JPH0745998A

JPH0745998A - 部品認識方法及び部品装着装置

Info

Publication number: JPH0745998A
Application number: JP5186044A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kitamura; 尚之北村; Koichi Yabuki; 浩一矢吹; Muneyoshi Fujiwara; 宗良藤原; Wataru Hirai; 弥平井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の特徴点を有する長尺の部品を、正確
に、且つ効率良く認識する部品認識方法と、その方法を
用いた部品装着装置を提供することを目的とする。【構成】まず、２台のカメラ１５，１６を所定の位置
に配し、各撮像面上の点を共通座標上に対応させる（第
１の工程）。次に、両端に特徴点を有する部品１４を吸
着ノズル１９で吸着保持した後、カメラ１５，１６で部
品１４を撮像する（第２の工程）。続いて、第２の工程
で得た画像に基づき、共通座標上で部品１４の位置及び
姿勢を認識する（第３の工程）。その後、第３の工程で
得た部品１４の位置及び姿勢を、予め記憶部２３に記憶
した部品１４の所望の位置及び姿勢と比較することによ
り補正量を算出し、補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品やその他の各
種部品の組立工程等に用いる部品認識方法及びその方法
を用いた部品装着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、組立工程で使用される部品装着装
置が取り扱うべき部品には、多種多様なものがある。部
品装着装置において、作業タクトを減少させ、高い歩留
り率を得るためには、対象となる部品を正しい姿勢で保
持し、且つ正確な位置に装着する動作を効率良く行う必
要がある。

【０００３】従って、部品の位置及び姿勢を正確に、且
つ効率良く認識することが要求されている。

【０００４】図６は、部品装着装置における従来の部品
認識装置の撮像部の概略構成を示す図である。

【０００５】図６において、１は部品２を吸着保持する
吸着ノズル、３は部品２を撮像するカメラ、４は部品２
に光を照射する発光ダイオード、５はカメラ３により得
た画像に基づき部品の位置及び姿勢を認識する認識部で
ある。

【０００６】以下、従来の部品認識装置の動作について
説明する。まず、図示しない部品供給手段により供給さ
れた部品２を吸着ノズルが真空圧を利用して吸着保持す
る。吸着ノズル１は、図示しない移動手段により、部品
２を保持したまま、カメラ３上の所定の位置へ移動す
る。

【０００７】カメラ３は発光ダイオード４により光を照
射された部品２のうち、視野内に含まれる部分の画像を
取り込む。カメラ３に取り込まれた画像は、認識部５に
よって演算処理され、部品２の特徴点の位置から部品２
の位置及び姿勢が認識される。

【０００８】なお、部品２に複数の特徴点が設定されて
いる場合には、吸着ノズルをカメラ３上で移動させる、
即ち、部品２をカメラ３上で移動させることにより、特
徴点を順次取り込む動作を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の部品認識方法では、近年の多種多様な部品、とりわ
け長尺の部品に対して、正確な部品認識を行うことがで
きないという不都合があった。

【００１０】即ち、部品の大きさに比べて、撮像手段の
視野が小さい場合、撮像手段の視野内に含まれた、部品
のごく一部分の画情報から、部品全体の位置及び姿勢を
算出する際には誤差が生じ易い。

【００１１】また、部品全体の位置及び姿勢を正確に算
出するために、部品に複数の特徴点を設定した場合にお
いては、各特徴点を撮像する為に、部品を撮像手段上で
移動させなければならない。その結果、部品を移動させ
るのに要する時間分だけ作業タクトが増大し、且つ、移
動の際に生じる位置決め誤差により、部品の位置及び姿
勢の認識結果の精度が悪化する。

【００１２】本発明は上記課題を解決するもので、作業
タクトを増大させることなく、正確に部品の位置及び姿
勢を認識する部品認識方法と、その方法を用いた部品装
着装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の部品認識方法は、複数の撮像手段を所定の
位置に配し、予め各撮像手段の撮像面の座標に関するデ
ータを記憶する第１の工程と、対象部品を前記複数の撮
像手段で撮像する第２の工程と、第２の工程で得た画情
報から部品の特徴点を抽出し、第１の工程で記憶した撮
像面の座標に関するデータに基づき部品の位置及び姿勢
を認識する第３の工程から構成されている。

【００１４】また、本発明の部品装着装置は、部品を撮
像する複数の撮像手段と、予め設定した前記複数の撮像
手段の各撮像面の座標に関するデータと、撮像手段によ
り得た部品の形状に関するデータから部品の位置及び姿
勢を認識する認識手段と、部品の所望の位置及び姿勢と
認識手段により認識された部品の位置及び姿勢を比較す
ることにより、補正量を算出する補正量算出手段と、補
正量算出手段により算出した補正量に基づき、部品の被
装着物に対する部品の相対的な位置を補正する補正手段
を備えている。

【００１５】

【作用】まず複数の撮像手段によって、部品の有する複
数の特徴点を同時に撮像し、その画像情報から、認識手
段によって共通座標上で部品の位置及び姿勢を認識す
る。

【００１６】そして、所望の部品の位置及び姿勢とのず
れ量を算出し、補正手段により、部品とその被装着物と
の位置関係を補正する。

【００１７】その後、部品を被装着物に対して組み付け
る等の作業を行う。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の部品認識方法を採用した部品
装着装置の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の一実施例である部品装着
装置の概略構成図、図２は同部品装着装置の撮像部の概
略斜視図、図３は同部品装着装置の動作を示すフローチ
ャート、図４は共通座標系を示す図、図５は共通座標系
における補正量算出方法を示す図である。

【００２０】まず、図１及び図２を用いて部品装着装置
の構成を説明する。図１及び図２において、１０は装置
本体である架台１１上に水平動可能に配され組立本体部
１２を位置決め保持するテーブル、１３は装置の後方に
配され部品１４を供給するパーツカセットである。

【００２１】１５，１６は架台１１上に配され部品１４
の有する２つの特徴点の各々を撮像する第１及び第２の
カメラである。

【００２２】各カメラは、部品１４に光を照射する発光
ダイオード１７と、部品１４の画像をカメラに取り込む
ための鏡筒１８を具備している。

【００２３】１９は真空圧により部品１４を吸着・保持
する吸着ノズルである。吸着ノズル１９は、架台１１上
に回転可能に配された円筒形のヘッド２０の側面上に上
下動可能且つ回転可能に設けられている。また、２１は
ヘッド２０を回転駆動するヘッド駆動部である。

【００２４】２２は、ヘッド２０上に設けられ吸着ノズ
ル１９を回転駆動するノズル回転駆動部である。

【００２５】２３は、第１のカメラ１５及び第２のカメ
ラ１６の撮像面の座標に関するデータと、部品１４の所
望の位置及び姿勢を記憶する記憶部、２４は記憶部２３
に記憶した座標データと、第１のカメラ１５及び第２の
カメラ１６により得た部品１４の形状に関するデータか
ら部品１４の位置及び姿勢を認識する認識部である。

【００２６】また２５は、記憶部２３に記憶した部品１
４の所望の位置及び姿勢と、認識部２４において認識し
た部品１４の位置及び姿勢を比較することにより、補正
すべき量を算出する補正量算出部、２６は、補正量算出
部２５の出力に基づいて、ノズル回転駆動部２２及びテ
ーブル１０を駆動する補正部である。

【００２７】以下、上記構成の部品装着装置の動作を、
図３及び図４を参照しながら説明する。

【００２８】まず、対象となる部品１４の特徴点の数と
同じ数のカメラを所定の位置に配置する（ステップ
１）。本実施例で扱う部品１４には、両端部に１つずつ
の特徴点が存在するので、カメラを２台、即ち第１のカ
メラ１５と第２のカメラ１６を配置している。

【００２９】尚、ここでは１台のカメラの視野におさま
る特徴点を１つと数えている。即ち、部品１４上のごく
狭い領域に複数の特徴点が存在する場合も、これを１つ
と数えている。

【００３０】そして、第１のカメラ１５及び第２のカメ
ラ１６の各撮像面の座標データを記憶する（ステップ
２）。即ち、図４に示す様に、各撮像面の座標上の点を
共通座標上の点に変換する変換式を設定・記憶する。

【００３１】図４において、Ｏ−ＸＹは共通座標系であ
る。共通座標系のＸ方向は、テーブル１０のＸ方向と同
一であり、共通座標系のＹ方向は、テーブル１０のＹ方
向と同一である。

【００３２】また、図４において、Ｏ₁−Ｘ₁Ｙ₁は第１
のカメラ１５の撮像面の座標系であり、Ｏ₂−Ｘ₂Ｙ₂は
第２のカメラ１６の撮像面の座標系である。

【００３３】パーツカセット１３により供給された部品
１４を吸着・保持した吸着ノズル１９は、ヘッド駆動部
２１により回転移動される。その結果、部品１４は、ま
ず第１のカメラ１５及び第２のカメラ１６の上方に移動
する（ステップ３）。

【００３４】続いて、発光ダイオード１７により光を照
射された部品１４に対して、第１のカメラ１５が部品１
４の一端に存在する特徴点を撮像し、同様に、第２のカ
メラ１６が他端に存在する特徴点を撮像する（ステップ
４）。

【００３５】次に、認識部２４により、ステップ４で得
た像を共通座標上へ変換した後、部品１４の認識を行う
（ステップ５）。

【００３６】即ち、まず、第１のカメラ１５及び第２の
カメラ１６の視野内の画像を、記憶部２３に記憶された
座標データに基づき、共通座標上に変換する。そして、
各特徴点の位置と各特徴点間を結ぶ直線の傾き等から、
部品１４の位置及び姿勢を認識する。

【００３７】従って、第１・第２のカメラ１５・１６の
視野内に部品１４の特徴点が存在するか否かによって、
認識可能か否かが決まる（ステップ６）。

【００３８】部品１４の位置が、所定の位置から大きく
ずれている等の理由により、第１のカメラ１５又は第２
のカメラ１６の視野内に特徴点が存在しなかった場合に
は、認識不可であると判断して、不良品ストッカへ部品
１４を移載する（ステップ７）。この場合、通常では考
えられない程度の大きなずれ等が生じていると判断する
ことができるので、オペレータがパーツカセット１３等
の点検・調整を行う。

【００３９】第１のカメラ１５及び第２のカメラ１６の
視野内に特徴点が存在した場合には、記憶部２３に記憶
された部品１４の所望の位置及び姿勢と、ステップ５で
認識した位置及び姿勢とを比較することにより、補正量
算出部２５で両者のずれの大きさと方向、即ち補正量を
算出する（ステップ８）。

【００４０】ここで、図５を参照しながら補正量算出方
法の一例を説明する。図５において、２７は部品１４の
所望の位置及び姿勢である目標像、２８はステップ５で
認識した位置及び姿勢である認識像である。

【００４１】まず、図５（ａ）に示すように、部品１４
の両端の特徴点を利用して、共通座標系のＸ軸に対する
傾斜角を求める。目標像２７の傾斜角をθ₁、認識像２
８の傾斜角をθ₂とすれば、回転方向の補正量Δθは、
θ₂とθ₁の差で表される。

【００４２】認識像２８内の吸着ノズル１９の回転軸Ｑ
を中心にしてΔθだけ認識像２８を回転させた結果を示
すのが図５（ｂ）である。

【００４３】続いて、目標像２７及び認識像２８双方の
共通する特徴点を一致させる為に必要な補正量、即ちＸ
軸方向の補正量ΔＸ、Ｙ軸方向の補正量ΔＹを求める。

【００４４】図５（ｂ）の段階から、さらに認識像２８
をΔＸ、ΔＹだけ移動させた結果が図５（ｃ）であり、
目標像２７と認識像２８が一致することを示している。

【００４５】ステップ８で補正量が算出された後、補正
部２６の指令に基づき、ノズル回転駆動部２２により、
部品１４を保持している吸着ノズル１９が回転方向の補
正量Δθだけ回転されることより補正される（ステップ
９）。

【００４６】同様に、Ｘ，Ｙ方向の補正量ΔＸ，ΔＹは
補正部２６により組立本体部１２を保持するテーブル１
０をＸ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹだけ移動することによ
り補正される（ステップ１０）。

【００４７】ステップ９，１０により、組立本体部１２
に対する部品１４の相対位置を補正した後、ヘッド駆動
部２１により吸着ノズル１９をテーブル１０上の所望の
位置に回転させ、組立本体部１２に対して部品１４の組
み付けを行う（ステップ１１）。

【００４８】以上のように本実施例の部品装着装置によ
れば、部品認識の際、部品１４両端の特徴点を２台のカ
メラ１５，１６で同時に撮像し、同時に形状検出のため
の演算を行うので、部品１４の移動による作業タクトの
増大と誤差の発生を防ぐことができる。

【００４９】さらに、部品の位置及び姿勢を共通座標系
において一度に演算するので、部品の傾斜角度等を正確
に効率良く求めることができる。

【００５０】なお、本実施例では、吸着ノズル１９の移
動の軸跡はヘッド２０の回転軸を中心とした円となる
が、吸着ノズル１９の移動の軌跡が円ではない場合にお
いても、上記実施例の場合と同様の効果を有することは
いうまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の部品認識方法及び部品装着装置によれば、部品認識の
際、対象部品の有する特徴点と同数の認識手段を配し、
同時に撮像するので部品を移動させる必要がない。

【００５２】従って、部品の移動に伴う待ち時間が不要
であり、また、位置決め誤差が認識結果に悪影響を及ぼ
すことがない。

【００５３】また、共通座標系において、複数の特徴点
を一括して取り扱うことにより、正確に部品の位置及び
姿勢を認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品認識方法を採用した部品装着装置
の一実施例の概略構成図

【図２】同部品装着装置の撮像部の概略斜視図

【図３】同部品装着装置の動作を示すフローチャート

【図４】共通座標系を示す図

【図５】共通座標系における補正量算出の方法を示す図

【図６】従来の部品装着装置の撮像部の概略斜視図

【符号の説明】

１０テーブル１３パーツカセット１４部品１５，１６カメラ１７発光ダイオード１８鏡筒１９吸着ノズル２２ノズル回転駆動部２３記憶部２４認識部２５補正量算出部２６補正部

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｈ０５Ｋ 13/08 Ｂ 8315−4Ｅ (72)発明者平井弥大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の撮像手段を所定の位置に配し予め
前記各撮像手段の撮像面の座標に関するデータを記憶す
る第１の工程と、保持手段に保持された部品を前記複数
の撮像手段で撮像する第２の工程と、前記第２の工程で
得た画情報から部品の特徴点を抽出し、前記第１の工程
で記憶した撮像面の座標データに基づき部品の位置及び
姿勢を認識する第３の工程より成る部品認識方法。
【請求項２】部品を保持する保持手段と、前記保持手
段に保持された部品を撮像する複数の撮像手段と、前記
撮像手段により得た画情報から部品の特徴点を抽出し、
予め設定した前記複数の撮像手段の各撮像面の座標に関
するデータに基づき部品の位置及び姿勢を認識する認識
手段とを備えた部品認識装置。
【請求項３】部品を供給する部品供給手段と、前記部
品供給手段により供給される部品を保持する保持手段
と、前記保持手段に保持された部品を撮像する複数の撮
像手段と、水平動可能に設けられ部品の被装着物を保持
するテーブル部と、前記保持手段を前記部品供給手段・
前記撮像手段及び前記テーブル部の近傍に順次移動させ
る移動手段と、前記撮像手段により得た画情報から部品
の特徴点を抽出し、予め設定した前記複数の撮像手段の
各撮像面の座標に関するデータに基づき部品の位置及び
姿勢を認識する認識手段と、部品の所望の位置及び姿勢
と前記認識手段により得た部品の位置及び姿勢を比較す
ることにより補正量を算出する補正量算出手段と、前記
補正量算出手段により得た補正量に基づき前記被装着物
に対する部品の相対的な位置及び姿勢を補正する補正手
段とを備えた部品装着装置。
【請求項４】移動手段は、所定の軸を中心に回転可能
に配されたヘッド部を備え、且つ前記ヘッド部の回転軸
を中心軸とする同一円筒面上に複数の保持手段を配した
請求項３記載の部品装着装置。