JP3269080B2

JP3269080B2 - 部品認識装置、部品装着機、面発光装置及び部品認識方法

Info

Publication number: JP3269080B2
Application number: JP00821389A
Authority: JP
Inventors: 進高市; 隆清水; 寛二秦; 重節根岸; 邦男田中; 高義京谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH02188878A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は吸着ノズルに吸着保持されて移送される電子
部品を照明して撮像することにより前記電子部品を認識
する部品認識装置及びその方法、前記部品認識装置を用
いて部品を装着する部品装着機、並びに前記認識装置に
使用する面発光装置認識装置に関するものである。

従来の技術電子部品の形状や位置などを認識して基板の所定位置
に正確に装着するため従来は、吸着ノズルを備えた吸着
ヘッドの下面に逆円錐状の反射面を設け、吸着ノズルが
吸着保持して部品装着ステーションに移送する部品を認
識する部品認識装置が、前記吸着ヘッドを両側方から照
明する照明手段と、電子部品を下方から撮像する撮像手
段とを備えている。

発明が解決しようとする課題しかし上記従来例では、電子部品の厚さが異なると、
光路長が変化して電子部品の下面が撮像手段の被写界深
度から外れるため、電子部品にピントを合せて認識する
ことが困難であるという問題がある（第１の課題）。

又反射面が曲面で均一な反射光を得ることができず、
且つ照明光の一部が電子部品の下面を照射するため、電
子部品のシルエットを強いコントラストで認識すること
が困難であるという問題もある（第２の課題）。

本発明は上記問題点に鑑み、厚さの異なる電子部品に
ピントを合わせて正確に認識することができる部品認識
装置を提供することを第１の目的とする。

又本発明は、電子部品のシルエットを強いコントラス
トで明確に得ることができる部品認識装置を提供するこ
とを第２の目的とする。

課題を解決するための手段請求項１記載の部品認識装置は、吸着ノズルが吸着保
持した部品を認識する撮像手段を備えた部品認識装置に
おいて、前記吸着ノズルと前記撮像手段とを平行に設
け、且つ、前記吸着ノズルと前記撮像手段の下部に光学
箱を設け、前記光学箱は少なくとも２枚の反射ミラーを
有し、１枚の反射ミラーが部品の下部に位置し、他の反
射ミラーが撮像手段の下部に位置するように配置し、前
記吸着ノズルからの光軸が前記撮像手段に入りうるよう
にし、前記撮像手段をその光軸に沿って移動させる昇降
手段を設けたことを特徴とする。

これにより、撮像手段をその光軸に沿って移動させる
ことにより、電子部品の下面と撮像手段との間の光路長
を一定に保持することができるので、電子部品の厚さが
異なる電子部品に撮像手段のピントを合わせて正確に認
識することができる。

又、撮像手段と昇降手段を吸着ノズルと同一高さ上に
配置できるため、取り扱いが容易である。

請求項２記載の部品認識装置は、吸着ノズルが吸着保
持した部品を認識する撮像手段を備えた部品認識装置に
おいて、吸着ノズルと少なくとも２個の撮像手段を横一
列に並設し、且つ、前記吸着ノズルと前記撮像手段の下
部に光学箱を設け、前記光学箱は２枚の反射ミラーと少
なくとも１枚のハーフミラーを有し、前記吸着ノズルか
らの光軸が前記撮像手段に入りうるように、１枚の反射
ミラーが前記部品の下部に位置し、続いて前記光軸に沿
ってハーフミラー、他の反射ミラーの順に撮像手段の下
部に配置したことを特徴とする。

これにより、部品に応じて適した複数の撮像手段を並
設することができ、正確な部品認識が行える。

請求項３記載の部品装着機は、部品を吸着保持しうる
吸着ノズルを備えた吸着ヘッドと、前記吸着ノズルに吸
着された部品のシルエットを認識する撮像手段と、前記
部品が小さい場合に使用する前記吸着ノズルに設けられ
るとともに、前記吸着ノズルに吸着された部品の下部か
ら照射された照明光を前記部品及び撮像手段に向けて反
射する反射板と、前記部品が大きい場合に用いる前記吸
着ノズルに吸着された部品の上方で前記吸着ノズルの周
囲に開閉可能に設けられ、且つ、閉じた状態で、前記部
品及び撮像手段に向けて照光する面発光体とを備え、前
記部品が小さい場合は前記反射板により、又、前記部品
が大きい場合は前記面発光体により前記吸着ノズルに保
持された部品を認識することを特徴とする。

これにより、小型部品と大型部品をともに正確に認識
することができる。

請求項４記載の面発光装置は、複数のLED素子を発光
源として平面上に略均一に配置してなる上板と前記発光
源の光を半透光させる下板とを備えた面発光体を吸着ノ
ズルに対して左右１組設け、前記吸着ノズルに吸着され
た部品の上方で前記吸着ノズルの周囲に左右に開閉可能
に設けられ、且つ、閉じた状態で、前記部品及びその周
縁を照射して、部品のシルエットを浮き上がらせること
を特徴とする。

これにより、左右１組の面発光体が左右に開閉するた
め、撮像のためにノズルが昇降する必要がなく、また、
薄型の面発光体で均一な照明光が得られ、特に反射板に
よる反射光では困難な大型部品のシルエットを強いコン
トラストで明確に得ることができる。

請求項５記載の部品認識方法は、吸着ノズルに吸着し
た部品のシルエットを撮像手段により認識する部品認識
方法であって、小さな部品を認識する場合は、前記吸着
ノズルに設けられた反射板に向けて部品の下方に設けた
照明手段により照射し、前記反射板の反射光により部品
のシルエットを認識し、且つ、大きな部品を認識する場
合は、前記吸着ノズルとは独立して設けられ、前記吸着
ノズルに吸着された部品の上方で前記吸着ノズルに対し
て開閉可能な多数の発光源からなる左右１組の面発光体
が閉じて前記部品及びその周縁に照射して認識すること
を特徴とする。

請求項６記載の部品認識装置は、大部品用の吸着ノズ
ルと、少なくとも平面上の反射面を有する小部品用の吸
着ノズルとを有する吸着ヘッドと、部品の下方から前記
反射面にスリット光を照射しうる第一の照明手段と、多
数の発光源からなる左右１組の面発光体を有し、且つ、
吸着ノズルに吸着された部品の上方で前記吸着ノズルの
周囲に開閉可能に設けられた第二の照明手段と、小視野
角の撮像手段と、大視野角の撮像手段と、前記反射面の
反射光または面発光体の光を前記撮像手段に導く光学箱
と、前記撮像手段を昇降しうる昇降手段とからなり、前
記小部品用の吸着ノズルに吸着された小部品の認識の場
合は、前記第一の照明手段により部品の下方から前記反
射面にスリット光を照射し、この反射光を小視野角の撮
像手段に光学箱により導くことで認識し、前記大部品用
の吸着ノズルに吸着された大部品の認識の場合は、前記
第二の照明手段が閉じた状態で、前記部品及びその周縁
を照射して、部品のシルエットを浮き上がらせ該照明光
を大視野角の撮像手段に導くことで認識することを特徴
とする。

これにより、厚さや大きさの大きく異なる電子部品に
倍率を変更すること無く撮像手段の被写界深度内でピン
トを合わせて正確に認識することができる。

請求項７記載の部品装着機は、載置された基板をXY方
向に移動させ位置決めさせるXYテーブルと、前記XYテー
ブルと対向する位置に配され基板に装着される部品を供
給する部品供給部と、前記部品供給部の部品を吸着保持
しうる複数の装着ヘッドを円環状に備え、且つ、間欠移
動する部品移送部と、前記XYテーブルと部品供給部との
間に配され、且つ、前記部品移送部に保持された部品を
認識する認識装置とからなり、前記基板に部品を装着す
る部品装着機であって、前記認識装置は、前記XYテーブ
ルの移動方向の一つであり、且つ、XYテーブルと供給部
とが対向する方向と略直交する方向に吸着した部品を認
識する複数の撮像手段を横一列に並設したことを特徴と
する。

これにより、XYテーブルと部品供給部の間に構成され
る空間に部品認識装置を設置できるため、XYテーブルや
部品供給部に干渉することなく部品認識装置を複数の撮
像手段を持たせる等して長大化することができる。

実施例以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図に基づいて
説明する。

本実施例の部品認識装置が設置された部品装着機は、
第８図に示すように、載置された基板１をＸ−Ｙ方向に
移動させるXYテーブル２と、基板１に装着される部品を
供給する部品供給部３と、両者間に設けられ部品供給部
３の電子部品４を吸着保持して基板１に移送する部品移
送部５とを備えている。部品移送部５は10基の装着ヘッ
ド６を円環状に備え、これら装着ヘッド６を時計方向に
10箇所のステーションS₁〜S₁₀に対して間欠移動させ
る。

各装着ヘッド６は、第７図に示すように、５本の吸着
ヘッド７を備え、各吸着ヘッド７は下端部に径の異なる
吸着ノズル８を備えて電子部品４のサイズに応じて切換
えられる。この吸着ノズル８には、平面状の反射面9aを
有する反射板９が取付けられている。

第１のステーションS₁では、部品供給部３において電
子部品４が吸着保持される。

第２のステーションS₂では、電子部品４を吸着保持す
る吸着ヘッド７が時計方向に18゜、又は反時計方向に72
゜回転させられる。

第３のステーションS₃では、本実施例の部品認識装置
10によって電子部品４が認識される。

第４のステーションS₄は空きステーションである。

第５のステーションS₅では吸着ヘッド７のθ方向にお
ける補正が行われる。尚、第２のステーションS₂で予め
吸着ヘッド７をθ回転させているので、本ステーション
S₅での補正時間を短縮することができる。

第６のステーションS₆では、Ｘ−Ｙテーブル２上の基
板１に電子部品４が装着される。

第７のステーションS₇は空きステーションである。

第８のステーションS₈では装着されなかった不良の電
子部品４が検出される。

第９のステーションS₉では、次に吸着保持する電子部
品４のサイズに応じて吸着ヘッド７の選択が行われる。

第10のステーションS₁₀では吸着ヘッド７の原点復帰
が行われる。

前記部品認識装置10は、第６図に示すように、電子部
品４に照明光を照射する第１、第２の照明手段11、12
と、照明光が照射された電子部品４をシルエットとして
撮像する第１、第2CCDカメラ13、14と、前記シルエット
をこれらカメラ13、14に導く光学箱15と、第１、第2CCD
カメラ13、14を昇降させる昇降手段16とを備えている。

第１の照明手段11は、前記反射面9aにスリット光を照
射する（第２図参照）もので、チップ部品など小さな電
子部品４の照明に用いられる。

第２の照明手段12は、面発光によって電子部品４を上
方から照明する（第４図参照）もので、リード付部品な
ど大きな電子部品４の照明にもちいられる。

第１のCCDカメラ13は10mm角の視野を備え、小さな電
子部品４の撮像に用いられる。第２のCCDカメラ14は40m
m角の視野を備え、リード付部品など大きな電子部品４
の撮像に用いられる。これらカメラ13,14は下向き姿勢
で、前記光学箱15の上方に昇降可能に設けられている。

光学箱15の内部には、第１図に示すように、第１のCC
Dカメラ13の下方に位置するハーフミラー17と、第２のC
CDカメラ14の下方に位置する反射ミラー18と、吸着ノズ
ル８に吸着保持された電子部品４のシルエットをこれら
ミラー17,18に反射する反射ミラー19とが配設されてい
る。

第１、第２のCCDカメラ13,14を昇降させる昇降手段16
を、第６図に基いて説明する。

これらカメラ13,14を保持する保持板20は、平面Ｌ字
状の昇降枠21に固定されている。昇降枠21の背面部位に
は、回転可能に垂設された送りネジ22に螺合する昇降ブ
ロック23が取付けられている。

送りネジ22の上端部は、タイミングベルト23を介して
パルストタ24に接続されている。25はパルスモータ24の
回転角を検出するフォトセンサ、26,27,28は前記昇降ブ
ロック23の高さ位置を検出するフォトセンサである。29
は昇降枠21の昇降を案内する案内部材である。

第１の照明手段11は、第２図及び第３図に示すよう
に、前記光学箱15の両側に配設された１組の照明筒30か
らなる。

照明筒30の端部には光ファイバー31が接続され、光フ
ァイバー31の端面から照射された光をスリット部32によ
って矩形状のスリット光にし、このスリット光をレンズ
33によって集光し反射ミラー34で吸着ノズル８の反射面
9aに照射する。

第２の照明手段12は、第４図ないし第６図に示すよう
に、光学箱15の入光口15aを開閉可能な１組の面発光体3
5,35を備えている。面発光体35は、第４図に示すよう
に、多数のLED素子36を下面に有する上板37と、半透光
性材料からなる下板68とからなる。

面発光体35が閉じられた状態において、面板36,37の
中央部には吸着ノズル８の挿通光36a、37aが形成され
る。夫々の面発光体35を保持するＬ字状の枠体38は、上
下１組のロッド39,39によって両面発光体35,35を開閉す
る。

具体的に説明すると、光学箱15先端側の枠体38は上側
ロッド39の先端にネジ40によって固定され、下側ロッド
39をブッシュ41を介して相対動可能に挿通している。基
端側の枠体38は下側ロッド39にネジ40によって固定さ
れ、上側ロッド39をプッシュ41を介して相対動可能に挿
通している。

上下ロッド39,39は光学箱15基端側の対向部位が、第
６図に示すように、両者間に配設された歯車42に噛合し
ている。

下側ロッド39の基端部には、このロッド39を光学箱15
先端側に常時付勢する引張バネ43が付設されている。従
って両枠体38,38は開く方向に常時付勢されている。

これら枠体38,38を開閉動させるため、上側ロッド39
の基端部に係合ピン44を設けると共に、枢支ピン45によ
って揺動可能に支持された逆Ｌ掌状の揺動アーム46を配
している。

この揺動アーム46は先端部で前記係合ピン44に係合
し、基端部で上下動される連結ロッド473の下端部と連
結ピン48で連結されている。

従って連結ロッド47が上動ずることにより、両発光体
35,35を吸着ノズル８を挿通した状態で閉じることがで
きる。

尚、本実施例の部品認識装置10は、Ｘ−Ｙテーブル２
及び部品供給部３に対して平行に配設している。

要するに、XYテーブルの移動方向の一つであり、且
つ、XYテーブルと供給部とが対向する方向と略直交する
方向に吸着した部品を認識する複数の撮像手段を横一列
に並設している。

従って、吸着ノズル８の移送軌道に対して直角に配設
されていた従来例に比較して、Ｘ−Ｙテーブル２や部品
供給部３に干渉することなく長大化させることができる
ので、第１、第２のCCDカメラ13,14を設置することがで
きる。

本実施例における部品認識装置10の配設方向は従来の
配設方向に対して18゜時計方向に回転させられている。
これに伴い本実施例では、部品認識に先立つ第２ステー
ションS₂において吸着ヘッド９を時計方向に18゜回転さ
せ、部品認識装置10において従来例と同様に電子部品４
を認識できるようにしている。

以上の構成によれば、昇降手段16によって第１、第２
のCCDカメラ13,14をその光軸に沿って移動させることに
より、吸着ノズル８に保持された電子部品４の厚さ寸法
が異なっても光路長を一定に保持することができるの
で、倍率を変更することなく電子部品４をその被写界深
度内でピントを合わせて正確に認識することができる。

尚、本実施例では、撮像手段を２つとしたが撮像する
部品の大きさに応じて適宜１つ若しくは３つ以上の撮像
手段を設けてもよい。

又電子部品４の下面に照明光を照射することなくその
シルエットを得ることができるので、強いコントラスト
で電子部品４を明確に認識することができる。

この結果、従来では電子部品４に照明光が照射される
のを防ぐために吸着ノズル８を長くする必要があり、こ
れにより電子部品４に水平方向のブレが生じてそのシル
エットを正確に認識することが困難であったが、このよ
うな欠点を一挙に解決することができる。

尚、チップ部品等の小さな部品には、第２及び３図に
示すように吸着ノズル８の反射面9aにスリット光を照射
し、この反射光により部品のシルエットを得るという簡
易な構成を用い、このような簡易な構成では部品のシル
エットが得られない大きな部品には、第４〜６図に示す
ようにノズルの左右に開閉する面発光装置を用いて照射
し部品のシルエットを得ると大小部品とも確実にシルエ
ットを得ることができる。

更に、Ｘ−Ｙテーブル２や部品供給部３に干渉するこ
となく部品認識装置10を長大化することができるので、
本実施例のように複数のCCDカメラ13,14を設置すること
ができ、電子部品４のサイズの多様化に対応することが
できる。

発明の効果以上のように本発明によれば、部品を吸着保持した吸
着ノズルとその部品を認識する撮像手段とを平行に設
け、１枚の反射ミラーが吸着ノズルに吸着保持された部
品の下部に位置し、他の反射ミラーが撮像手段の下部に
位置するように配置し、吸着ノズルからの光軸が前記撮
像手段に入りうるようにし、前記撮像手段をその光軸に
沿って移動させるようにしたことにより、厚さの異なる
電子部品をピントの合った状態で正確に認識することが
できる。

さらに、本発明によれば、小さな部品を認識する場合
は、吸着ノズルに設けられた反射板に向けて部品の下方
に設けた照明手段により照射し、この反射光により部品
のシルエットを認識し、また、大きな部品を認識する場
合は、吸着ノズルに対して左右１組の面発光体が閉じて
部品及びその周縁に照射して部品のシルエットを認識す
ることにより、電子部品のシルエットを均一な背景光に
対して強いコントラストで明確に得ることができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における撮像手段の移動によ
る作用説明図、第２図は同実施例における第１の照明手
段の作用説明図、第３図はその平面図、第４図は同実施
例における第２の照明手段の作用説明図、第５図はその
平面図、第６図は同実施例における部品認識装置の全体
構成を示す斜視図、第７図は同実施例の部品装着機に各
ステーションの説明図、第８図はその平面図である。２……XYテーブル、３……部品供給部、４……電子部
品、５……部品移送部、６……装着ヘッド、７……吸着
ヘッド、８……吸着ノズル、９……反射板、9a……反射
面、10……認識装置、11……第１の照明手段、12……第
２の照明手段、13,14……撮像手段、15……光学箱、16
……昇降手段、17……ハーフミラー、18,19……反射ミ
ラー、35……面発光体、36……LED素子、37……上板、6
8……下板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根岸重節大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田中邦男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者京谷高義大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−46179（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−28298（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−146381（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−307585（ＪＰ，Ａ) 特開平１−297534（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−153038（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 H05K 13/04,13/08 G03B 15/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着ノズルが吸着保持した部品を認識する
撮像手段を備えた部品認識装置において、前記吸着ノズ
ルと前記撮像手段とを平行に設け、且つ、前記吸着ノズ
ルと前記撮像手段の下部に光学箱を設け、前記光学箱は
少なくとも２枚の反射ミラーを有し、１枚の反射ミラー
が部品の下部に位置し、他の反射ミラーが撮像手段の下
部に位置するように配置し、前記吸着ノズルからの光軸
が前記撮像手段に入りうるようにし、前記撮像手段をそ
の光軸に沿って移動させる昇降手段を設けたことを特徴
とする部品認識装置。
【請求項２】吸着ノズルが吸着保持した部品を認識する
撮像手段を備えた部品認識装置において、吸着ノズルと
少なくとも２個の撮像手段を横一列に並設し、且つ、前
記吸着ノズルと前記撮像手段の下部に光学箱を設け、前
記光学箱は２枚の反射ミラーと少なくとも１枚のハーフ
ミラーを有し、前記吸着ノズルからの光軸が前記撮像手
段に入りうるように、１枚の反射ミラーが前記部品の下
部に位置し、続いて前記光軸に沿ってハーフミラー、他
の反射ミラーの順に撮像手段の下部に配置したことを特
徴とする部品認識装置。
【請求項３】部品を吸着保持しうる吸着ノズルを備えた
吸着ヘッドと、前記吸着ノズルに吸着された部品のシル
エットを認識する撮像手段と、前記部品が小さい場合に
使用する前記吸着ノズルに設けられるとともに、前記吸
着ノズルに吸着された部品の下部から照射された照明光
を前記部品及び撮像手段に向けて反射する反射板と、前
記部品が大きい場合に用いる前記吸着ノズルに吸着され
た部品の上方で前記吸着ノズルの周囲に開閉可能に設け
られ、且つ、閉じた状態で、前記部品及び撮像手段に向
けて照光する面発光体とを備え、前記部品が小さい場合
は前記反射板により、又、前記部品が大きい場合は前記
面発光体により前記吸着ノズルに保持された部品を認識
することを特徴とする部品装着機。
【請求項４】複数のLED素子を発光源として平面上に略
均一に配置してなる上板と前記発光源の光を半透光させ
る下板とを備えた面発光体を吸着ノズルに対して左右１
組設け、前記吸着ノズルに吸着された部品の上方で前記
吸着ノズルの周囲に左右に開閉可能に設けられ、且つ、
閉じた状態で、前記部品及びその周縁を照射して、部品
のシルエットを浮き上がらせることを特徴とする面発光
装置。
【請求項５】吸着ノズルに吸着した部品のシルエットを
撮像手段により認識する部品認識方法であって、小さな
部品を認識する場合は、前記吸着ノズルに設けられた反
射板に向けて部品の下方に設けた照明手段により照射
し、前記反射板の反射光により部品のシルエットを認識
し、且つ、大きな部品を認識する場合は、前記吸着ノズ
ルとは独立して設けられ、前記吸着ノズルに吸着された
部品の上方で前記吸着ノズルに対して開閉可能な多数の
発光源からなる左右１組の面発光体が閉じて前記部品及
びその周縁に照射して認識することを特徴とする部品認
識方法。
【請求項６】大部品用の吸着ノズルと、少なくとも平面
上の反射面を有する小部品用の吸着ノズルとを有する吸
着ヘッドと、部品の下方から前記反射面にスリット光を
照射しうる第一の照明手段と、多数の発光源からなる左
右１組の面発光体を有し、且つ、吸着ノズルに吸着され
た部品の上方で前記吸着ノズルの周囲に開閉可能に設け
られた第二の照明手段と、小視野角の撮像手段と、大視
野角の撮像手段と、前記反射面の反射光または面発光体
の光を前記撮像手段に導く光学箱と、前記撮像手段を昇
降しうる昇降手段とからなり、前記小部品用の吸着ノズ
ルに吸着された小部品の認識の場合は、前記第一の照明
手段により部品の下方から前記反射面にスリット光を照
射し、この反射光を小視野角の撮像手段に光学箱により
導くことで認識し、前記大部品用の吸着ノズルに吸着さ
れた大部品の認識の場合は、前記第二の照明手段が閉じ
た状態で、前記部品及びその周縁を照射して、部品のシ
ルエットを浮き上がらせ該照明光を大視野角の撮像手段
に導くことで認識することを特徴とする部品認識装置。
【請求項７】載置された基板をXY方向に移動させ位置決
めさせるXYテーブルと、前記XYテーブルと対向する位置
に配され基板に装着される部品を供給する部品供給部
と、前記部品供給部の部品を吸着保持しうる複数の装着
ヘッドを円環状に備え、且つ、間欠移動する部品移送部
と、前記XYテーブルと部品供給部との間に配され、且
つ、前記部品移送部に保持された部品を認識する認識装
置とからなり、前記基板に部品を装着する部品装着機で
あって、前記認識装置は、前記XYテーブルの移動方向の
一つであり、且つ、XYテーブルと供給部とが対向する方
向と略直交する方向に吸着した部品を認識する複数の撮
像手段を横一列に並設したことを特徴とする部品装着
機。