JPH07174539A

JPH07174539A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH07174539A
Application number: JP5322581A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Mikuni; 秀信三国; Yasuaki Morita; 恭章森田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】内壁が乱反射する筒体を用いて光源からの光
を被処理対象に照射し、かつ被処理対象からの反射光を
撮像手段へ取り込む構成の画像処理装置において、筒体
の一端開口部から被処理対象の構成部分に照射される光
の減少を防ぐとともに、同一端開口部から余分な光が入
り込むことを抑制する。【構成】筒体の一端開口部を、被処理対象の光照射部分
に対応する形状とする。さらに好ましくは、筒体の一端
開口部を、被処理対象の光照射部分よりわずかに大きな
端面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品装着又は組立てロ
ボット等に組み込まれ、装着又は組立て部品における構
成部分の位置や形状等を検査するための画像処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子部品自動装着装置は、装着
ヘッドにより電子部品を吸着し、プリント基板上の所定
位置に所定の姿勢で実装していく。このように実装され
る電子部品の構成部分、特に端子の位置及び形状が適正
に形成されていない場合、プリント基板に実装しても導
通不良となってしまうおそれがあるため、このような不
良電子部品は実装前に取り除かなければならない。ま
た、プリント基板への実装姿勢を合わせるため、装着ヘ
ッドに吸着した状態での電子部品の端子位置を認識する
必要がある。このような必要性から、電子部品自動装着
装置には部品の構成部分（端子）の画像を取り込み、そ
の画像から該構成部分（端子）の位置や形状などを認識
するための画像処理装置を組み込んだものがある。

【０００３】図７は従来のこの種の画像処理装置を示す
正面図である。同図に示すように、装着ヘッド１００の
先端に吸着されて撮像位置まで搬送されてきた電子部品
１の底面２に対して、光源１０１から光を照射するとと
もに、その反射光を撮像カメラ１０２へ入射することに
よって電子部品１の画像を取り込み、この取り込んだ画
像を処理部（図示せず）で処理して底面２にある構成部
分（端子）３の位置及び形状等を認識する構成となって
いる。

【０００４】ここで、電子部品１の底面２に対し光を照
射する照明系は、被照明対象となる電子部品１の底面２
から充分に離間した位置に設けた発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）１０３又は冷陰極管の光源で発生した光を拡散板１
０４を通し散乱させて投光するものであった。このよう
な位置から投光される光は、図６に一点鎖線ａで示すよ
うに狭い角度範囲をもって電子部品１の底面２にある構
成部分（端子）３に照射される。

【０００５】さて、被検査対象となる構成部分が平面的
な場合は、上述のように狭い角度範囲で光を照射して
も、同構成部分からの反射光が撮像カメラに入射する方
向に充分な光量が反射するので格別の支障は生じない。
ところが、電子部品によっては、ＢＧＡ(Ball grid Arr
ay)と称するＬＳＩのごとく（図５参照）、底面２から
突出しかつ表面が乱反射の少ない平滑な半球状の端子３
を有するものがある。このように底面２から突出した半
球状の端子３を被検査対象とした場合には、上述のよう
に狭い角度範囲に光を照射しても、撮像カメラ１０２に
入射する方向以外へ反射してしまう光が多く、したがっ
て、処理部において２値化した画像は、端子の周囲が欠
損した小面積の円状に現れていた。

【０００６】しかし、電子部品の端子が適正な形状とな
っているか否かを平面画像によって判定する場合、同端
子の全体を描写する平面画像を得られなければ正確な良
否判定を行うことはできない。そこで、本出願人が先に
提案した特願平５−１９７９２７号の発明を応用すれ
ば、このような不都合を解消することができる。すなわ
ち、同出願に係る画像処理装置の光源装置は、図８に示
すように内面２０１が梨地状に形成された筒体２００を
介して光源２０２からの光を被処理対象２０３に照射す
るものである。この装置を用いれば、光源２０２からの
光を筒体２００の内面で乱反射させ、一端開口部２００
ａから被処理対象２０３に向かって広い角度範囲で照射
することができるので、ＢＧＡのような電子部品１にお
ける半球状に突出した端子３（図５参照）であってもほ
ぼ全体にわたる平面画像を得ることが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる画像処
理装置の光源装置は、被処理対象２０３の平面形状を考
慮せず、任意の大きさ及び形状（円形端面）に筒体２０
０の一端開口部２００ａを形成していたので、電子部品
１のような比較的小さな部品を被処理対象とする場合、
次のような欠点を有していた。

【０００８】すなわち、筒体２００の一端開口部２００
ａと被処理対象２０３との間に大きな隙間ができ、その
隙間から光源２０２からの光が漏れだし、被照射部分２
０３ａへ照射される光量が減少する。また、外部から余
分な光が筒体２００内へと入り込み、撮像手段２０４へ
取り込まれる。さらに、筒体２００の一端開口部２００
ａの端縁と被処理対象２０３の被照射部分２０３ａとが
離間するため、わずかながら光の減衰が生じる。それら
の結果、撮像手段２０４に取り込んだ画像のコントラス
トが低下して、画像が不鮮明となるおそれがあった。本
発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、筒体の
一端開口部から被処理対象の構成部分に照射される光の
減少を防ぐとともに、同一端開口部から余分な光が入り
込むことを抑制することのできる画像処理装置の提供を
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像処理装置は、光源と、この光源から発
射された光を内壁で乱反射して一端開口部から出射する
筒体と、筒体の一端開口部と対向する位置に被処理対象
を保持する保持手段と、筒体の一端開口部から光を受け
た状態にある被処理対象の画像を筒体を介して取り込む
撮像手段と、撮像手段で取り込んだ画像をそれぞれ処理
する処理手段とを備えた画像処理装置であって、筒体の
一端開口部を、被処理対象の光照射部分に対応する形状
としたことを特徴とするもので、さらに必要に応じて、
筒体の一端開口部を、被処理対象の光照射部分よりわず
かに大きな端面に形成し、また筒体の一端開口部を、被
処理対象の近傍に配置したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記構成の画像処理装置によれば、筒体の一端
開口部と被処理対象の構成部分との間の隙間を可能な限
り狭めることができるので、光源から導かれてきた光の
漏れを減少させるとともに、同一端開口部から余分な光
が入り込むことを抑制することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。まず、図１〜図４を主に参照して本発明
の画像処理装置に係る実施例を説明する。図１は同装置
の構成を示す一部断面正面図、図２は同装置の照明系を
拡大して示す縦断面図、図３は同じく平面図、図４は図
２のＡ−Ａ線断面図である。

【００１２】本実施例は、例えばＢＧＡのように、構成
部分（端子）３が部品本体の底面２から突出しかつ表面
が乱反射の少ない平滑な半球状に形成された電子部品１
を被処理対象とし（図５参照）、電子部品自動装着装置
における装着スピンドル１０の先端に該電子部品１を吸
着し、プリント基板上の実装位置へと搬送する間に設け
た所定の検査位置Ｐで、該電子部品１における端子３の
位置及び形状を検出して電子部品１の良否を判定するた
めに、同装着装置に組み込まれる画像処理装置の例を示
している（図１参照）。

【００１３】ここで、電子部品自動装着装置の概略を説
明すると、装着スピンドル１０は、Ｘ−Ｙ方向（図１の
前後左右方向）、及び上下方向に移動自在となってい
る。この装着スピンドル１０の先端には吸着ノズル１１
が着脱自在に取り付けてあり、部品供給部（図示せず）
に配置された電子部品１を、この吸着ノズル１１によっ
て吸着し、Ｘ−Ｙテーブル（図示せず）上のプリント基
板へと搬送していき、同基板の所定位置に実装する。こ
こで、吸着ノズル１１は、本実施例の画像処理装置にお
ける電子部品の保持手段としても機能している。。

【００１４】本実施例の画像処理装置は、図１に示すよ
うに光源２０及び筒体２１を主要部とする照明系、撮像
部（撮像手段）３０、及び処理部（処理手段）４０を備
えている。光源２０は、検査位置Ｐの同軸上で検査台３
１の上面に設置してある。光源２０としては、例えば、
図２に示すように基板２２に固定した多数の発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）２３を使用しているが、これに限らず冷
陰極管（蛍光灯）など公知となっている種々の光源を使
用することができる。光源２０の上方には拡散板２４が
設置してあり、光源２０から発射した光を散乱させて均
一な明るさの面光源を得るようになっている。そして、
この拡散板２４の上方に筒体２１が設置してある。

【００１５】筒体２１は、内壁２１ａが梨地状の乱反射
面となっており、拡散板２４で散乱した光源２０からの
光を下端開口部から取り込み、該内壁２１ａでさらに乱
反射させて上端開口部２１ｂから出射する。吸着ノズル
１１に保持された電子部品１は、この上端開口部２１ｂ
から出射した光源２０からの光を底面２に受ける任意の
位置に配置するが、好ましくは該上端開口部２１ｂの近
傍に配置する。

【００１６】ここで、、筒体２１の一端開口部２１ｂ
は、被処理対象の光照射部分に対応した形状にするとと
もに、被処理対象の光照射部分よりわずかに大きな端面
に形成してある。すなわち、本実施例で被処理対象とし
た電子部品（特に、ＬＳＩ）１の光照射部分である底面
２は、一般に矩形状となっている。そこで、本実施例で
は、筒体２１の上端開口部２１ｂをこの電子部品１の底
面形状と対応させて、矩形状の端面とするとともに、同
底面２よりわずかに大きく形成した。このように上端開
口部２１ｂを形成したことに伴い、筒体２１は角錐台状
となる。なお、筒体２１の上端開口部２１ｂにはガラス
板などからなる透明板２５が設けてあり、筒体２１の中
空部内に塵埃が入り込むのを防止している。

【００１７】拡散板２４及び光源２０を構成する基板２
２の中央部には、筒体２１の内部を通して電子部品１の
底面及び端子３から反射してきた光（反射光）を通過さ
せるための透孔２４ａ，２２ａが形成してある。また、
検査台３１において基板の透孔２２ａと対峙する上壁部
分にも該反射光を通過させるための透孔３１ａが形成し
てある。

【００１８】検査台３１は内部が中空となっており、そ
の中空部内でかつ透孔３１ａと対峙する位置に反射板３
２が配設してあり、しかも図１の左側端面は開口面３１
ｂとなっている。反射板３２は、透孔３１ａを通過して
きた反射光を開口面３１ｂ側へと反射させる。開口面３
１ｂには、鏡筒３３を介して撮像部３０が連接してい
る。撮像部３０としては、ＣＣＤカメラなどの公知の撮
像装置を使用することができる。ここで、撮像部３０は
反射板３２を介して導かれてきた反射光の焦点に位置決
めされている。この撮像部３０の出力は処理部４０の入
力に接続されている。

【００１９】処理部４０は、撮像部３０で取り込んだ電
子部品１の端子３に関する画像を所定のシュレッシュホ
ールド値を基準として２値化処理して該端子３の２値画
像を形成する。処理部４０に設定するシュレッシュホー
ルド値は、電子部品１の底面２部分のコントラストと端
子３のコントラストを区別する値とする。これにより、
電子部品１の端子３はその周辺の底面２と区別され、そ
の形状及び位置を認識できるようになる。

【００２０】次に、上述の画像処理装置の作用を説明す
る。。吸着ノズル１１に電子部品１を吸着保持した装着
スピンドル１０は、検査位置Ｐまで電子部品１を搬送
し、筒体２１の上端開口部２１ｂの近傍に配置する。一
方、上記電子部品１の配置動作と並行して又は該配置動
作の終了後に、光源２０を構成する発光ダイオード２３
を発光させる。光源２０からの光は、拡散板２４で散乱
して均一な明かりの面光源となり、筒体２１の下端開口
部からその内部に導入される。筒体２１の内部に導入さ
れた光は、梨地状をした内壁２１ａで乱反射し、上端開
口部２１ｂから出射する。

【００２１】被処理対象である電子部品１を、上述のよ
うに筒体２１の上端開口部２１ｂの近傍に配置すれば、
図６の一点鎖線ｂで示すように、電子部品の端子３へは
該上端開口部２１ｂから平行に近い角度で光が照射され
ることになる。したがって、端子３の全面にわたり光源
２０からの光を照射することができ、しかも端子３の表
面に照射された光は、筒体２１の内部方向へ向かって反
射することになる。その結果、電子部品１の端子３の全
面から反射光を取り込むことができるため、その反射光
により端子３の全体にわたる画像を得ることができる。

【００２２】また、筒体２１の上端開口部２１ｂは、電
子部品１の底面２に対応した形状となっており、しかも
同底面２よりわずかに大きな端面に形成してあるので、
上端開口部２１ｂと電子部品１の底面２との間の隙間が
狭まり、光源２０から導かれてきた光の漏れを減少させ
ることができる。したがって、電子部品１の底面２に設
けられた端子３に照射される光量が増加し、一層明瞭な
端子３の画像を得ることができる。また、上記隙間が狭
まった結果、外部からの余分な光が筒体２１内へ入り込
むことを抑制できるので、撮像部３０に取り込む画像の
コントラストが明確となり、この点においても品質の高
い画像を得ることができる。

【００２３】電子部品１の端子３表面で反射した光（反
射光）は、筒体２１の上端開口部２１ｂからその内部に
取り込み、図１の下方へと導かれていく。そして、筒体
２１の下端開口部から拡散板の透孔２４ａ、基板の透孔
２２ａ、検査台上面の透孔３１ａをそれぞれ通して反射
板３２に導かれ、この反射板３２を介して撮像部３０へ
と取り込まれる。撮像部３０に取り込まれた反射光、す
なわち電子部品１の端子３の画像は、処理部４０におい
て所定のシュレッシュホールド値を基準として２値化処
理される。このようにして形成した端子３の２値画像に
基づいて、各端子３の形状を認識するとともに各端子３
の位置等が算出される。

【００２４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、本発明の被処理対象は、電子
部品自動装着装置によってプリント基板に実装されるＢ
ＧＡに限らず、ＬＣＣ（Leadless Chip Carrier),ＰＬ
ＣＣ(Plastic Leadless Chip Carrier)等の電子部品が
該当することはもとより、所定の構成部分の画像を得る
ことが望まれる各種の部品が該当することは勿論であ
る。上述した実施例では、画像の処理手段を２値画像処
理装置により構成したが、これに限らずグレイ画像処理
装置やカラー画像処理装置により構成することも可能で
ある。また、上記実施例では、光源を筒体の外部に設置
したが（図１参照）、筒体の内部に光源を設置する構造
としてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
方法によれば、筒体の一端開口部から被処理対象の光照
射部分に照射される光の減少を防ぐとともに、同一端開
口部から余分な光が入り込むことを抑制することができ
るので、撮像手段に取り込む画像のコントラストが明確
となり、品質の高い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る画像処理装置を示す
一部断面正面図である。

【図２】同装置の照明系を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図３】同じく平面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の被処理対象の一例、すなわちＢＧＡ形
電子部品を示す斜視図である。

【図６】ＢＧＡ形電子部品の端子部分での光の反射状態
を拡大して示す一部断面正面図である。

【図７】従来例を示す一部断面正面図である。

【図８】本出願人が先に提案した関連装置を一部切欠い
て示す正面図である。

【符号の説明】

１：電子部品２：底面３：端子１０：装着スピンドル１１：吸着ノズル２０：光源２１：筒体２１ａ：内壁２１ｂ：上端開口部２４：拡散板３０：撮像部３２：反射板４０：処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 13/04 Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源から発射された光を内
壁で乱反射して一端開口部から出射する筒体と、前記筒
体の一端開口部と対向する位置に被処理対象を保持する
保持手段と、前記筒体の一端開口部から光を受けた状態
にある被処理対象の画像を筒体を介して取り込む撮像手
段と、前記撮像手段で取り込んだ画像をそれぞれ処理す
る処理手段とを備えた画像処理装置であって、前記筒体の一端開口部を、被処理対象の光照射部分に対
応する形状としたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】請求項１記載の画像処理装置において、
前記筒体の一端開口部を、被処理対象の光照射部分より
わずかに大きな端面に形成したことを特徴とする画像処
理装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の画像処理装置にお
いて、前記筒体の一端開口部を、被処理対象の近傍に配
置したことを特徴とする画像処理装置。