JP2000232299A

JP2000232299A - 部品認識方法および装置

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Publication number: JP2000232299A
Application number: JP11033595A
Authority: JP
Inventors: Takashi Terachi; 隆寺地
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: US6690819B1; JP4327289B2

Abstract

(57)【要約】【課題】すべての部品を精度良く認識でき、照明条件
が緩く、しかも高速な画像処理が可能な部品認識方法お
よびその装置を提供する。【解決手段】所定配列の電極パターンを有する部品が
撮像され、角３３ａから小窓を掃引してして種電極３２
が抽出される（Ｓ１）。種電極が検出されると、これを
原点にしてＨ0Ｖ0座標が作成され、周辺電極が観測され
る（Ｓ２）。この状態では、すでに抽出された電極群か
ら予測される位置に小窓が設定され、順次電極が抽出さ
れる。続いて抽出された電極のパターン並びにその電極
の座標が求められ、抽出された電極パターンと所定配列
の電極パターンとが重ねて照合され、位置決めが行われ
る（Ｓ３）。両パターンの不一致が最も少なくなったと
きに、抽出電極の座標値から所定配列の電極パターンの
電極の画像座標が決定される。このような構成では、電
極の抽出が高速に行われ、しかも正確な電極の座標値を
求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品認識方法およ
びその装置、更に詳細には、電子部品の表面実装装置な
どにおいて撮像された部品の画像位置決めが可能な部品
認識方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の表面実装装置において、電子
部品は部品供給装置（フィーダ）から供給され、吸着ノ
ズルにより吸着されて回路基板に実装される。吸着ノズ
ルは必ずしも正しい姿勢で電子部品を吸着するとは限ら
ないので、通常ＣＣＤカメラなどにより吸着部品が撮像
されて部品認識が行なわれ、正しい姿勢で吸着されてい
ない場合には、認識結果に基づき位置補正、傾き補正な
どが行なわれている。

【０００３】図１には、このような従来の部品認識方法
が図示されている。図１（Ａ）はＢＧＡ（ボール・グリ
ッド・アレイ）を底面１、すなわち電極側から反射光撮
像したものであり、複数のボール電極１ａ、１ｂ、１
ｃ、……が撮像されている。また、（Ｂ）はコネクタ、
ＰＬＣＣ等リード部品を同条件で撮像したものであり、
基礎２に取り付けられたリード２ａ、２ｂ、２ｃ、……
が撮像されている。入力画像は濃淡画像でありＸＹ座標
系で画素の位置をあらわすものとする。部品の電極パタ
ーンと寸法はあらかじめわかっているから、吸着ノズル
の吸着位置のずれと吸着角度のずれを勘案して図で点線
１’、２’で示すように、画像内に電極集合の存在範囲
（ウィンドウ）を設定し、この範囲で画像へのアクセス
を行ない画像処理の高速化を計るのが一般的である。

【０００４】図１（Ａ）は、存在範囲１’の中で水平方
向に画像を走査している。走査によって得られた画素の
値、すなわち明度をＺ軸であらわせば図１（Ｃ）の明度
グラフが得られる。図１（Ｃ）のａ、ｂ、ｃは、それぞ
れ（Ａ）の画像の走査線ａ、ｂ、ｃに対応している。グ
ラフの山の周期Ｔが電極間距離に等しいことから、走査
線ｃでは電極の列を走査していることが理解できる。図
１（Ａ）の電極１ａのＸ座標は、（Ｃ）の走査線ｂのピ
ーク座標であり（ｘ０）、またそのＹ座標は走査線ｂと
ｃの間にあることから、両者のＹ座標を補間することに
より求めることができる（ｙ０）。他のボール電極の座
標も同様に順次求めて行く。なお、走査する方向は、水
平方向走査の他に、垂直方向走査、４５度方向走査も加
えて位置の信頼性を高めた実施形態もある。

【０００５】図１（Ｂ）のリード部品の場合には、走査
の結果、電極間距離と同じ周期のリード形状に対応した
波形が得られるから、ＢＧＡのときと同様な処理を行な
えば、リード２ａ、２ｂ、２ｃ等の先端座標を求めるこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
部品認識では、走査線が出力する明度値に依存するため
認識対象とする部品の種類によっては認識が困難ないし
不可能なものがある。図２には、その例が示されてお
り、（Ａ）はＢＧＡ部品３であって、外縁３ａがあり、
偽電極３ｂがあり、基礎３ｃは雑音で汚れ、構造物３ｄ
があり、更に配線３ｅが走っている。このＢＧＡを撮像
すると、それらの明度は、真の対象電極より高いときさ
えあるので、従来方式で走査した場合には、電極以外の
構造を波形として出力するため認識は不可能である。

【０００７】図２（Ｂ）は、コネクタ等によく見られる
リード部品であり、基礎４には段差構造４ａがあり、ま
た止め金具４ｂが取り付けられている。従って、このリ
ード部品の撮像画面では、これらの段差ないし止め金具
の明度が対象電極より高い場合があるので、従来方式で
走査した場合、まず上段電極では止め金具４ｂを取り込
んでしまうから、これが真のリードかどうかの判定が困
難になる。また下段電極では、段差４ａの映像が一様で
ないため真のリードかどうかの判定が困難である。

【０００８】図２（Ｃ）は、（Ａ）と同様ＢＧＡ部品５
である。電極５ａだけ映って好条件にもかかわらず従来
方式では認識が困難である。なぜなら電極が十字型に並
んでいるから水平、垂直、４５°、どの方向に走査して
も最初の検出波形の山が１個しかないので（４５°の場
合も部品は普通傾いて映っているから１個になる）、周
期の確定を前提とする処理ができないからである。従っ
て、図２（Ｃ）のような部品を位置決めするには、その
電極パターンに特化した画像処理を行なわなければなら
ないのが、実状である。また画像の走査を行うので、画
像全域もしくはその一部の全域の画素数に比例した処理
時間がかかるのも難点で、処理時間が大きく、部品搭載
のタクト・タイムの点で問題である。

【０００９】このように従来方式では、認識が困難ない
し不可能な部品があり、認識精度が劣化する、認識精度
を上げるためには、照明・撮像の条件が厳しく機器のコ
ストが上昇する、画像処理速度が遅い、など種々の問題
があった。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、すべての部品を精度良く認識で
き、照明条件が緩く、しかも高速な画像処理が可能な部
品認識方法およびその装置を提供することをその課題と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、所定配列の電極パターンを有する部
品を撮像して電極の位置を認識する部品認識方法におい
て、撮像された部品の画像内に順次所定の大きさの小窓
を設定して電極の抽出を行ない、抽出された電極のパタ
ーン並びにその電極の座標を求め、前記抽出された電極
パターンと前記所定配列の電極パターンとを重ねあわせ
て照合し、照合結果に基づき前記所定配列の電極パター
ンの電極の画像座標を決定する構成を採用した。

【００１２】また、本発明では、所定配列の電極パター
ンを有する部品を撮像して電極の位置を認識する部品認
識装置において、撮像された部品の画像内に順次所定の
大きさの小窓を設定する手段と、設定された小窓を介し
て電極抽出を行なう手段と、抽出された電極のパターン
を作成する手段と、抽出された電極の座標値を算出する
手段と、前記抽出された電極パターンと前記所定配列の
電極パターンとを重ねあわせて照合する手段と、照合結
果に基づき前記所定配列の電極パターンの電極の画像座
標を決定する手段とを有する構成を採用している。

【００１３】本発明では、所定配列の電極パターンを有
する部品が撮像され、部品の画像を所定の角から小窓で
掃引して種電極が抽出される。種電極が検出されると、
これを原点にして電極地図座標系Ｈ0Ｖ0が作成され、周
辺電極が観測される状態になる。この状態では、すでに
抽出された電極ないし電極群から予測される領域に小窓
が設定され、順次電極が抽出されていく。このように抽
出された電極のパターン並びにその電極の座標が求めら
れ、抽出された電極パターンと所定配列の電極パターン
（論理ないし定義電極パターン）とが重ねて照合され、
位置決めが行われる。両パターンの不一致が最も少なく
なったときに、すなわち両パターンが最もよく一致する
とき、抽出電極の座標値から所定配列の電極パターンの
電極の画像座標が決定される。このような構成では、電
極の抽出が高速に行われ、しかも抽出された電極パター
ンと所定配列の電極パターンとが重ねて照合され、位置
決めが行われるので、正確な電極の座標値を求めること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。

【００１５】＜全体の構成＞図３は、本発明の一実施形
態に係わる部品認識装置のブロック構成図であり、画像
記憶部１０は、照明光源１１、１１’で照明された認識
対象部品１２をテレビカメラ（ＣＣＤカメラ）１３で撮
像して得られる部品の濃淡画像を記憶する手段である。
照合方向決定部１４は、認識対象部品１２の電極パター
ンから認識に有利な角を決める手段であり、候補電極決
定部１５は、電極パターンの角近傍の電極を選び位置決
めの候補とする手段である。

【００１６】不一致許容数決定部１６は、電極パターン
とその角をもとに位置決めの信頼性を得るための上限
値、すなわち不一致許容数を決定する手段であり、探索
領域縮小部１７は、電極パターンとその角をもとに画像
の探索領域をさらに小さくする手段である。また、種電
極探索部１８は、画像に浮かぶ電極の中から指定角近傍
の任意の電極を探し出す手段であり、座標予測部１９
は、既に抽出された電極群の論理座標と物理座標から、
指定された論理座標の電極の物理座標を予測する手段で
ある。

【００１７】また、ボール小窓発生部２０はＢＧＡの部
品認識のとき作動し、電極の中心予測領域を覆う抽出用
の小窓を発生する手段であり、リード小窓発生部２１は
リード部品の認識のとき作動し、電極の先端予測領域を
覆う抽出用の小窓を発生する手段である。更に、三角点
発生部２２は抽出電極群の望ましい格子の基準点、すな
わち測量用の三角点を発生する手段であり、偽電極排除
部２３は抽出した電極を過去に溯って調べ偽電極を排除
する手段であり、電極位置決め部２４は抽出される電極
のパターンから認識対象部品の画像座標を最終的に確定
する手段である。

【００１８】小窓ボール抽出部２５はＢＧＡ部品の認識
のとき作動し、画像内に置かれた窓を通し実際に電極を
抽出する手段であり、小窓リード抽出部２６はリード部
品の認識のとき作動し、画像内に置かれた窓を通し実際
に電極を抽出する手段である。

【００１９】また、角三角掃引部２７は矩形領域を三角
形状に掃引する論理座標を生成する手段、角四角掃引部
２８は矩形領域を長方形状に掃引する論理座標を生成す
る手段、らせん掃引部２９は矩形領域をらせん形状に掃
引する論理座標を生成する手段である。

【００２０】制御部３０は各部の制御を行なう。

【００２１】以下に、図４の全体の流れを示すフローチ
ャートに従って、本発明の各処理を詳細に説明する。

【００２２】部品の電極パターンは、格子状に配列され
た縦Ｍ個横Ｎ個の矩形仮想電極空間の全体または矩形部
分空間であり、部品は仮想電極空間の少なくともひとつ
の角を共有しかつ少なくとも１個の実電極を持たねばな
らない。リード部品はＭ＝１に相当するので、例えば、
図２（Ｅ）に示したようなリード部品７の認識は、図２
（Ｄ）のＢＧＡ部品６のＭ＝１の認識と全く同じ手順で
認識される。従って、以下では、縦Ｍ個横Ｎ個のＢＧＡ
を部品例にして説明が行なわれる。

【００２３】＜照合方向決定＞まず、ステップＳ２０に
おいて照合方向決定部１４による照合方向が決定され
る。各部品の電極は所定配列の電極パターンを形成して
おり、部品データなどから図６に示したような電極パタ
ーン（入力時の論理ないし定義電極パターン）を作成す
ることができる。このような所定配列の論理電極パター
ンはＰＱ座標系で表され、照合方向決定部１４は、この
電極パターンからその重心を求め、認識に有利な角を決
定する。図６の電極パターンの場合、まずＰ軸のパター
ン重心座標Ｇp、Ｑ軸のパターン重心座標Ｇq、を次の式
で求める。

【００２４】Ｇp ＝（Σ（原点からの軸距離（ｉ）×
Ｑ方向の実電極数））／実電極数Ｇq ＝（Σ（原点からの軸距離（ｊ）×Ｐ方向の実電
極数））／実電極数図６では、Ｇp＝（０×３＋１×４＋２×４＋３×３＋４×３）／
１７＝１．９４、Ｇq＝（０×３＋１×４＋２×５＋３×５）／１７＝
１．７１となる。パターンの中心は（２，１．５）であ
るから重心Ｇが左上に位置することがわかる。これから
照合座標系ｈｖを図６の向きにとり実際入力パターンを
ｈｖの向きに整列して書き換えたパターンを用意する。

【００２５】各ｈｖ軸の方向は、重心の位置に従って図
８に示したような向きになる。図８（Ａ）〜（Ｄ）はそ
れぞれ右上、左上、左下、右下にそれぞれ重心がある場
合のｈ軸ｖ軸の向きが示されている。

【００２６】図７はリード部品の場合のｈｖ座標の取り
方を示す。図７（Ａ）は入力パターンのＰ座標の終端寄
りに重心があるのでｈ軸は図の向きにとる。このとき仮
想的ｖ軸を図の向きにとる。望ましい走査線の動きは図
の点線で示す向きであるから実際に画像座標系ＸＹと対
応させるときは図８（Ｄ）を使う。ただしこのときｈ軸
とｖ軸を交換する。一方図７（Ｂ）に示すように、Ｐ軸
の原点寄りに重心がある場合には、ｈ軸は図の向きにと
る。このときも仮想的ｖ軸を図の向きにとる。望ましい
走査線の動きは図の実線で示す向きであるから実際に画
像座標系ＸＹと対応させるときは図８（Ｃ）を使う。リ
ード部品の認識の場合、このようにリードの向き（例は
下向き）に対して座標系が２個必要となり従って実装現
場での４方向の向きに対して４×２＝８種類の座標変換
を用意する。

【００２７】図１７の定義電極パターンの場合には、７
個の電極があり、領域Ａ、Ｂ、Ｃには電極がないものと
する。照合方法決定部１４により右上の電極４０を位置
決めの核とすることが決まり、図１８の照合座標系（ｈ
ｖ）が張られる。ｈｖ座標系は論理座標系であり、座標
の中身は１＝実電極、０＝空電極の２値である。矢印で
示したように外側に０を配置して４×４の大きさにして
おくと照合の速度を上げることができる。

【００２８】このように、照合方向の決定により認識に
最も有利な角が決定され、照合座標系ｈｖに座標変換を
行うことができる。

【００２９】＜候補電極決定＞次に図４のステップＳ２
１に示したように、候補電極決定部１５により候補電極
が決定される。候補電極決定部１５は、電極パターンの
角近傍の電極を選び位置決めの候補とする手段である。
候補電極は、例えば、図９（Ａ）に図示したような角三
角掃引で生成される。角三角掃引の場合、最初の出力は
（０、０）以降矢印の向きに原点から遠ざかりながら途
中の格子座標を発生する。これにより、図１０（Ａ）に
示したような電極パターンの場合、候補電極Ｃ１〜Ｃ５
が生成される。候補電極の数は比較的小さい定数（たと
えば５）で十分である。なぜなら確率の理論によると電
極が小窓で抽出される確率をＰとしたとき、Ｎ個の電極
すべてが抽出されない確率は（１−Ｐ）のＮ乗であり、
仮にＰ＝０．９、Ｎ＝５としてもそれは１０のマイナス
５乗であるからである。

【００３０】図１０（Ａ）はある電極パターンの候補の
選出順序をしめすものであり、それらは同図に見るとお
り角三角掃引を反時計回りに行なうことによって得られ
る。一方、図１０（Ａ）の電極パターンでは候補電極Ｃ
６が必要である。これを得るために今度は同じ角三角掃
引を時計回りに発生すればよいことが判る。これには反
時計回りのときのＩＪを交換して図１０（Ａ）に貼り付
けることで容易に達成できる（時計回りの掃引時に得ら
れる５個目の電極がＣ６である）。

【００３１】このような候補電極Ｃ６を必要とする理由
は、図１０（Ｂ）から理解できる。図１０（Ｂ）におい
て部品が実線３６でなく点線３６’で図示したように傾
きをもって吸着されたとき、電極Ｃ５より電極Ｃ６のほ
うが先に抽出されるから処理が少しでも早くなるからで
ある。もう一つの理由は、仮に図１０（Ａ）の例で、電
極Ｃ１〜Ｃ４がなく、かつ電極Ｃ５とＣ６間に多くの電
極がある部品である場合、図１０（Ｂ）で実線３６に示
すような吸着状態のときはＣ５よりの候補群だけが、そ
して一方点線３６’のときはＣ６よりの候補群だけが抽
出の対象となるからである。

【００３２】図１７（図１８）の電極パターンの例で
は、候補電極決定手段により候補者（電極）Ｃ１〜Ｃ５
が決まる。各候補者の中身はその論理座標である。たと
えばＣ１＝（２、２）。

【００３３】＜不一致許容数決定＞また、ステップＳ２
２において、不一致許容数決定部１６により電極パター
ンとそのひとつの角をもとに位置決めの確認を得るため
の上限値、すなわち不一致許容数（非負整数ｅ）が決定
される。不一致許容数とは、ある候補電極が自己の周辺
にｅ以下の不一致数を観測したとき他の候補電極は必ず
ｅより大きい値をとるような数であり、電極パターンの
照合時、不一致許容数内にすることにより電極パターン
の位置決めの信頼性を高めるために用いられる。不一致
許容数決定部１６は、その不一致許容数を決定する手段
であり、図１１にその処理の流れが図示されている。

【００３４】まず、ステップＳ４０において、抽出率と
誤読率から不一致許容数ｌｉｍ１が求められる。例え
ば、電極が小窓の中にあるときの抽出確率をＰ（たとえ
ば０．９５）、電極が小窓の中にないとき誤って他のも
のを抽出する確率をＱ（たとえば０．０５）とすれば、ｌｉｍ１＝（１−Ｐ）×電極数＋Ｑ×仮想電極外周個数で表される。たとえば、図１７の例では、ｌｉｍ１＝
（１−０．９５）×７＋０．０５×８＝０（個）とな
る。但し、第１項と第２項のそれぞれで整数まるめが行
われている。

【００３５】次のステップＳ４１で、仮想電極の総数を
越えるような正数を識別距離としてｌｉｍ２にセットす
る。識別距離ｌｉｍ２は電極パターン固有の値であり、
０以上の数である。直感的にいえば、２次元に広がる有
界の電極パターンがあるとき、同じものを上から被せた
とき同じ位置に被せれば上と下の不一致は勿論０個であ
るが、ひとつでもずらせば不一致数（＞０）が観測され
る。これを候補電極の位置だけ繰り返したときのその最
小値をｋとする（ｋ＞０）。実際に観測される不一致数
は真のとき０個、偽のときｋ個以上であるからｌｉｍ２
＝ｋ−１とすればこれは両者を識別できる最大の数であ
り工業上都合が良い。

【００３６】図１２には図１７の電極パターンに対する
ｋの求め方を示している。縦の列は、座標系ＨＶ原点の
位置であり候補電極Ｃ１〜Ｃ５で示す。横の列は観測す
る候補電極Ｃ１〜Ｃ５である。図１２の表の値は観測す
る候補電極がＨＶ座標の原点であると仮定した場合の不
一致の観測数の最小値である。時間は上から下に、また
左から右に流れている。εはそのときの最小値を越えた
ことを示す。

【００３７】たとえば、最初の最小値１０はＨＶ原点が
電極Ｃ１のとき電極Ｃ２が観測する不一致数である。こ
れは、次のようにして求まる。図１８において、この４
×４の２値パターンを右上角'の電極（その２値は
０）から、図９（Ｂ）に示す角四角掃引により電極パタ
ーン全域にわたって取り出す（'、'、
'、．．．．）。電極が取り出されるごとに、電極Ｃ
１を原点とした場合と（真の原点）、電極Ｃ２を原点と
した場合の各電極についてその２値が一致しているか、
不一致であるかを調べる。

【００３８】まず電極'のとき、電極Ｃ２からの変位
は（２、１）であり、その２値は０（空電極）である。
一方、真の原点の電極Ｃ１からの変位（２、１）は、パ
ターン空間の正方向の外であるから２値は０である。従
って、電極'は、電極Ｃ１を原点にしても、電極Ｃ２
を原点にしても同じ２値（＝０）となり、両者は一致す
る。同様に、電極'のときも、各２値は０となり一致
する。

【００３９】次に電極'のときは、２値は１であり、
電極Ｃ２を原点とすると、電極Ｃ２からの変位は（１、
０）である。真の原点Ｃ１からの同じ変位量の位置は電
極'が占めているので、その２値は０である。従っ
て、電極Ｃ２を原点とすると、電極'は実電極（＝
１）として観測され、また真の原点Ｃ１からは空電極
（＝０）として観測されるので、最初の不一致が発生す
る。

【００４０】次の電極'、'では、いずれも２値は０
であり、不一致はない。次の電極'は自分自身である
からスキップする。次の電極'のときは、その２値は
０であり、電極Ｃ２を原点としたときの変位は、変位
（０、−１）である。真の原点Ｃ１からの同変位は電極
'のところであり、その２値は１である。従って、不
一致であり、不一致数は２となる。次の電極'では、
同様に不一致が発生し、不一致数は３となる。以下同様
にパターン全域で繰り返す。さらに図１７の領域ＡＢＣ
が空であるから図１８において、ｖ軸のすぐ左隣（ｈ＝
−１）の列のパターン値（すべて０）とｈ軸のすぐ下隣
（ｖ＝−１）の列のパターン値（すべて０）についても
同様に繰り返す（ステップＳ４２）。以上の結果、観測
される不一致数は１０であり、現在の最小値となる。

【００４１】図１２において、次に電極Ｃ３を原点とし
て、上記と同様な処理を行い、各電極'、'、'、
……ごとに、観測した不一致数を求める。このときは６
個の不一致が観測される。これは現在の最小値１０より
小さいので６に置き換えられる。以下同様に続けると電
極Ｃ４を原点としたときの不一致数５が最小値のまま表
が埋められる。従って、求める不一致の最小値はｋ＝５
である。以上は、図１１のステップＳ４３、Ｓ４４の処
理に対応し、不一致数がｌｉｍ２より小さいとときに
は、ｌｉｍ２はその数で書き換えられる（ステップＳ４
４）。

【００４２】注意すべきは図１７の電極パターンの場
合、領域Ａ、Ｂ、Ｃのどれかが空でないときである。た
とえばＡ、Ｂ、Ｃがすべて空でない、言い換えれば、あ
るかないか不明のときはｋの値は極端に減少する。たと
えば図１７ではｋ＝１となる。この値は図１２の（縦Ｃ
４，横Ｃ１）の位置がとる値となる。なお図１３にみら
れる空のない１次元電極列は点線の左側が空のときｋ＝
２、不明のときｋ＝１であり長さに無関係である。ちな
みに図１のパターンのＡＢＣが不明のとき、ｋ＝１７で
ある。

【００４３】以上のようにして求められた二つの要求値
ｌｉｍ１，ｌｉｍ２に対して、ステップＳ４５でｌｉｍ
２を１減算し、ステップＳ４６で不一致許容数ｅ＝Ｍ
ＩＮ｛ｌｉｍ１，ｌｉｍ２｝とする。図１７の電極パ
ターンの場合、ｅ＝０となる。

【００４４】このように、位置決めの確証を得るための
不一致許容数が決定される。

【００４５】＜探索領域縮小＞次に、図４のステップＳ
２３において探索領域縮小部１７により電極パターンと
そのひとつの角から画像の探索領域をさらに小さくでき
る。ノズルの吸着範囲から探索範囲は決まっているが、
電極パターンの配置からそれを更に狭めることができ、
それにより位置決めの処理時間を短縮することができ
る。

【００４６】図１４には、探索領域が行われる様子が、
また図１５には、その流れ図が図示されている。図１４
において、角三角座標系ｉｊが示されており、また照合
座標系ｈｖが設定されている。まず、ステップＳ５０に
おいて、ｈｖ座標系右上角の電極から始めて、その中の
電極がすべて空である三角形の空虚領域３８の深さを求
める。この電極パターンの空虚三角形の深さを知るに
は、撮像された電極パターンの右上から図９（Ａ）の角
三角掃引を行えばよい。最初に見つかった電極（＝１）
の座標（ｉ，ｊ）の角からの軸方向の変位δがわかる。
これより図１４に示すように角からの軸変位δ−１に開
始探索線を設ければよい。

【００４７】一方左下の領域の縮小については、空虚が
どんなに深くてもパターンの左下角からの軸変位η＝Ｍ
ＩＮ｛Ｍ−１，Ｎ−１｝までには実電極があることにな
っていることを前提にすれば、図１４に示すように左下
角からの軸変位η−１に最終探索線を設ければよい。

【００４８】なお、図１７の電極パターンの場合パター
ンが小さいため縮小はなされない。

【００４９】＜画像取り込み＞続いて、ステップＳ２４
において部品の画像の取り込みが行われる。部品は、テ
レビカメラ１３により撮像され、画像記憶部１０に記憶
される。本発明は、部品の撮像を行うとき、電極数が多
ければ全部の電極が映っていなくてもよいし、電極以外
のものが映っていてもよいが、部品の認識対象電極のほ
とんどが映っていることが、前提になる。図２の各部品
は、いずれもこの前提を満たしており本発明により高い
精度で認識できる部品である。

【００５０】＜種電極探索＞続いて、図４のステップＳ
２５、Ｓ２６において種電極探索部１８により種電極が
探索される。この種電極は、ステップＳ２４で取り込ま
れた画像に対して照合方向決定部で決定された角から斜
め探索が行われ最初に抽出される電極のことである。

【００５１】図２２（Ａ）はボール電極のときの種電極
の探索を、また図２２（Ｂ）はリード電極のときの種電
極の探索の状態を示している。いずれの場合も角から三
角形状に探索範囲を広げることを特徴とする。この位置
決めには図９（Ａ）の角三角掃引が使われる。図２２
（Ａ）において、小窓と小窓の軸距離Δは、Δ ＝（４
／３）ρとするのが適当である。ただしρは、後述する
小窓のボール抽出能力と呼ばれる半径である（図２４
（Ａ））。図２２(Ａ）には、小窓４４を角三角掃引に
より掃引することにより種電極（網点の電極）が抽出さ
れる状態が図示されている。

【００５２】一方、図２２（Ｂ）においては、小窓と小
窓の軸距離は、ピッチ方向ΔＰとリード方向ΔＬに分か
れる。ΔＰ＝（４／３）Ｐ、ΔＬ＝（４／３）Ｌ、とす
るのが適当である。ただしＰ、Ｌは、後述する小窓のリ
ード抽出能力と呼ばれる長さである（図２６(Ａ））。
図２２(Ｂ）には、小窓４６を角三角掃引により掃引す
ることにより種電極（網点の電極）が抽出される状態が
図示されている。

【００５３】図５の状態図では、領域３３の角３３ａか
ら三角掃引されて種電極３２が探索された状態が示され
ている。また、図１９の例では、探索領域の右上角から
図のように、位置を三角形に広げながらボール電極の抽
出が行われる。小窓が４１の位置にきたときに種電極４
３が抽出されている。

【００５４】＜電極地図座標作成＞種電極が探索される
と、図４のステップＳ２７に進み、電極地図が作成さ
れ、三角測量網が作成され、周辺電極観測状態となる
（ステップＳ２７、図５の状態Ｓ２）。電極地図は、図
５、図２０に示したように、抽出された種電極を原点と
して原始電極地図座標系（Ｈ0Ｖ0）を張ることにより作
成される。この座標系Ｈ0Ｖ0は論理座標系であって、上
限と下限を有し、座標の中身は抽出電極の画像座標、直
径（幅）、明度、面積、．．等である。図１９において
種電極４３の画像座標は（ｘ１、ｙ１）である。ちなみ
にボール電極の中心座標とリード電極の先端座標は図１
６の細粒座標系で示される。細粒座標系は図１６の太線
４８ａ〜４８ｄで示す画素格子を分割した座標である。
図では８分割している。細粒座標系は画像座標系と原点
を共有しているので、以降煩わしさを避けるため画像座
標系の値として表記する。

【００５５】原始地図座標系は、上述したように上限と
下限を有し、図１９においてＨＳ、ＶＳはそれぞれ探索
範囲Ｘ軸Ｙ軸のボール個数換算値として、同個数変位Δ
Ｈ、ΔＶが図から判るので、原始地図座標系Ｈ0Ｖ0の上
限は（ΔＨ、ΔＶ）、下限は（ΔＨ−ＨＳ＋１，ΔＶ−
ＶＳ＋１）となる。原始電極地図座標系が有界であるこ
とは処理の高速化に欠かせない特長である。

【００５６】次に図２０において原始電極地図座標系と
原点を共有する（ただの）電極地図座標系（ＨＶ）を生
成する。これは実体のない仮想の座標系であり原始電極
地図座標系とは結合ベクトルで結ばれている。今はその
ベクトルは（０，０）である。

【００５７】種電極が抽出された後は、図２０原始電極
地図座標系の原点の負方向近傍一定領域に対して電極の
探索が行われる。この大きさは定数でよくたとえば例で
は近傍半径＝４である。図２０では、５×５＝２５個が
探索されている。このときの電極の探索順序は重要であ
る。図９（Ｂ）の角四角掃引と名づける座標の発生によ
る掃引による探索順序が使われる。この掃引の最初の出
力は（０、０）以降矢印の向きに原点から遠ざかりなが
ら途中の格子座標を発生する。これを図２０のＩＪで示
す向きに対応させる。

【００５８】＜座標予測＞種電極が抽出された後は、周
辺の電極が抽出されるが、その電極抽出は座標予測部１
９により予測された領域に小窓を設定することより行わ
れる。そのために、座標予測部１９は既に抽出された電
極群の論理座標と物理座標から、指定された論理座標の
電極の物理座標を予測し、予測領域を設定する。この状
態が図２３（Ａ）、（Ｂ）に図示されている。

【００５９】図２３（Ａ）は、ＨＶ座標系が張られたと
きに既に存在しているときの電極が１個の場合である。
この状況は種電極が抽出された直後にできる。いま既存
電極の論理座標を（ｈ１、ｖ１）、予測電極のそれを
（ｈ、ｖ）とすれば論理距離の差分（ｈ−ｈ１，ｖ−ｖ
１）の各成分にボール間距離（ΔＨ、ΔＶ）を乗ずれば
これは物理（画像）の距離となる。図６に示すようにボ
ール間距離ΔＨ、ΔＶは、その差はわずかであるが、Ｈ
軸Ｖ軸で一般的に異なっている。この物理ベクトルをＸ
ＹにおけるＨＶの置かれた９０°回転変位で回転する。
さらに吸着ノズルの回転ずれ角度の最大値φをもって右
回りと左回りに振る。こうしてできた広がりのある領域
にさらに本発明が不確実性と呼ぶ距離ε（図には記載し
ていない）を加算して広げれば最終結果がΓで示す予測
領域が設定される。不確実性εは予測に余裕を含ませる
ための値であり、電極の直径に依存するのがよい。たと
えばボールの場合はε＝（１／３）ボール半径、リード
の場合はε＝（１／８）リード幅と定める。なおφは表
面実装の現場では５°未満である。

【００６０】一方、図２３（Ｂ）は、既存電極が２個以
上の場合である。この状況は普通の状況である。いま既
存電極の論理座標を（ｈ１、ｖ１）、（ｈ２、ｖ２）、
予測電極のそれを（ｈ、ｖ）とすれば既存論理距離の差
分（ｈ２−ｈ１，ｖ２−ｖ１）の各成分にボール間距離
（ΔＨ、ΔＶ）を乗ずればこれは物理（画像）の距離と
なる。同様に差分（ｈ−ｈ１，ｖ−ｖ１）の各成分にボ
ール間距離（ΔＨ、ΔＶ）を乗ずる。

【００６１】このふたつのベクトルのなす角度θ（既存
から未知の向きに測る、図では負値）がわかり、一方こ
のふたつのベクトルの長さの比（分母は既存、分子は未
知、図では１より大）がわかる。既存電極のもつ物理座
標の差分を（ｐ２−ｐ１，ｑ２−ｑ１）とすれば（図に
は記していない）、このベクトルをまずθ回転し、次に
長さの比で乗じたのち（逆でもよい）、電極（ｈ１、ｖ
１）の物理座標を加算すればこれは予測の中心と呼ばれ
る座標が生成されたことになる。このあと１点からのと
きと同様に不確実性距離ε（図には記載していない）を
加算して広げれば最終結果がΓで示す予測領域である。
なおこのとき長さの比が１より大きいときはその比の分
だけ拡大する量も増やす。一方長さの比が１以下のとき
には加算する量をεとする。図２３（Ｂ）において、電
極（ｈ、ｖ）の予測に使う既存電極は（ｈ、ｖ）の近傍
から選ぶ。このとき（ｈ、ｖ）を中心とするらせん状に
捜すのが望ましい。

【００６２】このらせん掃引は、図９（Ｃ）に示したよ
うに、らせん掃引部２９により発生され、出発点の座標
（ｉ０，ｊ０）が与えられると、最初の出力は（ｉ０＋
１，ｊ０）以降矢印の向きに原点から遠ざかりながら途
中の格子座標を発生する機構である。らせん発生する領
域は４つの座標で示される。電極（ｈ、ｖ）の予測にお
いてはそれをらせんの中心におき、電極地図の上限下限
をらせん領域に設定すればよい。予測は一般に２個以上
の既存電極を使っておこなわれる。

【００６３】なお、後述するように、三角点発生手段に
より点灯している三角点が２個以上あるときは、その三
角点の座標を使って予測を行うことにする。電極（ｈ、
ｖ）のもよりの三角点座標がわかるから、上記と同様に
その三角点近傍をらせん周回して、点灯三角点２個を捜
す。その２個の三角点の保有する電極座標を使って図２
３（Ｂ）と同様に予測する。

【００６４】＜小窓発生（ボール小窓）＞上記のよう
に、ＨＶ座標系で座標の予測が行なわれると、撮像され
た電極パターンＸＹ座標系の予測領域を覆う小窓が発生
される。そのために、対象部品がボール電極か、リード
電極かで、ボール小窓とリード小窓が発生される。ボー
ル小窓は、ボール小窓発生部２０により発生され、主に
ＢＧＡ部品の認識のとき発生され、電極の中心予測領域
を覆う抽出用の小窓である。図２４(Ａ）、（Ｂ）に説
明図、図２５にその流れ図を示す。

【００６５】図２４（Ａ）に示すように、発生される小
窓には抽出能力ρと呼ぶ半径がある。小窓の中心に半径
ρの円５３を描いたとき、円内に中心を置く電極ボール
像５４は必ず抽出される。実施形態ではρ＝（（√３）
／２）×ボール半径と設定されるが、必ずしもこれに限
定される必要はない。しかし、実施形態のような値にす
ると、ボールは、小窓の中心を通る軸による切断長がボ
ール半径以上となり早い段階での合否検査をかけること
ができるので高速化において有利である。

【００６６】図２４（Ｂ）は小窓の発生軌跡を示してい
る。まず予測領域の中心に小窓を置き、この小窓から電
極ボールの抽出を試みる（図２５のステップＳ６０）。
図２４（Ｂ）には、小窓の抽出能力ρの円が細い点線で
図示されている。ステップＳ６１で小窓から電極ボール
が抽出できたかを判断する。抽出できた場合には、処理
を終了する。

【００６７】一方、抽出できなかった場合は、矢印で示
す順につぎつぎと小窓を移して抽出を試みる。平面が半
径ρの円板で覆われて行く。この場合、小窓は以下に示
すようにρを拡大した各段階の能力半径の円周上の位置
を順次移動する。電極中心の矩形予測領域（図２３
（Ａ）、（Ｂ））を包み込む最小の円が図２４（Ｂ）で
太い点線（半径Ｒ）で示されている。小窓を５１に移動
した時点でも電極が抽出できなかったとき、ここで抽出
が終了してボール電極なしと判定する（ステップＳ６
２、Ｓ６３）。

【００６８】一方、ρが対象被覆半径Ｒより小さい場合
には、以下で示すようにρを拡大して（拡大したρの値
をＵとして）、小窓の位置を拡大したρの位置に移動し
てその拡大した段階で同様な処理を繰り返す（ステップ
Ｓ６５）。これは、ステップＳ６６でその小窓でボール
抽出を行い、ステップＳ６７で抽出できれば処理を終了
し、抽出できなければ、Ｕを有する座標のすべてを実行
することによって行われる。

【００６９】この段階でも電極が抽出できない場合に
は、ステップＳ６８で拡大した能力半径Ｕが対象被覆半
径Ｒより大きいかを判断し、Ｕ＞＝Ｒとなっている場合
は、抽出を終了してボール電極なしと判定する（ステッ
プＳ６９）。一方、ＵがまだＲより小さい場合には、ま
だρを拡大して上位の段階に進めるので（ステップＳ６
４）、ステップＳ７０に進み、Ｕ＞＝Ｒとなるまで処理
を繰り返す。この場合、ステップＳ７１で示したよう
に、能力半径Ｕを以下に示すように拡大して登録し、そ
の拡大した能力半径Ｕの円周上の小窓からボール抽出を
実行する。

【００７０】図２４（Ｂ）において、位置５０にある小
窓はρを拡大した第１段階の能力半径の円周上にありそ
の最終円である。位置５１にある小窓は第１段階の能力
半径をさらに拡大した第２段階の能力半径の円周上にあ
りその最終円である。以下同様に拡大を続けるが現実ほ
とんどの場合第１段階までの予測で済んでいる。従って
本発明を実施するときは４段階まで準備しておけば十分
である。実施形態では下記の表を定数としてもち高速化
を測った。

【００７１】第１段階の半径増加比（対ρ）０．７３２、第２段階の半径増加比（対ρ）０．７７５、第３段階の半径増加比（対ρ）０．８１９、第４段階の半径増加比（対ρ）０．８６６、上記例において第１段階の半径増加比は、半径１の円周
上に並ぶ等間隔６個の半径１の円を想定すると、隣り合
う円同士の交点が能力の拡大点であるから、予測中心と
交点の距離＝２×（√３）／２＝（√３）からもとの１
を引いた値（√３）−１から得られる近似値となってい
る。また、第４段階の半径増加比は、図２４（Ｂ）に示
したように位置５２にある小窓で示す第３段階のさらに
外側にできるから直線上に中心を置いて並ぶ間隔１、半
径１の円群とみなすことができ、隣り合う円同士の交点
が能力の拡大点であるから、直線と交点の距離＝（√
３）／２から得られる近似値になっている。第２および
第３段階の半径増加比の値は第１および第４段階での値
をそれぞれ内分したものである。

【００７２】このようなプロセスで小窓を順次発生さ
せ、予測領域にボール電極があるかどうかを検出するこ
とができる。

【００７３】＜小窓発生（リード小窓）＞以上は、ＢＧ
Ａ部品のように認識対象がボール状電極であったが、リ
ード部品の場合には、円形の小窓ではなく、リード電極
の先端予測領域を覆う抽出用の小窓がリード小窓発生部
２１により順次発生される。図２６（Ａ）、（Ｂ）にそ
の状態が説明されており、また図２７にその処理の流れ
が図示されている。

【００７４】図２６（Ａ）に示したように、小窓には抽
出能力と呼ぶ領域６０がある。図２６（Ａ）では２Ｐ×
２Ｌの小領域である。この領域にその先端を置くリード
像６１は必ず抽出される。実施形態ではリード形状に応
じて領域の大きさを変えている。

【００７５】図２６（Ｂ）は小窓の抽出能力の軌跡を示
している。まずステップＳ８０に示したように、予測の
中心が小窓の抽出能力の中心となるように小窓を位置決
めしてリード抽出を実行する。従って小窓自身の中心座
標はリード方向に図２６（Ａ）のＰcenterずれた位置に
ある。図２６（Ｂ）で抽出能力ピッチ長さ２Ｐ、同リー
ド長さ２Ｌの領域が点線で示されている。

【００７６】図２７のステップＳ８１でリード電極が抽
出されれば、処理を終了し、抽出できなかった場合は図
２６（Ｂ）の矢印で示す順につぎつぎと小窓を移動して
抽出が実行され、平面が２Ｐ×２Ｌの矩形で覆われて行
く。リード先端の矩形予測領域が太い点線で示されてい
る。この領域はいずれは有限個の能力で覆われるので、
最終段階の能力をかけた時点でも抽出できなかったと
き、リード電極なしと判定される（ステップＳ８８）。
なお予測領域が小さくて最初の能力に含まれる場合があ
り、このときは初回で結論がだせることは言うまでもな
い（ステップＳ８２の肯定）。以下は予測領域が大きく
いずれかまたはどちらの方向も能力を超えている場合を
想定している。従って、ステップＳ８４で最初の小窓を
中心とするらせん旋回の準備をする。

【００７７】図２６（Ｂ）で予測中心からピッチ方向予
測領域の端までの片側区間について考えると、能力の片
側個数ａはＣpitch／２の距離を長さ２Ｐの線分で多少
の被さりを持ちながら覆う問題として扱えば容易であ
る。このようにして個数ａ個を得る。右がａ個なら左も
ａ個である。同様にリード方向も片側個数ｂを得る。こ
のときａまたはｂが０の場合もある（しかしともに０で
はない）。能力中心の座標列を出力するには図９（Ｃ）
に示したらせん掃引を使用する。図２６（Ｂ）の能力座
標列は前記の個数ａとｂを、imin、imaxともにａとし
て、ｊmin、ｊmaxともにｂとして、らせん出力（ｉ，
ｊ）を用いれば容易に出力できる。

【００７８】ステップＳ８５、ステップＳ８６のループ
で、上述したようならせん旋回を行ってらせん出力し、
リード抽出を実行する。ステップＳ８７でリードが抽出
されれば、処理を終了し、抽出されなければ、ステップ
Ｓ８５に戻り、またらせん旋回を終了しても抽出されな
い場合には、ステップＳ８８でリード電極なしとして処
理を終了する。

【００７９】以上のようにして、リード電極の場合も、
リード小窓を順次発生させることによりリード電極の予
測領域にリード電極があるかを検出することが可能にな
る。

【００８０】＜三角点発生＞なお、上述した座標予測に
おいて三角点を発生させることにより座標予測の精度を
向上させることできる。三角点は、抽出電極群の望まし
い格子の基準点すなわち測量用の三角点であり、三角点
発生部２２により発生される。図２８は三角点測量網の
一部分であり、△印が三角点である。三角点は論理座標
で管理され隣り合う三角点同士の論理距離は１である
（図の太線）。三角点座標系の原点（０、０）は原始電
極地図座標系（図２０のＨ０Ｖ０）の原点（０、０）と
一致している。三角点は原始電極地図座標系の原点電極
から起算して、電極の一定個数毎の位置に置く。

【００８１】図２８では、４個ごとに三角点が設けてあ
るがこの数は必然ではない。図２８の例では、三角点は
その近傍２の距離までの電極の座標を代表している。近
傍０距離は三角点自身の電極、近傍１距離は点線で示さ
れ、８個の座標がある。近傍２距離はその外側の領域で
１６個の座標値がある。種電極を得て、図２０の原始電
極地図座標系を張ったとき、三角点座標系も同時に張ら
れる。原始電極地図座標系に被さるからこの座標系もま
た、上にも下にも有界である。このとき原点を除くすべ
ての三角点は初期化されて保有電極はひとつも無い状態
である。三角点の原点だけは抽出した種電極の座標とし
きい値が記録されている。

【００８２】上述した処理により電極の抽出が進行する
とともに、電極が一つ検出されるごとにそれを管理する
三角点に対して登録作業が行われる。図２８は中央の三
角点が既に近傍１距離（点線で示す）に４個の電極をか
かえていたところに５番目の電極６４が近傍１距離に登
録されたところである。図２８の例では、近傍０距離と
近傍１距離にあわせて電極が５個になったとき三角点と
して点灯すなわち基準点として旗を揚げるようにしてい
るので、電極６４の追加により点灯作業を始める。

【００８３】まず、５個の近傍１距離から登録順に先頭
と２番目、２番目と３番目、３番目と４番目、４番目と
５番目そして５番目と１番目の５組ができるのでこの各
組から三角点の座標を予測させる。予測には図２３
（Ｂ）の手段が使われる。これら５組５回の予測座標を
記録しておく。一方もし三角点自身が電極の場合、まず
自身で１回完了とする。自身を除く４点があるので上と
同様に４組４回の予測を行う。

【００８４】一方近傍２距離の電極群についてはもし２
個以上あれば、最も遠い２点、図２８では電極６５と６
６の２個の電極座標で三角点の予測をする。以上の合計
６個の予測座標が得られるから、各軸ごとに６個の座標
和を６で割った値として平均座標を得ればこれがすなわ
ち三角点の座標である。

【００８５】このように三角点を発生させることにより
座標予測の精度を上げることができる。

【００８６】＜電極抽出（ボール電極）＞上述の予測領
域に対して画像内に置かれた窓を通して実際の電極が抽
出され、座標値が求められる。図２９は、小窓ボール抽
出部２５によりＢＧＡ部品を認識するときに行われる処
理の流れを示し、図３０は、小窓ボール抽出の様子を示
す。

【００８７】図３０において、７０は解剖画像と呼ぶと
ころの、入力画像とは別のメモリに確保した２値をとる
小画像である。この画像の大きさは、Ｒを小窓の半径と
して、縦横ともに２（Ｒ＋１）＋１＝２Ｒ＋３画素であ
る。２Ｒ＋３は奇数であるから解剖画像の中心は画素に
対応することになる。図３０で、各格子点７１が解剖画
像の画素であり、解剖画像の座標系ΨΩは入力画像系Ｘ
Ｙと平行である。図２２（Ａ）において小窓４４の中心
画素４５がΨΩ座標系の原点に対応する。ボール小窓は
論理的には円であるが、図３０に示すように解剖画像に
おいては７２で示したような経路になる。これは小窓の
経路が図３１に示すような方向コード０〜７で形成され
ているからである。小窓の経路は半径Ｒによって決まる
ので実施形態では処理範囲のすべてのＲについてあらか
じめ方向コード列を計算し定数表としてもっておくこと
により、小窓７２を瞬時に発生させることができる。な
お図３０で小窓７２の外側のすべての解剖画素７３は立
ち入り禁止のフラグが立っているものとする。

【００８８】ボール抽出は、まずステップＳ９０におい
て小窓内部の濃淡画像を適当なしきい値で２値化して解
剖画像に出力する。２値化のためのしきい値は、適当な
値を選び、操作者からの指示により決められた値を使う
ものであればその値とする。一方、自動的にしきい値を
求める場合は、次のようにして求める。まず、図３０に
おいて原点近傍７４の数点（たとえば９個）を選び、そ
の対応する（図２２（Ａ）の画素４５の近傍）入力画素
の濃淡値の最大値をａとする。次に、図３０で小窓７２
の経路上の数点（たとえば８個）を選び、その対応する
（図２２（Ａ）の経路４４）入力画素の濃淡値の最小値
をｂとする。ａ＜Ｃ1・ｂ（Ｃ1は明度比定数、たとえ
ば１．２）のときは電極無しと判定する。そうでなけれ
ばしきい値をａ、ｂのＭ：Ｎ内分値とする（たとえばＭ
＝３、Ｎ＝１）。すなわち、しきい値＝（Ｎａ＋Ｍｂ）
／（Ｍ＋Ｎ）とする。ただしこの値があらかじめ設定さ
れている上下限値を超えたときはその限界値に設定し直
す。このようにしきい値を自動計算すれば小窓ごとに適
正な値となり照明ムラによる、明度がかたよった画像で
も安定した抽出が可能である。

【００８９】解剖画像は、上述のようにして求めたしき
い値でΨ軸、Ω軸、小窓経路そして小窓内部の順に２値
化することにより行なわれる。Ψ軸の２値化のとき
「１」の開始端と終了端をつかんでおき、その長さがボ
ールの半径未満なら電極無しと判定する（図２４（Ａ）
参照）。Ω軸も同様である。小窓経路の２値化のとき
は、「１」の数の総数が一定値（たとえば経路画素数の
３／５）を超えたら電極無しと判定する。

【００９０】一方、例えば、図３０で画素Ｅを出発点と
し、Ψ軸負方向に１画素ずつ進み「１」を検出したら、
「１」で囲まれるベクトル（方向コード）列いわゆる島
データを出力する。これには公知の方法を用いる。すな
わち図３２（Ａ）の２値物体８０の矢印で示す反時計回
り方向コード列を求めるときは、あたかも左手を「１」
の壁について離さず前進すればいずれはもとの位置に戻
る原理を使う。たとえば図３２(Ａ）の円内８１の動き
を図３２（Ｂ）に示すと、中心が現在地（画素）であ
る。上に向かう現方向にたいして優先順序を方向７にお
き、ついで０、１．．５の順に調べる。最初に「１」を
検出したら（図３２（Ｂ）では方向３）、それが次の移
動方向である。島が一つ生成されたら、Ψ軸上の島を超
えた位置からΨ軸の負方向前進を続けて同じことを繰り
返す。なおボールの大きさからあらかじめ島の外周長の
下限が決まっているものとする。島の開始画素はΨΩ原
点まで調べれば十分である。

【００９１】このようにして一般にボール電極がもしあ
れば１個以上の島データが得られる。ステップＳ９１で
前段で出力されたすべての島について以下の処理を繰り
返す。ただし途中でボール電極と判定された時点で処理
は終了する。

【００９２】いま図３０において島Ｚ0〜Ｚ0の島ベクト
ルデータが取り出されたとする。この島Ｚ0〜Ｚ0で７５
の部分はボール電極であり、７６の部分は配線等の異物
である。この島データから図３３に示したような、島の
構成頂点から選ばれた頂点の表を作成する。このとき、
小窓に接触せず、向きが滑らかに変化する区間を選び出
してその頂点列を表にする（ステップＳ９２）。例え
ば、図３０においてボール部は小窓と接触し得ないの
で、小窓との接触頂点７７ａ〜７７ｂは選ばれない。ま
た、向きの変化が９０°以上に急な頂点７７ｃも選ばれ
ない。ただし左向き９０°の頂点７７ｄは選ばれる。こ
のようにして得られた頂点の座標は、図３３において頂
点番号を付して頂点座標のところに記録される。なお頂
点座標は、ΨΩ座標系の座標である。

【００９３】次に、ステップＳ９３において、図３３の
表に、濃度勾配ベクトルを記録し、またそのベクトルの
８方向分類コードを割り付ける。島Ｚ0〜Ｚ0勾配ベクト
ルとは頂点における画像濃度の変化方向を示すベクトル
であり、たとえば図３０で頂点Ａ１ではベクトルＧとな
る。このベクトルは、公知の方法で求めることができ
る。例えば、中心画素の勾配ベクトルを求めるときは、
図３１で方向コード０〜７にそれぞれベクトル（１、
０）（１、１）．．（１、−１）を割り当て、そのベク
トルと、その濃度変化の積を８方向に総和して得られ
る。勾配ベクトルは濃度の低いところから高いところに
向かいその絶対値は濃度差が高いほど大きい。もし頂点
がボール電極の頂点である場合には、その勾配ベクトル
は図３０に見るとおりほぼボール中心Ｆに向かうことが
確認される。なお、図３３において、方向コードとは勾
配ベクトルのおよその向きを図３１の０〜７の方向に分
類したものであり、直径の組を見つけるとき中心的な役
割を果たすと同時に、処理時間の大きな短縮に役立つも
のである。

【００９４】次に、ステップＳ９４において、島の直径
第１組を求める。図３３の表からまず第１頂点Ａ１を順
に移動し、それに正対する相手の頂点Ｂ１を表から捜
す。頂点Ｂ１になるには距離、勾配ベクトル同士のなす
角度、．．等多くの検査が必要である。

【００９５】同様に、次のステップＳ９５で島の直径第
２組を求める。図３０で頂点Ａ１の方向コード（図３１
で右上がりだから方向は１である）を反時計回り９０°
回転した方向（図３１で方向３）を出発方向とし、その
方向を持つ頂点を表から捜す。表になければ次善の方向
すなわちそれから１単位隔たった方向（図３１で、方向
２および方向４）、２単位隔たった方向まで続け、その
頂点をＡ２とする。それに正対する相手の頂点Ｂ２を同
様に表から捜す。頂点Ｂ２になるには、（Ａ１、Ｂ１）
のときと同様の検査が必要であり、それに加えて（Ａ
１、Ｂ１）との位置と角度に関する検査が必要である。
たとえば図３０において、点線７８は不合格となる。

【００９６】この時点でボール電極と確認できるので、
ステップＳ９６において、ボール電極の中心座標を求め
る。まず直径２組４点それぞれに影座標と呼ぶ座標を生
成する。影座標は図３０で頂点Ａ１ならＳ点である。影
座標は図１６で示される細粒座標であり、２値の頂点軌
跡の外側をとりまくしきい値そのものをもつ仮想の座標
のことである。例えば、図３４（Ａ）において、２値画
素Ｏは「１」、画素Ｐ、Ｒはともに「０」とする。Ｑは
どちらでもよい。いまベクトル（ａ，ｂ）（ａ＞＝ｂ＞
＝０）方向の細粒座標Ｔ（μ0,ν0）はまずＨ点の座標
が比例配分で容易に知れるから、Ｐ点濃度とＲ点濃度を
Ｈ座標で比例配分してＨ点の濃度（しきい値より低い）
が求められる。ところがＯ点はしきい値より高いので、
その中間にちょうどしきい値となる位置が存在する。こ
れがＴ点である。Ｔは比例配分で簡単に求まる。図３４
（Ａ）でａ＞＝ｂ＞＝０に限定したのは処理を簡素にす
るためである。すなわち、図３４（Ｂ）において、Ｏ点
の影座標を求めるにはＧの方向が濃度の高い方向である
から、逆向き（−Ｇ）の方向を回転と４５°での折り返
し操作を施すと図でμνの座標系を貼り付けることがで
きる。図３４（Ａ）のＴ点を求めた後、前の操作の逆を
おこなえば図３４（Ｂ）のＴ座標が得られる。

【００９７】図３０において、×印を付したＳの影座標
４点をＳa1、Ｓb1、Ｓa2、Ｓb2とすればこれらを円周上
の点とみなすことができる。Ｓa1、Ｓb1の垂直２等分線
を求め、Ｓa2、Ｓb2の垂直２等分線を求め、その２つの
直線同士の交点を求める。これが求めるボール電極の座
標Ｆ（中心座標）である。

【００９８】続いて、ステップＳ９７で、ボールの平均
濃度を求め、ボールの直径を求めておく。

【００９９】＜電極抽出（リード電極）＞以上のように
してボール電極が抽出されるが、リード電極の場合に
は、小窓リード抽出部２６により電極抽出が行われる。
図３５にその流れが、また図３６に小窓リード抽出の様
子が図示されている。

【０１００】図３６において、９１は解剖画像と呼ぶと
ころの、入力画像とは別のメモリに確保した２値をとる
小画像である。この画像の大きさは縦は２（Ｒlead＋
１）＋１＝２Ｒlead＋３画素である。ただしＲleadは小
窓９３のリード方向の半径である。また横は２（Ｒpitc
h＋１）＋１＝２Ｒpitch＋３画素である。ただしＲpitc
hは小窓のピッチ方向の半径である。ともに奇数である
から解剖画像の中心は画素に対応することになる。図３
６の各格子点９２が解剖画像の画素である。解剖画像の
座標系ΨΩは入力画像系ＸＹの９０°整数倍（０、１、
２、３）回転である（図８参照）。図２２（Ｂ）におい
て小窓４６の中心画素４７がΨΩの原点に対応する。な
お図３６で小窓９３の外側のすべての解剖画素９４は立
ち入り禁止の札（フラグ）が立っているものとする。

【０１０１】リード抽出を順に追ってみると、まず、ス
テップＳ１００で、ステップＳ９０と同様に、小窓内部
の濃淡画像を適当なしきい値で２値化して解剖画像に出
力する。２値化のためのしきい値は、操作者からの指示
により決められた値を使うものであればその値とする。
一方、自動計算の指示の場合には以下のようにして求め
られる。図３６の原点近傍９５の数点（たとえば９個）
を選び、その対応する（図２２（Ｂ）の画素４７の近
傍）入力画素の濃淡値の最大値をａとする。次に、図３
６で小窓９３の経路上の数点（たとえば８個）を選び、
その対応する（図２２（Ｂ）の経路４６）入力画素の濃
淡値の最小値をｂとする。ａ＜Ｃ1・ｂ（Ｃ1は明度比
定数、たとえば１．２）のときは電極無しと判定する。
そうでなければしきい値をａ、ｂのＭ：Ｎ内分値とする
（たとえばＭ＝２、Ｎ＝１）。すなわち、しきい値＝
（Ｎａ＋Ｍｂ）／（Ｍ＋Ｎ）とする。ただしこの値があ
らかじめ設定されている上下限値を超えたときはその限
界値に設定し直す。このようにしきい値を自動計算すれ
ば小窓ごとに適正な値となり照明ムラによる、明度がか
たよった画像でも安定した抽出が可能である。

【０１０２】続いて、Ψ軸、Ω軸、小窓経路そして小窓
内部の順に上述のようにして求めたしきい値で２値化す
る。Ψ軸の２値化のとき「１」の開始端と終了端をつか
んでおき、その長さがリードの幅未満なら電極無しと判
定する。Ω軸も同様である。次に、図３６の画素Ｅを出
発点とし、Ω軸正方向に１画素ずつ進み「１」を見つけ
たら「１」で囲まれるベクトル（方向コード）列いわゆ
る島データを出力する。これには小窓ボール抽出で述べ
た方法を用いる。島が一つ生成されたら、Ω軸上の島を
超えた位置からΩ軸の正方向前進を続けて同じことを繰
り返す。なおリードの大きさからあらかじめ島の外周長
の下限が決まっているものとする。島の開始画素はΨΩ
原点付近まで調べれば十分である。

【０１０３】このようにして一般にリード電極がもしあ
れば１個以上の島データが得られる。ステップＳ１０１
で、前段で出力されたすべての島について以下の処理を
繰り返す。ただし途中でリード電極と判定された場合に
は、処理を終了する。

【０１０４】いま、図３６において、９６をリード電極
として島Ｚ0〜Ｚ0が取り出されたとする。ステップＳ１
０２で、この島のΩ座標最大点Ｚtopと最小点Ｚbottom
を求め長さを検査をする。続いて、ステップＳ１０３
で、始点Ｚ0から時計回りに進みＺtopに至る経路を生成
する。同様に反時計回りも生成する。なお、このとき、
操作者からはリード先端の不安定区間長（α）と安定区
間長（β）とリード幅（γ）が指示されているとする。
また、さきの両経路において、Ｚ0からの高さ（α＋
β）ラインまでは小窓に接触してはならない。

【０１０５】続いて、ステップＳ１０４で、Ｚ0からの
高さ（α＋β）ラインを横断すれば島の幅第１組（Ａ
１、Ｂ１）が分かり、幅の検査をする。また各点におい
て滑らかに方向が変化しているか検査される。次に、ス
テップＳ１０５で、Ｚ0からの高さαラインを横断する
ことにより幅第２組（Ａ２、Ｂ２）が分かり、幅の検査
をする。また各点において滑らかに方向が変化している
か検査される。不合格のとき、１上昇した横断線で同じ
検査を行う。これを繰り返し（Ａ１、Ｂ１）手前までに
みつかればよしとする。

【０１０６】このようにして、リード電極が確認できた
ときには、ステップＳ１０６で、リードの中心線を求め
る。まず上述のようにして求めた幅２組４点にそれぞれ
に影座標を生成する。影座標は小窓ボール抽出と同じも
のである。図３６において、Ａ１ならＳ点である。×印
（Ｓ点）の影座標４点をＳa1、Ｓb1、Ｓa2、Ｓb2とすれ
ば、リードの中心線９７はＳa1、Ｓb1の中点を通り、か
つＳa2、Ｓb2の中点を通る。また、Ｚbottomに影座標Ｓ
bを生成し、Ｓbから、さきのリード中心線９７に垂線を
降ろし、その垂点が求めるリード電極の先端座標（図３
６のＦ点）である。

【０１０７】なお、リード電極のときも、ステップＳ１
０７でリードの平均明度を求め、リードの幅を求めてお
く。

【０１０８】＜偽電極排除＞図４の全体の流れに戻れ
ば、上述したように種電極が探索され（ステップＳ２
６）、電極地図、三角測量網が作成され（ステップＳ２
７）、周辺電極観測状態（ステップＳ２８）となり、こ
の周辺電極観測状態（Ｓ２）では、上述したように、電
極予測領域に小窓を発生させて電極があるかないかの検
出が行われ、周辺電極の抽出が行われる。図５では種電
極３２の近傍の電極が×印で示したように抽出されてい
る。なお３４は偽電極であり、このような偽電極がある
と、電極の位置予測精度が劣化するので、偽電極排除部
２３により抽出した電極を過去に溯って調べ偽電極を排
除するようにする。

【０１０９】例えば、図３７（Ａ）において抽出電極１
００は座標が狂っていて明らかに偽電極（電極もどき）
である。実施形態では望ましい格子座標からボール半径
を超えて存在する電極を偽電極と判定している。このよ
うな電極はその周辺の電極の位置予測を狂わす元凶とな
るので早いうちに摘出排除せねばならない。また位置決
めの照合の不一致回数にも数えられるのでこの意味から
も除去が必要である。

【０１１０】一方図３７（Ｂ）の電極１０１は直径が小
さすぎて明らかに偽電極（電極もどき）である。直径以
外には明度の低すぎるあるいは高すぎることも偽電極の
判定に使われる。この直径（リードの場合は幅，以下断
らない）と明度を電極の固有値と呼ぶことにする。実施
形態では常時固有値の平均値を管理している。ある電極
のどちらかの固有値が、平均値の±４０％を超えたとき
偽電極と判定している。このような電極は一般に座標も
狂っていてその周辺の電極の位置予測を狂わす元凶とな
るので早いうちに摘出排除せねばならない。また位置決
めの照合の不一致回数にも数えられるのでこの意味から
も除去が必要である。

【０１１１】そこで、図３８に示す流れに沿って偽電極
の排除が行われる。まず、ステップＳ１１０において、
座標予測領域から電極の抽出が行われ（ステップＳ１１
１で拒否座標群を検査する）、ステップＳ１１２で固有
値の検査が、またステップＳ１１３で座標の格子点の検
査が行われる。また、電極が抽出されると、ステップＳ
１１４において、上述したように電極地図に記入され、
三角点に送出され、抽出電極数に１が加算される。

【０１１２】最初の抽出電極が偽であることもあるし、
それを含めて早いうちに抽出した複数の電極が偽である
かもしれない。初期の段階では平均値が存在し得ないの
で除去することはできない。このような問題は状態遷移
図により解決される。図３９（Ａ）は固有値の状態遷移
図を、また図３９（Ｂ）は位置の状態遷移図を示してい
る。固有値についてのべると、最初の電極である種電極
を得ると状態Ｐ１に行く。電極数は１となる。種の固有
値（直径／明度）がそれぞれの場所に総和値として書き
込まれる。２番目の電極が抽出された場合も、その固有
値を足し込むだけである。以下同様に進み、６番目の電
極が抽出されると、その固有値を足し込んだあと、その
総和を６で割りすなわち平均値をだす。直径の平均値と
明度の平均値が公表される。同時に固有値に関する一斉
検査を要求して（張り紙をだして）状態をＰ２に移す。
状態Ｐ２では電極が入れば平均値を常時更新してもとの
状態から動かない。一方偽電極の排除が行われるとその
知らせが入り、その電極の固有値分だけ総和から引かれ
平均値が更新される。排除後の電極数が依然として６以
上あれば状態は変わらないが、もし５になったら（４以
下であることはありえない）、状態をＰ１に移動する。
以下は同様の遷移が繰り返される。

【０１１３】一方位置の状態遷移図の場合、管理する値
はないが電極数が８個未満のときはＺ１を続ける。７個
から８個に増えるとき一斉検査を要求して（張り紙をだ
して）状態をＺ２に移す。状態Ｚ２では電極が入ればも
との状態から動かない。一方偽電極の排除が行われると
その知らせが入り、排除後の電極数が依然として８以上
あれば状態は変わらないが、もし７になったら（６以下
であることはありえない）、状態をＺ１に移動する。以
下は同様の遷移が繰り返される。

【０１１４】これだけの単純な動きで偽電極はすべて排
除される。すなわち偽電極が排除されるときというの
は、Ｐ１（Ｚ１）からＰ２（Ｚ２）に移動するときの一
斉検査要求が実行されるときである（これは偽電極がな
くなるまで何回でもおこることに注意）。Ｐ２（Ｚ２）
状態においては新規入力電極が登録されるまえに平均値
による審査をうけるので問題無い。

【０１１５】上述した流れが、ステップＳ１１５〜Ｓ１
１９に図示されている。

【０１１６】既存の電極が排除されたときと、新規電極
が事前審査で不合格になったとき、その座標を図４０の
ＸＹ座標の配列に加える。この配列は拒否座標群と呼ば
れる。図５の初期状態において初期化され以降初期化さ
れることはない。すなわち溜まる一方であり画像全域に
おいて過去に排除された偽電極が再び抽出されることを
防ぐ役目を持つ。なお表面実装の現場において、画像内
の偽電極の数は高々２０個程度である。そのため図４０
の矢印で示す容量はこの数程度用意すれば十分である。

【０１１７】なお上記の、遷移条件として例示した電極
数６または８は必然性の数ではない。

【０１１８】＜電極位置決め＞図４に戻って、周辺電極
観測状態（図５のＳ２）で、偽電極が発生して電極の喪
失があれば空電極を初期化し（ステップＳ２９）、初期
（原始）電極地図原点周辺を抽出し(ステップＳ３
０）、電極の喪失がなければ原点電極追跡状態Ｓ３とな
る(ステップＳ３１）。原点電極追跡状態では、位置決
め成績表が初期化され（ステップＳ３２）、図５に示し
たように、種電極３２を筆頭に近傍何個かの電極に対し
て順に、あらかじめ決めておいた複数候補電極の誰かで
あるかどうかの打診がなされ、ある候補に間違いないと
判定されれば、位置決め完了状態（Ｓ４）に行く。一
方、どの候補でもなかった場合種電極３２はおそらく偽
電極であり状態Ｓ１に戻る。また一方、途中偽電極の排
除が起こることがある。そのときは直ちにＳ２に行く。
Ｓ２では排除された電極３４の近傍電極の再調査が行わ
れる。そして再度種電極３２（種自身が排除されている
こともありうる）の近傍の抽出が行われ（調査の必要な
ものに限る）偽電極がより少なくなった状態で再びＳ３
に行く。

【０１１９】このようにして最終的には状態Ｓ３におい
て種電極３２の近傍のどれかがある候補者と一致して必
ずＳ４に抜ける。なおＳ４に行くとき、種電極３２は必
ずしも真の電極とは限らないことに注意する。

【０１２０】状態Ｓ３からＳ４間で行われる電極の位置
決め（ステップＳ３２〜Ｓ３５）を図４１の流れを参照
して説明する。この流れにおいて、電極位置決め部２４
（図３）により、抽出された電極のパターンから認識対
象部品の電極の画像座標が最終的に確定される。まず、
ステップＳ１２０で、位置決め成績表を初期化し、不一
致許容数をすでに求めてあるｅ（図４のステップＳ２
３）にセットする。

【０１２１】図５の状態Ｓ３の時点では、初期電極地図
座標系Ｈ０Ｖ０の近傍（種検出直後）もしくは相当広い
範囲（偽電極排除後）に抽出電極が分布している。依然
として候補電極はＨ０Ｖ０原点の近傍にいるはずである
から、原点近傍の数個が候補電極かどうかを検査すれば
よい。候補電極は既に見たように角三角形状に展開して
いるから、その展開にあわせて、初期（原始）電極地図
座標系原点より負方向に角三角掃引を行い、その毎回の
論理座標に対応する実電極を機械的に取り出して（ステ
ップＳ１２１）、座標のオフセット操作により（ただ
の）電極地図座標系の原点をその実電極にずらし（ステ
ップＳ１２２）、各候補者に自分が電極地図座標系原点
であると仮定したときの論理予測値（図１８に示したよ
うな定義電極パターンからの有り／無し）と現実の観測
値（図２０ないし図２１の電極地図座標系の電極の有り
／無し）の一致／不一致を調べさせ、その不一致数を位
置決め成績表に記録していく（ステップＳ１２３）。こ
の記録に際しては、オフセットの回数ごとに不一致数の
最小値だけに着目するときわめて高速化できる。ｅの初
期値は前出の不一致許容数である。

【０１２２】１回目はこの値を上限に照合検査が行われ
る。もし生存候補があれば（従ってｅ以下の不一致を観
測した候補者があれば）それらの不一致観測数の最少値
を次の回（２回目）の上限としてｅを書き換える（ステ
ップＳ１２４）。このようにすれば、正しい照合は不一
致数最小の照合であるという自然原理に従うと同時に、
回を追うごとにｅが単調減少するため候補者の死亡が急
速に進み、従って高速位置決めが可能となる。

【０１２３】なお位置決め時のオフセットの個数は任意
で良いが候補者と同数程度にするのが自然である。な
お、この位置決め過程においては、電極地図座標系（Ｈ
Ｖ）の、まだ調べられていない論理点に対して、画像か
らの電極抽出が行なわれる。その順序は、そのときの地
図と定義パターンとにより決まり、必ずしも規則的な動
きとはならない。

【０１２４】図４１の流れの中で、ステップＳ１２５に
おいて不一致許容数以下の値を持つ候補電極が存在した
かが判断され、肯定される場合は、成績表から最小値を
持つ候補電極を探す。その候補電極の真の画像座標はそ
のときの電極地図原点電極の画像座標であるので、電極
パターンの電極の画像座標が求まり、電極の位置決めが
完了する（ステップＳ１２６）。一方、ステップＳ１２
５の判断が否定される場合は、検出した種電極では位置
決めができなかったので、抽出された電極数の数を評価
し処理を繰り返す（ステップＳ１２７）。

【０１２５】例えば、入力時の電極パターンが図１７の
場合、論理電極パターンないし定義電極パターンは図１
８のようになり、また図２１のように電極が抽出されて
原始電極地図座標系Ｈ0Ｖ0に展開している。図２１の丸
で囲んだ数字の順に（ただの）電極地図座標系ＨＶが原
始電極地図座標系Ｈ0Ｖ0から分離される。図２１では２
回目の結合ベクトル＝（−１、０）の様子を示してい
る。この座標順序は既にみた角三角掃引である。

【０１２６】図４２には各候補者が毎回の原点分離にお
いて自分がＨＶ原点であると仮定した場合に観測する不
一致の数が図示されている。＊印は許容数（ｅ＝０）を
超えたため候補者が死んだことを示す。一致／不一致は
論理電極パターンの論理値（図１８）と観測値（図２１
のＨＶ座標系）間のものである。図１８のＩＪは既にみ
た角四角掃引である。最初は結合ベクトル＝（０、
０）である。これは図２０の状態であるから図１８の候
補者Ｃ１が原点のとき完全に一致しているのでＣ１の観
測する不一致数は０である。

【０１２７】一方候補者Ｃ２の立場からは図１８のＣ２
に原点をおいてみれば目視でも容易に数えられ、不一致
数は１０個となる。たとえばＣ２の右横にはＣ１がある
はずなのに図２０ＨＶ原点の右横の座標（１、０）の観
測結果は空電極であろうからひとつの不一致が計数され
る。候補者Ｃ２は許容数ｅ＝０をはるかに超えて不適格
になり死亡する。Ｃ３〜Ｃ５も同様である。

【０１２８】次に原点が分離されての位置にきて、結
合ベクトル＝（−１、０）となる。これは図２１の状
態であるから候補者Ｃ２が原点のとき完全に一致してい
るのでＣ２の観測する不一致数は０である。逆に候補者
Ｃ１は死亡する。他の候補者も同様に死亡する。以下同
様に結合をと試すことにより図４２の位置決め
成績表が得られる。なおは実電極でないため試験から
はずしている。

【０１２９】今回の位置決め成績表をみると最小値０が
存在してどの候補者ももしそれを持てば唯一個所だけで
ある。この状態は、曖昧性のない位置決め状態と呼ばれ
る。

【０１３０】図４３は、従来図の説明に用いた図１
（Ａ）のＢＧＡを本発明方式で認識した結果である。最
初の種電極はＣ２であった。そのためそれより高いとこ
ろにあるＣ１とＣ３は位置決めの電極が自分に回ってこ
ないため毎回死亡している。他の候補は不一致数ゼロを
報告して、正しい認識が完了している。ちなみにこのと
きの不一致許容数は４であった。

【０１３１】一方、図４４は図４５のＢＧＡ部品を撮像
したのち、定義電極パターンとして図１（Ａ）のものを
そのまま入力し、本発明方式で認識した結果である。図
４５において矢印の４個所が定義パターンと食い違いが
ある。不一致許容数は定義パターンがおなじであるから
４で変わらない。実際につかんだ最初の種電極は図４５
の電極１１０であった。すなわち回数．．はこの電
極が起点である。はどの候補でもないから全員死亡、
は実電極でないから無視、以降はそれぞれの候補者
がおり、各候補者は等しく不一致数４を報告している。
許容不一致数を合格した正しい認識が完了している。な
おこの後、実装の現場では操作者にエラーを検出した電
極部位の表示をして、判断を委ねることが一般的であ
る。

【０１３２】このようにして電極位置決めにより、抽出
電極パターンの座標値から認識対象部品の電極パターン
の位置、すなわち部品の電極の画像座標を決定すること
ができ、図５の状態Ｓ４の位置決め完了状態となる。こ
こでの処理は本発明とは直接関係がないので説明を省略
するが、部品表面実装の現場では得られた電極の形状診
断、位置診断のあと電極の画像座標からロボット・アー
ムが行なうべき搭載位置のずれ補正量と角度補正量を出
力することになる。

【０１３３】＜他の実施形態＞上述した実施形態では、
電極の明度がその背景より高い場合を例示したが、逆に
低い場合（セラミック基礎の半田ボール等）でも効果は
全く変わらない。なおそのときは小窓からの電極抽出部
だけの変更ですみ、しかも、しきい値に対する大小判断
を逆にするだけで済む。

【０１３４】また、種電極の探索に関して、角四角掃引
にすると、多少能率が落ちるが効果はほとんど変わらな
い。さらに、候補電極の選定に関して、角四角掃引にし
ても、効果は全く変わらない。また、位置決めの原点電
極に関して、角四角掃引にしても、効果は全く変わらな
い。

【０１３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果が得られる。

【０１３６】ａ）位置決めを推進する力は画像から抽出
される電極の有り無しの情報だけである。もし電極以外
のものを間違えて電極として抽出しても、あとで偽電極
の排除により捨てられるので問題ない。また仮に本物と
区別のつかない、従って排除できない偽電極が混入して
も、不一致許容数の範囲なら誤りのない位置決めが可能
である。従って、現市場の格子配列電極部品のほとんど
が認識可能である。従って、ほとんどすべての部品が高
精度で認識できる、という効果が得られる。

【０１３７】ｂ）電極は小窓から抽出され、小窓の座標
は三角点を使った座標予測から発生する。そのため歪ん
だ画像でも歪んだなりに予測は正確である。また小窓の
２値化のしきい値は小窓毎に設定される。そのため照明
ムラに強く、雑音に強く、また全体に暗いもしくは明る
い画像でも抽出可能である。以上のことからカメラや照
明の品質に対する要求を少なくすることが出来、廉価の
機器で構成することができる。

【０１３８】ｃ）画像データにアクセスする量が少な
く、最初の種電極を見つけるまではその面積に比例した
時間がかかるがその量はわずかである。種電極が検出さ
れた後は、論理的判断の時間と、予測された局所領域か
らの電極抽出の時間の和であり、これはほぼ電極数に比
例した時間となり、画像サイズに比例する従来方式と比
べると、本発明の方式のほうが処理が原理的に早くな
る。

【０１３９】ｄ）本発明の方式が適用出来るのは、部品
の角を含む画像であって、部品全体が映っている必要は
ない。部分認識とは大きな部品を複数回分割撮影して成
る、部品の部分画像からその一部の電極群を位置決めす
ることであるが、本方式により原理的に部分認識が可能
になる。

【０１４０】ｅ）三角点の働きによる効果が得られる。
三角点はその仮想電極の格子座標をもっており、三角点
から予測した座標は本来あるべき電極座標である。これ
と実際に抽出される座標には一般に誤差があるので、全
電極にわたって統計処理すれば、誤差の標準偏差が得ら
れ、誤差長の大きい異常電極を判定することが容易であ
る。とくに歪んだ画像でも歪んだなりに位置の診断がで
きることが本発明の効果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の部品認識の方法を説明した説明図であ
る。

【図２】認識される電極のパターンないし配列を示した
説明図である。

【図３】本発明の全体構成を示すブロック図である。

【図４】本発明で行われる処理の全体の流れを示すフロ
ーチャート図である。

【図５】本発明の処理の中で現れる種々の状態を示した
状態図である。

【図６】電極パターンの重心を求める状態を示した説明
図である。

【図７】照合方向の決め方を説明した説明図である。

【図８】照合方向の決め方を説明した説明図である。

【図９】種々の掃引方式を説明した説明図である。

【図１０】位置決めの候補電極の選定を説明した説明図
である。

【図１１】不一致許容数を決定するときの流れを示すフ
ローチャート図である。

【図１２】不一致許容数を決定するときに作成される表
図である。

【図１３】不一致許容数を決定するときに用いられる電
極パターンを示したパターン図である。

【図１４】電極を探索するとき探索領域が縮小される状
態を示した説明図である。

【図１５】電極を探索するとき探索領域を縮小する処理
の流れを示したフローチャート図である。

【図１６】座標値を記述する細粒座標を示した説明図で
ある。

【図１７】部品の論理ないし定義電極パターンを示すパ
ターン図である。

【図１８】部品の論理ないし定義電極パターンから不一
致許容数を決定する状態を説明した説明図である。

【図１９】種電極の抽出を説明する説明図である。

【図２０】種電極が抽出されたとき作成される原始電極
地図座標系を示す説明図である。

【図２１】抽出された電極パターンを電極地図座標系で
示すパターン図である。

【図２２】種電極の抽出を説明する説明図である。

【図２３】抽出された電極から他の電極が存在する領域
を予測する状態を示した説明図である。

【図２４】予測領域にボール小窓を発生させる状態を示
した説明図である。

【図２５】予測領域にボール小窓を発生させる流れを示
したフローチャート図である。

【図２６】予測領域にリード小窓を発生させる状態を示
した説明図である。

【図２７】予測領域にリード小窓を発生させる流れを示
したフローチャート図である。

【図２８】測量用の三角点を発生させる状態を示した説
明図である。

【図２９】ボール電極を抽出してその座標値を求める流
れを説明したフローチャート図である。

【図３０】ボール電極を抽出してその座標値を求める状
態を説明した説明図である。

【図３１】ボール電極抽出の過程で用いられる方向コー
ドを示すコード図である。

【図３２】ボール電極の抽出を説明する説明図である。

【図３３】ボール電極を抽出するときに得られる頂点の
座標が格納される状態を示した表図である。

【図３４】ボール電極の座標を求める状態を示した説明
図である。

【図３５】リード電極を抽出してその座標値を求める流
れを説明したフローチャート図である。

【図３６】リード電極を抽出してその座標値を求める状
態を説明した説明図である。

【図３７】偽電極が抽出された状態を示す説明図であ
る。

【図３８】偽電極を排除する流れを示したフローチャー
ト図である。

【図３９】偽電極排除の過程を説明する説明図である。

【図４０】偽電極排除のときに使用される座標図であ
る。

【図４１】電極位置決めの流れを示すフローチャート図
である。

【図４２】電極位置決めのとき用いられる成績表を示し
た表図である。

【図４３】電極位置決めのとき用いられる成績表を示し
た表図である。

【図４４】電極位置決めのとき用いられる成績表を示し
た表図である。

【図４５】電極位置決めを説明する電極パターン図であ
る。

【符号の説明】

１２部品１３テレビカメラ１４照合方向決定部１５候補電極決定部１６不一致許容数決定部１７探索領域縮小部１８種電極探索部１９座標予測部２０ボール小窓発生部２１リード小窓発生部２２三角点発生部２３偽電極排除部２４電極位置決め部２５小窓ボール抽出部２６小窓リード抽出部２７角三角掃引部２８角四角掃引部２９らせん掃引部

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA01 CC27 DD03 DD04 FF01 FF04 HH02 JJ03 JJ26 MM22 QQ05 QQ31 UU05 UU06 5B057 AA03 BA21 CC03 DA07 DB02 DC06 DC33 5E313 AA02 AA04 AA11 CC04 DD03 DD13 EE02 EE03 FF21 FF24 FF26 FF28 FF29 FF31 FF34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定配列の電極パターンを有する部品を
撮像して電極の位置を認識する部品認識方法において、撮像された部品の画像内に順次所定の大きさの小窓を設
定して電極の抽出を行ない、抽出された電極のパターン並びにその電極の座標を求
め、前記抽出された電極パターンと前記所定配列の電極パタ
ーンとを重ねあわせて照合し、照合結果に基づき前記所定配列の電極パターンの電極の
画像座標を決定することを特徴とする部品認識方法。
【請求項２】前記所定配列の電極パターンの重心を求
め、該重心から画像掃引開始位置を決めることを特徴と
する請求項１に記載の部品認識方法。
【請求項３】前記所定配列の電極パターンの角近傍の
電極を選択し位置決めの候補電極とすることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の部品認識方法。
【請求項４】前記所定配列の電極パターンとその一つ
の角から照合時電極の位置決めの確認を得るための不一
致許容数を決定することを特徴とする請求項１から３の
いずれか１項に記載の部品認識方法。
【請求項５】電極抽出を行うとき画像の探索領域を縮
小することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項
に記載の部品認識方法。
【請求項６】画像内を小窓で掃引することにより種電
極を抽出することを特徴とする請求項１から５のいずれ
か１項に記載の部品認識方法。
【請求項７】既に抽出された電極群の論理座標と物理
座標から、指定された論理座標の電極の物理座標を予測
することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に
記載の部品認識方法。
【請求項８】種電極が抽出された後は、前記予測され
た領域に小窓を設定し電極抽出を行なうことを特徴とす
る請求項７に記載の部品認識方法。
【請求項９】抽出電極群の望ましい格子の基準点、す
なわち測量用の三角点を発生し電極の座標を予測するこ
とを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の
部品認識方法。
【請求項１０】抽出した電極を過去に溯って調べ偽電
極を排除することを特徴とする請求項１から９のいずれ
か１項に記載の部品認識方法。
【請求項１１】抽出する電極の画像部分領域に小窓を
設定し、抽出電極の座標値を求めることを特徴とする請
求項１から１０のいずれか１項に記載の部品認識方法。
【請求項１２】所定配列の電極パターンを有する部品
を撮像して電極の位置を認識する部品認識装置におい
て、撮像された部品の画像内に順次所定の大きさの小窓を設
定する手段と、設定された小窓を介して電極抽出を行なう手段と、抽出された電極のパターンを作成する手段と、抽出する電極の座標値を算出する手段と、前記抽出された電極パターンと前記所定配列の電極パタ
ーンとを重ねあわせて照合する手段と、照合結果に基づき前記所定配列の電極パターンの電極の
画像座標を決定する手段と、を有することを特徴とする部品認識装置。
【請求項１３】前記所定配列の電極パターンの重心を
求め、該重心から画像掃引開始位置を決める照合方向決
定手段を有することを特徴とする請求項１２に記載の部
品認識装置。
【請求項１４】前記所定配列の電極パターンの角近傍
の電極を選択し位置決めの候補電極とする候補電極決定
手段を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記
載の部品認識装置。
【請求項１５】前記所定配列の電極パターンとその一
つの角から照合時電極の位置決めの確認を得るための不
一致許容数を決定する不一致許容数決定手段を有するこ
とを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記
載の部品認識装置。
【請求項１６】電極抽出を行うとき画像の探索領域を
縮小する探索領域縮小手段を有することを特徴とする請
求項１２から１５のいずれか１項に記載の部品認識装
置。
【請求項１７】画像内の電極のうち角近傍の電極を種
電極として探し出す種電極探索手段を有することを特徴
とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の部品
認識装置。
【請求項１８】既に抽出された電極群の論理座標と物
理座標から、指定された論理座標の電極の物理座標を予
測する座標予測手段を有することを特徴とする請求項１
２から１７のいずれか１項に記載の部品認識装置。
【請求項１９】前記予測された領域に電極抽出用の小
窓を発生させる小窓発生手段を有することを特徴とする
請求項１８に記載の部品認識装置。
【請求項２０】抽出電極群の望ましい格子の基準点、
すなわち測量用の三角点を発生する三角点発生手段を有
することを特徴とする請求項１２から１９のいずれか１
項に記載の部品認識装置。
【請求項２１】抽出した電極を過去に溯って調べ偽電
極を排除する偽電極排除手段を有することを特徴とする
請求項１２から２０のいずれか１項に記載の部品認識装
置。
【請求項２２】抽出する電極の画像部分領域に小窓を
設定し、抽出電極の座標値を求める手段を有することを
特徴とする請求項１２から２１のいずれか１項に記載の
部品認識装置。