JP2009170529A - 部品認識装置、部品実装装置及び部品試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキャンユニットの制御負担を軽減し、同ユニットの移動方向に拘わらず安定的に同質の部品画像を取得し得るようにすること。
【解決手段】スキャンユニット７１は、ノズル１６ａの配設領域の両側に設定される第１、第２の待機位置Ｐ１，Ｐ２に配置され、実装動作１サイクル毎に、同位置Ｐ１，Ｐ２の一方側から他方側に交互に移動し、吸着部品の下面画像を部品撮像用カメラ７１１により撮像する。スキャンユニット７１は、カメラ７１１による撮像領域（画像取り込み部７１４）が、同ユニット７１の中心位置からその移動方向一端側に偏った構造を有する。そして、スキャンユニット７１の待機位置Ｐ１，Ｐ２は、画像取り込み部７１４から末端ノズル１６ａまでの各距離ＰＬ１，ＰＬ２が互いに略等しく、かつ可及的に小さくなる位置とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品保持部材により保持された部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置、この部品認識装置を備えた部品実装装置、及び部品試験装置に関するものである。

従来から、部品吸着用の複数のノズル（部品保持部材）を装備した移動可能なヘッドユニットを有し、前記ノズルにより部品供給部から部品を吸着して取り出した後、該部品をヘッドユニットの移動により搬送して目標位置に移載する部品実装装置や部品試験装置等が知られている。また、この種の装置において、目標位置に対する部品の位置決め精度を高めるべく、部品認識装置を装備し、部品保持部材による部品の保持状態を画像認識してから目標位置に移載するものも提供されている。例えば、特許文献１には、ヘッドユニットに部品装着面撮像装置（スキャンユニット）を移動可能に搭載し、部品吸着後、各ノズルの下方位置をノズル配列方向に亘ってスキャンユニットを移動させることによって吸着部品の下面画像を取得してその吸着状態を画像認識するものが開示されている。

この種の装置では、ノズル配設領域の両端、具体的にはノズルと干渉を起こさない位置であって、かつノズル配設領域に可及的に近い位置がスキャンユニットの待機位置とされており、実装動作１サイクル毎に、一方側の待機位置から他方側の待機位置に交互にスキャンユニットを移動させることで吸着部品の画像認識が行われるようになっている。
特開２００４−１５８８１９号公報

スキャンユニットにより吸着部品を画像認識する装置では、ラインセンサやエリアセンサを有するカメラがスキャンユニットに搭載されるが、ノズルの下方位置をカメラが移動するように該カメラを配置するのでは、スキャンユニットの上下方向の所要スペースが大きくなり、ヘッドユニットが上下方向に大型化して走行安定性を欠くばかりでなく、部品吸装着時のノズルの昇降ストロークが大きくなってノズル先端の位置精度を確保する上で不利となる。そのため、多くの場合は、ノズルの側方位置を移動するようにカメラを配置した上で、吸着部品の下面像を、プリズム等を使って前記カメラに導く構成とすることで、スキャンユニットを上下方向にコンパクト化することが行われている。

本件の出願人は、カメラとしてラインセンサを有するもの適用し、撮像素子がスキャンユニットの移動方向に並ぶように該カメラを配置することで、スキャンユニットの上下方向のコンパクト化をより高度に達成することを考えている。しかし、このようにラインセンサカメラを配置する構成では、カメラの位置と該カメラによる撮像位置（撮像領域）とをスキャンユニットの移動方向にオフセットする必要があるため、前記撮像位置がスキャンユニットの中心位置からその移動方向一端側に偏ってしまう。そのため、従来のように交互に移動方向を変えてスキャンユニットを駆動しようとすれば、発明の実施の形態中で詳細に説明するように、スキャンユニットの移動方向によってその制御内容を変える必要が生じ、スキャンユニットの制御負担が増し、又移動方向によって得られる画像の画質に影響がでるといった不都合が生じることが考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、カメラによる撮像位置（撮像領域）が、スキャンユニットの中心からその移動方向一方側に偏った非対称構造のスキャンユニットにより部品を画像認識する部品認識装置において、スキャンユニットの制御負担を軽減すること、又スキャンユニットの移動方向に拘わらず安定的に同質の部品画像を取得し得るようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の部品認識装置は、部品を保持可能な部品保持部材を備えたヘッドユニットに移動可能に搭載されるスキャンユニットを有し、このスキャンユニットを、前記ヘッドユニットにおいて前記部品保持部材の両側に設定された第１待機位置、及び第２待機位置のうち一方側から他方側に移動させることにより該スキャンユニットが有する撮像手段により前記部品保持部材による部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置であって、前記撮像手段が、前記部品保持部材により保持された部品を撮像する部品撮像部を有し、前記スキャンユニットの移動に伴って前記撮像手段が移動することで、この部品撮像部により撮像可能な撮像領域が移動して前記部品保持部材に保持された部品を前記部品撮像部が撮像するものであって、かつ前記撮像領域が、前記スキャンユニットの中心位置から前記移動方向一方側に偏った位置となるように構成されたものであり、前記スキャンユニットの前記第１待機位置、及び第２待機位置が、前記移動方向における前記撮像領域から部品保持部材までの距離が互いに略等しくなるように設定されていることを特徴とするものである。なお、前記ヘッドユニットが、列状に配列される複数の部品保持部材を備えるものであり、スキャンユニットが、これら部品保持部材の配設領域の両側に設定された前記第１待機位置、及び第２待機位置のうち一方側から他方側に向かって前記部品保持部材の配列方向に移動するものでは、スキャンユニットの前記第１待機位置、及び第２待機位置は、前記撮像領域から最も近い位置の部品保持部材まのでの距離が互いに略等しくなるように設定されているものである。

このように構成された部品認識装置では、スキャンユニットは、部品撮像部による撮像領域が、同ユニットの中心位置から前記移動方向一端側にオフセットされた非対称な構成であるが、撮像領域から部品保持部材（部品保持部材が複数の場合は最も近い位置の部品保持部材）までの距離が互いに略等しくなるようにスキャンユニットの前記第１待機位置、及び第２待機位置が設定されている。つまり、スキャンユニットの撮像領域から部品保持部材までの距離が各待機位置において略等しい構成となっている。従って、第１及び第２の何れの待機位置からスキャンユニットを駆動する場合でも、スキャンユニットを同一駆動条件（加速度等）で駆動することで、同質の部品画像を取得することが可能となる。

上記のような構成は、例えば次のような部品認識装置に特に有用である。すなわち、前記部品保持部材は前記部品の上面を吸着して該部品を保持するノズルであり、前記撮像手段は、前記スキャンユニットの移動に伴って前記撮像領域が、前記ノズルに保持されている部品の下方位置を移動して該部品の下面画像を前記部品撮像部が撮像するものであり、前記部品撮像部は、前記スキャンユニットの移動方向に撮像素子が並び、かつ前記吸着ノズルの側方部を移動するように配置されたラインセンサからなり、前記撮像手段は、前記撮像領域において前記ノズル側から下方に向かう光を前記移動方向に沿った水平光に変換し、さらにこの水平光を前記移動方向と直交する方向に案内して前記ラインセンサに案内する光路変更部をさらに有するもの。

このような構成は、前記部品撮像部の上下方向の所要スペースを抑えてスキャンユニットを同方向にコンパクト化する上で効果的であるが、構成上、部品撮像部の位置とその撮像領域の位置とがスキャンユニットの移動方向にオフセットされるため、前記撮像領域が、前記スキャンユニットの中心位置から前記移動方向一方側に偏った構成となる。従って、上記のようにスキャンユニットの待機位置を設定した構成が、同質の部品画像を安定的に取得する上で有用なものとなる。

一方、本発明に係る部品実装装置は、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と基板との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を基板上に実装する部品実装装置であって、前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記のような部品認識装置を備えているものである。

また、本発明に係る部品試験装置は、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と部品検査部との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を前記部品検査部に移載して部品検査を行う部品試験装置であって、前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記のような部品認識装置を備えているものである。

このような部品実装装置や部品認識装置によれば、部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記のような部品認識装置を備えているので、スキャンユニットの移動方向に拘わらず安定的に同質の部品画像を取得することができる。そのため、部品の画像認識精度のバラツキを抑えて該画像認識の信頼性を高めることができる。

本発明によれば、部品撮像部による撮像領域が、同ユニットの中心位置から前記移動方向一端側にオフセットされた非対称構造のスキャンユニットを用いながらも、両待機位置においてスキャンユニットの撮像領域から部品保持部材までの距離が略等しくなるようにしているので、何れの待機位置からスキャンユニットを駆動する場合でも、スキャンユニットを同一駆動条件（加速度等）で駆動して同質の部品画像を取得することができる。従って、スキャンユニットの制御負担を軽減しつつ部品の画像認識を安定的に行うことが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品認識装置が適用される部品実装装置）の概略構成を平面図で示している。なお、この図を含め本説明で使用する図面には、各図の方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示してある。

同図に示すように、部品実装装置の基台１０上には、基板搬送機構としてコンベア１２，１２が配置されており、これらコンベア１２，１２によりプリント基板Ｐ（以下、単に基板Ｐという）が同図右側から左側に搬送されて所定の作業位置（同図に示す基板Ｐの位置）に搬入されるようになっている。作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピンにより支持する基板支持装置（図示省略）が配置されている。

前記コンベア１２の両側（図１では上下両側）にはそれぞれ部品供給部１３が設けられており、これら部品供給部１３には、例えばテープフィーダ１４等の部品供給装置がコンベア１２，１２に沿って並列に配置されている。各テープフィーダ１４は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔で収容、保持したテープが巻回されたリールを保持しており、このリールから前記テープを繰り出すことによりフィーダ先端の部品供給位置に部品を供給し、ヘッドユニット１５により部品をピックアップさせるように構成されている。

前記基台１０の上方には部品実装用の前記ヘッドユニット１５が設けられている。このヘッドユニット１５は、前記テープフィーダ１４から部品を吸着して基板Ｐ上に搬送すると共に、基板Ｐ上の所定位置に実装するもので、所定領域内でＸ軸方向（コンベア１２による基板Ｐの搬送方向）及び水平面上でこれと直交するＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、基台１０の上方には、Ｘ軸方向に延びる支持ビーム２０が設けられ、ヘッドユニット１５が、この支持ビーム２０に固定された固定レール２１に移動可能に支持されている。また、この支持ビーム２０は、両端部がＹ軸方向に延びる固定レール２２に支持され、この固定レール２２に沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。そして、Ｘ軸サーボモータ２３によりボールねじ軸２４を介してヘッドユニット１５がＸ軸方向に駆動される一方、Ｙ軸サーボモータ２５によりボールねじ軸２６を介して支持ビーム２０がＹ軸方向に駆動されるようになっている。

ヘッドユニット１５には、部品を保持して搬送するための複数のヘッド１６が搭載されており、当実施形態では、合計１０個のヘッド１６がＸ軸方向に列状に配置されている。各ヘッド１６は、Ｚ軸方向（上下方向）に延びる駆動シャフトの先端（下端）に部品吸着用のノズル１６ａ（本発明に係る部品保持部材）が取付けられたものである。ノズル１６ａは、駆動シャフトの内部通路及び図略の切換弁等を介して負圧発生装置に接続されており、部品吸着時には、負圧発生装置からノズル先端に負圧吸引力が与えられることにより部品の吸着が可能となっている。

各ヘッド１６は、ヘッドユニット１５に対して昇降（Ｚ軸方向の移動）およびノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、昇降駆動機構および回転駆動機構によりそれぞれ駆動されるようになっている。これらの駆動機構のうち昇降駆動機構は、部品の吸着もしくは装着（実装）を行う時の下降位置と、部品の搬送や撮像を行う時の上昇位置との間で前記ヘッド１６を昇降させるものである。一方、回転駆動機構はヘッド１６を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により部品を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構は、それぞれサーボモータと所定の動力伝達機構とで構成されている。

ヘッドユニット１５には、さらに基板撮像ユニット１８と、部品搬送中にノズル１６ａにおける基板Ｐの吸着保持状態を順次撮像して画像認識するための部品認識装置１７とが取り付けられている。

基板撮像ユニット１８は、ＣＣＤ撮像素子等からなるエリアセンサおよび発行ダイオード等の照明装置からなり、ヘッドユニット１５に対して下向きの姿勢で固定されている。これにより作業位置に搬入された基板Ｐ上の各種マークを撮像可能となっている。

図４は、部品認識装置１７を示す部分断面図である。この部品認識装置１７では、スキャンユニット７１がリニアガイド７２及びリニアモータ７３をそれぞれ介してヘッドユニット１５に設けられている。そして、スキャンユニット７１が一対のリニアガイド７２、７２によりＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、リニアモータ７３からの駆動力を受けてＸ軸方向に移動可能となっている。

このリニアモータ７３は、ボトムフレーム７３１と永久磁石７３２とで固定子が構成される一方、コイル部７３３とベースプレート７３４とで可動子が構成されている。より詳しくは、次のように構成されている。ボトムフレーム７３１はヨークであってＸ軸方向に伸長した形状を有しており、ヘッドユニット１５の下方端部に固定されている。そして、複数の永久磁石７３２がＸ軸方向に一列で配置されている。つまり、ボトムフレーム７３１の下面中央部は可動子のコイル部７３３と対向しており、この下面中央部に対し、下面がＳ極、上面がＮ極となる状態の永久磁石７３２と、下面がＮ極、上面がＳ極となる状態の永久磁石７３２とがＸ軸方向に互に配列されている。

また、ボトムフレーム７３１の下面両側に対し、Ｘ軸方向に伸長した形状を有するサイドフレーム７３５がそれぞれ固定されている。これによりボトムフレーム７３１とサイドフレーム７３５とで囲まれた凹部空間が開口を下方に向けた状態で形成されている。そして、各サイドフレーム７３５にリニアガイド７２が取り付けられるとともに、該凹部空間内をリニアモータ７３の可動子が移動可能となっている。

各リニアガイド７２は、それぞれサイドフレーム７３５に固定されてＸ軸方向に延びるレール７２１と、このレール７２１に対してＸ軸方向にスライド自在に装着される一対のスライダ７２２とから構成されている。そして、これらリニアガイド７２のスライダ７２２、７２２に対してリニアモータ７３の可動子が固定されている。すなわち、ベースプレート７３４の上面両端部はそれぞれスライダ７２２、７２２に固定されている。また、該ベースプレート７３４の上面中央部にコイル部７３３がボルトなどの締結部材によって固定されている。これにより、コイル部７３３が一対のリニアガイド７２、７２により挟まれた状態で、ベースプレート７３４及びコイル部７３３が一体的にリニアガイド７２に案内されながらＸ軸方向に移動自在となっている。

このように構成されたリニアモータ７３のコイル部７３３はモータ駆動用ケーブルを介して図外の制御装置に含まれるリニア駆動制御部に電気的に接続されている。そして、駆動信号がこのリニア駆動制御部からコイル部７３３に与えられることで、該駆動信号に応じた方向及び速度で可動子（ベースプレート７３４及びコイル部７３３）がＸ軸方向に移動し、これにより、スキャンユニット７１がＸ軸方向に駆動される。なお、図４中、符合６９は、屈曲自在なダクト部材であり、上記モータ駆動用ケーブルは、次に説明するセンサ用ケーブルと共にこのダクト部材６９に収容される。センサ用ケーブルはスキャンユニット７１の位置を検出するセンサをリニア駆動制御部に電気的に接続するためのケーブルである。この実施形態では、位置検出センサとして磁気センサ７５が用いられている。すなわち、同図に示すように、磁気的に目盛りを記録したプレート状の磁気スケール７５１がレール７２１に沿ってサイドフレーム７３５の側面に固定されている。一方、ベースプレート７３４の側面に固定されたセンサ支持部材７５２に対し、ＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサ７５が取り付けられており、この磁気センサ７５により磁気スケール７５１を読取る。これによりＸ軸方向におけるスキャンユニット７１の位置に関する電気信号が磁気センサ７５から出力され、センサ用ケーブルを介してリニア駆動制御部に与えられてスキャンユニット７１の位置が検出される。

上記のようにＸ軸方向に駆動されるスキャンユニット７１は、ノズル１６ａに吸着された部品５の下面を撮像する部品撮像用カメラ７１１を装備している。このカメラ７１１は集光レンズ７１１ａ、及びＣＣＤ撮像素子等からなるラインセンサ７１１ｂから構成されている。また、スキャンユニット７１はノズル１６ａを下方側から照明する照明部７１３を有している。なお、照明部７１３の構成や配設位置などについては任意であるが、この実施形態では、複数の発光ダイオードにより照明部７１３が構成されている。そして、スキャンユニット７１の移動に伴い照明部７１３はノズル１６ａの直下位置に移動し、該ノズル１６ａに吸着保持された部品５を照明する。

部品撮像用カメラ７１１はスキャンユニット７１の内部に配置されており、スキャンユニット７１に一体に設けられた画像取り込み部７１４を介して部品５の下面の画像を撮像し、その画像信号を制御装置に含まれる画像処理部に出力する。前記画像取り込み部７１４は、上方からの平面視において、照明部７１３を構成する発光ダイオードに取り囲まれるように設けられており、Ｙ軸方向に縦長矩形のスリットで構成されている。この画像取り込み部７１４は部品撮像用カメラ７１１の撮像領域となるもので、このようにスリット構成を採用することによって、カメラ７１１への外乱光の入射が抑制されてスリット形状に対応する領域を良好に撮像可能となっている。そして、スキャンユニット７１の移動に伴い画像取り込み部７１４が各ノズル１６ａの下方位置を通過することにより、ノズル１６ａに吸着された部品５の下面画像が部品撮像用カメラ７１１により撮像される。

なお、図４中、符号７１５はスキャンユニット７１内に設けられた光路変更部であり、ヘッド１６側から下方に向かう光を前記部品撮像用カメラ７１１に案内するものである。詳しく説明すると、このスキャンユニット７１では、図３及び図４に示すように、部品撮像用カメラ７１１が、前記ヘッド１６の並びに対してその側方部（図４では右側方）に位置し、かつ略Ｙ軸方向に指向するように配置されており、さらにラインセンサ７１１ｂの撮像素子がＸ軸方向（つまりスキャンユニット７１の移動方向）に並ぶようにして固定されている。そして、上記光路変更部７１５は、画像取り込み部７１４の下方位置に配置される第１プリズム７１６と、この第１プリズム７１６の側方であって前記部品撮像用カメラ７１１の前方位置に配置される第２プリズム７１７とから構成されており、図４に示すように、画像取り込み部７１４を通じてヘッド１６側から下方に向かう光Ｌを、第１プリズム７１６の反射面７１６ａで反射させて水平光に変換してＸ軸方向に向かわせ、さらにこの光を第２プリズム７１７の反射面７１７ａで反射させてＹ軸方向に向かわせることにより、部品撮像用カメラ７１１の前記ラインセンサ７１１ｂに案内、受光させるようになっている。つまり、当実施形態では、このようにスキャンユニット７１を構成することにより、該ユニットの上下方向の所要スペースを抑えたコンパクトな構成となっている。

上記のように構成されたスキャンユニット７１は、図２に示すように、ヘッド１６の配置領域を挟んでその両側に設定される第１待機位置Ｐ１、及び第２待機位置Ｐ２の何れかに配置されており、部品実装動作の１サイクル毎に待機位置Ｐ１，Ｐ２の一方側から他方側に交互に移動し、この移動中に、各ノズル１６ａに吸着保持された部品５の下面像を部品撮像用カメラ７１１により撮像する。なお、第１待機位置Ｐ１、及び第２待機位置Ｐ２は、ノズル１６ａの配設領域の両側の位置（スキャンユニット７１が各ノズル１６ａと干渉しない位置）であって、画像取り込み部７１４（部品撮像用カメラ７１１による撮像領域）から末端のノズル１６ａまでの距離ＰＬ１，ＰＬ２が互いに略等しく、かつ当該距離ＰＬ１，ＰＬ２が可及的に短くなる位置に設定されている（図２参照）。これにより第１、第２の何れの待機位置Ｐ１、Ｐ２からスキャンユニット７１を移動させる場合でも、前記制御装置によりスキャンユニット７１を同一条件で駆動できる構成となっている。なお、スキャンユニット７１の上記第１待機位置Ｐ１、及び第２待機位置Ｐ２は、ストッパ等の物理的手段よってスキャンユニット７１の移動を規制することにより設定されるものでもよいし、また、前記磁気センサ７５による磁気スケール７５１の読み取りに基づきスキャンユニット７１の駆動（位置）が制御されることにより設定されるものでもよい。

なお、この部品実装装置は、図示を省略しているが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、各種プログラムを記憶するＲＯＭ、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御装置を有しており、前記ヘッドユニット１５及びスキャンユニット７１等の駆動は全てこの制御装置により統括的に制御される。そして、この制御装置の制御に基づき以下のようにして基板Ｐに対する部品の実装が行われる。

まず、ヘッドユニット１５が部品供給部１３に移動して各ヘッド１６による部品の吸着が行われる。具体的には、所定のヘッド１６がテープフィーダ１４の上方に配置された後、ノズル１６ａが昇降駆動され、これによりノズル１６ａが下降してテープ内の部品が吸着されて取出される。この際、可能な場合には、複数のノズル１６ａにより同時に部品の取出しが行われる。部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット１５が部品供給部１３から基板Ｐ上に移動すると共に、この間にノズル１６ａに吸着された部品の画像認識が前記部品認識装置１７により行われる。具体的には、上記したように、第１待機位置Ｐ１、及び第２待機位置Ｐ２の一方側から他方側に向かってスキャンユニット７１が駆動されることによって、各ノズル１６ａに吸着保持された部品５の下面画像が前記部品撮像用カメラ７１１により撮像される。そして、前記制御装置により、撮像された部品の下面画像に基づきノズル１６ａの中心に対する部品の吸着ずれと、部品のＲ軸方向位置の確認とが行われ、さらに当該確認結果に基づき、実装時の補正量当が演算される。

そして、ヘッドユニット１５が基板Ｐ上に移動し、最初の実装位置に到達すると、ノズル１６ａが昇降駆動されて基板Ｐ上に部品が実装され、以降、ヘッドユニット１５が順次実装位置に移動することにより基板Ｐ上に各ノズル１６ａの吸着部品が順次実装されることとなる。

以上のような本発明に係る部品実装装置では、部品吸着後、ヘッドユニット１５に設けられたスキャンユニット７１の駆動により各ノズル１６ａによる吸着部品を画像認識するが、この実施形態のスキャンユニット７１では、上記のように部品撮像用カメラ７１１を、Ｙ軸方向に指向する状態で、ノズル１６ａの側方部を移動するように配置した上で、ヘッド１６側から下方に向かう光Ｌ（部品の下面像）の光路を光路変更部７１５で変更して部品撮像用カメラ７１１に案内するように構成している。そのため、部品撮像用カメラ７１１が下方に大きく突出することがなくスキャンユニット７１が上下方向にコンパクトな構成となる。特に、この実施形態では、ラインセンサ７１１ｂの撮像素子がＸ軸方向に並ぶように部品撮像用カメラ７１１が配置されているため、スキャンユニット７１の上下方向のコンパクトが効果的に達成される。従って、この部品実装装置では、ヘッドユニット１５の大型化（上下方向の大型化）を効果的に抑えて、該ユニット１５の走行安定性を確保することができると共に、ヘッド１６（ノズル１６ａ）の昇降ストロークを小さくすることができ、その結果、ヘッド昇降時のシャフト振れ等による部品吸装着時の位置ずれの発生を効果的に軽減することができる。

その上、上記のようにスキャンユニット７１の待機位置Ｐ１，Ｐ２を設定しているので、部品の画像認識に関し、前記制御装置によるスキャンユニット７１の制御負担を軽減しつつ同質の部品画像を安定的に取得することができるという利点がある。すなわち、上記のようなスキャンユニット７１では、図４に示すように部品撮像用カメラ７１１（ラインセンサ７１１ｂ）の位置と該カメラ７１１による撮像領域の位置（画像取り込み部７１４の位置）とがＸ軸方向にオフセットされた構成となり、これに起因して、図１に示すように、画像取り込み部７１４の位置がスキャンユニット７１の中心位置からＸ軸方向一端側（図１では左側）に偏った構成となる。従って、第１待機位置及び第２待機位置を、単にノズル１６ａの配置領域の直ぐ両側（つまり、ノズル１６ａとスキャンユニット７１とが干渉しない範囲で可及的にノズル１６ａに近い位置）に設定するとすれば、いきおい各待機位置における画像取り込み部７１４から末端のノズル１６ａまでの距離が異なることとなり、何れの方向にスキャンユニット７１を駆動するか（つまり、何れの待機位置からスキャンユニット７１を駆動するか）によってスキャンユニット７１の移動開始タイミングや加速度等の制御内容を変更する必要が生じ、制御装置によるスキャンユニット７１の制御負担が大きくなる。また、移動方向に応じてスキャンユニット７１の制御内容を変更することに起因し、取得される画像品質に微妙に影響を与えることも考えられる。これに対して、上記実施形態の構成によれば、画像取り込み部７１４から末端のノズル１６ａまでの各距離ＰＬ１，ＰＬ２が互いに略等しくなるように第１待機位置Ｐ１及び第２待機位置Ｐ２が設定されているので、何れの待機位置Ｐ１，Ｐ２からスキャンユニット７１を駆動する場合も同じ条件でスキャンユニット７１を駆動制御することができ、これによってスキャンユニット７１の移動方向に拘わらず同質の部品画像を取得することができる。従って、前記制御装置によるスキャンユニット７１の制御負担を軽減しつつ同質の部品画像を安定的に取得することができる。そして、このようにスキャンユニット７１の移動方向に拘わらず安定的に同質の部品画像を取得することができる結果、部品の画像認識精度のバラツキを抑えて該画像認識の信頼性を高めることができる。

なお、以上説明した部品実装装置は、本発明に係る部品認識装置１７が適用される部品実装装置（本発明に係る部品実装装置）の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態の部品認識装置１７では、スキャンユニット７１をヘッドユニット１５に移動自在に支持し、リニアモータ７３によりスキャンユニット７１を駆動する構成となっているが、スキャンユニット７１の具体的な駆動機構は、これ以外のものであってもよい。例えば、回転型のモータ（駆動源）、リニアガイド及び無端状ベルト等を組合せたものを採用してもよい。すなわち、スキャンユニットをリニアガイドに装着すると共にこのガイドに沿って無端状ベルトを配置し、前記モータの駆動により無端状ベルトを周回移動させることにより、スキャンユニットを直線移動させる構成としてもよい。また、他の駆動機構として、回転型のモータによりボールねじ軸を回転駆動することにより、このねじ軸を介してスキャンユニットをガイドに沿って直線移動させるような機構を適用することも可能である。

また、上記実施形態のスキャンユニット７１では、ノズル１６ａにより吸着された部品の下面画像を部品撮像用カメラ７１１によって撮像する構成となっているが、スキャンユニット７１は、さらに同部品の側面画像を併せて撮像できるように構成されたものであってもよい。また、実施形態では、これら部品撮像用カメラ７１１はラインセンサ７１１ｂを備えたカメラであるが、エリアセンサを備えたカメラであってもよい。

また、上記実施形態では、ラインセンサ７１１ｂの撮像素子がスキャンユニット７１の移動方向（Ｘ軸方向）に並ぶように部品撮像用カメラ７１１を配置し、画像取り込み部７１４から取り込まれるヘッド１６側からの光を、光路変更部７１５を介して部品撮像用カメラ７１１に案内するように構成している結果、該画像取り込み部７１４（カメラの撮像領域）がスキャンユニット７１の中心位置から前記移動方向一端側に偏った構成となっている。しかし、本発明の適用対象は、このようなスキャンユニット７１の構造に限定されるものではなく、スキャンユニットにおいて、カメラの撮像領域の位置がスキャンユニットの中心位置からその移動方向一端側に偏った構成を有するものあれば広く適用可能である。

また、本発明の適用対象は部品実装装置に限定されるものではなく、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品保持部材を部品供給部と部品検査部との間で搬送するヘッドユニットを備え、部品保持部材により部品供給部から部品を保持搬出するとともに、部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、保持状態が許容できない場合は、部品を回収箱上で吸着解除して回収箱に回収させるようにし、保持状態が許容できる場合には、Ｘ、Ｙ両方向の位置補正、及びＲ方向を調整した上で、部品を部品検査部に移載し、部品検査を行う部品試験装置にも適用可能である。

本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品認識装置が適用される部品実装装置）の概略構成を示す平面図である。 ヘッドユニットを示す正面図である。 部品認識装置の構成を示す部分断面図である。 スキャンユニットの主たる構成を示す模式図である。

符号の説明

Ｐ 基板
１５ ヘッドユニット
１６ ヘッド
１６ａ ノズル
１７ 部品認識装置
７１ スキャンユニット
７１１ 部品撮像用カメラ
７１４ 画像取り込み部
７１５ 光路変更部

Claims (5)

1. 部品を保持可能な部品保持部材を備えたヘッドユニットに移動可能に搭載されるスキャンユニットを有し、このスキャンユニットを、前記ヘッドユニットにおいて前記部品保持部材の両側に設定された第１待機位置、及び第２待機位置のうち一方側から他方側に移動させることにより該スキャンユニットが有する撮像手段により前記部品保持部材による部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置であって、
   前記撮像手段は、前記部品保持部材により保持された部品を撮像する部品撮像部を有し、前記スキャンユニットの移動に伴って前記撮像手段が移動することで、この部品撮像部により撮像可能な撮像領域が移動して前記部品保持部材に保持された部品を前記部品撮像部が撮像するものであって、かつ前記撮像領域が、前記スキャンユニットの中心位置から前記移動方向一方側に偏った位置となるように構成されたものであり、
   前記スキャンユニットの前記第１待機位置、及び第２待機位置は、前記移動方向における前記撮像領域から部品保持部材までの距離が互いに略等しくなるように設定されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 請求項１に記載の部品認識装置において、
   前記ヘッドユニットは、列状に配列される複数の部品保持部材を備えるものであり、スキャンユニットは、これら部品保持部材の配設領域の両側に設定された前記第１待機位置、及び第２待機位置のうち一方側から他方側に向かって前記部品保持部材の配列方向に移動するものであり、スキャンユニットの前記第１待機位置、及び第２待機位置は、前記撮像領域から最も近い部品保持部材まのでの距離が互いに略等しくなるように設定されていることを特徴とする部品認識装置。
3. 請求項１又は２に記載の部品認識装置において、
   前記部品保持部材は前記部品の上面を吸着して該部品を保持するノズルであり、前記撮像手段は、前記スキャンユニットの移動に伴って前記撮像領域が、前記ノズルに保持されている部品の下方位置を移動して該部品の下面画像を前記部品撮像部が撮像するものであり、前記部品撮像部は、前記スキャンユニットの移動方向に撮像素子が並び、かつ前記吸着ノズルの側方部を移動するように配置されたラインセンサからなり、前記撮像手段は、前記撮像領域において前記ノズル側から下方に向かう光を前記移動方向に沿った水平光に変換し、さらにこの水平光を前記移動方向と直交する方向に案内して前記ラインセンサに案内する光路変更部をさらに有することを特徴とする部品認識装置。
4. 部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と基板との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を基板上に実装する部品実装装置であって、
   前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品実装装置。
5. 部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と部品検査部との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を前記部品検査部に移載して部品検査を行う部品試験装置であって、
   前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。

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