(57)【要約】【課題】  基板の寸法精度や基板搬送時の位置のばらつきのため、基板マークが検出枠から食み出しても基板マークの認識が短時間で行えることを課題とする。【解決手段】  検出枠３１の中に位置する画像データを演算処理して基板マーク２０ａが検出枠３１から食み出しているかどうかの認識を行い、食み出していれば食み出している方に検出枠３１を拡大する。そして拡大した検出枠の中に位置する画像データを演算処理して基板マーク２０ａが拡大した検出枠から食み出していなければ基板マーク２０ａの重心位置を主制御部２８に送信する。【選択図】  図３                                                                        
2005093623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識方法において、画像データの画面の中に検出枠を設定し、前記検出枠内の基板マークを認識し、前記検出枠の各辺ごとに前記基板マークが前記検出枠から食み出していないか認識し、前記基板マークが前記検出枠から食み出していれば食み出している方向へ拡大した検出枠を前記画像データの画面の中に設定し、前記拡大した検出枠を使用して前記基板マークを認識することを特徴とする電子部品実装機の基板マーク認識方法。
【請求項２】
前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装機の基板マーク認識方法。
【請求項３】
電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識装置において、撮像した画像データを記憶する画像データ記憶部と、前記画像データの画面の中に検出枠を設定する検出枠設定部と、前記検出枠内の画像データを抽出する位置を指定する抽出データ位置指定部と、前記抽出データ位置指定部の指定する画像データの位置から画像データを抽出して記憶する抽出データ記憶部と、前記抽出データ記憶部の記憶データから基板マークの重心位置の演算と基板マークが前記検出枠から食み出しているか否かを演算してはみ出していれば前記検出枠の拡大を指令する基板マーク位置演算部を有することを特徴とする電子部品実装機の基板マーク認識装置。
【請求項４】
前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で再び前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴とする請求項３記載の電子部品実装機の基板マーク認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に設けられた基板マークを撮像して得られた画像により、基板マークの位置を画像認識する基板マーク認識方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品製造分野において、電子部品や基板を精度よく位置決めする方法として、画像認識を応用する方法が広く用いられている。この方法は、基板や電子部品を撮像して得られた画像を認識することにより、基板の基板マークや電子部品の電極あるいはエッジ部などの位置を検出するものである。
【０００３】
この画像認識による基板マークの位置検出では、ＣＣＤカメラを基板マークの上方に移動させて撮像を行うが、このときＣＣＤカメラを移動させる目標位置を予め設定しておく必要がある。従来は、正規位置にセットされた基板の基板マークを撮像して得られた画像内の基板マークにＣＣＤカメラの撮像視野の中心を合わせることにより、基板マークの位置を求めて撮像基準位置として教示し、この教示した位置を目標としてＣＣＤカメラを移動させていた。
【０００４】
ところで、認識を行うには撮像した画面内に検出枠を設定し画像処理範囲を限定して認識に要する時間を短縮することが行われる。ところで、基板の寸法精度や基板搬送時の位置のばらつきのため、基板マークが検出枠から食み出ることがある。この場合には、正確な画像認識が行われず基板の位置決めを行うことができない。そこで、予め大小２つの検出枠すなわちサーチエリアを設定し、まず小さなサーチエリア内でパターンマッチングを行い、マッチング率が設定しきい値以下ならば大きなサーチエリアに拡大する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２６１８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、検出枠の外に基板マークが飛び出すほどずれるのは基板搬送装置に何らかの問題点がある場合であり、基板の寸法精度や基板搬送時の位置のばらつきのために起こるずれは、基板マークが検出枠から食み出ること、すなわち基板マークが検出枠の上下左右の辺に掛かる程のずれである。小さな検出枠で認識できなかった場合に、あらかじめ用意した大きな拡大した検出枠を用いて認識するということは認識のための時間がかかるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、デフォルト（初期設定）の検出枠で基板マークを認識出来なかった場合は、必要最小限に拡大した検出枠を設定して基板マークの認識を短時間で行うことができ、しかも認識ミスの発生を低減することができる基板の基板マーク認識方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識方法において、画像データの画面の中に検出枠を設定し、前記検出枠内の基板マークを認識し、前記検出枠の各辺ごとに前記基板マークが前記検出枠から食み出していないか認識し、前記基板マークが前記検出枠から食み出していれば食み出している方向へ拡大した検出枠を前記画像データの画面の中に設定し、前記拡大した検出枠を使用して前記基板マークを認識する方法を採って、前記課題を解決している。
【０００８】
そして請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電子部品実装機の基板マーク認識方法において、前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で再び前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項３記載の発明では、  電子部品が実装される基板を撮像装置で撮像して基板上の位置決め用の基板マークを認識する電子部品実装機の基板マーク認識装置において、撮像した画像データを記憶する画像データ記憶部と、前記画像データの画面の中に検出枠を設定する検出枠設定部と、前記検出枠内の画像データを抽出する位置を指定する抽出データ位置指定部と、前記抽出データ位置指定部の指定する画像データの位置から画像データを抽出して記憶する抽出データ記憶部と、前記抽出データ記憶部の記憶データから基板マークの重心位置の演算と基板マークが検出枠から食み出しているか否かを演算する基板マーク位置演算部とから構成して、前記課題を解決している。
【００１０】
そして請求項３に記載の発明では、請求項３記載の電子部品実装機の基板マーク認識装置において、前記画像データの画面の中で検出枠を拡大できない場合、前記基板マークが前記検出枠から食み出している方向へ前記撮像装置を移動し、移動した位置で再び前記基板を前記撮像装置で再び撮像し、前記再び撮像した画像データを用いて前記基板マークを認識することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品実装機における基板マーク認識方法及び装置によれば、撮像した基板マークの画像において検出枠の中の画像データに対して画像処理をして、基板マークが検出枠から食み出しているかいないかを認識する。そして食み出していれば食み出している方に検出枠を拡大して、拡大した検出枠の範囲に該当する画像データに対して画像処理を行うようにしたので基板マークの認識不良をなくすとともに検出枠の拡大は必要最小限に行われるのであるから画像処理に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【００１２】
更に、基板マークが検出枠と画面から食み出していれば、食み出している方に撮像装置を移動させて再び基板マークを撮像して画像処理を行うようにしたから基板マークを認識できないと言う不具合をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一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である基板マーク認識装置が組み込まれた電子部品実装装置の斜視図である。図２はシステム構成を示すブロック図、図３は検出枠を示す画像図、図４は検出枠を拡大できない場合の画像図、図５は画像処理を利用した位置認識の動作を示すフローチャートである。
【００１４】
まず、図１を参照して基板マーク認識装置１の全体構造を説明する。図１において、１５は基板範走路である。基板範走路１５の中央部付近には、基板範走路１５によって搬送された基板２０が保持されている。基板２０の上面には、基板マーク２０ａが設けられている。装着ヘッド部１３はＸＹ移送部１４に支持されており水平移動可能である。装着ヘッド部１３には基板マーク２０ａを撮像する撮像装置としてのＣＣＤカメラ１７が配設され、基板マーク２０の撮像時にはＣＣＤカメラ１７が基板マーク２０ａの上方に位置するように移動される。そして基板マーク２０ａを撮像して画像認識により基板マーク２０ａの重心位置を求め、重心位置の撮像画面の中心位置に対するずれ量（画面内でのＸＹ座標位置ずれ）を算出する。ＣＣＤカメラ１７の撮像画面中心位置と電子部品搭載機１のＸＹ座標位置関係は既知であるから、基板２０の電子部品搭載機１のＸＹ座標に対する位置を割り出す。また装着ヘッド部１３には、ノズル１３ａが配設されている。装着ヘッド部１３はそのノズル１３ａの下端部にフィーダ１２のリール１１に巻かれたテープ１１ａによって供給されるチップ部品を真空吸着して正規基板位置に対する位置補正を行って基板２０に搭載する。
【００１５】
次に、図２を参照して、基板マーク認識装置の制御系の構成を説明する。図２において、ＣＣＤカメラ１７基板マーク２０ａを撮像し、画像データをＡ／Ｄ変換部２２を経て画像記憶部２３に送る。画像記憶部２３は、Ａ／Ｄ変換された画像データを記憶する。検出枠設定部２６はデフォルトの検出枠のサイズを抽出データ位置指定部２７に指定する。抽出データ位置指定部２７は抽出枠のサイズに従って、画像記憶部２３から抽出する画像データのアドレスを算出する。抽出データ記憶部２４は抽出データ位置指定部２７の示すアドレスに従って、画像記憶部２３から画像データを抽出し記憶する。
【００１６】
基板マーク位置演算部２５は基板マーク２０ａの重心位置の演算と基板マーク２０ａが検出枠から食み出していないか（基板マーク２０ａが検出枠の辺と重なっていないか）確認する（図３参照）。食み出していなければ基板マーク２０ａの重心位置を主制御部２８に送信し、食み出していれば検出枠設定部２６に検出枠拡大命令と拡大方向を送出する。検出枠拡大が出来ない場合は主制御部２８にＣＣＤカメラ１７の移動要求コマンドと移動方向を送信する。
【００１７】
基板マーク２０ａは、一般には基板の４隅のうちの２箇所または３箇所に付される。これらの基板マーク２０ａを撮像して基板マーク２０ａの重心位置を演算することにより、電子部品搭載装置１における基板の位置（ＸＹ座標位置）が演算される。複数の基板マーク２０ａを認識することによりＸＹ座標に対する基板２０の傾きも演算される。この結果に基づいてチップ部品の搭載位置（ＸＹ座標位置）を計算して装着ヘッド１３をＸＹ移送部１４により移動させ、さらにノズル１３ａをθ回転して基板の傾きに対する補正を行ってチップ部品を基板２０に搭載する。
【００１８】
ここで、検出枠３１について図３と図４を参照して説明する。図３において３０はＣＣＤカメラ１７で撮像された画面の範囲を示す画面枠であり、この範囲内に基板マーク２０ａが撮像される。画面枠内の小さい実線枠で囲まれた範囲が検出枠３１である。基板マーク２０ａは検出枠３１から食み出した状態（基板マーク２０ａが検出枠３１の右辺と重なった状態）で撮像されている。３２は検出枠３１を拡大する拡大位置を示す。拡大は基板マーク２０ａの半径より少し大きい距離だけ拡大する。図３においては検出枠３１の右辺を右方向に点線の拡大位置３２まで、基板マーク２０ａの半径より少し大きい距離まで拡大する。
【００１９】
基板マーク位置演算部２５は主に基板マーク２０ａを認識する部分である。基板マーク２０ａを認識して基板マーク２０ａの重心位置を演算することにより基板マーク２０ａの位置認識を行う。画像認識による重心位置演算はパターンマッチングによる方法と２値化による方法が選択できる。基板マーク２０ａが鮮明に撮像できる場合は画像データを直ちに２値化して重心演算するほうが画像データから基板マーク２０ａの重心位置を演算する時間が短いから、撮像した画像の状態に応じて選択できるようになっている。
【００２０】
次に、基板マーク２０ａの重心位置から検出枠３１の上辺、下辺、右辺、左辺までの距離を演算し、前記の距離が基板マーク２０ａの半径より短ければ基板マーク２０ａが検出枠３１から食み出していると判定して検出枠３１の拡大要求と拡大する辺を検出枠設定部２６に送出する。そして抽出データ記憶部２４に拡大要求に基づいて抽出された画像データを再び演算処理して、基板マーク２０ａが検出位置３２まで拡大した検出枠から食み出していなければ基板マーク２０ａの重心位置を主制御部に送信する。なお、拡大前よりも拡大した分だけ演算の時間がかかる。
【００２１】
図４において、３２ａは検出枠３１を拡大する拡大位置を示す。拡大位置３２ａは画面枠３０から食み出して画面枠３０の外側となり、検出枠３１を拡大する事が出来ない。この場合はＣＣＤカメラ１７を食み出した方に移動して再び基板マーク２０ａを撮像する。
【００２２】
基板マーク位置演算部２５の拡大要求により検出枠設定部２６が検出枠３１を拡大しようとしたが、拡大位置３２ａが画像枠３０の外側となって拡大できないと判定された時、検出枠拡大設定部２４は拡大不可（Ｆａｌｓｅ）と拡大できない辺を基板マーク位置演算部２５に送出する。そして基板マーク位置演算部２５は主制御部２８にＣＣＤカメラ１７の移動要求コマンドと移動方向を送信する。
【００２３】
基板マーク２０ａが検出枠３１から食み出しいるかいないかの判定は、上記の重心位置から検出枠３１の各辺までの距離を演算して判定する方法のほかに、しきい値によって判定する方法がある。これは、検出枠３１の上辺、下辺、右辺、左辺に位置する画像データ（ピクセル）において、ピクセル値が指定したしきい値よりも大きなピクセルが指定する数以上存在するか算出し、指定する数よりも多く存在すれば基板マーク２０ａはその辺から食み出していると判定する。例えば、上辺に指定したしきい値より大きなピクセル値のピクセルが指定した数よりも多く存在し、右辺にも指定したしきい値より大きなピクセル値のピクセルが指定した数よりも多く存在すれば基板マーク２０ａは検出枠３１の上辺と右辺から食み出していると判定する。
【００２４】
基板マーク認識装置の構成は上記のように成り、以下その動作について説明する。まず基板２０を基板搬送路１５の中央部に位置するように搬送する。図５において、ＸＹ移送部１４により装着ヘッド部１３を水平移動して、装着ヘッド部１３に搭載されたＣＣＤカメラ１７が基板マーク２０ａの上に位置するようにする（ＳＴ１）。次いで、ＣＣＤカメラ１７により基板マーク２０ａを撮像する（ST2）。画像記憶部２３から検出枠内に相当する画像データ（各ピクセルの値）を抽出して記憶する（ＳＴ３）。
【００２５】
次いで基板マーク２０ａの重心位置を演算して重心位置から検出枠３１の各辺までの距離により食み出しの有無を調べる選択されているかどうかの分岐を行う。なおフローチャートには特に記載していないが、重心演算はパターンマッチングによる方法と２値化による方法が選択可能である（ＳＴ４）。重心から辺までの距離によるほうが選択されていれば抽出した画像データを演算して基板マーク２０ａの重心位置を算出する（ＳＴ５）。そして重心位置から各辺（上辺、下辺、右辺、左辺）までの各距離を算出する（ＳＴ６）．
【００２６】
前記各距離が基板マークの半径より小さければ食み出し有り、全て大きければ食み出し無しの判断がされる（ＳＴ７）。食み出し無しであれば基板マーク２０ａの重心位置を主制御部２８に送信する（ＳＴ１３）。食み出し有りであれば食み出している方に検出枠３１の拡大を行う。拡大する量は基板マーク２０ａの半径より少し大きな値、あるいはあらかじめ指定された値である（ＳＴ８）．
【００２７】
次いで検出枠の拡大が画面枠３０の中に行われたか、拡大すると検出枠が画面枠３０から飛び出してしまい拡大できないかの判断がされる（ＳＴ９）。拡大できなければ主制御部２８に移動要求コマンドと移動方向を送信する（ＳＴ１４）。ＳＴ１４の後はＸＹ移送部１４によりＣＣＤカメラ１７の位置を変えて再び基板マーク２０ａを撮像する。画面枠３０の中で検出枠３１を拡大できた場合は、ＳＴ３にもどって拡大した検出枠の中に該当する画像データを抽出する。
【００２８】
以上ではＳＴ４において重心位置で食み出しチェックを選択したばあいであったが、選択しなかった場合について説明する。この場合、検出枠３１の各辺に該当する画像データ、すなわち各辺に該当する位置のピクセルのピクセル値を抽出する（ＳＴ１０）。次いで抽出したピクセル値に対して、辺ごとにしきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在するかの判断がされる（ＳＴ１１）。しきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在する辺があれば、その辺から基板マーク２０ａが食み出しているのであるから、ＳＴ８に進んで検出枠３１の拡大を行う。しきい値より大きな値のピクセル値は指定した数より多く存在する辺がなければ、ＳＴ３で抽出した画像データを演算して基板マーク２０ａの重心位置を算出する（ＳＴ１２）。そして主制御部２８へ基板マーク位置を送信する（ＳＴ１３）。
【００２９】
基板マークは円で説明したが、プラス、三角、四角などの記号でも良い。そして記述した基板マークの半径とはこれらの記号を囲むことの出来る最小の円の半径である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
他の利用分野として、サブマウントの位置決めのためのマーク認識を行い、サブマウントにレーザダイオードチップを搭載するダイボンダーへの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】基板マーク認識装置が組み込まれた電子部品実装装置の斜視図である。
【図２】システム構成を示すブロック図である。
【図３】検出枠を示す画像図である。
【図４】検出枠を拡大できない場合の画像図である。
【図５】画像処理を利用した位置認識の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１  電子部品搭載機
１３  装着ヘッド部
１３ａ  ノズル
１４  ＸＹ移送部
１５  基板搬送路
１７  ＣＣＤカメラ（撮像装置）
２０  基板
２０ａ  基板マーク
２２  Ａ／Ｄ変換部
２３  画像記憶部
２４  抽出データ記憶部
２５  基板マーク位置演算部
２６  検出枠設定部
２７  抽出データ位置指定部
２８  主制御部
３０  画面枠
３１  検出枠
３２  拡大位置
３２ａ  拡大位置
【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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