JP5601708B2 - 部品実装用基準マーク登録装置及び部品実装用基準マーク登録方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に実装する部品の実装位置を補正するために用いる基準マークを登録する部品実装用基準マーク登録装置及び部品実装用基準マーク登録方法に関する発明である。

一般に、電子部品実装機では、回路基板に設けられた基準マーク（フィデューシャルマーク）をカメラで撮像して認識し、該基準マークの位置を基準にして、回路基板に実装する部品の実装位置を補正するようにしている。通常、回路基板には、配線パターン等を形成する工程で、同時に基準マークを形成するようにしているが、電子部品実装機の構造上の問題等から、予め形成された基準マークを使用できない場合がある。

このような場合は、特許文献１（特開平３−２６３９００号公報）、特許文献２（特開２００８−２１８５３８号公報）に記載されているように、回路基板の配線パターンやスルーホール等を代替の基準マークとして登録して使用する場合がある。

特開平３−２６３９００号公報 特開２００８−２１８５３８号公報

ところで、回路基板上の基準マークをカメラで撮像して基準マークを画像認識する際に、撮像画像内に基準マークと形状が酷似した部分（以下「酷似形状部」という）が存在して両者を区別して認識することが困難な場合がある。特に、回路基板の配線パターンやスルーホール等を代替の基準マークとして使用する場合は、当該基準マークの近くに酷似形状部が存在する可能性がより高くなる。

これらの事情により、撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在すると、両者を区別できないために画像処理エラーとなって実装作業が停止してしまったり、或は、酷似形状部を基準マークと誤認識して部品の実装位置を誤った位置に補正してしまい、実装不良が発生する原因となる。

このような場合、作業者が、回路基板の配線パターン等の中から、近傍に似た形状のものが無い特徴的な形状部を新たな基準マークとして選択することがあるが、回路基板の構造によっては、回路基板の配線パターン等の中から、近傍に似た形状のものが無い特徴的な形状部を見つけ出すのが必ずしも容易ではなかった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在して両者を区別できない場合に、新たな基準マークを自動的に登録できる部品実装用基準マーク登録装置及び部品実装用基準マーク登録方法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、回路基板に実装する部品の実装位置を補正するために用いる基準マークを記憶手段に登録する部品実装用基準マーク登録装置であって、回路基板上の基準マークを撮像するカメラと、前記カメラの撮像画像を処理して前記基準マークを認識する画像処理手段とを備え、前記画像処理手段は、前記カメラの撮像画像内に前記基準マークと形状が酷似した部分（以下「酷似形状部」という）が存在して両者を区別して認識することが困難な場合に該撮像画像内で認識できる、前記基準マーク及び前記酷似形状部を含む複数の形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンをそのパターンの形状で認識する新たな基準マークとして選択して前記記憶手段に登録するようにしたものである。

本発明のように、撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在して両者を区別できない場合に、該撮像画像内で認識できる形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンをそのパターンの形状で認識する新たな基準マークとして選択するようにすれば、従来のように近傍に似た形状のものが無い１つの特徴的な部分を新たな基準マークとして選択する場合と比較して、新たな基準マークの選択の幅が広がるため、新たな基準マークを容易に選択することができ、新たな基準マークを自動的に登録することができ、この新たな基準マークを基準にして、回路基板に実装する部品の実装位置を正しく補正することができる。

この場合、新たな基準マークを形成する複数の形状部は、元の基準マークとは異なる形状のものであっても良いが、この場合は、撮像画像内で認識できる形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンを探索する処理が別途必要となる。

そこで、請求項２のように、基準マークと酷似形状部との区別が困難な場合に基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンを新たな基準マークとして選択するようにしても良い。この場合、撮像画像内で基準マークを認識する画像処理で、基準マークと酷似形状部とを認識できると共に、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンが、そのまま「一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターン」となるため、「一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターン」を探索する処理が不要となり、新たな基準マークを極めて簡単な処理で自動的に登録することができる。

尚、請求項３に係る発明は、請求項１に係る部品実装用基準マーク登録装置の発明と実質的に同一の技術思想をカテゴリーの異なる部品実装用基準マーク登録方法の発明として記載したものである。

図１は本発明の一実施例における部品実装用基準マーク登録装置の構成例を示すブロック図である。 図２はカメラの撮像画像内に円形の基準マークとほぼ同径のスルーホール、パッド等の酷似形状部が存在する例を説明する図である。 図３はカメラの撮像画像内に存在する複数のランドのうちの１つを基準マークとする例を説明する図である。 図４は基準マークデータ作成プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
図１に示すように、部品実装用基準マーク登録装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ１１と、回路基板上の基準マークの撮像画像を取り込むためのカメラ１２と、キーボード、マウス等の入力装置１３と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１４と、後述する図２の基準マークデータ作成プログラム、作成した基準マークのデータ、その他の各種データ等を記憶する記憶装置１５（記憶手段）とを備えた構成となっている。

部品実装用基準マーク登録装置は、電子部品実装機の制御システムを利用して構成しても良いし、或は、電子部品実装機の制御システムとは別に構成した専用の部品実装用基準マーク登録装置（例えば卓上撮像装置とパーソナルコンピュータとの組み合わせ）を用いても良い。電子部品実装機の制御システムを利用して部品実装用基準マーク登録装置を構成する場合には、カメラ１２は、回路基板上の基準マークをその上方から撮像するカメラ（いわゆるマークカメラ）を使用すれば良い。

例えば、図２に示すように、カメラ１２の撮像画像内に円形の基準マークとほぼ同径のスルーホール、パッド等の酷似形状部が存在する場合は、両者を区別して認識することが困難である。

また、図３に示すように、カメラ１２の撮像画像内に存在する複数のランドのうちの１つを基準マークとする場合は、基準マークと他のランド（酷似形状部）とを区別して認識することが困難である。

そこで、本実施例では、画像処理手段として機能するコンピュータ１１によって、後述する図４の基準マークデータ作成プログラムを実行することで、カメラ１２で撮像した画像内に基準マークと形状が酷似した部分（以下「酷似形状部」という）が存在して両者を区別して認識することが困難な場合に、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターン（基準マークと酷似形状部とをグループ化したパターン）を新たな基準マークとして選択して記憶装置１５に登録する。

例えば、図２の例では、撮像画像内の２つの円形マーク（形状部）の組み合わせパターンを新たな基準マークとして選択し、図３の例では、撮像画像内の４つのランド（形状部）の組み合わせパターンを新たな基準マークとして選択する。これにより、撮像画像内で認識できる形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンを新たな基準マークとして選択する。尚、図２、図３の例では、新たな基準マークとなる形状部の組み合わせパターンのみが図示され、他の形状部の図示が省略されている。

以上説明した本実施例の基準マークデータ作成処理は、コンピュータ１１によって図４の基準マークデータ作成プログラムに従って実行される。図４の基準マークデータ作成プログラムを実行する前に、オフライン作業により、作業者が基準マークのデータを作成して記憶装置１５に登録しておく。このオフライン作業では、予め回路基板に形成された基準マーク（フィデューシャルマーク）をそのまま登録しても良いし、回路基板の配線パターンやスルーホール等の中から代替の基準マークとなるものを選択して登録しても良い。

その後、図４の基準マークデータ作成プログラムを起動すると、まず、ステップ１０１で、カメラ１２を回路基板の基準マークの上方位置へ移動させて撮像してその画像を取り込む。この後、ステップ１０２に進み、カメラ１２で撮像した画像の中から登録済みの基準マークを認識する画像処理を実行し、次のステップ１０３で、登録済みの基準マークが１つだけ見つかったか否かを判定する。その結果、登録済みの基準マークが１つだけ見つかったと判定されれば、その登録済みの基準マークを部品実装位置の補正に使用できると判断して、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ１０３で、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在して両者を区別して認識することが困難な場合には、ステップ１０４に進み、一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンである、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターン（基準マークと酷似形状部とをグループ化したパターン）を新たな基準マークとして登録するか否かを判定し、登録すると判定されれば、ステップ１０５に進み、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンを新たな基準マークとして記憶装置１５に登録する。この後、ステップ１０２とステップ１０３の処理を繰り返して、カメラ１２の撮像画像を画像処理して新たな基準マークを１つだけ認識できることをを確認して、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０４で、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンを新たな基準マークとして登録しないと判定されれば、ステップ１０６に進み、撮像画像内で認識できる他の形状部を新たな基準マークとして登録するか否かを判定し、登録すると判定されれば、ステップ１０７に進み、他の形状部を新たな基準マークとして記憶装置１５に登録する。上記ステップ１０６で、「Ｎｏ」と判定されれば、新たな基準マークの登録に失敗したと判断して、ステップ１０８に進み、表示装置１４にエラー表示して本プログラムを終了する。この場合は、オフライン作業等により、作業者が基準マークのデータを作成し直す等の処置をする。

以上説明した本実施例によれば、カメラ１２の撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在して両者を区別できない場合に、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンを新たな基準マークとして登録するようにしたので、撮像画像内に基準マークと酷似形状部が存在して両者を区別できない場合に、新たな基準マークを自動的に登録することができ、この新たな基準マークを基準にして、回路基板に実装する部品の実装位置を正しく補正することができる。

この場合、撮像画像内で基準マークを認識する画像処理で、基準マークと酷似形状部とを認識できると共に、基準マークと酷似形状部との組み合わせパターンが、そのまま「一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターン」となるため、「一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターン」を探索する処理が不要となり、新たな基準マークを極めて簡単な処理で自動的に登録することができる。

但し、本発明は、新たな基準マークを形成する複数の形状部は、元の基準マークとは異なる形状のものであっても良く、この場合は、撮像画像内で認識できる形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンを探索する処理を追加すれば良い。本発明のように、複数の形状部の組み合わせパターンを新たな基準マークとして登録するようにすれば、従来のように近傍に似た形状のものが無い１つの特徴的な部分を新たな基準マークとして選択する場合と比較して、新たな基準マークの選択の幅が広がるため、新たな基準マークを容易に選択することができる。

１１…コンピュータ（画像処理手段）、１２…カメラ、１３…入力装置、１４…表示装置、１５…記憶装置（記憶手段）

Claims (3)

1. 回路基板に実装する部品の実装位置を補正するために用いる基準マークを記憶手段に登録する部品実装用基準マーク登録装置であって、
   回路基板上の基準マークを撮像するカメラと、
   前記カメラの撮像画像を処理して前記基準マークを認識する画像処理手段とを備え、
   前記画像処理手段は、前記カメラの撮像画像内に前記基準マークと形状が酷似した部分（以下「酷似形状部」という）が存在して両者を区別して認識することが困難な場合に該撮像画像内で認識できる、前記基準マーク及び前記酷似形状部を含む複数の形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンをそのパターンの形状で認識する新たな基準マークとして選択して前記記憶手段に登録することを特徴とする部品実装用基準マーク登録装置。
2. 前記画像処理手段は、前記基準マークと前記酷似形状部との区別が困難な場合に前記基準マークと前記酷似形状部との組み合わせパターンを前記新たな基準マークとして選択することを特徴とする請求項１に記載の部品実装用基準マーク登録装置。
3. 回路基板に実装する部品の実装位置を補正するために用いる基準マークを記憶手段に登録する部品実装用基準マーク登録方法であって、
   回路基板上の基準マークをカメラで撮像する撮像工程と、
   前記カメラの撮像画像を処理して前記基準マークを認識する画像処理工程とを有し、
   前記画像処理工程で、前記カメラの撮像画像内に前記基準マークと形状が酷似した部分（以下「酷似形状部」という）が存在して両者を区別して認識することが困難な場合に該撮像画像内で認識できる、前記基準マーク及び前記酷似形状部を含む複数の形状部の中から一義的に特定できる複数の形状部の組み合わせパターンをそのパターンの形状で認識する新たな基準マークとして選択して前記記憶手段に登録することを特徴とする部品実装用基準マーク登録方法。

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