JP4216114B2 - 表面実装機の部品認識装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能なヘッドユニットにより電子部品を吸着してプリント基板等の基板上に自動的に実装する表面実装機に適用されるものであって、ヘッドユニットにより吸着された電子部品を実装に先立って認識するための部品認識方法および同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品（以下、部品と略す）を部品供給部から取出してプリント基板上の所定位置に実装する表面実装機（以下、実装機と略す）が一般に知られている。
【０００３】
この種の実装機では、通常、不良部品の実装を防止し、また実装時の位置ずれを防止するために、部品の実装に先立って搬送途中の吸着部品を画像認識し、その認識結果に基づいて不良部品の選別や実装位置の補正が行われている。
【０００４】
部品の認識は、吸着部品の一面（主に下面）を撮像して行うのが主流であったが、近年では、リードの折れ等をより正確に検知すべく、吸着部品を複数の異なる方向から撮像し、例えば得られた画像を合成して３次元画像を形成して部品を認識することが行われている（例えば特許文献１）。この場合、吸着部品を撮像する手段としてリニアセンサ（ラインセンサ）を用い、これにより部品の搬送を中断させる（一時的に停止させる）ことなく吸着部品を画像認識することも行われている。
【０００５】
【特許文献】
特開平７−１５１５２２号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
リニアセンサを用いて吸着部品の３次元画像を取得するには、視差のある２つのリニアセンサに対して吸着部品を相対的に移動させて部品を撮像させる必要があるが、この場合、各リニアセンサの配置は、部品の実装を効率よく行うことができ、また装置レイアウト上も有利となる合理的な配置であるのが望ましい。
【０００７】
一方、実装部品には種々の形状のものがあり、例えば球面状の部分をもつ部品では、リニアセンサによる吸着部品の撮像方向は同じで照明方向のみを変えた複数種類の画像に基づいて部品を認識することにより吸着状態や部品不良等を正確に認識できる。また、周囲にリードをもつパッケージ部品では、精巧な３次元画像を取得することにより、リードの不揃いや浮き等の不良を正確に検出することが可能となる。すなわち、実装部品を撮像するための条件は、その部品の形状的特徴や要求される認識精度によって左右されるため、部品の実装を確実、かつ効率的に行うために、部品の種類との関係で合理的に部品の認識を進めることが望まれる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、実装機の部品認識装置において、部品の実装を効率的に行うことができ、かつ装置レイアウト上有利となる合理的な構成を達成すること、また、部品の種類との関係で吸着部品の認識を合理的に進めることができるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接し、さらに、ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、一方側の撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させて当該撮像手段により吸着部品を撮像させた後、該吸着部品を他方側の撮像手段側に移動させ、前記一方側の撮像手段に対する移動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記他方側の撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１１】
また、請求項３に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接し、さらに、前記ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、第１撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に往復移動させることにより当該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、該吸着部品を第２撮像手段側に移動させ、第１撮像手段に対する復動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記第２撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１２】
これらの部品認識装置の構成によると、例えば、第１撮像手段を部品供給部の間に介在させた状態で配置する一方で、この第１撮像手段に隣接する状態で第２撮像手段を主走査方向にずらして配置することにより、実装動作に関しては、部品吸着後、吸着部品を速やかに撮像手段に移動させて部品認識を行わせることができ、また装置レイアウトに関しては、部品供給部のスペースを適切に確保することができるという合理的な装置構成を達成することが可能になる。
【００１３】
特に、請求項２に記載の部品認識装置によると、例えば第１撮像手段による吸着部品の撮像に際して往動時と復動時とで撮像条件を変える、あるいは往動時の撮像結果を復動時に反映させることにより精度良く部品認識を行わせることが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る部品認識装置は、請求項２に記載の部品認識装置において、前記第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００１５】
このように第１撮像手段に対する吸着部品の撮像に際し、往動時と復動時とで照明方向を切換可能とすれば、共通の撮像手段を使って照明状態の異なる複数の部品画像を取得することが可能となる。従って、これら照明方向の異なる複数種類の画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００１６】
また、請求項４に係る部品認識装置は、請求項２に記載の部品認識装置において、往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００１７】
このように往動時の撮像結果に基づいて吸着誤差補正を行ってから復動時の部品撮像を行うことにより、吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない部品画像を取得することが可能となる。従って、このような撮像状態が良好な部品画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００１８】
一方、請求項５に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、前記第１および第２撮像手段に対して連続的に吸着部品を移動させることにより各撮像手段によりそれぞれ吸着部品を撮像させて部品を認識する第１部品認識モードと、第１撮像手段に対して吸着部品を往復移動させて該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、第２撮像手段に対して吸着部品を移動させて該撮像手段により吸着部品を撮像させて部品を認識する第２部品認識モードとを部品の種類に応じて実行させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１９】
この部品認識装置の構成によると、部品の種類に応じて第１部品認識モードと第２部品認識モードとを使い分けることにより合理的に部品の認識を行うことが可能となる。すなわち、リードをもつパッケージ部品等、形状が複雑で認識が困難な部品については、第２部品認識モードを実行することにより、例えば第１撮像手段による吸着部品の撮像に際して往動時と復動時とで撮像条件を変える、あるいは往動時の撮像結果を復動時に反映させることにより精度良く部品認識を行わせることが可能となる。一方、比較的認識し易い単純形状の部品については、第１部品認識モードを実行することにより短時間で、しかも少ない画像データで部品を認識させることができ、その結果、部品認識を迅速に進めるこがで可能となる。
【００２０】
請求項６に係る部品認識装置は、請求項５に記載の部品認識装置において、第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、前記第２部品認識モード時に、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００２１】
このように第１撮像手段に対する吸着部品の撮像に際し、往動時と復動時とで照明方向を切換可能とすれば、共通の撮像手段を使って照明状態の異なる複数の部品画像を取得することが可能となる。従って、これら照明方向の異なる複数種類の画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００２２】
請求項７に係る部品認識装置は、請求項５に記載の部品認識装置において、前記第２部品認識モード時には、往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００２３】
このように往動時の撮像結果に基づいて吸着誤差補正を行ってから復動時の部品撮像を行うことにより、吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない部品画像を取得することが可能となる。従って、このような撮像状態が良好な部品画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１及び図２は、本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機を概略的に示している。なお、これらの図中には、方向を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示している。
【００２６】
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Ｘ軸方向に配置され、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。上記コンベア２の側方には部品供給部４Ａ，４Ｂがそれぞれ配置されている。部品供給部４Ａ，４Ｂはそれぞれトレイ上に部品を並べた状態で供給するトレイフィーダーを備えている。なお、各部品供給部４Ａ，４Ｂは、Ｘ軸方向に分割された単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２及び４Ｂ−１，４Ｂ−２から構成される一対構造を有しており、各単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２にそれぞれトレイフィーダーが設けられている。また、単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間および単位供給部４Ｂ−１，４Ｂ−２の間には、後述する第１撮像ユニット２１がそれぞれ介設されている。
【００２７】
上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部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、当実施形態ではＸ軸方向および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。
【００２８】
すなわち、上記基台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、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５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸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５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。
【００２９】
また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれロータリエンコーダ１０，１６が設けられており、これによって上記ヘッドユニット５の移動位置検出がなされるようになっている。
【００３０】
上記ヘッドユニット５には、部品吸着用のノズル２０ａを先端に備えた吸着ヘッド２０が設けられ、図２に示すように当実施形態ではＸ軸方向に８つの吸着ヘッド２０が並べて設けられている。各吸着ヘッド２０は、それぞれ、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及びノズル中心軸回りの回転が可能とされ、図外の昇降駆動機構及び回転駆動機構により駆動されるようになっている。なお、上記昇降駆動機構は、例えば、各吸着ヘッド２０を同時に上下動させる全体昇降用サーボモータと、各吸着ヘッド２０を個別に一定ストロークだけ昇降させる所定数（８個）のエアシリンダとを備え、それらを併用することにより、各吸着ヘッド２０を所定の上昇位置と下降位置とにわたって昇降させるように構成されている。また、回転駆動手段は、１個の回転用サーボモータとこのサーボモータの回転を各ヘッドに伝える伝動機構とから構成されている。
【００３１】
また、コンベア２の両側には、それぞれ、ヘッドユニット５の各吸着ヘッド２０に吸着された部品をプリント基板３への実装に先だって認識するための二つ一組の撮像ユニット２１，２２が配設されている。
【００３２】
撮像ユニット２１，２２（第１撮像ユニット２１、第２撮像ユニット２２という）は、同図に示すようにＸ軸方向に隣接し、かつＹ軸方向に若干オフセットされた状態で設けられている。具体的には、図1に示すように、部品供給部４Ａ（又は４Ｂ）を構成する単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２（又は４Ｂ−１，４Ｂ−２）の間であってコンベア２側に若干はみ出した状態で第１撮像ユニット２１が配置され、この第１撮像ユニット２１に隣接するように、第２撮像ユニット２２が一方側の単位供給部４Ａ−２（又は４Ｂ−２）とコンベア２との間に配置されている。
【００３３】
撮像ユニット２１，２２は、それぞれ吸着ヘッド２０に吸着された部品（吸着部品）を撮像するカメラ２３と、部品撮像用の照明を提供する照明装置２４とを備えている。
【００３４】
各カメラ２３は、それぞれＹ軸方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサ（ラインセンサ）を備えたカメラで、各ラインセンサの素子の配列方向（主走査方向；Ｙ軸方向）と直交する方向（副走査方向；Ｘ軸方向）にヘッドユニット５が移動することにより、各カメラ２３により吸着ヘッド２０に吸着された部品の主走査方向の画像を副走査方向に順次取込むようになっている。
【００３５】
撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３は、互いに視差が出るように設けられている。具体的に説明すると、図２に示すように、第１撮像ユニット２１のカメラ２３（第１撮像手段）は、吸着部品をその真下から撮像するようにＺ軸方向上向きに配置されており、撮像ユニット２２のカメラ２３（第２撮像手段）は吸着部品を斜め方向から撮像し得るようにＺ軸に対して例えば４０°傾いた状態で上向きに配置されている。これにより第１撮像ユニット２１及び第２撮像ユニット２２に対して吸着部品を移動させると、撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３により互いに異なる方向から吸着部品が撮像させるようになっている。
【００３６】
上記照明装置２４は、光源としてＬＥＤランプを備えており、詳しく図示していないが、像入射用の空間を有したドーム型フレームの内面に多数のＬＥＤランプを備えた構成となっている。
【００３７】
図４は上記実装機の制御系をブロック図で示している。この実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に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装置３０を有している。
【００３８】
この制御装置３０は、その機能構成として主制御部３１、照明制御部３２、カメラ制御部３３、画像処理部３４および軸制御部３５を含んでいる。なお、主制御部３１には、制御プログラム等の各種情報を入力するための図外の入力手段が接続されている。
【００３９】
主制御部３１は、実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等を作動させるべく軸制御部３５を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御する。また、撮像ユニット２１，２２により撮像される部品画像に基づいて吸着ヘッド２０による部品の吸着ずれ量（吸着誤差）を演算するとともに部品の良否判定等を行う。特に、撮像ユニット２１，２２による部品の撮像に際しては、部品の種類に応じて通常認識モード（第１部品認識モード）又は精密認識モード（第２部品認識モード）の何れかのモードで部品認識を実行すべく照明制御部３２、カメラ制御部３３および軸制御部３５に制御信号出力する。ここで、通常認識モードとは、実装速度を優先させるモードで、吸着ヘッド２０に吸着された部品を各撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ１回のみ撮像し、その画像データに基づいて部品を認識するモードである。一方、精密認識モードは実装精度を優先させるモードで、吸着ヘッド２０に吸着された部品を第１撮像ユニット２１により二度撮像し、その後第２撮像ユニット２２により撮像して部品を認識するモードである。なお、この実装機はＱＦＰ（Quad Flat Package）等、周囲に多数のリードをもつパッケージ部品を実装対象部品としており、制御装置３０は、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品については通常認識モードを実行し、一方、リードが細く、かつリード間ピッチが狭い部品については精密認識モードを実行するように構成されている。
【００４０】
照明制御部３２およびカメラ制御部３３は、それぞれ前記撮像ユニット２１，２２の照明装置２４およびカメラ２３の駆動を制御するものである。
【００４１】
画像処理部３４は、撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３１に出力するものである。
【００４２】
なお、この制御装置３０の構成については、Ｘ軸サーボモータ１５及びエンコーダ１６等により本発明の駆動手段が構成され、主制御部３１及び画像処理部３６等により本発明の部品認識手段が構成され、主制御部３１、照明制御部３２、カメラ制御部３３及び軸制御部３５により本発明の制御手段が構成されている。
【００４３】
次に、上記制御装置３０の制御に基づく部品の実装動作について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
実装動作が開始されると、まずヘッドユニット５が部品供給部４Ａ，４Ｂに移動し、各吸着ヘッド２０により部品が吸着される（ステップＳ１）。
【００４５】
部品の吸着が完了すると、第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５が相対的に移動し、これにより各吸着ヘッド２０に吸着された部品の第１撮像ユニット２１による撮像が行われ（ステップＳ２）、各吸着部品をその真下から撮像した画像（第１画像）が取得される。この際、ヘッドユニット５は、最後の部品を吸着した部品供給部４Ａ（又は４Ｂ）の最寄りの第１撮像ユニット２１に対して相対的に移動するように駆動制御され、これによって第１撮像ユニット２１による各吸着部品の撮像処理が速やかに行われる。
【００４６】
第１撮像ユニット２１により吸着部品が撮像されると、各部品の画像に基づいて吸着ヘッド２０に対する部品の吸着ずれ（吸着誤差）、つまりノズル中心に対する部品中心のＸ軸及びＹ軸方向の吸着ずれとノズル中心回りの部品の吸着ずれが求められる（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２，Ｓ３の処理は、ヘッドユニット５の移動に伴い吸着部品毎に順次行われる。
【００４７】
次いで、部品の認識モードが通常認識モードか否かの判断が行われる（ステップＳ４）。ここで、通常認識モードであると判断された場合には、ステップＳ５に移行され、第２撮像ユニット２２に対してヘッドユニット５が相対的に移動し、これにより第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が行われる（ステップＳ５）。具体的には、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動した後、ステップＳ２とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により吸着部品が撮像される（ステップＳ５）。これにより各吸着部品を斜め方向下側から撮像した画像（第２画像）が取得される。この際、ヘッドユニット５は、ステップＳ２で適用された第１撮像ユニット２１に隣接する第２撮像ユニット２２に対して相対的に移動するように駆動制御される。
【００４８】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ２およびステップＳ５で取得された吸着部品の第１，第２画像に基づいて各吸着部品のリード先端の検出処理が行われる（ステップＳ６）。
【００４９】
そして、コプラナリティ判定に基づき各吸着部品の良否が判定される（ステップＳ７）。その後、ヘッドユニット５がプリント基板３上へ移動し、各吸着ヘッド２０により吸着された部品が順次プリント基板３上の所定位置に実装されることとなる（ステップＳ８，Ｓ９）。このときの実装処理では、ステップＳ７において良品と判定された部品のみが実装され、不良部品と判定された部品はそのまま吸着ヘッド２０によって保持される。
【００５０】
こうして実装処理が完了した後、不良部品が存在する場合には、すなわちステップＳ７の判定において不良部品と判定された部品がある場合には、ヘッドユニット５が図外の廃棄トレイ上に移動した後、当該不良部品が廃棄され（ステップＳ１０）、これにより本フローチャートが終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ４において通常認識モードでないと判断された場合（すなわち、精密認識モードと判断された場合）には、ステップＳ１１に移行され、各吸着部品の吸着誤差が是正された状態で、再度、第１撮像ユニット２１による各吸着部品の撮像処理が行われる（ステップＳ１２）。なお、このステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、ヘッドユニット５の移動に伴い吸着部品毎に実行される。具体的には、ステップＳ２による第１撮像手段による吸着部品の撮像後、ヘッドユニット５がそのままステップＳ２とは反対方向に移動するとともに、この移動中に、ステップＳ３で求められた吸着誤差に基づいてヘッドユニット５のＹ軸方向の位置および吸着ヘッド２０の回転角度が吸着部品毎に制御されることにより、吸着誤差が是正された状態で第１撮像ユニット２１により各吸着部品が撮像される。
【００５２】
これにより各吸着部品の真下からの画像（第１画像）が再度取得され、ステップＳ５に移行される。
【００５３】
なお、精密認識モードでは、上記のように第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５が往復移動するため、ステップＳ５移行時のヘッドユニット５の位置は、ステップＳ１１，１２の処理を経由しない通常認識モードの場合とは反対側になる。従って、精密認識モード時のステップＳ５の処理では、通常認識モード時のステップＳ５の処理とは反対方向にヘッドユニット５が第２撮像ユニット２２に対して移動しながら吸着部品が撮像されることとなる。また、精密認識モードにおけるステップＳ６の処理では、ステップＳ１２で取得された各吸着部品の画像（第１画像）とステップＳ５で取得された吸着部品の画像（第２画像）とに基づいてリード先端検出が行われる。
【００５４】
ここで、各部品認識モードにおけるヘッドユニット５（吸着部品）の動作をまとめると次の通りである。例えば、最後の部品を部品供給部４Ａ（単位供給部４Ａ−１）において吸着した場合、通常認識モードでは、図５（ａ）に示すように、まず、部品供給部４Ａに隣接される第１撮像ユニット２１に対してプリント基板３の搬送方向上流側から下流側に向ってヘッドユニット５が移動し（同図の矢印▲１▼；ステップＳ２）、第１撮像ユニット２１に隣接される第２撮像ユニット２２側にヘッドユニット５が移動した後（同図の矢印▲２▼）、第１撮像ユニット２１による撮像時と反対方向にヘッドユニット５が移動する（同図の矢印▲３▼；ステップＳ５）。これに対して、精密認識モードでは、図５（ｂ）に示すように、部品供給部４Ａに隣接される第１撮像ユニット２１に対してＸ軸方向にヘッドユニット５が往復移動した後（同図の矢印▲１▼▲２▼；ステップＳ２，Ｓ１２）、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動し（同図の矢印▲３▼）、第１撮像ユニット２１による撮像時と反対方向にヘッドユニット５が移動することとなる（同図の矢印▲４▼；ステップＳ５）。
【００５５】
以上のような本発明に係る部品認識装置が適用される実装機によると次のような効果を得ることができる。
【００５６】
まず、この実装機では、一対の撮像ユニット２１，２２を使って部品の真下を含む複数の方向から吸着部品を撮像し、その画像に基づいてコプラナリティ判定を行うが、上述のように撮像ユニット２１，２２のうち一方側の第１撮像ユニット２１を部品供給部４Ａの両単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２（部品供給部４Ｂの両単位供給部４Ｂ−１，４Ｂ−２）の間に配置し、他方側の第２撮像ユニット２２をＹ軸方向にずらして第１撮像ユニット２１に隣接する状態で配置しているので、実装動作との関係で合理的な装置構成が達成される。すなわち、第１撮像ユニット２１を単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間に配置している結果、第１撮像ユニット２１に部品を移動させる際のヘッドユニット５のＹ軸方向の移動量を低減することができ、これにより部品吸着後、速やかに吸着を第１撮像ユニット２１に移動させて部品認識を行うことができる。しかも、他方側の第２撮像ユニット２２については、これを単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の外側に配置し、単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間に無駄なスペース（部品供給部として寄与しないスペース）が形成されるのを極力抑え得るようにしている。従って、部品認識を含む実装効率の向上とフィーダースペースの確保という要求をバランスさせた合理的な構成が達成されるという効果がある。
【００５７】
また、認識処理に際し、上記のように部品の認識モードを切換え得るように構成しているので、合理的に実装処理を進めることが可能になるという効果がある。すなわち、精密認識モードによると、第１撮像ユニット２１により吸着部品を一旦撮像して部品の吸着ずれ（誤差）を検出し、その誤差に基づき吸着位置補正を行ってから再度吸着部品を第１撮像ユニット２１により撮像するので、各吸着部品の第１画像（部品をその真下から撮像した画像）として吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない極めて良好な部品画像を取得することができ、このような撮像状態が良好な第１画像に基づいて部品認識を行うころにより、精度の高い部品認識が可能となる。従って、リードが細く、かつリード間ピッチが狭いパッケージ部品、すなわちリードの変形等を比較的認識にし難いパッケージ部品については、上記のようにこの精密認識モードを実行することによりコプラナリティ等の判定を正確に行うことが可能となる。これに対し、通常モードでは、撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ一回だけ部品を撮像するので、短時間で、しかも少ない画像データ量で部品認識を行うことができる。従って、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品、すなわち比較的認識が容易なパッケージ部品についてはこの通常認識モードを実行することによりコプラナリティ等の判定を迅速に進めるこが可能となる。従って、部品認識を精度良く、かつ可及的速やかに行うことが可能となり、部品の認識処理を合理的に進めることができるとう効果がある。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５９】
第２の実施形態は、第１の実施形態における上記実装機の構成を一部変更したものであり、従って、以下の説明においては、上記実装機と共通する構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点のみ詳細に説明することにする。
【００６０】
第２の実施形態では、撮像ユニット２１，２２のうち、第１撮像ユニット２１の照明装置２４がマルチ照明とされている。すなわち、照明装置２４は、吸着ヘッド２０に吸着された部品に対して主にカメラ２３側から照明を提供する状態（通常照明）と、主に吸着部品の側方から照明を提供する状態（横照明）とに切換可能に構成されており、照明制御部３２を介して主制御部３１により切換制御されるように構成されている。
【００６１】
また、制御装置３０は、実装前の吸着部品の認識に際して、第１の実施形態で説明した通常認識モード及び精密認識モードを実行する代わりに、以下のようにして部品認識を行うべく撮像ユニット２１，２２やヘッドユニット５の駆動を制御するように構成されている。以下、第２の実施形態における実装動作の制御について図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００６２】
実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット５が部品供給部４に移動し、各吸着ヘッド２０により部品が吸着される（ステップＳ２１）。
【００６３】
次いで、吸着部品がＢＧＡ（Ball Grid Array package）か否かを判断する（ステップＳ２２）。なお、当実施形態では、部品としてＢＧＡ、又はＱＦＰを実装するものとし、また、ヘッドユニット５により一度に吸着搬送される部品は全て同一種類の部品であるものとして説明することにする。
【００６４】
ここで、吸着部品がＢＧＡであると判断された場合には、ヘッドユニット５が撮像ユニット２１に対して相対的に移動し、これにより各吸着ヘッド２０に吸着された部品が第１撮像ユニット２１により真下から撮像（第１画像）される（ステップＳ２３）。この際、第１撮像ユニット２１の照明装置２４は横照明とされ、ＢＧＡに対してその側方から照明が提供された状態で吸着部品が撮像される。
【００６５】
次いで、横照明により撮像された各部品の画像に基づいてボール端子の検出が行われ、さらにその欠けの有無判定が行われる（ステップＳ２４）。
【００６６】
この判定処理が終了すると、照明状態が切換えられ、再度第１撮像ユニット２１による吸着部品の撮像が行われる（ステップＳ２５，Ｓ２６）。具体的には、照明装置２４が横照明から通常照明に切換えられた後、ヘッドユニット５がステップＳ２３とは反対方向に移動することにより、ステップＳ２３と同一の第１撮像ユニット２１により各吸着部品の撮像（第２画像）が再度行われる。
【００６７】
そして、通常照明により撮像された各部品の画像に基づいてボール端子の検出が行われ、さらにその汚れの有無判定が行われる（ステップＳ２７）。
【００６８】
この判定処理が終了すると、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動した後、ステップＳ２６とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により吸着部品が撮（第３画像像）される（ステップＳ２８）。
【００６９】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ２６およびステップＳ２８で取得された第２，第３画像に基づいて各吸着部品のボール端子の検出が行われる（ステップＳ２９）。
【００７０】
そして、コプラナリティ判定に基づき各吸着部品の良否が判定された後、ヘッドユニット５がプリント基板３上へ移動し、各吸着ヘッド２０により吸着された部品が順次プリント基板３上の所定位置に実装される（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。このときの実装処理では、ステップＳ２４，Ｓ２７およびＳ３０において良品と判定された部品のみが実装され、不良部品と判定された部品はそのまま吸着ヘッド２０によって保持される。
【００７１】
こうして実装処理が完了した後、ステップＳ２４，Ｓ２７およびＳ３０において不良判定した部品がある場合には、図外の廃棄トレイ上にヘッドユニット５が移動し、当該不良部品が廃棄され（ステップＳ３３）、これにより本フローチャートが終了する。
【００７２】
一方、ステップＳ２２においてＢＧＡでないと判断された場合（すなわち、ＱＦＰであると判断された場合）には、ステップＳ３４に移行され、通常照明の下で第１撮像ユニット２１により各吸着部品が撮像される（第１′画像）。
【００７３】
次いで、ヘッドユニット５が第２撮像ユニット２２側に移動した後、ステップＳ３４とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により各吸着部品が撮像される（ステップＳ３５）。
【００７４】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ３４，Ｓ３５で取得した吸着部品の第１′，第２′画像に基づいて各吸着部品のリード先端の検出が行われる（ステップＳ３６）。
【００７５】
そして、ステップＳ３０に移行された後、上記と同様にステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が実行されることにより順次部品がプリント基板３上に実装されることとなる。
【００７６】
以上のような第２実施形態における部品認識のヘッドユニット５（吸着部品）の動作は、基本的には第１実施形態の各部品認識モードのヘッドユニット５の動作と共通したものとなる。すなわち、ＢＧＡを実装する場合には、図５（ｂ）に示すように、第１撮像ユニット２１に対してＸ軸方向にヘッドユニット５が往復移動した後（同図の矢印▲１▼▲２▼；ステップＳ２３，Ｓ２６）、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動し（同図の矢印▲３▼）、第２撮像ユニット２２に対して相対的にＸ軸方向に移動することとなる（同図の矢印▲４▼；ステップＳ５）。一方、ＱＦＰを実装する場合には、図５（ａ）に示すように、第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５がＸ軸方向に移動し（同図の矢印▲１▼；ステップＳ３４）、その後、第１撮像ユニット２１に隣接される第２撮像ユニット２２側にヘッドユニット５が移動し（同図の矢印▲２▼）、第２撮像ユニット２２に対して相対的にＸ軸方向に移動することとなる（同図の矢印▲３▼；ステップＳ３５）。
【００７７】
このような第２の実施形態の構成によると、ＢＧＡを実装する際には、照明方向の異なる二種類の部品画像（第１，第２画像）を第１撮像ユニット２１より取得し、これらの画像に基づいてボール端子の良否判定を行うので、通常、一方向だけからの照明では実施困難な複数種類の判定、つまりボール端子の欠け判定および汚れ判定を良好に実施することができる。一方、ＱＦＰを実装する際には、撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ異なる方向からそれぞれ一回だけ部品を撮像することによりコプラナリティ等の判定を迅速に進めるこができる。従って、第１の実施形態と同様に、部品の種類に応じて部品認識を精度良く、かつ可及的速やかに行うことが可能となり、部品の認識処理を合理的に進めることができるという効果がある。
【００７８】
なお、以上説明した実装機は、本発明にかかる部品認識装置（方法）が適用される実装機の一実施形態であって、部品認識装置（方法）や実装機の具体的な構成等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７９】
例えば、第１実施形態では、ＱＦＰ等、周囲に多数のリードをもつパッケージ部品を実装対象部品としており、制御装置３０は、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品については通常認識モードを実行し、一方、リードが細く、かつリード間ピッチが狭い部品については精密認識モードを実行するように構成されているが、勿論、それ以外の部品等を実装対象としてもよい。この場合、形状が単純で認識容易な部品については通常認識モードで部品認識を行い、形状が複雑で認識が比較的困難な部品については精密認識モードで部品認識を行うように構成すればよい。
【００８０】
また、第２実施形態では、対象部品がＢＧＡの場合に第１撮像ユニット２１の照明状態を切換えて部品を撮像するように構成しているが、このような構成は、ＢＧＡ以外の部品であっても一方向からの照明では認識が困難な部分や形状を有する部品を実装する場合には適用可能である。
【００８１】
また、撮像ユニットの具体的な配置、撮像角度等は、実施形態に示したものに限られるものではなく、実装部品をより精度良く認識できるように適宜設定することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、主走査方向に撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ互いに異なる方向から吸着部品を撮像する第１撮像手段および第２撮像手段を有した部品認識装置において、各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接して配置するようにしたので、例えば、第１撮像手段を部品供給部の間に介在させた状態で配置する一方で、この第１撮像手段に隣接する状態で第２撮像手段を主走査方向にずらして配置することにより、実装動作に関しては、部品吸着後、吸着部品を速やかに撮像手段に移動させて部品認識を行わせることができ、また、装置レイアウトに関しては、部品供給部のスペースを適切に確保することができるようになる。従って、合理的な装置構成を達成することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機の一例を示す平面図である。
【図２】上記表面実装機を示す正面図である。
【図３】表面実装機の制御系を示すブロック構成図である。
【図４】第１の実施形態の制御系による実装動作の制御を説明するフローチャートである。
【図５】部品認識時の撮像ユニットに対するヘッドユニット（吸着部品）の動きを説明する模式図である（（ａ）は、第１の実施形態の通常認識モード、（ｂ）は、同実施形態の精密認識モードに対応する）。
【図６】第２の実施形態の制御系による実装動作の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
２０ 吸着ヘッド
２０ａ ノズル
２１ 第１撮像ユニット
２２ 第２撮像ユニット
２３ カメラ
２４ 照明装置
３０ 制御装置
３１ 主制御部
３２ 照明制御部
３３ カメラ制御部
３４ 画像処理部
３５ 軸制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能なヘッドユニットにより電子部品を吸着してプリント基板等の基板上に自動的に実装する表面実装機に適用されるものであって、ヘッドユニットにより吸着された電子部品を実装に先立って認識するための部品認識方法および同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品（以下、部品と略す）を部品供給部から取出してプリント基板上の所定位置に実装する表面実装機（以下、実装機と略す）が一般に知られている。
【０００３】
この種の実装機では、通常、不良部品の実装を防止し、また実装時の位置ずれを防止するために、部品の実装に先立って搬送途中の吸着部品を画像認識し、その認識結果に基づいて不良部品の選別や実装位置の補正が行われている。
【０００４】
部品の認識は、吸着部品の一面（主に下面）を撮像して行うのが主流であったが、近年では、リードの折れ等をより正確に検知すべく、吸着部品を複数の異なる方向から撮像し、例えば得られた画像を合成して３次元画像を形成して部品を認識することが行われている（例えば特許文献１）。この場合、吸着部品を撮像する手段としてリニアセンサ（ラインセンサ）を用い、これにより部品の搬送を中断させる（一時的に停止させる）ことなく吸着部品を画像認識することも行われている。
【０００５】
【特許文献】
特開平７−１５１５２２号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
リニアセンサを用いて吸着部品の３次元画像を取得するには、視差のある２つのリニアセンサに対して吸着部品を相対的に移動させて部品を撮像させる必要があるが、この場合、各リニアセンサの配置は、部品の実装を効率よく行うことができ、また装置レイアウト上も有利となる合理的な配置であるのが望ましい。
【０００７】
一方、実装部品には種々の形状のものがあり、例えば球面状の部分をもつ部品では、リニアセンサによる吸着部品の撮像方向は同じで照明方向のみを変えた複数種類の画像に基づいて部品を認識することにより吸着状態や部品不良等を正確に認識できる。また、周囲にリードをもつパッケージ部品では、精巧な３次元画像を取得することにより、リードの不揃いや浮き等の不良を正確に検出することが可能となる。すなわち、実装部品を撮像するための条件は、その部品の形状的特徴や要求される認識精度によって左右されるため、部品の実装を確実、かつ効率的に行うために、部品の種類との関係で合理的に部品の認識を進めることが望まれる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、実装機の部品認識装置において、部品の実装を効率的に行うことができ、かつ装置レイアウト上有利となる合理的な構成を達成すること、また、部品の種類との関係で吸着部品の認識を合理的に進めることができるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接し、さらに、ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、一方側の撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させて当該撮像手段により吸着部品を撮像させた後、該吸着部品を他方側の撮像手段側に移動させ、前記一方側の撮像手段に対する移動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記他方側の撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１１】
また、請求項３に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接し、さらに、前記ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、第１撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に往復移動させることにより当該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、該吸着部品を第２撮像手段側に移動させ、第１撮像手段に対する復動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記第２撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１２】
これらの部品認識装置の構成によると、例えば、第１撮像手段を部品供給部の間に介在させた状態で配置する一方で、この第１撮像手段に隣接する状態で第２撮像手段を主走査方向にずらして配置することにより、実装動作に関しては、部品吸着後、吸着部品を速やかに撮像手段に移動させて部品認識を行わせることができ、また装置レイアウトに関しては、部品供給部のスペースを適切に確保することができるという合理的な装置構成を達成することが可能になる。
【００１３】
特に、請求項２に記載の部品認識装置によると、例えば第１撮像手段による吸着部品の撮像に際して往動時と復動時とで撮像条件を変える、あるいは往動時の撮像結果を復動時に反映させることにより精度良く部品認識を行わせることが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る部品認識装置は、請求項２に記載の部品認識装置において、前記第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００１５】
このように第１撮像手段に対する吸着部品の撮像に際し、往動時と復動時とで照明方向を切換可能とすれば、共通の撮像手段を使って照明状態の異なる複数の部品画像を取得することが可能となる。従って、これら照明方向の異なる複数種類の画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００１６】
また、請求項４に係る部品認識装置は、請求項２に記載の部品認識装置において、往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００１７】
このように往動時の撮像結果に基づいて吸着誤差補正を行ってから復動時の部品撮像を行うことにより、吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない部品画像を取得することが可能となる。従って、このような撮像状態が良好な部品画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００１８】
一方、請求項５に係る部品認識装置は、主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、前記第１および第２撮像手段に対して連続的に吸着部品を移動させることにより各撮像手段によりそれぞれ吸着部品を撮像させて部品を認識する第１部品認識モードと、第１撮像手段に対して吸着部品を往復移動させて該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、第２撮像手段に対して吸着部品を移動させて該撮像手段により吸着部品を撮像させて部品を認識する第２部品認識モードとを部品の種類に応じて実行させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたものである。
【００１９】
この部品認識装置の構成によると、部品の種類に応じて第１部品認識モードと第２部品認識モードとを使い分けることにより合理的に部品の認識を行うことが可能となる。すなわち、リードをもつパッケージ部品等、形状が複雑で認識が困難な部品については、第２部品認識モードを実行することにより、例えば第１撮像手段による吸着部品の撮像に際して往動時と復動時とで撮像条件を変える、あるいは往動時の撮像結果を復動時に反映させることにより精度良く部品認識を行わせることが可能となる。一方、比較的認識し易い単純形状の部品については、第１部品認識モードを実行することにより短時間で、しかも少ない画像データで部品を認識させることができ、その結果、部品認識を迅速に進めるこがで可能となる。
【００２０】
請求項６に係る部品認識装置は、請求項５に記載の部品認識装置において、第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、前記第２部品認識モード時に、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００２１】
このように第１撮像手段に対する吸着部品の撮像に際し、往動時と復動時とで照明方向を切換可能とすれば、共通の撮像手段を使って照明状態の異なる複数の部品画像を取得することが可能となる。従って、これら照明方向の異なる複数種類の画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００２２】
請求項７に係る部品認識装置は、請求項５に記載の部品認識装置において、前記第２部品認識モード時には、往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したものである。
【００２３】
このように往動時の撮像結果に基づいて吸着誤差補正を行ってから復動時の部品撮像を行うことにより、吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない部品画像を取得することが可能となる。従って、このような撮像状態が良好な部品画像に基づいて部品認識を行うことによって、更に正確な部品認識が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１及び図２は、本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機を概略的に示している。なお、これらの図中には、方向を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示している。
【００２６】
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Ｘ軸方向に配置され、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。上記コンベア２の側方には部品供給部４Ａ，４Ｂがそれぞれ配置されている。部品供給部４Ａ，４Ｂはそれぞれトレイ上に部品を並べた状態で供給するトレイフィーダーを備えている。なお、各部品供給部４Ａ，４Ｂは、Ｘ軸方向に分割された単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２及び４Ｂ−１，４Ｂ−２から構成される一対構造を有しており、各単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２にそれぞれトレイフィーダーが設けられている。また、単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間および単位供給部４Ｂ−１，４Ｂ−２の間には、後述する第１撮像ユニット２１がそれぞれ介設されている。
【００２７】
上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部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、当実施形態ではＸ軸方向および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。
【００２８】
すなわち、上記基台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、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５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸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５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。
【００２９】
また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれロータリエンコーダ１０，１６が設けられており、これによって上記ヘッドユニット５の移動位置検出がなされるようになっている。
【００３０】
上記ヘッドユニット５には、部品吸着用のノズル２０ａを先端に備えた吸着ヘッド２０が設けられ、図２に示すように当実施形態ではＸ軸方向に８つの吸着ヘッド２０が並べて設けられている。各吸着ヘッド２０は、それぞれ、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及びノズル中心軸回りの回転が可能とされ、図外の昇降駆動機構及び回転駆動機構により駆動されるようになっている。なお、上記昇降駆動機構は、例えば、各吸着ヘッド２０を同時に上下動させる全体昇降用サーボモータと、各吸着ヘッド２０を個別に一定ストロークだけ昇降させる所定数（８個）のエアシリンダとを備え、それらを併用することにより、各吸着ヘッド２０を所定の上昇位置と下降位置とにわたって昇降させるように構成されている。また、回転駆動手段は、１個の回転用サーボモータとこのサーボモータの回転を各ヘッドに伝える伝動機構とから構成されている。
【００３１】
また、コンベア２の両側には、それぞれ、ヘッドユニット５の各吸着ヘッド２０に吸着された部品をプリント基板３への実装に先だって認識するための二つ一組の撮像ユニット２１，２２が配設されている。
【００３２】
撮像ユニット２１，２２（第１撮像ユニット２１、第２撮像ユニット２２という）は、同図に示すようにＸ軸方向に隣接し、かつＹ軸方向に若干オフセットされた状態で設けられている。具体的には、図1に示すように、部品供給部４Ａ（又は４Ｂ）を構成する単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２（又は４Ｂ−１，４Ｂ−２）の間であってコンベア２側に若干はみ出した状態で第１撮像ユニット２１が配置され、この第１撮像ユニット２１に隣接するように、第２撮像ユニット２２が一方側の単位供給部４Ａ−２（又は４Ｂ−２）とコンベア２との間に配置されている。
【００３３】
撮像ユニット２１，２２は、それぞれ吸着ヘッド２０に吸着された部品（吸着部品）を撮像するカメラ２３と、部品撮像用の照明を提供する照明装置２４とを備えている。
【００３４】
各カメラ２３は、それぞれＹ軸方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサ（ラインセンサ）を備えたカメラで、各ラインセンサの素子の配列方向（主走査方向；Ｙ軸方向）と直交する方向（副走査方向；Ｘ軸方向）にヘッドユニット５が移動することにより、各カメラ２３により吸着ヘッド２０に吸着された部品の主走査方向の画像を副走査方向に順次取込むようになっている。
【００３５】
撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３は、互いに視差が出るように設けられている。具体的に説明すると、図２に示すように、第１撮像ユニット２１のカメラ２３（第１撮像手段）は、吸着部品をその真下から撮像するようにＺ軸方向上向きに配置されており、撮像ユニット２２のカメラ２３（第２撮像手段）は吸着部品を斜め方向から撮像し得るようにＺ軸に対して例えば４０°傾いた状態で上向きに配置されている。これにより第１撮像ユニット２１及び第２撮像ユニット２２に対して吸着部品を移動させると、撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３により互いに異なる方向から吸着部品が撮像させるようになっている。
【００３６】
上記照明装置２４は、光源としてＬＥＤランプを備えており、詳しく図示していないが、像入射用の空間を有したドーム型フレームの内面に多数のＬＥＤランプを備えた構成となっている。
【００３７】
図４は上記実装機の制御系をブロック図で示している。この実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に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装置３０を有している。
【００３８】
この制御装置３０は、その機能構成として主制御部３１、照明制御部３２、カメラ制御部３３、画像処理部３４および軸制御部３５を含んでいる。なお、主制御部３１には、制御プログラム等の各種情報を入力するための図外の入力手段が接続されている。
【００３９】
主制御部３１は、実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等を作動させるべく軸制御部３５を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御する。また、撮像ユニット２１，２２により撮像される部品画像に基づいて吸着ヘッド２０による部品の吸着ずれ量（吸着誤差）を演算するとともに部品の良否判定等を行う。特に、撮像ユニット２１，２２による部品の撮像に際しては、部品の種類に応じて通常認識モード（第１部品認識モード）又は精密認識モード（第２部品認識モード）の何れかのモードで部品認識を実行すべく照明制御部３２、カメラ制御部３３および軸制御部３５に制御信号出力する。ここで、通常認識モードとは、実装速度を優先させるモードで、吸着ヘッド２０に吸着された部品を各撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ１回のみ撮像し、その画像データに基づいて部品を認識するモードである。一方、精密認識モードは実装精度を優先させるモードで、吸着ヘッド２０に吸着された部品を第１撮像ユニット２１により二度撮像し、その後第２撮像ユニット２２により撮像して部品を認識するモードである。なお、この実装機はＱＦＰ（Quad Flat Package）等、周囲に多数のリードをもつパッケージ部品を実装対象部品としており、制御装置３０は、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品については通常認識モードを実行し、一方、リードが細く、かつリード間ピッチが狭い部品については精密認識モードを実行するように構成されている。
【００４０】
照明制御部３２およびカメラ制御部３３は、それぞれ前記撮像ユニット２１，２２の照明装置２４およびカメラ２３の駆動を制御するものである。
【００４１】
画像処理部３４は、撮像ユニット２１，２２の各カメラ２３から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３１に出力するものである。
【００４２】
なお、この制御装置３０の構成については、Ｘ軸サーボモータ１５及びエンコーダ１６等により本発明の駆動手段が構成され、主制御部３１及び画像処理部３６等により本発明の部品認識手段が構成され、主制御部３１、照明制御部３２、カメラ制御部３３及び軸制御部３５により本発明の制御手段が構成されている。
【００４３】
次に、上記制御装置３０の制御に基づく部品の実装動作について図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
実装動作が開始されると、まずヘッドユニット５が部品供給部４Ａ，４Ｂに移動し、各吸着ヘッド２０により部品が吸着される（ステップＳ１）。
【００４５】
部品の吸着が完了すると、第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５が相対的に移動し、これにより各吸着ヘッド２０に吸着された部品の第１撮像ユニット２１による撮像が行われ（ステップＳ２）、各吸着部品をその真下から撮像した画像（第１画像）が取得される。この際、ヘッドユニット５は、最後の部品を吸着した部品供給部４Ａ（又は４Ｂ）の最寄りの第１撮像ユニット２１に対して相対的に移動するように駆動制御され、これによって第１撮像ユニット２１による各吸着部品の撮像処理が速やかに行われる。
【００４６】
第１撮像ユニット２１により吸着部品が撮像されると、各部品の画像に基づいて吸着ヘッド２０に対する部品の吸着ずれ（吸着誤差）、つまりノズル中心に対する部品中心のＸ軸及びＹ軸方向の吸着ずれとノズル中心回りの部品の吸着ずれが求められる（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２，Ｓ３の処理は、ヘッドユニット５の移動に伴い吸着部品毎に順次行われる。
【００４７】
次いで、部品の認識モードが通常認識モードか否かの判断が行われる（ステップＳ４）。ここで、通常認識モードであると判断された場合には、ステップＳ５に移行され、第２撮像ユニット２２に対してヘッドユニット５が相対的に移動し、これにより第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が行われる（ステップＳ５）。具体的には、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動した後、ステップＳ２とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により吸着部品が撮像される（ステップＳ５）。これにより各吸着部品を斜め方向下側から撮像した画像（第２画像）が取得される。この際、ヘッドユニット５は、ステップＳ２で適用された第１撮像ユニット２１に隣接する第２撮像ユニット２２に対して相対的に移動するように駆動制御される。
【００４８】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ２およびステップＳ５で取得された吸着部品の第１，第２画像に基づいて各吸着部品のリード先端の検出処理が行われる（ステップＳ６）。
【００４９】
そして、コプラナリティ判定に基づき各吸着部品の良否が判定される（ステップＳ７）。その後、ヘッドユニット５がプリント基板３上へ移動し、各吸着ヘッド２０により吸着された部品が順次プリント基板３上の所定位置に実装されることとなる（ステップＳ８，Ｓ９）。このときの実装処理では、ステップＳ７において良品と判定された部品のみが実装され、不良部品と判定された部品はそのまま吸着ヘッド２０によって保持される。
【００５０】
こうして実装処理が完了した後、不良部品が存在する場合には、すなわちステップＳ７の判定において不良部品と判定された部品がある場合には、ヘッドユニット５が図外の廃棄トレイ上に移動した後、当該不良部品が廃棄され（ステップＳ１０）、これにより本フローチャートが終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ４において通常認識モードでないと判断された場合（すなわち、精密認識モードと判断された場合）には、ステップＳ１１に移行され、各吸着部品の吸着誤差が是正された状態で、再度、第１撮像ユニット２１による各吸着部品の撮像処理が行われる（ステップＳ１２）。なお、このステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、ヘッドユニット５の移動に伴い吸着部品毎に実行される。具体的には、ステップＳ２による第１撮像手段による吸着部品の撮像後、ヘッドユニット５がそのままステップＳ２とは反対方向に移動するとともに、この移動中に、ステップＳ３で求められた吸着誤差に基づいてヘッドユニット５のＹ軸方向の位置および吸着ヘッド２０の回転角度が吸着部品毎に制御されることにより、吸着誤差が是正された状態で第１撮像ユニット２１により各吸着部品が撮像される。
【００５２】
これにより各吸着部品の真下からの画像（第１画像）が再度取得され、ステップＳ５に移行される。
【００５３】
なお、精密認識モードでは、上記のように第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５が往復移動するため、ステップＳ５移行時のヘッドユニット５の位置は、ステップＳ１１，１２の処理を経由しない通常認識モードの場合とは反対側になる。従って、精密認識モード時のステップＳ５の処理では、通常認識モード時のステップＳ５の処理とは反対方向にヘッドユニット５が第２撮像ユニット２２に対して移動しながら吸着部品が撮像されることとなる。また、精密認識モードにおけるステップＳ６の処理では、ステップＳ１２で取得された各吸着部品の画像（第１画像）とステップＳ５で取得された吸着部品の画像（第２画像）とに基づいてリード先端検出が行われる。
【００５４】
ここで、各部品認識モードにおけるヘッドユニット５（吸着部品）の動作をまとめると次の通りである。例えば、最後の部品を部品供給部４Ａ（単位供給部４Ａ−１）において吸着した場合、通常認識モードでは、図５（ａ）に示すように、まず、部品供給部４Ａに隣接される第１撮像ユニット２１に対してプリント基板３の搬送方向上流側から下流側に向ってヘッドユニット５が移動し（同図の矢印▲１▼；ステップＳ２）、第１撮像ユニット２１に隣接される第２撮像ユニット２２側にヘッドユニット５が移動した後（同図の矢印▲２▼）、第１撮像ユニット２１による撮像時と反対方向にヘッドユニット５が移動する（同図の矢印▲３▼；ステップＳ５）。これに対して、精密認識モードでは、図５（ｂ）に示すように、部品供給部４Ａに隣接される第１撮像ユニット２１に対してＸ軸方向にヘッドユニット５が往復移動した後（同図の矢印▲１▼▲２▼；ステップＳ２，Ｓ１２）、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動し（同図の矢印▲３▼）、第１撮像ユニット２１による撮像時と反対方向にヘッドユニット５が移動することとなる（同図の矢印▲４▼；ステップＳ５）。
【００５５】
以上のような本発明に係る部品認識装置が適用される実装機によると次のような効果を得ることができる。
【００５６】
まず、この実装機では、一対の撮像ユニット２１，２２を使って部品の真下を含む複数の方向から吸着部品を撮像し、その画像に基づいてコプラナリティ判定を行うが、上述のように撮像ユニット２１，２２のうち一方側の第１撮像ユニット２１を部品供給部４Ａの両単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２（部品供給部４Ｂの両単位供給部４Ｂ−１，４Ｂ−２）の間に配置し、他方側の第２撮像ユニット２２をＹ軸方向にずらして第１撮像ユニット２１に隣接する状態で配置しているので、実装動作との関係で合理的な装置構成が達成される。すなわち、第１撮像ユニット２１を単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間に配置している結果、第１撮像ユニット２１に部品を移動させる際のヘッドユニット５のＹ軸方向の移動量を低減することができ、これにより部品吸着後、速やかに吸着を第１撮像ユニット２１に移動させて部品認識を行うことができる。しかも、他方側の第２撮像ユニット２２については、これを単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の外側に配置し、単位供給部４Ａ−１，４Ａ−２の間に無駄なスペース（部品供給部として寄与しないスペース）が形成されるのを極力抑え得るようにしている。従って、部品認識を含む実装効率の向上とフィーダースペースの確保という要求をバランスさせた合理的な構成が達成されるという効果がある。
【００５７】
また、認識処理に際し、上記のように部品の認識モードを切換え得るように構成しているので、合理的に実装処理を進めることが可能になるという効果がある。すなわち、精密認識モードによると、第１撮像ユニット２１により吸着部品を一旦撮像して部品の吸着ずれ（誤差）を検出し、その誤差に基づき吸着位置補正を行ってから再度吸着部品を第１撮像ユニット２１により撮像するので、各吸着部品の第１画像（部品をその真下から撮像した画像）として吸着部品の配光状態が良好で、また視野周辺の歪みの影響を受けていない極めて良好な部品画像を取得することができ、このような撮像状態が良好な第１画像に基づいて部品認識を行うころにより、精度の高い部品認識が可能となる。従って、リードが細く、かつリード間ピッチが狭いパッケージ部品、すなわちリードの変形等を比較的認識にし難いパッケージ部品については、上記のようにこの精密認識モードを実行することによりコプラナリティ等の判定を正確に行うことが可能となる。これに対し、通常モードでは、撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ一回だけ部品を撮像するので、短時間で、しかも少ない画像データ量で部品認識を行うことができる。従って、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品、すなわち比較的認識が容易なパッケージ部品についてはこの通常認識モードを実行することによりコプラナリティ等の判定を迅速に進めるこが可能となる。従って、部品認識を精度良く、かつ可及的速やかに行うことが可能となり、部品の認識処理を合理的に進めることができるとう効果がある。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５９】
第２の実施形態は、第１の実施形態における上記実装機の構成を一部変更したものであり、従って、以下の説明においては、上記実装機と共通する構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点のみ詳細に説明することにする。
【００６０】
第２の実施形態では、撮像ユニット２１，２２のうち、第１撮像ユニット２１の照明装置２４がマルチ照明とされている。すなわち、照明装置２４は、吸着ヘッド２０に吸着された部品に対して主にカメラ２３側から照明を提供する状態（通常照明）と、主に吸着部品の側方から照明を提供する状態（横照明）とに切換可能に構成されており、照明制御部３２を介して主制御部３１により切換制御されるように構成されている。
【００６１】
また、制御装置３０は、実装前の吸着部品の認識に際して、第１の実施形態で説明した通常認識モード及び精密認識モードを実行する代わりに、以下のようにして部品認識を行うべく撮像ユニット２１，２２やヘッドユニット５の駆動を制御するように構成されている。以下、第２の実施形態における実装動作の制御について図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００６２】
実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット５が部品供給部４に移動し、各吸着ヘッド２０により部品が吸着される（ステップＳ２１）。
【００６３】
次いで、吸着部品がＢＧＡ（Ball Grid Array package）か否かを判断する（ステップＳ２２）。なお、当実施形態では、部品としてＢＧＡ、又はＱＦＰを実装するものとし、また、ヘッドユニット５により一度に吸着搬送される部品は全て同一種類の部品であるものとして説明することにする。
【００６４】
ここで、吸着部品がＢＧＡであると判断された場合には、ヘッドユニット５が撮像ユニット２１に対して相対的に移動し、これにより各吸着ヘッド２０に吸着された部品が第１撮像ユニット２１により真下から撮像（第１画像）される（ステップＳ２３）。この際、第１撮像ユニット２１の照明装置２４は横照明とされ、ＢＧＡに対してその側方から照明が提供された状態で吸着部品が撮像される。
【００６５】
次いで、横照明により撮像された各部品の画像に基づいてボール端子の検出が行われ、さらにその欠けの有無判定が行われる（ステップＳ２４）。
【００６６】
この判定処理が終了すると、照明状態が切換えられ、再度第１撮像ユニット２１による吸着部品の撮像が行われる（ステップＳ２５，Ｓ２６）。具体的には、照明装置２４が横照明から通常照明に切換えられた後、ヘッドユニット５がステップＳ２３とは反対方向に移動することにより、ステップＳ２３と同一の第１撮像ユニット２１により各吸着部品の撮像（第２画像）が再度行われる。
【００６７】
そして、通常照明により撮像された各部品の画像に基づいてボール端子の検出が行われ、さらにその汚れの有無判定が行われる（ステップＳ２７）。
【００６８】
この判定処理が終了すると、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動した後、ステップＳ２６とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により吸着部品が撮（第３画像像）される（ステップＳ２８）。
【００６９】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ２６およびステップＳ２８で取得された第２，第３画像に基づいて各吸着部品のボール端子の検出が行われる（ステップＳ２９）。
【００７０】
そして、コプラナリティ判定に基づき各吸着部品の良否が判定された後、ヘッドユニット５がプリント基板３上へ移動し、各吸着ヘッド２０により吸着された部品が順次プリント基板３上の所定位置に実装される（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。このときの実装処理では、ステップＳ２４，Ｓ２７およびＳ３０において良品と判定された部品のみが実装され、不良部品と判定された部品はそのまま吸着ヘッド２０によって保持される。
【００７１】
こうして実装処理が完了した後、ステップＳ２４，Ｓ２７およびＳ３０において不良判定した部品がある場合には、図外の廃棄トレイ上にヘッドユニット５が移動し、当該不良部品が廃棄され（ステップＳ３３）、これにより本フローチャートが終了する。
【００７２】
一方、ステップＳ２２においてＢＧＡでないと判断された場合（すなわち、ＱＦＰであると判断された場合）には、ステップＳ３４に移行され、通常照明の下で第１撮像ユニット２１により各吸着部品が撮像される（第１′画像）。
【００７３】
次いで、ヘッドユニット５が第２撮像ユニット２２側に移動した後、ステップＳ３４とは反対方向にヘッドユニット５が移動することにより第２撮像ユニット２２により各吸着部品が撮像される（ステップＳ３５）。
【００７４】
第２撮像ユニット２２による各吸着部品の撮像が終了すると、ステップＳ３４，Ｓ３５で取得した吸着部品の第１′，第２′画像に基づいて各吸着部品のリード先端の検出が行われる（ステップＳ３６）。
【００７５】
そして、ステップＳ３０に移行された後、上記と同様にステップＳ３０〜Ｓ３３の処理が実行されることにより順次部品がプリント基板３上に実装されることとなる。
【００７６】
以上のような第２実施形態における部品認識のヘッドユニット５（吸着部品）の動作は、基本的には第１実施形態の各部品認識モードのヘッドユニット５の動作と共通したものとなる。すなわち、ＢＧＡを実装する場合には、図５（ｂ）に示すように、第１撮像ユニット２１に対してＸ軸方向にヘッドユニット５が往復移動した後（同図の矢印▲１▼▲２▼；ステップＳ２３，Ｓ２６）、第２撮像ユニット２２に対応するようにヘッドユニット５がＹ軸方向に移動し（同図の矢印▲３▼）、第２撮像ユニット２２に対して相対的にＸ軸方向に移動することとなる（同図の矢印▲４▼；ステップＳ５）。一方、ＱＦＰを実装する場合には、図５（ａ）に示すように、第１撮像ユニット２１に対してヘッドユニット５がＸ軸方向に移動し（同図の矢印▲１▼；ステップＳ３４）、その後、第１撮像ユニット２１に隣接される第２撮像ユニット２２側にヘッドユニット５が移動し（同図の矢印▲２▼）、第２撮像ユニット２２に対して相対的にＸ軸方向に移動することとなる（同図の矢印▲３▼；ステップＳ３５）。
【００７７】
このような第２の実施形態の構成によると、ＢＧＡを実装する際には、照明方向の異なる二種類の部品画像（第１，第２画像）を第１撮像ユニット２１より取得し、これらの画像に基づいてボール端子の良否判定を行うので、通常、一方向だけからの照明では実施困難な複数種類の判定、つまりボール端子の欠け判定および汚れ判定を良好に実施することができる。一方、ＱＦＰを実装する際には、撮像ユニット２１，２２によりそれぞれ異なる方向からそれぞれ一回だけ部品を撮像することによりコプラナリティ等の判定を迅速に進めるこができる。従って、第１の実施形態と同様に、部品の種類に応じて部品認識を精度良く、かつ可及的速やかに行うことが可能となり、部品の認識処理を合理的に進めることができるという効果がある。
【００７８】
なお、以上説明した実装機は、本発明にかかる部品認識装置（方法）が適用される実装機の一実施形態であって、部品認識装置（方法）や実装機の具体的な構成等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７９】
例えば、第１実施形態では、ＱＦＰ等、周囲に多数のリードをもつパッケージ部品を実装対象部品としており、制御装置３０は、リードが比較的太く、かつリード間ピッチが広い部品については通常認識モードを実行し、一方、リードが細く、かつリード間ピッチが狭い部品については精密認識モードを実行するように構成されているが、勿論、それ以外の部品等を実装対象としてもよい。この場合、形状が単純で認識容易な部品については通常認識モードで部品認識を行い、形状が複雑で認識が比較的困難な部品については精密認識モードで部品認識を行うように構成すればよい。
【００８０】
また、第２実施形態では、対象部品がＢＧＡの場合に第１撮像ユニット２１の照明状態を切換えて部品を撮像するように構成しているが、このような構成は、ＢＧＡ以外の部品であっても一方向からの照明では認識が困難な部分や形状を有する部品を実装する場合には適用可能である。
【００８１】
また、撮像ユニットの具体的な配置、撮像角度等は、実施形態に示したものに限られるものではなく、実装部品をより精度良く認識できるように適宜設定することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、主走査方向に撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ互いに異なる方向から吸着部品を撮像する第１撮像手段および第２撮像手段を有した部品認識装置において、各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接して配置するようにしたので、例えば、第１撮像手段を部品供給部の間に介在させた状態で配置する一方で、この第１撮像手段に隣接する状態で第２撮像手段を主走査方向にずらして配置することにより、実装動作に関しては、部品吸着後、吸着部品を速やかに撮像手段に移動させて部品認識を行わせることができ、また、装置レイアウトに関しては、部品供給部のスペースを適切に確保することができるようになる。従って、合理的な装置構成を達成することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品認識装置が適用される表面実装機の一例を示す平面図である。
【図２】上記表面実装機を示す正面図である。
【図３】表面実装機の制御系を示すブロック構成図である。
【図４】第１の実施形態の制御系による実装動作の制御を説明するフローチャートである。
【図５】部品認識時の撮像ユニットに対するヘッドユニット（吸着部品）の動きを説明する模式図である（（ａ）は、第１の実施形態の通常認識モード、（ｂ）は、同実施形態の精密認識モードに対応する）。
【図６】第２の実施形態の制御系による実装動作の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
２０ 吸着ヘッド
２０ａ ノズル
２１ 第１撮像ユニット
２２ 第２撮像ユニット
２３ カメラ
２４ 照明装置
３０ 制御装置
３１ 主制御部
３２ 照明制御部
３３ カメラ制御部
３４ 画像処理部
３５ 軸制御部
Claims (7)
- 主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、
前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接して配置し、さらに、前記ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、一方側の撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に移動させて当該撮像手段により吸着部品を撮像させた後、該吸着部品を他方側の撮像手段側に移動させ、前記一方側の撮像手段に対する移動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記他方側の撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする部品認識装置。 - 主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、
前記各撮像手段を互いに前記主走査方向にずらした状態で近接して配置し、さらに、前記ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、第１撮像手段に対して吸着部品を前記主走査方向と直交する副走査方向に往復移動させることにより当該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、該吸着部品を第２撮像手段側に移動させ、第１撮像手段に対する復動方向とは反対方向に吸着部品を移動させて前記第２撮像手段により吸着部品を撮像させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする部品認識装置。 - 請求項２に記載の部品認識装置において、
前記第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したことを特徴とする部品認識装置。 - 請求項２に記載の部品認識装置において、
往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したことを特徴とする部品認識装置。 - 主走査方向に複数の撮像素子が並ぶリニアセンサをそれぞれもち、かつ部品吸着用のヘッドユニットに吸着された吸着部品のうち吸着面とは反対側の面を撮像する第１撮像手段およびこの第１撮像手段とは異なる方向から前記吸着部品を撮像する第２撮像手段と、各撮像手段に対して前記吸着部品を相対的に移動させるべく前記ヘッドユニットを駆動する駆動手段と、撮像手段により撮像される画像に基づいて部品を認識する部品認識手段とを備えた表面実装機の部品認識装置において、
前記ヘッドユニットに吸着された部品の認識に際し、前記第１および第２撮像手段に対して連続的に吸着部品を移動させることにより各撮像手段によりそれぞれ吸着部品を撮像 させて部品を認識する第１部品認識モードと、第１撮像手段に対して吸着部品を往復移動させて該撮像手段により吸着部品を二度撮像させた後、第２撮像手段に対して吸着部品を移動させて該撮像手段により吸着部品を撮像させて部品を認識する第２部品認識モードとを部品の種類に応じて実行させるべく前記撮像手段および駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする部品認識装置。 - 請求項５に記載の部品認識装置において、第１撮像手段の照明装置として吸着部品に対する照明方向を切換可能な照明装置を設け、前記第２部品認識モード時に、第１撮像手段に対する吸着部品の往動時の照明方向と復動時の照明方向とを切換えるべく前記照明装置を前記制御手段により制御するように構成したことを特徴とする部品認識装置。
- 請求項５に記載の部品認識装置において、
前記第２部品認識モード時には、往動時に第１撮像手段により取込まれた画像に基づいて前記部品認識手段により部品の吸着状態を認識させ、吸着誤差がある場合にはその誤差を補正した状態で第１撮像手段に対して吸着部品を復動させるべく前記駆動手段を前記制御手段により制御するように構成したことを特徴とする部品認識装置。
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