JP4883636B2 - Electronic component orientation inspection apparatus, electronic component orientation inspection method, and electronic component placement machine - Google Patents
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Description
本発明は、トレイ内に配列収納された電子部品の上面をカメラで撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向き(上下左右方向)が正しい向きであるか否かを検査する電子部品向き検査装置及び電子部品向き検査方法に関する発明である。 The present invention is an electronic device in which an upper surface of electronic components arranged and accommodated in a tray is imaged by a camera, and the captured image is processed to check whether the direction of the electronic component (up / down / left / right direction) is correct. The present invention relates to a component orientation inspection apparatus and an electronic component orientation inspection method.
トレイ型部品供給装置から電子部品実装機に供給される電子部品は、トレイ内に配列収納された状態で供給される(特許文献1参照)。このトレイ内の各電子部品は、予め決められた向きに揃えられて収納されているが、まれに、間違った向きに収納されていることがある。間違った向きの電子部品がそのまま電子部品実装機の吸着ノズルに吸着された場合、その電子部品を回路基板に装着する前に、吸着ノズルに吸着された電子部品(以下「吸着部品」という)をその下方からパーツカメラで撮像して吸着部品の品種・形状・大きさ等を画像認識する際に、吸着部品の形状や端子の配列に方向性があれば、吸着部品の向きを検査することも可能であるが、吸着部品の形状や端子の配列に方向性がないものは、吸着部品の下面側からの画像では吸着部品の向きを検査することは不可能である。 Electronic components supplied from the tray-type component supply device to the electronic component mounting machine are supplied in a state of being arranged and housed in the tray (see Patent Document 1). The electronic components in the tray are stored in a predetermined orientation, but in rare cases, they are stored in the wrong orientation. If an electronic component in the wrong direction is directly picked up by the suction nozzle of the electronic component mounting machine, the electronic component picked up by the suction nozzle (hereinafter referred to as “sucking component”) before mounting the electronic component on the circuit board. When recognizing the product type, shape, size, etc. of the suction component by taking a picture with a parts camera from below, if the shape of the suction component and the terminal arrangement are directional, the orientation of the suction component can be inspected. Although it is possible, it is impossible to inspect the orientation of the suction component with an image from the lower surface side of the suction component if the shape of the suction component and the terminal arrangement are not directional.
そこで、トレイ内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、トレイ内の各電子部品の向きを上方からカメラで自動的に検査する検査システムの開発が要望されている。
近年、トレイ内の電子部品の向きを上方からカメラで検査する検査システムとして、電子部品の上面(黒色系の地色)に、品種名、メーカ名、型番等を表す文字、記号、図柄等のマークが白色系で描かれていることに着目して、電子部品上面の中心からずれた位置にマークが描かれているエリアをパートデータとして設定し、トレイ内の電子部品の上面をカメラで撮像して当該エリアの平均輝度(明るさ)をマーク判定しきい値と比較して、当該エリアにマークが存在するか否かを判定することで、トレイ内の電子部品の向きを検査することが考えられている。 In recent years, as an inspection system that inspects the orientation of electronic components in a tray with a camera from above, characters, symbols, designs, etc. representing the name of the product, manufacturer name, model number, etc. are displayed on the upper surface (black background) Focusing on the fact that the mark is drawn in white, the area where the mark is drawn is set as part data at a position shifted from the center of the upper surface of the electronic component, and the upper surface of the electronic component in the tray is captured by the camera. Then, the orientation of the electronic component in the tray can be inspected by comparing the average luminance (brightness) of the area with a mark determination threshold value and determining whether or not a mark exists in the area. It is considered.
しかし、上記検査方法では、電子部品上面の地色のばらつきやマークの色のばらつきが判定精度に影響を与えてしまい、電子部品の向きを間違って判定する可能性がある。 However, in the above inspection method, variations in the ground color on the top surface of the electronic component and variations in the color of the mark affect the determination accuracy, and the orientation of the electronic component may be erroneously determined.
また、1枚のパレット上に複数枚のトレイを段積みする場合(特許文献1参照)には、トレイの段積み数によって最上段のトレイ内の電子部品とカメラ・照明光源との間隔が変化するため、カメラの焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化して判定精度に影響を与えてしまい、電子部品の向きを間違って判定する可能性がある。 When stacking multiple trays on one pallet (see Patent Document 1), the distance between the electronic components in the uppermost tray and the camera / illumination light source varies depending on the number of trays stacked. Therefore, the focus of the camera is blurred or the brightness of the illumination on the top surface of the electronic component changes, which changes the brightness and contrast of the captured image, affecting the determination accuracy, and incorrectly determines the orientation of the electronic component. there's a possibility that.
この対策として、トレイの段積み数に応じてカメラ・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要としてコストアップしたり、或は、トレイの段積み数を少なく制限して誤判定が生じないようにする必要がある。 As a countermeasure, a height adjustment mechanism that moves the height position of the camera / illumination light source up and down according to the number of tray stacks is required to increase the cost, or to limit the number of tray stacks to an error. It is necessary to prevent judgment.
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、パレット上に段積みされたトレイ内の電子部品の向きの検査精度を向上させる検査技術を、低コストでトレイの段積み数を制限することなく実現することができる電子部品向き検査装置及び電子部品向き検査方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances. Therefore, the object of the present invention is to provide an inspection technique for improving the inspection accuracy of the orientation of the electronic components in the tray stacked on the pallet at a low cost. It is an object of the present invention to provide an electronic component orientation inspection apparatus and an electronic component orientation inspection method that can be realized without limiting the number of stacks.
上記目的を達成するために、請求項1,3に係る発明は、パレット上に段積みされたトレイ内に配列収納された電子部品の上面をカメラで撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するものにおいて、画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第1のエリアと当該マークが存在しない第2のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報(以下これらを「明暗度」と総称する)をそれぞれ演算し、2つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するようにしたものである。ここで、第1のエリアは、マークの全部が存在するように設定しても良いし、マークの一部のみが存在するように設定しても良い。 In order to achieve the above object, the invention according to claims 1 and 3 images the upper surface of electronic components arranged and stored in trays stacked on a pallet with a camera, processes the captured image, and In the inspection of whether or not the orientation of the electronic component is correct, as an image processing target area, when the orientation of the electronic component is correct, marks such as characters, symbols, and symbols drawn on the top surface of the electronic component The first area where the mark exists and the second area where the mark does not exist are set, and the average luminance of each area or information correlated therewith (hereinafter collectively referred to as “intensity”) is calculated. Whether or not the electronic component is in the correct orientation depending on whether or not the brightness relationship between the bright area and the dark area is determined by comparing the brightness of the two areas. Inspected Is. Here, the first area may be set so that the entire mark exists, or may be set so that only a part of the mark exists.
一般に、マークの色は白色系で、電子部品上面の地色は黒色系であるため、パレット上に段積みされたトレイの段積み数によって最上段のトレイ内の電子部品とカメラ・照明光源との間隔が変化して、カメラの焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、マークが存在するエリアの方がマークが存在しないエリアよりも明るいという関係が保たれる。従って、本発明のように、マークが存在するエリアとマークが存在しないエリアの両方の明暗度を求め、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かを判定すれば、パレット上に段積みされたトレイ内の電子部品の向きが正しい向きであるか否かを精度良く検査することができる。しかも、本発明では、トレイの段積み数に応じてカメラ・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要とせず、低コスト化の要求を満たすことができると共に、トレイの段積み数を少なく制限する必要がなく、生産性を低下させずに済む。
Generally, the color of the mark is white, and the background color of the top surface of the electronic component is black. Therefore, the electronic components in the uppermost tray, the camera / illumination light source, and the number of trays stacked on the pallet Even if the interval of the camera changes, the camera is out of focus, the brightness of the illumination on the top surface of the electronic component changes, and the brightness or contrast of the captured image changes, the mark is present in the area where the mark exists. The relationship is brighter than the area that does not. Therefore, as in the present invention, the brightness of both the area where the mark exists and the area where the mark does not exist is obtained, and whether or not the positional relation between the brighter area and the darker area is determined. It is possible to accurately inspect whether or not the orientation of the electronic components in the tray stacked on the pallet is the correct orientation. In addition, the present invention does not require a height adjustment mechanism that moves the height position of the camera / illumination light source up and down in accordance with the number of trays stacked, and can meet the demand for cost reduction. There is no need to limit the number of loads, and productivity does not decrease.
この場合、電子部品向きの検査に用いるカメラは、新たに専用のカメラを設けるようにしても良いが、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラを使用すると良い。このようにすれば、新たにカメラを設ける必要がなく、一層の低コスト化が可能である利点がある。 In this case, the camera used for the inspection of the electronic component may be newly provided with a dedicated camera. However, the mark camera provided in the electronic component mounting machine for identifying the circuit board positioning mark It is good to use. In this way, there is an advantage that it is not necessary to provide a new camera and further cost reduction is possible.
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。
まず、図1を用いてトレイ型電子部品供給装置の構成を説明する。
トレイ型電子部品供給装置の本体箱11の内部に、独立して昇降可能に構成された2つのマガジン12,13が上下に配置され、各マガジン12,13に設けられた複数段のスロットに、電子部品が配列収納されたトレイ14を1段又は複数段に積載したパレット15が収納されている。
Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the present invention will be described.
First, the configuration of the tray-type electronic component supply apparatus will be described with reference to FIG.
Inside the
このトレイ型電子部品供給装置は、電子部品実装機にセットされて使用される。電子部品実装機の稼働中は、2つのマガジン12,13のいずれか一方のマガジンを退避位置(昇降範囲の上限位置又は下限位置)で停止させると共に、他方のマガジンを送りねじ機構によって作業領域で上下動させて、電子部品実装機側から要求された電子部品が積載されたパレット15をパレット引出テーブル16のパレット出し入れ位置に合わせて、当該パレット15をパレット出し入れ機構(図示せず)によって当該マガジンらパレット引出テーブル16上に引き出して電子部品実装機の部品吸着ステーションまで移動させ、当該パレット15上の最上段のトレイ14内の電子部品を吸着ノズル(図示せず)で吸着して回路基板に実装し、当該最上段のトレイ14が部品切れになったら、当該最上段のトレイ14を自動排出して、次段(次の最上段)のトレイ14内の電子部品を吸着ノズルで吸着して回路基板に実装する。
This tray-type electronic component supply apparatus is set and used in an electronic component mounter. During operation of the electronic component mounting machine, one of the two
電子部品実装機の制御装置(図示せず)は、パレット15上に段積みされた最上段のトレイ14内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、最上段のトレイ14内に配列収納された電子部品の上面をカメラ20で撮像し、その撮像画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する検査手段として機能する。この場合、カメラ20は、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラが使用され、該カメラ20が電子部品実装機のXYロボット(図示せず)に取り付けられてXY方向に移動可能となっている。このカメラ20には、撮像対象面を照明する照明光源(図示せず)が取り付けられている。
A control device (not shown) of the electronic component mounting machine is arranged and stored in the
電子部品実装機の制御装置は、パレット15上に段積みされた最上段のトレイ14内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に、カメラ20を最上段のトレイ14の上方に移動させて、照明光源で当該最上段のトレイ14内の電子部品の上面を照明しながら、当該電子部品の上面を撮像する。この際、画像処理対象エリアとして、図2(a)に示すように、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマーク21が存在する第1のエリア22と、当該マーク21が存在しない第2のエリア23とが設定され、2つのエリア22,23が予めパートデータとして制御装置のメモリ(図示せず)に記憶されている。ここで、第1のエリア22は、マーク21の全部が存在するように設定しても良いし、マーク21の一部のみが存在するように設定しても良い。また、図2の例では、2つのエリア22,23を上下の位置関係で配置しているが、左右の位置関係で配置しても良い。
The control device of the electronic component mounting machine moves the
本実施例では、2つのエリア22,23は、形状とサイズ(画素数)が同一で、電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されている。従って、図2(b)に示すように、電子部品の向きが間違って180°反転している場合は、第1のエリア22にはマーク21が存在せず、第2のエリア23に当該マーク21が存在することになる。
In the present embodiment, the two
尚、電子部品が正方形の場合は、間違った向きは、180°反転だけでなく、90°反転や270°反転も起こり得る。これらの場合でも、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面のマークの少なくとも一部が存在する第1のエリアと、当該マークが存在しない第2のエリアとを設定し、電子部品の向きが間違っている場合に、第1のエリアにはマークが存在せず、第2のエリアに当該マークの少なくとも一部が存在するように、2つのマークの位置、形状、サイズを決めれば良い。 When the electronic component is a square, the wrong direction can be not only 180 ° reversal but also 90 ° reversal and 270 ° reversal. Even in these cases, when the orientation of the electronic component is correct, a first area where at least a part of the mark on the upper surface of the electronic component exists and a second area where the mark does not exist are set, and the orientation of the electronic component is determined. Is wrong, the positions, shapes, and sizes of the two marks may be determined so that there is no mark in the first area and at least a part of the mark exists in the second area.
一般に、マーク21の色は白色系で、電子部品上面の地色は黒色系であるため、トレイ14の段積み数によって最上段のトレイ14内の電子部品とカメラ20・照明光源との間隔が変化して、カメラ20の焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、電子部品の向きが正しければ、マーク21が存在する第1のエリア22の方がマーク21が存在しない第2のエリア23よりも明るいという関係が保たれる。
In general, the color of the
この点に着目して、本実施例では、カメラ20で撮像した電子部品上面の画像から、各エリア22,23の平均輝度をそれぞれ演算して、2つのエリア22,23の明暗度を比較して、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する。この際、図2の例では、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が、図2(a)に示すように、電子部品の向きが正しい場合には、明るい方のエリアが上側に位置する第1のエリア22で、暗い方のエリアが下側に位置する第2のエリア23となっていれば、マーク21の位置が上側となる正しい位置関係であると判断して、電子部品の向きが正しい向きであると判定する。これとは反対に、図2(b)に示すように、明るい方のエリアが下側に位置する第2のエリア23で、暗い方のエリアが上側に位置する第1のエリア22となっていれば、マーク21の位置が下側となる間違った位置関係であると判断して、電子部品の向きが間違った向きであると判定する。
Focusing on this point, in this embodiment, the average brightness of each
以上説明した本実施例の電子部品向き検査処理は、電子部品実装機の制御装置によって図3の電子部品向き検査ルーチンに従って実行される。本ルーチンは、トレイ型電子部品供給装置のマガジン12,13のいずれか一方からトレイ14が積載されたパレット15がパレット引出テーブル16上に引き出される毎、或は、パレット15上に段積みされた最上段のトレイ14が部品切れになって当該最上段のトレイ14が自動排出される毎に、最上段のトレイ14内の電子部品を吸着ノズルで吸着する前に実行される。
The electronic component orientation inspection process of the present embodiment described above is executed according to the electronic component orientation inspection routine of FIG. 3 by the control device of the electronic component mounter. This routine is performed every time the
本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、電子部品の向きが正しい場合にマーク21が存在する第1のエリア22の各画素の輝度を検出し、次のステップ102で、第1のエリア22の各画素の輝度を積算した値を第1のエリア22の画素数で割り算して第1のエリア22の平均輝度Lを求める。
When this routine is started, first, in
この後、ステップ103に進み、電子部品の向きが正しい場合にマーク21が存在しない第2のエリア23の各画素の輝度を検出し、次のステップ104で、第2のエリア23の各画素の輝度を積算した値を第2のエリア23の画素数で割り算して第2のエリア23の平均輝度Dを求める。この後、ステップ105に進み、第1のエリア22の平均輝度Lと第2のエリア23の平均輝度Dを比較して、第1のエリア22の平均輝度Lが第2のエリア23の平均輝度Dよりも明るいと判定されれば、マーク21の位置が上側となる正しい位置関係であると判断して、ステップ106に進み、電子部品の向きが正しい向きであると判定する。
Thereafter, the process proceeds to step 103 where the brightness of each pixel in the
これに対して、第2のエリア23の平均輝度Dが第1のエリア22の平均輝度Lよりも明るいと判定されれば、マーク21の位置が下側となる間違った位置関係であると判断して、ステップ107に進み、電子部品の向きが異常(間違っている)と判定する。
On the other hand, if it is determined that the average luminance D of the
電子部品の向きが異常(間違っている)と判定された場合には、判定方向を90度ずつ回転して再判定し、電子部品がどちらを向いているかを検出するようにしても良い。 When it is determined that the orientation of the electronic component is abnormal (incorrect), the determination direction may be rotated 90 degrees at a time and re-determined to detect which direction the electronic component is facing.
尚、カメラ20の視野内に複数の電子部品を収めて一括して撮像して、1つの画像から複数の電子部品の各エリア22,23の平均輝度L,Dを算出しても良いし、カメラ20の視野内に1つの電子部品のみを収めて撮像して、1つの画像から1つの電子部品の各エリア22,23の平均輝度L,Dを算出しても良い。或は、1つの電子部品の各エリア22,23を別々に撮像して、2つの画像から1つの電子部品の各エリア22,23の平均輝度L,Dを算出しても良い。
It should be noted that a plurality of electronic components are accommodated within the field of view of the
以上説明した本実施例によれば、画像処理対象エリアとして、電子部品の向きが正しい場合に電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマーク21が存在する第1のエリア22と、当該マーク21が存在しない第2のエリア23とを設定し、カメラ20で撮像した電子部品上面の画像から、各エリア22,23の平均輝度L,Dをそれぞれ演算して、2つのエリア22,23の平均輝度L,Dを比較して、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査するようにしたので、トレイ14の段積み数によって最上段のトレイ14内の電子部品とカメラ20・照明光源との間隔が変化して、カメラ20の焦点がぼけたり、電子部品上面の照明の明るさが変化して、撮像画像の明るさやコントラストが変化しても、明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係に基づいて電子部品の向きが正しい向きであるか否かを精度良く検査することができる。しかも、本実施例の電子部品向き検査システムは、トレイ14の段積み数に応じてカメラ20・照明光源の高さ位置を上下動させる高さ調節機構を必要とせず、低コスト化の要求を満たすことができると共に、トレイ14の段積み数を少なく制限する必要がなく、生産性を低下させずに済む。
According to the present embodiment described above, the image processing target area is the
この場合、電子部品向きの検査に用いるカメラ20は、新たに専用のカメラを設けるようにしても良いが、本実施例のように、電子部品実装機に設けられている、回路基板の位置決め用マークを識別するためのマークカメラを使用すれば、新たにカメラを設ける必要がなく、一層の低コスト化が可能である利点がある。
In this case, the
尚、本実施例では、各エリア22,23の平均輝度L,Dをそれぞれ演算するようにしたが、2つのエリア22,23のサイズ(画素数)が同一の場合は、各エリア22,23内の全画素の輝度の積算値を用いたり、各エリア22,23内で輝度が所定値以上(又は所定値未満)となる画素の数を用いても良く、要は、各エリア22,23の平均的な輝度又はこれに相関する情報をそれぞれ演算するようにすれば良い。
In this embodiment, the average brightness L and D of the
また、図2に示すように、2つのエリア22,23が、形状とサイズ(画素数)が同一で、電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されている場合は、一方のエリアのみをパートデータに指定して、他方のエリアを一方のエリアのパートデータから演算して求めるようにしても良い。
In addition, as shown in FIG. 2, when the two
その他、本発明は、2つのエリア22,23の形状やサイズ(画素数)が異なっていても良く、また、2つのエリア22,23が電子部品の上面中心に関して点対称の位置に配置されていなくても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
In addition, in the present invention, the shapes and sizes (number of pixels) of the two
11…本体箱、12…メインマガジン、13…サブマガジン、14…トレイ、15…パレット、16…パレット引出テーブル、20…カメラ、21…マーク、22…第1のエリア、23…第2のエリア
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記カメラで撮像した電子部品上面の画像を処理して当該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査する検査手段とを備えた電子部品向き検査装置において、
前記検査手段は、画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第1のエリアと当該マークが存在しない第2のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報(以下これらを「明暗度」と総称する)をそれぞれ演算し、2つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査することを特徴とする電子部品向き検査装置。 A camera for imaging the upper surface of electronic components arranged and stored in trays stacked on a pallet;
In an electronic component orientation inspection apparatus comprising an inspection unit that processes an image of an electronic component upper surface imaged by the camera and inspects whether the orientation of the electronic component is a correct orientation,
The inspection means includes, as an image processing target area, a first area in which marks such as characters, symbols, symbols, and the like drawn on an upper surface of the electronic component exist when the orientation of the electronic component is correct, and the mark does not exist The second area is set, the average luminance of each area or information correlated therewith (hereinafter collectively referred to as “intensity”) is calculated, and the intensities of the two areas are compared and brightened. Electronic component orientation inspection apparatus for inspecting whether or not the orientation of the electronic component is correct depending on whether the positional relationship between the darker area and the darker area is a determined positional relationship .
画像処理対象エリアとして、前記電子部品の向きが正しい場合に該電子部品の上面に描かれた文字、記号、図柄等のマークが存在する第1のエリアと当該マークが存在しない第2のエリアとを設定し、各エリアの平均的な輝度又はこれに相関する情報(以下これらを「明暗度」と総称する)をそれぞれ演算し、2つのエリアの明暗度を比較して明るい方のエリアと暗い方のエリアとの位置関係が決められた位置関係であるか否かで該電子部品の向きが正しい向きであるか否かを検査することを特徴とする電子部品向き検査方法。 An electronic component orientation in which the upper surface of electronic components arranged and stored in trays stacked on a pallet is imaged with a camera, and the captured image is processed to check whether the electronic component is in the correct orientation In the inspection method,
As an image processing target area, when the orientation of the electronic component is correct, a first area where characters, symbols, symbols, and the like drawn on the upper surface of the electronic component are present, and a second area where the mark is not present Is set, and the average luminance of each area or information correlated therewith (hereinafter collectively referred to as “intensity”) is calculated, and the intensities of the two areas are compared with the darker areas. An electronic component orientation inspection method comprising: inspecting whether the orientation of the electronic component is a correct orientation based on whether the positional relationship with the other area is a determined positional relationship.
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