JPH09128547A - 実装部品検査装置 - Google Patents
実装部品検査装置Info
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- JPH09128547A JPH09128547A JP7284765A JP28476595A JPH09128547A JP H09128547 A JPH09128547 A JP H09128547A JP 7284765 A JP7284765 A JP 7284765A JP 28476595 A JP28476595 A JP 28476595A JP H09128547 A JPH09128547 A JP H09128547A
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Abstract
の汚れや酸化による濃淡レベルの低下、及び部品の周辺
ノイズに影響されずに高精度に電子部品の位置を検出す
ることを目的とする。 【解決手段】 画像入力手段104でプリント基板上に
実装された電子部品を撮像し、撮像された電子部品のエ
ッジ点をエッジ検出手段105で検出し、ハフ変換手段
106でエッジ点座標をハフ変換によりρθ平面に展開
し、角度検出手段107で電子部品の角度θpを求め、
線分検出手段108で電子部品の線分を検出し、部品位
置判定手段109で電子部品の位置と予め設定した基準
データ記憶手段110からの基準位置とを比較し許容範
囲内であるかを判定する。
Description
実装した電子部品の実装状態の不良を検査するための実
装部品検査装置に関するものである。
の位置ずれや欠品等の良/不良の検査は人間による目視
検査に頼っていた。ところが製品の小型化や軽量化が進
むにつれ、プリント基板上の部品の小型化や高密度実装
化もより一層進んできている。このような状況の中で、
人間が高い検査精度を保ちつつ非常に細かな部品の実装
状態をしかも長時間検査し続けることは困難に近い作業
であった。そこで最近、検査の自動化が強く望まれてい
る中で画像処理により部品の位置ずれ等を検査する装置
が提案されている。例えば、「目視検査の自動化技術調
査委員会編集:”画像処理による目視検査の自動化事例
集”、(株)新技術コミュニケーションズ(1991年
4月10日第1版発行)」の中で目視検査の自動化例が
多く紹介されている。基板実装部品検査装置では、チッ
プ部品に斜め2方向から交互に照明し、撮像した両者の
画像の差分を取り影画像を作り、影画像をX、Yそれぞ
れの方向に投影し、その累積画素数から部品の中心位置
を求めるものである。
部品に斜め2方向から交互に照明し、撮像した両者の画
像の差分を取り影画像を作り検査する方法は、チップ部
品が比較的大きく厚みがありかつ実装密度が低い場合は
効果的であると言えます。しかし、昨今のようにチップ
部品を含む電子部品は小さくしかも薄くなり一層の小型
化により高密度実装化が進み、部品が薄くなったことで
影が出来にくい点や部品と部品との間隔が狭く影を検出
することが難しくなってきている。
密度に実装された電子部品の位置と傾きを高精度に検出
する実装部品検査装置を提供するものである。
本発明の技術的解決手段は、第1に、プリント基板上に
実装された電子部品を撮像する画像入力手段と、前記画
像入力手段からの濃淡画像から予め設定した電子部品の
サイズLw、Lsから任意の検査領域を設定し、電子部
品のエッジ点を検出するエッジ検出手段と、前記エッジ
検出手段からのエッジ点座標をρ=xi・cosθ+y
j・sinθ(ただし、0≦θ<π)を演算するハフ
(Hough)変換処理によりρθ平面に展開するハフ
変換手段と、前記ハフ変換手段で展開したρθ平面(ヒ
ストグラム・メモリ)で、θ方向に得票数が任意に設定
した閾値a以上の得票数を投影し、θ側に投影したデー
タからPmax=Pθ+P(θ+90゜)(ただし、θは
0〜90゜とする)の演算によりその最大値である電子
部品の角度θpを求める角度検出手段と、前記ハフ変換
手段からのρθ平面において、前記角度検出手段からの
電子部品の角度θp±bおよび角度(θp+90゜)±
bの範囲内でそれぞれρ側に得票数を投影し、それぞれ
の投影データで予め設定された電子部品のサイズLw、
Lsに一致する2つのピークより電子部品の短辺および
長辺の平行な線分を検出する線分検出手段と、前記線分
検出手段でρθ平面上で抽出された角度および平行な線
分から、xy平面上に逆変換し電子部品の位置と角度を
演算し、予め設定した基準データ記憶手段からの基準位
置と比較し許容範囲内であるかを判定する部品位置判定
手段とを設けたものである。
像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任
意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ点を検出する
際に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでのエ
ッジ対の距離を予め設定された電子部品のサイズLw、
Lsに近いエッジ対のみ検出するようにしたものであ
る。 第3に、プリント基板上に実装された電子部品を
撮像する画像入力手段と、エッジ検出手段において、濃
淡画像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsか
ら任意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ点を検出
する際に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまで
の距離を予め設定された電子部品のサイズLw、Lsに
近いエッジ対のみ検出し、さらにエッジ対間の濃度値の
平均値から電極部を検出するエッジ検出手段と、前記エ
ッジ検出手段からのエッジ点座標をρ=xi・cosθ
+yj・sinθ(ただし、0≦θ<π)演算しハフ
(Hough)変換処理する際に、電極部に重み付けを
して得票しρθ平面に展開するハフ変換手段と、前記ハ
フ変換手段で展開したρθ平面で、θ方向に得票数が任
意に設定した閾値a以上の得票数を投影し、θ側に投影
したデータからPmax=Pθ+P(θ+90゜)(ただ
し、θは0から90゜とする)の演算によりその最大値
である電子部品の角度θpを求める角度検出手段と、前
記ハフ変換手段からのρθ平面において、前記角度検出
手段からの電子部品の角度θp±bおよび角度(θp+
90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側に得票数を投影
し、それぞれの投影データで予め設定された電子部品の
サイズLw、Lsに一致する2つのピークより電子部品
の短辺および長辺の平行な線分を検出する線分検出手段
と、前記線分検出手段でρθ平面上で抽出された角度お
よび平行な線分から、xy平面上に逆変換し電子部品の
位置と角度を演算し、予め設定した基準データ記憶手段
からの基準位置と比較し許容範囲内であるかを判定する
部品位置判定手段とを設けたものである。
部品を撮像する画像入力手段と、前記画像入力手段から
の濃淡画像から予め設定した電子部品のサイズLw、L
sから任意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ点を
検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段からの
エッジ点座標をρ=xi・cosθ+yj・sinθ
(ただし、0≦θ<π)演算するハフ(Hough)変
換処理によりρθ平面に展開する第1のハフ変換手段
と、前記第1のハフ変換手段で展開したρθ平面で、θ
方向に得票数が任意に設定した閾値a以上の得票数を投
影し、θ側に投影したデータからPmax=Pθ+P(θ
+90゜)(ただし、θは0から90゜とする)の演算
によりその最大値である電子部品の角度θpを求める第
1の角度検出手段と、前記第1のハフ変換手段からのρ
θ平面において、前記角度検出手段からの電子部品の角
度θp±bおよび角度(θp+90゜)±bの範囲内で
それぞれρ側に得票数を投影し、それぞれの投影データ
で予め設定された電子部品のサイズLw、Lsより外側
の2つのピークより電子部品の短辺および長辺の平行な
仮の線分を検出する第1の線分検出手段と、前記第1の
線分検出手段で求められた電子部品の短辺および長辺の
平行な線分を囲む領域からはずれたエッジ特徴点座標の
みρ=xi・cosθ+yj・sinθ(ただし、0≦
θ<π)演算するハフ(Hough)変換処理を行い、
前記第1のハフ変換手段で求めたρθ平面から減算する
第2のハフ変換手段と、前記第2のハフ変換手段で展開
したρθ平面で、θ方向に得票数が任意に設定した閾値
a以上の得票数を投影し、θ側に投影したデータからP
max=Pθ+P(θ+90゜)(ただし、θは0から9
0゜とする)の演算によりその最大値である電子部品の
角度θpを求める第2の角度検出手段と、前記第2のハ
フ変換手段からのρθ平面において、前記第2の角度検
出手段からの電子部品の角度θp±bおよび角度(θp
+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側に得票数を投影
し、それぞれの投影データで予め設定された電子部品の
サイズLw、Lsに一致する2つのピークより電子部品
の短辺および長辺の平行な線分を検出する第2の線分検
出手段と、前記第2の線分検出手段でρθ平面上で抽出
された角度および平行な線分から、xy平面上に逆変換
し電子部品の位置と角度を演算し、予め設定した基準デ
ータ記憶手段からの基準位置と比較し許容範囲内である
かを判定する部品位置判定手段とを設けたものである。
像入力手段からの濃淡画像に対して、予め設定した電子
部品のサイズLw、Lsから任意の検査領域を設定し、
電子部品のサイズによらず処理する画像サイズが一定と
なるように拡大縮小手段を設け拡大縮小した後に、電子
部品のエッジ点を検出するようにしたものである。
上に実装された電子部品を撮像し、その濃淡画像から予
め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任意の検査
領域を設定し、電子部品のエッジを検出する。得られた
エッジ点座標をハフ(Hough)変換処理により展開
したρθ平面で、θ方向に得票数が任意に設定した閾値
a以上の得票数を投影し、θ側に投影したデータの最大
値である電子部品の角度θpを求め、角度θp±bおよ
び角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側に
得票数を投影し、それぞれの投影データで予め設定され
た電子部品のサイズLw、Lsに一致する2つのピーク
より電子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出す
る。抽出された角度および平行な線分から、xy平面上
に逆変換し電子部品の位置と角度を演算し、予め設定し
た基準データ記憶手段からの基準位置と比較し許容範囲
内であるかを判定することで高密度に実装された電子部
品を高精度に検出でき、また電子部品の一部が汚れや酸
化により濃淡レベルが低下しても角度の検出範囲が広く
高精度に位置を検出することができる。
像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任
意の検査領域を設定し、電子部品のエッジを検出する際
に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでのエッ
ジ対の距離を予め設定された電子部品のサイズLw、L
sに近いエッジ対のみ検出することで電子部品以外の周
辺のエッジ検出を抑制し、高精度に位置を検出すること
ができる。
像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任
意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ点を検出する
際に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでのエ
ッジ対の距離を予め設定された電子部品のサイズLw、
Lsに近いエッジ対のみ検出し、さらにエッジ対間の濃
度値の平均値から電極部を検出する。エッジ点座標から
ハフ(Hough)変換処理する際に、電極部に重み付
けをして得票しρθ平面に展開することにより部品周辺
および文字付き部品内部のエッジ点による線分の誤検出
を抑制し高精度に位置を検出することができる。
面において、前記第1の角度検出手段からの電子部品の
角度θp±bおよび角度(θp+90゜)±bの範囲内
でそれぞれρ側に得票数を投影し、それぞれの投影デー
タで予め設定された電子部品のサイズLw、Lsより外
側の2つのピークより電子部品の短辺および長辺の平行
な線分を検出しその線分を囲む領域からはずれたエッジ
点座標のみハフ(Hough)変換処理を行い、前記第
1のハフ変換手段で求めたρθ平面から減算する。減算
したρθ平面からθ方向に得票数が任意に設定した閾値
a以上の得票数を投影し、θ側に投影したデータの最大
値である電子部品の角度θpを求め、角度θp±bおよ
び角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側に
得票数を投影し、それぞれの投影データで予め設定され
た電子部品のサイズLw、Lsに一致する2つのピーク
より電子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出する
ことにより、部品周辺の影響を受けずに高精度に位置の
検出ができる。
像入力手段からの濃淡画像から電子部品のエッジ点を検
出する際に、予め設定した電子部品のサイズLw、Ls
から任意の検査領域を設定し、電子部品のサイズによら
ず処理する画像サイズが一定となるように拡大縮小した
後に、電子部品のエッジ点を検出することにより、小さ
い部品は拡大処理により見かけ上エッジ点数が増え位置
精度が向上し、大きな部品は縮小処理によりエッジ点数
を削減し処理速度を向上することができる。
実施例について説明する。
実施例を示すブロック図である。図1において、101
はプリント基板、102は電子部品、103は照明装
置、104はCCDカメラ等の画像入力手段、105は
画像入力手段からの濃淡画像から電子部品のエッジ点を
検出するエッジ検出手段、106はエッジ点座標のハフ
(Hough)変換処理によりρθ平面に展開するハフ
変換手段、107はρθ平面(ヒストグラム・メモリ)
で、θ方向に得票数が任意に設定した閾値a以上の得票
数を投影し、θ側に投影したデータの最大値である電子
部品の角度θpを求める角度検出手段、108は角度θ
p±bおよび角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれ
ぞれρ側に得票数を投影し、それぞれの投影データで予
め設定された電子部品のサイズLw、Lsに一致する2
つのピークより電子部品の短辺および長辺の平行な線分
を検出する線分検出手段、109は抽出された角度およ
び平行な線分から、xy平面上に逆変換し電子部品の位
置と角度を演算し、予め設定した基準データ記憶手段1
10からの基準位置と比較し許容範囲内であるかを判定
する部品位置判定手段である。
る。画像入力手段104は、プリント基板101上に実
装された電子部品102を、照明装置103で照明しC
CDカメラ等で撮像する。エッジ検出手段105は、画
像入力手段104からの濃淡画像から電子部品102の
エッジ点を検出するもので、エッジ検出手法としては数
多くの方法が提案されており、例えば「土屋、深田共
著:”画像処理 第3章画像処理の基本アルゴリズ
ム”、pp50−86、コロナ社(1990)」に記載
されている。本実施例では、良く知られているSobe
l(ソーベル)オペレータを用いて、図2(a)(b)
に示す方向マスクを用いて方向別にエッジを求めるもの
とする。図2(a)(b)の方向マスクの各要素を同図
(c)のように表わすと、x方向を(数1)により、y
方向を(数2)より求めるものである。
ッジ点の座標を(数3)により演算しハフ(Houg
h)変換処理によりρθ平面(ヒストグラムメモリ)に
展開するものである。
特許:3、069、654(1962)」および「松山
隆司、輿水大和:”Hough変換とパターンマッチン
グ”、情報処理学会誌、Vol.30、No.9、pp1035-1046(19
89)に詳細に記述されているのでここでは概要を説明す
るものとする。
を説明する。同図(a)はエッジ点をxy平面で表わ
し、同図(b)はハフ変換後のρθ平面を表わす。同図
(a)のエッジ点301(xi,yi)を通る直線はy
i=axi+bで表せる。エッジ点の座標を(数3)に
より垂直θと原点からの符号付き距離ρに表現し、同図
(b)のパラメータ空間で示すように正弦曲線の軌跡が
重なった点303のρ0およびθ0が線分302となる。
また、xy座標系への変換は、(数4)により逆変換で
きる。
(d)を用いて説明する。図4(a)は、ハフ変換手段
106で変換されたρθ平面(ヒストグラム・メモリ)
である。図4(a)のρθ平面上において、得票数Pが
閾値a以上の得票数のみをθ毎に累積したものを図4
(b)に示す。図4(b)において、最大累積得票数P
maxを(数5)で求め、そのときの電子部品の角度をθ
pとして検出する。図4(b)では、最大累積得票数と
して点線で示した角度θ1およびθ2(θ1+90゜)
が求められる。また、最大累積得票数Pmaxを(数6)
で求めても良い。
る。線分検出手段108は、角度検出手段107で検出
された角度θp(角度θ1又は角度θ2)を基に図4
(a)のρθ平面において、角度θ1±b(0<b<4
5)の範囲のみρ方向に得票数を累積し、最大累積得票
数の極大点を求める。更に、基準データ記憶手段110
から予め設定された電子部品のサイズLw、Lsを読み
出し、求められた複数の極大点の距離が長辺サイズLw
または短辺サイズLsに一致するような、2つの極大点
を検出する。図4(c)にρ(θ1)方向累積得票数と
求められた長辺の線分を表わすρm1、ρm2を点線で示
す。同様に、角度θ2±bの範囲のみρ方向に得票数を
累積し、最大累積得票数の極大点を求める。更に、求め
られた複数の極大点の距離が予め設定された電子部品の
長辺サイズLwまたは短辺サイズLsに一致する2つの
極大点を検出する。図4(d)にρ(θ2)方向累積得
票数と求められた短辺の線分を表わすρn1、ρn2を点線
で示す。図4(c)および図4(d)で示すように、電
子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出することが
できる。この場合はθ2がθpを表わす。
を用いて説明する。図5は電子部品がxy平面上にある
様子を示している。部品位置判定手段109は、線分検
出手段108で検出された電子部品の線分ρm1、ρm2、
ρn1およびρn2と角度θpから(数7)により電子部品
の位置(xi,yi、θp)を求め、基準データ記憶手
段110からの電子部品の基準位置(xr,yr、θ
r)と比較し許容範囲内であるかを判定するものであ
る。
したが、具体的には図6(a)に示すように画像入力手
段104で撮像した画像データを一旦イメージメモリ6
01に記憶し、エッジ検出手段105からをすべてCP
Uシステムで処理を行うものも可能である。図6(a)
において、601は画像入力手段104で撮像した画像
データを一旦格納するためのイメージメモリ、602は
演算処理を行うCPU(中央演算ユニット)、603は
演算処理の途中結果を記憶するためのワークメモリ、6
04はハフ変換処理の得票数を格納するヒストグラムメ
モリ、605はθ方向の累積得票数を格納するθ累積得
票数メモリ、606はρ方向の累積得票数を格納するρ
累積得票数メモリ、607は部品の位置検出結果および
判定結果を格納する結果格納メモリである。
素毎に説明する。 1)開始 (a):開始 (b):基準データ記憶手段110は、検査に先立ち予
め各部品毎に位置 (xr,yr,θr)、検査領域(xs,ys,xe.
ye)、許容範囲および検査パラメータ等を登録し、各
処理毎に必要に応じて読み出すものである。 2)画像入力手段104 (c):プリント基板101上に実装された電子部品1
02を、照明装置103で照明しCCDカメラで撮像、
イメージメモリ601に格納する。 3)エッジ検出手段105 (d):基準データ記憶手段110に記憶された対象と
なる部品の位置・検査領域を読み込む。
域内をエッジ点を検出し、エッジ点データをワークメモ
リ603に記憶する。 4)ハフ変換手段106 (f):ワークメモリ603からエッジ点の座標を読み
出し、ハフ変換を(数3)式で演算し、ヒストグラムメ
モリ604に記憶する。
の有無を判定し、エッジ点がなくなるまで(f)の処理
を繰り返す。 5)角度検出手段107 (h):ヒストグラムメモリ604内の得票数が閾値a
以上の得票数のみθ毎に累積し、θ累積得票数メモリ6
05に記憶する。
積得票数から最大累積得票数Pmaxを(数5)で求
め、最大値である電子部品のの角度θp(角度θ1=θ
p、角度θ2=θ1+90)として求める。 6)線分検出手段108 (j):角度検出手段107で求めた電子部品の角度θ
1およびθ2から、角度θ1±b、角度θ2±bの範囲
のみρ方向に得票数を個別に累積し、ρ累積得票数メモ
リ606に記憶する。
積得票数から最大累積得票数の極大点を求め、求められ
た複数の極大点の距離が予め設定された電子部品の長辺
サイズLwまたは短辺サイズLsに一致する2組の極大
点から、長辺の線分ρm1、ρm2と短辺の線分ρn
1、ρn2を検出する。 7)部品位置判定手段109 (l):線分検出手段108で検出された電子部品の線
分ρm1、ρm2、ρn1、ρn2および角度θpから
(数7)により電子部品の位置(xi,yi、θp)を
求める。
電子部品の基準位置(xr,yr、θr)と比較し許容
範囲内であるかを判定し、結果を結果格納メモリ607
に記憶する。 8)終了 (n):基準データ記憶手段110に登録された対象部
品の有無の判定を行い、有の場合は(d)の処理へ、無
の場合は(o)の処理に進む。
よびハフ変換手段106は処理時間がかかるのでハード
ウエアで構成し、処理の複雑な角度検出手段107、線
分検出手段108および部品位置判定手段109はCP
Uシステムによりソフトウエアで処理することも考えら
れる。よって、図6(a)と図6(b)とで異なるエッ
ジ検出手段105とハフ変換手段106のハードウエア
化について説明する。最初に、エッジ検出手段105に
ついて説明する。エッジ検出手段105は、前述したし
たように方向別に検出するものとし、図6(c)にブロ
ック図を示し説明する。図6(c)において、610は
画像入力端子、611は1ライン分のシフトレジスタ、
612は3×3の走査窓、613は積和演算ユニット、
614および615はエッジ出力である。画像入力手段
104からの濃淡画像は画像入力端子610から入力さ
れ、2ライン分の1Hシフトレジスタ611と3×3走
査窓612とで走査窓を走査させその9画素データを積
和演算ユニット613に入力し、SxおよびSyを(数
1)および(数2)の演算を行い、2値化閾値信号61
6と比較しエッジ点Sx614およびエッジ点Sy61
5を出力するものである。
る。ハフ変換手段106をハードウエアで実現する方法
としては、(数3)式のcosθ部およびsinθ部を
ROMテーブルにして実現する方法があり、「花原
他:”実時間Hough変換プロセッサ”、昭和60年
度電子通信学会情報・システム部門全国大会、92、
(1985)」に記述されているので説明は省略するも
のとする。
照しながら本発明の第2の実施例について説明する。本
発明の第2の実施例は、本発明の第1の実施例における
エッジ検出手段105において、電子部品周辺のエッジ
点の検出を抑制しハフ変換手段による部品位置検出精度
を向上させたものである。ハフ変換処理は、線分検出お
いては非常に優れた性質を持っているが、周辺ノイズに
弱く実用化を妨げていた要因でもある。よって、電子部
品周辺のエッジ点の検出を抑制し、高品質なエッジ検出
を行うことは非常に重要な点であり、図8(a)を用い
て以下に説明する。
の原点座標、801は検査領域、802は部品、803
は部品の電極部、809は部品周辺の配線パターン、8
04は検査領域内を水平に走査した際の1水平方向走査
ライン、807は検査領域内を垂直に走査した際の1垂
直方向走査ラインを示す。また、806および808は
水平および垂直に走査した際の輝度プロファイルを示す
ものである。
手段105は、検査領域801内をまず水平方向に原点
座標800から水平走査ライン804のように順次走査
し、輝度プロファイル806を得る。各水平走査ライン
毎の輝度プロファイル806から立ち上がりエッジ81
2および立ち下がりエッジ811を検出し、エッジ点の
候補とする。各水平走査ライン毎にエッジ点候補を検出
し、立ち上がりエッジ点候補に対して立ち下がりエッジ
点候補の距離を求め、予め設定された電子部品のサイズ
Lw、Lsに近いエッジ対をエッジ点として選択するも
ので、輝度プロファイル806の場合は候補としてkw
1、kw2、kw3の3種類検出され電子部品のサイズ
Lwと最も近いkw1が選択されることになる。この処
理を、各水平走査ラインについて行う。
点座標800から垂直走査ライン807のように順次走
査し、輝度プロファイル808を得る。各垂直走査ライ
ン毎の輝度プロファイル808から立ち上がりエッジ8
12および立ち下がりエッジ811を検出し、エッジ点
の候補とする。各垂直走査ライン毎にエッジ点候補を検
出し、立ち上がりエッジ点候補に対して立ち下がりエッ
ジ点候補の距離を求め、予め設定された電子部品のサイ
ズLw、Lsに近いエッジ対をエッジ点として選択する
もので、輝度プロファイル808の場合は候補としてk
s1、ks2、ks3の3種類検出され電子部品のサイ
ズLsと最も近いks2が選択されることになる。ま
た、ここでは水平方向および垂直方向とも立ち上がりエ
ッジ点候補に対して立ち下がりエッジ点候補の距離を求
め、予め設定された電子部品のサイズLw、Lsに近い
エッジ対をエッジ点として選択すると説明したが、予め
電子部品の実装される位置が判っている場合は、その方
向のサイズLw(あるいは、Ls)に近いエッジ対のみ
それぞれ選択することも可能である。
7と同様であるが異なるエッジ検出手段105のみを図
8(b)に処理フロー(e)を示す。
について行い、図8(a)に示すようにエッジ点813
が検出され、電子部品内部や周辺の配線パターン809
などで検出されたエッジ点候補を削除することができ、
電子部品の外周囲のみの極めて高品質なエッジ点のみを
検出することが出来る。これにより、この後のハフ変換
による部品位置検出が高精度でかつ安定に検出でき信頼
性の向上が図れるものである。
明の第3の実施例について説明する。本発明の第3の実
施例は、特に電子部品のボディ部の色が黒い部品につい
て有効であり、ボディ部の色が黒いと周囲との輝度差が
なくエッジ検出が出来ないために、電極部のエッジ点し
か検出されないことがあり、ハフ変換において得票数が
少なく累積得票数を求めても極大点の検出が難しく正し
い線分が検出されない場合がある。これを改善するため
に、ハフ変換時に電極部のエッジ点にフラグを付与し得
票する際に重み付けをすることにより累積得票数におけ
る極大点をでやすくすることにより検出精度を向上させ
るものである。
105およびハフ変換手段106における動作が第1の
実施例と異なり、エッジ検出手段105においては、エ
ッジ検出は予め設定した電子部品のサイズLw、Lsか
ら任意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ候補点を
検出して、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまで
のエッジ対の距離を予め設定された電子部品のサイズL
w、Lsに近いエッジ対のみ検出し、さらにエッジ対間
の濃度値の平均値から電極部を検出する。ハフ変換手段
106においては、エッジ検出手段105からのエッジ
点座標から(数3)式でハフ(Hough)変換処理す
る際に、電極部に重み付けをして得票しρθ平面に展開
するものである。
(a)、図9(a)および図9(b)を用いてエッジ検
出手段105およびハフ変換手段106について説明す
る。エッジ検出手段105は、図8(a)に示ように検
査領域801内をまず水平方向に原点座標800から水
平走査ライン804のように順次走査し、輝度プロファ
イル806を得る。各水平走査ライン毎の輝度プロファ
イル806から立ち上がりエッジ812および立ち下が
りエッジ811を検出し、エッジ点の候補とする。各水
平走査ライン毎にエッジ点候補を検出し、立ち上がりエ
ッジ点候補に対して立ち下がりエッジ点候補の距離を求
め、予め設定された電子部品のサイズLw、Lsに近い
エッジ対をエッジ点として選択するもので、輝度プロフ
ァイル806の場合は候補としてkw1、kw2、kw
3の3種類検出され電子部品のサイズLwと最も近いk
w1が選択されることになる。この処理を、各水平走査
ラインについて行う。
点座標800から垂直走査ライン807のように順次走
査し、輝度プロファイル808を得る。各垂直走査ライ
ン毎の輝度プロファイル808から立ち上がりエッジ8
12および立ち下がりエッジ811を検出し、エッジ点
の候補とする。各垂直走査ライン毎にエッジ点候補を検
出し、立ち上がりエッジ点候補に対して立ち下がりエッ
ジ点候補の距離を求め、予め設定された電子部品のサイ
ズLw、Lsに近いエッジ対をエッジ点として選択する
もので、輝度プロファイル808の場合は候補としてk
s1、ks2、ks3の3種類検出され電子部品のサイ
ズLsと最も近いks2が選択されることになる。更
に、選択されたエッジ対間の平均輝度を求め、立ち上が
りエッジ点および立ち下がりエッジ点の座標および平均
輝度値を図9(a)に示すよう表形式でワークメモリ6
03に記憶する。また、平均輝度値が予め設定された輝
度値Brs以上なら電極部とみなし電極フラグを”1”
とする。ただし、図9(b)は説明の都合上、垂直方向
の一部のみを示したが、実際は水平方向および垂直方向
について同様なエッジ情報を検出するものとする。
について行い、図9(a)に示したようなエッジ点検出
を行う。ハフ変換手段106は、ワークメモリ603か
らエッジ点の座標および電極フラグを読み出し、ハフ変
換処理を(数3)式で演算し、電極フラグが”1”の場
合は2点を得票し、電極フラグが”0”の場合は1点を
得票してヒストグラムメモリ604に記憶するようにし
たものである。
は、図7と同様であるが異なるエッジ検出手段105お
よびハフ変換手段106のみを図9(b)に処理フロー
(e)(f)および(g)を示す。本発明の第3の実施
例としては、電子部品の短辺(図8(a)における垂直
方向)側しか平均輝度を検出しなかったが、短辺および
長辺の両者について行ってよく、短辺しか検出しなかっ
たのは特にボディ部の黒い電子部品では短辺側のエッジ
点数が少ないことからである。
する場合は、図8(a)で示した輝度プロファイル80
6において、kw2およびkw3間の平均輝度値から電
極部として判定することも容易に考えられる。
明の第4の実施例について説明する。本発明の第4の実
施例は、電子部品の周辺に配線パターン、シルク印刷お
よび電子部品ボディ部に記述された記号等により、線分
を誤認識することがありこれを防止することを目的とし
て、図10に基づき以下に説明する。
検査装置の一実施例を示すブロック図である。図10に
おいて、101はプリント基板、102は電子部品、1
03は照明装置、104はCCDカメラ等の画像入力手
段、105は画像入力手段からの濃淡画像から電子部品
のエッジ点を検出するエッジ検出手段、106はエッジ
点座標からρを(数3)で演算するハフ(Hough)
変換処理によりρθ平面に展開する第1のハフ変換手
段、107はρθ平面(ヒストグラム・メモリ)で、θ
方向に得票数が任意に設定した閾値a以上の得票数を投
影し、θ側に投影したデータからPmaxを(数5)で演
算し、その最大値である電子部品の角度θpを求める第
1の角度検出手段、108は電子部品の角度θp±bお
よび角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側
に得票数を投影し、それぞれの投影データで予め設定さ
れた電子部品のサイズLw、Lsより外側の2つのピー
クより電子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出す
る第1の線分検出手段、111は第1の線分検出手段1
08で得られた線分に囲まれた領域以外のエッジ点座標
からρを(数3)により演算するハフ(Hough)変
換処理を行い、ρθ平面から減算する第2のハフ変換手
段、112はρθ平面(ヒストグラム・メモリ)で、θ
方向に得票数が任意に設定した閾値a以上の得票数を投
影し、θ側に投影したデータからPmaxを(数5)で演
算し、その最大値である電子部品の角度θpを求める第
2の角度検出手段、108は電子部品の角度θp±bお
よび角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側
に得票数を投影し、それぞれの投影データで予め設定さ
れた電子部品のサイズLw、Lsに一致する2つのピー
クより電子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出す
る第2の線分検出手段、109は抽出された角度および
平行な線分から、xy平面上に逆変換し電子部品の位置
と角度を演算し、予め設定した基準データ記憶手段11
0からの基準位置と比較し許容範囲内であるかを判定す
る部品位置判定手段である。
例の構成要素について説明したが、具体的には本発明の
第1の実施例と同様に図6(a)に示すように画像入力
手段104で撮像した画像データを一旦イメージメモリ
601に記憶し、エッジ検出手段105からをすべてC
PUシステムで処理を行うものも可能である。図6
(a)において、601は画像入力手段104で撮像し
た画像データを一旦格納するためのイメージメモリ、6
02は演算処理を行うCPU(中央演算ユニット)、6
03は演算処理の途中結果を記憶するためのワークメモ
リ、604はハフ変換処理の得票数を格納するヒストグ
ラムメモリ、605はθ方向の累積得票数を格納するθ
累積得票数メモリ、606はρ方向の累積得票数を格納
するρ累積得票数メモリ、607は部品の位置検出結果
および判定結果を格納する結果格納メモリである。
し、構成要素毎に説明する。 1)開始 (a):開始 (b):基準データ記憶手段110は、検査に先立ち予
め各部品毎に位置(xr,yr,θr)、検査領域(x
s,ys,xe.ye)、許容範囲および検査パラメー
タ等を登録し、各処理毎に必要に応じて読み出すもので
ある。 2)画像入力手段104 (c):プリント基板101上に実装された電子部品1
02を、照明装置103で照明しCCDカメラで撮像、
イメージメモリ601に格納する。 3)エッジ検出手段105 (d):基準データ記憶手段110に記憶された対象と
なる電子部品の位置・検査領域を読み込む。
域内をエッジ点を検出し、エッジ点データをワークメモ
リ603に記憶する。 4)第1のハフ変換手段106 (f):ワークメモリ603からエッジ点の座標を読み
出し、ハフ変換を(数3)式で演算し、ヒストグラムメ
モリ604に記憶する。
の有無を判定し、エッジ点がなくなるまで(f)の処理
を繰り返す。 5)第1の角度検出手段107 (h):ヒストグラムメモリ604内の得票数が閾値a
以上の得票数のみθ毎に累積し、θ累積得票数メモリ6
05に記憶する。
積得票数から最大累積得票数Pmaxを(数5)で求
め、最大値を電子部品の角度θp(角度θ1=θp、角
度θ2=θ1+90)として求める。 6)第1の線分検出手段108 (j):角度検出手段107で求めた電子部品の角度θ
1およびθ2から、角度θ1±b、角度θ2±bの範囲
のみρ方向に得票数を個別に累積し、ρ累積得票数メモ
リ606に記憶する。
積得票数から最大累積得票数の極大点を求め、求められ
た複数の極大点の距離が予め設定された電子部品の長辺
サイズLwまたは短辺サイズLsの外側の2組の極大点
から、長辺の線分ρm1’、ρm2’と短辺の線分ρn
1’、ρn2’を検出する。 7)第2のハフ変換手段111 (l):第1の線分検出手段108で求めた長辺の線分
ρm1’、ρm2’と短辺の線分ρn1’、ρn2’で
囲まれた範囲からはずれたエッジ点をワークメモリ60
3からエッジ点の座標を読み出し、ハフ変換を(数3)
式で演算し、ヒストグラムメモリ604から読み出し得
票数から減算して記憶する。
の有無を判定し、エッジ点がなくなるまで(l)の処理
を繰り返す。 8)第2の角度検出手段112 (n):ヒストグラムメモリ604内の得票数が閾値a
以上の得票数のみθ毎に累積し、θ累積得票数メモリ6
05に記憶する。
積得票数から最大累積得票数Pmaxを(数5)で求
め、極大点の角度θp(角度θ1=θp、角度θ2=θ
1+90)を求める。 9)第2の線分検出手段113 (p):角度検出手段107で求めた角度θ1およびθ
2から、角度θ1±b、角度θ2±bの範囲のみρ方向
に得票数を個別に累積し、ρ累積得票数メモリ606に
記憶する。
積得票数から最大累積得票数の極大点を求め、求められ
た複数の極大点の距離が予め設定された電子部品の長辺
サイズLwまたは短辺サイズLsに一致する2組の極大
点から、長辺の線分ρm1、ρm2と短辺の線分ρn
1、ρn2を検出する。 10)部品位置判定手段109 (r):第2の線分検出手段113で検出された線分ρ
m1、ρm2、ρn1、ρn2および角度θpから(数
7)により電子部品の位置(xi,yi、θp)を求め
る。
電子部品の基準位置(xr,yr、θr)と比較し許容
範囲内であるかを判定し、結果を結果格納メモリ607
に記憶する。 8)終了 (t):基準データ記憶手段110に登録された対象部
品の有無の判定を行い、有の場合は(d)の処理へ、無
の場合は(u)の処理に進む。
検出手段108で求めた長辺の線分ρm1’、ρm2’
と短辺の線分ρn1’、ρn2’で囲まれた範囲からは
ずれたエッジ点をワークメモリ603からエッジ点の座
標を読み出し、ハフ変換を行いヒストグラムメモリ60
4から読み出し得票数から減算して記憶すると説明した
が、第1の線分検出手段108で求めた長辺の線分ρm
1’、ρm2’と短辺の線分ρn1’、ρn2’で囲ま
れた範囲を新たにハフ変換処理を行っても同様の結果が
得られるは言うまでもない。
いて、図11(a)(b)を用いて説明する。図11
(a)は、エッジ検出手段105で得られたエッジ点
(ただし、説明を容易とするために垂直方向のエッジ点
のみを示すものとする。)と第1の線分検出手段で得ら
れた線分ρm1’、ρm2’、ρn1’、ρn2’を示
す。このとき得られた線分は、配線パターン121によ
り電子部品のサイズより外側の線分が選択されることか
ら線分ρm1’が検出される。図11(b)は第2の線
分検出で得られた線分ρm1、ρm2、ρn1、ρn2
を示すが、正確に電子部品120の外形を検出している
ことが判る。つまり、図11(a)と図11(b)の配
線パターン上と電子部品上のエッジ点数の差からも明ら
かのように、一回のハフ変換処理では配線パターン12
1等により誤検出されることもあり、電子部品の位置検
出精度低下させる原因にもなっており、ハフ変換処理を
2回に分けて処理することにより電子部品の検出位置精
度を向上させることが出来る。
検出手段又は実施例3のエッジ検出手段及びハフ変換手
段を用いても良いことはいうまでもない。
明の第5の実施例について説明する。本発明の第5の実
施例は、プリント基板上に実装される電子部品のサイズ
は様々であり、大きなサイズの電子部品はエッジ点数が
多く処理時間がかかるが、小さい部品はエッジ点数が少
なく検出精度が確保できないと言う課題があり、本発明
では電子部品のサイズが見かけ上一定となるように画像
データを拡大縮小することにより処理時間と検出精度の
課題を解決するものであり、図14にブロック構成図を
示し説明する。
例の構成のCCDカメラ104とエッジ検出手段105
の間に拡大縮小手段114を挿入したものなので拡大縮
小手段114のみ説明するものとする。
子部品のサイズ長辺Lwと短辺Lsにより予め設定され
た正規化サイズkm、knに拡大縮小するものであり、
その拡大縮小率はkm/Lw、kn/Lsで与えられ
る。拡大縮小処理は、画像処理手法としてはよく知られ
た方式であり、一番簡単な方法としては拡大縮小を2べ
き乗で2倍、4倍あるいは1/2倍、1/4倍等の一番
近い拡大縮小率を選択する方法である。
として、アフィン変換を用いた拡大縮小方式があり、
(数8)で演算することができる。
本実施例の拡大縮小手段を用いても良い。
第1にプリント基板上に実装された電子部品を撮像し、
その濃淡画像から予め設定した電子部品のサイズLw、
Lsから任意の検査領域を設定し、電子部品のエッジを
検出する。得られたエッジ点座標からハフ(Houg
h)変換処理により展開したρθ平面で、θ方向に得票
数が任意に設定した閾値a以上の得票数を投影し、θ側
に投影したデータの最大値である電子部品の角度θpを
求め、角度θp±bおよび角度(θp+90゜)±bの
範囲内でそれぞれρ側に得票数を投影し、それぞれの投
影データで予め設定された電子部品のサイズLw、Ls
に一致する2つのピークより電子部品の短辺および長辺
の平行な線分を検出する。抽出された角度および平行な
線分から、xy平面上に逆変換し電子部品の位置と角度
を演算し、予め設定した基準データ記憶手段からの基準
位置と比較し許容範囲内であるかを判定することで、高
密度に実装された電子部品でも高精度に検出することが
でき、さらに電子部品の一部が汚れや酸化により濃淡レ
ベルが低下しても角度の検出範囲が広く高精度に位置を
検出する実装部品検査装置を実現することができる。
像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任
意の検査領域を設定し、電子部品のエッジを検出する際
に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの距離
を予め設定された電子部品のサイズLw、Lsに近いエ
ッジ対のみ検出することで部品周辺のエッジ検出を抑制
し、高精度に部品位置を検出することができる実装部品
検査装置を実現することが可能となった。
像から予め設定した電子部品のサイズLw、Lsから任
意の検査領域を設定し、電子部品のエッジ点を検出する
際に、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの距
離を予め設定された電子部品のサイズLw、Lsに近い
エッジ対のみ検出し、さらにエッジ対間の濃度値の平均
値から電極部を検出し、エッジ点座標をハフ(Houg
h)変換処理する際に、電極部に重み付けをして得票し
ρθ平面に展開することにより部品周辺および文字付き
部品内部のエッジ点検出を抑制し高精度に位置を検出す
ることができる実装部品検査装置を実現できる。
面において、前記角度検出手段からの電子部品の角度θ
p±bおよび角度(θp+90゜)±bの範囲内でそれ
ぞれρ側に得票数を投影し、それぞれの投影データで予
め設定された電子部品のサイズLw、Lsより外側の2
つのピークより電子部品の短辺および長辺の平行な線分
を検出しその線分を囲む領域からはずれたエッジ点座標
のみハフ(Hough)変換処理を行い、前記第1のハ
フ変換手段で求めたρθ平面から減算する。減算したρ
θ平面からθ方向に得票数が任意に設定した閾値a以上
の得票数を投影し、θ側に投影したデータの最大値であ
る電子部品の角度θpを求め、角度θp±bおよび角度
(θp+90゜)±bの範囲内でそれぞれρ側に得票数
を投影し、それぞれの投影データで予め設定された電子
部品のサイズLw、Lsに一致する2つのピークより電
子部品の短辺および長辺の平行な線分を検出することに
より、部品周辺の影響を受けずに高精度に位置の検出が
可能な実装部品検査装置を実現できる。
像入力手段からの濃淡画像から電子部品のエッジ点を検
出する際に、予め設定した電子部品のサイズLw、Ls
から任意の検査領域を設定し、電子部品のサイズによら
ず処理する画像サイズが一定となるように拡大縮小した
後に、電子部品のエッジ点を検出することにより、小さ
い部品は拡大処理により見かけ上エッジ点数が増え位置
精度が向上し、大きな部品は縮小処理によりエッジ点数
を削減し処理速度を向上する実装部品検査装置を実現で
きる。
置のブロック結線図
を示す図
の累積得票数を示す図
を示す図
図 (b) 同実施例における別のCPUシステム構成図 (c) 同実施例におけるエッジ検出手段のブロック結
線図
出手段の処理を示す図 (b)同実施例におけるエッジ検出手段の処理のフロー
チャート
出手段のエッジ検出データを示す図 (b)同実施例における処理のフローチャート
図
を示す図
図
Claims (6)
- 【請求項1】 プリント基板上に実装された電子部品を
撮像する画像入力手段と、予め決められた電子部品の短
辺及び長辺の長さから検査領域を設定し、前記画像入力
手段の出力である濃淡画像から電子部品のエッジ点を検
出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段からのエ
ッジ点座標をハフ(Hough)変換処理によりρθ平
面に展開するハフ変換手段と、前記ハフ変換手段で展開
したρθ平面で、θ方向の得票数を用いて電子部品の角
度θpを求める角度検出手段と、前記角度θp及びρ方
向の得票数並びに予め決められた電子部品の短辺及び長
辺の長さを用いて電子部品の短辺および長辺に平行な線
分を検出する線分検出手段と、電子部品の位置及び角度
の基準値を記憶する基準データ記憶手段と、前記線分検
出手段でρθ平面上で抽出された角度θpおよび平行な
線分から、xy平面上に逆変換して電子部品の位置と角
度を演算し、その演算結果と前記基準データ記憶手段か
らの基準位置とを比較して予め設定した許容範囲内であ
るか否かを判定する部品位置判定手段とを具備する実装
部品検査装置。 - 【請求項2】 プリント基板上に実装された電子部品を
撮像する画像入力手段と、予め決められた電子部品の短
辺及び長辺の長さから検査領域を設定し、前記画像入力
手段の出力である濃淡画像から電子部品のエッジ点を検
出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段からのエ
ッジ点座標をハフ(Hough)変換処理によりρθ平
面に展開する第1のハフ変換手段と、前記第1のハフ変
換手段で展開したρθ平面で、θ方向の得票数を用いて
電子部品の仮の角度θnを求める第1の角度検出手段
と、前記角度θn及びρ方向の得票数並びに予め決めら
れた電子部品の短辺及び長辺の長さを用いて電子部品の
短辺および長辺に平行な仮の線分を検出する第1の線分
検出手段と、前記第1の線分検出手段で求められた線分
で囲まれる領域からはずれたエッジ点座標に対してハフ
(Hough)変換処理を行い、前記第1のハフ変換手
段で求めたρθ平面から減算する第2のハフ変換手段
と、前記第2のハフ変換手段で展開したρθ平面で、θ
方向の得票数を用いて電子部品の角度θpを求める第2
の角度検出手段と、前記角度θp及びρ方向の得票数並
びに予め決められた電子部品の短辺及び長辺の長さを用
いて電子部品の短辺および長辺に平行な線分を検出する
第2の線分検出手段と、電子部品の位置及び角度の基準
値を記憶する基準データ記憶手段と、前記第1の線分検
出手段でρθ平面上で抽出された角度θpおよび平行な
線分から、xy平面上に逆変換して電子部品の位置と角
度を演算し、その演算結果と前記基準データ記憶手段か
らの基準位置とを比較して予め設定した許容範囲内であ
るか否かを判定する部品位置判定手段とを具備する実装
部品検査装置。 - 【請求項3】 エッジ検出手段が、予め設定した電子部
品の長辺Lw及び短辺Lsから濃淡画像の検査領域を設
定し、前記検査領域内を走査して得られた立ち上がりエ
ッジから立ち下がりエッジまでのエッジ対の内、その距
離が前記Lw又はLsに近いエッジ対のみを検出するこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の実装部品検査装
置。 - 【請求項4】 エッジ検出手段が、予め設定した電子部
品の長辺Lw及び短辺Lsから濃淡画像の検査領域を設
定し、前記検査領域内を走査して得られた立ち上がりエ
ッジから立ち下がりエッジまでのエッジ対の内、その距
離が前記Lw又はLsに近いエッジ対のみを検出し、さ
らにエッジ対間の濃度値の平均値から電極部を検出する
ものであり、ハフ変換手段が、前記エッジ検出手段から
のエッジ点座標をハフ(Hough)変換処理によりρ
θ平面に展開するとともに、前記電極部に重み付けをし
て得票してハフ(Hough)変換処理によりρθ平面
に展開することを特徴とする請求項1記載の実装部品検
査装置。 - 【請求項5】 エッジ検出手段が、予め設定した電子部
品の長辺Lw及び短辺Lsから濃淡画像の検査領域を設
定し、前記検査領域内を走査して得られた立ち上がりエ
ッジから立ち下がりエッジまでのエッジ対の内、その距
離が前記Lw又はLsに近いエッジ対のみを検出し、さ
らにエッジ対間の濃度値の平均値から電極部を検出する
ものであり、第1及び第2のハフ変換手段が、前記エッ
ジ検出手段からのエッジ点座標をハフ(Hough)変
換処理によりρθ平面に展開するとともに、前記電極部
に重み付けをして得票してハフ(Hough)変換処理
によりρθ平面に展開することを特徴とする請求項2記
載の実装部品検査装置。 - 【請求項6】 電子部品のサイズによらず処理する画像
サイズが一定となる如く、画像入力手段からの濃淡画像
を拡大あるいは縮小する拡大縮小手段を設け、エッジ検
出手段は前記拡大縮小手段の出力から電子部品のエッジ
点を検出することを特徴とする請求項1ないし請求項5
のいずれかに記載の実装部品検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28476595A JP3711599B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 実装部品検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28476595A JP3711599B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 実装部品検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09128547A true JPH09128547A (ja) | 1997-05-16 |
JP3711599B2 JP3711599B2 (ja) | 2005-11-02 |
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ID=17682727
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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