JP4381764B2 - IMAGING DEVICE AND OBJECT MOVING DEVICE EQUIPPED WITH THE DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、相対的に移動する被撮像物を撮像する撮像装置及び同装置を搭載した被撮像物移動装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus that captures an imaged object that moves relatively, and an object-moving apparatus that includes the apparatus.
一般に、被撮像物に対して光を照射する照明手段と、この照明手段による照明条件下での部品を撮像する撮像手段とを備え、この撮像手段の撮像画像に基づいて被撮像物の姿勢や形状等を検知する撮像装置が知られている。この種の撮像装置には、被撮像物に設定された複数の検知対象を個別に検知するために、複数の照明条件下で個別に被撮像物を撮像するように構成されたものも知られている(例えば、特許文献1参照)。 In general, the apparatus includes an illuminating unit that irradiates light on the object to be imaged, and an imaging unit that images a part under the illumination conditions of the illuminating unit, and based on the captured image of the imaging unit, An imaging device that detects a shape or the like is known. In this type of imaging apparatus, there is also known an imaging apparatus configured to individually capture an object under a plurality of illumination conditions in order to individually detect a plurality of detection targets set on the object to be captured. (For example, refer to Patent Document 1).
上記特許文献1の表面実装機は、BGA(Ball Grid Array)に代表されるようなパッケージ面上にバンプと呼ばれる突起電極を有したエリアアレイ端子型のパッケージ部品をヘッドユニットにより吸着し、この部品を位置決めされたプリント基板上に搬送して実装するように構成されている。そのため、上記表面実装機では、バンプの高さ不揃いというこの部品特有の不良を実装前に検知する機能と、部品をプリント基板に対して正確に位置決めするためにヘッドユニットに対する部品の姿勢を検知する機能とを有する撮像装置を備えていることが要求される。 The surface mounter disclosed in Patent Document 1 adsorbs an area array terminal type package component having bump electrodes called bumps on a package surface represented by BGA (Ball Grid Array) by a head unit. Are transported and mounted on a printed circuit board. For this reason, the above surface mounter detects a defect peculiar to this component such as uneven bump height before mounting, and detects the orientation of the component with respect to the head unit in order to accurately position the component with respect to the printed circuit board. It is required to include an imaging device having a function.
そこで、上記表面実装機は、部品の姿勢を検知する第1センサユニットと、バンプ不良を検知する第2センサユニットとを撮像装置として備えている。第1センサユニットは、部品の下面を照射する照明手段と、この照明条件下で部品を真下から撮像する撮像手段とを備え、当該部品の輪郭を撮像することにより部品の姿勢を検知するようになっている。第2センサユニットは、バンプに対して異なる傾斜角度で光を照射する一対の照明手段と、これら照明手段による部品からの正反射光をそれぞれ受光可能な一対の撮像手段とを備え、異なる照明条件下で2度撮像した同一のバンプの画像位置に基づいてバンプ高さを検知するようになっている。そして、ヘッドユニットに吸着された部品は、その搬送過程において、第1センサユニット上を通過してその姿勢が検知されるとともに、第2センサユニット上を通過してバンプ不良の有無が検知されるようになっている。
しかしながら、上記特許文献1の表面実装機は、検知対象となる部品の輪郭及びバンプを撮像するために3種の照明条件下で個別に部品を撮像しなければならないため、上記各センサユニットの各照明手段に対応して複数台の撮像手段を個別に配置する必要が生じ、このことは装置のコストを引き上げる要因となっていた。 However, since the surface mounting machine of the above-mentioned patent document 1 has to individually image components under three kinds of illumination conditions in order to image the contours and bumps of the components to be detected, each of the sensor units described above. It is necessary to individually arrange a plurality of image pickup means corresponding to the illumination means, which increases the cost of the apparatus.
そこで、各照明条件を切換えて、1台の撮像手段により照明条件の数だけ部品を撮像することも考えられるが、このようにすると撮像回数分だけ撮像手段に対して部品を通過させる必要が生じ、当該部品の搬送距離を増大させるため、部品の実装作業の効率を低下させることとなる。 Therefore, it is conceivable to switch each illumination condition and image a part by the number of illumination conditions by one imaging unit. However, in this case, it is necessary to pass the component through the imaging unit by the number of times of imaging. In order to increase the conveyance distance of the component, the efficiency of the component mounting operation is reduced.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被撮像物を相対的に1度通過させることにより複数の照明条件下にある被撮像物の画像を1台の撮像手段によって個別に撮像することができる撮像装置及び同装置を搭載した被撮像物移動装置並びに撮像方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and individually captures images of an imaged object under a plurality of illumination conditions by passing the object to be imaged relatively once by a single imaging unit. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus that can perform the imaging, an imaging object moving apparatus equipped with the apparatus, and an imaging method.
上記課題を解決するために、本発明は、相対的に移動する被撮像物を複数の照明条件下で撮像可能な撮像装置であって、被撮像物に対して複数の方向から光を照射可能な照明手段と、上記移動方向と交差する方向に沿って、相対移動に対応して所定回数走査して被撮像物を撮像可能なラインセンサと、ラインセンサによる被撮像物の撮像のための所定回数の走査中、上記複数の照明方向から少なくとも一つ以上の照明方向を選択して光を照射させる複数の照明条件を適宜切換えるように、この照明条件に対応して選択される照明方向の光の照射タイミングとラインセンサの走査タイミングとを制御する撮像制御手段と、撮像した画像から上記各照明条件に応じた複数の画像を抽出する画像処理手段とを備え、上記照明手段は、被撮像物を境としてラインセンサ側に配置され、互いに異なる方向から被撮像物へ向かう光を照射する複数の反射用照明手段を備え、上記撮像制御手段は、ラインセンサの上記所定回数の走査中に上記複数の反射用照明手段を適宜切換えて点灯させるように構成され、上記被撮像物は、上記ラインセンサ側へ突出する検知対象部分を有し、上記画像処理手段は、上記ラインセンサにより撮像された画像から、上記各反射用照明手段による異なる照明方向ごとに上記検知対象部分の異なる範囲が明るくされた複数の画像を抽出し、上記複数の画像における検知対象部分の明るくされた範囲が残るように、上記複数の画像を合成する画像合成手段を備えていること(請求項1)を特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is an imaging apparatus capable of imaging a relatively moving object to be imaged under a plurality of illumination conditions, and can irradiate the object to be imaged from a plurality of directions. Illuminating means, a line sensor capable of scanning the object to be imaged a predetermined number of times in accordance with relative movement along a direction intersecting the moving direction, and a predetermined sensor for imaging the object to be imaged by the line sensor The light of the illumination direction selected corresponding to the illumination condition so as to appropriately switch the plurality of illumination conditions for irradiating the light by selecting at least one illumination direction from the plurality of illumination directions during the number of scans. Imaging control means for controlling the irradiation timing of the image sensor and the scanning timing of the line sensor, and image processing means for extracting a plurality of images corresponding to the respective illumination conditions from the captured image. At the border Are arranged on the line sensor side, and are provided with a plurality of reflecting illumination means for irradiating light directed from different directions to the object to be imaged, and the imaging control means includes the plurality of reflections during the predetermined number of scans of the line sensor. The illumination device for lighting is configured to be switched on appropriately, the object to be imaged has a detection target portion protruding toward the line sensor side, and the image processing unit is configured to detect an image captured by the line sensor, The plurality of images are extracted such that a plurality of images in which different ranges of the detection target portions are brightened are extracted for each of different illumination directions by the respective reflection illumination means, and the brightened ranges of the detection target portions in the plurality of images remain. and an image synthesizing means for synthesizing the image that is characterized in (claim 1).
上記画像処理手段により抽出された複数の画像のそれぞれについて、当該画像上の明度が所定の明度以上である明部であるか、所定の明度未満である暗部であるかを検出する明度検出手段をさらに備え、上記画像合成手段は、上記複数の画像の全てにおいて明部となる範囲及び暗部となる範囲が暗くなり、かつ、複数の画像の中で一枚において明部となる範囲が明るくなるように、上記複数の画像を合成すること(請求項2)が好ましい。Lightness detection means for detecting whether each of the plurality of images extracted by the image processing means is a bright part whose lightness on the image is equal to or higher than a predetermined lightness or a dark part whose brightness is lower than a predetermined lightness. Further, the image synthesizing means may be configured so that a bright area and a dark area in all of the plurality of images become dark and a bright area in one image becomes bright. In addition, it is preferable to combine the plurality of images (claim 2).
ラインセンサによる上記所定回数の走査中、その走査毎に上記複数の照明条件を順次切換えるように構成されていること(請求項3)が好ましい。 During scanning by the line sensor of the predetermined number of times, that is configured to sequentially switch the plurality of illumination conditions for respective scanning (claim 3) is preferable.
上記反射用照明手段は、上記ラインセンサの光軸回りに配置されるとともに、上記被撮像物に向けて先広がりとなる漏斗状に形成されていること(請求項4)が好ましい。It is preferable that the reflecting illumination means is disposed around the optical axis of the line sensor and is formed in a funnel shape that widens toward the object to be imaged.
上記反射用照明手段は、上記ラインセンサの光軸回りで90°毎に区画された区分ことに、個別に点灯及び消灯可能に構成されていること(請求項5)が好ましい。It is preferable that the reflection illumination means is configured to be individually lit and extinguished in sections divided every 90 ° around the optical axis of the line sensor.
本発明の別の態様は、上記撮像装置と、被撮像物を搬送する搬送手段とを備えていること(請求項6)を特徴とする被撮像物移動装置である。 Another aspect of the present invention is an imaging object moving apparatus including the imaging apparatus and a conveying unit that conveys the imaging object (Claim 6 ).
この被撮像物移動装置は、被撮像物としての部品を搬送してプリント基板上へ実装する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記撮像装置による撮像を行うようにした表面実装機であること(請求項7)が好ましい。 The imaging object moving device includes a head unit as a conveying unit that conveys a component as an imaging object and mounts the component on a printed circuit board, and performs imaging by the imaging device during component conveyance by the head unit. It is preferably a surface mounter (Claim 7 ).
上記被撮像物移動装置は、被撮像物としての部品を検査ソケットまで搬送する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記撮像装置による撮像を行うようにした部品試験装置であること(請求項8)が好ましい。 The imaging object moving device includes a head unit as a conveying unit that conveys a component as an imaging object to an inspection socket, and is a component testing apparatus configured to perform imaging by the imaging device during component conveyance by the head unit. It is preferable that it is present (claim 8 ).
本発明の撮像装置によれば、撮像制御手段を備えているため、例えば、被撮像物の検知対象となる部位が2個所ある場合には、ラインセンサの走査毎に2種の照射方向の光を交互に照射させることができる。そのため、上記例においては、一方の検知対象となる部位が映し出された撮像ラインと、他方の検知対象となる部位が映し出された撮像ラインとが交互に配置された画像を1台のラインセンサを通過する被撮像物に対して各照明条件下で個別に撮像し、その画像から画像処理手段により異なる照明条件下における2種類の画像を抽出することができる。 According to the image pickup apparatus of the present invention, since the image pickup control means is provided, for example, when there are two parts to be detected by the object to be picked up, light in two types of irradiation directions is scanned for each scanning of the line sensor. Can be irradiated alternately. Therefore, in the above example, an image in which an imaging line on which a part to be detected is projected and an imaging line on which the part to be detected on the other is projected are arranged with one line sensor. A passing object can be individually captured under each illumination condition, and two types of images under different illumination conditions can be extracted from the image by the image processing means.
また、複数の被撮像物を撮像する複数のラインセンサと、各ラインセンサ毎に被撮像物に対して複数の方向から光を照射可能な複数の照明手段と、各ラインセンサ毎に所定回数の走査中に複数の照明条件を適宜切換えるように制御する一つあるいは複数の撮像制御手段と、各ラインセンサ毎に撮像した画像から上記各照明条件に応じた複数の画像を抽出する一つあるいは複数の画像処理手段とから撮像装置を構成すると、効率的に多数種の領域毎、部分毎に要求される画像の種類が異なる場合でも、少ない相対移動で領域あるいは部分に対応した複数種類の画像(領域毎、部分毎に独立の画像、あるいは共通する画像の種類を有する複数の領域あるいは部分からなる画像)を抽出することができる。 In addition, a plurality of line sensors for imaging a plurality of objects to be imaged, a plurality of illumination means capable of irradiating light to the object to be imaged from a plurality of directions for each line sensor, and a predetermined number of times for each line sensor One or a plurality of imaging control means for controlling a plurality of illumination conditions to be switched appropriately during scanning, and one or a plurality of images for extracting a plurality of images according to each illumination condition from an image captured for each line sensor If the image pickup apparatus is configured with the image processing means, a plurality of types of images corresponding to the region or the portion with a small relative movement (even if the types of images required for each of the various types of regions and the portions are different). It is possible to extract an independent image for each region or portion, or an image composed of a plurality of regions or portions having a common image type.
さらに、本発明の撮像装置によれば、複数の反射用照明手段を備えているため、少ない相対移動で複数種類の異なる反射画像を撮像することができる。 Furthermore, according to the imaging apparatus of the present invention , since a plurality of reflection illumination means are provided , a plurality of types of different reflection images can be captured with a small relative movement.
請求項2の撮像装置によれば、複数の画像の全てにおいて明部となる範囲及び暗部となる範囲を、合成後の画像から省略することができる。According to the imaging device of the second aspect, it is possible to omit the range that becomes the bright portion and the range that becomes the dark portion in all of the plurality of images from the combined image.
請求項3の撮像装置によれば、ラインセンサの画素毎に照明条件を制御する場合と比較して、照明条件を制御するための情報量を低減させることができるため、この情報を記憶する記憶資源を節約することができるとともに、処理工数を減らして撮像処理を高速化することができる。 According to the imaging apparatus of the third aspect , since the amount of information for controlling the illumination condition can be reduced as compared with the case of controlling the illumination condition for each pixel of the line sensor, the storage for storing this information. In addition to saving resources, the number of processing steps can be reduced and the imaging process can be speeded up.
請求項4の撮像装置によれば、漏斗状に形成された反射用照明手段によってラインセンサの光軸回りに異なる方向から被撮像物へ光を照射することができる。According to the imaging apparatus of the fourth aspect, the object to be imaged can be irradiated from different directions around the optical axis of the line sensor by the reflecting illumination means formed in a funnel shape.
請求項5の撮像装置によれば、ラインセンサの光軸周りに区画された区分に応じて4種類の画像を抽出することができる。According to the imaging device of the fifth aspect, it is possible to extract four types of images according to the sections partitioned around the optical axis of the line sensor.
請求項6の被撮像物移動装置によれば、上記撮像装置により複数の照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて被撮像物の形状確認や位置補正等を行いつつ、当該被撮像物を目的地まで搬送することができる。
According to the object moving device of
請求項7の表面実装機によれば、上記撮像装置により複数の照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて部品の形状確認や位置補正等を行いつつ、当該部品をプリント基板へ実装することができる。 According to the surface mounter of the seventh aspect, the component is mounted on the printed circuit board while checking the shape of the component and correcting the position based on the images individually captured under the plurality of illumination conditions by the imaging device. be able to.
請求項8の部品試験装置によれば、上記撮像装置により複数の照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて部品の形状確認や位置補正等を行いつつ、当該部品を検査ソケットまで搬送することができる。
According to the component testing apparatus of
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明に係る撮像装置が搭載される表面実装機(本発明に係る表面実装機)を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台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3がこのコンベア2上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
1 and 2 schematically show a surface mounter (surface mounter according to the present invention) on which an imaging apparatus according to the present invention is mounted. As shown in the drawing, a printed circuit board conveying conveyor 2 is arranged on a base 1 of the mounting machine, and the printed
上記コンベア2の両側には、部品供給部4、5が配置されている。これらの部品供給部4、5のうち一方側(図1では上側)の部品供給部4にはX軸方向に多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、各々、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ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ており、後述のヘッドユニット6により部品が間欠的に取り出されるようになっている。一方、他方側の部品供給部5には、X軸方向に所定の間隔を隔ててトレイ5a、5bがセットされている。各トレイ5a、5bには、各々QFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)等のパッケージ型の部品が整列して載置されており、ヘッドユニット6による取出しが可能な状態となっている。
On both sides of the conveyor 2, component supply units 4 and 5 are arranged. The component supply unit 4 on one side (upper side in FIG. 1) of these component supply units 4 and 5 is provided with a plurality of rows of
上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット6が装備されている。このヘッドユニット6は、部品供給部4、5とプリント基板3が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、X軸方向(コンベア2の搬送方向)及びY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動することができるようになっている。
Above the base 1, a
すなわち、基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット6が移動可能に保持され、このヘッドユニット6に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモ−タ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット6が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。
That is, a fixed
上記ヘッドユニット6には、部品吸着用のノズル16aを先端に備えた複数のヘッド16が設けられている。このヘッド16は、ヘッドユニット6のフレームに対して昇降(Z軸方向の移動)及びノズル中心軸(R軸:図示せず)回りの回転が可能とされ、図外のZ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びR軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズル16aが6本配設された構成を示している。
The
また、ヘッドユニット6には、各ノズル16aに吸着された部品に対して光を照射する透過用照明手段17が設けられている。この透過用照明手段17は、ヘッドユニット6の下面に固定された複数のLED17aと、これらLED17aを下方で被覆するように配置された拡散板17bとを備え、各LED17aの照射光を部品の背面側(上方)から基台1側へ照射するようになっている。なお、上記拡散板17bには、上記各ノズル16aの途中部がZ軸方向移動及びR軸回りの回転が許容されるように挿通している。
Further, the
さらに、上記基台1上であって、上記トレイ5a、5bの間には、部品供給部4、5から取出された部品を実装に先立って画像認識するための撮像装置18が設けられている。
Further, an
撮像装置18は、基台1上に固定的に配設されており、図3に示すように、ヘッド16に吸着された部品Cを撮像するカメラ30と、部品撮像用の照明を与える照明ユニット31とを備えている。以下、平面視略正方形の本体Hとこの本体Hの下面に形成された複数のバンプBuとを備えた部品Cを撮像する場合について説明する。
The
カメラ30は、複数の撮像素子が一列に並ぶラインセンサを備えたカメラで、撮像素子がY軸方向に並ぶように基台1上に配置されており、撮像素子の配列方向(主走査方向)と直交する方向(副走査方向;X軸方向)にヘッドユニット6を移動させることにより、各ヘッド16に吸着されている部品をその下側から撮像するようになっている。
The
照明ユニット31は、カメラ30の上方に設けられており、ユニット31の上部中央に配置される漏斗状照明手段32a、同ユニット31の内側部に配置される反射用照明手段32b、同ユニット31の上部であって漏斗状照明手段32aの外側に配置される側方照明手段32cの3種類の照明手段を備えている。
The
漏斗状照明手段32aは、同図に示すように中央に開口部を有し、上方へ向けて先広がりとなる漏斗形のフレームの内面に複数のLED33を備え、これらLED33を点灯させることにより撮像装置18の上方にある吸着部品Cに対してその下側から斜め方向に光を照射するように構成されている。また、漏斗状照明手段32aには、図4に示すように、4つの照明エリア33a〜33dがカメラ30の光軸回りで90°毎に区画されている。これら照明エリア33a〜33dは、それぞれを1つの区分として、個別に点灯/消灯可能に構成されている。
As shown in the figure, the funnel-shaped illumination means 32a has an opening in the center, and includes a plurality of
反射用照明手段32bは、上記漏斗状照明手段32aの下側に配置されており、光源として横向きに並ぶ複数のLED34とハーフミラー35とを有している。そして、前記LED34からの光をハーフミラー35で90°屈折させることにより撮像装置18上方にある吸着部品Cに対してその真下から上記カメラ30の光軸と平行する方向へ光を照射するように構成されている。
The
側方照明手段32cは、漏斗状照明手段32aを取り囲むように複数のLED36を内向きに備えており、これらLED36を点灯させることにより、撮像装置18上方にある吸着部品Cに対してその側方から照明光を照射するように構成されている。
The side illumination means 32c is provided with a plurality of
ところで、上述した実装機には、図5に示すように、論理演算を実行するCPU61、そのCPU61による制御プログラムなどを予め記憶するROM62及び様々なデータを一時的に記憶するRAM63等から構成される制御手段60が設けられており、前記サーボモータ9、15、ヘッドユニット6又は撮像装置18等は、全てこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。
By the way, as shown in FIG. 5, the mounting machine described above includes a
CPU61は、部品に対する光の照射方向の数及び、それに応じたカメラ30の走査回数を設定して、撮像タイミング及び照明点灯タイミングを制御する撮像制御手段61aを備え、さらにカメラ30により撮像された画像から各照明方向に応じた画像を抽出する画像処理手段61bと、撮像対象となる部品によって後述の図9に示すような処理を行なうべく画像上の明度を検出する明度検出手段61cと、明度の検出された各画像を後述の図10に示すように合成する画像合成手段61dとを備えている。
The
ROM62は、カメラ30の撮像タイミング及び透過用照明手段17又は照明ユニット31の各照明手段32a〜32cの点灯タイミングを上記CPU61により制御させるために、例えば、図6に示すようなタイミングチャートを記憶している。
The
図6は、制御手段の制御の一例を示すタイミングチャートであり、(a)は透過−側方照明時のタイミング、(b)は漏斗状照明手段32aによる照明時のタイミングをそれぞれ示している。 6A and 6B are timing charts showing an example of control by the control means. FIG. 6A shows the timing at the time of transmission-side illumination, and FIG. 6B shows the timing at the time of illumination by the funnel-shaped illumination means 32a.
例えば、ヘッド16に対する部品Cの位置ずれの検出及び、バンプBuの検知を行う場合には、上記透過用照明手段17の光を照射して部品Cの輪郭を浮き上がらせた画像と、反射用照明手段32bの光を照射してバンプBuの頂点付近を明るくした画像が必要となる。この場合、上記制御手段60は、図6の(a)に示すように、カメラ30の走査タイミング毎に透過用照明手段17と側方照明手段32cとを交互に点灯させるようになっている。このように撮像された画像は、図7に示すように、透過用照明手段17による照明時に撮像された走査ラインと側方照明手段32cによる照明時に撮像された走査ラインとが交互に配置されたものとなる。この画像において、略正方形の本体Hが長方形に映し出されているのは、上記撮像制御手段61aが予め規定された走査回数、すなわち、カメラ30の走査方向の画素数に対応した副走査双方向における走査回数に対して照明手段の数量(透過用照明手段17及び側方照明手段32c;2個)を乗じた数を走査回数として設定しているためである。
For example, when detecting the displacement of the component C with respect to the
そして、画像処理手段61bにより上記画像から透過用照明手段17による照明時の撮像ラインと側方照明手段32cによる照明時の撮像ラインとを個別に抽出した画像(走査ライン数を1/2にした画像)を得る。この画像は、図8の(a)及び(b)に示すように、正規の走査回数で撮像された解像度を有するものとなる。なお、図8の(a)は、透過用照明手段17による照明時における部品の像(本体Hの輪郭)を示しており、図8の(b)は、側方照明手段32cによる照明時における部品の像(バンプBu)を示したものである。
Then, an image obtained by individually extracting the imaging line at the time of illumination by the
また、部品Cの中には、上記表面が半球状のバンプBuと表面が平坦なパッドPaとを備えたもの(図9参照)があり、このような部品CのバンプBu高さを検知する場合には、バンプBuの像とパッドPaの像とを区別するためにパッドPaの像を省いた画像を得ることが好ましい。この場合、上記制御手段60は、図6の(b)に示すように、カメラ30の走査タイミング毎に漏斗状照明手段32aの照明エリア33a〜33dを順次切換えて点灯させるようになっている。具体的に制御手段によりカメラ30の撮像毎に照明エリア33a、33b、33c、33dが順に点灯し、これらが循環して点灯することとなる。このように撮像され、各照明エリア33a〜33dによる照明条件下毎の撮像ラインを個別に抽出した画像は、図9の(a)〜(d)に示すように、バンプBuの頂点近傍でかつ、照明エリア33a〜33dの内で点灯しているものによる光の照射位置(点灯している照明エリア33a〜33dに向いた位置)が部分的に明るくされたものとなる。これら4枚の画像においては、それぞれ部品に対する同位置においてパッドPaの下面が明るくされており(以下、明部と称す)、これら明部は上記明度検出手段61cにより検出され、この明度検出手段61cの検出結果に応じて上記画像合成手段61dが各明部を暗くするように明度を変更する。つまり、排他的論理和に相当する論理演算処理により、上記4枚の画像の全てにおいて明部の部分と暗部の部分は暗くし、4枚の画像の中で一枚において明部となる部分は明るくするようにして各画像を合成することにより、バンプBuのみが明るくされた図10のような合成画像G1が得られるようになっている。なお、図9の(a)〜(d)の各画像が正規の解像度を有しているのは、上記撮像制御手段61aが予め設定された走査回数に対して照明手段の数量(各照明エリア33a〜33d;4個)を乗じた数を走査回数として設定しているため、撮像された画像から各照明ライン33a〜33dに対応して抽出された画像(撮像ラインを1/4にした画像)の撮像ラインの数量が正規のものとなるためである。
Further, some parts C include bumps Bu having a hemispherical surface and pads Pa having a flat surface (see FIG. 9), and the bump Bu height of such a part C is detected. In this case, it is preferable to obtain an image in which the image of the pad Pa is omitted in order to distinguish the image of the bump Bu and the image of the pad Pa. In this case, as shown in FIG. 6 (b), the control means 60 sequentially switches on and turns on the
上記のように撮像制御手段61aは、部品Cの輪郭、バンプBu又はパッドPa等、検知対象となる部位に応じて照射方向の異なる各照明手段17、33a〜33cを選択的に照射させるとともに、これら照明手段17、33a〜33cの照射タイミング及びカメラ30の撮像タイミングを制御し、さらにカメラ30の走査回数に対して選択された各照明手段17、33a〜33cの数量を乗じた数を走査回数として設定するようになっている。なお、上記の例では、透過用照明手段17と側方照明手段32bとを交互に点灯させる場合及び、漏斗状照明手段32aの照明エリア33a〜33dを順次点灯させる場合について説明しているが、これに限定されることはなく、反射用照明手段32cと透過用照明手段17、反射用照明手段32cと側方照明手段32b又は、透過用照明手段17と側方照明手段32bのそれぞれを順次切換えて点灯させるようにすることも可能である。さらに、漏斗状照明手段32aにおける各照明エリア33a〜33dを全て点灯させた状態と反射用照明手段32cを点灯させた状態とを交互に切換える構成とすることも可能である。
As described above, the
なお、上記の例では漏斗状照明手段32aを4つのエリアに分割しているが、その分割の形状は例示したX形状だけでなく、十字形状とすることも可能であり、さらに分割数を4より減らしたりあるいは増やしたりすることも可能である。また、分割は各領域が不等分である構成も可能である。さらに、上記例では漏斗状照明手段32aを分割しているが、漏斗状照明手段32aに限らず側方照明手段32bを適宜分割して上記の制御及び撮像を行うことも可能である。 In the above example, the funnel-shaped illuminating means 32a is divided into four areas. However, the shape of the division is not limited to the illustrated X shape, and may be a cross shape. It is possible to reduce or increase it further. Moreover, the structure by which each area | region is unequal is also possible for a division | segmentation. Furthermore, although the funnel-shaped illumination means 32a is divided in the above example, the above-described control and imaging can be performed by appropriately dividing the side illumination means 32b without being limited to the funnel-shaped illumination means 32a.
また、上記撮像装置18では、それぞれ照射方向の異なる照明光を照射する各照明手段17、32a〜32cを採用しているが、これに限定されることはなく、例えば、複数の色の照明光を照射可能な照明手段を備える構成とすることができる。この場合、上記撮像制御手段61aは、カメラ30の走査毎に異なる色の光を順次照射するように、カメラ30の撮像タイミング及び照明手段の照射タイミングを制御することとなる。なお、この構成でも、カメラ30の走査回数に対して選択された照明手段の色の数量を乗じた数を走査回数として設定するように撮像制御手段61aを構成することが好ましく、この走査回数で撮像され、照明色毎に撮像ラインが抽出された画像は、上記同様に正規の走査回数で撮像された解像度を有するものとなる。
Moreover, although the said
以下、図11のフローチャートに従って、上記制御手段の制御に基づく実装機の実装動作の一例について説明する。 Hereinafter, according to the flowchart of FIG. 11, an example of the mounting operation of the mounting machine based on the control of the control means will be described.
ヘッドユニット6の各ノズル16aにより部品供給部4、5から部品Cが吸着され(ステップS1)、このヘッドユニット6が撮像手段18上を通過するときに部品認識処理が行なわれる(ステップS2)。この部品認識処理S2としては、図12に示されるように、まず、ヘッドユニット6を予め設定された基台1上の待機位置まで移動させ(ステップS21)、撮像手段18側への移動を開始させる(ステップS22)。次いで、次の撮像対象となる部品Cに設定された照明条件には、複数の照明条件が設定されているか否かが判定され(ステップS23)、ここで、単独の照明条件(通常照明)であると判定されると(ステップS23でNO)、予め設定された照明手段を点灯させるとともにカメラ30の走査を開始する(ステップS24)。一方、複数の照明条件であると判定されると(ステップS23でYES)、予め設定された複数の照明手段をカメラ30の走査毎に切換えつつ、部品Cの撮像を開始する(ステップS25)。次いで、ステップS24、S25で開始された部品Cの撮像が終了したか否かが判定され(ステップS26)、終了していない場合(ステップS26でNO)には、繰り返しステップS26を実行する。一方、部品Cの撮像が終了したと判定されると(ステップS27でYES)、各ノズル16aに吸着された全ての部品Cの撮像が終了したか否かが判定され(ステップS27)、ここで未撮像の部品Cがあると判定されると(ステップS27でNO)、繰り返しステップS23を実行する一方、全ての部品Cの撮像が終了した場合には、当該処理が図11のステップS3へ移行する。
The components C are sucked from the component supply units 4 and 5 by the
そして、上記部品認識処理で撮像された画像に基づいてバンプBuの高さ不良や部品Cの表面状態の不良等があるか否かが検出され(ステップS3)、ここで不良があると判定されると(ステップS3でNO)、当該部品Cを廃棄対象として登録して(ステップS4)、後述のステップS7ヘ移行する。一方、部品Cが良品であると判定されると(ステップS3でYES)、部品Cの輪郭が映し出された画像に基づいてヘッド16に対する部品Cの位置ずれ(回転方向のずれも含む)が検出され、この検出結果に応じて実装位置の補正値が算出される(ステップS5)。補正値が算出されると、この補正値に応じてヘッドユニット6の移動量を調整しつつ、当該部品Cをプリント基板3に実装する(ステップS6)。次いで、ヘッドユニット6の各ノズル16aに吸着された全ての部品Cが実装された又はステップS3の廃棄対象として登録されたか否か、すなわち各ノズル16aに吸着された部品Cが処理済みであるか否かが判定され(ステップS7)、ここで未処理の部品Cがあると判定されると(ステップS7でNO)、上記ステップS3を繰り返し実行する。一方、各部品Cが処理済みであると判定されると(ステップS7でYES)、廃棄対象に登録された全ての部品Cを図略の不良品収容箱へ搬送して(ステップS8)、実装対象となる全ての部品Cがプリント基板3に対して実装されたか否かが判定される(ステップS9)。ここで、未実装の部品Cがあると判定されると(ステップS9でNO)、上記ステップS1を繰り返し実行する一方、全ての実装対象が実装されたと判定されると(ステップS9でYES)、当該処理を終了する。
Based on the image captured in the component recognition process, it is detected whether there is a defect in the height of the bump Bu, a defect in the surface state of the component C, or the like (step S3). Then (NO in step S3), the part C is registered as a discard target (step S4), and the process proceeds to step S7 described later. On the other hand, if it is determined that the part C is a non-defective product (YES in step S3), a positional deviation (including a rotational direction deviation) of the part C with respect to the
なお、上記実施形態では、撮像装置18を表面実装機に搭載した構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ICチップ等の電子部品を検査する部品試験装置40に搭載することも可能である。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
図13は、本発明に係る撮像装置が搭載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。
FIG. 13 is a plan view showing a
図13に示すように、部品試験装置40の基台41には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハWaを上下多段に収納したカセット42を装着可能なカセット設置部43が設けられている。このカセット設置部43に装着されたカセット42は、図略の搬送機構により基台41に形成された開口部44の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド45によって取上げられる。ヘッド45は、基台41上でY軸方向に延びるレール46に沿って、上記開口部44から部品待機部47までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部47は、基台41上でX軸方向に延びる一対のレール48間に配置され、この部品待機部47に搬送されたベアチップは、各レール48に沿って駆動する一対のヘッドユニット49、50により基台41上の検査ソケット51まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。
As shown in FIG. 13, the
このような部品検査装置40において、上記基台41上には、部品待機部47と検査ソケット51との間に撮像装置118、218が設けられている。なお、図では省略しているが、撮像装置118、218に対応して各ヘッドユニット49、50には、上記透過用照明手段17(図2参照)がそれぞれ設けられ、また、撮像装置118、218には、例えば図3のようなカメラ30、そして照射方向の異なる光を切換え可能な照明ユニット31が設けられている。
In such a
上記撮像装置118、218は、部品待機部47から検査ソケット51まで搬送されるベアチップの不良(例えば、バンプの高さ不良)を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット49、50により基台41上の不良品回収部52に載置された不良品用トレイ53に搬送される。これに加えて、上記撮像装置118、218は、ヘッドユニット49、50に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット49、50に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット49、50により位置補正が実行された後、検査ソケット51へ搬送される。
The
そして、検査ソケット51における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット49、50により上記不良品用トレイ53に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット49、50により基台41上の部品収納部54まで搬送されるとともに、この部品収納部54において、テープフィーダー用のベーステープ55内に収容され、このベーステープ55に図略のカバーテープが張付けられることとなる。
As a result of the inspection in the
なお、不良品回収部52の不良品用トレイ53が満載状態になると、そのトレイ53が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部56に移送されるとともに、不良品回収部52に隣接したトレイ待機部57にあるトレイ58がヘッドユニット49、50により不良品回収部52に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部57に空トレイ載置部59から空トレイが移送されるようになっている。
When the
また、上記各実施形態では、撮像装置18を表面実装機及び部品試験装置40の基台上に配置した構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、撮像装置18を部品搬送用のヘッドユニットに対して相対変位可能に取り付けた構成とすることも可能である。
In each of the above embodiments, the configuration in which the
図14は、本発明に係る撮像装置が搭載された部品搬送用のヘッドユニットを概略的に示す側面図である。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。 FIG. 14 is a side view schematically showing a component transport head unit on which the imaging apparatus according to the present invention is mounted. In the figure, the X axis and the Y axis are shown in order to clarify the directionality.
図14に示すように、部品搬送用のヘッドユニット306は、上下に延びるベース307と、このベース307の前面に対して取り付けられたヘッド308と、上記ベース307の背面に対してX軸方向に変位可能に取り付けられた撮像ユニット309とを備えている。ヘッド308は、上記各実施形態と同様にヘッドユニット306のフレームに対して昇降及びノズル中心軸回りの回転が可能とされている。撮像ユニット309は、上記ベース307に対して取り付けられるフレーム310と、このフレーム310に配設された撮像装置318とを備えている。
As shown in FIG. 14, a
撮像装置318は、ラインセンサからなるカメラ330と、このカメラ330が撮像可能となるように吸着部品の像を反射するミラー331と、吸着部品の側方を照明する側方照明手段332cと、吸着部品を下方から照明する反射用照明手段332bとを備えている。
The
カメラ330は、上記各実施形態と同様に撮像素子がY軸方向に並ぶようにフレーム310に配置され、当該フレーム310をヘッド308に対してX軸方向へ移動させることにより、ヘッド308に吸着されている部品をその下側から撮像するようになっている。側方照明手段332cは、X軸方向で相対向して配置された複数のLED336を内向きに備え、吸着部品に対してその側方から照明光を照射するように構成されている。反射用照明手段332bは、横向きに並ぶ複数のLED334とハーフミラー335とを有し、上記反射用照明手段32bと同様にカメラ30の光軸と平行する方向へ光を照射するようになっている。
The
以上のように構成されたヘッドユニット306は、撮像ユニット309をベース307に対して移動させ、カメラ330の撮像毎に側方照明手段332cと反射用照明手段332bとを交互に切換えて照射することにより、これら各照明条件下における吸着部品を個別に撮像することができる。
The
なお、上記撮像装置18、118、218、318は、実装機及び部品検査装置以外の各種装置に適用可能であり、例えば、部品実装後の基板を検査する検査装置に適用することも可能である。すなわち、上記実装機のコンベア2により所定の作業位置に搬入された基板に対して、基板表面を撮像可能な撮像装置を備えたヘッドユニットを相対的に移動させながら、前記撮像装置により基板を撮像してその画像に基づいて当該基板を検査する装置が従来から周知であるが、例えば、その撮像装置として上記実施形態のような撮像装置18、118、218、318を搭載することもできる。このような検査装置によると、例えば、複数の照射角度を有する照明光を照射しつつ、これら照明条件下で個別に撮像しないと基板に実装された部品の形状を検知することができない場合に、上記撮像装置18、118、218、318を用いて確実に部品を検知することができる。
The
以上説明したように、上記撮像装置18、118、218、318によれば、撮像制御手段61aを備えているため、例えば、部品Cの検知対象となる部位が2個所ある場合には、カメラ30の走査毎に2種類の照射方向の光を交互に照射させることができる。そのため、上記例においては、一方の検知対象となる部位が映し出された撮像ラインと、他方の検知対象となる部位が映し出された撮像ラインとが交互に配置された画像を1台のカメラ30を通過する部品Cに対して各照明条件下で個別に撮像し、その画像から画像処理手段61bにより異なる照明条件下における2種類の画像を抽出することができる。
As described above, according to the
反射用照明手段32bと透過用照明手段17とを備えた構成によれば、反射用照明手段32bにより部品Cの表面を映し出した画像と、透過用照明手段17により部品Cの輪郭を映し出した画像とを個別に撮像することができる。
According to the configuration including the
反射用照明手段32bと側方照明手段32cとを備えた構成によれば、反射用照明手段32bにより部品Cの表面を映し出した画像と、側方照明手段32cにより部品Cの表面に形成されたバンプBu等を映し出した画像とを個別に撮像することができる。 According to the configuration including the reflection illumination means 32b and the side illumination means 32c, an image in which the surface of the component C is projected by the reflection illumination means 32b and the surface of the component C formed by the side illumination means 32c are formed. It is possible to individually capture an image showing the bumps Bu and the like.
なお、部品Cが四角形の場合の輪郭は、ヘッドユニット6の移動に伴い複数回(例えば、50回とか100回)の主走査の内、最初と最後のそれぞれ少数回の操作中は透過用照明手段17を点灯させ、中間の多数回の走査中は側方照明手段32bや反射用照明手段32cを点灯させるようにして撮像してもよい。あるいは、透過用照明手段17を点灯させながらカメラ30が画像を取り込むのをa、側方照明手段32bを点灯させながらカメラ30が画像を取り込むのをb、反射用照明手段32cを点灯させながらカメラ30が画像を取り込むのをcとするとき、走査毎にa、b、b、b、c、cを繰り返すようにしてもよい。さらには、一回の操作中にY方向に並ぶ撮像素子が順次画像を取り込むタイミングに合せて、a、a、a、b、b・・・、b、a、a、aと撮像してもよい。これは、X軸方向及びY軸方向の撮像座標に対応して、どの照明手段を点灯させるかのデータを撮像制御手段61aのRAM63に予め記憶させておき、ヘッドユニット6の移動に伴うどの走査回数にあるのか、さらにカメラ30の撮像素子が順次画像を取り込むタイミングに合せて、上記記憶されたデータに対応する照明手段を点灯させることで可能となる。さらに、上記の説明では、a、b、cをそれぞれ照明条件として説明しているが、これに限定することはなく、例えば、透過用照明手段17と側方照明手段32bとを点灯させた状態(a+b)、反射用照明手段32cと側方照明手段32bとを点灯させた状態(b+c)をそれぞれ照明条件として設定して、走査ライン毎又は画素毎にこれらを順次切換えるようにしてもよい。
Note that the outline when the part C is a quadrangle is transmissive illumination during the first and last few operations of the main scanning multiple times (for example, 50 times or 100 times) as the
また、1個のカメラ30のみではなく複数のカメラ30により同時又は時間をずらして撮像する場合には、各カメラ30により撮像される被撮像物のそれぞれに対して複数の方向から光を照射可能な複数の照明手段を設け、各カメラ30毎に所定回数の操作中に複数の照明条件を適宜切換えるように各照明手段17、32a〜32cの照射タイミングと各カメラ30の走査タイミングとを制御するように撮像制御手段61aを構成すればよい。この場合、各カメラ30毎に撮像した画像から上記各照明条件に応じて複数の画像(但し、それぞれ異なる所定の座標に相当する撮像画素から構成される画像)を抽出する一つあるいは複数の画像処理手段61bを設けてもよい。
In addition, when imaging is performed not only by one
また、複数の色の光を照射可能な照明手段を備えた撮像装置によれば、撮像制御手段61aを備えているため、例えば、カメラ30の走査毎に赤、緑、青の三色の光を順次照射させることにより、1台のカメラ30を通過する部品Cを各色の照明条件下で個別に撮像することができ、撮像された画像から画像処理手段により異なる照明条件下における3種類の画像を抽出することができる。これらの画像を合成すれば、部品Cのカラー画像を形成することができるため、カラー画像を撮像するためにカラーフィルタを有するラインセンサを別途設けることが不要となり、装置のコストを低減させることができる。
In addition, according to the imaging apparatus including the illumination unit that can emit light of a plurality of colors, since the
17 透過用照明手段
18、118、218、318 撮像装置
30 カメラ
32a 漏斗状照明手段
32b 反射用照明手段
32c 側方照明手段
40 部品試験装置
61a 撮像制御手段
61b 画像処理手段
17 Illumination means for
Claims (8)
被撮像物に対して複数の方向から光を照射可能な照明手段と、
上記移動方向と交差する方向に沿って、相対移動に対応して所定回数走査して被撮像物を撮像可能なラインセンサと、
ラインセンサによる被撮像物の撮像のための所定回数の走査中、上記複数の照明方向から少なくとも一つ以上の照明方向を選択して光を照射させる複数の照明条件を適宜切換えるように、この照明条件に対応して選択される照明方向の光の照射タイミングとラインセンサの走査タイミングとを制御する撮像制御手段と、
撮像した画像から上記各照明条件に応じた複数の画像を抽出する画像処理手段とを備え、
上記照明手段は、被撮像物を境としてラインセンサ側に配置され、互いに異なる方向から被撮像物へ向かう光を照射する複数の反射用照明手段を備え、
上記撮像制御手段は、ラインセンサの上記所定回数の走査中に上記複数の反射用照明手段を適宜切換えて点灯させるように構成され、
上記被撮像物は、上記ラインセンサ側へ突出する検知対象部分を有し、
上記画像処理手段は、上記ラインセンサにより撮像された画像から、上記各反射用照明手段による異なる照明方向ごとに上記検知対象部分の異なる範囲が明るくされた複数の画像を抽出し、
上記複数の画像における検知対象部分の明るくされた範囲が残るように、上記複数の画像を合成する画像合成手段を備えていることを特徴とする撮像装置。 An imaging device capable of imaging a relatively moving object under a plurality of illumination conditions,
Illuminating means capable of irradiating the object to be imaged from a plurality of directions;
A line sensor capable of scanning the object to be imaged by scanning a predetermined number of times corresponding to the relative movement along a direction intersecting the moving direction;
This illumination is performed so that a plurality of illumination conditions for irradiating light by selecting at least one illumination direction from among the plurality of illumination directions and appropriately switching a plurality of illumination conditions during scanning a predetermined number of times for imaging of an object to be imaged by a line sensor Imaging control means for controlling the irradiation timing of the light in the illumination direction selected corresponding to the conditions and the scanning timing of the line sensor;
Image processing means for extracting a plurality of images according to each illumination condition from the captured image,
The illumination unit includes a plurality of reflection illumination units that are arranged on the line sensor side with the object to be imaged as a boundary, and irradiate light from the different directions toward the object to be imaged,
The imaging control means is configured to appropriately switch and turn on the plurality of reflecting illumination means during the predetermined number of scans of the line sensor .
The object to be imaged has a detection target portion protruding toward the line sensor,
The image processing means extracts a plurality of images in which a different range of the detection target portion is brightened for each different illumination direction by each of the reflection illumination means, from an image captured by the line sensor,
An image pickup apparatus, comprising: an image compositing unit that synthesizes the plurality of images such that a brightened range of a detection target portion in the plurality of images remains .
上記画像合成手段は、上記複数の画像の全てにおいて明部となる範囲及び暗部となる範囲が暗くなり、かつ、複数の画像の中で一枚において明部となる範囲が明るくなるように、上記複数の画像を合成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。The image synthesizing unit is configured so that a range that is a bright portion and a range that is a dark portion are dark in all of the plurality of images, and a range that is a bright portion is bright in one of the plurality of images. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a plurality of images are synthesized.
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