(57)【要約】【課題】移載ヘッドの移動経路を変更することなく電子部品の画像読取を行うことができ、実装動作のタクトタイムを短縮することができる電子部品実装装置における画像読取装置および画像読取方法を提供することを目的とする。【解決手段】移載ヘッドに保持された電子部品を認識する部品認識用の撮像ユニットを、ラインセンサ１３の画像取込幅Ｗに対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃをパーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置し、各単位レンズアレイ構造を光伝達部と接続する。画像読取時には、各単位レンズアレイ構造のうち上方を移動する電子部品の画像を結像した単位レンズアレイ構造からの撮像光を、光伝達部１２を介してラインセンサ１３に選択的に伝達する。これにより、移載ヘッドの移動経路を変更することなく電子部品の画像読取を行うことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパーツフィーダが基板搬送方向に沿って並列配置された部品供給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記移載ヘッドに保持された電子部品の画像をラインセンサによって下方から読み取る電子部品実装装置における画像読取装置であって、
前記部品供給部と基板位置決め部との間に配置され、前記ラインセンサの画像取込幅に対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造を前記パーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置したレンズアレイ部と、前記ラインセンサに対向することによりラインセンサの各受光素子に対して光を伝達する単位光伝達部を受光素子配列方向と直交する方向に複数並列配置した光伝達部と、前記単位レンズアレイ構造と前記単位光伝達部とを接続し前記レンズから入射した光を光伝達部に伝送する光伝送手段と、前記ラインセンサを前記光伝達部に対して前記受光素子配列方向と直交する方向に相対移動させて、所望の単位レンズアレイ構造と接続された単位光伝達部を前記ラインセンサに対向させることにより、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサに伝達するレンズアレイ切り換え手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置における画像読取装置。
【請求項２】
複数のパーツフィーダが基板搬送方向に沿って並列配置された部品供給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記移載ヘッドに保持された状態の電子部品の画像をラインセンサによって下方から読み取る電子部品実装装置における画像読取方法であって、
前記電子部品実装装置は、前記部品供給部と基板位置決め部との間に配置され、前記ラインセンサの画像取込幅に対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造を前記パーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置したレンズアレイ部と、前記ラインセンサに対向することによりラインセンサの各受光素子に対して光を伝達する単位光伝達部を受光素子配列方向と直交する方向に複数並列配置した光伝達部と、前記単位レンズアレイ構造と前記単位光伝達部とを接続し前記レンズから入射した光を光伝達部に伝送する光伝送手段と、前記ラインセンサを前記光伝達部に対して前記受光素子配列方向と直交する方向に相対移動させて、所望の単位レンズアレイ構造と接続された単位光伝達部を前記ラインセンサに対向させることにより、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサに伝達するレンズアレイ切り換え手段とを備え、
画像読取動作において、電子部品を保持した移載ヘッドが部品供給部から基板位置決め部へ移動する経路に応じて前記レンズアレイ切換手段を切り換えて、当該電子部品の画像を読み取ることを特徴とする電子部品実装装置における画像読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において電子部品を認識するための画像を読み取る画像読取装置および画像読取方法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際の所要位置精度の高度化に伴い、実装時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられる。この方法では、部品供給部から電子部品を取り出した移載ヘッドが基板へ移動する経路の途中において、移載ヘッドが撮像面を上向きにして配設されたカメラの上方を通過することにより電子部品の画像が読み取られる。
【０００３】
部品供給部には通常多数のパーツフィーダが配置されているため、移載ヘッドがアクセスするパーツフィーダによって移載ヘッドが基板へ移動する経路が異なる。移載ヘッドが移動することにより基板へ電子部品を移送搭載する実装動作においては、移載ヘッドの移動経路の長さが実装動作のタクトタイムを大きく左右することから、電子部品の画像読取用のカメラは移載ヘッドがどのような経路をとっても画像読取が可能な配置とすることが望ましい。
【０００４】
このような要請を実現することを目的として、部品供給部の全幅にわたってラインカメラを配列した構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。この構成を採用することにより、移載ヘッドが部品供給部のいずれのパーツフィーダから電子部品を取り出して基板へ移動する際にも、最短経路を通過しながらラインカメラによって電子部品の画像を読み取ることができるという利点がある。
【特許文献１】特開平５−５５７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では、パーツフィーダ配置範囲の全幅をカバーする長さのラインセンサを用いる必要があることから画像読取装置のコストが上昇する。このため上述例は多数のパーツフィーダの配列を予定した電子部品実装装置には適用が難しいものであった。
【０００６】
そこで本発明は、移載ヘッドの移動経路を変更することなく電子部品の画像読取を行うことができ、実装動作のタクトタイムを短縮することができる電子部品実装装置における画像読取装置および画像読取方法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】
【０００７】
本発明の電子部品実装装置における画像読取装置は、複数のパーツフィーダが基板搬送方向に沿って並列配置された部品供給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記移載ヘッドに保持された電子部品の画像をラインセンサによって下方から読み取る電子部品実装装置における画像読取装置であって、前記部品供給部と基板位置決め部との間に配置され、前記ラインセンサの画像取込幅に対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造を前記パーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置したレンズアレイ部と、前記ラインセンサに対向することによりラインセンサの各受光素子に対して光を伝達する単位光伝達部を受光素子配列方向と直交する方向に複数並列配置した光伝達部と、前記単位レンズアレイ構造と前記単位光伝達部とを接続し前記
レンズから入射した光を光伝達部に伝送する光伝送手段と、前記ラインセンサを前記光伝達部に対して前記受光素子配列方向と直交する方向に相対移動させて、所望の単位レンズアレイ構造と接続された単位光伝達部を前記ラインセンサに対向させることにより、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサに伝達するレンズアレイ切り換え手段とを備えた。
【０００８】
本発明の電子部品実装装置における画像読取方法は、複数のパーツフィーダが基板搬送方向に沿って並列配置された部品供給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記移載ヘッドに保持された状態の電子部品の画像をラインセンサによって下方から読み取る電子部品実装装置における画像読取方法であって、前記電子部品実装装置は、前記部品供給部と基板位置決め部との間に配置され、前記ラインセンサの画像取込幅に対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造を前記パーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置したレンズアレイ部と、前記ラインセンサに対向することによりラインセンサの各受光素子に対して光を伝達する単位光伝達部を受光素子配列方向と直交する方向に複数並列配置した光伝達部と、前記単位レンズアレイ構造と前記単位光伝達部とを接続し前記レンズから入射した光を光伝達部に伝送する光伝送手段と、前記ラインセンサを前記光伝達部に対して前記受光素子配列方向と直交する方向に相対移動させて、所望の単位レンズアレイ構造と接続された単位光伝達部を前記ラインセンサに対向させることにより、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサに伝達するレンズアレイ切り換え手段とを備え、画像読取動作において、電子部品を保持した移載ヘッドが部品供給部から基板位置決め部へ移動する経路に応じて前記レンズアレイ切換手段を切り換えて、当該電子部品の画像を読み取る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ラインセンサの画像取込幅に対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列して構成された単位レンズアレイ構造を前記パーツフィーダの並列配置方向に複数直列配置したレンズアレイ部を部品供給部と基板位置決め部との間に配置し、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサに伝達するレンズアレイ切り換え手段を備えた構成とすることにより、移載ヘッドの移動経路を変更することなく電子部品の画像読取を行うことができ、実装動作のタクトタイムを短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図、図４は本発明の一実施の形態の画像読取装置の撮像ユニットの斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の画像読取方法のフロー図である。
【００１１】
まず図１を参照して本発明の画像読取装置が組み込まれた電子部品実装装置の構造を説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し所定位置において基板３を位置決めする。したがって搬送路２は基板位置決め部となっている。搬送路２の両側には、電子部品を供給する部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のパーツフィーダ５がＸ方向（基板搬送方向）に沿って配列されている。パーツフィーダ５は電子部品を収容し、以下に説明する移載ヘッドに電子部品を供給する。
【００１２】
基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが平行に配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６ＢにはそれぞれＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｘ軸テー
ブル７Ａ，７Ｂにはそれぞれ移載ヘッド８Ａ、８Ｂが装着されている。移載ヘッド８Ａ、８Ｂは複数の単位移載ヘッド８ａ（図２，図３参照）を備えたマルチタイプの移載ヘッドである。Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａを駆動することにより、移載ヘッド８Ａは水平移動し、またＹ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂを駆動することにより、移載ヘッド８Ｂは同様に水平移動し、それぞれ部品供給部４から電子部品をピックアップして基板位置決め部に位置決めされた基板３に移送搭載する。
【００１３】
部品供給部４と搬送路２との間には、部品認識用の撮像ユニットを構成するレンズアレイ部９Ａ，９Ｂが、パーツフィーダ５の配列範囲と略等しい配置幅で配置されている。移載ヘッド９によって電子部品をピックアップした移載ヘッド８Ａ，８Ｂが、搬送路２に位置決めされた基板３の上方へ移動する際にレンズアレイユニット９Ａ、９Ｂ上を通過することにより、移載ヘッド８Ａ，８Ｂの各単位移載ヘッド８ａに保持された電子部品の画像が読み取られる。レンズアレイ部９Ａ、９Ｂは、Ｘ方向へ移動可能な照明ユニット１０を備えており、画像読取時には、照明ユニット１０によって移載ヘッド８Ａ，８Ｂに対し下方から照明光が照射される。
【００１４】
次に図２、図３、図４を参照して、撮像ユニットについて説明する。図４に示すように、この撮像ユニットは、受光素子１３ａを一次元配列したラインセンサ１３を備えており、ラインセンサ１３は受光素子配列方向をＸ方向（基板搬送方向）に一致させた方向に配置されている。
【００１５】
ここでラインセンサ１３の画像読取幅Ｗは、部品供給部４におけるパーツフィーダ５の配列範囲よりも格段に小さく、単一のラインセンサ１３をそのまま配置したのでは、任意のパーツフィーダ５から電子部品をピックアップした移載ヘッド８Ａ，８Ｂが基板３へ移動する移動経路をカバーすることが出来ない。このため本実施の形態の画像読取装置では、以下に説明するレンズアレイ部９Ａ、９Ｂよりなる光学系からの撮像光をラインセンサ１３に導き、ラインセンサ自体の画像取込幅Ｗよりも格段に広い撮像範囲を得るようにしたものである。
【００１６】
図２，図４に示すように、レンズアレイ部９Ａ、９Ｂは、ラインセンサ１３の画像取込幅Ｗに対応した所定数のレンズ群を等ピッチで一列に配列した単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃを、パーツフィーダ５の並列配置方向に直列配置した構成となっている。各単位レンズアレイ構造は、広視野の微小なレンズによって、上方を通過する移載ヘッド８Ａ，８Ｂに保持された電子部品の画像を結像させる。
【００１７】
図３，図４に示すように、ラインセンサ１３の上面に対向する位置には光伝達部１２が配設されている。光伝達部１２は、単位光伝達部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを受光素子配列方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に複数配列した構成となっている。各単位光伝達部は、光を照射する光照射口をラインセンサ１３ａの受光素子配列に対応して１次元配列した構成となっており、ラインセンサ１３に対向することにより、各光照射口からラインセンサ１３の各受光素子１３ａに対して光を伝達する機能を有している。
【００１８】
単位光伝達部１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、光ファイバなどの導光体より成る光伝送手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃによってそれぞれ接続されており、光伝送手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃの各レンズ１６から入射した光を、各レンズの１次元配列位置に対応した単位光伝達部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの光照射口に伝送する。そして光照射口からの光は、対向した位置にあるラインセンサの各受光素子１３ａによって受光され、これにより、移載ヘッド８Ａ，８Ｂに保持された電子部品の１次元画像がラインセンサ１３によって取得される。
【００１９】
ここで図３に示すように、ラインセンサ１３は、ラインセンサ駆動モータ１４および送りねじ１５よりなるラインセンサ駆動機構によって受光素子配列方向と直交するＹ方向に移動可能となっている。ラインセンサ駆動機構を駆動することにより、ラインセンサ１３を光伝達部１２に対して相対移動させて、単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃと接続された単位光伝達部１２ａ、１２ｂ、１２ｃのいずれかを、ラインセンサ１３に選択的に対向させることができる。
【００２０】
これにより、単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃのいずれかからの光をラインセンサ１３に伝達することができるようになっている。したがって、ラインセンサ駆動機構およびは光伝達部１２は、所望の単位レンズアレイ構造からの光をラインセンサ１３に伝達するレンズアレイ切り換え手段となっている。
【００２１】
図２に示すように、照明ユニット１０はＬＥＤなどの発光体を列状に組み合わせた４つの光源部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを、１つの単位レンズアレイ構造に相当する範囲を４方から囲むように配置した構成となっている。照明ユニット１０は、光源駆動機構１１（図３参照）によってＸ方向に移動自在となっており、光源駆動機構１１を駆動することにより、単位レンズアレイ構造９ａ，９ｂ，９ｃのいずれかに、照明ユニット１０を選択的に移動させることができる。
【００２２】
次に図５を参照して、制御系の構成を説明する。制御部２０は以下に述べる各部の全体制御を行う。ヘッド移動位置算出部２１は、部品供給部４から移載ヘッド８Ａ，８Ｂによって電子部品をピックアップして基板３へ移送搭載する際の移載ヘッド８Ａ，８Ｂの直線移動経路を算出する。この移動位置算出は、予め記憶された実装データに基づいて算出され、これにより移載ヘッド８Ａ，８Ｂがレンズアレイ部９Ａ，９Ｂ上を通過する際に、単位レンズアレイ構造９ａ、９ｂ、９ｃのうちのいずれの上方を通過するかが、すなわち図２に示す範囲Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの範囲を通過するかが判定される。図２に示す例では、このヘッド移動位置算出により、移載ヘッド８Ａ，８Ｂは部品供給部４から基板３上の実装点Ｐを目標として直線移動する過程において範囲Ａを通過することが特定される。
【００２３】
ラインセンサ移動位置記憶部２２は、上述算出結果に基づき、画像読取に際しラインセンサ１３を移動させる対象として特定される単位光伝達部を記憶する。照明ユニット移動位置記憶部２３は、同様に上述算出結果に基づき、照明ユニット１０を移動させる対象となる単位レンズアレイ構造９ａ、９ｂ、９ｃの位置を記憶する。図２に示す例では、範囲Ａに対応する単位レンズアレイ構造９ａがラインセンサ１３を移動させる対象として、また照明ユニット１０を移動させる対象として記憶される。
【００２４】
ヘッド駆動部２４は、移載ヘッド８Ａ，８Ｂを移動させる移動機構を構成するＸ軸モータ２５、Ｙ軸モータ２６、Ｚ軸モータ２７およびθ軸モータ２８を駆動する。ラインセンサ駆動部２９は、ラインセンサ移動機構を構成するラインセンサ駆動モータ１４を駆動する。照明ユニット駆動部３０は、照明ユニット１０を移動させるための照明ユニット駆動モータ３１を駆動する。
【００２５】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に電子部品実装動作における画像読取方法について、図６のフローを参照して説明する。まず、実装動作開始に先立って、実装対象とする基板の実装データより、前述の移載ヘッドの移動位置、照明ユニット移動位置、ラインセンサ移動位置が各実装部品毎に求められ、記憶される。
【００２６】
実装動作が開始されると、まず移載ヘッド８Ａ，８Ｂは部品供給部４へ移動し、実装データによって指定されるパーツフィーダ５から電子部品をピックアップする（ＳＴ１）。次いで、照明ユニット移動位置記憶部２３に予め記憶された移動位置、すなわち当該搭載
動作において移載ヘッド８Ａ，８Ｂの移動経路に該当する単位レンズアレイ構造の位置に、照明ユニット１０を移動させる（ＳＴ２）。
【００２７】
そしてラインセンサ移動位置記憶部２２に記憶された移動位置にしたがってラインセンサ１３が移動する（ＳＴ３）。すなわち、ラインセンサ１３を当該搭載動作時において画像読取対象となる単位レンズアレイ構造と接続された単位光伝達部に、ラインセンサ１３を対向させる。この後、移載ヘッド８Ａ，８Ｂが基板３へ移動開始し（ＳＴ４）、移載ヘッド８Ａ，８Ｂが撮像ユニット上方を通過する際に部品撮像が行われる（ＳＴ５）。これにより移載ヘッド８Ａ，８Ｂに保持された電子部品の画像が読み取られ、移載ヘッド８Ａ，８Ｂに保持された状態の部品位置が認識される（ＳＴ６）。そしてこの部品位置認識結果に基づいて、電子部品を基板へ実装する（ＳＴ７）。
【００２８】
すなわち、上述の画像読取においては、電子部品を保持した移載ヘッド８Ａ，８Ｂが部品供給部４から基板位置決め部へ移動する経路に応じて、レンズアレイ切換手段を切り換えて電子部品の画像を読み取るようにしている。これにより、部品供給部４におけるパーツフィーダ５の配列幅全体を対象として、共通のラインセンサ１３によって画像取り込みを可能としている。
【００２９】
したがって、移載ヘッド８Ａ，８Ｂが部品供給部４から基板３へ移動する途中において、部品認識を目的とした画像読取のために移動経路を変更することなく最短経路で移動することが可能となっており、更にレンズアレイ部９Ａ，９Ｂはきわめて薄型であることから、エリアセンサを用いる場合と比較して部品供給部４と搬送路２との間のスペースを極小とすることができ、部品搭載動作における移動距離を極小にしてタクトタイムを短縮することができる。
【００３０】
しかも、パーツフィーダ５の配列幅全体を対象として、共通のラインセンサ１３を用いるようにしていることから、画像読取装置のコストを低減することができ、多数のパーツフィーダの配列を予定した電子部品実装装置にも適用が可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の電子部品実装装置における画像読取装置および画像読取方法は、移載ヘッドの移動経路を変更することなく電子部品の画像読取を行うことができ、実装動作のタクトタイムを短縮することができるという効果を有し、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の画像読取装置の撮像ユニットの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の画像読取方法のフロー図
【符号の説明】
【００３３】
３  基板
４  部品供給部
５  パーツフィーダ
８Ａ，８Ｂ  移載ヘッド
９Ａ、９Ｂ  レンズアレイ部
９ａ、９ｂ、９ｃ  単位レンズアレイ構造
１０  照明ユニット
１２  光伝達部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  単位光伝達部
１３  ラインセンサ
１６  光伝送手段
【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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