JPH0210988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は図形の読み取り装置、特にプリント基
板の部品実装部及びスルーホール用の穴を明ける
数値制御穴明け機用のテープ作成に使用される自
動図形読み取り装置に関するものである。

現在、プリントパターン設計時にあらかじめ部
品実装用又はスルーホール用の穴に関して数値化
されているものは極めて少数で、大部分のプリン
トパターンにおいては、穴読み取り装置を用い
て、フイルムシート上に作成されたプリントパタ
ーンを手動で読み取つている。

従来の穴読み取り装置は、叙上の如く、手動操
作であるために作業員が１ケ１ケの穴を拡大鏡等
で目視し、拡大鏡についている十字線マークの中
心に穴の中心がくるようにハンドル操作によつ
て、プリントパターンがのつている移動台又は光
学系を移動し、中心が合致した時、計算機等の制
御装置へ穴の座標読み取り及び穴径の指令を行う
ものである。

上記の従来装置では、作業員が１ケ１ケの穴を
合わせるために作業員に多大な疲労を与え、それ
に伴なつて穴の読み取り誤り、あるいは穴の読み
取り見逃し等を誘発する欠点がある。特にプリン
トパターン技術の向上及び実装部品の小型化に伴
ない、プリント基板の実装密度は益々増加の傾向
にあり、そのため手動操作では能力的にも、精神
的にも限界にきている。また、作業員が拡大鏡の
十字線マークの中心に対して、穴の中心を合わせ
る方法では、穴径を読み取る能力はなく、したが
つて、あらかじめ穴径の種類ごとに色別のマーク
をフイルムシート状のプリントパターンに付けて
おく必要があり、穴読み取り作業前に前作業が必
要であり、それに要する時間も無視できない欠点
がある。

本発明は上記の欠点を除去するために、図形読
み取り作業を簡単なパターン認識を導入すること
によつて、自動化した図形読み取り装置を提供す
るものである。

本発明は、諸図形の読み取り広く利用できる
が、プリントパターンの読み取りに限定してみた
場合対象の穴を含む図形を撮像素子等で走査し、
その画像信号から穴の先端位置及び後端位置から
穴の存在する領域を検出し、その領域内で穴の中
心座標及び穴径を演算することを特徴とする。

本発明をプリントパターンの読み取りに利用し
た実施例について図面を参照して以下詳細な説明
をする。

第１図は本発明による図形読み取り装置の構成
を示す概略図である。対象図形が形成されている
シート１が一次元又は二次元的に移動可能な移動
台２の上に載置されている。対象図形は第２図に
示すように、パターン部１ａが黒、穴部を含めて
その他の部分１ｂが透明になつている。移動台２
は駆動部３によつて駆動され、二次元的に移動す
る場合には、互いに直角方向に２ケの駆動部３を
設ける。シート１に対向してシートに形成されて
いる対象図形を光学的に読み取る撮像部４が懸架
される。撮像部４は一次元フオトダイオードアレ
ー、二次元フオトダイオードアレー又は撮像管等
の光電変換素子で構成されており、光学部には対
象図形の読み取り時の倍率を決めるレンズ系が用
いられている。更に、光源部５を設けて撮像部４
の視野内に一様な照明光を与える。光源部５は、
第１図では対象図形から光が反射するように構成
されているが、対象図形からの透過光を検出する
ように構成してもよい。撮像部４には処理装置６
が接続され、撮像部４で得られる対象図形の光源
変換信号を処理し、対象図形の特徴量を認識する
もので、本発明の主要構成要素であり、第３図の
機能回路から構成されている。

第３図において、処理装置は対象図形の先端位
置検出回路１０と後端位置検出回路１１を含んで
いる。先端位置検出回路１０は、第４図に示すよ
うに、○アの方向に撮像部４を電気的に走査し、○イ
の方向に逆方向に移動台２を一定の速度で移動す
ることにより垂直方向の走査を行なうことによ
り、対象図形の先端位置を点で検出する。後端
位置検出回路１１は第４図の点で後端位置を検
出する。先端及び後端位置検出回路１０，１１の
詳細を第５図に示す。

第５図は、本発明による自動図形読み取り装置
における対象図形の先端位置及び後端位置を求め
る一実施例である。第６図は上記実施例を説明す
るためのタイムチヤートである。第５図におい
て、撮像部４の出力を増幅器３０で所定のレベル
までに増幅し、スライス回路３１によつてデイジ
タル信号に変換される。このスライス回路３１の
出力信号はシフトレジスター３２で所定の水平走
査分だけ遅延され、スライス回路３１の次の走査
出力と共にAND回路３３へ入力される。信号
は第１の計数回路３８へ水平走査方向クロツク
信号と共に入力され、対象図形のパターン部以外
の部分の幅が計数される。第２の計数回路４１
は、AND回路３３の出力信号が“１”となる
幅を計数する。この第１及び第２の計数回路の内
容は、信号の立下りで発生される第１のトリガ
ー発生回路３４の出力信号によつて読み出され
る。第１の計数回路３８の計数内容は、後に第７
図に関連して説明するように検出誤りを除去する
ために、第１の設定器４０によつて設定される値
と第１の比較器３９で比較される。第２の計数回
路４１の出力は第１の零検出回路４２へ入力さ
れ、零検出が行なわれる。第１及び第２の計数回
路３８，４１は第１のトリガー信号終了で発生さ
れる第２のトリガー発生回路３５の出力信号に
よつてクリアされる。

対象図形の先端位置検出の条件は、第６図ａに
示すように、前の水平走査において、パターン部
（黒い部分）を走査し、現在の水平走査において、
穴部に相当する透明部が走査された場合である。
即ち、第５図において、現在の水平走査における
内容が入つている第１の計数回路３８の出力信号
が所定の値以上で、かつ前の水平走査における
内容が入つている第２の計数回路４１が零の場合
に穴の先端位置検出が第２のAND回路４８によ
つて求められる。第７図に示すように対象図形で
ある穴でない場合にも、第２のAND回路４８か
ら出力信号が出る可能性も考えられるが、第１の
設定器４０の設定値を穴径及び垂直方向の走査速
度を加味して決定すれば何等問題を生じない。

対象図形の後端位置の検出は、次のように行な
われる。シフトレジスター３２の出力信号は水
平走査方向のクロツク信号と共に第３の計数回路
４３へ入力され、対象図形のパターン部以外の部
分の幅が計数される。第４の計数回路４６は第２
の計数回路４１と同様の第１のAND回路３３の
出力信号が“１”となる幅を計数する。第３及
び第４の計数回路の内容は、信号の立下りで発
生される第３のトリガー発生回路３７の出力信号
d′ によつて読み出され、第３の計数回路４３
は、第２の設定器４５によつて設定される値と第
２の比較器４４で比較される。第４の計数回路４
６の出力 g′ は第２の零検出回路４７へ入力さ
れ、零検出が行なわれる。第３及び第４の計数回
路４３，４６は、第３のトリガー発生回路出力信
号 d′ の終了で発生される第４のトリガー発生回
路３６の出力信号 e′ によつてクリアされる。対
象図形の後端位置検出の条件は、第６図ｂに示す
ように、現在の水平走査においてパターン部を走
査している時に、前の水平走査において穴部に相
当する透明部が走査された場合である。即ち、第
５図において、前の水平走査における内容が入つ
ている第３の計数回路４３の出力信号 f′ が所定
の値以上で、かつ現在の水平走査における内容が
入つている第４の計数回路４６が零の場合に穴の
後端位置検出が第３のAND回路４９によつて求
められる。

先端位置検出回路１０と後端位置検出回路１１
の出力は第３図に示すように領域検出回路１２に
与えられる。対象図形の領域検出回路の詳細を第
８図に示す。

第８図において、フリツプフロツプ２０は対象
図形先端位置検出回路１０の出力でセツトされ、
対象図形後端位置検出回路１１の出力でリセツト
されるもので、フリツプフロツプ２０の出力は対
象図形の垂直方向の領域を規定するものである。

水平走査方向のクロツク信号を計数する計数回
路２２は、撮像部４とその解像度で決まるクロツ
数まで計数されるとリセツトされ、撮像部４内で
の１水平走査が完了し、次の水平走査が開始され
る。第４図に示す点において対象図形の先端位
置を検出すると、フリツプフロツプ２０の出力は
“１”となり、同時にトリガー回路２１からのト
リガーパルス信号によつて、その時の計数回路２
２の出力が記憶回路２３に記憶される。即ち、記
憶回路２３には、第４図に示す対象図形の先端位
置の水平走査方向の座標Ｘに相当する計数値が
記憶されることになる。比較回路２４で、対象図
形の先端位置の水平方向の座標と、計数回路２２
の出力とを比較することにより、対象図形の先端
位置を検出後、後続の各水平走査において、先端
位置の水平方向の座標Ｘと等しい位置まで走査
されたことを検出する。フリツプフロツプ２５は
比較回路２４の出力でセツトされ、画像信号の立
下りでリセツトされ、対象図形の水平方向の領域
の後端を規定するものである。即ち、領域検出回
路１２によつて、対象図形の水平方向及び垂直方
向の領域を規定し、その領域内の画像信号から特
徴抽出回路１３によつて、対象図形の特徴量であ
る。中心座標及び大きさ等を求める。

第９図は本発明による自動図形読み取り装置を
用いて特徴抽出を行なう回路の一実施例である。

対象図形の先端位置が検出されてから後端位置
が検出されるまでの各水平走査において、第８図
のフリツプフロツプ２５の出力信号と第５図の第
１のトリガー発生回路出力信号との論理積を回
路５０で求め、その出力信号をクロツクとして第
８図の計数回路２２の出力を第１のレジスタ５１
に記憶する。レジスター５１の出力信号は第１の
最大値検出回路５２によつて対象図形の水平方向
の最大後端位置が求められる。さらに、AND回
路５０の出力信号をクロツクとして第５図の第１
の計数回路３８の出力を第２のレジスター５３へ
記憶し、第２の最大値検出回路５４によつて対象
図形の水平方向の最大幅が求められる。最大後端
位置（第１０図のＸ max）及び最大幅（第１
０図のWx max）の情報は演算処理装置５５へ
入力され、対象図形の水平方向の中心座標（Xc）
を(1)式によつて求める。このとき原点をX₀とし、
原点X₀からｉ回目の移動台または光学系をＸ方
向に間欠移動する移動量Xiとすると、ｉ回目の
Ｘ方向の間欠移動後の対象図形の水平方向の中心
座標Xcは、 Xc＝Xmax−１／２Wx max＋ΣXi ……(1) 一方、垂直方向の情報は、計数回路５６で移動
台２の駆動部３のパルス入力を計数し、その出力
信号を第８図のトリガー発生回路２１の出力信号
をクロツクとして第３のレジスター回路５７へ記
憶し、演算装置５５へ入力される。計数回路５８
で第８図のフリツプフロツプ２０の出力信号が
“１”の間隔動部３のパルス入力を計数し、出力
信号（第１０図Wy）を得る。第８図フリツプフ
ロツプ２０の出力が“１”から“０”へ変化する
時点で作動するトリガー発生回路５９の出力信号
をクロツクとして第４のレジスター回路６０へ記
憶し、これを演算処理装置５５へ入力して、対象
図形の垂直方向の中心座標Ycが(2)式によつて求
められる。

Yc＝Ｙ＋１／２Wy ……(2) 即ち、対象図形の中心座標及び大きさを求める
ことができる。

さらに、第９図の第２の最大値検出回路５４の
出力Wx maxと計数回路５８の出力Wyから｜
Wx max−Wy｜を演算する。

｜Wx max−Wy｜≦ａ ……(3) ただし、ａはあらかじめ設定された値 この(3)式を満足する時、対象図形が円であると
判定する回路を特徴抽出回路へ含めることが可能
である。

さらには、第８図のフリツプフロツプ回路２
０、トリガー発生回路２１、記憶回路２３、比較
回路２４、フリツプフロツプ２５、第９図の
AND回路５０、第１のレジスター回路５１、第
１の最大検出回路５２、第２のレジスター回路５
３、第２の最大検出回路５４、第３のレジスター
回路５７、計数回路５８、トリガー発生回路５
９、第４のレジスター回路６０を複数個設けるこ
とにより、水平走査方向に同時に複数個の対象図
形を検出することが可能である。

第１１図は本発明による自動図形読み取り装置
を用いて撮像部の有効視野の重なり量を求める手
段の一実施例である。自動読み取り装置を用い
て、プリントパターンの全面を走査して、対象の
穴の中心座標及び穴径を読み取る場合、一般に
は、撮像部の有効視野の大きさに比較してプリン
トパターンが形成されているフイルムシートの大
きさの方が大きく、したがつて撮像素子が有する
電気的走査の他に機械的な走査を付加する必要が
ある。機械的な走査が間欠的に行なわれる場合に
は、ある対象図形が撮像部の有効視野の中に完全
に入つているような走査をしないと対象図形の正
確な読み取りが不可能である。即ち、ある機械的
走査と次の機械的走査との間に撮像部の有効視野
が部分的に重なるようにする必要がある。そして
一般には、この重なり量を対象図形の大きさを考
慮して一定な量に決めた走査が行なわれている
が、対象図形の大きさには種々のものがあり、重
なり量はその最も大きな対象図形によつて一意的
に決まつてしまうために、撮像部の実質的な有効
視野が小さくなり、フイルムパターンが形成され
ているフイルムシート全面を走査する時間が長く
なる欠点があつたが、本実施例では、有効視野の
重なり量を一定値に固定せず可変とすることによ
り図形読み取り時間を短縮することを可能とした
ものである。

第１１図において、AND回路６１で第８図の
フリツプフロツプ２５の出力信号、水平走査終端
信号及び第５図の第１のトリガー発生回路３４の
出力信号の論理積を求め、この信号をクロツクと
してレジスター回路６２へ第５図の計数回路３８
の出力信号を記憶する。最大値検出回路６３は、
レジスター回路６２の内容の最大値を求める。即
ち、最大値検出回路６３には、水平走査方向Ｘの
終端にかかる対象図形の中で最も大きな値が記憶
される。第１２図において、Weの中で最も大き
なWe maxとして求まる。撮像部４の水平走査
方向Ｘの有効視野長Ｄとすれば、第９図の演算処
理装置５５によつてＤ−We maxを演算し、移
動台２の水平方向の間欠移動量の設定を行なう。
これによつて効率の良い走査が可能となり、図形
読み取り時間の短縮が図れる。

又、本発明によれば任意位置に存在する対象図
形を光学的に測定する際に視野端にかかる不完全
図形の存在及び大きさを自動的に検出し次回走査
時の視野移動量を最適値に選択することができる
ので、図形読み取り最適シーケンスの決定及び読
み取り時間の短縮が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による図形読み取り装置の概略
図、第２図はシート上に形成されている対象図形
のパターンの例を示す図、第３図は本発明の主要
部である処理装置のブロツク図、第４図は先端位
置と後端位置の検出を説明するための図、第５図
は先端位置検出回路と後端位置検出回路のブロツ
ク図、第６図は第５図の回路の各部に現われる波
形を第４図の穴パターンに関連して示す波形図、
第７図は対象図形が穴がないパターンを検出した
ときに第５図の回路に現われる波形図、第８図は
対象図形の領域検出回路のブロツク図、第９図は
特徴抽出回路のブロツク図、第１０図は第９図の
回路によつて対象図形の中心座標及び大きさを求
める過程を説明するための図、第１１図は撮像部
の有効視野の重なり量を求める回路のブロツク
図、第１２図は第１１図の回路によつて重なり量
を求める方法を説明する図である。 〔主要部分の符号の説明〕、光源……５、撮像
部……４、駆動部……３、移動台……２、先端位
置検出手段……１０、後端位置検出手段……１
１、領域検出手段……１２。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象図形を一様照明する光源と、この照明光
   の対象図形による透過光又は反射光を受光する一
   次元又は二次元的に配置された所定視野幅を有す
   る撮像部と、前記対象図形又は撮像部を一次元又
   は二次元的に間欠的に移動させる駆動部とを有す
   る図形読み取り装置において、前記撮像部の画像
   出力信号から前記対象図形の先端位置及び後端位
   置を検出して対象図形を特定する手段と、先端位
   置が検出され、且つ視野端に現われた不完全対象
   図形の最大幅に基いて駆動部の間欠移動量を決定
   する重なり量検出手段を有することを特徴とする
   図形読み取り装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   重なり量検出手段は、前記対象図形が固定された
   移動台又は撮像部をある水平方向の一定の位置に
   ある時、前記撮像部の有効幅から決まる水平方向
   幅を電気的に走査しつつ、前記移動台又は撮像部
   を垂直方向に移動した時に得られる画像信号から
   水平走査の終端にかかる位置で検出された対象図
   形の水平走査方向に最も大きな幅Wemaxを検出
   する手段と、前記撮像部の水平方向に有効な幅Ｄ
   とした時、Ｄ−Wemaxを演算する手段と前記演
   算結果に基づいた量を前記移動台又は撮像部の駆
   動部に水平方向の間欠移動量として指令する手段
   とで構成されたことを特徴とする自動図形読み取
   り装置。