JPH03225210A

JPH03225210A - 部品認識装置

Info

Publication number: JPH03225210A
Application number: JP2167690A
Authority: JP
Inventors: Miwako Hirooka; 広岡　美和子; Shinjiro Kawato; 慎二郎川戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-10-04
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JP2596158B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野］この発明は１部品認識袋；ｒ？に関し、特に画像信号°
を処理することによ−）で、撮像装置の視野内にある部
品の形状を抽出し、その部品の位置を認識する装置６に
関するものである。

［従来の技術］プリント基板に実装された電子部品の装着状態を検査す
るため、第５図に示すような装置が特開昭６３−　１１
１２０５号公ｔ＆Ｉに提案されている０図において、（
１）は基板で例えばプリント基板、（２）は辺部な有す
る被検部品で例えば電子部品、（３ａｌ　、　（３ｂ）
は電子部品（２）に対して異なる辺部に影を形成するこ
とのできるように、２方向から光を照射する光源、（４
）は光源（３ａ）、　（３ｂ）からの光照射による電子
部品の影像を撮像し電気（ｉ３号に変換する光電変換器
で、例えばテレビカメラ、（５ａ）、　（５ｂｌは光電
変１９４器（４）で出力した画像信号を記憶する第１、
第２両像メモリ、（１２）は画像処理する画像処理装置
であり、引算装置（■）、演算装置１ｆｆｉ（６１，判
定′：Ａｉｆｔ（７）を補えている。光源（３ａ）、　
（３ｂ）及び充電変換器（４ンは、光源（３ａ）、　（
３ｂ）と光電変換器（４）とを結ぶ延長線が電ｆ部品（
２）の配設方向に対して傾斜するように配設されている
。

従来のＡ置は上記のように構成され、得られた画像と基
準画像を比較する１ｆによって部品の位置や形状などを
検出するようになっている。即ち、先ず被検部品（２）
　を設置し、一方の光源（３ａ）を点灯し被検部品（２
）を照Ｑ−ｆする。ついでこの光源射面の画像をテレビ
カメラ（４）で撮像し、電気信号に変換して第１画像メ
モリ（５ａ）に記憶させる０次に光源（３ａ）を消灯し
、もう一方の光源（３ｂ）を点灯し、光源射面の画像を
テレビカメラ（４）で撮像する。これを゛・Ｕ気信号に
変換して第２画像メモリ（５ｂ）に記憶させる。これら
に記憶された両画像に４号のそれぞれ対応する画素の出
力ｆａの差を引算装置（１１）で演算し、差画像とする
。この差画像からａ４算装置Ｆｆ（６１で部品（２）の
１１７置を求め、その結果を判定装置（７）シ二人力し
、ｔめ格納しであるハキＪｉｆｆと比較判定する。

Ｅ発明が解決しようとする課題］」−記の様な従来の部品認識装置では、差画像をとるた
めの２つの画像信号は、どの部品についても常に部品表
面が同じように反射した画像が得られることが必要であ
った。そうでない場合、例えば部品の表面が鏡面状で凹
凸があり、部分的に光−）たり影ができたときなど部品
ごとに異なる反射か起った場合等、差画像をとった後に
も部品上のムラ等が残り、辺部の影のみを精度良く抽出
することができなかった。そのため、部品の位置・形状
などを誤認識するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、部品の形状や位１斤を精度良く認識できる８
１（品認識′装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段Ｊこの発明による部品認識装置は、辺部を有する部品の異
なる辺部に影を形成することのできる３個以上の光源、
光源の照射による部品の辺部の影像を撮像して電気信号
に変換する光電変換器、充電変換器で出力した画像信号
を記憶する画像メモリ、部品の辺部のうち被認識辺部以
外の影像の画像信号を２つ選び、その画像信号のそれぞ
れ対応する画素の出力（ｔＱを比較して輝度の大きいｈ
を残すことによって最大１１へ画像（ａ号を得る最大値
画像演算装置、被認識辺部の画像１８号と最大値画像信
シー；との輝度の差をＩＩＡ′Ｓ］して差画像を得て被
認識辺部を認λする差画像ａｎ−￥２置、及び演算装置
の演ｐ、結果から部品の形状を認識する判定装置を備え
たものである。

［作用］この発明においては、被認識辺部以外の辺部の影を１！
多ることのできる光源を順次点灯して（ｑた画ｆ象２つ
から、大きい輝度の画素で構成される最大値画像を作る
ことによって、部品表面の凹凸による画像値のムラをな
くした画像を得ることができる。さらにこの最大値画像
と部品の被認識辺部に対して斜めから照射した画像との
差をとることによって、部品の被認識辺部な精度良く計
測することができる。

［実施例］以下、この発明の一実施例を第１図に基いて説明する。

第１図はこの発明の一実施例による部品認識装置の構成
を示すブロック図である。この装；ｒｔはプリント基板
に取り付けられた部品を認識する装着状態検査装置であ
る０図において、（１）はプリント基板、（２）は辺部
を有する被検部品で、プリント基板（りに実装されてい
る。（３）は被検部品（２）を照１１する光源であり、
（３ａｌ　、　　（３ｂ）　、　　ｔ３ｃｌ、　　（３
ｄ）はプリント基ｆｆ１（１）上をそれぞれ別の角度、
例えば光源（３ａ）と光源（３Ｃ）は被検部品（２）を
挾んで対称になるように斜めに設置してあり、光源（３
ｂ）は光源（３ａ）と光源（３Ｃ）からそれぞれ水平方
向に９０°の方向で、かつ部品（２）に対する角度と距
離は等しい位置に設置する。同様に光源（３ｄ）は被検
部品（２）を挟んで光源（３ｂ）と対称になるように斜
めに設置してあり、光源（３ｄ）と光源（３Ｃ）からそ
れぞれ水平方向に９０”の方向で、かつ部品（２）に対
する角度と距離は等しい位置に設置している。即ち４つ
の光源（３ａ）、　（３ｂ）、　（３ｃ）、　（３ｄ）
は部品（２）の異なる辺部に影を形成することのできる
ように配置され、これらを部品（２）の真上から見ると
、お互いに９０′″をなし、部品（２）　を挟んで２組
の対向する位置に設置しである。（４）は光源（３ａ）
、　　（３ｂ）、　（３ｃ）、　（３ｄ）の照射による
部品（２）の辺部の影像を撮像して電気信号に変換する
光電変換器で、例えばテレビカメラである。（５）は光
電ｆ換器（４）で出力された画像信号、例えば光源（３
ａ）を照射した時の画像信号を記憶する第１画像メモリ
（５ａ）、光源（３ｂ）を照射した時の画像信号を記憶
する第２画像メモリ（５ｂ）、光源（３ｃ）を照射した
時の画像信号を記憶する第３画像メモリ（５ｃ）、光源
（３ｄ）を照射した時の画像信号を記憶する第４画像メ
モリ（５ｄ）である、（６）は最大ｆ＋ｆｉ画像、及び
差画像を演算して部品（２）の辺゛部を認識する演算装
置、（７）は演算装［ｉ’Ｚ　（６３で計算された形状
信号から判定信号を出力表示する判定装置である。

」、記のように構成された部品認識装置における動作に
ついて説明する。まずプリント基板（１）を光電変換器
（４）で撮像できる位置に設置し光源（３ａ）を点灯し
プリント基板（＋）を照射する。この照射面の影像な光
電変換器（４）で撮像し第１画像メモリ（５ａ）に記憶
させる。この時の影像を第２図（ａ）に示す、この光源
（３ａ）は部品（２）に向かって左側から照射するもの
であり、部品の影（８ａ）は図中別線で示すようになる
。この部品（２）は４つの辺部（２ａ１．　　（２ｂ）
、　　（２ｃ）、　　（２ｄ）を有するものとする。

次に光ｔＡ（３ａ）を消灯し、部品（２）に向かって下
方から光源（３ｂ）を点灯した状態で照射面の影像な光
電変換器（４）で撮像し、第２画像メモリ（５ｂ）に記
憶する。この時の影像を第２図（ｂ）に示す０次に光１
１Ａ（３ｂ）を消灯し、部品（２）に向かって右から光
源（３ｃ）を点灯した状態で照射面の影像を光電変換器
（４）で撮像し、第３画像メモリ（５ｃ）に記憶させる
。この時の影像を第２図（ｃ）に示す０次に光源（３ｃ
）を消灯し、部品（２）に向かって土から光源（３ｄ）
を点灯した状態で照射面の影像を光電変換器（４）で撮
像し第４画像メモリ（５ｄ）に記憶させる。この時の影
像を第２図（ｄ）に示す。

次に部品（２）の辺部（２ｂ）を認識する場合について
説明する。演ｐ、装置（６）で辺部（２ｂ）以外の辺部
についての画像信号を２つ選ぶ０例えば第１画像メモリ
（５ａ）、第３画像メモリ（５ｃ）に記憶された画像に
おける各画素に対応する信号値を比べて、輝度を表わす
信号レベルの大きな方をとる計算を行ない、最大値画像
を作る。これを第３図ｆａ）に示す、この最大ｆ＋ｆｉ
画像では、光源（３ａ）によっ、て部品（２）　を照射
した影像において部品の影（８ａ）ができた部分及び光
源（３Ｃ）によって部品（２）を照射した影像において
部品の影（８Ｃ）ができた部分は消去され、処理画像（
１３）内において影の無い部品画像を得ることができる
０部品（２）上にできるムラもこの時に落とすことがで
きる１次にその最大値画像の信号値と、肢認識辺部（２
ｂ）における影の影像である第２画像メモリ（５ｂ）に
記憶された信号値との差を求め、差画像とする。これを
第３図（ｂ）に示す。

即ち、第２図の影像について光源（３ａ）で光照射した
ときの画像信号ｒａ　（ｘ、　ｙ）と光源（３ｃ）で光
照射したときの画像信号ｆｃ　（ｘ、　ｙ）の最大値を
演算装置ｆｉ（６）で求める。つぎにその最大値と光源
（３ｂ）で照射したときの画像信号ｒｂ　（ｘ、　ｙ）
との差を演算装置（６）で求める。これをｇ（ｘ、ｙ）　＝　ｌｌ１ａｘ（ｆａ（ｘ、ｙ）、［ｃ
（ｘ、ｙ））　−１ｂ（ｘ、ｙ）とする。

ここで、第３図（ｂ）に示す差画像ｇ　（ｘ、　ｙｌを
吟味すると、第３図（ａｌに示す最大値画像における谷
画素の信号値と比較した場合、光源（３ｂ）によって部
品（２）を照射した画像において部品の影（８ｂ）がで
きた部分は暗くなっている。従って、その該当する画素
における信号値は小さくなっており、ｇ（ｘ、　ｙｌの
Ｉ＋ｉは正の値となり、影（８ｅ）として残る。しかし
、光源（３ａ）によって部品（２）を照射した画像にお
いて部品の影（８ａ）ができた部分、及び光源（３Ｃ）
によって部品（２）を照射した画像において部品の影（
８ｃ）ができた部分は最大値画像を求める際に消去され
るので、処理画像０３）内において影の無い部品画像を
得ることができる０部品上にできるムラもこの時に落と
すことができる。また光源（３ｂ）によって部品（２）
を照射した画像（第２図（ｂ））において部品上にラン
ダムな鏡面反射を起こしている部分は、光源（３ａ）に
よって部品（２）を照射した画像（第２図（ａ））又は
光源（３Ｃ）によって部品（２）を照射した画像（第２
図（Ｃ）〕のいずれかにおいても同様の鏡面反射を起こ
しているので、最大ｆ＋ｆｉ画像（第３図（ａ））に残
っている。故に、差画像（第３図（ｂ））を求めると鏡
面反射部分は消されている。このようにして部品の辺部
（２ｂ）の影の部分（８ｅ）のみを抽出することができ
る。

次に、この影（８ｅ）における部品側の境界線を、例え
ば画像を２１１へ化して求める０例えば第：３図（ｂ）
では、図の１方からＦ方に向かって垂直方向に走査した
時に黒から白へ変化する点を抽出する。

即ち、ｇ　（ｘ、　ｙ）をｙ軸に沿って図の上半分で黒
から白に変化する点を抽出すると、第４図（ａｌの境界
線（９）のようになる。

次に第４図（ｉｌ）の境界線（９）にハフ変換を施すこ
とによって直線化する。これを第４図（ｂ）に示す０図
において、（１０）は直線化された境界線であり、この
境界線（ｌＯ）が部品の辺部（２ｂ）に相当すると認識
する。

同様に１部品（２）の右側辺部（２ａ）、左υＩＩＩ辺
部（２Ｃ）、下側辺部（２ｄ）の各辺部な演算装置（６
）によって認識すれば、部品（２）の位置や中心位置又
は回転角を求めることができる。この結果を判定装置（
７）に人力して、演算装置（６）で演算された位置又は
回転角その他の信号及びハフ変換による辺部と点列の−
・成度などのデータは予め設定しである基準値と比較さ
れ良否判定され、その判定結果が表示される。なお、こ
の判定装置（７）に予め格納されている基準ｆ＋ａは、
例えば部品位置の許容ずれＩｉｔ、許容回転ｍ、部品稜
線限界位置等である。

このように、最大値画像により、部品（２）表面の凹凸
による画像値のムラをなくした画像を得ることができ、
最大ｈａ両画像部品の被認識辺部に対して斜めから照射
した画像との差をとることによって１部品の被認識辺■
ｔの影を精度良く計測することができる。この影から部
品の位置、形状、又はその他の幾何学的特徴を認識する
ので、部品を確実かつ高精度に認識することができる。

なお、上記実施例では差画像を演ｐ、装置（６）で２油
化して２値化画像を得、２値化画像の部品側のエツジの
みに対してハフ変換を施し、部品（２）の辺部（２ｄ）
の候補点を直線化し、部品（２）と背Ｂ（どの境界を求
めることによって部品（２）の位置、形状またはその他
の幾何学的特徴を認識するように構成したが、ハフ変換
しなくても認識できるものは、これに限るものではない
。

又、光源の数は４つに限るものではなく、その設置する
位置も上記実施例のように、各々が９（）°に成るよう
にしなくてもよい、これは、被検部品の形状によって、
その辺部を認識しやすいように配置すればよい。

［発明の効□果］以上のように、この発明によれば、辺部な有する部品の
異なる辺部に影を形成することのできる３個以上の光源
、光源からの照射による部品の辺部の影像を撮像して電
気信号に変換する光電変換器、光電変換器で出力した画
像ｆエリを記憶する画像メモリ、部品の辺部のうち被認
識辺部以外の影像の画像Ｃｊ号を２つ選び、その画像信
号のそれぞれ対応する画素の出力値を比較して輝度の大
きい方を夕、（すことによって最大値画像信号を得る最
大ｆ＋ｒｉ画像演算′：Ａ置、装認識辺部の画像ｆｇ号
と最大値画像ＩＫ号との綽度の差を演算して差画像を得
て被認識辺部な認識する差画像演算装置、及び演算装置
の演算結果から部品の形状を認識する判定装置を備えた
ことにより、部品表面の凹凸による画像値のムラをなく
した画像をｉ【Ｉることができ、部品の影を積度良く計
測することができ、さらにこの影から部品の位置、形状
、又はその他の幾何学的特徴を認識するので、部品を確
実かつ高精度に認識できる部品認識装置を得ることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による部品認識装置の構成
を示すブロック図、第２図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の
一実施例に係り、各光源で部品を照射した時の画像を示
す説明図、即ち第２図（ａ）は光源（３ａ）で部品を照
射した時の影像、第２図（ｂ）は光源（３ｂ）で部品を
照射した時の影像、第２図（Ｃ）は光１ＴＡ（３ｃ）で
部品を照射した時の影像、第２図（ｄ）は光１ｊＱ（３
ｄ）で部品を照射した時の影像を示す説明図である。第
３図（ａ）はこの実施例に係る最大値画像を示す説明図
、第３図（ｂｌは差画像を示す説明図、第４図１ａ）は
この実施例に係る部品の辺部を抽出した説明図、第４図
（ｂ）は第４図（ａ）の辺部な直線化した説明図、第５
図は従来の部品認識装置の構成を示すブロック図である
。（２１・・・部品、（２ａ１．　（２ｂ１．　（２ｃ１
．　（２ｄｌ　・・・辺部、（３ａ）、　（３ｂ）、　
（３ｃ）、　（３ｄ）　・・・光源、　（４）−−−光
電変換器、（５ａ）、　（５ｂ）、　（５ｃ）、　（５
ｄｌ・・画像メモリ、（６）・・・演算装置、（７）・
・・判定装置、　（８ａ１．　（８ｂ１．　（８ｃ１．
　（８ｄ）、　（８ｅ）−・・部品の彰、　（９）・・
・部品の辺部、（１０）・・・直線化した部品の辺部。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

辺部を有する部品の異なる辺部に影を形成することので
きる３個以上の光源、上記光源の照射による上記部品の
辺部の影像を撮像して電気信号に変換する光電変換器、
上記光電変換器で出力した画像信号を記憶する画像メモ
リ、上記部品の辺部のうち被認識辺部以外の影像の画像
信号を２つ選び、その画像信号のそれぞれ対応する画素
の出力値を比較して輝度の大きい方を残すことによって
最大値画像信号を得る最大値画像演算装置、上記被認識
辺部の画像信号と上記最大値画像信号との輝度の差を演
算して差画像を得て上記被認識辺部を認識する差画像演
算装置、及び上記演算装置の演算結果から上記部品の形
状を認識する判定装置を備えた部品認識装置。