JP2020009938A - 画像処理装置、実装装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】マークの認識時間を短縮すると共に認識処理に対するマークの誤差の影響を減らすこと。【解決手段】サーチ画像（５０）に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマーク（Ｍ）を認識する画像処理装置（４０）であって、マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得する取得部（４１）と、マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像（５２）を記憶する記憶部（４２）と、サーチ画像からテンプレート画像のマッチング箇所を抽出する抽出部（４３）と、複数のテンプレート画像のマッチング箇所からマークの重心位置（５１）を算出する算出部（４４）とを備える構成にした。【選択図】図４

Description

本発明は、テンプレートマッチングに使用される画像処理装置、実装装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

従来、実装装置として画像処理によって基板上のマークを認識する画像処理装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の画像処理装置では、テンプレートマッチングによって基板上のマークが認識される。この場合、基板上のマークに対応したテンプレート画像が用意されており、実装ヘッドに搭載された撮像装置によって基板上のマークが撮像されて、撮像画像をサーチ画像にしてテンプレート画像が探索される。そして、サーチ画像とテンプレート画像の類似度が高くなるマッチング箇所が探し出されることで基板上のマークが認識される。

特開２０１２−１１４１８１号公報

しかしながら、特許文献１の記載の画像処理装置では、撮像装置の画像枠サイズ以上のマークを認識することができない。また、画像枠サイズにマークが収まったとしても、サイズが大きなマークを認識するのに時間がかかっていた。さらに、マークの傾きやサイズの誤差の影響によって認識精度が低下していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マークの認識時間を短縮すると共に認識処理に対するマークの誤差の影響を減らすことができる画像処理装置、実装装置、画像処理方法及びプログラムを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の画像処理装置は、サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理装置であって、前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得する取得部と、前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像を記憶する記憶部と、前記サーチ画像から前記テンプレート画像のマッチング箇所を抽出する抽出部と、前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出する算出部とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様の画像処理方法は、サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理方法であって、前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得するステップと、前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像のマッチング箇所を前記複数のサーチ画像から抽出するステップと、前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出するステップとを備えることを特徴とする。

これらの構成によれば、マークの一部分をサーチ画像としてテンプレートマッチングするため、サイズが大きなマークであってもマークを認識することができ、マークの重心位置を精度よく算出することができる。また、サーチ画像及びテンプレート画像の面積が小さいため、マッチング処理を高速化して短時間で認識することができる。さらに、サーチ画像内のマークとテンプレート画像のズレが小さくなるため、マッチング処理に対するマークの傾きやサイズの誤差の影響を減らすことができる。このように、認識アルゴリズムを大幅に変更することなく、マークの認識時間を短縮することができる。

上記の画像処理装置において、前記複数のテンプレート画像がマーク外縁の複数箇所に対応した画像であり、前記複数のテンプレート画像の重心位置に前記マーク外縁の複数箇所と同一形状が位置する。この構成によれば、マーク外縁にマッチングした複数のテンプレート画像の重心位置からマークの重心位置を容易に算出することができる。

上記の画像処理装置において、前記マーク外縁の複数箇所が互いに点対称となる２箇所である。この構成によれば、マーク外縁にマッチングした２つのテンプレート画像の重心位置を結ぶ直線の中点をマークの重心位置として算出することができる。

上記の画像処理装置において、前記記憶部が前記マークの他の複数箇所に対応した予備のテンプレート画像を記憶しており、前記マークの複数箇所のいずれかにマッチング不能な欠陥がある場合に、前記取得部が前記マークの他の複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得して、前記抽出部が当該サーチ画像から予備のテンプレート画像のマッチング箇所を抽出する。この構成によれば、マークの一部分が欠損や汚れ等によってマッチング不能な場合であっても、マークの他の部分をサーチ画像としてテンプレートマッチングしてマークを認識することができる。

上記の画像処理装置において、前記マークの他の複数箇所は、前記マークの複数箇所を全体的に９０度回転した箇所である。この構成によれば、マークの欠損や汚れ等を回避した他の複数箇所をサーチ画像としてテンプレートマッチングすることができる。

本発明の一態様の実装装置は、上記に記載の画像処理装置と、基板上の前記マークの複数箇所を撮像した撮像画像を前記複数のサーチ画像として前記画像処理装置に入力する撮像装置とを備え、前記画像処理装置で前記サーチ画像から前記マークの重心位置を算出して、前記マークの重心位置を基準にして前記基板上に座標系を設定することを特徴とする。この構成によれば、サーチ画像に対するテンプレート画像のマッチング処理が高速化されるため、実装装置全体のスループットを向上することができる。

本発明の一態様のプログラムは、サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理装置のプログラムであって、前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得するステップと、前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像のマッチング箇所を前記複数のサーチ画像から抽出するステップと、前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出するステップとを、前記画像処理装置に実行させることを特徴とする。この構成によれば、画像処理装置にプログラムをインストールすることで、サーチ画像に対するテンプレート画像のマッチング処理を高速化することができる。

本発明によれば、マークの一部分をサーチ画像としてテンプレートマッチングすることで、マークの認識時間を短縮すると共に認識処理に対するマークの誤差の影響を減らすことができる。

本実施の形態の実装装置全体を示す模式図である。 本実施の形態の実装ヘッド周辺を示す模式図である。 比較例のマッチング動作の説明図である。 本実施の形態の画像処理装置のブロック図である。 本実施の形態の四角マークのテンプレートマッチングの一例である。 本実施の形態の円マークのテンプレートマッチングの一例である。 本実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の実装装置について説明する。図１は、本実施の形態の実装装置全体を示す模式図である。図２は、本実施の形態の実装ヘッド周辺を示す模式図である。図３は、比較例のマッチング動作の説明図である。なお、本実施の形態の実装装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、実装装置１は、フィーダ１３によって供給された部品Ｐ（図２参照）を、実装ヘッド３０によって基板Ｗの所定位置に実装するように構成されている。実装装置１の基台１０には、Ｘ軸方向に基板Ｗを搬送する基板搬送部１１が配設されている。基板搬送部１１は、Ｘ軸方向の一端側から部品実装前の基板Ｗを実装ヘッド３０の下方に搬入して位置決めし、部品実装後の基板ＷをＸ軸方向の他端側から装置外に搬出している。また、基板搬送部１１を挟んだ両側には、複数のフィーダ１３がＸ軸方向に横並びに配置されたフィーダバンク１２が分離可能に連結されている。

フィーダ１３にはテープリール１４が着脱自在に装着され、テープリール１４には多数の部品Ｐをパッケージングしたキャリアテープが巻回されている。フィーダ１３は、装置内のスプロケットホイールの回転によって、実装ヘッド３０にピックアップされる供給位置に向けて順番に部品Ｐを送り出している。実装ヘッド３０の供給位置では、キャリアテープから表面のカバーテープが剥離され、キャリアテープのポケット内の部品Ｐが外部に露出される。なお、本実施の形態では、フィーダ１３としてテープフィーダを例示したが、他のフィーダを備えていてもよい。

基台１０上には、一対の実装ヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動させる移動機構２０が設けられている。移動機構２０は、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸駆動部２１と、Ｘ軸方向に延びるＸ軸駆動部２２とを有している。一対のＹ軸駆動部２１は基台１０の四隅に立設した支持部（不図示）に支持されており、Ｘ軸駆動部２２は一対のＹ軸駆動部２１にＹ軸方向に移動可能に設置されている。また、Ｘ軸駆動部２２上には実装ヘッド３０がＸ軸方向に移動可能に設置され、Ｘ軸駆動部２２とＹ軸駆動部２１とによって実装ヘッド３０が水平移動されてフィーダ１３からピックアップした部品Ｐが基板Ｗの所望の位置に実装される。

図２に示すように、実装ヘッド３０は、Ｘ軸駆動部２２（図１参照）に支持されたヘッド本体３１に複数の吸着ノズル３２（本実施の形態では１つのみ図示）を設けて構成されている。各吸着ノズル３２は、ノズル駆動部３３を介してヘッド本体３１に支持されており、ノズル駆動部３３によってＺ軸方向に上下動すると共にＺ軸回りに回転する。各吸着ノズル３２は吸引源（不図示）に接続されており、吸引源からの吸引力によって部品Ｐを保持する。吸着ノズル３２にはコイルバネが設けられており、コイルバネを収縮させながら吸着ノズル３２に吸着された部品Ｐを基板Ｗに搭載している。

ヘッド本体３１には、基板Ｗからの高さを検出する高さ測定センサ３４（図１参照）や、部品形状の認識や吸着ミスの検知を実施する部品認識部３５が設けられている。高さ測定センサ３４では、検査光の反射によって基板Ｗから吸着ノズル３２までの距離が検出され、検出結果に基づいて吸着ノズル３２の上下方向の移動量が制御される。部品認識部３５では、発光部３６と受光部３７とが水平方向で対向され、発光部３６からの光が部品Ｐで遮光された遮光状態から部品形状や吸着ミス等が検査される。なお、部品認識部３５は、発光部から受光部に向かってＬＥＤ光が発光されてもよいし、発光部から受光部に向かってＬＥＤ光が発光されてもよい。

ヘッド本体３１には、基板Ｗ上のマークＭを真上から撮像する基板撮像部３８（撮像装置、図１参照）と、吸着ノズル３２による部品Ｐの搭載動作を斜め上方から撮像する部品撮像部３９とが設けられている。基板撮像部３８では、マークＭの撮像画像に基づいて基板Ｗに座標系が設定されると共に、基板Ｗの位置や反り等が認識される。部品撮像部３９では、フィーダ１３に対する部品Ｐの吸着前後が撮像される他、基板Ｗに対する部品Ｐの搭載前後が撮像される。これら撮像画像によって、吸着ノズル３２による部品Ｐの吸着有無、基板Ｗにおける部品Ｐの搭載有無が検査される。

また、実装装置１には、テンプレートマッチングによって基板撮像部３８の撮像画像から基板ＷのマークＭ（図１参照）を認識する画像処理装置４０が設けられている。画像処理装置４０に基板Ｗ上のマークＭが認識されると、マークＭの重心位置を基準とした座標系が設定され、座標系の実装位置まで実装ヘッド３０が動かされて基板Ｗに対して部品Ｐが実装される。このような基板Ｗ上のマークＭとして、低解像度の基板撮像部３８にも対応するようにサイズを大きくしたものが知られている。マークＭのサイズを大きくすることで、低解像度の撮像画像であってもマークＭの重心位置を精度よく求めることが可能になっている。

しかしながら、図３Ａの比較例に示すように、一般的なマッチング処理ではマークＭ全体を含むサーチ画像６０に対してテンプレート画像６２を走査しながら類似度が計算される。このため、サーチ画像６０及びテンプレート画像６２の面積に応じて類似度の計算量が急激に増加する。ここでは、テンプレート画像６２がマークＭ全体に対応して形成されているため、マッチング処理の負担が増加してマークＭの認識時間が長くなる。また、マークＭのサイズが基板撮像部３８（図１参照）の画像枠サイズ以上だと、テンプレートマッチングによってマークＭを認識することができない場合がある。

また、図３Ｂの比較例に示すように、マークＭの傾きやサイズの誤差によってテンプレート画像６２とマークＭに相対的なズレが発生する。この相対的なズレ量はテンプレート画像６２とマークＭの面積が大きくなるにつれて増加し、ズレ量が規定量を超えることでマッチング処理にエラーが生じてマークＭを認識できない場合がある。マークＭを認識できたとしても、テンプレート画像６２を回転させたり、伸縮させたりしてサーチ画像６０に対してマッチング処理を繰り返さなければならず、マッチング処理の負担がさらに増加してマークＭの認識時間が長くなる。

本実施の形態では、マークＭ全体を一度にマッチング処理するのに比べて、マークＭの複数箇所を数回に分けてマッチング処理する方が認識時間を短縮できる点に着目し、マークＭの複数箇所に対してテンプレートマッチングしている（図５参照）。マークＭに対して部分的にサーチ箇所が設けられているため、マッチング処理の負担が減少すると共に、マッチング処理に対するマークＭの傾きやサイズの誤差の影響が抑えられている。マッチング処理の負担やマークＭの誤差の影響が低減されるため、マークＭの認識時間を短縮させることが可能になっている。

以下、図４から図６を参照して、画像処理装置の制御構成について説明する。図４は、本実施の形態の画像処理装置のブロック図である。図５は、本実施の形態の四角マークのテンプレートマッチングの一例である。図６は、本実施の形態の円マークのテンプレートマッチングの一例である。なお、図４のブロック図には、画像処理装置が簡略化して記載されているが、画像処理装置が通常備える構成については備えているものとする。

図４に示すように、画像処理装置４０には基板撮像部３８が接続され、基板撮像部３８で基板Ｗ上のマークＭを撮像してサーチ画像５０とし、画像処理装置４０でサーチ画像５０に対してテンプレートマッチングを実施してサーチ画像５０に含まれるマークＭを認識している。マークＭの複数箇所がサーチ画像５０としてテンプレートマッチングされ、複数のマッチング箇所からマークＭの重心位置５１が求められることで、マークＭの重心位置５１に基準にした座標系が基板Ｗ上に設定される。画像処理装置４０には、取得部４１、記憶部４２、抽出部４３、算出部４４が設けられている。

基板撮像部３８は、基板Ｗ上のＢＯＣマーク等のマークＭの上方に位置付けられ、基板Ｗ上のマークＭの複数箇所の撮像画像を複数のサーチ画像５０として画像処理装置４０に入力している。基板撮像部３８は、マークＭの複数箇所を個別に撮像して、複数の撮像画像をサーチ画像５０として画像処理装置４０に出力してもよいし、マークＭ全体を一度に撮像して、マークＭ全体の撮像画像の複数箇所をサーチ画像５０として画像処理装置４０に出力してもよい。なお、基板撮像部３８としては、認識力が高いＯＣＣ照明を採用したＯＣＣカメラが使用されてもよい。

取得部４１では、基板撮像部３８からマークＭの複数箇所に対する複数のサーチ画像５０が取得される。記憶部４２には、マークＭの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像５２が記憶されている。例えば、複数のテンプレート画像５２は、マーク外縁の複数箇所に対応した画像であり、複数のテンプレート画像５２の重心位置５３（図５及び図６参照）にマーク外縁の複数箇所と同一形状が位置している。これにより、サーチ画像５０のマーク外縁にテンプレート画像５２がマッチングしたときに、マーク外縁に対してテンプレート画像５２の重心位置５３が位置付けられる。

抽出部４３では、複数のサーチ画像５０から複数のテンプレート画像５２のマッチング箇所が抽出される。この場合、各サーチ画像５０に対して各テンプレート画像５２が走査されながら、サーチ画像５０とテンプレート画像５２が重なった箇所の画像の類似度が計算される。そして、類似度が最も高い位置、すなわちサーチ画像５０とテンプレート画像５２の差分が０、又は最も小さな位置がマッチング箇所として抽出される。なお、類似度計算としては、例えば、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）法や、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）法が用いられる。

算出部４４では、複数のサーチ画像５０に対するテンプレート画像５２のマッチング箇所からマークＭの重心位置５１が算出される。上記したように複数のテンプレート画像５２がマーク外縁の複数箇所に対応している場合には、テンプレートマッチングによってマーク外縁にテンプレート画像５２の重心位置５３が位置付けられて、テンプレート画像５２の重心位置５３からマークＭの重心位置５１が算出される（図５Ｂ参照）。特に、マーク外縁の複数箇所が互いに点対称の２箇所である場合には、マーク外縁にマッチングした２つのテンプレート画像５２の重心位置５３を結ぶ直線の中点がマークＭの重心位置５１として算出される。

ところで、マークＭの欠損や汚れがある場合には、サーチ画像５０とテンプレート画像５２の類似度が極端に低くなって、マッチング箇所を抽出することができない場合がある。このため、画像処理装置４０では、マークＭに対するサーチ箇所を変更して、マークＭの欠陥箇所を避けた他の複数箇所でテンプレートマッチングをリトライしてもよい。マークＭの他の複数箇所としては、例えば、マークＭの複数箇所を全体的に９０度回転した箇所が選択される。より詳細には、マークＭの複数箇所の中間位置を中心にして、マークＭの複数箇所を９０度回転させた箇所が他の複数箇所になっている。

この場合、記憶部４２には、マークＭの他の複数箇所に対応した予備のテンプレート画像５２が記憶されている。そして、取得部４１でマークＭの他の複数箇所に対する複数のサーチ画像５０が基板撮像部３８から取得され、抽出部４３で複数のサーチ画像５０から複数の予備のテンプレート画像５２のマッチング箇所が抽出される。このように、マークＭの一部分が欠損や汚れ等によってマッチング不能な場合であっても、欠陥を避けたマークＭの他の部分がサーチ画像５０としてテンプレートマッチングされて、基板Ｗ上のマークＭの重心位置５１が精度よく算出される。

また、画像処理装置４０の各部は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。なお、本実施の形態では、画像処理装置４０が実装装置１（図１参照）の内部に組み込まれているが、画像処理装置４０が実装装置１とは別体に設置されていてもよい。また、画像処理装置４０によって実行される画像処理方法のプログラムは、実装装置１のメモリに記憶されてもよいし、画像処理装置４０のメモリに記憶されてもよい。

図５Ａに示すように、四角マークＭ１のテンプレートマッチングでは、四角マークＭ１の対角に対応したテンプレート画像５２ａ、５２ｂが用意されている。テンプレート画像５２ａ、５２ｂには四角マークＭ１の角部に対応した角形状が含まれており、角形状の頂点に対応する位置がテンプレート画像５２ａ、５２ｂの重心位置５３ａ、５３ｂになっている。四角マークＭ１の対角部分の複数のサーチ画像５０ａ、５０ｂに対してテンプレート画像５２ａ、５２ｂが走査され、サーチ画像５０ａ、５０ｂ内でテンプレート画像５２ａ、５２ｂに対して最も類似度が高い箇所が抽出される。

図５Ｂに示すように、テンプレート画像５２ａによって四角マークＭ１の右上の角部がマッチング箇所として抽出され、テンプレート画像５２ｂによって四角マークＭ１の左下の角部がマッチング箇所として抽出される。テンプレート画像５２ａ、５２ｂのマッチング箇所では、テンプレート画像５２ａ、５２ｂの重心位置５３ａ、５３ｂが四角マークＭ１の角部の頂点に一致している。このため、テンプレート画像５２ａ、５２ｂの重心位置５３ａ、５３ｂを結ぶ直線の中点から四角マークＭ１の重心位置５１ａｂが算出され、この重心位置５１ａｂを基準にした座標系が基板Ｗ上に設定される。

このとき、サーチ画像５０ａ、５０ｂ及びテンプレート画像５２ａ、５２ｂの面積が小さいため、マッチング処理に要する類似度の計算量が低減されている。また、図５Ｃに示すように、四角マークＭ１の傾きに誤差があっても、四角マークＭ１とテンプレート画像５２ａ、５２ｂのズレ量が大きくなることがなく、四角マークＭ１の傾きが類似度の算出結果に大きな影響を与えることがない。このため、テンプレート画像５２ａ、５２ｂの回転や伸縮させてテンプレートマッチングを繰り返す必要がない。このように、認識アルゴリズムを大幅に変更することなく、四角マークＭ１を短時間で認識することが可能になっている。

図６Ａに示すように、円マークＭ２のテンプレートマッチングでは、円中心を挟んだマーク外縁の対向部に対応してテンプレート画像５２ｃ−５２ｆが用意されている。テンプレート画像５２ｃ−５２ｆはマーク外縁の右上部、左下部、左上部、右下部にそれぞれ対応している。テンプレート画像５２ｃ、５２ｄは通常時に用いられ、テンプレート画像５２ｅ、５２ｆは予備として用いられる。マーク外縁の右上部及び左下部で通常のテンプレート画像５２ｃ、５２ｄでテンプレートマッチングが失敗したときに、マーク外縁の左上部及び右下部で予備のテンプレート画像５２ｅ、５２ｆでテンプレートマッチングが実施される。

テンプレート画像５２ｃ−５２ｆにはマーク外縁に対応した円弧形状が含まれており、円弧形状の中点に対応する位置がテンプレート画像５２ｃ−５２ｆの重心位置５３ｃ−５３ｆになっている。ここでは、円マークＭ２の右上部が直線状に切り欠かれて欠損しており、テンプレート画像５２ｃには欠損がない円弧形状が含まれるため、マーク外縁の右上部とテンプレート画像５２ｃが十分に対応していない。円マークＭ２の右上部及び左下部のサーチ画像５０ｃ、５０ｄに対してテンプレート画像５２ｃ、５２ｄが走査され、サーチ画像５０ｃ、５０ｄ内でテンプレート画像５２ｃ、５２ｄに対して最も類似度が高い箇所が抽出される。

図６Ｂに示すように、円マークＭ２の欠損箇所がサーチ画像５０ｃに含まれるため、テンプレート画像５２ｃによってマーク外縁の右上部がマッチング箇所として抽出されず、テンプレート画像５２ｄによってマーク外縁の左下部だけがマッチング箇所として抽出される。このため、円マークＭ２の欠損箇所を避けるように、円マークＭ２のサーチ箇所がマーク外縁の右上部及び左下部から左上部と右下部に変更される。また、通常のテンプレート画像５２ｃ、５２ｄから予備のテンプレート画像５２ｅ、５２ｆに変更されてテンプレートマッチングが再実施される。

図６Ｃに示すように、テンプレート画像５２ｅによって円マークＭ２の左上部がマッチング箇所として抽出され、テンプレート画像５２ｆによって円マークＭ２の右下部がマッチング箇所として抽出される。テンプレート画像５２ｅ、５２ｆのマッチング箇所では、テンプレート画像５２ｅ、５２ｆの重心位置５３ｅ、５３ｆが円マークＭ２の重心位置５１ｅｆを挟んだ対向位置に一致している。このため、テンプレート画像５２ｅ、５２ｆの重心位置５３ｅ、５３ｆを結ぶ直線の中点から円マークＭ２の重心位置５１ｅｆが算出され、この重心位置５１ｅｆを基準にした座標系が基板Ｗ上に設定される。

円マークＭ２のテンプレートマッチングにおいても、四角マークＭ１のテンプレートマッチングと同様に認識アルゴリズムを大幅に変更することなく、円マークＭ２の認識時間を短縮することが可能になっている。また、円マークＭ２のサーチ箇所が右上部及び左下部から左上部及び右下部に全体的に９０度回転した位置に変更されるため、円マークＭ２の欠損を回避した位置でテンプレートマッチングが実施される。なお、四角マークＭ１のテンプレートマッチングにおいても、予備のテンプレート画像を用意して、四角マークＭ１のサーチ箇所にマッチング不能な欠陥がある場合に、サーチ箇所を変更してテンプレートマッチングを実施してもよい。

図７を参照して、画像処理方法について説明する。図７は、本実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。なお、図７の説明においては図１及び図４の符号を適宜使用して説明する。なお、画像処理装置の記憶部には予備のテンプレート画像も記憶されているものとする。

図７に示すように、マークＭの認識処理が開始されると、実装ヘッド３０が動かされて基板撮像部３８によって基板Ｗ上のマークＭの複数箇所が撮像される（ステップＳ０１）。基板撮像部３８で撮像された複数の撮像画像は、マークＭの複数のサーチ箇所を示す複数のサーチ画像５０として画像処理装置４０に入力される（ステップＳ０２）。画像処理装置４０では、記憶部４２からマークＭの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像５２が入力され、複数のサーチ画像５０に対して複数のテンプレート画像５２のマッチング処理が実施される（ステップＳ０３）。

マッチング処理ではサーチ画像５０でテンプレート画像５２が走査されながら類似度が計算され、各テンプレート画像５２で規定量以上の類似度が得られるか否かが判定される（ステップＳ０４）。いずれかのテンプレート画像５２で類似度が規定量以上にならない場合（ステップＳ０４でＮｏ）、マークＭの欠陥によってマッチング箇所が抽出されていないテンプレート画像５２が存在すると判断される。この場合、マークＭのサーチ箇所が変更され（ステップＳ０５）、予備のテンプレート画像５２を用いてステップＳ０１からステップＳ０４の処理が繰り返される。

一方で、各テンプレート画像５２で類似度が規定量以上になる場合（ステップＳ０４でＹｅｓ）、各テンプレート画像５２でマッチング箇所が抽出されていると判断される。そして、複数のテンプレート画像５２のマッチング箇所からマークＭの重心位置５１が算出されて（ステップＳ０６）、マークＭの重心位置５１を基準にして基板Ｗ上に座標系が設定される（ステップＳ０７）。このようにして、基板Ｗ上に座標系が設定されることで、座標系に基づいて実装ヘッド３０の移動位置が制御され、基板Ｗ上の所望の実装位置に部品Ｐが実装される。

以上のように、本実施の形態の画像処理装置４０では、マークＭの一部分をサーチ画像５０としてテンプレートマッチングするため、サイズが大きなマークＭであってもマークＭを認識することができ、マークＭの重心位置５１を精度よく算出することができる。また、サーチ画像５０及びテンプレート画像５２の面積が小さいため、マッチング処理を高速化して短時間で認識することができる。さらに、サーチ画像５０内のマークＭとテンプレート画像５２のズレが小さくなるため、マッチング処理に対するマークＭの傾きやサイズの誤差の影響を減らすことができる。このように、認識アルゴリズムを大幅に変更することなく、マークＭの認識時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態において、マークの２箇所から重心位置が算出される構成にしたが、この構成に限定されない。マークの複数箇所から重心位置が算出されればよく、例えば、マークの３つ以上の箇所から重心位置が算出されてもよい。したがって、取得部によってマークの３つ以上の箇所に対する３箇所以上のサーチ画像が取得され、記憶部によってマークの３つ以上の箇所に対応した３箇所以上のテンプレート画像が記憶されてもよい。

また、本実施の形態において、マークとして四角マーク、円マークを例示して説明したが、この構成に限定されない。マークはテンプレートマッチングに使用されるものであればよく、リングマーク、クロスマーク等の点対称形状のマークでもよいし、三角マーク等の線対称形状のマークでもよい。

また、本実施の形態において、複数のテンプレート画像がマーク外縁の複数画像に対応した画像である構成について説明したが、この構成に限定されない。複数のテンプレート画像は、マークの認識可能な特定形状を含む画像であればよい。

また、本実施の形態において、複数のテンプレート画像の重心位置にマーク外縁の複数箇所と同一形状が位置する構成にしたが、この構成に限定されない。マーク外縁の複数箇所と同一形状がテンプレート画像内に存在していればよく、重心位置から外れていてもよい。

また、本実施の形態において、マークの複数箇所のいずれかにマッチング不能な欠陥がある場合に、マークのサーチ箇所を全体的に９０度回転した箇所を新たなサーチ箇所としてテンプレートマッチングする構成にしたが、この構成に限定されない。マークの欠陥箇所を避けた箇所を、新たなサーチ箇所としてテンプレートマッチングすればよい。

また、本実施の形態において、基板に部品を実装する実装装置に画像処理装置を設けた構成について説明したが、この構成に限定されない。画像処理装置は、テンプレートマッチングが実施される加工装置に設けられていればよく、例えば、基板にペースト状の半田を印刷する印刷装置、半田の印刷状態を検査する検査装置、半田を溶かして部品付けするリフロー装置等に設けられてもよい。

また、本実施の形態において、基板は各種部品を実装可能なものであればよく、プリント基板に限定されず、治具基板上に載せられたフレキシブル基板であってもよい。

また、本実施の形態のプログラムは記憶媒体に記憶されてもよい。記録媒体は、特に限定されないが、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

さらに、上記実施形態では、サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理装置であって、マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得する取得部と、マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像を記憶する記憶部と、サーチ画像からテンプレート画像のマッチング箇所を抽出する抽出部と、複数のテンプレート画像のマッチング箇所からマークの重心位置を算出する算出部とを備えることを特徴とする。この構成によれば、マークの一部分をサーチ画像としてテンプレートマッチングするため、サイズが大きなマークであってもマークを認識することができ、マークの重心位置を精度よく算出することができる。また、サーチ画像及びテンプレート画像の面積が小さいため、マッチング処理を高速化して短時間で認識することができる。さらに、サーチ画像内のマークとテンプレート画像のズレが小さくなるため、マッチング処理に対するマークの傾きやサイズの誤差の影響を減らすことができる。このように、認識アルゴリズムを大幅に変更することなく、マークの認識時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明は、マークの認識時間を短縮すると共に認識処理に対するマークの誤差の影響を減らすことができるという効果を有し、特に、基板上のマークを認識する画像処理装置、実装装置、画像処理方法、プログラムに有用である。

１ ：実装装置
３８ ：基板撮像部
４０ ：画像処理装置
４１ ：取得部
４２ ：記憶部
４３ ：抽出部
４４ ：算出部
５０ ：サーチ画像
５１ ：マークの重心位置
５２ ：テンプレート画像
５３ ：テンプレート画像の重心位置
Ｍ ：マーク
Ｐ ：部品
Ｗ ：基板

Claims (8)

1. サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理装置であって、
   前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得する取得部と、
   前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像を記憶する記憶部と、
   前記サーチ画像から前記テンプレート画像のマッチング箇所を抽出する抽出部と、
   前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出する算出部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記複数のテンプレート画像がマーク外縁の複数箇所に対応した画像であり、
   前記複数のテンプレート画像の重心位置に前記マーク外縁の複数箇所と同一形状が位置することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記マーク外縁の複数箇所が互いに点対称となる２箇所であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記記憶部が前記マークの他の複数箇所に対応した予備のテンプレート画像を記憶しており、
   前記マークの複数箇所のいずれかにマッチング不能な欠陥がある場合に、前記取得部が前記マークの他の複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得して、前記抽出部が当該サーチ画像から予備のテンプレート画像のマッチング箇所を抽出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 前記マークの他の複数箇所は、前記マークの複数箇所を全体的に９０度回転した箇所であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像処理装置と、
   基板上の前記マークの複数箇所を撮像した撮像画像を前記複数のサーチ画像として前記画像処理装置に入力する撮像装置とを備え、
   前記画像処理装置で前記サーチ画像から前記マークの重心位置を算出して、前記マークの重心位置を基準にして前記基板上に座標系を設定することを特徴とする実装装置。
7. サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理方法であって、
   前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得するステップと、
   前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像のマッチング箇所を前記複数のサーチ画像から抽出するステップと、
   前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出するステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。
8. サーチ画像に対してテンプレートマッチングを実施して、サーチ画像に含まれるマークを認識する画像処理装置のプログラムであって、
   前記マークの複数箇所に対する複数のサーチ画像を取得するステップと、
   前記マークの複数箇所に対応した複数のテンプレート画像のマッチング箇所を前記複数のサーチ画像から抽出するステップと、
   前記複数のテンプレート画像のマッチング箇所から前記マークの重心位置を算出するステップとを、前記画像処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。

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