JP2005093906A - 部品認識装置及び同装置を搭載した表面実装機並びに部品試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鮮明に電子部品を撮像することができる安価な部品認識装置及び同装置を搭載した表面実装機並びに部品試験装置を提供すること。
【解決手段】 電子部品Ｃを保持するノズル１６ａと、カメラ１８とを有するとともに、ＸＹ平面上を移動可能なヘッドユニット６と、ヘッドユニット６の移動範囲内の下方に固定的に設置されたハーフミラー２２とを備え、ヘッドユニット６がハーフミラー２２の上方を通過するときに当該ハーフミラー２２で反射された電子部品Ｃの像をカメラ１８に取り込んで撮像するようにした部品認識装置２０であって、上記ハーフミラー２２は、ヘッドユニット６の移動平面（ＸＹ平面）と平行して配置されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ヘッドユニットに保持された電子部品を撮像する部品認識装置に関するものである。

一般に、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有し、特定の平面（以下、ＸＹ平面と示す）上を移動可能なヘッドユニットと、このヘッドユニットの移動により相対変位する電子部品の像を前記撮像手段側へ反射させるミラーとを備え、このミラーにより映し出された電子部品を前記撮像手段によって撮像するように構成された部品認識装置が知られている。この種の部品認識装置は、例えば、特許文献１に開示されるような電子部品装着装置に搭載されている。

上記電子部品装着装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルとその側方に位置するＣＣＤカメラとを有し、ＸＹ平面上を移動可能な吸着ヘッドと、吸着された電子部品の下面をＣＣＤカメラ側へ反射させるためにＸＹ平面と平行する平面に対して傾斜して（すなわち、Ｚ方向に傾斜して）配置されたミラーとを備え、このミラー上を吸着ヘッドが通過するときにミラーで反射した電子部品の下面を撮像するように構成されている。
特開平６−２１６５６８号公報

しかしながら、上記特許文献１の電子部品装着装置において、吸着ヘッドをＸＹ平面上で移動させつつ、ミラー上を移動するときに吸着された電子部品を撮像しようとすると、ミラーが傾斜していることにより、受光時間内にミラーと吸着部品の距離が変化することとなるため、撮像手段による結像位置がずれ、撮像画像がぼけてしまう或いはぶれてしまうことや、撮像画像における電子部品の像の大きさが吸着ヘッドの移動に伴い徐々に変化してしまうといった不具合が生じていた。

なお、上記特許文献１には、吸着ヘッドとミラーとの相対変位に応じて、吸着ヘッドに対して吸着ノズルをＺ軸方向に変位させる、又は吸着ヘッドに対してミラーをＺ軸方向に変位させることによりミラーと吸着部品との距離を一定に保つ構成が開示されているが、これらの構成を具現化するためには、ミラーに対する吸着ヘッドの位置とミラーの傾斜角度とに応じて吸着ノズル又はミラーの変位量を連続的に調整するという複雑な駆動制御が必要となるため、この駆動制御を実行するために吸着ヘッドの移動速度を落とす等の対策をとらざるを得ず、このことは作業性を低下させる要因となっていた。なお、上記のような複雑な駆動制御を実行するために、吸着ヘッドの移動速度を維持しつつ、吸着ヘッド又はミラーを駆動する駆動機構に高精度なものを採用するといった対策も講じ得るが、このことは装置のコストを増大させる要因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鮮明に電子部品を撮像することができる安価な部品認識装置及び同装置を搭載した表面実装機並びに部品試験装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有するとともに、特定の移動平面上を移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動範囲の下方に固定的に設置された反射手段とを備え、ヘッドユニットが反射手段の上方を通過するときに当該反射手段で反射された電子部品の像を撮像手段に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、上記反射手段は、ヘッドユニットの移動平面と平行して配置されていること（請求項１）を特徴とするものである。

この部品認識装置において、上記ヘッドユニットは、電子部品に対して照明光を照射する照明手段をさらに備えていること（請求項２）が好ましい。

また、電子部品に対して照明光を照射する照明手段が上記反射手段の近傍に固定的に設置されていること（請求項３）が好ましい。

上記ヘッドユニットには、撮像手段の撮像範囲内となる位置に当該ヘッドユニットの特定位置を検知可能な基準マークが形成されていること（請求項４）が好ましい。

上記ヘッドユニットは、反射手段により反射された電子部品を撮像可能な第２撮像手段をさらに備え、この第２撮像手段は、上記撮像手段と異なる角度から電子部品を撮像するように構成されていること（請求項５）が好ましい。

上記撮像手段又は第２撮像手段は、その光軸に対して非垂直な結像面と電子部品の撮像対象となる面とが共役関係となるあおり光学系で電子部品を撮像するように構成されていること（請求項６）が好ましい。

上記ヘッドユニットは、複数の保持手段と、これら保持手段に保持された電子部品を個別に撮像可能な複数の撮像手段を備えていること（請求項７）が好ましい。

本発明の別の態様は、上記部品認識装置が搭載された表面実装機であって、上記反射手段を支持する基台と、電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な部品供給部と、この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品を撮像するように構成されていること（請求項８）を特徴とするものである。

この表面実装機において、上記撮像手段は、部品供給部上の電子部品及び基台上のプリント基板を撮像可能に構成されていること（請求項９）が好ましい。

本発明のさらに別の態様は、上記部品認識装置が搭載された部品試験装置であって、上記反射手段を支持する基台と、この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、上記撮像手段は、上記ヘッドユニットが検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品を撮像するように構成されていること（請求項１０）を特徴とするものである。

本発明によれば、反射手段をヘッドユニットの移動平面に対して平行に配置するといった簡易的な構成によりヘッドユニットが反射手段の上を移動する間においても電子部品と反射手段との間の距離を一定に保つことができるため、撮像手段による結像位置を一定にすることができるとともに、ヘッドユニットの移動に応じて電子部品の像の大きさが変化してしまうといった事態を回避することができる結果、比較的安価な構成で電子部品を鮮明に撮像することができる。

請求項２の部品認識装置によれば、照明手段による照明条件下で電子部品を撮像することができる。

請求項３の部品認識装置によれば、反射手段側から照射された照明光により明るくされた電子部品を撮像手段により撮像することができる。

請求項４の部品認識装置によれば、基準マークと電子部品の双方が撮像された撮像画像に基づいてヘッドユニットの保持手段に対する電子部品の位置ずれを検知することができる。また、この構成によれば、予め基準マークの位置を調べておき、この位置と撮像画像による基準マークの位置とを比較することにより反射手段の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することが可能となる。

請求項５の部品認識装置によれば、例えば突設部の形成された電子部品（例えば、リードを有する電子部品やバンプの形成されたBGA(Ball Grid Array)等のパッケージ部品）を撮像する場合に、撮像手段及び第２撮像手段により突設部を異なる角度から撮像することができ、これら双方の撮像画像を利用して当該突設部の立体的な形状を検知することができる。

請求項６の部品認識装置によれば、電子部品における撮像対象となる面に対して撮像手段又は第２撮像手段の光軸が傾斜した状態で配置されている場合に、撮像対象となる面の手前側（撮像手段側）と奥側（撮像手段から離間する側）との間で生じる撮像倍率の差を補正することができるため、撮像画像が遠近感のあるものとなってしまう（奥側の撮像倍率が小さくなってしまう）ことを抑制することができ、より忠実に電子部品を撮像することができる。

請求項７の部品認識装置によれば、各保持手段に保持された複数の電子部品を同時に撮像することができるため、撮像に要する時間を低減させることができる。

また、本発明の表面実装機（請求項８）によれば、プリント基板に対して電子部品を実装する過程において、ヘッドユニットに対する電子部品の位置ずれや、電子部品の形状を検知することができる。

請求項９の表面実装機によれば、部品供給部から電子部品を吸着し、当該電子部品をプリント基板まで搬送して実装するヘッドユニットの一連の動作において、先ず撮像手段が電子部品の吸着に先立って部品供給部により供給された電子部品を撮像して当該電子部品の位置（又は有無）を検知することができ、次に撮像手段が搬送中の電子部品を撮像して当該電子部品の位置ずれや形状を検知することができ、さらに、撮像手段が電子部品の実装に先立ってプリント基板の表面を撮像してプリント基板の検査（例えば、異物付着又は基板表面に塗布された半田ペーストの状態の確認）を実行することができる。さらに、部品実装後のプリント基板を撮像して所定の実装位置に部品が装着されているか否かを確認することも可能である。また、基台に対するプリント基板の位置を特定するためにプリント基板の表面に位置合せ用のマーク（以下、フィデューシャルマークと示す）が形成されている場合に、このフィデューシャルマークも上記撮像手段により撮像可能となるため、フィデューシャルマーク用のカメラ等を別途設けることが不要となり、表面実装機のコストを低減させることができる。

さらに、本発明の部品試験装置（請求項１０）によれば、検査ソケットに対して電子部品を搬送する過程において、ヘッドユニットに対する電子部品の位置ずれや、電子部品の形状を検知することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明に係る部品認識装置が搭載される表面実装機（本発明に係る表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。なお、プリント基板３上には、基台１に対する当該プリント基板３の位置を特定するためのフィデューシャルマークＦが形成されている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４、４が配置されている。これらの部品供給部４、４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、各々、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述のヘッドユニット６により電子部品が間欠的に取り出されるようになっている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４、４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

上記ヘッドユニット６には、電子部品を保持する保持手段として、部品吸着用のノズル１６ａを先端に備えた複数のノズルユニット１６が設けられている。このノズルユニット１６は、ヘッドユニット６のフレームに対して昇降（Ｚ軸方向の移動）及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、図外のＺ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズルユニット１６が６個配設された構成を示している。

また、上記実装機には、図３に示すように、部品認識装置２０が搭載されている。この部品認識装置２０は、各部品供給部４、４の内側における基台１上でＸ軸方向に延びる反射部１７と、各ノズル１６ａに対応してＸ軸方向に整列した状態でヘッドユニット６に取り付けられたカメラ１８と、各ノズル１６ａに対応してヘッドユニット６に固定された上方照明部（照明手段）１９と、ノズルユニット１６毎にヘッドユニット６に配設された基準マーク２６とを備えている。

上記反射部１７は、図３に示すように、上方が開口する箱状のフレーム２１と、このフレーム２１内で上方へ向けて光を照射する下方照明部（照明手段）２９と、ＸＹ平面と平行して配置され、前記フレーム２１の開口部を閉塞するハーフミラー（反射手段）２２とを備えている。フレーム２１は、基台１上に固定され、下方照明部２９を載置する載置板２１ａを備えている。下方照明部２９は、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｃを真下から照明する第１照明手段２９ａと、垂直方向からＹ軸方向に傾斜した光軸Ｋ１に沿って吸着部品Ｃを照明する第２照明手段２９ｂとを備えている。この第２照明手段２９ｂの光軸Ｋ１は、電子部品Ｃ及びハーフミラー２２に対してそれぞれ正反射した先にカメラ１８が位置するように設定されている。これら照明手段２９ａ、２９ｂは、それぞれＬＥＤ２３、２４を備え、これらＬＥＤ２３、２４により上記ハーフミラー２２を介して電子部品Ｃを照明するようになっている。ハーフミラー２２は、ＸＹ平面と平行した状態で上記フレーム２１に固定されている。

上記カメラ１８は、エリアセンサからなる撮像手段であり、ヘッドユニット６が反射部１７（ハーフミラー２２）上を通過するときに、ハーフミラー２２で反射された吸着部品Ｃの部品下面Ｃ１を撮像するようになっている。具体的に、カメラ１８は、垂直方向からＹ軸方向に傾斜した光軸Ｋ２に沿って電子部品Ｃを撮像し、この光軸Ｋ２は、ハーフミラー２２により正反射した先に吸着部品Ｃが位置するように設定されている。なお、カメラ１８からハーフミラー２２までの光路ｄ１とハーフミラー２２から部品下面Ｃ１までの光路ｄ２とを加えた距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた撮像物に対して焦点が合うようにカメラ１８の焦点距離とカメラ１８、部品下面Ｃ１及びハーフミラー２２の配置が設定されている。さらに、本実施形態の表面実装機では、ヘッドユニット６が部品供給部４上に移動したときには、カメラ１８から距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた位置にテープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃの上面が位置し、またヘッドユニット６がプリント基板３上に移動したときには、カメラ１８から距離（ｄ１＋ｄ２）だけ離れた位置にプリント基板３の上面が位置するように設定されている。すなわち、本実施形態の表面実装機は、カメラ１８がテープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃ及び基台１上のプリント基板３を撮像可能となるように、ハーフミラー２２がテープフィーダー４ａ及び基台１から突設して配置されているとともに、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃの上面と基台１上のプリント基板３の上面とが同じ高さ位置となるように構成されている。

なお、カメラ１８の光軸Ｋ２は、部品下面Ｃ１に対して傾斜しているため、例えば、図４の（ａ）のように長方形の部品下面Ｃ１を有する電子部品Ｃを撮像する場合、カメラ１８により撮像された画像は、図４の（ｂ）に示すように、部品下面Ｃ１におけるカメラ１８から離間する側が先細りとされた台形状に映し出されたもの、すなわち、カメラ１８からの距離に応じて撮像倍率が異なった遠近感のある画像となってしまう。そこで、上記撮像倍率の差を補正するために下記（１）の数式を用いた画像処理を施すことにより、正規の部品下面Ｃ１の画像を得ることも可能である。すなわち、撮像された画像がＹ方向における左端の画素０番地から右端の画素（Ｙｌｅｎ−１）番地までのＹｌｅｎ個の画素を有する場合、画素０番地での撮像倍率を１とし、画素（Ｙｌｅｎ−１）番地での撮像倍率をＳとすると、任意のＹ番地での倍率Ｓｙが（１）の式から求められ、このＳｙを利用してＹ番地における像を中心線Ｔｙを中心として拡大し、この処理を画素１番地〜（Ｙｌｅｎ−１）番地までの間で実行することにより、図４の（ａ）のような画像を得ることができる。しかしながら、その処理に少なからず時間を要するため、本実施形態のカメラ１８は、図５に示すようにあおり光学系を有するものを採用している。すなわち、カメラ１８は、レンズアレイ２８を備え、このレンズアレイ２８は、カメラ１８の光軸Ｋ２に対して非垂直な結像面Ｍと電子部品Ｃの部品下面Ｃ１とが共役関係となるように光を透過するようになっている。
Ｓｙ＝１−（１−Ｓ）×Ｙ／（Ｙｌｅｎ−１）・・・・（１）

上記上方照明部１９は、ノズル１６ａに対してカメラ１８と対称となる位置（図３においてカメラ１８と左右対称となる位置）に配置されている。また、上方照明部１９は、垂直方向からＸ軸回りに傾斜した光軸Ｋ３に沿って電子部品Ｃを照明するＬＥＤ２５を備え、この光軸Ｋ３は、ハーフミラー２２により正反射した先に吸着部品Ｃが位置し、さらに吸着部品Ｃ及びハーフミラー２２により正反射した先にカメラ１８が位置するように設定されている。すなわち、ハーフミラー２２により反射した光軸Ｋ３と上記第２照明手段２９ｂの光軸Ｋ１とは互い平行することとなる。

上記基準マーク２６は、略円柱状の棒状部材であり、カメラ１８の撮像範囲内となるヘッドユニット６の下面に立設されている。したがって、上記部品認識装置２０により撮像された画像には、上記上方照明部１９又は下方照明部２９により明るくされた電子部品Ｃの下面（部品下面Ｃ１）及び基準マーク２６の下面が映し出されることとなる。

ところで、上述した実装機には、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵによる制御プログラムなどを予め記憶するＲＯＭ及び種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御手段が設けられおり、前記サーボモータ９、１５、部品認識装置２０は、全てこの制御手段に電気的に接続されている。この制御手段は、上記カメラ１８により撮像された画像に基づいて被撮像物の位置や輪郭を識別する機能や、これら識別結果に応じてサーボモータ９、１５等の駆動を制御する機能を備えている。そして、実装動作には、前記サーボモータ９等がこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。

以下、上記実装機の実装動作について図３を参照して説明する。

まず、電子部品Ｃを吸着するためにヘッドユニット６がテープフィーダー４ａの上方位置まで移動しつつ、電子部品Ｃの吸着に先立ってテープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃを撮像する。この撮像画像に基づいてテープフィーダー４ａに対する電子部品Ｃの位置ずれを検出し、この検出結果に応じてヘッドユニット６の移動量等を補正する。次いで、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃをノズルユニット１６のノズル１６ａにより吸着し、その吸着動作を各ノズルユニット１６毎に実行した後、ヘッドユニット６がテープフィーダー４ａからプリント基板３側への移動を開始する。この過程においてヘッドユニット６（電子部品Ｃ）がハーフミラー２２上を通過するが、このとき各カメラ１８がハーフミラー２２で反射された電子部品Ｃを撮像することとなる。

そして、各ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｃのそれぞれが各カメラ１８により撮像されると、この撮像画像に基づいて実装位置が補正されることとなる。具体的に説明すると、カメラ１８により撮像された画像には、電子部品Ｃと基準マーク２６とが映し出されており、これらの相対位置を調べることにより当該電子部品Ｃの吸着位置のずれが検出され、この検出結果に応じてプリント基板３に対する各電子部品Ｃの実装毎にヘッドユニット６の移動量を調整することとなる。これとともに、カメラ１８の撮像画像に基づいて回転方向のずれ量が算出され、実装の際にこのずれ量に応じてノズル１６ａの回転駆動により補正することとなる。さらに、カメラ１８による撮像画像から電子部品Ｃの不良（例えば、リード線の折れ曲り）が検知された場合には、ヘッドユニット６が当該電子部品Ｃを図略の不良品収容部まで搬送することとなる。

また、ヘッドユニット６がプリント基板３上へ移動したときに、吸着部品Ｃの実装に先立ってカメラ１８によりプリント基板３上のフィデューシャルマークＦが撮像され、この撮像画像に基づいて基台１に対するプリント基板３の位置ずれが検出され、実装時にこの検出結果に応じた電子部品Ｃの実装位置の補正が加味されることとなる。なお、上記フィデューシャルマークＦの撮像は、電子部品Ｃの実装毎に実行する必要はなく、例えば、基台１に対してプリント基板３が搬送され、当該プリント基板３に初めて電子部品Ｃを実装する場合に実行すればよい。また、プリント基板３の撮像時には、上記位置ずれの検出に加えて、当該プリント基板３上の表面状態の検査（例えば、異物付着又は基板３表面に塗布された半田ペーストの状態の確認）を行うことも可能である。

なお、上記実装動作に先立ってヘッドユニット６の基準マーク２６を撮像しておき、この画像における基準マーク２６の位置を制御手段に記憶させ、この基準マーク２６の位置と実際に電子部品Ｃを撮像した画像において映し出された基準マーク２６の位置とを比較することとすれば、ハーフミラー２２の歪みや傾き、又は撮像タイミングのずれ等を検知することができる。

また、上記実施形態の部品認識装置２０では、反射部１７のフレーム２１内に下方照明部２９を設けることとしているが、これに限定されることはなく、図６に示すように、例えば第２照明手段２９ｂをハーフミラー２２の近傍位置における基台１上に取り付けるようにしてもよい。この実施形態では、フレーム２１内に第１照明手段２９ａを非設置としているため、ハーフミラー２２を通常のミラーに置き換えた構成とすることも可能である。

さらに、上記実施形態の部品認識装置２０では、カメラ１８からテープフィーダー４ａ及びプリント基板３の距離をカメラ１８の焦点距離に設定することにより、テープフィーダー４ａ上の電子部品Ｃやプリント基板３をカメラ１８により撮像するようにしているが、この構成に限定されることはなく、図６に示すように、カメラ１８の焦点距離を調整するレンズ３０をヘッドユニット６に対して相対変位可能に取り付ける構成とすることもできる。この実施形態では、テープフィーダー４ａ上の供給部品Ｃ及びプリント基板３の撮像時にはレンズ３０を光軸Ｋ２上に配置する一方、吸着部品Ｃの撮像時にはレンズ３０を光軸Ｋ２から離間させることにより、各撮像対象物に対してカメラ１８の焦点距離を合せた状態で撮像することが可能となる。

また、上記実施形態の部品認識装置２０では、Ｘ軸に沿って複数のカメラ１８を整列する構成（図１参照）としているが、これに限定されることはなく、例えば図７の（ａ）に示すように、隣接するノズル１６ａに対応するカメラ１８をＹ軸方向の前後位置で交互に配置することも可能である。

さらに、上記各実施形態の部品認識装置２０では、１個のノズルユニット１６に対応して１台のカメラ１８を配設することとしているが、これに限定されることはなく、例えば図７の（ｂ）に示すように、２本のノズル１６ａに対応して１台のカメラ１８を配設した構成とすることもできる。この実施形態では、２本のノズル１６ａにそれぞれ吸着された電子部品Ｃを同時に撮像可能となるようにカメラ１８の撮像範囲が設定されている。

一方、上記実施形態の部品認識装置２０は、１個又は２個の電子部品Ｃを１台のカメラ１８により撮像することとしているが、この構成に加えて、図８に示すように、１個の電子部品Ｃを複数のカメラ１８により撮像することも可能である。具体的にこの実施形態では、ノズル１６ａに対してカメラ１８と対称となるように（図８においてカメラ１８と左右対称となるように）ヘッドユニット６に対して第２カメラ（第２撮像手段）１８ａが取り付けられている。これらカメラ１８及び第２カメラ１８ａは、各々の光軸Ｋ２及びＫ２ａと平行する光軸に沿って吸着部品Ｃを照明する一体型照明手段２７ａ、２７ｂをそれぞれ備え、これら一体型照明手段２７ａ、２７ｂの何れか一方による照明条件下でカメラ１８又は第２カメラ１８ａの何れかにより電子部品Ｃを撮像するようになっている。本実施形態の部品認識装置は、例えば、BGA(Ball Grid Array)等のパッケージ部品のように下面に半球状のバンプＢｕが突設された電子部品Ｃを各カメラ１８、１８ａにより個別に撮像することにより、異なる２つの方向からの２枚の画像を得ることができるため、これら画像に基づいてバンプＢｕの高さ等を検知することが可能となる。

また、上記各実施形態における部品認識装置２０は、エリアセンサを採用しているが、これに限定されることはなく、例えば、ラインセンサからなるカメラをＬＭガイド等によりヘッドユニット６に対して相対変位可能に取り付け、このカメラを撮像時にヘッドユニット６に対して移動させつつ、当該カメラによりハーフミラー２２に映し出された電子部品Ｃの像を走査させるようにすることも可能である。

さらに、上記実施形態では、部品認識装置２０を実装機に搭載した構成について説明したが、実装機に限定されることはなく、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を検査する部品試験装置４０に搭載することも可能である。

図９は、本発明に係る部品認識装置が搭載された部品試験装置４０を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図９に示すように、部品試験装置４０の基台４１上には、電子部品Ｃを収容する４組のトレイを載置するトレイ収容部４２ａと、これらトレイ収容部４２ａの右方に配置された不良品収容用のトレイを載置するトレイ収容部４２ｂと、上記各トレイ収容部４２ａに載置されたトレイ上の電子部品Ｃを検査する検査ソケット４３が配設されている。各トレイ収容部４２ａ、４２ｂが配設された個所の上方位置には、トレイ上の電子部品Ｃを吸着可能でＸＹ方向へ変位自在なヘッド４４が設けられ、このヘッド４４により吸着された電子部品Ｃは、左右一対の可動テーブル４５上へ搬送される。これら可動テーブル４５は、上記ヘッド４４から部品を受け取り可能な受取ポジションＰ１（図では実線で示している）と、Ｙ方向へ変位して後述する搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂへ電子部品Ｃを受渡可能な受渡ポジションＰ２（図では破線で示している）との間で変位自在に基台４１上に取り付けられている。上記各可動テーブル４５の上方位置には、受渡ポジションＰ２へ変位した可動テーブル４５上の電子部品Ｃを吸着可能となるように、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂが設けられている。これら搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれＸ方向へ変位自在となるように基台４１に支持されており、上記各可動テーブル４５上の電子部品Ｃを上記検査ソケット４３まで搬送するようになっている。

このような部品試験装置４０において、受渡ポジションＰ２に位置する各可動テーブル４５と検査ソケット４３との間の基台４１上には、それぞれ一対のミラー１２２が設けられている一方、各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂには、カメラ１１８が設けられ、これらミラー１２２及びカメラ１１８が部品認識装置１２０を構成している。上記ミラー１２２は、ＸＹ平面に対して平行した状態で基台４１上に固定されている。

上記部品認識装置１２０は、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂがミラー１２２上を通過したとき、すなわち、受渡ポジションＰ２にある可動テーブル４５上の電子部品Ｃを検査ソケット４３まで搬送する過程において、当該電子部品Ｃの位置ずれや表面状態を検知し、ここで搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂに対して位置ずれしていると検知された電子部品は、当該搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂにより位置補正が実行された後、検査ソケット４３に装着される一方、電子部品Ｃの表面状態に異常があると検知された電子部品Ｃは、再び可動テーブル４５に搬送された後、ヘッド４４により不良品収容用のトレイ収容部４２ｂに載置されたトレイ上へ搬送されることとなる。

以上説明したように、上記部品認識装置２０（部品認識装置１２０）によれば、ハーフミラー２２（ミラー１２２）をヘッドユニット６（搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂ）の移動平面（ＸＹ平面）に対して平行に配置するといった簡易的な構成によりヘッドユニット６（搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂ）の移動時においても電子部品Ｃとハーフミラー２２（ミラー１２２）との間の距離を一定に保つことができるため、カメラ１８による結像位置を一定にすることができるとともに、ヘッドユニット６（搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂ）の移動に応じて電子部品Ｃの像の大きさが変化してしまうといった事態を回避することができる結果、比較的安価な構成で電子部品Ｃを鮮明に撮像することができる。

ヘッドユニット６（搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂ）に対して上方照明部１９を備えた構成によれば、上方照明手段１９による照明条件下で電子部品Ｃを撮像することができる。

ハーフミラー２２の近傍位置に下方照明部２９を備えた構成によれば、ハーフミラー２２側から照射された照明光により明るくされた電子部品をカメラ１８により撮像することができる。

本発明の実施形態に係る部品認識装置が搭載された表面実装機を概略的に示す平面図である。 図１の表面実装機の一部を省略して示す正面図である。 図１の表面実装機における部品認識装置を主に示す側面一部断面図である。 電子部品の下面を示す平面図であり、（ａ）は適切な撮像倍率で撮像された下面が表示された画像であり、（ｂ）はカメラの手前側と奥側との間で撮像倍率の差が生じた場合の部品下面が表示された画像である。 図３の部品認識装置におけるカメラの構造を概略的に示す側面一部断面図である。 別の実施形態の部品認識装置が搭載された実装機の一部を省略して示す側面一部断面図である。 実装機に対する部品認識装置のカメラの配置を概略的に示す平面図であり、（ａ）は隣接するカメラを前後交互に配置した状態、（ｂ）は２本のノズルに対して１台のカメラを設置した状態をそれぞれ示している。 別の実施形態の部品認識装置が搭載された実装機の一部を省略して示す側面一部断面図である。 本発明の実施形態に係る部品認識装置が搭載された部品試験装置を概略的に示す平面図である。

符号の説明

１ 基台
３ プリント基板
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
９ Ｙ軸駆動モータ（駆動機構）
１５ Ｘ軸駆動モータ（駆動機構）
１６ａ ノズル
１８ カメラ（撮像手段）
１８ａ 第２カメラ（撮像手段）
１９ 上方照明部（照明手段）
２０ 部品認識装置
２２ ハーフミラー
２６ 基準マーク
２８ シフトレイ収容部ンズ
２９ 下方照明部（照明手段）
４０ 部品試験装置
４１ 基台
４３ 検査ソケット

Claims (10)

1. 電子部品を保持する保持手段と、撮像手段とを有するとともに、特定の移動平面上を移動可能なヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動範囲の下方に固定的に設置された反射手段とを備え、ヘッドユニットが反射手段の上方を通過するときに当該反射手段で反射された電子部品の像を撮像手段に取り込んで撮像するようにした部品認識装置であって、
   上記反射手段は、ヘッドユニットの移動平面と平行して配置されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 上記ヘッドユニットは、電子部品に対して照明光を照射する照明手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品認識装置。
3. 電子部品に対して照明光を照射する照明手段が上記反射手段の近傍に固定的に設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の部品認識装置。
4. 上記ヘッドユニットには、撮像手段の撮像範囲内となる位置に当該ヘッドユニットの特定位置を検知可能な基準マークが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の部品認識装置。
5. 上記ヘッドユニットは、反射手段により反射された電子部品を撮像可能な第２撮像手段をさらに備え、この第２撮像手段は、上記撮像手段と異なる角度から電子部品を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の部品認識装置。
6. 上記撮像手段又は第２撮像手段は、その光軸に対して非垂直な結像面と電子部品の撮像対象となる面とが共役関係となるあおり光学系で電子部品を撮像するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の部品認識装置。
7. 上記ヘッドユニットは、複数の保持手段と、これら保持手段に保持された電子部品を個別に撮像可能な複数の撮像手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の部品認識装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の部品認識装置が搭載された表面実装機であって、
   上記反射手段を支持する基台と、
   電子部品を上記ヘッドユニットに対して供給可能な部品供給部と、
   この部品供給部から電子部品を受取可能でかつ基台上に位置決めされたプリント基板に対して電子部品を実装可能な保持手段としてのノズルと、
   上記基台に対して上記ヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、
   上記撮像手段は、ヘッドユニットが部品供給部からプリント基板まで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品を撮像するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
9. 上記撮像手段は、部品供給部上の電子部品及び基台上のプリント基板を撮像可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の表面実装機。
10. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の部品認識装置が搭載された部品試験装置であって、
    上記反射手段を支持する基台と、
    この基台上に設けられ、電子部品を検査する検査ソケットと、
    上記基台に対してヘッドユニットを相対的に移動させる駆動機構とを備え、
    上記撮像手段は、上記ヘッドユニットが検査ソケットまで電子部品を搬送する過程において、当該電子部品を撮像するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。

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