JPWO2018163385A1

JPWO2018163385A1 - 部品認識装置

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Publication number: JPWO2018163385A1
Application number: JP2019504251A
Authority: JP
Inventors: 幹也鈴木; 弘健江嵜
Original assignee: 株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: WO2018163385A1; JP6770170B2

Abstract

部品認識装置は、環状配置された複数の吸着ノズルにそれぞれ吸着された複数の部品であって、前記吸着ノズルに対する位置誤差および回転角度誤差が発生し得る複数の前記部品を一括して撮像し、画像データを取得する撮像部と、前記画像データの中において、前記位置誤差および前記回転角度誤差が発生したときに複数の前記部品がそれぞれ存在し得る複数の存在可能領域を個別に包含する複数の画像処理領域であって、相互に重ならない複数の前記画像処理領域を設定する領域設定部と、複数の前記画像処理領域にそれぞれ画像処理を施して、複数の前記部品をそれぞれ認識する画像処理部と、を備える。

Description

本明細書は、主に部品装着機に組み込まれ、部品移載装置の吸着ノズルに吸着された電子部品（以下、部品と称する）を撮像して認識する部品認識装置に関する。

プリント配線が施された基板に部品を実装するための諸作業（以下、対基板作業と称する）を施して、回路基板を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機として、はんだ印刷機、部品装着機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの対基板作業機を連結して部品実装ラインを構成することが一般的になっている。このうち、部品装着機は、基板搬送装置、部品供給装置、および部品移載装置を備える。部品移載装置の吸着ノズルに吸着された部品を認識するために、部品を撮像して画像データを取得する撮像部と、画像データを画像処理する画像処理部とを備えた部品認識装置が多用される。この種の部品認識装置に関する技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の部品装着機は、基準マークを有して部品を保持する装着ヘッドと、装着ヘッドを撮像する撮像部と、画像データの基準マークの位置に基づいて部品を含む画像処理領域を設定する設定手段と、画像処理領域の画像データを処理して部品の保持状態を検出する検出手段と、を備える。さらに、装着ヘッドは、部品を保持する複数の吸着ノズルを円周上に有し、設定手段は、画像処理領域の形状を四角形とする態様が開示されている。これによれば、基準マークをまず基準とするから、画像処理領域を小さな領域にすることができ、部品の保持状態を効率的に検出できる、とされている。

国際公開第２０１５／０１９４８７号

ところで、特許文献１において、円周上の複数の吸着ノズルが吸着した部品に対して、それぞれ大きめの四角形の画像処理領域を設定すると、隣り合う画像処理領域の間に重なりが発生する。すると、ある画像処理領域において、画像処理の対象となる本来の部品に加えて、隣接する吸着ノズルが吸着している部品の一部が写り込んでしまい、画像処理エラーとなるおそれが生じる。また、重なりが発生しないように小さめの四角形の画像処理領域を設定すると、部品の位置誤差および回転角度誤差に対して十分な広さの画像処理領域が確保できなくなる。このため、吸着ノズルで吸着可能な部品のサイズが制限されてしまう。

本明細書では、複数の部品を撮像して取得した画像データの中で、吸着ノズルごとに設定する画像処理領域に他の部品が写り込まないようにした部品認識装置を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、環状配置された複数の吸着ノズルにそれぞれ吸着された複数の部品であって、前記吸着ノズルに対する位置誤差および回転角度誤差が発生し得る複数の前記部品を一括して撮像し、画像データを取得する撮像部と、前記画像データの中において、前記位置誤差および前記回転角度誤差が発生したときに複数の前記部品がそれぞれ存在し得る複数の存在可能領域を個別に包含する複数の画像処理領域であって、相互に重ならない複数の前記画像処理領域を設定する領域設定部と、複数の前記画像処理領域にそれぞれ画像処理を施して、複数の前記部品をそれぞれ認識する画像処理部と、を備える部品認識装置を開示する。

本明細書で開示する部品認識装置によれば、撮像部は、複数の部品を撮像して画像データを取得し、領域設定部は、部品が存在し得る存在可能領域を個別に包含し、かつ相互に重ならない複数の画像処理領域を設定する。このため、吸着ノズルが吸着している部品は、仮に位置誤差および回転角度誤差が発生しても、この部品に対して設定された画像処理領域のみに写る。したがって、吸着ノズルごとに設定する画像処理領域に、他の部品は写り込まない。

第１実施形態の部品認識装置を装備した部品装着機の全体構成を模式的に示す斜視図である。第１実施形態の部品認識装置の構成を示す側面部分断面図である。主に撮像制御部からの制御で動作する部品認識装置の動作フローを示す図である。部品認識装置の撮像部よって取得された画像データを模式的に表す図である。画像データの中で、個別に設定された円形の画像処理領域の１個を太線で模式的に表した図である。比較例の部品認識装置で設定される四角形の画像処理領域および画像処理領域を説明する図である。長方形の部品を対象として設定する円形の画像処理領域、および四角形の画像処理領域を示した図である。長方形の本体部から突出した電極部を有する部品を対象として設定する円形の画像処理領域、および四角形の画像処理領域を示した図である。第２実施形態の部品認識装置の制御の構成を示すブロック図である。主に撮像制御部からの制御で動作する第２実施形態の部品認識装置の動作フローを示す図である。画像データの中で、個別に設定された等脚台形の画像処理領域の１個を太線で模式的に表した図である。画像データの中で求められた積領域の一例を太線で模式的に表した図である。

１．部品装着機９の全体構成
第１実施形態の部品認識装置４について、図１〜図５を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の部品認識装置４を装備した部品装着機９の全体構成を模式的に示す斜視図である。図１において、共通ベース９１の上に、同型の２台の部品装着機９が配置されている。部品装着機９は、部品移載装置１、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品認識装置４、および制御装置５などが機台９２に組み付けられて構成される。図中のＸ軸方向は基板Ｋを搬入出する方向、Ｙ軸方向は水平面内でＸ軸方向に直交する方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

基板搬送装置２は、部品装着機９の長手方向（Ｙ軸方向）の中央付近の機台９２の上面に配設されている。基板搬送装置２は、第１搬送装置２１および第２搬送装置２２が並設された、いわゆるダブルレーンタイプの装置である。第１搬送装置２１は、Ｘ軸方向に平行する一対のガイドレール、およびガイドレールにそれぞれ案内され基板Ｋを載置して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）などを有する。また、第１搬送装置２１には、装着実施位置まで搬送された基板Ｋを押し上げて位置決めするクランプ装置（図示省略）が設けられている。第２搬送装置２２も、第１搬送装置２１と同様に構成されている。

部品供給装置３は、部品装着機９の前側に設けられている。部品供給装置３は、着脱可能な多数のカセット式フィーダ３１により構成される。カセット式フィーダ３１は、本体３２と、本体３２の前側に設けられた供給リール３３と、本体３２の後端上部に設けられた部品取り出し部３４とを備える。供給リール３３には、多数の部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このキャリアテープは、図略のテープ送り機構により所定ピッチで送り出される。これにより、部品は、封入状態を解除されて部品取り出し部３４に順次送り込まれる。

部品移載装置１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置である。部品移載装置１は、部品装着機９の長手方向の後部（図１の右上側）から前部の部品供給装置３の上方にかけて配設されている。部品移載装置１は、ヘッド駆動機構１１、装着ヘッド１２、ノズルホルダ１３、および複数の吸着ノズル１４などで構成される。ヘッド駆動機構１１は、装着ヘッド１２を水平面内のＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。ヘッド駆動機構１１は、公知の各種技術を適宜採用して構成できる。

装着ヘッド１２は、下側にノズルホルダ１３を回動可能に支承している。ノズルホルダ１３は、環状配置された複数の吸着ノズル１４を有する。吸着ノズル１４は、部品取り出し部３４から部品を吸着して、基板Ｋの所定の装着座標位置に装着する。部品移載装置１は、部品供給装置３に移動して複数の吸着ノズル１４でそれぞれ部品を吸着し、後述の部品認識装置４を経由して基板Ｋに移動し部品を装着する、という吸着装着サイクルを行う。さらに、部品移載装置１は、吸着装着サイクルを繰り返すことによって、部品の装着作業を実施する。

部品認識装置４は、基板搬送装置２と部品供給装置３との間の機台９２の上面に、上向きに設けられている。部品認識装置４は、複数の吸着ノズル１４が部品取り出し部３４で部品を吸着して基板Ｋに移動する途中の状態を撮影する。これにより、部品認識装置４は、複数の部品を一括して撮像できる。取得された画像データは画像処理されて、部品の吸着状態が確認される。部品の吸着位置や回転角のずれ、リードの曲がりなどが確認されると、必要に応じて装着作業が微調整される。また、装着作業が困難な部品は、廃棄される。

制御装置５は、機台９２の上方を覆うカバー９３の前部に配設される。制御装置５は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作するコンピュータ装置を用いて構成される。制御装置５は、マンマシンインターフェースとしての入力部５１および表示部５２を備える。制御装置５は、予め設定された装着ジョブデータにしたがって、部品の装着作業を制御する。装着ジョブデータは、部品装着機９で基板Ｋに装着する部品の種類、数量、装着順序などを指定するものである。さらに、装着ジョブデータは、部品を吸着するカセット式フィーダ３１の位置や、基板Ｋ上の装着座標位置、装着に使用する吸着ノズル１４の種類なども指定する。

２．第１実施形態の部品認識装置４の構成
第１実施形態の部品認識装置４の詳細な説明に移る。図２は、第１実施形態の部品認識装置４の構成を示す側面部分断面図である。部品認識装置４は、複数の吸着ノズル１４が部品供給装置３から基板Ｋへ移動する途中で停止せずに撮像を行うオンザフライ撮像、あるいは、複数の吸着ノズル１４が一旦停止するタイミングで撮像を行う停止時撮像のどちらを行ってもよい。部品認識装置４は、撮像部７１、連結部７２、上椀部７３、照明部７４、および撮像制御部８などで構成されている。

撮像部７１は、Ｚ軸方向に延びる光入射軸ＡＯを有し、支持台７１１を介して機台９２上に取り付けられている。撮像部７１の上部中央は、上方からの光が入射する光入射部７１２となっている。撮像部７１の上方には、矩形断面の筒状の連結部７２が配設されている。さらに、連結部７２の上側には、上向きに開いた底のない椀状の上椀部７３が配設されている。撮像部７１は、撮像制御部８からの制御にしたがい、環状配置された複数の吸着ノズル１４およびそれぞれに吸着された複数の部品Ｐを一括して撮像し、画像データを取得する。さらに、撮像部７１は、取得した画像データを撮像制御部８に出力する。

照明部７４は、連結部７２の内面から上椀部７３の内面にかけて配設されている。詳述すると、連結部７２の内壁の一つの側面には、多数のＬＥＤよりなる落射光源７４１が設けられている。また、連結部７２の内部を斜めに横切ってハーフミラー７４２が設けられている。ハーフミラー７４２は、落射光源７４１から照射された水平方向の落射光をＺ軸方向上向きに反射するとともに、上方からの光を撮像部７１の光入射部７１２に向けて透過する。上椀部７３の椀状の内面に、多数のＬＥＤよりなる傾射光源７４４が四段配置されている。さらに、上椀部７３の椀状の内面の上縁寄りに、多数のＬＥＤよりなる側射光源７４６が一段配置されている。照明部７４は、撮像部７１の撮像時に、撮像制御部８からの制御にしたがって被写体に照明光を照射する。

図２に示されるように、ノズルホルダ１３の底面の中央に、中央マーカ１３１が付設されている。また、図２において、右側の吸着ノズル１４が下端の吸着口１４１に部品Ｐを保持せず、左側の吸着ノズル１４が吸着口１４１に部品Ｐを保持した状況が例示されている。吸着ノズル１４は、吸着口１４１よりも高い位置に背景プレート１４２を有する。背景プレート１４２は、吸着ノズル１４の外周から鍔状に水平方向に拡がる部材である。隣り合う吸着ノズル１４の背景プレート１４２は、相互間がわずかに離隔して配置されており、相互に接触しない。

背景プレート１４２の直径に基づいて、吸着ノズル１４が吸着可能な部品Ｐのサイズが定められる。詳述すると、吸着ノズル１４が吸着する部品Ｐは、吸着ノズル１４に対して位置誤差および回転角度誤差が発生し得る。これらの誤差が発生したときに、部品Ｐが存在し得る領域を存在可能領域と称する。この存在可能領域が背景プレート１４２に包含される範囲内で、吸着可能な最も大きな部品が定められる。

背景プレート１４２の下側の面は、部品Ｐと異なる色、例えば黒色とされている。背景プレート１４２は、撮像部７１の撮像時に部品Ｐの後ろ側に位置する。これにより、画像データの中で、背景プレート１４２と部品Ｐのコントラストが明瞭になり、部品Ｐの外形形状が精度よく認識される。

撮像制御部８は、コンピュータ装置を用いて構成される。撮像制御部８は、制御装置５からの撮像指令にしたがい、照明部７４を制御しつつ撮像部７１の撮像動作を制御する。さらに、撮像制御部８は、撮像動作を終了した撮像部７１から画像データを取得する。撮像制御部８は、領域設定部８１および画像処理部８２の機能を有する。領域設定部８１および画像処理部８２の詳細な機能については、後で動作および作用と併せて説明する。

３．第１実施形態の部品認識装置４の動作および作用
次に、第１実施形態の部品認識装置４の動作について説明する。図３は、主に撮像制御部８からの制御で動作する部品認識装置４の動作フローを示す図である。図３のステップＳ１で、撮像制御部８は、制御装置５からの撮像指令を待つ。制御装置５は、ヘッド駆動機構１１の駆動状況を把握して、複数の吸着ノズル１４が部品認識装置４の真上に到来するタイミングを検出し、または予期して撮像指令を発する。撮像指令を受け取った撮像制御部８は、動作フローの実行をステップＳ２に進める。

ステップＳ２で、撮像制御部８は、撮像部７１および照明部７４を制御して撮像動作を実施させる。図４は、部品認識装置４の撮像部７１よって取得された画像データＧｄを模式的に表す図である。図４において、ノズルホルダ１３が有する吸着ノズル１４は８本とされている。画像データＧｄには、８本の吸着ノズル１４の背景プレート１４２の全体が写っている。また、図４において、２本の吸着ノズル１４がそれぞれ部品Ｐを保持しており、３本から８本までの吸着ノズル１４が部品Ｐを保持する場合もある。

次のステップＳ３で、領域設定部８１は、ノズルホルダ１３の中央マーカ１３１を検出する。これにより、領域設定部８１は、画像データＧｄの中で、ノズルホルダ１３の中央位置を認識する。次のステップＳ４で、領域設定部８１は、ノズルホルダ１３の中央位置および回転位相に基づいて、各吸着ノズル１４の中央位置を認識する。この認識方法に限定されず、領域設定部８１は、画像データＧｄの中の背景プレート１４２を画像処理して各吸着ノズル１４の中央位置を認識してもよい。各吸着ノズル１４の中央位置の認識は、部品Ｐの有無や吸着姿勢に関係なく行われる。

次のステップＳ５で、領域設定部８１は、画像データＧｄの中で、それぞれの吸着ノズル１４に対して個別に画像処理領域Ｒ１を設定する。つまり、画像処理領域Ｒ１は、吸着ノズル１４ごとに設定され、全部で８個が設定される。図５は、画像データＧｄの中で、個別に設定された円形の画像処理領域Ｒ１の１個を太線で模式的に表した図である。第１実施形態において、画像処理領域Ｒ１は、吸着ノズル１４の中央を中心とする円形の領域とされる。８個の画像処理領域Ｒ１は、相互に重ならない。

画像処理領域Ｒ１は、円形の領域の中心座標値が吸着ノズル１４の中央に設定される。したがって、画像処理領域Ｒ１は、背景プレート１４２と同心配置になる。また、画像処理領域Ｒ１の半径は、部品Ｐの存在可能領域を包含するように設定される。画像処理領域Ｒ１の半径は、部品Ｐの大きさなどに基づいて自動演算されてもよく、オペレータの設定に基づいてもよい。

吸着ノズル１４が吸着可能な最も大きな部品を吸着しているとき、画像処理領域Ｒ１は、背景プレート１４２と同じ大きさ以上になる。それでも、画像処理領域Ｒ１の半径は、画像処理領域Ｒ１の相互間が接する状態を上限とする。吸着ノズル１４が小さな部品を吸着しているとき、画像処理領域Ｒ１は、背景プレート１４２より小さくなってもよい。さらに、複数の吸着ノズル１４が吸着している部品の種類が異なる場合、複数の画像処理領域Ｒ１の半径が互いに異なっていてもよい。つまり、部品のサイズや、複数の吸着ノズル１４が同時に保持する部品の種類の組合せに関わらず、複数の画像処理領域Ｒ１は、各部品の存在可能領域を包含しつつ、相互に重ならないように設定される。

次のステップＳ６で、画像処理部８２は、８個の画像処理領域Ｒ１にそれぞれ画像処理を施して、部品Ｐをそれぞれ認識する。部品Ｐの認識方法には、公知の各種技術を応用できる。第１実施形態において、部品Ｐの形状および大きさ、ならびに吸着ノズル１４に対する部品Ｐの位置誤差および回転角度誤差が認識される。なお、画像処理を行って部品Ｐを検出できない場合、画像処理部８２は、当該の吸着ノズル１４について、部品未吸着と認識する。

次のステップＳ７で、画像処理部８２は、画像処理結果を制御装置５に送信する。この後、制御装置５は、受け取った画像処理結果に基づいて、吸着ノズル１４が部品Ｐを基板Ｋに装着する動作を微調整する。また、画像処理結果がエラーであった場合、制御装置５は、吸着ノズル１４に部品Ｐを廃棄させる。ステップＳ７の後、画像処理部８２は、動作フローの実行をステップＳ１に戻す。

次に、第１実施形態の部品認識装置４の作用について、比較例と対比して説明する。図６は、比較例の部品認識装置で設定される四角形の画像処理領域Ｑ１、および画像処理領域Ｑ２を説明する図である。比較例において、画像処理の死角が無くなるように、背景プレート１４２を包含した大きめの四角形の画像処理領域Ｑ１を設定する。すると、隣り合う画像処理領域Ｑ１が平行移動の配置となる方式でも、回転移動の配置となる方式でも、画像処理領域Ｑ１の相互間に重なりが発生する。これにより、いずれかの画像処理領域Ｑ１において、画像処理の対象となる本来の部品Ｐに加えて、隣接する吸着ノズル１４が吸着している部品Ｐの一部が写り込んでしまい、画像処理エラーとなるおそれが生じる。

また、重なりが発生しないように小さめの四角形の画像処理領域Ｑ２を設定すると、画像処理領域Ｑ２は背景プレート１４２の一部を包含しない。したがって、この画像処理領域Ｑ２では、部品Ｐの位置誤差および回転角度誤差に対して十分な広さが確保できない。この結果、吸着ノズル１４で吸着可能な部品Ｐのサイズが制限されてしまう。

一方、第１実施形態の部品認識装置４において、画像処理領域Ｒ１は、各部品の存在可能領域を包含しつつ、相互に重ならないように設定される。例えば、吸着ノズル１４が吸着可能な最も大きな部品に位置誤差および回転角度誤差を考慮した存在可能領域よりも背景プレート１４２の方が広い。そして、画像処理領域Ｒ１は、背景プレート１４２以上の広さを有する。したがって、吸着ノズル１４で吸着可能な部品Ｐのサイズは制限されない。また、画像処理領域Ｒ１は、相互に重ならないので、隣の吸着ノズル１４の背景プレート１４２や部品Ｐの写り込みは生じない。したがって、画像処理エラーのおそれは無い。

さらに、円形の画像処理領域の作用について、別の実施例を示して説明する。図７は、長方形の部品Ｐｓを対象として設定する円形の画像処理領域Ｒ３、および四角形の画像処理領域Ｑ３を示した図である。また、図８は、長方形の本体部Ｂから突出した電極部Ｅを有する部品Ｐｅを対象として設定する円形の画像処理領域Ｒ４、および四角形の画像処理領域Ｑ４を示した図である。

図７において、長方形の部品Ｐｓに位置誤差および回転角度誤差が生じる場合を想定すると、破線で示される存在可能領域を考慮する必要が生じる。そして、第１実施形態では、存在可能領域を包含するように、円形の画像処理領域Ｒ３を設定する。画像処理領域Ｒ３の直径Ｄ３である。一方、比較例では、存在可能領域を包含するように、四角形の画像処理領域Ｑ３を設定する。画像処理領域Ｑ３の短辺Ｙ３、長辺Ｘ３である。

次に、図８に示される部品Ｐｅの本体部Ｂは、図７の部品Ｐｓと同じ大きさの長方形である。部品Ｐｅは、本体部Ｂの２つの短辺の中央から突出する一対の電極部Ｅを有する。この部品Ｐｅに位置誤差および回転角度誤差が生じる場合を想定すると、破線で示される存在可能領域を考慮する必要が生じる。そして、第１実施形態では、この存在可能領域を包含するように、円形の画像処理領域Ｒ４を設定する。画像処理領域Ｒ４の直径Ｄ４である。一方、比較例では、この存在可能領域を包含するように、四角形の画像処理領域Ｑ４を設定する。画像処理領域Ｑ４の短辺Ｙ４、長辺Ｘ４である。

ここで、第１実施形態において、図８の画像処理領域Ｒ４の直径Ｄ４は、図７の画像処理領域Ｒ３の直径Ｄ３と同じ大きさでよい。したがって、吸着可能な部品のサイズは、部品Ｐｓから部品Ｐｅまで拡大される。一方、比較例において、図８の画像処理領域Ｑ４の短辺Ｙ４は、図７の画像処理領域Ｑ３の短辺Ｙ３に一致する。しかしながら、画像処理領域Ｑ４の長辺Ｘ４は、画像処理領域Ｑ３の長辺Ｘ３よりも大きくする必要が生じる。したがって、吸着可能な部品Ｐｓのサイズを大きくすることは、制限される。

４．第１実施形態の部品認識装置４の態様および効果
第１実施形態の部品認識装置４は、環状配置された複数の吸着ノズル１４にそれぞれ吸着された複数の部品Ｐであって、吸着ノズル１４に対する位置誤差および回転角度誤差が発生し得る複数の部品Ｐを一括して撮像し、画像データＧｄを取得する撮像部７１と、画像データＧｄの中において、位置誤差および回転角度誤差が発生したときに複数の部品Ｐがそれぞれ存在し得る複数の存在可能領域を個別に包含する複数の画像処理領域Ｒ１であって、相互に重ならない複数の画像処理領域Ｒ１を設定する領域設定部８１と、複数の画像処理領域Ｒ１にそれぞれ画像処理を施して、複数の部品Ｐをそれぞれ認識する画像処理部８２と、を備える。

これによれば、撮像部７１は、複数の部品Ｐを撮像して画像データＧｄを取得し、領域設定部８１は、部品Ｐが存在し得る存在可能領域を個別に包含し、かつ相互に重ならない複数の画像処理領域Ｒ１を設定する。このため、吸着ノズル１４が吸着している部品Ｐは、仮に位置誤差および回転角度誤差が発生しても、この部品Ｐに対して設定された画像処理領域Ｒ１のみに写る。したがって、部品Ｐごとに設定する画像処理領域Ｒ１に、他の部品Ｐは写り込まない。

加えて、画像処理領域Ｒ１に他の部品Ｐの写り込みが発生しないので、画像処理エラーのおそれは無い。また、小さめの四角形の画像処理領域Ｑ２を設定する比較例と対比して、吸着ノズル１４で吸着可能な部品Ｐのサイズが制限されない。また、第１実施形態は、従来装置と比較してハードウェア構成は同じであり、撮像制御部８のソフトウェアのみが異なる。したがって、装置コストの上昇が抑制され、また、納入済の従来装置でもソフトウェアの変更による対応が可能である。

さらに、吸着ノズル１４は、撮像部７１の撮像時に部品Ｐの後ろ側に位置する背景プレート１４２を有し、画像処理領域Ｒ１は、画像データＧｄの中の背景プレート１４２を包含する。これによれば、吸着ノズル１４に吸着された部品Ｐの存在可能領域よりも画像処理領域Ｒ１のほうが広くなる。したがって、部品Ｐの画像は、画像処理領域Ｒ１から出ることがない。加えて、背景プレート１４２は、部品Ｐと異なる色の下側面を有して、撮像部７１の撮像時に部品Ｐの後ろ側に位置する。したがって、部品Ｐの画像のコントラストが明瞭となって、部品Ｐの外形形状が精度よく認識される。

さらに、画像処理領域Ｒ１は、画像データＧｄの中の吸着ノズル１４の中央を中心とする円形の領域である。これによれば、画像処理領域Ｒ１の設定が容易であるので、画像処理時間が短縮される。

５．第２実施形態の部品認識装置４Ａの構成および動作
次に、第２実施形態の部品認識装置４Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態の部品認識装置４Ａは、ハードウェアの構成が第１実施形態と同じで、撮像制御部８Ａの機能および画像処理領域の形状が第１実施形態と異なる。図９は、第２実施形態の部品認識装置４Ａの制御の構成を示すブロック図である。また、図１０は、主に撮像制御部８Ａからの制御で動作する第２実施形態の部品認識装置４Ａの動作フローを示す図である。

第２実施形態において、図９に示されるように、撮像制御部８Ａは、領域設定部８３および画像処理部８２の機能を有する。さらに、領域設定部８３は、部品別領域指定部８４および積領域演算部８５を含む。図１０のステップＳ１からステップＳ４までの動作は、第１実施形態と同じである。ステップＳ４に続くステップＳ１１で、領域設定部８３は、画像データＧｄの中で、それぞれの吸着ノズル１４に対して個別に画像処理領域Ｒ５を設定する。図１１は、画像データＧｄの中で、個別に設定された等脚台形の画像処理領域Ｒ５の１個を太線で模式的に表した図である。画像処理領域Ｒ５は、吸着ノズル１４の本数に等しい８個が設定される。

第２実施形態において、画像処理領域Ｒ５は、等脚台形の領域とされる。領域設定部８３は、次の手順１）〜手順４）を実施して、画像処理領域Ｒ５を設定する。
手順１）ノズルホルダ１３の中央マーカ１３１の周りの中心角を８等分し、４５°ピッチの中央に吸着ノズル１４の中央が位置するように８本の分割線Ｆ（破線で示す）を設定する。
手順２）各背景プレート１４２の周縁のうち環状配置の中心側位置に接する上底Ｂ１を４５°の範囲内に配置する。
手順３）各背景プレート１４２の周縁のうち環状配置の外周側位置に接する下底Ｂ２を４５°の範囲内に配置する。
手順４）分割線Ｆ上で、上底Ｂ１の端と下底Ｂ２の端を結んで脚Ｌとする。

上記のように設定された画像処理領域Ｒ５では、周方向に隣接する二つの等脚台形の脚Ｌ同士が重なる。また、画像処理領域Ｒ５は、背景プレート１４２を包含する。したがって、吸着ノズル１４が吸着可能な最も大きな部品を吸着し、さらにその部品に位置誤差および回転角度誤差が発生しても、その部品の画像は、画像処理領域Ｒ５から出ない。

次のステップＳ１２で、領域設定部８３の部品別領域指定部８４は、吸着ノズル１４が吸着している部品に対応する部品別領域Ｒ６が設定されている場合に動作し、その部品別領域Ｒ６を指定する。部品別領域Ｒ６は、部品の種類によって変化する存在可能領域や、部品の種類によって異なる画像処理のアルゴリズムを考慮して設定される。部品別領域Ｒ６は、画像処理に不要な領域を除外して最終的な画像処理領域を小さくするために指定されるものであり、その形状は限定されない。

例えば、部品別領域指定部８４は、部品の種類と部品別領域Ｒ６とを対応付けたデータを予め記憶しておく。そして、部品別領域指定部８４は、吸着ノズル１４が吸着している部品の種類に対応するデータを読み出すことで、部品別領域Ｒ６を指定する。あるいは、部品別領域指定部８４は、ステップＳ１２を実施する都度、オペレータの入力操作に基づいて、部品別領域Ｒ６を指定するように構成されてもよい。部品別領域指定部８４は、部品別領域Ｒ６が設定されていない場合には動作しない。

次のステップＳ１３で、領域設定部８３の積領域演算部８５は、部品別領域Ｒ６が指定されているか否かを判断する。部品別領域Ｒ６が指定されている場合のステップＳ１４で、積領域演算部８５は、画像処理領域Ｒ５と、部品別領域Ｒ６との積領域Ｒ７を求める。さらに、積領域演算部８５は、積領域Ｒ７を最終的な画像処理領域とする。この後、積領域演算部８５は、動作フローの実行をステップＳ６に進める。また、ステップＳ１３で、部品別領域Ｒ６が指定されていない場合、積領域演算部８５は、動作フローの実行をステップＳ６に合流させる。

図１２は、画像データＧｄの中で求められた積領域Ｒ７の一例を太線で模式的に表した図である。８個の吸着ノズル１４に吸着された部品Ｐが同種類である場合、積領域Ｒ７は、８個求められる。しかしながら、積領域Ｒ７の個数は、部品Ｐの種類の組合せに応じて変化し得る。つまり、最多で８個の部品の一部に対して画像処理領域Ｒ５が設定され、残部に対して積領域Ｒ７が設定される場合が生じ得る。図１２の例で、部品別領域Ｒ６は、図６に示された大きめの四角形の画像処理領域Ｑ１に一致している。この例では、積領域Ｒ７は、等脚台形の下底Ｂ２の両端に近い部分が除外された六角形領域となる。それでも、積領域Ｒ７は、背景プレート１４２を包含する。

ステップＳ６で、画像処理部８２は、積領域Ｒ７または画像処理領域Ｒ５にそれぞれ画像処理を施して、部品Ｐをそれぞれ認識する。次のステップＳ７で、画像処理部８２は、画像処理結果を制御装置５に送信する。ステップＳ７の後、画像処理部８２は、動作フローの実行をステップＳ１に戻す。

第２実施形態の部品認識装置４Ａにおいて、積領域Ｒ７や画像処理領域Ｒ５は、背景プレート１４２を包含し、かつ相互に重ならない。したがって、吸着ノズル１４で吸着可能な部品Ｐのサイズは制限されない。また、積領域Ｒ７や画像処理領域Ｒ５に、隣の吸着ノズル１４の背景プレート１４２や部品Ｐの写り込みは生じない。したがって、画像処理エラーのおそれは無い。

６．第２実施形態の部品認識装置４Ａの態様および効果
第２実施形態の部品認識装置４Ａにおいて、画像処理領域Ｒ５は、画像データＧｄの中の環状配置の中心側に上底Ｂ１を配置し外周側に下底Ｂ２を配置した等脚台形の領域であり、かつ、周方向に隣接する二つの等脚台形の脚Ｌ同士が重なる。これによれば、第１実施形態と同様、部品Ｐごとに設定する画像処理領域Ｒ５に、他の部品Ｐは写り込まない。加えて、画像処理エラーのおそれがなく、吸着ノズル１４で吸着可能な部品Ｐのサイズが制限されない。

さらに、画像処理領域は、五角形以上の多角形領域とすることができ、具体例として、積領域Ｒ７は六角形領域である。これによれば、四角形の画像処理領域に固執することなく、処理効率の良い領域設定を行える。

さらに、領域設定部８３は、画像処理領域Ｒ５と、部品の種類に対応して指定される部品別領域Ｒ６との積領域Ｒ７を求め、積領域Ｒ７を最終的な画像処理領域とする。これによれば、画像処理の対象となる領域が小さくなるので、画像処理時間が短縮される。

７．実施形態の応用および変形
なお、第１および第２実施形態で説明した画像処理領域（Ｒ１、Ｒ５）や積領域Ｒ７以外の画像処理領域を用いることが可能である。例えば、図８に示された円形の画像処理領域Ｒ４と、四角形の画像処理領域Ｑ４との積領域を求めて、画像処理を実施してもよい。また、ノズルホルダ１３が保持する吸着ノズル１４は、８本に限定されず、１２本や２４本でも実施可能である。ただし、第２実施形態の画像処理領域Ｒ５の等脚台形の形状は、適宜変更される。第１および第２実施形態は、他にも様々な変形や応用が可能である。

１：部品移載装置１３：ノズルホルダ１４：吸着ノズル１４２：背景プレート２：基板搬送装置３：部品供給装置４、４Ａ：部品認識装置５：制御装置７１：撮像部７４：照明部８、８Ａ：撮像制御部８１：領域設定部８２：画像処理部８３：領域設定部８４：部品別領域指定部８５：積領域演算部９：部品装着機Ｐ：部品Ｇｄ：画像データＲ１、Ｒ３、Ｒ４：（円形の）画像処理領域Ｒ５：（等脚台形の）画像処理領域Ｂ１:上底Ｂ２:下底Ｌ：脚Ｒ６：部品別領域Ｒ７：積領域Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４：（四角形の）画像処理領域

Claims

環状配置された複数の吸着ノズルにそれぞれ吸着された複数の部品であって、前記吸着ノズルに対する位置誤差および回転角度誤差が発生し得る複数の前記部品を一括して撮像し、画像データを取得する撮像部と、
前記画像データの中において、前記位置誤差および前記回転角度誤差が発生したときに複数の前記部品がそれぞれ存在し得る複数の存在可能領域を個別に包含する複数の画像処理領域であって、相互に重ならない複数の前記画像処理領域を設定する領域設定部と、
複数の前記画像処理領域にそれぞれ画像処理を施して、複数の前記部品をそれぞれ認識する画像処理部と、
を備える部品認識装置。
前記吸着ノズルは、前記撮像部の撮像時に前記部品の後ろ側に位置する背景プレートを有し、
前記画像処理領域は、前記画像データの中の前記背景プレートを包含する、
請求項１に記載の部品認識装置。
前記画像処理領域は、前記画像データの中の前記吸着ノズルの中央を中心とする円形の領域である、請求項１または２に記載の部品認識装置。
前記画像処理領域は、前記画像データの中の前記環状配置の中心側に上底を配置し外周側に下底を配置した等脚台形の領域であり、かつ、周方向に隣接する二つの前記等脚台形の脚同士が重なる、請求項１または２に記載の部品認識装置。
前記画像処理領域は、五角形以上の多角形領域である、請求項１または２に記載の部品認識装置。
前記領域設定部は、請求項３〜５のいずれか一項に記載された部品認識装置の前記画像処理領域と、前記部品の種類に対応して指定される部品別領域との積領域を求め、前記積領域を最終的な前記画像処理領域とする、部品認識装置。