JPH09167237A - 部品認識用標準データの生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、正確な標準データを生成するこ
とができる部品認識用標準データの生成装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 部品画像を入力するためのものであっ
て、撮像条件を変更できる機能を有している部品画像入
力手段２１、２２、入力された部品画像が、当該部品の
標準データを計測するのに適した部品画像か否かを判定
する判定手段３１、入力された部品画像が、当該部品の
標準データを計測するのに適した部品画像でないときに
は、当該部品の標準データを計測するのに適した部品画
像が得られるように部品画像入力手段２１、２２の撮像
条件を調整した後、部品画像を部品画像入力手段２１、
２２によって再度入力させる制御手段１、ならびに入力
された部品画像が、当該部品の標準データを計測するの
に適した部品画像である場合には、その部品画像に基づ
いて、標準データを計測する標準データ計測手段３２を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、部品画像に基づ
いて、部品認識に用いられる標準データを生成する部品
認識用標準データの生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気製品の小型化、軽量化に伴い、チッ
プ状電子部品をプリント基板上に自動的に実装させる電
子部品自動装着装置においては、さらなる高密度化が要
求されている。その要求を満たす実装精度を実現するた
めには、画像処理技術を応用した電子部品の位置認識が
必要不可欠となっている。

【０００３】画像処理技術を応用した電子部品の位置認
識には、予め登録された部品の形状、サイズ等の標準デ
ータが使用される。位置認識がリード画像に基づいて行
なわれる電子部品では、標準データとして、最外形の大
きさ、モールドの大きさに関する情報、リードの方向、
本数、幅、長さおよびピッチに関する情報等が用いられ
る。位置認識がコーナ画像に基づいて行なわれる電子部
品では、標準データとして、電子部品のコーナ形状およ
びコーナサイズに関する情報等が用いられる。

【０００４】このような標準データは、各電子部品のカ
タログ等に記載されている寸法等を参照して、担当者が
手入力していたため、その登録手続きが面倒であった。
そこで、本出願人は、部品画像に基づいて、標準データ
を自動的に生成する技術を開発した。

【０００５】ところで、電子部品自動装着装置によって
装着される電子部品には、微小角チップ、半固定ボリュ
ーム、ＩＣ等というように、形状および大きさの異なる
部品がある。しかしながら、解像度等の撮像条件は固定
されているため、入力される部品画像が、全ての電子部
品に対して、好適な標準データを生成するための画像で
あるとは限らない。このため、電子部品の形状、大きさ
および種類によっては、正確な標準データを生成できな
いことがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、正確な標
準データを生成することができる部品認識用標準データ
の生成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による第１の部
品認識用標準データの生成装置は、部品画像に基づい
て、部品認識に用いられる標準データを生成する部品認
識用標準データの生成装置において、部品画像を入力す
るためのものであって、撮像条件を変更できる機能を有
している部品画像入力手段、入力された部品画像が、当
該部品の標準データを計測するのに適した部品画像か否
かを判定する判定手段、入力された部品画像が、当該部
品の標準データを計測するのに適した部品画像でないと
きには、当該部品の標準データを計測するのに適した部
品画像が得られるように部品画像入力手段の撮像条件を
調整した後、部品画像を部品画像入力手段によって再度
入力させる制御手段、ならびに入力された部品画像が、
当該部品の標準データを計測するのに適した部品画像で
ある場合には、その部品画像に基づいて、標準データを
計測する標準データ計測手段を備えていることを特徴と
する。撮像条件は、撮像位置、撮像回転角度位置、解像
度および照明方式のうちから任意に選択された１または
任意の組み合わせである。

【０００８】この発明による第２の部品認識用標準デー
タの生成装置は、部品画像に基づいて、部品認識に用い
られる標準データを生成する部品認識用標準データの生
成装置において、部品画像を入力するためのものであっ
て、撮像条件を変更できる機能を有している部品画像入
力手段、画像処理を行なう画像処理装置、および部品画
像入力手段を制御するホスト側装置とを備え、画像処理
装置は、入力された部品画像が、当該部品の標準データ
を計測するのに適した部品画像か否かを判定する手段、
入力された部品画像が、当該部品の標準データを計測す
るのに適した部品画像でないときには、ホスト側装置に
よって、当該部品の標準データを計測するのに適した部
品画像が得られるように部品画像入力手段の撮像条件を
調整させるとともに部品画像を再度入力させる手段、な
らびに入力された部品画像が、当該部品の標準データを
計測するのに適した部品画像である場合には、その部品
画像に基づいて、標準データを計測する手段を備えてい
ることを特徴とする。

【０００９】この発明による部品認識用標準データの生
成装置では、入力された部品画像が、当該部品の標準デ
ータを計測するのに適した部品画像でないときには、当
該部品の標準データを計測するのに適した部品画像が得
られるように部品画像入力手段の撮像条件が調整された
後、部品画像が部品画像入力手段によって再度入力され
る。したがって、標準データを計測するのに適した部品
画像に基づいて、標準データを計測できるので、正確な
標準データが得られる。この結果、部品の位置認識にお
いて、認識精度が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
を電子部品自動装着システムに適用した場合の実施の形
態について説明する。

【００１１】図１は、電子部品自動装着システムの全体
的な構成を示している。

【００１２】電子部品自動装着システムは、システム全
体を制御するホストコンピュータ１、電子部品をプリン
ト基板に装着する電子部品装着装置２ならびに電子部品
の位置認識に用いられる標準データの計測および部品位
置認識を行なう画像処理装置３を備えている。ホストコ
ンピュータ（ホスト側装置）１は、標準データが記憶さ
れたデータベース４を備えている。画像処理装置３に
は、モニタ５およびユーザインタフェース６が接続され
ている。

【００１３】電子部品装着装置２は、電子部品を吸着保
持する吸着ノズルを含み、電子部品を保持するとともに
電子部品をプリント基板に装着させる部品保持・装着装
置２１および吸着ノズルに吸着された電子部品をＣＣＤ
カメラで撮像し、部品画像を入力する部品画像入力装置
２２を備えている。この実施の形態では、部品保持・装
着装置２１および部品画像入力装置２２が、特許請求の
範囲の請求項１の部品画像入力手段を構成している。

【００１４】画像処理装置３は、部品画像入力装置２２
によって得られた電子部品画像を、たとえば５１２×５
１２画素、８ビット２５６階調の濃淡画像として画像メ
モリに取込み、画像処理により電子部品の位置認識、標
準データの計測等を行なう。モニタ５には、部品画像、
処理結果等が表示される。

【００１５】画像処理装置３は、位置認識手段３１およ
び標準データ計測手段３２を備えている。位置認識手段
３１は、電子部品画像と、ホストコンピュータ１から供
給される電子部品の種類、サイズ、形状等の標準データ
とに基づいて、電子部品の重心位置、傾き角度等を検出
する。標準データ計測手段３２は、電子部品画像に基づ
いて、電子部品の種類、サイズ、形状等の標準データを
求める。

【００１６】ユーザインタフェース６は、必要に応じ
て、標準データ計測手段３２によって求められた標準デ
ータの修正等を行なう。ホストコンピュータ１は、各装
置の制御の他、標準データのデータベース４への登録、
更新および読み出しを行なう。

【００１７】図２は、部品画像入力装置２２の概略構成
を示している。部品画像入力装置２２による光照射方式
には、透過方式と反射方式とがある。また、部品画像入
力装置２２は、撮像位置および解像度を変更させる機能
を有している。部品画像入力装置２２は、ＣＣＤカメラ
１０１、透過用光源１０２、反射用光源１０３、および
拡散板１０４を備えている。

【００１８】透過方式の場合には、透過用光源１０２か
ら出射された光は、電子部品１００の背面にある拡散板
１０４に直接照射され、その反射光がＣＣＤカメラ１０
１に入射する。このため、電子部品１００のシルエット
画像が得られる。

【００１９】反射方式の場合には、反射用光源１０３か
ら出射された光は、電子部品１００の前面に直接照射さ
れ、その反射光がＣＣＤカメラ１０１に入射する。この
ため、電極等の明るい部分とそれ以外の部分とが明確に
区別できる画像が得られる。

【００２０】したがって、モールドのサイズ、形状等の
ように電子部品の外形に基づいて標準データを計測する
場合には透過方式が適しており、電極に基づいて標準デ
ータを計測する場合には反射方式が適している。

【００２１】解像度の調整は、ＣＣＤカメラ１０１を光
軸方向であるｚ軸に移動させることによって行なわれ
る。比較的小さい電子部品の標準データを生成する際に
は、解像度を高くして大きな画像を得、得られた画像に
基づいて標準データが計測される。これにより、標準デ
ータの計測精度が高められる。

【００２２】また、電子部品の局所的な部分にもとづい
て標準データを計測する際には、ｚ軸に直交するｘｙ平
面上でＣＣＤカメラ１０１を平行移動させるとともに、
ＣＣＤカメラ１０１を光軸方向であるｚ軸に移動させる
ことにより、電子部品の局所的な部分の拡大画像を得、
得られた拡大画像に基づいて標準データが計測される。
これにより、標準データの計測精度が高められる。

【００２３】なお、解像度の調整は、ＣＣＤカメラを固
定しておき、その他の光学系、照明系を移動させること
により行なってもよい。

【００２４】図３は、部品保持手段２１の動作を示して
いる。部品保持・装着装置２１は、吸着ノズル１１１、
吸着ノズル１１１に電子部品１００を吸着させるための
真空ポンプ（図示略）、吸着ノズル１１１を回転させる
ための機構（図示略）等を備えている。

【００２５】標準データ計測時には、図３（ａ）に示す
ように、真空ポンプによって吸着ノズル１１１に電子部
品１００が吸着せしめられる。次に、図３（ｂ）に示す
ように、電子部品１００が吸着ノズル１１１に保持され
ている状態で、ＣＣＤカメラ１０１により電子部品１０
０が撮像される。そして、標準データ計測手段３２によ
って電子部品１００の吸着姿勢、大きさ等が逐次処理的
に計測される。

【００２６】その各処理段階において、図３（ｃ）に示
すように、吸着ノズル１１１の回転等による位置補正が
必要に応じて行なわれ、再度、電子部品画像が撮像さ
れ、標準データの計測に適した画像が得られる。例え
ば、傾いた姿勢の電子部品画像から標準データを計測し
にくい場合には、吸着ノズル１１１の回転等によって傾
き角度を補正して電子部品が傾いていない画像を得、得
られた画像に基づいて標準データを計測することによ
り、計測処理の負荷の軽減化、計測精度の向上化を図
る。

【００２７】部品装着時には、図３（ａ）に示すよう
に、真空ポンプによって吸着ノズル１１１に電子部品１
００が吸着せしめられる。次に、図３（ｂ）に示すよう
に、電子部品１００が吸着ノズル１１１に保持されてい
る状態で、ＣＣＤカメラ１０１により電子部品１００が
撮像される。そして、位置認識手段３１によって当該電
子部品の標準データを用いて電子部品１００の重心位
置、傾き角度等が認識される。また、位置補正量が算出
され、吸着ノズル１１１の回転等によって位置補正が行
なわれた後、プリント基板に電子部品１００が装着され
る。

【００２８】図４および図５は標準データの例を示して
いる。図４に示すように、位置認識がリード画像に基づ
いて行なわれる電子部品では、電子部品の種類、最外形
の大きさ（最外形長Ｘ、最外形幅Ｙ）、モールドの大き
さ（モールド長Ｘ、モールド幅Ｙ）、リードの方向、リ
ードの本数、リード長Ｌ、リード幅Ｄ、リードピッチＰ
等が標準データとして用いられる。

【００２９】位置認識がコーナ部の画像に基づいて行な
われる電子部品では、図５に示すように、標準データと
して、電子部品の種類、コーナサイズ、コーナ部の形状
等が標準データとして用いられる。図５（ａ）はＲ面取
りコーナを、図５（ｂ）はＣ面取りコーナを、図５
（ｃ）ではそれ以外のコーナ（不良コーナ）を示してい
る。

【００３０】図６は、標準データを生成する場合の処理
手順を示している。まず、入力された電子部品画像に対
して、画像処理装置３は、電子部品画像の大きさの粗検
出を行ない（ステップ１）、電子部品画像の大きさが適
切か否かを判定する（ステップ２）。

【００３１】電子部品画像の大きさが適切でない場合に
は、ホストコンピュータ１は部品画像入力装置２２を制
御して解像度を変更させる。そして、部品画像入力装置
２２によって画像を再度取り込ませる（ステップ３）。
そして、ステップ１に戻る。

【００３２】ステップ２において、電子部品画像の大き
さが適切であると判定された場合には、画像処理装置３
は、モールドまたは最外形を検出し、電子部品の吸着姿
勢を検出する（ステップ４）。

【００３３】そして、吸着姿勢が適切か否かを判定する
（ステップ５）。吸着姿勢が適切でない場合には、ホス
トコンピュータ１は電子部品の吸着姿勢が適切な姿勢と
なるように、部品保持・装着装置２１の吸着ノズルを回
転させる。そして、部品画像入力装置２２によって画像
を再度取り込ませる（ステップ６）。そして、ステップ
４に戻る。

【００３４】ステップ５において、吸着姿勢が適切であ
ると判定された場合には、画像処理装置３は、電子部品
の大きさを計測する（ステップ７）。また、画像処理装
置３は、電子部品の種類に応じて局所的な形状の認識お
よび局所的サイズの計測処理（局所的認識計測処理）
（ステップ８）または電極に基づく計測処理（ステップ
９）を行なう。

【００３５】ホストコンピュータ１は、上記ステップ
７、８、９によって計測された当該電子部品の標準デー
タをデータベース４に登録する（ステップ１０）。

【００３６】図６のステップ１〜６の処理について、図
７を参照して、角チップ部品を例にとって具体的に説明
する。

【００３７】ステップ１の電子部品画像の大きさの粗検
出においては、図７（ａ）に示すように、たとえば、電
子部品画像の外接長方形の大きさが求められる。図７
（ａ）に示すように、電子部品画像の外接長方形が全画
面サイズに比べて小さい場合には（ステップ２）、ホス
トコンピュータ１に解像度を高くさせるための指令等が
通知される。ホストコンピュータ１は、解像度が高くな
るように、部品画像入力装置２２を制御する。そして、
再度電子部品画像が取り込まれる（ステップ３）。解像
度の倍率は、外接長方形の大きさに基づいて算出され
る。

【００３８】この結果、図７（ｂ）に示すように、高解
像度の電子部品画像が得られる。得られた高解像度の電
子部品画像からモールドが検出され、その傾き角度から
電子部品の吸着姿勢が検出される（ステップ４）。そし
て、電子部品の吸着姿勢が適切でない場合には（ステッ
プ５でＮＯ）、モールドの傾き角度がホストコンピュー
タ１に送られる。ホストコンピュータ１は電子部品の吸
着姿勢が適切な姿勢となるように、部品保持・装着装置
２１の吸着ノズルを回転させる。そして、再度電子部品
画像が取り込まれる（ステップ６）。

【００３９】この結果、図７（ｃ）に示すように、吸着
姿勢が適切な高解像度の電子部品画像が得られる。そし
て、得られた電子部品画像に基づいて、ステップ７〜９
の標準データの計測処理が行なわれる。このように、大
きさおよび吸着姿勢が共に適切な電子部品画像に基づい
て、当該電子部品の標準データの計測処理が行なわれる
ため、処理負担が軽くなるとともに、正確な標準データ
を得ることができるようになる。

【００４０】図８は、図６のステップ８の局所的認識計
測処理の手順を示している。局所的認識計測処理は、た
とえば、位置認識がコーナ部の画像に基づいて行なわれ
る電子部品（図５参照）のように、コーナ部の形状（局
所的な形状）、コーナサイズ（局所的サイズ）等の局所
的な情報が標準データとして用いられる電子部品に対し
て行なわれる。

【００４１】まず、画像処理装置３は、局所的認識計測
処理を続けるか否かを判定する（ステップ８１）。当該
電子部品が、局所的な情報を標準データとしているもの
であり、かつ標準データに必要な局所的な情報の全てが
計測されていない場合には、ステップ８１でＹＥＳとな
る。当該電子部品が局所的な情報を標準データとしてい
ないものである場合、または当該電子部品が局所的な情
報を標準データとしているものであり、かつ標準データ
に必要な局所的な情報の全てが計測されている場合に
は、ステップ８１でＮＯとなる。

【００４２】ステップ８１でＮＯであれば、図６のステ
ップ９に進む。ステップ８１でＹＥＳであれば、ホスト
コンピュータ１は、電子部品のコーナ部等の局所的な部
分の拡大画像が得られるように、部品画像入力装置２２
を制御する。つまり、局所的な部分を撮像できるように
図２のｘｙ平面でＣＣＤカメラを移動させるとともに、
拡大画像を得るために図２のｚ軸方向にＣＣＤカメラを
移動させる。そして、部品画像入力装置２２によって電
子部品画像を取り込ませる（ステップ８２）。

【００４３】画像処理装置３は、取込み画像に基づい
て、局所的な形状の認識および局所的サイズの計測を行
なう（ステップ８３）。そして、ステップ８１に戻る。

【００４４】図９は、図６のステップ９の電極に基づく
計測処理の手順を示している。電極に基づく計測処理
は、位置認識がリード画像に基づいて行なわれる電子部
品（図４参照）のように、リード長さ、リード幅、リー
ドピッチ等の電極に関する情報が標準データとして用い
られる電子部品に対して行なわれる。

【００４５】まず、画像処理装置３は、電極に基づく計
測処理を続けるか否かを判定する（ステップ９１）。当
該電子部品が、電極に関する情報を標準データとしてい
るものであり、かつ標準データに必要な電極に関する情
報の全てが計測されていない場合には、ステップ９１で
ＹＥＳとなる。当該電子部品が電極に関する情報を標準
データとしていないものである場合、または当該電子部
品が電極に関する情報を標準データとしているものであ
り、かつ標準データに必要な電極に関する情報の全てが
計測されている場合には、ステップ９１でＮＯとなる。

【００４６】ステップ９１でＮＯであれば、図６のステ
ップ１０に進む。ステップ９１でＹＥＳであれば、画像
処理装置３は照明方式を切り替える必要があるか否かを
判定する（ステップ９２）。照明方式は、通常は、透過
方式が選択されている。透過方式が選択されている場合
には、照明方式を反射方式に切り替える必要があると判
定する。

【００４７】照明方式を反射方式に切り替える必要があ
ると判定された場合には、ホストコンピュータ１は、照
明方式を反射方式に切り替えるように、部品画像入力装
置２２を制御する（ステップ９３）。そして、部品画像
入力装置２２によって電子部品画像を取り込ませ、ステ
ップ９４に進む。ステップ９２で照明方式を切り替える
必要がないと判定された場合には、ステップ９３の処理
を行なうことなくステップ９４に進む。

【００４８】ステップ９４では、画像処理装置３は、現
在取込まれている電子部品画像に基づいて、解像度およ
び撮像位置を変更する必要があるか否かを判定する。解
像度および撮像位置を変更する必要があると判定された
場合には、ホストコンピュータ１は、電極の拡大画像が
得られるように、部品画像入力装置２２を制御する（ス
テップ９５）。そして、部品画像入力装置２２によって
電子部品画像を取り込ませ、ステップ９６に進む。ステ
ップ９４で解像度および撮像位置を変更する必要がない
と判定された場合には、ステップ９５の処理を行なうこ
となくステップ９６に進む。

【００４９】ステップ９６では、画像処理装置３は、現
在取込まれている画像に基づいて、リード長さ、リード
幅、リードピッチ等の電極に関する情報を計測する。そ
して、ステップ１０に移行する。

【００５０】以上のようにして、電子部品の標準データ
がデータベース４に登録された後に、電子部品自動装着
システムが稼働される。基板に装着すべき電子部品が撮
像され、画像メモリに格納される。一方、ホストコンピ
ュータ１からは、データベース４から当該電子部品の標
準データが読み出されて、画像処理装置３に転送され
る。画像処理装置３内の位置認識手段３１によって、画
像メモリに格納された電子部品画像と、その電子部品に
対する標準データとに基づいて、電子部品の位置認識が
行われ、その認識結果がホストコンピュータ１に送られ
る。そして、位置補正が行なわれた後、電子部品がプリ
ント基板に装着される。

【００５１】なお、位置認識において、標準データの計
測結果の誤りが原因でエラーが発生した場合には、再度
標準データの生成処理が行なわれたり、ユーザインタフ
ェイスによる修正が行なわれたりする。

【００５２】

【発明の効果】この発明によれば、正確な標準データを
生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子部品自動装着システムの全体的な構成を示
すブロック図である。

【図２】部品画像入力装置の概略構成を示す斜視図であ
る。

【図３】部品保持・装着装置の動作を示す説明図であ
る。

【図４】標準データの例を示す模式図である。

【図５】標準データの例を示す模式図である。

【図６】標準データを生成する場合の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図７】図６のステップ１〜６の処理を具体的に説明す
るための説明図である。

【図８】図６のステップ８の局所的認識計測処理の手順
を示すフローチャートである。

【図９】図６のステップ９の電極に基づく計測処理の手
順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ホストコンピュータ ２ 電子部品装着装置 ３ 画像処理装置 ４ データベース ２１ 部品保持・装着装置 ２２ 部品画像入力装置 ３１ 位置認識手段 ３２ 標準データ計測手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品画像に基づいて、部品認識に用いら
   れる標準データを生成する部品認識用標準データの生成
   装置において、 部品画像を入力するためのものであって、撮像条件を変
   更できる機能を有している部品画像入力手段、 入力された部品画像が、当該部品の標準データを計測す
   るのに適した部品画像か否かを判定する判定手段、 入力された部品画像が、当該部品の標準データを計測す
   るのに適した部品画像でないときには、当該部品の標準
   データを計測するのに適した部品画像が得られるように
   部品画像入力手段の撮像条件を調整した後、部品画像を
   部品画像入力手段によって再度入力させる制御手段、な
   らびに入力された部品画像が、当該部品の標準データを
   計測するのに適した部品画像である場合には、その部品
   画像に基づいて、標準データを計測する標準データ計測
   手段、 を備えている部品認識用標準データの生成装置。
2. 【請求項２】 部品画像に基づいて、部品認識に用いら
   れる標準データを生成する部品認識用標準データの生成
   装置において、 部品画像を入力するためのものであって、撮像条件を変
   更できる機能を有している部品画像入力手段、画像処理
   を行なう画像処理装置、および部品画像入力手段を制御
   するホスト側装置とを備え、 画像処理装置は、入力された部品画像が、当該部品の標
   準データを計測するのに適した部品画像か否かを判定す
   る手段、入力された部品画像が、当該部品の標準データ
   を計測するのに適した部品画像でないときには、ホスト
   側装置によって、当該部品の標準データを計測するのに
   適した部品画像が得られるように部品画像入力手段の撮
   像条件を調整させるとともに部品画像を再度入力させる
   手段、ならびに入力された部品画像が、当該部品の標準
   データを計測するのに適した部品画像である場合には、
   その部品画像に基づいて、標準データを計測する手段を
   備えている部品認識用標準データの生成装置。
3. 【請求項３】 撮像条件は、撮像位置、撮像回転角度位
   置、解像度および照明方式のうちから任意に選択された
   １または任意の組み合わせである請求項１および２のい
   ずれかに記載の部品認識用標準データの生成装置。