JPH0669687A - 部品のリード位置認識方法及びそれを使用した部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品のリード位置を精度良く検出し、部品装
着動作に反映する。 【構成】 部品のリードに向け斜め下方から一定の傾斜
角度でスリット光を照射してリードから反射される個々
のスリット光画像を撮像し、各スリット光反射画像の、
スリット光の幅方向の輝度分布を算出する。そして、実
際に撮像された各スリット光幅に対応するサーチ幅を有
するサーチエリアを設定し、前記輝度分布に対し、サー
チエリアをスリット光幅方向へ１画素づつ移動させ、そ
れぞれのサーチエリア内の輝度を各々全て加算して行
き、最も高輝度のサーチエリアとその前後の位置のサー
チエリア内における輝度分布の重心をそれぞれ求める。
算出した３種の重心位置データから、前記輝度分布の真
の重心を１画素以下の精度で算出し、リードの高さ位置
を認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸着保持された部品のリ
ード位置を認識する方法及び、吸着保持された部品を移
送して基板上の所定位置に自動的に装着する部品装着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸着保持された部品のリードを検査して
基板上に装着する方法として、従来より種々の方法が提
案されている。その一例として特開平１−３２００００
号公報では、ロボットに把持された部品を下方より撮像
するカメラと、このカメラの光学軸に対し一定の角度を
持ったレーザースリット光源を設け、部品リードにレー
ザースリット光を投光して、特定の位置のリード（標準
設定位置）と他のリードからの反射光の位置ずれ量をリ
ード浮き量として視覚認識する。そして、認識検査の結
果、良品のみを基板上に装着している。

【０００３】また、ある画像の重心位置を求める方法と
して、図６に示すように、画像ＰのＸ軸方向とＹ軸方向
の輝度分布を求め、各輝度分布ＬX、ＬYの重心を算出し
て、そのＸ、Ｙ座標値を画像Ｐの重心位置とする方法
（以下、重心解析法と呼ぶ）や、図７に示すように、画
像ＰのＸ軸方向とＹ軸方向の輝度分布ＬX、ＬYを求め、
それぞれ所定のサーチ幅ＳX、ＳYを有するサーチエリア
を設定し、各輝度分布に対し、各サーチエリアをＸ及び
Ｙ軸方向へ１画素づつ移動させ、それぞれのサーチエリ
ア内の輝度を各々全て加算して行き、最も高輝度のサー
チエリアとその前後の位置のサーチエリア内における輝
度分布の重心をそれぞれ求め、この各３種の重心位置デ
ータから、前記各輝度分布の真の重心を１画素以下の精
度で算出し、そのＸ、Ｙ座標値を画像Ｐの重心位置とす
る方法（以下、サーチ法と呼ぶ）などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなリードの検
査方法で、かつスリット光反射画像の重心位置を前述の
ような重心解析法やサーチ法で求めてリード浮きを判定
するならば、部品リードの表面状態によってスリット光
の反射に強弱が発生した場合、むらのあるスリット光反
射画像が取り込まれ、実際には正しい位置にリードがあ
っても、誤ってリード浮き不良と判定することがあっ
た。この例として図８の上側に示すように、あるリード
のエッジ部分が強くスリット光を反射すると、輝度分布
ＬXが図中右方向に偏り、重心解析法を用いると、重心
位置が実際よりも右方向にずれる。また、図８の下側に
示すように、あるリードが全体的に弱くスリット光を反
射する場合にサーチ法を用いると、所定のサーチ幅ＳX
より画像Ｐの幅が小さいため、全画像を捕らえたサーチ
エリアが複数存在することになり、ノイズ等が最も高輝
度のサーチエリア特定に影響し、意図しないサーチエリ
アの重心算出によって、重心位置が実際とずれてしまう
ことがある。この点を考慮して本発明は、リードの表面
状態に左右されない、高精度のリード位置認識方法を提
供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、部品のリー
ドに向け斜め下方から一定の傾斜角度でスリット光を照
射してリードから反射される個々のスリット光画像を撮
像し、各スリット光反射画像の、スリット光の幅方向の
輝度分布を算出する。そして、実際に撮像された各スリ
ット光幅に対応するサーチ幅を有するサーチエリアを設
定し、前記輝度分布に対し、サーチエリアをスリット光
幅方向へ１画素づつ移動させ、それぞれのサーチエリア
内の輝度を各々全て加算して行き、最も高輝度のサーチ
エリアとその前後の位置のサーチエリア内における輝度
分布の重心をそれぞれ求める。算出した３種の重心位置
データから、前記輝度分布の真の重心を１画素以下の精
度で算出し、リードの高さ位置を認識する。

【０００６】また、本発明では、各スリット光反射画像
の、部品リードの幅方向の輝度分布を算出する。そし
て、実際に撮像された各リード幅に対応するサーチ幅を
有するサーチエリアを設定し、前記輝度分布に対し、前
記サーチエリアをリード幅方向へ１画素づつ移動させ、
それぞれのサーチエリア内の輝度を各々全て加算して行
き、最も高輝度のサーチエリアとその前後の位置のサー
チエリア内における輝度分布の重心をそれぞれ求める。
算出した３種の重心位置データから、前記輝度分布の真
の重心を１画素以下の精度で算出し、リードの水平方向
の位置を認識する。

【０００７】これらのリード位置認識方法をそれぞれ部
品装着装置に用い、吸着保持した部品を移送して基板上
の所定位置に装着する間に部品のリード位置を認識し、
認識結果に基づき装着動作を制御する。

【０００８】

【作用】部品リードから反射された実際のスリット光画
像によってサーチ幅が決定され、そのサーチ幅でサーチ
エリアを設定することにより、常に適正な最高輝度のサ
ーチエリアが特定される。このサーチエリアとその前後
の位置のサーチエリア内における輝度分布の各重心位置
データから、真の重心が１画素以下の精度で算出され、
リード位置が認識される。そして、認識されたリード位
置が許容範囲内にあるもののみが基板に装着される。

【０００９】

【実施例】本発明のリード位置認識方法及びそれを使用
した部品装着装置の一実施例について図に基づいて説明
する。図１は本実施例における部品装着装置の主要な構
成を示す概略平面図である。部品装着装置１は、駆動軸
２１を回転中心として間欠回転するインデックステーブ
ル２２の周縁に、等間隔に設けた複数個の部品装着ヘッ
ド２３からなるロータリーヘッド部２と、部品装着ヘッ
ド２３に部品を供給する部品供給部３、部品装着ヘッド
２３が部品を装着すべき基板Ｐを水平移動可能に支持す
るＸＹテーブル部４、ＸＹテーブル部４に基板Ｐを送り
込むローダ５、ＸＹテーブル部４から基板Ｐを受け取り
次工程に送り出すアンローダ６で構成されている。部品
供給部３は、図中左右に水平移動する部品搭載テーブル
３０と、この上に整列載置された複数個の部品供給カセ
ット３１からなる。そして、部品装着ヘッド２３が部品
供給部３の部品を吸着保持し、ＸＹテーブル部４上の基
板Ｐに装着する間のいずれかの間欠停止位置（以下ステ
ーションと云う）に、部品を下方から撮像する撮像ユニ
ット７を設ける。

【００１０】ここで本発明の主旨であるリード位置認識
部について詳述する。図２は撮像ユニット７のスリット
光撮像状態を示す概略説明図であり、撮像ユニット７
は、ＸＹテーブル７０上に配置されたカメラ７１、スリ
ット光源７２からなっている。ＸＹテーブル７０は本実
施例では図１に示すように、ステーションＣの真下にカ
メラ７１を位置させるべく配置し、そのＹ軸は、インデ
ックステーブル２２のステーションＣにおける法線方向
と平行である。カメラ７１はＸＹテーブル７０上に垂直
姿勢で固定し、スリット光源７２は、図のようにカメラ
７１の撮像中心に向かい支持ブロック７３によって一定
の傾斜角度に固定している。スリット光はこの傾斜角度
で斜め上方に向かい、その水平断面の長手方向（以後、
スリット光の長さ方向、あるいは、部品リードの幅方向
と呼ぶ）が部品リードの列設方向と平行し、短手方向
（以後、スリット光の幅方向と呼ぶ）が部品リードの列
設方向と直交する形で照射される。８はＸＹテーブル７
０を駆動させてカメラ７１とスリット光源７２を、ステ
ーションＣの、部品装着ヘッド２３に吸着保持された部
品Ｑの大きさに対応する位置に移動させる制御部、９は
カメラ７１が取り込む画像を認識する画像認識部であ
る。また、制御部８は、画像認識部９の認識結果に基づ
いて、リード位置が異常な部品を装着せずにステーショ
ンＩで吸着を解除して廃棄させるなど、装着動作も制御
するものである。

【００１１】本実施例の動作について図に基づいて説明
する。制御部８は、ロータリーヘッド部２のステーショ
ンＡに位置した部品装着ヘッド２３に、所定の部品供給
カセット３１から部品Ｑを吸着して取り上げさせ、吸着
保持したままインデックステーブル２２を間欠回転させ
て、ステーションＣにその部品装着ヘッド２３を移送さ
せる。部品ＱがステーションＣに到達する前に制御部８
は、ＸＹテーブル７０を、ステーションＣに位置する部
品装着ヘッド２３の下方のスリット光撮像位置に、カメ
ラ７１が位置するように移動させる。スリット光源７２
が斜め下方よりスリット光を照射すると、カメラ７１は
その撮像視野に図３に示すようなスリット光反射画像群
Ｒmを取り込む。

【００１２】取り込んだスリット光反射画像群Ｒmの個
々の画像について、前述したサーチ法によってスリット
光の幅方向の重心を求めるに際し、まず、画像認識部９
はサーチ幅を各々の画像に対応して決定する。図４はサ
ーチ幅の決定方法を説明する図であり、図の左側は、図
３に示されたスリット光反射画像群の内の一つＲ1を拡
大したものである。実際に撮像されたＲ1に対し、Ｒ0
は、スリット光が部品リードにむらなく反射された場合
の理想的な反射光画像であり、Ｗ0がスリット光の水平
断面における幅寸法、Ｚ0が部品リードの幅寸法を示し
ている。また、Ｒ1は複数個の正方形で構成され、その
一升ｐはカメラ７１の一画素を表す。画像Ｒ1をスリッ
ト光の幅方向に一画素づつの列に分け、その一列毎の輝
度分布を微分して各列のエッジ部を検出する。図４の右
側が、左側の各列の輝度分布を微分した波形ｄnで、列
の左右端が尖頭部の位置にそれぞれ対応している。そし
て、尖頭部間の距離をその列の画像幅Ｗnとし、各列の
画像幅を全て加算したものを列数で除して画像幅Ｗnの
平均値を算出する。この平均値を画像Ｒ1のサーチ幅Ｓ1
として決定する。

【００１３】画像Ｒ1のサーチ幅Ｓ1が決定すると、従来
例で述べたサーチ法の通り、画像認識部９は、サーチ幅
Ｓ1を有するサーチエリアＳを設定し、スリット光の幅
方向の輝度分布に対し、サーチエリアＳをスリット光の
幅方向へ１画素づつ移動させる。そして、それぞれのサ
ーチエリア内の輝度を各々全て加算して行き、最も高輝
度のサーチエリアとその前後の位置のサーチエリア内に
おける輝度分布の重心をそれぞれ求める。この各３種の
重心位置データから、スリット光の幅方向の輝度分布の
真の重心を１画素以下の精度で算出する。この重心位置
は、図５に示すように、スリット光照射位置から部品リ
ードＲ1のスリット光反射位置までの距離ｘ1を示し、リ
ードＲ1の高さ位置ｈ1は、ｘ1にｔａｎθ（θはスリッ
ト光照射角）を乗じて算出する。こうして画像認識部９
は、部品リードＲm全てについて高さ位置を算出してこ
れらの平均を取り、その平均高さ位置と個々のリードの
高さ位置との差を、あらかじめ自身に入力されたリード
浮き許容量と比較して、リード浮きを判定する。

【００１４】また、画像認識部９は、取り込んだスリッ
ト光反射画像群Ｒmの個々の画像について、前述したサ
ーチ法によって部品リードの幅方向の重心を求めるに際
しても、前述のスリット光の幅方向の重心を求める方法
と同様に、サーチ幅を各々の画像に対応して決定する。
すなわち、画像Ｒ1をリードの幅方向に一画素づつの列
に分け、その一列毎の輝度分布を微分して各列のエッジ
部を検出し、エッジ部間の距離をその列の画像幅とし、
各列の画像幅を全て加算したものを列数で除して画像幅
の平均値を算出する。この平均値を画像Ｒ1のリード幅
方向のサーチ幅とし、リード幅方向の輝度分布の重心を
サーチ法で算出する。この重心位置は、部品リードの水
平面内での位置を示しており、画像認識部９は、あらか
じめ自身に入力されたリードの列設位置公差と比較し
て、リードの横曲がりを判定する。

【００１５】制御部８は、上記いずれのリード位置認識
においても、部品Ｑの１辺から突出するリードの画像取
り込みが終了した後、部品装着ヘッド２３を９０°づつ
回転させる。９０°回転する度に、画像認識部９は、そ
れぞれ同様に個々のスリット光反射画像の位置を認識
し、部品Ｑの４辺のリード位置を認識してその判定結果
を制御部８に伝達する。

【００１６】制御部８は、画像認識部９から受け取った
部品Ｑに関するリード位置判定情報に基き、リード浮き
及び、横曲がり無しの場合には、ステーションＦにおい
て、ＸＹテーブル部４を移動させ部品装着ヘッド２３を
基板Ｐ上の所定位置に降下させ、部品Ｑの吸着を開放し
て装着させる。リード浮き及び、横曲がり有りの場合に
は、ＸＹテーブル部４を移動させることなく、当該部品
Ｑを部品廃棄ステーションＩまで移送し、ここで吸着開
放して図示しない受け箱に部品Ｑを投下する。

【００１７】本実施例では、ロータリーヘッド方式の部
品装着装置に本リード浮き検出方法を適用する例につい
て述べたが、部品装着ヘッド２３がＸＹ移動する方式の
部品装着装置にも、撮像ユニットを固定位置として容易
に適用可能である。

【００１８】

【発明の効果】このように、実際に撮像されたスリット
光反射画像によってサーチ法におけるサーチ幅が決定さ
れ、反射光画像の重心が１画素以下の精度で算出される
ので、部品リードの表面状態によりスリット光に反射む
らや反射不足が発生しても、高精度にリード位置を認識
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における部品装着装置の主要
な構成を示す概略平面図である。

【図２】本実施例における撮像ユニットの概略正面図で
ある。

【図３】本実施例における撮像手段が取り込む部品画像
の説明図である。

【図４】本実施例における撮像手段が取り込む部品画像
の一部拡大図、及びサーチ幅決定方法の説明図である。

【図５】本実施例における部品リードの高さ位置算出方
法を示す説明図である。

【図６】画像の重心を求める従来例を示す説明図であ
る。

【図７】画像の重心を求める他の従来例を示す説明図で
ある。

【図８】従来例の不具合点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 部品装着装置 ２ ロータリーヘッド部 ２３ 部品装着ヘッド ３ 部品供給部 ４ ＸＹテーブル部 ７ 撮像ユニット ７０ ＸＹテーブル ７１ カメラ ７２ スリット光源 ８ 制御部 ９ 画像認識部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品のリードに向け斜め下方から一定の
   傾斜角度でスリット光を照射し、リードから反射される
   個々のスリット光画像を撮像し、その各スリット光反射
   画像の重心を求めて各リードの位置を認識する際、 前記各スリット光反射画像の、スリット光の幅方向の輝
   度分布を算出し、 実際に撮像された各スリット光幅に対応するサーチ幅を
   有するサーチエリアを設定し、 前記輝度分布に対し、前記サーチエリアをスリット光幅
   方向へ１画素づつ移動させ、それぞれのサーチエリア内
   の輝度を各々全て加算して行き、最も高輝度のサーチエ
   リアとその前後の位置のサーチエリア内における輝度分
   布の重心をそれぞれ求め、 前記３種の重心位置データから、前記輝度分布の真の重
   心を１画素以下の精度で算出し、リードの高さ位置を認
   識することを特徴とするリード位置認識方法。
2. 【請求項２】 部品のリードに向け斜め下方から一定の
   傾斜角度でスリット光を照射し、リードから反射される
   個々のスリット光画像を撮像し、その各スリット光反射
   画像の重心を求めて各リードの位置を認識する際、 前記各スリット光反射画像の、部品リードの幅方向の輝
   度分布を算出し、 実際に撮像された各リード幅に対応するサーチ幅を有す
   るサーチエリアを設定し、 前記輝度分布に対し、前記サーチエリアをリード幅方向
   へ１画素づつ移動させ、それぞれのサーチエリア内の輝
   度を各々全て加算して行き、最も高輝度のサーチエリア
   とその前後の位置のサーチエリア内における輝度分布の
   重心をそれぞれ求め、 前記３種の重心位置データから、前記輝度分布の真の重
   心を１画素以下の精度で算出し、リードの水平方向の位
   置を認識することを特徴とするリード位置認識方法。
3. 【請求項３】 吸着保持した部品を移送して基板上の所
   定位置に装着する間に部品のリードを画像認識し、認識
   結果に基づき装着動作を制御する部品装着装置であっ
   て、請求項１及び請求項２に記載の部品のリード位置認
   識方法を用いることを特徴とする部品装着装置。