JPH0554603B2

JPH0554603B2 -

Info

Publication number: JPH0554603B2
Application number: JP59251857A
Authority: JP
Inventors: Takanori Ninomya; Yasuo Nakagawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1993-08-13
Also published as: JPS61130808A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、電子部品をプリント板に実装するは
んだ接続部等の立体形状の対象物に対して光切断
法によつて形状を検出すべく、光学的に検出され
た光切断画像から光切断線の位置を検出する光切
断線検出装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、光切断検出装置としては、特願昭54−
146427号に記載のように、検出された２次元的な
光切断映像信号から、光切断像を横切る方向の映
像信号の、各走査における最大値の位置、又は特
定の設定値に等しい２つの位置の中点位置を検出
するものが知られていた。しかし、光切断像を検
出する対象の物体の表面の状態又は形状によつて
は、平板状の光線（以降スリツト光と呼ぶ）が対
象物表面で反射し、本来スリツト光が直接当つて
いる点以外にも光点が検出されるため、このよう
な場合、上記した従来装置では必ずしも対象物形
状の正しい光切断線が検出できないことがあつ
た。

〔発明の目的〕本発明の目的は、電子部品をプリント板に実装
するはんだ接続部等の立体形状の対象物に対して
スリツト状の光を照射した際、対象物表面上に発
生する２次的な反射光や過大な反射光に付随して
発生する光切断線以外の光点ノイズ成分の影響を
受けずに、走査画像信号から正しい光切断線の位
置を検出できるようにした光切断線検出装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、立体形
状の対象物にスリツト状の光を照射するスリツト
状光照射手段と、該スリツト状光照射手段によつ
て照射されるスリツト状の光の照射方向に対して
所望の角度傾斜した方向から輝線からなる走査画
像信号を順次検出する撮像手段と、該撮像手段か
ら順次検出される一つの走査画像信号について高
いレベルVs以上を示す一つの区間の幅を算出し、
算出された幅が予め定めた幅ｎ以上であるか否か
を検出して、前記光切断線が高輝度状態であるか
否かを認識する認識手段と、該認識手段で高輝度
状態として認識されたときは予め定められた高い
第１の設定値V′mを選択し、前記認識手段で低輝
度状態と認識されたときは予め定められた低い第
２の設定値Vmを選択する選択手段と、前記撮像
手段から順次検出される一つの走査画像信号につ
いて該走査線上に発生する光点ノイズ成分を消去
すべく前記選択手段で選択された第１または第２
の設定値V′m，Vmを越えて前記第２の設定値
Vmより低く設定された第３の設定値Vl以下とな
る区間のうち、最初または最後の区間を前記光切
断線が存在する区間として抽出し、該抽出された
区間における前記走査画像信号の最大値または中
央値を示す位置を光切断線の中心位置として検出
する光切断線位置検出手段とを備えたことを特徴
とする光切断線検出装置である。

〔発明の実施例〕

まず、本発明の原理について第２図乃至第１０
図に基づいて説明する。第２図は本発明に係る光
切断法の光学系の概略構成を示した図である。同
図において、１が形状を検出したい対象物であ
り、例としてプリント板上にはんだ付されたフラ
ツトパツケー型ICのリードを示している。２は
これにスリツト光３を投光するためのスリツト投
光器である。４はこの投光されたスリツト光３を
検出するための像検出器であり、例えばTVカメ
ラである。像検出器は検出される光切断光学像を
２次元的に走査し電気信号に変換するが、本発明
においては、一次走査（TVカメラの水平走査）
を光切断像を横切る方向になるよう取付けられて
いる。

第３図に、第２図の構成で検出された光切断像
の一例を示す。同図において黒い部分は、明るく
検出された部分を示す。対象物にスリツト光が始
めて当つた部分のみを示すと第４図のようになる
はずであるが、第３図に示したように、必ずしも
その部分のみが検出されるとは限らない。本発明
では、検出された光切断像から、第４図に示した
ような正しい光切断線のみを抽出する装置を提供
することにある。

第３図において、ａ−a′，ｂ−b′に沿つた信号
波形は第５図ａ，ｂのようになる。このような状
態になる原因は次のとおりである。すなわち、第
３図ａ−a′においては、第６図ａに示すように、
スリツト光３が真上から照射されている関係で表
面が粗面であるプリント板上に輝度の高い光切断
線が照射され、一方第２図に示すように像検出器
４によつて前側から撮像し、且つリード側面は鏡
面状を有しているため、プリント板上のＡの部分
の高輝度の光切断線は散乱反射してその散乱反射
光の一部がリード側面で正反射して像検出器４に
入射することとなり、即ちＡの部分の光切断線の
虚像Ｂとしてリード側面に下側に分岐するように
写しだされて像検出器４によつて検出されること
になり、一方リード側面に照射されたＣの部分の
光切断線の光は鏡面状のリード側面において多く
は正反射して像検出器４に入射されないため、通
常虚像Ｂから検出される検出光量は第５図ａに示
すごとく、リード側面に照射されたＣの部分の光
切断線の検出光量と同程度またはそれ以上の場合
が多い。また、リード側面に照射されたＣの部分
の光切断線の光は鏡面状のリード側面において多
くは正反射することから、プリント板上には、虚
像は発生しないことになる。一方第３図ｂ−b′に
おいては第６図ｂに示すように、リード上面Ｄで
反射した非常に強い光線の乱反射成分が、リード
の他の部分Ｅ又はIC本体部分Ｆで乱反射し検出
されるもので、この現象は一般に本来の光切断線
Ｄが非常に明るく検出されるのに対してＥ，Ｆで
は弱い信号しか検出されないという特性をもつて
いる。ただし、このような場合、映像信号は一般
にＤで飽和しているので、そのピーク値よりこの
状態は検出できない。

以上に示した現象の定性的な性質より、本発明
装置においては、次のような手段により、正しい
光切断線を検出する。

(1) 一走査画像信号内に、高いレベルVs（Vm＜
Vs）以上の区間幅ｌがｎ以上が検出されない
場合、設定値として低い第２の設定値Vmを選
択し、一走査遅延された一走査画像信号内で該
選択された第２の設定値Vmを越えた区間の内
最初または最後の区間に光切断線が存在する区
間として抽出し、該抽出された区間における最
大値を示す位置を検出して光切断線の位置を検
出する。

(2) 第９図に示すごとく、一走査画像信号内に、
高いレベルVs（Vm＜Vs）以上の区間幅ｌがｎ
以上が検出された場合、設定値として低い第１
の設定値V′mを選択し、一走査遅延された一走
査画像信号内で該選択された第１の設定値V′m
を越えた区間の内最初または最後の区間に光切
断線が存在する区間として抽出し、該抽出され
た区間における最大値を示す位置を検出して光
切断線の位置を検出する。

これらによつて第３図に示す検出２次元画像信
号から、第４図に示すごとく走査線上に発生する
光点ノイズ成分を消去した光切断線の信号を得る
ことができる。

ところで、上記の如く区間を検出する際、第７
図に示すように一走査画像信号に乗つたノイズの
影響によつて誤つた検出をしないように、ヒステ
リシス特性を持たせるべく、第８図および第９図
に示すごとく、上記第１および２の設定値V′m，
Vm以外に該設定値より低いVl（Vl＜V′m，Vm）
を設け、V′m，Vmを越え、Vl以下に下がる区間
を一区間としている。

更に(1)で説明した場合において、Vmを越える
区間が一走査線内にない場合には、光切断線が死
角に入り見えないものと判断し、光切断線の信号
として出力しない。もちろん抽出された区間にお
いて画像信号の最大値がVmを越え、Vu以下の
場合には該区間における最大値を示す位置を光切
断線の位置として検出する。また(2)で説明した場
合において、光切断線の位置は第１０図に示すよ
うに、過大な入射光量により像検出器４又は増幅
回路が飽和した場合、最大値をとる位置が不鮮明
かつ不安定になるのを防ぐため、設定値Vuを越
える部分がある場合、設定値Vuと等しくなる２
点の位置の中点位置を光切断線の位置として出力
する。

以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。本実施例では装置はVmをダイナミツクに可
変させる部分１０と光切断線を検出する部分１１
から成り、それぞれ、第９図に示したVs以上の
信号幅ｌを検出、ｎと比較し、ｎ以上であつた場
合、VmをV′mに切換える機能と、第８図に示し
たように入力信号とVm，Vlとを比較、検出区間
を決定し、それらのうちの最初又は最後の区間か
らピーク位置を検出する機能を受け持つている。

本実施例の入力は、光切断像を光電変換した２
次元アナログ画像信号であり、第３図に示した一
次走査方向に従つて検出された個々の信号波形に
対してそのピーク位置を検出する。入力信号は第
３図に示したように二次走査方向にも走査される
が、装置の動作は一次走査方向に沿つた各信号波
形に対して同一であるので、以下の動作の説明で
は、一走査信号波形に対しての動作についてのみ
行なう。光切断線の形状は、このようにして出力
されたピーク位置を順次取り込むことによつて検
出される。

まず、Vmをダイナミツクに可変させる部分１
０について説明する。この部分は、第９図に示し
たように、設定値Vs以上の区間長ｌを検出し、
これが設定値ｎ以上であればV′mを、ｎ未満であ
ればVmを光切断線を検出する部分１１に出力す
るものである。一走査信号波形検出後でなければ
Vm′かVmかの決定はできないので、光切断線を
検出する部分１１に対する走査信号入力は、一走
査時間遅延回路３０で一走査時間遅延させて入力
する。一走査時間遅延回路は具体的には、一走査
時間に相当する段数を持つたシフトレジスタであ
り、クロツクによつて駆動される。また、本部分
においては、第９図に示したｌの検出において、
第１１図に示すように複数箇所でVsを越えた場
合、l₁，l₂……の最大値を検出し、ｎと比較する。

一走査アナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２０に入
力され、クロツクによるサンプリング及びデイジ
タル信号への変換がなされる。本実施例におい
て、以降の処理は全てデイジタル処理である。デ
イジタル化された信号はまずコンパレータ２１ａ
に入力され、設定値Vsと比較される。入力信号
がVs以上であつた場合、入力信号がVs以下にな
つたことを立下がり微分回路２６ａが検出するま
で、カウンタ２２ａがクロツクをカウントし、ｌ
を計数する。次にラツチ２３ａの内容とコンパレ
ータ２１ｂで比較し、もし新たに検出されたｌが
ラツチ２３ａの内容よりも大きい場合はラツチ２
３ａにエネーブル信号Ｅが送信されｌが記憶され
る。ラツチ２３ａにはトリガ信号Hdが各一走査
信号の処理終了毎にリセツト信号Ｒとして入力さ
れ内容が０クリアされるので、ラツチ２３ａの出
力からは、その時点までに検出された一走査信号
内のｌの最大値が出力されている。ここでトリガ
信号Hdとは、一走査信号と次の走査信号の間に
出力される１パルスの信号である。さて、このよ
うにして検出されたｌの最大値はコンパレータ２
１ｃでｎと比較され、ｎ以上であつた場合、トリ
ガ信号Hdによりラツチ２４に、１がラツチされ
る。この信号は切換器３１を制御し、ラツチ２４
の出力が１の場合次の一走査信号時間に対して
V′mが０の場合Vmが光切断線を検出する部分１
１に対して出力される。

さて、次に光切断線を検出する部分１１につい
て説明する。本部分は、入力されたV′m又はVm
により極大値を検出する区間を検出し、それらの
うち一番最初または最後の区間において最大値を
とる位置をピーク位置として出力するものであ
る。もちろん、先に第１０図を用いて説明したと
おり、信号がVuを越える場合は、越えた位置
Y₁，Y₂の中点位置を最大値をとる位置とする。
さらに、第１２図に示すように、ピーク位置を検
出すべき最初または最後の区間において２箇所以
上でVuを越えている場合、本実施例においては、
極大値検出区間の検出法に応じて、最初のピーク
又ら最後のピークからピーク位置を検出する。

一走査時間遅延回路３０より出力された一走査
信号波形は、コンパレータ２１ｄ，２１ｅ，２１
ｆ，２１ｇに入力され、最大値の検出、極大値検
出区間の検出が行なわれる。コンパレータ２１
ｅ，２１ｆのＡ入力に入力された信号は、それぞ
れV′m又はVm及びVlと比較され、V′m（又は
Vm）を越えた位置でフリツプフロツプ２５ａに
セツト信号パルスＳ、Vl以下になつた位置でリ
セツト信号パルスＲをそれぞれ立上り微分回路２
７ａ，２７ｂで生成し、検出区間内で１となる信
号をフリツプフロツプ２５ａから出力される。つ
ぎに、最初の区間のみを立下がり微分回路２６ｂ
フリツプフロツプ２５ｂ、AND回路３２ｂで検
出する。この部分の動作は次のとおりである。一
走査信号の処理開始前には、トリガ信号Hdによ
つてフリツプフロツプ２５ｂは１の状態にある。
フリツプフロツプ２５ａから検出区間を表わす信
号が出力されると、その立下がりを立下がり微分
回路２６ｂにより検出し、フリツプフロツプ２５
ｂを０の状態とする。フリツプフロツプ２５ａの
出力とフリツプフロツプ２５ｂの出力の論理積を
AND回路３２ｂでとることによつて、最初の検
出区間のみが検出される。スイツチ３４ａは、最
初の区間を選択するか最後の区間を選択するかの
切換スイツチであり、第１図中、上側に倒された
とき最後の区間が、下側に倒された場合、最初の
区間が選択される。上側に倒された場合、すべて
の区間での最大値の位置又は第１０図に示した
Y₁，Y₂がラツチ２３ｂ，２３ｃに順次ラツチさ
れるが、最終的なピーク位置の出力は、トリガ信
号Hdによるラツチ２３ｅの出力として出力され
るので、結果的に最後の区間における極大値検出
が選択されたことになる。

さて、コンパレータ２１ｇのＡに入力された信
号はVnと比較され、スイツチ３４ａで選択され
た区間内でVnを越えた区間がAND回路３２ｄに
より出力される。一つの検出区間に複数このよう
な区間があつた場合、最初のもののみが立下がり
微分回路２６ｃ、フリツプフロツプ２５ｃ、
AND回路３２ｅにより検出される。動作は、２
６ｂ，２５ｂ，３２ｂについて説明したものと全
く同じである。最初のピーク位置を検出する場合
はスイツチ３４ｂによりAND回路３２ｅの出力
が、最後のピーク位置を検出する場合は、Vnを
越えるすべての区間がスイツチ３４ｂにより選択
される。Vnを越えるすべての区間が選択されて
も最後のピーク位置のみが検出される理由は、ス
イツチ３４ａを上側に倒した場合について先に述
べたとおりである。このように検出されたVnを
越える区間は、立上がり微分回路２７ｃ、立下が
り微分回路２６ｅに入力され、第１０図に示した
Y₁，Y₂の位置に相当するパルスがそれぞれ生成
され、ラツチ２３ｂ，２３ｃのイネーブル信号Ｅ
として出力される。カウンタ２２ｂは、一走査信
号内のトリガ信号Hdからの位置をカウントして
おり、ラツチ２３ｂ，２３ｃにはそれぞれY₁，
Y₂に相当する値がラツチされる。

一方、コンパレータ２１ｄのＡに入力された信
号は、ラツチ２３ｄの出力と比較され、各検出区
間における最大値が検出される。この部分の動作
は２１ｂ，２３ａと全く同様である。コンパレー
タ２１ｄの出力は、入力信号が極大値をとつたと
き１で、次の瞬間０となるので、立下がり微分回
路２６ｄからは極大値をとつた時点でパルスが出
力される。AND回路３２ｃからは、検出区間に
おける極大値をとる位置に応じたパルス列が出力
されるが、入力信号が最大値をとつた位置に相当
するパルスは最後のものである。さて、このパル
スは、ラツチ２３ｂ，２３ｃに同時に入力されカ
ウンタ２２ｂの値が同時にラツチされる。つまり
Y₁＝Y₂とする。

さて、Vuを越えた場合のY₁とY₂及び、検出区
間において検出された最大値をとる位置が、並行
して、ラツチ２３ｂ，２３ｃにラツチされること
になるが、Vnを越えた場合にはNOT回路３５ｂ
を介してAND回路３２ｆを閉じることにより、
これらは選択制御される。このようにして検出さ
れたY₁，Y₂（Vuを越えない場合Y₁＝Y₂＝最大位
置）は、加算器２８で加えられ、１ビツト下位シ
フト２９で２で割られた後（Y₁＋Y₂／２の計算）、ラツチ２３ｅにトリガ信号Hdでラツチされ出力
される。

以上、本発明の一実施例について述べたが、本
実施例においては、本発明の概要に述べた機能を
すべて実現している。もし必要がなければ一部
分、たとえばVmをダイナミツクに可変させる部
分１０をはぶくことは可能であり、本発明の趣旨
の範囲内でこのような種々の変形が可能であるこ
とはいうまでもない。また、第１図に示した構成
についても、同等の機能を有する他の回路構成を
用いても良いことはもちろんである。

なお、実施例では、像検出器４の詳細について
は触れなかつたが、TVカメラ、２次元固体撮像
素子、１次元固体撮像素子と光学的走査方式の組
合せ、光電子増倍管、フオトダイオードなど点光
電変換素子と光学的走査方式の組合せのいずれで
あつても良い。

また、光切断法の光学構成としては、第２図に
垂直方向照明、斜検出を例示したが、斜照明し、
斜検出又は垂直検出する等いかなる構成でも良
い。さらに、同図でスリツト光は一平板状に図示
したがスポツト光と光学的走査方式の組合せであ
つても良い。

更に、第１図における実施例では、各手段を達
成する専用ハードを有するものとして図示した
が、これらの手段は、いずれもマイクロコンピユ
ータ等を用いて、そのプログラムにて処理するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子部品をプリント板に実装
するはんだ接続部等の立体形状の対象物に対して
スリツト状の光を照射した後、対象物表面上に発
生する２次的な反射光や過大な反射光に付随して
発生する光切断線以外の光点ノイズ成分の影響を
受けずに、走査画像信号から正しい光切断線の位
置を検出でき、その結果立体形状の対象物の形状
測定、位置検出、形状検査等を精度良く、且つ誤
りなく高信頼度で行なうことができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は
光切断法の光学系構成の一例を示す斜視図、第３
図は第２図で検出される光切断像の一例を示す
図、第４図は第３図において本来検出されるべき
正しい光切断線を示す図、第５図は第３図におい
て特定の直線に沿つた信号強度変化を示す図、第
６図は光切断像に異常をおこす要因を示す図、第
７図はノイズを含む信号の一例を示す図、第８図
は本発明における極大値検出区間を決定する方法
を示す図、第９図は検出区間を決定する閾値をダ
イナミツクに変化させる方法を示す図、第１０図
はピーク位置を決定する方法の一つを示す図、第
１１図は複数のピークがある場合の区間長ｌの決
定法を説明する図、第１２図はVuを越えるピー
クが複数ある場合の一例を示す図である。１……検出対象、２……スリツト投光器、３…
…スリツト光、４……像検出器（TVカメラ）、
１０……Vmをダイナミツクに可変させる部分、
１１……光切断線を検出する部分、２０……Ａ／
Ｄ変換器、２１……コンパレータ、２２……カウ
ンタ、２３，２４……ラツチ、２５……フリツプ
フロツプ、２６……立下がり微分回路、２７……
立上がり微分回路、２８……加算器、２９……１
ビツト下位シフト器、３０……一走査時間遅延回
路、３１……切換器、３２……AND回路、３３
……OR回路、３４……スイツチ、Hd……トリガ
信号、３５……NOT回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１立体形状の対象物にスリツト状の光を照射す
るスリツト状光照射手段と、該スリツト状光照射
手段によつて照射されるスリツト状の光の照射方
向に対して所望の角度傾斜した方向から輝線から
なる走査画像信号を順次検出する撮像手段と、該
撮像手段から順次検出される一つの走査画像信号
について高いレベルVs以上を示す一つの区間の
幅を算出し、算出された幅が予め定めた幅ｎ以上
であるか否かを検出して、前記光切断線が高輝度
状態であるか否かを認識する認識手段と、該認識
手段で高輝度状態として認識されたときは予め定
められた高い第１の設定値V′mを選択し、前記認
識手段で低輝度状態と認識されたときは予め定め
られた低い第２の設定値Vmを選択する選択手段
と、前記撮像手段から順次検出される一つの走査
画像信号について該走査線上に発生する光点ノイ
ズ成分を消去すべく前記選択手段で選択された第
１または第２の設定値V′m，Vmを越えて前記第
２の設定値Vmより低く設定された第３の設定値
Vl以下となる区間のうち、最初または最後の区
間を前記光切断線が存在する区間として抽出し、
該抽出された区間における前記走査画像信号の最
大値または中央値を示す位置を光切断線の中心位
置として検出する光切断線位置検出手段とを備え
たことを特徴とする光切断線検出装置。