WO2016142986A1 - 認識装置および、認識方法 - Google Patents

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辰次 野澤
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富士機械製造株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30141—Printed circuit board [PCB]

Definitions

  • the present invention relates to a recognition apparatus and a recognition method for recognizing electrode positions of components mounted on a substrate.
  • a recognition device is a recognition device for recognizing the electrode position of a component mounted on a substrate, and the recognition device irradiates light to the component.
  • the imaging device for imaging the component based on the light reflected by the component when the component is irradiated with light from at least one of the plurality of light sources, and each of the plurality of imaging conditions
  • the imaging device based on the storage device that stores the sample image data for each of the plurality of conditions, the sample image data stored in the storage device, and the imaging data of the components imaged by the imaging device
  • a data analysis device for recognizing the electrode positions of the parts imaged by the device, wherein the data analysis device corresponds to the sample image data stored in the storage device.
  • the component is imaged by the imaging device according to two or more imaging conditions of the image conditions, and a data creation unit that creates imaging data for each of the two or more imaging conditions, and the two or more created by the data creation unit
  • the imaging device based on imaging data corresponding to a first imaging condition among imaging data for each imaging condition and sample image data corresponding to the first imaging condition stored in the storage device
  • the first determination unit that determines whether or not the electrode position of the component imaged by the method can be recognized, and the 2 generated by the data generation unit when the electrode position of the component cannot be recognized by the first determination unit Of the imaging data for each imaging condition described above, imaging data corresponding to a second imaging condition different from the first imaging condition, and a support corresponding to the second imaging condition stored in the storage device.
  • Based on the pull-image data, and having an image pickup device second determination section determines whether recognizable electrode position of the component picked up by.
  • a recognition method includes: (a) a plurality of light sources that irradiate a component with light; and (b) at least one light source of the plurality of light sources that irradiates the component with light.
  • An imaging device that images the component based on the light reflected by the component, and (c) a storage device that stores sample image data corresponding to each of a plurality of imaging conditions for each of the plurality of conditions
  • a recognition method wherein the recognition method places the component in accordance with two or more imaging conditions among the plurality of imaging conditions corresponding to the sample image data stored in the storage device.
  • the imaging device captures the image based on the imaging data corresponding to the second imaging condition different from the sample imaging data stored in the storage device and the second imaging condition. Characterized in that it comprises a second determination step of determining whether a recognizable electrode position of the component has.
  • the recognition apparatus and the recognition method according to the present invention when the electrode position cannot be properly recognized by the recognition process using the imaging data of the first imaging condition, the second different from the first imaging condition.
  • the recognition process is performed again using the imaging data of the imaging conditions. As described above, by performing recognition processing based on two types of imaging data having different imaging conditions, it is possible to appropriately recognize the electrode positions based on imaging data captured under various conditions.
  • FIG. 1 shows a component mounter 10.
  • the component mounter 10 is a device for performing a component mounting operation on the circuit substrate 12.
  • the component mounting machine 10 includes an apparatus main body 20, a base material conveyance holding device 22, a component mounting device 24, a mark camera 26, a parts camera 28, a component supply device 30, a loose component supply device 32, and a control device (see FIG. 3) 34.
  • the circuit substrate 12 includes a circuit board, a three-dimensional structure substrate, and the like, and the circuit board includes a printed wiring board and a printed circuit board.
  • the apparatus main body 20 includes a frame portion 40 and a beam portion 42 that is overlaid on the frame portion 40.
  • the substrate conveyance holding device 22 is disposed in the center of the frame portion 40 in the front-rear direction, and includes a conveyance device 50 and a clamp device 52.
  • the conveyance device 50 is a device that conveys the circuit substrate 12
  • the clamp device 52 is a device that holds the circuit substrate 12.
  • the base material transport and holding device 22 transports the circuit base material 12 and holds the circuit base material 12 fixedly at a predetermined position.
  • the conveyance direction of the circuit substrate 12 is referred to as an X direction
  • a horizontal direction perpendicular to the direction is referred to as a Y direction
  • a vertical direction is referred to as a Z direction. That is, the width direction of the component mounting machine 10 is the X direction, and the front-rear direction is the Y direction.
  • the component mounting device 24 is disposed in the beam portion 42 and includes two work heads 60 and 62 and a work head moving device 64. As shown in FIG. 2, a suction nozzle 66 is provided at the lower end surface of each work head 60, 62, and the parts are sucked and held by the suction nozzle 66.
  • the work head moving device 64 includes an X direction moving device 68, a Y direction moving device 70, and a Z direction moving device 72. Then, the two working heads 60 and 62 are integrally moved to arbitrary positions on the frame portion 40 by the X-direction moving device 68 and the Y-direction moving device 70.
  • the work heads 60 and 62 are detachably attached to the sliders 74 and 76, and the Z-direction moving device 72 individually moves the sliders 74 and 76 in the vertical direction. That is, the work heads 60 and 62 are individually moved in the vertical direction by the Z-direction moving device 72.
  • the mark camera 26 is attached to the slider 74 so as to face downward, and is moved together with the work head 60 in the X direction, the Y direction, and the Z direction. As a result, the mark camera 26 images an arbitrary position on the frame unit 40. As shown in FIG. 1, the parts camera 28 is disposed between the base material conveyance holding device 22 and the component supply device 30 on the frame portion 40 so as to face upward. Thereby, the parts camera 28 images the parts gripped by the suction nozzles 66 of the work heads 60 and 62.
  • the component supply device 30 is disposed at one end of the frame portion 40 in the front-rear direction.
  • the component supply device 30 includes a tray-type component supply device 78 and a feeder-type component supply device (see FIG. 3) 80.
  • the tray-type component supply device 78 is a device that supplies components placed on the tray.
  • the feeder-type component supply device 80 is a device that supplies components by a tape feeder or a stick feeder (not shown).
  • the bulk component supply device 32 is disposed at the other end portion of the frame portion 40 in the front-rear direction.
  • the separated component supply device 32 is a device for aligning a plurality of components scattered in a separated state and supplying the components in an aligned state. That is, it is an apparatus that aligns a plurality of components in an arbitrary posture into a predetermined posture and supplies the components in a predetermined posture.
  • the components supplied by the component supply device 30 and the bulk component supply device 32 include electronic circuit components, solar cell components, and power module components.
  • Electronic circuit components include components having leads and components not having leads.
  • the control device 34 includes a controller 82, a plurality of drive circuits 86, and an image processing device 88.
  • the plurality of drive circuits 86 are connected to the transport device 50, the clamp device 52, the work heads 60 and 62, the work head moving device 64, the tray-type component supply device 78, the feeder-type component supply device 80, and the bulk component supply device 32.
  • the controller 82 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like and is mainly a computer, and includes a data storage area 96 and a data analysis area 98.
  • the data storage area 96 is an area for storing various data
  • the data analysis area 98 is an area for analyzing various data.
  • the controller 82 is connected to a plurality of drive circuits 86. Thereby, the operations of the substrate conveyance holding device 22 and the component mounting device 24 are controlled by the controller 82. Further, the controller 82 is also connected to the image processing device 88. The image processing device 88 processes image data obtained by the mark camera 26 and the part camera 28, and the controller 82 acquires various types of information from the image data.
  • the component mounting operation is performed on the circuit substrate 12 held by the substrate conveyance holding device 22 with the above-described configuration. Specifically, the circuit substrate 12 is transported to the work position, and is fixedly held by the clamp device 52 at that position. Next, the mark camera 26 moves above the circuit substrate 12 and images the circuit substrate 12. Thereby, the information regarding the holding position etc. of the circuit base material 12 is obtained. In addition, the component supply device 30 or the bulk component supply device 32 supplies components at a predetermined supply position. Then, one of the work heads 60 and 62 moves above the component supply position, and holds the component by the suction nozzle 66.
  • the work heads 60 and 62 holding the parts move above the parts camera 28, and the parts held by the suction nozzle 66 are imaged by the parts camera 28. As a result, information on the holding position of the component can be obtained. Subsequently, the work heads 60 and 62 holding the components move above the circuit substrate 12 to correct errors in the holding position of the circuit substrate 12, errors in the holding position of the components, and the like. Then, the component is mounted on the circuit substrate 12 by the suction nozzle 66 separating the component.
  • the lead component 100 includes a component main body 102 and a plurality of leads 104 extending from one surface of the component main body 102.
  • the plurality of leads 104 are inserted into through holes formed in the circuit base 12. For this reason, in order to properly insert the lead 104 into the through hole, it is necessary to appropriately acquire information related to the position of the tip of the lead. However, the position of the tip of the lead 104 may not be properly recognized depending on the shape of the tip of the lead 104 or the like.
  • the imaging condition is changed and imaging is performed a plurality of times.
  • the position of the tip of the lead 104 is recognized based on the image data created by the plurality of times of imaging.
  • the parts camera 28 includes a reflecting mirror 110, side illumination 112, epi-illumination 114, laser illumination 116, and an imaging device 118.
  • the reflecting mirror 110 is disposed below the suction nozzle 66 holding the lead component 100 to be imaged and inclined at about 45 degrees.
  • the reflectance of the reflecting mirror 110 is 50%, and the transmittance is 50%.
  • the side illumination 112 has a generally annular shape, and has a shape that extends upward toward the outer edge. That is, the side illumination 112 has a shape with the bottom of the bowl removed.
  • the side illumination 112 is disposed between the reflecting mirror 110 and the lead component 100 held by the suction nozzle 66. Note that the axis of the suction nozzle 66 and the center of the annular side illumination 112 substantially coincide with each other in the vertical direction. As a result, the side illumination 112 irradiates light toward the lead component 100 held by the suction nozzle 66 from obliquely below.
  • the epi-illumination 114 is disposed below the reflecting mirror 110 in a state of facing upward.
  • the epi-illumination 114 irradiates light from directly below the lead component 100 held by the suction nozzle 66 via the reflecting mirror 110 and the inner diameter portion of the side-illumination 112.
  • the laser illumination 116 is constituted by four laser irradiation devices 119 (only two laser irradiation devices are shown in the figure) 119.
  • the four laser irradiation devices 119 are arranged at four equal positions on the outer edge of the side illumination 112.
  • the laser illumination 116 irradiates the laser beam from the four locations on the side toward the lead component 100 held by the suction nozzle 66 by the four laser irradiation devices 119. Since laser light does not diffuse, the laser illumination 116 irradiates the tip of the lead 104 of the lead component 100 held by the suction nozzle 66 at a pinpoint.
  • the light emitted from at least one of the side illumination 112, the epi-illumination 114, and the laser illumination 116 is reflected by the lead component 100 held by the suction nozzle 66, and the optical path (between the two dotted lines 120).
  • the light enters the reflecting mirror 110 along the path of Then, 50% of the light incident on the reflecting mirror 110 is reflected by the reflecting mirror 110 and enters the imaging device 118 along the optical path (path between the two dotted lines 122). This is because the reflectance of the reflecting mirror 110 is 50%.
  • the imaging device 118 includes a lens 124 and an imaging device 126, and light incident on the imaging device 118 is detected by the imaging device 126 via the lens 124.
  • an image on the lower surface side of the lead component 100 held by the suction nozzle 66, that is, imaging data of the tip portion of the lead 104 is obtained.
  • sample data corresponding to the imaging conditions is stored in the data analysis area 98 of the controller 82.
  • the sample image data stored in the data analysis area 98 and the imaging data of the parts camera 28 are analyzed by the data analysis area 98 of the controller 82, whereby the position of the tip portion of the lead 104 is recognized. .
  • the position of the tip portion of the lead 104 can be recognized.
  • the path of light reflected by the lead component 100 differs depending on the light source of light irradiated to the lead component 100, it may be difficult to properly recognize the position of the tip portion of the lead 104.
  • the lead component 100 is irradiated with light by the epi-illumination 114
  • the light irradiated from below the lead component 100 is reflected on the lower surface side of the lead component 100 and reflected.
  • Imaging based on light hereinafter sometimes referred to as “epi-illumination imaging” is performed.
  • An image obtained by this epi-illumination imaging (hereinafter sometimes referred to as “epi-illumination image”) is, for example, an image shown in FIG.
  • the image of the tip portion of the lead 104 is clear.
  • the light irradiated from below the lead component 100 is reflected not only by the lead 104 but also by the component main body 102, not only the lead 104 but also the component main body 102 is reflected in the incident image. For this reason, when the imaging data is analyzed, the image of the lead 104 and the image of the component main body 102 are confused, and the position of the tip of the lead 104 may not be properly recognized.
  • laser irradiation imaging when laser light is applied to the tip of the lead 104 of the lead component 100 by the laser illumination 116 at a pinpoint, the light emitted from the side of the tip of the lead 104 is the lead 104. Imaging is performed based on the reflected light (hereinafter sometimes referred to as “laser irradiation imaging”). An image obtained by this laser irradiation imaging (hereinafter sometimes referred to as “laser irradiation image”) is, for example, an image shown in FIG. In this image, the image of the tip portion of some of the leads 104 is unclear.
  • the end surface of the tip of the lead 104 is a flat surface that intersects the axis of the lead 104 at a right angle
  • the light reflected by the end surface of the tip of the lead 104 is an optical path (see FIG. 5: two dotted lines). This is because it is not detected by the image sensor 126 without being incident on the path 120 between them.
  • data analysis is performed based on such a laser irradiation image, it may be determined that the position of the tip of the lead 104 is not properly recognized and the lead 104 is missing. In such a case, there is a possibility that the normal lead component 100 is determined as the defective lead component 100 lacking the leads 104 and the normal lead component 100 is discarded.
  • the component mounter 10 performs imaging of the lead component 100 a plurality of times according to a plurality of imaging conditions in which the lighting pattern of the light to the lead component 100 is changed, and creates the plurality of times by imaging. Based on the obtained image data, the position of the tip of the lead 104 is recognized. Specifically, at the time of imaging of the lead component 100 held by the suction nozzle 66, imaging of three times of epi-illumination imaging, laser irradiation imaging, and full-irradiation imaging is performed.
  • full-irradiation imaging is performed just below and obliquely below the lead component 100 when the lead component 100 held by the suction nozzle 66 is illuminated by both side illumination 112 and epi-illumination 114. Is reflected on the lower surface side of the lead component 100, and imaging is based on the reflected light.
  • sample image data corresponding to the imaging conditions for epi-illumination imaging sample image data corresponding to the imaging conditions for laser irradiation imaging
  • samples corresponding to the imaging conditions for all-irradiation imaging Image data is stored. Then, when the part camera 28 performs the three times of the epi-illumination imaging, the laser irradiation imaging, and the full-irradiation imaging, first, the imaging data obtained by the laser irradiation imaging and the imaging conditions of the laser irradiation imaging are set. The corresponding sample image data is analyzed in the data analysis area 98 of the controller 82, and the position of the tip of the lead 104 is recognized.
  • the lead component 100 is attached to the circuit substrate 12.
  • Information indicating that the recognition process has been appropriately performed is stored in the data storage area 96 according to the imaging data of the laser irradiation imaging.
  • the recognition processing uses the imaging data of the laser irradiation imaging, that is, when the recognition processing is not properly performed.
  • the imaging data obtained by the epi-illumination imaging and the sample image data corresponding to the imaging conditions of the epi-illumination imaging are analyzed in the data analysis area 98 of the controller 82, and the position of the tip of the lead 104 is recognized. Is called.
  • the recognition process is appropriately performed, the mounting operation of the lead component 100 to the circuit base 12 is executed based on the processing result.
  • Information indicating that the recognition process has been appropriately performed is stored in the data storage area 96 according to the imaging data of the epi-illumination imaging.
  • the recognition processing is not appropriately performed using the imaging data of the epi-illumination imaging
  • the imaging data obtained by the all-illumination imaging and the sample image data corresponding to the imaging conditions of the all-illumination imaging are The data is analyzed in the data analysis area 98 of the controller 82, and the position of the tip of the lead 104 is recognized.
  • the recognition process is appropriately performed, the mounting operation of the lead component 100 to the circuit base 12 is executed based on the processing result.
  • Information indicating that the recognition process has been appropriately performed is stored in the data storage area 96 in accordance with the imaging data of all irradiation imaging.
  • the lead component 100 is determined as a defective component in which the lead 104 is missing or the like and is discarded.
  • the second imaging different from the first imaging condition is performed in the component mounter 10.
  • the recognition process is performed again using the imaging data of the condition.
  • the imaging data of the third imaging condition different from the second imaging condition is used. The recognition process is performed again.
  • recognition processing is performed in the order of recognition processing using imaging data of laser irradiation imaging, recognition processing using imaging data of epi-illumination imaging, and recognition processing using imaging data of all-irradiation imaging.
  • recognition processing it is possible to perform recognition processing in order of the recognition rate. Specifically, each time the information indicating that the recognition process has been properly performed is stored in the data storage area 96 in accordance with the imaging data of a predetermined imaging condition, the recognition process is appropriately performed with respect to the number of times the recognition process is performed. The ratio of the number of times, that is, the recognition rate is calculated.
  • the recognition processing is performed in descending order of recognition rate among recognition processing using imaging data of laser irradiation imaging, recognition processing using imaging data of epi-illumination imaging, and recognition processing using imaging data of all-irradiation imaging. Can be done. As a result, the time required for the recognition process can be shortened.
  • the data creation unit 130 is a functional unit for creating imaging data for each of a plurality of imaging conditions.
  • the first determination unit 132 is a functional unit for executing recognition processing using the imaging data of the first imaging condition.
  • the second determination unit 134 is a functional unit for executing recognition processing using the imaging data of the second imaging condition.
  • the third determination unit 135 is a functional unit for executing recognition processing using the imaging data of the third imaging condition.
  • the storage unit 136 is a functional unit for storing, in the data storage area 96, information indicating that the recognition process has been appropriately performed according to the imaging data under a predetermined imaging condition.
  • the determination unit 138 is a functional unit for determining the order in which recognition processing is performed according to the recognition rate.
  • this invention is not limited to the said Example, It is possible to implement in the various aspect which gave various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Specifically, for example, in the above-described embodiment, when the lead component 100 is imaged, the epi-illumination imaging, the laser irradiation imaging, and the full-irradiation imaging are performed three times. It is possible to take an image with a lighting pattern different from the lighting pattern.
  • the imaging at the time of irradiation with the side illumination 112 the imaging at the time of irradiation with the side illumination 112 and the laser illumination 116, the imaging at the time of irradiation with the epi-illumination 114 and the laser illumination 116, the side illumination 112 and the epi-illumination. Imaging at the time of irradiation with the illumination 114 and the laser illumination 116 can be performed.
  • the lead component 100 can be imaged under more types of imaging conditions by changing the lighting pattern of these three portions.
  • the imaging condition is changed by changing the lighting pattern of the light source.
  • the imaging condition is changed by changing the exposure time of the imaging device 118, that is, the shutter speed. It is also possible.
  • the imaging condition can be changed by changing the height of the imaging target component, that is, the distance between the imaging target component and the imaging device 118.
  • the present invention is applied to the recognition process of the position of the lead 104 of the lead component 100.
  • the present invention is applied to the recognition process of the position of an electrode of an electronic circuit component having no lead, for example, a bump.
  • the present invention can be applied.

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Abstract

　吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００を、レーザー照明１１６が照射された状態での撮像と、落射照明１１４が照射された状態での撮像と、側射照明１１２と落射照明１１４とが照射された状態での撮像との３種類の撮像条件で撮像する。そして、第１の撮像条件の撮像データを用いた認識処理により、適切にリード１０４の位置を認識できない場合には、その第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件の撮像データを用いて、再度、認識処理が行われる。さらに、その第２の撮像条件の撮像データを用いた認識処理により、適切にリードの位置を認識できない場合には、その第２の撮像条件と異なる第３の撮像条件の撮像データを用いて、再度、認識処理が行われる。このように、撮像条件の異なる３種類の撮像データに基づいて認識処理を行うことで、リードの先端部を適切に認識することが可能となる。

Description

認識装置および、認識方法
　本発明は、基板に実装される部品の電極位置を認識するための認識装置、および、認識方法に関するものである。
　部品を基板に実装するためには、部品の電極位置を適切に認識する必要がある。このため、部品を基板に実装する部品実装機では、部品の撮像が行われ、撮像データに基づいて、部品の電極位置の認識処理が行われる。下記特許文献には、部品の様々な撮像手法について記載されている。
特開２００４－２９４３５８号公報 特開２００６－２９４８０６号公報 特開２００５－３１５７４９号公報
　上記特許文献に記載の技術によれば、ある程度、部品の電極位置を認識することが可能となる。しかしながら、更に好適に、部品の電極位置を認識することが望まれている。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、部品の電極位置を適切に認識することである。
　上記課題を解決するために、本発明に記載の認識装置は、基板に実装される部品の電極位置を認識するための認識装置であって、当該認識装置が、部品に光を照射する複数の光源と、前記複数の光源の少なくとも１の光源から部品に光が照射された際に、その部品により反射した光に基づいて、その部品を撮像する撮像装置と、複数の撮像条件の各々に応じたサンプル画像データを、それら複数の条件毎に記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データと、前記撮像装置により撮像された部品の撮像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識するデータ解析装置とを備え、前記データ解析装置が、前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データに対応する前記複数の撮像条件のうちの２以上の撮像条件に従って前記部品を前記撮像装置により撮像し、前記２以上の撮像条件毎の撮像データを作成するデータ作成部と、前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの第１の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第１の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第１判定部と、第１判定部によって部品の電極位置を認識できない場合に、前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの前記第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第２の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第２判定部とを有することを特徴とする。
　上記課題を解決するために、本発明に記載の認識方法は、（ａ）部品に光を照射する複数の光源と、（ｂ）前記複数の光源の少なくとも１の光源から部品に光が照射された際に、その部品により反射した光に基づいて、その部品を撮像する撮像装置と、（ｃ）複数の撮像条件の各々に応じたサンプル画像データを、それら複数の条件毎に記憶する記憶装置とを備え、前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データと、前記撮像装置により撮像された部品の撮像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識するための認識方法であって、当該認識方法が、前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データに対応する前記複数の撮像条件のうちの２以上の撮像条件に従って前記部品を前記撮像装置により撮像し、前記２以上の撮像条件毎の撮像データを作成するデータ作成工程と、前記データ作成工程により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの第１の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第１の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第１判定工程と、第１判定工程によって部品の電極位置を認識できない場合に、前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの前記第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第２の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第２判定工程とを含むことを特徴とする。
　本発明に記載の認識装置および、認識方法では、第１の撮像条件の撮像データを用いた認識処理により、適切に電極位置を認識できない場合には、その第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件の撮像データを用いて、再度、認識処理が行われる。このように、撮像条件の異なる２種類の撮像データに基づいて認識処理を行うことで、種々の条件下で撮像された撮像データに基づいて、電極位置を適切に認識することが可能となる。
部品実装機を示す斜視図である 部品実装機の部品装着装置を示す斜視図である。 部品実装機の備える制御装置を示すブロック図である。 リード部品を示す斜視図である。 パーツカメラを示す概略図である。 落射照射撮像時の画像を示す図である。 レーザー照射撮像時の画像を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
　＜部品実装機の構成＞
　図１に、部品実装機１０を示す。部品実装機１０は、回路基材１２に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機１０は、装置本体２０、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４、マークカメラ２６、パーツカメラ２８、部品供給装置３０、ばら部品供給装置３２、制御装置（図３参照）３４を備えている。なお、回路基材１２として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。
　装置本体２０は、フレーム部４０と、そのフレーム部４０に上架されたビーム部４２とによって構成されている。基材搬送保持装置２２は、フレーム部４０の前後方向の中央に配設されており、搬送装置５０とクランプ装置５２とを有している。搬送装置５０は、回路基材１２を搬送する装置であり、クランプ装置５２は、回路基材１２を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置２２は、回路基材１２を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材１２を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材１２の搬送方向をＸ方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ方向と称し、鉛直方向をＺ方向と称する。つまり、部品実装機１０の幅方向は、Ｘ方向であり、前後方向は、Ｙ方向である。
　部品装着装置２４は、ビーム部４２に配設されており、２台の作業ヘッド６０，６２と作業ヘッド移動装置６４とを有している。各作業ヘッド６０，６２の下端面には、図２に示すように、吸着ノズル６６が設けられており、その吸着ノズル６６によって部品を吸着保持する。また、作業ヘッド移動装置６４は、Ｘ方向移動装置６８とＹ方向移動装置７０とＺ方向移動装置７２とを有している。そして、Ｘ方向移動装置６８とＹ方向移動装置７０とによって、２台の作業ヘッド６０，６２は、一体的にフレーム部４０上の任意の位置に移動させられる。また、各作業ヘッド６０，６２は、スライダ７４，７６に着脱可能に装着されており、Ｚ方向移動装置７２は、スライダ７４，７６を個別に上下方向に移動させる。つまり、作業ヘッド６０，６２は、Ｚ方向移動装置７２によって、個別に上下方向に移動させられる。
　マークカメラ２６は、下方を向いた状態でスライダ７４に取り付けられており、作業ヘッド６０とともに、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向に移動させられる。これにより、マークカメラ２６は、フレーム部４０上の任意の位置を撮像する。パーツカメラ２８は、図１に示すように、フレーム部４０上の基材搬送保持装置２２と部品供給装置３０との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、パーツカメラ２８は、作業ヘッド６０，６２の吸着ノズル６６に把持された部品を撮像する。
　部品供給装置３０は、フレーム部４０の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置３０は、トレイ型部品供給装置７８とフィーダ型部品供給装置（図３参照）８０とを有している。トレイ型部品供給装置７８は、トレイ上に載置された状態の部品を供給する装置である。フィーダ型部品供給装置８０は、テープフィーダ、スティックフィーダ（図示省略）によって部品を供給する装置である。
　ばら部品供給装置３２は、フレーム部４０の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置３２は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する装置である。なお、部品供給装置３０および、ばら部品供給装置３２によって供給される部品として、電子回路部品，太陽電池の構成部品，パワーモジュールの構成部品等が挙げられる。また、電子回路部品には、リードを有する部品，リードを有さない部品等が有る。
　制御装置３４は、コントローラ８２、複数の駆動回路８６、画像処理装置８８を備えている。複数の駆動回路８６は、上記搬送装置５０、クランプ装置５２、作業ヘッド６０，６２、作業ヘッド移動装置６４、トレイ型部品供給装置７８、フィーダ型部品供給装置８０、ばら部品供給装置３２に接続されている。コントローラ８２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、データ記憶領域９６とデータ解析領域９８とを含む。データ記憶領域９６は、各種データを記憶する領域であり、データ解析領域９８は、各種データを解析する領域である。また、コントローラ８２は、複数の駆動回路８６に接続されている。これにより、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４等の作動が、コントローラ８２によって制御される。さらに、コントローラ８２は、画像処理装置８８にも接続されている。画像処理装置８８は、マークカメラ２６およびパーツカメラ２８によって得られた画像データを処理するものであり、コントローラ８２は、画像データから各種情報を取得する。
　＜部品実装機の作動＞
　部品実装機１０では、上述した構成によって、基材搬送保持装置２２に保持された回路基材１２に対して部品の装着作業が行われる。具体的には、回路基材１２が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置５２によって固定的に保持される。次に、マークカメラ２６が、回路基材１２の上方に移動し、回路基材１２を撮像する。これにより、回路基材１２の保持位置等に関する情報が得られる。また、部品供給装置３０若しくは、ばら部品供給装置３２は、所定の供給位置において、部品を供給する。そして、作業ヘッド６０，６２の何れかが、部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル６６によって部品を保持する。続いて、部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、パーツカメラ２８の上方に移動し、パーツカメラ２８によって、吸着ノズル６６に保持された部品が撮像される。これにより、部品の保持位置等に関する情報が得られる。続いて、部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、回路基材１２の上方に移動し、回路基材１２の保持位置の誤差，部品の保持位置の誤差等を補正する。そして、吸着ノズル６６が部品を離脱することで、回路基材１２に部品が装着される。
　＜パーツカメラによる撮像データに基づく部品情報の解析＞
　上述したように、部品実装機１０では、吸着ノズル６６により保持された部品が回路基材１２に装着されるため、吸着ノズル６６による部品の保持位置等に関する情報を適切に取得する必要がある。特に、回路基材１２への装着予定の部品が、リードを有する電子回路部品（以下、「リード部品」と記載する場合がある。）である場合には、リードの先端部の位置に関する情報を適切に取得する必要がある。
　詳しくは、リード部品１００は、図４に示すように、部品本体部１０２と、部品本体部１０２の１の面から延び出す複数のリード１０４とによって構成されている。そして、それら複数のリード１０４が、回路基材１２に形成された貫通穴に挿入される。このため、貫通穴にリード１０４を適切に挿入するために、リードの先端部の位置に関する情報を適切に取得する必要がある。しかしながら、リード１０４の先端部の形状等によって、リード１０４の先端部の位置を適切に認識できない場合がある。
　このようなことに鑑みて、部品実装機１０では、パーツカメラ２８により、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００が撮像される際に、撮像条件を変更させて、複数回の撮像が行われ、それら複数回の撮像により作成された画像データに基づいて、リード１０４の先端部の位置の認識が行われている。
　具体的には、パーツカメラ２８は、図５に示すように、反射鏡１１０と、側射照明１１２と、落射照明１１４と、レーザー照明１１６と、撮像装置１１８とを備えている。反射鏡１１０は、撮像予定のリード部品１００を保持した吸着ノズル６６の下方に、約４５度に傾斜した状態で配設されている。ちなみに、反射鏡１１０の反射率は５０％であり、透過率は５０％である。
　また、側射照明１１２は、概して円環状をなし、外縁に向かうほど、上方に延び出す形状とされている。つまり、側射照明１１２は、お椀の底部が除去された形状とされている。そして、側射照明１１２は、反射鏡１１０と吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００との間に配設されている。なお、吸着ノズル６６の軸線と、円環状の側射照明１１２の中心とは、上下方向において概ね一致している。これにより、側射照明１１２は、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００に向かって斜め下方から光を照射する。
　また、落射照明１１４は、上を向いた状態で、反射鏡１１０の下方に配設されている。これにより、落射照明１１４は、反射鏡１１０及び、側射照明１１２の内径部を介して、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００に向かって真下から光を照射する。
　また、レーザー照明１１６は、４個のレーザー照射装置（図では２個のレーザー照射装置のみが記されている）１１９によって構成されている。４個のレーザー照射装置１１９は、側射照明１１２の外縁の４等配の位置に配設されている。これにより、レーザー照明１１６は、４個のレーザー照射装置１１９によって、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００に向かって、側方の４箇所からレーザー光を照射する。なお、レーザー光は拡散しないため、レーザー照明１１６は、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００のリード１０４の先端部をピンポイントで照射する。
　側射照明１１２と落射照明１１４とレーザー照明１１６とのうちの少なくとも１つの照明から照射された光は、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００によって反射し、光路（２本の点線１２０の間の経路）に沿って、反射鏡１１０に入射する。そして、反射鏡１１０に入射した光のうちの５０％の光量の光が、反射鏡１１０により反射し、光路（２本の点線１２２の間の経路）に沿って、撮像装置１１８に入射する。これは、反射鏡１１０の反射率が５０％であるためである。
　撮像装置１１８は、レンズ１２４と撮像素子１２６とを有しており、撮像装置１１８に入射した光が、レンズ１２４を介して、撮像素子１２６により検出される。これにより、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００の下面側の画像、つまり、リード１０４の先端部の撮像データが得られる。また、コントローラ８２のデータ解析領域９８には、撮像条件に応じたサンプル画像データが記憶されている。そして、データ解析領域９８に記憶されているサンプル画像データと、パーツカメラ２８の撮像データとが、コントローラ８２のデータ解析領域９８によって解析されることで、リード１０４の先端部の位置が認識される。このようにして、パーツカメラ２８により吸着ノズル６６を保持したリード部品１００を撮像することで、リード１０４の先端部の位置を認識することが可能となる。
　ただし、リード部品１００に照射される光の光源に応じて、リード部品１００により反射する光の経路が異なるため、リード１０４の先端部の位置を適切に認識し難い場合がある。具体的には、例えば、落射照明１１４によりリード部品１００に光が照射されている際には、リード部品１００の下方から照射された光が、リード部品１００の下面側において反射し、その反射した光に基づく撮像（以下、「落射照射撮像」と記載する場合がある）が行われる。この落射照射撮像により得られる画像（以下、「落射照射画像」と記載する場合がある）は、例えば、図６に示す画像となる。この画像では、リード１０４の先端部の画像は、明確である。しかしながら、リード部品１００の下方から照射された光が、リード１０４だけでなく、部品本体部１０２においても反射するため、落射照射画像に、リード１０４だけでなく、部品本体部１０２も映り込む。このため、撮像データが解析される際に、リード１０４の画像と、部品本体部１０２の画像とが混同し、リード１０４の先端部の位置が適切に認識されない虞がある。
　また、例えば、レーザー照明１１６によりリード部品１００のリード１０４の先端部にレーザー光がピンポイントで照射されている際には、リード１０４の先端部の側方から照射された光が、そのリード１０４の先端部において反射し、その反射した光に基づく撮像（以下、「レーザー照射撮像」と記載する場合がある）が行われる。このレーザー照射撮像により得られる画像（以下、「レーザー照射画像」と記載する場合がある）は、例えば、図７に示す画像となる。この画像では、複数のリード１０４のうちの一部のリード１０４の先端部の画像が、不明確となっている。これは、例えば、リード１０４の先端の端面が、リード１０４の軸線と直角に交わるフラット面である場合に、リード１０４の先端の端面で反射した光が、光路（図５参照：２本の点線１２０の間の経路）に入射せずに、撮像素子１２６により検出されないためである。このようなレーザー照射画像に基づいて、データ解析が行われると、リード１０４の先端部の位置が適切に認識されないだけでなく、リード１０４が欠けていると判断される場合がある。この様な場合には、正常なリード部品１００が、リード１０４の欠けた不良なリード部品１００と判断され、正常なリード部品１００が廃棄される虞がある。
　このようなことに鑑みて、部品実装機１０では、リード部品１００への光のライティングパターンを変更した複数の撮像条件に従って、リード部品１００の撮像を複数回行って、それら複数回の撮像により作成された画像データに基づいて、リード１０４の先端部の位置の認識が行われている。具体的には、吸着ノズル６６によって保持されたリード部品１００の撮像時に、落射照射撮像と、レーザー照射撮像と、全照射撮像との３回の撮像が行われる。なお、全照射撮像は、側射照明１１２と落射照明１１４との両方の照明によって、吸着ノズル６６に保持されたリード部品１００に光が照射されている際に、リード部品１００の真下および斜め下方から照射された光が、リード部品１００の下面側において反射し、その反射した光に基づく撮像である。
　また、コントローラ８２のデータ記憶領域９６には、落射照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データと、レーザー照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データと、全照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データとが記憶されている。そして、パーツカメラ２８によって落射照射撮像と、レーザー照射撮像と、全照射撮像との３回の撮像が行われると、まず、レーザー照射撮像により得られた撮像データと、レーザー照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データとが、コントローラ８２のデータ解析領域９８において解析され、リード１０４の先端部の位置の認識処理が行われる。この際、認識処理により、リード部品１００の複数のリード１０４の全ての位置が適切に認識された場合、つまり、適切に認識処理が行われた場合には、その処理結果に基づいて、リード部品１００の回路基材１２への装着作業が実行される。なお、レーザー照射撮像の撮像データに従って、適切に認識処理が行われた旨の情報が、データ記憶領域９６に記憶される。
　また、レーザー照射撮像の撮像データを用いた認識処理により、リード部品１００の複数のリード１０４の全ての位置が適切に認識されなかった場合、つまり、適切に認識処理が行われなかった場合には、落射照射撮像により得られた撮像データと、落射照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データとが、コントローラ８２のデータ解析領域９８において解析され、リード１０４の先端部の位置の認識処理が行われる。この際、適切に認識処理が行われた場合には、その処理結果に基づいて、リード部品１００の回路基材１２への装着作業が実行される。なお、落射照射撮像の撮像データに従って、適切に認識処理が行われた旨の情報が、データ記憶領域９６に記憶される。
　また、落射照射撮像の撮像データを用いて、適切に認識処理が行われなかった場合には、全照射撮像により得られた撮像データと、全照射撮像の撮像条件に応じたサンプル画像データとが、コントローラ８２のデータ解析領域９８において解析され、リード１０４の先端部の位置の認識処理が行われる。この際、適切に認識処理が行われた場合には、その処理結果に基づいて、リード部品１００の回路基材１２への装着作業が実行される。なお、全照射撮像の撮像データに従って、適切に認識処理が行われた旨の情報が、データ記憶領域９６に記憶される。
　また、全照射撮像の撮像データを用いて、適切に認識処理が行われなかった場合には、そのリード部品１００は、リード１０４の欠け等が生じた不良部品と判断され、廃棄される。このように、部品実装機１０では、第１の撮像条件の撮像データを用いた認識処理により、適切にリード１０４の位置を認識できない場合には、その第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件の撮像データを用いて、再度、認識処理が行われる。さらに、その第２の撮像条件の撮像データを用いた認識処理により、適切にリード１０４の位置を認識できない場合には、その第２の撮像条件と異なる第３の撮像条件の撮像データを用いて、再度、認識処理が行われる。このように、撮像条件の異なる３種類の撮像データに基づいて認識処理を行うことで、種々の反射光により得られる撮像データに基づいて、リード１０４の先端部を適切に認識することが可能となる。これにより、正常なリード部品１００を不良部品と判定する誤判定を防止するとともに、リード１０４の先端部の位置を適切に認識することが可能となる。
　また、上記説明では、レーザー照射撮像の撮像データを用いた認識処理、落射照射撮像の撮像データを用いた認識処理、全照射撮像の撮像データを用いた認識処理の順に、認識処理が行われているが、認識率の高い順番で認識処理を行うことが可能である。詳しくは、所定の撮像条件の撮像データに従って、適切に認識処理が行われた旨の情報がデータ記憶領域９６に記憶される毎に、認識処理の実行回数に対する、認識処理が適切に行われた回数の比率、つまり、認識率が演算されている。そして、レーザー照射撮像の撮像データを用いた認識処理、落射照射撮像の撮像データを用いた認識処理、全照射撮像の撮像データを用いた認識処理のうちの、認識率が高い順に、上記認識処理を行うことが可能である。これにより、認識処理に要する時間を短縮することが可能となる。
　なお、コントローラ８２のデータ解析領域９８には、図３に示すように    、データ作成部１３０、第１判定部１３２、第２判定部１３４、第３判定部１３５、記憶部１３６、決定部１３８が設けられている。データ作成部１３０は、複数の撮像条件毎の撮像データを作成するための機能部である。第１判定部１３２は、第１の撮像条件の撮像データを用いて、認識処理を実行するための機能部である。第２判定部１３４は、第２の撮像条件の撮像データを用いて、認識処理を実行するための機能部である。第３判定部１３５は、第３の撮像条件の撮像データを用いて、認識処理を実行するための機能部である。記憶部１３６は、所定の撮像条件の撮像データに従って、適切に認識処理が行われた旨の情報をデータ記憶領域９６に記憶するための機能部である。決定部１３８は、認識率に応じて、認識処理を行う順番を決定するための機能部である。
　なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、リード部品１００の撮像時において、落射照射撮像とレーザー照射撮像と全照射撮像との３回の撮像が行われているが、それら３種類の撮像時のライティングパターンと異なるライティングパターンにより撮像を行うことが可能である。具体的には、側射照明１１２の照射時の撮像、側射照明１１２とレーザー照明１１６との照射時の撮像、落射照明１１４とレーザー照明１１６との照射時の撮像、側射照明１１２と落射照明１１４とレーザー照明１１６との照射時の撮像を行うことが可能である。
　さらに、側射照明１１２の上方の部分と、下方の部分と、上方の部分と下方の部分との間の中央の部分とで、独立して点灯可能な側射照明を採用することが可能である。このような側射照明では、それら３つの部分のライティングパターンを変更することで、更に多くの種類の撮像条件でリード部品１００の撮像を行うことが可能となる。
　さらに言えば、上記実施例では、光源のライティングパターンを変更することで、撮像条件が変更されているが、撮像装置１１８の露光時間、つまり、シャッタースピードを変更することで、撮像条件を変更することも可能である。また、撮像対象の部品の高さ、つまり、撮像対象の部品と撮像装置１１８との間の距離を変更することで、撮像条件を変更することも可能である。
　また、上記実施例では、本発明が、リード部品１００のリード１０４の位置の認識処理に適用されているが、リードを有さない電子回路部品の電極、例えば、バンプ等の位置の認識処理に、本発明を適用することが可能である。
　２８：パーツカメラ（認識装置）　　９６：データ記憶領域（記憶装置）　　９８：データ解析領域（データ解析装置）　　１００：リード部品（部品）　　１１２：側射照明（光源）　　１１４：落射照明（光源）　　１１６：レーザー照明（光源）　　１１８：撮像装置　　１３０：データ作成部　　１３２：第１判定部　　１３４：第２判定部　　１３６：記憶部　　１３８：決定部

Claims (5)

  1. 　基板に実装される部品の電極位置を認識するための認識装置であって、
    　当該認識装置が、
    　部品に光を照射する複数の光源と、
    　前記複数の光源の少なくとも１の光源から部品に光が照射された際に、その部品により反射した光に基づいて、その部品を撮像する撮像装置と、
    　複数の撮像条件の各々に応じたサンプル画像データを、それら複数の条件毎に記憶する記憶装置と、
    　前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データと、前記撮像装置により撮像された部品の撮像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識するデータ解析装置とを備え、
    　前記データ解析装置が、
    　前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データに対応する前記複数の撮像条件のうちの２以上の撮像条件に従って前記部品を前記撮像装置により撮像し、前記２以上の撮像条件毎の撮像データを作成するデータ作成部と、
    　前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの第１の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第１の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第１判定部と、
    　第１判定部によって部品の電極位置を認識できない場合に、前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの前記第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第２の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第２判定部と
    　を有することを特徴とする認識装置。
  2. 　前記複数の撮像条件は、
    　前記撮像装置により撮像される部品に光を照射する光源の組み合わせが異なる撮像条件と、前記撮像装置による撮像時間が異なる撮像条件と、前記撮像装置により撮像される部品と前記撮像装置との間の距離が異なる撮像条件とのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
  3. 　前記データ解析装置が、
    　前記第１判定部と前記第２判定部との少なくとも一方によって、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であると判断された場合に、その判断に用いられた撮像データの撮像条件を、前記記憶装置に記憶する記憶部と、
    　前記記憶制御部により前記記憶装置に記憶された撮像条件に基づいて、前記第１判定部で用いられる撮像データの前記第１の撮像条件を決定する決定部と
    　を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の認識装置。
  4. 　当該認識装置が、
    　基板に実装されるリード部品のリードの先端部の位置を認識するための装置であ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１つに記載の認識装置。
  5. 　（ａ）部品に光を照射する複数の光源と、（ｂ）前記複数の光源の少なくとも１の光源から部品に光が照射された際に、その部品により反射した光に基づいて、その部品を撮像する撮像装置と、（ｃ）複数の撮像条件の各々に応じたサンプル画像データを、それら複数の条件毎に記憶する記憶装置とを備え、前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データと、前記撮像装置により撮像された部品の撮像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識するための認識方法であって、
    　当該認識方法が、
    　前記記憶装置に記憶されている前記サンプル画像データに対応する前記複数の撮像条件のうちの２以上の撮像条件に従って前記部品を前記撮像装置により撮像し、前記２以上の撮像条件毎の撮像データを作成するデータ作成工程と、
    　前記データ作成工程により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの第１の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第１の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第１判定工程と、
    　第１判定工程によって部品の電極位置を認識できない場合に、前記データ作成部により作成された前記２以上の撮像条件毎の撮像データのうちの前記第１の撮像条件と異なる第２の撮像条件に応じた撮像データと、前記記憶装置に記憶されている前記第２の撮像条件に応じたサンプル画像データとに基づいて、前記撮像装置により撮像された部品の電極位置を認識可能であるか否かを判定する第２判定工程と
    　を含むことを特徴とする認識方法。
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