JPH04571A - 画像認識装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野］ この発明は、例えば製造組立工程等において平面基板−
ＥにＩＣ素子等が正しく実装されたか等を認識するため
の画像認識装置に関する。

［従来の技術］ 従来、画像認識装置として、光切断法という方法がある
。これはレーザ光の１方向スキヤンやスリット先を実装
基板面に対して走査し、素子の凹凸により生ずる照射ラ
インのずれをビデオカメラで検出することによって素子
の位置を検出するものである。

［解決しようとする課題］ しかしながら、ビデオカメラを用いて画像を入力してい
るため、５１２Ｘ５１２画素のカメラで２値入力すると
、２５６にビット−３２にバイトの大容量のフレームメ
モリが必要であった。

また２次元の光電変換センサを用いたビデオカメラでは
通常５１２Ｘ５１２画素であるため、認識対象物の大き
さによって解像度が不足するという問題点があった。例
えば１０１００Ｘ１００の基板全体を撮像しようとする
と、０．２ｍｍ／画素となり、１画素が担当する撮像面
積が大きくなり、従って解像度が低下する。

そこで本発明の目的は、大きな容量のメモリを必要とせ
ず、また高解像度を得ることが可能な画像認識装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の画像認識装置は、
白色光を発する直線状の光源と、この光源からの光を収
束し、認識対象物の上へ照射するための光学系と、上記
光源と平行に配置され、その受光軸が光源の光軸と所定
角度で交わっているラインセンサとを有し、光源および
ラインセンサと、認識対象物とは相対的に移動可能であ
り、認識対象物により反射された光源からの光をライン
センサで受光して画像データを取得する。

上記光学系はセルフォックレンズアレイを用いることが
好ましい。

［作用］ 直線状の光源の光が光学系を通って認識対象物の上に照
射され、認識対象物からの反射光かラインセンサで受光
される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第２図により本装置の全体構成を説明する。

本装置のスキャナ一部１は下方部に貫通孔１ａが開けら
れており、検査用実装基板等の認識対象物２が不図示の
ベルトコンベア等により前工程Ｐより搬送されて貫通孔
１ａを通ってスキャナ一部１内部へ送られ、検査後、次
工程Ｑへ送られる。

スキャナ一部１内部は通常、暗環境に設定され、スキャ
ナ一部１内部に光が入り込む場合等は貫通孔１ａの入口
側および出口側にカーテン等を垂れ下げてもよい。

スキャナ一部１内部には、光源３およびラインセンサ８
が配置されている（第１図参照）。

光源３は直線状の筒状蛍光管であり、白色光を発する。

光源３は、スキャナ一部１の内部の搬送される認識対象
物２より上方で、進行方向中央位置より工程Ｑ側の所定
位置に、認識対象物２の送り方向に直交する形で配置さ
れており（第１図参照）、光源３の長さは、認識対象物
２の横幅よりも長くなっている。光源３にはスリット光
源用の遮光フード５が覆っである。

遮光フード５の先端には、光源３からの光を収束し認識
対象物２の上へ照射するための先学系として、第１のセ
ルフォックレンズアレイ６が取り付けである。光源３の
直線状の光は遮光フード５のスリット５ａを通って第１
のセルフォックレンズアレイ６へ入り、第１のセルフォ
ックレンズアレイ６を出て、認識対象物２の上面の所定
位置Ｓヘスリット状に集光し、焦点を結ぶ。光源３から
の光軸が鉛直線となす角度θが４５″となるように遮光
フード５および第１のセルフォックレンズアレイ６は傾
けて設置されである。

ラインセンサ８は、スキャナ一部１の内部の認識対象物
２より上方の所定位置に、直線状の光源３に平行に認識
対象物２の送り方向に直交する形で配置されており（第
１図参照）、ラインセンサ８の長さは、認識対象物２の
横幅よりも長くなっている。ラインセンサ８としてはリ
ニアイメージセンサを用いている。

ラインセンサ８の下方には鉛直線方向に、第２のセルフ
ォックレンズアレイ１０が取り付けである。第２のセル
フォックレンズアレイ１０の下方の焦点は第１のセルフ
ォックレンズアレイ５の焦点位置Ｓと同一位置となって
おり、第２のセルフォックレンズアレイ１０の上方の焦
点はラインセンサ８の受光面に結ぶようになっており、
また認識対象物２の画像をラインセンサ８の受光面に等
倍で結像するようになっている。

スキャナ一部１の上部には検査装置本体１１が載置して
あり、光源３．ラインセンサ８等は、信号接続用インタ
ーフェイス１２を介して、検査装置本体１１に内蔵しで
ある後述の制御回路により制御される。検査装置本体１
１にはＣＲＴデイスプレィｌｌａが備わっており、撮像
により得られた２値化画像データに基づく２値化画像等
を表示するようになっている。また検査装置本体１１に
は監視条件等を指示入力するため等のライトペン１１ｂ
か備わっている。

検査装置本体１１内の制御回路は、第５図示のように構
成される。ＣＰＵ　（中央制御部）２１はＲＯＭ２２に
記憶されているプログラムに基づき、またＲＡＭ２６の
データを用いて、スキャナ一部】の制御および認識対象
物２の良否判定等を行う。

ＲＡ、Ｍ２６には検査ライン、２値化レベル、正常状態
の認識対象物の基準２値化画像データ、認識対象物２の
良否判定を行う際の許容値等のデータか記憶されている
。それらのデータのうち、認識対象物２上での検査ライ
ン、２値化レベル、認識対象物２の良否判定を行う際の
許容値等の監視条件はオペレータがライトペンｌｌｂを
使って入力し、ｉ　／　ｏポート２５を経てＲＡＭ２６
に蓄えられる。

照明系、駆動系２７はｉ　／　ｏボート２５を経てＣＰ
Ｕ２１と接続されており、光源３を点灯したり、搬送ラ
イン上の認識対象物２を検査ラインごとに停止させたり
等の制御が行われる。

ラインセンサ８からの出力信号は２値化回路２８に接続
されて２値打号化され、更に２値化回路２８はラインメ
モリ３０に接続されて２値打号化信号がラインメモリ３
０に蓄えられる。ＲＡＭ２６に記憶されている２値化回
路２８の２値化レベルｖｔｈはｉ　／　ｏポート２５を
介して２値化回路２８に伝えられる。

次に検出原理を説明する。

第３図において、第１のセルフォックレンズアレイ６の
光軸は平面ｆを形成して、第２のセルフォックレンズア
レイ１０の光軸による平面ｇと認識対象物２上面上のｓ
−ｓ位置で角度θ−４５″で交わる。ここに認識対象物
２の上に所定高さの素子２ａが存在すると、素子２ａの
上では光源３からの光はＳ−Ｓ上に至ることが出来ず、
その手前の所定位置１−１上を照射する。ところで第２
のレンズアレイの焦点はＳ−Ｓ上に存在するために、素
子２ａの位置ではラインセンサ８の受光量が減り、従っ
て受光量の減少により、素子２ａが存在することが判別
される。

例えば、ｓ−ｓライン上の断面形状が第４図（ａ）のよ
うであった場合、ラインセンサ８の出力電圧波形は同図
（ｂ）のようになり、レンズアレイ６およびｌＯの焦点
が一致する基準面４１の出力電圧レベル５１に対し、高
所部４２では電圧レベル５２が下がり、斜め部４３では
電圧レベル５３が漸次的に変化し、穴部４４では電圧レ
ベル５４が下がり、内部４５では電圧レベル５５は漸次
的に変化する。従って適当な２値化レベルＶｔｈて２値
化することにより、同図（ｃ）に示すような２値化画像
データが得られ、基準面４１に対して高い部分および穴
等の低い部分は基準面４１の２値化データとは異なった
２値化データとして検出される。

次に、以上の構成の本発明の装置の動作を第６図を用い
て説明する。

まず、正常状態の認識対象物をスキャナ一部１の中に搬
送し、ラインセンサ８を用いて正常状態の認識対象物を
順次移動させながら、正常状態の認識対象物の全面を画
像入力し、ＣＲＴデイスプレィｌｌａ上で操作して、最
適な２値化レベルＶｔｈを決定し、ＲＡＭ２６に記憶す
る（１０１）。

そしてこの２値化レベルｖｔｈを用いて、２値化回路２
８により、正常状態の認識対象物の画像を２値打号化す
る（１０２）。そして、ＣＲＴデイスプレィｌｌａ上で
ライトペンｌｌｂを操作して、素子２ａが正しく実装さ
れているかの認識をより確実に行うこと等が可能な検査
ラインをＮ本指示してＲＡＭ２６に記憶しく１０３）　
、またこれらのライン上の２値打号化データをＲＡＭ２
６に記憶させる（１０４）。

次に製造組立ラインが稼動し、認識対象物２がスキャナ
一部１に搬送されると、上記で指示した検査ラインがｓ
−ｓ位置に至るごとに認識対象物２が停止し、光源３か
らの光が第１のセルフォックレンズアレイ６を通って認
識対象物２上を照射し、その反射光がラインセンサ８で
撮像され、２値化回路２８で所定の２値化レベルＶｔｈ
で２値打号化され、Ｎ個のラインメモリ３０に順次蓄え
られる（１０５）。そして、ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２の
指示により、各ラインｉごとに、ＲＡＭ２６に記憶しで
ある基準ラインデータとラインメモリ３０に蓄えである
認識対象物２のラインデータとの差を排他的論理和によ
り計算し、差画素数Ｐｉを求める。すなわちライン上の
各画素のうち２値化データが異なっているものの数を数
えて差画素数Ｐｉとする（１０７．　１０８）。Ｎ本の
ラインすべてについて差画素数Ｐｉが求まると（１０９
）、その和Ｑを計算しく１１１）　、許容値Ｑ　との大
小を比較して（１１２）　、良判定（１１３）　。

不良判定（１１４）の結論をだし、その結果がｉ１０ポ
ート２５を経て搬送ラインの次工程等（図示省略）へ伝
えられる。また、認識対象物２は検査後、次工程Ｑへ搬
送され、検査結果に従った処理を受ける。新たな認識対
象物２がスキャナ一部１に搬送されると、上記と同一の
検査がふたたび行われる。

以上の動作により、認識対象物２の画像が認識され、良
否判定が行なわれる。

なお、上記実施例では光源３として直線状の蛍光管を用
いたが、ＬＥＤアレイ等を用いてもよい。

またラインセンサ８としてリニアイメージセンサを用い
たが、センサアレイ等を用いてもよい。

また上記実施例では光源３の光軸とラインセンサ８の受
光軸とのなす角をθ−４５°としたが、光源３の光軸と
ラインセンサ８の受光軸とのなす角θは種々の値を取る
ことができる。なお、基板パターン等、凹凸の差が殆ど
ない場合には光のラインのずれは殆ど生じないが、この
場合においても、認識対象物２の濃度差によるコントラ
ストにより、画像認識を行うことが可能である。

更に上記実施例では第２のセルフォックレンズアレイ１
０を用いて認識対象物２の像をラインセンサ８の上へ等
倍に結像させたが、セルフォックレンズ系を縮小光学レ
ンズとし、またラインセンサ８を縮小光学系用の高精細
型としてもよい。これにより、焦点距離を変えて、種々
の大きさの認識対象物に対応して、汎用性を向上させる
ことが可能となる。

［効果］ 本発明によれば、撮像手段としてラインセンサを用いた
ため、ラインメモリを用いればよく、従って大容量のフ
レームメモリを必要とせず、装置の小型化およびコスト
ダウンが実現できる。

また認識対象物が大きくなった場合には、ラインセンサ
を直線状に継ぎ足して撮像すればよく、従って高解像度
を維持でき、精度よく画像を入力することが可能である
。

更に直線状光源の光学系としてセルフォックレンズアレ
イを用いれば、特殊な光源を必要とせずにスリット光を
得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は光源と
ラインセンサと認識対象物との位置関係を示す認識対象
物の進行方向でとった断面説明図、第２図は画像認識装
置の外観斜視図、第３図は画像認識の原理を説明する説
明図、第４図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、
認識対象物の断面形状、その断面形状でのラインセンサ
の出力電圧波形、および２値化画像データを示す関係説
明図、第５図はシステムブロック図、第６図はシステム
フロー図である。 ２・　・認識対象物、 ３・・・光源、 ６・　・第１のセルフォックレンズアレイ、８・　拳ラ
インセンサ。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）白色光を発する直線状の光源と、 この光源からの光を収束し、認識対象物の上へ照射する
   ための光学系と、 上記光源と平行に配置され、その受光軸が上記光源の光
   軸と所定角度で交わっているラインセンサとを有し、 上記光源および上記ラインセンサと上記認識対象物とは
   相対的に移動可能であり、 上記認識対象物により反射された上記光源からの光を上
   記ラインセンサで受光して画像データを取得する ことを特徴とする画像認識装置。
2. （２）上記光学系はセルフォックレンズアレイであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像認識装置。