JP4262832B2

JP4262832B2 - 画像入力方法及び装置

Info

Publication number: JP4262832B2
Application number: JP13939699A
Authority: JP
Inventors: 豊小倉
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000333065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像入力方法及び装置、更に詳細には、部品搭載装置に用いられ、倍率可変なズームレンズを介して部品を撮像し画像入力を行う画像入力方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品をプリント基板に実装する部品実装装置が知られている。従来の部品実装装置では、寸法が０．６ｍｍｘ０．３ｍｍのコンデンサや抵抗などの小型チップ部品からＱＦＰあるいはＢＧＡなど寸法が７０ｍｍｘ７０ｍｍ程度の大型電子部品が実装されている。これらの電子部品を精度良くプリント基板に実装するために、ＣＣＤカメラなどの撮像装置によりプリント基板の基準位置マークあるいは電子部品が撮像され、プリント基板の基準位置からの位置ずれ、あるいは部品の吸着姿勢が補正されている。
【０００３】
ここで、基準位置マークは、大きさが０．５ｍｍから３ｍｍ程度のものが殆どであるため、撮像カメラのレンズは固定倍率のもので十分な精度が得られる。しかし、電子部品は上述したように、種々の大きさの部品があり、これらのすべての電子部品を１つの撮像系でカバーしようとすると、大きな部品サイズに合わせた視野を確保する必要がある。この場合、例えば７０ｍｍｘ７０ｍｍの部品に撮像カメラの視野を設定すると、画像の分解能が例えば５１２ｘ５１２である場合には、１画素が０．１３６ｍｍとなり、０．６ｍｍｘ０．３ｍｍの極小電子部品では、わずか十数画素でしかなく精度良く画像認識をすることができない。
【０００４】
一方、撮像カメラの視野を小さい部品サイズに合わせたものに設定すると、画面に入りきらない大きな部品は分割して撮像しなければならず、分割することによる搭載タクトのロスが膨大になる。したがって、撮像装置を複数台（例えば小視野、中視野、大視野などのＣＣＤカメラ）準備し、部品のサイズに合わせて認識すべき撮像装置を選択するという方式が用いられている。
【０００５】
また、特開平４−２２１９７号公報に記載の電子部品搭載装置では、撮像装置にズームレンズを用い、初期設定モードで画面上の７０％から９０％が画面内に収まるような倍率を予め記憶し、生産時に各々の倍率に可変させる方式が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今日、電子部品は小型化微細化が進んでおり、部品実装装置が２〜３種類の視野の撮像部を備えていたとしても、これらの電子部品をより高精度な位置決めをするためにより解像度の高い映像を得ることが困難になってきた。従って、各々の電子部品を解像度の高い映像で入力するために様々な倍率の撮像部を備えなければならず、部品実装装置に様々な種類の撮像部を設置するスペースが必要になり、機械が大型化してしまうという問題点があった。
【０００７】
また、様々な撮像部を備えると撮像のためにＸＹ軸の移動量が増え、搭載タクトに影響がでるという問題もあった。また、撮像部を減らすために小さい部品サイズに合わせた視野に設定する場合には、画面に入りきらない部品は分割して画像を撮像するため、複数の画像を処理することにより搭載タクトのロスが膨大になるという問題もあった。
【０００８】
また、特開平４−２２１９７号公報の技術では、各部品に対しすべて初期設定が必要になり作業者に余計な負担がかかるという欠点があり、また、ズームレンズの倍率は初期設定モードで画面上の７０％〜９０％が画面内に収まるような倍率であるため、より高分解能な画像を得たい場合には適さない、という問題がある。
【０００９】
従って、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、種々のサイズの電子部品をそれぞれのサイズに応じた最適の解像度で撮像することが可能な画像入力方法及び装置を提供することをその課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明による画像入力方法及び装置は、ズームレンズを介して部品を撮像すること、撮像された部品の撮像画面に占める割合からズームレンズの最適倍率を演算すること、ズームレンズの倍率を演算された最適倍率に制御すること、該最適倍率で前記部品を再度撮像すること、同一部品である場合、複数個の撮像により最適倍率を演算し、その平均値を求めること、その平均値を前記最適倍率とすることを特徴としている。
【００１１】
このような構成では、ズームレンズが最適倍率に制御されて電子部品が撮像されるので、種々のサイズの電子部品を最適な解像度で撮像することができ、省スペース化が図られ、実装精度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明の一実施形態に係わる画像入力装置が図示されている。同図において符号１で示すものは電子部品で、この電子部品１は部品供給部（不図示）から供給され、吸着ノズル２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１は４面にそれぞれ多数の照明ランプ３ａ、３ｂ、３ｃを備えた照明装置３により照明され、ズームレンズ４を備えた撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）５で撮像され、画像入力が行なわれる。ズームレンズ４は、電子部品のサイズに応じてコントローラユニット６によりその倍率が最適なものに制御される。照明装置３、ズームレンズ４、撮像カメラ５は画像入力部１３を構成するので、図１では、その部分が点線で囲って図示されている。
【００１４】
撮像カメラ５で撮像された電子部品の画像は画像処理装置７において画像処理される。すなわち、撮像された電子部品の画像は、画像処理装置７のＣＰＵ８の制御の元にＡ／Ｄコンバータ９を介してデジタル信号に変換され、画像メモリ１０に格納されるとともに、重心検出装置１１で撮像部品の外形位置ないし重心が検出される。画像処理装置７には、モニタ１２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。
【００１５】
次に、このように構成された画像入力装置の処理の流れを図２のフローチャートを参照して説明する。吸着ノズル２は部品供給部より供給される電子部品１を吸着してピックアップする（ステップＳ１）。続いて、電子部品１の位置決めの際、吸着ノズルは電子部品とともに、画像入力部１３に移動する（ステップＳ２）。画像処理装置７は照明装置３を駆動して、電子部品に応じて照明ランプ３ａ、３ｂ、３ｃを点灯し、電子部品１を照明する（ステップＳ３）。次に、照明された電子部品１はズームレンズ４を介して撮像カメラ５で撮像される。電子部品１の外形寸法データは生産データとして登録されており、既知であるため、ズームレンズ４の倍率は図３（Ａ）に示されるように電子部品１が撮像カメラ５の有効画面（視野）２０内に十分に入るように予め設定することができる。従って、ＣＰＵ８はコントローラユニット６を介してズームレンズの倍率を制御して図３（Ａ）のような撮像状態にする（ステップＳ４）。
【００１６】
撮像カメラ５で撮像された画像データはＡ／Ｄコンバータ９を経由して画像メモリ１０に格納されるとともに、重心検出回路１１に入力される。重心検出装置１１は、特開平３−９７０７９号公報に記載されたような構成を有して、電子部品１の外周エッジ情報を取得する。すなわち、撮像カメラ５で撮像された電子部品の画像は、図３（Ｂ）に図示したように、走査ライン２１に従って順次読み出され、２値化された後、重心検出装置１１に入力される。重心検出回路１１は、１ラインの走査開始後データが論理値「０」から論理値「１」に変化したときのアドレスを取得して有効画像データの最初のアドレスを取得し、またその走査ラインの最後の論理値「１」のアドレスを取得して有効画像データの最後のアドレスを取得する。このようにして取得された最初と最後の有効画像データのアドレスは重心検出回路１１の内部のメモリ（不図示）に格納される。各走査ライン２１で順次画像を走査し、各走査ラインの最初と最後の有効画像データのアドレスを順次取得しメモリに格納することにより走査終了時点で、図３（Ｂ）に示すように部品の各辺の先端位置座標Ｘ0、Ｘ1、Ｙ0、Ｙ1を取得することが可能になる（ステップＳ５）。
【００１７】
また、電子部品の撮像時、１インターレース規格の撮像カメラを用いれば解像度は半減するが、図３（Ｃ）に示されるように片フィールドの画像が入力されると同時に電子部品１の外形位置情報を高速に取得することが可能になる。
【００１８】
上記に示すように画像入力の途中、または画像入力終了と同時に電子部品１の外形位置を取得すると、画像処理装置７のＣＰＵ８は電子部品１の画像が画面２０外にはみ出さない最適解像度を取得できる倍率αを瞬時に計算する（ステップＳ６）。この最適な解像度が得られる最適倍率αは、撮像カメラの撮像素子の受光部の水平サイズをＨ0、垂直サイズをＶ0、外形位置情報を取得した時の画像入力時の１画素値をＰOとして、
【００１９】
【数１】

で求められる。
【００２０】
続いて、ＣＰＵ８はズームレンズ４の倍率をこの最適倍率αに設定するべくコントローラユニット６に指令を出し、コントローラユニット６はこの指令に応じてズームレンズの倍率をαにコントロールする（ステップＳ７）。このように、ズームレンズ４が倍率αに設定されると、図３（Ｄ）に示されるように画面２０にぎりぎりに収まるように電子部品１が映し出される。そこで、画像処理装置７が再び、電子部品１の画像をＡ／Ｄコンバータ９を経由し画像メモリ１０に格納する（ステップＳ８）。
【００２１】
以上の働きにより電子部品の大きさに関わらず部品が吸着された状態と既に分かっている電子部品１の大きさにより常に最適な解像度の画像の取得が可能になる。また、図３（Ｅ）には、電子部品が傾きなく（すなわち傾斜がほぼ０°）で吸着された状態で最適倍率αが計算され、それに従って倍率αに調節されたときの画像が図３（Ｆ）に図示されている。
【００２２】
図３（Ｄ）あるいは（Ｆ）に示したように、最適な解像度が得られた状態で撮像された画像は、傾き補正あるいは中心位置補正などの目的のために任意の画像処理がなされる（ステップＳ９）。
【００２３】
なお、以上説明した例では、吸着ノズル２が電子部品１のほぼ中心を吸着して、電子部品の中心が撮像軸（画面２０の中心）とほぼ一致していることが前提にされている。吸着中心が撮像軸とずれている場合には、重心検出装置１１で検出される重心が画面の中心とずれることになるので、検出された重心に応じて先端位置座標Ｘ0、Ｘ1、Ｙ0、Ｙ1を補正するようにする。そして、ステップＳ８で画像を再入力するときには、吸着中心のずれを同時に補正するようにする。このようにすることにより、電子部品のサイズあるいは吸着中心のずれと無関係に電子部品を常に図３（Ｄ）あるいは（Ｆ）に示した状態で撮像することが可能になる。
【００２４】
また、上述した実施形態で、重心検出装置１１において有効画像データの最初と最後の位置は、アナログ処理により求めても、同等の精度で検出することができる。
【００２５】
更に、すべての電子部品を上述するような処理で最適倍率で撮像するのではなく、予め設定された種類の電子部品に限定するようにしてもよく、また同一部品である場合には、学習機能を付加することにより、各部品ごとに先端位置座標を検出して最適倍率を求めるのを省略することができる。更に、同一部品である場合、複数個の撮像により最適倍率を計算し、その平均値を求めて、以降は、各同一の部品ごとに最適倍率を計算することなく、その平均値を最適倍率として採用する。
【００２６】
【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、電子部品のサイズに応じた最適倍率が計算され、ズームレンズがその最適倍率に制御されて電子部品が撮像されるので、１台の画像入力装置により小さな部品から大きな部品の画像を最適な解像度で取得することが可能になり、省スペース化が図られるとともに、実装精度が向上し、また作業者が倍率変更を行うことがないので、作業者の余計な負担が軽減される、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像入力装置の全体の構成を示す構成図である。
【図２】最適倍率を求める処理の流れを示したフローチャート図である。
【図３】最適倍率を求める処理状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１電子部品
２吸着ノズル
３照明装置
４ズームレンズ
５撮像カメラ
６コントローラユニット
７画像処理装置
８ＣＰＵ
１０画像メモリ
１１重心検出装置
１２モニタ

Claims

倍率可変なズームレンズを設け、
前記ズームレンズを介して部品を撮像し、
撮像された部品の撮像画面に占める割合からズームレンズの最適倍率を演算し、
ズームレンズの倍率を演算された最適倍率に制御し、
該最適倍率で前記部品を再度撮像する画像入力方法において、
同一部品である場合、複数個の撮像により最適倍率を演算し、その平均値を求めて、
その平均値を前記最適倍率とすることを特徴とする画像入力方法。
倍率可変なズームレンズと、
前記ズームレンズを介して部品を撮像する撮像装置と、
撮像された部品の撮像画面に占める割合からズームレンズの最適倍率を演算する手段と、
ズームレンズの倍率を演算された最適倍率に制御する手段と、
を備え、該最適倍率で前記部品を再度撮像する画像入力装置において、
同一部品である場合、複数個の撮像により最適倍率を演算する手段と、
その平均値を求める手段と、
その平均値を前記最適倍率とする手段と、
を有することを特徴とする画像入力装置。