JPH10332331A

JPH10332331A - 部品認識装置

Info

Publication number: JPH10332331A
Application number: JP9137015A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamamoto; 信一山本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】認識する電子部品毎に適正な照明によって適
正な部品認識を行うことができる部品認識装置を提供す
る。【解決手段】固定ベース１０上で移動制御される移動
ヘッド２０に吸着ノズル３０を設け、電子部品５０を吸
着保持して配線基板６０まで移送し装着する部品装着装
置において、電子部品５０の吸着状態を撮像して認識す
る部品認識装置２００を設ける。部品認識装置２００
は、多数のＬＥＤ２３２を設けた照明ユニットを有し、
各ＬＥＤ２３２を支持した取り付け基板３００Ａ〜Ｄを
ベルト伝動機構を介して駆動モータ３４０、３５０によ
って移動することにより、各ＬＥＤ２３２による照明光
の角度を変えるようにすることで、撮像する電子部品５
０の種類に応じて最適な照明を行い、各種電子部品５０
の適正な認識を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の部品装
着装置に設けられ、電子部品の認識を行う部品認識装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固定ベース上に配置した部品
収容カセット等より電子部品を移動ヘッドに搭載した吸
着ノズルによってピックアップし、この電子部品を移動
して、固定ベース上の所定位置に搬送された配線基板上
に実装するようにした部品装着装置が提供されている。
移動ヘッドは、Ｘ−Ｙテーブルによって平面方向に移動
自在に支持され、この移動ヘッドに吸着ノズルが支持さ
れている。そして、移動ヘッドに設けた機構により、吸
着ノズルは、Ｈ軸（高さ）方向に移動制御されるととも
に、Ｒ軸（回転）方向およびＭ軸（揺動）方向に移動制
御され、電子部品の装着位置および角度等を制御するよ
うになっている。

【０００３】また、このような部品装着装置において、
吸着ノズルに対する電子部品の吸着位置等の誤差を認識
するため、電子部品の保持状態をＣＣＤ（Charge Coupl
ed Device ）等による撮像カメラによって撮像し、その
撮像情報を解析して前記電子部品の吸着位置を認識する
部品認識装置が設けられている。この部品認識装置は、
電子部品を撮像するための照明として、多数のＬＥＤ
（Light Emitting Diode 発光ダイオード）を撮像カメ
ラユニットの近傍に設けたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の部品認識装置では、ＬＥＤによる照明の角度が固定
されていた。具体的には、ＬＥＤを複数のグループに分
けて、いくつかの角度が固定的に設定してあり、その中
から部品の形状にあった角度を選定して画像処理を行っ
ていた。このため、高精度、高品質に部品の装着を行え
ないという現状があり、また、画像認識のための画像処
理ソフト開発の負担が大きくなり、新規開発部品の実装
導入がタイムリーに行えない等の問題があった。

【０００５】そこで本発明の目的は、認識する電子部品
に対応して自在に照明の角度を調整でき、適正な部品認
識を行える部品認識装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、固定ベース上に移動自在に設置される移動ヘ
ッドに搭載された部品保持手段によって電子部品を保持
するとともに、前記移動ヘッドの作動によって前記電子
部品を所定位置に移送し、前記固定ベース上の所定位置
に搬送された実装対象物の所定部位に前記電子部品を装
着する部品装着装置に設けられる部品認識装置であっ
て、前記部品保持手段による電子部品の保持状態を撮像
手段によって撮像し、その撮像情報に基づいて前記電子
部品の位置を認識する部品認識装置において、前記移動
ヘッドによって所定の撮像位置に移送された前記電子部
品に対向して多数のＬＥＤを配置し、前記撮像手段によ
る電子部品の撮像時に前記各ＬＥＤを点灯して電子部品
の照明を行う照明用ユニットを有し、前記照明用ユニッ
トは、撮像する電子部品に応じて前記各ＬＥＤの位置を
変化させる手段を有することを特徴とする。

【０００７】本発明の部品認識装置において、前記撮像
手段は、移動ヘッドによって所定の撮像位置に移送され
た電子部品の撮像を行う。この際、照明用ユニットで
は、予め撮像する電子部品に応じて設定されている情報
によって、各ＬＥＤの位置を変化させる。これにより、
各電子部品の撮像時に、各電子部品毎に最適な角度で照
明を施した状態で撮像を行うことができ、各電子部品の
適正な認識を行うことができる。よって、各電子部品の
実装誤差等を有効に補正することができ、電子部品の実
装ズレを減少することが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による部品認識装置
の実施の形態例について説明する。図１は、本発明によ
る部品認識装置を設けた部品装着装置の一例を示す斜視
図であり、図２は、同部品装着装置の平面図である。こ
の部品装着装置は、固定ベース１０上に移動自在な移動
ヘッド２０に搭載された負圧ないし真空圧の吸着ノズル
３０によって電子部品５０を吸着保持し、これを搬送装
置４０によって所定位置に移送された配線基板６０の所
定装着位置まで搬送して、吸着を解除することにより、
電子部品５０を配線基板６０上に装着するものである。

【０００９】電子部品５０は、固定ベース１０上に配置
された部品供給カセットユニット５２および部品供給パ
レットユニット５４内に種類別に整列された状態で収容
されており、吸着ノズル３０によって適宜選択されてピ
ックアップされるようになっている。なお、部品供給カ
セットユニット５２は、吸着ノズル３０の動作によって
新しい部品を順次繰り出す構造を有し、部品供給パレッ
トユニット５４は、不図示の供給装置によって固定ベー
ス１０上の所定位置に供給されるものである。

【００１０】配線基板６０は、固定ベース１０上に通さ
れた搬送装置４０の搬送ベルト４２Ａ、４２Ｂに保持さ
れて順次固定ベース１０上に搬送され、所定位置に位置
決め状態で配置されている。この配線基板６０の所定位
置には、例えば半田ペーストが塗布され、あるいはリー
ド挿着孔が形成されており、上述した吸着ノズル３０に
よって搬送されてきた電子部品５０を半田ペーストの粘
着力によって保持したり、あるいは電子部品５０のリー
ド電極をリード挿着孔に挿着することにより保持するよ
うになっている。

【００１１】一方、移動ヘッド２０は、それぞれ送り機
構を内蔵したＸ軸ガイドレール７２およびＹ軸ガイドレ
ール７６Ａ、７６Ｂにより構成されるＸ−Ｙテーブルユ
ニット７０によって、固定ベース１０上でＸ−Ｙ平面方
向に移動制御されるものである。また、移動ヘッド２０
には、吸着ノズル３０をＨ軸（高さ）方向に移動する送
り機構８０が設けられている。このＨ軸方向の送り機構
は、移動ヘッド２０にＨ軸方向に配置した送りネジを駆
動モータによって駆動することにより、吸着ノズル３０
のノズル支持部３２をＨ軸方向に移動制御する。また、
ノズル支持部３２は、移動ヘッド２０にＨ軸方向に沿っ
て設けたガイドレール８０４に係合しており、このガイ
ドレール８０４に沿ってＨ軸方向に移動する。

【００１２】さらに、移動ヘッド２０には、吸着ノズル
３０をＨ軸の周回り方向（Ｒ軸方向）に回転させる機構
と、揺動方向（Ｍ軸方向）に変位させる機構（ともに図
示せず）が設けられている。したがって、吸着ノズル３
０は、以上のような各軸方向のサーボ制御によってＸ−
Ｙ−Ｈ軸方向に加えて、Ｒ軸方向およびＭ軸方向に移動
制御され、この吸着ノズル３０に保持した電子部品５０
の装着位置および装着角度を高精度に位置出しして装着
できるようになっている。

【００１３】また、以上のような部品装着装置には、吸
着ノズル３０による電子部品５０の吸着状態を撮像し
て、その位置ズレを認識して補正するための２つの部品
認識装置１００、２００が設けられている。一方の部品
認識装置１００は、移動ヘッド２０に搭載され、移動ヘ
ッド２０のＸ−Ｙ方向への移動中に、吸着ノズル３０に
保持された電子部品５０を撮像するものである。この部
品認識装置１００は、吸着ノズル３０に保持された電子
部品５０の側方位置に配置されており、光学系を内蔵し
たカメラユニット１１０とＣＣＤ等によるカメラ１１２
とを設けたものである。そして、移動ヘッド２０に設け
た図示しないＬＥＤによる照明ユニットとミラーとによ
って電子部品５０の撮像光を側方に導いて撮像するもの
である。

【００１４】また、他方の部品認識装置２００は、固定
ベース１０に搭載され、必要に応じて移動ヘッド２０を
部品認識装置２００による撮像位置まで移動することに
より、吸着ノズル３０に保持された電子部品５０を撮像
するものである。この部品認識装置２００は、光学系を
内蔵したカメラユニット２１０とＣＣＤ等による２つの
カメラ２１２、２１４とを有する。なお、カメラ２１
２、２１４は、互いに異なるサイズの電子部品に対応す
るものであり、撮像する電子部品に応じて選択されるよ
うになっている。

【００１５】図３は、部品認識装置２００の概要を示す
側断面図であり、図４は、この部品認識装置２００にお
ける照明ユニット２３０の作用を示す断面図である。こ
の部品認識装置２００は、カメラユニット２１０の移動
ヘッド２０と対向する部位に照明ユニット２３０が設け
られている。そして、照明ユニット２３０からの光が電
子部品５０の下面（装着面）に反射し、カメラユニット
２１０に入光させる。すなわち、この部品認識装置２０
０では、電子部品５０の下面のパターンを撮像して、こ
の下面に設けられた電極等の配置を認識することによ
り、電子部品５０の位置を判定するものである。そし
て、カメラユニット２１０に入光された撮像光は、ミラ
ー２１６、レンズ２１８等を通してカメラ２１２、２１
４に入射される。

【００１６】また、照明ユニット２３０は、図４に示す
ように、撮像する電子部品５０を中心とする円弧状に形
成されたガイド部材２４０に、多数のＬＥＤ２３２を配
置したものであり、本例では、電子部品５０の種類に応
じて、各ＬＥＤ２３２の位置をガイド部材２４０に沿っ
て移動することにより、最適な照明を得るようになって
いる。すなわち、図４に示すように、ＬＥＤ２３２がＡ
の位置にある場合と、Ｂの位置にある場合と、Ｃの位置
にある場合とで、電子部品５０に照射する角度が異なる
ことになり、このような照明の変化によって、撮像の状
態も変化してくる。

【００１７】そこで、装着される各電子部品５０につい
て、予め照明の角度を調整しながら、実際に撮像を行
い、最適な撮像状態を得ることができる角度をソフトウ
エアによって判断させることにより、この結果を電子部
品毎に記憶しておく。そして、このデータを、実際の部
品装着作業における部品認識時に読み出して、ＬＥＤ２
３２の位置を移動制御することにより、最適な照明によ
って電子部品５０を撮像することができる。

【００１８】図５は、上述のような照明ユニット２３０
のＬＥＤ移動機構を示す図であり、図５（Ａ）は側面
図、図５（Ｂ）は正面図である。図６は、ＬＥＤの支持
構造を示す正面図である。本例では、それぞれ７つのＬ
ＥＤ２３２を並列に搭載した長手形状の４つのＬＥＤ取
り付け基板３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄを
設け、各ＬＥＤ取り付け基板３００Ａ、３００Ｂ、３０
０Ｃ、３００Ｄを、各ＬＥＤ２３２が撮像光の光軸を矩
形状に囲む状態で配置するとともに、各ＬＥＤ取り付け
基板３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄを、撮像
光の光軸に対して接近、離間する方向に制御することに
より、上述した図４に示すような照明の角度変更を行う
ようにするものである。

【００１９】２つのＬＥＤ取り付け基板３００Ａ、３０
０Ｂは、Ｙ軸方向に沿って配置された一対の基板ガイド
部材２４０Ａ、２４０Ｂにスライド自在に支持され、こ
の基板ガイド部材２４０Ａ、２４０Ｂに沿ってＹ軸方向
に移動するものである。基板ガイド部材２４０Ａ、２４
０Ｂは、上述したＨ軸方向に向う撮像光の光軸に対して
直交する平面上に設けられ、Ｙ軸方向に延在したもので
あり、光軸より離間する方向に徐々に電子部品５０側に
湾曲している。これにより、ＬＥＤ取り付け基板３００
Ａ、３００Ｂが基板ガイド部材２４０Ａ、２４０Ｂに沿
って移動した場合に、電子部品５０とＬＥＤ２３２の距
離がほぼ一定に保たれるとともに、照明の角度だけが変
わるような構造となっている。

【００２０】また、基板ガイド部材２４０Ａ、２４０Ｂ
の下面には、ＬＥＤ取り付け基板３００Ａ、３００Ｂを
移動するためのベルト伝動機構が設けられている。これ
は、複数のプーリ３１０によって無端ベルト３２０Ａ、
３２０Ｂを張架したものであり、無端ベルト３２０Ａ、
３２０ＢをＬＥＤ取り付け基板３００Ａ、３００Ｂに設
けたスライドブロック３３０に結合するものである。な
お、スライドブロック３３０は、各基板ガイド部材２４
０Ａ、２４０Ｂにスライド自在に支持されたものであ
る。

【００２１】そして、各プーリ３１０のうちの原動側プ
ーリ３１０ＡをＹ軸方向駆動モータ３４０によって駆動
することにより、各無端ベルト３２０Ａ、３２０Ｂを走
行させて、ＬＥＤ取り付け基板３００Ａ、３００Ｂを移
動制御する。すなわち、本例では、ＬＥＤ取り付け基板
３００Ａ、３００Ｂに対応するプーリ３１０Ａとプーリ
３１０Ｂとが連動ベルト３２０Ｃによって連動すること
により、１つの駆動モータ３４０によって２つのＬＥＤ
取り付け基板３００Ａ、３００Ｂを移動制御する。

【００２２】また、残りの２つのＬＥＤ取り付け基板３
００Ｃ、３００Ｄは、Ｘ軸方向に沿って配置された一対
の基板ガイド部材２４０Ｃ、２４０Ｄにスライド自在に
支持され、この基板ガイド部材２４０Ｃ、２４０Ｄに沿
ってＸ軸方向に移動するものである。基板ガイド部材２
４０Ｃ、２４０Ｄは、上述したＨ軸方向に向う撮像光の
光軸に対して直交する平面上に設けられ、Ｘ軸方向に延
在したものであり、光軸より離間する方向に徐々に電子
部品５０側に湾曲している。これにより、ＬＥＤ取り付
け基板３００Ｃ、３００Ｄが基板ガイド部材２４０Ｃ、
２４０Ｄに沿って移動した場合に、電子部品５０とＬＥ
Ｄ２３２の距離がほぼ一定に保たれるとともに、照明の
角度だけが変わるような構造となっている。

【００２３】また、基板ガイド部材２４０Ｃ、２４０Ｄ
の下面には、ＬＥＤ取り付け基板３００Ｃ、３００Ｄを
移動するためのベルト伝動機構が設けられている。これ
は、複数のプーリ３６０によって無端ベルト３７０Ａ、
３７０Ｂを張架したものであり、この無端ベルト３７０
Ａ、３７０ＢをＬＥＤ取り付け基板３００Ｃ、３００Ｄ
に設けたスライドブロック３３０に結合したものであ
る。なお、スライドブロック３３０は、各基板ガイド部
材２４０Ｃ、２４０Ｄにスライド自在に支持されたもの
である。

【００２４】そして、各プーリ３６０のうちの原動側プ
ーリ３６０ＡをＸ軸方向駆動モータ３５０によって駆動
することにより、各無端ベルト３７０Ａ、３７０Ｂを走
行させて、ＬＥＤ取り付け基板３００Ｃ、３００Ｄを移
動制御する。すなわち、本例では、ＬＥＤ取り付け基板
３００Ｃ、３００Ｄに対応するプーリ３６０Ａとプーリ
３６０Ｂとが連動ベルト３７０Ｃによって連動すること
により、１つの駆動モータ３５０によって２つのＬＥＤ
取り付け基板３００Ｃ、３００Ｄを移動制御する。

【００２５】以上のようなＬＥＤ移動機構によって、各
ＬＥＤ２３２を撮像光の光軸に対してＸ軸方向およびＹ
軸方向に接近または離間する方向に移動制御し、電子部
品５０への照射の角度を変えることにより、最適な照明
によって電子部品５０の撮像を行うことができる。な
お、以上の例では固定側の部品認識装置２００について
照明用のＬＥＤを移動する構成としたが、移動側の部品
認識装置１００についても同様に照明用のＬＥＤを移動
させる構成とすることが可能である。また、以上の例で
は、ＬＥＤ２３２をＸ−Ｙの直交する２方向に移動する
構成について説明したが、撮像光の光軸に対して放射方
向に、さらに多数の移動方向を有する構成とすることも
可能である。また、以上の例では、ＬＥＤ２３２の照射
角度だけを変化させる構成について説明したが、ＬＥＤ
２３２の輝度制御を組み合わせるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の部品認識装
置では、電子部品の撮像時に、電子部品の照明を行うた
めのＬＥＤの位置を撮像する電子部品に応じて変化させ
るようにした。このため、電子部品に応じて最適な照明
によって適正な撮像を行うことができ、各電子部品の実
装誤差等を正確に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による部品認識装置を設けた部品装着装
置の構造例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す部品装着装置の平面図である。

【図３】図１に示す部品認識装置の概要を示す断面図で
ある。

【図４】図１に示す部品認識装置における照明ユニット
の作用を示す断面図である。

【図５】図１に示す部品認識装置における照明ユニット
のＬＥＤ移動機構を示す図であり、（Ａ）は側面図、
（Ｂ）は正面図である。

【図６】図１に示す部品認識装置におけるＬＥＤを支持
構造を示す正面図である。

【符号の説明】

１０……固定ベース、２０……移動ヘッド、３０……吸
着ノズル、４０……搬送装置、５０……電子部品、６０
……配線基板、７０……Ｘ−Ｙテーブルユニット、１０
０、２００……部品認識装置、１１０、２１０……カメ
ラユニット、１１２、２１２、２１４……カメラ、２３
０……照明ユニット、２３２……ＬＥＤ、２４０Ａ、２
４０Ｂ、２４０Ｃ、２４０Ｄ……基板ガイド部材、３０
０Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ……ＬＥＤ取り付
け基板、３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３６０、３６０
Ａ、３６０Ｂ……プーリ、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０
Ｃ、３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ……無端ベルト、３
３０……スライドブロック、３４０、３５０……駆動モ
ータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定ベース上に移動自在に設置される移
動ヘッドに搭載された部品保持手段によって電子部品を
保持するとともに、前記移動ヘッドの作動によって前記
電子部品を所定位置に移送し、前記固定ベース上の所定
位置に搬送された実装対象物の所定部位に前記電子部品
を装着する部品装着装置に設けられる部品認識装置であ
って、前記部品保持手段による電子部品の保持状態を撮
像手段によって撮像し、その撮像情報に基づいて前記電
子部品の位置を認識する部品認識装置において、前記移動ヘッドによって所定の撮像位置に移送された前
記電子部品に対向して多数のＬＥＤを配置し、前記撮像
手段による電子部品の撮像時に前記各ＬＥＤを点灯して
電子部品の照明を行う照明用ユニットを有し、前記照明用ユニットは、撮像する電子部品に応じて前記
各ＬＥＤの位置を変化させる手段を有する、ことを特徴とする部品認識装置。
【請求項２】前記照明用ユニットは、前記各ＬＥＤを
前記電子部品と前記撮像手段との間に配置し、前記撮像
手段側から電子部品側に照射した光が電子部品に反射し
て前記撮像手段に入光することにより、前記電子部品の
撮像を行うものであることを特徴とする請求項１記載の
部品認識装置。
【請求項３】前記照明用ユニットは、複数のＬＥＤを
搭載した複数のＬＥＤ取り付け基板と、前記各ＬＥＤ取
り付け基板をスライド可能に支持する複数のガイド部材
と、前記各ＬＥＤ取り付け基板を前記各ガイド部材に沿
って走行させる複数の駆動機構とを有することを特徴と
する請求項２記載の部品認識装置。
【請求項４】前記各ガイド部材は、前記電子部品から
前記撮像手段への光軸に対して直交する略々平面上に、
前記光軸を中心とする放射方向に配置され、各ＬＥＤ取
り付け基板を前記光軸に対して接近または離間する方向
にガイドすることを特徴とする請求項３記載の部品認識
装置。
【請求項５】前記各ガイド部材は、前記光軸より離間
する方向に徐々に電子部品側に湾曲していることを特徴
とする請求項４記載の部品認識装置。
【請求項６】前記駆動機構は、前記ＬＥＤ取り付け基
板に係合したベルトと、前記ガイド部材に設けられて前
記ベルトを巻回する複数のプーリと、前記プーリのうち
原動側プーリを駆動してベルトを走行させる駆動モータ
とを有することを特徴とする請求項５記載の部品認識装
置。
【請求項７】前記駆動機構は、２つのＬＥＤ取り付け
基板を１つの駆動モータによって駆動するものであるこ
とを特徴とする請求項５記載の部品認識装置。
【請求項８】前記撮像手段は、撮像カメラと、前記照
明用ユニットからの光を前記撮像カメラに入射させる光
学系とを有することを特徴とする請求項１記載の部品認
識装置。
【請求項９】前記撮像手段は、前記固定ベース側に設
けられていることを特徴とする請求項１記載の部品認識
装置。
【請求項１０】前記撮像手段は、複数の撮像カメラを
有し、電子部品に応じて撮像カメラを切り換えて撮像を
行うことを特徴とする請求項１記載の部品認識装置。
【請求項１１】前記部品保持手段に保持した電子部品
を、空間３次元軸方向に加えて回転軸方向と揺動軸方向
に変位する移動手段を有することを特徴とする請求項１
記載の部品認識装置。