JPH04225300A - 画像位置決め方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の位置決めを
、テレビカメラからの画像を用いて行おうと言う際に有
効であり、電子部品の組立装置や位置の検査装置に適用
できる。特に、電子部品の機械的な位置決め手段を持た
ない組立装置に於て、画像による詳細な位置決めの前に
予備的な位置決めを行うことで、信頼性の高い位置認識
を行うことができる。

【０００２】

【従来の技術】このような電子部品の位置決め方式につ
いては、従来、特開昭６２−８６７８９に述べられた様
な方式や、特開昭６１−１１５１０５に述べられた様な
方法が用いられてきた。この方法は、たとえば特開昭６
２−８６７８９に於いては、図３に示すように電子部品
のシルエット像のリード部に計測用の仮想的な線を引き
、この計測線に沿って白から黒、黒から白に明るさの変
化する点をｘ方向に付いてｘ（ｉ）、ｙ方向に付いてｙ
（ｊ）とするとき、その変化点の平均位置（Ｘ，Ｙ）を
次の様に求めて、中心位置とする。

【０００３】（数１） Ｘ＝Σｘ（ｉ）／ｍ　　　　　　但し、Σはｘ方向全て
の変化点位置の加算、 ｍはその点数。

【０００４】（数２） Ｙ＝Σｙ（ｉ）／ｎ　　　　　　但し、Σはｙ方向全て
の変化点位置の加算、 ｎはその点数。

【０００５】また、特開昭６１−１１５１０５に述べら
れた方法では、図４に示すように電子部品のシルエット
像で、リード列の外側から２番目のリードの先端を探し
、その座標値（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））をＩＣの対角方向
で２ヵ所求め、その平均を求めて位置決めする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記にのべた
従来技術は、どちらも精密にＩＣなどの部品位置を決定
できる方法であるが、最初の方法ではＩＣのリード部の
画像上にきちんと計測線を引くことができなければなら
ず、また、２番目の方法では画像を拡大して撮像するた
めに、画面中にＩＣのコーナー部が入らなければならな
い。このために、従来の方法では、あらかじめ機械的な
位置決め機構をもちいて概略の位置決めを行い、その後
、テレビカメラによる画像位置決めを行っていた。

【０００７】しかし、機械的な粗位置決め機構は、部品
の大きさや形に合わせて用意する必要があり、組立装置
などが多様な部品に対応しようとする場合、それをすべ
て用意することは困難なものとなっていた。

【０００８】本発明の目的は、この様な機械的な粗位置
決め機構を設ける事なく、全体画像を解析することで、
画像上で粗位置決めを行い、その結果に基づいて精密に
位置決めできる上記に述べるような方法と組み合わせる
ことで、信頼性の高い精密な位置決め方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、テレビカメラで撮像した画像の外形輪郭
を抽出し、もしくは部品領域の投影分布をとることによ
り画面内の画像の概略位置を決定し、それをもとに特定
の情報に着目して詳細な位置決めをすることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】本発明では、あらかじめ画像の輪郭から外接長
方形を決定し、それをもとに計測線を引くことで、部品
がどの様な位置や角度になっていても、リードの画像の
ある位置に正確に計測線を引くことが可能になり、信頼
性の高い、正確な位置決めを行うことをできる。そして
、これにより、機械的な粗位置決め機構を使用する必要
が無くなるため、多様な部品の組立が可能な自動組立機
や検査装置を構成することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図６は、
本発明が適用される電子部品組立機の例である。部品を
組み立てるためのヘッド部と、そのヘッドを移動させる
ためのＸＹロボット、基板をのせるテーブルと、ヘッド
が保持した部品を下方からみて位置決めするテレビカメ
ラ、部品の上方から部品を照射する照明系８、テレビカ
メラの信号を処理し、画像処理する画像処理装置７、画
像処理装置７から位置データを受け取り、ＸＹテーブル
やヘッドを操作して組立を行わせるコントローラ、およ
び部品供給部からなる。

【００１２】図７は、本組立装置が対象とする部品の例
である。４方向にリードをもつＱＦＰ、２方向にリード
をもつＳＯＰ、角形チップ、円筒型チップ、電解コンデ
ンサなどの異形チップ、コネクタなどの多様な形状のも
のがあり、サイズも大小各種のものに渡っている。

【００１３】図８は、これらの内のＱＦＰとコネクタの
シルエット画像の例である。このシルエット像を得る照
明系８の構成の一例は、図９の様なものである。シルエ
ット画像は、図２の画像処理装置７のメモリ中に取り込
まれ、画像処理部により処理される。

【００１４】この画像の処理の流れを図１に示す。シル
エット画像は、ステップ１の画像入力により画像処理装
置７のメモリ中に取り込まれる。次に、ステップ２の多
角形近似処理により、図１０の様に多角形に近似される
。この、多角形近似いは、特開昭５９−１５４５７４に
あるようなテーブル参照を行うなどの方法がある。この
結果、画像の外形を（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））の頂点座標
の列として表すことが出来る。

【００１５】ステップ３の凸包処理とは、図１０の多角
形近似によって得られた画像輪郭情報をもとに、その凹
部を埋め、外形輪郭を凸図形化することである。この方
法には、日本オペレーションズ・リサーチ学会の報文シ
リーズ、Ｔ−８３−１、地理的情報の処理に関する基本
アルゴリズム、ｐｐ．９２−９３に、記述されているＧ
ｒａｈａｍの方法などの技法があるが、図１０に示すよ
うに多角形近似されたデータでは、図１１に示すように
順次、辺のなす角度を調べ、それが凹である場合、その
間の点を省くと言う処理を、多角形データを１周りする
間に１度も発生しなくなるまで繰り返すなどの簡便な方
法でも、実行することができる。

【００１６】ステップ４の外接長方形の決定では、部品
のシルエット画像に一番良く重なる長方形を選ばなけれ
ばならない。この外接長方形処理の詳細は、図１２のフ
ロー図で示される。まず、一つの辺を選び、その辺と次
の辺のなす角度を調べる。その角度が、あらかじめ与え
られた角度（たとえば５度程度）の微小な角度である間
は、次の辺へと順次調べていく。そして、選ばれた２つ
の辺のなす角度が与えられた角度を越えたなら、もう一
方の辺を次の辺に進め、角度を調べ直す。これを、順次
、外形を一周するまで続け、この様にして選ばれた、与
えられた角度内で最長の距離を与える点間に含まれる多
角形頂点群をもとに、最小自乗法などで直線を決定、こ
の直線に対し垂直、平行に線を引き、他の点群をすべて
含む長方形を決定する。これが、外接長方形である。

【００１７】これをもとに、たとえばＱＦＰの画像では
、図１３に示すように、長方形の各辺に平行に、あらか
じめ与えられた規定量、△Ｌだけ内側に計測線を引くこ
とで、特開昭６２−８６７８９に述べるような方法で位
置決めすることができる（ステップ６）。また、角形チ
ップなどに対しては、図１４に示すように、外接長方形
のコーナーから規定量△Ｌだけ内側に、位置決めウィン
ドウを設定すると、その明るさの変化点を精密に求める
ことで、全部のウィンドウで計算される位置を総合して
、位置や角度を決定できる（ステップ５）。

【００１８】ところで、図９に示した様な照明系の場合
では、ノズルがチャックする部品がノズルに較べて比較
的小さいと、部品を保持する位置によっては、角型チッ
プを見るような場合に、図１５に示すように、シルエッ
ト画像の一部にノズルの影が現れる。ここで、ノズルの
出現位置とその大きさは、あらかじめ部品を保持してい
ないノズルをテレビカメラで撮像することで、確認して
おくことができる。ノズルの場合、ノズル中心の座標と
その半径が分かれば十分である。そこで、シルエット画
像の多角形近似を行い、その頂点の座標データを決定し
た後で、図１６に示すようにノズルの中心からノズル半
径ｒに許容幅△ｒを加えた半径内にある頂点群を除くこ
とで、ノズルの影響を除去した外接長方形を決定できる
。この様に頂点列で除かれる点があっても、凸包処理を
行うため、角型の部品のコーナー部がノズルで隠されな
い限り、画像による位置決めを行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった、多
様な部品を、機械的位置決め機構無しに画像のみを利用
して位置決めすることが出来るため、多品種の電子部品
に対応することの出来る組立装置や検査装置を構成する
ことができる。また、機械的位置決め機構が不要なため
、装置も簡単であり、安価なものとすることができる。 また、位置決めの信頼性も高く、認識精度も十分なもの
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像位置決め方法の処理の流れを
示すフローチャートである。

【図２】本発明に係る画像位置決め処理装置を示すブロ
ック図である。

【図３】従来の電子部品の位置決め方法を示す図であり
、電子部品のシルエット像のリード部に引かれた計測線
による位置計測を示す図。

【図４】従来の電子部品の位置決め方法を示す図であり
、電子部品のシルエット像で、リード列の外側から２番
目のリードの先端位置を検出して位置検出を示す図。

【図５】本発明に係る画像位置決め方法における、外接
長方形の決定方法を示す図。

【図６】本発明が適用される電子部品組立機を示す斜視
図である。

【図７】図６の電子部品組立機が対象とする部品の例を
示す図である。

【図８】図７の電子部品のうちＱＦＰ、コネクタのシル
エット像の例を示す図である。

【図９】本発明の係る画像処理装置の照明系を示す図で
ある。

【図１０】本発明の凸包処理を説明するための多角形近
似処理を示す図である。

【図１１】本発明に係る凸包処理を説明するための図で
ある。

【図１２】本発明に係る画像位置決め方法における外接
長方形の決定の処理フローを示す図である。

【図１３】本発明に係る画像位置決め方法における計測
線を用いた位置決め方法を示す図である。

【図１４】本発明に係る画像位置決め方法におけるウィ
ンドウを用いた位置決め方法を示す図である。

【図１５】図９の照明系を用いた場合に現れるノズルの
見えるシルエット像を示す図。

【図１６】図１５のシルエット像からノズルの影を除去
する画像処理を説明するための図である。

【符号の説明】

１は画像入力のステップ、２は多角形近似のステップ、
３は凸包処理のステップ、４は外接長方形の決定のステ
ップ、５はウィンドウによる位置決定のステップ、６は
計測線に位置決定のステップ、

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テレビカメラで撮像した画像の外形輪郭を
   抽出し、もしくは部品領域の投像分布をとり、それによ
   り画面内の画像の概略位置を決定し、それをもとに特定
   の情報に着目して詳細位置決めを行うことを特徴とする
   画像位置決め方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の外形輪郭の抽出に、多角形近似処理を行うこと
   を特徴とする画像位置決め方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の輪郭情報を基に外接長方形を決定し、それを基
   に詳細位置決めを行うことを特徴とする画像位置決め方
   法。
4. 【請求項４】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の概略位置決めを行った後に、その位置情報を基
   に詳細な位置決めの為のウィンドウを設定し、ウィンド
   ウ内の明るさ変化を処理することで、詳細な位置決めを
   行うことを特徴とする画像位置決め方法。
5. 【請求項５】請求項４記載のウィンドウを用いた画像位
   置決め方法において、請求項３記載の外接長方形の辺を
   基に、ウィンドウの位置を対称形に位置決めすることに
   より、容易にウィンドウ設定を可能にすることを特徴と
   するウィンドウの設定方法。
6. 【請求項６】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の概略位置決めを行った後に、その位置情報をも
   とに詳細な位置決めのための繰り返しパターンの明暗変
   化を調べる計測線を画面内に設定し、その計測線上の明
   暗変化から高精度に位置決めを行うことを特徴とする画
   像位置決め方法。
7. 【請求項７】請求項６記載の計測線を用いた画像位置決
   め方法において、請求項３記載の外接長方形の辺を基に
   、ウィンドウの位置を辺の縁や中央などからの相対位置
   として決定することにより、容易に計測線位置を設定で
   きることを特徴とする計測線の設定方法。
8. 【請求項８】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の概略位置決めを行った後に、その位置情報を基
   に画像中の特徴的な形状を持つ位置をさがし、その組合
   せにより精密に位置決めを行うことを特徴とする画像位
   置決め方法。
9. 【請求項９】請求項１記載の画像位置決め方法において
   、画像の輪郭情報を抽出したあとで、その輪郭情報から
   あらかじめ分かっている、部品画像に重なって現れる他
   の画像情報の輪郭情報を除去することにより、他の画像
   情報の影響を除去して、正確な位置計算を行うことを特
   徴とする画像位置決め方法。
10. 【請求項１０】請求項２記載の画像の多角形近似データ
    をもとに画像の位置決めを行う方法において、多角形の
    頂点列の座標データから、あらかじめ分かっている部品
    画像に重なって現れる他の画像領域に属する座標データ
    を除去することにより、他の画像情報の影響を除去して
    、正確な位置計算を行うことを特徴とする画像位置決め
    方法。
11. 【請求項１１】テレビカメラで撮像された画像情報を格
    納する手段と、該画像情報に基いて画像の外形輪郭を抽
    出し、画面内の画像の概略位置を決定しする画像処理手
    段とからなることを特徴とする画像処理装置。
12. 【請求項１２】請求項１記載の画像位置決め方法を、テ
    レビカメラと照明系と画像処理装置からなる電子部品の
    組立機における画像処理装置の機能として有することを
    特徴とする電子部品の組立機。
13. 【請求項１３】請求項３記載の外接長方形に対し、部品
    毎に記憶している幅や長さなどの情報と比較し、部品の
    良否や姿勢の良否を判定することを特徴とする部品の組
    立機または検査機。