JPH04255077A - 像分析方法 - Google Patents

像分析方法

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JPH04255077A
JPH04255077A JP3224904A JP22490491A JPH04255077A JP H04255077 A JPH04255077 A JP H04255077A JP 3224904 A JP3224904 A JP 3224904A JP 22490491 A JP22490491 A JP 22490491A JP H04255077 A JPH04255077 A JP H04255077A
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メンゲル ペーター
Gerhard Dr Haas
ゲルハルト　ハース
Ziegner Ralph
ラルフ　チーグナー
Ludwig Listl
ルートヴイツヒ　リストル
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に実装プリント板の
はんだ接合部のビジュアルな自動検査を行うための、三
角測量法によって三次元像を撮影する像分析方法に関す
る。この像のデータ内容は所定の像特徴点の抽出によっ
て低減させられる。抽出された像特徴点に基づいて分類
が決められ、この分類によって、標準または理想データ
との比較に基づいて被検査像が種々異なったクラスに分
けられる。種々異なったクラスは例えば標準つまり検査
品の欠陥自由度と検査品との一致度を表すか、または所
定の欠陥の出現を表す。
【０００２】
【従来の技術】工業的測定および検査技術はマウント技
術の大きな変化に常に適合しなければならない。その際
、自動化率の増大と共に、その自動化率に高度に柔軟に
対応し得るようにする要求が出されている。このために
新しい検査方法および検査戦略が開発されている。人間
によるビジュアルな検査は検査信頼性に限界があること
や人件費が増大すること等のために好ましくない。検査
方法の自動化においては例えば製造工程の調節のために
検査データをフィードバックすることがますます重要に
なっている。上述した目標は連続的に作用する全ての工
程の全体を考慮し、同様に最終製品に至るまでの相互関
係を追跡しなければならない。
【０００３】特に実装プリント板、いわゆるプリント板
モジュールの製造の際には、柔軟性があると共に複雑な
課題を克服できる検査方法が必要である。要求は特に、
生じている全ての欠陥を確実に認識すること、高速な検
査速度を有すること、並びに検査プログラムを自動的に
発生させることである。確実な認識のために光学的検査
方法の高い分解能が必要とされる。高速の検査速度は検
査とこの検査に続いて行われる製造工程との同期化を可
能にする。検査プログラムを自動的に発生させることは
例えばＣＡＤ−ＣＡＭデータに基づいて行われる。
【０００４】ビジュアルで自動化可能な検査方法として
は原理的には光学的グレー像処理方法と、レーザスキャ
ナーを備えた３Ｄ知覚分析方法と、Ｘ線方法と、熱的レ
ーザパルス−赤外線方法とがある。それらの各方法はそ
れ自体としては特別な利点を有している。それにも拘わ
らず、例えばグレー値像処理方法は被検査対象物の光強
度を変える際に１：５００の動的範囲でその限界に突き
当たる。
【０００５】プリント板モジュールの製造において特に
使用される光学的３Ｄ知覚分析方法はプリント板モジュ
ールの表面における多数の点の表面座標の直接決定を可
能にする。このために使用される三角測量方法は光線の
拡散反射を基礎としている。この方法の特別な利点はプ
リント板モジュール上での実装部品の形状、位置および
空間的方位に関する豊富なデータが得られることである
。この場合には三次元ラスター像が得られる。プリント
板のバックグランドノイズから実装部品を確実かつコン
トラストに依存せずに分離することの他に、この種の三
次元像はグローバルな幾何学的データの導出を可能にす
る。この幾何学的データは所定の像特徴点の抽出によっ
て像データを低減させるために利用され得る。幾何学的
データとしては表面の最大値、容積、形状および傾斜が
挙げられる。
【０００６】種々の電子デバイスを実装しているプリン
ト板モジュールにおいては、デバイスだけでなくはんだ
接合部も同様に検査されるべきであるので、部分的に反
射する表面を処理する際には検査方法の信頼性が新たに
考慮されなければならない。これに関連して、三角測量
法による３Ｄ像撮影をホトダイオードによるグレー値の
撮影によって支援することは知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その場
合、従来技術においては、現在走査されている各点用の
測定ビーム（レーザビーム）の再調整しか行われない。
【０００８】そこで、本発明は、反射表面が高い信頼性
でもって検査されかつ分類されるようにするために、像
分析の際の認識信頼性が三次元の像撮影によって高めら
れるようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、特に実装プリント板のはんだ接合
部のビジュアルな自動検査を行うために、抽出された像
特徴点に基づいて行われた分類を使用して、三角測量法
によって三次元的に撮影されてディジタル化されたレリ
ーフ像の像分析を行い、その際、同時に二次元のグレー
値像がディジタル形態にて撮影され、処理すべき各像点
のためにレリーフ像とグレー値像との相応する値が同時
に像特徴点の抽出に供せられることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は、像分析のための像撮影が三角測量法
を基礎としかつ抽出された像特徴点に基づいて分類する
ような像分析を行う際、認識信頼性がグレー値からの像
特徴点の同時処理によって著しく高められ得るという知
識に基づいている。この場合、レリーフ像からの像特徴
点の抽出の他に、補助的にグレー値からも所定の個数の
像特徴点が抽出され、全ての像特徴点の和が像を分類す
るために利用される。それゆえ、撮影されたレリーフ像
からは明白に同一視することが出来ないような検査品の
所定部分が補助的に評価可能な像特徴点によって導出さ
れる。
【００１１】
【発明の効果】グレー値像から抽出された像特徴点をプ
ロージビリティー検査のために利用することは特に有利
である。所定の点または範囲のためにレリーフ像から取
出されるべき像特徴点の形態の情報はグレー値像からの
相応する、即ち同一個所に関係した情報と比較される。 この比較は１つの像だけ、即ちレリーフ像またはグレー
値像だけに基づく誤解釈を排除することによって測定信
頼性を高める。レリーフ像とグレー値像との相応する像
特徴点は表面の同一個所を論理的に再現するので、両像
の各々からのデータは相関関係にあるものと思われる。
【００１２】被検査対象物上での好ましくない反射を排
除するために、対象物の反射能力が湿潤化によって均一
に低下させられ得る。このために簡単な方法によれば噴
霧状水が空気流によって気化させられ、実際に検査され
る個所に案内される。プロセス制御または調節によって
対象物表面の湿潤化即ち水分の凝結が図られる。
【００１３】本発明の他の実施態様は同様に識別信頼性
を高めるもので、同一の被測定点に対する２つの対向す
る側面または方向から行われる三角測量法による測定装
置から構成される。この装置は対象物表面上に垂直に入
射する被測定光線に対して好ましくは鏡面対称に形成さ
れる。これによって、３Ｄ高さデータの一側検出の際に
稜辺によって影が現れるのが回避される。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
【００１５】図１は種々異なった種類の検査対象物１を
備えたＸ／Ｙテーブル２を示す。Ｘ／Ｙテーブル２の駆
動装置１６によってこのＸ／Ｙテーブル２はラスター状
に走行可能であり、全システムは同時にプリント板モジ
ュール上の実際に検査されるウインドーのＸ、Ｙ座標を
検知する。電子プリント板モジュールにおける像分析お
よび検査の応用分野においては一般にレーザによる三角
測量法が実施される。図１においてはレーザビーム１０
を作るためにレーザ源１１が設置され、変調器９と振動
ミラー８と走査レンズ３とが光学的に直列に配置されて
いる。ウインドーはプリント板モジュール上をラスター
状に移動させられ、瞬間的に固定されるウインドーの内
部においては偏向されたレーザビーム１０によってその
都度多数の像点即ち表面点がスキャンニングされて撮影
される。像撮影は位置感応形検出器、いわゆる位置セン
サ７、７１を介して行われる。検査対象物１に侵入する
散乱光はレンズ４、４１を介して位置センサ７、７１へ
導かれ、この位置センサ７、７１はオプトエレクトロニ
ク変換を行った後に電気信号をセンサカプラー１３に転
送する。このセンサカプラー１３は同時に信号のディジ
タル化を行う。
【００１６】図１に示されているように、位置センサの
配置は二重に実施され、それゆえ検査対象物上の部品稜
辺による影に起因する誤測定は生じない。湿潤化のため
の空気流１８は矢印によって示されている。湿潤化装置
はレーザ三角測量装置に結合されており、それゆえプリ
ント板モジュール上の実際に走査されるウインドーだけ
が湿潤化される。
【００１７】２つのビームスプリッタ５、５１を介して
反射光の一部分が光検出器６、６１へ導かれる。オプト
エレクトロニク変換を行った後、光検出器から得られた
信号は調節器１２へ案内され、この調節器１２は変調器
９を相応して調節する。調節器１２および振動ミラー８
は逐次制御装置１５に直接接続されている。
【００１８】座標編成は座標評価装置１４によって行わ
れる。逐次制御装置１５、座標評価装置１４、Ｘ／Ｙテ
ーブル２の駆動装置１６の各データは全てインターフェ
ース１７を介してコンピュータに供給される。
【００１９】本発明による方法を詳細に説明するために
、以下に個々の方法ステップを順次説明する。
【００２０】検査対象物１はスキャナーの使用の下にレ
ーザ三角測量法によって走査され、撮像されて記憶され
る。この時点ではディジタル像データはレリーフ像の形
態でかつグレー値像の形態をしている。同時にＣＡＤ／
ＣＡＭデータへのアクセスが可能である。この代わりに
、三次元レリーフ像と二次元グレー値像との間のプロー
ジビリティー・チェックを行うこともできる。像特徴点
の抽出後、同様に両像間のプロージビリティー比較が行
われるが、両像は今や具体的な像内容を表している。 次のステップでは、種々異なった像認識操作に結び付い
た最終分析が行われる。その際、例えば三次元レリーフ
像における一様な高さの表示または種々異なった表面構
造の表示は場合によっては撮影された測定データに基づ
いて行われない。このためにはグレー値像からの、付加
的に同時に撮影され同様に同時に処理された二次元デー
タが使用される。従って、誤情報はフィルタリングされ
て抜き取られる。グレー値情報と高さ情報とに基づいて
おりかつグローバルなパターン認識操作と組み合わせら
れる像分析のこの形態は、それゆえ、組み合わせ評価を
基礎としている。
【００２１】従って、従来レーザ三角測量法によって良
好な結果でもって実施されていた実装検査の他に、実装
プリント板のはんだ接合部の検査が欠陥部の高い認識精
度でかつ僅かなアラーム率（はんだ付け接合部の良好な
場合の誤報知）でもって実施され得る。
【００２２】例えば次のことは認識することができる。
【００２３】−はんだ橋絡。 −接続部が見えない。 −接続部が濡れていない。 −はんだ回流が不完全である。 −はんだ突起が設定よりも大きい。 −はんだ球またははんだパール。 −はんだ塗布失敗。
【００２４】原理的には、配線されたデバイスにおける
はんだ接合部、ウエーブソルダリング式表面実装部品に
おけるはんだ接合部、およびリフローソルダリング式表
面実装部品におけるはんだ接合部を検査することができ
る。補助的な認識操作は検査対象物１の表面特性を決定
する。例えば欠陥のある直立デバイスのような欠陥（ト
ムストン効果）は確実に認識される。
【００２５】上述した本発明による像分析方法の動的範
囲は１：２０００よりも確実に大きい。このことは擾乱
反射および多重反射の低減のために講ぜられた措置に起
因している。
【００２６】製造上の材料流れおよび情報流れへの本発
明による像分析方法の組み込みは適当な通信インターフ
ェースを介して行われる。例えばＣＡＤデータが使えな
い場合には、データが“ティーチ・イン法”で像認識シ
ステムに伝送される標準モジュールが同様にアクセスさ
れ得る。
【００２７】自動画像認識装置の技術データは次表のと
おりである。
【００２８】
【表１】 　　欧州仕様のプリント板モジュール：　　　　撮影さ
れた情報の全内容　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１５Ｍバイト　　　　検査情報
の低減内容　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２０ｋバイト　　　　センサ
分解能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　７０μｍ　　　　全
検査時間　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０ｓｅｃ　
　　　ディジタル化高さデータおよびグレー値データ　
　　　　　　　　　８ビット　　　　走査率　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２００ｋＨｚ　　　　認識信
頼性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　９６％以上　　　
　誤報知　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．
３％以下　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（３０００ｐｐｍ）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による像分析方法を実施するため一実施
例を示す概略図。
【符号の説明】
１　　検査対象物 ２　　Ｘ／Ｙテーブル ３　　走査レンズ ４　　レンズ ５、５１　　ビームスプリッタ ６、６１　　光検出器 ７、７１　　位置センサ ８　　振動ミラー ９　　変調器 １０　　レーザビーム １１　　レーザ源 １２　　調節器 １３　　センサカプラー １４　　座標評価装置 １５　　逐次制御装置 １６　　駆動装置 １７　　インターフェース

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　抽出された像特徴点に基づいて行われ
    た分類を使用して、三角測量法によって三次元的に撮影
    されてディジタル化されたレリーフ像の像分析を行い、
    その際同時に二次元のグレー値像がディジタル形態にて
    撮影され、そして処理すべき各像点のために前記レリー
    フ像とグレー値像との相応する値が同時に像特徴点の抽
    出に供せられることを特徴とする像分析方法。
  2. 【請求項２】　　グレー値像から抽出された像特徴点は
    レリーフ像からの相応する像特徴点に関連してプロージ
    ビリティー検査を行うために使用されることを特徴とす
    る請求項１記載の像分析方法。
  3. 【請求項３】　　湿潤化装置によって被検査対象物の表
    面が反射特性の比較のために湿潤化されることを特徴と
    する請求項１または２記載の像分析方法。
  4. 【請求項４】　　湿潤化を行うために水分のほぼ飽和状
    態にある空気流が使用されることを特徴とする請求項３
    記載の像分析方法。
  5. 【請求項５】　　三角測量法による像撮影装置は測定に
    供される光線に関して二重かつ鏡面対称に形成されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の像分析
    方法。
JP3224904A 1990-08-13 1991-08-09 像分析方法 Pending JPH04255077A (ja)

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DE4025623 1990-08-13
DE4025623.5 1990-08-13

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