JP2005116874A - 部品認識装置、部品認識方法、表面実装機および部品試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸着部品の画像認識処理をより効率良く行うことができるようにする。
【解決手段】 表面実装機は、複数の実装用ヘッド１８をＸ軸方向に一列に備えたヘッドユニット６により部品を吸着した後、このヘッドユニット６を撮像ユニット２０上でＸ軸方向に移動させることにより各吸着部品を画像認識してから実装するように構成される。撮像ユニット２０は、リニアセンサ２２ａを備えたカメラ２２、照明装置および光路形成部材２５から構成されている。光路形成部材２５は、一対の入射面２６ａ，２７ａ（画像取込位置）をもち、撮像ユニット２０上をヘッドユニット６が移動すると、各入射面２６ａ，２７ａからそれぞれ取り込まれる部品像を共通の前記リニアセンサ２２ａのそれぞれ異なる領域に結像させるように構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適用される部品認識装置、部品認識方法、さらに前記部品認識装置を備えた表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、吸着ノズルを備えた移動可能なヘッドユニットによりＩＣ等のチップ部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機では、部品の吸着ミスや吸着ズレに伴う実装不良を防止するために、事前（実装前）に吸着部品を画像認識してその吸着状態を調べることが行われている。

このような吸着部品の画像認識は、ＣＣＤエリアセンサ又はＣＣＤリニアセンサ（ラインセンサ）を備えたカメラを使って吸着部品を撮像することにより行われるが、カメラに対して相対的に部品を移動させながら吸着部品を撮像できる点で実装効率的に有利なことから、多くの表面実装機ではＣＣＤリニアセンサ（以下、リニアセンサと略す）を備えたカメラを使って吸着部品を画像認識することが行われている（例えば、特許文献１）。
特開２００１−１１１２９９号公報

上記のような表面実装機では、近年、実装効率を高めるべく複数の吸着ノズルをヘッドユニットに設け、複数の部品を同時にプリント基板上に搬送して実装することが行われているが、リニアセンサを使って部品認識を行う表面実装機では、次のような解決すべき課題がある。

すなわち、リニアセンサを使う場合、カメラに対して相対的に部品を移動させながら部品を撮像できるもののその際の相対的な移動速度はある程度制限され、ヘッドユニットのＭＡＸ速度からするとかなり低速で移動させる必要がある。そのため、複数の部品を同時に搬送する上記のような表面実装機では、同時に多くの部品をプリント基板上へ搬送できるものの、逆に、部品認識のためにヘッドユニットを低速移動させる時間は増えることとなり、複数の吸着ノズルをヘッドユニットに設けることによるメリットを充分に生かし切れないという事態が生じている。

また、このような事態を解消すべく、ヘッドユニットにカメラを移動可能に搭載し、部品吸着後、ヘッドユニットがプリント基板上に移動する間にこのカメラを吸着ノズルの並び方向に移動させて部品を撮像することも考えられている。しかし、吸着ノズルの数が増えると、全ての部品を撮像し終わるまでにヘッドユニットが目標位置に到達してしまい、このような場合には、部品を撮像し終わるまで次の動作に移行することができなかった。

なお、このような問題は表面実装機に限らず、例えば、電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着した状態で検査装置に搬送して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置においても同様に発生している。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、ヘッドユニットに設けられた複数の吸着ノズルによりそれぞれ部品を吸着し、これらの部品の吸着状態を、リニアセンサを備えたカメラを使って画像認識してから実装するように構成された表面実装機等の装置に関し、吸着部品の画像認識処理をより効率良く行うことができるようにすることを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、リニアセンサを備えた撮像手段と前記ヘッドユニットとを前記吸着ノズルの配列方向に相対的に移動させて各吸着ノズルによる吸着部品を撮像して該部品の吸着状態を画像認識する装置であって、前記撮像手段が、前記吸着ノズルの配列方向であって、かつ両端の吸着ノズルの間隔よりも狭い間隔を隔てて設定された複数の画像取込位置において前記各吸着ノズルに吸着されている部品の像を取込み可能に構成されているものである（請求項１）。

より具体的には、前記各画像取込位置が、前記吸着ノズルに吸着されている部品のうち複数の部品像を同時に取込めるように間隔設定されているものである（請求項２）。

上記の部品認識装置において、前記撮像手段は、前記画像取込位置からそれぞれ取り込まれる部品像を共通のリニアセンサのそれぞれ異なる領域に結像させる光路形成部材を備えているのが好ましく（請求項３）、さらに前記撮像手段は、前記リニアセンサと光路形成部材との相対的な位置関係を変更する変更機構を備え、この変更機構は、各画像取込位置から取り込まれる部品像をリニアセンサのそれぞれ異なる領域に結像させる第１撮像状態と、各画像取込位置から取り込まれる部品像のうち一の部品像のみをリニアセンサに結像させる第２撮像状態とに前記リニアセンサと光路形成部材との位置関係を切換可能に構成されているのがより好ましい（請求項４）。この場合、前記吸着ノズルによる吸着部品の種類に応じて前記リニアセンサと光路形成部材との位置関係を第１撮像状態又は第２撮像状態の何れかにセットすべく前記撮像手段を制御する制御手段を備えているのが好ましい（請求項５）。

なお、請求項１又は２に記載の画像認識装置において、前記撮像手段は、前記リニアセンサとして前記各画像取込位置において取り込まれる部品像をそれぞれ撮像する複数のリニアセンサを備えているものであってもよい（請求項６）。

また、本発明は、複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから基板上に実装する表面実装機において、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項７）。

さらに、本発明は、複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから該部品を検査手段に移載して各種検査を行う部品試験装置において、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項８）。

一方、本発明の部品認識方法は、複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を使って各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する方法であって、部品吸着後、両端の吸着ノズルの中間部分に前記複数の画像取込位置の１つが位置する所定の撮像開始位置にヘッドユニットおよび撮像手段を配置し、この位置から前記ヘッドユニットと撮像手段とを前記吸着ノズルの配列方向に相対的に移動させることにより前記複数の画像取込位置からそれぞれ吸着部品像を取込んで撮像するようにしたものである。

本発明に係る画像認識装置によると、例えば部品吸着後、両端の吸着ノズルの中間部分に前記複数の画像取込位置の１つが位置する所定の撮像開始位置にヘッドユニットおよび撮像手段を配置し、この位置から前記ヘッドユニットと撮像手段とを前記吸着ノズルの配列方向に相対的に移動させて複数の画像取込位置からそれぞれ吸着部品像を取込んで撮像することにより（請求項１，請求項９）、各吸着ノズルに吸着されている部品を順番に一つずつ撮像する場合に比べて部品の撮像に要する時間、つまりヘッドユニットを低速（撮像速度）で移動させる時間を短縮することが可能となる。従って、吸着部品の画像認識処理をより効率良く行うことができるようになる。

なお、請求項１の「吸着ノズルの配列方向であって、かつ両端の吸着ノズルの間隔よりも狭い間隔」とは、複数の吸着ノズルを周方向に一列に並べたヘッドユニット（所謂ロータリーヘッド）については、一の吸着ノズルとその一方側に隣接する吸着ノズルとの間の角度間隔（広角側の角度間隔）をいうものとする。

特に、請求項２に係る部品認識装置のように、各画像取込位置が吸着ノズルに吸着されている部品のうち複数の部品像を同時に取込めるように間隔設定されていれば、ヘッドユニットと撮像手段との相対移動中に、各吸着ノズルに吸着されている部品をそれぞれ同時に撮像することができ、吸着部品の画像認識処理をより効率良く行うことができる。

この場合、請求項３に係る部品認識装置のように複数の部品像を共通のリニアセンサの異なる領域に結像させるようにすれば、少ない数のリニアセンサでそれより多くの部品を同時に撮像できるため安価で合理的な構成が達成される。さらに、請求項４及び５に係る部品認識装置のように、各画像取込位置から取り込まれる部品像をリニアセンサのそれぞれ異なる領域に結像させる第１撮像状態と、各画像取込位置から取り込まれる部品像のうち一の部品像のみをリニアセンサに結像させる第２撮像状態とに切換可能に構成すれば、部品の大きさに応じてその切換えを行うことによって大小の部品の画像認識を合理的に、かつ適切に行うことが可能となる。つまり、吸着部品が小型部品の場合には第１撮像状態とすることにより共通のリニアセンサを使って複数の小型部品を同時に撮像することができ、その一方、吸着部品が大型部品の場合には第２撮像状態に切換えることによりリニアセンサ全体を使って一つの大型部品を撮像することができる。これにより大小の部品の画像認識を適切に行うことが可能となる。特に、請求項５に係る画像認識装置によれば、このような撮像状態の切換えを自動的に行うことが可能となる。

なお、請求項６に係る部品認識装置によれば、各画像取込位置において取込まれる吸着部品像をそれぞれ独立したリニアセンサで撮像することになるので、構造および制御系の構成が簡単なものになるという利点がある。

一方、本発明に係る表面実装機（請求項７）および部品試験装置（請求項８）によると、上記のような部品認識装置を備えていることにより、吸着部品の画像認識に要する時間を従来に比べて短縮することが可能となる。従って、実装処理又は試験処理をより効率良く行うことができるようになるという効果がある。

なお、本発明において「列状」とは、複数の吸着ノズルからなる列が一列、あるいは複数列並んだ状態をいい、複数の吸着ノズルは、直線状、曲線状、円弧状あるいは円形状に一列、あるいは複数列をなしてヘッドユニットに搭載される。つまり、撮像手段と列状の吸着ノズルが配列方向に相対的に移動するとき、リニアセンサは複数の画像取込位置で一列、あるいは複数列の吸着ノズルに吸着されている部品の像を読取ることとなり、これによって画像認識の効率化が図られる。

本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取り出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ１０，１６が設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の移動位置が検出されるようになっている。

ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１８が搭載されており、当実施形態では８本の実装用ヘッド１８がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

実装用ヘッド１８は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１８には、その先端（下端）に吸着ノズル１８ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。なお、以下の説明において実装用ヘッド１８を区別する必要がある場合には最右側（図２において右側）の実装用ヘッド１８から順に第１番目，第２番目……という具合に番号を付して呼ぶことにする。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２０（撮像手段）が設けられている。撮像ユニット２０は、各部品供給部４の中央（Ｘ軸方向中央）にそれぞれ配置されている。

各撮像ユニット２０は、図３に示すように、Ｙ軸方向（図３では紙面に直交する方向）に撮像素子が並ぶＣＣＤリニアセンサ２２ａを備え、かつ基台１上に上向きに固定されるカメラ２２と、多数のＬＥＤを備えた照明装置２４（図６に示す）とを備えており、ヘッドユニット６が撮像ユニット上をＸ軸方向に移動する間に、各実装用ヘッド１８に吸着されている部品をその下側から撮像して、その画像信号を後記コントローラ３０に出力するように構成されている。

各撮像ユニット２０は、複数の部品像を前記リニアセンサのそれぞれ異なる領域に同時に結像させるための例えばプリズムからなる光路形成部材２５と、この光路形成部材２５を移動させてカメラ２２による部品の撮像状態を切換える切換機構（変更機構）とを備えている。

光路形成部材２５は、図３，図４に示すように、吸着部品で反射した光（部品像）の入射面２６ａ，２７ａ（画像取込位置）をそれぞれ有し、一方側の入射面２６ａからの入射光をリニアセンサ２２ａのうちその素子配列方向における片方側半分の領域に結像させるように導光する第１導光部２６と、他方側の入射面２７ａからの入射光をリニアセンサ２２ａのうちその素子配列方向における他方側半分の領域に結像させるように導光する第２導光部２７とを備えており、全体として平面視でＳ字型の形状に形成されている。

各導光部２６，２７の入射面２６ａ，２７ａはＸ軸方向に間隔を隔てて並んでおり、具体的には、入射面２６ａ，２７ａの中心間距離がヘッドユニット６に搭載される実装用ヘッド１８のうち第１番目と第５番目（図３の右側から第１番目と第５番目）の実装用ヘッド１８のピッチＷに等しくなる間隔で入射面２６ａ，２７ａが並んでいる。つまり、吸着部品の画像認識のためにヘッドユニット６が撮像ユニット上をＸ軸方向に移動すると、各実装用ヘッド１８による吸着部品のうち前記入射面２６ａ，２７ａに対応する部分の２つの部品像がそれぞれ入射面２６ａ，２７ａを介して取込まれて共通のカメラ２２により同時に撮像されるようになっている。

前記切換機構は、図４に示すように光路形成部材２５の中心がカメラ２２の光軸Ｏ上にあって上述のように入射面２６ａ，２７ａから入射した光がリニアセンサ２２ａの異なる領域に導光される状態（第１撮像状態）と、図５に示すように光路形成部材２５の中心がカメラ２２の光軸ＯからＹ軸方向に僅かずれて入射面２６ａ，２７ａのうち一方側の入射面２６ａから入射した光のみがリニアセンサ２２ａに導光される状態（第２撮像状態）とに前記カメラ２２と光路形成部材２５との相対的な位置関係を切換えるように構成されている。

具体的には、図３に示すように光路形成部材２５を保持するホルダ２８が設けられこのホルダ２８が前記基台１に対してＹ軸方向に移動可能に支持されるとともに、基台１に固定されたエアシリンダ２９のロッド先端にこのホルダ２８が連結されている。そして、電磁バルブ２９ａ（図６に示す）の切換制御に応じてエアシリンダ２９へのエア圧の給排が切換えられると光路形成部材２５とホルダ２８とが一体にカメラ２２に対して相対的にＹ軸方向に移動し、カメラ２２による撮像状態が上記のような第１撮像状態と第２撮像状態とに切換えられるようになっている。

図６は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ３０を有している。

このコントローラ３０は、機能構成として主制御部３２、軸制御部３４、撮像ユニット制御部３６、画像処理部３８および記憶部４０を含んでいる。

主制御部３２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、記憶部４０に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、実装動作中に前記撮像ユニット２０により撮像される吸着部品の画像に基づいて吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行う。また、記憶部４０に記憶されている実装部品データに基づき撮像ユニット２０による部品の撮像状態を第１撮像状態と第２撮像状態とに切換えるべく撮像ユニット制御部３６に制御信号を出力する。

撮像ユニット制御部３６は、撮像ユニット２０のカメラ２２および照明装置２４の駆動を制御するとともに、カメラ２２による吸着部品の撮像状態を第１撮像状態と第２撮像状態とに切換えるべく前記電磁バルブ２９ａを切換制御するものである。

画像処理部３８は、撮像ユニット２０の前記カメラ２２から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３２に出力するものである。

記憶部４０は、実装機の動作プログラムや、実装部品データ、例えば部品の種類や大きさ等に関するデータを記憶するものである。

次に、上記コントローラ３０の制御に基づく実装動作について図７のフローチャートに基づき、図８〜図１１を参照しながら説明する。

図７において、実装動作が開始されると、まず、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して各実装用ヘッド１８による部品の吸着が行われる（ステップＳ１）。

部品の吸着が終了すると吸着部品のサイズチェックが行われる（ステップＳ２）。吸着部品のサイズチェックとは、撮像ユニット２０による吸着部品の画像認識に際して各実装用ヘッド１８に吸着された部品のサイズが前記第１撮像状態で撮像可能なサイズであるか否かのチェックである。つまり、第１撮像状態では、上述のように２つの部品像を並べて撮像するため、ステップＳ２では各部品がリニアセンサ２２ａの半分の領域（素子列）で撮像できるサイズの部品であるか否かが調べられる。

次いで、実装用ヘッド１８に吸着された全ての部品が第１撮像状態で撮像可能であるか否かが判断され、ここで撮像可能であると判断された場合には、さらに撮像ユニット２０が第１撮像状態にセットされているか否かが判断され、ここでセットされていないと判断された場合には、撮像ユニット２０が第１撮像状態に切換えられた後、ステップＳ６に移行される（ステップＳ３〜Ｓ５）。なお、ステップＳ４で第１撮像状態にセットされていると判断された場合には、ステップＳ５をスキップしてステップＳ６に移行される。

これに対して、ステップＳ３でＮＯと判断された場合、つまり吸着部品に第１撮像状態で撮像できない大サイズの部品が含まれていると判断された場合には、撮像ユニット２０が第２撮像状態にセットされているか否かがさらに判断され、ここでセットされていないと判断された場合には、前記電磁バルブ２９ａの操作により撮像ユニット２０が第２撮像状態に切換えられた後、ステップＳ６に移行される（ステップＳ３，Ｓ１０，Ｓ５）。なお、ステップＳ１０で第１撮像状態にセットされていると判断された場合にはステップＳ６に移行される。

ステップＳ６では、ヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識すべくヘッドユニット６が撮像ユニット２０上方の所定の撮像開始位置に移動した後、撮像ユニット２０上をＸ軸方向に移動する。これにより前記カメラ２２によって吸着部品が撮像されることとなる（ステップＳ７）。

詳しくは、部品吸着後、図３に示すように光路形成部材２５の一方側（図３では右側）の入射面２６ａに第１番目（最右側）の実装用ヘッド１８が、また他方側の入射面２７ａに第５番目（中間部分）の実装用ヘッド１８が対向する位置（撮像開始位置）にヘッドユニット６がセットされた後、この位置からＸ軸方向（図中白抜き矢印で示す方向）にヘッドユニット６が移動する。この際、部品供給部４から前記撮像開始位置まではヘッドユニット６が可及的に速い速度（高速）で移動し、その後は部品の撮像に適した速度（低速）でＸ軸方向に移動する。

ここで、ステップＳ３でＹＥＳと判断され、撮像ユニット２０が第１撮像状態にセットされている場合には、撮像開始位置から第４番目の実装用ヘッド１８が前記入射面２６ａに対向する位置までヘッドユニット６が低速で移動する。このようにヘッドユニット６が移動すると、図８に示すように実装用ヘッド１８のうち第１番目〜第４番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が光路形成部材２５の第１導光部２６によって案内されながら順次ニアセンサ２２ａの片側半分の領域に結像する一方、第５番目〜第８番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が光路形成部材２５の第２導光部２７に案内されながら順次リニアセンサ２２ａの他方側半分の領域に結像することとなる。その結果、図９に示すように、第１番目〜第４番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品と第５番目〜第８番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品とが二列に並んだ状態で撮像されることとなる。

これに対し、ステップＳ３でＮＯと判断され、撮像ユニット２０が第２撮像状態にセットされている場合には、撮像開始位置から第８番目の実装用ヘッド１８が前記入射面２６ａに対向する位置までヘッドユニット６が低速で移動する。このようにヘッドユニット６が移動すると、図１０に示すように第１番目〜第８番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が光路形成部材２５の第１導光部２６によって案内されながら順次ニアセンサ２２ａの中央部分に結像することとなる。その結果、図１１に示すように、第１番目〜第８番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品が一列に並んだ状態で各吸着部品が撮像されることとなる。

こうして全ての実装用ヘッド１８の吸着部品が撮像されると、具体的には、撮像ユニット２０が第１撮像状態にセットされている場合には第４番目の実装用ヘッド１８が前記入射面２６ａに対向する位置までヘッドユニット６が移動し、また、撮像ユニット２０が第２撮像状態にセットされている場合には第８番目の実装用ヘッド１８が前記入射面２６ａに対向する位置までヘッドユニット６が移動すると、ヘッドユニット６がプリント基板３上に高速で移動するとともにその間にステップＳ７で撮像された画像に基づいて吸着ノズル１８ａに対する部品の吸着ズレ（吸着誤差）、詳しくはノズル中心に対する部品中心のＸ軸およびＹ軸方向のズレと、ノズル中心回りの部品のズレが求められ、このズレに基づいてヘッドユニット６の移動目標位置および実装用ヘッド１８の目標回転角が再設定される（ステップＳ８）。

そして、再設定された目標位置に従ってヘッドユニット６等が駆動制御されることにより、各実装用ヘッド１８に吸着された部品が順次プリント基板３上に実装され（ステップＳ９）、これにより本フローチャートが終了する。

以上のような実装機によると、ＩＣチップ等、小型部品ばかりを実装する場合には、撮像ユニット２０が第１撮像状態にセットされた状態で吸着部品の撮像が行され、この場合には、上述のように第１〜第４番目の実装用ヘッド１８による吸着部品と第５〜第８番目の実装用ヘッド１８による吸着部品がヘッドユニット６の移動に伴い同時に撮像される。そのため、画像認識のための走査距離、つまり吸着部品を撮像するためのヘッドユニット６の移動距離は実装用ヘッド１８の数の半分（実装用ヘッド４本分）の距離で済むこととなる。従って、従来のこの種の実装機と比較すると、部品認識のためにヘッドユニットを低速（撮像速度）で移動させる時間を半減することができ、吸着部品の画像認識処理をより効率良く行うことができるようになる。

しかも、この実装機では、光路形成部材２５を使って２つの部品像をリニアセンサ２２ａの異なる領域に結像させることによって２つの部品像を同時に撮像するように構成されているので、２つの部品を同時に撮像しながらもカメラ２２や画像メモリを共通化した合理的な構成が達成されるという効果もある。

その上、実装部品として大型部品、例えばＱＦＰ等のパッケージ部品が含まれているときには、撮像ユニット２０が第２撮像状態にセットされた状態で吸着部品が撮像され、この場合には、上述のようにヘッドユニット６の移動に伴い第１番目の実装用ヘッド１８に吸着された部品から順番に１つずつリニアセンサ２２ａの全体を使って部品が撮像される。そのため、ＩＣチップ等の小型部品に限らず、ＱＦＰ等の大型部品についても画像認識を適切に行うことが可能であり、幅広い種類の部品に対応できるという効果がある。特に、この実装機では、記憶部４０に予め記憶されている実装部品データに基づいて撮像ユニット２０を第１撮像状態又は第２撮像状態に切換えるように構成されているので、大小種類の異なる部品が実装部品として混在しているような場合でも、最適な撮像状態が自動的に選択されこととなる。従って、吸着部品の画像認識処理を適切に、かつ効率良く行うことができるという効果がある。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図１２及び図１３は、本発明に係る実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）の第２実施形態を示している。なお、この実装機の基本構成は第１実施形態の実装機と共通するため、共通部分については同一符号を付して説明を省略し、以下に第１実施形態との相違点についてのみ詳細に説明することにする。

第２実施形態の実装機は、吸着部品を画像認識するための撮像ユニット２０がヘッドユニット６に搭載されており、部品吸着後、ヘッドユニット６がプリント基板３上に移動する間に撮像ユニット２０がヘッドユニット６に対して相対的に移動して吸着部品を撮像するように構成されている。この点で第１実施実施形態の実装機と構成が相違している。

詳細に説明すると、ヘッドユニット６のフレーム本体にはＸ軸方向に移動可能な可動フレーム５０が設けられ、この可動フレーム５０に、光路形成部材２５、カメラ２２および照明装置２４を一体に保持したホルダ２８がＹ軸方向に進退可能に支持されている。すなわち、ヘッドユニット６のフレーム本体には、Ｘ軸方向に延びる固定レール（図示省略）と、サーボモータ５２により駆動されるボールねじ軸５４とが搭載され、上記固定レールに可動フレーム５０が装着されるとともに該フレーム５０のナット部分が前記ボールねじ軸５４に螺合装着されている。また、可動フレーム５０にＹ軸方向に延びる固定レールが設けられ、前記ホルダ２８がこの固定レールに装着されるとともに、可動フレーム５０に搭載された図外のエアシリンダのロッド先端に連結されている。そして、サーボモータ５２の作動により可動フレーム５０がヘッドユニット６のフレーム本体に対してＸ軸方向に移動する一方、前記エアシリンダへのエア圧の給排切換に応じて光路形成部材２５等がホルダ２８と一体に可動フレーム５０に対してＹ軸方向に進退、具体的には、図１４に示すように、実装用ヘッド１８の直下方に位置する作動位置（図１４中一点鎖線に示す位置）とこの位置から側方に退避する退避位置（図４中実線で示す位置）とに進退移動するようになっている。なお、エアシリンダへのエア圧の給排切換はヘッドユニット６に搭載される電磁バルブの切換制御により行われるようになっている。

第２実施形態における撮像ユニット２０では、図１４，図１５に示すようにカメラ２２が水平横向きの状態、より詳しくはリニアセンサ２２ａの撮像素子がＹ軸方向に並ぶ水平横置きの状態で設けられている。そして、このカメラ２２の前側（図４では左側）に光路形成部材２５が配設されている。なお、第２実施形態の光路形成部材２５は、全体としてＸ軸方向に細長の形状に形成されており、撮像ユニット２０がヘッドユニット６の一端側（図１３では左端）の撮像開始位置であって、かつ前記作動位置に配置された状態で、図１６に示すように、第５番目の実装用ヘッド１８に吸着された部品像を第１導光部２６によりリニアセンサ２２ａのうちその素子配列方向における片方側半分の領域に結像させるとともに、第８番目の実装用ヘッド１８に吸着された部品像を第２導光部２７によりリニアセンサ２２ａのうちその素子配列方向における片方側半分の領域に結像させるように構成されている。

なお、図示を省略するが、第２実施形態の実装機の制御系も、その基本的な構成は図６に示した第１実施形態の構成と共通しているが、第２実施形態では、撮像ユニット２０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるための前記サーボモータ５２および電磁バルブがそれぞれ撮像ユニット制御部３６により駆動制御されるように構成されている。

上記のような第２実施形態の実装機において、吸着部品の画像認識は次のようにして行われる。

まず、撮像ユニット２０が撮像開始位置（図１２，１３に示す位置）であって、かつ前記退避位置にセットされた状態で、ヘッドユニット６が部品供給部４上に配置されて各実装用ヘッド１８による部品の吸着が行われる。

部品吸着が終了すると、ヘッドユニット６が部品供給部４からプリント基板３上へ移動するとともに、その間に撮像ユニット２０が移動して各実装用ヘッド１８に吸着された部品が撮像される。具体的には、図１５中に矢印（１）〜（３）で示すように、まず、
（１）撮像ユニット２０が退避位置から作動位置に前進移動し、光路形成部材２５が吸着部部品の下方に配置される。
（２）撮像ユニット２０が前記撮像開始位置からＸ軸方向反対側の撮像終了位置、すなわち第１導光部２６の入射面２６ａが第１番目の実装用ヘッド１８を通過する位置に向って移動する。この移動により、実装用ヘッド１８のうち第４番目〜第１番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が光路形成部材２５の第１導光部２６によって案内されながら順次リニアセンサ２２ａの片側半分の領域に結像する一方、第８番目〜第５番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品像が光路形成部材２５の第２導光部２７に案内されながら順次リニアセンサ２２ａの他方側半分の領域に結像することとなり、順次、第４番目〜第１番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品と第８番目〜第５番目の各実装用ヘッド１８に吸着された部品とが同時に撮像される。
（３）撮像終了位置に到達すると、撮像ユニット２０が退避位置に移動した後、さらに撮像開始位置にリセットされることとなる。

以上のような第２実施形態の実装機おいては、ヘッドユニット６において撮像ユニット２０が各実装用ヘッド１８に対して相対的に移動することにより各吸着部品が撮像されるが、この場合も、上述のように第１〜第４番目の実装用ヘッド１８による吸着部品と第５〜第８番目の実装用ヘッド１８による吸着部品とが撮像ユニット２０の移動に伴い同時に撮像されるため、画像認識のための走査距離、つまり吸着部品を撮像するための撮像ユニット２０の移動距離は実装用ヘッド１８の数の半分（実装用ヘッド４本分）の距離で済むこととなる。そのため、従来のこの種の実装機と比較すると、部品認識のためにヘッドユニットを低速（撮像速度）で移動させる時間を半減することができ、例えば、ヘッドユニット６をより高速で部品供給部４からプリント基板３に移動させながらその間を利用して吸着部品の画像認識を行うこと（つまり終了させること）が可能になる。従って、部品の実装をより効率的に行うことができるようになる。

ところで、以上説明した第１および第２実施形態の実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）の最良の実施形態の例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような態様を採用することもできる。

（１）第１実施形態では、光路形成部材２５を使って２つの吸着部品像を共通のカメラ２２によって撮像するようにしているが、図１７に示すように二つのカメラ２２をＸ軸方向に並べて設けることにより２つの吸着部品を同時に撮像するように構成してもよい。この構成によれば、各カメラ２２のリニアセンサ２２ａ全体を使って１つの部品像を撮像できるので、第１実施形態のような切換機構を設けることなくチップ部品等の小型部品からＱＦＰ等の大型部品までを画像認識することができるというメリットがある。なお、第２実施形態の構成の場合には、二つのカメラ２２を上向きにしてＸ軸方向に並べた状態で撮像ユニット２０に設けるようにすればよい。

（２）各実施形態では、実装用ヘッド１８に吸着された部品のうち２つの部品を同時に撮像するように撮像ユニット２０が構成されているが、三つ以上の部品を同時に撮像できるように撮像ユニット２０を構成してもよい。

なお、必ずしも複数の部品を同時に撮像する必要はなく、吸着部品を連続的に撮像できるように撮像ユニット２０を構成してもよい。例えば、第１実施形態について説明すれば、第１番目の実装用ヘッド１８による吸着部品像が撮像された後、連続して第５番目の実装用ヘッド１８による吸着部品像が撮像されるという具合に、吸着部品像が時間差をもって各導光部２６，２７を介してリニアセンサ２２ａに導光されるように画像取込位置、つまり光路形成部材２５の入射面２６ａ，２７ａの間隔を設定してもよい。

（３）第２実施形態では、常に２つの吸着部品像を共通のカメラ２２によって撮像するように撮像ユニット２０が構成されているが、第１実施形態と同様に、撮像ユニット２０における光路形成部材２５とカメラ２２との相対的な位置関係を切換える切換機構を設けることにより、カメラ２２で２つの部品を同時に撮像する状態と１つの部品を撮像する状態とに切換可能に構成してもよい。

（４）実施形態では、本発明を、８本の実装用ヘッド１８がＸ軸方向に一列に設けられた実装機に適用した例について説明しているが、例えば、図１８に示すように、実装用ヘッド１８を円周方向に配置した所謂ロータリーヘッド６′をもつ実装機についても本発明は適用可能である。この場合には、例えば、同図に示すように実装用ヘッド１８の回転軌道の下側に２つのカメラ２２を上向きに、かつ周方向に１８０°ずれた間隔で設けるようにすればよい。このようにすればロータリーヘッド６′の回転に伴い各カメラ２２により同時に２つの吸着部品を撮像できるため、ロータリーヘッド６′半周で全ての吸着部品を撮像することができる。従って、上記実施形態と同様に、吸着部品の画像認識をより効率的に行うことができるようになる。なお、この場合、第１実施形態と同様に、実装用ヘッド１８の回転軌道の下側に、周方向に１８０°だけずれた間隔で一対の入射面をもつプリズム等の光路形成部材を設け、共通のカメラ２２により２つの部品像を同時に撮像するように構成することもできる。

（５）実施形態では、本発明を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明は、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を検査する部品試験装置に適用することも可能である。

図１９は、本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図１９に示すように、部品試験装置６０の基台６１には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット６２を装着可能なカセット設置部６３が設けられている。このカセット設置部６３に装着されたカセット６２は、図略の搬送機構により基台６１に形成された開口部６４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド６５によって取上げられる。ヘッド６５は、基台６１上でＹ軸方向に延びるレール６６に沿って、上記開口部６４から部品待機部６７までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部６７は、基台６１上でＸ軸方向に延びる一対のレール６８間に配置され、この部品待機部６７に搬送されたベアチップは、各レール６８に沿って駆動する一対のヘッドユニット６９、７０により基台４１上の検査ソケット７１まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。ヘッドユニット６９（７０）には、ベアチップを吸着可能な２つの検査用ヘッド６９ａ（７０ａ）が並べて設けられている。

このような部品検査装置６０において、上記基台６１上には、部品待機部６７と検査ソケット７１との間に撮像ユニット７４、７６が設けられている。なお、撮像ユニット７４（７６）は、図示を省略するが、上述した実装機の場合と同様に光路形成部材、リニアセンサを備えたカメラおよび照明装置等を備えており、撮像ユニット７４（７６）上をヘッドユニット６９（７０）が移動することにより該ヘッドユニット６９（７０）に吸着された２つのベアチップを同時に共通のカメラで撮像するように構成されている。

上記撮像ユニット７４，７６は、部品待機部６７から検査ソケット７１まで搬送されるベアチップの不良（例えば、バンプの高さ不良）を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の不良品回収部７８に載置された不良品用トレイ７９に搬送される。これに加えて、上記撮像ユニット７４，７６は、ヘッドユニット６９、７０に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット６９、７０に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット６９、７０により位置補正が実行された後、検査ソケット７１へ搬送される。

そして、検査ソケット７１における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により上記不良品用トレイ７９に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の部品収納部８０まで搬送されるとともに、この部品収納部８０において、テープフィーダー用のベーステープ８１内に収容され、このベーステープ８１に図略のカバーテープが張付けられることとなる。

なお、不良品回収部７８の不良品用トレイ７９が満載状態になると、そのトレイ７９が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部８２に移送されるとともに、不良品回収部７８に隣接したトレイ待機部８３にあるトレイ８４がヘッドユニット６９、７０により不良品回収部７８に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部８３に空トレイ載置部８５から空トレイが移送されるようになっている。

なお、撮像ユニット７４，７６としては上記のように基台６１上に設ける以外に、図１２，図１３等で説明した実装機の構成を適用することができる。つまり、ヘッドユニット６９（７０）に撮像ユニット７４（７６）を移動可能に搭載し、部品待機部６７から検査ソケット７１までベアチップを搬送する間に、撮像ユニット７４（７６）をヘッドユニット６９（７０）に対して移動させながらベアチップの姿勢を画像認識するように構成してもよい。

（６）上記実施形態においては、複数の吸着ノズル１８ａ（実装用ヘッド１８）を一列に直線状、あるいは円形状（図１８参照）に配列した状態でヘッドユニット６に搭載しているが、複数の吸着ノズル１８ａ（実装用ヘッド１８）からなる列を複数列もうけて直線状、曲線状、円弧状あるいは円形状に並べた状態でヘッドユニット６に搭載するようにしてもよい。この構成によれば、撮像ユニット２２とヘッドユニット６とが相対的に移動するとき、リニアセンサ２２ａは複数の画像取込位置で複数列の吸着ノズル１８に吸着されている部品の像を同時に連続して読取ることとなり、これによって画像認識のより一層の効率化を図ることができる。

（７）撮像ユニット２２とヘッドユニット６とを相対中に一旦停止させるか、あるいは像のぶれが出ない速度に落とすようにすれば、リニアセンサ２２ａの代わりにＣＣＤエリアセンサにより複数の画像取込位置で一列、あるいは複数列の吸着ノズルに吸着されている部品の像を同時、あるいは僅かな時間差で読取ることも可能となる。これによっても画像認識の効率化を図ることができる。

本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）の第１実施形態を示す平面略図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 撮像ユニットの構成を説明する模式図である。 撮像ユニット（光路形成部材）の構成を説明する斜視図（第１撮像状態）である。 撮像ユニット（光路形成部材）の構成を説明する斜視図（第２撮像状態）である。 表面実装機の制御系を示すブロック図である。 コントローラによる制御に基づく実装動作を説明するフローチャートである。 撮像ユニットが第１撮像状態にセットされたときの吸着部品の撮像状態を説明する模式図である。 撮像ユニットを第１撮像状態にセットして吸着部品を撮像した時の部品像の一例を示す図である。 撮像ユニットが第２撮像状態にセットされたときの吸着部品の撮像状態を説明する模式図である。 撮像ユニットを第２撮像状態にセットして吸着部品を撮像した時の部品像の一例を示す図である。 本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）の第１実施形態を示す平面略図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 ヘッドユニットの構成を説明する側面略図である。 撮像ユニットの構成を説明する平面模式図である。 撮像ユニットの構成を説明する斜視図である。 撮像ユニットの他の構成を示す模式図である。 ロータリーヘッドをもつ実装機に本発明を適用した場合の構成を示す平面模式図である。 本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面模式図である。

符号の説明

３ プリント基板
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
１８ 実装用ヘッド
１８ａ 吸着ノズル
２０ 撮像ユニット
２２ カメラ
２２ａ リニアセンサ
２５ 光路形成部材

Claims (9)

1. 複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、リニアセンサを備えた撮像手段と前記ヘッドユニットとを前記吸着ノズルの配列方向に相対的に移動させて各吸着ノズルによる吸着部品を撮像して該部品の吸着状態を画像認識する装置であって、
   前記撮像手段は、前記吸着ノズルの配列方向であって、かつ両端の吸着ノズルの間隔よりも狭い間隔を隔てて設定された複数の画像取込位置において前記各吸着ノズルに吸着されている部品の像を取込み可能に構成されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 請求項１に記載の部品認識装置において、
   前記各画像取込位置は、前記吸着ノズルに吸着されている部品のうち複数の部品像を同時に取込めるように間隔設定されていることを特徴とする部品認識装置。
3. 請求項１又は２に記載の部品認識装置において、
   前記撮像手段は、前記各画像取込位置からそれぞれ取り込まれる部品像を共通のリニアセンサのそれぞれ異なる領域に結像させる光路形成部材を備えていることを特徴とする部品認識装置。
4. 請求項３に記載の部品認識装置において、
   前記撮像手段は、さらに前記リニアセンサと光路形成部材との相対的な位置関係を変更する変更機構を備え、この変更機構は、各画像取込位置から取り込まれる部品像をリニアセンサのそれぞれ異なる領域に結像させる第１撮像状態と、各画像取込位置から取り込まれる部品像のうち一方側の部品像のみをリニアセンサに結像させる第２撮像状態とに前記リニアセンサと光路形成部材との位置関係を切換可能に構成されていることを特徴とする部品認識装置。
5. 請求項４に記載の部品認識装置において、
   前記吸着ノズルによる吸着部品の種類に応じて前記リニアセンサと光路形成部材との位置関係を第１撮像状態又は第２撮像状態の何れかにセットすべく前記撮像手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする部品認識装置。
6. 請求項１又は２に記載の部品認識装置において、
   前記撮像手段は、前記リニアセンサとして前記各画像取込位置において取り込まれる部品像をそれぞれ撮像する複数のリニアセンサを備えていることを特徴とする部品認識装置。
7. 複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから基板上に実装する表面実装機において、
   前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
8. 複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着し、前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから該部品を検査手段に移載して各種検査を行う部品試験装置において、
   前記各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。
9. 複数の吸着ノズルが列状に搭載された移動可能なヘッドユニットの前記吸着ノズルにより電子部品を吸着して目的位置まで搬送する際に、請求項１乃至６の何れかに記載の部品認識装置を使って各吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する方法であって、
   部品吸着後、両端の吸着ノズルの中間部分に前記複数の画像取込位置の１つが位置する所定の撮像開始位置にヘッドユニットおよび撮像手段を配置し、この位置から前記ヘッドユニットと撮像手段とを前記吸着ノズルの配列方向に相対的に移動させることにより前記複数の画像取込位置からそれぞれ吸着部品像を取込んで撮像することを特徴とする部品認識方法。