JP4550644B2 - 照明装置、部品認識装置、表面実装機および部品試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するとともに、その搬送途中で部品の吸着状態をいわゆるラインセンサ（リニアセンサ）を使って画像認識するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適した照明装置、部品認識装置、この部品認識装置を組込んだ表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、吸着ノズルを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から電子部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装する表面実装機が一般に知られている。この種の表面実装機では、部品の吸着ミスや吸着ズレに伴う実装不良を防止すべく、事前（実装前）に吸着部品を画像認識してその吸着状態を調べることが行われており、例えばＣＣＤラインセンサ（リニアセンサ）を有するカメラおよび照明光源から構成される撮像ユニットを表面実装機の基台上に設置し、部品吸着後、ヘッドユニットをこの撮像ユニットに対して相対的に移動させながら吸着部品を撮像することが行われている（例えば特許文献１）。

上記のような撮像ユニットの照明光源としてはＬＥＤが用いられ、点灯方式としては、従来、ＬＥＤを常時点灯させた状態で部品を撮像する常時点灯方式が一般的であったが、最近では、ＬＥＤの蓄熱を抑制でき、また光量の安定性がよい（制御性が良い）という理由から、点灯方式としていわゆるパルス点灯方式、すなわちＬＥＤにパルス電流を供給することによりそのパルス幅に応じて光量を制御するという方式も用いられている（例えば特許文献２）。
特許３５７０８１５号公報 特開２０００−２７７９９９号公報

ところが、従来のパルス点灯方式では、通常、ラインセンサの主走査方向１列の撮像素子（受光素子）により１ライン分の画像を丸ごと取込む間隔（＝１撮像ピッチ；ラインセンサ１ライン分の撮像素子に溜まった電荷は、画像取込み開始タイミングに同期して各素子に対応付けられたメモリに瞬間的に転送される。そして、次の画像取込みタイミングまでの間に、光エネルギが電荷に変換されて各撮像素子に蓄えられる。この間に、上記メモリの電荷量に基づき画像信号が取出されて画像処理装置へ転送されると同時に上記メモリがクリアされる。）の間にＬＥＤを１回だけ、図７に示すように画像取込開始直後に点灯させており、そのため照明光の提供に時間的な偏り生じている。

このような照明光の時間的な偏りは、画像の位置ずれを招いて解像度に影響を与えることが考えられる。すなわち、部品のうち照明光が提供されない期間にラインセンサに対向する部分については画像が取込まれないため、１撮像ピッチ中にラインセンサに対して部品が相対的に移動する範囲とはいえ画像に位置ずれが生じて解像度が落ち、その結果、部品の認識精度に影響を与えることが考えられる。従って、この点を改善して、部品認識の信頼性を向上させることが望まれる。

なお、上記のような問題は表面実装機に限られるものではなく、いわゆる部品試験装置についても同様である。すなわち、部品吸着用のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置（部品供給部）に載置された部品を前記ヘッドにより負圧吸着して試験装置に搬送し、この試験装置に設けられた試験用ソケット（試験手段）に部品を挿着して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置が知られているが、このような装置についても、前記ヘッドによる部品吸着後、部品の吸着状態を、ラインセンサを用いて画像認識することにより試験用ソケットへの部品の挿着信頼性を高めることが行われているので、この場合の部品認識についても上記と同様の問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、表面実装機や部品試験装置においてラインセンサを用いて部品認識を行う場合の信頼性を向上させることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、部品搬送用ヘッドに保持された部品をラインセンサに対して相対的に移動させながら前記ラインセンサにより所定の撮像ピッチで前記部品を撮像する際に撮像用の照明を提供する照明装置であって、照明光源と、この照明光源をパルス点灯させる照明制御手段とを有し、前記ラインセンサの１撮像ピッチの間に前記照明光源を複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供するように前記照明制御手段を構成したものである（請求項１）。

この照明装置によると、ラインセンサの１撮像ピッチ間に、１ライン分の撮像に要求される照明光が分割して提供されるため、１撮像ピッチの間に照明光源を１回だけパルス点灯させる場合に比較して照明光の時間的な偏りが緩和される。なお、請求項１の記載において「１ライン分の撮像に要求される照明光」とは、１ライン分の撮像に要求される光量の照明光を意味するものである。

この照明装置において、前記照明制御手段は、ラインセンサの１撮像ピッチを均等に分割した複数回のタイミングで前記照明光源をパルス点灯させるのものであるのが好ましい（請求項２）。

この構成によると、１撮像ピッチの間に照明光源が等間隔で点灯するため、照明光の時間的な偏りがより一層緩和される。

なお、上記の照明装置において、照明制御手段は、ラインセンサの１撮像ピッチの間に前記照明光源を複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供する分割照明モードと、同照明光を前記１撮像ピッチの間に１回のパルス点灯で提供する単発照明モードとを選択的に実施可能に構成されているものであってもよい（請求項３）。

すなわち、部品の撮像状態（画像）は、部品の具体的な形状等（種類）と照明条件との相対的な関係により相違するため、例えば部品の種類に応じて分割照明モードと単発照明モードとを適宜切換えることにより、部品の具体的な形状等（種類）に適した部品画像を取得することが可能となる。

また、上記の照明装置において、照明制御手段は、１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供する際の１撮像ピッチあたりの分割数を変更可能に構成されているのが好ましい（請求項４）。

この構成によると、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明光源をパルス点灯させる際の点灯回数を例えば部品の種類等に応じて切換えることにより部品の具体的な形状等）に適した部品画像を取得することが可能となる。

一方、本発明の部品認識装置は、ラインセンサと、照明光源をパルス点灯させることにより前記ラインセンサによる撮像用照明を提供する照明装置とを有し、部品搬送用ヘッドに保持された部品を前記ラインセンサに対して相対的に移動させながら該ラインセンサにより所定の撮像ピッチで前記部品を撮像することによりその画像に基づき部品の保持状態を認識する部品認識装置において、前記照明装置として、請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置を有するものである（請求項５）。

この部品認識装置によると、請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置を有するため、部品画像の解像度が改善される。すなわち、ラインセンサの１撮像ピッチ間に、１ライン分の撮像に要求される照明光が分割して提供されるため、１撮像ピッチの間に照明光源を１回だけパルス点灯させる場合に比較して照明光の時間的な偏りが緩和され、１画素内での画像の位置ずれが効果的に改善される。

なお、この部品認識装置において、照明装置が分割照明モードと単発照明モードとを選択的に実施可能に構成される場合には、認識対象となる部品の種類に応じて上記分割照明モードと単発照明モードとを切換えるように照明制御手段が構成されているのが好ましい（請求項６）。

この構成によると、被認識部品の種類に応じて分割照明モードと単発照明モードとを適宜切換えることにより、部品認識により適した部品画像を取得することが可能となる。

また、上記の部品認識装置のより具体的な構成としては、ラインセンサの撮像ピッチを可変設定する撮像ピッチ制御手段を有し、前記照明制御手段は、前記撮像ピッチ制御手段により撮像ピッチが変更された場合には、当該変更後の撮像ピッチに応じて照明光源のパルス点灯タイミングを変更するものであってもよい（請求項７）。

この構成では、例えば部品画像の解像度を高めるために撮像ピッチ制御手段によりラインセンサの撮像ピッチが認識対象となる部品の種類等に応じて設定される。この際、点灯周期やラインセンサの画像取込みタイミングに対する点灯パルスの位相差が変更されることにより照明光源のパルス点灯タイミングが変更後の撮像ピッチに応じたタイミングに変更され、これにより撮像ピッチ変更後についても変更前と同様に照明光の時間的な偏りが緩和される。

また、上記の部品認識装置において、照明制御手段は、認識対象となる部品の種類に応じて前記ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明光源をパルス点灯させる回数を可変設定する点灯回数制御手段を含み、この点灯回数制御手段により設定された回数だけ照明光源をパルス点灯させるように構成されているものであってもよい（請求項８）。

この構成によると、ラインセンサによる１撮像ピッチ当たりに、認識対象となる部品の種類に適した回数だけ照明光源がパルス点灯されることとなる。

なお、この場合、例えば照明制御手段は、前記点灯回数制御手段による設定点灯回数が変更された場合に、１撮像ピッチの間に当該変更後の点灯回数だけ照明光源をパルス点灯させるべく点灯周期およびラインセンサの画像取込みタイミングに対する点灯パルスの位相差の少なくとも一方を変更するものであればよい（請求項９）。

この構成によると、点灯回数の変更に応じて、１ライン分の撮像に要求される照明光を当該変更後の点灯回数に適切に分割して提供することが可能となる。

一方、本発明に係る表面実装機は、部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項４乃至９の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項１０）。

また、本発明に係る部品試験装置は、部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから試験手段に移載することにより各種試験を行う部品試験装置において、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項４乃至９の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項１１）。

これらの表面実装機および部品試験装置によると、上記のような部品認識装置を備えているので、実装部品や被試験部品を画像認識する際の画像の解像度を好適に高めることが可能となる。

本発明の照明装置によると、ラインセンサを用いて部品を撮像する際に、従来のような照明光の偏り、すなわちラインセンサの１撮像ピッチの間における時間的な照明光の偏りを緩和することができ、これにより画像の解像度を高めることができる。

そのため、このような照明装置を有する本発明の部品認識装置によると、部品の画像認識をより正確、かつ確実に行うことが可能となり、その結果、部品認識の信頼性を向上させることができる。

また、本発明の表面実装機や部品試験装置によると、上記のような部品認識装置を用いて部品認識を行うため、ヘッドによる部品の保持状態をより精度良く認識することが可能となる。従って、表面実装機についてはより正確、かつ確実に部品を基板上に実装することができ、また、部品試験装置については、試験手段への部品の移載ミスを軽減して部品の試験をより確実に実施することができるようになる。

本発明の好ましい実施形態の一例について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る照明装置、部品認識装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）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実装作業位置（図示の位置）で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配設されている。これら部品供給部４には、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、それぞれ、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、後述するヘッドユニット６により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

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とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（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。

すなわち、上記基台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、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）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ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。

前記ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１６が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向（垂直方向）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およ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、各実装用ヘッド１６には、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着保持するようになっている。

前記基台１上には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２０が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部４との間にそれぞれ撮像ユニット２０が設けられている。

図３に示すように、撮像ユニット２０は、共通のフレームにカメラ２２および照明ユニット２４を一体に備え、上記基台１上に撮像方向を上向きにして設けられており、ヘッドユニット６（実装用ヘッド１６）に吸着された部品Ｃをその下側から撮像するように構成されている。

カメラ２２は、複数の撮像素子が一列に並ぶＣＣＤラインセンサ（リニアセンサ）及び結像用レンズ等を一体に備えたカメラで、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が移動することにより、各ヘッド１６に吸着されている部品を順次撮像するようになっている。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、部品の撮像手段としてカメラ２２とラインセンサとを適宜使い分けるものとする。

照明ユニット２４は、カメラ２２の上方に設けられており、撮像ユニット２０の上部中央に配置される漏斗状の第１照明部２４ａと、その上部であって第１照明手段２４ａの外周、つまり第１照明手段２４ａを中心としてその径方向外側に円周状に配置される第２照明部２４ｂとから構成されている。

第１照明部２４ａ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ＬＥＤ２５（照明光源）を備え、これらＬＥＤ２５を点灯させることにより実装用ヘッド１６に吸着された部品Ｃに対してその下側から斜め方向に照明光を照射するように構成されている。一方、第２照明部２４ｂは、円筒形のフレームの内周面に複数のＬＥＤ２５（照明光源）を備え、これらＬＥＤ２５を点灯させることにより部品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。

なお、当実施形態では、照明ユニット２４の点灯方式としてパルス点灯方式が採用されており、後述する制御装置３０（照明制御部３６）から供給されるパルス電流に応じて照明ユニット２４が点灯制御されるようになっている。

図４は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は実装機の制御系のうち主に部品実装前の部品認識処理に関与する部分を示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置３０を有している。この制御装置３０は、その機能構成として主制御部３２、軸制御部３４、照明制御部３６、カメラ制御部３８および画像処理部４０を含んでいる。

主制御部３２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、図外の記憶部に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動すべく軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５等を駆動制御するとともに照明制御部３６およびカメラ制御部３８を介して照明装置２４およびカメラ２２等を駆動制御する。また、撮像ユニット２０により撮像される吸着部品の画像に基づいて部品の吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行うものである。

また、主制御部３２は、照明モード切換手段３３ａ、点灯回数制御手段３３ｂ及び撮像ピッチ制御手段３３ｃを含んでおり、これらの機能をさらに負担する。

照明モード切換手段３３ａは、照明ユニット２４（ＬＥＤ２５）の照明モードを分割照明モードと単発（無分割）照明モードとに切換制御するものである。ここで、「単発照明モード」とは、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を１回点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光（１ライン分の撮像に必要な光量の照明光）を１回で提供するモードであり（図７参照）、これに対して「分割照明モード」とは、図６に示すように、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を均等なタイミングで複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に必要な照明光を複数回に分割して提供するモードである。

なお、照明モード切換手段３３ａは、ヘッドユニット６の各実装用ヘッド１６に対応するエリア（撮像エリア）毎に照明モードを決定する。すなわち、撮像ユニット２０による部品の撮像は、後述するように撮像ユニット２０に対してヘッドユニット６をヘッド１６の並び方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させながらその画像をラインセンサにより連続的に取込むが、当実施形態では、この際の画像取込みエリア（撮像エリア）を、各ヘッド１６を中心とする６つのエリアに仮想的に区分しており、上記照明モード切換手段３３ａは、このエリア毎に照明モードを決定する。

点灯回数制御手段３３ｂは、照明ユニット２４を前記分割照明モードで点灯させる場合の点灯回数、つまり、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を点灯させる回数を制御するもので、上記撮像エリア毎に点灯回数を設定する。

撮像ピッチ制御手段３３ｃは、ラインセンサの撮像ピッチを可変制御するもので、上記撮像エリア毎に撮像ピッチを設定する。

なお、照明モード切換手段３３ａ、点灯回数制御手段３３ｂ及び撮像ピッチ制御手段３３ｃは、それぞれ図外の記憶手段に記憶されている部品データ、あるいは実装順序データ等の各種実装関連データに基づき上記撮像エリア毎に照明モード、点灯回数、撮像ピッチを決定するようになっている。

照明制御部３６は、撮像ユニット２０による吸着部品の撮像時に照明ユニット２４を点灯制御するもので、前記主制御部３２において設定される照明モード、点灯回数および撮像ピッチ等の条件に基づき点灯時間、点灯タイミング（点灯周期および撮像ピッチに対する点灯パルスの位相差等）を演算し、その演算結果に応じたパルス電流を照明ユニット２４に供給することにより各照明部２４ａ，２４ｂ（ＬＥＤ２５）をパルス点灯させる。

特に、照明モードとして上記分割照明モードが選定された場合には、点灯回数制御手段３３ｂにおいて決定された点灯回数と、撮像ピッチ制御手段３３ｃにおいて決定された撮像ピッチとに基づき、ラインセンサの１撮像ピッチの間に前記点灯回数だけ均等な間隔でパルス点灯が行われ得るように点灯タイミングを求め、この点灯タイミングに対応するパルス電流を照明ユニット２４に供給する。この場合、撮像ピッチ等の条件に基づき１ライン分の撮像に必要な光量（要求光量）を演算し、ラインセンサによる１撮像ピッチの間のトータル光量が要求光量となるようにパルス電流のパルス幅（点灯時間）を求める（図６参照）。これに対し、照明モードとして単発照明モードが選定された場合には、予め記憶されたパルス幅のパルス電流を供給する。

カメラ制御部３８は、上記撮像ピッチ制御手段３３ｃにより設定された撮像ピッチに基づき画像を取込むべく撮像ユニット２０の前記カメラ２２を制御するもので、また、画像処理部４０は、カメラ２２によって撮像される部品像に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成するものである。

なお、当実施形態では、照明ユニット２４、主制御部３２および照明制御部３６等により本発明の照明装置が構成されており、そのうち主制御部３２および照明制御部３６が本発明の照明制御手段に相当する。また、撮像ユニット２０および制御装置３０により本発明の部品認識装置が構成されている。

次に、上記制御装置３０による部品の実装動作制御について説明し、その後、部品認識動作の上記照明ユニット２４の点灯制御について説明する。

上記実装機においてはプリント基板３が実装作業位置に搬入されることにより実装動作が開始される。プリント基板３が実装作業位置に搬入されると、まず、ヘッドユニット６を部品供給部４に移動させ、各実装用ヘッド１６により部品を吸着させる。

具体的には、実装用ヘッド１６を対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置した後、実装用ヘッド１６を昇降駆動することによりテープ内の部品を吸着ノズル１６ａにより吸着させてテープフィーダー４ａから取出す。この際、可能な場合には複数の実装用ヘッド１６を駆動することにより同時に複数の部品を取出す。

部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６を最寄りの撮像ユニット２０の上方に移動させ、撮像ユニット２０に対しヘッドユニット６をＸ軸方向に移動させることにより、各実装用ヘッド１６に吸着された部品を撮像ユニット２０により撮像してその吸着状態を画像認識する。この際、ヘッドユニット６の移動に伴い前記照明ユニット２４をパルス点灯させつつ、前記ラインセンサにより部品の主走査方向１列（１ライン分）の画像を１撮像ピッチの中で同時に取込む撮像を、副走査方向に順次所定の撮像ピッチで実施することにより各吸着部品を順次撮像する。

そして、撮像ユニット２０による部品の撮像後、ヘッドユニット６を実装作業位置のプリント基板３上に移動させるとともに、この間に、撮像ユニット２０により撮像した吸着部品画像に基づいて各実装用ヘッド１６による部品の吸着状態（吸着誤差）を調べ、吸着誤差がある場合には目標位置の再設定を行う。

そして、設定された目標位置に従ってヘッドユニット６を駆動制御することにより各実装用ヘッド１６に吸着された部品を順次プリント基板３上に実装する。具体的には、対象となる部品を吸着した実装用ヘッド１６を実装位置の上方に配置した後、実装用ヘッド１６を昇降駆動するとともにその最下位置で吸着ノズル１６ａへの負圧供給を遮断することにより部品をプリント基板３上に実装する。

こうして以後、ヘッドユニット６を部品供給部４とプリント基板３との間で往復させながらプリント基板３上に必要数の部品を順次実装する。

図５は、上記部品撮像動作における制御装置３０による照明ユニット２４の点灯制御の一例を示すフローチャートである。

この制御はヘッドユニット６が撮像ユニット２０に対しＸ軸方向に移動を始めることにより開始する。この処理では、まず、ヘッドユニット６の撮像エリアのカウンタ値「ｎ」に初期値「１」をセットし、最初の撮像エリアの照明モードとして分割照明モード又は単発照明モードの何れが選定されているかを判断する（ステップＳ１，Ｓ２）。

ここで、分割照明モードが選定されていると判断した場合には、点灯回数制御手段３３ｂにより設定された当該撮像エリアの点灯回数が読込まれ、当該点灯回数に変更があるか、つまり先に撮像された撮像エリアがある場合には、その際の点灯回数と異なるか否かを判断する（ステップＳ３，Ｓ４）。なお、最初の撮像エリア（ｎ＝１）については、ステップＳ４は常にＹＥＳと判断する。

ステップＳ４でＮＯと判断した場合には、当該撮像エリアの撮像ピッチ（ラインセンサ取込み間隔）に変更があるか、つまり先に撮像された撮像エリアがある場合には、その際の撮像ピッチと異なるか否かを判断する（ステップＳ５）。ここでも、最初の撮像エリア（ｎ＝１）については、ステップＳ５は常にＹＥＳと判断する。

ステップＳ４，Ｓ５でＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ９に移行し、照明制御部３６において、当該撮像エリアについて設定された点灯回数と撮像ピッチとに基づき点灯タイミング（点灯時間を含む）を求める。具体的には、１撮像ピッチの間に前記点灯回数だけ均等に照明ユニット２４が点灯し得るように点灯タイミング（点灯時間も含む）を求める。

そしてステップＳ６に移行し、ステップＳ９で求めた点灯タイミングに対応したパルス電流を照明ユニット２４に与えることにより、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を複数回パルス点灯させながら当該撮像エリアの画像を取込む（図６参照）。なお、ステップＳ５でＮＯと判断した場合には、先に撮像された撮像エリアと同じ点灯タイミングで照明ユニット２４をパルス点灯させて画像を取込む。

これに対し、ステップＳ２において単発照明モードが選定されていると判断した場合には、照明制御部３６から照明ユニット２４に、予め定められたパルス幅のパルス電流を供給し、これによりラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を１回点灯させながら当該撮像エリアの画像を取込む（図７参照）。

最初の撮像エリアの撮像が終了すると、ヘッドユニット６の全撮像エリアの撮像が終了したか否かを判断し（ステップＳ７）、ここでＮＯと判断した場合には、ステップＳ８に移行して撮像エリアのカウンタ値「ｎ」をインクリメントした後、ステップＳ２に移行し、上記と同様の処理を繰り返すことにより次の撮像エリアの撮像を行う。

そして、最終的に全ての撮像エリアの撮像が終了すると（ステップＳ７でＹＥＳ）、本フローチャートを終了し、ステップＳ６で撮像された各撮像エリアの画像データに基づき各実装用ヘッド１６による部品の吸着状態を調べることとなる。

以上のような実装機によると、撮像ユニット２０における照明ユニット２４の照明モードを、「単発照明モード」、すなわちラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を１回点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光を１回で提供するモードと、「分割照明モード」、すなわち、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に必要な照明光を複数回に分割して提供するモードとに切換可能に構成しているので、部品の種類等に応じてこれらのモードを使い分けることによって、部品の種類等に応じたより最適な画像を取得することができ、その結果、部品の認識精度を高めることができるようになる。

特に、分割照明モードによると、上記のように１ライン分の撮像に必要な照明光を複数回に分割して提供するため、照明光の偏り、すなわちラインセンサの１撮像ピッチの間における時間的な照明光の偏りが緩和され、その結果、１画素内の画像の位置ずれ等による解像度の低下が改善される。従って、高い部品認識精度が求められる部品については、「分割照明モード」で部品の画像認識を行うことにより、部品認識の信頼性を向上させることができる。そして、このように部品認識の信頼性を向上させ得る結果、プリント基板３に対してより正確、かつ確実に部品を実装できるようになる。

しかも、上記実装機では、ヘッドユニット６を、各ヘッド１６を中心とする６つの撮像エリアに分割し、照明モード切換手段３３ａにより撮像エリア毎に照明モードを切換制御し得るようにしているので、各撮像エリアを、実装用ヘッド１６に吸着される部品の種類等に応じた最適なモードで撮像することができる。従って、ヘッドユニット６により複数の部品を同時に吸着して搬送しながらも、部品の種類等に適した画像に基づいて部品の認識を行うことができるという利点もある。

ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る照明装置、部品認識装置が適用される表面実装機）の最良の実施形態の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような態様を執ることもできる。

（１）分割照明モードが選定された場合、照明制御部３６は、ラインセンサの１撮像ピッチの間に点灯回数制御手段３３ｂで決定された点灯回数だけ均等な間隔で照明ユニット２４を点灯させるように点灯タイミングを求めているが、この場合の点灯周期は必ずしも均等である必要はない。つまり、ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明ユニット２４を複数回パルス点灯させれば、照明光の時間的な偏りは緩和されるため、その点灯周期が厳密に均等でなくても画像の位置ずれは改善されると考えられる。但し、より高い解像度が求められるような場合には、均等なタイミングで照明ユニット２４を点灯させることにより照明光の時間的な偏りを可及的に解消するのが望ましい。

（２）実施形態では、ヘッドユニット６を実装用ヘッド１６に対応した６つの撮像エリアに分け、照明モード切換手段３３ａにより、部品データ等の各種実装関連データに基づき撮像エリア毎に照明モードを設定するようにしているが、具体的な態様としては、例えばＱＦＰ（Quad Flatpack Package）等の大型の部品やＳＯＰ（Small Outline Package）を認識する場合には照明モードを単発照明モードに設定し、大型部品でもＢＧＡ（ball grid array）認識する場合や、他にＣＳＰ（chip size package）等の部品を認識する場合には分割照明モードに設定することができる。

また、上記のように撮像エリア毎に照明モードを切換える場合でも、その場合の撮像エリアの設定は適宜変更可能である。例えば、実装用ヘッド１６に吸着された１つの部品（リード付き部品）に関し、リード部分については分割照明モードで部品を撮像し、それ以外の部分については単発照明モードで部品を撮像するというように、単一の部品において認識精度が求められる部分（エリア）のみを分割照明モードで撮像するようにしてもよい。例えばＱＦＰ等でもリードピッチの小さいものでは、リード部となるエリアでは分割照明モードとし、中心部では単発照明モードにするようにしてもよい。

なお、上記のように撮像エリア毎に照明モードを設定する以外に、勿論、全ての撮像エリアについて一律に分割照明モードのみで部品を撮像するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、図５のフローチャートに示すように、分割照明モードで部品を撮像する場合、１つの撮像エリアに対して一旦点灯タイミングを求めると、当該エリアについては全て同じ点灯タイミングで照明ユニット２４をパルス点灯させているが、例えば、分割照明モードで部品を撮像する場合には、１ライン毎（ラインセンサによる１ラインの撮像毎）に点灯タイミングを演算するようにしてもよい。これによれば、例えば撮像ユニット２０に対してヘッドユニット６を加速、あるいは減速させながら部品を撮像する場合でも、１撮像ピッチの間に均等なタイミングで照明ユニット２４を複数回パルス点灯させることが可能となる。なお、この場合には、ヘッドユニット６の加速度、あるいは減速度に応じて１ライン毎の撮像ピッチおよび点灯回数を撮像ピッチ制御手段３３ｃおよび点灯回数制御手段３３ｂにおいて設定し、これに基づき照明制御部３６において点灯タイミングを求めるようにすればよい。

（４）なお、上記する分割照明モードでは、各画像取込み開始タイミングと、パルス点灯の点灯パルスのうち一つのタイミングを一致させている。しかし、各撮像ピッチにおいて点灯パルスの合計時間が、平均の点灯パルスの合計時間に対してプラスマイナス１０％程度以下であれば正しい撮像が可能である。すなわち、各撮像ピッチの周期長に対して点灯パルスのピッチが整数分の１でなくてもよい。これに伴い、各画像取込み開始タイミングに対する点灯パルスの位相差が、撮像ピッチが進む毎に少しずつ変化してもよい。また、各撮像ピッチの周期から求められる周波数に対して、点灯パルスのピッチから求められる周波数は数倍以上が望ましく、十数倍、数百倍でもよい。さらにまた、点灯パルスも一定間隔ではなくてもよい。さらに、各撮像ピッチも部品種に対応して変化させるか、部品種や撮像エリアに対応して少しずつ変化させてもよい。

（５）なお、実施形態では、本発明に係る部品認識装置を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明の部品認識装置は、例えば、電子部品に対して各種試験を施す部品試験装置にも適用することが可能である。

図示を省略するが、例えば、部品吸着用のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットを有し、部品供給位置（部品供給部）に載置された部品を前記ヘッドにより負圧吸着して試験装置に搬送し、この試験装置に設けられた試験用ソケット（試験手段）に部品を挿着して各種試験を実施する装置が知られているが、この種の部品試験装置においても、試験用ソケットに正確に部品を装着するために、前記ヘッドによる部品の吸着状態を画像認識して、吸着ずれ（誤差）がある場合にはこれを補正してから試験用ソケットに部品を装着することが行われている。従って、このような部品試験装置においても、吸着部品を画像認識する手段として、上記表面実装機に準ずる構成、すなわち上記撮像ユニット２０、照明制御部３６および制御装置３０（照明モード切換手段３３ａ、点灯回数制御手段３３ｂ、撮像ピッチ制御手段３３ｃ）に相当する構成を設けることができる。このような部品試験装置の構成によれば、実施形態の表面実装機と同様に、部品の種類等に応じて照明モードを使い分けることにより部品に応じたより部品認識が可能となる。特に、分割照明モードの場合には上記の通り画像解像度を効果的に高めることができるため、部品認識の信頼性を向上させることができ、その結果、試験用ソケットへの部品の移載ミスを軽減して部品の試験をより確実に実施することができるようになる。

本発明に係る表面実装機（発明に係る照明装置、部品認識装置が適用される表面実装機）の一例を示す平面図である。 表面実装機を示す正面図である。 撮像ユニットの構成を示す模式図である。 表面実装機の制御系（主に部品認識処理に関連する部分）を示すブロック図である。 部品認識時の制御装置による照明制御の一例を示すフローチャートである。 ラインセンサの撮像ピッチと照明ユニットの点灯タイミング（分割点灯モード時）との関係を示すフローチャートである。 従来のラインセンサの撮像ピッチと照明装置の点灯タイミングとの関係を示すフローチャートである。

符号の説明

１６ 実装用ヘッド
１６ａ 吸着ノズル
２０ 撮像ユニット
２２ カメラ
２４ 照明ユニット
３０ 制御装置
３２ 主制御部
３３ａ 照明モード切換手段
３３ｂ 点灯回数制御手段
３３ｃ 撮像ピッチ制御手段
３４ 軸制御部
３６ 照明制御部
３８ カメラ制御部
４０ 画像処理部

Claims (11)

1. 部品搬送用ヘッドに保持された部品をラインセンサに対して相対的に移動させながら前記ラインセンサにより所定の撮像ピッチで前記部品を撮像する際に撮像用の照明を提供する照明装置であって、
   照明光源と、この照明光源をパルス点灯させる照明制御手段とを有し、
   前記照明制御手段は、前記ラインセンサの１撮像ピッチの間に前記照明光源を複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記照明制御手段は、ラインセンサの１撮像ピッチを均等に分割した複数回のタイミングで前記照明光源をパルス点灯させることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置において、
   前記照明制御手段は、ラインセンサの１撮像ピッチの間に前記照明光源を複数回パルス点灯させることにより１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供する分割照明モードと、同照明光を前記１撮像ピッチの間に１回のパルス点灯で提供する単発照明モードとを選択的に実施可能に構成されていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の照明装置において、
   前記照明制御手段は、１ライン分の撮像に要求される照明光を分割して提供する際の１撮像ピッチあたりの分割数を変更可能に構成されていることを特徴とする照明装置。
5. ラインセンサと、照明光源をパルス点灯させることにより前記ラインセンサによる撮像用照明を提供する照明装置とを有し、部品搬送用ヘッドに保持された部品を前記ラインセンサに対して相対的に移動させながら該ラインセンサにより所定の撮像ピッチで前記部品を撮像することによりその画像に基づき部品の保持状態を認識する部品認識装置において、
   前記照明装置として、請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置を有することを特徴とする部品認識装置。
6. 請求項５に記載の部品認識装置において、
   前記照明装置が分割照明モードと単発照明モードとを選択的に実施可能に構成されるものであって、前記照明制御手段は、認識対象となる部品の種類に応じて上記分割照明モードと単発照明モードとを切換えることを特徴とする部品認識装置。
7. 請求項５又は６に記載の部品認識装置において、
   前記ラインセンサの撮像ピッチを可変設定する撮像ピッチ制御手段を有し、
   前記照明制御手段は、前記撮像ピッチ制御手段により撮像ピッチが変更された場合には、当該変更後の撮像ピッチに応じて照明光源のパルス点灯タイミングを変更することを特徴とする部品認識装置。
8. 請求項５乃至７の何れかに記載の部品認識装置において、
   前記照明制御手段は、認識対象となる部品の種類に応じて前記ラインセンサの１撮像ピッチの間に照明光源をパルス点灯させる回数を可変設定する点灯回数制御手段を含み、この点灯回数制御手段により設定された回数だけ照明光源をパルス点灯させることを特徴とする部品認識装置。
9. 請求項８に記載の部品認識装置において、
   前記照明制御手段は、前記点灯回数制御手段による設定点灯回数が変更された場合には、１撮像ピッチの間に当該変更後の点灯回数だけ照明光源をパルス点灯させるべく点灯周期およびラインセンサの画像取込みタイミングに対する点灯パルスの位相差の少なくとも一方を変更することを特徴とする部品認識装置。
10. 部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから実装作業位置にセットされた基板上に実装する表面実装機において、
    前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項５乃至９の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
11. 部品保持用のヘッドが搭載された移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給部から部品を保持し、前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識してから試験手段に移載することにより各種試験を行う部品試験装置において、
    前記各ヘッドによる部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項５乃至９の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。

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