JP7126880B2

JP7126880B2 - 画像処理装置、実装装置、画像処理方法、プログラム

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Inventors: 博之古賀
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Description

本発明は、画像処理装置、実装装置、画像処理方法、プログラムに関する。

部品の表面実装では、生産プログラムの搭載座標に基づいて基板上の所定の搭載位置に部品が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。ＣＡＤシステムを採用したユーザでは、基板設計用のＣＡＤデータに基づいて生産プログラムに対して部品の搭載位置が数値入力される。一方で、ＣＡＤシステムを採用していない少量多品種生産のユーザでは、基板をカメラで撮像すると共に、ディスプレイに表示した基板画像に対して部品画像をジョグ操作で動かすことで位置合わせして、生産プログラムに部品の搭載位置をティーチングしている。

特開２００２－０４３７９５号公報

しかしながら、上記したように、ＣＡＤシステムを持たないユーザでは、実際の基板に対して部品をジョグ操作によって１つずつ指定しなければならない。ＣＡＤデータが無い状態でティーチングするのはユーザの負担が大きく時間もかかり、ティーチング後に搭載位置にズレが生じると、位置ズレを直すのにも時間がかかっていた。このように、実際の基板を用いた現物合わせでは、生産プログラムに対する搭載位置のティーチング作業をサポートする技術が求められていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ディスプレイで部品の搭載位置を容易に指定することができる画像処理装置、実装装置、画像処理方法、プログラムを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の画像処理装置は、表面に回路パターンを形成した基板が撮像されて、当該基板に対する部品の搭載位置をディスプレイに指定可能に表示させる画像処理装置であって、基板表面を撮像した基板画像を取得する第１の取得部と、部品底面を撮像した部品画像を取得する第２の取得部と、部品画像の特徴点を基板画像の回路パターンに照合する照合部と、基板画像上の照合箇所を搭載位置として強調表示する表示制御部とを備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の画像処理装置は、回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得する第１の取得部と、特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得する第２の取得部と、前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出する照合部と、前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示する表示制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の画像処理方法は、表面に回路パターンを形成した基板が撮像されて、当該基板に対する部品の搭載位置をディスプレイに指定可能に表示させる画像処理方法であって、基板表面を撮像した基板画像を取得するステップと、部品底面を撮像した部品画像を取得するステップと、部品画像の特徴点を基板画像の回路パターンに照合するステップと、基板画像上の照合箇所を搭載位置として強調表示するステップとを有することを特徴とする。
本発明の一態様の画像処理方法は、回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得するステップと、特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得するステップと、前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出するステップと、前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示するステップと、を有することを特徴とする。

これらの構成によれば、部品底面の特徴点と基板表面の回路パターンの照合結果に応じて、ディスプレイに映された基板画像上で部品の搭載位置が強調表示される。基板画像上で強調表示された搭載位置を指定することで、ＣＡＤデータを使用することなく、生産プログラムに搭載位置のティーチングを行うことができる。よって、部品の搭載位置を容易に指定することができ、ユーザの作業負担を軽減する共に作業時間を短縮することができる。さらに、基板に対する部品の搭載位置の複数の候補が表示され、複数の搭載位置の候補から所望の搭載位置を選択することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、前記表示制御部は、前記照合部の照合結果で相関が高い方から上位数箇所を搭載位置の候補として強調表示する。この構成によれば、基板画像上に複数の搭載位置の候補が表示され、複数の搭載位置の候補から所望の搭載位置を選択することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、前記表示制御部は、部品の底面認識用のテンプレート画像を表裏反転させて、当該テンプレート画像を搭載位置に重ねることで照合箇所を強調表示する。また、前記表示制御部は、前記部品の底面認識用のテンプレート画像を表裏反転させて、当該テンプレート画像を重ねることで、前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示する。この構成によれば、既存のテンプレート画像を流用して照合箇所（基板に対する部品の搭載位置の複数の候補）を強調表示することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、基板が同一回路パターンの複数の単位基板から成る多面取り基板であり、一の単位基板の回路パターンに対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出する検出部と、一の単位基板の搭載位置と回路パターンのオフセット量から他の単位基板の搭載位置を求める算出部とを備える。また、基板が同一回路パターンの複数の単位基板から成る多面取り基板であり、一の単位基板の回路パターンに対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出する検出部と、一の単位基板の搭載位置の候補と回路パターンのオフセット量から他の単位基板の搭載位置の候補を求める算出部とを備える。この構成によれば、一の単位基板の搭載位置（の候補）を指定することで、他の単位基板の搭載位置（の候補）を自動的に指定することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、前記検出部は、多面取り基板の２つの基板画像を縦横方向にシフトしながら回路パターンの相関を求め、相関がある箇所に基づいて回路パターンのオフセット量を検出する。この構成によれば、複数の単位基板の回路パターンが同じ向きの場合に、一の単位基板に対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、前記検出部は、多面取り基板の２つの基板画像を回転方向にシフトしながら回路パターンの相関を求め、相関がある箇所に基づいて回路パターンのオフセット角を検出する。この構成によれば、複数の単位基板の回路パターンが異なる向きの場合に、一の単位基板に対する他の単位基板の回路パターンのオフセット角を検出することができる。

本発明の一態様の画像処理装置において、計測部によって多面取り基板を横切りながら計測された高さデータに基づいて基板画像を切り出す切り出し部を備え、前記検出部は、切り出し後の２つの基板画像をシフトしながら回路パターンの相関を求める。この構成によれば、基板が存在していない余白部分を基板画像から取り除くことで、基板画像の画像サイズを小さくして回路パターンのオフセット量又はオフセット角の検出処理時の処理量を低減することができる。

本発明の一態様の実装装置は、上記の画像処理装置と、前記画像処理装置で指定された搭載位置に部品を搭載する搭載ヘッドとを備えたことを特徴とする。また、本発明の一態様の実装装置は、上記の画像処理装置と、前記搭載位置の候補のいずれかに前記部品を搭載する搭載ヘッドとを備えたことを特徴とする。この構成によれば、画像処理装置で指定した搭載位置に搭載ヘッドで部品を搭載することができる。また、初回の搭載位置を生産プログラムに反映することで、２枚目以降の基板に対する搭載処理を高速化することができる。

本発明の一態様のプログラムは、表面に回路パターンを形成した基板が撮像されて、当該基板に対する部品の搭載位置をディスプレイに指定可能に表示させる画像処理装置のプログラムであって、基板表面を撮像した基板画像を取得するステップと、部品底面を撮像した部品画像を取得するステップと、部品画像の特徴点を基板画像の回路パターンに照合するステップと、基板画像上の照合箇所を搭載位置として強調表示するステップとを前記画像処理装置に実行させることを特徴とする。この構成によれば、画像処理装置にプログラムをインストールすることで、ディスプレイで部品の搭載位置を容易に指定可能な機能を画像処理装置に追加することができる。
本発明の一態様のプログラムは、回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得するステップと、特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得するステップと、前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出するステップと、前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示するステップと、を画像処理装置に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、部品底面の特徴点と基板表面の回路パターンの照合結果に応じて、基板画像上で搭載位置を強調表示することで、部品の搭載位置を容易に指定することができる。

本実施の形態の実装装置の上面模式図である。本実施の形態の画像処理装置のブロック図である。本実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。本実施の形態の切り出し処理の一例を示す図である。本実施の形態のオフセット量の検出処理の一例を示す図である。本実施の形態の照合処理の一例を示す図である。本実施の形態の強調表示処理の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の画像処理装置を備えた実装装置について説明する。図１は、本実施の形態の実装装置の上面模式図である。なお、本実施の形態の実装装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、実装装置１は、フィーダ１３によって供給された部品Ｐ（図２参照）を、搭載ヘッド３０によって基板６０の所定位置に搭載するように構成されている。実装装置１の基台１０の略中央には、Ｘ軸方向に基板６０を搬送する基板搬送部１１が配設されている。基板搬送部１１は、Ｘ軸方向の一端側から部品搭載前の基板６０を搭載ヘッド３０の下方に搬入して位置決めし、部品搭載後の基板６０をＸ軸方向の他端側から搬出している。また、基板搬送部１１を挟んだ両側には、複数のフィーダ１３がＸ軸方向に横並びに配置されたフィーダバンク１２が分離可能に連結されている。

フィーダ１３にはテープリール１４が着脱自在に装着され、テープリール１４には多数の部品Ｐをパッケージングしたキャリアテープ（不図示）が巻回されている。各フィーダ１３は、装置内のスプロケットホイールの回転によって、搭載ヘッド３０にピックアップされる供給位置に向けて順番に部品Ｐを繰り出している。搭載ヘッド３０の供給位置では、キャリアテープから表面のカバーテープが剥離され、キャリアテープのポケット（不図示）内の部品Ｐが外部に露出される。なお、本実施の形態では、フィーダ１３としてテープフィーダを例示したが、他のフィーダを備えていてもよい。

基台１０上には、搭載ヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ移動部２０が設けられている。ＸＹ移動部２０は、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のＹ軸移動部２１と、Ｘ軸方向に平行に延びるＸ軸移動部２２とを有している。一対のＹ軸移動部２１は基台１０の四隅に立設された支持部（不図示）に支持されており、Ｘ軸移動部２２は一対のＹ軸移動部２１上にＹ軸方向に移動可能に設置されている。Ｘ軸移動部２２上には、搭載ヘッド３０がＸ軸方向に移動可能に設置されている。Ｘ軸移動部２２とＹ軸移動部２１によって搭載ヘッド３０が水平移動されてフィーダ１３から基板６０の所望の位置に部品Ｐが搬送される。

搭載ヘッド３０は、ノズル３２を備えた複数（本実施の形態では３つ）のヘッド部３３を有している。ヘッド部３３は、Ｚ軸モータ（不図示）によってノズル３２をＺ軸方向に上下動すると共に、θモータ（不図示）によってノズル３２をＺ軸回りに回転する。各ノズル３２は吸引源（不図示）に接続されており、吸引源からの吸引力によって部品Ｐを吸着保持する。なお、搭載ヘッド３０のノズル３２は、上記の吸引ノズルに限定されず、フィーダ１３から部品Ｐを取り出して基板６０に搭載可能であればよく、例えばグリッパーノズルで構成されていてもよい。

搭載ヘッド３０には、測定対象の高さを計測する高さ計測部（計測部）３４と、ノズル３２に吸着された部品Ｐを側方から撮像する吸着撮像部（不図示）とが設けられている。高さ計測部３４は、例えば、発光素子から測定対象に向けて発光し、測定対象からの反射光を受光素子で受光することで搭載ヘッド３０から測定対象までの距離を計測している。吸着撮像部はノズル３２に吸着された部品Ｐを側方から撮像し、側方画像によってノズル３２による部品Ｐの吸着状態が認識される。また、吸着撮像部では、基板６０に対する部品Ｐの押し込み量を調整するために吸着部品の高さが測定される。

また、搭載ヘッド３０には、基板６０上のマークを真上から撮像する基板撮像部３５と、ノズル３２による部品Ｐの搭載動作を撮像する部品撮像部３６とが設けられている。基板撮像部３５は基板６０上のマークを真上から撮像しており、マークの上面画像によって基板６０に座標系が設定されると共に基板６０の位置や反り等が認識される。部品撮像部３６は、フィーダ１３に対する部品Ｐの吸着前後を撮像する他、基板６０に対する部品Ｐの搭載前後を撮像している。これら部品画像によってノズル３２による部品Ｐの吸着有無が検査されると共に、基板６０における部品Ｐの搭載有無が検査される。

実装装置１の基台１０上には、ノズル３２に吸着された部品底面を下方から撮像する底面撮像部３７が設けられている。底面撮像部３７は搭載ヘッド３０による搬送中の部品Ｐを撮像しており、搬送中の部品Ｐの底面画像から傾き等が認識される。この場合、実装装置１には、テンプレート画像が用意されており、部品底面の部品画像とテンプレート画像のパターンマッチングによって部品Ｐの搬送姿勢等が認識される。このような実装装置１では、上位システムから生産プログラムがダウンロードされ、生産プログラムに基づいて基板６０に対する部品Ｐの搭載動作が実施される。

ところで、生産プログラムには各部品Ｐの搭載位置が設定されており、通常は基板設計用のＣＡＤデータを用いて、生産プログラムに対して部品Ｐの搭載座標が数値入力されている。しかしながら、少量多品種生産の場合等にはＣＡＤデータが用意されないことが多く、基板６０と部品Ｐだけが支給されるため、基板６０と部品Ｐを現場で合わせる現物合わせが実施されることが多い。また、現物合わせを実施したとしても、基板６０の生産数が少ない上に基板６０の種類が変更になる度に現物合わせをしなければならず、ユーザにとって煩わしい作業になっている。

より具体的には、現物合わせでは、実際の基板６０を基板撮像部３５で撮像してディスプレイに表示させて、基板６０上の搭載位置をジョグ操作によってティーチングしている。この場合、ジョグ操作によって画面を動かすことで、部品Ｐの搭載位置を１つずつ指定しているため、搭載位置を正確に指定できるとは限らない。また、搭載位置に位置ズレが生じた場合には、位置ズレを直すためにジョグ操作で部品Ｐの搭載位置を微調整する必要がある。このように、部品Ｐの搭載位置を手動で設定するため、ユーザの負担が大きく作業時間も長くなる。

そこで、本実施の形態の実装装置１には、基板６０に対する部品Ｐの搭載位置をディスプレイに指定可能に表示させる画像処理装置４０が設けられている。画像処理装置４０では、基板撮像部３５で撮像した基板表面の基板画像と底面撮像部３７で撮像した部品底面の部品画像を照合させて、ディスプレイに映した基板画像上で照合箇所を強調表示している。部品Ｐを搭載可能な照合位置がディスプレイで自動的に強調表示されるため、基板６０と部品Ｐだけが支給されるような現物合わせであっても、部品Ｐの搭載位置を容易に指定することが可能になっている。

以下、図２を参照して、画像処理装置の制御構成について説明する。図２は、本実施の形態の画像処理装置のブロック図である。なお、図２のブロック図には、画像処理装置が簡略化して記載されているが、画像処理装置が通常備える構成については備えているものとする。

図２に示すように、画像処理装置４０には基板撮像部３５と底面撮像部３７が接続されており、基板撮像部３５から基板表面の基板画像５０が入力されると共に、底面撮像部３７から部品底面の部品画像５１が入力されている。また、画像処理装置４０にはディスプレイ３９が接続されており、基板画像５０と部品画像５１のマッチング処理の照合箇所が部品Ｐの搭載位置としてディスプレイ３９に指定可能に表示されている。この画像処理装置４０には、第１の取得部４１、第２の取得部４２、照合部４３、表示制御部４４、切り出し部４５、検出部４６、算出部４７が設けられている。

基板撮像部３５は基板６０の上方でＸＹ方向に走査され、基板撮像部３５によって基板全体が撮像される。第１の取得部４１では、基板表面を撮像した基板画像５０が基板撮像部３５から取得される。基板画像５０には、基板表面にプリントされた半田や配線パターン等の回路パターンが含まれている。底面撮像部３７は部品Ｐの搬送経路の下方に位置付けられ、底面撮像部３７によって搬送経路を通過する部品Ｐが撮像される。第２の取得部４２では、部品底面を撮像した部品画像５１が底面撮像部３７から取得される。部品画像５１には、部品形状、電極、リード等の特徴点が含まれている。

照合部４３では、第１の取得部４１から基板画像５０が入力されると共に、第２の取得部４２から部品画像５１が入力されて、部品画像５１の特徴点が基板画像５０の回路パターンに照合される。この場合、基板画像５０に対して部品画像５１が走査されながら、基板画像５０と部品画像５１が重なった箇所の画像の相関値が計算される。そして、相関値が高い箇所、すなわち基板画像５０と部品画像５１の差分が小さな箇所が照合箇所として検出される。通常は、基板画像５０の半田部分と部品画像５１の電極等の輝度が高く、半田部分と電極等が一致する箇所で、基板画像５０と部品画像５１の相関が高くなっている。

また、基板６０上の１箇所で基板画像５０と部品画像５１の相関が高くなるとは限らず、通常は複数箇所で基板画像５０と部品画像５１の相関が高くなる。このため、照合部４３では、照合結果で相関が高い方から上位数箇所が検出されている。さらに、基板画像５０全体に対して部品画像５１を走査しながら照合すると処理負担が大きくなる。このため、本実施の形態では、基板画像５０の任意の箇所を指定して、指定箇所の周辺で基板画像５０に部品画像５１を照合することで処理負担を軽減している。この場合、基板画像５０の指定箇所を中心とした所定範囲に部品画像５１の照合範囲が設定される。

なお、基板画像５０と部品画像５１を照合させる構成に限らず、基板画像５０から半田等の特徴点を抽出すると共に部品画像５１から電極等の特徴点を抽出して、照合部４３で基板画像５０と部品画像５１の特徴点同士を照合させてもよい。したがって、画像処理装置４０には、基板画像５０から特徴点を抽出する第１の抽出部と、部品画像５１から特徴点を抽出する第２の抽出部とが設けられていてもよい。また、照合部４３では、部品画像５１を回転させて部品Ｐの搭載角度を切り替えて照合処理を実施してもよい。これにより、部品Ｐの角度打ちとなる搭載位置を検出することも可能である。

表示制御部４４では、照合部４３から基板画像５０上の照合箇所が入力され、この照合箇所をディスプレイ３９に搭載位置として強調表示させている。強調表示は、基板画像５０上の部品Ｐの搭載位置を強調して表示可能であればよく、例えば、部品Ｐの外形画像、部品Ｐの外形枠画像、部品の中心線画像等を基板画像５０上に重ねて表示してもよい（図７参照）。この場合、部品Ｐの底面認識用のテンプレート画像を表裏反転させて部品Ｐの外形画像を生成してもよい。これにより、既存のテンプレート画像を流用して、基板画像５０と部品画像５１の照合箇所を強調表示することができる。

また、複数の照合箇所が検出された場合には、表示制御部４４によって照合部４３の照合結果で相関が高い方から上位数箇所が搭載位置の候補としてディスプレイ３９で強調表示される。ディスプレイ３９は、ユーザによる搭載位置の指定を受け付けており、複数の搭載位置の候補から所望の搭載位置が選択される。ユーザによって搭載位置が指定されると、生産プログラムに搭載位置が設定されて搭載動作が開始される。なお、ディスプレイ３９は、タッチパネル式のディスプレイに限らず、マウスやキーボード等の入力デバイスで搭載位置を指定可能な非タッチパネル式のディスプレイでもよい。

また、基板６０として同一回路パターンの複数の単位基板６２から成る多面取り基板６１に対して部品Ｐの搭載位置を指定することも可能である。多面取り基板６１は、各単位基板６２に同一の回路パターンが形成されているため、一の単位基板６２で部品Ｐの搭載位置を指定することで、全ての単位基板６２に対する部品Ｐの搭載位置を検出することが可能になっている。一の単位基板６２に対する部品Ｐの搭載位置については、通常の基板６０と同様にディスプレイ３９に強調表示された搭載位置の候補の選択によって指定される。他の単位基板６２の搭載位置については、一の単位基板６２で指定された搭載位置に対する相対的な位置関係から求められる。

この場合、切り出し部４５には、第１の取得部４１から基板画像が入力されると共に、高さ計測部３４から多面取り基板６１の高さデータが入力される。高さ計測部３４では、多面取り基板６１を幅方向で横切りながら高さデータが計測される。高さデータが高い位置には基板６０が存在しているとし、切り出し部４５では基板画像５０から基板６０が存在している箇所だけが切り出される。検出部４６では、切り出された基板画像５０を用いて、一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンのオフセット量が検出される。オフセット量の検出処理として正規化相関法等が用いられるが、検出方法の詳細は後述する。

算出部４７では、一の単位基板６２の搭載位置と回路パターンのオフセット量から全ての単位基板６２に対する部品Ｐの搭載位置が求められる。一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンの相対的なズレ量分だけ、一の単位基板６２の搭載位置をオフセットした位置が、他の単位基板６２の搭載位置として検出される。そして、全ての単位基板６２に対する部品Ｐの搭載位置が検出されると、メモリ４９内の生産プログラムに搭載位置が設定されて搭載動作が開始される。このように、生産プログラムに対して部品Ｐの搭載位置を教え込みながら搭載動作が実施される。

なお、画像処理装置４０の第１の取得部４１、第２の取得部４２、照合部４３、表示制御部４４、切り出し部４５、検出部４６、算出部４７は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。メモリには、画像処理装置４０を統括する制御プログラムの他、画像処理装置４０に画像処理方法を実行させるプログラムが記憶されている。

図３から図７を参照して、画像処理方法について説明する。ここでは、多面取り基板に部品の搭載位置を指定する一例について説明する。図３は、本実施の形態の画像処理方法のフローチャートである。図４は、本実施の形態の切り出し処理の一例を示す図である。図５は、本実施の形態のオフセット量の検出処理の一例を示す図である。図６は、本実施の形態の照合処理の一例を示す図である。図７は、本実施の形態の強調表示処理の一例を示す図である。なお、図３のフローチャートは一例を示すものであり、処理の順序が適宜入れ替わってもよい。また、ここでは図２の符号を適宜使用して説明する。

図３に示すように、先ず基板撮像部３５によって多面取り基板６１が撮像され、第１の取得部４１によって基板撮像部３５から基板表面の基板画像５０が取得される（ステップＳ０１）。次に、高さ計測部３４によって多面取り基板６１の高さデータが計測され、切り出し部４５によって高さデータに基づいて基板画像５０から多面取り基板６１が存在している部分だけが切り出される（ステップＳ０２）。この場合、高さ計測部３４によって多面取り基板６１が横切られながら高さデータが計測され、高さ計測部３４から切り出し部４５に多面取り基板６１の高さデータが出力される（図４Ａ参照）。

多面取り基板６１が存在する位置では高さデータが大きくなり、多面取り基板６１が存在しない位置では高さデータが小さくなっている（図４Ｂ参照）。このため、高さデータが急激に大きくなった位置から高さデータが急激に小さくなった位置までの範囲で多面取り基板６１が存在していると認識される。２点鎖線で示すように多面取り基板６１が存在している範囲で、切り出し部４５によって基板画像５０が切り出されることで、基板画像５０の画像サイズが小さくされる。基板画像５０から不要な余白部分が取り除かれるため、回路パターンのオフセット量やオフセット角の検出処理時の処理量を低減することが可能になっている。

次に、検出部４６によって切り出し後の基板画像５０から一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンのオフセット量が検出される（ステップＳ０３）。この場合、切り出された基板画像５０を複製し、正規化相関法によって２つの基板画像５０Ａ、５０Ｂを重ね合わせた状態でシフトしながら相関積分される（図５Ａ参照）。初期状態は全ての単位基板６２の回路パターンが一致するので相関値（相関積分値）が最も高くなり、初期状態から２つの基板画像５０Ａ、５０Ｂがシフトすることで相関値が低くなる。基板画像５０Ａの１つ目の回路パターンと基板画像５０Ｂの２つ目の回路パターンが一致したタイミングで相関値が再び高くなるが（図５Ｂ参照）、両端の単位基板６２の回路パターンは重ならないので初期状態よりも相関値は低くなっている。

この相関値の算出処理が繰り返されることで、基板画像５０Ａ、５０Ｂのシフト方向における相関値のピークに基づいて、一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンのオフセット量が検出される（図５Ｃ参照）。多面取り基板６１の複数の単位基板６２の回路パターンが同じ向きの場合には、２つの基板画像５０Ａ、５０Ｂを縦方向及び横方向にシフトしながら相関値が求められる。なお、図では横方向（Ｘ軸方向）の相関積分値のみ図示しているが、実際には縦方向（Ｙ軸方向）の相関積分値も求められる。これにより、相関値のピークに基づいて一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンのオフセット量（Δｘ、Δｙ）が検出される。

また、多面取り基板６１の複数の単位基板６２の回路パターンが異なる向きの場合には、２つの基板画像５０Ａ、５０Ｂを回転方向にシフトしながら相関値が求められる（図５Ｄ参照）。これにより、相関値のピークに基づいて一の単位基板６２の回路パターンに対する他の単位基板６２の回路パターンのオフセット角が検出される。なお、検出部４６では、２つの基板画像５０Ａ、５０Ｂの縦横方向のシフトと回転方向のシフトを組み合わせて、回路パターンのオフセット量及びオフセット角を検出してもよいし、いずれか一方を使用して回路パターンのオフセット量又はオフセット角を検出してもよい。

次に、底面撮像部３７によって部品Ｐが撮像され、第２の取得部４２によって底面撮像部３７から部品底面の部品画像５１が取得される（ステップＳ０４）。次に、ディスプレイ３９に表示された一の単位基板６２の基板画像５０の任意の箇所がユーザに指定されると、指定箇所を中心した所定範囲に基板画像５０の照合範囲５９（図６参照）が設定される（ステップＳ０５）。次に、照合部４３によって基板画像５０の照合範囲５９で回路パターンと部品画像５１の特徴点が照合される（ステップＳ０６参照）。この場合、基板画像５０の照合範囲５９に対して部品画像５１を縦方向及び横方向に走査しながら相関積分される（図６参照）。

基板画像５０の半田部分と部品画像５１の電極部分が一致した位置では相関値（相関積分値）が高くなり、基板画像５０の半田部分と部品画像５１の電極部分が位置ズレすると相関値が低くなる。基板画像５０の複数箇所で相関値が高くなっており、相関値が高い方から上位数箇所が照合箇所として検出される。なお、基板画像５０の照合範囲５９内に相関値が高い箇所が存在しない場合には、照合範囲５９が拡張されて照合箇所が検出されるまで照合処理が継続される。また、基板画像５０の半田等の特徴点と部品画像５１の電極等の特徴点だけを照合させてもよいし、部品画像５１の搭載角度を切り替えて基板画像５０に照合させてもよい。また、基板画像５０の半田部分と部品画像５１の電極部分の明暗が逆転している場合がある。この場合は部品画像５１の明暗を反転処理した後で基板画像５０との照合処理をさせてもよい。

次に、基板画像５０に対して部品画像５１が照合されると、表示制御部４４によって一の単位基板の基板画像５０上の照合箇所が複数の搭載位置の候補としてディスプレイ３９で強調表示される（ステップＳ０７）。この場合、基板画像５０上の複数の照合箇所に部品Ｐの外形画像５５が重ね合わせられて表示される（図７Ａ参照）。外形画像５５としては、例えば、底面画像の部品認識で使用されるテンプレート画像を表裏反転した画像が使用される。また、外形画像５５の代わりに塗り潰し画像５６（図７Ｂ参照）や外形枠画像５７（図７Ｃ参照）が表示されてもよいし、外形枠画像５７に中心線５８が追加されて表示されてもよい（図７Ｄ参照）。

次に、ディスプレイ３９の複数の搭載位置の候補から所望の搭載位置が指定されると（ステップＳ０８）、算出部４７によって一の単位基板６２の搭載位置と回路パターンのオフセット量から全ての単位基板６２の搭載位置が算出される（ステップＳ０９）。例えば、一の単位基板６２の搭載位置の搭載座標（Ｘ、Ｙ）に対して、他の単位基板のオフセット量（Δｘ、Δｙ）を加えることで他の単位基板６２の搭載位置が求められる。全ての単位基板６２の搭載位置が求められると、生産プログラムに搭載座標が設定されて、搭載位置に対する部品Ｐの搭載動作が実施される（ステップＳ１０）。

次に、１つ目の搭載位置の設定が終了すると、全ての搭載位置の設定が終了したか否かが判定される（ステップＳ１１）。そして、全ての搭載位置の設定が終了するまで、ステップＳ０４からステップＳ１１までの処理が繰り返される。このように、生産プログラムに搭載位置をティーチングしながら部品Ｐの搭載処理が実施される。２枚目以降の多面取り基板６１に対する搭載処理では、初回にティーチングした生産プログラムに対して部品Ｐの搭載順序を最適化することで高速生産することが可能になっている。なお、ここでは基板として多面取り基板を例示して説明したが、この構成に限定されない。通常の基板であれば、上記フローチャートから多面取り基板６１の特有のステップＳ０２、ステップＳ０３の処理が省略される。

以上のように、本実施の形態の画像処理装置４０では、部品底面の特徴点と基板表面の回路パターンの照合結果に応じて、ディスプレイ３９に映された基板画像５０上で部品Ｐの搭載位置が強調表示される。基板画像５０上で強調表示された搭載位置を指定することで、ＣＡＤデータを使用することなく、生産プログラムに搭載位置のティーチングを行うことができる。よって、部品Ｐの搭載位置を容易に指定することができ、作業負担を軽減する共に作業時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態において、照合部は、部品画像と基板画像の相関積分によって照合する構成にしたが、この構成に限定されない。照合部は、部品画像の特徴点と基板画像の回路パターンを照合可能であれば、どのように構成されてもよい。

また、本実施の形態において、照合部は、相関積分値のピークから照合位置を検出する構成にしたが、この構成に限定されない。照合部は、閾値以上の相関積分値から照合位置を検出してもよい。

また、本実施の形態において、検出部は、２つの基板画像の相関積分によって一の単位基板の回路パターンに対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出する構成にしたが、この構成に限定されない。検出部は、一の単位基板の回路パターンに対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出可能であれば、どのように構成されてもよい。

また、本実施の形態において、検出部は、相関積分値のピークからオフセット量を検出する構成にしたが、この構成に限定されない。検出部は、閾値以上の相関積分値に基づいて回路パターン同士の照合位置を求めてオフセット量を検出してもよい。

また、本実施の形態において、表示制御部は、照合部の照合結果で相関が高い方から上位数箇所を搭載位置の候補として強調表示する構成にしたが、この構成に限定されない。表示制御部は、照合部の照合結果の中で最も相関が高い照合箇所を搭載位置として強調表示してもよい。

また、本実施の形態において、画像処理装置が切り出し部、検出部、算出部を備える構成にしたが、この構成に限定されない。多面取り基板ではない基板に部品の搭載位置を指定する場合には、切り出し部、検出部、算出部を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態において、基板画像の任意の箇所を指定して照合範囲を設定する構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、小型基板の場合には、基板画像に照合範囲を設定しなくてもよい。

また、本実施の形態において、画像処理装置が実装装置に組み込まれる構成について説明したが、この構成に限定されない。画像処理装置は、実装装置とは別体に設けられていてもよい。

また、本実施の形態において、第１の取得部は基板撮像部から基板画像を取得する構成にしたが、この構成に限定されない。第１の取得部は、基板画像を取得可能な構成であればよく、例えば、事前に外部記憶媒体に記憶した基板画像を外部記憶媒体から取得してもよい。

また、本実施の形態において、第２の取得部は底面撮像部から部品画像を取得する構成にしたが、この構成に限定されない。第２の取得部は、部品画像を取得可能な構成であればよく、例えば、事前に外部記憶媒体に記憶した部品画像を外部記憶媒体から取得してもよい。

また、本実施の形態において、実装装置に画像処理装置を備える構成について説明したが、画像処理装置は撮像装置を備えた他の装置に適用可能である。

また、本実施の形態のプログラムは記憶媒体に記憶されてもよい。記憶媒体は、特に限定されないが、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

さらに、上記実施の形態では、表面に回路パターンを形成した基板が撮像されて、当該基板に対する部品の搭載位置をディスプレイに指定可能に表示させる画像処理装置であって、基板表面を撮像した基板画像を取得する第１の取得部と、部品底面を撮像した部品画像を取得する第２の取得部と、部品画像の特徴点を基板画像の回路パターンに照合する照合部と、基板画像上の照合箇所を搭載位置として強調表示する表示制御部とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、部品底面の特徴点と基板表面の回路パターンの照合結果に応じて、ディスプレイに映された基板画像上で部品の搭載位置が強調表示される。基板画像上で強調表示された搭載位置を指定することで、ＣＡＤデータを使用することなく、生産プログラムに搭載位置のティーチングを行うことができる。よって、部品の搭載位置を容易に指定することができ、ユーザの作業負担を軽減する共に作業時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明は、部品の搭載位置を容易に指定することができるという効果を有し、特に、基板に部品を実装する画像処理装置、実装装置、画像処理方法、プログラムに有用である。

１：実装装置
３０：搭載ヘッド
３４：高さ計測部（計測部）
３９：ディスプレイ
４０：画像処理装置
４１：第１の取得部
４２：第２の取得部
４３：照合部
４４：表示制御部
４５：切り出し部
４６：検出部
４７：算出部
５０：基板画像
５１：部品画像
６０：基板
６１：多面取り基板
６２：単位基板
Ｐ：部品

Claims

回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得する第１の取得部と、
特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得する第２の取得部と、
前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出する照合部と、
前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示する表示制御部と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
前記表示制御部は、前記部品の底面認識用のテンプレート画像を表裏反転させて、当該テンプレート画像を重ねることで、前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
基板が同一回路パターンの複数の単位基板から成る多面取り基板であり、
一の単位基板の回路パターンに対する他の単位基板の回路パターンのオフセット量を検出する検出部と、
一の単位基板の搭載位置の候補と回路パターンのオフセット量から他の単位基板の搭載位置の候補を求める算出部とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
前記検出部は、多面取り基板の２つの基板画像を縦横方向にシフトしながら回路パターンの相関を求め、相関がある箇所に基づいて回路パターンのオフセット量を検出することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
前記検出部は、多面取り基板の２つの基板画像を回転方向にシフトしながら回路パターンの相関を求め、相関がある箇所に基づいて回路パターンのオフセット角を検出することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像処理装置。
計測部によって多面取り基板を横切りながら計測された高さデータに基づいて基板画像を切り出す切り出し部を備え、
前記検出部は、切り出し後の２つの基板画像をシフトしながら回路パターンの相関を求めることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の画像処理装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の画像処理装置と、
前記搭載位置の候補のいずれかに前記部品を搭載する搭載ヘッドとを備えたことを特徴とする実装装置。
回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得するステップと、
特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得するステップと、
前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出するステップと、
前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
回路パターンを含む基板の表面を撮像した基板画像を取得するステップと、
特徴点を含む部品の底面を撮像した部品画像を取得するステップと、
前記基板画像の前記回路パターンと前記部品画像の前記特徴点を照合して、その照合結果で相関が高い方から上位数箇所を複数の照合箇所として検出するステップと、
前記複数の照合箇所を前記基板に対する前記部品の搭載位置の候補として強調表示するステップと、
を画像処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。