JPH08340194A - 部品形状の計測方法およびチップマウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装される部品の外形サイズやリード部の本
数、ピッチなどの部品パラメータを正確にしかも高速に
自動計測することが可能な部品形状の計測方法および電
子部品を基板に実装するチップマウンタを提供する。 【構成】 部品のリード部２０〜２３の画像が上下左右
の各辺から中心に向かって行および列ごとに順次走査さ
れ、走査線が各辺のリード部の先端２０ａ〜２３ａを検
出したときその座標値が記憶される。続いて画像が縦お
よび横方向に分割され、それぞれの領域において画像が
各辺に沿った方向に順次走査される。走査線が各辺のリ
ード部の他の先端２０ｂ〜２３ｂを検出したときその座
標値が各辺ごとに記憶され、分割前後に求めた各辺の座
標値の点を結ぶ外形線に基づいて部品の形状Ｈ、Ｖ、θ
が計測される。また外形線に沿ってリード部を走査する
ことによりリード部の本数、ピッチ等の部品パラメータ
を計測できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品形状の計測方法お
よびチップマウンタ、更に詳細には、表面実装部品の外
形サイズ、リード部の有無、リード部本数、リード部長
さ等の部品実装時に必要となる各種部品パラメータを自
動的に計測する部品形状の計測方法および部品を基板に
実装するチップマウンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、部品供給部から供給される電
子部品等の部品を吸着ヘッドに搭載された吸着ノズルに
より吸着し、これをＸＹロボットにより回路基板上の所
定位置に搬送して搭載する部品実装装置（チップマウン
タ）が知られている。その場合、吸着ノズルは必ずしも
部品を正しい姿勢で吸着するわけではないので、通常Ｃ
ＣＤカメラでその吸着位置を計測し基準線に対する部品
の角度ずれあるいは吸着中心と部品の中心の位置ずれ等
を求め、これらのずれ量に基づいて部品の位置補正を行
なった後に回路基板上への搭載を行なっている。

【０００３】また、このような部品実装装置では、正確
な部品実装を行なうために、回路基板上に実装される個
々の部品について、部品の外形サイズ、部品の各辺に設
けられるリード部の有無、リード部ピッチ、リード部長
さ、リード部本数等の部品パラメータを部品のデータシ
ートからあるいは部品の外観検査に基づいて部品実装装
置に送る必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、これらの部品パ
ラメータは各部品ごとにデータベース化して管理するな
どの運用上の自動化は行なわれているが、新しい部品の
部品パラメータに関しては、人手による計測や入力に頼
る他なかった。しかしながら、近年の表面実装部品は小
型化、ファインピッチ化してきており、リード部の本数
も多ピン化して、これらの部品パラメータを人手により
計測や入力するには、多大の労力と時間が必要となって
おり、リード部本数の計測ミスや入力のミスなどによる
部品パラメータの計測誤差をなくし、部品パラメータの
計測精度を向上させる観点から部品形状の自動計測が望
まれていた。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、実装される部品の外形サイズやリード部の本
数、ピッチなどの部品パラメータを正確にしかも高速に
自動計測することが可能な部品形状の計測方法および電
子部品を基板に実装するチップマウンタを提供すること
をその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために、画像に基づいて複数のリード部を少なく
とも一辺に有する部品の形状を計測する部品形状の計測
方法において、画像をラインごとに走査し、走査線がリ
ード部の先端を検出したときその座標値を求め、画像を
前記検出されたリード部の先端を含む第１の領域と含ま
ない第２の領域に分割し、第２の領域の画像をラインご
とに走査し、走査線が第２の領域において前記リード部
の先端を検出したときその座標値を求め、分割前後に求
められた各座標値の点を結ぶ線に基づいて部品の形状を
計測する構成を採用した。

【０００７】更に、本発明では、この課題を解決するた
めに、電子部品を基板に実装するチップマウンタにおい
て、部品を吸着してＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能な吸
着ノズルと、この吸着ノズルに吸着された電子部品の画
像を撮像する撮像手段と、撮像手段により得られた画像
信号を処理する画像処理手段と、を有し、この画像処理
手段により、電子部品の外形サイズ、リード部の有無、
リード本数のいずれか一つの電子部品パラメータを撮像
手段からの画像に基づいて電子部品パラメータを自動的
に計測する構成も採用した。

【０００８】

【作用】このような構成では、部品の画像が走査され、
リード部の先端が検出されたとき、その座標値が求めら
れる。続いて、画像が分割され、前記座標値の点を含ま
ない画像領域において同様な走査が行なわれる。その走
査でリード部の先端が検出されたときその座標値が同様
に求められる。この分割前後に求められた座標値の点を
結ぶことにより部品のリード部の先端に対応する外形線
を求めることができる。

【０００９】この外形線に沿ってリード部を走査するこ
とによりリード部の本数、ピッチあるいはその有無を計
測することが可能になる。

【００１０】また、このようにして求められた座標値の
点を基準にして少なくとも一つのリード部を含むウィン
ドウが設定され、このウィンドウ内で前記座標値の点と
反対側から走査が行なわれる。この走査によりリード部
の他端が検出されたときその座標値が求められ、リード
部の先端並びに他端の両座標値から当該リード部の長さ
を求めることが可能になる。

【００１１】更に部品の各辺について同様な処理を行な
うことにより部品の他の辺の外形線をもとめることがで
き、これらの外形線により部品の幅、長さおよび基準線
に対する傾き等を求めることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。

【００１３】図１および図２には、部品実装装置におい
て部品計測を行なう概略構成が図示されている。部品実
装装置において回路基板上に実装される側辺に多数のリ
ード部３ａを備えた電子部品（以下単に部品）３は、
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θに動作可能な吸着ノズル１により吸着さ
れ、照明装置（図１では不図示）４の照明の下にＣＣＤ
カメラ２等の撮像手段により撮像され、部品の画像が取
得される。この画像は、画像処理ユニット１０のＡ／Ｄ
変換器１１によりデジタル値に変換された後、２値化デ
ータとして画像メモリ１２にビットマップの形で格納さ
れる。このメモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１
３により画像処理され、部品パラメータが計測される。
また、この画像データは、Ｄ／Ａ変換器１６を介してテ
レビモニタ１４に表示したり、あるいは外部インターフ
ェース１５を介して外部の機器において利用することが
できる。

【００１４】画像メモリ１２上の部品の画像データはＣ
ＰＵ１３のプログラムにより、以下に詳述するように、
部品のリード部が検出され、解析され、部品パラメータ
に変換されて、外部インターフェース１５を介して部品
実装装置や生産管理用のホストＣＰＵへ送られる。本装
置が部品実装装置そのものであるならば、データベース
の所定の領域に部品パラメータとして格納される。

【００１５】まず、図３および図４を参照して部品の外
形サイズを計測する方法を説明する。

【００１６】図３のステップＳ１、Ｓ２に示したように
ＣＣＤカメラ２により部品３を撮像した後その画像デー
タを画像メモリ１２に格納する。この格納された部品の
各辺のリード部２０〜２３の画像データが図４に図示さ
れている（リード部以外は不図示）。なお、格納された
部品の各リード部の画像データは明るいものとして（信
号レベル「１」）記憶されているものとする。

【００１７】次に、ステップＳ３において、図４の
（Ａ）に示すように、部品の上側の辺を一番外側から内
側に向けてラインごとに順次走査する（各アドレスの画
像データを読み出す）。ライン３０からの走査により上
側の辺のリード部２０の先端の画像データが検出された
かを判別し（ステップＳ４）、検出されない場合は以下
に順次内側に向けてラインごとに走査を繰返す。ライン
３０ａのときにリード部の先端２０ａが検出されるの
で、そのときその辺の走査を終了し検出されたリード部
の先端の画像データの座標値２０ａ（ｘ、ｙ）を記憶す
る（ステップＳ５）。

【００１８】続いて、ステップＳ６において他の辺につ
いても走査が行なわれているかを判別し、そうでない場
合には、ステップＳ７において他の辺、例えば左側の辺
の走査に切り替えて、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返す。
このように、左側のリード部２１、下側のリード部２
２、右側のリード部２３について走査により最初に検出
されたリード部の先端２１ａ、２２ａ、２３ａの座標値
２１ａ（ｘ、ｙ）、２２ａ（ｘ、ｙ）、２３ａ（ｘ、
ｙ）が記憶される。

【００１９】次に、図４（Ｂ）に示すように、各座標値
に基づき部品に外接する４本の外接線３１〜３４を求
め、求めた外接線で囲まれる領域を縦方向に線３５に沿
って、また横方向に線３６に沿ってそれぞれ２分割する
（ステップＳ８）。続いて、例えば左上の領域から外接
線３１から内側に向けてステップＳ３と同様に走査し、
リード部の先端２０ｂが検出されたらその座標値２０ｂ
（ｘ、ｙ）を格納してこの領域の走査を終了する（ステ
ップＳ９〜Ｓ１０）。

【００２０】このような分割された画像領域の走査を続
いて左下、右下、右上の各領域に対して行ない、全ての
領域が走査されるまで、ステップＳ９〜Ｓ１３の処理を
繰り返す。この分割された画像の走査により各辺のリー
ド部についてそれぞれ検出された座標値２０ｂ（ｘ、
ｙ）、２１ｂ（ｘ、ｙ）、２２ｂ（ｘ、ｙ）、２３ｂ
（ｘ、ｙ）が求められる。

【００２１】次に図３の（Ａ）から分岐する図５のステ
ップＳ１４において、各辺の座標値の点を結ぶことによ
り得られる部品の外形線４０〜４３から、図４（Ｃ）に
示すように部品の幅Ｈ、部品の長さＶ、並びに基準線４
４に対する傾きθを求めることができる。

【００２２】更に、この段階でステップＳ１５で示した
ように、リード部の本数、リードピッチ、あるいはリー
ドの有無を検出することが可能になる。

【００２３】まず、リード部の本数は次のようにして計
測する。ステップＳ１４での部品外形サイズの際に計測
された部品傾きθを考慮して外形線に沿って各辺のリー
ド部の先端を走査する。例えば、図６（Ａ）において、
検出された座標値２０ａ（ｘ、ｙ）、２０ｂ（ｘ、ｙ）
の点を結ぶ外形線に沿って走査線Ｕにより上部の辺の画
像データを走査する。このときのデータが図６（Ｂ）に
示されており、リード部分と背景部分を明るさにより分
離することで、個々のリード部位置とリード部本数が検
出できる。同図において、○…明点、×…暗点、↓…リ
ード部中心位置をそれぞれ示し、リード部の立上りと立
下りの中点をリード部位置としている。

【００２４】以上は、上部の辺のリード部であったが、
同様に、下部の辺の走査線Ｄ、左部の辺の走査線Ｌ、右
部の辺の走査線Ｒを設定することにより、各辺のリード
部の本数を計測することができる。

【００２５】また、リード部本数の計測の際得られた各
々の辺の個々のリード部位置より、隣り合うリード部の
距離を計算し、得られた距離の平均値もしくは、中間
値、中央値を部品のリード部ピッチとすることによりリ
ード部のピッチを計測することが可能になる。

【００２６】更に、明点が検出できなかった辺にはリー
ド部がないことになるのでリード部の有無を判定するこ
とができる。

【００２７】また、図３のステップＳ５が終了した段階
で、図５の（Ｂ）に分岐することによりリード部の長さ
を求めることが可能になる。この状態が図７に図示され
ている。例えば上部の辺のリード部の検出座標２０ａ
（ｘ、ｙ）を基準に幅ｗ、長さｌの検出ウィンドウを設
定し少なくとも一つのリード部がこのウィンドウ内に入
るようにする（ステップＳ１６）。次にこのウィンドウ
の下部から周辺部に向って走査を開始しリード部の他端
に対応する画像データが検出されるまで走査を継続する
（ステップＳ１７、Ｓ１８）。リード部の他端２０ｃが
検出された場合にはその座標値２０ｃ（ｘ、ｙ）を記憶
し、両座標値２０ａ（ｘ、ｙ）、２０ｃ（ｘ、ｙ）間の
長さ方向の差を計算することでリード部長さを計測する
ことが可能になる。

【００２８】なお、上述した実施例においてリード部の
画像データは、２値化して格納され、この２値画像デー
タを検出することによりリード部が検出されたが、ＤＯ
Ｇフィルターを用いてリード部を検出するようにしても
よい。

【００２９】また、ステップＳ８において、画像をほぼ
４つに等分割したが、これに限定されることなく、例え
ば検出、格納される座標点からそれぞれ所定距離内側に
分割線を設定するようにしてもよい。この所定距離が大
きいほど２番目に検出される座標点が第１番目のものよ
りも大きく距離が隔たることから各座標点を結んで得ら
れる外形線４０〜４３の精度は向上するが、第２番目の
座標点の検出精度が落ちるので、図４（Ｂ）に示したよ
うな２分割線が両者を妥協させる好ましい分割線であ
る。

【００３０】更に、図７に示したリード部の長さを求め
るときに分割前に求めた座標点を基準にウィンドウを設
定したが、分割後の座標点を基準にしてウィンドウを設
定するようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、部品
のリード部の画像を解析して部品外形サイズ、リード部
の有無、リード部長さ、リード部本数、リード部ピッチ
等の部品パラメータを自動的に計測するようにしている
ので、人手によるデータ入力にともなう手間や入力ミス
を減らし、信頼性の高い部品パラメータを得ることが可
能になる。

【００３２】また、本発明によれば、このような信頼性
の高い部品パラメータに基づいて各部品を基板上に実装
できる高性能なチップマウンタが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品の画像データを取得する構成を示した斜視
図である。

【図２】取得された画像を処理する構成を示したブロッ
ク図である。

【図３】部品形状を定める処理の流れを示したフローチ
ャート図である。

【図４】画像データの走査並びに部品の外形サイズの計
測を示した説明図である。

【図５】各部品パラメータ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６】リード部の本数の計測を説明する説明図であ
る。

【図７】リード部の長さの計測を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 吸着ノズル ２ ＣＣＤカメラ ３ 部品 １２ 画像メモリ １３ ＣＰＵ １４ モニタ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像に基づいて複数のリード部を少なく
   とも一辺に有する部品の形状を計測する部品形状の計測
   方法において、 画像をラインごとに走査し、 走査線がリード部の先端を検出したときその座標値を求
   め、 画像を前記検出されたリード部の先端を含む第１の領域
   と含まない第２の領域に分割し、 第２の領域の画像をラインごとに走査し、 走査線が第２の領域において前記リード部の先端を検出
   したときその座標値を求め、 分割前後に求められた各座標値の点を結ぶ線に基づいて
   部品の形状を計測することを特徴とする部品形状の計測
   方法。
2. 【請求項２】 前記各座標値の点を結ぶ線に沿ってリー
   ド部を走査しリード部の本数を計測することを特徴とす
   る請求項１に記載の部品形状の計測方法。
3. 【請求項３】 前記各座標値の点を結ぶ線に沿ってリー
   ド部を走査しリード部のピッチを計測することを特徴と
   する請求項１または２に記載の部品形状の計測方法。
4. 【請求項４】 前記各座標値の点を結ぶ線に沿ってリー
   ド部を走査しリード部の有無を計測することを特徴とす
   る請求項１から３までのいずれか１項に記載の部品形状
   の計測方法。
5. 【請求項５】 分割前あるいは後に求められた座標値の
   点を基準にして少なくとも一つのリード部を含むウィン
   ドウを設定し、このウィンドウ内で前記座標値の点と反
   対側から走査してリード部の他端を検出し、その検出さ
   れた他端の座標値と前記分割前あるいは後に求められた
   座標値から当該リード部の長さを求めることを特徴とす
   る請求項１から４までのいずれか１項に記載の部品形状
   の計測方法。
6. 【請求項６】 画像に基づいて複数のリード部を各辺に
   有する部品の形状を計測する部品形状の計測方法におい
   て、 画像を上下左右の各辺から中心に向かって行および列ご
   とに順次走査し、 走査線が各辺の前記リード部の先端を検出したときその
   座標値を各辺ごとに求め、 求めた座標値の点を含む領域と含まない領域が各辺に発
   生するように画像を縦および横方向に分割し、 前記座標値の点を含まないそれぞれの領域において画像
   を各辺に沿った方向に順次走査し、 走査線が各辺のリード部の先端を検出したときその座標
   値を各辺ごとに求め、 分割前後に求めた各辺の座標値の点を結ぶ線に基づいて
   部品の形状を計測することを特徴とする部品形状の計測
   方法。
7. 【請求項７】 前記各辺の座標値の点を結ぶ線に基づい
   て部品の幅、長さおよび基準線に対する傾きを求めるこ
   とを特徴とする請求項６に記載の部品形状の計測方法。
8. 【請求項８】 画像に基づいて複数のリード部を少なく
   とも一辺に有する部品の形状を計測する部品形状の計測
   方法において、 画像をラインごとに走査し、 走査線がリード部の先端を検出したときその座標値を求
   め、 求められた座標値の点を基準にして少なくとも一つのリ
   ード部を含むウィンドウを設定し、 このウィンドウ内で前記座標値の点と反対側から走査し
   てリード部の他端を検出し、 その検出された他端の座標値と最初に求められた座標値
   から当該リード部の長さを求めることを特徴とする部品
   形状の計測方法。
9. 【請求項９】 電子部品を基板に実装するチップマウン
   タにおいて、 部品を吸着してＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能な吸着ノ
   ズルと、 この吸着ノズルに吸着された電子部品の画像を撮像する
   撮像手段と、 撮像手段により得られた画像信号を処理する画像処理手
   段と、を有し、この画像処理手段により、電子部品の外
   形サイズ、リード部の有無、リード本数のいずれか一つ
   の電子部品パラメータを撮像手段からの画像に基づいて
   電子部品パラメータを自動的に計測することを特徴とす
   るチップマウンタ。