JP2000259830A - 画像認識装置および画像認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 認識精度を向上させることができる画像認識
装置および画像認識方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 主基板４やフレキシブル基板８に形成さ
れた認識マークの画像をカメラ１１で取り込んで記憶さ
せ、この画像を予めパターン記憶部に記憶されたリファ
レンスパターンとパターンマッチングさせることによっ
て認識マークを認識する画像認識方法であって、認識マ
ークの画像をカメラ１１で取り込む工程において、同一
形状で異なる位置にある認識マークのそれぞれについて
設定され照明条件記憶部に記憶された固有の照明条件に
基づいて当該認識マークを照明するようにした。これに
より、主基板４の撓みなど認識マークの位置の違いに起
因する画像の明暗差を補正して認識精度を向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、認識対象物の画像
を取り込んで画像認識を行う画像認識装置および画像認
識方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品や機器の製造分野において、検
査や位置検出などの目的で認識対象物を画像で取り込み
画像認識を行う方法が多用されている。この画像認識の
手法の１つとして、パターンマッチングングが広く用い
られる。このパターンマッチングングでは、予め認識対
象物の典型画像をリファレンスパターンとして記憶させ
ておき、カメラで取得した認識対象物の画像をこのリフ
ァレンスパターンと対比照合し、マッチング率を求める
ことにより認識対象物であるか否かを判断するものであ
る。そして、このパターンマッチングングは、基板や電
子部品の位置検出に広く応用されており、基板や電子部
品には位置検出用の認識マークが形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、フレキシブ
ル基板など撓みやすいものに形成された認識マークを認
識対象とする場合には、同一の認識マークであっても基
板の撓みやうねりのためにカメラに撮像される画像が必
ずしも同一でなく、部分的に明暗差を生じる。このた
め、得られた画像をリファレンスパターンとパターンマ
ッチさせて記憶させた場合に、本来同一の認識マークで
あるにも拘らずマッチング率が低く、認識エラーを生じ
る場合があり、認識精度が低いという問題点があった。

【０００４】そこで本発明は、認識精度を向上させるこ
とができる画像認識装置および画像認識方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像認識
装置は、認識対象物の画像を取り込むカメラと、画像取
り込み時に認識対象物を照明する照明手段と、このカメ
ラで取得した画像データを記憶する画像記憶部と、前記
認識対象物のリファレンスパターンを記憶するパターン
記憶部と、同一形状で異なる位置にある認識対象物のそ
れぞれについて設定された固有の照明条件を記憶する照
明条件記憶部と、これらの照明条件に基づいて前記照明
手段を制御する照明制御手段と、前記記憶された画像を
前記リファレンスパターンとパターンマッチングさせる
ことにより前記認識対象物を認識する画像処理部とを備
えた。

【０００６】請求項２記載の画像認識方法は、照明手段
によって照明された認識対象物の画像をカメラで取り込
み、取得した画像データを画像記憶部に記憶させ、この
画像を予めパターン記憶部に記憶されたリファレンスパ
ターンとパターンマッチングさせることによって前記認
識対象物を認識する画像認識方法であって、前記画像を
カメラで取り込む工程において、同一形状で異なる位置
にある認識対象物のそれぞれについて設定され照明条件
記憶部に記憶された固有の照明条件に基づいて、照明制
御手段によって前記照明手段を制御して当該認識対象物
を照明するようにした。

【０００７】本発明によれば、同一形状で異なる位置に
ある認識対象物のそれぞれについて設定された固有の照
明条件を用いることにより、基板の撓みなど認識マーク
の位置の違いに起因する画像の明暗差を補正して認識精
度を向上させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のボン
ディング装置の側面図、図２は同基板およびサブ基板の
平面図、図３、図４、図５は同ボンディング装置の部分
断面図、図６は同ボンディング装置の制御系のブロック
図、図７は同照明条件を示すデータ表、図８は同ボンデ
ィング装置の動作を示すフロー図である。

【０００９】まず図１を参照して本発明の画像認識装置
が組み込まれたボンディング装置の構造を説明する。図
１において基台１には第１のＸＹθテーブル２が配設さ
れている。第１のＸＹθテーブル２はＸテーブル２Ａ、
Ｙテーブル２Ｂおよびθテーブル２Ｃを段積みして構成
されている。θテーブル２Ｃ上には主基板保持テーブル
３が装着されており、主基板保持テーブル３は主基板４
を吸着して保持する。

【００１０】基台１上の第１のＸＹテーブル２と反対側
の端部には、第２のＸＹθテーブル５が配設されてい
る。第２のＸＹθテーブル５はＸテーブル５Ａ、Ｙテー
ブル５Ｂおよびθテーブル５Ｃを段積みして構成されて
おり、θテーブル５Ｃ上にはサブ基板保持テーブル６が
装着されている。サブ基板保持テーブル６はフレキシブ
ル基板８が予め接続されたサブ基板７を吸着して保持す
る。

【００１１】第１のＸＹθテーブル２および第２のＸＹ
θテーブル５を駆動することにより、主基板４の縁部に
対してフレキシブル基板８の端部を位置合せすることが
できる。第１のＸＹθテーブル２および第２のＸＹθテ
ーブル５の間には、撮像部９が配設されている。基台１
上に配設されたカメラ移動手段としてのカメラＸＹテー
ブル１０上には、カメラ１１が装着されている。カメラ
１１に備えられた鏡筒１４には同軸照明部１２およびリ
ング照明部１３が備えられている。カメラＸＹテーブル
１０を駆動することにより、カメラ１１は水平方向に移
動し、同軸照明部１２およびリング照明部１３によって
フレキシブル基板８の下面を照明された状態で、フレキ
シブル基板８に設けられた認識マークを撮像する。

【００１２】主基板４の上方には、ＸＹテーブル１５が
配設されている。ＸＹテーブル１５はＸテーブル１５Ａ
およびＹテーブル１５Ｂを重ねて構成されており、Ｘテ
ーブル１５Ａの下面には移動ブロック１６が装着されて
いる。移動ブロック１６には圧着ツール１８を備えた圧
着ヘッド１７が固着されており、移動ブロック１６に立
設された棒状のブラケットの下端部には透過照明部１９
が装着されている。透過照明部１９が主基板４の縁部の
上方に位置した状態で上方より主基板４を照明し、主基
板４の下方よりカメラ１１で撮像すると、主基板４の上
面の認識マークを撮像する。したがって、前述の同軸照
明部１２、リング照明部１３および透過照明部１９は照
明手段となっている。そして、主基板４の縁部上にフレ
キシブル基板８の端部を位置合せした状態で圧着ツール
１８をフレキシブル基板８の端部に押圧することによ
り、フレキシブル基板８は主基板４にボンディングされ
る。

【００１３】次に図２を参照して主基板４とフレキシブ
ル基板８のボンディング部の詳細について説明する。図
２において、主基板４の縁部には、多数の端子電極２０
が列状に形成され、端子列２０Ａを構成している。それ
ぞれの端子列２０Ａの両側には、それぞれ主基板４の位
置認識用の認識対象物である第１の認識マーク２２のＡ
点およびＢ点が設けられている。主基板４の上面には、
縁部に沿ってテープ状の異方性導電材２１が貼付されて
いる。ここで、異方性導電材２１は本来端子列２０Ａの
範囲のみに貼付されればよいものであるが、貼付時に連
続したテープを複数の端子列２０Ａ上に一括して貼付す
る方法が採用されているため、図２において最上部に示
す第１の認識マーク２２（Ｍ１）上には異方性導電材２
１は貼付されず、その他の位置の第１の認識マーク２２
（Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）上には異方性導電材２１が貼付さ
れている。

【００１４】フレキシブル基板８の下面には、主基板４
の端子列２０Ａの配列ピッチに対応して、同様に多数の
端子電極２３によって端子列２３Ａが構成されている。
また端子列２３Ａの両側のフレキシブル基板８の下面に
は、フレキシブル基板８の位置認識用の認識対象物であ
る第２の認識マーク２４が形成されている。

【００１５】第１の認識マーク２２および第２の認識マ
ーク２４を認識することにより、主基板４およびフレキ
シブル基板８の位置がそれぞれ認識される。したがっ
て、第１の認識マーク２２および第２の認識マーク２４
を認識することにより、端子列２０Ａと端子列２３Ａの
位置ずれ量を求めることができ、この位置ずれ量に基づ
いて第２のＸＹθテーブル５を駆動することにより、端
子列２３Ａを端子列２０Ａに正確に位置合せすることが
できる。

【００１６】次に図３を参照して撮像部９について説明
する。図３において、ＸＹテーブル１０に装着されたカ
メラ１１は鏡筒１４を備えている。鏡筒１４の側面には
同軸照明部１２が設けられており、同軸照明部１２を発
光させることにより、照明光はハーフミラー１２ａによ
り上方に反射され、カメラ１１の上方に位置する対象物
を同軸方向（矢印ａ）から照明する。鏡筒１４の上端部
にはリング照明部１３が鏡筒１４の周囲をリング状に取
り囲んで装着されている。リング照明部１３を発光させ
ることにより、カメラ１１の上方の対象物を斜下方（矢
印ｂ）から照明する。

【００１７】撮像部９を図３に示す撮像位置Ａに位置さ
せ、同軸照明部１２およびリング照明部１３を発光した
状態で、カメラ１１はフレキシブル基板８の下面の第２
の認識マーク２４を撮像する。また撮像部９を撮像位置
Ｂに位置させ、透過照明部１９をこの撮像位置Ｂの上方
に位置させた状態でカメラ１１により主基板４を撮像す
ることにより、主基板４の上面に形成された第１の認識
マーク２２（図２）を撮像する。なお、図３においては
フレキシブル基板８が撮像位置Ｂの主基板４の上方に重
なっているが、第１の認識マーク２２の位置にはフレキ
シブル基板８は存在せず、したがって透過照明を阻害し
ない。

【００１８】次に図６を参照してボンディング装置の制
御系の構成について説明する。図６においてカメラ１１
には画像処理部３０が接続されている。画像処理部３０
は画像記憶部３０ａを備えており、画像記憶部３０ａは
カメラ１１で取得した画像データを記憶する。画像処理
部３０は、画像記憶部３０ａに記憶された画像をリファ
レンスパターンとパターンマッチングさせることによ
り、第１の認識マーク２２および第２の認識マーク２４
の認識を行い、位置を検出する。このリファレンスパタ
ーンは、画像処理部３０に備えられたパターン記憶部３
０ｂに記憶される。

【００１９】同軸照明部１２、リング照明部１３および
透過照明部１９は、照明制御手段である照明コントロー
ラ３１に接続されている。照明コントローラ３１は、後
述の制御部からの指令に従って各照明部のＯＮ−ＯＦＦ
および明るさの制御を行う。制御部３２はＣＰＵであ
り、ボンディング装置全体の動作制御、位置補正演算な
どを行うほか、判定手段としてマッチング率の合否判定
処理を行う。すなわち画像処理部３０によって求められ
たマッチング率が所定値以上であるか否かを判定し、所
定値に満たなければ認識エラーを出力する。また制御部
３２は、記憶部３３に記憶された照明条件データを読み
出して、照明コントローラ３１に対して各認識マークに
応じた照明条件を指令する。記憶部３３は検出された認
識マークの位置座標データや位置補正データを記憶する
ほか、同一形状で異なる位置にある認識マークのそれぞ
れについて設定される固有の照明条件を記憶する。した
がって記憶部３３は照明条件記憶部となっている。

【００２０】第１のＸＹθテーブル２、第２のＸＹθテ
ーブル５、ＸＹテーブル１５、カメラＸＹテーブル１０
はモータ駆動部３４によって駆動される。モニター３５
は認識エラー表示などの報知および操作・入力画面を表
示する。操作・入力部３６はキーボードであり、一般の
操作コマンドや新たな照明条件の入力操作を行う。

【００２１】図６に示す構成要素のうち、カメラＸＹテ
ーブル１０、カメラ１１、画像処理部３０、リング照明
部１３、同軸照明部１２、透過照明部１９、照明コント
ローラ３１、制御部３２、記憶部３３が画像認識装置を
構成している。

【００２２】次に図７を参照して、認識マークを撮像す
る際の、各照明部の照明条件について説明する。図７に
示すように、基板４の各認識マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，
Ｍ４・・・を撮像する際には、同軸照明、リング照明お
よび透過照明の各照明部について、各認識マークに応じ
て異なった照明条件、すなわち各照明部のＯＮ−ＯＦＦ
の区分や固有の明度値Ｘｉｊが予め設定されている。こ
のように各認識マークについて固有の照明条件を設定す
ることにより、基板上の位置の違いによる撓みやうねり
によって生じる画像の明暗差を、照明条件によって補正
することが可能となる。これらの照明条件は、基板上の
各認識マークを実際に撮像し、同一形状の認識マークに
ついては同一明度の画像が得られるように照明条件を調
整しながら行う試行撮像により設定される。

【００２３】このボンディング装置は上記のように構成
されており、以下動作について図８のフローに沿って説
明する。まず図１において主基板保持テーブル３上に主
基板４が載置され、主基板４の第１の認識マーク２２の
Ａ点、Ｂ点をカメラ１１により撮像する。このとき、図
４、図５に示すように、透過照明部１９を撮像対象の第
１の認識マーク２２上に位置させ、またカメラ１１を第
１の認識マーク２２の下方に位置させ、上方から透過照
明光を照射した状態で第１の認識マーク２２のＡ点、Ｂ
点を順次撮像する（ＳＴ１）。

【００２４】なお、図４は第１の認識マーク２２上に異
方性導電材２１が貼付された状態を、図５は異方性導電
材２１が貼付されていない状態を示している。図５は、
図２に示す最上部の第１の認識マーク２２（Ｍ１）に対
応しており、図４はそれ以外の第１の認識マーク２２
（Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）に対応している。このように、同
一の認識対象物である第１の認識マーク２２を同一の照
明条件で撮像する場合でも、異方性導電材２１の貼付の
有無など基板上での位置の相違によって、得られる画像
では第１の認識マーク２２は異なる明度で観察される。
このため、第１の認識マーク２２の撮像に際してはその
位置に応じて異なる照明条件を用いるようにしている。
すなわち、前述のＳＴ１の撮像工程では、上述のように
して設定された照明条件下で第１の認識マーク２２の撮
像が行われる。このため、上述の異方性導電材２１の有
無や、主基板４の撓みなどに起因する明度差は補正さ
れ、本来同一形状の認識マーク２１を異なるマークであ
ると判定する認識エラーを防止することができる。

【００２５】次に、撮像により取得され記憶された画像
をリファレンスパターンとパターンマッチングさせるこ
とにより、第１の認識マーク２２のＡ点、Ｂ点の認識処
理を行い（ＳＴ２）、この認識結果により主基板４の位
置ズレを求める（ＳＴ３）。そしてこの位置ズレ検出結
果に基づき、第１のＸＹθテーブル２を駆動して主基板
４の位置を補正する（ＳＴ４）。

【００２６】この後、第２のＸＹθテーブル５を駆動し
てフレキシブル基板８の端部を主基板４の縁部に重ね合
せ、サブ基板７を主基板４に対して仮位置決めする。次
いで図３に示すようにカメラＸＹテーブル１０を駆動し
てカメラ１１をフレキシブル基板８の第２の認識マーク
２４の下方に位置させ、第２の認識マーク２４のＡ点、
Ｂ点を撮像する（ＳＴ６）。この第２の認識マーク２４
の撮像において、第１の認識マーク２２の撮像と同様に
各認識マークの位置ごとに異なる照明条件を設定するよ
うにしてもよい。

【００２７】次いで撮像によって取得された画像データ
を同様に認識処理し（ＳＴ７）、第２の認識マーク２４
の位置を検出する。そして主基板４に対するフレキシブ
ル基板８の位置ズレを求め（ＳＴ８）、この位置ズレ検
出結果に基づき、第２のＸＹθテーブル５を駆動して、
サブ基板７を主基板４に位置合せする（ＳＴ９）。この
後、ＸＹテーブル１５を駆動して圧着ヘッド１７を主基
板４の縁部上に移動させ、圧着ツール１８を下降させて
フレキシブル基板８を主基板４に対して押圧する。これ
により、フレキシブル基板８は主基板４に異方性導電材
２１を介してボンディングされる（ＳＴ１０）。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、同一形状で異なる位置
にある認識対象物のそれぞれについて設定された固有の
照明条件を用いるようにしたので、基板の撓みなど認識
マークの位置が異なることによって生じる画像の明暗差
を補正して、認識精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のボンディング装置の側
面図

【図２】本発明の一実施の形態の基板およびサブ基板の
平面図

【図３】本発明の一実施の形態のボンディング装置の部
分断面図

【図４】本発明の一実施の形態のボンディング装置の部
分断面図

【図５】本発明の一実施の形態のボンディング装置の部
分断面図

【図６】本発明の一実施の形態のボンディング装置の制
御系のブロック図

【図７】本発明の一実施の形態の照明条件を示すデータ
表を示す図

【図８】本発明の一実施の形態のボンディング装置の動
作を示すフローチャート

【符号の説明】

４ 主基板 ８ フレキシブル基板 １１ カメラ １２ 同軸照明部 １３ リング照明部 １９ 透過照明部 ２２ 第１の認識マーク ２４ 第２の認識マーク ３０ 画像処理部 ３０ａ 画像記憶部 ３０ｂ パターン記憶部 ３１ 照明コントローラ ３２ 制御部 ３３ 記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA20 BB02 BB27 CC25 EE03 FF02 FF42 FF61 GG17 HH12 HH13 HH14 HH15 JJ03 JJ05 JJ09 LL00 NN02 PP03 PP12 PP13 QQ23 QQ24 QQ25 QQ38 RR06 5B047 AA12 BB06 CA19 CB09 5L096 CA02 CA17 HA08 JA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】認識対象物の画像を取り込むカメラと、画
   像取り込み時に認識対象物を照明する照明手段と、この
   カメラで取得した画像データを記憶する画像記憶部と、
   前記認識対象物のリファレンスパターンを記憶するパタ
   ーン記憶部と、同一形状で異なる位置にある認識対象物
   のそれぞれについて設定された固有の照明条件を記憶す
   る照明条件記憶部と、これらの照明条件に基づいて前記
   照明手段を制御する照明制御手段と、前記記憶された画
   像を前記リファレンスパターンとパターンマッチングさ
   せることにより前記認識対象物を認識する画像処理部と
   を備えたことを特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】照明手段によって照明された認識対象物の
   画像をカメラで取り込み、取得した画像データを画像記
   憶部に記憶させ、この画像を予めパターン記憶部に記憶
   されたリファレンスパターンとパターンマッチングさせ
   ることによって前記認識対象物を認識する画像認識方法
   であって、前記画像をカメラで取り込む工程において、
   同一形状で異なる位置にある認識対象物のそれぞれにつ
   いて設定され照明条件記憶部に記憶された固有の照明条
   件に基づいて、照明制御手段によって前記照明手段を制
   御して当該認識対象物を照明することを特徴とする画像
   認識方法。