JP3958604B2 - 認識処理装置、認識処理方法、及び当該認識処理装置を備えた部品実装装置 - Google Patents
認識処理装置、認識処理方法、及び当該認識処理装置を備えた部品実装装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、同時に移動する複数の認識対象物の状態を認識する認識処理装置及び方法に関し、特には吸着ノズルによって搬送される部品の状態認識等に使用される認識処理装置、認識処理方法、及び当該認識処理装置を備えた部品実装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来の部品実装装置1の概略構成を示す。この部品実装装置1は、実装すべき部品を供給する部品供給部2と、部品供給部2から部品を取り出して回路形成体8に実装する実装ヘッド4と、実装ヘッド4を所定位置に搬送するロボット5と、実装ヘッド4に保持された部品を撮像する撮像装置6を備えた認識処理装置と、部品実装装置1に回路形成体8を搬入して保持する回路形成体保持装置7と、部品実装装置1全体の動作を制御する制御装置9とを備えている。
【0003】
部品実装装置1の動作を、図8に示す主要構成要素の概略図を参照して説明する。実装ヘッド4は、部品供給部2から部品を取り上げて実装する複数の吸着ノズル3(図示の例では4つの吸着ノズル3a〜3d)を備えており、部品供給部2の真上から各吸着ノズル3a〜3dを順番に下降させて部品11を吸着する。部品を取り上げた実装ヘッド4は、各吸着ノズル3a〜3dにそれぞれ部品11を吸着保持したまま、ロボット5によって撮像装置6と対向する位置に搬送される。撮像装置6は、実装ヘッド4が撮像装置6に対向する位置を通過する際、各吸着ノズル3a〜3dに吸着保持された部品11を撮像する。撮像装置6は、シャッタ機構を備えており、移動中の部品11を瞬間に撮像可能である。したがって、実装ヘッド4は、撮像装置6上で停止することなく、撮像装置6の対向部を一定速度で通過する。
【0004】
撮像された画像データは画像処理装置40に送られる。画像処理装置40は、予め決められた部品の位置情報(すなわち、位置及び角度)と、撮像された部品11の位置及び角度とを比較し、両者間のずれを計算する。ここで計算されたずれをもとに、実装ヘッド4の移動量と吸着ノズルの角度とを補正する。補正後、実装ヘッド4は、各吸着ノズル3a〜3dを下降し、吸着部品11を回路形成体8の所定の実装位置に実装する。以上の部品吸着から部品実装までの間、位置検出部12はロボット5に対する実装ヘッド4の位置を検出する。
【0005】
次に、撮像から画像処理までの動作について、図9のブロック図を参照して更に詳細に説明する。タイミング制御部13は、破線で示す位置検出部12から出力される信号(エンコーダ信号14)をもとに実装ヘッド4(図8参照)の位置を認識し、撮像装置6の撮像タイミングを決める。タイミング制御部13はまた、撮像装置6への撮像指令(リセット信号16)を出力する。
【0006】
A/D変換部18は、撮像装置6で撮像したアナログ映像信号17をA/D変換する。ラインメモリ20、21は、A/D変換部18で変換された映像信号を撮像画の画像データとして1ライン毎に交互に格納する。DMA(Direct Memory Access)コントローラ22(転送部)は、ラインメモリ20、21に格納された画像データを画像処理装置40へ転送する。画像処理装置40では、転送された画像データをメインメモリ24の所定位置に格納し、計算部(CPU)23がこの撮像画を基に画像処理を行う。なお、本明細書では、図9に破線で示す位置検出部12を除き、他の実線で示す撮像装置6のほか、この撮像装置6から出力された画像データを画像処理するまでの一連の処理を分担する複数の構成要素をまとめて「認識処理装置」と呼ぶ。
【0007】
位置検出部12は、各吸着ノズル3a〜3dが部品撮影位置にあるときの、ロボット5に対する実装ヘッド4の位置座標を記憶している。そして、最初の吸着ノズル3aが撮像装置6の中心上にきたことが位置検出部12によって検出されると、タイミング制御部13は最初のリセット信号16を撮像装置6に出力する。撮像装置6はこのリセット信号16を受けてCCDを起動し、吸着ノズル3aに保持された部品11を瞬時に撮像し、撮影された画像に対応するアナログ映像信号17を出力する。撮像装置6による撮像画は、例えば横方向に512画素、縦方向に480ライン(画素)を有し、1ライン(512画素)づつ映像信号を出力する。
【0008】
具体的に、1番目のラインの映像信号は、A/D変換部18でデジタル映像信号に変換された後に、一方のラインメモリ20に画像データとして書き込まれる。ラインメモリ20への書き込みが完了すると、上記画像データはDMAコントローラ22によりメインメモリ24の所定の領域へと転送される。2番目のラインの映像信号は、A/D変換部18でA/D変換された後に、他方のラインメモリ21に画像データとして書き込まれる。このように2つのラインメモリ20、21を交互に使うのは、一方のラインメモリから画像処理装置40へ映像信号を送信している間、この一方のラインメモリに映像信号を書き込むことができないからである。
【0009】
以下同様に、奇数ラインの映像信号をラインメモリ20に、偶数ラインの映像信号をラインメモリ21に交互に書き込む。最終ライン(上記例では480ライン目)の映像信号が画像処理装置40に転送されると、1つの撮像画像の画像データ転送が終了する。このようにして一つの撮影画像について全てのラインの画像データがメインメモリ24に格納される。そして、CPU23は、このメインメモリ24に保存された画像データによる撮像画を用い、対応する部品11の位置ずれ等を計算する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成によれば、1つの吸着ノズル3aに保持された部品11を撮影してから次の吸着ノズル3bに保持された部品11を撮像するまでの時間は、撮像装置6が撮影画の画像データをすべて出力するために要する時間(映像信号出力時間)よりも短くすることができない。したがって、撮像装置6に対向する実装ヘッド4の移動速度は、この映像信号出力時間によって制約される。そして、この制約は部品実装装置が1つの部品を吸着してから次の部品を吸着するまでの時間(タクト)を短縮するための阻害要因となっていた。
【0011】
本発明はこのような問題点を解決し、撮像装置の移動速度を上げ、部品実装のタクト短縮、生産性向上を図ることができる認識処理装置、認識処理方法、ならびに当該認識処理装置を備えた部品実装装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る認識処理装置は、特定方向に間隔をあけて同時に移動する複数の認識対象物を撮像する撮像装置と、上記撮像装置で撮像された撮像画を処理する画像処理装置とから構成される、上記認識対象物の状態を認識する認識処理装置であって、上記撮像装置が少なくとも2つの撮像装置から構成されていることを特徴としている。
【0013】
本発明の他の形態の認識処理装置は、各撮影装置で得られる撮像画の画像データをライン毎に保存するラインメモリを各撮影装置に対して少なくとも2つ備えていることを特徴とする。
【0014】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記各撮影装置で得られた撮像画の画像データを上記各撮影装置について用意された少なくとも2つのラインメモリに順番に転送する第1のタイミング制御部を備えたことを特徴とする。
【0015】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記少なくとも2つの撮影装置について用意された各ラインメモリへの画像データの書き込みが完了したか否かを監視し、画像データの書き込みが完了したことが検出されたラインメモリから順番に画像データを出力する第2のタイミング制御部を備えたことを特徴とする。
【0016】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記少なくとも2つの撮影装置が光学的に同軸上に配置されていることを特徴とする。
【0017】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記少なくとも2つの撮影装置が映像分配器を用いて光学的に同軸上に配置されていることを特徴とする。
【0018】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記映像分配器が、ハーフミラーから構成されていることを特徴とする。
【0019】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記少なくとも2つの撮影装置が、上記複数の部品吸着ノズルに保持されている複数の部品の一部もしくは全部を同時に撮影できるように配置されていることを特徴とする。
【0020】
本発明の他の形態の認識処理装置は、相互に間隔をあけて特定方向に同時に移動する複数の認識対象物を撮像し、上記撮像された撮像画を処理する認識処理装置であって、
少なくとも2つの撮像装置と、
上記少なくとも2つの撮像装置により撮像された撮像画の画像データをライン毎に一時格納する、上記各撮像装置に対して少なくとも2つのラインメモリと、上記各撮像装置に対して少なくとも2つラインメモリへの書き込みタイミングを制御する第1のタイミング制御部と、
上記各撮像装置に対して少なくとも2つのラインメモリの読み出しタイミングを制御する第2のタイミング制御部と、
上記各撮像装置に対して少なくとも2つラインメモリの中から1つのラインメモリを選択するセレクタと、
上記セレクタで選択されたラインメモリに格納された撮像画の画像データを所定のメモリ領域へ転送する転送部と、
上記転送された画像データを格納するメインメモリと、
上記メインメモリに格納された画像データによる撮像画を基に認識対象物の状態を求める計算部とを備えたことを特徴とする。
【0021】
本発明の部品実装装置は、
部品を供給する部品供給部と、
上記部品供給部から部品を取り出して回路形成体の実装位置へ実装する複数の吸着ノズルを備えたヘッド部と、
上記ヘッド部を部品供給部から実装位置まで移動させるロボットと、
上記複数の吸着ノズルに保持された複数の部品の保持状態を認識する認識処理装置とを備えた部品実装装置であって、
上記認識処理装置が、上述した各認識処理装置のいずれか一により構成されることを特徴とする。
【0022】
本発明の認識処理方法は、相互に間隔をあけて特定方向に同時に移動する複数の認識対象物を認識するものであって、
上記複数の認識対象物を少なくとも2つの撮像装置を用いて撮像し、
上記各撮像装置につき少なくとも2つのラインメモリを用いて上記撮像された各撮像画の画像データをライン毎に順次一時格納し、
上記各撮像装置につき少なくとも2つのラインメモリに一時格納された画像データを順次選択してメインメモリに転送し、
上記メインメモリに記憶された画像データによる撮像画を処理する各ステップからなることを特徴とする。
【0023】
本発明の他の形態の認識処理方法は、上記複数の認識対象物を、上記少なくとも2つの撮像装置が順次撮像することを特徴とする。撮像装置が2つの場合には、上記複数の認識対象物を交互に撮像することを特徴とする。
【0024】
本発明の他の形態の認識処理方法は、上記複数の認識対象物の一部または全部を、上記少なくとも2つの撮像装置が同時に撮像することを特徴とする。
【0025】
本発明の他の形態の認識処理装置は、上記各撮像装置につき少なくとも2つのラインメモリにそれぞれ一時格納された撮像画の画像データを上記メインメモリに転送する順番が、上記各ラインメモリへの書き込み完了のタイミングに応じた順番であることを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる各実施の形態の認識処理装置、認識処理方法、及び当該認識処理装置を備えた部品実装装置について図面を参照して説明する。なお、従来の部品実装装置に含まれる構成要素と同一又は類似の構成要素には同一の符号を付し、同一又は類似の構成要素が複数存在する場合、必要に応じて符号の後にアルファベットの添字a、b、…を付して区別する。
【0027】
I.実施の形態1:
(1)部品実装装置の概略構成及び概略動作:
図1は、部品実装装置に含まれる複数の構成のうち、本発明に係る認識処理装置及びそれに関連する装置だけを模式的に示したものである。この図に示すように、部品実装装置1の実装ヘッド4は、部品供給位置P1から部品撮影位置P2を通って部品実装位置P3へと搬送され、また部品実装位置P3から部品供給位置P1へと返送されるように搬送ロボット5に支持されている。部品供給位置P1には、実装ヘッド4に対して部品11を供給する部品供給部2が設けてある。部品撮影位置P2の下には、実装ヘッド3に保持された部品を認識する認識処理装置30が配置されている。そして、部品実装位置P3には、部品11を実装する回路形成体8(例えば、回路基板)が配置される。
【0028】
実装ヘッド4は、部品撮影位置P2における実装ヘッド4の移動方向(矢印X方向)に一定の間隔をあけて複数の吸着ノズル3a〜3dを備えており、搬送ロボット5によって実装ヘッド4が部品供給位置P1から部品実装位置P3へと搬送される過程で、各吸着ノズル3a〜3dが順番に部品撮影位置P2上を通過するようにしてある。また、各吸着ノズル3a〜3dは、それぞれの鉛直方向長軸を中心に回転自在としてあり、これにより、各吸着ノズル3a〜3dに保持された部品11の角度(方向)が調整できるようにしてある。
【0029】
搬送ロボット5は、各吸着ノズル3a〜3dが丁度部品撮影位置P2にあること(すなわち部品撮影タイミング)を認識処理装置30に知らせるために、位置検出部12を備えている。通常、位置検出部12は、搬送ロボット5に組み込まれている2つのモータ、すなわち実装ヘッド4をX方向に搬送するための駆動モータとこれに直交する水平方向(Y方向)に搬送するための駆動モータにそれぞれ取り付けたエンコーダが利用される。
【0030】
このように構成された部品実装装置1による部品実装時、搬送ロボット5は、位置検出部12の出力に基づいて実装ヘッド4の吸着ノズル3a〜3dを順次部品供給位置P1に位置させる。部品供給位置P1に配置された吸着ノズル3a〜3dは、順次目的の部品11(各吸着ノズル3a〜3dに対応してそれぞれ部品11a〜11dとする)を吸着する。部品11を吸着した吸着ノズル3a〜3dは、搬送ロボット5によって順次部品撮影位置P2に搬送される。上述のように位置検出部12は実装ヘッド4の位置を検出しており、その検出信号は逐次認識処理装置30に出力されている。したがって、認識処理装置30は、位置検出部12からの出力に基づいて各吸着ノズル3a〜3dが部品撮影位置P2に到達したタイミングを検出し、各吸着ノズル3a〜3dに保持されている部品11を上記タイミングに同期して撮影する。認識処理装置30は、各部品11の撮影画像から該部品11の位置情報である現実の位置(X、Y方向の位置)及び角度(Z方向の傾き)と、予め記憶されている基準位置及び基準角度との誤差(位置誤差と角度誤差)を計算し、角度誤差を実装ヘッド4に送信し、位置誤差を搬送ロボット5に送信する。角度誤差を受信した実装ヘッド4は、該実装ヘッド4が部品実装位置P3に到達するまでに、対応する部品を吸着している吸着ノズル3を長軸回りに回転してその角度誤差を消去する。一方、位置誤差を受信した搬送ロボット5は、各吸着ノズル3a〜3dについて部品実装位置P3までの移動量(X方向移動量とY方向移動量)を補正する。その結果、各吸着ノズル3a〜3dに保持された部品11は、部品実装位置P3で回路形成体8上の所定位置に実装される。
【0031】
(2)認識処理装置:
認識処理装置30の構成を説明する。図1に示すように、認識処理装置30は、部品撮影位置P2の鉛直方向に配置された第1の撮像装置6aと、第1の撮像装置6aの斜め上方に配置された第2の撮像装置6bを有する。これらの撮像装置6a、6bには種々の撮影機を用いることができるが、本実施の形態では、横方向に512画素、縦方向に480ライン(画素)の解像度を有するCCDを備えたシャッタ機能付き撮影機が使用されている。第1の撮像装置6aから部品撮影位置P2に向かう光軸上には、映像分配器であるハーフミラー31が配置されており、部品撮影位置P2から第1の撮像装置6aに向かう光の一部が、撮像装置6aの光軸と直交する方向に分配され、第2の撮像装置6bに入射されるようにしてある。このように、第1の撮像装置6aと第2の撮像装置6bは光学的に同軸上に配置されているため、部品撮影位置P2にある部品11の画像は、ハーフミラー31を透過した第1の撮像装置6aで受像されると共に、ハーフミラー31で反射されて第2の撮像装置6bで受像される。
【0032】
図2に示すように、認識処理装置30は、第1と第2の撮像装置6a、6bから出力されたアナログ映像信号17a、17bをそれぞれデジタル映像信号に変換するA/D変換器18a、18bを有する。一方のA/D変換器18aは2つのラインメモリ20a、21aが接続され、他方のA/D変換器18bは2つのラインメモリ20b、21bが接続され、各A/D変換器から出力されたデジタル映像信号による画像データが対応する2つのラインメモリに格納されるようにしてある。これら4つのラインメモリ20a、21a、20b、21bは、各ラインメモリ20a、21a、20b、21bの出力を選択するセレクタ34に接続されている。セレクタ34はまた、DMA(Direct Memory Access)コントローラ22を介してCPU23に接続されている。また、CPU23にメインメモリ24が付設されている。CPU23とメインメモリ24は画像処理装置40を構成している。
【0033】
第1のタイミング制御部32は、位置検出部12から出力される信号(実装ヘッド4の位置を示す信号)に基づいて第1の撮像装置6a及び第2の撮像装置6bに対して撮像を指示するとともに、ラインメモリ20a、21a、20b、21bに対して画像データの書き込みを指示するために、これら第1の撮像装置6a、第2の撮像装置6b、ラインメモリ20a、21a、20b、21bに接続されている。また、第2のタイミング制御部(ラインメモリ制御部)33は、ラインメモリ20a、21a、20b、21bに書き込まれた画像データの出力を指示するとともに、セレクタ34に選択すべきラインメモリ20a、21a、20b、21bを指示するよう、これらラインメモリ20a、21a、20b、21bとセレクタ34に接続されている。
【0034】
(3)動作:
以上の構成を備えた画像処理装置30では、部品撮影位置P2を通過する4つの吸着ノズル3a〜3dに保持された部品11a〜11dが撮像装置6a、6bによって撮影される。撮像装置6a、6bが部品11を撮影するタイミング(すなわち、シャッタを開放するタイミング)は、位置検出部12から出力されたエンコーダ信号14を基に第1のタイミング制御部32で決定される。第1のタイミング制御部32からは撮像装置6a、6bにリセット信号16a、16bが交互に送信され、第1の撮像装置6aが吸着ノズル3aと3cに保持された部品11aと11cを撮影し、第2の撮像装置6bが吸着ノズル3bと3dに保持された部品11bと11dを撮影する。図3は、撮像装置6a、6bで撮影された部品11a〜11dの各画像36〜39の例と、経過時間(縦軸)との関係を示している。撮像はまず、吸着ノズル3aが部品撮影位置P2に来た瞬間に第1のタイミング制御部32がリセット信号16aを撮像装置6aへ出力してすることによって行われ、撮像装置6aは吸着ノズル3aに吸着保持された部品11aの撮像画36を蓄積する。
【0035】
蓄積された撮像画36の画像データの転送は、撮像画36の撮像直後、まず、撮像画36の1ライン目のアナログ映像信号17aがA/D変換部18aでデジタル映像信号に変換され、ラインメモリ20aに書き込まれる。第2のタイミング制御部33はラインメモリ20aが書き込みを完了し次第、セレクタ34をラインメモリ20aに接続し、DMAコントローラ22によりラインメモリ20aに書き込まれた画像データを画像処理装置40のメインメモリ24にある所定の空間へ転送する。次に、撮像画36の2ライン目の映像信号がA/D変換された後に、他方のラインメモリ21aに書き込まれ、第2のタイミング制御部33は、セレクタ34をラインメモリ21aに接続し、DMAコントローラ22により画像データをメインメモリ24の所定の空間へデータ転送する。以下同様に、撮像画36の各ラインの内、奇数ラインの画像データがラインメモリ20aへ、偶数ラインの画像データがラインメモリ21aへと書き込まれ、順次メインメモリ24の所定の空間へ転送される。
【0036】
この間、実装ヘッド4の更なる移動により、吸着ノズル3bが部品撮影位置P2に来た時に第1のタイミング制御部32がもう一方の撮像装置6bにリセット信号16bを出力し、撮像装置6bがハーフミラー31(図1参照)を介して吸着ノズル3bに吸着保持された部品11bを撮像して撮像画37を蓄積する。この蓄積された撮像画37の1ライン目の映像信号17bが、A/D変換部18bでデジタル信号に変換され、画像データとしてラインメモリ20bに書き込まれる。
【0037】
この時、先に撮像された撮像画36では、図3に示すラインA(A<480)の映像信号をラインメモリ20aに書き込んでいるとする。このとき第2のタイミング制御部33は、両ラインメモリ20aと20bとの内、先に書き込み完了した方のラインメモリ(例えば20a)を検出し、このラインメモリ(同、20a)にセレクタ34を接続て格納された画像データをDMAコントローラ22を介してメインメモリ24に転送する。後に書き込みを完了したことが検出されたラインメモリ(同、20b)方は、先のラインメモリ(同、20a)のデータ転送が完了するまで待ってからメインメモリ24へのデータ転送を行う。
【0038】
次に、撮像装置6bでは、撮像画37の2ライン目の映像信号17bがA/D変換部18bによってA/D変換された後、他方のラインメモリ21bに書き込まれる。以下、撮像画37の奇数ラインの映像信号はラインメモリ20bへ、偶数ラインの映像信号はラインメモリ21bへと順次書き込まれる。
【0039】
撮像画36と撮像画37とはその後、並行して各ライン毎の映像信号がそれぞれのラインメモリ20a、21a、20b、21bに順次書き込まれ、書き込み完了が先に検出されたものから順次その画像データがメインメモリ24に転送される。撮像画36では、480ライン目(最終ライン)の画像データ転送が完了した時に撮像画36全体のメインメモリ24への転送が完了する。撮像画36の全てのデータ転送が完了すると、CPU23が転送された撮像画に基いて位置情報を求める画像処理を開始する。この間、撮像画37の方は更なる後続ラインの画像データ転送を継続している。
【0040】
次に、実装ヘッド4の更なる移動により、吸着ノズル3cが部品撮影位置P2に来た時に、第1のタイミング制御部32が撮像装置6aにリセット信号16aを出力し、撮像画36の転送を終えた撮像装置6aは、このリセット信号16aを受けて吸着ノズル3cに吸着された部品11cを撮像して撮像画38を蓄積する。この蓄積された撮像画38の1ライン目の映像信号17aをラインメモリ20aに出力する時、撮像画37の方では、図3に示すラインB(B<480)の映像信号をラインメモリ20bに書き込んでいるものとする。第2のタイミング制御部33が両ラインメモリ20a、20bの内、先に書き込み完了を検出した方のラインメモリ(例えば20b)にセレクタ34を接続し、そのラインメモリ(同、20b)に書き込まれた画像データをDMAコントローラ22でメインメモリ24にデータ転送する。後に書き込みを完了したラインメモリ(同、20a)方は先のラインメモリ(同、20b)のデータ転送が完了するまで待ってからデータ転送を行う。撮像画37と撮像画38では、以降同様に画像データが順次メインメモリに転送され、先行する撮像画37の方は480ライン目(最終ライン)までを転送して撮像画37のデータ転送を完了する。一方の撮像画38は、その後も画像データの転送を継続している。
【0041】
実装ヘッド4の更なる移動により、次に吸着ノズル3dが部品撮影位置P2に来た時も同様に、撮像画37の転送を終えた撮像装置6bが吸着ノズル3dに保持された部品11dを撮像し、その撮像画39の1ライン目の映像信号17bをラインメモリ20bに出力する。このとき、撮像画38では、ラインC(C<480)の映像信号をラインメモリ20a(もしくは20b)に書き込んでおり、いずれか書き込み完了が先に検出された方の画像データがメインメモリ24に転送される。以下、撮像画38と撮像画39の各画像データが順次転送され、上述と同様に先行する撮像画38が480ライン目(最終ライン)までを転送して撮像画38のデータ転送を完了し、その後、撮像画39についても480ライン目(最終ライン)までを転送して撮像画39のデータ転送完了する。転送完了後は、メインメモリ24の撮像画を基にCPU23が画像処理し、位置情報を求める。
【0042】
上述の画像データの転送手順につき、図4のフローチャートを参照して説明する。第2のタイミング制御部33は、ステップ#1〜#4で順次ラインメモリ20a、21a、20b、21bに対する画像データの書き込みが終了したか否かを監視している。この結果、ある一つのラインメモリについて画像データの書き込みが終了したことを検出すると、第2のタイミング制御部33はセレクタ34を介して当該ラインメモリとDMAコントローラ22とをデータ転送可能に接続し(ステップ#5〜#8)、当該ラインメモリからDMAコントローラ22を介して画像データをメインメモリ24に転送する(ステップ#9〜#12)。第2のタイミング制御部33は画像転送時を除いて常時ステップ#1〜#4を繰り返しており、したがって書き込みが完了したラインメモリの画像データは瞬時にメインメモリ24に転送されるので、全体としての画像データ転送時間が極めて短くなる。
【0043】
CPU23は、メインメモリ24に転送された画像データによる撮像画を基に部品11a〜11dの位置誤差と角度誤差を計算し、それらの誤差又は該誤差に対応する補正値をロボット5と実装ヘッド4に送る。そして、位置誤差又は位置補正値を受けたロボット5は対応する部品11について実装ヘッド4の搬送量を補正して誤差を消去し、実装ヘッド4は対応する部品11について対応する吸着ノズル3を長軸回り回転して角度誤差を消去する。
【0044】
(4)作用効果:
以上の説明から明らかなように、本実施の形態の認識処理装置30では、部品撮影位置P2を通過していく複数の部品11を2つの撮像装置6a、6bで交互に撮影するので、一方の撮像装置(例えば、6a)がデータ転送に時間を要しても、そのデータ転送が完了するまで次の撮像を待つ必要が無く、他方の撮像装置(同、6b)によって次の部品11の撮像が可能となるため、実装ヘッド4の部品搬送速度が撮像装置6のデータ転送速度によって制限を受けることが少ない。一方、実装ヘッド4の移動速度がデータ転送速度の制限を受けなければ、2台の撮像装置6a、6bを用いたときの部品搬送速度を、一台の撮像装置6だけを用いたときの部品搬送速度の2倍にすることができる。また、部品搬送速度の高速化により、部品実装装置1の部品実装タクトが短縮する。
【0045】
(5)変形例:
本実施の形態では、2台の撮像装置6a、6bを用いたが、撮像装置6の数は本発明にとって限定的なものでない。例えば、N(>2)台の撮像装置6を用いる場合、一つの撮像装置6と部品撮影位置P2とを結ぶ光軸上に(N−1)個のハーフミラー31を配置し、これらのハーフミラー31で反射した光像を他の(N−1)台の撮像装置6で受像するようにしてもよい。この場合、光学的に同軸上に配置されたN台の撮像装置6によって複数の部品11が順番に撮影されるので、上述した実施の形態と同様に、部品実装タクトを大幅に短縮できる。また、構成の点から見れば、撮像装置6の数に応じてA/D変換器18とラインメモリ20、21を増設し、対応するソフトウェアを修正するだけ済む。
【0046】
ただし、撮像装置6の台数には適当な範囲がある。例えば、CPU23のメインバスのクロックを33MHz、バス幅を32bitとした場合、最大転送レートは33×32=132Mバイト/秒になる。NTSC規格撮像装置の1ライン転送時間が約63.5μ秒、データ量が512画素、1画素1バイトとすると、転送レートは512/63.5≒8Mバイト/秒になる。従って132/8=16.5、すなわち最大16台の撮像装置6を用いて部品11を撮影できる。しかし、16台の撮像装置6を用いた場合、DMAコントローラ22等での転送ロスが大きくなる。したがって、実用的には、撮像装置6の台数は最大でも12台とするのが好ましい。また、12台を越える撮像装置6を用いる場合、メインバスのバスクロックを上げるか、バス幅を増やす等の対応が必要である。
【0047】
また、実装ヘッド4に取り付けた複数の吸着ノズル3は、本実施の形態のように、等間隔に配置するのが好ましい。吸着ノズル3が等間隔の場合、撮像タイミングも等間隔にできるからである。ただし、複数の吸着ノズル3を等間隔に配置することは本発明にとって限定的な事項でなく、第1のタイミング制御部32から撮像装置6に送信するリセット信号16の出力タイミングを制御するだけで、複数の吸着ノズル3が等間隔に配置されていない装置にも本発明は適用できる。
【0048】
さらに、本実施の形態では映像分配器としてハーフミラー31を用いたが、撮影対象の光像を複数の経路に分配できる手段であれば、これに限るものでない。例えば、一つの撮像装置6と部品撮影位置P2とを結ぶ光軸上に進退自在にミラーを配置することで他の撮像装置6に光像を分配できる。または、回転可能に支持されたミラーを用い、このミラーを回転することで複数の撮像装置6に光像を分配してもよい。
【0049】
さらにまた、本実施の形態では撮像装置6としてアナログ信号を出力するものを用いているが、デジタル信号を出力する撮像装置を用いてもよい。また、撮像装置に接続されるインターフェイスとしては種々の公知のインターフェイスを用いることができる。
【0050】
II.実施の形態2:
本発明にかかる第2の実施の形態の認識処理装置、認識処理方法、及び当該認識処理装置を備えた部品実装装置につき図面を参照して説明する。図5は、本実施の形態にかかる部品実装装置1aと認識処理装置30aとを示す。この部品実装装置1aでは、第1の実施の形態にかかる部品実装装置1からハーフミラー31が除かれ、吸着ノズル3a〜3dが部品撮影位置を通過していく方向と平行に撮像装置6a、6b配置されており、撮像装置6a、6bの間隔が吸着ノズル3a〜3d間の間隔と等しくしてある。その他の機械的構成は第1の実施の形態と同一である。
【0051】
このように構成された部品実装装置1aの部品実装時、部品供給位置P1で部品11a〜11dを吸着した実装ヘッド4は撮像装置6a、6bに対向する部品撮影位置P2を通過する。このとき、両撮像装置6a、6bが部品11a、11bを同時に撮影する。図6は、撮影装置6a、6bで撮影された撮像画36〜39を経過時間(縦軸)と共に示したもので、上述の最初の撮像により、まず部品11aの撮像画36と部品11bの撮像画37とがそれぞれ撮像装置6a、6bに同時に蓄積される。
【0052】
これら蓄積された両撮像画36、37の画像データが、それぞれのラインメモリ20a、21a、20b、21bに書き込まれた後、順次メインメモリ24の所定の空間に転送され、各480ライン目(最終ライン)までの転送を行って両撮像画36、37のデータ転送を完了する。次に、実装ヘッド4の更なる移動により部品11c、11dが部品撮影位置P2を通過し、この瞬間に撮像装置6a、6bが今度は移動してきた部品11c、11dを同時に撮像して撮像画38、39をそれぞれ蓄積する。これら両撮像画38、39の画像データについても同様にして、各ライン毎に順次メインメモリ24の所定の空間に転送され、各480ライン目(最終ライン)までの転送をして両撮像画38、39のデータ送信が完了する。
【0053】
撮像装置6a、6bで撮影された撮像画36〜39の画像データは画像処理装置40によってそれぞれ画像処理され、各部品11a〜11dについて位置誤差と角度誤差が計算され、その計算値に基づいて実装ヘッド4の移動量及び各吸着ノズル3a〜3dの回転量が補正される。
【0054】
認識処理装置30aは図2に示す構成を有する。すなわち、撮像装置6a、6bで撮影された撮像画36〜39のデジタル映像信号は、順次対応するA/D変換部18a又は18bに送られてアナログ映像信号に変換され、対応するラインメモリ20a、21a、20b、21bに画像データとして転送される。このとき、部品11a、11cの画像データはライン毎にラインメモリ20a、21aに交互に書き込まれ、部品11b、11dの画像データはライン毎にラインメモリ20b、21bに交互に書き込まれる。
【0055】
ラインメモリ20a、21a、20b、21bからメインメモリ24への画像データの転送処理は、図4にフローチャートを参照して説明した実施の形態1と同様で、第2のタイミング制御部33が、ステップ#1〜#4で順次ラインメモリ20a、21a、20b、21bに対する画像データの書き込みが終了したかを監視する。一つのラインメモリについて画像データの書き込みが終了したことを検出すると当該ラインメモリとDMAコントローラ22とをデータ転送可能に接続し(ステップ#5〜#8)、その画像データをメインメモリ24に転送する(ステップ#9〜#12)。このように、書き込みが完了したラインメモリの画像データから順次メインメモリ24に転送されるので、全体としての画像データ転送時間が極めて短くなる。
【0056】
実施の形態2の認識処理装置では、部品撮影位置P2を通過する複数の部品を2つの撮像装置6a、6bで同時に撮影するので、例えば部品11a、11bを撮像した後、次の部品11c、11dが部品撮影位置に到着するまでに時間的余裕が生じ、実装ヘッド4の部品搬送速度が撮像装置6のデータ転送速度によって制限を受けることが少ない。一方、実装ヘッド4の移動速度がデータ転送速度の制限を受けなければ、例えば2台の撮像装置6を用いることにより、部品搬送速度の2倍にすることができる。また、部品搬送速度の高速化により、部品実装装置1aの部品実装タクトが短縮する。
【0057】
なお、本実施の形態では、2台の撮像装置6を用いたが、撮像装置6の数が限定的なものでないことは、第1の実施の形態と同様である。また、実装ヘッド4に取り付けた複数の吸着ノズル3間の間隔と2つの撮像装置6a、6bの間隔とは、本実施の形態のように一致していることが好ましい。吸着ノズル4と撮像装置6の両者の間隔が同一である場合、2つの撮像装置6a、6bで同時に撮影できるからである。ただし、両者の間隔を同一に配置することは本発明にとって限定的な事項でなく、第1のタイミング制御部32から撮像装置6に送信するリセット信号16の出力タイミングを制御するだけで、両者の間隔が同一に配置されていない装置にも本発明は適用できる。
【0058】
以上、本発明に係る各実施の形態の認識処理装置、認識処理方法つき、部品実装装置の吸着ノズルに保持された部品を認識対象物の例として説明してきた。しかしながら、本発明にかかる認識処理装置及び認識処理方法の適用は、この部品実装の分野に限定されるものではない。一般に、相互に間隔をあけて特定方向に同時に移動する複数の認識対象物を撮像し、その撮像画を画像処理して認識対象物の状態を認識する認識処理装置並びに認識処理方法に対し、広く適用することが可能である。
【0059】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、撮影位置を通過していく複数の認識対象物を複数の撮像装置で撮影するので、各撮像装置のデータ転送速度又は該撮像装置から画像データを受信した別の処理装置のデータ処理速度が遅い場合でも、撮像装置等のデータ転送速度によって認識対象物の移動速度に制限を受けることが少ない。一方、認識対象物の移動速度がデータ転送速度の制限を受けなければ、複数の撮像装置を用いたときの認識対象物の移動速度を、一台の撮像装置だけを用いたときよりも上げることができる。
【0060】
上述の認識処理装置を部品実装装置に適用した場合、部品を吸着保持した実装ヘッドの搬送速度が撮像装置等のデータ転送速度によって制限を受けることが少ない。したがって、実装ヘッドの移動速度を速めることができ、あるいは実装ヘッドに装着される吸着ノズル間の間隔を短縮することができる。また、部品搬送速度の高速化により、部品実装装置の部品実装タクトを短縮することができる。あるいは吸着ノズル間のピッチ短縮により、実装ヘッドを小型化し、搬送動力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる実施の形態の部品実装装置を示す概略構成図である。
【図2】 図1に示す部品実装装置が備える認識処理装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2に示す認識処理装置の各撮像装置による撮像画を時系列で示す説明図である。
【図4】 図2に示す認識処理装置の制御フローチャートである。
【図5】 本発明にかかる他の実施の形態の部品実装装置を示す概略構成図である。
【図6】 図5に示す部品実装装置に使用される各撮像装置による撮像画を時系列で示す説明図である。
【図7】 部品実装装置の外観を示す斜視図である。
【図8】 従来の部品実装装置を示す概略構成図である。
【図9】 図8に示す部品実装装置が備える認識処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1.部品実装装置、 2.部品供給部、 3.吸着ノズル、 4.実装ヘッド、5.ロボット、 6.撮像装置、 7.回路形成体保持装置、 8.回路形成体、 9.制御装置、 10.パーツカセット、 11.部品、 12.位置検出部、 13.タイミング制御部、 14.エンコーダ信号、 16.リセット信号、 17.アナログ映像信号、 18.A/D変換部、 20、21.ラインメモリ、 22.DMAコントローラ、 23.CPU(計算部)、 24.メインメモリ、 30.認識処理装置、 31.ハーフミラー、 32.第1のタイミング制御部、 33.第2のタイミング制御部、 34.セレクタ、 36〜39.撮像画、 40.画像処理装置。
Claims (4)
- 特定方向に間隔を設けて同時に移動する複数の認識対象物を認識する認識処理方法であって、
上記複数の認識対象物を少なくとも2つの撮像装置を用いて同時、または順次撮像し、
上記各撮像装置につき少なくとも2つのラインメモリを用いて上記撮像された各撮像画の画像データをライン毎に順次一時格納し、
上記一時格納された画像データを、上記各ラインメモリへの書き込み完了のタイミングに応じた順番で順次選択してメインメモリに転送し、
上記メインメモリに記憶された撮像画を処理する各ステップからなることを特徴とする認識処理方法。 - 相互に間隔を設けて特定方向に同時に移動する複数の認識対象物を撮像し、上記撮像された撮像画を処理する認識処理装置であって、
少なくとも2つの撮像装置と、
上記少なくとも2つの撮像装置により撮像された撮像画をライン毎に一時格納する、上記各撮像装置に対して少なくとも2つのラインメモリと、
上記少なくとも2つラインメモリへの書き込みタイミングを制御する第1のタイミング制御部と、
上記各ラインメモリへの書き込み完了のタイミングに応じた順番で上記少なくとも2つのラインメモリの読み出しタイミングを制御する第2のタイミング制御部と、
上記第2のタイミング制御部による制御に応じて上記少なくとも2つラインメモリの中から1つのラインメモリを選択するセレクタと、
上記セレクタで選択されたラインメモリに格納された撮像画の画像データを所定のメモリ領域へ転送する転送部と、
上記転送された画像データを格納するメインメモリと、
上記メインメモリに格納された画像データによる撮像画を基に認識対象物の状態を求める計算部とを備えたことを特徴とする認識処理装置。 - 特定方向に間隔をあけて同時に移動する複数の認識対象物を撮像する撮像装置と、上記撮像装置で撮像された撮像画を処理する画像処理装置とから構成され、上記認識対象物の状態を認識する認識処理装置において、
上記撮像装置が複数の撮像装置から構成され、
前記複数の撮像装置の各々が、得られた撮像画の画像データをライン毎に保存するラインメモリを少なくとも2つ備え、
上記複数の撮像装置で得られた撮像画の画像データをライン毎に上記各撮像装置について用意された少なくとも2つのラインメモリに順番に転送する第1のタイミング制御部と、上記各ラインメモリへの画像データの書き込みが完了したか否かを監視し、画像データの書き込みが完了したことが検出されたラインメモリから順番に前記画像データを前記画像処理装置に出力する第2のタイミング制御部とを備え、
上記複数の撮像装置の数が、前記撮像画の画像データを前記ラインメモリに転送する転送速度によって前記認識対象物の移動速度が制限されることがない数に設定されていることを特徴とする認識処理装置。 - 部品を供給する部品供給部と、
上記部品供給部から部品を取り出して回路形成体の実装位置へ実装する複数の吸着ノズルを備えたヘッド部と、
上記ヘッド部を部品供給部から実装位置まで移動させるロボットと、
上記複数の吸着ノズルに保持された複数の部品の保持状態を認識する認識処理装置とを備えた部品実装装置であって、
上記認識処理装置が、請求項2または請求項3に記載の認識処理装置から構成されることを特徴とする部品実装装置。
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