JPH03103719A - 電子部品装着機における電子部品認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子部品装置ヘッドに設けられている電子部
品吸着ノズルに吸着されている電子部品のシルエットを
下方から撮像するための、電子部品装着機における背景
装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の電子部品装着機を第７図〜第１３図によって説明
する。第７図は電子部品装着機（以下単に装着機と呼称
する）の概略外観を示す。

装着機は、大別して多数のテープフイーダを配列した部
品供給テーブル１と、電子部品（以下、単に部品ともい
う〉をプリント基板に装着する装着ヘッドを備えたイン
デックスユニット２と、プリント基板を乗せたｘｙテー
ブル３と、これらの動作を有機的に制御する制御装置（
図示せず）の４つの要素で構成されている。

第８図は、制御装置を除く３要素の要部の概略的構成及
び位置関係を斜視図として示す。部品供給テーブル１ｌ
，：は、電子部品をテープ内に保有し、これを連続的に
供給するテープフイーダ４が多数装着されており、制御
装置からの命令に応じて部品供給テーブル１が移動して
部品吸着ステーションに所要のテープフイーダ４が持ち
来たされるようになっている。

インデックスユニット２は、インデックス機構（不図示
）によって割り出された角度だけインデックステーブル
５を駆動軸６を介して回勅する。インデックステーブル
５には、部品装着を司る複数個の装着ヘッド７が回勅自
在及び回動軸方向に上下摺勅自在に設けられている。装
着ヘッド７の下方先端部には部品を真空吸着するための
ノズル８が備えられている。ノズル８に吸着された部品
９はｘｙテーブル３上のプリント基板上に搭載される前
に、朶ラー１０を介して視覚カメラ１１′ＥＬび画像ｆ
ｉ理装置１２によって吸着姿勢を撮像認識され、所望の
姿勢からの角度ずれ量Δθ及びｘｙ方向の位置ずれ量Δ
Ｘ，Δｙを予め補正される。

第９図及び第１０図は、部品の搭載過程を例示する説明
図である。今、図において、吸着ステーション■に位置
せしめられたテーブフイーダ４の真上に来たある特定の
電子部品装着ヘッドＡ（以下ヘッドＡと呼ぶ）に注目し
て部品装置の過程を説明する。ヘッドＡ（７）は、上下
動作を司る図示しないカムリンク機構によって下降しテ
ープフィーダ４上に配置用意された部品９を真空吸着し
再び上昇する。ヘッドＡは、インデックステーブルの間
欠回勅によって、（図の場合３０度ピッチの間欠回勅）
、吸着ステーションのからステーション■、ステーショ
ン■からステーション■へと回勅され、それぞれのステ
ーションで通常０．１秒から０．３秒程度の短時間停留
する。ヘッドＡがステーション■に停留すると、ステー
ション■の下方にセットされている撮像カメラ１１及び
画像処理装置１２によって部品９の吸着姿勢が定量的に
いわゆる視覚認識され、プリント基板に装着される所望
の座標ｘ，ｙ，角度θに対するずれ量ΔＸ，Δｙ，Δθ
が測定される。プリント基板に部品９が装着されるとき
の角度姿勢θは、上記Δθに対する補正を含めて、ステ
ーション■で付与される。すなわち、ステーション■で
は、軸端に摩擦円板１８を有する角度位置決め用モータ
１６を下降させて、摩擦円板１８をヘッドＡの上部に取
付けられている摩擦円板１５に接触させて所要角度だけ
該モータ１６を回わすことにより、上記の角度姿勢の付
与を行う。

モータ１６の回転は、角度指定エンコーダ１７によって
制御される。モータ１６を含む上記角度付与機構は、ス
テーション■でのヘッドＡの停留時間内に摩擦円板１５
と１８の接近一接触→回勅一離脱の動作ができるように
上下移動可能になっている。ステーション■においては
、上記ステーション■での部品の角度付与が通正であっ
たか否かが部品チェック用撮像カメラ１１及び画像処理
装置によってチェックされ、適正である場合はステーシ
ョン■において、予めｘｙテーブル３によって前記ΔＸ
，Δｙに対する補正値も含めて移動位置決めされている
プリント基板１３上の所定の位置にヘッドが降下し看板
する。この状態でノズル８内の真空が大気状態に戻され
て、部品９が開放され、つぎの動作でノズル８のみが上
昇し、プリント基板１３への部品装着が完了する。部品
角度付与が適正でなかった場合は装着動作を行わず、部
品をステーション■において、部品受け皿１４に排出し
、ヘッドＡは再びテープフィーダが配設されている吸着
ステーション■に戻って以上と同様の動作を制御装置の
命令に従って再び実行する。

ヘッドＡの隣のヘッドも、その次のヘッドも同様な動作
を行っており、従って、部晶装着勅作は、インデックス
テーブルの間欠回動ピッチに相当する高速度で実行され
ることになる。

第１１図は、上記の様な装着機における部品撮像部の従
来方式を示す。部品の撮像に際しては部品の輪郭を鮮明
に得る必要があるが、一般に部品は白いもの、黒いもの
等各種の色調がある上、形状も多様なため、照明による
部品の浮き上げは困難であるから、部品を照明はせずに
部品の背景を明るく照明し、その中に部品をシルエット
状に浮き上がらせて白黒のコントラストの強い像を得る
ようにしている。このため、第１１図の例は、部品装着
ヘッド７の吸着ノズル８に白色様の背景円板２１を取付
、これを照明光源１９によって、部品９に光が直接当た
らないよう遮蔽板２０によってカバーしつつ照明してい
る。照明によって白色様に反射する背景円板２１の中に
シルエットとして浮き上がった部品の像は反射ミラー１
０によって光路を変えられた後、カメラ１１によって撮
像される。第１２図（ａ）　，　（ｂ）　．　（Ｃ）は
、撮像された各種電子部品のシルエット画像の例を示す
。

第１３図は、背景構成の他の従来方式を示す。本例では
、部品装着へッド７を透明材で構成し、かつ吸着ノズル
８の背部に白色状の不透明ガラス様物体２２を配設し、
これをヘッド７の上方に設置された照明用光源１９から
の光によって白色状に輝かせて部品の背景を作り出すよ
うにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

電子部品装着機における部品の画像認識のための光学系
構成に係る上記従来技術は、部品を直接照明するものに
比較して、それなりの効果は認められるが、次のような
工学上の問題点或いは欠点がある。

即ち、第１１図に示されているような装置については、
次の問題点がある。

（１）照明光源１９をインデックステーブル５及び装着
ヘッド７の動作域内に配設せねばならないので、動作域
に余分な空間的スペースをとることになり、装置が大型
になり、また、万が一、装着ヘッド７が故障または誤動
作して、ヘッド部分が落下またはヘッドそのものが下降
した場合には、照明系，光学系，及びヘッドそのものが
破損し、重大な故障となる。

（２）部品９の形状寸法は多様に変わるので、部品９に
光が当たらなぬようにしながら背景円板２１のみに光を
照射することが相当むずかしく、遮蔽板２０の配設設計
に多くの困難を要するのみならず、部品９の多様性のた
め、同じ設計の背景板や照明系を用いたのでは不確定性
が常につきまとう。

（３）部品９の寸法．形状の多様化に伴い、一種類の吸
着ノズルのみでは吸着動作を実行できぬため、多くの場
合，同一ヘッドに自動切り替え式の複数の吸着ノズルを
配設するが、第１１図の方式では、背景円板２１が例え
ば部品サイズの２〜３倍の寸法を必要とするため、ノズ
ルを互に近接するのが困難となり、ヘッドのノズル設置
部の寸法がかなり大きく重くなり、強度上、装着機その
ものが大型かつ高価となる。

また、第１３図のような装置に関連しては、次のような
問題点がある。

（４）各装着ヘッド内に光源を持つので該ヘッドが細長
く、かつ重量増となり、（３）と同様の不利益がある。

また、光源の故障に対する保守がかなり面倒である。

（５）装着ヘッド７の一部を透明材料で構戒しているが
、一般にこの種材料は強度的に弱く、且つヘッド７は回
転するので、光源やその給電系の組込み構成もかなり煩
雑なものとなる。

したかって、本発明は、上記従来の欠点或いは問題点を
解決するものであって、照明用光源の配置を装着ヘッド
動作域内にすることを必要とせず、また装着ヘッドの故
障により部品やヘッドが落下しても光源系が損傷を受け
ず、電子部品への直接照明光の遮蔽が容易であり、ヘッ
ドの複ノズル化への対応も容易であり、装着ヘッドの重
量増や強度低下を招かない、電子部品装着機における電
子部品盪像用背景装置を｝是イ共することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の背景装置は、上記目的を達成するために、吸着
ノズル軸線に直角方向或いは略直角方向に側面から入射
した光を乱反射，拡散もしくは拡散により下面から出す
背景板と、そのように光を入射させる照明手段を備える
。

また、他の本発明においては、外部からのエネルギーの
印加によって励起し自己発光する背景板を用いる。

〔作　　　用〕

背景板に側面から入射し、乱反射．拡散ないし散乱によ
り背景板下面から出る光は、吸着ノズル下端に吸着され
ている電子部品を背後から（上方から）照らし、これを
下方から見ると、背景板下面が一様な背景となって電子
部品がシルエットとして映し出される。

外部からのエネルギー印加により励起されて自己発光す
る背景板も、同様に電子部品をシルエットとして映し出
す一様に輝く背景を与える。

〔実　施　例〕

以下、本発明の幾つかの実施例を第１図ないし第６図に
より説明する。

第１図は、部品の画像認識のための光学系のみを示す拡
大図である。同図に示されているように、電子部品装着
ヘッド７の下端には電子部品吸着ノズル８の上部の周り
に位置する背景板２３が設けられている。照明用の光源
１９は、背景板２３の略側方に不図示の静止部材で支持
され、遮蔽板２０によって光は背景板２３の側部へのみ
照射されるようになっている。

この背景板２３の１実施例は、内部構造的には、第２図
に示すように、全体が平面的にみて円形の箱状を呈し、
内面が光学的に乱反射面２４を構成しており、光源１９
から背景板の透明な側方のガラ様体部２５を透過して進
入した光が内面の乱反射面２４に当たって乱反射し、下
方へ透過し、部品９を裏側から照明するようになってい
る。したがって撮像カメラ１】で部品９を下から見ると
、背景板２３は光の色（例えば昼光色）を帯びた明るい
一様な背景をなし、部品９はこの背景板２３をバックに
くっきりした黒色のシルエットとして撮像される。

背景板２３の他の１実施例が第３，４図に示されている
。本実施例においては、第３図に示されているような透
明箱状の背景板２３の内部に微細な乱反射部材が充満さ
れている。したがって第１図の光源１９から背景板２３
へ側方から入射した光は乱反射部材で乱反射し、部品９
を背後から一様に照明する。乱反射部材は、第４図に示
されているように、多数の反射面を有する他面ガラス様
多面体２６．２７で構成することができる。

なお第１図では、光源はノズル８の軸線に対して直角方
向に配置されているが、必ずしもこの位置ではなく、略
直角から照射するようにしても同様の効果が得られる。

また、光源は点状光源でもよいし、又は背景板８の周方
向の或る長さに対応する弧状もしくは弧状配列の光源で
もよい。後者の光源の場合、第１図における入射用ガラ
ス様体部２５はそれに対応する周方向長さを有するもの
とする。

第５．６図には、外部からのエネルギーの印加によって
自己発光する背景板２３を用いた実施例を示す。この実
施例は、第６図に示されているように、内部が中空のガ
ラス様箱体の内部に液体又４よ固体の例えば蛍光物質等
の発光物質，或はＬＥＤ素子等の発光半導体等から成る
発光体３３を充満又は内壁に塗布してあり、この発光体
３３に光（レーザ光或は紫外光線等）、或いは電気エネ
ルギを印加して発光させ、第１〜４図に関して述べたも
のと同様に部品９をその背後から照明するようにしたも
のである。

外部からエネルギを印加する構成の１例が第５図に示さ
れている。なお、本例は、電気エネルギを印加する例で
あるが、光線或はレーザ光を印加するときは、これを部
品装着ノズル８の軸に対して直角或は略直角方向から背
景板２３に照射するように実施される。背景板２３の発
光体３３Ｃは、′ｓ６図に示されているように、電線３
２及び接点３１を介して外部から電気エネルギが印加さ
れるようになっている。他方、第５図に示されているよ
うに、接点３１に対応して可動接点２９が配置され、こ
の接点は装着ヘッド７が撮像ステーションに来るたびに
、カム或は適当な駆動手段で背景板２３側の接点３１に
接触するようになっている。この可動接点２９は、電源
の１端に接続されており、電源２８の他端は装着ヘッド
７を担持しているインデックステーブルに対する転がり
式電気接点３０に接続されて電気回路が構成ざれている
。

したがって、装着ヘッドが撮像ステーションに来ると、
この回路によって発光体３３に電荷を作用させ、発光体
が電気エネルギによって発光し、一様な撮像背景ができ
る。

図示説明はされていないが、第２図．第３図に示す背景
板２３に代えて、半透明の光散乱性のプラスチック様の
一体材料で背景板を構成し、この背景板は側方から、点
状の或は円周方向にある長さをもつ光源によって照射し
ても、該一体材料内での光の散乱により、下方から見て
一様に明るく光る背景を得ることができる。

或いは、背景板は、内部空洞に光散乱性の懸濁液を封入
した透明箱体でもよい。

〔発明の効果〕

光源を部品装着ヘッドの下方でなく、該ヘッドの動作域
外の側方に設けることができる。このため、ヘッド動作
域Ｃ余分なスペースを要しないので電子部品装着機が大
型化しない。万、装着ヘッドが落下もしくは降下しても
下方に光源がないので、それを破損する事故は起らない
。光源によって電子部品が直接照射されるのを防ぐこと
が容易である。光源および光通路を装着ヘッド毎に設け
る要はないので、装着ヘッドの大型化や重量増を来たさ
ず、また装着ヘッドの複雑化や強度低下を招かず、光源
の保守も容易である。カメラを従来よりも電子部品に接
近させることが出来るので映像がより鮮明になり、部品
の画像認識精度を向上させ得る。自己発光する背景板を
用いた場合にも、上記と同様の効果があり、特に電気エ
ネルギによる発光の場合は、光源がないため、光源から
の不要な光の遮蔽や洩れ対策が不要であって光学的なノ
イズがない上に、光源ランプの寿命切れや、光源のよご
れ対策や清掃が殆んど不要となるため、信頼性が著しく
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の実施例を示し、第１図は電子部品
装着ノズル近傍の光学系の拡大立面図、第２図及第３図
は背景板のそれぞれ異る実施例を示す断面図、第４図は
第３図に用いる微小な乱反射多面体の実施例を示す立面
図、第５図は他の実施例に対応した回路の実施例を示す
図、第６図は第５図に示されている背景板の拡大断面図
である。第７図〜１３図は従来例を示す図で、第７図は
電子部品装着機の斜視図、第８図は要部全体を示す斜視
図、第９図はその模式的平面図、第１０図はその作用を
説明するための部分拡大立面図、第１１図は電子部吸着
ノズル近傍の光学系の拡大立面図、第１２図（ａ）（ｂ
）　，　（ｃ）は電子部品のシルエット像の例を示す平
面図、第１３図は他の光学系の例を示す立面図である。 ７・・・電子部品装着ヘッド ８・・・電子部品吸着ノズル ９・・・電子部品　　　　１１・・・撮像カメラ１９・
・・照明用光源　　　２０・・・遮光板２３・・・背景
板　　　　　２４・・・乱反射面２６．２７・・・多面
ガラス様多面体 ３３・・・自己発光体 第 ５ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 ｔＺ・゜・Ｕ巴伏イ＼店明カラス様体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電子部品装着機の部品装着ヘッドの下部に突出して
   いる部品吸着ヘッドの下端に吸着されている電子部品を
   下方からシルエットとして撮像するための背景装置であ
   って、部品装着ヘッドの下端において部品吸着ヘッドの
   周りに配置され、側面から入射する光を乱反 射，拡散もしくは散乱により下面から出す背景板と、該
   背景板に側方から吸着ノズルの軸線と直角もしくは略直
   角に光を入射させる照明手段と、からなることを特徴と
   する電子部品装着機における電子部品撮像用背景装置。 ２　背景板は内部が空洞である箱状体であり、その内面
   が乱反射面を構成している請求項１記載の電子部品装着
   機における電子部品撮像用背景装置。 ３　背景板は内部が空洞である箱状体であり、その空洞
   内には、複数の反射面を有する微細なガラス様多面体が
   多数封入されている請求項１記載の電子部品装着機おけ
   る電子部品撮像用背景装置。 ４　背景板は光散乱性の中実な一体材料よりなる請求項
   １記載の電子部品装着機おける電子部品撮像用背景装置
   。 ５　背景板は内部が空洞である箱状体であり、その空洞
   内に光散乱性の懸濁液が封入されている請求項１記載の
   電子部品装着機おける電子部品撮像用背景装置。 ６　電子部品装着機の部品装着ヘッドの下部に突出して
   いる部品吸着ヘッドの下端に吸着されている電子部品を
   下方からシルエットとして撮像するための背景装置であ
   って、部品装着ヘッドの下端において部品吸着ヘッドの
   周りに配置され、電気エネルギーの印加又は光もしくは
   紫外光の入射により励起されて自己発光する背景板と，
   該背景板に電気エネル ギーを印加する手段又は該背景板の側方から吸着ノズル
   の軸線と直角もしくは略直角方向に光もしくは紫外光を
   入射させる手段とからなる電子部品装着機おける電子部
   品撮像用背景装置。