(57)【要約】【課題】リードフレームなどのワークの製造ラインを監視する撮像カメラ数の低減。【解決手段】ワーク搬送路２上の撮像位置Ｓ１、Ｓ２の各々に配置した複数の対物光学系１１、１２と、この複数の対物光学系からの複数のワーク画像を同時に撮像する単一の撮像カメラ１４と、複数の対物光学系に共通の画像分配光学系１３を備える。画像分配光学系１３は、複数の対物光学系１１、１２からの複数のワーク画像を分配して同時に単一の撮像カメラ１４のカメラレンズ系１４ｂに入射させて、単一の撮像カメラ１４の１つのカメラ画像に２つのワーク画像を分配共存させる。【選択図】図１
2005050213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク搬送路上の複数の撮像位置に配置され、各撮像位置に在るワークの画像を撮像するための複数の対物光学系と、
前記複数の対物光学系からの複数のワーク画像を同時に撮像する単一の撮像カメラと、
前記複数の対物光学系からの複数のワーク画像を前記撮像カメラに、当該撮像カメラの単一の視野に分配させて入射させる単一の画像分配光学系とを有し、
前記撮像カメラで撮像された単一のカメラ画像中に前記複数の撮像位置のワーク画像を分配共存させることを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
前記撮像位置が離隔した二位置で、この二位置からのワーク画像をプリズム又は反射ミラーを含む画像分配光学系を介して撮像カメラに入射させることを特徴とする請求項１記載の画像認識装置。
【請求項３】
前記画像分配光学系と撮像カメラを、撮像カメラの光軸と直交する方向で相対位置移動可能に配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の画像認識装置。
【請求項４】
前記ワーク搬送路上の撮像位置に、当該撮像位置でワークに対して特定の作業をする作業機器を、撮像位置で作業するときの作業位置と対物光学系が撮像位置にあるワークを撮像するときの撮像作業を邪魔しない待機位置との間で移動可能に配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームに半導体チップを実装する製造ラインや、プリント基板にコンデンサなどの部品を実装する製造ラインなどに使用される画像認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リードフレームやＴＡＢ、プリント基板などのワークに半導体チップなどの部品を実装する製造ラインや、ワークに実装された部品の特性測定をする製造ラインでは、例えば、ワークの搬送路に沿って配置された自動実装機や自動測定機の在る特定の作業位置にワークを搬送している。この製造ラインには、製造ラインを監視する目的で画像認識装置が組み込まれる。例えば、ワーク搬送路上の特定の作業位置でワークをカメラで撮像し、撮像したワーク画像から作業位置でのワークの状況を監視する画像認識装置や、ワーク搬送路上の１つの部品特性測定用作業位置の前方と後方の二位置で、ワーク上に実装された部品が特性測定される前後の各状況をカメラで撮像して、部品特性測定の各種の状況を監視する画像認識装置（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００３】
ワーク搬送路上の異なる二位置でワークを撮像してワーク画像を認識する画像認識装置は、二位置の各々に設置された２台の独立した撮像カメラと、この２台の撮像カメラからのワーク画像信号を入力して、二位置のワーク画像を１つのカメラ画像の中に収めるよう処理する画像処理回路とで構成される。この種の画像認識装置は、画像処理回路で得られた１つのカメラ画像の中に二位置のワーク画像が左右に分配されて存在するので、二位置のワーク画像の同時比較が容易にでき、この比較で製造ラインの監視が的確に行える。
【特許文献１】特開平７−８６３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、２台の撮像カメラの各々は、ワークである被写体から画像を取り入れるための対物光学系などの各種の光学系を必要としており、この２台の撮像カメラを製造ラインの二位置に設置するとなると、設備費が高くなる問題と共に、製造ラインに配置される他の作業機器と撮像カメラが干渉して、相互に設置スペースを確保することが難しくなる問題があった。
【０００５】
本発明の目的とするところは、リードフレームなどのワークの製造ラインに搬送されるワークを離隔した複数の位置で撮像する撮像カメラ数を最少数に制限して、製造ラインにおけるカメラ設置スペースの問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ワーク搬送路上の複数の撮像位置で、当該撮像位置に在るワークの画像を撮像するための複数の対物光学系と、複数の対物光学系からの複数のワーク画像を同時に撮像する単一の撮像カメラと、複数の対物光学系からの複数のワーク画像を撮像カメラに、この撮像カメラの単一の視野に分配させて入射させる単一の画像分配光学系とで構成し、単一の撮像カメラで撮像された単一のカメラ画像中に複数の撮像位置の複数のワーク画像を分配して共存させることを特徴とする。
【０００７】
ここで、ワーク搬送路上の複数の撮像位置は、互いに離隔した二位置から三位置程度まである。複数の撮像位置に対して配備される単一の撮像カメラは、２５万画素程度のＣＣＤカメラや、４００万画素程度のＣＭＯＳカメラが適切である。このカメラ種類の選択は、ワークの種類やワーク認識内容によって行うことができる。複数の対物光学系と単一の画像分配光学系は、レンズや反射ミラー、プリズムなどの各種の光学部品を組合わせて構成される。複数の各対物光学系に対して単一の光学系である画像分配光学系と、１台の撮像カメラが光学的結合されることで、使用カメラ台数が最少数で済むようになる。画像分配光学系は、複数の撮像位置と同数の光路入口及び光路出口を有するプリズムや、複数の撮像位置と同数の反射ミラーで構成でき、或いは、これらプリズムと反射ミラーを組合わせた構成が可能である。
【０００８】
また、本発明においては、ワーク搬送路上での撮像位置が離隔した二位置で、この二位置からのワーク画像をプリズム又は一対の反射ミラーを含む画像分配光学系を介して共通の撮像カメラに入射させることができる。この場合の二位置は、ワークに対して特定の作業をする作業位置と、この作業位置の前段又は後段の定位置などであり、前後の二位置でワーク画像を得て比較認識する。このような二位置に対して単一の撮像カメラが使用できることで、製造ライン上における他の作業機器との相互の設置スペースの確保が容易になり、画像認識装置の設備費が節減できる。
【０００９】
また、画像分配光学系と撮像カメラを、撮像カメラの光軸と直交する方向で相対位置移動可能に配設することができる。例えば、固定された撮像カメラに対して画像分配光学系を撮像カメラに入射する光軸と直交方向に移動可能に配置して、画像分配光学系を移動させると、撮像カメラで撮像して得られた１つのカメラ画像内での複数のワーク画像の配分率が変わり、より大きな視野角で画像認識したいワーク画像の面積を他のワーク画像の面積より大きく設定するといったことができて、より多様な画像認識が可能となる。
【００１０】
また、ワーク搬送路上の撮像位置に、この撮像位置でワークに対して特定の作業をする作業機器を、撮像位置から離れた別位置との間で移動可能に配置することが望ましい。つまり、撮像位置に作業機器を、撮像位置で作業するときの作業位置と、対物光学系が撮像位置にあるワークを撮像するときの撮像作業を邪魔をしない待機位置との間で移動可能に配設することができる。ワーク搬送路と対物光学系を定位置に設置してワーク搬送路上の特定の撮像位置でワーク画像を撮像し、特定の作業機器でワークに作業をする場合、作業機器側を移動可能にすることで撮像位置でのワーク画像の撮像が固定した対物光学系でもって常に安定して正確に行われる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワーク搬送路上の複数の撮像位置に対して撮像カメラが１台で済むため、画像認識装置全体の設備費、設置スペースの低減が図れ、ワーク搬送路上に設置される他の作業機器との相互の設置スペースの確保が容易になる。また、画像分配光学系と撮像カメラを相対位置移動可能に配設することで、１台の撮像カメラであっても、より多様なワーク画像認識ができ、汎用性が良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
リードフレーム（ワーク）に対してチップボンディングする製造ラインに適用した第１の実施の形態を図１及び図２に、第２の実施の形態を図３に基づき説明する。
【００１３】
図１は、リードフレームのワーク１に対してチップボンディングする製造ラインに本発明の画像認識装置を配備したものである。ワーク１は水平な搬送路２上に位置決めされて、図１で右方向に水平送りされる。搬送路２は、ローラコンベアなどで構成され、搬送路２の図１左側にローダユニット、右側にアンローダユニットが設置される。ローダユニットからワーク１が一枚ずつ切り出されて搬送路２に水平送りされる。搬送路２上のワーク送り方向での前後二箇所に前段撮像位置Ｓ１と後段撮像位置Ｓ２が設定され、前段撮像位置Ｓ１に接着材塗布機器である前段作業機器５が、図１の実線位置と鎖線位置との間で移動可能に設置される。後段撮像位置Ｓ２にチップボンダーである後段作業機器６が、図１の実線位置と鎖線位置との間で移動可能に設置される。なお、各作業機器５。６の図１の実線位置は、各作業機器５、６が撮像位置Ｓ１、Ｓ２でのワーク撮像動作を邪魔しない待機位置であり、図１の鎖線位置は、各作業機器５、６が対応する撮像位置Ｓ１、Ｓ２で作業するときの作業位置である。
【００１４】
搬送路２上でワーク１を搬送し、ワーク１の特定のチップボンディング予定部分である被撮像部分が前段撮像位置Ｓ１に移動して停止すると、被撮像部分に前段作業機器５でろう材や銀ペーストなどの接着材が塗布される。ワーク１が１ピッチ間欠送りされると、次の被撮像部分が前段撮像位置Ｓ１に移動して接着材塗布が行われる。また、ワーク搬送で接着材が塗布された被撮像部分が後段撮像位置Ｓ２に移動して停止すると、後段作業機器６がチップを接着材の上にマウントしてチップボンディングが行われる。以上の接着材塗布とチップボンディングがワーク１の１ピッチ間欠送り毎に繰り返し行われる。
【００１５】
以上の製造ラインに対し、本発明の画像認識装置は、前段撮像位置Ｓ１と後段撮像位置Ｓ２の二位置に設置した前後一対の独立した対物光学系１１、１２と、一対の対物光学系１１、１２に共通の画像分配光学系１３と、同じく一対の対物光学系１１、１２に共通の撮像カメラ１４と、この単一の撮像カメラ１４で撮像されたワーク画像を処理する画像処理回路１５とを有する。撮像カメラ１４はＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラで、撮像素子内蔵のカメラ本体１４ａと、カメラ本体１４ａから延在するカメラレンズ系１４ｂを有し、カメラレンズ系１４ｂの先端部にハウジング１６が連結される。ハウジング１６の内部の前後部分に一対の対物光学系１１、１２が収容され、ハウジング１６の内部中央部分に画像分配光学系１３が収容される。
【００１６】
前後一対の対物光学系１１、１２の各々は、ワーク搬送路２の前後二位置の撮像位置Ｓ１、Ｓ２の真上に設置された反射ミラー１１ａ、１２ａを備える。前後の反射ミラー１１ａ、１２ａがハウジング１６の前後両端部内に約４５°の下向き傾斜角で固定され、前後の反射ミラー１１ａ、１２ａの中間位置に画像分配光学系１３が前後方向（図１で左右方向）にスライド移動可能に設置される。前段の反射ミラー１１ａは、前段撮像位置Ｓ１からの画像光を画像分配光学系１３に向けて反射する。後段の反射ミラー１２ａは、後段撮像位置Ｓ２からの画像光を画像分配光学系１３に向けて反射する。
【００１７】
画像分配光学系１３はプリズム構造体で、例えば前後２つの直角プリズム１３ａ、１３ｂで構成される。前段の直角プリズム１３ａは前段の反射ミラー１１ａから入射した画像光を反射して撮像カメラ１４のカメラレンズ系１４ｂに入射し、後段の直角プリズム１３ｂは後段の反射ミラー１２ａから入射した画像光を反射してカメラレンズ系１４ｂに入射する。前後の各直角プリズム１３ａ、１３ｂは直線状の接合部１３ｃで一体化され、接合部１３ｃの上面がカメラレンズ系１４ｂの光軸Ｌと直交する。カメラレンズ系１４ｂが定位置に設置され、このカメラレンズ系１４ｂの光軸Ｌに対して接合部１３ｃが図１の左右方向に前後移動するように、固定された撮像カメラ１４に対して画像分配光学系１３が相対移動可能に設置される。
【００１８】
画像分配光学系１３の接合部１３ｃの位置と、カメラレンズ系１４ｂの光軸Ｌの位置とがほぼ一致する、図１実線の状態に画像分配光学系１３がセッティングされているとき、次の二位置でのワーク画像の撮像が行われる。前段作業機器５が図１実線の待機位置にあるときに、前段撮像位置Ｓ１に在るワーク１の上面部分が前段対物光学系１１で撮像され、撮像されたワーク画像が画像分配光学系１３を介して撮像カメラ１４のカメラレンズ系１４ｂの光入射口の、例えば左半分に入射する。そのため、撮像カメラ１４で撮像して得られた１つのカメラ画像には、例えば図２（Ａ）で示すように左半分の領域に前段撮像位置Ｓ１でのワーク画像Ｍ１が現れる。また、後段作業機器６が待機位置にあるときに、後段撮像位置Ｓ２に在るワーク１の上面部分が後段対物光学系１２で撮像され、撮像されたワーク画像が画像分配光学系１３を介して撮像カメラ１４のカメラレンズ系１４ｂの光入射口の右半分に入射して、撮像カメラ１４の１つのカメラ画像の右半分の領域に後段撮像位置Ｓ２でのワーク画像Ｍ２が現れる。この２つのワーク画像Ｍ１、Ｍ２が視認され、画像処理回路１５で処理されて、製造ラインの監視が行われる。
【００１９】
図２（Ａ）の１つのカメラ画像のセンターに画像分配光学系１３の接合部１３ｃが位置して、その左右にワーク画像Ｍ１とワーク画像Ｍ２が分配される。前段撮像位置Ｓ１のワーク画像Ｍ１は、リードフレームであるワーク１の接着材が塗布される接着材塗布予定部分、或いは、撮像前に塗布された接着材部分を示す画像パターンＰ１を有する。後段撮像位置Ｓ２のワーク画像Ｍ２は、ワーク１上に塗布された接着材にチップボンディングする直前の接着材部分、或いは、チップボンディング直後のチップ部分を示す画像パターンＰ２を有する。この左右２つの画像パターンＰ１、Ｐ２を比較照合することで、接着材塗布の前段製造工程とチップボンディングの後段製造工程におけるワーク状況の良否が監視でき、不良発生が検知されると即座に修正の処理が行われる。
【００２０】
撮像カメラ１４は、ワーク１の種類、認識内容に応じて２５万画素程度のＣＣＤカメラか、４００万画素程度のＣＭＯＳカメラが使用される。例えば、ワーク１が比較的ラフな回路パターンを有して、二位置を低解像度で撮像していい用途の場合は、安価で低消費電力タイプのＣＣＤカメラが使用される。また、ワーク１が緻密な回路パターンを有して、高解像度で撮像する必要がある場合は、ＣＭＯＳカメラが使用される。ＣＭＯＳカメラは、ＣＣＤカメラと比べて撮像する視野角が大きく、図２（Ａ）に示す画像パターンＰ１、Ｐ２がより緻密、かつ、広視野な範囲で現れる。ＣＭＯＳカメラは、ワーク１上の被撮像部分をより広範囲で撮像できることから、広範囲の画像パターンを使った、より高精度の認識ができる。さらに、ワーク１上に複数の被撮像部分が接近してあるような場合、この複数の被撮像部分をＣＭＯＳカメラは１回でまとめて撮像することができ、そのため、複数の被撮像部分にカメラを順に相対移動させて順に撮像して画像処理する必要が無くなり、複数の被撮像部分の撮像時間の短縮が可能となる。この時間短縮で撮像以外の別の作業を行うことができるようになり、製造ラインで時間的な余裕が生まれる。
【００２１】
撮像カメラ１４を固定して画像分配光学系１３を図１の実線位置から鎖線位置へと右方向移動させると、図２（Ｂ）に示すようにカメラ画像における左右２つのワーク画像Ｍ１とワーク画像Ｍ２が右移動して、前段撮像位置Ｓ１のワーク画像Ｍ１の面積が増え、その分、後段撮像位置Ｓ２の面積が減る。面積の増えたワーク画像Ｍ１では、画像パターンＰ１が増える。このような１つのカメラ画像におけるワーク画像Ｍ１，Ｍ２の横移動は、撮像位置Ｓ１、Ｓ２における画像認識の内容差によって行われ、このようにすることでより多様なワーク画像認識を行うことができるようになる。
【００２２】
図３に示す第２の実施の形態の画像認識装置は、画像分配光学系１３を一対の反射ミラー１３ｄ、１３ｅで構成している。一方の反射ミラー１３ｄは、前段の対物光学系１１からのワーク画像を反射して撮像カメラ１４に入射する。他方の反射ミラー１３ｅは、後段の対物光学系１２からのワーク画像を反射して撮像カメラ１４に入射する。この一対の反射ミラー１３ｄ、１３ｅ以外の構造は図１装置と同様でよく、撮像動作も図１装置と同様ゆえ、詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
半導体装置の製造に使用されるリードフレームやＴＡＢの他、各種の電気機器に使用されるプリント基板のパターン認識、プリント基板上の実装部品のパターン認識に、上記画像認識装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】画像認識装置の概要を示す側面図である。
【図２】（Ａ）と（Ｂ）は図１の装置で撮像した二形態のカメラ画像の概要を示す画像図である。
【図３】他の実施の形態を示す画像認識装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    ワーク
２    搬送路
５、６    作業機器
１１    対物光学系
１１ａ    反射ミラー
１２    対物光学系
１２ａ    反射ミラー
１３    画像分配光学系
１３ａ、１３ｂ    プリズム
１３ｃ    接合部
１４    撮像カメラ
１５    画像処理回路
１６    ハウジング
Ｍ１、Ｍ２    ワーク画像
Ｐ１、Ｐ２    画像パターン
Ｓ１、Ｓ２    撮像位置
【図１】
2005050213.tif 000003
【図２】
2005050213.tif 000004
【図３】
2005050213.tif 000005