(57)【要約】【課題】パーツフィーダ等における搬送中の振動によって、鏡面状の表面を有するワークが搬送路面に対して傾く場合にも、画像の明度変動が少なく安定した判別が行えるワーク姿勢判別装置を提供する。【解決手段】光源５をハロゲンランプ１０と光拡散板１１により面状の発光部とする。そして、面状発光部（光拡散板１１）の中心部からの光束と、撮像装置４の受光光束の方向が、静止状態のワーク２の表面に対して正反射の関係となるように配置する。そして、搬送中の振動によりワーク２の搬送路面に対する傾きが所定の最大値（角度θ）に達した場合でも、光源５の面状発光部（光拡散板１１）の周辺部からの光束と、撮像装置４の受光光束の方向がワーク２の表面に対して正反射の関係に保てるように、面状発光部（光拡散板１１）の大さを設定する。【選択図】図１
2008020341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーツフィーダ等で搬送される鏡面状の表面を有するワークの姿勢や良否を判別するための光源、撮像装置、画像処理装置を備えたワーク姿勢判別装置であって、
前記光源の発光部が面状に形成され、
前記面状の発光部の中心部から照射される光束の方向と、前記撮像装置で受光される光束の方向とが、静止状態のワーク表面に対して正反射の関係となるように構成されており、
搬送中のワークの傾きが搬送路面に対して所定の最大角度に達した場合に、前記面状の発光部の周辺部から照射される光束の方向と、前記撮像装置で受光される光束の方向とを、ワーク表面に対して正反射の関係に保てるように、前記面状の発光部の大さが設定されていること
を特徴とするワーク姿勢判別装置。
【請求項２】
前記光源はランプ等の発光源と光拡散板とで構成され、該光拡散板により面状の発光部が形成されると共に、該発光部から搬送路面に水平な方向に向けて照明光を照射するように構成され、
前記撮像装置は、その受光方向が前記静止状態のワーク表面に対して垂直方向になるように配置され、
前記撮像装置の前面にはハーフミラーが配置され、
前記ハーフミラーは、前記発光部から入射される照明光を反射して前記ワークに垂直上方から照明光を照射すると共に、前記ワークから反射される反射光を通過させて、前記撮像装置で受光させるように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載のワーク姿勢判別装置。
【請求項３】
前記光源はランプ等の発光源と光拡散板で構成され、該光拡散板により面状の発光部が形成され、
前記面状の発光部の中心部から照射される照射光の照射軸と前記撮像装置の受光軸とを、前記静止状態のワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい所定の角度φだけ傾けると共に、前記照射軸と受光軸とが静止状態のワーク表面に対して正反射の関係になるように、前記光源と撮像装置とを対向して配置すること
を特徴とする請求項１に記載のワーク姿勢判別装置。
【請求項４】
前記搬送中のワークの搬送路面に対する最大の傾き角をθと仮定し、前記撮像装置のレンズとワークまでの距離をＷｄとした場合に、前記光拡散板の幅Ｗｓが、
Ｗｓ≧２・Ｗｄ・ｔａｎ２θ、
であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のワーク姿勢判別装置。
【請求項５】
パーツフィーダ等で搬送される鏡面状の表面を有するワークの姿勢や良否を判別するための光源、撮像装置、画像処理装置を備えたワーク姿勢判別装置であって、
前記光源の発光波長がシリコンを透過する近赤外光であること
を特徴とするワーク姿勢判別装置。
【請求項６】
前記光源はランプ等の発光源と赤外線透過フィルタと光拡散板とで構成され、前記ランプからの照明光を赤外線透過フィルタを通過させ、該赤外線透過フィルタを透過した照明光を光拡散板により拡散させることにより面状の発光部が形成され、
前記面状の発光部の中心部から照射される照射光の照射軸と前記撮像装置の受光軸とを、前記静止状態のワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい所定の角度φだけ傾けると共に、前記照射軸と受光軸とが静止状態のワーク表面に対して正反射の関係になるように、前記光源と撮像装置とを対向して配置すること
を特徴とする請求項５に記載のワーク姿勢判別装置。
【請求項７】
前記光源は前記ランプ等の発光源からの光束を赤外線透過フィルタを通過させて発光部が形成され、
前記撮像装置は、その受光軸が前記静止状態のワーク表面に対して垂直方向になるように配置され、
前記発光部は、前記ワークを前記撮像装置側とは反対側の面から照射するように構成されたこと
を特徴とする請求項５に記載のワーク姿勢判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によってパーツフィーダなどによって搬送されるワーク（搬送物）の姿勢や良否を判別する装置であって、特に、ＩＣチップなどの鏡面状の表面を有するワークの姿勢判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーツフィーダでは搬送路に振動を加えることによってワークを搬送すると共に、姿勢判別装置を用いて表裏や回転方向が正しくないワークを検出し、排除することによって所望の姿勢のワークのみを供給する。
【０００３】
図５に、従来のパーツフィーダ用のワーク姿勢判別装置の構成を示す（例えば、特許文献１を参照）。この装置では搬送路１上のワーク２に対して略垂直上方に設置した撮像装置４と、ワークに対して斜め方向から照明光を照射する光源５を用いてワーク２を撮像し、得られた画像を画像処理装置６で解析して姿勢判別を行う。なお、７はワークの先端を検出する撮影用トリガセンサである。
【０００４】
姿勢判別が必要なワークとして、抵抗、コンデンサ等の一般的な電子部品のほか、シリコンのベアチップ状態のＩＣチップ（以下、ＩＣチップと記す。）が挙げられる。特に、ＩＣチップの場合は通常シリコン基板の片面（オモテ面）のみに回路や配線が形成されており、ＩＣチップの表裏を判別すると共に、ウラ面が上を向いた状態で回転方向を判別しなければならない場合もある。
【特許文献１】特開２００３−２８１５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＩＣチップ等の電子部品を実装するためのパーツフィーダには、ワークの姿勢判別が必要となるが、従来技術のワーク姿勢判別装置には、次のような問題があった。
【０００６】
第１の問題点として、ＩＣチップは一般的にシリコンのベアチップであるため、その表面はほぼ鏡面状であり、斜めからの照明光は正反射（反射する表面に対して、入射角と反射角が等しい反射）して撮像装置４に届かないため撮影することができない。一方、鏡面状のワークに対してハーフミラーを用いて照明と撮像の光軸を一致させる同軸落射方式の照明が有効であることは良く知られている。（例えば、雑誌「画像ラボ」２０００年１月号、vol.11,No1、を参照）。しかし、同軸落射方式を用いたとしてもパーツフィーダで高速搬送すると、振動によってワークが撮像装置に対して傾いてしまい反射光が撮像装置の方向に戻らない場合があり、結果として、ワーク画像の明度変動が大きくなり、正しく姿勢判別できないという問題がある。
【０００７】
また、第２の問題点として、一般的にベアチップのウラ面には方向判別に使えるようなマークや配線が形成されていないため、ウラ面が上を向いた状態では回転方向の判別ができないという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、パーツフィーダ等でワークを搬送する際に、振動によってワークが搬送路面に対して傾いても、画像の明度変動が少なく安定した判別が行えるワーク姿勢判別装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、ＩＣチップ等のウラ面（配線パターン等が見えない面）が上（撮像装置側）を向いた状態でも、オモテ面に形成された配線パターン等を撮像することができ回転方向の判別が行えるワーク姿勢判別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のワーク姿勢判別装置は、パーツフィーダ等で搬送される鏡面状の表面を有するワークの姿勢や良否を判別するための光源、撮像装置、画像処理装置を備えたワーク姿勢判別装置であって、前記光源の発光部が面状に形成され、前記面状の発光部の中心部から照射される光束の方向と、前記撮像装置で受光される光束の方向とが、静止状態のワーク表面に対して正反射の関係となるように構成されており、搬送中のワークの傾きが搬送路面に対して所定の最大角度に達した場合に、前記面状の発光部の周辺部から照射される光束の方向と、前記撮像装置で受光される光束の方向とを、ワーク表面に対して正反射の関係に保てるように、前記面状の発光部の大さが設定されていることを特徴とする。
このような構成により、パーツフィーダなどの搬送路上を搬送される鏡面状の表面を有するワークの姿勢や良否を判別するために、光源の発光部が面状であるようにし、該面状発光部の中心部からの光束と、撮像装置の受光光束の方向が、静止状態のワーク表面に対して正反射の関係となるようにする。そして、搬送中の振動により搬送路面に対するワークの傾きが所定の最大値（角度θ）に達した場合でも、光源の面状発光部の周辺部からの光束と、撮像装置の受光光束の方向がワークの表面に対して正反射の関係に保てるように、面状発光部の大さを設定する。
これにより、高速搬送中の振動によってワークが搬送路面から傾いても、面状発光部のいずれかの部位からの照明光束がワークで反射して撮像装置に入射するため、画像の明度変動が少ない安定した姿勢判別や良否判定が可能となる。
【００１０】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、前記光源はランプ等の発光源と光拡散板とで構成され、該光拡散板により面状の発光部が形成されると共に、該発光部から搬送路面に水平な方向に向けて照明光を照射するように構成され、前記撮像装置は、その受光方向が前記静止状態のワーク表面に対して垂直方向になるように配置され、前記撮像装置の前面にはハーフミラーが配置され、前記ハーフミラーは、前記発光部から入射される照明光を反射して前記ワークに垂直上方から照明光を照射すると共に、前記ワークから反射される反射光を通過させて、前記撮像装置で受光させるように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、光源を発光源（ハロゲンランプ等）と光拡散板で構成し、該光拡散板により面状の発光部を形成する。この光源は、照明光が搬送路面に水平な方向に照射されるように配置される。また、撮像装置のレンズの前にハーフミラーを配置する。このハーフミラーにより、搬送路面に水平な方向から照射される光源からの照明光を折り曲げて（９０度折り曲げて）、ワークを垂直上方から照射するようにする。そして、ワークから正反射した光はハーフミラーを通過させるようにし、撮像装置でワーク画像を撮影する。
これにより、高速搬送中の振動によってワークが搬送路面から傾いても、面状照明のいずれかの部位からの光束が撮像装置に入射するようにでき、画像の明度変動が少なくなり、ワークの安定した姿勢判別や良否判定が可能となる。
【００１１】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、前記光源はランプ等の発光源と光拡散板で構成され、該光拡散板により面状の発光部が形成され、前記面状の発光部の中心部から照射される照射光の照射軸と前記撮像装置の受光軸とを、前記静止状態のワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい所定の角度φだけ傾けると共に、前記照射軸と受光軸とが静止状態のワーク表面に対して正反射の関係になるように、前記光源と撮像装置とを対向して配置することを特徴とする。
このような構成により、光源を発光源（ハロゲンランプ等）と光拡散板を使用し面状の発光面とする。また、発光部の照射軸と撮像装置の受光軸とをワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい角度φだけ傾けると共に、発光部の照射軸と撮像装置の受光軸とがワーク表面に対して正反射の関係になるようにする。
これにより、高速搬送中の振動によってワークが搬送路面から傾いても、画像の明度変動が少ない安定した姿勢判別や良否判定が可能となる効果に加えて、ハーフミラーが不要になり、ハーフミラーによる照明光ロスや画像劣化の恐れがなくなる。また、発光部や撮像装置をワークにより接近して設置できるため、光拡散板のサイズを小さくできる。
【００１２】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、前記搬送中のワークの搬送路面に対する最大の傾き角をθと仮定し、前記撮像装置のレンズとワークまでの距離をＷｄとした場合に、前記光拡散板の幅Ｗｓが、Ｗｓ≧２・Ｗｄ・ｔａｎ２θ、であることを特徴とする。
これにより、搬送中の振動によりワークが搬送路面に対して所定の角度θ傾いた場合でも、光拡散板の端部からの光はワークで正反射して撮像装置のレンズに入射するため、明度変動の少ない画像を撮影することができる。
【００１３】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、パーツフィーダ等で搬送される鏡面状の表面を有するワークの姿勢や良否を判別するための光源、撮像装置、画像処理装置を備えたワーク姿勢判別装置であって、前記光源の発光波長がシリコンを透過する近赤外光であることを特徴とする。
このような構成により、パーツフィーダなどを搬送されるシリコン基板のベアチップ等の姿勢や良否を判別するために、光源の発光波長をシリコンを透過する近赤外光とする。
これにより、ＩＣチップ等のウラ面（配線パターン等が見えない面）が上（撮影側）を向いた状態においても、照明光が基板を透過して、オモテ面に形成された配線パターン等を撮像することができるので、ＩＣチップ等の方向判別が可能となる。
【００１４】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、前記光源はランプ等の発光源と赤外線透過フィルタと光拡散板とで構成され、前記ランプからの照明光を赤外線透過フィルタを通過させ、該赤外線透過フィルタを透過した照明光を光拡散板により拡散させることにより面状の発光部が形成され、前記面状の発光部の中心部から照射される照射光の照射軸と前記撮像装置の受光軸とを、前記静止状態のワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい所定の角度φだけ傾けると共に、前記照射軸と受光軸とが静止状態のワーク表面に対して正反射の関係になるように、前記光源と撮像装置とを対向して配置することを特徴とする。
このような構成により、光源をランプと赤外線透過フィルタと光拡散板とで構成し、ランプからの照明光を赤外線透過フィルタを通過させ、該赤外線透過フィルタを透過した照明光を光拡散板により拡散させて面状の発光部とする。これにより、照明光の波長をシリコンを透過する近赤外光とする。また、発光部の照射軸と撮像装置の受光軸とをワーク表面に垂直な方向からそれぞれ等しい角度φだけ傾けると共に、発光部の照射軸と撮像装置の受光軸とがワーク表面に対して正反射の関係になるようにする。
これにより、ワークが振動して搬送路面に対して傾く場合にも画像の明度変動が少ない安定した姿勢判別や良否判定が可能となる効果に加えて、ＩＣチップ等のウラ面（配線パターン等が見えない面）が上（撮影側）を向いた状態においても、照明光が基板を透過して、オモテ面に形成された配線パターン等を撮像することができるので、ＩＣチップ等の方向判別が可能となる。
【００１５】
また、本発明のワーク姿勢判別装置は、前記光源は前記ランプ等の発光源からの光束を赤外線透過フィルタを通過させて発光部が形成され、前記撮像装置は、その受光軸が前記静止状態のワーク表面に対して垂直方向になるように配置され、前記発光部は、前記ワークを前記撮像装置側とは反対側の面から照射するように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、例えば、搬送路に孔を開け、この搬送路に開けた孔を通して、ワークの下方から近赤外照明光を照射する。これにより、孔の上方に設置された撮像装置では、ＩＣチップ内の金属配線パターン等のシルエット像を撮影することができ、ワークの方向を認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のワーク姿勢判別装置は、光源の発光部を面状としたので、搬送中の振動によって鏡面状の表面を有するワークが搬送路面に対して傾いても、画像の明度変動が少なく安定した姿勢判別が行える。また、光源の発光波長をシリコンを透過する近赤外光とすることにより、ＩＣチップの回転方向の判別が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
［本発明のワーク姿勢判別装置の第１の実施の形態］
図１は、本発明のワーク姿勢判別装置の第１の実施の形態を示す図である。
図１（Ａ）に示すように、光源５はハロゲンランプ（発光源）１０と光拡散板１１から構成され、光拡散板１１が面状の発光部となっている。この光拡散板１１は、ハロゲンランプ１０からの光束を散乱・拡散させ、発光面全体の明るさを均一にするために使用される。
【００１９】
光源５から照射される照明光はハーフミラー１４で９０度折り曲げられて反射され、搬送路１上のワーク２に垂直に照射される。そして、ワーク２から正反射した反射光をハーフミラー１４を通過させるようにし、ＣＣＤカメラ１２とレンズ１３からなる撮像装置４でワーク２の画像を撮影する。なお、ＣＣＤカメラ１２により撮影されたワーク画像は画像処理装置６に送られ、該画像処理装置６内で画像解析を行うことにより、ワーク２の姿勢や良否判定が行われる。
【００２０】
また、図１（Ｂ）は光拡散板１１のサイズ（大きさ）を説明するための図であり、説明を簡単にするためハーフミラー１４を省略して、等価的な配置で表示している。光拡散板１１の幅Ｗｓは、レンズ１３の先端部とワーク２までの距離Ｗｄ、搬送中にワーク２が搬送路面に対して傾く角度の最大値（角度θ）に対して、
Ｗｓ≧２・Ｗｄ・ｔａｎ２θ・・・（式１）、
となるように設定されている。これによりワーク２が搬送路１の路面に対して角度θ傾いた場合でも、光拡散板１１の端部からの光はワーク２で正反射して垂直上方のレンズ１３に入射するため、明度変動の少ない画像を撮影することができる。
【００２１】
なお、光拡散板１１を方形状のものとし、両辺の長さとも同じ幅Ｗｓとすることにより、ワーク２が搬送路１の路面に対してどの方向に角度θ傾いても、明度変動の少ない画像を撮影することができる。また、光拡散板１１が直径Ｗｓの円面状であっても同様である。
【００２２】
次に、図１に示すワーク姿勢判別装置の変形例を図２に示す。図２に示すワーク姿勢判別装置においては、光源５は図１と同様にハロゲンランプ１０と光拡散板１１とで構成される。
【００２３】
そして、光拡散板１１の中心部から照射される照射光の照射軸Ａと撮像装置４の受光軸Ｌとが、静止状態のワーク２の表面に垂直方向からそれぞれ等しい所定の角度φだけ傾くように、光源５と撮像装置４とを対向して配置する。この場合に、照射軸Ａと受光軸Ｌとがワーク２の表面に対して正反射の関係になるように、光源５と撮像装置４とを配置する。この場合も光拡散板１１の幅Ｗｓを（式１）を満たすようにすることによって同様の効果が得られる。
【００２４】
この図２に示すワーク姿勢判別装置は、図１に示すワーク姿勢判別装置に対して、ハーフミラー１４による照明光のロスや画像劣化の恐れがなく、また、光源５や撮像装置４をワーク２により接近して設置できる点で優れている。このため、（式１）において、Ｗｄを小さくでき、拡散板１１が小さいサイズで済む。
【００２５】
［本発明のワーク姿勢判別装置の第２の実施の形態］
図３は、本発明のワーク姿勢判別装置の第２の実施の形態を示す図である。
図３に示すワーク姿勢判別装置は、図２に示したワーク姿勢判別装置の光源５対して赤外線透過フィルタ２０を付加した構成をしており、波長約１０００ｎｍ以上の近赤外線のみワーク２に照射するように構成されている。
【００２６】
近赤外光はワーク２であるＩＣチップのシリコン基板を透過するが、ＩＣ回路内の金属配線パターン等では反射され、その像を撮影することができる。これによりＩＣチップのオモテ面（配線パターンが見える面）が下（非撮影側）を向いた状態でもＩＣチップの回転方向を認識することができる。
【００２７】
なお、本方式は図１に示すワーク姿勢判別装置の光源５に赤外線透過フィルタを付加することでも同様の効果が得られる。しかし、一般的に波長１０００ｎｍ以上の近赤外線に対するＣＣＤカメラの感度は非常に小さいため、ハーフミラーによる照明光のロスがない図２に示す配置とする方が有利である。
【００２８】
次に、第２の実施の形態の変形例を図４に示す。この構成例では、搬送路１に開けた孔１ａを通して、下方から光源５により近赤外照明光を照射する。これにより、上方に設置した撮像装置４ではＩＣチップ内の金属配線パターン等のシルエット像を撮影することができ、これにより方向を認識することができる。なお、この場合は、光源５の照射面積は小さくてすむので、光拡散板を省略することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明においては、搬送中の振動によって鏡面状の表面を有するワークが搬送路面に対して傾く場合にも安定した姿勢判別が行え、また、光源の発光波長をシリコンを透過する近赤外光とすることにより、ＩＣチップ等のワークの回転方向の判別が容易に行える効果を奏するので、本発明はＩＣチップのワーク姿勢判別装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のワーク姿勢判別装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図３】本発明のワーク姿勢判別装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図５】従来のパーツフィーダ用姿勢判別装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…搬送路、２…ワーク（ＩＣチップ）、４…撮像装置、５…光源、６…画像処理装置、１０…ハロゲンランプ、１１…光拡散板、１２…ＣＣＤカメラ、１３…レンズ、１４…ハーフミラー、２０…赤外線透過フィルタ
【図１】
2008020341.tif 000003
【図２】
2008020341.tif 000004
【図３】
2008020341.tif 000005
【図４】
2008020341.tif 000006
【図５】
2008020341.tif 000007