JP3263538B2 - 認識装置及びノズル位置認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズルに保持された部
品の該ノズルに対する位置ずれを撮像装置の撮像した画
面を基に認識すると共に該位置ずれの認識を行うための
基準となる前記ノズルの部品保持面のの基準位置を認識
する認識装置及びノズルの部品保持面を認識する認識方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種認識装置の従来技術を図７乃至図
９に基づいて説明する。電子部品を吸着ノズルで吸着し
てプリント基板に装着する際には、該ノズルの位置に対
して部品の位置ずれの検出が撮像カメラにより撮像され
た画面を基にして行われる。そして、該位置ずれを補正
してプリント基板の所定の位置に部品の装着が行われ
る。この認識を行うための基準位置はノズルの部品保持
面が略円形状である場合にはその中心位置であるが、ノ
ズルの取付方あるいはその後の温度変化などで基準とな
る位置がずれることがあり、ノズルの基準位置を撮像カ
メラの撮像画面より認識する必要がある。

【０００３】そこで、従来図７のような円形の部品保持
面８０の画像の基準位置である中心位置を求めるのに、
細長い検出ウィンドウ８１を画面内で上下方向に平行し
て複数本設定し、該ウィンドウ８１内で該ウィンドウ８
１の長手方向に沿って明度の変化を図８または図９に示
すように、投影してその投影したデータを同方向に沿っ
て微分したグラフによりエッジを検出した。図７のウィ
ンドウ８１に対して直角な方向にも同様にしてウィンド
ウが設定され横方向へのエッジの検出が行われ、それら
のエッジ毎の位置より円の中心が算出された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では図７に示すように部品保持面８０の中央付近のウィ
ンドウ８１では図８に示すように投影された明度の変化
が急激で、微分したグラフよりエッジの位置が正確に求
められるが、中央より遠くなると、図９に示すように、
投影された明度の変化が緩やかであり、微分したグラフ
からエッジの位置が正確には分からず、このデータを基
にして計算した中心位置も誤差が発生するという欠点が
あった。

【０００５】そこで本発明は、部品を保持するノズルの
部品認識のための基準位置を正確に求めることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、ノズ
ルに保持された部品の該ノズルに対する位置ずれを撮像
装置の撮像した画面を基に認識する認識装置において、
ノズルの部品保持面画像のエッジを検出するためのウィ
ンドウを前記撮像装置の撮像画面内に放射状に設定する
ウィンドウ設定手段と、該ウィンドウの長手方向に沿っ
た画像の明度の変化より部品保持面のエッジ位置を検出
するエッジ検出手段と、該検出手段に検出されたウィン
ドウ毎のエッジ位置に基づき、前記位置ずれを認識する
ための基準となるノズルの部品保持面の基準位置を算出
する算出手段を設けたものである。

【０００７】また本発明は、ノズルに保持された部品の
該ノズルに対する位置ずれを撮像装置の撮像した画面を
基に認識する認識装置において、前記撮像装置に撮像さ
れたノズルの部品保持面内にある初期位置を検出する初
期位置検出手段と、ノズルの部品保持面画像のエッジを
検出するためのウィンドウを前記撮像装置の撮像画面内
に前記初期位置を中心に放射状に設定するウィンドウ設
定手段と、該ウィンドウの長手方向に沿った画像の明度
の変化より部品保持面のエッジ位置を検出するエッジ検
出手段と、該エッジ検出手段に検出されたウィンドウ毎
のエッジ位置に基づき、前記位置ずれを認識するための
基準となるノズルの部品保持面の基準位置を算出する算
出手段を設けたものである。

【０００８】また本発明は、ノズルに保持された部品の
該ノズルに対する位置ずれを撮像装置の撮像した画面を
基に認識するためのノズル位置認識方法において、ノズ
ルの部品保持面画像のエッジを検出するためのウィンド
ウを前記撮像装置の撮像画面内に放射状に設定するウィ
ンドウ設定工程と、該ウィンドウの長手方向に沿った画
像の明度の変化より部品保持面のエッジ位置を検出する
検出工程と、該検出工程で検出されたウィンドウ毎のエ
ッジ位置に基づき、前記位置ずれを認識するための基準
となるノズルの部品保持面の基準位置を算出する算出工
程を設けたものである。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によれば、ウィンドウ設定手段
は撮像装置の撮像画面内に放射状にウィンドウを設定
し、エッジ検出手段が該ウィンドウの長手方向に沿った
画像の明度の変化より部品保持面のエッジ位置を検出
し、算出手段が該エッジ位置に基づきノズル保持面の基
準位置を算出する。

【００１０】請求項２の構成によれば、ウィンドウ設定
手段は撮像装置の撮像画面内の初期位置検出手段が検出
したノズルの部品保持面内にある初期位置を中心に放射
状にウィンドウを設定し、エッジ検出手段が該ウィンド
ウの長手方向に沿った画像の明度の変化より部品保持面
のエッジ位置を検出し、算出手段が該エッジ位置に基づ
きノズル保持面の基準位置を算出する。

【００１１】請求項３の構成によれば、ウィンドウ設定
工程にて撮像装置の撮像画面内に放射状にウィンドウを
設定し、検出工程にて該ウィンドウの長手方向に沿った
画像の明度の変化より部品保持面のエッジ位置を検出
し、算出工程にて該エッジ位置に基づきノズル保持面の
基準位置を算出する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。図２及び図３に於て、１はＹ軸モータ２の回動によ
りＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸モータ
４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向に移動すること
により結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであ
り、チップ状電子部品５（以下、チップ部品あるいは部
品という。）が装着されるプリント基板６が図示しない
固定手段に固定されて載置される。

【００１３】７は供給台であり、チップ部品５を供給す
る部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台
駆動モータであり、ボールネジ１０を回動させることに
より、該ボールネジ１０が螺合し供給台７に固定された
ナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２に案
内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロータ
リテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には吸着ノ
ズル１４を複数本有する装着ヘッド１５が間欠ピッチに
合わせて等間隔に配設されている。

【００１４】Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転によ
り吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出
す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションで
あり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品
５を吸着する。１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５
の位置ずれを部品５の下面を所定の視野範囲で撮像する
撮像装置としての撮像カメラであり、認識ステ−ション
ＩＩに設けられている。その撮像画面を後述する認識処
理装置２４が認識処理して認識する。

【００１５】認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１
５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであ
り、認識装置２４の認識結果によるチップ部品５の角度
位置ずれを補正する角度量を予め決められた角度量に加
味した角度量だけヘッド回動装置１７が装着ヘッド１５
をθ方向に回動させる。θ方向とはノズル１４の軸の回
りに回転する方向である。

【００１６】角度補正ステーションＩＩＩの次の次の停
止位置が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に
該ステーションＩＶの吸着ノズル１４の吸着する部品５
が装着ヘッド１５の下降により装着される。２０は上下
動する昇降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１
に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した
図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送り
させ吸着ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供
給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回する
テープリールである。

【００１７】次に、図４に基づいて電子部品自動装着装
置の制御ブロックを説明する。２５はＣＰＵであり、Ｒ
ＯＭ２６に記憶されたプログラムに従って、ＲＡＭ２７
に格納された種々のデータ及び認識処理装置２４の認識
結果に基づきチップ部品５の基板６への装着に係わる種
々の制御を行う。該ＣＰＵ２５にはインターフェース２
８及び駆動回路２９を介して前記Ｙ軸モータ２、Ｘ軸モ
ータ４及びヘッド回動装置１７等が接続され、駆動の制
御がなされるものである。

【００１８】以上の構成により以下動作について説明す
る。先ず、チップ部品５を認識処理装置２４でノズル１
４に対しての位置ずれを認識するために各ノズル１４の
基準位置である中心位置の認識が図６のフローチャート
に従って行われる。即ち、各ヘッド１５について撮像対
象のノズル１４を部品吸着を行うべき位置に回動させて
おく。この回動は装着ステ−ションＩＶから吸着ステ−
ションＩの間に設けられる図示しないヘッド回動装置に
より回動されるものであるが、ヘッド回動装置１７によ
り回動されるようにしてもよい。

【００１９】このようにして、部品５を吸着せずに認識
ステ−ションＩＩに装着ヘッド１５を移動させ、撮像カ
メラ１６で該ノズル１４を撮像する。該撮像は照明がノ
ズル１４の上方から当てられ、その透過光が撮像される
ためノズル１４の部品保持面である下端面が暗く撮像さ
れる。次に、該カメラ１６で撮像された画面の明度を認
識処理装置２４は初期位置検出手段として働き画素毎に
所定の閾値により２値化して該２値化されたデータをブ
ロブ解析の手法を使ってノズル下端面の画像の初期位置
としての重心を求める。即ち、撮像画像の画素値をＸ
（Ｙ）軸に投影し、各投影結果とそのＸ（Ｙ）座標値の
積和結果を投影結果の総和で除算したものをＸ（Ｙ）重
心位置とする。ノズル１４の下端面は略円形であるため
重心は中心であるが、求められた重心の位置の精度はお
およそのものである。

【００２０】次に、認識処理装置２４はウィンドウ設定
手段として働き、ノズル画像３０内の求めてある重心を
中心として図１に示すように検出ウィンドウ３１を放射
状に等角度間隔で複数本設定する。次に、認識処理装置
２４はエッジ検出手段として働き、エッジの検出が行わ
れる。

【００２１】即ち、検出ウィンドウ３１に沿って該ウィ
ンドウ３１の長手方向に向かって前述の重心の位置より
各画素の多値化されたデータである明度を投影してい
く。検出ウィンドウ３１は所定の幅があるので、長手方
向に直行する方向には画素が複数個存在して、その各画
素の輝度を加算して長手方向に沿ったグラフが図５のよ
うに投影されてできるものである。

【００２２】ノズル画像３０の該ウィンドウ３１のエッ
ジ３２の位置ではウィンドウ３１がノズル画像３０の中
心を通るので、円形であるノズル画像３０の図５の点線
で示す接線に対してウィンドウ３１の長手方向は略直角
に交わり、投影されたデータは図５に示すように急激に
暗から明に変化し、この投影されたグラフを微分すると
図５に示すようにエッジ３２の位置が狭い範囲で立ち上
がる急峻な波形より正確に求められる。全ての検出ウィ
ンドウ３１において、同様にノズル画像３１の接線と該
ウィンドウ３１は略直角に交わるので全てのウィンドウ
３１において正確にエッジ３２の位置を求めることがで
きる。

【００２３】次に、検出されたエッジ３２より認識処理
装置２４が算出手段として働き、ノズル画像３０の重心
位置を算出する位置計算を行う。即ち、検出されたエッ
ジ３２より３点を選びこれよりこの３点を円周上の点と
する円の中心を計算し、選択する３点の複数組について
算出された円の中心位置の平均より重心である中心を算
出する。この算出された重心の位置が基準位置となる。
この結果は基準位置として出力されＲＡＭ２７に記憶さ
れる。

【００２４】該基準位置をヘッド１５の３点以上の回転
位置で求めるとヘッド１５の回転中心位置を求めること
ができ、この回転中心位置をヘッド１５毎にＲＡＭ２７
に記憶しておけばよい。次に、装置の自動運転が開始さ
れると、チップ部品５が装着ヘッド１５中の選択された
吸着ノズル１４により部品供給装置８から取り出され、
ロータリテーブル１３の間欠回転により認識ステ−ショ
ンＩＩにおいて、撮像装置１６は該部品５の画像を撮像
する。

【００２５】次に、該画像に基づき、認識処理装置２４
が部品５の前述の回転中心位置に対する位置ずれを認識
する。次に、ヘッド１５が角度補正ステ−ションＩＩＩ
に達すると、ヘッド回動装置１７が該認識結果による角
度位置ずれを加えて図示しないデータに示される角度振
りすべき角度量を回転させて、角度位置決めする。

【００２６】次に、ヘッド１５が装着ステ−ションＩＶ
に達すると、プリント基板６の図示しないデータで示さ
れる位置に部品５の装着が行われる。この時、ＸＹテ−
ブル３は認識処理装置２４に認識されたＸＹ方向の位置
ずれにヘッド１５が回転することにより回転中心位置か
ら偏心した位置のノズル１４が回転してＸＹ方向の位置
がずれた位置ずれを補正して移動するようＣＰＵ２５は
Ｘ軸モータ４及びＹ軸モータ２を回動させる。

【００２７】尚、本実施例では、初期位置としての重心
位置を求めるのに２値化した画像データをブロブ解析し
たが、予め吸着ノズル１４そのものを測定した位置をＲ
ＡＭ２７に記憶しておき、その位置を初期位置として使
用してもよい。また、初期位置としては、ノズル画像３
０内に入る位置であれば重心でなくてもよく、さらにこ
の場合には本実施例のようにして求めた重心を再度初期
位置として検出ウィンドウ３１を本実施例に従って設定
して重心の正確な位置を求めるようにしてもよい。

【００２８】また、初期位置としてノズル画像３０内の
位置でなくノズル画像３０外の位置を選択したとして
も、本実施例のように該初期位置が明度の明るい位置で
あることを判断して、明から暗に変わる位置をエッジと
して検出し、検出されたエッジが３点以上あれば、該エ
ッジの位置から円の中心を求め該中心から放射状に再度
検出ウィンドウを設けることにより同様にして正確にノ
ズル画像の重心を求めることが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、エッジを検出す
るウィンドウが放射状に設定されるので、エッジを検出
する際の画像の明度の変化がはっきりして、正確なエッ
ジの位置検出が行えるため、正確なノズルの部品保持面
の基準位置が求まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】撮像画像に設定された検出ウィンドウを示す図
である。

【図２】電子部品自動装着装置の平面図である。

【図３】電子部品自動装着装置の側面図である。

【図４】電子部品自動装着装置の制御ブロック図であ
る。

【図５】エッジの検出を示す図である。

【図６】フローチャートを示す図である。

【図７】従来技術における検出ウィンドウの設定された
図である。

【図８】従来技術におけるエッジの検出を示す図であ
る。

【図９】従来技術におけるエッジの検出を示す図であ
る。

【符号の説明】

５ チップ状電子部品 １４ 吸着ノズル １６ 撮像カメラ（撮像装置） ２４ 認識処理装置 ３０ ノズル画像 ３１ 検出ウィンドウ ３２ エッジ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルに保持された部品の該ノズルに対
   する位置ずれを撮像装置の撮像した画面を基に認識する
   認識装置において、ノズルの部品保持面画像のエッジを
   検出するためのウィンドウを前記撮像装置の撮像画面内
   に放射状に設定するウィンドウ設定手段と、該ウィンド
   ウの長手方向に沿った画像の明度の変化より部品保持面
   のエッジ位置を検出するエッジ検出手段と、該検出手段
   に検出されたウィンドウ毎のエッジ位置に基づき、前記
   位置ずれを認識するための基準となるノズルの部品保持
   面の基準位置を算出する算出手段を設けたことを特徴と
   する認識装置。
2. 【請求項２】 ノズルに保持された部品の該ノズルに対
   する位置ずれを撮像装置の撮像した画面を基に認識する
   認識装置において、前記撮像装置に撮像されたノズルの
   部品保持面内にある初期位置を検出する初期位置検出手
   段と、ノズルの部品保持面画像のエッジを検出するため
   のウィンドウを前記撮像装置の撮像画面内に前記初期位
   置を中心に放射状に設定するウィンドウ設定手段と、該
   ウィンドウの長手方向に沿った画像の明度の変化より部
   品保持面のエッジ位置を検出するエッジ検出手段と、該
   エッジ検出手段に検出されたウィンドウ毎のエッジ位置
   に基づき、前記位置ずれを認識するための基準となるノ
   ズルの部品保持面の基準位置を算出する算出手段を設け
   たことを特徴とする認識装置。
3. 【請求項３】 ノズルに保持された部品の該ノズルに対
   する位置ずれを撮像装置の撮像した画面を基に認識する
   ためのノズル位置認識方法において、ノズルの部品保持
   面画像のエッジを検出するためのウィンドウを前記撮像
   装置の撮像画面内に放射状に設定するウィンドウ設定工
   程と、該ウィンドウの長手方向に沿った画像の明度の変
   化より部品保持面のエッジ位置を検出する検出工程と、
   該検出工程で検出されたウィンドウ毎のエッジ位置に基
   づき、前記位置ずれを認識するための基準となるノズル
   の部品保持面の基準位置を算出する算出工程を設けたこ
   とを特徴とするノズル位置認識方法。