JPH03218406A - 半田面の画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は基板上に施した半田接合部の良否を判定する
ようにした半田面の画像処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、プリント基板上に施した半田接合部の表面に
照明を行い、その反射画像をＴＶカメラによって画像デ
ータとして取り込み、その画像データを基に２値化画像
処理を行って半田接合部の良否を判定するようにした画
像処理方法が提案されている。

しかしながら、この画像処理方法では、半田面が半球形
状を成していること、及び半田面が金属光沢を有するこ
とに起因して半田面画像上に低輝度領域が発生すること
があった。このため、その低輝度領域をブローホール、
穴開き等の半田付け欠陥として誤って認識し、良好な半
田接合部を不良と判定する虞があった。

そこで、現状の対策では、照明用の光源を極めて多数設
けて半田面を一様に高輝度にする（特開昭６　０−２　
５　４　０　５号公報）等の処置を施している。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来例の対策では、第８図に示すような
両面実装基板２ｌのように、半田接合部２２の近傍に他
の部品２３が実装されている場合には、多数の光源によ
って照明を施しても、部品２３の陰によって半田面が高
輝度にならず有効でなかった。更に、光源が多数の場合
には、第９図に示すように半田接合部２２の上に生じた
底の浅い欠陥凹部２４が高輝度となり、その欠陥を検出
することができなかった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、半田接合部の良否の判定を適正に行うこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、基板
上に施した半田接合部の表面に照明を行い、その反射画
像を撮像機によって画像データとして取り込み、その画
像データを処理することによって半田接合部の良否を判
定するようにした半田面の画像処理方法において、撮像
機によって取り込まれる画像データの輝度分布を変化さ
せてその輝度分布の変化の方向を認識処理し、その変化
の方向の偏りの有無に基づいて半田接合部の良否を判定
するようにしている。

［作用］ 上記の構成によれば、撮像機によって取り込まれる画像
データの輝度分布を変化させてその輝度分布の変化の方
向を認識処理し、その変化の方向の偏りの有無に基づい
て半田接合部の良否を判定しているので、半田接合部の
低輝度領域に対する誤認を防止して適正な判定が行われ
る。

［実施例］ 以下、この発明を具体化したー実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図はこの実施例における半田面の画像処理方法を適
用した画像処理装置の概略構成図である。

Ｘ−Ｙテーブルｌはワークとしてのプリント基板２を載
置してその基板２をＸ−Ｙ方向へ移動させる周知のワー
ク位置変更装置であり、その動作がステップモー夕等を
含むＸ−Ｙテーブル制御部３によって制御される。又、
Ｘ−Ｙテーブル１の近傍には、プリント基板２の上に施
した半田接合部４が不良となっている場合にその基板２
をＸ−Ｙテーブルｌの側方へ排除するために作動させる
アクチュエータ５が設けられている。

Ｘ−Ｙテーブルｌの上方には、プリント基板２の上に照
明を施すためのリング状の光源６が設けられている。こ
の先源６はステップモー夕等含む光源位置制御部７によ
って上下方向へ位置制御可能になっている。又、この先
源６は光源光度制御部８によってその光度が制御可能に
なっている。

光源６の上方には、プリント基板２上の半田接合部４の
画像を光源６のリング状の空間を通して撮るための撮像
機としてのＴＶカメラ９が設けられている。即ち、光源
６によって半田接合部４の表面に照明を行い、その反射
画像をＴＶカメラ９によって撮るようになっている。こ
のとき、半田接合部４の高輝度の部分を撮ったＴＶカメ
ラ９からの信号（画素信号）のレベルは高く、反対に低
輝度の部分を撮ったＴＶカメラ９からの画素信号のレベ
ルは低くなる。

コンピュータ１０は中央処理装置、制御プログラムを予
め記憶した読み出し専用のプログラムメモリ、中央処理
装置の演算処理結果を一時記憶する読み出し及び書き替
え可能な作業用メモリ等から構成されている。そして、
ＴＶカメラ９により撮られた画素信号は、Ａ／Ｄ変換器
ｌｌによってアナログ値からデジタル値に変換された後
に画像データとして画像メモリｌ２に一時記憶される。

画像メモリｌ２に記憶された画像データはモニタｌ３に
出力表示されると共に、コンピュータ１０に取り込まれ
て２値化画像処理が行われ、プリント基板２上の半田接
合部４の良否判定が行われる。

コンピュータ１０は半田接合部４が不良であると判定し
た場合に、アクチュエータ５を作動させるための制御信
号を出力する。

又、コンピュータ１０は、プリント基板２上の半田接合
部４をＴＶカメラ９の真下に位置させるためにＸ−Ｙテ
ーブル制御部３に制御信号を出力してＸ−Ｙテーブルｌ
を作動させる。更に、コンピュータ１０は、必要に応じ
て光源６の上下位置を変更するために光源位置制御部７
へ制御信号を出力すると共に、必要に応じて光源６の光
度を変更するために光源光度制御部８へ制御信号を出力
する。

次に、上記のように構成した画像処理装置を使用して行
う画像処理方法について第２図に示すフローチャートに
従って説明する。尚、このフローチャートはコンピュー
タ１０が行う制御処理を示すものである。

まず、ステップ１０１において、画像データを取り込む
。即ち、ＴＶカメラ９によって撮られ、Ａ　／　Ｄ変換
器ｌ１にて変換されて画像メモリ１２に一時記憶された
画像データを取り込む。ここで、半田接合部４の形状は
半球形状をなしているので、その半田接合部４の上方か
らリング状の光源６によって照明を行った場合、第６図
に示すように取り込まれる半田面画像■４の輝度分布は
等高線状をなすことになる。

次に、ステップ１０２において、取り込んだ画像データ
を２値化する。即ち、第３図に示すように、取り込んだ
半田面画像ｌ４の画像データを予め定めた所定のレベル
で２値化し、ほぼ円形の低輝度領域１５Ａを抽出する。

続いて、ステップ１０３において、第３図に示すように
２値化によって抽出された低輝度領域１５Ａの横（ｘ）
方向の長さである横長１ｘｌ、縦（ｙ）方向の長さであ
る縦長ｌｙｌをそれぞれ算出する。これは、画像データ
の全画素に占める低輝度領域１５Ａの画素数から演算さ
れるものである。

次に、ステップ１０４において、前記取り込んだ画像デ
ータについて２値化レベルを変更する。

即ち、第４，５図に示すように、先に取り込んだ画像デ
ータを先の２値化レベルよりも高いレベルで再び２値化
し、半田面画像ｌ４から改めて低輝度領域１５Ｂを抽出
する。ここで、第４図の半田面画像ｌ４は半田接合部４
が良好な場合の画像を示し、第５図の半田面画像ｌ４は
半田接合部４が不良の場合の画像を示している。

続いて、ステップ１０５において、第４，５図に示すよ
うに２値化によって再度抽出された低輝度領域１５Ｂの
横長ｌＸ２、縦長ｌｙ２をそれぞれ算出する。そして、
ステップ１０６において、横長の変化分ΔｌＸ、縦長の
変化分Δ１ｙをそれぞれ算出する。即ち、 Δ（！　ｘ＝Ｉ２　ｘ２　−１　ｘｉ Δβｙ＝ｐｙ２−１７ｙ１ をそれぞ′れ算出する。

その後、ステップ１０７において、先に算出した縦長の
変化分ΔＩｌｌと横長の変化分Δｌｘとの比Ｋを算出す
ると共に、ステップ１０８において、横長の変化分Δｌ
ｘと縦長の変化分Δ１ｙとの和Ｌを算出する。ここで、
前記比Ｋ及び和しは、前述したように２値化レベルの変
更によって変わる低輝度領域１５Ａ，１５Ｂについて、
その変化の方向に偏りがあるか否かを判定するために以
下のステップ１０９〜１１１において用いられる値であ
る。

続いて、ステップ１０９において、前記ステップ１０７
にて算出した比Ｋが誤差±αを見込んだ値の中に含まれ
る値であるか否かを判断する。即ち、■一αの値よりも
大きく、かつｌ＋αの値以下の値であるか否かを判断す
る。

そして、比Ｋが誤差±αを見込んだ値の中に含まれる場
合、即ち２値化レベルの変更によって２回目に得られた
低輝度領域１５Ｂが、第５図に示すようにほぼ円形状を
なして横長及び縦長の変化分Δｌｘ，　　Δｌｙに差が
少なくなるような場合には、半田接合部４が不良である
としてステップ１ｌＯへ移行し、同ステップ１１０にお
いて、基板除去指令の信号をアクチュエータ５へ出力し
、アクチュエータ５を作動させて不良のプリント基板２
を排除し、その後の処理を一旦終了する。

一方、比Ｋが誤差±αを見込んだ値の中に含まれない場
合には、ステップ１１１へ移行し、同ステップ１１１に
おいて、前記ステップ１０８にて算出した和Ｌが所定の
判定値βよりも小さいか否かを判断する。

そして、和Ｌが所定の判定値βよりも小さい場合、即ち
２値化レベルの変更によって２回目に得られた低輝度領
域１５Ｂが、第５図に示すようにほぼ円形状をなして横
長及び縦長の変化分Δｌｘ，Δ１ｙが小さくなるような
場合には、半田接合部４が不良であるとしてステップ１
１０へ移行し、同ステップ１１０において、・基板除去
指令の信号をアクチュエータ５へ出力し、アクチュエー
タ５を作動させて不良のプリント基板２を排除し、その
後の処理を一旦終了する。

一方、和Ｌが所定の判定値βよりも小さくない場合、即
ち２値化レベルの変更によって２回目に得られた低輝度
領域１５Ｂが、第４図に示すように屈曲した長円をなし
て横長及び縦長の変化分△ｌｘ，　ΔＩｌｌの一方が大
きくなるような場合には、半田接合部４が良好であると
して、ステップ１１２へ移行し、同ステップ１１２にお
いて、っぎの半田接合部の判定を行うために、Ｘ−Ｙテ
ーブル制御部３へ基板位置変更指令の信号を出力してプ
リント基板２の位置変更を行わせ、その後の処理を一旦
終了する。

つまり、この実施例の処理では、取り込んだ画像データ
について前後に２値化レベルを変更して半田面画像ｌ４
の輝度分布を変化させ、その半田面画像１４の低輝度領
域１５Ａ，１５Ｂの縦横の寸法変化、即ち変化分Δｌｘ
，Δ１ｙの変化の偏りをそれらの比Ｋと和しによって判
定して半田接合部４の良否を判定している。

従って、画像データの２回目の２値化レベルを１回目の
２値化レベルよりも若干高くして半田面画像ｌ４を得る
と、半田接合部４が良好な場合には、その低輝度領域１
５Ｂが、第４図に示すように等高線に沿うような形状に
成長することになる。

つまり、１回目の２値化の際の低輝度領域１５Ａが横方
向よりも縦方向へ大きく成長するという偏りを生じる。

これに対して、半田接合部４が不良の場合には、その低
輝度領域１５Ｂが、第５図に示すように１回目の２値化
の際の低輝度領域１５Ａと同様に、ほぼ円形をなして成
長することになる。

つまり、１回目の２値化の際の低輝度領域１５Ａが全方
向へほぼ均等に成長すると共に、その成長量は光線反射
に起因して生じる第４図の低輝度領域１５Ｂと比べては
るかに小さなものとなる。

これを、半田接合部を中心とした座標位置に対する輝度
レベルの変化について見ると、例えば第７図に示すグラ
フのようになる。このグラフからもわかるように、半田
接合部近傍の輝度レベルの変化は、半田接合部に欠陥の
有る場合と無い場合とで比べて明らかに異なっている。

即ち、欠陥の有る場合には半田接合部を中心とした輝度
レベルの変化が殆ど無く、欠陥の無い場合にはその輝度
レベルの変化が有る。

上記のようにこの実施例における半田面の画像処理方法
では、ＴＶカメラ９によって取り込まれる画像データの
輝度分布を変化させてその輝度分布の変化の方向を認識
処理し、即ち低輝度領域１５Ａを低輝度領域１５Ｂに変
化させて、その縦方向及び横方向を認識し、その縦方向
及び横方向の変化量に偏りが有る場合には半田接合部４
が良好であると判定し、同変化量に偏りが少ない場合に
は半田接合部４に欠陥のある不良であると判定するよう
にしている。

この結果、半田接合部４の良否を判定するために、従来
のように半田面にアルコール類を噴霧して金属光沢を抑
える等の特別な処理を施す必要が全くなく、そのための
特別な装置の設置や半田面処理の工程を省略することが
でき、判定に要するコストを低減することができる。又
、従来のように照明用の光源を多数設けて半田面を一様
に高い輝度にする必要がなく、照明装置の製造コストの
低減を図ることもできる。更に、両面実装基板において
半田接合部の近傍に他の部品が実装されている場合でも
、単一の光源６によって照明を行い陰の影響を回避しな
がら半田接合部の良否の判定を適正に行うことができる
。又、半田接合部の上に欠陥凹部が生じている場合でも
、その欠陥を適正に判定することができる。つまり、半
田接合部全般について良否の判定を適正、かつ低コスト
で行うことができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、取り込んだ画像データについて
異なったレベルに基づく前後２回の２値化を行い、それ
によって得られた低輝度領域１５Ａ，１５Ｂの横長及び
縦長の変化分Δｌｘ，　　Δｌｙの比Ｋ及び和Ｌに基づ
いて低輝度領域１５Ａ，　１５Ｂの変化の方向の偏りを
判定するようにしたが、検出精度を更に向上させるため
に、画像データの２値化レベルを段階的に変化させなが
ら３回以上行い、それによって複数得られる各段階前後
の変化分△ｌｘ，　　Δｚｙの比Ｋ及び和Ｌの平均値を
算出して、その平均値に基づいて低輝度領域の変化の方
向の偏りを判定するようにしてもよい。

（２）前記実施例では、１回取り込んだ画像データにつ
いて、異なったレベルに基づく前後２回の２値化を行っ
たが、前後２回の画像データの取り込みを行い、その画
像データ毎に異なったレベルに基づく２値化を行っても
よい。

（３）前記実施例では、画像データの輝度分布を変更さ
せるために、コンピュータＩＯ内にて２値化レベルの変
更を行ったが、２値化レベルを変更させる箇所はＡ／Ｄ
変換器でもよい。つまり、Ｔ■カメラからの画素信号を
互いに異なったレベルで２値化を行うＡ／Ｄ変換器を２
個設け、それら２個のＡ／Ｄ変換器のそれぞれにＴＶカ
メラからの画素信号を入力して２値化を行ったり、１個
のＡ／Ｄ変換器に対して２値化レベルコントローラを設
け、その２値化レベルコントローラにより前後２回だけ
２値化レベルを変更させながらＴＶカメラからの画像信
号をＡ／Ｄ変換器にて２値化したりしてもよい。

又、画像データの輝度分布を変化させるためには、照明
用の光源６の上下位置を変化させたり、光源６の光度を
変化させたりしてもよい。

（４）前記実施例では、リング状の光源６を設けたが、
リング状に限定されるものではなく、各種タイプの光源
を使用してもよい。

（５）前記実施例では、画像データの輝度分布の変化の
方向を認識処理するために、２値化画像処理を採用した
が、濃淡画像処理を採用してもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、撮像機によって
取り込まれる画像データの輝度分布を変化させてその輝
度分布の変化の方向を認識処理し、その変化の方向の偏
りの有無に基づいて半田接合部の良否を判定しているの
で、半田面に特別な処理を施したり、照明用の光源を多
数設けたりすることなく、半田接合部の良否の判定を適
正、かつ低コストで行うことができるという優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明を具体化したー実施例を示す
図面であって、第１図は半田面の画像処理方法を適用し
た画像処理装置の概略構成図、第２図はその画像処理装
置を使用して行う画像処理方法を説明するフローチャー
ト、第３図〜第５図は半田面画像における低輝度領域の
変化を説明する図、第６図は半田面画像における輝度分
布を説明する図、第７図は半田接合部を中心とする座標
位置に対する輝度レベルの変化を説明するグラフである
。第８図は従来例における両面実装基板を示す側面図、
第９図は同じく従来例における半田接合部の欠陥凹部を
説明する側断面図である。 図中、２はプリント基板、４は半田接合部、６は光源、
９は撮像機としてのＴＶカメラ、ｌ４は半田面画像、１
５Ａ，１５Ｂは低輝度領域である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に施した半田接合部の表面に照明を行い、そ
   の反射画像を撮像機によって画像データとして取り込み
   、その画像データを処理することによって半田接合部の
   良否を判定するようにした半田面の画像処理方法におい
   て、 前記撮像機によって取り込まれる画像データの輝度分布
   を変化させてその輝度分布の変化の方向を認識処理し、
   その変化の方向の偏りの有無に基づいて前記半田接合部
   の良否を判定するようにした半田面の画像処理方法。