CN116896858A - 图像处理装置、元件安装机以及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供图像处理装置、元件安装机以及图像处理方法，进一步提高检测腔室的间距的检测精度。图像处理装置具备：存储部，对应多种间距中的每种间距，预先存储与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息；取得部，取得与收容于带的元件的尺寸相关的元件尺寸信息；以及检测部，针对带的图像，基于元件尺寸信息和可收容尺寸信息，从腔室可能以多种间距中的某一种间距存在的多个备选位置之中排除腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，将判定对象的像素的亮度值与基准值进行比较，判定在判定对象中是否存在有腔室，从而检测腔室的间距。

Description

图像处理装置、元件安装机以及图像处理方法

技术领域

本说明书公开了图像处理装置、元件安装机以及图像处理方法。

背景技术

以往，提出了通过对以固定的间距沿进给方向设有收容元件的腔室的带的图像进行处理来识别该腔室的间距的图像处理装置(例如，参照专利文献1)。在该装置中，从带的图像中提取沿进给方向的线上的像素的亮度而生成该线的亮度波形，根据所生成的亮度波形来进行亮度变化的周期分析，基于通过该周期分析得到的波长来识别腔室的间距。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2021/166230号

发明内容

发明所要解决的课题

在上述图像处理装置中，在图像处理中，有时因外部干扰等而在腔室的边缘部以外检测到亮度变化，存在有误判定腔室的间距的隐患。

本公开的主要目的在于进一步提高检测腔室的间距的检测精度。

用于解决课题的技术方案

本公开为了实现上述主要目的而采用了以下的手段。

本公开是一种图像处理装置，对带的图像进行处理，所述带以多种间距中的某一种固定的间距在进给方向上设有收容元件的腔室，其主旨在于，所述图像处理装置具备：存储部，对应所述多种间距中的每种间距，预先存储与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息；取得部，取得与收容于所述带的元件的尺寸相关的元件尺寸信息；以及检测部，针对所述带的图像，基于所述元件尺寸信息和所述可收容尺寸信息，从所述腔室可能以所述多种间距中的某一种间距存在的多个备选位置之中排除所述腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，将所述判定对象的像素的亮度值与基准值进行比较，判定在所述判定对象中是否存在有腔室，从而检测所述腔室的间距。

本公开的图像处理装置对应多种间距中的每种间距，将与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息预先存储于存储部。然后，图像处理装置针对带的图像，基于元件尺寸信息和可收容尺寸信息，从多个备选位置之中排除腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，判定在判定对象中是否存在有腔室，从而检测腔室的间距。由此，图像处理装置能够抑制将腔室不可能存在的位置作为判定对象来判定是否存在有腔室的情况，能够进一步降低由外部干扰等引起的误判定的可能性。其结果是，能够进一步提高检测腔室的间距的检测精度。

附图说明

图1是元件安装机系统的概略结构图。

图2是供料器的概略结构图。

图3是供料器的元件供给位置附近的局部放大图。

图4是表示元件安装机与管理装置的电连接关系的框图。

图5是表示自动进给间距检测处理的一个例子的流程图。

图6是表示带上的供料器标记读取用拍摄位置和进给间距测定用拍摄位置的说明图。

图7是表示间距检测处理的一个例子的流程图。

图8是表示基准亮度测定位置的说明图。

图9是表示1mm进给带、2mm进给带、4mm进给带的各测定点的一个例子的说明图。

图10是表示存储于存储装置的可收容元件尺寸信息的一个例子的说明图。

具体实施方式

接着，参照附图对用于实施本公开的方式进行说明。

图1是元件安装机系统1的概略结构图。图2是供料器20的概略结构图。图3是供料器20的元件供给位置附近的局部放大图。图4是表示元件安装机10与管理装置60的电连接关系的框图。此外，图1的左右方向为X轴方向，前(近前)后(进深)方向为与X轴方向大致正交的Y轴方向，上下方向为与X轴方向以及Y轴方向(水平面)大致正交的Z轴方向。

如图1所示，元件安装机系统1具备元件安装机10和管理装置60。元件安装机10在基板搬运方向上排列配置有多台而构成元件安装线。

各元件安装机10具备壳体11、基板搬运装置12、供料器20、头移动装置30、安装头40以及安装控制装置50(参照图4)。另外，元件安装机10除了这些以外，还具备零件相机14、标记相机16等。

基板搬运装置12具有在图1中的前后(Y轴方向)隔开间隔地设置且沿左右(X轴方向)架设的一对传送带。基板被基板搬运装置12的传送带从图中的左朝向右搬运。

如图1所示，供料器20以在左右方向(X轴方向)上排列的方式安装于在壳体11的前部设置的供料器台。如图2所示，供料器20构成为具备带盘21、供料器标记23、带进给机构24、连接器26以及供料器控制装置28的带式供料器。在带盘21上卷绕有带22。如图3所示，在带22上沿其长度方向隔开预定间隔地形成有腔室22a和导带齿轮孔22b。在腔室22a中收容有元件P。腔室22a的大小、间距是根据所收容的元件的尺寸来确定的。在本实施方式中，腔室22a的间距有1mm间距、2mm间距以及4mm间距。

带进给机构24具备构成为步进马达的马达24a、设于马达24a的旋转轴的驱动齿轮24b、与驱动齿轮24b啮合的传递齿轮24c以及在外周面具有与传递齿轮24c啮合的导带齿轮齿的导带齿轮24d。带进给机构24使导带齿轮24d的导带齿轮齿与形成于带22的导带齿轮孔22b卡合，并且通过马达24a的驱动使导带齿轮24d间歇地旋转，从而将带22从带盘21拉出并朝向元件供给位置F(参照图3)依次送出。此外，收容于带22的元件P被覆盖带22的表面的膜保护。然后，通过在元件供给位置F的近前剥离膜而使元件P成为在元件供给位置F露出的状态，能够被吸嘴44吸附。

如图4所示，供料器控制装置28具备内置有CPU、ROM、RAM等的微型计算机(以下，称为微机)28a和作为马达24a的驱动电路的马达驱动器28b。微机28a从通过检测传递齿轮24c的旋转位移来检测带22的进给量的进给量传感器25输入检测信号，并向马达驱动器28b输出用于驱动马达24a的脉冲信号。马达驱动器28b基于所输入的脉冲信号而生成驱动电流并朝向马达24a输出。通过利用来自马达24a的驱动力经由传递齿轮24c使导带齿轮24d旋转，从而将与导带齿轮24d卡合的带22朝向元件供给位置F每次送出预定进给间距。带22的进给间距被预先设定为与腔室22a的间距一致。此外，进给间距的设定能够通过操作者使用未图示的输入设备进行输入、或者读取设于供料器20的设定开关的状态来进行。

安装头移动装置30使安装头40向前后左右(XY轴方向)移动。如图1所示，头移动装置30具备X轴滑动件32和Y轴滑动件34。X轴滑动件32被支撑于以沿左右(X轴方向)延伸的方式设于Y轴滑动件34的前表面的上下一对X轴导轨31，能够通过未图示的X轴马达的驱动而沿左右移动。Y轴滑动件34被支撑于以沿前后(Y轴方向)延伸的方式设于壳体11的上段部的左右一对Y轴导轨33，能够通过未图示的Y轴马达的驱动而沿左右移动。在X轴滑动件32安装有安装头40。因此，通过对头移动装置30(X轴马达以及Y轴马达)进行驱动控制，安装头40能够沿XY平面(水平面)移动。

安装头40具备保持吸嘴44的支架42和使该支架42升降的升降装置。吸嘴44在前端具有吸附口，能够通过从未图示的负压源向吸附口供给的负压来吸附元件P。

零件相机14设于供料器20与基板搬运装置12之间，从下方拍摄由安装头40的吸嘴44吸附的元件P。由零件相机14拍摄到的元件的图像被用于检测元件P的吸附偏移。

标记相机16设于安装头40，从上方拍摄附加于基板的标记(基板标记)、或者从上方拍摄设于供料器20的标记(供料器标记23)、带22。由标记相机16拍摄到的基板标记的图像被用于识别基板的位置。另外，由标记相机16拍摄到的带22的图像被用于检测腔室22a的间距。

如图4所示，安装控制装置50构成为以CPU51为中心的微处理器，除了CPU51以外，还包括ROM52、RAM53、存储装置54(硬盘驱动器、固态驱动器等)、输入输出接口55等。它们经由总线56连接。安装控制装置50从检测安装头40的位置的未图示的位置传感器等输入各种检测信号、或者输入来自零件相机14、标记相机16的图像信号。另外，安装控制装置50朝向供料器20、基板搬运装置12、头移动装置30(X轴马达、Y轴马达)、零件相机14、标记相机16等输出各种控制信号。

管理装置60是包括CPU、ROM、RAM、存储装置(硬盘驱动器、固态驱动器等)等的通用的计算机，与各元件安装机10的安装控制装置50连接为能够通信。管理装置60生成确定了在各元件安装机10中将哪个元件安装于哪个基板、制作几张像这样安装了元件的基板的生产任务。生产任务包括与所生产的基板相关的基板信息、与所使用的吸嘴44相关的嘴信息以及与所安装的元件相关的元件信息(包括元件尺寸)。管理装置60通过将所生成的生产任务向各元件安装机10(安装控制装置50)发送来对各元件安装机10指示生产。

各元件安装机10的安装控制装置50在被指示生产时，按照生产任务来进行向基板安装元件的安装处理。即，安装控制装置50首先以预定的进给间距对供料器20指示带进给，以便将元件向元件供给位置F供给，并且通过头移动装置30使安装头40朝向供料器20的元件供给位置F的上方移动。接着，安装控制装置50通过升降装置使吸嘴44下降而使该吸嘴44吸附元件P。接着，安装控制装置50利用头移动装置30使吸附于吸嘴44的元件P朝向零件相机14的上方移动，利用零件相机14拍摄该元件。安装控制装置50在进行拍摄时，对元件P的拍摄图像进行处理而测定该元件P的吸附偏移量，修正元件朝向基板的安装位置。然后，安装控制装置50利用头移动装置30使吸附于吸嘴44的元件P朝向修正后的安装位置的上方移动，利用升降装置使吸嘴44下降而将元件P向基板安装。

接着，对供料器20进给带22时用于检测带22的必要的进给间距的动作进行说明。图5是表示由安装控制装置50的CPU51执行的自动进给间距检测处理的一个例子的流程图。该处理在供料器20设置于供料器台时被执行。在本实施方式中，供料器20朝向供料器台的设置由操作者手动进行，但是也可以通过未图示的自动更换机器人自动进行。

当执行自动进给间距检测处理时，安装控制装置50的CPU51首先为了读取供料器标记23而控制头移动装置30，以使安装头40移动至供料器标记读取用拍摄位置(参照图6)，利用标记相机16拍摄供料器标记23，对得到的拍摄图像进行处理，读取在拍摄图像中映现的供料器标记23(S100)。然后，CPU51判定供料器标记23的读取是否成功(S110)。CPU51在判定为读取失败时，判定为在供料器20的设置中产生不良(NG)(S120)，不检测带22的进给间距(腔室22a的间距)而结束自动进给间距检测处理。

另一方面，CPU51在S110中判定为供料器标记23的读取成功时，从在S100中得到的拍摄图像读取在该拍摄图像中映现的导带齿轮孔22b(S130)。然后，CPU51根据读取到的导带齿轮孔22b与在S100中读取到的供料器标记23之间的位置关系，判定在带22的进给方向上是否存在有偏移(间距偏移)(S140)。CPU51在判定为存在有间距偏移时，判定为在供料器20的设置中产生了不良(NG)(S120)，不检测带22的进给间距(腔室22a的间距)而结束自动进给间距检测处理。此外，CPU51在判定为在供料器20的设置中产生了不良时，通过在未图示的显示装置显示错误、或者发出警告音来催促操作者重新设置供料器20。由此，能够在生产前检查基于操作者的供料器20的设置错误(位置偏移等)，因此能够削减由供料器20的位置偏移引起的吸附错误所导致的元件损耗。

另一方面，CPU51在判定为没有间距偏移时，控制头移动装置30，以使安装头40移动至用于测定进给间距的进给间距测定用拍摄位置(参照图6)，利用标记相机16拍摄带22(S150)。接着，CPU51在基于在S100中读取到的供料器标记23的位置来修正在S150中得到的带22的拍摄图像的各像素的坐标(供料器标记修正)的基础上(S160)，执行根据带22的拍摄图像检测进给间距(腔室22a的间距)的进给间距检测处理(S170)。然后，CPU51判定检测间距是否与设定值一致(S180)。CPU51在判定为检测间距与设定值不一致时，判定为在供料器20的设置中产生不良(NG)(S120)，结束自动进给间距检测处理。由此，能够在生产前检查基于操作者的带盘21的装配错误等，因此能够削减因以与腔室22a的间距不同的间距送出带22(间距跳过)而产生的元件损耗。

另一方面，CPU51在判定为检测间距与设定值一致时，判定为供料器20的设置适当(OK)(S190)，结束自动进给间距检测处理。由此，供料器20能够以与腔室22a的间距一致的进给间距送出带22。

S170的进给间距检测处理通过执行图7所示例的进给间距检测处理来进行。

在图7的进给间距检测处理中，CPU51首先读取在通过自动进给间距检测处理的S150得到的带22的拍摄图像中映现的导带齿轮孔22b(S200)。接着，CPU51将在带22的进给方向(Y轴方向)上排列的两个导带齿轮孔22b的中央位置作为基准亮度测定位置，从带22的拍摄图像取得位于基准亮度测定位置的像素的亮度值(S210)，将所取得的亮度值设定为基准亮度S(S220)。在图8的(a)中示出本实施方式的基准亮度测定位置，在图8的(b)中示出比较例的基准亮度测定位置。如图8的(b)所示，比较例的基准亮度测定位置被确定在通过供料器标记23的中心并在与带22的进给方向正交的方向(X轴方向)上延伸的直线上。进给间距的检测通过如下方式进行：以现存的带22的最小间距(1mm间距)在带进给方向上确定多个(7个)测定点，将各测定点的亮度值与基准亮度S进行比较，判定各测定点处有无腔室22a。因此，在测定基准亮度S时，需要将带22的什么都没有形成的部分作为基准亮度测定位置来取得亮度值。在比较例中，根据腔室22a的大小，如图8的(b)所示，基准亮度测定位置位于腔室22a的边缘部分。若CPU51将边缘部分的亮度值设定为基准亮度S，则存在有因错误的基准亮度S而误判定进给间距的隐患。在本实施方式中，CPU51读取导带齿轮孔22b，将读取到的两个导带齿轮孔22b间的中央位置作为基准亮度测定位置，根据位于基准亮度测定位置的像素的亮度值来设定基准亮度S，因此与比较例相比，能够稳定地得到正确的基准亮度S。

接着，CPU51取得在搭载于供料器20的带22中收容的元件的元件尺寸(S230)。元件尺寸能够根据从管理装置60接收到的生产任务所包含的元件信息来取得。接着，CPU51基于所取得的元件尺寸和预先存储于存储装置54的可收容元件尺寸信息，从用于检测进给间距的多个测定点中设定判定排除的测定点(S240)。判定排除是将多个测定点中的不可能存在腔室22a的测定点从有无腔室的判定对象中排除，其详细内容见后述。

然后，CPU51将变量i初始化为值1(S250)，判定变量i是否为预定值(值7)以下。CPU51在判定为变量i为预定值以下时，判定测定点i是否被设定为判定排除(S270)。

CPU51在判定为测定点i未被设定为判定排除时，取得带22的拍摄图像中的位于测定点i的像素的亮度值(S280)，并判定所取得的亮度值Li是否比基准亮度S缩小了预定值α以上(S290)。带22的拍摄图像中的腔室22a的部分映现得比什么都没有形成的部分暗。因此，通过判定测定点i的亮度值Li是否比基准亮度S缩小了预定值α以上，能够判定在测定点i是否有腔室22a。CPU51在判定为测定点i的亮度值Li比基准亮度S缩小了预定值α以上时，判定为在测定点i存在有腔室22a(S300)，使变量i递增值1(S310)，返回S260。另一方面，CPU51在判定为测定点i的亮度值Li并未比基准亮度S缩小预定值α以上时，判定为在测定点i没有腔室22a(S320)，使变量i递增(S310)，返回S260。

CPU51在S270中判定为测定点i被设定为判定排除时，不判定在该测定点i有无腔室22a，而判定为没有腔室22a(S320)，使变量i递增(S310)，返回S260。

CPU51在S260中判定为变量i不是预定值以下时，判断为在全部测定点完成了有无腔室22a的判定，根据各测定点的判定结果判定带22的进给间距(S330)，结束进给间距检测处理。图9是表示1mm进给带、2mm进给带、4mm进给带的各测定点的一个例子的说明图。在现存有多个(第一个～第七个)测定点的带22的最小间距被确定为1mm的情况下，若在从上起第一个～第七个的全部测定点进行了有腔室的判定，则带22被判定为1mm进给的带(参照图9的(a))。另外，当在第一个、第三个、第五个以及第七个测定点进行了有腔室的判定并且在除此以外的测定点进行了无腔室的判定时，带22被判定为2mm进给的带(参照图9的(b))。进而，当在第一个和第五个测定点进行了有腔室的判定并且在除此以外的测定点进行了无腔室的判定时，带22被判定为4mm进给的带(参照图9的(c))。

在此，对判定排除的测定点进行说明。图10是表示可收容元件尺寸信息的一个例子的说明图。如图所示，使可收容元件尺寸与每一种带建立对应。即，在1mm进给带中能够收容“0402”、“0603”、“1005”的尺寸的元件。在2mm进给带中能够收容“0402”、“0603”、“1005”、“1608”的尺寸的元件。另外，在4mm进给带中能够收容“1608”、“2125”、“3216”、“3225”的尺寸的元件。例如，在供料器20的带22中收容的元件的元件尺寸为“1608”的情况下，根据可收容元件尺寸信息，带22可能为2mm进给或者4mm进给，但是不可能为1mm进给。在该情况下，CPU51将多个测定点中的、在1mm进给时可能存在腔室22a但在2mm进给或者4mm进给时不可能存在腔室22a的第二个、第四个以及第六个测定点设定为判定排除(参照图9的(c)的虚线)。由此，能够减少判定对象的测定点的数量而尽可能地避免由外部干扰等引起的误判定的风险。其结果是，能够进一步提高带22的进给间距的检测精度。此外，可收容元件尺寸信息存储于存储装置54，但是也可以存储于管理装置60的存储装置。

在此，对实施方式的主要要素与权利要求书所记载的本公开的主要要素的对应关系进行说明。即，实施方式的安装控制装置50相当于本公开的图像处理装置，带22相当于带，腔室22a相当于腔室，安装控制装置50的存储装置54相当于存储部，安装头40相当于头，头移动装置30相当于移动装置，执行间距检测处理的S230的处理的安装控制装置50的CPU51相当于取得部，执行间距检测处理的S240～S330的处理的安装控制装置50的CPU51相当于检测部。另外，导带齿轮孔22b相当于卡合孔，执行间距检测处理的S200～S220的处理的安装控制装置50的CPU51相当于设定部。

另外，本公开不受上述实施方式的任何限定，只要属于本公开的技术范围，当然能够以各种方式实施。

如以上说明的那样，本公开的图像处理装置对应多种间距中的每种间距，将与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息预先存储于存储部。然后，图像处理装置针对带的图像，基于元件尺寸信息和可收容尺寸信息，从多个备选位置之中排除不可能存在腔室的排除位置来设定判定对象，判定在判定对象中是否存在有腔室，从而检测腔室的间距。由此，图像处理装置能够抑制将不可能存在腔室的位置作为判定对象来判定是否存在有腔室的情况，能够进一步降低由外部干扰等引起的误判定的可能性。其结果是，能够进一步提高检测腔室的间距的检测精度。

在这样的本公开的图像处理装置中，也可以是，所述图像处理装置具备设定部，该设定部将针对所述带的图像预先指定的指定位置的像素的亮度值设定为所述基准值，所述带具有多个卡合孔，该多个卡合孔在所述进给方向上与所述腔室并列地排列，供用于进给该带的导带齿轮卡合，所述指定位置是在所述进给方向上相邻的两个卡合孔之间的位置。这样，能够恰当地设定基准值。

此外，在上述实施方式中，作为图像处理装置(安装控制装置50)的方式进行了说明，但是也可以设为图像处理方法的方式，还可以设为元件安装机的方式。

工业实用性

本公开能够应用于图像处理装置、元件安装机的制造工业等中。

附图标记说明

1：元件安装机系统10：元件安装机11：壳体12：基板搬运装置14：零件相机16：标记相机20：供料器21：带盘22：带22a：腔室22b：导带齿轮孔23：供料器标记24：带进给机构24a：马达24b：驱动齿轮24c：传递齿轮24d：导带齿轮25：进给量传感器26：连接器28：进给器控制装置28a：微机28b：马达驱动器30：头移动装置31：X轴导轨32：X轴滑动件33：Y轴导轨34：Y轴滑动件40：安装头42：支架44：吸嘴50：安装控制装置51：CPU 52：ROM 53：RAM 54：存储装置55：输入输出接口56：总线60：管理装置F：元件供给位置P：元件。

Claims (4)

1.一种图像处理装置，对带的图像进行处理，所述带以多种间距中的某一种固定的间距在进给方向上设有收容元件的腔室，其中，

所述图像处理装置具备：

存储部，对应所述多种间距中的每种间距，预先存储与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息；

取得部，取得与收容于所述带的元件的尺寸相关的元件尺寸信息；以及

检测部，针对所述带的图像，基于所述元件尺寸信息和所述可收容尺寸信息，从所述腔室可能以所述多种间距中的某一种间距存在的多个备选位置之中排除所述腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，将所述判定对象的像素的亮度值与基准值进行比较，判定在所述判定对象中是否存在有腔室，从而检测所述腔室的间距。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，

所述图像处理装置具备设定部，所述设定部将针对所述带的图像预先指定的指定位置的像素的亮度值设定为所述基准值，

所述带具有多个卡合孔，所述多个卡合孔在所述进给方向上与所述腔室并列地排列，供用于进给该带的导带齿轮卡合，

所述指定位置是在所述进给方向上相邻的两个卡合孔之间的位置。

3.一种元件安装机，装配有供料器，所述供料器进给以多种间距中的某一种固定的间距在进给方向上设有收容元件的腔室的带，所述元件安装机从所述带的腔室取出元件并向对象物安装，其中，

所述元件安装机具备：

拍摄部，拍摄所述带的图像；

存储部，对应所述多种间距中的每种间距，预先存储与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息；

取得部，取得与收容于所述带的元件的尺寸相关的元件尺寸信息；

检测部，针对所述带的图像，基于所述元件尺寸信息和所述可收容尺寸信息，从所述腔室可能以所述多种间距中的某一种间距存在的多个备选位置之中排除所述腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，将所述判定对象的像素的亮度值与基准值进行比较，判定在所述判定对象中是否存在有腔室，从而检测所述腔室的间距；以及

控制部，控制所述供料器，以基于由所述检测部检测出的腔室的间距来进给所述带。

4.一种图像处理方法，对带的图像进行处理，所述带以多种间距中的某一种固定的间距在进给方向上设有收容元件的腔室，其中，

所述图像处理方法包括以下步骤：

对应所述多种间距中的每种间距，预先存储与能够收容于以对应的间距设置的腔室内的元件的尺寸相关的可收容尺寸信息；

取得与收容于所述带的元件的尺寸相关的元件尺寸信息；以及

针对所述带的图像，基于所述元件尺寸信息和所述可收容尺寸信息，从所述腔室可能以所述多种间距中的某一种间距存在的多个备选位置之中排除所述腔室不可能存在的排除位置来设定判定对象，将所述判定对象的像素的亮度值与基准值进行比较，判定在所述判定对象中是否存在有腔室，从而检测所述腔室的间距。