JPH09106459A - 電子部品の位置ずれ検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の位置ずれ検査において、画像処理
方式の場合、しきい値の誤差を広く見込むと、微小の位
置ずれは、しきい値の誤差内に入って判定出来ず、又、
しきい値の誤差を狭く見込むと、照明条件等が加わって
誤判定してしまうため、検査精度に限界がある。三次元
計測方式の場合、走査部機構が複雑であるため、コスト
が高くなり、且つ、走査時間が長くなって検査時間が長
くなる。三角測距方式の場合、配線基板の導電パターン
が半田メッキであれば、レーザ光を乱反射してしまい、
電子部品のエッジ部分を誤検出して誤判定する。 【解決手段】 配線基板1上に位置決め固定した電子部
品3をカラー撮像し、カラー撮像画像から検査に係る形
と色を抽出する工程と、上記色抽出画像を画像処理して
画像特徴量を計測し、その計測データの正常データに対
する確信度をファジィ推論により判別して電子部品3の
位置ずれを検査する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板上に位置
決め固定した電子部品、特にチップ部品の位置ずれ検査
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】配線基板上にチップ部品（電子部品）を
位置決めして半田付け固定すると、部品の位置ずれの具
合を検査する必要があり、その検査手段を図３（ａ）〜
（ｇ）を参照して次に示す。まず第１の手段は画像処理
方式によるもので、図３（ａ）に示すように、配線基板
（１）の導電パターン（２）上に位置決めして半田付け
固定したチップ部品（３）を真上から撮像するＣＣＤカ
メラ（４）と、配線基板（１）上のチップ部品（３）に
斜め上方から正反射照明光を照射する照明用光源（５）
（５）とを具備する。

【０００３】上記構成において、まず配線基板（１）上
に位置決め固定したチップ部品（３）に光源（５）
（５）から正反射照明光を照射してＣＣＤカメラ（４）
によりチップ部品（３）を撮像し、且つ、図３（ｂ）
（ｃ）に示すように、撮像画面のチップ部品（３）の正
規の搭載位置に検査ウィンドウ（６）を設定する。そう
すると、図示斜線部分に示すチップ部品（３）の本体部
分は照明光により反射して輝いているため、検査ウィン
ドウ（６）内の輝部の画素数（輝部面積）を計数する。
そして、予め照明条件等による誤差を見込んだしきい値
を設定しておき、図３（ｂ）に示すように、検査ウィン
ドウ内の輝部の画素数がしきい値以上であれば、輝部全
体が検査ウィンドウ（６）内にあり、チップ部品（３）
は正規位置にあって位置ずれなしと判定する。一方、検
査ウィンドウ内の輝部の画素数がしきい値以下であれ
ば、図３（ｃ）に示すように、輝部の一部が検査ウィン
ドウ（６）外に食み出しており、この時、チップ部品
（３）は傾斜、或いは平行位置ずれ等、異常位置にあっ
て位置ずれしていると判定する。

【０００４】次に、第２の検査手段は三次元計測方式に
よるもので、図３（ｄ）に示すように、レーザ光源
（７）を有し、レーザ光（８）により上方からチップ部
品（３）を走査してその位置を測定し、基準位置と比較
して位置ずれを検査する。

【０００５】又、第３の検査手段は三角測距方式による
もので、図３（ｅ）に示すように、光学式変位センサ
（９）を有し、変位センサ（９）によりレーザ光を投光
して反射光を受光し、配線基板（１）の表面からチップ
部品（３）の上面までの高さ（Ho）を計測する。そし
て、図３（ｆ）に示すように、基板上のXhYh座標位置に
おける高さの変位（Ｈ）を測定すると、基板レベル（H
a）とチップレベル（Hb）とで急峻に変化する。そこ
で、図３（ｇ）に示すように、変位センサ（９）を走査
して螺旋状軌道（Ｊ）を描かせ、変位（Ｈ）の急峻な変
化点（Ｅ）の位置よりチップ部品（３）のエッジ（Ｅ）
を検出して位置ずれ有無を検査する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、まず画像処理方式の場合、しきい値の誤差を広く見
込むと、微小の位置ずれ（例えば縦横平行0.3mm以下、
傾斜5゜以下）は、しきい値の誤差内に入って判定出来
ず、又、しきい値の誤差を狭く見込むと、照明条件等の
影響が加わって誤判定してしまうため、検査精度に限界
がある点である。又、三次元計測方式の場合、走査部機
構が複雑であるため、コストが高くなり（画像処理方式
に対して約1000万円程高い）、且つ、走査時間が長くな
って検査時間が画像処理方式に比し、５〜10倍も掛かる
という不具合がある。更に、三角測距方式の場合、配線
基板（１）の導電パターン（２）が銅箔であれば、判定
可能であるが、半田メッキであれば、レーザ光を乱反射
してしまい、チップ部品（３）のエッジ部分を誤検出し
て誤判定するという不具合がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、配線基板上に
位置決め固定した電子部品をカラー撮像し、カラー撮像
画像から検査に係る形と色を抽出する工程と、上記色抽
出画像を画像処理して画像特徴量を計測し、その計測デ
ータの正常データに対する確信度をファジィ推論により
判別して電子部品の位置ずれを検査する工程とを含むこ
とを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る電子部品の位置ずれ
検査方法の実施の形態を図１〜図２を参照して以下に説
明する。まず図１（ａ）は本発明方法を実施するための
装置構成図で、図において（10）はＣＣＤカメラ、（1
1）は照明用光源、（12）は画像処理装置、（13）はホ
ストコンピュータである。上記ＣＣＤカメラ（10）は配
線基板（１）の導電パターン（２）上に位置決め固定し
たチップ部品（３）を真上からカラー画像にて撮像し、
図１（ｂ）（ｃ）に示すように、撮像画面にチップ部品
（３）よりも大きめの検査ウィンドウ（14）を設定す
る。照明用光源（11）はチップ部品（３）に斜め上方か
ら正反射照明光を照射する。画像処理装置（12）はチッ
プ部品（３）のカラー撮像画像を画像処理し、検査に係
る本体部分の形と色（但し、抽出色を茶黒色又は黒色等
の部品色に設定しておく）を抽出する。そして、図１
（ｄ）（ｅ）に示すように、その色抽出画像をチップ部
品（３）の色とその周囲の色（例えば基板色は緑）とで
白黒反転してチップ部品（３）の白色画像（3a）を取り
出す。そして、その白色画像（3a）から位置、角度等の
画像特徴量を計測して計測データをホストコンピュータ
（13）へ送出する。ホストコンピュータ（13）は位置、
角度等の画像特徴量の計測データからファジィ推論によ
りチップ部品（３）の位置、角度の正常度を判別し、そ
の位置ずれを検査する。

【０００９】上記構成に基づき本発明の動作を次に説明
する。まずチップ部品（３）を配線基板（１）上に位置
決めして半田付け固定すると、チップ部品（３）に光源
（11）（11）から正反射照明光を照射してＣＣＤカメラ
（10）によりチップ部品（３）を真上から撮像する。そ
して、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、撮像画面のチッ
プ部品（３）の正規の搭載位置に検査ウィンドウ（14）
を設定する。次に、画像処理装置（12）により図示斜線
部分に示すチップ部品（３）の検査に係る本体部分の形
と色を抽出すると、図１（ｄ）（ｅ）に示すように、そ
の色と周囲の色とを白黒反転してチップ部品（３）の白
色画像（3a）を取り出す。そして、その白色画像（3a）
から位置、角度の画像特徴量を計測し、その計測データ
をホストコンピュータ（13）へ送出する。そこで、上記
位置、角度の計測データからホストコンピュータ（13）
においてファジィ推論を行い、チップ部品（３）の位
置、角度の正常度を判別し、例えば図１（ｄ）（ｅ）の
各白色画像（3a）（3a）の位置ずれ有無を検査する。

【００１０】ここで、上記ファジィ推論を行なう際、確
率による判定手段により画像特徴量（位置、角度）を判
別する。例えば、位置（Ｘ）（Ｙ）及び角度（Ｚ）と、
人が判定した結果（正常、位置ずれの各蓄積データ）と
を組み合わせ、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すファジィ
の各メンバーシップ関数（Ma）（Mb）（Mc）及び判定確
率（Ｃ）をそれぞれ作成する。但し、（ZRa）（ZRb）
（ZRc）は位置（Ｘ）（Ｙ）及び角度（Ｚ）の各正常デ
ータのファジィ集合、（PSa）（PSb）（PSc）は位置
（Ｘ）（Ｙ）及び角度（Ｚ）の各位置ずれデータのファ
ジィ集合である。そこで、例えば、位置（Ｘ）（Ｙ）及
び角度（Ｚ）を計測すると、メンバーシップ関数（Ma）
において位置（Ｘ）の計測データの正常及び位置ずれ各
データに対する各確信度（Aa）（Ba）を検知する。同様
に、メンバーシップ関数（Mb）（Mc）においても位置
（Ｙ）及び角度（Ｚ）の各計測データの正常及び位置ず
れ各データに対する各確信度（Ab）（Bb）及び（Ac）
（Bc）をそれぞれ検知する。そうすると、確信度（Aa）
（Ab）（Ac）が大きい程、又、確信度（Ba）（Bb）（B
c）が小さい程、計測データは正常データに近付く。そ
こで、位置（Ｘ）（Ｙ）及び角度（Ｚ）の正常の各確信
度（Aa）（Ab）（Ac）を乗算した正常の全確率（Ａ=Aa
×Ab×Ac）と、位置（Ｘ）（Ｙ）及び角度（Ｚ）の位置
ずれの各確信度（Ba）（Bb）（Bc）を乗算した位置ずれ
の全確率（Ｂ=Ba×Bb×Bc）とを算出し、それらを判定
確率（Ｃ）と比較する。そして、Ａ＞Ｃ＞Ｂの時、チッ
プ部品（３）の位置は正常と判定し、それ以外の場合、
異常と判定してチップ部品（３）は位置ずれしていると
判別する。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、配線基板に位置決め固
定した電子部品の位置ずれを検査する際、電子部品のカ
ラー撮像画像から検査に係る形と色を抽出し、その色抽
出画像を画像処理して画像特徴量を計測し、その計測デ
ータの正常データに対する確信度をファジィ推論により
判別して電子部品の位置ずれを検査したから、検査精度
が大幅に向上し、又、従来装置に容易に付加して組み込
めるため、コスト上昇を低く抑制出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る電子部品の位置ずれ検査
方法を実施するための装置構成図である。（ｂ）は本発
明に係る電子部品のカラー撮像画像で、正常位置にある
電子部品を示す図である。（ｃ）は本発明に係る電子部
品のカラー撮像画像で、異常位置にある電子部品を示す
図である。（ｄ）は本発明に係る電子部品の白黒反転撮
像画像で、正常位置にある電子部品を示す図である。
（ｅ）は本発明に係る電子部品の白黒反転撮像画像で、
異常位置にある電子部品を示す図である。

【図２】（ａ）は本発明に係る電子部品の位置ずれ検査
方法のファジィ推論を行なうための位置Ｘのメンバーシ
ップ関数である。（ｂ）は本発明に係る電子部品の位置
ずれ検査方法のファジィ推論を行なうための位置Ｙのメ
ンバーシップ関数である。（ｃ）は本発明に係る電子部
品の位置ずれ検査方法のファジィ推論を行なうための角
度のメンバーシップ関数である。

【図３】（ａ）は従来の電子部品の位置ずれ検査方法の
一例を示す画像処理方式の装置構成図である。（ｂ）は
図３（ａ）に示す電子部品の位置ずれ検査装置における
電子部品の撮像画像で、正常位置にある電子部品を示す
図である。（ｃ）は図３（ａ）に示す電子部品の位置ず
れ検査方法における電子部品の撮像画像で、異常位置に
ある電子部品を示す図である。（ｄ）は従来の電子部品
の位置ずれ検査方法の他の一例を示す三次元計測方式の
装置構成図である。（ｅ）は従来の電子部品の位置ずれ
検査方法の他の一例を示す三角測距方式の装置構成図で
ある。（ｆ）は図３（ｅ）に示す三角測距方式の電子部
品の位置ずれ検査装置における縦横座標位置の変位を示
すグラフである。（ｇ）は図３（ｅ）に示す三角測距方
式の電子部品の位置ずれ検査装置におけるセンサ軌道を
示す平面図である。

【符号の説明】

１ 配線基板 ３ 電子部品（チップ部品） 10 ＣＣＤカメラ 12 画像処理装置 13 ホストコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上に位置決め固定した電子部品
   をカラー撮像し、カラー撮像画像から検査に係る形と色
   を抽出する工程と、上記色抽出画像を画像処理して画像
   特徴量を計測し、その計測データの正常データに対する
   確信度をファジィ推論により判別して電子部品の位置ず
   れを検査する工程とを含むことを特徴とする電子部品の
   位置ずれ検査方法。