JP2774841B2 - 画像認識部品装着装置における部品把持位置設定方法 - Google Patents

画像認識部品装着装置における部品把持位置設定方法

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JP2774841B2 JP1307972A JP30797289A JP2774841B2 JP 2774841 B2 JP2774841 B2 JP 2774841B2 JP 1307972 A JP1307972 A JP 1307972A JP 30797289 A JP30797289 A JP 30797289A JP 2774841 B2 JP2774841 B2 JP 2774841B2
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康彦 水谷
哲也 石黒
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はいわゆるプリント基板(以下、単に基板と称
する)に部品を自動的に次々と装着する部品装着装置に
関し、特に画像認識によって部品を把持しこれを基板に
装着する画像認識部品装着装置における部品把持位置設
定方法に関する。
背景技術 かかる画像認識により作動する部品装着装置は、軟弱
端子を有するが故に整列して供給することが困難な電子
部品を基板に正しく装着するために、コンベア上にラン
ダム(非整列状態)に供給載置される電子部品をテレビ
カメラによって撮像し、得られる画像データを処理して
各部品の形状、位置及び姿勢を知るようにしている。
従来の画像認識部品装着装置においては画像データ処
理して、部品把持位置設定のプログラムが複雑で、部品
装着速度を速くせんとした場合、高速のコンピュータを
必要とし、コスト高となり実用性に問題があった。
発明の概要 [発明の目的] 本発明の目的は、低速のコンピュータによって形成さ
れしかも高速に部品の把持位置を設定することが出来る
画像認識部品装着装置における部品把持位置設定方法を
提供することである。
[発明の構成] 部品載置面上にランダムされる電子部品を撮像して画
像信号を生成し、前記画像信号を処理して2次元画面を
構成する画素データを生成し、前記画素データに基づき
前記部品載置面上の前記電子部品のうちの1の把持位置
を設定する画像認識部品装着装置における部品把持位置
設定方法であって、 前記画素データのうちの1群の黒レベルデータの存在
域の重心位置を求める行程と、 前記前記1群の黒レベルデータの等価楕円と慣性主軸
を求める行程と、 前記重心から前記存在域の外部までの最遠点及び最近
点と前記重心とを結ぶ長軸及び短軸を求める行程と、 前記長軸及び短軸のいずれか一方から他方を見る方向
によって前記部品の表裏判別をなす行程と 前記表裏判別の結果に応じて前記重心位置を基準とし
て部品把持位置を設定することを特徴とする方法。
[発明の作用] 本発明による画像認識部品装着装置においては、部品
認識をした後に部品把持位置を設定するに当り、部品の
表裏判別を行なって、比較的簡単な演算により部品把持
位置を設定している。
実 施 例 以下、添付図面によって、本発明の実施例につき詳細
に説明する。
まず、第1図によって、本発明による部品把持位置設
定方法を実行する画像認識部品装着装置につき説明す
る。
本装置において、第1制御手段1が部品供給装置2を
作動せしめるためのモータ3を駆動し、部品供給装置2
からコンベア4上に数個の電子部品5、(この場合発光
素子)がランダム(すなわち非整列)状態にて投下され
る。そして、コンベア4を作動せしめるためのモータ6
が駆動され、コンベア4上に投下された発光素子5は撮
像手段としてのテレビカメラ8により撮像され得る部品
供給位置9に持ち来される。テレビカメラ8により生成
された画像信号はA/D変換器10を経て画素データに変換
され、第1制御手段1に送られる。第1制御手段1はこ
の画素データに基づいて部品供給位置9における各発光
素子5の形状、位置及び姿勢を知り、X−Yテーブル12
の作動用のモータ13を駆動して部品搬送チャック14をし
て、最初に搬送すべきであると判定した発光素子を把持
し得る位置に持ち来し、且つ、把持せしめる。そして、
この把持させた発光素子5を表裏反転装置15に受け渡
し、受け渡した発光素子が表裏が反転していれば表裏反
転装置15を作動させて発光素子5が常に表向きとなるよ
うに姿勢を修正し、インデックステーブル17上のインデ
ックスチャック18に受け渡す。インデックステーブル17
はメインモータ19によりカム機構20を介して回転駆動さ
れ、第1制御手段1によってカム機構20の動作制御がな
されることによって36゜ずつ間欠的に回転する。インデ
ックスチャック18はインデックステーブル17上に等間隔
(36゜ピッチ)にて10箇所に設けられている。インデッ
クスチャック18は上記の表裏反転装置15による部品供給
箇所と後述の部品排出箇所において第2制御手段22より
カム機構20を介して動作制御されるインデックスチャッ
ク駆動装置23及び24により機械力を付与されることによ
り把持爪の開動作をなす。そして、この機械力が解除さ
れることによって把持爪を閉じる。
上述した如く、インデックステーブル17は36゜を1ピ
ッチとして間欠的に回転せしめられるが、上記の部品供
給箇所からこの1ピッチずつ進んだ位置に対応してテレ
ビカメラ26、端子扱き装置27、端子屈曲装置28、テレビ
カメラ29及び部品装着チャック30が配設されている。こ
の部品装着チャック30が配置された位置が上述した部品
排出箇所であり、発光素子5を把持したインデックスチ
ャック18はこの位置にてインデックスチャック駆動装置
24により機械力を付与されて該発光素子の把持状態を解
除して部品装着チャック30に受け渡す。
上記の各インデックスチャック駆動装置23,24、端子
扱き装置27、端子屈曲装置28及び部品装着チャック30は
第2制御手段22により動作制御されるカム機構20及びク
ラッチ21を介してメインモータ19により駆動される。ま
た、これら端子扱き装置27、端子屈曲装置28及び部品装
着チャック30の駆動のタイミングは、エンコーダ31から
の信号に基づく。第2制御手段22はまず、インデックス
チャック18により把持された発光素子5の端子の状態を
テレビカメラ26からの撮像信号に基づいて認識し、これ
に応じて端子扱き装置27を作動せしめ、軟弱であるが故
に第2図に示す如く変形していた発光素子5の端子5aを
その先端に向けて扱いて第3図に示すように互いに平行
に成形する。次いで、第2制御手段22は端子屈曲装置28
を作動せしめ、第4図に示すように端子5aを約90゜屈曲
せしめる。
この後、第2制御手段は発光素子5の端子5aの状態を
テレビカメラ29からの撮像信号に基づいて認識し、端子
5aの成形状態が良であると判定したら、インデックスチ
ャック駆動装置24を作動させてインデックスチャック18
による発光素子5の把持状態を解除せしめると共に、部
品装着チャック30をしてこの発光素子5を把持せしめ
る。そして、X−Yテーブル33を作動させるためのモー
タ34を駆動して、該発光素子5が装着されるべくプリン
ト基板35を持ち来す。
この後、第2制御手段22は部品装着チャック回転用モ
ータ37を回転せしめて部品装着チャック30を適当な角度
位置まで回転せしめ、プリント基板35に対する発光素子
5の角度位置を定める。そして、部品装着チャック30を
下降させ、第5図に示す如く、プリント基板35に発光素
子5を装着する。このとき、発光素子5の端子5aはプリ
ント基板35に形成された端子挿入孔35aに挿入され、そ
の先端部分がプリント基板35の下面側に突出する。第2
制御手段22はこの端子5aの導通状態の良否を導通チェッ
ク・端子カット装置39により検査し、導通が良否であれ
ば端子5aの先端部をこの導通チャック・端子カット装置
39により切断して所定の長さに切り揃える。
一方、第2制御手段22は、導通チャック・端子カット
装置39による端子導通検査結果が不良と認識した場合に
は、部品装着チャック30をしてその発光素子5をプリン
ト基板35から取り外させてその回収のためにこれを不良
部品収納部40に収納し、直ちに接続の発光素子の装着を
行なわしめる。
以下、上記の一連の動作がプリント基板35に装着され
るべき発光素子の各々に関して行われる。
次に、第6図を参照して第1制御手段1における部品
認識動作を説明する。
第1制御手段による部品認識動作をなす手段は、CPU,
RAM及びROMを含むいわゆるマイクロコンピュータによっ
て形成される。第6図はこのマイクロコンピュータによ
って実行されプログラムを示すフローチャートであり、
第1手段によるモータ13及び部品搬送チャック14の制御
動作を司るプログラムに対して所望タイミングにて割込
実行される。
このプログラムにおいては、先ず、フラッグFが1に
等しいや否やを判別して(ステップS1)、Fが0に等し
いときは、A/D変換器10から順次供給さる画素データを
1フレーム分まとめてRAM内の所定領域に取り込む(ス
テップS2)。なお、F=1と判別したときには後述のス
テップS18に入る。第7図は、画素データによって表わ
される1フレームの画像の一例を示しており、この画像
においては電子部品d1,d2,d3がコンベア4上に非整列状
態にて載置されている様子が表れている。第8図示した
如く、本発明によれば、1フレームの画像において垂直
及び水平方向におい所定画素(例えば100画素)おきに
グリッドGi(i=1,…196)を設定してある。そして、
既設ウィンドウ外の領域において最若番のGiから順に番
号順にチェックし(ステップS3)、黒レベルグリッドが
見つかると、この検出黒レベルグリッドを基準にして所
定広さの領域すなわちウィンドウWを設定する(第9図
参照)(ステップS4)。次いで、このウィンドウWの境
界上に黒レベルグリッドが存在するや否やを判別する
(ステップS5)。ウィンドウ境界上に黒レベルグリッド
が存在するときは例えば第10図に示す如く部品同士が近
接しており、部品吸着には適さないとして、既に設定し
たウィンドウ以外の領域について最若番のGiから老番方
向へ黒レベルグリッドの検出動作をなすべくステップS3
に戻る。一方、ウィンドウ境界上に黒レベルグリッドが
存在しないときは、当該ウィンドウ内の黒レベルグリッ
ド数が所定値より大であるや否やを判別する(ステップ
S7)。当該ウィンドウ内の黒レベルグリッド数が所定値
範囲内にない場合、目標部品の大きさが規定外である
か、又は、部品が載置面に対して傾斜して載置されてお
り、吸着に適さないとしてステップS3に戻る。一方、当
該ウィンドウ内の黒レベルグリッド数が所定値範囲内に
あると判別したときはテレビカメラ8から見た目標部品
の面積が第11図に示した如く一応の規定に収まっている
として、次のステップS8の判別動作に入る。ステップS8
においては、当該ウィンドウ内の水平方向における黒レ
ベル画素間の最大距離Xと、垂直方向における黒レベル
画素間の最大距離Yとが所定の最大値XMX及びYMXより小
であるや否やを判別する。第12図に示した如く、X<X
MX及びY<YMXが共に成立すれば目標部品の大きさは規
定に収まっているとして次の面積チェックのステップS9
に入る。ステップS9においては、ウィンドウ内の黒レベ
ル画素数が、所定最小値NMN及び所定最大値NMXの間にあ
るや否やを判別する。ウィンドウ内の黒レベル画素数が
NMNとNMXとの間にないと部品面積が規定範囲外にある
故、部品との形状が異常であるか部品の姿勢が正しくな
いとして、ステップS3に戻る。一方、ウィンドウ内の黒
レベル画素数がNMNとNMXとの間にあることを判別した場
合は、部品吸着又は把持位置の算出のための準備として
目標部品の重心位置座標を算出する(ステップS10)。
重心位置座標算出方法については周知なので、ここでは
詳述しない。次いで、ステップS11において、取り込ん
だ1フレームの画像について、吸着位置算出までの動作
が1の部品について既になされたことを示すフラッグF
が立っているかどうかを判別する。フラッグFが1であ
ることを判別したときは、既に1の部品について、吸着
位置算出が終了しているので、今回設定ウィンドウ内の
部品についての重心位置座標データを記憶して(ステッ
プS12)、メインルーチンに戻る。一方、F=0を判別
したときは、第13図に示す如く目標部品d1の等価楕円及
び慣性主軸上にある黒レベルデータを算出する(ステッ
プS13)。この演算も周知であり、ここでは詳述しな
い。次に、ステップS14においては、第14図に示す如
く、部品の重心からの輪郭上の最遠点及び最近点と重心
とを結ぶ長軸線l1及び短軸線l2を求める。次いで、この
l1及びl2の水平右方向基準線γに対する反時計回りの角
度をθ及びθとして、Δθ=θ−θを求め、Δ
θ>180゜のときはΔθ=Δθ−360゜とし、Δθ<−18
0゜のときはΔθ=Δθ+360゜とする。こうすれば−18
0゜<Δθ<180゜となり、Δθの正負により表裏判別を
行なう(ステップS15)。
次いで、ステップS17において、目標部品を載置面か
ら拾い上げる吸着手段により吸着すべき位置すなわち把
持位置を算出する。この吸着位置の座標(Px,Py)は次
の(1)又は(2)式の演算によって得られる。
ここに、Gx,Gyは先に算出した重心位置座標であり、G
Pは重心との吸着位置との距離であり、予め部品種類毎
に定められている。θGPは重心と吸着位置との間の距離
であり、θGPは重心と吸着位置とを結ぶ線と慣性主軸と
のなす角度であり、予め部品種類毎に定まっている。ま
た、θMXはステップS13で求めた慣性主軸の水平方向と
なす角度である。
なお、第15図(A)に示す如く部品の長手部分が右方
向へ延びたR状態(表)の場合上記(1)式を用い、第
15図(B)に示す如く部品の長手部が左方向へ延びたL
状態(裏)の場合は(2)式を用いる。
このようにして吸着位置座標Px,Pyが得られたら上述
のフラッグFを1にした後(ステップS17)、ステップS
3に戻る。
なお、ステップS1において、F=1が判別されたとき
は、画像データ取込をすることなく、ステップS12にお
いて記憶しておいた次回用ウィンドウデータを今回用と
して取り込んで(ステップS18)、フラッグFをゼロと
した後(ステップS19)、ステップS13に入る。
こうして、ステップS13ないしステップS17まで再び実
行して、ステップS3に入って次の部品を探すのである。
こうして、部品が見つからないとメインルーチンに戻る
のであるが、このときコンベアを1ピッチ移動せしめる
(ステップS20)。
発明の効果 本発明による部品把持位置算出方法においては、部品
把持位置を算出するに当り、部品の表裏判別を行なって
おり、比較的簡単な演算式により部品把持位置を設定出
来るので演算速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の部品認識方法を実行する画像認識部
品装着装置を示すブロック図、第2図ないし第5図は、
対象部品の端子を整列せしめる場合の動作を説明する斜
視図、第6図は、第1図の装置における画像認識動作を
司る制御手段のサブルーチンを示すフローチャート、第
7図ないし第15図(A),(B)は第6図によって示さ
れるサブルーチンの動作の演算内容を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 水谷 康彦 埼玉県川越市大字山田字西町25番地1 パイオニア株式会社川越工場内 (72)発明者 石黒 哲也 埼玉県川越市大字山田字西町25番地1 パイオニア株式会社川越工場内 (72)発明者 橘 義人 埼玉県川越市大字山田字西町25番地1 パイオニア株式会社川越工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 13/08 H05K 13/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】部品載置面上にランダムされる電子部品を
    撮像して画像信号を生成し、前記画像信号を処理して2
    次元画面を構成する画素データを生成し、前記画素デー
    タに基づき前記部品載置面上の前記電子部品のうちの1
    の把持位置を定める画像認識部品装着装置における部品
    把持位置設定方法であって、 前記画素データのうちの1群の黒レベルデータの存在域
    の重心位置を求める行程と、 前記1群の黒レベルデータの等価楕円と慣性主軸を求め
    る行程と、 前記重心から前記存在域の外部までの最遠点及び最近点
    と前記重心とを結ぶ長軸及び短軸を求める行程と、 前記長軸及び短軸のいずれか一方から他方を見る方向に
    よって前記部品の表裏判別をなす行程と 前記表裏判別の結果に応じて前記重心位置を基準として
    部品把持位置を設定することを特徴とする方法。
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WO2016017029A1 (ja) * 2014-08-01 2016-02-04 富士機械製造株式会社 部品装着方法および部品装着装置
JPWO2016017029A1 (ja) * 2014-08-01 2017-05-18 富士機械製造株式会社 部品装着方法および部品装着装置
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