JP2000193436A

JP2000193436A - 外形認識方法およびその装置

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Publication number: JP2000193436A
Application number: JP10371622A
Authority: JP
Inventors: Masao Nagamoto; 正雄長本; Yasushi Mizuoka; 靖司水岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】認識対象物内のパターンや、非認識対象像の
影響なく、認識対象の外形を安定してしかも迅速に外形
認識できるようにすることを目的とする。【解決手段】認識対象１の特定の輪郭部分を含む認識
視野枠３内の撮像画像の画像情報につき、認識視野枠３
の相対向する枠ライン３ａ、３ｂの一方をスタートライ
ンとして他方に向けてサーチすることを、スタートライ
ンとなる枠ライン３ａの一端側から他端側に向けて順次
行って輪郭点Ｐが並ぶライン情報Ｐ１を検出するのに、
前記枠ライン３ａ上に認識対象像１１ｂの輪郭点Ｐがあ
る位置から背景部１１ａ側に前記認識視野枠を絞り込
み、絞り込んだ認識視野枠３１内の撮像画像の画像情報
についてのサーチ結果に基づいてライン情報Ｐ１の検出
を行い、外形認識を行うことにより、上記の目的を達成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外形認識方法およびそ
の装置に関し、例えば、回路基板等に電子部品を実装す
る工程で、供給される電子部品の外形位置などを検出し
て、それを正確な位置および姿勢にて取り扱い着実に高
精度に実装されるようにする場合などに利用される。

【０００２】

【従来の技術】認識対象物を撮像してその画像情報を画
像処理技術で２値化し、２値化した画像情報につきサー
チして所定の輝度の差を持った輪郭点が並ぶライン情報
を検出し、このライン情報を認識対象の輪郭ラインに対
応する外形データとして認識することが従来から行われ
ている。

【０００３】中でも、画像処理および認識手順を簡略化
するために、認識対象物の特定の外形を含むようにおお
まかに位置設定された認識視野内の撮像画像から、認識
対象物の外形位置や姿勢を認識する方法として、以下の
２つの方法がよく知られている。

【０００４】（１）境界追跡方法図１２に示すように、背景部ｆと認識対象像ｂを含む窓
枠ａ内の撮像画像を２値化し、２値化した画像情報につ
きサーチして所定の輝度の差を持った認識対象像ｂの輪
郭点を検出した後、この輪郭点が並ぶ認識対象像ｂの輪
郭ラインの追跡ｃを行い、追跡している輪郭ラインの方
向が９０度変化する点を認識対象像ｂの外形コーナｄと
して検出する。この外形コーナｄを平面形状が四角形な
認識対象物の対角線上２点、ないしは全４点につき検出
すると、それら検出点のＸＹ座標上の位置認識から、認
識対象物のＸＹ座標上の外形位置と傾きとを検出するこ
とができる。

【０００５】（２）テンプレート・マッチング方法図１３に示すように、窓枠ａ内の認識対象像ｂの画像
を、認識対象像ｂの特徴的な部分、例えば、外形コーナ
ｄを、予め教示したテンプレートｅで走査し、このテン
プレートｅがマッチングする認識対象像ｂの輪郭位置を
検出することによって、認識対象物の外形コーナｄおよ
びその位置を検出する。

【０００６】これらの認識対象物の外形位置の検出は、
例えば、トレーに多数収容された電子部品の１つ１つを
ピックアップして回路基板の上に実装する工程におい
て、トレーに収容されたその時々のピックアップ対象と
なる電子部品の位置および向きを予め認識しておくのに
役立ち、例えば、吸着ノズルが目的電子部品をピックア
ップする際に、認識された電子部品の位置および向きに
吸着ノズルの位置および向きを合わせた状態で、その後
に電子部品を吸着してピックアップすることにより、各
種の電子部品をそれぞれに合った各種の専用の吸着ノズ
ルによって常にフィットした状態で正しく吸着しピック
アップすることができ、吸着ミスによる電子部品の実装
ミスをなくし、電子部品の偏った吸着や斜め姿勢での吸
着といった不正常な吸着によって、電子部品や吸着ノズ
ルに欠けが生じたり、それらが損傷するようなことを防
止し、実装率および歩留り率の向上が図れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品は
種々の形態のものがあるし、電子部品をピックアップに
供するための部品供給方法にも種々の形態がある。例え
ば、図１４の（ａ）はベアＩＣチップを表面が上向きと
なるようにトレーに多数収容して部品供給する場合の、
１つのコーナ部に対しておおまかに位置設定された窓枠
ａ内の撮像画像を示し、図１４の（ｂ）はその各部の輝
度をサーチラインＬに沿って検出したアナログ値とを示
してある。本例の場合、一様に低輝度な背景部ｆの中の
認識対象像ｂは、周囲の電極部が並ぶ高輝度な部分ｂ１
と、その内側の低輝度部分ｂ２と、さらにその内側の導
体よりなる回路パターンが密集した高輝度部分ｂ３とが
ある。このような画像情報を２値化し、図１４の（ａ）
に示すＬの方向にサーチすると、トレー像ｉと高輝度部
分ｂ１との境界での大きな輝度の差により、認識対象像
ｂの輪郭点ｘを検出することができる。

【０００８】しかし、本発明者等がこれらを実施し、ま
た、種々に実験を繰り返す中で、以下のことを知見し
た。

【０００９】図１４の（ａ）に示すＬ１の方向にサーチ
した場合は、前記のような低輝度部分から高輝度部分へ
の所定の差を持った変化によって検出される輪郭点は高
輝度部分ｂ１の内側の輪郭点ｘ１であって、認識対象像
ｂの輪郭点ｘは認識されない。テンプレートマッチング
法によっては、所定の輝度の差を持った輪郭ラインのコ
ーナｄ１〜ｄ３のいずれも検出されてしまい、どのコー
ナ部が認識対象像のものか容易に区別できない。認識対
象像ｂが仮想線で示すように大きく傾くなどして、窓枠
ａのサーチスタートラインの途中位置に認識対象像ｂの
輪郭点ｘ２が位置するような場合、その輪郭点ｘ２から
認識対象像ｂ側の部分のサーチでは認識対象像ｂの前記
各輝度部分ｂ１〜ｂ３が形成している内部パターンを検
出してしまうので、誤認識の原因になる。

【００１０】図１５の（ａ）はベアＩＣチップが裏面を
上にしてトレーに多数収容された場合の撮像画像を示
し、境界追跡方法によれば、Ｌ、Ｌ１で示すどちらの方
向にサーチすることによっても大きな出力差を利用して
認識対象像ｂの輪郭点ｘおよび外形コーナｄを検出する
ことができる。また、テンプレートマッチング方法で
は、所定の輝度の差を持った外形コーナｄが１か所であ
るので、これを検出することができる。

【００１１】しかし、図１６に示すようにトレーに収容
された他の電子部品による非認識対象像ｊが認識対象像
ｂに隣接して窓枠ａ内の撮像画像に入っている場合、境
界追跡方法では認識対象像ｂなどの中にあるパターンに
よる前記のような影響の外に、非認識対象像ｊの輪郭や
内部パターンｋの輪郭部が認識対象像ｂのものかどうか
判別できない。また、テンプレートマッチング法では特
定の窓枠ａ内で認識しようとしている認識対象像ｂのコ
ーナｄ１部の向きが特定しているので、隣接している非
認識対象像ｊのコーナ部と混同することはない。しか
し、認識対象像ｂに対する前記問題は解消されないし、
非認識対象像ｊの中のパターンｋに、認識対象像ｂにつ
き認識すべく教示した、例えばコーナｄ１のパターンと
類似のコーナｄ４のようなパターンがあるような場合、
このコーナｄ４を検出してもこれが認識対象像ｂのもの
かどうか判別できない。このようなことはコーナパター
ンに限られたことではない。

【００１２】従って、いずれの認識方法も、認識機能に
安定性がなく実用上問題であるし、誤認識、認識できな
いことによる認識操作の無駄やロス時間が生じる。

【００１３】本発明の目的は、認識対象物の表面にある
各種のパターンや、認識視野枠内に併存する非認識対象
像の影響なく、認識対象の外形を安定してしかも迅速に
認識できる外形の認識方法およびその装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記のような問題を解消
するために、請求項１の発明の外形認識方法は、認識対
象の特定の輪郭部分を含む認識視野枠内の撮像画像の画
像情報につき、認識視野枠の相対向する枠ラインの一方
をスタートラインとして他方に向けてサーチすること
を、スタートラインとなる枠ラインの一端側から他端側
に向けて順次行って、認識視野枠内における画像情報の
うちの所定の輝度の差を持った輪郭点が並ぶライン情報
を検出し、このライン情報を認識対象の輪郭ラインに対
応する外形データとして認識するものであり、請求項４
の発明のように、認識視野枠は認識対象の認識したい、
例えば、請求項６の発明のような認識対象物の外形コー
ナ部などの特定の外形部分におおまかに位置設定した認
識視野枠内の撮像画像について行うことを、請求項１４
の発明のように、認識対象全体の撮像画像について設定
された複数のおおまかな位置につき実行すると、各外形
コーナ部の認識結果を綜合して認識対象全体の、例えば
認識視野枠でのＸＹ座標上の外形位置や傾きと言った、
必要とする所定の外形特性を認識することができる。

【００１５】しかも、請求項７〜９の発明のように、認
識対象の認識したい外形部分のおおまかな位置および表
面状態に応じて、照明および処理アルゴリズムのパラメ
ータを予め設定し、この設定されたパラメータによる照
明およびサーチ等の処理のもとに前記認識を行うことに
より、認識を適正化できる。認識処理を行う前のパラメ
ータ設定工程などにおいて、例えば、ベアＩＣチップの
表裏、すなわち、ベアＩＣチップの電極および配線パタ
ーンを有する表面であるか、あるいは、それらがない裏
面であるかによって照明の照度を変えて設定する。ベア
ＩＣチップの電極および配線パターン面においては、外
形の輪郭は光らせるが、背景部を光らせないように照度
を低めに設定する。これによって、ベアＩＣチップの内
部パターンの輝度が一様でない場合においても、輝度が
一様でばらつきが少ない背景部からＩＣ内部に向かって
外形エッジをサーチすることによって安定して外形を認
識できる。一方、裏面においては、ベアＩＣチップの全
体を光らせて全体の輝度を一様になるように照度を高め
に設定する。これによって、背景部の輝度が一様でない
場合においても、輝度が一様でばらつきの少ないベアＩ
Ｃチップの内部より外部の背景部に向かって輪郭点をサ
ーチすることによって安定して外形を認識できる。

【００１６】また、パラメータ設定において、例えば、
ベアＩＣチップのコーナのおおまかな位置及び表面状態
に応じて、パラメータを設定する。コーナのおおまかな
位置のパラメータは、ベアＩＣチップの外形の４コーナ
のうちのどのコーナの位置であるかを指定する。また、
ベアＩＣチップの外形の表面状態のパラメータは、ベア
ＩＣチップの表裏、すなわち、ベアＩＣチップの電極及
び配線パターンのある表面であるか、あるいは、それら
のない裏面であるかを指定する。このコーナのおおまか
な位置及び表面状態を指定するパラメータによって、ど
の方向から外形をサーチすればよいかが事前にわかるか
らである。

【００１７】特に、請求項１の発明の外形認識方法で
は、前記スタートラインとなる枠ライン上に認識対象像
の輪郭点があると、その輪郭点のある位置から背景部側
に前記認識視野枠を絞り込み、この絞り込んだ認識視野
枠内の撮像画像の画像情報についてのサーチ結果に基づ
いてライン情報の検出を行い、前記認識を行うことを特
徴とするものである。

【００１８】このような構成では、例えば、請求項２の
発明のように、前記枠ライン上で、撮像画像の画像情報
につき、背景部側から認識対象像側に向けてサーチし、
所定の輝度の差を持った最初の点を輪郭点として予め検
出するなどして、前記スタートラインとなる枠ライン上
に輪郭点があるとき、その輪郭点のある位置から背景部
側に前記認識視野枠を絞り込み、この絞り込んだ認識視
野枠内の撮像画像の画像情報についてのサーチ結果に基
づいてライン情報の検出を行うので、これを外れた、輪
郭点のない、範囲での無駄なサーチを行わないようにし
て、認識視野枠を実質的に有効な必要最小限の範囲に抑
え、認識に要する時間を最短にすることができる上、輪
郭点のない範囲にサーチが及ぶと認識対象像の内部パタ
ーンの輪郭を誤認識したり、認識できなかったりする
が、そのようなことを回避して安定した外形の認識がで
きる。

【００１９】認識視野枠の絞り込みの操作は、請求項３
の発明のように、認識対象の認識する外形と類似のパタ
ーンが認識対象の内側領域に位置し、それが、前記認識
視野枠内に位置し、あるいは位置する可能性がある認識
対象についてだけ、認識対象の種類情報などを基に行う
と、その必要のないものにまで前記予備サーチを行うよ
うな無駄がなくなる。

【００２０】なお、スタートラインとなる枠ラインの背
景部側から認識対象像側にサーチを順次行って検出され
る輪郭点がその枠ライン上で検出されたときに、サーチ
を終了してライン検出を行うようにすると、前記認識視
野枠を前記のとうに絞り込んだのと等価になり、これも
請求項１の発明に属する。

【００２１】請求項４の発明のように、前記サーチは認
識視野枠の隣接する２つの枠ラインをスタートラインと
して行うと、それらのサーチの死角となる窪み形状がな
い限りにおいて、どのように屈曲し、また湾曲した形状
の外形でも検出することができる。

【００２２】請求項５の発明のように、一方の枠ライン
をスタートラインとしたときに検出されたライン情報
と、他方の枠ラインをスタートラインとしたときに検出
されたライン情報とから、それらが示すラインの交点を
求め、これを認識対象の外形コーナとして認識すること
により、少ない操作で認識対象の外形コーナを検出する
ことができる。

【００２３】前記スタートラインとなる枠ライン上から
のサーチを所定方向に順次に行う際に、請求項１０の発
明のように、認識対象像の輪郭点を検出した後、これの
検出が一旦途絶えてから再度検出されるときはその再検
出位置以降に認識視野枠を絞り込み、この絞り込んだ認
識視野枠内の撮像画像の画像情報についてのサーチ結果
に基づいてライン情報の検出を行い、前記認識を行うよ
うにすると、検出される輪郭点の一旦途切れる前のそれ
は、認識対象像に対しサーチを開始する背景部側に位置
するノイズであると判断でき、これを除いた絞り込み認
識視野枠内で上記認識を行うことになるので、誤認識対
象をサーチすることによる誤認識を防止するとともに、
そのような範囲のデータのそれ以降の無駄な処理防止に
より認識速度の向上も図れる。

【００２４】請求項１１の発明のように、輝度分散によ
る輪郭点の検出結果を用いると、輝度分散の小さな背景
部よりサーチし、認識対象の外形輪郭部では輝度分散が
高くなることを利用した高精度な輪郭点の検出ができ
る。この輝度分散による輪郭点の検出結果を用いて、請
求項１２の発明のように認識対象像のライン情報を検出
すると、外形認識の精度が向上する。

【００２５】請求項１３の発明のように、認識対象がベ
アＩＣチップであって、内部に認識したいパターンと類
似のパターンがあったり、表裏によって表面状態が違っ
たり、あるいは、同じトレーに収容されている隣接の非
認識対象が認識視野枠内にある場合など、前記各種の認
識操作方法を適宜採用することにより、常に、高精度に
安定して外形の認識ができる。

【００２６】請求項１５の発明の外形認識装置は、認識
対象を照明する照明手段、照明手段により照明される認
識対象を撮像する撮像手段、撮像手段により撮像した撮
像画像の画像情報について、所定の認識視野枠内で、こ
の認識視野枠の相対向する枠ラインの一方をスタートラ
インとして他方に向けてサーチすることを、スタートラ
インとなる枠ラインの一端側から他端側に向けて順次行
い、認識視野枠内における画像情報のうちの所定の輝度
の差を持った輪郭点が並ぶライン情報を検出し、このラ
イン情報を認識対象の輪郭ラインに対応する外形データ
として認識する外形認識手段、前記スタートラインとな
る枠ライン上の認識対象像の輪郭点を検出する輪郭点検
出手段、および、輪郭点検出手段により検出された輪郭
点のある位置から背景部側に、前記外形認識手段が認識
を行う認識視野枠を絞り込む視野枠切換え手段、を備え
たことを特徴とするものであり、請求項１〜１４の発明
の方法に対応する条件設定が、例えば請求項１６の発明
のように必要に応じて設定された所定のプログラムに従
った各手段の働きによって、請求項１〜１４の発明のい
ずれをも自動的に確実に達成することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な一実施の
形態について幾つかの実施例とともに、図１〜図１１を
参照しながら詳細に説明する。

【００２８】本実施の形態は図１に示すようにトレー２
に微少な間隔で収容されたベアＩＣチップ１の外形位置
を検出し、吸着ノズルなどの部品取り扱い手段によって
ピックアップされるようにする場合の一例である。しか
し、本発明はそのような場合に限定されるものではな
く、各種の部品やパターンを認識対象として、種々な目
的のための外形の各種認識に広く適用できる。

【００２９】基本的には、図２の（ａ）に示すように、
認識対象であるベアＩＣチップ１の特定の輪郭部分を含
む認識視野枠３内の撮像画像の画像情報につき、認識視
野枠３の相対向する、例えば枠ライン３ａ、３ｂの一方
をスタートラインとして他方に向けてサーチすること
を、スタートラインとなる例えば枠ライン３ａの例えば
一端３ａ１側から他端３ａ２側に向けて順次行って、認
識視野枠３内における画像情報のうちの所定の輝度の差
を持った輪郭点Ｐが並ぶ、ライン情報である一例として
の図２の（ｂ）に示すような直線Ｐ１を認識視野枠３の
ＸＹ座標上の直線式等として検出し、この直線Ｐ１に係
るライン情報をベアＩＣチップ１の輪郭ラインに対応す
る外形データとして認識する。

【００３０】この際、枠ライン３ａからスタートするサ
ーチ方向が、図２の（ａ）に示したように撮像画像の背
景部１１ａ側から認識対象像であるベアＩＣチップ像１
１ｂ側に向かわせることにより、ベアＩＣチップ像１１
ｂの輪郭点Ｐを、所定の輝度の差を持った最初の検出点
として検出することができ、ベアＩＣチップ像１１ｂ内
の、電極部に対応する高輝度部分１１ｂ１、回路パター
ンのある高輝度部分１１ｂ３、これらの間の低輝度部分
１１ｂ２が並んで作る内部パターンの影響を受けない、
高精度で安定した検出結果が得られる。

【００３１】このようなことは、認識視野枠の相対向す
る、他の一例としての枠ライン３ｃ、３ｄの一方をスタ
ートラインとして他方に向けてサーチすることを、スタ
ートラインとなる例えば枠ライン３ｃの例えば一端３ｃ
１側から他端３ｃ２側に向けて順次行って、認識視野枠
３内における画像情報のうちの所定の輝度の差を持った
輪郭点Ｐが並ぶライン情報である一例としての、図２の
（ｂ）に示すような直線Ｐ２の認識視野枠３のＸＹ座標
上の直線式等として検出し、この直線Ｐ２に係るライン
情報をベアＩＣチップ１の輪郭ラインに対応する外形デ
ータとして認識する場合も同様である。

【００３２】そして、ベアＩＣチップ像１１ｂのサーチ
を、図２の（ａ）に示すように前記一例としての枠ライ
ン３ａ、３ｃのように隣接し合う２つの枠ライン上から
行うと、認識視野枠３内の撮像画像１１における部分的
な外形が、コーナ輪郭、凹輪郭、凸輪郭、湾曲輪郭な
ど、サーチラインの行き届かない死角が生じない限り、
どのように屈曲し、また湾曲した形状の外形をも認識す
ることができる。

【００３３】本実施の形態のように認識する形状が四角
形なベアＩＣチップ１のコーナＣ１〜Ｃ４などである場
合、前記認識視野枠３の隣接する一方の枠ライン３ａを
スタートラインとしたときに検出された図２の（ｂ）に
示す直線Ｐ１のライン情報と、他方の枠ライン３ｃをス
タートラインとしたときに検出された直線Ｐ２のライン
情報とから、それらが示すラインの交点Ｏを求め、これ
をベアＩＣチップ１の外形コーナＣ１等として認識する
ことができ、外形コーナＣ１などを認識するための操作
および取り扱いデータが簡略化し、認識のための必要時
間が短縮する。

【００３４】ベアＩＣチップ１の外形コーナＣ１などの
外形部分におおまかに位置設定することにより、前記背
景部１１ａ側からベアＩＣチップ像１１ｂ側へのサーチ
方向が一義的に決定するので、これを予め設定しておく
ことができる。特に、ベアＩＣチップ１の全体の図１に
示す複数の外形コーナＣ１〜Ｃ４についておおまかに位
置設定された複数の位置の認識視野枠３について、前記
認識を行うと、各位置の認識視野枠３で認識された各外
形コーナＣ１〜Ｃ４を綜合することにより、ベアＩＣチ
ップ１の全体の認識視野枠３におけるＸＹ座標上の外形
位置および傾きと言った、必要とする所定の外形特性を
認識することができる。ここで言う複数の認識視野枠３
は、それぞれが１つの撮像画面に対応するものでもよい
し、１つの撮像画像内に１つ、あるいは複数、あるいは
必要数設定されたウインドウであってもよい。

【００３５】図３の（ａ）、（ｂ）はトレー像１２内の
ベアＩＣチップ像１１ｂの輪郭点Ｐを、ベアＩＣチップ
１の内部パターンのない裏面であることを利用して、ベ
アＩＣチップ像１１ｂの内側から背景部１１ａ側にサー
チし検出するようにした点で、図２の（ａ）、（ｂ）に
示す場合と異なり、他は変わるところはない。この場合
も、ベアＩＣチップ像１１ｂ側から背景部１１ａ側にサ
ーチしても輪郭点Ｐを検出することはできる。

【００３６】上記のような外形認識を行う本実施の形態
の装置を図４に示してある。この外形認識装置２１は図
４に示すように、照明手段２２で照明される認識対象物
であるベアＩＣチップ１を撮像手段２３で撮像し、撮像
した映像信号を、Ａ／Ｄ変換部２４でデジタル化して画
像データに変換し、画像メモリ部２５に格納する。画像
メモリ部２５に格納された画像データについて、画像処
理部２６が、画像処理を行う。外形認識装置２１の制御
手段２７は例えばマイクロコンピュータを用いたものと
され、前記のＡ／Ｄ変換部２４、画像メモリ部２５、画
像処理部２６および照度切替え部２９を制御プログラム
２７ｅに基づき制御する。制御手段２７には、各種デー
タ設定や動作のスタート、ストップを行う信号を入力
し、あるいは各種の設定状態や動作状態を表示する操作
パネル２８が接続されている。もっとも、表示用のモニ
タを別に接続して用いることもできる。

【００３７】以下、外形認識装置２１の代表的な幾つか
の認識操作方法と動作例について説明する。認識動作の
ために、先ず図５に示すフローチャートに従ったパラメ
ータ設定ないしは選択を行う。

【００３８】まずステップ＃１で外形認識を行う認識対
象がベアＩＣチップ１の表面か裏面かを設定する。ベア
ＩＣチップ１の表面側は既述したように電極や導体から
なる回路パターンの存在によって輝度変化が大きく、輝
度変化が一様な背景部１１ａ側からベアＩＣチップ像１
１ｂの側にサーチした方が輪郭点Ｐの検出が容易であ
る。一方、裏面側は一様な輝度となるため、ベアＩＣチ
ップ像１１ｂの内部側から背景部１１ａ側に向けサーチ
した方が輪郭点Ｐの検出が容易である。

【００３９】この表裏の設定では表面を認識する場合に
はコードナンバー０を入力すると、サーチ方向が背景部
１１ａ側からベアＩＣチップ像１１ｂ側に設定されるよ
うに処理アルゴリズムのパラメータの設定変更が制御手
段２７内部機能を利用する等した処理パラメータ設定手
段２７ａによって自動的になされる。裏面を認識する場
合にはコードナンバー１を入力すると、サーチ方向がベ
アＩＣチップ像１１ｂ側から背景部１１ａ側に設定され
るように処理アルゴリズムのパラメータの設定変更が前
記処理パラメータ設定手段２７ａによって自動的になさ
れる。

【００４０】次のステップ＃２で、ベアＩＣチップ１の
外形コーナＣ１〜Ｃ４の位置をおおまかに設定する。こ
の設定は、例えばＣＣＤカメラからなる撮像手段２３に
よりベアＩＣチップ１の全体を撮像できないために、各
外形コーナＣ１〜Ｃ４の部分的な外形位置の認識により
既知の形状サイズから全体の外形ないしは外形位置を認
識できるようにするものである。図１の４つの外形コー
ナＣ１〜Ｃ４のうち、左上コーナＣ１をポジションコー
ド０、右上コーナＣ２をポジションコード１、左下コー
ナＣ３をポジションコード２、右下コーナＣ４をポジシ
ョンコード３と規定する。必要なコードを入力すると制
御手段２７の記憶部、ないしは制御手段２７の内部機能
を利用するなどした視野枠設定手段２７ｂに一旦記憶さ
れ、認識操作のための撮像開始の折りや、あるいは認識
開始の折りなど、必要な時期に視野枠設定手段２７ｂが
入力されているコードに対応する認識視野枠３の位置を
設定する。図２、図３に示すような撮像画像は左上コー
ナＣ１であるから、ポジションコード０に対応してい
る。ここで、設定された認識視野枠３内に撮像されてい
るベアＩＣチップ像１１ｂは認識視野枠３の位置設定が
おおまかなのと、トレー２に収容されているベアＩＣチ
ップ１の移動によって、認識視野枠３のＸＹ座標上の位
置や傾きがまちまちである。図２、図３ではベアＩＣチ
ップ１が１０度程度に傾いている場合を示している。

【００４１】最後にステップ＃３で照明の照度設定を、
制御手段２７の内部機能を利用するなどした照度パラメ
ータ設定手段２７ｃによる照度切替え部２９の制御で行
い、ステップ＃１の設定により図２に示すようにベアＩ
Ｃチップ１の表面側を認識するコードナンバー０のとき
は、ベアＩＣチップ１の電極および回路パターンのため
に輝度変化が大きいので、ベアＩＣチップ像１１ｂと背
景部１１ａとの差を明確にするために、背景部１１ａの
輝度のばらつきが生じないように、照明手段２２による
照明は制御手段２７によって低めに設定する。また、ス
テップ＃１の設定により図３に示すようにベアＩＣチッ
プ１の裏面側を認識するコードナンバー１のときは、ベ
アＩＣチップ１の電極および回路パターンがない裏面全
体の輝度変化にばらつきが生じないように、照明手段２
２による照明は照度パラメータ設定手段２７ｃによる照
度切替え部２９の制御で高めに設定し、背景部１１ａに
トレー像１２が存在する場合にも、ベアＩＣチップ１の
画像を顕在化させる。

【００４２】このようなパラメータの設定操作の後、図
６に示すフローチャートに従った認識操作を開始する。

【００４３】まず、ステップ＃１１で照明手段２２によ
り、設定された照度条件でベアＩＣチップ１を照明して
撮像手段２３により所定の外形位置を撮像する。この撮
像された画像データはステップ＃１２でＡ／Ｄ変換部２
４でデジタル信号に変換され、画像メモリ部２５に記憶
される。画像メモリ部２５に記憶された画像データを基
に、画像処理部２６における画像処理によりステップ＃
１３〜ステップ＃１５の外形認識の処理がなされる。

【００４４】これを詳述すると、先ずステップ＃１３
で、ベアＩＣチップ１の例えば図２に示す外形コーナＣ
１の場合を例に採ると、この外形コーナＣ１が存在する
範囲に認識視野枠をなすウインドウ３のおおまかな前記
した位置設定がなされる。次のステップ＃１４では図２
に示す場合、ウインドウ３内の輝度が一様な背景部１１
ａからベアＩＣチップ像１１ｂの内部に向かって２方向
からサーチを行い、輪郭点Ｐを検出する。

【００４５】本実施の形態での前記輪郭点Ｐの検出は、
既述のようにベアＩＣチップ１の電極部を有した高輝度
部１１ｂ１で輝度分散が大きくなることを利用してい
る。この輝度分散による輪郭点Ｐの検出は、サーチする
範囲のｎ画素の輝度Ｉを検出しながら式（１）によって
輝度分散Ｄを算出し、輪郭点Ｐを検出する。この輪郭点
Ｐと判定する点は、サーチにより検出した輝度分散が予
め設定した閾値以上となる最初の点とする。

【００４６】Ｄ＝｛ΣＩ²−（（ΣＩ）²／ｎ）｝／ｎ・・・・・・（１）なお、輝度分散Ｄを算出するために検出する周囲数画素
の輝度を予め幾つかのグループに分割しておき、このグ
ループ内で輝度平均等の平滑化を行えば、背景部の輝度
ばらつきの影響をさらに小さくできる。

【００４７】次いで、先のステップ＃１４の処理で検出
された各位置の輪郭点Ｐが並ぶライン情報につき近似法
等によって検出する。本実施の形態では直線形状が認識
対象になっているので、直線近似を行って外形２辺の線
分Ｐ１、Ｐ２をウインドウ３のＸＹ座標上の直線式とし
て算出し、ステップ＃１５でこれら２辺の線分Ｐ１、Ｐ
２の交点Ｏから外形コーナＣ１を検出する。この外形コ
ーナＣ１はパラメータ設定工程におけるコーナ部の位置
設定がポジションコード０に対応した左上コーナであ
る。

【００４８】ここで、前記直線近似につき、最小二乗誤
差推定による尺度を用いた手法を次に示す。

【００４９】輪郭点Ｐが、｛（Ｘｉ、Ｙｉ）｜ｉ｜＝
１，２，・・・・・，Ｎ｝として検出されているとし
て、求める関数をＦ（Ｘ）とする。このとき、Ｅ＝Σ｜Ｙｉ−Ｆ（Ｘｉ）｜²・・・・・（２）が最小となるような関数Ｆ（Ｘ）を求める。

【００５０】ここで、Ｆ（Ｘ）＝ａ₀＋ａ₁・Ｘ（ただ
し、ａ₀，ａ₁：変数）この変数ａ₀，ａ₁は、変分方法により下式（３）とし
て、Ａ＝Ｘ^-1Ｙの行列演算を行うことにより求める。

【００５１】

【数１】

【００５２】また、上記演算により求められた直線近似
による２辺の直線Ｐ１、Ｐ２の交点を検出する一例を下
記に示す。

【００５３】２辺を通る直線Ｐ１、Ｐ２の式をＹ＝ｂ₀＋ｂ₁ＸＹ＝ｃ₀＋ｃ₁Ｘと定義すると、交点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）は、下式
（４）（５）から求めることができる。

【００５４】Ｘｃ＝（−ｂ₀＋ｃ₀）／（ｂ₁−ｃ₁）・・・・・（４）Ｙｃ＝（−ｂ₀・ｃ₁＋ｂ₁・ｃ₀）／（ｂ₁−ｃ₁）・・・・（５）なお、図７に示すように、前記外形コーナＣ１点の近傍
で、輪郭点Ｐの検出を行い、前記と同様に輪郭点Ｐが並
ぶライン情報の直線近似を行い、２辺の直線Ｐ１、Ｐ２
の交点Ｏの検出を行えば、さらに高精度に外形認識でき
る。

【００５５】以上の外形コーナの検出は各外形コーナＣ
１〜Ｃ４について順次に、あるいは同時に行い、最終的
にはそれらの検出結果を綜合してベアＩＣチップ１の全
体の外形位置を検出し、ベアＩＣチップ１をピックアッ
プする部品取り扱い手段の姿勢や位置の制御に利用され
る。

【００５６】図３に示すようにベアＩＣチップ１の裏面
について外形認識を行う場合の動作については、上記し
たように照明度とサーチ方向とが図２に示す表面認識の
場合と異なるだけであるので、詳細な説明は省略する。

【００５７】なお、図８の（ａ）に示すように、認識視
野枠３内に、認識対象のベアＩＣチップ像１１ｂとは別
の隣接ベアＩＣチップ１による非認識対象像１１ｃがあ
ると、既述したように誤認識、およびそれによる時間ロ
スの原因になる。

【００５８】このような場合、前記スタートラインとな
る枠ライン３ａ、３ｃ上からのサーチを所定方向に順次
に行う際の、例えば図８の（ａ）の枠ライン３ｃをスタ
ートラインとしてＸ方向サーチラインＬ１〜Ｌ８・・・
で行うサーチの場合について見ると、Ｌ１〜Ｌ４のよう
に何らかの輪郭点Ｐを検出した後、Ｌ５〜Ｌ７のように
輪郭点Ｐの検出が一旦途絶えて輝度変化のない検出状態
に変化し、その後Ｌ８・・・のように輪郭点Ｐが再度検
出される状態が生じる。そこで、本実施の形態では輪郭
点Ｐがサーチスタートライン上にあるときは、その再検
出した輪郭点Ｐ以降の範囲の認識視野枠３１に絞り込
み、この絞り込んだ認識視野枠３１内の撮像画像の画像
情報についてのサーチ結果に基づいてライン情報の検出
を行い、前記認識を行うようにする。

【００５９】これにより、検出される輪郭点Ｐの一旦途
切れる前、換言すると一様な輝度状態の検出が途中で生
じる前のそれは、認識対象とするベアＩＣチップ像１１
ｂに対しサーチを開始する背景部１１ａ側に位置するノ
イズであると判断でき、これを除いた絞り込み認識視野
枠３１内で上記認識を行うことになるので、誤認識対象
をサーチすることによる誤認識を防止するとともに、無
駄なデータ処理防止による認識速度の向上も図れる。

【００６０】一方、図８の（ａ）の枠ライン３ａをスタ
ートラインとしてＹ方向サーチラインＬ１〜Ｌ８・・・
で行うサーチの場合について見ると、Ｌ１〜Ｌ８までは
一様な輝度の検出状態が続き、次のＬ９から輪郭点Ｐの
検出が始まり、それまでの検出データは外形の検出に無
関係であるのでこれをも除くように認識視野枠３１を絞
り込むのが好適である。

【００６１】そこで本実施の形態の１つの実施例とし
て、図９に示すように、ステップ＃２６の輪郭ラインの
検出、ステップ＃２７の外形コーナの検出に先立って、
ステップ＃２１〜ステップ＃２５の前処理を行う。ステ
ップ＃２１で輝度の一様なＸ方向ラインを検出し、ステ
ップ＃２２で輪郭点ＰのあるＸ方向ラインを検出し、輝
度の一様なＸ方向ラインが検出された場合だけ、その検
出後最初に検出された輪郭点ＰのあるＸ方向ラインの位
置をＹ方向認識開始点となるようにステップ＃２５で認
識視野枠３１のＹ方向位置を設定する。また、ステップ
＃２３で輝度の一様なＹ方向ラインを検出し、ステップ
＃２４で輪郭点ＰのあるＹ方向ラインを行い、ステップ
＃２５で輝度の一様なＹ方向ラインが検出された場合だ
け、その検出後最初に検出された輪郭点ＰのあるＹ方向
ラインの位置をＸ方向認識開始点となるようにステップ
＃２５で認識視野枠３１のＸ方向位置を設定し、認識視
野枠３１の絞り込みのための視野枠切換え操作を行う。
このような視野枠切換え操作は制御手段２７の内部機能
を利用するなどした視野枠切換え手段２７ｄによって自
動的に行われる。

【００６２】また、ベアＩＣチップ１の他の外形コーナ
Ｃ２〜Ｃ４についても、図８の（ｂ）に示すような２方
向の各サーチにつき同様な処理を行う。

【００６３】ところで、ベアＩＣチップ１などはトレー
２に収容された状態で図２や図３で示した場合よりもさ
らに大きく傾いていることがあるし、認識対象の形状や
大きさによっては、図１０の（ａ）に示すように、上記
したサーチを行うスタートラインとなる枠ライン３ａな
どの途中に輪郭点Ｐが位置することがある。この場合、
図２のような処理をして図１０の（ａ）に示すサーチラ
インＬＹ１のようにベアＩＣチップ像１１ｂの輪郭部に
向けてサーチして輪郭点Ｐが検出される場合は問題ない
が、図１０の（ａ）に示すサーチラインＬＹ２のように
ベアＩＣチップ像１１ｂの輪郭点Ｐを通らずに内部をサ
ーチする状態が生じると、ベアＩＣチップ像１１ｂの輪
郭点Ｐとは違う内部パターンの輪郭点Ｐ０を検出してし
まい、これが輪郭点Ｐと区別できないので誤認識の原因
になる。

【００６４】また、そのような誤認識の原因になる部分
のサーチ操作は無駄であり、時間ロスとなる。

【００６５】これを解消するのに本実施の形態では、１
つの実施例として、図１１に示すように輪郭ラインの検
出および外形コーナの検出に先立って、前記スタートラ
インとなる枠ライン３ａ上にベアＩＣチップ像１１ｂの
輪郭点Ｐがあるかどうかを検出し、あると、視野枠切換
え手段２７ｄによって、その輪郭点Ｐのある位置から背
景部１１ａ側となる認識視野枠３１に絞り込み、この絞
り込んだ認識視野枠３１内の撮像画像の画像情報につい
ての輪郭点Ｐのサーチ結果に基づいてライン情報の検出
を行い、前記認識を行う。なければ、そのような認識視
野枠の絞り込み操作なしで通常の認識視野枠３のままで
行う。

【００６６】これには、図１０の（ａ）の場合を例に説
明すると、前記枠ライン３ａ上で、認識視野枠３内の画
像情報につき、背景部１１ａ側からベアＩＣチップ像１
１ｂ側に向けてＬＬＸのようにサーチし、所定の輝度の
差を持った最初の点を輪郭点Ｐとして予め検出する。

【００６７】そして、このような前記サーチのスタート
ラインとなる枠ライン上に輪郭点Ｐがあるとき、前記認
識視野枠の絞り込みを行い、この絞り込んだ認識視野枠
３１内の撮像画像の画像情報についての輪郭点Ｐのサー
チ結果に基づいてライン情報の検出を行うので、これを
外れた、輪郭点Ｐのない、範囲での無駄なサーチを行わ
ないようにして、認識視野枠３を実質的に有効な必要最
小限の範囲に抑え、認識に要する時間を最短にすること
ができる上、輪郭点Ｐのない範囲にサーチが及ぶとベア
ＩＣチップ像１１ｂの内部パターンの輪郭を誤認識した
り、認識できなかったりするが、そのようなことを回避
して安定した外形の認識ができる。

【００６８】なお、ベアＩＣチップ１の他の外形コーナ
Ｃ２〜Ｃ４の場合についても同様にすればよく図１０の
（ｂ）〜（ｅ）に図示してあり、ＬＬＸ１〜ＬＬＸ４は
各外形コーナＣ１〜Ｃ４に対応したサーチスタートライ
ン上の輪郭点Ｐに対するサーチラインである。個々の説
明は省略する。

【００６９】なお、このような認識視野枠３の絞り込み
の操作は、認識対象の認識する外形と類似するパターン
が、認識対象の内側領域に位置し、それが、前記認識視
野枠３内に位置し、あるいは位置する可能性がある認識
対象についてだけ、認識対象の種類情報などを基に行う
と、その必要のないものにまで前記予備サーチを行うよ
うな無駄がなくなる。

【００７０】また、スタートラインとなる例えば枠ライ
ン３ａの背景部１１ａ側からベアＩＣチップ像１１ｂ側
にＹ方向のサーチを順次行って検出される輪郭点Ｐがそ
の枠ライン３ａ上で検出されたときに、サーチを終了し
てライン検出を行うようにすると、前記認識視野枠３を
前記のように絞り込んだのと等価になり、これも本発明
に属する。

【００７１】

【発明の効果】本発明の外形認識方法およびその装置に
よれば、認識視野枠のサーチスタートラインとなる枠ラ
イン上に輪郭点があっても、その輪郭点のある位置から
背景部側に前記認識視野枠を絞り込んで、この範囲の画
像情報についてのサーチ結果に基づいてライン情報の検
出を行うので、これを外れた、輪郭点のない、範囲での
無駄なサーチを行わないようにして、認識視野枠を実質
的に有効な必要最小限の範囲に抑え、認識に要する時間
を最短にすることができる上、輪郭点のない範囲にサー
チが及ぶと認識対象像の内部パターンの輪郭を誤認識し
たり、認識できなかったりするが、そのようなことを回
避して安定した外形の認識ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における外形認識方法の基
本的な認識視野枠設定状態を示す説明図である。

【図２】図１の認識視野枠設定状態で、ベアＩＣチップ
の輝度変化の大きい表面にて外形認識を行う基本的手法
を示し、その（ａ）は輪郭点のサーチ状態、その（ｂ）
は輪郭点が並ぶライン情報および外形コーナの検出状態
を示している。

【図３】図１の認識視野枠設定状態で、ベアＩＣチップ
の輝度変化のない裏面にて外形認識を行う基本的手法を
示し、その（ａ）は輪郭点のサーチ状態、その（ｂ）は
輪郭点が並ぶライン情報および外形コーナの検出状態を
示している。

【図４】本発明の実施の形態における外形認識装置のブ
ロック結線図である。

【図５】図４の装置によるパラメータ設定工程のシーケ
ンスを示すフローチャートである。

【図６】図４の装置による認識工程のシーケンスを示す
フローチャートである。

【図７】図２の認識方法に変わる認識方法を示す説明図
である。

【図８】本発明の実施の形態における非認識対象像によ
る影響をなくすように認識視野枠を絞り込む実施例を示
す説明図で、その（ａ）は輪郭点のサーチ状態を示す説
明図、その（ｂ）はベアＩＣチップの４つの外形コーナ
に対するサーチ状態を示す説明図である。

【図９】図８のサーチ操作を行う認識工程のシーケンス
を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の実施の形態の認識視野枠のサーチス
タートラインとなる枠ラインの上に、輪郭点がある場合
の認識方法の１つの実施例を示す説明図であり、その
（ａ）はベアＩＣチップの左上コーナについての認識操
作状態、その（ｂ）〜（ｅ）はベアＩＣチップの４つの
外形コーナ全てについての認識操作状態を比較して示す
説明図である。

【図１１】図１０のサーチ操作を行う認識工程の一部の
シーケンスを示すフローチャートである。

【図１２】従来の境界追跡方法による外形認識操作の状
態を示す説明図である。

【図１３】従来のテンプレートマッチング方法による外
形認識操作の状態を示す説明図である。

【図１４】ベアＩＣチップの輝度変化の大きな表面で外
形認識するためにサーチする状態を示す説明図である。

【図１５】ベアＩＣチップの輝度変化の小さい裏面で外
形認識するためにサーチする状態を示す説明図である。

【図１６】ベアＩＣチップの表面で外形認識する場合に
隣接するベアＩＣチップによる非認識対象像が認識視野
枠内に存在する状態を示す説明図である。

【符合の説明】

１認識対象のベアＩＣチップ２トレー３、３１認識視野枠１１ａ背景部１１ｂベアＩＣチップ像３ａ〜３ｄ枠ライン３ａ１、３ｃ１一端３ａ２、３ｃ２他端２１外形認識装置２２照明手段２３撮像手段２６画像処理部２７制御手段２７ａ処理パラメータ設定手段２７ｂ視野枠設定手段２７ｃ照度パラメータ設定手段２７ｄ視野枠切換え手段２７ｅ制御プログラム２８操作パネル２９照度切替え部Ｃ１〜Ｃ４外形コーナＰ輪郭点Ｐ１、Ｐ２直線Ｏ交点

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】認識対象の特定の輪郭部分を含む認識視
野枠内の撮像画像の画像情報につき、認識視野枠の相対
向する枠ラインの一方をスタートラインとして他方に向
けてサーチすることを、スタートラインとなる枠ライン
の一端側から他端側に向けて順次行って、認識視野枠内
における画像情報のうちの所定の輝度の差を持った輪郭
点が並ぶライン情報を検出し、このライン情報を認識対
象の輪郭ラインに対応する外形データとして認識するの
に、前記スタートラインとなる枠ライン上に認識対象像
の輪郭点がある場合、その輪郭点がある位置から背景部
側に前記認識視野枠を絞り込み、この絞り込んだ認識視
野枠内の撮像画像の画像情報についてのサーチ結果に基
づいてライン情報の検出を行い、前記認識を行うことを
特徴とする外形認識方法。
【請求項２】前記スタートラインとなる枠ライン上で
の認識対象像の輪郭点は、前記枠ライン上で、撮像画像
の画像情報につき、背景部側から認識対象像側に向けて
サーチし、所定の輝度の差を持った最初の検出点とする
請求項１に記載の外形認識方法。
【請求項３】認識視野枠の絞り込みの操作は、認識対
象の認識する外形に類似な形状のパターンが、認識対象
の内側領域に存在し、それが、前記認識視野枠内に位置
し、あるいは位置する可能性がある認識対象についてだ
け行う請求項２に記載の外形認識方法。
【請求項４】前記サーチは認識視野枠の隣接する２つ
の枠ラインをスタートラインとして行う請求項１〜３の
いずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項５】一方の枠ラインをスタートラインとした
ときに検出されたライン情報と、他方の枠ラインをスタ
ートラインとしたときに検出されたライン情報とから、
それらが示すラインの交点を求め、これを認識対象の外
形コーナとして認識する請求項４に記載の外形認識方
法。
【請求項６】認識視野枠は認識対象の認識したい外形
部分におおまかに位置設定して、前記認識を行う請求項
１〜５のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項７】認識対象の認識する外形部分のおおまか
な位置および表面状態に応じて、照明および処理アルゴ
リズムのパラメータを予め設定し、この設定されたパラ
メータによる照明および処理のもとに前記認識を行う請
求項１〜６のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項８】パラメータ設定は、認識対象の表裏での
表面状態の違いによって照明の照度を変えるように設定
する請求項７に記載の外形認識方法。
【請求項９】パラメータ設定は、認識対象の認識する
外形部分のおおまかな位置および表裏での表面状態の違
いに応じて、サーチ方法を変えるように設定する請求項
７、８のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項１０】前記スタートラインとなる枠ライン上
からのサーチを所定方向に順次に行う際に、認識対象像
の輪郭点を検出した後、これの検出が一旦途絶えてから
再度検出されるときはその再検出位置以降に認識視野枠
を絞り込み、この絞り込んだ認識視野枠内の撮像画像の
画像情報についての前記サーチ結果に基づいてライン情
報の検出を行い、前記認識を行う請求項１〜９のいずれ
か一項に記載の外形認識方法。
【請求項１１】輝度分散による輪郭点の検出結果を用
いて背景部を検出する請求項１〜１０のいずれか一項に
記載のベアＩＣ外形認識方法及び装置。
【請求項１２】輝度分散による輪郭点の検出結果を用
いて認識対象像のライン情報を検出する請求項１〜１１
のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項１３】認識対象はベアＩＣチップである請求
項１〜１２のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項１４】１つの認識視野枠による認識対象の外
形の認識を、認識対象全体の撮像画像について設定され
た複数のおおまかな位置で行い、各認識結果を綜合して
認識対象全体の所定の外形特性を認識する請求項１〜１
３のいずれか一項に記載の外形認識方法。
【請求項１５】認識対象を照明する照明手段、照明手
段により照明される認識対象を撮像する撮像手段、撮像
手段により撮像した撮像画像の画像情報について、所定
の認識視野枠内で、この認識視野枠の相対向する枠ライ
ンの一方をスタートラインとして他方に向けてサーチす
ることを、スタートラインとなる枠ラインの一端側から
他端側に向けて順次行い、認識視野枠内における画像情
報のうちの所定の輝度の差を持った輪郭点が並ぶライン
情報を検出し、このライン情報を認識対象の輪郭ライン
に対応する外形データとして認識する外形認識手段、前
記スタートラインとなる枠ライン上の認識対象像の輪郭
点を検出する輪郭点検出手段、および、輪郭点検出手段
により検出された輪郭点のある位置から背景部側に、前
記外形認識手段が認識を行う認識視野枠を絞り込む視野
枠切替え手段、を備えたことを特徴とする外形認識装
置。
【請求項１６】認識対象の認識したい外形部分のおお
まかな位置および表面状態の情報により、照明のパラメ
ータまたは／および処理アルゴリズムのパラメータを予
め設定し、この設定されたパラメータによる照明または
／および処理のもとに前記外形認識手段が働くようにす
る照度切替え手段または／および処理切替え手段を備え
た請求項１５に記載の外形認識装置。