JPS6332670A - 物体認識装置 - 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〕 本発明は物体認識装置に関し、特にテレビジョンカメラ
を用いて認識すべき物体を逼像して得られるビデオ信号
に基づいて、物体の有無、物体の欠陥の有無などの物体
の状態を観測するようにしたものである。

〔発明の概要〕

本発明は、被観測物体をテレビジョンカメラによって撮
像して得られるビデオ信号に基づいて当該被観測物体の
状態をＬ２識する物体認識装置において、マスタ又は被
観測対象に対して斜めに照明光を照射することにより、
所定の監視領域から部分的に明るい反射光を得ることが
できるようにし得る。

〔従来の技術〕

この種の物体認識装置として、被観測物体をテレビジョ
ンカメラによって撮像して得られるビデオ信号のうち、
所定の監視領域に相当する信号部分の信号レベルに基づ
いて、当該信号レベルカ所定の範囲内に入っているか否
かを判定することによって、物体の有無又は物体の各部
における欠陥の有無などを認識するようにしたものが提
案されている（特願昭５８−１４８２４３号）。

かかる構成の物体Ｌ２識装置を用いて物体の有無、欠陥
の有無などを判定しようとする場合、一般に、テレビジ
ョンカメラが被観測物体を撮像したときに得られるビデ
オ信号に基づいて撮像画面上の所定の位置に設定された
監視領域の輝度を、正常な外観をもった標準物体（これ
をマスタと呼ぶ）をテレビジョンカメラが撮像したとき
の撮像画面上の対応する監視領域の輝度と比較すること
によって、両所間に差異があれば被観測物体に異常があ
ると判定するような方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 このような判定をしようとする場合、従来は、マスタ又
は被観測物体を有する被観測対象に対して、テレビジョ
ンカメラ近傍に配設した照明光源からの照明光をマスタ
又は被観測対象に照射し、その反射光をテレビジョンカ
メラによってビデオ信号に変換するような手法が用いら
れており、被観測物体の状態の変化によって反射光束の
光量の変化が大きければ、当該異常の発生をビデオ信号
上の鮮明な輝度の変化として検出することができること
により、当該物体の異常を容易に判定することができる
。

例えば実装部品をマウントしたプリント基板などにおい
ては、絶縁基板上に薄く形成された配線パターンの一部
を構成するランドに対して、例えば電極を重ね合わせる
ようにチップ部品をマウントした場合には、チップ部品
の電極が重なり合うように配置されるために、反射光の
明るさが格段的に暗くなる。かくしてテレビジョンカメ
ラから得られるビデオ信号のうち、当該ランド部分に対
応する信号部分の輝度が、チップ部品がなければランド
に相当する高い輝度を呈するのに対して、チップ部品が
あればその電極に対応する低い輝度に低下する。従って
この輝度の変化に基づいて、チップ部品の有無、位置ず
れなどを判定することができる。

ところが従来の場合のように、テレビジョンカメラが配
設されている方向から照明光を照明した場合には、被観
測物体からの反射光が、背景からの反射光と一緒にテレ
ビジョンカメラに入射するために、被観測物体の有無に
応じてビデオ信号が大きくは変化しなくなる（すなわち
コントラストを大きくし得ない）問題がある。

例えば第８図に示すように、絶縁基板ｌ上に形成された
配線パターン２上に丸型（いわゆるメルフ型）のチップ
部品３をマウントしているプリント基板４を検査するよ
うな場合には、照明光が四方に反射してしまうため、チ
ップ部品３に対応するビデオ信号の輝度が、背景となる
絶縁基板ｌ及び配線パターン２の輝度より暗くなると共
に、輝度差が余り大きくならないため、当該物体の状態
の認識が困難になる。

また第９図に示すように、絶縁基板１上に設けられたス
ルーホール５に、ディスクリート部品６のリード線７を
指し込んで、裏面に形成された配線パターン８上に突出
させた後、リード線７の先端を折り曲げることによって
ディスクリート部品６を絶縁基板１上に仮止めし、当該
仮止めした状態において差し込んだディスクリート部品
６の欠品を検査するような場合がある。

このような場合には、ディスクリート部品６が完全に固
定されていないために、その位置が変動するので、絶縁
基板１を裏返してスルーホール５から突出しているリー
ド線７の有無を観測することによって、欠品の有無を検
出する方法が考えられている。

このようにする場合、リード線７の折り曲げ方向が絶縁
基板１について全体として揃わずに、四方六方に折り曲
げられている。

このようなＮ色縁基＋反１にテレビジョンカメラの近傍
から照明光を照明した場合、リード線７における反射光
は、四方に散乱するために、テレビジョンカメラに到達
する反射光束の光量は極端に小さくなることを避は得す
、従ってこの場合にも、リード線７の有無に応して十分
なコントラストが得られない問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、観測しよ
うとする被観測物体が丸型である場合（第８図）や、細
いリード線のような場合（第９図）に、テレビジョンカ
メラから得られるビデオ信号として判定動作が容易な程
度に、背景光に対するコントラストが大きい反射光をテ
レビジョンカメラに入射し得るようにした物体認識装置
を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、基板１
３Ａ上に被観測物体１４をマウントしてなる被観測対象
１３をテレビジョンカメラ１５によって撮像して得られ
るビデオ信号ＶＤに基づいて規定される撮像画面のうち
、任意に設定された監視領域Ａ１〜Ａ１６に対応するビ
デオ信号部分を、マスタの対応するビデオ信号部分と比
較することによって、当該監視領域Ａ１〜Ａ１６にある
被観測物体工６の状態の正常又は異常を認識するように
なされた物体認識装置１１において、マスタ又は被観測
対象１３をテレビジョンカメラ１５に対向する撮像位置
に設定した状態において、マスタ又は被観測対象１３に
斜めに照明光を照明する位置に照明光源４２Ｌ、４２Ｒ
，４２Ｆ、４２Ｂを配設することにより、マスタ又は被
観測対象１３の基板１３Ａ及び当該基板１３Ａ上に形成
された配線パターン１３Ｂから反射される反射光をテレ
ビジョンカメラ１５に入射させないようにし、かつ基板
１３Ａ及び配線パターン１３Ｂ上に設けられた被観測物
体１４の所定の監視領域Ａ１〜Ａ、　１６から部分的に
得られる反射光をテレビジ１ンカメラ１５に入射させる
ようにする。

〔作用〕

マスタ又は被観測対象１３は、斜め上方から照明光が照
明されることにより、マスタ又は被観測対象１３上にあ
る被観測物体１４からの反射光が基＋７ｉ　１３　Ａ及
び配線パターン１３Ｂからの反射光とは分離してテレビ
ジョンカメラ１５に入射する。

従って基板１３Ａ及び配線パターン１３Ｂの反射光でな
る背景光が除去されることにより、被観測物体１４の有
無に応じて十分大きな輝度差をビデオ信号ＶＤに生じさ
せることができる。

〔実施例〕

以下図面について本発明を、マウント部品をマウントし
たプリント基板の欠品検査装置に適用した場合の実施例
について詳述する。

（１）全体の構成 第１図において、１１は全体として物体認識装置を示し
、ＸＹ子テーブル２上に載置されたプリント基板１３上
のマウント部品１４をテレビジョンカメラ１５によって
上方から撮像する。

ＸＹ子テーブル２は、プリント基板１３をＸ方向及びＹ
方向に移動することにより、プリント基板１３の表面を
例えば４Ｘ４＝１６個の描像領域に分割し、各分割撮像
領域をテレビジョンカメラ１５の視野に順次設定するこ
とにより、１６個の分割損像領域についてのビデオ信号
ＶＤを、ビデオデータ入力部１６及びタイミング制御部
１７に人力すると共に、モニタ部１８に供給し得るよう
になされている。

ＸＹ子テーブル２を駆動制御するＸＹ子テーブルントロ
ーラ１９は、マウント部品１４をマウントしたプリント
基板１３の各分割撮像領域が、テレビジョンカメラ１５
の撮像位置に位置決めされるごとに、検査開始信号５Ｉ
ＧＩＮをタイミング制御部１７に与えるようになされて
いる。

タイミング制御部１７はビデオ信号ＶＤのうち、水平及
び垂直同期信号に同期するクロック信号を発生し、当該
クロック信号をカウントしてビデオ信号ＶＤの各ライン
について所定の間隔の位置データを形成する。そして検
査開始信号ＳＩＧ＋ｓが発生したとき、タイミング制御
部１７は、バス２１を介して中央処理ユニツ）　（ＣＰ
Ｕ）２２から、マスタの対応するマウント部品について
の評定データを評定データレジスタ３３Ｄ（第２図）か
ら読み出して、当該マウント部品上に設定された監視領
域のタイミングでサンプリングパルスＳＭＰを発生して
ビデオデータ入力部１６のサンプルホールド回路２３に
送出する。

この実施例の場合、タイミング制御部１７は、サンプリ
ングパルスＳＭＰを送出するタイミングで、対応する監
視領域を表すマーカをカーソルと共にモニタ部１８のモ
ニタの表示画面上に表示させることによって、オペレー
タに知らせるようになされている。

ＣＰＵ２２は、１６個の分割損像領域についてそれぞれ
、１６個の監視領域Ａ１、Ａ２・・・・・・Ａ１６のデ
ータを取り込み得るように構成されており、これに対応
してサンプルホールド回路２３は、１６個のサンプルホ
ールド回路本体を有する。

以上の構成に加えて、第３図に示すように、プリント基
板１３に対する照明光源として、ＸＹ子テーブル２の左
側及び右側位置に、左側光源４２Ｌ及び右側光源４２Ｒ
が設けられていると共に、ＸＹ子テーブル２の前側及び
後側位置に前側光源４２Ｆ及び後側光源４２Ｂが設けら
れている。

左側及び右側光源４２Ｌ及び４２Ｒ１前側及び後側光源
４２Ｆ及び４２Ｂは、それぞれ蛍光灯でなり、プリント
基板１３上にマウントされているマウント部品１４に対
して斜め上方から照明光ＬＴを照明するようになされて
いる。

この実施例の場合、光源４２Ｌ及び４２Ｒ１４２Ｆ及び
４２Ｂは、第４図に示すように、左右方向及び前後方向
に、はぼプリント基板１３の幅に相当する幅を有し、か
つ上下方向に幅狭なスリットＳＬＴを有するケースＣＡ
Ｓ内に、棒状の蛍光灯ＬＡＰを配設した構成を有し、ス
リツｌ−３ＬＴから射出した照明光が斜め上方からプリ
ント基板１３上を照射する向きに設定されている。

プリント基板１３は、第４図に示すように、絶縁基板１
３Ａに付着された配線パターン１３Ｂ上に、丸型チップ
部品１４Ａでなるマウント部品１４が例えば接着剤によ
って接着されている。また絶縁基板１３Ａの他面側から
ディスクリート部品１４Ｂでなるマウント部品１４がそ
のリード線１４ＢＸをスルーホールを介して配線パター
ン１３Ｂ側に突出させた後折り曲げられることにより、
絶縁基板１３Ａ上に仮止めされている。

これらのマウント部品のマウント作業は、自動マウント
機械（すなわちマウンタ）によって実行され、かくして
実装済みのプリント基板１３が欠品検査装置にかけられ
て欠品の有無を判定する。

この実施例の場合、ＸＹ子テーブル２は、第４図に示す
ように、ＸＹ子テーブル体１２Ａ上に取り付けられた長
方形箱形状の載置台１２Ｂを存し、その開放端部に内部
空間を閉塞するようにプリント基板１３を７ｍ、Ｈし得
るようになされている。

かくして各光源４２Ｌ及び４２Ｒ１４２Ｆ及び４２Ｂか
ら照射された照明光ＬＴのうち、絶縁基板１３Ａ及び配
線パターン１３Ｂに入射した照明光ＬＴは、テレビジョ
ンカメラ１５には入射しない方向に反射し、かくして絶
縁基板１３Ａ及び配線パターン１３Ｂはテレビジョンカ
メラ１５によって描像されず、これによりビデオ信号Ｖ
Ｄのうち、絶縁基板１３Ａ及び配線パターン１３Ｂの部
分は、暗い背景を表示することになる。

これに対して、絶縁基板１３Ａから上方に突出している
丸型チップ部品１４Ａ（第６図）、ディスクリート部品
１４Ｂのリード線１４ＢＸ（第５図）の表面は、種々の
方向及び角度を有する面によって形成されているので、
照明光ＬＴの一部が、テレビジョンカメラ１５に入射す
るような反射光を生じさせるような形状及び角度を有す
る表面部分によって反射される。その結果テレビジョン
カメラ１５から得られるビデオ信号ＶＤのうち、丸型チ
ップ部品１４Ａ、リード線１４８Ｘに対応する信号部分
の輝度が大きくなることにより、暗い背景の中に光って
見える。

このようにして光って見える部分は、上述のように背景
となる絶縁基板１．３Ａ及び配線パターン１３Ｂの部分
が暗くなることにより、鮮明な輝度データとしてＣＰＵ
２２に取り込まれることになる。

（２）輝度データの取り込み、判定 以上の構成において、オペレータは先ずマスタとなるプ
リント基板１３をＸＹ子テーブル２上に載置して操作ス
イッチ部３１を操作することによってマスタについての
輝度データをＣＰＵ２２を介してＲＡＭ３３の評定デー
タレジスタ３３Ｄに格納させる。その後、被観測対象と
してのプリント基板１３をＸＹ子テーブル２上に載置し
て被観測対象プリント基板１３の監視領１＆ＪＡＩ〜Ａ
１６についての輝度データをビデオデータレジスタ３３
Ｃに格納する。

このデータの取り込み処理の際、光源４２Ｌ及び４２Ｒ
１４２Ｆ及び４２Ｂから照射された光のうち、テレビジ
ョンカメラ１５の方向に反射光を生じさせるような向き
を有する面についての反射光だけが、テレビジョンカメ
ラ１５に入射し、かくしてリード線１４ＢＸ及び丸型チ
ップ部品１４Ａの表面の一部に対応するビデオ信号ＶＤ
の部分の輝度データが大きい値を呈する。これに対して
背景となる絶縁基板１３Ａ及び配線パターン１３Ｂに対
応するビデオ信号ＶＤの部分の輝度データの値は小さく
なる。

従ってＲＡＭ３３の評定データレジスタ３３Ｄ及びビデ
オデータレジスタ３３Ｃに取り込まれた輝度データをＣ
ＰＵ２２が読み出して比較判定をしたとき、被観測対象
プリント基板１３について丸型チップ部品１４Ａ又はリ
ードｍｌ　４ＢＸに欠品があれば、対応する輝度データ
が背景の輝度にまで低下することにより、マスタの輝度
データと一致しないことをＣＰＵ２２が判定して、当該
プリント基板１３について不合格の評定をする。

（３）その他の実施例 （ａｌ　　第７図は本発明の他の実施例を示すもので・
第４図との対応部分に同一符号を付して示すように、光
′ａ４３として環状の構成のものを適用する。

すなわち蛍光灯ＬＡＰとして環状のサークライン型のも
のを用い、か（して環状スリツ）ＳＬＴからプリント基
板１３上にスリット状の照明光が照明される。

このとき照明光のうち、絶縁基板１３Ａ及び配線パター
ン１３Ｂから反射された反射光は、テレビジョンカメラ
１５には入射しないことにより、上述の場合と同様にし
て、リードＷ１４８Ｘ及び丸型マウント部品１４Ａに対
して暗い背景を実現し得る。

慟）照明光源としては、第４図及び第７図の実施例に限
らず、１本又は複数本の棒状の光源をプリント基板１３
を取り囲むように配設するようにしても良く、要はプリ
ント基ｖｉ、１３上に実用上均一の光強度分布を有する
照明光を形成できれば良い。

（Ｃ）　　また上述の実施例においては、照明光源とし
て蛍光灯を用いた実施例について述べたがこれに限らず
他の発光源を用いても良い。

（ｄｌ　　また上述の実施例においては、上下方向に幅
狭なスリット状の照明光源を形成するようにした実施例
について述べたが、これに限らず、要は絶縁基板１３Ａ
及び配線パターン１３Ｂにおいて反射した照明光をテレ
ビジョンカメラ１５に入射させないようにしながら、絶
縁基板１３Ａ上を実用上均一に照明できるような構成の
ものを用いれば良い。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、照明光源を横方向に配設
することにより、監視領域が設定されたビデオ信号部分
に対して、背景となるビデオ信号部分に対応する反射光
をテレビジョンカメラ１５に入射させないようにしたこ
とにより、任意の向きの表面を有するマウント部品１４
について、背景の輝度に対して大きいコントラストを有
する輝度データを確実に得ることができることにより、
高い精度で物体の認識をし得る物体認識装置を容易に実
現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による物体認識装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はそのＲＡＭ３３の構成を示す路線図
、第３図は第１図のＸＹ子テーブル対する光源の配置を
示す路線図、第４図はプリント基板への照明の仕方を一
部を断面として示す側面図、第５図及び第６図は検査す
べきマウント部品に対する反射の説明に供する斜視図、
第７図は光源の他の実施例を一部を断面として示す側面
図、第８１図は丸型チップ部品をマウントしてなるプリ
ント基板を示す斜視図、第９図はマウント部品としてデ
ィスクリート部品をマウントしてなるプリント基板を示
す斜視図であ−る。 １１・・・・・・物体認識装置、１２・・・・・・ＸＹ
子テーブル１３・・・・・・プリント基板、１４・・・
・・・マウント部品、１５・・・・・・テレビジョンカ
メラ、１６・・・・・・ビデオデータ入力部、２２・・
・・・・ＣＰＵ、２３・・・・・・サンプルホールド回
路、２４・・・・・・アナログ／ディジタル変換回路、
３３・・・・・・ＲＡＭ、４２．４２Ｌ、４２Ｒ。 ４２Ｆ、４２Ｂ・・・・・・光源、Ａｌ−Ａｌ６・・・
・・・監視領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に被観測物体をマウントしてなる被観測対象をテ
   レビジョンカメラによつて撮像して得られるビデオ信号
   に基づいて規定される撮像画面のうち、任意に設定され
   た監視領域に対応するビデオ信号部分を、マスタの対応
   するビデオ信号部分と比較することによつて、当該監視
   領域にある上記被観測物体の状態の正常又は異常を認識
   するようになされた物体認識装置において、 上記マスタ又は上記被観測対象を上記テレビジョンカメ
   ラに対向する撮像位置に設定した状態において、上記マ
   スタ又は被観測対象に斜めに照明光を照明する位置に照
   明光源を配設することにより、上記マスタ又は上記被観
   測対象の基板及び当該基板上に形成された配線パターン
   から反射される反射光を上記テレビジョンカメラに入射
   させないようにし、かつ上記基板及び上記配線パターン
   上に設けられた被観測物体の所定の監視領域から部分的
   に得られる反射光を上記テレビジョンカメラに入射させ
   る ことを特徴とする物体認識装置。