JPH01257206A - 位置認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、回路基板に装着されるチップ部品等の位置を
認識するに好適な位置認識装置に関する。

（従来の技術） 家電機器やＯＡ機器等の電気機器は小型化が進み、これ
に伴って各家電機器に用いられる回路基板も小型化して
いる。例えば、リード線付き回路基板に代わってチップ
化された小型の抵抗やコンデンサ等を装着可能とする回
路基板が用いられるようになっている。そして、このよ
うな装着部品の小型化による回路基板への装着は高密度
実装が要求されている。

かかるチップ部品等の回路基板への装着は、予め所定の
配線パターンが形成された回路基板にチップ部品を装着
装置により自動的に仮装着し、この後はんだ付は装置等
によってはんだ付けを行なって終了している。しかし、
回路基板への装置はしばしば脱落や位置ずれを生じてし
まう。このようなことがはんだ付けの後に検出された場
合、その修正に多大な労力を費やさなければならない。

このため、このような回路基板のチップ部品の脱落や位
置ずれ等の検査ははんだ付は作業の前に行なう必要があ
る。

そこで、この検査は作業員によって目視によって行われ
、多くの作業員を必要としていた。そのうえ目視の検査
では複雑な回路基板上に複数のチップ部品が装着されて
いるために検査ミスが多くなるうえ、作業は一日中細か
い検査となるので、眼性疲労が生じて健康管理の面でも
問題があった。

これに対して回路基板の検査を自動化した技術があり、
これは回路基板を撮像装置によって撮像し、その得られ
た画像データを画像処理して被認識物となるチップ部品
等の装着位置を認識し、この認識結果からチップ部品の
脱落や位置ずれを検出する技術である。ところが、この
ような技術では回路基板上の配線パターン、印字文字、
多色多形状の各部品が混在する中から目的のチップ部品
等を検索或いは抽出して検査するので、誤判断がしばし
ば生じる。このため、検査精度や信頼性の面から未だ不
十分であり、特に目的のチップ部品等が通常の直方体以
外の形状をしている場合、この検査精度や信頼性が不十
分となる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように回路基板の検査を自動化した技術があるも
ののその技術は複雑な形状や色彩等に影響され、検査精
度が低く信頼性に劣るものである。

そこで本発明は、複雑な形状やその色彩等に影響されず
に目的とする被認識物を高精度に位置認識できる位置認
識装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、被認識物に対して互いに直交する各スリット
光を照射しこれらスリット光を撮像して得られる画像デ
ータから被認識物の中心位置を認識する位置認識装置に
おいて、画像データ内における各スリット光部分に対し
てそれぞれ第１ウィンドウを設定し、これら第１ウィン
ドウ内において各スリット光の長さ方向に２値化レベル
の積算分布を求める第１積算分布処理手段と、この第１
積算分布処理手段で求められた第１積算分布データから
各スリット光のエツジ位置を求めこれらエツジ位置から
各スリット光の幅と等しいか又はこの幅よりも狭い幅を
持った第２ウィンドウを作成するウィンドウ作成手段と
、このウィンドウ作成手段で作成された各第２ウィンド
ウを画像データ内における各スリット光部分に設定しこ
れら第２ウィンドウ内において各スリット光の幅方向に
対して２値化レベルの積算分布を求める第２積算分布処
理手段と、この第２積算分布処理手段で求められた第２
積算分布データから被認識物の各エツジ位置を求めこれ
らエツジ位置から被認識物の中心位置を求める位置演算
手段とを備えて上記目的を達成しようとする位置認識装
置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、画像データ内にお
ける各スリット光部分に対して第１積算分布処理手段は
第１ウィンドウを設定してスリット光の長さ方向に２値
化レベルの積算分布を求める。そして、ウィンドウ作成
手段はこの求められた第１積算分布データから各スリッ
ト光のエツジ位置を求めこれらエツジ位置から各スリッ
ト光の幅と等しいか又はこの幅よりも狭い幅を持った第
２ウィンドウを作成する。そして、第２積算分布処理手
段はこれら第２ウィンドウを画像データ内における各ス
リット光部分に設定して各スリット光の幅方向に対して
２値化レベルの積算分布を求め、さらに位置演算手段は
この第２積算分布データから被認識物の各エツジ位置を
求めこれら工ッジ位置から被認識物の中心位置を求める
〇（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は位置認識装置の構成図である。回路基板１上に
は被認識物であるチップ部品２が装着されている。さて
、回路基板１の上方にはＸ軸スリット照明装置３及びＹ
軸スリット照明装置４がそれぞれ配置されているととも
にこれらＸ軸及びＹ軸スリット照明装置３，４のスリッ
ト光路上にそれぞれガルバノミラ−５，６が配置されて
いる。

従って、Ｘ軸及びＹ軸照明装置３．４から放射された各
スリット光３ａ、４ａはそれぞれガルバノミラ−５，６
で反射してチップ部品２上に照射されるようになってい
る。又、回路基板１の上方には撮像装置７が配置され、
その出力画像信号が２値化回路８によって２値化されて
画像メモリ９に画像データとして記憶されるようになっ
ている。

ところで、前記ガルバノミラ−５，６はそれぞれガルバ
ノミラ−制御回路１０からの各回転角度データＭＸＤ、
ＭＹＤに基づいた駆動制御信号によって回転して各スリ
ット光３ａ、４ａの反射方向を可変し、これによって各
スリット光３ａ、４ａ　　゛をチップ部品２のマウント
基準位置０　（ｏｘ、　ｏｙ）で互いに直交するように
照射制御されている。ここで、この回転角度データＭＸ
Ｄ、ＭＹＤは、ガルバノミラ−５，６のＸ軸方向及びＹ
軸方向の各走査分解能をＭｘ、Ｍｙ、チップ部品２の高
さデータをＨ１回路基板１の厚みデータをＴ１各ガルバ
ノミラ−５，６の各走査位置おける高さデータＨと厚み
データＴとのＸ軸及びＹ軸方向の各補正値をＫｘ、Ｋｙ
、さらに撮像装置７の視野中心位置をｌ’ｘ、ノｙ）と
すると、 Ｍ　Ｘ　Ｄ　−（Ｏｘ　−１！　ｘ　）　／　Ｍ　ｘ　
＋　Ｈ＋　Ｔ　＋　Ｋ　ｘＭＹＤ＝　（Ｏｙ　　、１’
）’　）／Ｍｙ＋Ｈ十Ｔ十Ｋｙとなる。

さて、１１は画像処理装置であって、この画像処理装置
１１は画像メモリ９に記憶された画像データからチップ
部品２の中心位置を認識する機能を持ったものである。

具体的には主制御手段１２によってそれぞれ制御される
周辺分布処理部１３゜ウィンドウ作成手段１４及び位置
演算手段１５の各機能が備えられている。周辺分布処理
部１３は第１及び第２１！ｉ算分布処理手段１３ｇ、１
３ｂが成っており、第１積算分布処理手段１３ｇは画像
データ内における各スリット光部分に対してそれぞれ第
１ウィンドウＷｘ、Ｗｙを設定し、これら第１ウィンド
ウＷｘｌ、　Ｗｙｌ内において各スリット光の長さ方向
に２値化レベルの積算分布を求める機能を持ったもので
あり、第２積算分布処理手段１３ｂは後述するウィンド
ウ作成手段１４で作成された各第２ウィンドウＷｘ２．
　Ｋｙ２を画像データ内における各スリット光部分に設
定しこれら第２ウィンドウ内において各スリット光の幅
方向に対して２値化レベルの積算分布を求める機能をも
ったものである。ウィンドウ作成手段１４は第１積算分
布処理手段１３ａで求められた第１積算分布データから
各スリット光のエツジ位置を求めこれらエツジ位置から
各スリット光の幅と等しい幅を持った第２ウィンドウＷ
ｘ２．　Ｋｙ２を作成する機能を持ったものである。そ
して、位置演算手段１５はｍ２積算分布処理手段１３ｂ
で求められた第２積算分布データからチップ部品２のエ
ツジ位置を求めこれらエツジ位置からチップ部品２の中
心位□置を求める機能を持ったものである。なお、主制
御手段１２は第２図に示す認識フローチャートのプログ
ラムに従ってこれら各手段の動作制御を行い、かつその
認識結果を表示装置１６に送り、さらに撮像装置７と２
値化回路８との動作タイミングを取るタイミング信号を
タイミング回路１７へ送出し、又Ｘ軸及びＹ軸スリット
照明装置３．４をそれぞれ動作させる光源用電源１８へ
動作指令を送出する機能を有している。

次に上記の如く構成された装置の作用について第２図に
示す認識フローチャートに従って説明する。ステップＳ
１において主制御手段１２は光源用電源１８に動作指令
を送出する。これによりＸ軸及びＹ軸スリット照明装置
３．４はそれぞれスリット光３ａ、４ａを放射する。又
、これと同時に主制御部１２はガルバノミラ−制御回路
１０に回転角度データＭＸＤ、ＭＹＤを送出し、これに
よりガルバノミラ−制御回路１０はこれら回転角度デー
タＭＸＤ、ＭＹＤに従って各ガルバノミラ−５，６を回
転駆動する。しかして、各スリット光３ａ、４ａはチッ
プ部品２上のマウント基準位置０　（ｏｘ、　ｏｙ）で
互いに直交するように照射される。

このように各スリット光３ａ、４ａがマウント基準位置
０に照射されると、ステップｓ２に移って主制御部１２
はタイミング回路１７に動作開始指令を送出する。これ
により、撮像装置７はチップ部品２が視野内に入ってい
る絵を撮像してその画像信号を出力する。この画像信号
は２値化回路８で所定の２値化設定レベルでもって２値
化されて画像メモリ９に送られ、この画像メモリ９に画
像データとして記憶される。

このように画像データが記憶されると、次のステップｓ
３に移って主制御手段１２は周辺分布処理部１３に動作
指令を発する。さて、この周辺分布処理部１３で動作指
令を受けると先ず第１積算分布処理手段１３ａは画像メ
モリ９に記憶された画像データを受けてこの画像データ
の各スリット光３ａ−，４ａ−の部分に対してそれぞれ
第３図に示すように第１ウィンドウＷｘｌ、　Ｗｙｌを
設定する。

なお、これら第１ウィンドウＷｘｌ、　Ｗｙｌの大きさ
は各スリット光３ａ、４ａを包含するように設定されて
いる。又、２′はチップ部品２の画像となっている。こ
のように各ウィンドウＷｘｌ、　Ｗｙｌを設定すると第
１積算分布処理手段１３ａはステップｓ４において各ウ
ィンドウＷ　ｘ　ｌ　、　Ｗ　ｙ　ｌ内の２値化レベル
の積算分布を求める。すなわち、ウィンドウＷ　Ｘ　１
について説明すれば、このウィンドウＷＸＩ内において
スリット光３ａ−の長さ方向に２値化レベルを積算し、
この積算結果である積算分布データＱｘｌを得る。一方
、ウィンドウＷｙ１についても同様に２値化レベルの積
算を求め、その積算結果である積算分布データＱｙｌを
得る。しかして、この積算分布データＱｙｌはウィンド
ウ作成手段１４に渡され、このウィンドウ作成手段１４
はステップＳ５に移ってこれら積算分布データＱｘｌ、
Ｑｙｌに対してそれぞれしきい値Ｌ１を用いて各スリッ
ト光３８″、４ａ−のエツジ位置つまりスリット光３ａ
−についてはｙｌ、　ｙ２、スリット光４ａ−について
はｘｉ、　ｘ２をそれぞれ求める。なお、主制御手段１
２はこれらエツジ位置Ｘ１．　Ｘ２、ｙＬｙ２から各ス
リット光の長さ方向の中心位置ＸＳ。

ｓ Ｘｓ　−（Ｘ１＋Ｘ２）　／　２ Ｙｓ　−（ｙｌ＋ｙ２）　／２ を求め、後述するスリット光３ａ、４ａの照射時におけ
る基準位置補正に使用する。

次にステップｓ６に移ってウィンドウ作成手段１４はこ
れらエツジ位置ｙｌ、　ｙ２及びｘｌ、　ｘ２から各ス
リット光３ａ−，４ａ−の８幅Ｆｘ、Ｆｙっまり Ｆｙ　　　−ｌ　　ｙｌ−ｙ２１ Ｆ　　Ｘ　　　＝　　ｌ　　ｘｉ−ｘ２　　ｌを演算し
求める。そして、スリット光３ａ″の幅ｒｙ第２ウィン
ドウＷｘ２を作成するとともにスリット光４ａ−の幅Ｆ
ｘから第２ウィンドウＷｙ２を作成する。なお、このと
き各ウィンドウＷＸ２゜Ｗｙ２の長さはそれぞれ第１ウ
ィンドウＷ　ｘ　１　＋　Ｗ　ｙ　１と同一とする。そ
して、これら第２ウィンドウＷｘ２．　Ｗｙ２はそれぞ
れ主制御部１２の指令によって第２ｆｆｌ算分布処理手
段１３ｂに送られる。

さて、この第２積算分布処理手段１３ｂは各第２ウィン
ドウＷ！２．　Ｗｙ２を受けると、第４図に示すように
第２ウィンドウＷｘ２をスリット光３ａ＝に長さ方向に
対して設定するとともに第２スリツト光Ｗｙ２をスリッ
ト光４ａ−の長さ方向に対して設定する。なお、第４図
において各第２ウィンドウＷｘ２．　Ｗｙ２の８幅と各
スリット光３ａ′。

４ａ−の幅とが一致していないが、これは図示上分かり
やすくするためである。そして、ステップｓ７に移り第
２積算分布処理手段１３ｂは各ウィンドウＷｘ２．　Ｗ
ｙ２における２値化レベルの積算分布を求める。なお、
この積算分布の求め方は第１積算分布処理手段１３ａの
処理方法と同様であるが、この手段１３ｂでは各スリッ
ト光３ａ−，４ａ−の幅方向に対して積算を行なう。そ
こで、第２ウィンドウＷｙ２について説明すると、この
第２ウィンドウＷｙ２内のスリット光４ａ−の幅方向に
対して２値化レベルを積算してその積算分布データＱｘ
２を求める。同様に第２ウィンドウＷｘ２においてスリ
ット光３ａ−の幅方向に対して２値化レベルの積算が行
われてその積算分布データＱｙ２を求める・このように
求められた各積算分布データＱ　ｘ２．　Ｑ　ｙ２はそ
れぞれ主制御手段１２の指令によって位置演算手段１５
に渡される。

この位置演算手段１５はステップｓ８においてしきい値
Ｌ２を用いてチップ部品２上面のエツジ位置ｙａ、　ｙ
４及びｘ３．　ｘ４を求め、さらにこれらエツジ位置ｙ
３．　ｙ４及びｘ３．　ｘ４からチップ部品２の中心位
置Ｏｃ　　（Ｘｃ、Ｙｃ）を求める。つまり、中心位置
Ｏｃ　　（Ｘｃ、Ｙｃ）は、 Ｘｃ　＝　（ｘ３＋ｘ４）　／　２ Ｙｃ鱒（ｙ３＋ｙ４）　／２ から演算し求められる。

ところで、以上の作用によりチップ部品２の中心位置Ｏ
ｃ　　（Ｘｃ、Ｙｃ）が求められるが、この中心位＠Ｏ
ｃはチップ部品２が回転していない状態の位置を示して
いる。従って、チップ部品２が回転しているかを判断す
るために主制御手段１はステップｓ９において２問中心
位置を認識したかを判断し、２回認識していなければ、
今認識したチップ部品２の中心位置Ｏｃを基準位置Ｏｃ
として記憶し、再びステップ５ｌ−ｓ８を実行して位置
認識を行なう。そして、ステップｓｌｌにおいて主制御
手段１２は基準位置Ｏｅと今回位置認識したチップ部品
２の中心位置との差を求め、この差と所定値ｄとを比較
する。この比較の結果、差が所定値ｄよりも小さければ
、主制御手段１２は今回位置認識したチップ部品２の中
心位置を正しいチップ部品２の中心位置と認識する。と
ころが、差が所定値ｄよりも大きければ、ステップｓ１
２に移って基準位置Ｏｃをチップ部品２の中心位置に変
更設定し、次のステップｓ１３においてこの基準位置Ｏ
ｃを補正する。つまり、補正された新たな基準位置（ｏ
ｘ”　＋　ＯＹ−）は ｏｘ＝　−Ｘｃ　＋　（ｏｘ−Ｘｓ　）ｏｙ−−Ｙｃ　
＋　（ｏｙ−Ｙｓ　） となる。従って、再びステップｓｌに戻って各スリット
光３ａ、４ａを照射するとき、これらスリット光３ａｒ
　４ａはそれぞれこの基準位置（ＯＸ−。

ｏｙ−）を通過するようにチップ部品２上に照射される
。そうして、再びチップ部品２の中心位置を認識して前
記差が所定値ｄよりも大きければ、再び新たな基準位置
（ＯＸ″、　ｏｙ’　）を求めることになる。

このように上記一実施例においては、第１ウィンドウを
設定してこのウィ′ンドウ内の２値化レベルの積算分布
を求め、このデータから各スリット光の幅を求めてスリ
ット光の幅と等しい第２ウィンドウを作成し、この第２
ウィンドウをさらに設定して２値化レベルの積算分布デ
ータを求め、そうしてこのデータからチップ部品２の各
エツジ位置を求めてその中心位置を求めるようにしたの
で、チップ部品２の上面に照射された各スリット光３ａ
、４ａのみを抽出でき、他の部品の形状や色彩に影響さ
れず確実にチップ部品２のエツジ位置を検出できてチッ
プ部品２の中心位置を検出できる。つまり、第５図（ａ
）（ｂ）に示すようなチップ部品２０が装着されていた
場合、このチップ部品２０の上面にスリット光２１を照
射したときこのスリット光２１はチップ部品２０の上面
２２上に照射されることはもちろんのこと、そのリード
線２３の肩部分にも照射される。しかして、チップ部品
２０の上面２２の高さ位置とリード線２３の肩部分の高
さ位置とはそれほど差が無いために照射されたスリット
光２１が連続しているように認識される。ところが、本
発明装置を適用すれば、第６図に示すように第２ウィン
ドウＷ２がチップ部品２の上面に照射されたスリット光
２１のみを包含するようになるので、確実かつ高精度に
チップ部品２０のエツジ位置を求めてチップ部品２０の
中心位置を求めることができる。又、リード線２３の肩
部分の影響を無くすばかりでなくチップ部品２０のモー
ルド接合部分に照射されたスリット光の影響も無くすこ
とかできる。

さらに基準位置と中心位置との差が所定値ｄ以上となっ
た場合、基準位置を補正して各スリット光３ａ、４ａを
照射するので、例えばチップ部品の回転ずれら回路基板
１がらの浮きの影響を受けずに位置認識できる。

なおχ本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよＯｏ例えば、第
２ウィンドウを１度設定すれば、他のチップ部品の中心
位置を位置認識する際、この第２ウィンドウを目的のチ
ップ部品の基準位置へ移動させるようにすれ゛ば能率良
く位置認識ができる。又、第２ウィンドウの幅はスリッ
ト光の幅よりも狭く設定してもチップ部品２のエツジ位
置を求めることができる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、複雑な形状やその
色彩等に影響されずに目的とする被認識物を高精度に位
置認識できる位置認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明に係わる位置認識装置の一実
施例を説明するための図であって、第１図は構成図、第
２図は認識フローチャート、第３図は第１ウィンドウの
作用を説明するための模式図、第４図は第２ウィンドウ
の作用を説明するための模式図、第５図及び第６図は位
置認識作用の一例を説明するための図である。 １・・・回路基板、２・・・チップ部品、３・・・Ｘ軸
スリット照明装置、４・・・Ｙ軸スリット照明装置、５
゜６・・・ガルバノミラ−１７・・・撮像装置、８・・
・２値化回路、９・・・画像メモリ、１１・・・画像処
理装置、１２・・・主制御手段、１３・・・周辺分布処
理部、１３ａ・・・第１積算分布処理手段、１３ｂ・・
・第２積算分布処理手段、１４・・・ウィンドウ作成手
段、１５・・・位置演算手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 （ａ） 第５ 第６図 （ｂ） 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被認識物に対して互いに直交する各スリット光を照射し
   これらスリット光を撮像して得られる画像データから前
   記被認識物の中心位置を認識する位置認識装置において
   、前記画像データ内における前記各スリット光部分に対
   してそれぞれ第１ウィンドウを設定し、これら第１ウィ
   ンドウ内において前記各スリット光の長さ方向に２値化
   レベルの積算分布を求める第１積算分布処理手段と、こ
   の第１積算分布処理手段で求められた第１積算分布デー
   タから前記各スリット光のエッジ位置を求めこれらエッ
   ジ位置から前記各スリット光の幅と等しいか又はこの幅
   よりも狭い幅を持った第２ウィンドウを作成するウィン
   ドウ作成手段と、このウィンドウ作成手段で作成された
   各第２ウィンドウを前記画像データ内における前記各ス
   リット光部分に設定しこれら第２ウィンドウ内において
   前記各スリット光の幅方向に対して２値化レベルの積算
   分布を求める第２積算分布処理手段と、この第２積算分
   布処理手段で求められた第２積算分布データから前記被
   認識物の各エッジ位置を求めこれらエッジ位置から前記
   被認識物の中心位置を求める位置演算手段とを具備した
   ことを特徴とする位置認識装置。