JP2001174221A - 部品位置検出方法及び装置 - Google Patents
部品位置検出方法及び装置Info
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Abstract
い信頼性をもって部品位置を認識することができる部品
位置認識方法及び装置を提供する。 【解決手段】 部品データから部品のリード部のモデル
テンプレート30を生成し、このモデルテンプレートと
撮像画像とのテンプレートマッチングにより部品のリー
ド部が位置する領域32を検出し、その領域での部品の
所定部の傾きを求める。その傾きが所定値以上である場
合には、傾きを補正したテンプレート30’を作成し、
該補正されたテンプレートと撮像画像とのテンプレート
マッチングを行ってリード部が位置する領域を検出す
る。このような構成では、リード以外の金具等がある部
品でも、また部品の画像傾きが大きい場合でも、リード
が存在する領域を検出し、リードの位置を算出すること
ができる。
Description
及び装置、更に詳細には、部品実装機において部品を実
装する前に部品の位置を検出する部品位置検出方法及び
装置に関する。
板に搭載する際、実装直前に画像認識部において部品の
画像データをCCDカメラなどの撮像装置などで取得し
画像処理を行って位置決めを行い、精度よく電子部品を
実装していた。
外形サイズ、リードの本数、リード長さ、リードピッ
チ、リード幅情報などが部品データとして、予め登録さ
れており、この情報を元に画像認識装置は部品の位置決
めを行っていた。例えば、図1(A)に示すようなコネ
クタ1はまず、実装機の吸着ノズルによりその中央部が
吸着され、撮像装置部に移動し、部品のイメージが撮像
され、その画像データが画像処理部に送られ、図1
(B)に示すように、外周から順次画像データを走査し
全ての辺においてリード1aが存在するであろうと思わ
れる位置を検出し、部品の外接接点1bを求め、これを
縦横共に2等分し、各辺毎にリード検出領域としておお
まかな設定を行なっている。そして、リード1aの本数
分の中心位置をエッジ検出をするなどとし、各々のリー
ドの中心位置を検出し、各辺の中心を算出することによ
り部品1の中心位置を検出していた。
部品認識におけるリード検出領域設定方法では各辺のリ
ードは、リード本数が登録されリードピッチ、リード長
さ、リード幅が同一であり、リード以外には何も無いと
いう前提にて部品の外接接線を求めていたために、図2
に示すようなコネクタ2などのように定義されたリード
2a以外の金具2bやフレーム2cなどが存在すると、
部品の外接接線は、リード以外の金具なども含んで探索
し外接接線から縦横2等分すると、検出したいリード群
が含まれず、正常に検査領域を設定することができず正
しく電極を認識することができない、という問題があっ
た。
いものでも撮像時の傾きが大きいと同様に、リード群が
含まれず正常に検査領域を設定することができず、正し
く電極を認識することができない、という問題があっ
た。また、リードピッチ、リード本数、リード幅、リー
ド長などが異なるリードグループが存在する異型部品も
正常に検査領域を設定することができず、正しく電極を
認識することができない、という問題もあった。
を解決するためになされたもので、電極以外の余計なも
のが存在する異型部品でも、また部品撮像時に部品の傾
きが大きい場合でも高い信頼性をもって部品位置を認識
することができる部品位置検出方法及び装置を提供する
ことをその課題とする。
像をデータ処理して部品位置を検出する部品位置検出方
法及び装置において、部品データから部品の所定部のモ
デルテンプレートを生成すること、前記生成されたモデ
ルテンプレートと撮像画像とのテンプレートマッチング
により部品の所定部が位置する領域を検出すること、前
記領域での部品の所定部の傾きを求めることを特徴とし
ている。
は、傾きを補正したテンプレートを作成し、該補正され
たテンプレートと撮像画像とのテンプレートマッチング
を行って部品の所定部が位置する領域を検出することも
特徴としている。
ばリード電極以外に余計なものが存在する異型部品でも
また、部品撮像時に部品の傾きが大きい場合でも高い信
頼性をもって部品の位置を検出することが可能になる。
づいて本発明を詳細に説明する。
品位置検出装置が図示されている。同図において符号1
1で示すものは電子部品で、この電子部品11は部品供
給部(不図示)から供給され、吸着ノズル12により吸
着される。部品の吸着姿勢を認識するために、電子部品
11は4面にそれぞれ多数の照明ランプ13a、13
b、13cを備えた照明装置13により照明され、撮影
レンズ14を備えた撮像カメラ(CCDカメラなど)1
5で撮像され、画像入力が行なわれる。
像は、画像処理装置17のCPU18の制御の元にA/
Dコンバータ19を介してデジタル信号に変換され、画
像メモリ20に格納され、画像処理されて部品位置が認
識され、部品中心と吸着中心のずれや部品の吸着傾きな
どが演算される。また、画像処理装置17には、テンプ
レートメモリ21が設けられ、部品外形サイズ、リード
の本数、リード長さ、リードピッチ、リード幅情報など
の部品データに基づいて形成されたテンプレートが格納
される。さらに、画像処理装置17には、モニタ22が
接続されており、入力画像あるいは処理画像を表示でき
るようになっている。
する流れを図4の流れに沿って説明する。
品のデータが設定され、吸着ノズル12は実装機の部品
供給部(不図示)より電子部品11を吸着し、撮像カメ
ラ15の設置された部品検出部に移動する。電子部品1
1が撮像カメラ15の位置に移動完了すると、画像処理
装置17は電子部品11の映像を入力するために照明装
置13のランプ13a、13b、13cを点灯し、レン
ズ14を介し、撮像カメラ15で撮像が行なわれる(ス
テップS2)。この撮像された画像データはA/Dコン
バータ19を経由し、画像メモリ20に格納される。
予め登録されており(ステップS1)、画像処理装置1
7は、認識実行する際にはすでに実装機メインシステム
(不図示)よりこれらのデータを通知されている。例え
ば、図2に示すようなコネクタであれば、コネクタの各
辺のリード本数(各々12本)、リードピッチ(例とし
て0.8mmと仮定)、リード長さ(例として2.0m
mと仮定)、リード幅(例として、0.3mmと仮定)
などが既知である。そこで、ステップS3において、既
に登録されている電子部品11のリードに関するデータ
より、図5(B)で示すようなモデルリード(モデルテ
ンプレート)30をCPU18で生成し、これをテンプ
レートメモリ21に格納する。このモデルテンプレート
の生成は以下のようにして行われる。
素のピクセル値、リードピッチ、リード幅、リード本
数、リード長さが部品データからパラメータとして生成
される。これらのパラメータを用いることにより傾きが
0度の状態におけるリード部の1ラインの画素数と画像
データは、以下の式にて表すことができる。また、傾き
が存在するテンプレートの生成は以下の生成終了後にア
フィン変換を行なうなどして生成することが可能とな
る。
さ) Pos:書き込み画素位置 Width:リード幅 Num:リード本数 である。
数を用いリードピッチを1周期とし、振幅を画像濃度と
して考え、リードピッチと1ピクセル値から1画素が占
めるCOS関数の傾きを算出し、これらより、1リード
ピッチ間の各々の濃度を算出しこれを0から255の値
に正規化する。また、COS関数をそのまま用いるとリ
ード部と非リード部のデューティ比が1:1固定となる
ため、リード幅情報と2×リードピッチの比を係数とし
これを掛けることによりリード幅情報を参照し、リード
濃度データテーブルを作成する。例えばリードピッチ
0.8mm、リード幅0.3mm、リード本数12本、
1画素の値が0.1mmの場合、リードピッチ間に占め
る画素数は0.8/0.1=8画素となる。よってCO
S関数の1周期を8分割しその振幅を濃度として換算す
ると、1画素値が占める傾きは、2×π/(0.8/
0.1)=0.7853radとして表すことができ
る。この角度よりCOS関数にて画像濃度0〜255に
正規化するためにCOS関数演算後に+1し、128を
掛ける。また、リードピッチ/2に対するリード幅の比
を掛ける事により1ピッチ間のデューティ比を可変させ
る。以上のような計算を行なうと、演算結果は、−8
5.3、−35.3、85.3、206.1、256.
0、206.1、85.3、−35.3、…という結果
が得られる。この時、負の数を0として扱うことにより
図5(A)に示すように、リードデータを0〜255に
正規化することができる。
ッチ/1ピクセル値から1ピッチ分の画素数が得られ、
これにリード数−1を掛ける事により全リード数分の画
素数が求められる。
ライン分のリードデータを生成しリード長分のライン数
をテンプレートメモリ21に生成することにより、リー
ド部のテンプレートデータが生成される。このとき、リ
ード長分のライン数はリード長/1ピクセル値にて演算
される。また、リードのテンプレートを生成する際、リ
ード先端部にはリード外の部分(背景)を書き込むなど
の処理も加えるなどし図5(B)に示されるようなリー
ドのモデルテンプレート(モデルパターン)30が生成
される。
部品11の画像データと、ステップS3で作成されたテ
ンプレートによるテンプレートマッチングを行う(ステ
ップS4)。このテンプレートマッチングでは、図6
(A)に示すように、モデルテンプレート30を用いて
対象となる部品の画像データ31に対し左上から順次走
査し、正規化相関演算などの処理により最も類似度の高
い位置を演算するなどの処理が行なわれる。
横比が小さく、実験的に求められたしきい値(例えば
1:3)を超えていない場合には、このテンプレート
で、確実にリード部31aが存在する位置を検出するこ
とができると判断されるので(ステップS5の否定)、
ステップS4のテンプレートマッチングで、リード部3
1aが位置する領域32をおおまかに検出し、リード部
を認識できる状態になる(ステップS9)。尚、図6
(A)に示す例では、ステップS10の判断で、2回の
テンプレートマッチングを行なうことにより、もう一方
のリード部31bが位置する領域を検出することが可能
となる。
粗認識が終了すると、CPU18は、部品データからそ
の登録されたリードの本数分の中心位置をエッジ検出す
るなどして中心位置を各々のリードに対し検出し、各辺
の中心を算出することにより部品中心、部品の傾きを算
出する(ステップS11)。このようにして、リード以
外の金具等が存在する部品でもリード部を検出すること
ができ、部品の中心位置を確実に検出することが可能と
なる。
れたモデルテンプレートでは、リードの本数が多くなる
とテンプレートの縦横比がおおきくなり、撮像された部
品の傾きが大きい場合、図6(B)に図示したように、
リード位置検出が若干ずれる場合が予想される。したが
って、リード本数とリード長から決定されるテンプレー
トサイズの縦横比が、上記したしきい値を超える場合
(ステップS5の肯定)、認識した領域内のリードデー
タを参照し、角度を付けた数パターンの投影データを取
得し(ステップS6)、投影データよりおおまかな傾き
を算出し(ステップS7)、再度この傾きに応じたモデ
ルテンプレート30’を生成する(ステップS8)。そ
して、図6(C)に示すように、再びテンプレートマッ
チングを行なうことにより撮像された部品の傾きが大き
い場合でも、リードが存在する領域を高い信頼性にて検
出することができる。
なリードの傾きは、検出した領域内にリードの長手方向
にいくつかの異なった角度の線に沿って順次画像データ
を読み出し加算し、これらの加算された角度毎の投影デ
ータより角度を計算する(例えば、特公平2−4670
8号公報参照)。
プS5の判断に代えて、あるいはそれに追加してステッ
プS7の次に、算出された角度が所定のしきい値を超え
ているかを判断するステップを設け、算出された角度が
所定のしきい値以下である場合は、ステップS9に移行
し、そうでない場合はステップS8に移行するようにす
ることもできる。また、ステップS7で算出した角度が
所定のしきい値より大きい第2のしきい値を超えるよう
な場合には、警告を出して部品位置認識処理ないし部品
搭載処理を中断するようにすることもできる。
登録された部品の所定部、例えばリードデータからリー
ドのモデルテンプレート(モデルパターン)を生成しパ
ターンマッチングを行なうことにより、リード以外の金
具等がある部品でもリードが存在する領域を確実に検出
することができる。また、部品の画像傾きが大きい場合
でも、おおまかにリードが存在する領域を検出できるの
で、その領域でのリードの傾きを算出し傾きを補正した
テンプレートを生成し、再度テンプレートマッチングを
行なうことによりリードが存在する領域を確実に検出す
ることが可能になる。
明図である。
図である。
成図である。
ある。
ある。
する状態を示した説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 部品の撮像画像をデータ処理して部品位
置を検出する部品位置検出方法において、 部品データから部品の所定部のモデルテンプレートを生
成し、 前記生成されたモデルテンプレートと撮像画像とのテン
プレートマッチングにより部品の所定部が位置する領域
を検出し、 前記領域での部品の所定部の傾きを求めることを特徴と
する部品位置検出方法。 - 【請求項2】 前記傾きが所定値以上である場合には、
傾きを補正したテンプレートを作成し、該補正されたテ
ンプレートと撮像画像とのテンプレートマッチングを行
って部品の所定部が位置する領域を検出することを特徴
とする請求項1に記載の部品位置検出方法。 - 【請求項3】 前記検出された領域で部品データをもと
に部品の所定部の位置を求めることを特徴とする請求項
1又は2に記載の部品位置検出方法。 - 【請求項4】 部品の撮像画像をデータ処理して部品位
置を検出する部品位置検出装置において、 部品データから部品の所定部のモデルテンプレートを生
成する手段と、 前記生成されたモデルテンプレートと撮像画像とのテン
プレートマッチングにより部品の所定部が位置する領域
を検出する手段と、 前記領域での部品の所定部の傾きを算出する手段と、 を備えたことを特徴とする部品位置検出装置。 - 【請求項5】 前記傾きが所定値以上である場合には、
傾きを補正したテンプレートを作成し、該補正されたテ
ンプレートと撮像画像とのテンプレートマッチングを行
って部品の所定部が位置する領域を検出することを特徴
とする請求項4に記載の部品位置検出装置。 - 【請求項6】 前記検出された領域で部品データをもと
に部品の所定部の位置を算出する手段を有することを特
徴とする請求項4又は5に記載の部品位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35678199A JP4380864B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 部品検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP35678199A JP4380864B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 部品検出方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001174221A true JP2001174221A (ja) | 2001-06-29 |
JP4380864B2 JP4380864B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=18450742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP35678199A Expired - Fee Related JP4380864B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 部品検出方法及び装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP4380864B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007013021A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Juki Corp | 部品認識方法及び装置 |
JP2007309808A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Juki Corp | 対象物の位置検出方法及び装置 |
JP2020034526A (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | ワークの位置姿勢認識装置およびピッキングシステム |
JPWO2020188745A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2021-10-28 | 株式会社Fuji | 演算装置、および入力装置 |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35678199A patent/JP4380864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4651466B2 (ja) * | 2005-07-04 | 2011-03-16 | Juki株式会社 | 部品認識方法及び装置 |
JP2007309808A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Juki Corp | 対象物の位置検出方法及び装置 |
JP2020034526A (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | ワークの位置姿勢認識装置およびピッキングシステム |
JPWO2020188745A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2021-10-28 | 株式会社Fuji | 演算装置、および入力装置 |
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