JPH09181495A - 部品認識装置及び部品認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品認識を正確に行えず、部品認識処理が長
時間化していた。 【解決手段】 部品装着機１に備えられ、装着位置に装
着するに際して部品認識を行う部品認識装置２であり、
吸着ノズル７に吸着された電子部品６に透過光を照射す
る透過照明器８と、吸着ノズル７に追従して移動する移
動カメラ１３と、カメラ１３に透過光を取り込む際に待
機位置Ａから移動カメラ認識位置Ｂへと移動する可動式
ミラー９と、吸着ノズル７の下方に設けられた固定カメ
ラ１６と、固定カメラ１６の画像取込み口に取り付けた
反射照明器１７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板等の部品装着
位置に電子部品を装着する部品装着機に備えられる部品
認識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、部品装着機には部品認識装置
が備えられており、この部品認識装置は、吸着ノズルに
より部品供給部から電子部品を吸着して基板等の部品装
着位置に装着するに際して、部品外形や端子位置等の部
品認識を行う装置である。

【０００３】この部品認識装置には、移動カメラにより
電子部品の認識画像を取り込んで画像認識装置によって
部品認識を行うものと、固定カメラにより電子部品の認
識画像を取り込んで画像認識装置によって部品認識を行
うものとがある。

【０００４】移動カメラを使用する部品認識装置では、
透過照明および可動式ミラーを利用したものと、反射照
明を利用したものとが実用化されている。一方、固定カ
メラを使用する部品認識装置では、透過照明および反射
照明を利用したものと、反射照明のみを利用したものと
が実用化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の部品
認識装置において、移動カメラを使用する部品認識装置
であって、透過照明および可動式ミラーを利用した部品
認識では、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒ
ａｙ）のように部品の複数の接合端子が吸着ノズル側に
配置されていない部品については、端子部の位置認識が
できず、正確に部品認識を行うことができなかった。

【０００６】また、移動カメラを使用する部品認識装置
であって、反射照明を利用した部品認識では、照明中央
部からずれると端子部からの反射光にむらが生じて、正
確に部品認識を行うことができなかった。

【０００７】一方、固定カメラを使用する部品認識装置
であって、透過照明および反射照明を利用した部品認識
では、透過光と反射光との別々な処理を固定カメラ上で
行うため、部品認識の処理時間が長くなる。その結果、
部品装着のサイクルタイムが長時間化していた。

【０００８】また、固定カメラを使用する部品認識装置
であって、反射照明を利用した部品認識では、吸着ノズ
ル等の上部からの乱反射により認識画像を鮮明に得るこ
とができなかった。

【０００９】さらに、固定カメラのみを使用した部品認
識では、部品吸着時の誤差を見込んで、固定カメラの有
効視野に対する部品サイズを小さくしなければならなか
った。

【００１０】この発明は、部品外形および端子位置を正
確に認識することができ、認識画像が鮮明で、かつ、部
品認識の処理時間が短い部品認識装置及び方法を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、部品装着機に備えられ、吸着部により部品供給部
から部品を吸着して部品装着位置に装着するに際し、部
品認識を行う部品認識装置において、前記吸着部に吸着
された部品に向けて光を照射する照明部と、前記吸着部
の移動に追従して移動する移動カメラと、この移動カメ
ラに前記部品への照射光を取り込む際に使用される可動
式ミラーと、前記吸着部に向かって設けられた反射照明
部と、この反射照明部から照射された前記部品からの反
射光を取り込む固定カメラとを備えている部品認識装置
により、達成される。

【００１２】また、吸着部で部品供給部から部品を吸着
して部品装着位置にこの部品を装着するに際し、部品外
形や部品端子部の認識を行う部品認識方法において、前
記吸着部が前記部品供給部から前記部品を吸着した後、
照明部から部品へ照射光を照射し、その照射光を可動式
ミラーを介して移動カメラに取り込み、取り込んだ画像
に基づいて、画像認識装置で部品外形の認識処理を行
い、この部品吸着ずれの位置補正を行った後、この部品
に対し反射照明部から照射光を照射し、この部品からの
反射光を固定カメラに取り込み、これを画像とした後、
この画像に基づいて、画像認識装置で部品端子部の認識
を行うようにした部品認識方法により、達成される。

【００１３】本発明によれば、部品の移動中に、照明部
と可動式ミラーを利用して移動カメラで部品外形を認識
することにより、吸着部が部品供給部から部品を吸着す
る際に吸着ずれを生じたとしても、部品の反射光を固定
カメラに取り込むための最適な画像取込み位置を決定す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施の形態は、本発明の好適な例であるから、技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態に係る部品認
識装置の全体構成を示す概略正面図であり、この部品認
識装置２は、部品供給部（パーツカセットやトレイチェ
ンジャー）から基板等の部品装着位置に部品である例え
ば電子部品を装着する部品装着機１に備えられている。
図において、部品装着機１のＲＨユニット３はＸＹテー
ブルに取り付けられており、部品供給部や基板等の部品
装着位置に移動可能に形成されている。このＲＨユニッ
ト３には部品装着ヘッド４が取り付けられており、この
装着ヘッド４は、昇降ガイド５ａ，５ｂに沿って図にお
いて上下（Ｈ軸）方向に移動可能に設けられている。

【００１６】この装着ヘッド４には、部品供給部から電
子部品６を吸着して基板等の部品装着位置に搬送する吸
着部である例えば吸着ノズル７が備えられている。この
吸着ノズル７は、装着ヘッド４と共に昇降可能であり、
かつ、３６０度回転可能になっている。そして、この装
着ヘッド４において、吸着ノズル７の吸着口より図にお
いて上方には、この吸着ノズル７により吸着された電子
部品６の上部から下方に向けて光を照射する照明部であ
る例えば透過照明器８が備えられている。

【００１７】また、上記ＲＨユニット３には、Ｘ軸方向
（図において水平方向）に移動可能な可動式ミラー９が
備えられている。この可動式ミラー９は、ボールネジ１
０を回転させることにより、進退ガイド１１ａ，１１ｂ
に沿ってＸ軸方向に移動するミラー駆動部１２の下端部
に取り付けられている。すなわち、この可動式ミラー９
は、待機位置Ａから透過照明器８の透過光による部品認
識位置Ｂに移動するように成っている。

【００１８】さらに、ＲＨユニット３には移動カメラ１
３が備えられており、この移動カメラ１３は、上記吸着
ノズル７の移動に追従して移動し得るように設けられて
いる。移動カメラ１３としては、例えば撮像素子（ＣＣ
Ｄ）が搭載されている。この移動カメラ１３のユニット
１３ａ内には、移動カメラ用レンズ１４が設けられてい
る。このレンズ１４の下方の光軸上には、移動カメラ１
３で上記透過照明器８の透過光を取り込むための固定ミ
ラー１５が設けられている。

【００１９】上記部品装着ヘッド４の下方には、断面形
状がＬ字状を呈する固定カメラユニット１６ａが設けら
れている。この固定カメラユニット１６ａの基部には、
例えばＣＣＤを搭載した固定カメラ１６が設けられてい
る。また、固定カメラユニット１６ａの画像取込み口に
は反射照明部である例えばリング状の反射照明器１７が
設けられており、その屈曲部にはミラー１８が設けられ
ている。さらに、このミラー１８と上記固定カメラ１６
との間の光軸上には、固定カメラ１６に上記透過照明器
８の透過光と、上記反射照明器１７の反射光とを取り込
むための固定カメラ用レンズ１９が設けられている。

【００２０】ここで、上述したように、吸着ノズル７は
電子部品６を吸着して昇降移動するが、図１中Ｃは移動
カメラ１３での認識位置であり、Ｄは固定カメラ１６で
の認識位置である。

【００２１】これら移動カメラ１３および固定カメラ１
６は、これらにより取り込まれた認識画像を処理するた
めの画像認識装置２０と接続されている。そして、この
画像認識装置２０は、認識画像を出力するためのモニタ
ーテレビジョン（ＴＶ）２１と接続されると共に、部品
装着の制御装置であるマシンコントローラ２２とも接続
されている。

【００２２】本発明の実施の形態に係る部品認識方法
は、上記部品認識装置２を使用して図２に示すように行
われる。なお、以下の説明において、電子部品６には、
例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）のよ
うに部品下面に複数の接合端子の配置された部品を採用
する。図示するように、本発明の実施の形態に係る部品
認識方法は、まず、部品装着機１のＲＨユニット３が装
着ヘッド４を部品供給位置へと移動して（ＳＴＰ１）、
これに備えられた吸着ノズル７が電子部品６を吸着し
（ＳＴＰ２）、固定カメラ１６の位置へと移動する（Ｓ
ＴＰ３）。

【００２３】そして、電子部品６を吸着した吸着ノズル
７が電子部品６を移動カメラ１３の認識位置Ｃへと上昇
させ、ミラー駆動部１２により、可動式ミラー９が部品
認識位置Ｂへと移動する（ＳＴＰ４）。これと同時にＲ
Ｈユニット３は、仮の固定カメラユニット１６ａの画像
取込み位置に動き出す。この可動式ミラー９の位置決め
が完了すると、透過照明器８が点灯され（ＳＴＰ５）、
電子部品６に遮られなかった光は、可動式ミラー９およ
び固定ミラー１５を順に反射して移動カメラ１３に取り
込まれ、移動カメラ１３による部品外形の認識が行われ
る（ＳＴＰ６）。

【００２４】この移動カメラ１３による画像取込みが終
了すると、可動式ミラー９は、待機位置Ａである固定カ
メラ１６の認識位置に戻り、また吸着ノズル７も固定カ
メラ１６の認識位置Ｄに移動し（ＳＴＰ７）、位置決め
が完了するまでこの操作を繰り返す（ＳＴＰ８）。

【００２５】図３は、移動カメラ１３で取り込まれた画
像を示すものである。この移動カメラ１３で取り込まれ
た画像は、図に示すように電子部品６が斜めに傾いて吸
着ノズル７に吸着されている。したがって、画像認識装
置２０によりこの画像を処理し、吸着ノズル７の中心位
置からのＸＹ方向（図１において水平又は垂直方向）の
ずれと回転角との補正を行う（ＳＴＰ９）。そして、最
終的な固定カメラ１６上の画像取込み位置へと位置決め
される。なお、図３において、Ｆ１は移動カメラ１３の
認識視野であり、Ｔは移動カメラ１３に取り込まれた電
子部品６の画像である。

【００２６】次に、反射照明器１７を点灯（ＳＴＰ１
０）する。固定カメラ１６の認識位置Ｄに位置決めされ
た電子部品６は、透過照明器８と反射照明器１７により
光を照射されて、電子部品６の上部からの透過光の一部
と電子部品６の下部からの反射光の一部とが、固定カメ
ラユニット１６ａ内のミラー１８およびレンズ１９を介
して固定カメラ１６に取り込まれる。すなわち、図４に
示すように、移動カメラ１３の部品外形の認識で位置補
正された電子部品６の画像を固定カメラ１６で取り込む
ことになる。なお、図４において、Ｆ２は固定カメラ１
６の認識視野であり、Ｔは固定カメラ１６に取り込まれ
た電子部品６の画像であり、Ｐは電子部品６の端子部で
ある。

【００２７】固定カメラ１６に取り込まれた画像は、図
５で示すように現れる。すなわち、固定カメラ１６の認
識視野Ｆ２において、マトリックスＭが白（明）、部品
モールド部Ｔが黒（暗）、そして部品端子部Ｐが白
（明）で現れ、部品の特徴認識が極めて容易である。図
示するように、マトリックスＭと部品モールド部Ｔとの
輝度差（コントラスト）が大きく、部品外形の認識処理
が容易である。また、この部品外形から最適な端子認識
用のウインドウを定めることで、極めて迅速に端子部を
認識することができる（ＳＴＰ１１）。

【００２８】具体的には、図５において、３１は垂直
（Ｙ）方向の処理ウインドウであり、３２は垂直方向の
処理ラインである。そして、３３は垂直処理ライン３２
の輝度レベルを示しており、３４はその輝度レベル波形
を示している。一方、４１は水平（Ｘ）方向の処理ウイ
ンドウであり、４２は水平方向の処理ラインである。そ
して、４３は水平処理ライン４２の輝度レベルを示して
おり、４４はその輝度レベル波形を示している。このよ
うに、垂直処理ライン３２および水平処理ライン４２に
おいて、良好な輝度レベルを得ることができる。

【００２９】その後、透過照明器８および反射照明器１
７を消灯し（ＳＴＰ１２）、固定カメラ１６で撮像した
端子位置から装着位置の補正を行う（ＳＴＰ１３）。具
体的には、画像認識装置２０において、固定カメラ１６
で撮像した電子部品６の各端子の認識位置と、予め画像
認識装置２０に入力しておいた装着位置データとを比較
して、最終的な装着位置の計算を行う。

【００３０】そして、ＲＨユニット３が装着ヘッド４を
基板等の部品装着位置へと移動して（ＳＴＰ１４）、マ
シンコントローラ２２がＲＨユニット３を制御して部品
装着位置の位置決めを行う。位置決めが完了するまで操
作を続行し、位置決めが完了した後（ＳＴＰ１５）、こ
れに備えられた吸着ノズル７が電子部品６を部品装着位
置に装着して（ＳＴＰ１６）、部品装着操作が終了す
る。

【００３１】かくして、本発明の実施の形態に係る部品
認識装置及び部品認識方法によれば、ＲＨユニット３に
よる電子部品６の移動中に、その部品外形を透過照明器
８と可動式ミラー９を利用して移動カメラ１３で認識す
ることにより、部品供給部から吸着ノズル７が電子部品
を吸着する際に大きな吸着ずれを生じたとしても、図４
に示したように固定カメラ１６上の中央部に位置決めす
ることができる。その結果、電子部品６が固定カメラ１
６の有効視野と同等程度のサイズであったとしても、そ
の端子部の認識が可能となる。

【００３２】また、透過照明と反射照明とを併用するこ
とで、小さな部品であっても、部品外形と端子部の認識
を行うのに適した良好な画像データを得ることができ
る。さらに、固定カメラ１６の認識視野の中央部では、
反射照明の輝度むらが小さいので端子部の位置認識を正
確に行うことができる。したがって、本発明の実施の形
態に係る部品認識装置及び部品認識方法によれば、極め
て正確に部品認識を行い、極めて迅速に部品装着を行う
ことができるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る部品認
識装置及び部品認識方法によれば、部品外形および端子
位置を正確に認識することができ、認識画像が鮮明で、
かつ、部品認識の処理時間が短い部品認識装置及び方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る部品認識装置の全体構成を示す概
略正面図である。

【図２】本実施形態において、移動カメラで取り込んだ
画像を示す概略図である。

【図３】本実施形態において、固定カメラで取り込んだ
画像を示す概略図である。

【図４】本実施形態において、透過照明と反射照明を利
用した電子部品の画像を示す概略図である。

【図５】本実施形態の部品認識装置による部品認識およ
び部品装着を説明するフロー図である。

【符号の説明】

１ 部品装着機 ２ 部品認識装置 ３ ＲＨユニット ４ 部品装着ヘッド４ ５ａ，５ｂ 昇降ガイド ６ 電子部品 ７ 吸着ノズル ８ 透過照明器 ９ 可動式ミラー １０ ボールネジ １１ａ，１１ｂ 進退ガイド １２ ミラー駆動部 １３ 移動カメラ １３ａ 移動カメラユニット １４ 移動カメラ用レンズ １５ 固定ミラー１５ １６ 固定カメラ １６ａ 固定カメラユニット １７ 反射照明器 １８ ミラー １９ 固定カメラ用レンズ ２０ 画像認識装置 ２１ モニターテレビジョン ２２ マシンコントローラ ３１ 垂直方向の処理ウインドウ ３２ 垂直方向の処理ライン ３３ 垂直処理ラインの輝度レベル ３４ 垂直処理ラインの輝度レベル波形 ４１ 水平方向の処理ウインドウ ４２ 水平方向の処理ライン ４３ 水平処理ラインの輝度レベル ４４ 水平処理ラインの輝度レベル波形 Ａ 可動式ミラーの待機位置 Ｂ 可動式ミラーの透過光による部品認識
位置 Ｃ 移動カメラでの認識位置 Ｄ 固定カメラでの認識位置 Ｆ１ 移動カメラの認識視野 Ｆ２ 固定カメラの認識視野 Ｍ マトリックス Ｔ 部品モールド部 Ｐ 端子部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品装着機に備えられ、吸着部により部
   品供給部から部品を吸着して部品装着位置に装着するに
   際し、部品認識を行う部品認識装置において、 前記吸着部に吸着された部品に向けて光を照射する照明
   部と、 前記吸着部の移動に追従して移動する移動カメラと、 この移動カメラに前記部品への照射光を取り込む際に使
   用される可動式ミラーと、 前記吸着部に向かって設けられた反射照明部と、 この反射照明部から照射された前記部品からの反射光を
   取り込む固定カメラとを備えていることを特徴とする部
   品認識装置。
2. 【請求項２】 前記移動カメラおよび固定カメラが、こ
   れらで取り込んだ画像を認識処理する画像認識装置に接
   続されていることを特徴とする請求項１に記載の部品認
   識装置。
3. 【請求項３】 吸着部で部品供給部から部品を吸着して
   部品装着位置にこの部品を装着するに際し、部品外形や
   部品端子部の認識を行う部品認識方法において、 前記吸着部が前記部品供給部から前記部品を吸着した
   後、照明部から部品へ照射光を照射し、その照射光を可
   動式ミラーを介して移動カメラに取り込み、 取り込んだ画像に基づいて、画像認識装置で部品外形の
   認識処理を行い、この部品吸着ずれの位置補正を行った
   後、この部品に対し反射照明部から照射光を照射し、 この部品からの反射光を固定カメラに取り込み、これを
   画像とした後、この画像に基づいて、画像認識装置で部
   品端子部の認識を行うようにしたことを特徴とする部品
   認識方法。
4. 【請求項４】 前記固定カメラによる部品端子部の認識
   の際に、前記照明部から前記部品へ照射される照射光
   と、この部品に対し反射照明部から照射される照射光と
   を併用するようにしたことを特徴とする請求項３に記載
   の部品認識方法。