(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象物の反射光の波長成分を含む光を、前記認識対象物の表面と同じ元素成分の反射面で反射させた後、
前記反射面で反射した光を前記認識対象物に照射すること
を特徴とする照明方法。
【請求項２】
表面の元素成分が異なる複数の認識対象物の切り替えに対応して、認識対象である前記認識対象物の表面の元素成分の反射面に切り替えること
を特徴とする請求項１記載の照明方法。
【請求項３】
認識対象物が金めっきによる回路パターンであり、前記認識対象物の表面の元素成分が金であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の照明方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の照明方法によって認識対象物である部品を照明した後、
前記部品を含む領域を撮像して前記部品を認識すること
を特徴とする部品認識方法。
【請求項５】
認識対象物の反射光の波長成分を含む光を出射する光源と、
前記認識対象物の表面と同じ元素成分の反射面を有する反射板と、
前記光源から出射され前記反射面で反射した光を前記認識対象物に照射する光学系と、を備えること
を特徴とする照明装置。
【請求項６】
それぞれ異なる元素成分の反射面を有する複数の反射板と、
表面の元素成分が異なる複数の認識対象物の切り替えに対応して、認識対象である前記認識対象物に対応した反射面を有する反射板に入れ換える入れ換え機構と、を備えること
を特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
認識対象物が金めっきによる回路パターンであり、前記認識対象物の表面の元素成分が金であること
を特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の照明装置を具備することを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種部品などを画像認識する用途などに広く用いられている画像処理システムにおける撮像対象物に光照射するための照明方法および照明装置に関するものであり、特に、電子部品実装装置のアライメントとしての用途に好適な照明方法および照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な分野で広く用いられている画像処理システムでは、高精度の画像認識を行うために、カメラの撮像対象物つまり認識対象物と背景とに高いコントラストを得ることのできる照明装置が要求されている。従来の画像処理システムに用いられている照明装置は、その概略構成の斜視図を示す図９のように、光源１からの出射光（一般にハロゲン光が用いられている）を、スライドガイド２を通じて認識対象物３の表面に照射するよう構成されている。このように認識対象物３に光を照射すると、認識対象物３とこれの背景とのコントラストを高くすることができ、認識対象物３を画像的に容易、且つ正確に認識することが可能となる。認識対象物３と背景とのコントラストが高くならない場合には、光源１とスライドガイド２との間に、複種類の色フィルタ４を順次交換しながら介挿して、この色フィルタ４を通した光を順次替えながら照射することにより、認識対象物３と背景とのコントラストが高くなるように調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の照明装置では、認識対象物３の種類によっては背景とのコントラストをどうしても高くできない場合があった。例えば、白いセラミック製の回路基板の本体面（背景）上に金めっきを施して形成された回路パターン（認識対象物）を画像認識する場合には、金めっきの回路パターンおよび回路基板の本体面の双方の光反射率が共に高いので、色フィルタ４を種々変更しながらコントラストの調整を行っても、撮像された画像における回路パターンと基板本体面とのコントラストがどうしても高くならず、高精度の画像認識を行えないという問題があった。そのため、白いセラミック製の回路基板上の金めっきによる回路パターンを画像認識しようとする電子部品実装装置では、パターン認識に失敗して装置の作動が自動停止することがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、認識対象物の素材の如何に拘わらず、この認識対象物と背景とのコントラストを確実に高く出すことのできるように光照射できる照明方法、照明装置およびそれを用いた部品実装装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の照明方法は認識対象物の反射光の波長成分を含む光を、前記認識対象物の表面と同じ元素成分の反射面で反射させた後、前記反射面で反射した光を前記認識対象物に照射する認識対象物の反射光の波長成分を含む光を、前記認識対象物の成分を含む反射面で反射させた後、前記反射面で反射した光を前記認識対象物に照射することを特徴とする。また本発明の照明装置は認識対象物の反射光の波長成分を含む光を出射する光源と、前記認識対象物の表面と同じ元素成分の反射面を有する反射板とを備えてなり、前記光源から出射され前記反射面で反射した光を前記認識対象物に照射するように構成されていると好適である。
【０００６】
本発明によれば、光源の出射光は、例えば認識対象物に白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分を有しているが、この出射光が反射板の前記認識対象物の表面と同じ元素成分の光反射面で反射された反射光は、認識対象物に例えば白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、反射板からの反射光は、認識対象物以外の背景に例えば白色光を照射したときに反射してくる波長成分が減衰された光となるので、この反射光を認識対象物に照射しながらカメラで撮像することにより、認識対象物と背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。
【０００７】
上記発明において、複数の認識対象物の各々の成分をそれぞれ主成分として含んだ光反射面を有する複種類の反射板を備え、前記各反射板が、光照射すべき前記各認識対象物の相違に対応して入れ換え可能に具備されている構成とすることができる。
【０００８】
これにより、各反射板における各々の光反射面からの反射光は、各反射板に適応する認識対象物以外の背景に例えば白色光を照射したときに反射してくる波長成分が減衰された光となる。したがって、互いに異なる成分を有する複種類の認識対象物が存在する場合には、それら各認識対象物に適応する反射板を選択して設置して、それら反射板からの反射光を認識対象物に照射しながら撮像することにより、各認識対象物に応じて背景とのコントラストが高い画像を得ることが可能となる。
【０００９】
また、上記発明において、光源からの出射光を、反射板における金を主成分として含んだ光反射面で反射させて、金を主成分とする認識対象物に照射するよう構成することもできる。これにより、主成分が金である認識対象物と主成分が金でない背景との間でのコントラストの高い画像を得ることが可能となり、特に、電子部品実装装置において使用されることの多い金めっきによる回路パターンと基板本体部とのコントラストが高い画像を得るのに適している。
【００１０】
また、照明装置は、上記に加えさらに、それぞれ異なる元素成分の反射面を有する複数の反射板と、表面の元素成分が異なる複数の認識対象物の切り替えに対応して、認識対象である前記認識対象物に対応した反射面を有する反射板に入れ換える入れ換え機構と、を備えることを特徴としたもの、また、認識対象物が金めっきによる回路パターンであり、前記認識対象物の表面の元素成分が金であることを特徴としたものとすることができる。
【００１１】
また、上記いずれかの照明装置は、これを具備した部品実装装置を実現する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、光源７Ａからの出射光Ｌ１には、認識対象物９Ａに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分を含んでいる。この出射光Ｌ１を反射させて認識対象物９Ａに照射する反射板８Ａは、認識対象物９Ａの形成成分を主成分として含んで形成された光反射面を有している。この光反射面による反射光Ｌ２は認識対象物９Ａに照射するよう構成されている。
【００１３】
図２は、上記照明装置における光源７Ａからの出射光Ｌ１と反射板８Ａでの反射光Ｌ２との波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図である。同図において、Ｃ１は光源８Ａの出射光Ｌ１の分光分布を示す特性曲線、Ｃ２は出射光Ｌ１が反射板８Ａで反射した反射光Ｌ２の分光分布を示す特性曲線、Ｗ１は光源７Ａの出射光の波長成分、Ｗ２は認識対象物９Ａに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分をそれぞれ示す。
【００１４】
同図から明らかなように、光源７Ａの出射光Ｌ１は、図２の波長成分Ｗ１を有しているが、この出射光Ｌ１が反射板８Ａの光反射面で反射された反射光Ｌ２は、認識対象物９Ａに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分Ｗ２のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、反射板８Ａからの反射光Ｌ２は、認識対象物９Ａ以外の背景に白色光を照射したときに反射してくる波長成分が減衰された光となるので、この反射光Ｌ２を認識対象物９Ａに照射しながら撮像することにより、認識対象物９Ａと背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。
【００１５】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、図１と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。この実施の形態では、互いに異なる成分で形成された２種の認識対象物９Ａ，９Ｂにそれぞれ光照射する場合を示す。光源７Ｂからの出射光Ｌ１には、認識対象物９Ａ，９Ｂに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分を含んでいる。
【００１６】
上記出射光Ｌ１を反射させて認識対象物９Ａに照射するための反射板８Ａは、図１で説明したように、認識対象物９Ａの形成成分を主成分として含んだ光反射面を有している。一方、出射光Ｌ１を反射させて認識対象物９Ｂに照射するための反射板８Ｂは、認識対象物９Ｂの形成成分を主成分として含んだ光反射面を有している。したがって、一方の認識対象物９Ａの画像認識を行う場合には、光源７Ｂからの出射光Ｌ１を、認識対象物９Ａに適応する一方の反射板８Ａで反射させて認識対象物９Ａに光照射し、他方の認識対象物９Ｂの画像認識を行う場合には、光源７Ｂからの出射光Ｌ１を、認識対象物９Ｂに対応する他方の反射板８Ｂで反射させて認識対象物９Ｂに光照射する。したがって、上記反射板８Ａ，８Ｂの切り替えは認識対象物９Ａ，９Ｂに応じて行われる。なお、図３では、２枚の反射板８Ａ，８Ｂを設ける場合について例示しているが、この反射板の枚数は３枚以上であってもよい。
【００１７】
図４は、上記照明装置における光源７Ｂからの出射光Ｌ１と各反射板８Ａ，８Ｂでの反射光Ｌ２との波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図である。同図において、Ｃ２は、図２で説明したように、出射光Ｌ１が一方の反射板８Ａで反射した反射光Ｌ２の分光分布を示す特性曲線、Ｃ３は光源７Ｂからの出射光Ｌ１を反射板８Ｂで反射した反射光Ｌ２の分光分布を示す特性曲線、Ｃ４は光源７Ｂからの出射光Ｌ１の分光分布を示す特性曲線、Ｗ２は、図２で説明したように、認識対象物９Ａに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分、Ｗ３は認識対象物９Ｂに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分、Ｗ４は光源７Ｂからの出射光Ｌ１の波長成分をそれぞれ示す。
【００１８】
同図から明らかなように、光源７Ｂの出射光Ｌ１は、図４の波長成分Ｗ４を有しているが、この出射光Ｌ１が反射板８Ａの光反射面で反射された反射光Ｌ２は、認識対象物９Ａに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分Ｗ２のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となり、同様に、出射光Ｌ１が反射板８Ｂの光反射面で反射された反射光Ｌ２は、認識対象物９Ｂに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分Ｗ３のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、反射板８Ａ，８Ｂからの反射光Ｌ２は、適応する認識対象物９Ａ，９Ｂ以外の背景に白色光を照射したときに反射してくる波長成分が減衰された光となる。したがって、互いに異なる成分を有する複種類の認識対象物９Ａ，９Ｂが存在する場合には、それら各認識対象物９Ａ，９Ｂに適応する反射板８Ａ，８Ｂを選択して設置して、それら反射板８Ａ，８Ｂからの反射光Ｌ２を認識対象物９Ａ，９Ｂに照射しながら撮像することにより、各認識対象物９Ａ，９Ｂに応じて背景とのコントラストが高い画像を得ることが可能となる。
【００１９】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図である。この実施の形態では、金を主成分とする認識対象物９Ｃに対し光照射するものであり、光源７Ｃからの出射光Ｌ１には、認識対象物９Ｃに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分を含んでいる。この出射光Ｌ１を反射させて認識対象物９Ｃに光照射する反射板８Ｃは、金めっきを施された光反射面を有している。この光反射面による反射光Ｌ２は認識対象物９Ｃに照射するよう構成されている。
【００２０】
図６は、上記照明装置における光源７Ｃからの出射光Ｌ１と反射板８Ｃでの反射光Ｌ２との波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図である。同図において、Ｃ５は光源７Ｃからの出射光Ｌ１の分光分布を示す特性曲線、Ｃ６は出射光Ｌ１が反射板８Ｃで反射した反射光Ｌ２の分光分布を示す特性曲線、Ｗ５は光源７Ｃからの出射光Ｌ１の波長成分、Ｗ６は認識対象物９Ｃに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分をそれぞれ示す。
【００２１】
同図から明らかなように、光源７Ｃの出射光Ｌ１は、図６の波長成分Ｗ５を有しているが、この出射光Ｌ１が反射板８Ｃの光反射面で反射された反射光Ｌ２は、認識対象物９Ｃに白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分Ｗ６のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、反射板８Ｃからの反射光Ｌ２は、認識対象物９Ｃ以外の背景に白色光を照射したときに反射してくる波長成分が減衰された光となるので、この反射光Ｌ２を認識対象物９Ｃに照射しながら撮像することにより、認識対象物９Ｃと背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。したがって、この実施の形態の照明装置を用いれば、主成分が金である認識対象物９Ｃと主成分が金でない背景との間でのコントラストの高い画像を得ることが可能となる。
【００２２】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置が適用された電子部品実装装置１０を示す斜視図である。先ず、この電子部品実装装置１０の概略について説明する。各種の電子部品を実装すべき回路基板１１は、基板搬送部１２により搬送されて、基板位置決めステージ１３に位置決め保持される。
【００２３】
一方、回路基板１１に実装するための各種の電子部品１７は、部品供給部１８に収納されており、この部品供給部１８内の電子部品１７は、これらのうちの所要のものを部品受渡し用ヘッド１９によって順次取り出される。この部品受渡し用ヘッド１９によって取り出された電子部品１７は、一対の部品装着用ヘッド１４の何れかに受け渡される。電子部品１７を吸着保持した部品装着用ヘッド１４は、基板位置決めステージ１３に位置決め保持されている回路基板１１における所定の装着位置に電子部品１７を移送して装着する。
【００２４】
部品装着用ヘッド１４が吸着保持する電子部品１７と回路基板１１との位置合わせは基板位置決めステージ１３において行われるのであるが、それに先立って、基板位置決めステージ１３に位置決め保持されている回路基板１１の回路パターンに対する画像認識に基づく所定の部品装着部の位置認識と、部品装着用ヘッド１４が吸着保持している電子部品１７の画像認識に基づく吸着位置および吸着姿勢などの認識が行われる。回路基板１１の画像認識は、回路基板１１を撮像するカメラとその回路基板１１に光照射する照明装置とが一体となった基板認識部２０が行う。電子部品１７の画像認識は、電子部品１７を撮像するカメラ（図示せず）とその電子部品１７に光照射する照明装置とが一体となった部品認識部２１が行う。上記の基板認識部２０および部品認識部２１には、それぞれ第４の実施の形態に係る照明装置が組み込まれている。この照明装置は、基板認識部２０および部品認識部２１の何れにも同一構成のものが用いられる。
【００２５】
図８は、上記の基板認識部２０または部品認識部２１に用いられる照明装置の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。この照明装置は、ライトガイド２２の中央部に平面視円形の反射板２３が組付けられた構造になっている。基板認識部２０用の照明装置における反射板２３は、回路基板１１上に印刷配線手段などにより形成された回路パターンの形成成分を主成分として含んだ光反射面２３ａを有している。一方、部品認識部２１用の照明装置における反射板２３は、電子部品１７の成分を主成分として含んだ光反射面２３ａを有している。何れの装置２０，２１に用いる照明装置においても、上記の光反射面２３ａは、ライトガイド２２における下部に円周面に形成された光導出面２２ａからの光を真下に反射させることのできる傾斜角度を有するほぼ逆円錐台形状になっている。ライトガイド２２には、光源２４からの出射光が光ファイバ２７を通じて導光される。
【００２６】
基板認識部２０は、基板位置決めステージ１３が保持している回路基板１１における認識対象箇所に対し照明装置から光照射し、且つカメラで撮像した画像に基づき基板位置を認識する。一方、部品認識部２１は、部品装着用ヘッド１４が吸着保持している電子部品１７に対し照明装置から光照射し、且つカメラで撮像した画像に基づき電子部品１７の位置などを認識する。そして、両認識部２０，２１の各々の認識結果に基づいて電子部品１７の回路基板１１に対する位置決めを行って、その電子部品１７を部品装着用ヘッド１４が回路基板１１に装着する。
【００２７】
基板認識部２０では、ライトガイド２２の光導出面２２ａからの光が、反射板２３における回路基板１１の認識対象物の成分を主成分として形成された光反射面２３ａで反射されて、回路基板１１上の認識対象物に照射される。上記光導出面２２ａからの光は、光反射面２３ａで反射されることにより、回路基板１１上に白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分だけが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、光反射面２３ａでの反射光は、回路基板１１上の認識対象物以外の基板背景に白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分が減衰された光となるので、この反射光を回路基板１１の認識対象物に照射することによって回路基板１１上の認識対象物と基板背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。したがって、回路基板１１の位置を認識する際の認識率は、認識対象物と基板背景とのコントラストの高い画像によって向上し、高い信頼性で回路基板１１の位置を認識できる。
【００２８】
一方、部品認識部２１では、上記の基板認識部２０と同様に、ライトガイド２２の光導出面２２ａからの光が、反射板２３における電子部品１７の成分を主成分として形成された光反射面２３ａで反射されて、部品装着用ヘッド１４に吸着保持されている電子部品１７に照射される。上記光導出面２２ａからの光は、光反射面２３ａで反射されることにより、電子部品１７に白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分だけが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、光反射面２３ａでの反射光は、電子部品１７以外の周囲背景に白色光を照射したときに反射してくる光の波長成分が減衰された光となるので、この反射光を電子部品１７に照射することによって電子部品１７と周囲背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。したがって、電子部品１７の位置や吸着姿勢を認識する際の認識率は、電子部品１７と周囲背景とのコントラストが高い画像によって向上し、高い信頼性で電子部品１７の位置などを認識できる。
【００２９】
したがって、図８の第４の実施の形態に係る照明装置と撮像用カメラとを組み合わせて電子部品実装装置１０における基板認識部２０および部品認識部２１をそれぞれ構成すれば、回路基板１１と電子部品１７との各々の位置を共に高精度に認識することが可能となり、コントラスト不足の画像による認識不能に起因して電子部品実装装置１０が停止してしまうといったトラブルの発生を確実に防止することができる。上記とは別に、電子部品１７の接合時に高温を必要とする電子部品実装装置１０においては、電子部品１７または回路基板１１が熱に対する耐性を有しているため、それら電子部品１７または回路基板１１の成分を主成分として含んだ光反射面２３ａを有する反射板２３を用いることにより、高温での使用にも耐えうる照明装置を構成することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、認識対象物の表面と同じ元素成分の反射面を備えた構成としたので、反射面で反射された反射光は、認識対象物の反射光の波長成分のみが残り、それ以外の波長成分を含む光が減衰された分光分布となる。すなわち、反射面からの反射光は、認識対象物以外の背景から反射してくる波長成分が減衰された光となるので、この反射光を認識対象物に照射しながらカメラで撮像することにより、認識対象物と背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。
【００３１】
本発明の照明装置を部品実装装置に適用すれば、回路基板と電子部品との各々の位置を共に高精度に認識することが可能となり、コントラスト不足の画像による認識不能に起因して電子部品実装装置が停止してしまうといったトラブルの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同上照明装置における光源からの投射光と反射板からの反射光との各々の波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図。
【図４】同上照明装置における光源からの投射光と各反射板からの反射光との各々の波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置の概略構成を示す斜視図。
【図６】同上照明装置における光源からの投射光と反射板からの反射光との各々の波長と相対放射強度との関係をそれぞれ示す分光特性図。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る画像処理システム用照明装置が適用された電子部品実装装置を示す斜視図。
【図８】同上電子部品実装装置における基板認識部または部品認識部に用いられる同上画像処理システム用照明装置の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。
【図９】従来の画像処理システムの照明装置の概略構成を示す斜視図。
【符号の説明】
７Ａ〜７Ｃ  光源
８Ａ〜８Ｃ  反射板
９Ａ〜９Ｃ  認識対象物
１０  電子部品実装装置
１１  回路基板
１７  電子部品
２０  基板認識部
２１  部品認識部
２３  反射板
２３ａ  光反射面
２４  光源
Ｌ１  出射光
Ｌ２  反射光
【図１】
0004430184.tif 000002
【図２】
0004430184.tif 000003
【図３】
0004430184.tif 000004
【図４】
0004430184.tif 000005
【図５】
0004430184.tif 000006
【図６】
0004430184.tif 000007
【図７】
0004430184.tif 000008
【図８】
0004430184.tif 000009
【図９】
0004430184.tif 000010