JP3639342B2 - 電子部品搭載方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品を所定の基板上位置に搭載する電子部品搭載方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、このような電子部品搭載装置では吸着ノズルにより吸着された電子チップ部品（以下単に部品という）の画像をＣＣＤカメラなどから取り込み、この部品の画像を認識することにより部品の位置を検出し、必要に応じて吸着ノズルによる部品の姿勢を補正することにより部品の位置決めを行ない、所定の基板上に部品の搭載を行なっている。
【０００３】
特に、タッチレスセンタリング（ＴＬＣ）方式による部品搭載装置では、特開平６−８９３４１に記載されているように、ビデオカメラを用いて吸着ノズルに吸着された部品の画像を取り込み、テンプレートによるマッチングにより部品のコーナーの座標を求め、この座標位置から部品の中心位置および部品の傾斜角度に相当する回転角度を求めて部品の位置検出を行い、部品の正しい吸着姿勢に対するずれを補正している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大量生産によって作られた部品のように成形された外径のバラツキのない形状については問題ないが、少量生産部品、特にコイル部品等手加工工程のある部品ではリードの不揃い、プラスチックの変形、角部の丸み等が多く見られ、冒頭で述べたような方法では部品の認識が不可能となることが多い。また、これらの部品は多種少量生産性が多く、それぞれテンプレートを用意しなくてはならず生産性を著しく損ねていた。
【０００５】
以上の問題に加え、部品の極性が部品の外形、特に部品の角部の切り欠きで示されている部品があり、このような部品の位置を検出して部品の極性を求める場合には、部品の変形などがあると正しい位置の切り欠きを誤認識してしまい極性を間違えて部品の搭載が行なわれてしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、極性を間違えて部品の搭載が行なわれてしまう、という問題を解消できる電子部品搭載方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するために、
角部に部品の極性を示す切り欠きがある電子部品を所定の基板上位置に搭載する電子部品搭載方法において、
部品の画像を取得して部品の画像の各辺に外接する外接接線がそれぞれ交わる点を部品の角部として求め、
前記求めた各角部に設定した領域の明るさが最大値となる領域を切り欠きのある角部の領域と判定して部品の極性を判別し、
また部品の画像処理により部品の位置と回転角度を求めて、部品の吸着姿勢を補正し、
基板上の所定位置に部品を正しい姿勢で搭載する構成を採用した。
【０００８】
【作用】
本発明では、部品の各角部に設定した領域の明るさが最大値となる領域を切り欠きのある角部の領域と判定して部品の極性が判別される。
【００１０】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１には、本発明に用いられる電子部品搭載装置の外観が概略図示されている。同図において、符号１は部品（ＩＣチップなどの電子部品）が実装されるプリント基板、符号２はこの基板を搬送する基板搬送機、符号３はｘｙロボット、符号４は実装すべき部品の供給装置である。ｘｙロボット３には、吸着ノズル６が取り付けられており、この吸着ノズル６は、吸着ヘッド９に取り付けられており、ｘｙロボット３によって部品供給装置４のところへ移動され、そこでプリント基板１に搭載しようとしている部品５を吸着保持する。吸着ノズル６は部品５を吸着後、吸着された部品の画像データを取得するビデオカメラ７に移動し、そこで部品が撮像される。符号８はビデオカメラ７で取得した部品の画像データかられ、部品の中心位置、回転角度などを認識する画像処理装置である。
図２には、吸着ノズル６により吸着された部品５が撮像される構成が詳細に図示されている。吸着ノズル６には拡散板１０が取り付けら、この拡散板１０は中心部に透孔を有し、ここに吸着ノズル６を通した状態で装着されている。吸着ノズル６の周囲には複数の光源１１が配設され、それぞれ拡散板１０を照射している。なお、前記拡散板１０は部品５の背景を明るくして鮮明な画像を得るためのものである。
【００１２】
このようにしてビデオカメラ７で撮像された部品５の画像は、以下に詳細に説明するように画像処理装置８により画像処理され、部品の位置ないし姿勢が検出され、それに基づいて部品の中心位置および部品の傾斜角度に相当する回転角度を求めて部品の正しい吸着姿勢に対するずれを補正後、基板搬送機２により搬送されてくるプリント基板１の所定位置に正しい姿勢で搭載される。
【００１３】
以下に、このような電子部品搭載装置において、実施例として図３に示すような４隅の１つに切り欠き２１のある部品２０の重心の位置と切り欠きのある部分を認識する画像処理装置８において行なわれる部品の位置検出方法を図４、図５のフローチャートに示すアルゴリズムを用いて説明する。又、フローチャートの各ステップに対応する説明図を図６〜図８に示す。
【００１４】
図３（ａ）には、リード部２２とモールド部２３からなり、モールド部２３にコイル部２４とコア部２５をモールド取り付けされた部品２０が図示されている。この部品２０の４つの角部の一つに切り欠き２１が形成されており、この切り欠きにより部品の極性が示されている。
【００１５】
まず、このような部品２０が図４のステップＳ１においてビデオカメラ７により撮像され、その画像が取り込まれる。図３（ｂ）および図６の（Ｓ１）は、このようにして取り込まれた部品２０の画像３０を示している。同図から明らかなように、リード部２２の先端は白色であり、背景も白色であることにより画像として現れないが、リード部の根本部分は、画像３２、３２’として現れ、またモールド部分も凹凸模様を持つ画像として、更に切り欠き部を含む角は丸みを帯びた画像３１として撮像されていることが理解できる。
【００１６】
続いて、ステップＳ２において部品の画像３０の外接接線を求める。この外接接線は図６の（Ｓ２）から明らかなように、部品の各Ｘ、Ｙ辺に外接する４本の外接接線３０ａ〜３０ｄからなっている。
【００１７】
ステップＳ３では、これらの外接接線３０ａ〜３０ｄを元にして角部３１を含む大きな領域４０に対してウインド４１がかけられる（図６（Ｓ３））。続くステップＳ４において、大きな領域４０に対して横方向ｘにプロジェクションが取られる。このプロジェクションにより図６の（Ｓ４）に示したように、リード部の根本部分の画像３２が除去された滑らかな画像３０ｘが得られる。
【００１８】
このように横方向にプロジェクションがとられた画像は、ステップＳ５においてプロジェクション波形にｎ画素中の最小値を取るフィルタがかけられる。このフィルタリングは加算的なデジタルフィルタリングに相当し、これにより部品の他の辺の画像３０ｙに現れるリード部の画像３４が除去される。次に、ステップＳ６においてフィルタをかけたプロジェクション波形の最大値から部品の外側方向にサーチして一定の値以下になるところを求め、辺Ｘに対応する基準線を求める。すなわち、図６の（Ｓ５）に示すように、横軸（ｓｕｍ）方向に最大になるところ（ｍａｘ）からその１／３の値になるところよりΔだけｙ軸方向にオフセットしたところに引いた線を部品のＸ辺に対応する基準線ｙｓとして求める。
【００１９】
同様にステップＳ７において、縦方向にプロジェクションを取りステップＳ５、Ｓ６において行なわれた処理を行なう。これが図６の（Ｓ７）に示されており、部品のＹ辺に対応する基準線ｘｓが求められる。
【００２０】
このようにしてプロジェクション波形をサーチして求めた座標を元にして図７の（Ｓ８）に示したように基準線ｘｓ、ｙｓで定まる小さい領域４３を角部に近いところに設定する（ステップＳ８）。続くステップＳ９では、小さい領域４５を図７の（Ｓ９）で示したように斜めにサーチして部品の角部の両エッジの点のペア（ｍｘ１、ｍｙ１）、（ｍｘ２、ｍｙ２）、……を求める。すなわち、各角部に対して基準線を斜辺としその交点を頂点とする２等辺三角形の底辺を形成する直線を順次求め、各直線と部品のＸ、Ｙ辺に相当する線が交わる交点のペアを求める。
【００２１】
続いて、図５のステップＳ１０で図示したように、エッジの点のペア（ｍｘ１、ｍｙ１）、（ｍｘ２、ｍｙ２）、……の中点Ｌｃ１、Ｌｃ２、……を求め、これらの中点と小さい領域４５の部品中心へ向かう対角線Ｌ0との距離ｗ１、ｗ２、……を求める（図７のＳ１０を参照）。続くステップＳ１１において、距離を独立変数、エッジのペアを従属変数としてエッジの数をカウントする。すなわち、図７の（Ｓ１１）に図示したように、対角線Ｌ0に至る距離を横軸にしてその距離になるエッジの数を縦軸にプロットする。
【００２２】
ステップＳ１２では、カウント数のピーク値を中心にして一定の範囲ｗ0にあるものを部品の辺のエッジのペアと見なす。図７の（Ｓ１０）の拡大図に示す例では、エッジのペア（ｍｘ１、ｍｙ１）、（ｍｘ２、ｍｙ２）、（ｍｘ４、ｍｙ４）は、その中心点がｗ0の範囲に入るのでエッジのペアとされ、一方、（ｍｘ３、ｍｙ３）などは除外される。このようにして、良質なデータからなるペアデータが得られる。
【００２３】
続いてステップＳ１３において、エッジのペアと見なされた部品の各辺の座標点からその平均をそれぞれｘ、ｙ方向に取り、各辺上に平均点の座標Ｐｘ（ｘ、ｙ）、Ｐｙ（ｘ、ｙ）を求める（図７のＳ１３を参照）。
【００２４】
上述したステップＳ３〜Ｓ１３の処理を部品の４隅に対して行ない（ステップＳ１４）、図７の（Ｓ１４）に示したように、各４隅に対して平均点Ｔ1〜Ｔ8を求める。続いてステップＳ１５において各辺上に求めた平均点を通る辺を示す直線ｙ＝ａ0ｘ＋ｂ0、ｙ＝ａ1ｘ＋ｂ1、ｘ＝ａ2ｙ＋ｂ2、ｘ＝ａ3ｙ＋ｂ3を求める。続いてステップＳ１６において各直線の交点Ｒ1〜Ｒ4を部品の角部として求める（図７のＳ１５、１６を参照）。
【００２５】
次に、ステップＳ１７において角部の内側の明るさをカウントしてそのカウント値の大きいものを切り欠きとする。すなわち、図８の（Ｓ１７）に図示したように、部品の各角部に設定した領域Ｓ0〜Ｓ3に対して明るさをカウントし、その最大値となる領域Ｓ3を切り欠きのある領域とする。
【００２６】
続いて、ステップＳ１８において、向かい合う直線の平均直線を求めこれらの交点を部品の中心とし、傾きの平均を部品の傾きとする。すなわち、図８の（Ｓ１８）に図示したように、ｙ＝ａ0ｘ＋ｂ0とｙ＝ａ1ｘ＋ｂ1の平均の直線ｙ＝ａHｘ＋ｂHと、ｘ＝ａ2ｙ＋ｂ2とｘ＝ａ3ｙ＋ｂ3の平均の直線ｘ＝ａVｙ＋ｂVの交点を部品の中心とし、一方、Ｈを水平方向の部品の長さ、Ｖを垂直方向の部品の長さとして傾きを（ａV*Ｖ−ａH*Ｈ）／（Ｈ＋Ｖ）とする。
【００２７】
このようにして一連の処理を終了する。
【００２８】
この後、求めたデータに基づいて部品の吸着姿勢を補正して正しい位置決めで部品をプリント基板の所定位置に搭載する。
【００２９】
上記アルゴリズムに加えて、説明を省略するが、予め切り欠きの種類、形状、数を入力しておけば、さらに判断材料が増え、精度の高い部品位置認識が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明では、部品の画像を取得して部品の画像の各辺に外接する外接接線がそれぞれ交わる点を部品の角部として求め、その求めた各角部に設定した領域の明るさが最大値となる領域を切り欠きのある角部の領域と判定して部品の極性を判別し、また部品の画像処理により部品の位置と回転角度を求めて、部品の吸着姿勢を補正し、基板上の所定位置に部品を正しい姿勢で搭載するようにしているので、極性を間違えて部品の搭載が行なわれてしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が用いられる電子部品搭載装置の外観を示す斜視図である。
【図２】部品のビデオカメラによる撮像を示した説明図である。
【図３】撮像される部品並びに撮像された部品の画像を示す説明図である。
【図４】部品の位置検出方法のアルゴリズムを示したフローチャート図である。
【図５】部品の位置検出方法のアルゴリズムを示したフローチャート図である。
【図６】本発明の位置検出方法の各ステップでの動作を説明する説明図である。
【図７】本発明の位置検出方法の各ステップでの動作を説明する説明図である。
【図８】本発明の位置検出方法の各ステップでの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ プリント基板
５ 部品
６ 吸着ノズル
７ ビデオカメラ
８ 画像処理装置
１０ 拡散板
１１ 光源

Claims (1)

1. 角部に部品の極性を示す切り欠きがある電子部品を所定の基板上位置に搭載する電子部品搭載方法において、
   部品の画像を取得して部品の画像の各辺に外接する外接接線がそれぞれ交わる点を部品の角部として求め、
   前記求めた各角部に設定した領域の明るさが最大値となる領域を切り欠きのある角部の領域と判定して部品の極性を判別し、
   また部品の画像処理により部品の位置と回転角度を求めて、部品の吸着姿勢を補正し、
   基板上の所定位置に部品を正しい姿勢で搭載することを特徴とする電子部品搭載方法。

Images