JP4208615B2

JP4208615B2 - 画像処理方法及び画像取込み用治具

Info

Publication number: JP4208615B2
Application number: JP2003079810A
Authority: JP
Inventors: 和美星川; 徹也深川
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004286625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラによって撮像対象物を複数の撮像エリアに分けて撮像し、これら複数の撮像エリアの撮像画像をつなぎ合わせて撮像対象物全体の合成撮像画像を作成する画像処理方法及び画像取込み用治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子部品実装技術においては、電気・電子部品をカメラで撮像して、その撮像画像データに基づいて部品データを作成するようにしたものがある。この場合、撮像対象となる部品の全体がカメラの視野範囲内に収まる程度の小さい部品であれば、１回の撮像で部品全体の撮像画像を取り込むことができるが、カメラの視野範囲内に収まりきらない大型の部品を撮像する場合は、特許文献１（特開２００１−１６０１３５号公報）に示すように、撮像対象となる部品を複数の撮像エリアに分けて各撮像エリアの境界付近が部分的に重なり合うように撮像して複数の撮像エリアの撮像画像を取り込み、これら複数の撮像エリアの撮像画像をつなぎ合わせて部品全体の合成撮像画像を作成するようにしている。この際、各撮像画像のつなぎ目で不連続を生じないように各撮像画像をつなぎ合わせるために、カメラに対して部品を移動させるサーボモータのエンコーダ等の位置検出装置の出力信号により位置データを取り込み、この位置データに基づいて各撮像画像のつなぎ目を決定するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６０１３５号公報（第２頁〜第３頁、第９頁等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成では、複数の撮像画像をつなぎ合わせるつなぎ目を決める手段としてエンコーダ等の位置検出装置を必要とするため、画像処理装置のコストが高くなるという欠点がある。しかも、エンコーダ等の位置検出装置の出力信号から得られる位置データは、駆動系の製造公差、減速機構の歯車のガタ等によって誤差が生じるため、各撮像画像のつなぎ目の位置が上記誤差分だけ不正確になってしまい、その分、撮像画像の合成精度が低下してしまうという欠点もある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、簡単で安価な手法で撮像画像の合成精度を向上できる画像処理方法及び画像取込み用治具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、カメラによって撮像対象物を複数の撮像エリアに分けて各撮像エリアの境界付近が部分的に重なり合うように撮像して複数の撮像エリアの撮像画像を取り込み、これら複数の撮像エリアの撮像画像をつなぎ合わせて前記撮像対象物全体の合成撮像画像を作成する画像処理方法において、高さ寸法のある撮像対象物を載せる載せ台と、前記撮像対象物の高さ寸法を考慮して前記載せ台の周辺部位のうちの該載せ台の上面よりも高い位置に配置された部材の上面に形成された複数の基準位置マークと、前記載せ台の高さ位置を前記撮像対象物の高さ寸法に応じて調整するための載せ台高さ調整手段とを備えた画像取込み用治具を使用すると共に、前記画像取込み用治具の高さ位置を調整することで該画像取込み用治具と前記カメラとの間隔を調整する治具高さ調整手段を使用し、前記載せ台に前記撮像対象物を載せる際に、該撮像対象物の高さ寸法に応じて前記治具高さ調整手段により前記画像取込み用治具の高さ位置を調整することで該画像取込み用治具と前記カメラとの間隔を調整すると共に、前記撮像対象物の高さ寸法に応じて前記載せ台高さ調整手段により前記載せ台の高さ位置を調整することで該載せ台に載せた前記撮像対象物の上面の高さ位置を前記基準位置マークの高さ位置にほぼ一致させ、且つ、前記画像取込み用治具と前記撮像対象物とを前記カメラの視野範囲内に該撮像対象物の１つの撮像エリアと該画像取込み用治具の１つ以上の基準位置マークを収めるようにセットし、これを撮像して該撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マークが写った撮像画像を取り込む作業を、全ての撮像エリアについて該撮像対象物と該画像取込み用治具との相対的位置関係を変えずに繰り返して全ての撮像エリアの撮像画像を取り込み、各撮像画像に写った基準位置マークを基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を決定して各撮像画像をつなぎ合わせて撮像対象物全体の合成撮像画像を作成するようにしたものである（請求項１）。
【０００７】
このようにすれば、カメラに対する撮像対象物の相対的位置をエンコーダ等の位置検出装置で検出しなくても、各撮像画像に写った基準位置マークを基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を正確に決めることができ、撮像画像の合成精度を向上できる。しかも、エンコーダ等の位置検出装置を必要としないため、画像処理装置の構成簡単化、低コスト化の要求も満たすことができる。
更に、載せ台の高さ位置を撮像対象物の高さ寸法に応じて調整するための載せ台高さ調整手段を備えているため、載せ台に載せる撮像対象物の高さ寸法が高く（低く）なれば、それに応じて載せ台の高さ位置を低く（高く）することで、撮像対象物の上面の高さ位置を基準位置マークの高さ位置にほぼ一致させることが可能となり、撮像対象物の上面と基準位置マークの両方を鮮明に撮像できる。
しかも、撮像対象物の高さ寸法に応じて画像取込み用治具の高さ位置を調整することで該画像取込み用治具とカメラとの間隔を調整するようにしているため、撮像対象物の高さ寸法が大きすぎて、載せ台の高さ調整のみでは対応できない場合でも、治具高さ調整手段により撮像対象物の高さ寸法に応じて画像取込み用治具の高さ位置を調整することで、カメラと撮像対象物との間隔を適正範囲に調整することができる。
【０００８】
この場合、基準位置マークの配置形態は様々なものが考えられるが、請求項２のように、撮像対象物の長手方向に沿って複数の基準位置マークを一定間隔で一直線状に配列し、この基準位置マークの配列方向に撮像対象物及び画像取込み用治具又はカメラを移動させて撮像対象物の各撮像エリアを撮像するようにすると良い。このようにすれば、各撮像画像の上辺（又は下辺）に沿って基準位置マークを一定間隔で物差しの目盛のように配列することができ、撮像エリアの位置の認識が容易となる。
【０００９】
更に、請求項３のように、基準位置マークの列を撮像対象物を挟んで２列に平行に配置するようにしても良い。このようにすれば、各撮像画像の上下両辺に沿って基準位置マークを一定間隔で物差しの目盛のように配列することができ、撮像エリアの位置をより正確に認識することができる。
【００１４】
また、請求項４のように、載せ台を長方形状に形成すると共に、該載せ台の上面よりも高い位置に配置された部材の上面に、該載せ台の少なくとも一方の長辺と平行に複数の基準位置マークを一定間隔で一直線状に形成し、該載せ台を該基準位置マークと一体的に該載せ台の長辺と平行な方向にスライドさせるためのスライド手段を設けた構成とすると良い。このようにすれば、カメラの下方に配置した載せ台（撮像対象物）を基準位置マークと一体的に基準位置マークの配列方向にスライド移動させる作業を、手作業でも簡単に行うことができ、安価で使い勝手の良い画像取込み用治具とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて画像取込み装置全体の概略構成を説明する。装置スタンド１１の上部には、ＣＣＤカメラ等のカメラ１２が支持アーム１３を介して下向きに取り付けられている。このカメラ１２のレンズ部には、レンズの視野サイズ、焦点距離、絞りを調整するズームレンズ１４が取り付けられている。
【００１６】
一方、装置スタンド１１の下部には、パーツステージ１９を介して画像取込み用治具１５が取り付けられ、この画像取込み用治具１５の上方に位置して照明用蛍光ランプユニット１６が装置スタンド１１に対して水平方向に旋回可能に取り付けられている。この照明用蛍光ランプユニット１６は、例えば２本の円環状の蛍光ランプ１７，１８を上下に配置し、両蛍光ランプ１７，１８の内周側の上下方向に貫通する空間を通してカメラ１２で画像取込み用治具１５にセットされた撮像対象物（電気・電子部品等）を撮像するようにしている。上側の蛍光ランプ１７は、撮像対象物に対して上方から光を照らすランプであり、下側の蛍光ランプ１８は、撮像対象物に対して斜め側方から光を照らすランプである。
【００１７】
画像取込み用治具１５を支持するパーツステージ１９は、装置スタンド１１の下部に固定されたステージベース２０に対して高さ調整ダイヤル２１（治具高さ調整手段）によって高さ調整可能に組み付けられている。パーツステージ１９の高さ調整ダイヤル２１の近傍部分には、該パーツステージ１９の高さ位置を確認するための目盛が上下方向に設けられている。
【００１８】
次に、このパーツステージ１９上に支持された画像取込み用治具１５の構成を図２乃至図４を用いて説明する。画像取込み用治具１５の上面には、細長い長方形状の開口部２２を有するマークプレート２３が設けられ、このマークプレート２３の上面には、開口部２２の２つの長辺の縁部に沿って多数の基準位置マーク２４が一定間隔で一直線状に印刷、刻印、シール貼着等により形成されている。基準位置マーク２４の間隔は、例えば５〜１５ｍｍであり、基準位置マーク２４の形状は、例えば●、◆、▼、■、＋等、基準位置マーク２４の中心を画像処理技術によって検出しやすい形状であれば、どの様な形状であっても良い。また、基準位置マーク２４のサイズは、画像処理可能なサイズであれば良く、例えば、０．５〜３ｍｍの範囲内で適宜設定すれば良い。尚、基準位置マーク２４の中心の代わりに、基準位置マーク２４のピッチや傾きを画像処理技術によって検出するようにしても良い。
【００１９】
マークプレート２３の開口部２２の真下には、撮像対象物を載せる細長い長方形板状の載せ台２５が水平に設置されている。この載せ台２５の下面中央部には、高さ調整ダイヤル２６（載せ台高さ調整手段）がフランジ付きリング部材２７を介して水平方向に回転可能に取り付けられ、高さ調整ダイヤル２６に下向きに一体に形成された円筒状の雄ねじ部２８が画像取込み用治具１５のベース部材２９に形成された雌ねじ部３０に螺合されている。これにより、高さ調整ダイヤル２６を時計回り方向（ねじ部２８，３０の締め込み方向）に回転すると、その回転量に応じて高さ調整ダイヤル２６の雄ねじ部２８が雌ねじ部３０内を下降して載せ台２５が下降し、反対に、高さ調整ダイヤル２６を反時計回り方向（ねじ部２８，３０の緩み方向）に回転すると、その回転量に応じて高さ調整ダイヤル２６の雄ねじ部２８が雌ねじ部３０内を上昇して載せ台２５が上昇する。
【００２０】
本実施形態では、載せ台２５の高さ位置を調整する手段として、高さ調整ダイヤル２６の他に、厚み寸法の異なる複数枚の四角形状の高さ調整用プレート３１［図４（ｂ）参照］を付属品として備えている。この高さ調整用プレート３１の縦横寸法は、載せ台２５とほぼ同一寸法か又はそれよりも少し小さい寸法に設定されている。この高さ調整用プレート３１を使用する場合は、図４（ｂ）に示すように、載せ台２５上に所望の厚みの高さ調整用プレート３１を載せ、この高さ調整用プレート３１上に撮像対象物を載せる。そして、この撮像対象物の上面の高さ位置がマークプレート２３上面の基準位置マーク２４の高さ位置とほぼ同一になるように、高さ調整ダイヤル２６を適宜回動すれば良い。
【００２１】
図３及び図４に示すように、画像取込み用治具１５のベース部材２９の下面部には、その長辺に沿って延びる２本のレール部３２（スライド手段）が形成されている。この画像取込み用治具１５を受け支持する受け台３３の上面には、上記２本のレール部３２に対応する位置に２本のスライド溝３４（スライド手段）が形成され、各スライド溝３４に各レール部３２がスライド可能に嵌合され、そのスライド動作によって、画像取込み用治具１５がその長辺と平行な方向に直線的にスライドできるようになっている。各レール部３２と各スライド溝３４との上下方向の抜け止めをするために、各レール部３２と各スライド溝３４の一側面がアンダーカット状に形成されている。画像取込み用治具１５のスライド方向の一側面には、把手３５（図２及び図３参照）が取り付けられている。
【００２２】
尚、受け台３３の中央部には、支持筒部３６（図４参照）が下向きに一体に形成され、この支持筒部３６がパーツステージ１９（図１参照）の支持穴に上方から嵌合されることで、画像取込み用治具１５がパーツステージ１９上に支持されている。
【００２３】
以上のように構成した画像取込み用治具１５を用いて撮像対象物の画像を取り込む手順について説明する。
まず、撮像対象物を画像取込み用治具１５の載せ台２５上に載せる。この際、撮像対象物の長手方向を載せ台２５の長手方向に向けて載せる。この後、撮像対象物の上面の高さ位置がマークプレート２３上面の基準位置マーク２４の高さ位置とほぼ同一になるように、高さ調整ダイヤル２６を適宜回動して撮像対象物の上面の高さ位置を調整する。尚、載せ台２５上に高さ調整用プレート３１［図４（ｂ）参照］を載せてから撮像対象物を載せる場合は、載せ台２５上に載せる高さ調整用プレート３１の厚み寸法を変えることで、撮像対象物の上面の高さ位置を調整するようにしても良い。
【００２４】
この後、カメラ１２によって撮像対象物を複数の撮像エリアに分けて各撮像エリアの境界付近が部分的に重なり合うように撮像して複数の撮像エリアの撮像画像を取り込む。各撮像エリアを撮像する際に、載せ台２５（撮像対象物）の水平方向（スライド方向）の位置を、カメラ１２の視野範囲内に撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マーク２４を収めるようにセットし、これをカメラ１２で撮像して該撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マークが写った撮像画像を取り込む。１つの撮像エリアの撮像が終了する毎に、載せ台２５（撮像対象物）を撮像エリア１個分だけ水平方向にスライドさせて、隣接する撮像エリアの撮像画像を取り込むという作業を、全ての撮像エリアについて撮像対象物と基準位置マーク２４との相対的位置関係を変えずに繰り返して全ての撮像エリアの撮像画像を取り込む。
【００２５】
以上のようにして撮像対象物の全ての撮像エリアの撮像画像を取り込んだ後、各撮像画像に写った基準位置マーク２４を基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を決定して、各撮像画像をつなぎ合わせて撮像対象物全体の合成撮像画像を作成する。
【００２６】
以上説明した本実施形態によれば、多数の基準位置マーク２４が一定間隔で一直線状に表示された画像取込み用治具１５の載せ台２５に、撮像対象物を基準位置マーク２４の列に沿って載せて、その上方からカメラ１２で撮像するようにしたので、カメラ１２に対する撮像対象物の相対的位置をエンコーダ等の位置検出装置で検出しなくても、各撮像画像に写った基準位置マーク２４を基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を正確に決めることができ、撮像画像の合成精度を向上できる。しかも、エンコーダ等の位置検出装置を必要としないため、画像処理装置の構成簡単化、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００２７】
更に、本実施形態では、基準位置マーク２４の列を撮像対象物を挟んで２列に平行に配置するようにしたので、各撮像画像の上下両辺に沿って基準位置マーク２４を一定間隔で物差しの目盛のように配列することができ、撮像エリアの位置をより正確に認識することができる利点がある。
しかしながら、本発明は、基準位置マーク２４の列を１列のみ形成するようにしても良い。
【００２８】
また、本実施形態では、載せ台２５の高さ位置を撮像対象物の高さ寸法に応じて高さ調整ダイヤル２６及び／又は高さ調整用プレート３１によって調整できるようにしたので、載せ台２５に載せる撮像対象物の高さ寸法が高く（低く）なれば、それに応じて載せ台２５の高さ位置を低く（高く）することで、カメラ１２から撮像対象物の上面までの距離を一定に保つこと（撮像対象物の上面の高さ位置を基準位置マーク２４の高さ位置に一致させること）が可能となり、撮像対象物の上面と基準位置マーク２４の両方を鮮明に撮像できると共に、撮像画像の倍率も一定に保つことができる。
【００２９】
この場合、高さ調整ダイヤル２６と高さ調整用プレート３１のいずれか一方のみを設けた構成としても良く、また、高さ調整ダイヤル２６以外の方式の高さ調整機構を設けても良い。勿論、構成簡単化・低コスト化のために、高さ調整機能を省略した構成としても良い。
【００３０】
更に、本実施形態では、画像取込み用治具１５を受け台３３上で基準位置マーク２４の配列方向に直線的にスライドできるように構成しているため、カメラ１２の下方に配置した載せ台２５（撮像対象物）を基準位置マーク２４と一体的に基準位置マーク２４の配列方向にスライド移動させる作業を手作業でも簡単に行うことができて、安価で使い勝手の良い画像取込み用治具１５とすることができる。
【００３１】
但し、本発明は、載せ台２５をモータ等のアクチュエータで移動させるように構成しても良い。
【００３２】
また、カメラ１２を水平方向にスライド移動させるカメラスライド機構を設けるようにしても良く、この場合には、載せ台２５をスライド移動させる機能を省略しても良く、要は、カメラ１２と載せ台２５のいずれか一方がスライド移動できるようになっていれば良い。
【００３３】
また、本実施形態では、基準位置マーク２４をマークプレート２３の開口部２２の２辺のみに形成したが、図５に示すように、マークプレート３７の開口部３８の４辺に沿ってそれぞれ基準位置マーク３９を設けるようにしても良い。この場合は、撮像対象物を例えば４分割するように撮像エリアを決めて、カメラ１２の視野範囲内に撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マーク３９を収めるようにセットし、これを撮像して該撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マーク３９が写った撮像画像を取り込む作業を、全ての撮像エリアについて該撮像対象物と基準位置マーク３９との相対的位置関係を変えずに繰り返して全ての撮像エリアの撮像画像を取り込み、各撮像画像に写った基準位置マーク３９を基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を決定して各撮像画像をつなぎ合わせて撮像対象物全体の合成撮像画像を作成するようにすれば良い。
【００３４】
その他、本発明は、基準位置マークの形状や配列状態を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における画像取込み装置全体の側面図
【図２】画像取込み用治具の平面図
【図３】画像取込み用治具の縦断正面図
【図４】（ａ），（ｂ）は、載せ台の高さ位置の調節方法を説明する画像取込み用治具の縦断側面図
【図５】本発明の他の実施形態における画像取込み用治具の平面図
【符号の説明】
１２…カメラ、１４…ズームレンズ、１５…画像取込み用治具、１６…照明用蛍光ランプユニット、２１…高さ調整ダイヤル（治具高さ調整手段）、２２…開口部、２３…マークプレート、２４…基準位置マーク、２５…載せ台、２６…高さ調整ダイヤル（載せ台高さ調整手段）、２９…ベース部材、３１…高さ調整用プレート、３２…レール部、３３…受け台、３４…ガイド溝、３７…マークプレート、３８…開口部、３９…基準位置マーク。

Claims

カメラによって撮像対象物を複数の撮像エリアに分けて各撮像エリアの境界付近が部分的に重なり合うように撮像して複数の撮像エリアの撮像画像を取り込み、これら複数の撮像エリアの撮像画像をつなぎ合わせて前記撮像対象物全体の合成撮像画像を作成する画像処理方法において、
高さ寸法のある撮像対象物を載せる載せ台と、前記撮像対象物の高さ寸法を考慮して前記載せ台の周辺部位のうちの該載せ台の上面よりも高い位置に配置された部材の上面に形成された複数の基準位置マークと、前記載せ台の高さ位置を前記撮像対象物の高さ寸法に応じて調整するための載せ台高さ調整手段とを備えた画像取込み用治具を使用すると共に、前記画像取込み用治具の高さ位置を調整することで該画像取込み用治具と前記カメラとの間隔を調整する治具高さ調整手段を使用し、
前記載せ台に前記撮像対象物を載せる際に、該撮像対象物の高さ寸法に応じて前記治具高さ調整手段により前記画像取込み用治具の高さ位置を調整することで該画像取込み用治具と前記カメラとの間隔を調整すると共に、前記撮像対象物の高さ寸法に応じて前記載せ台高さ調整手段により前記載せ台の高さ位置を調整することで該載せ台に載せた前記撮像対象物の上面の高さ位置を前記基準位置マークの高さ位置にほぼ一致させ、且つ、前記画像取込み用治具と前記撮像対象物とを、前記カメラの視野範囲内に該撮像対象物の１つの撮像エリアと該画像取込み用治具の１つ以上の基準位置マークを収めるようにセットし、これを撮像して該撮像対象物の１つの撮像エリアと１つ以上の基準位置マークが写った撮像画像を取り込む作業を、全ての撮像エリアについて該撮像対象物と該画像取込み用治具との相対的位置関係を変えずに繰り返して全ての撮像エリアの撮像画像を取り込み、各撮像画像に写った基準位置マークを基準にして各撮像画像のつなぎ目の位置を決定して各撮像画像をつなぎ合わせて前記撮像対象物全体の合成撮像画像を作成することを特徴とする画像処理方法。
前記基準位置マークは、前記撮像対象物の長手方向に沿って一定間隔で一直線状に配列され、この基準位置マークの配列方向に前記撮像対象物及び前記画像取込み用治具又は前記カメラを移動させて前記撮像対象物の各撮像エリアを撮像することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
前記基準位置マークの列は、前記撮像対象物を挟んで２列に平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理方法で用いる画像取込み用治具において、
前記載せ台を長方形状に形成すると共に、該載せ台の上面よりも高い位置に配置された部材の上面に、該載せ台の少なくとも一方の長辺と平行に前記複数の基準位置マークを一定間隔で一直線状に形成し、該載せ台を該基準位置マークと一体的に該載せ台の長辺と平行な方向にスライドさせるためのスライド手段を備えていることを特徴とする画像取込み用治具。