JPH06300538A - 輪郭認識方法及びそれを用いた形状検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の断面の輪郭を検出し、その形状を検査
する。 【構成】 認識対象物に向け所定の方向からスリット光
を照射し、そこから反射されるスリット光画像を所定の
方向から撮像する。このスリット光反射画像３３をスリ
ット光の長さ方向へ１画素幅づつに分割し、分割した１
画素幅毎に、スリット光反射画像の各重心位置ｐを求
め、その各重心位置データから１画素毎に、対象物のス
リット光照射方向断面の外形位置を算出する。そして、
あらかじめ設定された認識対象物の断面形状データと、
算出した外形データとを比較し、許容値内にあるかどう
かによって、認識対象物の形状の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、認識対象物の輪郭を認
識し、その形状を良否判別する方法に関し、プリント基
板の表面に実装された電子部品の、半田付け状態を検査
する場合等に応用される。

【０００２】

【従来の技術】対象物を光学的手段で状態を検査する方
法は、従来より種々提案されている。その一例として掲
げる特開平４−１５５０６号公報では、プリント基板の
部品の半田付け状態を検査するのに、半田に向かってレ
ーザスポット光を掃引照射するレーザ照射手段と、半田
の横断方向に掃引照射されたレーザスポット光の反射光
を受光する受光手段を設け、半田の横断方向におけるピ
ーク位置を検出する。そして、そのピーク位置を通る縦
断方向に掃引照射されたレーザスポット光の反射光を受
光する受光手段を設け、縦断方向に沿った半田の高さ位
置を検出し、半田形状の良否を判断している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような物体形状の
検査方法では、精度良く形状を検出するために、レーザ
スポット光を多数回掃引照射しなければならず、検査時
間が長くなる傾向を否めない。本発明では、スリット光
を認識対象物に向かって一度だけ照射してその反射光を
取り込み、精度良く、あるいは要求される精度に応じて
認識対象物の形状を検出し、比較的短時間で形状の良否
を判別する方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、認識対象物
に向け所定の方向からスリット光を照射し、そこから反
射されるスリット光画像を所定の方向から撮像する。こ
のスリット光反射画像をスリット光の長さ方向へ１画素
幅づつに分割し、分割した１画素幅毎に、スリット光反
射画像の各重心位置を求め、その各重心位置データから
１画素毎に、認識対象物のスリット光照射方向断面の外
形位置を算出する。そして、あらかじめ設定された認識
対象物の断面形状データと、算出した外形データとを比
較し、許容値内にあるかどうかによって、認識対象物の
形状の良否を判定する。

【０００５】また、本発明では、撮像した前述のスリッ
ト光反射画像を、スリット光の長さ方向へ、認識対象物
の形状状態と認識精度に応じた１画素の整数倍の幅づつ
に分割し、分割幅毎に、スリット光反射画像の各重心位
置を求め、その各重心位置データから分割幅毎に、認識
対象物のスリット光照射方向断面の外形位置を算出す
る。そして、あらかじめ設定された認識対象物の断面形
状データと、算出した外形データとを比較し、許容値内
にあるかどうかによって、認識対象物の形状の良否を判
定する。

【０００６】

【作用】認識対象物からのスリット光反射画像が、要求
精度に応じ、スリット光の長さ方向の１画素あるいは１
画素の整数倍の幅毎に分割され、その分割幅毎にスリッ
ト光照射方向断面の輪郭位置が算出される。そして、算
出された輪郭位置が、許容値内にあるもののみが形状面
での良品と判定される。

【０００７】

【実施例】本発明の輪郭認識方法及びそれを用いた形状
検査方法を、半田付け検査に用いる例について説明す
る。図１は本実施例における半田付け検査装置の主要な
構成を示す斜視図で、プリント基板１に表面実装された
電子部品２のリード２１が、プリント基板の銅箔パター
ン１１上に、首尾良く半田付けされているかどうかを検
査するものである。

【０００８】３はレーザスリット光を照射する光源で、
プリント基板１の真上に吊り下げられた図示しないθ回
転ヘッド部に下向きに保持されている。４はＣＣＤカメ
ラ等の撮像手段で、その光軸はレーザスリット光の光軸
と一定の傾斜角度を成し、かつレーザスリット光の水平
断面の長手方向（以降スリット光の長さ方向と云う）と
直交するよう、光源３と共に回転ヘッド部に固定されて
いる。図１において、プリント基板１は図示しないＸＹ
テーブル上に水平に載置し、光源３から照射されるレー
ザスリット光下に、検査しようとする電子部品の電極や
リードを位置させる構成とする。こうして、電子部品２
のリード２１と対応する銅箔パターン１１、リードとそ
の銅箔パターンを接着する半田部（以降半田フィレット
と云う）１２に、リードの突出方向と並行にレーザスリ
ット光３１が照射される。

【０００９】この時、既に別工程で、プリント基板上の
銅箔パターンの位置と実装された電子部品の装着位置が
認識されており（本発明の主旨ではないためその詳細説
明は省略する）、両者のずれ量が許容値内のプリント基
板のみが本実施例の半田付け検査に供される。そして、
それらの位置認識データにより、レーザスリット光３１
の長さ方向の中心をリード若しくは部品電極の先端部に
一致させ、かつレーザスリット光の水平断面の短手方向
（以降スリット光の幅方向と云う）中心がリード若しく
は銅箔パターンの幅方向（リード突出方向と直交する方
向）中心に一致するように、プリント基板１をＸＹ移動
させる。リードとそれに対応する銅箔パターンの幅方向
中心位置がずれている場合には、両中心間の中点にレー
ザスリット光の幅方向中心を一致させて、半田フィレッ
トの頂点位置にレーザスリット光が照射されるべく、プ
リント基板１を位置補正すればよい。

【００１０】本実施例の動作について図に基づいて説明
する。図２は電子部品のリード半田付け部を拡大して示
した斜視図であり、リード２１、銅箔パターン１１、そ
れらを接着する半田フィレット１２に向かって、真上か
らレーザスリット光が照射されている。（従って、この
場合スリット光照射方向断面は、半田の高さ方向断面で
ある。）３２はレーザスリット光がリード、半田フィレ
ット、銅箔パターンの各表面を照らし出したときの帯状
の反射光画像で、その長手方向中心は、リード２１の先
端と一致している。この反射光画像３２をＣＣＤカメラ
４で撮像すると図３に示すような画像３３となり、ＣＣ
Ｄカメラ４の横方向の視野中心に、反射光画像３２の水
平方向の中心が位置することになる。

【００１１】図４は半田付け状態を検査する方法を示す
説明図である。図４の左側に示すように、画像３３をＣ
ＣＤカメラ４の横方向の１画素幅づつに区切り、各１画
素幅毎に画像３３の重心ｐを求めて行く。図４の右側
に、ＣＣＤカメラの撮像視野の横方向をＸ（長さ）座標
軸、縦方向をＨ（高さ）座標軸とした、各重心位置ｐの
様子を示す。右側の図において、重心位置ｐの内、最も
高さの低い重心位置を通り、Ｘ座標軸と平行な直線Ｌを
基準線とする。そして、視野中心のＸ座標Ｃより図中左
側にある重心点のＨ座標の平均を求め、その平均値Ｕと
基準線Ｌ間の距離ｔが、リードの厚みに比較して許容量
以内に収まっているかどうかを確認する。許容量を越え
る場合には、リードが銅箔パターンより浮いていると判
断して半田フィレットの検査を行わない。

【００１２】次に、視野中心のＸ座標Ｃから図中右方向
に所定距離ｘだけ離れた位置の重心点ｐｘを抽出し、こ
の重心点ｐｘのＨ座標値と基準線Ｌ間の距離ｈを、重心
点ｐｘの高さとして算出する。（実際の高さは、三角測
量法により、プリント基板から見たカメラ４の光軸の仰
角をθとすると、ｈ・ｃｏｓθで求められる。）この距
離ｈを半田フィレット１２の高さ形状を評価する指標と
し、あらかじめ定めた限界値以上の数値であるかどうか
を確認する。限界値以上であれば半田付けを良好と判断
し、限界値未満であれば半田付け不良と判断する。

【００１３】また、図２に示したような微小なリードよ
り大きな、チップ抵抗などの部品の半田付けを検査する
とき、必ずしも図４に示すような１画素づつの分割を、
精度的に必要としないことが多い。このような場合、部
品電極の形状から予測される半田フィレットの大きさに
応じて、画像の分割幅を１画素の任意の整数倍に設定
し、その分割幅毎に重心を求め、前述と同様に半田付け
状態を検査する。これを画像３３を用いて説明したもの
が図５である。図５の左側において、画像３３をＣＣＤ
カメラ４の横方向の２画素幅づつに区切り、各２画素幅
毎に画像３３の重心ｐを求めて行く。図５の右側に、図
４の右側と同様にＸ−Ｈ座標軸における各重心位置ｐの
様子を示す。図４の場合と同様に基準線Ｌと平均値Ｕを
求め、距離ｔによって部品電極等の浮きの有無を判断す
る。そして、Ｘ座標Ｃから図中右方向に所定距離ｘだけ
離れた位置の重心点ｐｘを抽出し、重心点ｐｘの高さｈ
を算出する。この高さｈが、あらかじめ定めた限界値以
上であれば半田付けを良好と判断し、限界値未満であれ
ば半田付け不良と判断する。

【００１４】本実施例では、プリント基板をＸＹテーブ
ルに保持し、光源と撮像手段をその上方にθ回転可能に
吊り下げる構成としたが、プリント基板を所定位置に保
持し、その上方を被うＸＹステージにθ回転可能に光源
と撮像手段を吊り下げる構成としてもよい。また、本実
施例では、半田部の高さ形状を判定するとき、所定の位
置の高さのみを判別基準としたが、算出した高さ位置全
てについて、あらかじめ設定した規定値と比較して判定
し、この高さ方向の輪郭良否データを判別基準としても
よい。さらに、本実施例では、電子部品の半田付け部の
高さ方向の輪郭を認識して、半田付け形状の検査に適用
する例について述べたが、本発明の輪郭認識方法及びそ
れを使用した形状検査方法は、前記実施例に限らず、検
査対象を物体と物体間の接合状態や物体そのものに適用
してもよく、スリット光の照射方向によってそれらの高
さ、幅、奥行き方向の輪郭を認識し、認識した輪郭デー
タによってその検査対象物の形状の良否を判定すること
も可能である。

【００１５】

【発明の効果】検査対象物からのスリット光反射画像
が、スリット光の長さ方向の１画素あるいは１画素の整
数倍の幅毎に分割され、その分割幅毎に対象物のスリッ
ト光照射方向断面の外形位置が算出されるため、一回の
画像取り込みで、その断面の輪郭形状を、設定した分割
幅ピッチの折線で近似することができる。従って、分割
幅を検査対象物に応じて変化させることで、様々の精度
の近似を行い、総合検査時間を必要最小限に短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における半田付け検査方法の
構成を示す斜視図である。

【図２】スリット光の照射状態を説明する斜視図であ
る。

【図３】撮像手段が撮像するスリット光の反射光画像を
示す図である。

【図４】半田付け状態を検査する方法を示す説明図であ
る。

【図５】半田付け状態を検査する他の方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ プリント基板 １１ 銅箔パターン １２ 半田フィレット ２ 電子部品 ２１ 電子部品のリード ３ 光源 ４ 撮像手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 認識する対象物にスリット光を照射し、
   対象物のスリット光照射部分を画像認識して、その対象
   物の輪郭を認識する方法であって、 前記対象物に所定の方向からスリット光を照射し、 前記対象物から反射されるスリット光画像を所定の方向
   から撮像し、 前記スリット光反射画像をスリット光の長さ方向へ１画
   素幅づつに分割し、 前記分割した１画素幅毎に、スリット光反射画像の各重
   心位置を求め、 前記各重心位置データから、１画素毎に対象物のスリッ
   ト光照射方向断面の外形位置を算出し、その断面の輪郭
   を認識することを特徴とする輪郭認識方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の輪郭認識方法を使用
   し、 あらかじめ設定された認識対象物の断面形状情報と、算
   出した前記断面の輪郭データとを比較し、許容公差内に
   あるかどうかによって、その対象物の形状の良否を判定
   することを特徴とする形状検査方法。
3. 【請求項３】 認識する対象物にスリット光を照射し、
   対象物のスリット光照射部分を画像認識して、その対象
   物の輪郭を認識する方法であって、 前記対象物に所定の方向からスリット光を照射し、 前記対象物から反射されるスリット光画像を所定の方向
   から撮像し、 前記スリット光反射画像を、スリット光の長さ方向へ、
   対象物の形状と認識精度に応じた１画素の整数倍の幅づ
   つに分割し、 前記分割幅毎に、スリット光反射画像の各重心位置を求
   め、 前記各重心位置データから、分割幅毎に対象物のスリッ
   ト光照射方向断面の外形位置を算出し、その断面の輪郭
   を認識することを特徴とする輪郭認識方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の輪郭認識方法を使用
   し、 あらかじめ設定された認識対象物の断面形状情報と、算
   出した前記断面の輪郭データとを比較し、許容公差内に
   あるかどうかによって、その対象物の形状の良否を判定
   することを特徴とする形状検査方法。