JP4560008B2

JP4560008B2 - 部品自動教示装置

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Publication number: JP4560008B2
Application number: JP2006146536A
Authority: JP
Inventors: 裕喜南出; 敦田邉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP2007012036A

Description

本発明は、電子部品などの部品の形態を示す部品教示データを作成する部品自動教示装置に関するものである。

従来より、電子部品を撮像することで、その電子部品の形状や特徴的な寸法（形態）を示す部品教示データを作成する部品自動教示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１の部品自動教示装置（部品認識データ作成装置）は、カラースキャナーを備えてそのカラースキャナーで電子部品を撮像することで、その電子部品のカラー画像を生成する。そして、部品自動教示装置は、そのカラー画像に表示されている電子部品のボディや電極の外形を抽出し、それらの寸法を測定することで部品教示データを作成する。

ここで、上記特許文献１の部品自動教示装置は、一般にテレビ放送等で活用されているクロマキー技術を用いてボディや電極の外形を抽出するために、電子部品の背景が青色となるようにカラー画像を生成する。

図１４は、上記特許文献１のカラースキャナーで電子部品のカラー画像が生成される様子を説明するための説明図である。

オペレータは、電子部品９０のカラー画像を生成するため、この図１４に示すように、まず、カラースキャナー９００の読み取り面９０１上に電子部品９０を載置する。次に、オペレータは、カラー画像の背景が青色となるように、青色の背面カバー９０２をカラースキャナー９００に取り付ける。そして、オペレータは、そのように取り付けられた背面カバー９０２を、電子部品９０が載置された読み取り面９０１上に覆い被せる。

このような状態でカラースキャナー９００は電子部品９０を撮像し、背景が青色の電子部品９０のカラー画像を生成する。
特開２００４−２１３５６２号公報

しかしながら、上記特許文献１の部品自動教示装置では、不正確な寸法や形状などを示す部品教示データを作成してしまうという問題がある。

即ち、厚い電子部品をカラースキャナー９００で撮像する場合、その電子部品をカラースキャナー９００に設置すると、その厚みの分だけ背面カバー９０２と読み取り面９０１との間に大きな隙間が生じる。このような状態でカラースキャナー９００が電子部品を撮像すると、暗い背景のカラー画像や、斑のある背景のカラー画像を生成してしまう。その結果、電子部品のボディや電極の外形が正確に抽出されず、それらの寸法測定に大きな誤差生じてしまうのである。

図１５は、上記特許文献１の部品自動教示装置の問題点を説明するための説明図である。

電子部品９１が薄い場合には、図１５の（ａ）に示すように、カラー画像Ｐｉｃ１に写る電子部品９１の背景色は、均一で鮮やかな青色である。一方、電子部品９１が厚い場合には、図１５の（ｂ）に示すように、カラー画像Ｐｉｃ２に写る電子部品９１の背景色には斑ｍ１が生じ、その背景色は暗くなる。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、部品の大きさに関わらずに、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成する部品自動教示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る部品自動教示装置は、基板上に実装される部品の形態を示す部品教示データを作成する部品自動教示装置であって、一面が均一な色で光沢性を有するように形成された光沢部材と、前記光沢部材の一面を背にして前記部品を含む周辺を照らす照明手段と、前記照明手段によって照らされた前記部品を、前記光沢部材の一面が背景となるようにカラーで撮像することにより、前記部品のカラー画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段によって生成されたカラー画像から、前記部品の形態を特定して前記部品教示データを作成するデータ作成手段と、前記部品が載置される透光性を有する透光板とを備え、前記光沢部材は、前記部品の寸法に関わらず、前記一面と照明手段との距離を一定に保つ保持手段を備え、前記保持手段は、前記光沢部材の一面側から突出し、前記照明手段から前記一面を予め定められた距離だけ離して支持する複数の片からなり、前記照明手段は、前記透光板に載置された部品を、前記透光板を介して照らし、前記光沢部材は、前記複数の片の先端が前記透光板に当接して前記部品が前記一面と前記透光板との間に収まるように、前記透光板に配設され、前記光沢部材の一面側から突出する複数の片の高さは、前記部品の厚さ以上であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る部品自動教示装置は、基板上に実装される部品の形態を示す部品教示データを作成する部品自動教示装置であって、一面が均一な色で光沢性を有するように形成された光沢部材と、前記光沢部材の一面を背にして前記部品を含む周辺を照らす照明手段と、前記照明手段によって照らされた前記部品を、前記光沢部材の一面が背景となるようにカラーで撮像することにより、前記部品のカラー画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段によって生成されたカラー画像から、前記部品の形態を特定して前記部品教示データを作成するデータ作成手段とを備えることを特徴とする。例えば、前記光沢部材の一面の色は青色である。

これにより、照明手段からの光は光沢部材の一面で効率よく反射するため、照明手段と光沢部材の一面との間の距離が長くなることによってカラー画像の背景が暗くなるのを防ぐことができる。つまり、部品の厚みが大きいことにより、照明手段と光沢部材の一面との間の距離が長くなっても、カラー画像の背景を明るくすることができる。その結果、部品の大きさに関わらずに、カラー画像において背景と部品との区別を明確にすることができ、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができる。

また、前記光沢部材の一面の色は青色の成分と緑色の成分とで構成されることを特徴としてもよい。例えば、０から２５５の階調のＲＧＢで色を表す場合、前記光沢部材の一面の色は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１００，２５５）で表される。

これにより、光沢部材の青色に緑色の成分が加わることによって、カラー画像の青色に明るさを増すことができ、部品の形態をより正確に示す部品教示データを作成することができる。

また、前記光沢部材は、光沢紙または塩化ビニルを素材として構成されることを特徴としてもよい。

これにより、光沢紙を素材とした場合には、市販のプリンタにより印刷を行うだけで所望の色の光沢部材を簡単に作成することができる。また、塩化ビニルを素材とした場合には、カラー画像の背景色（例えば青色）をより明るくすることができ、部品の形態をより正確に示す部品教示データを作成することができる。

また、前記光沢部材は、前記部品の寸法に関わらず、前記一面と照明手段との距離を一定に保つ保持手段を備えることを特徴としてもよい。例えば、前記保持手段は、前記光沢部材の一面側から突出し、前記照明手段から前記一面を予め定められた距離だけ離して支持する複数の片からなる。具体的に、前記部品自動教示装置は、さらに、前記部品が載置される透光性を有する透光板を備え、前記照明手段は、前記透光板に載置された部品を、前記透光板を介して照らし、前記光沢部材は、前記複数の片の先端が前記透光板に当接して前記部品が前記一面と前記透光板との間に収まるように、前記透光板に配設される。

これにより、ガラス板などの透光板と光沢部材の一面との間には、複数の片の高さｈに等しい幅の隙間がある。その結果、部品をその隙間の透光板の上に載せても、部品の厚さがｈ以下であれば、透光板と光沢部材の一面との隙間の幅は変化しない。つまり、部品の厚さがｈ以下であれば、その部品の厚みが幾らであっても、光沢部材の一面と透光板との距離は変化しない。その結果、透光板と照明手段との距離が固定されていれば、部品の厚みに関わらず、照明手段と光沢部材の一面との距離は変化せずに一定となる。したがって、照明手段によって照らされた光沢部材の一面での明るさを、部品の厚みに関わらず一定に保つことができ、部品の厚みによってカラー画像の背景が暗くなるのを防ぐことができる。

なお、本発明は、上述の部品自動教示装置に限らず、その部品自動教示装置が行う部品教示データの作成方法や、その方法に基づく動作をコンピュータに実行させるプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体、部品自動教示装置が備えるスキャナー、そのスキャナーによる部品の撮像方法、としても実現することができる。

本発明の部品自動教示装置は、部品の大きさに関わらずに、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができるという作用効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における部品自動教示装置の構成を示す構成図である。

この部品自動教示装置１００は、電子部品（以下、単に部品という）の形状や特徴的な寸法を示す部品教示データを作成するものであって、部品を撮像するスキャナー１７０と、オペレータによる操作を受け付ける操作部１１０と、例えば液晶ディスプレイなどにより構成される表示部１３０と、操作部１１０により受け付けられた操作に基づいてスキャナー１７０及び表示部１３０を制御する制御部１２０とを備えている。また、制御部１２０は、周辺機器制御部１２１と入出力処理部１２２と画像処理部１２３とを備えている。

このような本実施の形態における部品自動教示装置１００は、スキャナー１７０の後述するカバーシート（光沢部材）に特徴があり、このカバーシートによって、部品の大きさに関わらずに、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができる。

以下、本実施の形態の部品自動教示装置１００の全体的な構成及び動作を説明した後に、カバーシートについて詳細に説明する。

図２Ａおよび図２Ｂは、スキャナー１７０の外観を示す外観図である。

スキャナー１７０は、この図２Ａおよび図２Ｂに示すように、スキャナー本体１７１とカバー１７２と上述のカバーシート１７３とで構成される。

スキャナー本体１７１は、略矩形箱状の筐体１７１ａと、筐体１７１ａ内に埋設された撮像素子１７１ｃ及び照明具１７１ｄと、筐体１７１ａの上面に取り付けられたガラス板１７１ｂとを備えている。

カバー１７２は、スキャナー本体１７１の筐体１７１ａに回動自在に取着されている。オペレータが部品１をスキャナー１７０に設置するときには、そのカバー１７２は、スキャナー本体１７１のガラス板１７１ｂから離れた状態（開状態）にされ、オペレータが部品１を撮像しようとするときには、そのカバー１７２は、スキャナー本体１７１のガラス板１７１ｂを覆うような状態（閉状態）にされる。

カバーシート１７３は、カバー１７２のガラス板１７１ｂと対向する面に取り付けられている。また、このカバーシート１７３の色は青色である。

オペレータは、部品１を撮像するときには、まず、カバー１７２を開状態にしてカバーシート１７３をそのカバー１７２に取り付ける。そして、オペレータは、ガラス板１７１ｂ上にその部品１を設置してカバー１７２を閉状態とする。このような状態でスキャナー１７０は、ガラス板１７１ｂ上に設置された部品１をスキャナー本体１７１の照明具１７１ｄで照らし、撮像素子１７１ｃを移動させながら部品１をカラーで撮像することにより、背景が青色の部品１のカラー画像を生成する。

なお、例えば、市販のスキャナーにカバーシート１７３を取り付けることにより、上記スキャナー１７０を構成してもよい。

制御部１２０の入出力処理部１２２は、操作部１１０で受け付けられた操作内容を取得して、その操作内容を周辺機器制御部１２１や画像処理部１２３に出力する。また、入出力処理部１２２は、スキャナー１７０で生成されたカラー画像を取得し、そのカラー画像を画像処理部１２３に出力する。

周辺機器制御部１２１は、操作部１１０で受け付けられた操作内容を、入出力処理部１２２を介して取得し、その操作内容に基づいてスキャナー１７０及び表示部１３０を制御する。

画像処理部１２３は、スキャナー１７０で生成された部品のカラー画像に対して所定の処理を行って、部品の外形や電極が白黒の濃淡で表された白黒濃淡画像を生成し、その白黒濃淡画像を表示部１３０に表示させる。また、画像処理部１２３は、操作部１１０で受け付けられた操作内容を入出力処理部１２２を介して取得し、その操作内容に基づいて、部品の外形や特徴的な寸法を示す部品教示データを作成するための作成条件を決定する。そして、画像処理部１２３は、白黒濃淡画像及び作成条件から部品教示データを作成する。即ち、この画像処理部１２３はデータ作成手段として構成されている。

作成条件は、例えば部品の電極タイプや、その電極の接地面の形状（以下、電極接地面形状という）などである。オペレータは、制御部１２０による制御に基づいて表示部１３０に表示される画面に従って操作部１１０を操作し、部品の電極タイプ及び電極接地面形状を入力する。

図３Ａ〜図３Ｃは、画像処理部１２３が作成条件を決定するために表示部１３０に表示させる画面の一例を示す画面表示図である。

画像処理部１２３は、図３Ａに示すように、「画像入力に必要な情報を設定してください」といったメッセージａ１と、プルダウンメニューにより電極タイプの名称を選択表示するための電極タイプ欄ａ２と、電極タイプを図形から選択するための電極タイプ選択ボタンａ３と、プルダウンメニューにより電極接地面形状の名称を選択表示するための面形状欄ａ４と、電極接地面形状を図形から選択するための面形状選択ボタンａ５と、電極タイプ欄ａ２と面形状欄ａ４に表示された内容で作成条件を決定するように促す決定ボタンａ６と、作成条件の決定を中止するように促すキャンセルボタンａ７とを表示部１３０に表示させる。

オペレータは、図３Ａに示す画面が表示されている場合、操作部１１０を操作することにより、部品の最も多い電極タイプを電極タイプ欄ａ２に、直接的に表示させるか、電極タイプ選択ボタンａ３を用いて間接的に表示させる。

間接的に表示させる場合、オペレータは電極タイプ選択ボタンａ３を選択する。その選択の結果、表示部１３０は、図３Ｂに示すように、例えば９つの電極タイプの図形を示す図形ボタンｂ１と、９つの電極タイプの名称を一覧形式で示す名称欄ｂ２と、選択された図形ボタンｂ１により示される電極タイプを決定するように促すタイプ決定ボタンｂ３と、図形を利用した電極タイプの選択を中止するように促すタイプキャンセルボタンｂ４とを表示する。ここで、オペレータは、部品の電極タイプを示す図形を、９つの図形ボタンｂ１に表された図形の中から見つけ出し、操作部１１０を操作することにより、その図形が表された図形ボタンｂ１を選択する。図形ボタンｂ１が選択されると、名称欄ｂ２に表示される各名称のうち、その選択された図形ボタンｂ１の示す電極タイプの名称が反転表示される。次に、オペレータが、操作部１１０を操作することによりタイプ決定ボタンｂ３を選択すると、表示部１３０は、再び図３Ａに示す画面を表示する。その画面中、電極タイプ欄ａ２には、上述のように選択された図形ボタンｂ１の示す電極タイプの名称が表示されている。このように、オペレータは、電極タイプ選択ボタンａ３を用いることにより、部品の電極タイプの名称を知らなくても、その名称を図形から簡単に入力することができる。

また、オペレータは、図３Ａに示す画面が表示されている場合、操作部１１０を操作することにより、部品の電極接地面形状を面形状欄ａ４に、直接的に表示させたり、面形状選択ボタンａ５を用いて間接的に表示させる。

間接的に表示させる場合、オペレータは面形状選択ボタンａ５を選択する。その選択の結果、表示部１３０は、図３Ｃに示すように、例えば２つの電極接地面形状を示す図形ｃ１と、各図形ｃ１に対応するチェックボックスｃ２と、チェックされたチェックボックスｃ２に対応する電極接地面形状を決定するように促す面形状決定ボタンｃ３と、図形を利用した電極接地面形状の選択を中止するように促す面形状キャンセルボタンｃ４とを表示する。ここで、オペレータは、部品の電極接地面形状を示す図形を、２つの図形ｃ１の中から見つけ出し、操作部１１０を操作することにより、その図形に対応するチェックボックスｃ２にチェックを行う（黒点を入力する）。次に、オペレータが、操作部１１０を操作することにより面形状決定ボタンｃ３を選択すると、表示部１３０は、再び図３Ａに示す画面を表示する。その画面中、面形状欄ａ４には、上述のようにチェックされたチェックボックスｃ２に対応する電極接地面形状の名称が表示されている。このように、オペレータは、面形状選択ボタンａ５を用いることにより、部品の電極接地面形状の名称を知らなくても、その名称を図形から簡単に入力することができる。

このように、図３Ａに示す画面の電極タイプ欄ａ２及び面形状欄ａ４に、電極タイプ及び電極接地面形状のそれぞれの名称が選択表示された状態で、オペレータが決定ボタンａ６を選択すると、その選択表示された名称の電極タイプ及び電極接地面形状が、部品教示データの作成条件として決定される。

画像処理部１２３は、このように決定された作成条件と白黒濃淡画像とから、部品の寸法測定すべき部位やその測定処理方法などを示すアルゴリズムを特定する。そして、画像処理部１２３は、部品における上記部位の寸法、つまり特徴的な寸法を、そのアルゴリズムを用いて白黒濃淡画像から測定し、その特徴的な寸法や部品の形状を示す部品教示データを作成する。また、画像処理部１２３は、その部品教示データを表示部１３０に表示させる。

このような部品教示データは、部品を基板に実装する部品実装装置において、部品の位置ずれの認識などのために用いられる。即ち、部品実装装置は、部品を基板に実装するときには、その部品をヘッドで吸着して基板上の所定の部位まで搬送し、その部位に部品を実装するが、その搬送の途中でヘッドに吸着された部品をカメラで撮像する。そして、部品実装装置は、その撮像結果と上述の部品教示データとから部品の位置ずれを認識し、その位置ずれを解消するようにヘッド等を駆動させる。これにより、基板の所定の部位に部品を正確に実装することができるのである。

図４は、部品自動教示装置１００の全体的な動作を示すフロー図である。

まず、部品自動教示装置１００は、スキャナー１７０で部品をカラー画像で撮像し（ステップＳ１００）、さらに、オペレータによる操作に基づいて作成条件を決定する（ステップＳ１０２）。

次に、部品自動教示装置１００は、クロマキー技術を用いて、カラー画像から部品の白黒濃淡画像を生成する（ステップＳ１０４）。ここで部品自動教示装置１００は、ステップＳ１０４で生成された白黒濃淡画像から例えば部品の外形を検出する。部品の外形の検出は、白黒の濃淡値の差分から検出される。また、部品自動教示装置１００は、ステップＳ１０２で決定された作成条件などを参考に、所定のアルゴリズムを特定する。

そして最後に、部品自動教示装置１００は、白黒濃淡画像から検出された部品の外形などから、上記所定のアルゴリズムを用いて、部品の特徴的な寸法を測定し、その測定結果を示す部品教示データを生成する（ステップＳ１０６）。

ここで、このような本実施の形態の部品自動教示装置１００は、スキャナー１７０の光沢部材たるカバーシート１７３に特徴がある。

このカバーシート１７３は、光沢性を有し、その一面は均一に青色になっている。

例えば、このカバーシート１７３は、白色の光沢紙を素材とし、その光沢紙の一面が青色となるようにプリンタで印刷することによって生成される。

光沢紙には、例えば、ナカバヤシ（株）製の商品名「インクジェット・フォト光沢印画紙」（品番：JPSK-A4G）を用いる。

また、プリンタには、例えば、日本ヒューレットパッカード（株）製の商品名「ＨＰＰＳＣ１３５０」を用いる。このプリンタで印刷を行うときには、インクとして例えば、同社製の商品名「ＨＰ５６プリントカートリッジ黒（ラージサイズ）」及び「ＨＰ５７プリントカートリッジ３色カラー（ラージサイズ）」をセットして、「ＨＰプレミアムプラスフォト用紙」の設定で印刷を行う。

また、プリンタには、キャノン（株）製の商品名「ＰＩＸＵＳｉＰ７１００」（型番：PIXUSIP7100）を用いてもよい。このプリンタで印刷を行うときには、インクとして例えば、同社製の商品名「イエローインクタンク」（型番：BCI-7Y）、「マゼンタインクタンク」（型番：BCI-7M）、「ブラックインクタンク」（型番：BCI-7BK）、「シアンインクタンク」（型番：BCI-7C）、「フォトマゼンタインクタンク」（型番：BCI-7PM）、及び「フォトシアンインクタンク」（型番：BCI-7PC）をセットする。そして、「プロフォトペーパーで印刷」の設定で印刷を行う。なお、カラーレーザプリンタは、かすれや斑が生じやすい観点から好ましくなく、インクジェットプリンタが好適である。

このように生成されるカバーシート１７３は、光沢性を有するため、スキャナー本体１７１の筐体１７１ａ内に埋設された照明具１７１ｄから照射される光を高い反射率で反射する。したがって、カバー１７２が閉状態となっているときにおけるカバーシート１７３のガラス板１７１ｂからの高さが高くなるにつれて、カラー画像の背景が暗くなるのを抑えることができる。

また、このようなカバーシート１７３の青色は、Ｒ値（０〜２５５）、Ｇ値（０〜２５５）及びＢ値（０〜２５５）から示されるＲＧＢ値において、Ｒ値＝０及びＢ値＝２５５であることが好ましい。また、Ｇ値＝０としてもよいが、Ｇ値を少し増すことによって、青色に明るさを増すことができる。つまり、カバーシート１７３のガラス板１７１ｂからの高さが高くなるにつれて、カラー画像の背景が暗くなるのをさらに抑えることができる。

つまり、本実施の形態の部品自動教示装置１００は、部品の厚みが大きくても、背景の明るい部品のカラー画像を生成することができ、その結果、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができる。

図５Ａおよび図５Ｂは、光沢紙を素材とするカバーシート１７３の高さと、カラー画像のＲＧＢ値との関係を示す図である。

カバーシート１７３の青色がＲＧＢ値＝（０，５０，２５５）で表される場合、図５Ａに示すように、スキャナー１７０で生成されるカラー画像のＲＧＢ値（Ｒ値、Ｇ値及びＢ値）は、カバーシート１７３の高さが高くなるにつれて小さくなる。しかし、カバーシート１７３の青色には光沢性があるため、カバーシート１７３の高さに対するＢ値の変化率を小さくすることができる。また、カバーシート１７３のＧ値は５０であるため、Ｇ値が０のときよりカラー画像のＢ値を大きくすることができる。即ち、カラー画像の青色を明るくするとともに、カバーシート１７３の高さが高くなってもそのカラー画像が暗くなるのを抑えることができる。

カバーシート１７３の青色がＲＧＢ値＝（０，１００，２５５）で表される場合にも、上述と同様、図５Ｂに示すように、スキャナー１７０で生成されるカラー画像のＲＧＢ値（Ｒ値、Ｇ値及びＢ値）は、カバーシート１７３の高さが高くなるにつれて小さくなる。しかし、カバーシート１７３のＧ値は１００であるため、Ｇ値が５０のときよりカラー画像のＢ値をさらに大きくすることができる。即ち、カラー画像の青色をさらに明るくすることができる。

なお、本実施の形態では、カバーシート１７３の素材を光沢紙としたが、ＲＧＢ値＝（０，１００，２５５）で示される青色であって光沢性を有する塩化ビニルシートとしてもよい。例えば、（株）光製の商品名「エンビシート（ユニサンデー）」（品番：ＥＢ４３５−６）をカバーシート１７３の素材としてもよい。

図６は、塩化ビニルシートを素材とするカバーシート１７３の高さと、カラー画像のＲＧＢ値との関係を示す図である。

カバーシート１７３の青色がＲＧＢ値＝（０，１００，２５５）で表される場合、図６に示すように、スキャナー１７０で生成されるカラー画像のＲＧＢ値（Ｒ値、Ｇ値及びＢ値）は、カバーシート１７３の高さが高くなるにつれて小さくなる。しかし、上述と同様、カバーシート１７３の青色には光沢性があるため、カバーシート１７３の高さに対するＢ値の変化率を小さくすることができる。また、カバーシート１７３のＧ値は１００であるため、Ｇ値が０のときよりカラー画像のＢ値を大きくすることができる。即ち、カバーシート１７３を光沢紙とした場合と同様、カラー画像の青色を明るくするとともに、カバーシート１７３の高さが高くなってもそのカラー画像が暗くなるのを抑えることができる。

（変形例１）
ここで、本実施の形態における部品自動教示装置の第１の変形例について説明する。

本変形例に係る部品自動教示装置は、部品を基板に実装する部品実装装置に備えられている。

図７は、本変形例に係る部品自動教示装置を備えた部品実装装置の外観を示す外観図である。

この部品実装装置５００は、基板２を搬送するためのガイドレール５１４と、抵抗やコンデンサなどの部品を供給するパーツフィーダ５３０と、ＳＯＰ（Small Outline Package）やＱＦＰ（Quad Flat Package）などのＩＣ（Integrated Circuit）やコネクタなどの比較的大型の部品を載せるパーツトレイ５３２と、パーツフィーダ５３０から供給される部品や、パーツトレイ５３２に載せられた部品を吸着して基板２上に実装するヘッド５２８と、部品自動教示装置２００と、部品自動教示装置２００により作成された部品教示データを参照して、ヘッド５２８に吸着された部品の位置ずれを認識する認識部５４０とを備えている。

このような部品実装装置５００は、部品実装の事前に、ヘッド５２８に吸着された部品の部品教示データを部品自動教示装置２００で作成しておいて、部品実装を行うときには、ヘッド５２８に吸着された部品を撮像して、その撮像結果と、予め作成しておいた部品教示データとを用いて、そのヘッド５２８に吸着された部品の位置ずれを認識する。

基板２は、ガイドレール５１４に載せられた状態で、図示しない搬送ベルトの駆動により、部品実装装置５００のローダ部５１６から実装位置５１８に搬送され、その実装位置５１８で部品が実装されると、アンローダ部５２０に搬送される。

ヘッド５２８は、先端に部品を吸着する複数の吸着ノズル５３４を備えて、図示しないモータなどの駆動により、基板２の平面に沿った方向に移動する。このようなヘッド５２８の移動により、部品が搬送される。ヘッド５２８は、部品教示データの作成時には、その部品を後述する撮像位置に搬送する。一方、部品実装時には、ヘッド５２８は、まず、その部品を撮像位置に搬送してその撮像位置で部品が撮像された後に、実装位置５１８にある基板２にまでその部品を搬送する。そしてヘッド５２８は、吸着ノズル５３４を駆動させて部品を基板２に実装する。

本変形例に係る部品自動教示装置２００は、撮像位置にある部品を撮像し得るように備えられている。つまり、部品自動教示装置２００は、ヘッド５２８の吸着ノズル５３４に吸着された部品を、ヘッド５２８と反対側から（図７中、下から）撮像する。

図８は、本変形例に係る部品自動教示装置２００の構成を示す構成図である。
本変形例に係る部品自動教示装置２００は、表示部２３０と、操作部２１０と、制御部２２０とを備え、さらに、上記実施の形態の部品自動教示装置１００のスキャナー１７０の変わりに、ヘッド５２８に吸着された部品１を撮像する撮像部２７０を備えている。

本変形例に係る表示部２３０及び操作部２１０は、上記実施の形態の表示部１３０及び操作部１１０と同様の機能を有する。操作部２１０は、オペレータが操作可能なように部品実装装置５００に配設されており（図７参照）、表示部２３０は、その操作部２１０の近くに配設されている。

撮像部２７０は、カラーで撮像するカメラ２７２と、ヘッド５２８に吸着された部品１に白色光を当てる照明具２７１と、ヘッド５２８の各吸着ノズル５３４に取着される背景板２７３とを備えている。ここで、背景板２７３は、例えば光沢紙や塩化ビニルシートを素材として生成され、部品１側の面は光沢性を有して青色である。

この撮像部２７０は、部品教示データの作成時及び部品実装時において、ヘッド５２８に吸着された部品１が撮像位置Ａに搬送されたときに、その背景板２７３を背景にして部品１を撮像し、背景が青色の部品１のカラー画像を生成する。

このように、本変形例においても背景板２７３を、光沢性を有する青色としているため、照明具２７１と背景板２７３との間の距離が長くなっても、カラー画像の背景が暗くなるのを防ぐことができる。

制御部２２０は、周辺機器制御部２２１と、入出力処理部２２２と、画像処理部２２３とを備えている。これらの周辺機器制御部２２１、入出力処理部２２２及び画像処理部２２３は、上記実施の形態の周辺機器制御部１２１、入出力処理部１２２及び画像処理部１２３と同様の機能を有する。

このような本変形例に係る部品自動教示装置２００では、ヘッド５２８の吸着ノズル５３４に吸着された部品１が撮像位置Ａに搬送されると、撮像部２７０のカメラ２７２が、照明具２７１により照らされたその部品１を撮像する。そして、カメラ２７２は、その撮像結果である背景が青色の部品１のカラー画像を制御部２２０に出力する。制御部２２０は、このように撮像されたカラー画像から、上記実施の形態と同様に、白黒濃淡画像を生成し、その白黒濃淡画像及び作成条件に基づいて部品教示データを作成する。

また、部品実装装置５００に備えられた認識部５４０は、部品自動教示装置２００で予め作成されている部品教示データと、部品実装時にカメラ２７２で生成されたカラー画像とに基づいて、ヘッド５２８の吸着ノズル５３４に吸着された部品１の位置ずれを認識し、その位置ずれを解消するようにヘッド５２８及び吸着ノズル５３４を駆動させる。その結果、基板２上の所定の部位に部品１が正確に実装される。

このような部品実装装置５００では、部品教示データを生成する機能と、部品を実装する機能とを兼ね備えているため、部品自動教示装置１００と部品実装装置とをそれぞれ別個に備えるシステムと比べて、より正確に位置ずれを認識することができる。即ち、上記システムでは、部品自動教示装置１００の部品１を撮像するスキャナー１７０と、部品実装装置のヘッドに吸着された部品１を撮像するカメラとは異なるが、部品実装装置５００では、部品教示データを作成するために利用したカメラ２７２と、吸着ノズル５３４に吸着された部品１を撮像するカメラ２７２とが同一であるため、撮像手段の違いよる誤差の発生を防ぐことができるのである。

なお、本変形例では、制御部２２０の画像処理部２２３と認識部５４０とを分離したが、何れか一方が他方の機能を兼ね備えていてもよい。これにより、部品実装装置５００の構成を簡単にすることができる。

（変形例２）
ここで、上記実施の形態における部品自動教示装置の第２の変形例について説明する。

上記実施の形態では、部品１の厚さが大きいと、その部品１がカバーシート１７３をガラス板１７１ｂから押し上げて、カバーシート１７３が照明具１７１ｄから離れる。その結果、カバーシート１７３に光沢性があっても、厚い部品１のカラー画像の背景は、薄い部品１のカラー画像の背景よりも暗くなってしまい、照明具１７１ｄによる照明の強度が弱ければ、その厚い部品１の形態を正確に示す部品教示データを作成することが困難になることがある。

そこで本変形例に係る部品自動教示装置は、上記実施の形態の部品自動教示装置１００のカバー１７２およびカバーシート１７３の代わりに、光沢部材たる背景シートを用いる。この背景シートを用いることにより、本変形例では、部品１の厚みに関わらず、背景シートと照明具１７１ｄとの距離を一定に保ち、カラー画像の背景が暗くなってしまうことを確実に防ぐことができる。つまり、本変形例では、部品１の厚みに関わらず、部品１の形態を正確に示す部品教示データを確実に作成することができる。

図９は、本変形例に係る背景シートの上面図である。

この背景シート１８０は、一面が均一な色で光沢性を有するように塗装された略矩形状の紙から構成されている。また、その背景シート１８０の四隅付近には切れ込み１８１が形成されている。ここで、その切れ込み１８１に囲まれた細長い領域を脚片１８２とし、他の領域をベース１８３とする。

このような背景シート１８０は、図９に示すような基本状態から、各脚片１８２が折り曲げられた使用状態に変形されて使用される。

具体的に、背景シート１８０を基本状態から使用状態に変形するときには、オペレータは、脚片１８２を２つの折り曲げ線１８３ｂで折り曲げて、脚片１８２の両端をベース１８３に対して立設させる。さらに、脚片１８２とベース１８３との連接部位を折り曲げ線１８３ａとして、オペレータは、その折り曲げ線１８３ａを軸に、脚片１８２の中央を、ベース１８３から立ち上げる。

図１０は、背景シート１８０が使用状態に変形されるまでの工程を示す図である。

オペレータは、図１０の（ａ）に示すように、まず、脚片１８２を２つの折り曲げ線１８３ｂで折り曲げる。その結果、脚片１８２の長手方向両端側にある２つの端部１８２ａがベース１８３から起立する。つまり、２つの端部１８２ａが、背景シート１８０の光沢性を有する面側に突き出た状態となる。なお、２つの端部１８２ａにはそれぞれ溝１８４が形成されている。

次に、オペレータは、図１０の（ｂ）に示すように、互いの端部１８２ａの溝１８４に他方の端部１８２ａを嵌め込む。

そして、オペレータは、図１０の（ｃ）に示すように、脚片１８２の長手方向中央にある中央部１８２ｂを、折り曲げ線１８３ａを軸にして、ベース１８３から立ち上げる。その結果、脚片１８２の端部１８２ａの周縁がベース１８３に接触した状態となる。

このように、折り曲げが４つの脚片１８２に対して行われると、背景シート１８０が使用状態となる。

図１１は、背景シート１８０の使用状態を示す上面斜視図である。

使用状態の背景シート１８０では、ベース１８３に対して４つの脚片１８２が略垂直方向に立設されている。また、この脚片１８２は、略三角形の筒状であって、ベース１８３からの高さｈが１ｃｍとなるように構成されている。

このような使用状態の背景シート１８０は、４つの脚片１８２の先端がスキャナーのガラス板に接触するように載置されて使用される。つまり、背景シート１８０のベース１８３の、赤色または青色の光沢性を有する面が、スキャナーのガラス板に１ｃｍの隙間を開けて対向する。

ここで、背景シート１８０は、塗装された紙に他の紙を貼り合わせて構成されている。

図１２は、背景シート１８０の側面断面図である。

背景シート１８０は、強度が比較的高くて折れ曲がり難い基台紙１８７ａと、その基台紙１８７ａに貼り合わされた、表面の塗装加工が容易な被塗装紙１８７ｂと、その被塗装紙１８７ｂに塗装された塗料１８７ｃとを含む。

基台紙１８７ａは、例えばダンボールから構成されている。また、ダンボールには、例えば所謂Ｅフルートが用いられる。Ｅフルートは、その厚さが約１．６ｍｍであって、幅３０ｃｍあたりの中芯の段山数が約９３個となるように構成されている。

被塗装紙１８７ｂは、例えば所謂コートボールから構成されている。

塗料１８７ｃは、水性ビニル樹脂からなる。また、この塗料１８７ｃの色には、例えば、大日本インキ化学工業（株）の色番号「ＤＩＣ１５版１８２」で指定される青色や、大日本インキ化学工業（株）の色番号「ＤＩＣ１５版１５６」で指定される赤色などが用いられる。

また、このような使用状態の背景シート１８０を製造方法するときには、まず、被塗装紙１８７ｂを基台紙１８７ａに貼り合わせ、その被塗装紙１８７ｂの表面が均一な色で光沢性を有するように、その表面に対して塗装を行う。そして、塗装されて貼り合わされた基台紙１８７ａおよび被塗装紙１８７ｂを折り曲げることにより、複数の脚片１８２をその表面から突出させる。

なお、本変形例では、塗装された被塗装紙１８７ｂと基台紙１８７ａとの貼り合わせにより背景シート１８０を構成したが、背景シート１８０はこのような構成に限定されず、形状が安定する程度の強度を有し、一面が均一な色で光沢性を有すれば、どのような構成であってもよい。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、本変形例に係るスキャナーの外観を示す外観図である。

本変形例に係るスキャナー１７０Ａは、この図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、スキャナー本体１７１と上述の背景シート１８０とで構成される。

スキャナー本体１７１は、上記実施の形態のスキャナー１７０のスキャナー本体と同様に構成されており、略矩形箱状の筐体１７１ａと、筐体１７１ａ内に埋設された撮像素子１７１ｃ及び照明具１７１ｄと、筐体１７１ａの上面に取り付けられたガラス板１７１ｂとを備えている。

オペレータは、部品１を撮像するときには、まず、ガラス板１７１ｂ上にその部品１を載置する。そして、オペレータは、背景シート１８０の４つの脚片１８２の先端がガラス板１７１ｂに接触して、背景シート１８０のベース１８３がガラス板１７１ｂと対向するように、背景シート１８０をスキャナー本体１７１上面に配置する。このとき、ガラス板１７１ｂとベース１８３との隙間の幅は、脚片１８２の高さｈ（ｈ＝１ｃｍ）と等しくなっている。そして、部品１は、その隙間に納められた状態となる。つまり、基板上に実装される電子部品などの多くの部品の厚さは１ｃｍ以下であるため、多くの部品がその隙間に収まり、部品１がベース１８３をガラス板１７１ｂから押し上げて１ｃｍより長く離してしまうことはない。

このような状態でスキャナー１７０Ａは、ガラス板１７１ｂ上に載置された部品１をスキャナー本体１７１の照明具１７１ｄで照らし、撮像素子１７１ｃを移動させながら部品１をカラーで撮像することにより、背景が青色または赤色の部品１のカラー画像を生成する。

このように本変形例では、ガラス板１７１ｂと背景シート１８０の光沢性を有する面との間には、４つの脚片１８２の高さｈに等しい幅の隙間がある。その結果、部品１をその隙間のガラス板１７１ｂの上に載せても、部品１の厚さがｈ以下であれば、ガラス板１７１ｂと背景シート１８０の光沢性を有する面との隙間の幅は変化しない。つまり、部品１の厚さがｈ以下であれば、その部品１の厚みが幾らであっても、背景シート１８０の光沢性を有する面とガラス板１７１ｂとの距離は変化しない。その結果、ガラス板１７１ｂと照明具１７１ｄとの距離が固定されているため、部品１の厚みに関わらず、照明具１７１ｄと背景シート１８０の光沢性を有する面との距離は変化せずに一定となる。したがって、照明具１７１ｄによって照らされた背景シート１８０の光沢性を有する面での明るさを、部品１の厚みに関わらず一定に保つことができ、部品１の厚みによってカラー画像の背景が暗くなるのを確実に防ぐことができる。

さらに、本変形例では、上述の隙間のガラス板１７１ｂ上であれば、部品１を何れの場所においても、照明具１７１ｄと背景シート１８０の光沢性を有する面との距離は変化せずに一定となる。したがって、照明具１７１ｄによって照らされた背景シート１８０の光沢性を有する面での明るさを、部品１の場所に関わらず一定に保つことができ、部品１の場所によってカラー画像の背景が暗くなるのを確実に防ぐことができる。

また、本変形例では、背景シート１８０を安価な紙と塗料により製造することができるため、部品自動教示装置全体のコストを抑えることができる。

以上、本発明について実施の形態及び変形例を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、実施の形態及び変形例では、カバーシート１７３の一面を青色にしたが、赤色にしてもよい。この場合には、青色系の色の部品と背景とを明確に区別することができ、部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができる。

また、本実施の形態及び変形例では、カラー画像から白黒濃淡画像に変換して部品教示データを作成したが、カラー画像から部品教示データを直接作成してもよい。この場合、例えばカラー画像の各画素のうち（Ｒ値＋Ｇ値）／２＜Ｂ値の画素を背景として区別することができる。なお、カラー画像を白黒濃淡画像に変換する場合には、その背景の色を有効に利用することで、部品の外形と背景との濃淡の差を大きくして、白黒濃淡画像における部品の外形を明瞭し、その外形から部品の形態を容易に特定することができる。

また、本実施の形態及び変形例では、カバーシート１７３の素材を光沢紙や塩化ビニルシートとしたが、例えば、鏡の前面に青色のクリアファイルや透明アクリルシートを貼り付けることによりカバーシート１７３を構成してもよい。

本発明の部品自動教示装置は、部品の形状や大きさに関わらずに、その部品の形態を正確に示す部品教示データを作成することができるという効果を有し、例えば、電子部品の部品教示データに基づいて部品の位置ずれを認識する部品実装装置などに適用することができる。

本発明の部品の画像生成方法を利用した部品自動教示装置の構成を示す構成図である。同上のスキャナーの外観を示す外観図である。同上のスキャナーの他の外観を示す外観図である。同上の画像処理部が作成条件を決定するために表示部に表示させる画面の一例を示す画面表示図である。同上の画像処理部が作成条件を決定するために表示部に表示させる画面の他の例を示す画面表示図である。同上の画像処理部が作成条件を決定するために表示部に表示させる画面のさらに他の例を示す画面表示図である。同上の部品自動教示装置の全体的な動作を示すフロー図である。同上の光沢紙を素材とするカバーシートの高さと、カラー画像のＲＧＢ値との関係を示す図である。同上の光沢紙を素材とするカバーシートの高さと、カラー画像のＲＧＢ値との他の関係を示す図である。同上の塩化ビニルシートを素材とするカバーシートの高さと、カラー画像のＲＧＢ値との関係を示す図である。同上の変形例１に係る部品自動教示装置を備えた部品実装装置の外観を示す外観図である。同上の変形例１に係る部品自動教示装置の構成を示す構成図である。同上の変形例２に係る背景シートの上面図である。同上の変形例２に係る背景シートが使用状態に変形されるまでの工程を示す図である。同上の変形例２に係る背景シートの使用状態を示す上面斜視図である。同上の変形例２に係る背景シートの側面断面図である。同上の変形例２に係るスキャナーの外観を示す外観図である。同上の変形例２に係るスキャナーの他の外観を示す外観図である。従来のカラースキャナーで電子部品のカラー画像が生成される様子を説明するための説明図である。従来の部品自動教示装置の問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

１００部品自動教示装置
１１０操作部
１２０制御部
１２１周辺機器制御部
１２２入出力処理部
１２３画像処理部
１３０表示部
１７０スキャナー
１７１スキャナー本体
１７１ａ筐体
１７１ｂガラス板
１７１ｃ撮像素子
１７１ｄ照明具
１７２カバー
１７３カバーシート

Claims

基板上に実装される部品の形態を示す部品教示データを作成する部品自動教示装置であって、
一面が均一な色で光沢性を有するように形成された光沢部材と、
前記光沢部材の一面を背にして前記部品を含む周辺を照らす照明手段と、
前記照明手段によって照らされた前記部品を、前記光沢部材の一面が背景となるようにカラーで撮像することにより、前記部品のカラー画像を生成する撮像手段と、
前記撮像手段によって生成されたカラー画像から、前記部品の形態を特定して前記部品教示データを作成するデータ作成手段と、
前記部品が載置される透光性を有する透光板とを備え、
前記光沢部材は、前記部品の寸法に関わらず、前記一面と照明手段との距離を一定に保つ保持手段を備え、
前記保持手段は、前記光沢部材の一面側から突出し、前記照明手段から前記一面を予め定められた距離だけ離して支持する複数の片からなり、
前記照明手段は、前記透光板に載置された部品を、前記透光板を介して照らし、
前記光沢部材は、前記複数の片の先端が前記透光板に当接して前記部品が前記一面と前記透光板との間に収まるように、前記透光板に配設され、
前記光沢部材の一面側から突出する複数の片の高さは、前記部品の厚さ以上である
ことを特徴とする部品自動教示装置。
前記光沢部材の一面の色は青色である
ことを特徴とする請求項１記載の部品自動教示装置。
前記光沢部材の一面の色は青色の成分と緑色の成分とで構成される
ことを特徴とする請求項１記載の部品自動教示装置。
０から２５５の階調のＲＧＢで色を表す場合、前記光沢部材の一面の色は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１００，２５５）で表される
ことを特徴とする請求項３記載の部品自動教示装置。