WO2004015363A1 - 照明装置、及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置 - Google Patents

照明装置、及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置 Download PDF

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WO2004015363A1
WO2004015363A1 PCT/JP2003/008231 JP0308231W WO2004015363A1 WO 2004015363 A1 WO2004015363 A1 WO 2004015363A1 JP 0308231 W JP0308231 W JP 0308231W WO 2004015363 A1 WO2004015363 A1 WO 2004015363A1
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light
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illumination
detection target
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PCT/JP2003/008231
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Kazuyuki Nakano
Yoichi Tanaka
Hiroyoshi Saito
Junichi Hada
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01N2021/8816—Diffuse illumination, e.g. "sky" by using multiple sources, e.g. LEDs

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for illuminating a detection target such as a mark or an electronic component on a circuit board by using a sensor such as a camera to illuminate the detection target or the vicinity thereof in order to facilitate recognition. And a recognition device and a component mounting device including the same.
  • a component mounting apparatus that mounts electronic components on a circuit board
  • the camera mounted on the mounting head takes an image of the mark or its vicinity, and processes the image to recognize the mark.
  • a lighting device is used to illuminate the mark and its vicinity. Examples of this type of recognition device are known in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-116,972 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-244,009.
  • FIG. 12 is a cross-sectional side view showing a first example of the recognition device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-111697.
  • This recognition device performs a recognition operation of a mark or the like by illuminating with an illumination device 70, capturing an image with an imaging camera 75, and processing the obtained captured image with a control unit 86.
  • the lighting device 70 has a cylindrical case 71 whose lower surface is open.
  • a through hole 73 is formed in the center of the ceiling wall 72 of the case 71, and an imaging camera 75 is disposed above the through hole 73 via a lens 74.
  • the optical axis of the imaging camera 75 passes through the center of the through hole 73.
  • the horizontally incident illumination light which will be described later, is reflected vertically downward, and the imaging camera 75 passes through the through hole 73 from below vertically.
  • a half mirror 76 that transmits light incident on the light source is disposed.
  • the through-hole 73 is coaxial.
  • a fixing plate 78 having a through hole 77 is disposed so as to partition the inside of the case 71 up and down.
  • Numerous first light sources 79 such as LEDs are annularly arranged on the lower surface of the fixing plate 78 so as to surround the central through hole 77 of the fixing plate 78.
  • a diffusion plate 80 that transmits the illumination light from the first light source 79 provided on the fixed plate 78 while diffusing it downward is arranged.
  • through holes 81 coaxial with the through holes 77, 73 provided in the fixing plate 78 and the ceiling wall 72 of the case 71, respectively. .
  • An opening 83 is formed in the peripheral wall 82 of the case 71. Outside the opening 83, a second light source 85 such as an LED for horizontally illuminating the illumination light through the lens 84 is disposed toward the half mirror 76 in the case 71.
  • the imaging camera 75 is illuminated by the illumination device 70 through the diffusion plate 80, the fixing plate 78, and the through holes 81, 77, and 73 of the ceiling wall 72 of the case 71.
  • the object to be detected 10 is photographed.
  • the control unit 86 recognizes the detection object 10 by processing the acquired image.
  • the illumination device 70 and the imaging camera 75 are placed above the detection target 10.
  • the first light source 79 and the second light source 85 By illuminating the first light source 79 and the second light source 85, an image is taken while illuminating the detection object 10 and its vicinity.
  • the light 88 emitted from the first light source 79 illuminates the object to be detected 10 and its vicinity widely from the surroundings while being diffused by the diffusion plate 80.
  • the light 89 radiated horizontally from the second light source 85 through the lens 84 is reflected by the half mirror 76 in the case 71, and then the through holes of the fixing plate 78 and the diffusion plate 80 are formed.
  • the target object 10 and its vicinity are illuminated with directivity from directly above through 77, 81. Therefore, the object 10 and its vicinity are illuminated by the light from directly above and the light from the surroundings, and the reflected light from the object 10 and its vicinity is reflected by the through holes 8 1, 7 7. , 73 to the imaging camera 75. As a result, an image of the detection target 10 and the vicinity thereof can be obtained.
  • FIG. 13 is a side sectional view showing a second example of the conventional recognition device described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249020.
  • the illumination device 90 of this recognition device is provided with an optical path adjusting plate 91 instead of the diffuser plate in Fig. 12, and a half mirror and a second light source are provided. I haven't.
  • Other configurations are almost the same as those in FIG. 12, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the optical path adjusting plate 91 refracts the light emitted by the first light source 79 at different angles depending on a plurality of small regions divided into concentric bands, and focuses the light on a predetermined region where the detection target 10 is located. . Then, by irradiating the detection target 10 with light having a plurality of different irradiation angles, illumination suitable for the surface state of the detection target 10 is performed.
  • a large number of light sources are arranged concentrically, and the light amount can be adjusted for each light source group on the same circumference.
  • an illumination device that emits illumination light suitable for recognizing the detection target by adjusting the light amount of the light source in each circumferential unit according to the surface state of the detection target. ing.
  • the illumination light along the optical axis of the imaging force lens 75 is applied to the detection object 10 by the half mirror 76, so that the light from the detection object 10
  • the reflected light can be reliably captured by the imaging camera, and a high-contrast image can be obtained. Therefore, the problem of occurrence of the above recognition error can be solved.
  • the half mirror 76 is provided, and the second light source 85 is disposed outside the case 71 via the lens 74, the structure is complicated and costly, and the device becomes larger. There was a problem that the installation space became large.
  • the illumination device 90 shown in FIG. 13 although a sufficient amount of light is applied to the detection target 10 and its vicinity, since the detection target is illuminated with light from the lateral direction, reflection from the substrate mark is achieved. It is not possible to reliably solve the problem that light is less likely to enter the imaging power lens.
  • a large number of light sources described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249020 are arranged concentrically so that the light amount can be adjusted for each light source group on the same circumference.
  • the illumination device also irradiates the target area with the optimal illumination light for recognizing the target.
  • the object to be detected is illuminated with light from the lateral direction, it is not possible to reliably solve the problem that the reflected light from the substrate mark is hardly incident on the imaging power lens.
  • the present invention is designed to reduce costs and reduce the size of the device with a simple structure, and to provide an appropriate illumination corresponding to a mirror-like or irregular-shaped object to be detected. It is an object of the present invention to provide an illuminating device capable of performing the above-described operations and consequently recognizing a detection target without error, and a recognition device and a component mounting device including the same.
  • An illuminating device having a through hole for detection formed in a center portion and irradiating a detection target with diffused light and directional light, and at least scatters light in order from the detection target.
  • the diffused light is generated by irradiating the object to be detected through a plate, and the directional light is generated by irradiating the object to be detected after reflecting the light from the light source with the reflecting plate. Lighting equipment.
  • This illuminator can irradiate the object to be detected with two types of light, directional light and diffused light, so if the object to be detected is specular or uneven, Lighting can be performed, resulting in stable detection. Moreover, since the directional light for irradiating the object to be detected is generated by using the annular light source and the annular reflector without using the half mirror, the size can be reduced with a simple structure.
  • the light source is composed of two types: a diffused light source and a directional light source.
  • An illumination device wherein an annular fixed plate on which a light source for light is disposed is provided between the diffusion plate and the reflection plate.
  • this lighting device two types of light sources, a diffused light source and a directional light source, are provided. Since these two types of light sources are arranged on the front and back surfaces of the fixed plate, illumination from each light source can be controlled independently, and the ratio of directional light and diffused light is adjusted. be able to. Therefore, it is possible to create an appropriate illumination state that matches the surface state of the detection target.
  • the directional light source is mounted via the flexible elastic pin, the directivity of illumination of the directional light source can be adjusted by bending the elastic pin.
  • a lighting device comprising: a switch operation for adjusting the illuminance of each light source;
  • the lighting control unit can individually control the lighting and the light amount of the diffused light source and the directional light source, so that an appropriate lighting state that matches the surface state of the detection target is created. be able to.
  • the reflection plate is a side end surface of an inner surface of a case that houses the light source and the diffusion plate.
  • the side end face of the inner surface of the case is used as a reflector, there is no need to separately manufacture the reflector and attach it to the case, so that the case can be made smaller and the case structure can be simplified.
  • the light reflection performance can be improved.
  • a recognition device comprising: a control unit that performs an object recognition process.
  • the detection target illuminated by the illumination device is imaged with the imaging power camera Then, the control unit recognizes the obtained captured image, so that the detection target can be accurately recognized.
  • a component mounting device that sucks and holds a component on a suction nozzle provided on a transfer head moving above the board, transfers the component to the transfer head, and mounts the component at a predetermined position on the board.
  • a recognition device provided on the transfer head, for detecting an alignment mark provided on the substrate, and correcting a mounting position of the component according to a detected position of the alignment mark.
  • this component is the recognition device described in (7) above.
  • the alignment mark on the substrate is a mirror surface such as a gold plating, the position of this mark can be accurately determined. Good detection is possible, and the mounting position accuracy of components can be improved.
  • a component mounting device that sucks and holds a component by a suction nozzle provided on a transfer head moving above the substrate, transfers the component to the transfer head, and mounts the component at a predetermined position on the substrate.
  • a component recognition device provided below the transfer head and configured to recognize a component sucked and held by the suction nozzle is the recognition device according to the above (7). Mounting device.
  • FIG. 1 is a side sectional view of the lighting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an optical path of illumination light.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a captured image of a board mark by an imaging camera.
  • FIG. 5 is a side sectional view of a lighting device provided with a directional light source via an elastic pin.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a main configuration of the lighting device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a side sectional view of a lighting device capable of switching illumination light during diffused light illumination.
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view of a lighting device capable of switching illumination light at the time of directional light illumination.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an illumination target to which the illumination device of the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the component mounting apparatus.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation of the transfer head.
  • FIG. 12 is a side sectional view showing an example of a conventional lighting device.
  • FIG. 13 is a side sectional view showing another example of the conventional lighting device.
  • 10 is a detection target
  • 11 is a case
  • 12 is a directional light source
  • 13 is a diffused light source
  • 14 is a diffuser
  • 15 is a fixed plate
  • 18, 21, and 22 are through holes
  • 27 is an elastic pin
  • 30 and 31 are illumination control units
  • 10 and 10 a and 10 b are objects to be detected
  • 100 is an object.
  • 200, and 300 are illumination devices
  • L1 is diffused light
  • L2 is directional light.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a main configuration of a recognition device according to the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • the recognition device 1 captures the detection target 10 illuminated by the illumination device 100 with the imaging camera 20, and processes the obtained captured image by the control unit 24, thereby detecting the detection target 1. Recognition of 0 is performed.
  • This lighting device 100 has a case 11 in which the lower surface is in the shape of a cylinder with an open bottom, and the inner surface is unified with a reflective color such as white or metallic color.
  • a large number of directional light sources 12 and diffused light sources 13 including LEDs and the like, and a diffuser plate 14 are accommodated in the case 11.
  • the diffuser plate 14 is opaquely fixed on the lower end of the case 11 in an annular shape, with the directional light source 12 mounted on the upper surface and the diffused light source 13 mounted on the lower surface. Plates 15 are arranged.
  • a reflecting surface as an annular reflecting plate 17 for reflecting light emitted from the directional light source 12 downward is used. Is formed.
  • the diffusion plate 14 and the reflection plate 17 may be circular or polygonal.
  • a through hole 18 is provided as a detection hole, and a detection object 10 is provided above the through hole 18 via a lens 19.
  • An imaging camera (CCD camera, etc.) 20 for capturing images is arranged.
  • the optical axis of the imaging camera 20 passes through the center of the through hole 18.
  • the video signal of the imaging camera 20 is input to the control unit 24 having an image recognition function, and performs image processing to recognize the detection target 10 from the captured image.
  • the lens 19 adjusts the magnification of the detection target 10. It should be noted that other optical sensors can be used instead of the imaging camera 20.
  • the center of the fixed plate 15 and the diffusion plate 14 is also located at the center.
  • the through-holes 21 and 22 are provided coaxially with the through-hole 18 of the slot 11.
  • the directional light source 12 and the diffused light source 13 are annularly arranged on the upper and lower surfaces of the fixed plate 15 so as to surround the central through hole 21. As shown in FIG. 2, the directional light source 12 is arranged in an annular shape on a circumference having a radius d 1 concentric with the through hole 21, and the diffused light source 13 is concentric with the through hole 21. Are arranged in a ring on two circumferences of radii d2 and d3.
  • the arrangement of the light sources is not limited to this, and any arrangement may be used as long as the arrangement can irradiate light uniformly.
  • the diffusing plate 14 has a function of generating the diffused light L1 by diffusing the illumination light from the diffused light source 13 while transmitting it downward.
  • the reflector 17 reflects the light from the directional light source 12 downward, passes through the through holes 21 and 22 of the fixed plate 15 and the diffuser 14, and passes through the target 1. It has the function of generating the directional light L2 that irradiates 0.
  • the directional light source 12 is fixed via the inclined base 25 so that the light reflected by the reflector 17 can be effectively directed to the detection target 10 through the through holes 21 and 22. It is attached to plate 15.
  • the lighting device 100 and the imaging camera 20 are detected.
  • the object to be detected is placed above the object 10 and the two types of light sources, the directional light source 12 and the diffused light source 13, are turned on simultaneously or one of them.
  • the light emitted from the diffused light source 13 becomes diffused light L1 when passing through the diffuser plate 14, and the detection target 10 and its Illuminate the neighborhood from the periphery. Further, the light emitted from the directional light source 12 is reflected by the reflector 17 to become directional light L2, and the through holes 2 1 and 2 of the fixed plate 15 and the diffuser 14 are formed. 2 illuminates the detection object 10 and its vicinity from almost directly above. Therefore, the object to be detected 10 is irradiated with light having different incident angles by the directional light L2 from directly above and the diffused light L2 from the surroundings.
  • the reflected light from the detection object 10 or the vicinity thereof enters the imaging camera 20 through the through holes 22, 21, and 18, thereby forming an image having a clear contrast. can get. Therefore, the recognition result in the control unit 24 becomes good, and the recognition rate and the recognition accuracy are improved.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an optical path of illumination light by the illumination device 100.
  • FIG. 3 (a) shows a state where the directional light source 12 is turned on to illuminate the mirror-like detection target 10a.
  • Light from the directional light source 12 (directional light L 2) is once reflected by the reflector 17 on the inner surface of the ceiling of the case 11 and radiated to the detection target 10a.
  • the degree of directivity increases as the distance La between the directional light source 12 and the reflector 17 and the distance Lb between the reflector 17 and the detection target 10a increase.
  • a better directional illumination light can be obtained.
  • the reflected light from the mirror-like detection target object 10a is introduced into the imaging camera 20 through the through hole 222 of the illumination device 100.
  • the positions of the reflector 17 and the directional light source 12 are appropriately adjusted so that the reflected light from the detection target 10a enters the through holes 22, 21, and 18.
  • FIG. 3 (b) shows a state in which the directional light source 12 is turned on to illuminate the uneven surface-shaped detection target 1Ob.
  • Light from the directional light source 12 (directional light L 2) is diffused on the uneven surface of the detection target 1 Ob, and hardly enters the through holes 22 and 21 of the illumination device 100. .
  • FIG. 3 (c) shows a state where the diffused light source 13 is turned on to illuminate the mirror-like detection target 10a.
  • the light from the diffused light source 13 is diffused by the diffuser 14
  • the light is diffused along the optical path to become diffused light L1 and is radiated to the detection target 10a at a random incident angle. Therefore, the reflected light from the detection object 100a hardly enters the through holes 22 and 21 of the illumination device 100.
  • FIG. 3D shows a state in which the light source 13 for diffused light is turned on to illuminate the detection target 1 Ob having an uneven surface.
  • the diffused light L1 radiated from the diffused light source 13 via the diffuser plate 14 is reflected by the uneven surface of the detection target 1 Ob, and a part of the diffused light L1 penetrates the illumination device 100.
  • the holes 22, 21, and 18 are introduced into the imaging camera 20. Therefore, by turning on both the diffused light source 13 and the directional light source 12, as shown in FIGS. 3 (a) and (d), reflection from the detection objects 10 a and 10 b is performed.
  • Light can be detected irrespective of the surface state of the detection objects 10a and 10b, and can be detected by the imaging camera 20 whether it is a mirror surface or a concave or convex surface.
  • FIG. 4 is an example of an image of a board mark captured by an imaging camera.
  • the reflected light from the detection target 10 is surely introduced into the imaging camera 20, so that the outline is high in the contrast state. A clear image is obtained.
  • the center position (“+” mark position in the figure) of the substrate mark 33 can be easily obtained by image processing, and recognition processing can be performed with necessary and sufficient accuracy.
  • FIG. 5 is a side sectional view showing a recognition device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a main configuration of a lighting device.
  • This recognition device 2 is the same as the recognition device 1 of the first embodiment described above, except for the lighting device part. Therefore, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted.
  • the directional light source 12 disposed on the upper surface side of the fixed plate 15 is attached to the fixed plate 15 via a flexible bin 27 that is bendable.
  • Other configurations are the same as those of the lighting device 100 shown in FIG.
  • the direction of the directional light source 12 that is, the irradiation direction can be arbitrarily adjusted. Therefore, the irradiation angle of the directional light L2 to the detection target 10 can be finely adjusted by bending the elastic pin 27 as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the recognition device according to the third embodiment of the present invention at the time of diffused light illumination
  • FIG. 8 is a side sectional view of the same illumination device at the time of directional light illumination.
  • the recognition device 3 of the present embodiment includes an illumination control unit 30 for individually controlling the diffused light sources 13, and other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the illumination control unit 30 performs a switching operation for switching the lighting of the directional light source 12 and the diffused light source 13 and an adjustment operation for changing the illuminance of each of the light sources 12 and 13. Therefore, in the present lighting device 300, it is possible to perform appropriate lighting control according to the surface state of the detection target 10.
  • the illumination control unit 30 may switch between the light sources 12 and 13 depending on the surface state of the detection target 10, as well as the local intensity of the illumination light in the illumination direction, or the directional light and the diffused light.
  • the balance of light quantity, such as the distribution of the light intensity, may be adjusted.
  • Examples of a machine equipped with the recognition devices 1, 2, and 3 of the present invention together with an imaging camera include a component mounting device, a cream solder printing device, and an adhesive application device.
  • a component mounting device As an example of the detection target of the illumination target in that case, there is an example as shown in FIG. (A) In the component mounting apparatus, the board mark 140 on the circuit board 141 or the component sucked and held by the nozzle for sucking the component, and (b) the cream solder printing apparatus Is the positioning hole 150 on the screen 151, and (c) the adhesive 160 on the white paper 161 in the adhesive application device.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a component mounting apparatus
  • FIG. 11 is an explanatory view of an operation of a transfer head.
  • a transfer unit including a pair of guide rails 39 is provided over the loader unit 33, the board holding unit 35, and the unloader unit 37. Have been.
  • the circuit board 41 is moved from the loader section 33 on one end to the board holding section 35 and the opening section 37 on the other end by the synchronous driving of the transport pelts provided on the guide rail 39. Conveyed.
  • Y-axis robots 43 and 43 are provided on the base, and an X-axis robot 45 is suspended between these two Y-axis robots 43 and 43.
  • Y-axis robots 43 and 43 With this drive, the X-axis robot 45 can move forward and backward in the Y-axis direction.
  • the X-axis robot A transfer head 47 is attached to the unit 45 so that the transfer head 47 can move in the X-axis direction, thereby moving the transfer head 47 to X—Y. It is movable in the plane.
  • a transfer head 47 mounted on an XY robot 49 composed of an X-axis robot 45 and Y-axis robots 43 and 43 and freely moving on the XY plane is, for example, a resistance chip / chip capacitor or the like.
  • a desired electronic component is sucked from a component supply section 59 to which the electronic component is supplied via a suction nozzle 52 attached to a component mounting head 51 so that the electronic component can be mounted at a component mounting position on the circuit board 41. Is configured.
  • the mounting operation of such an electronic component is controlled based on a preset mounting program.
  • the transfer head 47 is equipped with an imaging camera and an illuminating device of the recognition device 53 (one of the recognition devices 1 to 3 described above). The amount of reflected light is detected.
  • the imaging camera is connected to a control unit, and the control unit recognizes the presence or absence of a detection target, coordinates, and the like according to a detection result from the imaging power lens.
  • the recognition device 53 is positioned at an arbitrary position together with the transfer head 47 moved by the XY robot 49, and the mark of the suction nozzle 52 to be detected is the same as the circuit board to be detected. 4 Detects the production control mark (position correction mark, NG mark, etc.).
  • the two-dimensional displacement (suction posture) of the electronic component sucked by the component mounting head 51 is detected, and the component mounting head 51 is detected.
  • a component recognition device 57 (any one of the recognition devices 1 to 3 described above) for determining the quality of the electronic component (for example, a defect such as bending of a lead) adsorbed on 1 is provided.
  • the detected displacement is used to generate data to be corrected on the transfer head 47 side so as to be canceled during mounting.
  • the component recognition device 57 is located below the J, J, and J movement paths, and can be mounted during high-speed movement from the component supply unit 59 to the mounting position without stopping the transfer head 47.
  • a plurality of electronic components sucked and held by the head 51 are imaged at a time.
  • the transfer head 47 When the circuit board 41 loaded from the loader unit 33 is transported to a predetermined mounting position, the transfer head 47 is moved in the XY plane by the XY robot 49, as shown in FIG. As described above, a desired electronic component is sucked from the component supply unit 59, moved to the component recognizing device 57, and the state of suction of the electronic component is checked to perform a pass / fail judgment and a correction operation. Thereafter, electronic components are mounted at predetermined positions on the circuit board 41. At this time, the transfer head 47 detects the alignment board mark attached to the diagonal position of the circuit board 41 by the imaging camera and the lighting device of the recognition device 53, and detects the circuit board 41. 4 Obtain the fixed position information in 1 and mount electronic components while correcting the mounting position.
  • the component mounting apparatus 5 completes the mounting of the electronic component on the circuit board 41 by repeating the suction of the electronic component and the mounting on the circuit board 41.
  • the component mounting apparatus 5 unloads the mounted circuit board 41 from the mounting position to the unloader section 37, loads a new circuit board 41 into the loader section 33, and repeats the above operation.
  • the recognition device of the present invention by applying the recognition device of the present invention to the recognition device 53 and the component recognition device 57, illumination according to the detection target can be selected.
  • the board mark is plated with gold and has a mirror surface, the board mark can be detected with high accuracy, and the mounting position accuracy of components can be improved.
  • the accuracy of recognition of components held by the suction nozzle is improved, and the frequency of mounting errors can be reduced.
  • the object to be detected can be irradiated with two types of light, that is, directional light and diffused light. Irrespective of the shape or the unevenness, it is possible to perform appropriate illumination corresponding to the shape, and thus it is possible to stably detect the detection target.
  • the directional light is generated using the ⁇ -shaped light source and the ⁇ -shaped reflector without using a half mirror or the like, the size can be reduced with a simple structure, and the cost can be reduced.

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Abstract

本発明の課題は、簡単な構造で低コスト化及び小型化を図りながら、検出対象物が鏡面状や凹凸状であっても、それに対応した適切な照明を行うことができて、結果的に検出対象物をエラーなく認識することができるようにする照明装置、及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置を提供することである。本発明においては、検出対象物10の側から順にケース11に、環状の拡散板14と、指向性光用光源12及び拡散光用光源13を上下面に環状に取り付けた固定板15と、指向性光用光源12からの光を検出対象物10側へ反射する環状の反射板17とを配設した。また、撮像カメラ20への光が通る貫通孔18、21、22を設けてある。拡散光用光源13からの光を拡散板14を介して検出対象物10に照射することで拡散光L1を生成し、指向性光用光源12からの光を反射板17で反射させてから検出対象物10に照射することで指向性光L2を生成する。

Description

明 細 照明装置、 及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置 <技術分野 >
本発明は、 回路基板上のマークや電子部品等の検出対象物をカメラ等のセンサ を用いて認識する場合に、 認識を行いやすくするために当該検出対象物やその近 傍を照明する照明装置、及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置に関する。
<背景技術 >
例えば、 回路基板に電子部品を実装する部品実装装置においては、 回路基板の 位置検出等のために、 回路基板に付されているマークを撮像して、 これを認識す ることが一般に行われている。このような回路基板上のマークの認識を行う場合、 装着へッドに装備したカメラでマークやその近傍を撮影し、 その画像を処理する ことでマークの認識を行っている。 そして、 カメラによる撮影の際には、 マーク やその近傍を照明するための照明装置を用いている。 この種の認識装置の例は、 特開平 9一 1 1 6 2 9 7号公報ゃ特開平 1 1一 2 4 9 0 2 0号公報等において知 られている。
図 1 2は、 特開平 9一 1 1 6 2 9 7号公報に記載の認識装置の第 1の例を示す 側断面図である。 この認識装置は、 照明装置 7 0により照明を行って撮像カメラ 7 5により撮像し、 得られた撮像画像を制御部 8 6によって処理することでマ一 ク等の認識動作を行うものである。 照明装置 7 0は、 下面が開放した筒形のケー ス 7 1を有する。 ケース 7 1の天井壁 7 2の中心部には貫通孔 7 3が開けられて おり、 その貫通孔 7 3の上方にレンズ 7 4を介して撮像カメラ 7 5が配置されて いる。 撮像カメラ 7 5の光軸は貫通孔 7 3の中心を通っている。 また、 ケース 7 1内の貫通孔 7 3の下方位置には、 後述の水平に入射する照明光を垂直下方に向 けて反射すると共に、 垂直下方から貫通孔 7 3を抜けて撮像カメラ 7 5に入射す る光を透過するハーフミラー 7 6が配置されている。
ハーフミラー 7 6の下側のケース 7 1の内部中段には、 前記貫通孔 7 3と同軸 の貫通孔 7 7を有する固定板 7 8が、 ケース 7 1の内部を上下に仕切る形で配置 されている。 その固定板 7 8の下面には、 固定板 7 8の中央の貫通孔 7 7を取り 囲むように、 L E D等の多数の第 1光源 7 9が環状に配置されている。 また、 ケ ース 7 1の下端面には、 固定板 7 8に設けられた第 1光源 7 9からの照明光を、 拡散しながら下方へ透過する拡散板 8 0が配置されている。 この拡散板 8 0の中 央には、 固定板 7 8及びケース 7 1の天井壁 7 2にそれそれ設けられた各貫通孔 7 7、 7 3と同軸の貫通孔 8 1が設けられている。
また、 ケース 7 1の周壁 8 2には開口 8 3が形成されている。 その開口 8 3の 外側には、 ケース 7 1内のハーフミラ一 7 6に向けて、 レンズ 8 4を通して水平 に照明光を入射させる L E D等の第 2光源 8 5が配置されている。 そして、 撮像 カメラ 7 5は、 拡散板 8 0と固定板 7 8とケース 7 1の天井壁 7 2の各貫通孔 8 1、 7 7、 7 3を通して、 照明装置 7 0により照明された状態の検出対象物 1 0 を撮影する。 制御部 8 6が、 この取得した画像を処理することにより、 検出対象 物 1 0を認識するようになっている。
このような照明装置 7 0を備えた撮像カメラ 7 5で、 検出対象物 1 0を撮影し てそれを認識する場合は、 照明装置 7 0及び撮像カメラ 7 5を検出対象物 1 0の 上方に位置させ、 第 1光源 7 9及び第 2光源 8 5を点灯することで、 検出対象物 1 0やその近傍を照明しながら撮影する。 そうした場合、 第 1光源 7 9から照射 された光 8 8は、 拡散板 8 0で拡散されながら、 検出対象物 1 0やその近傍を周 囲から広く照らす。 また、 第 2光源 8 5からレンズ 8 4を通して水平に照射され た光 8 9は、 ケース 7 1内のハーフミラ一 7 6で反射された後、 固定板 7 8及び 拡散板 8 0の各貫通孔 7 7、 8 1を通って、 検出対象物 1 0やその近傍を、 指向 性をもって真上から照らす。 従って、 真上からの光と周囲からの光によって検出 対象物 1 0やその近傍が照明されることで、 検出対象物 1 0及びその近傍からの 反射光が、 各貫通孔 8 1、 7 7、 7 3を通って撮像カメラ 7 5に入射する。 それ により検出対象物 1 0とその近傍の画像が得られる。
図 1 3は、 上記特開平 1 1— 2 4 9 0 2 0号公報に記載された従来の認識装置 の第 2の例を示す側断面図である。 この認識装置の照明装置 9 0ほ、 図 1 2の拡 散板の代わりに光路調整板 9 1が設けられており、 ハーフミラーや第 2光源は設 けられていない。 その他の構成は、 図 1 2のものとほとんど同じであるから、 同 一構成要素に同一符号を付与することでその説明を省略する。
光路調整板 9 1は、 第 1光源 7 9が発した光を、 複数の同心円帯状に分割され た小領域によって異なる角度に屈折させ、 検出対象物 1 0が位置する所定の領域 に集光させる。 そして、 検出対象物 1 0に対し複数の異なる照射角の光を照射す ることで、 検出対象物 1 0の表面状態に適した照明を行うようにしている。 また、 図示はしないが、 上記特開平 1 1一 2 4 9 0 2 0号公報には、 多数の光 源を同心円状に配列し、 同一円周上にある光源グループごとにその光量を調節で きるようにし、 検出対象物の表面状態に応じて、 各円周単位で光源の光量を調節 することにより、 検出対象物の認識に適した照明光を照射するようにした照明装 置が開示されている。
ところで、 近年、 基板マークに金メッキを施した回路基板が多くなつてきてお り、 照明の仕方によっては、 基板マークからの反射光が撮像カメラに入射しにく くなり、 コントラストの高い画像が得られずに、 認識エラーが発生することがあ つ/こ o
この点、 図 1 2に示す照明装置 7 0では、 ハーフミラ一 7 6によって、 撮像力 メラ 7 5の光軸に沿った照明光を検出対象物 1 0に当てるので、 検出対象物 1 0 からの反射光を確実に撮像カメラで捕らえることができ、 コントラストの高い画 像を得ることができる。 従って、 上記の認識エラーが発生する問題を解消するこ とができる。 しかし、 ハーフミラ一 7 6を設けたり、 ケース 7 1の外側にレンズ 7 4を介して第 2光源 8 5を配置したりしているので、 構造が複雑でコストがか かる上、 装置が大型化し設置スペースが大きくなるという問題があつた。
また、 図 1 3に示す照明装置 9 0では、 検出対象物 1 0やその近傍に当てる光 量は十分に確保できるものの、 検出対象物を横方向からの光で照らすので、 基板 マークからの反射光が撮像力メラに入射しにくくなる問題を確実に解決すること はできない。
同様に、 特開平 1 1— 2 4 9 0 2 0号公報に記載された、 多数の光源を同心円 状に配列して、 同一円周上にある光源グループごとにその光量を調節できるよう にした照明装置も、 検出対象物を認識する上での最適の照明光を対象領域に照射 することはできるものの、 検出対象物を横方向からの光で照らすので、 基板マ一 クからの反射光が撮像力メラに入射しにくくなる問題を確実に解決することはで きない。
本発明は、 上記事情を考慮し、 簡単な構造で低コスト化及び小型化を図りなが ら、 検出対象物が鏡面状であっても凹凸状であっても、 それに対応した適切な照 明を行うことができて、 結果的に検出対象物をエラ一なく認識することができる ようにする照明装置、 及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置を提供する ことを目的とする。
<発明の開示 >
上記目的は下記構成により達成される。
( 1 ) 中央部に検出用の貫通孔が形成され、 検出対象物に拡散光と指向性光とを 照射する照明装置であって、 前記検出対象物の側から順に、 少なくとも、 光を拡 散する環状の拡散板と、 環状に配置された光源と、 該光源からの光を前記検出対 象物側へ反射する環状の反射板とを配設してなり、 前記光源からの光を前記拡散 板を介して検出対象物に照射することで前記拡散光を生成し、 前記光源からの光 を前記反射板で反射させてから検出対象物に照射することで指向性光を生成する ことを特徴とする照明装置。
この照明装置では、 検出対象物に指向性光と拡散光の 2種の光を照射すること ができるので、 検出対象物が鏡面状であっても凹凸状であっても、 それに対応し た適切な照明を行うことができて、 結果的に安定した検出ができるようになる。 しかもハーフミラ一を使わずに、 環状の光源と環状の反射板を使って、 検出対象 物を照射する指向性光を生成するので、簡単な構造で小型化を図ることができる。
( 2 ) 上記 （ 1 ) において、 前記光源が、 拡散光用光源と指向性光用光源との 2種類からなり、 前記検出対象物側となる面に拡散光用光源、 他方の面に指向性 光用光源を配置した環状の固定板を、 前記拡散板と前記反射板との間に設けたこ とを特徴とする照明装置。
この照明装置では、 拡散光用光源と指向性光用光源との 2種類の光源を設けて おり、 それら 2種類の光源を固定板の表裏面に配置しているから、 互いの光源か らの照光を独立して制御することができ、 指向性光と拡散光の光量割合を調節す ることができる。 従って、 検出対象物の表面状態に合った適切な照明状態を作り 出すことができる。
( 3 ) 上記 （2 ) において、 前記指向性光用光源が、 前記固定板から屈曲自在 な弾性ピンを介して取り付けてあることを特徴とする照明装置。
この照明装置では、 指向性光用光源を屈曲自在な弾性ピンを介して取り付けて いるので、 弾性ピンを曲げることで指向性光用光源の照光の指向性を調整するこ とができる。
( 4 ) 上記 （2 ) 又は （3 ) において、 前記拡散光用光源と前記指向性光用光 源を個別に制御する照明制御部を備え、 該照明制御部が、 各光源の点灯を切り換 えるスィツチ動作と、 各光源の照度を変更する調整動作を行うことを特徴とする 照明装置。
この照明装置では、 照明制御部によって、 拡散光用光源と指向性光用光源の点 灯及び光量を個別に制御することができるので、 検出対象物の表面状態に合った 適切な照明状態を作り出すことができる。
( 5 ) 上記 （ 1 ) 〜 （3 ) のいずれかにおいて、 前記反射板が、 前記光源と前 記拡散板とを収容するケース内面の側端面であることを特徴とする照明装置。 この照明装置では、 ケース内面の側端面を反射板として使用するので、 敢えて 反射板を別に製作してケースに取り付ける必要がなく、 ケースの小型化及びケ一 ス構造の単純化を図ることができる。
( 6 ) 上記 （5 ) において、 前記ケース内面の少なくとも側端面が、 白色又は 金属色であることを特徴とする照明装置。
この照明装置では、 ケース内面の少なくとも側端面を白色又は金属色にしたの で、 光の反射性能を良くすることができる。
( 7 ) 上記 （ 1 ) 〜 （6 ) のいずれか 1項記載の照明装置と、 該照明装置によ り照明された検出対象物を撮像する撮像カメラと、 撮像された画像を用いて検出 対象物の認識処理を行う制御部とを備えたことを特徴とする認識装置。
この認識装置では、 照明装置により照明された検出対象物を撮像力メラで撮像 し、 得られた撮像画像を制御部が認識処理することで、 検出対象物を精度よく認 識することができる。
( 8 ) 基板上方を移動する移載へッドに備えた吸着ノズルに部品を吸着保持さ せ、 該部品を前記移載へツドを移送して基板上の所定位置へ実装する部品実装装 置であって、 前記移載ヘッドに設けられ、 前記基板上に設けた位置合わせ用マ一 クを検出し、 該位置合わせ用マークの検出位置に応じて前記部品の実装位置を補 正する認識装置が、 上記 （7 ) 項記載の認識装置であることを特徴とする部品実 この部品実装装置では、 基板上の位置合わせ用マークが金メツキ等の鏡面であ る場合でも、 このマーク位置を精度良く検出でき、 部品の実装位置精度を高める ことができる。
( 9 ) 基板上方を移動する移載へッドに備えた吸着ノズルに部品を吸着保持さ せ、 該部品を前記移載へッドを移送して基板上の所定位置へ実装する部品実装装 置であって、 前記移載ヘッドの下方に設けられ、 前記吸着ノズルに吸着保持され た部品を認識する部品認識装置が、 上記 （7 ) 項記載の認識装置であることを特 徴とする部品実装装置。
この部品実装装置では、 吸着ノズルに吸着保持される部品に鏡面や凹凸面があ つても、 この部品を精度良く認識することができ、 装着ミスの発生頻度を低減で きる。
<図面の簡単な説明 >
図 1は、 本発明の照明装置の側断面図である。
図 2は、 図 1の A— A矢視断面図である。
図 3は、 照明光の光路を説明する説明図である。
図 4は、 撮像カメラによる基板マークの撮像画像を示す説明図である。
図 5は、 弾性ピンを介して指向性用光源を設けた照明装置の側断面図である。 図 6は、 図 5に示す照明装置の要部構成を示す拡大斜視図である。
図 7は、 照明光を切り替え可能とした照明装置の拡散光照明時における側断面 図である。 図 8は、 照明光を切り替え可能とした照明装置の指向性光照明時における側断 面図である。
図 9は、 本発明の照明装置が適用可能な照明対象の説明図である。
図 1 0は、 部品実装装置の概略構成を表した斜視図である。
図 1 1は、 移載へッドの動作説明図である。
図 1 2は、 従来の照明装置の例を示す側断面図である。
図 1 3は、 従来の照明装置の他の例を示す側断面図である。
なお、図中の符号、 1 0は検出対象物、 1 1はケース、 1 2は指向性光用光源、 1 3は拡散光用光源、 1 4は拡散板、 1 5は固定板、 1 7は反射板、 1 8 , 2 1 , 2 2は貫通孔、 2 7は弾性ピン、 3 0， 3 1は照明制御部、 1 0， 1 0 a , 1 0 bは検出対象物、 1 0 0 , 2 0 0， 3 0 0は照明装置、 L 1は拡散光、 L 2は指 向性光である。
<発明を実施するための最良の形態 >
以下、 本発明に係る照明装置、 及びこれを備えた認識装置並びに部品実装装置 の好適な実施の形態について、 図面を参照して詳細に説明する。
図 1は本発明に係る認識装置の主要構成を示す側断面図、 図 2は図 1の A— A 矢視断面図である。
認識装置 1は、 照明装置 1 0 0により照明された検出対象物 1 0を撮像カメラ 2 0で撮像して、 得られた撮像画像を制御部 2 4により処理することで、 検出対 象物 1 0の認識を行うものである。
この照明装置 1 0 0は、 下面が開放した筒形をなし且つ内面が白色又は金属色 等の反射性色に統一されたケース 1 1を有している。 ケース 1 1の内部には、 L E D等からなる多数の指向性光用光源 1 2及び拡散光用光源 1 3と、 拡散板 1 4 とが収容されている。 拡散板 1 4はケース 1 1の下端面に環状に配置され、 その 上側に、 上面に指向性光用光源 1 2が取り付けられ下面に拡散光用光源 1 3が取 り付けられた不透明な固定板 1 5が配置されている。 また、 ケース 1 1の天井壁 1 6の内面 （側端面） には、 指向性光用光源 1 2から照射される光を下に向けて 反射するための環状の反射板 1 7としての反射面が形成されている。 なお、 環状 の拡散板 1 4、 反射板 1 7は、 円璟状としても多角形状としてもよい。 反射板 1 7として機能する天井壁 1 6の中心部には、 検出孔としての貫通孔 1 8を設けており、 その貫通孔 1 8の上方にレンズ 1 9を介して、 検出対象物 1 0 を撮影するための撮像カメラ （C C Dカメラ等） 2 0を配置している。 この撮像 カメラ 2 0の光軸は貫通孔 1 8の中心を通っている。 撮像カメラ 2 0の映像信号 は、 画像認識機能を有する制御部 2 4に入力され、 ここで画像処理することによ り、 撮像した画像より検出対象物 1 0を認識する。 レンズ 1 9は、 検出対象物 1 0の拡大率を調整するものである。 なお、 撮像カメラ 2 0の代わりに、 他の光学 的なセンサを使用することも可能である。
また、 検出対象物 1 0からの反射光を、 拡散板 1 4及び固定板 1 5を通して撮 像カメラ 2 0で捕らえる関係上、 固定板 1 5及び拡散板 1 4の中心部にも、 ケ一 ス 1 1の貫通孔 1 8と同軸の貫通孔 2 1、 2 2を設けてある。 そして、 指向性光 用光源 1 2及び拡散光用光源 1 3は、 中央の貫通孔 2 1を取り囲むように固定板 1 5の上下面に環状に配列されている。 図 2に示すように、 指向性光用光源 1 2 は、 貫通孔 2 1と同心の半径 d 1の円周上に環状に配列され、 拡散光用光源 1 3 は、貫通孔 2 1と同心の半径 d 2と d 3の 2つの円周上に環状に配列されている。 なお、 各光源の配置はこれに限らず、 均等に光を照射できる配列であればよい。 拡散板 1 4は、 拡散光用光源 1 3からの照明光を拡散しながら下方へ透過して 拡散光 L 1を生成する機能を果たす。 また、 反射板 1 7は、 指向性光用光源 1 2 からの光を下向きに反射して、 固定板 1 5及び拡散板 1 4の貫通孔 2 1、 2 2を 通って、検出対象物 1 0に照射する指向性光 L 2を生成する機能を果たす。なお、 反射板 1 7で反射した光を、 貫通孔 2 1、 2 2を通して有効に検出対象物 1 0に 向かわせるために、 指向性光用光源 1 2は、 傾斜台 2 5を介して固定板 1 5に取 り付けられている。
次に本認識装置 1の作用を説明する。
このような照明装置 1 0 0を用いて撮像カメラ 2 0で検出対象物 1 0を撮影し、 得られた撮像画像により認識処理を行う場合、 照明装置 1 0 0及び撮像カメラ 2 0を検出対象物 1 0の上方に配置させ、 指向性光用光源 1 2及び拡散光用光源 1 3の 2種類の光源を、 同時或いはいずれか一方を点灯させることで、 検出対象物 1 0やその近傍を照明しながら撮影する。 その場合、 検出対象物 1 0の認識率や 認識精度を高めるためには、 検出対象物 1 0に対して適切な光量と入射角度の照 射光を当てる必要がある。
この点、 本照明装置 1 0 0によれば、 拡散光用光源 1 3から照射された光は、 拡散板 1 4を透過する際に拡散光 L 1となって、 検出対象物 1 0やその近傍を周 囲から広く照らす。 また、 指向性光用光源 1 2から照射された光は、 反射板 1 7 で反射されて指向性光 L 2となって、固定板 1 5及び拡散板 1 4の各貫通孔 2 1、 2 2を通って、 検出対象物 1 0及びその近傍をほぼ真上から照らす。 従って、 真 上からの指向性光 L 2と周囲からの拡散光 L 2によって、 検出対象物 1 0には異 なる入射角度の光が照射されることになる。 その結果、 当該検出対象物 1 0やそ の近傍からの反射光が、 各貫通孔 2 2、 2 1、 1 8を通って撮像カメラ 2 0に入 射し、 それによりコントラストのはっきりした画像が得られる。 従って、 制御部 2 4における認識結果が良好となり、 認識率や認識精度が向上する。
図 3は照明装置 1 0 0による照明光の光路を説明するための説明図である。 図 3 ( a ) は指向性光用光源 1 2を点灯させて、 鏡面状の検出対象物 1 0 aを 照明したときの様子を示している。指向性光用光源 1 2からの光（指向性光 L 2 ) は、 ケース 1 1の天井内面の反射板 1 7で一旦反射されて、 検出対象物 1 0 aに 照射される。 このため、 指向性光用光源 1 2と反射板 1 7との距離 L a、 及び反 射板 1 7と検出対象物 1 0 aとの距離 L bが長い程、指向性の度合いは高くなり、 より良好な指向性照明光が得られる。鏡面状の検出対象物 1 0 aからの反射光は、 照明装置 1 0 0の貫通孔 2 2 2 I 1 8を通じて撮像カメラ 2 0に導入される。 なお、 検出対象物 1 0 aからの反射光が貫通孔 2 2、 2 1、 1 8に入るように、 反射板 1 7や指向性光用光源 1 2の位置は適宜調整されている。
図 3 ( b ) は指向性光用光源 1 2を点灯させて、 凹凸面状の検出対象物 1 O b を照明したときの様子を示している。 指向性光用光源 1 2からの光 （指向性光 L 2 ) は、 検出対象物 1 O bの凹凸面で拡散され、 照明装置 1 0 0の貫通孔 2 2、 2 1には殆ど入らない。
図 3 ( c ) は拡散光用光源 1 3を点灯させて、 鏡面状の検出対象物 1 0 aを照 明したときの様子を示している。 拡散光用光源 1 3からの光は、 拡散板 1 4によ り光路を拡散され、 拡散光 L 1となって、 検出対象物 1 0 aヘランダムな入射角 度で照射される。 そのため、 検出対象物 1 0 aからの反射光は、 照明装置 1 0 0 の貫通孔 2 2、 2 1には殆ど入らない。
図 3 ( d ) は拡散光用光源 1 3を点灯させて、 凹凸面状の検出対象物 1 O bを 照明したときの様子を示している。 拡散光用光源 1 3から拡散板 1 4を介して照 射される拡散光 L 1は、 検出対象物 1 O bの凹凸面で反射されて、 その一部が照 明装置 1 0 0の貫通孔 2 2、 2 1、 1 8を通じて撮像カメラ 2 0に導入される。 従って、 拡散光用光源 1 3と指向性光用光源 1 2とを共に点灯させることで、 図 3 ( a )、 ( d ) に示すように検出対象物 1 0 a、 1 0 bからの反射光が、 検出 対象物 1 0 a、 1 0 bの表面状態によらずに検出可能となり、 鏡面であっても凹 凸面であっても撮像カメラ 2 0により検出することができる。
図 4は撮像カメラによる基板マークの撮像画像の一例である。 例えば検出対象 物 1 0として、 鏡面状の基板マーク 3 3を撮像する場合、 検出対象物 1 0からの 反射光が確実に撮像カメラ 2 0に導入されるため、 コントラストの高い状態で、 輪郭が明確な画像が得られる。これにより、基板マーク 3 3の中心位置（図中" + " マーク位置） を画像処理により容易に求めることができ、 必要十分な精度で認識 処理が行える。
図 5は本発明の第 2実施形態の認識装置を示す側断面図、 図 6は照明装置の要 部構成を示す拡大斜視図である。
この認識装置 2は、 前述の第 1実施形態における認識装置 1の照明装置の部分 が異なるのみで、 他の構成は同様である。 そのため、 同一構成要素に対しては同 符号を付与することでその説明は省略する。
照明装置 2 0 0では、 固定板 1 5の上面側に配置した指向性光用光源 1 2を、 固定板 1 5に対して屈曲自在な弹性ビン 2 7を介して取り付けてある。 それ以外 の構成は、 図 1に示す照明装置 1 0 0と同様である。 このように、 弾性ピン 2 7 を介して指向性光用光源 1 2を取り付けることにより、 指向性光用光源 1 2の向 き、 即ち、 照射方向を任意に調整することができる。 従って、 検出対象物 1 0へ の指向性光 L 2の照射角度を、 図 6に示すように、 弾性ピン 2 7の屈曲させるこ とで微妙に調整することができる。 図 Ίは本発明の第 3実施形態の認識装置の拡散光照明時の側断面図、 図 8は同 照明装置の指向性光照明時の側断面図である。
本実施形態の認識装置 3は、 拡散光用光源 1 3を個別に制御するための照明制 御部 3 0を備えており、 その他の構成は、 第 2実施形態の構成と同様である。 こ の照明制御部 3 0は、 指向性光用光源 1 2と拡散光用光源 1 3の点灯を切り換え るスィツチ動作と、各光源 1 2 , 1 3の照度を変更する調整動作を行う。従って、 本照明装置 3 0 0においては、 検出対象物 1 0の表面状態に応じた適切な照明制 御を行うことができる。
なお、 照明制御部 3 0は、 検出対象物 1 0の表面状態によって光源 1 2、 1 3 を切り換える以外にも、 照明光の照明方向に対する局所的な強弱、 或いは、 指向 性光と拡散光との強弱配分等、 光量バランス等を調整してもよい。
また、 本発明の認識装置 1 , 2， 3が撮像カメラと共に装備される機械として は、 部品実装装置、 クリーム半田印刷装置、 接着剤塗布装置等が例として挙げら れる。 その場合の照明対象の検出対象物としては、 例えば、 図 9のような例があ る。 （a )部品実装装置においては、 回路基板 1 4 1上の基板マ一ク 1 4 0、或い は部品吸着用のノズルに吸着保持された部品、 （b )のクリーム半田印刷装置にお いては、スクリーン 1 5 1上の位置決め孔 1 5 0、 （c )接着剤塗布装置において は、 白色紙 1 6 1上の接着剤 1 6 0である。
ここで、 上記認識装置を部品実装装置に適用した一例を以下に説明する。 図 1 0は部品実装装置の概略構成を表した斜視図、 図 1 1は移載へッドの動作 説明図である。
図 1 0に示すように、 部品実装装置 5の基台上にはローダ部 3 3、 基板保持部 3 5、 アンローダ部 3 7に渡って、 一対のガイドレール 3 9からなる搬送部が設 けられている。 このガイ ドレール 3 9に備えられた搬送ペルトの同期駆動によつ て、 回路基板 4 1は一端側のローダ部 3 3から基板保持部 3 5、 他端側のアン口 —ダ部 3 7に搬送される。
基台上には Y軸ロボット 4 3 , 4 3が設けられ、 これら 2つの Y軸ロボット 4 3 , 4 3の間には X軸ロボット 4 5が懸架されて、 Y軸ロボット 4 3 , 4 3の駆 動により X軸ロボット 4 5が Y軸方向に進退可能となっている。 また、 X軸ロボ ット 4 5には移載へッド 4 7が取り付けられて、 移載へッド 4 7が X軸方向に進 退可能となっており、 これにより、 移載ヘッド 4 7を X— Y平面内で移動可能に している。
X軸ロボット 4 5、 Y軸ロボット 4 3 , 4 3からなる X Yロボヅ ト 4 9上に載 置され、 X— Y平面上を自在移動する移載ヘッド 4 7は、 例えば抵抗チップゃチ ップコンデンサ等の電子部品が供給される部品供給部 5 9から、 所望の電子部品 を、 部品装着ヘッド 5 1に取り付けた吸着ノズル 5 2を介して吸着し、 回路基板 4 1の部品装着位置に装着できるように構成されている。 このような電子部品の 実装動作は、 予め設定された実装プログラムに基づいて制御される。
移載ヘッド 4 7には認識装置 5 3 (上述の認識装置 1〜3のいずれか） の撮像 カメラ及び照明装置を搭載してあり、 認識装置 5 3は検出対象の位置に照射され た光の反射光量を検出する。 この撮像カメラは制御部に接続されており、 制御部 はこの撮像力メラからの検出結果に応じて、 検出対象の有無や座標等を認識処理 する。 つまり、 認識装置 5 3は、 X Yロボット 4 9によって移動される移載へヅ ド 4 7と共に任意の位置に位置決めされ、 検出対象である吸着ノズル 5 2のマー ク、 同じく検出対象である回路基板 4 1の生産管理マーク （位置補正用マーク、 N Gマーク等） を検出する。
また、 ガイ ドレ一ル 3 9の側方には、 部品装着へッド 5 1に吸着された電子部 品の二次元的な位置ずれ （吸着姿勢） を検出したり、 部品装着へッド 5 1に吸着 された電子部品の良否 （例えばリードの曲がり等の不良） を判定するための部品 認識装置 5 7 (上述の認識装置 1〜3のいずれか） が設けられている。 検出され る位置ずれは、 実装時にキャンセルされるように移載へッド 4 7側で補正させる データを生成するために用いられる。 部品認識装置 5 7は、 へ、 J、 ド移動経路の下 方に配置され、 移載ヘッド 4 7を停止することなく、 部品供給部 5 9から実装位 置までの高速移動中に、 部品装着ヘッド 5 1で吸着保持された複数個の電子部品 を一度に撮像する。
ここで、 部品実装装置 5の概略的な部品実装動作を説明する。
ローダ部 3 3から搬入された回路基板 4 1が所定の装着位置に搬送されると、 移載へヅド 4 7は X Yロボヅト 4 9により X Y平面内で移動して図 1 1に示すよ うに、 部品供給部 5 9から所望の電子部品を吸着し、 部品認識装置 5 7上に移動 して電子部品の吸着状態を確認して良否判定及び補正動作を行う。 その後、 回路 基板 4 1の所定位置に電子部品を装着する。 この際、 移載へッド 4 7は、 認識装 置 5 3の撮像カメラ及び照明装置により、 回路基板 4 1の対角位置に付した位置 合わせ用の基板マークをそれそれ検出し、 回路基板 4 1の固定位置情報を取得し て、 実装位置の補正を行いながら電子部品を装着する。
このようにして、 部品実装装置 5は、 電子部品の吸着、 及び回路基板 4 1への 装着の繰り返しにより、 回路基板 4 1に対する電子部品の装着を完了させる。 部 品実装装置 5は、 装着が完了した回路基板 4 1を装着位置からアンローダ部 3 7 へ搬出する一方、 新たな回路基板 4 1をローダ部 3 3に搬入し、 上記動作を繰り 返す。
以上説明したように、 この部品実装装置 5によれば、 認識装置 5 3及び部品認 識装置 5 7に、 本発明の認識装置を適用することにより、 検出対象物に応じた照 明が選択できるようになり、 基板マークに金メッキが施され、 鏡面となっていて も、 この基板マークを精度よく検出でき、 部品の実装位置精度を向上できる。 ま た、 吸着ノズルに吸着保持された部品の認識精度が向上し、 装着ミスの発生頻度 を低減できる。
<産業上の利用可能性 >
本発明の照明装置、 及びこれを用いた認識装置並びに部品実装装置によれば、 検出対象物に指向性光と拡散光の 2種の光を照射できるようにしたので、 検出対 象物が鏡面状であっても凹凸状であっても、 それに対応した適切な照明を行うこ とができ、 従って検出対象物を安定して検出することができる。 しかも、 ハーフ ミラー等を使わずに、 璟状の光源と璟状の反射板を使って指向性光を生成するの で、 簡単な構造で小型化を図ることができ、 コストダウンが図れる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 中央部に検出用の貫通孔が形成され、 検出対象物に拡散光と指向性光 とを照射する照明装置であって、
前記検出対象物の側から順に、 少なくとも、 光を拡散する環状の拡散板と、 環 状に配置された光源と、 該光源からの光を前記検出対象物側へ反射する環状の反 射板とを配設してなり、
前記光源からの光を前記拡散板を介して検出対象物に照射することで前記拡散 光を生成し、 前記光源からの光を前記反射板で反射させてから検出対象物に照射 することで指向性光を生成することを特徴とする照明装置。
2 . 前記光源が、 拡散光用光源と指向性光用光源との 2種類からなり、 前 記検出対象物側となる面に拡散光用光源、 他方の面に指向性光用光源を配置した 環状の固定板を、 前記拡散板と前記反射板との間に設けたことを特徴とする特許 請求の範囲第 1項記載の照明装置。
3 . 前記指向性光用光源が、 前記固定板から屈曲自在な弾性ピンを介して 取り付けてあることを特徴とする特許請求の範囲第 2項記載の照明装置。
4 . 前記拡散光用光源と前記指向性光用光源を個別に制御する照明制御部 を備え、 該照明制御部が、 各光源の点灯を切り換えるスィッチ動作と、 各光源の 照度を変更する調整動作を行うことを特徴とする特許請求の範囲第 2項又は第 3 項記載の照明装置。
5 . 前記反射板が、 前記光源と前記拡散板とを収容するケース内面の側端 面であることを特徴とする特許請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれか 1項記載の 照明装置。
6 . 前記ケース内面の少なくとも側端面が、 白色又は金属色であることを 特徴とする特許請求の範囲第 5項記載の照明装置。
7 . 特許請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれか 1項記載の照明装置と、 該 照明装置により照明された検出対象物を撮像する撮像カメラと、 撮像された画像 を用いて検出対象物の認識処理を行う制御部とを備えたことを特徴とする認識装
8 . 基板上方を移動する移載へッドに備えた吸着ノズルに部品を吸着保持 させ、 該部品を前記移載へッドを移送して基板上の所定位置へ実装する部品実装 装置であって、
前記移載へッドに設けられ、前記基板上に設けた位置合わせ用マークを検出し、 該位置合わせ用マークの検出位置に応じて前記部品の実装位置を補正する認識装 置が、 特許請求の範囲第 7項記載の認識装置であることを特徴とする部品実装装
9 . 基板上方を移動する移載へッドに備えた吸着ノズルに部品を吸着保持 させ、 該部品を前記移載へッドを移送して基板上の所定位置へ実装する部品実装 装置であって、
前記移載へッドの下方に設けられ、 前記吸着ノズルに吸着保持された部品を認 識する部品認識装置が、 特許請求の範囲第 7項記載の認識装置であることを特徴 とする部品実装装置。
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