JP5455123B2 - 部品実装機の撮像画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラのレンズ歪み（視差）を補正する機能を備えた部品実装機の撮像画像処理装置に関する発明である。

従来より、カメラのレンズ歪み（視差）を補正するために、特許文献１（特開２００１−２１７５９９号公報）に記載されているように、レンズ歪み（視差）補正用のテレセントリックレンズをカメラの前方に配置して部品を撮像することで、該部品の位置が変化しても、該部品の撮像画像が変化しないようにしたものがある。

しかしながら、テレセントリックレンズを用いる場合は、カメラ視野とほぼ同一のレンズ径の大型のテレセントリックレンズを用いなければならない。このため、部品実装機の機種によっては、カメラの前方にテレセントリックレンズを配置するスペースの余裕がなく、テレセントリックレンズを配置できない場合がある。また、テレセントリックレンズを部品実装機の装着ヘッドに搭載する場合は、装着ヘッドの重量増加が問題となり、装着ヘッドの移動速度の高速化が困難となるという問題もある。しかも、テレセントリックレンズの価格が高価であるため、部品実装機の製造コストが高くなるという問題もある。

そこで、特許文献２（国際公開ＷＯ２００４／１０６８５１号公報）に記載されているように、予め、カメラで撮像する部品の高さと撮像画像の各ピクセル毎の１ピクセル当たりの部品サイズとの関係を表す視差データ（レンズ歪みデータ）を記憶手段に記憶させておき、吸着ノズルで吸着した部品をカメラで撮像する際に、その部品の高さに関する部品高さデータを取り込んで、その部品高さデータと前記視差データ（レンズ歪みデータ）とに基づいて、部品の撮像画像の各ピクセル毎に１ピクセル当たりの部品サイズを補正することで、撮像画像全体の視差（レンズ歪み）を補正するようにしたものがある。

特開２００１−２１７５９９号公報 国際公開ＷＯ２００４／１０６８５１号公報

しかしながら、部品実装機のコンピュータで撮像画像全体のレンズ歪みを補正する処理を行うと、コンピュータの演算負荷が相当に大きくなるため、レンズ歪み補正処理に時間がかかってしまい、部品実装機の高速化に対応できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、カメラのレンズ歪みを補正する処理の演算負荷を軽減できて、部品実装機の高速化に対応できる部品実装機の撮像画像処理装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、部品実装機のコンベアに載せられた部品実装基板をその上方からカメラで撮像してその撮像画像に基づいて該部品実装基板の認識対象部位の位置を計測する部品実装機の撮像画像処理装置において、予めドットマークをマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具を前記コンベアに載せてその上方から前記カメラで前記レンズ歪み補正治具を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具の各ドットマークの認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク位置における歪み量として記憶手段に記憶する歪み量マッピングデータ作成手段と、前記部品実装機の稼働中に前記コンベアに載せられた部品実装基板をその上方から前記カメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品実装基板の認識対象部位の認識位置を、前記記憶手段から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するレンズ歪み補正手段と、前記カメラで撮像した前記レンズ歪み補正治具の四方向のドットマークの認識位置に基づいて該レンズ歪み補正治具の傾きを算出する傾き算出手段とを備え、前記歪み量マッピングデータ作成手段は、前記レンズ歪み補正治具の各ドットマークの理論位置として、設計上の位置、又は各ドットマークの位置を計測機器で実測した実測位置を用い、該理論位置を前記傾き算出手段で算出した前記レンズ歪み補正治具の傾きに基づいて補正することで、傾き補正した理論位置を取得し、各ドットマークについてそれぞれ前記レンズ歪み補正した認識位置と前記傾き補正した理論位置との差を前記歪み量として算出することを特徴とするものである。

このようにすれば、コンベア上の部品実装基板の撮像画像のうちの必要な部分（認識対象部位）のみのレンズ歪みを補正するだけであるので、撮像画像全体のレンズ歪みを補正する従来の処理と比較して、レンズ歪み補正処理の演算負荷を軽減できて、高速処理が可能となり、部品実装機の高速化に対応できる。

一方、請求項２に係る発明は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像してその撮像画像に基づいて該部品の認識対象部位の位置を認識する部品実装機の撮像画像処理装置において、予めドットマークをマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具を前記吸着ノズルに吸着して前記カメラで該レンズ歪み補正治具を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具の各ドットマークの認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク位置における歪み量として記憶手段に記憶する歪み量マッピングデータ作成手段と、前記部品実装機の稼働中に前記吸着ノズルに吸着された部品を前記カメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品の認識対象部位の認識位置を、前記記憶手段から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するレンズ歪み補正手段とを備え、前記カメラで撮像した前記レンズ歪み補正治具の四方向のドットマークの認識位置に基づいて該レンズ歪み補正治具の傾きを算出する傾き算出手段とを備え、前記歪み量マッピングデータ作成手段は、前記レンズ歪み補正治具の各ドットマークの理論位置として、設計上の位置、又は各ドットマークの位置を計測機器で実測した実測位置を用い、該理論位置を前記傾き算出手段で算出した前記レンズ歪み補正治具の傾きに基づいて補正することで、傾き補正した理論位置を取得し、各ドットマークについてそれぞれ前記レンズ歪み補正した認識位置と前記傾き補正した理論位置との差を前記歪み量として算出することを特徴とするものである。

このようにすれば、吸着ノズルに吸着した部品の撮像画像のうちの必要な部分（認識対象部位）のみのレンズ歪みを補正するだけであるので、撮像画像全体のレンズ歪みを補正する従来の処理と比較して、レンズ歪み補正処理の演算負荷を軽減できて、高速処理が可能となり、部品実装機の高速化に対応できる。

ここで、請求項３のように、複数段の階段状に形成され且つ各段の面にそれぞれ認識マークが設けられたフォーカス軸倒れ補正治具を使用してカメラのフォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差を補正するフォーカス駆動軸倒れ補正手段を備え、前記フォーカス駆動軸倒れ補正手段は、前記フォーカス軸倒れ補正治具の各段の認識マークに対して前記フォーカス駆動軸を動かしながら該認識マークの位置を測定して、その位置ずれ量を該フォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差として補正するようにしても良い。

図１は本発明の実施例１で使用するレンズ歪み補正治具の平面図である。 図２は実施例１のレンズ歪み補正治具の取込み画像のイメージを説明する図である。 図３は実施例１の認識位置に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量を算出する方法を説明する図である。 図４は実施例１のドットマークのエリア外の仮想エリアより補正値を算出する方法を説明する図である。 図５は実施例２で使用するレンズ歪み補正治具の下面図である。 図６は実施例２の高さ変化による歪み量の算出方法を説明する図である。 図７は実施例３で使用するマークカメラのフォーカス駆動軸の倒れにより認識位置に誤差が生じる原因を説明する図である。 図８（ａ）は実施例３で使用するＦＣ軸倒れ補正治具の平面図、同図（ｂ）は同正面図である。 図９は実施例３のフォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差を補正する方法を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１は、部品実装基板の基準位置マーク等を撮像するカメラ（いわゆるマークカメラ）を搭載した部品実装機に適用した実施例である。

まず、図１及び図２を用いて、マークカメラのレンズ歪み補正用の歪み量マッピングデータを作成するレンズ歪み補正治具１１の構成を説明する。レンズ歪み補正治具１１は、回路基板とほぼ同等の四角形状に形成されたプレートを用いて構成され、そのプレートの上面のうちのカメラ視野と同等の四角形のエリアに、ドットマーク１２をマトリクス状（碁盤目状）に設けたものであり、当該エリアの中心に位置するドットマーク（以下「中心マーク」という）１３は、他のドットマーク１２よりも大きく形成されることで、画像認識で周囲のドットマーク１２と区別できるようになっている。

この場合、中心マーク１３は、例えば１ｍｍの四角形に形成され、他のドットマーク１２は、例えば長径０．５ｍｍの円形に形成されている。ドットマーク１２の配列ピッチ（マークピッチ）は、Ｘ，Ｙ方向とも例えば１ｍｍに設定され、ドットマーク１２の総数は、例えば９×９＝８１［個］となっている。尚、ドットマーク１２，１３の形状、サイズ、配列ピッチ、総数等は、マークカメラの視野サイズ、分解能等に応じて適宜変更しても良いことは言うまでもない。

次に、このレンズ歪み補正治具１１を用いて、マークカメラのレンズ歪み補正用の歪み量マッピングデータを作成する方法（歪み量マッピングデータ作成手段）を説明する。
まず、レンズ歪み補正治具１１を部品実装機のコンベアにセットし、通常のローディング動作にてレンズ歪み補正治具１１をコンベアにクランプする。そして、部品実装機のマークカメラを保持する装着ヘッドをレンズ歪み補正治具１１の上方へＸ，Ｙ，θ方向に移動させて、マークカメラでレンズ歪み補正治具１１の中心マーク１３を撮像して画像認識し、マークカメラの視野の中心がレンズ歪み補正治具１１の中心マーク１３と一致する位置に装着ヘッドをＸ，Ｙ，θ方向に移動させた状態にする。

この際、中心マーク１３の画像処理のθ方向認識結果が所定値（例えば±２ｄｅｇ）を超えると判断した場合にはエラーとし、レンズ歪み補正治具１１のセットをやり直すように警告を出す。

以上のようにして、マークカメラの視野の中心をレンズ歪み補正治具１１の中心マーク１３と一致させた後、マークカメラで撮像したレンズ歪み補正治具１１の画像を部品実装機の制御用コンピュータに取り込み、その画像処理により得られた各ドットマーク１２のＸ，Ｙ方向の認識位置と理論位置とを比較して、両者の差を算出し、その差を各ドットマーク１２の位置におけるＸ，Ｙ方向の歪み量とする。
歪み量＝認識位置−理論位置
ここで、理論位置としては、設計上の位置、又はレンズ歪み補正治具１１の各ドットマーク１２の位置を適宜の計測機器で実測した実測位置を用いるようにすれば良い。

尚、歪み量の測定時には、予めマークカメラの分解能を測定しておく必要がある。分解能の測定については、従来と同様に、装着ヘッドを移動させることで、Ｘ，Ｙ，θ方向について測定する。

歪み量の算出は、次のようにして行う。
まず、図２に示すように、取り込んだレンズ歪み補正治具１１の画像の中心マーク１３の位置を、基準位置（０，０）とし、歪み量＝０とする。

また、例えば上下左右４点のドットマーク１２の位置（４，０），（−４，０），（０，４），（０，−４）を認識することで、レンズ歪み補正治具１１の傾き（平均値）を算出する（この機能が請求項１でいう傾き算出手段に相当する）。但し、歪みの影響を最小限にするため、各ドットマーク１２上に装着ヘッドを移動させ、取込み画像の中心で位置認識を行った結果を用いて傾きの算出を行うものとする。ここで、ドットマーク１２の位置（Ｎ，Ｍ）は、基準位置（０，０）からＸ方向にＮピッチ離れ、Ｙ方向にＭピッチ離れた位置であることを意味する。
以上により算出した、基準位置、レンズ歪み補正治具１１の傾き、また予め測定された分解能（Ｘ，Ｙ）を用いて、取込み画像の各ドットマーク１２の認識位置を算出する。

この後、画像処理により得られた各ドットマーク１２のＸ，Ｙ方向の認識位置と理論位置とを比較して、両者の差を算出し、その差を各ドットマーク１２の位置におけるＸ，Ｙ方向の歪み量とする。これにより、取込み画像の各ドットマーク１２の認識位置毎の歪み量のマッピングデータを作成して、部品実装機の制御用コンピュータの記憶媒体（記憶手段）に記憶する。

その後、部品実装機の基板マーク画像認識動作時（生産運転、各キヤリブレーション動作等）には、上記方法にて作成した歪み量のマッピングデータを元にしてレンズ歪み補正を行う。

例えば、部品実装基板に形成された基板マーク（認識対象部位）をマークカメラで撮像して基板マークの位置を認識する場合は、撮像画像の基板マークの位置に対応するドットマーク１２の位置における歪み量のマッピングデータを記憶媒体から読み出して、基板マークの認識位置から歪み量（補正値）を減算（補正）することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得する。この機能が特許請求の範囲でいうレンズ歪み補正手段に相当する。

このレンズ歪み補正を行う際に、基板マークの認識位置がドットマーク１２の認識位置と同一の場合には、記憶媒体から読み出した歪み量をそのまま補正値（減算値）として使用する。

これに対して、図３に示すように、基板マークの認識位置Ｂ**がドットマーク１２の理論位置Ａ**と異なる場合には、その周辺の４点の歪み量から比例換算することで補正値を算出する。ここで、Ａ**は、Ａ00、Ａ01、Ａ10、Ａ11のいずれかを意味し、Ｂ**は、Ｂ00、Ｂ01、Ｂ10、Ｂ11のいずれかを意味する。また、Ａ**Ｘ、Ａ**Ｙは、理論位置Ａ**のＸ座標とＹ座標を意味し、Ｂ**Ｘ、Ｂ**Ｙは、認識位置Ｂ**のＸ座標とＹ座標を意味する（以下、同じ）。

(1) 認識位置Ｂ00に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸ00，ΔＹ00は次式で算出される。 ΔＸ00＝Ｂ00Ｘ−Ａ00Ｘ
ΔＹ00＝Ｂ00Ｙ−Ａ00Ｙ

(2) 認識位置Ｂ10に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸ10，ΔＹ10は次式で算出される。 ΔＸ10＝Ｂ10Ｘ−Ａ10Ｘ
ΔＹ10＝Ｂ10Ｙ−Ａ10Ｙ

(3) 認識位置Ｂ01に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸ01，ΔＹ01は次式で算出される。 ΔＸ01＝Ｂ01Ｘ−Ａ01Ｘ
ΔＹ01＝Ｂ01Ｙ−Ａ01Ｙ

(4) 認識位置Ｂ11に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸ11，ΔＹ11は次式で算出される。 ΔＸ11＝Ｂ11Ｘ−Ａ11Ｘ
ΔＹ11＝Ｂ11Ｙ−Ａ11Ｙ

ここで、図３において、Ｃを補正対象位置、Ｄ1 とＤ2 をレンズ歪み補正に用いる仮想位置とする。仮想位置Ｄ1 とＤ2 のＸ方向の座標は補正対象位置Ｃと同一である。

(a) 認識位置Ｂ**における歪み量を用いて仮想位置Ｄ１に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸD1，ΔＹD1は次式で算出される。
ΔＸD1＝｛（ΔＸ10−ΔＸ00）／（Ｂ10Ｘ−Ｂ00Ｘ）｝×（ＣＸ−Ｂ00Ｘ）
ΔＹD1＝｛（ΔＹ10−ΔＹ00）／（Ｂ10Ｘ−Ｂ00Ｘ）｝×（ＣＸ−Ｂ00Ｘ）

(b) 認識位置Ｂ**における歪み量を用いて仮想位置Ｄ2 に含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸD2，ΔＹD2は次式で算出される。
ΔＸD2＝｛（ΔＸ11−ΔＸ01）／（Ｂ11Ｘ−Ｂ01Ｘ）｝×（ＣＸ−Ｂ01Ｘ）
ΔＹD2＝｛（ΔＹ11−ΔＹ01）／（Ｂ11Ｘ−Ｂ01Ｘ）｝×（ＣＸ−Ｂ01Ｘ）

(C) 仮想位置Ｄ1 ，Ｄ1 における歪み量を用いて補正対象位置Ｃに含まれるＸ，Ｙ方向の歪み量ΔＸC ，ΔＹC は次式で算出される。
ΔＸC ＝｛（ΔＸD2−ΔＸD1）／（Ｄ2 Ｙ−Ｄ1 Ｙ）｝×（ＣＹ−Ｂ01Ｙ）
ΔＹC ＝｛（ΔＹD1−ΔＹD1）／（Ｄ2 Ｙ−Ｄ1 Ｙ）｝×（ＣＹ−Ｂ01Ｙ）

ドットマーク１２のエリア外については、図４に示すように、直前の２点からの比例換算にて仮想位置Ｅ* ，Ｆ* を設け、この仮想位置Ｅ* ，Ｆ* を含めた周辺の４点から得られる仮想エリアより補正値（歪み量）を算出する。

仮想位置Ｅ0 （理論位置）のＸ座標とＹ座標は次式で算出される。
Ｅ0 Ｘ＝Ｅ2 Ｘ＋（Ｅ2 Ｘ−Ｅ1 Ｘ）
Ｅ0 Ｙ＝Ｅ2 Ｙ＋（Ｅ2 Ｙ−Ｅ1 Ｙ）

仮想位置Ｆ0 （認識位置）のＸ座標とＹ座標は次式で算出される。
Ｆ0 Ｘ＝Ｆ2 Ｘ＋（Ｆ2 Ｘ−Ｆ1 Ｘ）
Ｆ0 Ｙ＝Ｆ2 Ｙ＋（Ｆ2 Ｙ−Ｆ1 Ｙ）

以上説明した本実施例１によれば、予めドットマーク１２をマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具１１をコンベアに載せてその上方からマークカメラでレンズ歪み補正治具１１を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具１１の各ドットマーク１２の認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク１２の位置における歪み量として記憶媒体に記憶しておき、その後、部品実装機の稼働中にコンベアに載せられた部品実装基板をその上方からマークカメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品実装基板の認識対象部位の認識位置を、前記記憶媒体から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正（減算）することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するようにしたので、コンベア上の部品実装基板の撮像画像のうちの必要な部分（認識対象部位）のみのレンズ歪みを補正するだけで済み、撮像画像全体のレンズ歪みを補正する従来の処理と比較して、レンズ歪み補正処理の演算負荷を軽減できて、高速処理が可能となり、部品実装機の高速化に対応できる。

本発明の実施例２は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をその下方から撮像するカメラ（いわゆるパーツカメラ）を搭載した部品実装機に適用した実施例である。
まず、図５を用いて、パーツカメラのレンズ歪み補正用の歪み量マッピングデータを作成するレンズ歪み補正治具２１の構成を説明する。レンズ歪み補正治具２１は、吸着ノズルに吸着する部品とほぼ同等の四角形状に形成され、その下面のうちのカメラ視野と同等のエリアに、ドットマーク２２をマトリクス状（碁盤目状）に設けたものであり、当該エリアの中心に位置するドットマーク（以下「中心マーク」という）２３は、他のドットマーク２２よりも大きく形成されることで、画像認識で周囲のドットマーク２２と区別できるようになっている。

この場合、中心マーク２３は、例えば１ｍｍの四角形に形成され、他のドットマーク２２は、例えば長径０．５ｍｍの円形に形成されている。ドットマーク２２の配列ピッチ（マークピッチ）は、Ｘ，Ｙ方向とも例えば１ｍｍに設定され、ドットマーク２２の総数は、例えば４９×４９＝２４０１［個］となっている。尚、ドットマーク２２，２３の形状、サイズ、配列ピッチ、総数等は、パーツカメラの視野サイズ、分解能等に応じて適宜変更しても良いことは言うまでもない。

次に、このレンズ歪み補正治具２１を用いて、パーツカメラのレンズ歪み補正用の歪み量マッピングデータを作成する方法（歪み量マッピングデータ作成手段）を説明する。
まず、レンズ歪み補正治具２１を部品実装機の治具フィーダにセットし、吸着ノズルにレンズ歪み補正治具２１を吸着する。そして、部品実装機の吸着ノズルを保持する装着ヘッドをパーツカメラの上方へ移動させる（この際、パーツカメラ上部のカバーガラスを外しておく）。

その後、パーツカメラでレンズ歪み補正治具２１の中心マーク２３を撮像して画像認識し、パーツカメラの視野の中心がレンズ歪み補正治具２１の中心マーク２３と一致する位置に装着ヘッドをＸ，Ｙ，θ方向に移動させた状態にする。但し、θ方向については、ピンと基準高さ時のみ位置補正を行い、その他の高さでの測定時には、Ｘ，Ｙ方向のみ位置補正動作を行うものとする。

以上のようにして、パーツカメラの視野の中心をレンズ歪み補正治具２１の中心マーク２３と一致させた後、パーツカメラで撮像したレンズ歪み補正治具２１の画像を部品実装機の制御用コンピュータに取り込み、その画像処理により得られた各ドットマーク２２のＸ，Ｙ方向の認識位置と理論位置とを比較して、両者の差を算出し、その差を各ドットマーク２２の位置におけるＸ，Ｙ方向の歪み量とする。
歪み量＝認識位置−理論位置
ここで、理論位置としては、設計上の位置、又はレンズ歪み補正治具２１の各ドットマーク２２の位置を適宜の計測機器で実測した実測位置を用いるようにすれば良い。

尚、歪み量の測定時には、予めパーツカメラの分解能を測定しておく必要がある。分解能の測定については、従来と同様に、装着ヘッドを移動させることで、Ｘ，Ｙ，θ方向について測定する。

また、使用する装着ヘッドの種類によっては画像取り込み高さ（パーツカメラとパーツとの間の距離）が変化することがあるが、画像取込み高さによってレンズ歪み畳も変化するため、下記に示す複数の高さ毎にレンズ歪みを測定する。

(1) 標準カメラの場合は、ピント基準に対して±５ｍｍの範囲を、１ｍｍ毎、−７ｍｍ位置、−１１ｍｍ位置（計１３点）とする。
(2) 中分解能カメラの場合は、ピント基準に対して、±２．５ｍｍの範囲を１．２５ｍｍ毎、＋５ｍｍ位置、−５ｍｍ位置（計７点）とする。

(3) 高分解能カメラの場合は、ピント基準に対して±１ｍｍの範囲を１ｍｍ毎（計３点）とする。
(4) サイドライトカメラの場合は、ピント基準に対して、±０ｍｍ、＋２ｍｍ位置（計２点）とする。

この場合、高さ変更毎に、中心マーク２３と画像取込み中心との位置補正動作（Ｘ，Ｙ方向のみ）を行う。但し、分解能測定及びレンズ歪み補正治具２１の傾き測定についてはピント基準高さのみで行う。

歪み量の算出は、次のようにして行う。
まず、取り込んだレンズ歪み補正治具２１の画像の中心マーク２３を基準位置（０，０）とし、歪み量＝０とする。

また、上下左右４点のドットマーク２２を位置を認識することでレンズ歪み補正治具２１の傾き（平均値）を算出する（この機能が請求項２でいう傾き算出手段に相当する）。但し、歪みの影響を最小限にするため、カメラ視野の中心上に装着ヘッドを移動させ、取込み画像の中心で位置認識を行った結果を用いて傾きの算出を行うものとする。

(1) 標準カメラでは、傾き算出用ドットマーク２２の位置は次の４点とする。
（２４，０）、（−２４，０）、（０，２４）、（０，−２４）
(2) 中分解能カメラでは、傾き算出用ドットマーク２２の位置は次の４点とする。
（１８，０）、（−１８，０）、（０，１８）、（０，−１８）

(3) 高分解能カメラでは、傾き算出用ドットマーク２２の位置は次の４点とする。
（７，０）、（−７，０）、（０，７）、（０，−７）
(4) サイドライトカメラでは、傾き算出用ドットマーク２２の位置は次の４点とする。 （１７，０）、（−１７，０）、（０，１７）、（０，−１７）

以上により算出した、基準位置、レンズ歪み補正治具２１の傾き、また予め測定された分解能（Ｘ，Ｙ）を用いて、取込み画像の各ドットマーク２２の理論位置を算出する。
この後、画像処理により得られた各ドットマーク２２のＸ，Ｙ方向の認識位置と理論位置とを比較して、両者の差を算出し、その差を各ドットマーク２２の位置におけるＸ，Ｙ方向の歪み量とする。これにより、取込み画像の各ドットマーク２２の認識位置毎の歪み量のマッピングデータを作成して、部品実装機の制御用コンピュータの記憶媒体（記憶手段）に記憶する。

その後、部品実装機の部品画像認識動作時（生産運転、各キヤリブレーション動作等）には、上記方法にて作成した歪み量のマッピングデータを元にしてレンズ歪み補正を行う。

例えば、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をパーツカメラで撮像して部品の位置を認識する場合は、撮像画像の部品の位置に対応するドットマーク２２の位置における歪み量のマッピングデータを記憶媒体から読み出して、部品の認識位置から歪み量（補正値）を減算（補正）することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得する。この機能が特許請求の範囲でいうレンズ歪み補正手段に相当する。
尚、レンズ歪みの補正方法は、前述した実施例１と同じであるので、説明を省略する。

次に、高さによる歪み量の変化についても、同様に、測定した高さについてはそのままの歪み量を補正値として使用し、その他の高さについては、前後の高さでの測定結果より比例換算にて補正値を算出する。

図６において、Ｇは補正対象パーツ位置（歪み有りでの処理結果）、Ｈは補正対象パーツの前後の高さにおけるパーツ位置（画像内ポイントはＧと同値）、ＩはポイントＧの理論位置である。

各高さでの測定毎に、レンズ歪み補正治具２１の中心マーク２３とカメラ中心位置（Ｘ，Ｙ方向）とが合致するように装着ヘッドを移動させるため、各高さにおけるドットマーク２２の理論位置は同位置となる。分解能及びレンズ歪み補正治具２１の傾きについては、ピント基準高さで測定した値を使用する。
前述した方法によって、ポイントＨ1 及びＨ2 における歪み量（ΔＸH1，ΔＹH1）、 （ΔＸH2，ΔＹH2）を算出する。

算出した各歪み量を用いて、ポイントＧに含まれる歪み量ΔＸG ，ΔＹG を次式により算出する。
ΔＸG ＝｛（ΔＸH2−ΔＸH1）／ｈ｝×ｈ1
ΔＹG ＝｛（ΔＹH2−ΔＹH1）／ｈ｝×ｈ2

以上説明した本実施例２によれば、予めドットマーク２２をマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具２１を吸着ノズルに吸着してパーツカメラでレンズ歪み補正治具２１を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具２１の各ドットマーク２２の認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク２２の位置における歪み量として記憶媒体に記憶しておき、その後、部品実装機の稼働中に吸着ノズルに吸着された部品をパーツカメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品の認識対象部位の認識位置を、前記記憶媒体から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正（減算）することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するようにしたので、吸着ノズルに吸着した部品の撮像画像のうちの必要な部分（認識対象部位）のみのレンズ歪みを補正するだけで済み、撮像画像全体のレンズ歪みを補正する従来の処理と比較して、レンズ歪み補正処理の演算負荷を軽減できて、高速処理が可能となり、部品実装機の高速化に対応できる。

本発明の実施例３は、部品実装基板の基準位置マーク等を撮像するカメラ（いわゆるマークカメラ）を搭載した部品実装機に適用した実施例であり、前記実施例１と同様のレンズ歪み補正機能（レンズ歪み補正手段）を備え、更に、フォーカス駆動軸（ＦＣ軸）の倒れ補正機能を備えている。

図７に示すように、マークカメラ３１として固定焦点型カメラを用いた場合、このマークカメラ３１自体を移動させて被写体との距離を−定に保つことでフォーカス機能を持たせて画像処理（位置認識）を行う必要がある。このものでは、カメラ光軸に対してフォーカス駆動軸に倒れがある場合、マークカメラ３１を移動させることで認識位置に誤差が生じてしまう。

メカ的な部品精度や組付け精度にてフォーカス駆動軸の倒れをゼロにすることは困難であるため、より高精度での位置認識を行う場合には、このフォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差を補正する必要がある。

そこで、本実施例３では、次のようなフォーカス駆動軸の倒れ補正機能（フォーカス駆動軸倒れ補正手段）を追加した構成としている。
フォーカス駆動軸の倒れ補正については、図８に示すように、例えば３段階の階段状に形成されたＦＣ軸倒れ補正治具３２（フォーカス軸倒れ補正治具）を使用し、“ＺO ”、“ＺO ＋４ｍｍ”、“ＺO −４ｍｍ”の各段の面にそれぞれ認識マーク３３が設けられている。このＦＣ軸倒れ補正治具３２を使用して、それぞれの認識マーク３３に対してフォーカス駆動軸を動かしながら認識マーク３３の位置を測定して、その位置ずれ量をフォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差として補正する。

ここで、位置ずれ量の測定手順を、図９を用いて説明する。
(1) マークカメラ３１を“ＺO ”の認識マーク３３の位置（固有値）に移動し、フォーカス駆動軸の原点位置にて認識マーク３３の位置測定を行う。
(2) 上記(1) での測定結果より、マークカメラ３１の中心と認識マーク３３の中心が一致する位置にＸ，Ｙ軸を移動させて、再度認識マーク３３の位置測定を行う。

(3) Ｘ，Ｙ軸を固定した状態で、フォーカス駆動軸を＋２ｍｍ上昇させた位置、及び、−２ｍｍ下降させた位置にて認識マーク３３の位置測定を行い、(2) で測定した位置に対する相対位置ずれ量をフォーカス駆動軸の倒れとして、“ＺO ”から±２ｍｍの範囲でのフォーカス駆動軸の倒れを算出する。

(4) 上記(1) 〜(3) と同様の方法にて、“ＺO ＋４ｍｍ”及び“ＺO −４ｍｍ”の認識マーク３３におけるフォーカス駆動軸の倒れを算出する。
(5) 各認識マーク３３にて測定した倒れについて、「“ＺO ”−２ｍｍ」と「“ＺO −４ｍｍ”＋２ｍｍ」、「“ＺO ”＋２ｍｍ」と「“ＺO ＋４ｍｍ”＋２ｍｍ」における測定結果を同値として各測定値をオフセットさせ、ＺO ±６ｍｍのストローク範囲についてのフォーカス駆動軸の倒れを算出する。またこの時、ＺO での測定結果を「倒れ量＝０」とする。尚、測定点間の補正については直線補間することとする。

フォーカス駆動軸倒れ量の測定については、部品実装機運転前に予め測定を行い、その測定結果を記憶媒体に記憶しておく。
実際の部品実装機運転時には、位置認識を行った実測値に、その高さ（フォーカス駆動軸位置）での倒れ量を加算した位置を真の位置とする。

以上説明した本実施例３によれば、カメラ光軸に対してフォーカス駆動軸に倒れがある場合でも、認識位置の誤差を補正して認識位置の精度を向上させることができる。

１１…レンズ歪み補正治具、１２…ドットマーク、１３…中心マーク、２１…レンズ歪み補正治具、２２…ドットマーク、２３…中心マーク、３１…マークカメラ、３２…ＦＣ軸倒れ補正治具（フォーカス軸倒れ補正治具）、３３…認識マーク

Claims (3)

1. 部品実装機のコンベアに載せられた部品実装基板をその上方からカメラで撮像してその撮像画像に基づいて該部品実装基板の認識対象部位の位置を認識する部品実装機の撮像画像処理装置において、
   予めドットマークをマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具を前記コンベアに載せてその上方から前記カメラで前記レンズ歪み補正治具を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具の各ドットマークの認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク位置における歪み量として記憶手段に記憶する歪み量マッピングデータ作成手段と、
   前記部品実装機の稼働中に前記コンベアに載せられた部品実装基板をその上方から前記カメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品実装基板の認識対象部位の認識位置を、前記記憶手段から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するレンズ歪み補正手段と、 前記カメラで撮像した前記レンズ歪み補正治具の四方向のドットマークの認識位置に基づいて該レンズ歪み補正治具の傾きを算出する傾き算出手段とを備え、
   前記歪み量マッピングデータ作成手段は、前記レンズ歪み補正治具の各ドットマークの理論位置として、設計上の位置、又は各ドットマークの位置を計測機器で実測した実測位置を用い、該理論位置を前記傾き算出手段で算出した前記レンズ歪み補正治具の傾きに基づいて補正することで、傾き補正した理論位置を取得し、各ドットマークについてそれぞれ前記レンズ歪み補正した認識位置と前記傾き補正した理論位置との差を前記歪み量として算出することを特徴とする部品実装機の撮像画像処理装置。
2. 部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をカメラで撮像してその撮像画像に基づいて該部品の認識対象部位の位置を認識する部品実装機の撮像画像処理装置において、
   予めドットマークをマトリクス状に設けたレンズ歪み補正治具を前記吸着ノズルに吸着して前記カメラで該レンズ歪み補正治具を撮像し、その画像処理により得られた該レンズ歪み補正治具の各ドットマークの認識位置と理論位置との差を算出し、その差を画像の各ドットマーク位置における歪み量として記憶手段に記憶する歪み量マッピングデータ作成手段と、
   前記部品実装機の稼働中に前記吸着ノズルに吸着された部品を前記カメラで撮像し、その画像処理により得られた該部品の認識対象部位の認識位置を、前記記憶手段から読み出した該認識対象部位に対応するドットマーク位置における歪み量で補正することで、レンズ歪み補正した認識位置を取得するレンズ歪み補正手段と、
   前記カメラで撮像した前記レンズ歪み補正治具の四方向のドットマークの認識位置に基づいて該レンズ歪み補正治具の傾きを算出する傾き算出手段とを備え、
   前記歪み量マッピングデータ作成手段は、前記レンズ歪み補正治具の各ドットマークの理論位置として、設計上の位置、又は各ドットマークの位置を計測機器で実測した実測位置を用い、該理論位置を前記傾き算出手段で算出した前記レンズ歪み補正治具の傾きに基づいて補正することで、傾き補正した理論位置を取得し、各ドットマークについてそれぞれ前記レンズ歪み補正した認識位置と前記傾き補正した理論位置との差を前記歪み量として算出することを特徴とする部品実装機の撮像画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の部品実装機の撮像画像処理装置において、
   複数段の階段状に形成され且つ各段の面にそれぞれ認識マークが設けられたフォーカス軸倒れ補正治具を使用して前記カメラのフォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差を補正するフォーカス駆動軸倒れ補正手段を備え、
   前記フォーカス駆動軸倒れ補正手段は、前記フォーカス軸倒れ補正治具の各段の認識マークに対して前記フォーカス駆動軸を動かしながら該認識マークの位置を測定して、その位置ずれ量を該フォーカス駆動軸の倒れによる認識位置の誤差として補正することを特徴とする部品実装機の撮像画像処理装置。

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