JP4801631B2 - 測定装置、及び測定システム - Google Patents

Description

本発明は、測定装置、及び測定システムに関する。

従来より、検出光を用いて被検出物を検出する光学式の測定装置が広く知られている。この種の装置は受光側に一次元、或いは二次元のイメージセンサが用途に応じて使用されている。

係る光学式の測定装置では、測定を行うに先立って、いわゆる光軸調整作業（投光側と受光側との向きを合わせる作業）を行う必要がある。光軸調整作業を行う場合、受光側の受光面が二次元のイメージセンサで構成されていれば、ある程度検出光軸の向きが傾いていても、投光側の光が撮像面上に入光して受光スポットが出来るから、光軸調整作業を進めるときに、検出光軸の位置を把握し易いというメリットがある。

一方、二次元のイメージセンサは画素数が多いから、受光スポットの当たらない測定に無駄な画素が生じ易く、また信号の読み出し等に時間にかかる。従って、処理の高速化が要求されるような用途であって、一次元のイメージセンサで検出が可能なケースでは、測定の側面から見ると、一次元のイメージセンサを用いることが好ましい。

従って、処理の高速化への対応、光軸調整の作業性の双方を求める場合には、一次元のイメージセンサ、二次元のイメージセンサを併用してやればよい。

尚、光学式の測定装置において、１次元のイメージセンサと、２次元のイメージセンサの双方のセンサを備えたものは下記特許文献に開示されている。このものを使用すれば、上記要請に一応は応ずることが可能である。
特開２００２−１１６０１３公報

上記構成のものは、１次元のイメージセンサと、２次元のイメージセンサの双方を設けているから部品点数が多くなり、コスト高となる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数を増加させることなく、処理の高速化の要請、光軸調整作業の容易化の要請に応じることが可能な測定装置、及びそれを使用した測定システムを提供することを目的とする。

本発明の測定装置は、二次元状に配置される複数の受光素子からなるとともに、受光信号の読み出しが、同一方向に並ぶ読み出しラインのうち任意の読み出しラインを指定して行うことが可能とされた撮像部を有する受光手段と、検出光を出射し前記受光手段と共に被検出物を検出する検出光軸を構成する投光手段と、前記撮像部を構成する前記受光素子から受光信号を読み出す信号読出手段と、前記撮像部の全読み出しラインの中から一ライン上の受光素子を、外部装置の指示に基づいて検出範囲として設定する検出範囲設定手段と、前記検出範囲の設定を行う準備モードと、設定された検出範囲を構成する受光素子に基づいて測定を行う測定モードとにモードを切り換えるモード切替手段と、前記信号読出手段に読出指令を与える制御手段と、測定手段と、からなる測定装置であって、前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、連続する複数の読み出しラインの受光信号を読み出す旨の読出指令を前記信号読出手段に与えると共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を外部の表示装置に対して出力させる一方、前記測定モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段により設定された検出範囲の受光信号のみを読み出す旨の読出指令を前記信号読出手段に与え、前記測定手段は、前記測定モードにおいて、前記信号読出手段を通じて読み出された各受光信号のレベルが入光レベルにあるか、遮光レベルにあるかを検出する処理を行うことにより、検出範囲上において受光信号のレベルが入光レベルから遮光レベル、或いは遮光レベルから入光レベルに切り替わる入遮光位置を測定して出力するところに特徴を有する。

本発明では、二次元状に配置される複数の受光素子からなる撮像部をモードに応じて使い分けている。すなわち準備モードでは撮像部を二次元的に使用し、測定モードでは撮像部を一次元的に使用している。従って、撮像部それ自体は１つで済むから部品増とならない上、二次元としてのメリット（光軸調整作業の容易化）、及び一次元としてのメリット（高速処理）の双方を共に発揮することが可能である。また、本発明では、外部装置を介して指示を行うことで、撮像部の全読み出しラインの中から一ラインの受光素子を検出範囲として選択できるので、以下のメリットも得られる。

例えば、固定的に設定された、狭い１次元の検出範囲に受光スポットを合わせようとすると、投光側と受光側の向きを微調整することが必要となる。このような微調整作業は、作業者の経験、手馴れに頼るところが大きく、経験が浅い場合には一般に手間が掛かり、作業性を悪くする。

この点、本発明では、外部装置を介して指示を行うことで検出範囲を選択できるようにしてあるから、撮像部から受光スポットが外れないように位置合わせを行う大まかな光軸調整は必要なものの、撮像部上に受光スポットが入れば、それに合わせて検出範囲を設定できる。従って、微調整作業を廃止することができ、光軸の調整作業が大幅に簡素化できる。尚、この場合、受光スポットの位置に合わせて検出範囲を設定する作業それ自体は必要であるが、検出範囲の設定はキー操作等により行うことが可能であるから、光軸の微調整に比べて極めて簡単に実施できる。

この発明の実施態様として以下の構成がより好ましい。
・前記受光手段は、前記撮像部として二次元のＣＭＯＳイメージセンサと、前記検出光を前記ＣＭＯＳイメージセンサ上に集光させつつ入光させる集光レンズと、を備える。ＣＭＯＳ（シーモス）イメージセンサであれば、汎用性のものをそのまま使用でき、コスト面で有利になる。

・前記検出範囲設定手段は、読み出し方向に沿った同一ライン上に位置する一列全ての受光素子のうち、一部の受光素子を、外部装置からの指示に基づいて、検出範囲として設定する。このようにしておけば、測定に必要な受光素子だけを検出範囲として設定することが可能となる。

・前記外部装置が前記測定装置より取り外し可能とされたものにおいて、前記検出範囲設定手段は、前記外部装置からの指示に基づいてのみ前記検出範囲の設定を変更する。このようにしておけば、検出範囲の設定作業が完了した後、外部装置を測定装置から取り外すと、再び外部装置を接続して検出範囲の再設定作業を行わない限り、設定した検出範囲の設定を維持でき、意に反して検出範囲が勝手に変更されてしまうことを、未然に防止できる。

・不揮発性の記憶手段と、前記検出範囲設定手段で設定された検出範囲を前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを設け、前記検出範囲設定手段は、電源が再投入されることを条件として、検出範囲を前記記憶手段に記憶される検出範囲に書き換える処理を行う構成とする。ここで仮に、不揮発性の記憶手段を設けないとすると、電源の入り切りに伴い、検出範囲の設定が初期に戻ってしまった場合には、検出範囲を再設定し直す必要性に迫られるが、本構成のようにしておけば、電源が再投入されたときには、検出範囲設定手段が検出範囲を前記記憶手段に記憶される検出範囲に自動的に書き換える。従って、再設定作業を、作業者がわざわざ行う必要がなく、使い勝手がよい。

・前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段によって検出範囲が設定変更されるごとに、前記検出範囲の位置情報と共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を前記外部の表示装置に対して出力させる構成とする。このようにしておけば、表示装置の表示画面上に受光像と検出範囲の双方を表示させることが可能となる。

本発明は、移動する移動物体の姿勢を検出する測定システムであって、前記移動物体の移動経路に対して検出光軸が交差するように前記移動経路を間に挟んで前記投光手段と前記受光手段とを対向配置した請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の測定装置と、前記測定装置の測定手段から出力される前記入遮光位置に基づいて前記移動物体の姿勢を検出する姿勢検出装置と、からなることを特徴とする。本システムであれば、高速処理が可能であるから、ある程度高速で移動する移動物体の姿勢を問題なく検出できる。

本発明は、請求項６に記載の測定装置と、表示装置と、前記外部装置としての外部設定装置と、からなる測定システムであって、前記外部設定装置は前記検出範囲を設定変更操作するための設定操作部を備え、同設定操作部の操作に対応する前記指示を前記測定装置の検出範囲設定手段に送る構成であると共に、前記測定装置の検出範囲設定手段は、前記準備モードが選択されている場合に、前記指示に基づいて前記検出範囲を設定変更する処理を行い、前記測定装置の前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段によって検出範囲が設定変更されるごとに、前記検出範囲の位置情報と共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を前記外部の表示装置に対して出力させ、前記表示装置は、前記各読み出しラインの受光信号の信号レベルの高低を像として表した受光像と、前記検出範囲の双方を、互いの相対的な位置関係が目視可能なように表示画面上に同時に表示させるところに特徴を有する。本システムであれば、表示装置の表示画面上に受光像と検出範囲の双方を、互いの相対的な位置関係が目視可能なように同時に表示させる構成としてあるから、表示部上の表示内容を参照しつつ検出範囲を設定してやれば、検出範囲を受光像の中心に正確に設定できる。

本発明によれば、二次元状に配置される複数の受光素子からなる撮像部をモードに応じてソフト的に使い分けている。すなわち準備モードでは撮像部を二次元的に使用し、測定モードでは撮像部を一次元的に使用している。従って、撮像部それ自体は１つで済むから部品増とならない上、二次元としてのメリット（光軸調整作業の容易化）、及び一次元としてのメリット（高速処理）の双方を共に発揮することが可能である。

本発明の一実施形態を図１ないし図１２によって説明する。
本実施形態は、本発明に係る測定装置５０を部品実装機１０に搭載したものである。部品実装機１０は基台１１の中央に基板搬送用のコンベア１５を設けており、実装対像の基板Ｆを基台１１上に搬入させた後、基台中央寄りの作業位置にて停止させるようになっている。

そして、作業位置の側方にあたる図１の下部側には部品供給部１６が設けられている。係る部品供給部１６にはフィーダ４０が多数個横並び状に設置されている。フィーダ４０は基板Ｆに実装される部品Ｗを供給する機能を担うものである。

また、基台１１の左右両側には作業位置を間に挟んで、一対のガイドレール２１が設置されるとともに、同ガイドレール２１を左右に架設してヘッド支持体２２が設置されている。係るヘッド支持体２２は左右のガイドレール２１に沿って図１の上下方向に移動自在な構成となっている。

そして、上記ヘッド支持体２２には、ヘッドユニット３０が装着されている。ヘッドユニット３０は、ヘッド支持体２２の長手方向に移動自在な構成とされる。これにより、ヘッド支持体２２をガイドレール２１に沿って上下方向に移動させつつ、ヘッド支持体２２に沿ってヘッドユニット３０を左右方向に移動させることで、基台１１上の任意の位置にヘッドユニット３０を水平移動させることができる構成となっている。

そして、ヘッドユニット３０の下面部には、下方に突出するようにして吸着ヘッド３１が取り付けられている（図１中は省略、図２参照）。係る吸着ヘッド３１はヘッドユニット３０に対して昇降可能な構成とされ、先端には吸着ノズル３５を設けている。そして、吸着ノズル３５には図外の負圧手段から負圧が供給され、ヘッド先端に吸引力を生じさせる構成となっている。

上記の如く構成することで、フィーダ４０上の部品Ｗを以下の要領で取り出すことができる。まず、ヘッドユニット３０をフィーダ４０上に移動させ、フィーダ４０の上方にて停止させる（図１に示す（Ａ）の位置）。

その後、吸着ヘッド３１を下降させつつ、下降タイミングに合わせて吸着ヘッド３１に負圧を供給する。これにより、フィーダ４０を通じて供給される部品Ｗを吸着ヘッド３１にて吸着保持できる。

あとは、下降状態にある吸着ヘッド３１を上昇させてやれば、吸着保持された部品Ｗは吸着ヘッド３１とともに上昇する。これにて、フィーダ４０より部品Ｗが取り出される。

そして、部品Ｗの取り出し作業が完了したら、次に、基板Ｆ上に部品を実装するべく、フィーダ上方に位置するヘッドユニット３０を作業位置に停止する基板Ｆの上方に向けて移動させる処理が行われる。

これにより、図１の例では、部品Ｗを保持したヘッドユニット３０は基台奥側にあたる図１の紙面上方に移動することとなるが、本実施形態のものは、係る移動過程で後に説明する測定装置５０の検出光軸Ｌを吸着ヘッド３１の先端に吸着保持された部品Ｗが横切ることで（図２参照）、吸着ヘッド３１に吸着保持された部品Ｗの姿勢が検査（以下、検出ともいう）される構成となっている。

そして、検査の結果、部品姿勢に異常がなければ、ヘッドユニット３０による部品の実装処理が進められ、作業位置に停止する基板Ｆ上に部品Ｗが実装される。

次に、測定装置５０について説明する。
測定装置５０は検出光を出射する投光ユニット６０と、出射された検出光を受ける受光ユニット７０とから構成されている。両ユニット６０、７０は共にケーシング６１、７１内に各種装置を内蔵させたものである。

図３に示すように、投光ユニット６０は、レーザダイオード等の投光素子６２を備えている。係る投光ユニット６０は、受光ユニット７０と電気的に連なっており、受光ユニット７０側の制御回路１１０より発せられる投光指令に従って、投光素子６２をドライブして検出光を出射する構成となっている。

受光ユニット７０は、投光ユニット６０から出射された検出光を受ける受光部８０を備えている。受光部８０は集光レンズ８１とイメージセンサ８５とから構成されている。集光レンズ８１は検出光を集光させつつイメージセンサ８５上に入光させる機能を担うものであり、イメージセンサ８５の前方に設置されている。

イメージセンサ８５は図４に示すように、受光素子（以下、画素とも言う）Ｐを行列状に配置して受光面８６を形成した二次元のものであり、本実施形態のものは、各受光素子Ｐに増幅素子を組み込んだＣＭＯＳ（シーモス）ディバイス構造のＣＯＭＳイメージセンサを使用している。

尚、ＣＭＯＳイメージセンサは受光面を構成する複数の受光素子Ｐの中から、ある受光素子Ｐを選択して受光信号（信号電荷を内部で増幅して信号電圧にしたもの）を読み出すことが可能なランダムアクセスタイプのディバイスとして知られている。そして、本実施形態に適用のＣＭＯＳイメージセンサ８５は受光信号の読み出しが垂直ラインＶごとに行われる形式となっており、また、読み出し対像となる垂直ラインＶ１〜Ｖ１６を任意選択できる。

また、ＣＭＯＳイメージセンサ８５が本発明の撮像部に相当しており、垂直ラインＶ１〜Ｖ１６が本発明の読み出しラインに相当している。

図３に戻って、説明を続けると、受光ユニット７０には、ユニット全体を制御統括する制御回路１１０、信号読出回路９０、測定回路１００が設けられている。

信号読出回路９０は制御回路１１０より与えられる読出指令に従って、ＣＭＯＳイメージセンサ８５から受光信号の読み出しを行うものである。測定回路１００は読み出された受光信号のレベルを、予め設定されたレベルと比較することで、読み出しの対像となった受光素子Ｐが入光レベルにあるか、遮光レベルにあるかを判別するものである。そして、測定回路１００により測定された結果は、受光ユニット７０とは別に設けられた姿勢検出装置１８０に信号線を介して出力される構成となっている。

また、制御回路１１０には、切り替えスイッチ１２０、設定部１３０、記憶部１４０、入出力部１５０が電気的に連なっている。

切り替えスイッチ１２０は、モードの切り替えを行う機能を担うものである。本実施形態では、準備モードと測定モードの２種のモードが設定されており、切り替えスイッチ１２０により、いずれかのモードを選択できる構成となっている。尚、切り替えスイッチ１２０の設置場所は作業者が操作し易い場所であれば特に制約はなく、本例では、受光ユニット７０のケーシング上面に設けてある(図２参照）。

入出力部１５０はいわゆるインターフェースであって、そこには、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、単にノート型パソコン）２００を外部接続できる構成となっている。このようにノート型パソコン２００を外部接続するのは、準備モードにおいて行う各種設定作業をノート型パソコン２００の機能を借りて行うためである。

ノート型パソコン２００の構成は図３、図５に示す通りであり演算機能、制御機能を有するＣＰＵ２１０、表示装置２２０、ユーザインターフェース（キーボード、タッチパット等）２４０、入出力部２５０などから構成されている。尚、ノート型パソコン２００は、受光ユニット７０に設けられるコネクタ１５５に接続ケーブルＵを介して外部接続される構成となっており、必要に応じて、簡単に取り外せる。

設定部１３０はノート型パソコン２００の指示の下、検出ライン（後に詳しく説明する）Ｖを設定、変更する機能を担うものである。また、記憶部１４０は不揮発性とされ、例えばＥＥＰＲＯＭ、ＮＶＲＡＭより構成される。

尚、設定部が本発明の検出範囲設定手段に相当しており、また検出ラインＶ上の受光素子Ｐが受光面８６上において占める範囲が本発明の「検出範囲」に相当している。

上記した両ユニット６０、７０は各ケーシング６１、７１の前面が投受光窓６３、７３とされており、これら投受光窓６３、７３を対向させつつ、基台１１の図１に示す下部寄りの領域において、左右両側に振り分けられて配置される。これにより、両ユニット６０、７０により形成される検出光軸Ｌが部品Ｗの移動経路にほぼ直交し、フィーダ４０から基板Ｆへ向かう部品Ｗが検出光軸Ｌを横切る設定となる。

以下、両ユニット６０、７０の取り付け作業が完了した後、部品Ｗの検出が行われるまでの一連の流れについて説明する。

投光ユニット６０、受光ユニット７０を図１に示すように大まか対向配置できたら、続いて光軸調整作業を行う必要がある。

それには、まず切り替えスイッチ１２０を操作して準備モードを選択するとともに、接続ケーブルＵを介して受光ユニット７０にノート型パソコン２００を外部接続させる。そして、投光ユニット６０より検出光を出射させ、これを受光ユニット７０により受光させる作業を行う。

本実施形態では、準備モードが選択されている場合には、制御回路１１０が信号読出回路９０に全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６（すなわち、１フレーム）の受光信号を読み出す旨の読出指令を与える。

これにより、信号読出回路９０は各垂直ラインＶごとに受光信号を順に読み出してゆく。そして、読み出された受光信号は制御回路１１０の指令の下、読み出し元となった受光素子Ｐの位置情報と共に、入出力部１５０を通じてノート型パソコン２００に送られる。尚、ここでいう、受光素子Ｐの位置情報というのは、受光素子Ｐの列アドレス、行アドレスのことである。

一方、ノート型パソコン２００では受光素子Ｐの位置情報、受光信号を受けると、ＣＰＵ２１０の指令の下、表示制御がなされて表示装置２２０の表示画面２３０上に、ＣＯＭＳイメージセンサ８５上に入光した検出光の受光像Ｚを表示させる。

より具体的に説明すると、本実施形態のものは図６に示すように、表示装置２２０の表示画面２３０は第一表示領域２３１と、第二表示領域２３５に区分されており、図６に示す左側の第一表示領域２３１中に受光像Ｚが表示される。

尚、このとき、検出光がイメージセンサ８５の受光面８６に対して受光面中央から外れた位置に入光している場合には、それに対応して受光像Ｚは第一表示領域２３１の中央から外れた位置に表示される。

従って、第一表示領域２３１中に表示される受光像Ｚの位置を参照することで、投光ユニット６０より出射された検出光が、ＣＭＯＳイメージセンサ８５の中央部分に正しく入光しているか、どうか簡単に視認により判別できる。

図６の例では、受光像Ｚが第一表示領域２３１の中心から左に外れているから、このような場合には、投光ユニット６０の設置角度を表示画面を参照しつつ調整することで、図７に示すように、投光ユニット６０より出射された検出光が、ＣＭＯＳイメージセンサ８５の中央部分に正しく入光するように、検出光軸Ｌの向きを簡単に調整できる。

尚、第一表示領域２３１の表示内容が図６の表示内容から図７の表示内容に更新されるのは、準備モード中、受光ユニット７０が定期的に受光信号の読み出しを行い、これをノート型パソコン２００に送信しているからである。すなわち、受光ユニット７０では、制御回路１１０の指令の下、全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６（すなわち、１フレーム）の受光信号を読み出す処理を定期的に行なっており、信号の読み出し処理を行う都度、読み出し元となった受光素子Ｐの位置情報と受光信号とをノート型パソコン２００に送信している。そして、受光素子Ｐの位置情報、受光信号を受けると、ノート型パソコン２００側ではＣＰＵ２１０の指令の下、表示内容を更新する処理が行なわれる結果、準備モード中、第一表示領域２３１の表示内容が常に更新される構成となっている。

さて、ここまで述べてきたように、準備モードにおいては、ＣＭＯＳイメージセンサ８５を二次元的に使用して、検出光がＣＭＯＳイメージセンサ８５上に入光して出来る受光像を２次元的な平面画像として表示させた。

これに対して、後に説明する測定モードにおいては、ＣＭＯＳイメージセンサ８５を一次元的に使用、すなわち一の垂直ラインＶだけ使用し、他のラインについては使用しない構成をとっている。

そのため、図７に示すように、出射された検出光がＣＭＯＳイメージセンサ８５の中央部分に正しく入光するように光軸調整することができたら、測定モードにて使用する垂直ライン、すなわち検出ラインＶを設定する必要がある。

本実施形態では、受光ユニット７０の設定部１３０が、検出ラインＶの設定を管轄しており、検出ラインＶの位置情報を記憶保管しているが、これをノート型パソコン２００にて変更操作できるようになっている。

具体的に説明すると、ユーザインターフェース２４０を用いて第二表示領域２３５の下部側に表示されている「ライン表示」のパネルを選択すると、ＣＰＵ２１０の表示制御の下、第一表示領域２３１上に、受光像Ｚと検出ラインＶが同時表示される設定となっている（図８参照）。すなわち、第一表示領域２３１のうち、その時点において設定されている検出ラインＶに対応する一列が、色付きのラインなどで表示される。

上記により、本発明の「前記表示装置は、前記各読み出しラインの受光信号の信号レベルの高低を像として表した受光像と、前記検出範囲（ここでは、検出ラインＶ）の双方を、互いの相対的な位置関係が目視可能なように表示画面上に同時に表示させる」が具現化されている。

そして、検出ラインＶが第一表示領域２３１上に表示されている状態で、ユーザインターフェース２４０を用いて所定操作（例えば、左右キーを押す）を行うと、係る操作をノート型パソコン２００のＣＰＵ２１０が読み取って、検出ラインＶの位置を操作方向に変更させる指示を受光ユニット７０に送る。

上記により、本発明の「前記外部設定装置（ここでは、ノート型パソコン２００）は前記検出範囲を設定変更操作するための設定操作部（ここでは、ユーザインターフェース２４０）を備え、同設定操作部の操作に対応する前記指示を前記測定装置（ここでは、受光ユニット７０）の検出範囲設定手段（設定部１３０）に送る構成」が具現化されている。

ＣＰＵ２５０より送られた変更指示は、受光ユニット７０の設定部１３０に入力される。これにより、設定部１３０では検出ラインＶの位置を操作方向に変更する処理が行われる。すなわち、記憶保管されている検出ラインＶの位置情報が書き換えられる。

そして、検出ラインＶの位置情報が設定部１３０により書き換えられると、制御回路１１０の指令の下、書き換えられた検出ラインＶの位置情報を記憶部１４０にバックアップさせる処理が行われる。

上記処理が終了すると、今度は、制御回路１１０の指令の下、受光ユニット７０側からノート型パソコン２００側に変更された最新の検出ラインＶについての位置情報が送信される。尚、このとき、信号読出回路９０により読み出された全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６の受光信号についても、読み出し元の受光素子Ｐの位置情報と共にノート型パソコン２００に同時に送信される。

上記により、本発明の「前記測定装置の前記制御手段（ここでは、制御回路１１０）は、前記準備モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段（ここでは、設定部１３０）によって検出範囲（ここでは、検出ライン）が設定変更されるごとに、前記検出範囲の位置情報と共に、前記信号読出手段（ここでは、信号読出回路９０）にて読み出された各読み出しライン（ここでは、全垂直ライン）の受光信号を前記外部の表示装置に対して出力させる」が具現化されている。

その後、ノート型パソコン２００では、ＣＰＵ２１０の指令の下、送信されてきた検出ラインＶの位置情報、受光信号についての各情報に基づいて、第一表示領域２３１上の表示内容を更新する。

かくして、検出ラインＶを変更するべくユーザインターフェース２４０に対して行った操作が第一表示領域２３１中に反映される。すなわち、検出ラインＶを左に移動させる操作を行った場合であれば、第一表示領域２３１内に表示される検出ラインＶの位置が左に移動する。尚、このとき、第一表示領域２３１内には受光像Ｚも無論同時表示され、互いの相対的な位置関係を確認することができるようになっている。

従って、上記変更操作を繰り返し行うことで、図８に示すように受光像Ｚの中心から外れた状態にある検出ラインＶを、図９に示すように受光像Ｚの中心に簡単に位置合わせできる。

これにて、準備モードにて必要な設定作業は全て完了する。あとは、接続ケーブルＵを受光ユニット７０のコネクタ１８５から外してやれば、ノート型パソコン２００を受光ユニット７０から取り外せる。

そして、本実施形態では、ノート型パソコン２００の取り外し作業を行うと、受光ユニット７０の設定部１３０にアクセスする術がなくなり、再びノート型パソコン２００を外部接続しない限り検出ラインＶの設定を変更できないようになっている。このようにしておけば、検出ラインＶの位置が意に反して勝手に変更されてしまうことを、未然に防止できる。

尚、本実施形態では、上記した検出ラインＶの設定操作の過程で、第二表示領域２３５の下部に表示される「画素指定」のパネルを選択すると、検出ラインＶ上に一列状に並ぶ全受光素子Ｐの中から、一部の受光素子Ｐを検出対像として指定することができる。

例えば、図１０に示すように、検出ラインとしてＶ１０のラインを選択し、更に、同ラインＶ１０に並ぶ全受光素子Ｐ１〜Ｐ１４のうち、中央部分のＰ４〜Ｐ１１の受光素子を検出対像として指定できる。

このような構成としておけば、図１１に示すように受光像（受光スポット）Ｚの大きさに合わせて検出ラインＶを設定できる。言い換えれば、検出ラインＶ上の画素を絞り込むことで、検出対像の画素数を減らすことができから、受光信号の読み出しに必要な時間、その他読み出された信号を処理するのに必要な時間を短縮でき、検出処理を高速で行なうことが可能となる。

尚、上記例では検出対像としてＰ４〜Ｐ１１の受光素子を指定してあるが、係る例におけるＰ４〜Ｐ１１の受光素子が受光面８６上において占める範囲が本発明の「検出範囲」となる。

そして、「画素指定」のパネルを選択して操作を行った情報は、検出ラインＶの位置情報と共に、受光ユニット７０の設定部１３０により記憶保管され、また記憶部１４０にバックアップされる構成となっている。

さて、ここからは、測定装置５０、姿勢検出装置１８０により行われる部品姿勢の検査処理を具体的に説明してゆく。検査処理を開始するには、切り替えスイッチ１２０を操作してモードを準備モードから測定モードに切り替えてやればよく、これを行うと、制御回路１１０は設定部１３０から検出ラインＶに関する情報を読み出し、信号読出回路９０に検出ラインＶの受光信号のみを読み出す旨の読出指令を与える。

これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ８５は準備モードの二次元的な使用状態から、一ラインのみ使用する一次元的な使用状態に自動的に切り替わる。

あとは、部品実装機１０側の制御回路(不図示）から、吸着ヘッド３１の移動タイミングを知らせるタイミング信号Ｓｒが入力されると、以下の要領で測定が自動的に開始される。

順に説明してゆくと、制御回路１１０は上記タイミング信号Ｓｒを受けると、吸着ヘッド３１に吸着保持された部品Ｗが検出光軸Ｌを横切るタイミングに合わせて投光ユニット６０に投光指令を与えて投光素子６２をパルス点灯させる。

すると、投光素子６２より出射された検出光は、集光レンズ８１により集光されつつ、ＣＭＯＳイメージセンサ８５の受光面８６上に入光する。このとき、検出光の一部が吸着ヘッド３１及び、それに吸着保持された部品Ｗに遮られる。従って、ＣＭＯＳイメージセンサ８５の受光面８６には、図１２に示すように遮られた部分（同図においてハッチングで示す）だけ信号レベルが低い、部分欠けの受光像Ｚができる。

そして、受光像Ｚの形成に合わせて、信号読出回路９０は検出ラインＶ上の受光素子Ｐから受光信号を順に読み出してゆく。その後、読み出された受光信号は測定回路１００に入力される。

測定回路１００では、読み出された各受光信号のレベルが入光レベルにあるか、遮光レベルにあるかを検出する処理が行なわれ、検出ラインＶ上において受光信号のレベルが入光レベルから遮光レベル、或いは遮光レベルから入光レベルに切り替わる入遮光位置が測定される。

本例であれば、部品下面より上側は遮光状態となるのに対して、部品下面より下側は入光状態となる。

従って、吸着ヘッド３１に部品Ｗが正しく保持された図１２の（１）の場合には、入遮光位置は（ｃ）の位置となる。一方、吸着ヘッド３１に部品Ｗが立った姿勢で保持された図１２の（２）の場合には、（ｄ)の位置が入遮光位置となる。

そして、入遮光位置のデータは測定回路１００から姿勢検出装置１８０に出力され、姿勢検出装置１８０にて入遮光位置のデータに応じた処理が行われる。

すなわち、姿勢検出装置１８０は入遮光位置は（ｃ）の位置であるとするデータを受け取った場合、「正常保持」と判定し、部品実装処理を進める旨の制御信号を部品実装機１０に送る。これにより、部品実装機１０の主導の下、作業位置に停止する基板Ｆに部品Ｗを実装する実装処理が進められることとなる。

一方、姿勢検出装置１８０は入遮光位置は（ｄ）の位置であるとするデータを受け取った場合、「保持エラー」と判定し、エラー信号を部品実装機１０に送る。これにより、部品実装機１０においてエラー処理が行われることとなる。

そして、上記要領で部品Ｗの姿勢検出、部品Ｗの実装処理が繰り返し行われることで、基板Ｆに対する部品Ｗの実装処理が進められることとなる。

さて、実装処理が一通り完了すると、部品実装機１０、測定装置５０はいずれも電源を落とされることとなるが、本実施形態の測定装置５０では、電源の再投入時には、バックアップされている検出ラインＶの情報を記憶部１４０から読み出す処理を制御回路１００が行うようにしてある。そして、制御回路１００指令の下、設定部１３０が検出ラインの情報を、バックアップされていた検出ラインＶの情報に書き換える処理を行うように構成してある。

このようにしておけば、電源の入り切りに拘わらず、作業者により設定された検出ラインＶの設定が維持されるので、使い勝手がよい。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ８５をモードに応じてソフト的に使い分けている。すなわち準備モードではＣＭＯＳイメージセンサ８５を二次元的に使用し、測定モードではＣＭＯＳイメージセンサ８５を一次元的に使用している。従って、ＣＭＯＳイメージセンサ８５それ自体は１つで済むから部品増とならない上、二次元としてのメリット（光軸調整作業の容易化）、及び一次元としてのメリット（高速処理）の双方を共に発揮することが可能である。

また、本実施形態のものは、ノート型パソコン２００を介して指示を行うことで、検出ラインＶの位置を変更できるので、以下のメリットも得られる。

例えば、固定的に設定された、狭い１次元の検出ラインＶに受光像Ｚの位置を合わせようとすると、投光側と受光側の向きを微調整することが必要となる。このような微調整作業は、作業者の経験、手馴れに頼るところが大きく、経験が浅い場合には一般に手間が掛かり、作業性を悪くする。

この点、本実施形態では、検出ラインＶの位置を変更できるから、二次元イメージセンサＣＭＯＳ８５の受光面８６から受光像（受光スポット）Ｚが外れないように位置合わせを行う大まかな光軸調整は必要なものの、受光面８６上に受光像Ｚが入れば、その位置に合わせて検出ラインＶを設定できる。

従って、検出光軸Ｌの微調整作業（固定的に設定された一次元の検出ラインに対して受光像を合わせ込む作業）を廃止することができ、光軸の調整作業を大幅に簡素化できる。尚、この場合、受光像Ｚの位置に合わせて検出ラインＶを設定する作業それ自体は必要であるが、検出ラインＶの設定はキー操作等により行うことが可能であるから、検出光軸Ｌを微調整することに比べて極めて簡単に実施できる。

また、本実施形態の構成（イメージセンサ８５を２次元的な使用と一次元的な使用に、ソフト的に使い分ける）を満足するには、イメージセンサ８５は任意ラインを指定して信号の読み出しが出来るものであることが必要とされる。この点、ＣＭＯＳイメージセンサ８５であれば、汎用品でも上記要請に対応できるから、本測定装置５０の構成として最適である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、２次元のＣＭＯＳイメージセンサ８５を受光部８０に用いたが、受光素子を二次元的に配置し、かつ任意ラインを選択して、受光信号を読み出すことができるものであれよく、例えば、一次元のラインセンサを複数個並べて受光面を構成するものであってもよい。

（２）上記実施形態では、準備モードが選択されている場合に、２次元のＣＭＯＳイメージセンサ８５の全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６（すなわち、１フレーム）の受光信号を読み出すようにしたが、２次元な使用であればよく、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ８５の全垂直ラインＶ１〜Ｖ１６のうち、中央寄りのライン（例えば、Ｖ３〜Ｖ１４など）の受光信号のみを読み出す構成としてもよい。

本実施形態に適用された部品実装機の平面図 吸着ヘッドに保持された部品が検出光軸を横切る状態を示す斜視図 測定装置の電気的構成を示すブロック図 ＣＭＯＳイメージセンサの受光面を示す図 受光ユニットにノート型パソコンを接続した状態を示す図 ノート型パソコンの表示画面を示す図 ノート型パソコンの表示画面を示す図 ノート型パソコンの表示画面を示す図 ノート型パソコンの表示画面を示す図 検出ラインの中から一部の画素を指定した様子を示す図 ノート型パソコンの表示画面を示す図 部品の姿勢と入射光位置の関係を示す図

符号の説明

５０…測定装置
６０…投光ユニット
６１…投光素子（本発明の「投光手段」に相当）
７０…受光ユニット
８０…受光部（本発明の「受光手段」に相当）
８１…集光レンズ
８５…ＣＭＯＳイメージセンサ（本発明の「撮像部」に相当）
９０…信号読出回路（本発明の「信号読出手段」に相当）
１００…測定回路（本発明の「測定手段」に相当）
１１０…制御回路（本発明の「制御手段」、「記憶制御手段」に相当）
１２０…切り替えスイッチ（本発明の「モード切替手段」に相当）
１３０…設定部（本発明の「検出範囲設定手段」に相当）
１４０…記憶部（本発明の「記憶手段」に相当）
１８０…姿勢検出装置
２００…ノート型パソコン（本発明の「外部装置」、「外部設定装置」に相当）
２１０…ＣＰＵ
２２０…表示装置
２４０…ユーザインターフェース（本発明の「設定操作部」に相当）
Ｌ…検出光軸
Ｗ…部品(本発明の「移動物体」、「被検出物」に相当）
Ｖ１〜Ｖ１６…垂直ライン（本発明の「読み出しライン」に相当）
Ｖ…検出ライン（本発明の「検出範囲」に相当）

Claims (8)

1. 二次元状に配置される複数の受光素子からなるとともに、受光信号の読み出しが、同一方向に並ぶ読み出しラインのうち任意の読み出しラインを指定して行うことが可能とされた撮像部を有する受光手段と、
   検出光を出射し前記受光手段と共に被検出物を検出する検出光軸を構成する投光手段と、
   前記撮像部を構成する前記受光素子から受光信号を読み出す信号読出手段と、
   前記撮像部の全読み出しラインの中から一ライン上の受光素子を、外部装置の指示に基づいて検出範囲として設定する検出範囲設定手段と、
   前記検出範囲の設定を行う準備モードと、設定された検出範囲を構成する受光素子に基づいて測定を行う測定モードとにモードを切り換えるモード切替手段と、
   前記信号読出手段に読出指令を与える制御手段と、
   測定手段と、からなる測定装置であって、
   前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、連続する複数の読み出しラインの受光信号を読み出す旨の読出指令を前記信号読出手段に与えると共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を外部の表示装置に対して出力させる一方、
   前記測定モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段により設定された検出範囲の受光信号のみを読み出す旨の読出指令を前記信号読出手段に与え、
   前記測定手段は、前記測定モードにおいて、前記信号読出手段を通じて読み出された各受光信号のレベルが入光レベルにあるか、遮光レベルにあるかを検出する処理を行うことにより、検出範囲上において受光信号のレベルが入光レベルから遮光レベル、或いは遮光レベルから入光レベルに切り替わる入遮光位置を測定して出力することを特徴とする測定装置。
2. 前記受光手段は、
   前記撮像部として二次元のＣＭＯＳイメージセンサと、
   前記検出光を前記ＣＭＯＳイメージセンサ上に集光させつつ入光させる集光レンズと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記検出範囲設定手段は、読み出し方向に沿った同一ライン上に位置する一列全ての受光素子のうち、一部の受光素子を、外部装置からの指示に基づいて、検出範囲として設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
4. 前記外部装置が前記測定装置より取り外し可能とされたものにおいて、
   前記検出範囲設定手段は、前記外部装置からの指示に基づいてのみ前記検出範囲の設定を変更することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 不揮発性の記憶手段と、
   前記検出範囲設定手段で設定された検出範囲を前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを設け、前記検出範囲設定手段は、電源が再投入されることを条件として、検出範囲を前記記憶手段に記憶される検出範囲に書き換える処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の測定装置。
6. 前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段によって検出範囲が設定変更されるごとに、前記検出範囲の位置情報と共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を前記外部の表示装置に対して出力させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 移動する移動物体の姿勢を検出する測定システムであって、
   前記移動物体の移動経路に対して検出光軸が交差するように前記移動経路を間に挟んで前記投光手段と前記受光手段とを対向配置した請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の測定装置と、
   前記測定装置の測定手段から出力される前記入遮光位置に基づいて前記移動物体の姿勢を検出する姿勢検出装置と、からなることを特徴とする測定システム。
8. 請求項６に記載の測定装置と、
   表示装置と、
   前記外部装置としての外部設定装置と、からなる測定システムであって、
   前記外部設定装置は前記検出範囲を設定変更操作するための設定操作部を備え、同設定操作部の操作に対応する前記指示を前記測定装置の検出範囲設定手段に送る構成であると共に、
   前記測定装置の検出範囲設定手段は、前記準備モードが選択されている場合に、前記指示に基づいて前記検出範囲を設定変更する処理を行い、
   前記測定装置の前記制御手段は、前記準備モードが選択されている場合には、前記検出範囲設定手段によって検出範囲が設定変更されるごとに、前記検出範囲の位置情報と共に、前記信号読出手段にて読み出された各読み出しラインの受光信号を前記外部の表示装置に対して出力させ、
   前記表示装置は、前記各読み出しラインの受光信号の信号レベルの高低を像として表した受光像と、前記検出範囲の双方を、互いの相対的な位置関係が目視可能なように表示画面上に同時に表示させることを特徴とする測定システム。

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