(57)【要約】端子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、端子の画像を取得する画像取得部と、画像取得部が取得した画像から端子の領域を検出する端子領域検出部と、端子領域検出部が検出した端子の領域、及び予め定められた電子部品の端子情報に基づいて、電子部品の位置を検出する電子部品位置検出部とを備える。
2004055531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子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、
前記端子の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した前記画像から前記端子の領域を検出する端子領域検出部と、
前記端子領域検出部が検出した前記端子の領域、及び予め定められた前記電子部品の端子情報に基づいて、前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出部と
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部は、前記端子領域検出部が検出した前記端子の領域に基づいて、前記端子の位置を検出し、検出した前記端子の位置、及び前記端子情報である前記電子部品において前記端子が形成される位置に基づいて、前記電子部品の位置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３】
前記画像取得部が取得した前記画像である多値画像から前記端子のエッジの領域であるエッジ領域を抽出するエッジ抽出部と、
前記エッジ領域の画素のうちで画素数が最大である画素値を第１閾値に決定する第１閾値決定部と
をさらに備え、
前記端子領域検出部は、前記第１閾値に基づいて、前記多値画像から前記端子の領域を検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４】
前記電子部品の斜方から前記端子に光を照射する光源をさらに備え、
前記画像取得部は、前記光源によって光が照射された前記端子の前記多値画像を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記画像取得部は、前記電子部品が有する複数の前記端子の前記多値画像を取得し、
前記エッジ抽出部は、前記多値画像から前記複数の端子の複数の前記エッジ領域を抽出し、
前記第１閾値決定部は、前記複数のエッジ領域の画素のうちで画素数が最大である画素値を前記第１閾値に決定し、
前記端子領域決定部は、前記第１閾値に基づいて、前記多値画像から前記複数の端子の領域を検出し、
前記電子部品位置検出部は、前記複数の端子の領域に基づいて、前記電子部品の位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記電子部品は、略球面を有する前記端子を有し、
前記画像取得部は、前記光源によって光が照射された略球面を有する前記端子の前記多値画像を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第１閾値に基づいて前記多値画像から二値画像を生成する端子二値画像生成部をさらに備え、
前記端子領域検出部は、前記端子二値画像生成部が生成した前記二値画像に基づいて、前記多値画像から前記端子の領域を検出することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記エッジ抽出部は、
エッジ領域の画素数の期待値であるエッジ期待値を格納するエッジ期待値格納部と、
前記多値画像を微分して微分画像を生成する微分画像生成部と、
前記微分画像において画素値が大きい順に画素数を加算し、加算した画素数が前記エッジ期待値に達するときの画素値を第２閾値に決定する第２閾値決定部と、
前記第２閾値に基づいて、前記多値画像から前記エッジ領域を検出するエッジ領域検出部とを有することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記エッジ抽出部は、前記第２閾値に基づいて、前記微分画像から二値画像を生成するエッジ二値画像生成部をさらに有し、
前記エッジ領域検出部は、前記エッジ二値画像生成部が生成した前記二値画像と前記多値画像との対応する画素の画素値を乗算することにより、前記多値画像から前記エッジ領域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】
前記端子の領域の画素数の期待値である端子期待値を格納する端子期待値格納部をさらに備え、
前記第１閾値決定部は、前記端子領域検出部が検出した前記端子の領域の画素数と前記端子期待値とが所定値以上異なる場合、前記第１閾値を変更すること特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記電子部品が有する複数の前記端子の配置を表示する表示装置と、
前記表示装置が表示した前記複数の端子のうちの少なくとも１つの前記端子を、ユーザに選択させる入力装置と、
前記入力装置を介して前記ユーザに選択された前記少なくとも１つの端子の位置の重みを、他の前記端子の位置の重みより大きくする重み付け決定部と
をさらに備え、
前記電子部品位置検出部は、前記重み付け決定部が決定した前記端子の位置毎の重みに基づいて、前記電子部品の位置を検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１２】
前記入力装置は、前記端子の位置の重みの大きさ毎に、前記表示装置が表示した前記複数の端子のうちの少なくとも１つの端子を前記ユーザに選択させ、
前記電子部品検出部は、前記端子の位置の重み毎に選択された前記端子のそれぞれの位置の重みに基づいて、前記電子部品の位置を検出することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記表示装置は、前記端子の位置の重み毎に選択された前記端子のそれぞれを、前記端子の位置の重みを示す画像とともに表示することを特徴とする請求項１２に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
前記重み付け決定部は、前記複数の端子のうちのアナログ信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みを、アナログ信号の他の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みより大きくすることを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記重み付け決定部は、前記複数の端子が入力又は出力すべき信号の周波数に基づいて、前記複数の端子の位置の重みを決定することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
前記重み付け決定部は、前記複数の端子のうちの予め定められた周波数より大きい周波数の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みを、予め定められた周波数より小さい周波数の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みより大きくすることを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１７】
端子を有する電子部品の位置を検出する位置検出方法であって、
前記端子の画像を取得する段階と、
取得した前記画像から前記端子の領域を検出する段階と、
検出した前記端子の領域に基づいて、前記電子部品の位置を検出する段階と
を備えることを特徴とする位置検出方法。
【請求項１８】
端子を有する電子部品を所望の位置に搬送する電子部品搬送装置であって、
前記電子部品を保持して搬送する搬送部と、
前記搬送部が保持する前記電子部品の前記端子の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した前記画像から前記端子の領域を検出する端子領域検出部と、
前記端子領域検出部が検出した前記端子の領域に基づいて、前記搬送部に対する前記電子部品の位置を検出する電子部品位置検出部と
を備え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】
【技術分野】  本発明は、位置検出装置、位置検出方法、及び電子部品搬送装置に関する。特に本発明は、電子部品の端子の画像を取得し、画像処理によって電子部品の位置を検出する位置検出装置、位置検出方法、及び電子部品搬送装置に関する。また、本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願２００２−３４６５５８      出願日  平成１４年１１月２８日
【背景技術】  図１は、従来の試験システム１００の構成を示す。試験システム１００は、電子部品１０１に試験信号を印加して電子部品１０１の良否を判定する試験装置１０２と、電子部品１０１を固定するソケット１０３と、ソケット１０３に固定された電子部品１０１と試験装置１０２とを電気的に接続するテストヘッド１０４と、電子部品１０１を搬送する電子部品搬送装置１０６とを備える。電子部品搬送装置１０６は、試験対象の電子部品１０１を保持するトレイ１０８と、トレイ１０８とソケット１０３との間で電子部品１０１を搬送する搬送部１１０とを有する。電子部品搬送装置１０６は、試験前の電子部品１０１が並べられたトレイ１０８から電子部品１０１を取り出してソケット１０３まで搬送し、ソケット１０３に装着させる。また、試験後の電子部品１０１をソケット１０３から取り外し、試験結果に対応する分類別のトレイ１０８に搬送する。
図２は、電子部品１０１の端子１１２とソケット１０３のピン１１４との接触状態を示す。多数の端子を有する電子部品を正確に試験するためには、ソケット１０３に対して正しい位置に電子部品１０１を装着させる必要がある。即ち、図２（ａ）に示すように、ソケット１０３のピン１１４が電子部品１０１の端子１１２の中心に垂直に接触することが好ましい。図２（ｂ）に示すように、ソケット１０３のピン１１４が電子部品１０１の端子１１２の中心からずれて接触したり、ソケット１０３のピン１１４が傾いて電子部品１０１の端子１１２に接触したりすると、接触点において電気的な抵抗が増加してしまい、試験信号の波形の劣化、タイミング誤差の増加等の問題が生じる。また、ソケット１０３のピン１１４と電子部品１０１の端子１１２との位置がずれた状態で電子部品１０１をソケット１０３に固定すると、電子部品１０１が破損してしまう可能性もある。
図３は、キャリア１１６の構成を示す。電子部品搬送装置１０６では、キャリア１１６を用いてソケット１０３に対する電子部品１０１の位置決めを行っている。キャリア１１６は、電子部品１０１を収容するケースであり、プラスチック等を成型して形成される。キャリア１１６は、矩形の凹部１１８が形成されており、凹部１１８に電子部品１０１が収容され固定される。また、キャリア１１６の底面には孔１２０が設けられており、孔１２０を介して電子部品１０１の端子１１２がソケット１０３のピン１１４と電気的に接続される。凹部１１８は、電子部品１０１と同一の形状であり、電子部品１０１が隙間なく凹部１１８に収容されるように設計される。そのため、キャリア１１６を用いて電子部品１０１の位置決めを行う場合、電子部品１０１の形状毎に、形状に合ったキャリア１１８が必要である。
しかしながら、近年、電子部品１０１の多品種化が進み、電子部品１０１の形状とサイズが多様化している。そのため、電子部品の形状に合わせて、多種類のキャリア１１６を製造又は購入しなければならず、製造コストを増加させてしまう。また、電子部品１０１の形状に合ったキャリア１１８の設計及び製造に時間を要し、量産ラインの立ち上げを遅らせてしまう。
また、近年、携帯電話等の移動通信機器に使用される電子部品は、小面積化及び薄型化が進み、また電子部品の高集積化及び多機能化に伴い端子数が急激に増加している。そのため、電子部品の端子の微細化、配置間隔の狭ピッチ化が進んでいる。例えば、電子部品の端子が半田ボールである場合、半田ボールの直径が０．３ｍｍ、配置間隔が０．４ｍｍまで微細化、狭ピッチ化が進んでいる。このように、電子部品の端子の微細化、狭ピッチ化が進むと、図３に示したようなキャリア１１６を用いて電子部品１０１の位置決めを行う方法では、電子部品１０１の端子１１２とソケット１０３のピン１１４とを精度よく位置決めできないという問題が生じる。
このような問題を解決するため、電子部品１０１の端子１１２をＣＣＤカメラにより撮影し、画像処理技術を用いて電子部品１０１の端子１１２の位置を測定することにより、ソケット１０３に対する電子部品１０１の位置決めを行う電子部品搬送装置が提案されている（例えば、特開平５−２７５５１８号公報参照。）。
しかしながら、電子部品１０１に光を垂直方向から照射して撮影する場合に、端子１１２が形成された基板が光の反射してしまい、端子部分と基板部分との明るさの差が小さく、端子１１２を鮮明に写し出した画像を取得することができず、端子１１２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る。
そこで本発明は、上記の課題を解決することが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。
【発明の開示】
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態によれば、端子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、端子の画像を取得する画像取得部と、画像取得部が取得した画像から端子の領域を検出する端子領域検出部と、端子領域検出部が検出した端子の領域、及び予め定められた電子部品の端子情報に基づいて、電子部品の位置を検出する電子部品位置検出部とを備える。
電子部品位置検出部は、端子領域検出部が検出した端子の領域に基づいて、端子の位置を検出し、検出した端子の位置、及び端子情報である電子部品において端子が形成される位置に基づいて、電子部品の位置を算出してもよい。
画像取得部が取得した画像である多値画像から端子のエッジの領域であるエッジ領域を抽出するエッジ抽出部と、エッジ領域の画素のうちで画素数が最大である画素値を第１閾値に決定する第１閾値決定部とをさらに備え、端子領域検出部は、第１閾値に基づいて、多値画像から端子の領域を検出してもよい。
電子部品の斜方から端子に光を照射する光源をさらに備え、画像取得部は、光源によって光が照射された端子の多値画像を取得してもよい。
画像取得部は、電子部品が有する複数の端子の多値画像を取得し、エッジ抽出部は、多値画像から複数の端子の複数のエッジ領域を抽出し、第１閾値決定部は、複数のエッジ領域の画素のうちで画素数が最大である画素値を第１閾値に決定し、端子領域決定部は、第１閾値に基づいて、多値画像から複数の端子の領域を検出し、電子部品位置検出部は、複数の端子の領域に基づいて、電子部品の位置を検出してもよい。
電子部品は、略球面を有する端子を有し、画像取得部は、光源によって光が照射された略球面を有する端子の多値画像を取得してもよい。
第１閾値に基づいて多値画像から二値画像を生成する端子二値画像生成部をさらに備え、端子領域検出部は、端子二値画像生成部が生成した二値画像に基づいて、多値画像から端子の領域を検出してもよい。
エッジ抽出部は、エッジ領域の画素数の期待値であるエッジ期待値を格納するエッジ期待値格納部と、多値画像を微分して微分画像を生成する微分画像生成部と、微分画像において画素値が大きい順に画素数を加算し、加算した画素数がエッジ期待値に達するときの画素値を第２閾値に決定する第２閾値決定部と、第２閾値に基づいて、多値画像からエッジ領域を検出するエッジ領域検出部とを有してもよい。
エッジ抽出部は、第２閾値に基づいて、微分画像から二値画像を生成するエッジ二値画像生成部をさらに有し、エッジ領域検出部は、エッジ二値画像生成部が生成した二値画像と多値画像との対応する画素の画素値を乗算することにより、多値画像からエッジ領域を検出してもよい。
端子の領域の画素数の期待値である端子期待値を格納する端子期待値格納部をさらに備え、第１閾値決定部は、端子領域検出部が検出した端子の領域の画素数と端子期待値とが所定値以上異なる場合、第１閾値を変更してもよい。
端子の領域の画素数の期待値である端子期待値を格納する端子期待値格納部をさらに備え、第１閾値決定部は、端子領域検出部が検出した端子の領域の画素数と端子期待値とが所定値以上異なる場合、第１閾値を変更してもよい。
電子部品が有する複数の端子の配置を表示する表示装置と、表示装置が表示した複数の端子のうちの少なくとも１つの端子を、ユーザに選択させる入力装置と、入力装置を介してユーザに選択された少なくとも１つの端子の位置の重みを、他の端子の位置の重みより大きくする重み付け決定部とをさらに備え、電子部品位置検出部は、重み付け決定部が決定した端子の位置毎の重みに基づいて、電子部品の位置を検出してもよい。
入力装置は、端子の位置の重みの大きさ毎に、表示装置が表示した複数の端子のうちの少なくとも１つの端子をユーザに選択させ、電子部品検出部は、端子の位置の重み毎に選択された端子のそれぞれの位置の重みに基づいて、電子部品の位置を検出してもよい。
表示装置は、端子の位置の重み毎に選択された端子のそれぞれを、端子の位置の重みを示す画像とともに表示してもよい。
重み付け決定部は、複数の端子のうちのアナログ信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みを、アナログ信号の他の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みより大きくしてもよい。
重み付け決定部は、複数の端子が入力又は出力すべき信号の周波数に基づいて、複数の端子の位置の重みを決定してもよい。
重み付け決定部は、複数の端子のうちの予め定められた周波数より大きい周波数の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みを、予め定められた周波数より小さい周波数の信号の入力又は出力を行う端子の位置の重みより大きくしてもよい。
本発明の第２の形態によれば、端子を有する電子部品の位置を検出する位置検出方法であって、端子の画像を取得する段階と、取得した画像から端子の領域を検出する段階と、検出した端子の領域に基づいて、電子部品の位置を検出する段階とを備える。
本発明の第３の形態によれば、端子を有する電子部品を所望の位置に搬送する電子部品搬送装置であって、電子部品を保持して搬送する搬送部と、搬送部が保持する電子部品の端子の画像を取得する画像取得部と、画像取得部が取得した画像から端子の領域を検出する端子領域検出部と、端子領域検出部が検出した端子の領域に基づいて、搬送部に対する電子部品の位置を検出する電子部品位置検出部とを備える。
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また発明となりうる。
【図面の簡単な説明】    図１は、従来の試験システム１００の構成を示す。
図２は、端子１１２とピン１１４との接触状態を示す。
図３は、キャリア１１６の構成を示す。
図４は、電子部品搬送装置２００の構成の一例を示す。
図５は、光源２０６の構成を示す。
図６は、端子２０２による反射光の強度分布を示す。
図７は、搬送制御部２１０の構成の一例を示す。
図８は、閾値決定部２１２の構成の一例を示す。
図９は、電子部品２０４の位置検出方法の一例を示す。
図１０は、撮像部２０８が取得する多値画像の一例を示す。
図１１は、多値画像における端子２０２付近の画素値分布の一例を示す。
図１２は、微分画像の一例を示す。
図１３は、エッジ領域を示す二値画像の一例を示す。
図１４は、エッジ領域の画素の画素値のヒストグラムの一例を示す。
図１５は、端子２０２の領域を示す二値画像の一例を示す。
図１６は、端子２０２による反射光の強度分布を示す。
図１７は、電子部品位置検出部２１８の構成の一例を示す。
図１８は、表示装置２４２の表示画面の一例を示す。
図１９は、検出対象端子配置データの一例を示す。
図２０は、検出座標データと理想座標データとの照合処理を示す。
図２１は、表示装置２４２の表示画面の一例を示す。
図２２は、基準端子配置データの一例を示す。
図２３は、電子部品搬送装置２００の構成の他の例を示す。
図２４は、表示装置３００の表示画面の一例を示す。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また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。
図４は、本発明の一実施形態に係る電子部品搬送装置２００の構成の一例を示す。電子部品搬送装置２００は、複数の端子２０２を有する電子部品２０４を保持してソケット２０３に搬送する搬送部２０５と、電子部品２０４の端子２０２が設けられた面に光を照射する光源２０６と、搬送部２０５が保持する複数の端子２０２の多値画像を取得する撮像部２０８と、撮像部２０８が取得した多値画像に基づいて搬送部２０５に対する電子部品２０４の位置を検出して、電子部品２０４の位置に基づいて搬送部２０５を制御する搬送制御部２１０とを備える。
電子部品搬送装置２００は、本発明の位置検出装置の一例である。また、電子部品搬送装置２００は、電子部品の試験を行う試験システムにおける電子部品の搬送に用いるほか、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置や、ワイヤボンダ等の半導体素子製造装置における電子部品の搬送に用いてもよい。また、撮像部２０８は、本発明の画像取得部の一例であり、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサアレイ等の多数の撮像素子を配列して対象物を撮影する装置である。
撮像部２０８は、光源２０６によって光が照射された複数の端子２０２の多値画像を取得する。また、電子部品２０４は、例えば半田ボール等の略球面を有する端子２０２を備えてもよい。そして、撮像部２０８は、光源２０６によって光が照射された略球面を有する端子２０２の多値画像を取得してもよい。
図５は、光源２０６の構成を示す。光源２０６は、電子部品２０４の端子２０２に対して斜方から光を照射する斜光照明光源であり、例えばリング状のＬＥＤ光源、長方形のＬＥＤ光源を上下左右４方向に配置した矩形光源等である。電子部品２０４の端子２０２に斜方から光を照射すると、電子部品２０４の基板に入射した光の多くは撮像部２０８の視野外に反射する。また、半田ボール等の端子２０２の側面に入射した光の多くは撮像部２０８の視野内に反射する。したがって、斜光照明光源を用いると、電子部品２０４の基板部分と端子部分との明るさの差が大きく、端子２０２の位置を正確に検出することができる。
しかしながら、光源２０６に斜光照明光源を用いて電子部品２０４の位置を検出すると、次のような問題が生じる。電子部品２０４における端子２０２の位置によって、端子２０２から左方の光源２０６までの距離と、端子２０２から右方の光源２０６までの距離とが異なる。これにより、端子２０２の表面からの反射光の強度分布の中心が、端子２０２の中心と一致しない場合があり、端子２０２の位置を正確に検出することができない。
図６（ａ）及び（ｂ）は、右方の光源２０６より左方の光源２０６の近くに位置する端子２０２による反射光の強度分布を示す。図６（ｃ）は、閾値を図６（ｂ）に示すＶ０に設定した場合の、閾値処理を用いて検出した端子２０２の領域１３０、及び算出した重心座標１３２を示す。また、図６（ｄ）及び（ｅ）は、左方の光源２０６より右方の光源２０６の近くに位置する端子２０２による反射光の強度分布を示す。図６（ｆ）は、閾値を図６（ｅ）に示すＶ０に設定した場合の、閾値処理を用いて検出した端子２０２の領域１３０、及び算出した重心座標１３２を示す。閾値が適切に設定されていない場合、閾値処理により検出された端子２０２の位置は、実際の端子２０２の位置に対して誤差をもってしまう。そのため、電子部品２０４における端子２０２の位置によって、端子２０２の重心座標を正確に算出できないので、電子部品２０４の位置を正確に検出できないという問題がある。
また、近年開発されている電子部品２０４は、特定の端子２０２に非常に高速な信号を印加するので、試験においても、特定の端子２０２に非常に高速な信号が印加させる必要がある。このような特定の端子２０２は、電子部品２０４の性能を左右するので、他の端子２０２よりも高精度に位置決めをする必要がある。しかしながら、従来の電子部品２０４の位置決めを行う方法では、複数の全ての端子２０２の均等に画像処理して電子部品２０４の位置を検出するので、電子部品２０４に対する端子２０２の取り付け誤差、画像処理における検出誤差等が平均化され、特定の端子２０２の位置決めの精度を向上することが困難である。
図７は、搬送制御部２１０の構成の一例を示す。搬送制御部２１０は、撮像部２０８が撮像した多値画像から端子２０２の領域を抽出するための第１閾値を決定する閾値決定部２１２と、閾値決定部２１２が決定した第１閾値に基づいて、撮像部２０８が取得した多値画像から複数の端子２０２の領域を検出する端子領域検出部２１４と、端子領域検出部２１４が検出した複数の端子２０２の領域、及び予め定められた電子部品２０４の端子情報に基づいて、電子部品２０４の位置を検出する電子部品位置検出部２１８とを備える。
電子部品位置検出部２１８は、端子領域検出部２１４が検出した複数の端子２０２の領域に基づいて、複数の端子２０２の重心座標を示す検出座標データをそれぞれ算出する。そして、電子部品位置検出部２１８は、端子２０２の検出座標データと理想座標データとの照合を行い、電子部品２０４が存在する位置を検出する。そして、搬送部２０５は、電子部品位置検出部２１８が検出した電子部品２０４の位置に基づいて、電子部品２０４を搬送する。本実施形態の搬送制御部２１０は、閾値決定部２１２において適切な閾値を決定することによって、電子部品２０１の端子２０２の領域を精度よく検出して電子部品２０１位置を正確に算出し、搬送部２０５にソケット２０３における所望の位置に電子部品２０２を搬送させることを目的とする。
図８は、閾値決定部２１２の構成の一例を示す。閾値決定部２１２は、撮像部２０８が取得した多値画像から複数の端子２０２のエッジの領域である複数のエッジ領域を抽出するエッジ抽出部２２０と、エッジ領域抽出部２２０が抽出した複数のエッジ領域のうちで画素数が最大である画素値を第１閾値に決定する第１閾値決定部２２２と、第１閾値決定部２２２が決定した第１閾値に基づいて、撮像部２０８が取得した多値画像から二値画像を生成する端子二値画像生成部２２４とを有する。端子領域検出部２１４は、端子二値画像生成部２２４が生成した二値画像に基づいて、多値画像から複数の端子２０２の領域を検出する。
閾値決定部２１２は、端子２０２の領域の画素数の期待値である端子期待値を格納する端子期待値格納部２２６をさらに有する。そして、第１閾値決定部２２２は、端子領域検出部２１４が検出した複数の端子２０２の領域の画素数と、端子期待値格納部２２６が格納する端子期待値とが所定値以上異なる場合、第１閾値を変更する。
エッジ抽出部２２０は、エッジ領域の画素数の期待値であるエッジ期待値を格納するエッジ期待値格納部２２８と、撮像部２０８が取得した多値画像を微分して微分画像を生成する微分画像生成部２３０と、微分画像生成部２３０が生成した微分画像において画素値が大きい順に画素数を加算し、加算した画素数がエッジ期待値格納部２２８が格納するエッジ期待値に達するときの画素値を第２閾値に決定する第２閾値決定部２３２と、第２閾値決定部２３２が決定した第２閾値に基づいて、微分画像から二値画像を生成するエッジ二値画像生成部２３４と、エッジ二値画像生成部２３４が生成した二値画像と撮像部２０８が取得した多値画像との対応する画素の画素値を乗算することにより、多値画像からエッジ領域を検出するエッジ領域検出部２３６とを含む。エッジ領域検出部２３６は、エッジ二値画像生成部２３４が生成した二値画像と撮像部２０８が取得した多値画像との対応する画素の画素値を乗算する以外の方法によって、第２閾値決定部２３２が決定した第２閾値に基づいて、撮像部２０８が取得した多値画像からエッジ領域を検出してもよい。
図９は、電子部品搬送装置２００による電子部品２０４の位置検出方法の一例を示す。図１０は、撮像部２０８が取得する多値画像の一例を示す。図１１は、多値画像における端子２０２付近の画素値分布の一例を示す。図１２は、微分画像の一例を示す。図１３は、エッジ領域を示す二値画像の一例を示す。図１４は、エッジ領域の画素の画素値のヒストグラムの一例を示す。図１５は、端子２０２の領域を示す二値画像の一例を示す。以下、図９から図１５を参照して、電子部品２０４の位置検出方法について説明する。
まず、撮像部２０８は、搬送部２０５が保持する電子部品２０４の複数の端子２０２の、図１０に示す多値画像を取得する（Ｓ１００）。図１１（ａ）に示すように、端子２０２の輪郭部分の画素値は小さく、また図１１（ｂ）に示すように、端子２０２の輪郭部分において画素値は大きく変動する。
次に、微分画像生成部２３０は、例えばゾーベルフィルタ等の微分型フィルタを適用して、図１１に示す多値画像から図１２に示す微分画像を生成する（Ｓ１０２）。そして、第２閾値決定部２３２は、微分画像において画素値が大きい順に画素数を加算し、加算した画素数がエッジ期待値格納部２８が格納するエッジ期待値に達するときの画素値を第２閾値に決定する（Ｓ１０４）。そして、エッジ二値画像生成部２３４は、第２閾値決定部２３２が決定した第２閾値に基づいて、図１２に示す微分画像から図１３に示す端子２０２のエッジ領域を示す二値画像を生成する（Ｓ１０６）。
次に、エッジ領域検出部２３６は、図１０に示す多値画像と図１３に示す二値画像との対応する画素の画素値を乗算することにより、図１０に示す多値画像からエッジ領域を抽出する（Ｓ１０８）。そして、第１閾値決定部２２２は、図１０に示す多値画像から抽出されたエッジ領域の画素の画素値に基づいて、図１４に示すヒストグラムを求める（Ｓ１１０）。そして、第１閾値決定部２２２は、エッジ領域の画素のうちで画素数が最大である画素値を第１閾値に決定する（Ｓ１１２）。そして、端子二値画像生成部２２４は、第１閾値決定部２２２が決定した第１閾値に基づいて、図１０に示す多値画像から図１５に示す端子２０２に領域を示す二値画像を生成する（Ｓ１１４）。
次に、端子領域検出部２１４は、図１５に示す二値画像に基づいて複数の端子２０２の領域を検出する（Ｓ１１６）。そして、端子領域検出部２１４は、端子２０２の領域の面積、即ち端子２０２の領域の画素数を算出する（Ｓ１１８）。このとき、端子領域検出部２１４は、複数の端子２０２の領域の平均の画素数を算出することが好ましい。そして、第１閾値決定部２２２は、端子領域検出部２１４が検出した端子２０２の領域の画素数と、端子期待値格納部２２８が格納する端子期待値とを比較し、その差が所定値以上異なるか否かを判断する（Ｓ１２０）。
第１閾値決定部２２２は、Ｓ１２０において端子領域検出部２１４が検出した端子２０２の領域の画素数が端子期待値より所定値以上小さいと判断した場合、第１閾値を小さくし（Ｓ１２２）、Ｓ１１４以降の処理を繰り返す。また、第１閾値決定部２２２は、Ｓ１２０において端子領域検出部２１４が検出した端子２０２の領域の画素数が端子期待値より所定値以上大きいと判断した場合、第１閾値を大きくし（Ｓ１２４）、Ｓ１１４以降の処理を繰り返す。
そして、第１閾値決定部２２２が、Ｓ１２０において端子領域検出部２１４が検出した端子２０２の領域の画素数が端子期待値から所定値の範囲内にあると判断した場合、以後、端子領域検出部２１４は、第１閾値に基づいて端子２０２の領域を検出し（Ｓ１２６）、電子部品位置検出部２１８は、端子領域検出部２１４が検出した端子２０２の領域に基づいて、電子部品２０４の端子２０２の位置を検出し、検出した端子２０２の位置、及び電子部品２０４の端子情報である電子部品２０４において端子２０２が形成される位置に基づいて、電子部品２０４の位置を算出する（Ｓ１２８）。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、右方の光源２０６より左方の光源２０６の近くに位置する端子２０２による反射光の強度分布を示す。図１６（ｃ）は、第１閾値を図１６（ｂ）に示すＶ１に設定した場合の、検出した端子２０２の領域２３８、及び算出した重心座標２４０を示す。また、図１６（ｄ）及び（ｅ）は、左方の光源２０６より右方の光源２０６の近くに位置する端子２０２による反射光の強度分布を示す。図１６（ｆ）は、第１閾値を図１６（ｅ）に示すＶ１に設定した場合の、閾値処理を用いて検出した端子２０２の領域２３８、及び算出した重心座標２４０を算出したものを示す。
図１６（ａ）及び（ｄ）に示すように、端子２０２の表面からの反射光の強度分布の中心が、端子２０２の中心と一致しない場合であっても、第１閾値をＶ１に設定することにより、図１６（ｃ）及び（ｆ）に示すように、端子２０２の領域を正確に検出することができる。
本実施形態の電子部品搬送装置２００によれば、撮像部２０８が取得した多値画像から端子２０２の領域を抽出するための第１閾値を迅速かつ適切に決定することができる。また、検出した端子２０２の領域の画素値と端子期待値とを比較し第１閾値の調整を繰り返すことにより、より適切な第１閾値を決定できる。また、光源２０６が長時間使用されることにより、明るさが低下した場合や、明るさの分布が不均一になった場合であっても、第１閾値を迅速に決定し直すことができる。したがって、端子２０２の重心座標２４０を正確に算出することができので、電子部品２０４の位置を正確に検出することができる。
図１７は、電子部品位置検出部２１８の構成の一例を示す。図１８は、表示装置２４２の表示画面の一例を示す。図１９は、検出対象端子配置データの一例を示す。図２０は、検出座標データと理想座標データとの照合処理を示す。図２１は、表示装置２４２の表示画面の一例を示す。図２２は、基準端子配置データの一例を示す。
電子部品搬送装置２００は、ユーザに対して端子２０２の配置情報等を表示する表示装置２４２と、予め定められた電子部品２０４の端子情報の一例である端子２０２の設計データや仕様等を入力する入力装置２４４とをさらに備え、電子部品位置検出部２１８は、電子部品２０４の位置決めの基準となる端子２０２である検出対象端子の配置情報を設定する検出情報設定部２４６と、検出対象端子の配置情報に基づいて、検出対象端子の理想座標データを算出する理想座標算出部２４８と、端子領域検出部２１４が算出した検出座標データと理想座標算出部２４８が算出した理想座標データとを照合し、電子部品２０４の位置を検出する検出座標照合部２５０と、検出座標照合部２５０が検出した電子部品の位置を補正する検出位置補正部２５２とを有する。
検出情報設定部２４６は、電子部品２０４の端子２０２の設計データに基づいて、端子２０２の配置情報を作成する。設計データは、端子の個数、端子のサイズ、端子間の距離等を含む。そして、表示装置２４２は、図１８（ａ）に示すような検出情報設定部２４６が作成した配置情報を含む検出対象端子選択画面を表示する。表示装置２４２は、例えばＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、検出対象端子をユーザに選択させる。また、入力装置２４４は、例えばキーボード、マウス等であり、入力装置２４４を用いて検出対象端子を選択させてもよい。そして、表示装置２４２は、図１８（ｂ）に示すような選択された検出対象端子を示す配置情報を表示する。そして、検出情報設定部２４６は、ユーザによる検出対象端子の選択結果に基づいて、図１９に示すような検出対象端子配置データを生成する。検出対象配置データは、例えば検出対象端子を「１」、非検出対象端子を「０」で表したビットマップデータである。
理想座標算出部２４８は、電子部品２０４の端子２０２の設計データ、撮像部２０８の撮像条件データ、及び検出対象端子配置データに基づいて、電子部品２０４における検出対象端子の理想座標データを算出する。撮像条件データは、レンズの倍率、解像度等を含む。なお、事前に求めた検出対象端子配置データ、理想座標データ等をハードディスク等の記憶媒体に格納しておいてもよい。また、電子部品２０４の位置検出を連続して行う場合は、事前に求めた検出対象端子データ、理想座標データ等をＲＡＭ等の記憶媒体に格納しておいてもよい。
検出座標照合部２５０は、図２０（ａ）に示すような端子領域検出部２１４が算出した検出座標データと、図２０（ｂ）に示すような理想座標算出部２４８が算出した理想座標データとを、図２０（ｃ）に示すように照合する。検出座標照合部２５０は、アフィン変換を用いて理想座標データと検出座標データとの照合を行い、理想座標データと検出座標データとの一致度が最大になる位置（ｘｃ、ｙｃ）と、検出座標データに対する理想座標データの回転角θｃとを電子部品２０２の位置として検出する。理想座標データと検出座標データとの一致度の評価には、対応する座標データ間の距離の和や平均自乗誤差が用いられる。なお、理想座標データと検出座標データとの一致度が予め設定した目標値より小さい場合は、撮像部２０８による多値画像の取得、端子領域検出部２１４による検出座標データの算出等を再度行わせてもよい。
さらに、表示装置２４２は、図２１（ａ）に示すような検出情報設定部２４６が作成した配置情報を含む基準端子選択画面を表示する。そして、表示装置２４２又は入力装置２４４は、基準端子をユーザに選択させる。そして、表示装置２４２は、図２１（ｂ）に示すような選択された基準端子を示す配置情報を表示する。そして、検出情報設定部２４６は、ユーザによる基準端子の選択結果に基づいて、図２２に示すような基準端子配置データを生成する。基準端子配置データは、例えば基準端子を「１」、非基準端子を「０」で表したビットマップデータである。
検出位置補正部２４８は、電子部品２０４の端子２０２の設計データ、撮像部２０８の撮像条件データ、及び基準端子配置データに基づいて、電子部品２０４における基準端子の理想座標データを算出する。そして、搬送部２０８は、検出座標照合部２５０が検出した電子部品２０４の位置（ｘｃ、ｙｃ）及び回転角θｃに基づいて、電子部品２０４の位置を補正する。そして、撮像部２０８は、位置が補正された電子部品２０４の多値画像を取得し、端子領域検出部２１４は、撮像部２０８が取得した多値画像に基づいて検出座標データを算出する。
検出座標照合部２５０は、電子部品２０４の位置が補正された後に端子領域検出部２１４が算出した検出座標データと、検出位置補正部２４８が算出した理想座標データとを照合し、基準端子における理想座標データと検出座標データとの位置の誤差（δｘ、δｙ）及び回転角の誤差δθを算出する。そして、検出座標照合部２５０は、電子部品２０４の位置（ｘｃ、ｙｃ）及び回転角θｃを、（ｘｃ−δｘ、ｙｃ−δｙ）及び回転角θｃ−δθに補正し、基準端子における誤差を最小にする。複数の基準端子が選択された場合は、複数の基準端子のそれぞれにおける誤差の二乗平均値を（δｘ、δｙ）及びδθとして補正してもよい。
本実施形態の電子部品搬送装置２００によれば、少数の端子２０２を検出対象端子として選択して照合処理等を行うことができるので、多数の端子２０２を有する電子部品２０４であっても、迅速に電子部品２０４の位置検出を行うことができる。
図２３は、電子部品搬送装置２００の構成の他の例を示す。図２４は、表示装置３００の表示画面の一例を示す。電子部品搬送装置２００は、電子部品２０４が有する複数の端子２０２の配置を示す配置情報を表示する表示装置３００と、表示装置３００が表示した複数の端子２０２のいずれかをユーザに選択させる入力装置３０２と、ユーザの選択に基づいて、複数の端子２０２の位置の重みを決定する重み付け決定部３０４とをさらに備える。なお、図２３に示す電子部品位置検出部２１８は、図７〜２２で示した電子部品位置検出部２１８と同一の構成及び機能を有する。
表示装置３００は、例えばＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、図２４（ａ）に示すような、電子部品２０４の端子２０２の設計データに基づいて作成された端子２０２の配置情報を含む重み付け決定画面を表示する。また、入力装置３０２は、例えばキーボード、マウス等であり、表示装置３００が表示した複数の端子２０２の少なくとも１つの端子２０２をユーザに選択させる。そして、重み付け決定部３０４は、入力装置３０２を介してユーザに選択された少なくとも１つの端子２０２の位置の重みを、他の端子２０２よりも大きく決定する。また、入力装置３０２は、端子２０２の位置の重みの大きさ毎に、表示装置３００が表示した複数の端子２０２のうちの少なくとも１つの端子をユーザに選択させてもよい。そして、重み付け決定部３０４は、端子２０２の位置の重みの大きさ毎にユーザに選択された少なくとも１つの端子２０２の位置の重みを、それぞれの端子２０２の重みとして決定する。
また、重み付け決定部３０４は、電子部品２０４の設計データや仕様に基づいて、複数の端子のうちのアナログ信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みを、自動的に、アナログ信号の他の信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みよりも大きくしてもよい。これにより、アナログ信号の入力又は出力を行う端子２０２のソケット２０３に対する位置決めが精度よく行われ、アナログ信号におけるノイズを低減できるので、電子部品２０４におけるアナログ信号の入力又は出力に関する性能を正確に試験することができる。
また、重み付け決定部３０４は、電子部品２０４の設計データや仕様に基づいて、複数の端子２０２が入力又は出力すべき信号の周波数に基づいて、複数の端子２０２の位置の重みを決定してもよい。例えば、入力装置３０２は、ユーザが閾値として決定した周波数を予め入力させておく。そして、重み付け決定部３０４は、複数の端子２０２のうちの予め定められた周波数より大きい周波数の信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みを、予め定められた周波数より小さい周波数の信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みより大きくしてもよい。
また、重み付け決定部３０４は、より大きい周波数の信号を入力又は出力を行う端子２０２の重みを、より小さい周波数の信号の入力又は出力を行う端子２０２の重みより大きくしてもよい。例えば、重み付け決定部３０４は、複数の端子２０２のそれぞれが入力又は出力する信号の周波数に比例した値を、複数の端子２０２のそれぞれの位置の重みをしてもよい。
なお、他の例として、重み付け決定部３０４は、複数の端子２０２のうちのクロック信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みをクロック信号の他の信号の入力又は出力を行う端子２０２の位置の重みより大きくしてもよい。
そして、重み付け決定部３０４によって複数の端子２０２の位置の重みが決定されると、表示装置３００は、端子２０２の位置の重み毎にユーザによる端子２０２の選択された端子２０２のそれぞれ、又は自動的に決定された端子２０２のそれぞれを、端子２０２の位置の重みを示す画像とともに表示する。例えば、表示装置３００は、図２４（ｂ）に示すように、端子２０２の位置の重み毎に、端子２０２を色分けして表示してもよいし、端子２０２のそれぞれに重みの値を付帯して表示させてもよい。
そして、電子部品位置検出部２１４は、重み付け決定部３０４が決定した、端子２０２の位置の重み毎に選択された端子２０２のそれぞれの位置の重み、又は自動的に決定された端子２０２のそれぞれの位置の重みに基づいて、電子部品２０４の位置を検出する。このように、電子部品２０４の性能を左右する重要な端子２０２の重みをユーザの選択又は自動的に大きくして電子部品２０４の位置検出を行うことができるので、電子部品２０４の性能を左右する重要な端子２０２をソケット２０３に対して高精度に位置決めすることができる。したがって、電子部品２０４の性能を正確に試験することができる。
以上発明の実施形態を説明したが、本出願に係る発明の技術的範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に種々の変更を加えて、請求の範囲に記載の発明を実施することができる。そのような発明が本出願に係る発明の技術的範囲に属することもまた請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】  以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電子部品の位置を正確に検出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できる。
【図１】
2004055531.tif 000003
【図２】
2004055531.tif 000004
【図３】
2004055531.tif 000005
【図４】
2004055531.tif 000006
【図５】
2004055531.tif 000007
【図６】
2004055531.tif 000008
【図７】
2004055531.tif 000009
【図８】
2004055531.tif 000010
【図９】
2004055531.tif 000011
【図１０】
2004055531.tif 000012
【図１１】
2004055531.tif 000013
【図１２】
2004055531.tif 000014
【図１３】
2004055531.tif 000015
【図１４】
2004055531.tif 000016
【図１５】
2004055531.tif 000017
【図１６】
2004055531.tif 000018
【図１７】
2004055531.tif 000019
【図１８】
2004055531.tif 000020
【図１９】
2004055531.tif 000021
【図２０】
2004055531.tif 000022
【図２１】
2004055531.tif 000023
【図２２】
2004055531.tif 000024
【図２３】
2004055531.tif 000025
【図２４】
2004055531.tif 000026
【国際調査報告】
2004055531.tif 000027
2004055531.tif 000028
2004055531.tif 000029
2004055531.tif 000030