JP4724612B2 - 部品認識装置および表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、部品認識装置および表面実装機に関する。

部品認識装置として、電子部品の端子を撮像方向の異なる２つのカメラによって撮影し、これらのカメラによって撮影した２画像を合成して３次元画像を形成し、これを解析してリード端子の高さを検出し、リードの良否を判定する電子部品検査装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。この電子部品検査装置を表面実装機に搭載し、プリント基板に実装される電子部品の端子を検出し、検出した端子の状態に基づいて、電子部品をプリント基板へ実装する動作を制御することもできる。
特開平７−１５１５２２号公報（第３頁、第１図及び第２図）

上述した電子部品検査装置の図１のものによっては、２つのカメラによる撮像に基づいて、電子部品の状態を検出しているため、高い精度で部品状態の検出を行うことができる一方、カメラを複数個備えることにより、部品認識装置の大型化を招いていた。また、図２のものによっては、１つのカメラを使い傾斜鏡をシフトさせ、傾斜鏡のシフト前とシフト後の２回に分けて撮像している。このため撮像に時間が掛かり、高速で検査ができないという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化及び高速処理が可能な部品認識装置および表面実装機を提供することを目的とする。

本発明は、部品から下方へ互いに異なる方向に反射した複数の反射光を単一のカメラで撮像するものであり、前記反射光の光路上に、互いに異なる方向が部品保持部から部品を貫通する第１の方向に対し左右において線対称となるように、カメラとの相対位置を保持しつつ複数の反射光をカメラに導く導光手段を設け、カメラの光電変換素子は複数の領域に区分けされて部品の撮像角度が異なる複数画像が光電変換素子の異なる領域に形成されることで、複数画像の撮像データが形成されるようにしたものである。
この発明では、単一のカメラによって撮像角度が異なる複数画像の撮像データを取得することができる。しかも、導光手段は、撮像時に移動させる必要がなく、高速撮影が可能となる。

本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
（１）反射部材は、カメラとの相対位置を保持しつつ部品からの左右において線対称となる異なる方向へ向かう反射光を反射する一対のミラーを含み、この一対のミラーは、部品から左右において線対称となる方向に向かうそれぞれの反射光を、一対のミラーの中間部に位置する一対の反射面に向けて反射し、この一対の反射面からのそれぞれの反射光を前記カメラに入射させるようにしてもよい。また、反射部材は、一対のミラーに加え一対の反射面を有する反射鏡を含み、カメラは一対のミラーの間に配置されるようにしてもよい。
（２）反射鏡は、一対のミラーからのそれぞれの反射光を、さらに反射して、反射光の各光軸を含む平面に対して交差する第２の方向に沿うように導いて、前記カメラに入射させるようにしてもよい。この構成では、前記反射光の各光軸を含む平面に対して交差する角度を直角に近付けることにより、第１の方向の寸法を小さくすることができる。

（３）反射部材は、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記部品からの前記左右において線対称となる異なる方向への反射光を前記カメラに導く一対のミラーを含み、その対をなすミラーの間に位置して前記部品を正面から照明する第１照明体を設けてもよい。また。一対のミラーをハーフミラーで構成し、これらのハーフミラーの各々の背後にそのハーフミラーを透過して前記部品を照らす第２照明体とを設けてもよい。これによれば、複数の照明体を設けることにより撮像が鮮明になり、また、照明光が透過するハーフミラーを設けたことにより、照明体や反射部材の配置に、より自由度が発生する。尚、第２照明体を、その照明光がハーフミラーへの入射光と同軸となるような位置に配置することにより、カメラによる撮像をより鮮明にすることができる。
（４）カメラにはラインセンサカメラを用い、カメラと部品とを相対移動させて部品を走査する構成とすることにより、撮影画像面積に対して小さな光電変換素子を使用できる。

（５）上記のいずれかの部品認識装置を備え、部品認識装置が、部品保持部によって保持された部品の状態を検出し、その検出結果に基づいて、部品保持部が部品を搭載物へ配置する動作が制御される表面実装機とした。これにより、単一のカメラのみで、部品の状態を検出することが可能となり、表面実装機の小型化が可能となる。
（６）部品保持部は、部品供給部において部品を吸着した後、搭載物上まで移動可能であり、部品保持部には部品を吸着する複数の吸着ノズルが設けられており、カメラおよび導光手段は、部品保持部上において、複数の吸着ノズルに吸着された各々の部品を順次撮像するために、吸着ノズルに対して相対移動可能に取り付けられ、カメラおよび導光手段は、部品保持部が搭載物へ向けて移動中に、吸着ノズルに対して移動しながら複数の部品を撮像する。
このため、単一のカメラの使用により軽量化された部品認識装置は、部品保持部が搭載物へ向けて移動する短時間の間に、吸着ノズルに対して迅速に移動でき、複数の部品の状態を短時間に検出できる。

単一のカメラのみで複数の撮像データが形成されるため、２つのカメラを備えた場合と同等の検出精度を具備したまま、部品認識装置および表面実装機の小型化が可能となり、しかも導光手段を撮像時に移動させる必要がないので高速撮影が可能となって高速処理ができる。

本発明の実施形態を図１乃至図７によって説明する。尚、図１において左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向とする。図１に示したように、本実施形態による表面実装機１においては、基台２上にプリント基板Ｓ（本発明の搭載物に該当する）を運搬するためのコンベア３が設けられている。コンベア３の両側方には、部品供給部４が設けられており、これらは、整然と並べられた、複数のテープフィーダ４１によって形成されている。各テープフィーダ４１には、トランジスタ、コンデンサ等のチップ状の電子部品Ｐが、所定間隔おきに保持されており、それらは、後述するヘッドユニット５によって取り出し可能とされている。

基台２の上方には、ヘッドユニット５（本発明の部品保持部に該当する）が備えられている。ヘッドユニット５は概ね直方体形状のハウジング５１を備えており、その下面には６個の吸着ノズル５２が、Ｘ軸方向に並ぶように設けられている（図３示）。各々の吸着ノズル５２は、吸引バルブ５５（図６示）を介して、図示しない負圧発生装置に接続されており、その先端に負圧が供給されることにより、電子部品Ｐを吸着してテープフィーダ４１から引き離し、保持することができる。また、各々の吸着ノズル５２には、ヘッドユニット５のハウジング５１に対して、それぞれを鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させるためのＺ軸サーボモータ５３と、それぞれをＺ軸回りに回転させるＲ軸サーボモータ５４が連結されている（図６示）。

表面実装機１の駆動機構６は、上述したヘッドユニット５を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させるものであり、ヘッドユニット５がＸ軸方向に移動可能に取り付けられた支持部材６１を備えている。ヘッドユニット５は、支持部材６１に固定されたＸ軸ガイドレール６２に移動可能に係合しているとともに、ヘッドユニット５には、Ｘ方向ボールねじ軸６３に螺合した図示しないナット部材が固定されている。Ｘ方向ボールねじ軸６３にはＸ軸サーボモータ６４が接続されており、Ｘ軸サーボモータ６４を作動させることにより、Ｘ方向ボールねじ軸６３が回転し、ナット部材を介して、ヘッドユニット５がＸ軸ガイドレール６２上を、図１において左右方向に移動する。

また、基台２上には、Ｙ軸ガイドレール６５が取り付けられており、これには支持部材６１が、Ｙ軸方向に移動可能に係合している。Ｙ軸ガイドレール６５には、Ｙ方向ボールねじ軸６６が回動可能に取り付けられており、これには、Ｙ軸サーボモータ６７が接続されるとともに、支持部材６１に固定されたナット部材６８が螺合している。これにより、Ｙ軸サーボモータ６７を作動させて、Ｙ方向ボールねじ軸６６を回動させると、ナット部材６８がＹ方向ボールねじ軸６６上をＹ軸方向に移動し、支持部材６１とともにヘッドユニット５が、図１において上下方向に移動することができる。これにより、ヘッドユニット５は、部品供給部４において電子部品Ｐを吸着した後、プリント基板Ｓ上まで移動可能となっている。

図２および図４に示すように、撮像部７は、光学系移動機構８によってヘッドユニット５に移動可能に取り付けられている。ヘッドユニット５のハウジング５１の下面には、光学系移動機構８の一対のレール８２がＸ軸方向に延びるように設けられており、これには、スライダ８１が移動可能に係合している。スライダ８１は吸着ノズル５２との干渉を避けるため、吸着ノズル５２に対してＹ軸方向にオフセットした位置に設けられている。撮像部７は各構成を収容する光学ケース７１を備えており、これがスライダ８１の下面に固定されることにより、撮像部７は、その一端部が、吸着ノズル５２の下方に位置するように取り付けられている（図４示）。

図４に示すように、スライダ８１の内部には、内周に雌ネジが形成されたナット部材８３が回転不能に設けられ、これには雄ネジ部材であるボールねじ軸８４が螺合している。ボールねじ軸８４は撮像用サーボモータ８５（図６示）と連結し、撮像用サーボモータ８５が作動することにより、ボールねじ軸８４が回動し、ナット部材８３とともにスライダ８１がレール８２上を移動する。これにより、スライダ８１に取り付けられた撮像部７は、吸着ノズル５２の下方をＸ軸方向に往復可能となっており、ヘッドユニット５に対して移動することにより、吸着ノズル５２に保持された複数の電子部品Ｐを、後述するカメラ７６により順次撮像して、その保持状態を検出することができる。尚、本実施形態においては、撮像用サーボモータ８５は、後述する電子部品Ｐのスキャン用のサーボモータと兼用している。

次に、図３乃至図５に基づいて、撮像部７について詳述する。光学ケース７１の吸着ノズル５２と対向する側の端部には、その上面に、ＬＥＤによって形成された第１照明体７２が設けられている（図４示）。光学ケース７１の幅方向の中央部に配置された第１照明体７２は、上方に向けて発光し、吸着ノズル５２によって保持された電子部品Ｐと対向して、その下方部正面から照明する。また、図３に示すように、一対のハーフミラー７３は同角度に傾いており、第１照明体７２を光学ケース７１の幅方向に挟むように配置されている。

各々のハーフミラー７３の背後（光学ケース７１の幅方向外方）には、それぞれＬＥＤによる第２照明体７４が設けられ、第２照明体７４からの照明光は、ハーフミラー７３の背面から前面に透過して電子部品Ｐを、斜め下方より照らすとともに、電子部品Ｐ上に反射した第１照明体７２および第２照明体７４からの照明光は、ハーフミラー７３によって反射される（図３示）。尚、図３に示すように、それぞれの第２照明体７４は、その照明光がハーフミラー７３への反射光と同軸となるような位置に配置されており、これにより、後述するカメラ７６による撮像がより鮮明になる。

一対のハーフミラー７３間には、反射鏡７５が配置されている。図５に示すように、反射鏡７５は三角柱状を呈しており、その二つの反射面７５ａ、７５ｂは、上述した各々のハーフミラー７３からの入光に対して、いずれも水平方向に４５度を向いている。尚、一対のハーフミラー７３および反射鏡７５は、本発明の導光手段及び反射部材に該当する。上述した構成により、ヘッドユニット５の吸着ノズル５２によって保持された状態にある電子部品Ｐに、照明体７２、７４から照射された光は、電子部品Ｐで反射し、図３に示すように、吸着ノズル５２から電子部品Ｐを貫通する第１の方向（装置構造上は縦方向）Ｚ_１に対して、それぞれ所定の角度αを有する方向に向かう。図３において、それらの反射光の光軸をＲ_１，Ｒ_２として示す。その反射光は、それぞれ各ハーフミラー７３によって水平方向に、互いに近づくように反射された後、反射鏡７５の反射面７５ａ、７５ｂで反射される。図５に示すように、この反射面７５ａ，７５ｂは前記第１の方向Ｚ_１に沿う方向（垂直）に配置されているから、前記反射光の光軸Ｒ_１，Ｒ_２を含む平面に対して交差（この実施形態の場合、直交）する第２の方向Ｙ_１，Ｙ_２、即ち水平方向に反射され、左右一対の反射光として、ともに水平方向へと進んで、単一のカメラ７６へと入射する。図３および図５に示すように、照明体７２、７４、ハーフミラー７３、反射鏡７５およびカメラ７６によって構成された本実施形態による光学系は、左右において線対称に形成されているため、カメラ７６において左右の撮像が形成される条件が均等となり、後述する制御部９における、その撮像データに基づいた演算処理が容易となる。

尚、撮像部７において、反射光の光路上に配置されたハーフミラー７３および反射鏡７５は、電子部品Ｐから下方に反射された一対の光を反射して、完全に平行な状態で同一方向に進行させるものに限定されるわけではなく、ともに進行して同じカメラ７６に入射できるのであれば、双方の反射光に多少の向きの相違が発生するものであってもよい。また、ハーフミラー７３あるいは反射鏡７５によって反射された光は、必ずしも厳密な水平方向に進むものでなくてもよく、若干の傾きを含んでいても、横方向に進むものであれば、撮像部７の高さを低減できるという効果を有する。

カメラ７６は、反射光を屈折させるレンズ体７７と、レンズ体７７を通過した光を、電気信号に変換して、電子部品Ｐの２次元の撮像データを形成するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）７８を有している。ＣＣＤ７８は本発明の光電変換素子に該当し、図５に示すように、左右の２つの領域７８ａ、７８ｂに区分けされており、ハーフミラー７３によって反射された電子部品Ｐの撮像角度の異なる複数の撮像データ（以下、左右の撮像データと呼ぶ）は、その異なる領域７８ａ、７８ｂにおいて、それぞれ形成される。また、カメラ７６は、ラインセンサカメラであって、左右の画像とも、その１度の撮影では、電子部品Ｐ上のＹ軸方向に延びた１次元的な線状画像を撮影するもので、上述した撮像用サーボモータ８５を作動させて、電子部品Ｐ上をＸ軸方向にスキャン（走査）することで、左右の平面画像（２次元撮像データ）が完成される。

次に、図６に基づいて、本実施形態による表面実装機１の制御部９を中心とした作動システムについて説明する。制御部９はマイクロプロセッサによって形成されており、撮像データ記憶部９１、部品状態検出部９２、配置制御部９３、搭載情報記憶部９４および撮像制御部９５を備えている。配置制御部９３が、吸引バルブ５５を開弁させて、吸着ノズル５２によって電子部品Ｐを吸着した後、カメラ７６によって形成された、電子部品Ｐの保持状態に関する左右の撮像データは、一旦、撮像データ記憶部９１に格納される。その後、２次元の撮像データは部品状態検出部９２において合成されて、電子部品Ｐの３次元画像が形成され、これに基づいてその保持状態が検出される。

その後、配置制御部９３において、電子部品Ｐの保持姿勢あるいは吸着ノズル５２に対する保持位置を、搭載情報記憶部９４に記憶されている正規の保持姿勢、または保持位置に関する情報と比較し、それらに対するズレ量が演算され、それらが許容値の範囲内であるかが判定される。尚、電子部品Ｐの保持姿勢とは、主に、吸着ノズル５２に対する電子部品Ｐの傾きをいい、保持位置とは吸着ノズル５２に対する電子部品Ｐの、半径方向位置およびＺ軸回りの回転量をいう。配置制御部９３は、検出した電子部品Ｐの保持状態に基づいて、各種サーボモータ６４、６７、５３、５４を制御して、電子部品Ｐをプリント基板Ｓ上に正しく実装する。また、撮像制御部９５は、電子部品Ｐの撮影時の状況に応じて、カメラ７６、第１照明体７２、第２照明体７４および撮像用サーボモータ８５の作動を制御する。

次に、図７に基づいて、撮像部７の作動について概説する。コンベア３によってＸ軸方向に運搬されてきたプリント基板Ｓが、所定の位置において停止すると、プリント基板Ｓ上のマーカー（図示せず）を検出することにより、制御部９は基台２上のプリント基板Ｓの位置を認識する。尚、この時点において、撮像部７はＸ軸方向の格納位置Ｌ１あるいはＬ２にある（図２示）。配置制御部９３によって、Ｘ軸サーボモータ６４、Ｙ軸サーボモータ６７およびＺ軸サーボモータ５３が作動され、ヘッドユニット５が部品供給部４の電子部品Ｐを保持可能な位置に運ばれる。撮像部７のキャリブレーション調整を行った後、吸引バルブ５５が開かれて、吸着ノズル５２にバキューム圧が導入され、テープフィーダ４１上にある電子部品Ｐの吸引を開始する。

その後、バキューム路に取り付けられた空気量センサ（図示せず）等によって、６個の吸着ノズル５２が電子部品Ｐを吸着したと判定されると（ステップＳ７０１）、Ｚ軸サーボモータ５３を作動させて各吸着ノズル５２を上昇させた後、Ｘ軸サーボモータ６４およびＹ軸サーボモータ６７を作動させて、ヘッドユニット５は電子部品Ｐを吸引した状態で、プリント基板Ｓに向けて移動を開始する。それとともに、制御部９のメモリデータをＮ＝１と設定し（ステップＳ７０２）、撮像部７が１番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐに対して相対移動することにより走査を開始し（ステップＳ７０３）、ヘッドユニット５がプリント基板Ｓに向けて移動中に、電子部品Ｐの左右の撮像データがカメラ７６に取り込まれていく。

撮像用サーボモータ８５に設けられたパルスエンコーダによって、１番目の吸着ノズル５２に吸着された電子部品Ｐの走査が完了したと判定されると（ステップＳ７０４）、上述したように、部品状態検出部９２が電子部品Ｐの３次元画像を形成し、その保持状態を演算する（ステップ７０５）。また、１番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐの走査が完了していない場合は、走査が継続される。その後、配置制御部９３が、検出した電子部品Ｐの保持姿勢の正規の保持姿勢に対するズレ量を演算し、それが許容値の範囲内であるかが判定される（ステップＳ７０６）。吸着不良等に起因して、保持姿勢のズレ量が許容値の範囲内にない場合、配置制御部９３は、１番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐの保持姿勢が、補正不能な許容値外部品であることを記憶した後（ステップ７１１）、メモリデータをＮ＝２とする（ステップＳ７０８）。

保持姿勢のズレ量が許容値の範囲内である場合、配置制御部９３は検出された保持姿勢のズレ量から、ヘッドユニット５が電子部品Ｐをプリント基板Ｓへ配置する際の、保持姿勢の補正量を演算する。その後、検出した電子部品Ｐの保持位置の正規の保持位置に対するズレ量を演算し、それが許容値の範囲内であるかが判定される（ステップＳ７０７）。保持位置のズレ量が許容値の範囲内にない場合、配置制御部９３は、１番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐの保持位置が、補正不能な許容値外部品であることを記憶した後（ステップ７１１）、メモリデータをＮ＝２とする（ステップＳ７０８）。保持位置のズレ量が許容値の範囲内である場合、配置制御部９３は検出された保持位置のズレ量から、ヘッドユニット５が電子部品Ｐをプリント基板Ｓへ配置する際の、保持位置の補正量を演算した後、メモリデータをＮ＝２とする（ステップＳ７０８）。

以降、撮像用サーボモータ８５を作動させて、撮像部７の吸着ノズル５２に対する位置を変化させていき、２〜６番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐについても、同様にその保持状態を検出する。６番目の吸着ノズル５２に吸引された電子部品Ｐの保持状態が検出されると（ステップＳ７０９）、配置制御部９３は、その検出結果に基づいて、ヘッドユニット５が電子部品Ｐをプリント基板Ｓへ配置する動作を制御する（ステップＳ７１０）。すなわち、電子部品Ｐの保持姿勢および保持位置が、補正可能な許容値範囲内にある場合、電子部品Ｐをプリント基板Ｓへ実装する際の、各サーボモータ６４、６７、５３、５４の作動を制御して、上述した補正量を加味した上で、電子部品Ｐのプリント基板Ｓに対する姿勢あるいは位置を調整する。また、電子部品Ｐの保持姿勢あるいは保持位置が、補正可能な許容値範囲内にない場合、電子部品Ｐは廃棄される。

本実施形態によれば、撮像部７の電子部品Ｐからカメラ７６までの反射光の光路上に、複数の反射光を同一のカメラ７６に導く導光手段が設けられることにより、単一のカメラ７６において、部品の撮像角度の異なる複数の撮像データが形成されるため、複数のカメラを使用せずに、部品Ｐの状態を検出することが可能となる。したがって、２つのカメラを備えた場合と同等の検出精度を具備したまま、部品認識装置および表面実装機１の小型化、軽量化、低コスト化が可能となる。

また、カメラを１つにすることができるため、照明体７２、７４等の配置に自由度が生まれ、カメラ７６による撮像が鮮明になり、精度よく電子部品Ｐの状態を検出することができる部品認識装置にすることができ、また、それにより、部品を最適な状態で搭載物に実装できる表面実装機１にすることができる。
また、単一のカメラ７６の使用により軽量化された撮像部７は、ヘッドユニット５がプリント基板Ｓへ向けて移動する短時間の間に、吸着ノズル５２に対して迅速に移動でき、短時間で複数の電子部品Ｐの状態を検出できる。また、軽量化された撮像部７によって、電子部品Ｐに対する走査速度も増大させることが可能となる。

また、導光手段はハーフミラー７３および反射鏡７５といった反射部材であるため、反射部材によって電子部品Ｐからの光が反射されて、カメラ７６に入射することにより、簡単な構成で、電子部品Ｐからの複数の反射光を同一のカメラ７６に導くことができる。
また、ＣＣＤ７８は、複数の領域７８ａ、７８ｂに区分けされており、電子部品Ｐの撮像角度の異なる複数の撮像データは、ＣＣＤ７８の異なる領域７８ａ、７８ｂに形成されることにより、複数の撮像を同時に形成できるため、撮像時間を短縮化できる。
また、カメラ７６にはラインセンサカメラが用いられ、部品Ｐ上を走査することにより、カメラ７６において撮像が形成されるため、光から変換された電気信号を、記憶装置によりその都度記憶するようにし、ＣＣＤ７８上においては、常に、線状の電気信号のみに変換するようにすれば、ＣＣＤ７８を撮影画像面積に対して小さくできる。

また、撮像部７は、電子部品Ｐと対向するように中央に配置され、電子部品Ｐを正面から照明する第１照明体７２が設けられるとともに、ハーフミラー７３が第１照明体７２を挟むように一対設けられ、ハーフミラー７３の各々の背後には第２照明体７４が配置され、第２照明体７４からの照明光は、ハーフミラー７３の背面から前面に透過して電子部品Ｐを照らすとともに、電子部品Ｐ上に反射した第１照明体７２および第２照明体７４からの照明光は、ハーフミラー７３によって反射された後、カメラ７６に入射する。

このため、複数の照明体７２、７４を設けることにより撮像が鮮明になり、また、照明光が透過するハーフミラー７３を設けることにより、照明体７２、７４の配置に、より自由度が発生する。また、第２照明体７４は、その照明光がハーフミラー７３への入射光と同軸となるような位置に配置されていることにより、カメラ７６による撮像がより鮮明になる。また、第１照明体７２は、反射光と交差しないように直下から電子部品Ｐを照明するため、電子部品Ｐがより鮮明に撮影される。

電子部品Ｐに反射した一対の反射光は電子部品Ｐの斜め下方へと進み、一対のハーフミラー７３および反射鏡７５は、下方へと進んだ一対の反射光を、ともに同方向である水平方向に導き、水平方向へと進んだ一対の反射光が単一のカメラ７６に入射することにより、撮像部７の高さを低減して、これが取り付けられたヘッドユニット５を小型化できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）電子部品から互いに異なる方向に反射した複数の反射光を、時間を区切ってカメラに入射させ、部品の撮像角度の異なる複数の撮像データを、ＣＣＤ上において互いに異なる時間に形成させてもよい。こうすることにより、各反射光による撮像を形成する場合に、常に、ＣＣＤの撮像エリア全体を使用することができるため、ＣＣＤ全体の面積を小さくできる。
（２）カメラには、ＣＣＤエリアセンサカメラを適用してもよい。こうすることにより、部品上を走査する必要がなくなり、短時間で部品の撮像データの形成が可能となる。
（３）単一のカメラにおいて、撮像角度の異なる３つ以上の撮像データが形成されてもよい。

（４）照明体は、ＬＥＤに限られるものではなく、ランプ、蛍光管といった、あらゆる照明手段が適用可能である。
（５）上述した実施形態においては、反射光を避けて電子部品を照明する第１照明体と、ハーフミラーを使用して、画像の取り込み方向から照明する第２照明体の２種類の照明手段を併用しているが、いずれか一種類のみを使用してもよい。
（６）導光手段は反射部材に限られるものではなく、プリズム、光ファイバーといった部品上に反射した反射光をカメラに導くことが可能なものであれば、あらゆる手段が適用可能である。
（７）電子部品からカメラへ向いた反射光の進行方向は、上下方向、横方向あるいは斜め方向であってもよく、そのため反射部材はあらゆるレイアウトが可能である。

（８）撮像部は、ヘッドユニットに移動可能に取り付ける以外に、ヘッドユニットの基台への支持部材に移動可能に取り付けてもよい。また、撮像部を基台あるいはヘッドユニット支持部材に固定し、ヘッドユニットが撮像部に対して移動することにより、部品状態の検出を行ってもよい。更に、撮像部を基台に移動可能に取り付け、ヘッドユニットと撮像部の双方が互いに移動して、部品状態の検出を行ってもよい。
（９）部品認識装置は、必ずしも部品の保持状態を検出するものに限られるものではなく、部品自体の大きさ、厚み、形状を検出することも可能であり、物体の平面度、平坦度を検出する平坦度測定機としても使用可能である。また、部品の状態だけでなく、表面実装機の起動時等に、吸着ノズルの高さを検出することに適用してもよい。
（１０）部品認識装置は、複数の２次元画像から合成された３次元画像に基づいて、部品の状態を検出するものに限られるものではなく、複数の２次元画像から得られる情報から、部品の状態を認識するものであってもよい。
（１１）ヘッドユニットは、例えば、ロボットのハンド、あるいは電磁石等を使用することにより、バキューム圧による吸引以外の手段で部品を保持するものであってもよい。
（１２）ヘッドユニットが保持する部品は電子部品に限られず、リレー、スイッチ等の電気部品、あるいはネジ、ナットといった機械要素であってもよい。また、搭載物もプリント基板に限ったものではなく、部品が実装可能なあらゆる基体が含まれる。
（１３）上記実施形態では、図４に示したように、部品からの複数の反射光を、それらの各光軸Ｒ_１，Ｒ_２を含む平面に対して交差する第２の方向（水平方向）Ｙ_１，Ｙ_２に導いてカメラ７６に入射させたが、これに限らず、導光手段が、部品保持部から部品を貫通する第１の方向に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう部品からの複数の反射光を、第１の方向に沿って配置されたカメラに導くようにしてもよい。すなわち、図８に示すように、撮像部１０７の上部中央に、吸着ノズル５２に吸着された電子部品Ｐの真下となる位置に第１照明体１７２を設け、その両側に一対のハーフミラー１７３を配置すると共に、各ハーフミラー１７３の裏側には第２照明体１７４を配置する。各ハーフミラー１７４は、吸着ノズル５２から電子部品Ｐを貫通する第１の方向Ｚ_１に対してそれぞれ所定の角度を有する方向に向かう電子部品Ｐからの複数の反射光を、前記第１照明体１７２の下方に向けて反射するように配置し、その第１照明体１７２の下方には、その光を第１の方向Ｚ１と同一方向に沿って反射する反射鏡１７５を配置してカメラ１７６に反射光を入射させる。この構成とした場合には、第１の方向Ｚ_１と交差する方向（図８の構造では、水平方向）における寸法を小さくできるという利点がある。
（１４）なお、図１〜図７に示した実施形態のように、部品からの反射光を各光軸Ｒ_１，Ｒ_２を含む平面に対して交差する第２の方向（水平方向）Ｙ_１，Ｙ_２に導いてカメラ７６に入射させる場合、カメラ７６の光軸は必ずしも図４のように水平方向としなくてもよい。例えば、図９に示すように、撮像部７の光学ケース７１内に水平方向に進む反射光を更に上方に反射させるミラー３７０を配置し、入射光軸を垂直に配置したカメラ３７６に光を入射させるようにしてもよい。この構成によれば、撮像部７を薄型化しながら、デッドスペースを利用してカメラ３７６を配置することで水平方向の寸法も小さくでき、全体としてより小型化を図ることができる。
（１５）また、導光手段の構成において、図９に示す実施の形態も可能である。これは、撮像部２０７のうち、吸着ノズル５２に吸着された電子部品Ｐの真下から少し横に変位した位置に第１照明体２７２を設けると共に、その逆側にハーフミラー２７３を配置してその裏側に第２照明体２７４を配置して電子部品Ｐを照明する。ハーフミラー２７３は、電子部品Ｐからの反射光のうち、第１照明体２７２とは反対側に向かう光を第１照明体２７２の下方に向けて反射するように配置してあり、その第１照明体２７２の下方に配置したハーフミラー２７５によって反射させてカメラ２７６に入射させる。一方、電子部品Ｐからの反射光のうち、第１照明体２７２側に向かう光はハーフミラー２７５を透過させてカメラ２７６に入射させる。このようにすると、導光手段の構成が簡易になる。なお、この実施の形態の場合において、カメラ２７６は、図１〜図７に示した実施形態のカメラ７６と同様に構成してもよく、或いは、上記（１）に説明したような時分割方式で複数の撮像データを生成するカメラと同様に構成してもよい。

本実施形態による表面実装機の平面図 図１に示したヘッドユニットの下面図 図２に示した撮像部の作動を説明するための断面図 図３のＡ−Ａ断面図 図２に示した撮像部の内部を示す平面図 図１に示した表面実装機の作動システムを示すブロック図 図１に示した表面実装機の作動を示すフローチャート 本発明の異なる実施形態を示す撮像部の概略的断面図 本発明の更に異なる実施形態を示す撮像部の概略的断面図 撮像部の概略的断面図（参考技術）

１...表面実装機
４...部品供給部
５...ヘッドユニット
７...撮像部
５２...吸着ノズル
７２...第１照明体
７３...ハーフミラー
７４...第２照明体
７５...反射鏡
７６...カメラ
７７...レンズ体
７８...ＣＣＤ
７８ａ、７８ｂ...ＣＣＤの領域
Ｐ...電子部品
Ｓ...プリント基板

Claims (8)

1. 部品保持部によって下側に保持された状態にある部品に光を下方より照射し、この部品から下方へ互いに異なる方向に反射した複数の反射光を単一のカメラで撮像することにより、撮像角度の異なる複数画像を形成し、この複数画像に基づいて前記部品の状態を検出するとともに、前記カメラは、反射光を屈折させるレンズ体と、該レンズ体からの光を電気信号に変換して撮像データを形成する光電変換素子を含んだ部品認識装置であって、
   前記反射光の光路上には、前記互いに異なる方向が、前記部品保持部から前記部品を貫通する第１の方向に対し左右において線対称となるように前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記複数の反射光を前記カメラに導く反射部材からなる導光手段が設けられ、前記光電変換素子は複数の領域に区分けされて前記部品の撮像角度が左右において線対称となる異なる前記複数画像が前記光電変換素子の異なる前記領域に形成されることで、前記複数画像の撮像データが形成されることを特徴とする部品認識装置。
2. 前記反射部材は、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記部品からの前記左右において線対称となる異なる方向へ向かう反射光を反射する一対のミラーを含み、
   この一対のミラーは、前記部品から前記左右において線対称となる方向に向かうそれぞれの反射光を、前記一対のミラーの中間部に位置する一対の反射面に向けて反射し、この一対の反射面からのそれぞれの反射光を前記カメラに入射させることを特徴とする請求項１に記載の部品認識装置。
3. 前記反射部材は、前記一対のミラーに加え前記一対の反射面を有する反射鏡を含み、前記カメラは前記一対のミラーの間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の部品認識装置
4. 前記反射鏡は、前記一対のミラーからのそれぞれの反射光を、さらに反射して、前記反射光の各光軸を含む平面に対して交差する第２の方向に沿うように導いて、前記カメラに入射させることを特徴とする請求項３に記載の部品認識装置。
5. 前記反射部材は、前記カメラとの相対位置を保持しつつ前記部品からの前記左右において線対称となる異なる方向への反射光を前記カメラに導く一対のミラーを含み、その対をなすミラーの間に位置して前記部品を正面から照明する第１照明体を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の部品認識装置。
6. 前記一対のミラーをハーフミラーで構成し、これらのハーフミラーの各々の背後にそのハーフミラーを透過して前記部品を照らす第２照明体とを設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の部品認識装置。
7. 前記カメラにはラインセンサカメラが用いられ、前記部品に対して相対的に移動して走査することにより、前記撮像データが形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の部品認識装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の部品認識装置を備え、前記部品認識装置が、前記部品保持部によって保持された前記部品の状態を検出し、その検出結果に基づいて、前記部品保持部が前記部品を搭載物へ配置する動作が制御されることを特徴とする表面実装機。

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