電子部品の三次元測定装置
【課題】電子部品の形状分析のための指標を、ライン光の走査位置に依存せず常に一定に維持することができ、カメラによる撮像光の分析をより正確且つ適正に行なう。
【解決手段】電子部品Ｐに対してライン光Ｌを照射すると共に該ライン光Ｌを当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向（ｘ方向）に走査し、この拡散光（反射光）Ｌｒを撮像カメラ２３にて取得することによって電子部品Ｐの走査面の形状または高さを測定する電子部品Ｐの三次元測定装置１４において、ライン光Ｌの走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘｃ、Ｘ２）に依存して、該ライン光Ｌの前記電子部品Ｐの走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度α（α１、αｃ、α２）が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備える。
【解決手段】電子部品Ｐに対してライン光Ｌを照射すると共に該ライン光Ｌを当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向（ｘ方向）に走査し、この拡散光（反射光）Ｌｒを撮像カメラ２３にて取得することによって電子部品Ｐの走査面の形状または高さを測定する電子部品Ｐの三次元測定装置１４において、ライン光Ｌの走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘｃ、Ｘ２）に依存して、該ライン光Ｌの前記電子部品Ｐの走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度α（α１、αｃ、α２）が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の三次元測定装置、特にプリント基板又は液晶やディスプレイ基板等の基板に自動的に電子部品を実装する電子部品実装装置に組み込まれる三次元測定装置に適用するのに好適な、電子部品の三次元測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の所定部分の形状や高さを、三次元測定した後に基板に実装する電子部品の実装装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この実装装置が備えている三次元測定装置は、その概要を図１４に示すように、ＬＥＤ照明光源１３１により吸着ノズル１１７に保持されている電子部品１３０を照明し、該電子部品１３０の下方に配したＣＣＤカメラ１２６で撮像して位置決めのための二次元データを取得するようになっている。
【０００４】
その後、この二次元データから電子部品１３０の吸着角度を補正した後、レーザダイオード１２１を点灯し、コリメートレンズ１２２及びフォーカスレンズ１２３を通過させたスポット光を投光ミラー１２４で反射させる。反射光は、ラインジェネレータレンズ１２５によってライン光１２５Ａに調整され、該ライン光１２５Ａが電子部品１３０の端子部１３０Ａに下方斜め４５°より投光される。
【０００５】
更に、リニアモータ１２８により投光ユニット１２７を図中左右方向に移動させ、電子部品１３０の底面に対して、該ライン光１２５Ａを、当該ライン光１２５Ａの照射ライン方向と直交する方向（ｘ方向）に走査する。このライン光１２５Ａの投光像（拡散光）を、前記ＣＣＤカメラ１２６で撮像し、ライン光１２５Ａによる光切断線の重心位置から各端子の高さデータを取得し、端子部１３０Ａの平坦度（形状）を検査している。この平坦度が適正であれば、位置決めデータに基づいて電子部品１３０を基板上に搭載する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６０８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている三次元測定装置では、電子部品の高さ計測（三次元測定）を、電子部品の斜め下方からライン光を照射し、その散乱光の一部（カメラに届く光）を用いて、端子の高さデータを取得しているため、特に、カメラの画角が広い場合（テレセントリックな光学系でない場合）においてライン光の走査位置によってカメラでの受光量が異なり、重心特定のための２値化等の分析が必ずしも良好に行えないことがあるという問題があった（後に本発明の作用と比較して詳述）。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであって、カメラによって取得された撮像光を分析するための指標を、ライン光の走査位置に依存せず、常に一定に維持し、該撮像光の分析をより適正に行なうことのできる電子部品の三次元測定装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子部品に対してライン光を照射すると共に該ライン光を当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向に走査し、この拡散光をカメラにて取得することによって電子部品の走査面の形状または高さを測定する電子部品の三次元測定装置において、前記ライン光の走査位置に依存して、該ライン光の前記電子部品の走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明は、ライン光の走査位置が変化すると、該ライン光の入射方向に対してカメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化し、この変化に依存してカメラでの受光量が変化することに着目し、これを適正に補正するようにしたため、画角の広い低コストな撮像カメラを用いた場合であっても、走査位置の如何に関わらず正確な画像分析を行なうことができる。
【００１１】
なお、具体的な補正に当たっては、例えば、ライン光の走査位置に依存して、ライン光の発光量又は前記カメラでの受光量の少なくとも一方を補正するようにするとよい。すなわち、光源にて発生する光自体の強度を、カメラによって得られる光量に逆比例した強度に補正するという手法を採用しても良いし、発光量はそのままで、実際にカメラによって得られた受光量の方を補正するようにしてもよい。
【００１２】
更には、ライン光の走査位置に依存して、前記カメラによって取得されたライン光を分析するときの閾値を補正するようにしても実質的に同等の補正が可能である。なお、これら補正は、併用してもよい。
【００１３】
なお、後述するように、ライン光の照射ライン方向における位置に依存して発生する前記カメラでの受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えるようにすると、カメラでの全視野における一層正確な光量補正を行なうことができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子部品の形状分析のための指標を、ライン光の走査位置に依存せず常に一定に維持することができ、カメラによる撮像光の分析をより正確且つ適正に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態が適用される電子部品実装装置の概観を示す斜視図である。この電子部品実装装置には、基台１の中央部にｘ方向に沿って搬送路２が配設されている。この搬送路２は、基板保持部を兼ねており、基板３をｘ方向に搬送すると共に、搬送路２上の所定位置に基板３を保持し、位置決めする。
【００１７】
搬送路２の両側には電子部品の供給部４が配設され、それぞれの供給部４には多数台のパーツフィーダ５が並設されている。各パーツフィーダ５は、電子部品を収納・保持しているテープをその長さ方向に送ることにより、該電子部品を順次供給するようになっている。
【００１８】
又、Ｘ軸テーブル６には、電子部品の移載ヘッド７が装着される。このＸテーブル６は、対向して並設されたＹ軸テーブル８Ａ及び８Ｂにその両端部が支持されている。これらＸ軸テーブル６及びＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂを駆動することにより、移載ヘッド７を水平方向（ｘ−ｙ方向）に移動し、その下端部に装着されている（後述する図５に示す）吸着ノズル１０によりパーツフィーダ５の電子吸着位置から電子部品をピックアップして基板３上に移載する。
【００１９】
前記搬送路２と供給部４との間の移動経路の下方には、ＣＣＤカメラ等からなる部品認識カメラ９が配設されている。部品認識カメラ９は、移載ヘッド７や吸着ノズル１０を下方から撮像し、この撮像結果に基づいて移載ヘッド７に保持されている電子部品の識別や位置ずれの検出が行なわれる。ＣＣＤカメラ９の近傍には、電子部品の端子部の形状（この実施形態では平坦度）を検査する三次元測定装置１４が配設されている。この三次元測定装置１４については後に詳述する。
【００２０】
前記移載ヘッド７には、図５に拡大して示すように、複数のノズルシャフト１１がそれぞれθ軸モータ１２に取り付けられ、各ノズルシャフト１１は、独立にθ方向に回転できるようになっている。又、移載ヘッド７には、各ノズルシャフト１１に対応するＺ軸モータ１３が設置され、各ノズルシャフト１１が独立に昇降可能である。各ノズルシャフト１１の先端には、吸着ノズル１０が着脱自在に装着されている。吸着ノズル１０の先端にはエアを吸引して電子部品を保持するための吸着孔（図示略）が設けられている。
【００２１】
前記三次元測定装置１４は、図２にその概要を示すように、コントローラ１５ＢによってＯＮ−ＯＦＦされるレーザダイオード１５からのレーザ光Ｌａが、コリメートレンズ１６とフォーカスレンズ１７を介して投光ミラー１８に入力されると、その反射光がラインジェネレータレンズ１９によりライン光Ｌとして吸着ノズル１０に保持されている電子部品Ｐに照射（投光）されるようになっている。コントローラ１５Ｂは、（後述するように）レーザダイオード１５に供給する電流を増減することにより、該レーザダイオード１５にて発生されるレーザ光Ｌａの強度（発光量）を調整することが可能である。吸着ノズル１０に保持されている電子部品Ｐの下方には、撮像ミラー２１が配置され、該撮像ミラー２１の反射方向には撮像カメラ２３が配置されている。
【００２２】
投光ユニット２６は、前記フォーカスレンズ１７、投光ミラー１８、及びラインジェネレータ１９を一体的に内蔵している。この投光ユニット２６は、リニアアクチュエータ２４に直結されており、水平方向に正常に保持された電子部品Ｐの下面（走査面）に平行（図中の矢印ｘ方向）に、且つ、図３の要部上面図にイメージを示すように、照射されたライン光Ｌの先端の照射ラインに対して交差する方向（この実施形態では直交方向：ｘ方向）に駆動可能とされている。
【００２３】
なお、本実施形態に適用される三次元測定装置１４の基本的な測定原理は、前記図１４に示した従来例と同一である。
【００２４】
次に、以上の構成による三次元測定装置１４を用いた三次元測定の動作を、図６に示すフローチャートに従って説明する。
【００２５】
まず、前記図４に示した搬送路２上に基板３が搬入され、位置決めされると（ステップ１、２）、移載ヘッド７は電子部品Ｐをピックアップするために、ノズルシャフト１１の先端に装着されている吸着ノズル１０を供給部４へ移動させる（ステップ３）。
【００２６】
移載ヘッド７が部品吸着位置へ整定後、Ｚ軸モータ１３の駆動によりノズルシャフト１１を降下させると、その先端の吸着ノズル１０が部品吸着高さまで下降する。この下降によって吸着ノズル１０がパーツフィーダ５に収められている電子部品Ｐと当接する直前に、図示しない真空発生装置を作動させ、ノズルシャフト１１の管路内を負圧とすることにより、該吸着ノズル１０の先端に当接した電子部品Ｐを吸着する（ステップ４）。
【００２７】
その後、吸着された電子部品Ｐの吸着位置及び角度の認識を行なうため、実装装置本体に設けられている部品認識カメラ９上へ移動し（ステップ５）、吸着した電子部品Ｐの位置認識を行なう（ステップ６）。位置認識した結果を元に、移載ヘッド７が該部品認識カメラ９の近傍に配置されている三次元測定装置１４上へと移動を行ない（ステップ７）、吸着されている電子部品Ｐの端子部Ｐａが三次元測定装置１４の測定装置（ライン光Ｌの焦点位置）となるように位置決めされる。
【００２８】
次に、ステップ８で行なう前記図２の三次元測定装置による三次元測定について説明する。
【００２９】
コントローラ１５Ｂにより光源であるレーザダイオード１５から発せられたレーザ光Ｌａは、コリメートレンズ１６で集光されて平行光となる。フォーカスレンズ１７はこの平行光をスポット光となるように絞り込む。フォーカスレンズ１７からのスポット光は、投光ミラー１８により所定の方向に曲げられる。この曲げられた光路の直後に置かれたラインジェネレータレンズ１９は、入射光を幅（厚さ）３０μｍ、長さ４０ｍｍ（図２の紙面と垂直な方向、図３の寸法Ｗ）のライン光Ｌとして、所定の走査位置Ｘにおいて測定対象である電子部品Ｐの端子部Ｐａに投光する。電子部品Ｐの端子部Ｐａからの反射光（拡散光の一部）Ｌｒは、撮像ミラー２１で反射されて撮像カメラ２３により撮像される。
【００３０】
ここで、図２において投光ユニット２６をリニアアクチュエータ２４の駆動により図示される左右両矢印のｘ方向（ライン光Ｌの照射ライン方向に対して直交する方向）に一定速度（例えば７００ｍｍ／ｓ）で移動させる。この結果、ライン光Ｌが走査され、撮像カメラ２３の視野内にライン光Ｌが入光可能となる所定の走査位置Ｘに来たとき、レーザダイオード１５を所定時間だけ（例えば５０μｓ）点灯する。すると、当該走査位置Ｘにある電子部品Ｐの端子部Ｐａに反射した反射光Ｌｒが撮像カメラ２３に入光するため、これを撮像することで高さ測定を行なうことができる。なお、このように平行光線に向かって投光ユニット２６の前後直線運動を行なっても、フォーカスレンズ１７の結像作用には影響を及ぼさないので、測定対象である電子部品Ｐが水平方向に正常保持されている場合には、その端子には常に一定幅のライン光Ｌが照射されることになる。
【００３１】
高さ測定の原理について以下に簡単に説明する。図７は、電子部品Ｐの端子部Ｐａを三次元測定する様子を示した図である。
【００３２】
図７（Ａ）は、電子部品Ｐが、ｘｙθの各軸の駆動により、前記三次元測定装置１４の上部に、ｘｙの各軸に対して平行で、且つ該三次元測定装置１４の視野の中心位置に一致するように位置決めされた状態を示す上面図であり、リニアアクチュエータ２４によって走査されるライン光Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）が電子部品Ｐの端子部Ｐａに照射されている状態を示している。
【００３３】
図７（Ｂ）は、その側面図であり、走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘ２）において端子部Ｐａに照射されたライン光Ｌの一部が撮像カメラ２３によって撮像され得る反射光Ｌｒ（Ｌｒ１、Ｌｒ２）として反射している状態を示しており、図７（Ｃ）は、同図（Ｂ）のライン光Ｌ１が照射される端子部Ｐａの拡大図である。
【００３４】
ここで、測定対象となる端子部Ｐａのうち、変形等により他と比較して異なる高さの端子部Ｐｂが存在し、これによりライン光Ｌ１が照射される高さが図７（Ｃ）に示すように正常端子部Ｐａと比較してΔｔだけ異なっていたとする。ライン光Ｌ１の照射により、端子部Ｐａはその下方に設けた撮像カメラ２３に図８に示すような光切断線画像として撮像されるが、高さの異なる端子部ＰｂはΔｘだけ離れた位置に撮像される。ライン光Ｌ１の投光角度は端子部Ｐｂに対して４５°をなしているため、ほぼΔｘ＝Δｔとなり、三次元（高さ）測定が可能となる。同様な測定が、走査位置Ｘ２についても行なわれる。ここで、走査位置Ｘ１と走査位置Ｘ２での反射光Ｌｒ１、Ｌｒ２の強度に基づく補正が行なわれた上で各位置での三次元測定が行なわれるが、これについては、後に詳述する。ステップ８による三次元測定の結果により、電子部品Ｐの異常が認められなかった場合には、移載ヘッド７は搬送路２に固定されている基板３上の所定位置に移動し（ステップ１０）、θ軸モータ１２とＺ軸モータ１３の駆動により、電子部品Ｐを基板３へ搭載する（ステップ１１）。
【００３５】
その後、基板３への電子部品Ｐの搭載が総て完了するまで生産動作を継続する（ステップ１２）。
【００３６】
ここで、走査位置Ｘの違いに基づく補正について詳細に説明する。
【００３７】
図１（Ａ）は、ライン光が電子部品Ｐに対して走査位置Ｘ１から同Ｘｃを通過して走査位置Ｘ２にまで走査される様子を示している。なお、本実施形態では撮像カメラ２３には撮像ミラー２１の反射光が入力される構成となっているが、撮像ミラー２１は、単に進行方向を変えているだけであるため（いわゆる鏡像の状態で撮像カメラ２３に入るだけであるため）理解を容易にするために、ここでは省略している。
【００３８】
電子部品Ｐに照射されたライン光Ｌは、図１（Ｂ）に示されるように、さまざまな方向に散乱するが、この内一番強い光が反射される方向は、いわゆる正反射の方向であり、この方向の反射光Ｌｓ以外の反射光（散乱光）は反射光Ｌｓほど強くはない。図１（Ａ）と（Ｂ）との比較から明らかなように、電子部品Ｐに対し、走査位置Ｘ１の位置に照射されたライン光Ｌ１は、該ライン光Ｌ１の電子部品Ｐの走査面への入射方向に対して撮像カメラ２３に向かう反射光Ｌｒ１の出射方向のなす角度α１が比較的大きく、反射光Ｌｒ１に相当する強度を有するが、走査位置Ｘｃにまで移動してくると、同角度αｃがα１より小さくなり、同じ強さのライン光（Ｌ１＝Ｌｃ）でありながら。ここで得られる（撮像カメラ２３に向かう）反射光Ｌｒｃは、若干弱い光となってしまう（Ｌｒ１＞Ｌｒｃ）。さらに、走査位置がＸ２に至ると、ここで得られる（撮像カメラ２３に向かう）反射光Ｌｒ２の強度は一層弱くなってしまう（Ｌｒ１＞Ｌｒｃ＞Ｌｒ２）。この現象は、ｘ方向の画角に対応する角度θｘが大きいほど顕著になる（角度θｘが零のいわゆるテレセントリックな光学系のときは、反射光Ｌｒは、ライン光Ｌに対し減衰はするが、減衰度は走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘｃ、Ｘ２）に関わらず一定であって、このような強弱は発生しない。）しかし、角度θｘを零又は零に近いほどに小さくし、且つ電子部品Ｐの全ての位置を撮像カメラの視野内に納めるには、大型の撮像素子を必要とし、コストが非常に高くなる。このため、画角はある程度は必要であるが、その結果として撮像カメラ２３に到達する光量がライン光Ｌの走査位置Ｘに依存してしまい、得られた画像の適正な分析を阻害してしまうことになる。この実施形態では、この現象に着目し、この走査位置Ｘが異なることに起因する光量の変化を補正するようにしたため、ライン光Ｌの走査位置Ｘの如何に関わらず、常に適正な画像分析が可能となる。
【００３９】
この補正は、具体的には、例えば、図９に示されるように、レーザダイオード１５に流す電流値Ｉが、走査位置Ｘに依存して入射光と反射光とで形成される角度α（α１、αｃ、α２）が小さくなるほど大きくなるように、（この実施形態では）プラス−マイナス１０％程度の範囲で該電流値Ｉが増減させる。増減の範囲は、前記角度θｘに依存する（定性的には角度θｘが大きいほど、補正範囲は大きくなる）。なお、認識対象となる電子部品がＳＯＰ、ＱＦＰ、ＢＧＡのように、走査方向に複数の端子を持つ電子部品である場合には、１回の走査移動中に、レーザダイオード１５を複数回点灯させる。この場合も、同様に、各点灯ごとにレーザダイオード１５のコントローラ１５Ｂは、走査位置Ｘによって該レーザダイオード１５での電流値Ｉを制御し、その発光量を適切な値に調整する。図９のグラフは、この調整（走査位置／電流テーブル）の例示であり、撮像カメラ２３の視野内のｘ方向における何れの位置においても受光量が一定となるように設定される。このテーブルは、初期組付け時に、各走査位置Ｘにおけるライン光Ｌの明るさを測定し、その結果に応じて予め作成される。この結果、走査位置Ｘによらず、常に同じ強さの反射光Ｌｒが撮像カメラ２３に入力されることになり、精密な反射光位置の２値化分析（正確な重心位置の特定）ができるようになる。
【００４０】
補正の他の例としては、例えば、図１０に示されるように、（レーザダイオード１５での発光量は一定とし）得られた受光量（輝度）の方を補正する方法がある。即ち、走査位置Ｘに依存して、例えば均一な平面を有する金属板の当該均一面を電子部品Ｐの代わりに高さを測定し得るように配置して一定のピッチにてライン光を照射して、撮像画像上の座標に依存する受光量の違いに対応する補正係数を予め求めておき、反射光の当たっている画素に対して任意の輝度以上（例えば判別分析法を用いて算出した輝度以上）の画素に対して、該補正係数を乗じる補正をする。これにより実際に得られた明るさが不均一であっても、（補正後の）見かけ上の画像の明るさを均一にすることができ、同様の補正効果を得ることができる。
【００４１】
更に、他の補正例として、例えば、図１１に示されるように、撮像カメラ２３によって取得された反射光Ｌｒを分析するときの閾値を補正するようにしても実質的に同一の補正効果が得られる。例えば、この実施形態では、反射光Ｌｒの輝度を２５５段階のピクセル値に対応させているが、走査位置Ｘ１では、（得られる像が明るいので）反射光Ｌｒ１の位置の分析（重心位置の特定）のための閾値を１１５程度に設定し、一方、走査位置Ｘ２では、（得られる像が暗いので）該閾値を５２程度に設定する。これにより、各走査位置Ｘにおいて、撮像カメラ２３に実際に入力されてくる光量の絶対値が異なっても、「実質的に同一の明るさ」を境として２値化処理を行なうことができ、同様の補正効果が得られるようになる。
【００４２】
なお、これらの補正は、組み合わせて用いてもよい。例えば、レーザダイオード１５での発光量を大きく２段階または３段階程度に変更できるように構成し、微調整をソフト的な輝度補正、あるいは閾値補正によって行なうような構成としても良い。これにより、コストの上昇を最小限に抑えた上で精密且つ再現性の高い補正を行なうことが可能となる。
【００４３】
ところで、この実施形態では、レーザダイオード１５からのレーザ光Ｌａを、コリメートレンズ１６、フォーカスレンズ１７、投光ミラー１８を介してラインジェネレータレンズ１９に入力させることによってライン光Ｌを生成していた。そのため、厳密には、ライン光Ｌの照射ライン方向（図１２、図１３のｙ方向）の明るさは、均一ではない。更に、図１（Ｃ）に示されるように、ｙ方向の画角に対応する角度θｙが存在すると、たとえライン光Ｌがその照射ライン方向ｙに完全に均一であったとしても、撮像カメラ２３で受光される光量は、図１２、図１３の上部に示されるように、その中央部が最も明るく、周辺に行くに従って暗くなる傾向となる。
【００４４】
そこで、これらの特性を総合し、照射ライン方向（ｙ方向）の位置に依存して、図１０または図１１と同様の補正を行なうようにすると、ｙ方向の画像位置にも依存しない極めて再現性の高い２値化処理ができるようになる。図１２は、特定の走査位置Ｘの反射光Ｌｒに対して、図１０の手法と同様な「輝度の補正」によって（走査位置Ｘに関する補正に加え）このｙ方向の補正を更に行っている例を示している。また、図１３は、同じく特定の走査位置Ｘの反射光Ｌｒに対して、図１１の手法と同様な「閾値の補正」によってこのｙ方向の補正を更に行っている例を示している。このように、ライン光Ｌの照射ライン方向ｙにおける位置に依存して、該ライン光Ｌを形成するための光学系の特性や、撮像カメラ２３の受光角度に起因する該撮像カメラ２３での受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えるようにすると、結果としてｘ方向及びｙ方向のいずれの方向に対しても均一な画像処理を行なうことができるようになるという効果が得られる。
【００４５】
この実施形態では、このように、撮像カメラ２３の視野のどの位置においても実質的に等価な２値化処理ができるように補正処理する構成としたため、画角の大きな（低コストな）撮像カメラを用いても反射光の重心位置分析を正確に行なうことができ、高精度な高さ測定（平坦度測定）を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、電子部品の三次元測定装置、特にプリント基板又は液晶やディスプレイ基板等の基板に自動的に電子部品を実装する電子部品実装装置に組み込まれる三次元測定装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の原理を説明するための、ライン光と撮像カメラの画角との関係を示す模式図
【図２】本発明の一実施形態が適用される三次元測定装置の概要を示す概略側面図
【図３】上記三次元測定装置の要部を上面から見た状態を示す平面図
【図４】上記三次元測定装置が組み込まれる電子部品実装装置の概観を示す斜視図
【図５】上記電子部品実装装置に搭載されている移載ヘッドを示す斜視図
【図６】上記電子部品実装装置における三次元測定の適用工程を示すフローチャート
【図７】三次元測定の原理を示す模式図
【図８】三次元測定の原理を示す他の模式図
【図９】ライン光の発光量を補正するための走査位置／電流値補正係数の関係を示すグラフ
【図１０】輝度値を補正するための走査位置／輝度補正係数の関係を示すグラフ
【図１１】２値化処理の閾値を補正するための走査位置／閾値の関係を示すグラフ
【図１２】ライン光の照射ライン方向の明るさを輝度補正によって補正するためのｙ方向位置／輝度補正係数の関係を示すグラフ
【図１３】ライン光の照射ライン方向の明るさを閾値補正によって補正するためのｙ方向位置／閾値の関係を示すグラフ
【図１４】従来の三次元測定装置の概要を示す概略側面図
【符号の説明】
【００４８】
１０…吸着ノズル
１４…三次元測定装置
１５…レーザダイオード
１６…コリメートレンズ
１７…フォーカスレンズ
１８…投光ミラー
２０…撮像ミラー
２３…撮像カメラ
２２…リニアアクチュエータ
２６…投光ユニット
Ｐ…電子部品
Ｌ…ライン光
Ｌｒ…反射光
Ｘ…走査位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の三次元測定装置、特にプリント基板又は液晶やディスプレイ基板等の基板に自動的に電子部品を実装する電子部品実装装置に組み込まれる三次元測定装置に適用するのに好適な、電子部品の三次元測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の所定部分の形状や高さを、三次元測定した後に基板に実装する電子部品の実装装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この実装装置が備えている三次元測定装置は、その概要を図１４に示すように、ＬＥＤ照明光源１３１により吸着ノズル１１７に保持されている電子部品１３０を照明し、該電子部品１３０の下方に配したＣＣＤカメラ１２６で撮像して位置決めのための二次元データを取得するようになっている。
【０００４】
その後、この二次元データから電子部品１３０の吸着角度を補正した後、レーザダイオード１２１を点灯し、コリメートレンズ１２２及びフォーカスレンズ１２３を通過させたスポット光を投光ミラー１２４で反射させる。反射光は、ラインジェネレータレンズ１２５によってライン光１２５Ａに調整され、該ライン光１２５Ａが電子部品１３０の端子部１３０Ａに下方斜め４５°より投光される。
【０００５】
更に、リニアモータ１２８により投光ユニット１２７を図中左右方向に移動させ、電子部品１３０の底面に対して、該ライン光１２５Ａを、当該ライン光１２５Ａの照射ライン方向と直交する方向（ｘ方向）に走査する。このライン光１２５Ａの投光像（拡散光）を、前記ＣＣＤカメラ１２６で撮像し、ライン光１２５Ａによる光切断線の重心位置から各端子の高さデータを取得し、端子部１３０Ａの平坦度（形状）を検査している。この平坦度が適正であれば、位置決めデータに基づいて電子部品１３０を基板上に搭載する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６０８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている三次元測定装置では、電子部品の高さ計測（三次元測定）を、電子部品の斜め下方からライン光を照射し、その散乱光の一部（カメラに届く光）を用いて、端子の高さデータを取得しているため、特に、カメラの画角が広い場合（テレセントリックな光学系でない場合）においてライン光の走査位置によってカメラでの受光量が異なり、重心特定のための２値化等の分析が必ずしも良好に行えないことがあるという問題があった（後に本発明の作用と比較して詳述）。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであって、カメラによって取得された撮像光を分析するための指標を、ライン光の走査位置に依存せず、常に一定に維持し、該撮像光の分析をより適正に行なうことのできる電子部品の三次元測定装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子部品に対してライン光を照射すると共に該ライン光を当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向に走査し、この拡散光をカメラにて取得することによって電子部品の走査面の形状または高さを測定する電子部品の三次元測定装置において、前記ライン光の走査位置に依存して、該ライン光の前記電子部品の走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明は、ライン光の走査位置が変化すると、該ライン光の入射方向に対してカメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化し、この変化に依存してカメラでの受光量が変化することに着目し、これを適正に補正するようにしたため、画角の広い低コストな撮像カメラを用いた場合であっても、走査位置の如何に関わらず正確な画像分析を行なうことができる。
【００１１】
なお、具体的な補正に当たっては、例えば、ライン光の走査位置に依存して、ライン光の発光量又は前記カメラでの受光量の少なくとも一方を補正するようにするとよい。すなわち、光源にて発生する光自体の強度を、カメラによって得られる光量に逆比例した強度に補正するという手法を採用しても良いし、発光量はそのままで、実際にカメラによって得られた受光量の方を補正するようにしてもよい。
【００１２】
更には、ライン光の走査位置に依存して、前記カメラによって取得されたライン光を分析するときの閾値を補正するようにしても実質的に同等の補正が可能である。なお、これら補正は、併用してもよい。
【００１３】
なお、後述するように、ライン光の照射ライン方向における位置に依存して発生する前記カメラでの受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えるようにすると、カメラでの全視野における一層正確な光量補正を行なうことができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子部品の形状分析のための指標を、ライン光の走査位置に依存せず常に一定に維持することができ、カメラによる撮像光の分析をより正確且つ適正に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態が適用される電子部品実装装置の概観を示す斜視図である。この電子部品実装装置には、基台１の中央部にｘ方向に沿って搬送路２が配設されている。この搬送路２は、基板保持部を兼ねており、基板３をｘ方向に搬送すると共に、搬送路２上の所定位置に基板３を保持し、位置決めする。
【００１７】
搬送路２の両側には電子部品の供給部４が配設され、それぞれの供給部４には多数台のパーツフィーダ５が並設されている。各パーツフィーダ５は、電子部品を収納・保持しているテープをその長さ方向に送ることにより、該電子部品を順次供給するようになっている。
【００１８】
又、Ｘ軸テーブル６には、電子部品の移載ヘッド７が装着される。このＸテーブル６は、対向して並設されたＹ軸テーブル８Ａ及び８Ｂにその両端部が支持されている。これらＸ軸テーブル６及びＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂを駆動することにより、移載ヘッド７を水平方向（ｘ−ｙ方向）に移動し、その下端部に装着されている（後述する図５に示す）吸着ノズル１０によりパーツフィーダ５の電子吸着位置から電子部品をピックアップして基板３上に移載する。
【００１９】
前記搬送路２と供給部４との間の移動経路の下方には、ＣＣＤカメラ等からなる部品認識カメラ９が配設されている。部品認識カメラ９は、移載ヘッド７や吸着ノズル１０を下方から撮像し、この撮像結果に基づいて移載ヘッド７に保持されている電子部品の識別や位置ずれの検出が行なわれる。ＣＣＤカメラ９の近傍には、電子部品の端子部の形状（この実施形態では平坦度）を検査する三次元測定装置１４が配設されている。この三次元測定装置１４については後に詳述する。
【００２０】
前記移載ヘッド７には、図５に拡大して示すように、複数のノズルシャフト１１がそれぞれθ軸モータ１２に取り付けられ、各ノズルシャフト１１は、独立にθ方向に回転できるようになっている。又、移載ヘッド７には、各ノズルシャフト１１に対応するＺ軸モータ１３が設置され、各ノズルシャフト１１が独立に昇降可能である。各ノズルシャフト１１の先端には、吸着ノズル１０が着脱自在に装着されている。吸着ノズル１０の先端にはエアを吸引して電子部品を保持するための吸着孔（図示略）が設けられている。
【００２１】
前記三次元測定装置１４は、図２にその概要を示すように、コントローラ１５ＢによってＯＮ−ＯＦＦされるレーザダイオード１５からのレーザ光Ｌａが、コリメートレンズ１６とフォーカスレンズ１７を介して投光ミラー１８に入力されると、その反射光がラインジェネレータレンズ１９によりライン光Ｌとして吸着ノズル１０に保持されている電子部品Ｐに照射（投光）されるようになっている。コントローラ１５Ｂは、（後述するように）レーザダイオード１５に供給する電流を増減することにより、該レーザダイオード１５にて発生されるレーザ光Ｌａの強度（発光量）を調整することが可能である。吸着ノズル１０に保持されている電子部品Ｐの下方には、撮像ミラー２１が配置され、該撮像ミラー２１の反射方向には撮像カメラ２３が配置されている。
【００２２】
投光ユニット２６は、前記フォーカスレンズ１７、投光ミラー１８、及びラインジェネレータ１９を一体的に内蔵している。この投光ユニット２６は、リニアアクチュエータ２４に直結されており、水平方向に正常に保持された電子部品Ｐの下面（走査面）に平行（図中の矢印ｘ方向）に、且つ、図３の要部上面図にイメージを示すように、照射されたライン光Ｌの先端の照射ラインに対して交差する方向（この実施形態では直交方向：ｘ方向）に駆動可能とされている。
【００２３】
なお、本実施形態に適用される三次元測定装置１４の基本的な測定原理は、前記図１４に示した従来例と同一である。
【００２４】
次に、以上の構成による三次元測定装置１４を用いた三次元測定の動作を、図６に示すフローチャートに従って説明する。
【００２５】
まず、前記図４に示した搬送路２上に基板３が搬入され、位置決めされると（ステップ１、２）、移載ヘッド７は電子部品Ｐをピックアップするために、ノズルシャフト１１の先端に装着されている吸着ノズル１０を供給部４へ移動させる（ステップ３）。
【００２６】
移載ヘッド７が部品吸着位置へ整定後、Ｚ軸モータ１３の駆動によりノズルシャフト１１を降下させると、その先端の吸着ノズル１０が部品吸着高さまで下降する。この下降によって吸着ノズル１０がパーツフィーダ５に収められている電子部品Ｐと当接する直前に、図示しない真空発生装置を作動させ、ノズルシャフト１１の管路内を負圧とすることにより、該吸着ノズル１０の先端に当接した電子部品Ｐを吸着する（ステップ４）。
【００２７】
その後、吸着された電子部品Ｐの吸着位置及び角度の認識を行なうため、実装装置本体に設けられている部品認識カメラ９上へ移動し（ステップ５）、吸着した電子部品Ｐの位置認識を行なう（ステップ６）。位置認識した結果を元に、移載ヘッド７が該部品認識カメラ９の近傍に配置されている三次元測定装置１４上へと移動を行ない（ステップ７）、吸着されている電子部品Ｐの端子部Ｐａが三次元測定装置１４の測定装置（ライン光Ｌの焦点位置）となるように位置決めされる。
【００２８】
次に、ステップ８で行なう前記図２の三次元測定装置による三次元測定について説明する。
【００２９】
コントローラ１５Ｂにより光源であるレーザダイオード１５から発せられたレーザ光Ｌａは、コリメートレンズ１６で集光されて平行光となる。フォーカスレンズ１７はこの平行光をスポット光となるように絞り込む。フォーカスレンズ１７からのスポット光は、投光ミラー１８により所定の方向に曲げられる。この曲げられた光路の直後に置かれたラインジェネレータレンズ１９は、入射光を幅（厚さ）３０μｍ、長さ４０ｍｍ（図２の紙面と垂直な方向、図３の寸法Ｗ）のライン光Ｌとして、所定の走査位置Ｘにおいて測定対象である電子部品Ｐの端子部Ｐａに投光する。電子部品Ｐの端子部Ｐａからの反射光（拡散光の一部）Ｌｒは、撮像ミラー２１で反射されて撮像カメラ２３により撮像される。
【００３０】
ここで、図２において投光ユニット２６をリニアアクチュエータ２４の駆動により図示される左右両矢印のｘ方向（ライン光Ｌの照射ライン方向に対して直交する方向）に一定速度（例えば７００ｍｍ／ｓ）で移動させる。この結果、ライン光Ｌが走査され、撮像カメラ２３の視野内にライン光Ｌが入光可能となる所定の走査位置Ｘに来たとき、レーザダイオード１５を所定時間だけ（例えば５０μｓ）点灯する。すると、当該走査位置Ｘにある電子部品Ｐの端子部Ｐａに反射した反射光Ｌｒが撮像カメラ２３に入光するため、これを撮像することで高さ測定を行なうことができる。なお、このように平行光線に向かって投光ユニット２６の前後直線運動を行なっても、フォーカスレンズ１７の結像作用には影響を及ぼさないので、測定対象である電子部品Ｐが水平方向に正常保持されている場合には、その端子には常に一定幅のライン光Ｌが照射されることになる。
【００３１】
高さ測定の原理について以下に簡単に説明する。図７は、電子部品Ｐの端子部Ｐａを三次元測定する様子を示した図である。
【００３２】
図７（Ａ）は、電子部品Ｐが、ｘｙθの各軸の駆動により、前記三次元測定装置１４の上部に、ｘｙの各軸に対して平行で、且つ該三次元測定装置１４の視野の中心位置に一致するように位置決めされた状態を示す上面図であり、リニアアクチュエータ２４によって走査されるライン光Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）が電子部品Ｐの端子部Ｐａに照射されている状態を示している。
【００３３】
図７（Ｂ）は、その側面図であり、走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘ２）において端子部Ｐａに照射されたライン光Ｌの一部が撮像カメラ２３によって撮像され得る反射光Ｌｒ（Ｌｒ１、Ｌｒ２）として反射している状態を示しており、図７（Ｃ）は、同図（Ｂ）のライン光Ｌ１が照射される端子部Ｐａの拡大図である。
【００３４】
ここで、測定対象となる端子部Ｐａのうち、変形等により他と比較して異なる高さの端子部Ｐｂが存在し、これによりライン光Ｌ１が照射される高さが図７（Ｃ）に示すように正常端子部Ｐａと比較してΔｔだけ異なっていたとする。ライン光Ｌ１の照射により、端子部Ｐａはその下方に設けた撮像カメラ２３に図８に示すような光切断線画像として撮像されるが、高さの異なる端子部ＰｂはΔｘだけ離れた位置に撮像される。ライン光Ｌ１の投光角度は端子部Ｐｂに対して４５°をなしているため、ほぼΔｘ＝Δｔとなり、三次元（高さ）測定が可能となる。同様な測定が、走査位置Ｘ２についても行なわれる。ここで、走査位置Ｘ１と走査位置Ｘ２での反射光Ｌｒ１、Ｌｒ２の強度に基づく補正が行なわれた上で各位置での三次元測定が行なわれるが、これについては、後に詳述する。ステップ８による三次元測定の結果により、電子部品Ｐの異常が認められなかった場合には、移載ヘッド７は搬送路２に固定されている基板３上の所定位置に移動し（ステップ１０）、θ軸モータ１２とＺ軸モータ１３の駆動により、電子部品Ｐを基板３へ搭載する（ステップ１１）。
【００３５】
その後、基板３への電子部品Ｐの搭載が総て完了するまで生産動作を継続する（ステップ１２）。
【００３６】
ここで、走査位置Ｘの違いに基づく補正について詳細に説明する。
【００３７】
図１（Ａ）は、ライン光が電子部品Ｐに対して走査位置Ｘ１から同Ｘｃを通過して走査位置Ｘ２にまで走査される様子を示している。なお、本実施形態では撮像カメラ２３には撮像ミラー２１の反射光が入力される構成となっているが、撮像ミラー２１は、単に進行方向を変えているだけであるため（いわゆる鏡像の状態で撮像カメラ２３に入るだけであるため）理解を容易にするために、ここでは省略している。
【００３８】
電子部品Ｐに照射されたライン光Ｌは、図１（Ｂ）に示されるように、さまざまな方向に散乱するが、この内一番強い光が反射される方向は、いわゆる正反射の方向であり、この方向の反射光Ｌｓ以外の反射光（散乱光）は反射光Ｌｓほど強くはない。図１（Ａ）と（Ｂ）との比較から明らかなように、電子部品Ｐに対し、走査位置Ｘ１の位置に照射されたライン光Ｌ１は、該ライン光Ｌ１の電子部品Ｐの走査面への入射方向に対して撮像カメラ２３に向かう反射光Ｌｒ１の出射方向のなす角度α１が比較的大きく、反射光Ｌｒ１に相当する強度を有するが、走査位置Ｘｃにまで移動してくると、同角度αｃがα１より小さくなり、同じ強さのライン光（Ｌ１＝Ｌｃ）でありながら。ここで得られる（撮像カメラ２３に向かう）反射光Ｌｒｃは、若干弱い光となってしまう（Ｌｒ１＞Ｌｒｃ）。さらに、走査位置がＸ２に至ると、ここで得られる（撮像カメラ２３に向かう）反射光Ｌｒ２の強度は一層弱くなってしまう（Ｌｒ１＞Ｌｒｃ＞Ｌｒ２）。この現象は、ｘ方向の画角に対応する角度θｘが大きいほど顕著になる（角度θｘが零のいわゆるテレセントリックな光学系のときは、反射光Ｌｒは、ライン光Ｌに対し減衰はするが、減衰度は走査位置Ｘ（Ｘ１、Ｘｃ、Ｘ２）に関わらず一定であって、このような強弱は発生しない。）しかし、角度θｘを零又は零に近いほどに小さくし、且つ電子部品Ｐの全ての位置を撮像カメラの視野内に納めるには、大型の撮像素子を必要とし、コストが非常に高くなる。このため、画角はある程度は必要であるが、その結果として撮像カメラ２３に到達する光量がライン光Ｌの走査位置Ｘに依存してしまい、得られた画像の適正な分析を阻害してしまうことになる。この実施形態では、この現象に着目し、この走査位置Ｘが異なることに起因する光量の変化を補正するようにしたため、ライン光Ｌの走査位置Ｘの如何に関わらず、常に適正な画像分析が可能となる。
【００３９】
この補正は、具体的には、例えば、図９に示されるように、レーザダイオード１５に流す電流値Ｉが、走査位置Ｘに依存して入射光と反射光とで形成される角度α（α１、αｃ、α２）が小さくなるほど大きくなるように、（この実施形態では）プラス−マイナス１０％程度の範囲で該電流値Ｉが増減させる。増減の範囲は、前記角度θｘに依存する（定性的には角度θｘが大きいほど、補正範囲は大きくなる）。なお、認識対象となる電子部品がＳＯＰ、ＱＦＰ、ＢＧＡのように、走査方向に複数の端子を持つ電子部品である場合には、１回の走査移動中に、レーザダイオード１５を複数回点灯させる。この場合も、同様に、各点灯ごとにレーザダイオード１５のコントローラ１５Ｂは、走査位置Ｘによって該レーザダイオード１５での電流値Ｉを制御し、その発光量を適切な値に調整する。図９のグラフは、この調整（走査位置／電流テーブル）の例示であり、撮像カメラ２３の視野内のｘ方向における何れの位置においても受光量が一定となるように設定される。このテーブルは、初期組付け時に、各走査位置Ｘにおけるライン光Ｌの明るさを測定し、その結果に応じて予め作成される。この結果、走査位置Ｘによらず、常に同じ強さの反射光Ｌｒが撮像カメラ２３に入力されることになり、精密な反射光位置の２値化分析（正確な重心位置の特定）ができるようになる。
【００４０】
補正の他の例としては、例えば、図１０に示されるように、（レーザダイオード１５での発光量は一定とし）得られた受光量（輝度）の方を補正する方法がある。即ち、走査位置Ｘに依存して、例えば均一な平面を有する金属板の当該均一面を電子部品Ｐの代わりに高さを測定し得るように配置して一定のピッチにてライン光を照射して、撮像画像上の座標に依存する受光量の違いに対応する補正係数を予め求めておき、反射光の当たっている画素に対して任意の輝度以上（例えば判別分析法を用いて算出した輝度以上）の画素に対して、該補正係数を乗じる補正をする。これにより実際に得られた明るさが不均一であっても、（補正後の）見かけ上の画像の明るさを均一にすることができ、同様の補正効果を得ることができる。
【００４１】
更に、他の補正例として、例えば、図１１に示されるように、撮像カメラ２３によって取得された反射光Ｌｒを分析するときの閾値を補正するようにしても実質的に同一の補正効果が得られる。例えば、この実施形態では、反射光Ｌｒの輝度を２５５段階のピクセル値に対応させているが、走査位置Ｘ１では、（得られる像が明るいので）反射光Ｌｒ１の位置の分析（重心位置の特定）のための閾値を１１５程度に設定し、一方、走査位置Ｘ２では、（得られる像が暗いので）該閾値を５２程度に設定する。これにより、各走査位置Ｘにおいて、撮像カメラ２３に実際に入力されてくる光量の絶対値が異なっても、「実質的に同一の明るさ」を境として２値化処理を行なうことができ、同様の補正効果が得られるようになる。
【００４２】
なお、これらの補正は、組み合わせて用いてもよい。例えば、レーザダイオード１５での発光量を大きく２段階または３段階程度に変更できるように構成し、微調整をソフト的な輝度補正、あるいは閾値補正によって行なうような構成としても良い。これにより、コストの上昇を最小限に抑えた上で精密且つ再現性の高い補正を行なうことが可能となる。
【００４３】
ところで、この実施形態では、レーザダイオード１５からのレーザ光Ｌａを、コリメートレンズ１６、フォーカスレンズ１７、投光ミラー１８を介してラインジェネレータレンズ１９に入力させることによってライン光Ｌを生成していた。そのため、厳密には、ライン光Ｌの照射ライン方向（図１２、図１３のｙ方向）の明るさは、均一ではない。更に、図１（Ｃ）に示されるように、ｙ方向の画角に対応する角度θｙが存在すると、たとえライン光Ｌがその照射ライン方向ｙに完全に均一であったとしても、撮像カメラ２３で受光される光量は、図１２、図１３の上部に示されるように、その中央部が最も明るく、周辺に行くに従って暗くなる傾向となる。
【００４４】
そこで、これらの特性を総合し、照射ライン方向（ｙ方向）の位置に依存して、図１０または図１１と同様の補正を行なうようにすると、ｙ方向の画像位置にも依存しない極めて再現性の高い２値化処理ができるようになる。図１２は、特定の走査位置Ｘの反射光Ｌｒに対して、図１０の手法と同様な「輝度の補正」によって（走査位置Ｘに関する補正に加え）このｙ方向の補正を更に行っている例を示している。また、図１３は、同じく特定の走査位置Ｘの反射光Ｌｒに対して、図１１の手法と同様な「閾値の補正」によってこのｙ方向の補正を更に行っている例を示している。このように、ライン光Ｌの照射ライン方向ｙにおける位置に依存して、該ライン光Ｌを形成するための光学系の特性や、撮像カメラ２３の受光角度に起因する該撮像カメラ２３での受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えるようにすると、結果としてｘ方向及びｙ方向のいずれの方向に対しても均一な画像処理を行なうことができるようになるという効果が得られる。
【００４５】
この実施形態では、このように、撮像カメラ２３の視野のどの位置においても実質的に等価な２値化処理ができるように補正処理する構成としたため、画角の大きな（低コストな）撮像カメラを用いても反射光の重心位置分析を正確に行なうことができ、高精度な高さ測定（平坦度測定）を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、電子部品の三次元測定装置、特にプリント基板又は液晶やディスプレイ基板等の基板に自動的に電子部品を実装する電子部品実装装置に組み込まれる三次元測定装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の原理を説明するための、ライン光と撮像カメラの画角との関係を示す模式図
【図２】本発明の一実施形態が適用される三次元測定装置の概要を示す概略側面図
【図３】上記三次元測定装置の要部を上面から見た状態を示す平面図
【図４】上記三次元測定装置が組み込まれる電子部品実装装置の概観を示す斜視図
【図５】上記電子部品実装装置に搭載されている移載ヘッドを示す斜視図
【図６】上記電子部品実装装置における三次元測定の適用工程を示すフローチャート
【図７】三次元測定の原理を示す模式図
【図８】三次元測定の原理を示す他の模式図
【図９】ライン光の発光量を補正するための走査位置／電流値補正係数の関係を示すグラフ
【図１０】輝度値を補正するための走査位置／輝度補正係数の関係を示すグラフ
【図１１】２値化処理の閾値を補正するための走査位置／閾値の関係を示すグラフ
【図１２】ライン光の照射ライン方向の明るさを輝度補正によって補正するためのｙ方向位置／輝度補正係数の関係を示すグラフ
【図１３】ライン光の照射ライン方向の明るさを閾値補正によって補正するためのｙ方向位置／閾値の関係を示すグラフ
【図１４】従来の三次元測定装置の概要を示す概略側面図
【符号の説明】
【００４８】
１０…吸着ノズル
１４…三次元測定装置
１５…レーザダイオード
１６…コリメートレンズ
１７…フォーカスレンズ
１８…投光ミラー
２０…撮像ミラー
２３…撮像カメラ
２２…リニアアクチュエータ
２６…投光ユニット
Ｐ…電子部品
Ｌ…ライン光
Ｌｒ…反射光
Ｘ…走査位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に対してライン光を照射すると共に該ライン光を当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向に走査し、この拡散光をカメラにて取得することによって電子部品の走査面の形状または高さを測定する電子部品の三次元測定装置において、
前記ライン光の走査位置に依存して、該ライン光の前記電子部品の走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備えた
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正が、前記ライン光の走査位置に依存して、前記ライン光の発光量又は前記カメラでの受光量の少なくとも一方を補正するものである
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記補正が、前記ライン光の走査位置に依存して、前記カメラによって取得されたライン光を分析するときの閾値を補正するものである
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、更に、
前記ライン光の照射ライン方向における位置に依存して発生する前記カメラでの受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えた
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項１】
電子部品に対してライン光を照射すると共に該ライン光を当該ライン光の照射ライン方向と交差する方向に走査し、この拡散光をカメラにて取得することによって電子部品の走査面の形状または高さを測定する電子部品の三次元測定装置において、
前記ライン光の走査位置に依存して、該ライン光の前記電子部品の走査面への入射方向に対して前記カメラに向かう散乱光の出射方向のなす角度が変化することに起因する前記カメラでの受光量の変化を補正する補正手段を備えた
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正が、前記ライン光の走査位置に依存して、前記ライン光の発光量又は前記カメラでの受光量の少なくとも一方を補正するものである
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記補正が、前記ライン光の走査位置に依存して、前記カメラによって取得されたライン光を分析するときの閾値を補正するものである
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、更に、
前記ライン光の照射ライン方向における位置に依存して発生する前記カメラでの受光量の変化を補正する第２の補正手段を備えた
ことを特徴とする電子部品の三次元測定装置。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２００８−１１６２７４（Ｐ２００８−１１６２７４Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９８６６４（Ｐ２００６−２９８６６４）
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
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