JP2007285844A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の微小な吸引孔を備えた部品吸着面に吸着したチップ部品の撮像画像から、煩雑な画像処理を必要とすることなくチップ部品の輪郭を検出して、簡易に、しかも短時間にその良否を判定することのできる外観検査装置を提供する。
【解決手段】負圧吸引される複数の吸引孔が設けられた部品吸着面にチップ部品を吸着して搬送する部品搬送機構を、前記部品吸着面とその裏面側との間を貫通する複数の吸引孔を設けた吸着体と、この吸着体の裏面側に前記複数の吸引孔の開口端を覆って設けられると共に、前記吸着体の裏面側から前記吸引孔内に光を導入する透明板とにより構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、チップ部品を吸着して搬送しながら、カメラにより上記チップ部品を撮像した画像から前記チップ部品の良否を判定する外観検査装置に関する。

プリント回路基板に実装される抵抗やコンデンサ、インダクタ等の、例えば０.３ｍｍ(ｈ)×０.３ｍｍ(ｗ)×０.６ｍｍ(ｄ)程度の略直方体形状をなす微小なチップ部品は、通常、１個ずつ整列させて搬送しながら自動実装機等に供給される。またチップ部品を、その正面（前端面）、背面（後端面）、右側面、左側面、上面、および底面の６面においてそれぞれカメラを用いて撮像し、これらの各撮像画像から上記チップ部品の外観を検査して、予め不良品を排除することも行われる（例えば特許文献１,２を参照）。

ちなみにチップ部品の搬送は、例えば搬送テーブル上にチップ部品を載置して、或いは吸着ノズルを備えた真空チャックを用いてチップ部品を吸着して行われる。この際、搬送テーブル上へのチップ部品の載置姿勢を変えることによって、或いは真空チャックによるチップ部品の吸着面を変えることによってチップ部品の上述した各面のカメラによる撮像が行われる。
特開２０００−２６６５２１号公報 特開２００４−３４５８５９号公報

ところで円盤状または円筒状の部品吸着面を備え、その吸着面に複数の微小な吸引孔を配列形成した搬送機構を用いてチップ部品を吸着して搬送する場合、カメラを用いて上記吸着面に吸着されたチップ部品を撮像すると、上記吸着面のチップ部品を吸着した部位の周囲に存在する吸着孔までがカメラに暗く写り込むことがある。このとき、チップ部品の画像と吸着孔の画像とが部分的に重なり合っていると、その撮像画像中からチップ部品の輪郭を正確に検出することが困難となり易い。このような不具合についてはフィルタリング等の画像処理を施すことによって対処可能であるが、画像処理負担が増える上、輪郭検出に基づくチップ部品の良否判定に時間が掛かる等の新たな問題が生じる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の微小な吸引孔を備えた吸着面に吸着されたチップ部品を撮像した画像から、煩雑な画像処理を必要とすることなくチップ部品の輪郭を検出して、簡易に、しかも短時間にその良否を判定することのできる外観検査装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る外観検査装置は、負圧吸引される複数の吸引孔が設けられた部品吸着面にチップ部品を吸着して搬送する部品搬送機構と、この部品搬送機構に吸着されたチップ部品を撮像するカメラと、このカメラによる前記チップ部品の撮像画像から該チップ部品の良否を判定する画像処理装置とを備えたものであって、
特に前記部品搬送機構を、前記部品吸着面とその裏面側との間を貫通する複数の吸引孔を設けた吸着体と、この吸着体の裏面側に前記複数の吸引孔の開口端を覆って設けられると共に、前記吸着体の裏面側から前記吸引孔内に光を導入する透明板とを備えたものとして実現したことを特徴としている。

好ましくは前記吸着板については、例えば複数の微細な吸引孔を周方向に一定の配列ピッチで形成した円板体と、この円板体の裏面に同軸に設けられて前記複数の微細な吸引孔にそれぞれ連通する円環状の溝を形成した内外一対のリング体とを備えたものとして実現し、これらの内外一対のリング体が形成した前記円環状の溝の開口端を覆って前記透明板を設けるようにすれば良い。

また本発明の好ましい態様は、前記吸着板の裏面側に設けた前記透明板側から前記吸引孔に向けて光を照射する光源を備えることが望ましい。

上記構成の外観検査装置によればチップ部品を吸着する吸着体の裏面側に設けられて、該吸着体を貫通して設けられた複数の吸引孔の開口端を覆う部材が透明体なので、この透明体を介して前記吸着体の裏面側に入射する光が前記吸引孔内に導入される。この結果、吸引孔自体が明るく照明されるので、吸引孔が陰のような暗い画像としてカメラに写り込むことがなくなる。換言すれば吸引孔の内側まで光が回り込むので、カメラ側から見た吸引孔の明るさは吸着体における吸着面と略同程度な明るさとなる。

従ってカメラへの吸引孔の写り込みが少なくなるので、仮に前記吸着面に吸着されたチップ部品と吸引孔とが部分的に重なりあっていても、その背景としての吸着面の画像中に吸引孔の画像が溶け込むので、撮像画像における背景領域との識別だけで該チップ部品の輪郭を容易に検出することが可能となる。故にフィルタリング等の煩雑な画像処理が不要となるので、その画像処理負担を軽減し、簡易にしかも短時間にチップ部品の良否を判定することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るチップ部品の外観検査装置について説明する。
この外観検査装置は、概略的には図１に示すように、図示しないホッパから供給される複数のチップ部品Ａを整列させて１個ずつ送り出すボールフィーダ１、このボールフィーダ１から送り出されたチップ部品Ａを搬送するラインフィーダ（リニアフィーダ）２、ラインフィーダ２から１個ずつ供給されるチップ部品Ａを載置して搬送する第１の回転テーブル３、および第１の回転テーブル３に載置されて搬送されたチップ部品Ａの上面を吸着して搬送する第２の回転テーブル４を備える。

ボールフィーダ１は、すり鉢状の容器を備え、回転振動が与えられる上記容器内に供給されたチップ部品Ａを、その遠心力を利用してその周壁に沿って整列させながら順次１個ずつ送り出すものである。またラインフィーダ２は振動が加えられる直線ガイドを備え、前述したボールフィーダ１から供給されたチップ部品Ａを上記直線ガイドを沿わせて搬送するものである。

一方、前記第１の回転テーブル３は、一定の回転速度（周速度）で回転駆動される円板体の周縁部に円環状の部品載置部を設けたもので、該部品載置部上にチップ部品Ａを載置してその周方向に搬送するものからなる。この第１の回転テーブル３によるチップ部品Ａの搬送は、該第１の回転テーブル３の回転速度と前記ラインフィーダ２からのチップ部品Ａの供給タイミングとにより定まる間隔で、一般的にはその周方向に所定の間隔を隔てて複数のチップ部品Ａを順次連続的に載置して行われる。

特にこの実施形態においては、第１の回転テーブル３により、例えばその３／４周に亘ってチップ部品Ａを搬送するように構成されている。この第１のテーブル３によるチップ部品Ａの搬送経路の途中には、その搬送経路に沿って５台のカメラ１１,１２,１３,１４,１５が設置されており、これらの各カメラ１１,１２,１３,１４,１５によって第１の回転テーブル３上に載置されたチップ部品Ａの正面（前端面）、背面（後端面）、右側面、左側面、および上面がそれぞれ撮像されるようになっている。そしてこれらのカメラ１１,１２,１３,１４,１５により撮像された前記チップ部品Ａの画像は画像処理装置２０に与えられて輪郭抽出処理等が行われ、これによってその外観検査が実行されるようになっている。

さて第１の回転テーブル３における前記ラインフィーダ１２からのチップ部品供給位置から、例えば３／４周回転した位置には、上記第１の回転テーブル３の上述した部品載置部に重なるようにして第２の回転テーブル４が設けられている。この第２の回転テーブル４は、例えば後述するように部品吸着面をなす円板体（吸着体）に複数の吸引孔を、その直径の２〜３程度の配列ピッチで円環状に設けたものからなる。ちなみにこれらの吸引孔は上記円板体の表裏面を貫通する、例えば直径８０〜２００μｍ程度の微細径のものからなる。そしてこれらの吸引孔は、前記円板体の裏面側に設けられた後述する空気路を介して吸引ポンプ（図示せず）に連結され、負圧吸引されることで前記円板体の部品吸着面にチップ部品Ａを吸着するように構成されている。

特にこの第２の回転テーブル４は、上述した吸引孔を円環状に配列した部品吸着領域が前述した第１の回転テーブル３における円環状の部品載置領域と重なるように、好ましくは部品載置領域の中心線がなす円と接してチップ部品Ａの受け渡し部を形成するように設けられている。そして第２の回転テーブル４は、上記受け渡し部において前記第１の回転テーブル３の周速度と同じ周速度となるように、その回転速度が同期制御されている。

このような第２の回転テーブル４は、第１の回転テーブル３に載置して搬送されるチップ部品Ａの外観検査が、前述したようにチップ部品Ａの正面（前端面）、背面（後端面）、右側面、左側面、および上面に対してだけ行われ、第１の回転テーブル３に載置したチップ部品Ａの下面に対する撮像を行うことができないことから、該チップ部品Ａの上面を吸着して搬送することで、その下面を露出（開放）させるものである。このようにして第２の回転テーブル４にその上面が吸着されたチップ部品Ａに対して、カメラ１６による下面の撮像が行われてその外観検査が実行される。そしてこの下面の外観検査を含むチップ部品Ａの６面に亘る外観検査によりその良否が判定される。そしてこの判定結果に従って部品選別装置３０が駆動され、前記チップ部品Ａの搬送に同期してチップ部品Ａの良品と不良品との選別（振り分け）が実行される。

さて基本的には上述した如く構成される外観検査装置において本発明が特徴とするところは、例えば図２にその概略構成を示すように、第２の回転テーブル４の部品吸着面をなす円板体（吸着体）の裏面側に設ける部材をアクリル等の透明体にて形成し、この透明体を介して第２の回転テーブル４の裏面側から前述した吸引孔内に光を導入し、吸引孔を明るく照明するようにしたことを特徴としている。

即ち、第２の回転テーブル４は、図２に示すようにその一面をチップ部品Ａの吸着面とし、その表裏面を貫通する複数の吸引孔４１を円環状に設けたた金属製の円板体４２を部品吸着体として備える。この円板体（吸着体）４２は、例えば厚みが１ｍｍ程度の薄板からなり、上述した微小径の吸引孔４１は上記円板体４２をエッチングすることによって形成される。このような円板体４２の上述した吸着面とは反対側の裏面（図２においては上面）側には、円環状に配列された複数の吸引孔４１を挟むようにして、該円板体４２と同軸に前記各吸引孔４１にそれぞれ連通する円環状の溝４３を形成する内外一対のリング体４４,４５が設けられる。これらの一対のリング体４４,４５によって形成される円環状の溝４３は、前記各吸引孔４１を前述した吸引ポンプに連結するための空気路をなすものである。

また内側のリング体４５には上記円環状の溝４３と、第２の回転テーブル４の中心部を回転自在に支持する軸受機構（図示せず）側との間を結ぶ複数の空気溝４６が設けられている。これらの空気溝４６は、第２の回転テーブル４の回転に伴って上記軸受機構に設けられた吸引口の形成位置に合致したときに開放され、それ以外のときには上記軸受機構により閉塞されることで、前記軸受機構に設けられて前述した吸引ポンプに連結された軸受け側の吸引口（図示せず）に選択的に連通するものである。

そして前記一対のリング体４４,４５によって形成される円環状の溝４３の開口端は、上記リング体４４,４５の端部に装着される透明板４７により気密に閉塞され、これによって前記各吸引孔４１を負圧吸引する空気路が形成している。このような空気溝４６と、前記一対のリング体４４,４５によって形成される円環状の溝４３とを介して複数の吸引孔４１を負圧吸引することにより、図３に示すように円板体４２の吸着面（図においては下面）にチップ部品Ａが吸着される。

また透明板４７は、円環状の溝４３の開口端を閉塞する役割を担うことのみならず、図３に示すように第２の回転テーブル４の裏面側から照射される光を溝４３を介して前述した吸引孔４１内に導入し、これらの吸引孔４１の内部を明るく照明する役割を担う。尚、好ましくは第２の回転テーブル４の裏面側に照明光源５０を設けておき、この照明光源５０にて第２の回転テーブル４の裏面側に光を照射することにより吸引孔４１の内部を明るく照明することが望ましい。

かくしてこのような構造の第２の回転テーブル４を用いてチップ部品Ａの上面を吸着して該チップ部品Ａの下面をカメラ１６による撮像に供するようにした外観検査装置によれば、第２の回転テーブル４に吸着されたチップ部品Ａの周囲にその開口端が露出する吸引孔４１の内部が明るく照明されており、その吸着面と同程度の輝度となる。この結果、カメラ１６にてチップ部品Ａを撮像した画像は、例えば図４(ａ)に模式的に示すように吸引孔４１の画像成分ａがその背景である部品吸着面の画像成分ｂに溶け込むので、チップ部品Ａの画像成分ｃだけを容易に抽出する（切り出す）ことが可能となる。即ち、モノクロ画像においては、第２の回転テーブル４の部品吸着面と吸引孔４１との輝度が高くなって白っぽく写り、これに対して第２の回転テーブル４に吸着されたチップ部品Ａは一般的にはその輝度が低く黒っぽく写るので、該チップ部品Ａの輪郭を容易に識別することが可能となる。

ちなみに図４(ｂ)は、従来の裏面側が金属部材で覆われた第２の回転テーブルに吸着されたチップ部品Ａのカメラ１６による撮像画像を模式的に示している。この図４(ｂ)に示すように従来においては吸引孔４１の画像成分ａの輝度が低い為に、むしろチップ部品Ａの画像成分ｃに溶け込むことが多いので、チップ部品Ａと吸引孔４１との境界を識別することが困難であった。この点、上述したようにその裏面側を透明体４７にて形成した第２の回転テーブル４を用いた外観検査装置によれば、チップ部品Ａの画像成分ｃだけをその背景から容易に切り出すことができるので、チップ部品Ａの外観検査を少ない処理負担で容易に、しかも短時間に実行することができる。

またこの外観検査装置によれば、第２の回転テーブル４の吸着孔４１を形成した金属製の円板体４２の裏面側に設ける部材をアクリル等の透明板４７にて形成するだけなので、その構造が簡単であり、装置価格の高騰化を招来する虞も殆どない。しかも既存の外観検査装置を簡単に改造して実現することも可能なので、その実用的利点が多大である。更には第２の回転テーブル４を挟んで、カメラ１６とは反対側に照明光源５０を設置することも容易なので、さほどその構成の複雑化を招くこともない等の利点がある。また上述した構成であればチップ部品Ａの撮像画像からの外観検査を短時間に行い得るので、その分、チップ部品Ａの搬送速度を速くして外観検査処理効率を高めることができる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば第２の回転テーブル４におけるチップ部品Ａの吸引構造は、従来より種々提唱されている構造を適宜採用可能であり、要は吸引孔４１の部品吸着面側とは反対側を覆う部品として透明部材を用いる要にすれば十分である。また吸引孔４１内を照明する照明光源５０としては、照明した吸着孔４１の内部の明るさ（輝度）が、その部品吸着面の輝度と同程度になるものを用いれば十分である。更には外観検査対象とするチップ部品Ａの色や反射率等に応じて部品吸着面の色を変えたり、また照明光の強度を変えることも勿論可能である。

またここでは円板型の回転テーブルを例に説明したが、周側面にチップ部品Ａを吸着して搬送する円筒型またはリング型の搬送装置にも同様に適用することができる。この場合には円筒型またはリング型の部品吸着体の内側面を透明体にて構成し、その内側に照明光源５０を組み込むようにすれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

外観検査装置の概略的な構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る外観検査装置に組み込まれる部品搬送機構である第２の回転テーブルの概略構成を示す図。 図２に示す第２の回転テーブルの部分的な断面構造を示す図。 第２の回転テーブルに吸着したチップ部品のカメラによる撮像画像を模式的に示す図。

符号の説明

１ ボールフィーダ
２ ラインフィーダ
３ 第１の回転テーブル
４ 第２の回転テーブル
１１,１２,１３,１４,１５,１６ カメラ
２０ 画像処理装置
３０ 部品選別装置
４１ 吸引孔
４２ 部品吸着面をなす円板体
４３ 溝
４４,４５ リング体
４６ 空気溝
４７ 透明板
５０ 照明光源

Claims (3)

1. 負圧吸引される複数の吸引孔が設けられた部品吸着面にチップ部品を吸着して搬送する部品搬送機構と、この部品搬送機構に吸着されたチップ部品を撮像するカメラと、このカメラによる前記チップ部品の撮像画像から該チップ部品の良否を判定する画像処理装置とを備えた外観検査装置であって、
   前記部品搬送機構は、前記部品吸着面とその裏面側との間を貫通する複数の吸引孔を設けた吸着体と、この吸着体の裏面側に前記複数の吸引孔の開口端を覆って設けられると共に、前記吸着体の裏面側から前記吸引孔内に光を導入する透明板とを具備したことを特徴とする外観検査装置。
2. 前記吸着板は、複数の微細な吸引孔を周方向に一定の配列ピッチで形成した円板体と、この円板体の裏面に同軸に設けられて前記複数の微細な吸引孔にそれぞれ連通する円環状の溝を形成した内外一対のリング体とからなり、
   前記透明板は、前記内外一対のリング体が形成した前記円環状の溝の開口端を覆って設けられるものである請求項１に記載の外観検査装置。
3. 請求項１または２に記載の外観検査装置において、前記透明板側から前記吸引孔に向けて光を照射する光源を備えたことを特徴とする外観検査装置。

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