JP5819697B2 - 部品ライブラリデータの作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の特徴である部品ライブラリデータを構成する電子部品の厚さに係るデータを作成する部品ライブラリデータの作成方法に関する。

部品ライブラリデータ作成装置は、例えば特許文献１などに開示されている。そして、電子部品は、その材質（金属、合成樹脂など）や色目の違いのため、反射率が電子部品の場所によって異なる。電子部品の高さ画像取得方法として合焦点法を採用した場合に、投影されたパターンのコントラストが反射率により異なると、正確な高さ測定ができない場合がある。

特開２００７−２９４６２２号公報

そのため、電子部品を撮像するに際し、作業管理者が目視により電子部品毎に明るさを設定していた。また、同一の電子部品であっても、暗すぎる箇所や画素の輝度が飽和レベルにある箇所が点在すると、コントラストの低下を招き、電子部品の高さ測定ができないという問題が発生する可能性がある。

そこで本発明は、電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータを構成する前記電子部品の厚さに係るデータを作成すべく電子部品を撮像するに際し、作業管理者が目視することにより明るさを設定することなく、自動的に明るさを設定するようにして、明るさ設定作業効率の向上を図ることを目的とする。

このため本発明は、電子部品を載置するもので該電子部品の厚さに対応して高さが調整可能な調整台と、前記電子部品に光を照射するための光源と、前記調整台上の前記電子部品に前記光源からの光を照射して該電子部品を撮像する部品認識カメラとを備え、前記部品認識カメラにより撮像された画像を認識処理装置が認識処理して、電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータを構成する前記電子部品の厚さに係るデータを作成する部品ライブラリデータの作成方法において、
前記光源の明るさを変えて前記調整台上の前記電子部品を前記部品認識カメラが複数回撮像し、
この各撮像画像の評価エリアを設定し、
全ての前記撮像画像において、適切な高さ画像を得るための、前記光源の複数の異なる明るさに起因するそれぞれの画像の輝度を判定する判定式を満足するかを判定し、
満足しないと判定した場合に、前記評価エリア全体が輝度の飽和状態又は飽和に近い状態の明るさに設定して、この明るさの第１の所定の割合の明るさで第１の画像を取得し、
飽和状態および飽和に近い状態の明るさよりも暗い飽和に達した直前の明るさの第２の所定割合の明るさで第２の画像を取得し、
前記第１の画像及び前記第２の画像を合成した画像を取得し、
この合成画像を前記認識処理装置が認識処理して、前記電子部品の厚さに係るデータを作成することを特徴とする。

本発明は、電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータを構成する前記電子部品の厚さに係るデータを作成すべく電子部品を撮像するに際し、作業管理者が目視することにより明るさを設定することなく、自動的に明るさを設定するようにして、明るさ設定作業効率の向上を図ることができる。

部品ライブラリデータ作成装置を簡略化した図である。 部品ライブラリデータ作成装置の制御ブロック図である。 電子部品の高さ画像取得に係るフローチャートを示す図である。 全ての画像において、画素の輝度の平均値＋３σ＜しきい値（最大値×０．８）が成立した場合の撮像した明るさと輝度との関係図である。 画素の輝度の平均値＋３σ≧しきい値（最大値×０．８）となる明るさがある場合の撮像した明るさと輝度との関係図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置の電子部品の装着運転中でもオフラインで部品ライブラリデータを作成できる簡略化した部品ライブラリデータ作成装置１を示し、２はステッピングモータ１０により上下動可能な高さ調整台であるＺ軸テーブルで、このＺ軸テーブル２の試料台２Ａ上に部品ライブラリデータを作成するための電子部品Ｄが位置決め固定された状態で載置される。

３は前記試料台２Ａ上の前記電子部品Ｄを撮像するための部品認識カメラ、４は複数個のリング状の反射照明灯を備えたリング照明装置、５は２Ｄ用の同軸照明装置、６は投影パターン６Ａを備えるパターン投影部、７はハーフミラー７Ａを備える光学系、８は３Ｄ用の同軸照明装置である。

９は前記投影パターン６ＡをＯＮ／ＯＦＦするソレノイド、１１はインターロック、１２は前記ステッピングモータ１０、前記ソレノイド９及び前記インターロック１１の駆動を制御する駆動系コントローラ、１４は前記リング照明装置４、２Ｄ用の同軸照明装置５、３Ｄ用の同軸照明装置８の明るさを制御する照明系コントローラである。

１６はＡＣ電源用コネクタ、１７はパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という。）である。１８はカメラ―ＰＣ通信ケーブル、１９はコントローラ−ＰＣ通信ケーブル、２０は駆動−照明通信ケーブル、２１は同軸照明用ケーブル、２２はリング照明用ケーブル、２３はインターロック用ケーブル、２４はソレノイド用ケーブル、２５は上下移動軸用ケーブル、２６は電源ケーブル、２７は同軸照明用ケーブルである。

次に、図２の本ライブラリデータ作成装置１の制御ブロック図に基づいて説明するが、図１で説明した各ケーブル１８から２７の代わりに、インターフェース３０を介してライブラリデータ作成装置１内の各構成要素間で相互に送受信するようにしている。

前記パソコン１７内には、制御手段、判定手段、命令手段等としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）３１、各種データを格納する記憶手段としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３２、プログラムを格納するＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）３３、タッチパネルスイッチが設けられた表示手段としてのモニタ３５、入力手段としてのキーボード３６、指示手段としてのマウス３７などを備えている。

そして、ＣＰＵ３０は前記ＲＡＭ３１に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、本ライブラリデータ作成装置１を統括制御する。即ち、ＣＰＵ３１は、前記インターフェース３０及び照明系コントローラ１４を介して前記リング照明装置４、２Ｄ用の同軸照明装置５、３Ｄ用の同軸照明装置８を制御し、また前記インターフェース３０及び駆動系コントローラ１２を介して前記ステッピングモータ１０を制御する。更に、ＣＰＵ３１は前記インターフェース３０及び駆動系コントローラ１２を介してその他の前記ソレノイド９や前記インターロック１１の駆動も制御する。

３４は認識処理装置で、前記インターフェース３０を介して前記ＣＰＵ３１に接続され、部品認識カメラ３により撮像された画像を認識処理し、ＣＰＵ３１に処理結果を出力する。

次に、図３に基づいて、電子部品Ｄの高さ画像取得に係るフローチャートに基づいて説明する。先ず、作業管理者が前記キーボード３６やマウス３７を操作して、前記モニタ３５に高さ測定のための画面を表示させる共にこの高さ測定をするように指示する（ステップＳ０１）。

すると、前記ＣＰＵ３１は前記部品認識カメラ３のピントを合わせるように指示する（ステップＳ０２）。即ち、前記電子部品Ｄと背景とのコントラストとの差が最大となるように、前記駆動系コントローラ１２を介して前記ステッピングモータ１０により前記Ｚ軸テーブル２を駆動させて、前記試料台２Ａを上下動させて電子部品Ｄの高さレベルを調整して、電子部品Ｄが前記部品認識カメラ３のピントが合う被写界深度内に収まるように指示する。

次に、ＣＰＵ３１は異なる、例えば４種類の明るさＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで前記３Ｄ用の同軸照明装置８を点灯させるように前記照明系コントローラ１４を介して制御して、前記部品認識カメラ３が電子部品Ｄを撮像する（ステップＳ０３）。この撮像は、前記３Ｄ用の同軸照明装置８を点灯させた光を投影パターン６Ａに照射して投影し、ハーフミラー７Ａを介して試料台２Ａ上の電子部品Ｄに照射する。そして、電子部品Ｄからの反射光が前記ハーフミラー７Ａを介して前記部品認識カメラ３に入射されることにより行われる。

そして、前記モニタ３５に前記部品認識カメラ３により撮像された電子部品Ｄの画像が表示されるので、この表示画像を見て、作業管理者はマウス３７を使用して、画像における評価エリアを設定して切出す（ステップＳ０４）。この場合、可能な限り、電子部品Ｄを最少面積で囲むように切出すこととなる。

そして、切出された４つの画像に基づいて、前記認識処理装置３４が認識処理して、その認識結果を受けたＣＰＵ３１が明るさが異なって撮像された各画像における各画素の階調値（輝度）の平均値、標準偏差σ、最大値、最小値を算出する（ステップＳ０５）。この算出した場合の明るさＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける各階調値の平均値＋３σ、最大値、最小値を図４に示す。この場合、階調値が２５５で、受光量の増加に対して出力（電流値）が比例せずに、輝度がピークに達した飽和状態である。

次に、４つの各画像において、全ての画像について、階調値の平均値＋３σがしきい値（最大値×０．８）より小さいか（明るさに関する判定式）をＣＰＵ３１がそれぞれ判定する（ステップＳ０６）。この場合、全ての画像が小さいと判定すると、平均値＋３σが最大となる明るさを最適値とする（ステップＳ０７）。即ち、図４に示すように、平均値＋３σが最大となる明るさは、明るさＤであり、最適値であるこの明るさＤの電子部品Ｄの高さ画像を取得する（ステップＳ０８）。

即ち、平均値＋３σが最大となる明るさは、明るさＤであるので、４つの画像のうち、明るさＤで撮像した画像が最も鮮明な画像であると判断して、平均値＋３σが最大となる明るさＤを最適値とする。そして、この最適値の明るさで、前記駆動系コントローラ１２を介して前記ステッピングモータ１０により前記Ｚ軸テーブル２を駆動させ、前記試料台２Ａを上下動させて電子部品Ｄの高さレベルを調整して、複数の高さレベルにおいて、電子部品Ｄを前記部品認識カメラ３が撮像し、ＣＰＵ３１がこの複数の撮像画像を合成して１枚の高さ画像を取得する。

以上のように、最適値の明るさＤで撮像して電子部品Ｄの高さ画像を取得したこの高さ画像を、前記認識処理装置３４が認識処理し、この認識結果に基づいて、ＣＰＵ３１は、この電子部品Ｄの厚さを算出し、ＲＡＭ２２に格納し、この算出結果をこの電子部品Ｄの部品ライブラリデータを構成する厚さデータとする。

また、前述したステップＳ０６において、４つの各画像において、全ての画像における画素の輝度の平均値＋３σがしきい値（最大値×０．８）より小さいかをＣＰＵ３１がそれぞれ判定して、全てが小さいわけではないと判定した場合には、即ち１画像でも平均値＋３σが前記しきい値以上である場合（図５参照）には、次にＣＰＵ３１は評価エリア全体が飽和状態（若しくは、飽和に近い状態）の明るさＸに設定し（ステップＳ０９）、この明るさＸをＲＡＭ３２に格納する。

なお、この設定された飽和状態（若しくは、飽和に近い状態）の明るさＸで電子部品Ｄを撮像した場合には、輝度が飽和状態の画素（真っ白）や、飽和に近い画素（薄い灰色）が点在することとなって、適切な高さ情報が得られない。従って、飽和状態の明るさでも、若しくは飽和に近い状態の明るさでも、電子部品Ｄの適切な高さ情報が得られず、ＣＰＵ３１はこの電子部品Ｄの高さを計測することができない。

次に、ＣＰＵ３１は、前記明るさＸの８０％の明るさＹで電子部品Ｄを撮像する（ステップＳ１０）。この明るさＸの８０％の明るさＹで撮像した場合には、輝度が飽和に近い画素（薄い灰色）や飽和していない画素（灰色）が点在することとなって、飽和していない画素（灰色）では電子部品Ｄの適切な高さ画像を得ることができ、適切な高さ情報が得られるが、飽和に近い画素（薄い灰色）では電子部品Ｄの適切な高さ画像を得ることができなく、適切な高さ情報が得られないので、電子部品Ｄ全体の高さ情報としては不十分である。

次に、ＣＰＵ３１は、飽和に達した直前の明るさの８０％の明るさＺ（明るさＹの８０％）で電子部品Ｄを撮像する（ステップＳ１１）。この明るさＺで撮像した場合には、前回において明るさＸで撮像したとき輝度が飽和状態や、飽和に近い画素であったが、今回の撮像では輝度が飽和していない画素（灰色）や黒色の画素が点在することとなって、飽和していない画素（灰色）では電子部品Ｄの適切な高さ情報が得られるが、黒色の画素では高さ情報が得られないので、全体としては不十分である。

そして、次にＣＰＵ３１はステップＳ１０で取得した高さ画像と、ステップＳ１１で取得した高さ画像とを合成し、電子部品Ｄ全体の高さ画像を取得する（ステップＳ１２）。この場合には、取得した全体の高さ画像から適切な高さ情報を取得できる。

以上のように、ステップＳ１２で取得した電子部品の高さ画像を、前記認識処理装置３４が認識処理し、この認識結果に基づいて、ＣＰＵ３１は、この電子部品Ｄの厚さを算出し、ＲＡＭ２２に格納し、この算出結果をこの電子部品Ｄの部品ライブラリデータを構成する厚さデータとする。

従って、電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータを構成する前記電子部品の厚さに係るデータを作成すべく電子部品を撮像するに際し、作業管理者が目視することにより明るさを設定することなく、自動的に明るさを設定するようにして、明るさ設定作業効率の向上を図ることができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１ 部品ライブラリデータ作成装置
２ Ｚ軸テーブル
２Ａ 試料台
８ ３Ｄ用の同軸照明装置
１０ ステッピングモータ
３０ ＣＰＵ
３１ ＲＡＭ

Claims (1)

1. 電子部品を載置するもので該電子部品の厚さに対応して高さが調整可能な調整台と、前記電子部品に光を照射するための光源と、前記調整台上の前記電子部品に前記光源からの光を照射して該電子部品を撮像する部品認識カメラとを備え、前記部品認識カメラにより撮像された画像を認識処理装置が認識処理して、電子部品の特徴を表す部品ライブラリデータを構成する前記電子部品の厚さに係るデータを作成する部品ライブラリデータの作成方法において、
   前記光源の明るさを変えて前記調整台上の前記電子部品を前記部品認識カメラが複数回撮像し、
   この各撮像画像の評価エリアを設定し、
   全ての前記撮像画像において、適切な高さ画像を得るための、前記光源の複数の異なる明るさに起因するそれぞれの画像の輝度を判定する判定式を満足するかを判定し、
   満足しないと判定した場合に、前記評価エリア全体が輝度の飽和状態又は飽和に近い状態の明るさに設定して、この明るさの第１の所定の割合の明るさで第１の画像を取得し、
   飽和状態および飽和に近い状態の明るさよりも暗い飽和に達した直前の明るさの第２の所定割合の明るさで第２の画像を取得し、
   前記第１の画像及び前記第２の画像を合成した画像を取得し、
   この合成画像を前記認識処理装置が認識処理して、前記電子部品の厚さに係るデータを作成することを特徴とする部品ライブラリデータの作成方法。

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