画像処理方法および画像処理装置
【課題】画像処理対象物を吸着した吸着ノズルが画像処理対象物からはみ出した場合であっても、画像処理対象物の傾き及び中心を正確に求めることができるようにする。
【解決手段】画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成し、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する。
【解決手段】画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成し、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法および画像処理装置に関し、さらに詳しくは、実質的に矩形を有する電子部品を基板に搭載する電子部品実装機において電子部品の位置を認識する際に好適に用いることができる画像処理方法および画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装機により電子部品を基板へ実装するに際しては、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して、その位置を認識し、それに基づいて吸着ノズルの位置を微調整して
、電子部品を基板に搭載する。
【０００３】
一方、画像の解像度は、画像を構成する画素の大きさに依存するため、近年小型化してきている電子部品の位置をより正確に把握することは困難になってきている。
【０００４】
これに対応する技術としては、例えば特許文献１には、認識対象物の全輪郭線についての傾きデータを各辺ごとのデータ群に分け、所定の関係にある複数辺のデータ群については傾きデータを修正して同一データ群とし、認識対象物のデータ数を増加させて認識対象物の長手方向を検出するようにする技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、画像処理対象物に属する画素の位置データ（座標値）および階調値と、背景の像を構成する画素の位置データおよび階調値とに基づく補間演算により、境界点位置を取得し、隣接する境界点位置を結ぶ線分である多数の境界線分の傾斜角度を求め、それら傾斜角度の分布から画像処理対象物の傾斜角度を決定する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６３２４６１号公報
【特許文献２】特許第３６２０８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、電子部品を吸着している吸着ノズルの一部が電子部品の輪郭からはみ出せば、その吸着ノズルの一部も電子部品の輪郭として検出されてしまい、電子部品の正確な位置が検出できないという問題もある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、認識対象物のデータ数を増加させることに特徴があり、この問題に十分に対応できない。
【０００９】
また、特許文献２には、この問題に対応できる旨の記載があるが、特許文献２に記載の技術は、輪郭線全体の長さの半分を超える部分が互いに直角または平行な直線により構成される画像処理対象物を対象とした技術であり、一定の制限がある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、画像処理対象物を吸着した吸着ノズルが画像処理対象物からはみ出した場合であっても、画像処理対象物の傾き及び中心を正確に求めることができる画像処理方法及び画像処理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】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、部品の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち部品の１辺に対応する線分を所定の方法で１つの線分にまとめる処理を施して、直線を算出し、その直線を使用して部品の傾き・中心を求めることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明をするに至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る画像処理方法は、実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する方法において、画像処理対象物を撮像して画像データを取得するステップと、取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得するステップと、隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得するステップと、前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するステップと、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成するステップと、前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とするステップと、前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出するステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
前記輪郭エッジ点を取得する際に、前記画像データに対して、オープニング処理、クロージング処理および平滑化フィルタ処理のうち少なくとも１つの処理を行ってから輪郭エッジ点を取得すれば、取得した輪郭エッジ点を両端とする線分の長さが長くなり、その後の各ステップを行いやすくなる。
【００１４】
前記結合線分を、前記外側の２つの合成線分の中点同士を結んで作成すれば、端点の位置のばらつきの影響を小さくすることができる。
【００１５】
前記画像処理対象物を、両端に電極のある電子部品としてもよい。
【００１６】
本発明に係る画像処理装置は、実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する装置において、画像処理対象物を撮像して画像データを取得する手段と、取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得する手段と、隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得する手段と、前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するする手段と、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する手段と、前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とする手段と、前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出する手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち部品の１辺に対応する線分を所定の方法で１つの線分にまとめる処理を施して、直線を算出し、その直線を使用して画像処理対象物の傾き及び中心を求めるので、吸着ノズルが画像処理対象物をはみ出していても画像処理対象物の傾き及び中心を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る画像処理装置が適用された電子部品実装装置１０の主要部を示す斜視図である。図１に示すように、電子部品実装装置１０は、部品搭載ヘッド１２と、基板搬送支持部１４と、部品供給部１６と、部品撮像ユニット１８とを有してなる。
【００２０】
部品搭載ヘッド１２は、ヘッド本体１２Ａと、吸着ノズル１２Ｂと、基板撮像ユニット１２Ｃとを備えており、また、部品搭載ヘッド１２は、ＸＹ駆動装置１３（図示せず）により水平方向（ＸＹ方向）に移動することができる。
【００２１】
吸着ノズル１２Ｂは真空発生装置（図示せず）につながれており、電子部品２０を吸着して保持することができ、また、昇降装置（図示せず）により上下に移動することができる。さらに、回転装置（図示せず）によりノズルの中心軸を軸として回転することができる。吸着ノズル１２Ｂは部品供給部１６から吸着によって電子部品２０を取り出し、ノズルの中心軸を軸として回転することにより吸着した部品の姿勢を調整し、吸着の解除により、基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２上の所定に位置に電子部品２０を搭載する。
【００２２】
基板撮像ユニット１２Ｃは、基板マークを撮像するカメラと基板マークを照らす照明装置を有する。基板マークを撮像して認識することにより、基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２の位置を正確に把握することができる。
【００２３】
部品撮像ユニット１８は、部品撮像カメラ１８Ａと照明装置１８Ｂとを備えてなる。吸着ノズル１２Ｂに吸着保持された電子部品２０を照明装置１８Ｂが照らし、部品撮像カメラ１８Ａで撮像する。これにより、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の位置を正確に把握するためのデータが得られる。
【００２４】
次に、部品搭載ヘッド１２による電子部品２０の吸着および搭載の動作について説明する。部品搭載ヘッド１２は、部品供給部１６から電子部品２０を吸着ノズル１２Ｂにより吸着して取り出した後、水平方向に移動して部品撮像ユニット１８上の地点に移動し、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の撮像を行う。これにより、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の位置を正確に把握するためのデータが得られる。その後、さらに水平方向に移動して基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２上の地点に移動し、電子回路基板２２上の所定の位置で吸着ノズル１２Ｂによる吸着を解除して電子部品２０を電子回路基板２２の所定の位置に搭載する。
【００２５】
図２は、本発明に係る画像処理装置が適用された電子部品実装装置１０における画像処理に関連した制御系のブロック図である。
【００２６】
部品撮像カメラ１８Ａにより撮像されて得られた画像データは、画像処理装置３０に送られてデータの処理がなされ、処理結果である部品認識位置がメイン制御装置３２に送られる。この部品認識位置に基づき、メイン制御装置３２は、ヘッド・ノズル駆動部３３に指令し、吸着ノズル１２Ｂをノズルの中心軸回りに回転させて部品の姿勢を調整した上で、部品搭載ヘッド１２を電子回路基板２２（図１参照）上に移動させ、吸着ノズル１２Ｂを下降させて吸着を解除して、電子回路基板２２上の所定の位置に電子部品２０を搭載する。
【００２７】
画像処理装置３０は、Ａ／Ｄコンバータ３４と、書き換え可能メモリ３６と、ＣＰＵ３８と、部品位置検出プログラム４０とを有してなり、書き換え可能メモリ３６は、画像記憶部３６Ａと、電子部品形状データ記憶部３６Ｂとからなり、画像処理装置３０は、ユーザーが作成した電子部品形状データ（以下、部品データと記す）と、部品撮像カメラ１８Ａが撮像して得た画像データとから演算処理し、電子部品２０の中心位置および傾きを算出する。
【００２８】
次に、画像処理装置３０の動作について説明する。画像処理装置３０は、電子部品実装装置１０のメイン制御装置３２から、ユーザーが作成した部品データをあらかじめ受け取り、電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶する。画像処理装置３０のＣＰＵ３８は、部品撮像カメラ１８Ａ及び照明装置１８Ｂに指令を発し、電子部品２０を撮像させ、得られた画像データを画像処理装置３０に入力させる。画像処理装置３０は、入力された画像データをＡ／Ｄコンバータ３４で、アナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後の画像データを画像記憶部３６Ａに記憶する。そして、画像処理装置３０のＣＰＵ３８は、部品位置検出プログラム４０により、電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶された部品データ、及び画像記憶部３６Ａに記憶された変換後の画像データに基づき演算処理を行い、電子部品２０の中心位置および傾きを算出する。算出結果はメイン制御装置３２に入力され、この算出結果に基づき、ヘッド・ノズル駆動部３３に指令を発し、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の姿勢を調整して、電子回路基板２２上の所定の位置に電子部品２０を搭載する。
【００２９】
次に、部品位置検出プログラム４０による演算処理の流れを、図３に示すフローチャートで説明する。
【００３０】
画像記憶部３６Ａに記憶された画像データ、及び電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶された部品データを読み出して取得し（ステップＳ１）、画像データに対して２値化処理を実行する（ステップＳ２、Ｓ３）。２値化処理は、２値化閾値を取得するステップＳ２と、画像データの２値化を実行するステップＳ３とからなる。
【００３１】
２値化処理された画像データに対して、オープニング処理（ステップＳ４）とクロージング処理（ステップＳ５）を施し、輪郭エッジ点を滑らかにする。この輪郭エッジ点を滑らかにする処理については、平均フィルタ、メディアンフィルタなどを用いて処理を行ってもよい。
【００３２】
次に、画像全体をサーチして、画像の塊ごとに番号付けをするラベリング処理と、塊の輪郭エッジ点を取得する処理（ステップＳ６）を実行する。そして、ラベリング処理された塊のうち、電子部品形状データ記憶部３６Ｂから読み出して取得された部品データと同等の大きさのものを、対象である電子部品と判断する。なお、チップ部品の場合、電極である端子部分が複数あって、図４に示すように塊が複数得られるものがあるが、この場合は、一定以上の大きさの塊を、対象とする１つの電子部品を構成している部分と判断する。ここで、この一定以上の大きさの設定が小さすぎるとノイズが多く混入し、逆に大きさの設定が大きすぎると端子部分を対象とする電子部品の一部であると認識できなくなる。対象とする電子部品に応じて適切に設定することが必要である。一定以上の大きさの塊としては、例えば、対象とする電子部品面積の１／５以上の面積を有するものを設定することができる。
【００３３】
対象とする電子部品または対象とする電子部品の一部と判断された塊について、その塊ごとにその塊を含む矩形範囲を設定し、その矩形範囲にサーチエリアを設定する（ステップＳ７）。サーチエリアは、図５に示すように、設定した矩形範囲の上半分を含む領域を上辺サーチエリアとして設定し、下半分を含む領域を下辺サーチエリアとして設定し、左半分を含む領域を左辺サーチエリアとして設定し、右半分を含む領域を右辺サーチエリアとして設定する。
【００３４】
次に、各サーチエリアごとに、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分に変換する（ステップＳ８）。そして、得られた複数の線分を１つの線分に合成して合成線分を得る処理を行い（ステップＳ９）、得られた合成線分を各辺ごとに１つの線分に結合して、結合線分を得る処理を行う（ステップＳ１０）。
【００３５】
ステップＳ９及びＳ１０を、図６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ８で得られた複数の線分のうち、所定の長さ（例えば、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ）以上の線分があるかどうかを判断し（ステップＳ９Ａ）、所定の長さ以上の線分があればその線分を結合線分とする（ステップＳ９Ｂ）。所定の長さ以上の線分がなければ複数の線分を合成して合成線分とする処理を行う。
【００３６】
複数の線分を１つの合成線分に合成する際には、前記複数の線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記複数の線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し（ステップＳ９Ｃ）、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を抽出し（ステップＳ９Ｄ）、抽出した２点を両端とする１つの合成線分を作成する（ステップＳ９Ｅ）。複数の線分を１つの合成線分に合成する際の前後の状態を模式的に示すと、図７に示すようになる。図７中の黒丸は線分の端点となっている輪郭エッジ点を表し、白丸は線分の端点となっていない輪郭エッジ点を表す（以降の図でも図１３を除いて同様）。この合成処理を、上辺サーチエリア内の線分を合成する場合を例として、図８を用いて詳細に説明すると、上辺サーチエリア内にある線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、上辺サーチエリア内にある線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にあり、且つ、隣り合う線分の内側端点同士が１画素以内（画素同士が隣り合っていればよく、上下左右で接する場合（図８（Ａ））だけでなく、斜めで接している場合（図８（Ｂ））も含む）の線分について最も外側に位置する２点を両端とする合成線分にまとめる。
【００３７】
次に得られた合成線分の長さが所定の長さ（例えば、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ）以上あるかどうかを判断し（ステップＳ１０Ａ）、所定の長さ以上の合成線分があればその合成線分を結合線分とする（ステップＳ１０Ｂ）。所定の長さ以上の合成線分がなければ、各辺で合成線分を１つの線分に結合して、結合線分とする処理を行う。
【００３８】
複数の合成線分を１つの結合線分に結合する際には、例えば図９に示すように、前記複数の合成線分を構成する端点のうち、塊の各辺ごとに最も外側に位置する２端点を両端とする１つの結合線分にまとめればよい（図９の上辺、左辺、右辺）。図９の下辺は、右側の合成線分の長さが、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ以上あるので、該合成線分をそのまま結合線分としている（ステップＳ１０Ｂ）。
【００３９】
この結合処理を、上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合を例として、詳細に説明すると、上辺サーチエリア内にある合成線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、上辺サーチエリア内にある線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にあり、且つ、所定の長さ（例えば、対象とする塊の上辺の長さの１／５の長さ）以上の合成線分を抽出し（ステップ１０Ｃ、図１０（Ａ）参照））、抽出したものの中から最も外側に位置する２つの合成線分を選択する（ステップ１０Ｄ、図１０（Ｂ）参照）。そして、選択した２つの合成線分を１つの結合線分に結合する（ステップ１０Ｅ）。ステップ１０Ｅで２つの合成線分を１つの結合線分に結合する際には、選択した２つの合成線分の両外端点を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にするか（図１０（Ｃ）参照）、あるいは選択した２つの合成線分の中点同士を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にする（図１０（Ｄ）参照）。上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合を取り上げて説明したが、ステップ１０Ｃ〜１０Ｅは、下辺サーチエリア、左辺サーチエリア、右辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合であっても同様である。なお、選択した２つの合成線分の中点同士を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にしたほうが、端点の位置のばらつきの影響が小さくなる。
【００４０】
以上説明したステップＳ９（ステップＳ９Ａ、Ｓ９Ｂ、Ｓ９Ｃ）、ステップＳ１０（ステップＳ１０Ａ、Ｓ１０Ｂ、Ｓ１０Ｃ、Ｓ１０Ｄ、Ｓ１０Ｅ）の処理を、上辺、下辺、左辺、右辺の各サーチエリアについて終了するまで行う（ステップＳ１１）。
【００４１】
さらに、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理を、全ての塊について終了するまで行う（ステップＳ１２）。
【００４２】
次に、塊が複数であるかどうかを判断し（ステップＳ１３）、塊が単数であれば、その１つの塊が対象とする電子部品に対応するので、塊の辺ごとの結合線分をそのまま部品位置算出用線分とする（ステップＳ１４）。塊が複数であれば、対象とする電子部品の辺ごとに複数の結合線分をさらに結合して１線分にまとめ、部品位置算出用線分とする（ステップＳ１５）。
【００４３】
ステップＳ１５で複数の結合線分を１つの部品位置算出用線分に結合する際には、まず対象とする電子部品の各辺に対応する結合線分を抽出する。この抽出の際には、略同一直線上にある結合線分をまとめて抽出すれば、対象とする電子部品の各辺に対応する結合線分を抽出することができる。そして、各辺ごとに対応して抽出された結合線分を構成する端点のうち、最も外側に位置する２端点を両端とする１つの結合線分にまとめればよい。対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分を１つの部品位置算出用線分にまとめる場合を例として取り上げ、詳細に説明すると、対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にある結合線分を抽出し（図１０（Ａ）と同様）、それらのうち最も外側に位置する２つの結合線分を選択する（図１０（Ｂ）と同様）。そして、選択した２つの結合線分の両外端点を端点とする新たな１線分にまとめて部品位置算出用線分にするか（図１１（Ａ）参照）、あるいは選択した２つの結合線分の中点同士を端点とする新たな１線分にまとめて部品位置算出用線分にする（図１１（Ｂ）参照）。
【００４４】
対象とする電子部品の各辺で１つの部品位置算出用線分が算出されたら、４つの部品位置算出用線分を直線の方程式で表示し（ステップＳ１６（図３参照））、対象とする電子部品の中心および傾きを求める（ステップＳ１７（図３参照））。あるいは、図１２に示すように、４つの部品位置算出用線分を直線の方程式で表示した後（ステップＳ１８）、その直線の方程式で表される直線の近傍（例えば、直線から１画素以内）の輪郭エッジ点を抽出し（ステップＳ１９）、抽出した輪郭エッジ点に対して最小自乗直線を算出して（ステップＳ２０）、対象とする電子部品の各辺に対応する４つの最小自乗直線から対象とする電子部品の中心および傾きを求めてもよい（ステップＳ２１）。ここで、部品位置算出用線分から算出した直線の近傍にない輪郭エッジ点で、一定の範囲に連続して集まっている輪郭エッジ点は、ノズル部と判断できる（図１３参照）。図１３（Ａ）では、ステップＳ６（図３参照）で取得された輪郭エッジ点を黒丸で表し、図１３（Ｂ）では、部品位置算出用線分から算出した直線の近傍にある輪郭エッジ点を白丸で表し、近傍にない輪郭エッジ点（ノズル上の輪郭エッジ点）を黒丸で表している。
【００４５】
以上説明したように、本発明は、得られた画像における塊が単数でも複数でも対応できるので（図３のステップＳ１３〜Ｓ１５）、電子部品の電極の数にかかわらず対応することができる。
【００４６】
また、本発明における画像処理の対象は電子部品に限られず、実質的に矩形を有するものであれば適用できる。さらに、本発明の適用対象は部品実装機に限られず、画像処理により実質的に矩形を有する撮像対象物の傾き及び中心を正確に求める必要のある用途であれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る画像処理装置が適用される電子部品実装装置の主要部を示す斜視図
【図２】前記電子部品実装装置における画像処理に関連した制御系のブロック図
【図３】前記制御系における部品位置検出プログラムによる演算処理の流れを示すフローチャート
【図４】本発明に係る画像処理装置により撮像された、電極である端子部分が複数あるチップ部品の画像を示す図
【図５】前記画像処理装置により撮像された画像において、塊を含む矩形範囲に設定されたサーチエリアを示す図
【図６】図３の一部のステップを詳細に示すフローチャート
【図７】図３の一部のステップで、複数の線分を１つの合成線分に合成する際の前後の状態を模式的に示す図
【図８】図３の一部のステップで、上辺サーチエリア内の線分を合成する場合の合成処理の１例を模式的に示す図
【図９】図３の一部のステップで、複数の合成線分を１つの結合線分に結合する際の前後の状態を模式的に示す図
【図１０】図３の一部のステップで、上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合の結合処理の１例を模式的に示す図
【図１１】図３の一部のステップで、塊が複数ある場合に、上辺サーチエリア内の結合線分をまとめて部品位置算出用線分とする処理の１例を模式的に示す図
【図１２】図３の一部のステップで、部品位置算出用線分を算出した後、対象とする電子部品の中心および傾きを求める処理の１例を模式的に示すフローチャート
【図１３】図３の一部のステップで部品位置算出用線分から直線を算出した後の、ノズル上の輪郭エッジ点を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１０…電子部品実装装置
１２…部品搭載ヘッド
１２Ａ…ヘッド本体
１２Ｂ…吸着ノズル
１２Ｃ…基板撮像ユニット
１４…基板搬送支持部
１６…部品供給部
１８…部品撮像ユニット
１８Ａ…部品撮像カメラ
１８Ｂ…照明装置
２０…電子部品
２２…電子回路基板
３０…画像処理装置
３２…メイン制御装置
３２Ａ…ＣＰＵ
３２Ｂ…照明コントローラ
３３…ヘッド・ノズル駆動部
３４…ＡＤコンバータ
３６…書き換え可能メモリ
３６Ａ…画像記憶部
３６Ｂ…電子部品形状データ記憶部
３８…ＣＰＵ
４０…部品位置検出プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法および画像処理装置に関し、さらに詳しくは、実質的に矩形を有する電子部品を基板に搭載する電子部品実装機において電子部品の位置を認識する際に好適に用いることができる画像処理方法および画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装機により電子部品を基板へ実装するに際しては、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像して、その位置を認識し、それに基づいて吸着ノズルの位置を微調整して
、電子部品を基板に搭載する。
【０００３】
一方、画像の解像度は、画像を構成する画素の大きさに依存するため、近年小型化してきている電子部品の位置をより正確に把握することは困難になってきている。
【０００４】
これに対応する技術としては、例えば特許文献１には、認識対象物の全輪郭線についての傾きデータを各辺ごとのデータ群に分け、所定の関係にある複数辺のデータ群については傾きデータを修正して同一データ群とし、認識対象物のデータ数を増加させて認識対象物の長手方向を検出するようにする技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、画像処理対象物に属する画素の位置データ（座標値）および階調値と、背景の像を構成する画素の位置データおよび階調値とに基づく補間演算により、境界点位置を取得し、隣接する境界点位置を結ぶ線分である多数の境界線分の傾斜角度を求め、それら傾斜角度の分布から画像処理対象物の傾斜角度を決定する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６３２４６１号公報
【特許文献２】特許第３６２０８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、電子部品を吸着している吸着ノズルの一部が電子部品の輪郭からはみ出せば、その吸着ノズルの一部も電子部品の輪郭として検出されてしまい、電子部品の正確な位置が検出できないという問題もある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、認識対象物のデータ数を増加させることに特徴があり、この問題に十分に対応できない。
【０００９】
また、特許文献２には、この問題に対応できる旨の記載があるが、特許文献２に記載の技術は、輪郭線全体の長さの半分を超える部分が互いに直角または平行な直線により構成される画像処理対象物を対象とした技術であり、一定の制限がある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、画像処理対象物を吸着した吸着ノズルが画像処理対象物からはみ出した場合であっても、画像処理対象物の傾き及び中心を正確に求めることができる画像処理方法及び画像処理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】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、部品の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち部品の１辺に対応する線分を所定の方法で１つの線分にまとめる処理を施して、直線を算出し、その直線を使用して部品の傾き・中心を求めることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明をするに至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る画像処理方法は、実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する方法において、画像処理対象物を撮像して画像データを取得するステップと、取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得するステップと、隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得するステップと、前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するステップと、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成するステップと、前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とするステップと、前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出するステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
前記輪郭エッジ点を取得する際に、前記画像データに対して、オープニング処理、クロージング処理および平滑化フィルタ処理のうち少なくとも１つの処理を行ってから輪郭エッジ点を取得すれば、取得した輪郭エッジ点を両端とする線分の長さが長くなり、その後の各ステップを行いやすくなる。
【００１４】
前記結合線分を、前記外側の２つの合成線分の中点同士を結んで作成すれば、端点の位置のばらつきの影響を小さくすることができる。
【００１５】
前記画像処理対象物を、両端に電極のある電子部品としてもよい。
【００１６】
本発明に係る画像処理装置は、実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する装置において、画像処理対象物を撮像して画像データを取得する手段と、取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得する手段と、隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得する手段と、前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するする手段と、前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する手段と、前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とする手段と、前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出する手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得して、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分を作成し、作成した線分のうち部品の１辺に対応する線分を所定の方法で１つの線分にまとめる処理を施して、直線を算出し、その直線を使用して画像処理対象物の傾き及び中心を求めるので、吸着ノズルが画像処理対象物をはみ出していても画像処理対象物の傾き及び中心を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る画像処理装置が適用された電子部品実装装置１０の主要部を示す斜視図である。図１に示すように、電子部品実装装置１０は、部品搭載ヘッド１２と、基板搬送支持部１４と、部品供給部１６と、部品撮像ユニット１８とを有してなる。
【００２０】
部品搭載ヘッド１２は、ヘッド本体１２Ａと、吸着ノズル１２Ｂと、基板撮像ユニット１２Ｃとを備えており、また、部品搭載ヘッド１２は、ＸＹ駆動装置１３（図示せず）により水平方向（ＸＹ方向）に移動することができる。
【００２１】
吸着ノズル１２Ｂは真空発生装置（図示せず）につながれており、電子部品２０を吸着して保持することができ、また、昇降装置（図示せず）により上下に移動することができる。さらに、回転装置（図示せず）によりノズルの中心軸を軸として回転することができる。吸着ノズル１２Ｂは部品供給部１６から吸着によって電子部品２０を取り出し、ノズルの中心軸を軸として回転することにより吸着した部品の姿勢を調整し、吸着の解除により、基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２上の所定に位置に電子部品２０を搭載する。
【００２２】
基板撮像ユニット１２Ｃは、基板マークを撮像するカメラと基板マークを照らす照明装置を有する。基板マークを撮像して認識することにより、基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２の位置を正確に把握することができる。
【００２３】
部品撮像ユニット１８は、部品撮像カメラ１８Ａと照明装置１８Ｂとを備えてなる。吸着ノズル１２Ｂに吸着保持された電子部品２０を照明装置１８Ｂが照らし、部品撮像カメラ１８Ａで撮像する。これにより、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の位置を正確に把握するためのデータが得られる。
【００２４】
次に、部品搭載ヘッド１２による電子部品２０の吸着および搭載の動作について説明する。部品搭載ヘッド１２は、部品供給部１６から電子部品２０を吸着ノズル１２Ｂにより吸着して取り出した後、水平方向に移動して部品撮像ユニット１８上の地点に移動し、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の撮像を行う。これにより、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の位置を正確に把握するためのデータが得られる。その後、さらに水平方向に移動して基板搬送支持部１４上に保持された電子回路基板２２上の地点に移動し、電子回路基板２２上の所定の位置で吸着ノズル１２Ｂによる吸着を解除して電子部品２０を電子回路基板２２の所定の位置に搭載する。
【００２５】
図２は、本発明に係る画像処理装置が適用された電子部品実装装置１０における画像処理に関連した制御系のブロック図である。
【００２６】
部品撮像カメラ１８Ａにより撮像されて得られた画像データは、画像処理装置３０に送られてデータの処理がなされ、処理結果である部品認識位置がメイン制御装置３２に送られる。この部品認識位置に基づき、メイン制御装置３２は、ヘッド・ノズル駆動部３３に指令し、吸着ノズル１２Ｂをノズルの中心軸回りに回転させて部品の姿勢を調整した上で、部品搭載ヘッド１２を電子回路基板２２（図１参照）上に移動させ、吸着ノズル１２Ｂを下降させて吸着を解除して、電子回路基板２２上の所定の位置に電子部品２０を搭載する。
【００２７】
画像処理装置３０は、Ａ／Ｄコンバータ３４と、書き換え可能メモリ３６と、ＣＰＵ３８と、部品位置検出プログラム４０とを有してなり、書き換え可能メモリ３６は、画像記憶部３６Ａと、電子部品形状データ記憶部３６Ｂとからなり、画像処理装置３０は、ユーザーが作成した電子部品形状データ（以下、部品データと記す）と、部品撮像カメラ１８Ａが撮像して得た画像データとから演算処理し、電子部品２０の中心位置および傾きを算出する。
【００２８】
次に、画像処理装置３０の動作について説明する。画像処理装置３０は、電子部品実装装置１０のメイン制御装置３２から、ユーザーが作成した部品データをあらかじめ受け取り、電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶する。画像処理装置３０のＣＰＵ３８は、部品撮像カメラ１８Ａ及び照明装置１８Ｂに指令を発し、電子部品２０を撮像させ、得られた画像データを画像処理装置３０に入力させる。画像処理装置３０は、入力された画像データをＡ／Ｄコンバータ３４で、アナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後の画像データを画像記憶部３６Ａに記憶する。そして、画像処理装置３０のＣＰＵ３８は、部品位置検出プログラム４０により、電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶された部品データ、及び画像記憶部３６Ａに記憶された変換後の画像データに基づき演算処理を行い、電子部品２０の中心位置および傾きを算出する。算出結果はメイン制御装置３２に入力され、この算出結果に基づき、ヘッド・ノズル駆動部３３に指令を発し、吸着ノズル１２Ｂに吸着された電子部品２０の姿勢を調整して、電子回路基板２２上の所定の位置に電子部品２０を搭載する。
【００２９】
次に、部品位置検出プログラム４０による演算処理の流れを、図３に示すフローチャートで説明する。
【００３０】
画像記憶部３６Ａに記憶された画像データ、及び電子部品形状データ記憶部３６Ｂに記憶された部品データを読み出して取得し（ステップＳ１）、画像データに対して２値化処理を実行する（ステップＳ２、Ｓ３）。２値化処理は、２値化閾値を取得するステップＳ２と、画像データの２値化を実行するステップＳ３とからなる。
【００３１】
２値化処理された画像データに対して、オープニング処理（ステップＳ４）とクロージング処理（ステップＳ５）を施し、輪郭エッジ点を滑らかにする。この輪郭エッジ点を滑らかにする処理については、平均フィルタ、メディアンフィルタなどを用いて処理を行ってもよい。
【００３２】
次に、画像全体をサーチして、画像の塊ごとに番号付けをするラベリング処理と、塊の輪郭エッジ点を取得する処理（ステップＳ６）を実行する。そして、ラベリング処理された塊のうち、電子部品形状データ記憶部３６Ｂから読み出して取得された部品データと同等の大きさのものを、対象である電子部品と判断する。なお、チップ部品の場合、電極である端子部分が複数あって、図４に示すように塊が複数得られるものがあるが、この場合は、一定以上の大きさの塊を、対象とする１つの電子部品を構成している部分と判断する。ここで、この一定以上の大きさの設定が小さすぎるとノイズが多く混入し、逆に大きさの設定が大きすぎると端子部分を対象とする電子部品の一部であると認識できなくなる。対象とする電子部品に応じて適切に設定することが必要である。一定以上の大きさの塊としては、例えば、対象とする電子部品面積の１／５以上の面積を有するものを設定することができる。
【００３３】
対象とする電子部品または対象とする電子部品の一部と判断された塊について、その塊ごとにその塊を含む矩形範囲を設定し、その矩形範囲にサーチエリアを設定する（ステップＳ７）。サーチエリアは、図５に示すように、設定した矩形範囲の上半分を含む領域を上辺サーチエリアとして設定し、下半分を含む領域を下辺サーチエリアとして設定し、左半分を含む領域を左辺サーチエリアとして設定し、右半分を含む領域を右辺サーチエリアとして設定する。
【００３４】
次に、各サーチエリアごとに、隣り合う輪郭エッジ点を両端とする線分に変換する（ステップＳ８）。そして、得られた複数の線分を１つの線分に合成して合成線分を得る処理を行い（ステップＳ９）、得られた合成線分を各辺ごとに１つの線分に結合して、結合線分を得る処理を行う（ステップＳ１０）。
【００３５】
ステップＳ９及びＳ１０を、図６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ８で得られた複数の線分のうち、所定の長さ（例えば、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ）以上の線分があるかどうかを判断し（ステップＳ９Ａ）、所定の長さ以上の線分があればその線分を結合線分とする（ステップＳ９Ｂ）。所定の長さ以上の線分がなければ複数の線分を合成して合成線分とする処理を行う。
【００３６】
複数の線分を１つの合成線分に合成する際には、前記複数の線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記複数の線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し（ステップＳ９Ｃ）、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を抽出し（ステップＳ９Ｄ）、抽出した２点を両端とする１つの合成線分を作成する（ステップＳ９Ｅ）。複数の線分を１つの合成線分に合成する際の前後の状態を模式的に示すと、図７に示すようになる。図７中の黒丸は線分の端点となっている輪郭エッジ点を表し、白丸は線分の端点となっていない輪郭エッジ点を表す（以降の図でも図１３を除いて同様）。この合成処理を、上辺サーチエリア内の線分を合成する場合を例として、図８を用いて詳細に説明すると、上辺サーチエリア内にある線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、上辺サーチエリア内にある線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にあり、且つ、隣り合う線分の内側端点同士が１画素以内（画素同士が隣り合っていればよく、上下左右で接する場合（図８（Ａ））だけでなく、斜めで接している場合（図８（Ｂ））も含む）の線分について最も外側に位置する２点を両端とする合成線分にまとめる。
【００３７】
次に得られた合成線分の長さが所定の長さ（例えば、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ）以上あるかどうかを判断し（ステップＳ１０Ａ）、所定の長さ以上の合成線分があればその合成線分を結合線分とする（ステップＳ１０Ｂ）。所定の長さ以上の合成線分がなければ、各辺で合成線分を１つの線分に結合して、結合線分とする処理を行う。
【００３８】
複数の合成線分を１つの結合線分に結合する際には、例えば図９に示すように、前記複数の合成線分を構成する端点のうち、塊の各辺ごとに最も外側に位置する２端点を両端とする１つの結合線分にまとめればよい（図９の上辺、左辺、右辺）。図９の下辺は、右側の合成線分の長さが、対応する電子部品の辺の長さの１／２の長さ以上あるので、該合成線分をそのまま結合線分としている（ステップＳ１０Ｂ）。
【００３９】
この結合処理を、上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合を例として、詳細に説明すると、上辺サーチエリア内にある合成線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、上辺サーチエリア内にある線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にあり、且つ、所定の長さ（例えば、対象とする塊の上辺の長さの１／５の長さ）以上の合成線分を抽出し（ステップ１０Ｃ、図１０（Ａ）参照））、抽出したものの中から最も外側に位置する２つの合成線分を選択する（ステップ１０Ｄ、図１０（Ｂ）参照）。そして、選択した２つの合成線分を１つの結合線分に結合する（ステップ１０Ｅ）。ステップ１０Ｅで２つの合成線分を１つの結合線分に結合する際には、選択した２つの合成線分の両外端点を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にするか（図１０（Ｃ）参照）、あるいは選択した２つの合成線分の中点同士を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にする（図１０（Ｄ）参照）。上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合を取り上げて説明したが、ステップ１０Ｃ〜１０Ｅは、下辺サーチエリア、左辺サーチエリア、右辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合であっても同様である。なお、選択した２つの合成線分の中点同士を端点とする新たな１線分に結合して結合線分にしたほうが、端点の位置のばらつきの影響が小さくなる。
【００４０】
以上説明したステップＳ９（ステップＳ９Ａ、Ｓ９Ｂ、Ｓ９Ｃ）、ステップＳ１０（ステップＳ１０Ａ、Ｓ１０Ｂ、Ｓ１０Ｃ、Ｓ１０Ｄ、Ｓ１０Ｅ）の処理を、上辺、下辺、左辺、右辺の各サーチエリアについて終了するまで行う（ステップＳ１１）。
【００４１】
さらに、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理を、全ての塊について終了するまで行う（ステップＳ１２）。
【００４２】
次に、塊が複数であるかどうかを判断し（ステップＳ１３）、塊が単数であれば、その１つの塊が対象とする電子部品に対応するので、塊の辺ごとの結合線分をそのまま部品位置算出用線分とする（ステップＳ１４）。塊が複数であれば、対象とする電子部品の辺ごとに複数の結合線分をさらに結合して１線分にまとめ、部品位置算出用線分とする（ステップＳ１５）。
【００４３】
ステップＳ１５で複数の結合線分を１つの部品位置算出用線分に結合する際には、まず対象とする電子部品の各辺に対応する結合線分を抽出する。この抽出の際には、略同一直線上にある結合線分をまとめて抽出すれば、対象とする電子部品の各辺に対応する結合線分を抽出することができる。そして、各辺ごとに対応して抽出された結合線分を構成する端点のうち、最も外側に位置する２端点を両端とする１つの結合線分にまとめればよい。対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分を１つの部品位置算出用線分にまとめる場合を例として取り上げ、詳細に説明すると、対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分のうち、基準線（画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすれば、対象とする電子部品の上辺に対応する結合線分に対する処理の場合はＸ軸が基準線となる）に対する傾きが所定の角度範囲内（例えば２０°以内）にある結合線分を抽出し（図１０（Ａ）と同様）、それらのうち最も外側に位置する２つの結合線分を選択する（図１０（Ｂ）と同様）。そして、選択した２つの結合線分の両外端点を端点とする新たな１線分にまとめて部品位置算出用線分にするか（図１１（Ａ）参照）、あるいは選択した２つの結合線分の中点同士を端点とする新たな１線分にまとめて部品位置算出用線分にする（図１１（Ｂ）参照）。
【００４４】
対象とする電子部品の各辺で１つの部品位置算出用線分が算出されたら、４つの部品位置算出用線分を直線の方程式で表示し（ステップＳ１６（図３参照））、対象とする電子部品の中心および傾きを求める（ステップＳ１７（図３参照））。あるいは、図１２に示すように、４つの部品位置算出用線分を直線の方程式で表示した後（ステップＳ１８）、その直線の方程式で表される直線の近傍（例えば、直線から１画素以内）の輪郭エッジ点を抽出し（ステップＳ１９）、抽出した輪郭エッジ点に対して最小自乗直線を算出して（ステップＳ２０）、対象とする電子部品の各辺に対応する４つの最小自乗直線から対象とする電子部品の中心および傾きを求めてもよい（ステップＳ２１）。ここで、部品位置算出用線分から算出した直線の近傍にない輪郭エッジ点で、一定の範囲に連続して集まっている輪郭エッジ点は、ノズル部と判断できる（図１３参照）。図１３（Ａ）では、ステップＳ６（図３参照）で取得された輪郭エッジ点を黒丸で表し、図１３（Ｂ）では、部品位置算出用線分から算出した直線の近傍にある輪郭エッジ点を白丸で表し、近傍にない輪郭エッジ点（ノズル上の輪郭エッジ点）を黒丸で表している。
【００４５】
以上説明したように、本発明は、得られた画像における塊が単数でも複数でも対応できるので（図３のステップＳ１３〜Ｓ１５）、電子部品の電極の数にかかわらず対応することができる。
【００４６】
また、本発明における画像処理の対象は電子部品に限られず、実質的に矩形を有するものであれば適用できる。さらに、本発明の適用対象は部品実装機に限られず、画像処理により実質的に矩形を有する撮像対象物の傾き及び中心を正確に求める必要のある用途であれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る画像処理装置が適用される電子部品実装装置の主要部を示す斜視図
【図２】前記電子部品実装装置における画像処理に関連した制御系のブロック図
【図３】前記制御系における部品位置検出プログラムによる演算処理の流れを示すフローチャート
【図４】本発明に係る画像処理装置により撮像された、電極である端子部分が複数あるチップ部品の画像を示す図
【図５】前記画像処理装置により撮像された画像において、塊を含む矩形範囲に設定されたサーチエリアを示す図
【図６】図３の一部のステップを詳細に示すフローチャート
【図７】図３の一部のステップで、複数の線分を１つの合成線分に合成する際の前後の状態を模式的に示す図
【図８】図３の一部のステップで、上辺サーチエリア内の線分を合成する場合の合成処理の１例を模式的に示す図
【図９】図３の一部のステップで、複数の合成線分を１つの結合線分に結合する際の前後の状態を模式的に示す図
【図１０】図３の一部のステップで、上辺サーチエリア内の合成線分を結合する場合の結合処理の１例を模式的に示す図
【図１１】図３の一部のステップで、塊が複数ある場合に、上辺サーチエリア内の結合線分をまとめて部品位置算出用線分とする処理の１例を模式的に示す図
【図１２】図３の一部のステップで、部品位置算出用線分を算出した後、対象とする電子部品の中心および傾きを求める処理の１例を模式的に示すフローチャート
【図１３】図３の一部のステップで部品位置算出用線分から直線を算出した後の、ノズル上の輪郭エッジ点を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１０…電子部品実装装置
１２…部品搭載ヘッド
１２Ａ…ヘッド本体
１２Ｂ…吸着ノズル
１２Ｃ…基板撮像ユニット
１４…基板搬送支持部
１６…部品供給部
１８…部品撮像ユニット
１８Ａ…部品撮像カメラ
１８Ｂ…照明装置
２０…電子部品
２２…電子回路基板
３０…画像処理装置
３２…メイン制御装置
３２Ａ…ＣＰＵ
３２Ｂ…照明コントローラ
３３…ヘッド・ノズル駆動部
３４…ＡＤコンバータ
３６…書き換え可能メモリ
３６Ａ…画像記憶部
３６Ｂ…電子部品形状データ記憶部
３８…ＣＰＵ
４０…部品位置検出プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する方法において、
画像処理対象物を撮像して画像データを取得するステップと、
取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得するステップと、
隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得するステップと、
前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するステップと、
前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成するステップと、
前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とするステップと、
前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記輪郭エッジ点を取得する際に、前記画像データに対して、オープニング処理、クロージング処理および平滑化フィルタ処理のうち少なくとも１つの処理を行ってから輪郭エッジ点を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記結合線分を、前記外側の２つの合成線分の中点同士を結んで作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記画像処理対象物を、両端に電極のある電子部品とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項５】
実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する装置において、
画像処理対象物を撮像して画像データを取得する手段と、
取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得する手段と、
隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得する手段と、
前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するする手段と、
前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する手段と、
前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とする手段と、
前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出する手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１】
実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する方法において、
画像処理対象物を撮像して画像データを取得するステップと、
取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得するステップと、
隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得するステップと、
前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するステップと、
前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成するステップと、
前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とするステップと、
前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記輪郭エッジ点を取得する際に、前記画像データに対して、オープニング処理、クロージング処理および平滑化フィルタ処理のうち少なくとも１つの処理を行ってから輪郭エッジ点を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記結合線分を、前記外側の２つの合成線分の中点同士を結んで作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記画像処理対象物を、両端に電極のある電子部品とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項５】
実質的に矩形を有する画像処理対象物を撮像して得た画像を処理して画像処理対象物の傾き及び中心を算出する装置において、
画像処理対象物を撮像して画像データを取得する手段と、
取得した画像データから前記画像処理対象物の輪郭エッジ点を取得する手段と、
隣接した前記輪郭エッジ点を両端とする線分を取得する手段と、
前記線分のうち基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあり、且つ、前記線分のうち隣り合うものの内側端点同士が所定の範囲内にあるものを抽出し、抽出した線分の端点のうち、最も外側に位置する２点を両端とする１つの合成線分を作成するする手段と、
前記合成線分のうち長さが一定値以上あり、かつ、基準線に対する傾きが所定の角度範囲内にあるものを抽出し、抽出した合成線分のうち、最も外側に位置する２つの合成線分を選択して結合し、１つの結合線分を作成する手段と、
前記結合線分のうち、略同一直線上に他の結合線分がないものを部品位置算出用線分とし、略同一直線上に他の結合線分がある場合は、その略同一直線上にある結合線分のうち、最も外側に位置する２つの結合線分を選択して、選択した２つの結合線分を１つの線分にまとめて部品位置算出用線分とする手段と、
前記部品位置算出用線分を用いて、前記画像処理対象物の傾き及び中心を算出する手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１５１６０６（Ｐ２００８−１５１６０６Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３９００９（Ｐ２００６−３３９００９）
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
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