JPH04338700A - 基板マーク認識装置 - Google Patents

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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板上の認識
物を自動的に且つ高精度に検出するため基板マーク認識
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、プリント基板上に電子
部品を実装する密度が益々高くなってきている。そのた
めプリント基板を電子部品実装装置（以下、実装機と略
す）内にプリント基板を固定した際、従来無視できたプ
リント基板の位置ズレを補正する必要がでてきた。以下
、図５乃至図８を用いて従来の認識方法を説明する。

【０００３】一般に、電子部品をプリント基板に実装す
る際、プリント基板はフィクサーピンによって実装機内
に固定される。しかしながら、この固定する際に機械的
な位置ズレを生じさせてしまう。

【０００４】そこで、ＩＴＶカメラを用いて基板マーク
を撮像し、その画像データを視覚認識装置に伝送し、こ
の視覚認識装置にて、図５に示すように２値化処理を施
して、それぞれの基板マークについてその基板マーク２
値化部の面積重心位置１と撮像データ内の計測ウィンド
ウの基準中心位置２とのズレ量３からプリント基板の実
装機に対する位置ズレ量を検出して、そのズレ量分を補
正しながら電子部品を実装する。

【０００５】従来、基板マークの視覚認識方法として、
図５に示すような方法があった。図６は、基板マークを
撮像して２値化計測した結果であり、映像データ抽出線
４上の濃淡映像データプロフィール５を示したものであ
り、更にこのプロフィールに関して２値化閾値６で２値
化した結果も併せて示している。

【０００６】即ち、ＩＴＶカメラから取り込んだ画像デ
ータにおいて、ある２値化閾値６によって２値化処理を
行う。この閾値より明るい場所は白く、暗い場所は黒く
置き換えられる。図５において、映像データ抽出線上明
るい部分は白を意味するデータ１に置換され、暗い部分
は黒を意味するデータ０に置換されてる。この作業を計
測ウインドウ内全ての場所で行うことによって、基板マ
ーク２値化像とプリント基板の地の部分が識別される。

【０００７】しかしながら、基板マーク撮像条件は常に
最良の状態にあるとはいえず、図５及び図６のように、
映像濃度の高低（＝明るさの変化）がハッキリしている
場合ばかりではなく、例えば図７及び図８に示すように
基板マーク表面上の凸凹、キズによって暗く影になって
しまう場合がある。図５中の濃淡映像プロフィール５の
落ち込みがそれである。このため、２値化閾値６で２値
化処理を行った場合、図６中２値映像プロフィール７，
８で示されるように、基板マーク表面ノイズ９が発生す
る。

【０００８】そこで、この基板マーク表面ノイズ９を押
えるために、従来は、２値化閾値の最適化処理を行って
きた。図６はこの処理の原理をモデル化して示した図で
ある。即ち、図６の映像データ抽出線４における濃淡デ
ータプロフィール５がある。このとき、図６に示す２値
化閾値１０，１１の場合、得られる基板マーク２値化像
は、ノイズの分だけ本来得られるはずの面積値よりも小
さくなってしまう。

【０００９】そこで、この計測面積値を増加させるため
に図６に示すように、２値化閾値１２を低く設定するこ
とによってノイズの無い健全な基板マーク２値化像が得
られる。これらをそれぞれモデル化したのが図６の２値
映像プロフィール７，８，１４である。以上のような手
段を用いて従来基板マークの重心位置を検出し、その値
からプリント基板の位置ズレ量を検出し、その位置ズレ
補正を行ってきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すように、プリント基板上の認識マーク表面にキズ又
は凹凸により基板マーク表面ノイズ９が生じる。このノ
イズ９の映像レベルについて、そのレベル低下が十分大
きい場合、従来の２値化閾値最適化方法では基板マーク
上のノイズを消し去るためには、２値化閾値を下げ続け
なければならず、その結果基板マーク表面からノイズを
消したとしても得られる基板マーク２値化画像について
、基板マークとプリント基板地の部分の判別ができなく
なる。その結果、基板マークの面積計測が正確にできな
くなり、重心計測も正しく算出できなくなる。

【００１１】また、図８に示すようなプリント基板地の
部分と基板マーク上の映像レベル差αが小さくコントラ
ストの悪い画像の場合、２値化閾値を最適化することが
上記の場合以上に難しく、たとえ２値化閾値の最適化処
理を行ったとしても表面上にノイズを含んだ基板マーク
２値画化像しか得られない状態が発生する。このために
認識ミス、又は基板マーク重心位置が正確に算出出来な
いために電子部品の実装位置ずれが生じるといった問題
点があった。

【００１２】従って、本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたものでプリント基板上の基板マーク形
状を正確に得るために正確な重心位置を算出することに
より実装ずれを防止できる基板マーク認識装置を提供す
ることを目的とする。 ［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基板マーク認識装置は、プリント基板上に
ある認識物を視覚意識するものにおいて、前記プリント
基板上の画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段から
取り込んだ画像を濃淡画像データに変換し、その変換し
た濃淡画像データについて２値化処理を行うビジョン制
御手段と、前記プリント基板上の認識物の実面積と前記
ビジョン制御手段による２値化処理後の基板上の認識物
の検出面積との差を検出し、その差が所定の許容値内に
納まる状態で、２値化処理後の認識物に外接する多角形
又は円形を算出し、さらにその多角形又は円形の重心を
算出し、その算出した重心を認識物の重心位置とする重
心演算手段とを具備したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記のように構成された基板マーク認識装置に
おいては、実装機内で固定されたプリント基板上の認識
マークを撮像手段によって取り込み、ビジョン制御手段
で基板マークの撮像画像を２値化する。

【００１５】その後、２値化閾値を上下させ、基板マー
クの２値化画像を最適化する。すなわち、基板マーク２
値化画像について、その慣性主軸（２次モーメント）を
求め、この主軸に沿って基板マーク２値化画像上外接す
る多角形又は円形を検出する。そして、この多角形又は
円形の中心を求めることにより、基板マーク２値化画像
のノイズにもかかわらず基板マークの重心を検出する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１乃至
図４を用いて説明する。

【００１７】図１に示すように、電子部品３０をプリン
ト基板３１に実装する際、プリント基板３１をフィクサ
ーピン３２により実装機内の所定位置に固定する。そし
て、固定したプリント基板３１上に設けられた基板マー
ク３３，３４をＩＴＶカメラ３５により撮像し、その撮
像した画像データを視覚認識装置３６へ送り、この視覚
認識装置３６にて２値化処理を施して、２値化処理され
たそれぞれの基板マーク３３，３４についての面積重心
位置と撮像データ内の計測ウィンドウの基準中心位置と
のズレ量を検出して、そのズレ量分を補正しながら電子
部品３０をプリント基板３１に実装する。

【００１８】更に、視覚認識装置３６について、図２を
用いて詳述すると、視覚認識装置３６は、プリント基板
３１や基板マーク３３，３４等に関するデータを実装す
るコントローラＣｏｎから受信するデータ受信手段３７
と、データ受信手段３７から送られたデータとＩＴＶカ
メラ３５から取込んだ画像データを基に慣性主軸（２次
モーメント）を算出する慣性主軸算出手段３８と、この
手段３８により算出された慣性主軸を基に、基板マーク
３３，３４に外接する四角形を算出する外接四角形算出
手段３９と、この手段３９から算出した外接四角形が正
しいか否かを判断する形状判断手段４０と、この手段で
正しいと判断された外接四角形の重心位置を算出する重
心位置算出手段４１と、形状判断手段４０で正しくない
と判断された場合、外接四角形を補正する補正手段４２
と、重心位置算出手段４１で算出された値を実装機コン
トローラＣｏｎに送信するデータ送信手段４３から構成
されている。そして、実装機コントローラＣｏｎでは、
受信した重心位置に関するデータと予め設定された基準
位置データとを基にプリント基板３１の実装機に対する
位置ズレ量を求め、そのズレ量分を補正して電子部品３
０をプリント基板３１に実装する。次に、上記構成手段
のうち慣性主軸算出手段３８における慣性主軸の算出に
ついて述べる。まず、デジタル画像出力ｆ（ａ，ｂ）に
おいて、認識対象物の慣性主軸の傾角θは、θ＝１／２
・ｔａｎ−１｛２×Ｍ（１，１）／（Ｍ（２，０）−Ｍ
（０，２）｝±ｎ／２ ただし、Ｍ（ｐ，ｑ）＝Σ・Σ｛ａ×ｂ×ｆ（ａ，ｂ）
｝ （ａ，ｂは共に自然数） で算出され、基板マーク３３，３４の方向を計測する。 次に、外接四角形算出手段３９における外接四角形の算
出について述べる。図３に述べるように、まず慣性主軸
方向及び鉛直方向の基板マーク端点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを検
出する。その具体的検出方法としては、デジタル画像出
力ｆ（ａ・ｂ）において、 Σ・ΣＰｉｊ＝計測ウィンドウ中の基板マーク画素ベク
トル （ｉ，ｊは共に自然数） とし、更に、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ１を慣性軸上
で計測ウインドウ原点を始点とする位置ベクトル、Ｘ２
を慣性主軸に鉛直な鉛直線上で計測ウインドウを始点と
する位置ベクトルとする。すると、 Ｘ１＝ｔＥ Ｘ２＝ｔＦ ただし、Ｅ：方向θを持つ位置ベクトルＦ：方向θ＋π
／２を持つ位置ベクトルθ：慣性主軸の傾角 ｔ：定数 となり、Ｘ１及びＸ２が決まる。

【００１９】そこで、端点Ａは、Σ・ΣＰｉｊ上のＸ２
に最も近い点として求め、端点Ｂは、Σ・ΣＰｉｊ上の
Ｘ１に最も近い点、端点Ｃは、Σ・ΣＰｉｊ上のＸ２に
最も遠い点、端点Ｄは、Σ・ΣＰｉｊ上のＸ１に最も遠
い点を求めれば良い。

【００２０】これにより、４つの端点が検出でき、図３
（ａ）に示すノイズで乱れた基板マーク撮像２値化にお
いても外接長方形を作成することにより、図３（ｄ）に
示すようにノイズのない２値化撮像図が得られる。以上
が、外接四角形算出手段３９における作用である。

【００２１】そして、この外接四角形算出手段３９によ
り、求められたリイズのない２値化撮像図からのその重
心位置を算出することで、ノイズで乱れた基板マーク撮
像画像でも適確にかつ精度よく重心位置座標を検出する
ことができる。

【００２２】しかし、上記４つの端点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄか
ら求めた外接四角形が常に正しいとは限らず、それをチ
ェックするのが形状判断手段４０である。この形状判断
手段４０では、端点Ａ，Ｃ間の距離と端点Ｂ，Ｄ間の距
離とが等しく、かつ基板マークの直径に等しいか否かを
判断することにより、外接四角形に関する形状チェック
を行なう。

【００２３】そして、形状チェックの結果、求めた外接
四角形が正しくないと判断されると、補正手段４２にて
、慣性主軸方向をΔθだけずらして、再度４つの端点Ａ
，Ｂ，Ｃ，Ｄを検出して、外接四角形を作成し直す。 そして、これを所定回数繰り返すことにより最も良好な
外接四角形を求める。ただし、良好な外接四角形が得ら
れれば、１回のみでも良い。また、所定回数繰り返して
も、良好な外接四角形が求められない場合は、認識エラ
ーとして他の基板マークの認識を行なう。以上述べた認
識制御を示したのが、図４に示すフローチャートである
。なお、本実施例においては、基板マークの形状が丸形
の場合について説明したが、それ以外に四角形，三角形
等の多角形でも本発明は適用である。

【００２４】例えば、基板マーク四角形の場合、その四
角形の点を端点としてそれらの端点に接する外接円を求
め、その円の中心を算出すればよく、また、三角形の場
合においても、その三隅の点を端点として、それらの端
点に接する外接円を求め、その円の中心を基板マークの
重心位置とすればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板マークの表面上のキズや凹凸によるノイズが発生した
場合においても、精度良く基板マークの位置座標が検出
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要構成図。

【図２】図１に示した視覚認識装置における各機能を示
す詳細構成図。

【図３】本発明の一実施例における慣性主軸の算出を示
す説明図。

【図４】本発明の一実施例における基板マークの重心位
置を算出するフローチャート。

【図５】従来のノイズのない２値化処理結果を示す図。

【図６】従来のノイズのある２値化処理結果を示す図。

【図７】従来の画像認識方法を説明する図。

【図８】従来の画像認識方法を説明する図。

【符号の説明】

３１…プリント基板，３３，３４…基板マーク，３５…
ＩＴＶカメラ３６…視覚認識装置，３７…データ受信手
段，３８…慣性主軸算出手段３９…外接四角形算出手段
，４０…形状判断手段，４１…重心位置算出手段４２…
補正手段，４３…データ送信手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プリント基板上にある認識物を視覚認
   識するものにおいて、前記プリント基板上の画像を取り
   込む撮像手段と、前記撮像手段から取り込んだ画像を濃
   淡画像データに変換し、その変換した濃淡画像データに
   ついて２値化処理を行うビジョン制御手段と、前記プリ
   ント基板上の認識物の実面積と前記ビジョン制御手段に
   よる２値化処理後の基板上の認識物の検出面積との差を
   算出し、その差が所定の許容値内に納まる状態で、２値
   化処理後の認識物に外接する多角形又は円形を算出し、
   前記多角形又は円形の重心を算出し、その算出した重心
   を前記認識物の重心位置とする重心演算手段とを具備し
   たことを特徴とする基板マーク認識装置。