JPS62266403A - 三次元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） この発明は１回路基板に装着された部品など。

被検出物体の形状や位置などを認識する三次元物体の位
置認識装置に関する。

（従来の技術） 家１！機器やＯＡ機器などに用いられる回路基板は、そ
の小形化にともない、たとえばリード線付き回路部品の
かわりに、チップ化された回路部品が用いられるなど、
装着部品の小形化が進められている。また、この装着部
品の小形化にともなって、実装も高密度化しつつある。

通常１回路基板への部品の装着は、所定の配線パターン
が形成された基板に、自動装着機により仮装着したのち
、これを自動はんだ付は装置ではんだ付けして得られる
。しかしながら、このような自動化された回路部品の装
着は、しばしば部品の脱落や位置ずれあるいは部品ちが
いなどを生ずる。そしてこれがはんだ付は後に発見され
た場合には、その修正に多大な労力が必要になる。した
がって１部品の脱落や位置ずれあるいは部品ちがいなど
の欠陥をはんだ付は前に検出してこれを修正することが
必要である。

従来、この回路基板の欠陥検出は、主として目視によつ
ておこなわれていたが、このような検出方法は、多くの
入手が必要であり、非能率的であるばかりでなく、信頼
性に欠ける。

そのため、従来よりこの検出を、撮像カメ２で回路基板
を撮像し、その画像情報を処理して、回路部品の脱落や
位置ずれなどを検出するシステムが開発されている。

しかしながら、これまでに開発された検出システムでは
１回路基板上の配線パターン、印刷文字。

多品種多形状の回路部品などが混在する中から。

所要の部品を抽出して検出するには、Ｐ１度、信顔性な
どの点で十分でない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上記三次元物体の認識を確実に行うことが
できないという事情にかんがみてなされたものであり、
目的とする所要の被検出物体を確実に認識できる三次元
物体の位置認識装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）平面上に載置さ
れた三次元物体の各角部の投影像が同一平面上に形成さ
れるように配置しそれを順次点滅する照明手段と、この
照明手段にょうて形成された各角部の影を上方から撮像
する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された各角
部の影情報を複数個ずつ組合せ演算することによって各
角部の位置を算出する演算手段とを有し、所要の被検出
物体を確実Ｋｇ識できるようＫしたものである。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にこの発明の一実施例である回路基板に取付けら
れた部品を認識する三次元物体の位置認識装置の構成を
示す。この図面に示すように１回路部版（１）は、その
板面上に所要の配線パターン（２）が形成され、その所
要部分に複数種類の回路部品（３ａ）〜（３ｄ）が取付
けられている。しかして°、この認識装置は、上記回路
基板（１）上に配置されて。

この回路基板（１）と対向する前面部に光学レンズ（５
）が取付けられた撮像カメラ（６）を有し、その側方に
９との撮像カメラ（６）の視野内にある回路基板（１）
のンヅ；定領域に回路基板（１）の四隅部斜め上方から
各別に光を照射する４個の光照射装置（７ａ）、　（７
ｂ）、　（７Ｃ）。

（７ｄ）が設けられている。これらのうち、光照射装置
（７ａ）、　（７ｂ）及び光照射装置（７Ｃ）、（７ｄ
）ハ、ツレぞれ互に対向する位置に配設されている。上
記撮像力）５（６＞Ｋは、上記光照射装置（７ａ）、　
（７ｂ）、　（７Ｃ）。

（７ｄ）の光照射のもとで、上記所定領域を撮像して得
られる画像情報をその輝度レベルに応じてＡ／Ｄ変換す
るＡ／Ｄ変換回路（８）が接続され、このＡ／Ｄ変換回
路（８）には〜Φ変換された画像情報の濃度レベルを変
換する濃度変換回路（９）が接続されている。

この濃度変換回路（９）には、濃度変換された画像情報
を記憶する第１．第２．第３及び第４画像メモリ（１０
ａ）、　（１０ｂ）、　（１０Ｃ）、　（１０ｄ）が接
続されている。

これら画像メそす（１０ａ）、　（１０ｂ）、　（ＩＯ
Ｃ）、　（１０ｄ）　ｊｉ　。

それぞれ光照射袋Ｒ（７ａ）、　（７ｂ）、　（７Ｃ）
、　（７ｄ）の光照射のもとで撮像された画像情報を記
憶するメモリである。これら第１．第２画像メモリ（１
０ａ）、　（１０ｂ）には、これら画像メモリ（１０１
）、　（１０ｂ）に記憶された画像情報について、同一
座標上の信号の差を算出する第１減算回路（ｌ１ｍ）が
接続され、他方、第３、第４画像メモリ（ＩＯＣ）、　
（１０ｄ）は、これら画像メモリ（ＩＯＣ）、　（１０
ｄ）に記憶された画像情報について、同一座標上の信号
の差を算出する第２減算回路（ｌｌｂ）が接続されてい
る。さらに、これら第１゜第２減算回路（ｌｌａ）、　
（ｌｌｂ）の出力側は、これら減算回路（ｌｌａ）、　
（ｌｌｂ）　Ｋおける減算結果を同一座標上で加算する
加算回路（ＩＩＣ）の入力側に接続されている。しかし
て、加算回路（ＩＩＣ）の出力側は。

２値化のための閾値が設定された２値化回路α２の入力
側に接続されている。さら【、この２値化回路α２の出
力側は、２値化された信号を所定の１または複数の方向
に積算して、１または複数の投影画像情報を得、この投
影画像情報に関して後述する所定の演算処理を行うとと
もに、前記光照射装置（７ａ）、　（７ｂ）、　（７ｃ
）、　（７ｄ）　ｆ）ｋ照射切換エラ照ＦＩＡ　切換え
回路（１４）を介して制御しかつ撮像カメラ（６）。

Ａ／Ｄ変換回路（８）、第１．第２減算回路（ｌｌａ）
、　（ｌｌｂ）。

加算回路（１１Ｃ）、２値化回路α２および濃度変換回
路（９）の動作のタイミングを、タイミング回路ａ３を
介して制御する演算制御回路ａＱが接続されている。

なお、上記投影画像情報の演算処理結果は、この演算制
御回路αｅに接続されたプリンタなどからなる表示装置
αηに表示されるようになっている。

つぎに、この三次元物体の位置認識装町作動くついて述
べる。

まず１回路基板（１）または撮像カメ−ｙ（６）と一対
の光照射装！　（７ａ）、　（７ｂ）、　（７Ｃ）、　
（７ｄ）を一体的に移動して、撮像カメラ（６）を回路
基板（１）の所定領域上。

すなわち、たとえば第１図に示したように１回路基板（
１）のほぼ中央部に位置する回路部品（３りを含む領域
上に位置決めする。しかるのち、演算制御回路α０から
の指令によりまず光照射装置（７ａ）を点灯して上記所
定領域を光照射し、その照射領域を撮像カメラ（６）に
より撮像する。そしてこの撮像により得られた画像情報
を〜Φ変換回路（８）及び濃度変換回路（９）を介して
第１画像メモ９　（１０ａ）に記憶する。つぎに、上記
演算制御回路α０からの指令により、光照射装置（７ａ
）、　（７ｂ）の点灯を切換えて。

光照射装置（７ｂ）により上記光照射装置（７ａ）の照
射領域と同一領域を照射して、上記同様にこの照射領域
を撮像する。そしてこの撮像により得られた画像情報を
〜Φ変換回路（８）及び濃度変換回路（９）を介して第
２画像メモリ（１０ｂ）に記憶する。以下。

光照射装置（７Ｃ）により照射したときの画像情報を第
３画像メモリに、光照射装置（７ｄ）により照射したと
きの画像情報を第４画像メモすに、Ｊ＠次、格納する。

ところで、上記のように所定領域の斜め上方に位置する
光照射装置（７ａ）、　（７ｂ）、　（７Ｃ）、　（７
ｄ）から照射すると、第２図に）図に示すように、回路
基板（１）に突出している回路部品（３ａ）は、光照射
の反対側の側面に、その突出高さに応じた影（２０ａ）
、　（２０ｂ）。

（２０Ｃ）、　（２０ｄ）を生ずる。したがって撮像カ
メ′″）（６）は、これら影（２０ａ）、　（２０ｂ）
、　（２０ｃ）、　（２０ｄ）を含む画像を撮像するの
で、第１．第２．第３．第４画像メモリ（１０ａ）、　
（１０ｂ）、　（ＩＯＣ）、　（１０ｄ）には、これら
の影（２０ａ）、　（２０ｂ）、　（２０ｃ）、　（２
ｏｄ）を含む濃度変換された画像情報が記憶される。と
ころで１回路部品（３ａ）は、その両端部に電極（至）
、圓を有しており、かつ。

その周辺部には電極（至）に接続された銅パターンＧｌ
）及び回路部品（３Ｊｌ）装着位置を指定するための白
マーキングＣ３ＬＣ３３が存在している。この場合、白
！−キング０３．ｅｔａと電極（至）、Ｃ３１とはいず
れも画像としては、いずれも白くなる。したがって、電
極（至）。

（７）部分から白マーキング０２．（至）を分離しなけ
れば。

回路部品（３ａ）を正確に認識することはできない。

そこで、第３図に示すように、濃度変換回路（９）にて
は、電極（７）と白マーキング■９国とが一定値にクリ
ップされるように設定しておく。なお、影（２０ａ）、
　（２０ｂ）、　（２０Ｃ）、　（２０ｄ）及び銅バｐ
−ンｏＩ）及び回路部品（３ａ）の電極■、（至）以外
の表面□□□は、正比例関係をもって濃度変換される。

すなわち１画像信号は１例えば入力濃度レベルがα以上
になった場合は、出力値がすべて例えばαの一定となり
。

入力値がα未清の場合は、出力値と入力値が同じ値とな
るように、濃度変換回路（９）にて変換処理されている
。しかして、第２図に示すように、第１゜第１画像メモ
９Ｊ　（１０ａ）、　（１０ｂ）に記憶された画像信号
Ａ、Ｂを減算回路（ｌｌａ）に呼出して、同一座標の信
号ごとにそれらの差を算出し、さらに、その差を示す信
号Ｅを加算回路（ＩＩＣ）に出力する。他方、第３．第
４画像メモリ（ＩＯＣ）、　（１０ｄ）　Ｋ記憶されて
いる画像信号Ｃ，Ｄについても、減算回路（ｌｌｂ）に
出力することにより、それらの差を算出し、その差を示
す信号Ｆを加算回路（ＩＩＣ）に出力する。かくて、第
４図は、信号Ｅが示す画像を示し、また、第５図は、信
号Ｆが示す画像を示している。ここで、斜線部分（ロ）
、（至）は、減算処理により、他部から抽出された電極
ＣＯＧ、（７）と白マーキング鵜、ｏａを示していて、
濃度レベルが同一にクリップされているので濃度がゼロ
となっている。かくて、加算回路（ｌｉｅ）　Ｋては、
信号Ｅ、ＦＫついて加算処理され、信号Ｇが出力される
。この信号Ｇは、第６図に示すように、電＠圓、（至）
）と白マーキングｏ２１．ｏａとが分離され、濃度ゼロ
の斜縁領域（至）・・・とじて抽出される。しかして、
信号Ｇは、２値化回路（Ｌっでたとえば濃度１のしきい
値で２値化すると、電極ω１回が論理値「ｌ」の２値化
信号Ｈが得られる。とくに、この場合、　Ａ／Ｄ画像情
報を濃度変換回路（９）により濃度変換しているので光
照明装置（７ａ）、　（７ｂ）、　（７Ｃ）、　（７１
すＫＪニル照明ム？、部品の方向性によりノイズを除く
ことができる。

つぎに、この信号Ｈを入力した演Ｊｔ１制御回路（ｌの
においては、第７図に示すように、１枢（１）、（至）
の重心（”　ｔ　Ｙｃ　）　ｗ　（ｘｃｙ　）’ｃ　）
を演算処理することにより。

被検出物体である回路部品（３ａ）の有無１位置ずれ。

傾きθなどを高速かつ高精度に認識することができる。

なお、上記実施例では４個の光照射装置を用いて所定領
域を切換え照射するようにしたが、この光照射装置は、
対象部品周辺にまんべんなく影を生ずるものであればよ
く、特に４個に限定されるものではない。

また、上記実施例では、撮像カメラから得られる画像情
報を一旦、第１．第２．第３．第４画像メモリに記憶し
たが１％にあとから得られる画像情報は１画像メモリに
記憶することなく、これをリアルタイムで処理するよう
にしてもよい。また。

濃度変換回路（９）は、一定レベル以上を固定値に変換
するものの他に、一定レベル以下を固定値に変長値化処
理を行うようにしてもよい。

なお、上記実施例は、回路基板における回路部品の認識
について説明したが、この発明は、それ以外の被検出物
体のｇ織にも適用できる。

〔発明の効果〕

照明手段により平面上に載置された三次元物体の各角部
の投影像が同一平面上に形成されるように配置し、それ
を順次点滅させることにより得られた各角部の影情報を
複数個ずつ組合せ演算することによって、各角部の位置
を算出するようにしたので、目的とする被検出物体を確
実に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である回路基板に取付けら
れた回路部品を認識する三次元物体の位置認識装置の構
成を示す図、第２図は回路基板の所定領域の斜め上方反
対方向から光を照射したときの所定領域の画像及びそれ
らの処理過程を示す図、第３図は濃度変換を示すグラフ
、第４図ないし第６図は画像処理の説明図、第７図は回
路部品の認識手法を示す図である。 （３ａ）〜（３ｄ）　：回路部品（三次元物体）、（６
）：撮像カメ２（撮像手段）。 （７１）、　（７ｂ）、　（７Ｃ）、　（７ｄ）　：光
照射装置（照明手段）。 αｌｓ：演算制御回路（演算手段）。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 ！ＴＯ夜 第１図 Ｃ２Ｄｂ、２０ｃ、２０ｄ　） 第３図 ４ｓ　４　図 １１゜ （。 第６図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平面上に載置された三次元物体の各角部の投影像が同一
   平面上に形成されるように配置しそれを順次点滅する照
   明手段と、この照明手段によって形成された各角部の影
   を上面から撮像する撮像手段と、この撮像手段によって
   撮像された各角部の影情報を複数個ずつ組合せ演算する
   ことによって各角部の位置を算出する演算手段とを具備
   することを特徴とする三次元物体の位置認識装置。