JP4491630B2 - 電子部品のリード方向判別方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別する電子部品のリード方向判別方法及びその装置に関する発明である。

近年、電子部品実装機においては、吸着ノズルで吸着した電子部品を回路基板上に搭載する際に、当該電子部品をカメラで撮像して、画像処理技術により当該電子部品を認識するようにしている。その際、リード付きの電子部品については、特許文献１（特許第２９４１６１７号公報）に示すように、予め、縦横のリード列毎に、リード長、リードピッチ、リード幅、リード本数等の部品の特徴を表すデータを電子部品画像認識用の部品データとして作成してメモリに記憶しておき、電子部品実装機の稼働中は、電子部品の画像データを処理して、縦横のリード列毎にリード長、リードピッチ、リード幅、リード本数等を検出し、その検出データをメモリに記憶された部品データと比較して電子部品の吸着姿勢等を認識するようにしたものがある。

この特許文献１には、電子部品画像認識用の部品データの自動作成方法が記載されている。この部品データの自動作成方法では、電子部品の画像データを処理して、縦横のリード列毎にリード長、リードピッチ、リード幅、リード本数等のデータを部品データとして演算するようにしている。
特許第２９４１６１７号公報（第４頁等）

ところで、リード付きの電子部品の中には、パッケージ本体からリードを２方向に取り出したタイプのものや、４方向に取り出したタイプのものがある。また、電子部品のリードの形状は、真っ直ぐに延びた長方形ではなく、屈曲した立体的形状になっているため、カメラで撮像する際の照明光の反射状態が均一にならず、その結果、図５（ａ）に示すように、リードの屈曲部分Ａが暗く写って１本のリードが２本のリードに分割して認識されてしまうことがある。このような場合、従来の画像認識技術では、実際にはリードの取り出し方向が２方向であるにも拘らず、図５（ｂ）に示すように、各リード列の両端のリードを他方向のリードと誤判定して、４方向にリードを取り出したタイプと誤判定してしまい、誤った部品データを自動作成してしまうという問題があった。

このような問題は、作業者がリードの取り出し方向を手動操作で指定するようにすれば解決できるが、作業者の手動操作による指定では、作業者の操作ミスでリードの取り出し方向を間違って指定する可能性を排除できないばかりか、部品データ作成の自動化の要求にも反し、部品データの作成に手間と時間がかかるという問題もある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを精度良く自動的に判別することができる電子部品のリード方向判別方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するものにおいて、前記電子部品の画像データに基づいて当該電子部品の各リードの基準位置の座標を正規化する正規化処理と、前記各リードの基準位置の正規化座標のばらつき指標値（例えば分散又は標準偏差）を算出するばらつき指標値算出処理と、前記ばらつき指標値を所定のしきい値と比較して前記電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するリード方向判別処理とを実行するようにしたものである。ここで、リードの基準位置は、例えば、リードの中心、先端、付け根、或は、先端又は付け根から所定［％］離れた位置等、一定の基準で定めた位置であれば良い。

本発明者らは、リードの取り出し方向、リード本数、パッケージ形状等の異なる様々な電子部品について、各リードの基準位置の座標を正規化して、その基準位置の正規化座標のばらつき指標値（例えば分散又は標準偏差）を算出して、そのばらつき指標値の分布を調べたところ、図４に示すように、２方向のリードのばらつき指標値（例えば分散）の分布と４方向のリードのばらつき指標値（例えば分散）の分布とが分離して現れることが判明した。具体的には、２方向のリードのばらつき指標値の分布が４方向のリードのばらつき指標値の分布よりも大きなばらつき指標値の分布になることが判明した。

この特性に着目して、本発明では、予め、２方向のリードのばらつき指標値の分布と４方向のリードのばらつき指標値の分布との間にしきい値を設定しておき、画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像データから算出したばらつき指標値をしきい値と比較して、ばらつき指標値がしきい値よりも大きいか否かでリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するようにしたものである。このようにすれば、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを精度良く自動的に判別することができる。

この場合、画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像の向き（横方向、縦方向）が基準座標のＸ方向又はＹ方向とずれていることが多いと考えられるため、正規化処理を行う前に、電子部品のリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向又はＹ方向に一致させるように当該電子部品の画像の回転角度を補正した後、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ正規化するようにすると良い。これにより、画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像の向きの影響を受けずに、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を正規化することができる。そして、正規化したＸ座標とＹ座標のそれぞれのばらつき指標値を算出し、Ｘ座標のばらつき指標値とＹ座標のばらつき指標値のいずれか一方がしきい値以上であれば、リードの取り出し方向が２方向であると判別するようにすると良い。このようにすれば、リードの取り出し方向が２方向の場合、そのリードの取り出し方向がＸ方向又はＹ方向のいずれの方向を向いていても、リードの取り出し方向が２方向か４方向かを精度良く自動的に判別することができる。

また、各リードの基準位置の座標を正規化する手法は、特定の正規化手法に限定されず、様々な正規化手法を使用可能であるが、図３に示すように、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を、それぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化すると良い。このようにすれば、ばらつき指標値（分散や標準偏差等）が０から＋１．０の範囲に収まり、判定しやすくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
本実施例１で使用するリード方向判別装置は、電子部品の画像データからその電子部品の特徴を表す部品データを作成する部品データ作成システムを使用し、図１に示すように、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ１１と、部品の画像データを取り込むためのカメラ等の画像データ取り込み手段１２と、キーボード、マウス等の入力装置１３と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１４と、後述するプログラムやデータ等を記憶する記憶装置１５を備えた構成となっている。

コンピュータ１１は、後述する図２のリード方向判別プログラムを実行することで、特許請求の範囲でいう正規化手段、ばらつき指標値算出手段、リード方向判別手段としての役割を果たし、画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別する。このリードの取り出し方向の判別は、回転角度補正処理、正規化処理、ばらつき指標値算出処理、リード方向判別処理を経て行われる。以下、これら各処理の内容を説明する。

［回転角度補正処理］
画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品の画像の向き（横方向、縦方向）は、基準座標のＸ方向又はＹ方向とずれていることが多いと考えられる。そこで、正規化処理を行う前に、電子部品のリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向又はＹ方向に一致させるように当該電子部品の画像の回転角度を補正する。この回転補正に関しては、作業者が表示装置１４の画面に表示された電子部品の画像を見て電子部品の回転角度を判断し、入力装置１３を操作して電子部品の回転角度を補正しても良いが、画像処理技術により基準座標（ＸＹ座標）に対する電子部品（リード列）の回転角度を算出して、自動的に電子部品の回転角度を補正することが望ましい。尚、リードの取り出し方向が２方向の場合は、そのリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向とＹ方向のどちらか一方に一致させるように回転角度を補正すれば良い。

この回転角度補正処理を行えば、画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品の画像の向きの影響を受けずに、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を正規化することができる。

［正規化処理］
正規化処理では、回転角度補正後の電子部品の画像データに基づいて当該電子部品の各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を抽出して、そのＸ座標とＹ座標をそれぞれ正規化する。ここで、リードの基準位置は、例えば、リードの中心、先端、付け根、或は、先端又は付け根から所定［％］離れた位置等、一定の基準で定めた位置であれば良い。

また、各リードの基準位置の座標を正規化する手法は、特定の正規化手法に限定されず、様々な正規化手法を使用可能であるが、図３に示すように、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を、それぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化すると良い。このようにすれば、ばらつき指標値（分散や標準偏差等）が０から＋１．０の範囲に収まり、判定しやすくなる。

［ばらつき指標値算出処理］
ばらつき指標値算出処理では、正規化したＸ座標とＹ座標のそれぞれのばらつき指標値を算出する。本実施例では、ばらつき指標値として分散σｘ² ，σｙ² を次式により算出する。

σｘ² ＝１／ｎ・｛（ｘ1 −ｘav）² ＋（ｘ2 −ｘav）² ＋……＋（ｘn −ｘav）² ｝
σｙ² ＝１／ｎ・｛（ｙ1 −ｘav）² ＋（ｙ2 −ｘav）² ＋……＋（ｙn −ｘav）² ｝
ここで、ｎはリードの合計本数、ｘ1 ，ｘ2 ，……，ｘn は各リードの基準位置のＸ座標、ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn は各リードの基準位置のＹ座標、ｘavは各リードの基準位置のＸ座標の平均値、ｙavは各リードの基準位置のＹ座標の平均値であり、次式で算出される。

ｘav＝１／ｎ・｛ｘ1 ＋ｘ2 ＋……＋ｘn ｝
ｙav＝１／ｎ・｛ｙ1 ＋ｙ2 ＋……＋ｙn ｝
尚、ばらつき指標値として、分散σｘ² ，σｙ² に代えて、標準偏差σｘ，σｙ（分散の平方根）を算出するようにしても良い。

本発明者らは、リードの取り出し方向、リード本数、パッケージ形状等の異なる様々な電子部品について、各リードの基準位置の座標を正規化して、その基準位置の正規化座標の分散σｘ² ，σｙ² を算出して、その分散σｘ² ，σｙ² の分布を調べたところ、図４に示すように２方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布と４方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布とが分離して現れることが判明した。具体的には、２方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布が４方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布と比較して、σｘ² ，σｙ² のいずれか一方が大きくなる分布になることが判明した。

この特性に着目して、本実施例では、予め、２方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布と４方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布との中間に、２方向のリードと４方向のリードとを判別するためのしきい値（例えば０．７）を設定しておく。

［リード方向判別処理］
リード方向判別処理では、画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品の画像データから上記各処理を経て算出した分散σｘ² ，σｙ² をそれぞれしきい値と比較して、σｘ² とσｙ² のいずれか一方がしきい値よりも大きいか否かで、リードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別する。

以上説明したリード方向の判別は、コンピュータ１１によって図２のリード方向判別プログラムに従って次のように実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品のリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向又はＹ方向に一致させるように当該電子部品の画像の回転角度を補正する。この後、ステップ１０２に進み、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品の各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を抽出し、次のステップ１０３で、図３に示すように、各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標を、それぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化する。

この後、ステップ１０４に進み、正規化したＸ座標とＹ座標のそれぞれの分散σｘ² ，σｙ² を算出する。そして、次のステップ１０５で、分散σｘ² ，σｙ² をそれぞれしきい値（例えば０．７）と比較して、σｘ² とσｙ² のいずれか一方がしきい値よりも大きければ、ステップ１０６に進み、２方向のリードと判定し、σｘ² とσｙ² の両方がしきい値以下であれば、ステップ１０７に進み、４方向のリードと判定する。

以上説明した本実施例によれば、画像データ取り込み手段１２により取り込んだ電子部品の画像データから各リードの基準位置の座標を正規化して、その基準位置の正規化座標の分散σｘ² ，σｙ² を算出し、σｘ² とσｙ² のいずれか一方がしきい値よりも大きいか否かでリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するようにしたので、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを精度良く自動的に判別することができる。これにより、作業者の操作ミスでリードの取り出し方向を間違って指定する可能性を無くすことができると共に、部品データ作成の自動化の要求を満たすことができ、部品データの作成に要する手間と時間を省くことができる。

本発明の一実施例で使用するリード方向判別装置の構成を示すブロック図である。 リード方向判別プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は電子部品の取り込み画像を示す図、（ｂ）は各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化した状態を示す図である。 ２方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布と４方向のリードの分散σｘ² ，σｙ² の分布の一例を示す図である。 （ａ）は電子部品の取り込み画像を示す図、（ｂ）は２方向のリード列を４方向のリードと誤判定する一例を説明する図である。

符号の説明

１１…コンピュータ（正規化手段，ばらつき指標値算出手段，リード方向判別手段）、１２…画像データ取り込み手段、１３…入力装置、１４…表示装置、１５…記憶装置

Claims (8)

1. 画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別する電子部品のリード方向判別方法において、
   前記電子部品の画像データに基づいて当該電子部品の各リードの基準位置の座標を正規化する正規化処理と、
   前記各リードの基準位置の正規化座標のばらつき指標値を算出するばらつき指標値算出処理と、
   前記ばらつき指標値を所定のしきい値と比較して前記電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するリード方向判別処理と
   を含むことを特徴とする電子部品のリード方向判別方法。
2. 前記正規化処理を行う前に、前記電子部品のリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向又はＹ方向に一致させるように当該電子部品の画像の回転角度を補正し、
   前記正規化処理では、前記電子部品の各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ正規化し、
   前記ばらつき指標値算出処理では、前記各リードの基準位置の正規化されたＸ座標とＹ座標のそれぞれのばらつき指標値を算出し、
   前記リード方向判別処理では、前記Ｘ座標のばらつき指標値と前記Ｙ座標のばらつき指標値のいずれか一方が前記しきい値以上であれば、前記電子部品のリードの取り出し方向が２方向であると判別することを特徴とする請求項１に記載の電子部品のリード方向判別方法。
3. 前記正規化処理では、前記各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化することを特徴とする請求項２に記載の電子部品のリード方向判別方法。
4. 前記ばらつき指標値は、分散又は標準偏差であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品のリード方向判別方法。
5. 画像データ取り込み手段により取り込んだ電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別する電子部品のリード方向判別装置において、
   前記電子部品の画像データに基づいて当該電子部品の各リードの基準位置の座標を正規化する正規化手段と、
   前記各リードの基準位置の正規化座標のばらつき指標値を算出するばらつき指標値算出手段と、
   前記ばらつき指標値を所定のしきい値と比較して前記電子部品のリードの取り出し方向が２方向か４方向かを判別するリード方向判別手段と
   を含むことを特徴とする電子部品のリード方向判別装置。
6. 前記正規化手段は、正規化処理を行う前に、前記電子部品のリードの取り出し方向を基準座標のＸ方向又はＹ方向に一致させるように当該電子部品の画像の回転角度を補正した後、前記電子部品の各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ正規化し、
   前記ばらつき指標値算出手段は、前記各リードの基準位置の正規化されたＸ座標とＹ座標のそれぞれのばらつき指標値を算出し、
   前記リード方向判別手段は、前記Ｘ座標のばらつき指標値と前記Ｙ座標のばらつき指標値のいずれか一方が前記しきい値以上であれば、前記電子部品のリードの取り出し方向が２方向であると判別することを特徴とする請求項５に記載の電子部品のリード方向判別装置。
7. 前記正規化手段は、前記各リードの基準位置のＸ座標とＹ座標をそれぞれ−１．０から＋１．０の範囲に収めるように正規化することを特徴とする請求項６に記載の電子部品のリード方向判別装置。
8. 前記ばらつき指標値算出手段は、前記ばらつき指標値として、分散又は標準偏差を算出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の電子部品のリード方向判別装置。

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