WO2004106851A1 - 電子部品実装機の撮像画像処理装置及び撮像画像処理方法 - Google Patents

電子部品実装機の撮像画像処理装置及び撮像画像処理方法 Download PDF

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WO2004106851A1
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parallax
component
data
height
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Inventor
Kazumi Hoshikawa
Mikio Nkajima
Original Assignee
Fuji Machine Mfg.Co., Ltd.
Edeclinseysystem Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image

Definitions

  • the present invention relates to a captured image processing device and a captured image processing method of an electronic component mounting device including a camera that captures an electronic component adsorbed on a suction nozzle.
  • a plurality of electronic components sucked by a plurality of suction nozzles are put in the field of view of one camera and imaged, thereby obtaining a plurality of images.
  • the external appearance information and suction position information of electronic components are collectively detected by a single imaging.
  • the height of the plurality of electronic components to be imaged is different, or the center of the camera's field of view and the horizontal direction of each electronic component are different.
  • the distance is the phase differences, and the reduction degree and the difference in the deformation degree and an image size of the captured image for each electronic component, there s a problem force can not be accurately detected the appearance information and the suction position information of each electronic component.
  • Patent Document 1 In order to solve such a problem due to parallax of a camera, as shown in Patent Document 1 below, a telecentric lens for parallax correction is arranged in front of the camera to image electronic components. By doing so, it has been proposed that, even if the position of the electronic component changes, the captured image of the electronic component does not basically change.
  • Patent Document 1 JP 2001-217599 A
  • the telecentric lens does not have a diaphragm, so there is a problem that it is difficult to adjust the brightness.
  • the price of the telecentric lens is expensive, there is a problem that the manufacturing cost of the electronic component mounting machine is increased.
  • an object of the present invention is to provide a software (program) to an existing electronic component mounting machine without using a telecentric lens. It is an object of the present invention to provide a captured image processing device and a captured image processing method of an electronic component mounting machine, which can have a function of correcting parallax of a captured image of a camera only by adding or changing the above.
  • the present invention preliminarily stores disparity data representing a relationship between the height of an electronic component to be imaged and a component size per one pixel or an image magnification of each pixel of a captured image.
  • the parallax of the captured image of the electronic component is corrected by correcting the component size or image magnification per pixel for each pixel of the captured image of the component. That's what I did.
  • parallax data when generating parallax data, the height between the maximum and minimum values of the electronic component is finely divided, and one pixel for each pixel of the captured image is obtained for each of a large number of component heights.
  • the actual component size or image magnification is measured or calculated and stored as parallax data in the storage means, and when capturing an electronic component with a camera, the parallax data with the height closest to the actual component height data is selected.
  • the parallax may be corrected by correcting the parallax data.
  • the number of pixels (the number of pixels) of the image captured by one camera is very large, when the parallax data is created for each of a large number of component heights, the parallax data is corrected. It becomes a huge amount of data, and a storage means with a huge storage capacity is required to store this.
  • the component size or image magnification per pixel of each pixel of the captured image is actually measured or calculated for the two heights (for example, the maximum value and the minimum value) of the electronic component.
  • the parallax data is stored in the storage unit as parallax data, and the parallax of the captured image of the electronic component is corrected by interpolating and correcting the parallax data for each pixel of the captured image of the electronic component based on the actual component height data. It is better to do it. In this way, it is possible to correct the parallax for all the heights of the electronic components using the parallax data created for the two heights of the electronic component, and to prevent the parallax data from becoming enormous. Avoiding ability S can.
  • the present invention can be applied to a case where one camera captures an image of one electronic component.
  • the present invention captures a plurality of electronic components sucked by a plurality of suction nozzles within the field of view of one camera. It can also be applied when In this case, the captured images of the plurality of electronic components are determined from the field of view of the camera, and the parallax of the captured images of the electronic components is determined using the component height data corresponding to each electronic component and the parallax data. It is better to make corrections individually.
  • a calibration jig formed in a plate shape from a light transmitting material is used, and calibration calibration marks are previously formed on one surface of the calibration jig in a matrix at a predetermined pitch.
  • the surface of the calibration jig on the side of the calibration mark is suctioned by a suction nozzle and imaged by a camera to recognize the position of each calibration mark, thereby reducing the minimum height of the electronic component.
  • a component size or an image magnification per pixel of each captured image is calculated, and the calculated value is stored in storage means as parallax data at the minimum height of the electronic component.
  • the surface opposite to the calibration mark is suctioned with suction nozzles, imaged with a camera, and By recognizing the position of the calibration mark, the component size or image magnification per pixel of each pixel of the captured image at the same electronic component height as the height of the calibration jig is calculated. It is good to store the value in the storage means as parallax data at the same height of the electronic component as the height of the calibration jig. In this way, it is possible to easily create parallax data for the two large and small heights of the electronic component using the calibration jig.
  • the computer that controls the electronic component mounter sucks the electronic components A and B on the suction nozzle 11 and then mounts the electronic components A and B on the circuit board.
  • the electronic components A and B are captured by the camera, and the captured image data is captured.
  • the camera captures a plurality of electronic components A and B sucked by the plurality of suction nozzles 11 in the same field of view and captures an image.
  • the electronic components A and B to be imaged move away from the camera. It has the characteristic that the smaller the image is, the smaller the image magnification becomes, and the further away from the center in the camera's field of view, the smaller the image is. For this reason, as shown in FIG. 1B, even if the electronic components A and B to be imaged are actually rectangular, the shape of the captured images of the electronic components A and B is transformed into a trapezoidal shape due to the parallax of the camera. Or the distance between the camera and the electronic components A and B changes depending on the height (thickness) of the electronic components A and B, and the size of the captured image of the electronic components A and B changes. There are characteristics.
  • the heights of the plurality of electronic components A and B to be imaged are different or the center of the field of view of the camera is different from each other. Since the horizontal distance from the electronic components A and B is different, the degree of deformation of the captured image and the degree of reduction of the image size are different for each of the electronic components A and B, and the appearance of each of the electronic components A and B is different.
  • Information eg, size, etc.
  • suction position information eg, center position of component, tilt angle, etc.
  • an existing electronic component mounter is provided with a function of correcting the parallax of a captured image of a camera only by adding or changing software (program) without using a telecentric lens. Like that.
  • parallax data used for correcting parallax is created as follows. First, the calibration jig 12 shown in Fig. 2 is sucked by the suction nozzle 11 and is picked up by a camera, so that the maximum and minimum heights of the electronic components that can be sucked by the suction nozzle 11 are captured. Measure the part size per pixel for each pixel.
  • the calibration jig 12 used for this measurement is formed of a light transmitting material (for example, transparent glass, transparent plastic, or the like) in a plate shape larger than the field of view of the camera, and the thickness thereof can be suctioned by the suction nozzle 11. It is formed to have the same maximum height (maximum thickness) of various electronic components.
  • white circular calibration marks 13 are formed by printing or the like in a matrix at an accurate pitch (for example, 5 mm pitch). Since this calibration jig 12 is formed of a light transmitting material, In addition, the camera can recognize the calibration mark 13 on the back side.
  • the reason for making the calibration mark 13 white is that all the members on the upper side of the suction nozzle 11 serving as the background of the image captured by the camera are colored black, so that the calibration mark 13 is made white. By doing so, the contrast between the background (black) of the captured image and the calibration mark 13 (white) is increased so that the calibration mark 13 can be easily recognized. Therefore, the color is not limited to white as long as the calibration mark 13 can be easily recognized, and may be another color.
  • the camera picks up an image from the back side of the calibration jig 12. Since the jig 12 is formed of a light-transmitting material, the thickness of the jig 12 is ignored, and an image that is exactly the same as that obtained by using the calibration jig having the minimum (0) thickness can be obtained. .
  • the position (X, Y) of a pixel corresponding to the center position of each calibration mark 13 shown in a matrix on the captured image is recognized, and the pitch between marks on the captured image is determined.
  • the component size per pixel can be calculated by the following equation.
  • the pitch between marks (P) on the calibration jig 12 is known, the number of pixels (N) of the pitch between marks on the captured image is counted to obtain the component size per pixel. Can be calculated.
  • the calibration jig 12 is turned upside down, the back surface of the calibration jig 12 is sucked by the suction nozzle 11 and imaged by a camera, and each of the captured images is captured in the same manner as described above. Calculating the component size per pixel for each pixel allows calibration The component size per pixel of each pixel of the captured image at the height of the jig 12 (at or near the maximum height of the electronic component that can be sucked) can be obtained.
  • the maximum value and the minimum value of the height of the electronic component that can be suctioned by the suction nozzle 11 are previously determined using the calibration jig 12 for each pixel of the captured image.
  • the part size per hit is measured, and the measured data is stored as parallax data in a storage device (storage means) of a computer.
  • the computer executes the captured image processing program shown in FIG. 3 or FIG. 4 stored in the storage device (storage means), and uses the parallax data to generate each pixel of the captured image of the electronic component. Then, the parallax of the captured image of the electronic component is corrected by correcting the component size per pixel.
  • the captured image processing program in FIG. 3 is a program that performs parallax correction when a camera captures only one electronic component, and the captured image processing program in FIG. 4 is within the field of view of one camera.
  • This is a program for performing parallax correction in a case where a plurality of electronic components are stored and imaged.
  • step 101 component height data relating to the height of the electronic component to be imaged by the camera is read from a storage device (storage means) of the computer.
  • component height data relating to the heights of all the electronic components that can be sucked by the suction nozzle 11 are stored in advance in the storage device of the computer, and in step 101, the height of the electronic components to be imaged this time is stored.
  • the component height data to be retrieved is retrieved from the storage data of the storage device and read.
  • the processing of this step 101 plays a role as a part height data taking-in means in the claims.
  • the process proceeds to step 102, where the electronic component sucked by the suction nozzle 11 is imaged by the camera, and then the process proceeds to step 103, where the parallax data is read from the storage device.
  • the parallax data is data created by measuring the component size per pixel of each pixel of the captured image with respect to the maximum value and the minimum value of the height of the electronic component that can be suctioned by the suction nozzle 11. It is.
  • step 104 the parallax data is linearly interpolated for each pixel of the captured image of the electronic component based on the component height data read in step 101 above.
  • the parallax of the captured image of the electronic component is corrected.
  • This parallax correction is specifically performed as follows. For example, as shown in Fig. 5, the disparity data of the maximum component height at any pixel position (X, Y) is Ml, the disparity data of the minimum component height is M2, and the height of the electronic component to be imaged. Assuming that (thickness) is H, the component size S per pixel at the position (X, Y) of the pixel is calculated by the following linear interpolation formula.
  • Hmax is the maximum value of the component height (the height of the calibration jig 12).
  • the parallax of the captured image of the electronic component is corrected.
  • the processing in step 104 serves as a parallax correction means in the claims.
  • step 105 component recognition processing is performed based on the captured image data after parallax correction, and appearance information (eg, size, etc.) and suction position information (eg, component center) of the electronic component. Position, inclination, etc.).
  • the captured image processing program shown in FIG. 4 is executed.
  • a plurality of component height data relating to the height of the computer is read from a storage device (storage means) of the computer.
  • the processing in step 201 plays a role as a part height data fetching means referred to in the claims.
  • step 202 in which a plurality of electronic components sucked by the plurality of suction nozzles 11 are imaged within the field of view of one camera, and then, to step 203, the parallax data is stored in the storage device. Read from.
  • step 204 the picked-up images of the plurality of electronic components are discriminated, and the process proceeds to step 205, where component height data and parallax data corresponding to each electronic component are determined.
  • the parallax of the captured image of each electronic component is individually corrected by the same linear interpolation as in step 104. In this manner, by performing parallax correction for each electronic component, there is no parallax as in the case of imaging a plurality of electronic components using a telecentric lens. Image data of a plurality of electronic components can be obtained.
  • the processing of step 205 plays a role as a parallax correcting means referred to in the claims.
  • step 206 a component recognition process is performed for each electronic component based on the captured image data after parallax correction, and appearance information (eg, size, etc.) of each electronic component. And position information (for example, the center position of the component, inclination ⁇ , etc.).
  • the parallax of the captured image of the camera is corrected for the existing electronic component mounting machine only by adding or changing software (program) without using a telecentric lens. Functions can be provided. As a result, the above-described problems that occur when parallax correction is performed using a telecentric lens can be solved at once.
  • the calibration jig 12 is used to determine the maximum and minimum heights of the electronic components that can be sucked by the suction nozzle 11 per pixel of each pixel of the captured image.
  • the measured data is stored as parallax data in a storage device (storage means) of a computer, and the parallax data is stored for each pixel of a captured image of an electronic component based on actual component height data. Since the parallax of the captured image of the electronic component is corrected by interpolation correction, the height of all the electronic components is calculated using the parallax data created for the two heights of the electronic component. There is an advantage that the parallax can be corrected by using this method, and the parallax data can be prevented from being enlarged.
  • the method for generating parallax data is not limited to generating parallax data for the maximum value and the minimum value of the height of an electronic component that can be sucked by the suction nozzle 11.
  • the parallax data may be created by actually measuring or calculating the component size per pixel for each pixel of the captured image at two different heights of the component.
  • the height of the electronic component that can be sucked by the suction nozzle 11 is divided into a fine and fine range. Then, the component size per pixel of each pixel of the captured image is measured and stored in a storage device as parallax data, and the electronic component is imaged by a camera. At this time, it is acceptable to select the parallax data having the height closest to the actual component height data and correct the parallax.
  • a plurality of electronic components sucked by the plurality of suction nozzles 11 are When capturing an image within the field of view of the camera, the captured images of a plurality of electronic components are determined from the field of view of the camera, and the component height data corresponding to each electronic component and the parallax data are used. In this way, the parallax of the captured image of each electronic component is corrected individually, so that the height of multiple electronic components in the field of view of the camera differs, or the horizontal direction between the center of the camera's field of view and each electronic component. Even if the distances are different, it is possible to accurately and individually correct the parallax of the captured images of a plurality of electronic components.
  • the component size per pixel of each pixel of the captured image is corrected, but the image magnification of each pixel of the captured image may be corrected. ,.
  • the present invention can be applied to various types of electronic component mounting machines provided with cameras for imaging the electronic components sucked by the suction nozzle.
  • FIG. 1A is a front view showing an electronic component suction state of a suction nozzle.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an imaging screen.
  • FIG. 2 is an external perspective view of a calibration jig used in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing of a captured image processing program executed when a camera captures only one electronic component.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing of an image processing program executed when a plurality of electronic components are placed in the field of view of one camera and an image is taken.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating linear interpolation.

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Abstract

　本発明は、既存の電子部品実装機に対して、テレセントリックレンズを用いずに、ソフトウェアの追加又は変更のみでカメラの撮像画像の視差を補正する機能を持たせることができるようにすることを目的とする。そのために、予め、カメラで撮像する電子部品の高さと撮像画像の各ピクセル毎の１ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率との関係を表す視差データを記憶手段に記憶させておく。そして、吸着ノズル１１で吸着した電子部品をカメラで撮像する際に、その電子部品の高さに関する部品高さデータを取り込んで、その部品高さデータと前記視差データとに基づいて電子部品の撮像画像の各ピクセル毎に１ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を補正することで、該電子部品の撮像画像の視差を補正する。

Description

明 細 書
電子部品実装機の撮像画像処理装置及び撮像画像処理方法
技術分野
[0001] 本発明は、吸着ノズルに吸着した電子部品を撮像するカメラを備えた電子部品実 装機の撮像画像処理装置及び撮像画像処理方法に関する発明である。
背景技術
[0002] 近年の電子部品実装機は、吸着ノズノレに電子部品を吸着してから回路基板に実 装するするまでの間に、吸着ノズルに吸着した電子部品をカメラで撮像してその撮像 画像データに基づレ、て該電子部品の外観情報 (例えばサイズ等）や吸着位置情報（ 例えば部品の中心位置、傾き Θ等）を検出することで、電子部品の実装位置精度を 確保したり、不良部品の実装を未然に防止ようにしている。この際、実装能率を高め るために、図 1 A及び図 1Bに示すように、複数の吸着ノズルに吸着した複数の電子 部品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像することで、複数の電子部品の外観情報 や吸着位置情報を 1度の撮像でまとめて検出するようにしたものがある。
[0003] 一般に、カメラには視差があるため、撮像する電子部品がカメラから離れるほど小さ く写り（像倍率が小さくなり）、カメラの視野内でその中心から離れるほど小さく写ると レ、う特性がある。このため、図 1Bに示すように、撮像する電子部品が実際には長方 形であっても、カメラの視差により、電子部品の撮像画像の形状が台形状に変形して 写ったり、或は、電子部品の高さ（厚み）によってカメラと電子部品との間の距離が変 化して電子部品の撮像画像のサイズが変化して写るという特性がある。特に、複数の 電子部品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像する場合は、撮像する複数の電子部 品の高さが相違したり、カメラの視野の中心と各電子部品との水平方向の距離が相 違するため、各電子部品毎に撮像画像の変形度合いや画像サイズの縮小度合いが 相違して、各電子部品の外観情報や吸着位置情報を正確に検出できないという問題 力 sある。
[0004] このようなカメラの視差による問題を解決するために、下記の特許文献 1に示すよう に、視差補正用のテレセントリックレンズをカメラの前方に配置して電子部品を撮像 することで、該電子部品の位置が変化しても、基本的に該電子部品の撮像画像が変 化しなレ、ようにすることが提案されてレ、る。
特許文献 1 :特開 2001 - 217599号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力 ながら、テレセントリックレンズを用いる場合は、カメラの視野とほぼ同一のレ ンズ径の大型のテレセントリックレンズを用いなければならなレ、。特に、複数の電子部 品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像する場合は、カメラの視野も大きくなるため、 それに合わせて非常に大型のテレセントリックレンズを用いなければならなレ、。このた め、電子部品実装機の機種によっては、カメラの前方にテレセントリックレンズを配置 するスペースの余裕がなぐテレセントリックレンズを配置できない場合がある。また、 テレセントリックレンズを電子部品実装機の装着ヘッドに搭載する場合は、装着ヘッド の重量増加が問題となり、装着ヘッドの移動速度の高速化が困難となるという問題が ある。しかも、テレセントリックレンズには絞りがないため、明るさの調整が難しいという 問題がある他、テレセントリックレンズの価格が高価であるため、電子部品実装機の 製造コストが高くなるという問題もある。
[0006] 本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、従って、本発明の目 的は、既存の電子部品実装機に対して、テレセントリックレンズを用いずに、ソフトゥェ ァ（プログラム）の追加又は変更のみでカメラの撮像画像の視差を補正する機能を持 たせることができる電子部品実装機の撮像画像処理装置及び撮像画像処理方法を 提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するために、本発明は、予め、撮像する電子部品の高さと撮像画 像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率との関係を表す視差 データを記憶手段に記憶させておき、カメラで電子部品を撮像する際に、その電子 部品の高さ（厚み）に関する部品高さデータを取り込んで、その部品高さデータと前 記視差データとに基づいて電子部品の撮像画像の各ピクセル毎に 1ピクセル当たり の部品サイズ又は像倍率を補正することで該電子部品の撮像画像の視差を補正す るようにしたものである。このようにすれば、既存の電子部品実装機に対して、テレセ ントリックレンズを用いずに、ソフトウェア（プログラム）の追加又は変更のみでカメラの 撮像画像の視差を補正する機能を持たせることができる。これにより、テレセントリック レンズを用いて視差補正を行う場合に生じる前記諸問題を一挙に解決することがで きる。
[0008] この場合、視差データを作成する際に、電子部品の高さの最大値と最小値の間を 細かく分割して、多数の部品高さについてそれぞれ撮像画像の各ピクセル毎の 1ピク セル当たりの部品サイズ又は像倍率を実測又は演算して視差データとして記憶手段 に記憶させておき、カメラで電子部品を撮像する際に、実際の部品高さデータに最も 近い高さの視差データを選択して視差を補正するようにしても良いが、 1台のカメラで 撮像する画像のピクセル数 (画素数）は非常に多いため、多数の部品高さについて それぞれ視差データを作成すると、視差データが膨大なデータとなり、これを記憶す るのに膨大な記憶容量の記憶手段が必要となってくる。
[0009] これを避けるために、予め、電子部品の大小 2つの高さ（例えば最大値と最小値）に ついて撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を実測 又は演算して視差データとして記憶手段に記憶させておき、実際の部品高さデータ に基づいて電子部品の撮像画像の各ピクセル毎に前記視差データを補間補正する ことで該電子部品の撮像画像の視差を補正するようにすると良い。このようにすれば 、電子部品の大小 2つの高さについて作成した視差データを用いて、全ての電子部 品の高さに対して視差を補正することができ、視差データが膨大化するのを回避する こと力 Sできる。
[0010] 本発明は、 1台のカメラで 1個の電子部品を撮像する場合にも適用できるが、複数 の吸着ノズルに吸着した複数の電子部品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像する 場合にも適用できる。この場合には、カメラの視野の中から複数の電子部品の撮像 画像を判別して各電子部品毎に該当する部品高さデータと前記視差データとを用い て各電子部品の撮像画像の視差を個別に補正するようにすると良い。このようにすれ ば、複数の電子部品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像する場合に、複数の電子 部品の高さが相違したり、カメラの視野の中心と各電子部品との水平方向の距離が 相違しても、複数の電子部品の撮像画像の視差を個別に精度良く補正することがで きる。
[0011] また、視差データを作成する際に、光透過材料により板状に形成したキヤリブレー シヨン治具を使用すると共に、該キャリブレーション治具の片面には、予めキヤリブレ ーシヨンマークを所定ピッチでマトリックス状に形成しておき、前記キャリブレーション 治具の前記キャリブレーションマーク側の面を吸着ノズルで吸着してカメラで撮像し て各キャリブレーションマークの位置を認識することで、電子部品の最小高さにおけ る撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を演算して、 この演算値を電子部品の最小高さにおける視差データとして記憶手段に記憶させ、 前記キャリブレーション治具の前記キャリブレーションマークとは反対側の面を吸着ノ ズノレで吸着してカメラで撮像して各キャリブレーションマークの位置を認識することで 、該キャリブレーション治具の高さと同一の電子部品の高さにおける撮像画像の各ピ クセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を演算して、この演算値を該キ ヤリブレーシヨン治具の高さと同一の電子部品の高さにおける視差データとして記憶 手段に記憶させるようにすると良レ、。このようにすれば、キャリブレーション治具を用い て、電子部品の大小 2つの高さについて視差データを容易に作成することができる。 発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本発明は、吸着ノズルに吸 着した電子部品を撮像するカメラを備えた電子部品実装機であれば、そのシステム 構成を問わず、全ての機種に適用できるため、電子部品実装機の機械的構成の説 明は省略する。尚、カメラを備えた電子部品実装機の一例は、例えば特開 2000—29 4990号公報に記載されてレ、る。
[0013] 電子部品実装機を制御するコンピュータは、図 1Aに示すように、吸着ノズル 11に 電子部品 A, Bを吸着してから回路基板に実装するするまでの間に、吸着ノズル 11 に吸着した電子部品 A， Bをカメラで撮像してその撮像画像データを取り込む。この 際、実装能率を高めるために、カメラは、複数の吸着ノズル 11に吸着した複数の電 子部品 A, Bを同一の視野内に収めて撮像する。
[0014] 一般に、カメラには視差があるため、撮像する電子部品 A, Bがカメラから離れるほ ど小さく写り（像倍率が小さくなり）、カメラの視野内でその中心から離れるほど小さく 写るという特性がある。このため、図 1Bに示すように、撮像する電子部品 A, Bが実際 には長方形であっても、カメラの視差により、電子部品 A, Bの撮像画像の形状が台 形状に変形して写ったり、或は、電子部品 A， Bの高さ（厚み）によってカメラと電子部 品 A, Bとの間の距離が変化して電子部品 A， Bの撮像画像のサイズが変化して写る という特性がある。特に、複数の電子部品 A, Bを 1台のカメラの視野内に収めて撮像 する場合は、撮像する複数の電子部品 A， Bの高さが相違したり、カメラの視野の中 心と各電子部品 A, Bとの水平方向の距離が相違するため、各電子部品 A， B毎に撮 像画像の変形度合いや画像サイズの縮小度合いが相違して、各電子部品 A， Bの外 観情報 (例えばサイズ等)や吸着位置情報 (例えば部品の中心位置、傾き Θ等)を正 確に検出できなレ、とレ、う問題がある。
[0015] この問題を解決するために、視差補正用の大型のテレセントリックレンズを用いると 、前述したように、低コスト化、省スペース化、ヘッド速度の高速化等の要求を満たす ことができない。
[0016] そこで、本実施例では、既存の電子部品実装機に対して、テレセントリックレンズを 用いずに、ソフトウェア（プログラム）の追加又は変更のみでカメラの撮像画像の視差 を補正する機能を持たせるようにしてレ、る。
[0017] 以下、本実施例のカメラの撮像画像の視差補正機能を説明する。本実施例では、 視差を補正する際に用いる視差データを次のようにして作成する。まず、図 2に示す キャリブレーション治具 12を吸着ノズル 11に吸着してこれをカメラで撮像することで、 吸着ノズル 11で吸着可能な電子部品の高さの最大値と最小値について、撮像画像 の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズを測定する。
[0018] この測定に用いるキャリブレーション治具 12は、光透過材料 (例えば透明ガラス、透 明プラスチック等）によりカメラの視野よりも大きい板状に形成され、その厚みは、吸着 ノズル 11で吸着可能な電子部品の最大高さ（最大厚み）と同一に形成されている。こ のキャリブレーション治具 12の片面には、白い円形のキャリブレーションマーク 13が 正確なピッチ (例えば 5mmピッチ）でマトリックス状に印刷等により形成されている。こ のキャリブレーション治具 12は、光透過材料で形成されているため、表面側のみなら ず裏面側力らもキャリブレーションマーク 13をカメラで認識できるようになつている。
[0019] 尚、キャリブレーションマーク 13を白色にする理由は、カメラの撮像画像の背景とな る吸着ノズル 11上部側の部材が全て黒色に着色されているため、キャリブレーション マーク 13を白色にすることで、撮像画像の背景（黒色）とキャリブレーションマーク 13 (白色）とのコントラストを大きくして、キャリブレーションマーク 13を認識しやすくする ためである。従って、キャリブレーションマーク 13を認識しやすい色であれば、白色に 限定されず、他の色であっても良い。
[0020] このキャリブレーション治具 12の表面側（マーク側）を吸着ノズノレ 11で吸着してカメ ラで撮像すると、カメラは、キャリブレーション治具 12の裏面側から撮像することにな るが、該治具 12は光透過材料で形成されているため、該治具 12の厚みが無視され 、最小（0)の厚みのキャリブレーション治具を用いて撮像するのと全く同じ撮像画像 が得られる。この撮像画像データを処理して、撮像画像にマトリックス状に写った各キ ヤリブレーシヨンマーク 13の中心位置に相当するピクセルの位置 (X, Y)を認識し、 撮像画像上のマーク間ピッチのピクセル数 (N)を計数することで、次式により 1ピクセ ル当たりの部品サイズを算出することができる。
1ピクセル当たりの部品サイズ = P/N
P :キャリブレーション治具 12上のマーク間ピッチ [mm] N：撮像画像上のマーク間ピッチのピクセル数
ここで、キャリブレーション治具 12上のマーク間ピッチ（P)は、既知であるため、撮 像画像上のマーク間ピッチのピクセル数（N)を計数することで、 1ピクセル当たりの部 品サイズを算出することができる。
[0021] 従って、キャリブレーション治具 12の表面側（マーク側）を吸着ノズル 11で吸着して カメラで撮像して、撮像画像の各ピクセル毎に 1ピクセル当たりの部品サイズを算出 すれば、吸着ノズル 11で吸着可能な電子部品の高さの最小値 (0)における撮像画 像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズを求めることができる。
[0022] その後、キャリブレーション治具 12の表裏を反転させて、キャリブレーション治具 12 の裏面側を吸着ノズル 11で吸着してカメラで撮像して、上記と同様の方法で、撮像 画像の各ピクセル毎に 1ピクセル当たりの部品サイズを算出すれば、キヤリブレーショ ン治具 12の高さ（吸着可能な電子部品の高さの最大値又はその付近）における撮像 画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズを求めることができる。
[0023] 以上のようにして、予め、キャリブレーション治具 12を用いて、吸着ノズル 11で吸着 可能な電子部品の高さの最大値と最小値について、撮像画像の各ピクセル毎の 1ピ クセル当たりの部品サイズを測定し、この測定データを視差データとしてコンピュータ の記憶装置 (記憶手段）に記憶させておく。
[0024] コンピュータは、記憶装置 (記憶手段）に記憶されている図 3又は図 4の撮像画像処 理プログラムを実行することで、上記視差データを用いて、電子部品の撮像画像の 各ピクセル毎に 1ピクセル当たりの部品サイズを補正することで該電子部品の撮像画 像の視差を補正する。
[0025] 図 3の撮像画像処理プログラムは、カメラで 1個の電子部品のみを撮像する場合の 視差補正を行うプログラムであり、図 4の撮像画像処理プログラムは、 1台のカメラの 視野内に複数の電子部品を収めて撮像する場合の視差補正を行うプログラムである
[0026] カメラで 1個の電子部品のみをを撮像する場合は、図 3の撮像画像処理：
を実行し、まずステップ 101で、カメラで撮像する電子部品の高さに関する部品高さ データをコンピュータの記憶装置 (記憶手段)から読み込む。この場合、予め、吸着ノ ズル 11で吸着可能な全ての電子部品の高さに関する部品高さデータをコンピュータ の記憶装置に記憶しておき、ステップ 101で、今回撮像する電子部品の高さに関す る部品高さデータを記憶装置の記憶データから検索して読み込む。このステップ 101 の処理が特許請求の範囲でいう部品高さデータ取込手段としての役割を果たす。
[0027] この後、ステップ 102に進み、吸着ノズル 11に吸着されている電子部品をカメラで 撮像した後、ステップ 103に進み、視差データを記憶装置から読み込む。ここで、視 差データは、吸着ノズル 11で吸着可能な電子部品の高さの最大値と最小値につい て、撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズを測定して作成したデ ータである。
[0028] この後、ステップ 104に進み、上記ステップ 101で読み込んだ部品高さデータに基 づいて電子部品の撮像画像の各ピクセル毎に視差データを線形補間することで該 電子部品の撮像画像の視差を補正する。この視差補正は、具体的には次のようにし て行う。例えば、図 5に示すように、任意のピクセルの位置 (X, Y)における部品高さ 最大値の視差データを Ml、部品高さ最小値の視差データを M2、撮像する電子部 品の高さ（厚み）を Hとすると、当該ピクセルの位置 (X， Y)における 1ピクセル当たり の部品サイズ Sは、下記の線形補間式により算出される。
S = M1 + (M2— Ml ) · (Hmax -H) /Hmax
ここで、 Hmaxは、部品高さ最大値（キャリブレーション治具 12の高さ）である。
[0029] このような視差データ Ml , M2の線形補間を電子部品の撮像画像の各ピクセル毎 に行うことで、該電子部品の撮像画像の視差を補正する。この視差補正により、テレ セントリックレンズを用いて撮像する場合と同じように、視差のない撮像画像データを 取得すること力 Sできる。このステップ 104の処理が特許請求の範囲でレ、う視差補正手 段としての役割を果たす。
[0030] この後、ステップ 105に進み、視差補正後の撮像画像データに基づいて部品認識 の処理を行レ、、該電子部品の外観情報 (例えばサイズ等）や吸着位置情報 (例えば 部品の中心位置、傾き Θ等）を検出する。
[0031] 一方、 1台のカメラの視野内に複数の電子部品を収めて撮像する場合は、図 4の撮 像画像処理プログラムを実行し、まずステップ 201で、カメラで撮像する複数の電子 部品の高さに関する複数の部品高さデータをコンピュータの記憶装置 (記憶手段)か ら読み込む。このステップ 201の処理が特許請求の範囲でいう部品高さデータ取込 手段としての役割を果たす。
[0032] この後、ステップ 202に進み、複数の吸着ノズル 11に吸着されている複数の電子 部品を 1台のカメラの視野内に収めて撮像した後、ステップ 203に進み、視差データ を記憶装置から読み込む。
[0033] この後、ステップ 204に進み、カメラの視野の中力 複数の電子部品の撮像画像を 判別した後、ステップ 205に進み、各電子部品毎に該当する部品高さデータと視差 データとを用いて、前記ステップ 104と同様の線形補間により各電子部品の撮像画 像の視差を個別に補正する。このように、各電子部品毎に視差補正を行うことで、テ レセントリックレンズを用いて複数の電子部品を撮像する場合と同じように、視差のな い複数の電子部品の撮像画像データを取得することができる。このステップ 205の処 理が特許請求の範囲でいう視差補正手段としての役割を果たす。
[0034] この後、ステップ 206に進み、各電子部品毎に、視差補正後の撮像画像データに 基づレ、て部品認識の処理を行レ、、各電子部品の外観情報 (例えばサイズ等）や吸着 位置情報 (例えば部品の中心位置、傾き Θ等）を検出する。
[0035] 以上説明した本実施例によれば、既存の電子部品実装機に対して、テレセントリツ クレンズを用いずに、ソフトウェア（プログラム）の追加又は変更のみでカメラの撮像画 像の視差を補正する機能を持たせることができる。これにより、テレセントリックレンズ を用いて視差補正を行う場合に生じる前記諸問題を一挙に解決することができる。
[0036] しかも、本実施例では、キャリブレーション治具 12を用いて、吸着ノズル 11で吸着 可能な電子部品の高さの最大値と最小値について、撮像画像の各ピクセル毎の 1ピ クセル当たりの部品サイズを測定し、この測定データを視差データとしてコンピュータ の記憶装置 (記憶手段）に記憶させておき、実際の部品高さデータに基づいて電子 部品の撮像画像の各ピクセル毎に前記視差データを補間補正することで該電子部 品の撮像画像の視差を補正するようにしたので、電子部品の大小 2つの高さについ て作成した視差データを用いて、全ての電子部品の高さに対して視差を補正するこ とができ、視差データが膨大化するのを回避することができる利点がある。
[0037] 尚、本発明において、視差データの作成方法は、吸着ノズル 11に吸着可能な電子 部品の高さの最大値と最小値について視差データを作成することに限定されず、要 は、電子部品の大小 2つの高さについて撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たり の部品サイズを実測又は演算して視差データを作成するようにすれば良い。
[0038] また、記憶装置の記憶容量に余裕があるシステムに本発明を適用する場合は、吸 着ノズル 11に吸着可能な電子部品の高さの最大値と最小値の間を細力べ分割して、 多数の部品高さにっレ、てそれぞれ撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部 品サイズを実測して視差データとして記憶装置に記憶させておき、カメラで電子部品 を撮像する際に、実際の部品高さデータに最も近い高さの視差データを選択して視 差を補正するようにしても良レ、。
[0039] また、本実施例では、複数の吸着ノズル 11に吸着した複数の電子部品を 1台の力 メラの視野内に収めて撮像する場合に、カメラの視野の中から複数の電子部品の撮 像画像を判別して各電子部品毎に該当する部品高さデータと前記視差データとを用 レ、て各電子部品の撮像画像の視差を個別に補正するようにしたので、カメラの視野 内の複数の電子部品の高さが相違したり、カメラの視野の中心と各電子部品との水 平方向の距離が相違しても、複数の電子部品の撮像画像の視差を個別に精度良く ネ甫正すること力 sできる。
[0040] 尚、本実施例では、撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズを補 正するようにしたが、撮像画像の各ピクセル毎の像倍率を補正するようにしても良レ、。 産業上の利用可能性
[0041] 本発明は、吸着ノズルに吸着した電子部品を撮像するカメラを備えた様々なタイプ の電子部品実装機に適用して実施できる。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1A]吸着ノズルの電子部品吸着状態を示す正面図である。
[図 1B]撮像画面を説明する図である。
[図 2]本発明の実施例で用いるキャリブレーション治具の外観斜視図である。
[図 3]カメラで 1個の電子部品のみを撮像する場合に実行する撮像画像処理プロダラ ムの処理の流れを示すフローチャートである。
[図 4]1台のカメラの視野内に複数の電子部品を収めて撮像する場合に実行する撮 像画像処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
[図 5]線形補間を説明する図である。
符号の説明
[0043] 11…吸着ノス、ノレ、 12…キャリブレーション'冶具、 13…キャリブレーションマーク

Claims

請求の範囲
[1] 吸着ノズノレに吸着した電子部品をカメラで撮像してその撮像画像データに基づレ、 て該電子部品の外観情報及び Z又は吸着位置情報を検出する電子部品実装機の 撮像画像処理装置において、
前記電子部品の高さと撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又 は像倍率との関係を表す視差データを記憶する記憶手段と、
前記カメラで実際に撮像する電子部品の高さに関する部品高さデータを取り込む 部品高さデータ取込手段と、
前記部品高さデータと前記視差データとに基づいて電子部品の撮像画像の各ピク セル毎に 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を補正することで該電子部品の 撮像画像の視差を補正する視差補正手段と
を備えていることを特徴とする電子部品実装機の撮像画像処理装置。
[2] 前記視差データは、前記電子部品の大小 2つの高さについて撮像画像の各ピクセ ル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を実測又は演算して作成され、 前記視差補正手段は、前記部品高さデータに基づレ、て電子部品の撮像画像の各 ピクセル毎に前記視差データを補間補正することで該電子部品の撮像画像の視差 を補正することを特徴とする請求項 1に記載の電子部品実装機の撮像画像処理装置
[3] 前記カメラは、複数の吸着ノズノレに吸着した複数の電子部品を同一の視野内に収 めて撮像し、
前記部品高さデータ取込手段は、前記複数の電子部品の高さに関する複数の部 品高さデータを取り込み、
前記視差補正手段は、前記カメラの視野の中から前記複数の電子部品の撮像画 像を判別して各電子部品毎に該当する部品高さデータと前記視差データとを用いて 各電子部品の撮像画像の視差を個別に補正することを特徴とする請求項 1に記載の 電子部品実装機の撮像画像処理装置。
[4] 吸着ノズノレに吸着した電子部品をカメラで撮像してその撮像画像データに基づレヽ て該電子部品の外観情報及び/又は吸着位置情報を検出する電子部品実装機の 撮像画像処理方法にぉレ、て、
予め、前記電子部品の高さと撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サ ィズ又は像倍率との関係を表す視差データを記憶手段に記憶させておき、前記カメ ラで電子部品を撮像する際に、その電子部品に関する部品高さデータを取り込んで 、その部品高さデータと前記視差データとに基づいて電子部品の撮像画像の各ピク セル毎に 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を補正することで該電子部品の 撮像画像の視差を補正することを特徴とする電子部品実装機の撮像画像処理方法
[5] 前記視差データを作成する際に、光透過材料により板状に形成したキヤリブレーシ ヨン治具を使用すると共に、該キャリブレーション治具の片面には、予めキヤリブレー シヨンマークを所定ピッチでマトリックス状に形成しておき、
前記キャリブレーション治具の前記キャリブレーションマーク側の面を前記吸着ノズ ルで吸着して前記カメラで撮像して各キャリブレーションマークの位置を認識すること で、電子部品の最小高さにおける撮像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部 品サイズ又は像倍率を演算して、この演算値を電子部品の最小高さにおける視差デ ータとして前記記憶手段に記憶させ、
前記キャリブレーション治具の前記キャリブレーションマークとは反対側の面を前記 吸着ノズノレで吸着して前記カメラで撮像して各キャリブレーションマークの位置を認 識することで、該キャリブレーション治具の高さと同一の電子部品の高さにおける撮 像画像の各ピクセル毎の 1ピクセル当たりの部品サイズ又は像倍率を演算して、この 演算値を該キャリブレーション治具の高さと同一の電子部品の高さにおける視差デ ータとして前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項 4に記載の電子部品 実装機の撮像画像処理方法。
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