(57)【要約】【課題】複数の異なる波長の光の反射光を波長毎に分離可能な撮像カメラを用い、部品の位置、形状、及び傾きを高精度で検出する。【解決手段】作業ヘッド２０に吸着された部品２４に緑色光を照射する第１の照明部２６と、緑色の光とは異なる波長の赤色光を照射する第２の照明部２８と、第１と第２の照明部から略同時に照射された緑と赤の反射光を取り込み、各反射光を波長毎に分離して画像信号を出力する撮像カメラ２２と、撮像カメラ２２から出力された画像信号を波長毎に分離して画像処理し、作業ヘッド２０の中心軸に対する部品２４の位置、形状、及び傾きを演算する制御部５０を備えている。【選択図】図３
2007201038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を着脱自在に保持する作業ヘッドを備え、該作業ヘッドに保持された部品を基板に実装する部品実装装置において、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に第１の光を照射する第１の照明部と、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に、前記第１の光とは異なる波長の第２の光を照射する第２の照明部と、
前記第１と第２の照明部から略同時に照射された前記第１と第２の光の反射光を夫々取り込み、該夫々の反射光を波長毎に分離して画像信号を出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された画像信号を夫々の波長毎に分離して画像処理し、前記作業ヘッドに対する前記部品の位置、形状、及び傾きを演算する制御部と、を備えている、
ことを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の部品を基板に実装する際に、該部品の位置検出等を行う撮像装置を備えた部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装する部品実装装置には、部品実装の高密度化等を背景として高精度かつ高速化が要求されている。このため、装置側において、実装される電子部品の位置や傾き等を正確に把握する必要がある。
【０００３】
このような部品実装装置として、従来、例えば特許文献１に開示された技術が公知である。この従来技術では、吸着ノズルに保持された部品の傾きを検出する光を照射する第１照明部と、前記部品の回転を検出する光を照射する第２照明部と、第１照明部及び第２照明部からの反射光を撮像するカメラとを備えている。
【０００４】
そして、カメラの中心軸と吸着ノズルの中心軸が一致したときに、第１及び第２照明部をともに作動させて、その反射光によりカメラにて電子部品を撮像し、該電子部品の傾きと傾斜を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１７０２８８号公報（第６−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に開示された技術によれば、第１照明部の第１光による部品撮像と第２照明部の第２光による部品撮像とをカメラで行い、これらの部品撮像に基づいて電子部品の傾き、及び形状と回転状態を求めている。
【０００６】
しかしながら、前記カメラでは、第１照明部と第２照明部から照射した光の反射光を区別することが困難であり、反射光同士の干渉等により鮮明な部品画像を得ることは難しかった。
【０００７】
このため、特許文献１では、より正確かつ鮮明な部品情報を得るために、例えば、電子部品の移動中に第１照明部と第２照明部を所定のタイミングで点灯させて、個別に画像情報を得る等の必要性も生じている。
【０００８】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数の異なる波長の光の反射光を波長毎に分離可能な撮像装置を用い、部品の位置、形状、及び傾きを高精度で検出可能な電子部品実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、部品を着脱自在に保持する作業ヘッドを備え、該作業ヘッドに保持された部品を基板に実装する部品実装装置において、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に第１の光を照射する第１の照明部と、
前記作業ヘッドに保持された前記部品に、前記第１の光とは異なる波長の第２の光を照射する第２の照明部と、
前記第１と第２の照明部から略同時に照射された前記第１と第２の光の反射光を夫々取り込み、該夫々の反射光を波長毎に分離して画像信号を出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された画像信号を夫々の波長毎に分離して画像処理し、前記作業ヘッドに対する前記部品の位置、形状、及び傾きを演算する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の照明部からの異なる波長の光による反射光を波長毎に分離可能な撮像装置を用い、各照明部ごとの反射画像を同時に得ることで、部品の形状、位置、及び傾斜を高精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は、電子部品実装装置の外装カバーを外した外観斜視図である。
同図において、電子部品実装装置（以下、装置本体という）１０は、基台１１を備え、この基台１１の内部に及び上部には各種の装置が配設されている。
【００１２】
基台１１の上部には、中央に、固定と可動の１対の平行な基板案内レール１２ａ，１２ｂが基板の搬送方向（Ｘ軸方向）に水平に延設されている。これらの基板案内レール１２ａ，１２ｂの下部に接するように不図示のループ状のコンベアベルトが走行自在に配設されている。このコンベアベルトは、ベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板を下方から支持しながら搬送する。
【００１３】
また、１対の基板案内レール１２ａ，１２ｂを跨いで、基板の搬送方向（Ｘ軸方向）と略直交方向（Ｙ軸方向）に延設された１対の平行な固定レール１３ａ，１３ｂが配設されている。この固定レール１３ａ，１３ｂに長尺の移動レール１４が滑動自在に係合し、この移動レール１４に、基板に部品を搭載する作業を行う作業塔１５が滑動自在に懸架されている。この作業塔１５には作業ヘッド２０が配設されている。
【００１４】
基台１１上には、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転するＹ軸方向駆動サーボモータが配設されている。これにより、移動レール１４が駆動伝達系を介して固定レール１３ａ，１３ｂに沿ってＹ軸方向に進退する。この移動レール１４には、可撓性のケーブル１６が連結されている。
【００１５】
また、移動レール１４には、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転するＸ軸方向駆動サーボモータが配設されている。これにより、他の駆動伝達系を介して作業塔１５が固定レール１３ａ，１３ｂ上をＸ軸方向に自在に移動する。この作業塔１５には、可撓性のケーブル１７が連結されている。
【００１６】
作業塔１５は、ケーブル１６、１７を介して中央制御部に接続され、これにより、例えば作業塔１５から中央制御部に基板上の作業すべき目標位置等の認識用データ（画像データ）が送信される。
【００１７】
基台１１上の前部と後部に夫々部品カセット台１８ａ，１８ｂが配設されている。また、例えば前部の部品カセット台１８ａと固定の基板案内レール１２ａとの間に、後述する撮像カメラ２２が配設されている。
【００１８】
図２は、本実施形態の電子部品実装装置１０の要部の制御ブロック図である。
同図において、電子部品実装装置１０は、前述した作業ヘッド２０を移動制御する制御用ＣＰＵ３０と、この制御用ＣＰＵ３０によって制御される照明制御装置３２、及び画像処理装置３４等を備えている。制御用ＣＰＵ３０には、該制御用ＣＰＵ３０へのデータ入力用のキーボードマウス３６、及び制御用ＣＰＵ３０からの出力データに基づき、キーボードマウス３６からの入力情報を画像表示するモニター３８が接続されている。
【００１９】
作業ヘッド２０は、モータドライバ４０とＸ軸モータ４１を介してＸ軸方向に移動制御可能であると共に、モータドライバ４２とＹ軸モータ４３を介してＹ軸方向に移動制御可能となっている。また、作業ヘッド２０には、モータドライバ４４によって制御されるＺ軸モータ４５と、モータドライバ４６によって制御されるθ軸モータ４７が内蔵されている。これにより、作業ヘッド２０はＸＹ平面と直交するＺ軸方向に移動制御可能であると共に、ＸＹ平面内で回転制御可能となっている。
【００２０】
なお、作業ヘッド２０の下部にはノズル２１が取り付けられていて、このノズル２１の先端にて電子部品２４が吸着される。
照明制御装置３２は、後述する第１照明部２６と第２照明部２８を制御するものであり、ノズル２１に吸着された電子部品２４に照射される光量制御等を行う。
【００２１】
画像処理装置３４は、撮像カメラ２２から出力された緑色の画像信号を取り込む第１の画像取り込み部４８と、赤色の画像信号を取り込む第２の画像取り込み部４９、及びこれら第１と第２の画像取り込み部４８，４９からの信号を取り込んで画像処理し、その結果を制御用ＣＰＵ３０に送信する画像処理演算用ＣＰＵ５０を備えている。
【００２２】
図３は、作業ヘッド２０の下部に取り付けられたノズル２１と、基台１１上に配置された撮像カメラ２２との位置関係を示す図である。
撮像カメラ２２には、作業ヘッド２０との対向側に受光レンズ２３が設けられている。この撮像カメラ２２には、カラー撮像素子を使用し、赤、緑、青の個別の画像出力を備えている。
【００２３】
ノズル２１は、電子部品２４を真空吸着する機能を有する。ノズル２１と撮像カメラ２２との間には、第１照明部２６と第２照明部２８が配設されている。第１照明部２６は、ベース板１２６と、該ベース板１２６の中央に穿設された穴１２６ａを有し、この穴１２６ａの中心はノズル２１の中心軸Ｏと一致している。この穴１２６ａは、電子部品２４の反射光を撮像カメラ２２が取り込めるようにするために設けられている。
【００２４】
ベース板１２６には、例えば緑色の光を照射する光学素子２７が配設されている。本実施形態では、光学素子２７から、ノズル２１の中心軸Ｏに対し斜め方向から緑色の光が照射される。このように、電子部品２４に光を斜め方から照射することにより、撮像カメラ２２には、電子部品２４の形状と位置情報（回転を含む）を得るための反射画像が取り込まれる。
【００２５】
例えば、図４（ａ）は、ノズル２１の中心軸Ｏに対し電子部品２４が正しい位置関係で吸着された状態を示している。また、図４（ｂ）は、ノズル２１の中心軸Ｏに対し電子部品２４がズレ量ｘだけ偏移して吸着された状態を示している。
【００２６】
また、第２照明部２８は、ベース板１２８と、該ベース板１２８の中央に穿設された穴１２８ａを有し、この穴１２８ａの中心はノズル２１の中心軸Ｏと一致している。この穴１２８ａは、電子部品２４の反射光を撮像カメラ２２が取り込めるようにするために設けられている。
【００２７】
ベース板１２８には、例えば赤色の光を照射する光学素子２９が配設されている。この光学素子２９から、ノズル２１の中心軸Ｏに対し略平行に赤色の光が照射される。このように、ノズル２１の中心軸Ｏと略平行に光を照射することにより、撮像カメラ２２には、電子部品２４が正常な傾斜で吸着されているか否かの判別情報を得るための反射画像が取り込まれる。
【００２８】
すなわち、例えば図４（ａ）に示すように、電子部品２４がノズル２１に傾きがない正常な状態で吸着されている場合は、撮像カメラ２２には強い正反射の光が取り込まれ、正常な状態の電子部品２４の画像が得られる。一方、図４（ｃ）に示すように、電子部品２４がノズル２１の中心Ｏに対し傾いて吸着されている異常な場合は、反射光の強さが違うことにより画像に明暗が生じたり、画像の大きさが小さくなったりして、電子部品２４が傾いて吸着されていることが判別される。
【００２９】
なお、第１照明部２６と第２照明部２８の光の色を変えているのは、波長が異なる反射光を用いることで、画像解析をし易いようにするためである。
次に、図５のフローチャートに基づき、図２及び図３を参照しながら本実施形態の作用を説明する。
【００３０】
Ｓ５１で、作業ヘッド２０のノズル２１に電子部品２４を吸着し、この吸着した電子部品２４を撮像カメラ２２の真上の所定高さ位置に移動させる。次に、Ｓ５２で、緑色の第１照明部２６と赤色の第２照明部２８の光学素子２７，２９を同時に点灯させ、夫々の反射光は電子部品２４で反射される。そして、これらの反射光の画像が撮像カメラ２２にて同時に撮像される。撮像カメラ２２には、カラーカメラを用い、このカメラは、赤、緑、青の光に対して取り込んだ画像を別個に同時に出力することができる。
【００３１】
次いで、Ｓ５３〜Ｓ５５では、撮像カメラ２２から、第１照明部２６からの反射光である緑色成分の画像が出力され、その画像は画像処理装置３４の第１の画像取り込み部４８で取り込まれる。ここで取り込まれた画像は、画像処理演算用ＣＰＵ５０で画像処理され、ここでノズル２１の中心Ｏに対する電子部品２４の位置情報が求められる。そして、Ｓ５９に進む。
【００３２】
一方、Ｓ５６〜Ｓ５８では、撮像カメラ２２から、第２照明部２８からの反射光である赤色成分の画像が出力され、その画像は画像処理装置３４の第２の画像取り込み部４９で取り込まれる。ここで取り込まれた画像は、画像処理演算用ＣＰＵ５０で画像処理され、ここでノズル２１の中心Ｏに対する電子部品２４の傾き情報が求められる。そして、Ｓ５９に進む。
【００３３】
Ｓ５９では、電子部品２４の傾き情報に基づき、該電子部品２４の傾きが正常な範囲か否かが判断される。そして、正常（Ｙｅｓ）ならＳ６０に進んで、吸着した電子部品２４の位置情報から、該電子部品２４が基板に対して所望の位置になるようにノズル２１をＸＹ平面内で回転又は移動させて基板に装着する。
【００３４】
また、Ｓ５９で、若しも吸着された電子部品２４の傾きが正常でなければ（Ｎｏ）、Ｓ６１に進んで、電子部品２４を基板に装着しない処理（例えば廃棄処分）を行い、更にＳ６２で電子部品２４の傾きが正常でない旨のメッセージを、モニター３８に出力する。
【００３５】
本実施の形態によれば、複数の照明部２６，２７の光の波長を変えて、かつ撮像カメラ２２としてカラーカメラを用いることにより、異なる照明部ごとの画像を同時に得ることができるようになり、電子部品２４の形状、位置情報、及び傾斜情報を高速に得ることができる。
【００３６】
なお、単板カラーカメラの場合は、撮像素子に赤、緑、青の画素を用意しなくてはいけないので、単色光での画像はモノクロカメラより解像度が落ちることになる。そこで、この場合は、複数の波長の反射光をカラーカメラによりカメラ内部で分離して画像を得るのではなく、反射光がカメラに入射される前に該反射光をカラーフィルターで各照明部の波長に分離してから、複数のモノクロカメラで同時に撮像しても良い。また、第１照明部２６と第２照明部２８に用いられる光源は、ＬＥＤでもレーザー発信器でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る電子部品実装装置の外装カバーを外した外観斜視図である。
【図２】本実施の形態の制御ブロック図である。
【図３】電子部品実装装置の要部の正面図である。
【図４】（ａ）は、電子部品がノズルに正常に吸着された状態を示す図、（ｂ）は、電子部品がノズルに偏倚して吸着された状態を示す図、（ｃ）は、電子部品がノズルに傾斜して吸着された状態を示す図である。
【図５】本実施の形態の制御フローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    電子部品実装装置
２０    作業ヘッド
２１    ノズル
２２    撮像カメラ
２４    電子部品
２６    第１照明部
２７    光学素子
２８    第２照明部
２９    光学素子
３０    制御用ＣＰＵ
３２    照明制御装置
３４    画像処理装置
５０    画像処理演算用ＣＰＵ
【図１】
2007201038.tif 000003
【図２】
2007201038.tif 000004
【図３】
2007201038.tif 000005
【図４】
2007201038.tif 000006
【図５】
2007201038.tif 000007