JP4487513B2 - 物体認識装置 - Google Patents
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Description
図7は従来の典型的な技術例である。
コンベア500上を流れるワーク600が、トリガーセンサ400で検出されると、画像処理装置800にワーク到達信号S40が伝達されて、画像処理装置800が前記ワーク到達信号S40をトリガーとして、撮像手段200によるワーク600の撮像をした結果を、画像処理装置800で処理して、ワークの状態を認識していた。
画像処理装置800と、トリガーセンサ400と、撮像手段200とで構成され、画像処理装置800は、画像取り込み手段820と、画像メモリ130と、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)140で構成されている。
以上のように構成された物体認識装置の動作について説明する。
(1)トリガーセンサ400は、ワーク600が、撮像手段200の撮像可能な位置へ到達したことを検出して、画像取り込み手段820へワーク到達信号S40を出力する。
(2)画像取り込み手段820は、ワーク到達信号S40をトリガーとして、撮像手段200へ撮像開始信号S41を出力することで撮像手段200によるワーク600の撮像開始を指示する。
(3)撮像手段200はワーク600の撮像結果をアナログ形式のビデオ信号S10として画像取り込み手段820へ出力する。
(4)画像取り込み手段820は、内部でビデオ信号S10をディジタル形式の画像信号S24に変換して、画像メモリ130に一時記憶する。
(5)画像取り込み手段820は、必要量の画像の一時記憶を完了すると、画像取り込み完了信号S27をマイコン140へ出力する。
(6)マイコン140は、画像取り込み完了信号S27を受け取ると、画像メモリ130から画像信号S25を読み込んで画像処理をする。
更に、撮像手段200として、一般的なCCDカメラを使用する場合には、CCDカメラの特性上、垂直同期期間には、撮像開始信号S41を受け付けることが出来ないので、前記タイムラグの予測も困難であった。
本発明は、撮像手段に対して相対移動するワークの撮像結果を処理し、ワークの状態を認識する物体認識装置において、撮像タイミングでの前記撮像手段と前記ワークとの位置関係を精度良く検出し、精度の高い画像処理結果を得ることのできる物体認識装置を提供することを目的とする。
この第1の構成においては、エンコーダにより、ワークと撮像手段との位置関係を検出し、画像処理装置では、その位置関係に基づいてワークの状態を認識する。これにより、撮像タイミングでの撮像手段とワークとの位置関係を精度よく検出することができる。
この第2の構成においては、エンコーダの出力信号が、画像処理装置に供給されるので、画像処理装置は、エンコーダ信号を利用して、ワークと撮像手段との相対的な位置関係を精度よく検出することができる。
本発明の第3の構成に係る物体認識装置は、前記第1の構成において、前記トリガーセンサは、前記ワークと前記撮像手段の相対位置を初期化するための撮像位置初期化信号を生成し、前記撮像位置初期化信号を前記画像処理装置に供給することを特徴とする。
この第3の構成においては、トリガーセンサの出力信号が、画像処理装置に供給されるので、画像処理装置は、トリガー信号を利用して、ワークと撮像手段との相対的な位置関係の初期化をすることができる。
本発明の第4の構成に係る物体認識装置は、前記第1の構成において、前記撮像手段は、前記ワークと前記撮像手段の相対位置に関わらず、撮像手段内部で生成する垂直同期信号に同期したタイミングで、前記ワークを撮像した結果を前記ビデオ信号として出力し、前記ビデオ信号を前記画像処理装置に供給することを特徴とする。
この第4の構成においては、撮像手段は、ワークと撮像手段の相対位置に拘わらず、撮像した結果をビデオ信号として画像処理装置に供給すればいいので、撮像手段と画像処理装置との間の構成がシンプルとなる。
この第5の構成においては、ビデオ信号と、撮像位置初期化信号と、エンコーダ信号と、撮像位置最小信号と、撮像位置最大信号を入力として、生成した画像取り込み開始信号と撮像位置信号を基に、画像メモリへ一時記憶した画像の処理をするので、ワーク到達タイミングと撮像タイミングとの間のタイムラグを小さくすることができる。
この第6の構成においては、位置信号を入力とし、撮像位置最小信号と撮像位置最大信号を判断条件として、垂直同期信号を画像取り込み開始信号として利用するか否かの判断をし、更に、前記画像取り込み開始信号をトリガーとして、一時記憶により得られる位置信号を撮像位置信号とするので、ワーク到達タイミングと撮像タイミングとの間のタイムラグの小さな画像を得ることができる。
本発明の第7の構成に係る物体認識装置は、前記第5の構成において、前記撮像位置最小信号と、前記撮像位置最大信号は、前記マイクロコンピュータ、或いは、ディップスイッチなどのマニュアル式の設定値変更手段によって任意に設定されるものであることを特徴とする。
この第7の構成においては、撮像位置最小信号と撮像位置最大信号が、マイクロコンピュータまたはディップスイッチで任意に設定できるので、柔軟性のあるシステムを構築することができる。
この第8の構成においては、昇降動作することのできる蓋保持部の上方に、本発明の物体認識装置の撮像手段が装着され、更に、蓋保持部に連動して昇降動作する取り付けプレートに、トリガーセンサとリニア式エンコーダが装着され、固定台には、ドグとリニアスケールが装着されているので、薄型基板収容カセット内部に収容された薄型基板の状態を、撮像手段で精度よく撮像した結果を基に、認識することができる。
この第9の構成においては、蓋保持部の昇降動作に伴って、撮像手段が撮像した結果を画像処理装置に供給するので、画像処理装置による薄型基板収容カセット中の薄型基板の状態認識ができる。
本発明の第10の構成に係る物体認識装置は、前記第8の構成において、前記蓋保持部は、開閉機構によって取り外した前記薄型基板収容カセットの蓋を、エア吸着などの機構によって保持し、モータ駆動機構、或いはエア駆動機構によって、昇降動作することを特徴とする。
この第10の構成においては、蓋保持部は、撮像手段を上方に装着した状態で、開閉機構で蓋の開いた状態で昇降動作するので、昇降動作中に薄型基板収容カセット内の薄型基板の状態を撮像することができる。
本発明の第11の構成に係る物体認識装置は、前記第8の構成において、前記トリガーセンサは、前記蓋保持部の昇降動作の際に、予め設定された基準位置で、前記ドグと前記トリガーセンサの検出スリットが交差するような構成とし、前記トリガーセンサが、前記ドグを通過するタイミングで、前記画像処理装置に撮像位置初期化信号を供給することを特徴とする。
この第11の構成においては、蓋保持部と同期して昇降動作する取り付け板に装着されたトリガーセンサの装着を、ドグとトリガーセンサの検出スリットが、予め設定された基準位置で交差するようにしたので、画像処理装置は、トリガーセンサの出力信号を基に、薄型基板収容カセット内部の薄型基板に対する蓋保持部の相対位置を初期化することができる。
本発明の第12の構成に係る物体認識装置は、前記第8の構成において、前記リニア式のエンコーダは、前記蓋保持部の昇降動作の際に、前記リニアスケールの各スリットと交差するような構成とし、前記リニア式のエンコーダが前記リニアスケールの各スリットと交差する度に状態の変化するエンコーダ信号を、前記画像処理装置に供給することを特徴とする。
この第12の構成においては、蓋保持部の上方に装着されたリニアセンサが、蓋保持部の昇降動作の際に、リニアスケールの各スリットを交差するようにしたので、画像処理装置は、リニアエンコーダの出力信号を基に、薄型基板収容カセット内部の薄型基板に対する蓋保持部の相対位置を検出することができる。
この第13の構成においては、マイクロコンピュータが、画像位置最小信号と撮像位置最大信号を設定するようにし、更に、設定する値は、撮像位置最小信号と撮像位置最大信号との差が、撮像手段のフレームレートと、視野と、撮像手段と、薄型基板収容カセットとの相対速度を考慮して設定するようにしたので、マイクロコンピュータのプログラムを変更することで、薄型基板の画像処理と認識処理を柔軟にすることができる。
また、従来技術では、撮像手段を、トリガー信号を受け付ける機能を有したものとする必要があったが、本発明では、トリガー信号を受け付ける機能の無い標準のCCDカメラ等を撮像手段として、使用することができるという効果もある。
まず、図1と図2を参照して、本発明の第1の実施の形態の構成について説明する。
本実施の形態における物体認識装置は、ワーク600を撮像しビデオ信号S10を出力する撮像手段200と、トリガーセンサ400と、コンベア500の動きを検出するエンコーダ300と、画像処理装置100からなる。
撮像手段200は、コンベア500上のワーク600と撮像手段200の相対位置に関わらず、撮像手段200内部で生成する垂直同期信号に同期したタイミングで、ワーク600を撮像した結果をビデオ信号S10として、画像処理装置100に供給するようになっている。
トリガーセンサ400は、フォトセンサや磁気センサなどの近接スイッチ、あるいはリミットスイッチのような接触式のスイッチのいずれをも使用することができ、ワーク600が予め設定した基準位置に到達したのを検出すると、ワーク600と撮像手段200の相対位置を初期化するための撮像位置初期化信号S12を生成し、画像処理装置100に供給する。
画像処理装置100は、ビデオ信号S10と、撮像位置初期化信号S12と、エンコーダ信号S11と、撮像位置最小信号S21と、撮像位置最大信号S22を入力として、画像取り込み開始信号S23と、撮像位置信号S26を生成する撮像位置検出手段110と、画像取り込み開始信号S23を受け取ると、ビデオ信号S10をディジタル形式に変換して画像信号S24として出力し、一連の画像の取り込み動作を完了すると画像取り込み完了信号S27を出力する画像取り込み手段120と、画像取り込み手段120から出力される画像信号S24を一時記憶する画像メモリ130と、画像取り込み完了信号S27を受け取ると、撮像位置信号S26を利用して、画像メモリ130に記憶された画像を処理するマイコン140とを有している。
マイコン140は、撮像位置最小信号S21と、撮像位置最大信号S22を、撮像手段200のフレームレートと、撮像手段200の視野と、コンベア500の動作速度を考慮した上で、適切な値に設定する。
垂直同期分離回路111は、外部より入力されるビデオ信号S10を入力として、撮像タイミングである垂直同期信号S31を生成する。カウンタ回路112は、外部より入力されるエンコーダ信号S11のパルス数をカウントし、撮像位置初期化信号S12の入力タイミングで、カウント値をクリアすることで、位置信号S30を生成する。比較回路113は、位置信号S30が、外部から入力される撮像位置最小信号S21より大である場合に、アクティブ状態となる正論理の信号S32を出力する。比較回路114は、位置信号S30が、外部から入力される撮像位置最大信号S22より大である場合に、アクティブ状態となる正論理の信号S33を出力する。
論理回路117は、信号S32と、信号S33を論理反転回路116で論理反転した信号と、垂直同期信号S31を論理反転回路115で論理反転した信号を入力とする3入力の論理積回路として機能し、画像取り込み開始信号S23を生成して外部に出力する。
ラッチ回路118は、画像取り込み開始信号S23をトリガーとして、位置信号S30の値を一時記憶し、撮像位置信号S26として外部に出力する。
撮像手段200から出力されるビデオ信号S10は、垂直同期信号S31に同期して出力され、画像取り込み開始信号S23の立ち上がりタイミングで、撮像位置信号S26が更新され、この後に、画像取り込み手段120による画像信号S24の画像メモリ130への書き込みが開始され、1フィールド分の画像信号を画像メモリ130に記憶した後に、画像取り込み完了信号S27が出力される。
ここで、画像取り込み開始信号S23、及び、撮像位置信号S26は、実際にワークを撮像したタイミングである垂直同期信号S31と、ほぼ同時に発生することは明らかである。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図5を参照して説明する。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る薄型基板収容カセットの蓋開閉装置の側面図である。この実施の形態においては、認識の対象であるワークを、薄型基板収容カセットに収容された薄型基板としたものである。この薄型基板収容カセットは、蓋703を開閉する蓋開閉装置を備えている。
蓋開閉装置の固定部は、薄型基板収容カセットを搭載可能な固定台711と、固定台711に装着されたドグ712と、固定台711に装着されたリニアスケール713とからなる。
蓋開閉装置の移動部は、蓋保持部721と、蓋保持部721の上方に装着された撮像手段200および画像処理装置100と、蓋保持部721に連動して昇降動作する取り付けプレート722と、取り付けプレート722に装着された透過型トリガーセンサ410と、取り付けプレート722に装着されたリニア式のエンコーダ310とからなる。
また、薄型基板収容カセットは、薄型基板収容カセットの外形を構成するフレーム701と、蓋開閉装置によって開閉される蓋703と、薄型基板704を整然と収容する目的で装備された複数のスロット702とからなり、内部に最大でスロット702の数と同じ枚数の薄型基板704を収容する。
蓋保持部721は、図示しない開閉機構によって取り外した薄型基板収容カセットの蓋703を、図示しないエア吸着などの機構によって保持し、図示しないモータ駆動機構、或いはエア駆動機構によって昇降動作できる。
リニア式のエンコーダ310は、蓋保持部721の昇降動作の際に、リニアスケール713の各スリットと交差するようになっていて、リニア式のエンコーダ310がリニアスケール713の各スリットと交差する度に、画像処理装置100に供給するエンコーダ信号S11を生成する。
マイコン140は、撮像位置検出手段110の撮像位置最小信号S21として、各薄型基板704の下方の高さに対応する値を設定し、撮像位置検出手段110の撮像位置最大信号S22として、各薄型基板704の上方の高さに対応する値を設定し、撮像位置最小信号S21と撮像位置最大信号S22の差は、撮像手段200のフレームレートと視野と、蓋保持部721の移動速度を考慮して、適切な値を設定する。
ステップ1:薄型基板収容カセットが、固定台711に搭載された状態で、蓋保持部721の昇降動作が開始される。
ステップ2:蓋保持部721が、予め設定された基準位置へ到達し、透過型トリガーセンサ410が、撮像位置初期化信号S12を発生すると、撮像位置検出手段110内部で生成される位置信号S30が初期化される。
ステップ3:マイコン140内部で保持するスロット702の処理手続き上の識別番号Nを0に初期化する。
ステップ4:マイコン140は、前記識別番号Nに対応するスロット702中に収容される薄型基板704の位置を考慮し、撮像位置最小信号S21と撮像位置最大信号S22を、撮像位置検出手段110に対して指示する。
ステップ5:蓋保持部721が昇降動作し、撮像位置最小信号S21と撮像位置最大信号S22で指示した範囲内で、撮像手段200の撮像タイミングとなり、薄型基板702を撮像すると、撮像位置検出手段110が撮像位置信号S26を更新すると同時に、画像取り込み開始信号S23を出力する。
ステップ6:画像取り込み手段120による画像取り込みが開始され、必要量の画像の画像メモリ130への一時記憶を完了すると、マイコン140へ画像取り込み完了信号S27が出力される。
ステップ7:前記撮像タイミングで検出した撮像位置信号S26に基づき、マイコン140が、薄型基板704の撮像結果を画像処理する。
ステップ8:マイコン140は、前記識別番号Nに1を加算して、前記識別番号Nの値を更新する。
ステップ9:前記識別番号Nの値がスロット702の数と同じ場合には、スロット702の全てについて処理したものと判断し処理を完了し、前記識別番号Nの値がスロット702の数と違う場合には、未処理のスロット702が有るものと判断して、ステップ704に戻り、次のスロット702について同様の処理を繰り返す。
110:撮像位置検出手段
111:垂直同期分離回路
112:カウンタ回路
113,114:比較回路
115,116:論理反転回路
117:論理積回路
118:ラッチ回路
120:画像取り込み手段
130:画像メモリ
140:マイクロコンピュータ(マイコン)
200:撮像手段
300:エンコーダ
310:リニア式のエンコーダ
400:トリガーセンサ
410:透過型トリガーセンサ
500:コンベア
600:ワーク
701:薄型基板収容カセットのフレーム
702:薄型基板収容カセットのスロット
703:薄型基板収容カセットの蓋
704:薄型基板
711:固定台
712:ドグ
713:リニアスケール
721:蓋保持部
722:取り付けプレート
S10:ビデオ信号
S11:エンコーダ信号
S12:撮像位置初期化信号
S21:撮像位置最小信号
S22:撮像位置最大信号
S23:画像取り込み開始信号
S24,S25:画像信号
S26:撮像位置信号
S27:画像取り込み完了信号
S30:位置信号
S31:垂直同期信号
S32:比較回路113の論理信号出力
S33:比較回路114の論理信号出力
Claims (6)
- 薄型基板収容カセットに収容された薄型基板を撮像しビデオ信号を出力する撮像手段と、前記薄型基板の撮像結果を処理する画像処理装置とを備え、前記薄型基板と前記撮像手段の何れか一方、又は両方が移動しながら前記撮像手段による前記薄型基板の撮像をした結果を画像処理し、前記薄型基板の状態を認識する物体認識装置において、
前記薄型基板収納カセットの蓋を開閉する蓋開閉装置を備え、
前記蓋開閉装置の固定部は、前記薄型基板収容カセットを搭載可能な固定台と、前記固定台に装着されたドグと、前記固定台に装着されたリニアスケールとからなり、
前記蓋開閉装置の移動部は、前記薄型基板収容カセットの蓋を保持するとともに、その上方に前記撮像手段および前記画像処理装置が装着された蓋保持部と、前記蓋保持部に連動して昇降動作する取り付けプレートと、前記取り付けプレートに装着され前記薄型基板の撮像タイミング生成に利用するトリガーセンサと、前記取り付けプレートに装着され前記撮像手段による撮像タイミングでの前記薄型基板と前記撮像手段との位置関係を検出するリニア式のエンコーダとからなり、
前記画像処理装置は、
前記ビデオ信号と、前記撮像位置初期化信号と、前記エンコーダ信号と、撮像位置最小信号と、撮像位置最大信号とを入力として、画像取り込み開始信号と、撮像位置信号を生成する撮像位置検出手段と、
前記画像取り込み開始信号を受け取ると、前記ビデオ信号をディジタル形式に変換して画像信号として出力し、一連の画像の取り込み動作を完了すると画像取り込み完了信号を出力する画像取り込み手段と、
前記画像取り込み手段から出力される画像信号を一時記憶する画像メモリと、
前記画像取り込み完了信号を受け取ると、前記撮像位置信号を利用して、前記画像メモリに記憶された画像を処理するマイクロコンピュータと
を有することを特徴とする物体認識装置。 - 前記撮像手段は、前記蓋保持部の昇降動作に伴って、前記薄型基板収容カセット内部に収容された薄型基板の収容状態を撮像し、結果をビデオ信号として、前記画像処理装置に供給することを特徴とする、請求項1記載の物体認識装置
- 前記蓋保持部は、開閉機構によって取り外した前記薄型基板収容カセットの蓋を、エア吸着などの機構によって保持し、モータ駆動機構、或いはエア駆動機構によって、昇降動作することを特徴とする、請求項1記載の物体認識装置。
- 前記トリガーセンサは、前記蓋保持部の昇降動作の際に、予め設定された基準位置で、前記ドグと前記トリガーセンサの検出スリットが交差するような構成とし、前記トリガーセンサが、前記ドグを通過するタイミングで、前記画像処理装置に撮像位置初期化信号を供給することを特徴とする、請求項1記載の物体認識装置。
- 前記リニア式のエンコーダは、前記蓋保持部の昇降動作の際に、前記リニアスケールの各スリットと交差するような構成とし、前記リニア式のエンコーダが前記リニアスケールの各スリットと交差する度に状態の変化するエンコーダ信号を、前記画像処理装置に供給することを特徴とする、請求項1記載の物体認識装置。
- 前記撮像位置検出手段は、
前記ビデオ信号を入力として、公知の垂直同期分離回路で垂直同期信号を出力し、
前記エンコーダ信号と前記撮像位置初期化信号を入力として、予め設定された基準位置からの前記薄型基板と前記撮像手段の相対移動量を位置信号として生成し、
前記位置信号が、前記撮像位置最小信号より大で、且つ、前記撮像位置最大信号より小であるかを判断し、条件を満たす場合には前記垂直同期信号の通過を許可し、
条件を満たさない場合には前記垂直同期信号の通過を禁止し、
得られる信号から画像取り込み開始信号を生成して出力し、
前記画像取り込み開始信号をトリガーとして、前記位置信号を一時記憶した結果を撮像位置信号として出力する構成を備え、
前記マイクロコンピュータが、前記撮像位置検出手段の撮像位置最小信号として、前記各薄型基板の下方の高さに対応する値を設定し、
前記撮像位置検出手段の撮像位置最大信号として、前記各薄型基板の上方の高さに対応する値を設定し、
前記撮像位置最小信号と前記撮像位置最大信号の差は、前記撮像手段のフレームレートと、前記撮像手段の視野と、前記撮像手段と前記薄型基板収容カセットの相対移動速度を考慮して、適切な値を設定することを特徴とする、請求項1記載の物体認識装置。
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