JP2929719B2 - 部品位置等計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のピンを有する
ＩＣのような電子部品を、例えばプリント基板上の適正
位置に実装するのに適用される技術に関連し、殊にこの
発明は、例えばチップマウンタで保持された電子部品の
保持位置や姿勢を計測するのに好適な部品位置等計測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＱＦＰのようなＩＣ（以下、単に
「ＩＣ」という）をチップマウンタによりプリント基板
上に実装する場合に、ＩＣの各ピンがプリント基板の対
応するパターン上に正しく位置するようＩＣを実装する
必要がある。そこでチップマウンタがＩＣを摘み上げた
とき、その保持位置や姿勢が適正であるか否かを判別
し、その判別結果に応じてＩＣの保持姿勢や実装位置を
補正して、ＩＣのプリント基板上への実装を行ってい
る。

【０００３】この種の位置・姿勢の判別には、従来より
画像処理装置が用いられ、チップマウンタで保持した状
態のＩＣを所定の観測位置でカメラで撮像し、その入力
画像を画像処理装置に取り込んで２値化処理した後、そ
の２値画像から重心や回転角の演算を実行して位置ずれ
状態を計測し、その計測結果を用いて前記の補正処理を
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法の場合、重心や回転角の演算をソフト処理で行えば、
部品位置や姿勢の計測に時間がかかり、またハード処理
で行えば、ハード構成が複雑となってコスト高となる。
またＩＣは、ピンの寸法管理は適正に行われているが、
パッケージ部の外形は寸法精度が悪いため、前記の重心
や回転角の計測精度が低下するという問題もある。

【０００５】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、簡単な回路構成をもって部品位置や姿勢を高速
に計測でき、しかもパッケージの外形寸法の精度に影響
されずに高精度に部品位置や姿勢を計測できる部品位置
等計測装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数のピン
を有する部品を撮像してその入力画像より部品位置や姿
勢を計測する部品位置等計測装置であって、前記入力画
像を２値化処理して２値画像を生成する手段と、前記２
値画像を一定方向に走査して任意のピンの先端位置を検
出した後、その先端位置からそのピンの先端部の重心位
置を計測し、その重心位置を基準として順次隣りのピン
の先端部の重心位置を計測してゆく手段とを具備させて
いる。

【０００７】

【作用】２値画像を走査して検出された任意のピンの先
端位置から各ピンの先端部の重心位置を順次計測してゆ
くので、各ピンの先端部の重心位置から部品の２値画像
の重心や回転角を容易に計測できる。またパッケージ部
の外形の寸法精度の影響や量子化誤差の影響を受けない
ので、重心や回転角の計測精度が向上する。しかも各ピ
ンの先端部の重心間の距離からピン間のピッチの良否を
判別できる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる部品位
置等計測装置１の実施状況を示している。図中、２はＩ
Ｃであって、矩形状をなすパッケージ部３の外周に沿っ
て複数のピン４が突設している。ＩＣ２はトレー５上に
位置し、チップマウンタの吸着部６がトレー５からＩＣ
２を吸い上げてプリント基板７の位置へ搬送し、プリン
ト基板７上の所定位置に実装する。

【０００９】ＩＣ２の搬送途中に観測位置が設定され、
その観測位置に部品位置等計測装置１を設置して吸着部
６によるＩＣ２の保持位置や姿勢が適正か否かを検査す
る。もし保持姿勢が傾いていれば、その回転角の傾きだ
け吸着部６を矢印ａで示す方向へ回動して保持姿勢を補
正し、またもし保持位置が基準位置から位置ずれしてい
れば、その位置ずれ量だけプリント基板７への実装位置
が補正される。

【００１０】部品位置等計測装置１は、カメラ９と画像
処理装置１０とで構成され、カメラ９は観測位置の下方
に配置してＩＣ２を下面より撮像する。なお図示してい
ないが、観測位置の上方または下方に照明装置を配備し
て、透過照明または反射照明を施すことは勿論である。

【００１１】図２に前記画像処理装置１０の回路構成が
例示してある。画像入力部１１はカメラ９からアナログ
量の画像信号を入力して２値化処理し、その２値画像を
画像メモリ１２へ出力する。画像メモリ１２は入力した
２値画像の画像データを１画素単位で格納する。文字メ
モリ１６はビデオモニタ１４に表示する文字についての
フォントデータを格納する。画像出力部１３は画像メモ
リ１２および文字メモリ１６から出力された画像データ
をアナログ量の信号に変換し１画面分の画像信号をビデ
オモニタ１４へ送出する。ビデオモニタ１４は画像出力
部１３からの画像信号により入力画像や演算結果などを
表示する。

【００１２】画像メモリ１２および文字メモリ１６はア
ドレス／データバス１７に接続され、またこのアドレス
／データバス１７にはＣＰＵ１８，ＲＯＭ１９，ＲＡＭ
２０，Ｉ／Ｏポート２１が接続されてマイクロコンピュ
ータが構成されている。このマイクロコンピュータで
は、ＣＰＵ１８がＲＯＭ１９に格納されたプログラムを
解読実行し、ＲＡＭ２０に対するデータの読み書きを行
いつつ、ＩＣ２の保持位置や保持姿勢を計測するなど、
各種の画像処理を実行する。タイミング制御部１５は、
ＣＰＵ１８と連動して、画像入力部１１，画像メモリ１
２，画像出力部１３，文字メモリ１６におけるデータの
入出力を制御するためのタイミング信号を出力する。

【００１３】図３は、画像メモリ１２に格納されたＩＣ
の２値画像２２を示すもので、図中、斜線部分が例えば
黒画素、それ以外が白画素である。ＩＣ２の保持位置お
よび保持姿勢を計測するには、まず２値画像２２を図
中、矢印ｂで示す方向へ走査することにより任意のピン
４ａの先端位置Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）の黒画素を検出した
後、 その先端位置Ｐ０からそのピン４ａの先端部の重
心位置を以下に詳述する方法で計測し、その重心位置を
基準として順次隣りのピンの先端部の重心位置を計測し
てゆく。

【００１４】図４ないし図７は、各ピンの先端部の重心
位置を計測する方法を示し、図８および図９はこの計測
方法に基づく前記ＣＰＵ１８によるＩＣの保持位置およ
び保持姿勢の計測手順を示している。以下、図３ないし
図７に示す具体例に基づき図８および図９の計測手順を
詳細に説明する。

【００１５】図８のステップＡ（図中、「ＳＴＡ」で示
す）では、図９の手順（ステップ１〜１５）を順次実行
することにより、各ピンの先端部の重心位置を計測す
る。図９のステップ１において、ＣＰＵ１８はフラグＦ
を０にセットした後、つぎのステップ２で画像メモリ１
２に格納された２値画像２２につき図３の矢印ｂで示す
方向へ走査してゆき、ステップ３で最初の黒画素を任意
のピン４ａの先端位置Ｐ０として検出する。この先端位
置Ｐ０の座標を（Ｘ０，Ｙ０）とし、ＲＡＭ２０へ記憶
する（ステップ４）。

【００１６】つぎのステップ５では、ＣＰＵ１８は図４
に示す如く前記先端位置Ｐ０を通るウィンドウＷ１を設
定し、そのウィンドウＷ１内に含まれる前記ピン４ａの
先端部の重心位置Ｇ１を計測し、その座標（ＸＧ１，Ｙ
Ｇ１）をＲＡＭ２０に記憶させる（ステップ６）。

【００１７】つぎのステップ７では、図５で示す如く、
前記重心位置Ｇ１よりＸ軸の正方向へピンのピッチｄだ
け移動した位置Ｑ（ＸＧ１＋ｄ１，ＹＧ１）を求め、そ
の位置Ｑの画素が黒画素か否か、すなわちその画素がピ
ン構成画素か否かを判断する（ステップ８）。この例の
場合、その判定は「ＹＥＳ」であるから、ステップ９へ
進み、その位置ＱからＹ軸方向へ所定の距離ｄ２だけ移
動した位置Ｒ（ＸＧ１＋ｄ１，ＹＧ１＋ｄ２）を求め、
その位置Ｒを通りかつピン４ｂの先端部を内部に含むウ
ィンドウＷ２を設定する。

【００１８】つぎのステップ１０ではＣＰＵ１８は、図
６に示す如く、前記ウィンドウＷ２内を矢印ｃで示す方
向へ走査してゆき、ステップ１１で最初の黒画素をピン
４ｂの先端位置Ｐ１として検出する。この先端位置Ｐ１
の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、ＲＡＭ２０へ記憶する
（ステップ１２）。

【００１９】しかる後、ＣＰＵ１８は図７に示す如く前
記先端位置Ｐ１を通るウィンドウＷ１を設定し、そのウ
ィンドウＷ１内に含まれる前記ピン４ｂの先端部の重心
位置Ｇ２を計測し、その座標（ＸＧ２，ＹＧ２）をＲＡ
Ｍ２０に記憶させる（ステップ５，６）。ついでこの重
心位置Ｇ２よりＸ軸方向へピンのピッチｄだけ移動し、
前記と同様の手順を実行して、隣りのピンの先端部の重
心位置を順次計測してゆく。

【００２０】この重心位置の追跡過程において、端ピン
の重心位置よりＸ軸の正方向へピンのピッチｄだけ移動
させたとき、その移動位置の画素が白画素と判定される
ことになり、ステップ８からステップ１３へ進み、ＣＰ
Ｕ１８はフラグＦが０か否かを判定する。この場合、そ
の判定は「ＹＥＳ」であるから、ステップ１４へ進み、
ＣＰＵ１８はフラグＦを１にセットして、最初の重心位
置Ｇ１よりＸ軸の負方向へピンのピッチｄだけ移動した
位置を求め、上記と同様の手順を繰り返し実行して、上
記と反対方向に順次隣りのピンの先端位置の重心位置を
計測してゆく。

【００２１】かくして反対方向への重心位置の追跡過程
において、端ピンの重心位置よりＸ軸の負方向へピンの
ピッチｄだけ移動させたとき、その移動位置の画素が白
画素と判定されることになり、ステップ８からステップ
１３へ進み、ＣＰＵ１８はフラグＦが０か否かを判定す
る。この場合、その判定は「ＮＯ」となり、ＣＰＵ１８
は１辺についての各ピンの先端部の重心位置の計測処理
を完了させる。他の３辺についても同様にして各ピンの
先端部の重心位置を計測するもので、ここではその説明
を省略する。

【００２２】図８に戻って、ステップＡで４辺について
の各ピンの先端部の重心位置が計測されると、ステップ
Ｂの判定が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１８は全てのピン
の先端部の重心位置の座標を用いてＩＣの２値画像２２
の重心位置の演算（ステップＣ）および回転角の演算
（ステップＤ）を実行する。

【００２３】この場合に重心位置および回転角の算出は
いかなる方法を用いてもよいが、ここでは、全てのピン
の先端部の重心位置の座標の平均値を２値画像２２の重
心位置として求める。また上辺のピンの先端部の重心位
置の座標を平均して得た位置（ＸＭ１，ＹＭ１）と、下
辺のピンの先端部の重心位置の座標を平均して得た位置
（ＸＭ２，ＹＭ２）とを通る直線の方程式を求めて、そ
の傾きを２値画像２２の回転角として求める。さらに隣
合うピンの先端部の重心位置間の距離を求めれば、各ピ
ンのピッチの良否を判別できる。

【００２４】

【発明の効果】この発明は上記の如く、複数のピンを有
する部品を撮像してその入力画像より部品位置や姿勢を
計測するのに、前記入力画像の２値画像を走査して任意
のピンの先端位置を検出した後、その先端位置からその
ピンの先端部の重心位置を計測し、その重心位置を基準
として順次隣りのピンの先端部の重心位置を計測してゆ
くようにしたから、各ピンの先端部の重心位置から部品
の位置や姿勢を容易に計測できる。また部品のパッケー
ジ部の外形の寸法精度の影響や量子化誤差の影響を受け
ないから、部品位置並びに姿勢の計測精度も向上する。
しかも各ピンの先端部の重心間の距離からピン間のピッ
チの良否を判別できるなど、発明目的を達成した顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる部品位置等計測装
置の実施状況を示す説明図である。

【図２】画像処理装置の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図３】部品の２値画像を示す説明図である。

【図４】ピンの先端部の重心位置の計測方法を示す説明
図である。

【図５】ピンの先端部の重心位置の計測方法を示す説明
図である。

【図６】ピンの先端部の重心位置の計測方法を示す説明
図である。

【図７】ピンの先端部の重心位置の計測方法を示す説明
図である。

【図８】ＩＣの保持位置および保持姿勢の計測手順を示
すフローチャートである。

【図９】ピンの先端部の重心位置の計測手順を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】 １ 部品位置等計測装置 ２ ＩＣ ９ カメラ １０ 画像処理装置 １１ 画像入力部 １８ ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 H05K 13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のピンを有する部品を撮像してその
   入力画像より部品位置や姿勢を計測する部品位置等計測
   装置であって、前記入力画像を２値化処理して２値画像
   を生成する手段と、前記２値画像を走査して任意のピン
   の先端位置を検出した後、その先端位置からそのピンの
   先端部の重心位置を計測し、その重心位置を基準として
   順次隣りのピンの先端部の重心位置を計測してゆく手段
   とを備えて成る部品位置等計測装置。