JP3128398B2 - 部品装着装置における部品認識用照明装置 - Google Patents

部品装着装置における部品認識用照明装置

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JP3128398B2
JP3128398B2 JP05256040A JP25604093A JP3128398B2 JP 3128398 B2 JP3128398 B2 JP 3128398B2 JP 05256040 A JP05256040 A JP 05256040A JP 25604093 A JP25604093 A JP 25604093A JP 3128398 B2 JP3128398 B2 JP 3128398B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に電子部品を装
着する部品装着装置において、部品を視覚認識する際の
照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板上に電子部品を装着する部品
装着装置において、吸着保持された部品を撮像するため
の照明方法が種々提案されている。例えば特開平3−1
03719号公報に開示された「電子部品装着機におけ
る電子部品撮像用背景装置」では、部品吸着ノズルの周
りに、側面から入射する光を乱反射、拡散もしくは散乱
により下面から出す背景板と、この背景板に側方から吸
着ノズルの軸線と直角もしくは略直角に光を入射させる
照明手段を配置し、部品をシルエット像として撮像しよ
うとしている。
【0003】また、特開平2−19000号公報には、
吸着保持されて移送される部品を下方から照らす照明手
段と、部品からの反射光を撮像する撮像手段を設け、吸
着ノズルの下端吸着面を反射しにくく形成した、「電子
部品の認識方法及びその装置」が開示されている。この
「電子部品の認識方法及びその装置」により、吸着保持
された部品の外形からノズルの吸着面がはみ出していて
も、部品の画像認識を精度良く行うことを可能としてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記の「電子部品撮像
用背景装置」では、背景板に側方から吸着ノズルの軸線
と直角もしくは略直角に光を入射させるため、吸着する
部品の厚み寸法によって吸着ノズルの高さ位置を変化さ
せる(焦点合わせを行う)場合、入射する光量が変化し
てしまう。常に一定の光量を入射させるには、照明手段
も部品の厚み寸法に合わせて、昇降させることが必要で
ある。また、吸着ノズルの直径程度の小さい部品を撮像
する場合、吸着位置ずれが発生すると、図4のようにそ
のシルエット像は、部品外形から吸着ノズルの外形がは
み出した形になることがある。そして、これをそのまま
撮像して画像認識を行うと、部品の重心位置を実際より
ずれた位置に算出してしまい、部品の吸着保持位置を正
しく認識できない。
【0005】さらに、前記の「電子部品の認識方法及び
その装置」では、少なくとも吸着ノズルの部品吸着面
に、光を反射しにくくする表面処理加工を施す必要があ
る。このような点を考慮して本発明は、部品の厚み寸法
が変化してもほぼ一定の明るさの背景照明が得られ、か
つ吸着ノズルに特殊な表面処理加工を行わずに、正しく
部品の吸着保持位置を画像認識させる、部品認識用照明
装置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】本願の第1発明の部品認
識用照明装置では、装着ヘッドの先端に支持した部品吸
着ノズルの、部品吸着面より上部に、吸着された部品を
背後から照らし出す背景板を固定し、部品吸着ノズルの
背景板が上下移動する空間の周囲に、軸方向端面より入
射して来る光を、自身の内周面から拡散放射するリング
状部材を配置する。そして、リング状部材の端面に、リ
ング状部材の内部に軸方向から光を供給し、もって前記
背景板に光を照射するリング状光源を取り付ける。
【0007】本願の第2発明の部品認識用照明装置で
は、装着ヘッドの先端に支持した部品吸着ノズルの、部
品吸着面より上部に、吸着された部品を背後から照らし
出す背景板を固定し、部品吸着ノズルの背景板が上下移
動する空間の周囲に、軸方向端面より入射して来る光
を、自身の内周面から拡散放射する第1のリング状部材
を配置する。第1のリング状部材の端面に、リング状部
材の内部に軸方向から光を供給し、もって前記背景板に
光を照射する第1のリング状光源を取り付ける。そし
て、第1のリング状部材と直列に、軸方向端面より入射
して来る光を、自身の内周面から拡散放射する第2のリ
ング状部材を配置し、第2のリング状部材の端面に、リ
ング状部材の内部に軸方向から光を供給し、もって吸着
された部品の下面に光を照射する第2のリング状光源を
取り付け、部品の撮像時、吸着ノズルの部品吸着面に対
する部品の大きさに対応して、第1と第2のリング状光
源を点灯制御する。
【0008】
【作用】第1発明では、リング状光源が点灯すると、リ
ング状部材の内周面がほぼ一様な明るさで発光する。こ
の状態で部品の厚み寸法に応じ、リング状部材の内周空
間で吸着ノズルを多少上下させても、背景板はほぼ一定
の明るさで照らされる。また、第2発明では、第1と第
2のリング状光源を点灯すると、下方から見て部品外形
部よりノズルの部品吸着面がはみ出していても、その部
品が上方と下方から照らされ、はみ出した部品吸着面の
画像の輝度が背景板の輝度に近付く。すなわち、ノズル
の部品吸着面の一部を部品の一部と混同することなく、
部品下面の画像が正しく認識される。
【0009】
【実施例】本発明の部品認識用照明装置の第1実施例に
ついて、図に基づき説明する。図1はその概略構成を示
す要部断面図であり、照明装置1は、部品Pが装着ヘッ
ド2の下端に支持された吸着ノズル3に吸着保持され、
そのままの状態で図示しない基板上に移送される途中に
配置する。若しくは、装着ヘッド2が上下動可能に取り
付けられる、図示しない取り付けブロックに固定する。
照明装置1は、リング状部材11とリング状光源12か
らなり、吸着ノズル3に固定された背景板31が加わっ
て、その機能を発揮する。リング状部材11は、吸着ノ
ズル3の上下移動空間を囲む位置に固定され、図中上下
端面から入射してくる光を自身の内外周面から拡散放射
する。このような材料として、例えば、光拡散性を有し
たプラスチック材料(結晶性樹脂であって乳白色のも
の)の丸棒を、軸方向にくり抜いてリング状に加工した
ものを使用する。リング状部材11の下端面には、光源
を埋設するための凹所111が全周にわたって掘り込ま
れており、ここにリング状光源12をはめ込む。
【0010】リング状光源12は、複数個のLED等の
発光体を、一定間隔を置いてリング状に並べたもので、
各LEDは基板13に半田付け固定されている。基板1
3はリング形状をしており、リング状部材11の内周と
同径の内周を有し、各LEDを電気的に接続して、さら
に図示しない点灯制御回路に接続される。基板13は、
リング状光源12を支持するだけでなく、リング状部材
11に埋設されたLED光以外の外乱光を遮断し、かつ
LED光の外部への漏れを遮断する働きもする。14
は、リング状部材11の上端面から光の出入りを遮断す
る遮蔽板であり、リング状部材11の上端面と同一の形
状とする。また、リング状光源12の各LEDは、リン
グ状部材11の上端面まで十分行き届く輝度を有してお
り(逆に言えばLEDの輝度が所定の値に減衰する長さ
をリング上部材11の長さとする)、各LED光はリン
グ上部材11の内外周面から一様に拡散放射される。こ
うして、リング状光源12が点灯すると、リング状部材
11の内外周面が、ほぼ一様な明るさで発光することに
なる。
【0011】装着ヘッド2は、垂直下向きに昇降可能に
支持されており、自身の下端に、部品を吸着する吸着ノ
ズル3を保持する。吸着ノズル3は上部に円形の背景板
31を有し、この背景板31は、自身の中心位置をノズ
ル本体が貫通する形で取り付けられ、下面が光を拡散反
射する材料で構成されている。背景板31は、リング状
部材11の内周よりやや小さい径の円盤であり、照明装
置1の内周空間を自由に昇降し、所定の部品認識位置で
停止してリング状光源が点灯すると、発光したリング状
部材11の拡散光を受けて、吸着された部品を背後から
照らし出す。5は背景板31が照らし出す部品Pのシル
エット像を撮像するカメラであり、実施例においては、
装着ヘッド2の上下移動軸の延長線上に視野中心を一致
させて配置し、リング状部材11の下面の高さ位置に焦
点を合わせている。
【0012】本発明の部品認識用照明装置の第2実施例
を、図2に基づき、第1実施例との相違点を中心に説明
する。第2実施例においては、第1実施例の照明装置1
(これを背景照明部と呼称する)の下に、照明装置4
(これを部品照明部と呼称する)を直列に配置する。部
品照明部4は、背景照明部1と同径のリング状部材4
1、同形のリング状光源42と基板43からなり、リン
グ状部材41がリング状部材11より短いだけである。
これは吸着保持された部品の厚み寸法に係わりなく、常
に一定の位置(前述のリング状部材11の下面の高さ位
置)を、一定の明るさで照らせば良いからである。リン
グ状部材41には、下面の全周にわたって掘り込まれた
凹所411にリング状光源42がはめ込まれ、リング状
光源を構成する複数個のLED等の発光体が、一定間隔
を置いてリング状に基板43に半田付け固定されてい
る。基板43は各LEDを電気的に接続して、さらに点
灯制御部6に接続される。基板43は、リング状部材4
1に埋設されたLED光以外の外乱光を遮断し、かつL
ED光の外部への漏れを遮断する働きもする。リング状
部材41の上面は、背景照明部1の基板13の下面に接
しており、ここからの光の出入りは遮断される。こうし
て、リング状光源42が点灯すると、リング状部材41
の内外周面がほぼ一様な明るさで発光し、主として部品
認識位置で停止している部品Pの下面をむらなく照らす
ことになる。
【0013】点灯制御部6は、背景照明部1の基板13
も接続しており、部品形状によって背景照明部1と部品
照明部4を点灯制御する。部品Pの大きさが吸着ノズル
3の部品吸着面より大きければ、背景照明部1のリング
状光源12を点灯させ、部品Pの大きさが、吸着ノズル
3の部品吸着面と同等程度の小さい部品であるときは、
背景照明部1に加え部品照明部4のリング状光源42を
点灯させる。
【0014】このような構成を有する本実施例の部品認
識用照明装置の動作について説明する。第1実施例の動
作については第2実施例に包含されるため、主として第
2実施例について延べる。点灯制御部6は、図示しない
部品装着装置の制御部にあらかじめ入力された部品装着
プログラムにより、ある順番の部品Pが吸着ノズル3の
部品吸着面に対して同等程度の小さい部品であるか否か
を指示されており、その情報に従って、各リング状光源
をオン−オフ制御する。例えば、図1のように部品吸着
面に対して部品Pが大きい場合、点灯制御部6は、背景
照明部1のみを点灯させ、背景板31によって背後から
照らされた部品Pのシルエット像を、撮像手段5が撮像
する。(取り込んだ部品画像を図3に示す。)
【0015】また、部品吸着面に対して部品外形が大き
く、厚みが部品Pより大きい部品であれば、撮像手段5
の焦点に部品の下面を合わせるため、装着ヘッド2を厚
みの大きい分だけ上昇させる。この場合、背景板31
は、リング状光源12からは遠ざかるものの、リング状
部材11の内周面がほぼ一様に発光しているため、上昇
前の明るさと殆ど変わらない明るさを保つことができ
る。逆もまた同様で、部品Pより厚みが小さい部品にお
いて、装着ヘッドをその分下降させて背景板31がリン
グ状光源12に近づいても、下降前の明るさと殆ど変わ
らない明るさで部品を照らすことができる。
【0016】次に、図2のように、部品Pが部品吸着面
と同等あるいは若干小さめの外形であるとき、点灯制御
部6は、背景照明部1に加え部品照明部4も点灯させ
る。これは、背景照明部1を点灯するだけでは、図4の
ように背景となる背景板部分は明るく、部品Pとそこか
らはみ出した吸着ノズルの部品吸着面は、あたかも一つ
の部品のように一体のシルエット像となり、部品照明部
4のみを点灯するだけでは、背景となる背景板部分は薄
暗く、部品Pの下面は少し明るく、部品吸着面が大変明
るい反射光画像となって、正しく認識できないからであ
る。前者のシルエット像は適当な閾値で二値化できるも
のの、ノズルはみ出し部を除去できない。後者の反射光
画像は、輝度レベルが3段階に分かれており、適当な閾
値を設定することが難しく、容易に部品Aのみの画像を
抽出することができない。しかし、背景照明部1と部品
照明部4の両者を点灯させると、図4の画像に図5の画
像を合成する形になり、背景の背景板は明るく、ノズル
はみ出し部も背景板と同程度に明るく、部品Pの下面の
みが薄明るい図6の画像が撮像手段5に取り込まれる。
この部品Pのみの画像に対応する閾値で二値化を行い、
画像処理を行えばよい。
【0017】本実施例においては、プラスチック製の一
体材料からなるリング状部材にリング状光源を埋め込
み、その内外周面を発光させることとしたが、リング状
部材を中空箱体として、その内周面のみを光拡散性を有
したプラスチック材料(照明カバーに利用される着色メ
タクリル樹脂など)で構成し、リング状光源を内蔵させ
る等、内周面を面発光させる種々の形態を適用できる。
【0018】
【発明の効果】本第1発明では、リング状部材の内周面
がほぼ一様な明るさで発光するため、部品の厚み寸法に
応じ、リング状部材の内周空間で吸着ノズルを多少上下
させても、背景板はほぼ一定の明るさで照らされる。従
って、背景板の位置に合わせて光源の位置を移動させる
必要がなく、コンパクトで安定した照明装置を得ること
ができる。また、第2発明では、下方から見て部品外形
部よりノズルの部品吸着面がはみ出していても、ノズル
の部品吸着面の一部を部品の一部と混同することなく、
部品の下面画像が正しく認識されため、ノズルの部品吸
着面に対し同等あるいはそれより小さい部品においても
正確に保持位置を認識させることができる。さらに、吸
着ノズルに特殊な表面処理加工を行ったり、背景板に自
己発光体等を用いないため、吸着ノズル部のコストを低
減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明部品認識用照明装置の第1実施例の構成
を示す概略断面図である。
【図2】同第2実施例の構成を示す概略断面図である。
【図3】撮像手段が取り込む、背景照明時の部品画像を
示す説明図である。
【図4】撮像手段が取り込む、背景照明時の他の部品画
像を示す説明図である。
【図5】撮像手段が取り込む、部品照明時の部品画像を
示す説明図である。
【図6】撮像手段が取り込む、背景、部品同時照明時の
部品画像を示す説明図である。
【符号の説明】
1 照明装置(背景照明部) 11 リング状部材 12 リング状光源 2 装着ヘッド 3 部品吸着ノズル 31 背景板 4 照明装置(部品照明部) 41 リング状部材 42 リング状光源 5 撮像手段 6 点灯制御部 P 部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 13/04 H05K 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 部品装着装置の装着ヘッドの先端に支持
    した部品吸着ノズルに、吸着保持される部品を撮像する
    際の照明装置であって、 前記部品吸着ノズルの部品吸着面より上部に固定され、
    吸着された部品を背後から照らし出す背景板と、 前記部品吸着ノズルの背景板が上下移動する空間の周囲
    に配置され、軸方向端面より入射して来る光を、自身の
    内周面から拡散放射するリング状部材と、 前記リング状部材の端面に取り付けられ、リング状部材
    の内部に軸方向から光を供給し、もって前記背景板に光
    を照射するリング状光源とを備えることを特徴とする部
    品認識用照明装置。
  2. 【請求項2】 部品装着装置の装着ヘッドの先端に支持
    した部品吸着ノズルに、吸着保持される部品を撮像する
    際の照明装置であって、 前記部品吸着ノズルの部品吸着面より上部に固定され、
    吸着された部品を背後から照らし出す背景板と、 前記部品吸着ノズルが上下移動する空間の周囲に配置さ
    れ、軸方向端面より入射して来る光を、自身の内周面か
    ら拡散放射する第1のリング状部材と、 前記第1のリング状部材の端面に取り付けられ、リング
    状部材の内部に軸方向から光を供給し、もって前記背景
    板に光を照射する第1のリング状光源と、 前記第1のリング状部材と直列に配置され、軸方向端面
    より入射して来る光を、自身の内周面から拡散放射する
    第2のリング状部材と、 前記第2のリング状部材の端面に取り付けられ、リング
    状部材の内部に軸方向から光を供給し、もって吸着され
    た部品の下面に光を照射する第2のリング状光源と、 前記部品の撮像時、吸着ノズルの部品吸着面に対する部
    品の大きさに対応して、前記第1と第2のリング状光源
    を点灯制御する制御手段とを備えることを特徴とする部
    品認識用照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8198407B1 (en) 2004-08-20 2012-06-12 Prometic Biosciences, Ltd. Sequential protein isolation and purification schemes by affinity chromatography

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8198407B1 (en) 2004-08-20 2012-06-12 Prometic Biosciences, Ltd. Sequential protein isolation and purification schemes by affinity chromatography

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