JPH1197898A - 部品撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着された部品を高精度で撮像できる安価な
構成の部品撮像装置を提供する。 【解決手段】 シャインプルフの原理を実現するように
配列された光学素子群３０〜３３を有する光学ユニット
２７が設けられ、この光学ユニットは吸着ノズル１４の
ノズル軸方向の移動経路を外して配置される。光学ユニ
ットの各光学素子は、吸着ノズルがノズル軸方向の所定
の位置に移動したとき、吸着ノズルに吸着された部品１
０を撮像素子３４に合焦して結像するように配置され
る。このような構成では、吸着ノズルの吸着動作に応じ
て光学ユニットないしその光学素子を移動させる必要が
なく、装置を廉価にできるとともに、搭載タクトを向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品撮像装置、特
に、吸着ノズルに吸着された電子部品等の部品を撮像す
る部品撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来における電子部品装着装置は、ＸＹ
方向に移動自在な装着ヘッドを備え、該装着ヘッドに上
下動自在に設けられた吸着ノズルで電子部品を吸着保持
し、この保持された電子部品を認識カメラなどの部品認
識装置で画像認識して電子部品の吸着姿勢を補正してい
る。そして、この吸着姿勢が補正され位置決めされた電
子部品がプリント基板上の所定位置に実装されている。

【０００３】基板の正確な位置に電子部品を実装するに
は、吸着ノズルに保持された部品を所定位置に取り付け
られた認識カメラで撮像して認識し、この画像認識によ
って得られた情報から、吸着された部品の姿勢を補正し
なければならない。このような部品の吸着姿勢の補正に
用いられる部品認識装置が、例えば特開平５−１９１０
９４号公報、特開平５−２８３８９６号公報、特開平６
−３１４８９７号公報などに開示されている。

【０００４】特開平５−１９１０９４号公報では、吸着
ノズルに保持した部品の像を像反射部材を介して読取る
画像読取手段を吸着ヘッドに設け、また吸着ノズルの上
下動に連動する連動機構を設け、この連動機構に像反射
部材を取付けることにより、吸着ノズルの上下動時に像
反射部材の位置を自動的に所定位置に位置決めして吸着
部品の画像を取得している。

【０００５】また、特開平５−２８３８９６号公報で
は、吸着ノズルを備えた吸着ヘッドにＣＣＤカメラを取
り付けるとともに、吸着ヘッドにミラー移動機構を設け
ることにより所定位置に移動されたミラーで反射される
吸着部品をＣＣＤカメラで認識している。

【０００６】更に、特開平６−３１４８９７号公報で
は、吸着ヘッドと一体的に移動する撮像カメラを設け、
部品供給装置とプリント基板との間に配置されたミラー
上を通過する部品を撮像カメラにより撮像し、その撮像
データに基づき部品の位置ズレ量を演算している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−１９１０９４号公報や特開平５−２８３８９６号公
報の例では、部品を吸着するために吸着ノズルが下降動
作するとき、吸着ノズルの動作経路にミラーなどの撮像
光学系部品が配置されるので、吸着ノズル若しくは吸着
ノズルに吸着された電子部品と撮像光学系部品との衝突
を避けるためには、吸着ノズルの下降動作と同期して、
ミラー等の撮像光学系部品を吸着ノズルの動作経路から
回避させなければならない。

【０００８】この回避動作を行うためには、撮像光学系
部品を駆動するための駆動機構が必要となり、吸着ノズ
ルが下降し部品を吸着若しくは搭載するたびに、駆動機
構を動作させなければならず、この動作が、搭載される
部品の数だけ繰り返されることになる。したがって、駆
動機構の故障の原因となりやすく、また、この駆動機構
の制御精度が悪いと、撮像光学系の光軸が正確に定まら
ないため撮像した部品が不鮮明になるなどの問題が生じ
てしまう。これらの問題を解決するために、耐久性があ
る材料を高精度で加工した部品を用いて、駆動装置を製
作しなければならないが、これらの材料や加工コスト
は、高価なものとなり、ひいては生産コストの増大を招
くことにもなる。

【０００９】さらに、特開平５−１９１０９４号公報に
おいては、吸着ノズルに部品像を反射させるためのミラ
ーが取り付けられているが、吸着ノズルの上下運動のた
め、部品を吸着し所定位置に着いたあとでもミラーは振
動（ダンピング）してしまう。そして、このミラーの振
動が収まるまでは、撮像光学系部品の光軸が定まらない
ため、画像認識を行なうことは出来ない。このため、各
部品を撮像するごとに、ミラーの振動がおさまり光軸が
定まるまで待機しなくてはならず、部品を認識するため
に長時間必要となるため、搭載タクトが増大してしま
う。さらに、吸着ノズルの上下動を利用してミラーの開
閉を行なう構成としているため、吸着ノズルの上下動の
ほかにミラーの開閉のための動力源が必要となり、これ
らを一体化させた動力源は大型のものとなる。このた
め、この動力源を搭載しているヘッド部の重量が増加す
るばかりでなく、価格の高い大型の動力源を用いること
となるため生産コストが増大するという問題がある。

【００１０】さらに、特開平５−２８３８９６号公報に
おいては、吸着ノズルに保持された電子部品を画像認識
するときにミラーを所定位置に移動させる必要があるた
め、ミラーを駆動するアクチュエータを設ける必要があ
る。このため、アクチュエータを搭載するヘッド部の重
量が増加するばかりでなく、新たな動力源を設けるた
め、生産コストが増大するという問題点がある。

【００１１】また、特開平６−３１４８９７号公報にお
いては、部品を撮像するため基板と部品供給部との間に
ミラーを設けているので、部品吸着位置と搭載位置との
距離を十分確保しなければならない。このため、ヘッド
の動作距離がその分だけ長くなり、そして、部品の搭載
ごとにその距離を往復しなければならないので、搭載タ
クトが悪化してしまう。さらに、カメラはミラーから反
射した部品像を斜めから撮像しているため、部品の下面
全体に撮像光学系の対物焦点を合わせることが困難であ
り、このため、部品画像の一部が不鮮明となってしま
う。そして、この不鮮明な画像を用いて画像認識をしな
ければならないため、画像の認識精度が悪化してしま
う。そして、斜めから撮像するために、正方形の部品の
画像が台形として映し出されるなど、部品の形状が変化
して投影されてしまう。したがって、短辺部分の認識精
度と長辺部分の認識精度に差異が生じてしまい、画像の
認識処理に長時間を要するといった問題点が残されてい
る。

【００１２】したがって、本発明の課題は、上述したよ
うな問題点を解消するためになされたもので、吸着され
た部品を高精度で撮像できる安価な構成の部品撮像装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明においては、吸着ノズルに吸着された部品を
撮像する部品撮像装置において、シャインプルフの原理
を実現するように配列された光学素子群を有し、吸着ノ
ズルのノズル軸方向の移動経路を外して配置される光学
ユニットと、前記光学ユニットにより結像される部品を
撮像する撮像手段とを備え、前記光学素子は、吸着ノズ
ルがノズル軸方向の所定の位置に移動したとき、吸着ノ
ズルに吸着された部品を撮像手段に合焦して結像するよ
うに配置される構成を採用した。

【００１４】このような構成では、光学ユニット自体吸
着ノズルのノズル軸移動経路を外して配置されるので、
吸着ノズルの吸着動作に応じて光学ユニットを移動させ
る必要がなく、その駆動機構部品やアクチュエーターが
不要であり、またその高精度の位置決めが不要になるの
で、装置を廉価にできるとともに、ヘッドが軽量にな
り、搭載タクトを向上させることができる。

【００１５】また、本発明では、吸着ノズルに吸着され
た部品を撮像する部品撮像装置において、シャインプル
フの原理を実現するように配列された光学素子群を有
し、吸着ノズルのノズル軸方向の移動経路を外して配置
される第１と第２の光学ユニットと、前記第１と第２の
光学ユニットにより結像される部品をそれぞれ撮像する
各光学ユニットに対応した撮像手段とを備え、前記第１
と第２の光学ユニットの各光学素子は、吸着ノズルがノ
ズル軸方向の所定の位置に移動したとき、吸着ノズルに
吸着された部品をそれぞれ対応する撮像手段に合焦して
結像するように配置されており、また第１と第２の光学
ユニットと各光学ユニットに対応した撮像手段は、吸着
ノズル軸を中心に所定角度回動されて配置される構成も
採用している。

【００１６】この構成では、異る方向から撮像された部
品像を総合して解析できるので、部品が吸着ノズル軸方
向の正確な位置で撮像されていなくても、部品の吸着位
置を正確に認識することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面に示す実施の形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【００１８】［第１実施形態］図１〜図５には、本発明
の第１実施形態が図示されている。図１は本発明が適用
される部品装着装置の全体図を示し、同図において、基
台１の上面部には、溝状のスペースを確保するようにし
て相対向して凸部２、３が形成されている。この凸部
２、３に略コ字状の支持部材４、５がそれぞれ固定され
ており、支持部材４、５にはＸＹロボット６が設けられ
ている。

【００１９】このＸＹロボット６には、ヘッド保持部７
が設けられており、さらに、このヘッド保持部７にはヘ
ッド８が設けられている。そして、このヘッド８および
ヘッド保持部７は、ＸＹロボット６により駆動されて、
ＸＹ方向に自由に移動可能な構造となっている。なお、
ＸＹロボット６については、一般的に使用されている公
知の装置であるため、その説明は省略する。

【００２０】基台１の上面部には、凸部２、３に架橋し
てベルトコンベア９が設けられている。このベルトコン
ベア９は、部品１０を搭載するための基板１１をＸ方向
後方（図中左側）から搬入し、Ｘ方向前方（図中右側）
に搬出するためのものである。そして、ベルトコンベア
９の側部には、テープフィーダ１２及びトレイ設置部１
３が設けられており、このテープフィーダ１２によっ
て、テープ中（図示せず）に電子部品等の部品１０を収
納して、ヘッド８の先端の吸着ノズル１４に該部品１０
を供給することができる。また、このトレイ設置部１３
には、部品等の複数の部品１０がＸＹ座標を指定されて
載置されるトレイ１５が置かれている。そして、このト
レイ１５から、この部品１０は、吸着ノズル１４に供給
される。

【００２１】また基台１の内部にはコントローラ１６が
設けられており、ＸＹロボット６、ベルトコンベア９、
後述するＺモータ１８（図２）、Ｚエンコーダ１９（図
３）、θモータ２０（図２）、θエンコーダ２１（図
２）、ＣＣＤカメラ２８（図３）、空気圧制御機構（図
示せず）などと接続され、各間で信号の相互通信や電源
供給が可能な構造となっている。そして、このコントロ
ーラ１６は、基台外部の操作盤１７から入力された命令
に基づいてこれらの制御をおこなう。

【００２２】図２はヘッド８の正面図、図３はその側面
図である。

【００２３】ヘッド８には、吸着ノズル１４をＺ方向に
移動可能とするＺモータ１８と、その位置を検出するＺ
エンコーダ１９、そして、吸着ノズル１４をθ方向に回
転可能とするθモータ２０と、その位置を検出するθエ
ンコーダ２１が設けられている。すなわち、Ｚ方向の駆
動力は、Ｚモータ１８の回転軸に取り付けられたピニオ
ンギア２２と吸着ノズル１４の上部に設けられた吸着ノ
ズル保持体２３に一体的に取り付けられたラック２４を
介して、吸着ノズル１４に伝えられる。また、ヘッド８
にはリニアスライド２６が設けられており、吸着ノズル
保持体２３は、このリニアスライド２６の可動テーブル
に固定されている。したがって、吸着ノズル１４は、リ
ニアスライド２６の動きに沿って、Ｚ軸方向に自在に移
動することができる。

【００２４】そして、θ方向の駆動力は、θモータ２０
の回転軸に取り付けられたカップリング２５並びに吸着
ノズル保持体２３の内部に設けられた複数の回転ベアリ
ング（図示せず）を介して吸着ノズル１４に伝達され、
これにより吸着ノズル１４は、θ方向にも自在に回転す
ることができる。

【００２５】吸着ノズル１４は、先端部１４ａと、基端
部１４ｂと、先端部１４ａ及び基端部１４ｂを連接する
段差部１４ｃから構成されており、基端部１４ｂには空
気圧制御機構（図示せず）が接続されている。この空気
圧制御機構の作動により吸着ノズル１４内の圧力を減圧
し、先端部１４ａの先端に部品１０を吸着することがで
きる。

【００２６】ヘッド８の下方部には、光学ユニット２７
とＣＣＤカメラ２８が一体となって、光学ユニットステ
ー２９を介して、ヘッド８に取り付けられている。この
光学ユニットとＣＣＤカメラは、図示したように、吸着
ノズル１４の上下動の移動経路から外れて配置される。

【００２７】図４は光学ユニット２７の内部詳細を示す
側面断面図である。

【００２８】光学ユニット２７の内部には、ミラー３
０、第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３
が設けられていて、光学ユニット２７内に固定されてい
る。ミラー３０は、表面反射鏡であり、ノズル１４の下
部方向の位置に反射面を上向き（Ｚ方向正の向き）に取
付けられている。また、光学ユニット２７の右上部に
は、吸着ノズルに吸着された部品の吸着姿勢を読みとる
ための撮像素子３４を備えたＣＣＤカメラ２８が取り付
けられている。なお、後述するように、ミラー３０、第
１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３、撮像
素子３４は、写真撮影技術のシャインプルフの原理を実
現するように配置される。

【００２９】図５は、吸着ノズル１４に吸着された部品
１０、ミラー３０、第１レンズ３１、第２レンズ３２、
第３レンズ３３、及び撮像素子３４がなす撮像光軸の模
式図である。

【００３０】点Ａは、部品１０をミラー反射面を対称軸
として折り返した部品の虚像１０’の中心である。点
Ｂ、点Ｆ、点Ｄは、それぞれ、第１レンズ３１、第２レ
ンズ３２、第３レンズ３３の瞳中心である。点Ｅは、撮
像素子３４の中心を示している。そして、点Ａと点Ｂを
結んだ線分ＡＢの延長線と第２レンズの中心軸とが交わ
った点を点Ｃとしている。なお、この点Ｃは、点Ｅと点
Ｄを結んだ線分ＥＤの延長線と第２レンズの中心軸とが
交わる点でもある。

【００３１】そして、部品の虚像１０’の底面を通る延
長線、第１レンズ３１の瞳中心を通る中心軸の延長線、
第２レンズ３２の瞳中心を通る中心軸の延長線、第３レ
ンズ３３の瞳中心を通る中心軸の延長線、そして撮像素
子３４の表面を通る延長線は、全て一点で交わるように
配置されており、その交点をＯとしている。

【００３２】さらに、部品の虚像１０’の中心である点
Ａと第２レンズ３２の点Ｃを結んだ線分ＡＣの中点に、
第１レンズ３１の瞳中心である点Ｂがくるように、第１
レンズ３１が配置されている。そして、第２レンズの点
Ｃと撮像素子３４の中心である点Ｅを結んだ線分ＣＥの
中点に、第３レンズ３３の瞳中心である点Ｄがくるよう
に第３レンズが配置され、さらに、第１レンズの瞳中心
である点Ｂと第３レンズ３３の瞳中心である点Ｄを結ん
だ線分ＢＤの中点に、第２レンズ３２の瞳中心である点
Ｆがくるように第２レンズが配置されている。

【００３３】このことは、角度ＡＯＢ、ＢＯＦ、ＦＯ
Ｄ、ＤＯＥが、ある角度αをもって、全ての角が等しく
なるように各レンズやミラーは配置されていることを示
している。

【００３４】このような各光学部品の配置は、写真撮影
技術の「シャインプルフの原理」を２つ連続させたもの
であるが、このシャインプルフの原理については、公知
の技術であるため、その説明を省略する。

【００３５】以上の構成において、図１に示した部品装
着装置の動作の説明をおこなう。

【００３６】コントローラ１６は、操作盤１７からの入
力された信号を、あらかじめ設定されているプログラム
に基づいて演算処理をおこなう。そして、この演算処理
結果に基づいて、ＸＹロボット６、ベルトコンベア９を
制御し、基板１１を部品１０の搭載可能位置まで搬入、
そして、固定し、さらに、ヘッド８を部品１０の部品吸
着位置に位置決めする。

【００３７】次に、コントローラ１６は、Ｚエンコーダ
１９からの信号、θエンコーダ２１からの信号に基づ
き、Ｚモータ１８、θモータ２０をそれぞれ制御して、
位置決めされたヘッドの吸着ノズル１４を下部方向に移
動させ、またθ方向に回転させることにより、部品１０
の直上部に吸着ノズル１４を位置づける。さらに、空気
圧制御機構を制御して、吸着ノズル１４の内部を真空状
態にすることにより、ノズルの先端部１４ａに部品１０
を真空吸着させる。

【００３８】そして、コントローラ１６は、予め入力さ
れている部品１０の高さのデータをもとに、Ｚエンコー
ダ１９からの信号に基づきＺモータ１８を制御して、部
品１０を吸着した吸着ノズル１４を所定の高さ位置に上
昇させる。なお、この所定の高さ位置とは、部品１０を
ＣＣＤカメラ２８で撮像する際に、部品１０の下面にＣ
ＣＤカメラ２８の焦点が合う高さ位置である。コントロ
ーラ１６は、部品１０がこの所定の高さに上昇した後、
再度ＸＹロボット６を制御して、ヘッド８を基板１１上
の部品搭載位置に移動させる。そして、この吸着ノズル
の所定の高さ位置で、ＣＣＤカメラ２８を制御して部品
１０の画像の読取りをおこなう。

【００３９】この画像読み取りは次のようにして行なわ
れる。吸着ノズルにより吸着されている部品１０は、吸
着ノズル１４の下方向に設置されているミラー３０によ
り反射され、この反射像が、光学ユニット２７内に配さ
れている第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ
３３の順に入射および屈折を繰り返し、撮像素子３４上
で結像する。このとき、シャインプルフの原理に基づい
て撮像光学系が配置されているので、部品１０の下面の
全体像が撮像素子３４上で鮮明に結像する。さらに、底
面が正方形の部品１０を撮像する場合、撮像素子３４上
において、部品の像が台形になることなく正方形に結像
する。

【００４０】すなわち、シャインプルフの原理に基づい
た光学配置を単体もしくは奇数回配置し、斜めから撮像
すると画像の歪みが発生するが、図４、図５の光学配置
によれば、シャインプルフの原理に基づいた光学配置を
２回（すなわち、偶数回）連続させて配置させているの
で、画像の歪みを相殺することができ、部品の正しい形
状が投影されることになる。例えば、部品１０の下面の
右端点Ｇの像はミラー３０の反射面上の点Ｈで反射し、
第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３を経
由して撮像素子３４上の点Ｊに結像される。同様に、部
品１０の下面の左端点Ｋの像はミラー３０の反射面上の
点Ｌで反射し、第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３
レンズ３３を経由して撮像素子３４上の点Ｎに結像す
る。そして、部品１０の他の点においても、同様に撮像
素子３４上に結像されるので、部品１０の全体像が撮像
素子３４上に鮮明に、かつ、部品形状が歪むことなく撮
像されることになる。

【００４１】また、この部品の撮像時、吸着ノズルの下
降あるいは上昇するとき、光学ユニット２７全体並びに
ＣＣＤカメラ２８が吸着ノズル及び吸着ノズルに吸着さ
れた電子部品の下降あるいは上昇経路からはずれて配置
されているので、ミラー３０等の光学素子群あるいは撮
像素子を吸着ノズルの下降あるいは上昇に合わせて吸着
ノズルの移動経路より退避する必要はない。

【００４２】以上のようにして、ＣＣＤカメラ２８によ
り読み取られた部品１０の画像は、コントローラ１６に
出力される。そして、コントローラ１６は、読み取った
画像について、設定されているプログラムに基づいて演
算処理を行ない、部品１０の吸着状態や部品１０の形状
の異常等を検出する。

【００４３】部品１０に異常が認められない場合には、
認識の結果から部品１０のＸ、Ｙ、θ方向のずれ量をＸ
Ｙロボット６、及びＺモータ１８、Ｚエンコーダ１９、
θモータ２０、θエンコーダ２１の制御により補正し、
部品１０を基板１１上の正しい装着位置に装着する。一
方、画像の認識の結果、部品１０に異常が認められた場
合は、部品１０を所定の廃棄位置に廃棄する。そして、
同時に、異常の内容などについて操作盤１７に表示する
ことで、オペレータに通知する。

【００４４】そして、全ての部品１０を基板１１に搭載
するまで、同様の制御、動作を繰り返し、全ての部品１
０の搭載が終了したら、コントローラ１６は、ベルトコ
ンベア９を制御して、全ての部品１０が装着されている
基板１１を搬出する。

【００４５】なお、部品１０を認識するとき、部品１０
は斜め下方から撮像されるので、Ｘ軸方向の部品の位置
は正確に認識することができる。しかし、部品１０の高
さが所定の位置から高くなっている場合と、部品１０の
位置がＹ軸方向に正の向きにずれている場合では、ＣＣ
Ｄカメラ２８において似たような像が撮像されるため、
両者の違いを識別することが難しい。したがって、高精
度での部品１０の位置決めを行なうためには、部品１０
の高精度の高さデータをあらかじめ操作盤１７を通じて
コントローラ１６に入力しておく必要がある。

【００４６】上記の場合で、高精度の高さデータが得ら
れないあるいは入力されていない場合には、吸着ノズル
１４で保持した部品１０を一度ＣＣＤカメラ２８で撮像
した後に、吸着ノズル１４を９０度（若しくはコントロ
ーラ１６によって指定される所定の角度）θモータ２０
によって回転させ、部品１０を異なる方向から再度撮像
する。この２つの画像によって得られた情報を解析する
ことにより部品１０の高さの入力精度が粗くても、高精
度で部品１０の位置を認識することができる。また、こ
の方法では、Ｚエンコーダ１９の分解能が低い場合であ
っても、高さ方向のずれ位置も正確に認識することがで
きるので、低精度の廉価なエンコーダをＺエンコーダ１
９として使用することができる。

【００４７】［第２実施形態］第１実施形態において
は、部品をシャインプルフの原理を偶数回連続させたレ
ンズ群を介して認識しているが、シャインプルフの原理
を１回のみ配列したレンズ群を介することによっても、
本発明を実施することができる。

【００４８】以下、この実施形態を図６に基づいて説明
する。同図において、図１〜図５において示される部品
及び部材と同一の部品及び部材は同一の符号で示し、そ
の説明は省略する。

【００４９】図６に図示した実施形態では、第１の実施
形態の光学ユニット２７が光学ユニット３５に、また第
１の実施形態の光学ユニットステー２９が光学ユニット
ステー３６となっているところが相違する。

【００５０】ヘッド８の下方部には、光学ユニット３５
とＣＣＤカメラ２８が一体となって、光学ユニットステ
ー３６を介して、ヘッド８に取り付けられている。光学
ユニット３５の内部には、ミラー３０と第１レンズ３１
が設けられている。なお、光学系の配置の理解を容易に
するためには、ノズル１４に保持される部品１０のミラ
ー３０による虚像１０’が図示されている。また、光学
ユニット内に存在するミラー３０、第１レンズ３１、ま
たＣＣＤカメラ２８の内部にある撮像素子３４について
は点線で描いてある。

【００５１】この構成では、部品の虚像１０’の底面を
通る延長線、第１レンズ３１の瞳中心を通る中心軸の延
長線、そして撮像素子３４の表面を通る延長線は、全て
一点Ｏで交わるように配置されており、点Ｏを中心とし
て部品の虚像１０’と第１レンズ３１がなす角、そし
て、撮像素子３４と第１レンズがなす角が等しい角度α
をもって、各レンズやミラーは配置されていることを示
している。

【００５２】このように、光学ユニットの各光学素子
は、シャインプルフの原理を実現するように配置されて
いるので、吸着ノズルが部品１０を吸着して所定位置ま
で上昇したとき、部品１０の底面の全ての点は、撮像素
子３４の表面で結像するため、いずれの点もぼけること
なく撮像される。またこのとき、光学ユニット３５ない
しその光学素子３０、３１並びに撮像素子３４は、吸着
ノズルの移動経路から外れているので、吸着ノズルの上
昇あるいは下降に連動して光学ユニットないし撮像素子
を退避させる必要はない。

【００５３】なお、この第２の実施形態では、第１の実
施形態と異り、シャインプルフの原理は２つ連続して用
いられておらず、また、ＣＣＤカメラ２８は、斜めから
部品底面を撮影しているので、元の部品１０の形状が正
方形であっても、撮像素子３４上では台形として投影さ
れる。

【００５４】しかしながら、第２実施形態によれば、第
１実施形態に比較して、装置を構成する部品の中で第２
レンズ３２と第３レンズ３３の２枚のレンズを減らすこ
とが出来るため、装置の重量を軽減できる他に、生産コ
ストの削減と組立て工数の短縮を図ることができる。

【００５５】［第３実施形態］第１実施形態において
は、部品をミラーに反射させた反射像をシャインプルフ
の原理を偶数回連続させる形で配列させたレンズ群を介
して本発明を実施しているが、部品をミラーに反射させ
ることなく、直接、レンズ群を介して撮像することによ
っても本発明を実施することができる。この実施形態
が、図７に図示されており、同図において、図１〜図５
において示される部品及び部材と同一の部品及び部材は
同一の符号で示し、その説明は省略する。

【００５６】図７に図示した実施形態では、第１の実施
形態の光学ユニット２７が光学ユニット３７に、また第
１の実施形態の光学ユニットステー２９が光学ユニット
ステー３８となっているところが相違する。

【００５７】光学ユニット３７の内部には、第１レンズ
３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３が設けられてい
て、これらの光学素子は、シャインプルフの原理を実現
するように配置されている。すなわち、第１レンズ３１
の瞳中心を通る中心軸の延長線、第２レンズ３２の瞳中
心を通る中心軸の延長線、第３レンズ３３の瞳中心を通
る中心軸の延長線、そして撮像素子３４の表面を通る延
長線は、全て一点Ｏで交わるように配置されており、こ
の点Ｏを中心として第１レンズ３１と第２レンズ３２が
なす角、第２レンズ３２と第３レンズ３３がなす角、そ
して、第３レンズ３３と撮像素子３４がなす角とが等し
い角度αをもって、各レンズが配置されている。

【００５８】この構成では、第１実施形態とは異なり、
ミラーは設けられておらず、部品１０を直接レンズ群３
１〜３３を介して撮像する。また、図示しないが、撮像
光学系の光軸を遮蔽しないように、光学ユニット３７に
開口部が設けられている。

【００５９】このような各光学部品の配置は、写真撮影
技術の「シャインプルフの原理」を２回連続して実現さ
せたものであり、第１実施形態と同様に画像の歪みを相
殺することができるので、部品の正しい形状を投影する
ことになる。この場合、吸着ノズル１４に吸着した部品
１０の部品像を、ミラー３０によって反射させることな
く、レンズ群３１、３２、３３のみを介して撮像するの
で、ミラー３０を使用した場合に起こる光量の減少をな
くすことができ、鮮明な撮像を得ることができる。ま
た、撮像過程において、光量の減少量が少なくて済むこ
とから、撮像に必要な光源を小さくすることができる。
さらに、ミラー３０を光学ユニット３７に組み込む必要
がないので、装置の重量を軽減することができるばかり
でなく、生産コストを削減することができる。

【００６０】また、この実施形態においても、各実施形
態と同様に、光学ユニット３７ないしＣＣＤカメラ２８
は、吸着ノズル及び吸着ノズルに吸着された電子部品の
移動経路から外れているので、吸着ノズルの上昇あるい
は下降に連動してこれらを退避させる必要はない。

【００６１】［第４実施形態］第１実施形態において
は、一つの撮像光学系を用いて部品を撮像しているが、
複数の撮像光学系を用いて、複数の方向から部品を撮像
することもできる。この実施形態が図８及び図９に図示
されている。

【００６２】図８はこの実施形態におけるヘッドの側面
図、図９はその正面図である。尚、図１〜図５において
示される部品及び部材と同一の部品及び部材は同一の符
号で示し、その説明は省略する。

【００６３】図８においては、第１実施形態で説明した
光学ユニット２７およびＣＣＤカメラ２８が、装置背面
部の全く同じ位置に取り付けられていることを示してい
る。したがって、ここでは、その説明を省略する。

【００６４】図９においては、第１実施形態で説明した
光学ユニット２７と同一の光学ユニット３９と第１実施
形態で説明したＣＣＤカメラ２８と同一のカメラ４０
が、前記光学ユニット２７およびＣＣＤカメラ２８とＸ
Ｙ平面上で直交する方向の位置に取り付けられているこ
とを示している。したがって、その原理、構成は同一で
あるので、その説明を省略する。

【００６５】この実施形態においては、第１実施形態の
構成を有する撮像光学系部品を複数箇所に設けているも
のであるが、第２実施形態や第３実施形態の構成を有す
る光学撮像部品においても、同様に、実施することが可
能である。

【００６６】前述したように、第１実施形態において
は、斜め下方から部品１０を撮像しているので、部品１
０の高さが所定の位置から高くなっている場合と、部品
１０の位置がＹ軸方向に正の向きにずれている場合で
は、似たような像が撮像される。このため、部品１０の
高精度の高さデータをあらかじめコントローラ１６に入
力する必要があった。

【００６７】第４実施形態においては、直交する２つの
向きから同時に映像を得ることが出来るので、第１のＣ
ＣＤカメラ２７によって部品１０のＸ軸方向の位置を検
出し、さらに、第２のＣＣＤカメラ３９によって部品１
０のＹ方向の位置を検出することができるので、この２
つの画像によって得られた情報を総合することにより部
品の位置を正確に認識することができる。したがって、
低精度の廉価なエンコーダをＺエンコーダ１９として使
用することができるばかりでなく、コントローラ１６に
入力する部品１０の高さデータは、低精度のものでも正
確な実装が可能となる。

【００６８】また、第１実施形態で説明した、吸着ノズ
ル１４を回転させて、部品１０を複数回、異なる角度か
ら撮像する方法に比べ、吸着ノズル１４を回転させる時
間が不要であるので装着タクトの向上が図れる。

【００６９】なお、上記例では、光学ユニット２７とＣ
ＣＤカメラ２８は光学ユニット３９とＣＣＤカメラ４０
に対して吸着ノズル軸を中心に直角に回動してずらされ
いるが、必ずしも直角である必要はなく、それ以外の角
度でも良い。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、光学ユニットの各光学素子は、シャインプ
ルフの原理を実現するように配置されており、光学ユニ
ット自体吸着ノズルのノズル軸方向の移動経路を外して
配置されるので、吸着ノズルの吸着動作に応じて光学ユ
ニットないしその光学素子を移動させる必要がなく、そ
のための駆動機構部品やアクチュエーターが不要とな
り、またその高精度の位置決めが不要になるので、装置
を廉価にできるとともに、ヘッドが軽量になり、搭載タ
クトを向上させることができる。

【００７１】また、吸着ノズルの吸着動作に応じて光学
ユニットないしその光学素子を移動させる必要がないの
で、それらの移動、静定時間がなくなり搭載タクトが向
上するとともに、移動にともなう光学素子の振動もなく
なり光学素子の破損、劣化を防止できる。

【００７２】また、本発明では、斜めから撮像している
にも拘わらず像が鮮明に投影されるので、部品の認識を
高精度に行うことが出来る。さらに、シャインプルフの
原理を偶数回連続させて配置した場合には、像の歪み
（ディストーション）もなくなるので、部品の認識を高
精度、高速に行うことが出来る。

【００７３】また、本発明では、ヘッドに光学ユニット
並びに撮像手段を搭載することができるために、従来装
置に比較して、部品供給位置から基板上の部品搭載位置
までの距離が短くなり、ヘッドの移動距離が短くなるの
で、搭載タクトが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明装置が適用される部品装着装置
の全体構成を示した斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施形態の装置が搭載さ
れるヘッドを示した正面図である。

【図３】図３は、本発明の第１実施形態の装置が搭載さ
れるヘッドを示した側面図である。

【図４】図４は、本発明の第１実施形態の装置の光学ユ
ニットの内部詳細を示した側断面図である。

【図５】図５は、図４の光学ユニット内の光学系の配置
を示した光学図である。

【図６】図６は、本発明の第２実施形態の装置を搭載し
たヘッドを示した側面図である。

【図７】図７は、本発明の第３実施形態の装置を搭載し
たヘッドを示した側面図である。

【図８】図８は、本発明の第４実施形態の装置を搭載し
たヘッドを示した側面図である。

【図９】図９は、図８のヘッドの正面図である。

【符号の説明】

１ 基台 ６ ＸＹロボット ８ ヘッド ９ ベルトコンベア １０ 部品 １０′ 部品の虚像 １４ 吸着ノズル １６ コントローラ １８ Ｚモータ １９ Ｚエンコーダ ２０ θモータ ２１ θエンコーダ ２７、３５、３７ 光学ユニット ２８、３９ ＣＣＤカメラ ２９、３６、３８、４１ 光学ユニットステー ３０ ミラー ３１ 第１レンズ ３２ 第２レンズ ３３ 第３レンズ ３４ 撮像素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズルに吸着された部品を撮像する
   部品撮像装置において、 シャインプルフの原理を実現するように配列された光学
   素子群を有し、吸着ノズルのノズル軸方向の移動経路を
   外して配置される光学ユニットと、 前記光学ユニットにより結像される部品を撮像する撮像
   手段とを備え、 前記光学素子群は、吸着ノズルがノズル軸方向の所定の
   位置に移動したとき、吸着ノズルに吸着された部品を撮
   像手段に合焦して結像するように配置されることを特徴
   とする部品撮像装置。
2. 【請求項２】 前記光学素子群がシャインプルフの原理
   を２つ連続して実現するように配置されることを特徴と
   する請求項１に記載の部品撮像装置。
3. 【請求項３】 吸着ノズルの軸心を中心に回動し、吸着
   ノズルに吸着された部品を異る方向から撮像できること
   を特徴とする請求項１または２に記載の部品撮像装置。
4. 【請求項４】 吸着ノズルに吸着された部品を撮像する
   部品撮像装置において、 シャインプルフの原理を実現するように配列された光学
   素子群を有し、吸着ノズルのノズル軸方向の移動経路を
   外して配置される第１と第２の光学ユニットと、 前記第１と第２の光学ユニットにより結像される部品を
   それぞれ撮像する各光学ユニットに対応した撮像手段と
   を備え、 前記第１と第２の光学ユニットの各光学素子群は、吸着
   ノズルがノズル軸方向の所定の位置に移動したとき、吸
   着ノズルに吸着された部品をそれぞれ対応する撮像手段
   に合焦して結像するように配置されており、 また第１と第２の光学ユニットと各光学ユニットに対応
   した撮像手段は、吸着ノズル軸を中心に所定角度回動さ
   れて配置されることを特徴とする部品撮像装置。