JP2003028613A - 部品認識装置 - Google Patents
部品認識装置Info
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- JP2003028613A JP2003028613A JP2001209159A JP2001209159A JP2003028613A JP 2003028613 A JP2003028613 A JP 2003028613A JP 2001209159 A JP2001209159 A JP 2001209159A JP 2001209159 A JP2001209159 A JP 2001209159A JP 2003028613 A JP2003028613 A JP 2003028613A
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- component recognition
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次元画像を用い、照明装置を工夫して簡単
な構成で部品の姿勢の異常を認識する。 【解決手段】 ４つのスポット照明装置９〜１２で対象
物の部品１を４方向からスポット光をあて、スポット光
の径，間隔，変形をＣＰＵ６で演算処理し、部品の高
さ，傾きを測定し部品の姿勢の異常を認識する。
な構成で部品の姿勢の異常を認識する。 【解決手段】 ４つのスポット照明装置９〜１２で対象
物の部品１を４方向からスポット光をあて、スポット光
の径，間隔，変形をＣＰＵ６で演算処理し、部品の高
さ，傾きを測定し部品の姿勢の異常を認識する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２次元画像を用い部
品に照射されるスポット径が小さくかつ２つ以上のスポ
ットが互いに重ならないようにした照明装置を用い、部
品の姿勢の異常を認識する部品認識装置に関する。
品に照射されるスポット径が小さくかつ２つ以上のスポ
ットが互いに重ならないようにした照明装置を用い、部
品の姿勢の異常を認識する部品認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話機やモバイル端末などに
用いるプリント基板の製造において、電子部品の実装機
はより高速化と高機能化が求められている。そのため
に、実装機の中核技術である部品位置認識技術について
もより高度な処理が求められている。
用いるプリント基板の製造において、電子部品の実装機
はより高速化と高機能化が求められている。そのため
に、実装機の中核技術である部品位置認識技術について
もより高度な処理が求められている。
【０００３】最近は非常に小さくなっている電子部品を
高速に装着するためには、電子部品の位置や姿勢を正確
に認識する必要があった。特に、微小部品を実装すると
きには、部品が正しい姿勢で吸着されていないために、
実装時に部品が破損する場合が発生する。これを回避す
るためには、特に微小部品の吸着姿勢を的確に認識する
技術が不可欠であった。
高速に装着するためには、電子部品の位置や姿勢を正確
に認識する必要があった。特に、微小部品を実装すると
きには、部品が正しい姿勢で吸着されていないために、
実装時に部品が破損する場合が発生する。これを回避す
るためには、特に微小部品の吸着姿勢を的確に認識する
技術が不可欠であった。
【０００４】従来の部品認識装置では、一般的な手法と
して２次元画像による部品位置および姿勢の認識を行っ
ていた。
して２次元画像による部品位置および姿勢の認識を行っ
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
部品の位置認識については、画像処理とセンシング技術
の進歩により現状の認識レベルで問題ないが、部品の姿
勢認識については、２次元画像を用いた画像処理では限
界があり、現状レベルでは十分ではない。一方、３次元
センサを用いた３次元画像認識技術により、部品の姿勢
を認識する手段も開発されているが、センサのスピード
やコストの観点から、すべての部品認識に適応すること
ができないのが現状である。
部品の位置認識については、画像処理とセンシング技術
の進歩により現状の認識レベルで問題ないが、部品の姿
勢認識については、２次元画像を用いた画像処理では限
界があり、現状レベルでは十分ではない。一方、３次元
センサを用いた３次元画像認識技術により、部品の姿勢
を認識する手段も開発されているが、センサのスピード
やコストの観点から、すべての部品認識に適応すること
ができないのが現状である。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決し、
従来の２次元画像を使いながら照明装置を改良した簡単
な構成で、部品の姿勢の異常を認識する部品認識装置を
提供するものである。
従来の２次元画像を使いながら照明装置を改良した簡単
な構成で、部品の姿勢の異常を認識する部品認識装置を
提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は対象物を撮像す
る撮像装置と、前記撮像装置からの映像信号を画像演算
装置に取り込む撮像手段インターフェイス装置と、取り
込まれた画像を蓄える画像メモリと、前記画像メモリに
蓄えられた画像に対して画像処理を行う画像演算装置
と、少なくとも２つ以上のスポット照明で、対象物の上
面に対して、斜めから照明するように設置されているス
ポット照明装置とからなる。
る撮像装置と、前記撮像装置からの映像信号を画像演算
装置に取り込む撮像手段インターフェイス装置と、取り
込まれた画像を蓄える画像メモリと、前記画像メモリに
蓄えられた画像に対して画像処理を行う画像演算装置
と、少なくとも２つ以上のスポット照明で、対象物の上
面に対して、斜めから照明するように設置されているス
ポット照明装置とからなる。
【０００８】また、前記スポット照明装置は、ＬＥＤ等
の点光源と集光レンズからなり、正しく吸着された部品
の上面に照射されたときに最もスポットが小さくなるよ
うに設定されており、２つ以上のスポット照明装置の照
射するスポットがお互いに重ならないように設定され、
かつ照射角度は部品の上面に立てた垂線に対して、４５
°で互いに９０°毎に設置されている。
の点光源と集光レンズからなり、正しく吸着された部品
の上面に照射されたときに最もスポットが小さくなるよ
うに設定されており、２つ以上のスポット照明装置の照
射するスポットがお互いに重ならないように設定され、
かつ照射角度は部品の上面に立てた垂線に対して、４５
°で互いに９０°毎に設置されている。
【０００９】また、画像演算装置で行う処理は、２つ以
上のスポット照明装置によって照射されたスポットの画
像から、それぞれのスポット照明のスポット中心位置の
間隔を計算し、正しく吸着された時のスポット中心位置
の間隔と比較することにより、部品上面の高さを計算す
る。
上のスポット照明装置によって照射されたスポットの画
像から、それぞれのスポット照明のスポット中心位置の
間隔を計算し、正しく吸着された時のスポット中心位置
の間隔と比較することにより、部品上面の高さを計算す
る。
【００１０】また、４つのスポット照明装置によって照
射されたスポットの画像から、それぞれのスポット照明
のスポット径を認識して、それぞれのスポット径の違い
から、部品上面の傾きを検出するように構成されてい
る。
射されたスポットの画像から、それぞれのスポット照明
のスポット径を認識して、それぞれのスポット径の違い
から、部品上面の傾きを検出するように構成されてい
る。
【００１１】本発明によれば、対象物である部品はＣＣ
Ｄ等の撮像装置で映像信号に変えて、画像演算装置に送
る。画像演算装置では、インターフェイス装置としての
Ａ／Ｄ変換回路でデジタル画像に変換して画像メモリに
蓄える。上記画像メモリに蓄えられた画像データに対し
て、マイコン（ＣＰＵ）を中心に構成された画像演算装
置により、画像処理を実施し、部品の位置や姿勢を認識
するようにしたものである。
Ｄ等の撮像装置で映像信号に変えて、画像演算装置に送
る。画像演算装置では、インターフェイス装置としての
Ａ／Ｄ変換回路でデジタル画像に変換して画像メモリに
蓄える。上記画像メモリに蓄えられた画像データに対し
て、マイコン（ＣＰＵ）を中心に構成された画像演算装
置により、画像処理を実施し、部品の位置や姿勢を認識
するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図４を用いて説明する。
ないし図４を用いて説明する。
【００１３】（実施の形態）図１は本発明の実施の形態
における部品認識装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は対象物である部品、２は部品を吸着
しているノズル、３はＣＣＤカメラ、４はＡ／Ｄ変換回
路、５は画像メモリ、６はＣＰＵ、７はプログラムメモ
リ、８はワークメモリである。
における部品認識装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は対象物である部品、２は部品を吸着
しているノズル、３はＣＣＤカメラ、４はＡ／Ｄ変換回
路、５は画像メモリ、６はＣＰＵ、７はプログラムメモ
リ、８はワークメモリである。
【００１４】部品１は吸着ノズル２で吸着して支持され
ている。ＣＣＤカメラ３は部品１の画像を撮像するよう
にセッティングされており、ＣＣＤカメラ３の出力信号
は、Ａ／Ｄ変換回路４でデジタル画像データに変換され
た後、画像メモリ５に蓄えられる。ＣＰＵ６はプログラ
ムメモリ７にあらかじめ記憶されているプログラムに従
って、ワークメモリ８と、画像メモリ５に蓄えられた画
像データを使って画像処理し、部品１の高さや傾きとい
った位置情報を認識する。
ている。ＣＣＤカメラ３は部品１の画像を撮像するよう
にセッティングされており、ＣＣＤカメラ３の出力信号
は、Ａ／Ｄ変換回路４でデジタル画像データに変換され
た後、画像メモリ５に蓄えられる。ＣＰＵ６はプログラ
ムメモリ７にあらかじめ記憶されているプログラムに従
って、ワークメモリ８と、画像メモリ５に蓄えられた画
像データを使って画像処理し、部品１の高さや傾きとい
った位置情報を認識する。
【００１５】一方、部品１は４つのスポット照明装置
９，１０，１１，１２により照明されている。図２は上
記４つのスポット照明装置の照明位置を説明する図であ
る。図２（１）は部品とスポット照明装置の立体位置関
係図、図２（２）はスポット照明装置から部品１上に照
射されるスポット径とそのスポット位置関係図、図２
(３)は部品上のスポット照明の画像図である。
９，１０，１１，１２により照明されている。図２は上
記４つのスポット照明装置の照明位置を説明する図であ
る。図２（１）は部品とスポット照明装置の立体位置関
係図、図２（２）はスポット照明装置から部品１上に照
射されるスポット径とそのスポット位置関係図、図２
(３)は部品上のスポット照明の画像図である。
【００１６】このスポット照明装置９，１０，１１，１
２はＬＥＤ等の点光源と集光レンズから構成される。図
２(１)に示すようにスポット照明装置は正四角錐の底辺
角部に位置し、頂点にある部品１に対しては図２（２）
に示すスポット光２３，２４，２５，２６を照射し、そ
の照射角度は部品の上面に立てた垂線に対して４５°と
なるように設置されている。図２(３)に示す２１は部品
１をＣＣＤカメラ３で撮像した画像、２２は部品１の画
像である。ここで、４つのスポット光２３，２４，２
５，２６は部品１の上面に照射されたときにスポット径
が小さく、部品の基準位置において２つ以上のスポット
が互いに重ならないように配置されている。
２はＬＥＤ等の点光源と集光レンズから構成される。図
２(１)に示すようにスポット照明装置は正四角錐の底辺
角部に位置し、頂点にある部品１に対しては図２（２）
に示すスポット光２３，２４，２５，２６を照射し、そ
の照射角度は部品の上面に立てた垂線に対して４５°と
なるように設置されている。図２(３)に示す２１は部品
１をＣＣＤカメラ３で撮像した画像、２２は部品１の画
像である。ここで、４つのスポット光２３，２４，２
５，２６は部品１の上面に照射されたときにスポット径
が小さく、部品の基準位置において２つ以上のスポット
が互いに重ならないように配置されている。
【００１７】図３は部品の高さを検出する説明図であ
り、説明を簡単にするため２つのスポット照明装置につ
いて述べる。まず、図３（１）はスポット照明装置１
０，１１からのスポット光２４，２６と部品１に対する
基準位置３０との関係図、図３（３），（４）は基準位
置３０の図３（２）に対して部品がＺ方向に対して＋方
向，−方向に移動した場合のスポット間隔図を示してい
る。
り、説明を簡単にするため２つのスポット照明装置につ
いて述べる。まず、図３（１）はスポット照明装置１
０，１１からのスポット光２４，２６と部品１に対する
基準位置３０との関係図、図３（３），（４）は基準位
置３０の図３（２）に対して部品がＺ方向に対して＋方
向，−方向に移動した場合のスポット間隔図を示してい
る。
【００１８】次に、図３を用いて部品の高さ検出動作に
ついて説明する。これは部品１がＺ方向に移動したとき
に、部品１上に照射されたスポット光の位置の大きさが
変わる様子を示している。まず、基準位置３０にあると
きは図３(２)に示すようにスポット光が一番小さくな
り、あらかじめ決められた間隔に照射される。部品１が
Ｚ方向の＋方向に移動した場合、図３(３)に示すように
スポット光の大きさは大きくなり、間隔は狭くなる。逆
に、Ｚ方向の−方向に移動すると図３(４)に示すように
スポット光の大きさは大きくなり、間隔は広くなる。
ついて説明する。これは部品１がＺ方向に移動したとき
に、部品１上に照射されたスポット光の位置の大きさが
変わる様子を示している。まず、基準位置３０にあると
きは図３(２)に示すようにスポット光が一番小さくな
り、あらかじめ決められた間隔に照射される。部品１が
Ｚ方向の＋方向に移動した場合、図３(３)に示すように
スポット光の大きさは大きくなり、間隔は狭くなる。逆
に、Ｚ方向の−方向に移動すると図３(４)に示すように
スポット光の大きさは大きくなり、間隔は広くなる。
【００１９】この原理を利用して、図１のＣＰＵ６は、
プログラムメモリ７にあらかじめ書き込まれたプログラ
ムにより、部品の画像２１中から、スポット光の画像を
検索し、各スポット光の位置と大きさを計算し、さら
に、各スポット光の中心位置の間隔を計算する。この間
隔を、部品が基準位置にあるときのスポット光の中心位
置の間隔と比較することにより、Ｚ方向のどの位置にあ
るかを計算する。
プログラムメモリ７にあらかじめ書き込まれたプログラ
ムにより、部品の画像２１中から、スポット光の画像を
検索し、各スポット光の位置と大きさを計算し、さら
に、各スポット光の中心位置の間隔を計算する。この間
隔を、部品が基準位置にあるときのスポット光の中心位
置の間隔と比較することにより、Ｚ方向のどの位置にあ
るかを計算する。
【００２０】次に図４を用いて部品の傾きを計算する動
作について説明する。図４は部品１がθ方向に傾いたと
きに、部品１上に照射されたスポット光の位置と大きさ
が変わる様子を示している。図４(１)は部品１が基準姿
勢の場合、図４(２)は部品１が傾いた状態の場合を示
し、そのときの各画像２１を図４（３），（４）に示し
てある。
作について説明する。図４は部品１がθ方向に傾いたと
きに、部品１上に照射されたスポット光の位置と大きさ
が変わる様子を示している。図４(１)は部品１が基準姿
勢の場合、図４(２)は部品１が傾いた状態の場合を示
し、そのときの各画像２１を図４（３），（４）に示し
てある。
【００２１】図４(１)の部品１が基準位置にあるときに
スポット光２４，２６が一番小さくなり、左右のスポッ
トの大きさは等しい。部品１がθ方向に回転すると、左
右のスポット光２４，２６の大きさと形が異なってく
る。部品１が＋θ方向に回転すると、スポット光２４は
横長になり、スポット光２６は縦長になる。−θ方向に
回転する場合は、その逆の現象となる。
スポット光２４，２６が一番小さくなり、左右のスポッ
トの大きさは等しい。部品１がθ方向に回転すると、左
右のスポット光２４，２６の大きさと形が異なってく
る。部品１が＋θ方向に回転すると、スポット光２４は
横長になり、スポット光２６は縦長になる。−θ方向に
回転する場合は、その逆の現象となる。
【００２２】この原理を利用して、ＣＰＵ６は、プログ
ラムメモリ７にあらかじめ書き込まれたプログラムによ
り、部品の画像２１中から、スポット光の画像を検索
し、各スポット光の縦横の大きさを計算し、縦横比を計
算する。この縦横比を左右のスポット光で比較すること
により、θ方向の回転を計算する。この例では、θ方向
の回転のみについて説明しているがθと直行するφ方向
についても同様である。
ラムメモリ７にあらかじめ書き込まれたプログラムによ
り、部品の画像２１中から、スポット光の画像を検索
し、各スポット光の縦横の大きさを計算し、縦横比を計
算する。この縦横比を左右のスポット光で比較すること
により、θ方向の回転を計算する。この例では、θ方向
の回転のみについて説明しているがθと直行するφ方向
についても同様である。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は画像演算
装置により４つのスポット照明装置によって照射された
スポットの画像から、それぞれのスポット照明のスポッ
ト中心位置を認識して、それぞれのスポット中心位置の
間隔を計算し、正しく吸着された時のスポット中心位置
の間隔と比較することにより、対象物下面の高さを計算
する。
装置により４つのスポット照明装置によって照射された
スポットの画像から、それぞれのスポット照明のスポッ
ト中心位置を認識して、それぞれのスポット中心位置の
間隔を計算し、正しく吸着された時のスポット中心位置
の間隔と比較することにより、対象物下面の高さを計算
する。
【００２４】また４つのスポット照明装置によって照射
されたスポットの画像から、それぞれのスポット照明の
スポット径を認識して、それぞれのスポット径の違いか
ら、部品下面の傾きを検出する。
されたスポットの画像から、それぞれのスポット照明の
スポット径を認識して、それぞれのスポット径の違いか
ら、部品下面の傾きを検出する。
【００２５】このようにして部品の位置や姿勢を簡単に
認識できるという効果がある。
認識できるという効果がある。
【図１】本発明の実施の形態における部品認識装置の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図２】図１のスポット照明装置の照明位置の説明図
【図３】部品の高さを検出する説明図
【図４】部品の傾きを検出する説明図
１ 対象物である部品
２ 吸着ノズル
３ ＣＣＤカメラ
４ Ａ／Ｄ変換回路
５ 画像メモリ
６ ＣＰＵ
７ プログラムメモリ
８ ワークメモリ
９，１０，１１，１２ スポット照明装置
２１ 部品１をＣＣＤカメラ３で撮像した画像
２２ 部品１の画像
２３，２４，２５，２６ スポット照明のスポット光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０ Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０Ｐ
Ｈ０５Ｋ 13/08 Ｈ０５Ｋ 13/08 Ｑ
Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA35 BB05 CC25 DD06
FF01 FF04 FF09 FF23 GG07
GG12 HH04 HH12 HH14 HH16
JJ03 JJ09 JJ26 LL04 QQ03
QQ24 SS04 UU05
5B057 AA01 BA02 BA15 BA17 CA12
CA16 DA01 DA03 DA07 DB02
DC03 DC08
5L096 BA02 BA03 CA17 DA02 FA62
FA63 FA64 FA67 FA69
Claims (4)
- 【請求項１】 対象物を撮像する撮像装置と、前記撮像
装置からの映像信号を画像演算装置に取り込む撮像手段
インターフェイス装置と、取り込まれた画像を蓄える画
像メモリと、前記画像メモリに蓄えられた画像に対して
画像処理を行う画像演算装置と、少なくとも２つ以上の
スポット照明で、対象物の上面に対して、斜めから照明
するように設置されているスポット照明装置とからなる
ことを特徴とする部品認識装置。 - 【請求項２】 前記スポット照明装置は、ＬＥＤ等の点
光源と集光レンズからなり、正しく吸着された部品の上
面に照射されたときに最もスポット径が小さくなるよう
に設定されており、２つ以上のスポット照明装置の照射
するスポットがお互いに重ならないように設定され、か
つ照射角度は部品の上面に立てた垂線に対して、４５°
となるように設置されることを特徴とする請求項１記載
の部品認識装置。 - 【請求項３】 前記画像演算装置で行う処理は、前記２
つ以上のスポット照明装置によって照射されたスポット
の画像から、それぞれのスポット照明のスポット中心位
置の間隔を計算し、正しく吸着された時のスポット中心
位置の間隔と比較することにより、部品上面の高さを計
算することを特徴とする請求項１記載の部品認識装置。 - 【請求項４】 前記スポット照明装置の数は４つであ
り、互いに９０°毎に設置され、前記画像演算装置で行
う処理は、４つのスポット照明装置によって照射された
スポットの画像から、それぞれのスポット照明のスポッ
ト径を認識して、それぞれのスポット径の違いから、部
品上面の傾きを検出することを特徴とする請求項１記載
の部品認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209159A JP2003028613A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 部品認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209159A JP2003028613A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 部品認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003028613A true JP2003028613A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19044853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001209159A Pending JP2003028613A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 部品認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003028613A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218734A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Mitsutoyo Corp | 変位センサ、形状測定装置 |
| JP2012103099A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Yazaki Corp | 部品位置計測方法 |
-
2001
- 2001-07-10 JP JP2001209159A patent/JP2003028613A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218734A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Mitsutoyo Corp | 変位センサ、形状測定装置 |
| JP2012103099A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Yazaki Corp | 部品位置計測方法 |
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