JPH0658681B2 - プリント基板のパターン外観検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、プリント基板のパターン外観検査装置に関
し、詳しくは、２枚の基板のパターンを撮像してモニタ
用テレビジョン受像機の画面上に２つの基板画像を重ね
映し出して重ねられた画像が実質的に一致していると認
められれば２枚ともパターン外観に関して合格とするよ
うな基板検査装置において、被検プリント基板と撮像用
ビデオカメラ（以下、カメラヘッド）との相対的な位置
合わせが容易で、作業者の目視、手作業に頼らずに自動
的にかつ短時間で位置合わせができるようなプリント基
板のパターン外観検査装置に関する。

［従来の技術］ プリント基板のパターン検査の１つとして量産したプリ
ント基板の２枚のパターンを比較して、一致していると
みなせば２枚とも合格とする方式の検査が従来から行わ
れている。そして、この場合の比較を容易にするため
に、近年では、２枚のプリント基板をカメラヘッドで撮
像してその画像をモニタ用テレビジョン受像機の画面上
で重ね合わせ表示することにより検査を行う方式が採用
されている。

これにより比較そのものは容易になった。しかし、検査
装置の１組の撮像個所で基板上同一箇所のパターン映像
を採取するためにカメラヘッドと検査試料との相対位置
をそれぞれ正しく位置合わせする作業は、いまだ作業者
の目視あるいは手作業により行われている。これには、
通常３０秒〜６０秒程度の時間が必要であり、また、一
致の程度を判断するのに作業者の個人差が入るなどの問
題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、上記従来の検査装置の問題点をなくし、検
査装置の１組の撮像個所における、それぞれのカメラヘ
ッドと被検プリント基板との相対位置合わせを、検査装
置自体が自動的かつ迅速に行い、最終的に許容されるい
置合わせ誤差も所定値以内に抑えることができるプリン
ト基板のパターン外観検査装置を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、ま
ず、検査装置の１組の撮像個所の所定の位置にそれぞれ
被検プリント基板を置き、これらの基板をそれぞれの個
所に装備してあるカメラヘッドにより２枚のプリント基
板の対応するパターン部分を撮像してその画像信号を公
知の手法で２値化してビットパターンに展開する。

画像ビットパターンは、それぞれ画像ビットメモリのそ
れぞれに対応する領域に記憶させ、ビットパターンを記
憶したそれぞれの画像ビットメモリの内容を対応するア
ドレス毎に読出してビット比較する。そして、その比較
結果から得られる相違する画像ビット数をカウントす
る。

これにより算出されたビット数があらかじて定めた規定
値以内であれば、位置合わせ完了とみなし、規定値以上
になった場合には、画像ビットメモリのそれぞれの画像
データのうち一方についてその位置（アドレス）を相対
的に１ビット横または縦にシフトさせてアドレス対応に
読出し、このとき読出された２つの画像データの画像ビ
ットについて再度アドレス対応に一方と他方とを比較し
て相違する画像ビット数をカウントする。

そして、そのカウント値を再び前記規定値と比較する。
このような操作を繰り返し、相違画像ビット数のカウン
ト値が規定値以下となるまで順次横または縦に画像ビッ
トメモリの一方の画像データについてシフトを続けて追
い込む。そして、規定値以下となった時点での画像ビッ
トメモリの２つの画像データについての相対シフト量
（合計、すなわち最初から規定値以下になるまでの総ビ
ットシフト量）に対応した値だけ、実際に撮像に用いる
カメラヘッド位置をシフトさせることによって、２個所
の撮像個所におけるカメラヘッドと被検プリント基板の
位置合わせを完了させるものである。もし、どうしても
相違画像ビット数が規定値以下にならない場合は、２枚
の被検プリント基板の何れか１枚または双方に異常があ
るものとみなして除外する。また、完全に相違ビット数
が零になるまで追求しないのは、僅かな許容製造公差に
起因して零にならない場合が当然発生するし、実用上そ
れでも問題ないからである。

なお、プリント基板にはパターンが存在していない個所
もあるから、プリント基板全体を撮像する必要はなく、
問題のありそうなパターンの特定個所を撮像して比較す
るようにすれば、比較の精度も上がり、かつ検査時間も
短くて済む。

［作用］ 実際な試行錯誤的にいちいち機械的な操作でカメラヘッ
ドを移動させるのは長い時間を必要とするので、先のよ
うに、まず、撮像したパターンを画像ビットメモリ上で
比較して相違画像ビット数が多過ぎるときは、画像ビッ
トメモリ上で撮像したパターンを移動させて再比較を行
う。ビットパターンデータの移動は、電気的に高速に実
行できるので、この移動操作を先行させることで機械的
にカメラを移動させたときに得られるパターンを等価的
に得て、これにより最適な位置に対するずれ量をパター
ン移動量（画像ビットメモリ上の２つの画像の相対的な
総ビットビットシフト量）として得る。

そして、最終的にこれで位置合わせ完了というメモリ上
のパターンシフト状態を実現させ、そこまでの移動量
（総ビットシフト量）に応じて実際のカメラの移動を行
うようにしているので、全位置合わせ操作時間を短縮さ
せることができる。

なお、この場合、次に示す実施例のように、メモリの比
較を順次横アドレス行、縦アドレス列毎に行い、カメラ
の移動も２個所のカメラのうちの一方は横にのみ移動さ
せ、他方は縦にのみ移動させるようにすれば検査装置に
おける機構をいっそう簡易化できる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例のブロック図を示し、１
は、カメラヘッド１ａからＡ／Ｄ変換器を有するビデオ
処理部等を介して得られる２値化画像データであり、２
は、カメラヘッド２ａから同様なビデオ処理部等を介し
て得られる２値化画像データである。ここで、カメラヘ
ッド１ａとカメラヘッド２ａのそれぞれの画像データ
は、２枚の被検プリント基板の対応するパターン部分を
撮像して得たものである。

これらの画像データ１，２は、タイミング制御回路４の
制御信号（ライト信号＋アドレス信号）に応じて画像デ
ータ取込メモリ３にそれぞれ入力される。画像データ取
込みメモリ３は、それぞれの画像データ１，２を記憶す
るそれぞれの領域（それぞれについて１画面分の画像ビ
ットメモリ部）を有していて、画像データ１，２のビッ
トパターンは、これらの領域にそれぞれのアドレスが順
次更新されることで記憶されていく。

また、タイミング制御回路４の制御信号（リード信号＋
アドレス信号）により画像データとして得たそれぞれの
ビットが画像として対応するようなアドレス対応に２つ
の画像データが同時にアクセスされて所定の対応するア
ドレスから順次そこに記憶された画像データ１，２が同
時に読出される。

画像ビットシフト回路５は、主としてシフトレジスタ群
とシフトレジスタの出力を受けて対応する画像ビットに
ついてその不一致を検出する不一致検出回路等からな
り、タイミング制御回路４からの制御信号に従って、画
像データ取込メモリ３から各アドレス対応に読出される
画像データのビットパターンをそれぞれのシフトレジス
タで受ける。そして、画像データ取込メモリ３のメモリ
横アドレス行同士や縦アドレス列同士のビットパターン
データを画像ビット対応で比較し、その結果、不一致ビ
ットがあるときには不一致ビット検出回路から検出ビッ
ト信号をタイミング制御回路４の制御信号に従って発生
して相違ビットカウンタ６に入力する。

相違ビットカウンタ６は、画像データ比較開始時点で画
像ビットシフト回路５によりそのカウント値がリセット
され、不一致検出信号として得られるビット対応の信号
の発生数をカウントしてその結果値を相違ビットチェッ
ク回路７に入力する。また、必要に応じて比較ビットパ
ターン内容の１ビットシフトも簡単に行うことができ
る。

相違ビットチェック回路７は、許容される最大相違画像
ビットの数に対応する規定値を有していて相違ビットカ
ウンタ６とこの画像ビット規定値との比較を行い、画像
ビット数が規定値を超えているか否かの判定結果値をイ
ンタフェース９を介して副マイクロコンピュータ１０に
送出する。

なお、副マイクロコンピュータ１０は、一般的なデータ
を処理するデータ処理装置として主マイクロコンピュー
タ１２に対し、この主マイクロコンピュータ１２の処理
速度を低下させないために設けられているものであっ
て、いわゆる制御専用のデータ処理装置である。ここで
は、主として、画像データ取込みメモリ３や画像ビット
シフト回路５等の動作タイミング信号をタイミング制御
回路４を介して発生させ、制御のためのデータ算出し、
それによりカメラの位置を移動させる制御をする。な
お、副マイクロコンピュータ１０が高速なタイミング信
号を発生することができるものであるならば、これ自体
で画像データ取込みメモリ３や画像ビットシフト回路５
等を直接制御してもよいことは一般技術からして明らか
である。

副マイクロコンピュータ１０は、画像ビット数が規定値
を超えている結果値を得たときには、インタフェース９
を介してタイミング制御回路４にビットシフト制御指令
信号を送出する。タイミング制御回路４は、これに従っ
て画像データ取込メモリ３記憶された２つの画像ビット
パターンのうちのいずれか一方の記憶領域のビットパタ
ーンに対して他方の記憶領域のビットパターンとの関係
で相対的に１横アドレス行あるいは１縦アドレス行ずれ
た位置からの画像データを読出し、他方の画像パターン
はそのままとして他の画像データに対してシフトした状
態となる２つの画像データを画像ビットシフト回路５に
送出する。

このとき、副マイクロコンピュータ１０は、まずどの方
向にシフトを試みるかはあらかじめめ定めた方向で行
う。これは、例えば、１横アドレス行を順次にシフトし
て規定値より低くなるビットシフト量を探り、次に１縦
アドレス行を順次にシフトして規定値より低くなるビッ
トシフト量を探ることにより横方向のビットシフト量と
縦方向のビットシフト量を得るものである。したがっ
て、副マイクロコンピュータ１０が規定値を超えている
結果値を得たときには、それに対応する横アドレスある
いは縦アドレスを１シフトするシフト指令信号をタイミ
ング制御回路４に送出する。このシフト指令は、画像シ
フト量演算回路８の演算結果に応じて相違ビット数が減
少する方向に行われる。

画像シフト量演算回路８は、相違ビットカウンタ６のカ
ウント値と相違ビットチェック回路７の規定値とを受け
てこれらの差を算出し、それに応じて次のビットシフト
量を算出する。さらに、この差が前回の差に対して増加
したか否かを検出して増加している場合には今までとは
逆方向にシフトするビットデータ（例えば、符号負をデ
ータに付ける）を生成する。一方、減少している場合に
は、今までの同じ方向にシフトさせるビットデータ（例
えば、符号正をデータに付ける）を生成する。そして、
このシフト方向のデータと先のビットシフト量のデータ
トが副マイクロコンピュータ１０にインタフェース９を
介して送出される。

これに応じて副マイクロコンピュータ１０は、先のシフ
ト指令信号をタイミング制御回路４に送出する。副マイ
クロコンピュータ１０のこのような制御により１画面分
の記憶画像データすべてについて比較が行われ、画像デ
ータ取込メモリ３のメモリシフト（その読出し開始横ア
ドレス行あるいは縦アドレス行のシフト）により得られ
た画像ビットに対してさらに比較が行われ、やがて、最
適シフト状態（相違画像ビット数が最小になる状態を実
現するメモリシフト状態）を得る。

なお、相違ビットカウンタ６と相違ビットチェック回路
７と画像シフト量演算回路８とは、それぞれタイミング
制御回路４からの制御信号に応じて動作する。さらに、
画像シフト量演算回路８は、画像ビットシフト回路５の
１画面分の画面データのシフトがすべて終了した時点で
シフト終了信号を受けて先の演算を開始する。

最適シフト状態に至った場合には、副マイクロコンピュ
ータ１０のそのシフト状態における最初の状態からの横
方向のそれぞれの総ビットシフト量からカメラヘッドの
移動量と移動方向とを算出し、この移動量と移動方向、
そしてカメラヘッド駆動指令情報とをインタフェース
９、インタフェース１１を介して主マイクロコンピュー
タ１２に送出する。なお、移動方向は、画像パターンを
比較した場合に相違ビットのカウント数を規定値以下に
する、先のシフト制御が発生しない方向に対応してい
る。

主マイクロコンピュータ１２は、カメラヘッドの移動量
と移動方向、カメラヘッド駆動指令情報とを受けて、パ
ルスモータコントローラ１３に制御信号を送出する。パ
ルスモータコントローラ１３は、この制御に応じてカメ
ラヘッド１ａ，２ａを移動させるパルスモータドライバ
１４を制御し、それぞれのパルスモータ１５（カメラヘ
ッド１ａの駆動用），パルスモータ１６（カメラヘッド
２ａの駆動用）を駆動し、最適シフト状態に対応した量
の距離だけカメラヘッド１ａ，２ａを移動させる制御を
行う。なお、この場合、カメラヘッド１ａは、縦方向の
み、カメラヘッド２ａは横方向のみの補正移動が行われ
る。

こうして、この発明の検査装置では、従来、作業者が目
視で行っていたときには３０〜６０秒を要していた位置
合わせ作業が、実際には、その一例として１０秒以内に
なり、市販のＣＣＤカメラを用い、規定値を４０μｍに
設定して制御したところ、縦、横とも４０μｍ以内の精
度で個人差ないものとすることができた。

ところで、ここでは図示していないが、カメラヘッド１
ａ，２ａの信号は、それぞれモニタ用テレビジョン受像
機にも送られている。そして、このモニタ用テレビジョ
ン受像機の画面には、従来のように、例えば、カメラヘ
ッド１ａからの画像は、青、カメラヘッド２ａからの画
像は緑で表示させることにより、位置合わせがずれてい
る個所では、それぞれのカメラからの画像が上記の各色
で、重なり合った個所では濃い緑がかった青で表示さ
れ、これにより２枚の基板のパターンの比較が極めて容
易に行える。

なお、撮像には、現在比較的安く性能の良い、市販され
ているＣＣＤ素子を用いれば、撮像時に画像信号も自然
にＣＣＤの画素毎に区切られ、以後のデジタル化、２値
化などの取扱も容易になる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、プリント基板の
パターン外観検査装置における使用開始時のカメラヘッ
ドと基板の相対位置合わせが、簡単容易に、且つ短時間
で、個人的誤差を生じないで行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明一実施例のブロック図である。 １……カメラヘッド１ａからの２値化画像データ、 ２……カメラヘッド２ａからの２値化画像データ、 １ａ，２ａ……カメラヘッド、 ３……画像データ取込メモリ、 ４……タイミング制御回路、 ５……画像ビットシフト回路、 ６……相違ビットカウンタ、 ７……相違ビットチェック回路、 ８……画像シフト量演算回路、 ９，１１……インターフェイス、 １０……副マイクロコンピュータ、 １２……主マイクロコンピュータ、 １３……パルスモータコントローラ、 １４……パルスモータドライバ、 １５……カメラヘッド１ａのパルスモータ、 １６……カメラヘッド２ａのパルスモータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−111665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−140278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−138603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−38837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−76974（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚のプリント基板のパターンをカメラに
   より撮像してモニタ用テレビジョン受像機の画面上に前
   記パターンの画像を重ねて表示し重ねられた画像を観測
   して基板検査を行うプリント基板のパターン外観検査装
   置において、 前記２枚のプリント基板のパターンをカメラでそれぞれ
   撮像した撮像信号に基づいて得られるそれぞれの２値化
   画像データをそれぞれ記憶する画像ビットメモリと、 この画像ビットメモリから読出されたそれぞれの２値化
   画像データを受け、前記画像ビットメモリの各アドレス
   対応に読出された画像ビットを比較して相違する画像ビ
   ットがあるときにそれを検出する相違ビット検出手段
   と、 この相違ビット検出手段により検出された画像ビットに
   ついての相違ビットの数をカウントし、カウントされた
   相違ビットの数が所定値以下か否かを判定する相違ビッ
   ト判定手段と、 この相違ビット判定手段により所定値以下でないと判定
   されたときに前記画像ビットメモリに記憶された前記２
   枚のプリント基板のパターンについて一方の画像のビッ
   ト位置を他方に対して相対的にシフトさせた画像ビット
   を前記画像ビットメモリから読出してあるいは読出した
   前記２値化データをシフトさせてそれぞれの前記画像ビ
   ットを前記相違ビット検出手段により比較させる制御を
   し、前記相違ビット判定手段から前記相違ビットの数が
   所定値以下か否かの判定結果を得て前記相違ビットの数
   が前記所定値以下になる前記判定結果が得られるまで前
   記シフトを繰り返す制御をし、前記相違ビットの数が前
   記所定値以下になったときの総ビットシフト量を求めて
   この総ビットシフト量に対応する距離分だけ前記シフト
   が発生しない方向に前記カメラの位置を移動させる制御
   をするデータ処理装置とを備えることを特徴とするプリ
   ント基板のパターン外観検査装置。