圖像識別裝置和圖像識別方法

專利名稱：圖像識別裝置和圖像識別方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像識別裝置和一種圖像識別方法，其中獲取待識別物體的圖像并且對該圖像進行識別處理。
背景技術：
在生產電子元件或器件的領域中廣泛使用圖像識別方法，其中，由攝像機拍攝待識別物體(例如電子元件或電路板)的圖像，并且識別作為圖像拍攝結果的圖像以辨識待識別物體并且檢測其位置。作為使用圖像識別方法的一個例子，在安裝電子元件前進行焊料印刷(solder print)，其后進行印刷的檢查。在印刷檢查中，利用圖像識別檢測印刷在電路板的電極上的焊糊(cream solder)的印刷狀態，即印刷的焊料的印刷位置或所加的焊料的量，以決定印刷狀態是否良好。如JP-A-4-104044或JP-A-2000-2667中所提出。
為了改善焊料接合的性質，電路板的某些電極可以具有一個焊料勻平件，所述焊料勻平件具有在該電極的表面上形成的焊料薄膜。當印刷在具有這種焊料勻平件的電極上的焊糊為待識別物體時，幾乎不可能根據圖像識別來辨識所述焊糊。另外，幾乎不可能同時辨識在電路板上的電極和在電極上的焊糊。即，為了辨識焊糊，必需根據亮度的不同，將該焊糊的印刷部分與焊料勻平件的表面區分開。然而，由于焊料勻平件和焊糊包括實質上相同的材料，因此在拍攝的圖像上幾乎不出現明顯的亮度差別。這樣，難于進行高度精確的識別。另外，必需得到在不同的照明條件下拍攝的多個圖像，使得獲取圖像需要很多時間和幾乎不能縮短識別的拍節時間(tacttime)。

發明內容
本發明的一個目的是要提供一種可以改善識別精度的圖像識別裝置和圖像識別方法，另外還要提供一種可以縮短識別拍節時間的圖像識別裝置和圖像識別方法。
在根據本發明的一個圖像識別裝置中，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別裝置包括當拍攝圖像時，將照明光投射至待識別物體上的一照明部分；接收該照明光的反射光以拍攝該要識別物體的圖像的一攝像機；和用于識別由該攝像機得到的圖像數據的一識別處理部分，其中，該照明部分將照明光從一光投射方向投射在待識別物體上，在該光投射方向上，來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收。
在根據本發明的一個圖像識別裝置中，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別裝置包括當拍攝圖像時，將照明光投射至待識別物體上的一照明部分；接收該照明光的反射光，以拍攝該要識別物體的圖像的一攝像機；和用于識別由該攝像機得到的圖像數據的一識別處理部分，其中，該照明部分包括用于將白色照明光從一第一光投射方向投射在待識別物體上的第一照明單元，在該第一光投射方向上，來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收；以及將彩色照明光從一第二光投射方向投射在待識別物體的第二照明單元，在該第二光投射方向上，來自該第一表面的反射光被攝像機接收。
在根據本發明的一種圖像識別方法中，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別方法包括下列步驟當利用照明部分的照明光照射待識別物體并且從上部接收照明光的反射光以拍攝要識別物體的圖像時，從來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收的一光投射方向利用照明光照射待識別物體。
在根據本發明的一種圖像識別方法中，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別方法包括下列步驟當利用一個照明部分的照明光照射待識別物體并且該從上部接收照明光的反射光以拍攝要識別物體的圖像時，從來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收的一第一光投射方向利用第一照明單元的白色照明光照射待識別物體；并且從來自該第一表面的反射光被攝像機接收的一第二光投射方向利用第二照明單元的彩色照明光照射待識別物體。
根據本發明待識別物體被照明部分的照明光照射并且當從上部接收照明光的反射光以拍攝待識別物體的圖像時，待識別物體被從來自具有光澤的第一表面的規則反射光不被攝像機接收的光投射方向發出的照明光照射。這樣，第一表面可以精確地與光澤度比該第一表面的光澤度低的第二表面區分開。
另外，根據本發明，當待識別物體被照明部分的照明光照射，并且該照明光的反射光被從上部接收以拍攝待識別物體的圖像時，該待識別物體被第一照明單元發出的白色照明光從來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收的一第一光投射方向照射，而該待識別物體被第二照明單元發出的彩色照明光從來自該第一表面的反射光被攝像機接收的一第二光投射方向照射。這樣，從由圖像拍攝操作得到的圖像，可在相同的識別屏幕上辨識第一表面和第二表面。


圖1為根據本發明的一實施例的絲網處理印刷裝置的正視圖；圖2為根據本發明的一實施例的絲網處理印刷裝置的側視圖；圖3為根據本發明的一實施例的絲網處理印刷裝置的平面圖；圖4(a)和4(b)為利用根據本發明的一實施例的絲網處理印刷裝置制造的印刷電路板表面的部分平面圖；圖5(a)為作為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置待識別物體的一塊電路板的平面圖；圖5(b)為作為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置待識別物體的一塊電路板的部分截面圖；圖6為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元截面圖；圖7(a)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明部分的結構的說明圖；圖7(b)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明光的光投射方向的說明圖；圖8(a)和8(b)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的光源布置的說明圖；圖9(a)～9(c)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明光的光投射方向的說明圖；圖10(a)和10(b)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明光的光投射方向的說明圖；圖11為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明光的光投射方向的說明圖；圖12(a)和12(b)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的獲取的圖像的視圖；圖13為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的獲取的圖像的視圖；圖14(a)和14(b)為根據本發明的一實施例的圖像識別裝置的圖像拍攝單元的照明光的光投射方向的說明圖。
具體實施例方式
現在，參照

本發明的實施例。首先，參見圖1、2和3，說明絲網處理印刷裝置(screen process printing device)的結構。如下所述，該絲網處理印刷裝置不僅是將焊糊印刷在其上安裝有電子元件的電路板上的一個印刷機構，而且可以作為一個印刷檢查裝置，用于確定印刷狀態是否良好。
在圖1和圖2中，電路板定位部分1包括具有X-軸工作臺2和Y軸工作臺3的可移動工作臺；疊置其上的θ-軸工作臺4；以及設置其上的Z-軸工作臺5。在Z-軸工作臺5上，設置一個電路板保持部分7，用于從下部通過夾持件8保持電路板6。要印刷的電路板6利用圖1和圖3所示的裝載傳送帶14輸送至電路板定位部分1上。驅動該電路板定位部分1，使該電路板6在XY方向移動，并定位于印刷位置和電路板識別位置上，如下所述。經過印刷的電路板6由卸載傳送帶15輸送。
在電路板定位部分1上面設置一個絲網掩膜10。該絲網掩膜10包括一個安裝在座11上的一個掩膜板12。電路板6通過該電路板定位部分1與該掩膜板12對準，并從下部鄰接于該板上。如圖5(a)所示，在電路板6的形成電路的表面上設有用于連接電子元件的矩形電極16和17。在電極16和17的表面上形成焊料勻平件，而且焊料勻平件的形成表面16a作為具有光澤的第一表面。
在絲網掩膜10上，設有一個壓印頭13，可以在水平方向自由地往復移動。當電路板6鄰接在該掩膜板12的下表面上時，將焊糊9施加于該掩膜板12，并使該壓印頭(squeegee head)13的壓印件13a鄰接于該掩膜板12的表面上并滑動。這樣，焊糊9通過在該掩膜板12上設置的圖案孔而印刷在該電路板6的印刷表面上。如圖5(a)所示，焊糊9印刷在電極16和17的焊料勻平件形成表面16a上。在印刷狀態下，該焊糊9的焊料表面9a，可作為具有比該焊料勻平件形成表面16a的光澤度低的光澤的第二表面。
在該絲網掩膜10上設有作為圖像拍攝裝置的一個圖像拍攝單元20。如圖4(a)所示，通過上述X-軸工作臺21和Y軸工作臺22使該圖像拍攝單元20在X和Y方向移動。該X軸工作臺21和Y軸工作臺22用作使該圖像拍攝單元20移動的圖像拍攝移動裝置。該圖像拍攝移動裝置使該圖像拍攝單元20相對于該掩膜板12移動，使該圖像拍攝單元20可拍攝在該掩膜板12的任意位置上的圖像。
如圖4(b)所示，通過該Y軸工作臺3使該電路板定位部分1從絲網掩膜10的下部在Y方向移動，以將夾緊的電路板6移動至電路板的識別位置(又參見圖2)。在這個狀態下，該圖像拍攝單元20移動至在電路板定位部分1上的電路板6。這樣，該圖像拍攝單元20可拍攝該電路板6的任意位置。在絲網處理印刷后，通過拍攝其上印刷有焊料的作為該圖像拍攝單元20待識別物體的電路板6的圖像，進行印刷檢查。
如圖5(b)所示，在印刷檢查中，電極16和17在作為待識別物體的電路板6上，以矩形邊界與電路板6的表面隔開并且向上突出焊料勻平件的厚度。另外，焊糊9印刷在每一個焊料勻平件形成表面16a上。具體地說，由該圖像拍攝單元20拍攝的圖像，作為印刷檢查識別圖像時的識別表面。該識別表面包括一個為電路板6的表面的背景表面，焊料勻平件形成表面16a(第一表面)，和印刷在該焊料勻平件形成表面16a上的焊糊9的焊料表面9a(第二表面)。在印刷檢查的識別處理中，在該背景表面中將該焊料勻平件形成表面16a與焊料表面9a區分開以得到焊料印刷面積。然后，將該焊料印刷面積與預先設定的檢查閾值比較，以決定印刷狀態是否良好。
現參見圖6，說明該圖像拍攝單元20的結構。如圖6所示，在該圖像拍攝單元20中，使一個變焦距光學系統24與能夠拍攝彩色圖像的一個攝像機23連接；并且照明部分25設置在該變焦距光學系統24的下面。當拍攝圖像時，該照明部分25將照明光投射在作為要識別物體的電路板的表面上。該攝像機23從上部通過該變焦距光學系統24，接收由該照明部分25發出的和被電路板6反射的光的反射光，以拍攝待識別物體的圖像。通過攝像機23得到的識別表面的圖像數據經過由識別處理部分30進行的識別處理，并將識別的結果送至一個控制部分33。
現在說明該照明部分25的結構。如下所述，該照明部分25包括多個照明單元，所述照明單元具有下級的照明單元26、中間級的照明單元27，上級照明單元28和共軸的照明單元29，以便在各種照明條件下利用照明光照射位于下部的電路板6。這些照明單元由控制部分33通過一個照明控制部分31控制。
在這種情況下，該下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28分別為環形的照明單元，其中，光源圍繞攝像機23的圓形的圖像拍攝區域25a設置。這些照明單元的該下級照明單元26可以由一個下級照明轉動和驅動部分32驅動，圍繞著圖像拍攝區域25a轉動一個預定角度。該圖像拍攝單元20，識別處理部分30，照明控制部分31和下級照明轉動和驅動部分32構成用于進行識別處理的圖像識別裝置，以便拍攝絲網處理印刷裝置中電路板的圖像以檢查印刷情況。
現在，參照圖7說明每一個照明單元的照明功能。在下級照明單元26和中間級照明單元27中，分別具有多個LED 36的光源部分35在半徑方向圍繞著圖像拍攝區域25a設置。該下級照明單元26和中間級照明單元27分別從圖7(b)所示的箭頭a和b的方向以θ1和θ2的照射角度(由照明光的光投射方向和水平方向(電路板6的表面)所形成的角度)，將照明光投射在位于該圖像拍攝區域25a內的待識別物體上。
該上級照明部分28具有光源部分，它由在該中間級照明單元27上面的一個部分中以環形設置的LED組成，并且從上部將照明光投射在位于該圖像拍攝區域25a內的待識別物體上。另外，該共軸的照明單元29位于設置在該變焦距光學系統24下面的半反射鏡(half mirror)29a的一側。從由LED組成的光源部分水平投射的照明光，被該半反射鏡29a向下反射，以便從共軸方向照射待識別物體。
現在說明從每一個照明單元投射的照明光。圖8(a)和8(b)分別表示在該下級照明單元26和中間級照明單元27中的光源部分的水平位置。在該下級照明單元26和中間級照明單元27的每一個中，八個光源部分圍繞該圖像拍攝位置25a徑向設置。照明光從每一個光源部分投射至該圖像拍攝位置25a的中心。
如圖8(a)所示，在設置在該下級照明單元26中的八個光源部分的0°、90°、180°和270°的四個方向上，設置具有發射紅色光的紅光光源部分35R。在與該紅光光源部分35R成45°角的四個方向上，設置具有發射白色光的LED的白光光源部分35W。
因此，如圖7(b)所示，當該下級照明單元26發光時，在電路板6表面上形成的處于水平位置的電極16和在電極16上形成的焊糊9，被從來自照射角度θ1的方向(見箭頭a)的白色光和紅色光所照射。這時，如上所述該白色光和紅色光分別只從水平面內確定的方向投射出來。設定在該下級照明單元26中的每一個光源部分的附接方向，使照射角度θ1為45°或更小。
如圖8(b)所示，設置在該中間級照明部分27中的八個光源部分為具有全部發射紅色光的LED的紅光光源部分35R。如圖7(b)所示，當該中間級照明部分27發光時，在該電路板6的表面上形成的，在水平位置的電極16和在該電極16上的焊糊9被從所有周邊方向(參見箭頭b)以照射角θ2照射紅色光。
在該上級照明單元28和共軸照明單元29中，設置著分別具有發射紅色光的LED的光源部分。如圖7(b)所示，當該上級照明單元28發光時，在電路板6的表面上形成的電極16和在電極16上的焊糊9，被從相對于垂直方向略微傾斜的方向(參見箭頭c)發出的紅色光照射。另外，當該共軸照明單元29發光時，被半反射鏡29a向下反射的紅色光，從共軸方向(見箭頭d)投射在該電極和焊糊上。
如上所述，形成圖像識別裝置。下面說明為了對上面印刷有焊糊的作為待識別物體的電路板進行印刷檢查而實行的圖像識別方法。在該圖像識別方法中，在通過拍攝電路板6的表面的圖像而得到的屏幕(screen)的背景表面上，將該焊料勻平件形成表面16a與焊料表面9a區分以得到焊料印刷面積。然后，將該焊料印刷面積與預先設定的檢查閾值進行比較，以決定該印刷狀態是否良好。
第一實施例當印刷檢查時，使一塊印刷電路板6移動至圖像拍攝位置，和使該圖像拍攝單元20設置在要檢查的電路板16的位置上。這時，如圖9(a)所示，進行對準，使得上面印刷有焊糊9的矩形電極16的四個側面的輪廓線，即在電路板6的表面上的邊界，分別大致對應于0°、90°、180°和270°的方向。
然后，當用攝像機23拍攝圖像時，只使用下級照明單元26。另外，只使八個光源部分中的四個白光光源部分35W發光，以拍攝要檢查的電路板6上的位置的圖像。如圖9(b)所示，在這個圖像拍攝中，焊糊9的焊料表面9a和焊料勻平件表面16a由來自箭頭a(見圖7(b))所示的方向的白色光照射。照射焊料表面9a的這些照明光中的照明光(見箭頭a1)，被光澤度低的焊料表面9a不規則反射。該不規則反射光被上部攝像機23接收(見圖6)。
然后，在照射焊料勻平件表面16a的照明光(見箭頭a2)中，相應的部分被該焊料勻平件表面16a大致規則反射，其中該焊料勻平件表面16a具有在與水平面中的照射方向(角度θ3)對應的特定方向上的光澤。這時，在水平面中從白光光源部分35W發射的照明光的光投射方向，大致設定至相對于電極16的邊界線成45°的方向。這樣，水平面中規則反射光的反射方向被偏移如圖9c的虛線箭頭所示。因此，該上部攝像機23不能接收該規則反射光。然后，只有在電極16的拐角部分上的焊料勻平件形成表面16a規則地向上反射來自傾斜方向的照明光，并且該規則反射光被攝像機23接收。當將θ3設定為45°時，可以采用攝像機23不接收規則反射光的角度，并且根據實際條件可將該角度設定為75°或更小。
圖12(a)表示通過在上述的照明條件下拍攝圖像得到的一個識別表面。這個識別表面上的圖像包括在表示電路板6的表面的背景表面上的電極16，和電極16上印刷的焊糊9。在圖12(a)中，如上所述，與電極16的焊料勻平件形成表面16a相應的元件的勻平件平行部分16c具有該白色照明光的規則反射光不被攝像機23接收的照明條件，它們在屏幕上的亮度低。只有電極的拐角部分16a上的亮度高，如上所述在該部分該規則反射光被攝像機接收。
因此，焊料表面9a的不規則反射光被接收，使得其圖像以一定程度的亮度被拍攝的焊料部分9由于亮度的差別而可以清晰地與該圖像上的勻平件平行部分16c區分，因此，可以高精度地辨識上面形成焊料勻平件的電極16上的焊糊9。
圖12(b)表示用于比較的利用通常的圖像識別方法得到的一個識別屏幕，其中，當使用同樣印刷有焊糊9的電極16作為待識別物體時，白色照明光從所有方向投射出來。在這種情況下，由于照明光不但從傾斜方向，而且從法線方向入射在該焊料勻平件表面16a上，因此從具有光澤的該焊料勻平件表面16a規則反射光入射在攝像機23上。因此，可以大致完全地或部分地獲取該焊料勻平件表面16a具有高亮度的圖像。相應地，由于該圖像和接收該焊糊9的不規則反射光的圖像之間的亮度差模糊，因此只能模糊地辨識在電極16上的焊糊9。
如上所述，在根據這個實施例的圖像識別方法中，設置具有被電路板的表面上的矩形邊界劃分開的焊料勻平件形成表面16a和印刷在該焊料勻平件形成表面16a上的焊糊9的電路板6作為待識別物體。然后，作為由該圖像拍攝單元20識別待識別物體的識別表面的該電路板6的上表面，在電路板6的作為背景表面的表面中，包括具有作為具有光澤的第一表面的焊料勻平件形成表面16a和作為光澤度比該焊料勻平件形成表面16a的光澤度低的第二表面的焊料表面9的電極16a。
當電路板6的上表面被照明部分25的照明光照射并且從上部接收該照明光的反射光，以拍攝該電路板6的上表面的圖像時，則從攝像機23不接收來自該焊料勻平件表面16a的規則反射光的光投射方向發出的照明光照射該電路板6的上表面。具體地說，如圖7(b)所示該電路板的上表面被從其中由光投射方向與焊料勻平件表面16a和電路板6的表面形成的照射角θ1在垂直平面中為45°或更小的方向，以及如圖9(c)所示從其中光投射方向與焊料勻平件表面16a和電極16的邊界形成的角度θ3在水平面中為75°或更小的方向發出的白色照明光照射。
這樣，根據明顯的亮度差，可以辨識焊料勻平件表面16a和焊料表面9a。即使當實質包括實質相同的材料的焊糊9印刷在焊料勻平件表面16a上時，可以改善識別精度以便以高精度檢測焊料面積。
在上述的實施例中，說明了進行對準使表示電極16的輪廓的四個邊的邊界大致分別與0°、90°、180°和270°的方向相應的例子。然而，如圖14(a)所示，當在電路板6上的電極16的方向從圖9(a)所示的狀態傾斜角度α時，下級照明轉動和驅動部分32(見圖6)使該下級照明單元26轉動相同的角度α。這樣，如圖14(b)所示，白色照明光從與圖9(c)所示例子的方向相同的光投射方向投射在焊料勻平件形成表面上。
另外，上述的實施例表示在作為待識別物體的其中焊糊9印刷在具有焊料勻平件形成表面16a的電極16上的電路板6的例子。然而，本發明可適用于不是上述待識別物體的其他組合，以及包括背景表面、具有光澤的第一表面和在識別表面中光澤度比第一表面光澤度低的第二表面的待識別物體，其中該第一表面被該背景表面中的矩形邊界劃分開，并且該第二表面設置在該第一表面上。
第二實施例當進行印刷檢查時，將印刷電路板6移動至圖像拍攝位置和將圖像拍攝單元20設置在要檢查的電路板6的位置上。這時，如圖9(a)所示，進行對準，使得上面印刷有焊糊9的矩形電極16的四個邊的輪廓(即電路板6的表面上的邊界)大致分別與0°、90°、180°和270°的方向相應。
當由攝像機23拍攝圖像時，一起使用下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28。首先，說明下級照明單元26的照明狀態。如圖9(a)所示，當拍攝圖像時，所有四個白光光源部分35W和四個紅光光源部分35R都發光，以利用照明光照射要檢查的電路板6的位置。圖9(b)表示從白光光源部分35W發出的白色照明光的反射狀態。焊糊9的焊料表面9a和焊料勻平件形成表面16a，被從箭頭a(見圖7(b))所示的方向發出的白色照明光照射。照射焊料表面9a的這些照明光中的照明光(見箭頭a1)被光澤度低的焊料表面9a不規則反射，并且該不規則反射光被上面的攝像機23(見圖6)接收。
然后，在照射焊料勻平件表面16a的照明光(見箭頭a2)中，相應的部分被焊料勻平件表面16a規則反射，其中該表面16a具有與在水平面上的光投射方向(角度θ3)相應的特定方向上的光澤。這時，從在水平面上的白光光源部分35W發出的照明光的光投射方向，大致設定至相對于電極16的邊界大約為45°的方向。這樣，如圖9(c)中的虛線箭頭所示，在水平面上，該規則反射光的反射方向偏移。相應地，上部攝像機23不接收該規則反射光。θ3設定為45°，但可以使用攝像機23不接收該規則反射光的角度，并且根據實際條件，可將該角度設定為75°或更小。
圖10表示從紅光光源部分35R發出的紅色照明光的入射方向和反射狀態。如圖10(a)所示，這些紅色的照明光從法線方向入射在矩形電極16的四個邊的邊界上。如圖10(b)所示，焊糊9的焊料表面9a和焊料勻平件表面16a由從箭頭e所示的方向發出的紅色照明光照射。
照射該焊料表面9a的這些照明光(見箭頭e1)中的照明光，被具有暗光澤的焊料表面9a不規則反射，并且該不規則反射光被上部攝像機23(見圖6)接收。在照射焊料勻平件表面16a的照明光中(見箭頭e2)，相應的部分被焊料勻平件表面16a規則反射，其中該表面16a在與入射角相應的特定方向上具有光澤。一部分的規則反射光向上反射，并被攝像機23接收。
圖11表示被中間級照射單元27和上級照射單元28發出的照明光的反射狀態。當拍攝圖像時，中間級照射單元27和上級照射單元28相應地從箭頭b和c的方向，將紅色光照明光投射至焊糊9的焊料表面9a和焊料勻平件表面16a上。照射焊料表面9a的這些照明光中的照明光被光澤度低的焊料表面9a不規則反射，并且該不規則反射光同樣被上部攝像機23接收。另外，在照射焊料勻平件表面16a的照明光中，相應的部分被具有光澤的焊料勻平件表面16a規則地向上反射，并被攝像機23接收。
圖13表示在上述的照明條件下通過拍攝圖像得到的識別屏幕。這個識別屏幕表示在表示電路板6的表面的背景表面中的包括電極16和印刷在電極16上的焊糊9的一個彩色圖像。在圖13中，電極16的焊料勻平件形成表面16a顯示為由從該下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28發出的紅色照明光的規則反射光呈現的紅色部分。這里，該焊料勻平件形成表面16a也被該下級照明單元26的白色照明光照射。然而，由于如上所述，該白色照明光的規則反射光被反射至攝像機23不接收的方向，因此該焊料勻平件形成表面16a不能通過該白色照明光高亮度發亮。
相反，該焊糊9的焊料表面9a向上反射從該下級照明單元26發出的白色照明光的不規則反射光，以及從該下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28發出的紅色照明光的不規則反射光。攝像機23接收該不規則反射光，使該焊糊9顯示為略包括紅色的白色部分，并且可以明顯地與顯示為紅色部分的該焊料勻平件表面16a區分開。
如上所述，在根據這個實施例的圖像識別方法中，將具有被電路板表面上的矩形邊界劃分開的焊料勻平件形成表面16a以及印刷在該焊料勻平件形成表面16a上的焊糊9的電路板6作為待識別物體。然后，作為由圖像拍攝單元20識別的物體的識別表面的電路板6的上表面，在作為背景表面的電路板6的表面上，包括具有作為具有光澤的第一表面的焊料勻平件形成表面6a以及作為光澤度比該焊料勻平件形成表面16a暗的第二表面的焊料表面9a的電極16。
當電路板6的上表面被照明部分25的照明光照射并且該照明光的反射光被從上部接收，以拍攝該電路板6的上表面的圖像時，該電路板6的上表面被從攝像機23不接收來自焊料勻平件表面16a的規則反射光的光投射方向的照明光照射。具體地是，如圖7(b)所示，該電路板的上表面被從其中由光投射方向與焊料勻平件表面16a和電路板6的表面形成的照射角θ1在垂直平面中為45°或更小的方向，以及如圖9(c)所示從其中光投射方向與焊料勻平件表面16a和電極16的邊界形成的角度θ3在水平面中為75°或更小的方向發出的白色照明光照射。
另外，在圖像拍攝中，通過下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28的紅光光源部分35R，從攝像機23接收從焊料勻平件表面16a發出的規則反射光的光投射方向，以紅色照明光(彩色照明光)以及白色照明光照射電路板6的上表面。也就是說，在根據這個實施例的圖像識別方法中，下級照明單元26的白光光源部分35W作為發出白色照明光的第一照明裝置。該下級照明單元26、中間級照明單元27和上級照明單元28的紅光光源部分35R作為發出彩色照明光的第二照明裝置。
這樣，根據紅色部分和白色部分之間的明顯的色差，可以辨識焊料勻平件表面16a和焊料表面9a。即使當實質包括相同材料的焊糊9印刷在焊料勻平件表面16a上時，可以改善識別精度，以便以高精度檢測焊料面積。另外，在這個實施例中，由于在相同的識別屏幕上可以將焊糊9與焊料勻平件表面16a區分開，因此與在不同的照明條件下需要得到多個拍攝的圖像的通常的識別方法相比，可以更加縮短識別拍節時間。
在上述實施例中，說明了進行對準，使得表示電極16的輪廓的四個邊的邊界分別大致與0°、90°、180°和270°的方向相應的例子。然而，如圖14(a)所示，當電路板6上的電極16的方向從圖9(a)所示的狀態傾斜角度α時，下級照明單元26由一個下級照明轉動和驅動部分32(見圖6)轉動相同的角度α。這樣，如圖14(b)所示，白色照明光從與圖9(c)所示例子的光投射方向相同的光投射方向投射。
另外，上述實施例表示在具有焊料勻平件形成表面16a的電極16上印刷有焊糊9的電路板6作為待識別物體的例子。然而，本發明可以用在不是上述待識別物體的其他組合中，以及在識別表面中包括背景表面、具有光澤的第一表面和光澤度比第一表面的光澤度低的第二表面的待識別物體，其中在背景表面中，該第一表面被矩形邊界劃分開，并且第二表面設置在該第一表面上。
工業應用性根據本發明，待識別物體被照明部分的照明光照射，并且當從上部接收照明光的反射光以拍攝待識別物體的圖像時，待識別物體被從來自具有光澤的第一表面的規則反射光不被攝像機接收的光投射方向發出的照明光照射。這樣，第一表面可以精確地與光澤度比該第一表面的光澤度低的第二表面區分開。
另外，根據本發明，待識別物體被照明部分的照明光照射。當從上部接收該照明光的反射光以拍攝待識別物體的圖像時，該待識別物體被第一照明單元發出的白色照明光從第一光投射方向照射，其中在該第一光投射方向上來自該第一表面的規則反射光不被攝像機接收，而該待識別物體被第二照明單元發出的彩色照明光從第二光投射方向照射，其中在該第二光投射方向上來自該第一表面的反射光被攝像機接收。這樣，從由圖像拍攝操作得到的圖像，可在相同的識別屏幕上辨識第一表面和第二表面。
權利要求
1.一種圖像識別裝置，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別裝置包括拍攝圖像時將照明光投射至待識別物體上的一照明部分；接收所述照明光的反射光以拍攝所述要識別物體的圖像的一攝像機；和用于識別由所述攝像機得到的圖像數據的一識別處理部分，其中，所述照明部分將照明光從一光投射方向投射在待識別物體上，在所述光投射方向上來自所述第一表面的規則反射光不被攝像機接收。
2.如權利要求1所述的圖像識別裝置，其特征為，在所述光投射方向上，由所述光投射方向與所述第一表面和所述背景表面在垂直平面中形成的角度不大于45°，而所述光投射方向與所述第一表面和所述邊界在水平面中的形成的角度不大于75°。
3.如權利要求1所述的圖像識別裝置，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的一電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件以及在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
4.如權利要求2所述的圖像識別裝置，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
5.一種圖像識別裝置，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別裝置包括拍攝圖像時將照明光投射至待識別物體上的一照明部分；從上部接收所述照明光的反射光以拍攝所述要識別物體的圖像的一攝像機；和用于識別由所述攝像機得到的圖像數據的一識別處理部分；其中，所述照明部分包括用于將白色照明光從一第一光投射方向投射在待識別物體上的一第一照明單元，其中在所述第一光投射方向上來自所述第一表面的規則反射光不被攝像機接收；以及將彩色照明光從一第二光投射方向投射在待識別物體的一第二照明單元，其中在所述第二光投射方向上來自所述第一表面的反射光被攝像機接收。
6.如權利要求5所述的圖像識別裝置，其特征為，在所述第一光投射方向上，由所述光投射方向與所述第一表面和所述背景表面在垂直平面中形成的角度不大于45°，而所述光投射方向與所述第一表面和所述邊界在水平面中形成的角度不大于75°。
7.如權利要求5所述的圖像識別裝置，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
8.如權利要求6所述的圖像識別裝置，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面；所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
9.一種圖像識別方法，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別方法包括下列步驟當利用一照明部分的照明光照射待識別物體并且接收所述照明光的反射光以拍攝要識別物體的圖像時，從來自所述第一表面的規則反射光不被攝像機接收的一光投射方向利用照明光照射待識別物體。
10.如權利要求9所述的圖像識別方法，其特征為，在所述光投射方向上，由所述光投射方向與所述第一表面和所述背景表面在垂直平面中形成的角度不大于45°，而所述光投射方向與所述第一表面和所述邊界在水平面中形成的角度不大于75°。
11.如權利要求9所述的圖像識別方法，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
12.如權利要求10所述的圖像識別方法，其特征為，所述待識別物體為在焊料印刷后安裝電子元件用的電路板，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
13.一種圖像識別方法，其中，待識別物體包括一背景表面、具有光澤的一第一表面以及光澤度比第一表面的光澤度低的一第二表面，在所述背景表面中，所述第一表面被一矩形邊界劃分開并且所述第二表面設置在所述第一表面上，對拍攝待識別物體的一圖像所得到的圖像進行識別處理，以便在所述背景表面中區分所述第一表面與第二表面，所述圖像識別方法包括下列步驟當利用一照明部分的照明光照射待識別物體并且從上部接收所述照明光的反射光以拍攝要識別物體的圖像時，從來自所述第一表面的規則反射光不被攝像機接收的一第一光投射方向通過第一照明單元利用白色照明光照射待識別物體；并且從來自所述第一表面的反射光被攝像機接收的一第二光投射方向通過第二照明單元利用彩色照明光照射待識別物體。
14.如權利要求13所述的圖像識別方法，其特征為，在所述第一光投射方向上，由所述光投射方向與所述第一表面和所述背景表面在垂直平面中形成的角度不大于45°，而所述光投射方向與所述第一表面和所述邊界在水平面中形成的角度不大于75°。
15.如權利要求13所述的圖像識別方法，其特征為，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
16.如權利要求14所述的圖像識別方法，其特征為，所述背景表面表示所述電路板的表面，所述第一表面表示用于連接設置在所述電路板上的電子元件并且在其表面上形成有一焊料勻平件的一電極，并且所述第二表面表示印刷在所述電極上的焊糊。
全文摘要
在一種圖像識別方法中，拍攝印刷在形成有焊料勻平件的矩形電極(16)上的焊糊(9)的圖像，并加以識別以辨識該焊糊(9)。利用具有在徑向傾向45°的方向上設置的白光光源部分(35W)的照明單元，從其中該光投射方向和水平面在垂直平面中形成的角度(θ1)為45°或更小的光投射方向，以及從其中光投射方向和電極(16)的邊界在水平面中形成的角度(θ3)為75°或更小的光投射方向來投射白色照明光。這樣，來自具有光澤的焊料勻平件形成表面的規則反射光不被上面的攝像機接收，從而可以高精度地辨識焊料表面(9a)和焊料勻平件形成表面(16a)。
文檔編號H05K13/00GK1723387SQ200480001968
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月8日 優先權日2003年1月9日
發明者岡田康一, 山崎公幸, 木原正宏 申請人:松下電器產業株式會社