WO2004046643A1

WO2004046643A1 - 電子回路部品像取得装置および方法

Info

Publication number: WO2004046643A1
Application number: PCT/JP2003/014758
Authority: WO
Inventors: Shinsuke Suhara; Hiroshi Katsumi; Yusuke Tsuchiya; Seigo Kodama
Original assignee: Fuji Machine Mfg. Co., Ltd.
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2004-06-03
Also published as: JP4234402B2; JP2004172465A

Abstract

吸着ノズルに保持された電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得可能とする。吸着ノズル６４を複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設する。それら吸着ノズル６４の中央位置に反射器９８を配設し、その反射器９８に４５度傾斜した反射面１２０を設ける。吸着ノズル６４に保持された電子回路部品１１０の側面からの反射光または電子回路部品１１０の周囲を横向きに通過した光を、反射面１２０で反射させて下向きとし、第二レンズ系１００および第一レンズ系９０により撮像部９２のＣＣＤイメージセンサの撮像面に集光させて、側面像１２４を取得する。一方、電子回路部品１１０の底面で反射した反射光あるいは電子回路部品１１０の周囲を下向きに通過した光を、第一レンズ系９０により撮像部９２のＣＣＤイメージセンサの撮像面に集光させて、正面像１２６を取得する。

Description

明細書電子回路部品像取得装置および方法技術分野

本発明は電子回路部品像取得装置および方法に関するものであり、特に、電子回路部品を吸着ノズルにより吸着して保持し、回路基板に装着して電子回路を組み立てる電子回路部品装着システム等において、電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するための電子回路部品像取得装置および方法に関するものである。背景技術

電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するために、電子回路部品の正面像や側面像を取得することが行われている。吸着ノズルに吸着された電子回路部品を吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の像が正面像であり、吸着ノズルの軸線と直交する方向から見た状態の像が側面像である。正面像や側面像は、電子回路部品の表面で反射された光により形成される反射像として取得される場合と、電子回路部品の背後から照射され、電子回路部品の周囲を通過した光により形成されるシルエツト像として取得される場合とがある。従来は、正面像と側面像とは異なる時期に異なる像取得装置により取得されていたが、特開 2 0 0 0— 2 9 9 5 9 9号公報によって、正面像と側面像とを同時に取得することが提案された。

上記のように、正面像と側面像とを同時に取得すれば、異なる時期に取得する場合に比較して、電子回路部品の吸着ノズルによる保持状態の情報を取得するのに必要な時間を短縮することができる。例えば、像取得が、電子回路部品装着システムにおいて、電子回路部品が吸着ノズルにより吸着して保持され、回路基板に装着される途中で行われる場合に、像取得に要する時間が短縮できれば、電子回路組立作業の能率を向上させることができる。発明の開示

し力しながら、上記公報に記載の電子回路部品像取得装置においては、正面像と側面像とが別個の撮像装置により取得されるようになっている。互いに異なる色の光を放射する第一，第二の光源により電子回路部品が照明され、感度の高い波長領域を互いに異にする第一，第二の撮像装置により正面像と側面像とが同時に取得されるようになっているのである。そのため、電子回路部品像取得に要する時間は短縮できても、正面像取得装置と側面像取得装置の両方が必要であることは従来と変わりがない。

本発明は、以上の事情を背景とし、電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得できるようにすることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の電子回路部品像取得装置， '電子回路部品像取得方法および電子回路部品装着システムが得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。

( 1 ) 少なくとも一列に並んだ受光素子を備えた撮像装置と、

吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、吸着ノズルの軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共に前記撮像装置の前記受光素子上に結像させる光学系と

を含むことを特徴とする電子回路部品像取得装置。

本発明によれば、電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得することができ、装置コストの低減を図り得る。正面像と側面像とは時期を異にして取得されるようにしても、同時に取得されるようにしてもよく、後者の場合には、正面像と側面像との両方を取得するために必要な時間を短縮し得る効果あ得られる。

撮像装置は、線状に並んだ受光素子を備えたものであっても、受光素子が面状に並んだものであってもよい。前者の場合には、受光素子の列と、正面像あるいは側面像を形成する光である像形成光とを受光素子の列と交差する方向に相対移動させつつ、一定相対移動距離毎に受光素子列の受光量に関する信号を読み取れば、 2次元像を取得することができる。

( 2 ) 前記撮像装置が面状に並んだ受光素子を備えたものであり、前記光学系が前記正面像と前記側面像とを同時に前記面状に並んだ受光素子上に結像させるものである（1)項に記載の電子回路部品像取得装置。

( 3 ) 前記撮像装置が線状に並んだ受光素子を備えたものであり、つ、当該電子回路部品像取得装置が、

前記吸着ノズルと前記撮像装置とを前記受光素子の列と交差する方向に相対移動させる相対移動装置と、

その相対移動装置による一定量の相対移動毎に前記線状に並んだ受光素子の受光量に関する情報を読み出す読出装置と

を含み、前記移動装置による 1回の相対移動中に前記正面像と前記側面像とを並行して取得する（1)項に記載の電子回路部品像取得装置。

本項の電子回路部品像取得装置によれば、相対移動装置による吸着ノズルと撮像装置との 1回の相対移動中に、電子回路部品の正面像と側面像とが並行して取得され、安価な装置により能率よく電子回路部品の保持状態に関する情報を取得することができる。

( 4 ) 前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との一方を反射させてその一方の向きを 9 0度変え、正面像を形成する光と側面像を形成する光とを互いにほぼ平行とする反射器を含む（1)項ないし（3)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

正面像を形成する光と側面像を形成する光とをほぼ平行にすれば、両者を共通の撮像装置に入射させて正面像と側面像との両方を取得することが可能となる。なお、正面像を形成する光と側面像を形成する光とのレ、ずれか一方を反射させてそれら両光をほぼ平行な状態で撮像装置に入射させればよいのであり、平行とされた後に、あるいは平行とされる前に両光が共にあるいは単独で反射させられて向きが変えられても差し支えない。 ( 5 ) 前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光とを前記受光素子上に集光させる少なくとも 1つのレンズを備えたレンズ系を含む（1) 項ないし（4)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

レンズ系は、電子回路部品の表面（側面または底面）上と撮像装置の受光素子上とにそれぞれ焦点が位置するように配設される。電子回路部品の表面上の 1点から放射された光がレンズ系により受光素子上に集光させられるようにされるのである。

( 6 ) 前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路の長さの差の影響を軽減する光路差影響軽減手段とを含む（5)項に記載の電子回路部品像取得装置。

上記のように、レンズ系は電子回路部品の表面上と撮像装置の受光素子上とにそれぞれ焦点が位置するように配設されるのであるが、正面像を形成する光の光路と側面像を形成する光の光路との長さが異なる場合には、共通のレンズ系の焦点を共に電子回路部品の表面上（側面上および底面上）あるいは受光素子上に位置させることはできない。したがって、共通のレンズ系の他に、正面像を取得する場合と側面像を取得する場合との光路の長さの差の影響を軽減する手段である光路差影響軽減手段が設けられることが望ましい。なお、側面像は電子回路部品が正しい姿勢で吸着ノズルに吸着されている力否かを調べるために取得されることが多く、その場合には、多少明瞭さを欠く側面像によっても目的を達し得ることが多い。したがって、光路差影響軽減手段は常に必要なわけではないが、本項に記載の光路差影響軽減手段を設ければ、正面像も側面像も共に明瞭なものとして取得することが可能となる。光路差影響軽減手段は、正面像取得時と側面像取得時とにおけるレンズ系の焦点位置をそれぞれ電子回路部品の表面（側面および底面）の位置あるいは受光素子の位置と同一にするものであることが望ましいが、同一にすることは不可欠ではなく、実用上十分に明瞭な正面像と側面像とが得られる範囲まで近接させるものであればよい。

( 7 ) 前記光路差影響軽減手段が少なくとも 1つのレンズを含む（6)項に記載の電子回路部品像取得装置。

レンズを利用すれば、焦点位置を容易に変更可能である。 ( 8 )前記少なくとも 1つのレンズが 1つのレンズであり、その 1つのレンズの、前記正面像を形成する光の通過する部分と前記側面像を形成する光が通過する部分との焦点距離が互いに異なり、その構成が前記光路差影響軽減手段を構成している（7)項に記載の電子回路部品像取得装置。

例えば、正面像を形成する光と側面像を形成する光とに共通の光学系に含まれるレンズの一つを、部分的に焦点距離が異なるものとすることによって正面像取得時と側面像取得時とにおける光路の長さの差の影響を軽減することができる。

( 9 ) 前記少なくとも 1つのレンズが、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設されたレンズを含む（7)項に記載の電子回路部品像取得装置。

正面像を形成する光と側面像を形成する光とに共通のレンズ系に、レ、ずれかの光に専用のレンズを付加することによって、共通のレンズ系の、正面像取得時と側面像取得時とにおける焦点位置の電子回路部品の表面（側面および底面）の位置あるいは受光素子の位置との差を減少させることができる。

( 1 0 ) 前記光路差影響軽減手段が、空気とは光の屈折率を異にする材料から成り、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設された透明体を含む（6)項ないし（9)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

像形成光を空気中から、屈折率が空気より大きい材料から成る透明体に入射させれば、像形成光が屈折し、実質上焦点距離が長くなることが知られており、この事実を利用して光路の長さの差の影響を軽減することができる。例えば、側面像を形成する光の光路が正面像を形成する光の光路より長いために、共通のレンズ系の焦点位置が電子回路部品の側面より手前側になってしまう場合に、側面像を形成する光の光路上に適宜厚さの透明体を配設すれば、焦点位置を電子回路部品の側面に近づけることができる。

( 1 1 ) 前記光路差影響軽減手段が、凸曲面または凹曲面である反射面を備え、前記正面像を形成する光の光路と前記側面像を形成する光の光路との少なくとも一方に配設された曲面反射器を含む（6)項ないし（ 10)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。例えば、像形成光を反射させてレンズ系に導く反射器の反射面を平面から凹面に変更すれば、レンズ系の電子回路部品側の焦点距離が短くなり、凸面に変更すれば長くなる。したがって、例えば、側面像を形成する光の向きが 1回、 9 0度変えられて、正面像を形成する光とほぼ平行とされた上で、共通のレンズ系に入光させられる場合には、側面像を形成する光の光路の方が長くなるため、その側面像を形成する光の向きを 9 0度変える反射器の反射面を凸面にすれば、側面像を形成する光の対物側の焦点位置を電子回路部品の側面の位置に近づけることができる。

( 1 2 ) 前記撮像装置および前記光学系を、前記反射器により互いに平行とされた前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路に平行な方向に移動させることにより、正面像取得時と側面像取得時との両方において焦点位置を共に電子回路部品の表面の位置に近づける撮像装置等移動装置と、

その撮像装置等移動装置により前記光学系の焦点が電子回路部品の底面上に位置させられている状態で前記撮像装置に正面像を撮像させ、電子回路部品の側面上に位置させられている状態で撮像装置に側面像を撮像させる撮像装置制御装置と

を含む（4)項に記載の電子回路部品像取得装置。

正面像を形成する光の光路と側面像を形成する光の光路との長さが互いに異なる場合に、撮像装置等移動装置により撮像装置および光学系を移動させれば、光学系の対物側の焦点を電子回路部品の底面上にも側面上にも位置させることができる。そして、焦点が底面上にある状態で撮像装置制御装置が撮像装置に正面像を撮像させ、焦点が側面上にある状態で側面像を撮像させるようにすれば、両方の光の光路の長さ互いに異なっても、共に明瞭な正面像と側面像とを取得することができる。

( 1 3 ) 照明装置を含み、その照明装置が、前記側面像がシルエット像として取得されるように構成された（1)項ないし（12)項のいずれかに記載の電子回路部品側面像も正面像も、照明装置の変更によりシルエツト像として取得することも反射像として取得することもできる。 ( 1 4 ) 照明装置を含み、その照明装置が、前記側面像が反射像として取得されるように構成された（1)項ないし（13)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得本項が（13)項に従属する態様は、例えば、側面像をシルエット像として取得するか反射像として取得するかを選択可能としたい場合に有効である。

( 1 5 ) 照明装置を含み、その照明装置が、前記正面像がシルエット像として取得されるように構成された（1)項ないし（14)項のいずれかに記載の電子回路部品

( 1 6 ) 照明装置を含み、その照明装置が、前記正面像が反射像として取得されるように構成された（1)項ないし（15)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得本項が 5)項に従属する態様は、例えば、正面像をシルエット像として取得するか反射像として取得するかを選択可能としたい場合に有効である。

( 1 7 ) 前記吸着ノズルが複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設されるとともに、前記一円周より前記一直線側に配設され、前記複数の吸着ノズルの各々に吸着された電子回路部品の側面像を形成する光を前記一円周の半径方向にほぼ平行な方向から前記一直線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を含む（1)項ないし（16) 項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

本態様の電子回路部品像取得装置においては、複数の電子回路部品の正面像と側面像とを共通の撮像装置により取得することができる。特に、吸着ノズルが一円周上に 3個以上配設され、それらの各々によって 1個ずつの電子回路部品を保持する形態の装着へッドを備えた電子回路部品装着システムにおいて、それら 3 個以上の電子回路部品すベての正面像が一度に撮像される場合に、撮像装置の撮像領域全体を有効に利用することができる。この場合には、複数の正面像は撮像装置の撮像領域の周辺部に形成され、中央部に比較的大きな非使用領域が生じるのであるが、本項におけるように、平行化反射器を上記一円周より中心に近い位置に配設すれば、上記非使用領域に側面像が形成されることとなるからである。

( 1 8 ) 前記撮像装置が、前記平行ィヒ反射器からの反射光に基づく前記側面像のすべてと、前記複数の吸着ノズルに保持された電子回路部品の前記正面像のすべてとを一度で撮像可能な視野を有するものである（17)項に記載の電子回路部品像上記「一度で撮像可能な視野」は、撮像装置が、受光素子が面状に配列されたものである場合には、像形成光と受光素子面との相対移動を伴うことなく一挙に撮像し得る領域の大きさを意味し、撮像装置が、受光素子が直線状に配列されたものである場合には、像形成光と受光素子列との 1回の相対移動により撮像し得る領域の大きさを意味するものとする。

( 1 9 ) 前記複数の吸着ノズルが、前記一円周上に等角度間隔で配設された（17) 項または as)項に記載の電子回路部品像取得装置。

( 2 0 ) 吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、前記吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、前記軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共通の撮像装置により撮像することを特徼とする電子回路部品の撮像方法。

前記（1)項に関する説明がそのまま本項にも当てはまる。また、前記（1)項ないし 9)項の各々に記載の特徴は本項の撮像方法にも適用可能である。

( 2 1 ) 前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを同時期に行う（20)項に記載の撮像方法。

本項の撮像方法は、例えば、前記（2)項または（3)項に記載の装置によって実施し得る。

( 2 2 ) 前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを相前後させて行う（20)項に記載の撮像方法。

本項の撮像方法は、例えば、前記（12)項に記載の装置によって実施し得る。

( 2 3 ) 電子回路部品を供給する部品供給装置と、

回路基板を保持する基板保持装置と、

装着へッドを備え、その装着着へッドにより前記部品供給装置から電子回路部品を受け取って前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する装着装置と、前記（1)項ないし（19)項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置と、その電子回路部品像取得装置により取得された電子回路部品の正面像と側面像とのデータに基づいて前記装着装置を制御する制御装置と

を含むことを特徴とする電子回路部品装着システム。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施形態である電子回路部品像取得装置を含む装着ュニットの一部を除いて示す斜視図である。

図 2は上記装着ュニットの装着へッドおよびそれを移動させる装置を取り出して示す斜視図である。

図 3は上記装着へッドとその周辺とを示す斜視図である。

図 4は前記電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。

図 5は図 4における側面像の拡大図である。

図 6は本発明の別の実施形態である電子回路部品像取得装置の反射器を示す図である。

図 7は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。

図 8は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。

図 9は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。

図 1 0は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置の反射器を概念的に示す図である。

図 1 1は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像得装置の一部を示す側面図である。

図 1 2は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置の一部を概念的に示す図である。

図 1 3は本発明のさらに別の実施形態である電子回路部品像取得装置を概念的に示す図である。発明を実施するための最良の形態以下に、本発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、決して下記実施形態に限定されるものではなく、上記〔発明の開示〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。

図 1に本発明の一実施形態である電子回路部品像取得装置を備えた装着ュニット 1の斜視図を示す。本装着ュニット 1は、複数直列に並べて使用されるものであり、全体として電子回路部品装着システムを構成する。本装着ュニット 1は、ベースモジュール 1 0と、ベースモジュール 1 0上に互いに隣接してかつ整列して配置された複数（図示の例では 2つ）の装着モジュール 1 2と、それらベースモジュール 1 0およぴ装着モジュール 1 2とは別体をなす制御装置としての制御モジュール 1 3とを含んで構成されている。装着モジュール 1 2は、後に説明する装着ヘッド，部品供給装置，ノズルストッカ等交換可能な部分を除いて互いに同じ構成のものであり、それらの並ぶ方向が回路基板の搬送方向とされている。なお、以下の説明において、装着モジュール 1 2が並ぶ方向を左右方向とし、それと直交する水平方向を前後方向と呼ぶ。つまり、図 1における左前方が装着ュ -ット 1および電子回路部品装着システムの前方である。装着ュニット 1の左方が上流側、右方が下流側とされており、回路基板は、左方に位置する装着モジュール 1 2から右方に位置する装着モジュール 1 2に向かって搬送され、順次、各モジュールにおける部品装着作業が実行される。

なお、装着ュニット 1に配置された各装着モジュール 1 2は、 1つ 1つが電子回路部品装着機としての機能を有するものとされており、本発明との関係において、装着モジュール 1 2の 1つ 1つを電子回路部品装着機として観念することも、装着ュニット 1の集合体を 1台の電子回路部品装着機と観念することもできる。図 1において、右側の装着モジュール 1 2は、外装板等を取り除いて示してある。この図が示すように、各々の装着モジュール 1 2は、モジュールの躯体として機能するフレーム 1 4と、フレーム 1 4に配設されたれた種々の装置とを含んで構成されている。例えば、それぞれが回路部品を所定の部品供給個所において 1個ずつ供給する複数のテープフィーダ（以下、「フィーダ」と略すことがある） 1 6を備えた部品供給装置 1 8、回路基板を搬送する機能と回路基板を所定の作業位置に固定的に保持する機能とを有する基板保持装置ないし基板コンベア 2 0、装着ヘッド 2 1、その装着ヘッド 2 1を作業領域内において移動させ、その装着へッド 2 1に装着作業を行わせるへッド移動装置 2 2等である。

また、装着モジュール 1 2は、部品供給装置 1 8と基板コンベア 2 0との間に、電子回路部品像取得装置としての像取得装置 2 4と、後に説明する部品保持具である吸着ノズルを収納する部品保持具収納装置としてのノズルストツ力 2 5とが配備されている。さらに、各々の装着モジュール 1 2は、自身を制御するモジュール制御装置 2 6を有し、そのモジュール制御装置 2 6により、上記各装置が制御される。また、装着モジュール 1 2の各々は、上部に入出力装置としての操作 ·表示パネル 2 8を備え、この操作 ·表示パネル 2 8は、モジュール制御装置 2 6につながっており、各種指令、情報等についてのオペレータ入力の受け付け、装着モジュール 1 2およびそれの構成要素の状態等に関する情報の表示等を行う。

図 2に上記装着へッド 2 1およびへッド移動装置 2 2を取り出して示す。へッド移動装置 2 2は、 X Yロボット型の移動装置であり、装着へッド 2 1を前後方向に移動させる Yスライド装置 3 0と、左右方向に移動させる Xスライド装置 3 2とを含んで構成される。 Yスライド装置 3 0は、フレーム 1 4の一部を成すビーム 3 4に設けられ、 Y軸モータ 3 6の駆動により、ボールねじ機構を介して Y スライド 3 8を Yガイド 4 0に沿って移動させる。 Xスライド装置 3 2は、 Yスライド 3 8に設けられ、 X軸モータ 4 6の駆動により、ボールねじ機構を介して Xスライド 4 8を Xガイド 5 0に沿って移動させる。装着ヘッド 2 1は、 Xスライド 4 8に着脱可能に取り付けられる構造となっている。装着へッド 2 1は、へッド移動装置 2 2により、部品供給供給装置 1 8と基板コンペャ 2 0に支持された回路基板とにわたつて移動させられる。なお、 Xスライド 4 8には、その下部に、マークカメラ 5 6 ( C C Dカメラである) が設けられている。このマーク力メラ 5 6は、基板撮像装置として機能し、回路基板の表面に付された基準マーク等を撮像する。マークカメラ 5 6は、装着へッド 2 1と共に、へッド移動装置 2 2によって移動させられる。

装着ヘッド 2 1を図 3に示す。なお、本図および前記図 1， 2においては、ノズル保持部 6 2等を明瞭に示すために、後述の遮蔽板 1 0 2が省略されている。装着へッド 2 1は、へッド本体 6 0と、それに保持された概して軸状の複数のノズル保持部 6 2とを備えたものである。各ノズル保持部 6 2は、各々の軸線がへッド本体 6 0の回転軸線に平行でかつそれら軸線がへッド本体 6 0の回転軸線を中心とする一円周と直交する状態で等角度間隔に配設されており、各々の下端部に部品を保持する部品保持具としての吸着ノズル 6 4を着脱可能に保持している。装着へッド 2 1が部品供給装置 1 8の上方に位置する状態でノズル保持部 6 2が下降させられ、下端の吸着ノズル 6 4により、フィーダ 1 6の部品供給個所力 ^供給される電子回路部品が取り出される。続いて、ヘッド本体 6 0が間欠回転させられるとともに、 Xスライド 4 8が X軸方向に移動させられ、次の吸着ノズル 6 4により電子回路部品が取り出される。この動作の繰り返しにより、複数の吸着ノズル 6 4のすベてに電子回路部品が保持された状態となる。

その状態で装着へッド 2 1が前記像取得装置 2 4の上方へ移動させられ、それに保持されている電子回路部品すベての正面像と側面像とが一挙に取得される。この撮像に関しては後に詳細に説明する。撮像後、装着へッド 2 1は基板コンペャ 2 0に固定的に保持された回路基板の上方に移動させられる力その移動中に、取得された側面像およぴ正面像の画像データの処理が行われ、吸着ノズル 6 4による電子回路部品の保持姿勢の適否ならびに保持位置誤差が取得される。装着へッド 2 1が回路基板の上方へ移動させられた後、ノズル保持部 6 2の回転および昇降と、へッド本体 6 0の間欠回転との繰り返しにより、電子回路部品が保持位置誤差を修正されつつ回路基板に装着される。ただし、吸着ノズル 6 4による保持姿勢が適切ではないと判定された電子回路部品は装着されず、装着へッド 2 1 が部品廃棄位置へ移動させられて、図示を省略する部品回収箱へ廃棄される。以上の動作のために、 Xスライド 4 8に着脱可能に取り付けられるブラケット 7 0には、へッド本体 6 0を間欠回転させるへッド本体回転装置 7 2、ノズル保持部 6 2をへッド本体 6 0に対して昇降させる保持部昇降装置 7 4、およぴノズル保持部 6 2をそれの軸線まわりに自転させる保持部回転装置 7 6が設けられている。間欠回転装置 7 2，保持部昇降装置 7 4および保持部回転装置 7 6はそれぞれ駆動源として、へッド本体回転モータ 8 0 , 保持部昇降モータ 8 2および保持部回転モータ 8 4を備えている。これらモータはいずれも、サーボモータ等回転角度の正確な制御が可能な電動モータとされている。

装着へッド 2 1に保持された複数の電子回路部品の保持状態を取得するための撮像の状況を図 4および図 5に示す。この図から明らかなように、前記像取得装置 2 4は、第一レンズ系 9 0およぴ撮像部 9 2から成る C C Dカメラ 9 4と、照明装置 9 6と、反射器 9 8と、第二レンズ系 1 0 0と、遮蔽板 1 0 2とを備えている。撮像部 9 2は受光素子が面状に配置された固体イメージセンサの一種である C C D (charge coupled device)ィメージセンサを備えたものであり、第一レンズ系 9 0は、その C C Dイメージセンサの撮像面（受光素子面）に、装着ヘッド 2 1に保持された複数の電子回路部品 1 1 0のすベての正面像と側面像とを形成する光を集光させ、結像させるものである。照明装置 9 6は照明装置本体 1 1 2 の凹球面上に発光体としての L E D群 1 1 4が配設されるとともに、底部中央に開口 1 1 6が形成されたものであり、装着へッド 2 1に保持されたすベての電子回路部品 1 1 0の底面と側面とを可視光により照明するとともに、それら電子回路部品の正面像（底面の反射像）と側面像とを形成する光が開口 1 1 6を経て第一レンズ系 9 0およぴ撮像部 9 2に入射することを許容する。

遮蔽板 1 0 2は内側面が黒色とされており、入射した光をほぼ完全に吸収する。また、吸着ノズル 6 4の吸着端面の後方に設けられた背景形成板 1 1 8も黒色とされている。なお、遮蔽板 1 0 2の内側面と背景形成板 1 1 8とは必ず黒色にされなければならないわけではなく、喑色とされて、明るい電子回路部品 1 1 0の像の暗い背景を形成するようにされればよい。

各ノズル保持部 6 2は前述のように配設され、その各々の下端部に吸着ノズノレ 6 4が保持されているため、吸着ノズル 6 4も各々の軸線がへッド本体 6 0の回転軸線に平行でかつそれら軸線がへッド本体 6 0の回転軸線を中心とする一円周と直交する状態で等角度間隔に配設されている。反射器 9 8は、装着へッド 2 1 の回転軸線上に配設され、各吸着ノズル 6 4に対応した複数の反射面 1 2 0を備えて、角錐台状を成している。各反射面 1 2 0は、上記一円周により規定される円の各半径（その円と、各吸着ノズル 6 4の軸線およびへッド本体 6 0の転軸線を含む各平面との各交線）と、それら各半径と各反射面 1 2 0との交点を通つてへッド本体 6 0の回転軸線に平行である各直線とに対して、それぞれ 4 5度傾斜している。したがって、各電子回路部品 1 1 0,の側面で反射された光は、各反射面 1 2 0により 9 0度向きを変えられ、各電子回路部品 1 1 0の底面で反射された光とほぼ平行な状態で、第一レンズ系 9 0および撮像部 9 2に入光させられる。反射器 9 8の複数の反射面 1 2 0の各々を形成する部分がそれぞれ、複数の吸着ノズル 6 4の各々に吸着された電子回路部品 1 1 0の側面像を形成する光を上記一円周の半径方向にほぼ平行な方向からへッド本体 6 0の回転中軸線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を構成しているのである。

その結果、撮像部 9 2の C C Dイメージセンサの撮像面 1 2 2 (図 4参照）の中央部に複数の電子回路部品 1 1 0の側面像（図 5に拡大図を示す） 1 2 4が形成され、そのまわりの一円周上に複数の正面像（底面像） 1 2 6が形成される。上記の説明から明らかなように、電子回路部品 1 1 0の側面像 1 2 4を形成する光の光路は、正面像 1 2 6を形成する光の光路より長くなつており、共通の第一レンズ系 9 0の対物側の焦点を正確に電子回路部品の側面と底面との両方の上に位置させることができない。第二レンズ系 1 0 0は、第一レンズ系 9 0の焦点が電子回路部品 1 1 0の底面上に位置するように第一レンズ系 9 0の位置を設定した場合に、第一レンズ系 9 0および第二レンズ系 1 0 0から成るレンズ系の焦点の位置と電子回路部品 1 1 0の側面の位置との差を減少させるための焦点位置差減少手段の一種、あるいは正面像 1 2 6を取得する場合と側面像 1 2 4を取得する場合とにおける光路の長さの差の影響を軽減するための光路差影響軽減手段の一種として設けられている。第二レンズ系 1 0 0は、前記反射器 9 8の反射面 1 2 0を覆う状態で配設されたプリズム 1 3 0とレンズ 1 3 2とを含んでいる。凹面レンズであるレンズ 1 3 2に光路差影響軽減作用をさせ得ることは明らかであるが、プリズム 1 3 2も空気より光の屈折率が高い透明材料から成っており、光路差影響軽減作用を為す。し力し、それでも焦点の位置を側面の位置に近づけ得るのみで、一致させることはできないため、本実施形態においては、さらに、 C C Dカメラ 9 4の絞りが強くされることによって被写界深度が深くされており、正面像 1 2 6を形成する光と側面像 1 2 4を形成する光との光路の長さの違いにもかかわらず、正面像 1 2 6も側面像 1 2 4も実用上十分な明瞭さ（シャープさ）で取得されるようにされている。

上記側面像 1 2 4および正面像 1 2 6を表す画像データは、前記モジュール制御装置 2 6に含まれる画像処理コンピュータにより処理され、側面像 1 2 4からは、吸着ノズル 6 4による電子回路部品 1 1 0の保持姿勢が適切か否かの情報が取得され、正面像 1 2 6からは吸着ノズル 6 4による電子回路部品 1 1 0の保持位置誤差が取得される。保持位置誤差は、本実施形態においては、電子回路部品の基準点（例えば、中心点）の吸着ノズル 6 4の軸線に直角な方向の位置誤差（例えば、吸着ノズル 6 4の軸線に直角で X軸および Y軸の各々に平行な方向の保持位置誤差）と、電子回路部品 6 4の基準点まわりの回転位置誤差とを含むものとされている。そして、モジュール制御装置 2 6は、装着ヘッド 2 1に、吸着ノズル 6 4による電子回路部品 1 1 0の保持姿勢が不適切である電子回路部品 1 1 0 は回路基板に装着させず、保持姿勢が適切である電子回路部品 1 1 0のみを、それらの保持位置誤差と、前記マークカメラによる回路基板の基準マークの撮像によって取得された回路基板の位置誤差とを共に修正しつつ装着させる。

上記撮像は、装着へッド 2 1が部品供給装置 1 8から電子回路部品 1 1 0を受け取って回路基板の上方位置へ移動する途中に、像取得装置 2 4の上方に停止させられた状態で行われるのであるが、複数の電子回路部品 1 1 0の側面像 1 2 4 と正面像 1 2 6とが一挙に撮像されるため、停止時間がごく短くて済む。また、照明装置 9 6の光源たる L E D群 1 1 4も複数の電子回路部品 1 1 0に対して 1 回発光させられるのみであるため、劣化が少なくて済んで寿命が長くなり、かつ、エネルギ消費が少なくて済む。

上記実施形態においては、側面像 1 2 4も正面像 1 2 6も電子回路部品 1 1 0 の表面で反射された可視光に基づレ、て明る、像として取得されるようになつているが、シエツト像として取得することも可能である。例えば、吸着ノズル 6 4 の背景形成板 1 1 8と遮蔽板 1 0 0の内側面とを白色にするのである。あるいは、照明装置 9 6を紫外線を放射するものとするとともに、吸着ノズル 6 4の背景形成板 1 1 8の下面と遮蔽板 1 0 0の内側面とに蛍光物質を塗布すればさらに良好なシルエット像が得られる。蛍光物質層は紫外線を吸収し、代わりに可視光を放射する。この可視光は電子回路部品 1 1 0の周囲を通過して第一レンズ系 9 0およぴ撮像部 9 2に入射する。これら第一レンズ系 9 0および撮像部 9 2には、電子回路部品 1 1 0の表面において反射された紫外線も入射するが、撮像部 9 2の C C Dィメージセンサを可視光に対する感度は高いが、紫外線に対する感度は低いものとしておけば、電子回路部品 1 1 0に対応する領域は暗くなり、その周囲に対応する領域が明るくなつて、電子回路部品 1 1 0の側面像と正面像とがシルエツト像として取得される。

前記第二レンズ系 1 0 0に代えて、図 6に示すように、反射器 9 8の反射面 1 2 0に密着させたレンズ 1 3 4を設けることも可能であり、また、側面像 1 2 4 を形成する光の光路と正面像 1 2 6を形成する光の光路との長さの差が比較的小さい場合には、第二レンズ系 1 0 0あるいはレンズ 1 3 4を省略することも可能である。また、第二レンズ系 1 0 0あるいはレンズ 1 3 4を設ける代わりに、第一レンズ系 9 0を構成しているレンズの少なくとも 1枚を、中央部と外周部とでは焦点距離が互いに異なるものとすることによって、光路差影響軽減手段とすることも可能である。また、第一レンズ系 9 0を、図 7に示すように、側面像 1 2 4を形成する光を集光させるレンズ 1 4 0と、正面像 1 2 6を形成する光を集光させるレンズ 1 4 2とを含むものとし、両レンズ 1 4 0 , 1 4 2を焦点距離を互いに異にするものとすることによって、光路差影響軽減手段とすることも可能である。さらに、図 8に示すように、反射器 9 8と第一レンズ系 9 0との間に光路差影響軽減手段としてのレンズ 1 4 4を配設し、あるいは、図 9に示すように、反射器 9 8と電子回路部品 1 1 0との間に光路差影響軽減手段としてのレンズ 1 4 6を配設することも可能である。また、凸面鏡あるいは凹面鏡を光路差影響軽減手段として利用することも可能である。例えば、前記反射器 9 8の代わりに、図 1 0に示すように凸球面を反射面 1 4 7とする反射器 1 4 8を設けるのである。

光学的な光路差影響軽減手段を設ける代わりに、機械的な光路差影響軽減手段を設けることも可能である。図 1 1に示す撮像装置等移動装置 1 6 0がその一例である。この撮像装置等移動装置 1 6 0は、前記第一レンズ系 9 0，撮像部 9 2 および照明装置 9 6をブラケット 1 6 2に取り付けるとともに、ブラケット 1 6 2をスライダ 1 6 4およびガイド 1 6 6により直線的に移動するように案内させ、エアシリンダ 1 6 8等の駆動装置により移動させるようにしたものである。電子回路部品 1 1 0の側面を撮像する場合には、ブラケット 1 6 2を上昇端位置へ移動させ、底面を撮像する場合には下降端位置へ移動させれば、第一レンズ系 9 0の対物側の焦点を電子回路部品 1 1 0の側面と底面とにそれぞれ一致させ、共に明瞭な側面像 1 2 4と正面像 1 2 6とを得ることができる。

撮像装置は受光素子が面状に配列されたものに限定されるわけではなく、線状に配列されたものを採用することも可能である。図 1 2にその一例を示す。符号 1 7 0は受光素子が直線状に配列されたラインセンサであり、このラインセンサ

1 7 0を備えた撮像装置 1 7 2に対して、前記へッド本体 6 0および複数のノズル保持部 6 2を備えた装着へッド 2 1を、前記へッド移動装置 2 2により、矢印

Aで示すように、ラインセンサ 1 7 0の長手方向と直角に立体交差する直線に沿つて移動させ、一定距離移動する毎にラインセンサ 1 7 0の信号を読み出せば、電子回路部品 1 1 0の側面像 1 2 4と正面像 1 2 6とを 1回の相対移動で取得することができる。照明装置，光学系等は撮像装置 1 7 2に適したものとされることが望ましいことは勿論である。

また、照明装置も前記照明装置 9 6に限定されるわけではなく、例えば、図 1 3に示すように、ハーフミラー 1 8 0 , 1 8 2と、光源 1 8 4とを含む照明装置

1 8 6とすることも可能である。ハーフミラー 1 8 0は、光源 1 8 4からの照明光を反射器 9 8に向かって反射するともに、反射器 9 8で反射された電子回路部品 1 1 0の側面像 1 2 4を形成する光を第一レンズ系 9 0および撮像部 9 2に向力つて透過させる機能を果たす。ハーフミラー 1 8 2は、光源 1 8 4からの照明光を電子回路部品 1 1 0の底面に向かって反射するともに、底面で反射された正面像 1 2 6を形成する光を第一レンズ系 9 0およぴ撮像部 9 2に向かって透過させる機能を果たす。複数種類の照明装置を設けることも可能である。例えば、図 4に示した照明装置 9 6の下方に図 1 3に示した照明装置 1 8 6を設け、ボールグリッドアレイを有する電子回路部品は前者で、抵抗器，コンデンサ等のチップは後者で照明するようにするのである。また、正面像と側面像との一方は反射像で、他方はシルェット像で取得されるようにすることもできる。

撮像装置の配設位置や向きも以上の実施形態のものに限定されるわけではなレ、。正面像を形成する光や側面像を形成する光の向きを反射器を使用して任意に変更することができ、種々の位置に種々の向きで配設された撮像装置に導くことができるのである。

さらに付言すれば、本発明は、複数の電子回路部品の側面像と正面像とを取得する場合のみならず、 1個の電子回路部品の側面像と正面像とを取得する場合にも適用可能である。また、装着ヘッドが、ヘッド移動装置により XY座標面の任意の位置へ移動させられる XYロボット式の装着装置のみならず、装着へッドが固定の位置で間欠回転する間欠回転体に保持されて、旋回軸線まわりに旋回させられる一方、部品供給装置が装着へッドの旋回軌跡に対する接線の方向に移動させられるとともに、回路基板が XYテーブル上の基板保持装置に保持されて、 X Y座標面内の任意の位置へ移動させられるインデックス式の装着装置にも適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも一列に並んだ受光素子を備えた撮像装置と、

を含むことを特徴とする電子回路部品像取得装置。

2 . 前記撮像装置が面状に並んだ受光素子を備えたものであり、前記光学系が前記正面像と前記側面像とを同時に前記面状に並んだ受光素子上に結像させるものである請求の範囲第 1項に記載の電子回路部品像取得装置。

3 . 前記撮像装置が線状に並んだ受光素子を備えたものであり、かつ、当該電子回路部品像取得装置が、

を含み、前記移動装置による 1回の相対移動中に前記正面像と前記側面像とを並行して取得する請求の範囲第 1項に記載の電子回路部品像取得装置。

4 . 前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との一方を反射させてその一方の向きを 9 0度変え、正面像を形成する光と側面像を形成する光とを互いにほぼ平行とする反射器を含む請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

5 . 前記光学系が、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光とを前記受光素子上に集光させる少なくとも 1つのレンズを備えたレンズ系と、前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路の長さの差の影響を軽減する光路差影響軽減手段とを含む請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

6 . 前記光路差影響軽減手段が、前記正面像を形成する光の通過する部分と前記側面像を形成する光が通過する部分との焦点距離が互いに異なる 1つのレンズを含む請求の範囲第 5項に記載の電子回路部品像取得装置。

7 . 前記前記撮像装置および前記光学系を、前記反射器により互いに平行とされた前記正面像を形成する光と前記側面像を形成する光との光路に平行な方向に移動させることにより、正面像取得時と側面像取得時との両方において焦点位置を共に電子回路部品の表面の位置とする撮像装置等移動装置と、

を含む請求の範囲第 4項に記載の電子回路部品像取得装置。

8 . 前記吸着ノズルが複数、各々の軸線が一直線に平行でかつそれら軸線がその一直線を中心とする一円周と直交する状態で配設されるとともに、前記一円周より前記一直線側に配設され、前記複数の吸着ノズルの各々に吸着された電子回路部品の側面像を形成する光を前記一円周の半径方向にほぼ平行な方向から前記一直線にほぼ平行な方向に曲げる複数の平行化反射器を含む請求の範囲第 1項ないし第 7項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置。

9 . 前記撮像装置が、前記平行化反射器からの反射光に基づく前記側面像のすベてと、前記複数の吸着ノズルに保持された電子回路部品の前記正面像のすべてとを一度で撮像可能な視野を有するものである請求の範囲第 8項に記載の電子回路部品像取得装置。

1 0 . 吸着ノズルに吸着されて保持された電子回路部品の、前記吸着ノズルの軸線に平行な方向から見た状態の正面像と、前記軸線と直交する方向から見た状態の側面像とを共通の撮像装置により撮像することを特徴とする電子回路部品の撮像方法。

1 1 . 前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを同時期に行う請求の範囲第 1 0項に記載の撮像方法。

1 2 . 前記正面像の撮像と前記側面像の撮像とを相前後させて行う請求の範囲第 1 0項に記載の撮像方法。

1 3 . 電子回路部品を供給する部品供給装置と、回路基板を保持する基板保持装置と、

装着へッドを備え、その装着着へッドにより前記部品供給装置から電子回路部品を受け取つて前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する装着装置と、前記請求の範囲第 1項ないし第 9項のいずれかに記載の電子回路部品像取得装置と、

その電子回路部品像取得装置により取得された電子回路部品の正面像と側面像とのデータに基づいて前記装着装置を制御する制御装置と

を含むことを特徴とする電子回路部品装着システム。