零件间距测量装置及零件间距测量方法

摘要

本发明提供一种零件间距测量装置及零件间距测量方法，自动测量排列于盘式供料器的托盘上的零件的间距。使标记照相机（18）向托盘上的起始的零件的中心位置的正上方移动来对起始的零件进行拍摄，将该拍摄图像作为基准图像存储在存储装置后，使标记照相机（18）一边沿零件的排列方向移动一边连续地拍摄，在其每次拍摄时计算其拍摄图像和存储在存储装置（14）中的基准图像（起始的零件的拍摄图像）的相关值，将该相关值的数据按时间序列存储在存储装置（14）中。在标记照相机（18）的移动量超过托盘的宽度的时刻，结束标记照相机（18）的移动和拍摄，分析存储在存储装置（14）的相关值的时间序列数据并寻找相关值的峰值点，计算作为该相关值的变动的一个周期量的相关值的峰值点间的标记照相机（18）的移动量，将该计算值作为零件间距存储在存储装置中。

说明书

技术领域

本发明是涉及测量将同一形状的零件排列后的各零件的零件间距 的零件间距测量装置及零件间距测量方法的发明。

背景技术

例如，作为向零件安装机供给零件的供料器已知有带式供料器、 盘式供料器、散装式供料器等。其中，盘式供料器将零件在托盘上排 列成矩阵状（棋盘状），用零件安装机的吸附管嘴吸附托盘上的零件 并将其安装于电路基板。该情况下，为了用吸附管嘴依次吸附排列于 托盘上的零件，需要包含最初吸附的零件的位置坐标、X方向的零件 间距、Y方向的零件间距、X方向的零件数、Y方向的零件数等数据的 托盘数据。

目前，零件间距等数据是作业者参照从零件供应商等得到的设计 数据等以手工作业输入的，但对托盘的尺寸、零件间距等不一定进行 严格的尺寸管理。因此，作业者输入的零件间距可能偏离实际的零件 间距，其结果是，零件位置的误差对应托盘上的各列的零件的个数而 积累性增大，可能产生零件的吸附失误。

对于该课题，专利文献1的（日本特开2001－345595号公报）的 托盘数据制作方法中，使照相机向托盘上最初要吸附的零件（吸附开 始点）的上方移动，拍摄该吸附开始点的零件并显示在显示装置中， 作业者在该显示画面上手动输入该吸附开始点的零件的位置，然后， 使照相机向该零件列的最后要吸附的零件（最终吸附点）的上方移动， 拍摄该最终吸附点的零件并显示在显示装置中，作业者在该显示画面 上手动输入该最终吸附点的零件的位置，将从吸附开始点到最终吸附 点的照相机的移动量除以该列的零件数，由此求得零件间距。

另外，专利文献2的（日本特开2008－10594号公报）的托盘数 据修正方法中，对由吸附管嘴吸附的零件的吸附位置偏差量进行图像 识别，根据该吸附位置偏差量求得与零件间距、托盘的倾斜有关的修 正值，对预先设定的托盘数据进行修正。

专利文献1：日本特开2001－345595号公报

专利文献2：日本特开2008－10594号公报

但是，专利文献1的托盘数据生成方法中，由于作业者必须手动 输入吸附开始点和最终吸附点、手动输入零件数，因此不仅耗费工时， 而且作业者也可能因误解等而输入错误的零件数量等，导致算出错误 的零件间距。

另外，由于专利文献2的技术是根据吸附位置偏差量对预先制作 的零件间距等的托盘数据进行修正的技术，因此，作业者需要预先制 作零件间距等的托盘数据，耗费工时。

发明内容

因此，本发明要解决的课题在于，提供一种可自动测量零件间距 的零件间距测量装置及零件间距测量方法。

为了解决上述课题，本发明的第一方面提供一种零件间距测量装 置，测量将同一形状的零件排列后的各零件的零件间距，其构成为， 具备：照相机，拍摄所述零件；移动机构，使所述照相机移动；零件 间距测量单元，利用所述移动机构使所述照相机一边沿所述零件的排 列方向移动一边连续地拍摄，对这些拍摄图像的变动的周期性进行评 价，基于该变动的周期性和所述照相机的移动量的关系测量零件间距。 其中，所谓“连续地拍摄”是指与成为测量对象的零件间距相比以足 够短的间隔反复拍摄。

如本发明，使照相机一边沿零件的排列方向移动一边连续地拍摄 时，即使在照相机的视野内只收纳一个零件的情况下，也能够获得包 含排列的多个零件的拍摄图像的多个拍摄图像。这些拍摄图像随着照 相机的移动周期性变动，使从拍摄上一个零件到拍摄下一个零件为止 的拍摄次数（照相机的移动量）作为一个周期变动，该一个周期量的 照相机的移动量与零件间距相当。基于这种关系，如果对拍摄图像的 变动的周期性进行评价，则能够根据该一个周期量的照相机的移动量 测量零件间距。由此，可自动测量零件间距。

该情况下，评价拍摄图像的变动的周期性的方法例如可以使用频 率解析，也可以使用互相关法。在使用互相关法的情况下，如本发明 的第二方面，只要在照相机每次拍摄时计算该拍摄图像和零件的基准 图像的相关值，基于作为该相关值的变动的一个周期量的相关值的峰 值点间的照相机的移动量测量零件间距即可。其中，零件的基准图像 是将与测量零件间距的零件相同的零件收纳于照相机的视野中心（基 准位置）而拍摄的图像。相关值成峰值点的拍摄图像是与零件的基准 图像类似度最高的拍摄图像，是指实际上将零件收纳于照相机的视野 中心而拍摄的图像，因此，从拍摄了相关值成峰值点的拍摄图像的照 相机的位置判明零件位置。根据该关系，相关值的峰值点间的照相机 的移动量与零件间距相当，因此，能够根据相关值的峰值点间的照相 机的移动量测量零件间距。

如果使用该互相关法，则由于拍摄图像内的零件和其背景部分之 间的亮度差较小等原因，即使在零件识别精度差的拍摄条件下，由于 从拍摄了相关值成峰值点的拍摄图像的照相机的位置判明零件位置， 因此也能够根据相关值的峰值点间的照相机的移动量测量零件间距。 另外，在使用频率解析评价拍摄图像的变动的周期性的情况下，也由 于不要求拍摄图像的零件识别精度，因此即使在零件识别精度差的拍 摄条件下，也能够根据拍摄图像的变动的一个周期量的照相机的移动 量测量零件间距。

本发明中所使用的零件的基准图像也可以将预先将与测量零件间 距的零件相同的零件收纳于照相机的视野中心而拍摄得到的图像作为 基准图像存储在存储装置中。此时，优选以与零件间距测量时的拍摄 条件相同的拍摄条件（背景、照明条件、照相机位置等）拍摄基准图 像。

或者，如本发明的第三方面，也可以在使照相机一边沿零件的排 列方向移动一边连续地拍摄时，将起始的零件的拍摄图像作为基准图 像使用。由此，在测量零件间距时，能够将以相同的拍摄条件拍摄的 起始的零件的拍摄图像作为基准图像，能够容易获得正确的基准图像。 此时，在不能对起始的零件进行高精度图像识别的情况下，作业者只 要指定起始的零件的位置即可。指定起始的零件的位置例如也可以由 作业者观察显示于显示装置中的拍摄图像并手动输入起始的零件的位 置，也可以参照从零件供应商等得到的设计数据等来手动输入起始的 零件的位置。

以上说明的本发明的第一方面～第三方面可适用于排列了同一形 状的零件的各种装置来实施，例如也可以适用于盘式供料器。在设置 在盘式供料器上的托盘上矩阵状排列有同一形状的零件，因此如本发 明的第四方面，只要使照相机沿X方向移动以测量X方向的零件间距、 使照相机沿Y方向移动以测量Y方向的零件间距即可。由此，能够自 动测量托盘上的X方向和Y方向的零件间距。

另外，本发明的第五方面将与所述第一方面中记载的“零件间距 测量装置”的发明实际上相同的技术思想作为“零件间距测量方法” 而记载。

附图说明

图1是表示本发明一实施例中的零件间距测量装置的构成例的方 框图；

图2是表示托盘上的零件的排列的平面图；

图3是对使照相机一边沿零件的排列方向移动一边连续地拍摄来 测量零件间距的方法进行说明的图（其1）；

图4是对使照相机一边沿零件的排列方向移动一边连续地拍摄来 测量零件间距的方法进行说明的图（其2）；

图5是表示零件间距测量程序的处理流程的流程图。

符号说明

11…控制装置（零件间距测量单元）、14…存储装置、15…安装 头移动装置（移动机构）、17…零件照相机、18…标记照相机、19… 盘式供料器、20…托盘、21…零件

具体实施方式

下面，对将用于实施本发明的方式应用于零件安装机并具体化的 一个实施例进行说明。

首先，基于图1对零件安装机的系统构成进行说明。

零件安装机具备：由计算机构成的控制装置11、键盘、鼠标等的 输入载置12、液晶显示器、CRT等的显示装置13、存储零件安装机控 制程序、后述的图5的零件间距测量程序等的存储装置14、使保持吸 附管嘴的安装头沿X－Y－Z方向移动的安装头移动装置15（移动机 构）、输送要安装零件的电路基板的基板输送装置16、从下方拍摄吸 附于吸附管嘴的零件的零件照相机17、从上方拍摄电路基板的基准位 置标记等的标记照相机18等，其构成为，通过将标记照相机18安装 在安装头上，使标记照相机18与安装头一体沿X－Y－Z方向移动。 本实施例中，将标记照相机18作为后述的零件间距测量用的照相机使 用。

在该零件安装机上设置有盘式供料器19、带式供料器、散装式供 料器等的供料器，从该供料器供给零件。如图2所示，在设置在盘式 供料器19上的托盘20上矩阵状排列有同一形状的零件21。该情况下， 为了用吸附管嘴依次吸附排列于托盘20上的零件21，需要包含最初吸 附的起始的零件21的中心位置的坐标（X0，Y0）、X方向的零件间距、 Y方向的零件间距、X方向的零件数、Y方向的零件数等的数据的托盘 数据。

因此，在本实施例中，通过由控制装置11执行后述的图5的零件 间距测量程序，通过标记照相机18对托盘20上的零件21的排列进行 连续拍摄，使用这些拍摄图像，根据互相关法自动计数X、Y方向的零 件间距和零件数。下面，对零件间距和零件数的计数方法进行说明。

关于通过吸附管嘴最初吸附的起始的零件21的中心位置的坐标 （X0，Y0），在以规定以上的精度可从通过标记照相机18拍摄的起始 的零件21的图像识别该起始的零件21的外形形状的情况下，只要处 理通过标记照相机18拍摄的起始的零件21的图像并识别该起始的零 件21的外形形状，计算出该起始的零件21的中心位置的坐标（X0， Y0）即可。

另一方面，在由于标记照相机18的拍摄图像内的零件21和其背 景部分之间的亮度之差较小等原因，从而不能高精度地识别起始的零 件21的外形形状的情况下，作业者只要指定起始的零件21的中心位 置即可。起始的零件21的中心位置的指定方法例如也可以通过标记照 相机18拍摄起始的零件21并使其图像在显示装置13中显示，作业者 观察显示于显示装置13中的拍摄图像并手动输入起始的零件21的中 心位置，也可以参照从零件供应商等得到的设计数据等通过输入装置 12输入起始的零件21的中心位置的坐标（X0，Y0）。

然后，如图3所示，使标记照相机18移动到起始的零件21的中 心位置的正上方，将起始的零件21收纳于标记照相机18的视野的中 心来拍摄，将该拍摄图像作为基准图像存储在存储装置14后，使标记 照相机18一边通过安装头移动装置15沿零件21的排列方向（X方向 或Y方向）移动一边连续地拍摄。其中，所谓“连续地拍摄”是与成为 测量对象的零件间距相比以非常短的间隔反复拍摄。

这样，使标记照相机18一边沿零件21的排列方向移动一边连续 地拍摄时，即使在标记照相机18的视野内只容纳一个零件21的情况 下，也能够获得包含排列的多个零件21的拍摄图像的多个拍摄图像。 这些拍摄图像随着标记照相机18的移动而周期性变动，使从拍摄上一 个零件21到拍摄下一个零件21为止的拍摄次数（标记照相机18的移 动量）作为一个周期变动，该一个周期量的标记照相机18的移动量与 零件间距相当。基于该关系，如果对拍摄图像的变动的周期性进行评 价，则能够从该一个周期量的标记照相机18的移动量测量零件间距。

该情况下，评价拍摄图像的变动的周期性的方法例如可以使用频 率解析，也可以使用互相关法。下面，对使用互相关法测量零件间距 的方法进行说明。

如上述，使标记照相机18一边沿零件21的排列方向移动一边连 续地拍摄，对每次拍摄计算该拍摄图像和存储在存储装置14中的基准 图像（起始的零件21的拍摄图像）的相关值，将该相关值的数据按时 间序列存储在存储装置14中。该相关值成为随着拍摄图像和基准图像 的类似度变高而变大的值。

而且，在标记照相机18的移动量超过托盘20的宽度的时刻，结 束标记照相机18的移动和拍摄，分析存储在存储装置14中的相关值 的时间序列数据并寻找相关值的峰值点，计算作为该相关值的变动的 一个周期量的相关值的峰值点间的标记照相机18的移动量（下面称为 “照相机移动量”），将该计算值作为零件间距存储在存储装置14中。

其中，相关值成为峰值点的拍摄图像是与零件21的基准图像类似 度最高的拍摄图像，是指实际上将零件21收纳于标记照相机18的视 野中心而拍摄的图像，因此，从拍摄相关值成为峰值点的拍摄图像的 标记照相机18的位置判明零件21的位置。基于该关系，相关值的峰 值点间的照相机移动量与零件间距相当，因此，能够从相关值的峰值 点间的照相机移动量测量零件间距。

此时，也可以分别计算所有的峰值点间的照相机移动量，对每个 零件21存储零件间距，或者也可以计算所有峰值点间的照相机移动量 的平均值，将该平均值作为通用的零件间距存储。

另外，相关值在各零件21的位置处成为峰值，因此，计数相关值 的峰值点的数量，将该峰值点的数量作为零件数存储在存储装置14中。

以上说明的本实施例的零件间距的测量处理由控制装置11根据 图5的零件间距测量程序如下执行。

图5的零件间距测量程序每当在将托盘20从盘式供料器19向规 定的零件供给位置取出时执行，实现本申请的权利要求的范围中所说 的零件间距测量单元的作用。起动本程序后，首先，在步骤101中， 使标记照相机18移动到起始的零件21的中心位置的正上方，在接着 的步骤102中，在标记照相机18的视野的中心位置拍摄起始的零件21， 在接着的步骤103中，将起始的零件21的拍摄图像作为基准图像存储 在存储装置14中。

然后，进入步骤104，通过安装头移动装置15使标记照相机18 沿零件21的排列方向（X方向或Y方向）移动规定量。其中，“规定 量”是设定连续地拍摄的间隔（照相机移动量）的值，设定为与成为测 量对象的零件间距相比非常短的间隔。然后，进入步骤105，通过标记 照相机18进行拍摄，接着在步骤106中，计算该拍摄图像和存储在存 储装置14中的基准图像（起始的零件21的拍摄图像）的相关值，并 将该相关值存储在存储装置14中。

然后，进入步骤107，判断从起始的零件21的位置开始的照相机 移动量是否超过托盘20的宽度，如果判断为照相机移动量未超过托盘 20的宽度，则重复上述的步骤104～106的处理。由此，使标记照相机 18一边沿零件21的排列方向移动一边连续地拍摄，在每次拍摄时计算 该拍摄图像和基准图像的相关值，并将该相关值的数据按时间序列存 储在存储装置14中。

之后，在标记照相机18的移动量超过了托盘20的宽度的时刻， 从步骤107进入步骤108，分析存储在存储装置14中的相关值的时间 序列数据，查找相关值的峰值点。之后，进入步骤109，计算相关值的 峰值点间的照相机移动量，将该计算值作为零件间距存储在存储装置 14中。此时，也可以分别计算所有的峰值点间的照相机移动量，对每 个零件21存储零件间距，或者也可以计算所有的峰值点间的照相机移 动量的平均值，将该平均值作为通用的零件间距存储。

然后，进入步骤110，计数相关值的峰值点的数量，将该峰值点 的数量作为零件数存储在存储装置14中，结束本程序。

根据本程序，使标记照相机18沿X方向移动，测量X方向的零 件间距并且计数X方向的零件数，使标记照相机18沿Y方向移动，测 量Y方向的零件间距并且计数Y方向的零件数。

如以上说明的本实施例，如果使用互相关法测量零件间距，则由 于拍摄图像内的零件21和其背景部分之间的亮度差较小等原因，即使 在零件识别精度差的拍摄条件下，由于从拍摄了相关值成为峰值点的 拍摄图像的标记照相机18的位置就判明零件21的位置，所以能够根 据相关值的峰值点间的标记照相机18的移动量高精度地测量零件间 距。

另外，如图4所示，即使存在照明变化等引起的局部亮度变化、 零件21的旋转错位、零件21上面的杂质或污渍等，由于相关值在该 零件21的中心位置处成为峰值，所以能够从相关值的峰值点间的标记 照相机18的移动量高精度测量零件间距，能够提高相对于照明变化等 引起的局部亮度变化、旋转错位、杂质或污渍等的坚固性。

另外，本实施例中，在使标记照相机18一边沿零件的排列方向移 动一边连续地拍摄时，由于将起始的零件21的拍摄图像作为基准图像 使用，因此在测量零件间距时，能够将以相同的拍摄条件拍摄的起始 的零件21的拍摄图像作为基准图像，能够容易获得正确的基准图像。

其中，基准图像不限于起始的零件21的拍摄图像，例如也可以将 预先将与测量零件间距的零件21相同的零件收纳于照相机的视野中心 （基准位置）而拍摄得到的图像作为基准图像存储在存储装置中。此 时，优选以与零件间距测量时的拍摄条件相同的拍摄条件（背景、照 明条件、照相机位置等）拍摄基准图像。

另外，本实施例中，作为对拍摄图像的变动的周期性进行评价的 方法，使用了互相关法，但也可以使用频率解析对拍摄图像的变动的 周期性进行评价，该情况下，由于不要求拍摄图像的零件识别精度， 因此即使在零件识别精度差的拍摄条件下、或存在照明变化等引起的 局部亮度变化、旋转错位、杂质或污渍等，也能够根据拍摄图像的变 动的一个周期量的照相机移动量测量零件间距。

另外，本实施例中，对在托盘20上排列成矩阵状的零件21的间 距进行了测量，但也可以对例如收纳于带式供料器的零件收纳带上的 零件的间距进行测量，或对由散装式供料器等的各种供料器供给的零 件的间距进行测量。

另外，本发明不限定于供料器，可广泛应用于测量排列有同一形 状的零件的装置中的零件间距的系统并实施等，在不脱离宗旨的范围 内可进行各种变更并实施。