(57)【要約】【課題】特殊な照明を使用することなく、透明な部品を高精度に画像認識できるようにする。【解決手段】ノズル１０に保持された透明体部品１２を、該ノズル１０に対向する正面側の所定位置から撮像するＣＣＤカメラ１４と、該透明部品１２の背面側に配された拡散反射板１６と、該反射板１６に向かって該透明部品１２のサイドから光を照射するサイド照明部１８とを有する照明手段と、撮像して入力された画像データから透明体の輪郭を抽出する手段と、抽出された輪郭に対して外接円又は内接円を演算する手段と、得られた外接円又は内接円から透明体の位置を認識する手段と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに保持された透明体を、該ノズルに対向する正面側の所定位置から撮像する撮像手段と、
撮像して入力された画像データから透明体の輪郭を抽出する手段と、
抽出された輪郭に対して外接又は内接する所定の図形を演算する手段と、
得られた外接又は内接する所定の図形から透明体の位置を認識する手段と、を備えたことを特徴とする透明体の画像認識装置。
【請求項２】
前記透明体を撮像する際の照明手段として、該透明体の背面側に配された反射板と、該反射板に向かって該透明体のサイドから光を照射するサイド照明部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の透明体の画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明体の画像認識装置、特にレンズ等の透明な部品をノズルで保持し、基板上の所定位置に搭載する電子部品実装装置において、画像処理によって部品の搭載位置を補正する際に適用して好適な、透明体の画像認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品を配線基板に搭載する電子部品実装装置では、吸着ノズルの先端に電子部品を吸着・保持した状態で、所定位置に設置されている認識用カメラにより、所定の照明の下で撮像し、入力された画像データに基づいて該部品の装置上の位置認識を行なっている。
【０００３】
ところが、従来の画像認識装置では、同様の方法で、レンズ等の透明な部品（透明体）に対して位置認識を行なおうとすると、該部品はリング照明等の反射式照明から照射される光を透過するため、正確な画像を入力することができず、結果として画像認識による高精度な搭載位置補正は困難であった。
【０００４】
このような性質の透明体に対しては、例えば反射式の同軸照明を用いることにより、平面部のみの反射光を利用した大まかな位置認識を可能とする技術が特許文献１に開示されている。
【０００５】
又、レーザ等の特殊な照明光を用いることにより、正確な形状を検出する技術が特許文献２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２９４１５号公報
【特許文献２】特開平７−２８０５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示されているような一般的な反射式の同軸照明で、平面部の反射光だけを用いる画像認識では、部品の形状によって制限を受けたり、背景との濃度差が不足するため、透明部品の位置を高精度に認識することはできなかった。
【０００８】
又、前記特許文献２に開示されている技術では、より正確な形状を検出することはできるものの、特殊な照明を用意しなければならないという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、特殊な照明を使用することなく、透明体を高精度に画像認識することができる透明体の画像認識装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ノズルに保持された透明体を、該ノズルに対向する正面側の所定位置から撮像する撮像手段と、撮像して入力された画像データから透明体の輪郭を抽出する手段と、抽出された輪郭に対して外接又は内接する所定の図形を演算する手段と、得られた外接又は内接する所定の図形から透明体の位置を認識する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、本発明においては、前記透明体を撮像する際の照明手段として、該透明体の背面側に配された反射板と、該反射板に向かって該透明体のサイドから光を照射するサイド照明部とを備えているようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所定位置の撮像手段により透明体を撮像し、入力された画像データから該透明体の輪郭を抽出し、その外接円又は内接円からノズルに保持されている透明体の位置を認識できるようにしたので、透明体のエッジが撮像可能な照明条件に調整することにより、透明体であってもその位置を正確に画像認識することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る一実施形態の透明体の画像認識装置により、画像を入力している様子を示す模式図であり、図２は、その構成の概要を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態では、図１に示されるように、電子部品実装装置（図示せず）において平面方向及び垂直方向に移動可能な吸着ノズル１０の先端に保持されている透明部品（透明体）１２を、所定位置に設置されている部品認識用のＣＣＤカメラ（撮像手段）１４で撮像することにより画像入力する。
【００１６】
又、ここでは、上記ＣＣＤカメラ１４により透明部品１２を撮像する際に使用する照明手段として、透明部品１２の背面側に、ノズル１０の上方に取付けられている拡散反射板１６と、該反射板１６に向かって透明部品１２のサイドから光を照射するリング照明（サイド照明部）１８とを備えており、該拡散反射板１６から拡散光が均等に透明部品１２の背面を照明するようになっている。
【００１７】
この拡散反射板１６は、例えば平坦なアクリル板の表面を粗面加工して形成することができる。又、リング照明１８は、リング状の基材に光源として多数のＬＥＤ１８Ａが取付けられた構成を有している。
【００１８】
本実施形態の画像認識装置は、図２に示されるように、前記ＣＣＤカメラ１４からＡ／Ｄ変換部２０を介して入力される画像データを保存する画像記憶部２２と、該画像記憶部２２から要部画像データを抽出して保存する抽出データ記憶部２４と、該抽出データ記憶部２４から読み出された要部画像データを用いて各種演算を実行する画像認識演算部２６と、該演算部２６を介して入力された画像データから透明体の輪郭を抽出する輪郭抽出部２８とを備えている。
【００１９】
上記画像認識演算部２６では、輪郭抽出部２８により抽出された輪郭に対して外接円又は内接円を演算し、且つ得られた外接円又は内接円から透明体の位置を認識する演算を実行するようになっている。
【００２０】
又、上記画像認識演算部２６には、画像認識装置を制御するためのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が内蔵されている制御部３０が接続され、該制御部３０には電子部品実装装置全体を制御する主制御部３２が接続されている。
【００２１】
又、上記制御部３０には、照明切替部３４が接続され、前記リング照明１８と共に、明示しない下方照明部３６、同軸照明部３８をも選択して使用可能になっている。
【００２２】
なお、前記抽出データ記憶部２４は、画像記憶部２２に保存された画像データのうち、画像処理に必要な部分にウィンドウをかけ、ウィンドウ内の要部画像データのみを抽出して取り込むようになっている。これにより、不要な画像データ量を削減し、画像処理の効率化を図っている。
【００２３】
以上の構成を有する本実施形態の画像認識装置においては、前記透明部品１２の位置を正確に認識するために、該部品１２の輪郭情報を抽出できる画像を撮像する。
【００２４】
そのために、一般的な反射照明ではなく、前記図１に示したように拡散反射板１６に、透明部品１２の周囲全体に光源が配置されたリング照明１８を照射して得られる拡散反射光により、部品１２の背景部分を適度な明るさで照明する。これにより、透明部品１２が影となるような透過式の照明とすることができる。
【００２５】
このような照明方法を採用することにより、光と透明な物体との性質から、部品の輪郭に影を生じさせることができ、部品の輪郭情報を得ることができる。
【００２６】
その理由は、部品のエッジ部分は、厚みが薄い部品でも、又エッジが完全な直角に近い部品でも、実際のエッジは少なからず曲面を持った形状となっている。従って、背面側から照射された光のうち、部品の平面部に到達した光は部品内部をそのまま通過する。しかし、エッジ付近の曲面部では、図示したように光の反射、屈折の性質により、光の進行方向が変わる。その結果、部品１２の外形部分の光は遮られ、結果として部品の輪郭の影を撮像することができる。
【００２７】
図３に、以上説明した照明を採用したことにより、レンズ等の円盤状の透明な部品を撮像した場合に得られる画像のイメージで示すように、環状の輪郭（クロスハッチング部品）を得ることができる。
【００２８】
本実施形態では、前記ＣＣＤカメラ１４で透明部品１２を撮像することにより、画像記憶部２２に図３に示したような画像データを保存する。次いで、図３の画像データから、演算する際に必要となる最小限の画像データのみを抽出し、抽出データ記憶部２４に保存する。
【００２９】
次いで、輪郭抽出部２８で図３の画像の一番外側のエッジ部分のみを抽出し、図示は省略するが、一番外側の円に相当する輪郭画像を取得し、次いでその円（多少の凹凸がある）に外接又は内接する円を求め、更にその円の中心座標を求めることにより、ＣＣＤカメラ１４の画像領域に対する透明部品１２の位置を正確に認識することができる。
【００３０】
なお、ここで実行する輪郭抽出は、画像データを２値化等によりエッジ部を明確にした後、微分フィルタにより処理する等の常法に従って行なうことができ、又外接円や内接円は、抽出された輪郭画像の重心位置を求め、該重心位置を微調整して外接又は内接する円を探索する方法等により求めることができる。
【００３１】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３２】
（１）レーザ等の特殊な照明を使用することなく、レンズのような透明な部品の輪郭情報を正確に得ることができる。
【００３３】
（２）従って、レンズのような透明な部品の位置を、輪郭から求まる外接円や内接円に基づいて高精度に認識することができる。
【００３４】
なお、前記実施形態では、透明部品としてレンズを示したが、これに限定されず、円形以外の透明体についても適用可能であることは言うまでもない。すなわち、環状の輪郭に外接又は内接する所定の図形（例えば円、正方形、長方形等）を演算して透明体の位置を認識することが可能である。
【００３５】
又、本発明に係る画像認識装置の具体的構成は、前記実施形態に示したものに限定されない。
【００３６】
又、透明部品を撮像する際の照明手段も、エッジ部分を影として画像入力可能とするものであれば特に限定されない。従って、前記実施形態のようなリング照明と拡散反射板を組合せたものに比べると効果は劣るが、例えば同軸落射照明を調整して使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る一実施形態の画像認識装置により部品を撮像している様子を示す模式図
【図２】上記画像認識装置の構成の概要を示すブロック図
【図３】本実施形態により透明部品を撮像して得られる画像データのイメージを示す説明図
【符号の説明】
【００３８】
１０…吸着ノズル
１２…透明部品
１４…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１６…拡散反射板
１８…リング照明（サイド照明部）
２６…画像認識演算部
２８…輪郭抽出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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