(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパーツを有する電子部品の位置を検出する位置検出装置であって、
入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段と
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記電子部品位置検出手段は、前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記電子部品はＩＣパッケージであって、前記パーツは前記ＩＣパッケージのピンであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記位相差算出手段は、前記テンプレート画像を基準とした前記比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、前記位相成分差を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記パーツ位置検出手段は、２次元離散フーリエ逆変換により前記位相インパルス応答関数を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記比較領域選択手段は、前記入力画像から前記テンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記入力画像を、前記テンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備え、
前記比較領域選択手段は、各前記予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように前記比較領域を選択することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記パーツ位置検出手段は、
各比較領域における前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記パーツ位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を前記合成画像から検出する座標検出手段を有し、前記座標検出手段が検出した座標に基づいて、前記入力画像における前記パーツの位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記比較領域の画像を２次元離散フーリエ変換により前記周波数成分に変換する変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記テンプレート画像は、設計情報に基づいて作成した電子部品画像データであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
複数のパーツを有する電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、
前記入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択ステップと、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、
前記位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、
前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出ステップと、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ配列検出ステップと、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出ステップと
を備えることを特徴とする位置検出方法。
【請求項１３】
複数のパーツを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、
前記電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、
前記電子部品の位置を前記入力画像から検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出された前記電子部品の位置に基づいて、前記電子部品を吸着し、前記電子部品を移動する電子部品移動手段と
を備え、
前記位置検出装置は、
入力画像から前記電子部品の前記パーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として前記テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記パーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、
検出した前記入力画像中の前記パーツの位置に基づいて、前記入力画像における前記複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、
前記パーツの位置及び前記複数のパーツの相対位置に基づいて、前記入力画像における前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段と
を有することを特徴とする電子部品搬送装置。
【請求項１４】
テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出装置であって、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
検出された前記マークの回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像中の前記マークの位置を検出するマーク位置検出手段と
を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１５】
前記比較領域選択手段は、検出された前記電子部品の前記回転角度の方向に沿った第１軸と、前記第１軸に実質的に垂直な第２軸とを有するように前記比較領域を選択することを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出ステップと、
検出された前記マークの前記回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択ステップと、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、
前記位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、
前記位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像における前記マークの位置を検出する位置検出ステップと
を備えることを特徴とする位置検出方法。
【請求項１７】
テンプレート画像に近似したマークを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、
前記マークの画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、
前記マークの位置を前記入力画像から検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出された前記マークの位置に基づいて、前記電子部品を吸着し、前記電子部品を移動する電子部品移動手段と
を備え、
前記位置検出装置は、
前記入力画像における少なくとも一つの方向に対する前記マークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
検出された前記マークの前記回転角度に基づいて、前記入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、
前記テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、前記比較領域の所定の位置を基準として前記比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、
前記位相差算出手段が算出した前記位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、前記入力画像における前記マークの位置を検出する位置検出手段と
を有することを特徴とする電子部品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。特に本発明は、入力画像の輝度分布の変化や電子部品の画像データの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出する位置検出装置及び位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造工程においては、個々のＬＳＩに対して電気的な試験を行い、ＬＳＩの性能を評価する。通常、ＬＳＩの試験は、ＬＳＩをパッケージした状態で行う。ＬＳＩパッケージは、ＬＳＩをプリント配線基板に取り付けて配線と電気的に接続するために多数の入出力端子を有する。ＬＳＩの量産工程では、試験時間を短縮してスループットの向上をするために電子部品搬送装置を用いてＬＳＩの試験を行う。電子部品搬送装置は、ＬＳＩの性能を正確に試験するために、多数の入出力端子を有するＬＳＩパッケージを正しい位置で装着する必要がある。
そこで、従来、ＬＳＩの画像データを含むテンプレート画像とＬＳＩを撮影した入力画像との輝度分布を比較するパターンマッチング処理を用いて入力画像中のＬＳＩの位置を検出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のパターンマッチング処理では、輝度ムラによって入力画像におけるＬＳＩの位置を正確に検出することができないという問題があった。そのため、電子部品搬送装置は、ＬＳＩパッケージを正しい位置で装着できないことがあった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる位置検出装置、位置検出方法及び電子部品搬送装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、複数のパーツを有する電子部品の位置を検出する位置検出装置であって、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【０００６】
複数のパーツはそれぞれ同じ形状を有してよく、テンプレート画像は一つのパーツを示してよい。電子部品はＩＣパッケージであってよく、パーツはＩＣパッケージのピンであってよい。ＩＣパッケージのピンは、例えばリード線、半田ボール又はランド（金属パッド）であってよい。電子部品位置検出手段は、複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段を有してもよい。
【０００７】
位相差算出手段は、テンプレート画像を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。パーツ位置検出手段は、２次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。
【０００８】
比較領域選択手段は、入力画像からテンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択してよい。比較領域選択手段は、一辺がそれぞれ２のｍ乗（ｍは正の整数）の画素数を持つように比較領域を選択するのが好ましい。テンプレート画像は、一辺がそれぞれ２のｎ乗（ｎは正の整数）の画素数を持つのが好ましい。
【０００９】
位置検出装置は、入力画像をテンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備えてもよく、比較領域選択手段は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択してよい。
【００１０】
パーツ位置検出手段は、各比較領域における位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する画像合成手段をさらに備えてもよい。画像合成手段は、各比較領域から所定の領域を選択して、所定の領域における位相インパルス応答関数値を抽出する手段をさらに有してよく、抽出した位相インパルス応答関数に基づいて、合成画像を形成してよい。
【００１１】
パーツ位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を合成画像から検出する座標検出手段を有してよく、座標検出手段が検出した座標に基づいて、入力画像におけるパーツの位置を検出してよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してよい。座標検出手段は、インパルス応答関数値の絶対値が最大である座標を検出してよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が極値である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。
【００１２】
パーツ位置検出手段は、位相インパルス応答関数に基づいて、位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、パーツが入力画像に含まれるか否かを判断するパーツ判断手段を有してもよい。
【００１３】
位置検出装置は、比較領域の画像を２次元離散フーリエ変換により周波数成分に変換する変換手段をさらに備えてもよい。変換手段は、テンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。
【００１４】
位置検出装置は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する補正手段をさらに備えてもよい。補正手段は、テンプレート画像の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。
【００１５】
位置検出装置は、所定の帯域以下の周波数成分の位相成分を抽出する低域抽出フィルタをさらに備えてもよく、パーツ位置検出手段は、低域抽出フィルタが抽出したテンプレート画像の位相成分と低域抽出フィルタが抽出した比較領域の画像の位相成分との位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出してよい。
【００１６】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅の値に基づいて定めた周波数における位相成分を当該周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよく、位相差算出手段は、比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分のうち、テンプレート画像情報保持手段が保持する周波数に対応する周波数の位相成分と、テンプレート画像情報保持手段が保持するテンプレート画像の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出してよい。
【００１７】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分を周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよい。テンプレート画像は、設計情報に基づいて作成した電子部品画像データであってもよい。
【００１８】
位置検出装置は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像を保持するテンプレート画像情報保持手段と、テンプレート逆画像と比較領域の画像との畳込み積分画像を形成する畳込み積分手段と、畳込み画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換する変換手段とをさらに備えてもよく、位相差算出手段は、畳込み画像の周波数成分の位相成分を位相成分差として算出してよい。
【００１９】
本発明の第２の形態によると、複数のパーツを有する電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択ステップと、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出ステップと、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ配列検出ステップと、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出ステップとを備えることを特徴とする位置検出方法を提供する。
【００２０】
本発明の第３の形態によると、複数のパーツを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置と、位置検出装置により検出された電子部品の位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段とを備えることを特徴とする電子部品搬送装置を提供する。ここで、位置検出装置は、入力画像から電子部品のパーツを示すテンプレート画像と比較する比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準としてテンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出するパーツ位置検出手段と、検出した入力画像中のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出するパーツ相対位置検出手段と、パーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する電子部品位置検出手段とを有する。
【００２１】
本発明の第４の形態によると、テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出装置であって、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出するマーク位置検出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【００２２】
比較領域選択手段は、検出された電子部品の回転角度の方向に沿った第１軸と、第１軸に実質的に垂直な第２軸とを有するように比較領域を選択してよい。
【００２３】
位相差算出手段は、テンプレート画像を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。マーク位置検出手段は、２次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。２次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【００２４】
マーク位置検出手段は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を入力画像から検出する座標検出手段を有し、座標検出手段が検出した座標に基づいて、マークの位置を検出してよい。
【００２５】
座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してよい。座標検出手段は、インパルス応答関数値の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値が極値である座標を検出してもよい。座標検出手段は、位相インパルス応答関数値と所定値との差の絶対値が最大である座標を検出してもよい。
【００２６】
位置検出装置は、比較領域の画像を周波数成分に変換する変換手段をさらに備えてもよい。変換手段は、２次元離散フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換してよい。２次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【００２７】
比較領域選択手段は、各比較領域が所定のパーセントずつ重複するように、入力画像から比較領域を選択してよい。具体的には、位置検出装置は、入力画像を、テンプレート画像より小さい予備領域に分割する入力画像分割手段をさらに備えてもよく、比較領域選択手段は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択してもよい。
【００２８】
位置検出装置は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する補正手段をさらに備えてもよい。補正手段は、テンプレート画像の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。比較領域選択手段は、一辺がそれぞれ２のｍ乗（ｍは正の整数）の画素数を持つように比較領域を選択してもよい。比較領域選択手段は、比較領域の画素数を調整する手段を有してもよい。
【００２９】
マーク位置検出手段は、位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を含む比較領域を検出する比較領域検出手段をさらに有してもよく、入力画像における比較領域の位置と、比較領域中の座標とに基づいて、マークの位置を検出してもよい。
【００３０】
マーク位置検出手段は、各比較領域から所定の領域を選択して、所定の領域における位相インパルス応答関数値を抽出する手段と、抽出した位相インパルス応答関数値から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を選択する手段とをさらに有してもよく、選択した位相インパルス応答関数値を与える座標を検出してよい。
【００３１】
マーク位置検出手段は、比較領域の位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、マークが当該比較領域に含まれるか否かを判断するマーク判断手段をさらに有してもよい。
【００３２】
位置検出装置は、所定の帯域以下の周波数成分の位相成分を抽出する低域抽出フィルタをさらに備えてもよく、マーク位置検出手段は、低域抽出フィルタが抽出したテンプレート画像の位相成分と低域抽出フィルタが抽出した入力画像の位相成分との位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出してもよい。
【００３３】
位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅の値に基づいて定めた周波数における位相成分を当該周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよく、位相差算出手段は、入力画像を周波数成分に変換した場合の位相成分のうち、テンプレート画像情報保持手段が保持する周波数に対応する周波数の位相成分と、テンプレート画像情報保持手段が保持するテンプレート画像の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出してもよい。
【００３４】
変換手段は、テンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。位置検出装置は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の位相成分を周波数に対応づけて保持するテンプレート画像情報保持手段をさらに備えてもよい。テンプレート画像は、一辺がそれぞれ２のｎ乗（ｎは正の整数）の画素数を持つのが好ましい。
【００３５】
位置検出装置は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像を保持するテンプレート画像情報保持手段と、テンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する畳込み積分手段と、畳込み画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換する変換手段とをさらに備えてもよく、位相差算出手段は、畳込み画像の周波数成分の位相成分を位相成分差として算出してもよい。
【００３６】
本発明の第５の形態によると、テンプレート画像に近似したマークの位置を入力画像から検出する位置検出方法であって、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出ステップと、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択ステップと、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相成分差算出ステップと、位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する逆変換ステップと、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像におけるマークの位置を検出する位置検出ステップとを備えることを特徴とする位置検出方法を提供する。
【００３７】
本発明の第６の形態によると、テンプレート画像に近似したマークを有する電子部品を搬送する電子部品搬送装置であって、マークの画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段と、マークの位置を入力画像から検出する位置検出装置と、位置検出装置により検出されたマークの位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段とを備える電子部品搬送装置を提供する。ここで、位置検出装置は、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する回転角度検出手段と、検出されたマークの回転角度に基づいて、入力画像から比較領域を選択する比較領域選択手段と、テンプレート画像中の所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分と、比較領域の所定の位置を基準として比較領域の画像を周波数成分に変換した場合の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する位相差算出手段と、位相差算出手段が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像におけるマークの位置を検出する位置検出手段とを有する。
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００３９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子部品搬送装置を示すブロック図である。
電子部品搬送装置１００は、例えば大規模集積回路（ＬＳＩ）等のＩＣ、又はＩＣパッケージ等の電子部品の製造工程において、これらの電子部品を次の工程を行う装置に搬送する。また、電子部品搬送装置１００は、電子部品の製造工程において、電子部品の性能を試験するために電子部品をトレイからテスタまで搬送したり、試験が終了した電子部品をもとのトレイに戻したりする。
本実施形態における電子部品搬送装置１００は、ＬＳＩ、ＩＣパッケージ等の複数のパーツを有する電子部品を搬送するのに用いられるのが好ましい。この場合、複数のパーツは例えばリード線、半田ボール又はランド（金属パッド）等のピンである。
【００４０】
電子部品搬送装置１００は、電子部品の画像を入力画像として撮像する入力画像撮像手段１０２と、電子部品の位置を入力画像から検出する位置検出装置１０４と、位置検出装置１０４により検出された電子部品の位置に基づいて、電子部品を吸着し、電子部品を移動する電子部品移動手段１０６とを有する。
【００４１】
位置検出装置１０４は、入力画像撮像手段１０２が撮影した入力画像をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１４と、入力画像を一時的に保持する入力画像メモリ１６と、予め撮影したテンプレート画像に関する情報を保持するテンプレート画像情報保持部１８と、位置検出装置１０４の動作を制御する制御部２０と、制御プログラムなどを格納するプログラム格納部２２と、演算途中のデータ等を一時的に保持するデータメモリ２４と、入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するための算出処理を行う算出処理部３０と、入力画像又はテンプレート画像を表示する表示装置８０と、例えばＣＰＵ等の制御部２０、例えばＲＯＭ等のプログラム格納部２２、例えばＲＡＭ等のデータメモリ２４、算出処理部３０及び表示装置８０を接続して各装置間のデータを伝送するバス（ＢＵＳ）８２とを有する。本実施形態において、マークとは、電子部品のパーツであってもよい。
【００４２】
テンプレート画像情報保持部１８は、例えばハードディスク等の記憶装置である。テンプレート画像情報保持部１８は、テンプレート画像のデジタルデータを保持する画像データ保持手段を有するのが好ましい。テンプレート画像情報保持部１８は、さらに、テンプレート画像を所定の位置を基準として周波数成分に変換した場合の位相成分のスペクトルデータを周波数に対応づけて記憶するスペクトルデータ保持手段を有してもよい。この場合、スペクトルデータ保持手段は、画像データ保持手段とは物理的に別個の記憶装置であってよい。テンプレート画像情報保持部１８が保持するテンプレート画像は、一辺がそれぞれ２のｎ乗（ｎは正の整数）の画素数を持つのが好ましい。本実施形態において、テンプレート画像は、電子部品の複数のパーツのうちの一つを示すのが好ましい。テンプレート画像情報保持部１８は、電子部品の複数のパーツの相対位置に関する情報を保持するのが好ましい。
電子部品移動手段１０６は、電子部品を保持する保持手段と、電子部品を移動する移動手段とを有する。
【００４３】
図２は、図１に示した算出処理部３０を示すブロック図である。
算出処理部３０は、入力画像分割手段３２と、比較領域選択手段３４と、補正手段３６と、変換手段３８と、帯域抽出フィルタ４０と、位相差算出手段４２と、パーツ位置検出手段５０と、パーツ相対位置検出手段６０と、電子部品位置検出手段６２とを有する。
【００４４】
入力画像分割手段３２は、入力画像を複数の予備領域に分割する。入力画像分割手段３２は、予備領域がテンプレート画像よりも小さくなるように入力画像を分割するのが好ましい。また、入力画像分割手段３２は、分割された各予備領域が、互いに重複しないように入力画像を分割してよい。
【００４５】
比較領域選択手段３４は、入力画像から、テンプレート画像と実質的に等しい大きさの比較領域を選択する。比較領域選択手段３４は、入力画像分割手段３２が分割した入力画像の各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択するのが好ましい。比較領域選択手段３４は、各予備領域が比較領域の中心に位置するように比較領域を選択するのが好ましい。また、比較領域選択手段３４は、入力画像から複数の比較領域を選択してよい。
【００４６】
補正手段３６は、比較領域の画素値を補正する。補正手段３６は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する。補正手段３６は、同様に、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。
【００４７】
変換手段３８は、比較領域の画像の所定の位置を基準として、比較領域の画像を周波数成分に変換する。変換手段３８は、フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換してよい。変換手段３８は、２次元離散フーリエ変換により比較領域の画像を周波数成分に変換するのが好ましい。２次元離散フーリエ変換は高速フーリエ変換であってもよい。
【００４８】
この場合、変換手段３８は、テンプレート画像中の基準となる所定の位置に対応する座標を比較領域における所定の位置として、比較領域の画像を周波数成分に変換するのが好ましい。変換手段３８は、複数の比較領域の画像をそれぞれ周波数成分に変換する。
【００４９】
また同様に、変換手段３８は、テンプレート画像中の所定の位置を基準として、テンプレート画像を周波数成分に変換してよい。本実施形態において、変換手段３８は、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換する。
【００５０】
帯域抽出フィルタ４０は、比較領域の画像の周波数成分から、所定の帯域の周波数成分を抽出する。本実施形態において、帯域抽出フィルタ４０は、所定の周波数帯域以下の周波数成分を抽出する低域抽出フィルタである。帯域抽出フィルタ４０は、比較領域の画像の周波数成分から、所定の周波数帯域の周波数成分の位相成分のみを抽出してもよい。
【００５１】
また、他の例において、帯域抽出フィルタ４０は、テンプレート画像を周波数成分に変換した場合の振幅に基づいて、抽出すべき位相成分差の周波数帯域を選択してもよい。例えば、帯域抽出フィルタ４０は、テンプレート画像の周波数成分の振幅が大きい順に所定の数の周波数帯域を選択してもよい。また、例えば、帯域抽出フィルタ４０は、テンプレート画像の振幅が所定の値以上である周波数帯域を選択してもよい。帯域抽出フィルタ４０は、比較領域の画像の周波数成分から、このようにして選択した周波数帯域の周波数成分の位相成分のみを抽出してよい。この場合、帯域抽出フィルタ４０は、テンプレート画像の形状に応じて抽出すべき周波数帯域を選択するので、位相インパルス応答関数の精度を向上できる。このように、帯域抽出フィルタ４０は、所定の周波数帯域以下の周波数成分のみを抽出する低域通過フィルタに限られない。また、この場合、テンプレート画像情報保持部１８は、帯域抽出フィルタ４０が選択した周波数帯域のテンプレート画像の周波数成分を当該周波数帯域に対応づけて保持してもよい。テンプレート画像情報保持部１８は、帯域抽出フィルタ４０が選択した周波数帯域のテンプレート画像の周波数成分の位相成分のみを当該周波数帯域に対応づけて保持してもよい。
【００５２】
位相差算出手段４２は、比較領域の画像の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する。位相差算出手段４２は、比較領域ごとにテンプレート画像の位相成分との位相成分差を算出する。位相差算出手段４２は、テンプレート画像の周波数成分を基準とした比較領域の画像の周波数応答関数に基づいて、位相成分差を算出するのが好ましい。
【００５３】
パーツ位置検出手段５０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する。パーツ位置検出手段５０は、逆変換手段５２と、画像合成手段５４と、座標検出手段５６と、パーツ判断手段５８とを有する。
【００５４】
逆変換手段５２は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。逆変換手段５２は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。逆変換手段５２は、２次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出するのが好ましい。２次元離散フーリエ逆変換は、高速フーリエ変換であってもよい。本実施形態において、逆変換手段５２は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出する。
【００５５】
画像合成手段５４は、複数の比較領域における位相インパルス応答関数値を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数値を示す合成画像を形成する。画像合成手段５４は、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段を有するのが好ましい。ここで、所定の領域とは、例えば比較領域において補正手段３６による補正の影響を受けていない領域のことをいう。そして、画像合成手段５４は、抽出した位相インパルス応答関数値を用いて合成画像を形成するのが好ましい。本実施形態において、画像合成手段５４が、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段を有するので、補正手段３６により補正された信頼性の低い領域における位相インパルス応答関数値を排除して合成画像を形成することができる。
【００５６】
座標検出手段５６は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を合成画像から検出する。なお、座標検出手段５６は、入力画像における各比較領域の位置と、各比較領域における位相インパルス応答関数値を示す画像の座標とに基づいて、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を検出してもよい。
【００５７】
パーツ判断手段５８は、合成画像における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、入力画像中に電子部品のパーツが含まれるか否かを判断する。パーツ判断手段５８は、合成画像における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較して、位相インパルス応答関数値が閾値よりも大きいときに、合成画像に電子部品のパーツが含まれると判断してよい。パーツ判断手段５８が合成画像中に電子部品のパーツが含まれないと判断した場合、入力画像分割手段３２は、異なる位置で再度予備領域を分割してもよい。
【００５８】
パーツ判断手段５８が入力画像に電子部品のパーツが含まれないと判断した場合、パーツ判断手段５８は、入力画像に電子部品のパーツが含まれないことを制御部２０に通知する。これにより、入力画像に電子部品のパーツが含まれない場合に、誤った位置を電子部品のパーツの位置と判断して、電子部品移動手段１０６への制御を行うのを防ぐことができる。
【００５９】
パーツ相対位置検出手段６０は、パーツ位置検出手段５０が検出した入力画像中の電子部品のパーツの位置に基づいて、入力画像における複数のパーツの相対位置を検出する。電子部品位置検出手段６２は、電子部品のパーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する。電子部品位置検出手段６２は、複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する回転角度算出手段６４を有してもよい。
【００６０】
図３は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの一例を示すフローチャートである。
まず、入力画像分割手段３２は、入力画像を分割して予備領域を形成する（Ｓ１１０）。次に、比較領域選択手段３４は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する（Ｓ１１２）。補正手段３６は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する（Ｓ１１４）。変換手段３８は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する（Ｓ１１６）。
【００６１】
本実施形態において、補正手段３６は、ステップ１１４において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段３８は、ステップ１１６において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部１８は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【００６２】
位相差算出手段４２は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する（Ｓ１１８）。帯域抽出フィルタ４０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する（Ｓ１２０）。逆変換手段５２は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。（Ｓ１２２）。画像合成手段５４は、各比較領域における位相インパルス応答関数を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの合成画像を形成する（Ｓ１２４）。パーツ位置検出手段５０は、合成画像における位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する（Ｓ１２６）。パーツ相対位置検出手段６０は、入力画像中の複数のパーツの相対位置を検出する（Ｓ１２８）。電子部品位置検出手段６２は、入力画像中のパーツの位置及び複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の位置を検出する（Ｓ１３０）。
【００６３】
以下に、図３のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図４は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像から電子部品の位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【００６４】
本実施例において、入力画像１１０がテンプレート画像１２０よりも大きい場合に、位置検出装置１０４が入力画像１１０から電子部品１１２の位置を検出する処理を説明する。
【００６５】
入力画像１１０は複数のパーツ１１４を有する電子部品１１２を含む。複数のパーツ１１４はそれぞれ同じ形状を有するのが好ましい。本実施例において、電子部品はＩＣパッケージで、パーツは、例えばリード線、半田ボール又はランド（金属パッド）等のピンである。
テンプレート画像１２０は電子部品のパーツ１２２を含む。テンプレート画像１２０は、入力画像撮像手段１０２により撮像した電子部品の画像データであってもよい。本実施例において、テンプレート画像１２０は、電子部品の設計情報に基づいて作成した電子部品画像データである。
【００６６】
まず、入力画像分割手段３２は、入力画像１１０を複数の予備領域１１６に分割する。入力画像分割手段３２は、予備領域１１６がテンプレート画像１２０よりも小さくなるように入力画像１１０を分割するのが好ましい。そして、比較領域選択手段３４は、予備領域１１６をそれぞれ所定の位置に含むように比較領域１１８を選択する。比較領域選択手段３４は、予備領域１１６をそれぞれ中心に含むように比較領域１１８を選択するのが好ましい。
【００６７】
比較領域選択手段３４はさらに、比較領域１１８の画素数を調整する手段を有してもよい。比較領域選択手段３４は、例えば入力画像１１０の端部に位置する予備領域１１６を含む領域を選択する場合は、画素値がゼロの画素を付加して比較領域１１８の画素数をテンプレート画像１２０の画素数と同じにする。比較領域選択手段３４が、テンプレート画像１２０と実質的に等しい大きさの選択領域１１８を選択するので、変換手段３８は、各選択領域１１８をフーリエ変換により周波数成分に変換することができる。
【００６８】
また、比較領域選択手段３４は、一辺がそれぞれ２のｍ乗（ｍは正の整数）の画素数を持つように比較領域１１８を選択するのが好ましい。この場合も比較領域選択手段３４の画素数を調整する手段は、選択する比較領域１１８の一辺がそれぞれ２のｍ乗（ｍは正の整数）の画素数を持つように、画素値がゼロの画素を付加して比較領域１１８の画素数を調整する。
【００６９】
比較領域選択手段３４が、比較領域１１８の一辺がそれぞれ２のｍ乗となるように比較領域１１８を選択するので、変換手段３８は、各比較領域を高速フーリエ変換により周波数成分に変換できる。そのため、算出処理部３０は、より迅速に入力画像１１０からパーツ１１４の位置を検出することができる。
【００７０】
補正手段３６は、比較領域１１８の画像の上端と下端の画素値及び左端と右端の画素値がそれぞれ実質的に等しくなるように比較領域の画像１１８に２次元の窓関数を適用する。補正手段３６は、コサイン・テーパ窓（Ｔｕｋｅｙ窓）を用いて比較領域１１８の画像の画素値を補正するのが好ましい。本実施形態において、補正手段３６は、矩形線対称の２次元コサイン・テーパ窓を用いて比較領域１１８の画像の画素値を補正する。ここで、矩形線対称の２次元コサイン・テーパ窓とは、例えば窓のサイズをＱ×Ｒとしたときに、窓の中央の矩形領域０≦｜ｑ｜≦（１−α）Ｑ／２かつ０≦｜ｒ｜≦（１−α）Ｒ／２で振幅１．０となり、この矩形領域の外側の窓の端に近づくに従って振幅が余弦波状に減衰してほぼゼロとなるように画素値を補正する窓関数である。補正手段３６は、αの値を調整して矩形領域のサイズを設定するのが好ましい。補正手段３６は、矩形領域が予備領域１１６よりも大きくなるようにαの値を調整するのが好ましい。さらに、補正手段３６は、選択された比較領域１１８に画素値がゼロの画素が付加されている場合は、付加された画素が矩形領域に含まれないようにαの値を調整するのが好ましい。また、補正手段３６は、窓のサイズが比較領域１１８と実質的に等しい大きさになるようにＱ及びＲの値を設定する。補正手段３６が、付加された画素が矩形領域に含まれないようにαの値を調整するので、比較領域１１８に画素値がゼロの画素を付加した場合でも、画像の連続性を保つことができる。補正手段３６は、比較領域１１８と同様に、テンプレート画像１２０の上端と下端の画素値及び左端と右端の画素値がそれぞれ実質的に等しくなるように、テンプレート画像１２０の画素値を補正してもよい。
【００７１】
このように、補正手段３６が比較領域１１８の端部の画素値が等しくなるように画素値を補正するので、変換手段３８が比較領域１１８の画像を周波数成分に変換する際に、比較領域１１８における画素値を連続的に変化させることができ、画素値の不連続から生じるスプリアスを減少することができる。
【００７２】
変換手段３８は、テンプレート画像１２０及び比較領域１１８の画像をｍ軸及びｎ軸の原点（０，０）を基準として、それぞれフーリエ変換（ＤＦＴ）により周波数成分に変換する。本実施例において、変換手段３８は、次式によりテンプレート画像１２０及び比較領域１１８の画像をフーリエ変換する。変換手段３８は、テンプレート画像１２０及び比較領域１１８の画像を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）してもよい。
【数１】
0004729205.tif 000002
Ｔ（ｋ，ｌ）はテンプレート画像をフーリエ変換した周波数成分、Ｘ（ｋ，ｌ）は比較領域１１８の画像をフーリエ変換した周波数成分を示す。ｔ（ｍ，ｎ）はテンプレート画像１２０の座標（ｍ，ｎ）におけるテンプレート画像１２０の画素値、ｘ（ｍ，ｎ）は比較領域１１８の座標（ｍ，ｎ）における比較領域１１８の画像の画素値を示す。
【００７３】
テンプレート画像のフーリエ変換Ｔ（ｋ，ｌ）及び比較領域１１８の画像のフーリエ変換Ｘ（ｋ，ｌ）は、それぞれグラフ１３０及びグラフ１３２に示されるように周波数に対する振幅及び位相成分で表される。位相差算出手段４２は、テンプレート画像のフーリエ変換Ｔ（ｋ，ｌ）の位相成分と比較領域１１８の画像のフーリエ変換Ｘ（ｋ，ｌ）の位相成分との位相成分差を算出する。グラフ１３４は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を示す。位相差算出手段４２は、次式により、比較領域１１８の画像のフーリエ変換Ｘ（ｋ，ｌ）とテンプレート画像のフーリエ変換Ｔ（ｋ，ｌ）との周波数応答関数Ｈ（ｋ，ｌ）を算出する。
【数２】
0004729205.tif 000003
【００７４】
位相差算出手段４２は、周波数応答関数Ｈ（ｋ，ｌ）から位相成分θＨ（ｋ，ｌ）を抽出する。ここで、ＡＲＧ［Ｈ（ｋ，ｌ）］は位相成分の主値をあらわす。
【数３】
0004729205.tif 000004
逆変換手段５２は、位相成分θＨ（ｋ，ｌ）を用いて、次式により、フーリエ逆変換（ＩＤＦＴ）して位相インパルス応答関数ｈｐｈａｓｅ（ｍ，ｎ）を算出する。比較領域選択手段３４が比較領域１１８の画素数が一辺がそれぞれ２のｍ乗となるように比較領域１１８を選択するので、逆変換手段５２は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出できる。
【数４】
0004729205.tif 000005
比較領域１１８の画像にパーツ１１４が含まれるとき、比較領域１１８の画像におけるパーツ１１４とテンプレート画像１２０におけるパーツ１２２の位置とのずれを表す座標（ｍ，ｎ）の位相インパルス応答関数ｈｐｈａｓｅ（ｍ，ｎ）の値が大きくなる。
【００７５】
画像合成手段５４は、各比較領域１１８における位相インパルス応答関数を示す画像から所定の領域のみを選択するのが好ましい。本実施例においては、補正手段３６が比較領域１１８の端部の画素値を補正しているため、比較領域１１８の端部における画素変化により生じる位相インパルス応答関数値のピークは信頼性が低い。従って、画像合成手段５４は、補正手段３６が比較領域１１８に補正を施す領域に基づいて、位相インパルス応答関数値を示す画像から信頼性の高いピークを与える領域を選択する。画像合成手段５４は、このようにして選択した領域を他の比較領域１１８から選択した領域と合成して入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数を示す合成画像１４０を形成してもよい。入力画像１１０に電子部品１１２のパーツ１１４が含まれる場合、合成画像１４０において、テンプレート画像１２０におけるパーツ１２２の座標に対する入力画像１１０におけるパーツ１１２の座標のずれ量を示す座標に位相インパルス応答関数値のピーク１４２があらわれる。
【００７６】
座標検出手段５６は、合成画像１４０から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出する。座標検出手段５６は、合成画像１４０から、位相インパルス応答関数値が最大となる座標を検出してもよい。座標検出手段５６は、合成画像１４０から、位相インパルス応答関数値が所定値よりも大きい座標を検出するのが好ましい。
【００７７】
他の例において、座標検出手段５６は、インパルス応答関数値の絶対値が所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出してもよい。座標検出手段５６は、各位相インパルス応答関数値が正であるか負であるかを判断する手段をさらに有してもよい。例えば座標検出手段５６が、位相インパルス応答関数の絶対値が最大である座標における位相インパルス応答関数が負であると判断した場合、座標検出手段５６は、位相インパルス応答関数と所定値との差の絶対値が所定の条件を満たす位相インパルス応答関数を有する座標を検出してもよい。また、座標検出手段５６は、位相インパルス応答関数が極値である座標を検出してもよい。
【００７８】
座標検出手段５６が各位相インパルス応答関数値が正であるか負であるかを判断する手段を有すれば、例えば、入力画像１１０の電子部品１１２のコントラストが反転して位相インパルス応答関数の値が負となる場合であっても、入力画像中の電子部品１１２の位置を正確に検出することができる。
【００７９】
パーツ判断手段５８は、座標検出手段５６が検出した座標における位相インパルス応答関数値を所定値と比較する。そして、パーツ判断手段５８は、比較した位相インパルス応答関数値が所定値より大きい場合にパーツ１１４が入力画像１１０に含まれると判断する。パーツ判断手段５８は、比較した位相インパルス応答関数値が所定値より小さい場合には、パーツ１１４が入力画像１１０に含まれないと判断する。この場合、入力画像分割手段３２は、入力画像１１０を最初の予備領域１１６とは異なる範囲で予備領域１１６を分割してもよい。位置検出装置１０４は、同様の処理を繰り返し、位相インパルス応答関数値の最大値が所定値より大きくなる座標を検出する。位相インパルス応答関数値が所定値より大きくなる座標が検出できない場合は、パーツ判断手段５８は、制御部２０に入力画像１１０中にパーツ１１４が含まれないことを通知する。
【００８０】
逆変換手段５２は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像１１０からパーツ１１４の位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やパーツの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像からパーツ１１４の位置を検出できる。
【００８１】
パーツ相対位置検出手段６０は、合成画像１４０のピーク１４２の位置に基づいて、入力画像１１０における複数のパーツ１１４の相対位置を検出する。電子部品位置検出手段６２は、電子部品１１２のパーツ１１４の位置及び複数のパーツ１１４の相対位置に基づいて、入力画像１１０における電子部品１１２の位置を検出する。
【００８２】
本実施例において、電子部品位置検出手段６２は、電子部品１１２のパーツ１１４の位置及び複数のパーツ１１４の相対位置に基づいて入力画像１１０における電子部品１１２の位置を検出するので、より正確に入力画像１１０における電子部品１１２の位置を検出することができる。
【００８３】
図５は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの他の例を示すフローチャートである。
図３に示した例と同様に、入力画像分割手段３２は、入力画像を分割して予備領域を形成する（Ｓ１４０）。次に、比較領域選択手段３４は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する（Ｓ１４２）。補正手段３６は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する（Ｓ１４４）。変換手段３８は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する（Ｓ１４６）。
【００８４】
本実施形態において、補正手段３６は、ステップ１４４において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段３８は、ステップ１４６において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部１８は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【００８５】
位相差算出手段４２は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する（Ｓ１４８）。帯域抽出フィルタ４０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する（Ｓ１５０）。逆変換手段５２は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する（Ｓ１５２）。画像合成手段５４は、各比較領域における位相インパルス応答関数を示す画像を合成して入力画像と実質的に等しい大きさの合成画像を形成する（Ｓ１５４）。パーツ位置検出手段５０は、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のパーツの位置を検出する（Ｓ１５６）。パーツ相対位置検出手段６０は、入力画像中の複数のパーツの相対位置を検出する（Ｓ１５８）。電子部品位置検出手段６２は、入力画像中の複数のパーツの相対位置に基づいて、入力画像における電子部品の回転角度を算出する（Ｓ１６０）。
【００８６】
以下に、図５のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図６は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像における電子部品の回転角度を算出する処理の一例を示す模式図である。
本実施例において、入力画像１１０は入力画像のｍ軸方向に対して回転した電子部品１１２を含む。図４に示した例と同様に、入力画像分割手段３２は、入力画像１１０を複数の予備領域１１６に分割する。そして、比較領域選択手段３４は、予備領域１１６をそれぞれ所定の位置に含むように比較領域１１８を選択する。補正手段３６は、比較領域１１８の画素値を補正する。変換手段３８は、テンプレート画像１２０及び比較領域１１８の画像をｍ軸及びｎ軸の原点（０，０）を基準として、それぞれフーリエ変換（ＤＦＴ）により周波数成分に変換する。本実施例において、図４に示した例と同様の処理の説明は省略する。
【００８７】
画像合成手段５４は、複数の比較領域１１８における位相位相インパルス応答関数を示す画像を合成した入力画像と実質的に等しい大きさの位相インパルス応答関数を示す合成画像１４０を形成する。座標検出手段５６は、合成した位相インパルス応答関数を示す合成画像１４０から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を有する座標を検出する。合成画像１４０において、テンプレート画像１２０におけるパーツ１２２の座標に対する入力画像１１０におけるパーツ１１２の座標のずれ量を示す座標に位相インパルス応答関数値のピーク１４２があらわれる。
【００８８】
パーツ相対位置検出手段６０は、合成画像１４０のピーク１４２の位置に基づいて、入力画像１１０における複数のパーツの相対位置を検出する。回転角度検出手段６４は、少なくとも２つのピーク１４２の座標に基づいて、入力画像１１０における電子部品の回転角度を算出する。また、回転角度検出手段６４は、各比較領域１１８における少なくとも２つの位相インパルス応答関数値のピークの位置に基づいて、入力画像１１０における電子部品１１２の回転角度を算出してもよい。
【００８９】
図７は、図２に示した算出処理部３０の他の例を示すブロック図である。
算出処理部３０は、入力画像分割手段３２と、比較領域選択手段３４と、補正手段３６と、変換手段３８と、帯域抽出フィルタ４０と、位相差算出手段４２と、パーツ位置検出手段５０と、逆数算出手段１５０と、畳込み積分画像形成手段１５２とを有する。図２に示した構成要素と同一の符号を持つ構成要素は、図２に示した算出処理部３０における構成要素と同様の機能を有する。逆数算出手段１５０は、テンプレート画像の周波数成分の逆数を求める。畳込み積分画像形成手段１５２は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。
【００９０】
次に、本実施例において、算出処理部３０がテンプレート逆画像を形成する手順を示す。まず、補正手段３６は、テンプレート画像情報保持部１８に保持されたテンプレート画像の端部の画素値を補正する。変換手段３８は、テンプレート画像の画素値をフーリエ変換により周波数成分に変換する。逆数算出手段１３８は、変換したテンプレート画像の周波数成分の逆数を算出する。逆変換手段５２は、逆数算出手段１３８が算出した逆数をフーリエ逆変換してテンプレート逆画像を形成する。
【００９１】
テンプレート画像情報保持部１８は、テンプレート逆画像を記憶する。畳込み積分画像形成手段１５２は、テンプレート画像情報保持部１８に保持されたテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。変換手段３８は、畳込み画像を、畳込み画像中の所定の位置を基準として、畳込み画像を周波数成分に変換する。位相差算出手段４２は、変換手段３８が変換した畳込み画像の位相成分を位相成分差として算出する。逆変換手段５２は、第１実施例と同様に、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する。
【００９２】
逆変換手段５２は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像から電子部品のパーツの位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やパーツの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出できる。
【００９３】
図８は、本発明の第２実施形態に係る位置検出装置に含まれる算出処理部３０を示すブロック図である。
本実施形態における位置検出装置は、図１に示した位置検出装置１０４と同様の構成を有し、テンプレート画像に近似するマークの位置を入力画像から検出する。本実施形態において、マークは例えば電子部品の画像データであってよい。また、他の例において、テンプレート画像は電子部品の所定の位置に印刷されたマークであってもよく、この場合、位置検出装置は、電子部品の所定の位置に印刷されたマークの位置を入力画像から検出する。算出処理部３０は、回転角度検出手段３１と、入力画像分割手段３２と、比較領域選択手段３４と、補正手段３６と、変換手段３８と、帯域抽出フィルタ４０と、位相差算出手段４２と、マーク位置検出手段７０とを有する。
【００９４】
回転角度検出手段３１は、入力画像における少なくとも一つの方向に対するマークの回転角度を検出する。回転角度検出手段３１は、例えば特開２０００−１８２０６６号公報において開示された画像処理装置により入力画像におけるマークの回転角度を検出してよい。また、回転角度検出手段３１は、従来のテンプレートマッチング法等のどのような方法により入力画像におけるマークの回転角度を検出してもよい。
【００９５】
本実施例において、入力画像分割手段３２は、検出されたマークの回転角度に基づいて、マークの回転角度に沿って入力画像を複数の予備領域に分割する。同様に、比較領域選択手段３４は、検出された電子部品の回転角度に基づいて、マークの回転角度に沿って、入力画像分割手段３２が分割した入力画像の各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むように比較領域を選択するのが好ましい。入力画像分割手段３２、比較領域選択手段３４、補正手段３６、変換手段３８、帯域抽出フィルタ４０及び位相差算出手段４２は、図２を用いて第１実施形態において説明したのと同様の構成及び機能を有する。
【００９６】
マーク位置検出手段７０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する。マーク位置検出手段７０は、逆変換手段７２と、座標検出手段７４と、比較領域検出手段７６と、マーク判断手段７８とを有する。
【００９７】
逆変換手段７２は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。逆変換手段７２は、フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出してよい。逆変換手段７２は、２次元離散フーリエ逆変換により位相インパルス応答関数を算出するのが好ましい。２次元離散フーリエ逆変換は、高速フーリエ変換であってもよい。
【００９８】
座標検出手段７４は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を入力画像から検出する。比較領域選択手段３４が入力画像から複数の比較領域を選択した場合、比較領域検出手段７６は、所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を与える座標を含む比較領域を検出する。
【００９９】
マーク判断手段７８は、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較することにより、マークが当該比較領域に含まれるか否かを判断する。マーク判断手段７８は、比較領域における位相インパルス応答関数値を所定の閾値と比較して、位相インパルス応答関数値が閾値よりも大きいときに、マークが当該比較領域に含まれると判断してもよい。マーク判断手段７８が複数の比較領域の全てにマークが含まれないと判断した場合、入力画像分割手段３２は、異なる位置で再度予備領域を分割してもよい。
【０１００】
マーク判断手段７８が複数の比較領域の全てにマークが含まれないと判断した場合、マーク判断手段７８は、入力画像にマークが含まれないことを制御部２０に通知する。これにより、入力画像にマークが含まれない場合に、誤った位置をマークの位置と判断して、電子部品の位置決めを行うのを防ぐことができる。
【０１０１】
また、他の例において、座標検出手段７４は、比較領域における位相インパルス応答関数値のうち、所定の領域における位相インパルス応答関数値のみを抽出する手段と、抽出した位相インパルス応答関数値から所定の条件を満たす位相インパルス応答関数値を選択する手段とをさらに有してもよい。この場合、座標検出手段７４は、選択した位相インパルス応答関数値を与える座標を検出する。ここで、所定の領域とは、例えば比較領域において、補正手段３６による補正の影響を受けていない領域のことをいう。
【０１０２】
図９は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するステップを示すフローチャートである。
まず、回転角度検出手段３１は、入力画像における少なくとも一つの方向に対する電子部品の回転角度を検出する（Ｓ１７０）。そして、入力画像分割手段３２は、検出された電子部品の回転角度に基づいて、電子部品の回転角度に沿った方向に入力画像を分割して予備領域を形成する（Ｓ１７２）。入力画像がテンプレート画像と実質的に等しい大きさの場合、このステップは省略してよい。
【０１０３】
次に、比較領域選択手段３４は、各予備領域を所定の位置にそれぞれ含むようにして、テンプレート画像と実質的に同じ大きさの比較領域を入力画像から選択する比較領域選択手段３４は、検出された電子部品の回転角度に基づいて電子部品の回転角度に沿った方向に、比較領域を選択する（Ｓ１７４）。補正手段３６は、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、比較領域の画素値を補正する（Ｓ１７６）。変換手段３８は、フーリエ変換により比較領域を周波数成分に変換する（Ｓ１７８）。
【０１０４】
本実施形態において、補正手段３６は、ステップ１７６において、比較領域の端部の画素値が実質的に等しくなるように、テンプレート画像の画素値を補正してもよい。また、変換手段３８は、ステップ１７８において、フーリエ変換によりテンプレート画像を周波数成分に変換してもよい。他の例において、テンプレート画像情報保持部１８は、予め画素値が補正され、周波数成分に変換されたテンプレート画像のデータを保持していてもよい。
【０１０５】
位相差算出手段４２は、比較領域の周波数成分の位相成分とテンプレート画像の周波数成分の位相成分との位相成分差を周波数ごとに算出する（Ｓ１８０）。帯域抽出フィルタ４０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差のうち、所定の周波数帯域以下の周波数成分の位相成分差のみを抽出する（Ｓ１８２）。逆変換手段５２は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換して位相インパルス応答関数を算出する。（Ｓ１８４）。マーク位置検出手段５０は、位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する（Ｓ１８６）。
【０１０６】
以下に、図９のフローチャートに示した各ステップを詳細に説明する。
図１０は、本実施形態における位置検出装置１０４が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
図１０（ａ）に示すように、入力画像２１０はマーク２１２を含む。本実施形態におけるマーク２１２は、電子部品の画像データである。回転角度検出手段３１は、入力画像２１０におけるｘ軸及びｙ軸方向に対するマーク２１２の回転角度を検出する。本実施例において、回転角度検出手段３１は、マーク２１２が入力画像２１０のｘ軸方向に対して角度θ回転していることを検出する。
【０１０７】
図１０（ｂ）に示すように、比較領域検出手段３４は、検出された電子部品の回転角度に基づいて電子部品の回転角度に沿って比較領域２２０を選択する。比較領域選択手段３４は、テンプレート画像２３０と実質的に等しい大きさの比較領域を選択するのが好ましい。他の例において、テンプレート画像が入力画像２１０よりも小さい場合は、比較領域選択手段３４は入力画像２１０から複数の比較領域を選択してよい。位相差算出手段４２は、比較領域２２０の画像をｍ軸及びｎ軸の原点（０，０）を基準として、フーリエ変換（ＤＦＴ）により周波数成分に変換する。マーク位置検出手段７０は、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を変換した位相インパルス応答関数に基づいて、入力画像中のマークの位置を検出する
【０１０８】
図１１は、図８に示した算出処理部３０の他の例を示すブロック図である。
算出処理部３０は、回転角度検出手段３１と、入力画像分割手段３２と、比較領域選択手段３４と、補正手段３６と、変換手段３８と、帯域抽出フィルタ４０と、位相差算出手段４２と、マーク位置検出手段７０と、逆数算出手段１５０と、畳込み積分画像形成手段１５２とを有する。図８に示した構成要素と同一の符号を持つ構成要素は、図８に示した算出処理部３０における構成要素と同様の機能を有する。逆数算出手段１５０は、テンプレート画像の周波数成分の逆数を求める。畳込み積分画像形成手段１５２は、テンプレート画像の逆周波数特性を持つテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。
【０１０９】
次に、本実施例において、算出処理部３０がテンプレート逆画像を形成する手順を示す。まず、補正手段３６は、テンプレート画像情報保持部１８に保持されたテンプレート画像の端部の画素値を補正する。変換手段３８は、テンプレート画像の画素値を周波数成分に変換する。逆数算出手段１５０は、変換したテンプレート画像の周波数成分の逆数を算出する。逆変換手段７２は、逆数算出手段１５０が算出した逆数をフーリエ逆変換してテンプレート逆画像を形成する。
【０１１０】
テンプレート画像情報保持部１８は、テンプレート逆画像を記憶する。畳込み積分画像形成手段１５２は、テンプレート画像情報保持部１８に保持されたテンプレート逆画像と入力画像との畳込み積分画像を形成する。変換手段３８は、畳込み画像を、畳込み画像中の所定の位置を基準として、畳込み画像を周波数成分に変換する。位相差算出手段４２は、変換手段３８が変換した畳込み画像の位相成分を位相成分差として算出する。逆変換手段７２は、第１実施例と同様に、位相差算出手段４２が算出した位相成分差を位相インパルス応答関数に変換する。
【０１１１】
逆変換手段７２は、位相成分差のみを変換した位相インパルス応答関数に基づいて入力画像からマークの位置を検出するので、入力画像の輝度分布の変化やマークの変形の影響を最小限にして精度よく入力画像からマークの位置を検出できる。
【０１１２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１１３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば入力画像の輝度分布の変化による影響を最小限にして精度よく入力画像から電子部品の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子部品搬送装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示した算出処理部の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態における位置検出装置が入力画像から電子部品の位置を検出するステップの他の例を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態における位置検出装置が入力画像における電子部品の回転角度を算出する処理の一例を示す模式図である。
【図７】図２に示した算出処理部の他の例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る位置検出装置に含まれる算出処理部を示すブロック図である。
【図９】本実施形態における位置検出装置が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出するステップを示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態における位置検出装置が入力画像からテンプレート画像に近似したマークの位置を検出する処理の一例を示す模式図である。
【図１１】図８に示した算出処理部の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１４…Ａ／Ｄコンバータ、１６…入力画像メモリ、１８…テンプレート画像情報保持部、２０…制御部、２２…プログラム格納部、２４…データメモリ、３０…算出処理部、３１…回転角度検出手段、３２…入力画像分割手段、３４…比較領域選択手段、３６…補正手段、３８…変換手段、４０…帯域抽出フィルタ、４２…位相差算出手段、５０…パーツ位置検出手段、５２…逆変換手段、５４…画像合成手段、５６…座標検出手段、５８…パーツ判断手段、６０…パーツ相対位置検出手段、６２…電子部品位置検出手段、６４…回転角度算出手段、７０…マーク位置検出手段、７２…逆変換手段、７４…座標検出手段、７６…比較領域検出手段、７８…マーク判断手段、８０…表示装置、８２…ＢＵＳ、１００…電子部品搬送装置、１０２…入力画像撮像手段、１０４…位置検出装置、１０６…電子部品移動手段、１５０…逆数算出手段、１５２…畳込み積分画像形成手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004729205.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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