JP3644212B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、実装位置精度を向上させるため、画像認識により電子部品の位置ずれを補正する方法が多用されている。この方法はパーツフィーダから電子部品を移載ヘッドによりピックアップし、電子部品を保持した状態でカメラにより電子部品を認識して位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して電子部品を基板上に搭載するものである。
【0003】
カメラによって電子部品を認識する際の照明方法としては、従来電子部品の背後に設けられた光拡散板に対して照明光を照射し、拡散板の表面によって乱反射した光をカメラに入射させる方法が一般に用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では照明の光源から照射された照明光の一部のみがカメラに入射するため照明の光量が少く、カメラに十分な光量が入射して電子部品を認識するまでに時間を要するという問題点があった。
【0005】
また、光源と光拡散板の間には電子部品を吸着するノズルが存在するため、ノズルの影となる部分が発生し、この影によって認識精度が低下するという問題点もあった。
【0006】
そこで本発明は、電子部品の位置ずれ補正のためのカメラによる認識を短時間で精度よく行うことができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品実装装置は、基板を位置決めする位置決め部と、電子部品を供給するパーツフィーダと、このパーツフィーダから電子部品をピックアップし前記基板に搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品の移動経路に設けられ電子部品を認識するカメラと、前記移載ヘッドに備えられ電子部品を吸着するノズルと、このノズルに吸着された電子部品の背後に位置する反射板と、この反射板に向けて光を照射する光源部とを備え、前記反射板は光源部の方向に対応した領域に分割され、これらの領域は特定方向にある光源部からの照明光のみを前記カメラに指向させて反射する鏡面上の反射面を有し、この反射面の表面が保護膜により被覆されており、この保護膜は近赤外透過フィルタとこの近赤外透過フィルタの表面を覆う硬質コート剤被膜から成る。
【0008】
請求項2記載の電子部品実装装置は、請求項1記載の電子部品実装装置であって、前記反射面の表面には、鋸菌状の段差が格子状に形成されている。
【0010】
請求項1記載の発明によれば、電子部品の背後にあって照明光を反射する反射板を特定方向からの照明光をカメラに指向させて反射する鏡面状の反射面を有するものとし、この反射面の表面を近赤外透過フィルタとこの近赤外透過フィルタの表面を覆う硬質コート剤被膜から成る保護膜で覆うことにより、十分な光量で電子部品を照明でき、また反射面を保護することができる。
また請求項2記載の発明によれば、光源からの照明光の反射光をカメラに向けて指向させ、無駄な方向に照明光を拡散させることなく十分な光量を以て電子部品Pを照明することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一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実装装置の平面図、図2は同電子部品実装装置の部分断面図、図3(a)は同電子部品実装装置の反射板の斜視図、図3(b)は同電子部品実装装置の反射板の部分断面図、図4は同電子部品実装装置の部分断面図、図5は同電子部品実装装置の反射板のフィルター特性および光源の光強度特性を示すグラフ、図6(a)、(b)は同電子部品実装装置のカメラの画像図である。
【0013】
まず、図1を参照して電子部品実装装置の全体構造を説明する。図1において、基台1の中央部にはX方向にコンベア2が配設されている。コンベア2は基板3を搬送し位置決めする。したがってコンベア2は基板3の位置決め部となっている。コンベア2の両側には多数のパーツフィーダ4が並設されている。パーツフィーダ4は電子部品Pを収納し供給する。
【0014】
X軸テーブル6上には電子部品Pの移載ヘッド7が装着されている。X軸テーブル6は、左右両側に並設された2つのY軸テーブル5に架設されている。したがってX軸テーブル6及びY軸テーブル5を駆動することにより、移載ヘッド7は水平方向に移動し、パーツフィーダ4から電子部品Pをピックアップし、基板3上に搭載する。また移載ヘッド7の移動経路には、電子部品Pを認識する電子部品Pの画像認識部8が配設されている。
【0015】
次に図2を参照して移載ヘッド7および画像認識部8について説明する。図2において、移載ヘッド7には複数(図2では1つのみ図示)のθ軸10が設けられている。θ軸10には電子部品Pを真空吸着するノズル11が装着されており、θ軸10とノズル11は図示しない上下動手段により一体的に上下動する。ノズル11の上端部には、反射板12が装着されており、ノズル11によって電子部品Pを吸着した状態では反射板12は電子部品Pの背後に位置する。反射板12は略円盤状の樹脂板の表面に段差状の加工を施して反射面を形成し、反射面の表面にアルミ蒸着などの鏡面処理を行い、鏡面状の反射面としたものである。反射板12の表面には、保護膜13としての近赤外透過フィルタ14および硬質コート剤被膜15が被覆されている。硬質コート剤被膜15は近赤外線透過フィルタ14の表面を覆っている。
【0016】
画像認識部8にはレンズ20およびカメラ21が配設されている。カメラ21は画像処理部22に接続されており、画像処理部22はカメラ21によって認識された電子部品Pの画像データを処理し、電子部品Pの位置ずれを検出する。レンズ20の周囲の上方には、光源部が配設されている。光源部は、波長850nmの赤外光を照射する赤外LEDの光源23と、波長690nmの赤色光を照射する赤色LEDの光源24を備えており、それぞれ画像認識部8の上方に位置した反射板12に対して斜め下方から照明光を照射するように配置されている。
【0017】
次に図3を参照して反射板12の反射面の詳細について説明する。図3(a)に示すように、反射板12の表面には、鋸歯状の段差が格子状に形成されており、A矢視、B矢視はともに図3(b)に示すような形状となっている。この反射板12に対して特定方向(図3(b)の例では、矢印aに示すように斜め方向)から光を入射すると光は格子状に形成された反射面のうち、入射光に対して特定の角度を有する反射面の鏡面によって全反射され、図3(b)に示す矢印b方向(電子部品実装装置においては、下方にあるカメラ21の方向)に反射される。反射板12にこのような反射面を形成することにより、光源からの照明光の反射光をカメラ21に向けて指向させ、無駄な方向に照明光を拡散させることなく十分な光量を以て電子部品Pを照明することができる。
【0018】
なお、反射板12の表面に鋸歯状の段差を加工するに際して図3(a),(b)に示すように反射板12の中心(ノズル11の位置)で交わる2つの中心線C1,C2に関して鋸歯の向きが対称となっている。すなわち反射板12の反射面は、中心線C1,C2によって4つの領域A1、A2、A3、A4に分割されている。そして1つの領域、例えばA1は、図3(a)に示すように2つの特定方向(矢印d方向および矢印f方向)にある光源部からの照明光をカメラ21に向けて指向することができる。このように鋸歯状の段差を格子状に設け、かつ中心線に関して鋸歯の向きを対称に配置することにより、反射板12の周囲4方向からの入射光をカメラ21に向けて指向させることができる。このように、照明光をすべて下方のカメラ21に向けて指向させることにより、ノズル11が存在することによる影が発生せず、したがって影の影響による認識精度の低下が発生しない。
【0019】
次に図4を参照して反射板12の表面の保護膜13について説明する。図4に示すように、反射板12の反射面には保護膜13を兼ねた近赤外透過フィルタ14が装着され、近赤外透過フィルタ14上には、アクリル系の透光性の硬化樹脂15が塗布されている。この保護膜13は、反射板12の表面を汚損や磨耗から保護する機能を有するとともに、以下に説明するフィルター機能によって、カメラ21による画像の認識形態の切替えを可能にする。
【0020】
ここで図5を参照して近赤外透過フィルタ13の透過特性、および光源23に用いられる赤外LED、光源24に用いられる赤色LEDの光強度特性について説明する。図5の横軸は光の波長を示しており、縦軸は近赤外透過フィルタ13の特性を示すグラフFに対しては光の透過率を、また赤外LEDの特性を示すグラフIR、赤色LEDの特性を示すグラフRに対しては光強度をそれぞれ表している。図5に示すように、赤色LEDは690nm付近に、また赤外LEDは850nm付近に光強度のピークを有している。そして近赤外透過フィルタ13は、グラフFに示すように750nm以下の波長の光に対して透過率が急激に低下する透過特性を有している。
【0021】
図4において、光源23の赤外LEDを発光させると、照射される赤外光は近赤外透過フィルタ14を透過して反射板12の反射面によって下方に反射され(矢印h参照)、カメラ21に受光される。このとき、電子部品Pが存在する部分は反射光が電子部品Pによって遮られるので、カメラ21には、電子部品Pの部分を暗像とし、周囲の背景部分を明像とする画面を得ることができる。
【0022】
また光源24の赤色LEDを発光させると、照射される赤色光は近赤外透過フィルタ14をほとんど透過しないので、照射された赤色光は反射板12の反射面まで到達せず、したがって照射された赤色光は反射板12によっては反射されない。この場合には、電子部品Pに照射された赤色光のうち、リードPaの下面に入射した光が下方に反射されてカメラ21に入射され、他の部分からの拡散反射光とはコントラストが大きく異なるため、カメラ21には電子部品PのリードPaを明像とし、他の部分を暗像とする画像が得られる。このようにそれぞれ異る波長の照明光を照射する複数の光源を備え、反射板にこれら照明光のうち特定波長の照明光のみを選択的に透過させるフィルターを備えることにより、すなわち照明光の種類によって異なる反射特性を有する反射板に入射する照明光の種類を切替えることにより、電子部品がカメラによって認識される画像の形態を明像、暗像にいずれかに切替えることができる。
【0023】
次に電子部品実装方法について説明する。まず図1において、移載ヘッド7をパーツフィーダ4の電子部品Pの上方に移動させ、ノズル11により電子部品Pを真空吸着してピックアップする。次いでノズル11の下端部に電子部品Pを保持した移載ヘッドは経路M1上を移動する。移載ヘッド7が画像認識部8上を通過する際に、カメラ21により電子部品Pが認識される。
【0024】
このとき、実装される電子部品の種類によって、電子部品Pがカメラに認識される画像の形態が切替えられる。すなわち電子部品Pの下面に金属のリードPaなど、光を良好に反射する部分が存在し、この部分を位置認識の基準として用いることが適当であるような場合には、画像認識部8の光源24を発光させる。これによりカメラ21は図6(a)に示すような、電子部品6のリードPaが明像として表された画面を得ることができる。また、電子部品の下面に光を明瞭に反射する部分が少ない場合には、光源23を発光させる。これにより、カメラ21は図6(b)に示すように、電子部品6の全体が暗像として表された画面を得ることができる。
【0025】
次にこれらの画面に基づいて、画像処理部22によって電子部品Pの位置ずれ、すなわちX方向、Y方向およびθ方向の位置ずれが検出される。この後、これらの位置ずれは移載ヘッド7の補正動作によって補正され、電子部品Pは基板3上の正しい位置に正しい姿勢で搭載される。
【0026】
このように、電子部品の背後に位置し、光源部の方向に対応した領域に分割され特定方向にある光源部からの照明光のみを前記カメラに指向させて反射する複数の鏡面状の反射面を有した反射板であって、表面が特定波長の照明光のみを選択的に透過させるフィルターを含む保護膜によって被覆された反射板に入射する照明光の種類を切替えることにより、電子部品がカメラによって認識される画像の形態を明像、暗像のいずれかに切替えることができ、電子部品Pの種類に応じてより正確な認識を行うことができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の背後にあって照明光を反射する反射板を特定方向からの照明光をカメラに指向させて反射する鏡面状の反射面を有するものとし、この反射面の表面を近赤外透過フィルタとこの近赤外透過フィルタの表面を覆う硬質コート剤被膜から成る保護膜で覆うようにしているので、十分な光量の反射光で電子部品を照明することができ、また汚損や磨耗から反射面を保護して長期間の使用を可能とする。照明光をすべて下方に向けて指向させることにより、電子部品を吸着するノズルが存在することによる影が発生せず、したがって影の影響による認識精度の低下が発生しない。また電子部品の背後に位置し、光源部の方向に対応した領域に分割され特定方向にある光源部からの照明光のみを前記カメラに指向させて反射する複数の鏡面状の反射面を有した反射板であって、表面が特定波長の照明光のみを選択的に透過させるフィルターを含む保護膜によって被覆された反射板に入射する照明光の種類を切替えることにより、電子部品がカメラによって認識される画像の形態を明像、暗像のいずれかに切替えることができるので、電子部品の種類に応じた適切な位置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実装装置の平面図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【図3】(a)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の反射板の斜視図
(b)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の反射板の部分断面図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の反射板のフィルター特性および光源の光強度特性を示すグラフ
【図6】(a)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカメラの画像図
(b)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカメラの画像図
【符号の説明】
2 コンベア
3 基板
4 パーツフィーダ
7 移載ヘッド
8 画像認識部
11 ノズル
12 反射板
13 保護膜
14 近赤外透過フィルタ
21 カメラ
22 画像処理部
P 電子部品
Claims (2)
- 基板を位置決めする位置決め部と、電子部品を供給するパーツフィーダと、このパーツフィーダから電子部品をピックアップし前記基板に搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドに保持された電子部品の移動経路に設けられ電子部品を認識するカメラと、前記移載ヘッドに備えられ電子部品を吸着するノズルと、このノズルに吸着された電子部品の背後に位置する反射板と、この反射板に向けて光を照射する光源部とを備え、前記反射板は光源部の方向に対応した領域に分割され、これらの領域は特定方向にある光源部からの照明光のみを前記カメラに指向させて反射する鏡面状の反射面を有し、この反射面の表面が保護膜により被覆されており、この保護膜は近赤外透過フィルタとこの近赤外透過フィルタの表面を覆う硬質コート剤被膜から成ることを特徴とする電子部品実装装置。
- 前記反射面の表面には、鋸菌状の段差が格子状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
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