JP3348938B2 - 位置認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カメラによる撮像画
像の中から基準パターンと一致する目標パターンを認識
し、その位置を検出する位置認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラによる撮像画像の中から基準パタ
ーンと一致する画像パターンを捜し出すための手段とし
てパターンマッチングと呼ばれるものがある。このパタ
ーンマッチングは、例えば二値化処理の場合、撮像画像
の画素毎の０，１信号よりなる二値化データと、基準パ
ターンの画素毎の０，１信号よりなる二値化データとを
比較し、その一致の度合によって、撮像画像の中より基
準パターンと同一性を有する目標パターンを決定するも
のである。

【０００３】例えば、図４（ａ）に示す撮像画像中の部
分画像パターンを二値化処理すると、図４（ｂ）に示す
ような０，１信号の波形パターンが得られる。これを基
準パターンとし、同じ画像パターンをパターンマッチン
グすると高い一致度（マッチング率）が得られるが、撮
像画像中の画像パターンが傾いていたり、欠けている場
合等には、０，１信号の波形パターンが多少変化するた
め一致度が下がる。このため、 100％の一致度、または
それに近い高い一致度の場合のみ同一と判定したので
は、上述の場合に目標パターン無しと判定してしまい、
作業性が低下する。そこで、上述の事情を考慮して、一
致度にある程度の許容値を設定して目標パターンを判定
している。

【０００４】ところが、撮像画像中に図５（ａ）に示す
画像パターンが存在した場合、図４（ａ）の画像パター
ンに対し見掛け上異なる画像パターンであるが、二値化
処理による０，１信号の波形パターンは、図５（ｂ）に
示すように、図４（ｂ）の波形パターンと非常に類似し
てしまう。この場合、図５（ｂ）の波形パターンは、図
４（ｂ）の波形パターンとの一致度が許容値内に入って
しまい、図５（ａ）の画像パターンを図４（ａ）の画像
パターンと同一である、つまり目標パターンであると判
定してしまうことになる。そこで、パターンマッチング
を実施する際には、撮像画像中に目標パターンと誤認識
してしまう画像パターンが存在しないように、基準パタ
ーンを選択し設定しなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な基準パターンの選択・設定は、画像処理の経験が少な
い作業者では困難であり、基準パターンの選択・設定作
業を数回繰り返さなければ適当なパターンに辿り着くこ
とができない。従って、基準パターンの選択・設定作業
に多大な時間を要している。

【０００６】この発明は、上述の事情を考慮してなされ
たものであり、基準パターンの選択・設定作業を迅速且
つ確実に実施できる位置認識装置を提供することを目的
とする。

【課題を解決するための手段】この発明は、カメラによ
る撮像画像のパターンデータを記憶する画像パターンメ
モリ手段と、基準パターンのデータを記憶する基準パタ
ーンメモリ手段と、前記画像パターンメモリ手段に記憶
された撮像画像のパターンデータについて複数の走査位
置で走査するとともに、各走査位置毎のパターンデータ
と上記基準パターンのデータとを比較し、基準パターン
に対する一致度を求める比較手段と、上記一致度が所定
値以上である画像パターンが上記撮像画像中に複数存在
するか否かにより上記基準パターンの良否を判定する制
御手段と、を有するものである。

【０００７】

【作用】制御手段は、基準パターンデータに対する一致
度が所定値以上である画像パターンが撮像画像中に複数
存在するか否かによって基準パターンの良否を判定す
る。このため、基準パターンの良否を作業者の知識や経
験によらず定量的に判定することができ、基準パターン
を選択し設定する作業を迅速且つ確実に実施できる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明に係る位置認識装置の一実施
例を示すブロック図である。図２は、図１のカメラにて
撮像された撮像画像を示す図である。図３は、画像パタ
ーンの一致度と走査位置との関係を示すグラフである。

【０００９】図１に示すように、位置認識装置１は、例
えばワイヤボンディング装置に設置されて、リードフレ
ームのアイランド部にボンディングされたペレットが、
基準位置に対しどの程度ずれているかを、パターンマッ
チングを実行して位置認識するものである。この位置認
識装置１は、カメラ２、二値化回路３、画像パターンメ
モリ４、基準パターンメモリ５、比較器６、一致度テー
ブル７及び制御部８を有して構成される。

【００１０】カメラ２は、例えばリードフレームのボン
ディング位置に設置されたペレット等の撮像対称物を撮
像する。また、二値化回路３は、カメラ２による撮像画
像Ｓ（図２）を各画素ｍ毎に二値化処理して、０，１信
号による二値化データとするものである。この二値化デ
ータは、画像パターンメモリ４に記憶される。

【００１１】また、基準パターンメモリ５は、カメラ２
による撮像画像Ｓの中から、例えばペレットにおける電
極等のように特徴ある部分として選択された基準パター
ンの二値化データを、その基準パターンの位置とともに
記憶する。例えば、図２に示す撮像画像Ｓ中の特徴ある
画像パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち、画像パターン
Ｃを基準パターンとした場合、その二値化処理されたデ
ータを、画像パターンＣの位置（例えば処理ウィンドウ
Ｗの左上の座標）とともに記憶する。

【００１２】比較器６は、画像パターンメモリ４に記憶
された撮像画像Ｓの二値化データを、所定の大きさの処
理ウィンドウＷで左上から右方向へ一画素ずつ移動させ
て走査し、各走査位置毎の二値化データと、上記基準パ
ターンメモリ５に記憶された基準パターンの二値化デー
タとを比較し、両者の一致度を算出する。

【００１３】一致度テーブル７は、基準パターンの選択
・設定作業中に機能する。つまり、上記比較器６にて算
出された各走査位置毎の一致度を、その走査位置ととも
に記憶する。

【００１４】制御部８は、基準パターンに一致する目標
パターンの認識作業と、上記基準パターンの選択・設定
作業とを実行する。

【００１５】つまり、目標パターンの認識作業において
は、制御部８は、一致度テーブル７に記憶された各走査
位置毎の一致度のデータから、一致度が最も高く、且つ
一致度が判定基準値Ｎ（後述）を越える画像パターンを
目標パターンとして認識する。そして、制御部８は、こ
の目標パターンの座標（走査位置）と基準パターンの座
標とを比較して、両者の位置ずれの程度を演算により求
める。

【００１６】また、基準パターンの選択・設定作業にお
いては、制御部８は、一致度テーブル７に記憶された各
走査位置毎の一致度のうち、判定基準値Ｎ（基準パター
ンと推定するに必要な最低一致度：経験値）以上の一致
度が、撮像画像Ｓ中の複数の走査位置において存在する
か否かを判定する。複数の走査位置において判定基準値
Ｎ以上の一致度が存在する場合、その基準パターンを不
適当とし、エラー信号を出力する。制御部８は、判定基
準値Ｎ以上の一致度が単一である場合、基準パターンが
適当であると判定する。

【００１７】次に、位置認識装置１の作用を説明する。
例えば、ワイヤボンディング装置においては、ボンディ
ング位置に位置付けられたペレットの実際位置と基準位
置とのずれを、位置認識装置１を用いてパターンマッチ
ングにより検出する。この際、基準パターンを予め設定
する必要がある。そのために、ペレット上において特徴
のある電極等の形状を基準パターンとして選択し、その
位置とともに基準パターンメモリ５に登録する。

【００１８】この基準パターンの選択・設定作業は、次
のように実施する。まず、カメラ２によりペレット像が
撮像され、撮像された撮像画像Ｓ（図２）が二値化回路
３にて二値化処理され、その二値化データが画像パター
ンメモリ４に記憶される。次に撮像画像Ｓの中から、例
えば画像パターンＣを基準パターンとして選択したとす
ると、この画像パターンＣの二値化データが、画像パタ
ーンＣの位置（例えば処理ウィンドウＷの左上の座標）
とともに基準パターンメモリ５に登録される。次に、画
像パターンメモリ４に記憶された撮像画像Ｓの二値化デ
ータを処理ウィンドウＷで左上から順に一画素ずつ移動
させて走査するとともに、各走査位置毎に基準パターン
の二値化データとの一致度を演算して求め、一致度テー
ブル７に記憶させる。制御部８は、一致度テーブル７に
記憶された各走査位置毎の一致度のうち、判定基準値Ｎ
以上のものが複数存在するか否かを判定し、複数存在す
る場合には基準パターンを不適当としてエラー信号を出
力する。

【００１９】例えば、図２の撮像画像Ｓ中で、処理ウィ
ンドウＷが 2行目、 6行目、11行目をそれぞれ走査した
ときの一致度は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように
なる。図３（ａ）に示す 2行目の走査では、基準パター
ンとしての画像パターンＣに類似する画像パターンが存
在しないため、一致度は低い。図３（ｂ）に示す 6行目
の走査では、基準パターンと同じ画像パターンが存在す
るため、一致度が100％、またはそれに非常に近い値を
示す走査位置がある。ところが、図３（ｃ）に示す11行
目の走査では、基準パターンに類似した画像パターンＤ
が存在するため、一致度が判定基準値Ｎを越えた走査位
置が存在する。そこで、画像パターンＣを基準パターン
としたのでは、画像パターンＤを目標パターンであると
誤認識してしまう虞れがあるため、不適当であると判定
する。この判定結果は、表示等により作業者に知らされ
る。そして不適当であると判定された場合には、基準パ
ターンの設定し直しとなる。

【００２０】これに対して、撮像画像Ｓ中の各走査位置
における処理ウィンドウＷ内の画像パターンのうち、基
準パターンとの一致度が判定基準値Ｎ以上であるものが
単一に存在する場合には、設定した画像パターンが基準
パターンとして適と判定され、その走査位置（例えば処
理ウィンドウＷの左上の座標）とともに基準パターンメ
モリ５に設定、登録される。

【００２１】上述のようにして設定され、基準パターン
メモリ５に登録された基準パターンを用いて、後続のペ
レットのボンディング位置をカメラ２にて撮像し、この
ペレット位置と基準位置とのずれを以下のようにして検
出する。

【００２２】まず、カメラ２による撮像画像Ｓを二値化
回路３にて二値化処理し、二値化データを画像パターン
メモリ４に記憶させる。その後、比較器６は、画像パタ
ーンメモリ４に記憶された二値化データを処理ウィンド
ウＷを用いて左上から順次一画素ずつ走査するととも
に、各走査位置での処理ウィンドウＷ内の画像データを
基準パターンメモリ５内の基準パターンデータと比較
し、両者の一致度を走査位置毎に算出し、一致度テーブ
ル７に記憶させる。そして、制御部８が、上記一致度の
うち判定基準値Ｎを越える画像パターンを目標パターン
であると判定し、この目標パターンの走査位置（例えば
処理ウィンドウＷにおける左上の座標）と基準パターン
の座標とを比較し、両者の位置ずれを演算して、目標パ
ターンの位置を検出する。

【００２３】上記実施例によれば、基準パターンを設定
する段階において、設定しようとする画像パターンと判
定基準値Ｎ以上の一致度を有する画像パターンが撮像画
像Ｓ中に複数存在するか否かによって、その基準パター
ンの良否が判定される。このため、基準パターンの良否
を作業者の知識や経験によらず定量的に判定でき、基準
パターンの選択・設定作業を迅速且つ確実に実施でき
る。

【００２４】また、例えば、図２の撮像画像Ｓ中の画像
パターンＣを基準パターンとしたときには、カメラ２に
て撮像された画像パターンＣに割れや欠け等の欠陥があ
る場合、この画像パターンＣと基準パターンとの一致度
が低下し、制御部８は、この画像パターンＣを目標パタ
ーンと認識せず、画像パターンＤを目標パターンである
と誤認識してしまう虞れがある。しかし、この実施例で
は、カメラ２による撮像画像中に、基準パターンとの一
致度が判定基準値Ｎ以上である画像パターンが複数の走
査位置において存在する場合、その基準パターンを不適
当としたので、上述のような目標パターンの誤認識を生
ずることがなく、目標パターンを正確に認識でき、その
位置を検出できる。

【００２５】尚、上記実施例では、カメラ２による撮像
画像Ｓを一画素ｍ毎に二値化回路３にて二値化処理する
ものを述べたが、多値化回路を用いて多値化処理するも
のでも良い。

【００２６】また、上記実施例では、基準パターンの設
定時、比較器６にて算出されたすべての走査位置におけ
る一致度を一致度テーブル７に記憶させるようにした
が、判定基準値Ｎ以上の一致度のみを一致度テーブル７
に記憶させ、制御部８が、この記憶された一致度の数に
基づいて、基準パターンの良否を判定しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る位置認識
装置によれば、基準パターンの選択・設定作業を迅速且
つ確実に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る位置認識装置の一実施
例を示すブロック図である。

【図２】図２は、図１のカメラにて撮像された撮像画像
を示す図である。

【図３】図３は、画像パターンの一致度と走査位置との
関係を示すグラフである。

【図４】図４は、（ａ）が撮像画像を示す図であり、
（ｂ）がその二値化処理による波形パターンを示す図で
ある。

【図５】図５は、（ａ）が他の撮像画像を示す図であ
り、（ｂ）がその二値化処理による波形パターンを示す
図である。

【符号の説明】

１ 位置認識装置 ２ カメラ ３ 二値化回路 ４ 画像パターンメモリ ５ 基準パターンメモリ ６ 比較器 ７ 一致度テーブル ８ 制御部 ｍ 画素 Ｎ 判定基準値 Ｗ 処理ウィンドウ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラによる撮像画像のパターンデータ
   を記憶する画像パターンメモリ手段と、 基準パターンのデータを記憶する基準パターンメモリ手
   段と、 前記画像パターンメモリ手段に記憶された撮像画像のパ
   ターンデータについて複数の走査位置で走査するととも
   に、各走査位置毎のパターンデータと上記基準パターン
   のデータとを比較し、基準パターンに対する一致度を求
   める比較手段と、 上記一致度が所定値以上である画像パターンが上記撮像
   画像中に複数存在するか否かにより上記基準パターンの
   良否を判定する制御手段と、 を有することを特徴とする位置認識装置。