(57)【要約】【課題】  保持手段に対する電子部品の吸着状態や姿勢を正確に検知することができる部品認識装置を提供すること。【解決手段】  電子部品を保持するノズル１６ａと、カメラ１８とを有するとともに、移動可能なヘッドユニット６と、ヘッドユニット６の移動範囲の下方に固定的に配置されたハーフミラー２５とを備え、ヘッドユニット６がハーフミラー２５の上方を通過するときにハーフミラー２５で反射された電子部品Ｃの下面の像をカメラ１８に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、電子部品Ｃの側面の像をカメラ１８に向けて反射させる第１、第２補助ミラー２２、２６を備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有するとともに、移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動範囲の下方に固定的に設置された反射手段とを備え、ヘッドユニットが反射手段の上方を通過するときに当該反射手段で反射された電子部品の下面の像を撮像手段に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、
電子部品の側面の像を上記撮像手段に向けて反射させる補助反射手段を備え、
この補助反射手段及び上記反射手段により反射された特定の電子部品の側面及び下面の像を同一の撮像手段に取り込むように構成されていることを特徴とする部品認識装置。
【請求項２】
上記反射手段及び補助反射手段により反射された電子部品の下面及び側面の像を撮像手段の撮像範囲内で同時に取り込むように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品認識装置。
【請求項３】
上記反射手段により反射された電子部品の下面の像と補助反射手段により反射された電子部品の側面の像とを別の時期に撮像手段に取り込むように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品認識装置。
【請求項４】
上記保持手段は、所定の供給部から部品を取り上げて保持するように構成されているとともに、上記補助反射手段は、取り上げ過程における電子部品の側面の像を撮像手段に向けて反射させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の部品認識装置。
【請求項５】
上記ヘッドユニットは、電子部品に対して照明光を照射する照明手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の部品認識装置。
【請求項６】
電子部品に対して照明光を照射する照明手段が上記反射手段の近傍に固定的に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の部品認識装置。
【請求項７】
上記ヘッドユニットには、撮像手段が電子部品の下面の像とともに撮像可能となる位置に当該ヘッドユニットの特定位置を検知可能な基準マークが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の部品認識装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の部品認識装置が搭載された表面実装機であって、
上記反射手段を支持する基台と、
電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な供給部としての部品供給部と、
この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、
上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、
上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像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９】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の部品認識装置が搭載された部品試験装置であって、
上記反射手段を支持する基台と、
この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、
上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構と、
電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能に収容する供給部としてのトレイとを備え、
上記撮像手段は、ヘッドユニットがトレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドユニットに保持された電子部品を撮像する部品認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有し、移動可能なヘッドユニットと、このヘッドユニットの移動により相対変位する電子部品の像を前記撮像手段側へ反射させるミラーとを備え、このミラーにより映し出された電子部品を前記撮像手段によって撮像するように構成された部品認識装置が知られている。この種の部品認識装置は、例えば、特許文献１に開示されるような電子部品装着装置に搭載されている。
【０００３】
上記電子部品装着装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルとＣＣＤカメラとを有し、移動可能な吸着ヘッドと、吸着された電子部品の下面をＣＣＤカメラ側へ反射させるミラーとを備え、このミラー上をヘッドユニットが通過するときにＣＣＤカメラにより電子部品の下面を撮像し、この画像に基づいて吸着ノズルに対する電子部品の姿勢や電子部品の形状等を検知するようになっている。
【特許文献１】特開平６−２１６５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の電子部品装着装置に搭載された部品認識装置は、電子部品の下面のみを撮像するように構成されているため、この撮像画像に基づいて吸着ノズルに対する電子部品の姿勢を正確に検知できない場合があった。具体的に、例えば、電子部品が吸着ノズルに対して上下方向で傾斜して吸着されている場合、撮像された電子部品の下面の像は、正規に吸着された電子部品の像と殆ど違いが生じないため、これらの姿勢の差異を正確に検知することが困難であった。
【０００５】
また、特に近年の電子製品の小型化に伴い電子部品も微細化しているため、下方から見て電子部品と吸着ノズルとの大きさが同程度の場合、電子部品を下方から撮像したところで吸着ノズルに電子部品が吸着されたか否かを判断することも困難な場合があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、保持手段に対する電子部品の吸着状態や姿勢を正確に検知することができる部品認識装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有するとともに、移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動範囲の下方に固定的に設置された反射手段とを備え、ヘッドユニットが反射手段の上方を通過するときに当該反射手段で反射された電子部品の下面の像を撮像手段に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、
電子部品の側面の像を上記撮像手段に向けて反射させる補助反射手段を備え、
この補助反射手段及び上記反射手段により反射された特定の電子部品の側面及び下面の像を同一の撮像手段に取り込むように構成されていること（請求項１）を特徴とするものである。
【０００８】
この部品認識装置において、上記反射手段及び補助反射手段により反射された電子部品の下面及び側面の像を撮像手段の撮像範囲内で同時に取り込むように構成されていること（請求項２）が好ましい。
【０００９】
上記反射手段により反射された電子部品の下面の像と補助反射手段により反射された電子部品の側面の像とを別の時期に撮像手段に取り込むように構成されていること（請求項３）が好ましい。
【００１０】
上記保持手段は、所定の供給部から部品を取り上げて保持するように構成されているとともに、上記補助反射手段は、取り上げ過程における電子部品の側面の像を撮像手段に向けて反射させるように構成されていること（請求項４）が好ましい。
【００１１】
上記ヘッドユニットは、電子部品に対して照明光を照射する照明手段をさらに備えていること（請求項５）が好ましい。
【００１２】
電子部品に対して照明光を照射する照明手段が上記反射手段の近傍に固定的に設置されていること（請求項６）が好ましい。
【００１３】
上記ヘッドユニットには、撮像手段が電子部品の下面の像とともに撮像可能となる位置に当該ヘッドユニットの特定位置を検知可能な基準マークが形成されていること（請求項７）が好ましい。
【００１４】
本発明の別の態様は、上記部品認識装置が搭載された表面実装機であって、上記反射手段を支持する基台と、電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な供給部としての部品供給部と、この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていること（請求項８）を特徴とするものである。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、上記部品認識装置が搭載された部品試験装置であって、上記反射手段を支持する基台と、この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構と、電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能に収容する供給部としてのトレイとを備え、上記撮像手段は、ヘッドユニットがトレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品の下面及び側面を撮像するように構成されていること（請求項９）を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部品認識装置によれば、反射手段に反射された電子部品の下面の像と補助反射手段に反射された電子部品の側面の像とを同一の撮像手段により撮像することができるため、保持手段に対する電子部品の吸着状態や姿勢を、下方と側方の２方向から見た画像に基づき正確に検知することができる。また、この発明では、補助反射手段を追加することにより電子部品の下面と側面とを同一の撮像手段で撮像することができるため、電子部品の側面を撮像するために別途撮像手段を追加する構成と比較して、部品認識装置のコストを低減させることができる。
【００１７】
請求項２の部品認識装置によれば、電子部品の下面と側面とが映し出された画像を一回の撮像により得ることができるため、電子部品の下面と側面とを個別に撮像し、これらの画像に基づいて電子部品の姿勢を検知する場合と比較して、電子部品の吸着状態や姿勢を検知するのに要する時間を低減させることができる。
【００１８】
請求項３の部品認識装置によれば、電子部品の下面の像と側面の像とを個別に撮像することができるため、これらの像を一枚の画像に区分けして結像させる場合と比較して、各像を大きな画像として得ることができる結果、これら画像に基づいて電子部品の吸着状態や姿勢をより精度良く検知することができる。
【００１９】
請求項４の部品認識装置によれば、供給部から取り上げた電子部品の側面を即撮像することができるため、この取上げ時に電子部品が保持手段に対して明らかに位置ずれしている場合や電子部品が取上げられていない場合には、再び取上げる等の処置を速やかに行うことができる。
【００２０】
請求項５の部品認識装置によれば、照明手段による照明条件下で電子部品の下面及び側面を撮像することができる。
【００２１】
請求項６の部品認識装置によれば、照明手段により反射手段側から明るくされた電子部品を撮像することができる。
【００２２】
請求項７の部品認識装置によれば、基準マークと電子部品の双方が撮像された撮像画像に基づいてヘッドユニットの保持手段に対する電子部品の位置ずれを検知することができる。また、この構成によれば、予め基準マークの位置を調べておき、この位置と撮像画像によるマーク位置とを比較することにより反射手段の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の表面実装機によれば、プリント基板に対して電子部品を実装する過程において、保持手段に対する電子部品の姿勢を正確に検知することができる。
【００２４】
さらに、本発明の部品試験装置によれば、トレイから検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、保持手段に対する電子部品の姿勢を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２は、本発明に係る部品認識装置が搭載される表面実装機（本発明に係る表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台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装着作業位置で停止されるようになっている。なお、プリント基板３上には、基台１に対する当該プリント基板３の位置を特定するためのフィデューシャルマークＦが形成されている。
【００２７】
上記コンベア２の両側には、部品供給部４、４が配置されている。これらの部品供給部４、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、各々、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、後述のヘッドユニット６により電子部品が間欠的に取り出されるようになっている。
【００２８】
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、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、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００２９】
すなわち、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）が上記ボールねじ軸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。
【００３０】
上記ヘッドユニット６には、電子部品を保持する保持手段として、部品吸着用のノズル１６ａを先端に備えた複数のノズルユニット１６が設けられている。このノズルユニット１６は、ヘッドユニット６のフレームに対して昇降（Ｚ軸方向の移動）及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、図外のＺ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズルユニット１６が６個配設された構成を示している。
【００３１】
また、上記実装機には、図３に示すように、部品認識装置２０が搭載されている。この部品認識装置２０は、上記各部品供給部４、４の内側における基台１上でＸ軸方向に延びる反射部１７と、各ノズル１６ａに対応してＸ軸方向に整列した状態でヘッドユニット６に取り付けられたカメラ１８と、各ノズル１６ａに対応してヘッドユニット６に固定された上方照明部１９及び側方照明部２１（それぞれ照明手段を構成している）と、各ノズル１６ａに吸着された部品の側面を上記反射部１７側へ反射させる第１補助ミラー（補助反射手段）２２と、ノズル１６ａ毎にヘッドユニット６に配設された基準マーク３１とを備えている。
【００３２】
上記反射部１７は、図３に示すように、上方が開口する箱状のフレーム２３と、このフレーム２３内で上方へ向けて光を照射する下方照明部（照明手段）２４と、Ｘ軸及びＹ軸の動作平面と平行して配置され、前記フレーム２３の開口部を閉塞するハーフミラー（反射手段）２５と、このハーフミラー２５より上方位置に配置された第２補助ミラー（補助反射手段）２６とを備えている。
【００３３】
上記フレーム２３は、基台１上に固定され、下方照明部２４を載置する載置板２３ａを備えている。上記下方照明部２４は、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｃを真下から照明する第１照明手段２４ａと、垂直方向からＹ軸方向に傾斜した光軸Ｋ１に沿って吸着部品Ｃを照明する第２照明手段２４ｂとを備えている。これら照明手段２４ａ、２４ｂは、それぞれＬＥＤ２７、２８を備え、これらＬＥＤ２７、２８により上記ハーフミラー２５を介して電子部品Ｃを照明するようになっている。上記ハーフミラー２５は、ＸＹ平面と平行した状態でフレーム２３に固定されている。上記第２補助ミラー２６は、部品供給部４側でハーフミラー２５の長辺部に沿って配置された短冊状のミラーであり、ＸＹ平面と平行した状態でフレーム２３に固定されている。また、第２補助ミラー２６は、詳しくは後述するが、第１補助ミラー２２により反射された電子部品Ｃの側面の像をカメラ１８へ向けて反射させるようになっている。
【００３４】
上記カメラ１８は、エリアセンサからなる撮像手段であり、ヘッドユニット６が反射部１７上を通過するときに、ハーフミラー２５で反射された吸着部品Ｃの側面及び部品下面Ｃ１を撮像するようになっている。具体的に、カメラ１８は、垂直方向からＹ軸方向に傾斜した光軸Ｋ２に沿って電子部品Ｃの下面を撮像し、この光軸Ｋ２は、ハーフミラー２５により正反射した先に吸着部品Ｃの下面が位置するように設定されている。さらに、カメラ１８は、上記第２補助ミラー２６へ向かう光軸Ｋ３に沿って電子部品Ｃの側面を撮像し、この光軸Ｋ３は、第２補助ミラー２６で正反射し、さらに後述する第１補助ミラー２２で正反射した先に吸着部品Ｃの側面が位置するように設定されている。なお、図４に示すように、カメラ１８からハーフミラー２５までの光路長ｄ１とハーフミラー２５から部品下面Ｃ１までの光路長ｄ２とを加えた距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた撮像物に対して焦点が合うように、カメラ１８の焦点距離とカメラ１８、部品下面Ｃ１及びハーフミラー２５の配置が設定されている。また、カメラ１８から第２補助ミラー２６までの光路長ｄａと第２補助ミラー２６から第１補助ミラー２２までの光路長ｄｂと第１補助ミラー２２からノズルユニット１６の軸線（電子部品Ｃ）までの光路長ｄｃとを加えた距離（ｄａ＋ｄｂ＋ｄｃ）が上記距離（ｄ１＋ｄ２）と等しくなるように、カメラ１８、第２補助ミラー２６、第１補助ミラー２２及び電子部品Ｃの配置が設定されている。さらに、本実施形態の表面実装機では、ヘッドユニット６が部品供給部４上に移動したときには、カメラ１８から距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた位置にテープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃの上面が位置し、またヘッドユニット６がプリント基板３上に移動したときには、カメラ１８から距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた位置にプリント基板３の上面が位置するように設定されている。すなわち、本実施形態の表面実装機は、カメラ１８がテープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃ、基台１上のプリント基板３、部品下面Ｃ１及び吸着部品Ｃの側面を撮像可能となるように、ハーフミラー２５がテープフィーダー４ａ及び基台１から突出して配置され、このハーフミラー２５よりも第２補助ミラー２６が突出して配置されているとともに、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃの上面と基台１上のプリント基板３の上面とが同じ高さ位置となるように構成されている。
【００３５】
なお、部品下面Ｃ１を撮像するカメラ１８の光軸Ｋ２は、部品下面Ｃ１に対して傾斜しているため、例えば、図５の（ａ）のように長方形の部品下面Ｃ１を有する電子部品Ｃを撮像する場合、カメラ１８により撮像された画像は、図５の（ｂ）に示すように、部品下面Ｃ１におけるカメラ１８から離間する側が先細りとされた台形状に映し出されたもの、すなわち、カメラ１８からの距離に応じて撮像倍率が異なった遠近感のある画像となってしまう。そこで、上記撮像倍率の差を補正するために下記（１）の数式を用いた画像処理を施すことにより、正規の部品下面Ｃ１の画像を得ることも可能である。すなわち、撮像された画像がＹ方向における左端の画素０番地から右端の画素（Ｙｌｅｎ−１）番地までのＹｌｅｎ個の画素を有する場合、画素０番地での撮像倍率を１とし、画素（Ｙｌｅｎ−１）番地での撮像倍率をＳとすると、任意のＹ番地での倍率Ｓｙが（１）の式から求められ、このＳｙを利用してＹ番地における像をＹ軸と平行する中心線Ｔｙを中心として拡大し、この処理を画素１番地〜（Ｙｌｅｎ−１）番地までの間で実行することにより、図４の（ａ）のような画像を得ることができる。しかしながら、その処理に少なからず時間を要するため、本実施形態のカメラ１８は、図６に示すようにあおり光学系を有するものを採用している。すなわち、カメラ１８は、レンズアレイ２８を備え、このレンズアレイ２８は、カメラ１８の光軸Ｋ２に対して非垂直な結像面Ｍと電子部品Ｃの部品下面Ｃ１とが共役関係となるように光を透過するようになっている。
Ｓｙ＝１−（１−Ｓ）×Ｙ／（Ｙｌｅｎ−１）・・・・（１）
【００３６】
上記上方照明部１９は、ノズル１６ａに対してカメラ１８と対称となる位置（図３においてカメラ１８と左右対称となる位置）に配置されている。また、上方照明部１９は、垂直方向からＹ軸方向に傾斜した光軸Ｋ４に沿って電子部品Ｃを照明するＬＥＤ２９を備え、この光軸Ｋ４は、ハーフミラー２５により正反射した先に吸着部品Ｃが位置し、さらに吸着部品Ｃ及びハーフミラー２５により正反射した先にカメラ１８が位置するように設定されている。すなわち、ハーフミラー２５により反射した光軸Ｋ４と上記第２照明手段２４ｂの光軸Ｋ１とは互いに平行することとなる。
【００３７】
上記側方照明部２１は、Ｙ軸方向に沿った光軸を有するＬＥＤ３０を備え、このＬＥＤ３０は、撮像対象となる側面の反対側から吸着部品Ｃを照明するようになっている。
【００３８】
上記第１補助ミラー２２は、各ノズル１６ａを介して上記側方照明部２１と対向した状態でヘッドユニット６に取り付けられている。また、第１補助ミラー２２は、第２補助ミラー２６と協働して吸着部品Ｃの側面の像をカメラ１８へ向けて反射させるようになっている。具体的に、第１補助ミラー２２は、その反射面が下方へ傾斜した状態で配設され、上記側方照明部２１による照明条件下での吸着部品Ｃの側面の像を第２補助ミラー２６へ向けて反射させ、この像を第２補助ミラー２６がカメラ１８へ向けて反射させるようになっている。
【００３９】
上記基準マーク３１は、略円柱状の棒状部材であり、カメラ１８の撮像範囲内となるヘッドユニット６の下面に立設されている。したがって、上記部品認識装置２０により撮像された画像には、図７に示すように、上記上方照明部１９又は下方照明部２４により明るくされた部品下面Ｃ１及び基準マーク３１の下面と、側方照明部２１により輪郭が浮かび上がった電子部品Ｃの側面とが映し出されることとなる。
【００４０】
ところで、上述した実装機には、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵによる制御のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭ及び様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手段が設けられており、前記サーボモータ９、１５、部品認識装置２０は、全てこの制御手段に電気的に接続されている。この制御手段は、上記カメラ１８により撮像された画像に基づいて被撮像物の位置や輪郭を識別する機能や、これら識別結果に応じてサーボモータ９、１５等の駆動を制御する機能を備えている。そして、実装動作には、前記サーボモータ９等がこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。
【００４１】
以下、図８のフローチャートに従って、上記制御手段の制御に基づく実装機の実装動作の一例について説明する。
【００４２】
まず、各ノズル１６ａにより電子部品Ｃを吸着する吸着処理が実行される（ステップＳ１）。この吸着処理Ｓ１としては、まず、ヘッドユニット６をテープフィーダー４ａの上方位置まで移動させ、電子部品Ｃの吸着に先立ってテープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃを撮像する。この撮像画像に基づいてテープフィーダー４ａに対する電子部品Ｃの位置ずれを検出し、この検出結果に応じてヘッドユニット６の移動量等を補正する。次いで、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃをノズルユニット１６のノズル１６ａにより吸着し、その吸着動作を各ノズルユニット１６毎に実行した後、ヘッドユニット６をテープフィーダー４ａからプリント基板３側へ移動させる。
【００４３】
上記吸着処理Ｓ１の実行後におけるヘッドユニット６の移動過程においては、電子部品Ｃがハーフミラー２５上を通過するが、このとき各カメラ１８によりハーフミラー２５及び第１、第２補助ミラー２２、２６に映し出された電子部品Ｃの下面及び側面が撮像される（ステップＳ２）。各ノズル１６に吸着された電子部品Ｃのそれぞれが各カメラ１８により撮像されると、電子部品Ｃの側面が映し出された画像に基づいてノズルユニット１６に対する電子部品Ｃの吸着状態（電子部品Ｃの有無も含む）が正常であるか否かが判定され（ステップＳ３）、ここで異常である（例えば、電子部品Ｃが吸着されていない、或いは電子部品Ｃが傾いて吸着されている）と判定されると（ステップＳ３でＮＯ）、エラー処理（ステップＳ４）が実行される。このエラー処理としては、ノズル１６ａに対して電子部品Ｃが傾いて吸着されている場合には、当該電子部品Ｃを図略の一時保管部へ搬送した後、上記吸着処理Ｓ１を再度実行し、電子部品Ｃが吸着されていない場合には、そのまま上記吸着処理Ｓ１を実行する。一方、電子部品Ｃの吸着状態が正常であると判定されると（ステップＳ２でＹＥＳ）、電子部品Ｃの下面の画像に基づいて、当該電子部品Ｃの形状等の不良があるか否かを判定し（ステップＳ５）、ここで不良であると判定されると（ステップＳ５でＮＯ）、当該電子部品Ｃが図略の不良品収容部へ搬送され（ステップＳ６）、再び上記吸着処理Ｓ１を実行する。一方、電子部品Ｃが良品であると判定されると（ステップＳ５でＹＥＳ）、電子部品Ｃの下面の画像に基づいて実装位置の補正値が算出される（ステップＳ７）。具体的に説明すると、カメラ１８により撮像された画像には、電子部品Ｃと基準マーク３１とが映し出されており、これらの相対位置を調べることにより当該電子部品Ｃの吸着位置のずれ（ノズルユニット１６に対する回転方向のずれも含む）が検出され、これに基づいて実装位置の補正値が算出されることとなる。実装位置の補正値が算出されると、この補正値に応じて各電子部品Ｃ毎にヘッドユニット６の移動量を調整しつつ、各ノズルユニット１６に吸着された全ての電子部品Ｃをプリント基板３に実装する（ステップＳ８）。次いで、プリント基板３に対して全ての電子部品Ｃが実装されたか否かが判定され（ステップＳ９）、未実装の電子部品Ｃがあると判定されると（ステップＳ９でＮＯ）、繰り返し上記吸着処理Ｓ１を実行する一方、全ての電子部品Ｃの実装が終了したと判定されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、実装動作を終了する。
【００４４】
なお、上記実装動作において、ヘッドユニット６がプリント基板３上へ移動したときに、吸着部品Ｃの実装に先立ってカメラ１８によりプリント基板３上のフィデューシャルマークＦ（図１参照）を撮像し、この撮像画像に基づいて基台１に対するプリント基板３の位置ずれを検出し、実装時にこの検出結果に応じた電子部品Ｃの実装位置の補正を実行する処理を追加することもできる。この処理は、電子部品Ｃの実装毎に実行する必要はなく、例えば、基台１に対してプリント基板３が搬送され、当該プリント基板３に初めて電子部品Ｃを実装する場合に実行すればよい。また、プリント基板３の撮像時には、上記位置ずれの検出に加えて、当該プリント基板３上の表面状態（例えば、異物付着又は基板３表面に塗布された半田ペーストの状態の確認）を行うことも可能である。さらに、部品実装後のプリント基板３を撮像して所定の実装位置に部品が装着されているか否かを確認することも可能である。
【００４５】
また、上記実装動作に先立ってヘッドユニット６の基準マーク３１を撮像しておき、この画像における基準マーク３１の位置を制御手段に記憶させ、この基準マーク３１の位置と実際に電子部品Ｃの下面を撮像した画像において映し出された基準マーク３１の位置とを比較することとすれば、ハーフミラー２５の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態の部品認識装置２０では、反射部１７のフレーム２３内に下方照明手段２４を設けることとしているが、これに限定されることはなく、図９に示すように、例えば、第２照明手段２４ｂをハーフミラー２５の近傍位置における基台１上に取り付けるようにしてもよい。この実施形態では、フレーム２３内に第１照明手段２４ａを非設置としているため、ハーフミラー２５を通常のミラーに置き換えた構成とすることも可能である。さらに、第２照明手段２４ｂを省略して、上方照明手段１９のみを備えた構成とすることも可能である。
【００４７】
また、上記実施形態の部品認識装置２０では、カメラ１８からテープフィーダー４ａ及びプリント基板３の距離をカメラ１８の焦点距離に設定することにより、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃやプリント基板３をカメラ１８により撮像するようにしているが、この構成に限定されることはなく、図９に示すように、カメラ１８の焦点距離を調整するレンズ３２をヘッドユニット６に対して相対変位可能に取り付ける構成とすることもできる。この実施形態では、テープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃ及びプリント基板３の撮像時にはレンズ３２を光軸Ｋ２上に配置する一方、吸着部品Ｃの撮像時にはレンズ３０を光軸Ｋ２から離間させることにより、各撮像対象物に対してカメラ１８の焦点距離を合せた状態で撮像することが可能となる。
【００４８】
さらに、上記各実施形態の部品認識装置２０では、１個のノズルユニット１６に対応して１台のカメラ１８を配設することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、図１０に示すように、２個のノズルユニット１６に対応して１台のカメラ１８を配設した構成とすることもできる。この実施形態では、２個のノズルユニット１６にそれぞれに吸着された電子部品Ｃを同時に撮像可能となるようにカメラ１８の撮像範囲が設定されている。
【００４９】
また、上記実施形態における部品認識装置２０は、エリアセンサを採用しているが、これに限定されることはなく、例えば、ラインセンサからなるカメラをＬＭガイド等によりヘッドユニット６に対して相対変位可能に取り付け、このカメラを撮像時にヘッドユニット６に対して移動させつつ、当該カメラによりハーフミラー２２に映し出された電子部品Ｃの像を走査させるようにすることも可能である。
【００５０】
さらに、上記実施形態の部品認識装置２０では、電子部品Ｃの下面と側面とを同時に撮像することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、図１１に示すように、部品供給部４から吸着された（取上げられた）電子部品Ｃの側面を撮像し、ヘッドユニット６がハーフミラー２５上を通過するときに当該電子部品Ｃの下面を撮像可能な部品認識装置１２０のような構成とすることも可能である。以下、この部品認識装置１２０について、図３の部品認識装置２０との相違点についてのみ説明する。
【００５１】
部品認識装置１２０は、部品供給部４上でＸ軸方向に相対して立設された一対のステー１４０（図では１個示している）と、これらステー１４０間で上下に架設された第１補助ミラー１２２及び第２補助ミラー１２６と、この第２補助ミラー１２６とＹ軸方向で対向してフレーム２３の外面に取り付けられた側方照明部１２１とを備えている。上記第２補助ミラー１２６と側方照明部１２１との間には、テープフィーダー４ａにより供給された電子部品Ｃの取出口Ｔが上方に向けて開口している。部品供給部４上に移動したヘッドユニット６は、下方へ伸長させたノズル１６ａにより、上記取出口Ｔから電子部品Ｃを取上げるようになっており、この取上げ時におけるカメラ１８の光軸Ｋ５は、第１補助ミラー１２２及び第２補助ミラー１２６を反射してノズル１６ａにより取上げられる途中の電子部品Ｃの側面を撮像可能に設定されている。なお、カメラ１８から第１補助ミラー１２２までの光路長ｄｄと第１補助ミラーから第２補助ミラー１２６までの光路長ｄｅと第２補助ミラー１２６からノズルユニット１６の軸線（電子部品Ｃ）までの光路長ｄｆとを加えた距離（ｄｄ＋ｄｅ＋ｄｆ）は、上記（ｄ１＋ｄ２）と等しく設定されている。
【００５２】
また、上記実施形態では、部品認識装置２０、１２０を実装機に搭載した構成について説明したが、実装機に限定されることはなく、例えば、ＩＣチップ等の電子部品Ｃを検査する部品試験装置４０に搭載することも可能である。
【００５３】
図１２は、本発明に係る部品認識装置が搭載された部品試験装置４０を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。
【００５４】
図１２に示すように、部品試験装置４０の基台４１上には、電子部品Ｃを収容する４組のトレイを載置するトレイ収容部４２ａと、これらトレイ収容部４２ａの右方に配置された一時保管用のトレイを載置するトレイ収容部４２ｂと、上記各トレイ収容部４２ａに載置されたトレイ上の電子部品Ｃを検査する検査ソケット４３が配設されている。各トレイ収容部４２ａ、４２ｂが配設された個所の上方位置には、トレイ上の電子部品Ｃを吸着可能でＸＹ方向へ変位自在なヘッド４４が設けられ、このヘッド４４により吸着された電子部品Ｃは、左右一対の可動テーブル４５上へ搬送される。これら可動テーブル４５は、上記ヘッド４４から部品を受取可能な受取ポジションＰ１（図では実線で示している）と、Ｙ方向へ変位して後述する搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂへ電子部品Ｃを受渡可能な受渡ポジションＰ２（図では破線で示している）との間で変位自在に基台４１上に取り付けられている。上記各可動テーブル４５の上方位置には、受渡ポジションＰ２へ変位した可動テーブル４５上の電子部品Ｃを吸着可能となるように、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂが設けられている。これら搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれＸ方向へ変位自在となるように基台４１に支持されており、上記各可動テーブル４５上の電子部品Ｃを上記検査ソケット４３まで搬送するようになっている。
【００５５】
このような部品試験装置４０において、受渡ポジションＰ２に位置する各可動テーブル４５と検査ソケット４３との間の基台４１上には、それぞれ一対の反射部１７が設けられている一方、各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂには、カメラ１８及び第１補助ミラー（図示せず）が設けられ、これら反射部１７、カメラ１８及び第１補助ミラーが部品認識装置２２０を構成している。
【００５６】
上記部品認識装置２２０は、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂが反射部１７上を通過したとき、すなわち、受渡ポジションＰ２にある可動テーブル４５上の電子部品Ｃを検査ソケット４３まで搬送する過程において、電子部品Ｃの下面及び側面を撮像して、当該電子部品Ｃの吸着状態や表面状態を検知し、ここで、正常に吸着されていないと検出された電子部品Ｃは、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂにより再び可動テーブル４５に搬送された後、一時保管用のトレイ収容部４２ｂに載置されたトレイ上へ搬送されることとなる。
【００５７】
以上説明したように、部品認識装置２０（部品認識装置１２０、２２０）によれば、ハーフミラー２５に反射された電子部品Ｃの下面の像と第１、第２補助ミラー２２、２６（第１、第２補助ミラー１２２、１２６）に反射された電子部品Ｃの側面の像とを同一のカメラ１８により撮像することができるため、ノズル１６ａに対する電子部品Ｃの吸着状態や姿勢を、下方と側方の２方向から見た画像に基づき正確に検知することができる。
【００５８】
電子部品Ｃの下面と側面とを同時に撮像する構成によれば、電子部品Ｃの吸着状態や姿勢を検知するのに要する時間を低減させることができる。
【００５９】
電子部品Ｃの下面の像と側面の像とを別の時期に撮像する構成によれば、これらの像を一枚の画像に区分けして結像させる場合と比較して、各像を大きな画像として得ることができる結果、これら画像に基づいて電子部品Ｃの吸着状態や姿勢をより精度よく検知することができる。
【００６０】
部品供給部４から取上げられる過程において電子部品Ｃの側面を撮像するようにした構成によれば、部品供給部４から取上げた電子部品Ｃの側面を即撮像することができるため、この取上げ時に電子部品Ｃがノズル１６ａに対して明らかに位置ずれしている場合や電子部品Ｃが取上げられていない場合には、再び取上げる等の処置を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係る部品認識装置が搭載された表面実装機を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の表面実装機の一部を省略して示す正面図である。
【図３】図１の表面実装機における部品認識装置を主に示す側面一部断面図である。
【図４】図３の部品認識装置におけるカメラの光路長を主に示す側面一部断面図である。
【図５】電子部品の部品下面を示す平面図であり、（ａ）は適切な撮像倍率で撮像された部品下面が表示された画像であり、（ｂ）はカメラの手前側と奥側との間で撮像倍率の差が生じた場合の部品下面が表示された画像である。
【図６】図３の部品認識装置におけるカメラの構造を概略的に示す側面一部断面図である。
【図７】図３の部品認識装置により撮像された画像を概略的に示す図である。
【図８】図１の表面実装機の実装動作を示すフローチャートである。
【図９】別の実施形態の部品認識装置が搭載された実装機の一部を省略して示す側面一部断面図である。
【図１０】実装機に対する部品認識装置のカメラの配置を概略的に示す平面図である。
【図１１】別の実施形態の部品認識装置が搭載された実装機の一部を省略して示す側面一部断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る部品認識装置が搭載された部品試験装置を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    基台
４    部品供給部
６    ヘッドユニット
９    Ｙ軸サーボモータ
１５    Ｘ軸サーボモータ
１６ａ    ノズル
１８    カメラ
１９    上方照明部
２０、１２０、２２０    部品認識装置
２１    側方照明部
２２、１２２    第１補助ミラー
２４    下方照明部
２５    ハーフミラー
２６、１２６    第２補助ミラー
【図１】
2005101211.tif 000003
【図２】
2005101211.tif 000004
【図３】
2005101211.tif 000005
【図４】
2005101211.tif 000006
【図５】
2005101211.tif 000007
【図６】
2005101211.tif 000008
【図７】
2005101211.tif 000009
【図８】
2005101211.tif 000010
【図９】
2005101211.tif 000011
【図１０】
2005101211.tif 000012
【図１１】
2005101211.tif 000013
【図１２】
2005101211.tif 000014