JPS63246603A - 多角形部品の姿勢角測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多角形部品の姿勢角を自動測定する方法に関
するものであり、さらに詳しくは、ＩＣチップなどの電
子部品のポンディング、機械部品の組み立て等に際し、
部品の姿勢角を自動測定する方法に関するものである。

［従来の技術］ ＩＣチップなどの電子部品のポンディング、機械部品の
組立て等を行う生産ラインにおいて、物体の形状、位置
、姿勢などを自動的に認識する必要が多々存在するが、
通常、認識対象の形状は既知であることが多いため、対
象物体の形状を認識する必要性は少なく、また位はの認
識は比較的容易に行うことができる。従って、対象物体
の姿勢を簡単な手段によって正確に、しかも実時間で計
測することができれば、非常に広範囲に利用することが
できる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、このような要求をみたす姿勢角の測定法を提
供しようとするものであり、特に、認識対象としては、
長方形を主体とする単純な多角形が大半を占めることに
着目し、そのような形状の姿勢角の計測を前提とするこ
とにより、極めて簡単な手段で正確に、しかも実時間で
測定が可能な姿勢角測定法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の姿勢角測定法は、パ
ターン入力装置によって得た２次元的な図形パターンを
、２値化したマトリックス・パターンとし、上記マトリ
ックス・パターン上における相隣接するｎ×ｎのメッシ
ュポイントについて、それぞれいずれの方向よ図形の実
部と空部の境界線が向いているかにより必要数の方向コ
ードに変換するパターン変換を行い、これらの各方向ニ
ードの数を計数して、全体の方向コードの数に対する斜
成分の方向コードの数の割合に基づいて認識対象の姿勢
角を測定することを特徴とするものである。

また１本発明の第２の姿勢角測定法は、上述した認識対
象の姿勢角を測定したうえで、傾斜方向を異にする斜成
分の方向コードの比に基づいて上記姿勢、角の正負を判
別することを特徴とするものである。

［実施例コ 本発明においては、姿勢角を測定しようとする認識対象
物体が、長方形、あるいは直角二等辺三角形など、単純
な多角形状であることを前提とする。

第１図は、本発明における画像処理過程の流れ図を示し
ている。同図を参照して説明すると、上記のような認識
対象の姿勢角を測定するに際しては、まず、その認識対
象の画像データをＩＴＶカメラ等のパターン入力装置に
より２次元的な図形パターンとして取込み、その走査線
上の各サンプル点についての出力をＡＤ変換により、サ
ンプル点の明暗に応じた２値化信号とし、これによって
上記図形パターンを２値化したマトリックス・パターン
とする。

上記マトリックス・パターンが入力される画像処理装置
においては、以下に説明するパターン変換を行う、即ち
、上記マトリックス・パターン上における任意の相隣接
する２Ｘ２のメツシュポイントに着目すると、いずれの
ポイントにおけるデータが２値化されたＯまたは１であ
るかによって、第２図に示すような１６種類のデータに
分類される。そして、これらの中から、多角形状をなす
図形パターンの輪郭部のデータ構成に注目して、いずれ
の方向に図形の実部と空部の境界線が向いているかとい
う方向に関連するものを抽出すると、上記の１６種類を
第３図に示すような８種類に分類することができる。

なお、一般的にはｎ×ｎのメッシュポイントに着目して
、方向に関連するデータを抽出することにより上記８種
類に対応する所要数に分類される。

以下においては、第３図の８種類のパターンに付記した
■〜■の数値をそれらに付した方向コードとして説明す
る。

上記マトリックス・パターンについて、メツシュポイン
トを一つづつずらせながら、順次このようなパターン変
換を行った後、画像処理装置では、上記８種類の各方向
コードの数を計数し、その計数値に基づいて多角形の姿
勢角を測定する。

そこで、−例として、第４図に示すような長方形の姿勢
と、各方向コードの出現頻度について考察すると、長方
形が同図Ａ−Ｃの姿勢をとるとき、その長方形の輪郭を
形成する各辺の部分において得られる方向コードは、同
図中に付記したようになる。

さらに、それらの各方向コードの出現頻度を計算によっ
て求めるため、第５図に示すような角度θだ（す傾斜し
た長方形の輪郭部（実線部分）の構成をベクトル的に考
えると、同図中に示したような斜成分（■）と水平成分
（■）が出現することになり、これによって計算すると
、第４図Ａ−Ｃの姿勢をとる長方形についての各方向コ
ードは、次のような割合で出現することになる。

００＝０°のとき、 ■＝Ｗ、　　　　　■＝Ｗ （ミ）＝Ｈ９［相］）＝Ｈ −ｏ＞ｏ＠のとき、 ■−・Ｃｏｓθ−Ｗ−ｓｉｎθ 中Ｗ−ｃ　ｏ　ｓθ−Ｗ−ｓｉｎθ （ｑ）Ｈ−ｃａｓｅ　−Ｈ−ｓｉｎθ ■Ｈ°ＣＯ３θ−Ｈ−ｓｉｌｌ？ （φＷ−ｓｉｎθ （φ）Ｉ−８ｉｎθ を刀　Ｌｓｉｎθ （ΦＨ−ｓｉｎθ ・θく０°のとき。

■Ｗ−ｃａｓ　ｌθｌ　−Ｌｓｉｎ　ｌθ１■Ｗ・ｃｏ
ｓ　ｌθｌ　−Ｌｓｉｎ　ｌθ１■Ｈ−ｃｏｓ　ｌθｌ
　−Ｈ−ｓｉｎ　ｌθ１■Ｈ−ｃｏｓ　ｌθｌ　−Ｈ−
ｓｉｎ　ｌθ１ｔｙ　　Ｈ−ｓｉｎｌθ１ （０）　　Ｗ−ｓｉｎｌθ１ ■　Ｈ−ｓｉｎ　ＩＯ２ ■　Ｗ−ｓｉｎｌθ１ いま、全体の方向コードの数に対する斜成分の方向コー
ドの数の割合、即ち、 というパラメータを考え、第４図Ａ−Ｃの各姿勢におけ
るＫｌの値を求めると、 ０θ＝０６のとき、 ・１θ１〉０°のとき、 となる。

上記（１）式におけるパラメータＫｌの値は、パターン
入力装置から取込んだ画像データに基づく演算によって
得られるものであり、そのパラメータＫｌが（２）及び
（３）式の関係を有していることから、姿勢角θは、 １θｌ＝　　ｊａｎ−’（Ｋｌ）　　　　　　　　　　
ｅ　＠　　６　（４）によって求めることができる。

上述した姿勢角測定法において、パターン変換や方向コ
ードの計数は極めて短い時間内に行うことができ、従っ
て実質的に上記（４）式の計算を行うだけの時間で、即
ち実時間といえる程度に短い時間内に姿勢角θの検出を
行うことができる。

以上の演算によって、（４）式に基づく姿勢角θ、の値
を求めることができるが、θの正負は求めることはでき
ない、認識対象の姿勢が正負いずれの側に傾斜している
のかを検出する必要がある場合には１次のような演算処
理によってそれを求めればよい。

パターン変換によって得られた方向コードのうち、斜成
分（■〜（Φ）の４種類に注目すると。

・θ〉０６のとき、　　　・θくｏ″のとき、■＝　　
Ｗ−３ｉｎθ　　　　　（６）＝　　Ｈ−ｓｉｎｌθ１
ｆ４３＝　　Ｈ−ｓｉｎθ　　　　　■＝　　Ｗ−ｓｉ
ｎ　ｌθ１■＝　　Ｗ−ｓｉｎθ　　　　　■＝　　Ｈ
−ｓｉｎ　ｌθ１■＝　　Ｈ−５ｉｎθ　　　　　（Φ
＝　　Ｌｓｉｎ　ｌθ１である。

ここで、傾斜方向を異にする斜成分の方向コードの比、 というパラメータを考え、認識対象が正または負の姿勢
角をとるときのに２の値を求めると、・θ＞ｏ’のとき
　　　・θ＜ｏ＠のとさとなり、即ち、θが正負いずれ
かによりに２の値が変化するので、それによって姿勢角
θの正負を判別することができる。

また、上記姿勢角とは別に、認識対象の多角形物体が長
方形である場合には、その長辺と短辺の辺長をも容易に
計測することができる。このような辺長の計測は、実質
的に長方形物体の形状を認識することにもなり、特に複
数形状の長方形物体を分別しながら、それらの姿勢角を
測定する場合に有効に利用することができる。

上記辺長の計測には、水平及び垂直成分の方向コードの
比、即ち、 というパラメータを考え、この（７）式から。

Ｈ＝に３・Ｗ を得る。一方、図形パターンの面積Ｓは、周知の技術に
よって容易に求めることができ、従って、上式と５＝Ｗ
−Ｈの関係から、辺長Ｗ及びＨを、Ｗ＝ｆｉ丁７石 Ｈ＝ｒ１丁７１− によって求めることができる。

なお、上記辺長は、前述したパラメータに２を用いても
計測することができる。

第６図は、各種姿勢角を持つ物体の姿勢を計測したとき
の誤差量を示すもので、Ｗ＝　　２５．０ＩＩ１ｍ　。

Ｈ＝　　２０．０ｍｍの長方形を対象とし、４０Ｘ　４
Ｑのマトリックス・パターンにより計測した結果の最大
誤差、平均誤差、最小誤差を示している。

同図に示す結果からすれば、誤差量が比較的大きいとも
考えられるが１図形パターンが実質的に３０Ｘ　３０の
マトリックス・パターン内に収まるという非常に劣悪な
条件で計測しているために、誤差量が増大したものであ
り、マトリックスΦパターンの分割数を大きくすること
により情報量を増加すると、誤差量が著しく低下するこ
とが期待できる。

以上に述べたところでは、方向コードとして第３図の８
種類を考えているが、例えば■と■、■と■、■と■、
■と■の方向コードを同一化することにより４種類とす
ることもできる。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の姿勢角測定法によれば
、長方形を主体とする単純な多角形物体の姿勢角の計測
を前提とすることにより、極めて簡単な手段で正確に、
しかも実時間で測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の姿勢角測定法における画像処理過程の
流れ図、第２図はパターン変換のための２Ｘ２のメツシ
ュポイントにおけるデータ分類についての説明図、第３
図はパターン変換のための方向コードについての説明図
、第４図Ａ−Ｃは認識対象である長方形物体の姿勢と方
向コードとの関係についての説明図、第５図は角度θだ
け傾斜した長方形の輪郭部における各方向コードの出現
頻度に関する説明図、第６図は各種姿勢角を持つ長方形
物体の姿勢を計測したときの誤差量を示すグラフである
。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パターン入力装置によって得た２次元的な図形パタ
   ーンを、２値化したマトリックス・パターンとし、上記
   マトリックス・パターン上における相隣接するｎ×ｎの
   メッシュポイントについて、それぞれいずれの方向に図
   形の実部と空部の境界線が向いているかにより必要数の
   方向コードに変換するパターン変換を行い、これらの各
   方向コードの数を計数して、全体の方向コードの数に対
   する斜成分の方向コードの数の割合に基づいて認識対象
   の姿勢角を測定することを特徴とする多角形部品の姿勢
   角測定法。 ２、パターン入力装置によって得た２次元的な図形パタ
   ーンを、２値化したマトリックス・パターンとし、上記
   マトリックス・パターン上における相隣接するｎ×ｎの
   メッシュポイントについて、それぞれいずれの方向に図
   形の実部と空部の境界線が向いているかにより必要数の
   方向コードに変換するパターン変換を行い、これらの各
   方向コードの数を計数して、全体の方向コードの数に対
   する斜成分の方向コードの数の割合に基づいて認識対象
   の姿勢角を測定し、さらに傾斜方向を異にする斜成分の
   方向コードの比に基づいて上記姿勢角の正負を判別する
   ことを特徴とする多角形部品の姿勢角測定法。