JP2001077594A - 部品認識装置及び部品実装機 - Google Patents

部品認識装置及び部品実装機

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JP2001077594A JP24917299A JP24917299A JP2001077594A JP 2001077594 A JP2001077594 A JP 2001077594A JP 24917299 A JP24917299 A JP 24917299A JP 24917299 A JP24917299 A JP 24917299A JP 2001077594 A JP2001077594 A JP 2001077594A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の種類に左右されずに正確に部品を認識
することができる部品認識装置及びそれを備えた部品実
装機を提供すること。 【解決手段】 保持手段110に保持されている部品1
の背面側に対して光を照射して前記部品の第1の画像光
とする第1の光源121と、前記保持手段に保持されて
いる前記部品の正面側に対して光を照射して前記部品の
第2の画像光とする第2の光源122と、前記第1の画
像光もしくは前記第2の画像光を所定角度で反射させる
反射手段123と、前記反射手段で反射された前記第1
の画像光もしくは前記第2の画像光を取り込んで前記部
品を撮像する撮像手段124とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、保持手段に保持さ
れている部品を認識するための部品認識装置及びそれを
備えた部品実装機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の部品実装機におけるロー
タリーヘッドと部品認識装置を示す平面図である。ロー
タリーヘッド10は、基軸11とこの基軸11の下端部
に設けられた円盤状のノズル支持部12を有している。
そして、このノズル支持部12の外周縁には、部品1を
吸着・搬送するための複数の吸着ノズル13が配列支持
されている。基軸11は、その軸心が鉛直方向に倣う向
きで水平移動可能な支持体14に回転可能に支持されて
おり、また、吸着ノズル13も、鉛直方向に延びる向き
でノズル支持部12に回転可能に、かつ上下動可能に支
持されている。
【0003】部品認識装置20は、全反射ミラー21と
カメラ22を有している。全反射ミラー21は、所定の
撮影位置に位置決めされた1つの吸着ノズル13の下方
に所定角度で傾斜して配設されている。カメラ22は、
その吸着ノズル13に吸着された部品1を全反射ミラー
21を介して撮影可能な位置に配設されている。
【0004】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、支持体14が水平移動して基軸11が回
転し、所定の吸着ノズル13を所定の吸着位置に位置決
めする。そして、その吸着ノズル13が、下降してその
先端に部品1を吸着し、上昇して元の位置に戻る。次
に、再び基軸11が回転し、部品1が吸着されている吸
着ノズル13を所定の撮影位置に位置決めする。カメラ
22は、吸着ノズル13に吸着されている部品1を全反
射ミラー21を介して撮影し、部品1の吸着状態、つま
り部品1が正しい姿勢で吸着ノズル13に吸着されてい
るか否かを確認する。
【0005】即ち、図示しない光源は、吸着ノズル13
に装着されている半透明の円盤状のバックライト部15
の側面に光Lを照射し、バックライト部15の上下面を
光輝させ、バックライト部15の下面を背景として部品
1の輪郭を大きなコントラストをもって浮かび上がらせ
る。カメラ22は、内蔵されている方眼座標と部品1の
輪郭から得られる姿勢とを対比させ、部品1の向きと吸
着ノズル13のセンタに対するズレ量とを確認する。そ
して、その確認結果に基づいて、吸着ノズル13が回転
して部品1の向きを修正し、支持体14が水平移動して
部品1のズレ量を修正する。
【0006】その後、再び基軸11が回転し、部品1の
姿勢が修正された吸着ノズル13を所定の装着位置に位
置決めする。そして、その吸着ノズル13が、下降して
部品1を基板に実装し、上昇して元の位置に戻る。以上
の動作を基板への部品実装が終了するまで繰り返す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の部品認識装置20のカメラ22により、吸着ノズル1
3に吸着されている部品1を撮影する際は、バックライ
ト部15の下面を背景として部品1の輪郭を大きなコン
トラストをもって浮かび上がらせている。このため、部
品1の構成材料によっては部品1の輪郭を大きなコント
ラストをもって浮かび上がらせることが困難な場合があ
り、また部品1の外形が吸着ノズル13の外径より小さ
い場合は、部品1が吸着ノズル13の陰に入ってしま
い、部品1の輪郭を認識することができなくなるという
問題があった。
【0008】本発明は、上述した事情から成されたもの
であり、部品の種類に左右されずに部品を正確に認識す
ることができる部品認識装置及びそれを備えた部品実装
機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、保持手段に保持されている部品を認識するため
の部品認識装置において、前記保持手段に保持されてい
る前記部品の背面側に対して光を照射して前記部品の第
1の画像光とする第1の光源と、前記保持手段に保持さ
れている前記部品の正面側に対して光を照射して前記部
品の第2の画像光とする第2の光源と、前記第1の画像
光もしくは前記第2の画像光を所定角度で反射させる反
射手段と、前記反射手段で反射された前記第1の画像光
もしくは前記第2の画像光を取り込んで前記部品を撮像
する撮像手段とを備えることにより達成される。
【0010】また、上記目的は、本発明にあっては、部
品を保持する保持手段と、前記保持手段に保持されてい
る部品を認識するための部品認識装置とを備え、前記部
品認識装置による認識結果に基づいて前記保持手段に保
持されている前記部品を基板に実装する部品実装機にお
いて、前記部品認識装置が、前記保持手段に保持されて
いる前記部品の背面側に対して光を照射して前記部品の
第1の画像光とする第1の光源と、前記保持手段に保持
されている前記部品の正面側に対して光を照射して前記
部品の第2の画像光とする第2の光源と、前記第1の画
像光もしくは前記第2の画像光を所定角度で反射させる
反射手段と、前記反射手段で反射された前記第1の画像
光もしくは前記第2の画像光を取り込んで前記部品を撮
像する撮像手段とを備えることにより達成される。
【0011】上記構成によれば、部品の背面側から光を
照射して部品を認識する手段と、部品の正面側から光を
照射して部品を認識する手段を備えているので、例えば
部品が保持手段の陰に入ってしまう場合は、その部品の
正面側から光を照射することにより、その部品の輪郭を
浮かび上がらせることができる。さらに、部品の基体の
明度が例えば白や黒というように異なる場合でも、上記
各手段及び保持手段の背景となる部分の明度を切換える
ことにより、その部品の輪郭を浮かび上がらせることが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
【0013】図1は、本発明の部品認識装置の実施形態
を備えた部品実装機の実施形態を示す概略斜視図であ
る。この部品実装機100の基台101上には、基板を
搬送するためのコンベア102がX方向に架設されてい
ると共に、このコンベア102を跨ぐ門型の2つの支柱
103がコンベア102に沿って間隔をあけて配設され
ている。2つの支柱103間には、Xビーム104がX
方向に配設され、このXビーム104の下部には、Yビ
ーム105がY方向に配設されている。
【0014】基台101上方のYビーム105には、部
品を基板に装着するための部品装着ヘッド110及びこ
の部品装着ヘッド110により取り出された部品を画像
認識するための部品認識装置120が配設されている。
部品装着ヘッド110及び部品認識装置120は、Xビ
ーム104とYビーム105によりXY方向に移動可能
となっている。
【0015】さらに、基台101の内部には、部品実装
機100の制御用の動作プログラム等を記憶しておき、
部品実装機100を制御するための制御ユニット(図示
せず)が配設されている。また、図示していないが、コ
ンベア102の両側の基台101の両側面には、部品を
供給するための部品供給用カセットが複数台配列された
2台の部品供給装置が着脱可能に配設されるようになっ
ている。
【0016】図2は、図1に示す部品装着ヘッド110
及び部品認識装置120の詳細を示す一部断面側面図で
ある。この部品装着ヘッド(保持手段)110は、吸着
ノズル111、ターレット112、ターレット用シャフ
ト113a、ターレット用減速機114a、ターレット
用モータ115a、ノズル用シャフト113b、ノズル
用減速機114b、ノズル用モータ115b等を備えて
おり、これらがヘッド支持部110aに一体的に配設さ
れている。
【0017】ターレット用シャフト113aは、ノズル
用シャフト113bの内径部に挿入され、軸がZ方向に
対して約20°の角度で傾斜するようにヘッド支持部1
10aに支持されている。これらのターレット用シャフ
ト113aとノズル用シャフト113bは、同軸周りを
それぞれ独立して回転可能なようにヘッド支持部110
aに支持されている。
【0018】ターレット用減速機114aは、ターレッ
ト用モータ115aに接続され、またノズル用減速機1
14bは、ノズル用モータ115bに接続されており、
これらは各減速機114a、114bの出力軸がターレ
ット用シャフト113a及びノズル用シャフト113b
の軸と平行となるようにヘッド支持部110aに支持さ
れている。
【0019】そして、ターレット用減速機114aの出
力軸に嵌合されているプーリ116aと、ターレット用
シャフト113aに嵌合されているプーリ117aと
が、ベルト118aを介して接続され、ノズル用減速機
114bの出力軸に嵌合されているプーリ116bと、
ノズル用シャフト113bに嵌合されているプーリ11
7bとが、ベルト118bを介して接続されている。こ
れにより、ターレット用シャフト113aとノズル用シ
ャフト113bは、ターレット用モータ115aとノズ
ル用モータ115bの駆動により、同軸周りをそれぞれ
独立して回転するようになっている。
【0020】ターレット112は、円盤状に形成され、
ターレット用シャフト113aの先端に同軸となるよう
に固定されている。吸着ノズル111は、先端に部品1
を吸着して搬送するためのものであり、先端近傍には円
錐形のノズル背景板111aが着脱可能に取り付けら
れ、後端近傍にはギア111bが嵌合されている。そし
て、例えば20個程度の複数の吸着ノズル111が、タ
ーレット112の外周縁に沿って等間隔で並び、かつ先
端が外側を向くように軸がターレット用シャフト113
aの軸に対して約20°の角度で傾斜して支持されてい
る。これらの吸着ノズル111は、軸に沿って上下動可
能かつ軸周りを回転可能なようにターレット112に支
持されている。さらに、各吸着ノズル111のギア11
1bは、ノズル用シャフト113bに嵌合されているノ
ズル用ギア119と噛み合わされている。
【0021】これにより、ターレット112は、各吸着
ノズル111と共にターレット用シャフト113aの回
転に従って回転し、また、各吸着ノズル111は、ノズ
ル用シャフト113bの回転に従って回転するようにな
っている。そして、ターレット112の最下点に位置し
た吸着ノズル111は、部品供給用カセットの部品供給
部にある部品1や部品実装位置にある基板2面に対して
垂直になるので、部品1を部品供給部から取り出したり
基板2に装着することができる。よって、この部品実装
機100では、ターレット112の最下点の位置を部品
取出位置あるいは部品装着位置として使用する。
【0022】一方、ターレット112の最上点に位置し
た吸着ノズル111は、最下点に位置した吸着ノズル1
11から最も離れており、最上点の位置で部品1を認識
するようにしても、部品装着動作の妨げとはならない。
よって、この部品実装機100では、ターレット112
の最上点の位置を部品認識位置として使用する。
【0023】この部品認識装置120は、第1の光源1
21、第2の光源122、反射手段123、第1の撮像
手段124、第3の光源125、第2の撮像手段126
等を備えており、これらが認識装置支持部120aに一
体的に配設されている。第1の光源121は、輪状に配
設された複数の例えば660Hzの波長の光を発するL
ED(Light Emitting Diode)で
構成されている。第2の光源122は、輪状に配設され
た複数の例えば660Hzの波長の光を発するLEDで
構成されている。反射手段123は、例えば全反射のミ
ラーで構成されている。第1の撮像手段124は、例え
ばCCD(Charge Coupled devic
e)カメラで構成されている。
【0024】そして、第1の光源121は、ターレット
112の最上点に位置した吸着ノズル111のノズル背
景板111aに対して光を照射可能なように認識装置支
持部120aに支持されている。反射手段123は、ノ
ズル背景板111aで反射された第1の光源121の光
を所定角度で反射可能なように認識装置支持部120a
に支持されている。第2の光源122は、反射手段12
3における第1の光源121の光の反射角度と同一角度
で光を反射手段123で一旦反射させてから、ターレッ
ト112の最上点に位置した吸着ノズル111の先端に
吸着されている部品1に照射可能なように認識装置支持
部120aに支持されている。第1の撮像手段124
は、反射手段123で反射された第1の光源121及び
第2の光源122の光を入射可能なように認識装置支持
部120aに支持されている。
【0025】以上により、第1の光源121は、吸着ノ
ズル111のノズル背景板111aと反射手段123の
間に配設され、第2の光源122は、第1の撮像手段1
24と反射手段123の間に配設されることになる。こ
れにより、第1の光源121は、図3の矢印で示すよう
に、吸着ノズル111のノズル背景板111aに対して
照射し反射させた光Lを、吸着ノズル111の先端に吸
着されている部品1の背面側から照射して遮蔽及び通過
させることにより、その通過光を第1の画像光とするこ
とができる。
【0026】第2の光源122は、図4の矢印で示すよ
うに、反射手段123に対して照射し反射させた光L
を、吸着ノズル111の先端に吸着されている部品1の
正面側から照射して反射させることにより、その反射光
を第2の画像光とすることができる。そして、第1の撮
像手段124は、図3もしくは図4に示すように、反射
手段123で反射された第1の画像光L1もしくは第2
の画像光L2を取り込んで部品1を撮像することができ
る。
【0027】第3の光源125は、例えば470Hzの
波長の光を発するLEDで構成されている。第2の撮像
手段126は、例えばCCDカメラで構成されている。
そして、第3の光源125は、ターレット112の最上
点に位置した吸着ノズル111の先端に吸着されている
部品の側面に照射可能なように認識装置支持部120a
に支持されている。第2の撮像手段126は、第3の光
源125からの光を直接入射可能なように認識装置支持
部120aに支持されている。
【0028】これにより、第3の光源125は、吸着ノ
ズル111の先端に吸着されている部品1の側面側から
照射して遮蔽及び通過させることにより、その通過光を
第3の画像光とすることができる。そして、第2の撮像
手段126は、第3の画像光を取り込んで部品1を撮像
することができる。上記部品認識装置120の認識装置
支持部120aは、部品装着ヘッド110のヘッド支持
部110aに固定され、部品装着ヘッド110のヘッド
支持部110aは、Yビーム105にY方向に移動可能
に支持されている。
【0029】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、基板2をコンベア102で搬入して部品
実装位置に位置決めする。次に、Xビーム104とYビ
ーム105により部品装着ヘッド110及び部品認識装
置120を部品供給用カセットの部品供給部に移動させ
る。そして、部品装着ヘッド110のターレット112
を回転させながら各吸着ノズル111を上下動させ、部
品供給部にある部品1を各吸着ノズル111の先端に順
次吸着させて取り出す。
【0030】その後、部品装着ヘッド110のターレッ
ト112を回転させながら吸着した各部品1の吸着状
態、つまり各部品1が正しい姿勢で各吸着ノズル111
に吸着されているか否かを部品認識装置120により順
次確認する。そして、その確認結果に基づいて、各吸着
ノズル111を回転させて各部品1の向きを修正し、X
ビーム104とYビーム105により各吸着ノズル11
1を水平移動して各部品1のズレ量を修正しながら各部
品1を基板2の所定位置に順次装着する。以降、同様の
動作により、部品の装着を制御し、全ての部品の装着が
完了した基板2をコンベア102で搬出し、次の工程へ
搬送する。
【0031】ここで、部品認識装置120による部品1
の吸着状態の確認動作について具体的に説明する。図5
(A)に示すように、部品1の基体1aが明度の高い素
材、例えば白色のセラミック等で成るコネクタ等である
場合、吸着ノズル111に吸着されている部品1を正面
側から照明すると部品1の基体1aと電極部1bの区別
ができなくなり、輪郭がでにくくなる。そこで、この場
合は、例えばデルリン等から成る半透明のノズル背景板
111aを用い、第1の光源121によりこのノズル背
景板111aに光を照射して反射させ、その反射光を部
品1の背面側から照射する。
【0032】これにより、部品1の輪郭を黒いシルエッ
トでくっきりと浮かび上がらせることができ、第1の撮
像手段124に内蔵されている方眼座標と部品1の輪郭
から得られる姿勢とを対比させ、部品1の向きと吸着ノ
ズル111のセンタに対するズレ量とを確認することが
できる。
【0033】また、図5(B)に示すように、部品1の
基体1aが明度の低い素材、例えば黒色のプラスチック
等で成る抵抗等である場合、あるいは部品1の外形が吸
着ノズル111の外径より小さい場合は、黒色のノズル
背景板111aを用い、第2の光源122により光を部
品1の正面側から直接照射する。
【0034】これにより、部品1とノズル背景板111
a、あるいは部品1と吸着ノズル111との間でコント
ラストを付けて部品1の輪郭をくっきりと浮かび上がら
せることができ、第1の撮像手段124に内蔵されてい
る方眼座標と部品1の輪郭から得られる姿勢とを対比さ
せ、部品1の向きと吸着ノズル111のセンタに対する
ズレ量とを確認することができる。このように、第1の
光源121と第2の光源122を切換えて部品認識を行
うことにより、どのような種類の部品1であっても部品
1の外形を明確に認識することができる。
【0035】また、部品1の種類に関係なく、第3の光
源125により光を部品1の側面側から直接照射して部
品1の側面側の輪郭を第2の撮像手段126で確認す
る。これにより、立ち吸着と通称される吸着ノズル11
1が部品1の側面を吸着していしまった不良吸着を確認
することができ、その部品を排除することができる。
尚、上記部品認識のときの第1の光源121もしくは第
2の光源122の光の波長と、第3の光源125の光の
波長は相違しているので、両者が干渉することはなく、
部品認識を正確に行うことができる。以上の部品認識
は、部品認識装置120が部品装着ヘッド110に一体
化されているので、部品装着ヘッド110の移動中に行
うことができ、部品実装の工数を大幅に低減することが
できる。
【0036】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
部品の種類に左右されずに正確に部品を認識することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の部品認識装置の実施形態を備えた部品
実装機の実施形態を示す概略斜視図。
【図2】図1に示す部品装着ヘッド及び部品認識装置の
詳細を示す一部断面側面図。
【図3】図1に示す部品認識装置における部品の認識動
作を示す第1の斜視図。
【図4】図1に示す部品認識装置における部品の認識動
作を示す第2の斜視図。
【図5】図1に示す部品認識装置における部品の認識状
態を示す平面図。
【図6】従来の部品実装機におけるロータリーヘッドと
部品認識装置を示す平面図。
【符号の説明】
1・・・部品、2・・・基板、100・・・部品実装
機、101・・・基台、102・・・コンベア、103
・・・支柱、104・・・Xビーム、105・・・Yビ
ーム、110・・・部品装着ヘッド、110a・・・ヘ
ッド支持部、111・・・吸着ノズル、111a・・・
ノズル背景板、112・・・ターレット、113a・・
・ターレット用シャフト、113b・・・ノズル用シャ
フト、114a・・・ターレット用減速機、114b・
・・ノズル用減速機、115a・・・ターレット用モー
タ、115b・・・ノズル用モータ、116a、116
b、117a、117b・・・プーリ、118a、11
8b・・・ベルト、119・・・ノズル用ギア、120
・・・部品認識装置、120a認識装置支持部、121
・・・第1の光源、122・・・第2の光源、123・
・・反射手段、124・・・第1の撮像手段、125・
・・第3の光源、126・・・第2の撮像手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保持手段に保持されている部品を認識す
    るための部品認識装置において、 前記保持手段に保持されている前記部品の背面側に対し
    て光を照射して前記部品の第1の画像光とする第1の光
    源と、 前記保持手段に保持されている前記部品の正面側に対し
    て光を照射して前記部品の第2の画像光とする第2の光
    源と、 前記第1の画像光もしくは前記第2の画像光を所定角度
    で反射させる反射手段と、 前記反射手段で反射された前記第1の画像光もしくは前
    記第2の画像光を取り込んで前記部品を撮像する撮像手
    段とを備えたことを特徴とする部品認識装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の光源は、前記保持手段と前記
    反射手段の間に輪状に配設されており、前記保持手段に
    対して照射し反射させた光を、前記保持手段に保持され
    ている前記部品の背面側から照射して遮蔽及び通過させ
    ることにより、その通過光を前記第1の画像光とする請
    求項1に記載の部品認識装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の光源は、前記撮像手段と前記
    反射手段の間に輪状に配設されており、前記反射手段に
    対して照射し反射させた光を、前記保持手段に保持され
    ている前記部品の正面側から照射して反射させることに
    より、その反射光を前記第2の画像光とする請求項1に
    記載の部品認識装置。
  4. 【請求項4】 前記保持手段に保持されている前記部品
    の側面側に対して光を照射して前記部品の第3の画像光
    とする第3の光源と、前記第3の画像光を取り込んで前
    記部品を撮像する第2の撮像手段とを備えた請求項1に
    記載の部品認識装置。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の光源の光波長と前記
    第3の光源の光波長が、相違している請求項4に記載の
    部品認識装置。
  6. 【請求項6】 部品を保持する保持手段と、前記保持手
    段に保持されている部品を認識するための部品認識装置
    とを備え、前記部品認識装置による認識結果に基づいて
    前記保持手段に保持されている前記部品を基板に実装す
    る部品実装機において、 前記部品認識装置が、 前記保持手段に保持されている前記部品の背面側に対し
    て光を照射して前記部品の第1の画像光とする第1の光
    源と、 前記保持手段に保持されている前記部品の正面側に対し
    て光を照射して前記部品の第2の画像光とする第2の光
    源と、 前記第1の画像光もしくは前記第2の画像光を所定角度
    で反射させる反射手段と、 前記反射手段で反射された前記第1の画像光もしくは前
    記第2の画像光を取り込んで前記部品を撮像する撮像手
    段とを備えたことを特徴とする部品実装機。
  7. 【請求項7】 前記第1の光源は、前記保持手段と前記
    反射手段の間に輪状に配設されており、前記保持手段に
    対して照射し反射させた光を、前記保持手段に保持され
    ている前記部品の背面側から照射して遮蔽及び通過させ
    ることにより、その通過光を前記第1の画像光とする請
    求項6に記載の部品実装機。
  8. 【請求項8】 前記第2の光源は、前記撮像手段と前記
    反射手段の間に輪状に配設されており、前記反射手段に
    対して照射し反射させた光を、前記保持手段に保持され
    ている前記部品の正面側から照射して反射させることに
    より、その反射光を前記第2の画像光とする請求項6に
    記載の部品実装機。
  9. 【請求項9】 前記保持手段に保持されている前記部品
    の側面側に対して光を照射して前記部品の第3の画像光
    とする第3の光源と、前記第3の画像光を取り込んで前
    記部品を撮像する第2の撮像手段とを備えた請求項6に
    記載の部品実装機。
  10. 【請求項10】 前記第1及び第2の光源の光波長と前
    記第3の光源の光波長が、相違している請求項9に記載
    の部品実装機。
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