JPH0824236B2 - チップマウンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチップマウンタ、特にマウントすべき部品な
いし部品がマウントされる基板の２値化画像を取得し、
この２値化画像に基づき前記部品ないし前記基板の種別
ないし位置を認識するチップマウンタに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、チップマウンタでは、CCDカメラなどから
取り込んだ部品、あるいは基板上のマークなどの画像処
理を介してマウントする部品、基板の位置決めを行なっ
ている。

特に、部品認識では、TLC（タッチレスセンタリン
グ）ユニットに取り付けたカメラで、吸引した部品の画
像を取り込み、２値化して、そのデータのパターンから
その形状（あるいは重心位置）などを認識するが、その
際、２値化しきい値を適正に設定しなければ正確な部品
認識を行なえないのはいうまでもない。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のチップマウンタにおける画像処理の
基本となる２値化しきい値は、従来ではビデオモニタ上
に２値化画像を映し出し、オペレータが目視による判断
で適当なレベルを決定している。したがって、オペレー
タの慣れ、経験を必要とする。

また、照明系の照度や、CCDセンサの感度には、経年
変化があるが２値化しきい値もこれらの条件に応じて補
正しなければならず、その作業も従来ではオペレータが
手動で行なっていた。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、自動的に適正
な２値化しきい値を設定できるチップマウンタを提供す
ることにある。

以上の課題を解決するために、本発明においては、 マウントすべき部品ないし部品がマウントされる基板
の２値化画像を取得し、この２値化画像に基づき前記部
品ないし前記基板の種別ないし位置を認識するチップマ
ウンタにおいて、 前記部品装着部ないし基板の所定部位の画像を撮像す
る手段と、 動作中の所定タイミングで、前記撮像手段の出力画像
データ中の複数のサンプル画素について、その輝度値と
その周囲の画素の輝度値との演算処理を行うことにより
サンプル画素のサンプリング輝度値を求め、さらに各サ
ンプル画素のサンプリング輝度値の最大値および最小値
を求め、これら最大値および最小値から予め定めたメモ
リテーブルを参照することにより前記２値化のためのし
きい値を決定する制御手段を設けた 構成を採用した。

［作用］ 上記構成によれば、マウントすべき部品あるいは基板
の２値化画像を得るためのしきい値を、動作中の所定タ
イミングにおいて取得した画像データに基づいて自動的
に決定できる。

２値化のためのしきい値を求めるための輝度値の最大
値および最小値算出の基準となるサンプル輝度値は、そ
の周囲の画素の輝度値との演算処理を経て決定される
が、２値化しきい値の決定に対する不要なノイズ成分の
影響を抑圧することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。

第１図に本発明を採用したチップマウンタのTLCユニ
ットの構造を示す。TLCユニットは、チップマウンタの
ヘッドが掴んだ部品の認識を画像処理を介して行なうも
のである。

第１図において符号５は部品を吸引する吸引口５で、
上下２枚のガラスステージ６、７により形成される負圧
室に連通している。吸引負圧の制御は吸引エルボ３を介
して行なわれる。

吸引口５で吸引した部品の回転位置を制御するため、
負圧室は、円筒状の回転ヘッド２の頭部に構成される。
回転ヘッド２はシャシ10に回動自在に支持されており、
ギア11を介してモータ４により回転位置を制御される。

透明なガラスステージ６、７を介して、TLCカメラ９
により吸引された部品の画像が撮影される。TLCカメラ
９のレンズ８は、ガラスステージ６、７方向に向けて配
置される。

本実施例では、TLCカメラ９による撮影時、吸引口５
に吸引された部品を照明するため、回転ヘッド２上部
に、矢印方向に移動可能な照明部１が設けられる。照明
部１は、不図示の駆動手段を介して、必要に応じて回転
ヘッド２上に移動される。

第２図にチップマウンタの制御系の構造を示す。

チップマウンタ本体21は、画像処理装置20とRS232Cイ
ンターフェース25、26を介して接続され、画像処理装置
20での画像処理に応じて行なわれる部品認識結果に応じ
て、サーボドライバ24を介してチップマウンタヘッド23
が制御される。

TLCユニット22のTLCカメラ９の出力画像は、画像処理
部27の制御により２値化され、画像処理装置20の画像メ
モリ28に取り込まれる。画像処理装置20は、CPUメモ
リ、画像処理の各ボードを用いて構成され、画像処理部
27はそのCPUなどから構成される。

TLCカメラ９により取得され、画像メモリ28に２値化
されて取り込まれた画像データは、部品形状の認識、あ
るいは、各種位置決めの基準となる基板のフィデューシ
ャルマークの位置の認識に使用される。

また、第２図では不図示であるが、基板搬送路上には
第７図に示すように基板補正用カメラ29が設けられてお
り、基板補正用カメラ29で基板30の位置を補正するため
のフィデューシャルマーク32近傍、およびICなどの部品
の搭載位置を補正するためのローカルフィデューシャル
マーク31近傍の画像が画像メモリ28に取り込まれ、２値
化される。

TLCユニット22のTLCカメラ９、あるいは基板補正用カ
メラ29により取り込まれた階調画像データの２値化しき
い値は、画像処理部27により第３図に示すような手順を
用いて決定される。ここでは、TLCユニット22のTLCカメ
ラ９の画像の場合を例示するが、基板補正用カメラ29の
場合も同様の処理が可能である。

第３図のステップS1では、照明部１を回転ヘッド２上
に移動し、吸引口５およびガラスステージ６（７）の領
域を照明し、ステップS2において画像処理部27によりTL
Cカメラ９から階調画像を取り込み、２値化しきい値を
決定する処理を行なう。

ステップS2の処理は第３図の右側に示してある。第３
図の右側のステップS4では、TLCカメラ９から取り込ん
だ画像データを多値デジタル化する。ここで、デジタル
化の分解能はたとえば８ビット256階段（０〜255）と
し、また１画面は、37.5mm×37.5mm程度の領域が512×5
12画素として取り込まれるものとする。

ステップS5では、第４図に示すように、TLCカメラ９
の撮影領域に格子状に配置された所定位置の輝度データ
をサンプリングする。サンプリングに際しては、入力デ
ータをそのまま用いてもよいが、不要なノイズ成分を抑
圧するため、ある画素の輝度を決めるのに重み付け平均
によりフィルタ処理を行なうのがよい。

重み付け平均の算出は、たとえば第６図に示すように
行なう。第６図の場合は、１画素の周囲の９画素の輝度
を参照し、周囲の９画素に１を掛けた輝度値と、中央の
目的の画素の輝度値に２を掛けた値の総和を10で割るこ
とにより目的の画素の輝度を求めている。重み係数は、
図示の例に限らず必要に応じて変更できる。

また、サンプリングは、512×512の画素全てについて
行なうことなく、適当な数（16画素など）ごとに抽出し
た画素について行なう。ただし、その場合、吸引口５の
部分は全体で最も暗いはずなので、この輝度最小値を取
り込むために、吸引口５の位置に相当する画素が抽出さ
れるようにしておく。

このようなサンプリングを行なうことにより、不要な
ノイズ成分を抑圧し、正確な２値化しきい値を求めるこ
とができる。

ステップS6では、ステップS5で得られた輝度のデジタ
ル値群の最大値（最も明るい点）および最小値（最も暗
い点）から、最適な２値化しきい値を決定する。このた
めには、あらかじめ、第５図に示すように輝度の最大お
よび最小値に応じたしきい値（あらかじめ実験により定
める）の最適値を記憶したメモリテーブルを画像処理装
置20のROM（あるいはRAMや外部記憶装置）中に用意して
おく。

第５図のメモリテーブルの輝度最小値のフィールド
は、256階段の輝度を適宜５〜10レベル単位で分割して
ある。このテーブルには、輝度最小値に対応する輝度の
最大値のフィールド、およびこれらに対応するしきい値
の最適値のフィールドが設けられている。したがって、
輝度最小（あるいは最大）値からテーブルを参照するこ
とにより、輝度の最大および最小値に応じたしきい値の
最適値を求めることができる。

なお、第５図の場合、吸引口５の吸引口の部分は最も
暗いと想定して、輝度最小値のフィールドには同じ値を
格納してあるが、このような想定では、輝度の最小値は
特に格納せず、輝度最大値からしきい値の最適値を読み
出してもよい。

ステップS7では、第５図のテーブル参照により決定さ
れた最適な２値化しきい値が決定され、第３図左側のス
テップS3においてこの値がRS232Cインターフェース25、
26を介してチップマウンタ本体21に転送され、チップマ
ウンタ本体21の部品認識に使用される。

以上の実施例によれば、TLCユニット22の部品形状の
認識、あるいは、各種位置決めの基準となる基板のフィ
デュシャルマークの位置の認識などに使用される画像デ
ータ２値化しきい値を、部品を吸引せずに吸引口５付近
の画像データを取り込むことにより決定できる。

したがって、従来のように、オペレータによる面倒な
手動操作を必要とせず、２値化しきい値の設定を行なう
ことができる。

しかも、２値化しきい値の設定は、自動的に適当な
（また必要な）タイミングで、行なえるようにプログラ
ムできる。たとえば、２値化しきい値の設定（あるいは
補正）は、チップマウント処理の途中などの吸引口５に
部品が吸引されない動作状態において、照明部１を吸引
口５上に移動させるだけで簡単に行なえる。

さらに、このような自動的な２値化しきい値の設定を
行なうことによって、照明部１の照度、TLCカメラ９の
センサの感度に関する経年変化があっても、自動的にし
きい値のキャリブレーションが可能であるという優れた
効果がある。

以上では、TLCユニットの画像の２値化しきい値につ
き説明したが、第７図の基板補正用カメラ29の画像の２
値化しきい値決定についても同様の処理を行なえるのは
いうまでもない。その場合、基板上のフィデューシャル
マークの領域を中心にした画像データを取り込み、その
輝度最大値および最小値から予め用意したテーブルを参
照して２値化しきい値を決定する。サンプリングおよび
重み付けによる平均化フィルタリングについても同様の
処理が可能である。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、動作中の
所定タイミングで、撮像手段の出力画像データ中の複数
のサンプル画素について、その輝度値とその周囲の画素
の輝度値との演算処理を行うことによりサンプル画素の
サンプリング輝度値を求め、さらに各サンプル画素のサ
ンプリング輝度値の最大値および最小値を求め、これら
最大値および最小値から予め定めたメモリテーブルを参
照することにより２値化のためのしきい値を決定するよ
うにしているため、マウントすべき部品あるいは基板の
２値化画像を得るためのしきい値を、動作中の所定タイ
ミングにおいて取得した画像データに基づいて自動的に
決定でき、面倒なしきい値の手動設定操作を必要とせ
ず、また、照明系やイメージセンサの経年変化をも自動
補償できる。

さらに、２値化のためのしきい値を求めるための輝度
値の最大値および最小値算出の基準となるサンプル輝度
値は、その周囲の画素の輝度値との演算処理を経て決定
されるため、２値化しきい値の決定に対する不要なノイ
ズ成分の影響を抑圧することができ精度良く２値化しき
い値を自動決定できる、という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるチップマウンタのTLCユニットの
斜視図、第２図は第１図のチップマウンタの制御系のブ
ロック図、第３図は第１図のチップマウンタの制御系の
２値化しきい値制御手段を示したフローチャート図、第
４図は階調データのサンプリングを示した説明図、第５
図は２値化しきい値制御に使用されるメモリテーブルの
説明図、第６図は画像データサンプリングの方法を示し
た説明図、第７図はチップマウンタの基板補正用カメラ
を示した説明図である。 １……照明部、２……回転ヘッド ３……吸引エルボ、４……モータ ５……吸引口 ６、７……ガラスステージ ８……レンズ、９……TLCカメラ 11……ギア、20……画像処理装置 21……チップマウンタ本体 22……TLCユニット 24……サーボドライバ 25,26……RS232Cインターフェース 27……画像処理部、28……画像メモリ 29……基板補正用カメラ、30……基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マウントすべき部品ないし部品がマウント
   される基板の２値化画像を取得し、この２値化画像に基
   づき前記部品ないし前記基板の種別ないし位置を認識す
   るチップマウンタにおいて、 前記部品装着部ないし基板の所定部位の画像を撮像する
   手段と、 動作中の所定タイミングで、前記撮像手段の出力画像デ
   ータ中の複数のサンプル画素について、その輝度値とそ
   の周囲の画素の輝度値との演算処理を行うことによりサ
   ンプル画素のサンプリング輝度値を求め、さらに各サン
   プル画素のサンプリング輝度値の最大値および最小値を
   求め、これら最大値および最小値から予め定めたメモリ
   テーブルを参照することにより前記２値化のためのしき
   い値を決定する制御手段を設けたことを特徴とするチッ
   プマウンタ。
2. 【請求項２】前記サンプル画素のサンプリング輝度値を
   求める処理において、サンプル画素とその周囲の画素の
   輝度の重み付け平均を取ることによりサンプル画素のサ
   ンプリング輝度値を定めることを特徴とする請求項第１
   項に記載のチップマウンタ。