技術 画像処理用部品データ作成方法及び画像処理用部品データ作成装置

0001

本発明は、部品実装機で実装する部品を画像認識する際に使用する画像処理用部品データを作成する画像処理用部品データ作成方法及び画像処理用部品データ作成装置に関する発明である。

0002

従来の画像処理用部品データの作成方法は、特許文献１（特開平９−１６７２３７号公報）等に記載されているように、電子部品のカタログ等に記載された寸法、リード本数等の製品仕様やＣＡＤデータ（スペックデータ）を参照して、作業者が手入力で画像処理用部品データを作成したり、或は、部品をカメラで撮像して画像処理して画像処理用部品データを自動的に作成するようにしたものがある。

0003

特開平９−１６７２３７号公報

0004

ところで、実際にカメラで撮像した画像は、部品の色、照明光の照射方向、部品の公差等の影響を受けて、撮像された画像上の電子部品の寸法が変化するため、製品仕様やＣＡＤデータを参照して作業者が手入力で作成した画像処理用部品データを用いる場合は、生産中に実際の部品の撮像画像から計測した部品寸法データと画像処理用部品データとのずれが大きくなってサイズエラーとなることがある。

0005

また、撮像画像から自動作成した画像処理用部品データを用いる場合は、部品の色、照明光の照射方向、部品の公差等の影響を受けて、画像認識する部品寸法が変化するため、撮像画像から自動作成する画像処理用部品データの信頼性が低いという欠点がある。

0006

そこで、本発明が解決しようとする課題は、信頼性の高い画像処理用部品データを自動的に作成できる画像処理用部品データ作成方法及び画像処理用部品データ作成装置を提供することである。

0007

上記課題を解決するために、請求項１，７に係る発明は、部品実装機で実装する部品を画像認識する際に使用する画像処理用部品データを作成する画像処理用部品データ作成方法及び画像処理用部品データ作成装置において、部品のＣＡＤデータから第１の部品形状データを抽出すると共に、部品をカメラで撮像して得られた撮像画像から第２の部品形状データを計測し、前記第１の部品形状データと前記第２の部品形状データとに基づいて前記画像処理用部品データを作成するようにしたものである。このように、部品のＣＡＤデータと撮像画像の両方を用いて画像処理用部品データを作成するようにすれば、従来よりも信頼性の高い画像処理用部品データを自動的に作成できる。

0008

具体的には、請求項２のように、第１の部品形状データと第２の部品形状データとを比較して両者の偏差が所定値以内である第２の部品形状データを用いて画像処理用部品データを作成するようにしても良い。このようにすれば、撮像画像から計測した第２の部品形状データにばらつきがあっても、許容ばらつき範囲を越える第２の部品形状データを用いて画像処理用部品データを作成することを未然に防止でき、画像処理用部品データの信頼性を更に向上させることができる。

0009

また、請求項３のように、複数の撮像画像から複数の部品形状データを計測し、前記複数の部品形状データを用いて画像処理用部品データを作成するようにしても良い。このようにすれば、画像処理用部品データの信頼性を更に向上させることができる。

0010

また、請求項４のように、複数の部品形状データを統計処理してその統計処理値に基づいて許容ばらつき範囲（信頼区間）を調整するようにしても良い。このようにすれば、許容ばらつき範囲（信頼区間）の精度を高めることができる。

0011

また、請求項５のように、部品実装機の稼働中（生産中）に、カメラで部品を撮像する毎にその撮像画像から第２の部品形状データを計測して画像処理用部品データを調整する処理を繰り返すようにしても良い。このようにすれば、部品実装機の稼働中に画像処理用部品データの精度を高めることができる。

0012

また、請求項６のように、画像処理用部品データの初期値は、ＣＡＤデータに基づいて作成するようにしても良い。このようにすれば、画像処理用部品データの初期値を簡単に作成することができる。

0013

図１は本発明の一実施例の画像処理用部品データ作成装置の構成を示すブロック図である。
図２は部品のＣＡＤデータの一例を説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
図３は部品形状データの一例を説明する図である。
図４は許容ばらつき範囲（信頼区間）の幅に相当する許容値の決定方法を説明する図である。
図５は画像処理用部品データ作成プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

0014

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
図１に示すように、画像処理用部品データ作成装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ１１と、部品の撮像画像を取り込むためのカメラ１２と、キーボード、マウス等の入力装置１３と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１４と、後述する画像処理用部品データ作成プログラムや各種のデータ等を記憶する記憶装置１５とを備えた構成となっている。

0015

画像処理用部品データ作成装置は、部品実装機の制御システムを利用して構成しても良いし、或は、部品実装機の制御システムとは別に構成した専用の画像処理用部品データ作成装置（例えば卓上撮像装置とパーソナルコンピュータとの組み合わせ）を用いても良い。部品実装機の制御システムを利用して画像処理用部品データ作成装置を構成する場合には、カメラ１２は、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をその下方から撮像するカメラ（いわゆるパーツカメラ）を使用すれば良い。

0016

コンピュータ１１は、後述する図５の画像処理用部品データ作成プログラムを実行することで、部品のＣＡＤデータ（スペックデータ）から第１の部品形状データを抽出すると共に、部品をカメラ１２で撮像して得られた撮像画像から第２の部品形状データを計測し、前記第１の部品形状データと前記第２の部品形状データとに基づいて画像処理用部品データを作成する。

0017

ここで、部品のＣＡＤデータの一例を図２を用いて説明する。
図２に示すＣＡＤデータは、リード型のＩＣ部品のＣＡＤデータである。図２のＣＡＤデータには、部品の外形形状のデータが含まれると共に、部品のボディのＸ方向長さ及びＹ方向長さ、リード間のピッチ、リード幅、リード長さ、リードのＸ方向の位置、部品の高さ等、部品寸法に関する様々なデータが含まれる。

0018

一方、ＣＡＤデータや撮像画像から計測した部品形状データには、例えば、次の(1) 〜(14)に示すデータが含まれる（図３参照）。

0019

(1) 「Body Length Ｘ」 ：部品のボディのＸ方向の長さ［Ａ］
(2) 「Body Width Ｙ」 ：部品のボディのＹ方向の長さ［Ｂ］
(3) 「Length Tolerance Ｘ」：部品のボディのＸ方向の長さの許容値
(4) 「Length Tolerance Ｙ」：部品のボディのＹ方向の長さの許容値
(5) 「Lead Position Ｘ」 ：リードのＸ方向の位置
(6) 「Lead Position Ｙ」 ：リードのＹ方向の位置
(7) 「Lead Quantity 」 ：対象サイドのリード本数
(8) 「Lead Pitch」 ：対象サイドのリード間のピッチ［Ｃ］
(9) 「Lead Width」 ：対象サイドのリード幅［Ｄ］
(10)「Lead Length 」 ：対象サイドのリード長さ［Ｅ］
(11)「Pitch Tolerance 」 ：リード間のピッチの許容値
(12)「Width Tolerance 」 ：リード幅の許容値
(13)「Length Tolerance 」 ：リード長さの許容値
(14)「Center Tolerance 」 ：リード曲がりの許容値

0020

本実施例では、生産開始時にＣＡＤデータの部品の寸法を優先して使用する。特に、例えば、ボディサイズＸ，Ｙ、リードピッチに関しては、ＣＡＤデータの部品の寸法を優先して使用する。

0021

また、画像処理用部品データの作成に使用する撮像画像の枚数が多い場合（例えば生産中）は、計測したデータを平均化したり、Ｐ，ＰＩ制御により、部品形状データ（部品寸法）を随時修正しても良い。この場合は、後述する許容値も合わせて修正するようにしても良い。

0022

次に、図４を用いて、許容ばらつき範囲（信頼区間）の幅に相当する許容値の決定方法を説明する。
図４は、撮像画像上で計測した部品寸法データの分布と許容値との関係を示している。撮像画像上の部品寸法の平均値とＣＡＤデータ上の部品寸法との偏差を許容値ａとしても良いし、また、撮像画像上の部品寸法の所定割合、例えば９０％が含まれる範囲（９０％信頼区間）を許容値ｂとしても良い。

0023

或は、複数の撮像画像から計測した複数の部品寸法データを統計処理してその統計処理値である例えば標準偏差に応じて許容値（信頼区間）を調整するようにしても良い。例えば、標準偏差が大きい場合は、許容値（信頼区間）を大きくし、標準偏差が小さい場合は、許容値（信頼区間）を小さくしても良い。

0024

また、生産中の撮像対象となる部品の不良率（廃棄率）に応じて許容値（信頼区間）を調整するようにしても良い。例えば、不良率が８５％である場合は、８５％信頼区間となる範囲を許容値としても良い。

0025

本実施例では、ＣＡＤデータから抽出した第１の部品形状データと、部品をカメラ１２で撮像して得られた撮像画像から計測した第２の部品形状データとに基づいて画像処理用部品データを作成する技術において、部品実装機の稼働中（生産中）に、カメラ１２で部品を撮像する毎にその撮像画像から第２の部品形状データを計測して画像処理用部品データを調整する処理を繰り返して画像処理用部品データの精度を高める。この際、画像処理用部品データの初期値をＣＡＤデータに基づいて作成するとともに、ＣＡＤデータから抽出した第１の部品形状データと撮像画像から計測した第２の部品形状データとを比較して両者の偏差が所定値以内である第２の部品形状データを用いて画像処理用部品データを作成する。

0026

以上説明した画像処理用部品データの作成処理は、コンピュータ１１によって図５の画像処理用部品データ作成プログラムに従って自動的に実行される。

0027

図５の画像処理用部品データ作成プログラムは、部品実装機の稼働中（生産中）に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、上位のホストコンピュータから生産に使用する（撮像対象となる）部品のＣＡＤデータを取得する。尚、ＣＡＤデータは、部品実装機を制御するコンピュータ１１の記憶装置１５に記憶しておいても良い。

0028

この後、ステップ１０２に進み、取得したＣＡＤデータを参照して、対応する第１の部品形状データ（ボディサイズやリードサイズ等）をセットすると共に、許容値の初期値をＣＡＤデータに基づいて作成する。この際、許容値の初期値をＣＡＤデータの所定割合、例えば±１０％の値にセットする。

0029

そして、ステップ１０３に進み、部品実装機の吸着ノズルに吸着した部品をカメラ１２で撮像して部品の撮像画像を取得し、この撮像画像を画像処理して部品寸法を算出する。この後、ステップ１０４に進み、撮像画像から計測した部品寸法とＣＡＤデータから抽出した部品寸法とを比較して両者の偏差が所定の閾値以内であるか否かで今回取得した撮像画像の適否を判定し、当該偏差が所定の閾値を越えれば、今回取得した撮像画像が不適当と判断してステップ１０３に戻り、次の部品の撮像画像を取得して部品寸法を算出する処理を繰り返す。

0030

これに対し、上記ステップ１０４で、偏差が所定の閾値以内であれば、今回取得した撮像画像が適当と判断して、ステップ１０５に進み、今回取得した撮像画像から計測した部品寸法に基づいて第２の部品形状データ（部品寸法）を調整する。この調整は、平均化処理や、Ｐ，ＰＩ制御により行う。

0031

この後、ステップ１０６に進み、上記ステップ１０５で調整された第２の部品形状データに基づいて部品寸法の偏差、標準偏差、信頼区間を算出する。この後、ステップ１０７に進み、標準偏差に応じて第２の部品形状データの信頼区間（許容値）を調整する。

0032

そして、次のステップ１０８で、撮像（実装）する部品が変更されたか否かを判定し、撮像する部品が変更されていないと判定されれば、上述したステップ１０３〜１０７の処理を繰り返し、次の部品の撮像画像を取得して部品寸法を算出して第２の部品形状データの信頼区間（許容値）を調整する処理を繰り返す。

0033

その後、ステップ１０８で、撮像（実装）する部品が変更されたと判定されれば、本プログラムを終了する。この後、再度、本プログラムを起動して、変更された部品について、上述した処理を繰り返す。

0034

以上説明した本実施例によれば、ＣＡＤデータから抽出した第１の部品形状データと、部品をカメラ１２で撮像して得られた撮像画像から計測した第２の部品形状データとに基づいて画像処理用部品データを作成するため、従来よりも信頼性の高い画像処理用部品データを自動的に作成できる。

0035

しかも、本実施例では、撮像画像から計測した第２の部品形状データ（部品寸法）とＣＡＤデータから抽出した第１の部品形状データ（部品寸法）とを比較して両者の偏差が所定の閾値以内であるか否かで撮像画像の適否を判定するようにしたので、撮像画像から計測した第２の部品形状データにばらつきがあっても、所定の閾値を越える第２の部品形状データを用いて画像処理用部品データを作成することを未然に防止でき、画像処理用部品データの信頼性を更に向上させることができる。

0036

更に、本実施例では、部品実装機の稼働中に、カメラ１２で部品を撮像する毎にその撮像画像から第２の部品形状データを計測して画像処理用部品データを調整する処理を繰り返すようにしたので、画像処理用部品データの信頼性を更に向上させることができる。

0037

尚、画像処理用部品データの自動作成は、少なくとも部品の画像処理前に実行されていなければならないが、生産当初は、ＣＡＤデータから自動作成した画像処理用部品データを使用して画像処理を行い、生産しながら画像処理用部品データを自動チューニングしても良い。この際、所定数の部品を撮像した後、自動チューニングを終了するようにしても良い。

0038

一般に、部品の撮像画像は、各部品実装機の照明光源やカメラ１２の調整の影響を受けるため、撮像画像上の部品寸法が変化する場合がある。従って、部品実装機で自動作成した画像処理用部品データは、当該部品実装機で使用する場合には適しているが、他の部品実装機で使用する場合は適していない可能性がある。

0039

そこで、上位のホストコンピュータでＣＡＤデータ上の部品寸法のみを記憶し、部品実装機では、撮像画像上の部品寸法とＣＡＤデータ上の部品寸法との偏差と許容値を記憶するようにしても良い。

0040

その他、本発明の画像処理用部品データ作成装置は、部品実装機に限定されず、部品実装機とは別に構成した専用の画像処理用部品データ作成装置（例えば卓上撮像装置とパーソナルコンピュータとの組み合わせ）を用いても良い。

0041

１１…コンピュータ、１２…カメラ、１３…入力装置、１４…表示装置、１５…記憶装置