JP4279044B2 - 部品認識装置及び同装置を備えた表面実装機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動経路に配置され、上記ヘッドユニットが移動する間にヘッドに吸着された部品を撮像するラインセンサからなる撮像手段と、この部品の撮像時に部品に光を照射する複数の照明手段とを備え、上記撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドに吸着された部品の認識を行うように構成された部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットにより、ＩＣ等の部品を部品供給部から吸着して、位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定の位置に装着するようにした表面実装機（以下、実装機と示す）が一般に知られている。
【０００３】
このような実装機においては、ヘッドで部品を吸着したときの部品の位置にはある程度バラツキがあり、部品の吸着位置ズレに応じて装着位置を補正することが要求される。そのため、吸着された部品を認識してヘッドに対する吸着位置ズレを検知するようにしている。
【０００４】
このような部品認識を行う装置として、例えば、ラインセンサからなる撮像手段と照明手段とを実装機の基台上に設置し、部品吸着後のヘッドユニットを撮像手段上で移動させながら、照明手段により部品認識用の光を吸着部品の撮像側の表面に対して一様に照射しつつ、撮像手段により撮像を行って部品画像を一ラインずつ取り込み、この取込画像に基づいて部品認識を行うようにした装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−２９９６００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電子部品には、撮像手段の撮像側へ向けて突設された部位を備えたものがあり、このような電子部品をプリント基板上へ装着するのに際し、電子部品に対する突設部位の位置を検知することが必要となる。例えば、図５に示すように、部品本体ＢＨと、この部品本体ＢＨ上に突設された半球状のボール端子ＢＴの位置を撮像手段による画像に基づいて求め、ボール端子ＢＴにおける欠け等の不良の有無を調べるとともに、部品吸着位置のずれを調べてそれに応じた補正量を求め、プリント基板に対するボール端子ＢＴの装着位置を調整することが行われている。このようにボール端子ＢＴの位置を検知する場合には、ボール端子ＢＴの頂点位置を検出する必要が生じることとなる。
【０００７】
そこで、上記特許文献１の部品認識装置を使って立体的にボール端子ＢＴを認識するため、照明手段を部品の鉛直下方から水平方向の一方側に偏位させて斜め下方から部品を照射し、撮像手段を他方側に偏位させて部品からの反射光を他方斜め下方で捕らえるようにすることが考えられる。この場合、上記特許文献１の部品認識装置は、照明手段が部品に対して一様に光を照射することとしているため、ボール端子ＢＴを撮像した場合には、図６の（ｂ）に示すように、ボール端子ＢＴの影ＢＫが発生してしまい、この影ＢＫによりボール端子ＢＴの輪郭部分が隠蔽されてしまう結果、当該ボール端子ＢＴの頂点位置を特定することが困難となってしまう可能性がある。
【０００８】
また、部品側方外方にリードを有する部品においては、リードの折れ等の異常を検知するために、当該リードの先端位置を特定する必要が生じる。リードが部品側方外方に延びた後、先端部が撮像手段の撮像側へ向けて折れ曲って突設されて形成されている場合には、リードの部品側方外方に延びる部位に、この部位から折れ曲って形成される突設部位の先端部の影が映し出されると、上記と同様の理由からリードの先端部の特定が困難となってしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像手段の撮像側へ向けて部品に突設された突設部位の先端部の位置を特定することができる部品識別装置及び装装置を備えた表面実装機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動経路に配置され、上記ヘッドユニットが移動する間にヘッドに吸着された部品を撮像するラインセンサからなる撮像手段と、この部品の撮像時に部品に光を照射する複数の照明手段とを備え、上記撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドに吸着された部品の認識を行うように構成された部品認識装置において、
上記各照明手段の照射光を撮像手段の走査方向に対して概ね平行となるようにそれぞれ光の方向を変化させる第一の集光手段と、
この第一の集光手段により概ね平行光とされた光を一定位置へ集光させる第二の集光手段とを備え、
上記撮像手段は、
当該撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、
上記撮像手段の撮像側へ向けて部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に
配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によれば、撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に上記撮像手段が配設されているため、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部に対応する部分が極めて明るい画像を取り込むこととなる。
【００１２】
一方、突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に撮像手段が配設されているため、突設部位の先端部以外の部分に対しては、第二の集光手段により所定の集光角度で照射された光が拡散した状態で照射される結果、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００１３】
したがって、上記発明は、部品の突設部位の先端部付近とそれ以外の部位との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、当該部品に対する突設部位の先端部の位置を特定することができる。
【００１４】
上記部品識別装置において、上記突設部位の先端部若しくはその近傍で反射した光を反射させる反射手段をさらに備え、上記撮像手段は、上記反射手段で反射した光を受光可能となるように配設されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、反射手段による光の反射角度を調整することによって、比較的スペースを要する撮像手段の配置場所を変更することができるため、全体としてコンパクトな部品認識装置を形成することが可能となる。
【００１６】
上記部品識別装置において、上記撮像手段は、上記突設部位の先端部である球面の頂点で反射する反射光を受光可能となる位置に配設されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、部品に突設された球面の頂点位置を特定することができる。
【００１８】
さらに、本発明は、上記部品認識装置と、実装用の部品を供給する部品供給部と、被実装用の基板を装着作業位置に搬入する基板搬送手段とを備え、上記ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して、部品認識装置による認識を行ってから、当該部品を上記基板に装着するように構成された表面実装機である。
【００１９】
この表面実装機によれば、上記ヘッドにより部品供給部から吸着された部品が基板へ搬送される過程において、当該部品が部品認識装置により認識されるため、認識された部品位置に応じて部品の位置ズレを補正しつつ、基板に対して部品を装着することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明に係る部品認識装置を装着した実装機を概略的に示している。これらの図において、実装機本体の基台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Ｐが上記コンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止するようになっている。上記コンベア２の前後方向（図１では上下方向）にはそれぞれ部品供給部３が配置されている。これら部品供給部３には、上記コンベア２と平行して取付座１６がそれぞれ設けられている。各取付座１６には、各種部品を供給するための多数のフィーダーが配設され、図示の例では多数のテープフィーダー４が並列に、かつ各々位置決めされた状態で固定されている。各テープフィーダー４は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子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るとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述の吸着ヘッド１３により部品がピックアップされるにつれてテープが間歇的に送り出されるようになっている。
【００２２】
上記基台１の上方には、図１及び図２に示すように、部品装着用ヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（図１におけるコンベア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。
【００２３】
すなわち、上記基台１には、ヘッドユニット５の支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、支持部材６上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９によりボールねじ１０を介して支持部材６のＹ軸方向の移動が行なわれるとともに、Ｘ軸サーボモータ１１によりボールねじ１２を介してヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになっている。
【００２４】
上記ヘッドユニット５には部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が搭載されており、当実施形態では８本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。また、吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向（図２）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及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、各吸着ヘッド１３のＺ軸方向の下端（図２）には吸着ノズル１４が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段から吸着ノズル１４に負圧が供給され、この負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００２５】
上記ヘッドユニット５の移動範囲内であって基台１上の部品供給部３近傍には、部品認識装置２０が設けられ、この部品認識装置２０により上記吸着ノズル１４に吸着された部品の下面が撮像されるようになっている。
【００２６】
図３は、図１の部品認識装置２０を示しており、（ａ）は屈折レンズ３２を介して照射される光の経路を示す斜視図、（ｂ）は、図１のIII−III矢視図である。図３の（ｂ）において、部品認識装置２０は、上記基台１に対して固定されるベースプレート２１を備えている。このベースプレート２１の右上端部には、上記吸着ノズル１４に吸着された部品Ｄの下面に対して撮像用の光を照射する照明手段３０が固定されている。
【００２７】
上記照明手段３０は、本実施形態において、５列８行に配列された合計４０個のＬＥＤ３１を備えている。これらＬＥＤ３１は、上記ベースプレート２１のＸ方向の略中央位置に搬送された部品Ｄの下面に対してＸＺ平面上で略４０°の傾斜角で自然光Ｓを照射するようにベースプレート２１に固定されている。また、上記各ＬＥＤ３１の自然光Ｓの照射経路上には、屈折レンズ３２が設けられている。
【００２８】
上記屈折レンズ３２は、上記各ＬＥＤ３１から照射された自然光Ｓを所定の平面（例えば、ベースプレート２１、あるいは屈折レンズ３２のＬＥＤ３１側表面の先端部を結ぶ平面）に略直交する平行光あるいは略平行光になるように光の入射において屈曲させるように、ＬＥＤ３１側表面を各ＬＥＤ３１に対応して４０個所で凸状に形成して第一の集光手段を形成している。なお、ＬＥＤ３１そのものにレンズを設け、ＬＥＤ３１からの照射光が平行光あるいは、略平行光となる場合には、各ＬＥＤ３１からの照射光が全体として平行光あるいは略平行光となるように、各ＬＥＤ３１をベースプレート２１に取付けるようにする。この場合は、ＬＥＤ３１が照明手段と第一の集光手段を兼ねることになり、屈折レンズ３２のＬＥＤ３１側表面は、平坦な形状とする。
【００２９】
上記屈折レンズ３２の反ＬＥＤ３１側表面は、かまぼこ状に凸に形成されており、図３の（ａ）に示すように、平行光あるいは略平行光は、屈折レンズ３２から出射するときに、Ｙ軸方向には平行あるいは略平行を維持したまま屈曲されて、平面状屈曲光ＨとなりＹ軸方向の直線状の集光位置ＳＩに集光される。この集光位置ＳＩに上記部品Ｄの下面位置が一致するように、吸着ヘッド１３のＺ軸方向位置が調整される。また、図３の（ａ）に示すように、集光位置ＳＩ上において、ＬＥＤ３１のＹ軸方向の配置ピッチに対応した高集光部ＳＩ１、ＳＩ２、ＳＩ３が形成され、Ｙ軸方向に明るい部位、相対的に暗い部位が交互に生じることになるので、上記屈折レンズ３２と部品Ｄとの間には、上記平面状屈曲光ＨをＹ軸方向にのみ拡散させるディフューザ３３が配設され、このディフューザ３３により各平面状屈曲光Ｈは、部品Ｄ側へ向かうにつれてＹ軸方向で扇状に広がり、Ｙ軸方向において略均一な明るさとなる。
【００３０】
すなわち、屈折レンズ３２及びディフューザ３３により上記照明手段３０の各ＬＥＤ３１から照射された自然光Ｓが平面状屈曲光Ｈに屈曲され、これら平面状屈曲光Ｈが部品Ｄの下面に集光されるとともに、それぞれＹ軸方向へ拡散することによって、各平面状屈曲光Ｈが部品Ｄの下面でＹ軸方向へ延びる集光位置ＳＩに対して照射されることとなる。この集光位置ＳＩへ照射された各平面状屈曲光Ｈは、当該集光位置ＳＩを基準とするＹＺ平面の面対称となる左側へ反射し、この反射光Ｒは、反射手段としてのミラー３４により下方側へ反射されることとなる。
【００３１】
上記ミラー３４により反射された光を受光可能となるように、上記ベースプレート２１には、ラインセンサ３５が固定されている。
【００３２】
上記のように構成された部品認識装置２０は、換言すると、上記照明手段３０の各ＬＥＤ３１の自然光Ｓを所定方向に対して平行とし、この平行光をそれぞれ平面状屈曲光Ｈに屈曲させるとともに、この平面状屈曲光Ｈを集光位置ＳＩへ集光させる屈折レンズ３２を備え、集光位置ＳＩで反射する反射光Ｒを受光可能となる位置にラインセンサ３５が配設されている。
【００３３】
さらに、上記ベースプレート２１の上端部には、上記部品Ｄの下面に対して垂直下方から自然光Ｓを照射するための補助照明手段３０ａが固定されている。この補助照明装置３０ａは、上記ＬＥＤ３１と同様の構成を有する４０個の補助ＬＥＤ３１ａを備え、これら補助ＬＥＤ３１ａの照射方向には、上記屈折レンズ３２及びディフューザ３３と同様の構成を有する補助屈折レンズ３２ａ及び補助ディフューザ３３ａが配設され、これら各構成により、部品Ｄの集光位置ＳＩに対して必要に応じて補助的な光の照射を行うようになっている。
【００３４】
このように構成された部品認識装置２０の部品認識動作を説明するために、図５に示すようなボール端子ＢＴが下方へ突設された部品を撮像する場合を例に挙げて、図４を参照して説明する。
【００３５】
図４は、図３の部品認識装置２０におけるボール端子ＢＴの頂部の撮像状態を示す正面図である。照明手段３０からの平面状屈曲光Ｈの中心面Ｐ１に対して角度Ａをなす平面Ｐ２上にラインセンサ３５の不図示の光取込スリットと線状に並ぶ撮像素子とを結ぶ平面を一致させるようにラインセンサ３５を配置するとき、平面Ｐ１と平面Ｐ２の交線Ｌ１を通り、両平面Ｐ１、Ｐ２の内角を２等分する面Ｐ０上の交線Ｌ１の法線と、部品の被撮像部に立てる法線が一致する部分が像としてラインセンサ３５に取り込まれる。
【００３６】
図４の（ａ）は、交線Ｌ１が集光位置ＳＩからずれた場合を示す。この場合であっても、ラインセンサ３５の撮像線を通る平面Ｐ２が平面状屈曲光Ｈと交わる部分（Ｚ軸方向においてＺＨ範囲）を、ボール端子ＢＴの頂部が通過するように吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さが部品種別のデータと部品認識装置２０のレイアウトデータとに基づき吸着ヘッド１３に吸着される部品種別が変更される前に調整される。吸着ヘッド１３は、この調整されたＺ軸高さを維持しつつ、ラインセンサ３５の撮像素子の配列方向（Ｙ軸方向）と直交する方向に移動し、部品本体ＢＨの下面に並ぶボール端子ＢＴの頂部からの反射光が順次ラインセンサ３５の撮像範囲ＳＨを通ってラインセンサ３５に取り込まれ、画像として認識される。
【００３７】
平面状屈曲光Ｈの一部は、ボール端子ＢＴの頂部で反射し、反射光Ｒは、ラインセンサ３５に取り込まれる。なお、交線Ｌ１と集光位置ＳＩの間の長さが、集光位置ＳＩと屈折レンズ３２の間の長さより短ければ、ボール端子ＢＴの頂部を明るく照らすことが可能である。交線Ｌ１と集光位置ＳＩとを一致させることが望ましく、このようにすることにより、ボール端子ＢＴを顕著に明るく照らした画像を得ることができる。しかし、上記のように交線Ｌ１と集光位置ＳＩとを一致させるためには、吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さの調整に対して高い精度が要求される。
【００３８】
一方、屈折レンズ３２には、収差があるため、集光位置ＳＩの周囲にＹ軸方向へ延びる円筒状の集光位置ＳＩ´が構成される場合がある（図４の（ｂ）参照）。この場合であっても、ラインセンサ３５の撮像線を通る平面Ｐ２が集光位置ＳＩを通過するように吸着ヘッド１３のＺ軸方向の高さを調整すれば、ボール端子ＢＴの頂部を撮像することが可能となる。
【００３９】
以上説明したように部品認識装置２０によれば、部品本体ＢＨに突設されたボール端子ＢＴの先端部がラインセンサ３５の撮像範囲に含まれる場合に、上記屈折レンズ３２がＬＥＤ３１から照射される自然光Ｓを平面状屈曲光Ｈへ屈曲させ、この平面状屈曲光Ｈを前記ボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍に集光させるとともに、このボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍で反射する反射光Ｒを受光可能となる位置に上記ラインセンサ３５が配設されているため、ラインセンサ３５は、その撮像範囲ＳＨ内のボール端子ＢＴの頂点に対応する部分、すなわち頂点部付近ＴＨが極めて明るい画像を取り込むこととなる（図６の（ａ）参照）。
【００４０】
一方、上記屈折レンズ３２によりボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍に平面状屈曲光Ｈが集光されるため、ボール端子ＢＴの頂点部以外の部分に対しては、屈折レンズ３２により所定の集光角度で照射された平面状屈曲光Ｈが拡散した状態で照射される結果、ラインセンサ３５は、その撮像範囲ＳＨ内のボール端子ＢＴの頂点以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００４１】
したがって、部品認識装置２０は、ボール端子ＢＴの頂点部付近ＴＨとそれ以外の部分との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、部品本体ＢＨに対するボール端子ＢＴの頂点位置を特定することができる。
【００４２】
また、上記部品認識装置２０において、ボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍で反射した平面状屈曲光Ｈを反射させるミラー３４をさらに備え、ラインセンサ３５は、上記ミラー３４で反射した反射光Ｒを受光可能となるように配設されているため、ミラー３４による平面状屈曲光Ｈの反射角度を調整することによって、比較的にスペースを要するラインセンサ３５の配置場所を変更することができる結果、全体としてコンパクトな部品認識装置２０を形成することが可能となる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、ミラー３４が部品Ｄから反射された反射光Ｒを反射させてラインセンサ３５へ導くこととしているが、この構成に代えて、若しくは加えて、上記ディフューザ３３を介して照射される平面状屈曲光Ｈを反射して、部品Ｄへ導くためのミラーを設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態の部品認識装置２０の構成に加えて、図３の矢印Ｙ１に示すようにＹ軸と平行する軸周りにラインセンサ３５をベースプレート２１に対して揺動可能に支持するとともに、矢印Ｙ２に示すように平面状屈曲光Ｈの反射経路に沿ってラインセンサ３５をベースプレート２１に対して相対変位可能に支持する変位機構（図示せず）を設けることとすれば、屈折レンズ３２から平面状屈曲光Ｈの集光位置ＳＩまでの長さ寸法を変化させることで、撮像範囲ＳＨ内にボール端子ＢＴの頂点を含めつつ、ボール端子ＢＴからの反射光Ｒを受光可能で、かつ部品本体ＢＨからの反射光Ｒを受光不可となるように上記変位機構を変位させることにより、上記集光位置ＳＩを比較的アバウトに設定しつつ、吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さの調整をしなくても、ボール端子ＢＴの頂点位置を特定することが可能となる。
【００４５】
また、図４の（ａ）では、交線Ｌ１が集光位置ＳＩに対して反屈折レンズ３２側とした場合を示しているが、交線Ｌ１が集光位置Ｓ１に対する屈折レンズ３２側にずれた場合でも同様に、交線Ｌ１と集光位置ＳＩとの間の長さが、集光位置ＳＩと屈折レンズ３２の間の長さよりも短ければ、ボール端子ＢＴの頂部を明るく照らすことが可能となり、ボール端子ＢＴの頂部を撮像可能となる。
【００４６】
さらに、照射手段３０に配設された多数の発光体（ＬＥＤ３１）のうちで点灯する発光体を変更可能として、適宜選択できるようにしてもよい。例えば、照射手段３０の複数列のＬＥＤ３１を全て点灯する状態と、中央の列を消灯して両側の列を点灯する状態とに切換可能とする。このようにすると、一部のみ点灯した場合に、ボール頂点ＢＴ付近以外が暗くなってコントラストが鮮明になることもあり得る。
【００４７】
例えば、屈折レンズ３２の中央部の焦点位置と周囲部の焦点位置がずれ、かつ、交線Ｌ１の位置が周囲部の焦点位置に近い場合には、屈折レンズ３２の中央部からの平面状屈曲光Ｈがボール端子ＢＴの頂部で反射し、この反射光Ｒがラインセンサ３５の撮像範囲ＳＨを通過してラインセンサ３５に取り込まれてしまう。この場合には、中央の列を消灯し、両側の列を点灯することが有効である。
【００４８】
また、上記説明ではボール端子ＢＴの頂点位置を特定することを例に挙げて説明したが、その他、ラインセンサ３５の撮像側に突設された突設部位を有する部品Ｄ、例えば、リードが部品側方外方に延びた後、吸着ヘッド１３により吸着された状態において、撮像手段の撮像側へ向けて折れ曲って突設されて形成されているリードを有する部品のリードの先端部位置を特定する場合においても、上記部品認識装置２０を採用することが可能である。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、表面実装機に装着された部品認識装置２０を例に挙げて説明しているが、表面実装機に限定されることはなく、部品認識装置２０は、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を試験する部品試験装置４０に対して装着することも可能である。
【００５０】
図７は、本発明に係る部品認識装置２０が装着された部品試験装置４０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。
【００５１】
図７に示すように、部品試験装置４０の基台４１上には、電子部品を収容する複数のトレー４２と、このトレー４２内の電子部品を検査するテストヘッド４３が配設されている。これらトレー４２が配設された個所の上方位置には、各トレー４２内の電子部品を吸着可能でＸＹ方向へ変位自在なヘッド４４が設けられ、このヘッド４４により吸着された部品は、可動テーブル４５上へ搬送される。この可動テーブル４５は、上記ヘッド４４から部品を受け取り可能なポジションＱ１と、Ｙ方向へ変位したポジションＱ２との間で変位自在に上記基台４１上に配設されている。上記可動テーブル４５の上方位置には、ポジションＱ２へ変位した可動テーブル４５上の電子部品を吸着可能となるように、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂが設けられている。
【００５２】
上記各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれＸ方向へ変位自在となるように上記基台４１に支持されており、上記可動テーブル４５上の電子部品を上記テストヘッド４３まで搬送するようになっている。また、各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれ一対のヘッド本体４７ａ、４７ｂを備えており、これらヘッド本体４７ａ、４７ｂは、それぞれ下方へ延びる吸着ノズル（図示せず）を備えている。これら吸着ノズルに吸着された電子部品は、上記各ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂの駆動に応じて搬送されるとともに、電子部品の下面に突設された入力端子がテストヘッド４３に装着され、このテストヘッド４３によりテスト電流が付与されることとなる（試験が実行されることとなる）。
【００５３】
このような部品試験装置４０において、ポジションＱ２に位置する可動テーブル４５とテストヘッド４３との間の基板４１上には、上記部品認識装置２０が設けられている。すなわち、上記各吸着ノズルにより可動テーブル４５から吸着された電子部品は、テストヘッド４３へ搬送される過程において、その下面（すなわち、上記入力端子）が部品認識装置２０により撮像されることとなる。そのため、部品認識装置２０により電子部品の下面に突設された入力端子の先端部の位置を特定することが可能となる結果、テストヘッド４３に対する位置ズレを補正しつつ、電子部品をテストヘッド４３へ装着することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に上記撮像手段が配設されているため、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部に対応する部分が極めて明るい画像を取り込むこととなる。
【００５５】
一方、突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に撮像手段が配設されているため、突設部位の先端部以外の部分に対しては、第二の集光手段により所定の集光角度で照射された光が拡散した状態で照射される結果、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００５６】
したがって、上記発明は、部品の突設部位の先端部付近とそれ以外の部位との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、当該部品に対する突設部位の先端部の位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る部品認識装置を装着した実装機を概略的に示す平面図である。
【図２】 図１の実装機を概略的に示す側面図である。
【図３】 図１の部品認識装置２０を示しており、（ａ）は屈折レンズ３２を介して照射される光の経路を示す斜視図、（ｂ）は、図１のIII−III矢視図である。
【図４】 図３の部品認識装置２０におけるボール端子ＢＴの頂部の撮像状態を示す正面図であり、（ａ）は各交線が一致している状態、（ｂ）は各交線がずれている状態をそれぞれ概略的に示している。
【図５】 ボール端子が突設された部品を示す斜視図である。
【図６】 図５の部品が撮像された画像を示しており、（ａ）は本発明の部品認識装置により撮像された画像、（ｂ）は従来の部品認識装置により撮像された画像をそれぞれ示している。
【図７】 本発明の実施形態に係る部品認識装置を装着した部品試験装置を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
１４ 吸着ヘッド
２０ 部品認識装置
３０ 照明手段
３２ 屈折レンズ
３４ ミラー
３５ ラインセンサ
ＢＴ ボール端子
ＳＨ 撮像範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動経路に配置され、上記ヘッドユニットが移動する間にヘッドに吸着された部品を撮像するラインセンサからなる撮像手段と、この部品の撮像時に部品に光を照射する複数の照明手段とを備え、上記撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドに吸着された部品の認識を行うように構成された部品認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットにより、ＩＣ等の部品を部品供給部から吸着して、位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定の位置に装着するようにした表面実装機（以下、実装機と示す）が一般に知られている。
【０００３】
このような実装機においては、ヘッドで部品を吸着したときの部品の位置にはある程度バラツキがあり、部品の吸着位置ズレに応じて装着位置を補正することが要求される。そのため、吸着された部品を認識してヘッドに対する吸着位置ズレを検知するようにしている。
【０００４】
このような部品認識を行う装置として、例えば、ラインセンサからなる撮像手段と照明手段とを実装機の基台上に設置し、部品吸着後のヘッドユニットを撮像手段上で移動させながら、照明手段により部品認識用の光を吸着部品の撮像側の表面に対して一様に照射しつつ、撮像手段により撮像を行って部品画像を一ラインずつ取り込み、この取込画像に基づいて部品認識を行うようにした装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−２９９６００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電子部品には、撮像手段の撮像側へ向けて突設された部位を備えたものがあり、このような電子部品をプリント基板上へ装着するのに際し、電子部品に対する突設部位の位置を検知することが必要となる。例えば、図５に示すように、部品本体ＢＨと、この部品本体ＢＨ上に突設された半球状のボール端子ＢＴの位置を撮像手段による画像に基づいて求め、ボール端子ＢＴにおける欠け等の不良の有無を調べるとともに、部品吸着位置のずれを調べてそれに応じた補正量を求め、プリント基板に対するボール端子ＢＴの装着位置を調整することが行われている。このようにボール端子ＢＴの位置を検知する場合には、ボール端子ＢＴの頂点位置を検出する必要が生じることとなる。
【０００７】
そこで、上記特許文献１の部品認識装置を使って立体的にボール端子ＢＴを認識するため、照明手段を部品の鉛直下方から水平方向の一方側に偏位させて斜め下方から部品を照射し、撮像手段を他方側に偏位させて部品からの反射光を他方斜め下方で捕らえるようにすることが考えられる。この場合、上記特許文献１の部品認識装置は、照明手段が部品に対して一様に光を照射することとしているため、ボール端子ＢＴを撮像した場合には、図６の（ｂ）に示すように、ボール端子ＢＴの影ＢＫが発生してしまい、この影ＢＫによりボール端子ＢＴの輪郭部分が隠蔽されてしまう結果、当該ボール端子ＢＴの頂点位置を特定することが困難となってしまう可能性がある。
【０００８】
また、部品側方外方にリードを有する部品においては、リードの折れ等の異常を検知するために、当該リードの先端位置を特定する必要が生じる。リードが部品側方外方に延びた後、先端部が撮像手段の撮像側へ向けて折れ曲って突設されて形成されている場合には、リードの部品側方外方に延びる部位に、この部位から折れ曲って形成される突設部位の先端部の影が映し出されると、上記と同様の理由からリードの先端部の特定が困難となってしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像手段の撮像側へ向けて部品に突設された突設部位の先端部の位置を特定することができる部品識別装置及び装装置を備えた表面実装機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動経路に配置され、上記ヘッドユニットが移動する間にヘッドに吸着された部品を撮像するラインセンサからなる撮像手段と、この部品の撮像時に部品に光を照射する複数の照明手段とを備え、上記撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドに吸着された部品の認識を行うように構成された部品認識装置において、
上記各照明手段の照射光を撮像手段の走査方向に対して概ね平行となるようにそれぞれ光の方向を変化させる第一の集光手段と、
この第一の集光手段により概ね平行光とされた光を一定位置へ集光させる第二の集光手段とを備え、
上記撮像手段は、
当該撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、
上記撮像手段の撮像側へ向けて部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に
配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によれば、撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に上記撮像手段が配設されているため、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部に対応する部分が極めて明るい画像を取り込むこととなる。
【００１２】
一方、突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に撮像手段が配設されているため、突設部位の先端部以外の部分に対しては、第二の集光手段により所定の集光角度で照射された光が拡散した状態で照射される結果、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００１３】
したがって、上記発明は、部品の突設部位の先端部付近とそれ以外の部位との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、当該部品に対する突設部位の先端部の位置を特定することができる。
【００１４】
上記部品識別装置において、上記突設部位の先端部若しくはその近傍で反射した光を反射させる反射手段をさらに備え、上記撮像手段は、上記反射手段で反射した光を受光可能となるように配設されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、反射手段による光の反射角度を調整することによって、比較的スペースを要する撮像手段の配置場所を変更することができるため、全体としてコンパクトな部品認識装置を形成することが可能となる。
【００１６】
上記部品識別装置において、上記撮像手段は、上記突設部位の先端部である球面の頂点で反射する反射光を受光可能となる位置に配設されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、部品に突設された球面の頂点位置を特定することができる。
【００１８】
さらに、本発明は、上記部品認識装置と、実装用の部品を供給する部品供給部と、被実装用の基板を装着作業位置に搬入する基板搬送手段とを備え、上記ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して、部品認識装置による認識を行ってから、当該部品を上記基板に装着するように構成された表面実装機である。
【００１９】
この表面実装機によれば、上記ヘッドにより部品供給部から吸着された部品が基板へ搬送される過程において、当該部品が部品認識装置により認識されるため、認識された部品位置に応じて部品の位置ズレを補正しつつ、基板に対して部品を装着することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明に係る部品認識装置を装着した実装機を概略的に示している。これらの図において、実装機本体の基台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Ｐが上記コンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止するようになっている。上記コンベア２の前後方向（図１では上下方向）にはそれぞれ部品供給部３が配置されている。これら部品供給部３には、上記コンベア２と平行して取付座１６がそれぞれ設けられている。各取付座１６には、各種部品を供給するための多数のフィーダーが配設され、図示の例では多数のテープフィーダー４が並列に、かつ各々位置決めされた状態で固定されている。各テープフィーダー４は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子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るとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述の吸着ヘッド１３により部品がピックアップされるにつれてテープが間歇的に送り出されるようになっている。
【００２２】
上記基台１の上方には、図１及び図２に示すように、部品装着用ヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（図１におけるコンベア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。
【００２３】
すなわち、上記基台１には、ヘッドユニット５の支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、支持部材６上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９によりボールねじ１０を介して支持部材６のＹ軸方向の移動が行なわれるとともに、Ｘ軸サーボモータ１１によりボールねじ１２を介してヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行なわれるようになっている。
【００２４】
上記ヘッドユニット５には部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が搭載されており、当実施形態では８本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。また、吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向（図２）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及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、各吸着ヘッド１３のＺ軸方向の下端（図２）には吸着ノズル１４が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段から吸着ノズル１４に負圧が供給され、この負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００２５】
上記ヘッドユニット５の移動範囲内であって基台１上の部品供給部３近傍には、部品認識装置２０が設けられ、この部品認識装置２０により上記吸着ノズル１４に吸着された部品の下面が撮像されるようになっている。
【００２６】
図３は、図１の部品認識装置２０を示しており、（ａ）は屈折レンズ３２を介して照射される光の経路を示す斜視図、（ｂ）は、図１のIII−III矢視図である。図３の（ｂ）において、部品認識装置２０は、上記基台１に対して固定されるベースプレート２１を備えている。このベースプレート２１の右上端部には、上記吸着ノズル１４に吸着された部品Ｄの下面に対して撮像用の光を照射する照明手段３０が固定されている。
【００２７】
上記照明手段３０は、本実施形態において、５列８行に配列された合計４０個のＬＥＤ３１を備えている。これらＬＥＤ３１は、上記ベースプレート２１のＸ方向の略中央位置に搬送された部品Ｄの下面に対してＸＺ平面上で略４０°の傾斜角で自然光Ｓを照射するようにベースプレート２１に固定されている。また、上記各ＬＥＤ３１の自然光Ｓの照射経路上には、屈折レンズ３２が設けられている。
【００２８】
上記屈折レンズ３２は、上記各ＬＥＤ３１から照射された自然光Ｓを所定の平面（例えば、ベースプレート２１、あるいは屈折レンズ３２のＬＥＤ３１側表面の先端部を結ぶ平面）に略直交する平行光あるいは略平行光になるように光の入射において屈曲させるように、ＬＥＤ３１側表面を各ＬＥＤ３１に対応して４０個所で凸状に形成して第一の集光手段を形成している。なお、ＬＥＤ３１そのものにレンズを設け、ＬＥＤ３１からの照射光が平行光あるいは、略平行光となる場合には、各ＬＥＤ３１からの照射光が全体として平行光あるいは略平行光となるように、各ＬＥＤ３１をベースプレート２１に取付けるようにする。この場合は、ＬＥＤ３１が照明手段と第一の集光手段を兼ねることになり、屈折レンズ３２のＬＥＤ３１側表面は、平坦な形状とする。
【００２９】
上記屈折レンズ３２の反ＬＥＤ３１側表面は、かまぼこ状に凸に形成されており、図３の（ａ）に示すように、平行光あるいは略平行光は、屈折レンズ３２から出射するときに、Ｙ軸方向には平行あるいは略平行を維持したまま屈曲されて、平面状屈曲光ＨとなりＹ軸方向の直線状の集光位置ＳＩに集光される。この集光位置ＳＩに上記部品Ｄの下面位置が一致するように、吸着ヘッド１３のＺ軸方向位置が調整される。また、図３の（ａ）に示すように、集光位置ＳＩ上において、ＬＥＤ３１のＹ軸方向の配置ピッチに対応した高集光部ＳＩ１、ＳＩ２、ＳＩ３が形成され、Ｙ軸方向に明るい部位、相対的に暗い部位が交互に生じることになるので、上記屈折レンズ３２と部品Ｄとの間には、上記平面状屈曲光ＨをＹ軸方向にのみ拡散させるディフューザ３３が配設され、このディフューザ３３により各平面状屈曲光Ｈは、部品Ｄ側へ向かうにつれてＹ軸方向で扇状に広がり、Ｙ軸方向において略均一な明るさとなる。
【００３０】
すなわち、屈折レンズ３２及びディフューザ３３により上記照明手段３０の各ＬＥＤ３１から照射された自然光Ｓが平面状屈曲光Ｈに屈曲され、これら平面状屈曲光Ｈが部品Ｄの下面に集光されるとともに、それぞれＹ軸方向へ拡散することによって、各平面状屈曲光Ｈが部品Ｄの下面でＹ軸方向へ延びる集光位置ＳＩに対して照射されることとなる。この集光位置ＳＩへ照射された各平面状屈曲光Ｈは、当該集光位置ＳＩを基準とするＹＺ平面の面対称となる左側へ反射し、この反射光Ｒは、反射手段としてのミラー３４により下方側へ反射されることとなる。
【００３１】
上記ミラー３４により反射された光を受光可能となるように、上記ベースプレート２１には、ラインセンサ３５が固定されている。
【００３２】
上記のように構成された部品認識装置２０は、換言すると、上記照明手段３０の各ＬＥＤ３１の自然光Ｓを所定方向に対して平行とし、この平行光をそれぞれ平面状屈曲光Ｈに屈曲させるとともに、この平面状屈曲光Ｈを集光位置ＳＩへ集光させる屈折レンズ３２を備え、集光位置ＳＩで反射する反射光Ｒを受光可能となる位置にラインセンサ３５が配設されている。
【００３３】
さらに、上記ベースプレート２１の上端部には、上記部品Ｄの下面に対して垂直下方から自然光Ｓを照射するための補助照明手段３０ａが固定されている。この補助照明装置３０ａは、上記ＬＥＤ３１と同様の構成を有する４０個の補助ＬＥＤ３１ａを備え、これら補助ＬＥＤ３１ａの照射方向には、上記屈折レンズ３２及びディフューザ３３と同様の構成を有する補助屈折レンズ３２ａ及び補助ディフューザ３３ａが配設され、これら各構成により、部品Ｄの集光位置ＳＩに対して必要に応じて補助的な光の照射を行うようになっている。
【００３４】
このように構成された部品認識装置２０の部品認識動作を説明するために、図５に示すようなボール端子ＢＴが下方へ突設された部品を撮像する場合を例に挙げて、図４を参照して説明する。
【００３５】
図４は、図３の部品認識装置２０におけるボール端子ＢＴの頂部の撮像状態を示す正面図である。照明手段３０からの平面状屈曲光Ｈの中心面Ｐ１に対して角度Ａをなす平面Ｐ２上にラインセンサ３５の不図示の光取込スリットと線状に並ぶ撮像素子とを結ぶ平面を一致させるようにラインセンサ３５を配置するとき、平面Ｐ１と平面Ｐ２の交線Ｌ１を通り、両平面Ｐ１、Ｐ２の内角を２等分する面Ｐ０上の交線Ｌ１の法線と、部品の被撮像部に立てる法線が一致する部分が像としてラインセンサ３５に取り込まれる。
【００３６】
図４の（ａ）は、交線Ｌ１が集光位置ＳＩからずれた場合を示す。この場合であっても、ラインセンサ３５の撮像線を通る平面Ｐ２が平面状屈曲光Ｈと交わる部分（Ｚ軸方向においてＺＨ範囲）を、ボール端子ＢＴの頂部が通過するように吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さが部品種別のデータと部品認識装置２０のレイアウトデータとに基づき吸着ヘッド１３に吸着される部品種別が変更される前に調整される。吸着ヘッド１３は、この調整されたＺ軸高さを維持しつつ、ラインセンサ３５の撮像素子の配列方向（Ｙ軸方向）と直交する方向に移動し、部品本体ＢＨの下面に並ぶボール端子ＢＴの頂部からの反射光が順次ラインセンサ３５の撮像範囲ＳＨを通ってラインセンサ３５に取り込まれ、画像として認識される。
【００３７】
平面状屈曲光Ｈの一部は、ボール端子ＢＴの頂部で反射し、反射光Ｒは、ラインセンサ３５に取り込まれる。なお、交線Ｌ１と集光位置ＳＩの間の長さが、集光位置ＳＩと屈折レンズ３２の間の長さより短ければ、ボール端子ＢＴの頂部を明るく照らすことが可能である。交線Ｌ１と集光位置ＳＩとを一致させることが望ましく、このようにすることにより、ボール端子ＢＴを顕著に明るく照らした画像を得ることができる。しかし、上記のように交線Ｌ１と集光位置ＳＩとを一致させるためには、吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さの調整に対して高い精度が要求される。
【００３８】
一方、屈折レンズ３２には、収差があるため、集光位置ＳＩの周囲にＹ軸方向へ延びる円筒状の集光位置ＳＩ´が構成される場合がある（図４の（ｂ）参照）。この場合であっても、ラインセンサ３５の撮像線を通る平面Ｐ２が集光位置ＳＩを通過するように吸着ヘッド１３のＺ軸方向の高さを調整すれば、ボール端子ＢＴの頂部を撮像することが可能となる。
【００３９】
以上説明したように部品認識装置２０によれば、部品本体ＢＨに突設されたボール端子ＢＴの先端部がラインセンサ３５の撮像範囲に含まれる場合に、上記屈折レンズ３２がＬＥＤ３１から照射される自然光Ｓを平面状屈曲光Ｈへ屈曲させ、この平面状屈曲光Ｈを前記ボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍に集光させるとともに、このボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍で反射する反射光Ｒを受光可能となる位置に上記ラインセンサ３５が配設されているため、ラインセンサ３５は、その撮像範囲ＳＨ内のボール端子ＢＴの頂点に対応する部分、すなわち頂点部付近ＴＨが極めて明るい画像を取り込むこととなる（図６の（ａ）参照）。
【００４０】
一方、上記屈折レンズ３２によりボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍に平面状屈曲光Ｈが集光されるため、ボール端子ＢＴの頂点部以外の部分に対しては、屈折レンズ３２により所定の集光角度で照射された平面状屈曲光Ｈが拡散した状態で照射される結果、ラインセンサ３５は、その撮像範囲ＳＨ内のボール端子ＢＴの頂点以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００４１】
したがって、部品認識装置２０は、ボール端子ＢＴの頂点部付近ＴＨとそれ以外の部分との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、部品本体ＢＨに対するボール端子ＢＴの頂点位置を特定することができる。
【００４２】
また、上記部品認識装置２０において、ボール端子ＢＴの頂点若しくはその近傍で反射した平面状屈曲光Ｈを反射させるミラー３４をさらに備え、ラインセンサ３５は、上記ミラー３４で反射した反射光Ｒを受光可能となるように配設されているため、ミラー３４による平面状屈曲光Ｈの反射角度を調整することによって、比較的にスペースを要するラインセンサ３５の配置場所を変更することができる結果、全体としてコンパクトな部品認識装置２０を形成することが可能となる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、ミラー３４が部品Ｄから反射された反射光Ｒを反射させてラインセンサ３５へ導くこととしているが、この構成に代えて、若しくは加えて、上記ディフューザ３３を介して照射される平面状屈曲光Ｈを反射して、部品Ｄへ導くためのミラーを設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態の部品認識装置２０の構成に加えて、図３の矢印Ｙ１に示すようにＹ軸と平行する軸周りにラインセンサ３５をベースプレート２１に対して揺動可能に支持するとともに、矢印Ｙ２に示すように平面状屈曲光Ｈの反射経路に沿ってラインセンサ３５をベースプレート２１に対して相対変位可能に支持する変位機構（図示せず）を設けることとすれば、屈折レンズ３２から平面状屈曲光Ｈの集光位置ＳＩまでの長さ寸法を変化させることで、撮像範囲ＳＨ内にボール端子ＢＴの頂点を含めつつ、ボール端子ＢＴからの反射光Ｒを受光可能で、かつ部品本体ＢＨからの反射光Ｒを受光不可となるように上記変位機構を変位させることにより、上記集光位置ＳＩを比較的アバウトに設定しつつ、吸着ヘッド１３のＺ軸方向高さの調整をしなくても、ボール端子ＢＴの頂点位置を特定することが可能となる。
【００４５】
また、図４の（ａ）では、交線Ｌ１が集光位置ＳＩに対して反屈折レンズ３２側とした場合を示しているが、交線Ｌ１が集光位置Ｓ１に対する屈折レンズ３２側にずれた場合でも同様に、交線Ｌ１と集光位置ＳＩとの間の長さが、集光位置ＳＩと屈折レンズ３２の間の長さよりも短ければ、ボール端子ＢＴの頂部を明るく照らすことが可能となり、ボール端子ＢＴの頂部を撮像可能となる。
【００４６】
さらに、照射手段３０に配設された多数の発光体（ＬＥＤ３１）のうちで点灯する発光体を変更可能として、適宜選択できるようにしてもよい。例えば、照射手段３０の複数列のＬＥＤ３１を全て点灯する状態と、中央の列を消灯して両側の列を点灯する状態とに切換可能とする。このようにすると、一部のみ点灯した場合に、ボール頂点ＢＴ付近以外が暗くなってコントラストが鮮明になることもあり得る。
【００４７】
例えば、屈折レンズ３２の中央部の焦点位置と周囲部の焦点位置がずれ、かつ、交線Ｌ１の位置が周囲部の焦点位置に近い場合には、屈折レンズ３２の中央部からの平面状屈曲光Ｈがボール端子ＢＴの頂部で反射し、この反射光Ｒがラインセンサ３５の撮像範囲ＳＨを通過してラインセンサ３５に取り込まれてしまう。この場合には、中央の列を消灯し、両側の列を点灯することが有効である。
【００４８】
また、上記説明ではボール端子ＢＴの頂点位置を特定することを例に挙げて説明したが、その他、ラインセンサ３５の撮像側に突設された突設部位を有する部品Ｄ、例えば、リードが部品側方外方に延びた後、吸着ヘッド１３により吸着された状態において、撮像手段の撮像側へ向けて折れ曲って突設されて形成されているリードを有する部品のリードの先端部位置を特定する場合においても、上記部品認識装置２０を採用することが可能である。
【００４９】
なお、上記実施形態においては、表面実装機に装着された部品認識装置２０を例に挙げて説明しているが、表面実装機に限定されることはなく、部品認識装置２０は、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を試験する部品試験装置４０に対して装着することも可能である。
【００５０】
図７は、本発明に係る部品認識装置２０が装着された部品試験装置４０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。
【００５１】
図７に示すように、部品試験装置４０の基台４１上には、電子部品を収容する複数のトレー４２と、このトレー４２内の電子部品を検査するテストヘッド４３が配設されている。これらトレー４２が配設された個所の上方位置には、各トレー４２内の電子部品を吸着可能でＸＹ方向へ変位自在なヘッド４４が設けられ、このヘッド４４により吸着された部品は、可動テーブル４５上へ搬送される。この可動テーブル４５は、上記ヘッド４４から部品を受け取り可能なポジションＱ１と、Ｙ方向へ変位したポジションＱ２との間で変位自在に上記基台４１上に配設されている。上記可動テーブル４５の上方位置には、ポジションＱ２へ変位した可動テーブル４５上の電子部品を吸着可能となるように、搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂが設けられている。
【００５２】
上記各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれＸ方向へ変位自在となるように上記基台４１に支持されており、上記可動テーブル４５上の電子部品を上記テストヘッド４３まで搬送するようになっている。また、各搬送用ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂは、それぞれ一対のヘッド本体４７ａ、４７ｂを備えており、これらヘッド本体４７ａ、４７ｂは、それぞれ下方へ延びる吸着ノズル（図示せず）を備えている。これら吸着ノズルに吸着された電子部品は、上記各ヘッドユニット４６Ａ、４６Ｂの駆動に応じて搬送されるとともに、電子部品の下面に突設された入力端子がテストヘッド４３に装着され、このテストヘッド４３によりテスト電流が付与されることとなる（試験が実行されることとなる）。
【００５３】
このような部品試験装置４０において、ポジションＱ２に位置する可動テーブル４５とテストヘッド４３との間の基板４１上には、上記部品認識装置２０が設けられている。すなわち、上記各吸着ノズルにより可動テーブル４５から吸着された電子部品は、テストヘッド４３へ搬送される過程において、その下面（すなわち、上記入力端子）が部品認識装置２０により撮像されることとなる。そのため、部品認識装置２０により電子部品の下面に突設された入力端子の先端部の位置を特定することが可能となる結果、テストヘッド４３に対する位置ズレを補正しつつ、電子部品をテストヘッド４３へ装着することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に上記撮像手段が配設されているため、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部に対応する部分が極めて明るい画像を取り込むこととなる。
【００５５】
一方、突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に撮像手段が配設されているため、突設部位の先端部以外の部分に対しては、第二の集光手段により所定の集光角度で照射された光が拡散した状態で照射される結果、撮像手段は、その撮像範囲内の突設部位の先端部以外に対応する部分が極めて暗い画像を取り込むこととなる。
【００５６】
したがって、上記発明は、部品の突設部位の先端部付近とそれ以外の部位との明るさが顕著に異なる画像を取り込むことができるため、当該部品に対する突設部位の先端部の位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る部品認識装置を装着した実装機を概略的に示す平面図である。
【図２】 図１の実装機を概略的に示す側面図である。
【図３】 図１の部品認識装置２０を示しており、（ａ）は屈折レンズ３２を介して照射される光の経路を示す斜視図、（ｂ）は、図１のIII−III矢視図である。
【図４】 図３の部品認識装置２０におけるボール端子ＢＴの頂部の撮像状態を示す正面図であり、（ａ）は各交線が一致している状態、（ｂ）は各交線がずれている状態をそれぞれ概略的に示している。
【図５】 ボール端子が突設された部品を示す斜視図である。
【図６】 図５の部品が撮像された画像を示しており、（ａ）は本発明の部品認識装置により撮像された画像、（ｂ）は従来の部品認識装置により撮像された画像をそれぞれ示している。
【図７】 本発明の実施形態に係る部品認識装置を装着した部品試験装置を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
５ ヘッドユニット
１４ 吸着ヘッド
２０ 部品認識装置
３０ 照明手段
３２ 屈折レンズ
３４ ミラー
３５ ラインセンサ
ＢＴ ボール端子
ＳＨ 撮像範囲
Claims (4)
- 部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットと、ヘッドユニットの移動経路に配置され、上記ヘッドユニットが移動する間にヘッドに吸着された部品を撮像するラインセンサからなる撮像手段と、この部品の撮像時に部品に光を照射する複数の照明手段とを備え、上記撮像手段により取り込まれた部品の画像に基づいてヘッドに吸着された部品の認識を行うように構成された部品認識装置において、
上記各照明手段の照射光を撮像手段の走査方向に対して概ね平行となるようにそれぞれ光の方向を変化させる第一の集光手段と、
この第一の集光手段により概ね平行光とされた光を一定位置へ集光させる第二の集光手段とを備え、
上記撮像手段は、
当該撮像手段の撮像線を通る平面が上記第二の集光手段の集光位置又はその近傍において当該第二の集光手段から出射した光と交差する交差部分が生じるようになる位置で、かつ、
上記撮像手段の撮像側へ向けて部品に突設された突設部位の先端部が上記交差部分の範囲内を通過するときに、上記交差部分の範囲内を通過する突設部位の先端部若しくはその近傍で反射する反射光を受光可能となる位置に
配設されていることを特徴とする部品認識装置。 - 請求項１に記載の部品認識装置において、上記突設部位の先端部若しくはその近傍で反射した光を反射させる反射手段をさらに備え、上記撮像手段は、上記反射手段で反射した光を受光可能となるように配設されていることを特徴とする部品認識装置。
- 請求項１又は請求項２に記載の部品認識装置において、上記撮像手段は、上記突設部位の先端部である球面の頂点で反射する反射光を受光可能となる位置に配設されていることを特徴とする部品認識装置。
- 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の部品認識装置と、実装用の部品を供給する部品供給部と、被実装用の基板を装着作業位置に搬入する基板搬送手段とを備え、上記ヘッドにより部品供給部から部品を吸着して、部品認識装置による認識を行ってから、当該部品を上記基板に装着するように構成されたことを特徴とする表面実装機。
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