（斜め吸着を伴わない状態）で撮像した部品の底面画像の平均輝度値に基づき、当該底面を特定し得るような値に設定されている。
【００６７】
ステップＳ７７でＹＥＳと判定した場合には、制御装置３０は、上記記憶部３２に記憶されている当該部品の部品データに基づき、第ｎ部品が、カメラ２２による部品撮像時に当該カメラ２２に対向する側の側面にリードを有するものであるか否かを判定した後（ステップＳ７９）、当該第ｎ部品の部品画像のうち、ステップＳ６９で特定した部品底面の周囲の輝度値に基づき、当該第ｎ部品が斜め吸着状態か否かの判定処理を実行する。
【００６８】
具体的には、ステップＳ７９でＮＯと判定した場合、例えば図１６の実線に示すように、第ｎ部品が、カメラ２２に対向する側の側面にリードを有していない部品の場合には、部品の底面画像の周囲のうち、カメラ２２に対向する側に検査エリア（図示省略）を設定し、当該検査エリアの画素の平均輝度値を演算した上で（ステップＳ８１）、当該平均輝度値が予め設定された閾値Ｔ４（閾値Ｔ４＜閾値Ｔ３）よりも高い（明るい）か否かを判定する（ステップＳ８３）。この閾値Ｔ４は、背景画像の平均輝度値より若干高い値に設定されている。
【００６９】
そして、ここでＮＯと判定した場合、すなわち、検査エリアの平均輝度値が閾値以下である場合には、制御装置３０は、当該第ｎ部品は斜め吸着状態であると認定し、そのときのヘッドカウンタの値（当該第ｎ部品が吸着されたヘッド１６）を記憶して（ステップＳ８５）、ステップＳ９１に処理を移行する。
【００７０】
すなわち、図１３に示すように、斜め吸着されることなく部品がヘッド１６（ノズル１６ａ）に吸着されている場合、部品を斜め下方から撮像すると、部品画像には、部品底面Ｃａの画像に加えて、カメラ２２に対向する側の側面Ｃｂの画像が写り込む。そのため、上記検査エリアの平均輝度値は上記閾値Ｔ４よりも高くなる。これに対して、図１４の実線に示すように、部品が斜め吸着されている場合、詳しくは反カメラ側（−Ｘ側）が低くなるように部品が斜め吸着されている場合には、部品側面Ｃｂの写り込み量が減少するため、検査エリアの平均輝度値は上記閾値Ｔ４以下となる。よって、上記のように、部品お底面画像の周囲のうち、カメラ２２に対向する側に設定した検査エリアの平均輝度値と上記閾値Ｔ４とを比較すること、すなわち、部品画像への部品側面Ｃｂの写り込こみ状態を調べることで、斜め吸着状態の有無判別が可能となる。これは、図１４の実線に示すように、Ｘ方向と平行な線分に対してのみ部品が上下方向に傾いている場合に限らず、さらにＹ方向と平行な線分に対して上下方向に傾いている場合も同様である。
【００７１】
なお、部品の斜め吸着の状態としては、図１４の二点鎖線に示すように、カメラ側（＋Ｘ側）が低くなるように部品が傾く場合も考えられるが、この場合には、部品底面Ｃａの写り込み量が減少する結果、ステップＳ７５で部品を認識できない（ステップＳ７７でＮＯ）可能性が高くなる。そのため、当実施形態では、このような斜め吸着については、ステップＳ７５，７７の処理で対処するようにしている。
【００７２】
一方、ステップＳ７９でＹＥＳと判定した場合、例えば図１５の二点鎖線に示すように、第ｎ部品が、カメラ２２に対向する側の側面にリードを有する部品である場合には、部品の底面画像Ｉａの周囲のうち、Ｙ方向の両外側にそれぞれ検査エリア（図示省略）を設定し、各検査エリアの画素の平均輝度値を演算した上で（ステップＳ８７）、当該平均輝度値が予め設定された閾値Ｔ４よりも高い（明るい）か否かを判定する（ステップＳ８９）。この閾値は、ステップＳ８３の閾値と同じ値である。
【００７３】
そして、ここでＹＥＳと判定した場合、制御装置３０は、処理をステップＳ８５に移行し、当該第ｎ部品が吸着されたヘッド１６（ヘッドカウンタの値）を記憶する。すなわち、斜め吸着されることなく部品がヘッド１６（ノズル１６ａ）に吸着されている場合（図１３参照）には、部品のうち、底面Ｃａとカメラ２２に対向する側の側面Ｃｂだけが部品画像に写り込むだけで、それ以外の側面、つまりＹ方向両側の側面は写り込まない。よって、上記のように、部品のＹ方向両側の側面の写り込こみ状態を検知すること、すなわち、上記の通り、底面画像Ｉａの周囲のうち、Ｙ方向の両外側に設定した各検査エリアの平均輝度値と上記閾値とを比較することで斜め吸着状態の有無判別が可能となる。
【００７４】
次に、制御装置３０は、ヘッドカウンタの値がヘッド数（Ｎ）に等しいか、すなわち、全てのヘッド１６の吸着部品について斜め吸着状態か否かの判定処理を実行したか否かを判定する（ステップＳ９１）。ここで、ＮＯの場合には、制御装置３０は、処理をステップＳ７３に移行し、ステップＳ７３〜Ｓ８９の処理を繰り返し、最終的に全ての吸着部品について斜め吸着状態の判定処理が終了すると、本フローチャートを終了し、図４のステップＳ９の処理に移行する。
【００７５】
以上のような第２実施形態の部品実装装置についても、基台１上に設置された第２撮像ユニット７Ｂにより各ヘッド１６に吸着された部品を下方（斜め下方）から撮像し、その画像に基づき部品の斜め吸着状態の有無を判別する。そのため、第１実施形態の部品実装装置と同様に、ヘッド１６（ヘッドユニット６）の動作の自由度を阻害することなく、部品の斜め吸着を検知することが可能となる。特に、この部品撮像装置では、第１撮像ユニット７Ａにより部品を真下から撮像し、部品の向きがヘッド１６に対して回転方向（Ｒ方向）にずれている場合には、ヘッド１６を回転させて当該ずれを補正した上で、第２撮像ユニット７Ｂにより部品を撮像するため、部品の向きによる影響を受けることを回避できる。よって、上記のように、当該第２撮像ユニット７Ｂにより部品を斜め下方から撮像しながらも、部品の斜め吸着を良好に検知することができる。
【００７６】
なお、この第２実施形態の部品実装装置においても、第１実施形態の説明で言及したのと同様に、検査エリアの平均輝度値と閾値Ｔ３との比較に際しては、閾値Ｔ３の値を背景画像の平均輝度値よりも若干高めに設定しておくことで、基板３への搭載に支障の出ない軽度の斜め吸着を許容するようにするのが好適である。これによれば、図４のステップＳ１７の処理を実施する頻度を低減して実装作業の効率化を図り、また、廃棄部品の数を低減することが可能となる。
【００７７】
また、この第２実施形態の部品実装装置においても、予め部品の傾き方向及び傾き角度と検査エリアの輝度値との相関関係を試験的に求めて記憶部３２に記憶させておき、部品画像から求めた検査エリアの平均輝度値に基づいて部品の具体的な傾き方向と傾き角度とを特定し、その結果に基づき斜め吸着の認定を行うようにしてもよい。
【００７８】
ところで、上述した各実施形態の部品実装装置は、本発明に係る部品認識装置（部品移載装置）が適用された部品実装装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７９】
例えば、上記の部品実装装置では、部品の底面画像の周囲に設定した検査エリアの平均輝度値と閾値とを比較し、検査エリアの平均輝度値が閾値を超えた場合に斜め吸着状態にあると特定しているが、例えば部品の底面画像周囲の画素のうち、所定の閾値を超える画素により形成される画素領域の面積を求め、その画素領域の面積が所定の閾値を超えた場合に、部品が斜め吸着状態であると判別するようにしてもよい。このような構成によっても、斜め吸着の有無判別を適切に行うことができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、部品実装装置について説明したが、本発明に係る部品認識装置（部品移載装置）は、移載ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して取り出し、その部品の吸着状態を撮像ユニットにより撮像、認識した上で試験部に搬送し、当該試験部において通電試験等の各種試験を実施する、いわゆる部品試験装置についても適用可能である。本発明を適用すれば、このような部品検査装置についても、移載ヘッドに吸着された部品を下方のみから撮像し、その部品画像への部品側面の写り込み状態に基づき斜め吸着状態の有無を判別することになるので、上記部品実装装置と同様に、移載ヘッドの動作の自由度を阻害することなく、部品の斜め吸着状態の有無をより正確に判別することが可能になる。
【符号の説明】
【００８１】
６  ヘッドユニット
７Ａ、７Ｂ  撮像ユニット（第１撮像ユニット、第２撮像ユニット）
１６  実装用ヘッド
２０、２２  カメラ
２１，２３  照明部
３０  制御装置
３１  主制御部
３２  記憶部
３３  駆動制御部
３４、３７  カメラ制御部
３５、３８  照明制御部
３６、３９  画像処理部
【図１】
2015153861.tif 000003
【図２】
2015153861.tif 000004
【図３】
2015153861.tif 000005
【図４】
2015153861.tif 000006
【図５】
2015153861.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015153861.tif 000009
【図８】
2015153861.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015153861.tif 000012
【図１１】
2015153861.tif 000013
【図１２】
2015153861.tif 000014
【図１３】
2015153861.tif 000015
【図１４】
2015153861.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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