JP4688026B2 - 部品認識装置及び部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子部品などの部品を認識する部品認識装置及び部品実装装置に関する。

従来から光ファイバー導管を利用して部品戴置位置情報を取り込むための装置と方法が知られている。すなわち、直線移動可能でかつ回動可能な支軸に保持された部品の画像が、画像処理コンピュータに結合されたカメラに光ファイバー導管を介して取り込まれて伝送される。画像処理コンピュータは、伝送された画像に基づいて支軸に保持された部品の載置位置を決定し、必要ならば、部品載置位置修正情報を発生するので、支軸及び保持された部品を決定された載置位置に移動させることができる。複数の光ファイバー導管は、ひとまとめにして結束され、多数の支軸に保持された部品の単一の結合された画像を提供し、結合された画像は、単一のカメラにより取り込まれるもので、画像処理コンピュータは、画像を分離し、多数の部品載置位置修正情報を決定する（従来技術１、下記特許文献１参照）。

また、複数の認識対象物を一度に保持する保持手段と、保持手段で保持された複数の認識対象物を照明する照明手段と、保持手段で保持された複数の認識対象物の全てを含む１つの像を入力とし、入力された画像を認識対象物の各々の像に分割して出力する光学手段（例えばプリズム）と、光学手段によって分割された各々の像を撮影し電気信号に変換する撮像手段（例えばＣＣＤカメラ）と、撮像手段が出力する電気信号を画像メモリに記録し画像処理を行う画像処理手段とを備え、同時に複数の認識対象物の視覚認識を行うように構成した視覚認識装置が知られている（従来技術２、下記特許文献２参照）。
特表平１０−５１１７９１号公報 特開平１１−２７２８５４号公報

ところで、上記従来技術１では、撮像するべき画像分だけ光ファイバー導管が必要となるため、装置自体の小型化・簡略化が困難となり、また、製造コストも増大する問題がある。また、単一のカメラにより画像を取り込むため、部品１個当りの画像の分解性能が低下する問題がある。さらに、画像を分割しているため、解像度が悪く、認識精度が低下するという問題もある。

また、上記従来技術２では、光学手段により同一画面を分割して写し出すため、従来技術１と同様に、解像度が低下する問題かある。また、複数の撮像手段を用いるため、構成が複雑になり装置が大型化するとともに製造コストが増大する問題がある。さらに、光学手段により分割した複数の画像を再度１つの合成像に合成するため、この合成像から各々の認識対象物を分離して認識しようとすると、高解像度の撮像手段と高性能な画像処理手段が必要となり、装置の製造コストがさらに増大する問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、簡易な構成で製造コストを低減でき、かつ部品の認識精度を高めることができる部品認識装置及び部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、部品を認識する部品認識装置であって、複数の部品にそれぞれに対応するように配置され対応する前記部品に対して光を照射する複数の照射部と、複数の前記照射部からの光の出射を選択的に切り替え制御する制御部と、前記照射部から出射された光が前記部品の表面で反射されてなる反射光を受光することにより前記部品を撮像する単一の撮像部と、複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導く光路変更部と、前記撮像部で撮像された撮像データに基づいて前記部品を認識する撮像処理部と、を有する部品認識装置であって、前記光路変更部は、複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導くまでの複数の光軸を形成するものであり、光軸を直角に２つの反射面で折り曲げるための複数のプリズム又はミラーで構成され、かつ、複数のプリズム又はミラーが同じ高さに配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、部品を認識する部品認識装置であって、前記部品に対して光を照射する単一の照射部と、前記照射部から出射された光が前記部品の表面で反射されてなる反射光を受光することにより前記部品を撮像する単一の撮像部と、部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と一体的に設けられるとともに前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導く光路変更部と、前記撮像部で撮像された撮像データに基づいて前記部品を認識する撮像処理部と、を有する部品認識装置であって、前記光路変更部は、複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導くまでの複数の光軸を形成するものであり、光軸を直角に２つの反射面で折り曲げるための複数のプリズム又はミラーで構成され、かつ、複数のプリズム又はミラーが同じ高さに配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の部品認識装置において、前記撮像部は、部品を保持し被実装部材に実装させる保持部を支持する部材とは別の部材に固定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品認識装置を備えた部品実装装置であって、前記撮像処理部の処理データに基づいて前記部品の位置を調整する位置調整部と、前記部品の位置が調整された前記部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と、を含んで構成されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品認識装置を備えた部品実装装置であって、前記撮像処理部の処理データに基づいて前記部品の位置を調整する位置調整部と、前記部品が載置された第１載置部と被実装部材が載置された第２載置部との間を結ぶ第１方向に移動可能に設けられ、かつ前記第１載置部及び前記第２載置部との離間距離が変化する第２方向に移動可能に設けられ、前記部品の位置が調整された前記部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と、を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の部品実装装置において、前記撮像部は前記第１方向及び前記第２方向に対してそれぞれ略直交する部位に配置され、前記光路変更部により前記部品で反射された反射光の光路が前記第１方向及び前記第２方向に対してそれぞれ略直交する方向に変更されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の部品実装装置において、前記光路変更部の光反射面は、前記第１方向に対して平行に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、照射部からそれぞれ対応する部品に光が照射され、部品の表面で反射された反射光が光路変更部により光路が変更されて撮像部で受光される。撮像部で撮像された撮像データは撮像処理部に送信され、部品が認識される。このように、光路変更部で光路が変更された反射光を撮像部で受光することにより部品を撮像するため、従来技術のように複数の光ファイバー導管を用いる必要がなく、装置の小型化・簡略化が可能となり、ひいては製造コストも低減させることができる。また、制御部により照射部を切り替え制御することにより、認識すべき部品のみに光を照射させることができる。これにより、認識すべき部品とは別の部品の反射光が撮像部に受光してしまうことを防止できる。この結果、撮像処理部における処理精度を大幅に高めることができ、部品を確実に認識することができる。また、制御部により照射部を切り替え制御することにより、単一の撮像部で複数の部品を撮像させることができる。この結果、各部品の個数だけ撮像部を設ける必要がなく、装置を小型化・簡略化させ、製造コストも大幅に低減させることができる。加えて、従来技術のように、部品の画像を分割し、あるいは分割した画像をさらに合成しているわけではないので、簡易な構成で撮像処理部における処理精度を大幅に高めることができる。

本発明によれば、単一の照射部から部品に光が照射され、部品の表面で反射された反射光が光路変更部により光路が変更されて撮像部で受光される。撮像部で撮像された撮像データは撮像処理部に送信され、部品が認識される。このように、光路変更部で光路が変更された反射光を撮像部で受光することにより部品を撮像するため、従来技術のように複数の光ファイバー導管を用いる必要がなく、装置の小型化・簡略化が可能となり、ひいては製造コストも低減させることができる。また、光路変更部が移動可能となる保持部と一体的に設けられているため、保持部を移動させることにより、１つの部品で反射された反射光のみを撮像部に導くことができる。この結果、撮像処理部における処理精度を大幅に高めることができ、部品を確実に認識することができる。また、光路変更部が移動可能となる保持部に設けられているため、単一の照射部で複数の部品に光を照射させることができる。この結果、単一の照射部で足りるとともに制御部により照射部を切り替え制御する必要がないため、装置の小型化・簡略化が可能となり、ひいては製造コストも低減させることができる。加えて、従来技術のように、部品の画像を分割し、あるいは分割した画像をさらに合成しているわけではないので、簡易な構成で撮像処理部における処理精度を大幅に高めることができる。

本発明によれば、光路変更部がプリズム又はミラーで構成されていることにより、既存の比較的安価な部材をそのまま利用することができる。この結果、装置自体を簡易化させることができ、製造コストも低減させることができる。

本発明によれば、撮像部が保持部とは別の場所に固定されているため、撮像部が振動や衝撃などにより、位置ずれしたり、あるいは故障してしまうことを防止できる。この結果、撮像処理部における処理精度を大幅に高めることができ、部品を確実に認識することができる。

本発明によれば、撮像処理部の処理データに基づいて部品の位置が位置調整部により調整される。そして、位置が調整された部品が保持部により保持されて被実装部材に実装される。このように、位置調整部により部品の位置が調整されるため、被実装部材への部品実装精度を大幅に高めることができる。さらに、撮像部が保持部とは別の場所で固定されている場合には、撮像部を保持部に設け保持部と共に移動させる構成と比較して、保持部の重量を軽減させることができる。この結果、保持部を高速で移動させることができ、部品の実装精度に加えて実装速度も大幅に向上させることができる。

本発明によれば、撮像処理部の処理データに基づいて部品の位置が位置調整部により調整される。そして、位置が調整された部品が保持部により保持され、その保持部が第１方向及び第２方向に適宜移動することにより、部品が被実装部材に実装される。このように、保持部を２方向に移動させることにより、第１載置部又は第２載置部の近傍に障害物が存在している場合でも、その障害物を避けて部品を被実装部材に実装させることができる。また、特に、撮像部を保持部とは別の場所で固定させることにより、撮像部を保持部に設け保持部と共に移動させる構成と比較して、保持部の重量を軽減させることがでる。この結果、保持部を高速で移動させることができ、部品の実装速度を大幅に向上させることができる。

本発明によれば、撮像部が第１方向及び第２方向に対してそれぞれ略直交する部位に配置されており、光路変更部により部品で反射された反射光の光路が第１方向及び第２方向に対してそれぞれ略直交する方向に変更されるため、部品で反射された反射光が撮像部に受光されるまでの光路長を短くすることができる。これにより、装置で発生する振動や装置のメンテナンス等により光学系に位置ずれが生じた場合でも、反射光の光路長が短くなる分だけ、光学系の位置ずれによる誤差を最小限にとどめることができる。この結果、撮像処理部における撮像処理精度が低下することがなく、保持部による部品のピックアップミスを大幅に低減させることができる。また、撮像部が第１方向及び第２方向に対してそれぞれ略直交する部位に配置されているため、装置（例えば、撮像部）のメンテナンス性を向上させることができる。また、撮像部を部品の近傍に配置させることができ、装置を小型化させることができる。

本発明によれば、光路変更部の光反射面が第１方向に対して平行に設定されているため、光路変更部が保持部とともに第１方向に移動した場合でも、撮像部に受光させる反射光の光量に誤差が生じることがない。この結果、撮像処理部における撮像処理精度が低下してしまうことを防止できる。

次に、本発明の第１実施形態に係る部品認識装置及び部品実装装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、電子部品素子を電子部品基板（パッケージ）に実装して電子部品を製造する場合について説明するが、本発明は、例えば、電子部品（チップ部品）を回路基板（マザーボード）に実装して集合回路を形成する場合にも用いることができ、さらに、電子部品以外の部品に対しても広く適用することができるものである。

図１に示すように、部品実装装置１０は、位置補正アクチュエータ付きの部品供給ステージ１２を備えている。この位置補正アクチュエータにより部品供給ステージ１２を所定の方向に移動させることができる。なお、この位置補正アクチュエータは、後述の画像処理装置（撮像処理部）３４の画像処理結果に基づいて制御される。

また、部品供給ステージ１２の近傍には、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを電子部品基板（図１では図示省略）に実装させるための部品実装ステージ１４が配置されている。部品供給ステージ１２及び部品実装ステージ１４の上方には、部品供給ステージ１２と部品実装ステージ１４とを結ぶ第１方向（図１中矢印Ｘ方向）に延在した移動軸１６が配置されており、この移動軸１６には部品供給ステージ１２上の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを部品実装ステージ１４に搬送するための部品実装ヘッド（保持部）１８が移動可能となるように配置されている。また、部品実装ヘッド（保持部）１８の下端面には吸着ノズル（保持部）２０が取り付けられており、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂがこれらの吸着ノズル（保持部）２０に吸引されるようになっている。なお、部品実装ヘッド（保持部）１８は、部品供給ステージ１２との離間距離を変更する第２方向（図１中矢印Ｚ方向）にも移動可能となるように設けられている。この部品実装ヘッド（保持部）１８の移動は、後述の制御部２６により制御される。

また、部品供給ステージ１２の上方には、部品供給ステージ１２に載置された電子部品素子（部品）Ａ、Ｂに光を照射するための照明装置（照射部）２２、２４が複数設けられている。この照明装置（照射部）２２、２４は、１つの照明装置（照射部）２２（２４）に対して部品供給ステージ１２上の１つの電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を照射するものであり、部品供給ステージ１２に載置できる電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの個数分だけ配置されている。また、各照明装置（照射部）２２、２４は、部品供給ステージ１２上の各電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの各々に対応して光を照射できるように配置されている。

また、照明装置（照射部）２２、２４の近傍には、各照明装置（照射部）２２、２４のＯＮ、ＯＦＦを切り替え制御する制御部２６が配置されている。この制御部２６による切り替え制御により、各照明装置（照射部）２２、２４を単独で自由に駆動させることができる。

また、照明装置（照射部）２２、２４の近傍には、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの表面で反射された光の光路を変更させ、後述のレンズに入光させる光路変更部材（光路変更部）２８が配置されている。この光路変更部材（光路変更部）２８は、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの表面で反射された反射光を後述の第２プリズム２８Ｃに導く第１プリズム２８Ａ、２８Ｂと、第１プリズム２８Ａ、２８Ｂで反射された反射光を後述のレンズ３０に導く第２プリズム２８Ｃと、で構成されている。なお、各プリズム２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃに替えてミラーを設けるようにしてもよい。

また、光路変更部材（光路変更部）２８の上方には、レンズ３０が配置されている。このレンズ３０は、第２プリズム２８Ｃで反射された反射光を集光させるものである。

また、レンズ３０には、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２が接続されている。このＣＣＤカメラ（撮像部）３２は、部品実装ヘッド（保持部）１８とは別の場所であり、例えば移動軸１６のような移動しない部材に固定されており、自在移動させることができないようになっている。これにより、レンズ３０で集光された反射光がＣＣＤカメラ（撮像部）３２に入射（入光）されるようになっている。なお、このＣＣＤカメラ（撮像部）３２は１個だけ設けられている。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２の近傍には、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２で撮像された撮像データが送信され所定の画像処理を行う画像処理装置（撮像処理部）３４が配置されている。この画像処理装置（撮像処理部）３４にはモニタ３６が取り付けられており、判定対象となる電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが映像としてモニタ３６に表示されるようになっている。

なお、本実施形態の部品認識装置は、上記した各照明装置（照射部）２２、２４と、光路変更部材（光路変更部）２８と、レンズ３０と、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２と、画像処理装置（撮像処理部）３４と、で構成されている。

次に、第１実施形態に係る部品実装装置１０の作用及び効果について説明する。

図１及び図２に示すように、部品供給ステージ１２上の１つの電子部品素子（部品）Ａを認識する場合には、制御部２６により照明装置（照射部）２２のみを駆動させる。これにより、照明装置（照射部）２２から光が出射され、電子部品素子（部品）Ａに光が照射される。なお、このとき、照明装置（照射部）２４から光が出射されておらず、電子部品素子（部品）Ｂの表面には光が照射されていない。

電子部品素子（部品）Ａに光が照射されると、光が電子部品素子（部品）Ａの表面で反射され、その反射光が第１プリズム２８Ａに入射される。その反射光が第１プリズム２８Ａに入射されると、反射光は第１プリズム２８Ａのプリズム面で反射されて、第２プリズム２８Ｃに入射される。

また、反射光が第２プリズム２８Ｃに入射されると、反射光は第２プリズム２８Ｃのプリズム面で反射されて、レンズ３０に入射される。レンズ３０に入射した反射光は集光されて、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２に入射される。ＣＣＤカメラ（撮像部）３２に入射した反射光は、電子部品素子（部品）Ａの撮像データとして画像処理装置（撮像処理部）３４に送信され、画像処理装置（撮像処理部）３４で画像処理が実行されて電子部品素子（部品）Ａの良否が判定されるとともに、部品供給ステージ１２上の電子部品素子（部品）Ａの位置が特定される。そして、画像処理装置（撮像処理部）３４による画像処理が終了すると、モニタ３６にその結果が表示され、作業者は電子部品素子（部品）Ａの状態を容易に確認することができる。

ここで、図３に示すように、仮に、照明装置（照射部）２４からも光が出射され、電子部品素子（部品）Ｂの表面にも光が照射してしまうと、電子部品素子（部品）Ａの表面で反射した反射光と電子部品素子（部品）Ｂの表面で反射した反射光とがＣＣＤカメラ（撮像部）３２に同時に入射して、モニタ３６には、「Ａ」と「Ｂ」とが重なり合って表示されるため、不適となる。

また、画像処理装置（撮像処理部）３４には電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置に対する情報が規定データとして記憶されており、この規定データと画像処理装置（撮像処理部）３４により特定された電子部品素子（部品）Ａの位置データ（処理データ）に基づいてその位置を修正（補正）する必要があるか否かが判断される。この結果、電子部品素子（部品）Ａの位置を修正（補正）する必要があると判断されると、位置補正アクチュエータが制御されて部品供給ステージ１２が所定の方向に移動される。これにより、電子部品素子（部品）Ａの位置を修正（補正）することができる。

一方、部品供給ステージ１２上の１つの電子部品素子（部品）Ｂを認識する場合には、制御部２６により照明装置（照射部）２４のみを駆動させる。これにより、照明装置（照射部）２４から光が出射され、電子部品素子（部品）Ｂに光が照射される。後は、電子部品素子（部品）Ａの状態を認識する場合と同様であり、画像処理装置（撮像処理部）３４で画像処理が実行されて電子部品素子（部品）Ｂの良否が判定されるとともに、部品供給ステージ１２上の電子部品素子（部品）Ｂの位置が特定される。そして、画像処理装置（撮像処理部）３４による画像処理が終了すると、モニタ３６にその結果が表示され、作業者は電子部品素子（部品）Ｂの状態を容易に確認することができる。

また、同様にして、この規定データと画像処理装置（撮像処理部）３４により特定された電子部品素子（部品）Ｂの位置データ（処理データ）に基づいてその位置を修正（補正）する必要があるか否かが判断される。この結果、電子部品素子（部品）Ｂの位置を修正（補正）する必要があると判断されると、位置補正アクチュエータが制御されて部品供給ステージ１２が所定の方向に移動される。これにより、電子部品素子（部品）Ｂの位置を修正（補正）することができる。

上記のように位置が修正（補正）され、かつ欠陥のない電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが部品供給ステージ１２に載置された状態になると、部品実装ヘッド（保持部）１８が部品供給ステージ１２の上方に位置するように第１方向（図１中矢印Ｘ方向）の部品供給ステージ１２側に移動され、その後、電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）に接触するように第２方向（図１中矢印Ｚ方向）の下方向側に移動される。

次に、吸着ノズル（保持部）２０の先端に空気吸引力により電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）が吸着された後、部品実装ヘッド（保持部）１８が部品供給ステージ１２から離間するように第２方向（図１中矢印Ｚ方向）の上方向側に移動され、その後、部品実装ヘッド（保持部）１８が部品実装ステージ１４の上方に位置するように第１方向（図１中矢印Ｘ方向）の部品実装ステージ１４側に移動される。そして、部品実装ヘッド（保持部）１８により電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）が部品実装ステージ１４上に載置された電子部品基板に実装される。このように、実装される前の電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）の位置を修正（補正）することにより、電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）の電子部品基板に対する実装精度を大幅に高めることができる。また、部品実装ヘッド（保持部）１８を２方向に移動させることにより、部品供給ステージ（第１載置部）１２又は部品実装ステージ（第２載置部）１４の近傍に障害物が存在している場合でも、その障害物を避けて電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を電子部品基板に実装させることができる。

以上のように、光路変更部材（光路変更部）２８で光路が変更された反射光をＣＣＤカメラ（撮像部）３２で受光することにより電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を撮像するため、従来技術のように複数の光ファイバー導管を用いる必要がなく、部品認識装置（部品実装装置１０）の小型化・簡略化が可能となり、ひいては製造コストも低減させることができる。

また、制御部２６により照射装置（照射部）２２、２４を切り替え制御することにより、認識すべき電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）のみに光を照射させることができる。これにより、認識すべき電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）とは別の電子部品素子（部品）Ｂ（Ａ）の反射光がＣＣＤカメラ（撮像部）３２に受光してしまうことを防止できる。この結果、画像処理装置（撮像処理部）３４における電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）の処理精度を大幅に高めることができ、電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を確実に認識することができる。

また、制御部２６により照射装置（照射部）２２、２４を切り替え制御することにより、単一のＣＣＤカメラ（撮像部）３２で複数の部品を撮像させることができる。この結果、各電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの個数だけＣＣＤカメラ（撮像部）を設ける必要がなく、部品認識装置（部品実装装置１０）を小型化・簡略化させ、製造コストも大幅に低減させることができる。

また、従来技術のように、部品の画像を分割し、あるいは分割した画像をさらに合成しているわけではないので、簡易な構成で画像処理装置（撮像処理部）３４における処理精度を高めることができる。

また、光路変更部材（光路変更部）２８がプリズム又はミラーで構成されていることにより、既存の比較的安価な部材をそのまま利用することができる。この結果、装置自体を簡易化させることができ、製造コストも低減させることができる。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２が保持部とは別の場所に固定されているため、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２が振動や衝撃などにより、位置ずれしたり、あるいは故障してしまうことを防止できる。この結果、画像処理装置（撮像処理部）３４における画像処理精度を大幅に高めることができ、電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を確実に認識することができる。

さらに、画像処理装置（撮像処理部）３４の処理データに基づいて電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置が位置補正アクチュエータにより調整され、部品実装ヘッド（保持部）１８により電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置が調整された電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが保持されて電子部品基板に実装されるため、電子部品基板への部品実装精度を大幅に高めることができる。また、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２を部品実装ヘッド（保持部）１８とは別の場所で固定させることにより、ＣＣＤカメラ（撮像部）３２を部品実装ヘッド（保持部）１８に設け部品実装ヘッド（保持部）１８と共に移動させる構成と比較して、部品実装ヘッド（保持部）１８の重量を軽減させることがでる。この結果、部品実装ヘッド（保持部）１８を高速で移動させることができ、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの実装速度を大幅に向上させることができる。

なお、上記第１実施形態の部品実装装置１０では、複数の照明装置（照射部）２２、２４の駆動を制御部２６により切り替え制御する構成を例にとり説明したが、例えば、照明装置（照射部）２２、２４は常時駆動させておき、判定対象となる電子部品素子以外の電子部品素子で反射される反射光を遮断するように構成してもよい。具体的には、第２プリズム２８Ｃに反射光が入射しないように第１プリズム２８Ａ、２８Ｂの位置を変更させる機構を設けることや、反射光の光路上にシャッタなどの遮蔽物を設けることが考えられる。なお、照明装置（照射部）２２、２４は斜光照明の構成で説明したが、同軸照明の構成であっても良い。

次に、本発明の第２実施形態に係る部品認識装置及び部品実装装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態でも同様に、電子部品素子を電子部品基板（パッケージ）に実装して電子部品を製造する場合について説明するが、本発明は、例えば、電子部品（チップ部品）を回路基板（マザーボード）に実装して集合回路を形成する場合にも用いることができ、さらに、電子部品以外の部品に対しても広く適用することができるものである。

図４に示すように、部品実装装置５０は、複数の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが載置される位置補正アクチュエータ付きの部品供給ステージ５２を備えている。部品供給ステージ５２は、所定の方向に延びる第１レール５４とこの第１レール５４に対して略直交する方向に延びる第２レール５６とにより移動可能となるように支持されている。このため、部品供給ステージ５２は、位置補正アクチュエータにより、第１レール５４の軸方向と第２レール５６の軸方向に移動することができる。なお、この位置補正アクチュエータは、後述の画像処理装置（撮像処理部）８２の画像処理結果に基づいて制御される。

また、部品供給ステージ５２の近傍には、複数の電子部品基板８８が載置されている部品実装ステージ５８が配置されている。部品実装ステージ５８は、第１レール５４の軸方向と同じ方向に延びる第３レール６０により移動可能となるように支持されている。これにより、部品実装ステージ５８は、第３レール６０の軸方向に移動することができる。

また、部品供給ステージ５２及び部品実装ステージ５８の上方には、部品供給ステージ５２と部品実装ステージ５８とを結ぶ第１方向（図４中矢印Ｘ方向）に延在した移動軸６２が配置されている。また、この移動軸６２には移動軸６２の軸方向に移動可能となるように台座部６４が取り付けられている。この台座部６４の移動は、制御部８６により制御される。

また、台座部６４には、部品供給ステージ５２上の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを部品実装ステージ５８に搬送するための部品実装ヘッド（保持部）６６が移動可能となるように配置されている。また、部品実装ヘッド（保持部）６６は、部品供給ステージ５２との離間距離を変更する第２方向（図４中矢印Ｚ方向）にも移動可能となるように設けられている。この部品実装ヘッド（保持部）６６の移動は、制御部８６により制御される。また、部品実装ヘッド（保持部）６６の下端面には２つの吸着ノズル（保持部）６８、７０が取り付けられており、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂがこれらの吸着ノズル（保持部）６８、７０に吸引されるようになっている。

また、部品実装ヘッド（保持部）６６の移動軸方向の一方側側面には、光を出射する照明装置（照射部）７２が取り付けられている。この照明装置（照射部）７２の下端面には、照明装置（照射部）７２から出射された光を透過させるとともに電子部品素子（部品）Ａ、Ｂで反射された反射光の光路を第１方向及び第２方向のそれぞれに略直交する方向に変更する供給部認識プリズム（光路変更部）７４が取り付けられている。これにより、照明装置（照射部）７２から出射された光は、供給部認識プリズム（光路変更部）７４を透過して鉛直下方に進み、照明装置（照射部）７２の鉛直下方に位置する電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの表面で反射された反射光が供給部認識プリズム（光路変更部）７４の反射面で光路が第１方向及び第２方向のそれぞれに略直交する方向に変更され、後述の光路変更部材７６に入射する。また、供給部認識プリズム（光路変更部）７４の光反射面は、移動軸６２の軸方向に対して略平行となるように設定されている。これにより、部品実装ヘッド（保持部）６６と共に供給部認識プリズム（光路変更部）７４が移動することにより、後述のＣＣＤカメラに受光させる反射光の光量に誤差が生じることがない。この結果、後述の画像処理装置（撮像処理部）８２における画像処理精度が低下してしまうことを防止できる。以上のように、本実施形態では、部品実装ヘッド（保持部）６６と共に照明装置（照射部）７２及び供給部認識プリズム（光路変更部）７４が移動軸６２上を移動できるように構成されている。なお、供給部認識プリズム（光路変更部）７４に替えて、反射ミラー（図示省略）を設けてもよい。

また、部品供給ステージ５２の近傍には、反射光を所定の方向に変更する光路変更部材７６と、レンズ７８と、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０とが配置されている。ＣＣＤカメラ（撮像部）８０は部品実装ヘッド（保持部）６６とは別の場所であり、例えば移動軸６２のような移動しない部材に取り付けられており、自在に移動させることができないようになっている。なお、光路変更部材７６と、レンズ７８と、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０は、上記第１実施形態に係る部品実装装置のものとそれぞれ実質上同一の構成である。ＣＣＤカメラ（撮像部）３２は、固定されており、自在に移動させることができないようになっている。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０の近傍には、第１実施形態に係る部品実装装置１０と同様に、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０で撮像された撮像データが送信され所定の画像処理を行う画像処理装置（撮像処理部）８２が配置されている。この画像処理装置（撮像処理部）８２にはモニタ８４が取り付けられており、判定対象となる電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが映像としてモニタ８４に表示されるようになっている。

なお、本実施形態での部品認識装置は、上記した照明装置（照射部）７２と、供給部認識プリズム（光路変更部）７４と、光路変更部材７６と、レンズ７８と、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０と、画像処理装置（撮像処理部）８２と、で構成されている。

次に、第２実施形態に係る部品実装装置５０の作用及び効果について説明する。なお、第１実施形態に係る部品実装装置１０の作用及び効果と共通する作用及び効果については、適宜説明を省略する。

図４に示すように、制御部８６により台座部６４が移動軸６２上を部品供給ステージ５２側に移動される。これにより、部品実装ヘッド（保持部）６６と照明装置（照射部）７２と供給部認識プリズム（光路変更部）７４が台座部６４と共に部品供給ステージ５２側に移動する。

また、照明装置（照射部）７２からは光が常時出射されており、部品実装ヘッド（保持部）６６の移動と共に、照明装置（照射部）７２の鉛直下方に位置する電子部品素子（部品）Ａの表面に光が照射される。なお、このとき、電子部品素子（部品）Ａに隣接する電子部品素子（部品）Ｂには光が照射されない。

また、部品供給ステージ５２上の電子部品素子（部品）Ａに光が照射されると、電子部品素子（部品）Ａの表面で反射され、その反射光が供給部認識プリズム（光路変更部）７４に入射される。供給部認識プリズム（光路変更部）７４に反射光が入射されると、その反射光の光路が第１方向（図４中矢印Ｘ方向）及び第２方向（図４中矢印Ｚ方向）にそれぞれ直交する方向（図４中矢印Ｙ方向）に変更され、光路変更部材７６に入射される。その後、反射光は、レンズ７８により集光されて、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０に入射される。

また、部品実装ヘッド（保持部）６６は移動し続けているため、部品実装ヘッド（保持部）６６が電子部品素子（部品）Ａに隣接する電子部品素子（部品）Ｂの上方に位置すると、電子部品素子（部品）Ｂの表面に光が照射される。なお、このとき、電子部品素子（部品）Ｂに隣接する電子部品素子（部品）Ａには光が照射されない。部品供給ステージ５２上の電子部品素子（部品）Ｂに光が照射されると、電子部品素子（部品）Ｂの表面で反射され、その反射光が供給部認識プリズム（光路変更部）７４に入射される。供給部認識プリズム（光路変更部）７４に反射光が入射されると、その反射光の光路が第１方向及び第２方向にそれぞれ直交する方向に変更され、光路変更部材７６に入射される。その後、反射光は、レンズ７８により集光されて、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０に入射される。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０に入射した反射光は、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの撮像データとして画像処理装置（撮像処理部）８２に送信され、画像処理が実行される。画像処理装置（撮像処理部）８２で画像処理が実行されて電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの良否が判定されるとともに、部品供給ステージ５２上の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置がそれぞれ特定される。そして、画像処理装置（撮像処理部）８２による画像処理が終了すると、モニタ８４にその結果が表示され、作業者は電子部品素子（部品）Ａの状態を容易に確認することができる。

また、画像処理装置（撮像処理部）８２には電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置に対する情報が規定データとして記憶されており、この規定データと画像処理装置（撮像処理部）８２により特定された電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置データ（処理データ）に基づいてその位置を修正（補正）する必要があるか否かが判断される。この結果、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置を修正（補正）する必要があると判断されると、画像処理装置（撮像処理部）８２により特定された電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置データの平均値が算出される。画像処理装置（撮像処理部）８２によりこの平均値が算出されると、この平均値に基づいて位置補正アクチュエータが制御されて部品供給ステージ５２が所定の方向に移動される。これにより、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置を修正（補正）することができる。

上記のように位置が修正（補正）され、かつ欠陥のない電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが部品供給ステージ５２に載置された状態になると、部品実装ヘッド（保持部）６６の２つの吸着ノズル（保持部）６８、７０により電子部品素子（部品）Ａ、Ｂが同時に吸引（ピックアップ）され、部品実装ステージ５８上に載置された２つの電子部品基板８８、８９上に同時に実装される。このように、実装される前の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置を修正（補正）することにより、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの電子部品基板８８、８９に対する実装精度を大幅に高めることができる。特に、部品実装ヘッド（保持部）６６が移動軸６２上を移動しているため、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの位置が修正（補正）された後、瞬時に電子部品素子（部品）Ａ、Ｂがピックアップされる。この結果、電子部品基板８８、８９に電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを実装する実装速度を大幅に向上させることができる。

以上のように、供給部認識プリズム（光路変更部）７４が移動可能となる部品実装ヘッド（保持部）６６に設けられているため、部品実装ヘッド（保持部）６６を移動させることにより、１つの電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）で反射された反射光のみをＣＣＤカメラ（撮像部）８０に導くことができる。この結果、画像処理装置（撮像処理部）８２における処理精度を大幅に高めることができ、電子部品素子（部品）Ａ（Ｂ）を確実に認識することができる。

また、供給部認識プリズム（光路変更部）７４が移動可能となる部品実装ヘッド（保持部）６６に設けられているため、単一の照明装置（照射部）７２で複数の電子部品素子（部品）Ａ、Ｂに光を照射させることができる。この結果、単一の照明装置（照射部）７２で足りるとともに制御部８６により照明装置を切り替え制御する必要がないため、複雑な制御が不要となるとともに、装置の小型化・簡略化が可能となり、ひいては製造コストも低減させることができる。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０が第１方向（図４中矢印Ｘ方向）及び第２方向（図４中矢印Ｚ方向）に対してそれぞれ略直交する部位に配置されており、供給部認識プリズム（光路変更部）７４により電子部品素子（部品）Ａ、Ｂで反射された反射光の光路が第１方向（図４中矢印Ｘ方向）及び第２方向（図４中矢印Ｚ方向）に対してそれぞれ略直交する方向（図４中矢印Ｙ方向）に変更されるため、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂで反射された反射光がＣＣＤカメラ（撮像部）８０で受光されるまでの光路長を短くすることができる。これにより、部品実装装置５０で発生する振動や部品実装装置５０のメンテナンス等により光学系に位置ずれが生じた場合でも、反射光の光路長が短くなる分だけ、光学系の位置ずれによる誤差を最小限にとどめることができる。この結果、画像処理装置（撮像処理部）８２における画像処理精度が低下することがなく、部品実装ヘッド（保持部）６６による電子部品素子（部品）Ａ、Ｂのピックアップミスを大幅に低減させることができる。

また、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０が第１方向（図４中矢印Ｘ方向）及び第２方向（図４中矢印Ｚ方向）に対してそれぞれ略直交する部位に配置されているため、部品実装装置５０（例えば、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０）のメンテナンス性を向上させることができる。また、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０を電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの近傍に配置させることができ、部品実装装置５０を小型化させることができる。さらに、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０を部品実装ヘッド（保持部）６６とは別の場所で固定させることにより、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０を部品実装ヘッド（保持部）６６に設けこの部品実装ヘッド（保持部）６６と共に移動させる構成と比較して、部品実装ヘッド（保持部）６６の重量を軽減させることがでる。この結果、部品実装ヘッド（保持部）６６を高速で移動させることができ、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの実装速度を大幅に向上させることができる。

特に、本実施形態の部品実装装置５０では、２つの電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを２つの吸着ノズル（保持部）６８、７０で同時にピックアップしているため、２つの電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを同時に電子部品基板８８、８９に実装させることができる。この結果、電子部品素子（部品）Ａ、Ｂの実装効率を大幅に向上させることができる。なお、２つの電子部品素子（部品）Ａ、Ｂを２つの吸着ノズル（保持部）６８、７０で同時にピックアップしている構成を説明したが、この構成に限られるものではなく、例えば、部品実装ヘッドに吸着ノズルを３個以上取り付け、３個以上の電子部品素子（部品）を３個以上の吸着ノズルで同時にピックアップし、かつ同時に３枚以上の電子部品基板に実装させるようにしてもよい。

さらに、供給部認識プリズム（光路変更部）７４の光反射面が第１方向（図４中矢印Ｘ方向）に対して平行に設定されているため、供給部認識プリズム（光路変更部）７４が部品実装ヘッド（保持部）６６とともに移動軸６２上を移動した場合でも、ＣＣＤカメラ（撮像部）８０に受光させる反射光の光量に誤差が生じることがない。この結果、画像処理装置（撮像処理部）８２における画像処理精度が低下してしまうことを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る部品認識装置の概略構成図である。 部品が撮像処理部に表示される基本原理を示す概念図である。 部品が撮像処理部に表示される基本原理を示す概念図である。 本発明の第２実施形態に係る部品実装装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ 部品実装装置
１２ 部品供給ステージ（第１載置部）
１４ 部品実装ステージ（第２載置部）
１８ 部品実装ヘッド（保持部）
２０ 吸着ノズル（保持部）
２２ 照明装置（照射部）
２４ 照明装置（照射部）
２６ 制御部
２８ 光路変更部材（光路変更部）
３２ ＣＣＤカメラ（撮像部）
３４ 画像処理装置（撮像処理部）
５０ 部品実装装置
５２ 部品供給ステージ（第１載置部）
５８ 部品実装ステージ（第２載置部）
６６ 部品実装ヘッド（保持部）
６８ 吸着ノズル（保持部）
７０ 吸着ノズル（保持部）
７２ 照明装置（照射部）
７４ 供給部認識プリズム（光路変更部）
８０ ＣＣＤカメラ（撮像部）
８２ 画像処理装置（撮像処理部）
Ａ、Ｂ 電子部品素子（部品）

Claims (7)

1. 部品を認識する部品認識装置であって、
   複数の部品にそれぞれに対応するように配置され対応する前記部品に対して光を照射する複数の照射部と、
   複数の前記照射部からの光の出射を選択的に切り替え制御する制御部と、
   前記照射部から出射された光が前記部品の表面で反射されてなる反射光を受光することにより前記部品を撮像する単一の撮像部と、
   複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導く光路変更部と、
   前記撮像部で撮像された撮像データに基づいて前記部品を認識する撮像処理部と、
   を有する部品認識装置であって、
   前記光路変更部は、複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導くまでの複数の光軸を形成するものであり、光軸を直角に２つの反射面で折り曲げるための複数のプリズム又はミラーで構成され、かつ、複数のプリズム又はミラーが同じ高さに配置されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 部品を認識する部品認識装置であって、
   前記部品に対して光を照射する単一の照射部と、
   前記照射部から出射された光が前記部品の表面で反射されてなる反射光を受光することにより前記部品を撮像する単一の撮像部と、
   部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と一体的に設けられるとともに前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導く光路変更部と、
   前記撮像部で撮像された撮像データに基づいて前記部品を認識する撮像処理部と、
   を有する部品認識装置であって、
   前記光路変更部は、複数の前記部品で反射された反射光を前記撮像部に導くまでの複数の光軸を形成するものであり、光軸を直角に２つの反射面で折り曲げるための複数のプリズム又はミラーで構成され、かつ、複数のプリズム又はミラーが同じ高さに配置されていることを特徴とする部品認識装置。
3. 前記撮像部は、部品を保持し被実装部材に実装させる保持部を支持する部材とは別の部材に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品認識装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品認識装置を備えた部品実装装置であって、
   前記撮像処理部の処理データに基づいて前記部品の位置を調整する位置調整部と、
   前記部品の位置が調整された前記部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と、
   を含んで構成されることを特徴とする部品実装装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品認識装置を備えた部品実装装置であって、
   前記撮像処理部の処理データに基づいて前記部品の位置を調整する位置調整部と、
   前記部品が載置された第１載置部と被実装部材が載置された第２載置部との間を結ぶ第１方向に移動可能に設けられ、かつ前記第１載置部及び前記第２載置部との離間距離が変化する第２方向に移動可能に設けられ、前記部品の位置が調整された前記部品を保持し被実装部材に実装させる保持部と、
   を有することを特徴とする部品実装装置。
6. 前記撮像部は前記第１方向及び前記第２方向に対してそれぞれ略直交する部位に配置され、
   前記光路変更部により前記部品で反射された反射光の光路が前記第１方向及び前記第２方向に対してそれぞれ略直交する方向に変更されることを特徴とする請求項５に記載の部品実装装置。
7. 前記光路変更部の光反射面は、前記第１方向に対して平行に設定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の部品実装装置。

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