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公開番号2025047138
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023155445
出願日2023-09-21
発明の名称3次元計測装置及び3次元計測方法
出願人JUKI株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01B 11/25 20060101AFI20250326BHJP(測定;試験)
要約【課題】1つの部品に光反射率が高い認識対象と光反射率が低い認識対象とが含まれる場合でも、各認識対象を同じ計測装置で適切に認識可能とすること。
【解決手段】3次元計測装置は、第1認識対象である電極と、電極よりも光反射率が低い第2認識対象とを有する部品に、周期が異なるパターン光を投影する投影装置と、パターン光が投影された第1認識対象及び第2認識対象の撮像を別々に行う撮像装置と、第1認識対象の第1画像データに基づいて第1認識対象を画像認識し、第2認識対象の第2画像データに基づいて第2認識対象を画像認識する処理装置と、を備え、撮像条件と画像認識条件とを含む計測条件が、第1認識対象と第2認識対象とで異なる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１認識対象と、前記第１認識対象よりも光反射率が低い第２認識対象とを有する部品に、位相が異なるパターン光を投影する投影装置と、
前記パターン光が投影された前記第１認識対象及び前記第２認識対象の撮像を別々に行う撮像装置と、
前記第１認識対象の第１画像データに基づいて前記第１認識対象を画像認識し、前記第２認識対象の第２画像データに基づいて前記第２認識対象を画像認識する処理装置と、を備え、
撮像条件と画像認識条件とを含む計測条件が、前記第１認識対象と前記第２認識対象とで異なる、
３次元計測装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２認識対象の前記計測条件は、前記第１認識対象の前記計測条件と比べて、前記撮像装置のカメラゲインが高い、
請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項３】
前記第２認識対象の前記計測条件は、前記第１認識対象の前記計測条件と比べて、画像中の認識対象領域と背景領域とを区分する閾値が低い、
請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項４】
前記第２認識対象の前記計測条件は、前記第１認識対象の前記計測条件と比べて、撮像回数が多く、
前記処理装置は、複数の前記第２画像データの合成処理を行う、
請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項５】
前記投影装置は、前記部品に複数方向から別々に前記パターン光の投影を行い、
前記撮像装置は、前記複数方向からの前記パターン光により別々に撮像を行い、
前記処理装置は、前記複数方向の前記パターン光による画像データのいずれか一部で認識に失敗した場合、認識に成功した他の画像データに基づいて画像認識を行う、
請求項１から４のいずれか１項に記載の３次元計測装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記第１画像データの一部にサチレーション領域が含まれることに起因して前記サチレーション領域の認識に失敗した場合、
前記部品の形状データに基づいて、前記サチレーション領域が前記第１認識対象の一部であるか否かを判定し、
前記サチレーション領域が前記第１認識対象の一部であると判定した場合に、前記第１認識対象の認識結果を用いて前記サチレーション領域を補完する処理を行う、
請求項１から４のいずれか１項に記載の３次元計測装置。
【請求項７】
前記第１認識対象は、前記部品のボディから突出する電極の先端部であり、
前記第２認識対象は、暗色樹脂からなる前記ボディから突出するボスの先端部である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の３次元計測装置。
【請求項８】
第１認識対象と、前記第１認識対象よりも光反射率が低い第２認識対象とを有する部品に、位相が異なるパターン光を投影し、前記パターン光が投影された前記第１認識対象の第１撮像を行うステップと、
前記部品に、前記パターン光を投影し、前記パターン光が投影された前記第２認識対象の第２撮像を行うステップと、
前記第１認識対象の第１画像データに基づいて前記第１認識対象を画像認識し、前記第２認識対象の第２画像データに基づいて前記第２認識対象を画像認識するステップと、を備え、
撮像条件と画像認識条件とを含む計測条件が、前記第１認識対象と前記第２認識対象とで異なる、
３次元計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、３次元計測装置及び３次元計測方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
物体の３次元計測方法として、特許文献１に開示されているような位相シフト法が知られている。位相シフト法に基づいて物体の３次元形状を計測する場合、正弦波状の明度分布の縞パターン（パターン光）が位相シフトしながら物体に投影される。縞パターンが投影された物体が撮像されることにより、物体の画像が取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１２４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３次元計測方法の用途の１つに、電子機器への部品装着がある。部品の電極などの認識対象を３次元計測し、計測結果に基づいて基板などへの部品装着が行われる。部品の電極は、光反射率が高く、認識しやすい一方、過剰な光反射によりサチレーション（画像の輝度値の飽和）が発生しやすい。一方、部品の樹脂部などは、電極と比べて光反射率が低く、コントラストが付きにくいため認識が困難である。そのため、１つの部品に光反射率が高い認識対象と光反射率が低い認識対象とが含まれる場合、それぞれの認識に適した専用の計測装置を別々に設ける必要がある。
【０００５】
本発明の態様は、１つの部品に光反射率が高い認識対象と光反射率が低い認識対象とが含まれる場合でも、各認識対象を同じ計測装置で適切に認識可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、第１認識対象と、前記第１認識対象よりも光反射率が低い第２認識対象とを有する部品に、位相が異なるパターン光を投影する投影装置と、前記パターン光が投影された前記第１認識対象及び前記第２認識対象の撮像を別々に行う撮像装置と、前記第１認識対象の第１画像データに基づいて前記第１認識対象を画像認識し、前記第２認識対象の第２画像データに基づいて前記第２認識対象を画像認識する処理装置と、を備え、撮像条件と画像認識条件とを含む計測条件が、前記第１認識対象と前記第２認識対象とで異なる、３次元計測装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、第１認識対象と、前記第１認識対象よりも光反射率が低い第２認識対象とを有する部品に、位相が異なるパターン光を投影し、前記パターン光が投影された前記第１認識対象の第１撮像を行うステップと、前記部品に、前記パターン光を投影し、前記パターン光が投影された前記第２認識対象の第２撮像を行うステップと、前記第１認識対象の第１画像データに基づいて前記第１認識対象を画像認識し、前記第２認識対象の第２画像データに基づいて前記第２認識対象を画像認識するステップと、を備え、撮像条件と画像認識条件とを含む計測条件が、前記第１認識対象と前記第２認識対象とで異なる、３次元計測方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、１つの部品に光反射率が高い認識対象と光反射率が低い認識対象とが含まれる場合でも、各認識対象を同じ計測装置で適切に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施形態に係る電子部品実装システムの一例を模式的に示す図である。
図２は、実施形態に係る３次元計測装置の一例を示す模式図である。
図３は、実施形態に係る３次元計測装置の一例を示す模式図である。
図４は、実施形態に係る処理装置の一例を示す機能ブロック図である。
図５は、本実施形態に係るパターンデータの一例を示す模式図である。
図６は、実施形態に係る部品の一例を示した側面図（Ａ）および下面図（Ｂ）である。
図７は、実施形態に係る部品の撮像を説明する説明図である。
図８は、実施形態に係る計測条件の具体例を示す図である。
図９は、実施形態に係る画像合成処理を説明するための模式図である。
図１０は、実施形態の処理装置が実行する画像認識処理の認識アルゴリズムを説明するための説明図である。
図１１は、実施形態の処理装置による画像認識の第１補完処理の一例を示す説明図である。
図１２は、実施形態の処理装置による画像認識の第２補完処理の一例を示す説明図である。
図１３は、実施形態に係る３次元計測方法を示すフローチャートである。
図１４は、実施形態に係る電子部品実装システムの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明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、本発明はこれに限定されない。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。
（【００１１】以降は省略されています）

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