JPH0367567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、光切断法を用いて実装部品の実装状
態を検査する実装部品検査装置において、光切断
画像の輝度ピークにおける高さデータを２値化す
ることにより部品形状の取出しの際、上記高さデ
ータが所定範囲にあり、かつ上記ピークにおける
輝度データが部品の種類に対応した適切なレベル
以上であるかどうかに基づいて、上記２値化を行
うようにしたことにより、部品の種類にかかわら
ず、陰の影響を受けない正しい部品形状を取出す
ことが出来るようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板上に実装された電子部品
（特にはチツプ部分）の実装状態を光切断法を用
いて自動検査する実装部品検査装置に関する。

近年、電子機器を小型化するため、表面実装部
品（チツプ部品）が多く使用されるようになつて
きた。今後、チツプ部品化はますます進み、その
数量は急激に増加するものと予測されている。チ
ツプ部品を用いたプリント板の製造工程では、実
装は自動機によつて行われている。しかし、実装
状態の外観検査は自動化が遅れ、人間の目視検査
にたよつているのが現状である。チツプ部品を用
いたプリント板の信頼性向上のため、外観検査の
自動化が必須となつている。このような背景か
ら、チツプ部品実装の外観検査の自動化が強く望
まれてきた。

〔従来の技術〕

光切断法を用いた従来の実装部品検査装置は、
プリント板上にスリツト状の光ビーム（以下、ス
リツトビームと称す）を真上から照射し、そこに
形成された光切断線をラインセンサで斜め上方か
ら検知して、得られた光切断画像から部品形状を
取出し、これと基準のパターンとを比較すること
により検査を行つている。

上記部品形状を取出すための１つの手段として
は、まず上記光切断画像の高さ方向の輝度のピー
クを求め、このピークにおける高さデータを得
て、次にこの高さデータがある値以上（もしくは
ある範囲内）の時に「部品」とし、他の時に「背
景」として２値化することにより、部品形状を取
出すようにしたものがある。

他の手段としては、上記と同様にしてピーク値
における高さデータと輝度データを得て、この輝
度データが固定の特定値以上であつて、かつ高さ
データがある値以上（もしくはある範囲内）の時
に「部品」として、それ以外の時に「背景」とし
て２値化するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、光切断法を用いた実装部品検査装置で
は、第６図に示すように、基板Ｒ上であつて部品
Ｑの近傍にスリツトビームｌが照射された場合、
ラインセンサLSにとつて上記スリツトビームｌ
は部品Ｑの陰となつてしまい、検知できなくな
る。

そのため、部品形状を取出すための手段として
上述した前者の手段を用いたものでは、上述した
ようにして輝度のピーク値を求めてその高さデー
タを得ると、上記陰の部分では周囲から回り込ん
だ拡散光等の影響でピークのある高さがランダム
にばらついてしまい、不正確な高さしか得られな
くなる。従つて、単にある高さを基準として高さ
データを２値化すると、上記陰の部分では不正確
な部品形状しか得られなくなるという欠点があつ
た。

また、部品形状を取出すために後者の手段を用
いた装置では、上記陰の部分における輝度がそれ
以外の部分よりも小さいという点を考慮してお
り、輝度データがある固定のレベルよりも小さい
ときには、その部分を陰の検知不能部と判断する
ので、上記欠点は相当に改善される。ところが、
一般に、部品はその種類によつて黒色のものや白
色のものがあり、光反射率がそれぞれ大きく異な
る。よつて、陰の部分を検知不能部として除去す
るために必要な輝度レベル（以下、必要輝度レベ
ルと称す）は、部品の種類によつて最適値が異な
る。従つて、上記のように必要輝度レベルが固定
されている場合、例えば黒色の部品に対して必要
輝度レベルが大きすぎると、部品本体が欠けて検
知されることになり、また白色の部品に対して必
要輝度レベルが小さすぎると、陰の部分であつて
も部品とされてしまうという問題点があつた。

本発明は、上記問題点に鑑み、部品の種類にか
かわらず、正しい部品形状を得ることのできる実
装部品検査装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、部品形状を取出すための手段とし
て、スリツトビームをラインセンサで順次検知し
て得られる光切断画像の高さ方向の輝度ピークを
検知して、その輝度データと高さデータを得るピ
ーク検出手段と、上記輝度データが部品の種類に
対応して予め定められた最適な必要輝度レベル以
上であつて、かつ上記高さデータが予め定められ
た所定範囲にあるかどうかで、上記高さデータを
２値化する２値化手段とを備えたことを特徴とす
る。

〔作用〕

上記のように、部品の種類に対応した最適な必
要輝度レベルを予め設定しておけば、ピーク検出
手段で得られた輝度データとの比較の際に、最適
な必要輝度レベルを使用することができる。従つ
て、部品の種類にかかわらず、陰の影響を受けな
い正しい部品形状を取出すことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。

同図において、本実施例は、まず半導体レーザ
１、コリメートレンズ２およびシリンドリカルレ
ンズ３からなる光照射手段を備えている。この光
照射手段は、半導体レーザ１らか出力されたレー
ザ光l₁をコリメートレンズ２で平行光l₂に変換し、
更にシリンドリカルレンズ３でスリツト状の光ビ
ーム（スリツトビーム）l₃に変換し、このスリツ
トビームl₃を、ＸおよびＹ方向に移動可能なステ
ージ４上に載置されたプリント板Ｐ上に真上から
照射する。プリント板Ｐは、その基板Ｐ上に各種
の部品（特にはチツプ部品）Ｑが実装されてお
り、上記スリツトビームl₃の照射によつて、上記
基板Ｒおよび部品Ｑ上には光切断線Ｌが形成され
ている。

更に、結像用のレンズ５、ガルバノミラー６お
よびラインセンサ（例えばCCDラインセンサ等）
７からなる光検知手段を備えている。この光検知
手段は、まず上記光切断線Ｌからの斜め上方への
反射光l₄を、結像用のレンズ５を介してガルバノ
ミラー６に導く。ガルバノミラー６は、一定角度
範囲内で細かく往復回転（振動）されているの
で、ガルバノミラー６に導かれた反射光l₄は、上
記振動に伴つて上下方向に振られる。この振られ
た反射光をラインセンサ７で順次検知する。する
とラインセンサ７は、反射光l₄を高さ方向に順次
検知していき、ガルバノミラー６の一方向への一
回の振りで、光切断線Ｌの全体像を見ることがで
きる。以下、この画像を「光切断画像」と呼ぶ。

この光切断画像は、第２図に示すように、光切
断線Ｌの形成されている対象（部品Ｑ、基板Ｒ）
の高さに応じたずれを持つ略スリツト状の像
（m₁，m₂，m₃）として得られるとともに、これ
らは上記対象の輝度に応じた多階調の濃淡画像と
なる。同図において、像m₁，m₂，m₃は、それぞ
れ高い部品、低い部品、基板に対応する。このよ
うな光切断画像は、ＸアドレスとＺアドレスで表
すことができ、Ｘアドレスはラインセンサ７のラ
イン方向に対応し、Ｚアドレスは高さに対応して
いる。

なお、上記光切断画像をプリント板Ｐの全面に
ついて順次適切に得るために、ステージ４、ガル
バノミラー６、ラインセンサ７は、信号処理回路
８の指示に基づき、それぞれステージドライブ回
路９、ガルバノミラードライブ回路１０、ライン
センサドライブ回路１１によつて、互いに同期し
て駆動される。

次に、本実施例は、上記光切断画像の画像処理
系の１つとして、不図示のピーク検出回路を備え
ている。第２図に示した光切断画像では、Ｘ方向
の各位置ごとに、高さ方向（Ｚ方向）の最高輝度
点（ピーク）が存在している。上記ピーク検出回
路では、上記ピークを検出し、このピークにおけ
る高さデータ（Ｚアドレス）と輝度データ（例え
ば８ビツトの階調データ）を求める。このように
して得られたピークにおける高さデータと輝度デ
ータは、前述した陰の部分を除き、検知対象画の
高さと輝度に正確に対応している。

ピーク検出回路では、更に、プリント板Ｐの全
面について順次得られる全ての光切断画像につい
て、上記高さデータと輝度データを求めることに
より、XY面に沿つた高さ画像と輝度画像を作成
する。これらの画像の一例をそれぞれ第３図ａ，
ｂに示す。同図ａにおいて、像m₁₁，m₁₂は部品
に対応し、そのＹ方向には部品の陰の部分に対応
した像（斜線部）が出来ている。同図ｂでは、像
m_11a，m_12aは部品本体に対応し、像m_11b，m_12b
は部品電極に対応し、像m₂₁，m₂₂，m₂₃，m₂₄は
基板電極に対応しており、同図ａと同様にＹ方向
には部品の陰の部分に対応した像（斜線部）が出
来ている。なお、高さ画像と輝度画像は、いずれ
も多階調のものである。これらの画像について理
解を容易にするために、第４図ａに示すような対
象をＹ方向に順次検知していくことにより得られ
る輝度と高さの変化を、同図ｂ，ｃに示す。する
と陰の部分Ｂでは、同図ｂに明らかなように他の
部分よりも輝度レベルが小さくなり、更に同図ｃ
に明らかなように拡散光の影響で高さがランダム
に表われる。第３図ａ，ｂに示した斜線部でも、
これと同様な変化を示す。

そこで次に、上記高さ画像から陰の影響を受け
ることなく部品形状を正確に取出すための２値化
回路（不図示）について説明する。この回路で
は、輝度画像と高さ画像の各画像の値が以下の２
つの条件を満たすか否かに基づき、高さ画像の２
値化を行う。

第１の条件として、輝度画像（画素）の値が必
要輝度レベル以上であること。なお、この必要輝
度レベルは、陰の部分を他の部分と区別して除去
するのに必要な輝度レベルであつて、部品の種類
に応じた最適な値が設定してあり、予めシステム
のメモリ（第１図のメモリ１２）に格納されて、
部品の種類に応じて取出される。具体的な値とし
ては、例えば第４図ｂに示すように、部品本体
（Ａ部分）の輝度レベルよりも小さく、陰（Ｂ部
品）の輝度レベルよりも大きなレベルに設定して
おく。このようにすれば、一般に必要輝度レベル
は、黒色の部品には小さい値、白色の部品には大
きい値となる。

第２の条件として、高さ画像（画素）の値が、
予め定められた所定範囲にあること。この範囲の
設定は、例えば次のようにして行う。まず、第５
図ａに示すように、高さ画像に対して、検査を行
う部品Ｑを含む領域をウインドウＷとして設定す
る。そして、第５図ｂに示すように、上記ウイン
ドウＷ内における高さのヒストグラムを作成す
る。このヒストグラムを、高さの低い方から高い
方へ順次注目していき、頻度が予め定めた特定の
値ａ以上でピークを持つ高さを求め、この高さh₀
を基板高さとする。次に、部品の一般的な高さの
例えば1/2の値h₁を上記基板高さh₀に加えた値h_s
を高さスライスレベルとし、このスライスレベル
h_s以上を上記所定範囲とする。このように設定す
れば、基板の反りの影響を受けることなく、部品
と基板とを正確に区別できる。なお、上記値h₁の
代わりに部品の許容高さ範囲を上記基板高さh₀に
加えるようにし、その範囲内を上記所定範囲とし
てもよい。

２値化回路では、上記第１、第２の双方の条件
が共に成立したときに「部品」、それ以外のとき
に「基板（背景）」として、高さ画像を２値化す
る。このことにより、例えば第３図ａに示した高
さ画像か陰の部分（斜視部）が除去されるので、
陰の影響を受けない正しい部品形状を取出すこと
ができる。このことを第４図で説明すれば、同図
ｂに示した輝度が陰の部分では必要輝度レベルよ
りも小さくなるので、同図ｃにおいてこれに対応
した部分が背景として除去され、同図ｄに示すよ
うな正確な部品形状を持つ２値化パターンが得ら
れる。即ち、必要輝度レベルが大きすぎて部品本
体が欠けて取出されたり、また必要輝度レベルが
小さすぎて陰の部分が部品として取出されるとい
うことはなくなる。

最後に、不図示の判定回路により、上記のよう
にして得られた２値化パターンを基準となる正常
パターンと比較し、これらの一致・不一致を見る
ことによつて部品の実装状態（例えば部品の「欠
落」、「位置ずれ」、「高さ不良」等の欠陥があるか
どうか）を判定する。

このように本実施例によれば、部品の種類にか
かわらず、陰の影響を受けない正しい部品形状が
得られる。

なお実施例では、上述した画像処理は、第１図
に示したCPU１３の命令に基づいて行われる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、部品の種類にかかわらず、陰
の影響を受けない正確な部品形状を得ることがで
き、従つて検査性能（欠陥検出率）を一段と向上
させることが出来るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は同実施例で得られる光切断画像の一例を示す
図、第３図ａ，ｂはそれぞれ同実施例で得られる
高さ画像、輝度画像の一例を示す図、第４図ａ〜
ｄは同実施例の効果を説明するための参考図、第
５図ａ，ｂはそれぞれ同実施例において高さ画像
の２値化する際の高さ範囲を設定するためのウイ
ンドウとヒストグラム処理を示す図、第６図は陰
による検知不能部を示す図である。 １…半導体レーザ、２…コリメートレンズ、３
…シリンドリカルレンズ、６…ガルバノミラー、
７…ラインセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 部品の実装されたプリント板上にスリツト状
   の光ビームを照射する光照射手段１，２，３と、 該光照射手段による前記光ビームの照射によつ
   て前記プリント板上に形成された光切断線をその
   高さ方向に順次ラインセンサ７で検知する光検知
   手段５，６，７と、 該光検知手段の検知によつて得られる光切断画
   像の高さ方向の輝度のピークを検出し、該ピーク
   における輝度データと高さデータを得るピーク検
   出手段と、 該輝度データが部品の種類に対応して予め定め
   られた最適な必要輝度レベル以上であつて、かつ
   前記高さデータが予め定められた所定範囲にある
   か否かで、前記高さデータを２値化する２値化手
   段と、 該２値化手段で得られた２値化データを基準の
   正常データと比較し、この比較結果に基づいて前
   記部品の実装状態を判定する判定手段とを具備し
   たことを特徴とする実装部品検査装置。 ２ 前記光照射手段は、レーザ光を出力する半導
   体レーザ１と、該半導体レーザで得られたレーザ
   光を平行光に変換するコリメートレンズ２と、該
   コリメートレンズで得られた平行光を前記スリツ
   ト状の光ビームに変換するシリンドリカルレンズ
   ３とから構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の実装部品検査装置。 ３ 前記光検知手段は、前記光切断線からの反射
   光をガルバノミラー６で高さ方向に振りながら、
   この振られた反射光を順次前記ラインセンサ７で
   検知することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の実装部品検査装置。 ４ 前記２値化手段は、前記輝度データが前記必
   要輝度レベル以上であつて、かつ前記高さデータ
   が前記所定範囲にある時に「部品」とし、それ以
   外の時に「背景」として２値化することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   １つに記載の実装部品検査装置。 ５ 前記ラインセンサはCCDラインセンサであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ４項のいずれか１つに記載の実装部品検査装置。