(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品吸着ノズル（７）の先端に部品（８０１，８０６）を吸着した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した拡散光又は該照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光に基づき上記部品の位置認識を行うようにした部品認識装置において、
上記ノズルの中心位置検出時には上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端に向けて照射するとともに、上記部品認識時には上記部品吸着ノズルの先端に吸着された上記部品に向けて上記照射光を照射する照射装置（４０２，４０８）と、
上記部品を吸着する上記部品吸着ノズルの先端の吸引孔（７ａ）の周囲に配置されて上記照射光を拡散する吸着ノズル中心位置認識用拡散リング（１０２）と、
上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を吸収する黒色の照射光吸収部（１０１，１０７）と、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を受光するとともに、上記部品認識時には、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を受光する受光装置（６５１，６５２）と、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記ノズルの回転角度毎に記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記部品吸着ノズルの先端の画像を記憶する画像メモリ（５０３）と、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記ノズルの回転角度毎の上記ノズルの中心候補位置から上記ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記求められた上記ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行う演算装置（５０２）と、
を備えるようにしたことを特徴とする部品認識装置。
【請求項２】
上記照射光吸収部が配置される、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域とは、上記部品吸着ノズルの上記吸引孔（７ａ）及び上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング以外の先端部分及び上記部品吸着ノズルを上下動可能に支持する吸着ノズル保持装置（１００）の上記部品吸着ノズルの先端部分の周囲の部分である請求項１に記載の部品認識装置。
【請求項３】
上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング（１０２）と上記黒色の照射光吸収部（１０１）とを先端に有する上記吸着ノズルは大型部品を吸着する大型部品用吸着ノズル（７１，７２，７３）である一方、上記大型部品用吸着ノズルとは別に配置されかつ上記大型部品よりも小さい小型部品を吸着する小型部品用吸着ノズル（７４，７５）の先端の吸引孔（７４ａ，７５ａ）の周囲に配置されて上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用兼小型部品認識用反射拡散リング（１０３，１０４）をさらに備え、
上記受光装置（６５１，６５２）は、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記各ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記各部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を受光するとともに、上記部品認識時には、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記各部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記各部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を受光し、
上記画像メモリ（５０３）は、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記各ノズルの回転角度毎に記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記各部品吸着ノズルの先端の画像を記憶し、
上記演算装置（５０２）は、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記各ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記各ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記各ノズルの回転角度毎の上記各ノズルの中心候補位置から上記各ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記求められた上記各ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにした請求項１又は２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの表面は、上記照射光の拡散させるように粗く仕上げられている請求項１〜３のいずれかに記載の部品認識装置。
【請求項５】
部品吸着ノズル（７）の先端に部品（８０１，８０６）を吸着した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した反射拡散光又は該照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光に基づき上記部品の位置認識を行うようにした部品認識方法において、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で照射装置（４０２，４０８）から上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端に向けて照射し、
上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を黒色の照射光吸収部（１０１，１０７）により吸収する状態で、上記部品を吸着する上記部品吸着ノズルの先端の吸引孔（７ａ）の周囲に配置された吸着ノズル中心位置認識用反射拡散リング（１０２）により上記照射光を反射拡散し、その反射拡散光を受光装置（６５１，６５２）で受光し、
上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記ノズルの回転角度毎に画像メモリ（５０３）に記憶し、
上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記ノズルの回転角度毎の上記ノズルの中心候補位置から上記ノズルの中心位置を求める一方、
上記部品位置認識時には、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を上記受光装置（６５１，６５２）で受光し、
上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記画像メモリ（５０３）に記憶し、
上記求められた上記ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにしたことを特徴とする部品認識方法。
【請求項６】
上記照射光吸収部が配置される、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域とは、上記部品吸着ノズルの上記吸引孔（７ａ）及び上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング以外の先端部分及び上記部品吸着ノズルを上下動可能に支持する吸着ノズル保持装置（１００）の上記部品吸着ノズルの先端部分の周囲の部分である請求項５に記載の部品認識方法。
【請求項７】
大型部品を吸着するときには、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング（１０２）と上記黒色の照射光吸収部（１０１）とを先端に有する上記吸着ノズルを大型部品用吸着ノズル（７１，７２，７３）として使用する一方、上記大型部品よりも小さい小型部品を吸着するときには、吸引孔（７４ａ，７５ａ）の周囲に上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用兼小型部品認識用反射拡散リング（１０３，１０４）を有する小型部品用吸着ノズル（７４，７５）を使用し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記各ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記各部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を上記受光装置（６５１，６５２）により受光するとともに、上記部品認識時には、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記各部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記各部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を上記受光装置（６５１，６５２）により受光し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記各ノズルの回転角度毎に上記画像メモリ（５０３）で記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記画像メモリ（５０３）で記憶し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記演算装置（５０２）により、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記各ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記各ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記各ノズルの回転角度毎の上記各ノズルの中心候補位置から上記各ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記演算装置（５０２）により、上記求められた上記各ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにした請求項５又は６に記載の部品実装方法。
【請求項８】
上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの表面は粗く仕上げられて、上記照射光を拡散させるようにしている請求項５〜７のいずれかに記載の部品認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品吸着ノズルの先端に部品を吸着保持した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記部品を透過した透過光に基づき上記部品の位置認識を行うとき、上記ノズルの中心位置を検出し、その中心位置の情報を考慮して上記位置認識を行う部品認識装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の部品認識装置及び方法は種々の構造のものが知られている。例えば、図１７（Ａ），（Ｃ）に示すように、予め決められた所定寸法以下の部品８０１の場合、例えば、一辺が６ｍｍの正方形の半導体チップや小型トランジスタなどの場合には、小型部品用の部品吸着ノズル８００の先端に部品８０１を吸着した状態で、上記部品８０１に下方から小型部品用の照射光照射装置８０２により部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品吸着ノズル８００の反射拡散板８０３で反射拡散し、その反射拡散光が部品吸着ノズル８００に吸着された部品８０１のリード端子を透過した透過光を鏡筒８０８を介して小型部品用の小カメラ８０４で受光して上記部品８０１の位置認識を行うように構成したものがある。
【０００３】
これに対して、上記所定寸法を超える部品８０６の場合、例えば、一辺が３２ｍｍの正方形の大型ＱＦＰ（Quad Flat Package）や一辺が３０ｍｍの正方形の大型ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）の場合には、上記部品認識装置においては、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、大型部品用の部品吸着ノズル８０５の先端に部品８０６を吸着した状態で、上記部品８０６に下方から大型部品用の照射光照射装置８０７により部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品８０６のリード端子で反射拡散した反射拡散光を鏡筒８０８を介して大型部品用の大カメラ８０９で受光して上記部品８０６の位置認識を行うように構成している。
【０００４】
しかしながら、大型部品８０６であって大型部品用の部品吸着ノズル８０５の外径に対して大きい場合には、上記部品８０６のリードが吸着ノズル８０５から大きく横方向に張り出しているため、それらのリードに対して照射光を照射すると、照射光が部品吸着ノズル８０５の外側近傍の吸着ノズル支持部分などの金属部分にも照射されて反射拡散されてしまい、リードからの反射拡散光と、上記吸着ノズル支持部分などの金属部分からの反射拡散光との両方が大型部品用の大カメラ８０９で受光されてしまい、上記部品８０６の位置認識を正確に行うことができないことがあった。
【０００５】
これを防止するため、このような大型の部品８０６の場合には、図１７（Ｂ）に示すように、吸着ノズル８０５により吸着された部品８０６の上方を覆うように反射拡散防止シャッター８１０を突出させて、上記吸着ノズル支持部分などの金属部分を反射拡散防止シャッター８１０により覆い、照射光が上記吸着ノズル支持部分などの金属部分に照射されるのを防止したのち、照射光を部品８０６に照射して、部品８０６のリードからの反射拡散光のみを大型部品用の大カメラ８０９で受光できるようにして、上記部品５０６の位置認識を正確に行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着ノズル８０５により吸着された部品８０６を照射光の照射位置に停止させたのち、反射拡散防止シャッター８１０を駆動して上記吸着ノズル支持部分などの金属部分を覆うとき、反射拡散防止シャッター８１０が退避位置から上記金属部分を覆う位置まで移動して停止した直後では、反射拡散防止シャッター８１０が振動しており、その振動が停止するまで、少なくとも０．２〜０．３秒程度の間、待機する必要があり、部品の認識工程全体の時間が長くなり、部品実装全体の生産効率が低下することになるといった問題があった。
【０００７】
さらに、位置認識を行う前にノズル中心位置を検出する場合においても、同様に、シャッターを駆動させるため、ノズルの吸引孔を認識して中心位置を検出するのに時間がかかり、部品実装全体の生産効率が低下することになるといった問題があった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、反射拡散防止シャッターを必要とせず、短時間でノズル中心位置を検出できて短時間で部品認識を行うことができ、部品実装の生産効率を高めることができる部品認識装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、部品吸着ノズルの先端に部品を吸着した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した拡散光又は該照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光に基づき上記部品の位置認識を行うようにした部品認識装置において、
上記ノズルの中心位置検出時には上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端に向けて照射するとともに、上記部品認識時には上記部品吸着ノズルの先端に吸着された上記部品に向けて上記照射光を照射する照射装置と、
上記部品を吸着する上記部品吸着ノズルの先端の吸引孔の周囲に配置されて上記照射光を拡散する吸着ノズル中心位置認識用拡散リングと、
上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を吸収する黒色の照射光吸収部と、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を受光するとともに、上記部品認識時には、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を受光する受光装置と、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記ノズルの回転角度毎に記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記部品吸着ノズルの先端の画像を記憶する画像メモリと、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記ノズルの回転角度毎の上記ノズルの中心候補位置から上記ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記求められた上記ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行う演算装置と、
を備えるようにしたことを特徴とする部品認識装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、上記照射光吸収部が配置される、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域とは、上記部品吸着ノズルの上記吸引孔及び上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング以外の先端部分及び上記部品吸着ノズルを上下動可能に支持する吸着ノズル保持装置の上記部品吸着ノズルの先端部分の周囲の部分である第１態様に記載の部品認識装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングと上記黒色の照射光吸収部とを先端に有する上記吸着ノズルは大型部品を吸着する大型部品用吸着ノズルである一方、上記大型部品用吸着ノズルとは別に配置されかつ上記大型部品よりも小さい小型部品を吸着する小型部品用吸着ノズルの先端の吸引孔の周囲に配置されて上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用兼小型部品認識用反射拡散リングをさらに備え、
上記受光装置は、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記各ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記各部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を受光するとともに、上記部品認識時には、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記各部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記各部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を受光し、
上記画像メモリは、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記各ノズルの回転角度毎に記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記各部品吸着ノズルの先端の画像を記憶し、
上記演算装置は、上記各ノズルの中心位置検出時に、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記各ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記各ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記各ノズルの回転角度毎の上記各ノズルの中心候補位置から上記各ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記求められた上記各ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにした第１又は２態様に記載の部品実装装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの表面は、上記照射光の拡散させるように粗く仕上げられている第１〜３のいずれかの態様に記載の部品認識装置を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、部品吸着ノズルの先端に部品を吸着した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した拡散光又は該照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光に基づき上記部品の位置認識を行うようにした部品認識方法において、
上記ノズルの中心位置検出時に、上記ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で照射装置から上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端に向けて照射し、
上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を黒色の照射光吸収部により吸収する状態で、上記部品を吸着する上記部品吸着ノズルの先端の吸引孔の周囲に配置された吸着ノズル中心位置認識用拡散リングにより上記照射光を反射拡散し、その反射拡散光を受光装置で受光し、
上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記ノズルの回転角度毎に画像メモリに記憶し、
上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記ノズルの回転角度毎の上記ノズルの中心候補位置から上記ノズルの中心位置を求める一方、
上記部品位置認識時には、上記部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を上記受光装置で受光し、
上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記部品吸着ノズルの先端の画像を上記画像メモリに記憶し、
上記求められた上記ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにしたことを特徴とする部品認識方法を提供する。
【００１５】
本発明の第６態様によれば、上記照射光吸収部が配置される、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域とは、上記部品吸着ノズルの上記吸引孔及び上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リング以外の先端部分及び上記部品吸着ノズルを上下動可能に支持する吸着ノズル保持装置の上記部品吸着ノズルの先端部分の周囲の部分である第５態様に記載の部品認識方法を提供する。
【００１６】
本発明の第７態様によれば、大型部品を吸着するときには、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングと上記黒色の照射光吸収部とを先端に有する上記吸着ノズルを大型部品用吸着ノズルとして使用する一方、上記大型部品よりも小さい小型部品を吸着するときには、吸引孔の周囲に上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用兼小型部品認識用拡散リングを有する小型部品用吸着ノズルを使用し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記各ノズルをそのノズル軸回りに所定回転角度毎に複数回回転させて、各回転角度毎に、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着しない状態で上記照射装置から照射された上記照射光が上記各部品吸着ノズルの先端の上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングで反射拡散した反射拡散光を上記受光装置により受光するとともに、上記部品認識時には、上記各部品吸着ノズルの先端に上記部品を吸着した状態で上記照射装置から照射された上記照射光を上記各部品吸着ノズルの先端の上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記照射光が上記各部品吸着ノズルで反射拡散されて上記部品を透過した透過光を上記受光装置により受光し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記受光装置で受光された上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングからの上記反射拡散光を含む上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記各ノズルの回転角度毎に上記画像メモリで記憶するとともに、上記部品認識時には、上記受光装置で受光された上記部品からの上記反射拡散光又は上記透過光から得られる上記各部品吸着ノズルの先端の画像を上記画像メモリで記憶し、
上記各ノズルの中心位置検出時に、上記演算装置により、上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に、上記各ノズルの回転角度毎に、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの境界を検出し、検出された上記境界に基づき上記各ノズルの中心候補位置をそれぞれ演算して求め、求められた上記各ノズルの回転角度毎の上記各ノズルの中心候補位置から上記各ノズルの中心位置を求めるとともに、上記部品認識時に、上記演算装置により、上記求められた上記各ノズルの中心位置及び上記画像メモリに取り込まれた画像情報を基に上記部品の位置認識を行い上記部品の姿勢の補正量の演算を行うようにした第５又は６態様に記載の部品実装方法を提供する。
【００１７】
本発明の第８態様によれば、上記吸着ノズル中心位置認識用拡散リングの表面は粗く仕上げられて、上記照射光を拡散させるようにしている第５〜７のいずれかの態様に記載の部品認識方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
本発明の一実施形態にかかる部品認識装置及び方法は、図１に示すように、部品吸着ノズルの先端に部品を吸着した状態で、上記部品に部品認識用照射光を照射し、該照射光が上記部品で反射拡散した反射拡散光又は上記部品を透過した透過光を受光装置の一例としての大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１で受光して上記部品の位置認識を行うとともに、部品の位置認識前のノズル中心位置検出も行うように構成している。以下に、この部品認識装置及び方法を使用する部品装着装置について詳述する。
【００２０】
まず、図１，２を参照して部品装着装置の全体構成を説明すると、１は支持基板でその上に、回転駆動するモータ２ａと該モータ２ａに連結されて間欠回転位置を位置決めするインデックス装置２ｂとを有する間欠回転駆動装置２が配置され、その回転主軸３が支持基板１の下部に突出されるとともに支持基板１の下面に固定された支持筒体４にて軸受５を介して回転自在に支持されている。
【００２１】
回転主軸３の下端部には回転枠６が固定され、この回転枠６の外周部に間欠回転駆動装置２の間欠回転位置を位置決めする割り出し回転角に対応する角度ピッチで、複数の吸着ノズル７、例えばこの実施形態では５本の吸着ノズル７、すなわち第１〜第５吸着ノズル７１，７２，７３，７４，７５を有する吸着ノズル保持装置の一例としての装着ヘッド１００が昇降可能に所定数例えば１０個配設されている。各装着ヘッド１００には、５本の第１〜第５吸着ノズル７１，７２，７３，７４，７５が円環状に配置されており、吸着ノズル７の吸引孔７ａとして、吸着すべき部品８０１，８０６の大きさに対応して、５種類の内径を有する吸引孔７１a，７２a，７３ａ，７４ａ，７５ａを配置するようにしている。
【００２２】
８は各吸着ノズル７から上方に延出されたリニアガイドであり、回転枠６に装着された支持ブロック９にて昇降自在に支持されている。リニアガイド８の上端部にはカムフォロア１０が取付けられ、支持筒体４の外周面に形成された昇降用溝カム１１に係合されている。
【００２３】
回転枠６の間欠回転に伴う各吸着ノズル７の停止位置には、部品供給ステーション１２や部品装着ステーション１３が配設されている。
【００２４】
かくして、間欠回転駆動装置２にて回転枠６が間欠回転するのに伴って吸着ノズル７が各ステーションを順次移動するとともに、昇降用溝カム１１とカムフォロア１０の係合によりリニアガイド８を介して吸着ノズル７は各ステーションに応じた高さに位置する。
【００２５】
なお、図示していないが、部品供給ステーション１２及び部品装着ステーション１３では、部品の吸着及び装着のために吸着ノズル７を所定ストローク下降操作できるように構成されている。
【００２６】
次に、図１〜図３を参照して吸着ノズル７の構成を説明する。１４はヘッド本体で、その内部に回転体１５が軸受１６ａ、１６ｂを介して鉛直な軸芯回りに回転可能に配設されている。ヘッド本体１４の下端には、回転体１５の下方部の周囲を取り囲むように、下端にカム面１７ａを形成された端面カム１７が取付けられている。回転体１５の外周部には、同一円周上に等間隔に位置させて複数の言いかえれば第１〜第５吸着ノズルに対応して５本の外筒１８が鉛直方向に貫通して配設され、それぞれ軸受１９ａ、１９ｂを介して回転自在に支持されている。また、回転体１５の上端部外周には歯車２０が固定されている。
【００２７】
各外筒１８の上端にはノズル回転用第３モータ６０３に対するＶ字溝状の係合部２１が形成されている。各外筒１８内には各吸着ノズル７の各ノズル軸２２が昇降自在に挿通され、各ノズル軸２２の下端部にそれぞれ種類の異なる吸着ノズル本体２３が所定範囲内で上下移動自在に装着されている。２４は吸着ノズル本体２３を退入可能に突出付勢するばねである。
【００２８】
各ノズル軸２２の上端部には直径方向に貫通する係合ピン２５が設けられ、その両端部が各外筒１８の上端大径部１８ａに形成された軸芯方向の係合溝２６に係合され、かつ上端大径部１８ａの内周段面１８ｂと係合ピン２５の間にノズル軸２２を上方に付勢するばね２７が介装されている。
【００２９】
ノズル軸２２の外筒１８下端より突出した下端部に下端大径部２２ａが形成され、その外周段面２２ｂ上に端面カム１７に対する係合手段２８が係合されている。端面カム１７のカム面１７ａは、図３に示すように、所定の選択位置で係合手段２８をばね２７の付勢力に抗して所定ストロークだけ強制的に下降させるように形成されている。
【００３０】
かくして回転体１５を回転させて外筒１８を介してノズル軸２２を回動すると、端面カム１７にてノズル軸２２が上下移動し、５本の吸着ノズル７のうちの任意の吸着ノズル７のノズル軸２２が所定の選択位置に位置すると下降位置となり、他の回転位置では上昇位置となる。
【００３１】
係合手段２８は、ノズル軸２２に外嵌した結合筒体２９とその一側に突設したカムフォロア３０にて構成されている。結合筒体２９はノズル軸２２に一定以上の外力が作用したときに相対回転可能に摩擦係合状態で外嵌され、外筒１８を回転操作することによって係合ピン２５を介してノズル軸２２を強制的に任意の回転位置に回転させることができるように構成されている。
【００３２】
カムフォロア３０には、端面カム１７に係合するローラ３１とその外側のローラ３２とが設けられている。外側のローラ３２は、回転体１５の下端から垂下された支柱３３に取付けられたガイド筒体３４に各係合手段２８に対向して形成された上下方向のガイド溝３５に係合し、カムフォロア３０を回転体１５と一体的に回転させ、かつ外筒１８の軸芯回りに回転するのを防止している。
【００３３】
また、ヘッド本体１４の外周面の適所に歯車２０に係合及び係合離脱可能な係合爪３６が水平な支軸３７回りに揺動可能に配設されるとともに係合爪３６を係合位置に向けて付勢するばね３８が設けられ、回転体１５を解除可能に回転規制するように成されている。
【００３４】
上記５種類の部品吸着ノズル７は部品の大きさにより適宜切り換えて適切なものを選択して使用するようにしている。
【００３５】
所定寸法以下の小型部品８０１、例えば、一辺が６ｍｍの正方形の半導体チップや小型トランジスタなどの場合には、図４，５に示すように、第５吸着ノズル７５の吸引孔７５ａの周囲のノズル本体下端面には照射光が反射拡散する白い反射拡散リング１０３を設けるとともに、第４吸着ノズル７４の吸引孔７４ａの周囲のノズル本体下端面には照射光が反射拡散する白い反射拡散リング１０４を設ける。一方、吸引孔７５ａ及び７４ａの内部は図４，５に示すように暗くなっている。よって、図１０に示すように、第５吸着ノズル７５の吸引孔７５ａ又は７４ａに吸着された小型部品８０１に、上記小型部品８０１の下方から小型部品用の照射光照射装置であるハロゲン光照射装置４０２から部品認識用照射光であるハロゲン光が照射されると、上記吸引孔７５ａ又は７４ａの周囲のノズル本体下端面の白い反射拡散リング１０３又は１０４により反射拡散され、その反射拡散光が部品吸着ノズル７５又は７４に吸着された小型部品８０１のリードを透過した透過光を鏡筒６５０を介して小型部品用の小視野カメラ６５１で受光して上記小型部品８０１の位置認識を行うようにしている。
【００３６】
これに対して、上記所定寸法を超える大型部品８０６の場合、例えば、一辺が３２ｍｍの正方形の大型ＱＦＰや一辺が３０ｍｍの正方形の大型ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）などの場合には、図４〜８，１１に示すように、第１から第３吸着ノズル７１〜７３の吸引孔７１ａ〜７３ａのそれぞれの周囲のノズル本体下端面に照射光が反射拡散せず吸収されるような照射光吸収部の一例としての黒い反射拡散防止リング１０１を構成するように、黒い円筒部材（図８参照）を各ノズル下端にそれぞれ嵌合固定している。また、上記装着ヘッド１００の下端面において第１から第５吸着ノズル７１〜７５、好ましくはそれらの吸引孔７１ａ〜７５ａ、以外の部分には、黒く塗装するか又は黒い反射拡散防止板をはめ込むことにより（図４ではクロスハッチングにより当該部分を黒い部分として表示している。）、照射光吸収部の一例としての反射拡散防止部１０７を形成する。なお、図５では各部材との関係を明瞭に示すため、図４のようにクロスハッチングにより黒い部分を表示することを省略している。よって、図１０に示すように、例えば、第２吸着ノズル７２の吸引孔７２ａに吸着された大型部品８０６に、上記部品８０６の下方から大型部品用の照射光照射装置であるＬＥＤ４０８から部品認識用照射光が照射されると、大型部品８０６のリード８０６ｂよりも上方には何ら反射拡散する部分がなく、黒い反射拡散防止リング１０１又は反射拡散防止部１０７が存在するため、上記照射光により反射拡散するのはリード８０６ｂのみとなり、そのリード８０６ｂから反射拡散された反射拡散光のみが鏡筒６５０を介して大型部品用の大視野カメラ６５２で受光して上記大型部品８０６の位置認識を行うようにしている。
【００３７】
また、第１〜第３吸着ノズル７１〜７３の吸引孔７１ａ〜７３ａのそれぞれの周囲に設けられた反射拡散防止リング１０１の中心部近傍には白い、吸着ノズル中心位置認識用反射拡散リング１０２を設けている．この各白い反射拡散リング１０２は、第１〜第３吸着ノズル７１〜７３の中心軸を算出するために使用するものであり、各ノズル中心軸と同心に配置されており、部品８０６を第１〜第３吸着ノズル７１〜７３にそれぞれ吸着したときには、部品本体８０６ａにより覆われて照射光により照射されて反射拡散されないようにしている。
【００３８】
上記各反射拡散リング１０２，１０３，１０４の表面は、図１２（Ａ）に代表例として反射拡散リング１０２で示すように、例えば粗度が０．３μｍの凹凸などとして上記照射光の拡散させるように粗く仕上げて、各反射拡散リング１０２，１０３，１０４の輪郭を浮き上がらせるようにするのが好ましい。また、図１２（Ｂ）に代表例として反射拡散リング１０２で示すように、反射拡散リング１０２を他の部分から若干、例えば０．３mm程度、突出させて、反射拡散リング１０２の側面でも照射光を反射拡散するようにして、より明確に、反射拡散リング１０２，１０３，１０４の輪郭を浮き上がらせるようにしてもよい。
【００３９】
また、図１２（Ｃ）に示すように、１つの吸着ノズル７において、小型部品と大型部品の両方の位置認識を行わせるようにするため、ノズル本体２３の周囲は黒色の照射光吸収部１０１ａとし、その周囲を白い反射拡散リング１０３ａとするようにしてもよい。この例では、小型部品は透過光で位置認識する一方、大型部品は反射拡散光で位置認識する図４とは異なり、大型部品は白い反射拡散リング１０３ａで照射光が反射拡散した透過光で位置認識する一方、小型部品は黒色の照射光吸収部１０１ａを背景とした状態での小型部品からの反射拡散光で位置認識するようにすることができる。
【００４０】
また、制御装置（主マシンコントローラ）７００は、各ノズル中心位置検出動作、部品認識動作及び装着動作を制御するものである。具体的には、上記制御装置７００は、第１ドライバ７０１を介して上記間欠回転駆動装置２（モータ２ａとインデックス装置２ｂ）を駆動制御し、第２ドライバ７０２を介して上記吸着ノズル選択用モータ６００を回転駆動制御し、第３ドライバ７０３を介して上記ノズル回転用第３モータ６０３を回転制御する。また、制御装置７００は、上記認識装置の認識処理部５００を構成する、演算装置の一例としてのＣＰＵ５０２と画像メモリ５０３とを有する認識制御部５０１、不反転ＬＵＴ５０５と反転ＬＵＴ５０６とを有するＬＵＴ選択部５０４、カメラ切換部５０７の各駆動を制御している。また、制御装置７００にはメモリ５２０が接続されており、このメモリ５２０には、検出対象の吸着ノズル７の種類により、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１とのいずれのカメラを使用するかなどの位置認識情報や部品装着順序などの部品装着情報などが予め記憶されている。また、制御装置７００にはＬＥＤ４０８とハロゲン光照射装置４０２が接続されて駆動制御される。
【００４１】
以上の構成において、間欠回転駆動装置２により回転枠６が間欠回転されて、歯車２０を回転駆動する駆動手段例えば吸着ノズル選択用モータ６００（図１参照）が配設された適当なステーション例えばノズル切換用ステーションに任意の装着ヘッド１００が停止すると、このノズル切換用ステーションにおいて吸着ノズル本体２３の変更の必要に応じ、係合爪３６を押圧揺動させて歯車２０との係合を解除し、上記制御装置７００の制御の下に第２ドライバ７０２を介して上記吸着ノズル選択用モータ６００が回転駆動されて歯車６０１にて歯車２０を回転させて回転体１５を回転させる。すると、外筒１８を介して５本の吸着ノズル７のノズル軸２２が回転体１５の軸芯回りに回転し、ノズル軸２２の下端部に配設した係合手段２８と端面カム１７の係合により５本の吸着ノズル７１〜７５の各ノズル軸２２が順次所定の選択位置で突出下降する。所望の吸着ノズル本体２３を取付けた吸着ノズル７のノズル軸２２が突出すると、上記吸着ノズル選択用モータ６００を停止させ、係合爪３６の押圧を解除して係合爪３６を歯車２０に係合させ、回転体１５を固定する。
【００４２】
この状態で、間欠回転駆動装置２により回転枠６が間欠回転して再び上記装着ヘッド１００の吸着ノズル７が移動し、部品供給ステーション１２に達すると、上記カム機構の作用により、リニアガイド８が所定量押し下げ操作され、吸着ノズル本体２３が部品を吸着する。このとき、吸着ノズル本体２３の先端が部品に当接すると、吸着ノズル本体２３はばね２４にて退入可能に突出付勢されているので円滑に退入して吸着時の衝撃を無くすことができ、部品が確実に吸着される。
【００４３】
部品を吸着した吸着ノズル７は間欠回転駆動装置２による回転枠６の間欠回転によって再び移動する。部品装着ステーション１３の手前の回転手段例えばノズル回転用モータ６０３（図１参照）が配設された回転位置補正ステーションで吸着ノズル７が停止すると、部品の位置認識を行った後、位置認識結果に基づき吸着している部品の回転位置補正の必要に応じて外筒１７の上端の係合部２１に上記ノズル回転用モータ６０３が係合して外筒１７を回転させ、係合溝２６、係合ピン２５、及びノズル軸２２を介して吸着ノズル本体２３を回転させ、吸着している部品の回転姿勢を調整する。部品が所望の回転姿勢になると、上記ノズル回転用モータ６０３の回転が停止され、係合部２１との係合が解除される。この部品の回転姿勢は、ノズル軸２２が結合筒体２９に一定以上の外力が作用しない限り回転しないように嵌合しているのでそのまま保持される。
【００４４】
その後、間欠回転駆動装置２による回転枠６の間欠回転によって吸着ノズル７が部品装着ステーション１３に移動すると、リニアガイド８が所定量押し下げ操作され、部品が回路基板等の基板に押し付けられ、吸着が解除されることにより部品が装着される。このときも、吸着ノズル本体２３がばね２４に抗して退入することにより装着時の衝撃を無くすことができる。
【００４５】
以上の動作を回転枠６に設置された各装着ヘッド１００の各吸着ノズル７が順次繰り返して行うことにより、最適な種類の吸着ノズル本体２３を用いて部品供給ステーション１２で部品を吸着し、位置認識ステーションで各部品の回転姿勢を調整した後、部品装着ステーション１３でこの部品を装着することができる。以下に、上記部品の位置認識について詳細に説明する。通常は、部品の位置認識を行う前に、吸着ノズル中心位置検出を行い、受光装置の例である大視野カメラ６５２及び小視野カメラ６５１の各視野における各吸着ノズル７の中心位置を求める。その後、各部品の位置認識を行って位置補正量を求める。
【００４６】
まず、上記装着装置での吸着ノズル中心検出方法について図１４を参照しながら説明する。
【００４７】
（第１工程）
ステップ＃１において、間欠回転駆動装置２による回転枠６の間欠回転によって、吸着ノズル中心位置の検出の対象となる吸着ノズル７であって部品を吸着していない吸着ノズル７を、回転位置補正ステーションであって、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１とを備える鏡筒６５０上の所定の認識位置に移動させて静止させる。ここで、上記したように、検出対象の吸着ノズル７の種類により、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１とのいずれのカメラを使用するかの情報が制御装置７００のメモリ５２０に予め記憶されている。よって、この情報に基づき制御装置７００からカメラ切換部５０７に切換情報が伝達されてカメラ切換部５０７によりカメラが切り換えられる。例えば、小型部品用の吸着ノズルの場合には小視野カメラ６５１に切り換えられ、大型部品用の吸着ノズルの場合には小視野カメラ６５１よりも視野が大きい大視野カメラ６５２に切り換えられる。
【００４８】
（第２工程）
ステップ＃２において、回転位置補正ステーションに位置決めされた装着ヘッド１００の吸着ノズル７に対して、照射装置であるＬＥＤ４０８から照射光が照射され、第１〜第３吸着ノズル７１〜７３のいずれかのノズルでは各先端の白い反射拡散リング１０２により照射光が反射拡散され、その反射拡散光が大視野カメラ６５２により受光される一方、第４吸着ノズル７４ではその先端の白い反射拡散リング１０４又は第５吸着ノズル７５ではその先端の白い反射拡散リング１０３により照射光が反射拡散され、その反射拡散光が小型部品用の小視野カメラ６５１により受光される。この受光された吸着ノズル先端の画像情報のそれぞれにおいて、吸着ノズル７の吸引孔７ａがその周囲すなわち反射拡散リング１０３若しくは反射拡散防止リング１０１よりも明るい輝度となるように、ＬＵＴ選択部５０４で画像輝度の反転ＬＵＴ（Look-Up Tables）５０６又は不反転ＬＵＴ（Look-Up Tables）５０５により輝度処理を行ったのち、大視野カメラ６５２又は小視野カメラ６５１からの画像データを認識制御部５０１の画像メモリ５０３に記憶させる。上記ＬＵＴ選択部５０４では、大視野カメラ６５２又は小視野カメラ６５１からの画像情報に基づき、吸着ノズル７の吸引孔７ａの輝度が該吸引孔７ａの周囲すなわち反射拡散リング１０３若しくは反射拡散防止リング１０１よりも明るい輝度か否か判断する。もし、吸引孔７ａの輝度がその周囲の輝度よりも暗いときには、反転ＬＵＴ（Look-Up Tables）５０６により、輝度反転用２値化回路を利用したり輝度反転用２値化テーブルを参照するなどしたりして画像輝度の反転を行いつつ２値化し、吸引孔７ａの輝度がその周囲の輝度よりも明るくなるようにする。一方、吸引孔７ａの輝度がその周囲の輝度よりも明るいときには、不反転ＬＵＴ（Look-Up Tables）５０５により、画像輝度の反転を行うことなくそのままの輝度を２値化回路を利用したり２値化テーブルを参照したりして２値化する。２値化されたデータが、吸着ノズル７の吸引孔７ａ及びその周囲の輝度情報として画像メモリ５０３に記憶される。
【００４９】
一例として、図９に第５吸着ノズル７５の先端付近の図を示す。図９において、４００は大視野カメラ６５２で認識する大視野の領域であり、４０１は小視野カメラ６５１で認識する小視野の領域である。第５吸着ノズル７５は大型部品用であるため大視野４００で第５吸着ノズル７５の先端付近の画像情報を検出し、第５吸着ノズル７５の吸引孔７５ａがその周囲すなわち反射拡散リング１０３よりも明るい輝度となるように輝度を反転させた状態を示している。
【００５０】
（第３工程）
ステップ＃３において、上記したようにノズル先端付近の画像情報は上記画像メモリ５０３に記憶された２値化されたデータすなわち画素情報となっており、例えば図１５に示すように、入力画像の中央の画素ＰＣを開始点として、この中央の画素ＰＣから上方向に１画素だけ進み、白画素か否か判断する。白画素ならば、さらに同一方向すなわち上方向に１画素だけ進み、白画素か否か判断する。白画素ならば、さらに同一方向すなわち上方向に１画素だけ進み、白画素か否か判断する。これを繰り返し、ある画素Ｐ１で次の画素が白画素でない、すなわち、黒画素であると判断したとき、その１つ手前の白画素であるＰ１を境界第１点とする。この境界第１点Ｐ１は、ノズル吸引孔７５ａの輪郭検出を開始するための開始点である。
【００５１】
（第４工程）
引き続き、ステップ＃３において、上記求められた境界第１点Ｐ１の画素の回りの周囲８近傍画素を例えば矢印４４０のように時計回りに読み出し、黒画素から白画素に変わる手前の白画素を次の第２境界点Ｐ２とする。次に、上記求められた境界第２点Ｐ２の画素の回りの周囲８近傍画素を例えば矢印４４０のように時計回りに読み出し、黒画素から白画素に変わる手前の白画素を次の第３境界点Ｐ３とする。次に、上記求められた境界第３点Ｐ３の画素の回りの周囲８近傍画素を例えば矢印４４０のように時計回りに読み出し、黒画素から白画素に変わる手前の白画素を次の第４境界点Ｐ４とする。この工程を次の境界点が境界第１点Ｐ１に戻るまで繰り返し、境界点列を求める。このステップ＃４の作業も、認識処理部５０１のＣＰＵ５０２により行われる。
【００５２】
なお、ステップ＃３の作業において、ノイズＰＮを誤って境界第１点Ｐ１として検出してしまった場合、言いかえれば、ステップ＃４の作業において境界第１点Ｐ１の画素の回りの周囲８近傍画素を例えば矢印４４０のように時計回りに読み出し、黒画素から白画素に変わる手前の白画素を検出しようしても、検出できなかった場合には、ＣＰＵ５０２により、ノイズであるとして先に求めた境界第１点Ｐ１を無視する。そして、ＣＰＵ５０２により、再び、ステップ＃３の作業を行うため、中央の画素ＰＣに戻り、別の方向にステップ＃３の作業を行い、境界第１点を求めたのち、ステップ＃４の作業を行う。
【００５３】
（第５工程）
ステップ＃４において、ＣＰＵ５０２により、第４工程の処理の過程で求められた境界点列の座標を参照し、座標の水平及び垂直方向の最小値及び最大値を記録する変数を更新する。境界点を全て検出し終わると、これらの変数には境界点列の水平及び垂直方向の最外点の座標が得られる。そして、ＣＰＵ５０２により、境界点列の水平及び垂直方向の最外点の座標の中点をもって、吸着ノズル７５の現在の回転角の中心座標とする。
【００５４】
（第６工程）
ステップ＃５において、小視野カメラ６５１と大視野カメラ６５２の両方について第２工程から第５工程までを行ったか否か判断する。上記の場合、大視野カメラ６５２について中心位置検出処理を行ったが、小視野カメラ６５１についての処理はまだ行っていないため、ステップ＃１０でカメラ切換部５０７により大視野カメラ６５２から小視野カメラ６５１に切り替えてステップ＃２に戻り、第２工程から第５工程まで繰り返す。もし、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１との両方について第２工程から第５工程までを行っている場合には、ステップ＃６に進む。また、小視野カメラ６５１についてのみ行い、大視野カメラ６５２についてはまだ行っていない場合には、ステップ＃１０で小視野カメラ６５１をカメラ切換部５０７により大視野カメラ６５２に切り替えてステップ＃２に戻り、第２工程から第５工程まで繰り返す。
【００５５】
なお、このように、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１とを切換えて、視野の大きさの異なる２つのカメラで中心計測をそれぞれ行うのは、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１の取付け位置に誤差があるとすると、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１の両方のカメラにて各ノズルについて中心計測を行った結果を元に、上記取付け位置の誤差による中心位置の誤差を補正する必要があるためである。また、中心計測対象の部品に対していずれのノズルで吸着するかが決まっているのは標準部品といわれるものだけであり、このような標準部品以外の部品も実装すべき部品としては多数存在する。よって、各ノズルはどのような大きさの部品を吸着するか未定であるため、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１との両方のカメラで各ノズルにおいて中心計測が行えるようにする必要がある。このためにも、大視野カメラ６５２と小視野カメラ６５１とを切換えて、視野の大きさの異なるカメラで中心計測を２回行うことが好ましい。
【００５６】
（第７工程）
ステップ＃６において、上記位置認識ステーションに位置している上記１つの装着ヘッド１００に搭載している吸着ノズル７の台数分だけ、第１工程から第６工程を行ったか否かＣＰＵ５０２により判断する。すなわち、ＣＰＵ５０２により、すべての吸着ノズルについて第１工程から第６工程を行ったか否か判断し、まだ行っていない場合にはステップ＃１に戻り、その未処理の吸着ノズルについて第１工程から第６工程を行う。これは、上記ヘッド１００に搭載している吸着ノズル７のすべてについて第１工程から第６工程を繰り返すためである。上記例では、第５吸着ノズル７５の中心位置検出のみ行ったため、次に、第１〜第４吸着ノズル７１〜７４についての中心位置検出をそれぞれ同様に行うことになる。
【００５７】
（第８工程）
ステップ＃７において、ＣＰＵ５０２により、吸着ノズル７を所定角度ずつ回転させて所望数の吸着ノズル中心位置候補の座標を検出したか否か判断する。所望数の吸着ノズル中心位置候補の座標を検出していない場合には、ＣＰＵ５０２により、所望数の吸着ノズル中心位置候補の座標を検出するまで上記第１工程から第７工程の作業を繰り返し行う。ここで、所望の角度ずつ回転させたか否かとは、例えば、４５度若しくは９０度若しくは１８０度ごとに回転して合計３６０度回転させたか否か判断する。吸着ノズルを３６０度回転していない場合には、ステップ＃１１において吸着ノズルを４５度若しくは９０度若しくは１８０度ごとに回転させたのち、ステップ＃１に戻り、第１工程から第７工程までを繰り返す。
【００５８】
上記例では、第５吸着ノズル７５から始まり、第１〜第４吸着ノズル７１〜７４についての中心位置検出をそれぞれ同様に行うとき、それぞれのノズルについては回転させていなかったので、第１〜第５吸着ノズル７１〜７５の中心位置検出がなされて中心位置候補が求められると、それらの中心位置候補を回転角度０度のときの中心位置候補とし、次いで、第３ドライバ７０３を介してノズル回転用モータ６０３を回転させてノズルをその軸回りに９０度だけ回転させる。そして、この回転角度９０度について、第１〜第７工程の作業を繰り返し行い、第１〜第５吸着ノズル７１〜７５において回転角度９０度のときの中心位置候補をそれぞれ求める。次いで、第３ドライバ７０３を介してノズル回転用モータ６０３を回転させてノズルをその軸回りにさらに９０度だけ回転させる。そして、この回転角度１８０度について、第１〜第７工程の作業を繰り返し行い、第１〜第５吸着ノズル７１〜７５において回転角度１８０度のときの中心位置候補をそれぞれ求める。次いで、第３ドライバ７０３を介してノズル回転用モータ６０３を回転させてノズルをその軸回りにさらに９０度だけ回転させる。そして、この回転角度２７０度について、第１〜第７工程の作業を繰り返し行い、第１〜第５吸着ノズル７１〜７５において回転角度２７０度のときの中心位置候補をそれぞれ求める。この結果、各ノズル７について回転角度０度、９０度、１８０度、２７０度のときの４つの中心位置候補の座標が求まるので、これらのも４つの座標の中点をそのノズルの中心位置座標として、これをメモリ５２０に記憶させる。
【００５９】
（第９工程）
ステップ＃９において、全ての装着ヘッド１００について第１〜第８工程までの処理がなされたか否かをＣＰＵ５０２により判断し、まだなされていない装着ヘッド１００があれば、ステップ＃１２において装着ヘッド１００を切り換えて、残りの装着ヘッド１００全ての吸着ノズル７について第１〜第８工程までの処理を行う。上記装着装置では１０台の装着ヘッド１００を有しているので、１０台全ての装着ヘッド１００について第１〜第８工程までの処理を行うようにする。
【００６０】
以上により、全ての装着ヘッド１００の全ての吸着ノズル７についての中心位置が求められてメモリ５２０に記憶されている。
【００６１】
その後、大型部品８０６については、部品供給ステーション１２において第１から第３吸着ノズル７１〜７３のいずれか選択されたノズルにより大型部品８０６が吸着され、そのノズルが位置認識ステーションに到着すると、当該ノズルに吸着された大型部品８０６に対して、図１０に示すように、ＬＥＤ４０８からの照射光を照射して、大型部品８０６のリード８０６ｂにより反射拡散された反射拡散光を大視野カメラ６５２で受光して位置認識を行う。このとき、大視野カメラ６５２の大視野内には、大型部品８０６のリード８０６ｂ付近では、リード８０６ｂ以外の反射拡散光が検出されていないので、リード８０６ｂを精度良く位置認識することができる。
【００６２】
一方、小型部品８０１については、部品供給ステーション１２において第４又は第５吸着ノズル７４又は７５のいずれか選択されたノズルにより小型部品８０１が吸着され、そのノズルが位置認識ステーションに到着すると、当該ノズルに吸着された小型部品８０１に対して、図１０に示すように、ハロゲン光照射装置４０２からの照射光を照射して、当該ノズルの反射拡散リング１０４又は１０３からの反射拡散光が小型部品８０１のリードを透過し、その透過光を小視野カメラ６５１で受光して精度良く位置認識を行う。
【００６３】
各部品での位置認識後、上記メモリ５２０に記憶されている当該ノズルの中心位置を考慮して、部品の位置補正量をＣＰＵ５０２により算出し、算出された補正量を考慮して、部品装着ステーション１３において基板に部品を装着する。
【００６４】
上記実施形態によれば、ノズル中心位置検出及び部品位置認識において、大型部品用の部品吸着ノズルの先端には、上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用反射拡散リング１０２を備えるとともに、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を吸収する黒色の照射光吸収部１０１，１０７を備え、照射光により反射拡散させたい部分のみからの反射拡散光又は透過光を受光装置で受光することができる。よって、従来のように反射拡散防止シャッターを必要とせず、短時間でノズル中心位置を検出できて短時間で部品認識を行うことができ、部品実装の生産効率を高めることができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、吸着ノズル７全体を昇降用溝カム１１で所定量昇降動作させる例を示したが、各吸着ノズル７を同一高さ上に設置してもよい。また、上記実施形態では端面カム１７にカムフォロア３０のローラ３１を係合させたが、ピンガイドやリングを端面カム１７に係合させてもよい。さらに、上記実施形態では吸着ノズル７を回転枠６に設置した例を示したが、直線往復移動等の任意の経路に沿って移動する吸着ノズルに設置してもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズル中心位置検出及び部品位置認識において、部品吸着ノズルの先端には上記照射光を反射拡散する吸着ノズル中心位置認識用反射拡散リングを備えるとともに、上記部品吸着ノズルの先端に向けて上記照射光を照射したときに照射される領域内であって上記部品付近の領域の上記照射光を吸収する黒色の照射光吸収部を備え、照射光により反射拡散させたい部分のみからの反射拡散光又は透過光を受光装置で受光することができる。よって、従来のように反射拡散防止シャッターを必要とせず、短時間でノズル中心位置を検出できて短時間で部品認識を行うことができ、部品実装の生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかる部品認識装置及び方法を使用する部品装着装置の概略構成図である。
【図２】  図１の部品装着装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】  図１の部品装着装置における１つの吸着ノズルの縦断面図である。
【図４】  図１の部品装着装置の１つの装着ヘッドの下端面の図であって、クロスハッチング部分は黒色部分である。
【図５】  図４の装着ヘッドの５本の吸着ノズルのうちの第２吸着ノズルに大型部品を吸着した状態での装着ヘッドの下端面の図であって、理解しやすくするため、黒色部分であるクロスハッチング部分を省略した図である。
【図６】  図１の部品装着装置における１つの吸着ノズルの下端の拡大縦断面図である。
【図７】  図１の部品装着装置における別の吸着ノズルの下端の拡大縦断面図である。
【図８】  上記ノズルの下端に配置される反射拡散リングを有する反射拡散防止リングの拡大縦断面図である。
【図９】  図１の部品装着装置の大視野カメラの大視野と小視野カメラの小視野を示す説明図である。
【図１０】  図１の部品装着装置の位置認識装置の照明装置関係の概略説明図である。
【図１１】  図１の部品装着装置の１つの吸着ノズル先端の拡大模式図である。
【図１２】  （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図１の部品装着装置のノズルの先端の反射拡散リング部分の拡大断面図、（Ａ）の変形例にかかる反射拡散リング部分の拡大断面図、図１の部品装着装置のさらに別の変形例の吸着ノズルの先端の拡大断面模式図である。
【図１３】  図１の部品装着装置の制御装置と他の装置との関係を示すブロック図である。
【図１４】  図１の部品装着装置のノズル中心位置検出方法を示すフローチャートである。
【図１５】  上記ノズル中心位置検出方法における入力画像の例を示す図であり、黒色部分は黒色画素、白色部分は白色画素を示す。
【図１６】  図１５の入力画像の一部拡大図である。
【図１７】  （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ従来の位置認識装置の斜視図、大型部品を位置認識するときの説明図、小型部品を位置認識するときの説明図である。
【符号の説明】
１…支持基板、２…間欠回転駆動装置、２a…モータ、２b…インデックス装置、３…回転主軸、４…支持筒体、６…回転枠（移動体）、７（７１，７２，７３，７４，７５）…吸着ノズル（第１〜第５吸着ノズル）、７a（７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａ）…吸引孔、８…リニアガイド、９…支持ブロック、１０…カムフォロア、１１…昇降用溝カム、１２…部品供給ステーション、１３…部品装着ステーション、１４…ヘッド本体、１５…回転体、１６ａ，１６ｂ…軸受、１７…端面カム、１７ａ…カム面、１８…外筒、１８ａ…上端大径部、１８ｂ…内周段面、１９ａ、１９ｂ…軸受、２０…歯車、２１…係合部、２２…ノズル軸、２２ａ…下端大径部、２２ｂ…外周段面、２３…吸着ノズル本体、２４…ばね、２５…係合ピン、２６…係合溝、２７…ばね、２８…係合手段、２９…結合筒体、３０…カムフォロア、３１…ローラ、３２…ローラ、３３…支柱、３４…ガイド筒体、３５…ガイド溝、３６…係合爪、３７…支軸、３８…ばね、１００…装着ヘッド、１０１…反射拡散防止リング、１０２…白い反射拡散リング、１０３，１０４…反射拡散リング、１０７…反射拡散防止部、４００…大視野、４０１…小視野、４０２…ハロゲン光照射装置、４０８…ＬＥＤ、５００…認識処理部、５０１…認識制御部、５０２…ＣＰＵ、５０３…画像メモリ、５０４…ＬＵＴ選択部、５０５…不反転ＬＵＴ、５０６…反転ＬＵＴ、５０７…カメラ切換部、５２０…メモリ、６００…吸着ノズル選択用モータ、６０１…歯車、６０３…ノズル回転用モータ、６５０…鏡筒、６５１…小視野カメラ、６５２…大視野カメラ、７００…制御装置、７０１…第１ドライバ、７０２…第２ドライバ、７０３…第３ドライバ、８０１…小型部品、８０６…大型部品、８０６ａ…部品本体、８０６ｂ…リード。
【図１】
0004150448.tif 000002
【図２】
0004150448.tif 000003
【図３】
0004150448.tif 000004
【図４】
0004150448.tif 000005
【図５】
0004150448.tif 000006
【図６】
0004150448.tif 000007
【図７】
0004150448.tif 000008
【図８】
0004150448.tif 000009
【図９】
0004150448.tif 000010
【図１０】
0004150448.tif 000011
【図１１】
0004150448.tif 000012
【図１２】
0004150448.tif 000013
【図１３】
0004150448.tif 000014
【図１４】
0004150448.tif 000015
【図１５】
0004150448.tif 000016
【図１６】
0004150448.tif 000017
【図１７】
0004150448.tif 000018