JPH03225211A - 部品認識装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、部品認識装置に関し、特に画像信号を処理
することによって、撮像装置の視野内にある部品の形状
を抽出し、その部品の位置を認識する装置に関するもの
である。

［従来の技術］ プリント基板に実装された電子部品の装着状態を検査す
るため、第５図に示すような手段が特開昭６３−　１８
２０６号公報に提案されている０図において、（１）は
基板で例えばプリント基板、（２）は辺部を有する被検
部品で例えば電子部品、（３ａ）　、　（３ｂ）は電子
部品（２）に対して異なる辺部に影を形成することので
きるように、２方向から光を照射する光源、（４）　は
光源（３ａ１．　（３ｂＪからの光照射による電子部品
の影像を撮像し電気信号に変換する光電変換器で、例え
ばテレビカメラ、（５ａ）　、　　（５ｂｌ　ハ光電変
換器（４）で出力した画像信号を記憶する第１、第２画
像メモリ、（１２）は画像処理する画像処理装置であり
、引算装置Ｕ（Ｉｌｌ、演Ｗ装ｆｆｉ＋６３．判定装置
（７）　を備えている。光源（３ａ１．　（３ｂｌ及び
光電変換器（４）は、光源（３ａ）　、　（３ｂ）と光
電変換器（４）とを結ぶ延長線が電子部品（２）の配設
方向に対して傾斜するように１己設されている。

従来の装置は上記のように構成され、得られた画像と基
準画像を比較する事によって部品の位置や形状などを検
出するようになっている。即ち、先ず被検部品（２）を
設置し、一方の光ｉ　（３ａ）を点灯し被検部品（２）
を照射する。ついでこの光照射面の画像をテレビカメラ
（４）で撮像し、′；電気信号変換して第１画像メモリ
（５ａ）に記憶させる１次に光源（３ａ）を消灯し、も
う一方の光源（３ｂ）を点灯し、光照射面の画像をテレ
ビカメラ（４）で撮像する。これを電気信号に変換して
第２画像メモリ（５ｂ）に記憶させる。これらに記憶さ
れた両画像信号のそれぞれ対応する画素の出力値の差を
引ｐ装置（１１）で演算し、差画像とする。この差画像
から演算ＪＡｉｆｆ（６１で部品（２）の位置を求め、
その結果を判定装置（７）に人力し、ｆ・め格納しであ
る基慴偵と比較判定する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の様な従来の部品認識装置では、差画像から部品の
位置を認識するために予め基準画像を作成しなければな
らないが、部品には大きさや形などにばらつきがあり全
ての対象部品に一致する基準画像を作成することは事実
上無理である。従って、基準画像は誤差を含んだものに
なり、部品の認識は精度良く行うことができないという
問題点があった。

更に、従来の装置では対象部品の全ての辺部に対する影
を抽出しなければならなかった。これに対し、部品の一
部の辺部の近隣に他の部品があったり背景が鏡反射した
り部品の高さが低いためにうまく一部の影を抽出できな
い時等は、部品の位置を正しく認識する事ができないと
いう問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、部品の形状や位置をｆｉ’ｆ度良く高速に認
識できる部品認識装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明による部品認、、１ｌＪＡｆｆｉは、辺部をイ
ｊ゛する部品の異なる辺部に影を形成することのできる
３個以上の光源、光源の照射による部品の辺部の影像を
ｍ像しで電気信号に変換する光電変換器、光電変換器で
出力した画像信号を記憶する画像メモリ、部品の辺部の
うち被認識辺部以外の影像の画像信号を２つ選び、その
画像信号のそれぞれ対応する画素の出力値を比較して輝
度の大きい方を残すことによって最大値画像信号を得る
最大値画像演算装置、被認識辺部の画像信号と最大値画
像信号との輝度の差を演算して差画像を得る差画像演算
装置、差画像から部品の辺部のうち向い合う１組の影の
長さ及び幅を計測して辺部を認識する影計測装置、及び
１組の影の形状から部品の形状を認識する判定′：Ａ置
を備えたものである。

［作用］ この発明においては、被認識辺部以外の辺部の影を得る
ことのできる光源を順次点灯して得た画像２つから、大
きい輝度の画素で構成される最大値画像を作ることによ
って、部品表面の凹凸による画像値のムラをなくした画
像を得ることができる。この上、この最大値画像と部品
の被認識辺部に対して斜めから照射した画像との差をと
ることによって、部品の被認識辺部を精度良く計測する
ことができる。さらに、差画像から部品の影を抽出し、
向い合わせになった１組の辺部の影の長さ及び幅を計測
し、その影の形状から部品の位置を決定するので、予め
基準画像を記憶させる必要がなく、又部品の全ての辺部
を抽出することなく部品の位置、形状またはその他の幾
何学的特徴を認識できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図に基いて説明する。

第１図はこの発明の一実施例による部品認識装置の構成
を示すブロック図である。この装置はプリント基板に取
り付けられた部品を認識する装着状態検査装置である１
図において、（１）はプリント基板、（２）は辺部を有
する被検部品で、プリント基板（１１に実装されている
。（３）は被検部品（２）を照射する光源であり、（３
ａ）　、　　（３ｂ）　、　（３ｃ１．（３ｄ）はプリ
ント基ｔＭ＋１）上をそれぞれ別の角度、例えば光源（
３ａ）と光源（３Ｃ）は被検部品（２）を挟んで対称に
なるように斜めに設置してあり、光源（３ｂ）は光源（
３ａ）と光源（３Ｃ）からそれぞれ水平方向に９０°の
方向で、かつ部品（２）に対する角度と距離は等しい位
置に設置する。同様に光源（３ｄ）は被検部品（２）を
挾んで光源（３ｂ）と対称になるように斜めに設置して
あり、光源（３ａ）と光源（３Ｃ）からそれぞれ水平方
向に９０°の方向で、かつ部品（２）に対する角度と距
離は等しい位置に設置している。即ち４つの光源（３ａ
ｌ：　（３ｂ）、　（３ｃ）、　（３ｄｌは部品（２）
の異なる辺部に影を形成することのできるように配置さ
れ、これらを部品（２）の真上から見ると、お互いに９
０＠をなし、ｇｉｔ品（２）を挟んで２組の対向する伎
直に設置しである。（４）は光源（３ａ）、　　（３ｂ
１．　ｆ３ｃ）、　（３ｄｌの照射による部品（２）の
辺部の影像を撮像して電気信号に変換する光電変換器で
、例えばテレビカメラである。（５）は光−に変換器（
４）で出力された画像信号、例えば光源（３ａ）を照射
した時の画像信号を記憶する第１画像メモリ（５ａ）、
光源（３ｂ）を照射した時の画像信号を記憶する第２画
像メモリ（５ｂ）、光源（３ｃ）を照射した時の画像信
号を記憶する第３画像メモリ（５ｃ）、光源（３ｄ）を
照射した時の画像信号を記憶する第４画像メモリ（５ｄ
）である、（６＞は最大値画像、及び差画像を演算して
部品（２）の辺部を認識する演算装置、（７）は演算装
置（６）で計算された形状信号から判定イル号を出力表
示する判定装置である。

上記のように構成された部品認識装置における動作につ
いて説明する。まずプリント基＆　（１）を光電変換器
（４）で撮像できる位置に設置し光源（３ａ）を点灯し
プリント基板（１）を照射する。この照射面の影像を光
電変換器（４）で撮像し第１画像メモリ（５ａ）に記憶
させる。この時の影像を第２図（ａ）に示す、この光源
（３ａ）は部品（２）に向かって左側から照射するもの
であり、部品の影（８ａ）は図中斜線で示すようになる
。この部品（２）は４つの辺部（２ａ）　、　　（２ｂ
）　、　　（２ｃ）　、　　（２ｄｌを有するものとす
る。

次に光源（３ａ）を消灯し、部品（２）に向かって下側
から光源（３ｂ）を点幻した状態で照射面の影像な光電
変換器（４）で撮像し、第２画像メモリ（５ｂ）に記憶
させる。この時の影像を第２図（ｂｌ　に示す０次に光
ａ（３ｂｌを消灯し２部品（２）に向かって右側から光
源（３ｃ）を点灯した状態で照射面の影像な光電変換器
（４）で撮像し、第３画像メモリ（５Ｃ）に記憶させる
。この時の影像を第２図（ｃ）に示す０次に光源（３ｃ
）を消灯し、部品（２）に向かって上側から光源（３ｄ
）を点灯した状態で照射面の影像な光電変換器（４）で
撮像し第４画像メモリ（５ｄ）に記憶させる。この時の
影像を第２図（ｄ）に示す。

次に部品（２）の辺部（２ｂ）を認識する場合について
説明する。ｌ＠Ｗ、装置（５）で辺部（２ｂ）以外の辺
部についての画像信号を２つ選ぶ０例えば第１画像メモ
リ（５ａ）と第３画像メモリ（５Ｃ）に記憶された画像
における各画素に対応する信号値を比へて、輝度を表わ
す信号レベルの大きな方をとる計算を行ない、最大値画
像を作る。これを第３図（ａ）に示す、この最大値画像
では、光源（３ａ）によって部品（２）を［Ｉ６射した
影像において部品の影（８ａ）ができた部分及び光源（
３Ｃ）によって部品（２）を照射した影像において部品
の影（８Ｃ）ができた部分は消去され、処理画像（１３
）内において影の無い部品画像を得ることができる０部
品（２）上にできるムラもこの時に落とすことができる
０次にその最大値画像の信号値と、被認識辺部（２ｂ）
における影の影像である第２画像メモリ（５ｂ）に記憶
された信号値との差を求め、差画像とする。これを第３
図（ｂｌに示す。

即ち、第２図の影像について光源（３ａ）で光照射した
ときの画像信号ｆａ　（ｘ、　ｙ）と光源（３Ｃ）で光
照射したときの画像信号ｆｃ　（ｘ、　ｙｌの最大値を
演算装［６）テ求める。つぎにその最大値と光源（３ｂ
）”ｒ照射したときの画像信号ｆｂ　（ｘ、　ｙ）との
差を演算装置ｉ　（６）で求める。これを ｇ（ｘ、ｙ）　　＝＋ａａｘ（ｆａ（ｘ、ｙｌ、ｆｃ（
ｘ、ｙ））　　−ｆｂ（ｘ、ｙｌとする。

ここで、第３図（ｂ）に示す差画像ｇ　（ｘ、　ｙ）を
吟味すると、第３図（ａ）に示す最大値画像における各
画素の信号値と比較した場合、光源（３ｂ）によって部
品（２）を照射した画像において部品の影（８ｂ）がで
きた部分は暗くなっている。従って、その該当する画素
における（ｉ４号値は小さくなっており、ｇ（ｘ、ｙｌ
の値は正の値となり、影（８ｅ）として残る。しかし、
光ｔＡ（３ａｌによって部品（２）を照射した画像にお
いて部品の影（８ａ）ができた部分、及び光源（３Ｃ）
によって部品（２）を照射した画像において部品の影（
８ｃ）ができた部分は最大値画像を求める際に消りされ
るので、処理画像（１３）内において影の無い部品画像
を得ることができる０部品上にできるムラもこの時に落
とすことができる。また光源（３ｂ）によって部品（２
）　を照射した画像（第２図ｆｂｌ）において部品上に
ランダムな鏡面反射を起こしている部分は、光源（３ａ
）によって部品（２）を照射した画像（第２図（ａ））
又は光源（３ｃ）によって部品（２）を照射した画像（
第２図（Ｃ））のいずれかにおいても同様の鏡面反射を
起こしているので、最大値画像（第３図（ａ））に残っ
ている。故に、差画像（第３図（ｂ））を求めると鏡面
反射部分は消されている。このようにして部品の辺部（
２ｂ）の影の部分（８ｅ）のみを抽出することができる
。

次に、この影の長さ及び幅を計測する。計測の一例を第
４図をもとに説明する。即ち、差画像を適当なしきい値
で２値化し、部品の存在範囲をウィンドウ（１０）で切
り、ウィンドウ（ｌＯ）内の画像の水平方向と垂直方向
に画像値の投影をとる。第４図（１）において、（９ａ
）は水平方向の投影、（９ｂ）は垂直方向の投影であり
、Ｘ方向は画素の位置、ｙ方向は２匝化した画素の値を
水平方向又は垂直方向に加えた数である。この投影（９
ａ）　、　　（９ｂｌから第４図（ｂ）に示すように、
ウィンドウ（ｌＯ）内にある部品の影の垂直方向の距離
及び水平方向の距離、即ち長さ（！４）と幅（１５）を
計測する。この実施例では、最大値画像の演算、差画像
の演算、影の計測はずぺて演算装置（６）で行なってい
る。

同様にして、いま求めた影と向い合う影、即ち部品（２
）のＦ側の辺部の影（８ｄ）の長さと幅を計量ｌ＋する
。求めた向かい合う１組の影の位置から部品（２）の辺
部の位置や部品（２）の中心位置又は回転角を求めるこ
とができる０次に演算装置（６）で演算された位置又は
回転角その他の信号等のデータは、判定装置（７）で予
め設定しである基準値と比較して良否が判定され、その
判定結果が表示される。また影の幅、長さから正しい部
品がウィンドウ（１０）内にある場合は、予め設定しで
ある基準（＋αよりも長く幅のある影が抽出されるので
、良品と判定され結果が表示される。なお、この判定装
置（７）に予め格納されている基準値は、例えば部品の
影の長さの−Ｌ限下限、影の幅の−Ｌ限下限、部品の許
容ずれ咀、許容回転量等である。

このように、最大値画像により、部品（２）表面の凹凸
による画像値のムラをなくした画像を得ることができ、
最大値画像と部品の被認識辺部に対して斜めから照射し
た画像との差をとることによって、部品の被認１辺部の
影を精度良く計測することができる。この影から部品の
位置、形状、その他の幾何学的特徴を認識するので、部
品を確実かつ高精度に認識することができる。さらに、
差画像から部品の影を抽出し、向い合わせになった１組
の辺部の影の長さ及び幅を計測し、その影の形状から部
品（２）の位置を決定するので、予め基準画像を記憶さ
せる必要がなく、文部品（２）の全ての辺部な抽出する
ことなく部品の位置、形状又はその他の幾何学的特徴を
認識できる。従って部品の一部の辺部の近隣に他の部品
があったり、背景が鏡反射したり、部品の高さが低いた
めにうまく一部の影を抽出できない時は、抽出しやすい
辺部な計測すれば良い、又、部品（２）の高さがあると
きは影が安定しており、辺部のうちの安定した影を有す
る辺部を２つ選んで部品を認識すれば、より精度良く認
識できる。又Ｓ部品の置いである背景で、よりコントラ
ストが出やすい辺部を選んぶというように、部品の形状
に応じて注目する辺部を可変にできる。

なお、上記実施例では部品（２）の向かい合う短辺の影
を計測したが、長辺を計測しても良い。

又、光源の数は４つに限るものではなく、その設置する
位置も−Ｆ記実施例のように、各々が９０°に成るよう
にしなくてもよい、これは、被検部品の形状によって、
その辺部を認識しやすいように配置すればよい。

し発明の効果〕 以１−のように、この発明によれば、辺部な有する部品
の異なる辺部に影を形成することのできる３個以上の光
源、光源からの照射による部品の辺部の影像を撮像して
電気信号に変換する光電変換器、光を変換器で出力した
画像信号を記憶する画像メモリ、部品の辺部のうち被認
識辺部以外の影像の画像信号を２つ選び、その画像（３
号のそれぞれ対応する画素の出力値を比較して輝度の大
きい方を残すことによって最大１【ａ画像信号を得る最
大値画像演算装置、被認識辺部の画像信号と最大値画１
象信号との１１！度の差を演算して差画像を得る差画像
演算装置、差画像から部品の辺部のうち向い合う１組の
影の長さ及び幅を計測して辺部な認識する影計ｆｆ１１
１装置、及び１組の影の形状から部品の形状を認識する
判定装置を備えたことにより、部品表面の凹凸による画
像値のムラをなくした画像をｉ）ることができ、部品の
影を精度ｎく計測することができる。さらにこの影から
部品の位置、形状、又はその他の幾何学的特徴を認識す
るので、部品を確実かつ高精度に認識できる。さらに、
影のうち抽出しやすい方向の影の長さと幅から部品の位
置または形状またはその他の幾何学的特徴を認識するの
で部品を高速かつ確実に認識できる部品認識装置を得る
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による部品認識装置の構成
を示すブロック図、第２図（ａｔ〜（ｄ）はこの発明の
一実施例に係り、各光源で部品を照射した時の画像を示
す説明図、即ち第２図（ａ）は光＃＋３ａｌで部品を照
射した時の影像、第２図１ｂ）は光源（３ｂ）で部品を
照射した時の影像、第２図（Ｃ）は光源（３Ｃ）で部品
を照射した時の影像、第２図（ｄ）は光源（３ｄ）で部
品を照射した時の影像を示す説明図である。第３図（ａ
）はこの実施例に係る最大値画像を示す説明図、第３図
（ｂ）は差画像を示す説明図、第４図（ａ）は第３図（
ｂ）の画像信号に関して演算し部品の影の投影をとった
説明図、第４図（ｂ）は第４図（ａｌから部品の影の長
さ及び幅を求めた説明図、第５図は従来の部品認識装置
の構成を示すブロック図である。 （２１−−一部品、（２ａ）、　（２ｂｌ、　（２ｃ）
、　　（２ｄ）　・−・辺部、（３ａ）、　（３ｂ１．
　（３ｃ）、　（３ｄ）　・・・光源、　（４）−・−
光゛電変換器、（５ａ１．　（５ｂ）、　（５ｃ）、　
（５ｄｌ−・・画像メモリ、（６）・・・演算装置、（
７）・・・判定装置、　（８ａ）　、　（８ｂ）　、　
（８ｃ）　、　（８ｄ）　、　（８ｅ）・・・部品の影
、（１４）・・・影の長さ、（１５）・・・形の幅。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 辺部を有する部品の異なる辺部に影を形成することので
   きる３個以上の光源、上記光源の照射による上記部品の
   辺部の影像を撮像して電気信号に変換する光電変換器、
   上記光電変換器で出力した画像信号を記憶する画像メモ
   リ、上記部品の辺部のうち被認識辺部以外の影像の画像
   信号を２つ選び、その画像信号のそれぞれ対応する画素
   の出力値を比較して輝度の大きい方を残すことによって
   最大値画像信号を得る最大値画像演算装置、上記被認識
   辺部の画像信号と上記最大値画像信号の輝度の差を演算
   して差画像を得る差画像演算装置、上記差画像から上記
   部品の辺部のうち向い合う１組の影の長さ及び幅を計測
   して上記辺部を認識する影計測装置、及び上記１組の影
   の形状から上記部品の形状を認識する判定装置を備えた
   部品認識装置。