JPH09113238A - 品質検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べて安価な装置の構成で能率よく生
産物の外観を検査でき、検査項目の見落としや、検査項
目の見落としや判断基準の変化を抑制でき、かつ、多品
種少量の生産ラインにも素早く対応可能できる品質検査
方法、および、その装置を提供すること。 【解決手段】 撮影装置１によって撮影された被検査物
４の画像と該被検査物の品質見本の画像とを、制御装置
２を用いて、同一の表示画面３上に、時間的には交互に
切り換えて表示し、位置的にはこれらを同一の表示画面
上に同時に表示した場合に互いに一致し重なり合う位置
に表示することによって、被検査物と該被検査物の品質
見本とを比較することを特徴とする品質検査方法とその
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品の品質を外観
的に判断するための方法およびそのための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】産業上のいかなる分野においても、その
産業において生産された物に関しては品質検査が必要で
ある場合が多い。また、品質検査の内容・項目等は、産
業の分野や生産物ごとに全く異なり多種多様であるが、
生産物の品質の良否を、その外観によって判断する検査
方法は共通して重要な方法であると言える。例えば、農
林水産業の分野において収穫物の外観を目視で検査する
ことは、価格の決定や不良品の流出防止など種々の目的
で極めて重要である。また、金属部品加工などの工業分
野においても、製品の設計寸法以外に打痕やメッキ不良
などによる外観の検査を求められる場合がある。さらに
は、多数の電子部品を基板上に実装し回路部品を生産す
るような分野においても、工程におけるその場の電気的
な特性検査だけでは検出できない項目を外観検査で判別
する場合がある。例えば、放熱板などの部品の実装不良
・欠落、配線のキズ、半田不良などである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】生産物の外観検査は、
人間の目視による検査が一般的である。ところが人間に
よる目視検査は、通常、高価な設備費用を必要としない
が、検査項目の見落とし、不良の見逃し、判定基準の変
化など、官能検査に特有の問題がある。

【０００４】また、生産物の外観検査方法として、生産
物の外観の画像をコンピュータに取り込ませて種々の画
像処理を施し、そのコンピュータ自体に品質の判断を行
なわせる方法が知られている。例えば、上記回路部品を
生産するような分野では、その回路部品の良品の画像を
予め記憶させておき、製品の画像と前記良品の画像との
差異をソフトによって処理し判断させる例が挙げられ
る。

【０００５】ところが、このようなコンピュータを用い
た画像処理による外観検査装置は、品質判定のソフトを
含めて非常に高価なシステムとなることが問題である。
また、そのような従来の外観検査装置では、通常、品質
の良否判定の条件設定に手間がかかるために、多品種少
量の生産体制などでの生産ラインの高頻度の切り換えに
素早く対応できないという問題がある。

【０００６】本発明の課題は、生産物の品質を外観によ
って検査するに際し、従来に比べて安価な装置の構成で
能率よく検査でき、検査項目の見落としや、検査項目の
見落としや判断基準の変化を抑制でき、かつ、多品種少
量の生産ラインにも素早く対応可能できる品質検査方法
を提供することである。また、本発明の他の課題は、上
記本発明の品質検査方法を実施可能な装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の品質検査方法
は、以下の特徴を有するものである。 （１）被検査物の画像と該被検査物の品質見本の画像と
を、同一の表示画面上に、時間的には交互に切り換えて
表示し、かつ、位置的にはこれらを同一の表示画面上に
同時に表示した場合に互いに一致し重なり合う位置に表
示することによって、被検査物と該被検査物の品質見本
とを比較することを特徴とする品質検査方法。

【０００８】（２）被検査物が、電子部品が実装された
基板である上記（１）記載の品質検査方法。

【０００９】（３）被検査物の画像および該被検査物の
品質見本の画像が表示画面上に表示される時間が、各々
０．０１秒〜１０秒であり、これらの画像を互いに切り
換える間にどちらの画像も表示されない時間が、０．０
０１秒〜１０秒存在するものである上記（１）〜（２）
記載の品質検査方法。

【００１０】（４）表示画面がカラー表示画面であっ
て、被検査物の画像と該被検査物の品質見本の画像とが
カラーで表示されるものである上記（１）〜（３）記載
の品質検査方法。

【００１１】（５）被検査物の画像と該被検査物の品質
見本の画像とを演算装置によって比較して被検査物の品
質を検査する方法がさらに加えられて併用されるもので
ある請求項１〜４記載の品質検査方法。

【００１２】また、本発明の品質検査装置は、以下の特
徴を有するものである。 （６）上記（１）〜（５）の品質検査方法を行う装置で
あって、（イ）撮影装置と、（ロ）前記撮影装置によっ
て撮影された被検査物の画像と該被検査物の品質見本の
画像とを後記表示画面上に時間的に交互に切り換えて表
示することができる制御装置と、（ハ）表示画面と、を
少なくとも有することを特徴とする品質検査装置。

【００１３】（７）次のいずれかの特徴を有する上記
（６）記載の品質検査装置。（ニ）撮影装置が単数であ
って、制御装置は撮影装置によって撮影された撮影対象
物の画像をデータとして保持する記憶装置を有し、制御
装置が時間的に交互に切り換えて表示する画像が、撮影
装置がそのとき撮影している撮影対象物の画像と、前記
記憶装置にデータとして保持された撮影対象物の画像で
ある。（ホ）撮影装置が複数であって、制御装置が時間
的に交互に切り換えて表示する画像が、これら複数の撮
影装置がそのとき撮影している撮影対象物の画像であ
る。

【００１４】（８）被検査物の画像と該被検査物の品質
見本の画像とを画像処理し比較して被検査物の品質を検
査し得る演算装置が、さらに加えられたものである上記
（６）または（７）記載の品質検査装置。

【００１５】

【作用】被検査物の画像と品質見本の画像とを、上記の
ように交互に切り換えて表示することによって、部品の
有無や外形・外観の差異など、被検査物と品質見本との
差異の部分だけが、表示画面上ではあたかも点滅してい
るかのように見える。以下、このような作用を総称して
「点滅作用」という。この点滅作用によって、被検査物
と品質見本との差異は、より強調され、より容易に発見
されるようになる。

【００１６】本発明では、被検査物の画像と品質見本の
画像とを同一の表示画面上に交互に表示するに際して、
位置的にはこれらを同一の表示画面上に同時に表示した
場合に互いに一致し重なり合う位置に表示させるもので
あるが、その場合の「互いに一致し重なり合う」とは、
理論的に完全な一致だけではなく、上記の点滅作用が得
られる範囲内でズレを含んでいてもよい。また、画像を
交互に切り換えるとは、一方の画像が消えると同時にま
たは消えた後に他方の画像が写し出されることだけでな
く、一方の画像が消える前に他方の画像が写し出される
ことによって両方の画像が一時的にオーバラップするよ
うな画像の切り換えをも含むものである。

【００１７】また、被検査物の画像と品質見本の画像と
をカラーで表示することによって、被検査物と品質見本
との差異がさらに強調される場合がある。例えば、被検
査物が、電子部品が実装された基板である場合、電子部
品はカラフルな外観のものが多い。そのような色付の部
品の一つが欠落した場合、上記の表示画面上における部
品の有無は、より顕著に点滅作用を示す。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の品質検査装置を例
示するとともに、本発明による品質検査方法を説明す
る。図１は、本発明による品質検査装置の構成の一例を
模式的に示す図である。同図に示すように、本発明によ
る品質検査装置は、撮影装置１、制御装置２、表示画面
３を少なくとも有する。同図の例は、撮影装置を１台と
して、制御装置２が撮影装置によって撮影された撮影対
象物の画像をデータとして保持する記憶装置（図示せ
ず）を有する例である。また、４は被検査物であって、
電子部品が実装された基板である。基板には明示のため
にハッチングを施している。

【００１９】上記構成の装置を用い、次の〜の手順
によって品質検査を行なう。 ．被検査物の品質見本（図示せず）を撮影装置１によ
って撮影して、その画像をデータとして取り込み、これ
を制御装置の記憶装置に格納する。 ．被検査物を撮影装置１で撮影する。撮影の箇所は、
品質見本と被検査物共に同一箇所である。また、表示画
面にこれらの画像を同時に映し出したとき、これらの画
像が表示画面上で互いに一致し重なり合うように撮影位
置を決定する。 ．制御装置によって、撮影装置がそのとき撮影してい
る撮影対象物（被検査物）の画像と、記憶装置にデータ
として保持された撮影対象物（品質見本）の画像とを、
時間的に交互に切り換えて同一の表示画面３上に表示す
る。 ．検査作業者は表示画面を見る。もし被検査物と品質
見本とで異なっている部分があれば、その部分は、表示
画面上において上記点滅作用として現れるので、検査作
業者は被検査物と品質見本との差異（部品の有無や外観
・外形の相違など）を容易に検出でき、検査は完了す
る。

【００２０】また、図２は、本発明による品質検査装置
の構成の他の一例を模式的に示す図である。同図の例
は、撮影装置を２台用い、制御装置２は２台の撮影装置
から送られる画像を時間的に交互に切り換えて表示する
機能を有する場合の例である。また同図では、４は被検
査物、４ａは被検査物の品質見本である。

【００２１】図２の構成の装置を用い、次の〜の手
順によって品質検査を行なう。 ．被検査物の品質見本４ａを撮影装置１ａによって撮
影する。 ．被検査物４を撮影装置１で撮影する。との順番
は逆でもよい。また、撮影の箇所は、上記図１の説明と
同様である。 ．制御装置によって、撮影装置１が撮影している被検
査物４の画像と、撮影装置１ａが撮影している品質見本
４ａの画像とを、時間的に交互に切り換えて同一の表示
画面３上に表示する。 ．上記図１の説明と同様、検査作業者は表示画面を見
て、被検査物と品質見本との差異を検出し、検査を完了
する。

【００２２】上記撮影装置は、撮影した画像を信号とし
て制御装置に伝達し得るもの、例えば一般的な家庭用ビ
デオカメラやＣＣＤカメラなど、所謂、撮像用カメラで
あればよい。また、撮影装置は、撮影対象物を撮影して
いる間中その映像信号を実時間で出力し続けるようなも
のであっても、瞬間の静止画像だけを出力するものであ
ってもよい。また、顕微鏡写真のように拡大して撮影で
きるものでもよい。撮影装置が撮影した画像の信号は、
撮影装置側、制御装置側のどちらでデータ化されてもよ
く、またその信号の種類は限定されるものではない。例
えば、ＮＴＳＣ、ＹＣ、ＲＧＢなどの一般的なアナログ
のビデオ信号や、種々のデジタル信号が挙げられる。図
２に示す構成例のように、制御装置が２台の撮影装置か
ら送られる画像を時間的に交互に切り換えて表示する場
合には、画像をデータとして保持する記憶装置を削除す
ることも可能である。

【００２３】制御装置は、被検査物の画像と、品質見本
の画像とを、時間的に交互に切り換えて表示画面に映し
出す機能を、少なくとも有するものである。制御装置の
他の機能は、被検査物の画像と品質見本の画像の各々の
信号源をどのようなものとするかによって変化する。例
えば、図１に示すような態様では記憶装置が必要であ
る。記憶装置に対する画像データの記録や読出しを自在
に短時間で行う点では、制御装置にコンピュータの機能
を付与することが好ましい。また、図２のように、複数
の撮影装置からの画像を切り換える場合には、制御装置
は、単純なスイッチング機能だけで構成することも可能
である。

【００２４】被検査物の画像と品質見本の画像とを同一
の表示画面上に表示するに際しては、これらをどのよう
なタイミングや時間的な割合で交互に切り換えるかによ
って、上記作用の説明で述べたように点滅作用は変化す
るので、検査対象物や状況に応じて適宜調整すればよ
い。被検査物の画像、品質見本の画像が表示画面上に表
示される時間は、各々０．０１秒〜１０秒程度が好まし
く、特に実際の検査工程においては、各々０．０５秒〜
０．３秒程度が好ましい時間である。また、一方では、
画像の切り換えのタイミングを検査作業者の操作に任
せ、手動で画像が切り替わるようにしてもよい。

【００２５】被検査物の画像と品質見本の画像とを切り
換えるに際しては、これらの画像を互いに一次的に表示
画面上にオーバラップさせて切り換える方法から、これ
らの画像を切り替える間に一次的にどちらの画像も表示
されない時間が存在するように切り換える方法まで、任
意に選択してよい。どちらの画像も表示されない時間を
存在させる場合、その様な時間が長くなるに従って点滅
作用は弱くなる。従って、どちらの画像も表示されない
時間は、通常０．００１秒〜１０秒程度が好ましく、実
際の検査工程においては、０．００１秒以上、できるだ
け短い時間に設定することが好ましい。

【００２６】画像の切り換えに関する時間は、手動、タ
イマー素子によるもの、コンピュータのソフト上で作る
ものでもよい。画像の切り換えに関する回路は、切り換
える画像信号の種類に応じたものを用いる。

【００２７】図３は、被検査物を撮影したビデオ信号
と、メモリー上に記憶された品質見本の画像データとを
切り換えて表示画面上に表示する場合の、切り換えに関
する回路の一例を模式的に示す図である。同図の例で
は、被検査物であるワークの画像は、ＮＴＳＣ信号とし
て画像メモリーボードに送られ、いったん画像データと
して変換されフレームメモリー１に格納される。一方、
あらかじめ取得しておいた品質見本の画像データは、コ
ンピュータによってハードディスクから読み出され、バ
スライン１でデータ圧縮／伸長ボードに送られて圧縮デ
ータの状態を解かれ、さらに画像メモリーボードに送ら
れ、フレームメモリー２に格納される。画像メモリーボ
ードのフレームメモリー１、２に保持された各画像デー
タは、バスライン２を通じてコンピュータの命令によっ
て切り換えられ、かつ、アナログＲＧＢ信号とされてモ
ニターに出力される。データ圧縮／伸長ボードは、ビデ
オカメラで撮影した画像信号を、記憶装置（同図ではハ
ードディスク）に書き込む際には小容量データに圧縮
し、読み出す際にはもとのデータにもどすための装置で
あって、記憶装置の容量をより有効に利用するために好
ましいものである。

【００２８】また他の例として、複数の撮影装置を同時
に用いた場合に、各々から送られてくる画像信号同士の
切り換えであれば、スイッチ、リレー、無接点のスイッ
チング素子などを用いて切り換えてテレビ受像機に送れ
ばよい。

【００２９】被検査物の画像と、品質見本の画像とを、
同一の表示画面上に表示するに際しては、これらの画像
の位置を、表示画面上の同一の位置に表示することが好
ましいが、上記作用の説明で述べたように、点滅作用が
得られる範囲内で互いにズレを含んでいてもよい。その
ズレの範囲は、被検査物の内容によって異なるが、表示
画面上において約３ｍｍ程度以内のズレとすることが好
ましい。被検査物の画像と品質見本の画像とを、同一の
表示画面上の同一の位置に表示するために、現物の被検
査物と品質見本とを撮影装置に対して必ず一定位置にセ
ットできるよう、特定の治具やＸ−Ｙテーブルを作製し
てもよい。また、これらの画像をデータとして取り込ん
だ後に、コンピュータによってデータを処理することで
表示画面への表示位置を同一位置に補正してもよい。

【００３０】記憶装置は、その記憶媒体、および、デジ
タル、アナログなどの記憶の方式、は特に限定されず、
撮影対象物の画像をデータとして所望の時間だけ保持で
き、そのデータを画像として再び表示画面上に再生でき
るものであればよい。例えば、制御装置を簡単な信号切
り換え装置とし、記憶装置には外部のビデオレコーダー
を用いてもよい。また、制御装置をコンピュータを主体
として構成するのであれば、記憶装置は、ＲＡＭなどの
メモリーや、ディスク装置など、コンピュータに接続可
能な全ての記憶装置が利用可能である。

【００３１】表示画面は、制御装置の出力信号によって
好ましいものを決定すればよく、一般的なテレビ受像機
や、コンピュータの端末表示に用いられる種々のモニタ
ーなどが用いられる。また、上記作用の説明で述べたよ
うに、表示画面にカラー表示画面を用い、被検査物と品
質見本の画像とをカラーで表示してもよい。

【００３２】表示画面上に表示する内容は、比較すべき
画像だけでなく、文字や記号を重ねて表示するなどして
着目すべき箇所をより明らかにしてもよい。例えば、多
数の部品が実装された基板を被検査物とする場合であっ
ても、実質的には特定の重要な部品の検査に絞られる場
合が多い。このような場合には、表示画面上の検査すべ
き部品の位置に番号を表示し、検査作業者がスイッチを
押すごとに番号の順番に検査対象に導くように、番号を
順次消すか番号を点滅することなどが挙げられる。

【００３３】表示画面上での判定を助けるための付帯的
な機能、また判定の内容をデータとして管理する機能
や、さらにはそのデータを統計的に処理する機能など
は、自由に付与してよい。また、操作パネルは、被検査
物の種類に応じて設定することが好ましい。例えば、頻
繁に生じる不良内容の項目のスイッチを予め設定してお
き、判定結果の入力をより効率的にするなどである。

【００３４】被検査物としては、工業製品から農林水産
業における生産物・漁獲物まで、特には限定されない
が、上記例のように、電子部品が実装された基板の他、
機械加工・成形加工によって製造された部品など、設計
値に沿って同一形状で生産され得る生産物が、点滅作用
が顕著となるので好ましい。

【００３５】品質見本としては、被検査物の良品見本、
良品と不良品との境界を示す見本（限度見本）、不良品
見本など、何を判定するかに応じて自由に選択してよ
い。また、品質見本は、生産ロットごとに何度選びだし
てもよいし、唯一のものだけを品質見本としてもよい。
また、異なる製品ごとに、予め品質見本の画像を全て記
憶装置に格納しておき、用にのぞんで呼び出して用いて
もよい。

【００３６】本発明による品質検査方法は、さらに、演
算装置によって画像データを処理し特定の項目に関して
品質を自動的に判別する方法と併用してもよい。例え
ば、コンピュータによる画像処理によって被検査物の画
像と品質見本の画像とを比較し、被検査物の品質を検査
する方法などとの併用である。従って、制御装置はその
ような品質を自動的に判別し得る機能を内部に有しても
よく、また、外部コンピュータと連動するものであって
もよい。用従って、本発明による品質検査装置を構成す
る上では、前記自動的な品質検査機能を内部に有しても
よいし、外部装置としてデータの授受を行い連動するも
のでもよい。このような場合、被検査物のどの部分を表
示画面に表示し、どの部分を前記自動的な品質検査機能
に分担させるかは、用途に応じて決定すればよい。

【００３７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
示す。本実施例では、品質検査装置を実際に製作し、こ
れを生産ラインの外観検査工程に適用し、基板上の部品
の実装状態の検査に用いた。図４は、その品質検査装置
の表示画面３、制御装置２、制御装置の操作パネル部２
ａだけを示す図である。撮影装置や生産ラインなどの図
は省略している。

【００３８】同図に示すように、表示画面３には、被検
査物である基板上の検査すべき領域が映し出されてい
る。被検査物の実装部品はＩＣ、コンデンサ、抵抗、ト
ランジスタなど計７個であって、検査内容は、主とし
て、部品の欠落の他、ＩＣの端子や素子のリード部の半
田付けの品質である。表示画面には各々の部品に対応し
て１〜７までの番号が表示され、ＯＫや〜不良などの判
定のボタンを押すごとに１から順に数字が消えていくよ
うにし、検査の見落としを抑制させた。表示画面３の下
方にはコメントを製品の機種やロット等の情報を表示す
るようにした。操作パネルには、同図に示すように、こ
の製品によく発生する外観不良内容をカウントし分類す
る押しボタンスイッチを配列した。押しボタンスイッチ
には、「欠落」の「欠」、「短絡」の「短」、「傷」、
「歪」など不良内容を示す文字が記入されている。

【００３９】本実施例では、撮影装置は１台であり、予
め被検査物の良品を品質見本として、その画像データを
内部のメモリーに保持する型である。

【００４０】検査に当たっては、被検査物の画像および
品質見本の画像が表示画面上に表示される時間を、共に
０．１秒に設定した。また、これらの画像を切り替える
間に一次的にどちらの画像も表示されない時間は、０．
０１秒以下であった。

【００４１】このような仕様の装置によって１００個の
外観検査を行ったところ、実装ミスによる部品の欠落に
対しては良く点滅作用が示され、見落とすことなくチェ
ックすることができた。また、半田付けに関する品質の
判定も、被検査物から視線を他に移すことなく良品見本
を見ることができるため、常に安定した判定基準で行な
うことができ、また、良品見本との差異が強調されて容
易に行なうことができた。また、通常の目視検査に比べ
て約５０％の時間で検査が完了し、能率の良いことがわ
かった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の品質検査方法およびその装置に
よって、従来に比べて安価な装置の構成で能率よく検査
でき、検査項目の見落としや、検査項目の見落としや判
断基準の変化を抑制できるようになった。また、多品種
少量の生産ラインにも素早く対応可能できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による品質検査装置の構成の一例を模式
的に示す図である。

【図２】本発明による品質検査装置の構成の他の一例を
模式的に示す図である。

【図３】本発明による品質検査装置において、表示すべ
き画像の切り換えに関する回路の一例を模式的に示す図
である。

【図４】本発明の実施例において製作した品質検査装置
の構成の一部を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ 撮影装置 ２ 制御装置 ３ 表示画面 ４ 被検査物

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の画像と該被検査物の品質見本
   の画像とを、同一の表示画面上に、時間的には交互に切
   り換えて表示し、かつ、位置的にはこれらを同一の表示
   画面上に同時に表示した場合に互いに一致し重なり合う
   位置に表示することによって、被検査物と該被検査物の
   品質見本とを比較することを特徴とする品質検査方法。
2. 【請求項２】 被検査物が、電子部品が実装された基板
   である請求項１記載の品質検査方法。
3. 【請求項３】 被検査物の画像および該被検査物の品質
   見本の画像が表示画面上に表示される時間が、各々０．
   ０１秒〜１０秒であり、これらの画像を互いに切り換え
   る間にどちらの画像も表示されない時間が、０．００１
   秒〜１０秒存在するものである請求項１〜２記載の品質
   検査方法。
4. 【請求項４】 表示画面がカラー表示画面であって、被
   検査物の画像と該被検査物の品質見本の画像とがカラー
   で表示されるものである請求項１〜３記載の品質検査方
   法。
5. 【請求項５】 被検査物の画像と該被検査物の品質見本
   の画像とを演算装置によって比較して被検査物の品質を
   検査する方法がさらに加えられて併用されるものである
   請求項１〜４記載の品質検査方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の品質検査方法を行う装置
   であって、（イ）撮影装置と、（ロ）前記撮影装置によ
   って撮影された被検査物の画像と該被検査物の品質見本
   の画像とを後記表示画面上に時間的に交互に切り換えて
   表示することができる制御装置と、（ハ）表示画面と、
   を少なくとも有することを特徴とする品質検査装置。
7. 【請求項７】 （ニ）撮影装置が単数であって、制御装
   置は撮影装置によって撮影された撮影対象物の画像をデ
   ータとして保持する記憶装置を有し、制御装置が時間的
   に交互に切り換えて表示する画像が、撮影装置がそのと
   き撮影している撮影対象物の画像と、前記記憶装置にデ
   ータとして保持された撮影対象物の画像であるか、また
   は、（ホ）撮影装置が複数であって、制御装置が時間的
   に交互に切り換えて表示する画像が、これら複数の撮影
   装置がそのとき撮影している撮影対象物の画像である、
   請求項６記載の品質検査装置。
8. 【請求項８】 被検査物の画像と該被検査物の品質見本
   の画像とを画像処理し比較して被検査物の品質を検査し
   得る演算装置が、さらに加えられたものである請求項６
   または７記載の品質検査装置。