JP2008014857A - プリント板の検査用座標取得装置、検査用座標取得方法、及び検査用座標取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プリント板に設けられた所定の対象物からクリップ試験に必要な座標を自動生成し、もってクリップ試験を自動化できるプリント板検査用座標取得装置を得る。
【解決手段】プリント板を撮影するカメラと、カメラにより撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物を、パターンマッチングを用いて検出する対象物検出部と、対象物検出部により検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標位置取得部とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットアームなどによりプリント板の所定のビア間等を導通させるなどのクリップ試験を行って擬似故障を発生させることで、プリント板の試験を行う擬似故障発生装置などに用いられ、画像処理によりクリップの対象物及びその場所を検出するプリント板の検査用座標取得装置、検査用座標取得方法、及び検査用座標取得プログラムに関するものである。

ロボットアームなどにより被試験プリント板の所定のビア間等を導通させるなどのクリップ試験を行って擬似故障を発生させることで、プリント板の試験を行う擬似故障発生装置においては、例えばビア座標の数値データが必要である（例えば特許文献１参照）。この座標は、被試験プリント板が自社製品においては、CAD情報より取得している。

なお、本発明の関連技術としては、プリント板の画像を入力し、プリント板上のパターンを解析するとともに、プリント板上に搭載される電子部品の搭載位置情報を持つデータを外部より入力し、電子部品の搭載位置データをプリント板状に実際に搭載されるべき位置データに修正するようにした技術が知られる（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−２８０８００号公報 特開平３−１９１６００号公報

しかしながら、上述のクリップ試験において、被試験プリント板が自社製品においては、ＣＡＤ情報よりそのデータを取得することができるが、自社設計でない製品のプリント板については、クリップ試験を実施するための座標データを取得することができず、またそれを自動的に精度良く取得するための手法がなかった。

このため、従来は、このようなクリップ試験はプリント板ごとに手作業にて行われており、多大な人件費等のコストを要していた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、プリント板に設けられた所定の対象物からクリップ試験に必要な座標を自動生成し、もって、クリップ試験を自動化することができるプリント板の検査用座標取得装置、検査用座標取得方法、及び検査用座標取得プログラムを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、プリント板を撮影する撮像装置と、前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する対象物検出部と、前記対象物検出部により検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標位置取得部とを備える。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記対象物検出部は、前記パターンマッチングによりプリント板から検出する前記対象物のパターンを予め登録する登録部を有する。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記登録部は、プリント板のベース部と区別され、該ベース部から画された領域を有する複数の対象物であって、前記対象物の候補となる対象物を検出して前記領域毎に画像化し、ユーザに該画像化された前記対象物候補の画像を表示し、前記対象物をユーザに指定させて該対象物のパターンを取得する。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記撮像装置又は前記プリント板の少なくもいずれか一方を駆動させて前記撮像装置の視野領域よりも大きいプリント板を複数に分割して撮影する駆動部を備える。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記駆動部による一回の駆動量は、駆動方向に、一つの全体撮影画像の実寸領域長から前記対象物の大きさを表すパラメータに係る実寸長を差し引いた長さにわたり、前記駆動部による各停止位置で前記対象物検出部がパターンマッチングにより前記対象物を検出する。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記駆動部は前記撮像装置の主走査方向と垂直な方向に前記撮像装置又は前記プリント板を駆動する。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記駆動部は連続的に撮像装置又はプリント板を駆動し、前記対象物検出部によるパターンマッチング処理は、主走査方向と副走査方向の各方向における所定の範囲とされる前記撮像画像の一部の領域を用いて行われる。

また、本発明のプリント板の検査用座標取得装置において、前記パターンマッチング処理に用いられる領域は、前記登録部で登録される前記所定の対象物の大きさに基づいて変更可能である。

また、本発明に係るプリント板の検査用座標取得方法は、プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップとを備えてなる。

また、本発明は、プリント板に形成された所定の対象物を検出してその座標を取得する方法をコンピュータに実行させるプリント板の検査用座標取得プログラムであって、プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップとを備えてコンピュータに実行させる。

本発明によれば、プリント板のクリップ試験に必要な座標を自動生成し、もって、クリップ試験を自動化することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。本実施の形態では、プリント板から所定のビアを検出し、その座標をビア座標データとして生成する場合について説明する。

擬似故障発生装置においてのクリップ試験では、座標位置１/１００ミリの精度を要する。そこで、本実施の形態では、取得するビア座標データにおいてクリップ試験の精度を満たすため、プリント板をその上方より撮像装置（カメラ）で複数画像に分割するように撮影し、あらかじめ登録しておいたビア形状でパターンマッチさせて認識されたビアの座標データをピクセル座標値より実測値(ミリ)に換算し生成するようにしている。

以下、図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１のブロック図、図２は全体構成図である。
本実施の形態１のプリント板座標データ生成装置１は、被試験プリント板２を水平方向に載置する支持台３と、このプリント板２を垂直上方から撮影する本発明の撮像装置に相当するカメラ４と、プリント板２の全ての被撮像領域を撮影できるようにカメラ４をＸ，Ｙ軸ロボット５，６により水平方向に駆動することができる２軸コントローラ７を含むカメラ駆動部８とを備える。

また、本実施の形態１のプリント板座標データ生成装置１は、カメラ４から得られる撮像信号に対して所定の処理を行う画像処理部１１と、画像処理部１１を使って、カメラ４のキャリブレーションを行うキャリブレーション部１２と、プリント板２に形成されたビアのうち検出すべきマスタビアを登録するマスタビア登録部１３と、プリント板２のサイズを設定するプリント板サイズ設定部１４と、カメラ４の移動量を検出するカメラ移動量演算部１５と、画像枚数を計測する画像枚数計数部１６と、検出されたビアからその座標を所定のフォーマットで生成するビア座標生成部１７と、そのビア座標を保存する保存部１８と、これらの制御部１９とを備える。

以下、実施の形態１の動作を説明しつつ上記各部について説明する。
図３は実施の形態の全体動作を示すフローチャートである。プリント板が装置に載置されて動作が開始されると、まず、プリント板のサイズが計測される（Ｓ１）。この場合、プリント板サイズ設定部１４がプリント板２を支持部３によって把持し、プリント板のＸ軸、Ｙ軸のサイズを求める。

対象とされるプリント板２の大きさ・形状はさまざまなものが存在する。これらに対して、最小限の範囲でパターンマッチングを行うため、プリント板の高さと幅がカメラ移動と撮影画像によって、あらかじめ大きさが求められる。

次に、マスタビアの登録が行われる。この場合、マスタビア登録部１３が、カメラ３で得られた撮像画像からパターンマッチングを用いてビアを検出（認識）するための基本パターンとなるマスタビア（登録ビア）の形状を登録する（Ｓ２）。撮像画像の取得においては、実施の形態１では、ユーザ操作によりカメラ４を駆動させつつ、所定のビアを指定して行われる。

マスタビア登録部１３は、ユーザにビアを指定させる（そのビアの境界を画像上で指定させる）ことでビアを登録する。

図４はマスタビアの登録作業を示すフローチャートである。まず、プリント板内の抽出対象としたいビアを１個選定する（Ｓ２１）。選定したいビアにカメラを移動し、目視で中央付近に表示する（Ｓ２２）。マスタビア登録機能を呼び出し、パターンマッチ基準画像として保存する（Ｓ２３）。これが全ての対象となるビアについて行われる（Ｓ２４）。

プリント板上にはさまざまな大きさのビアが存在しているが、マスタビアの登録動作においては、形状が異なる複数のビアをそれぞれ登録することができ、パターンマッチングにより、撮像画像からこれら登録ビアを区別して検出し、それらの座標とその種別を出力することができる。

ビアの登録が終了すると、次にキャリブレーションが行われる（Ｓ３）。この場合、キャリブレーション部１２は、座標を実測値（ミリ）で計測するための換算値を求める作業を行う。画像の１ピクセル（Pix）あたりの実寸は、カメラの撮影倍率によって変わる。このため、図５のフローチャートに示される方法が用いられる。

まず、任意の撮像画像からマスタビアとして登録した任意のビアと同一ビアをパターンマッチングにより求める（Ｓ３１）。次に求められたビアの座標（X1,Y1）を求める（Ｓ３２）。次に、カメラ位置を一方向（たとえばY方向）に1.000mm移動させる（Ｓ３３）。次に、再度、同じビアを撮像画像からパターンマッチングにより求め、その座標（X2,Y2）を求める（Ｓ３４）。そして、図６に示すように、（Ｓ２）の結果と（Ｓ４）の結果の差分（Pix値）から1Pixあたりの実寸を求める（Ｓ３５）。

キャリブレーションが終了すると、それを基に次にカメラ移動量を検出する（Ｓ４）。この場合、カメラ移動量演算部１５は、プリント板サイズ、換算値（pix/ミリ)よりカメラの移動量を検出する。カメラ移動量は、画面境界に不完全にあるビアを回避するために、マスタビア直径だけ重複するように移動させる。

この様子を図７に示す。図８はカメラ移動量検出動作を示すフローチャートであり、まず、マスタビアの一つをカメラの中央付近に表示させ（Ｓ４１）、パターン認識を実行し、マスタビアの直径を計測する（Ｓ４２）。そして、カメラの画像サイズから直径のPix数を減算し（Ｓ４３）、この減算結果をカメラ移動量に設定する（Ｓ４４）。

次に得られたカメラ移動量から必要な画像枚数が計算され（Ｓ５）、この枚数をカメラを段階的に移動させながらパターンマッチング処理を行っていく。

まず、第１の軸としてＸ軸における一つの移動位置に対してＳ６，Ｓ７，Ｓ８）、Ｙ軸の全ての移動位置にカメラが順次移動されて画像が撮像されて（Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）、順次画像処理が行われ（Ｓ１３，Ｓ１４）、順次マスタビアと同一のパターンを有するビアの位置座標が取得され（Ｓ１５）、所定のフォーマット形式で出力され（Ｓ１６）、保存される（Ｓ１７）。Ｙ軸の全ての移動位置においての処理が終了すると（Ｓ１１，Ｓ１８）、次にＸ軸における次の移動位置にカメラを移動し（Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８）、同一の処理が行われる。パターンマッチング処理自体は周知の技術であるので、ここでの説明は省略する。

こうして、撮像領域よりも広いプリント板２に対して、対象とする全てのビア座標が精度良く得られる。本実施の形態では、マスタビアと同一のビアの座標を求めるようにしたが、ビアに限らず、ランドや種々のパターンの座標を求めることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、マスタビアの登録のため、カメラの移動操作からマスタビアの指定まで、全ての操作をユーザが行ったが、ビアを自動的に取得し、それをユーザに制御画面上でリストとして又は順次表示することにより、ユーザが所望するビアを指定することのみで、マスタビアの登録を行うようにすることもできる。

この動作として、マスタビア登録部１３は、プリント板のサイズを用いて、カメラでプリント板の全領域を撮影した後、その撮影画像からプリント板のベース領域に対して何らかのパターンが形成され、ベース領域と異なる領域を検出すると共に、その検出領域であるベース領域から画された領域を複数の対象物の候補として画像化してリストとし、そのリストをユーザに画面上で提示してユーザが所望する対象物を指定させるようにしても良い。このような構成をとれば、ユーザによるビアの登録操作が極めて簡単となる。

実施の形態３．
実施の形態１では、カメラを段階的に移動させ、その静止時におけるカメラの撮像機能を画像データのメモリ代わりに使用するようにしたが、画像メモリを有するならば連続的に移動させるようにしても良い。

この場合、図９に示すように、駆動部はカメラの主走査方向と垂直な方向にカメラを駆動すると画像データの使い勝手が良くなる。すなわち、主走査によるまとまりのある画像データがその走査が終了するごとに得られるので、その取得時間は副走査方向に取るよりも短時間となる。

この場合、例えば、一つの処理画像を撮影（取得）したとき、この画像の一端に撮影されたプリント板先端ａが、次の処理のために撮影された画像の他端より対象物の大きさ（Ｌ）だけ前記一端側に寄った部分ａ´において、まだ（二つ目の処理画像において）撮影されている程度の処理速度とカメラの移動速度との関係があれば、上述したようなカメラの連続移動処理が可能となる。

さらに、この関係が成立すれば、カメラの撮像領域も対象物であるビアの大きさによれば、全体領域ではなく、図９に示すように、その一部の撮像領域（Ｓ）を使うこともできる。これはひいては大きな撮像素子、大容量のメモリを不要とし、カメラの小型化、低コスト化を実現させる。

従って、また、この領域は、マスタビア登録部で登録される前記所定の対象物の大きさに基づいて変更可能とすることもでき、一度の処理で取り扱うデータを削減することができて演算が簡単化されると共に更なる使用メモリ等の削減を図れる。

なお、本発明において、上記コンピュータにより読取り可能な媒体は、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体をも含むものである。
（付記１） プリント板を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する対象物検出部と、
前記対象物検出部により検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標位置取得部と
を備えるプリント板の検査用座標取得装置。
（付記２） 付記１に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記対象物検出部は、前記パターンマッチングによりプリント板から検出する前記対象物のパターンを予め登録する登録部を有するプリント板の検査用座標取得装置。
（付記３） 付記２に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記登録部は、プリント板のベース部と区別され、該ベース部から画された領域を有する複数の対象物であって、前記対象物の候補となる対象物を検出して前記領域毎に画像化し、
ユーザに該画像化された前記対象物候補の画像を表示し、前記対象物をユーザに指定させて該対象物のパターンを取得するプリント板の検査用座標取得装置。
（付記４） 付記１に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記撮像装置又は前記プリント板の少なくもいずれか一方を駆動させて前記撮像装置の視野領域よりも大きいプリント板を複数に分割して撮影する駆動部を備えるプリント板の検査用座標取得装置。
（付記５） 付記４に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記駆動部による一回の駆動量は、駆動方向に、一つの全体撮影画像の実寸領域長から前記対象物の大きさを表すパラメータに係る実寸長を差し引いた長さにわたり、前記駆動部による各停止位置で前記対象物検出部がパターンマッチングにより前記対象物を検出するプリント板の検査用座標取得装置。
（付記６） 付記４に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記駆動部は前記撮像装置の主走査方向と垂直な方向に前記撮像装置又は前記プリント板を駆動するプリント板の検査用座標取得装置。
（付記７） 付記６に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記駆動部は連続的に撮像装置又はプリント板を駆動し、
前記対象物検出部によるパターンマッチング処理は、主走査方向と副走査方向の各方向における所定の範囲とされる前記撮像画像の一部の領域を用いて行われるプリント板の検査用座標取得装置。
（付記８） 付記７に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
前記パターンマッチング処理に用いられる領域は、前記登録部で登録される前記所定の対象物の大きさに基づいて変更可能であるプリント板の検査用座標取得装置。
（付記９） プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、
前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、
検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップと
を備えてなるプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１０） 付記９に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記検出ステップにおける前記パターンマッチングに用いられ、該パターンマッチングによりプリント板から検出する前記対象物のパターンを予め登録しておく登録ステップを備えるプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１１） 付記１０に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記登録ステップは、プリント板のベース部と区別され、該ベース部から画された領域を有する複数の対象物であって、前記対象物の候補となる対象物を検出して前記領域毎に画像化し、
ユーザに該画像化された前記対象物候補の画像を表示し、前記対象物を前記対象物候補より指定させて該対象物のパターンを取得するプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１２） 付記９に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記撮像装置又は前記プリント板の少なくもいずれか一方を駆動させて前記撮像装置の視野領域よりも大きいプリント板を複数に分割して撮影する駆動ステップを備えるプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１３） 付記１２に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記駆動ステップは段階的に駆動を行い、
一回の駆動量は、駆動方向に、一つの全体撮影画像の実寸領域長から前記対象物の大きさを表すパラメータに係る実寸長を差し引いた長さにわたり、駆動部による各停止位置で前記検出ステップがパターンマッチングにより前記対象物を検出する
プリント板の検査用座標取得方法。
（付記１４） 付記１２に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記駆動ステップは前記撮像装置の主走査方向と垂直な方向に前記撮像装置又は前記プリント板を駆動するプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１５） 付記１４に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記駆動ステップは連続的に撮像装置又はプリント板を駆動し、
前記検出ステップによるパターンマッチング処理は、主走査方向と副走査方向の各方向における所定の範囲とされる前記撮像画像の一部の領域を用いて行われるプリント板検査用画像処理方法。
（付記１６） 付記１５に記載のプリント板の検査用座標取得方法において、
前記パターンマッチング処理に用いられる領域は、前記登録ステップで登録される所定の対象物の大きさに基づいて変更可能であるプリント板の検査用座標取得方法。
（付記１７） プリント板に形成された所定の対象物を検出してその座標を取得する方法をコンピュータに実行させるプリント板の検査用座標取得プログラムであって、
プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、
前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、
検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップと
を備えてコンピュータに実行させるプリント板の検査用座標取得プログラム。
（付記１８） 付記１７に記載のプリント板の検査用座標取得プログラムにおいて、
前記検出ステップにおける前記パターンマッチングに用いられ、該パターンマッチングによりプリント板から検出する前記対象物のパターンを予め登録しておく登録ステップを備えるプリント板の検査用座標取得プログラム。
（付記１９） 付記１８に記載のプリント板の検査用座標取得プログラムにおいて、
前記登録ステップは、プリント板のベース部と区別され、該ベース部から画された領域を有する複数の対象物であって、前記対象物の候補となる対象物を検出して前記領域毎に画像化し、
ユーザに該画像化された前記対象物候補の画像を表示し、前記対象物を指定させて該対象物のパターンを取得するプリント板の検査用座標取得プログラム。
（付記２０） 付記１７に記載のプリント板の検査用座標取得プログラムにおいて、
前記撮像装置又は前記プリント板の少なくもいずれか一方を駆動させて前記撮像装置の視野領域よりも大きいプリント板を複数に分割して撮影する駆動ステップを備えるプリント板の検査用座標取得プログラム。

本発明の実施の形態１のブロック図である。 本発明の実施の形態１の全体構成図である。 本発明の実施の形態１の全体動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のマスタビアのユーザによる登録動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１のキャリブレーション動作を示すフローチャートである。 キャリブレーションの動作説明図である。 カメラ移動量の説明図である。 カメラ移動量演算動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３の動作を説明する図である。

符号の説明

１ プリント板の検査用座標取得装置、２ プリント板、３ 支持台、４ カメラ、８ カメラ駆動部、１１ 画像処理部、１２ キャリブレーション部、１３ マスタビア登録部、１４ プリント板サイズ設定部、１５ カメラ移動量演算部、１６ 画像枚数計数部、１７ ビア座標生成部、１８ 保存部。

Claims (5)

1. プリント板を撮影する撮像装置と、
   前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する対象物検出部と、
   前記対象物検出部により検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標位置取得部と
   を備えるプリント板の検査用座標取得装置。
2. 請求項１に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
   前記対象物検出部は、前記パターンマッチングによりプリント板から検出する前記対象物のパターンを予め登録する登録部を有するプリント板の検査用座標取得装置。
3. 請求項２に記載のプリント板の検査用座標取得装置において、
   前記登録部は、プリント板のベース部と区別され、該ベース部から画された領域を有する複数の対象物であって、前記対象物の候補となる対象物を検出して前記領域毎に画像化し、
   ユーザに該画像化された前記対象物候補の画像を表示し、前記対象物をユーザに指定させて該対象物のパターンを取得するプリント板の検査用座標取得装置。
4. プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、
   前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、
   検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップと
   を備えてなるプリント板の検査用座標取得方法。
5. プリント板に形成された所定の対象物を検出してその座標を取得する方法をコンピュータに実行させるプリント板の検査用座標取得プログラムであって、
   プリント板を撮像装置で撮影する撮影ステップと、
   前記撮像装置により撮影された画像データからプリント板に設けられた所定の対象物をパターンマッチングを用いて検出する検出ステップと、
   検出された前記対象物の座標位置をプリント板に対応付けて取得する座標取得ステップと
   を備えてコンピュータに実行させるプリント板の検査用座標取得プログラム。

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