JP4729205B2 - 位置検出装置、位置検出方法及び電子部品搬送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。特に本発明は、入力画像の輝度分布の変化や電子部品の画像データの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
大規模集積回路(LSI)の製造工程においては、個々のLSIに対して電気的な試験を行い、LSIの性能を評価する。通常、LSIの試験は、LSIをパッケージした状態で行う。LSIパッケージは、LSIをプリント配線基板に取り付けて配線と電気的に接続するために多数の入出力端子を有する。LSIの量産工程では、試験時間を短縮してスループットの向上をするために電子部品搬送装置を用いてLSIの試験を行う。電子部品搬送装置は、LSIの性能を正確に試験するために、多数の入出力端子を有するLSIパッケージを正しい位置で装着する必要がある。
そこで、従来、LSIの画像データを含むテンプレート画像とLSIを撮影した入力画像との輝度分布を比較するパターンマッチング処理を用いて入力画像中のLSIの位置を検出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のパターンマッチング処理では、輝度ムラによって入力画像におけるLSIの位置を正確に検出することができないという問題があった。そのため、電子部品搬送装置は、LSIパッケージを正しい位置で装着できないことがあった。
【0004】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる位置検出装置、位置検出方法及び電子部品搬送装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態によると、複数のパーツを有する電子部品の位置を検出する位置検出装置であって、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【0006】
複数のパーツはそれぞれ同じ形状を有してよく、テンプレート画像は一つのパーツを示してよい。電子部品はICパッケージであってよく、パーツはICパッケージのピンであってよい。ICパッケージのピンは、例えばリード線、半田ボール又はランド(金属パッド)であってよい。電子部品位置検出手段は、複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段を有してもよい。
【0007】
位相差算出手段は、テンプレート画像を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。パーツ位置検出手段は、2次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。
【0008】
比較領域選択手段は、入力画像からテンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択してよい。比較領域選択手段は、一辺がそれぞれ2のm乗(mは正の整数)の画素数を持つように比較領域を選択するのが好ましい。テンプレート画像は、一辺がそれぞれ2のn乗(nは正の整数)の画素数を持つのが好ましい。
【0009】
位置検出装置は、入力画像をテンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備えてもよく、比較領域選択手段は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択してよい。
【0010】
パーツ位置検出手段は、各比較領域における位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する画像合成手段をさらに備えてもよい。画像合成手段は、各比較領域から所定の領域を選択して、所定の領域における位相インパルス応答関数値を抽出する手段をさらに有してよく、抽出した位相インパルス応答関数に基づいて、合成画像を形成してよい。
【0011】
パーツ位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を合成画像から検出する座標検出手段を有してよく、座標検出手段が検出した座標に基づいて、入力画像におけるパーツの位置を検出してよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してよい。座標検出手段は、インパルス応答関数値の絶対値が最大である座標を検出してよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が極値である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。
【0012】
パーツ位置検出手段は、位相インパルス応答関数に基づいて、位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、パーツが入力画像に含まれるか否かを判断するパーツ判断手段を有してもよい。
【0013】
位置検出装置は、比較領域の画像を2次元離散フーリエ変換により周波数成分に変換する変換手段をさらに備えてもよい。変換手段は、テンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。
【0014】
位置検出装置は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する補正手段をさらに備えてもよい。補正手段は、テンプレート画像の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。
【0015】
位置検出装置は、所定の帯域以下の周波数成分の位相成分を抽出する低域抽出フィルタをさらに備えてもよく、パーツ位置検出手段は、低域抽出フィルタが抽出したテンプレート画像の位相成分と低域抽出フィルタが抽出した比較領域の画像の位相成分との位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出してよい。
【0016】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅の値に基づいて定めた周波数における位相成分を当該周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよく、位相差算出手段は、比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分のうち、テンプレート画像情報保持手段が保持する周波数に対応する周波数の位相成分と、テンプレート画像情報保持手段が保持するテンプレート画像の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出してよい。
【0017】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分を周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよい。テンプレート画像は、設計情報に基づいて作成した電子部品画像データであってもよい。
【0018】
位置検出装置は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像を保持するテンプレート画像情報保持手段と、テンプレート逆画像と比較領域の画像との畳込み積分画像を形成する畳込み積分手段と、畳込み画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換する変換手段とをさらに備えてもよく、位相差算出手段は、畳込み画像の周波数成分の位相成分を位相成分差として算出してよい。
【0019】
本発明の第2の形態によると、複数のパーツを有する電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択ステップと、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出ステップと、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ配列検出ステップと、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出ステップとを備えることを特徴とする位置検出方法を提供する。
【0020】
本発明の第3の形態によると、複数のパーツを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置と、位置検出装置により検出された電子部品の位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段とを備えることを特徴とする電子部品搬送装置を提供する。ここで、位置検出装置は、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段とを有する。
【0021】
本発明の第4の形態によると、テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出装置であって、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出するマーク位置検出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【0022】
比較領域選択手段は、検出された電子部品の回転角度の方向に沿った第1軸と、第1軸に実質的に垂直な第2軸とを有するように比較領域を選択してよい。
【0023】
位相差算出手段は、テンプレート画像を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。マーク位置検出手段は、2次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。2次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【0024】
マーク位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を入力画像から検出する座標検出手段を有し、座標検出手段が検出した座標に基づいて、マークの位置を検出してよい。
【0025】
座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してよい。座標検出手段は、インパルス応答関数値の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が極値である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。
【0026】
位置検出装置は、比較領域の画像を周波数成分に変換する変換手段をさらに備えてもよい。変換手段は、2次元離散フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換してよい。2次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【0027】
比較領域選択手段は、各比較領域が所定のパーセントずつ重複するように、入力画像から比較領域を選択してよい。具体的には、位置検出装置は、入力画像を、テンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備えてもよく、比較領域選択手段は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択してもよい。
【0028】
位置検出装置は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する補正手段をさらに備えてもよい。補正手段は、テンプレート画像の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。比較領域選択手段は、一辺がそれぞれ2のm乗(mは正の整数)の画素数を持つように比較領域を選択してもよい。比較領域選択手段は、比較領域の画素数を調整する手段を有してもよい。
【0029】
マーク位置検出手段は、位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を含む比較領域を検出する比較領域検出手段をさらに有してもよく、入力画像における比較領域の位置と、比較領域中の座標とに基づいて、マークの位置を検出してもよい。
【0030】
マーク位置検出手段は、各比較領域から所定の領域を選択して、所定の領域における位相インパルス応答関数値を抽出する手段と、抽出した位相インパルス応答関数値から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を選択する手段とをさらに有してもよく、選択した位相インパルス応答関数値を与える座標を検出してよい。
【0031】
マーク位置検出手段は、比較領域の位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、マークが当該比較領域に含まれるか否かを判断するマーク判断手段をさらに有してもよい。
【0032】
位置検出装置は、所定の帯域以下の周波数成分の位相成分を抽出する低域抽出フィルタをさらに備えてもよく、マーク位置検出手段は、低域抽出フィルタが抽出したテンプレート画像の位相成分と低域抽出フィルタが抽出した入力画像の位相成分との位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出してもよい。
【0033】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅の値に基づいて定めた周波数における位相成分を当該周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよく、位相差算出手段は、入力画像を周波数成分に変換した場合の位相成分のうち、テンプレート画像情報保持手段が保持する周波数に対応する周波数の位相成分と、テンプレート画像情報保持手段が保持するテンプレート画像の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出してもよい。
【0034】
変換手段は、テンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分を周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよい。テンプレート画像は、一辺がそれぞれ2のn乗(nは正の整数)の画素数を持つのが好ましい。
【0035】
位置検出装置は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像を保持するテンプレート画像情報保持手段と、テンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する畳込み積分手段と、畳込み画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換する変換手段とをさらに備えてもよく、位相差算出手段は、畳込み画像の周波数成分の位相成分を位相成分差として算出してもよい。
【0036】
本発明の第5の形態によると、テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出ステップと、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択ステップと、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像におけるマークの位置を検出する位置検出ステップとを備えることを特徴とする位置検出方法を提供する。
【0037】
本発明の第6の形態によると、テンプレート画像に近似したマークを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、マークの画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、マークの位置を入力画像から検出する位置検出装置と、位置検出装置により検出されたマークの位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段とを備える電子部品搬送装置を提供する。ここで、位置検出装置は、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像におけるマークの位置を検出する位置検出手段とを有する。
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0039】
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品搬送装置を示すブロック図である。
電子部品搬送装置100は、例えば大規模集積回路(LSI)等のIC、又はICパッケージ等の電子部品の製造工程において、これらの電子部品を次の工程を行う装置に搬送する。また、電子部品搬送装置100は、電子部品の製造工程において、電子部品の性能を試験するために電子部品をトレイからテスタまで搬送したり、試験が終了した電子部品をもとのトレイに戻したりする。
本実施形態における電子部品搬送装置100は、LSI、ICパッケージ等の複数のパーツを有する電子部品を搬送するのに用いられるのが好ましい。この場合、複数のパーツは例えばリード線、半田ボール又はランド(金属パッド)等のピンである。
【0040】
電子部品搬送装置100は、電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段102と、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置104と、位置検出装置104により検出された電子部品の位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段106とを有する。
【0041】
位置検出装置104は、入力画像撮像手段102が撮影した入力画像をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/Dコンバータ14と、入力画像を一時的に保持する入力画像メモリ16と、予め撮影したテンプレート画像に関する情報を保持するテンプレート画像情報保持部18と、位置検出装置104の動作を制御する制御部20と、制御プログラムなどを格納するプログラム格納部22と、演算途中のデータ等を一時的に保持するデータメモリ24と、入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するための算出処理を行う算出処理部30と、入力画像又はテンプレート画像を表示する表示装置80と、例えばCPU等の制御部20、例えばROM等のプログラム格納部22、例えばRAM等のデータメモリ24、算出処理部30及び表示装置80を接続して各装置間のデータを伝送するバス(BUS)82とを有する。本実施形態において、マークとは、電子部品のパーツであってもよい。
【0042】
テンプレート画像情報保持部18は、例えばハードディスク等の記憶装置である。テンプレート画像情報保持部18は、テンプレート画像のデジタルデータを保持する画像データ保持手段を有するのが好ましい。テンプレート画像情報保持部18は、さらに、テンプレート画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分のスペクトルデータを周波数に対応づけて記憶するスペクトルデータ保持手段を有してもよい。この場合、スペクトルデータ保持手段は、画像データ保持手段とは物理的に別個の記憶装置であってよい。テンプレート画像情報保持部18が保持するテンプレート画像は、一辺がそれぞれ2のn乗(nは正の整数)の画素数を持つのが好ましい。本実施形態において、テンプレート画像は、電子部品の複数のパーツのうちの一つを示すのが好ましい。テンプレート画像情報保持部18は、電子部品の複数のパーツの相対位置に関する情報を保持するのが好ましい。
電子部品移動手段106は、電子部品を保持する保持手段と、電子部品を移動する移動手段とを有する。
【0043】
図2は、図1に示した算出処理部30を示すブロック図である。
算出処理部30は、入力画像分割手段32と、比較領域選択手段34と、補正手段36と、変換手段38と、帯域抽出フィルタ40と、位相差算出手段42と、パーツ位置検出手段50と、パーツ相対位置検出手段60と、電子部品位置検出手段62とを有する。
【0044】
入力画像分割手段32は、入力画像を複数の予備領域に分割する。入力画像分割手段32は、予備領域がテンプレート画像よりも小さくなるように入力画像を分割するのが好ましい。また、入力画像分割手段32は、分割された各予備領域が、互いに重複しないように入力画像を分割してよい。
【0045】
比較領域選択手段34は、入力画像から、テンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択する。比較領域選択手段34は、入力画像分割手段32が分割した入力画像の各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択するのが好ましい。比較領域選択手段34は、各予備領域が比較領域の中心に位置するように比較領域を選択するのが好ましい。また、比較領域選択手段34は、入力画像から複数の比較領域を選択してよい。
【0046】
補正手段36は、比較領域の画素値を補正する。補正手段36は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する。補正手段36は、同様に、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。
【0047】
変換手段38は、比較領域の画像の所定の位置を基準として、比較領域の画像を周波数成分に変換する。変換手段38は、フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換してよい。変換手段38は、2次元離散フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換するのが好ましい。2次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【0048】
この場合、変換手段38は、テンプレート画像中の基準となる所定の位置に対応する座標を比較領域における所定の位置として、比較領域の画像を周波数成分に変換するのが好ましい。変換手段38は、複数の比較領域の画像をそれぞれ周波数成分に変換する。
【0049】
また同様に、変換手段38は、テンプレート画像中の所定の位置を基準として、テンプレート画像を周波数成分に変換してよい。本実施形態において、変換手段38は、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換する。
【0050】
帯域抽出フィルタ40は、比較領域の画像の周波数成分から、所定の帯域の周波数成分を抽出する。本実施形態において、帯域抽出フィルタ40は、所定の周波数帯域以下の周波数成分を抽出する低域抽出フィルタである。帯域抽出フィルタ40は、比較領域の画像の周波数成分から、所定の周波数帯域の周波数成分の位相成分のみを抽出してもよい。
【0051】
また、他の例において、帯域抽出フィルタ40は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅に基づいて、抽出すべき位相成分差の周波数帯域を選択してもよい。例えば、帯域抽出フィルタ40は、テンプレート画像の周波数成分の振幅が大きい順に所定の数の周波数帯域を選択してもよい。また、例えば、帯域抽出フィルタ40は、テンプレート画像の振幅が所定の値以上である周波数帯域を選択してもよい。帯域抽出フィルタ40は、比較領域の画像の周波数成分から、このようにして選択した周波数帯域の周波数成分の位相成分のみを抽出してよい。この場合、帯域抽出フィルタ40は、テンプレート画像の形状に応じて抽出すべき周波数帯域を選択するので、位相インパルス応答関数の精度を向上できる。このように、帯域抽出フィルタ40は、所定の周波数帯域以下の周波数成分のみを抽出する低域通過フィルタに限られない。また、この場合、テンプレート画像情報保持部18は、帯域抽出フィルタ40が選択した周波数帯域のテンプレート画像の周波数成分を当該周波数帯域に対応づけて保持してもよい。テンプレート画像情報保持部18は、帯域抽出フィルタ40が選択した周波数帯域のテンプレート画像の周波数成分の位相成分のみを当該周波数帯域に対応づけて保持してもよい。
【0052】
位相差算出手段42は、比較領域の画像の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する。位相差算出手段42は、比較領域ごとにテンプレート画像の位相成分との位相成分差を算出する。位相差算出手段42は、テンプレート画像の周波数成分を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。
【0053】
パーツ位置検出手段50は、位相差算出手段42が算出した位相成分差に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する。パーツ位置検出手段50は、逆変換手段52と、画像合成手段54と、座標検出手段56と、パーツ判断手段58とを有する。
【0054】
逆変換手段52は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。逆変換手段52は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。逆変換手段52は、2次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出するのが好ましい。2次元離散フーリエ逆変換は、高速フーリエ変換であってもよい。本実施形態において、逆変換手段52は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出する。
【0055】
画像合成手段54は、複数の比較領域における位相インパルス応答関数値を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する。画像合成手段54は、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段を有するのが好ましい。ここで、所定の領域とは、例えば比較領域において補正手段36による補正の影響を受けていない領域のことをいう。そして、画像合成手段54は、抽出した位相インパルス応答関数値を用いて合成画像を形成するのが好ましい。本実施形態において、画像合成手段54が、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段を有するので、補正手段36により補正された信頼性の低い領域における位相インパルス応答関数値を排除して合成画像を形成することができる。
【0056】
座標検出手段56は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を合成画像から検出する。なお、座標検出手段56は、入力画像における各比較領域の位置と、各比較領域における位相インパルス応答関数値を示す画像の座標とに基づいて、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を検出してもよい。
【0057】
パーツ判断手段58は、合成画像における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、入力画像中に電子部品のパーツが含まれるか否かを判断する。パーツ判断手段58は、合成画像における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較して、位相インパルス応答関数値が閾値よりも大きいときに、合成画像に電子部品のパーツが含まれると判断してよい。パーツ判断手段58が合成画像中に電子部品のパーツが含まれないと判断した場合、入力画像分割手段32は、異なる位置で再度予備領域を分割してもよい。
【0058】
パーツ判断手段58が入力画像に電子部品のパーツが含まれないと判断した場合、パーツ判断手段58は、入力画像に電子部品のパーツが含まれないことを制御部20に通知する。これにより、入力画像に電子部品のパーツが含まれない場合に、誤った位置を電子部品のパーツの位置と判断して、電子部品移動手段106への制御を行うのを防ぐことができる。
【0059】
パーツ相対位置検出手段60は、パーツ位置検出手段50が検出した入力画像中の電子部品のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出する。電子部品位置検出手段62は、電子部品のパーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する。電子部品位置検出手段62は、複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段64を有してもよい。
【0060】
図3は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの一例を示すフローチャートである。
まず、入力画像分割手段32は、入力画像を分割して予備領域を形成する(S110)。次に、比較領域選択手段34は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する(S112)。補正手段36は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する(S114)。変換手段38は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する(S116)。
【0061】
本実施形態において、補正手段36は、ステップ114において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段38は、ステップ116において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部18は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【0062】
位相差算出手段42は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する(S118)。帯域抽出フィルタ40は、位相差算出手段42が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する(S120)。逆変換手段52は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。(S122)。画像合成手段54は、各比較領域における位相インパルス応答関数を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの合成画像を形成する(S124)。パーツ位置検出手段50は、合成画像における位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する(S126)。パーツ相対位置検出手段60は、入力画像中の複数のパーツの相対位置を検出する(S128)。電子部品位置検出手段62は、入力画像中のパーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する(S130)。
【0063】
以下に、図3のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図4は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像から電子部品の位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【0064】
本実施例において、入力画像110がテンプレート画像120よりも大きい場合に、位置検出装置104が入力画像110から電子部品112の位置を検出する処理を説明する。
【0065】
入力画像110は複数のパーツ114を有する電子部品112を含む。複数のパーツ114はそれぞれ同じ形状を有するのが好ましい。本実施例において、電子部品はICパッケージで、パーツは、例えばリード線、半田ボール又はランド(金属パッド)等のピンである。
テンプレート画像120は電子部品のパーツ122を含む。テンプレート画像120は、入力画像撮像手段102により撮像した電子部品の画像データであってもよい。本実施例において、テンプレート画像120は、電子部品の設計情報に基づいて作成した電子部品画像データである。
【0066】
まず、入力画像分割手段32は、入力画像110を複数の予備領域116に分割する。入力画像分割手段32は、予備領域116がテンプレート画像120よりも小さくなるように入力画像110を分割するのが好ましい。そして、比較領域選択手段34は、予備領域116をそれぞれ所定の位置に含むように比較領域118を選択する。比較領域選択手段34は、予備領域116をそれぞれ中心に含むように比較領域118を選択するのが好ましい。
【0067】
比較領域選択手段34はさらに、比較領域118の画素数を調整する手段を有してもよい。比較領域選択手段34は、例えば入力画像110の端部に位置する予備領域116を含む領域を選択する場合は、画素値がゼロの画素を付加して比較領域118の画素数をテンプレート画像120の画素数と同じにする。比較領域選択手段34が、テンプレート画像120と実質的に等しい大きさの選択領域118を選択するので、変換手段38は、各選択領域118をフーリエ変換により周波数成分に変換することができる。
【0068】
また、比較領域選択手段34は、一辺がそれぞれ2のm乗(mは正の整数)の画素数を持つように比較領域118を選択するのが好ましい。この場合も比較領域選択手段34の画素数を調整する手段は、選択する比較領域118の一辺がそれぞれ2のm乗(mは正の整数)の画素数を持つように、画素値がゼロの画素を付加して比較領域118の画素数を調整する。
【0069】
比較領域選択手段34が、比較領域118の一辺がそれぞれ2のm乗となるように比較領域118を選択するので、変換手段38は、各比較領域を高速フーリエ変換により周波数成分に変換できる。そのため、算出処理部30は、より迅速に入力画像110からパーツ114の位置を検出することができる。
【0070】
補正手段36は、比較領域118の画像の上端と下端の画素値及び左端と右端の画素値がそれぞれ実質的に等しくなるように比較領域の画像118に2次元の窓関数を適用する。補正手段36は、コサイン・テーパ窓(Tukey窓)を用いて比較領域118の画像の画素値を補正するのが好ましい。本実施形態において、補正手段36は、矩形線対称の2次元コサイン・テーパ窓を用いて比較領域118の画像の画素値を補正する。ここで、矩形線対称の2次元コサイン・テーパ窓とは、例えば窓のサイズをQ×Rとしたときに、窓の中央の矩形領域0≦|q|≦(1−α)Q/2かつ0≦|r|≦(1−α)R/2で振幅1.0となり、この矩形領域の外側の窓の端に近づくに従って振幅が余弦波状に減衰してほぼゼロとなるように画素値を補正する窓関数である。補正手段36は、αの値を調整して矩形領域のサイズを設定するのが好ましい。補正手段36は、矩形領域が予備領域116よりも大きくなるようにαの値を調整するのが好ましい。さらに、補正手段36は、選択された比較領域118に画素値がゼロの画素が付加されている場合は、付加された画素が矩形領域に含まれないようにαの値を調整するのが好ましい。また、補正手段36は、窓のサイズが比較領域118と実質的に等しい大きさになるようにQ及びRの値を設定する。補正手段36が、付加された画素が矩形領域に含まれないようにαの値を調整するので、比較領域118に画素値がゼロの画素を付加した場合でも、画像の連続性を保つことができる。補正手段36は、比較領域118と同様に、テンプレート画像120の上端と下端の画素値及び左端と右端の画素値がそれぞれ実質的に等しくなるように、テンプレート画像120の画素値を補正してもよい。
【0071】
このように、補正手段36が比較領域118の端部の画素値が等しくなるように画素値を補正するので、変換手段38が比較領域118の画像を周波数成分に変換する際に、比較領域118における画素値を連続的に変化させることができ、画素値の不連続から生じるスプリアスを減少することができる。
【0072】
変換手段38は、テンプレート画像120及び比較領域118の画像をm軸及びn軸の原点(0,0)を基準として、それぞれフーリエ変換(DFT)により周波数成分に変換する。本実施例において、変換手段38は、次式によりテンプレート画像120及び比較領域118の画像をフーリエ変換する。変換手段38は、テンプレート画像120及び比較領域118の画像を高速フーリエ変換(FFT)してもよい。
【数1】
T(k,l)はテンプレート画像をフーリエ変換した周波数成分、X(k,l)は比較領域118の画像をフーリエ変換した周波数成分を示す。t(m,n)はテンプレート画像120の座標(m,n)におけるテンプレート画像120の画素値、x(m,n)は比較領域118の座標(m,n)における比較領域118の画像の画素値を示す。
【0073】
テンプレート画像のフーリエ変換T(k,l)及び比較領域118の画像のフーリエ変換X(k,l)は、それぞれグラフ130及びグラフ132に示されるように周波数に対する振幅及び位相成分で表される。位相差算出手段42は、テンプレート画像のフーリエ変換T(k,l)の位相成分と比較領域118の画像のフーリエ変換X(k,l)の位相成分との位相成分差を算出する。グラフ134は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を示す。位相差算出手段42は、次式により、比較領域118の画像のフーリエ変換X(k,l)とテンプレート画像のフーリエ変換T(k,l)との周波数応答関数H(k,l)を算出する。
【数2】
【0074】
位相差算出手段42は、周波数応答関数H(k,l)から位相成分θH(k,l)を抽出する。ここで、ARG[H(k,l)]は位相成分の主値をあらわす。
【数3】
逆変換手段52は、位相成分θH(k,l)を用いて、次式により、フーリエ逆変換(IDFT)して位相インパルス応答関数hphase(m,n)を算出する。比較領域選択手段34が比較領域118の画素数が一辺がそれぞれ2のm乗となるように比較領域118を選択するので、逆変換手段52は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出できる。
【数4】
比較領域118の画像にパーツ114が含まれるとき、比較領域118の画像におけるパーツ114とテンプレート画像120におけるパーツ122の位置とのずれを表す座標(m,n)の位相インパルス応答関数hphase(m,n)の値が大きくなる。
【0075】
画像合成手段54は、各比較領域118における位相インパルス応答関数を示す画像から所定の領域のみを選択するのが好ましい。本実施例においては、補正手段36が比較領域118の端部の画素値を補正しているため、比較領域118の端部における画素変化により生じる位相インパルス応答関数値のピークは信頼性が低い。従って、画像合成手段54は、補正手段36が比較領域118に補正を施す領域に基づいて、位相インパルス応答関数値を示す画像から信頼性の高いピークを与える領域を選択する。画像合成手段54は、このようにして選択した領域を他の比較領域118から選択した領域と合成して入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数を示す合成画像140を形成してもよい。入力画像110に電子部品112のパーツ114が含まれる場合、合成画像140において、テンプレート画像120におけるパーツ122の座標に対する入力画像110におけるパーツ112の座標のずれ量を示す座標に位相インパルス応答関数値のピーク142があらわれる。
【0076】
座標検出手段56は、合成画像140から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出する。座標検出手段56は、合成画像140から、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してもよい。座標検出手段56は、合成画像140から、位相インパルス応答関数値が所定値よりも大きい座標を検出するのが好ましい。
【0077】
他の例において、座標検出手段56は、インパルス応答関数値の絶対値が所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出してもよい。座標検出手段56は、各位相インパルス応答関数値が正であるか負であるかを判断する手段をさらに有してもよい。例えば座標検出手段56が、位相インパルス応答関数の絶対値が最大である座標における位相インパルス応答関数が負であると判断した場合、座標検出手段56は、位相インパルス応答関数と所定値との差の絶対値が所定の条件を満たす位相インパルス応答関数を有する座標を検出してもよい。また、座標検出手段56は、位相インパルス応答関数が極値である座標を検出してもよい。
【0078】
座標検出手段56が各位相インパルス応答関数値が正であるか負であるかを判断する手段を有すれば、例えば、入力画像110の電子部品112のコントラストが反転して位相インパルス応答関数の値が負となる場合であっても、入力画像中の電子部品112の位置を正確に検出することができる。
【0079】
パーツ判断手段58は、座標検出手段56が検出した座標における位相インパルス応答関数値を所定値と比較する。そして、パーツ判断手段58は、比較した位相インパルス応答関数値が所定値より大きい場合にパーツ114が入力画像110に含まれると判断する。パーツ判断手段58は、比較した位相インパルス応答関数値が所定値より小さい場合には、パーツ114が入力画像110に含まれないと判断する。この場合、入力画像分割手段32は、入力画像110を最初の予備領域116とは異なる範囲で予備領域116を分割してもよい。位置検出装置104は、同様の処理を繰り返し、位相インパルス応答関数値の最大値が所定値より大きくなる座標を検出する。位相インパルス応答関数値が所定値より大きくなる座標が検出できない場合は、パーツ判断手段58は、制御部20に入力画像110中にパーツ114が含まれないことを通知する。
【0080】
逆変換手段52は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像110からパーツ114の位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やパーツの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像からパーツ114の位置を検出できる。
【0081】
パーツ相対位置検出手段60は、合成画像140のピーク142の位置に基づいて、入力画像110における複数のパーツ114の相対位置を検出する。電子部品位置検出手段62は、電子部品112のパーツ114の位置及び複数のパーツ114の相対位置に基づいて、入力画像110における電子部品112の位置を検出する。
【0082】
本実施例において、電子部品位置検出手段62は、電子部品112のパーツ114の位置及び複数のパーツ114の相対位置に基づいて入力画像110における電子部品112の位置を検出するので、より正確に入力画像110における電子部品112の位置を検出することができる。
【0083】
図5は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの他の例を示すフローチャートである。
図3に示した例と同様に、入力画像分割手段32は、入力画像を分割して予備領域を形成する(S140)。次に、比較領域選択手段34は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する(S142)。補正手段36は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する(S144)。変換手段38は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する(S146)。
【0084】
本実施形態において、補正手段36は、ステップ144において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段38は、ステップ146において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部18は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【0085】
位相差算出手段42は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する(S148)。帯域抽出フィルタ40は、位相差算出手段42が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する(S150)。逆変換手段52は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する(S152)。画像合成手段54は、各比較領域における位相インパルス応答関数を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの合成画像を形成する(S154)。パーツ位置検出手段50は、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する(S156)。パーツ相対位置検出手段60は、入力画像中の複数のパーツの相対位置を検出する(S158)。電子部品位置検出手段62は、入力画像中の複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する(S160)。
【0086】
以下に、図5のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図6は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像における電子部品の回転角度を算出する処理の一例を示す模式図である。
本実施例において、入力画像110は入力画像のm軸方向に対して回転した電子部品112を含む。図4に示した例と同様に、入力画像分割手段32は、入力画像110を複数の予備領域116に分割する。そして、比較領域選択手段34は、予備領域116をそれぞれ所定の位置に含むように比較領域118を選択する。補正手段36は、比較領域118の画素値を補正する。変換手段38は、テンプレート画像120及び比較領域118の画像をm軸及びn軸の原点(0,0)を基準として、それぞれフーリエ変換(DFT)により周波数成分に変換する。本実施例において、図4に示した例と同様の処理の説明は省略する。
【0087】
画像合成手段54は、複数の比較領域118における位相位相インパルス応答関数を示す画像を合成した入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数を示す合成画像140を形成する。座標検出手段56は、合成した位相インパルス応答関数を示す合成画像140から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出する。合成画像140において、テンプレート画像120におけるパーツ122の座標に対する入力画像110におけるパーツ112の座標のずれ量を示す座標に位相インパルス応答関数値のピーク142があらわれる。
【0088】
パーツ相対位置検出手段60は、合成画像140のピーク142の位置に基づいて、入力画像110における複数のパーツの相対位置を検出する。回転角度検出手段64は、少なくとも2つのピーク142の座標に基づいて、入力画像110における電子部品の回転角度を算出する。また、回転角度検出手段64は、各比較領域118における少なくとも2つの位相インパルス応答関数値のピークの位置に基づいて、入力画像110における電子部品112の回転角度を算出してもよい。
【0089】
図7は、図2に示した算出処理部30の他の例を示すブロック図である。
算出処理部30は、入力画像分割手段32と、比較領域選択手段34と、補正手段36と、変換手段38と、帯域抽出フィルタ40と、位相差算出手段42と、パーツ位置検出手段50と、逆数算出手段150と、畳込み積分画像形成手段152とを有する。図2に示した構成要素と同一の符号を持つ構成要素は、図2に示した算出処理部30における構成要素と同様の機能を有する。逆数算出手段150は、テンプレート画像の周波数成分の逆数を求める。畳込み積分画像形成手段152は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。
【0090】
次に、本実施例において、算出処理部30がテンプレート逆画像を形成する手順を示す。まず、補正手段36は、テンプレート画像情報保持部18に保持されたテンプレート画像の端部の画素値を補正する。変換手段38は、テンプレート画像の画素値をフーリエ変換により周波数成分に変換する。逆数算出手段138は、変換したテンプレート画像の周波数成分の逆数を算出する。逆変換手段52は、逆数算出手段138が算出した逆数をフーリエ逆変換してテンプレート逆画像を形成する。
【0091】
テンプレート画像情報保持部18は、テンプレート逆画像を記憶する。畳込み積分画像形成手段152は、テンプレート画像情報保持部18に保持されたテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。変換手段38は、畳込み画像を、畳込み画像中の所定の位置を基準として、畳込み画像を周波数成分に変換する。位相差算出手段42は、変換手段38が変換した畳込み画像の位相成分を位相成分差として算出する。逆変換手段52は、第1実施例と同様に、位相差算出手段42が算出した位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する。
【0092】
逆変換手段52は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像から電子部品のパーツの位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やパーツの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出できる。
【0093】
図8は、本発明の第2実施形態に係る位置検出装置に含まれる算出処理部30を示すブロック図である。
本実施形態における位置検出装置は、図1に示した位置検出装置104と同様の構成を有し、テンプレート画像に近似するマークの位置を入力画像から検出する。本実施形態において、マークは例えば電子部品の画像データであってよい。また、他の例において、テンプレート画像は電子部品の所定の位置に印刷されたマークであってもよく、この場合、位置検出装置は、電子部品の所定の位置に印刷されたマークの位置を入力画像から検出する。算出処理部30は、回転角度検出手段31と、入力画像分割手段32と、比較領域選択手段34と、補正手段36と、変換手段38と、帯域抽出フィルタ40と、位相差算出手段42と、マーク位置検出手段70とを有する。
【0094】
回転角度検出手段31は、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する。回転角度検出手段31は、例えば特開2000−182066号公報において開示された画像処理装置により入力画像におけるマークの回転角度を検出してよい。また、回転角度検出手段31は、従来のテンプレートマッチング法等のどのような方法により入力画像におけるマークの回転角度を検出してもよい。
【0095】
本実施例において、入力画像分割手段32は、検出されたマークの回転角度に基づいて、マークの回転角度に沿って入力画像を複数の予備領域に分割する。同様に、比較領域選択手段34は、検出された電子部品の回転角度に基づいて、マークの回転角度に沿って、入力画像分割手段32が分割した入力画像の各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択するのが好ましい。入力画像分割手段32、比較領域選択手段34、補正手段36、変換手段38、帯域抽出フィルタ40及び位相差算出手段42は、図2を用いて第1実施形態において説明したのと同様の構成及び機能を有する。
【0096】
マーク位置検出手段70は、位相差算出手段42が算出した位相成分差に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する。マーク位置検出手段70は、逆変換手段72と、座標検出手段74と、比較領域検出手段76と、マーク判断手段78とを有する。
【0097】
逆変換手段72は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。逆変換手段72は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。逆変換手段72は、2次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出するのが好ましい。2次元離散フーリエ逆変換は、高速フーリエ変換であってもよい。
【0098】
座標検出手段74は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を入力画像から検出する。比較領域選択手段34が入力画像から複数の比較領域を選択した場合、比較領域検出手段76は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を含む比較領域を検出する。
【0099】
マーク判断手段78は、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、マークが当該比較領域に含まれるか否かを判断する。マーク判断手段78は、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較して、位相インパルス応答関数値が閾値よりも大きいときに、マークが当該比較領域に含まれると判断してもよい。マーク判断手段78が複数の比較領域の全てにマークが含まれないと判断した場合、入力画像分割手段32は、異なる位置で再度予備領域を分割してもよい。
【0100】
マーク判断手段78が複数の比較領域の全てにマークが含まれないと判断した場合、マーク判断手段78は、入力画像にマークが含まれないことを制御部20に通知する。これにより、入力画像にマークが含まれない場合に、誤った位置をマークの位置と判断して、電子部品の位置決めを行うのを防ぐことができる。
【0101】
また、他の例において、座標検出手段74は、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段と、抽出した位相インパルス応答関数値から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を選択する手段とをさらに有してもよい。この場合、座標検出手段74は、選択した位相インパルス応答関数値を与える座標を検出する。ここで、所定の領域とは、例えば比較領域において、補正手段36による補正の影響を受けていない領域のことをいう。
【0102】
図9は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するステップを示すフローチャートである。
まず、回転角度検出手段31は、入力画像における少なくとも一つの方向に対する電子部品の回転角度を検出する(S170)。そして、入力画像分割手段32は、検出された電子部品の回転角度に基づいて、電子部品の回転角度に沿った方向に入力画像を分割して予備領域を形成する(S172)。入力画像がテンプレート画像と実質的に等しい大きさの場合、このステップは省略してよい。
【0103】
次に、比較領域選択手段34は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する比較領域選択手段34は、検出された電子部品の回転角度に基づいて電子部品の回転角度に沿った方向に、比較領域を選択する(S174)。補正手段36は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する(S176)。変換手段38は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する(S178)。
【0104】
本実施形態において、補正手段36は、ステップ176において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段38は、ステップ178において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部18は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【0105】
位相差算出手段42は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する(S180)。帯域抽出フィルタ40は、位相差算出手段42が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する(S182)。逆変換手段52は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。(S184)。マーク位置検出手段50は、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する(S186)。
【0106】
以下に、図9のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図10は、本実施形態における位置検出装置104が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
図10(a)に示すように、入力画像210はマーク212を含む。本実施形態におけるマーク212は、電子部品の画像データである。回転角度検出手段31は、入力画像210におけるx軸及びy軸方向に対するマーク212の回転角度を検出する。本実施例において、回転角度検出手段31は、マーク212が入力画像210のx軸方向に対して角度θ回転していることを検出する。
【0107】
図10(b)に示すように、比較領域検出手段34は、検出された電子部品の回転角度に基づいて電子部品の回転角度に沿って比較領域220を選択する。比較領域選択手段34は、テンプレート画像230と実質的に等しい大きさの比較領域を選択するのが好ましい。他の例において、テンプレート画像が入力画像210よりも小さい場合は、比較領域選択手段34は入力画像210から複数の比較領域を選択してよい。位相差算出手段42は、比較領域220の画像をm軸及びn軸の原点(0,0)を基準として、フーリエ変換(DFT)により周波数成分に変換する。マーク位置検出手段70は、位相差算出手段42が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する
【0108】
図11は、図8に示した算出処理部30の他の例を示すブロック図である。
算出処理部30は、回転角度検出手段31と、入力画像分割手段32と、比較領域選択手段34と、補正手段36と、変換手段38と、帯域抽出フィルタ40と、位相差算出手段42と、マーク位置検出手段70と、逆数算出手段150と、畳込み積分画像形成手段152とを有する。図8に示した構成要素と同一の符号を持つ構成要素は、図8に示した算出処理部30における構成要素と同様の機能を有する。逆数算出手段150は、テンプレート画像の周波数成分の逆数を求める。畳込み積分画像形成手段152は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。
【0109】
次に、本実施例において、算出処理部30がテンプレート逆画像を形成する手順を示す。まず、補正手段36は、テンプレート画像情報保持部18に保持されたテンプレート画像の端部の画素値を補正する。変換手段38は、テンプレート画像の画素値を周波数成分に変換する。逆数算出手段150は、変換したテンプレート画像の周波数成分の逆数を算出する。逆変換手段72は、逆数算出手段150が算出した逆数をフーリエ逆変換してテンプレート逆画像を形成する。
【0110】
テンプレート画像情報保持部18は、テンプレート逆画像を記憶する。畳込み積分画像形成手段152は、テンプレート画像情報保持部18に保持されたテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。変換手段38は、畳込み画像を、畳込み画像中の所定の位置を基準として、畳込み画像を周波数成分に変換する。位相差算出手段42は、変換手段38が変換した畳込み画像の位相成分を位相成分差として算出する。逆変換手段72は、第1実施例と同様に、位相差算出手段42が算出した位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する。
【0111】
逆変換手段72は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像からマークの位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やマークの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像からマークの位置を検出できる。
【0112】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0113】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば入力画像の輝度分布の変化による影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る電子部品搬送装置を示すブロック図である。
【図2】図1に示した算出処理部の一例を示すブロック図である。
【図3】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの一例を示すフローチャートである。
【図4】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【図5】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの他の例を示すフローチャートである。
【図6】本実施形態における位置検出装置が入力画像における電子部品の回転角度を算出する処理の一例を示す模式図である。
【図7】図2に示した算出処理部の他の例を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係る位置検出装置に含まれる算出処理部を示すブロック図である。
【図9】本実施形態における位置検出装置が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するステップを示すフローチャートである。
【図10】本実施形態における位置検出装置が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【図11】図8に示した算出処理部の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
14…A/Dコンバータ、16…入力画像メモリ、18…テンプレート画像情報保持部、20…制御部、22…プログラム格納部、24…データメモリ、30…算出処理部、31…回転角度検出手段、32…入力画像分割手段、34…比較領域選択手段、36…補正手段、38…変換手段、40…帯域抽出フィルタ、42…位相差算出手段、50…パーツ位置検出手段、52…逆変換手段、54…画像合成手段、56…座標検出手段、58…パーツ判断手段、60…パーツ相対位置検出手段、62…電子部品位置検出手段、64…回転角度算出手段、70…マーク位置検出手段、72…逆変換手段、74…座標検出手段、76…比較領域検出手段、78…マーク判断手段、80…表示装置、82…BUS、100…電子部品搬送装置、102…入力画像撮像手段、104…位置検出装置、106…電子部品移動手段、150…逆数算出手段、152…畳込み積分画像形成手段
Claims (17)
- 複数のパーツを有する電子部品の位置を検出する位置検出装置であって、
入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段と
を備えることを特徴とする位置検出装置。 - 前記電子部品位置検出手段は、前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段を有することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記電子部品はICパッケージであって、前記パーツは前記ICパッケージのピンであることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記位相差算出手段は、前記テンプレート画像を基準とした前記比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、前記位相成分差を算出することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記パーツ位置検出手段は、2次元離散フーリエ逆変換により前記位相インパルス応答関数を算出することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記比較領域選択手段は、前記入力画像から前記テンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記入力画像を、前記テンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備え、
前記比較領域選択手段は、各前記予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように前記比較領域を選択することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記パーツ位置検出手段は、
各比較領域における前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記パーツ位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を前記合成画像から検出する座標検出手段を有し、前記座標検出手段が検出した座標に基づいて、前記入力画像における前記パーツの位置を検出することを特徴とする請求項8に記載の位置検出装置。
- 前記比較領域の画像を2次元離散フーリエ変換により前記周波数成分に変換する変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記テンプレート画像は、設計情報に基づいて作成した電子部品画像データであることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 複数のパーツを有する電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、
前記入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択ステップと、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、
前記位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、
前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出ステップと、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ配列検出ステップと、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出ステップと
を備えることを特徴とする位置検出方法。 - 複数のパーツを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、
前記電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、
前記電子部品の位置を前記入力画像から検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出された前記電子部品の位置に基づいて、前記電子部品を吸着し、前記電子部品を移動する電子部品移動手段と
を備え、
前記位置検出装置は、
入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段と
を有することを特徴とする電子部品搬送装置。 - テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出装置であって、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
検出された前記マークの回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記マークの位置を検出するマーク位置検出手段と
を備えることを特徴とする位置検出装置。 - 前記比較領域選択手段は、検出された前記電子部品の前記回転角度の方向に沿った第1軸と、前記第1軸に実質的に垂直な第2軸とを有するように前記比較領域を選択することを特徴とする請求項14に記載の位置検出装置。
- テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出ステップと、
検出された前記マークの前記回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択ステップと、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、
前記位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、
前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像における前記マークの位置を検出する位置検出ステップと
を備えることを特徴とする位置検出方法。 - テンプレート画像に近似したマークを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、
前記マークの画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、
前記マークの位置を前記入力画像から検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出された前記マークの位置に基づいて、前記電子部品を吸着し、前記電子部品を移動する電子部品移動手段と
を備え、
前記位置検出装置は、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
検出された前記マークの前記回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像における前記マークの位置を検出する位置検出手段と
を有することを特徴とする電子部品搬送装置。
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