JP3049375B2 - 部品の位置決め方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、短辺及び長辺の長さが
既知である長方形の小型チップ部品を画像処理によって
位置決めする方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細な長方形の小型チップ部品（例え
ば、長辺１ｍｍ×短辺０．５ｍｍ）は小径（例えば、外
径０．８ｍｍ）の吸着ノズルによって吸着されて位置決
めされるが、この位置決めには２値化処理による画像処
理が応用されている。

【０００３】ところが、吸着ノズルの外径が部品の短辺
の長さよりも大きい場合には、吸着ノズルが部品からは
み出してしまうことが起こり、斯かる場合には、図１８
に示すように吸着ノズル１１と部品１０を含めた全体が
パターンＰとして認識されるため、部品１０の重心がパ
ターンＰの重心Ｇ’として求められ、部品１０の真の重
心Ｇを求めることができないという問題が発生する。

【０００４】そこで、吸着ノズルのはみ出しの影響を受
けることなく部品の重心を求める方法が提案されている
（特開平１−２７６３７５参照）。この方法は、パター
ンに対して上下及び左右方向から走査して上下、左右方
向の走査線によってそれぞれ切断されるパターンの切断
線寸法が基準長さに達する上下、左右の各２位置を得、
これら各２位置によって形成される矩形の中心位置を求
め、この中心位置を部品の重心とする方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では部品の重心位置は求められるが、部品の傾
きを求めることができず、部品の正確な位置決めを行な
うことができないという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、部品の重心及び傾きを常に正
確に求めて該部品を高精度に位置決めすることができる
部品の位置決め方法及び装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、短辺及び長辺
の長さが既知である長方形の小型チップ部品をの画像処
理によって位置決めする方法において、２値化処理によ
って部品の短辺のエッジ候補点を検出し、検出されたエ
ッジ候補点に基づいて短辺上のエッジ点を求めた後、該
短辺上のエッジ点を結ぶ直線の傾きと同じ走査角度で部
品の長辺を走査して該長辺上の上下のエッジペアを検出
し、検出されたエッジペアから距離が規定範囲内である
ものを長辺エッジペアとして求め、求められた長辺エッ
ジペアから長辺上のエッジ点を求め、前記短辺上及び長
辺上のエッジ点に基づいて最小二乗法によって複数の直
線を求め、これらの直線の交点から部品の重心及び傾き
を検出することを特徴とする。

【０００８】又、本発明は、撮像された長方形部品の画
像を保管するイメージメモリと、該イメージメモリに保
管された長方形部品の画像を走査して長方形部品のエッ
ジ候補点を検出するエッジ検出手段と、該エッジ検出手
段によって検出されたエッジ候補点に基づいて短辺上の
エッジ点を求めた後、該短辺上のエッジ点を結ぶ直線の
傾きと同じ走査角度で部品の長辺を走査して該長辺上の
上下のエッジペアを検出し、検出されたエッジペアから
距離が規定範囲内であるものを長辺エッジペアとして求
め、求められた長辺エッジペアから長辺上のエッジ点を
求める短辺検出手段、長辺検出手段と、これら短辺検出
手段及び長辺検出手段によって求められた短辺及び長辺
上のエッジ点に基づいて部品の重心及び傾きを検出する
重心・傾き検出手段と、これら各手段の動作を制御する
制御手段を含んで部品の位置決め装置を構成したことを
特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明では、先ず長方形部品の短辺上のエッジ
候補点を検出し、検出されたエッジ候補点に基づいて短
辺上のエッジ点を求めた後、該短辺上のエッジ点を結ぶ
直線の傾きと同じ走査角度で部品の長辺を走査して該長
辺上の上下のエッジペアを検出し、検出されたエッジペ
アから距離が規定範囲内であるものを長辺エッジペアと
して求め、求められた長辺エッジペアから長辺上のエッ
ジ点を求め、前記短辺上及び長辺上のエッジ点に基づい
て最小二乗法によって複数の直線を求め、これらの直線
の交点を部品のコーナーとしてこれらの交点から部品の
重心及び傾きを検出するようにしたため、吸着ノズル等
の影響を受けることなく、部品を高精度に位置決めする
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１１】図１は本発明に係る部品の位置決め装置の
構成を示すブロック図である。該位置決め装置は、不図
示の撮像手段によって撮像された長方形部品の画像を保
管するイメージメモリ１と、該イメージメモリ１に保管
された長方形部品の画像を走査して長方形部品のエッジ
点（候補点）を検出するエッジ検出手段２と、該エッジ
検出手段２によって検出されたエッジ点に基づいて部品
の直線部を検出する直線検出手段３と、部品の短辺、長
辺をそれぞれ検出する短辺検出手段４、長辺検出手段５
と、これら短辺検出手段４及び長辺検出手段５によって
求められた短辺及び長辺上のエッジ点に基づいて部品の
重心及び傾きを検出する重心・傾き検出手段６と、以上
のイメージメモリ１、エッジ検出手段２、直線検出手段
３、短辺検出手段４、長辺検出手段５及び重心・傾き検
出手段６の動作を制御する制御手段７を含んで構成され
ている。

【００１２】以下に上記位置決め装置による部品の位置
決め方法を図２乃至図１７に基づいて説明する。

【００１３】図２は本発明に係る位置決め方法の処理手
順を示すフローチャート、図３は処理画面を示す図であ
り、図３に示すように、本実施例では短辺長さＬＳ、長
辺長さＬＬの微細な長方形部品（以下、チップと称す）
１０が吸着ノズル１１によって吸着されて位置決めさ
れ、吸着ノズル１１の外径Ｄはチップ１０の短辺長さＬ
Ｓよりも大きく（Ｄ＞ＬＳ）、従って、処理画像におい
て吸着ノズル１１は図示のようにチップ１０よりはみ出
している。尚、処理画面上には、チップ１０と吸着ノズ
ル１１を含むパターンＰ（実線で囲まれる部分）が表示
される。

【００１４】而して、実際の位置決めにおいては、先ず
図１に示すエッジ検出手段２によってチップ１０の短辺
のエッジ候補点が検出される（図２のステップ１）。こ
の処理の手順の詳細を図４にフローチャートにて示す。

【００１５】即ち、図３に示す処理画面の左上端より
（ＬＳ／２０）の画素間隔で処理画面内が走査（スキャ
ン）され（図４のステップ１−２）、エッジ点があれば
その点が短辺上のエッジ候補点として短辺候補リストに
書込まれ（図４のステップ１−３）、走査は画面全体に
亘って行なわれる（図４のステップ１−１，１−４）。
尚、エッジ点の検出においては、各走査線上の処理画面
の左端から最初の８画素分の濃度値から背景濃度値Ｄｂ
が求められ、この背景濃度値Ｄｂに或るオフセット値Ｄ
ｏを加えた値を閾値として２値化処理がなされる。この
ようにすれば、背景濃度値Ｄｂに合わせて各走査線毎に
閾値を変更することができるため、処理画面全体の照明
変動だけでなく、上下方向の照明ムラに対しても正確に
検出を行なうことができる。

【００１６】斯くて、図５に示すようにパターンＰ上に
は複数のエッジ候補点が検出できるが、次にこれらの点
列からチップの短辺の直線部分が図１に示す直線検出手
段３によって検出される（図２のステップ２）。ここ
で、直線検出の具体的な処理手順を図６に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。

【００１７】即ち、前記短辺候補リストから１つずつデ
ータが取り出され（図６のステップ２−２）、点列に抜
けがないか否か（条件１）がチェックされ（ステップ２
−２）、抜けがなければ隣合う２点間の勾配が規定値内
であるか否か（条件２）がチェックされ（ステップ２−
４）、抜けがあれば次のデータが取り出されて同様のチ
ェックがなされる（ステップ２−１〜２−３）。尚、本
実施例では、図７に示す隣合う２点ｇ，ｈ間の勾配（ｄ
ｙ／ｄｘ）の規定値は、０．３６（２０°）に設定され
ている。

【００１８】隣り合う２点間の勾配が規定値以内であれ
ば、点列の中で内側に入り込んだ点の個数が規定数以内
であるか否か（条件３）がチェックされ（ステップ２−
５）、規定数以内であれば以上の条件１，２，３を満足
する点の個数が規定数以上であるか否かがチェックされ
（ステップ２−６）、内側に入り込んだ点の個数が規定
数を超えれば、次のデータが取り出されて以上の一連の
処理がなされる（ステップ２−１〜２−５）。

【００１９】尚、上記条件３のチェックは次のようにな
される。即ち、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、直線
候補のエッジ点列のｘ座標を上から順にｘｉ（ｉ＝０，
１，２，…）、ｉ番目までのエッジ点のｘ座標の最大値
を（ｘｉ）ｍａｘ、最小値を（ｘｉ）ｍｉｎとすると
き、下式を満足しないエッジ点（ＮＧ点）が２個以内で
あるか否かがチェックされ、ＮＧ点は直線の候補点から
外される。

【００２０】

【数１】 ｘｉ＋１≧（ｘｉ）ｍａｘ又はｘｉ＋１≦（ｘｉ）ｍｉｎ 而して、図６のステップ２−６での判断において、前記
条件１，２，３を満足する点の個数が規定数以上である
場合には、図９に示すようにエッジ点を結ぶ直線Ｌの傾
きαがｙ軸に対して規定値（例えば、±２０°）以内で
あるか否かがチェックされ（図６のステップ２−７）、
傾きαが規定値内であれば、求められたエッジ点（直線
エッジ点）が短辺リストに書き込まれて（ステップ２−
８）直線部の検出が終了し（ステップ２−１０）、傾き
αが規定値を超えている場合には、次のデータが取り出
されて以上の一連の処理がなされる（ステップ２−１〜
２−７）。

【００２１】而して、当初から短辺候補リストにデータ
がない場合には、短辺候補リストに直線部はないものと
して（ステップ２−１，２−９）、直線部の検出が終了
する（ステップ２−１０）。

【００２２】以上の直線部の検出が終了すると、直線が
検出できたか否かがチェックされ（図２のステップ
３）、直線部が検出できた場合には図１に示す短辺検出
手段４によってチップ１０の短辺の検出がなされ（ステ
ップ４）、検出できなかった場合には対象画像中にチッ
プ１０はないものとして（ステップ１１）位置決め処理
が終了する（ステップ１２）。

【００２３】ここで、チップ１０の短辺の検出（ステッ
プ４）の具体的方法を図１０及び図１１に基づいて説明
する。尚、図１０は短辺の検出手順を示すフローチャー
ト、図１１は処理画面を示す図である。

【００２４】前記直線部の検出（図２のステップ２）で
求められた直線の傾き（図９の直線Ｌの傾きα）と等し
い傾きで縦方向に（ＬＬ／４０）の画素間隔で直線の近
傍を６回走査し（図１１参照）、エッジ点を求める（図
１０のステップ４−１）。尚、このときの２値化処理に
おける閾値の決定は前述と同様になされる。

【００２５】次に、求められた上下のエッジ点のｙ方向
距離（エッジペアの距離）をＬｙとするとき、このＬｙ
が規定値内となるエッジ点のペアの数を求める（図１０
のステップ４−２）。そして、このエッジ点のペアの数
が規定数（例えば、４組）以上であるか否かがチェック
され（ステップ４−３）、規定数以上であればその直線
はチップ１０の短辺であるとして（ステップ４−４）、
短辺検出が終了し（ステップ４−６）、規定数未満であ
る場合にはその直線はチップ１０の短辺ではないとして
（ステップ４−５）、短辺の検出が終了する（ステップ
４−６）。

【００２６】以上の処理が終了すると、短辺が検出でき
たか否かのチェックがなされ（図２のステップ５）、短
辺の検出ができた場合には図１に示すエッジ検出手段２
によってチップ１０の長辺の候補点の検出がなされる
（ステップ６）。又、短辺の検出ができなかった場合に
は、調べていない短辺候補短点があるか否かがチェック
され（ステップ１０）、調べていない短辺候補点があれ
ば、直線部の検出（ステップ２）以降の処理が繰り返さ
れ、調べていない短辺候補点がなければ対象画像中にチ
ップ１０はないものとして（ステップ１１）位置決め処
理が終了する（ステップ１２）。

【００２７】ここで、チップ１０の長辺の候補点の検出
（ステップ６）の具体的方法を図１２乃至図１４に基づ
いて説明する。尚、図１２は長辺の候補点の検出手順を
示すフローチャート、図１３及び図１４は処理画面を示
す図である。

【００２８】先ず、前記短辺の検出（図２のステップ
４）でチップ１０の短辺が２つ検出できたか否かがチェ
ックされ（図１２のステップ６−１）、短辺が２つ検出
できた場合には、２つの短辺の傾きの平均値を走査角度
とし（ステップ６−２）、１つの短辺しか検出できなか
った場合には１つの短辺の傾きを走査角度とし（ステッ
プ６−３）、図１３に示すように、画像が指定間隔で走
査される（ステップ６−５）。尚、走査間隔は、左右の
短辺の近傍８ライン（走査線）については（ＬＬ／４
０））画素、その他のラインについては（ＬＬ／２０）
画素に設定される。

【００２９】而して、上記走査によって図１３に示す上
下のエッジ点を検出し、上下のエッジ点（エッジペア）
があればその点が長辺候補リストに書き込まれる（ステ
ップ６−６）。尚、このとき、吸着ノズル１１による影
響を軽減するために、図１３に示すように各候補点を吸
着ノズル１１の位置を境として２つのグループＡ，Ｂに
分け、各グループＡ，Ｂ毎にＬｙが最大となるエッジペ
ア（図１３に◎にて示すエッジ点のペア）を検出し、そ
の点を候補点から外す。又、図１４に示すように、チッ
プ１０の短辺の１つが吸着ノズル１１に隠れて検出でき
なかった場合には、吸着ノズル１１のエッジ点ｍ，ｎが
チップ１０の長辺エッジの候補点とされる可能性がある
ため、検出できなかった短辺側の候補点は除外される。

【００３０】そして、以上の長辺エッジの候補点の検出
は、各走査毎に全走査が終了するまで繰り返される（ス
テップ６−４，６−７）。

【００３１】以上のようにチップ１０の長辺の候補点の
検出が終了すると、図１に示す長辺検出手段５によって
長辺の検出がなされる（図２のステップ７）。この長辺
の検出の具体的方法を図１５のフローチャートに基づい
て説明する。

【００３２】先ず、前記長辺候補リストから１つずつデ
ータが取り出され（図１５のステップ７−２）、図１３
に示す上下のエッジ点の距離（エッジペアの距離）をＬ
ｙとするとき、このＬｙが規定値内であるか否かがチェ
ックされ（ステップ７−３）、規定値内であるエッジ点
のペア（図１３において、●、◎にて示す点のペア）を
長辺エッジペアとして長辺リストに書き込む（ステップ
７−４）。尚、取り出されたデータの上下のエッジ点の
距離Ｌｙが規定値を超えていれば、次のデータが取り出
されて同様のチェックがなされる（ステップ７−１〜７
−３）。

【００３３】而して、以上の一連の処理（ステップ７−
１〜７−４）が全てのデータについてなされると、前記
長辺リストに書き込まれたエッジペアの数は規定値以上
であるか否かがチェックされ（ステップ７−１，７−
５）、規定値以上であれば長辺の検出は成功したとして
（ステップ７−６）、長辺の検出処理は終了し（ステッ
プ７−８）、規定値未満であれば長辺はないものとして
長辺リストがクリアされ（ステップ７−７）、長辺の検
出処理が終了する（ステップ７−８）。

【００３４】次に、以上の処理の結果、長辺が検出でき
たか否かがチェックされ（図２のステップ８）、長辺が
検出できた場合には、図１に示す重心・傾き検出手段６
によってチップ１０の重心及び傾きが検出され（ステッ
プ９）、一連の位置決め処理が終了する（ステップ１
２）。尚、長辺が検出できなかった場合には、前述と同
様に調べていない短辺候補点があるか否かがチェックさ
れ（ステップ１０）、調べていない候補点があれば直線
部の検出（ステップ２）以降の処理が繰り返され、調べ
ていない短辺候補点がなければ対象画像中にチップ１０
はないものとして（ステップ１１）位置決め処理が終了
する（ステップ１２）。

【００３５】ここで、チップ１０の重心及び傾きの検出
（ステップ９）の具体的方法を図１６及び図１７
（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。尚、図１６は重心
及び傾きの検出手順を示すフローチャート、図１７
（ａ），（ｂ）は処理画面を示す図である。

【００３６】先ず、以上の一連の処理によって検出され
たチップ１０の長辺上のエッジ点から最小二乗法によっ
て図１７（ａ），（ｂ）に示す２本の直線Ｌ３，Ｌ４を
求め、この直線Ｌ３，Ｌ４の傾きの平均値をチップ１０
の傾きθとする（図１６のステップ９−１）。

【００３７】次に、短辺は２本検出できたか否かが判断
され（ステップ９−２）、２本の短辺が検出された場合
には、２本の短辺上のエッジ点から最小二乗法によって
図１７（ａ）に示す２本の直線Ｌ１，Ｌ２が求められ、
４本の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の交点ａ，ｂ，ｃ，
ｄ（図１７（ａ）参照）が検出されて（ステップ９−
３）これらの交点ａ〜ｄがチップ１０のコーナーとさ
れ、これらの交点ａ〜ｄの中心がチップ１０の重心Ｇと
されて（ステップ９−４）処理が終了する（ステップ９
−７）。

【００３８】一方、１本の短辺しか検出できなかった場
合には、検出された１本の短辺上のエッジ点から最小二
乗法によって図１７（ｂ）に示す１本の直線Ｌ１が求め
られ、３本の直線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４の交点ａ，ｃが検出
されてこれらの交点ａ，ｃがチップ１０のコーナーの一
部とされる。そして、図１７（ｂ）に示すように、交点
ａ，ｃから短辺の中点ｅが求められ（ステップ９−
５）、その中点ｅから傾きがθで長さが（ＬＬ／２）
（ＬＬは長辺の長さ）となる点がチップ１０の重心Ｇと
される（ステップ９−６）。

【００３９】以上によって一連の位置決め処理が終了す
るが、本実施例では、先ずチップ１０の短辺及び長辺上
のエッジ候補点を検出し、このエッジ候補点の中から所
定の条件を満足する短辺及び長辺上のエッジ点を検出
し、このエッジ点に基づいて最小二乗法によって直線Ｌ
１〜Ｌ４（又はＬ１，Ｌ３，Ｌ４）を求め、これらの直
線Ｌ１〜Ｌ４（又はＬ１，Ｌ３，Ｌ４）の交点ａ〜ｄ
（又はａ，ｃ）からチップ１０の重心Ｇ及び傾きθを検
出するようにしたため、吸着ノズル１１の影響を受ける
ことなく、チップ１０を高精度に位置決めすることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、部品の重心のみならず傾きも同時且つ正確に求め
られるため、部品を高精度に位置決めすることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置決め装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明に係る位置決め方法の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図３】処理画面を示す図である。

【図４】短辺のエッジ候補点の検出手順を示すフローチ
ャートである。

【図５】処理画面を示す図である。

【図６】直線検出の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】隣合う２点間の勾配を示す図である。

【図８】（ａ），（ｂ）はエッジ点列を示す図である。

【図９】エッジ点を結ぶ直線の傾きを示す図である。

【図１０】短辺の検出手順を示すフローチャートであ
る。

【図１１】処理画面を示す図である。

【図１２】長辺の候補点の検出手順を示すフローチャー
トである。

【図１３】処理画面を示す図である。

【図１４】処理画面を示す図である。

【図１５】長辺の検出手順を示すフローチャートであ
る。

【図１６】重心及び傾きの検出手順を示すフローチャー
トである。

【図１７】（ａ），（ｂ）は処理画面を示す図である。

【図１８】部品の重心とパターン全体の重心との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ イメージメモリ ２ エッジ検出手段 ３ 直線検出手段 ４ 短辺検出手段 ５ 長辺検出手段 ６ 重心・傾き検出手段 ７ 制御手段 １０ チップ（長方形部品） Ｇ チップの重心 θ チップの傾き

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短辺及び長辺の長さが既知である長方形
   の小型チップ部品をの画像処理によって位置決めする方
   法であって、 ２値化処理によって部品の短辺のエッジ候補点を検出
   し、検出されたエッジ候補点に基づいて短辺上のエッジ
   点を求めた後、該短辺上のエッジ点を結ぶ直線の傾きと
   同じ走査角度で部品の長辺を走査して該長辺上の上下の
   エッジペアを検出し、検出されたエッジペアから距離が
   規定範囲内であるものを長辺エッジペアとして求め、求
   められた長辺エッジペアから長辺上のエッジ点を求め、
   前記短辺上及び長辺上のエッジ点に基づいて最小二乗法
   によって複数の直線を求め、これらの直線の交点から部
   品の重心及び傾きを検出することを特徴とする部品の位
   置決め方法。
2. 【請求項２】 短辺及び長辺の長さが既知である長方形
   の小型チップ部品を画像処理によって位置決めする装置
   であって、 撮像された長方形部品の画像を保管するイメージメモリ
   と、該イメージメモリに保管された長方形部品の画像を
   走査して長方形部品のエッジ候補点を検出するエッジ検
   出手段と、該エッジ検出手段によって検出されたエッジ
   候補点に基づいて短辺上のエッジ点を求めた後、該短辺
   上のエッジ点を結ぶ直線の傾きと同じ走査角度で部品の
   長辺を走査して該長辺上の上下のエッジペアを検出し、
   検出されたエッジペアから距離が規定範囲内であるもの
   を長辺エッジペアとして求め、求められた長辺エッジペ
   アから長辺上のエッジ点を求める短辺検出手段、長辺検
   出手段と、これら短辺検出手段及び長辺検出手段によっ
   て求められた短辺及び長辺上のエッジ点に基づいて部品
   の重心及び傾きを検出する重心・傾き検出手段と、これ
   ら各手段の動作を制御する制御手段を含んで構成される
   ことを特徴とする部品の位置決め装置。