JPH0367568B2 - - 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二値化す
ることにより部品形状を取出す際、部品を含む限
定領域内の高さデータから高さヒストグラムを作
成し、この中の低い方の頻度ピークを基板高さと
して、これに上記部品の許容高さ範囲を加えて得
られる範囲内に高さデータがあるか否かで上記二
値化を行うようにしたことにより、部品の高さが
正常のものと異なる品種違い欠陥を正確かつ高速
に検出でき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の高さ方向の輝
度ピークにおける高さデータを求め、この高さデ
ータを二値化して部品形状を取出し、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。

上記高さデータの二値化手段としては、まず第
５図に示すように部品Ｑを含む限定領域をウイン
ドウＷとして設定し、この中の全ての高さデータ
から高さヒストグラムを作成する。上記部品Ｑが
例えば第６図ａのような高さを持つ場合に得られ
るヒストグラムを、同図ｂに示す。次に、このよ
うなヒストグラムから、低い方の頻度ピークを検
出し、その高さを基板高さh₀する。予め備えてい
る部品Ｑの高さの1/2の値ｈを、上記基板高さh₀
に加えて、その値をスライスレベルh_sとする。そ
して、高さデータがスライスレベルh_s以上の時に
「部品」（「１」）とし、それ以外の時に「基板（背
景）」（「０」）として二値化を行うことにより、部
品Ｑの形状、位置等を得ていた。

〔発明が解決しようとす問題点〕

上記二値化手段を備える従来の装置では、上記
スライスレベルh_sを下限として、それ以上の値を
持つすべての高さデータを「部品」として二値化
するものなので、実装されている部品が正常の品
種でなく、これ以上の高さを持つものであつて
も、正常の「部品」として取出されてしまうとい
う問題点があつた。

このような品種違いの部品を正確に検出するた
めには、高さデータから部品の高さそのものを求
めるような処理を行うようにしてもよいが、この
ような処理には多くの時間がかかつてしまい、検
査速度が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑み、部品の高さが正
常のものと異なる品種違い欠陥を正確かつ高速に
検出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、部品を含む限定領域内について高さ
データから高さヒストグラムを作成し、この高さ
ヒストグラムにおける低い方の頻度ピークを基板
高さとし、これに部品の高さの許容範囲を加え、
得られた高さ範囲内に高さデータがあるか否かで
この高さデータを二値化する二値化手段を備えた
ことを特徴とする。

〔作用〕

高さデータを二値化するための高さ範囲を上記
のように設定すれば、その範囲から外れた高さを
持つ部品は「部品」として取出されることはなく
なり、正しい高さを持つ部品だけが「部品」とし
て取出される。従つて、部品が正常な高さを持た
ないような品種違い欠陥は、上記二値化によつて
正確かつ高速に検出されるようになる。

〔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から出力されたレー
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Ｒ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
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からなる光検出手段を備えている。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ほぼスリツト状の像
（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）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は、検知
対象面の高さ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すべての光切断画像につ
いて上記高さデータを求めることにより、XY面
に沿つた高さ画像を作成する。

次に、上記高さ画像から部品形状を正確に取出
すための二値化回路（不図示）について説明す
る。この回路では、まず上記高さ画像に対して第
５図に示したように、検査を行う部品Ｑを含む限
定領域をウインドウＷとして設定する。そして、
このウインドウＷに含まれるすべての高さデータ
に基づいて、高さヒストグラムを作成する。上記
部品Ｑが例えば第３図ａのような高さを持つ場合
に得られるヒストグラムを、同図ｂに示す。する
と同図に明らかなように、高さの低い所と高い所
に、それぞれ基板Ｒ表面と部品Ｑ上面の高さに対
応したピークが現れる。そこで、上記ヒストグラ
ムの中から低い方のピークを検出し、その高さを
基板高さh₀とする。

次に、各部品毎に備えている許容高さ範囲（こ
の許容高さ範囲は、例えば第１図に示したメモリ
１２内に、部品高さ下限h_MINおよび部品高さ上限
h_MAXとして記憶されている）の中から、上記部品
Ｑの高さ下限h_MINと高さ上限h_MAXを取出し、これ
らを上記基板高さh₀に加える。このようにして得
られた値をそれぞれh₁（＝h₀＋h_MIN）、h₂（＝h₀＋
h_MAX）とする。最後に、上記ウインドウＷ内の各
高さデータが、上記h₁以上かつh₂以下の高さ範囲
にあるかどうかを見て、その範囲内にある時には
「部品」（「１」）とし、それ以外の時には「基板
（背景）」（「０」）として二値化を行う。

例えば第３図ａのように正しい高さを持つ部品
Ｑに対しては、同図ｂのように高い方のピークで
ある斜線の部分に対応する高さデータが「１」と
され、それ以外は「０」とされるので、正常な部
品形状が取出される。ところが、第４図ａのよう
に正しくない高さを持つ部品Q′の場合（品種違
いの欠陥）には、同図ｂのように高い方のピーク
がh₁以上h₂以下の範囲からはずれてしまうので、
ほとんどの高さデータが「０」とされてしまい、
二値化パターンは得られない。

従つて、本実施例の二値化回路によれば、基板
の反りに追従した正確な二値化が可能となるとと
もに、正しい高さを持つ部品だけを「部品」とし
て取出すことができる。

次に、不図示の判定回路により、上記二値化回
路が得られた二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」、「品種違い」等の
欠陥があるかどうか）を判定する。従つて、第４
図ａに示したような高さの正しくない部品Q′（品
種違い欠陥）については、上記二値化回路によつ
て「基板」（「０」）とされているので、上記比較
を行えば、本来あるべき位置に部品が無いことに
なり、欠陥と判定される。このように、高さの異
なる品種違い欠陥であつても、正確に検出でき
る。

なお、本実施例では、上述した各画像処理は、
第１図に示したCPU１３の命令に従つて行われ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、正しい高さを持つ部品だけを
正確に二値化することができるので、部品の高さ
が正常のものと異なるような品種違い欠陥であつ
ても、これを正確に検出することができる。しか
も、高さデータから部品の高さそのものを求める
ような面倒な処理を行わないので、高速の検査が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る光学系を示
す構成図、第２図は、同実施例で得られる光切断
画線の一例を示す図、第３図ａおよびｂは、同実
施例に係る二値化（正常な部品の場合）を示す
図、第４図ａおよびｂは、同実施例に係る二値化
（品種違い欠陥の場合）を示す図、第５図はヒス
トグラムを作成する際に設定するウインドウの一
例を示す図、第６図ａおよびｂは、従来の二値化
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
   における高さデータを得るピーク検出手段と、 前記プリント板上の部品を含む限定領域内につ
   いて前記ピーク検出手段で得られた高さデータか
   ら高さヒストグラムを作成し、該高さヒストグラ
   ムにおける低い方の頻度ピークを基板高さとし、
   該基板高さに前記部品の高さの許容範囲を加え、
   得られた高さ範囲内に前記高さデータがあるか否
   かで前記高さデータを二値化する二値化手段と、 該二値化手段で得られた二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 前記二値化手段は、前記高さデータが前記高
   さ範囲内にある時に「部品」とし、それ以外の時
   に「背景」として二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。