JP4329152B2

JP4329152B2 - 部品認識装置

Info

Publication number: JP4329152B2
Application number: JP10361399A
Authority: JP
Inventors: 祐二善明
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP2000299599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の画像を種々の角度から同時に取り込み、認識処理する部品認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の微小化と、電子部品装着装置の高速化に伴い、吸着ノズルで部品（ワーク）を吸着保持した状態での迅速な形状等の認識処理を行うことが望まれている。
【０００３】
従来、特開平４−３６５１７８号公報においては、ワークの材質、色彩等による画像の誤認識を防止する観点から、赤色の光と青色の光とを照射できる発光体を用い、ワークの材質、色彩等による反射率の差が鮮明になるよう発光体から出射する光の波長（赤色もしくは青色）を選択して画像認識を行う技術が開示されている。
【０００４】
また、特開平９−１５２３１４号公報では、対象物の平面視形状を認識するにあたり、対象物の上部に互いに発光波長の異なる２以上の斜照明光源を配置し、各光源の発光波長に感度を持つ２以上の撮像手段で取り込んだ各々の影領域を抽出して、その論理和をとり、影領域に囲まれる部分の形状を抽出することで対象物の平面視形状を認識する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの従来技術においても、ワークの一方向の形状しか認識できないことから、複数方向の認識を行う場合にはワークもしくは撮像手段の位置を切り替える必要があり、迅速な形状等の認識処理を行うのは非常に困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するために成された部品認識装置である。すなわち、本発明の部品認識装置は、第１の波長の光を出射する第１光源と、第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する第２光源と、第１の波長と同じ波長の光を出射する第３光源と、吸着ノズルで吸着保持される部品の吸着面を上面、吸着面と反対側の面を下面とし、第１光源から出射した光の部品の下面での反射光または第３光源から出射した光の部品の下面での投影光を取り込む第１撮像装置と、第２光源から出射した光の部品の側面での投影光を取り込む第２撮像装置と、第１光源および第２光源から光が出射され、第１撮像装置および第２撮像装置で画像を取得した際、第１撮像装置で得た画像から部品の下面にある電極の検査を行うとともに、第２撮像装置で得た画像から部品の厚さおよび吸着ノズルでの吸着状態を検査し、第３光源および第２光源から光が出射され、第１撮像装置および第２撮像装置で画像を取得した際、第１撮像装置で得た画像から部品の平面形状の検査を行うとともに、第２撮像装置で得た画像から部品の厚さおよび前記吸着ノズルでの吸着状態を検査する画像処理装置とを備えているものである。
【０００７】
このような本発明では、認識対象となる部品に対して各々異なる位置に配置された複数の光源から各々異なる波長の光が照射され、これらの光の反射光もしくは投影光を複数の撮像手段で各々同時に取り込んでいる。つまり、複数の撮像手段の各々では、認識対象となる部品の互いに異なる位置の反射画像もしくは投影画像を各々同時に取り込むことができ、部品の多角的な認識を一括して行うことができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品認識装置における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態の部品認識装置を説明する外観図である。すなわち、本実施形態の部品認識装置１は、認識対象となる部品Ｗに対して各々異なる位置から各々異なる波長の光を照射する第１光源１１および第２光源１２と、第１光源１１から部品Ｗに照射された光の反射光を取り込む第１撮像手段２１と、第２光源１２から部品Ｗに照射された光の投影光を取り込む第２撮像手段２２とを備えている。
【０００９】
また、部品認識装置１は、部品Ｗを吸着保持する吸着ノズルＮ、第１光源１１から出射された光を部品Ｗの方向へ反射する第１ミラーＭ１、第２光源１２から出射された光を第２撮像装置２２の方向へ反射する第２ミラーＭ２も備えている。
【００１０】
このうち、第１光源１１、第２光源１２、第１撮像装置２１、第２撮像装置２２、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２は各々筐体１０（図中太破線参照）に固定され、ユニットとして構成されている。なお、第１光源１１、第２光源１２、第１撮像装置２１、第２撮像装置２２、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２は、筐体１０に対して位置や角度を調整可能に取り付けられており、光路調整、画像取り込み位置調整を行うことができるようになっている。
【００１１】
第１光源１１はＬＥＤ等の複数の発光体から構成され、第２光源１２とは異なる波長（例えば、青色）の光を出射する。一方、第２光源１２はＬＥＤ等の複数の発光体から構成され、第１光源１１と異なる波長（例えば、赤色）の光の出射する。
【００１２】
また、第１撮像装置２１は、第１光源１１から部品Ｗに照射された光の反射光（拡散光）を取り込むため、内部に撮像素子であるＣＣＤ２１ａを備えている。一方、第２撮像装置２２は、第２光源１２から部品Ｗに照射された光の投影光を取り込むため、内部に撮像素子であるＣＣＤ２２ａを備えている。
【００１３】
第１撮像装置２１と第２撮像装置２２とは、各々対応する光源から部品Ｗに対して出射された光の反射光および投影光を同時に取り込み、部品Ｗの各々異なる位置の画像を同時に認識する。
【００１４】
すなわち、第１撮像装置２１と第２撮像装置２２とは、各々異なる波長の光を取り込むことから、同時に画像の取り込みを行っても他方の画像に影響されることはない。
【００１５】
図２は、波長に対する取り込み画像の感度を説明する図である。この図で、画像取り込みＡは図１に示す第１撮像装置２１での取り込み感度、画像取り込みＢは図１に示す第２撮像装置２２での取り込み感度を示している。なお、第１撮像装置２１および第２撮像装置２２では、各々取り込む画像の波長以外の波長から成る画像取り込みをしないよう光学フィルタが装着されており、不要な波長の画像部分をカットできるようになっている。これにより、対応する波長の画像のみを確実に取り込むことができるようになる。
【００１６】
次に、本実施形態の部品認識装置を用いた画像取り込み手順を説明する。先ず、図１に示す吸着ノズルＮで認識対象となる部品Ｗを吸着保持し、所定位置に配置する。
【００１７】
次いで、第１光源１１および第２光源１２から各々異なる波長の光を同時に出射する。第１光源１１から出射された例えば青色の光は、部品Ｗを直接照らすとともに第１ミラーＭ１で反射して部品Ｗの下面（吸着ノズルＮの吸着面と反対側の面）を照らすことになる。そして、この光は部品Ｗの下面で反射（拡散）して、第１ミラーＭ１を介して第１撮像装置２１の方向へ進んでいく。
【００１８】
一方、第２光源１２から出射された例えば赤色の光は、直接部品Ｗの側面を照らすことになる。そして、この光によって生じる部品Ｗの投影光が第２ミラーＭ２で反射して第２撮像装置２２の方向へ進んでいく。
【００１９】
次に、第１撮像装置２１および第２撮像装置２２は、各々に進んできた部品Ｗからの光を同時に取り込む。すなわち、第１撮像装置２１は、第１ミラーＭ１で反射した部品Ｗの下面の反射光を取り込み、第２撮像装置２２は、第２ミラーＭ２で反射した部品Ｗの側面の投影光を取り込む。この取り込みにあたり、先に説明した光学フィルタの作用で、第１撮像装置２１には第２光源１２から出射される波長の光はカットされ、第２撮像装置２２には第１光源１１から出射される波長の光はカットされ、各々対応する波長の光のみを確実に取り込むことができるようになる。
【００２０】
そして、第１撮像装置２１で取り込んだ部品Ｗの下面からの反射光および第２撮像装置２２で取り込んだ部品Ｗの側面の投影光を図示しない画像処理装置で処理し、部品Ｗの異なる位置の画像を生成する。これにより、部品Ｗの下面の反射画像と側面の投影画像とを同時に得ることが可能となる。この部品Ｗの下面の反射画像により部品Ｗの下面側にある例えばバンプ電極等の検査を行うことができ、部品Ｗの側面の投影画像により部品Ｗの厚さや吸着ノズルＮでの吸着状態等の検査を行うことができるようになる。
【００２１】
次に、本実施形態の部品認識装置１を用いた他の画像取り込みについて説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の部品認識装置１は、第１光源１１および第２光源１２の他に、第３光源１３を備えている。この第３光源１３は、部品Ｗの斜め下方に放射状に配置された複数の発光体１３ａ〜１３ｆによって構成され、先に説明した第１光源１１と同じ波長の光（第２光源１２とは異なる波長の光）を出射できるようになっている。
【００２３】
また、吸着ノズルＮには第３光源１３の各発光体１３ａ〜１３ｆから出射された光を部品Ｗの方向へ反射するための第３ミラーＭ３が取り付けられている。この第３光源１３を用いることで、部品Ｗの下面の投影像を第１撮像装置２１で得ることができるようになる。
【００２４】
すなわち、部品Ｗの下面の投影像を取り込むには、第１光源１１の代わりに第３光源１３から光を出射する。また、部品Ｗの側面の投影像を同時に取り込む場合には第２光源１２からも光を出射する。なお、第２光源１２から出射された光の経路は先と同じであるため、説明は省略する。
【００２５】
第３光源１３から出射された光は、第３ミラーＭ３で反射して部品Ｗの上側を照らすことになる。そして、この光によって生じる部品Ｗの投影光が第１ミラーＭ１で反射して第１撮像装置２１の方向へ進んでいく。この投影光を第１撮像装置２１で取り込み、図示しない画像処理装置で処理することで、部品Ｗの下面の投影画像を得ることができるようになる。この部品Ｗの下面の投影画像によって、部品Ｗの平面形状（サイズ等）の検査を行うことができる。
【００２６】
また、第３光源１３から光を出射して部品Ｗの下面の投影画像を得るとともに、第２光源１２から光を出射して部品Ｗの側面の投影画像を画像処理装置で得ることにより、部品Ｗの下面および側面の投影画像を同時に得て検査を行うことが可能となる。
【００２７】
なお、上記説明した実施形態では、２つの光源から各々異なる２つの波長の光を出射し、各々２つの撮像装置で取り込む例を示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の光源から各々異なる波長の光を出射し、３つ以上の撮像装置で各々取り込むようにしてもよい。これにより、部品Ｗの多角的な画像を同時に取り込み、形状等の複数項目の検査を一括して行うことが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の部品認識装置によれば次のような効果がある。すなわち、認識対象となる部品の異なる位置からの画像を同時に取り込むことができ、複数項目の部品検査を一括して行うことができるようになる。これにより、部品認識、検査の高速化を図ることが可能となる。また、複数の画像を取り込む撮像手段を一つの筐体に取り付けることで、複数の画像取り込みをできる装置の小型化を図ることができ、検査装置の小型軽量化およびコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の部品認識装置を説明する外観図である。
【図２】波長に対する取り込み画像の感度を説明する図である。
【符号の説明】
１…部品認識装置、１１…第１光源、１２…第２光源、１３…第３光源、２１…第１撮像装置、２１ａ…ＣＣＤ、２２…第２撮像装置、２２ａ…ＣＣＤ、Ｍ１…第１ミラー、Ｍ２…第２ミラー、Ｍ３…第３ミラー、Ｎ…吸着ノズル、Ｗ…部品

Claims

第１の波長の光を出射する第１光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する第２光源と、
前記第１の波長と同じ波長の光を出射する第３光源と、
吸着ノズルで吸着保持される部品の吸着面を上面、前記吸着面と反対側の面を下面とし、前記第１光源から出射した光の前記部品の下面での反射光または前記第３光源から出射した光の前記部品の下面での投影光を取り込む第１撮像装置と、
前記第２光源から出射した光の前記部品の側面での投影光を取り込む第２撮像装置と、
前記第１光源および前記第２光源から光が出射され、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置で画像を取得した際、前記第１撮像装置で得た画像から前記部品の下面にある電極の検査を行うとともに、前記第２撮像装置で得た画像から前記部品の厚さおよび前記吸着ノズルでの吸着状態を検査し、前記第３光源および前記第２光源から光が出射され、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置で画像を取得した際、前記第１撮像装置で得た画像から前記部品の平面形状の検査を行うとともに、前記第２撮像装置で得た画像から前記部品の厚さおよび前記吸着ノズルでの吸着状態を検査する画像処理装置と
を有する部品認識装置。
前記第１撮像装置および前記第２撮像装置は、各々不要な波長の光の取り込みを防止する光学フィルタを備えている
請求項１記載の部品認識装置。