JP2022120245A - 部品撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のノズルが保持する部品を適切に撮像することができる部品撮像装置を提供する。【解決手段】部品撮像装置（部品認識カメラ２０）は、Ｘ軸方向に直列に並び、部品を撮像する複数の第１カメラユニット２２から成る第１カメラ群Ｇ１と、第１カメラ群Ｇ１と並行にＸ軸方向に直列に並び、部品を撮像する複数の第２カメラユニット２３から成る第２カメラ群Ｇ２と、第１カメラ群Ｇ１のカメラの撮像視野と、第２カメラ群Ｇ２のカメラの撮像視野を、直列に並べる光軸屈折部Ｒと、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、部品を撮像する撮像装置に関する。

部品実装装置は、部品供給部が供給する部品を水平方向に移動する実装ヘッドが有するノズルで取り出し、基板搬送コンベアに保持された基板に実装する。このような部品実装装置には、部品の実装精度を向上するためにノズルが保持する部品の位置を撮像する部品認識カメラ（部品撮像装置）と、実装ヘッドと一体となって移動して基板上に形成されたマークを撮像する基板認識カメラを備えるものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、直列に配置された複数のノズルを備える実装ヘッドに、ノズルに対応して複数の基板認識カメラ（ヘッドカメラユニット）を配置している。そして、複数の基板認識カメラが撮像した画像を結合して撮像視野がつながった画像を作成し、広い範囲にある対象物を一度に撮像することで、部品実装作業の効率を向上させている。

特開２０１５－１６２５１９号公報

ところで、実装ヘッドの複数のノズルが保持する部品を同時に撮像できるように複数の部品認識カメラを直列に配置しようとすると、レンズの寸法等の制約によりノズルに対応して複数の部品認識カメラを配置するのは困難であり、また、隣接する部品認識カメラの撮像視野の間に隙間が生じるという課題があった。

そこで本発明は、複数のノズルが保持する部品を適切に撮像することができる部品撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の部品撮像装置は、一の方向に直列に並び、部品を撮像する複数のカメラから成る第１カメラ群と、前記第１カメラ群と並行に前記一の方向に直列に並び、部品を撮像する複数のカメラから成る第２カメラ群と、前記第１カメラ群のカメラの撮像視野と、前記第２カメラ群のカメラの撮像視野を、直列に並べる光軸屈折部と、を備える。

本発明によれば、複数のノズルが保持する部品を適切に撮像することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの内部を透視して示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラが有する（ａ）第１カメラユニットの要部を透視して示す斜視図（ｂ）第２カメラユニットの要部を透視して示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの要部を透視して示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの要部を透視して示す（ａ）平面図（ｂ）正面図（ｃ）側面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラが有する（ａ）第１カメラユニットの光学系の説明図（ｂ）第２カメラユニットの光学系の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラが有する第１カメラユニットの光学系の他の実施例の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの撮像視野の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える第２の部品認識カメラの撮像視野の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラによるノズルが保持する部品の撮像の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える第２の部品認識カメラによるノズルが保持する部品の撮像の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える第２の部品認識カメラによって撮像されたマークの撮像画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える第２の部品認識カメラによって撮像されたノズルが保持する部品の結合画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える他の光軸屈折部を有する部品認識カメラの要部を透視して示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える他の光軸屈折部を有する部品認識カメラの要部を透視して示す（ａ）平面図（ｂ）正面図（ｃ）側面図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、部品認識カメラの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図２における上下方向）が示される。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。なお図２は、図１における部品実装装置１の一部を模式的に示している。部品実装装置１は、部品供給部から供給された部品を基板に装着する部品実装作業を実行する機能を有する。基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬送された基板３を、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

基板搬送機構２の両側（Ｙ軸の前後方向）には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品Ｄを格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品Ｄが取り出される部品供給位置５ａに部品Ｄを供給する。

図１、図２において、基台１ａ上面においてＸ軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム７が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム７はＸ軸に沿って配置されている。ビーム７には、実装ヘッド８がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、部品Ｄを吸着保持して昇降可能な吸着ユニット８ａを備えている。吸着ユニット８ａのそれぞれの下端部には、部品Ｄを吸着保持するノズル８ｂが装着されている。

図１において、Ｙ軸テーブル６およびビーム７は、実装ヘッド８をＸ軸およびＹ軸に沿って移動させるヘッド移動機構９を構成する。ヘッド移動機構９および実装ヘッド８は、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の部品供給位置５ａから部品Ｄをノズル８ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装位置に装着する実装ターンを実行する。すなわち、Ｙ軸テーブル６、ビーム７および実装ヘッド８は、テープフィーダ５の部品供給位置５ａに供給される部品Ｄをノズル８ｂで保持して基板３に装着する部品実装手段を構成する。

図１、図２において、部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ２０が配置されている。部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ２０の上方を移動する際に、部品認識カメラ２０は実装ヘッド８に保持された状態の部品Ｄを撮像して部品Ｄの保持姿勢を認識する。実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａには基板認識カメラ１０が取り付けられている。基板認識カメラ１０は、実装ヘッド８と一体的に移動する。

実装ヘッド８が移動することにより、基板認識カメラ１０は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３に設けられた基板マーク３ａを撮像して基板３の位置を認識する。実装ヘッド８による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ２０による部品Ｄの認識結果と、基板認識カメラ１０による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図２において、部品供給部４にはフィーダベース１１ａに予め複数のテープフィーダ５が装着された状態の台車１１がセットされる。台車１１には、部品Ｄを保持した部品テープ１２を巻回状態で収納するテープリール１３が保持されている。テープリール１３から引き出された部品テープ１２は、テープフィーダ５によって部品供給位置５ａまでピッチ送りされる。

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１４が設置されている。タッチパネル１４は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

次に図３を参照して、部品認識カメラ２０の構成の概要について説明する。図３は、部品認識カメラ２０の筐体２１を透視した部品認識カメラ２０の内部を模式的に示している。部品認識カメラ２０には、Ｘ軸に沿って直線に並ぶ複数（ここでは４個）の第１カメラユニット２２が設置されている。複数の第１カメラユニット２２は、第１カメラ群Ｇ１を構成する。また、部品認識カメラ２０には、Ｘ軸に沿って直線に並ぶ複数（ここでは４個）の第２カメラユニット２３が設置されている。複数の第２カメラユニット２３は、第２カメラ群Ｇ２を構成する。

第１カメラ群Ｇ１と第２カメラ群Ｇ２は、Ｙ軸に沿って隣接する位置に配置されている。また、第１カメラ群Ｇ１の第１カメラユニット２２と第２カメラ群Ｇ２の第２カメラユニット２３は、Ｘ軸方向の位置が互い違いになるように配置（千鳥配置）されている。すなわち、Ｘ軸方向において、隣接する２個の第１カメラユニット２２の境界の位置に第２カメラユニット２３の中央が位置するように配置されている。同様に、隣接する２個の第２カメラユニット２３の境界の位置に第１カメラユニット２２の中央が位置するように配置されている。第１カメラユニット２２と第２カメラユニット２３の一部が交互に配置された所定の位置の上方には、複数のマーク２５が形成された透明板２４が配置されている。

次に図４～図７を参照して、部品認識カメラ２０の構成の詳細について説明する。図５～図７は、便宜上、第１カメラユニット２２の筐体２２ａと第２カメラユニット２３の筐体２３ａの記載を省略して、部品認識カメラ２０の内部の構成要素の位置関係を分かりやすく表示している。

図６（ｂ）、図６（ｃ）において、透明板２４は、部品認識カメラ２０の筐体２１の上部２１ａを切り欠いて形成された開口部２１ｂの上に配置されている。透明板２４は、光を透過する板状のガラスなどで形成されている。図６（ａ）において、透明板２４のＹ軸方向の中央部には、第１カメラユニット２２および第２カメラユニット２３がノズル８ｂに保持された部品Ｄを撮像する際にカメラの光軸が通過する部品撮像視野２４ａが設定されている。透明板２４には、Ｘ軸に沿って直列に並ぶ複数のマーク２５が、部品撮像視野２４ａを挟んでＹ軸方向に２列配置されている。すなわち、複数のマーク２５は、第１カメラユニット２２および第２カメラユニット２３による部品Ｄの撮像を妨害しない位置に配置されている。

次に図４（ａ）、図７（ａ）を参照して、第１カメラユニット２２の光学系について説明する。図４（ａ）は、第１カメラユニット２２の筐体２２ａを透視した第１カメラユニット２２の内部を模式的に示している。図７（ａ）には、便宜上、部品認識カメラ２０の内部に第１カメラユニット２２に関連する構成のみ表示している。第１カメラユニット２２は、筐体２２ａの内部に２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する第１撮像部２２ｂと、撮像対象の部品Ｄと第１撮像部２２ｂとの間に位置する第１レンズ２２ｃを有している。

第１カメラユニット２２は、光軸２２ｄを上方に向けて設置されており、撮像対象の部品Ｄを下方から撮像する。第１レンズ２２ｃの上方であって、第１カメラユニット２２による撮像を妨害しない位置には、第１照明部２６が設置されている。第１照明部２６は、複数のＬＥＤチップなどを備えて構成されており、撮像対象物（部品Ｄなど）、または、透明板２４のマーク２５を照らす光２６ａを下方から照射する。

次に図４（ｂ）、図７（ｂ）を参照して、第２カメラユニット２３の光学系について説明する。図４（ｂ）は、第２カメラユニット２３の筐体２３ａを透視した第２カメラユニット２３の内部を模式的に示している。図７（ｂ）には、便宜上、部品認識カメラ２０の内部に第２カメラユニット２３に関連する構成のみ表示している。第２カメラユニット２３は、筐体２３ａの内部に２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する第２撮像部２３ｂと、撮像対象の部品Ｄと第２撮像部２３ｂとの間に位置する第２レンズ２３ｃを有している。

第２カメラユニット２３は、光軸２３ｄを上方に向けて設置されている。第２カメラユニット２３において、透明板２４の下方には、第１の鏡２７が配置されている。第１の鏡２７からＹ軸に沿う位置であって、第２レンズ２３ｃの上方には、第２の鏡２８が配置されている。第２カメラユニット２３の光軸２３ｄは、第２の鏡２８によって第１の鏡２７の方向に屈折される。さらに、光軸２３ｄは、第１の鏡２７によって上方に屈折される。

このように、光軸２３ｄが第２の鏡２８と第１の鏡２７によって屈折されることにより、第２カメラユニット２３は、撮像対象の部品Ｄを下方から撮像する。すなわち、第１の鏡２７と第２の鏡２８（鏡）は、ノズル８ｂに保持された部品Ｄの像を第２カメラユニット２３（第２カメラ群のカメラ）に導く光軸屈折部Ｒを構成する。また、部品認識カメラ２０において、第１の鏡２７と第２の鏡２８は、第２カメラ群Ｇ２のカメラ（第２カメラユニット２３）毎に配置されている（図５、図６参照）。

図７（ｂ）において、第２レンズ２３ｃの上方であって、第２カメラユニット２３による撮像を妨害しない位置には、第２照明部２９が設置されている。第２照明部２９は、複数のＬＥＤチップなどを備えて構成されており、撮像対象物（部品Ｄなど）、または、透明板２４のマーク２５を照らす光２９ａを照射する。第２照明部２９から照射された光２９ａは、第２の鏡２８と第１の鏡２７によって屈折されることにより、撮像対象物（部品Ｄなど）、または、透明板２４のマーク２５を下方から照らす。

図７（ａ）、図７（ｂ）において、部品認識カメラ２０（部品撮像装置）がノズル８ｂに保持された部品Ｄを撮像する際は、第１照明部２６および第２照明部２９から光２６ａ，２９ａを照射している状態で、部品Ｄを保持しているノズル８ｂをＹ軸に沿って移動させる（矢印ａ）。第１カメラユニット２２および第２カメラユニット２３は、部品Ｄが透明板２４の部品撮像視野２４ａの上方を通過する際に、部品Ｄを下方から撮像（スキャン撮像）する。

ここで図８を参照して、第１カメラユニット２２の光学系の他の実施例について説明する。第１カメラユニット２２の光学系の他の実施例は、第１レンズ２２ｃの上方にハーフミラー３０が配置されているところが前述の第１カメラユニット２２の光学系とは異なる。第１カメラユニット２２の光軸２２ｄはハーフミラー３０を透過し、第１カメラユニット２２は撮像対象の部品Ｄを下方から撮像する。

ハーフミラー３０からＹ軸に沿う位置には、第３照明部３１が設置されている。第３照明部３１は、複数のＬＥＤチップなどを備えて構成されており、撮像対象物（部品Ｄなど）、または、透明板２４のマーク２５を照らす光３１ａを横向きに照射する。第３照明部３１から照射された光３１ａは、ハーフミラー３０によって上方に屈折されることにより、撮像対象物（部品Ｄなど）、または、透明板２４のマーク２５を下方から照らす。このように、部品認識カメラ２０は、複数のカメラ（第１カメラユニット２２、第２カメラユニット２３）毎に配置され、ノズル８ｂが保持する部品Ｄおよび透明板２４のマーク２５を照らす照明部（第１照明部２６、第２照明部２９、第３照明部３１）を備えている。

次に図９を参照して、部品認識カメラ２０の撮像視野について説明する。図９では、第１カメラ群Ｇ１の４個の第１カメラユニット２２をＸ軸方向の左側から順に第１カメラユニット２２Ａ～第１カメラユニット２２Ｄと称する。また、第２カメラ群Ｇ２の４個の第２カメラユニット２３をＸ軸方向の左側から順に第１カメラユニット２３Ａ～第１カメラユニット２３Ｄと称する。

図９（ａ）、図９（ｂ）において、Ｘ軸方向において隣接する第１カメラユニット２２Ａと第１カメラユニット２２Ｂの境界の位置に第２カメラユニット２３ＡのＸ軸方向の中心が位置している。また、Ｘ軸方向において隣接する第２カメラユニット２３Ａと第２カメラユニット２３Ｂの境界の位置に第１カメラユニット２３ＢのＸ軸方向の中心が位置している。以下同様に、第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄと第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄが設置されている。

これによって、部品撮像視野２４ａ（図９（ｂ）中にドットのハッチングを付している）を含む透明板２４には、Ｘ軸方向の左側から第１カメラユニット２２Ａの撮像視野Ａ１、第２カメラユニット２３Ａの撮像視野Ａ２、第１カメラユニット２２Ｂの撮像視野Ａ３、第２カメラユニット２３Ｂの撮像視野Ａ４のように、第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄの撮像視野Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７と第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄの撮像視野Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８が交互に配置される。

図９（ｂ）において、第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄの撮像視野Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７のＸ軸方向の幅ＬＸ１およびＹ軸方向の幅ＬＹ１は、第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄの撮像視野Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８のＸ軸方向の幅ＬＸ２およびＹ軸方向の幅ＬＹ２と同じである。また、Ｘ軸方向において、第２カメラユニット２３Ａの撮像視野Ａ２は、左右に隣接する第１カメラユニット２２Ａの撮像視野Ａ１と第１カメラユニット２２Ｂの撮像視野Ａ３と接している。すなわち、第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄの撮像視野Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７と第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄの撮像視野Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８は、一の方向（Ｘ軸方向）に交互に接して並ぶように配置されている。

第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄの第１レンズ２２ｃおよび第１撮像部２２ｂと第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄの第２レンズ２３ｃおよび第２撮像部２３ｂは、主光線と光軸２２ｄ，２３ｄが平行であるテレセントリック光学系である。すなわち、第１カメラ群Ｇ１の複数のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ）および第２カメラ群Ｇ２の複数のカメラ（第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）は、テレセントリック光学系を有している。

または、複数のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ、第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）は、主光線と光軸２２ｄ，２３ｄがほぼ平行で画角が小さい（狭い）光学系である。このように、部品認識カメラ２０は、画角が小さい光学系のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ、第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）を一の方向（Ｘ軸方向）に撮像視野Ａ１～Ａ８が交互に並ぶように配置することで、径の大きなレンズを用いることなく一の方向に長い部品撮像視野２４ａを実現している。

上記のように、部品認識カメラ２０は、一の方向（Ｘ軸方向）に直列に並び、部品Ｄを撮像する複数のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ）から成る第１カメラ群Ｇ１と、第１カメラ群Ｇ１と並行に一の方向に直列に並び、部品Ｄを撮像する複数のカメラ（第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）から成る第２カメラ群Ｇ２と、第１カメラ群Ｇ１のカメラの撮像視野Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７と、第２カメラ群のカメラの撮像視野Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８を、直列に並べる光軸屈折部Ｒと、を備える、部品撮像装置である。また、部品認識カメラ２０は、第１カメラ群Ｇ１のカメラと、第２カメラ群Ｇ２のカメラは、撮像視野Ａ１～Ａ８が交互に並ぶように配置されている。

次に、図１０を参照して、第２の部品認識カメラ３２（以下、単に「部品認識カメラ３２」と称する）について説明する。部品認識カメラ３２は、第１レンズ３３ｂおよび第１撮像部３３ａを有するＸ軸方向に並ぶ４個の第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄと、第２レンズ３４ｂおよび第２撮像部３４ａを有するＸ軸方向に並ぶ４個の第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄを備えている。部品認識カメラ３２の第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄおよび第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄの画角は、図９の例よりも大きい（広い）ところが部品認識カメラ２０とは異なっている。以下、部品認識カメラ２０と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄの撮像視野Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７のＸ軸方向の幅ＬＸ３および第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄの撮像視野Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８のＸ軸方向の幅ＬＸ４は、図９（ｂ）の撮像視野Ａ１～Ａ８のＸ軸方向の幅ＬＸ１，ＬＸ２よりも大きい。これにより、部品認識カメラ３２は、第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄおよび第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄの隣接する撮像視野Ｂ１～Ｂ８の一部が一の方向（Ｘ軸方向）で相互に重なっている。

部品認識カメラ３２は、撮像視野Ｂ１～Ｂ８の一部が相互に重ねることで、後述するように部品認識カメラ３２の発熱や製造に起因して第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄまたは第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄの光軸３３ｃ，３４ｃにずれが発生しても、隣接する撮像視野Ｂ１～Ｂ８の間（一の方向に長い部品撮像視野２４ａ）に隙間が生じることが防止できる。

次に図１１を参照して、部品認識カメラ２０（部品撮像装置）を備える部品実装装置１の制御系の構成について説明する。なお、第２の部品認識カメラ３２（部品撮像装置）を備える部品実装装置１の制御系の構成も同様であり、詳細な説明は省略する。部品実装装置１は、制御部４０、基板搬送機構２、テープフィーダ５、実装ヘッド８、ヘッド移動機構９、部品認識カメラ２０、基板認識カメラ１０、タッチパネル１４を備えている。制御部４０は、実装動作処理部４１、部品撮像処理部４２、画像処理部４３、吸着部品位置算出部４４、マーク撮像処理部４５、位置ずれ量算出部４６、実装記憶部４７を備えている。実装記憶部４７は記憶装置であり、実装データ４８、部品撮像結果４９、実装補正値５０、マーク撮像結果５１、撮像視野位置ずれ量５２などが記憶されている。

実装データ４８には、基板３の種類（基板種）毎に、基板３のサイズ、実装される部品Ｄの種類と実装位置（ＸＹ座標）、実装ヘッド８の種類など、部品実装作業に必要な情報が記憶されている。実装動作処理部４１は、実装データ４８に基づいて部品実装装置１の各部を制御して、テープフィーダ５が供給する部品Ｄを実装ヘッド８のノズル８ｂで保持して、後述する実装補正値５０に基づいてノズル８ｂの位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）を補正して、実装作業位置に保持された基板３の実装位置に部品Ｄを実装する部品実装作業を制御する。

図１１において、部品撮像処理部４２は、部品実装作業においてヘッド移動機構９と部品認識カメラ２０を制御して、ノズル８ｂに部品Ｄを保持した実装ヘッド８を部品認識カメラ２０の上方で移動させながらノズル８ｂが保持している部品Ｄを撮像（スキャン撮像）させる。その際、部品撮像処理部４２は、第１照明部２６と第２照明部２９で部品Ｄを照らしながら、第１カメラユニット２２と第２カメラユニット２３で部品Ｄを撮像させる。部品Ｄの撮像結果は、画像処理部４３により画像処理された後に部品撮像結果４９として実装記憶部４７に記憶される。吸着部品位置算出部４４は、記憶された部品撮像結果４９に基づいて、ノズル８ｂの中心（吸着位置）から見た部品Ｄの中心の位置を算出して、実装補正値５０として実装記憶部４７に記憶させる。

ここで、図１２、図１３を参照して、図９に示す部品認識カメラ２０または部品認識カメラ３２（部品撮像装置）による部品Ｄの撮像について詳細に説明する。図１２は図９に示す撮像視野Ａ１～Ａ８を有する部品認識カメラ２０による撮像の例を、図１３は図１０に示す撮像視野Ｂ１～Ｂ８を有する部品認識カメラ３２による撮像の例を示している。図１２は、小型の部品Ｄ１を保持するノズル８ｂを１６本有する実装ヘッド８（以下、「１６ノズル実装ヘッド」と称する。）を使用する例を示している。１６ノズル実装ヘッドは、Ｘ軸に沿って直列に並ぶ８本のノズル８ｂをＹ軸方向に前後に２列有している。Ｘ軸に並ぶノズル８ｂのピッチ（間隔）は、部品認識カメラ２０の撮像視野Ａ１～Ａ８の中心（光軸２２ｄ，２３ｄ）のＸ軸方向のピッチと同一となるように設計されている。

図１２（ｂ）において、部品撮像処理部４２は、まず、１６ノズル実装ヘッドのＸ軸方向の左端のノズル８ｂの中心が撮像視野Ａ１の中心を通過する位置まで移動させる。次いで、部品撮像処理部４２は、１６ノズル実装ヘッドをＹ軸に沿って移動させながら（矢印ｂ）、前側の８本のノズル８ｂがそれぞれ保持する部品Ｄ１をスキャン撮像する。次いで、部品撮像処理部４２は、１６ノズル実装ヘッドをＹ軸に沿って移動させながら（矢印ｂ）、後側の８本のノズル８ｂがそれぞれ保持する部品Ｄ１をスキャン撮像する。画像処理部４３は、後述する撮像視野位置ずれ量５２に基づいて各カメラによる部品Ｄ１の撮像結果を補正して、部品撮像結果４９として実装記憶部４７に記憶させる。

この例では、撮像する部品Ｄ１の位置に対応して複数のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ、第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）が配置されているため、各カメラの撮像視野Ａ１～Ａ８で複数のノズル８ｂが保持する部品Ｄ１を一度に撮像することができる。例えば、１６ノズル実装ヘッドのＸ軸方向の左端のノズル８ｂが保持する部品Ｄ１は、撮像視野Ａ１を通過する際に第１カメラユニット２２Ａによって撮像される。撮像視野Ａ１～Ａ８の中央付近はレンズ（第１レンズ２２ｃ、第２レンズ２３ｃ）の歪みが小さいため、ノズル８ｂが保持する部品Ｄ１のノズル８ｂの付近をより正確に撮像（認識）することができる。

図１３は、大型の部品Ｄ２を保持するノズル８ｂを４本有する実装ヘッド８（以下、「４ノズル実装ヘッド」と称する。）を使用する例を示している。４ノズル実装ヘッドは、Ｘ軸に沿って直列に並ぶ４本のノズル８ｂを有している。Ｘ軸に並ぶノズル８ｂのピッチ（間隔）は、部品認識カメラ３２の撮像視野Ｂ１～Ｂ８の中心（光軸３３ｃ，３４ｃ）のＸ軸方向のピッチの２倍となるように設計されている。

図１３（ｂ）において、部品撮像処理部４２は、まず、４ノズル実装ヘッドのＸ軸方向の左端のノズル８ｂの中心が撮像視野Ｂ１の中心と撮像視野Ｂ２の中心の中間点を通過する位置まで移動させる。次いで、部品撮像処理部４２は、４ノズル実装ヘッドをＹ軸に沿って移動させながら（矢印ｃ）、４本のノズル８ｂがそれぞれ保持する部品Ｄ２をスキャン撮像する。画像処理部４３は、撮像視野位置ずれ量５２に基づいて各カメラによる部品Ｄ２の撮像結果を補正し、さらに結合して、部品撮像結果４９として実装記憶部４７に記憶させる。

この例では、４ノズル実装ヘッドのＸ軸方向の左端のノズル８ｂが保持する部品Ｄ２は、撮像視野Ｂ１と撮像視野Ｂ２を通過する際に第１カメラユニット３３Ａと第２カメラユニット３４Ａによって撮像される。すなわち、部品認識カメラ３２は、第１カメラ群Ｇ１のカメラ（第１カメラユニット３３Ａ）と第２カメラ群Ｇ２のカメラ（第２カメラユニット３４Ａ）で、一の部品Ｄ２を撮像する。第１カメラユニット３３Ａと第２カメラユニット３４Ａによる撮像結果は、画像処理部４３によって撮像視野位置ずれ量５２に基づいてそれぞれ補正された後に結合されて部品Ｄ２が写る１つの画像に合成されて、部品撮像結果４９として記憶される（図１５参照）。

このように、部品認識カメラ３２（部品撮像装置）は、複数のノズル８ｂが保持する部品Ｄ２を一度に撮像することができる。また、部品Ｄ２より大きな部品を撮像する場合は、その部品が通過する撮像視野のカメラの画像に基づいて、その部品が認識される。例えば、撮像視野Ｂ１～Ｂ４を跨いで通過する大きさの部品は、第１カメラ群Ｇ１の２個の第１カメラユニット３３Ａ，３３Ｂと第２カメラ群Ｇ２の２個の第２カメラユニット３４Ａ，３４Ｂが撮像した４つの撮像結果を画像処理（補正、結合）して１つの部品の画像が作成される。

図１１において、マーク撮像処理部４５は、撮像視野の補正の際に、第１照明部２６と第２照明部２９により１枚の透明板２４の部品撮像視野２４ａの外に設けられたマーク２５を照らしながら、第１カメラユニット２２と第２カメラユニット２３でマーク２５を撮像（静止撮像）させる。また、マーク撮像処理部４５は、マーク２５の撮像結果を複数のカメラ（第１カメラユニット２２Ａ～２２Ｄ、第２カメラユニット２３Ａ～２３Ｄ）毎にマーク撮像結果５１として実装記憶部４７に記憶させる。位置ずれ量算出部４６は、記憶されたマーク撮像結果５１に基づいて、複数のカメラの撮像視野の理想状態からの位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量は、撮像視野位置ずれ量５２として実装記憶部４７に記憶される。

ここで図１４を参照して、撮像視野の補正の際の部品認識カメラ３２によるマーク２５の撮像について説明する。なお、部品認識カメラ２０によるマーク２５を使用する撮像視野の補正方法も部品認識カメラ３２と同様であり、説明は省略する。部品認識カメラ３２の第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄと第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄは、部品実装作業においてノズル８ｂに保持された部品の撮像を繰り返し実行する過程において、撮像素子の発熱や照明部（第１照明部２６、第２照明部２９）の発熱に起因して、部品認識カメラ３２の筐体や各ユニットの筐体などに経時的な歪が発生することがある。

マーク２５は、第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄと第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄの歪を打ち消すための撮像視野位置ずれ量５２を取得するために、１枚の透明板２４における複数のカメラ（第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄ、第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄ）の撮像視野Ｂ１～Ｂ８内で、かつ、複数のカメラが部品を撮像する際の撮像範囲（部品撮像視野２４ａ）の外に設けられている。透明板２４は、複数のカメラと撮像対象となるノズル８ｂが保持する部品との間に配置されている。

図１４（ａ）は、図９に示す撮像視野Ｂ１～Ｂ８を有する部品認識カメラ３２において、マーク撮像処理部４５が第１カメラユニット３３Ａにマーク２５を静止撮像させた撮像画像６０である。すなわち、撮像画像６０は、第１カメラユニット３３Ａの撮像視野Ｂ１の範囲の画像である。図１４（ｂ）は、マーク撮像処理部４５が第２カメラユニット３４Ａにマーク２５を静止撮像させた撮像画像６１である。すなわち、撮像画像６１は、第２カメラユニット３４Ａの撮像視野Ｂ２の範囲の画像である。

この例では、複数のカメラ（第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄ、第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄ）の撮像視野Ｂ１～Ｂ８の範囲内に、部品認識カメラ３２に歪がない状態でそれぞれ４個のマーク２５が写るように配置されている。すなわち、透明板２４には、複数のカメラの撮像視野Ｂ１～Ｂ８のそれぞれに、少なくとも２個のマーク２５が設けられている。図１４（ａ）、図１４（ｂ）において、点線で示す４個の円は理想状態のマーク２５の位置を示している。実線で示す４個の円（または、円の一部）は第１カメラユニット３３Ａと第２カメラユニット３４Ａが撮像したマーク２５を示している。歪により光軸３３ｃ、３４ｃがずれているため撮像されたマーク２５の位置は、理想状態からずれている。

図１４（ａ）において、撮像視野Ｂ１に写る４個のマーク２５を、左上から時計回りに順番にマーク２５Ａ～２５Ｄと称する。撮像画像６０の中心６０ｃは、第１カメラユニット３３Ａの撮像視野Ｂ１の中心である。また、図１４（ｂ）において、撮像視野Ｂ１に写る４個のマーク２５を、左上から時計回りに順番にマーク２５Ｅ～２５Ｈと称する。撮像画像６１の中心６１ｃは、第２カメラユニット３４Ａの撮像視野Ｂ２の中心である。

ここで、図１４（ａ）を参照して、位置ずれ量算出部４６による、第１カメラユニット３３Ａがマーク２５Ａ～２５Ｄを撮像した撮像画像６０（撮像結果）に基づいて、第１カメラユニット３３Ａの撮像視野Ｂ１の位置ずれ量を算出する撮像視野位置ずれ量算出処理について説明する。撮像視野位置ずれ量算出処理では、まず位置ずれ量算出部４６は、撮像画像６０を画像処理して、マーク２５Ａ～２５Ｄの中心の位置を抽出する。この例では、マーク２５Ｂは、一部が撮像視野Ｂ１からはみ出しているため、中心の位置が抽出できない。

位置ずれ量算出部４６は、中心の位置が抽出できた３個のマーク２５Ａ，２５Ｃ，２５Ｄの中から２個のマーク２５Ａとマーク２５Ｄを選択する。次いで位置ずれ量算出部４６は、撮像画像６０の中心６０ｃ（撮像視野Ｂ１の中心）を原点とする選択したマーク２５Ａの中心の位置（ＸＡ，ＹＡ）と、マーク２５Ｄの中心の位置（ＸＤ，ＹＤ）を算出する。

図１４（ａ）において、次いで位置ずれ量算出部４６は、算出されたマーク２５Ａの中心の位置（ＸＡ，ＹＡ）、マーク２５Ｄの中心の位置（ＸＤ，ＹＤ）、および理想状態のマーク２５Ａの中心の位置（ＸＡ０，ＹＡ０）、マーク２５Ｄの中心の位置（ＸＤ０，ＹＤ０）から、４個のマーク２５Ａ～２５Ｄの重心Ｋ１の位置の撮像画像６０の中心６０ｃ（撮像視野Ｂ１の中心）からの位置ずれ量（ΔＸＫ１，ΔＹＫ１）とＺ軸を回転軸とするθ方向のずれ量ΔθＫ１を算出する。位置ずれ量算出部４６は、算出した重心Ｋ１の位置ずれ量（ΔＸＫ１，ΔＹＫ１）とθ方向のずれ量ΔθＫ１を撮像視野位置ずれ量５２として実装記憶部４７に記憶させる。なお、理想状態の４個のマーク２５Ａ～２５Ｄの重心Ｋ１は、撮像画像６０の中心６０ｃ（撮像視野Ｂ１の中心）と一致する。

図１４（ｂ）において、第２カメラユニット３４Ａの場合、位置ずれ量算出部４６は、中心の位置が抽出できた４個のマーク２５Ｅ～２５Ｈの中から２個のマーク２５Ｅとマーク２５Ｆを選択して、４個のマーク２５Ｅ～２５Ｈの重心Ｋ２の位置の位置ずれ量（ΔＸＫ２，ΔＹＫ２）とθ方向のずれ量ΔθＫ２を算出している。このように、位置ずれ量算出部４６は、第２カメラユニット３４Ａ（複数のカメラのうちの一のカメラ）の撮像視野Ｂ２に写る少なくとも２個のマーク２５Ｅ，２５Ｆの中心の位置から撮像視野位置ずれ量５２（一のカメラの撮像視野の位置ずれ量）を算出している。２個のマーク２５Ｅ，２５Ｆの中心の位置を使用することで、重心Ｋ２の位置ずれ量（ΔＸＫ２，ΔＹＫ２）に加えて、θ方向のずれ量ΔθＫ２も算出することができる。

マーク撮像処理部４５による部品認識カメラ３２が有する複数のカメラ（第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄ、第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄ）によるマーク２５の静止撮像と、位置ずれ量算出部４６による撮像視野位置ずれ量５２の算出、すなわち、撮像視野Ｂ１～Ｂ８の補正は、部品実装作業の空き時間に実行される。例えば、実装ヘッド８によるテープフィーダ５からの部品Ｄの取り出しや基板３への部品Ｄの実装の間など、実装ヘッド８が部品認識カメラ３２の上方にない空き時間に実行される。

すなわち、空き時間にマーク撮像処理部４５がマーク２５を撮像し、位置ずれ量算出部４６が最新の撮像視野位置ずれ量５２を算出して実装記憶部４７のデータが更新される。これにより、部品実装作業の効率を落とすことなく部品Ｄを撮像するカメラ（部品認識カメラ３２の複数のカメラ）の光軸３３ｃ，３４ｃのずれ（撮像視野位置ずれ量５２）を補正して、部品Ｄを高精度に実装位置に装着することができる。なお、ノズル８ｂが保持した部品Ｄを撮像する際に、同時にマーク２５も撮像して撮像視野Ｂ１～Ｂ８の位置ずれ量を算出してもよい。

次に図１５を参照して、画像処理部４３による撮像結果の画像処理について説明する。図１５は、図１３に示す４ノズル実装ヘッドのＸ軸方向の左端のノズル８ｂが保持する部品Ｄ２を第１カメラユニット３３Ａと第２カメラユニット３４Ａが撮像した撮像結果を画像処理部４３が画像処理した結合画像６２である。ここでは、ノズル８ｂの中心と部品Ｄ２の中心の位置は一致している、すなわち、ノズル８ｂに対する部品Ｄ２の吸着位置の位置ずれはゼロとする。また、第１カメラユニット３３Ａと第２カメラユニット３４Ａは、図１４（ａ）と図１４（ｂ）に示すように、光軸３３ｃ，３４ｃが撮像視野位置ずれ量５２だけずれているとする。

図１５において、結合画像６２の左側は、部品Ｄ２が撮像視野Ｂ１を通過する際に第１カメラユニット３３Ａによってスキャン撮像された撮像結果を、画像処理部４３が撮像視野位置ずれ量５２（ΔＸＫ１，ΔＹＫ１，ΔθＫ１）に基づいて補正したものである。また、結合画像６２の右側は、部品Ｄ２が撮像視野Ｂ２を通過する際に第２カメラユニット３４Ａによってスキャン撮像された撮像結果を、画像処理部４３が撮像視野位置ずれ量５２（ΔＸＫ２，ΔＹＫ２，ΔθＫ２）に基づいて補正したものである。

結合画像６２に左側に点線で示す図形６３は、第１カメラユニット３３Ａによって撮像された撮像結果を撮像視野位置ずれ量５２で補正しない場合の部品Ｄ２の画像を示している。また、結合画像６２の右に点線で示す図形６４は、第２カメラユニット３４Ａによって撮像された撮像結果を撮像視野位置ずれ量５２で補正しない場合の部品Ｄ２の画像を示している。画像処理部４３が撮像視野位置ずれ量５２に基づいて光軸３３ｃ，３４ｃのずれを補正した後に結合することで、結合画像６２の中にノズル８ｂが保持する部品Ｄ２の歪みがない画像を得ることができる。この例では、結合画像６２の中心６２ｃとノズル８ｂの中心、および、部品Ｄ２の中心は一致している。

画像処理部４３は、結合画像６２を部品撮像結果４９として実装記憶部４７に記憶させる。吸着部品位置算出部４４は、記憶された部品撮像結果４９（結合画像６２）に基づいて、ノズル８ｂの中心（吸着位置）から見た部品Ｄ２の中心の位置を算出する。このように、隣接する複数の撮像視野Ｂ１，Ｂ２を跨ぐ部品Ｄ２の場合、マーク２５の撮像視野Ｂ１，Ｂ２における位置ずれ量（撮像視野位置ずれ量５２）に基づいて光軸３３ｃ，３４ｃのずれが補正された、歪のない部品Ｄ２の画像から部品Ｄ２の吸着位置が算出される。このように、１枚の透明板２４に精度よく設けられたマーク２５を用いて光軸２２ｄ，２３ｄのずれを補正することで、部品Ｄ２の実装精度を向上させることができる。

上記のように、直列に撮像視野Ｂ１～Ｂ８が並び、部品Ｄ２を撮像する複数のカメラ（第１カメラユニット３３Ａ～３３Ｄ、第２カメラユニット３４Ａ～３４Ｄ）と、複数のカメラの撮像視野Ｂ１～Ｂ８内で、かつ、複数のカメラが部品Ｄ２を撮像する際の撮像範囲（部品撮像視野２４ａ）の外に設けられたマーク２５を有する部品認識カメラ３２と、複数のカメラがそれぞれマーク２５を撮像した撮像結果（マーク撮像結果５１）に基づいて、複数のカメラの撮像視野Ｂ１～Ｂ８の位置ずれ量（撮像視野位置ずれ量５２）を算出する位置ずれ量算出部４６は、部品Ｄ２を撮像するカメラの光軸３３ｃ，３４ｃのずれを補正することができる部品撮像装置を構成する。

次に、図１６、図１７を参照して、他の光軸屈折部Ｒ１（以下、単に「光軸屈折部Ｒ１」と称する。）を有する部品認識カメラ７０の構成について説明する。以下、部品認識カメラ２０と同じ構成要素には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。部品認識カメラ７０の筐体７１内部には、複数の第１カメラユニット２２により構成される第１カメラ群Ｇ１と複数の第２カメラユニット２３による構成される第２カメラ群Ｇ２が配置されている。

複数の第２カメラユニット２３の光軸２３ｄは、第２カメラユニット２３の上方に配置された第２の鏡７３によって透明板２４の下方に配置された第１の鏡７２の方向に屈折される。さらに、光軸２３ｄは、第１の鏡７２によって上方に屈折される。第１の鏡７２と第２の鏡７３は、それぞれＸ軸方向に伸びる１枚の鏡であり、複数の第２カメラユニット２３で共用される。また、第１の鏡７２は、複数の第１カメラユニット２２の光軸２２ｄが透過するハーフミラーであり、複数の第１カメラユニット２２で共用される。

図１６、図１７において、第１の鏡７２からＹ軸に沿う位置には、第３照明部３１が設置されている。第３照明部３１から照射された光３１ａは、第１の鏡７２によって上方に屈折される。このように、第１の鏡７２と第２の鏡７３（鏡）は、ノズル８ｂに保持された部品Ｄの像を第２カメラユニット２３（第２カメラ群のカメラ）に導く光軸屈折部Ｒ１を構成する。また、第１の鏡７２と第２の鏡７３は、それぞれ第２カメラ群Ｇ２の複数のカメラ（第２カメラユニット２３）で共通に使用される１枚の鏡である。

本発明の部品撮像装置は、複数のノズルが保持する部品を適切に撮像することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

２０、３２、７０ 部品認識カメラ（部品撮像装置）
２２、２２Ａ～２２Ｄ、３３Ａ～３３Ｄ 第１カメラユニット（カメラ）
２３、２３Ａ～２３Ｄ、３４Ａ～３４Ｄ 第２カメラユニット（カメラ）
２６ 第１照明部（照明部）
２７、７２ 第１の鏡（鏡）
２８、７３ 第２の鏡（鏡）
２９ 第２照明部（照明部）
３１ 第３照明部（照明部）
Ａ１～Ａ８、Ｂ１～Ｂ８ 撮像視野
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ 部品
Ｇ１ 第１カメラ群
Ｇ２ 第２カメラ群
Ｒ、Ｒ１ 光軸屈折部

Claims (10)

1. 一の方向に直列に並び、部品を撮像する複数のカメラから成る第１カメラ群と、
   前記第１カメラ群と並行に前記一の方向に直列に並び、部品を撮像する複数のカメラから成る第２カメラ群と、
   前記第１カメラ群のカメラの撮像視野と、前記第２カメラ群のカメラの撮像視野を、直列に並べる光軸屈折部と、を備える、部品撮像装置。
2. 前記第１カメラ群のカメラと、前記第２カメラ群のカメラは、撮像視野が交互に並ぶように配置される、請求項１に記載の部品撮像装置。
3. 隣接する前記撮像視野の一部が相互に重なる、請求項２に記載の部品撮像装置。
4. 前記光軸屈折部は、
   部品の像を前記第２カメラ群のカメラに導く鏡を有する、請求項１から３のいずれかに記載の部品撮像装置。
5. 前記鏡は、前記第２カメラ群のカメラ毎に配置されている、請求項４に記載の部品撮像装置。
6. 撮像する部品の位置に対応して前記複数のカメラが配置される、請求項１から５のいずれかに記載の部品撮像装置。
7. 前記第１カメラ群のカメラと前記第２カメラ群のカメラで、一の部品を撮像する、請求項１から５のいずれかに記載の部品撮像装置。
8. 前記複数のカメラは、テレセントリック光学系を有している、請求項１から７のいずれかに記載の部品撮像装置。
9. 前記部品を照らす照明部を備える、請求項１から８のいずれかに記載の部品撮像装置。
10. 前記照明部は、前記複数のカメラ毎に配置されている、請求項９に記載の部品撮像装置。

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