(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四辺を持つ電子部品を吸着して基板に装着する電子部品装着装置において、吸着した電子部品の姿勢を認識してそのずれと傾きを矯正して装着するにあたり、画像処理によって電子部品の輪郭抽出を行い、処理画像上の前記電子部品の輪郭線の外接四角形を求め、この外接四角形の向かい合う一対の辺のそれぞれの中点を中心とした所定の二つの処理範囲について前記電子部品の輪郭線上の点群データの直線近似を行い、それぞれの直線の傾きを求めてその平均値を前記電子部品の概略傾きとし、この概略傾きに基づいて前記輪郭線の向かい合う一対の辺における処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲について前記輪郭線上の点群データの直線近似を行って前記輪郭線の向かい合う一対の辺の近似直線を求めてそれら二本の直線の傾きの平均値を前記電子部品の傾きとし、さらに、前記輪郭線の他のもう一対の向かい合う辺について前記電子部品の傾きに基づいてそれぞれの処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲における前記輪郭線上の点群データについてそれぞれの重心を検出し、それらの重心を通って前記電子部品の傾きに垂直な傾きを持つ二本の直線をそれぞれ求めて前記輪郭線の他のもう一対の向かい合う辺の近似直線とし、続いて求めた合計四本の近似直線の四つの交点を求めてその水平方向および垂直方向の最大値と最小値を求め、それぞれの方向における最大値と最小値の中間値を前記電子部品の中心位置とし、この求めた前記電子部品の傾きと中心位置に基づいて装着前に電子部品の姿勢を矯正してから基板に装着する電子部品の装着姿勢矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に電子部品を装着する際に、画像処理によって電子部品の中心位置および傾きを検出してその姿勢を矯正する電子部品の装着姿勢矯正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の電子部品の装着姿勢矯正方法について図面を用いて説明する。
【０００３】
図１１は電子部品装着装置における電子部品の吸着から装着までの処理手順を示すフローチャートである。
【０００４】
チップ形電子部品等の微小な電子部品を基板に装着する際には、図１１のフローチャートに示すように、電子部品吸着工程＃１８で電子部品装着装置の電子部品吸着部（図示せず）にて電子部品を吸着して取り出し、次に、画像取り込み工程＃１９で前記同装置の画像取り込み部（図示せず）にて撮像された画像を画像メモリに取り込み、次に、吸着された電子部品の装着姿勢検出工程＃２０で画像処理によって電子部品の姿勢を検出し、次に電子部品の装着姿勢矯正工程＃２１で電子部品の装着姿勢の矯正を行い、次に、電子部品装着工程＃２２で前記同装置の電子部品装着部（図示せず）にて電子部品の基板への装着が行われ、工程＃２３で一連の処理が終了する。
【０００５】
また、従来、上記吸着された電子部品の装着姿勢検出工程＃２０での装着姿勢検出方法としては、特開平４−３５４０７２号公報に記載されたものが知られており、以下にこの従来の電子部品の装着姿勢検出方法について、図面を用いて説明する。
【０００６】
図１２は上記従来の電子部品の装着姿勢検出方法の手順を示すフローチャートであり、図１３、図１４、図１５は同従来の電子部品の装着姿勢検出方法を説明するための処理画面を示す平面図である。
【０００７】
まず、図１２に示すフローチャートの輪郭検出工程＃２４で、図１３に示すように二値輪郭追跡処理によって処理画面上の部品画像の輪郭線を検出し、図１２に示す重心検出工程＃２５で、図１３に示すように前記輪郭線の重心Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）を検出し、図１２に示す交点検出工程＃２６で、図１３に示すように重心Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）を通るＸ軸およびＹ軸に平行な直線ｍおよびｎと部品の輪郭線との交差点Ｐ１（ｘ１，ｙ１），Ｐ２（ｘ２，ｙ２），Ｐ３（ｘ３，ｙ３），Ｐ４（ｘ４，ｙ４）を求める。
【０００８】
次に、図１３に示すように交点Ｐ３−Ｐ４間の長さをｈｌｎ、交点Ｐ１−Ｐ２間の長さをｖｌｎとしたとき、図１２に示す処理範囲１工程＃２７および処理範囲２工程＃２９で、ｈｌｎ≧ｖｌｎの場合、交点Ｐ１を中心とする二つの処理範囲を決定する。
【０００９】
また、図１２に示す、処理範囲１工程＃２７および処理範囲２工程＃２９で、ｈｌｎ＜ｖｌｎの場合、交点Ｐ３を中心とする二つの処理範囲を決定する。
【００１０】
以下、ｈｌｎ≧ｖｌｎと仮定して説明を行う。このとき、前記二つの処理範囲は、図１４に示すΔｘｒ，Δｘｌで表される範囲となる。
【００１１】
上述のように二つの処理範囲が求められると、図１２に示す最小二乗法による直線検出工程＃２８および＃３０で、これらの処理範囲に含まれる電子部品の輪郭線上の点群データに対してそれぞれ最小二乗法を適用し、図１４に示す直線の傾きθ１，θ２を求める。
【００１２】
図１４に示すように一方の処理範囲に隣の辺が含まれている場合には、傾きθ２は直線の真の傾きに対してその絶対値が小さくなるため、傾きθ１，θ２の内で絶対値の大きい方の傾きをθ３とし、図１２に示す概略傾き決定工程＃３１で電子部品の傾きの概略値を決定する。
【００１３】
上述のように、電子部品の概略の傾きθ３が求められると、図１２に示す四辺の処理範囲決定工程＃３２で、電子部品の辺の長さｈｌ，ｖｌと概略の傾きθ３によって、図１５に示すように交点Ｐ１を中心とする処理範囲Δｘａ０を求める。
【００１４】
ここで、図１５に示すように交点Ｐ１は辺の中心に対して図示のｘｄだけずれているために前記処理範囲Δｘａ０をｘｄだけシフトし、最終的な処理範囲Δｘ０を求める。同様にして、電子部品の他の三辺上の処理範囲をそれぞれ求め、図１２に示す四辺の最小二乗法による直線検出工程＃３３で、四つの処理範囲での電子部品の輪郭線上のそれぞれの点群データについて最小二乗法による直線近似を行い、電子部品の四辺の傾きをそれぞれ求める。
【００１５】
そして、図１２に示す電子部品の傾き／中心演算工程＃３４で求めた四辺の傾きを平均することによって電子部品の傾きを求め、電子部品の中心の演算を行い、図１２に示す工程＃３５で、一連の電子部品の装着姿勢検出の処理を終了するようにしたものであった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電子部品の装着姿勢検出方法では、図２に示すようなセラミックコンデンサ１等のチップ形電子部品においては、半田等がメッキされている電極部分２が丸みを帯びているため、電極部分２における最小二乗法による近似直線の算出結果が不正確になり、前記電子部品の中心位置および傾きを正確に求めることができなかった。また、対象物の四辺全てについて最小二乗直線を求める方法では処理時間が長くなるという欠点があった。
【００１７】
本発明はこのような従来の課題を解決し、セラミックコンデンサ等、電子部品の一部が丸みを帯びているような電子部品においても、その中心位置および傾きを精度よく検出し、電子部品の姿勢検出を迅速に行って矯正することが可能な電子部品の装着姿勢矯正方法を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、二値化処理によって電子部品の輪郭抽出を行い、輪郭追跡処理によって処理画像上の電子部品の外接四角形を求め、この外接四角形の向かい合う一対の辺のそれぞれの中点を中心とした所定の二つの処理範囲内の電子部品の輪郭線上の点群データについて最小二乗法による直線近似を行ってそれらの直線の傾きの平均値を上記電子部品の概略傾きとし、この概略傾きに基づいて電子部品の向かい合う一対の辺における処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲内での電子部品の輪郭線上の点群データについて最小二乗法による直線近似を行い、電子部品の向かい合う一対の辺を直線近似し、それらの直線の傾きの平均値を電子部品の傾きとして求め、さらに、他の向かい合う一対の辺について電子部品の傾きに基づいて処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲内の電子部品の輪郭線上の点群データについてそれぞれの重心を検出し、それらの重心を通って電子部品の傾きに垂直な傾きを持つ直線をそれぞれ求めて電子部品の他のもう一つの一対の辺の近似直線とし、既に求めた電子部品の向かい合う一対の辺の近似直線との四つの交点をそれぞれ求め、その水平方向および垂直方向の最大値と最小値を求め、それぞれの方向における最大値と最小値の中間値を電子部品の中心位置として求める方法としたものである。これにより、電子部品の姿勢を高速かつ精度よく検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、二値化処理によって電子部品の輪郭抽出を行い、輪郭追跡処理によって処理画像上の電子部品の外接四角形を求め、この外接四角形の向かい合う一対の辺のそれぞれの中点を中心とした所定の二つの処理範囲内の電子部品の輪郭線上の点群データについて最小二乗法による直線近似を行って、それらの直線の傾きの平均値を電子部品の概略傾きとし、この概略傾きに基づいて電子部品の向かい合う一対の辺における処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲内での電子部品の輪郭線上の点線群データについて最小二乗法による直線近似を行い、電子部品の向かい合う一対の辺を直線近似し、それらの直線の傾きの平均値を電子部品の傾きとして求め、さらに、他の向かい合う一対の辺について電子部品の傾きに基づいて処理範囲を決定し、この決定された各処理範囲内の電子部品の輪郭線上の点群データについてそれぞれの重心を検出し、それらの重心を通って電子部品の傾きに垂直な傾きを持つ直線をそれぞれ求めて電子部品の他のもう一つの一対の辺の近似直線とし、既に求めた電子部品の向かい合う一対の辺の近似直線との四つの交点をそれぞれ求め、その水平方向および垂直方向の最大値と最小値を求め、それぞれの方向における最大値と最小値の中間値を電子部品の中心位置として求める方法としたものであり、電子部品の姿勢を高速かつ精度よく検出することができる。
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、同実施の形態による電子部品の装着姿勢矯正方法の処理手順を示すフローチャート、図２はセラミックコンデンサの斜視図、図３〜図１０は同実施の形態による電子部品の装着姿勢矯正方法の各工程を説明するための処理画面を示す平面図である。なお、電子部品装着の全工程については従来と同様であるので、その詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細な説明を行う。
【００２１】
まず、図１に示す電子部品の輪郭抽出工程＃１で、二値輪郭追跡処理により図３に示すように処理画面上の部品画像の輪郭（以下、電子部品という）３を求め、続いて図１に示す輪郭外接四角形算出工程＃２で、図３に示すように処理画面上の電子部品３の外接四角形４を求め、続いて図１に示す輪郭外接四角形中心算出工程＃３で、図３に示すように上記外接四角形４の中心をＭ（ｘｍ，ｙｍ）として求め、続いて図１に示す電子部品３の向かい合う一対の辺における処理範囲算出工程＃４で、あらかじめ設定されている電子部品３の向かい合う一対の辺の長さをｐｌとして、図３に示すようにｘｍを中心とした（数１）で表される処理範囲５（Δｘｔ），６（Δｘｂ）を決定する。
【００２２】
【数１】
0003694954.tif 000002
【００２３】
上記のように処理範囲５（Δｘｔ），６（Δｘｂ）が求められると、図１に示す各処理範囲における電子部品３の輪郭線上の点群データの検出１工程＃５で、これら処理範囲５，６に含まれる電子部品３の輪郭線上の点群データを検出し、続いて図１に示す点群データの直線近似による電子部品の概略傾き算出工程＃６で、これら二組の点群データに対してそれぞれ最小二乗法を適用して電子部品３の輪郭線の直線近似を行い、図４に示すように電子部品３の向かい合う一対の辺の概略の近似直線７および８を求め、それぞれの直線の傾きの平均値θａｂを電子部品３の概略の傾きとする。
【００２４】
部品の概略の傾きθａｂが求められると、図１に示す概略傾きに基づく電子部品の一対の辺における処理範囲の算出工程＃７で、図５に示すように電子部品３の向かい合う一対の辺における処理範囲をθａｂに基づいて、外接四角形４の中心点Ｍから近似直線７および８に下ろした垂線との交点ＭＴおよびＭＢが中心となるようにｗｄ（＝ｗｌ／２・ｓｉｎθａｂ）だけ移動し、（数２）で表される処理範囲９（Δｘｄｔ），１０（Δｘｄｂ）を決定する。
【００２５】
【数２】
0003694954.tif 000003
【００２６】
上記のように処理範囲９（Δｘｄｔ），１０（Δｘｄｂ）が求められると図１に示す各処理範囲における電子部品の輪郭線上の点群データの検出工程＃８で、これら処理範囲９，１０に含まれる電子部品３の輪郭線上の点群データを検出し、続いて図１に示す点群データの直線近似による電子部品の向かい合う一対の辺の近似直線算出工程＃９で、これら二組の点群データに対してそれぞれ最小二乗法を適用して電子部品３の輪郭線の直線近似を行い、図６に示すように（数３）で表される電子部品３の向かい合う一対の辺の近似直線１１および１２を求め、それぞれの直線の傾きの平均値Ｓを求める。
【００２７】
このときの電子部品３の傾きをθとすると、電子部品３の傾きθは（数３）で表され、図１に示す電子部品傾きの算出工程＃１０で電子部品３の傾きθを求める。
【００２８】
【数３】
0003694954.tif 000004
【００２９】
電子部品３の傾きθが求められると、図１に示す電子部品傾きに基づく他の向かい合う一対の辺における処理範囲の算出工程＃１１で、図７に示すように電子部品３の他の向かい合う一対の辺における処理範囲を電子部品３の傾きθに基づいて、外接四角形４の中心点Ｍを通り、傾きＳ（＝ｔａｎ-1θ）を持つ直線１３と電子部品３の端点との交点ＭＬおよびＭＲが中点となるように、１ｄ（＝ｐｌ／２・ｓｉｎθ）だけ移動し、あらかじめ設定されている電子部品の他の向かい合う一対の辺の長さをｗｌとして、図７に示すように（数４）で表される処理範囲１４（Δｙｌ），１５（Δｙｒ）を決定する。
【００３０】
【数４】
0003694954.tif 000005
【００３１】
上記のように処理範囲１４（Δｙｌ），１５（Δｙｒ）が求められると、図１に示す各処理範囲における電子部品の輪郭線上の点群データの検出工程＃１２で、これら処理範囲１４，１５に含まれる電子部品の輪郭線上の点群データを検出し、図１に示す各処理範囲における電子部品の輪郭線上の点群データの重心の算出工程＃１３で、各処理範囲における重心ＧＬおよびＧＲをそれぞれ求める。
【００３２】
図８は、処理範囲１４および、その付近の処理上の電子部品３の画像の拡大図であり、図中の正方形のマスは、点データすなわち、画素を表し、処理範囲１４に含まれる電子部品３の輪郭線上の点群データ１８について、その重心ＧＬを検出する。これは、処理範囲１５における処理範囲重心ＧＲを求める際も同様である。
【００３３】
次に、図１に示す他の向かい合う一対の辺の近似直線の算出工程＃１４で、図９に示すように、（数５）で表される重心ＧＬおよびＧＲを通り電子部品３の傾きθに垂直な傾きを持つ直線１６および１７を求める。
【００３４】
【数５】
0003694954.tif 000006
【００３５】
次に、図１に示す算出された電子部品の四辺の近似直線算出工程＃１５で、図１０に示すように既に求めた四本の直線についてそれぞれの交点を求め、それぞれＣａ（ｘａ，ｙａ），Ｃｂ（ｘｂ，ｙｂ），Ｃｃ（ｘｃ，ｙｃ），Ｃｄ（ｘｄ，ｙｄ）とし、そのＸ座標の最大値をＸｍａｘ、最小値をＸｍｉｎ、Ｙ座標の最大値をＹｍａｘ、最小値をＹｍｉｎとして、図１に示す電子部品中心算出工程＃１６で、図１０に示すように（数６）で表される座標Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）を電子部品中心として求める。
【００３６】
【数６】
0003694954.tif 000007
【００３７】
このようにして装着姿勢が検出された電子部品３は、検出結果に基づいて装着姿勢が矯正された後に基板に装着され、図１の＃１７の工程で一連の処理が終了する。
【００３８】
以上のように本発明の電子部品の装着姿勢矯正方法では、まず、吸着した電子部品３の概略の傾きθａｂを求め、この概略の傾きθａｂに基づいて図５に示すような電子部品３の一対の辺における処理範囲９（Δｘｄｔ），１０（Δｘｄｂ）を決定し、この処理範囲９（Δｘｄｔ），１０（Δｘｄｂ）内の電子部品３の輪郭線上の点群データについて最小二乗法による直線近似を行い、それぞれの直線を電子部品３の向かい合う一対の辺の近似直線として求め、それら二本の直線の傾きの平均値を電子部品３の傾きθとして検出し、この傾きθに基づいて図７に示すような電子部品３の他の一対の辺における処理範囲１４（Δｙｌ），１５（Δｙｒ）を決定し、この処理範囲１４（Δｙｌ），１５（Δｙｒ）内の電子部品の輪郭線上の点群データについて各処理範囲における重心をそれぞれ求め、これらの重心を通って電子部品傾きθに垂直な傾きを持つ直線を算出し、求めた四本の直線の交点の中点を電子部品中心として求めるようにしたため、図２に示すようなセラミックコンデンサ１のように電子部品の半田等でメッキされた電極部分２等の電子部品の一部分が丸みを帯びている電子部品においても、その姿勢を精度よく検出することができる。
【００３９】
また、計算量の多くなる最小二乗法による直線検出を、電子部品３の向かい合う一対の辺における二本の直線のみにしたことにより、計算量を減らし、処理時間を短縮することができるため、電子部品３の姿勢を高速かつ精度よく検出することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、セラミックコンデンサのような一部分が丸みを帯びている電子部品であっても、その姿勢を高速かつ精度よく検出し、装着姿勢を正しく矯正することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による吸着された電子部品の装着姿勢矯正方法の処理手順を示すフローチャート
【図２】セラミックコンデンサの形状を示す斜視図
【図３】図１の＃２，＃３，＃４の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図４】図１の＃５，＃６の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図５】図１の＃７の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図６】図１の＃８，＃９，＃１０の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図７】図１の＃１１の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図８】図１の＃１２，＃１３の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図９】図１の＃１４の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図１０】図１の＃１５，＃１６の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図１１】電子部品装着装置における電子部品の吸着から装着までの全工程を示すフローチャート
【図１２】従来の電子部品の姿勢検出方法の処理手順を示すフローチャート
【図１３】図１２の＃２４，＃２５，＃２６の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図１４】図１２の＃２７，＃２８，＃２９，＃３０，＃３１の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【図１５】図１２の＃３２，＃３３，＃３４の工程を説明するための処理画面を示す平面図
【符号の説明】
１  セラミックコンデンサ
２  電極部分
３  セラミックコンデンサの処理画面上の電子部品画像の輪郭線（電子部品）
４  同電子部品画像の輪郭の外接四角形
５（Δｘｔ）  電子部品の概略傾き検出処理範囲
６（Δｘｂ）  電子部品の概略傾き検出処理範囲
７  電子部品の向かい合う一対の辺における一つの辺の概略の近似直線
８  電子部品の向かい合う一対の辺における他のもう一つの辺の概略の近似直線
９（Δｘｄｔ）  電子部品の傾き検出処理範囲
１０（Δｘｄｂ）  電子部品の傾き検出処理範囲
１１  電子部品の向かい合う一対の辺における一つの辺の近似直線
１２  電子部品の向かい合う一対の辺における他のもう一つの辺の近似直線
１３  電子部品画像の輪郭の外接四角形の中心を通り、電子部品の傾きに等しい傾きを持つ直線
１４（Δｙｌ）  電子部品の他の一対の辺における一つの辺の電子部品の輪郭線上の点群データの重心検出処理範囲
１５（Δｙｒ）  電子部品の他の一対の辺における他のもう一つの辺の電子部品の輪郭線上の点群データの重心検出処理範囲
１６  電子部品の他の一対の辺における一つの辺の電子部品の輪郭線上の点群データの重心を通り、電子部品の傾きに垂直な傾きを持つ直線
１７  電子部品の他の一対の辺における他のもう一つの辺の電子部品の輪郭線上の点群データの重心を通り、電子部品の傾きに垂直な傾きを持つ直線
１８  処理画像上の電子部品の輪郭線上の点群データ
Ｍ  電子部品画像の輪郭の外接四角形の中心
ｐｌ  あらかじめ設定されている電子部品の向かい合う一対の辺の長さ
ｗｌ  あらかじめ設定されている電子部品の他のもう一つの向かい合う一対の辺の長さ
θａｂ  電子部品の概略傾き
θ  電子部品の傾き
ＭＴ  Ｍから近似直線７に下ろした垂線と近似直線７との交点
ＭＢ  Ｍから近似直線８に下ろした垂線と近似直線８との交点
ｗｄ  電子部品の向かい合う一対の辺における処理範囲の移動距離
ＭＬ  直線１２と電子部品の一つの端点との交点
ＭＲ  直線１２と電子部品の他のもう一つの端点との交点
１ｄ  電子部品の他の向かい合う一対の辺における処理範囲の移動距離
ＧＬ  電子部品の他の向かい合う一対の辺での一つの処理範囲における電子部品の輪郭線上の点群データの重心
ＧＲ  電子部品の他の向かい合う一対の辺での他のもう一つの処理範囲における電子部品の輪郭線上の点群データの重心
Ｃａ（ｘａ，ｙａ）  算出された近似直線１１と１６との交点
Ｃｂ（ｘｂ，ｙｂ）  算出された近似直線１１と１７との交点
Ｃｃ（ｘｃ，ｙｃ）  算出された近似直線１２と１７との交点
Ｃｄ（ｘｄ，ｙｄ）  算出された近似直線１２と１６との交点
Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）  算出された電子部品の中心
【図１】
0003694954.tif 000008
【図２】
0003694954.tif 000009
【図３】
0003694954.tif 000010
【図４】
0003694954.tif 000011
【図５】
0003694954.tif 000012
【図６】
0003694954.tif 000013
【図７】
0003694954.tif 000014
【図８】
0003694954.tif 000015
【図９】
0003694954.tif 000016
【図１０】
0003694954.tif 000017
【図１１】
0003694954.tif 000018
【図１２】
0003694954.tif 000019
【図１３】
0003694954.tif 000020
【図１４】
0003694954.tif 000021
【図１５】
0003694954.tif 000022