(57)【要約】【課題】  部品認識時の照明条件を短時間で、かつ適切に特定する。【解決手段】  光度レベルを複数段階に変更可能な照明部２５ａ〜２５ｃを有する照明装置２４を使って吸着部品を認識する場合の照明条件（点灯させる照明部２５ａ〜２５ｃとその光度レベルの組み合わせ）の設定方法。照明装置２４の照明部２５ａ〜２５ｃのうち、一の照明部のみを順次点灯させ、かつ一の照明部の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで部品を撮像することにより照明部２５ａ〜２５ｃ毎の各光度レベルでの部品画像を取得する工程と、この工程で取得した部品画像を合成することにより全ての照明条件に対応する部品画像を生成する工程と、この工程で生成された部品画像に基づき対象部品に最適な照明条件を特定する工程とを有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能なヘッドユニットにより部品供給位置から部品を保持して所定位置に搬送する際に、光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置を使って前記ヘッドユニットの特定箇所を撮像し認識するための事前処理として、その撮像時に点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせからなる照明条件を特定する方法であって、
前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで前記特定箇所を撮像することにより照明光源毎の各光度レベルでの特定箇所の画像を取得する工程と、
この工程で取得した特定箇所の画像を合成することにより全ての照明条件に対応する特定箇所の画像を生成する工程と、
この工程で生成された画像に基づき前記特定箇所の画像認識に適した照明条件を特定する工程とを有することを特徴とする照明条件特定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の照明条件特定方法において、
前記特定箇所として前記ヘッドユニットに保持された部品を認識する場合に、その事前処理として前記照明条件を特定することを特徴とする照明条件特定方法。
【請求項３】
光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置により、部品搬送用のヘッドユニットに保持された部品に照明光を提供して同部品を撮像手段により撮像し、その画像に基づき部品の保持状態を認識する部品認識装置において、
前記撮像手段による所定の撮像位置にある対象部品に対し、前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで部品を撮像させることにより照明光源毎の各光度レベルでの部品画像を取得する事前処理を実行すべく照明装置および撮像手段を制御する制御手段と、
前記照明光源のうち点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせを照明条件として、前記事前処理で取得した部品画像を合成することにより全ての照明条件に対応する部品画像を生成する画像合成手段と、
この画像合成手段で生成された合成画像に基づき全照明条件のうちから対象部品の画像認識に適した照明条件を特定する照明条件特定手段とを有し、
前記制御手段は、前記事前処理の後、対象部品の保持状態を認識する際には前記照明条件特定手段で特定された照明条件に基づいて前記照明装置を点灯制御することを特徴とする部品認識装置。
【請求項４】
請求項３に記載の部品認識装置において、
前記画像合成手段は、合成した画像から全照明光源を未点灯状態で撮像した部品画像分を差し引いたものを最終的な合成画像とすることを特徴とする部品認識装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の部品認識装置において、
前記制御手段は、前記事前処理後、対象部品の保持状態を認識する前に、特定された照明条件が適正か否かを判断すべく前記照明条件特定手段により特定された照明条件に従って対象部品を実際に撮像させることを特徴とする部品認識装置。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかに記載の部品認識装置において、
前記制御手段は、前記事前処理を第１事前処理としたときにこの第１事前処理と、前記照明光源のうち点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせを順次変更しながら全ての照明条件に対応する部品画像を実際に撮像する第２事前処理とを選択的に実行するとともに、前記照明光源のうち対象部品の認識に使用する照明光源を特定し、この特定した照明光源の数に応じて第１又は第２事前処理のうち何れか処理時間が短い方の処理を実行すべく前記照明装置および撮像装置を制御し、
前記照明条件特定手段は、さらに第２事前処理が実行された場合には、その撮像画像に基づき全照明条件のうちから対象部品の画像認識に適した照明条件を特定することを特徴とする部品認識装置。
【請求項７】
部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から電子部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから目的位置である実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、
前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項３乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
【請求項８】
部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から電子部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから目的位置である試験手段に移載して各種試験を行う部品試験装置において、
前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項３乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。
【請求項９】
基台の上方に移動可能に設けられたヘッドユニットに搭載される撮像手段を使い、光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置により照明光を提供して前記基台上の特定箇所を撮像し認識するための事前処理として、その撮像時に点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせからなる照明条件を特定する方法であって、
前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで前記特定箇所を撮像することにより照明光源毎の各光度レベルでの特定箇所の画像を取得する工程と、
この工程で取得した特定箇所の画像を合成することにより全ての照明条件に対応する特定箇所の画像を生成する工程と、
この工程で生成された画像に基づき前記特定箇所の画像認識に適した照明条件を特定する工程とを有することを特徴とする照明条件特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するとともに、その搬送途中で部品の吸着状態を画像認識するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適した照明条件特定方法、部品認識装置、この装置を組込んだ表面実装機および部品試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸着ノズル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等のチップ部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。この種の表面実装機では、部品の吸着ミスや吸着ズレに伴う実装不良を防止すべく、事前（実装前）に吸着部品を画像認識してその吸着状態を調べることが行われている。例えばＣＣＤエリアセンサを備えたカメラおよび照明装置を表面実装機の基台上に設置し、部品吸着後、ヘッドユニットをこのカメラ上に移動させて吸着部品を撮像することが行われている。
【０００３】
このような部品の画像認識に際しては、吸着部品の形状や大きさに応じて最適な照明を行うことが部品の認識精度を高める上で重要となる。そこで、従来では、特許文献１に開示されるように、照明方向がそれぞれ異なり、かつ光度レベルを複数段階に変更可能な複数の光源を備えた照明装置を設け、使用する光源とその光度レベルの組み合わせ（照明条件）のうち、部品の形状等に応じた最適な照明条件を特定し、この照明条件に従って照明装置を駆動制御することが行われている。
【特許文献１】特開２０００−３３２５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の装置では、使用する光源とその光度レベルの組み合わせの全てについて、つまり全ての照明条件の下で実際に部品を撮像し、その部品画像に基づいて部品認識に最適な照明条件を特定するため、例えば未点灯状態を含む光度レベルが８段階に変更可能な３種類の光源を有する場合には、試行回数が８3回（=５１２回）となり照明条件を特定するための処理に過大な時間を要するという問題があった。
【０００５】
そこで、一部の照明条件を間引いて部品を撮像することにより時間短縮を図ることも現実に行われているが、この場合には間引かれた照明条件が特定対象外となってしまうため、最適な照明条件を特定できない場合も発生し得る。
【０００６】
なお、上記のような問題は部品認識時の照明条件の特定に限られるものではなく、例えば、ヘッドユニットに搭載されるカメラを使ってプリント基板上に実装された部品を画像認識する場合、あるいはプリント基板上に記される各種マーク（フィデューシャルマーク，バットマーク）を画像認識する場合の照明条件を特定する場合も同様である。
【０００７】
また、部品吸着用のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置（部品供給部）に載置された部品を前記ヘッドにより負圧吸着して試験装置に搬送し、この試験装置に設けられた試験用ソケット（試験手段）に部品を挿着して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置が知られているが、このような装置についても、ヘッドにカメラを搭載して試験用ソケットに記される位置決め用マーク等を画像認識することが行われるので、この場合の照明条件の特定についても上記と同様の問題がある。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、表面実装機や部品試験装置における部品認識時等の照明条件を短時間で、かつ適切に特定することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る照明条件設定方法は、移動可能なヘッドユニットにより部品供給位置から部品を保持して所定位置に搬送する際に、光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置を使って前記ヘッドユニットの特定箇所を撮像し認識するための事前処理として、その撮像時に点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせからなる照明条件を特定する方法であって、前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで前記特定箇所を撮像することにより照明光源毎の各光度レベルでの特定箇所の画像を取得する工程と、この工程で取得した特定箇所の画像を合成することにより全ての照明条件に対応する特定箇所の画像を生成する工程と、この工程で生成された画像に基づき前記特定箇所の画像認識に適した照明条件を特定する工程とを有するものである。
【００１０】
例えば、前記特定箇所として前記ヘッドユニットに保持された部品を認識する場合に、その事前処理として前記照明条件を特定するものである（請求項２）。
【００１１】
この方法によると、照明装置において設定可能な照明条件のうち一部の照明条件に対応する部品画像のみを実際に取得し、その他の照明条件については実際に撮像した画像を使って合成画像を生成するようにしているので、部品に適した照明条件を特定するための試行回数、すなわち照明条件を変更しながら実際に部品を撮像する回数を従来に比べ低減することができる。例えば、照明装置として、光度レベルをそれぞれ８段階に変更可能な３つの照明光源を有するものを使う場合、従来のように全ての照明条件について部品を撮像すると試行回数は８3回（=５１２回）となるが、この方法では照明光源毎に各光度レベルで部品を撮像するだけで済むため試行回数は多くても８×３回（２４回）となる。そのため、従来と同様に、全ての照明条件に対応する部品画像に基づいて対象部品の照明条件を適切に特定しながらも、その処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る部品認識装置は、光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置により、部品搬送用のヘッドユニットに保持された部品に照明光を提供して同部品を撮像手段により撮像し、その画像に基づき部品の保持状態を認識する部品認識装置において、前記撮像手段による所定の撮像位置にある対象部品に対し、前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで部品を撮像させることにより照明光源毎の各光度レベルでの部品画像を取得する事前処理を実行すべく照明装置および撮像手段を制御する制御手段と、前記照明光源のうち点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせを照明条件として、前記事前処理で取得した部品画像を合成することにより全ての照明条件に対応する部品画像を生成する画像合成手段と、この画像合成手段で生成された合成画像に基づき全照明条件のうちから対象部品の画像認識に適した照明条件を特定する照明条件特定手段とを有し、前記制御手段は、前記事前処理の後、対象部品の保持状態を認識する際には前記照明条件特定手段で特定された照明条件に基づいて前記照明装置を点灯制御するものである。
【００１３】
この装置によると、部品認識装置において上述した照明条件設定方法を自動的に実施することが可能となるため、対象部品に応じた照明条件の特定を短時間で行うことが可能となる。
【００１４】
なお、この装置において前記画像合成手段は、合成した画像から全照明光源を未点灯状態で撮像した部品画像分を差し引いたものを最終的な合成画像とするように構成されているのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
すなわち、複数の部品画像を合成すると背景部分の画像濃度が増幅されて部品部分と背景部分の濃度差が小さくなり、実際に撮像した場合に比べて画像のコントラストが低下する虞れがある。これに対して上記のように合成した画像から全照明光源を未点灯状態で撮像した部品画像分を差し引くようにすれば、部品部分と背景部分の濃度差を良好に確保することが可能となり、実際の撮像画像により近い画像を合成することが可能となる。
【００１６】
また、この装置において、前記制御手段は、前記事前処理後、対象部品の保持状態を認識する前に、特定された照明条件が適正か否かを判断すべく前記照明条件特定手段により特定された照明条件に従って対象部品を実際に撮像させるように構成されているのが好ましい（請求項５）。
【００１７】
この装置によれば、特定された照明条件が適正か否かを実際の画像に基づいて検証することが可能となるので、照明条件の信頼性を高めることが可能となる。
【００１８】
また、この装置において、前記制御手段は、前記事前処理を第１事前処理としたときにこの第１事前処理と、前記照明光源のうち点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせを順次変更しながら全ての照明条件に対応する部品画像を実際に撮像する第２事前処理とを選択的に実行するとともに、前記照明光源のうち対象部品の認識に使用する照明光源を特定し、この特定した照明光源の数に応じて第１又は第２事前処理のうち何れか処理時間が短い方の処理を実行すべく前記照明装置および撮像装置を制御し、前記照明条件特定手段は、さらに第２事前処理が実行された場合には、その撮像画像に基づき全照明条件のうちから対象部品の画像認識に適した照明条件を特定するように構成されているのが好ましい（請求項６）。
【００１９】
この装置によれば、対象部品の認識に使用する照明光源に応じ、合成画像を生成する第１事前処理か、撮像手段により実際に全ての照明条件に対応する部品画像を撮像する第２事前処理のうち何れか処理時間の短い方の処理が自動的に実行されるため、照明光源のうち対象部品の認識に一部の照明光源だけを使用するような場合に合理的に照明条件を特定できるようになる。具体的には、例えば光度レベルをそれぞれ２段階に変更可能な３つの照明光源を有する照明装置において、対象部品の認識に２つの照明光源のみを使用するような場合、第１事前処理では部品の撮像回数は２×２回（=４回）となり、一方、第２事前処理では２2回（=４回）となり、何れも撮像回数は等しいが、第２事前処理によると画像合成が不要な分、処理時間が短くなり、第１事前処理よりも短時間で照明条件を特定することが可能となる。従って、短時間で照明条件を特定するという意味では、一律に第１事前処理を実行する場合に比べて合理的な構成となる。
【００２０】
一方、本発明に係る表面実装機は、部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から電子部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから目的位置である実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項３乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項７）。
【００２１】
また、本発明に係る部品試験装置は、部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から電子部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから目的位置である試験手段に移載して各種試験を行う部品試験装置において、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項３乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項８）。
【００２２】
これらの表面実装機および部品試験装置によると、上記のような部品認識装置を備えているので、実装部品や試験部品を画像認識する際の最適な照明条件を短い時間で適切に特定することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の請求項９に係る照明条件設定方法は、基台の上方に移動可能に設けられたヘッドユニットに搭載される撮像手段を使い、光度レベルが複数段階に変更可能な複数の照明光源を有する照明装置により照明光を提供して前記基台上の特定箇所を撮像し認識するための事前処理として、その撮像時に点灯させる照明光源とその光度レベルとの組み合わせからなる照明条件を特定する方法であって、前記照明光源のうち一の照明光源のみを順次点灯させ、かつ一の照明光源の点灯中にその光度レベルを変化させて各光度レベルで前記特定箇所を撮像することにより照明光源毎の各光度レベルでの特定箇所の画像を取得する工程と、この工程で取得した特定箇所の画像を合成することにより全ての照明条件に対応する特定箇所の画像を生成する工程と、この工程で生成された画像に基づき前記特定箇所の画像認識に適した照明条件を特定する工程とを有するものである。
【００２４】
この方法によると、請求項１に係る発明と同様に、基台上の特定箇所、例えば表面実装機であれば被実装基板上に記される各種マークを画像認識するための照明条件を適切に特定することが可能となる一方、その処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１及び２に係る照明条件特定方法、および請求項３〜６に係る部品認識装置によると、従来と同様に全ての照明条件に対応する部品画像に基づいて照明条件を特定しながらも、部品の撮像回数を大幅に削減して短時間で照明条件を特定することが可能となる。そのため、この照明条件設定方法、あるいはこの部品認識装置を搭載した表面実装機（請求項６）や部品試験装置（請求項７）によると、従来のこの種の装置と遜色ないレベルで照明条件を適切に設定しながらも、その処理に要する時間を大幅に削減することができ、例えば、装置の立ち上げ時間を効果的に短縮することが可能となる。
【００２６】
また、請求項９に係る照明条件特定方法によると、ヘッドユニットに搭載された撮像手段により基台上の特定箇所を画像認識する場合の照明条件の特定を短時間で適切に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の最良の実施形態の一例について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置および照明条件特定方法が適用される表面実装機）を概略的に示している。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実装作業位置で停止されるようになっている。
【００２９】
上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。
【００３０】
上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００３１】
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、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６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６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６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。
【００３２】
また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の位置が検出されるようになっている。
【００３３】
前記ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１６が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。
【００３４】
実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。
【００３５】
前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２０（撮像手段）が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部４との間にそれぞれ撮像ユニット２０が設けられている。
【００３６】
図３に示すように、撮像ユニット２０は、共通のフレームにカメラ２２、照明装置２４、およびハーフミラー２６を一体に備えており、撮像ユニット２０上方の所定の撮像位置に配置される部品Ｃ（図示の位置）をその下方から撮像するように構成されている。
【００３７】
カメラ２２は、ＣＣＤエリアセンサおよび結像用のレンズ等を一体に備えたカメラで、撮像ユニット２０の前記フレームに横向きに固定され、前記撮像位置の下方に水平面に対して４５°の角度で固定された前記ハーフミラー２６に映る部品像を撮像するように構成されている。
【００３８】
照明装置２４は、撮像位置にセットされた部品に対して互いに異なる方向から照明光を照射する３種類の照明部（照明光源）を有している。具体的には、Ｚ軸を中心とする円の径方向外側から撮像位置にセットされた吸着部品Ｃに向って照明光を照射する第１照明部２５ａと、撮像位置とハーフミラー２６との間に配置され、撮像位置にセットされた吸着部品Ｃに対して斜め下側から照明光を照射する第２照明部２５ｂと、ハーフミラー２６の下方に設けられ、同ミラー２６を介して撮像位置にセットされた吸着部品Ｃに対してその真下から照明光を照射する第３照明部２５ｃとを有している。
【００３９】
各照明部２５ａ〜２５ｃには多数のＬＥＤが整列した状態で設けられており、後記制御装置３０により供給電流値が制御されることにより照明部２５ａ〜２５ｃ毎にその光度レベルが多段階に変更され得るように構成されている。これにより部品認識時には、実装用ヘッド１６に吸着された部品の形状、大きさあるいは色等に応じた最適な照明条件、すなわち各照明部２５ａ〜２５ｃのうち点灯させる照明部とその光度レベルとの組み合わせで照明装置２４が点灯制御されるようになっている。
【００４０】
図４は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は実装機の制御系統のうち主に本発明に関連する部分、具体的には部品認識処理に関連する部分のみを抽出して示している。
【００４１】
上記実装機は、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３０を有している。この制御装置３０は、その機能構成として主制御部３２、軸制御部３４、照明制御部３６、カメラ制御部３８、画像処理部４０および記憶部４２を含んでいる。
【００４２】
主制御部３２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、図外の記憶部に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、撮像ユニット２０により撮像される吸着部品の画像に基づいて部品の吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行うものである。
【００４３】
また、実装動作前には、部品の種類毎にその種類に適した照明条件を特定するための事前処理を実行すべく前記照明制御部３６およびカメラ制御部３８を介して照明装置２４およびカメラ２２等を駆動制御する。なお、この事前処理については後に詳述する。
【００４４】
照明制御部３６は、撮像ユニット２０の照明装置２４を点灯制御するもので、主制御部３２から出力される制御信号に基づき照明部２５ａ〜２５ｃを個別にオンオフするとともに、定められた光度レベルで照明部２５ａ〜２５ｃを点灯させるべくＬＥＤへの供給電流値を制御するものである。なお、当実施形態において各照明部２５ａ〜２５ｃは未点灯状態を含めて光度レベルが８段階（レベル「０」〜「７」）に変更可能に構成されている。
【００４５】
画像処理部４０は、上記事前処理および実装動作中に、撮像ユニット２０によって撮像される部品像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。特に事前処理時には、撮像した部品画像を合成することにより照明条件を特定するために必要な画像データを生成し、前記主制御部３２は、この画像データに基づいて対象部品に最適な照明条件を特定する。すなわち、この実施形態では、この画像処理部４０により本発明の画像合成手段が構成され、また、主制御部３２により本発明の制御手段および照明条件特定手段が構成されている。
【００４６】
記憶部４２は、前記事前処理の際に撮像される部品画像を記憶するものである。
【００４７】
次に、制御装置３０による前記事前処理の動作制御について図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
前記事前処理とは、実装動作中、ヘッドユニット６に吸着された部品を撮像ユニット２０により撮像する際の照明装置２４の照明条件を部品の種類、つまり部品の形状、大きさあるいは色等に応じて特定し、その条件を当該部品の照明条件データとして記憶する処理である。この事前処理は、実装機による初回生産前、あるいは実装部品として新品種の部品が追加された場合にその部品が実際に使用される前に実施する。
【００４９】
この処理がスタートすると、まず、照明装置２４の各照明部２５ａ〜２５ｃのうち点灯対象を指定する指定値Ｘに初期値「１」を設定するとともに、その光度レベル値Ｌに初期値「０」を設定する（ステップＳ１）。なお、この実施形態では、第１照明部２５ａ、第２照明部２５ｂ、第３照明部２５ｃに対して指定値Ｘとしてそれぞれ「１」，「２」，「３」が割付けられている。
【００５０】
ステップＳ２では、ヘッドユニット６を作動させることによりテープフィーダー４ａから対象部品を取出して照明装置２４の前記撮像位置に配置し、ステップＳ１の設定値に従って部品を撮像するとともに、その画像を記憶部４２に記憶する（ステップＳ２〜Ｓ４）。具体的には、まず指定値「１」に対応する第１照明部２５ａのみを光度レベル「０」で点灯させてその画像を記憶部４２に記憶する。ここで、光度レベル「０」とは実際には未点灯状態であり、従って、初期画像は照明未点灯状態の部品画像となる。なお、以下の説明においては、便宜上、未点灯状態を適宜「光度レベル「０」で点灯」と表現するものとする。
【００５１】
ステップＳ５では、第１照明部２５ａの全ての光度レベル（「０」〜「７」）で部品を撮像したか否かを判断する。ここでＮＯと判断した場合には、光度レベルを１ポイント上げた後、ステップＳ２に移行し（ステップＳ６）、これにより第１照明部２５ａを光度レベル「１」で点灯させてさらに吸着部品を撮像する。
【００５２】
これに対してステップＳ５でＹＥＳと判断した場合には、さらに全照明部終了か否か、すなわち全ての照明部２５ａ〜２５ｃについて全光度レベルで部品を撮像したか否かを判断し（ステップＳ７）、ここでＮＯと判断した場合には、指定値Ｘを「１」だけインクリメントして点灯対象となる照明部を切換えるとともに、光度レベル値Ｌに「１」を設定してステップＳ２に移行する（ステップＳ８）。ここで、光度レベル値Ｌに「０」ではなく「１」を設定するのは、光度レベル値「０」の画像は、照明未点灯状態の画像であって初期画像（第１照明部２５ａを光度レベル「０」で点灯制御した画像）と共通するためである。
【００５３】
このようにして照明部２５ａ〜２５ｃのうち、一の照明部のみを順次点灯させながら、その光度レベルを変化させて部品を撮像する処理を繰り返すことにより、照明未点灯状態の初期画像（１個）と、照明部２５ａ〜２５ｃ毎の各光度レベル（レベル「１」〜「７」）での部品画像（２１個（７×３））を順次取得する。
【００５４】
ステップＳ７でＹＥＳと判断した場合には、次に、画像合成および照明条件の特定処理に移行する。
【００５５】
まず、第１照明部２５ａの光度レベル値Ｌ１にその初期値「０」を設定する（ステップ９）。同様に、第２照明部２５ｂおよび第３照明部２５ｃの各光度レベル値Ｌ２，Ｌ３にその初期値「０」をそれぞれ設定する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００５６】
次に、ステップＳ９〜Ｓ１１で設定されたレベル値Ｌ１〜Ｌ３に対応する画像、具体的には照明部２５ａ〜２５ｃをそれぞれ光度レベル「０」で点灯させた場合の部品画像を記憶部４２から図外の画像メモリ上に読出して合成する（ステップＳ１２）。
【００５７】
ここで、照明部２５ａ〜２５ｃをそれぞれ光度レベル「０」で点灯させたときの部品画像は、照明未点灯状態の画像であるため、この場合には、実際には画像合成を行わず、初期画像（第１照明部２５ａを光度レベル「０」で点灯させたときの撮像画像）をそのまま合成画像とする。なお、当実施形態において「合成画像」とは、このように実際には合成処理を行わないものにものについても便宜上、合成画像に含めることとする。
【００５８】
次に、ステップＳ１２で合成された画像が対象部品の認識に適した画像か否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断は、主制御部３２内の図外の記憶部に最適値として記憶されている合成画像データと新たに生成された合成画像データとを、例えば画像自体の明暗、部品画像とその背景部分のコントラスト等、予め設定された複数の比較要素に基づいて比較することにより行い、新たに生成された合成画像の方が最適であると判断した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、その合成画像データとその際の照明条件を最適値として更新的に上記図外の記憶部に記憶する（ステップＳ１４）。これに対して、既に記憶されている画像データの方が最適であると判断した場合には、その記憶画像データを引き続き最適値として維持する。また、最適値としての画像データが未だ記憶されていない場合には、最初に合成された画像データを最適値として記憶する。
【００５９】
次いで、第３照明部２５ｃの光度レベル値Ｌ３が「７」か否か、すなわち第３照明部２５ｃの全光度レベルについて画像合成を行ったか否かを判断し、ここでＮＯと判断した場合には、光度レベル値Ｌ３を「１」だけインクリメントしてステップＳ１２に移行する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。これにより、次のステップＳ１２の処理において第３照明部２５ｃの光度レベルを「１」ポイント上げた合成画像を生成する。
【００６０】
ステップＳ１５でＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ１７に移行し、第２照明部２５ｂの光度レベル値Ｌ２が「７」か否か、すなわち第２照明部２５ｂの全光度レベルについて画像合成を行ったか否かを判断する。ここでＮＯと判断した場合には、光度レベル値Ｌ２を「１」だけインクリメントしてステップＳ１１に移行する（ステップＳ１８）。これにより、次のステップＳ１２の処理において第２照明部２５ｂの光度レベル値Ｌ２を「１」ポイント上げた合成画像を生成する。
【００６１】
ステップＳ１７でＹＥＳと判断した場合には、さらにステップＳ１９に移行し、第１照明部２５ａの光度レベル値Ｌ１が「７」か否か、すなわち第１照明部２５ａの全光度レベルについて画像合成が終了したか否かを判断する。ここでＮＯと判断した場合に、光度レベル値Ｌ１を「１」だけインクリメントしてステップＳ１０に移行する（ステップＳ２０）。これにより、次のステップＳ１２の処理において第１照明部２５ａの光度レベル値Ｌ１を「１」ポイント上げた合成画像を生成する。
【００６２】
そして、ステップＳ１９でＹＥＳと判断した場合には、最適値として記憶されている合成画像データの照明条件、すなわち点灯させた照明部２５ａ〜２５ｃとその光度レベルとの組み合わせを対象部品の照明条件データとして主制御部３２内の記憶部に記憶して本フローチャートを終了する。
【００６３】
上記の処理をまとめると次の通りである。すなわち、まずステップＳ１〜ステップＳ８の処理により、第１〜第３の各照明部２５ａ〜２５ｃを個別に点灯させるとともにその光度レベルを変えて部品を撮像し、これにより照明未点灯状態の初期画像と、未点灯状態を除く各照明部２５ａ〜２５ｃの各光度レベル（レベル「１」〜「７」）での部品画像とを順次取得する。そして、これらの撮像画像を使ってステップＳ９〜ステップＳ２０の処理により画像合成を行うことにより、第１〜第３の各照明部２５ａ〜２５ｃを光度レベル「０」，「０」，「０」で点灯させた状態から光度レベル「７」，「７」，「７」で点灯させた状態までの全ての照明条件に対応する部品画像を生成する。例えば一例として、第１照明部２５ａを光度レベル「３」で、第２照明部２５ｂを光度レベル「５」で、第３照明部２５ｃを光度レベル「１」でそれぞれ点灯させて個別に撮像した部品画像を合成することにより、各照明部２５ａ〜２５ｃを同時に光度レベル「３」，「５」，「１」で点灯させた部品画像を擬似的に生成する。そしてこのように照明条件の異なる画像を生成しながら、その合成画像と最適値として記憶されている合成画像とを随時比較しながら対象部品の部品認識により適した画像を最適値として更新的に記憶し、最終的に最適値として記憶されている合成画像データに対応する照明条件を対象部品の照明条件データとして記憶するようにしている。
【００６４】
なお、図５のフローチャートに従うと、ステップＳ１２の処理においては、合成すべき画像の中に光度レベルが「０」の画像が含まれる場合にも画像合成を行うこととなるが、この場合には、当該レベル「０」の画像を除いて画像を合成する。例えば、各照明部２５ａ〜２５ｃを同時に光度レベル「３」，「５」，「０」で点灯させた画像を合成する場合には、第１照明部２５ａを光度レベル「３」で点灯させた画像と第２照明部２５ｂを光度レベル「５」で点灯させた画像とを合成する。また、各照明部２５ａ〜２５ｃを同時に光度レベル「３」，「０」，「０」で点灯させた画像を合成する場合には、第１照明部２５ａを光度レベル「３」で点灯させた画像をそのまま合成画像とする。これにより画質の向上に寄与しない無駄な画像合成を省略するようにしている。
【００６５】
次に、制御装置３０による実装動作制御について説明する。
【００６６】
プリント基板３が実装作業位置に搬入されてこの実装機において実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット６を部品供給部４に移動させ、各実装用ヘッド１６により部品を吸着させる。具体的には、実装用ヘッド１６を対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置した後、実装用ヘッド１６を昇降駆動することによりテープ内の部品を吸着ノズル１６ａにより吸着させてテープフィーダー４ａから取出す。この際、可能な場合には複数の実装用ヘッド１６を駆動することにより同時に複数の部品を取出す。
【００６７】
部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６を撮像ユニット２０の上方に移動させて各各実装用ヘッド１６に吸着された部品を撮像ユニット２０により撮像してその吸着状態を画像認識する。具体的には、各実装用ヘッド１６に吸着された部品を撮像ユニット２０の撮像位置に順次配置するとともに、吸着部品に対応した照明条件、すなわち上記事前処理において特定した照明条件データに基づいて照明装置２４を駆動制御することにより各吸着部品を順次撮像する。
【００６８】
そして、撮像ユニット２０による部品の撮像後、ヘッドユニット６を実装作業位置のプリント基板３上に移動させるとともに、この間に、撮像ユニット２０により撮像した吸着部品画像に基づいて各実装用ヘッド１６による部品の吸着状態（吸着誤差）を調べ、吸着誤差がある場合には目標位置の再設定を行う。
【００６９】
そして、設定された目標位置に従ってヘッドユニット６を駆動制御することにより各実装用ヘッド１６に吸着された部品を順次プリント基板３上に実装する。具体的には、対象となる部品を吸着した実装用ヘッド１６を実装位置の上方に配置した後、実装用ヘッド１６を昇降駆動するとともにその最下位置で吸着ノズル１６ａへの負圧供給を遮断することにより部品をプリント基板３上に実装する。
【００７０】
こうして以後、ヘッドユニット６を部品供給部４とプリント基板３との間で往復させながらプリント基板３上に必要数の部品を順次実装する。
【００７１】
以上のような実装機によると、吸着部品の認識時には、部品に対応した最適な照明条件で部品を撮像することができるため、実装用ヘッド１６による部品の吸着状態を正確に画像認識することができ、その結果、部品の実装精度を良好に確保することができる。
【００７２】
しかも、この実装機では、照明条件を特定するための処理（事前処理）として、照明装置２４において設定可能な照明条件のうち一部の照明条件に対応する部品画像のみを実際に取得し、その他の照明条件については実際に撮像した画像を使って適宜合成画像を生成するようにしているので、従来のこの種の実装機と同様に、全ての照明条件に対応する画像に基づいて最適な照明条件を特定することができる一方で、試行回数、つまり照明条件を変更しながら実際に部品を撮像する回数を大幅に削減することができるというメリットがある。具体的に説明すると、上記照明装置２４は、上記の通り照明未点灯状態を含めて光度レベルをそれぞれ８段階に変更可能な３つの照明部２５ａ〜２５ｃを有するため、例えば従来と同様の手法で照明条件を特定しようとすれば、全ての照明条件について実際に撮像を行う必要があるので試行回数は８3回（合計５１２回）となる。これに対して実施形態の事前処理の手法によると、試行回数は、照明未点灯状態での撮像（１回）と各照明部２５ａ〜２５ｃの各光度レベル（「１」〜「７」）での撮像（７×３回）の合計２２回で済む。そのため、その差は４９０回となり、この結果からも部品１種類当たりの試行回数を大幅に短縮できることがわかる。
【００７３】
従って、実装機で実装する部品の種類を考慮すると、照明条件を特定するのに要する時間を大幅に短縮することが可能となり、例えば、初回生産前の立ち上げ時間、すなわち上記照明条件データなど、実装動作中に必要となる各種実装部品に関するデータ（実装部品データ）の作成時間を大幅に短縮することができる。また、実装部品として新種の部品が追加された場合にも、その部品に関する実装部品データの作成を短時間で速やかに行うことができるという効果がある。
【００７４】
ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機）の最良の実施形態の一例であって、その具体的な構成、あるいは照明条件を特定する方法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。例えば、以下のような態様を採用することもできる。
【００７５】
（１）図５のステップＳ１２において、合成した画像から照明未点灯状態の画像（初期画像）分を差し引いたものを最終的な合成画像とするように構成してもよい。すなわち、複数の部品画像を合成すると背景部分の画像濃度が増幅されて部品部分と背景部分の濃度差が小さくなり、実際に撮像した場合に比べて画像のコントラストが低下する虞れがあるが、上記のように合成画像から初期画像分を差し引くようにすれば、部品部分と背景部分の濃度差を良好に確保することが可能となり、実際の撮像画像に近い画像を生成することが可能となる。この場合、例えば合成画像の種類（照明条件）によっては必ずしも初期画像分を差し引かない方が実際の撮像画像に近い場合もあり得るので、照明条件に応じて初期画像分を差し引くものと引かないものとを区別するのが好ましい。
【００７６】
（２）実施形態では、事前処理において各照明部２５ａ〜２５ｃを光度レベル「０」で点灯させたときの部品画像（初期画像）を取得するようにしているが、特に不要な場合には、事前処理における初期画像の取得を省略してもよい。
【００７７】
（３）実施形態では、図５のステップＳ２１において最終的に特定した照明条件をそのまま対象部品の照明条件データとして記憶するようにしているが、例えば、その照明条件を特定した部品画像が完全な合成画像である場合、つまり、合成する画像の中に光度レベル「０」の画像が２個含まれるために実際には合成処理を行わず、実際に撮像した画像をステップＳ１２の処理で合成画像としている場合以外の画像であるときには、特定した照明条件で部品を実際に撮像することにより特定した照明条件が適正か否かを検証するようにしてもよい。これによれば特定した照明条件の信頼性を高めることができるというメリットがある。
【００７８】
（４）図５のフローチャートに示す事前処理（第１事前処理という）と、従来同様に全ての照明条件で部品を実際に撮像してその画像から最適な照明条件を特定する事前処理（第２事前処理という）とを選択的に実行可能に構成し、照明部２５ａ〜２５ｃのうち部品認識に使用する照明部２５ａ〜２５ｃに応じて第１又は第２記事前処理のうち何れか処理時間が短い方の処理を実行するように構成してもよい。
【００７９】
例えば、光度レベルをそれぞれ２段階に変更可能な３つの照明部を有する照明装置を備えた実装機において、対象部品の形状や大きさから見て、その部品認識に２つの照明部のみを使用し、かつ照明を必ず点灯させることが必須とされるような場合には、第１事前処理に基づいて照明条件を特定するとその試行回数（撮像回数）は２×２回（=４回）となる。一方、第２事前処理の場合も試行回数は２2回（=４回）となり、事前処理の試行回数は等しくなる。しかし、第２事前処理によると第１事前処理のような画像合成処理が不要な分、照明条件の特定に要するトータル時間が第１事前処理よりも短くなる場合があり、このような場合には第２事前処理を優先的に実行するようにする。このような構成によると、実施形態の事前処理（第１事前処理）を一律に実行する場合に比べて実際には照明条件を短時間で特定することが可能になり合理的である。
【００８０】
（５）実施形態では、照明装置２４が個別にオンオフ可能で、かつ光度レベルを変更可能な照明部２５ａ〜２５ｃを有しているため、これら照明部２５ａ〜２５ｃを本発明の照明光源として上記のような事前処理を行っているが、例えば、単一の照明部からなる照明装置であっても、その照明部に含まれるＬＥＤが複数の群（列）に区画されて各群（列）毎にオンオフ可能で、かつ光度レベルを変更可能に構成されるような場合には、そのＬＥＤ群（列）を本発明の照明光源と見て上記のような事前処理を行うことができる。
【００８１】
（６）実施形態では、撮像ユニット２０のカメラ２２としてエリアセンサを用いる表面実装機に本発明を適用した場合について説明したが、勿論、本発明は、カメラ２２としてラインセンサを用いる場合、つまり撮像ユニット２０に対して吸着部品を移動させながら部品認識を行うような表面実装機についても適用可能である。
【００８２】
（７）なお、実施形態では、本発明に係る部品認識装置（照明条件特定方法）を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明の部品認識装置（照明条件特定方法）は、例えば、電子部品に対して各種試験を施す部品試験装置にも適用することが可能である。
【００８３】
図示を省略するが、例えば、部品吸着用のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置（部品供給部）に載置された部品を前記ヘッドにより負圧吸着して試験装置に搬送し、この試験装置に設けられた試験用ソケット（試験手段）に部品を挿着して各種試験を実施する装置が知られているが、この種の部品試験装置においても、試験用ソケットに正確に部品を装着するために、前記ヘッドによる部品の吸着状態を画像認識して、吸着ずれ（誤差）がある場合にはこれを補正してから試験用ソケットに部品を装着することが行われている。従って、このような部品試験装置においても、吸着部品の撮像手段として、上記撮像ユニット２０のように個別にオンオフ可能で、かつ光度レベルを変更可能な複数の照明部（照明光源）を備えた撮像手段を有する場合には、図５に準じた手順で照明条件を特定し、その特定した照明条件で部品認識を行うように構成することができる。このような部品試験装置の構成によれば、実施形態の表面実装機と同様に、照明条件を特定するための処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となり、初回生産前の立ち上げ時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００８４】
（８）また、実施形態では、実装用ヘッド１６による部品の吸着状態を画像認識する場合の照明条件の特定方法として本発明を適用した例について説明したが、これ以外のものを画像認識する場合の照明条件の特定方法としても本発明は有用である。例えばこの表面実装機では、ヘッドユニット６の下面などにマークを設け、これを撮像ユニット２０により撮像することによりそのマーク画像に基づきヘッドユニット６の位置や部品の吸着状態を認識することが行う場合があるが、このマークを画像認識する場合の照明条件の特定方法としても本発明を適用することができる。
【００８５】
また、ヘッドユニット６にカメラを搭載し、このカメラを使ってプリント基板３上に実装された部品、各種マーク（フィデューシャルマーク，バットマーク）、あるいは基台１にプリント基板３とは別に独立して設けられる各種マークを画像認識する場合の照明条件の特定方法としても本発明を適用することができる。さらに、部品試験装置について、例えばヘッドユニットにカメラを搭載し、このカメラを使って基台上に設けられる試験用ソケットに記される位置決め用のマークを画像認識するような場合には、そのマーク撮像時の照明条件の特定方法として本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る表面実装機（発明に係る部品認識装置、照明条件特定方法が適用される表面実装機）の一例を示す平面図である。
【図２】表面実装機を示す正面図である。
【図３】撮像ユニットの構成を示す模式図である。
【図４】表面実装機の制御系（主に部品認識処理に関連する部分）を示すブロック図である。
【図５】制御装置による事前処理の動作制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１６  実装用ヘッド
１６ａ  吸着ノズル
２０  撮像ユニット
２２  カメラ（撮像手段）
２４  照明装置
２５ａ  第１照明部（照明光源）
２５ｂ  第２照明部（照明光源）
２５ｃ  第３照明部（照明光源）
３０  制御装置
３２  主制御部
３４  軸制御部
３６  照明制御部
３８  カメラ制御部
４０  画像処理部
【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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