JP6714729B2 - 表面実装機、部品認識装置、部品認識方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光部から光を射出する部品の当該発光部の位置を認識する技術に関する。

例えば表面実装型のＬＥＤ(Light Emitting Diode)のように発光部を有する部品を基板に実装する際には、発光部の位置を基板上の所定位置に一致させることが求められる場合がある。そこで、特許文献１の表面実装機では、発光部を構成する蛍光体を励起させる光を照射する照明が具備されている。そして、この照明からの光を受けて発光する発光部を撮像した画像に基づき、発光部の位置が認識される。

特開２０１５−１２６２１６号公報

このように発光部を発光させることで、発光部に隣接するパッケージと発光部との境界が明瞭となるため、発光部の位置を的確に認識することができる。しかしながら、発光部に蛍光体を有さないＬＥＤも存在し、このような部品に対しては、かかる手法は必ずしも有効でなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、部品の発光部が蛍光体を有するか否かに拘わらず、当該発光部の位置を的確に認識することを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明に係る表面実装機は、光を射出する発光部と、発光部の周縁に沿って発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品を保持する部品保持部と、部品に向けて光を照射することで、段差に沿って第１の影を生じさせる光照射部と、第１の影を含む画像を撮像する撮像部と、撮像された第１の影の位置から発光部の位置を認識する位置認識部と部品保持部から取り出した部品を基板に実装する実装ヘッドと、位置認識部が認識した発光部の位置に基づき、実装ヘッドが基板に部品を実装する位置を制御する実装制御部とを備える。

本発明に係る部品認識装置は、光を射出する発光部と、発光部の周縁に沿って発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品に向けて光を照射することで、段差に沿って影を生じさせる光照射部と、影を含む画像を撮像する撮像部と、撮像された影の位置から発光部の位置を認識する位置認識部とを備える。

本発明に係る部品認識方法は、光を射出する発光部と、発光部の周縁に沿って発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品に向けて光を照射することで、段差に沿って影を生じさせる工程と、影を含む画像を撮像する工程と、撮像された影の位置から発光部の位置を認識する工程とを備える。

このように構成された本発明（表面実装機、部品認識装置、部品認識方法）は、部品に向けて光を照射することで、部品の発光部とパッケージとの間の段差に沿って影（第１の影）を生じさせる。したがって、発光部に隣接するパッケージと当該発光部との境界が影によって強調されるため、部品の発光部が蛍光体を有するか否かに拘わらず、部品の発光部の位置を的確に認識することが可能となっている。

本発明によれば、部品の発光部が蛍光体を有するか否かに拘わらず、当該発光部の位置を的確に認識することが可能となる。

本発明に係る表面実装機の一例を模式的に示す部分平面図。 撮像部の一例を模式的に示す部分側面図。 図１の表面実装機が備える電気的構成の一例を示すブロック図。 図１の表面実装機が実行する部品実装処理の一例を示すフローチャート。 発光部認識処理で実行される動作を模式的に示す図。 部品外形認識処理で実行される動作を模式的に示す図。

図１は本発明に係る表面実装機の一例を模式的に示す部分平面図である。図１では、鉛直方向に平行なＺ方向、それぞれ水平方向に平行なＸ方向およびＹ方向からなるＸＹＺ直交座標を示す。この表面実装機１は、基台１１の上に設けられた一対のコンベア１２、１２を備える。そして、表面実装機１は、コンベア１２によりＸ方向（基板搬送方向）の上流側から作業位置Ｂｏ（図１の基板Ｂの位置）に搬入した基板Ｂに対して部品Ｐを実装し、部品実装を完了した基板Ｂをコンベア１２により作業位置からＸ方向の下流側へ搬出する。

表面実装機１では、Ｙ方向に延びる一対のＹ軸レール２１、２１と、Ｙ方向に延びるＹ軸ボールネジ２２と、Ｙ軸ボールネジ２２を回転駆動するＹ軸モーターＭｙとが設けられ、ヘッド支持部材２３が一対のＹ軸レール２１、２１にＹ方向に移動可能に支持された状態でＹ軸ボールネジ２２のナットに固定されている。ヘッド支持部材２３には、Ｙ方向に直交するＸ方向に延びるＸ軸ボールネジ２４と、Ｘ軸ボールネジ２４を回転駆動するＸ軸モーターＭｘとが取り付けられており、ヘッドユニット３がヘッド支持部材２３にＸ方向に移動可能に支持された状態でＸ軸ボールネジ２４のナットに固定されている。したがって、Ｙ軸モーターＭｙによりＹ軸ボールネジ２２を回転させてヘッドユニット３をＹ方向に移動させ、あるいはＸ軸モーターＭｘによりＸ軸ボールネジ２４を回転させてヘッドユニット３をＸ方向に移動させることができる。

一対のコンベア１２、１２のＹ方向の両側それぞれでは２つの部品供給部２５がＸ方向に並んでおり、各部品供給部２５に対しては、Ｘ方向に並ぶ複数のテープフィーダー２６が着脱可能に装着されている。各テープフィーダー２６には、Ｙ方向に並ぶ複数のポケットのそれぞれに部品Ｐを収容するテープが装填されており、各テープフィーダー２６は、このテープをＹ方向（コンベア１２側）に送り出すことで、コンベア１２側のそれぞれの先端に設けられた部品取出位置に部品Ｐを供給する。

ヘッドユニット３は、Ｘ方向に並ぶ複数（４本）の実装ヘッド３１を有する。各実装ヘッド３１はＺ方向に延びた長尺形状を有し、その下端に係脱可能に取り付けられたノズルによって部品を吸着・保持することができる。つまり、実装ヘッド３１は部品取出位置の上方へ移動して、テープフィーダー２６により部品取出位置に供給された部品Ｐを吸着する。続いて、実装ヘッド３１は作業位置Ｂｏの基板Ｂの上方に移動して部品Ｐの吸着を解除することで、基板Ｂに部品Ｐを実装する。こうして、実装ヘッド３１は、テープフィーダー２６により部品取出位置に供給された部品Ｐを取り出して基板Ｂに実装する部品実装を実行する。

また、表面実装機１は、それぞれ上方を向いたカメラを有する２個の上方認識部５Ａ、５Ｂを備える。これらのうち、上方認識部５Ａは、Ｙ方向の一方側（図１の上側）でＸ方向に並ぶ２個の部品供給部２５の間で基台１１に固定され、上方認識部５ＢはＹ方向の他方側（図１の下側）でＸ方向に並ぶ２個の部品供給部２５の間で基台１１に固定される。そして、上方認識部５Ａ、５Ｂのそれぞれは、上方を通過する実装ヘッド３１が吸着する部品Ｐをカメラにより撮像する。

さらに、表面実装機１は、ヘッドユニット３に取り付けられた下方認識部６を備える。この下方認識部６は、ヘッドユニット３に伴ってＸ方向およびＹ方向へ移動可能であり、作業位置Ｂｏに搬入された基板Ｂに付されたフィデューシャルマークＦや、テープフィーダー２６に保持される部品Ｐを撮像するために用いられる。

図２は撮像部の一例を模式的に示す部分側面図である。上述の通り、下方認識部６は下方に配置された部品ＰやフィデューシャルマークＦといった撮像対象物Ｊを撮像する。この下方認識部６は、撮像対象物Ｊに上方から対向するカメラ６１を有する。カメラ６１は、ＣＣＤイメージセンサーあるいはＣＯＭＳイメージセンサー等の固体撮像素子６２を内蔵し、固体撮像素子６２により上方から撮像対象物Ｊを撮像する。カメラ６１の光軸Ａ６１はＺ方向（鉛直方向）に平行であり、カメラ６１はＺ方向から撮像対象物Ｊに対向する。なお、表面実装機１では、撮像対象物Ｊである部品ＰおよびフィデューシャルマークＦは水平に保持されるため、撮像対象物Ｊの表面の法線は、カメラ６１の光軸Ａ６１およびＺ方向と平行である。

さらに、下方認識部６は光照射部６５を有する。光照射部６５は、カメラ６１に取り付けられたフレーム６６を有する。フレーム６６はカメラ６１の下方に配置され、カメラ６１が対向する位置に円形の開口６６１を有する。したがって、カメラ６１は開口６６１を介して撮像対象物Ｊを撮像する。また、照射部６５は、開口６６１を挟んだＸ方向の両側でフレーム６６に取り付けられた照明６７を有する。各照明６７は、光を射出する複数の発光素子（例えばＬＥＤ）を二次元的に配列した構成を有しており、Ｙ方向において撮像対象物Ｊよりも広い範囲から光を射出する。各照明６７の光軸Ａ６７はカメラ６１の光軸Ａ６１に対して傾斜しており、カメラ６１の光軸Ａ６１との間に鋭角θで交わる。換言すれば、各照明６７の光軸Ａ６７の撮像対象物Ｊに対する入射角θは、撮像対象物Ｊの法線に対して傾いており、各照明６７は、撮像対象物Ｊに斜め上方から光を照射する。

かかる構成を備えた下方認識部６は、光照射部６５によって斜め上方から撮像対象物Ｊに光を照射しつつ、カメラ６１によって撮像対象物Ｊを撮像する。こうして、撮像対象物Ｊの撮像画像が下方認識部６によって取得される。

図３は図１の表面実装機が備える電気的構成の一例を示すブロック図である。表面実装機１は、装置全体の構成を統括的に制御する主制御部１００を備え、主制御部１００は、演算処理部１１０、記憶部１２０、認識制御部１３０および駆動制御部１４０を有する。演算処理部１１０はＣＰＵ(Central Processing Unit)およびＲＡＭ(Random Access Memory)等で構成されたコンピューターである。また、記憶部１２０はＨＤＤ(Hard Disk Drive)等で構成されており、表面実装機１での部品実装の手順を規定する実装プログラムや、後述する図４のフローチャートの手順を規定するプログラム等が記憶されている。

認識制御部１３０は、上方認識部５Ａ、５Ｂ、６を用いた認識処理を制御する。つまり、認識制御部１３０は、上方認識部５Ａ、５Ｂ、６に撮像制御信号を出力し、上方認識部５Ａ、５Ｂ、６は受信した撮像制御信号に応じたタイミングで撮像対象物Ｊを撮像する。そして、認識制御部１３０は、上方認識部５Ａ、５Ｂ、６それぞれの撮像画像に基づき、撮像対象物Ｊの位置に関する情報を取得する。

例えば、フィデューシャルマークＦの位置を認識する場合には、光照射部６５は、基板Ｂに設けられたフィデューシャルマークＦに対して光を照射し、カメラ６１は、光照射部６５から光が照射されたフィデューシャルマークＦを撮像する。そして、認識制御部１３０は、カメラ６１が撮像した画像からフィデューシャルマークＦの位置を算出した結果に基づき、作業位置Ｂｏに搬入された基板Ｂの位置を認識する。あるいは、部品Ｐの位置を認識する場合には、図４〜図６を用いて後に詳述する処理が認識制御部１３０により実行される。

駆動制御部１４０は、Ｘ軸モーターＭｘおよびＹ軸モーターＭｙを制御することで、ヘッドユニット３をＸ方向およびＹ方向へ移動させる。具体的には、駆動制御部１４０は、部品実装の実行時において、ヘッドユニット３に搭載された実装ヘッド３１を部品供給部２５と基板Ｂとの間で移動させる。この際、駆動制御部１４０は、認識制御部１３０により認識された部品Ｐの位置に基づき、実装ヘッド３１のＸＹ位置を補正する。

さらに、表面実装機１は、例えば液晶ディスプレイで構成された表示部１５０と、例えばマウスやキーボードで構成された入力操作部１６０とを備える。したがって、作業者は表示部１５０の表示を確認することで表面実装機１の状態を確認できるとともに、入力操作部１６０へ入力操作を行うことで表面実装機１に指令を入力できる。ちなみに、表示部１５０と入力操作部１６０とを別体で構成する必要は無く、例えばタッチパネルディスプレイによりこれらを一体的に構成しても良い。

図４は図１の表面実装機が実行する部品実装処理の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、主制御部１００による制御によって実行される。ステップＳ１０１で、部品供給部２５のテープフィーダー２６がその部品取出位置に部品Ｐを供給すると、ステップＳ１０２で下方認識部６のカメラ６１がこの部品Ｐの上方へ移動する。

ステップＳ１０３では、部品取出位置の部品Ｐに対して発光部認識処理が実行される。図５は発光部認識処理で実行される動作を模式的に示す図であり、図５の「断面図」の欄では部品の部分断面図が示され、図５の「平面図」の欄では部品の部分平面図が示されている。図５に示す部品Ｐは、いわゆる表面実装型のＬＥＤである。

この部品Ｐは、光を射出する発光部Ｅと、発光部Ｅを支持するパッケージＫとを有する。パッケージＫは平面視で矩形状の外形を有しており、パッケージＫの中央部には、直方体形状を有する凹部Ｋｃが設けられている。そして、この凹部Ｋｃの底部に発光部Ｅが配置されている。テープフィーダー２６により部品Ｐが保持された状態では、凹部Ｋｃの表面Ｋｓおよび発光部Ｅの表面Ｅｓはそれぞれ水平に保持される。発光部Ｅの周縁Ｅｅに隣接しつつ当該周縁Ｅｅを囲む凹部Ｋｃの内壁は、発光部Ｅの表面Ｅｓよりも突出して、発光部Ｅとの間に段差Ｓを形成する。このように、パッケージＫは、発光部Ｅの周縁Ｅｅに沿って発光部Ｅとの間に段差Ｓを有する。

そして、発光部認識処理では、テープフィーダー２６により保持される部品Ｐに向けて、下方認識部６の光照射部６５から光Ｌが照射される。これによって、部品Ｐ（パッケージＫの表面Ｋｓおよび発光部Ｅの表面Ｅｓ）に対して部品Ｐの外側から斜めに入射する光Ｌが発光部Ｅを含む範囲に照射される。この際、光Ｌの一部が段差Ｓに遮られるため、発光部Ｅの周縁部Ｒｅに入射する光Ｌの量は、パッケージＫの表面Ｋｓに入射する光Ｌや発光部Ｅの中央部Ｒｃに入射する光Ｌの量に比較して少なくなる。したがって、図５の「平面図」において斜線で示すように、発光部Ｅの周縁部Ｒｅには段差Ｓの影Ｈ１が生じる。つまり、下方認識部６の光照射部６５は、段差Ｓに沿って（換言すれば、発光部Ｅの周縁Ｅｅに沿って）影Ｈ１を生じさせる機能を果たす。その結果、パッケージＫの表面Ｋｓに比較して、発光部Ｅの周縁部Ｒｅが暗くなるコントラストが生じる。そして、ステップＳ１０３の発光部認識処理では、こうして生じた影Ｈ１を含む画像を下方認識部６のカメラ６１が撮像することで、図５の「平面図」に示す撮像画像が取得されて、この撮像画像が認識制御部１３０に出力される。

ステップＳ１０４では、部品取出位置の部品Ｐに対して部品外形認識処理が実行される。図６は部品外形認識処理で実行される動作を模式的に示す図であり、図６の「断面図」の欄では部品とこれを収容するテープの部分断面図が示され、図６の「平面図」の欄では部品とこれを収容するテープの部分平面図が示されている。

テープフィーダー２６に装填・保持されるテープＴでは、それぞれ平面視で矩形状を有する複数のポケットＴｐがＹ方向に一列に並んでおり、各ポケットＴｐに部品Ｐが収容される。また、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて、ポケットＴｐは部品ＰのパッケージＫより大きく、ポケットＴｐに収容された部品ＰのパッケージＫと、ポケットＴｐの内壁Ｔｗとの間には隙間ｄが空いている。

そして、部品外形認識処理では、部品取出位置で部品Ｐを収容するポケットＴｐに向けて、下方認識部６の光照射部６５から光Ｌが照射される。これによって、ポケットＴｐに収容される部品Ｐ（パッケージＫの表面Ｋｓ）に対してポケットＴｐの外側から斜めに入射する光ＬがポケットＴｐを含む範囲に照射される。この際、光Ｌの一部がポケットＴｐの周縁部Ｔｅ遮られるため、ポケットＴｐの内壁Ｔｗと部品ＰのパッケージＫとの隙間ｄに入射する光Ｌの量は、パッケージＫの表面Ｋｓに入射する光ＬやテープＴの周縁部Ｔｅに入射する光Ｌの量に比較して少なくなる。したがって、図６の「平面図」において斜線で示すように、ポケットＴｐの内壁Ｔｗと部品ＰのパッケージＫとの隙間ｄには影Ｈ２が生じる。つまり、下方認識部６の光照射部６５は、部品ＰのパッケージＫの外形に沿って影Ｈ２を生じさせる機能を果たす。その結果、部品ＰのパッケージＫの表面ＫｓおよびテープＴの周縁部Ｔｅに比較して、ポケットＴｐの内壁Ｔｗと部品ＰのパッケージＫとの隙間ｄが暗くなるコントラストが生じる。そして、ステップＳ１０４の部品外形認識処理では、こうして生じた影Ｈ２を含む画像を下方認識部６のカメラ６１が撮像することで、図６の「平面図」に示す撮像画像が取得されて、この撮像画像が認識制御部１３０に出力される。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で撮像された影Ｈ１の位置と、ステップＳ１０４で撮像された影Ｈ２の位置とに基づいて、パッケージＫの外形に対する発光部Ｅの位置が認識制御部１３０により算出される。具体的には、影Ｈ１を撮像した画像（図５の「平面図」の画像）から、パッケージＫの表面Ｋｓと影Ｈ１との境界が、発光部Ｅの周縁Ｅｅ（換言すれば、輪郭）として抽出される。この発光部Ｅの周縁Ｅｅの抽出は、パッケージＫの表面Ｋｓと影Ｈ１との明るさの差（すなわちコントラスト）に対して例えばエッジ検出を施すことで実行できる。また、影Ｈ２を撮像した画像（図６の「平面図」の画像）から、影Ｈ２とパッケージＫの表面Ｋｓとの境界が、パッケージＫの周縁Ｋｅ（換言すれば、輪郭）として抽出される。このパッケージＫの周縁Ｋｅの抽出は、パッケージＫの表面Ｋｓと影Ｈ２との明るさの差（すなわちコントラスト）に対して例えばエッジ検出を施すことで実行できる。そして、発光部Ｅの周縁Ｅｅの位置およびパッケージＫの周縁Ｋｅの位置のそれぞれを抽出した結果に基づき、パッケージＫの外形に対する発光部Ｅの位置が算出される。

ステップＳ１０６では、実装ヘッド３１がステップＳ１０３、Ｓ１０４の実行対象となった部品Ｐの上方に移動して、当該部品を吸着する。そして、ステップＳ１０７の部品認識処理では、実装ヘッド３１は、上方認識部５Ａ、５Ｂのうち近い方の撮像部の上方へ移動し、当該撮像部が上方を通過する部品ＰのパッケージＫの底面を撮像して認識制御部１３０へ送信する。これによって、実装ヘッド３１に吸着される部品ＰのパッケージＫと当該実装ヘッド３１との位置関係が認識制御部１３０により認識される。

そして、ステップＳ１０８の部品実装では、ステップＳ１０５で求められたパッケージＫに対する発光部Ｅの位置と、ステップＳ１０７で求められた実装ヘッド３１に対するパッケージＫの位置とに基づき、駆動制御部１４０が基板Ｂに対する実装ヘッド３１の位置をＸ方向およびＹ方向に制御する。この際、フィデューシャルマークＦに基づき認識された基板Ｂの位置が参照される。これによって、発光部Ｅが所定のＸＹ位置に一致するように、部品Ｐが基板Ｂに実装される。そして、全部品実装が完了するまで（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」と判断されるまで）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８が繰り返し実行される。

このように構成された実施形態は、部品Ｐに向けて光Ｌを照射することで、部品Ｐの発光部ＥとパッケージＫとの間の段差Ｓに沿って影Ｈ１（第１の影）を生じさせる（ステップＳ１０３の発光部認識処理）。したがって、発光部Ｅに隣接するパッケージＫと当該発光部Ｅとの境界（周縁Ｅｅ）が影Ｈ１によって強調されるため、部品Ｐの発光部Ｅが蛍光体を有するか否かに拘わらず、部品Ｐの発光部Ｅの位置を的確に認識することが可能となっている。

ちなみに、部品認識処理は、蛍光体を有する発光部Ｅおよび蛍光体を有しない発光部Ｅのいずれに対しても適応できる。なお、発光部Ｅが蛍光体を有しない場合は、光照射部６５の照明６７は、固体撮像素子６２が検出できる波長範囲（検出波長範囲）の光Ｌ（例えば可視光）を照射すれば良い。

あるいは、所定の励起波長範囲内の波長を有する光の照射により励起する蛍光体を発光部Ｅが有する場合には、光照射部６５の照明６７は、検出波長範囲内であって励起波長範囲外の波長を有し（すなわち、励起波長範囲内の波長を有さず）、蛍光体を励起させない光を照射すると良い。これによって、発光部Ｅの蛍光体が励起・発光することで、部品Ｐの発光部ＥとパッケージＫとの間の段差Ｓに沿って生じる影Ｈ１が薄くなるのを防止できる。したがって、発光部Ｅに隣接するパッケージＫと当該発光部Ｅとの境界を影Ｈ１によって強調して、部品Ｐの発光部Ｅの位置を的確に認識することが可能となる。

ちなみに、発光部Ｅの蛍光体を励起させるためには、励起波長範囲内の波長を有し、なおかつ所定値以上の光量を有する光を当該蛍光体に照射する必要がある場合がある。このような場合、励起波長範囲内の波長を有する光を照射しても、当該光の光量が所定値未満であれば、発光部Ｅの蛍光体は励起しない。そこで、光照射部６５の照明６７は、検出波長範囲内であって励起波長範囲内の波長の光を所定値未満の光量で、部品Ｐに照射しても良い。これによっても、発光部Ｅの蛍光体が励起・発光することで影Ｈ１が薄くなるのを防止でき、部品Ｐの発光部Ｅの位置を的確に認識することが可能となる。

また、ステップＳ１０４の部品外形認識処理では、部品Ｐに向けて光Ｌを照射することで、部品Ｐを収容するポケットＴｐの内壁Ｔｗと部品ＰのパッケージＫとの隙間ｄに影Ｈ２（第２の影）を生じさせる。したがって、部品ＰのパッケージＫが有する外形（周縁Ｋｅ）が影Ｈ２によって強調されるため、部品ＰのパッケージＫの位置を的確に認識でき、その結果、パッケージＫに対する発光部Ｅの位置を的確に認識することもできる。そして、かかる認識結果に基づき、実装ヘッド３１が基板Ｂに部品Ｐを実装するＸＹ位置が制御されるため、部品Ｐの発光部Ｅを基板Ｂ上の適切なＸＹ位置に実装することが可能となる。

また、フィデューシャルマークＦおよび部品Ｐそれぞれの認識を下方認識部６および認識制御部１３０で実行している。このように、フィデューシャルマークＦおよび部品Ｐそれぞれの認識を実行する構成を共通化することで、表面実装機１の装置構成の簡素化が図られている。

このように上記の実施形態では、表面実装機１が本発明の「表面実装機」の一例に相当し、テープフィーダー２６が本発明の「部品保持部」の一例に相当し、部品Ｐが本発明の「部品」の一例に相当し、発光部Ｅが本発明の「発光部」の一例に相当し、周縁Ｅｅが本発明の「発光部の周縁」の一例に相当し、パッケージＫが本発明の「パッケージ」の一例に相当し、段差Ｓが本発明の「段差」の一例に相当し、光照射部６５が本発明の「光照射部」の一例に相当し、光Ｌが本発明の「光」の一例に相当し、影Ｈ１が本発明の「第１の影」の一例に相当し、カメラ６１が本発明の「撮像部」の一例に相当し、認識制御部１３０が本発明の「位置認識部」の一例に相当し、実装ヘッド３１が本発明の「実装ヘッド」の一例に相当し、基板Ｂが本発明の「基板」の一例に相当し、駆動制御部１４０が本発明の「実装制御部」の一例に相当し、テープＴが本発明の「テープ」の一例に相当し、ポケットＴｐが本発明の「ポケット」の一例に相当し、内壁Ｔｗが本発明の「ポケットの壁面」の一例に相当し、隙間ｄが本発明の「隙間」の一例に相当し、影Ｈ２が本発明の「第２の影」の一例に相当し、フィデューシャルマークＦが本発明の「フィデューシャルマーク」の一例に相当し、下方認識部６および認識制御部１３０で構成される部品認識装置６Ｘ（図３）が本発明の「部品認識装置」の一例に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、図４のフローチャートでは、ステップＳ１０３の発光部認識処理を行ってから、ステップＳ１０４の部品外形認識処理を行っていた。しかしながら、これらの実行順序は逆でも良い。

あるいは、発光部認識処理と部品外形認識処理とで、光照射部６５から照射する光の強度が等しくできる場合、すなわち同じ強度の光によって影Ｈ１および影Ｈ２を同時に生じさせることができる場合には、発光部認識処理と部品外形認識処理とを同時に行っても良い。これによって、影Ｈ１および影Ｈ２を一回的に効率的に撮像することができる。

あるいは、発光部認識処理と部品外形認識処理とを個別のタイミングで行う場合には、発光部認識処理で光照射部６５から照射する光よりも、部品外形認識処理で光照射部６５から照射する光を強くしても良い。かかる構成では、ポケットＴｐの内壁Ｔｗと部品ＰのパッケージＫとの隙間ｄと、部品ＰのパッケージＫとのコントラストを確保して、部品ＰのパッケージＫが有する外形を影Ｈ２によって強調することができる。

さらに、発光部認識処理および部品外形認識処理それぞれで光照射部６５から照射する光の強度は、種々の調整が可能である。そこで、発光部認識処理では、パッケージＫの表面Ｋｓで反射される光の強度が固体撮像素子６２の検出可能範囲の上限値以上となり、パッケージＫの表面Ｋｓの画像が白飛び(blown-out highlights)するような光Ｌを光照射部６５から照射しても良い。これによって、パッケージＫの表面Ｋｓと影Ｈ１とのコントラストをより確実に確保して、発光部Ｅをより的確に認識できる。同様に、部品外形認識処理でも、パッケージＫの表面Ｋｓの画像が白飛びするような光Ｌを光照射部６５から照射することで、パッケージＫの表面Ｋｓと影Ｈ２とのコントラストをより確実に確保して、パッケージＫの外形をより的確に認識できる。なお、パッケージＫの表面Ｋｓの画像を白飛びさせる光Ｌは、光Ｌの強度あるいは露光時間を調整することで得ることができる。

また、発光部認識処理での撮像画像（図５の「平面図」の画像）を表示部１５０に表示するように構成しても良い。これによって、発光部認識処理で影Ｈ１を適切に抽出できないような場合に、作業者が表示部１５０に表示された撮像画像を確認しつつ例えば光照射部６５から照射する光Ｌの強度や露光時間を調整することができる。

また、部品外形認識処理での撮像画像（図６の「平面図」の画像）を表示部１５０に表示するように構成しても良い。これによって、部品外形認識処理で影Ｈ２を適切に抽出できないような場合に、作業者が表示部１５０に表示された撮像画像を確認しつつ例えば光照射部６５から照射する光Ｌの強度や露光時間を調整することができる。

また、照明６７の配置箇所、幅あるいは個数についても適宜変更が可能である。例えば、上記の例では、平面視において対向する２個の光照射部６５から部品Ｐに光を照射していた。しかしながら、平面視において９０度の間隔を空けて開口６６１を囲むように配列された４個の光照射部６５から部品Ｐに光を照射しても良い。あるいは、開口６６１を囲むように円環状に照明６７を配置しても良い。さらに、照明６７の光軸Ａ６７の部品Ｐに対する入射角θも適宜調整が可能である。そこで、例えば入射角θが５０度〜６５度の範囲、換言すれば照明６７の光軸Ａ６７と部品Ｐの発光部Ｅとの角度が２５度〜４０度の範囲となるように、照明６７を配置しても良い。

また、上記の例では、部品ＰおよびフィデューシャルマークＦのそれぞれの認識を、同一の光照射部６５から光を照射することで行っていた。この際、部品Ｐの認識において光照射部６５から照射する光の照度と、フィデューシャルマークＦの認識において光照射部６５から照射する光の照度とを変更しても良い。あるいは、部品Ｐを認識する場合と、フィデューシャルマークＦを認識する場合とで、光を照射する角度θ（図２）を変更しても良く、具体的には、フィデューシャルマークＦを撮像するときの角度θを、部品Ｐの発光部Ｅを撮像するときの角度θよりも小さくしても良い。また、発光部Ｅに光を照射する角度θを可変とするために、各光照射部６５の取付角度を自動的に変更できるように下方認識部６を構成しても良いし、異なる角度θのそれぞれに対応して光照射部６５を下方認識部６に設けても良い。

また、部品Ｐの具体的な形状は図５および図６の例に限られない。したがって、例えば平面視において発光部ＥあるいはパッケージＫが円形を有する部品Ｐを認識するにあたっても、上記の実施形態を適用できる。

また、部品Ｐを供給する具体的構成はテープフィーダー２６に限られない。したがって、スティックフィーダーや、トレイフィーダーによって供給される部品Ｐを認識するにあたっても、上記の実施形態を適用できる。

また、下方認識部６においてカメラ６１を取り付ける角度も適宜変更が可能である。

具体例を示して上述したように、本発明に対しては例えば下記に示す種々の変形を適宜加えることができる。

つまり、部品保持部は、部品を収容するポケットを有するテープを保持し、光照射部は、部品に向けて光を照射することで、ポケットの壁面と部品のパッケージとの隙間に第２の影を生じさせ、撮像部は、第２の影を含む画像を撮像し、位置認識部は、撮像された第１の影および第２の影それぞれの位置から、パッケージに対する発光部の位置を認識し、実装制御部は、位置認識部が認識したパッケージに対する発光部の位置に基づき、実装ヘッドが基板に部品を実装する位置を制御するように、表面実装機を構成しても良い。かかる構成は、部品に向けて光を照射することで、部品を収容するポケットの壁面と部品のパッケージとの隙間に第２の影を生じさせる。したがって、部品のパッケージが有する外形が第２の影によって強調されるため、部品のパッケージの位置を的確に認識でき、その結果、パッケージに対する発光部の位置を的確に認識することもできる。そして、かかる認識結果に基づき、実装ヘッドが基板に部品を実装する位置が制御されるため、部品の発光部を基板上の適切な位置に実装することが可能となる。

また、光照射部は、部品に向けて光を照射することで、第１の影および第２の影を同時に生じさせ、撮像部は、第１の影および第２の影を同時に撮像するように、表面実装機を構成しても良い。かかる構成では、第１の影および第２の影を一回的に効率的に撮像することができる。

また、照射部が部品に向けて光を照射することで第１の影を生じさせつつ撮像部が第１の影を含む画像を撮像し、照射部が第１の影を生じさせるときより強い光を部品に向けて照射することで第２の影を生じさせつつ撮像部が第２の影を含む画像を撮像するように、表面実装機を構成しても良い。このような構成では、ポケットの壁面と部品のパッケージとの隙間と、部品のパッケージとのコントラストを確保して、部品のパッケージが有する外形を第２の影によって強調することができる。

また、発光部は、所定範囲の波長を有する光の照射により励起する蛍光体を有し、照射部は、所定範囲外の波長を有して蛍光体を励起させない光を部品へ照射するように、表面実装機を構成しても良い。かかる構成では、発光部が励起・発光することで、部品の発光部とパッケージとの間の段差に沿って生じる影が薄くなるのを防止できる。したがって、発光部に隣接するパッケージと当該発光部との境界を影によって強調して、部品の発光部の位置を的確に認識することが可能となる。

また、照射部は、基板に設けられたフィデューシャルマークに対して光を照射し、撮像部は、照射部から光が照射されたフィデューシャルマークを撮像し、位置認識部は、撮像部が撮像したフィデューシャルマークの位置から基板の位置を認識するように、表面実装機を構成しても良い。かかる構成では、発光部に隣接するパッケージと当該発光部との境界を影の撮像と、基板のフィデューシャルマークの撮像とに用いる照射部および撮像部を共通化でき、装置構成の簡素化を図ることができる。

この発明は、発光部から光を射出する部品の当該発光部の位置を認識する技術全般に適用可能である。

１…表面実装機、２６…テープフィーダー（部品保持部）、３１…実装ヘッド、６Ｘ…部品認識装置、６…下方認識部、６５…光照射部、６１…カメラ（撮像部）、１３０…認識制御部（位置認識部）、１４０…駆動制御部（実装制御部）、Ｐ…部品、Ｅ…発光部、Ｅｅ…周縁、Ｋ…パッケージ、Ｓ…段差、Ｌ…光、Ｈ１…影（第１の影）、Ｈ２…影（第２の影）、Ｂ…基板、Ｔ…テープ、Ｔｐ…ポケット、Ｔｗ…内壁（ポケットの壁面）、ｄ…隙間、Ｆ…フィデューシャルマーク

Claims (8)

1. 光を射出する発光部と、前記発光部の周縁に沿って前記発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品を保持する部品保持部と、
   前記部品に向けて光を照射することで、前記段差に沿って第１の影を生じさせる光照射部と、
   前記第１の影を含む画像を撮像する撮像部と、
   撮像された前記第１の影の位置から前記発光部の位置を認識する位置認識部と
   前記部品保持部から取り出した前記部品を基板に実装する実装ヘッドと、
   前記位置認識部が認識した前記発光部の位置に基づき、前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装する位置を制御する実装制御部と
   を備える表面実装機。
2. 前記部品保持部は、前記部品を収容するポケットを有するテープを保持し、
   前記光照射部は、前記部品に向けて光を照射することで、前記ポケットの壁面と前記部品の前記パッケージとの隙間に第２の影を生じさせ、
   前記撮像部は、前記第２の影を含む画像を撮像し、
   前記位置認識部は、撮像された前記第１の影および前記第２の影それぞれの位置から、前記パッケージに対する前記発光部の位置を認識し、
   前記実装制御部は、前記位置認識部が認識した前記パッケージに対する前記発光部の位置に基づき、前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装する位置を制御する請求項１に記載の表面実装機。
3. 前記光照射部は、前記部品に向けて光を照射することで、前記第１の影および前記第２の影を同時に生じさせ、
   前記撮像部は、前記第１の影および前記第２の影を同時に撮像する請求項２に記載の表面実装機。
4. 前記光照射部が前記部品に向けて光を照射することで前記第１の影を生じさせつつ前記撮像部が前記第１の影を含む画像を撮像し、前記光照射部が前記第１の影を生じさせるときより強い光を前記部品に向けて照射することで前記第２の影を生じさせつつ前記撮像部が前記第２の影を含む画像を撮像する請求項２に記載の表面実装機。
5. 前記発光部は、所定範囲の波長を有する光の照射により励起する蛍光体を有し、
   前記光照射部は、前記所定範囲外の波長を有して前記蛍光体を励起させない光を前記部品へ照射する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表面実装機。
6. 前記光照射部は、前記基板に設けられたフィデューシャルマークに対して光を照射し、
   前記撮像部は、前記光照射部から光が照射されたフィデューシャルマークを撮像し、
   前記位置認識部は、前記撮像部が撮像した前記フィデューシャルマークの位置から前記基板の位置を認識する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の表面実装機。
7. 光を射出する発光部と、前記発光部の周縁に沿って前記発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品に向けて光を照射することで、前記段差に沿って影を生じさせる光照射部と、
   前記影を含む画像を撮像する撮像部と、
   撮像された前記影の位置から前記発光部の位置を認識する位置認識部と
   を備える部品認識装置。
8. 光を射出する発光部と、前記発光部の周縁に沿って前記発光部との間に段差を有するパッケージとを有する部品に向けて光を照射することで、前記段差に沿って影を生じさせる工程と、
   前記影を含む画像を撮像する工程と、
   撮像された前記影の位置から前記発光部の位置を認識する工程と
   を備える部品認識方法。
   

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