JPH02219183A - 物体の位置認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】 （産業上の利用分野） 本発明は、基板上に装着されたチップ部品等の脱落や位
置ずれ等の実装状態の検査に適用される物体の位置認識
装置に関する。 （従来゛の技術） 家電機器やＯＡ（オフィスオートメーション）機器等の
電子機器は小型化が進み、これに伴って電子機器に用い
られる回路基板も小型化している。 例えば、リード線付き回路基板に変ってチップ化された
小型の抵抗、コンデンサ等を実装可能とする回路基板が
用いられるようになっている。そして、現在ではかかる
実装部品の小型化による回路基板への高密度実装が要求
されている。 このようなチップ部品等の回路基板への実装は、予め所
定の配線パターンが形成された回路基板にチップ部品を
実装装置により自動的に仮実装し、この後はんだ付は装
置等ではんだ付けを行なって終了する。しかし、回路基
板への実装は、しばしば脱落や位置ずれを生じていた。 これがはんだ付は後に検出された場合、その修正に多大
な労力を費やさなければならない。このため、このよう
な回路基板のチップ部品の脱落や位置ずれ等の検査は、
はんだ付は前に作業員の目視によって行なわれていた。 従って、作業員によって検査結果にばらつきが生じて信
頼性が低かった。 そこで、チップ部品の脱落や位置ずれの検査を自動的に
行なう技術が開発されている。かかる検査の手法として
は、基本的に光切断法、パターン比較法及び斜光陰影法
の３つの手法がある。このうち、光切断法は、切断光を
回路基板上に対して斜め方向から照射し、このとき回路
基板の上方から観察したときに部品があると切断光に段
差が生寥じることを情報として利用する手法である。又
、パターン比較法は、予め記憶された良品基板の画像デ
ータに対し、被検査基板の画像データ（濃淡レベル、色
など）を画素毎に比較する手法である。 そこで、光切断法は、切断光を回路基板全面（或いは一
部）に走査させる必要があり、又例えば角形部品の回転
を検出するためには１部品あたり場所を変えて２回以上
に照射を行なわなければならず、時間がかかる。又、パ
ターン比較法は、画素比較を多数おこなわなくてはなら
ず、やはり時間がかかる。 以上の２つの手法と比較して斜光陰影法は、対向する２
つの照明をチップ部品から見て斜め方向にそれぞれ配置
し、互いに照明の点灯を変えた場合の２つの画像の差か
ら第７図に示すようなチップ部品の影Ａ、Ｂの画像デー
タＣを求め、この画像データＣをＸ及びＹ方向にそれぞ
れ加算して各投影画像データを求めてそのピーク値り、
Ｅ、Ｆ。 Ｇからチップ部品のエツジ位置を求め、これらエツジ位
置からチップ部品の位置等を求める手法で、極めて高速
な検査が可能となる。 しかしながら、この斜光陰影法では回路基板の状態、つ
まり配線パターンの有無や印字文字等によりチップ部品
の影Ａ、Ｂに欠落が生じる場合があり、この場合には投
影画像データの各ピーク値が例えばＨに示すように低下
してエツジを検出することができなくなる。従って、チ
ップ部品の位置を検出できなくなり、検査結果に対する
信頼性が低いものであった。 （発明が解決しようとする課題） 以上のように斜光陰影法は光切断法及びパターン比較法
よりも高速に検査できるものの回路基板上の配線パター
ンの有無や印字文字等によりチップ部品の影情報が欠落
することがあって、検査結果に対する信頼性が低いもの
であった。 そこで本発明は、回路基板上の配線パターンや色彩等の
影響を受けずに物体の位置を認識できる信頼性の高い物
体の位置認識装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、基板上に配置された被認識物体の上方に配置
された撮像装置と、被認識物体から見て各斜め上方にそ
れぞれ対向する如く配置された各照明装置と、これら照
明装置をいずれか一方ごとに点灯させる点灯制御手段と
、各照明装置がそれぞれ点灯したときに撮像装置からの
画像信号を受けて各画像データとして記憶する画像メモ
リと、この画像メモリに記憶された各画像データの差を
求めて被認識物体の影の画像データを得る差画像・演算
手段と、この差画像演算手段で得られた影の画像データ
に対してコーナ検出用パターンを走査させて影部分のコ
ーナを検出するコーナ検出手段と、このコーナ検出手段
で検出されたコーナから被認識物体の位置を認識する認
識手段とを備えて上記目的を達成しようとする物体の位
置認識装置である。 （作用） このような手段を備えたことにより、被認識物体から見
て各斜め上方にそれぞれ対向する如く配置された各照明
装置が点灯制御手段によっていずれか一方ごとに点灯さ
れ、これとともにこれら照明装置がそれぞれ点灯したと
きに撮像装置からの画像信号を受けて各画像データが画
像メモリに記憶される。そして、この画像メモリに記憶
された各画像データの差が差画像演算手段により求めら
れて被認識物体の影の画像データが得られ、この差影の
画像データに対してコーナ検出手段はコーナ検出用パタ
ーンを走査させて影部分のコーナを検出する。そうして
、このコーナ検出手段で検出されたコーナから認識手段
は被認識物体の位置を認識する。 （実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。 第１図は物体の位置認識装置の構成図である。 回路基板１上にはチップ部品２が装着されている。 このチップ部品２のほぼ真上に、は撮像装置３が配置さ
れるとともに、チップ部品２から見て斜め上方のそれぞ
れ対向する位置には各照明装置４．５が配置されている
。そして、これら照明装置４゜５は照明切換回路６から
の切換信号ａ、ｂによっていずれか一方の照明装置４又
はうのみが点灯するようになっている。撮像装置３はチ
ップ部品２を含む画像を撮像してその画像信号を出力す
るもので、この画像信号はＡ／Ｄ　（アナログ／ディジ
タル）変換回路７でディジタル化されて第１及び第２画
像メモリ８．９に送られている。ところで、この場合、
タイミング回路１０によって照明装置４が点灯したとき
のディジタル画像信号は第１画像メモリ８に記憶され、
又照明装置５が点灯したときのディジタル画像信号は第
２画像メモリ９１；記憶されるようになっている。これ
ら第１及び第２画像メモリ８．９の出力側には減算回路
１１が接続され、各画像メモリ８．９に記憶された各画
像データの差つまりチップ部品２の影の画像データが求
められて２値化回路１２を通して２値化処理されて主演
算回路１３に送られるようになっている。この主演算回
路１３には第２図に示すような円形のコーナ検出用パタ
ーンＰを記憶したパターンメモリ１４及び論理積演算回
路１５が接続されており、主演算回路１３はこれらパタ
ーンメモリ１４及び論理積演算回路１５を用いて次の動
作を行なう機能を有している。なお、コーナ検出用パタ
ーンＰは円の内側が「１」レベルで外側が「０」レベル
となっている。そこで、主演算回路１３は、チップ部品
２の影の画像データに対してコーナ検出用パターンＰを
走査させて影部分のコーナを検出するコーナ検出手段と
しての機能、このコーナ検出手段で検出されたコーナか
らチップ部品２の中心位置や傾き等を認識する認識手段
としての機能を有している。又、この主演算回路１３は
照明切換回路６に切換制御信号を送出するとともにタイ
ミング回路１０に動作制御信号を送出して装置全体動作
制御を行なう機能を有している。 次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。 照明切換回路６によって照明装置４のみが点灯している
状態に撮像装置３がチップ部品２を撮像すると、この撮
像装置３から出力される画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に
よりディジタル画像信号に変換されて第１画像メモリ８
に第３図に示すような画像データＤｌとして記憶される
。この画像データＤｌにおいて２′はチップ部品の画像
であり、２ａはその影の画像である。次に照明切換回路
６により照明装置４が消灯されるとともに照明装置５が
点灯されている状態に撮像装置３がチップ部品２を撮像
すると、このとき撮像装置３から出力される画像信号は
Ａ／Ｄ変換回路７によりディジタル画像信号に変換され
て第２画像メモリ９に第４図に示すような画像データＤ
２として記憶される。この画像データＤ２において２′
はチップ部品の画像であり、２ｂはその影の画像である
。 このように各画像メモリ８，９にそれぞれ各画像データ
Ｄ１％Ｄ２が記憶されると、これら画像メモリ８．９に
記憶された各画像データにおける同一座標の各画素の濃
淡レベルが順次減算回路１１に送られる。そして、この
減算回路１１の減算出力が２値化回路１２で所定のしき
い値により２値化処理されて主演算回路１３に送られる
。しかるに、各画像データにおける同一濃淡レベルの部
分が「０」レベルとなるとともに互いに異なる濃淡レベ
ルの部分つまり影２ａ、２ｂの部分が「１」レベルとな
り、第５図に示すような影の画像データＤ３となる。 このように影の画像データＤ３が得られると、主演算回
路１３はコーナ検出手段を実行る。しかるに、このコー
ナ検出手段は第６図に示すように影２ａ、２ｂのコーナ
を含む部分にそれぞれ領域枠Ｗ１、Ｗ２を設定し、これ
ら領域枠Ｗ１、Ｗ２にそれぞ作第２図に示すコーナ検出
用パターンＰを縦横に走査させる。ここで、領域枠Ｗｌ
について具体的に説明すると、先ずコーナ検出用パター
ンＰが領域枠Ｗ１の左上の隅に設定される。そして、こ
の状態に論理積演算回路１５が作動されてコーナ検出用
パターンＰの各画素と同座標部分の画像データＤ３にお
ける各画素との各濃淡レベルの論理積が求められる。こ
れにより、コーナ検出用パターンＰ及び画像データＤ３
のレベルが共に゛「１」であれば、論理積の結果はレベ
ル「１」となり、他のレベル部分は全てレベル「０」と
なる。 この論理積処理が終了すると、主演算回路１３は内部カ
ウンタにより「１」レベルの個数をカウントして記憶す
る。そして、このカウントが終了すると、次にコーナ検
出手段はコーナ検出用パターンＰの位置を１画素分Ｘ方
向にずらし、この後上記作用と同様に論理積処理を実行
してこの処理での「１」レベルの個数をカウントする。 以下、同様にしてコーナ検出用パターンＰを１画素づつ
ずらして領域枠Ｗｌ内において上記レベル「１」のカウ
ント数をそれぞれ求める。なお、領域枠Ｗ２においても
領域枠Ｗ１における作用と同様にしてレベル「１」のカ
ウント数が求められる。 次にコーナ検出手段は領域枠Ｗ！のコーナ検出用パター
ンＰの各位置におけるカウント数が零又は所定カウント
数以下でかつ最も左上端つまり座標（ｘ、ｙ）の最も小
さい値となったパターンＰの位置を検出する。そして、
この位置のコーナ検出用パターンがＰｌであれば、この
パターンＰ１と影の画像２ｂとの接触位置が求められ、
さらにこれら接触位置から影の画像２ｂのコーナ位置座
標つまりチップ部品２のコーナ位置座標（Ｘａ＋ｙａ）
が求められる。一方、領域枠Ｗ２においてはコーナ検出
用パターンＰの各位置におけるカウント数が零又は所定
カウント数以下でかつ最も右下端つまり座標（ｘ、ｙ）
の最も大きい値となったパターンＰの位置を検出する。 そして、この位置のコーナ検出用パターンがＰｌであれ
ば、このパターンＰ２と影の画像２ａとの接触位置が求
められ、さらにこれら接触位置から影の画像２ａのコー
ナ位置座標つまりチップ部品２のコーナ位置座標０（１
）、ｙｂ）が求められる。 次に主演算回路１３は認識手段を実行する。すなわち、
認識手段は上記各コーナ位置座標（Ｘａ　。 ３／ａ　）　　（ｘｂ　、　　ｙｂ　）からチップ部品
２の中心位置（ｘｃ、ｙｃ）、同部品２のサイズｌ、ｗ
及び傾きθを演算し求める。すなわち、チップ部品２の
中心位置（ｘｃ、ｙｃ）は ｘｃ　ｍ　（ｘａ　＋ｘｂ　）　／２ ｙｃ　＝　（ｙａ　＋ｙｂ　）　／２ を演算することによって求められ、サイズＮ＋ｚは ｐ−ｚ　　ＩＩ　ｃｏｓθＣ ｗｍｚ　　０　ｓ１ｎθＣ を演算することによって求められる。なお、ｚ　−（ｘ
ａ−ｘｂ）２＋　　（ｙａ　　−ｙｂ）２である。又、
チップ部品２の傾きθは θ　−ｔａｎ’ｌ（ｘ　ａ−ｘ　ｂ）＋　　（ｙ　　ａ
−ｙ　　ｂ）ｌ−θ　Ｃを演算することによって求めら
れる。 しかるに、主演算回路１３はこれらチップ部品２の中心
位置（ｘｅ、ｙｃ）、同部品２のサイズ４７、ｗ及び傾
きθと設計データとを比較してチップ部品２が本来の位
置に装着されているかを判断する。ここで、チップ部品
２が脱落していれば影２ａ、２ｂが生じないので、影２
ａ、２ｂの有無からチップ部品２の脱落を判断する。 このように上記一実施例においては、各照明装置４．５
をいずれか一方ごとに点灯してこのときの各画像データ
の差からチップ部品２の影の画像データＤ３を得、この
画像データＤ３に対してコーナ検出用パターンＰを走査
させて影部分のコーナを検出し、このコーナからチップ
部品２の中心位置や傾きを求めるようにしたので、影２
ａ。 ２ｂのみを用いることにより回路基板１上に形成された
配線パターンや印字文字等により影２ａ。 ２ｂが連続せず欠落していても各コーナを検出できてチ
ップ部品２の位置を正確に認識できる。そのうえ、チッ
プ部品２の位置認識までの処理量が少なく高速にチップ
部品２の位置が認識できる。 ソシて、コーナの検出にあってはコーナ検出用パターン
Ｐが円形であるので、チップ部品２が傾いていても各コ
ーナを確実に検出できる。又、チップ部品２の中心位置
及びその傾きの認識の他にチップ部品２の脱落を検出す
ることができる。 なお、本発明は上記−実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、コ
ーナ検出用パターンは円形に限らず、影２ａ、２ｂに対
して接触する形状、例えば半円形、４分の１円形であっ
てもよい。又、影の画像データＤ３の影の部分及びコー
ナ検出用パターンを「１」レベルとしたが、これらをｒ
ＯＪレベルとして処理を行なってもよい。そして、コー
ナ検出手段は他の処理によってコーナを検出するように
してもよい。 ［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、回路基板上の配線
パターンや色彩等の影響を受けずに物体の位置を認識で
きる信頼性の高い物体の位置認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明に係わる物体の位置認識装置
の一実施例を説明するための図であって、第１図は構成
図、第２図はコーナ検出用パターンの模式図、第３図及
び第４図は各照明装置で光が照射されたときの画像デー
タの模式図、第５図は影の画像データを示す模式図、第
６図は位置認識の作用を説明するための図、第７図は従
来技術を説明するための図である。 １・・・回路基板、２・・・チップ部品、３・・・撮像
装置、４．５・・・照明装置、６・・・照明切換回路、
８，９・・・画像メモリ、１１・・・減算回路、１２・
・・２値化回路、１３・・・主演算回路、１４・・・パ
ターンメモリ、１５・・・論理積演算回路。 出願人代理−人　弁理士　鈴江武彦 第２ 図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に配置された被認識物体の上方に配置された撮像
   装置と、前記被認識物体から見て各斜め上方にそれぞれ
   対向する如く配置された各照明装置と、これら照明装置
   をいずれか一方ごとに点灯させる点灯制御手段と、前記
   各照明装置がそれぞれ点灯したときに前記撮像装置から
   の画像信号を受けて各画像データとして記憶する画像メ
   モリと、この画像メモリに記憶された各画像データの差
   を求めて前記被認識物体の影の画像データを得る差画像
   演算手段と、この差画像演算手段で得られた影の画像デ
   ータに対してコーナ検出用パターンを走査させて前記影
   部分のコーナを検出するコーナ検出手段と、このコーナ
   検出手段で検出されたコーナから前記被認識物体の位置
   を認識する認識手段とを具備したことを特徴とする物体
   の位置認識装置。