三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法
【課題】ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な三次元形状計測装置を提供する。
【解決手段】この表面実装機１００は、各々がＸ１方向に並べられるとともにＸ１方向と直交するＹ２方向にライン状に延びるライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを含み、部品１２０を撮像する二次元イメージセンサ６３と、二次元イメージセンサ６３に対してＸ１方向に相対的に移動する部品１２０に向けて正弦波状の光強度分布を有するパターン光Ｇを投影する照明部６１と、二次元イメージセンサ６３が、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを用いて部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像する場合に、領域Ｐ１の画像信号を、投影されたパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄで積算する制御を行う撮像制御部７３とを備える。
【解決手段】この表面実装機１００は、各々がＸ１方向に並べられるとともにＸ１方向と直交するＹ２方向にライン状に延びるライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを含み、部品１２０を撮像する二次元イメージセンサ６３と、二次元イメージセンサ６３に対してＸ１方向に相対的に移動する部品１２０に向けて正弦波状の光強度分布を有するパターン光Ｇを投影する照明部６１と、二次元イメージセンサ６３が、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを用いて部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像する場合に、領域Ｐ１の画像信号を、投影されたパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄで積算する制御を行う撮像制御部７３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法に関し、特に、移動する計測対象物に対して正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する照明部を備えた三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する計測対象物に対して正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する照明部を備えた三次元形状計測方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、格子投影装置とラインセンサとを用いて、移動する物体の形状を計測する連続移動物体形状計測方法が開示されている。この連続移動物体形状計測方法では、移動する計測対象物に対して光強度分布（明暗のパターン）が余弦波状に調整された照明光を投影した状態で、計測対象物の移動方向に沿って配置された４本のラインセンサを介して計測対象物を順次撮像した後、撮像されたライン画像（線状の画像）に基づいた位相解析を行うことにより、計測対象物の形状（高さ情報）を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の連続移動物体形状計測方法では、ラインセンサ（ライン状の撮像領域）を用いて移動する計測対象物を撮像するため、個々のライン画像は濃度値が十分に得られずに取得される虞がある。つまり、移動する計測対象物を撮像する場合に、Ｎ画素×Ｍ列の平面的に広がる二次元センサーカメラが受ける光量（Ｎ×Ｍ）と比較して、Ｎ画素の１本のラインセンサが受ける光量（Ｎ）は、二次元センサーカメラの露光面積（Ｎ×Ｍ）に対するラインセンサの露光面積（Ｎ）の割合に比例して少なくなる（１／Ｍ倍になる）。したがって、移動する計測対象物を１本のラインセンサ（ライン状の撮像領域）で撮像した画像データが、二次元センサーカメラで撮像した画像データと同程度の濃度値（画素の明るさ）を有するためには、照明光をより高輝度（Ｍ倍）に設定する必要がある。このため、従来用いられてきた照明光よりも高輝度な照明光が必要になるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における三次元形状計測装置は、各々が第１方向に並べられるとともに第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、計測対象物を撮像する撮像部と、撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、撮像部が、各々のライン状の撮像領域を用いて第１方向に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える。
【０００８】
この発明の第１の局面による三次元形状計測装置では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域を含む撮像部と、撮像部が各々の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算する制御を行う制御部とを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することができる。また、第１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合に、計測装置に対してより高速度で第１方向に移動する計測対象物の三次元形状計測を行うことができる。
【０００９】
また、第１の局面による三次元形状計測装置では、撮像部が各々のライン状の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部を備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。ここで、計測対象物に照射された正弦波状の照明光を受光した個々の画像信号を積算する場合、積算開始から積算終了までの積算範囲が、照明光が有する周期の２分の１となる場合が、最も大きな濃度値（明るさ）を得ることができる。つまり、正弦波を任意の積分開始点からπラジアン（２分の１周期）の積分区間で積分した積分値（濃度値）が最も大きい値であることを意味する。したがって、積算区間を照明光の周期の２分の１として画像信号を順次積算することにより、積算の効果を最大限に得ることができる。なお、積算区間が照明光の周期の２分の１よりも短い（πラジアン未満）場合であっても、積算されることにより、十分な濃度値となった画像を容易に得ることができる。
【００１０】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、制御部は、撮像部に対する計測対象物の相対的な第１方向への移動速度に同期して、撮像部が有する各々のライン状の撮像領域を用いて計測対象物の同一部分を第１方向に沿って順次撮像するとともに、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、ライン状の各撮像領域の略同じ位置の画素領域に、計測対象物の同一部分を確実に受光させることができる。これにより、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲での積算後には、十分な濃度値（明るさ）を有する画像を確実に取得することができる。
【００１１】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、複数のライン状の撮像領域を有する複数の撮像部分を含み、撮像部分は、各々が、照明光が有する周期を撮像部分の個数で除した間隔毎に第１方向に沿って配置されており、制御部は、各々の撮像部分において照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で画像信号を積算して得られた画像データに基づいて位相解析を行うことにより、計測対象物の高さ情報を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、各撮像部分において濃度値（明るさ）が適切に得られた画像データを使用して位相解析を行うことができる。これにより、計測対象物の高さ情報を精度よく得ることができる。
【００１２】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、ライン状の撮像領域毎に対応する画像信号を切り出し可能に構成された二次元イメージセンサであり、制御部は、二次元イメージセンサを用いて計測対象物の同一部分を順次撮像した後、計測対象物の同一部分が撮像された画像信号を切り出して、画像信号を照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている。このように、平面的に広がりを有する二次元イメージセンサを用いる場合においても、二次元イメージセンサに対する撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理を行うことができる。したがって、たとえば、照明部に光量不足が生じた場合であっても、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データを取得することができる。
【００１３】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、複数のライン状の撮像領域を有するＴＤＩ方式のセンサであり、制御部は、ＴＤＩ方式のセンサの各々のライン状の撮像領域を用いて計測対象物の同一部分を順次撮像するとともに、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号を照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で順次積算する制御を行うように構成されている。このように、ＴＤＩ方式のラインセンサを用いる場合においても、複数のライン状の撮像領域の撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理を容易に行うことができる。
【００１４】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、照明光は、正弦波状の光強度分布が第２方向から所定角度だけ傾けられた状態で計測対象物に投影されるように構成されており、制御部は、撮像部が、各々の撮像領域を用いて第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、所定角度だけ傾けられて投影された照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で画像信号を積算する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、所定角度を有さずに照明光を第２方向に沿って投影する場合と比較して、照明光が第２方向から所定角度だけ傾けられる分、計測対象物に投影された照明光の周期（輝度の明・暗・明のパターン）を計測対象物の移動する第１方向に引き伸ばすことができる。これにより、輝度変化の周期が長くなる分、積算を行う範囲に対して多くの個数のライン状の撮像領域を割り当てることができるので、積算する画像信号が増える分、形状計測（計測対象物の高さ検出）の精度をより向上させることができる。
【００１５】
この発明の第２の局面における部品移載装置は、部品を移載するためのヘッドユニットと、各々が第１方向に並べられるとともに第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、部品を撮像する撮像部と、撮像部に対してヘッドユニットにより第１方向に相対的に移動する部品に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、撮像部が、各々のライン状の撮像領域を用いて第１方向に相対的に移動する部品の同一部分を順次撮像する場合に、部品の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える。
【００１６】
この発明の第２の局面による部品移載装置では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域を含む撮像部と、撮像部が各々の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算する制御を行う制御部とを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な部品移載装置を実現することができる。また、第１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合には、部品移載装置に対してより高速度で第１方向に移動する部品の三次元形状計測を行うことができる。
【００１７】
また、第２の局面による部品移載装置では、撮像部が各々のライン状の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部を備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。
【００１８】
この発明の第３の局面における三次元形状計測方法は、計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影するステップと、ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップとを備える。
【００１９】
この発明の第３の局面による三次元形状計測方法では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算するステップを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な三次元形状計測方法を実現することができる。また、所定方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合には、より高速度で移動する計測対象物の三次元形状計測を行うことができる。また、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップを備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による表面実装機の構成を示した平面図である。
【図２】図１における表面実装機をＹ２方向に沿って見た場合の側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による表面実装機の制御上の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による表面実装機の部品撮像装置の構成を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置が撮像する際に、照明部によって部品に投影されるパターン光を示した模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置に設けられた二次元イメージセンサの詳細な構成を説明するための図である。
【図７】図６に示した二次元イメージセンサを用いて部品を撮像する際の動作を説明するための図である。
【図８】正弦波を積分する際の積分区間（積算範囲）と積分値との関係を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置が撮像を行う際の処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示した処理フローにおいて画像データを積算する方法を詳細に説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による表面実装機において部品撮像装置に設けられた撮像部を構成するＴＤＩセンサの詳細な構成を説明するための図である。
【図１２】図１１に示した撮像部を構成するＴＤＩセンサの機能を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による表面実装機においてＴＤＩセンサがＴＤＩを行う際のメモリ領域の使用方法を詳細に説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、図１〜図８および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装機１００の構造について説明する。なお、表面実装機１００は、本発明の「部品移載装置」の一例である。
【００２３】
表面実装機１００は、図１および図２に示すように、プリント基板（配線基板）１１０に部品１２０を実装する装置である。表面実装機１００は、図１に示すように、基台１と、基台１上（紙面手前側）に設けられた一対のコンベア１０と、一対のコンベア１０の上方をＸ−Ｙ平面（紙面）に沿って移動可能なヘッドユニット２０とを備えている。また、コンベア１０の両側（Ｙ１側、Ｙ２側）には、部品１２０を供給するための複数のテープフィーダ１３０が配置されている。ヘッドユニット２０は、テープフィーダ１３０から部品１２０を取得するとともに、コンベア１０上のプリント基板１１０に部品１２０を実装する機能を有する。なお、部品１２０は、本発明の「計測対象物」の一例である。
【００２４】
また、図３に示すように、表面実装機１００には、以下に説明する各部の動作制御を行うために、ＣＰＵと基板回路とにより構成された制御装置７０が内蔵されている。制御装置７０は、主制御部７１、軸制御部７２、撮像制御部７３、画像処理部７４および照明制御部７５によって主に構成されている。なお、撮像制御部７３は、本発明の「制御部」の一例である。
【００２５】
一対のコンベア１０は、プリント基板１１０を水平方向（Ｘ方向）に搬送する機能を有する。また、コンベア１０は、搬送中のプリント基板１１０を実装作業位置で停止させた状態で保持することが可能なように構成されている。
【００２６】
テープフィーダ１３０は、複数の部品１２０を所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ１３０は、リールを回転させて部品１２０を保持するテープを送出することにより、テープフィーダ１３０の先端から部品１２０を供給するように構成されている。ここで、部品１２０は、たとえば、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの小型の電子部品である。
【００２７】
ヘッドユニット２０は、支持部３０に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、支持部３０は、ボールネジ軸３１とボールネジ軸３１を回転させるサーボモータ３２とＸ方向に延びるガイドレール（図示せず）とを有している。これにより、ヘッドユニット２０は、ボールネジ軸３１が螺合されるボールナット２１とともにＸ方向に移動される。
【００２８】
また、支持部３０は、基台１上に固定された一対のレール部４０に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に構成されている。具体的には、レール部４０は、支持部３０の両端部（Ｘ方向）をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール４１と、Ｙ方向に延びるボールネジ軸４２（図１参照）と、ボールネジ軸４２を回転させるサーボモータ４３（図１参照）とを有している。また、支持部３０には、ボールネジ軸４２が螺合されるボールナット３３（図１参照）が設けられている。これにより、ヘッドユニット２０は、基台１上をＸ−Ｙ面に沿って任意の位置に移動することが可能である。
【００２９】
また、ヘッドユニット２０の下面側（図２のＺ１側）には、Ｘ方向に沿って列状に配置された６本の吸着ノズル２２が、先端部を下方に向けて配置されている。各々の吸着ノズル２２は、負圧発生機（図示せず）によりノズル先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ１３０から供給される部品１２０を吸着して保持することが可能に構成されている。
【００３０】
また、図２に示すように、各々の吸着ノズル２２は、サーボモータ２３（図３参照）および図示しない昇降機構によって、ヘッドユニット２０に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。表面実装機１００は、吸着ノズル２２が上昇位置に移動した状態で部品１２０を搬送するとともに、吸着ノズル２２が下降位置に移動した状態で部品１２０をテープフィーダ１３０から吸着する動作と、部品１２０をプリント基板１１０に実装する動作とを行うように構成されている。吸着ノズル２２は、サーボモータ２４（図３参照）および図示しない回転機構によって、吸着ノズル２２自体がノズル軸（Ｚ軸）を中心としてＸ−Ｙ面内で回転可能に構成されている。これにより、吸着ノズル２２の先端部に保持された部品１２０の姿勢（Ｘ−Ｙ面内での向き）が詳細に調整される。
【００３１】
また、基台１の上面上には、部品撮像装置５０および部品撮像装置６０が固定的に設置されている。部品撮像装置６０は、吸着ノズル２２に吸着された部品１２０の下面側を下方から撮像する機能を有している。これにより、基台１に対してヘッドユニット２０と共に部品１２０がＸ−Ｙ面内におけるＸ１方向に移動する際に、部品撮像装置６０によって撮像された部品１２０の下面の形状から部品１２０の高さ情報が得られるように構成されている。なお、ヘッドユニット２０とは別に、ヘッド検知センサ（図示せず）が基台１の上面上に固定的に設けられている。ヘッド検知センサは、ヘッドユニット２０の移動経路（Ｘ方向）上に配置されており、このヘッド検知センサがヘッドユニット２０の移動状況を検知した結果に基づいて、部品撮像装置６０による部品１２０の撮像動作（画像取り込み）の開始タイミングが図られるように構成されている。表面実装機１００では、部品撮像装置６０により得られた高さ情報に基づいて部品１２０の形状の良否が判定されたり、吸着ノズル２２の部品１２０に対する吸着位置の良否が判定される。なお、部品撮像装置６０は、本発明の「三次元形状計測装置」の一例である。また、Ｘ１方向は、本発明の「第１方向」の一例である。
【００３２】
部品撮像装置６０は、図４に示すように、部品１２０に照明光を照射する照明部６１と、部品１２０による照明光の反射光を受光して部品１２０を撮像する二次元イメージセンサ（エリアセンサ）６３とを備えている。この二次元イメージセンサ６３は、たとえば、任意の撮像部分の画像の切り出しが可能なＣＭＯＳイメージセンサからなる。
【００３３】
ここで、第１実施形態では、照明部６１は、正弦波状の光強度分布を有する照明光を照射することが可能に構成されている。具体的には、照明部６１は、ＬＥＤによる点光源６１ａと、点光源６１ａからの出射光を平行光に変換する凸レンズ６１ｂと、平行光に正弦波状の縞模様を付与するためのフィルム６１ｃと、縞模様となった平行光を集光して部品１２０に照射するシリンドリカルレンズ６１ｄとを含んでいる。これにより、所定の周期Ｌで光強度が変化する正弦波状（縞状）のパターン光Ｇが部品１２０に対して投影される。ここで、パターン光Ｇの周期Ｌとは、図５に示すように、縞の１つの明部から暗部を隔てて隣り合う明部までのＸ方向の距離を示す。また、このパターン光Ｇは、光学系を調整することにより、部品１２０の移動方向（Ｘ方向）には広がりを持たない平行光（常に縞模様の周期がＬ）である一方、移動方向とは直交する方向（Ｙ方向）には広がりを持つように構成されている。また、照明部６１は、図４に示すように、二次元イメージセンサ（エリアセンサ）６３の光軸６５と平面的に重なることを避けるために、部品１２０の測定面（下面）に対して斜め下方からパターン光Ｇを投影するように構成されている。
【００３４】
また、第１実施形態では、図５に示すように、照明部６１が照射するパターン光Ｇは、平面的に見て、Ｙ方向から角度αだけ傾けられて部品１２０に投影されるように構成されている。つまり、Ｙ方向から角度αだけ傾けられて投影されたパターン光Ｇの周期Ｌと、図５に「比較例」として示したパターン光ＧがＹ方向に沿って投影される場合（角度α＝０度）の周期Ｌ０とを比較した場合、Ｌ＞Ｌ０の関係を得ることが可能とされている。したがって、パターン光Ｇは、Ｙ方向から角度αだけ傾けられることにより、周期Ｌ０から周期Ｌに引き伸ばされた状態で部品１２０の下面に投影される。なお、図５では、部品１２０の下面にパターン光Ｇが投影されている様子を模式的に示している。ここで、角度αは４５度以下の範囲であるのが好ましい。なお、角度αは、本発明の「所定角度」の一例である。
【００３５】
二次元イメージセンサ６３は、図６に示すように、個々の撮像画素が互いに直交する方向にマトリクス状に配置されており、撮像領域が矩形形状に形成されたエリアセンサである。また、二次元イメージセンサ６３は、矩形形状の一辺が部品１２０の移動する方向（Ｘ１方向）に平行な状態で部品撮像装置６０（図４参照）内に配置されている。これにより、二次元イメージセンサ６３は、辺々が、部品１２０の移動方向（Ｘ１方向）および移動方向と直交する方向（Ｙ２（Ｙ）方向）に沿って平面的に広がるように構成されている。なお、Ｙ２（Ｙ）方向は、本発明の「第２方向」の一例である。
【００３６】
また、図３に示すように、部品撮像装置６０では、制御装置７０内に設けられた撮像制御部７３により、二次元イメージセンサ６３を複数の撮像部分に分割して個々の撮像部分毎に画像の切り出しを行うことが可能に構成されている。具体的には、図６に示すように、二次元イメージセンサ６３は、画像を取得する３つの撮像部分Ａ、ＢおよびＣと、制御上の動作によって画像を取得しない２つの撮像部分Ｄとが設けられており、個別に画像の切り出しを行うことが可能である。また、二次元イメージセンサ６３は、Ｘ２側（上流側）からＸ１側（下流側）に向かって、撮像部分Ａ、撮像部分Ｄ、撮像部分Ｂ、撮像部分Ｄおよび撮像部分Ｃの順に繋げられて各部分が配置されている。また、二次元イメージセンサ６３における撮像部分Ａ〜Ｃは、パターン光Ｇ（図５参照）が有する周期（ピッチ）Ｌを撮像領域の個数（３個）で除した間隔（＝Ｌ／３）を有してＸ１方向（部品１２０の移動方向）に沿って配置されている。なお、二次元イメージセンサ６３は、本発明の「撮像部」の一例である。
【００３７】
したがって、Ｘ１方向に移動する部品１２０を撮像する際、まず、部品１２０が最も上流側（Ｘ２側）に配置された撮像部分Ａ上を通過する際に、撮像部分Ａにより部品１２０の領域Ｐ１が撮像される。その後、部品１２０が撮像部分Ｂ上および撮像部分Ｃ上をこの順に通過するたびに部品１２０の同じ領域Ｐ１が繰り返し撮像される。ここで、領域Ｐ１とは、部品１２０をＸ方向に沿って短冊状に等分割した場合の１つの撮像領域のことを示す。領域Ｐ１は、Ｘ１方向に１画素を有してＹ２（Ｙ）方向に延びた領域であり、後述するライン状撮像領域が撮像可能とする領域に相当する。また、領域Ｐ１の隣（Ｘ２側）に順に並ぶ領域Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４〜領域ＰＭについても領域Ｐ１と同様に順次撮像される。これにより、撮像部分Ａ〜Ｃの各々において取得された画像データＡ０（Ｂ０およびＣ０（図１０参照））に基づいて位相演算部７４ａ（図３参照）が位相解析を行うことが可能となり、部品１２０の領域Ｐ１〜ＰＭ等が有する高さ情報を取得することが可能とされている。たとえば、図１０に示す一例のように、画像データＡ０は、１ライン毎に撮像された画像データＡ１〜ＡＭ（この場合、ＡＭ＝Ａ４）が繋ぎ合わされて構成されている。また、図示はしていないが、画像データＢ０およびＣ０についても、１ライン毎に撮像された画像データＢ１〜ＢＭおよびＣ１〜ＣＭが各々繋ぎ合わされて構成される。つまり、画像データＡ１（Ｂ１、Ｃ１）は、各々が所定のタイミングで撮像された部品１２０の領域Ｐ１に対応する画像信号であり、画像データＡ２（Ｂ２、Ｃ２）は、画像データＡ１とは異なる所定のタイミングで撮像された領域Ｐ２に対応する画像信号である。そして、領域ＰＭに対応する画像データＡＭ（ＢＭ、ＣＭ）の各々が、同様に構成されている。なお、領域Ｐ１〜ＰＭの各々は、本発明の「計測対象物の同一部分」の一例である。
【００３８】
また、第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３が有する撮像部分Ａ、ＢおよびＣでは、各々の撮像動作がさらに細かく制御されるように構成されている。撮像制御部７３による具体的な制御内容について、部品１２０のうちの領域Ｐ１を代表例として、この領域Ｐ１がどのようにして撮像されるかを、撮像部分Ａを例にとって説明する。
【００３９】
図６に示すように、撮像部分Ａは、６本のライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆによって構成されている。各々の撮像領域は、Ｘ１方向に１画素かつＹ２方向にＮ画素を有してＹ方向にライン状（直線状）に延びた領域である。Ｘ１方向に移動する部品１２０を撮像する際、部品１２０（領域Ｐ１）の速度に同期して、撮像部分Ａ内の最も上流側（Ｘ２側）に配置されたライン状撮像領域６３ａから撮像部分Ａ内の最も下流側（Ｘ１側）に配置されたライン状撮像領域６３ｆまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の領域Ｐ１を順次撮像させることが可能に構成されている。第１実施形態では、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ａからライン状撮像領域６３ｆの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆ（撮像部分Ａ）が一斉に撮像を行う。そして、その都度、撮像部分Ａが受光した画像信号（画像データ）が二次元イメージセンサ６３から切り出されて、主制御部７１内の後述するＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域（図１０参照）に加算される処理が行われるように構成されている。なお、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００４０】
撮像制御部７３により、ＲＡＭ７８においてライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが個々に取得した領域Ｐ１の画像信号（画像データ）が順次積算される（第１実施形態では６回加算）データ処理が行われることにより、領域Ｐ１の１つの画像データＡ１（図１０参照）が生成されるように構成されている。なお、このデータ処理は、一般的にＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）方式と称される処理方法を応用して、ＴＤＩの効果を得ることを目的としている。また、この場合、積算回数が６回なので、ＴＤＩにおける段数は「６段」とみなされる。
【００４１】
第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３によって得られた画像信号（ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが各々のタイミングで個々に撮像した領域Ｐ１の画像データ）に対してＴＤＩ方式を適用して領域Ｐ１の１つの画像データＡ１を取得するように構成されている。これにより、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々が受光した画像の濃度値（輝度データ（明るさ））が十分に得られていない場合であっても、個々の画像を足し合わせることによって、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データＡ１を得ることが可能となる。ここで、画像データＡ１は位相値φが０πである。
【００４２】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３により、ＴＤＩの積算範囲を適切に設定することが可能に構成されている。この場合、撮像制御部７３は、部品１２０の領域Ｐ１の画像信号を、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄ（図８参照）で順次積算することが可能に構成されている。
【００４３】
図７を参照して、より具体的に説明すると、領域Ｐ１がＸ１方向に移動する際、撮像制御部７３は、領域Ｐ１の移動に同期して６本のライン状撮像領域（たとえば、撮像部分Ａ）の撮像動作を６回繰り返す。この際、領域Ｐ１が各々のライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆ上をＸ１方向に通過するタイミングで順次画像信号（画像データ）を取り込む制御を行うことにより、移動中の領域Ｐ１が個々のライン状撮像領域を用いて順次撮像されるように構成されている。
【００４４】
ここで、図８に示すように、正弦波の式で記述される輝度ｆ（ｘ）を積分した積分値（ＴＤＩによる画像出力信号Ｉ（ｘ）の式を参照）からも明らかなように、積分範囲ｄがパターン光Ｇの周期Ｌ（２π）の１／２であるとき（ｄ＝πのとき）、積分値が最大（極大）となる。また、積分範囲ｄが周期Ｌの１／２未満であれば、積分結果である画像データＡ１は、６本のライン状撮像領域が積算されることにより十分な濃度値（明るさ）が得られる。一方、積分範囲ｄが周期Ｌの１／２よりも大きく周期Ｌ以下（ｄ≦２πのとき）の範囲となる場合には、積算の効果が小さい。このように、第１実施形態では、パターン光Ｇの周期Ｌに基づいて積分範囲ｄを適切に設定することにより、ＴＤＩ方式による画像信号の積算処理の効果を最大限に得る計測方法（撮像方法）を適用している。なお、上記では領域Ｐ１の撮像に関して説明したが、撮像部分Ａが領域Ｐ２〜領域ＰＭの各々を撮像する動作に関しても同様の処理が行われるように構成されている。
【００４５】
また、上記では、撮像部分Ａに関する撮像時の制御内容について示したが、撮像部分ＢおよびＣ（図７参照）についても、撮像部分Ａと同様の手法（ＴＤＩ方式による画像信号の積算処理）を適用している。ただし、撮像部分Ｂでは、撮像部分Ａよりも３分の１周期（２／３π）だけ後のタイミングで、ライン状撮像領域６３ｈからライン状撮像領域６３ｍまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像させるように構成されている。また、撮像部分Ｃについては、撮像部分Ｂよりもさらに３分の１周期（２／３π）だけ後のタイミングで、ライン状撮像領域６３ｏからライン状撮像領域６３ｔまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像させるように構成されている。すなわち、撮像部分Ｂに関しては、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｈからライン状撮像領域６３ｍの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍが一斉に撮像を行い、その都度、撮像部分Ｂ全体の画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。また、撮像部分Ｃに関しては、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｏからライン状撮像領域６３ｔの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔが一斉に撮像を行い、その都度、撮像部分Ｃ全体の画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。これにより、撮像部分Ｂによる画像データＢ１、および、撮像部分Ｃによる画像データＣ１が、各位相条件下において取得される。なお、ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍ、および、ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００４６】
また、図３に示すように、表面実装機１００の動作は、制御装置７０によって制御されている。主制御部７１は、ＣＰＵ７６、ＲＯＭ７７（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ７８（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。ＣＰＵ７６は、論理演算を実行する機能を有する。ＲＯＭ７７には、ＣＰＵ７６を制御するプログラムなどが記憶されている。また、ＲＡＭ７８には、表面実装機１００の動作中に生成される種々のデータが一時的に記憶されている。主制御部７１は、ＲＯＭ７７に記憶されたプログラムに基づいて、軸制御部７２および撮像制御部７３を介して、照明部６１、二次元イメージセンサ６３および以下の各サーボモータの駆動を制御するように構成されている。
【００４７】
軸制御部７２は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、表面実装機１００の各サーボモータ（支持部３０をＹ方向に移動させるサーボモータ４３（図１参照）、ヘッドユニット２０をＸ方向に移動させるサーボモータ３２（図１参照）、吸着ノズル２２を上下方向に移動させるサーボモータ２３、および、吸着ノズル２２をノズル軸を中心に回転させるサーボモータ２４など）を制御するように構成されている。また、軸制御部７２は、各サーボモータのエンコーダ３２ａ、４３ａ、２３ａおよび２４ａからの信号に基づいてヘッドユニット２０のＸ−Ｙ面内の位置、吸着ノズル２２の高さ位置および回転位置などが認識可能に構成されている。
【００４８】
撮像制御部７３は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、照明部６１に設けられたＬＥＤなどの発光素子６２を所定のタイミングで点灯させるべく照明制御部７５に制御信号を出力するように構成されている。
【００４９】
画像処理部７４は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、二次元イメージセンサ６３から所定のタイミングで画像信号（画像データ）の読み出しを行うとともに、読み出した画像信号に所定の画像処理を施すことにより、部品１２０を認識するのに適した画像データを生成するように構成されている。また、ＲＯＭ７７には、パターン光Ｇが有する位相値φと空間座標（Ｘ、ＹおよびＺの位置）とを対応付けるテーブル（図示せず）が予め準備された状態で記憶されている。これにより、画像処理部７４は、撮像された部品１２０の画像データに基づいた位相解析結果とテーブルとを照合することに基づいて、部品１２０の各部分の高さ情報（高さ位置）を取得することが可能に構成されている。
【００５０】
照明制御部７５は、撮像制御部７３から出力される制御信号に基づいて、照明部６１を点灯させる制御を行うように構成されている。このようにして、表面実装機１００は構成されている。
【００５１】
次に、図１および図３、図５、図７〜図１０を参照して、表面実装機１００における部品撮像装置６０が行う撮像動作に関する制御フローについて説明する。なお、以下の説明では、部品１２０が吸着ノズル２２に吸着された状態で部品撮像装置６０の上方をＸ１方向に通過する際を想定して説明を行う。また、説明を簡単にするために、計測対象物の検査領域（部品１２０の撮像サイズ）が、図１０に示されるように、Ｍ画素（＝６画素：Ｘ方向）×Ｎ画素（Ｙ方向）として設定されているもののする。また、ＲＡＭ７８には、撮像部分Ａに関するデータ処理に使用される格納領域として、ダミー領域３１０および３２０と、加算領域３５０とが予め確保されているものとする。したがって、部品１２０の領域Ｐ１〜Ｐ４までの４つの領域を撮像して、画像データＡ０（位相値０π）、Ｂ０（位相値２／３π）およびＣ０（位相値４／３π）を取得する場合についての説明を行う。
【００５２】
図９に示すように、まず、ステップＳ１では、撮像制御部７３（図３参照）により、ＲＡＭ７８（図３参照）内に残されている不要な画像データが消去される。これにより、ＲＡＭ７８内の画像データを取り込む際に使用される格納領域（図１０のダミー領域３１０および３２０、および、加算領域３５０）が空の状態とされる。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、「部品画像取り込み開始信号」が検出されたか否かが判断されるととともに、「部品画像取り込み開始信号」が検出されるまでこの判断が繰り返される。詳細には、まず、部品１２０を吸着した状態のヘッドユニット２０がＸ１方向に移動した際、基台１の上面上に設けられたヘッド検知センサ（図示せず）が、部品撮像装置６０の直前まで移動してきたヘッドユニット２０を検知する。そして、このヘッド検知センサによるヘッドユニット２０の検出をトリガとして、主制御部７１から上記した「部品画像取り込み開始信号」が出力される。ステップＳ２において、撮像制御部７３により、この「部品画像取り込み開始信号」が検出されたと判断された場合、ステップＳ３では、照明部６１によるパターン光Ｇの照射が開始される。これにより、図５に示すような光強度分布が正弦波状に調整されたパターン光Ｇが、部品１２０の移動経路に向けて照射された状態となる。
【００５４】
その後、ステップＳ４において、１回分の撮像ルーチンを実行するためのタイミングに関する「取り込みタイミング信号」が発生したか否かが判断されるとともに、この「取り込みタイミング信号」が発生されるまで判断が繰り返される。この「取り込みタイミング信号」は、Ｘ１方向に移動する部品１２０の速度とパターン光Ｇの周期Ｌとに基づいて予め決定されている。
【００５５】
ステップＳ４において、第１回目の撮像ルーチンを実行するための「取り込みタイミング信号」が発生されたと判断された場合、ステップＳ５では、撮像制御部７３により現在の撮像回数Ｗが判断される。ステップＳ５の判断において、現在の撮像回数Ｗが所定回数に達していない場合には、次のステップＳ６以降の処理に進む。ここで、撮像回数Ｗとは、１つの「取り込みタイミング信号」に基づいて以下に説明するステップＳ６およびステップＳ７の一連の処理（撮像ルーチン）が何回実行されたかをカウントした回数のことを示している。
【００５６】
また、ステップＳ５の判断において、撮像回数Ｗが所定の回数（本例では１１回）に達したと判断された場合、ステップＳ６以降の処理（撮像ルーチン）を抜けて、後述する位相解析処理（ステップＳ９）を行った後、本制御フローを終了する。
【００５７】
ステップＳ５の判断において、現在の撮像回数Ｗが所定の回数（１１回）以下の場合、ステップＳ６では、二次元イメージセンサ６３による部品１２０の撮像が実行される。第１実施形態では、部品１２０のＸ１方向への移動とともに、二次元イメージセンサ６３の撮像部分Ａ、ＢおよびＣをこの順に順次駆動して撮像動作を行う。
【００５８】
この際、撮像部分Ａに関しては、図７に示すように、「取り込みタイミング信号」が検出されたタイミングにおいて撮像部分Ａを構成するライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが一斉に撮像を行う。そして、ステップＳ７では、撮像部分Ａが受光した画像信号（画像データ）が二次元イメージセンサ６３から切り出されて、ＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に即座に転送される。その後、ステップＳ４に戻り、次の「取り込みタイミング信号」が検出されるまで待機する。そして、検出された次の「取り込みタイミング信号」に基づいて、ステップＳ５〜Ｓ７までの判断および動作が繰り返し行われる。以下に、第１実施形態におけるステップＳ６の撮像動作とステップＳ７における画像信号のＲＡＭ７８への転送動作とを詳細に説明する。
【００５９】
まず、図１０に示すように、第１回目の撮像動作としてタイミングＴ１で撮像部分Ａにより撮像された画像信号Ｇ１（ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが有する画像データ）は、ＲＡＭ７８に設けられたメモリ領域３０１〜３０５および３５１に転送される。この際、ライン状撮像領域６３ａの画像信号がメモリ領域３５１に転送されるとともに、ライン状撮像領域６３ｆの画像信号がメモリ領域３０１に転送される。また、画像信号Ｇ１は、部品１２０が全く写っていないデータである。
【００６０】
そして、第２回目の撮像動作として、積分範囲ｄ（図８参照）に対応する時間ΔＴの１／６の時間だけ経過した後のタイミングＴ２（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｂに対応する位置に移動したタイミング）に同期して撮像された画像信号Ｇ２は、画像信号Ｇ１よりも１つだけずらされたメモリ領域３０２〜３０５、３５１および３５２に転送される。そして、第３回目の撮像動作として、タイミングＴ１から起算して（ΔＴ／６）×２の時間だけ経過した後のタイミングＴ３（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｃに対応する位置に移動したタイミング）に同期して撮像された画像信号Ｇ３は、画像信号Ｇ２よりも１つだけずらされたメモリ領域３０３〜３０５および３５１〜３５３に転送される。この時点で、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が２回分加算される。
【００６１】
その後、第４回目の撮像動作としてタイミングＴ３よりもΔＴ／６だけ後のタイミングＴ４で撮像された画像信号Ｇ４は、メモリ領域３０４、３０５および３５１〜３５４に転送される。これにより、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が３回分加算される。また、メモリ領域３５３には、領域Ｐ２を撮像した画像信号が２回分加算される。そして、第５回目の撮像動作としてタイミングＴ４よりもΔＴ／６だけ後のタイミングＴ５で撮像された画像信号Ｇ５は、メモリ領域３０５および３５１〜３５５に転送される。これにより、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が４回分加算され、メモリ領域３５３には、領域Ｐ２を撮像した画像信号が３回分加算され、メモリ領域３５４には、領域Ｐ３を撮像した画像信号が２回分加算される。
【００６２】
第１実施形態では、上記した撮像動作が逐次的に繰り返される。すなわち、タイミングＴ１１での第１１回目の撮像動作では、部品１２０の領域Ｐ１〜Ｐ４が撮像部分Ａ上を完全に通り過ぎて何も写っていないデータが画像信号Ｇ１１として取得される。この際、タイミングＴ１からＴ１１までの各々の時間間隔（少なくともタイミングＴ２からＴ１０までの各々の時間間隔）が、図８に示した積分範囲ｄに対応する時間ΔＴの１／６の時間に設定されている。この結果、図１０に示すように、メモリ領域３５２には領域Ｐ１を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ１が蓄積される。メモリ領域３５３には領域Ｐ２を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ２が蓄積される。メモリ領域３５４には領域Ｐ３を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ３が蓄積される。メモリ領域３５５には領域Ｐ４を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ４が蓄積される。また、メモリ領域３５１および３５６には、加算処理が行われるが画像データは存在しない。このようにして、加算領域３５０のメモリ領域３５２〜３５５に１つの繋げられた画像データＡ０が生成される。第１実施形態では、撮像制御部７３によりＲＡＭ７８のメモリ領域を適切に使用して画像信号の積算処理を行うことにより、一般的なＴＤＩ方式のラインセンサを用いた積算処理と同様な処理結果を得ることを行っている。
【００６３】
また、第１実施形態では、撮像部分Ａに関してこのようなデータ処理を行うために、ＲＡＭ７８には、（Ｍ＋（２×Ｚ）−２）画素×Ｎ画素分のメモリ領域（ダミー領域３１０としてのメモリ領域３０１〜３０５、加算領域３５０としてのメモリ領域３５１〜３５６およびダミー領域３２０としてのメモリ領域３２１〜３２５）を使用している。なお、前述した式：Ｍ＋（２×Ｚ）−２におけるＭは、計測対象物の検査領域が有するＸ方向の画素数であり、Ｚは、ＴＤＩの段数（撮像部分Ａが有するライン状撮像領域の列数）を示す。
【００６４】
また、撮像部分Ｂに関しては、タイミングＴ１から起算して（Ｌ／Ｖ）／３の時間（ここで、Ｖは、部品１２０のＸ１方向への速度である）だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｈの一つ手前（上流側）のライン状撮像領域（撮像部分Ｄ）に対応する位置に移動したタイミング）を開始点として、上記詳述したステップＳ６およびＳ７の動作が実行される。つまり、撮像部分Ｂ（ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍ）をΔＴ／６の間隔で繰り返し受光させて、その都度（Ｗ＝１１回）、画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。さらに、撮像部分Ｃに関しては、タイミングＴ１から起算して（（Ｌ／Ｖ）／３）×２の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｏ一つ手前（上流側）のライン状撮像領域（撮像部分Ｄ）に対応する位置に移動したタイミング）を開始点として、ステップＳ６およびＳ７の動作を実行させる。つまり、撮像部分Ｃ（ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔ）をΔＴ／６の間隔で繰り返し受光させて、その都度（Ｗ＝１１回）、画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。この結果、画像データＡ０の場合と同様に、撮像部分Ｂ用の加算領域３５０に対応するのメモリ領域に位相値φが２／３πを有する画像データＢ０が生成されるともに、撮像部分Ｃ用の加算領域３５０に対応するメモリ領域に位相値φが４／３πを有する画像データＣ０が生成される。このようにして、撮像サイズがＭ×Ｎ画素からなり、各々の画像データが位相値０π、２／３πおよび４／３πの条件下で撮像された画像データＡ０、Ｂ０およびＣ０（３種類）が、ＲＡＭ７８のメモリ領域（３箇所）にそれぞれ保持される。
【００６５】
ステップＳ５の判断において、撮像回数Ｗが所定回数（Ｗ＝１１回）に達したと判断された場合、ステップＳ８において、照明部６１によるパターン光Ｇの照射が停止される。最後に、ステップＳ９では、画像処理部７４により、３種類の画像データに基づいた位相解析処理が行われる。この結果、部品１２０全体の形状（高さ情報）が取得されて、部品撮像装置６０による撮像動作が終了される。
【００６６】
次に、図１および図４を参照して、表面実装機１００によるプリント基板１１０への部品１２０の実装動作について説明する。
【００６７】
まず、図１に示すように、コンベア１０上に載置されたプリント基板１１０が、基台１の中央部に設けられた装着作業位置までＸ１方向に搬送される。
【００６８】
また、プリント基板１１０の搬入動作と並行して、実装される部品１２０がヘッドユニット２０によりテープフィーダ１３０から取り出される。具体的には、ヘッドユニット２０が所定のテープフィーダ１３０の上方に移動されることにより、テープフィーダ１３０に保持された部品１２０の上方にヘッドユニット２０の吸着ノズル２２が配置される。
【００６９】
その後、吸着ノズル２２を下降させるとともに、吸着ノズル２２の先端に負圧が供給される。これにより、テープフィーダ１３０上の部品１２０が吸着ノズル２２により吸着されて保持される。
【００７０】
この後、部品１２０を保持した状態で、ヘッドユニット２０が部品撮像装置６０の上方を通過する。この際、図４に示すように、ヘッドユニット２０をＸ１方向に沿って移動させながら、部品撮像装置６０によって吸着ノズル２２に保持された部品１２０が撮像される。そして、撮像された画像に基づいて部品１２０の吸着位置が認識されるとともに、部品１２０の高さ情報を取得することにより、部品１２０の良否が判定される。具体的には、部品１２０の複数の電極部分１２０ａの高さ位置が所定の範囲内に収まっていない場合には、プリント基板１１０と部品１２０との接続不良が生じる可能性があるので、不良品であると判定される。部品１２０の高さ情報に基づいて部品１２０が不良品であると判定された場合には、その部品１２０は破棄される。
【００７１】
また、部品１２０の画像に基づいて、部品１２０の吸着位置の正しい吸着位置に対するずれ量が算出される。そして、その算出したずれ量に基づいてヘッドユニット２０が移動するとともに吸着ノズル２２が回転して、部品１２０の装着位置の補正が行われる。上述した部品１２０の装着位置の補正処理は、ヘッドユニット２０がテープフィーダ１３０上からプリント基板１１０の装着位置に移動する動作と並行して行われる。
【００７２】
そして、図１に示すように、ヘッドユニット２０がプリント基板１１０内の所定の装着位置に移動された後、吸着ノズル２２が下降されて部品１２０がプリント基板１１０に装着される。以上の動作が繰り返し行われることにより、複数の部品１２０のプリント基板１１０への実装が行われる。また、部品１２０の実装が完了したプリント基板１１０は、コンベア１０上をＸ１方向に移動して基台１から搬出される。このようにして、表面実装機１００による部品１２０の実装動作が終了する。
【００７３】
第１実施形態では、上記のように、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを含む二次元イメージセンサ６３と、二次元イメージセンサ６３を制御して撮像部分Ａが有するライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々を用いて部品撮像装置６０に対してＸ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像した後に、ＲＡＭ７８に取り込まれた部品１２０の領域Ｐ１の画像信号（メモリ領域３５２（図１０参照）に転送される画像信号）を順次積算する制御を行う撮像制御部７３とを備えている。これにより、積算終了後の画像データＡ１は、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々が受光した領域Ｐ１の画像信号がライン状撮像領域の数（６本）だけ積算された画像データの状態となる。したがって、積算された画像データＡ１が有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状撮像領域（たとえばライン状撮像領域６３ａ）のみが受光した画像信号が有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いてＸ１方向に移動する部品１２０の撮像を行う際にも、高輝度なパターン光Ｇを用いることなく明るい画像データＡ１を取得することができる。また、Ｘ１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データＡ１が有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有するパターン光Ｇを用いる場合には、部品撮像装置６０に対してより高速度でＸ１方向に移動する部品１２０の三次元形状計測を行うことができる。
【００７４】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３は、撮像部分Ａに関して、Ｘ１方向に移動する領域Ｐ１を順次撮像する際に、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄに対応する時間を６等分したタイミングでライン状撮像領域６３ａからライン状撮像領域６３ｆまでを順次受光させる制御を行っている。そして、各タイミングで受光した画像信号（ＲＡＭ７８のメモリ領域３５２に取り込まれた個々の画像信号）を積算して画像データＡ１を取得する制御を行うように構成されている。また、撮像部分ＢおよびＣに関しても同様の制御を行っている。これにより、各撮像部分における６本のライン状撮像領域の各々が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。この場合、積算区間をパターン光Ｇの周期Ｌの２分の１として画像信号が積算される分、積算の効果を最大限に得ることができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３は、部品１２０のＸ１方向への速度に同期して、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々を用いて部品１２０の領域Ｐ１をＸ１方向に沿って順次撮像するとともに、各ライン状撮像領域が取得した領域Ｐ１の画像信号をパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄで積算する制御を行うように構成されている。これにより、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々の略同じ位置の画素領域に、部品１２０の領域Ｐ１を確実に受光させることができる。その結果、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄでの積算後には、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データＡ１を確実に取得することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３には、各々に６本ずつのライン状撮像領域を有する撮像部分Ａ、ＢおよびＣがそれぞれ設けられている。また、撮像部分Ａ、ＢおよびＣは、各々が、パターン光Ｇが有する周期Ｌを撮像領域の個数（＝３）で除した間隔（＝Ｌ／３）毎にＸ１方向に沿って配置されている。そして、撮像制御部７３は、各々の二次元イメージセンサ６３においてパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄで画像信号を順次積算して得られた画像データＡ１、Ｂ１およびＣ１に基づいて位相解析を行うことにより、部品１２０の領域Ｐ１が有する高さ情報を取得する制御を行うように構成されている。これにより、二次元イメージセンサ６３内の撮像部分Ａ、ＢおよびＣの各々において濃度値（明るさ）の大きさが適切に得られた画像データＡ０、Ｂ０およびＣ０（図１０参照）を使用して位相解析を行うことができる。これにより、部品１２０の高さ情報を精度よく得ることができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、パターン光Ｇは、正弦波状の光強度分布がＹ方向から角度αだけ傾けられた状態で部品１２０に投影されるように構成されている。そして、角度αだけ傾けられて投影されたパターン光Ｇが有する周期Ｌを基準として、この周期Ｌの２分の１に対応する積分範囲ｄで画像信号を積算するように構成されている。これにより、角度αを有さずパターン光ＧをＹ２方向に沿って投影する場合（図５の比較例）と比較して、パターン光ＧがＹ２方向から角度αだけ傾けられる分、部品１２０に投影されたパターン光Ｇの周期Ｌ（輝度の明・暗・明のパターン）を部品１２０の移動するＸ１方向に引き伸ばすことができる。この結果、輝度変化の周期が長くなる分、積算を行う積分範囲ｄに対して多くの個数のライン状の撮像領域を割り当てることができるので、積算する画像信号が増える分、部品１２０における高さ検出の精度をより向上させることができる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、図１、図３、図５、図８および図１０〜図１３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態による表面実装機２００では、上記第１実施形態における表面実装機１００の部品撮像装置６０に適用した二次元イメージセンサ６３に代えて、各々が複数のラインセンサからなる３台のＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃによって構成された撮像部２６３を用いて、部品撮像装置２６０を構成している。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、表面実装機２００は、本発明の「部品移載装置」の一例であり、部品撮像装置２６０は、本発明の「三次元形状計測装置」の一例である。また、ＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃは、本発明の「撮像部」および「ＴＤＩ方式のセンサ」の一例である。
【００７９】
撮像部２６３は、図１１に示すように、６本のラインセンサ６４ａ〜６４ｆからなるＴＤＩセンサ２６４ａにより構成された１つの撮像部分Ａと、別な６本のラインセンサ６４ｈ〜６４ｍからなるＴＤＩセンサ２６４ｂにより構成された１つの撮像部分Ｂと、さらに別な６本のラインセンサ６４ｏ〜６４ｔからなるＴＤＩセンサ２６４ｃにより構成された撮像部分Ｃとを備えている。この場合も、撮像制御部７３（図３参照）は、部品１２０の移動に同期して、各々のＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃ（撮像部分Ａ〜Ｃ）内の最も上流側（Ｘ２側）に配置されたラインセンサ６４ａ（６４ｈおよび６４ｏ）から最も下流側（Ｘ１側）に配置されたラインセンサ６４ｆ（６４ｍおよび６４ｔ）に向かって１列ずつ撮像を行う制御を実行することにより、部品１２０の領域Ｐ１を各々のラインセンサを用いて順次撮像することが可能である。なお、ラインセンサ６４ａ〜６４ｆ、ラインセンサ６４ｈ〜６４ｍ、および、ラインセンサ６４ｏ〜６４ｔは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００８０】
また、第２実施形態においても、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）、ＴＤＩセンサ２６４ｂ（撮像部分Ｂ）およびＴＤＩセンサ２６４ｃ（撮像部分Ｃ）が、パターン光Ｇ（図５参照）が有する周期（ピッチ）Ｌを撮像領域の個数（３個）で除した間隔（＝Ｌ／３）を有してＸ１方向（部品１２０の移動方向）に沿って配置されている。
【００８１】
第２実施形態では、ＴＤＩセンサ２６４ａ（２６４ｂおよび２６４ｃ）を用いて、領域Ｐ１の撮像（画像信号の取得）から画像データＡ１（Ｂ１およびＣ１）を生成するに至るまでのＴＤＩ処理については、以下のように行われる。ここでは、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）を例にとって説明する。
【００８２】
具体的には、図１２に示すように、まず、撮像制御部７３により、１段目のラインセンサ６４ａによりＸ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１が撮像される。これにより、ラインセンサ６４ａには、画像信号となる電荷６ａが保持される。そして、１段目の撮像のタイミングＴ１から積分範囲ｄ（図８参照）に対応する時間ΔＴの１／６の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がラインセンサ６４ｂに対応する位置に移動したタイミング）に同期して、ラインセンサ６４ａが保持する電荷６ａが、２段目のラインセンサ６４ｂに転送されるとともに、ラインセンサ６４ｂが電荷６ａを保持した状態でラインセンサ６４ｂにより領域Ｐ１の撮像が行われる。これにより、ラインセンサ６４ｂには、電荷６ａとラインセンサ６４ｂが受光して得た電荷６ｂとが加算された電荷７ｂが、画像信号として保持される。
【００８３】
そして、１段目の撮像のタイミングＴ１から起算して（ΔＴ／６）×２の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がラインセンサ６４ｃに対応する位置に移動したタイミング）に同期して、ラインセンサ６４ｂが保持する電荷７ｂが、３段目のラインセンサ６４ｃに転送されるとともに、ラインセンサ６４ｃが電荷７ｂを保持した状態でラインセンサ６４ｃにより領域Ｐ１の撮像が行われる。これにより、ラインセンサ６４ｃには、電荷７ｂとラインセンサ６４ｃが受光して得た電荷６ｃとが加算された電荷７ｃが、画像信号として保持される。ＴＤＩセンサ２６４ａでは、この操作がラインセンサ６４ａから６４ｆまで順次繰り返されることにより、受光後のラインセンサ６４ｆには最終的に電荷７ｆが保持される。つまり、電荷７ｆは、電荷６ａと電荷６ｂと電荷６ｃと電荷６ｄと電荷６ｅと電荷６ｆとが足し合わされた電荷量に等しい。
【００８４】
そして、図１３に示すように、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）における１回分の撮像動作とＴＤＩとによって取得された画像データＡ１が、ＲＡＭ７８のメモリ領域５２１に格納される。同様に、２回目の撮像動作とＴＤＩとによって取得された領域Ｐ２の画像データＡ２が、メモリ領域５２２に格納される。上記したＴＤＩが所定のタイミングで複数回（たとえば、計測対象物の検査領域が、Ｍ画素（Ｘ方向）×Ｎ画素（Ｙ方向）である場合には、Ｍ回）繰り返されることにより、画像データＡ１〜ＡＭが、順次、メモリ領域５２０に格納されて１つの画像データＡ０（Ｍ×Ｎ画素）が取得される。なお、ＴＤＩセンサ２６４ｂ（撮像部分Ｂ）およびＴＤＩセンサ２６４ｃ（撮像部分Ｃ）についても同様の動作処理が行われる。これにより、画像データＢ１〜ＢＭがＲＡＭ７８のメモリ領域６２０に格納されるとともに、画像データＣ１〜ＣＭがメモリ領域７２０に格納されるように構成されている。
【００８５】
第２実施形態では、上記のように、撮像制御部７３は、ＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃを構成するラインセンサ６４ａ〜６４ｔの各々を用いて部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像するとともに、個々のラインセンサ６４ａ〜６４ｆが受光した領域Ｐ１の画像信号（画像データ）をパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄで順次積算する制御を行うように構成されている。これにより、複数のラインセンサ６４ａ〜６４ｔの撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理（ＴＤＩ）を容易に行うことができる。また、撮像部２６３において個々のラインセンサによる撮像撮像動作に同期して順次画像信号を加算する処理を行うので、ＲＡＭ７８には積算後の画像データＡ１〜ＡＭ（Ｂ１〜ＢＭおよびＣ１〜ＣＭ）のみが格納される。したがって、上記第１実施形態のようにＲＡＭ７８に画像信号の積算処理などを行うメモリ領域を確保する必要がない分、メモリ領域を節約する（図１０示したダミー領域３１０および３２０が不要となる）ことができる。
【００８６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明の「三次元形状計測装置」を表面実装機１００に適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明の「三次元形状計測装置」を部品試験装置（ＩＣハンドラー）にも適用することが可能である。また、本発明の「三次元形状計測装置」は表面実装機および部品試験装置以外の機器や装置にも広く適用することが可能である。なお、ＩＣハンドラーは、本発明の「部品移載装置」の一例である。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、撮像制御部７３は、Ｘ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像する際に、各撮像部分ごとにパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄに対応する時間を６等分した撮像タイミングで６本のライン状撮像領域を順次撮像させる制御を行った例について示したが、本発明はこれに限られない。つまり、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１よりも小さい積分範囲に対応する時間で、６本のライン状撮像領域を順次受光させるようにしてもよい。このように、積算区間がパターン光Ｇの周期の２分の１よりも短い（πラジアン未満）場合であっても、積算されることにより、十分な濃度値となった画像データを容易に得ることができる。また、１つの撮像部分を構成するライン状撮像領域の本数は、６本以外であってもよい。
【００８９】
また、上記第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３の各撮像部分（Ａ、ＢおよびＣ）においてライン状撮像領域６本分の画像信号Ｇをまとめて取得（図９のステップＳ６）した後に、合計１１個の画像信号Ｇ１〜Ｇ１１（図１０参照）をＲＡＭ７８に一括して取り込みながら積算（加算）処理を行った（図９のステップＳ７）が、本発明はこれに限られない。たとえば、上記第２実施形態で示したＴＤＩセンサのように、各撮像部分における個々のライン状撮像領域が受光した画像信号のみを、ライン状撮像領域が受光した順に撮像部分から切り出して順次ＲＡＭ７８の所定のメモリ領域に転送して、領域毎（部品１２０の領域Ｐ１〜領域ＰＭ毎）に加算処理を行うように構成してもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、２／３πずつ位相をずらした３つの画像データＡ１、Ａ２およびＡ３に基づいて位相解析を行って部品１２０の高さ情報を取得した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１／２πずつ位相をずらした４つの画像に基づいて部品の高さ情報を取得してもよい。この場合、撮像部は、等しい間隔を隔てて配置された４つの撮像領域から構成される。また、同様に、５つ以上の画像に基づいて部品の高さ情報を取得してもよい。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、基台１に固定的に設けた部品撮像装置６０に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸着ノズル２２に対して移動可能であるようにヘッドユニット２０に取り付けられた部品撮像装置に本発明を適用してもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、基台１に固定的に設けた部品撮像装置６０の上方を部品１２０がＸ１方向に移動する際の三次元形状計測方法に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、移動しない計測対象物に対して撮像部側が第１方向に移動するように構成された測定系に対しても、本発明を適用することが可能である。この場合、撮像部と照明部とが、共に、計測対象物に対して第１方向に移動するように構成される。
【００９３】
また、上記第１および第２実施形態では、いわゆるＴＤＩの段数を６段（１つの撮像部分を構成するライン状の撮像領域の列数）として二次元イメージセンサ６３またはＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃを構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。ＴＤＩ方式における段数は、６段以外であってもよい。また、各々の撮像部分におけるライン状の撮像領域の本数（段数）を同じ数（６段）として構成したが、本発明はこれに限られない。各々の撮像部分におけるライン状の撮像領域の本数（段数）を互いに異ならせてもよい。
【００９４】
また、上記第２実施形態では、３つのＴＤＩセンサ２６４ａ、２６４ｂおよび２６４ｃを、パターン光Ｇが有する周期Ｌの３分の１の間隔（＝Ｌ／３）でＸ１方向に沿って配置して構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。つまり、ＴＤＩセンサの大きさ、あるいは、パターン光Ｇの周期Ｌの大きさ（小ささ）によっては、３つのＴＤＩセンサを間隔Ｌ／３でＸ１方向に物理的に配置できない場合もあり得る。このような場合には、部品撮像装置６０の光学系を工夫することによって、部品１２０から間隔Ｌ／３毎に反射された反射光を、各々のＴＤＩセンサに受光させることが可能となるように構成してもよい。部品１２０からの反射光光路を適切に構成すれば、３つのＴＤＩセンサをどのような順序でどのような方向に配置しても、部品１２０からの上記した反射光を受光させることができる。したがって、本構成においても本発明の効果を有効に得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
２０ ヘッドユニット
６０、２６０ 部品撮像装置（三次元形状計測装置）
６１ 照明部
６３ 二次元イメージセンサ（撮像部）
６３ａ〜６３ｆ、６３ｈ〜６３ｍ、６３ｏ〜６３ｔ ライン状撮像領域（ライン状の撮像領域）
６４ａ〜６４ｆ、６４ｈ〜６４ｍ、６４ｏ〜６４ｔ ラインセンサ（ライン状の撮像領域）
７３ 撮像制御部（制御部）
１００、２００ 表面実装機（部品移載装置）
１２０ 部品（計測対象物）
２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ ＴＤＩセンサ（撮像部、ＴＤＩ方式のセンサ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法に関し、特に、移動する計測対象物に対して正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する照明部を備えた三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する計測対象物に対して正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する照明部を備えた三次元形状計測方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、格子投影装置とラインセンサとを用いて、移動する物体の形状を計測する連続移動物体形状計測方法が開示されている。この連続移動物体形状計測方法では、移動する計測対象物に対して光強度分布（明暗のパターン）が余弦波状に調整された照明光を投影した状態で、計測対象物の移動方向に沿って配置された４本のラインセンサを介して計測対象物を順次撮像した後、撮像されたライン画像（線状の画像）に基づいた位相解析を行うことにより、計測対象物の形状（高さ情報）を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の連続移動物体形状計測方法では、ラインセンサ（ライン状の撮像領域）を用いて移動する計測対象物を撮像するため、個々のライン画像は濃度値が十分に得られずに取得される虞がある。つまり、移動する計測対象物を撮像する場合に、Ｎ画素×Ｍ列の平面的に広がる二次元センサーカメラが受ける光量（Ｎ×Ｍ）と比較して、Ｎ画素の１本のラインセンサが受ける光量（Ｎ）は、二次元センサーカメラの露光面積（Ｎ×Ｍ）に対するラインセンサの露光面積（Ｎ）の割合に比例して少なくなる（１／Ｍ倍になる）。したがって、移動する計測対象物を１本のラインセンサ（ライン状の撮像領域）で撮像した画像データが、二次元センサーカメラで撮像した画像データと同程度の濃度値（画素の明るさ）を有するためには、照明光をより高輝度（Ｍ倍）に設定する必要がある。このため、従来用いられてきた照明光よりも高輝度な照明光が必要になるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な三次元形状計測装置、部品移載装置および三次元形状計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における三次元形状計測装置は、各々が第１方向に並べられるとともに第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、計測対象物を撮像する撮像部と、撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、撮像部が、各々のライン状の撮像領域を用いて第１方向に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える。
【０００８】
この発明の第１の局面による三次元形状計測装置では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域を含む撮像部と、撮像部が各々の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算する制御を行う制御部とを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することができる。また、第１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合に、計測装置に対してより高速度で第１方向に移動する計測対象物の三次元形状計測を行うことができる。
【０００９】
また、第１の局面による三次元形状計測装置では、撮像部が各々のライン状の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部を備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。ここで、計測対象物に照射された正弦波状の照明光を受光した個々の画像信号を積算する場合、積算開始から積算終了までの積算範囲が、照明光が有する周期の２分の１となる場合が、最も大きな濃度値（明るさ）を得ることができる。つまり、正弦波を任意の積分開始点からπラジアン（２分の１周期）の積分区間で積分した積分値（濃度値）が最も大きい値であることを意味する。したがって、積算区間を照明光の周期の２分の１として画像信号を順次積算することにより、積算の効果を最大限に得ることができる。なお、積算区間が照明光の周期の２分の１よりも短い（πラジアン未満）場合であっても、積算されることにより、十分な濃度値となった画像を容易に得ることができる。
【００１０】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、制御部は、撮像部に対する計測対象物の相対的な第１方向への移動速度に同期して、撮像部が有する各々のライン状の撮像領域を用いて計測対象物の同一部分を第１方向に沿って順次撮像するとともに、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、ライン状の各撮像領域の略同じ位置の画素領域に、計測対象物の同一部分を確実に受光させることができる。これにより、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲での積算後には、十分な濃度値（明るさ）を有する画像を確実に取得することができる。
【００１１】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、複数のライン状の撮像領域を有する複数の撮像部分を含み、撮像部分は、各々が、照明光が有する周期を撮像部分の個数で除した間隔毎に第１方向に沿って配置されており、制御部は、各々の撮像部分において照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で画像信号を積算して得られた画像データに基づいて位相解析を行うことにより、計測対象物の高さ情報を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、各撮像部分において濃度値（明るさ）が適切に得られた画像データを使用して位相解析を行うことができる。これにより、計測対象物の高さ情報を精度よく得ることができる。
【００１２】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、ライン状の撮像領域毎に対応する画像信号を切り出し可能に構成された二次元イメージセンサであり、制御部は、二次元イメージセンサを用いて計測対象物の同一部分を順次撮像した後、計測対象物の同一部分が撮像された画像信号を切り出して、画像信号を照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている。このように、平面的に広がりを有する二次元イメージセンサを用いる場合においても、二次元イメージセンサに対する撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理を行うことができる。したがって、たとえば、照明部に光量不足が生じた場合であっても、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データを取得することができる。
【００１３】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、撮像部は、複数のライン状の撮像領域を有するＴＤＩ方式のセンサであり、制御部は、ＴＤＩ方式のセンサの各々のライン状の撮像領域を用いて計測対象物の同一部分を順次撮像するとともに、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号を照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で順次積算する制御を行うように構成されている。このように、ＴＤＩ方式のラインセンサを用いる場合においても、複数のライン状の撮像領域の撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理を容易に行うことができる。
【００１４】
上記第１の局面による三次元形状計測装置において、好ましくは、照明光は、正弦波状の光強度分布が第２方向から所定角度だけ傾けられた状態で計測対象物に投影されるように構成されており、制御部は、撮像部が、各々の撮像領域を用いて第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、所定角度だけ傾けられて投影された照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で画像信号を積算する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、所定角度を有さずに照明光を第２方向に沿って投影する場合と比較して、照明光が第２方向から所定角度だけ傾けられる分、計測対象物に投影された照明光の周期（輝度の明・暗・明のパターン）を計測対象物の移動する第１方向に引き伸ばすことができる。これにより、輝度変化の周期が長くなる分、積算を行う範囲に対して多くの個数のライン状の撮像領域を割り当てることができるので、積算する画像信号が増える分、形状計測（計測対象物の高さ検出）の精度をより向上させることができる。
【００１５】
この発明の第２の局面における部品移載装置は、部品を移載するためのヘッドユニットと、各々が第１方向に並べられるとともに第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、部品を撮像する撮像部と、撮像部に対してヘッドユニットにより第１方向に相対的に移動する部品に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、撮像部が、各々のライン状の撮像領域を用いて第１方向に相対的に移動する部品の同一部分を順次撮像する場合に、部品の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える。
【００１６】
この発明の第２の局面による部品移載装置では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域を含む撮像部と、撮像部が各々の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算する制御を行う制御部とを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な部品移載装置を実現することができる。また、第１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合には、部品移載装置に対してより高速度で第１方向に移動する部品の三次元形状計測を行うことができる。
【００１７】
また、第２の局面による部品移載装置では、撮像部が各々のライン状の撮像領域を用いて撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部を備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。
【００１８】
この発明の第３の局面における三次元形状計測方法は、計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影するステップと、ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップとを備える。
【００１９】
この発明の第３の局面による三次元形状計測方法では、上記のように、ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、計測対象物の同一部分の画像信号を積算するステップを備えることによって、積算終了後の画像データは、個々のライン状の撮像領域が受光した同一部分の画像信号がライン状の撮像領域の数だけ積算された画像データの状態となる。これにより、積算された画像データが有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状の撮像領域のみが受光した画像データが有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いて移動する計測対象物の撮像を行う際にも、高輝度な照明光を用いることなく明るい画像を取得することが可能な三次元形状計測方法を実現することができる。また、所定方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データが有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有する照明光を用いる場合には、より高速度で移動する計測対象物の三次元形状計測を行うことができる。また、計測対象物の同一部分の画像信号を、照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップを備えることによって、個々のライン状の撮像領域が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による表面実装機の構成を示した平面図である。
【図２】図１における表面実装機をＹ２方向に沿って見た場合の側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による表面実装機の制御上の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による表面実装機の部品撮像装置の構成を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置が撮像する際に、照明部によって部品に投影されるパターン光を示した模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置に設けられた二次元イメージセンサの詳細な構成を説明するための図である。
【図７】図６に示した二次元イメージセンサを用いて部品を撮像する際の動作を説明するための図である。
【図８】正弦波を積分する際の積分区間（積算範囲）と積分値との関係を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態による表面実装機において部品撮像装置が撮像を行う際の処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示した処理フローにおいて画像データを積算する方法を詳細に説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による表面実装機において部品撮像装置に設けられた撮像部を構成するＴＤＩセンサの詳細な構成を説明するための図である。
【図１２】図１１に示した撮像部を構成するＴＤＩセンサの機能を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による表面実装機においてＴＤＩセンサがＴＤＩを行う際のメモリ領域の使用方法を詳細に説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、図１〜図８および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装機１００の構造について説明する。なお、表面実装機１００は、本発明の「部品移載装置」の一例である。
【００２３】
表面実装機１００は、図１および図２に示すように、プリント基板（配線基板）１１０に部品１２０を実装する装置である。表面実装機１００は、図１に示すように、基台１と、基台１上（紙面手前側）に設けられた一対のコンベア１０と、一対のコンベア１０の上方をＸ−Ｙ平面（紙面）に沿って移動可能なヘッドユニット２０とを備えている。また、コンベア１０の両側（Ｙ１側、Ｙ２側）には、部品１２０を供給するための複数のテープフィーダ１３０が配置されている。ヘッドユニット２０は、テープフィーダ１３０から部品１２０を取得するとともに、コンベア１０上のプリント基板１１０に部品１２０を実装する機能を有する。なお、部品１２０は、本発明の「計測対象物」の一例である。
【００２４】
また、図３に示すように、表面実装機１００には、以下に説明する各部の動作制御を行うために、ＣＰＵと基板回路とにより構成された制御装置７０が内蔵されている。制御装置７０は、主制御部７１、軸制御部７２、撮像制御部７３、画像処理部７４および照明制御部７５によって主に構成されている。なお、撮像制御部７３は、本発明の「制御部」の一例である。
【００２５】
一対のコンベア１０は、プリント基板１１０を水平方向（Ｘ方向）に搬送する機能を有する。また、コンベア１０は、搬送中のプリント基板１１０を実装作業位置で停止させた状態で保持することが可能なように構成されている。
【００２６】
テープフィーダ１３０は、複数の部品１２０を所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ１３０は、リールを回転させて部品１２０を保持するテープを送出することにより、テープフィーダ１３０の先端から部品１２０を供給するように構成されている。ここで、部品１２０は、たとえば、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの小型の電子部品である。
【００２７】
ヘッドユニット２０は、支持部３０に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、支持部３０は、ボールネジ軸３１とボールネジ軸３１を回転させるサーボモータ３２とＸ方向に延びるガイドレール（図示せず）とを有している。これにより、ヘッドユニット２０は、ボールネジ軸３１が螺合されるボールナット２１とともにＸ方向に移動される。
【００２８】
また、支持部３０は、基台１上に固定された一対のレール部４０に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に構成されている。具体的には、レール部４０は、支持部３０の両端部（Ｘ方向）をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール４１と、Ｙ方向に延びるボールネジ軸４２（図１参照）と、ボールネジ軸４２を回転させるサーボモータ４３（図１参照）とを有している。また、支持部３０には、ボールネジ軸４２が螺合されるボールナット３３（図１参照）が設けられている。これにより、ヘッドユニット２０は、基台１上をＸ−Ｙ面に沿って任意の位置に移動することが可能である。
【００２９】
また、ヘッドユニット２０の下面側（図２のＺ１側）には、Ｘ方向に沿って列状に配置された６本の吸着ノズル２２が、先端部を下方に向けて配置されている。各々の吸着ノズル２２は、負圧発生機（図示せず）によりノズル先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ１３０から供給される部品１２０を吸着して保持することが可能に構成されている。
【００３０】
また、図２に示すように、各々の吸着ノズル２２は、サーボモータ２３（図３参照）および図示しない昇降機構によって、ヘッドユニット２０に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。表面実装機１００は、吸着ノズル２２が上昇位置に移動した状態で部品１２０を搬送するとともに、吸着ノズル２２が下降位置に移動した状態で部品１２０をテープフィーダ１３０から吸着する動作と、部品１２０をプリント基板１１０に実装する動作とを行うように構成されている。吸着ノズル２２は、サーボモータ２４（図３参照）および図示しない回転機構によって、吸着ノズル２２自体がノズル軸（Ｚ軸）を中心としてＸ−Ｙ面内で回転可能に構成されている。これにより、吸着ノズル２２の先端部に保持された部品１２０の姿勢（Ｘ−Ｙ面内での向き）が詳細に調整される。
【００３１】
また、基台１の上面上には、部品撮像装置５０および部品撮像装置６０が固定的に設置されている。部品撮像装置６０は、吸着ノズル２２に吸着された部品１２０の下面側を下方から撮像する機能を有している。これにより、基台１に対してヘッドユニット２０と共に部品１２０がＸ−Ｙ面内におけるＸ１方向に移動する際に、部品撮像装置６０によって撮像された部品１２０の下面の形状から部品１２０の高さ情報が得られるように構成されている。なお、ヘッドユニット２０とは別に、ヘッド検知センサ（図示せず）が基台１の上面上に固定的に設けられている。ヘッド検知センサは、ヘッドユニット２０の移動経路（Ｘ方向）上に配置されており、このヘッド検知センサがヘッドユニット２０の移動状況を検知した結果に基づいて、部品撮像装置６０による部品１２０の撮像動作（画像取り込み）の開始タイミングが図られるように構成されている。表面実装機１００では、部品撮像装置６０により得られた高さ情報に基づいて部品１２０の形状の良否が判定されたり、吸着ノズル２２の部品１２０に対する吸着位置の良否が判定される。なお、部品撮像装置６０は、本発明の「三次元形状計測装置」の一例である。また、Ｘ１方向は、本発明の「第１方向」の一例である。
【００３２】
部品撮像装置６０は、図４に示すように、部品１２０に照明光を照射する照明部６１と、部品１２０による照明光の反射光を受光して部品１２０を撮像する二次元イメージセンサ（エリアセンサ）６３とを備えている。この二次元イメージセンサ６３は、たとえば、任意の撮像部分の画像の切り出しが可能なＣＭＯＳイメージセンサからなる。
【００３３】
ここで、第１実施形態では、照明部６１は、正弦波状の光強度分布を有する照明光を照射することが可能に構成されている。具体的には、照明部６１は、ＬＥＤによる点光源６１ａと、点光源６１ａからの出射光を平行光に変換する凸レンズ６１ｂと、平行光に正弦波状の縞模様を付与するためのフィルム６１ｃと、縞模様となった平行光を集光して部品１２０に照射するシリンドリカルレンズ６１ｄとを含んでいる。これにより、所定の周期Ｌで光強度が変化する正弦波状（縞状）のパターン光Ｇが部品１２０に対して投影される。ここで、パターン光Ｇの周期Ｌとは、図５に示すように、縞の１つの明部から暗部を隔てて隣り合う明部までのＸ方向の距離を示す。また、このパターン光Ｇは、光学系を調整することにより、部品１２０の移動方向（Ｘ方向）には広がりを持たない平行光（常に縞模様の周期がＬ）である一方、移動方向とは直交する方向（Ｙ方向）には広がりを持つように構成されている。また、照明部６１は、図４に示すように、二次元イメージセンサ（エリアセンサ）６３の光軸６５と平面的に重なることを避けるために、部品１２０の測定面（下面）に対して斜め下方からパターン光Ｇを投影するように構成されている。
【００３４】
また、第１実施形態では、図５に示すように、照明部６１が照射するパターン光Ｇは、平面的に見て、Ｙ方向から角度αだけ傾けられて部品１２０に投影されるように構成されている。つまり、Ｙ方向から角度αだけ傾けられて投影されたパターン光Ｇの周期Ｌと、図５に「比較例」として示したパターン光ＧがＹ方向に沿って投影される場合（角度α＝０度）の周期Ｌ０とを比較した場合、Ｌ＞Ｌ０の関係を得ることが可能とされている。したがって、パターン光Ｇは、Ｙ方向から角度αだけ傾けられることにより、周期Ｌ０から周期Ｌに引き伸ばされた状態で部品１２０の下面に投影される。なお、図５では、部品１２０の下面にパターン光Ｇが投影されている様子を模式的に示している。ここで、角度αは４５度以下の範囲であるのが好ましい。なお、角度αは、本発明の「所定角度」の一例である。
【００３５】
二次元イメージセンサ６３は、図６に示すように、個々の撮像画素が互いに直交する方向にマトリクス状に配置されており、撮像領域が矩形形状に形成されたエリアセンサである。また、二次元イメージセンサ６３は、矩形形状の一辺が部品１２０の移動する方向（Ｘ１方向）に平行な状態で部品撮像装置６０（図４参照）内に配置されている。これにより、二次元イメージセンサ６３は、辺々が、部品１２０の移動方向（Ｘ１方向）および移動方向と直交する方向（Ｙ２（Ｙ）方向）に沿って平面的に広がるように構成されている。なお、Ｙ２（Ｙ）方向は、本発明の「第２方向」の一例である。
【００３６】
また、図３に示すように、部品撮像装置６０では、制御装置７０内に設けられた撮像制御部７３により、二次元イメージセンサ６３を複数の撮像部分に分割して個々の撮像部分毎に画像の切り出しを行うことが可能に構成されている。具体的には、図６に示すように、二次元イメージセンサ６３は、画像を取得する３つの撮像部分Ａ、ＢおよびＣと、制御上の動作によって画像を取得しない２つの撮像部分Ｄとが設けられており、個別に画像の切り出しを行うことが可能である。また、二次元イメージセンサ６３は、Ｘ２側（上流側）からＸ１側（下流側）に向かって、撮像部分Ａ、撮像部分Ｄ、撮像部分Ｂ、撮像部分Ｄおよび撮像部分Ｃの順に繋げられて各部分が配置されている。また、二次元イメージセンサ６３における撮像部分Ａ〜Ｃは、パターン光Ｇ（図５参照）が有する周期（ピッチ）Ｌを撮像領域の個数（３個）で除した間隔（＝Ｌ／３）を有してＸ１方向（部品１２０の移動方向）に沿って配置されている。なお、二次元イメージセンサ６３は、本発明の「撮像部」の一例である。
【００３７】
したがって、Ｘ１方向に移動する部品１２０を撮像する際、まず、部品１２０が最も上流側（Ｘ２側）に配置された撮像部分Ａ上を通過する際に、撮像部分Ａにより部品１２０の領域Ｐ１が撮像される。その後、部品１２０が撮像部分Ｂ上および撮像部分Ｃ上をこの順に通過するたびに部品１２０の同じ領域Ｐ１が繰り返し撮像される。ここで、領域Ｐ１とは、部品１２０をＸ方向に沿って短冊状に等分割した場合の１つの撮像領域のことを示す。領域Ｐ１は、Ｘ１方向に１画素を有してＹ２（Ｙ）方向に延びた領域であり、後述するライン状撮像領域が撮像可能とする領域に相当する。また、領域Ｐ１の隣（Ｘ２側）に順に並ぶ領域Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４〜領域ＰＭについても領域Ｐ１と同様に順次撮像される。これにより、撮像部分Ａ〜Ｃの各々において取得された画像データＡ０（Ｂ０およびＣ０（図１０参照））に基づいて位相演算部７４ａ（図３参照）が位相解析を行うことが可能となり、部品１２０の領域Ｐ１〜ＰＭ等が有する高さ情報を取得することが可能とされている。たとえば、図１０に示す一例のように、画像データＡ０は、１ライン毎に撮像された画像データＡ１〜ＡＭ（この場合、ＡＭ＝Ａ４）が繋ぎ合わされて構成されている。また、図示はしていないが、画像データＢ０およびＣ０についても、１ライン毎に撮像された画像データＢ１〜ＢＭおよびＣ１〜ＣＭが各々繋ぎ合わされて構成される。つまり、画像データＡ１（Ｂ１、Ｃ１）は、各々が所定のタイミングで撮像された部品１２０の領域Ｐ１に対応する画像信号であり、画像データＡ２（Ｂ２、Ｃ２）は、画像データＡ１とは異なる所定のタイミングで撮像された領域Ｐ２に対応する画像信号である。そして、領域ＰＭに対応する画像データＡＭ（ＢＭ、ＣＭ）の各々が、同様に構成されている。なお、領域Ｐ１〜ＰＭの各々は、本発明の「計測対象物の同一部分」の一例である。
【００３８】
また、第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３が有する撮像部分Ａ、ＢおよびＣでは、各々の撮像動作がさらに細かく制御されるように構成されている。撮像制御部７３による具体的な制御内容について、部品１２０のうちの領域Ｐ１を代表例として、この領域Ｐ１がどのようにして撮像されるかを、撮像部分Ａを例にとって説明する。
【００３９】
図６に示すように、撮像部分Ａは、６本のライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆによって構成されている。各々の撮像領域は、Ｘ１方向に１画素かつＹ２方向にＮ画素を有してＹ方向にライン状（直線状）に延びた領域である。Ｘ１方向に移動する部品１２０を撮像する際、部品１２０（領域Ｐ１）の速度に同期して、撮像部分Ａ内の最も上流側（Ｘ２側）に配置されたライン状撮像領域６３ａから撮像部分Ａ内の最も下流側（Ｘ１側）に配置されたライン状撮像領域６３ｆまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の領域Ｐ１を順次撮像させることが可能に構成されている。第１実施形態では、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ａからライン状撮像領域６３ｆの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆ（撮像部分Ａ）が一斉に撮像を行う。そして、その都度、撮像部分Ａが受光した画像信号（画像データ）が二次元イメージセンサ６３から切り出されて、主制御部７１内の後述するＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域（図１０参照）に加算される処理が行われるように構成されている。なお、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００４０】
撮像制御部７３により、ＲＡＭ７８においてライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが個々に取得した領域Ｐ１の画像信号（画像データ）が順次積算される（第１実施形態では６回加算）データ処理が行われることにより、領域Ｐ１の１つの画像データＡ１（図１０参照）が生成されるように構成されている。なお、このデータ処理は、一般的にＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）方式と称される処理方法を応用して、ＴＤＩの効果を得ることを目的としている。また、この場合、積算回数が６回なので、ＴＤＩにおける段数は「６段」とみなされる。
【００４１】
第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３によって得られた画像信号（ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが各々のタイミングで個々に撮像した領域Ｐ１の画像データ）に対してＴＤＩ方式を適用して領域Ｐ１の１つの画像データＡ１を取得するように構成されている。これにより、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々が受光した画像の濃度値（輝度データ（明るさ））が十分に得られていない場合であっても、個々の画像を足し合わせることによって、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データＡ１を得ることが可能となる。ここで、画像データＡ１は位相値φが０πである。
【００４２】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３により、ＴＤＩの積算範囲を適切に設定することが可能に構成されている。この場合、撮像制御部７３は、部品１２０の領域Ｐ１の画像信号を、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄ（図８参照）で順次積算することが可能に構成されている。
【００４３】
図７を参照して、より具体的に説明すると、領域Ｐ１がＸ１方向に移動する際、撮像制御部７３は、領域Ｐ１の移動に同期して６本のライン状撮像領域（たとえば、撮像部分Ａ）の撮像動作を６回繰り返す。この際、領域Ｐ１が各々のライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆ上をＸ１方向に通過するタイミングで順次画像信号（画像データ）を取り込む制御を行うことにより、移動中の領域Ｐ１が個々のライン状撮像領域を用いて順次撮像されるように構成されている。
【００４４】
ここで、図８に示すように、正弦波の式で記述される輝度ｆ（ｘ）を積分した積分値（ＴＤＩによる画像出力信号Ｉ（ｘ）の式を参照）からも明らかなように、積分範囲ｄがパターン光Ｇの周期Ｌ（２π）の１／２であるとき（ｄ＝πのとき）、積分値が最大（極大）となる。また、積分範囲ｄが周期Ｌの１／２未満であれば、積分結果である画像データＡ１は、６本のライン状撮像領域が積算されることにより十分な濃度値（明るさ）が得られる。一方、積分範囲ｄが周期Ｌの１／２よりも大きく周期Ｌ以下（ｄ≦２πのとき）の範囲となる場合には、積算の効果が小さい。このように、第１実施形態では、パターン光Ｇの周期Ｌに基づいて積分範囲ｄを適切に設定することにより、ＴＤＩ方式による画像信号の積算処理の効果を最大限に得る計測方法（撮像方法）を適用している。なお、上記では領域Ｐ１の撮像に関して説明したが、撮像部分Ａが領域Ｐ２〜領域ＰＭの各々を撮像する動作に関しても同様の処理が行われるように構成されている。
【００４５】
また、上記では、撮像部分Ａに関する撮像時の制御内容について示したが、撮像部分ＢおよびＣ（図７参照）についても、撮像部分Ａと同様の手法（ＴＤＩ方式による画像信号の積算処理）を適用している。ただし、撮像部分Ｂでは、撮像部分Ａよりも３分の１周期（２／３π）だけ後のタイミングで、ライン状撮像領域６３ｈからライン状撮像領域６３ｍまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像させるように構成されている。また、撮像部分Ｃについては、撮像部分Ｂよりもさらに３分の１周期（２／３π）だけ後のタイミングで、ライン状撮像領域６３ｏからライン状撮像領域６３ｔまでの各々のライン状撮像領域に、移動中の部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像させるように構成されている。すなわち、撮像部分Ｂに関しては、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｈからライン状撮像領域６３ｍの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍが一斉に撮像を行い、その都度、撮像部分Ｂ全体の画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。また、撮像部分Ｃに関しては、領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｏからライン状撮像領域６３ｔの各々の直上を通過するタイミングで、ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔが一斉に撮像を行い、その都度、撮像部分Ｃ全体の画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。これにより、撮像部分Ｂによる画像データＢ１、および、撮像部分Ｃによる画像データＣ１が、各位相条件下において取得される。なお、ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍ、および、ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００４６】
また、図３に示すように、表面実装機１００の動作は、制御装置７０によって制御されている。主制御部７１は、ＣＰＵ７６、ＲＯＭ７７（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ７８（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。ＣＰＵ７６は、論理演算を実行する機能を有する。ＲＯＭ７７には、ＣＰＵ７６を制御するプログラムなどが記憶されている。また、ＲＡＭ７８には、表面実装機１００の動作中に生成される種々のデータが一時的に記憶されている。主制御部７１は、ＲＯＭ７７に記憶されたプログラムに基づいて、軸制御部７２および撮像制御部７３を介して、照明部６１、二次元イメージセンサ６３および以下の各サーボモータの駆動を制御するように構成されている。
【００４７】
軸制御部７２は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、表面実装機１００の各サーボモータ（支持部３０をＹ方向に移動させるサーボモータ４３（図１参照）、ヘッドユニット２０をＸ方向に移動させるサーボモータ３２（図１参照）、吸着ノズル２２を上下方向に移動させるサーボモータ２３、および、吸着ノズル２２をノズル軸を中心に回転させるサーボモータ２４など）を制御するように構成されている。また、軸制御部７２は、各サーボモータのエンコーダ３２ａ、４３ａ、２３ａおよび２４ａからの信号に基づいてヘッドユニット２０のＸ−Ｙ面内の位置、吸着ノズル２２の高さ位置および回転位置などが認識可能に構成されている。
【００４８】
撮像制御部７３は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、照明部６１に設けられたＬＥＤなどの発光素子６２を所定のタイミングで点灯させるべく照明制御部７５に制御信号を出力するように構成されている。
【００４９】
画像処理部７４は、主制御部７１から出力される制御信号に基づいて、二次元イメージセンサ６３から所定のタイミングで画像信号（画像データ）の読み出しを行うとともに、読み出した画像信号に所定の画像処理を施すことにより、部品１２０を認識するのに適した画像データを生成するように構成されている。また、ＲＯＭ７７には、パターン光Ｇが有する位相値φと空間座標（Ｘ、ＹおよびＺの位置）とを対応付けるテーブル（図示せず）が予め準備された状態で記憶されている。これにより、画像処理部７４は、撮像された部品１２０の画像データに基づいた位相解析結果とテーブルとを照合することに基づいて、部品１２０の各部分の高さ情報（高さ位置）を取得することが可能に構成されている。
【００５０】
照明制御部７５は、撮像制御部７３から出力される制御信号に基づいて、照明部６１を点灯させる制御を行うように構成されている。このようにして、表面実装機１００は構成されている。
【００５１】
次に、図１および図３、図５、図７〜図１０を参照して、表面実装機１００における部品撮像装置６０が行う撮像動作に関する制御フローについて説明する。なお、以下の説明では、部品１２０が吸着ノズル２２に吸着された状態で部品撮像装置６０の上方をＸ１方向に通過する際を想定して説明を行う。また、説明を簡単にするために、計測対象物の検査領域（部品１２０の撮像サイズ）が、図１０に示されるように、Ｍ画素（＝６画素：Ｘ方向）×Ｎ画素（Ｙ方向）として設定されているもののする。また、ＲＡＭ７８には、撮像部分Ａに関するデータ処理に使用される格納領域として、ダミー領域３１０および３２０と、加算領域３５０とが予め確保されているものとする。したがって、部品１２０の領域Ｐ１〜Ｐ４までの４つの領域を撮像して、画像データＡ０（位相値０π）、Ｂ０（位相値２／３π）およびＣ０（位相値４／３π）を取得する場合についての説明を行う。
【００５２】
図９に示すように、まず、ステップＳ１では、撮像制御部７３（図３参照）により、ＲＡＭ７８（図３参照）内に残されている不要な画像データが消去される。これにより、ＲＡＭ７８内の画像データを取り込む際に使用される格納領域（図１０のダミー領域３１０および３２０、および、加算領域３５０）が空の状態とされる。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、「部品画像取り込み開始信号」が検出されたか否かが判断されるととともに、「部品画像取り込み開始信号」が検出されるまでこの判断が繰り返される。詳細には、まず、部品１２０を吸着した状態のヘッドユニット２０がＸ１方向に移動した際、基台１の上面上に設けられたヘッド検知センサ（図示せず）が、部品撮像装置６０の直前まで移動してきたヘッドユニット２０を検知する。そして、このヘッド検知センサによるヘッドユニット２０の検出をトリガとして、主制御部７１から上記した「部品画像取り込み開始信号」が出力される。ステップＳ２において、撮像制御部７３により、この「部品画像取り込み開始信号」が検出されたと判断された場合、ステップＳ３では、照明部６１によるパターン光Ｇの照射が開始される。これにより、図５に示すような光強度分布が正弦波状に調整されたパターン光Ｇが、部品１２０の移動経路に向けて照射された状態となる。
【００５４】
その後、ステップＳ４において、１回分の撮像ルーチンを実行するためのタイミングに関する「取り込みタイミング信号」が発生したか否かが判断されるとともに、この「取り込みタイミング信号」が発生されるまで判断が繰り返される。この「取り込みタイミング信号」は、Ｘ１方向に移動する部品１２０の速度とパターン光Ｇの周期Ｌとに基づいて予め決定されている。
【００５５】
ステップＳ４において、第１回目の撮像ルーチンを実行するための「取り込みタイミング信号」が発生されたと判断された場合、ステップＳ５では、撮像制御部７３により現在の撮像回数Ｗが判断される。ステップＳ５の判断において、現在の撮像回数Ｗが所定回数に達していない場合には、次のステップＳ６以降の処理に進む。ここで、撮像回数Ｗとは、１つの「取り込みタイミング信号」に基づいて以下に説明するステップＳ６およびステップＳ７の一連の処理（撮像ルーチン）が何回実行されたかをカウントした回数のことを示している。
【００５６】
また、ステップＳ５の判断において、撮像回数Ｗが所定の回数（本例では１１回）に達したと判断された場合、ステップＳ６以降の処理（撮像ルーチン）を抜けて、後述する位相解析処理（ステップＳ９）を行った後、本制御フローを終了する。
【００５７】
ステップＳ５の判断において、現在の撮像回数Ｗが所定の回数（１１回）以下の場合、ステップＳ６では、二次元イメージセンサ６３による部品１２０の撮像が実行される。第１実施形態では、部品１２０のＸ１方向への移動とともに、二次元イメージセンサ６３の撮像部分Ａ、ＢおよびＣをこの順に順次駆動して撮像動作を行う。
【００５８】
この際、撮像部分Ａに関しては、図７に示すように、「取り込みタイミング信号」が検出されたタイミングにおいて撮像部分Ａを構成するライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが一斉に撮像を行う。そして、ステップＳ７では、撮像部分Ａが受光した画像信号（画像データ）が二次元イメージセンサ６３から切り出されて、ＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に即座に転送される。その後、ステップＳ４に戻り、次の「取り込みタイミング信号」が検出されるまで待機する。そして、検出された次の「取り込みタイミング信号」に基づいて、ステップＳ５〜Ｓ７までの判断および動作が繰り返し行われる。以下に、第１実施形態におけるステップＳ６の撮像動作とステップＳ７における画像信号のＲＡＭ７８への転送動作とを詳細に説明する。
【００５９】
まず、図１０に示すように、第１回目の撮像動作としてタイミングＴ１で撮像部分Ａにより撮像された画像信号Ｇ１（ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆが有する画像データ）は、ＲＡＭ７８に設けられたメモリ領域３０１〜３０５および３５１に転送される。この際、ライン状撮像領域６３ａの画像信号がメモリ領域３５１に転送されるとともに、ライン状撮像領域６３ｆの画像信号がメモリ領域３０１に転送される。また、画像信号Ｇ１は、部品１２０が全く写っていないデータである。
【００６０】
そして、第２回目の撮像動作として、積分範囲ｄ（図８参照）に対応する時間ΔＴの１／６の時間だけ経過した後のタイミングＴ２（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｂに対応する位置に移動したタイミング）に同期して撮像された画像信号Ｇ２は、画像信号Ｇ１よりも１つだけずらされたメモリ領域３０２〜３０５、３５１および３５２に転送される。そして、第３回目の撮像動作として、タイミングＴ１から起算して（ΔＴ／６）×２の時間だけ経過した後のタイミングＴ３（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｃに対応する位置に移動したタイミング）に同期して撮像された画像信号Ｇ３は、画像信号Ｇ２よりも１つだけずらされたメモリ領域３０３〜３０５および３５１〜３５３に転送される。この時点で、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が２回分加算される。
【００６１】
その後、第４回目の撮像動作としてタイミングＴ３よりもΔＴ／６だけ後のタイミングＴ４で撮像された画像信号Ｇ４は、メモリ領域３０４、３０５および３５１〜３５４に転送される。これにより、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が３回分加算される。また、メモリ領域３５３には、領域Ｐ２を撮像した画像信号が２回分加算される。そして、第５回目の撮像動作としてタイミングＴ４よりもΔＴ／６だけ後のタイミングＴ５で撮像された画像信号Ｇ５は、メモリ領域３０５および３５１〜３５５に転送される。これにより、メモリ領域３５２には、領域Ｐ１を撮像した画像信号が４回分加算され、メモリ領域３５３には、領域Ｐ２を撮像した画像信号が３回分加算され、メモリ領域３５４には、領域Ｐ３を撮像した画像信号が２回分加算される。
【００６２】
第１実施形態では、上記した撮像動作が逐次的に繰り返される。すなわち、タイミングＴ１１での第１１回目の撮像動作では、部品１２０の領域Ｐ１〜Ｐ４が撮像部分Ａ上を完全に通り過ぎて何も写っていないデータが画像信号Ｇ１１として取得される。この際、タイミングＴ１からＴ１１までの各々の時間間隔（少なくともタイミングＴ２からＴ１０までの各々の時間間隔）が、図８に示した積分範囲ｄに対応する時間ΔＴの１／６の時間に設定されている。この結果、図１０に示すように、メモリ領域３５２には領域Ｐ１を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ１が蓄積される。メモリ領域３５３には領域Ｐ２を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ２が蓄積される。メモリ領域３５４には領域Ｐ３を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ３が蓄積される。メモリ領域３５５には領域Ｐ４を撮像して画像信号Ｇが６回分加算された画像データＡ４が蓄積される。また、メモリ領域３５１および３５６には、加算処理が行われるが画像データは存在しない。このようにして、加算領域３５０のメモリ領域３５２〜３５５に１つの繋げられた画像データＡ０が生成される。第１実施形態では、撮像制御部７３によりＲＡＭ７８のメモリ領域を適切に使用して画像信号の積算処理を行うことにより、一般的なＴＤＩ方式のラインセンサを用いた積算処理と同様な処理結果を得ることを行っている。
【００６３】
また、第１実施形態では、撮像部分Ａに関してこのようなデータ処理を行うために、ＲＡＭ７８には、（Ｍ＋（２×Ｚ）−２）画素×Ｎ画素分のメモリ領域（ダミー領域３１０としてのメモリ領域３０１〜３０５、加算領域３５０としてのメモリ領域３５１〜３５６およびダミー領域３２０としてのメモリ領域３２１〜３２５）を使用している。なお、前述した式：Ｍ＋（２×Ｚ）−２におけるＭは、計測対象物の検査領域が有するＸ方向の画素数であり、Ｚは、ＴＤＩの段数（撮像部分Ａが有するライン状撮像領域の列数）を示す。
【００６４】
また、撮像部分Ｂに関しては、タイミングＴ１から起算して（Ｌ／Ｖ）／３の時間（ここで、Ｖは、部品１２０のＸ１方向への速度である）だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｈの一つ手前（上流側）のライン状撮像領域（撮像部分Ｄ）に対応する位置に移動したタイミング）を開始点として、上記詳述したステップＳ６およびＳ７の動作が実行される。つまり、撮像部分Ｂ（ライン状撮像領域６３ｈ〜６３ｍ）をΔＴ／６の間隔で繰り返し受光させて、その都度（Ｗ＝１１回）、画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。さらに、撮像部分Ｃに関しては、タイミングＴ１から起算して（（Ｌ／Ｖ）／３）×２の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がライン状撮像領域６３ｏ一つ手前（上流側）のライン状撮像領域（撮像部分Ｄ）に対応する位置に移動したタイミング）を開始点として、ステップＳ６およびＳ７の動作を実行させる。つまり、撮像部分Ｃ（ライン状撮像領域６３ｏ〜６３ｔ）をΔＴ／６の間隔で繰り返し受光させて、その都度（Ｗ＝１１回）、画像信号が二次元イメージセンサ６３から切り出されてＲＡＭ７８内の所定のメモリ領域に加算される処理が行われる。この結果、画像データＡ０の場合と同様に、撮像部分Ｂ用の加算領域３５０に対応するのメモリ領域に位相値φが２／３πを有する画像データＢ０が生成されるともに、撮像部分Ｃ用の加算領域３５０に対応するメモリ領域に位相値φが４／３πを有する画像データＣ０が生成される。このようにして、撮像サイズがＭ×Ｎ画素からなり、各々の画像データが位相値０π、２／３πおよび４／３πの条件下で撮像された画像データＡ０、Ｂ０およびＣ０（３種類）が、ＲＡＭ７８のメモリ領域（３箇所）にそれぞれ保持される。
【００６５】
ステップＳ５の判断において、撮像回数Ｗが所定回数（Ｗ＝１１回）に達したと判断された場合、ステップＳ８において、照明部６１によるパターン光Ｇの照射が停止される。最後に、ステップＳ９では、画像処理部７４により、３種類の画像データに基づいた位相解析処理が行われる。この結果、部品１２０全体の形状（高さ情報）が取得されて、部品撮像装置６０による撮像動作が終了される。
【００６６】
次に、図１および図４を参照して、表面実装機１００によるプリント基板１１０への部品１２０の実装動作について説明する。
【００６７】
まず、図１に示すように、コンベア１０上に載置されたプリント基板１１０が、基台１の中央部に設けられた装着作業位置までＸ１方向に搬送される。
【００６８】
また、プリント基板１１０の搬入動作と並行して、実装される部品１２０がヘッドユニット２０によりテープフィーダ１３０から取り出される。具体的には、ヘッドユニット２０が所定のテープフィーダ１３０の上方に移動されることにより、テープフィーダ１３０に保持された部品１２０の上方にヘッドユニット２０の吸着ノズル２２が配置される。
【００６９】
その後、吸着ノズル２２を下降させるとともに、吸着ノズル２２の先端に負圧が供給される。これにより、テープフィーダ１３０上の部品１２０が吸着ノズル２２により吸着されて保持される。
【００７０】
この後、部品１２０を保持した状態で、ヘッドユニット２０が部品撮像装置６０の上方を通過する。この際、図４に示すように、ヘッドユニット２０をＸ１方向に沿って移動させながら、部品撮像装置６０によって吸着ノズル２２に保持された部品１２０が撮像される。そして、撮像された画像に基づいて部品１２０の吸着位置が認識されるとともに、部品１２０の高さ情報を取得することにより、部品１２０の良否が判定される。具体的には、部品１２０の複数の電極部分１２０ａの高さ位置が所定の範囲内に収まっていない場合には、プリント基板１１０と部品１２０との接続不良が生じる可能性があるので、不良品であると判定される。部品１２０の高さ情報に基づいて部品１２０が不良品であると判定された場合には、その部品１２０は破棄される。
【００７１】
また、部品１２０の画像に基づいて、部品１２０の吸着位置の正しい吸着位置に対するずれ量が算出される。そして、その算出したずれ量に基づいてヘッドユニット２０が移動するとともに吸着ノズル２２が回転して、部品１２０の装着位置の補正が行われる。上述した部品１２０の装着位置の補正処理は、ヘッドユニット２０がテープフィーダ１３０上からプリント基板１１０の装着位置に移動する動作と並行して行われる。
【００７２】
そして、図１に示すように、ヘッドユニット２０がプリント基板１１０内の所定の装着位置に移動された後、吸着ノズル２２が下降されて部品１２０がプリント基板１１０に装着される。以上の動作が繰り返し行われることにより、複数の部品１２０のプリント基板１１０への実装が行われる。また、部品１２０の実装が完了したプリント基板１１０は、コンベア１０上をＸ１方向に移動して基台１から搬出される。このようにして、表面実装機１００による部品１２０の実装動作が終了する。
【００７３】
第１実施形態では、上記のように、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆを含む二次元イメージセンサ６３と、二次元イメージセンサ６３を制御して撮像部分Ａが有するライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々を用いて部品撮像装置６０に対してＸ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像した後に、ＲＡＭ７８に取り込まれた部品１２０の領域Ｐ１の画像信号（メモリ領域３５２（図１０参照）に転送される画像信号）を順次積算する制御を行う撮像制御部７３とを備えている。これにより、積算終了後の画像データＡ１は、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々が受光した領域Ｐ１の画像信号がライン状撮像領域の数（６本）だけ積算された画像データの状態となる。したがって、積算された画像データＡ１が有する濃度値（明るさ）は、１つのライン状撮像領域（たとえばライン状撮像領域６３ａ）のみが受光した画像信号が有する濃度値（明るさ）と比較して、積算（加算）される分、より大きな値を有することができる。つまり、受光不足に起因して十分な濃度値（明るさ）を有さない画像データが取得されることが回避される。この結果、ライン状（線状）の撮像領域を用いてＸ１方向に移動する部品１２０の撮像を行う際にも、高輝度なパターン光Ｇを用いることなく明るい画像データＡ１を取得することができる。また、Ｘ１方向に移動する速度を大きくしたとしても、積算処理により画像データＡ１が有する明るさが低下するのが抑制されるので、同一の輝度を有するパターン光Ｇを用いる場合には、部品撮像装置６０に対してより高速度でＸ１方向に移動する部品１２０の三次元形状計測を行うことができる。
【００７４】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３は、撮像部分Ａに関して、Ｘ１方向に移動する領域Ｐ１を順次撮像する際に、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄに対応する時間を６等分したタイミングでライン状撮像領域６３ａからライン状撮像領域６３ｆまでを順次受光させる制御を行っている。そして、各タイミングで受光した画像信号（ＲＡＭ７８のメモリ領域３５２に取り込まれた個々の画像信号）を積算して画像データＡ１を取得する制御を行うように構成されている。また、撮像部分ＢおよびＣに関しても同様の制御を行っている。これにより、各撮像部分における６本のライン状撮像領域の各々が受光した画像信号の積算処理の効果を適切に得ることができる。この場合、積算区間をパターン光Ｇの周期Ｌの２分の１として画像信号が積算される分、積算の効果を最大限に得ることができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、撮像制御部７３は、部品１２０のＸ１方向への速度に同期して、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々を用いて部品１２０の領域Ｐ１をＸ１方向に沿って順次撮像するとともに、各ライン状撮像領域が取得した領域Ｐ１の画像信号をパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄで積算する制御を行うように構成されている。これにより、ライン状撮像領域６３ａ〜６３ｆの各々の略同じ位置の画素領域に、部品１２０の領域Ｐ１を確実に受光させることができる。その結果、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄでの積算後には、十分な濃度値（明るさ）を有する画像データＡ１を確実に取得することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３には、各々に６本ずつのライン状撮像領域を有する撮像部分Ａ、ＢおよびＣがそれぞれ設けられている。また、撮像部分Ａ、ＢおよびＣは、各々が、パターン光Ｇが有する周期Ｌを撮像領域の個数（＝３）で除した間隔（＝Ｌ／３）毎にＸ１方向に沿って配置されている。そして、撮像制御部７３は、各々の二次元イメージセンサ６３においてパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１以下の積分範囲ｄで画像信号を順次積算して得られた画像データＡ１、Ｂ１およびＣ１に基づいて位相解析を行うことにより、部品１２０の領域Ｐ１が有する高さ情報を取得する制御を行うように構成されている。これにより、二次元イメージセンサ６３内の撮像部分Ａ、ＢおよびＣの各々において濃度値（明るさ）の大きさが適切に得られた画像データＡ０、Ｂ０およびＣ０（図１０参照）を使用して位相解析を行うことができる。これにより、部品１２０の高さ情報を精度よく得ることができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、パターン光Ｇは、正弦波状の光強度分布がＹ方向から角度αだけ傾けられた状態で部品１２０に投影されるように構成されている。そして、角度αだけ傾けられて投影されたパターン光Ｇが有する周期Ｌを基準として、この周期Ｌの２分の１に対応する積分範囲ｄで画像信号を積算するように構成されている。これにより、角度αを有さずパターン光ＧをＹ２方向に沿って投影する場合（図５の比較例）と比較して、パターン光ＧがＹ２方向から角度αだけ傾けられる分、部品１２０に投影されたパターン光Ｇの周期Ｌ（輝度の明・暗・明のパターン）を部品１２０の移動するＸ１方向に引き伸ばすことができる。この結果、輝度変化の周期が長くなる分、積算を行う積分範囲ｄに対して多くの個数のライン状の撮像領域を割り当てることができるので、積算する画像信号が増える分、部品１２０における高さ検出の精度をより向上させることができる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、図１、図３、図５、図８および図１０〜図１３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態による表面実装機２００では、上記第１実施形態における表面実装機１００の部品撮像装置６０に適用した二次元イメージセンサ６３に代えて、各々が複数のラインセンサからなる３台のＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃによって構成された撮像部２６３を用いて、部品撮像装置２６０を構成している。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、表面実装機２００は、本発明の「部品移載装置」の一例であり、部品撮像装置２６０は、本発明の「三次元形状計測装置」の一例である。また、ＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃは、本発明の「撮像部」および「ＴＤＩ方式のセンサ」の一例である。
【００７９】
撮像部２６３は、図１１に示すように、６本のラインセンサ６４ａ〜６４ｆからなるＴＤＩセンサ２６４ａにより構成された１つの撮像部分Ａと、別な６本のラインセンサ６４ｈ〜６４ｍからなるＴＤＩセンサ２６４ｂにより構成された１つの撮像部分Ｂと、さらに別な６本のラインセンサ６４ｏ〜６４ｔからなるＴＤＩセンサ２６４ｃにより構成された撮像部分Ｃとを備えている。この場合も、撮像制御部７３（図３参照）は、部品１２０の移動に同期して、各々のＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃ（撮像部分Ａ〜Ｃ）内の最も上流側（Ｘ２側）に配置されたラインセンサ６４ａ（６４ｈおよび６４ｏ）から最も下流側（Ｘ１側）に配置されたラインセンサ６４ｆ（６４ｍおよび６４ｔ）に向かって１列ずつ撮像を行う制御を実行することにより、部品１２０の領域Ｐ１を各々のラインセンサを用いて順次撮像することが可能である。なお、ラインセンサ６４ａ〜６４ｆ、ラインセンサ６４ｈ〜６４ｍ、および、ラインセンサ６４ｏ〜６４ｔは、本発明の「ライン状の撮像領域」の一例である。
【００８０】
また、第２実施形態においても、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）、ＴＤＩセンサ２６４ｂ（撮像部分Ｂ）およびＴＤＩセンサ２６４ｃ（撮像部分Ｃ）が、パターン光Ｇ（図５参照）が有する周期（ピッチ）Ｌを撮像領域の個数（３個）で除した間隔（＝Ｌ／３）を有してＸ１方向（部品１２０の移動方向）に沿って配置されている。
【００８１】
第２実施形態では、ＴＤＩセンサ２６４ａ（２６４ｂおよび２６４ｃ）を用いて、領域Ｐ１の撮像（画像信号の取得）から画像データＡ１（Ｂ１およびＣ１）を生成するに至るまでのＴＤＩ処理については、以下のように行われる。ここでは、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）を例にとって説明する。
【００８２】
具体的には、図１２に示すように、まず、撮像制御部７３により、１段目のラインセンサ６４ａによりＸ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１が撮像される。これにより、ラインセンサ６４ａには、画像信号となる電荷６ａが保持される。そして、１段目の撮像のタイミングＴ１から積分範囲ｄ（図８参照）に対応する時間ΔＴの１／６の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がラインセンサ６４ｂに対応する位置に移動したタイミング）に同期して、ラインセンサ６４ａが保持する電荷６ａが、２段目のラインセンサ６４ｂに転送されるとともに、ラインセンサ６４ｂが電荷６ａを保持した状態でラインセンサ６４ｂにより領域Ｐ１の撮像が行われる。これにより、ラインセンサ６４ｂには、電荷６ａとラインセンサ６４ｂが受光して得た電荷６ｂとが加算された電荷７ｂが、画像信号として保持される。
【００８３】
そして、１段目の撮像のタイミングＴ１から起算して（ΔＴ／６）×２の時間だけ経過した後のタイミング（部品１２０の領域Ｐ１がラインセンサ６４ｃに対応する位置に移動したタイミング）に同期して、ラインセンサ６４ｂが保持する電荷７ｂが、３段目のラインセンサ６４ｃに転送されるとともに、ラインセンサ６４ｃが電荷７ｂを保持した状態でラインセンサ６４ｃにより領域Ｐ１の撮像が行われる。これにより、ラインセンサ６４ｃには、電荷７ｂとラインセンサ６４ｃが受光して得た電荷６ｃとが加算された電荷７ｃが、画像信号として保持される。ＴＤＩセンサ２６４ａでは、この操作がラインセンサ６４ａから６４ｆまで順次繰り返されることにより、受光後のラインセンサ６４ｆには最終的に電荷７ｆが保持される。つまり、電荷７ｆは、電荷６ａと電荷６ｂと電荷６ｃと電荷６ｄと電荷６ｅと電荷６ｆとが足し合わされた電荷量に等しい。
【００８４】
そして、図１３に示すように、ＴＤＩセンサ２６４ａ（撮像部分Ａ）における１回分の撮像動作とＴＤＩとによって取得された画像データＡ１が、ＲＡＭ７８のメモリ領域５２１に格納される。同様に、２回目の撮像動作とＴＤＩとによって取得された領域Ｐ２の画像データＡ２が、メモリ領域５２２に格納される。上記したＴＤＩが所定のタイミングで複数回（たとえば、計測対象物の検査領域が、Ｍ画素（Ｘ方向）×Ｎ画素（Ｙ方向）である場合には、Ｍ回）繰り返されることにより、画像データＡ１〜ＡＭが、順次、メモリ領域５２０に格納されて１つの画像データＡ０（Ｍ×Ｎ画素）が取得される。なお、ＴＤＩセンサ２６４ｂ（撮像部分Ｂ）およびＴＤＩセンサ２６４ｃ（撮像部分Ｃ）についても同様の動作処理が行われる。これにより、画像データＢ１〜ＢＭがＲＡＭ７８のメモリ領域６２０に格納されるとともに、画像データＣ１〜ＣＭがメモリ領域７２０に格納されるように構成されている。
【００８５】
第２実施形態では、上記のように、撮像制御部７３は、ＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃを構成するラインセンサ６４ａ〜６４ｔの各々を用いて部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像するとともに、個々のラインセンサ６４ａ〜６４ｆが受光した領域Ｐ１の画像信号（画像データ）をパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄで順次積算する制御を行うように構成されている。これにより、複数のラインセンサ６４ａ〜６４ｔの撮像動作を適切に制御して画像信号の積算処理（ＴＤＩ）を容易に行うことができる。また、撮像部２６３において個々のラインセンサによる撮像撮像動作に同期して順次画像信号を加算する処理を行うので、ＲＡＭ７８には積算後の画像データＡ１〜ＡＭ（Ｂ１〜ＢＭおよびＣ１〜ＣＭ）のみが格納される。したがって、上記第１実施形態のようにＲＡＭ７８に画像信号の積算処理などを行うメモリ領域を確保する必要がない分、メモリ領域を節約する（図１０示したダミー領域３１０および３２０が不要となる）ことができる。
【００８６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明の「三次元形状計測装置」を表面実装機１００に適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明の「三次元形状計測装置」を部品試験装置（ＩＣハンドラー）にも適用することが可能である。また、本発明の「三次元形状計測装置」は表面実装機および部品試験装置以外の機器や装置にも広く適用することが可能である。なお、ＩＣハンドラーは、本発明の「部品移載装置」の一例である。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、撮像制御部７３は、Ｘ１方向に移動する部品１２０の領域Ｐ１を順次撮像する際に、各撮像部分ごとにパターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１の積分範囲ｄに対応する時間を６等分した撮像タイミングで６本のライン状撮像領域を順次撮像させる制御を行った例について示したが、本発明はこれに限られない。つまり、パターン光Ｇが有する周期Ｌの２分の１よりも小さい積分範囲に対応する時間で、６本のライン状撮像領域を順次受光させるようにしてもよい。このように、積算区間がパターン光Ｇの周期の２分の１よりも短い（πラジアン未満）場合であっても、積算されることにより、十分な濃度値となった画像データを容易に得ることができる。また、１つの撮像部分を構成するライン状撮像領域の本数は、６本以外であってもよい。
【００８９】
また、上記第１実施形態では、二次元イメージセンサ６３の各撮像部分（Ａ、ＢおよびＣ）においてライン状撮像領域６本分の画像信号Ｇをまとめて取得（図９のステップＳ６）した後に、合計１１個の画像信号Ｇ１〜Ｇ１１（図１０参照）をＲＡＭ７８に一括して取り込みながら積算（加算）処理を行った（図９のステップＳ７）が、本発明はこれに限られない。たとえば、上記第２実施形態で示したＴＤＩセンサのように、各撮像部分における個々のライン状撮像領域が受光した画像信号のみを、ライン状撮像領域が受光した順に撮像部分から切り出して順次ＲＡＭ７８の所定のメモリ領域に転送して、領域毎（部品１２０の領域Ｐ１〜領域ＰＭ毎）に加算処理を行うように構成してもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、２／３πずつ位相をずらした３つの画像データＡ１、Ａ２およびＡ３に基づいて位相解析を行って部品１２０の高さ情報を取得した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１／２πずつ位相をずらした４つの画像に基づいて部品の高さ情報を取得してもよい。この場合、撮像部は、等しい間隔を隔てて配置された４つの撮像領域から構成される。また、同様に、５つ以上の画像に基づいて部品の高さ情報を取得してもよい。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、基台１に固定的に設けた部品撮像装置６０に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸着ノズル２２に対して移動可能であるようにヘッドユニット２０に取り付けられた部品撮像装置に本発明を適用してもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、基台１に固定的に設けた部品撮像装置６０の上方を部品１２０がＸ１方向に移動する際の三次元形状計測方法に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、移動しない計測対象物に対して撮像部側が第１方向に移動するように構成された測定系に対しても、本発明を適用することが可能である。この場合、撮像部と照明部とが、共に、計測対象物に対して第１方向に移動するように構成される。
【００９３】
また、上記第１および第２実施形態では、いわゆるＴＤＩの段数を６段（１つの撮像部分を構成するライン状の撮像領域の列数）として二次元イメージセンサ６３またはＴＤＩセンサ２６４ａ〜２６４ｃを構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。ＴＤＩ方式における段数は、６段以外であってもよい。また、各々の撮像部分におけるライン状の撮像領域の本数（段数）を同じ数（６段）として構成したが、本発明はこれに限られない。各々の撮像部分におけるライン状の撮像領域の本数（段数）を互いに異ならせてもよい。
【００９４】
また、上記第２実施形態では、３つのＴＤＩセンサ２６４ａ、２６４ｂおよび２６４ｃを、パターン光Ｇが有する周期Ｌの３分の１の間隔（＝Ｌ／３）でＸ１方向に沿って配置して構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。つまり、ＴＤＩセンサの大きさ、あるいは、パターン光Ｇの周期Ｌの大きさ（小ささ）によっては、３つのＴＤＩセンサを間隔Ｌ／３でＸ１方向に物理的に配置できない場合もあり得る。このような場合には、部品撮像装置６０の光学系を工夫することによって、部品１２０から間隔Ｌ／３毎に反射された反射光を、各々のＴＤＩセンサに受光させることが可能となるように構成してもよい。部品１２０からの反射光光路を適切に構成すれば、３つのＴＤＩセンサをどのような順序でどのような方向に配置しても、部品１２０からの上記した反射光を受光させることができる。したがって、本構成においても本発明の効果を有効に得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
２０ ヘッドユニット
６０、２６０ 部品撮像装置（三次元形状計測装置）
６１ 照明部
６３ 二次元イメージセンサ（撮像部）
６３ａ〜６３ｆ、６３ｈ〜６３ｍ、６３ｏ〜６３ｔ ライン状撮像領域（ライン状の撮像領域）
６４ａ〜６４ｆ、６４ｈ〜６４ｍ、６４ｏ〜６４ｔ ラインセンサ（ライン状の撮像領域）
７３ 撮像制御部（制御部）
１００、２００ 表面実装機（部品移載装置）
１２０ 部品（計測対象物）
２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ ＴＤＩセンサ（撮像部、ＴＤＩ方式のセンサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が第１方向に並べられるとともに前記第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、計測対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、
前記撮像部が、各々のライン状の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える、三次元形状計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記撮像部に対する前記計測対象物の相対的な前記第１方向への移動速度に同期して、前記撮像部が有する各々の前記ライン状の撮像領域を用いて前記計測対象物の同一部分を前記第１方向に沿って順次撮像するとともに、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の三次元形状計測装置。
【請求項３】
前記撮像部は、複数の前記ライン状の撮像領域を有する複数の撮像部分を含み、
前記撮像部分は、各々が、前記照明光が有する前記周期を前記撮像部分の個数で除した間隔毎に前記第１方向に沿って配置されており、
前記制御部は、各々の前記撮像部分において前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で前記画像信号を積算して得られた画像データに基づいて位相解析を行うことにより、前記計測対象物の高さ情報を取得する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記ライン状の撮像領域毎に対応する画像信号を切り出し可能に構成された二次元イメージセンサであり、
前記制御部は、前記二次元イメージセンサを用いて前記計測対象物の同一部分を順次撮像した後、前記計測対象物の前記同一部分が撮像された前記画像信号を切り出して、前記画像信号を前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項５】
前記撮像部は、複数の前記ライン状の撮像領域を有するＴＤＩ方式のセンサであり、
前記制御部は、前記ＴＤＩ方式のセンサの各々の前記ライン状の撮像領域を用いて前記計測対象物の同一部分を順次撮像するとともに、個々の前記ライン状の撮像領域が受光した前記同一部分の前記画像信号を前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で順次積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項６】
前記照明光は、正弦波状の前記光強度分布が前記第２方向から所定角度だけ傾けられた状態で前記計測対象物に投影されるように構成されており、
前記制御部は、前記撮像部が、各々の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記所定角度だけ傾けられて投影された前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で前記画像信号を積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項７】
部品を移載するためのヘッドユニットと、
各々が第１方向に並べられるとともに前記第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、部品を撮像する撮像部と、
前記撮像部に対して前記ヘッドユニットにより第１方向に相対的に移動する前記部品に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、
前記撮像部が、各々のライン状の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記部品の同一部分を順次撮像する場合に、前記部品の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える、部品移載装置。
【請求項８】
計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影するステップと、
ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて前記撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップとを備える、三次元形状計測方法。
【請求項１】
各々が第１方向に並べられるとともに前記第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、計測対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部に対して第１方向に相対的に移動する計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、
前記撮像部が、各々のライン状の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える、三次元形状計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記撮像部に対する前記計測対象物の相対的な前記第１方向への移動速度に同期して、前記撮像部が有する各々の前記ライン状の撮像領域を用いて前記計測対象物の同一部分を前記第１方向に沿って順次撮像するとともに、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の三次元形状計測装置。
【請求項３】
前記撮像部は、複数の前記ライン状の撮像領域を有する複数の撮像部分を含み、
前記撮像部分は、各々が、前記照明光が有する前記周期を前記撮像部分の個数で除した間隔毎に前記第１方向に沿って配置されており、
前記制御部は、各々の前記撮像部分において前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で前記画像信号を積算して得られた画像データに基づいて位相解析を行うことにより、前記計測対象物の高さ情報を取得する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記ライン状の撮像領域毎に対応する画像信号を切り出し可能に構成された二次元イメージセンサであり、
前記制御部は、前記二次元イメージセンサを用いて前記計測対象物の同一部分を順次撮像した後、前記計測対象物の前記同一部分が撮像された前記画像信号を切り出して、前記画像信号を前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項５】
前記撮像部は、複数の前記ライン状の撮像領域を有するＴＤＩ方式のセンサであり、
前記制御部は、前記ＴＤＩ方式のセンサの各々の前記ライン状の撮像領域を用いて前記計測対象物の同一部分を順次撮像するとともに、個々の前記ライン状の撮像領域が受光した前記同一部分の前記画像信号を前記照明光が有する前記周期の２分の１以下の範囲で順次積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項６】
前記照明光は、正弦波状の前記光強度分布が前記第２方向から所定角度だけ傾けられた状態で前記計測対象物に投影されるように構成されており、
前記制御部は、前記撮像部が、各々の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記所定角度だけ傾けられて投影された前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で前記画像信号を積算する制御を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元形状計測装置。
【請求項７】
部品を移載するためのヘッドユニットと、
各々が第１方向に並べられるとともに前記第１方向と直交する第２方向にライン状に延びる複数の撮像領域を含み、部品を撮像する撮像部と、
前記撮像部に対して前記ヘッドユニットにより第１方向に相対的に移動する前記部品に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影する照明部と、
前記撮像部が、各々のライン状の前記撮像領域を用いて前記第１方向に相対的に移動する前記部品の同一部分を順次撮像する場合に、前記部品の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算する制御を行う制御部とを備える、部品移載装置。
【請求項８】
計測対象物に向けて正弦波状の光強度分布を有する照明光を投影するステップと、
ライン状に延びる複数の撮像領域の各々を用いて前記撮像領域に対して所定方向に相対的に移動する前記計測対象物の同一部分を順次撮像する場合に、前記計測対象物の前記同一部分の画像信号を、前記照明光が有する周期の２分の１以下の範囲で積算するステップとを備える、三次元形状計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３２８３６（Ｐ２０１２−１３２８３６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６４３７（Ｐ２０１０−２８６４３７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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