(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識マークを含む画像を撮像するカメラと、撮像された画像データを記憶する画像記憶部と、この画像データと前記認識マークの登録パターンに基づいて前記認識マークを画像認識する認識処理部と、前記認識マークの特徴データおよび画像上での画素サイズと実寸法との関係を特定する換算データを記憶するデータ記憶部と、前記特徴データおよび換算データに基づき前記登録パターンを作成する登録パターン作成部と、前記認識処理部の画像認識結果と前記換算データに基づいて寸法換算処理を行い、前記認識マークの位置を特定する換算処理部とを備えたことを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
カメラで撮像した認識マークを含む画像データを画像記憶部へ記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された認識マークの登録パターンと前記画像データに基づき前記認識マークの位置を特定する画像認識方法であって、データ記憶部に記憶された前記認識マークの特徴データおよび画像上での画素サイズと実寸法との関係を特定する換算データに基づき、登録パターン作成部により認識マークの登録パターンを作成する工程と、撮像された前記認識マークを含む画像データを画像記憶部に記憶させる工程と、前記画像データと前記登録パターンに基づいて認識処理部により前記認識マークを画像認識する工程と、この画像認識結果と前記換算データに基づいて寸法換算処理を行い、前記認識マークの位置を特定する工程とを含むことを特徴とする画像認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの認識マークを画像で認識する画像認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装装置などにおける位置決め方法として、画像認識による方法が広く用いられている。この方法は、電子部品や基板に設けられた認識マークを含む範囲を撮像し、撮像された画像の中から認識マークを特定し、特定された認識マークの位置を検出することにより電子部品や基板の位置を求めるものである。この検出を行う際には、認識マークのパターン画像として予め画像認識装置に登録された登録パターンと、撮像された画像とをマッチングさせることが行われる。従来の画像認識方法においては、登録パターンの登録に際しては実際に検査を行う電子部品や基板のうち良好な認識マークを有するものを選び、その認識マークをカメラで撮り込むティーチング操作を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記ティーチング操作は熟練を必要とするものであるため、認識マークの画像の撮り込み時には登録誤差が発生し易く、そしてこの登録誤差がそのまま検出位置座標の誤差となっていた。すなわち認識マークの検出精度はパターン登録時にティーチング操作を行う作業者の熟練度によって制約される。また従来の画像認識方法では、認識マークのサイズにばらつきがある場合には認識精度が安定せず認識エラーを発生し易いものであった。このように従来の画像認識方法は、パターン登録時に熟練を必要として操作性が悪く、認識精度が安定しないという問題点があった。
【０００４】
ところで、電子部品の実装ラインなどの作業ラインは一般に複数の装置によって構成され、電子部品が実装される基板は、これらの装置を順次経て所定の作業が行われる。そして各々の装置では、基板に形成された同一の認識マークによって位置決めが行われる。一般にこれらの機械装置はラインコントローラ等のホストコンピュータによって管理されており、前述の認識マークのデータは、各装置ごとの個別の画像データとしてホストコンピュータに登録されていた。
【０００５】
しかしながら、多数の装置により構成されるラインを管理する場合には、以下に述べる理由により膨大な量のデータを記憶させる必要があった。すなわち、基板に形状・寸法的に同一の認識マークが形成されている場合でも、この基板が異る装置で撮像され認識処理が行われる際には、各個別装置ごとに認識マークの登録パターンとして個別の画像データを準備することが必要になる。これは異る種類の装置についてはもちろん、同一機種の装置であっても複数機存在する場合についても同様であり、登録パターンの画像データは各装置、機体にに対応した別個のものが求められる。画像を撮り込む光学系と撮像面の位置関係などの違いにより、各装置には固有の機差が存在し、基板上での実寸法と撮像された画像上での画素サイズとの関係を示す換算係数が異るからである。
【０００６】
このため、ホストコンピュータは各装置毎に、対象とされる基板などによって複数種類の認識マークの画像データを記憶して管理する必要があった。そして画像データの記憶には大きな記憶容量を要することから、ライン全体としては膨大な量のデータを管理することとなり、この結果従来の画像認識装置では、記憶容量負荷が大きく設備費用とデータ管理負荷が増大するという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、操作性に優れ認識精度が安定し、かつ記憶容量負荷を減少させて設備費用を低減し、データ管理負荷を軽減することができる画像認識装置および画像認識方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像認識装置は、認識マークを含む画像を撮像するカメラと、撮像された画像データを記憶する画像記憶部と、この画像データと前記認識マークの登録パターンに基づいて前記認識マークを画像認識する認識処理部と、前記認識マークの特徴データおよび画像上での画素サイズと実寸法との関係を特定する換算データを記憶するデータ記憶部と、前記特徴データおよび換算データに基づき前記登録パターンを作成する登録パターン作成部と、前記認識処理部の画像認識結果と前記換算データに基づいて寸法換算処理を行い、前記認識マークの位置を特定する換算処理部とを備えた。
【０００９】
請求項２記載の画像認識方法は、カメラで撮像した認識マークを含む画像データを画像記憶部へ記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された認識マークの登録パターンと前記画像データに基づき前記認識マークの位置を特定する画像認識方法であって、データ記憶部に記憶された前記認識マークの特徴データおよび画像上での画素サイズと実寸法との関係を特定する換算データに基づき、登録パターン作成部により認識マークの登録パターンを作成する工程と、撮像された前記認識マークを含む画像データを画像記憶部に記憶させる工程と、前記画像データと前記登録パターンに基づいて認識処理部により前記認識マークを画像認識する工程と、この画像認識結果と前記換算データに基づいて寸法換算処理を行い、前記認識マークの位置を特定する工程とを含む。
【００１０】
各請求項記載の発明によれば、認識マークの形状や寸法などの特徴を特定する特徴データおよび撮像画面上での画素サイズと実寸法のと関係を特定する換算データに基づき認識マークの登録パターンを作成することにより、ティーチング作業を必要とせず操作性を向上させるとともに認識精度を安定させることができ、かつ各装置ごとに登録パターンをデータ容量の大きい画像データの形で記憶させる必要がなく、必要記憶容量を減少させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の画像認識装置の構成を示すブロック図、図２は同画像認識装置の処理の流れを示す処理ブロック図、図３は同認識マークの平面図、図４は同ラインコントロールシステムのブロック図である。
【００１２】
まず図１を参照して画像認識装置の構成を説明する。図１において、位置認識対象の基板１には十字形の認識マークＭが印刷により形成されている。基板１の認識マークＭを含む範囲はカメラ２により撮像される。ＡＤ変換部３はカメラ２のアナログ画像データをデジタル画像データにＡＤ変換する。画像記憶部４はＡＤ変換されたデジタル画像データを記憶する。操作データ入力部５はキーボード、タッチパネル等で構成されており、登録パターン作成部６で生成される登録パターンの特徴データや画素と実寸法の換算データなどを入力する。
【００１３】
登録パターン作成部６は検出対象の認識マークＭの登録パターンを作成する。登録パターン記憶部７は登録パターン作成部６で生成された登録パターンを記憶する。認識処理部８は画像記憶部３に記憶された画像データに基づいて、認識マークＭの位置認識を行い、認識結果を画素データとして出力する。
【００１４】
換算処理部９は操作データ入力部５より入力された換算データに基づき、画素データと実寸法の換算処理を行う。すなわち換算データは認識マークの画像上でのサイズと実寸法との関係を特定するものであり、この換算データを用いて、認識結果により得られた認識マークＭの画素によって表された位置データを、実寸法に変換して認識マークＭの位置を出力し、また実寸法で入力された認識マークＭの寸法を画素データに換算して登録パターン作成部６に伝達する。データ記憶部１０は、認識マークＭの形状・寸法・色などの特徴を表す特徴データや、画像上の画素サイズと実寸法の換算データである画素レートを記憶する。表示部１１はＣＲＴであり、生成された認識マークの表示や、データ入力時の操作画面の表示を行う。通信部１２はラインを構成する他装置やホストコンピュータ等とのデータの授受を行う。
【００１５】
次に図２を参照して位置認識処理のフローについて説明する。図２において、１０はデータ記憶部を示しており、認識マークＭの寸法データ１３、形状データ１４、および必要に応じて色彩データ１５が記憶されている。図３に示すように、本実施の形態では認識マークＭは十字形であり、各部の寸法ａ〜ｆが実寸法のデータで記憶されている。また、データ記憶部１０には画素レート１６も記憶されている。これらのデータは操作データ入力部５から個別に入力されたり、また通信部１２を介してホストコンピュータから指令値として入力される。
【００１６】
次にこれらのデータに基づいて登録パターンを生成する処理について説明する。まず認識マークＭの寸法データ１３を、画素レート１６を用いて画像上での認識マークＭのサイズを表す画素データに変換する画素変換処理２０が、換算処理部９によって行われる。この画素データと形状データ１４、色彩データ１５を組み合わせて登録パターン作成処理２１が行われ、画素データによる登録パターンが作成される。作成された登録パターンは２２に示すように登録パターン記憶部７に記憶される。このように、登録パターンを記憶させるに際して、従来必要とされたティーチング操作を行うことなく単にデータ入力のみでよいため、操作性を向上させると共にティーチング操作に起因する誤差を完全に排除することができる。
【００１７】
カメラ２によって撮像された認識マークＭを含む画像データは、図２の２３に示すように画像記憶部４に記憶される。２４に示す認識処理は、記憶された画像データと登録パターンに基づき、すなわち画像データと登録パターンをパターンマッチさせ、マッチングの一致度が最も大きい位置を求めて認識マークＭの位置座標を特定する処理である。この処理結果は、図３（ｂ）に示すように画像上の位置原点からの隔たりを示す座標（ｘ’，ｙ’）を画素数で表した画素データとして出力される。
【００１８】
そしてこの画素データを実寸法に変換する寸法換算処理２５が換算処理部９にて行われ、これにより認識マークＭの位置が特定され、実寸法で表された位置座標として出力される。位置補正量演算処理２６は、この画像認識装置が用いられている実装装置などの制御系によって行われ、ここで認識マークＭの位置に基づいて基板１を正確に位置決めするための位置補正量が演算される。
【００１９】
次に、この画像認識装置の使用態様について図４を参照して説明する。なお図４では、図２の処理ブロック図に示す各機能を符号のみで簡略表記しており、各符号は図２における同符号の処理機能を表している。まず、図２を参照して示した上記画像認識方法の説明は、本実施の形態の画像認識装置を単独で実装装置などに組み込んで使用する場合を示しており、この場合には、認識マークＭの特徴データや換算データは各装置毎に個別に操作データ入力部５から入力され、認識マークＭのデータ管理用としては通信部１２は機能しない。
【００２０】
これに対し、図４に示す例では、ラインを構成する複数の装置Ａ，Ｂ，Ｃを、通信部１２、３４および通信ネットワーク４０を介して接続されたホストコンピュータ３０によって管理しており、認識マークＭの特徴データである寸法１３や形状１４、色彩１５、換算データである画素レート１６を記憶するデータ記憶部３１が、ホストコンピュータ３０に設けられている。そして特徴データや換算データは各装置Ａ，Ｂ，Ｃの通信部１２を介して各装置Ａ，Ｂ，Ｃのデータ記憶部１０に転送されるようになっている。このとき、転送されるデータは特徴データや換算データなどデータ容量のきわめて小さいものであり、従来の登録パターンを画像データとしてホストコンピュータに記憶させる場合と比較して、ホストコンピュータのデータ管理負荷を大幅に低減させることができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のラインコントロールシステムのブロック図である。本実施の形態２は、図２の処理ブロック図に示す処理機能のうち、鎖線２７で囲んだ範囲および換算データを記憶するデータ記憶部１０のみを個別の各画像認識装置に持たせるようにし、それ以外の登録パターン作成機能や、そのためのデータ記憶機能をラインコントローラとしてのホストコンピュータ３０’に持たせるようにしたものである。すなわち、各画像認識装置とホストコンピュータを合わせたものが、本実施の形態２における画像認識装置を構成する。
【００２２】
図５において、ホストコンピュータ３０’のデータ記憶部３１’には、認識マークＭの寸法データ１３、形状データ１４とともに、ラインを構成する各装置Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の固有の画素レート１６が記憶されている。これらのデータを用いて画素変換処理３２、登録パターン作成処理３３が行われ、これにより各装置Ａ’，Ｂ’，Ｃ’に対応した個別の登録パターンの画像データが作成される。
【００２３】
この登録パターンの画像データおよび画素レートは、ホストコンピュータ３０’の通信部３４から各装置Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の通信部１２に転送され、画像データは直接各装置にて登録パターンとして記憶され、画素レートはデータ記憶部１０にそれぞれ記憶される。これ以外の機能については実施の形態１と同様である。上記のような構成を採用することにより、個別に登録パターン作成機能を有していない複数の画像認識装置を対象として、データ管理負荷を大幅に増大することなく、認識マークのデータ管理をホストコンピュータにより集中して行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、認識マークの形状や寸法などの特徴を特定する特徴データおよび撮像画面上での画素サイズと実寸法のと関係を特定する換算データに基づき認識マークの登録パターンを作成するようにしたので、各装置ごとに必要とされたティーチング作業を必要とせず操作性を向上させることができるとともに、ティーチング操作に起因する誤差を完全に排除して認識精度を向上させることができる。また、認識マークのデータ管理に際しては、ラインを構成する各装置共通に使用できる認識マークの特徴データと、各装置固有の換算データのみを記憶させて管理すればよく、したがって各装置ごとに登録パターンをデータ容量の大きい画像データの形で記憶させる必要がなく、必要記憶容量を減少させて設備費用を削減し、データ管理負荷を低減させて日常の保守管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の画像認識装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１の画像認識装置の処理の流れを示す処理ブロック図
【図３】本発明の実施の形態１の認識マークの平面図
【図４】本発明の実施の形態１のラインコントロールシステムのブロック図
【図５】本発明の実施の形態２のラインコントロールシステムのブロック図
【符号の説明】
２  カメラ
４  画像記憶部
６  登録パターン作成部
７  登録パターン記憶部
８  認識処理部
９  換算処理部
１０  データ記憶部
Ｍ  認識マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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