JP2000091800A - 電子部品実装装置における電子部品認識装置および電子部品認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の位置ずれ補正のための認識を精度
よく行える電子部品実装装置における電子部品認識装置
および電子部品認識方法を提供すること。 【解決手段】 移載ヘッドに装着されたノズル１１に保
持された電子部品Ｐを光源２３によって照明し、撮像手
段によって撮像して電子部品Ｐの画像認識を行う電子部
品実装装置における電子部品認識装置において、電子部
品Ｐの背後に位置し光源２３の照明光を吸収して発光す
る発光体を有する照明反射板１２、１３と、光源２３に
装着され照明光の照射方向を変えて前記発光体を照射し
電子部品Ｐへの照射を制限するフィルタ２５を備えた。
これにより、発光体を良好に照射しながら電子部品Ｐか
らの反射光のカメラへの入射を防ぐことができ、良好な
透過認識を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の実装に
際して電子部品を画像認識する電子部品実装装置におけ
る電子部品認識装置および電子部品認識方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を基板に実装する電子部品実装
装置では、実装位置精度を向上させるため、画像認識に
より電子部品の位置ずれを補正する方法が多用されてい
る。この方法は移載ヘッドがパーツフィーダから電子部
品をピックアップして保持した状態で、カメラにより電
子部品を撮像し、この撮像結果を画像処理して位置ずれ
を検出するものである。そして電子部品の基板への搭載
に際しては、前述の位置ずれが補正され、電子部品は正
しい位置に精度良く位置決めされ、実装される。

【０００３】カメラによって電子部品を撮像して認識す
る画像認識装置における照明方法としては、従来電子部
品の背後に設けられた光拡散板に対して照明光を照射
し、拡散板によって乱反射した光をカメラに入射させる
方法が一般に用いられており、電子部品を暗像として認
識する透過認識により、電子部品の位置検出が行われて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
照明方法では、光源からの照明光の入射方向や使用され
る光拡散板の特性などによって電子部品の背後からカメ
ラに向って照射される光は光量が少なく、また必ずしも
均一に照射されず、この光量不足や照射の不均一さに起
因して電子部品の認識精度が低下するという問題点があ
った。また、透過認識を行う場合には、認識対象物の電
子部品の背後からのみ照明光を照射することが求められ
るが、従来用いられていた照明手段では、電子部品自体
にも照明光が照射されることにより、透過照明光と電子
部品からの反射光が混在してカメラに入射することとな
り、透過認識の精度を損なうという問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、電子部品の位置ずれ補正
のための認識を精度よく行うことができる電子部品実装
装置における電子部品認識装置および電子部品認識方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装装置における電子部品認識装置は、移載ヘッドに装
着されたノズルに保持された電子部品を照明手段によっ
て照明し、撮像手段によって撮像して前記電子部品の画
像認識を行う電子部品実装装置における電子部品認識装
置であって、前記電子部品の背後に位置し前記照明手段
の照明光を吸収して発光する発光体を有する照明反射板
と、前記照明手段に装着され照明光の照射方向を変えて
前記発光体を照射し前記電子部品への照射を制限するフ
ィルタを備えた。

【０００７】請求項２記載の電子部品実装装置における
電子部品認識方法は、移載ヘッドに装着されたノズルに
保持された電子部品を照明手段によって照明し、撮像手
段によって撮像して前記電子部品の画像認識を行う電子
部品実装装置における電子部品認識方法であって、前記
電子部品の背後に位置し前記照明手段の照明光を吸収し
て発光する発光体を有する照明反射板に対して照射され
る照明光の照射方向を、前記照明手段に装着されたフィ
ルタによって変え、前記発光体を照射し前記電子部品へ
の照射を制限するようにした。

【０００８】各請求項記載の発明によれば、照明手段の
照明光を吸収して発光する発光体に対して照射される照
明光の照射方向をフィルタによって変えることにより、
発光体を照射し電子部品への照射を制限して良好な透過
認識を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図２は同電子部品認識装置の断
面図、図３は同電子部品認識装置の移載ヘッド装着用照
明反射板の断面図、図４は同電子部品認識装置のノズル
装着用照明反射板の断面図、図５（ａ），（ｂ）は同電
子部品認識装置の部分断面図、図６は同電子部品認識装
置の照明反射板の透過特性および光源の光強度特性を示
すグラフ、図７は同電子部品認識装置の部分断面図、図
８（ａ），（ｂ）は同電子部品認識装置の画像図であ
る。

【００１０】まず、図１を参照して電子部品実装装置の
全体構造を説明する。図１において、基台１の中央部に
はＸ方向にコンベア２が配設されている。コンベア２は
基板３を搬送し位置決めする。したがってコンベア２は
基板３の位置決め部となっている。コンベア２の両側に
は多数のパーツフィーダ４が並設されている。パーツフ
ィーダ４は電子部品Ｐを収納し供給する。

【００１１】Ｘ軸テーブル６上には電子部品Ｐの移載ヘ
ッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６は、左右両側
に並設された２つのＹ軸テーブル５に架設されている。
したがってＸ軸テーブル６及びＹ軸テーブル５を駆動す
ることにより、移載ヘッド７は水平方向に移動し、パー
ツフィーダ４から電子部品Ｐをピックアップし、基板３
上に搭載する。また移載ヘッド７の移動経路には、電子
部品Ｐを認識する電子部品Ｐの電子部品認識装置８が配
設されている。

【００１２】次に図２を参照して移載ヘッド７および電
子部品認識装置８について説明する。図２において、移
載ヘッド７には複数（図２では１つのみ図示）のθ軸１
０が設けられている。θ軸１０には電子部品Ｐを真空吸
着するノズル１１が装着されており、θ軸１０とノズル
１１は図示しない上下動手段により一体的に上下動す
る。ノズル１１の上端部には、第１の照明反射板である
照明反射板１２が装着されており、ノズル１１によって
電子部品Ｐを吸着した状態では照明反射板１２は電子部
品Ｐの背後に位置する。また、ノズル１１には円柱形状
の第２の照明反射板である照明反射板１３が装着されて
いる。照明反射板１３も同様に電子部品Ｐの背後に位置
する。

【００１３】電子部品認識装置８にはレンズ２０および
カメラ２１が配設されている。カメラ２１は画像処理部
２２に接続されており、画像処理部２２はカメラ２１に
よって認識された電子部品Ｐの画像データを処理し、電
子部品Ｐの位置ずれを検出する。レンズ２０の周囲の上
方には、光源部が配設されている。光源部は、波長８５
０ｎｍ近辺の赤外光を照射する第１の光源としての赤外
ＬＥＤの光源２３と、波長６９０ｎｍ近辺の赤色光を照
射する第２の光源としての赤色ＬＥＤの光源２４を備え
ており、それぞれ電子部品認識装置８の上方に位置した
照明反射板１２，１３に対して、斜め下方から照明光を
照射するように配置されている。光源２３の前面には、
照射される照明光の照射方向を選択的に変更するフィル
タ２５が装着されている。

【００１４】次に図３を参照して照明反射板１２につい
て説明する。図３に示すように、照明反射板１２は３層
より構成されており、上側より照明光を全反射する反射
体１２ａ、この反射体１２ａの表面に形成され、第１の
光源からの照明光を吸収して発光する発光体１２ｂと、
この発光体１２ｂの表面に形成され、特定光源の照明光
を透過し、かつ第２の光源の照明光を吸収する選択透過
体１２ｃより構成されている。

【００１５】反射体１２ａはステンレスなどの金属を鏡
面加工したものが用いられる。発光体１２ｂは、ＡＳ系
樹脂などの光の吸収率と拡散率がほぼ１に近い特性を有
するものであり、前述の光源２３の照明光を吸収して発
光する。また選択透過体１２ｃは、本実施の形態ではア
クリル樹脂などの赤外透過フィルタを用いている。この
ように構成された照明反射板に対して光を照射すると、
まず光源２３を用いた場合には、選択透過体１２ｃは光
源２３からの赤外光は透過させるため、透過した照明光
は発光体１２ｂに吸収される。また発光体１２ｂを透過
して反射体１２ａに到達した照明光もこの界面で反射さ
れ、結果として発光体１２ｂに吸収される。ここで発光
体１２ｂが照明光の光エネルギを吸収すると、エネルギ
的に励起されて固有の光を発光する。このようにして発
せられる光は通常の反射光と異り反射の不均一さによる
ばらつきがなく、きわめて均一な光が照明反射板１２の
下方に向って照射される。

【００１６】次に図４を参照して照明反射板１３につい
て説明する。照明反射板１３は照明反射板１２と同様に
３層構造となっており、上側から周囲からの反射光を透
過する透明体１３ａと、この透明体１３ａの表面に形成
され特定光源の照明光を吸収して発光する発光体１３ｂ
と、この発光体１３ｂの表面に形成され特定光源の照明
光を透過し、かつ他の特定光源の照明光を吸収する選択
透過体１３ｃより構成されている。透明体１３ａはポリ
アセタール樹脂などの透明の樹脂より成り、下方の光源
から照射され、上方の移載ヘッド７やその他の金属部に
より反射された反射光を透過させ、下層の発光体１３ｂ
に出来るだけ多くの光量を吸収させるようになってい
る。

【００１７】発光体１３ｂ、選択透過体１３ｃは、照明
反射板１２における発光体１２ｂ、選択透過体１２ｃと
同様の材質、および機能を有するものである。これらの
反射体１２，１３は、いずれも接着剤を用いることなく
各層が接合されており、例えば照明反射板１３において
透明体１２ａと発光体１２ｂとの接合部には図４に示す
ような逆アンダーカット形状に成形して、また透明体１
２ｂと選択体１２ｃとの接合部は２色成形によって接合
されている。

【００１８】次に図５を参照して、光源２３に装着され
るフィルタ２５について説明する。フィルタ２５はルー
バ状の断面を有しており、このフィルタ２５を光源２３
の前面に装着して照明光をフィルタ２５を透過させるこ
とにより、光源２３のＬＥＤからの照明光の照射方向を
変えることができる。図５（ａ）に示すように、光源２
３から照射された赤外光は、フィルタ２５を透過するこ
とにより、上方に所定角度α（約２０度）だけ照射方向
が変えられ、第１の照明反射板１２および第２の照明反
射板１３を集中的に照射する。

【００１９】光源２３の照射光の分布は、図５（ｂ）に
示すように、照射方向に対してある角度θの範囲で拡が
り、その強度分布は中心付近をピークにして角度が拡が
るとともに漸減するような分布となっている。図５
（ｂ）から判るように、光源２３の照射光のピークを第
１の照明反射板１２や第２の照明反射板１３に指向させ
るように光源２３を位置させると、光源２３から照射さ
れる照明光のうち、最も外側に拡がった部分が電子部品
Ｐの側面に入射する。

【００２０】これに対し光源２３にフィルタ２５を装着
した状態では、図５（ａ）に示すように照明光は第１の
照明反射板１２や第２の照明反射板１３に対して照射さ
れるが、電子部品Ｐに対する照射は制限され、照明光は
ほとんど入射しない。このため、背景画像を明像とし電
子部品Ｐを暗像とする透過照明において、電子部品Ｐか
らカメラ２１に入射する反射光がほとんどなく、良好な
画像を得ることができる。

【００２１】ここで図６を参照して選択透過体１２ｃ，
１３ｃに用いられる赤外透過フィルタの透過特性、およ
び光源２３に用いられる赤外ＬＥＤ、光源２４に用いら
れる赤色ＬＥＤの光強度特性について説明する。図６の
横軸は光の波長を示しており、縦軸は赤外透過フィルタ
の特性を示すグラフＦに対しては光の透過率を、また赤
外ＬＥＤの特性を示すグラフＩＲ、赤色ＬＥＤの特性を
示すグラフＲに対しては光強度をそれぞれ表している。
図６に示すように、赤色ＬＥＤは６９０ｎｍ付近に、ま
た赤外ＬＥＤは８５０ｎｍ付近に光強度のピークを有し
ている。そして赤外透過フィルタは、グラフＦに示すよ
うに７５０ｎｍ以下の波長の光に対して透過率が急激に
低下する透過特性を有している。

【００２２】次に図７を参照して、上記の光源と照明反
射板１２，１３を用いた照明方法について説明する。図
７において、光源２３の赤外ＬＥＤを発光させると、照
射される赤外光（矢印ａ）は選択透過体１２ｃを透過し
て発光体１２ｂに吸収される。また発光体１２ｂを透過
した光も反射体１２ａによって反射されて最終的には発
光体１２ｂに吸収される（矢印ｂ）。これにより、発光
体１２ｂは吸収した光エネルギによって励起され、発光
体１２Ｂの固有の光を発光する。この光は反射板１２ａ
によって反射されて下方に照射され（矢印ｃ）、カメラ
２１に受光される。このとき、電子部品Ｐが存在する部
分は反射光が電子部品Ｐによって遮られるので、カメラ
２１には電子部品Ｐの部分を暗像とし、周囲の背景部分
を明像とする画面を得ることができる。

【００２３】また、図７に示すように、照明反射板１３
についても、赤外光（矢印ｄ）は選択透過体１３ｃを透
過して発光体１３ｂに吸収され、これにより発光体１３
ｂは同様に固有の光を発光する（矢印ｅ）。照明反射板
１３の場合には、発光体１３ｂの上層の透明体１３ａが
設けられているので、移載ヘッド７の金属部など周囲か
ら下方に反射される照明光も、この透明体１３ａを透過
して発光体１３ｂに吸収される（矢印ｆ）。したがっ
て、光源からの照明光を無駄なく吸収し効率よい照明を
行うことができる。

【００２４】光源２３により照明反射板１２、１３に照
明光を照射する際に、フィルタ２５によって光源２３の
照明光の照射方向が変更され、電子部品Ｐへの照明光の
照射制限されるので、電子部品Ｐからの反射光がカメラ
２１に入射することがなく、良好な透過照明が実現され
る。

【００２５】また図７において、光源２４の赤色ＬＥＤ
を発光させると、照射される赤色光（矢印ｇ）は選択透
過体１２ｃ，１３ｃをほとんど透過しないので、照射さ
れた赤色光は照明反射板１２，１３によって下方に反射
されない。この場合には、電子部品Ｐに照射された赤色
光のうち、リードＰａの下面に入射した光が下方に反射
されて（矢印ｈ）カメラ２１に入射され、他の部分から
の拡散反射光とはコントラストが大きく異なるため、カ
メラ２１には電子部品ＰのリードＰａを明像とし、他の
部分を暗像とする画像が得られる。

【００２６】このようにそれぞれ異る波長の照明光を照
射する複数の光源を備え、照明反射板１２，１３にこれ
ら照明光のうち特定波長の照明光のみを選択的に透過さ
せる選択透過体１２ｃ，１３ｃを備え、照明反射板１
２，１３に照射される照明光の波長を切り換えることに
より、電子部品Ｐを明像とした画像を得るための反射照
明と、電子部品Ｐを暗像とした画像を得るための透過照
明とを切り換えることができる。

【００２７】次に電子部品実装方法について説明する。
まず図１において、移載ヘッド７をパーツフィーダ４の
電子部品Ｐの上方に移動させ、ノズル１１により電子部
品Ｐを真空吸着してピックアップする。次いでノズル１
１の下端部に電子部品Ｐを保持した移載ヘッドは経路Ｍ
１上を移動する。移載ヘッド７が電子部品認識装置８上
を通過する際に、カメラ２１により電子部品Ｐが認識さ
れる。

【００２８】このとき、実装される電子部品の種類によ
って、電子部品Ｐがカメラに認識される画像の形態が切
り換えられる。すなわち電子部品Ｐの下面に金属のリー
ドＰａなど、光を良好に反射する部分が存在し、この部
分を位置認識の基準として用いることが適当であるよう
な場合には、電子部品認識装置８の光源２４を発光させ
る。これによりカメラ２１は、図８（ａ）に示すような
反射照明により電子部品６のリードＰａが明像として表
された画面を得ることができる。また、電子部品の下面
に光を明瞭に反射する部分が少ない場合には、光源２３
を発光させる。これにより、カメラ２１は図８（ｂ）に
示すように透過照明により電子部品６の全体が暗像とし
て表された画面を得ることができる。

【００２９】次にこれらの画面に基づいて、画像処理部
２２によって電子部品Ｐの位置ずれ、すなわちＸ方向、
Ｙ方向およびθ方向の位置ずれが検出される。この後、
これらの位置ずれは移載ヘッド７の補正動作によって補
正され、電子部品Ｐは基板３上の正しい位置に正しい姿
勢で搭載される。

【００３０】このとき、電子部品Ｐのサイズが小さい場
合には、ノズル１１に装着された照明反射板１３によっ
て電子部品Ｐは照明され、また電子部品Ｐのサイズが大
きい場合には、移載ヘッド７下面全面に装着された照明
反射板１２によって照明される。いずれの場合において
も、照明光を直接反射させずに一旦発光体に吸収させ、
この吸収エネルギによって発光体を励起することによ
り、照明光の入射方向のばらつきなどに関係なく電子部
品Ｐを均一に効率よく照明することができ、認識精度を
向上させることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、照明手段の照明光を吸
収して発光する発光体に対して照射される照明光の照射
方向をフィルタによって変えるようにしたので、照明光
は発光体を集中的に照射し、電子部品への照射を制限し
て良好な透過照明を行うことができ、したがって高い精
度の認識を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の断
面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の移
載ヘッド装着用照明反射板の断面図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のノ
ズル装着用照明反射板の断面図

【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装
置の部分断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の部分
断面図

【図６】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の照
明反射板の透過特性および光源の光強度特性を示すグラ
フ

【図７】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の部
分断面図

【図８】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装
置の画像図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の画像
図

【符号の説明】

７ 移載ヘッド ８ 電子部品認識装置 １１ ノズル １２ 第１の照明反射板 １２ａ 反射体 １２ｂ，１３ｂ 発光体 １２ｃ，１３ｃ 選択透過体 １３ 第２の照明反射板 １３ａ 透明体 ２１ カメラ ２２ 画像処理部 ２３ 第１の光源 ２４ 第２の光源 ２５ フィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移載ヘッドに装着されたノズルに保持され
   た電子部品を照明手段によって照明し、撮像手段によっ
   て撮像して前記電子部品の画像認識を行う電子部品実装
   装置における電子部品認識装置であって、前記電子部品
   の背後に位置し前記照明手段の照明光を吸収して発光す
   る発光体を有する照明反射板と、前記照明手段に装着さ
   れ照明光の照射方向を変えて前記発光体を照射し前記電
   子部品への照明光の照射を制限するフィルタを備えたこ
   とを特徴とする電子部品実装装置における電子部品認識
   装置。
2. 【請求項２】移載ヘッドに装着されたノズルに保持され
   た電子部品を照明手段によって照明し、撮像手段によっ
   て撮像して前記電子部品の画像認識を行う電子部品実装
   装置における電子部品認識方法であって、前記電子部品
   の背後に位置し前記照明手段の照明光を吸収して発光す
   る発光体を有する照明反射板に対して照射される照明光
   の照射方向を、前記照明手段に装着されたフィルタによ
   って変え、前記発光体を照射し前記電子部品への照射を
   制限することを特徴とする電子部品実装装置における電
   子部品認識方法。