JPH11251797A

JPH11251797A - 部品認識方法及び装置

Info

Publication number: JPH11251797A
Application number: JP10047849A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Morimoto; 正通森本; Eiichi Hachitani; 栄一蜂谷; Atsushi Tanabe; 敦田邉; Akira Noudo; 章納土
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP3883279B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品の装着面に存在するリードや電極等
の接合部の付近に存在する突起などを誤って接合部とし
て認識することなく接合部の位置情報を正確に得る部品
認識方法及び装置並びにそれにより得られた情報に基づ
き電子部品を正確に実装する電子部品実装方法及び装置
を提供する。【解決手段】高さ検出センサー８で検出できる高さ計
測領域を接合部のみ検出し他のノイズ物体は検出しない
ように限定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をプリン
ト基板又は液晶やプラズマディスプレイパネル基板など
に自動的に実装する電子部品実装において実装すべき電
子部品の装着面に存在するリードや電極などの接合部の
位置検出を行う部品認識方法及び装置、並びに、上記部
品認識方法により検出された、上記電子部品の装着面に
存在するリードや電極などの接合部の位置情報に基づ
き、上記電子部品を基板上に実装するようにした電子部
品実装方法、及び上記部品認識装置により検出された、
上記電子部品の装着面に存在するリードや電極などの接
合部の位置情報に基づき、上記電子部品を基板上に実装
するようにした電子部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の部品認識方法としては種
々の構造のものが知られている。例えば、電子部品に対
して可視光を照射し、対象物で反射した反射光をＣＣＤ
カメラで受けて、電子部品の装着面に存在するリードや
電極などの接合部の位置検出を行うようにしたものが考
えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のものでは、電子部品の装着面に存在するリードや電
極等の付近に突起などが存在して可視光を該突起で反射
されると、リードや電極等からの反射光のほかに突起等
からの反射光もＣＣＤカメラに入り、突起などがリード
や電極等の認識すべき接合部に対してノイズとなり、突
起が誤ってリード又は電極として認識されてしまうとい
った問題があった。従って、本発明の目的は、上記問題
を解決することにあって、電子部品の装着面に存在する
リードや電極等の接合部の付近の突起などを誤って接合
部として認識することなく、上記電子部品の接合部の位
置情報を正確に得ることができる部品認識方法及び装
置、並びに、正確に得られた上記接合部の位置情報に基
づき上記電子部品をより正確に実装することができる電
子部品実装方法及び装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。本発明の第１態様
によれば、電子部品の装着面に存在するリードや電極な
どの接合部に光を照射し、上記接合部からの反射光を基
に高さ検出部で上記接合部の位置検出を行う部品認識方
法であって、上記接合部の背後あるいは近接位置に存在
しかつ上記光を反射するノイズ物体が上記高さ検出部で
検出する反射光の高さ計測領域外となるように上記高さ
検出部の高さ計測領域を限定して、上記ノイズ物体を除
去するようにしたことを特徴とする部品認識方法を提供
する。本発明の第２態様によれば、上記高さ検出部は、
高さ検出センサーとして半導***置検出素子により上記
接合部の高さを検出する第１態様に記載の部品認識方法
を提供する。本発明の第３態様によれば、上記ノイズ除
去は、高さ計測可能領域内において高さ計測基準面を中
心に上記接合部の高さ位置を検出しうる上記高さ計測領
域を予め設定しておき、この高さ計測領域の範囲内での
み上記接合部の高さ検出を行うようにした第１又は２態
様に記載の部品認識方法を提供する。本発明の第４態様
によれば、上記ノイズ除去は、上記計測可能領域内にお
いて高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ位置を検
出しうる上記高さ計測領域を高さ変換テーブルをとして
予め設定しておき、上記高さ変換テーブルにより、上記
接合部の高さデータのうち上記高さ計測領域外にある高
さデータを無効な高さデータとして取り扱い、上記高さ
計測領域の範囲内にある高さデータを有効な高さデータ
として取り扱い、上記有効な高さデータを基に上記接合
部の高さ検出を行うようにした第１〜３態様のいずれか
に記載の部品認識方法を提供する。本発明の第５態様に
よれば、高さ計測領域の範囲内でのみ検出された上記電
子部品の画像に対して上記電子部品の大きさから処理エ
リアを決定し、上記電子部品の画像において上記決定さ
れた処理エリアのウィンドウ内をサンプリングして上記
電子部品の中心及び傾きを大まかに検出し、上記部品の
大きさと上記電子部品の大まかな位置とを基に、上記電
子部品の画像において全ての上記接合部の位置を検出
し、全ての上記接合部の位置から上記電子部品の画像に
おける上記電子部品の正確な位置を検出するようにした
第１〜４態様のいずれかに記載の部品認識方法を提供す
る。本発明の第６態様によれば、第１〜５態様のいずれ
かに記載の部品認識方法により検出された、上記電子部
品の上記接合部の位置情報に基づき、上記電子部品を基
板上に実装するようにした電子部品実装方法を提供す
る。本発明の第７態様によれば、ヘッド部の部品保持部
材で上記電子部品を保持し、上記高さ計測領域の調整が
必要か否かを判断し、上記高さ計測領域の調節が必要な
場合には上記高さ計測領域の調整を行い、上記高さ計測
領域に基づき上記部品保持部材の高さを調整し、上記部
品の高さデータを取り込み、上記高さ検出部により上記
電子部品の位置を検出し、上記高さ検出部により認識さ
れた高さ位置情報に基づき、上記ヘッド部を駆動して上
記部品保持部材により上記電子部品を上記基板の所定の
位置に装着するようにした第６態様に記載の電子部品実
装方法を提供する。本発明の第８態様によれば、電子部
品の装着面に存在するリードや電極などの接合部に光を
照射する照射装置と、上記照射装置から照射された光が
上記接合部で反射した反射光を基に上記接合部の位置検
出をする高さ検出部と、上記接合部の背後あるいは近接
位置に存在しかつ上記光を反射するノイズ物体が上記高
さ検出部で検出する反射光の計測領域外となるように上
記高さ検出部の計測領域を限定して、上記ノイズ物体を
除去するノイズ除去部とを備えるようにしたことを特徴
とする部品認識装置を提供する。本発明の第９態様によ
れば、上記高さ検出部は、高さ検出センサーとして半導
***置検出素子により上記接合部の位置を検出する第８
態様に記載の部品認識装置を提供する。本発明の第１０
態様によれば、上記ノイズ除去部は、高さ計測可能領域
内において高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ位
置を検出しうる高さ計測領域を予め設定しておき、この
高さ計測領域の範囲内でのみ上記接合部の高さ検出を行
うようにした第８又は９態様に記載の部品認識装置を提
供する。本発明の第１１態様によれば、上記ノイズ除去
部は、上記計測可能領域内において高さ計測基準面を中
心に上記接合部の高さ位置を検出しうる上記高さ計測領
域を高さ変換テーブルをとして予め設定しておき、上記
高さ変換テーブルにより、上記接合部の高さデータのう
ち上記高さ計測領域外にある高さデータを無効な高さデ
ータとして取り扱い、上記高さ計測領域の範囲内にある
高さデータを有効な高さデータとして取り扱い、上記有
効な高さデータを基に上記接合部の高さ検出を行うよう
にした第８〜１０態様のいずれかに記載の部品認識装置
を提供する。本発明の第１２態様によれば、高さ計測領
域の範囲内でのみ検出された上記電子部品の画像に対し
て上記電子部品の大きさから処理エリアを決定する処理
エリア決定手段と、上記電子部品の画像において上記決
定された処理エリアのウィンドウ内をサンプリングして
上記電子部品の中心及び傾きを大まかに検出する重心及
び傾き検出手段と、上記部品の大きさと上記電子部品の
大まかな位置とを基に、上記電子部品の画像において全
ての上記接合部の位置を検出する接合部位置検出手段
と、全ての上記接合部の位置から上記電子部品の画像に
おける上記電子部品の正確な位置を検出する接合部中心
及び傾き検出手段とを備えるようにした第８〜１１態様
のいずれかに記載の部品認識装置を提供する。本発明の
第１３態様によれば、第８〜１２態様のいずれかに記載
の部品認識装置により検出された、上記電子部品の上記
接合部の位置情報に基づき、上記電子部品を基板上に実
装するようにした電子部品実装装置を提供する。本発明
の第１４態様によれば、部品保持部材で上記電子部品を
保持するとともに、上記高さ計測領域に基づき上記部品
保持部材の高さを調整するヘッド部と、上記高さ検出部
により認識された高さ位置情報に基づき、上記ヘッド部
を駆動して上記部品保持部材により上記電子部品を上記
基板の所定の位置に装着する制御部とを備えるようにし
た第１３態様に記載の電子部品実装装置を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明にかかる第
１実施形態の部品認識方法は、電子部品の装着面に存在
するリードや電極などの接合部の位置情報を正確に得る
ために、高さ検出センサーで検出できる高さ計測領域を
上記接合部のみ検出し、他のノイズ物体は検出しないよ
うに限定するものである。すなわち、第１実施形態とし
ては、上記接合部に対して高さ検出したい計測領域が予
めわかっている場合に、高さデータ入力時に、計測領域
外にある高さデータを、高さ変換テーブルで、正常な高
さデータとして認識されない特定の値に変換するように
している。具体的には、例として、８ビットで表す高さ
計測領域内にノイズとなる物体が含まれている場合に適
用する。なお、事前に高さ位置関係を算出して、高さ計
測領域を限定しておくのが好ましい。

【０００６】図１は本発明の第１実施形態にかかる部品
認識方法を実施することができる部品認識装置を備えた
電子部品実装装置の全体概略図であり、対象物の一例と
して電子部品２をノズル７ａで吸着したヘッド部７が、
電子部品２の装着面に存在するリード２ａや電極等の接
合部の高さを検出する高さ検出部６０２の高さ検出セン
サー８上をＸ軸方向に等速で移動することにより電子部
品２の高さデータを得る状態を示している。すなわち、
図１，１４において、１は電子部品実装装置の実装装置
本体、２は本装置で実装される電子部品（以下、部品と
略記する）、３は部品２が載っているトレー、４はトレ
ー３に載った部品２を自動供給する部品供給部としての
トレー供給部、７は実装時に部品２をノズル７ａで吸着
したのちノズル７ａを支持するノズル高さ軸をノズル高
さ軸上下用サーボモーター７ｍにより駆動して上下動さ
せて上記吸着した部品２を基板に装着するヘッド部、５
はヘッド部７をｘ軸方向に移動させるものであって、Ｘ
Ｙロボット６００の一部を構成するｘ軸側のロボット
（以下、ｘ軸ロボットと略記する）、６ａ及び６ｂはヘ
ッド部７をｘ軸ロボット５とともにｙ軸方向に移動させ
るＸＹロボット６００の一部を構成するｙ軸側のロボッ
ト（以下、ｙ軸ロボットと略記する）、８は図１４の高
さ検出部６０２の高さ検出センサーの一例としての３次
元（以下、３Ｄと略記する）センサーであり、部品２の
高さ画像を撮像する。９は部品２が実装されるプリント
基板である。

【０００７】トレー３に載っている部品２がヘッド部７
で吸着され３Ｄセンサー８上をｘ軸ロボット５に沿って
移動するときに、３Ｄセンサー８によって部品２の３Ｄ
（高さ）画像が取り込まれる。３Ｄセンサー８によって
得られた（高さ）画像をソフトウェア処理して、部品２
のリード等の高さ（位置）検査を行い、位置決め情報に
従って、部品２がプリント基板９上の所定の位置に装着
される。

【０００８】次に、上記３Ｄセンサー８の構成と働きに
ついて、以下に詳細に説明する。図２は３Ｄセンサー８
の検出素子として半導***置検出素子（Position Sens
itive Detector）（以下、ＰＳＤと略記する）１７
ａ，１７ｂが２系統設置されていることを示すものであ
って、３Ｄセンサー８をｘ軸方向に見た構成図（断面
図）であり、図３はレーザー光を反射するポリゴンミラ
ー１２の反射面が変わる毎に受光素子１９にレーザー光
が入射してポリゴン面原点信号２０を発生させる状態を
示すものであって、３Ｄセンサー８をｙ軸方向に見た構
成図（断面図）である。図２および図３において、５は
ｘ軸ロボット、７はヘッド部、２は吸着された部品、１
０はレーザー光を発光する半導体レーザー、１１はこの
レーザー光を集光整形する集光整形レンズ、１２はミラ
ー面に当たったレーザー光を機械的回転によって走査さ
せるポリゴンミラー、１３はレーザー光の一部を通過さ
せ一部を反射させるハーフミラー、１４は光を反射させ
るミラーである。

【０００９】また、１５はポリゴンミラー１２で機械的
に振られたレーザー光を被写体である部品２に垂直に投
射させるように光路変換させるＦ−θレンズ、１６ａ，
１６ｂは部品２に当たったレーザー光の反射（散乱光）
を結像させる結像レンズ、１７ａ，１７ｂは部品２に当
たったレーザー光の反射光が結像レンズ１６ａ、１６ｂ
を通して結像される位置検出素子としてのＰＳＤであ
り、結像した光の位置と相関のある電気信号を発生する
機能を有する。１８ａ，１８ｂはＰＳＤ１７ａ，１７ｂ
の出力信号である。

【００１０】ここで、半導体レーザー１０で発光された
レーザー光は、集光整形レンズ１１でビーム形状を集光
整形された後、ハーフミラー１３を通過し、ミラー１４
を反射して、ポリゴンミラー１２に当たる。ポリゴンミ
ラー１２は定速回転運動をしており、ミラー面に当たっ
たレーザー光は振られることとなる。更に、Ｆ−θレン
ズ１５で光路変換されたレーザー光は部品２に垂直に当
てられ、この反射光が結像レンズ１６ａ，１６ｂを介し
てＰＳＤ１７ａ，１７ｂに結像され、ＰＳＤ１７ａ，１
７ｂが部品２のレーザー反射面の高さを計測し得る出力
信号１８ａ，１８ｂを発生する。

【００１１】また、１９は光が入力されたことを感知す
る受光素子（光センサー）、２０は光センサー１９に光
が入力されたことを外部に知らせる信号であり、この信
号はポリゴンミラー１２の各ミラー面が所定の角度に来
たとき変化するもので、いわば、ポリゴンミラー１２の
各面の原点信号（面原点）にあたる。更に、例えば１８
面のポリゴンミラー１２であれば一回転に１８回の信号
が、各々等間隔（１８面であれば２０度毎）の角度だけ
回転したとき出力されることとなる。これをポリゴンミ
ラー１２の回転量信号と呼ぶ。

【００１２】上記第１実施形態における３Ｄセンサー８
は、２系統のＰＳＤ回路を有しているが、これは１系統
ではレーザー光が部品に当たったときに、角度的にＰＳ
Ｄに反射光が帰ってこない場合があるため、これを補う
のが主な目的で設けている。３系統以上設けるほうが有
効な場合もあるが、技術的には同じことであり、ここで
は２系統で説明する。ここで、前記の半導***置検出素
子（ＰＳＤ）１７ａ，１７ｂによる計測対象物である部
品２上の高さの測定方法の一例を、半導***置検出素子
１７ａの場合について代表して、図５に基づいて説明す
る。図５において、Ｆ−θレンズ１５から紙面に垂直方
向に走査して部品２上に投射されるレーザビームは、部
品２から乱反射する。この場合、投射された点が、部品
２の底面上の高さ０のＡ₁点と前記底面から高さＨのＢ₁
点とであるとすると、乱反射したレーザビームは結像レ
ンズ１６ａによって集光され、それぞれが半導***置検
出素子１７ａ上のＡ₂点とＢ₂点とに結像する。その結
果、Ａ₂点とＢ₂点とに起電力が発生し、それぞれＣ点か
ら電流Ｉ₁，Ｉ₂、Ｄ点から電流Ｉ₃，Ｉ₄が取り出され
る。電流Ｉ₁，Ｉ₃は、Ａ₂点とＣ点との間の距離ｘ_AとＡ
₂点とＤ点との間の距離に比例する抵抗成分によって決
まり、電流Ｉ₂，Ｉ₄は、Ｂ₂点とＣ点との間の距離ｘ_Bと
Ｂ₂点とＤ点との間の距離とに比例する抵抗成分によっ
て決まるので、半導***置検出素子１７ａの長さをＬと
すると、図５のｘ_A，ｘ_Bは次式のようにして決まる。ｘ_A＝ＬＩ₃／（Ｉ₁＋Ｉ₃）ｘ_B＝ＬＩ₄／（Ｉ₂＋Ｉ₄）従って、図５の半導***置検出素子１７ａ上でのＡ₂点
とＢ₂点との間の距離Ｈ’は次式で決まる。Ｈ’＝ｘ_A−ｘ_B このようにして求められたＰＳＤ上の高さＨ’に基づい
て前記高さＨが決定される。

【００１３】次に、上記第１実施形態の電子部品認識装
置における３Ｄ画像を撮像する仕組みについて、図４を
用いて説明する。図４は上記第１実施形態の電子部品認
識装置の３Ｄセンサー８からの出力信号の説明図であ
る。図４において、２は部品、５はｘ軸ロボット、７は
ヘッド部、８は３Ｄセンサー、１８ａ，１８ｂはＰＳＤ
出力、２０はポリゴン面原点信号（回転量信号）、２１
は画像処理制御部、２２はｘ軸ロボット５上で３Ｄ画像
の撮像のための基準位置を画像処理制御部２１に知らせ
る基準位置センサー、２３はヘッド部７がこの基準位置
センサー２２を通過したときに、これを画像処理制御部
２１に知らせる基準位置信号、２４はｘ軸ロボット５を
移動させるサーボモーター、２４ａはサーボモーター２
４のエンコーダー、６０１はサーボモーター２４を制御
するサーボコントローラー、２５はエンコーダー２４ａ
の出力するエンコーダー信号である。又、図１４におい
て、２００は電子部品認識装置の主制御部である。な
お、ｙ軸ロボット６ａ，６ｂもそれぞれ基本的にはｘ軸
ロボット５と同様な構造となっており、ｙ軸ロボット駆
動用のサーボモーターを駆動してヘッド部７の代わりに
ｘ軸ロボット５を移動させ、このサーボモーターはサー
ボコントローラー６０１で動作制御される。また、公知
のように、ヘッド部７のノズル７ａをその中心軸回りに
θ方向に回転させるときも、サーボコントローラー６０
１でθ方向回転用サーボモーターを動作制御する。ま
た、公知のように、ヘッド部７のノズル７ａの高さ調整
のためノズル７ａを支持するノズル高さ軸を上下動させ
るときも、サーボコントローラー６０１で上下動用のサ
ーボモーター７ｍを動作制御する。

【００１４】トレー３からピックアップされた部品２が
ｘ軸ロボット５上を移動するとき、エンコーダー２４ａ
は常にエンコーダー信号（ＡＢ相、Ｚ相またはこれと等
価な信号）２５を画像処理制御部２１に与えており、基
準位置センサー２２を部品２が通過するとき、基準位置
信号２３が画像処理制御部２１に与えられることから、
この両方の信号で部品２のｘ軸ロボット５上の基準位置
からの相対位置を画像処理制御部２１が算出できる。

【００１５】一方、３Ｄセンサー８内にあるポリゴンミ
ラー１２の回転量は、これが回転している間、ポリゴン
面原点信号（回転量信号）２０として常に画像処理制御
部２１に与えられており、これと基準位置信号２３とか
らポリゴンミラー１２の基準位置通過後の回転量を算出
することができる。

【００１６】ここで、ポリゴンミラー１２の回転量はそ
の速度に比例して増加し、ｘ軸ロボット５の移動量も同
様のことが言える。一方、上記第１実施形態における３
Ｄセンサー８では、ポリゴンミラー１２と３Ｄ画像撮像
時のｘ軸ロボット５は各々等速に回転・直進することを
前提としている。もしも、この条件が乱れる場合には、
撮像される３Ｄ画像の水平・垂直方向の一画素当たりの
分解能（画素サイズ）が速度ムラに応じてバラつくこと
となる。これは、計測精度上の誤差要因である。そこで
上記第１実施形態の電子部品認識装置では、上記構成の
３Ｄセンサー８で３Ｄ画像を画像処理制御部２１内にあ
る画像メモリ（図１４参照）に取り込むとともに、基本
的に等速回転運動しているポリゴンミラー１２と、サー
ボモーター２４等のモーターで駆動されているヘッド部
７の間の動作の整合性を監視・制御するために、ポリゴ
ンミラー１２のポリゴン面原点信号（回転量信号）２０
とモーターのエンコーダー信号２５とを用いるものであ
る。

【００１７】図６は、上記第１実施形態である電子部品
認識方法において３次元センサー８を使用して位置検出
することが有効な電子部品の斜視図である。この電子部
品２は、ボディ２ｐから横方向に突出して下方に屈曲し
て延びる左右４本ずつのリード２ａを備え、平面的に見
れば、右側の４本のリード２ａのうち手前から１本目と
２本目のリード２ａの間及び２本目と３本目のリード２
ａにそれぞれ突起２ｃが横方向に突出しており、かつ、
後端のリード２ａの上方に上下方向に重なるように大き
な突起２ｂが横方向に突出しているものである。このよ
うな電子部品２は、通常の電子部品の組立では、ごくま
れにしか装着しない特殊な部品と考えることができる。
しかし、問題は、このような電子部品２を装着しなけれ
ばならなくなったとき、どれくらい短時間で実現可能に
するかということである。例えば、携帯電話やパーソナ
ルコンピュータに代表されるように３カ月〜６カ月程度
の短い寿命の商品に使用する基板では、通常は、特殊な
部品対応のために、新たに画像処理プログラムを作成し
て使用するといった１週間以上の時間を要するような対
応は許されないものである。よって、このような図６に
示すような部品２でもそのリード２ａの位置を正確に検
出することが要求されるようになってきている。

【００１８】図７は、図６の電子部品２のリード２ａ及
びノイズとなる突起２ｂ，２ｃの位置と上記第１実施形
態である電子部品認識方法における高さ計測領域との関
係を説明するための図である。この上記第１実施形態で
は、８ビット画像処理を採用しているため、高さデータ
としては０〜２５５までの２５６通りの数値を扱うこと
ができる。上記第１実施形態では、便宜上、レーザー光
のビーム径が最小となる位置である高さ計測の基準面を
１２８の数値の位置とし、この１２８の数値を基準にし
て、高さの座標軸を上下方向において電子部品２から３
Ｄセンサー８の方向に取り、上端の０から高さ計測の基
準面を１２８の数値を通過して下端の２５５までの数値
を与えて、高さ計測可能領域を０から２５５までの２５
６通りの数値の位置として表し、高さ計測中心位置を１
２８で表すようにする。また、高さデータとして０や２
５５などの値は、「高さデータが正しく得られなかっ
た」などのエラーを表現するために使用している。尚、
３Ｄセンサーの高さ計測可能領域及びその中心位置は、
３Ｄセンサーの光学系設計によって物理的に決まる。通
常、電子部品を認識させるときには、電子部品の装着面
が、３Ｄセンサーの高さ計測中心位置になるように、高
さ方向の位置決めをして、電子部品の高さ画像を取り込
むようにしている。本実施形態では、高さ方向の分解能
を１０μｍにとるようにすれば、高さ計測可能領域は約
±１．２ｍｍとなる。従って、電子部品のノイズリード
がこの領域外にある場合には、高さ計測領域の範囲を調
整する必要はない。一方、後記するように高さ計測領域
の範囲を調整する必要があるのは、ノイズ物体がこの約
±１．２ｍｍ内に入り込んでしまい、接合部と異なる高
さを持つときである。

【００１９】図９は、上記第１実施形態にかかる電子部
品認識方法を使用して電子部品を装着する手順を示すフ
ローチャートである。まず、ステップＳ１において、主
制御部２００の制御の下にヘッド部７のノズル７ａでト
レー３から電子部品２を吸着する。次いで、ステップＳ
２において、高さ計測領域の調整が必要か否かを作業者
が部品形状などを見て判断する。高さ検出したい高さ計
測領域が予めわかっており、高さ計測領域の調節が必要
な場合には、ステップＳ３に進む。高さ計測領域の調整
が不要ならばステップＳ４に進む。ステップＳ３にお
いては、高さ検出したい高さ計測領域が予めわかってい
る場合のみ実施し、高さ計測領域の調整を行う。この高
さ計測領域の調整は、例えば、作業者が電子部品２のリ
ード２ａとノイズ物体となり得る突起２ｂ，２ｃとの距
離を見て、リード２ａの高さ計測領域内に突起２ｂ，２
ｃが入り込むとステップＳ２で判断した場合に、突起２
ｂ，２ｃがリード２ａの高さ計測領域外となるように高
さ計測領域を狭くすることにより行う。

【００２０】次いで、ステップＳ４においては、高さ計
測領域に基づき、主制御部２００によりサーボコントロ
ーラ６０１を制御してノズル７ａの高さを調整する。ノ
ズル７ａの高さをどの程度の高さに調整するかは、電子
部品２の形状から作業者が判断して、主制御部２００の
部品形状情報記憶部６２０内に格納されかつ実装プログ
ラムに必要な実装情報の中の部品形状情報内に事前に組
み込んでおけばよい（なお、部品形状情報については、
図１４の説明を参照。）。通常の部品２の場合には、調
整量ゼロ、つまり高さ計測領域の高さ計測基準面と電子
部品２の実装面とが一致するように、主制御部２００を
介してサーボコントローラー６０１の制御によりノズル
高さ軸上下用サーボモーター７ｍを駆動してノズル７ａ
を支持するノズル高さ軸を、上下動させてノズル７ａの
下端の高さを調整して部品装着面を高さ計測領域の高さ
計測基準面に位置決めし、高さ計測を行うことが好まし
い。一般には、高さ調整が必要な部品は、図６に示され
るような特殊な部品のみであると考えられる。次いで、
ステップＳ５において、主制御部２００の制御の下に、
実装プログラムに必要な実装情報の部品形状情報中から
部品２の高さデータを図１４に示す画像メモリ３０５に
取り込む。この画像メモリ３０５には、８ビットの高さ
データが格納されるようになっており、Ｘ軸側のとＹ軸
側のアドレスを別々に指定することにより、特定の位置
の高さデータを画像メモリ３０５から読み出すことがで
きるようになっている。

【００２１】次いで、ステップＳ６において、３Ｄセン
サー８により部品２の位置を検出する。詳しくは、下記
する図１０のステップＳ６ＡからステップＳ６Ｅに示
す。次いで、ステップＳ７において、主制御部２００の
制御の下に、３Ｄセンサー８により認識された高さ位置
情報に基づき、部品２をプリント基板９の所定の位置に
装着する。

【００２２】図１０は図９のステップＳ６において、高
さデータからの部品２の位置検出手順を詳細に示すもの
である。まず、ステップＳ６Ａでは、部品形状情報の中
に格納されている部品２の大きさから処理エリアを決定
する。たとえば、処理エリアのＸ及びＹ方向のサイズ
を、画面上での部品２の大きさの２倍に設定する。図１
１（Ａ）に、一例として、部品２の大きさから決定され
た処理エリアを矩形のウィンドウ５００で示す。図１１
（Ａ）によれば、処理エリアである矩形のウィンドウ５
００が、部品２の画像２０２に対してその大きさの大略
２倍に設定することにより、部品２のリード２ａの画像
２０２ａがウィンドウ５００内に余裕を持って入ること
を示している。

【００２３】次いで、ステップＳ６Ｂにおいて、図１７
に示すような処理エリア内をサンプリングして各位置で
の高さデータを示す輝度を基に図１８に示すように輝度
ヒストグラムを作成したのち、この輝度ヒストグラムに
おいて、高さ検出すべき対象物である接合部例えばリー
ド２ａの高さデータとノイズ物体の高さデータとを分離
させるためにしきい値をヒストグラム法を用いて算出し
て設定する。ここで、ヒストグラムのしきい値より左側
の棒グラフ部分としきい値より右側の棒グラフ部分の面
積の割合は、図１７の処理エリアの背景領域の面積と対
象物の面積の割合に等しくなる。よって、ヒストグラム
法によるしきい値の算出は以下のように行っている。ま
ず、画像メモリ内で、対象物が含まれる領域を定める。
次に、Ｘ方向、Ｙ方向、それぞれ等間隔にサンプリング
して、画像データを読み出し、画像データのヒストグラ
ムを作成する。対象物の接合部のように、相対的に高い
値を持つ画像データの出現率は、予め定めたサンプリン
グ領域（ここでは、この面積を面積Ａとする。）に占め
る接合部（ここでは、この面積を面積Ｂとする。）の、
面積の割合（Ｓ％＝１００＊Ｂ／Ａ）に等しい。従っ
て、輝度ヒストグラムを右端の頻度から順に加算し、ヒ
ストグラムの面積のＳ％になるところまでがリードに相
当する画像データを表している。従って、Ｓ％を示す画
像データの値をしきい値とする。

【００２４】次いで、ステップＳ６Ｃにおいて、処理エ
リアのウィンドウ５００内をサンプリングして、上記し
きい値を使用して高さ計測領域内で検出される有効な高
さデータを基に部品２の中心及び傾き（処理エリア内の
ウィンドウの横軸のＸ軸と縦軸のＹ軸に対する傾斜角
度）を大まかに検出する。たとえば、以下の（数１）及
び（数２）の算出式に従うことで部品２の中心及び傾き
を求めることができる。図１１（Ｂ）は上記処理エリア
５００内をサンプリングして部品２の大まかな中心と傾
きが求めることを示す図である。サンプリングの例とし
ては、Ｘ軸方向に１画素おきに高さデータをサンプリン
グしてＸ軸方向の最後の画素の高さデータまで取り込む
と、次にＹ軸方向に１画素を飛ばして２画素目まで進
み、先ほどと同様にＸ軸方向に１画素おきに高さデータ
をサンプリングしてＸ軸方向の最後の画素の高さデータ
まで取り込むことをウィンドウ５００内の全てのエリア
に対して行う。

【００２５】ここでは、まず、部品２の中心を大まかに
求めるためには、処理エリア５００内をサンプリングし
て高さデータＨ（ｘ，ｙ）を画像メモリ３０５から読み
出す。前述したように、画像メモリ３０５には、８ビッ
トの高さデータが格納されており、Ｘ，Ｙアドレスを別
々に指定することにより、特定の位置の高さデータを画
像メモリ３０５から読み出すことができる。そして、次
の（数１）によって中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を算出す
る。

【数１】ただし、Ｈ（ｘ，ｙ）＞ＴＨＬのとき、ρ（ｘ，ｙ）＝
１とする。また、Ｈ（ｘ，ｙ）≦ＴＨＬのとき、ρ
（ｘ，ｙ）＝０とする。ここで、ＴＨＬは、各位置での
高さデータを示す輝度を基に、図１５のプログラムメモ
リ３０１に格納されているしきい値算出手段４０８によ
り輝度ヒストグラムを作成したのち、この輝度ヒストグ
ラムにおいて高さ検出すべき接合部例えばリード２ａと
ノイズ物体とを分離させるためにしきい値算出手段４０
８内に設定するしきい値であり、処理エリアであるウィ
ンドウ５００内をサンプリングして、認識対象物と思わ
れるリード２ａの高さを推定し、それよりも若干低い値
に設定する。あるいは、固定値を設定しても良い。例え
ば、上記第１実施形態では、高さ計測の基準面の１２８
の数値が部品２の装着面に相当するので、しきい値ＴＨ
Ｌは８０の数値（装着面から０．４８ｍｍ上の位置）と
する。

【００２６】また、傾きθ₁の検出は以下の(数式２）に
より求める。

【数２】ただし、Ｈ（ｘ，ｙ）＞ＴＨＬのとき、ρ（ｘ，ｙ）＝
１とする。また、Ｈ（ｘ，ｙ）≦ＴＨＬのとき、ρ
（ｘ，ｙ）＝０とする。

【００２７】次いで、ステップＳ６Ｄにおいて、部品形
状情報と部品２の大まかな位置とを基にリード２ａの位
置を検出する。すなわち、図１２（Ａ）に示すように、
ステップＳ６Ｃで求めた上記部品２の大まかな中心及び
傾きと、メインコントローラ２００から送られてきた部
品形状情報のうちのボディ２ｐの幅と奥行きとを使用し
て、個々のリード２ａが存在する位置を推定し、各リー
ド２ａを包含する小さな小ウィンドウ５０１を設定す
る。この小ウィンドウ５０１は、例えば、リード２ａの
画像２０２ａに対してその大きさの大略２倍に設定す
る。この小ウィンドウ５０１内をサンプリングして、各
リード２ａの中心位置５０２を検出する。サンプリング
の例としては、Ｘ軸方向に１画素おきに高さデータをサ
ンプリングしてＸ軸方向の最後の画素の高さデータまで
取り込むと、次にＹ軸方向に１画素を飛ばして２画素目
まで進み、先ほどと同様にＸ軸方向に１画素おきに高さ
データをサンプリングしてＸ軸方向の最後の画素の高さ
データまで取り込むことを小ウィンドウ５０１内の全て
のエリアに対して行う。上記部品形状情報には、部品２
の２ｐの大きさ（ボディ高さ、ボディ幅、ボディ奥行
き）、リード本数、リード長さ、リード幅、リードピッ
チなど、個々のリード２ａが存在する位置を計算するの
に必要な情報を予め格納しておく。

【００２８】次いで、ステップＳ６Ｅにおいて、全ての
リード位置(リード中心位置の座標）から部品２の正確
な位置を検出する。図１２（Ｂ）は全てのリード位置か
ら部品２の正確な中心と傾きを算出する状態を説明する
ための図である。例えば、中心位置は、全てのリード位
置の加算平均で求め、傾きは、ボディ２ｐを挟んで向か
い合うリード２ａの各リード中心位置間の中点を算出
し、４つの中点を近似する十字の直線５０３で表すこと
ができる。図１３は、このようにして求めた部品２の正
確な中心と傾きの算出結果の例を示す。図１３におい
て、直線５０４は部品２の傾きを示し、直線５０４と直
交する４本の直線５０５と左右４個ずつのリード２ａの
画像２０２ａの中心線との交点５０６がリード２ａの中
心位置座標となる。

【００２９】ここで、上記第１実施形態と従来技術との
比較のため、図６の電子部品２を従来技術であるＣＣＤ
カメラで撮影したときの画像１０２を図８（Ａ）に模式
的に示す。突起２ｃに対応するノイズ１０２ｃが２本の
リード２ａの画像１０２ａの間に存在するため、リード
２ａの画像１０２ａを検出するときに、ノイズ１０２ｃ
の影響を受けないようにノイズ１０２ｃを除去する「ノ
イズリード除去処理」を施す必要がある。また、最後端
のリード２ａの画像１０２ａが突起２ｂに対応するノイ
ズ１０２ｂに完全に包含されるため、最後端のリード２
ａの位置検出を行うためには「低コントラストリード検
出処理」（画像強調処理）が必要になる。また、「ノイ
ズリード除去処理」や「低コントラストリード検出処
理」の能力によっては、認識位置ずれや認識不可などの
事態も予想され、信頼性も低下するといった問題があ
る。ただし、ここでは、ノイズ１０２ｃもノイズ１０２
ｂもリード２ａの画像１０２ａと同じくらい明るい物体
であると想定している。

【００３０】これに対して、上記第１実施形態では、高
さ計測可能領域内において高さ計測基準面である１２８
の数値を中心にリード２ａの高さ位置を検出しうる高さ
計測領域を予め設定しておき、この高さ計測領域の範囲
内でのみ高さ検出を行うようにするので、高さ計測領域
内に位置するリード２ａの高さのみ検出することがで
き、高さ計測領域外の突起２ｂ，２ｃの高さを検出しな
いため、図８（Ｂ）に示すように、リード２ａの画像２
０２ａのみを持つ電子部品２の画像２０２を取り込むこ
とができる。すなわち、従来技術で検出されてしまった
ノイズ１０２ｃとノイズ１０２ｂが、上記第１実施形態
の部品認識方法では３Ｄセンサー８の高さ計測領域外に
あるため、３Ｄセンサー８では、ノイズ１０２ｃとノイ
ズ１０２ｂが全く検出されない。つまり、従来技術で必
要だった、「ノイズリード除去処理」や、「低コントラ
ストリード検出処理」は全く必要はない。したがって、
従来の方法に比べて、上記第１実施形態によれば、画像
処理時間を短縮できるだけでなく、認識の信頼性も大幅
に向上するという効果がある。

【００３１】従って、上記第１実施形態にかかる部品認
識方法によれば、高さ計測可能領域内において高さ計測
基準面を中心にリード２ａの高さ位置を検出しうる高さ
計測領域を予め設定しておき、この高さ計測領域の範囲
内でのみ高さ検出を行うようにしたので、高さ計測領域
内に位置するリード２ａの高さのみ検出することがで
き、高さ計測領域外の突起２ｂ，２ｃの高さを検出する
ことがない。よって、電子部品２の装着面に存在するリ
ード２ａや電極等の付近にノイズとなる突起２ｂ，２ｃ
などが存在しても、突起２ｂ，２ｃなどを誤ってリード
２ａや電極等として認識することなく正確に認識するこ
とができて、上記電子部品２の装着面に存在するリード
２ａや電極などの接合部の位置情報を正確に得ることが
できる。よって、この正確に得られた上記接合部の位置
情報に基づき上記電子部品２の実装を行えば、電子部品
２をより一層正確に実装することができる。

【００３２】図１４は上記上記第１実施形態の部品認識
方法を実施するための部品認識装置の詳細なブロック図
である。図１４において、主制御部２００は、図１に示
される電子部品実装装置全体の動作を制御する。たとえ
ば、サーボコントローラー６０１を介して電子部品実装
装置のヘッド部７の位置を制御し、電子部品２の吸着、
移動、プリント基板９への装着を行う。また、装着を行
う電子部品２の部品形状情報（部品ボディ２ｐの大きさ
（ボディ高さ、ボディ幅、ボディ奥行き）、リード本
数、リード長さ、リード幅、リードピッチなど）を主制
御部２００の部品形状情報記憶部６２０からシステムバ
ス２０１及び２ポートメモリ３０６を介して部品認識装
置のワークメモリ３０２に転送し、電子部品２の高さ画
像入力、電子部品２の位置検出を行わせる。また、電子
部品２の位置検出結果は、画像処理制御部２１からその
２ポートメモリ３０６を介して主制御部２００に入力
し、主制御部２００により電子部品実装装置全体の動作
を制御して、電子部品２をプリント基板９に装着する際
のＸ，Ｙ，θ方向の位置補正計算に用いる。そして、位
置（Ｘ，Ｙ，θ）補正計算結果に基づいて、主制御部２
００により、ノズル７ａをθ方向に回転させて電子部品
２の回転位置を補正するとともに、ＸＹ方向については
電子部品２の装着位置に補正計算結果を加味して、ヘッ
ド部７をＸＹ方向に移動させ、電子部品２をプリント基
板９の所定位置に装着する。

【００３３】一方、上記したように、上記ｘ軸ロボット
５では、電子部品２を吸着したヘッド部７は、サーボモ
ーター２４の回転によりＸ軸５上を移動する。電子部品
２の高さデータ入力は、電子部品２を吸着したヘッド部
７が、基準位置センサー２２の左側から右側に向かっ
て、３Ｄセンサー８上を等速で移動することでなされ
る。ヘッド部７が基準位置センサー２２を通過すると基
準位置信号２３が出力されて、画像処理制御部２１に通
知される。このｘ軸ロボット５を含むＸＹロボット６
００では、サーボコントローラ６０１が、Ｘ軸・Ｙ軸・
θ軸・ノズル高さ軸の位置制御を行う。特に、Ｘ軸のモ
ータエンコーダ信号は、ヘッド部７のＸ軸上での位置を
教えるため、また、Ｘ軸からの基準位置信号は、ヘッド
部７が高さ計測開始位置に来たことを教えるため、それ
ぞれ、画像処理制御部２１のタイミング制御部３０７に
入力され、タイミング制御部３０７において高さデータ
を画像メモリ３０５に取り込むスタートタイミングを測
るのに用いられる。

【００３４】上記したように、上記高さ検出部６０２の
高さ検出センサー８では、対象物から反射してきたレー
ザー光を計測する受光系は、レーザー光の反射ばらつき
を考慮して２系統（チャネルＡとチャネルＢ）設け、信
頼性を確保している。各受光系では、ＰＳＤ１７ａ，１
７ｂで検出した微弱な信号を、プリアンプ３１０ａ，３
１０ｂで増幅し、ＡＤコンバーター（アナログ?デジタ
ルコンバーター）３１１ａ，３１１ｂで１２ビットのデ
ジタルデータに変換し（高さ演算の精度を確保するた
め、ここでは１２ビットのデジタルデータに変換してい
る）、画像処理制御部２１の高さ演算部３１２ａ，３１
２ｂへ入力している。また、ポリゴンミラー１２は常時
回転しており、図５で示される機構によって、ポリゴン
面原点信号をクロック発生部３０９に入力している。ク
ロック発生部３０９では、高さデータをメモリに書き込
む際に必要になる基準クロック（ＣＬＫ）を発生させる
と共に、ポリゴン面原点信号２０を基にして、高さデー
タ取り込みに必要な水平同期信号（ＨＣＬＲ）を発生さ
せ、それぞれ画像処理制御部２１のタイミング制御部３
０７に入力している。

【００３５】高さ検出部６０２の３Ｄセンサー８からプ
リアンプ３１０ａ，３１０ｂ及びＡＤコンバーター３１
１ａ，３１１ｂによりデジタル化されたＰＳＤ信号は、
高さ演算部３１２ａ，３１２ｂで８ビットの高さデータ
に変換される。チャネル選択部３０３は、２系統（チャ
ネルＡとチャネルＢ）ある高さデータをリアルタイムで
比較し、それぞれのタイミングで確からしい方の高さデ
ータを選択している。たとえば、チャネルＡの高さ計算
時にゼロによる割り算が発生すれば、チャネルＡの高さ
データには異常を表す２５５が与えられるので、このよ
うな場合には、チャネルＢの値を選択する。もし両チャ
ネルが２５５の異常値を示せば、高さデータとして２５
５が出力される。また、両チャネルの高さデータが正常
値であれば、両チャネルの高さデータの加算平均値が出
力される。チャネル選択部３０３から出力された高さデ
ータは、高さ変換部３０４で高さ計測領域外にある高さ
データを無効値（例えばゼロ）に変換して画像メモリ３
０５に格納される。高さデータの画像メモリ３０５への
格納は、タイミング制御部３０７によって制御されてお
り、タイミング制御部３０７では、ＸＹロボット６００
から基準位置信号を受けた後、予め定めておいたヘッド
部移動距離としてエンコーダ信号２５をカウントしたの
ち垂直同期信号（ＶＣＬＲ）を生成し、高さデータ取り
込み開始信号として画像メモリ３０５へ入力している。
垂直同期信号（ＶＣＬＲ）を生成するのに、基準位置信
号を受けた後、予め定めておいたヘッド部移動距離をエ
ンコーダ信号でカウントするのは、通常基準位置センサ
ー２２を高さデータ取り込み開始位置に正確に取り付け
るのは不可能なためである。画像メモリ３０５に格納さ
れた高さデータは、プログラムに従って動作するＣＰＵ
３００によって画像処理され、認識対象物である電子部
品２の位置検出などが行われる。プログラムは、プログ
ラムメモリ３０１に格納されている。電子部品２の幾何
特徴を格納している部品形状情報記憶部６２０の部品形
状情報（部品のボディの大きさ（ボディ高さ、ボディ
幅、ボディ奥行き）、リード本数、リード長さ、リード
幅など）は、高さ画像入力に先立ち、２ポートメモリ３
０６を介して主制御部２００側から事前に送られてく
る。認識対象物の位置検出は、上記したように、この部
品形状情報を基に行われる。尚、ワークメモリ３０２
は、認識対象物の位置検出を行う上で、中間結果を格納
する場所として使用される。このように、ノイズ除去部
の例としての高さ変換部３０４において高さ変換テーブ
ルを使用した場合、変換速度が速く、部品認識速度を向
上させることができる。

【００３６】図１５は図１４のプログラムメモリ３０１
に含まれる機能的な手段を示しており、処理エリア決定
手段４０１と、重心検出手段４０２と、傾き検出手段４
０３と、接合部位置検出手段として機能するリード位置
検出手段４０４と、接合部中心及び傾き検出手段として
機能する対象物中心・傾き検出手段４０５と、高さデー
タクリップ手段４０６と、高さ変換テーブル設定手段４
０７と、しきい値算出手段４０８とを備えている。これ
らは、通常はソフトウェアでそれぞれ構成される。処理
エリア決定手段４０１は、図１０のステップＳ６Ａの動
作を行うものであって、部品２の大きさから画像メモリ
３０５中の処理エリアを決定する。重心検出手段４０２
は、図１０のステップＳ６Ｃの中心算出を行う。傾き検
出手段４０３は、図１０のステップＳ６Ｃの傾き算出式
を行う。リード位置検出手段４０４は、図１０のステッ
プＳ６Ｄの動作を行うものであって、与えられた中心及
び傾きと対象物の部品形状情報からからリード２ａの存
在する位置を計算し、リード２ａの中心位置を検出す
る。

【００３７】対象物中心・傾き検出手段４０５は、図１
０のステップＳ６Ｅの動作を行うものであって、全ての
リード位置から、正確な対象物の中心・傾きを算出す
る。高さデータクリップ手段４０６は、ある領域をサー
チしてクリップする高さレベルを算出する手段である。
例えば、図１２（Ａ）に示されるリード２ａを含む小ウ
ィンドウ５０１内で、リード２ａを検出する前に、高さ
データクリップ手段４０６によりクリップ値を求めてお
く。そうすると、このクリップ値を用いてノイズ高さを
除去することで、リード位置を正確に検出することがで
きる。ここで、クリップする高さレベル算出はリード毎
に行うので、クリップレベルはリード毎で異なる値を持
つ。したがって、各リード２ａに応じた最適なノイズ高
さ除去を行うことができる。高さ変換テーブル設定手段
４０７は、作業者からの指示に基づき、高さ変換部３０
４内の高さ変換テーブルを書き換えるものである。しき
い値算出手段４０８は、上記したように、各位置での高
さデータを示す輝度を基に輝度ヒストグラムを作成した
のち、この輝度ヒストグラムにおいて高さ検出すべき接
合部例えばリード２ａとノイズ物体とを分離させるため
にしきい値を設定する。

【００３８】図１６は、図１４の高さ変換部３０４の検
出範囲の設定例を示す高さ変換テーブルである。ここ
で、部品形状情報には、高さ検出領域の調整に関した検
出高さデータが格納されている。ＣＰＵ３００は、この
情報に基づいて高さ変換テーブルを書き換えることがで
きるＣＰＵ３００からみれば、高さ変換テーブルはメモ
リと同じようにみるとができ、ＣＰＵ３００がアドレス
を指定しながら８ビットのデータを書き込むことによ
り、高さ変換テーブルを設定することができる。よっ
て、高さ変換部３０４は、高さ計測可能領域内において
高さ計測基準面を中心にリード２ａの高さ位置を検出し
うる高さ計測領域を予め設定しておくことができ、この
高さ計測領域の範囲内を通過する高さデータのみを後続
の処理に出力するようにして、高さ計測領域の範囲内の
みでの高さ検出を行うようにするものである。ここで
は、８ビット画像処理なので、高さデータとしては０〜
２５５までの２５６通りの数値を扱うことができる。上
記第１実施形態では便宜上、高さ計測の基準面の数値を
１２８として高さ座標軸を対象物から３Ｄセンサー方向
に取っており、高さ方向の分解能を１０μｍとすると、
計測可能な領域は約±１．２ｍｍとなる。図１６では、
この条件で高さ計測領域を例えば±０．５ｍｍに限定す
る高さ変換部３０４の設定を表している。すなわち、図
１６においては、高さデータとしての７８から１７８の
間の数値（デジタル値）が高さ変換部３０４に入力され
ると、入力値と同じ値に変換されて７８から１７８の間
の数値（デジタル値）がそれぞれ出力される。しかしな
がら、高さデータとしての０以上７８未満の数値（デジ
タル値）及び１７８を超えて２５５以下の数値（デジタ
ル値）が高さ変換部３０４にそれぞれ入力されると、変
換されて０の数値がそれぞれ出力されることを示してい
る。よって、図９のステップＳ３において、高さ検出し
たい高さ計測領域が予めわかっている場合に高さ計測領
域の調整を行うときには、この高さ変換テーブルを変更
すればよい。具体的には、例えば、図９のステップＳ２
で高さ計測領域内にノイズ物体が入り込むと作業者が判
断した場合に、ステップＳ３でノイズ物体が高さ計測領
域外から外れるように高さ計測領域を狭くするように調
整することが必要になる。このため、高さ計測領域を狭
くするように作業者が、高さ変換部３０４内の高さ変換
テーブルの入力値に対する出力値を変更する指示を操作
盤６５０から部品形状情報記憶部６２０内に格納してお
き、主制御部２００及び２ポートメモリ３０６を介し
て、図１５のプログラムメモリ３０１内の高さ変換テー
ブル設定手段４０７が部品形状情報記憶部６２０内の上
記調整指示に基づき、高さ変換部３０４内の高さ変換テ
ーブルを書き換えるようにすればよい。

【００３９】従って、上記第１実施形態にかかる部品認
識装置によれば、高さ変換部３０４により、高さ計測可
能領域内において高さ計測基準面を中心にリード２ａの
高さ位置を検出しうる高さ計測領域を予め設定してお
き、この高さ計測領域の範囲内でのみ高さ検出を行うよ
うにしたので、高さ計測領域内に位置するリード２ａの
高さのみ検出することができ、高さ計測領域外の突起２
ｂ，２ｃの高さを検出することがない。よって、電子部
品２の装着面に存在するリード２ａや電極等の付近にノ
イズとなる突起２ｂ，２ｃなどが存在しても、突起２
ｂ，２ｃなどを誤ってリード２ａや電極等として認識す
ることなく正確に認識することができて、上記電子部品
２の装着面に存在するリード２ａや電極などの接合部の
位置情報を正確に得ることができる。よって、この正確
に得られた上記接合部の位置情報に基づき上記電子部品
２の実装を行えば、電子部品２をより一層正確に実装す
ることができる。

【００４０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施できる。例え
ば、第１実施形態において、高さ変換部３０４をソフト
ウェアで実施するのではなく、高さ変換部を回路的な構
成、例えば、２種類の比較器で構成するようにしてもよ
い。この場合、２種類の比較器のうちの一方の比較器で
はリード２ａとノイズ物体とを分離するためのしきい値
よりノイズ物体側の高さデータはすべて無効とする一
方、他方の比較器では上記しきい値以下のリード側の高
さデータはすべて有効として取り扱うことにより同様な
機能を発揮するようにしてもよい。また、第１実施形態
の代わりに、本発明の第２実施形態として、高さ検出し
たい計測領域を予め決めておくことができない場合に
は、高さデータを一旦、画像メモリに格納した後、高さ
データを解析して高さ計測領域を設定し、計測領域外に
ある高さデータを特定の値に置き換える方法がある。具
体的には、例として、８ビットで表す高さ計測領域内に
ノイズとなる物体が含まれているが、ノイズの高さが安
定しないために、第１実施形態が採用されない場合に適
用する。又、本発明の第３実施形態として、高さ変換
部３０４を備える代わりに、計測可能な範囲内にノイズ
となる物体が入らないようにＰＳＤ１７ａ，１７ｂに結
像させる受光系のレンズ１６ａ，１６ｂの倍率を変更し
て高さ計測領域の幅を狭くして、リード２ａからの反射
光のみを結像させ、ノイズとなる突起２ｂ，２ｃからの
反射光は結像させないようにする。ただし、この第３実
施形態では、対象物に合わせてフレキシブルに高さ計測
領域を設定するためには、特別な調整機構が必要とな
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明の部品認識方法によれば、高さ計
測可能領域内において高さ計測基準面を中心に接合部の
高さ位置を検出しうる高さ計測領域を予め設定してお
き、この高さ計測領域の範囲内でのみ接合部の高さ検出
を行うようにしたので、高さ計測領域内に位置する接合
部の高さのみ検出することができ、高さ計測領域外の突
起等のノイズ物体の高さを検出することがない。よっ
て、電子部品の装着面に存在するリードや電極等の接合
部の付近にノイズ物体となる突起などが存在しても、突
起などを誤って接合部として認識することなく接合部を
正確に認識することができて、上記電子部品の装着面の
接合部の位置情報を正確に得ることができる。よって、
この正確に得られた上記接合部の位置情報に基づき上記
電子部品の実装を行えば、電子部品をより一層正確に実
装することができる。また、本発明の部品認識装置によ
れば、ノイズ除去部により、高さ計測可能領域内におい
て高さ計測基準面を中心に接合部の高さ位置を検出しう
る高さ計測領域を予め設定しておき、この高さ計測領域
の範囲内でのみ接合部の高さ検出を行うようにしたの
で、高さ計測領域内に位置する接合部の高さのみ検出す
ることができ、高さ計測領域外の突起などのノイズ物体
の高さを検出することがない。よって、電子部品の装着
面に存在するリードや電極等の接合部の付近にノイズ物
体などが存在しても、ノイズ物体などを誤って接合部と
して認識することなく正確に認識することができて、上
記電子部品の装着面に存在するリードや電極などの接合
部の位置情報を正確に得ることができる。よって、この
正確に得られた上記接合部の位置情報に基づき上記電子
部品の実装を行えば、電子部品をより一層正確に実装す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の上記第１実施形態である電子部品認
識方法を実施することができる電子部品実装機の外観図
である。

【図２】上記第１実施形態の電子部品認識方法に使用
する高さ検出センサーのＹ軸方向に見た側面図である。

【図３】図２の高さ検出センサーのＸ軸方向に見た側
面図である。

【図４】上記第１実施形態における３Ｄセンサーから
の出力信号の説明図である。

【図５】上記第１実施形態における高さ測定方法の例
を示す説明図である。

【図６】上記第１実施形態である電子部品認識方法に
おいて３次元センサーを使用して位置検出することが有
効な電子部品の斜視図である。

【図７】図６の電子部品のリードの位置及びノイズと
なる突起の位置と上記第１実施形態である電子部品認識
方法における高さ計測領域との関係を説明するための図
である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、図６の電子部
品を従来技術であるＣＣＤカメラで撮影したときの画像
の模式的な説明図及び上記第１実施形態による電子部品
認識方法で認識したときの電子部品の画像の模式的な説
明図である。

【図９】上記第１実施形態にかかる電子部品認識方法
を使用して電子部品を装着する手順を示すフローチャー
トである。

【図１０】図９のステップＳ６において、高さデータ
からの部品の位置検出手順を詳細に示すフローチャート
である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、図１０の位
置検出手順において部品の大きさから決定された処理エ
リアをウィンドウで示す模式的な説明図及び上記処理エ
リア内をサンプリングして部品の大まかな中心と傾きを
求めることを示す模式的な説明図である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、図１０の位
置検出手順において、上記部品の大まかな中心及び傾き
とメインコントローラから送られてきた部品形状情報を
使って、個々のリードが存在する位置を推定し、リード
を包含する小さなウィンドウを設定し、このウィンドウ
内をサンプリングして、リードの中心位置を検出する状
態を示す模式的な説明図及び全てのリード位置から部品
の正確な中心と傾きを算出する状態を示す模式的な説明
図である。

【図１３】図１０の位置検出手順において部品の正確
な中心と傾きの算出結果の例を示す模式的な説明図であ
る。

【図１４】上記第１実施形態の部品認識方法を実施す
るための部品認識装置のブロック図である。

【図１５】図１４の部品認識装置のプログラムメモリ
に含まれるソフトウェアの機能的な手段のブロック図で
ある。

【図１６】図１５の高さ変換部の検出範囲の設定例を
示すテーブルの図である。

【図１７】輝度ヒストグラムを作成する対象となる処
理エリアを示す図である。

【図１８】図１７の処理エリアの輝度ヒストグラムの
図である。

【符号の説明】

１…電子部品実装装置の実装装置本体、２…電子部品、
２ａ…リード、２ｂ…突起、２ｃ…突起、３…トレー、
４…トレー供給部、５…ｘ軸側のロボット、６ａ，６ｂ
…ｙ軸側のロボット、７…ヘッド部、７ａ…ノズル、７
ｍ…ノズル高さ軸上下用サーボモーター、８…３次元
（３Ｄ）センサー、９…プリント基板、１０…半導体レ
ーザー、１１…集光整形レンズ、１２…ポリゴンミラ
ー、１３…ハーフミラー、１４…ミラー、１５…Ｆ−θ
レンズ、１６ａ，１６ｂ…結像レンズ、１７ａ，１７ｂ
…半導***置検出素子（ＰＳＤ）、１８ａ，１８ｂ…Ｐ
ＳＤ１７ａ，１７ｂの出力信号、１９…受光素子（光セ
ンサー）、２０…ポリゴン面原点信号、２１…電子部品
認識装置の画像処理制御部、２２…基準位置センサー、
２３…基準位置信号、２４…サーボモータ、２４ａ…エ
ンコーダー、２５…エンコーダー信号、１０２，２０２
…部品の画像、１０２ａ，２０２ａ…リード部分の画
像、１０２ｂ，１０２ｃ…ノイズとなる突起の画像、１
２８…高さ計測の基準面、２００…主制御部、２０１…
システムバス、３００…ＣＰＵ、３０１…プログラムメ
モリ、３０２…ワークメモリ、３０３…チャンネル選択
部、３０４…高さ変換部、３０５…画像メモリ、３０６
…２ポートメモリ、３０７…タイミング制御部、３０９
…クロック発生部、３１０ａ，３１０ｂ…プリアンプ、
３１１ａ，３１１ｂ…ＡＤコンバーター、３１２ａ，３
１２ｂ…高さ演算部、４０１…処理エリア決定手段、４
０２…重心検出手段、４０３…傾き検出手段、４０４…
リード位置検出手段、４０５…対象物中心・傾き検出手
段、４０６…高さデータクリップ手段、４０７…高さ変
換テーブル設定手段、４０８…しきい値算出手段、５０
０…処理エリアのウィンドウ、５０１…小ウィンドウ、
５０２…中心位置、５０３，５０４，５０５…直線、５
０６…交点、６００…ＸＹロボット、６０１…サーボコ
ントローラー、６０２…高さ検出部、６２０…部品形状
情報記憶部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者納土章大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品（２）の装着面に存在するリー
ド（２ａ）や電極などの接合部に光を照射し、上記接合
部からの反射光を基に高さ検出部（８）で上記接合部の
位置検出を行う部品認識方法であって、上記接合部の背後あるいは近接位置に存在しかつ上記光
を反射するノイズ物体（２ｂ，２ｃ）が上記高さ検出部
で検出する反射光の高さ計測領域外となるように上記高
さ検出部の高さ計測領域を限定して、上記ノイズ物体を
除去するようにしたことを特徴とする部品認識方法。
【請求項２】上記高さ検出部は、高さ検出センサー
（８）として半導***置検出素子により上記接合部の高
さを検出する請求項１に記載の部品認識方法。
【請求項３】上記ノイズ除去は、高さ計測可能領域内
において高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ位置
を検出しうる上記高さ計測領域を予め設定しておき、こ
の高さ計測領域の範囲内でのみ上記接合部の高さ検出を
行うようにした請求項１又は２に記載の部品認識方法。
【請求項４】上記ノイズ除去は、上記計測可能領域内
において高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ位置
を検出しうる上記高さ計測領域を高さ変換テーブルをと
して予め設定しておき、上記高さ変換テーブルにより、
上記接合部の高さデータのうち上記高さ計測領域外にあ
る高さデータを無効な高さデータとして取り扱い、上記
高さ計測領域の範囲内にある高さデータを有効な高さデ
ータとして取り扱い、上記有効な高さデータを基に上記
接合部の高さ検出を行うようにした請求項１〜３のいず
れかに記載の部品認識方法。
【請求項５】高さ計測領域の範囲内でのみ検出された
上記電子部品の画像に対して上記電子部品の大きさから
処理エリアを決定し（Ｓ６Ａ）、上記電子部品の画像において上記決定された処理エリア
のウィンドウ（５００）内をサンプリングして上記電子
部品の中心及び傾きを大まかに検出し（Ｓ６Ｂ，Ｓ６
Ｃ）、上記部品の大きさと上記電子部品の大まかな位置とを基
に、上記電子部品の画像において全ての上記接合部の位
置を検出し（Ｓ６Ｄ）、全ての上記接合部の位置から上記電子部品の画像におけ
る上記電子部品の正確な位置を検出する（Ｓ６Ｅ）よう
にした請求項１〜４のいずれかに記載の部品認識方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の部品認
識方法により検出された、上記電子部品の上記接合部の
位置情報に基づき、上記電子部品を基板上に実装するよ
うにした電子部品実装方法。
【請求項７】ヘッド部（７）の部品保持部材（７ａ）
で上記電子部品を保持し（Ｓ１）、上記高さ計測領域の調整が必要か否かを判断し、上記高
さ計測領域の調節が必要な場合には上記高さ計測領域の
調整を行い（Ｓ２，Ｓ３）、上記高さ計測領域に基づき上記部品保持部材の高さを調
整し（Ｓ４）、上記部品の高さデータを取り込み（Ｓ５）、上記高さ検出部により上記電子部品の位置を検出し（Ｓ
６）、上記高さ検出部により認識された高さ位置情報に基づ
き、上記ヘッド部を駆動して上記部品保持部材により上
記電子部品を上記基板の所定の位置に装着する（Ｓ７）
ようにした請求項６に記載の電子部品実装方法。
【請求項８】電子部品（２）の装着面に存在するリー
ドや電極などの接合部（２ａ）に光を照射する照射装置
（１０）と、上記照射装置から照射された光が上記接合部で反射した
反射光を基に上記接合部の位置検出をする高さ検出部
（６０２）と、上記接合部の背後あるいは近接位置に存在しかつ上記光
を反射するノイズ物体（２ｂ，２ｃ）が上記高さ検出部
で検出する反射光の計測領域外となるように上記高さ検
出部の計測領域を限定して、上記ノイズ物体を除去する
ノイズ除去部（３０４）とを備えるようにしたことを特
徴とする部品認識装置。
【請求項９】上記高さ検出部は、高さ検出センサー
（８）として半導***置検出素子により上記接合部の位
置を検出する請求項８に記載の部品認識装置。
【請求項１０】上記ノイズ除去部は、高さ計測可能領
域内において高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ
位置を検出しうる高さ計測領域を予め設定しておき、こ
の高さ計測領域の範囲内でのみ上記接合部の高さ検出を
行うようにした請求項８又は９に記載の部品認識装置。
【請求項１１】上記ノイズ除去部は、上記計測可能領
域内において高さ計測基準面を中心に上記接合部の高さ
位置を検出しうる上記高さ計測領域を高さ変換テーブル
をとして予め設定しておき、上記高さ変換テーブルによ
り、上記接合部の高さデータのうち上記高さ計測領域外
にある高さデータを無効な高さデータとして取り扱い、
上記高さ計測領域の範囲内にある高さデータを有効な高
さデータとして取り扱い、上記有効な高さデータを基に
上記接合部の高さ検出を行うようにした請求項８〜１０
のいずれかに記載の部品認識装置。
【請求項１２】高さ計測領域の範囲内でのみ検出され
た上記電子部品の画像に対して上記電子部品の大きさか
ら処理エリアを決定する処理エリア決定手段（４０１）
と、上記電子部品の画像において上記決定された処理エリア
のウィンドウ（５００）内をサンプリングして上記電子
部品の中心及び傾きを大まかに検出する重心及び傾き検
出手段（４０２，４０３）と、上記部品の大きさと上記電子部品の大まかな位置とを基
に、上記電子部品の画像において全ての上記接合部の位
置を検出する接合部位置検出手段（４０４）と、全ての上記接合部の位置から上記電子部品の画像におけ
る上記電子部品の正確な位置を検出する接合部中心及び
傾き検出手段（４０５）とを備えるようにした請求項８
〜１１のいずれかに記載の部品認識装置。
【請求項１３】請求項８〜１２のいずれかに記載の部
品認識装置により検出された、上記電子部品の上記接合
部の位置情報に基づき、上記電子部品を基板上に実装す
るようにした電子部品実装装置。
【請求項１４】部品保持部材（７ａ）で上記電子部品
を保持するとともに、上記高さ計測領域に基づき上記部
品保持部材の高さを調整するヘッド部（７）と、上記高さ検出部により認識された高さ位置情報に基づ
き、上記ヘッド部を駆動して上記部品保持部材により上
記電子部品を上記基板の所定の位置に装着する制御部
（２００）とを備えるようにした請求項１３に記載の電
子部品実装装置。