(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着保持するノズルが設けられこのノズルの下端部側に光を反射する反射板を備えた移載ヘッドと、列状に配列された複数の受光素子を備えた一次元カメラと、この一次元カメラの受光素子の配列方向と直交する方向に前記移載ヘッドを一次元カメラに対して相対的に移動させる移動手段と、前記移動手段によって相対移動する電子部品を前記一次元カメラで撮像して電子部品の二次元画像を得る画像認識部と、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品およびまたは前記反射板に光を照射する照明部とを備え、この照明部に前記撮像エリアを通過する電子部品に光を照射する第１の光源と、この第１の照明部を挟む前記相対移動方向の両側に配設され前記撮像エリアを通過する反射板に光を照射する第２の光源と、第１の光源に一体的に設けられて第１の光源と第２の光源との間に配設され電子部品が撮像エリアに位置している状態で第２の光源から電子部品へ照射される照明光を遮光する遮光手段とを設けたことを特徴とする電子部品認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装装置に用いられ電子部品の位置や形状を認識する電子部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装装置においては、移載ヘッドによってピックアップされた電子部品を光学的に認識して電子部品の位置ずれを検出し、基板への搭載時にこの位置ずれを補正することが一般に行われる。この電子部品の認識を行う電子部品認識装置では、従来電子部品の種類によって異る認識方法が用いられていた。例えば電子部品の外形を認識することにより位置検出を行う場合には電子部品の背後からの光をカメラで受光して電子部品を暗像として認識する透過認識が用いられ、また電子部品の下面の電極位置を検出する必要があるような場合には電子部品に対して光を照射し、その反射光を受光することにより電極位置を明像として認識する反射認識が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電子部品認識装置では、上述の認識方式に応じて別々のカメラと照明装置との組み合わせが用いられていた。このため多種類の電子部品を同一の実装装置で実装する場合には、複数のカメラとこれに対応した照明装置をそれぞれ設けなければならず、配置スペースを占有して装置のコンパクト化を阻害するとともに設備費用削減を妨げる要因となっていた。
【０００４】
そこで本発明は、多種類の電子部品を認識でき、設備費用を削減することができる電子部品認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品認識装置は、電子部品を吸着保持するノズルが設けられこのノズルの下端部側に光を反射する反射板を備えた移載ヘッドと、列状に配列された複数の受光素子を備えた一次元カメラと、この一次元カメラの受光素子の配列方向と直交する方向に前記移載ヘッドを一次元カメラに対して相対的に移動させる移動手段と、前記移動手段によって相対移動する電子部品を前記一次元カメラで撮像して電子部品の二次元画像を得る画像認識部と、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品およびまたは前記反射板に光を照射する照明部とを備え、この照明部に前記撮像エリアを通過する電子部品に
光を照射する第１の光源と、この第１の照明部を挟む前記相対移動方向の両側に配設され前記撮像エリアを通過する反射板に光を照射する第２の光源と、第１の光源に一体的に設けられて第１の光源と第２の光源との間に配設され電子部品が撮像エリアに位置している状態で第２の光源から電子部品へ照射される照明光を遮光する遮光手段とを設けた。
【０００７】
本発明によれば、電子部品を撮像する一次元カメラの撮像エリアを含みこの一次元カメラの光軸に直交する平面における第１の照明による光の強度分布が、撮像エリアを含む範囲で一次元カメラによる撮像に必要とされる強度レベルを超え、かつ前記平面における第２の照明による光の強度分布が、撮像エリアを含む所定範囲では撮像に必要な所定レベルに達せず、かつこの所定範囲を相対移動方向の両側から挟む周辺範囲では撮像に必要な強度レベルを超える強度分布となっていることにより、同一の一次元カメラを用いて異なる認識方式を必要とする多種類の電子部品の認識を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の正面図、図２は同電子部品認識装置の照明部の断面図、図３（ａ）は同電子部品認識装置の撮像平面を示す図、図３（ｂ）は同電子部品認識装置の撮像平面における照明光の強度分布を示すグラフ、図４（ａ），（ｂ）は同電子部品の撮像時の照明状態を示す図である。
【０００９】
まず図１を参照して電子部品認識装置の構成を説明する。図１において移動テーブル１はＹ軸モータ２ａを備えたＹテーブル２と、Ｘ軸モータ３ａを備えたＸテーブル３より構成されている。Ｘテーブル３には移載ヘッド４が装着されており、移載ヘッド４の下部にはノズル５が設けられている。ノズル５は下端部に電子部品７を吸着して保持する。また移載ヘッド４の下面には反射板６が装着されており、反射板６は下方から照射された光をノズル５の下端部側に反射する。
【００１０】
移動テーブル１を駆動することにより移載ヘッド４は水平移動し、ノズル５に保持された電子部品７の下面は平面ＰＬ１内で水平移動し、反射板６は平面ＰＬ２内で水平移動する。ノズル５は反射板６よりも下方へ突出しているので、平面ＰＬ１は平面ＰＬ２よりも下方、すなわち後述する一次元カメラ側に位置する。移動テーブル１は、電子部品７を一次元カメラに対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【００１１】
この平面ＰＬ１の下方には照明部１１が配設されている。照明部１１は平面ＰＬ１内を移動する電子部品７または平面ＰＬ２内を移動する反射板６に照明光を照射する。照明部１１の下方には光学系１２が配設されており、光学系１２の下方には一次元カメラ１３（以下、カメラ１３と略記する）が配設されている。カメラ１３はＹ方向に列状に配列された複数の受光素子を備えている。照明部１１によって照明された電子部品７の像は光学系１２によってカメラ１３の受光素子上に結像され、各受光素子には電子部品７の画像に応じた電荷が蓄積される。そして蓄積された電荷を順次出力することにより、カメラ１３は受光素子の配列方向（主走査方向）の一次元画像データを出力する。
【００１２】
カメラ１３は画像認識部１６と接続されており、主走査方向と直交する副走査方向（Ｘ方向）に移載ヘッド４を移動させて、ノズル５に保持された電子部品７をカメラ１３に対して相対移動させながらカメラ１３で電子部品７を撮像することにより、画像認識部１６は電子部品７の二次元画像を得る。画像認識部１６は制御部１５によって制御され、認識結果は制御部１５に伝達される。また制御部１５は機構駆動部１４を介してＸ軸モータ３ａ、Ｙ軸モータ２ａの駆動を制御するとともに、照明部１１を制御して照明光の種類や条件設定を行う。
【００１３】
次に図２を参照して照明部１１の構造について説明する。図２において、照明部１１はケース体２０内に以下に説明する光源を配設して構成されている。ケース体２０の底面には開口部２０ａが設けられており、開口部２０ａの下方にはカメラ１３（図１）が配設され、開口部２０ａの中心位置はカメラ１３による撮像エリアの中心と一致するよう配置されている。図２（ａ）に示す平面ＰＬ１はカメラ１３による撮像面であり、カメラ１３の光軸ＣＬは撮像面１２に垂直に交わる。撮像面ＰＬ１上の光軸ＣＬを挟む幅ｂ１の範囲Ａは、カメラ１３による撮像エリアとなっている。
【００１４】
図２（ｂ）は照明部１１の光源の平面配置を示している。光軸ＣＬを挟んだ両側には、第１の光源２１が対称位置に配設されており、更に第１の光源２１を挟む移載ヘッド４の移動方向の両側には、光軸ＣＬについて対称位置に第２の光源２２が配設されている。第１の光源２１は図２（ａ）に示すようにＬＥＤ光源２１ａを備えており、ＬＥＤ光源２１ａは光軸ＣＬに対してθ１傾いてそれぞれ撮像エリアを照射する位置に配設されている。ＬＥＤ光源２１ａによる照射範囲Ｗ１が平面ＰＬ１と交わる範囲において、光軸ＣＬを挟む幅ｂ２の範囲は左右２つの第１の光源２１によって重複して照明されており、他の範囲と比較して高い照明光強度を得られる範囲となっている。
【００１５】
第２の光源２２はＬＥＤ光源２２ａを備えており、ＬＥＤ光源２２ａは光軸ＣＬに対してθ２傾いて、それぞれ撮像エリアの側方に対して照明光を照射する位置に配設されている。ＬＥＤ光源２２ａから照射された光は、平面ＰＬ２上において光軸ＣＬと交わる。第１の光源２１にはそれぞれ遮光板２３が一体的に設けられており、遮光板２３は第２の光源２２より照射される照明光が撮像面ＰＬ１上の光軸ＣＬ周辺に照射されるのを遮断する。したがって第２の光源２２の照射範囲Ｗ２は遮光板２３によって制限されており、図２（ａ）に示すように光軸ＣＬを挟む幅ｂ３の範囲では、第２の光源２２からの照明光はほとんど照射されない。すなわち遮光板２３は、電子部品が光軸ＣＬ周辺の撮像エリアに位置している状態で第２の光源による照明光が電子部品に対して照射されるのを遮光する遮光手段となっている。
【００１６】
次に図３（ａ），（ｂ）を参照して、撮像面ＰＬ１内における第１の光源２１および第２の光源２２の照明光の強度分布について説明する。図３（ａ）に示す平面ＰＬ１はカメラ１３による撮像エリアＡおよびカメラ１３の上方を通過する電子部品７の下面を含む平面を示している。第１の光源２１を駆動すると、第１の光源２１から照射される照明光は光軸ＣＬを含む位置に集中して照射され、Ｘ方向の照明光強度分布は図３（ｂ）の曲線ｌ１に示すように、光軸ＣＬを挟む幅ｂ２の範囲で照明光強度が最大となるような分布を示す。そしてこの範囲ｂ２では照明光強度は電子部品７の下面を撮像するのに必要な強度レベルを超えるものとなっている。
【００１７】
第２の光源２２を駆動すると、第２の光源２２から照射される照明光は遮光板２３によって部分的に遮光され、光軸ＣＬを含む所定範囲（ｂ３）では照明光強度のレベルは低レベルＬｌとなっており、範囲ｂ３の両側の範囲ｃでは高レベルＬｈを示す。すなわち撮像エリアＡを含む所定範囲（ｂ３）では光の強度がカメラ１３の撮像に十分でなく、この所定範囲（ｂ３）を電子部品の相対移動方向の両側から挟む周辺範囲（ｃ）ではカメラ１３の撮像に必要な強度レベルを超える分布となっている（図３（ｂ）の曲線ｌ２参照）。この周辺範囲（ｃ）を通過した光は、平面ＰＬ２上において撮像エリアＡを含む領域に照射され、平面ＰＬ２上を移動する反射板６を明るく光らせる。
【００１８】
この電子部品認識装置は上記のように構成され、以下電子部品の認識について説明する。まず、認識対象の電子部品７が下面に位置認識対象部位を有しているような場合には、反射認識により電子部品７を認識する。すなわち当該電子部品の認識において第１の光源２１に照明した状態で、カメラ１３により電子部品７を撮像する。このとき、図４（ａ）に示すように、第１の光源２１の照明光は２方向から電子部品７の下面に充分な強度レベルで照射され、この下面からの反射光をカメラ１３に入射させることにより、良好な画像を取得することができる。
【００１９】
これに対し認識対象の電子部品７の位置認識対象部位が、ＱＦＰなど電子部品本体や本体から張り出した部分の外形形状であるような場合には、第２の光源２２による透過照明を用いる。第２の光源２２を駆動することにより照射された照明光は、図４（ｂ）に示すように遮光板２３によって遮光されて電子部品７にはカメラ１３で撮像するには不十分な低い強度レベルでしか照射されない。これに対して移載ヘッド４の反射板６には第２の光源２２からの照明光は遮光されることなく入射する。
【００２０】
したがって、反射板６によって反射された照明光は電子部品７の背後方向からカメラ１３に入射し、これによりカメラ１３は電子部品７を暗像とし周囲部分を明像とする画像を取得する。このとき、電子部品７の下面に直接入射する照明光の強度レベルは、カメラ１３による撮像に不十分なレベルであり、反射板９に入射する照明光の強度レベルは撮像に十分なレベルであるので、カメラ１３によって取得される画像上では電子部品とその他の部分とを明瞭に区別することができ、したがって電子部品７の画像認識を高精度で行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品を撮像する一次元カメラの撮像エリアを含みこの一次元カメラの光軸に直交する平面における第１の照明による光の強度分布が、撮像エリアを含む範囲で一次元カメラによる撮像に必要とされる強度レベルを超え、かつ前記平面における第２の照明による光の強度分布が、撮像エリアを含む所定範囲では撮像に必要な所定レベルに達せず、かつこの所定範囲を相対移動方向の両側から挟む周辺範囲では撮像に必要な強度レベルを超える強度分布となっているので、同一の一次元カメラを用いて異る認識方式を必要とする多種類の電子部品の認識を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の照明部の断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の撮像平面を示す図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の撮像平面における照明光の強度分布を示すグラフ
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の撮像時の照明状態を示す図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の撮像時の照明状態を示す図
【符号の説明】
４  移載ヘッド
５  ノズル
６  反射板
７  電子部品
１３  カメラ
２１  第１の光源
２２  第２の光源
２１ａ、２２ａ  ＬＥＤ光源
２３  遮光板
Ａ  撮像エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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