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JP7699516B2 - Component mounting device and component mounting method - Google Patents
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JP7699516B2 - Component mounting device and component mounting method - Google Patents

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Description

本明細書で開示する技術は、部品実装装置及び部品実装方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a component mounting device and a component mounting method.

電子機器の生産において、部品を基板に実装する部品実装装置が使用される。特許文献1には、リード部品を基板に実装する部品実装装置が開示されている。 In the production of electronic devices, component mounting devices are used to mount components onto a substrate. Patent Document 1 discloses a component mounting device that mounts lead components onto a substrate.

特開2021-093560号公報JP 2021-093560 A

リード部品のリードが基板の孔に挿入されることによって、リード部品が基板に実装される。リードの状態によっては、リードを基板の孔に挿入することが困難となり、その結果、部品実装装置の生産性が低下する可能性がある。例えばリードが曲がっている状態の場合、リードを基板の孔に挿入することが困難となり、その結果、リード部品の実装を断念せざるを得ない状況が発生する可能性がある。部品実装装置の生産性の低下を抑制するためには、リードの状態を認識して、リードの状態に合わせてリードを基板の孔に挿入できる技術が要望される。 Lead components are mounted on a board by inserting the leads of the lead components into holes in the board. Depending on the condition of the leads, it may be difficult to insert the leads into the holes in the board, which may result in a decrease in productivity of the component mounting device. For example, if the leads are bent, it may be difficult to insert the leads into the holes in the board, which may result in a situation where mounting of the lead components must be abandoned. To prevent a decrease in productivity of component mounting devices, there is a demand for technology that can recognize the condition of the leads and insert the leads into the holes in the board according to their condition.

本明細書は、部品実装装置を開示する。部品実装装置は、ロボットマニピュレータと、ロボットマニピュレータの先端部に設けられ、リード部品のボディを保持するロボットハンドと、ボディがロボットハンドに保持された状態で、リード部品に縞パターン光を照射する投影装置と、縞パターン光が照射されたリード部品を所定の視点から撮像する撮像装置と、撮像装置に撮像されたリード部品の撮像データを画像処理する演算装置と、演算装置の画像処理結果に基づいて、リード部品のリードが基板の孔に挿入されるように、ロボットマニピュレータを制御する制御装置と、を備える。演算装置は、リード部品の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、3次元画像データを生成する3次元画像生成部と、3次元画像データを3次元点群データに変換する3次元点群変換部と、3次元点群データをセグメンテーションして、3次元点群データからリードの表面の3次元形状を示すリード点群データを抽出するセグメンテーション部と、リード点群データを主成分分析して、リードの3次元データを算出するリード状態算出部と、を有する。 This specification discloses a component mounting device. The component mounting device includes a robot manipulator, a robot hand provided at the tip of the robot manipulator and holding the body of a lead component, a projection device that irradiates stripe pattern light onto the lead component while the body is held by the robot hand, an imaging device that images the lead component irradiated with the stripe pattern light from a predetermined viewpoint, a calculation device that performs image processing on the image data of the lead component imaged by the imaging device, and a control device that controls the robot manipulator so that the lead of the lead component is inserted into the hole of the board based on the image processing result of the calculation device. The calculation device has a three-dimensional image generation unit that performs arithmetic processing on the image data of the lead component based on a phase shift method to generate three-dimensional image data, a three-dimensional point cloud conversion unit that converts the three-dimensional image data into three-dimensional point cloud data, a segmentation unit that segments the three-dimensional point cloud data and extracts lead point cloud data indicating the three-dimensional shape of the surface of the lead from the three-dimensional point cloud data, and a lead state calculation unit that performs principal component analysis on the lead point cloud data to calculate the three-dimensional data of the lead.

本明細書で開示する部品実装装置によれば、生産性の低下が抑制される。 The component mounting device disclosed in this specification reduces declines in productivity.

図1は、実施形態に係る部品実装装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a component mounting apparatus according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る部品実装装置を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the component mounting apparatus according to the embodiment. 図3は、実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a robot hand according to the embodiment. 図4は、実施形態に係るロボットハンドに保持されたリード部品を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a lead component held by a robot hand according to the embodiment. 図5は、実施形態に係るリード部品を下方から見た図である。FIG. 5 is a view of the lead component according to the embodiment as viewed from below. 図6は、実施形態に係る3次元計測装置を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a three-dimensional measuring apparatus according to the embodiment. 図7は、実施形態に係るロボットマニピュレータの動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the robot manipulator according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る部品実装装置を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a component mounting apparatus according to an embodiment. 図9は、実施形態に係る演算装置の画像処理方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an image processing method of the arithmetic device according to the embodiment. 図10は、実施形態に係る3次元点群データの一例を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of three-dimensional point cloud data according to the embodiment. 図11は、実施形態に係る統合点群データの一例を模式的に示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of integrated point cloud data according to the embodiment. 図12は、実施形態に係るリード点群データの一例を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of lead point cloud data according to the embodiment. 図13は、実施形態に係るセグメント点群を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a segment point group according to the embodiment. 図14は、実施形態に係るリード部品のリードを基板の孔に挿入する動作を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of inserting the leads of the lead component according to the embodiment into holes in the substrate. 図15は、実施形態に係るリード部品のリードを基板の孔に挿入する動作を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of inserting the leads of the lead component according to the embodiment into holes in the substrate. 図16は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a computer system according to an embodiment.

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Below, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings, but the present disclosure is not limited to the embodiments. The components of the embodiments described below can be combined as appropriate. Also, some components may not be used.

実施形態においては、部品実装装置1にローカル座標系を設定し、ローカル座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。ローカル座標系として、XYZ直交座標系を設定する。所定面内においてX軸に平行な方向をX軸方向とする。所定面内においてX軸と直交するY軸に平行な方向をY軸方向とする。X軸及びY軸のそれぞれと直交するZ軸に平行な方向をZ軸方向とする。X軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθX方向とする。Y軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθY方向とする。Z軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθZ方向とする。所定面は、XY平面である。Z軸は、所定面と直交する。実施形態において、所定面は、水平面に平行であることとする。Z軸方向は、鉛直方向である。なお、所定面が水平面に対して傾斜していてもよい。 In the embodiment, a local coordinate system is set in the component mounting device 1, and the positional relationship of each part will be described with reference to the local coordinate system. An XYZ Cartesian coordinate system is set as the local coordinate system. The direction parallel to the X axis in a specified plane is the X axis direction. The direction parallel to the Y axis perpendicular to the X axis in the specified plane is the Y axis direction. The direction parallel to the Z axis perpendicular to each of the X axis and Y axis is the Z axis direction. The direction of rotation or tilt around the X axis is the θX direction. The direction of rotation or tilt around the Y axis is the θY direction. The direction of rotation or tilt around the Z axis is the θZ direction. The specified plane is the XY plane. The Z axis is perpendicular to the specified plane. In the embodiment, the specified plane is parallel to the horizontal plane. The Z axis direction is the vertical direction. The specified plane may be tilted with respect to the horizontal plane.

[部品実装装置]
図1は、実施形態に係る部品実装装置1を示す斜視図である。図2は、実施形態に係る部品実装装置1を示す側面図である。図1及び図2に示すように、部品実装装置1は、基台2と、部品供給部材3と、基板支持部材4と、ロボットハンド5と、ロボットマニピュレータ6と、3次元計測装置7とを備える。
[Component mounting equipment]
Fig. 1 is a perspective view showing a component mounting apparatus 1 according to an embodiment. Fig. 2 is a side view showing the component mounting apparatus 1 according to an embodiment. As shown in Figs. 1 and 2, the component mounting apparatus 1 includes a base 2, a component supply member 3, a board support member 4, a robot hand 5, a robot manipulator 6, and a three-dimensional measuring device 7.

基台2は、部品供給部材3、基板支持部材4、ロボットマニピュレータ6、及び3次元計測装置7のそれぞれを支持する。 The base 2 supports the component supply member 3, the board support member 4, the robot manipulator 6, and the three-dimensional measuring device 7.

部品供給部材3は、リード部品100を供給する。実施形態において、部品供給部材3は、リード部品100が配置されるトレイを含む。複数のリード部品100が部品供給部材3に配置される。複数のリード部品100の種類は、同じでもよいし異なってもよい。 The component supply member 3 supplies the lead components 100. In an embodiment, the component supply member 3 includes a tray on which the lead components 100 are arranged. A plurality of lead components 100 are arranged on the component supply member 3. The types of the plurality of lead components 100 may be the same or different.

基板支持部材4は、リード部品100が実装される基板200を支持する。基板支持部材4は、基板200の上面とXY平面とが平行になるように、基板200を支持する。 The substrate support member 4 supports the substrate 200 on which the lead components 100 are mounted. The substrate support member 4 supports the substrate 200 so that the top surface of the substrate 200 is parallel to the XY plane.

ロボットハンド5は、リード部品100を保持する。ロボットハンド5は、ロボットマニピュレータ6の先端部に設けられる。 The robot hand 5 holds the lead component 100. The robot hand 5 is provided at the tip of the robot manipulator 6.

ロボットマニピュレータ6は、ロボットハンド5を移動する。ロボットマニピュレータ6は、多関節ロボットを含む。実施形態において、ロボットマニピュレータ6は、垂直多関節ロボットである。なお、ロボットマニピュレータ6は、水平多関節ロボットでもよい。ロボットマニピュレータ6は、基台2に固定されるベース部材6Aと、ベース部材6Aに支持される旋回部材6Bと、旋回部材6Bに連結される第1アーム6Cと、第1アーム6Cに連結される第2アーム6Dと、第2アーム6Dに連結される第3アーム6Eとを有する。 The robot manipulator 6 moves the robot hand 5. The robot manipulator 6 includes a multi-joint robot. In the embodiment, the robot manipulator 6 is a vertical multi-joint robot. The robot manipulator 6 may also be a horizontal multi-joint robot. The robot manipulator 6 has a base member 6A fixed to the base 2, a rotating member 6B supported by the base member 6A, a first arm 6C connected to the rotating member 6B, a second arm 6D connected to the first arm 6C, and a third arm 6E connected to the second arm 6D.

旋回部材6Bは、旋回軸TXを中心に旋回可能にベース部材6Aに支持される。旋回軸TXは、Z軸に平行である。第1アーム6Cは、第1回動軸AX1を中心に回動可能に旋回部材6Bに連結される。第1回動軸AX1は、Z軸と直交する。第2アーム6Dは、第2回動軸AX2を中心に回動可能に第1アーム6Cに連結される。第2回動軸AX2は、第1回動軸AX1に平行である。第3アーム6Eは、第3回動軸AX3を中心に回動可能に第2アーム6Dに連結される。第3回動軸AX3は、第2回動軸AX2に平行である。ロボットハンド5は、第3アーム6Eに取り付けられる。 The rotating member 6B is supported by the base member 6A so as to be rotatable around a rotation axis TX. The rotation axis TX is parallel to the Z axis. The first arm 6C is connected to the rotating member 6B so as to be rotatable around a first rotation axis AX1. The first rotation axis AX1 is perpendicular to the Z axis. The second arm 6D is connected to the first arm 6C so as to be rotatable around a second rotation axis AX2. The second rotation axis AX2 is parallel to the first rotation axis AX1. The third arm 6E is connected to the second arm 6D so as to be rotatable around a third rotation axis AX3. The third rotation axis AX3 is parallel to the second rotation axis AX2. The robot hand 5 is attached to the third arm 6E.

ロボットマニピュレータ6は、旋回部材6Bを旋回させる旋回アクチュエータと、第1アーム6Cを回動させる第1回動アクチュエータと、第2アーム6Dを回動させる第2回動アクチュエータと、第3アーム6Eを回動させる第3回動アクチュエータとを有する。 The robot manipulator 6 has a rotation actuator that rotates the rotation member 6B, a first rotation actuator that rotates the first arm 6C, a second rotation actuator that rotates the second arm 6D, and a third rotation actuator that rotates the third arm 6E.

3次元計測装置7は、ロボットハンド5に保持されたリード部品100を計測する。3次元計測装置7は、位相シフト法に基づいて、ローカル座標系におけるリード部品100の位置を検出する。 The three-dimensional measuring device 7 measures the lead component 100 held by the robot hand 5. The three-dimensional measuring device 7 detects the position of the lead component 100 in the local coordinate system based on the phase shift method.

[ロボットハンド]
図3は、実施形態に係るロボットハンド5を示す斜視図である。ロボットハンド5は、第3アーム6Eに取り付けられる連結部材5Aと、連結部材5Aに支持される回転部材5Bと、回転部材5Bに支持される一対の移動部材5Cとを有する。
[Robot Hand]
3 is a perspective view showing a robot hand 5 according to an embodiment. The robot hand 5 has a connecting member 5A attached to a third arm 6E, a rotating member 5B supported by the connecting member 5A, and a pair of moving members 5C supported by the rotating member 5B.

回転部材5Bは、回転軸RXを中心に回転可能に連結部材5Aに支持される。回転軸RXは、第3回動軸AX3と直交する。一対の移動部材5Cは、相互に接近する方向及び離隔する方向に移動する。移動部材5Cの下端部にグリップ部5Dが設けられる。一対のグリップ部5Dは、相互に接近及び離隔する。 The rotating member 5B is supported by the connecting member 5A so as to be rotatable around a rotation axis RX. The rotation axis RX is perpendicular to the third rotation axis AX3. The pair of moving members 5C move toward and away from each other. A grip portion 5D is provided at the lower end of the moving member 5C. The pair of grip portions 5D move toward and away from each other.

ロボットハンド5は、回転部材5Bを回転させる回転アクチュエータと、一対の移動部材5Cを相互に接近又は離隔させるグリップアクチュエータとを有する。 The robot hand 5 has a rotation actuator that rotates the rotating member 5B and a grip actuator that moves the pair of moving members 5C closer to or farther away from each other.

一対のグリップ部5Dの間にリード部品100が配置された状態で、一対のグリップ部5Dが相互に接近することにより、リード部品100がグリップ部5Dに保持される。一対のグリップ部5Dが相互に離隔することにより、グリップ部5Dからリード部品100が解放される。 With the lead component 100 placed between the pair of grip portions 5D, the pair of grip portions 5D move closer to each other, thereby holding the lead component 100 in the grip portions 5D. When the pair of grip portions 5D move away from each other, the lead component 100 is released from the grip portions 5D.

一方の移動部材5Cに力覚センサ8が配置される。力覚センサ8は、グリップ部5Dに掛かる負荷を検出することができる。 A force sensor 8 is disposed on one of the movable members 5C. The force sensor 8 can detect the load applied to the grip portion 5D.

[リード部品]
図4は、実施形態に係るロボットハンド5に保持されたリード部品100を示す側面図である。図5は、実施形態に係るリード部品100を下方から見た図である。
[Lead parts]
Fig. 4 is a side view showing the lead component 100 held by the robot hand 5 according to the embodiment. Fig. 5 is a view of the lead component 100 according to the embodiment as viewed from below.

リード部品100は、ボディ101と、ボディ101から突出する複数のリード110とを有する。 The lead component 100 has a body 101 and a number of leads 110 protruding from the body 101.

ボディ101は、合成樹脂製のハウジングを含む。ボディ101の内部空間に、例えばコイルのような素子が配置される。リード110は、金属製の突起物である。リード110は、例えばボディ101の内部空間に配置されている素子に接続される。 The body 101 includes a housing made of synthetic resin. An element such as a coil is disposed in the internal space of the body 101. The lead 110 is a metal protrusion. The lead 110 is connected to the element disposed in the internal space of the body 101, for example.

リード110は、ボディ101の下面から下方に突出する。リード部品100が基板200に実装された状態で、ボディ101の下面と基板200の上面とが対向する。 The leads 110 protrude downward from the bottom surface of the body 101. When the lead component 100 is mounted on the substrate 200, the bottom surface of the body 101 faces the top surface of the substrate 200.

ロボットハンド5は、リード部品100のボディ101を保持する。一対のグリップ部5Dは、ボディ101を挟むことによってリード部品100を保持する。 The robot hand 5 holds the body 101 of the lead component 100. The pair of gripping parts 5D holds the lead component 100 by clamping the body 101.

[3次元計測装置]
図6は、実施形態に係る3次元計測装置7を示す斜視図である。図6に示すように、3次元計測装置7は、ボディ101がロボットハンド5に保持された状態で、リード部品100の3次元形状を計測する。
[3D measurement device]
6 is a perspective view showing a three-dimensional measuring device 7 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the three-dimensional measuring device 7 measures the three-dimensional shape of the lead component 100 in a state in which the body 101 is held by the robot hand 5.

3次元計測装置7は、投影装置7Aと、撮像装置7Bと、演算装置7Cとを有する。実施形態において、投影装置7A及び撮像装置7Bのそれぞれは、ハウジング7Dに収容される。投影装置7A及び撮像装置7Bのそれぞれは、ハウジング7Dに固定される。ハウジング7Dの上端部の開口に透明部材7Eが配置される。透明部材7Eとして、ガラス板が例示される。 The three-dimensional measuring device 7 has a projection device 7A, an imaging device 7B, and a calculation device 7C. In the embodiment, the projection device 7A and the imaging device 7B are each housed in a housing 7D. The projection device 7A and the imaging device 7B are each fixed to the housing 7D. A transparent member 7E is disposed in an opening at the upper end of the housing 7D. An example of the transparent member 7E is a glass plate.

投影装置7Aは、ボディ101がロボットハンド5に保持された状態で、リード部品100に縞パターン光を照射する。投影装置7Aは、光源と、光源から射出された光を光変調して縞パターン光を生成する光変調素子と、光変調素子で生成された縞パターン光を射出する射出光学系とを有する。光変調素子として、デジタルミラーデバイス(DMD:Digital Mirror Device)、透過型の液晶パネル、又は反射型の液晶パネルが例示される。 The projection device 7A irradiates stripe pattern light onto the lead component 100 while the body 101 is held by the robot hand 5. The projection device 7A has a light source, a light modulation element that optically modulates the light emitted from the light source to generate stripe pattern light, and an emission optical system that emits the stripe pattern light generated by the light modulation element. Examples of the light modulation element include a digital mirror device (DMD), a transmissive liquid crystal panel, or a reflective liquid crystal panel.

撮像装置7Bは、縞パターン光が照射されたリード部品100を所定の視点から撮像する。撮像装置7Bの視点とは、リード部品100に対する撮像装置7Bの相対的な撮像位置及び撮像角度をいう。撮像装置7Bは、リード部品100で反射した縞パターン光を結像する結像光学系と、結像光学系を介してリード部品100の画像データを取得する撮像素子とを有する。撮像素子として、CMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)又はCCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)が例示される。 The imaging device 7B images the lead component 100 illuminated with the stripe pattern light from a predetermined viewpoint. The viewpoint of the imaging device 7B refers to the imaging position and imaging angle of the imaging device 7B relative to the lead component 100. The imaging device 7B has an imaging optical system that forms an image of the stripe pattern light reflected by the lead component 100, and an imaging element that acquires image data of the lead component 100 via the imaging optical system. Examples of the imaging element include a CMOS image sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor) or a CCD image sensor (Charge Coupled Device Image Sensor).

演算装置7Cは、撮像装置7Bに撮像されたリード部品100の撮像データを画像処理する。演算装置7Cは、コンピュータシステムを含む。演算装置7Cは、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)のようなメモリと、信号及びデータを入出力可能な入出力回路を含む入出力インターフェースとを有する。 The calculation device 7C performs image processing on the imaging data of the lead component 100 captured by the imaging device 7B. The calculation device 7C includes a computer system. The calculation device 7C has a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input/output interface including an input/output circuit capable of inputting and outputting signals and data.

3次元計測装置7は、位相シフト法に基づいて、ロボットハンド5に保持されたリード部品100の3次元形状を計測する。 The three-dimensional measuring device 7 measures the three-dimensional shape of the lead component 100 held by the robot hand 5 based on the phase shift method.

投影装置7Aは、例えば正弦波状の明度分布の縞パターン光を位相シフトさせながらリード部品100に照射する。ロボットハンド5に保持されたリード部品100は、透明部材7Eの上方に配置される。投影装置7Aから射出された縞パターン光は、透明部材7Eを介してリード部品100に照射される。 The projection device 7A irradiates the lead component 100 with stripe pattern light, for example, having a sinusoidal brightness distribution, while shifting the phase. The lead component 100 held by the robot hand 5 is positioned above the transparent member 7E. The stripe pattern light emitted from the projection device 7A is irradiated onto the lead component 100 through the transparent member 7E.

撮像装置7Bは、縞パターン光が照射されたリード部品100を撮像する。撮像装置7Bは、透明部材7Eを介してリード部品100を撮像する。撮像装置7Bは、リード部品100よりも下方からリード部品100を撮像する。撮像装置7Bの視点は、リード部品100の下方に規定される。ロボットマニピュレータ6が作動して、ロボットハンド5に保持されているリード部品100の位置及び姿勢が変化することにより、リード部品100と撮像装置7Bとの相対位置及び相対角度が変化する。リード部品100と撮像装置7Bとの相対位置及び相対角度が変化することにより、リード部品100に対する撮像装置7Bの相対的な視点が変化する。 The imaging device 7B images the lead component 100 illuminated with the stripe pattern light. The imaging device 7B images the lead component 100 through the transparent member 7E. The imaging device 7B images the lead component 100 from below the lead component 100. The viewpoint of the imaging device 7B is set below the lead component 100. When the robot manipulator 6 is operated and the position and posture of the lead component 100 held by the robot hand 5 changes, the relative position and relative angle between the lead component 100 and the imaging device 7B change. When the relative position and relative angle between the lead component 100 and the imaging device 7B change, the relative viewpoint of the imaging device 7B with respect to the lead component 100 changes.

演算装置7Cは、撮像装置7Bに撮像されたリード部品100の撮像データを位相シフト法に基づいて画像処理して、リード110の3次元データを算出する。リード110の3次元データは、ローカル座標系で規定される3次元空間におけるリード110の曲がり量及びリード110の先端部の座標を含む。ボディ101に対するリード110の設計値上の角度を理想角度とし、ボディ101に対するリード110の実際の角度を実際角度とした場合、リード110の曲がり量とは、理想角度と実際角度との差をいう。 The calculation device 7C processes the image data of the lead component 100 captured by the imaging device 7B based on the phase shift method to calculate three-dimensional data of the lead 110. The three-dimensional data of the lead 110 includes the amount of bending of the lead 110 and the coordinates of the tip of the lead 110 in a three-dimensional space defined by a local coordinate system. If the angle of the lead 110 in the design value relative to the body 101 is defined as the ideal angle, and the actual angle of the lead 110 relative to the body 101 is defined as the actual angle, the amount of bending of the lead 110 refers to the difference between the ideal angle and the actual angle.

[ロボットマニピュレータの動作]
図7は、実施形態に係るロボットマニピュレータ6の動作を説明するための図である。部品実装装置1は、ロボットマニピュレータ6を制御する制御装置9を備える。制御装置9は、コンピュータシステムを含む。図7に示すように、基板200には、リード部品100のリード110が挿入される孔210が設けられる。制御装置9は、3次元計測装置7の演算装置7Cの画像処理結果に基づいて、リード部品100のリード110が基板200の孔210に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。
[Robot manipulator movement]
Fig. 7 is a diagram for explaining the operation of the robot manipulator 6 according to the embodiment. The component mounting apparatus 1 includes a control device 9 that controls the robot manipulator 6. The control device 9 includes a computer system. As shown in Fig. 7, the substrate 200 is provided with holes 210 into which the leads 110 of the lead component 100 are inserted. The control device 9 controls the robot manipulator 6 based on the image processing result of the calculation device 7C of the three-dimensional measurement device 7 so that the leads 110 of the lead component 100 are inserted into the holes 210 of the substrate 200.

[演算装置]
図8は、実施形態に係る部品実装装置1を示すブロック図である。図8に示すように、部品実装装置1は、演算装置7Cと、制御装置9を有する。
[Arithmetic device]
8 is a block diagram showing the component mounting apparatus 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 8, the component mounting apparatus 1 includes a calculation device 7C and a control device 9.

演算装置7Cは、3次元画像生成部11と、3次元点群変換部12と、3次元点群統合部13と、セグメンテーション部14と、候補点群生成部15と、リード状態算出部16と、出力部17とを有する。 The calculation device 7C has a 3D image generation unit 11, a 3D point cloud conversion unit 12, a 3D point cloud integration unit 13, a segmentation unit 14, a candidate point cloud generation unit 15, a lead condition calculation unit 16, and an output unit 17.

3次元画像生成部11は、撮像装置7Bからリード部品100の撮像データを取得する。3次元画像生成部11は、リード部品100の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、リード部品100の3次元画像データDaを生成する。 The three-dimensional image generating unit 11 acquires imaging data of the lead component 100 from the imaging device 7B. The three-dimensional image generating unit 11 performs computational processing on the imaging data of the lead component 100 based on the phase shift method to generate three-dimensional image data Da of the lead component 100.

実施形態において、制御装置9は、リード部品100が複数の視点のそれぞれから撮像装置7Bに撮像されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。3次元画像生成部11は、複数の視点のそれぞれから撮像された複数の撮像データに基づいて、複数の視点のそれぞれから見たリード部品100の複数の3次元画像データDaを生成する。 In an embodiment, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the lead component 100 is imaged by the imaging device 7B from each of the multiple viewpoints. The three-dimensional image generating unit 11 generates multiple three-dimensional image data Da of the lead component 100 viewed from each of the multiple viewpoints based on multiple imaging data captured from each of the multiple viewpoints.

3次元点群変換部12は、3次元画像生成部11に生成された3次元画像データDaを3次元点群データDbに変換する。3次元点群データDbは、リード部品100の表面の3次元形状を示す。3次元点群データDbは、リード部品100の表面における3次元計測装置7による複数の計測点の集合体である。複数の計測点のそれぞれの位置は、X座標、Y座標、及びZ座標によって規定される。 The three-dimensional point cloud conversion unit 12 converts the three-dimensional image data Da generated by the three-dimensional image generation unit 11 into three-dimensional point cloud data Db. The three-dimensional point cloud data Db represents the three-dimensional shape of the surface of the lead component 100. The three-dimensional point cloud data Db is a collection of multiple measurement points on the surface of the lead component 100 measured by the three-dimensional measurement device 7. The position of each of the multiple measurement points is defined by an X coordinate, a Y coordinate, and a Z coordinate.

上述のように、実施形態において、3次元画像生成部11は、複数の視点のそれぞれから撮像された複数の撮像データに基づいて、複数の3次元画像データDaを生成する。3次元点群変換部12は、複数の3次元画像データDaに基づいて、複数の視点のそれぞれから見たリード部品100の複数の3次元点群データDbを生成する。 As described above, in the embodiment, the three-dimensional image generating unit 11 generates a plurality of three-dimensional image data Da based on a plurality of pieces of imaging data captured from each of a plurality of viewpoints. The three-dimensional point cloud converting unit 12 generates a plurality of three-dimensional point cloud data Db of the lead component 100 viewed from each of the plurality of viewpoints based on the plurality of pieces of three-dimensional image data Da.

3次元点群統合部13は、3次元点群変換部12に生成された複数の3次元点群データDbを規定のアルゴリズムに基づいて位置合わせして、統合点群データDcを生成する。 The 3D point cloud integration unit 13 aligns the multiple 3D point cloud data Db generated by the 3D point cloud conversion unit 12 based on a specified algorithm to generate integrated point cloud data Dc.

規定のアルゴリズムとして、ICP(Iterative Closest Point)マッチングアルゴリズムが例示される。3次元点群統合部13は、ICPマッチングアルゴリズムのような既存のアルゴリズムに基づいて、複数の3次元点群データDbを3次元空間で位置合わせして、統合点群データDcを生成する。 An example of the specified algorithm is the Iterative Closest Point (ICP) matching algorithm. The three-dimensional point cloud integration unit 13 aligns multiple three-dimensional point cloud data Db in three-dimensional space based on an existing algorithm such as the ICP matching algorithm, and generates integrated point cloud data Dc.

セグメンテーション部14は、3次元点群データDbをセグメンテーションして、3次元点群データDbからリード点群データDdを抽出する。リード点群データDdは、リード110の表面の3次元形状を示す。リード110の表面は、リード110の外周面及び下端面を含む。セグメンテーションにより、3次元点群データDbにおいて、リード110に相当する計測点と、背景又はノイズに相当する計測点とが分離される。すなわち、セグメンテーションにより、リード110に相当する計測点が抽出され、背景又はノイズに相当する計測点が除去される。 The segmentation unit 14 segments the three-dimensional point cloud data Db to extract lead point cloud data Dd from the three-dimensional point cloud data Db. The lead point cloud data Dd indicates the three-dimensional shape of the surface of the lead 110. The surface of the lead 110 includes the outer peripheral surface and the lower end surface of the lead 110. By segmentation, measurement points corresponding to the lead 110 and measurement points corresponding to the background or noise are separated in the three-dimensional point cloud data Db. That is, by segmentation, measurement points corresponding to the lead 110 are extracted and measurement points corresponding to the background or noise are removed.

セグメンテーションとは、規定のルールに従って、3次元点群データDbを構成する点群から注目する点群を分離する処理をいう。実施形態において、セグメンテーション部14は、3次元点群データDbの特徴点を捉えて、3次元点群データDbを構成する計測点を複数のグループに分類する。セグメンテーション部14は、規定のセグメンテーション法に基づいて、3次元点群データDbをセグメンテーションする。 Segmentation refers to a process of separating a point group of interest from the point groups that make up the three-dimensional point cloud data Db according to specified rules. In an embodiment, the segmentation unit 14 captures feature points of the three-dimensional point cloud data Db and classifies the measurement points that make up the three-dimensional point cloud data Db into multiple groups. The segmentation unit 14 segments the three-dimensional point cloud data Db based on a specified segmentation method.

セグメンテーション法として、LCCP(Locally Convex Connected Patches)法、又は領域拡張法(Region Growing)法が例示される。セグメンテーション部14は、LCCP法又は領域拡張法のような既存のセグメンテーション法に基づいて、3次元点群データDbからリード点群データDdを抽出する。 Examples of segmentation methods include the Locally Convex Connected Patches (LCCP) method and the Region Growing method. The segmentation unit 14 extracts lead point cloud data Dd from the three-dimensional point cloud data Db based on an existing segmentation method such as the LCCP method or the Region Growing method.

実施形態において、3次元点群データDbをセグメンテーションすることは、3次元点群統合部13に生成された統合点群データDcをセグメンテーションすることを含む。セグメンテーション部14は、3次元点群統合部13に生成された統合点群データDcをセグメンテーションして、統合点群データDcからリード点群データDdを抽出する。 In an embodiment, segmenting the three-dimensional point cloud data Db includes segmenting the integrated point cloud data Dc generated by the three-dimensional point cloud integration unit 13. The segmentation unit 14 segments the integrated point cloud data Dc generated by the three-dimensional point cloud integration unit 13, and extracts lead point cloud data Dd from the integrated point cloud data Dc.

候補点群生成部15は、リード部品100の設計値と、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点と、規定の接続条件とに基づいて、複数のセグメント点群Deを接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する。セグメンテーションにより、統合点群データDcからリード点群データDdが抽出されるものの、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離される場合がある。セグメンテーションにより、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離された場合、どのセグメント点群Deがリード110に相当してどのセグメント点群Deがリード110に相当しないのかが不明確になる可能性がある。そこで、候補点群生成部15は、リード部品100の設計値と、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点と、規定の接続条件とに基づいて、リード110に相当すると予測される複数のセグメント点群Deを抽出し、それら複数のセグメント点群Deを接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する。 The candidate point cloud generation unit 15 generates candidate point cloud data Df that is a candidate for the lead 110 by connecting multiple segment point clouds De based on the design value of the lead part 100, the viewpoint of the imaging device 7B when the lead part 100 is imaged, and the specified connection conditions. Although the lead point cloud data Dd is extracted from the integrated point cloud data Dc by segmentation, the lead point cloud data Dd may be separated into multiple segment point clouds De. When the lead point cloud data Dd is separated into multiple segment point clouds De by segmentation, it may become unclear which segment point cloud De corresponds to the lead 110 and which segment point cloud De does not correspond to the lead 110. Therefore, the candidate point cloud generation unit 15 extracts multiple segment point clouds De that are predicted to correspond to the lead 110 based on the design values of the lead component 100, the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged, and the specified connection conditions, and connects these multiple segment point clouds De to generate candidate point cloud data Df that are candidates for the lead 110.

リード部品100の設計値は、既知のデータである。リード部品100の設計値は、候補点群生成部15に予め記憶されている。リード部品100の設計値として、リード110の長さ、ボディ101とリード110との相対位置、ボディ101に対するリード110の角度(理想角度)、及び複数のリード110の間隔が例示される。 The design values of the lead component 100 are known data. The design values of the lead component 100 are stored in advance in the candidate point cloud generating unit 15. Examples of the design values of the lead component 100 include the length of the lead 110, the relative position between the body 101 and the lead 110, the angle (ideal angle) of the lead 110 with respect to the body 101, and the spacing between the multiple leads 110.

候補点群生成部15は、リード部品100が撮像装置7Bに撮像されるときに制御装置9からロボットマニピュレータ6に出力される制御指令に基づいて、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点を算出することができる。なお、ロボットマニピュレータ6の位置及び姿勢を検出可能なセンサがロボットマニピュレータ6に設けられている場合、候補点群生成部15は、センサの検出値に基づいて、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点を算出することができる。 The candidate point cloud generation unit 15 can calculate the viewpoint of the imaging device 7B when the lead part 100 is imaged, based on the control command output from the control device 9 to the robot manipulator 6 when the lead part 100 is imaged by the imaging device 7B. If the robot manipulator 6 is provided with a sensor capable of detecting the position and orientation of the robot manipulator 6, the candidate point cloud generation unit 15 can calculate the viewpoint of the imaging device 7B when the lead part 100 is imaged, based on the detection value of the sensor.

規定の接続条件は、予め定められる。規定の接続条件は、候補点群生成部15に予め記憶されている。実施形態において、規定の接続条件は、第1の接続条件と、第2の接続条件とを含む。第1の接続条件は、接続対象の2つのセグメント点群Deの相対距離が予め定められている規定距離以下であることを含む。第2の接続条件は、接続後のセグメント点群Deを軸平行境界ボックス(AABB:Axis-Aligned Bounding Box)で囲った場合の軸平行境界ボックスの最小面の面積をα、リード110の直径をβ、係数をγとした場合、[α<β×γ]の条件を満足することを含む。軸平行境界ボックスとは、ローカル座標系で規定される3次元空間のX軸、Y軸、及びZ軸のそれぞれに、各辺が平行な直方体の境界図形をいう。 The specified connection condition is determined in advance. The specified connection condition is stored in advance in the candidate point group generating unit 15. In the embodiment, the specified connection condition includes a first connection condition and a second connection condition. The first connection condition includes that the relative distance between the two segment point groups De to be connected is equal to or less than a predetermined specified distance. The second connection condition includes that the condition [α<β×γ] is satisfied when the area of the smallest face of the axis-aligned bounding box (AABB: Axis-Aligned Bounding Box) when the segment point group De after connection is surrounded by the axis-aligned bounding box is α, the diameter of the lead 110 is β, and the coefficient is γ. The axis-aligned bounding box refers to a rectangular parallelepiped boundary figure whose sides are parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis of a three-dimensional space defined in a local coordinate system.

リード状態算出部16は、リード点群データDdを主成分分析して、リード110の3次元データを算出する。リード状態算出部16は、リード110の3次元データとして、ローカル座標系で規定される3次元空間におけるリード110の曲がり量及びリード110の先端部の座標を算出する。 The lead condition calculation unit 16 performs principal component analysis on the lead point cloud data Dd to calculate three-dimensional data of the lead 110. The lead condition calculation unit 16 calculates, as the three-dimensional data of the lead 110, the amount of bending of the lead 110 and the coordinates of the tip of the lead 110 in a three-dimensional space defined by a local coordinate system.

主成分分析とは、第1主成分の分散を最大化し、第2主成分以降は、それ以前の主成分と直交する条件において分散を最大化するように選択することにより主成分を決定していく分析手法をいう。 Principal component analysis is an analytical technique in which principal components are determined by maximizing the variance of the first principal component, and then selecting the second and subsequent principal components so as to maximize the variance under conditions that are orthogonal to the previous principal components.

実施形態において、リード点群データDdを主成分分析することは、候補点群生成部15に生成された候補点群データDfを主成分分析することを含む。リード状態算出部16は、候補点群生成部15に生成された候補点群データDfを主成分分析して、リード110の3次元データを算出する。 In an embodiment, performing principal component analysis on the lead point cloud data Dd includes performing principal component analysis on the candidate point cloud data Df generated by the candidate point cloud generation unit 15. The lead condition calculation unit 16 performs principal component analysis on the candidate point cloud data Df generated by the candidate point cloud generation unit 15 to calculate three-dimensional data of the lead 110.

実施形態において、リード状態算出部16は、候補点群データDfの主成分の主軸ベクトル及びリード110の先端部の座標がリード110の設計値とリード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点とに基づいて予測されるリード110の主軸ベクトル及びリード110の先端部の座標に近似する主成分を、リード110として抽出する。 In the embodiment, the lead condition calculation unit 16 extracts, as the lead 110, the principal components of the candidate point cloud data Df whose principal axis vectors and coordinates of the tip of the lead 110 are approximate to the principal axis vectors and coordinates of the tip of the lead 110 predicted based on the design values of the lead 110 and the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged.

出力部17は、リード状態算出部16に算出されたリード110の3次元データを制御装置9に出力する。演算装置7Cの画像処理結果は、リード状態算出部16に算出されたリード110の3次元データを含む。制御装置9は、リード110の3次元データに基づいて、リード110が基板200の孔210に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。 The output unit 17 outputs the three-dimensional data of the lead 110 calculated by the lead state calculation unit 16 to the control device 9. The image processing results of the calculation device 7C include the three-dimensional data of the lead 110 calculated by the lead state calculation unit 16. The control device 9 controls the robot manipulator 6 based on the three-dimensional data of the lead 110 so that the lead 110 is inserted into the hole 210 of the substrate 200.

[画像処理方法]
図9は、実施形態に係る演算装置7Cの画像処理方法を示すフローチャートである。リード部品100を基板200に実装するために、制御装置9は、ロボットハンド5が部品供給部材3に接近するように、ロボットマニピュレータ6を制御する。部品供給部材3に移動したロボットハンド5は、部品供給部材3に配置されているリード部品100のボディ101を保持する。リード部品100のボディ101がロボットハンド5に保持された後、制御装置9は、ロボットハンド5に保持されたリード部品100が3次元計測装置7に計測されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。すなわち、制御装置9は、図6を参照して説明したように、ロボットハンド5に保持されたリード部品100が3次元計測装置7の上方に配置されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。
[Image processing method]
9 is a flowchart showing an image processing method of the computing device 7C according to the embodiment. In order to mount the lead component 100 on the board 200, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the robot hand 5 approaches the component supply member 3. The robot hand 5 that has moved to the component supply member 3 holds the body 101 of the lead component 100 arranged on the component supply member 3. After the body 101 of the lead component 100 is held by the robot hand 5, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the lead component 100 held by the robot hand 5 is measured by the three-dimensional measuring device 7. That is, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the lead component 100 held by the robot hand 5 is placed above the three-dimensional measuring device 7, as described with reference to FIG. 6.

実施形態において、制御装置9は、リード部品100が複数の視点のそれぞれから撮像装置7Bに撮像されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。すなわち、制御装置9は、3次元計測装置7の上方において、ロボットハンド5に保持されたリード部品100の位置及び角度が変化するように、ロボットマニピュレータ6を制御する。撮像装置7Bは、異なる複数の視点のそれぞれからリード部品100を撮像する。 In the embodiment, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the lead component 100 is imaged by the imaging device 7B from each of a plurality of viewpoints. That is, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the position and angle of the lead component 100 held by the robot hand 5 changes above the three-dimensional measuring device 7. The imaging device 7B images the lead component 100 from each of a plurality of different viewpoints.

3次元画像生成部11は、撮像装置7Bからリード部品100の撮像データを取得する(ステップS1)。 The three-dimensional image generating unit 11 acquires imaging data of the lead component 100 from the imaging device 7B (step S1).

3次元画像生成部11は、リード部品100の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、リード部品100の3次元画像データDaを生成する。3次元画像生成部11は、複数の視点のそれぞれから撮像された複数の撮像データに基づいて、複数の視点のそれぞれから見たリード部品100の複数の3次元画像データDaを生成する(ステップS2)。 The three-dimensional image generating unit 11 performs computational processing on the imaging data of the lead component 100 based on the phase shift method to generate three-dimensional image data Da of the lead component 100. The three-dimensional image generating unit 11 generates multiple three-dimensional image data Da of the lead component 100 viewed from each of the multiple viewpoints based on multiple imaging data captured from each of the multiple viewpoints (step S2).

3次元点群変換部12は、3次元画像データDaを3次元点群データDbに変換する。3次元点群変換部12は、ステップS2で生成された複数の3次元画像データDaに基づいて、複数の視点のそれぞれから見たリード部品100の複数の3次元点群データDbを生成する(ステップS3)。 The three-dimensional point cloud conversion unit 12 converts the three-dimensional image data Da into three-dimensional point cloud data Db. The three-dimensional point cloud conversion unit 12 generates a plurality of three-dimensional point cloud data Db of the lead component 100 viewed from each of a plurality of viewpoints based on the plurality of three-dimensional image data Da generated in step S2 (step S3).

図10は、実施形態に係る3次元点群データDbの一例を模式的に示す図である。複数の視点からリード部品100が撮像された場合、3次元点群変換部12は、複数の視点のそれぞれから見たリード部品100の複数の3次元点群データDbを生成する。例えば、3つの視点からリード部品100が撮像された場合、図10に示すように、3次元点群変換部12は、第1の視点から見たリード部品100の3次元点群データDb1と、第2の視点から見たリード部品100の3次元点群データDb2と、第3の視点から見たリード部品100の3次元点群データDb3とを生成する。 FIG. 10 is a diagram showing a schematic example of three-dimensional point cloud data Db according to the embodiment. When the lead component 100 is imaged from multiple viewpoints, the three-dimensional point cloud conversion unit 12 generates multiple three-dimensional point cloud data Db of the lead component 100 seen from each of the multiple viewpoints. For example, when the lead component 100 is imaged from three viewpoints, as shown in FIG. 10, the three-dimensional point cloud conversion unit 12 generates three-dimensional point cloud data Db1 of the lead component 100 seen from the first viewpoint, three-dimensional point cloud data Db2 of the lead component 100 seen from the second viewpoint, and three-dimensional point cloud data Db3 of the lead component 100 seen from the third viewpoint.

3次元点群統合部13は、ステップS3で生成された複数の3次元点群データDbを規定のアルゴリズムに基づいて位置合わせして、統合点群データDcを生成する(ステップS4)。 The 3D point cloud integration unit 13 aligns the multiple 3D point cloud data Db generated in step S3 based on a specified algorithm to generate integrated point cloud data Dc (step S4).

図11は、実施形態に係る統合点群データDcの一例を模式的に示す図である。図10に示したように、3つの3次元点群データDb(Db1,Db2,Db3)が生成された場合、3次元点群統合部13は、ICPマッチングアルゴリズムのような既存のアルゴリズムに基づいて、ステップS3で生成された3つの3次元点群データDbを3次元空間で位置合わせして、統合点群データDcを生成する。 Figure 11 is a diagram showing a schematic example of integrated point cloud data Dc according to an embodiment. As shown in Figure 10, when three three-dimensional point cloud data Db (Db1, Db2, Db3) are generated, the three-dimensional point cloud integration unit 13 aligns the three three-dimensional point cloud data Db generated in step S3 in three-dimensional space based on an existing algorithm such as an ICP matching algorithm to generate integrated point cloud data Dc.

セグメンテーション部14は、ステップS4で生成された統合点群データDcをセグメンテーションして、統合点群データDcからリード点群データDdを抽出する(ステップS5)。 The segmentation unit 14 segments the integrated point cloud data Dc generated in step S4 and extracts the lead point cloud data Dd from the integrated point cloud data Dc (step S5).

図12は、実施形態に係るリード点群データDdの一例を模式的に示す図である。セグメンテーション部14は、LCCP法又は領域拡張法のような既存のセグメンテーション法に基づいて、統合点群データDcをセグメンテーションして、統合点群データDcからリード点群データDdを抽出する。図12に示すように、セグメンテーションにより、リード点群データDdが抽出される。また、セグメンテーションにより、背景又はノイズに相当する計測点が除去される。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of lead point cloud data Dd according to an embodiment. The segmentation unit 14 segments the integrated point cloud data Dc based on an existing segmentation method such as the LCCP method or the region growing method, and extracts lead point cloud data Dd from the integrated point cloud data Dc. As shown in FIG. 12, the lead point cloud data Dd is extracted by segmentation. Furthermore, measurement points corresponding to the background or noise are removed by segmentation.

ステップS5のセグメンテーションにより、統合点群データDcからリード点群データDdが抽出されるものの、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離される場合がある。候補点群生成部15は、リード部品100の設計値と、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点と、規定の接続条件とに基づいて、複数のセグメント点群Deを接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する(ステップS6)。 Although the lead point cloud data Dd is extracted from the integrated point cloud data Dc by the segmentation in step S5, the lead point cloud data Dd may be separated into multiple segment point clouds De. The candidate point cloud generation unit 15 connects the multiple segment point clouds De based on the design values of the lead component 100, the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged, and the specified connection conditions, to generate candidate point cloud data Df that is a candidate for the lead 110 (step S6).

図13は、実施形態に係るセグメント点群Deを説明するための図である。図13に示すように、セグメンテーションにより、統合点群データDcからリード点群データDdが抽出されるものの、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離される場合がある。図13に示す例において、セグメント点群Deは、第1セグメント点群De1と、第2セグメント点群De2と、第3セグメント点群De3と、第4セグメント点群De4とを含む。セグメンテーションにより、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離された場合、どのセグメント点群Deがリード110に相当してどのセグメント点群Deがリード110に相当しないのかが不明確になる可能性がある。そこで、候補点群生成部15は、リード部品100の設計値と、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点と、規定の接続条件とに基づいて、リード110に相当すると予測される複数のセグメント点群Deを抽出し、それら複数のセグメント点群Deを接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する。 FIG. 13 is a diagram for explaining the segment point group De according to the embodiment. As shown in FIG. 13, although the lead point group data Dd is extracted from the integrated point group data Dc by segmentation, the lead point group data Dd may be separated into a plurality of segment point groups De. In the example shown in FIG. 13, the segment point group De includes a first segment point group De1, a second segment point group De2, a third segment point group De3, and a fourth segment point group De4. When the lead point group data Dd is separated into a plurality of segment point groups De by segmentation, it may become unclear which segment point group De corresponds to the lead 110 and which segment point group De does not correspond to the lead 110. Therefore, the candidate point cloud generation unit 15 extracts multiple segment point clouds De that are predicted to correspond to the lead 110 based on the design values of the lead component 100, the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged, and the specified connection conditions, and connects these multiple segment point clouds De to generate candidate point cloud data Df that are candidates for the lead 110.

上述のように、実施形態において、規定の接続条件は、第1の接続条件と、第2の接続条件とを含む。第1の接続条件は、接続対象の2つのセグメント点群Deの相対距離が予め定められている規定距離以下であることを含む。第2の接続条件は、接続後のセグメント点群Deを軸平行境界ボックスで囲った場合の最小面の面積をα、リード110の直径をβ、係数をγとした場合、[α<β×γ]の条件を満足することを含む。 As described above, in the embodiment, the specified connection condition includes a first connection condition and a second connection condition. The first connection condition includes that the relative distance between the two segment point groups De to be connected is equal to or less than a predetermined specified distance. The second connection condition includes that the area of the smallest face when the connected segment point group De is enclosed in an axis-parallel bounding box is α, the diameter of the lead 110 is β, and the coefficient is γ, and the condition [α<β×γ] is satisfied.

接続対象の2つのセグメント点群Deは、リード部品100の設計値及びリード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点に基づいて決定される。候補点群生成部15は、リード部品100の設計値及びリード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点に基づいて、現実のリード110の延伸方向を予測する。候補点群生成部15は、現実のリード110の延伸方向に沿うように配置される複数のセグメント点群Deを接続対象に決定する。 The two segment point groups De to be connected are determined based on the design value of the lead component 100 and the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged. The candidate point group generating unit 15 predicts the extension direction of the actual lead 110 based on the design value of the lead component 100 and the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged. The candidate point group generating unit 15 determines multiple segment point groups De to be connected that are arranged along the extension direction of the actual lead 110.

図13に示す例において、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3と第4セグメント点群De4とが、予測される現実のリード110が延伸方向に沿うように配置されている。そのため、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3と第4セグメント点群De4とが接続対象に決定される。より詳細には、第1セグメント点群De1と第1セグメント点群De1に隣接する第2セグメント点群De2とが接続対象に決定される。第2セグメント点群De2と第2セグメント点群De2に隣接する第3セグメント点群De3とが接続対象に決定される。第3セグメント点群De3と第3セグメント点群De3に隣接する第4セグメント点群De4とが接続対象に決定される。 In the example shown in FIG. 13, the first segment point group De1, the second segment point group De2, the third segment point group De3, and the fourth segment point group De4 are arranged so that the predicted actual lead 110 is aligned along the extension direction. Therefore, the first segment point group De1, the second segment point group De2, the third segment point group De3, and the fourth segment point group De4 are determined as connection targets. More specifically, the first segment point group De1 and the second segment point group De2 adjacent to the first segment point group De1 are determined as connection targets. The second segment point group De2 and the third segment point group De3 adjacent to the second segment point group De2 are determined as connection targets. The third segment point group De3 and the fourth segment point group De4 adjacent to the third segment point group De3 are determined as connection targets.

図13に示す例において、第1接続条件に着目すると、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2とは近接しており、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2との相対距離は、規定距離以下である。第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3とは近接しており、第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3との相対距離は、規定距離以下である。一方、第3セグメント点群De3と第4セグメント点群De4とは離隔しており、第3セグメント点群De3と第4セグメント点群De4との相対距離は、規定距離を上回る。したがって、図13に示す例において、第4セグメント点群De4は、第1の接続条件を満足しないと判定される。 In the example shown in FIG. 13, when focusing on the first connection condition, the first segment point group De1 and the second segment point group De2 are close to each other, and the relative distance between the first segment point group De1 and the second segment point group De2 is equal to or less than a specified distance. The second segment point group De2 and the third segment point group De3 are close to each other, and the relative distance between the second segment point group De2 and the third segment point group De3 is equal to or less than a specified distance. On the other hand, the third segment point group De3 and the fourth segment point group De4 are separated from each other, and the relative distance between the third segment point group De3 and the fourth segment point group De4 exceeds the specified distance. Therefore, in the example shown in FIG. 13, the fourth segment point group De4 is determined not to satisfy the first connection condition.

図13に示す例において、第2接続条件に着目すると、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3とを接続した場合、接続後の3つのセグメント点群De(De1,De2,De3)を囲む軸平行境界ボックスBaの最小面Aaである下面の面積αは、[β×γ]を下回る。一方、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3と第4セグメント点群De4とを接続した場合、接続後の4つのセグメント点群De(De1,De2,De3,De4)を囲む軸平行境界ボックスBbの最小面Abである下面の面積αは、[β×γ]を上回る。したがって、図13に示す例において、第4セグメント点群De4は、第2の接続条件も満足しないと判定される。 13, when focusing on the second connection condition, when the first segment point group De1, the second segment point group De2, and the third segment point group De3 are connected, the area α of the bottom surface, which is the smallest surface Aa of the axis-parallel bounding box Ba that encloses the three segment point groups De (De1, De2, De3) after the connection, is less than [β×γ]. On the other hand, when the first segment point group De1, the second segment point group De2, the third segment point group De3, and the fourth segment point group De4 are connected, the area α of the bottom surface, which is the smallest surface Ab of the axis-parallel bounding box Bb that encloses the four segment point groups De (De1, De2, De3, De4) after the connection, is more than [β×γ]. Therefore, in the example shown in FIG. 13, the fourth segment point group De4 is determined not to satisfy the second connection condition either.

また、接続後の3つのセグメント点群De(De1,De2,De3)の延伸方向は、予測される現実のリード110の延伸方向に合致する。一方、接続後の4つのセグメント点群De(De1,De2,De3,De4)の延伸方向は、予測される現実のリード110の延伸方向に合致しない。 In addition, the extension direction of the three segment point groups De (De1, De2, De3) after connection matches the predicted extension direction of the actual lead 110. On the other hand, the extension direction of the four segment point groups De (De1, De2, De3, De4) after connection does not match the predicted extension direction of the actual lead 110.

このように、図13に示す例の場合、候補点群生成部15は、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3とがリード110に相当すると予測し、第4セグメント点群De4はリード110に相当しないと予測する。 In this way, in the example shown in FIG. 13, the candidate point group generation unit 15 predicts that the first segment point group De1, the second segment point group De2, and the third segment point group De3 correspond to the lead 110, and predicts that the fourth segment point group De4 does not correspond to the lead 110.

候補点群生成部15は、リード110に相当すると予測される複数のセグメント点群De(De1,De2,De3)を抽出し、それら複数のセグメント点群De(De1,De2,De3)を接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する(ステップS6)。 The candidate point cloud generation unit 15 extracts multiple segment point clouds De (De1, De2, De3) that are predicted to correspond to the lead 110, and connects these multiple segment point clouds De (De1, De2, De3) to generate candidate point cloud data Df that is a candidate for the lead 110 (step S6).

図13に示す例において、候補点群データDfは、第1セグメント点群De1と第2セグメント点群De2と第3セグメント点群De3とにより構成される。 In the example shown in FIG. 13, the candidate point cloud data Df is composed of a first segment point cloud De1, a second segment point cloud De2, and a third segment point cloud De3.

リード状態算出部16は、ステップS6で生成された候補点群データDfを主成分分析して、リード110の3次元データを算出する(ステップS7)。 The lead condition calculation unit 16 performs principal component analysis on the candidate point cloud data Df generated in step S6 to calculate three-dimensional data of the lead 110 (step S7).

実施形態において、リード状態算出部16は、候補点群データDfの主成分の主軸ベクトル及びリード110の先端部の座標がリード110の設計値とリード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点とに基づいて予測されるリード110の主軸ベクトル及びリード110の先端部の座標に近似する主成分を、リード110として抽出する。図13に示したように、予測されるリード110の主軸ベクトルは、上述した、予測される現実のリード110の延伸方向を含む。 In an embodiment, the lead condition calculation unit 16 extracts, as the lead 110, principal components whose principal axis vectors of the principal components of the candidate point cloud data Df and whose coordinates of the tip of the lead 110 are approximate to the principal axis vector of the lead 110 and the coordinates of the tip of the lead 110 predicted based on the design value of the lead 110 and the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged. As shown in FIG. 13, the predicted principal axis vector of the lead 110 includes the predicted extension direction of the actual lead 110 described above.

リード状態算出部16は、リード110の3次元データとして、ローカル座標系で規定される3次元空間におけるリード110の曲がり量及びリード110の先端部の座標を算出する。 The lead condition calculation unit 16 calculates the amount of bending of the lead 110 and the coordinates of the tip of the lead 110 in a three-dimensional space defined by a local coordinate system as three-dimensional data of the lead 110.

出力部17は、ステップS7で算出されたリード110の3次元データを制御装置9に出力する(ステップS8)。 The output unit 17 outputs the three-dimensional data of the lead 110 calculated in step S7 to the control device 9 (step S8).

制御装置9は、リード110の3次元データに基づいて、リード110が基板200の孔210に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。 The control device 9 controls the robot manipulator 6 based on the three-dimensional data of the lead 110 so that the lead 110 is inserted into the hole 210 in the substrate 200.

[リードの挿入]
図14及び図15のそれぞれは、実施形態に係るリード部品100のリード110を基板200の孔210に挿入する動作を説明するための図である。図14及び図15に示す例において、リード部品100は、2本のリード110を有する。リード110は、第1リード111と、第2リード112とを含む。基板200の孔210は、第1リード111が挿入される第1孔211と、第2リード112が挿入される第2孔212とを含む。
[Insert Lead]
14 and 15 are diagrams for explaining the operation of inserting the leads 110 of the lead component 100 according to the embodiment into the holes 210 of the substrate 200. In the example shown in Fig. 14 and 15, the lead component 100 has two leads 110. The leads 110 include a first lead 111 and a second lead 112. The holes 210 of the substrate 200 include a first hole 211 into which the first lead 111 is inserted and a second hole 212 into which the second lead 112 is inserted.

実施形態において、ロボットマニピュレータ6は、多関節ロボットである。そのため、ロボットマニピュレータ6は、基板200の上面に対してリード部品100を傾斜させることができる。ロボットマニピュレータ6は、基板200の上面とロボットハンド5に保持されているボディ101の下面とがなす角度を任意に調整することができる。 In the embodiment, the robot manipulator 6 is a multi-joint robot. Therefore, the robot manipulator 6 can tilt the lead component 100 with respect to the upper surface of the substrate 200. The robot manipulator 6 can arbitrarily adjust the angle between the upper surface of the substrate 200 and the lower surface of the body 101 held by the robot hand 5.

図14に示すように、例えば第2リード112が曲がっている場合、制御装置9は、演算装置7Cの画像処理結果に基づいて、第1リード111が第1孔211に挿入される前に、第2リード112が第2孔212に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。ロボットマニピュレータ6は、リード部品100を傾斜させながら、第2リード112を第2孔212に挿入する。 As shown in FIG. 14, for example, if the second lead 112 is bent, the control device 9 controls the robot manipulator 6 based on the image processing results of the computing device 7C so that the second lead 112 is inserted into the second hole 212 before the first lead 111 is inserted into the first hole 211. The robot manipulator 6 inserts the second lead 112 into the second hole 212 while tilting the lead component 100.

第2リード112が第2孔212に挿入された後、制御装置9は、第1リード111の先端部が基板200の第1孔211に対向するまで、リード部品100を-X方向に移動させる。これにより、第2リード112が矯正される。第1リード111が基板200の第1孔211に対向するまで第2リード112が矯正された後、図15に示すように、制御装置9は、第2リード112が第2孔212に配置された状態で、第1リード111が第1孔211に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御する。 After the second lead 112 is inserted into the second hole 212, the control device 9 moves the lead component 100 in the -X direction until the tip of the first lead 111 faces the first hole 211 of the substrate 200. This causes the second lead 112 to be corrected. After the second lead 112 has been corrected until it faces the first hole 211 of the substrate 200, as shown in FIG. 15, the control device 9 controls the robot manipulator 6 so that the first lead 111 is inserted into the first hole 211 with the second lead 112 positioned in the second hole 212.

[コンピュータシステム]
図16は、実施形態に係るコンピュータシステム1000を示すブロック図である。上述の演算装置7C及び制御装置9のそれぞれは、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。演算装置7C及び制御装置9のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
[Computer System]
FIG. 16 is a block diagram showing a computer system 1000 according to an embodiment. Each of the above-mentioned arithmetic device 7C and the control device 9 includes a computer system 1000. The computer system 1000 has a processor 1001 such as a central processing unit (CPU), a main memory 1002 including a non-volatile memory such as a read only memory (ROM) and a volatile memory such as a random access memory (RAM), a storage 1003, and an interface 1004 including an input/output circuit. The functions of the arithmetic device 7C and the control device 9 are stored in the storage 1003 as computer programs. The processor 1001 reads the computer program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-mentioned processing according to the computer program. The computer program may be distributed to the computer system 1000 via a network.

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム1000に、ロボットマニピュレータ6の先端部に設けられたロボットハンド5でリード部品100のボディ101を保持した状態で、リード部品100に縞パターン光を照射することと、縞パターン光が照射されたリード部品100を所定の視点から撮像することと、リード部品100の撮像データを画像処理することと、画像処理結果に基づいて、リード部品100のリード110が基板200の孔210に挿入されるように、ロボットマニピュレータ6を制御することと、を実行させることができる。画像処理において、コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム1000に、リード部品100の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、3次元画像データDaを生成することと、3次元画像データDaを3次元点群データDbに変換することと、3次元点群データDbをセグメンテーションして、3次元点群データDbからリード110の表面の3次元形状を示すリード点群データDdを抽出することと、リード点群データDdを主成分分析して、リード110の3次元データを算出することと、を実行させることができる。 The computer program, according to the above-described embodiment, enables the computer system 1000 to perform the following operations: irradiating stripe pattern light onto the lead component 100 while holding the body 101 of the lead component 100 with the robot hand 5 provided at the tip of the robot manipulator 6; imaging the lead component 100 irradiated with the stripe pattern light from a predetermined viewpoint; image processing the image data of the lead component 100; and controlling the robot manipulator 6 based on the image processing results so that the lead 110 of the lead component 100 is inserted into the hole 210 of the substrate 200. In image processing, the computer program can cause the computer system 1000 to perform the following operations according to the above-described embodiment: perform arithmetic processing of the imaging data of the lead component 100 based on the phase shift method to generate three-dimensional image data Da; convert the three-dimensional image data Da into three-dimensional point cloud data Db; segment the three-dimensional point cloud data Db to extract lead point cloud data Dd indicating the three-dimensional shape of the surface of the lead 110 from the three-dimensional point cloud data Db; and perform principal component analysis of the lead point cloud data Dd to calculate the three-dimensional data of the lead 110.

[効果]
以上説明したように、実施形態によれば、部品実装装置1は、ロボットマニピュレータ6と、ロボットハンド5と、3次元計測装置7とを備える。3次元計測装置7により、リード110の状態として、ローカル座標系で規定される3次元空間におけるリード110の曲がり量及びリード110の先端部の座標を認識することができる。ロボットマニピュレータ6及びロボットハンド5により、リード110の状態に合わせてリード110を基板200の孔210に挿入することができる。したがって、部品実装装置1の生産性の低下が抑制される。
[effect]
As described above, according to the embodiment, the component mounting apparatus 1 includes the robot manipulator 6, the robot hand 5, and the three-dimensional measuring device 7. The three-dimensional measuring device 7 can recognize the amount of bending of the lead 110 and the coordinates of the tip of the lead 110 in a three-dimensional space defined by a local coordinate system as the state of the lead 110. The robot manipulator 6 and the robot hand 5 can insert the lead 110 into the hole 210 of the board 200 in accordance with the state of the lead 110. Therefore, a decrease in productivity of the component mounting apparatus 1 is suppressed.

3次元計測装置7の演算装置7Cは、リード部品100の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、3次元画像データDaを生成する3次元画像生成部11と、3次元画像データDaを3次元点群データDbに変換する3次元点群変換部12と、3次元点群データDbをセグメンテーションして、3次元点群データDbからリード110の表面の3次元形状を示すリード点群データDdを抽出するセグメンテーション部14と、リード点群データDdを主成分分析して、リード110の3次元データを算出するリード状態算出部16と、を有する。セグメンテーション部14によるセグメンテーションにより、3次元点群データDbから背景又はノイズに相当する計測点が除去される。リード状態算出部16による主成分分析により、リード110の状態を表す主軸ベクトルが算出される。したがって、3次元計測装置7は、リード110の状態を適正に認識することができる。 The arithmetic unit 7C of the three-dimensional measuring device 7 includes a three-dimensional image generating unit 11 that performs arithmetic processing on the imaging data of the lead component 100 based on the phase shift method to generate three-dimensional image data Da, a three-dimensional point cloud converting unit 12 that converts the three-dimensional image data Da into three-dimensional point cloud data Db, a segmentation unit 14 that segments the three-dimensional point cloud data Db and extracts lead point cloud data Dd indicating the three-dimensional shape of the surface of the lead 110 from the three-dimensional point cloud data Db, and a lead state calculating unit 16 that performs principal component analysis on the lead point cloud data Dd to calculate three-dimensional data of the lead 110. Measurement points corresponding to the background or noise are removed from the three-dimensional point cloud data Db by segmentation by the segmentation unit 14. A principal axis vector representing the state of the lead 110 is calculated by the principal component analysis by the lead state calculating unit 16. Therefore, the three-dimensional measuring device 7 can properly recognize the state of the lead 110.

セグメンテーションにより、リード点群データDdが複数のセグメント点群Deに分離された場合、候補点群生成部15は、リード部品100の設計値と、リード部品100を撮像したときの撮像装置7Bの視点と、規定の接続条件とに基づいて、複数のセグメント点群Deを接続して、リード110の候補となる候補点群データDfを生成する。3次元計測装置7は、候補点群データDfに基づいて、リード110の状態を適正に認識することができる。 When the lead point cloud data Dd is separated into multiple segment point clouds De by segmentation, the candidate point cloud generation unit 15 connects the multiple segment point clouds De based on the design values of the lead component 100, the viewpoint of the imaging device 7B when the lead component 100 is imaged, and the specified connection conditions, to generate candidate point cloud data Df that is a candidate for the lead 110. The three-dimensional measurement device 7 can properly recognize the state of the lead 110 based on the candidate point cloud data Df.

3次元画像生成部11は、複数の視点のそれぞれから撮像された複数の撮像データに基づいて、複数の3次元画像データDaを生成する。3次元点群変換部12は、複数の3次元画像データDaに基づいて、複数の3次元点群データDbを生成する。3次元点群統合部13は、複数の3次元点群データを規定のアルゴリズムに基づいて位置合わせして、統合点群データDcを生成する。これにより、撮像装置7Bによるリード部品100の撮像においてロボットマニピュレータ6の位置決め精度が不足していても、統合点群データDcが生成されることにより、ロボットマニピュレータ6の位置決め精度に起因する3次元点群データDbの誤差が吸収される。 The three-dimensional image generating unit 11 generates a plurality of three-dimensional image data Da based on a plurality of imaging data captured from a plurality of viewpoints. The three-dimensional point cloud converting unit 12 generates a plurality of three-dimensional point cloud data Db based on the plurality of three-dimensional image data Da. The three-dimensional point cloud integrating unit 13 aligns the plurality of three-dimensional point cloud data based on a prescribed algorithm to generate integrated point cloud data Dc. As a result, even if the positioning accuracy of the robot manipulator 6 is insufficient when the imaging device 7B images the lead component 100, the generation of the integrated point cloud data Dc absorbs errors in the three-dimensional point cloud data Db caused by the positioning accuracy of the robot manipulator 6.

1…部品実装装置、2…基台、3…部品供給部材、4…基板支持部材、5…ロボットハンド、5A…連結部材、5B…回転部材、5C…移動部材、5D…グリップ部、6…ロボットマニピュレータ、6A…ベース部材、6B…旋回部材、6C…第1アーム、6D…第2アーム、6E…第3アーム、7…3次元計測装置、7A…投影装置、7B…撮像装置、7C…演算装置、7D…ハウジング、7E…透明部材、8…力覚センサ、9…制御装置、11…3次元画像生成部、12…3次元点群変換部、13…3次元点群統合部、14…セグメンテーション部、15…候補点群生成部、16…リード状態算出部、17…出力部、100…リード部品、101…ボディ、110…リード、111…第1リード、112…第2リード、200…基板、210…孔、211…第1孔、212…第2孔、1000…コンピュータシステム、1001…プロセッサ、1002…メインメモリ、1003…ストレージ、1004…インターフェース、Aa…最小面、Ab…最小面、AX1…第1回動軸、AX2…第2回動軸、AX3…第3回動軸、Ba…軸平行境界ボックス、Bb…軸平行境界ボックス、Da…3次元画像データ、Db…3次元点群データ、Db1…3次元点群データ、Db2…3次元点群データ、Db3…3次元点群データ、Dc…統合点群データ、Dd…リード点群データ、De…セグメント点群、De1…第1セグメント点群、De2…第2セグメント点群、De3…第3セグメント点群、De4…第4セグメント点群、Df…候補点群データ、RX…回転軸、TX…旋回軸。 1...Component mounting device, 2...Base, 3...Component supply member, 4...Substrate support member, 5...Robot hand, 5A...Connecting member, 5B...Rotating member, 5C...Moving member, 5D...Grip portion, 6...Robot manipulator, 6A...Base member, 6B...Pivoting member, 6C...First arm, 6D...Second arm, 6E...Third arm, 7...3D measuring device, 7A...Projection device, 7B...Imaging device, 7C...Calculation device, 7D...Housing, 7E...Transparent member, 8...Force sensor, 9...Control device, 11...3D image generation unit, 12...3D point cloud conversion unit, 13...3D point cloud integration unit, 14...Segmentation unit, 15...Candidate point cloud generation unit, 16...Lead state calculation unit, 17...Output unit, 100...Lead component, 101...Body, 110...Lead, 111...First lead, 112...Second lead, 200...Substrate, 2 10...hole, 211...first hole, 212...second hole, 1000...computer system, 1001...processor, 1002...main memory, 1003...storage, 1004...interface, Aa...minimum surface, Ab...minimum surface, AX1...first rotation axis, AX2...second rotation axis, AX3...third rotation axis, Ba...axis-parallel bounding box, Bb...axis-parallel bounding box, Da...three-dimensional image data , Db...3D point cloud data, Db1...3D point cloud data, Db2...3D point cloud data, Db3...3D point cloud data, Dc...integrated point cloud data, Dd...lead point cloud data, De...segment point cloud, De1...first segment point cloud, De2...second segment point cloud, De3...third segment point cloud, De4...fourth segment point cloud, Df...candidate point cloud data, RX...rotation axis, TX...turning axis.

Claims (5)

ロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータの先端部に設けられ、リード部品のボディを保持するロボットハンドと、
前記ボディが前記ロボットハンドに保持された状態で、前記リード部品に縞パターン光を照射する投影装置と、
前記縞パターン光が照射された前記リード部品を所定の視点から撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に撮像された前記リード部品の撮像データを画像処理する演算装置と、
前記演算装置の画像処理結果に基づいて、前記リード部品のリードが基板の孔に挿入されるように、前記ロボットマニピュレータを制御する制御装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記リード部品の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、3次元画像データを生成する3次元画像生成部と、
前記3次元画像データを3次元点群データに変換する3次元点群変換部と、
前記3次元点群データをセグメンテーションして、前記3次元点群データから前記リードの表面の3次元形状を示すリード点群データを抽出するセグメンテーション部と、
前記リード点群データを主成分分析して、前記リードの3次元データを算出するリード状態算出部と、を有する、
部品実装装置。
A robot manipulator;
a robot hand provided at a tip of the robot manipulator and holding a body of a lead component;
a projection device that irradiates stripe pattern light onto the lead component while the body is held by the robot hand;
an imaging device that images the lead component irradiated with the stripe pattern light from a predetermined viewpoint;
a computing device that processes image data of the lead component captured by the imaging device;
a control device that controls the robot manipulator so that the leads of the lead component are inserted into the holes of the substrate based on the image processing results of the arithmetic device,
The computing device includes:
a three-dimensional image generating unit that performs arithmetic processing on the imaging data of the lead component based on a phase shift method to generate three-dimensional image data;
a three-dimensional point cloud conversion unit that converts the three-dimensional image data into three-dimensional point cloud data;
a segmentation unit that segments the three-dimensional point cloud data and extracts lead point cloud data indicating a three-dimensional shape of a surface of the lead from the three-dimensional point cloud data;
and a lead condition calculation unit that performs principal component analysis on the lead point cloud data to calculate three-dimensional data of the lead.
Component mounting equipment.
前記セグメンテーションにより、前記リード点群データが複数のセグメント点群に分離され、
前記演算装置は、
前記リード部品の設計値と、前記リード部品を撮像したときの前記撮像装置の視点と、規定の接続条件とに基づいて、複数の前記セグメント点群を接続して、前記リードの候補となる候補点群データを生成する候補点群生成部を有し、
前記リード点群データを主成分分析することは、前記候補点群データを主成分分析することを含む、
請求項1に記載の部品実装装置。
The segmentation separates the lead point cloud data into a plurality of segment point clouds;
The computing device includes:
a candidate point cloud generating unit that generates candidate point cloud data for the lead by connecting a plurality of the segment point clouds based on a design value of the lead part, a viewpoint of the imaging device when the lead part is imaged, and a specified connection condition;
performing principal component analysis on the lead point cloud data includes performing principal component analysis on the candidate point cloud data;
The component mounting device according to claim 1 .
前記制御装置は、前記リード部品が複数の視点のそれぞれから前記撮像装置に撮像されるように、前記ロボットマニピュレータを制御し、
前記3次元画像生成部は、複数の視点のそれぞれから撮像された複数の撮像データに基づいて、複数の3次元画像データを生成し、
前記3次元点群変換部は、複数の3次元画像データに基づいて、複数の3次元点群データを生成し、
前記演算装置は、
複数の3次元点群データを規定のアルゴリズムに基づいて位置合わせして、統合点群データを生成する3次元点群統合部を有し、
前記3次元点群データをセグメンテーションすることは、前記統合点群データをセグメンテーションすることを含む、
請求項1又は請求項2に記載の部品実装装置。
the control device controls the robot manipulator so that the lead part is imaged by the imaging device from each of a plurality of viewpoints;
The three-dimensional image generating unit generates a plurality of three-dimensional image data based on a plurality of pieces of imaging data captured from a plurality of viewpoints,
The three-dimensional point cloud conversion unit generates a plurality of three-dimensional point cloud data based on a plurality of three-dimensional image data;
The computing device includes:
a three-dimensional point cloud integration unit that aligns a plurality of three-dimensional point cloud data based on a specified algorithm to generate integrated point cloud data;
Segmenting the three-dimensional point cloud data includes segmenting the integrated point cloud data.
The component mounting device according to claim 1 or 2.
前記リード状態算出部は、前記リードの3次元データとして、3次元空間における前記リードの曲がり量及び前記リードの先端部の座標を算出する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の部品実装装置。
the lead condition calculation unit calculates, as the three-dimensional data of the lead, an amount of bending of the lead and coordinates of a tip of the lead in a three-dimensional space;
The component mounting device according to any one of claims 1 to 3.
ロボットマニピュレータの先端部に設けられたロボットハンドでリード部品のボディを保持した状態で、前記リード部品に縞パターン光を照射することと、
前記縞パターン光が照射された前記リード部品を所定の視点から撮像することと、
前記リード部品の撮像データを画像処理することと、
画像処理結果に基づいて、前記リード部品のリードが基板の孔に挿入されるように、前記ロボットマニピュレータを制御することと、を含み、
前記画像処理することは、
前記リード部品の撮像データを位相シフト法に基づいて演算処理して、3次元画像データを生成することと、
前記3次元画像データを3次元点群データに変換することと、
前記3次元点群データをセグメンテーションして、前記3次元点群データから前記リードの表面の3次元形状を示すリード点群データを抽出することと、
前記リード点群データを主成分分析して、前記リードの3次元データを算出することと、を含む、
部品実装方法。
irradiating a stripe pattern light onto the lead component while holding a body of the lead component with a robot hand provided at the tip of a robot manipulator;
capturing an image of the lead component irradiated with the stripe pattern light from a predetermined viewpoint;
image processing image data of the lead component;
and controlling the robot manipulator based on a result of image processing so that the lead of the lead component is inserted into the hole of the substrate;
The image processing step includes:
processing the imaging data of the lead component based on a phase shift method to generate three-dimensional image data;
converting the three-dimensional image data into three-dimensional point cloud data;
Segmenting the three-dimensional point cloud data to extract lead point cloud data indicating a three-dimensional shape of a surface of the lead from the three-dimensional point cloud data;
and calculating three-dimensional data of the lead by subjecting the lead point cloud data to principal component analysis.
Component mounting method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025021520A (en) * 2023-08-01 2025-02-14 Juki株式会社 Three-dimensional measurement device, component mounting device, and three-dimensional measurement method
JP2025055175A (en) * 2023-09-27 2025-04-08 Juki株式会社 Component mounting device and component mounting method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011075336A (en) 2009-09-29 2011-04-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Three-dimensional shape measuring instrument and method
JP2015147256A (en) 2014-02-04 2015-08-20 セイコーエプソン株式会社 Robot, robot system, control device, and control method
JP2016217778A (en) 2015-05-15 2016-12-22 セイコーエプソン株式会社 Control system, robot system and control method
WO2018042590A1 (en) 2016-09-01 2018-03-08 富士機械製造株式会社 Component mounting device and position identification method
JP2019192170A (en) 2018-04-27 2019-10-31 清水建設株式会社 Three dimensional model generation device and three-dimensional model generation method
JP2020107623A (en) 2018-12-26 2020-07-09 Juki株式会社 Three-dimensional measurement device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011075336A (en) 2009-09-29 2011-04-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Three-dimensional shape measuring instrument and method
JP2015147256A (en) 2014-02-04 2015-08-20 セイコーエプソン株式会社 Robot, robot system, control device, and control method
JP2016217778A (en) 2015-05-15 2016-12-22 セイコーエプソン株式会社 Control system, robot system and control method
WO2018042590A1 (en) 2016-09-01 2018-03-08 富士機械製造株式会社 Component mounting device and position identification method
JP2019192170A (en) 2018-04-27 2019-10-31 清水建設株式会社 Three dimensional model generation device and three-dimensional model generation method
JP2020107623A (en) 2018-12-26 2020-07-09 Juki株式会社 Three-dimensional measurement device

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