JPWO2017098561A1 - 基板用の画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

基板の基準位置をより高精度に認識することが可能な基板用の画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。基板用の画像処理装置は、検出部の走査によって基準マークの位置が検出されなかった場合に、第一領域において基準マークの外側に位置する基板の特徴部を示す第二テンプレートを取得するテンプレート取得部と、第二テンプレートを用いて基板の基準位置を認識する位置認識部と、を備える。

Description

本発明は、基板用の画像処理装置および画像処理方法に関するものである。

例えば特許文献１には、部品実装機の機内に搬入された基板の基準位置を認識する構成が開示されている。基板の基準位置の認識では、例えば基板の配線パターンを撮像して取得された画像データから配線パターンにおける特徴部を基準マークとして検出する。また、上記の検出には、特徴部のエッジ部に倣った形状からなる標準線やエッジ部と交差する複数のシークラインのように、配線パターンにおける特徴部を示すテンプレートが用いられる。

特開２００３−０８６９９６号公報

ところで、上記の検出において配線パターンの特徴部が検出されない場合に、画像処理装置は、画像データを作業者に対して表示するとともに、当該画像データにおける基準位置の設定を受け付けて検出処理を補完する。しかしながら、作業者の手動操作による基準位置の設定には、目測による誤差が含まれるおそれがある。例えば部品実装機の実装処理の精度を適正に維持するためには、基板の基準位置を高精度に認識することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基板の基準位置をより高精度に認識することが可能な基板用の画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る基板用の画像処理装置は、基板の上面に配置された基準マークが含まれる第一領域を撮像して得られた画像データを取得する画像取得部と、前記基準マークの形状を示す第一テンプレートを用いて前記画像データを走査して前記基準マークの位置を検出する検出部と、前記検出部の走査によって前記基準マークの位置が検出されなかった場合に、前記第一領域において前記基準マークの外側に位置する前記基板の特徴部を示す第二テンプレートを取得するテンプレート取得部と、前記第二テンプレートを用いて前記基板の基準位置を認識する位置認識部と、を備える。

請求項８に係る基板用の画像処理方法は、基板の上面に配置された基準マークが含まれる第一領域を撮像して得られた画像データを取得する画像取得工程と、前記基準マークの形状を示す第一テンプレートを用いて前記画像データを走査して前記基準マークの位置を検出する検出工程と、前記検出工程の走査によって前記基準マークの位置が検出されなかった場合に、前記第一領域において前記基準マークの外側に位置する前記基板の特徴部を示す第二テンプレートを取得するテンプレート取得工程と、前記第二テンプレートを用いて前記基板の基準位置を認識する位置認識工程と、を備える。

請求項１，８に係る発明の構成によると、基板の基準マークの位置が検出不能の場合に、同一の第一領域に含まれる他の特徴部を示す第二テンプレートを用いて基板の基準位置を認識する。これにより、第二テンプレートを用いた補完処理を実行でき、作業者の手動操作によって基板の基準位置が設定される場合と比較して、基準位置を高精度に認識できる。また、第一テンプレートを用いた初期の検出処理にて取得された画像データを流用でき、画像処理における処理効率を向上して、補完処理に要する時間を短縮できる。

第一実施形態における基板用の画像処理装置を適用された生産ラインを示す模式図である。 基板および配線パターンおよび第一領域を示す図である。 図２における第一領域を撮像して得られた画像データに第一テンプレートを重ねた状態を示す図である。 基板の基準位置を認識する画像処理を示すフローチャートである。 図４における補完処理を示すフローチャートである。 生成された第二テンプレートを示す図である。 第一画像データを複数の区画に区分した状態を示す図である。 画像データに第二テンプレートを重ねて表示した表示装置の画面であり、作業者の手動操作により画像データに対する第二テンプレートの位置合わせを受け付けている状態を示す図である。 第二実施形態における補完処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の基板用の画像処理装置および画像処理方法を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実施形態において、例えば集積回路などの回路基板製品を製造する生産ラインを構成する部品実装機に基板用の画像処理装置が組み込まれた構成を例示する。

＜第一実施形態＞
（生産ライン１の構成）
生産ライン１は、図１に示すように、ネットワークを介してホストコンピュータ２と通信可能に接続された複数の生産設備により構成される。この生産設備には、部品実装機１０の他に、例えばスクリーン印刷機や実装検査機、リフロー炉などが含まれる。部品実装機１０を含む生産設備は、ネットワークを介してホストコンピュータ２と種々のデータを入出力可能に構成されている。

ホストコンピュータ２は、生産ライン１の動作状況を監視し、部品実装機１０を含む生産設備の制御を行う。ホストコンピュータ２には、部品実装機１０を制御するための各種データが記憶されている。上記の各種データには、生産される回路基板製品の種類や生産量を含む生産計画、部品実装機１０を動作させるための制御プログラム、および画像処理に用いられるテンプレートが含まれる。ホストコンピュータ２は、各生産設備における生産処理の実行に際して、制御プログラムなどの各種データを各生産設備に適宜送出する。

（部品実装機１０の構成）
生産ライン１を構成する複数台の部品実装機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１と、部品供給装置１２と、部品移載装置１３と、部品カメラ１４と、基板カメラ１５と、制御装置２０とを備える。以下の説明において、部品実装機１０の水平幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向とし、部品実装機１０の水平奥行き方向（図１の上下方向に）をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な鉛直方向（図１の前後方向）をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１１は、ベルトコンベアなどにより構成され、基板５０を搬送方向（本実施形態においてはＸ軸方向）へと順次搬送する。基板搬送装置１１は、部品実装機１０の機内における所定の位置に基板５０を位置決めする。そして、基板搬送装置１１は、部品実装機１０による実装処理が実行された後に、基板５０を部品実装機１０の機外に搬出する。

部品供給装置１２は、供給位置Ｐｓにおいて、基板５０に装着される電子部品を供給する。部品供給装置１２は、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスロットを有する。複数のスロットには、フィーダ１２ａが着脱可能にそれぞれセットされる。部品供給装置１２は、フィーダ１２ａにより例えばキャリアテープを送り移動させて、フィーダ１２ａの先端側（図１の上側）に位置する取出し部において電子部品を供給する。

部品移載装置１３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成される。部品移載装置１３は、部品実装機１０の奥行き方向の後部側（図１の上側）から前部側の部品供給装置１２の上方にかけて配置されている。部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３ａ、移動台１３ｂと、装着ヘッド１３ｃとを備える。ヘッド駆動装置１３ａは、直動機構により移動台１３ｂをＸＹ軸方向に移動可能に構成されている。

装着ヘッド１３ｃは、図示しないフレームを介して、移動台１３ｂにクランプして固定される。また、装着ヘッド１３ｃには、図示しない複数の吸着ノズルが着脱可能に設けられる。装着ヘッド１３ｃは、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能に、且つ昇降可能に各吸着ノズルを支持する。各吸着ノズルは、装着ヘッド１３ｃに対する昇降位置や角度、負圧の供給状態を制御される。各吸着ノズルは、負圧を供給されることにより、フィーダ１２ａの取出し部において供給される電子部品を吸着して保持する。

部品カメラ１４および基板カメラ１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ１４および基板カメラ１５は、通信可能に接続された制御装置２０による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置２０に送出する。

部品カメラ１４は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きとなるように部品実装機１０の基台に固定され、部品移載装置１３の下方から撮像可能に構成される。より具体的には、部品カメラ１４は、吸着ノズルに保持された状態の電子部品の下面を撮像可能に構成される。基板カメラ１５は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の下向きとなるように部品移載装置１３の移動台１３ｂに設けられる。基板カメラ１５は、基板５０を撮像可能に構成されている。

（制御装置２０の構成）
制御装置２０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置２０は、電子部品の実装処理を制御する。制御装置２０は、ネットワークを介してホストコンピュータ２と通信可能に接続されている。制御装置２０は、図１に示すように、実装制御部２１、記憶装置２２、表示装置２３、入力装置２４、および画像処理装置３０を備える。

実装制御部２１は、装着ヘッド１３ｃの位置や吸着機構の動作を制御する。より詳細には、実装制御部２１は、部品実装機１０に複数設けられた各種センサから出力される情報、各種の認識処理の結果を入力する。そして、実装制御部２１は、記憶装置２２に記憶されている制御プログラム、各種センサによる情報、画像処理装置３０による認識処理の結果に基づいて、部品移載装置１３へと制御信号を送出する。これにより、装着ヘッド１３ｃに支持された吸着ノズルの位置および回転角度が制御される。

記憶装置２２は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。この記憶装置２２には、制御プログラム、制御情報、画像データ、画像処理装置３０による各種処理の一時データなどが記憶される。表示装置２３は、各種データを映像として作業者に対して表示する。入力装置２４は、作業者の手動操作による各種データの入力を受け付ける機器である。

（画像処理装置３０の構成）
画像処理装置３０は、部品カメラ１４および基板カメラ１５の撮像により得られた画像データを取得して、用途に応じた画像処理を実行する。この画像処理には、例えば、画像データの二値化、フィルタリング、色相抽出、超解像処理などが含まれ得る。画像処理装置３０は、基板５０の基準位置を認識する画像処理を実行する。

ここで、基板搬送装置１１により機内に搬入された基板５０の位置には、位置決め誤差が含まれることがある。そのため、制御装置２０は、基板５０の基準位置を認識する画像処理の結果に基づいて、基板５０の位置決め状態に応じて装着ヘッド１３ｃが保持する吸着ノズルの位置を補正する。これにより、電子部品が基板５０の適正な位置に装着され、実装処理の精度向上が図られている。

なお、上記の基板５０の基準位置の認識では、基板５０の上面に配置された任意形状からなる基準マークの検出処理が行われる。本実施形態において、画像処理装置３０は、図２に示すように、矩形状のフィデューシャルマーク５５（以下、「Ｆマーク」と称する）を基準マークとして採用する。

画像処理装置３０は、図１に示すように、画像取得部３１、検出部３２、テンプレート取得部３３、および位置認識部３５を備える。画像取得部３１は、基板５０の上面に配置された基準マークであるＦマーク５５が含まれる第一領域Ｍ（図２を参照）を撮像して得られた画像データ６０（図３を参照）を取得する。上記の「第一領域Ｍ」は、本実施形態において、基板５０に対して相対移動された基板カメラ１５により撮像可能な領域である。

検出部３２は、基準マークであるＦマーク５５の形状を示す第一テンプレート７０を用いて画像データ６０を走査して、Ｆマーク５５の位置を検出する。ここで、第一テンプレート７０のように検出処理に用いられるテンプレートは、検出対象（ここでは、Ｆマーク５５）のエッジ部に倣った形状からなる標準線や、当該エッジ部の形状に基づいて配置された複数のシークラインにより構成され、記憶装置２２に記憶されている。

本実施形態において、第一テンプレート７０は、図３に示すように、Ｆマーク５５のエッジ部と交差する複数のシークライン７１と、Ｆマーク５５が検出された場合に当該Ｆマーク５５の位置を示す規定点７２と、により構成される。第一テンプレート７０は、規定点７２の位置によって、基板５０の基準位置との位置関係が規定されている。

テンプレート取得部３３は、検出部３２の走査によってＦマーク５５の位置が検出されなかった場合に、第一領域ＭにおいてＦマーク５５の外側に位置する基板５０の特徴部を示す第二テンプレート８０を取得する（図６を参照）。ここで、画像処理装置３０は、上記のように第一テンプレート７０を用いた走査によってＦマーク５５の位置が検出されなかった場合に、別の手法によって基板５０の基準位置を認識する必要が生じる。そこで、画像処理装置３０は、検出処理を補完する補完処理を実行する。

上記の補完処理に用いられる第二テンプレート８０は、Ｆマーク５５の周囲であって且つ第一領域Ｍに含まれる位置にある基板５０の特徴部を示す。詳細には、基板５０の特徴部は、基板の上面に形成された配線パターン、印刷されたはんだ、装着された電子部品などにより構成される形状、模様、色彩若しくはこれらの結合による特徴的な部位である。本実施形態において、基板５０の特徴部５３は、基板５０の上面に形成された配線パターンの形状的な特徴部としている。

ここで、基板５０の配線パターンは、図２および図３に示すように、はんだを印刷などにより塗布されて電子部品の端子と電気的に接続されるランド５１と、ランド５１同士を接続する配線部５２とにより構成される。基板５０の特徴部５３は、より具体的には、矩形状からなる複数のランド５１の位置関係によって構成される。これに対応して、本実施形態において、第二テンプレート８０は、図６に示すように、複数の標準線８１と、規定点８２とにより構成される。

複数の標準線８１は、複数のランド５１のエッジ部および位置関係を示す。規定点８２は、基板５０の特徴部５３が検出された場合に検出されなかったＦマーク５５の位置を示す。つまり、第二テンプレート８０は、第一テンプレート７０と同様に、規定点８２の位置によって、基板５０の基準位置との位置関係が規定されている。なお、図６において、Ｆマーク５５が破線にて示されている。

また、テンプレート取得部３３が第二テンプレート８０を取得する方法としては、予備のテンプレートとして記憶装置２２に予め記憶されているものを読み出す他に、補完処理において適宜生成するようにしてもよい。第二テンプレート８０の取得方法に係る詳細については、補完処理（図５を参照）において説明する。

位置認識部３５は、第一テンプレート７０を用いた検出部３２の走査によるＦマーク５５の検出の結果に基づいて、基板５０の基準位置を認識する。また、上記の補完処理において、位置認識部３５は、第二テンプレートを用いて基板５０の基準位置を認識する。本実施形態において、位置認識部３５は、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の位置合わせに関する手動操作による設定を受け付けて、当該設定の内容に基づいて基板５０の基準位置を認識する。

ここで、制御装置２０の表示装置２３は、補完処理において、テンプレート取得部３３により取得された第二テンプレート８０を画像データ６０に重ねて表示する画像処理装置３０の表示部として兼用される。また、制御装置２０の入力装置２４は、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の相対位置の設定を受け付ける設定受け付け部として兼用される。つまり、画像処理装置３０は、作業者の手動操作によって画像データ６０に第二テンプレート８０が位置合わせされた場合に、第二テンプレート８０の規定点８２の位置に基づいて、基板５０の基準位置を認識する。

（画像処理装置３０による画像処理）
上記の基板用の画像処理装置３０による基板５０の基準位置を認識する画像処理について説明する。画像処理は、例えば部品実装機１０の実装処理において、基板搬送装置１１により位置決めされた基板５０の基準位置を認識するために実行される。画像処理装置３０は、先ず、図４に示すように、準備処理を実行する（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））。

上記の準備処理（Ｓ１１）には、Ｆマーク５５が含まれる第一領域Ｍを撮像する撮像処理や、Ｆマーク５５の形状を示す第一テンプレート７０を記憶装置２２から読み出す処理が含まれる。次に、画像取得部３１は、記憶装置２２に記憶された第一領域Ｍを撮像して得られた画像データ６０を取得する（Ｓ１２）。続いて、検出部３２は、第一テンプレート７０を用いて画像データ６０を走査して、Ｆマーク５５の位置を検出する（Ｓ１３）。

画像処理装置３０は、検出部３２の走査によってＦマーク５５の位置が検出されたか否かを判定する（Ｓ１４）。具体的には、エッジ処理された画像データ６０における所定位置において、第一テンプレート７０の全てのシークライン７１が画像データ６０のエッジ部と交差する場合に、第一テンプレート７０と一致するＦマーク５５が検出されたものと判定する（Ｓ１４：Ｙｅｓ）。そして、位置認識部３５は、検出部３２の走査によるＦマーク５５の検出の結果に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

一方で、画像処理装置３０は、全てのシークライン７１が画像データ６０のエッジ部と交差しない場合に、Ｆマーク５５の位置が検出されなかったものと判定する（Ｓ１４：Ｎｏ）。このように、例えばＦマーク５５の一部が欠落しているなどの要因によってＦマーク５５の位置が検出不能の場合に、Ｆマーク５５の位置を取得する補完処理を実行する（Ｓ１５）。

本実施形態において、補完処理（Ｓ１５）には、第二テンプレート８０の設定処理（Ｓ２０）と、画像データ６０と第二テンプレート８０の位置合わせ処理（Ｓ３０）とが含まれる。これにより、第一テンプレート７０を用いた走査によっては検出されなかったＦマーク５５の位置が補完され、基板５０の基準位置の認識（Ｓ１６）が可能となる。

（補完処理の詳細）
補完処理（Ｓ１５）のテンプレート設定処理（Ｓ２０）において、テンプレート取得部３３は、第二テンプレート８０を新たに生成、または既存の第二テンプレート８０を取得することによって、後の位置合わせ処理（Ｓ３０）に使用される第二テンプレート８０を設定する。

ここで、画像処理装置３０は、部品実装機１０の実装処理の実行中において基板５０の基準位置を認識する認識処理を適宜実行する。そのため、同一の基板５０を対象とした実装処理において、Ｆマーク５５の位置を検出する画像処理が複数回に亘って行われることがある。しかし、実装処理の中で実装された電子部品によりＦマーク５５の形状の一部または全部が覆われて、Ｆマーク５５の位置を検出できなくなる場合などがある。そこで、第一テンプレート７０を用いた走査によってＦマーク５５の位置が検出された場合に、画像処理装置３０は、認識処理に用いられた画像データが後の認識処理にて用いられることを想定して、上記の画像データを認識処理においてＦマーク５５の検出に成功した「第一画像データ６０Ｂ」として記憶装置２２に記憶する。

テンプレート取得部３３は、図５に示すように、先ず第一画像データ６０Ｂが記憶装置２２に記憶されているか否かを判定する（Ｓ２１）。つまり、部品実装機１０が現在実行している実装処理の対象である基板５０において、第一テンプレート７０を用いた基準位置の認識処理が既に実行され、且つＦマーク５５の位置の検出に成功している場合には、第一画像データ６０Ｂが記憶装置２２に記憶されているものと判定される（Ｓ２１：Ｙｅｓ）。

そして、テンプレート取得部３３は、２回目以降の認識処理において検出部３２の第一テンプレートを用いた走査によってＦマーク５５の位置が検出されなかった場合に（図４のＳ１４：Ｎｏ）、Ｆマーク５５の位置が検出された前回以前の認識処理に用いられた画像データである第一画像データ６０Ｂを取得する（Ｓ２２）。続いて、テンプレート取得部３３は、第一画像データ６０Ｂに対して画像処理を実行して第二テンプレート８０を生成する生成処理を実行する（Ｓ２３）。

ここで、本実施形態における第二テンプレート８０は、作業者の手動操作による位置合わせに用いられるため、位置合わせ処理に適した画像処理が実行される。具体的には、テンプレート取得部３３は、第二テンプレート８０を重ねて表示される他の画像データ６０が透視可能となるように、第一画像データ６０Ｂを透明化する画像処理を実行する。また、テンプレート取得部３３は、透明化の他に、エッジ処理や二値化などの画像処理を実行して、基板５０の特徴部５３の形状が顕著となるようにしてもよい。

さらに、テンプレート取得部３３は、本実施形態において、第二テンプレート８０を生成する生成処理（Ｓ２３）において、図７に示すように、第一画像データ６０Ｂを複数の区画６１に区分する。そして、テンプレート取得部３３は、複数の区画６１のうち所定条件を満たす区画６１Ｒを除去する（図７の斜線部）。除去対象とする区画６１Ｒには、本実施形態において、第一画像データ６０Ｂを得るために撮像した時から現在までに電子部品を実装された区画と、画像の複雑さが予め設定された閾値を超える区画とが含まれる。

電子部品が実装された区画６１は、基板５０の見かけが変動しているため、当該区画６１を含むテンプレートが目測による位置合わせ処理に不適であるという理由により除去対象とされる。また、画像の複雑さが閾値を超える区画６１は、エッジ部が複雑に集まった状態にあり、当該区画６１を含むテンプレートが目測による位置合わせ処理に不適であるという理由により除去対象とされる。

また、本実施形態において、テンプレート取得部３３は、第一画像データ６０ＢのうちＦマーク５５を含む領域を除去する画像処理を実行する。第一テンプレート７０を用いた走査によってＦマーク５５の位置が検出不能であったことから、現在の基板５０の状態を示す画像データ６０では、第一テンプレート７０の全体を目視できないおそれがある。そこで、テンプレート取得部３３は、第二テンプレート８０に現在の見かけと一致しないＦマーク５５を含む区画６１を除去して、目測による位置合わせ処理により適応した第二テンプレート８０を生成する構成としている。

これにより、図６に示すように、基板５０の特徴部５３を示す第二テンプレート８０が新たに生成される。なお、第二テンプレート８０の規定点８２は、第一画像データ６０ＢにおいてＦマーク５５の位置が検出されているため、当該検出の結果および第一テンプレート７０の規定点７２の位置関係によって規定される。つまり、規定点８２は、第二テンプレート８０が画像データ６０に対して位置合わせされた場合に、当該画像データ６０におけるＦマーク５５の位置を示す。

また、テンプレート取得部３３は、第一画像データ６０Ｂが記憶装置２２に記憶されていない場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、第一画像データ６０Ｂを代用可能な代用画像データが記憶装置２２に記憶されているか否かを判定する（Ｓ２４）。上記の代用画像データは、例えば実装処理の対象である基板５０と同種の基板を予め撮像して得られた画像データである。代用画像データが記憶されている場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、テンプレート取得部３３は、当該代用画像データを取得する（Ｓ２５）。そして、テンプレート取得部３３は、代用画像データに対して透明化などの画像処理を実行して、第二テンプレート８０を生成する（Ｓ２３）。

一方で、代用画像データが記憶装置２２に記憶されていない場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、テンプレート取得部３３は、他の基板５０で使用された既存の第二テンプレート（以下、「旧第二テンプレート」という）による代用が可能か否かを判定する（Ｓ２６）。ここで、電子部品の装着状態やはんだの印刷状態によって基板５０の見かけが個々に異なる。そのため、実装処理の実行中における補完処理（Ｓ１５）では、対象の基板５０を撮像して得られた第一画像データ６０Ｂを用いて第二テンプレート８０が生成されることが望ましい。

これに対して、基板５０の特徴部５３がランド５１により構成されている場合には、同種の基板５０であれば個体差による差異が十分に小さい。そこで、テンプレート取得部３３は、他の画像処理において既に旧第二テンプレートが生成されている場合には、当該画像処理が対象とした基板５０の種別、および旧第二テンプレートの素材となった第一画像データの撮像領域に基づいて、旧第二テンプレートによる代用の可否を判定する（Ｓ２６）。

テンプレート取得部３３は、旧第二テンプレートによる代用が可能と判定した場合には（２６：Ｙｅｓ）、旧第二テンプレートを今回の補完処理における第二テンプレート８０として取得する（Ｓ２７）。一方で、テンプレート取得部３３は、旧第二テンプレートによる代用ができない（旧第二テンプレートが記憶されていない場合を含む）場合には（Ｓ２６：Ｎｏ）、第一テンプレート７０を取得する（Ｓ２８）。

続いて、位置合わせ処理（Ｓ３０）において、表示装置２３は、図８に示すように、第二テンプレート８０を画像データ６０に重ねて表示する（Ｓ３１）。表示装置２３は、例えば矩形状の第二テンプレート８０の四辺にそれぞれカーソルを配置する。また、表示装置２３は、画像データ６０に第二テンプレート８０を上記のように重ねて表示した場合に、基板５０の特徴部５３に対する第二テンプレート８０の相対位置に基づく一致度合いを併せて表示する。

特徴部５３と第二テンプレート８０の一致度合いは、例えば第二テンプレート８０の標準線８１に画像データ６０のエッジ部にどの程度重なっているか示す値である。表示装置２３は、上記の一致度合いを、図８の下部に示すように数値で表示する。その他に、表示装置２３は、第二テンプレート８０の標準線８１の表示色や線種によって、一致度合いを表示するようにしてもよい。

その後に、入力装置２４は、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の位置合わせ操作を受け付ける（Ｓ３２）。作業者は、例えば画像データ６０におけるランド５１と第二テンプレート８０の標準線８１との重なりの状態を、例えば数値化された一致度合いなどを参照して調整する。

この操作によって画像データ６０に対する第二テンプレート８０の相対位置の設定がなされると、Ｆマーク５５の位置が検出された場合と同様の状態となる。その後に、位置認識部３５は、上記の設定の内容および第二テンプレート８０の規定点８２により規定された基準位置との位置関係に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

また、テンプレート設定処理（Ｓ２０）において、第二テンプレート８０を取得できなかった場合には、表示装置２３は、第一テンプレート７０を画像データ６０に重ねて表示し、入力装置２４が画像データ６０に対する第一テンプレート７０の位置合わせ操作を受け付ける（Ｓ３２）。その後に、位置認識部３５は、位置合わせされた第一テンプレート７０の規定点７２の位置に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の画像処理装置および画像処理方法の構成は、主として、第一実施形態における補完処理（Ｓ１５）が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。第二実施形態において、補完処理（Ｓ１１５）には、図９に示すように、第二テンプレート８０の設定処理（Ｓ２０）と、第二テンプレート８０を用いた再検出を実行する第二検出処理（Ｓ１４０）と、位置合わせ処理（Ｓ３０）とが含まれる。

ここで、本実施形態における第二テンプレート８０は、上記のように検出部３２による再検出に用いられるため、検出処理に適した画像処理が実行される。具体的には、第二テンプレート８０を生成する生成処理（Ｓ２３）において、テンプレート取得部３３は、基板５０の特徴部５３に対応するエッジ部を抽出する画像処理を実行する。これにより、抽出されたエッジ部が第二テンプレート８０の標準線８１として規定される。

補完処理（Ｓ１１５）においてテンプレート取得部３３がテンプレート設定処理（Ｓ２０）を実行した後に、画像処理装置３０は、先ず第二テンプレート８０が取得されたか否かを判定する（Ｓ１４１）。新たに生成、または代用可能な旧第二テンプレートが第二テンプレート８０として取得された場合には（Ｓ１４１：Ｙｅｓ）、検出部３２は、取得された第二テンプレート８０を用いて画像データ６０を走査して、基板５０の特徴部５３の位置を検出する。つまり、検出部３２は、第二テンプレート８０を用いた検出を再度実行する。

画像処理装置３０は、検出部３２の走査によって基板５０の特徴部５３の位置が検出されたか否かを判定する（Ｓ１４３）。具体的には、エッジ処理された画像データ６０における所定位置において、第二テンプレート８０の全ての標準線８１が画像データ６０のエッジ部と一致する場合に、第二テンプレート８０と一致する特徴部５３が検出されたものと判定する（Ｓ１４３：Ｙｅｓ）。これにより、作業者による位置合わせ処理（Ｓ３０）が省略されるとともに、補完処理（Ｓ１１５）が終了される。その後に、位置認識部３５は、検出部３２の走査による特徴部５３の検出の結果に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

一方で、画像処理装置３０は、全ての標準線８１が画像データ６０のエッジ部と交差しない場合に、特徴部５３の位置が検出されなかったものと判定する（Ｓ１４３：Ｎｏ）。このように、自動的な再検出処理を実行してもＦマーク５５の位置に相当する特徴部５３の位置を検出できなかった場合、およびテンプレート設定処理（Ｓ２０）にて第二テンプレート８０を取得できなかった場合には（Ｓ１４１：Ｎｏ）、作業者の手動操作による位置合わせ処理（Ｓ３０）が実行され、補完処理（Ｓ１１５）が終了される。その後に、位置認識部３５は、位置合わせ処理における設定の内容等に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

＜第一、第二実施形態の構成による効果＞
基板用の画像処理装置３０は、基板５０の上面に配置された基準マーク（Ｆマーク５５）が含まれる第一領域Ｍを撮像して得られた画像データ６０を取得する画像取得部３１と、基準マーク（Ｆマーク５５）の形状を示す第一テンプレート７０を用いて画像データ６０を走査して基準マーク（Ｆマーク５５）の位置を検出する検出部３２と、検出部３２の走査によって基準マーク（Ｆマーク５５）の位置が検出されなかった場合に、第一領域Ｍにおいて基準マーク（Ｆマーク５５）の外側に位置する基板５０の特徴部５３を示す第二テンプレート８０を取得するテンプレート取得部３３と、第二テンプレート８０を用いて基板５０の基準位置を認識する位置認識部３５と、を備える。

基板用の画像処理方法は、基板５０の上面に配置された基準マーク（Ｆマーク５５）が含まれる第一領域Ｍを撮像して得られた画像データ６０を取得する画像取得工程（Ｓ１２）と、基準マーク（Ｆマーク５５）の形状を示す第一テンプレート７０を用いて画像データ６０を走査して基準マーク（Ｆマーク５５）の位置を検出する検出工程（Ｓ１３）と、検出工程（Ｓ１３）の走査によって基準マーク（Ｆマーク５５）の位置が検出されなかった場合に（Ｓ１４：Ｎｏ）、第一領域Ｍにおいて基準マーク（Ｆマーク５５）の外側に位置する基板５０の特徴部５３を示す第二テンプレート８０を取得するテンプレート取得工程（Ｓ２０）と、第二テンプレート８０を用いて基板５０の基準位置を認識する位置認識工程（Ｓ１６）と、を備える。

このような構成によると、基板５０のＦマーク５５の位置が検出不能の場合に（Ｓ１４：Ｎｏ）、同一の第一領域Ｍに含まれる他の特徴部５３を示す第二テンプレート８０を用いて基板５０の基準位置を認識する。これにより、第二テンプレート８０を用いた補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）を実行でき、作業者の手動操作によって基板５０の基準位置が設定される場合と比較して、基準位置を高精度に認識できる（Ｓ１６）。また、第一テンプレート７０を用いた初期の検出処理（Ｓ１３）に使用するために取得された画像データ６０を流用できる。これにより、画像処理における処理効率を向上して、補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）に要する時間を短縮できる。

また、第一、第二実施形態において、画像処理装置３０は、取得された第二テンプレート８０を画像データ６０に重ねて表示する表示部（表示装置２３）と、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の相対位置の設定を受け付ける設定受け付け部（入力装置２４）と、を備える。位置認識部３５は、設定（Ｓ３０）の内容および第二テンプレート８０に規定された基準位置との位置関係に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

このような構成によると、作業者により入力された設定の内容を反映して、基板５０の基準位置を認識できる。ここで、例えば画像データ６０にテンプレートを重ねて表示して手動操作による基準位置の設定を受け付ける場合に、作業者はＦマーク５５にテンプレートを位置合わせするような操作を行う。しかしながら、上記のＦマーク５５は、例えば一部が欠落しているなどの要因によって画像処理装置３０が検出できなかったものであり、作業者が目測で位置合わせを正確に行うことは容易でない。

これに対して、上記構成によると、画像データ６０にはＦマーク５５の周囲に位置する第二テンプレート８０が重ねて表示されるので、作業者による位置合わせの手動操作を支援することができる。よって、作業者の目測による設定であっても、Ｆマーク５５と第二テンプレート８０との位置合わせと比較して、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の相対位置をより正確に設定できる。結果として、基準位置を高精度に認識できる。

また、第一、第二実施形態において、表示部（表示装置２３）は、画像データ６０に第二テンプレート８０を重ねて表示した場合に、基板５０の特徴部５３に対する第二テンプレート８０の相対位置に基づく一致度合いを併せて表示する。

このような構成によると、作業者は、表示される一致度合いを参照して、画像データ６０に対する第二テンプレート８０の相対位置を設定することができる（Ｓ３２）。これにより、形状的な目視に加えて、現在の状態を常に把握することができるので、上記の相対位置をより高精度に設定できる。よって、基板５０の基準位置を高精度に認識できる。

また、第二実施形態において、検出部３２は、取得された第二テンプレート８０を用いて画像データ６０を走査して特徴部５３の位置を検出する（Ｓ１４２）。位置認識部３５は、検出部３２による検出の結果および第二テンプレート８０に規定された基準位置との位置関係に基づいて、基板５０の基準位置を認識する（Ｓ１６）。

このような構成によると、検出部３２は、同一の第一領域Ｍにおいて使用可能な第二テンプレート８０を用いて、画像データ６０を再び走査する（Ｓ１４２）。これにより、作業者による例えば画像データ６０に対するテンプレートの位置合わせを行うような手動操作を省略して（Ｓ１４３：Ｙｅｓ）、基板５０の基準位置が自動で認識される（Ｓ１６）。よって、画像処理における処理効率を向上して、補完処理（Ｓ１１５）に要する時間を短縮できる。

また、第一、第二実施形態において、画像処理装置３０は、基板５０に複数の電子部品を実装する部品実装機１０に適用され、部品実装機１０による実装処理の実行中において基準位置を認識する認識処理を複数回に亘って行う。テンプレート取得部３３は、２回目以降の認識処理において検出部３２の第一テンプレート７０を用いた走査によって基準マーク（Ｆマーク５５）の位置が検出されなかった場合に、基準マーク（Ｆマーク５５）の位置が検出された前回以前の認識処理に用いられた画像データ６０である第一画像データ６０を取得し（Ｓ２２）、当該第一画像データ６０を透明化する画像処理または特徴部５３に対応するエッジ部を抽出する画像処理を実行して第二テンプレート８０を生成する（Ｓ２３）。

このような構成によると、第二テンプレート８０は、現在の検出処理よりも過去に用いられ且つ基準マーク（Ｆマーク５５）の検出に成功した第一画像データ６０から生成される。これにより、例えば他の同種の基板５０を撮像して得られた画像データ６０に基づいて第二テンプレート８０を生成した場合と比較して、基板５０固有の状態（配線パターンの状態、はんだの印刷の状態、実装された電子部品の状態）を反映し、特徴部５３の検出に適した第二テンプレート８０を生成できる。

また、第一、第二実施形態において、テンプレート取得部３３は、第二テンプレート８０を生成する生成処理（Ｓ２３）において、第一画像データ６０のうち基準マーク（Ｆマーク５５）を含む領域を除去する画像処理を実行する（図７を参照）。

このような構成によると、第二テンプレート８０から基準マーク（Ｆマーク５５）を含む領域が除去されている。ここで、補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）において、基準マーク（Ｆマーク５５）は、例えば一部が欠落しているなどの要因によって画像処理装置３０が検出できなかったものである。そのため、第二テンプレート８０に基準マーク（Ｆマーク５５）を含む領域が含まれていると、却ってその後の走査や位置合わせなどの処理に影響するおそれがある。そこで、上記のような構成により、不一致となる領域を予め除去して、第二テンプレート８０を補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）により適合させることができる。

また、第一、第二実施形態において、テンプレート取得部３３は、第二テンプレート８０を生成する生成処理（Ｓ２３）において、第一画像データ６０を複数の区画６１に区分して、複数の区画６１のうち電子部品を実装された区画６１Ｒ、または画像の複雑さが予め設定された閾値を超える区画６１Ｒを除去する画像処理を実行する（図７を参照）。

このような構成によると、第二テンプレート８０から特定の区画６１Ｒが除去される。ここで、以前の検出処理に用いられてＦマーク５５の検出に成功した第一画像データ６０には、その後の実装処理の実行によっては基板５０固有の状態（例えば、実装された電子部品の状態）が変動し、補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）において特徴部５３として用いることができない領域が含まれる。また、多くの外形線などによって画像の複雑さが一定以上の場合には、テンプレートとしては走査や位置合わせには不適となりやすい。そこで、上記のような基板固有の状態が変動した区画や画像の複雑さが一定以上の区画を除去することで、第二テンプレート８０を補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）により適合させることができる。

＜第一、第二実施形態の変形態様＞
第一、第二実施形態において、基板５０の上面に配置された基準マークは、Ｆマーク５５であるものとした。これに対して、画像処理装置３０は、例えば基板５０の配線パターンの一部のように、基板５０の特徴部を基準マークとして採用してもよい。これは、例えば基板５０の集密度を高めるためにＦマーク５５が省略された場合や、基板５０の構成上、Ｆマーク５５と配線パターンとの位置関係が一定でない場合などに適用される。

上記のような態様においては、第一領域Ｍに含まれる複数の特徴部の一部が基準マークとされる。そして、当該基準マークの位置が検出されなかった場合に、第一領域Ｍに含まれる複数の特徴部の他の一部が補完処理（Ｓ１５，Ｓ１１５）において検出の対象とされる。このような構成においても第一、第二実施形態と同様の効果を奏する。

また、第一、第二実施形態において、画像処理装置３０は、部品実装機１０の制御装置２０に適用される構成とした。これに対して、基板用の画像処理装置および画像処理方法は、スクリーン印刷機や実装検査機など他の生産設備、またはホストコンピュータ２に適用することができる。このような構成においても第一、第二実施形態と同様の効果を奏する。

１：生産ライン、 ２：ホストコンピュータ
１０：部品実装機
１１：基板搬送装置
１２：部品供給装置、 １２ａ：フィーダ
１３：部品移載装置
１３ａ：ヘッド駆動装置、 １３ｂ：移動台
１３ｃ：装着ヘッド
１４：部品カメラ、 １５：基板カメラ
２０：制御装置
２１：実装制御部、 ２２：記憶装置、
２３：表示装置（表示部）、 ２４：入力装置（設定受け付け部）
３０：画像処理装置
３１：画像取得部、 ３２：検出部
３３：テンプレート取得部、 ３５：位置認識部
５０：基板
５１：ランド、 ５２：配線部、 ５３：特徴部
５５：フィデューシャルマーク（Ｆマーク）
６０：画像データ
６０Ｂ：（基準マークの検出に成功した）画像データ（第一画像データ）
６１：区画、 ６１Ｒ：（除去対象の）区画
７０：第一テンプレート、 ７１：シークライン、 ７２：規定点
８０：第二テンプレート、 ８１：標準線、 ８２：規定点
Ｍ：第一領域、 Ｐｓ：供給位置

Claims (8)

1. 基板の上面に配置された基準マークが含まれる第一領域を撮像して得られた画像データを取得する画像取得部と、
   前記基準マークの形状を示す第一テンプレートを用いて前記画像データを走査して前記基準マークの位置を検出する検出部と、
   前記検出部の走査によって前記基準マークの位置が検出されなかった場合に、前記第一領域において前記基準マークの外側に位置する前記基板の特徴部を示す第二テンプレートを取得するテンプレート取得部と、
   前記第二テンプレートを用いて前記基板の基準位置を認識する位置認識部と、
   を備える基板用の画像処理装置。
2. 前記画像処理装置は、
   取得された前記第二テンプレートを前記画像データに重ねて表示する表示部と、
   前記画像データに対する前記第二テンプレートの相対位置の設定を受け付ける設定受け付け部と、をさらに備え、
   前記位置認識部は、前記設定の内容および前記第二テンプレートに規定された前記基準位置との位置関係に基づいて、前記基板の基準位置を認識する、請求項１に記載の基板用の画像処理装置。
3. 前記表示部は、前記画像データに前記第二テンプレートを重ねて表示した場合に、前記基板の前記特徴部に対する前記第二テンプレートの相対位置に基づく一致度合いを併せて表示する、請求項２に記載の基板用の画像処理装置。
4. 前記検出部は、取得された前記第二テンプレートを用いて前記画像データを走査して前記特徴部の位置を検出し、
   前記位置認識部は、前記検出部による検出の結果および前記第二テンプレートに規定された前記基準位置との位置関係に基づいて、前記基板の前記基準位置を認識する、請求項１−３の何れか一項に記載の基板用の画像処理装置。
5. 前記画像処理装置は、前記基板に複数の電子部品を実装する部品実装機に適用され、前記部品実装機による実装処理の実行中において前記基準位置を認識する認識処理を複数回に亘って行い、
   テンプレート取得部は、２回目以降の前記認識処理において前記検出部の前記第一テンプレートを用いた走査によって前記基準マークの位置が検出されなかった場合に、前記基準マークの位置が検出された前回以前の前記認識処理に用いられた前記画像データである第一画像データを取得し、当該第一画像データを透明化する画像処理または前記特徴部に対応するエッジ部を抽出する画像処理を実行して前記第二テンプレートを生成する、請求項１−４の何れか一項に記載の基板用の画像処理装置。
6. 前記テンプレート取得部は、前記第二テンプレートを生成する生成処理において、前記第一画像データのうち前記基準マークを含む領域を除去する画像処理を実行する、請求項５に記載の基板用の画像処理装置。
7. 前記テンプレート取得部は、前記第二テンプレートを生成する生成処理において、前記第一画像データを複数の区画に区分して、前記複数の区画のうち前記電子部品を実装された区画、または画像の複雑さが予め設定された閾値を超える区画を除去する画像処理を実行する、請求項５または６に記載の基板用の画像処理装置。
8. 基板の上面に配置された基準マークが含まれる第一領域を撮像して得られた画像データを取得する画像取得工程と、
   前記基準マークの形状を示す第一テンプレートを用いて前記画像データを走査して前記基準マークの位置を検出する検出工程と、
   前記検出工程の走査によって前記基準マークの位置が検出されなかった場合に、前記第一領域において前記基準マークの外側に位置する前記基板の特徴部を示す第二テンプレートを取得するテンプレート取得工程と、
   前記第二テンプレートを用いて前記基板の基準位置を認識する位置認識工程と、
   を備える基板用の画像処理方法。

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