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JP2013170987A - Component mounted circuit board production apparatus and three-dimensional shape measurement apparatus - Google Patents

Component mounted circuit board production apparatus and three-dimensional shape measurement apparatus Download PDF

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JP2013170987A
JP2013170987A JP2012036369A JP2012036369A JP2013170987A JP 2013170987 A JP2013170987 A JP 2013170987A JP 2012036369 A JP2012036369 A JP 2012036369A JP 2012036369 A JP2012036369 A JP 2012036369A JP 2013170987 A JP2013170987 A JP 2013170987A
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light
unit
imaging
luminance
measurement object
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Application number
JP2012036369A
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Inventor
Yoshinori Mochida
芳典 持田
Yuichi Sato
勇一 佐藤
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することのできる部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置を提供すること。
【解決手段】部品実装装置20であって、撮像部200と、輝度変化光を発する投光部130と、測定対象物の表面における輝度変化光の輝度分布を相対的に第二方向に移動させるヘッド100と、第三方向における撮像部と測定対象物との間の位置に配置され、測定対象物の像を撮像部において結像させるレンズ群150と、投光部130から発せられ、レンズ群150が配置されたレンズ群空間151を通過した輝度変化光を反射することで、輝度変化光を、撮像光軸A1に対する所定の角度で測定対象物に照射する反射部180とを備え、投光部130は、投光軸A2と撮像光軸A1とが、レンズ群空間151において交差するように配置されている。
【選択図】図3
To provide a component mounting board production apparatus and a three-dimensional shape measuring apparatus capable of achieving both measurement of a three-dimensional shape using a phase shift method and miniaturization.
The component mounting apparatus includes an imaging unit, a light projecting unit that emits luminance changing light, and a luminance distribution of the luminance changing light on the surface of the measurement object relatively moved in the second direction. A lens group 150 that is disposed at a position between the head 100, the imaging unit and the measurement object in the third direction, and that forms an image of the measurement object in the imaging unit, and is emitted from the light projecting unit 130. A reflection unit 180 that irradiates the measurement object at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis A1 by reflecting the luminance change light that has passed through the lens group space 151 in which the lens 150 is disposed. The unit 130 is arranged such that the light projection axis A2 and the imaging optical axis A1 intersect in the lens group space 151.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、部品等の物体の形状を三次元的に測定する三次元形状測定装置、およびその測定結果を用いて部品実装基板を生産する部品実装基板生産装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus that three-dimensionally measures the shape of an object such as a component, and a component mounting board production apparatus that produces a component mounting board using the measurement result.

部品が実装された実装基板を生産するための実装基板生産システムは、基板に部品を実装する部品実装装置、および、基板に実装された部品を検査する検査装置などの各種の実装基板生産装置を備えている。   A mounting board production system for producing a mounting board on which components are mounted includes various mounting board production apparatuses such as a component mounting apparatus for mounting parts on a board and an inspection apparatus for inspecting components mounted on the board. I have.

例えば、部品実装装置では、部品の実装精度を向上するために、部品を実装する前に、ノズルに吸着された状態における部品の形状を測定する。部品実装装置は、その測定結果を用いて、例えば、当該部品の基板へ装着時の当該ノズルの下降距離の補正を行う。これにより、当該部品は、精度良くかつ確実に当該基板に装着される。   For example, in a component mounting apparatus, in order to improve component mounting accuracy, the shape of a component in a state of being sucked by a nozzle is measured before mounting the component. The component mounting apparatus corrects the descending distance of the nozzle when the component is mounted on the substrate, for example, using the measurement result. As a result, the component is mounted on the substrate accurately and reliably.

つまり、部品実装装置等の部品実装基板生産装置において、精度良く部品実装基板を生産するためには、これらの部品の形状の測定を精度良く行う必要がある。   That is, in order to produce a component mounting board with high accuracy in a component mounting board production apparatus such as a component mounting apparatus, it is necessary to accurately measure the shapes of these components.

そこで、従来技術として、互いに位相が異なる複数の正弦波縞パターン光を物体に投影し、当該物体をカメラで撮像して、当該物体の形状測定を行う位相シフト法が提案されている。   Therefore, as a conventional technique, a phase shift method is proposed in which a plurality of sinusoidal fringe pattern lights having different phases are projected onto an object, the object is imaged with a camera, and the shape of the object is measured.

位相シフト法では、輝度変化を正弦波で表すことのできる正弦波縞パターン光を、撮像光軸に対して斜めの方向から物体に投影する。より詳細には、当該正弦波縞パターン光を正弦波の位相をずらしながら複数回物体に投影し、位相をずらした正弦波縞パターン光が投影されるごとに物体を撮像する。   In the phase shift method, sinusoidal fringe pattern light that can represent a luminance change as a sine wave is projected onto an object from a direction oblique to the imaging optical axis. More specifically, the sine wave fringe pattern light is projected onto the object a plurality of times while shifting the phase of the sine wave, and the object is imaged each time the sine wave fringe pattern light having the phase shifted is projected.

このようにして撮像された複数枚の物体の画像データから、座標ごとに、物体が存在しない場合に観測されるだろう輝度の変化パターンが示す正弦波と、実際に観測された物体の画像データにおける輝度の変化パターンが示す正弦波との位相のずれを算出する。座標ごとに算出された位相のずれ量から、物体の形状が測定される。   From the image data of a plurality of objects imaged in this way, for each coordinate, a sine wave indicated by a luminance change pattern that would be observed when no object exists, and the image data of the actually observed object The phase shift from the sine wave indicated by the luminance change pattern is calculated. The shape of the object is measured from the phase shift amount calculated for each coordinate.

このような位相シフト法による三次元形状測定を効率よく行うための技術も公開されている。   A technique for efficiently performing three-dimensional shape measurement by such a phase shift method is also disclosed.

例えば、特許文献1記載の技術によれば、互いに異なる波長成分を有し、かつ、それぞれの波長成分の相対位相関係が互いに異なる正弦波縞パターン光を、物体に対し斜め上方か照射する。さらに、このような正弦波縞パターン光が照射されている物体からの反射光を、物体の上方に配置されたCCDカメラによって光成分毎に分離して一度に撮像する。   For example, according to the technique described in Patent Literature 1, sinusoidal fringe pattern lights having different wavelength components and having different relative phase relationships between the respective wavelength components are irradiated obliquely upward on the object. Furthermore, the reflected light from the object irradiated with such sinusoidal fringe pattern light is separated for each light component by the CCD camera disposed above the object and imaged at once.

特許文献1記載の技術は、上記処理を行うことで、位相シフト法を用いた三次元形状測定に要する時間の短縮を図ろうとするものである。   The technique described in Patent Document 1 intends to shorten the time required for three-dimensional shape measurement using the phase shift method by performing the above-described processing.

特開2002−48523号公報JP 2002-48523 A

ここで、位相シフト法を用いた三次元形状の測定では、物体を撮像するための光学系を構成するレンズ群と、正弦波縞パターン光を平行光として物体に照射するための光学系を構成するレンズ群とが用いられる。   Here, in the measurement of a three-dimensional shape using the phase shift method, a lens group constituting an optical system for imaging an object and an optical system for irradiating the object with sinusoidal fringe pattern light as parallel light are configured. A lens group is used.

また、上述のように、正弦波縞パターン光を撮像対象の物体に照射する際に、撮像光軸に対して斜め方向から当該物体に照射しなければならない。   Further, as described above, when the object to be imaged is irradiated with sinusoidal fringe pattern light, the object must be irradiated from an oblique direction with respect to the imaging optical axis.

そのため、例えば、上下方向に並べられた複数のレンズで構成される、撮像のためのレンズ群の側方に、上下方向に対して傾いた方向に並べられた複数のレンズで構成される、正弦波縞パターン光の照射のためのレンズ群が配置される。   Therefore, for example, a sine composed of a plurality of lenses arranged in a direction inclined with respect to the vertical direction on the side of a lens group for imaging, which is composed of a plurality of lenses arranged in the vertical direction. A lens group for irradiating the wave pattern light is disposed.

つまり、位相シフト法を用いて、物体の三次元形状を測定する場合、そのための装置構成は比較的大きくならざるを得ず、これにより、位相シフト法を採用する従来の三次元形状測定装置の小型化が困難であるという課題がある。   In other words, when measuring the three-dimensional shape of an object using the phase shift method, the apparatus configuration for that purpose has to be relatively large, and as a result, the conventional three-dimensional shape measurement device that employs the phase shift method can be used. There is a problem that miniaturization is difficult.

三次元形状測定装置の小型化は、当該装置を備える実装基板生産装置の小型化の実現という観点からも重要な事項である。   Miniaturization of the three-dimensional shape measuring apparatus is an important matter from the viewpoint of realizing miniaturization of a mounting board production apparatus including the apparatus.

本発明は、上記従来の課題を考慮し、部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置であって、位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することのできる部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置を提供することを目的とする。   In consideration of the above-described conventional problems, the present invention is a component mounting board production device and a three-dimensional shape measuring device, which can achieve both a three-dimensional shape measurement using a phase shift method and downsizing. An object is to provide a substrate production apparatus and a three-dimensional shape measurement apparatus.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る部品実装基板生産装置は、部品が実装された部品実装基板を生産するための部品実装基板生産装置であって、撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、前記撮像部の撮像対象領域において第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する投光部と、前記輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記測定対象物に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向に並んで配置された複数のレンズで構成されるレンズ群であって、前記第三方向における前記撮像部と前記測定対象物との間の位置に配置され、前記測定対象物の像を前記撮像部において結像させるレンズ群と、前記投光部から発せられ、前記レンズ群が配置されたレンズ群空間を通過した前記輝度変化光を反射することで、前記輝度変化光を、前記撮像部の撮像光軸に対する所定の角度で前記測定対象物に照射する反射部とを備え、前記投光部は、前記投光部から発せられた前記輝度変化光の光軸である投光軸と前記撮像光軸とが、前記レンズ群空間において交差するように配置されている。   In order to achieve the above object, a component mounting board production apparatus according to an aspect of the present invention is a component mounting board production apparatus for producing a component mounting board on which components are mounted. In the imaging units arranged in a matrix and the imaging target area of the imaging unit, the luminance is uniform along the first direction, and the luminance is periodically changed according to the position in the second direction intersecting the first direction. A light projecting unit that emits luminance change light, which is light having a changing luminance distribution, and the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the measurement object while maintaining the luminance period of the luminance change light; A lens group that includes a moving unit that moves relative to the object in the second direction, and a plurality of lenses that are arranged in a third direction that intersects both the first direction and the second direction. In the third direction A lens group that is disposed at a position between the imaging unit and the measurement target and that forms an image of the measurement target in the imaging unit, and is emitted from the light projecting unit, and the lens group is disposed. A reflection unit that irradiates the object to be measured at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis of the imaging unit by reflecting the luminance change light that has passed through the lens group space. The light unit is arranged so that a light projecting axis that is an optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit and the imaging optical axis intersect in the lens group space.

この構成によれば、部品などの測定対象物の表面における光の輝度分布を当該測定対象物に対して相対的に移動させながら、位相シフト法による、当該測定対象物の三次元形状(具体的には、測定対象物の表面の各部分の第三方向(Z軸方向)の位置)の測定が実行される。   According to this configuration, the three-dimensional shape of the measurement object (specifically, by the phase shift method) while moving the luminance distribution of light on the surface of the measurement object such as a component relative to the measurement object. The measurement in the third direction (Z-axis direction position) of each part of the surface of the measurement object is performed.

また、測定対象物に照射される輝度変化光を発する投光部は、投光軸と撮像光軸とがレンズ群空間において交差するように配置される。さらに、レンズ群空間を通過した輝度変化光は反射部によって反射され、これにより、撮像光軸に対する所定の角度で輝度変化光が測定対象物に照射される。   In addition, the light projecting unit that emits the luminance change light irradiated on the measurement object is arranged so that the light projecting axis and the imaging optical axis intersect in the lens group space. Further, the luminance change light that has passed through the lens group space is reflected by the reflection unit, and thereby the luminance change light is irradiated onto the measurement object at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis.

つまり、本態様の部品実装基板生産装置では、簡単にいうと、測定対象物の撮像に用いられる光学系(レンズ群)が、測定対象物に対する斜め方向からの輝度変化光の照射にも用いられる。言い換えると、位相シフト法による三次元形状測定に用いられる撮像側および投光側の光学系(レンズ群)が共用化される。そのため、当該測定を実行するための装置構成の小型化が可能である。   That is, in the component mounting board production apparatus of this aspect, simply speaking, the optical system (lens group) used for imaging the measurement object is also used for irradiating the luminance change light from the oblique direction to the measurement object. . In other words, the imaging-side and projection-side optical systems (lens groups) used for the three-dimensional shape measurement by the phase shift method are shared. Therefore, the apparatus configuration for performing the measurement can be reduced in size.

このように、本態様の部品実装基板生産装置によれば、位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することができる。   Thus, according to the component mounting board production apparatus of this aspect, it is possible to achieve both measurement of a three-dimensional shape using the phase shift method and miniaturization.

また、本発明の一態様に係る部品実装基板生産装置において、前記複数のレンズは、前記第三方向において前記撮像部に最も近い位置に配置された第一レンズを含み、前記投光部は、前記第一レンズが有する第一周縁領域であって、前記撮像部において結像する光が通過する第一主領域の周縁の領域である第一周縁領域を、前記投光軸が通過するように配置されているとしてもよい。   Further, in the component mounting board production apparatus according to one aspect of the present invention, the plurality of lenses include a first lens disposed at a position closest to the imaging unit in the third direction, and the light projecting unit includes: The first projection region passes through a first peripheral region which is a first peripheral region of the first lens and is a peripheral region of the first main region through which light imaged in the imaging unit passes. It may be arranged.

この構成によれば、輝度変化光は、レンズ群において撮像部に最も近い第一レンズの第一周縁領域を介して測定対象物に照射される。   According to this configuration, the luminance change light is applied to the measurement object via the first peripheral region of the first lens closest to the imaging unit in the lens group.

つまり、第一レンズにおける、撮像部で結像される光の通過領域の周縁の領域を、輝度変化光の測定対象物への照射に利用することにより、部品実装基板生産装置の小型化が図られる。   That is, the component mounting board production apparatus can be downsized by using the peripheral area of the light passing area formed by the imaging unit in the first lens to irradiate the measurement object with the luminance change light. It is done.

また、本発明の一態様に係る部品実装基板生産装置において、前記レンズ群は、前記複数のレンズのうちの、前記第三方向において前記測定対象物に最も近い位置に配置された第二レンズを含み、前記投光部は、前記第二レンズが有する第二周縁領域であって、前記撮像部において結像する光が通過する第二主領域の周縁の領域である第二周縁領域を、前記第一周縁領域を通過した前記投光軸が通過するように配置されているとしてもよい。   Moreover, in the component mounting board production apparatus according to an aspect of the present invention, the lens group includes a second lens arranged at a position closest to the measurement object in the third direction among the plurality of lenses. The light projecting unit is a second peripheral region of the second lens, the second peripheral region being a peripheral region of the second main region through which light imaged in the imaging unit passes, It is good also as arrange | positioning so that the said light projection axis which passed the 1st peripheral region may pass.

この構成によれば、輝度変化光は、第一レンズの第一周縁領域に加え、レンズ群において測定対象物に最も近い第二レンズの第二周縁領域を介して測定対象物に照射される。   According to this configuration, the luminance change light is irradiated to the measurement object via the second peripheral area of the second lens closest to the measurement object in the lens group in addition to the first peripheral area of the first lens.

つまり、第一レンズおよび第二レンズのそれぞれにおける、撮像部で結像される光の通過領域の周縁の領域を、輝度変化光の測定対象物への照射に利用することにより、部品実装基板生産装置の小型化が図られる。   In other words, component mounting board production is achieved by using the peripheral region of the light passing region imaged by the imaging unit in each of the first lens and the second lens for irradiation of the measurement object of the luminance change light. The apparatus can be reduced in size.

また、本発明の一態様に係る三次元形状測定装置は、撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、前記撮像部の撮像対象領域において第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する投光部と、前記輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記測定対象物に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向に並んで配置された複数のレンズで構成されるレンズ群であって、前記第三方向における前記撮像部と前記測定対象物との間の位置に配置され、前記測定対象物の像を前記撮像部において結像させるレンズ群と、前記投光部から発せられ、前記レンズ群が配置されたレンズ群空間を通過した前記輝度変化光を反射することで、前記輝度変化光を、前記撮像部の撮像光軸に対する所定の角度で前記測定対象物に照射する反射部とを備え、前記投光部は、前記投光部から発せられた前記輝度変化光の光軸である投光軸と前記撮像光軸とが、前記レンズ群空間において交差するように配置されている。   Further, the three-dimensional shape measuring apparatus according to one aspect of the present invention has an imaging unit in which pixels for imaging are arranged in a matrix, and the luminance is aligned along the first direction in the imaging target region of the imaging unit, And a light projecting unit that emits luminance change light that has a luminance distribution in which luminance periodically changes according to a position in a second direction intersecting the first direction, and a luminance period in the luminance change light. A moving unit that moves the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the measurement object relative to the measurement object in the second direction, and the first direction and the second direction A lens group composed of a plurality of lenses arranged side by side in a third direction intersecting the both, arranged at a position between the imaging unit and the measurement object in the third direction, and the measurement Forms an image of the object in the imaging unit And reflecting the luminance change light emitted from the light projecting unit and passing through the lens group space in which the lens group is arranged, so that the luminance change light is reflected with respect to the imaging optical axis of the imaging unit. A reflection unit that irradiates the measurement object at a predetermined angle, and the light projecting unit includes a light projecting axis that is an optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit, and the imaging optical axis. Are arranged so as to intersect in the lens group space.

なお、本発明は、上記いずれかの態様に係る部品実装基板生産装置または三次元形状測定装置が実行する特徴的な処理を含む部品実装基板生産方法および三次元形状測定方法として実現することもできる。   The present invention can also be realized as a component mounting board production method and a three-dimensional shape measurement method including a characteristic process executed by the component mounting board production device or the three-dimensional shape measurement device according to any one of the above aspects. .

また、部品実装基板生産方法または三次元形状測定方法に含まれる特徴的な処理を含む、コンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体およびインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。   It can also be realized as a program to be executed by a computer, including characteristic processing included in the component mounting board production method or the three-dimensional shape measurement method. Such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.

さらに、上記いずれかの態様に係る部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置の特徴的な処理を制御する集積回路として実現することもできる。   Furthermore, it can also be realized as an integrated circuit that controls characteristic processing of the component mounting board production apparatus and the three-dimensional shape measurement apparatus according to any one of the above aspects.

本発明によれば、部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置であって、位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することのできる部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, a component mounting board production apparatus and a three-dimensional shape measurement apparatus, which can achieve both a measurement of a three-dimensional shape using a phase shift method and a miniaturization, and a three-dimensional A shape measuring device can be provided.

図1は、実施の形態における部品実装装置の構成を示す外観図である。FIG. 1 is an external view showing a configuration of a component mounting apparatus according to an embodiment. 図2は、実施の形態における部品実装装置の内部の主要な構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a main configuration inside the component mounting apparatus according to the embodiment. 図3は、実施の形態における三次元形状測定装置の構造的外観を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the structural appearance of the three-dimensional shape measuring apparatus according to the embodiment. 図4は、実施の形態における三次元形状測定装置の構成概要を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a schematic configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus according to the embodiment. 図5Aは、実施の形態の第一レンズの第一主領域と第一周縁領域とを示す側面図である。FIG. 5A is a side view illustrating a first main region and a first peripheral region of the first lens according to the embodiment. 図5Bは、実施の形態の第一レンズの第一主領域と第一周縁領域とを示す上面図である。FIG. 5B is a top view illustrating a first main region and a first peripheral region of the first lens according to the embodiment. 図6Aは、実施の形態の第二レンズの第二主領域と第二周縁領域とを示す側面図である。FIG. 6A is a side view illustrating a second main region and a second peripheral region of the second lens according to the embodiment. 図6Bは、実施の形態の第二主領域と第二周縁領域とを示す上面図である。FIG. 6B is a top view illustrating the second main region and the second peripheral region according to the embodiment. 図7は、反射部材と光源とを有する投光部の構成概要を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light projecting unit having a reflecting member and a light source. 図8は、測定対象物である部品に2方向から輝度変化光を照射可能な構成を有する三次元形状測定装置の構成概要を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an outline of the configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus having a configuration capable of irradiating brightness changing light from two directions onto a component that is a measurement object.

以下に、本発明の実施形態に係る部品実装装置および三次元形状測定装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。   Hereinafter, a component mounting apparatus and a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly.

また、以下で説明する実施の形態では、本発明の好ましい一具体例が示されている。実施の形態およびその補足等で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態およびその補足等における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成する要素として説明される。   In the embodiment described below, a preferred specific example of the present invention is shown. The numerical values, shapes, components, arrangement of components, connection forms, and the like shown in the embodiments and supplements thereof are merely examples, and are not intended to limit the present invention. The invention is specified by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments and supplements thereof, constituent elements not described in the independent claims are not necessarily required to achieve the objects of the present invention, but constitute more preferable forms. Described as an element.

図1は、実施の形態における部品実装装置20の構成を示す外観図である。   FIG. 1 is an external view showing a configuration of a component mounting apparatus 20 in the embodiment.

図2は、実施の形態における部品実装装置20の内部の主要な構成を示す平面図である。   FIG. 2 is a plan view showing a main configuration inside the component mounting apparatus 20 according to the embodiment.

部品実装装置20は、部品実装基板生産装置の一例であり、図1に示すように、基板30に部品40を実装する装置である。   The component mounting apparatus 20 is an example of a component mounting board production apparatus, and is an apparatus for mounting the component 40 on the board 30 as shown in FIG.

また、部品実装装置20は、図2に示すように、基板30に対して部品40を実装する2つの実装ユニットを備えている。2つの実装ユニットは、お互いが協調し1枚の基板30に対して実装作業を行う。当該実装ユニットは、ヘッド100、撮像部200および部品供給部300等によって構成されている。   In addition, the component mounting apparatus 20 includes two mounting units for mounting the component 40 on the substrate 30 as shown in FIG. The two mounting units cooperate with each other to perform mounting work on one board 30. The mounting unit includes a head 100, an imaging unit 200, a component supply unit 300, and the like.

部品供給部300は、例えば、部品テープを収納する複数の部品カセット310の配列からなる。なお、部品テープとは、例えば、同一部品種の複数の部品40がテープ(キャリアテープ)上に均等に並べられたものであり、リール等に巻かれた状態で供給される。また、部品テープに並べられる部品40は、例えばBGA(Ball Grid Array)またはチップ部品等である。   The component supply unit 300 includes, for example, an array of a plurality of component cassettes 310 that store component tapes. The component tape is, for example, a plurality of components 40 of the same component type arranged evenly on a tape (carrier tape) and supplied in a state of being wound around a reel or the like. The component 40 arranged on the component tape is, for example, a BGA (Ball Grid Array) or a chip component.

ヘッド100は、複数のノズル110を備えており、部品カセット310に収容された部品テープの部品40を当該ノズル110で吸着して、吸着した部品40を基板30上に搬送し、基板30に当該部品40を装着する。   The head 100 includes a plurality of nozzles 110, sucks the component 40 of the component tape accommodated in the component cassette 310 with the nozzle 110, conveys the sucked component 40 onto the substrate 30, and applies the component 30 to the substrate 30. The component 40 is mounted.

また、部品実装装置20は、ヘッド100のノズル110に保持された部品40の三次元形状を測定する三次元形状測定装置10を有している。   In addition, the component mounting apparatus 20 includes the three-dimensional shape measuring apparatus 10 that measures the three-dimensional shape of the component 40 held by the nozzle 110 of the head 100.

三次元形状測定装置10は、ヘッド100のノズル110に保持されている部品40をその下方側から撮像部200が撮像することで得られたデータに基づいて当該部品40の三次元形状を測定する。   The three-dimensional shape measurement apparatus 10 measures the three-dimensional shape of the component 40 based on data obtained by the imaging unit 200 imaging the component 40 held by the nozzle 110 of the head 100 from below. .

また、この撮像の際には、三次元形状測定装置10が有する投光部130からの輝度変化光が当該部品40に照射される。   Further, at the time of this imaging, the component 40 is irradiated with luminance change light from the light projecting unit 130 included in the three-dimensional shape measuring apparatus 10.

図3は、実施の形態における三次元形状測定装置10の構造的外観を模式的に示す図である。なお、三次元形状測定装置10の筐体についての図示は省略している。このことは、図4等の他の図でも同様である。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the structural appearance of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 according to the embodiment. In addition, illustration about the housing | casing of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 is abbreviate | omitted. The same applies to other figures such as FIG.

図4は、実施の形態における三次元形状測定装置10の構成概要を示す側面図である。   FIG. 4 is a side view illustrating a schematic configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 according to the embodiment.

ヘッド100は、図3に示すように、部品40を保持する複数のノズル110を備えている。本実施の形態の場合、ノズル110は、真空吸着により部品40を保持する。また、ヘッド100は、ノズル110をそれぞれ独立にZ軸方向に上下動させる機構を備えており、部品40を保持して搬送し、基板30に部品40を装着する機能を備えている。   As shown in FIG. 3, the head 100 includes a plurality of nozzles 110 that hold the component 40. In the present embodiment, the nozzle 110 holds the component 40 by vacuum suction. The head 100 also has a mechanism for moving the nozzles 110 up and down independently in the Z-axis direction, and has a function of holding and transporting the component 40 and mounting the component 40 on the substrate 30.

つまり、ヘッド100は、部品供給部300に配置されている部品40をノズル110に吸着保持させ、ノズル110が撮像部200の上方を通過するように移動する。そして、撮像部200は、ノズル110およびノズル110が保持している部品40を撮像することで、ノズル110および部品40の位置等を認識する。   In other words, the head 100 causes the component 40 arranged in the component supply unit 300 to be sucked and held by the nozzle 110 and moves so that the nozzle 110 passes above the imaging unit 200. Then, the imaging unit 200 recognizes the positions of the nozzle 110 and the component 40 by imaging the nozzle 110 and the component 40 held by the nozzle 110.

その後、ヘッド100は、部品40を保持したノズル110を基板30の装着位置に移動させ、撮像部200の撮像結果を用いて、ノズル110に保持されている部品40の位置を補正し、基板30に部品40を装着する。   Thereafter, the head 100 moves the nozzle 110 holding the component 40 to the mounting position of the substrate 30, corrects the position of the component 40 held by the nozzle 110 using the imaging result of the imaging unit 200, and the substrate 30. The component 40 is mounted on

また、ノズル110に吸着された部品40を撮像部200が撮像する際、投光部130から発せられる輝度変化光は、後述する反射部180により反射されることで、Z軸に対して所定の角度(θ)だけ傾いた方向から部品40に照射される。   In addition, when the imaging unit 200 captures an image of the component 40 adsorbed by the nozzle 110, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 is reflected by a reflecting unit 180 described later, and thus has a predetermined value with respect to the Z axis. The component 40 is irradiated from a direction inclined by an angle (θ).

具体的には、投光部130は、図4に示すように、撮像部200の撮像対象領域Cにおいて第一方向(Y軸方向)に沿って輝度Bが揃い、かつ、第一方向と交差する第二方向(X軸方向)の位置に応じて輝度Bが周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する。   Specifically, as shown in FIG. 4, the light projecting unit 130 has the same brightness B along the first direction (Y-axis direction) in the imaging target region C of the imaging unit 200 and intersects the first direction. Luminance change light that is a light having a luminance distribution in which the luminance B periodically changes according to the position in the second direction (X-axis direction) is emitted.

本実施の形態の場合、輝度変化光の輝度Bの変化は正弦波を形成している。なお、同図中に示されている輝度Bの変化を示す正弦波の波長は、説明のため模式的に示されており、撮像対象領域Cに対し異なるスケールで示されている。   In the case of the present embodiment, the change in the brightness B of the brightness change light forms a sine wave. In addition, the wavelength of the sine wave which shows the change of the brightness | luminance B shown in the figure is typically shown for description, and is shown with the different scale with respect to the imaging object area | region C. FIG.

ここで、ヘッド100は、輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物(本実施の形態では部品40、以下同じ)の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物に対して相対的に第二方向(X軸方向)に移動させる移動部としての機能も有している。   Here, the head 100 maintains the luminance cycle of the luminance change light, and distributes the luminance distribution of light on the surface of the measurement object (in the present embodiment, the component 40, the same applies hereinafter) to the measurement object. It also has a function as a moving unit that relatively moves in the second direction (X-axis direction).

つまり、本実施の形態では、部品実装装置20において静止している三次元形状測定装置10の撮像部200および投光部130に対して、ノズル110で部品40を保持した状態のヘッド100が第二方向(X軸方向)に移動する。   That is, in the present embodiment, the head 100 in a state where the component 40 is held by the nozzle 110 with respect to the imaging unit 200 and the light projecting unit 130 of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 stationary in the component mounting apparatus 20 is the first. Move in two directions (X-axis direction).

これにより、輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物である部品40の表面における輝度変化光の輝度分布を、部品40に対して相対的に第二方向(X軸方向)に移動させることができる。   Accordingly, the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the component 40 that is the measurement object is maintained in the second direction (X-axis direction) relative to the component 40 while maintaining the luminance cycle of the luminance change light. Can be moved.

なお、ヘッド100の移動を駆動する駆動部(図示せず)はエンコーダを備えており、ヘッド100の移動速度および位置などの情報を出力することができる。   A drive unit (not shown) that drives the movement of the head 100 includes an encoder, and can output information such as the moving speed and position of the head 100.

また、撮像部200には、撮像のための画素211が行列状に配置されている。本実施の形態では、撮像部200は、第一方向(Y軸方向)と第一方向に交差する第二方向(X軸方向)とに撮像のための画素211が行列状に並ぶエリアイメージセンサ210を有している。   In the imaging unit 200, pixels 211 for imaging are arranged in a matrix. In the present embodiment, the imaging unit 200 is an area image sensor in which pixels 211 for imaging are arranged in a matrix in a first direction (Y-axis direction) and a second direction (X-axis direction) intersecting the first direction. 210.

エリアイメージセンサ210は、例えば第一方向(Y軸方向)に画素211が4000個程度並び、第二方向(X軸方向)に画素211が3000個程度並ぶ画像認識デバイスである。本実施の形態の場合、エリアイメージセンサ210として、CMOS(complementary metal−oxide semiconductor)イメージセンサが採用されている。   The area image sensor 210 is an image recognition device in which, for example, about 4000 pixels 211 are arranged in the first direction (Y-axis direction) and about 3000 pixels 211 are arranged in the second direction (X-axis direction). In the present embodiment, a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) image sensor is employed as the area image sensor 210.

またこのCMOSイメージセンサは、画素211に照射された光の全体的強度をデジタルデータとして出力する、白黒あるいはカラーのイメージセンサである。このCMOSイメージセンサは、行列状に配置される画素211の内の任意の領域に含まれる画素211のみのデジタルデータを取得することができる。   The CMOS image sensor is a monochrome or color image sensor that outputs the overall intensity of light irradiated to the pixel 211 as digital data. This CMOS image sensor can acquire digital data of only the pixels 211 included in an arbitrary region among the pixels 211 arranged in a matrix.

さらに、CMOSイメージセンサは、前記領域をCMOSイメージセンサ内に複数箇所設けることができ、当該領域以外の画素211からのデータを取得しないことで測定に必要な箇所(例えば図3のL1参照)の像に対応する画素211群からのデータだけを高速で取得することができる。   Further, in the CMOS image sensor, the region can be provided at a plurality of locations in the CMOS image sensor, and the location required for the measurement (for example, see L1 in FIG. 3) without acquiring data from the pixels 211 other than the region. Only data from the group of pixels 211 corresponding to the image can be acquired at high speed.

すなわち、本実施の形態における撮像部200は、予め定められた焦点深度内にエリアイメージセンサ210に対応した矩形の撮像対象領域Cを有し、撮像部200の側から見て撮像対象領域Cに配置される物体の像の必要な部分のデジタルデータだけを出力することができる。   That is, the imaging unit 200 according to the present embodiment has a rectangular imaging target region C corresponding to the area image sensor 210 within a predetermined depth of focus, and the imaging target region C viewed from the imaging unit 200 side. Only the digital data of the necessary part of the image of the placed object can be output.

本実施の形態の場合、直線状に形成された前記測定に必要な箇所に対応するライン状の撮像領域をラインと称する。例えば、図3に示すライン1(図では“L1”と表記)は、第一方向(Y軸方向)に並べられた一列の画素211群によって形成される。本実施の形態では、このようなラインが、第二方向(X軸方向)に並んで複数設定されている。なお、1つのラインが複数列の画素211群によって形成されていてもよい。   In the case of the present embodiment, a linear imaging region corresponding to a portion necessary for the measurement formed in a straight line is referred to as a line. For example, the line 1 (denoted as “L1” in the figure) shown in FIG. 3 is formed by a group of pixels 211 arranged in the first direction (Y-axis direction). In the present embodiment, a plurality of such lines are set side by side in the second direction (X-axis direction). One line may be formed by a group of pixels 211 in a plurality of columns.

なお、エリアイメージセンサ210として、CMOSイメージセンサ以外に、必要な箇所の行または列上の像を取得することができるCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサを用いることも可能である。   In addition to the CMOS image sensor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor that can acquire an image on a necessary row or column can be used as the area image sensor 210.

また、ライン状の撮像領域を形成可能なエリアイメージセンサ210の代わりに、各ラインに対応する、第一方向(Y軸方向)に少なくとも一列上に画素が並ぶラインイメージセンサを第二方向(X軸方向)に並べて配置した構成のラインセンサカメラ(図示せず)を、撮像部200として用いることも可能である。   Further, instead of the area image sensor 210 capable of forming a line-shaped imaging region, a line image sensor corresponding to each line is arranged in the second direction (X direction) with pixels arranged in at least one column in the first direction (Y-axis direction). A line sensor camera (not shown) having a configuration arranged side by side in the axial direction can also be used as the imaging unit 200.

また、三次元形状測定装置10は、測定対象物の像を撮像部200において結像させるレンズ群150を備える。   In addition, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 includes a lens group 150 that forms an image of the measurement object in the imaging unit 200.

レンズ群150は、第一方向(Y軸方向)および第二方向(X軸方向)の双方に交差する第三方向(Z軸方向)に並んで配置された複数のレンズで構成されている。また、レンズ群150は、第三方向(Z軸方向)における撮像部200と測定対象物との間の位置に配置されている。   The lens group 150 includes a plurality of lenses arranged side by side in a third direction (Z-axis direction) intersecting both the first direction (Y-axis direction) and the second direction (X-axis direction). The lens group 150 is disposed at a position between the imaging unit 200 and the measurement object in the third direction (Z-axis direction).

本実施の形態では、レンズ群150は、図4に示すように、第一レンズ153と、中間レンズ群160と、第二レンズ154とを有する。   In the present embodiment, the lens group 150 includes a first lens 153, an intermediate lens group 160, and a second lens 154, as shown in FIG.

第一レンズ153は、レンズ群150が有する複数のレンズのうちの、第三方向(Z軸方向)において撮像部200に最も近い位置に配置されたレンズである。   The first lens 153 is a lens arranged at a position closest to the imaging unit 200 in the third direction (Z-axis direction) among the plurality of lenses included in the lens group 150.

第一レンズ153は、例えばコンデンサレンズと呼ばれ、本実施の形態では、中間レンズ群160を通過した部品40からの反射光を撮像部200で結像させる機能を有する。   The first lens 153 is called, for example, a condenser lens, and has a function of causing the imaging unit 200 to form an image of reflected light from the component 40 that has passed through the intermediate lens group 160 in the present embodiment.

第二レンズ154は、レンズ群150が有する複数のレンズのうちの、第三方向(Z軸方向)において測定対象物に最も近い位置に配置されたレンズである。   The second lens 154 is a lens arranged at a position closest to the measurement object in the third direction (Z-axis direction) among the plurality of lenses included in the lens group 150.

第二レンズ154は、例えば対物レンズと呼ばれ、本実施の形態では、部品40からの反射光を中間レンズ群160に導く機能を有する。   The second lens 154 is called an objective lens, for example, and has a function of guiding the reflected light from the component 40 to the intermediate lens group 160 in the present embodiment.

中間レンズ群160は、リレーレンズ164a、164b、164cと、絞り部166とを有する。   The intermediate lens group 160 includes relay lenses 164a, 164b, 164c, and a diaphragm unit 166.

第二レンズ154を通過し、中間レンズ群160に入射した光は、リレーレンズ164aによって絞り部166に導かれる。   Light that has passed through the second lens 154 and entered the intermediate lens group 160 is guided to the aperture 166 by the relay lens 164a.

絞り部166は、入射する光の明るさおよびピントを調整する光学部材である。絞り部166としては、例えば、レンズ倍率または絞りの開口量をメカニカルに変更する開口絞り機構(図示せず)で構成されてもよい。なお、絞り部166の構成はこのような構成に限定されるものではなく、どのような構成であってもよい。   The stop 166 is an optical member that adjusts the brightness and focus of incident light. The diaphragm unit 166 may be configured by, for example, an aperture diaphragm mechanism (not shown) that mechanically changes the lens magnification or the aperture amount of the diaphragm. The configuration of the diaphragm unit 166 is not limited to such a configuration, and may be any configuration.

絞り部166を通過した光は、リレーレンズ164bおよびリレーレンズ164cによって、第一レンズ153に導かれる。   The light that has passed through the aperture 166 is guided to the first lens 153 by the relay lens 164b and the relay lens 164c.

なお、本実施の形態におけるレンズ群150は、具体的には両側テレセントリック光学系を構成している。   The lens group 150 in the present embodiment specifically constitutes a double-sided telecentric optical system.

つまり、レンズ群150は、第二レンズ154から入射される測定対象物からの反射光を第一レンズ153から平行光として撮像部200に入射する。レンズ群150はさらに、第一レンズ153から入射される投光部130からの輝度変化光を、第二レンズ154から平行光として反射部180を介して測定対象物に照射する機能を有している。   That is, the lens group 150 makes the reflected light from the measurement object incident from the second lens 154 enter the imaging unit 200 as parallel light from the first lens 153. The lens group 150 further has a function of irradiating the measurement target object with the luminance changing light from the light projecting unit 130 incident from the first lens 153 as parallel light from the second lens 154 via the reflecting unit 180. Yes.

つまり、第一レンズ153から入射される投光部130からの輝度変化光は、図4に示すように、リレーレンズ164cおよびリレーレンズ164bに導かれて絞り部166を通過する。絞り部166を通過した輝度変化光は、リレーレンズ164aによって第二レンズ154に導かれる。   In other words, the luminance change light from the light projecting unit 130 incident from the first lens 153 is guided to the relay lens 164c and the relay lens 164b and passes through the aperture unit 166 as shown in FIG. The luminance change light that has passed through the diaphragm 166 is guided to the second lens 154 by the relay lens 164a.

第二レンズ154に導かれた輝度変化光は、平行光として反射部180の方向に進行し、反射部180で反射される。これにより、平行光である輝度変化光が測定対象物に照射される。   The luminance change light guided to the second lens 154 travels in the direction of the reflection unit 180 as parallel light and is reflected by the reflection unit 180. Thereby, the brightness change light which is parallel light is irradiated to a measuring object.

また、図4に示すレンズ群150のレンズ構成は一例である。レンズ群150が採用するレンズの口径、曲率半径および枚数、ならびにレンズ間距離等は、例えば、測定対象物となり得る部品40のサイズ、撮像部200のエリアイメージセンサ210のサイズ、および、三次元形状測定装置10についてのサイズの制限などに応じて決定されればよい。   The lens configuration of the lens group 150 shown in FIG. 4 is an example. The lens diameter, the radius of curvature and the number of lenses, the distance between the lenses, and the like adopted by the lens group 150 are, for example, the size of the component 40 that can be a measurement object, the size of the area image sensor 210 of the imaging unit 200, and the three-dimensional shape. What is necessary is just to determine according to the restriction | limiting of the size about the measuring apparatus 10, etc.

また、例えば絞り部166における開口絞り位置から撮像部200における撮像面までのレンズ(本実施の形態では、リレーレンズ164b、リレーレンズ164c、および第一レンズ153)の総称として、コンデンサレンズ群(集束レンズ群)と呼ばれる場合もある。   Further, for example, a condenser lens group (focusing lens) is a generic term for lenses (in this embodiment, the relay lens 164b, the relay lens 164c, and the first lens 153) from the aperture stop position in the diaphragm unit 166 to the imaging surface in the imaging unit 200. Sometimes called a lens group).

また、当該開口絞り位置から被写体面までのレンズ(本実施の形態では、リレーレンズ164aおよび第二レンズ154)の総称として、オブジェクティブレンズ群(対物レンズ群)と呼ばれる場合もある。   In addition, the lens from the aperture stop position to the subject surface (in this embodiment, the relay lens 164a and the second lens 154) may be collectively referred to as an objective lens group (objective lens group).

ここで、投光部130は、図4に示すように、レンズ群150が配置された空間であるレンズ群空間151において、撮像部200の撮像光軸A1と、投光部130からの輝度変化光の光軸である投光軸A2とが交差するように配置されている。   Here, as shown in FIG. 4, the light projecting unit 130 has a change in luminance from the imaging optical axis A <b> 1 of the imaging unit 200 and the luminance from the light projecting unit 130 in the lens group space 151 where the lens group 150 is arranged. It arrange | positions so that the light projection axis | shaft A2 which is an optical axis of light may cross | intersect.

また、反射部180は、レンズ群空間151を通過した輝度変化光を反射することで、当該輝度変化光を、撮像部200の撮像光軸A1に対する所定の角度で測定対象物に照射する。反射部180は、例えば、金属板、または、ガラス板にアルミ等の金属が蒸着された鏡によって実現される。   Further, the reflection unit 180 reflects the luminance change light that has passed through the lens group space 151, and thereby irradiates the measurement target object with the luminance change light at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis A1 of the imaging unit 200. The reflection unit 180 is realized by, for example, a metal plate or a mirror in which a metal such as aluminum is deposited on a glass plate.

本実施の形態では、例えば、撮像光軸A1に対してθ=30°の角度で輝度変化光が部品40に照射されるように、反射部180が設けられている。   In the present embodiment, for example, the reflection unit 180 is provided so that the component 40 is irradiated with the luminance change light at an angle of θ = 30 ° with respect to the imaging optical axis A1.

具体的には、本実施の形態では、撮像光軸A1は、第三方向(Z軸方向)に平行に設定されており、反射部180は、反射した輝度変化光の投光軸A2とZ軸とのなす角度が30°となるように設定されている。   Specifically, in the present embodiment, the imaging optical axis A1 is set in parallel to the third direction (Z-axis direction), and the reflecting unit 180 projects the projected light axes A2 and Z of the reflected luminance change light. The angle formed with the axis is set to 30 °.

より詳細には、投光部130から発せられた輝度変化光は、第一レンズ153の周縁領域と、中間レンズ群160と、第二レンズ154の周縁領域とを通過し、平行光として反射部180で反射される。   More specifically, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 passes through the peripheral region of the first lens 153, the intermediate lens group 160, and the peripheral region of the second lens 154, and is reflected as parallel light. Reflected at 180.

なお、第一レンズ153および第二レンズ154の周縁領域については、図5A〜図6Bを用いて後述する。   The peripheral areas of the first lens 153 and the second lens 154 will be described later with reference to FIGS. 5A to 6B.

このようにして輝度変化光が斜めから照射されながら第二方向(X軸方向)に移動する部品40からの反射光は、レンズ群150を介して撮像部200に入射する。これにより、位相シフト法による部品40の三次元形状測定のための撮像データが撮像部200によって取得される。   In this way, the reflected light from the component 40 that moves in the second direction (X-axis direction) while the luminance change light is applied obliquely enters the imaging unit 200 via the lens group 150. Thereby, imaging data for measuring the three-dimensional shape of the component 40 by the phase shift method is acquired by the imaging unit 200.

このように、レンズ群150は、測定対象物の撮像のための光学系として用いられるだけでなく、測定対象物に斜めから輝度変化光を照射するための光学系としても利用される。   Thus, the lens group 150 is used not only as an optical system for imaging the measurement object, but also as an optical system for irradiating the measurement object with luminance change light from an oblique direction.

これにより、従来のように、測定対象物の撮像のためのレンズ群と、測定対象物に対する輝度変化光の斜めからの照射のためのレンズ群とを別々に設ける必要がない。   This eliminates the need to separately provide a lens group for imaging the measurement target and a lens group for obliquely irradiating the luminance change light to the measurement target.

その結果、例えば、三次元形状測定装置10の横幅(本実施の形態におけるX軸方向の幅)を従来の三次元形状測定装置よりも小さくできる。   As a result, for example, the lateral width of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 (the width in the X-axis direction in the present embodiment) can be made smaller than that of the conventional three-dimensional shape measuring apparatus.

また、測定対象物の撮像および輝度変化光の照射に用いるレンズの総数を、従来の三次元形状測定装置より少なくすることが可能となる。そのため、例えば、レンズの総数を減らすことにより相対的に第一レンズ153等のレンズの一枚当たりの生産コストを増やすことも可能であり、この場合、例えば、各レンズをより小型化することが可能となる。その結果、三次元形状測定装置10の更なる小型化が可能となる。   In addition, the total number of lenses used for imaging the measurement object and irradiating the brightness change light can be made smaller than that of a conventional three-dimensional shape measuring apparatus. Therefore, for example, it is possible to relatively increase the production cost per lens such as the first lens 153 by reducing the total number of lenses. In this case, for example, each lens can be further downsized. It becomes possible. As a result, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 can be further downsized.

図5Aは、実施の形態の第一レンズ153の第一主領域153aと第一周縁領域153bとを示す側面図であり、図5Bは、第一主領域153aと第一周縁領域153bとを示す上面図である。   FIG. 5A is a side view showing the first main region 153a and the first peripheral region 153b of the first lens 153 of the embodiment, and FIG. 5B shows the first main region 153a and the first peripheral region 153b. It is a top view.

図5Aおよび図5Bに示すように、第一レンズ153は、撮像部200において結像する光が通過する第一主領域153aと、第一主領域153aの周縁の領域である第一周縁領域153bとを有している。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the first lens 153 includes a first main region 153a through which light imaged in the imaging unit 200 passes, and a first peripheral region 153b that is a peripheral region of the first main region 153a. And have.

なお、図5Bでは、第一主領域153aと第一周縁領域153bとを識別し易いように、第一主領域153aにドットを付し、第一周縁領域153bに斜線を付して記載している。   In FIG. 5B, the first main area 153a is indicated by dots and the first peripheral area 153b is hatched so that the first main area 153a and the first peripheral area 153b can be easily identified. Yes.

つまり、第一主領域153aと第一周縁領域153bとは、第一レンズ153に付された線または第一レンズ153の形状等で明確に区別されていなくてもよい。   That is, the first main region 153a and the first peripheral region 153b may not be clearly distinguished by a line attached to the first lens 153, a shape of the first lens 153, or the like.

第一主領域153aは、撮像部200において結像する光が、第一レンズ153において通過する領域として規定される。また、第一周縁領域153bは、第一レンズ153における第一主領域153aの外側の領域として規定される。   The first main region 153 a is defined as a region through which light that forms an image in the imaging unit 200 passes through the first lens 153. The first peripheral area 153b is defined as an area outside the first main area 153a in the first lens 153.

なお、第一主領域153aが形成する円の直径は、例えば、「有効光束径」とも呼ばれる。このことは、後述する、第二レンズ154における第二主領域154aについても同じである。   The diameter of the circle formed by the first main region 153a is also called, for example, “effective light beam diameter”. The same applies to a second main region 154a of the second lens 154, which will be described later.

投光部130から発せられる輝度変化光は、このように規定される第一レンズ153の第一周縁領域153bを通過する。言い換えると、投光部130は、第一主領域153aの外側の領域の第一周縁領域153bを投光軸A2が通過するように配置されている。   The luminance change light emitted from the light projecting unit 130 passes through the first peripheral region 153b of the first lens 153 defined as described above. In other words, the light projecting unit 130 is disposed so that the light projecting axis A2 passes through the first peripheral region 153b in the region outside the first main region 153a.

ここで、第一周縁領域153bは、投光部130から発せられる輝度変化光が通過することを考慮しなければ第一レンズ153に存在しなくてもよい領域である。   Here, the first peripheral region 153b is a region that does not need to exist in the first lens 153 unless considering that the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 passes.

つまり、本実施の形態の三次元形状測定装置10では、撮像側および投光側の光学系(レンズ群)を共用化するために、第一レンズ153の口径を、光学系の当該共用化をしない場合よりも大きくしているとも言える。   That is, in the three-dimensional shape measuring apparatus 10 of the present embodiment, in order to share the optical system (lens group) on the imaging side and the light projecting side, the aperture of the first lens 153 is shared with the optical system. It can be said that it is larger than the case where it does not.

しかしながら、上述のように、撮像側および投光側の光学系(レンズ群)の共用化は、三次元形状測定装置10の小型化に大きな寄与をもたらす。つまり、当該共用化による第一レンズ153の口径の増加が三次元形状測定装置10のサイズに与える影響は、当該共用化による小型化への寄与に比べて十分に小さい。そのため、第一レンズ153が第一周縁領域153bを有した場合であっても、三次元形状測定装置10の小型化は実現される。   However, as described above, the sharing of the imaging-side and light-projecting-side optical systems (lens groups) greatly contributes to the downsizing of the three-dimensional shape measuring apparatus 10. In other words, the influence of the increase in the diameter of the first lens 153 due to the sharing on the size of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 is sufficiently smaller than the contribution to miniaturization due to the sharing. Therefore, even when the first lens 153 has the first peripheral region 153b, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 can be downsized.

また、輝度変化光が通過することを考慮せずに、第一レンズ153に相当するレンズを作製する場合、実際には、当該レンズの、撮像部200による撮像に用いられる領域(第一レンズ153における第一主領域に相当)の周縁を削り落とす工程を経て作製することが一般に行われる。   In addition, when a lens corresponding to the first lens 153 is manufactured without considering that the luminance change light passes, actually, an area of the lens used for imaging by the imaging unit 200 (the first lens 153). In general, it is produced through a step of scraping off the peripheral edge of the first main region.

つまり、第一レンズ153における第一周縁領域153bは、上記の周縁を削り落とす工程を省略することで第一レンズ153に設けることが可能である。従って、従来のコンデンサレンズよりも少ない工程で、第一レンズ153を作製することも可能である。   That is, the first peripheral region 153b in the first lens 153 can be provided in the first lens 153 by omitting the step of scraping off the peripheral portion. Therefore, it is possible to manufacture the first lens 153 with fewer steps than the conventional condenser lens.

また、本実施の形態の三次元形状測定装置10では、第一レンズ153の第一周縁領域153bを通過した輝度変化光はさらに、第二レンズ154の第二周縁領域154bを通過して、反射部180に入射する。   In the three-dimensional shape measuring apparatus 10 of the present embodiment, the luminance change light that has passed through the first peripheral region 153b of the first lens 153 further passes through the second peripheral region 154b of the second lens 154 and is reflected. Incident on the portion 180.

図6Aは、実施の形態の第二レンズ154の第二主領域154aと第二周縁領域154bとを示す側面図であり、図6Bは、第二主領域154aと第二周縁領域154bとを示す上面図である。   6A is a side view showing the second main region 154a and the second peripheral region 154b of the second lens 154 of the embodiment, and FIG. 6B shows the second main region 154a and the second peripheral region 154b. It is a top view.

図6Aおよび図6Bに示すように、第二レンズ154は、撮像部200において結像する光が通過する第二主領域154aと、第二主領域154aの周縁の領域である第二周縁領域154bとを有している。   As illustrated in FIGS. 6A and 6B, the second lens 154 includes a second main region 154a through which light imaged in the imaging unit 200 passes, and a second peripheral region 154b that is a peripheral region of the second main region 154a. And have.

なお、図6Bでは、第二主領域154aと第二周縁領域154bとを識別し易いように、第二主領域154aにドットを付し、第二周縁領域154bに斜線を付して記載している。   In FIG. 6B, the second main region 154a is indicated by dots and the second peripheral region 154b is hatched so that the second main region 154a and the second peripheral region 154b can be easily identified. Yes.

なお、第二主領域154aと第二周縁領域154bがどのように規定されるか等については上述の第一レンズ153と同じである。   Note that the second main region 154a and the second peripheral region 154b are defined in the same manner as the first lens 153 described above.

つまり、第二主領域154aは、撮像部200において結像する光が、第二レンズ154において通過する領域として規定され、第二周縁領域154bは、第二主領域154aの外側の領域として規定される。   That is, the second main region 154a is defined as a region through which the light imaged in the imaging unit 200 passes through the second lens 154, and the second peripheral region 154b is defined as a region outside the second main region 154a. The

投光部130から発せられる輝度変化光は、このように規定される第二レンズ154の第二周縁領域154bを通過する。言い換えると、投光部130は、第二主領域154aの外側の領域の第二周縁領域154bを投光軸A2が通過するように配置されている。   The luminance change light emitted from the light projecting unit 130 passes through the second peripheral region 154b of the second lens 154 defined in this way. In other words, the light projecting unit 130 is arranged so that the light projection axis A2 passes through the second peripheral region 154b in the region outside the second main region 154a.

このように、本実施の形態の三次元形状測定装置10では、投光部130からの輝度変化光は、レンズ群空間151(図4参照)を通過する際に、第一レンズ153および第二レンズ154それぞれの、撮像部200の撮像に用いられる領域の外側を経由して通過する。   As described above, in the three-dimensional shape measuring apparatus 10 of the present embodiment, when the luminance change light from the light projecting unit 130 passes through the lens group space 151 (see FIG. 4), the first lens 153 and the second lens 153. Each lens 154 passes through the outside of the region used for imaging by the imaging unit 200.

なお、第二レンズ154についても、第一レンズ153と同様に、撮像側および投光側の光学系(レンズ群)の共用化のために、口径を大きくしているとも言える。しかしながら、第二レンズ154の口径を大きくすることの、三次元形状測定装置10のサイズへの影響は、光学系の当該共用化による小型化への寄与に比べて十分に小さいため、三次元形状測定装置10の小型化は実現される。   Note that the second lens 154 can also be said to have a larger aperture in order to share the optical system (lens group) on the imaging side and the light projecting side, similarly to the first lens 153. However, since the influence on the size of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 by increasing the diameter of the second lens 154 is sufficiently smaller than the contribution to downsizing by the common use of the optical system, the three-dimensional shape Miniaturization of the measuring apparatus 10 is realized.

また、第二レンズ154は、第一レンズ153と同様に、第二レンズ154に相当する従来のレンズの作製の工程で行われていた周縁領域の削り落し工程を省略することで作製することも可能である。   Also, the second lens 154 may be manufactured by omitting the peripheral area scraping off process performed in the conventional lens manufacturing process corresponding to the second lens 154, similarly to the first lens 153. Is possible.

三次元形状測定装置10は、以上説明したレンズ群150を用いて、測定対象物である部品40に対する輝度変化光の照射と撮像とを実行し、その撮像データに示される輝度値から、当該部品40の三次元形状を求めることができる。   The three-dimensional shape measuring apparatus 10 uses the lens group 150 described above to execute irradiation and imaging of luminance change light on the component 40 that is a measurement target, and based on the luminance value indicated in the imaging data, the component Forty three-dimensional shapes can be obtained.

以下に、本実施の形態における三次元形状測定装置10による、測定対象物である部品40の三次元形状の算出手法の概要を説明する。   Below, the outline | summary of the calculation method of the three-dimensional shape of the component 40 which is a measuring object by the three-dimensional shape measuring apparatus 10 in this Embodiment is demonstrated.

三次元形状測定装置10は、X軸方向に移動する部品40の一部を、撮像部200のエリアイメージセンサ210の少なくとも3つのラインのそれぞれで、撮像のタイミングをずらしながら撮像する。   The three-dimensional shape measuring apparatus 10 captures an image of a part of the component 40 moving in the X-axis direction with each of at least three lines of the area image sensor 210 of the imaging unit 200 while shifting the imaging timing.

例えば、エリアイメージセンサ210の第二方向(X軸方向)に並ぶ複数の(例えば4つの)ライン(図示せず)のそれぞれに、撮像対象領域Cを第二方向(X軸方向)に相対移動する部品40の一部である測定部位K(図4参照)を順次撮像させる。これにより、互いに撮像のタイミングが異なる、測定部位Kにおける4つの輝度値が得られる。   For example, the imaging target area C is relatively moved in the second direction (X-axis direction) on each of a plurality of (for example, four) lines (not shown) arranged in the second direction (X-axis direction) of the area image sensor 210. The measurement site K (see FIG. 4) which is a part of the component 40 to be imaged is sequentially imaged. As a result, four luminance values at the measurement site K having different imaging timings can be obtained.

三次元形状測定装置10は、これら4つの輝度値を用い、位相シフト法による当該測定部位Kの第三方向(Z軸方向)の位置の算出に用いられる波形であって、当該4つの輝度値に対応する波形を作成する。   The three-dimensional shape measurement apparatus 10 uses these four luminance values and is a waveform used for calculating the position of the measurement site K in the third direction (Z-axis direction) by the phase shift method, and the four luminance values Create a waveform corresponding to.

なお、本実施の形態では、部品40に照射される輝度変化光における輝度の変化は、上述のように正弦波を形成しているため、当該4つの輝度値から求められる波形も正弦波である。つまり、当該該4つの輝度値に対応する波形として、当該4つの輝度値を接続するような正弦波が求められる。   In the present embodiment, since the change in luminance in the luminance change light irradiated to the component 40 forms a sine wave as described above, the waveform obtained from the four luminance values is also a sine wave. . That is, a sine wave that connects the four luminance values is obtained as a waveform corresponding to the four luminance values.

三次元形状測定装置10は、このようにして作成された波形と、基準波形との位相差を求める。   The three-dimensional shape measuring apparatus 10 obtains the phase difference between the waveform created in this way and the reference waveform.

なお、基準波形とは、部品40がノズル110に吸着されていないとした場合のZ軸方向の高さ位置の基準としての仮想平面における、撮像部200のエリアイメージセンサ210の各ラインからの撮像データに示される輝度分布を示す波形(正弦波)である。   The reference waveform is an image picked up from each line of the area image sensor 210 of the image pickup unit 200 in a virtual plane as a reference of the height position in the Z-axis direction when the component 40 is not picked up by the nozzle 110. It is a waveform (sine wave) which shows the luminance distribution shown by data.

また、仮想平面とは、例えば部品40を吸着保持するノズル110の先端面のZ軸方向の位置(高さ位置)を通りX軸方向およびY軸方向の双方に平行な平面である。   The virtual plane is a plane that passes through the position (height position) in the Z-axis direction of the tip surface of the nozzle 110 that holds the component 40 by suction and is parallel to both the X-axis direction and the Y-axis direction.

このようにして求められた位相差から、部品40の測定部位Kの、仮想平面、つまり、ノズル110の先端面からの距離が求められる。   From the phase difference thus determined, the distance from the virtual plane, that is, the tip surface of the nozzle 110, of the measurement site K of the component 40 is determined.

三次元形状測定装置10は、このようにして、部品40の各部分についての第三方向(Z軸方向)の位置を示す情報を位相シフト法により算出する。三次元形状測定装置10はさらに、これら算出結果をまとめることで、部品40の三次元形状を示す測定結果として出力する。   In this way, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 calculates information indicating the position in the third direction (Z-axis direction) of each part of the component 40 by the phase shift method. The three-dimensional shape measuring apparatus 10 further outputs the measurement results indicating the three-dimensional shape of the component 40 by collecting these calculation results.

なお、上記の、基準波形等を用いて部品40の三次元形状を示す情報を算出する処理は、三次元形状測定装置10に接続されたコンピュータ等の情報処理装置が実行してもよい。つまり、三次元形状測定装置10は、位相シフト法に用いられる撮像データを当該情報処理装置に出力する装置として、部品実装装置20等の部品実装基板生産装置に備えられていてもよい。   Note that the above-described processing for calculating the information indicating the three-dimensional shape of the component 40 using the reference waveform or the like may be executed by an information processing device such as a computer connected to the three-dimensional shape measuring device 10. That is, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 may be provided in a component mounting board production apparatus such as the component mounting apparatus 20 as an apparatus that outputs imaging data used for the phase shift method to the information processing apparatus.

以上説明したように、本実施の形態の部品実装装置20は、三次元形状測定装置10を備える。三次元形状測定装置10は、位相シフト法による三次元形状測定に用いられる光学系(レンズ群150)を撮像側および投光側とで共用させている。   As described above, the component mounting apparatus 20 according to the present embodiment includes the three-dimensional shape measuring apparatus 10. The three-dimensional shape measuring apparatus 10 shares an optical system (lens group 150) used for three-dimensional shape measurement by the phase shift method on the imaging side and the light projecting side.

これにより、位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することのできる部品実装装置20および三次元形状測定装置10が実現される。   Thereby, the component mounting apparatus 20 and the three-dimensional shape measuring apparatus 10 that can achieve both the measurement of the three-dimensional shape using the phase shift method and the miniaturization are realized.

なお、本実施の形態において、投光部130が発する輝度変化光は、輝度の変化が正弦波を形成する輝度変化光であるとした。しかしながら、投光部130は、例えば、第二方向(X軸方向)の位置に応じて輝度が周期的に変化する、のこぎり波または三角波を形成する輝度変化光を発してもよい。   In the present embodiment, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 is luminance change light whose luminance change forms a sine wave. However, the light projecting unit 130 may emit, for example, luminance change light that forms a sawtooth wave or a triangular wave whose luminance changes periodically according to the position in the second direction (X-axis direction).

また、投光部130による輝度変化光の発生手法に特に限定はない。例えば、投光部130は、第二方向(X軸方向)の位置に応じて光の透過率が周期的に変化しているフィルタと、当該フィルタに光を入射する光源とを備えることで、輝度変化光を発してもよい。   Moreover, there is no particular limitation on the method of generating the luminance change light by the light projecting unit 130. For example, the light projecting unit 130 includes a filter whose light transmittance periodically changes according to the position in the second direction (X-axis direction), and a light source that makes light incident on the filter. Luminance change light may be emitted.

また、例えば、第二方向(X軸方向)の位置に応じて光の反射率が周期的に変化している反射部材と当該反射部材に光を入射する光源とを備えることで、輝度変化光を発してもよい。   In addition, for example, a luminance change light is provided by including a reflection member whose light reflectance is periodically changed according to a position in the second direction (X-axis direction) and a light source that makes light incident on the reflection member. May be issued.

図7は、反射部材136と光源135とを有する投光部130の構成概要を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of the configuration of the light projecting unit 130 including the reflecting member 136 and the light source 135.

例えば、第一レンズ153の第一周縁領域153bの所定の位置を、所定の角度で、投光軸A2が通過するように、反射部材136と光源135とを設ける。反射部材136としては、例えば反射型液晶が採用される。   For example, the reflecting member 136 and the light source 135 are provided so that the light projection axis A2 passes through a predetermined position of the first peripheral region 153b of the first lens 153 at a predetermined angle. As the reflecting member 136, for example, a reflective liquid crystal is employed.

図7に示す投光部130では、光源135は、反射部材136から見てレンズ群150の側に配置される。そのため、例えば、三次元形状測定装置10の高さ(本実施の形態におけるZ軸方向の長さ)を、投光部130が、上述のフィルタを透過する光によって輝度変化光を発生させる方式を採用する場合の高さよりも、短くすることが可能である。   In the light projecting unit 130 illustrated in FIG. 7, the light source 135 is disposed on the lens group 150 side when viewed from the reflecting member 136. Therefore, for example, a method in which the height of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 (the length in the Z-axis direction in the present embodiment) is generated by the light projecting unit 130 using the light transmitted through the above-described filter. It is possible to make it shorter than the height when it is adopted.

また、本実施の形態において、三次元形状測定装置10は、測定対象物である部品40に、一方向から輝度変化光を照射するとした。しかしながら、三次元形状測定装置10は、測定対象物である部品40に複数の方向から輝度変化光を照射可能な構成を有していてもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the three-dimensional shape measuring apparatus 10 irradiates the component 40 that is the measurement object with the luminance change light from one direction. However, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 may have a configuration capable of irradiating the component 40 that is the measurement object with the luminance change light from a plurality of directions.

図8は、測定対象物である部品40に2方向から輝度変化光を照射可能な構成を有する三次元形状測定装置10の構成概要を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing an outline of the configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus 10 having a configuration capable of irradiating luminance changing light from two directions onto the component 40 that is a measurement object.

図8に示す三次元形状測定装置10は、部品40に輝度変化光を照射する構成として、上述の投光部130および反射部180に加え、投光部131および反射部181を備えている。   The three-dimensional shape measuring apparatus 10 shown in FIG. 8 includes a light projecting unit 131 and a reflecting unit 181 in addition to the light projecting unit 130 and the reflecting unit 180 described above as a configuration for irradiating the component 40 with luminance change light.

なお、投光部131は、投光部130と同じく、輝度変化光を発する機能を有する。また、反射部181は、反射部180と同じく、入射する輝度変化光を、撮像光軸A1に対する所定の角度で部品40に照射する機能を有する。   The light projecting unit 131 has a function of emitting luminance change light, similar to the light projecting unit 130. Similarly to the reflector 180, the reflector 181 has a function of irradiating the component 40 with incident luminance change light at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis A1.

投光部131は、投光軸A3と撮像光軸A1とが、レンズ群空間151において交差するように配置されている。具体的には、投光部131は、投光部131から発せられた輝度変化光の光軸である投光軸A3が、投光部130からの投光軸A2と、撮像光軸A1を中心とした線対称の関係となるように配置されている。   The light projecting unit 131 is disposed such that the light projection axis A3 and the imaging optical axis A1 intersect in the lens group space 151. Specifically, in the light projecting unit 131, the light projecting axis A3 that is the optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit 131 is different from the light projecting axis A2 from the light projecting unit 130 and the imaging optical axis A1. They are arranged in a line-symmetric relationship with the center.

また、投光軸A3は、第一レンズ153の第一周縁領域153b(図5Aおよび図5B参照)と、中間レンズ群160と、第二レンズ154の第二周縁領域154b(図6Aおよび図6B参照)とを通過し、反射部181に到達する。   The projection axis A3 includes the first peripheral region 153b (see FIGS. 5A and 5B) of the first lens 153, the intermediate lens group 160, and the second peripheral region 154b of the second lens 154 (FIGS. 6A and 6B). ) And reach the reflecting portion 181.

つまり、投光部131からの輝度変化光は、レンズ群150を通過することで、平行光としてレンズ群150から出力され、反射部181で反射されることで、測定対象物である部品40に照射される。   That is, the luminance change light from the light projecting unit 131 passes through the lens group 150, is output from the lens group 150 as parallel light, and is reflected by the reflecting unit 181, thereby being reflected on the component 40 that is the measurement target. Irradiated.

また、投光軸A2の撮像光軸A1に対する角度θと同じ角度θ(例えば30°)で、投光部131からの輝度変化光が部品40に照射されるように、反射部181が設けられている。   Further, the reflection unit 181 is provided so that the luminance change light from the light projecting unit 131 is irradiated to the component 40 at the same angle θ (for example, 30 °) as the angle θ of the light projecting axis A2 with respect to the imaging optical axis A1. ing.

このように、三次元形状測定装置10は、撮像光軸A1を中心として、第二方向(X軸方向)における双方から、輝度変化光を測定対象物に照射可能な構成を有することで、投光部130による輝度変化光の照射の下での撮像データと、投光部130による輝度変化光の照射の下での撮像データとを得ることができる。   As described above, the three-dimensional shape measuring apparatus 10 has a configuration capable of irradiating the measurement object with the luminance change light from both sides in the second direction (X-axis direction) with the imaging optical axis A1 as the center. It is possible to obtain imaging data under the irradiation of the luminance changing light by the light unit 130 and imaging data under the irradiation of the luminance changing light by the light projecting unit 130.

これにより、例えば、測定対象物に対して斜めから輝度変化光を照射することにより測定対象物の表面に生じる影の影響を排除しつつ、位相シフト法による当該測定対象物の三次元形状の高速かつ高精度な測定が可能となる。   As a result, for example, while removing the influence of the shadow generated on the surface of the measurement object by irradiating the measurement object with the luminance change light from an oblique direction, the high speed of the three-dimensional shape of the measurement object by the phase shift method In addition, highly accurate measurement is possible.

以上、本発明の部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置について、実施の形態およびその補足に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、当該実施の形態およびその補足に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態およびその補足に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。   As described above, the component mounting board production apparatus and the three-dimensional shape measurement apparatus of the present invention have been described based on the embodiment and its supplement. However, the present invention is not limited to the embodiment and its supplement. Without departing from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art can be applied to the present embodiment and its supplements, or forms constructed by combining a plurality of constituent elements described above. It is included in the range.

例えば、ヘッド100を停止させることで位置が固定された測定対象物(部品40)に対し、撮像部200、投光部130、レンズ群150および反射部180を移動させてもよい。こうすることでも、第二方向(X軸方向)に輝度が変化している輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物に対して相対的に第二方向(X軸方向)に移動させることができる。   For example, the imaging unit 200, the light projecting unit 130, the lens group 150, and the reflecting unit 180 may be moved with respect to the measurement object (component 40) whose position is fixed by stopping the head 100. Even in this way, the luminance distribution of the light on the surface of the measurement target is maintained with respect to the measurement target while maintaining the luminance cycle of the luminance change light whose luminance changes in the second direction (X-axis direction). Can be relatively moved in the second direction (X-axis direction).

また、投光部130の物理的な位置は固定しておき、輝度変化光を発生させるフィルタまたは反射部材等の動作を制御することで、輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ測定対象物の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物に対して走査するように相対的に第二方向(X軸方向)に移動させてもよい。   In addition, the physical position of the light projecting unit 130 is fixed, and the measurement object is maintained while maintaining the period of the luminance in the luminance changing light by controlling the operation of the filter or the reflecting member that generates the luminance changing light. The luminance distribution of light on the surface of the object may be moved relatively in the second direction (X-axis direction) so as to scan the measurement object.

つまり、測定対象物の表面に現れる輝度変化光による光の縞模様が、第二方向(X軸方向)に移動されるのであれば、測定対象物、および、撮像部200等のその他の構成要素のいずれを移動または動作させてもよい。   That is, if the stripe pattern of the light due to the luminance change light that appears on the surface of the measurement object is moved in the second direction (X-axis direction), the measurement object and other components such as the imaging unit 200 Any of these may be moved or operated.

なお、上述のように、測定対象物である部品40の撮像時に、位置が固定された部品40に対して、撮像部200、投光部130、レンズ群150および反射部180を移動させる場合、これら撮像部200等を移動させる機構またはソフトウェア等が、本発明の部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置における移動部として機能する。   As described above, when the imaging unit 200, the light projecting unit 130, the lens group 150, and the reflecting unit 180 are moved with respect to the component 40 whose position is fixed at the time of imaging of the component 40 that is the measurement target, A mechanism or software for moving the imaging unit 200 or the like functions as a moving unit in the component mounting board production apparatus and the three-dimensional shape measurement apparatus of the present invention.

また、上述のように、測定対象物である部品40の撮像時に、位置が固定された部品40に対して、投光部130が有する輝度変化光を発生させるフィルタまたは反射部材等の動作を制御する場合は、当該制御を行う機構またはソフトウェア等が、本発明の部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置における移動部として機能する。   In addition, as described above, when imaging the component 40 that is the measurement target, the operation of the filter or the reflection member that generates the luminance change light included in the light projecting unit 130 is controlled with respect to the component 40 whose position is fixed. In this case, a mechanism or software for performing the control functions as a moving unit in the component mounting board production apparatus and the three-dimensional shape measurement apparatus of the present invention.

また、本実施の形態では、投光部130から発せられた輝度変化光は、レンズ群150に含まれるレンズの全てを通過している(図4参照)。しかし、投光部130から発せられた輝度変化光は、レンズ群150に含まれるレンズの全てを通過しなくてもよい。   Further, in the present embodiment, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 passes through all the lenses included in the lens group 150 (see FIG. 4). However, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 does not have to pass through all the lenses included in the lens group 150.

例えば、投光部130から発せられた輝度変化光は、第二レンズ154を通過せず、反射部180で反射され、測定対象物である部品40に照射されてもよい。この場合、例えば、反射部180の反射面を、撮像光軸A1に対して外側にへこませた曲面とすることで、当該輝度変化光を平行光として部品40に照射することができる。   For example, the luminance change light emitted from the light projecting unit 130 may be reflected by the reflecting unit 180 without passing through the second lens 154 and irradiated onto the component 40 that is the measurement object. In this case, for example, by making the reflection surface of the reflection unit 180 a curved surface that is recessed outward with respect to the imaging optical axis A1, the luminance change light can be irradiated onto the component 40 as parallel light.

また、本実施の形態では、部品実装基板生産装置として部品実装装置20を例示した。しかしながら、部品実装基板生産装置は、基板に部品を実装する部品実装装置20に限定されるわけではなく、半田印刷装置および検査装置など部品実装基板の生産に寄与する装置であれば全て部品実装基板生産装置に含まれる。   Moreover, in this Embodiment, the component mounting apparatus 20 was illustrated as a component mounting board production apparatus. However, the component mounting board production apparatus is not limited to the component mounting apparatus 20 that mounts a component on a board, and any apparatus that contributes to the production of a component mounting board such as a solder printing apparatus and an inspection apparatus can be used. Included in production equipment.

例えば、検査装置が、三次元形状測定装置10と同様の機能を有する装置を備えることで、半田が印刷された基板あるいは部品が実装された基板をコンベア、プレートあるいはテーブル等の移動部で移動させながら当該基板を検査する際に、その移動に起因する振動による影響を排除しつつ、半田が正しい位置に印刷されているか、または、部品が正しい位置に正しい姿勢で実装されているか等を検査することができる。   For example, the inspection apparatus includes an apparatus having the same function as that of the three-dimensional shape measuring apparatus 10, so that a board on which solder is printed or a board on which components are mounted is moved by a moving unit such as a conveyor, a plate, or a table. However, when inspecting the board, it is inspected whether the solder is printed at the correct position or the component is mounted in the correct position at the correct position while eliminating the influence of vibration caused by the movement. be able to.

この場合、測定対象物は、基板、印刷された半田、または、基板に実装された部品である。   In this case, the measurement object is a board, printed solder, or a component mounted on the board.

本発明は、位相シフト法を用いた三次元形状の測定と小型化とを両立することのできる部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置等として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a component mounting board production apparatus and a three-dimensional shape measurement apparatus that can achieve both measurement of a three-dimensional shape using a phase shift method and miniaturization.

10 三次元形状測定装置
20 部品実装装置
30 基板
40 部品
100 ヘッド
110 ノズル
130、131 投光部
135 光源
136 反射部材
150 レンズ群
151 レンズ群空間
153 第一レンズ
153a 第一主領域
153b 第一周縁領域
154 第二レンズ
154a 第二主領域
154b 第二周縁領域
160 中間レンズ群
164a、164b、164c リレーレンズ
166 絞り部
180、181 反射部
200 撮像部
210 エリアイメージセンサ
211 画素
300 部品供給部
310 部品カセット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 3D shape measuring apparatus 20 Component mounting apparatus 30 Board | substrate 40 Components 100 Head 110 Nozzle 130, 131 Light projection part 135 Light source 136 Reflective member 150 Lens group 151 Lens group space 153 First lens 153a First main area 153b First peripheral area 154 Second lens 154a Second main region 154b Second peripheral region 160 Intermediate lens group 164a, 164b, 164c Relay lens 166 Aperture unit 180, 181 Reflection unit 200 Imaging unit 210 Area image sensor 211 Pixel 300 Component supply unit 310 Component cassette

Claims (5)

部品が実装された部品実装基板を生産するための部品実装基板生産装置であって、
撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、
前記撮像部の撮像対象領域において第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する投光部と、
前記輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記測定対象物に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、
前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向に並んで配置された複数のレンズで構成されるレンズ群であって、前記第三方向における前記撮像部と前記測定対象物との間の位置に配置され、前記測定対象物の像を前記撮像部において結像させるレンズ群と、
前記投光部から発せられ、前記レンズ群が配置されたレンズ群空間を通過した前記輝度変化光を反射することで、前記輝度変化光を、前記撮像部の撮像光軸に対する所定の角度で前記測定対象物に照射する反射部とを備え、
前記投光部は、前記投光部から発せられた前記輝度変化光の光軸である投光軸と前記撮像光軸とが、前記レンズ群空間において交差するように配置されている
部品実装基板生産装置。
A component mounting board production apparatus for producing a component mounting board on which components are mounted,
An imaging unit in which pixels for imaging are arranged in a matrix;
Luminance that is light having a luminance distribution in which the luminance is uniform along the first direction in the imaging target region of the imaging unit and the luminance periodically changes according to the position in the second direction intersecting the first direction. A light projecting unit that emits change light;
A moving unit that moves the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the measurement object in the second direction relative to the measurement object while maintaining the luminance period of the luminance change light;
A lens group including a plurality of lenses arranged side by side in a third direction intersecting both the first direction and the second direction, the imaging unit and the measurement object in the third direction; A lens group that is disposed at a position between the lens unit and the imaging unit to form an image of the measurement object;
Reflecting the luminance change light emitted from the light projecting unit and passing through the lens group space where the lens group is arranged, the luminance change light is reflected at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis of the imaging unit. A reflective portion for irradiating the measurement object,
The light projecting unit is arranged such that a light projecting axis that is an optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit and the imaging optical axis intersect in the lens group space. Production equipment.
前記複数のレンズは、前記第三方向において前記撮像部に最も近い位置に配置された第一レンズを含み、
前記投光部は、前記第一レンズが有する第一周縁領域であって、前記撮像部において結像する光が通過する第一主領域の周縁の領域である第一周縁領域を、前記投光軸が通過するように配置されている
請求項1記載の部品実装基板生産装置。
The plurality of lenses includes a first lens disposed at a position closest to the imaging unit in the third direction,
The light projecting unit is a first peripheral region of the first lens, the first peripheral region being a peripheral region of the first main region through which light imaged in the imaging unit passes, and the light projecting unit. The component mounting board production apparatus according to claim 1, wherein the shaft is disposed so as to pass therethrough.
前記レンズ群は、前記複数のレンズのうちの、前記第三方向において前記測定対象物に最も近い位置に配置された第二レンズを含み、
前記投光部は、前記第二レンズが有する第二周縁領域であって、前記撮像部において結像する光が通過する第二主領域の周縁の領域である第二周縁領域を、前記第一周縁領域を通過した前記投光軸が通過するように配置されている
請求項2記載の部品実装基板生産装置。
The lens group includes a second lens disposed at a position closest to the measurement object in the third direction among the plurality of lenses.
The light projecting unit is a second peripheral region which is a second peripheral region of the second lens, and a second peripheral region which is a peripheral region of a second main region through which light imaged in the imaging unit passes. The component mounting board production apparatus according to claim 2, wherein the light projecting axis that has passed through the peripheral region is arranged to pass.
撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、
前記撮像部の撮像対象領域において第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する投光部と、
前記輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記測定対象物に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、
前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向に並んで配置された複数のレンズで構成されるレンズ群であって、前記第三方向における前記撮像部と前記測定対象物との間の位置に配置され、前記測定対象物の像を前記撮像部において結像させるレンズ群と、
前記投光部から発せられ、前記レンズ群が配置されたレンズ群空間を通過した前記輝度変化光を反射することで、前記輝度変化光を、前記撮像部の撮像光軸に対する所定の角度で前記測定対象物に照射する反射部とを備え、
前記投光部は、前記投光部から発せられた前記輝度変化光の光軸である投光軸と前記撮像光軸とが、前記レンズ群空間において交差するように配置されている
三次元形状測定装置。
An imaging unit in which pixels for imaging are arranged in a matrix;
Luminance that is light having a luminance distribution in which the luminance is uniform along the first direction in the imaging target region of the imaging unit and the luminance periodically changes according to the position in the second direction intersecting the first direction. A light projecting unit that emits change light;
A moving unit that moves the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the measurement object in the second direction relative to the measurement object while maintaining the luminance period of the luminance change light;
A lens group including a plurality of lenses arranged side by side in a third direction intersecting both the first direction and the second direction, the imaging unit and the measurement object in the third direction; A lens group that is disposed at a position between the lens unit and the imaging unit to form an image of the measurement object;
Reflecting the luminance change light emitted from the light projecting unit and passing through the lens group space where the lens group is arranged, the luminance change light is reflected at a predetermined angle with respect to the imaging optical axis of the imaging unit. A reflective portion for irradiating the measurement object,
The light projecting unit is arranged such that a light projecting axis, which is an optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit, and the imaging optical axis intersect in the lens group space. measuring device.
撮像のための画素が行列状に配置される撮像部の撮像対象領域において、第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を投光部が発する投光ステップと、
前記輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記測定対象物に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動ステップと、
前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向に並んで配置された複数のレンズで構成されるレンズ群であって、前記第三方向における前記撮像部と前記測定対象物との間の位置に配置され、前記測定対象物の像を前記撮像部において結像させるレンズ群を介して、前記撮像部が前記測定対象物を撮像する撮像ステップと、
前記投光部から発せられ、前記レンズ群が配置されたレンズ群空間を通過した前記輝度変化光を反射部が反射することで、前記輝度変化光を、前記撮像部の撮像光軸に対する所定の角度で前記測定対象物に照射する照射ステップとを含み、
前記撮像ステップでは、前記照射ステップにおいて前記輝度変化光が前記測定対象物に照射されている期間に、前記撮像部が前記測定対象物を撮像し、
前記投光部は、前記投光部から発せられた前記輝度変化光の光軸である投光軸と前記撮像光軸とが、前記レンズ群空間において交差するように配置されている
三次元形状測定方法。
In the imaging target area of the imaging unit in which pixels for imaging are arranged in a matrix, the luminance is uniform along the first direction, and the luminance is periodic according to the position in the second direction intersecting the first direction. A light projecting step in which the light projecting unit emits luminance change light, which is light having a luminance distribution that changes with time,
A movement step of moving the luminance distribution of the luminance change light on the surface of the measurement object in the second direction relative to the measurement object while maintaining the luminance period in the luminance change light;
A lens group including a plurality of lenses arranged side by side in a third direction intersecting both the first direction and the second direction, the imaging unit and the measurement object in the third direction; An imaging step in which the imaging unit images the measurement object via a lens group that is disposed at a position between the lens unit and forms an image of the measurement object in the imaging unit;
Reflecting the luminance change light emitted from the light projecting unit and passing through the lens group space where the lens group is arranged, the reflection unit reflects the luminance change light with respect to the imaging optical axis of the imaging unit. Irradiating the measurement object at an angle, and
In the imaging step, the imaging unit images the measurement object during the period in which the luminance change light is irradiated on the measurement object in the irradiation step;
The light projecting unit is arranged such that a light projecting axis, which is an optical axis of the luminance change light emitted from the light projecting unit, and the imaging optical axis intersect in the lens group space. Measuring method.
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CN109557450B (en) * 2018-11-28 2021-11-30 江门市利诺达电路科技有限公司 Detection method of circuit board

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