(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易、かつ安価な構成で部品認識の信頼性を高める。【解決手段】表面実装機は、移動可能なヘッドユニット５に吸着された部品を基台上に設けた撮像ユニット２５により画像認識するように構成される。この撮像ユニット２５には照明装置２８、カメラ２６およびミラー３４，３５が設けられ、ヘッドユニット５には照明装置３０およびミラー３１が設けられる。そして、吸着部品に対してその下側から照明装置２８の照明が与えられることにより、吸着部品の底面画像（反射像）がミラー３４を介してカメラ２６に案内される一方、吸着部品に対してその側方から照明装置３０による透過照明が与えられることにより吸着部品の側面画像（投影像）がミラー３１，３５を介してカメラ２６に案内される。ミラー３４等は、各画像をカメラ２６における受光領域の互いに異なる領域に結像させるように構成される。【選択図】      図２
2004349346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を吸着する吸着ヘッドを備え、かつ部品供給部と基板との間を移動可能なヘッドユニットと、前記吸着ヘッドによる部品の吸着状態を撮像するための撮像素子を有する撮像手段とを備えた表面実装機において、
前記吸着ヘッド先端に対してその吸着面に直交する側から照明を与える第１照明手段と、前記吸着ヘッド先端に対してその側方から照明を与える第２照明手段と、
前記第１照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第１光路形成手段と、前記第２照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第２光路形成手段とを備え、
前記各光路形成手段は、共通の撮像手段に光を案内するものであり、かつその撮像手段の撮像素子が並ぶ受光領域のうちそれぞれ異なる領域に光を案内するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
【請求項２】
請求項１に記載の表面実装機において、
前記撮像手段は、結像レンズをもち、この結像レンズの光軸上に、前記第１光路形成手段に対応する受光領域の中心が設けられていることを特徴とする表面実装機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面実装機において、
前記各照明手段は互いに異なる色の照明を与えるように構成され、前記第１光路形成手段に第１照明手段の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタが設けられる一方、前記第２光路形成手段に第２照明手段の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタが設けられていることを特徴とする表面実装機。
【請求項４】
請求項１に記載の表面実装機において、
前記撮像手段は主走査方向に前記撮像素子が並ぶリニアイメージセンサからなり、前記吸着ヘッドに吸着された部品を相対的に移動させることにより前記主走査方向と直交する副走査方向に所定の撮像ピッチで画像を取込むものであって、
前記主走査方向一ライン分の画像の取込み中に、前記第１照明手段のみにより照明を与える状態と前記第２照明手段のみにより照明を与える状態とに照明状態を切換える照明切換制御手段を備えていることを特徴とする表面実装機。
【請求項５】
部品を吸着する吸着ヘッドを備え、かつ部品供給部と基板との間を移動可能なヘッドユニットと、前記吸着ヘッドによる部品の吸着状態を撮像するための撮像素子を有する撮像手段とを備えた表面実装機において、
前記吸着ヘッド先端に対してその吸着面に直交する側から照明を与える第１照明手段と、前記吸着ヘッド先端に対してその側方から照明を与える第２照明手段と、
前記第１照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第１光路形成手段と、前記第２照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第２光路形成手段と、
前記各照明手段による照明を交互に切換える照明切換制御手段と、
複数の記憶部をもち前記撮像手段により撮像される画像を記憶する画像記憶手段と、
撮像された画像の前記画像記憶手段における記憶先を前記照明切換制御手段による照明の切換えに対応して切換える記憶先切換制御手段とを備え、
前記各光路形成手段は、共通の撮像手段にそれぞれ前記光を案内するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
【請求項６】
請求項５に記載の表面実装機において、
前記撮像手段は主走査方向に前記撮像素子が並ぶリニアイメージセンサからなり、前記吸着ヘッドに吸着された部品を相対的に移動させることにより前記主走査方向と直交する副走査方向に所定の撮像ピッチで画像を取込むものであって、
前記照明切換制御手段は、主走査方向一ライン分の画像の取込み毎に、前記第１照明手段のみにより照明を与える状態と前記第２照明手段のみにより照明を与える状態とに照明状態を交互に切換えることを特徴とする表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品の吸着ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部からＩＣ等の電子部品を吸着し、この電子部品をプリント基板等の基板上に移送して実装する表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）が知られている。
【０００３】
この種の実装機では、不良部品の実装や実装ずれ、あるいは実装ミス（未実装）等を未然に防止するために、部品吸着後、プリント基板への実装に先立って吸着ヘッドの先端を撮像し、部品の有無、あるいは部品の吸着状態等を画像認識することが行われている（例えば、特許文献１）。また、部品が実装されたことを確認するために、実装処理後、再度吸着ヘッドの先端を撮像して部品の有無（部品持帰り）を画像認識することが行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特許公報  第２８６３７３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に代表されるような従来の表面実装機では、一般に、吸着ヘッドに吸着された部品をその真下から撮像するため次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、吸着ヘッド先端（すなわち部品を吸着するノズルの先端）の大きさとさほど変わらない大きさの部品を実装する場合には、吸着ヘッドの先端をその真下から撮像するだけでは部品の有無や外形（輪郭）の判断がつかない場合がある。また、吸着ヘッド先端に半田ペースト等の異物が付着した場合には、これを部品として誤認識する場合もあり、従って、部品認識の信頼性が必ずしも高いとはいえない。
【０００７】
そこで、このような問題を解消するために、複数のカメラを設置して吸着部品を三次元的に認識したり、あるいは、レーザを使った三次元計測装置等を導入して認識精度を高めることが考えられているが、この場合、認識精度は向上するが、装置の大型化、高コスト化を伴うこととなり、合理的な解決策とはいえない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡易、かつ安価な構成で部品認識の信頼性を高めることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、部品を吸着する吸着ヘッドを備え、かつ部品供給部と基板との間を移動可能なヘッドユニットと、前記吸着ヘッドによる部品の吸着状態を撮像するための撮像素子を有する撮像手段とを備えた表面実装機において、前記吸着ヘッド先端に対してその吸着面に直交する側から照明を与える第１照明手段と、前記吸着ヘッド先端に対してその側方から照明を与える第２照明手段と、前記第１照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第１光路形成手段と、前記第２照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第２光路形成手段とを備え、前記各光路形成手段は、共通の撮像手段に光を案内するものであり、かつその撮像手段の撮像素子が並ぶ受光領域のうちそれぞれ異なる領域に光を案内するように構成されているものである。なお、請求項の記載において、「吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光」とは、照明による部品等からの反射光、又は透過光を意味するものである。
【００１０】
この構成によると、吸着ヘッドに部品が吸着されている場合には、第１照明手段の照明による例えば部品の底面像が第１光路形成手段により撮像手段に案内される一方、第２照明手段の照明による部品の側面像が第２光路形成手段により撮像手段に案内される。そして、各像が撮像手段の受光領域のそれぞれ異なる領域に結像されることとなる。従って、吸着部品の底面、および側面の画像を共通の撮像手段で撮像することが可能となる。
【００１１】
なお、上記のような撮像手段には通常結像レンズが設けられるが、この場合、前記撮像手段は、この結像レンズの光軸上に、前記第１光路形成手段に対応する受光領域の中心が設けられているのが、好ましい。
【００１２】
すなわち、撮像される部品画像の意義として、部品の側面画像は主に吸着ヘッド先端の部品の有無判断として利用されることが多く、そのため部品の有無を認識できれば正確な形状認識が要求されることが少ない。これに対して、部品の底面画像は、実装位置補正を行うために使用されるため、部品の形状認識を正確に行うことが要求される。従って、上記のような構成によると、部品の底面画像に歪みが生じ難くなり、底面画像に基づく部品認識の信頼性を高めることが可能となる。
【００１３】
また、具体的な構成として、各照明手段は互いに異なる色の照明を与えるように構成され、前記第１光路形成手段に第１照明手段の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタが設けられる一方、前記第２光路形成手段に第２照明手段の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタが設けられているのが、より好ましい。
【００１４】
この構成によると、照明の干渉による画像への影響がなくなり、各照明手段により同時に照明を与えながら部品の底面および側面の各画像を同時に撮像することが可能となる。
【００１５】
また、別の具体的な構成として、前記撮像手段は主走査方向に前記撮像素子が並ぶリニアイメージセンサからなり、前記吸着ヘッドに吸着された部品を相対的に移動させることにより前記主走査方向と直交する副走査方向に所定の撮像ピッチで画像を取込むものであって、前記主走査方向一ライン分の画像の取込み中に、前記第１照明手段のみにより照明を与える状態と前記第２照明手段のみにより照明を与える状態とに照明状態を切換える照明切換制御手段を備えているのが、より好ましい。
【００１６】
このようにリニアイメージセンサを使った構成によると、撮像手段に対して部品を相対的に移動させながら部品を撮像することができるため、部品認識のための撮像処理を迅速に行うことができる。特に、主走査方向一ライン分の画像の取込み中に照明を切換えるようにしているので、照明の干渉による影響を受けることなく、撮像手段に対して部品を一方向に一度だけ移動（相対移動）させるだけで部品の底面および側面の各画像として良質の画像を得ることが可能となる。
【００１７】
一方、本発明に係る別の表面実装機は、部品を吸着する吸着ヘッドを備え、かつ部品供給部と基板との間を移動可能なヘッドユニットと、前記吸着ヘッドによる部品の吸着状態を撮像するための撮像素子を有する撮像手段とを備えた表面実装機において、前記吸着ヘッド先端に対してその吸着面に直交する側から照明を与える第１照明手段と、前記吸着ヘッド先端に対してその側方から照明を与える第２照明手段と、前記第１照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第１光路形成手段と、前記第２照明手段の照明による吸着ヘッド又はこの吸着ヘッドに吸着された部品からの光を前記撮像手段に案内する第２光路形成手段と、前記各照明手段による照明を交互に切換える照明切換制御手段と、複数の記憶部をもち前記撮像手段により撮像される画像を記憶する画像記憶手段と、撮像された画像の前記画像記憶手段における記憶先を前記照明切換制御手段による照明の切換えに対応して切換える記憶先切換制御手段とを備え、前記各光路形成手段は、共通の撮像手段にそれぞれ前記光を案内するように構成されているものである。
【００１８】
この構成によると、吸着ヘッドに部品が吸着されている場合には、第１照明手段の照明による例えば部品の底面像が第１光路形成手段により撮像手段に案内される一方、第２照明手段の照明による部品の側面像が第２光路形成手段により撮像手段に案内される。そして、第１，第２照明手段が選択的に点灯される一方で、これに対応して画像記憶手段における画像の記憶部が切換えられることにより、吸着部品の底面、および側面の画像が共通の撮像手段により撮像されることとなる。
【００１９】
この構成において、前記撮像手段は主走査方向に前記撮像素子が並ぶリニアイメージセンサからなり、前記吸着ヘッドに吸着された部品を相対的に移動させることにより前記主走査方向と直交する副走査方向に所定の撮像ピッチで画像を取込むものであって、前記照明切換制御手段は、主走査方向一ライン分の画像の取込み毎に、前記第１照明手段のみにより照明を与える状態と前記第２照明手段のみにより照明を与える状態とに照明状態を交互に切換えるように構成されているのが、好ましい。
【００２０】
このようにリニアイメージセンサを使った構成によると、撮像手段に対して部品を相対的に移動させながら部品を撮像することができるため、部品認識のための撮像処理を迅速に行うことができる。特に、主走査方向一ライン分毎に照明を切換えることにより撮像手段に対して部品を一方向に一度だけ移動（相対移動）させるだけで部品の底面および側面の各画像として良質の画像を得ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る表面実装機を平面図で概略的に示している。なお、同図中には、方向を明確にするためにＸ軸およびＹ軸を示している。
【００２３】
同図に示すように、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２がＸ軸方向に配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
【００２４】
上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａをＸ軸方向に並列に並べた状態で備えている。
【００２５】
また、上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施形態ではＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することができるようになっている。
【００２６】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２７】
また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれロータリエンコーダ１０，１６が設けられており、これによって上記ヘッドユニット５の移動位置検出がなされるようになっている。
【００２８】
上記ヘッドユニット５には、図２に示すように、先端に部品吸着用のノズル２０ａを備えた吸着ヘッド２０が設けられ、例えば、当実施形態では、Ｘ軸方向に６つの吸着ヘッド２０が並べて設けられている。
【００２９】
各吸着ヘッド２０は、それぞれ、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及びノズル中心軸回りの回転が可能とされ、図外の昇降駆動機構および回転駆動機構により作動されるようになっている。なお、上記昇降駆動機構は、例えば、各吸着ヘッド２０を同時に上下動させる全体昇降用サーボモータと、各吸着ヘッド２０を個別に一定ストロークだけ昇降させる所定数（６個）のエアシリンダとを備え、それらを併用することにより、各吸着ヘッド２０を所定の上昇位置と下降位置とにわたって昇降させるように構成されている。また、回転駆動手段は、１個の回転用サーボモータとこのサーボモータの回転を各ヘッドに伝える伝動機構とから構成されている。
【００３０】
なお、ヘッドユニット５の下端部には、吸着ヘッド２０の昇降スペースを隔ててＹ軸方向に対向して照明装置３０およびミラー３１が設けられている。
【００３１】
照明装置３０は、吸着ヘッド２０に吸着された部品を画像認識するための照明を与えるものであり、光源として複数のＬＥＤを有し、所定の認識高さ位置（図２に示す位置）に保持された部品に対して透過照明を与える。一方、ミラー３１は、照明装置３０の照明による吸着部品の側方からの投影像（以下、側面像という）を反射させて真下（基台側）に向けて案内する。
【００３２】
照明装置３０およびミラー３１は、共に吸着ヘッド２０の配列方向に亘って設けられており、この構成により各吸着ヘッド２０に吸着された部品の側面画像をそれぞれ基台側に案内するように構成されている。
【００３３】
前記部品供給部４の側方には、さらにヘッドユニット５の各吸着ヘッド２０に吸着された部品をプリント基板３への実装に先だって認識するための撮像ユニット２５が配設されている。
【００３４】
撮像ユニット２５は、基台１上に固定的に配設されており、吸着ヘッド２０に吸着された部品（吸着部品）を撮像するカメラ２６と部品撮像用の照明を与える照明ユニット２７とを備えている。
【００３５】
カメラ２６は、複数の撮像素子が一列に並ぶリニアイメージセンサＬ（ラインセンサ；図４参照）を備えたカメラで、撮像素子が上下方向に並ぶように基台１上に横向きに配置されており、撮像素子の配列方向（主走査方向）と直交する方向（副走査方向；Ｘ軸方向）にヘッドユニット５を移動させることにより、後記ミラー３４，３５を介して反射される各吸着ヘッド２０に吸着された部品の主走査方向の画像を副走査方向に順次取込むように構成されている。
【００３６】
照明ユニット２７は、照明装置２８と吸着部品の画像を前記カメラ２６に案内するためのミラー３４，３５を備えている。
【００３７】
照明装置２８は、照明ユニット２７の上部に配置されるメイン照明２８ａと、同ユニット２７の底部に配置されるサブ照明２８ｂとから構成されている。メイン照明２８ａは、同図に示すように中央に開口部をもつ逆ドーム型のフレームの内面に光源として多数のＬＥＤを備え、照明ユニット２７上方の所定の撮像位置（図２に示す位置）にある吸着部品に対してその下側から斜め方向に照明を与えるように構成されている。一方、サブ照明２８ｂは、メイン照明２８ａの前記中央開口部の真下にあり、光源として多数のＬＥＤを上向きに備え、上記撮像位置にある吸着部品に対してその真下から照明を与えるように構成されている。
【００３８】
前記ミラー３４，３５のうち、一方側のミラー３４は、メイン照明２８ａの前記中央開口の真下であって、かつサブ照明２８ｂの直上方に配置されており、照明装置２８による吸着部品の反射光、すなわち吸着部品の底面像を９０°屈折させて前記カメラ２６に案内するように構成されている。なお、このミラー３４は、いわゆるハーフミラーから構成されており、上記メイン照明２８ａの点灯時には、その照明を透過させ得るようになっている。これに対して他方側のミラー３５は、この一方側のミラー３４よりもやや上側の位置に配置されている。このミラー３５は、部品認識時、ヘッドユニット５の前記ミラー３１の真下に位置するように配置されており、ミラー３１により案内される吸着部品の側面像をさらに屈折させてカメラ２６に案内するように構成されている。
【００３９】
これらのミラー３４，３５は、互いの像を平行に案内するようにその反射面が平行に設けられており、その結果、ミラー３４，３５によりそれぞれ案内される像がリニアイメージセンサＬの互いに異なる領域に結像するように構成されている。この構成により、ミラー３１、３５により案内される吸着部品の側面像とミラー３４により案内される吸着部品の底面像を同時にカメラ２６で撮像できるようになっている。すなわち、当実施形態では、照明装置２８により本発明の第１照明手段が、照明装置３０により本発明の第２照明手段が、ミラー３４等により第１光路形成手段が、ミラー３１，３５等により第２光路形成手段がそれぞれ構成されている。
【００４０】
なお、カメラ２６には、ミラー３４，３５によって案内される像をリニアイメージセンサＬに結像させる結像レンズ２６ａが内蔵されるが、図４に模式的に示すように、当実施形態のカメラ２６では、この結像レンズ２６ａの中心がリニアイメージセンサＬのうちミラー３４により案内される像の結像領域Ｐｄ１の中心と一致するように構成されている。つまり、この結像領域Ｐｄ１の中心を通るようにカメラ２６の光軸が設定されている。なお、Ｐｄ２はミラー３１により案内される像の結像領域を示している。
【００４１】
図３は上記実装機の制御系をブロック図で示している。実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置４０を有している。
【００４２】
この制御装置４０は、その機能構成として主制御部４１、照明制御部４２、カメラ制御部４３、タイミング発生部４４、画像処理部４５および軸制御部４６を含んでいる。なお、主制御部４１には、制御プログラム等の各種情報を入力するための図外の入力手段等が接続されている。
【００４３】
主制御部４１は、実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等を作動させるべく軸制御部４６を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御する。また、撮像ユニット２５により撮像される部品画像に基づいて吸着ヘッド２０による部品吸着の有無検出および吸着ずれ量の演算を行い、その結果に応じてヘッドユニット５等を制御するように構成されている。
【００４４】
照明制御部４２は、ヘッドユニット５の照明装置３０および撮像ユニット２５の照明装置２８をそれぞれ制御するものである。
【００４５】
タイミング発生部４４は、画像の取り込みタイミング信号をカメラ制御部３４に出力するもので、Ｘ軸サーボモータ１５のエンコーダ１６から出力されるパルス信号を予め定められた撮像ピッチに対応する分周比で分周し、そのタイミングで前記カメラ制御部３４にタイミング信号を出力するもので、カメラ制御部３４はこのタイミング信号に同期して副走走査方向に画像を取り込む（画像データを画像処理部４５に出力する）。
【００４６】
なお、このタイミング信号は照明制御部４２にも出力され、照明制御部４２は、このタイミングシング信号に同期して照明状態を切換える。具体的には、図５に示すように、タイミング信号が出力されてカメラ２６による主走査方向一ライン分の画像の取込みが開始されるのと同時に照明装置２８のみを点灯させ（ｔ０時点；第１照明状態という）、一定時間経過後、照明装置２８を消灯させて照明装置３０を点灯させる（ｔ１時点；第２照明状態という）。こうして主走査方向一ライン分の画像の取込み中に第１照明状態と第２照明状態とを切換えるように照明装置２８，３０の駆動を制御する。なお、当実施形態では、このタイミング発生部４４および照明制御部４２により、本発明の請求項４における照明切換制御手段が構成されている（図３中に符号４７を付して示す）。
【００４７】
画像処理部４５は、カメラ２６から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成するものである。
【００４８】
次に、制御装置４０の制御による実装動作についてその作用と共に説明する。
【００４９】
まず、実装動作に先立って部品認識の準備処理が実行される。この処理は、吸着部品を画像認識する上で必要なデータ、具体的には、吸着ヘッド２０（ノズル２０ａ）先端の画像上での位置および画像スケールを求めるための処理であり、例えば図６に示すフローチャートに従って求められる。
【００５０】
まず、ヘッドユニット５が撮像ユニット２５の上方に配置され、吸着ヘッド２０が所定の撮像位置、すなわち撮像ユニット２５に対して予め定められた部品認識時のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸（高さ方向）方向の所定位置に吸着ヘッド２０が配置され、この状態でノズル２０ａ先端の側面像が撮像される（ステップＳ１）。具体的には、照明装置２８が点灯し、ノズル２０ａの投影像（側面像）がミラー３１，３５を介してカメラ２６に案内され撮像される。
【００５１】
次いで、ノズル２０ａの側面画像に基づいてノズル下端位置が求められた後、吸着ヘッド２０が予め定められた量（＋α）だけ上下動され、さらにその位置でのノズル下端位置が側面画像に基づいて求められる（ステップＳ２〜Ｓ４）。
【００５２】
そして、その時の吸着ヘッド駆動量（昇降移動量）とステップＳ２，Ｓ４で求められたノズル下端位置の差とから画像スケールが求められ（ステップＳ５）、この画像スケールおよびステップＳ２で求められたノズル下端位置に関するデータが制御装置４０の図外の記憶部に記憶される（ステップＳ６）。これにより当該準備処理が終了する。
【００５３】
準備処理が終了すると、実装動作が開始される。まず、ヘッドユニット５が部品供給部４に移動し、各吸着ヘッド２０によりテープフィーダー４ａから部品を吸着する。部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５が撮像ユニット２５上に移動してカメラ２６に対して相対的に移動する。具体的には、図１の矢印に示すようにヘッドユニット５が撮像ユニット２５に対してＸ軸方向一方側から他方側に向かって移動する。これによりヘッドユニット５の各吸着ヘッド２０に吸着された部品が撮像ユニット２５のカメラ２６により順次撮像されることとなる。
【００５４】
詳しく説明すると、吸着ヘッド２０に吸着された部品に対してその下側から照明装置２８により照明が与えられることにより、その照明光が部品底面で反射し、その反射光がミラー３４を介してカメラ２６に案内される一方、吸着部品に対してその側方から照明装置３０により照明が与えられることにより、その照明光のうち部品を透過した光がミラー３１，３５を介してカメラ２６に案内され、その結果、図８に示すように、吸着部品の底面画像Ｉａと側面画像Ｉｂが横並びに収まった画像が撮像されることとなる（図８中、符号Ｃは吸着部品を示す）。この際、上記のように、照明制御部４２によって主走査方向一ライン分の画像の取込み中に照明装置２８のみが点灯する第１照明状態と照明装置３０のみが点灯する第２照明状態とに順次切換えられることにより、各照明装置２８，３０による照明同士の干渉が防止される。従って、各部品の画像として照明状態の良好な鮮明な画像が得られることとなる。
【００５５】
カメラ２６により各吸着部品が撮像されると、撮像された各部品の画像データ（側面画像および底面画像）と、準備処理で求められた画像スケールおよびノズル下端位置に関するデータに基づいて吸着部品の認識（部品の吸着ミス、および吸着ずれの検知）が行われる。
【００５６】
例えば、部品の吸着ミス検知は、図７のフローチャートに示す手順で行われる。まず、画像スケール、ノズル位置および部品厚さに関するデータが読出される（ステップＳ１０）。部品厚さに関するデータは、予めオペレータにより入力、記憶されている実装部品リストから読出される。
【００５７】
次いで、これら各データから画像上での部品下端位置（算出値）が求められた後、取得された側面画像データに基づいて吸着部品の下端位置（実測値）が求められ、さらにこれらの値の差が求められる（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。
【００５８】
そして、この差が公差内にあるか否かが判断され（ステップＳ１４）、公差内にあると判断された場合には部品の吸着が正常に行われているとして本フローチャートが終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１４で公差外と判断された場合には、部品の吸着ミスが発生しているとしてオペレータに報知され（ステップＳ１５）、その後、本フローチャートが終了する。例えば、部品を吸着していない場合には、ステップＳ１２においてノズル下端位置が部品下端位置として誤認される結果、部品の厚み分だけ前記公差がマイナスとなり、その結果、算出値と実測値との差が公差外となり、部品の吸着ミスが検知されることとなる。
【００６０】
なお、吸着ずれの検知については特にフローチャートを用いて説明しないが、例えば、部品の底面画像に基づいて部品の中心位置、およびこの中心位置に対する部品の傾きが求められ、この底面画像の中心位置と理論上のノズル中心位置とから部品のＸ，Ｙ軸方向の部品の吸着ずれが求められ、また、上記部品の傾きからＲ軸方向（ノズル中心回り）の部品の吸着ずれが求められる。
【００６１】
部品認識が終了すると、その結果に応じてヘッドユニット５が駆動制御される。すなわち、部品に吸着ずれが生じている場合には、そのずれ量に基づいてヘッドユニット５が駆動制御されることにより、吸着ずれが補正された状態でプリント基板３上に部品が実装されることとなる。これにより一連の実装動作が完了することとなる。なお、吸着ミスが発生している吸着ヘッド２０がある場合には、上記のように吸着ミスが生じた旨がオペレータに報知された上で、例えば、それ以外の吸着ヘッド２０について部品の実装が行われ、この実装処理後、例えばオペレータの操作によりリカバリー動作が実行されることとなる。
【００６２】
以上のように、この実装機では、吸着品の底面画像に加えて側面画像を撮像し、これら２種類の画像に基づいて実装前の部品認識を行うため、例えば、吸着ヘッド先端（ノズル先端）とさほど大きさ（外径）が変わらない部品を実装するような場合でも、部品の有無判断（吸着ミス検知）を確実に行うことができる。
【００６３】
しかも、構成上は、上述したように照明の配置とミラーの組合せによって方向の異なる２種類の部品画像を共通のカメラ２６で同時に撮像し得るように構成しているので、単一のカメラ２６を使った簡単、かつ安価な構成で、吸着品の底面および側面の画像を撮像することができる。従って、簡易、かつ安価な構成で吸着部品の認識をより精度良く行うことができるという効果がある。
【００６４】
また、部品認識に際しては、上記のように主走査方向一ライン分の画像の取込み中に第１照明状態と第２照明状態とを順次切換え、これにより照明同士の干渉を防止するようにしているので、側面画像と底面画像を同時に撮像しながらも、これらの画像を鮮明に取得することができる。従って、このような鮮明な画像に基づいて部品認識を行う結果、正確に部品認識を行うことができる。
【００６５】
その上、この実装機では、カメラ２６の結像レンズ２６ａの中心が、リニアイメージセンサＬのうちミラー３４により案内される像の結像領域Ｐｄ１の中心と一致するように構成されている（結像領域Ｐｄ１の中心を通るようにカメラ２６の光軸が設定されている）ので、上記のように２方向からの画像を撮像しながらも底面画像に基づく部品認識（とくに吸着ずれの検知）を正確に行うことができるという利点もある。すなわち、結像レンズ２６ａによりリニアイメージセンサＬ上に形成される像は、その周辺、つまり結像レンズ２６ａの光軸から外れる程、歪みが生じ易い。そのため、リニアイメージセンサＬの中心を通るようにカメラ２６の光軸を設定した場合には、側面画像および底面画像の双方に歪みが生じることが考えられる。これに対して上記実施形態のように光軸をずらした構成としておけば、少なくとも吸着部品の底面画像については歪みを伴い難くなり、従って、底面画像に基づく吸着ずれの検出を正確に行うことが可能となる。
【００６６】
なお、上記のように光軸をずらすことは、逆に見れば部品の側面画像を歪み易くすることとなる。しかしながら、部品の側面画像は、上述のように吸着ミスの判定、つまり部品の有無判断に用いるので、部品の有無を認識できれ正確な形状認識は特に必要なく、部品の底面画像に比べると画像認識に際しての歪みの影響は少ない。従って、上記のようなカメラ構成によると、合理的な構成で部品認識を正確に行うことができることとなる。
【００６７】
なお、上述した第１の実施形態の表面実装機においては、その変形例として次のような構成を採用することもできる。
▲１▼  例えば、互いに異なる色の照明を与えるように照明装置２８，３０を構成し、例えば図２に破線で示すように、底面画像を案内する光路上に照明装置２８の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタ３７を設ける一方、側面画像を案内する光路上に照明装置３０の照明色に対応する光のみを透過するカラーフィルタ３６を設けるように構成してもよい。このような構成によると、照明光の干渉による画像への影響をより軽減することが可能となり、より正確に部品認識を行うことが可能となる。
【００６８】
この構成の場合には、照明装置２８，３０を同時に点灯させて部品を撮像させることも可能であるが、主走査方向一ライン分の画像の取込み中に第１照明状態と第２照明状態とを順次切換えるという上記第１の実施形態の構成を併用すれば、部品認識に適した良好な画像を取得することが可能となる。
▲２▼  第１実施形態では、部品に対して透過照明を与えることにより部品の側面画像として投影像を取得するように構成しているが、勿論、側面画像として反射像を取得するように構成してもよい。この場合には、例えば、ミラー３１を挟んで吸着ヘッド２０の反対側（図２ではミラー３１の右側）に照明装置３０を配置し、ミラー３１をハーフミラーから構成すればよい。
▲３▼  吸着ヘッド２０に吸着された部品の背後から下向きに透過照明を与える照明装置を設け、吸着部品の投影像を撮像するように構成してもよい。例えば、部品底面に凹凸が多く乱反射が生じ易い部品では、投影像に基づいて部品認識を行うことによって部品認識を正確に行うことが可能となる。
▲４▼  第１の実施形態では、撮像手段としてリニアイメージセンサＬを有するカメラ２６を適用しているが、勿論、エリアイメージセンサを有するカメラを適用することも可能である。この場合には、撮像ユニット２５の上方に吸着部品を静止させた状態で、第１照明状態と第２照明状態とを一定のタイミングで切換えるように構成すればよい。なお、エリアイメージセンサを使用する場合には、撮像ピッチとの関係でカメラ２６による画像取り込みタイミングや照明の切換えタイミングを設定する必要がないため、図３に示す制御装置４０においてタイミング発生部４４は不要となる。
【００６９】
次に、本発明に係る表面実装機の第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態に係る表面実装機のうち部品認識に関する構成部分を抽出して模式的に示したものである。なお、第２の実施形態に係る表面実装機の基本構成は、第１の実施形態と大部分が共通するため、以下の説明では、第１の実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態との相違点についてのみ詳細に説明することにする。
【００７０】
上述した第１の実施形態は、吸着部品Ｃの側面画像と底面画像をそれぞれリニアイメージセンサＬ（撮像素子列上）の互いに異なる領域に結像させることにより両画像を同時に撮像するように構成されているが、第２の実施形態では、これらの画像をリニアイメージセンサＬの共通の領域に結像させるように撮像ユニット２５等が構成されている。具体的には、前記ミラー３５の代わりに、ミラー３１からの光（吸着部品Ｃの側面画像）をカメラ２６の中央に案内するハーフミラー３４ａがカメラ２６とミラー３４の間に配設されている。また、ミラー３４も吸着部品Ｃの底面からの反射光（吸着部品Ｃの底面画像）をカメラ２６の中央に案内し得るように配置されている。なお、第２の実施形態では、結像レンズ２６ａの中心がリニアイメージセンサＬの中心に一致するように構成されている（リニアイメージセンサＬの中心を通るようにカメラ２６の光軸が設定されている）。
【００７１】
また、照明制御部４２は、タイミング発生部４４から出力されるタイミングシング信号に同期して主走査方向一ライン分毎に照明状態を切換えるように構成されている。すなわち、図１０に示すように、タイミング信号が出力されてカメラ２６による主走査方向一ライン分の画像の取込みが開始されると同時に照明装置２８のみを一定時間点灯させて第１照明状態とし（ｔ０時点）、次のタイミング信号が出力さると照明装置３０のみを一定時間点灯させて第２照明状態とすることにより（ｔ１時点）、主走査方向一ライン分毎に第１照明状態と第２照明状態とを交互に切換えるように照明装置２８，３０の駆動を制御するように構成されている。なお、当実施形態では、このタイミング発生部４４および照明制御部４２等により、本発明の請求項６における照明切換制御手段が構成されている。
【００７２】
また、画像処理部４５には、特に図示しないが吸着部品Ｃの底面画像を記憶する画像メモリと側面画像を記憶する画像メモリの２種類の画像メモリが設けられており、上記照明装置２８，３０による照明時間の切換えに同期してカメラ２６から出力される画像データの記憶先を切換えるように構成されている。図１０の例では、ハイ信号の時には底面画像を記憶する画像メモリに画像データを記憶し、ロー信号のときには側面画像を記憶する画像メモリに画像データを記憶するように構成されている。なお、当実施形態では、この画像処理部４５が本発明の記憶先切換制御手段を兼ねた構成とされている。
【００７３】
第２の実施形態の実装機によると、部品認識時には、照明制御部４２によって主走査方向一ライン毎に照明状態が切換えられるとともに、これに同期して画像メモリの切換えが行われる。例えば、最初の一ラインについては、照明装置２８のみが点灯する第１照明状態とされ、これにより吸着部品の底面画像が撮像されるとともにこの画像データが底面画像用の画像メモリに記憶される。そして、次の一ラインについては、照明装置３０のみが点灯する第２照明状態とされ、これにより吸着部品の側面画像が撮像されるとともにこの画像データが側面画像用の画像メモリに記憶される。こうして主走査方向一ライン毎に交互に吸着部品の底面画像と側面画像が撮像されるとともに、これらの画像データが別個の画像メモリに記憶されることにより、最終的に、図１１に示すような吸着部品Ｃの底面画像Ｉａと側面画像Ｉｂとが取得されることとなる。
【００７４】
そして、これらの底面画像Ｉａと側面画像Ｉｂとに基づいて吸着部品の認識（部品の吸着ミス、および吸着ずれの検知）が行われる。
【００７５】
以上のような第２の実施形態の構成においても、共通のカメラ２６を使って吸着部品の側面画像と底面画像を同時に得ることができる。従って、第１の実施形態と同様に、簡易、かつ安価な構成で吸着部品の認識を精度良く行うことができるという効果がある。ところで、この第２の実施形態では、主走査方向一ライン毎に交互に吸着部品の側面画像と底面画像とを切換えて撮像するため画質や信頼性が懸念されるところであるが、例えば、部品撮像時の撮像ユニット２５に対する部品の移動速度との兼ね合いで副走査方向の撮像ピッチを極短く設定することで、第１の実施形態と遜色ないレベルの部品画像を取得することが可能となる。
【００７６】
なお、第２の実施形態の実装機についても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り、例えば、第１の実施形態の説明で掲げた変形例▲１▼〜▲４▼については、第２の実施形態についても同様に適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表面実装機では、吸着ヘッドに吸着された部品の側面画像と例えば底面画像との２種類の部品画像を共通の撮像手段で撮像できるように構成したので、単一の撮像手段を使った簡単、かつ安価な構成で部品の吸着状態をより正確に認識することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機を示す平面略図である。
【図２】部品認識時の撮像ユニットおよびヘッドユニットを示す側面図（一部断面図）である（第１の実施形態）。
【図３】表面実装機の制御系（主に部品認識に関する部分）を示すブロック図である。
【図４】リニアイメージセンサと光軸の関係を説明する模式図である。
【図５】照明の切換制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】実装動作に先立って行われる準備処理の手順を説明するフローチャートである。
【図７】部品認識（吸着ミス検知）処理の手順を説明するフローチャートである。
【図８】部品認識時に取得される画像を示す模式図である。
【図９】部品認識時の撮像ユニットおよびヘッドユニットを示す模式図である（第２の実施形態）。
【図１０】照明の切換制御、および画像メモリの切換制御を説明するタイミングチャートである。
【図１１】部品認識時に取得される画像を示す模式図である。
【符号の説明】
５  ヘッドユニット
２０  吸着ヘッド
２０ａ  ノズル
２５  撮像ユニット
２６  カメラ（撮像手段）
２６ａ  結像レンズ
２７  照明ユニット
２８  照明装置（第１照明手段）
３０  照明装置（第２照明手段）
３１，３４，３５  ミラー
【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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【図１１】
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