JP2008010497A - 部品認識装置および表面実装機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面実装機の撮像部7においては、第1照明体72および第2照明体74からの照明光が、吸着ノズル52によって保持された状態の電子部品Pに反射し、互いに異なる方向に反射している。電子部品Pから反射した一対の反射光は、それぞれハーフミラー73および反射鏡75によって、同一方向かつ水平方向へと反射され、これらの一対の反射光が単一のカメラに入光することにより、撮像角度の異なる2つの2次元画像が形成される。制御部は、2つの2次元画像を合成して形成した3次元画像に基づいて、電子部品Pの保持状態を検出している。
【選択図】図3
Description
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化及び高速処理が可能な部品認識装置および表面実装機を提供することを目的とする。
いずれの発明によっても、単一のカメラによって撮像角度が異なる複数画像の撮像データを取得することができる。しかも、導光手段は、撮像時に移動させる必要がなく、高速撮影が可能となる。
(1)導光手段は反射部材であって、反射部材によって部品からの少なくとも1つの反射光が反射されて、カメラに入射する構成とすることにより、簡単な構成で、部品からの複数の反射光を同一のカメラに導くことができる。
(2)カメラにはラインセンサカメラを用い、カメラと部品とを相対移動させて部品を走査する構成とすることにより、撮影画像面積に対して小さな光電変換素子を使用できる。なお、第2の発明にあっては、部品の走査中に一対の第2照明体を交互に発光させるようにすれば、1回の走査で撮像角度が異なる2つの画像のデータが得られる。
(4)なお、第2の発明及び上記(3)の構成において、第2照明体を、その照明光がハーフミラーへの入射光と同軸となるような位置に配置することにより、カメラによる撮像をより鮮明にすることができる。
(6)部品保持部は、部品供給部において部品を吸着した後、搭載物上まで移動可能であり、部品保持部には部品を吸着する複数の吸着ノズルが設けられており、カメラおよび導光手段は、部品保持部上において、複数の吸着ノズルに吸着された各々の部品を順次撮像するために、吸着ノズルに対して相対移動可能に取り付けられ、カメラおよび導光手段は、部品保持部が搭載物へ向けて移動中に、吸着ノズルに対して移動しながら複数の部品を撮像する。
このため、単一のカメラの使用により軽量化された部品認識装置は、部品保持部が搭載物へ向けて移動する短時間の間に、吸着ノズルに対して迅速に移動でき、複数の部品の状態を短時間に検出できる。
(7)部品からの複数の方向に向かう反射光を、導光手段が次のような経路を通ってカメラに導くよう構成できる。すなわち、部品保持部から部品を貫通する第1の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう部品からの複数の反射光を、それらの反射光の各光軸を含む平面に対して交差する第2の方向に沿うように導くのである。この構成では、前記反射光の各光軸を含む平面に対して交差する角度を直角に近付けることにより、第1の方向の寸法を小さくすることができる。
(8)なお、導光手段は、部品保持部から部品を貫通する第1の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう部品からの複数の反射光を、第1の方向に沿って配置されたカメラに導くようにしてもよく、この場合には、第1の方向と交差する方向における寸法を小さくできる。
また、単一のカメラ76の使用により軽量化された撮像部7は、ヘッドユニット5がプリント基板Sへ向けて移動する短時間の間に、吸着ノズル52に対して迅速に移動でき、短時間で複数の電子部品Pの状態を検出できる。また、軽量化された撮像部7によって、電子部品Pに対する走査速度も増大させることが可能となる。
また、CCD78は、複数の領域78a、78bに区分けされており、電子部品Pの撮像角度の異なる複数の撮像データは、CCD78の異なる領域78a、78bに形成されることにより、複数の撮像を同時に形成できるため、撮像時間を短縮化できる。
また、カメラ76にはラインセンサカメラが用いられ、部品P上を走査することにより、カメラ76において撮像が形成されるため、光から変換された電気信号を、記憶装置によりその都度記憶するようにし、CCD78上においては、常に、線状の電気信号のみに変換するようにすれば、CCD78を撮影画像面積に対して小さくできる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)電子部品から互いに異なる方向に反射した複数の反射光を、時間を区切ってカメラに入射させ、部品の撮像角度の異なる複数の撮像データを、CCD上において互いに異なる時間に形成させてもよい。こうすることにより、各反射光による撮像を形成する場合に、常に、CCDの撮像エリア全体を使用することができるため、CCD全体の面積を小さくできる。
(2)カメラには、CCDエリアセンサカメラを適用してもよい。こうすることにより、部品上を走査する必要がなくなり、短時間で部品の撮像データの形成が可能となる。
(3)単一のカメラにおいて、撮像角度の異なる3つ以上の撮像データが形成されてもよい。
(5)上述した実施形態においては、反射光を避けて電子部品を照明する第1照明体と、ハーフミラーを使用して、画像の取り込み方向から照明する第2照明体の2種類の照明手段を併用しているが、いずれか一種類のみを使用してもよい。
(6)導光手段は反射部材に限られるものではなく、プリズム、光ファイバーといった部品上に反射した反射光をカメラに導くことが可能なものであれば、あらゆる手段が適用可能である。
(7)電子部品上に反射した一対の反射光のうち、一方が上述したように、ハーフミラー等に反射された後、カメラに入光するようにし、他方は直接にカメラに入光するようにしてもよい。
(8)電子部品からカメラへ向いた反射光の進行方向は、上下方向、横方向あるいは斜め方向であってもよく、そのため反射部材はあらゆるレイアウトが可能である。
(10)部品認識装置は、必ずしも部品の保持状態を検出するものに限られるものではなく、部品自体の大きさ、厚み、形状を検出することも可能であり、物体の平面度、平坦度を検出する平坦度測定機としても使用可能である。また、部品の状態だけでなく、表面実装機の起動時等に、吸着ノズルの高さを検出することに適用してもよい。
(11)部品認識装置は、複数の2次元画像から合成された3次元画像に基づいて、部品の状態を検出するものに限られるものではなく、複数の2次元画像から得られる情報から、部品の状態を認識するものであってもよい。
(12)ヘッドユニットは、例えば、ロボットのハンド、あるいは電磁石等を使用することにより、バキューム圧による吸引以外の手段で部品を保持するものであってもよい。
(13)ヘッドユニットが保持する部品は電子部品に限られず、リレー、スイッチ等の電気部品、あるいはネジ、ナットといった機械要素であってもよい。また、搭載物もプリント基板に限ったものではなく、部品が実装可能なあらゆる基体が含まれる。
(14)上記実施形態では、図4に示したように、部品からの複数の反射光を、それらの各光軸R1,R2を含む平面に対して交差する第2の方向(水平方向)Y1,Y2に導いてカメラ76に入射させたが、これに限らず、導光手段が、部品保持部から部品を貫通する第1の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう部品からの複数の反射光を、第1の方向に沿って配置されたカメラに導くようにしてもよい。すなわち、図8に示すように、撮像部107の上部中央に、吸着ノズル52に吸着された電子部品Pの真下となる位置に第1照明体172を設け、その両側に一対のハーフミラー173を配置すると共に、各ハーフミラー173の裏側には第2照明体174を配置する。各ハーフミラー174は、吸着ノズル52から電子部品Pを貫通する第1の方向Z1に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう電子部品Pからの複数の反射光を、前記第1照明体172の下方に向けて反射するように配置し、その第1照明体172の下方には、その光を第1の方向Z1と同一方向に沿って反射する反射鏡175を配置してカメラ176に反射光を入射させる。この構成とした場合には、第1の方向Z1と交差する方向(図8の構造では、水平方向)における寸法を小さくできるという利点がある。
(15)なお、図1〜図7に示した実施形態のように、部品からの反射光を各光軸R1,R2を含む平面に対して交差する第2の方向(水平方向)Y1,Y2に導いてカメラ76に入射させる場合、カメラ76の光軸は必ずしも図4のように水平方向としなくてもよい。例えば、図9に示すように、撮像部7の光学ケース71内に水平方向に進む反射光を更に上方に反射させるミラー370を配置し、入射光軸を垂直に配置したカメラ376に光を入射させるようにしてもよい。この構成によれば、撮像部7を薄型化しながら、デッドスペースを利用してカメラ376を配置することで水平方向の寸法も小さくでき、全体としてより小型化を図ることができる。
(16)また、導光手段の構成において、図9に示す実施の形態も可能である。これは、撮像部207のうち、吸着ノズル52に吸着された電子部品Pの真下から少し横に変位した位置に第1照明体272を設けると共に、その逆側にハーフミラー273を配置してその裏側に第2照明体274を配置して電子部品Pを照明する。ハーフミラー273は、電子部品Pからの反射光のうち、第1照明体272とは反対側に向かう光を第1照明体272の下方に向けて反射するように配置してあり、その第1照明体272の下方に配置したハーフミラー275によって反射させてカメラ276に入射させる。一方、電子部品Pからの反射光のうち、第1照明体272側に向かう光はハーフミラー275を透過させてカメラ276に入射させる。このようにすると、導光手段の構成が簡易になる。なお、この実施の形態の場合において、カメラ276は、図1〜図7に示した実施形態のカメラ76と同様に構成してもよく、或いは、上記(1)に説明したような時分割方式で複数の撮像データを生成するカメラと同様に構成してもよい。
4…部品供給部
5…ヘッドユニット
7…撮像部
52…吸着ノズル
72…第1照明体
73…ハーフミラー
74…第2照明体
75…反射鏡
76…カメラ
77…レンズ体
78…CCD
78a、78b…CCDの領域
P…電子部品
S…プリント基板
Claims (10)
- 部品保持部によって保持された状態にある部品に光を照射し、互いに異なる方向に反射した複数の反射光を単一のカメラで撮像することにより、撮像角度の異なる複数画像を形成し、この複数画像に基づいて前記部品の状態を検出するとともに、前記カメラは、反射光を屈折させるレンズ体と、該レンズ体からの光を電気信号に変換して撮像データを形成する光電変換素子を含んだ部品認識装置において、前記反射光の光路上には、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記複数の反射光を前記カメラに導く導光手段が設けられ、前記光電変換素子は複数の領域に区分けされて前記部品の撮像角度が異なる前記複数画像が前記光電変換素子の異なる前記領域に形成されることで、前記複数画像の撮像データが形成されることを特徴とする部品認識装置。
- 前記導光手段は反射部材であって、該反射部材によって前記部品からの少なくとも1つの反射光が反射されて、前記カメラに入射することを特徴とする請求項1記載の部品認識装置。
- 前記反射部材は、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記部品からの異なる方向への反射光を前記カメラに導く一対のハーフミラーであって、その対をなすハーフミラーの間に位置して前記部品を正面から照明する第1照明体と、これらのハーフミラーの各々の背後にそのハーフミラーを透過して前記部品を照らす第2照明体とを設けたことを特徴とする請求項2記載の部品認識装置。
- 前記カメラにはラインセンサカメラが用いられ、前記部品に対して相対的に移動して走査することにより、前記撮像データが形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の部品認識装置。
- 部品保持部によって保持された状態にある部品に光を照射し、互いに異なる方向に反射した複数の反射光を単一のカメラで撮像することにより、撮像角度の異なる複数画像を形成し、この複数画像に基づいて前記部品の状態を検出するとともに、前記カメラは、反射光を屈折させるレンズ体と、該レンズ体からの光を電気信号に変換して撮像データを形成する光電変換素子を含んだ部品認識装置において、
前記部品を正面から照明する第1照明体と、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記第1照明体を挟む位置に設けられて前記部品からの異なる方向への反射光を前記カメラに導くハーフミラーと、このハーフミラーの各々の背後にそのハーフミラーを透過して前記部品を照らす第2照明体とを設け、前記一対の前記第2照明体のいずれか一方ずつを時間を区切って発光させることで、互いに異なる方向に反射した2つの反射光を時間を区切って前記カメラに入射させ、前記部品の撮像角度が異なる2種の画像が、前記光電変換素子上において互いに異なる時間に形成されることを特徴とする部品認識装置。 - 前記カメラにはラインセンサカメラが用いられ、前記部品に対して相対的に移動して走査すると共に、この走査中、一対の前記第2照明体のいずれか一方ずつを時間を区切って交互に発光させることを特徴とする請求項5記載の部品認識装置。
- 前記導光手段は、前記部品からの反射光のうち、前記部品保持部から前記部品を貫通する第1の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう複数の反射光を、それらの反射光の各光軸を含む平面に対して交差する第2の方向に沿うように導いて前記カメラに入射させる請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の部品認識装置。
- 前記導光手段は、前記部品からの反射光のうち、前記部品保持部から前記部品を貫通する第1の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう複数の反射光を、前記第1の方向に沿って配置された前記カメラに導くように形成されている請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の部品認識装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の部品認識装置を備え、前記部品認識装置が、前記部品保持部によって保持された前記部品の状態を検出し、その検出結果に基づいて、前記部品保持部が前記部品を搭載物へ配置する動作が制御されることを特徴とする表面実装機。
- 前記部品保持部は、部品供給部において前記部品を吸着した後、前記搭載物上まで移動可能であり、前記部品保持部には前記部品を吸着する複数の吸着ノズルが設けられており、前記カメラおよび前記導光手段は、前記部品保持部上において、前記複数の吸着ノズルに吸着された各々の前記部品を順次撮像するために、前記吸着ノズルに対して相対移動可能に取り付けられ、前記カメラおよび前記導光手段は、前記部品保持部が前記搭載物へ向けて移動中に、前記吸着ノズルに対して移動しながら複数の前記部品を撮像することを特徴とする請求項9記載の表面実装機。
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