(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレット上に段積みされたトレイ内に配列収納された電子部品の上面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した電子部品上面の画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する検査手段とを備えた電子部品向き検査装置において、
前記検査手段は、画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第１のエリアと当該マークが存在しない第２のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報（以下これらを「明暗度」と総称する）をそれぞれ演算し、２つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査することを特徴とする電子部品向き検査装置。
【請求項２】
前記カメラは、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラが使用されることを特徴とする請求項１に記載の電子部品向き検査装置。
【請求項３】
パレット上に段積みされたトレイ内に配列収納された電子部品の上面をカメラで撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する電子部品向き検査方法において、
画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第１のエリアと当該マークが存在しない第２のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報（以下これらを「明暗度」と総称する）をそれぞれ演算し、２つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査することを特徴とする電子部品向き検査方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電子部品向き検査装置を備えたことを特徴とする電子部品装着機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレイ内に配列収納された電子部品の上面をカメラで撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向き（上下左右方向）が正しい向きであるか否かを検査する電子部品向き検査装置及び電子部品向き検査方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
トレイ型部品供給装置から電子部品実装機に供給される電子部品は、トレイ内に配列収納された状態で供給される（特許文献１参照）。このトレイ内の各電子部品は、予め決められた向きに揃えられて収納されているが、まれに、間違った向きに収納されていることがある。間違った向きの電子部品がそのまま電子部品実装機の吸着ノズルに吸着された場合、その電子部品を回路基板に装着する前に、吸着ノズルに吸着された電子部品（以下「吸着部品」という）をその下方からパーツカメラで撮像して吸着部品の品種・形状・大きさ等を画像認識する際に、吸着部品の形状や端子の配列に方向性があれば、吸着部品の向きを検査することも可能であるが、吸着部品の形状や端子の配列に方向性がないものは、吸着部品の下面側からの画像では吸着部品の向きを検査することは不可能である。
【０００３】
そこで、トレイ内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、トレイ内の各電子部品の向きを上方からカメラで自動的に検査する検査システムの開発が要望されている。
【特許文献１】特開２００５−３５３７５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、トレイ内の電子部品の向きを上方からカメラで検査する検査システムとして、電子部品の上面（黒色系の地色）に、品種名、メーカ名、型番等を表す文字、記号、図柄等のマークが白色系で描かれていることに着目して、電子部品上面の中心からずれた位置にマークが描かれているエリアをパートデータとして設定し、トレイ内の電子部品の上面をカメラで撮像して当該エリアの平均輝度（明るさ）をマーク判定しきい値と比較して、当該エリアにマークが存在するか否かを判定することで、トレイ内の電子部品の向きを検査することが考えられている。
【０００５】
しかし、上記検査方法では、電子部品上面の地色のばらつきやマークの色のばらつきが判定精度に影響を与えてしまい、電子部品の向きを間違って判定する可能性がある。
【０００６】
また、１枚のパレット上に複数枚のトレイを段積みする場合（特許文献１参照）には、トレイの段積み数によって最上段のトレイ内の電子部品とカメラ・照明光源との間隔が変化するため、カメラの焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化して判定精度に影響を与えてしまい、電子部品の向きを間違って判定する可能性がある。
【０００７】
この対策として、トレイの段積み数に応じてカメラ・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要としてコストアップしたり、或は、トレイの段積み数を少なく制限して誤判定が生じないようにする必要がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、パレット上に段積みされたトレイ内の電子部品の向きの検査精度を向上させる検査技術を、低コストでトレイの段積み数を制限することなく実現することができる電子部品向き検査装置及び電子部品向き検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１，３に係る発明は、パレット上に段積みされたトレイ内に配列収納された電子部品の上面をカメラで撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するものにおいて、画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第１のエリアと当該マークが存在しない第２のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報（以下これらを「明暗度」と総称する）をそれぞれ演算し、２つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するようにしたものである。ここで、第１のエリアは、マークの全部が存在するように設定しても良いし、マークの一部のみが存在するように設定しても良い。
【００１０】
一般に、マークの色は白色系で、電子部品上面の地色は黒色系であるため、パレット上に段積みされたトレイの段積み数によって最上段のトレイ内の電子部品とカメラ・照明光源との間隔が変化して、カメラの焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、マークが存在するエリアの方がマークが存在しないエリアよりも明るいという関係が保たれる。従って、本発明のように、マークが存在するエリアとマークが存在しないエリアの両方の明暗度を求め、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かを判定すれば、パレット上に段積みされたトレイ内の電子部品の向きが正しい向きであるか否かを精度良く検査することができる。しかも、本発明では、トレイの段積み数に応じてカメラ・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要とせず、低コスト化の要求を満たすことができると共に、トレイの段積み数を少なく制限する必要がなく、生産性を低下させずに済む。
【００１１】
この場合、電子部品向きの検査に用いるカメラは、新たに専用のカメラを設けるようにしても良いが、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラを使用すると良い。このようにすれば、新たにカメラを設ける必要がなく、一層の低コスト化が可能である利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１を用いてトレイ型電子部品供給装置の構成を説明する。
トレイ型電子部品供給装置の本体箱１１の内部に、独立して昇降可能に構成された２つのマガジン１２，１３が上下に配置され、各マガジン１２，１３に設けられた複数段のスロットに、電子部品が配列収納されたトレイ１４を１段又は複数段に積載したパレット１５が収納されている。
【００１３】
このトレイ型電子部品供給装置は、電子部品実装機にセットされて使用される。電子部品実装機の稼働中は、２つのマガジン１２，１３のいずれか一方のマガジンを退避位置（昇降範囲の上限位置又は下限位置）で停止させると共に、他方のマガジンを送りねじ機構によって作業領域で上下動させて、電子部品実装機側から要求された電子部品が積載されたパレット１５をパレット引出テーブル１６のパレット出し入れ位置に合わせて、当該パレット１５をパレット出し入れ機構（図示せず）によって当該マガジンらパレット引出テーブル１６上に引き出して電子部品実装機の部品吸着ステーションまで移動させ、当該パレット１５上の最上段のトレイ１４内の電子部品を吸着ノズル（図示せず）で吸着して回路基板に実装し、当該最上段のトレイ１４が部品切れになったら、当該最上段のトレイ１４を自動排出して、次段（次の最上段）のトレイ１４内の電子部品を吸着ノズルで吸着して回路基板に実装する。
【００１４】
電子部品実装機の制御装置（図示せず）は、パレット１５上に段積みされた最上段のトレイ１４内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、最上段のトレイ１４内に配列収納された電子部品の上面をカメラ２０で撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する検査手段として機能する。この場合、カメラ２０は、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラが使用され、該カメラ２０が電子部品実装機のＸＹロボット（図示せず）に取り付けられてＸＹ方向に移動可能となっている。このカメラ２０には、撮像対象面を照明する照明光源（図示せず）が取り付けられている。
【００１５】
電子部品実装機の制御装置は、パレット１５上に段積みされた最上段のトレイ１４内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、カメラ２０を最上段のトレイ１４の上方に移動させて、照明光源で当該最上段のトレイ１４内の電子部品の上面を照明しながら、当該電子部品の上面を撮像する。この際、画像処理対象エリアとして、図２（ａ）に示すように、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマーク２１が存在する第１のエリア２２と、当該マーク２１が存在しない第２のエリア２３とが設定され、２つのエリア２２，２３が予めパートデータとして制御装置のメモリ（図示せず）に記憶されている。ここで、第１のエリア２２は、マーク２１の全部が存在するように設定しても良いし、マーク２１の一部のみが存在するように設定しても良い。また、図２の例では、２つのエリア２２，２３を上下の位置関係で配置しているが、左右の位置関係で配置しても良い。
【００１６】
本実施例では、２つのエリア２２，２３は、形状とサイズ（画素数）が同一で、電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されている。従って、図２（ｂ）に示すように、電子部品の向きが間違って１８０°反転している場合は、第１のエリア２２にはマーク２１が存在せず、第２のエリア２３に当該マーク２１が存在することになる。
【００１７】
尚、電子部品が正方形の場合は、間違った向きは、１８０°反転だけでなく、９０°反転や２７０°反転も起こり得る。これらの場合でも、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面のマークの少なくとも一部が存在する第１のエリアと、当該マークが存在しない第２のエリアとを設定し、電子部品の向きが間違っている場合に、第１のエリアにはマークが存在せず、第２のエリアに当該マークの少なくとも一部が存在するように、２つのマークの位置、形状、サイズを決めれば良い。
【００１８】
一般に、マーク２１の色は白色系で、電子部品上面の地色は黒色系であるため、トレイ１４の段積み数によって最上段のトレイ１４内の電子部品とカメラ２０・照明光源との間隔が変化して、カメラ２０の焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、電子部品の向きが正しければ、マーク２１が存在する第１のエリア２２の方がマーク２１が存在しない第２のエリア２３よりも明るいという関係が保たれる。
【００１９】
この点に着目して、本実施例では、カメラ２０で撮像した電子部品上面の画像から、各エリア２２，２３の平均輝度をそれぞれ演算して、２つのエリア２２，２３の明暗度を比較して、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する。この際、図２の例では、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が、図２（ａ）に示すように、電子部品の向きが正しい場合には、明るい方のエリアが上側に位置する第１のエリア２２で、暗い方のエリアが下側に位置する第２のエリア２３となっていれば、マーク２１の位置が上側となる正しい位置関係であると判断して、電子部品の向きが正しい向きであると判定する。これとは反対に、図２（ｂ）に示すように、明るい方のエリアが下側に位置する第２のエリア２３で、暗い方のエリアが上側に位置する第１のエリア２２となっていれば、マーク２１の位置が下側となる間違った位置関係であると判断して、電子部品の向きが間違った向きであると判定する。
【００２０】
以上説明した本実施例の電子部品向き検査処理は、電子部品実装機の制御装置によって図３の電子部品向き検査ルーチンに従って実行される。本ルーチンは、トレイ型電子部品供給装置のマガジン１２，１３のいずれか一方からトレイ１４が積載されたパレット１５がパレット引出テーブル１６上に引き出される毎、或は、パレット１５上に段積みされた最上段のトレイ１４が部品切れになって当該最上段のトレイ１４が自動排出される毎に、最上段のトレイ１４内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に実行される。
【００２１】
本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、電子部品の向きが正しい場合にマーク２１が存在する第１のエリア２２の各画素の輝度を検出し、次のステップ１０２で、第１のエリア２２の各画素の輝度を積算した値を第１のエリア２２の画素数で割り算して第１のエリア２２の平均輝度Ｌを求める。
【００２２】
この後、ステップ１０３に進み、電子部品の向きが正しい場合にマーク２１が存在しない第２のエリア２３の各画素の輝度を検出し、次のステップ１０４で、第２のエリア２３の各画素の輝度を積算した値を第２のエリア２３の画素数で割り算して第２のエリア２３の平均輝度Ｄを求める。この後、ステップ１０５に進み、第１のエリア２２の平均輝度Ｌと第２のエリア２３の平均輝度Ｄを比較して、第１のエリア２２の平均輝度Ｌが第２のエリア２３の平均輝度Ｄよりも明るいと判定されれば、マーク２１の位置が上側となる正しい位置関係であると判断して、ステップ１０６に進み、電子部品の向きが正しい向きであると判定する。
【００２３】
これに対して、第２のエリア２３の平均輝度Ｄが第１のエリア２２の平均輝度Ｌよりも明るいと判定されれば、マーク２１の位置が下側となる間違った位置関係であると判断して、ステップ１０７に進み、電子部品の向きが異常（間違っている）と判定する。
【００２４】
電子部品の向きが異常（間違っている）と判定された場合には、判定方向を９０度ずつ回転して再判定し、電子部品がどちらを向いているかを検出するようにしても良い。
【００２５】
尚、カメラ２０の視野内に複数の電子部品を収めて一括して撮像して、１つの画像から複数の電子部品の各エリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄを算出しても良いし、カメラ２０の視野内に１つの電子部品のみを収めて撮像して、１つの画像から１つの電子部品の各エリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄを算出しても良い。或は、１つの電子部品の各エリア２２，２３を別々に撮像して、２つの画像から１つの電子部品の各エリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄを算出しても良い。
【００２６】
以上説明した本実施例によれば、画像処理対象エリアとして、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマーク２１が存在する第１のエリア２２と、当該マーク２１が存在しない第２のエリア２３とを設定し、カメラ２０で撮像した電子部品上面の画像から、各エリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄをそれぞれ演算して、２つのエリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄを比較して、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するようにしたので、トレイ１４の段積み数によって最上段のトレイ１４内の電子部品とカメラ２０・照明光源との間隔が変化して、カメラ２０の焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係に基づいて電子部品の向きが正しい向きであるか否かを精度良く検査することができる。しかも、本実施例の電子部品向き検査システムは、トレイ１４の段積み数に応じてカメラ２０・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要とせず、低コスト化の要求を満たすことができると共に、トレイ１４の段積み数を少なく制限する必要がなく、生産性を低下させずに済む。
【００２７】
この場合、電子部品向きの検査に用いるカメラ２０は、新たに専用のカメラを設けるようにしても良いが、本実施例のように、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラを使用すれば、新たにカメラを設ける必要がなく、一層の低コスト化が可能である利点がある。
【００２８】
尚、本実施例では、各エリア２２，２３の平均輝度Ｌ，Ｄをそれぞれ演算するようにしたが、２つのエリア２２，２３のサイズ（画素数）が同一の場合は、各エリア２２，２３内の全画素の輝度の積算値を用いたり、各エリア２２，２３内で輝度が所定値以上（又は所定値未満）となる画素の数を用いても良く、要は、各エリア２２，２３の平均的な輝度又はこれに相関する情報をそれぞれ演算するようにすれば良い。
【００２９】
また、図２に示すように、２つのエリア２２，２３が、形状とサイズ（画素数）が同一で、電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されている場合は、一方のエリアのみをパートデータに指定して、他方のエリアを一方のエリアのパートデータから演算して求めるようにしても良い。
【００３０】
その他、本発明は、２つのエリア２２，２３の形状やサイズ（画素数）が異なっていても良く、また、２つのエリア２２，２３が電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されていなくても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１におけるトレイ型電子部品供給装置の側面図である。
【図２】（ａ）は電子部品の向きが正しい場合の電子部品上面のマークと２つのエリアとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は電子部品の向きが間違っている場合の電子部品上面のマークと２つのエリアとの位置関係を示す図である。
【図３】電子部品向き検査ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１１…本体箱、１２…メインマガジン、１３…サブマガジン、１４…トレイ、１５…パレット、１６…パレット引出テーブル、２０…カメラ、２１…マーク、２２…第１のエリア、２３…第２のエリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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