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公開番号2025155677
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024193683
出願日2024-11-05
発明の名称3次元計測装置、部品実装装置、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 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】3次元計測装置による部品の認識性能を向上すること。
【解決手段】3次元計測装置は、ボディ部と複数の電極部とを有する部品にパターン光を照射する投影装置と、パターン光が照射された部品を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された部品の画像データを処理するプロセッサを有する処理装置と、を備える。処理装置は、画像データから部品の形状を濃淡で示す第1階調画像データを生成し、第1階調画像データを部品の3次元点群データに変換し、3次元点群データからノイズを除去して電極部を抽出し、ノイズが除去された3次元点群データを第2階調画像データに変換し、第2階調画像データにおける複数の電極部のそれぞれの座標に基づいて、部品の基準位置を算出する。
【選択図】図16
特許請求の範囲【請求項１】
ボディ部と複数の電極部とを有する部品にパターン光を照射する投影装置と、
前記パターン光が照射された前記部品を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された前記部品の画像データを処理するプロセッサを有する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
前記画像データから前記部品の形状を濃淡で示す第１階調画像データを生成し、
前記第１階調画像データを前記部品の３次元点群データに変換し、
前記３次元点群データからノイズを除去して前記電極部を抽出し、
前記ノイズが除去された３次元点群データを第２階調画像データに変換し、
前記第２階調画像データにおける複数の前記電極部のそれぞれの座標に基づいて、前記部品の基準位置を算出する、
３次元計測装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記撮像装置は、前記撮像装置の光学系の焦点と前記電極部とを一致させた状態で前記部品を撮像し、
前記処理装置は、前記焦点の位置に基づいて、前記３次元点群データから前記電極部を抽出する、
請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項３】
前記処理装置は、前記３次元点群データから、前記ノイズとして前記ボディ部を除去する、
請求項２に記載の３次元計測装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記撮像装置の光学系の焦点と複数の電極部のうち少なくとも一部の電極部とを一致させた状態で前記部品を撮像し、
前記処理装置は、前記焦点付近の所定範囲に存在する前記電極部の３次元点群データに基づいて、前記部品の傾きを算出し、
前記部品の傾きを考慮して、前記３次元点群データから前記電極部を抽出する、
請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項５】
前記処理装置は、前記部品の傾きに基づいて、前記電極部の３次元点群データに複数の分割領域を設定し、
複数の前記分割領域のそれぞれについて、前記電極部の基準高さを設定し、
前記基準高さに基づいて、複数の前記分割領域のそれぞれの３次元点群データから前記電極部を抽出する、
請求項４に記載の３次元計測装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記３次元点群データから、前記ノイズとして前記ボディ部を除去する、
請求項５に記載の３次元計測装置。
【請求項７】
請求項１に記載の３次元計測装置と、
前記部品を保持するノズルを有する実装ヘッドと、を備え、
前記３次元計測装置は、前記ノズルに保持された前記部品を計測し、
前記実装ヘッドは、前記３次元計測装置により算出された前記部品の基準位置に基づいて、基板の目標位置に前記部品を実装する、
部品実装装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記第２階調画像データに基づいて、前記実装ヘッドの制御に使用される生産プログラムを生成する、
請求項７に記載の部品実装装置。
【請求項９】
位相シフト法に基づいて、ボディ部と複数の電極部とを有する部品の画像データを取得し、
前記画像データから前記部品の形状を濃淡で示す第１階調画像データを生成し、
前記第１階調画像データを前記部品の３次元点群データに変換し、
前記３次元点群データからノイズを除去して前記電極部を抽出し、
前記ノイズが除去された３次元点群データを第２階調画像データに変換し、
前記第２階調画像データにおける複数の前記電極部のそれぞれの座標に基づいて、前記部品の基準位置を算出する、
３次元計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、３次元計測装置、部品実装装置、及び３次元計測方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
部品実装装置に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、３次元計測装置を備える部品実装装置が知られている。特許文献１において、３次元計測装置は、位相シフト法に基づいて部品の３次元形状を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０５４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
部品実装装置は、３次元計測装置により部品の基準位置（例えば中心位置）を認識し、部品の基準位置に基づいて、基板の目標位置に部品を実装する。そのため、３次元計測装置による部品の認識性能を向上することが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、３次元計測装置を開示する。３次元計測装置は、ボディ部と複数の電極部とを有する部品にパターン光を照射する投影装置と、パターン光が照射された部品を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された部品の画像データを処理するプロセッサを有する処理装置と、を備える。処理装置は、画像データから部品の形状を濃淡で示す第１階調画像データを生成し、第１階調画像データを部品の３次元点群データに変換し、３次元点群データからノイズを除去して電極部を抽出し、ノイズが除去された３次元点群データを第２階調画像データに変換し、第２階調画像データにおける複数の電極部のそれぞれの座標に基づいて、部品の基準位置を算出する。
【発明の効果】
【０００６】
本明細書で開示する技術によれば、３次元計測装置による部品の認識性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１実施形態に係る部品実装装置を模式的に示す側面図である。
図２は、第１実施形態に係る部品実装装置を模式的に示す平面図である。
図３は、第１実施形態に係る部品を示す図である。
図４は、第１実施形態に係る部品を示す図である。
図５は、第１実施形態に係る部品を示す図である。
図６は、第１実施形態に係る３次元計測装置を模式的に示す側面図である。
図７は、第１実施形態に係る３次元計測装置を模式的に示す上面図である。
図８は、第１実施形態に係る処理装置を示すハードウエア構成図である。
図９は、第１実施形態に係る処理装置を示す機能ブロック図である。
図１０は、第１実施形態に係る部品データを説明する図である。
図１１は、第１実施形態に係るノイズ処理を説明する図である。
図１２は、第１実施形態に係るノイズ処理を説明する図である。
図１３は、第１実施形態に係る撮像パラメータを説明する図である。
図１４は、第１実施形態に係る撮像パラメータの決定方法を説明する図である。
図１５は、第１実施形態に係るパターンデータを示す図である。
図１６は、第１実施形態に係る部品の処理方法を説明する図である。
図１７は、第１実施形態に係る部品のノイズ処理を説明する図である。
図１８は、第１実施形態に係る部品のノイズ処理を説明する図である。
図１９は、第１実施形態に係る部品の第２階調画像データを示す図である。
図２０は、第１実施形態に係る部品のノイズ処理を説明する図である。
図２１は、第１実施形態に係る部品の第２階調画像データを示す図である。
図２２は、第２実施形態に係る部品のノイズ処理を説明する図である。
図２３は、第２実施形態に係る部品のノイズ処理を示すフローチャートである。
図２４は、第２実施形態に係る基準高さ及び高さ範囲を説明する図である。
図２５は、第３実施形態に係る生産プログラム生成方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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（高さ方向）である。＋Ｚ方向（＋Ｚ側）は上方（上側）であり、－Ｚ方向（－Ｚ側）は下方（下側）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。
【００１０】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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