JPH0520400U - プリント基板への部品実装検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射光のみあるいは透過光のみでしか部品実
装を判定し得ない場合でも、いずれかでその実装状態を
検出することができる。 【構成】 プリント基板Ａに対向したＣＣＤカメラ１
と、上記プリント基板ＡをＣＣＤカメラ１側から照明す
る反射光照明手段２と、上記プリント基板Ａの背面側か
ら照明する透過光照明手段３と、上記両照明手段により
ＣＣＤカメラ１によって映し出されたプリント基板Ａの
画像を処理する画像処理手段７と、部品未実装状態のプ
リント基板Ａの上記画像処理手段７による画像データを
基準値として記憶を行なう基準データ記憶手段８と、部
品実装後の画像データを被検査データとして上記基準デ
ータと比較判定する判定手段５とを備えてプリント基板
への部品実装の有無を出力するように構成したもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、所定の回路配線が施されたプリント基板への部品実装を検査するプ リント基板への部品実装検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ハンダ槽に入る前の部品が実装されたプリント基板において、その部品が所定 の位置に実装されているか否かを検査する従来のプリント基板への部品実装検査 装置は、モノクロ又はカラーカメラを用い、プリント基板の部分に光を当て、そ の光の反射光を利用して画像を解析し、部品実装の有無を検査するものや、同様 にプリント基板に透過光を当てて部品実装の有無を検査するもの、また、プリン ト基板の裏面に出ている部品の足の長さを計測するというものであった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記のような従来のプリント基板への部品実装検査装置では、プ リント基板に実装される部品の種類が種々有り、透過光で撮像した方が良く検出 できる部品と、反射光で撮像した方が良く検出できる部品が混在して使用されて いるのが現状であり、また、部品の足が無いチップ部品も広く使用されており、 いずれも確実な判定が難しいという問題点を有していた。

【０００４】 本考案は、上記従来の問題点に鑑み、反射光と透過光による撮像を併用し、両 画像データの検出による検査を行い、両方の検査結果をもって部品実装の有無の 判定を行なうようにし、確実な検査が実現可能なプリント基板への部品実装検査 装置を提供することを目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案のプリント基板への部品実装検査装置は、所 定の回路配線が施されたプリント基板への部品実装を検査する装置であって、プ リント基板に対向して配置されたＣＣＤカメラと、上記プリント基板をＣＣＤカ メラ側から照明する反射光照明手段と、上記プリント基板の背面側から照明する 透過光照明手段と、上記両照明手段によりＣＣＤカメラによって映し出されたプ リント基板の画像を処理する画像処理手段と、部品未実装状態のプリント基板の 上記画像処理手段による画像データを基準値として記憶を行なう基準データ記憶 手段と、部品実装後のプリント基板の上記画像処理手段による画像データを被検 査データとして上記基準データと比較判定する判定手段とを備え、上記判定手段 の判定出力によってプリント基板への部品実装の有無を出力するように構成して いるのである。

【０００６】

【作用】

本考案は上記した構成によって、ＣＣＤカメラにより撮像する画像データを、 反射光照明手段と透過光照明手段による反射光と透過光での撮像を併用して得る ことにより、両画像データの検出による検査を行い、両方の検査結果をもって部 品実装の有無の判定を行なうこととなり、反射光のみあるいは透過光のみでしか 部品実装を判定し得ない場合でも、いずれかでその実装状態を検出することとな るものである。

【０００７】

【実施例】

以下本考案プリント基板への部品実装検査装置の実施例について、図１〜図７ を参照しながら詳細に説明する。 まず、本考案の実施例におけるプリント基板への部品実装検査装置のブロック 図を示す図１に基づいて説明する。

【０００８】 図１において、１はＣＣＤカメラであり、部品を実装したプリント基板Ａが搬 送ラインＢ上の検査ステージＣで停止された位置において対向するように、その 検査ステージＣの所定の位置にｎ台配置構成されており、プリント基板Ａの大き さに対応してそのプリント基板Ａ全体を撮像可能な台数のＣＣＤカメラ１を配置 している。また、上記検査ステージＣには、プリント基板Ａ上面を照明する反射 光照明手段２と、同透過照明する透過光照明手段３とを備えており、この両照明 手段２、３によってプリント基板Ａを照明し、ＣＣＤカメラ１による撮像を可能 としている。

【００１０】 ４はカメラ切換手段であり、上記ｎ台のＣＣＤカメラ１の内、どのＣＣＤカメ ラ１で撮像した画像を処理するかを切替えるものであり、その切替えはＣＰＵ５ の指令による制御出力手段６の制御信号によって行なうものである。７は画像処 理手段であり、その詳細内容は後述するが、この手段７には各撮像位置に対応す るフレームメモリを有している。８は基準データを記憶するＲＡＭであり、部品 未実装状態のプリント基板の画像データを基準値として予め記憶しておく（ティ ーチングと称する）ものである。ここで、ＣＰＵ５には、上記ＲＡＭ８に記憶さ れた基準データと、被検査用プリント基板Ａの画像データとを比較し、一定値以 上の差が有るかどうかによって部品の実装状態が正常か否かを比較判定する判定 手段を有している。

【００１１】 ９は上記反射光照明手段２用の電源回路であり、上記制御出力手段６の制御信 号により必要時に反射光照明手段２をＯＮするものである。また、１０は上記透 過光照明手段３用の電源回路であり、上記制御出力手段６の制御信号により必要 時に透過光照明手段３をＯＮするものである。１１は同期手段であり、上記カメ ラ切換手段４の切換えタイミングを、制御出力手段６や画像処理手段７の動作タ イミングと同期させるためのものである。なお、１２、１３はモニターＴＶ、１ ４はプリンタ出力手段、１５はハードディスクやフロッピィディスク等への入出 力手段である。

【００１２】 ここで、部品実装の判定原理について説明する。まず、図２（ａ）に示すよう な部品を実装していないプリント基板ＡをＣＣＤカメラ１で撮像してその画像デ ータを基準データとし、同（ｂ）に示すように部品１６を実装したプリント基板 Ａを撮像した被検査画像データとの差を判定し、その差が一定値以上あれば当該 プリント基板Ａの部品１６の実装状態は正常であり、一定値以下であれば実装状 態は部品１６の抜けがあり異常と判定する。すなわち、部品１６が実装されてい ない部分は、明度差が原理的にはゼロであるため、その明度の差（変化率）によ り部品１６の有無判定ができることとなる。また、図３に示すように、上記画像 データの処理の対象としては、部品の存在すべき位置に検査ウインドウ１７を設 定し、この検査ウインドウ１７位置について、それぞれ反射光の画像データと透 過光の画像データとを入力し、この２種類のデータについてそれぞれ上記判定を 行なうものとする。

【００１３】 次に、検査ステージＣにおけるプリント基板Ａの位置決めのずれ量検出につい て説明する。これは、位置決めが、基準データ記憶時の部品未実装プリント基板 Ａと被検査用プリント基板Ａとでずれがある場合、正確の判定ができないことに なるので、図４（ａ）に示すように、ティーチング時にプリント基板Ａの部品１ ６が挿入されない穴１８に位置検出用ウインドウ１９を設定し、透過光による画 像で穴１８の中心を求めておき、検査時にその位置検出用ウインドウ１９におけ る穴１８の位置ずれを検出する。すなわち、（ｂ）図に示すようにティーチング 時のプリント基板Ａのウインドウ１９における穴１８の座標位置をＸ₀ ，Ｙ₀ と し、被検査時のプリント基板Ａの同座標位置を（ｃ）図に示すようにＸ_t ，Ｙ_t とすると、位置ずれ量は、ΔＸ＝Ｘ_t −Ｘ₀ ，ΔＹ＝Ｙ_t −Ｙ₀ で示すことがで きる。そして、この位置ずれ量は、上記検査ウインドウ１７のすべてについて、 位置補正値として使用し、その検査ウインドウ１７を自動的に追従させるように している。また、さらに微妙な位置ズレを吸収するために、画像データは周囲４ 点と比較し、その最小値を検査データとする方法を使用している。

【００１４】 次に、照度補正について説明する。これは、同一種類の基板でもロットにより 、色や厚さや透明度が異なる場合があり、これらの要因により、ＣＣＤカメラ１ で検出する光源的な条件が変化しても、検査の判定に影響を及ぼさないようにす るためのものである。すなわち、図５に示すように、ティーチング時にプリント 基板Ａの部品１６挿入位置と関係の無い位置に、照度検出用ウインドウ２０を設 定し、その平均照度を求めておき、検査時にその照度の差を検出する。そして、 この検出された照度差をすべての検査ウインドウ１７の照度の補正値として使用 し、照度差による影響緩和を行なうようにしている。

【００１５】 以上のように構成されたプリント基板への部品実装検査装置について、以下そ の動作について、図６（ａ）（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すフローチャート に基づき説明する。

【００１６】 まず、図６（ａ）の全体フローについて説明すると、スタート後、ステップ２ １においてメニューの選択を行なう。すなわち、ステップ２２のティーチング、 ステップ２３の検査、ステップ２４のウインドウ設定、ステップ２５の許容値設 定のメニューの選択を行なうのである。

【００１７】 上記ステップ２４のウインドウ設定は、前述の、検査ウインドウ１７、位置検 出用ウインドウ１９、照度検出用ウインドウ２０の設定をそれぞれ行なうもので あり、これは検査対象のプリント基板によって、その位置や数量は適宜設定され ることになる。また、上記ステップ２５の許容値設定は、前述の部品を実装して いないプリント基板Ａの基準データと、部品を実装したプリント基板Ａの被検査 画像データとの差を判定する場合、その差が一定値以上あれば当該プリント基板 Ａの部品の実装状態は正常で、一定値以下であれば実装状態は部品の抜けがあり 異常と判定するとしたが、この一定値を設定するのがこのステップである。

【００１８】 次に、上記ステップ２２のティーチングのメニューについて、図６（ｂ）に基 づき説明する。まず、ステップ２６で部品が実装されていないプリント基板Ａが 、検査ステージＣの所定の位置にセットされれば、キーＯＮして次のステップ２ ７に進む。ステップ２７では、透過光照明手段３をＯＮして、ＣＣＤカメラ１に よって透過光による撮像を行い、その画像データを画像処理手段７によって処理 し、当該画像処理手段７のフレームメモリに記憶する。そして、次のステップ２ ８でその透過光画像データを基準データとしてＲＡＭ８に記憶する。次のステッ プ２９では、透過光照明手段３をＯＦＦして反射光照明手段２をＯＮし、ＣＣＤ カメラ１によって反射光による撮像を行い、上記と同様にして画像処理手段７の フレームメモリに記憶する。そして、次のステップ３０でその反射光画像データ を基準データとしてＲＡＭ８に記憶する。ステップ３１では、１台のＣＣＤカメ ラ１によって以上の処理が終了した時点で、次のＣＣＤカメラ１による撮像を行 なうか否かを判断し、まだ全てのＣＣＤカメラ１の撮像が終了していなければ、 次のステップ３２に進みＣＣＤカメラ１の切換えを行なう。そして、ステップ２ ７にもどって、ステップ２７〜３０の処理をくり返して行い、No.1〜ｎの各ＣＣ Ｄカメラ１による撮像乃至ＲＡＭ８への記憶が終了した時点で、ステップ３１よ りステップ３３に進み、ティーチングを終了することになる。

【００１９】 次に、上記ステップ２３の検査のメニューについて、図７（ａ）に基づき説明 する。まず、検査ステージＣに被検査用のプリント基板Ａがセットされて検査が 開始され、ステップ３４でストップキーがＯＮされたかどうかを判断するが、検 査終了まではストップキーはＯＮされることがないのでステップ３５に進む。ス テップ３５ではスタート信号の有無を判断し、無い場合はステップ３４にもどり 、スタート信号が入力されると、次のステップ３６に進む。ステップ３６では第 １番目のＣＣＤカメラ１の撮像による画像データが入力処理されるが、まずステ ップ３７で透過光照明手段３のＯＮによる透過光画像データが入力されてステッ プ３８でその透過光画像データ（部品実装の有無）の判定が行なわれ、さらにス テップ３９で透過光照明手段３のＯＦＦによる反射光画像データが入力されてス テップ４０でその反射光画像データ（部品実装の有無）の判定が行なわれる。そ して、ステップ４１で次のＣＣＤカメラ１による検査を行なうかどうかを判断し 、継続であればステップ４２に進み、ここでＣＣＤカメラ１の切換えを行なって 、ステップ３７にもどる。このようにして、ｎ台のＣＣＤカメラ１について順次 検査を行なうが、最後のＣＣＤカメラ１による検査が終了した段階で、ステップ ４１よりステップ４３に進み、ここで検査結果の表示とアラーム等の出力を行な う。ステップ４３からはステップ３４にもどり、ストップキーがＯＮされること により、ステップ４４に進んで検査メニューの処理を終了する。

【００２０】 次に、上記ステップ３８、４０における判定の処理について、図７（ｂ）に基 づいて詳細に説明する。まず、ｎ台の各々のＣＣＤカメラ１の中で設定された、 プリント基板Ａの検査すべき検査ウインドウ１７の中で第１番目の当該検査ウイ ンドウ１７について特定し（ステップ４５）、ステップ４６で上記ティーチング 時にＲＡＭ８に記憶した同一ウインドウ画像の基準データと比較しその差を算出 して、次のステップ４７でその値を予め設定した許容値と比較・判定し、ステッ プ４８で次の検査ウインドウ１７の判定を必要とする場合はステップ４６にもど る。そして、ステップ４６、４７、４８の処理を各検査ウインドウ１７毎に繰り 返し行い、最終の検査ウインドウ１７の判定が終了した時点で、ステップ４９に 進み判定の処理３８、４０が終了する。この図７（ｂ）の処理はステップ３８、 ４０において、上記図７（ａ）で説明した処理の各ＣＣＤカメラ１毎に行なわれ る。

【００２１】 以上の実施例において、ＣＣＤカメラ１は対象のプリント基板Ａの大きさ等に よって、ｎ台の台数は適宜決定されるものである。また、１台のＣＣＤカメラを プリント基板に対抗させて、所定の画像データを得るように、移動させて撮像す るようにしてもよい。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案は、ＣＣＤカメラにより撮像するプリント基板の画像デー タを、反射光照明手段と透過光照明手段による反射光と透過光での撮像を併用し て得ることにより、両画像データの検出による検査を行い、両方の検査結果をも って部品実装の有無の判定を行なうことにより、反射光のみあるいは透過光のみ でしか部品実装を判定し得ない場合でも、いずれか一方でその実装状態を検出す ることができ、確実な検査が実現可能なプリント基板への部品実装検査装置を提 供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例におけるプリント基板への部品
実装検査装置のブロック図である。

【図２】同部品の実装有無の判定原理説明図である。

【図３】同ウインドウ設定の説明図である。

【図４】同プリント基板の位置決めのずれ量検出方法の
説明図である。

【図５】同照度補正方法の説明図である。

【図６】同検査装置のフローチャートである。

【図７】同検査装置のフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ プリント基板 １ ＣＣＤカメラ ２ 反射光照明手段 ３ 透過光照明手段 ５ 判定手段を有するＣＰＵ ７ 画像処理手段 ８ 基準画像データ記憶手段としてのＲＡＭ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の回路配線が施されたプリント基板
   への部品実装を検査する装置であって、プリント基板に
   対向して配置されたＣＣＤカメラと、上記プリント基板
   をＣＣＤカメラ側から証明する反射光照明手段と、上記
   プリント基板の背面側から照明する透過光照明手段と、
   上記両照明手段によりＣＣＤカメラによって映し出され
   たプリント基板の画像を処理する画像処理手段と、部品
   未実装状態のプリント基板の上記画像処理手段による画
   像データを基準値として記憶を行なう基準データ記憶手
   段と、部品実装後のプリント基板の上記画像処理手段に
   よる画像データを被検査データとして上記基準データと
   比較判定する判定手段とを備え、上記判定手段の判定出
   力によってプリント基板への部品実装の有無を出力する
   ように構成したことを特徴とするプリント基板への部品
   実装検査装置。
2. 【請求項２】 画像処理手段は、プリント基板上の部品
   の存在すべき位置にウインドウを設定し、このウインド
   ウにおける反射光データ及び透過光データのそれぞれに
   おいて、基準データと被検査データとを比較判定するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載のプリント
   基板への部品実装検査装置。
3. 【請求項３】 被検査プリント基板の微妙な位置ずれを
   補正するために、設定されたウインドウの周囲の位置を
   も比較し、その差が最小になる点を有効データとするよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板
   への部品実装検査装置。