JP2694819B2 - リード位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面実装素子等の電子部
品のリードの位置を検出するリード位置検出装置に関
し、特にプリント配線板自動組立機等において電子部品
の位置のばらつきを補正しプリント板への挿入を正確に
行うためにするもので、ロボットハンド等に把持された
電子部品のリードの位置を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリード位置検出装置として特開平
０２−１１８４０４号公報の”画像処理によるＳＭＤの
位置補正方式”がある。

【０００３】この従来のリード位置検出装置は次のとお
りである。

【０００４】電子部品は、これを把持したロボットハン
ドの動作によりカメラの視野内に位置決めされる。カメ
ラは光源により照明された電子部品の画像を取り込み画
像処理装置に送出する。画像処理装置はカメラから送ら
れた画像を解析しカメラの座標軸上のリード基部の位置
を検出する。カメラ視野上の座標軸に対するリードの基
部の位置に基づいて回転方向の補正値、ｘ，ｙ方向の補
正値を求め位置ズレ量とし、電子部品のロボットハンド
により実装する位置を補正する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリード
位置検出装置は、カメラが撮像した画像を常に一定のス
レッショルドレベルでの２値化等を含む画像処理により
リード基部を認識しているため、照明光の劣化等により
画像の状態が変化した場合に正確にリード基部を識別で
きず正しいリードの位置が検出できないという欠点があ
った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のリード位置検出
装置は、電子部品を撮像するカメラと、前記電子部品を
照明する光源と、前記電子部品のリードと同質で矩形形
状の端面を有する基準ピンと、前記光源により照明され
た前記基準ピンの端面の前記カメラにより撮像した画像
情報から決定したスレッショルドレベルで前記カメラで
撮像した画像を２値化して得た前記リードの画像から前
記リード重心位置を求める画像処理装置と、前記リード
の重心位置から最小二乗法を用いて前記リードの配列の
基準方向に対する回転角及び前記リードの位置を求める
リード位置算出手段とを含んで構成される。

【０００７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【０００８】図１は、本発明の一実施例のブロック図で
ある。

【０００９】本実施例は、ロボットアーム１と、ロボッ
トアーム１に取り付けられ部品を把持するためのロボッ
トハンド２と、ロボットハンド２に把持された電子部品
８を撮像するための１次元ＣＣＤカメラ３と、撮像を容
易にするために電子部品８を照明する光源４と、撮像さ
れた電子部品８のリードの位置を求めるための画像処理
装置５と、ロボットハンド２に取り付けられ画像を処理
するための基準となる断面が矩形形状の基準ピン６と、
各部を制御する制御部７とで構成される。

【００１０】ロボットハンド２は、ロボットアーム１に
取り付けられ機械的に一体化されている。ロボットハン
ド２には基準ピン６が取り付けられている。基準ピン６
は、把持される電子部品のリードと同等の材料でできて
おり１次元ＣＣＤカメラ３に撮像される下端面は矩形形
状をしている。ロボットアーム１は、制御部７からの制
御信号に応じて電子部品８を供給部（図示略）からロボ
ットハンド２でピックアップし、１次元ＣＣＤカメラ３
の視野内を所定速度で移動させる。画像処理装置５は、
制御部７からの信号に応じて、１次元ＣＣＤカメラ３の
撮像結果を取り込む。

【００１１】図２にロボットハンド２にピックアップさ
れた電子部品８と１次元ＣＣＤカメラ３の取付位置の関
係図を示す。１次元ＣＣＤカメラ３が電子部品８の１辺
のリード９を撮像できるように取り付けられている。こ
こで、電子部品８の移動方向をＸ軸、１次元ＣＣＤカメ
ラ３の走査方向をＹ軸とする。

【００１２】図３に１次元ＣＣＤカメラ３によりリード
９を撮像した時の一スキャン分における撮像信号を示
す。図３（Ａ）は光源４が十分に明るかった時の信号、
図３（Ｂ）は光源４が暗かった時の信号を示す。図４に
リード位置検出方法のフローチャートを示す。図５にリ
ード９の位置補正を説明する図を示す。

【００１３】電子部品８は、ロボットハンド２にピック
アップされ、ロボットアーム１により１次元ＣＣＤカメ
ラ３の上方を定速度で運ばれる。１次元ＣＣＤカメラ３
は、常時、画像を取り込み画像処理装置５に画像情報を
送出する。制御部７は、ロボットアーム１の定速度移動
開始からの時間を測定し、電子部品８が１次元ＣＣＤカ
メラ３の上方を通過するタイミングを判断して画像処理
装置５に画像取り込み開始の信号を送出する。画像処理
装置５は制御部７からの信号を受け、１次元ＣＣＤカメ
ラ３から送出される画像情報を内部メモリに格納する。
さらに、制御部７は時間を測定し、電子部品８が１次元
ＣＣＤカメラ３の上方を通過終了したタイミングを判断
して画像処理装置５に画像取り込み終了の信号を送出す
る。画像処理装置５は制御部７からの信号を受け、１次
元ＣＣＤカメラ３から送出される画像情報の格納を停止
する。これにより、画像処理装置５の内部メモリには２
次元の画像情報が格納された事になる（ステップｆ
１）。

【００１４】画像処理装置５では画像を２値化してリー
ドを検出するのであるが、１次元ＣＣＤカメラ３による
撮像結果は、図３（Ａ），（Ｂ）の様に光源４の劣化状
態により信号レベルが変動する。このような変動がある
ため常に同一のスレッショルドレベルで画像を切り出し
て画像を２値化したのでは実際のリードと異なった形状
で検出されることがある。そこで、電子部品８の撮像の
前にカメラ３により基準ピン６の下端面を撮像するよう
にロボットハンド２を移動させ、基準ピン６の撮像時の
１スキャン分の画像情報を画像処理装置５から取り出
す。ロボットアーム１が定速度で移動しているため、画
像取り込みの時間、すなわち何スキャンめであるかが位
置情報と一致する。仮に、ロボットアーム１の加速時の
不安定性から画像取り込み開始のタイミングが微小にず
れたとしても、基準ピン６の撮像面が矩形形状のため、
取りだした１スキャン分の画像情報から切り出すべき形
状幅は一定である。制御部７は撮像結果を評価し、正し
い形状が検出されるスレッショルドレベルを求める（ス
テップｆ２）。

【００１５】次に、制御部７は、ステップｆ２で求めた
スレッショルドレベルと２値化処理の信号を画像処理装
置５に送出する。画像処理装置５はこのスレッショルド
レベルを用いて、取り込んだ全撮像結果からスレッショ
ルドレベルを越えるレベルの部分を切り出す（ステップ
ｆ３）。この切りだした部分を黒、残りの部分を白と仮
にすると、黒で表示される部分がリード９の画像になる
（図５参照）。この画像を２値画像と呼ぶ。

【００１６】次に、制御部７は、画像の不安定なエッジ
での処理を避けるため２値画像の各リードの重心位置を
求める信号を画像処理装置５に送出する。画像処理装置
５は、２値画像の黒部分の１つの塊を１リードと判断
し、その重心座標を求め、制御部７に送出する（ステッ
プｆ４）。このようにして電子部品８の一辺に設けられ
たすべてのリード９それぞれの重心座標を求める。制御
部７は、画像処理装置５から送出された複数のリード９
の重心位置の配列を表す直線方程式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を
最小二乗法を用いて求め、これが測定座標系における電
子部品８の測定辺の配置を示す直線方程式とする。この
直線方程式から、電子部品の測定辺と測定座標系のなす
角、すなわち電子部品の補正回転角θを求める（θ＝ｔ
ａｎ^-1（１／ａ））（ステップｆ５）。

【００１７】次に、適当なリード９の重心座標を選び出
し、電子部品８のｘ，ｙ方向の位置を求める。前後に隣
接するリード９の重心位置と比較し、互いの重心が離れ
ていてリード間隔が所定量以上有る場合は、そのリード
９に曲がりが発生している可能性があると判断し、リー
ド間隔が所定量以内に治まるリード９の重心座標を適当
なリードの重心座標とし、基準ピン６の重心位置Ｐとの
差（ｘ１，ｙ１）を求める。基準ピン６の位置を原点と
仮定したときのロボットハンド２の回転中心Ｓの座標を
（ｘ２，ｙ２）とする。

【００１８】ロボットハンド２を補正角θだけ回転させ
たときの基準ピン６からのリード位置は次式でもとめら
れる。

【００１９】ｘ１’＝（ｘ１−ｘ２）ｃｏｓθ−（ｙ１
−ｙ２）ｓｉｎθ＋ｘ２ ｙ１’＝（ｘ１−ｘ２）ｃｏｓθ＋（ｙ１−ｙ２）ｓｉ
ｎθ＋ｙ２ あらかじめ登録されている基準ピン６とリード位置の相
対座標（ｘ３，ｘ３）と測定結果を補正角θで補正した
ときの相対座標（ｘ１’，ｙ１’）の差が、補正量（Δ
ｘ，Δｙ）になる（ステップ６）。

【００２０】Δｘ＝ｘ１’−ｘ３ Δｙ＝ｙ１’−ｙ３ 制御部７は求めた補正量θ、Δｘ、Δｙにより、ロボッ
トアーム１及びロボットハンド２を制御してＸＹθ方向
の位置補正を行う。

【００２１】

【発明の効果】本発明のリード位置検出装置は、基準ピ
ンの画像をもとに画像２値化のスレッショオルドレベル
を求めるため、照明光の劣化等による位置の誤検出がな
くなる。また、多数のリード画像の重心位置から最小二
乗法を用いてリードの配列の基準方向に対する回転角を
求めるため、リードの状態による誤検出を減少させると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる装置のブロック図で
ある。

【図２】図１に示すロボットハンド２にピックアップさ
れた電子部品８と１次元ＣＣＤカメラ３の関係を説明す
るための図である。

【図３】図１に示す１次元ＣＣＤカメラ３の撮像信号を
示す図である。

【図４】本発明の一実施例のリード位置検出方法を示す
フローチャートである。

【図５】図４に示すステップｆ６で行うＸ，Ｙ方向の補
正量を求める方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１ ロボットアーム ２ ロボットハンド ３ １次元ＣＣＤカメラ ４ 光源 ５ 画像処理装置 ６ 基準ピン ７ 制御部 ８ 電子部品

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を撮像するカメラと、前記電子
   部品を照明する光源と、前記電子部品のリードと同質で
   矩形形状の端面を有する基準ピンと、前記光源により照
   明された前記基準ピンの端面の前記カメラにより撮像し
   た画像情報から決定したスレッショルドレベルで前記カ
   メラで撮像した画像を２値化して得た前記リードの画像
   から前記リード重心位置を求める画像処理装置と、前記
   リードの重心位置から最小二乗法を用いて前記リードの
   配列の基準方向に対する回転角及び前記リードの位置を
   求めるリード位置算出手段とを含むことを特徴とするリ
   ード位置検出装置。