JPH04128976A - 画像処理装置 - 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】 〔概要〕 例えば、プリント基板上の半田外観検査等に好適な画像
処理装置に関し、 低レベルを有する背景領域内に、高レベルを有する第１
領域が存在し、さらにこの第１領域内には中間レベルを
有する第２領域が存在する画像から、該第２領域だけを
確実に識別することを目的とし、 対象物体を撮影してその多階調画像を得る画像撮影手段
と、前記画像撮影手段から得られる多階調画像を第１、
第２のしきい値を基準として画素毎に低レベル領域、中
間レベル領域及び高レベル領域のいずれかに弁別する３
値化手段と、前記３値化手段から得られる３値化画像の
中から、中間レベル画素を挟んで一方の側に低レベル領
域画素がまた他方の側に高レベル領域画素が配置された
特定の画素配列箇所を探索し、該特定画素配列箇所につ
いては当該中間レベル画素を低レベル画素に置換処理す
るマトリクスフィルタ手段と、を具備して構成する。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、例えば、プリント基板上の半田外観検査等
に好適な画像処理装置に関する。

所謂リフロー処理によりプリント基板上に表面実装部品
（ＱＦＰ：Ｑｕａｄ　　ＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）を取
り付ける場合、その取付状態の良否は上記リフロー処理
に先立つ前処理工程におけるペースト半田の付着状態に
大きく左右される。

しかしながら、通常の画像処理技術によりプリント基板
上の半田付着状態を検査しようとすると、多階調画像に
おいて、基板表面（背景領域）は低輝度レベル、電極を
構成するプリントパターン部分（第１領域）は高輝度レ
ベル、プリントパターンの端子パッド上に存在するペー
スト半田部分（第２領域）は中間輝度レベルとなるため
、ペースト半田部分（第２領域）の識別条件として単に
中間輝度レベルを設定すると、基板表面部分とプリント
パターン部分との境界までがペースト半田部分として誤
って認識されてしまう。

このため、かかる領域配置においても第２領域を確実に
識別できる画像処理装置が要望されている。

〔従来の技術〕

表面実装部品は、実装密度が高い等の利点のために、近
年、特に多用されている。中でも、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　
　Ｆｌａｔ　　Ｐａｃｋａｇｅ：４方向にリードが突出
されたＩＣのパッケージ）は、リードの幅・間隔が１ｍ
ｍ以下と微小で、それが数十本も並んだ高密度実装製品
として知られている。

表面実装部品をプリント板に半田付けする際には、「リ
フロー」と呼ばれる方式が採られる。これは、プリント
板の半田付けする部分に予め半田を付けてから部品をそ
の上に載せ、熱を加えて半田を溶かす方法である。この
予め付けられる半田は「ペースト半田」と呼ばれる。

ところで、半田付は後には、ブリッジ・半田量の過多や
不足等の欠陥が生じることがある。これらの欠陥の原因
の一つとしては、ペースト半田の付着不良があげられる
。例えば、ペースト半田の過不足・ブリッジ等である。

従って、半田不良を少なくするために、近年、ペースト
半田付着状態の検査や品質管理が要望されている。

ペースト半田の付着状態を検査する際の評価項目として
は、■半田の面積、■半田の体積、■半田の位置等が挙
げられる。

実際の検査は以下のようにして行われる。すなわち、検
査のためには先ず、対象となるプリント板の３次元画像
及び明るさ画像をそれぞれ適当な光学系を使用して入力
した後、半田の面積・体積を夫々演算により求める。

先ず、半田の面積を求めるためには、半田部とそれ以外
（１！極部・基材部）とを識別する必要がある。このと
き、半田の高さは不明であるのでこれを判別に用いるこ
とは出来ない（高さの低い半田があり得る）。しかし、
半田部と電極部とでは明るさが違うため、明るさ画像を
見ればそれらを識別することができる。

次に、半田の体積を求めるためには、半田の高さを知る
必要がある。しかし、一般的に、基板は反りを持ってい
るので、半田の厚みを計測するためには、半田部の絶対
高さ（基板の反りを含む）と電極表面高さの双方を計測
する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、半田の面積を求めるためには、半田部と
それ以外の部分（電極部・基材部）を識別する必要があ
るが、従来これには次のような問題点があった。

すなわち、適当な高さ明るさ計測光学系を用いてプリン
ト板を撮影し、これにより多階調画像を得ると、最も明
るさの暗い部分（第１のしきい値以下の部分）は基材部
と影の部分に相当し、また最も明るい部分（第２のしき
い値を越える部分）は電極部と白色ペイントの部分に相
当し、さらに両者の中間の暗さ（第１のしきい値を越え
かつ第２のしきい値以下の部分）は半田部に相当するこ
ととなる。

しかし、実際には、基材部と電極部との境界には過渡的
な中間暗さ部分が存在するため、上Ｊ己のアルゴリズム
を利用して、中間暗さ部分を全て半田部分と識別すると
、基材部と電極部との境界までもが半田部分と誤って識
別されてしまうという問題点がある。

この発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、上述したプリント板画像から
半田部分を識別する場合等のように、低レベルを有する
背景領域内に、高レベルを有する第１領域が存在し、さ
らにこの第１領域内には中間レベルを有する第２領域が
存在する画像から、該第２領域だけを確実に識別するこ
とができる画像処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、対象物体を
撮影してその多階調画像を得る画像撮影手段と、前記画
像撮影手段から得られる多階調画像を第１、第２のしき
い値を基準として画素毎に低レベル領域、中間レベル領
域及び高レベル領域のいずれかに弁別する３値化手段と
、前記３値化手段から得られる３値化画像の中から、中
間レベル画素を挟んで一方の側に低レベル領域画素がま
た他方の側に高レベル領域画素が配置された特定の画素
配列箇所を探索し、該特定画素配列箇所については当該
中間レベル画素を低レベル画素に置換処理するマトリク
スフィルタ手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

このような構成によれば、中間レベル画素を挟んで一方
の側に低レベル領域画素がまた他方の側に高レベル領域
画素が配置された特定の画素配列箇所については当該中
間レベル画素を低レベル画素に置換処理するため、低レ
ベル領域から高レベル領域へ至る間の過渡的中間レベル
領域を排除することかできる。

〔実施例〕

第１図は、この発明が適用されている半田自動検査装置
全体の構成を概略的に示すプロ・ツク図である。

同図において、高さ明るさ計測光学系１は、対象となる
プリント板の高さと明るさを各々８ビツト階調の画像と
して計測出力するものである。計測された高さ明るさ画
像データは互いに別々に並列かつ時系列的に出力される
。そして、高さデータについては後述する演算回路４へ
と送られ、また明るさデータについては３値化回路２へ
と送られる。

３値化回路２の一例を第２図に示す。同図に示されるよ
うに、この３値化回路２は、第１のしきい値および第２
のしきい値を基準として上記の明るさ８ビツト画像デー
タを弁別する２個のコンパレータ２１．２２から構成さ
れている。ここで、後に第５図（ｂ）で詳述するように
、第１のしきい値は基材レベルよりも僅かに高く設定さ
れており、また第２のしきい値は半田レベルよりも僅か
に高く設定されている。

そして、この３値化回路２からは、対象となる各画素が
第１のしきい値以下であるか、第１のしきい値を越え第
２のしきい値以下であるか、及び第２のしきい値を越え
るかを示す２ビツトのバイナリ−データ（０，１１３）
のいずれかが出力されるようになっている。このバイナ
リデータは次いで、本発明の要部であるところのマトリ
クスフィルタ３へと送られる。

マトリクスフィルタ３の画素配列を第３図に、またその
回路構成の一例を第４図に示す。

第３図に示されるように、このマトリクスフィルタ３内
には、Ａ−Ｉで示される３Ｘ３＝９個のフィルタ画素が
設けられており、これにより注目画素Ｅを中心として縦
、横、右斜め及び左斜め方向の両側に各々１個づつの画
素が配列するようになっている。そして、これらの注目
画素を挟んで存在する一対の画素（ＡとＴ）、（ＢとＨ
）、（ＣとＧ）、（ＤとＦ）は４個の加算回路（図では
その内の１個である加算回路３１のみを示す）によりそ
れぞれ加算されるようになっている。

比較回路３２では、加算回路３１の出力データと数値「
３」とを比較し、両者が一致した場合に限りオアゲート
に対して“１”を出力するようになっている。ここで、
比較回路３２の出力が“１”になるということは、第３
図において、注目画素Ｅを挟んで一方の側に高レベル画
素がまた他方の側に低レベル画素が位置することを意味
する。

ゲート３４は、オアゲート３４の出力データが“１”の
ときにかぎり閉じて、注目画素Ｅの値を「０」にするよ
うになっている。これにより、このマトリクスフィルタ
３では、注目画素Ｅを挟んでその一方の側に低レベル画
素が、また他方の側に高レベル画素が位置する特定配列
を検出したときに限り、その注目画素の値を低レベル画
素に変更することになる。

演算回路４では、高さ明るさ計測光学系１から到来する
高さ画像データとマトリクスフィルタ３から到来する明
るさ画像データとに基いて、３値化データの値か「１」
の部分を半田部分と認定し、その面積、平均高さ、体積
を計算し、その計算結果を良否判定回路５へと送出する
ものである。

良否判定回路５では、所定の基準値に基いて、当該半田
箇所に欠陥があるか否かを判断し、その良否を判定する
。

なお、以上の演算回路４及び良否判定回路５の機能はマ
イクロコンピュータのソフトウェアに置き換えることも
でき、その場合には、高さと明るさの画像は画像メモリ
上に置かれる。勿論、３値化回路３の機能もマイクロコ
ンピュータのソフトウェアに置き換えることができる。

次に、具体的なプリント板の外観及びその映像信号を例
にとり、本実施例の作用を第５図〜第７図を参照しなが
ら説明する。

第５図（ａ）において、６はプリント板の基材部、７は
電極部、８は半田ペースト部、９は画像内の処理用窓を
示している。第５図（ｂ）は上記のプリント板に対する
映像信号を示す。

これらの図から明らかなように、基材部６に相当する映
像信号レベルは第１のしきい値よりも低い。また、電極
部７に相当する映像信号レベルは第２のしきい値よりも
高い。さらに、半田ペースト部８に相当する映像信号レ
ベルは第１のしきい値よりも高くかつ第２のしきい値よ
りも低い。

このような映像信号に基き多階調画像データを得るとと
もに、これを３値化して後の３値化画像データを第６図
に示す。

図から明らかなように、この３値化画像においては、基
材部６は「０」、電極部７は「３」及び半田ペースト部
８は「１」として正常な値を示すが、基材部６と電極部
７との境界部１１は誤った値である「１」となってしま
う。ここで、重要なことは、境界部１１上に注目画素Ｅ
を置くと、この注目画素Ｅを挟んでその両側に「３」と
「０」とが配置されることである。

次いで、マトリクスフィルタによる処理後の画像を第７
図に示す。図から明らかなように、この画像においては
前述した境界部１１に相当する３値化デ一タ画素のｒｌ
Ｊは全て「０」に置き換えられ、これにより正常な画像
が回復される。

従って、この第７図の画像において、３値化データの値
が「１」となる領域について検査することにより、半田
の良否を正確に判定することができるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明によれば、上述
したプリント板画像から半田部分を識別する場合等のよ
うに、低レベルを有する背景領域内に、高レベルを有す
る第１領域が存在し、さらにこの第１領域内には中間レ
ベルを有する第２領域が存在する画像から、該第２領域
だけを確実に識別することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半田検査装置全体の構成を示すブロック図、 第２図は３値化回路の構成を示すブロック図、第３図は
マトリクスフィルタの画素配列を示す図、 第４図はマトリクスフィルタの回路構成を示すブロック
図、 第５図は撮影対象基板とその映像信号との関係を示す図
、 第６図は３値化後の画像を示す図、 第７図はマトリクスフィルタによる処理後の画像を示す
図である。 １・・・高さ明るさ計測光学系 ２・・・３値化回路 ３・・・マトリクスフィルタ回路 ４・・・演算回路 ５・・・良否判定回路 ６・・・基材部 ７・・・電極部 ８・・・半田ペースト 出願人代理人　　石　　川　　泰　　男牛田諌奮ｉｔ全
律の槍織Σ示Ｔブロック団第 図 ３値化回路の構成Σホｔブロック次 第 図 マトリゲスフィルタの画素配列１示す次第３図 マトリゲスフィル９の回路昶１へと示すブロッグ次第 図 撮吐刻１１幕板と１の一８１信号との関係１示オ面第５
図 ３彊化後の昌イ亀１ホを図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物体を撮影してその多階調画像を得る画像撮影手段
   （１）と、 前記画像撮影手段から得られる多階調画像を第１、第２
   のしきい値を基準として画素毎に低レベル領域、中間レ
   ベル領域及び高レベル領域のいずれかに弁別する３値化
   手段（２）と、 前記３値化手段から得られる３値化画像の中から、中間
   レベル画素を挟んで一方の側に低レベル領域画素がまた
   他方の側に高レベル領域画素が配置された特定の画素配
   列箇所を探索し、該特定画素配列箇所については当該中
   間レベル画素を低レベル画素に置換処理するマトリクス
   フィルタ手段（３）と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。