(57)【要約】【課題】画像精度を確保することができる電子部品認識装置および電子部品認識方法を提供することを目的とする。【解決手段】電子部品実装装置において移載ヘッドに保持された電子部品Ｐの画像をカメラ９によって取り込んで認識する電子部品認識装置において、カメラ９のラインセンサの複数の画素のうち、画素範囲ＰＸ１（１〜ｎ）の画素を測光用基準画素として設定し、ＰＸ１以外の画素範囲ＰＸ２を電子部品Ｐの画像信号を取得するための撮像用画素とする。画像取得に際しては、画像信号照明部１０の照明光を反射板２０によって画素範囲ＰＸ１に導光して得られた測光用基準信号２１に基づき、画素範囲ＰＸ２から出力される画像信号２２を補正する。これにより、電子部品Ｐとカメラ９との相対移動速度のばらつきに起因する画像のばらつきを適正に補正することができる。【選択図】　図３
2004031727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品実装装置において移載ヘッドに保持された電子部品の画像を取り込んで認識する電子部品認識装置であって、電子部品を吸着保持するノズルを備えた移載ヘッドと、列状に配列された複数の画素を備えた一次元カメラと、前記画素の配列方向と直交する方向に前記移載ヘッドを一次元カメラに対して相対的に移動させる移動手段と、この移動手段によって相対移動する電子部品を前記一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて前記電子部品を認識する画像認識部と、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部と、この照明部の照明光を前記複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導く導光手段と、測光用基準画素から出力される電気信号に基づいて前記画素から出力された画像信号を補正する画像信号補正手段とを備えたことを特徴とする電子部品認識装置。
【請求項２】
電子部品実装装置において移載ヘッドに保持された電子部品の画像を列状に配列された複数の画素を備えた一次元カメラによって取り込んで認識する電子部品認識方法であって、電子部品を吸着保持した移載ヘッドを前記画素の配列方向と直交する方向に一次元カメラに対して相対的に移動させる相対移動工程と、この相対移動中の電子部品を前記一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて前記電子部品を認識する画像認識工程とを含み、この画像認識工程において、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部の照明光を前記複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導いて受光させ、測光用基準画素から出力された画像補正用の電気信号に基づいて前記画素から出力された画像信号を補正することを特徴とする電子部品認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置に用いられ電子部品の位置や形状を認識する電子部品認識装置および電子部品認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置などにおいて電子部品の位置認識を画像処理により行うための撮像手段として、ラインカメラが知られている。このラインカメラは受光量に応じた電荷を蓄える画素をライン状に配列したものである。ラインカメラ上に光学系により撮像対象物の像を結像させると、各画素には対象物の画像データに対応する電荷が蓄えられる。この各画素の電荷を電気信号として順次出力させることにより、画素の配列方向、すなわち主走査方向の１次元画像を得ることができる。そして電子部品を主走査方向と直交する副走査方向に移動させながら得られた複数の１次元画像を並列させることにより、所望の２次元画像データが取得される。電子部品実装装置においては、認識対象の電子部品を保持した移載ヘッドをラインカメラの上方で水平移動させることにより、副走査方向の移動が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなラインカメラで適正な画像を得るためには、副走査における認識対象とラインカメラとの間の相対速度を極力一定に保つことが求められる。しかしながら、電子部品実装装置においては、移載ヘッドの移動速度はボールねじなどの送り機構の誤差や制御誤差など各種の要因によって必ずしも厳密に一定速度ではない。そしてこの副走査方向の移動速度のばらつきは一次元画像ごとの明るさのばらつきを招き、このばらつきにより画像精度が低下する。このように、ＣＣＤラインカメラなどの一次元カメラを用いた従来の電子部品認識装置には、画像精度を確保することが困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、画像精度を確保することができる電子部品認識装置および電子部品認識方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品認識装置は、電子部品実装装置において移載ヘッドに保持された電子部品の画像を取り込んで認識する電子部品認識装置であって、電子部品を吸着保持するノズルを備えた移載ヘッドと、列状に配列された複数の画素を備えた一次元カメラと、前記画素の配列方向と直交する方向に前記移載ヘッドを一次元カメラに対して相対的に移動させる移動手段と、この移動手段によって相対移動する電子部品を前記一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて前記電子部品を認識する画像認識部と、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部と、この照明部の照明光を前記複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導く導光手段と、測光用基準画素から出力される電気信号に基づいて前記画素から出力された画像信号を補正する画像信号補正手段とを備えた。
【０００６】
請求項２記載の電子部品認識方法は、電子部品実装装置において移載ヘッドに保持された電子部品の画像を列状に配列された複数の画素を備えた一次元カメラによって取り込んで認識する電子部品認識方法であって、電子部品を吸着保持した移載ヘッドを前記画素の配列方向と直交する方向に一次元カメラに対して相対的に移動させる相対移動工程と、この相対移動中の電子部品を前記一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて前記電子部品を認識する画像認識工程とを含み、この画像認識工程において、前記一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部の照明光を前記複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導いて受光させ、測光用基準画素から出力された画像補正用の電気信号に基づいて前記画素から出力された画像信号を補正する。
【０００７】
本発明によれば、移動中の電子部品を一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて電子部品を認識する画像認識工程において、一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部の照明光を複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導いて受光させ、測光用基準画素から出力された画像補正用の電気信号に基づいて画素から出力された画像信号を補正することにより、相対移動速度のばらつきに起因する画像のばらつきを適正に補正することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の構成を示すブロック図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のカメラの構成説明図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの出力信号の説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの信号出力タイミングを示す図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの信号出力の説明図である。
【０００９】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。搬送路２の両側には電子部品を供給する部品供給部４が配設され、それぞれの部品供給部４には多数個のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることによりピックアップ位置に電子部品を供給する。
【００１０】
基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが並行に配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂには移載ヘッド８が装着されたＸ軸テーブル７が架設されている。移載ヘッド８は、下端部に電子部品を吸着する複数の吸着ノズル８ａ（図２）を備えている。Ｙ軸テーブル６Ａ，６ＢおよびＸ軸テーブルを駆動することにより、移載ヘッド８は水平移動し、テープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップし基板３上へ移送搭載する。
【００１１】
次に図２，図３を参照して、電子部品実装装置において移載ヘッド８に保持された電子部品の画像を取り込んで認識する電子部品認識装置について説明する。搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド８の移動経路には、電子部品の画像を読み取るカメラ９が配置されている。カメラ９はラインカメラ（１次元カメラ）であり、光電変換素子を有する複数の画素をＹ方向に列状に配置したラインセンサ１１を備えている。カメラ９の両側方には、カメラ９の撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部１０が配置されている。
【００１２】
図２に示すように移載ヘッド８の吸着ノズル８ａに保持された電子部品Ｐをカメラ９上に位置させた状態で、照明部１０を点灯して下方から電子部品Ｐを照明することにより、電子部品Ｐの光学画像がラインセンサ１１の各画素上に結像される。そしてこの光学画像を電気信号に変換した画像信号が信号取込部１２に対して常時出力される。
【００１３】
移載ヘッド８を移動させるＸ軸テーブル７は、モータ７ａ、送りねじ７ｃを備えており、モータ７ａはモータ制御部１３によって制御される。モータ制御部１３はＣＰＵ１９を介して伝達される速度指令や位置指令に従ってモータ７ａを制御し、これにより移載ヘッド８はカメラ９に対してＸ方向に所定の移動パターンで移動する。
【００１４】
移載ヘッド８を移動させながらカメラ９によって撮像を行うことにより、カメラ９は電子部品Ｐの走査画像を取得する。Ｘ軸テーブル７は、撮像対象物である電子部品Ｐを保持した移載ヘッド８を、カメラ９のラインセンサ１１に対して画素の配列方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に相対移動させる移動手段となっている。そして得られた走査画像を画像認識することにより電子部品Ｐの識別や位置検出が行われ、電子部品Ｐを基板３へ搭載する際には、この位置検出結果に基づいて位置ずれが補正される。
【００１５】
またモータ７ａはエンコーダ７ｂを備えており、エンコーダ７ｂから出力されるパルス信号はモータ制御部１３に送られる。モータ制御部１３からこのパルス信号を伝達されたパルス検出部１４は、このパルス信号によって移載ヘッド８の位置を検出し、現在位置として画像取込指令部１５に出力する。
【００１６】
次に図３を参照して、カメラ９について説明する。カメラ９は光学系９ａの下方にラインセンサ１１をＹ方向に配列した構成となっている。ここで、ラインセンサ１１の複数の画素１１ａ（１〜ｍ）のうち、先頭画素からｎ個分の画素範囲ＰＸ１（１〜ｎ）に位置する画素１１ａは、測光用基準画素として設定されており、画素範囲ＰＸ１を除いた画素範囲ＰＸ２（ｎ＋１〜ｍ）との境界には、遮光用の仕切部１１ｂが設けられている。
【００１７】
画素範囲ＰＸ１の画素１１ａは、照明部１０から照射された照明光のうち、反射板２０によって光学系９ａに対して反射された反射光のみを測光用基準光として受光する。反射板２０は、照明部１０の照明光を複数の画素１１ａのうち測光用基準画素として設定された画素範囲ＰＸ１内の画素に導く導光手段となっている。そして図３（ｂ）に示すように、画素範囲ＰＸ１内の画素１１ａはこの受光によって蓄積された電荷を測光用基準信号２１として出力する。ＶＡは、アナログ信号として出力される測光用基準信号２１の電圧値を示している。
【００１８】
画素範囲ＰＸ１を除いた画素範囲ＰＸ２は、電子部品Ｐの撮像用の画像信号取込範囲となっており、これらの画素１１ａは電子部品Ｐからの反射光を受光し、図３（ｂ）に示すように、この受光によって蓄積された電荷を撮像対象の画像を含む画像信号２２として出力する。ＶＢは、アナログ信号として出力される画像信号２２の電圧値を示している。なお、測光用基準画素としての画素範囲ＰＸ１は、電子部品Ｐを撮像するために必要とされる範囲を除いた、いわば不要画素範囲に設定される。
【００１９】
図２において、ラインセンサ１１に接続された信号取込部１２は、画像信号取込部１２ａ、基準信号取込部１２ｂより構成されている。画像信号取込部１２ａはラインセンサ１１の各画素のうち、画素範囲ＰＸ２の画素１１ａから出力される画像信号を取り込み、基準信号取込部１２ｂは、画素範囲ＰＸ１の画素１１ａから出力される測光用基準信号を取り込む。
【００２０】
このラインセンサ１１からの信号取込は、画像取込指令部１５から出力される画像取込指令信号を信号取込部１２が受信することにより行われる。すなわち、移載ヘッド８をＸ方向に駆動するモータ７ａのエンコーダ７ｂが発信するパルス信号をパルス検出部１４が受信してカウントし、カウント値が移載ヘッド８の特定位置に対応するカウント値に到達したタイミングに、画像取込指令信号が信号取込部１２に対して出力される。
【００２１】
そしてこの画像取込指令信号をトリガーとして、ラインセンサ１１の先頭画素から順に、各走査回毎に画素に蓄積された電荷が電気信号として出力される。このとき、前述のように、先頭からｎ個の画素（画素範囲ＰＸ１）から出力される信号は、基準信号取込部１２ｂによって取り込まれ、それ以後の画素（画素範囲ＰＸ２）から出力される信号は、画像信号取込部１２ａに取り込まれる。
【００２２】
基準信号取込部１２ｂ、画像信号取込部１２ａは、それぞれ画像補正用基準値設定部１６、画像補正部１７に接続されており、画像補正用基準値設定部１６、画像補正部１７には、図３（ｂ）に示す測光用基準信号２１（電圧値ＶＡ），画像信号２２（電圧値ＶＢ）がそれぞれ出力される。
【００２３】
画像補正用基準値設定部１６は、測光用基準信号２１を受信すると電圧値ＶＡの平均値に近い代表的な電圧値［ＶＡ］をサンプルホールドし、この電圧値［ＶＡ］を画像補正部１７に対して伝達する。電圧値［ＶＡ］は、後述するように画像補正部１７における画像信号補正用の基準値として用いられる。電圧値［ＶＡ］としては、画素範囲ＰＸ１のほぼ中央に位置する画素に蓄積された電荷量に相当する電圧値をサンプルホールドするようにしてもよく、また画素範囲ＰＸ１の全画素の電荷量の平均値を用いるようにしてもよい。
【００２４】
画像補正部１７は、画像信号取込部１２ａから受信したアナログ電気信号である画像信号２２をＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された１次元の画像信号を画像認識部１８に対して出力する。そして、画像認識部１８は、カメラ９に対して相対移動する認識対象の電子部品Ｐを順次撮像して得られた複数の一次元画像から認識対象の電子部品Ｐの２次元画像を取得し、この２次元画像に基づいて電子部品Ｐを認識する。
【００２５】
次に、画像補正部１７による画像信号のＡ／Ｄ変換に際して行われる画像信号の補正処理について、図４，図５を参照して説明する。図４（ａ）は、モータ７ａのエンコーダ７ｂから発信されるパルス信号のうち、ラインセンサ１１からの信号取込のタイミングとしてパルス検出部１４が検出し画像取込指令部１５に出力するパルスｐ１，ｐ２，ｐ３・・・を示している。
【００２６】
そして図４（ｂ）は、これらのパルス信号に同期して各走査回毎にラインセンサ１１から出力される画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・を示している。すなわち、パルスｐ１，ｐ２間にラインセンサ１１が露光して得られた画像データＤ１は、パルスＰ２をトリガーとして出力され、パルスｐ２，ｐ３間にラインセンサ１１が露光して得られた画像データＤ２は、パルスＰ３をトリガーとして出力される。
【００２７】
このとき、図４（ａ）に示すように、各パルス間の間隔を示すインターバルＴ１，Ｔ２・・は必ずしも一定ではなく、移載ヘッド８の移動手段を構成する送りねじ７ｃの誤差や制御誤差など各種の要因によってばらつく場合が多い。そしてパルス間隔がばらつくとラインセンサ１１の露光時間ｔ１，ｔ２に長短が生じ、この間に各画素に蓄積される電荷量が異なることから、出力される画像信号Ｄ１，Ｄ２は強さが異なる。すなわち、本来は等しい受光量であるべき場合にあっても、移載ヘッド８の相対移動速度のばらつきによって取得される１次元画像の明るさが異なり、画像精度が低下する。
【００２８】
このような画像精度の低下を防止するため、本実施の形態の電子部品認識装置では、画像補正部１７において画像信号をＡ／Ｄ変換する際に、測光用基準信号の代表的な電圧値［ＶＡ］に基づいて画像信号２２の電圧値ＶＢを補正するようにしている。すなわち、画像補正部１７から画像認識部１８に対して出力されるデジタル画像信号の電圧値ＶＣは、画像信号取込部１２ａから伝達された電圧値ＶＢではなく、ＶＣ＝ＶＢ／［ＶＡ］の変換式によって変換された電圧値が出力される。したがって、画像補正用基準値設定部１６、画像補正部１７は、測光用基準画素から出力される電気信号に基づいてラインセンサ１１の画素から出力された画像信号を補正する画像信号補正手段となっている。
【００２９】
この変換処理を、図４に示す画像データＤ１，Ｄ２の例について、図５を参照して説明する。図５（ａ）、（ｃ）は、信号取込部１２に取り込まれる測光用基準信号２１，画像信号２２を画像信号Ｄ１，Ｄ２毎に示している。そして図５（ｂ），（ｄ）は、測光用基準信号２１，画像信号２２に基づいて出力される画像信号、すなわちＶＣ１＝ＶＢ１／［ＶＡ１］、ＶＣ２＝ＶＢ２／［ＶＡ２］の変換式で変換されて出力される画像信号を示している。
【００３０】
ここで、測光用基準信号２１，画像信号２２はいずれも、共通の露光時間で露光された電荷量に基づいた電気信号であることから、電圧値ＶＢと電圧値［ＶＡ］とは比例関係にある。したがって、ＶＢを［ＶＡ］で除した値を画像信号ＶＣとすることにより、露光時間のばらつきによる影響が排除された電圧値ＶＣの画像信号が得られる。
【００３１】
すなわち、この電子部品認識装置による画像認識方法においては、電子部品Ｐを吸着保持した移載ヘッド８をラインセンサ１１の画素の配列方向と直交する方向にカメラ９に対して相対的に移動させ（相対移動工程）、この相対移動中の電子部品Ｐをカメラ９で撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて電子部品Ｐを認識する（画像認識工程）。そしてこの画像認識工程において、カメラ９の撮像エリアを通過する電子部品Ｐを照明する照明部１０の照明光を複数の画素１１ａのうち測光用基準画素として設定された画素１１ａに導いて受光させ、これらの画素１１ａから出力された画像補正用の電気信号に基づいて、画素から出力された画像信号を補正する形態となっている。
【００３２】
このような１次元画像を並列配置して得られる２次元画像には、カメラ９と撮像対象との相対移動速度のばらつきに起因する明暗のばらつきが存在しないことから、本来存在しない画像上の誤差を排除した高精度の画像認識を行うことができる。なお、画像信号２２をこれと同一の照明から得られた測光用基準信号２１を用いて補正するので、照明部１０の明るさの経時変化に起因する画像のばらつきを適正に補正して、高精度の画像認識を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、移動中の電子部品を一次元カメラで撮像して得られた複数の一次元画像に基づいて電子部品を認識する画像認識工程において、一次元カメラの撮像エリアを通過する電子部品を照明する照明部の照明光を複数の画素のうち測光用基準画素として設定された画素に導いて受光させ、測光用基準画素から出力された画像補正用の電気信号に基づいて画素から出力された画像信号を補正するようにしたので、相対移動速度のばらつきに起因する画像のばらつきを適正に補正して、本来存在しない画像上の誤差を排除した高精度の画像認識を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置の構成を示すブロック図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のカメラの構成説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの出力信号の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの信号出力タイミングを示す図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品認識装置のラインセンサの信号出力の説明図
【符号の説明】
７　Ｘ軸テーブル
８　移載ヘッド
９　カメラ
１０　照明部
１１　ラインセンサ
１１ａ　画素
１２　信号取込部
１６　画像補正用基準値設定部
１７　画像補正部
１８　画像認識部
【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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