DE68925901T2

DE68925901T2 - Substrat-prüfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE68925901T2
Application number: DE68925901T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Omron Instit Kobayashi; Yasuaki Omron Institu Tanimura; Teruhisa Omron Institu Yotsuya
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2009-05-03
Also published as: KR900702353A; ATE135110T1; DE68929481T2; DE68929481D1; DE68929062T2; EP0413817A1; DE68925901D1; EP0687901B1; WO1989011093A1; US5245671A; EP0685732B1; KR920006031B1; EP0685732A1; AU3543689A; EP0687901A1; DE68929062D1; EP0413817A4; SG66545A1; EP0413817B1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Inspizieren einer gedruckten Schaltung (im folgenden "Leiterplatte") oder dergleichen und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, welche die Eigenschaften einer gekrümmten Oberfläche inspiziert und beim Nachweis der Orientierung von Elementen der gekrümmten Oberfläche eines gekrümmtflächigen Körpers, der einen Satz von Gekrümmtflächenelementen aufweist, deren Oberflächen in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, angewendet wird; eine Vorrichtung, welche die Eigenschaften einer gekrümmten Oberfläche inspiziert und ideal für die Inspektion der Form eines Lötabschnitts eines auf einer Leiterplatte montierten Teils ist; eine Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung zum Extrahieren von Farbtonmustern in den drei Primärfarben aus einem Originalbild, welches durch Abbilden eines auf einer Leiterplatte montierten Teils gewonnen ist, Vergleichen der extrahierten Ergebnisse mit gelehrten Daten und Beurteilen der Akzeptabilität des Anbringungszustands des Teils, wie etwa des Lötzustands; ein Lehrverfahren zum Lehren, vor der Inspektion der Leiterplatte, der Montageposition eines Teils, der Klasse des angebrachten Teils und von Merkmalsgrößen des Anbringungszustands des Teils in der oben genannten Inspektionsvorrichtung; ein Verfahren der Einstellung einer Inspektionszone zum Einstellen, vor der Inspektion der Leiterplatte, einer Bestückungsteilinspektionszone in der oben genannten Inspektionsvorrichtung; ein Verfahren der Anzeige von Inspektionsergebnissen zum Anzeigen der Ergebnisse der Komponenteninspektion auf dem Bildschirm einer Anzeigeeinheit der oben genannten Inspektionsvorrichtung; und ein Anzeigeverfahren in einer Leiterplatteninspektionsvorrichtung, das ideal zur Verifizierung der Akzeptabilität des extrahierten Zustandes von Farbtonmustern ist.

Stand der Technik

Die Form der Oberfläche eines Lötbereichs eines Bestückungsteils auf einer Leiterplatte kann als typisches Beispiel eines krummflächigen Körpers mit einer mehrfach orientierten Oberfläche erwähnt werden. Herkömmlicherweise wird ein solcher Lötbereich visuell inspiziert und die Akzeptabilität des Lötzustands, nämlich das Fehlen oder Vorhandensein von Lot, die Lotmenge und seine Löslichkeit, Kurzschlüsse und falsche Leitung beruhend auf dieser visuellen Inspektion beurteilt.
Mit diesem Verfahren, das eine solche visuelle Inspektion verwendet, läßt sich das Vorkommen von Inspektionsfehlern nicht vermeiden, differiert die Beurteilung in weitem Maße abhängig von der Person, die die Inspektion durchführt, und gibt es Grenzen für die Inspektionsverarbeitungsfähigkeit.
In jüngerer Zeit wurden zahlreiche automatische Inspektionsvorrichtungen, die in der Lage sind, eine Inspektion dieser Art automatisch durchzuführen, vorgeschlagen.
Die Form der Oberfläche eines gelöteten Bereichs ist eine kubische Form von drei Dimensionen, und die Fähigkeit, Information über dreidimensionale Formen nachzuweisen, ist für die Inspektion einer solchen Form wesentlich.
Fig. 1 veranschaulicht ein Beispiel einer automatischen Inspektionsvorrichtung, die in der Lage ist, Information über dreidimensionale Formen nachzuweisen. Die Vorrichtung bestrahlt einen Lötbereich einer Leiterplatte 2 mit Spaltlicht 1. Ein Reflexionslichtbild einer optischen Schnittebenenlinie 3, welche auf der Oberfläche der Leiterplatte 2 einschließlich des Lötbereichs durch Bestrahlung mit dem Spaltlicht 1 erzeugt wird, wird mit einer Aufnahmevorrichtung 4 aufgenommen, und die dreidimensionale Form des Lötabschnitts durch Untersuchung des abgebildeten Musters festgestellt.
Bei diesem Inspektionsverfahren ist jedoch alles, was man erhält, Forminformation, die den mit dem Spaltlicht 1 bestrahlten Abschnitt beschreibt, und es ist schwierig, die dreidimensionale Form anderer Abschnitte nachzuprüfen. Ferner ist die Oberfläche des Lötbereichs von einer Art, daß ihre Orientierung in Bezug auf die Oberflächenrichtung der Leiterplatte nicht gleichförmig ist. Folglich sind wenigstens vier Kombinationen aus Lichtquelle und Bildaufnahmevorrichtung 4 erforderlich. Aus diesem Grund ist die Vorrichtung kompliziert und ein hochgenauer Montagevorgang erforderlich. Ein Problem ist, daß dies hohe Kosten nach sich zieht.
Dementsprechend ist zur Lösung dieses Problems ein Verfahren verfügbar, bei dem die Oberfläche eines einer Inspektion unterworfenen Körpers mit gekrümmter Oberfläche mit Licht aus mehreren Richtungen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln bestrahlt wird, jedes Reflexionslicht-Bild der Oberfläche des gekrümmtflächigen Körpers abgebildet wird, und die Orientierung der Gekrümmtflächenelemente, die der Körper mit gekrümmter Oberfläche besitzt, anhand der jeweiligen Lichtmuster nachgewiesen wird. Dieses Verfahren gehört zu der Klasse "aktive Abfühlverfahren", welches eines der Verfahren des Nachweises von Information dreidimensionaler Bilder ist. Speziell macht dieses Verfahren von der Tatsache Gebrauch, daß wenn ein Lichtstrom mit gleichförmigem Muster auf ein einer Inspektion unterworfenes Objekt eingestrahlt wird, das Muster des Reflexionslichtflusses, der vom Objekt erhalten wird, eine Deformation nach Maßgabe der dreidimensionalen Form des Objekts durchmacht. Das Verfahren ist von einer Art, daß die Form des in Inspektion befindlichen Objekts anhand des deformierten Musters beurteilt wird.
Fig. 2 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Prinzips dieses Verfahrens und zeigt die Lagebeziehung zwischen einem Nachweissystem, welches eine Lichteinstrahlvorrichtung 5 und ein Bildaufnahmesystem 6 aufweist, und einem Körper 7 mit gekrümmter Oberfläche, welcher das Objekt ist, das der Inspektion unterzogen wird.
Wenn ein Lichtstrom 8 auf die Oberfläche des krummflächigen Körpers (z. B. einen Lötbereich) 7 von der an einer bestimmten Stelle angeordneten Einstrahlvorrichtung 5 eingestrahlt wird, trifft der Reflexionslichtfluß auf die unmittelbar darüber angeordnete Bildaufnahmevorrichtung 6 und wird mit dieser nachgewiesen. Wenn dies geschehen ist, ist festgestellt, daß ein Element mit gekrümmter Oberfläche des mit dem Lichtfluß 8 bestrahlten krummflächigen Körpers 7 unter einem Winkel θ in Bezug auf eine horizontale Referenzebene 10 orientiert ist (θ ist der Einfallswinkel). Wenn Licht auf die Oberfläche des krummflächigen Körpers 7 unter Verwendung mehrerer Einstrahlvorrichtungen mit verschiedenen Einfallswinkeln eingestrahlt wird, kann in einem Fall, wo die Oberflächeneigenschaften des krummflächigen Körpers 7 so sind, daß die gekrümmte Oberfläche eine Anzahl von krummflächigen Elementen aufweist, die in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, wie dies bei einer Lötoberfläche der Fall ist, eine Gruppe von krummflächigen Elementen, die diesen Einfallswinkeln entsprechen, nachgewiesen werden, wodurch es möglich wird, festzustellen, wie jedes krummflächige Element der Oberfläche des krummflächigen Körpers 7 orientiert ist, nämlich, was die Oberflächeneigenschaften des Lötbereichs sind.
Wenn die Einstrahlvorrichtung 5 eine solche ist, die einen Lichtfluß 8 mit einer Breite Δθ einstrahlt, wird ein reflektierter Lichtfluß 9 mit einer Breite, die dieser Breite entspricht, mit der Bildaufnahmevorrichtung 6 nachgewiesen. Mit anderen Worten können in diesem Fall krummflächige Elemente mit einer Breite Δθ für den Winkel nachgewiesen werden.
Wenn die Einstrahlvorrichtung 5 ringförmige Leuchtelemente 11, 12 und 13, die horizontal in Bezug auf die Referenzebene 10 angeordnet sind, enthält, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist ferner der Abstand zwischen der Einstrahlvorrichtung 5 und dem gekrümmtflächigen Körper 7 konstant, unabhängig vom Drehwinkel des gekrümmtflächigen Körpers 7 in Bezug auf eine zur Referenzebene 10 senkrechte Achse, womit sich die Orientierungen der Gekrümmtflächenelemente in Richtung des Drehwinkels wegheben. Infolgedessen wird nur der Neigungswinkel des krummflächigen Körpers 7 in Bezug auf die Referenzebene 10 nachgewiesen.
Wenn die Einstrahlvorrichtung 5 durch die ringförmigen Leuchtelemente 11, 12 und 13 mit unterschiedlichen Einfallswinkeln in Bezug auf den gekrümmtflächigen Körper 7 gebildet ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, können gekrümmtflächige Elemente mit Orientierungen, die den Einfallswinkeln der Lichtflüsse 14, 15 und 16 der Leuchtelemente entsprechen, im Detail nachgewiesen werden, wie dies oben ausgeführt ist.
Es wird nun angenommen, daß die drei ringförmigen Leuchtelemente 11, 12 und 13 mit Radien rm (m = 1, 2, 3) horizontal an Stellen angeordnet sind, die Höhen hm (m = 1, 2, 3) von der Referenzoberfläche 10 aus haben, und daß die Einfallswinkel der Lichtflüsse 14, 15, 16 dieser drei Leuchtelemente 11, 12, 13 in Bezug auf den gekrümmtflächigen Körper 7 θm (m = 1, 2, 3) sind. Unter diesen Annahmen können Gekrümmtflächenelemente, deren Neigungswinkel am gekrümmtflächigen Körper 7 θm sind, mit der Bildaufnahmevorrichtung 6 nachgewiesen werden. Im Vergleich mit dem gesamten optischen Weg von den Leuchtelementen 11, 12, 13 zur Bildaufnahmevorrichtung 6 über die Oberfläche des krummflächigen Körpers 7, sind die Abmessungen der Gekrümmtflächenelemente ausreichend klein. Daher können die Einfallswinkel, nämlich die Neigungswinkel der nachzuweisenden Gekrümmtflächenelemente nach folgender Gleichung bestimmt werden:
cosθm = hm/ (hm² + rm²)1/2 . . . (1)
Ein Verfahren, welches Quellen von weißem Licht als Leuchtelemente 11, 12, 13 verwendet, wurde als Verfahren der Inspektion des Aussehens eines Lötbereichs auf der Grundlage des vorstehenden Prinzips vorgeschlagen [US-A-4677473]. Bei diesem Inspektionsverfahren werden die Leuchtelemente 11, 12, 13 zu unterschiedlichen Zeiten ein- und ausgeschaltet, um zwischen den Reflexionslicht-Bildern zu unterscheiden, die durch die drei Leuchtelemente 11, 12, 13, die unterschiedliche Einfallswinkel in Bezug auf die gelötete Oberfläche haben, erzeugt werden.
Bei diesem Verfahren der Steuerung des Aufleuchtens der Leuchtelemente ist jedoch ein Speicher zur Speicherung der zu den verschiedenen Einstrahlzeiten gewonnenen Bilder, eine Recheneinheit zur Verarbeitung dieser Bilder als ein Bild eines identischen Gesichtsfeldes sowie eine Auslösevorrichtung zum momentanen Einschalten dieser Leuchtelemente notwendig. Dies zieht große technische Komplexität nach sich, und das Verfahren beinhaltet Probleme, was Kosten und Zuverlässigkeit anbelangt.
In einem Versuch, alle diese bei einem solchen Time-Sharing-System angetroffenen Probleme zu lösen, wurde ein Verfahren zur Verwendung in einer Vorrichtung vorgeschlagen, welche lineare Körper, wie etwa Drähte, inspiziert [JP-A-62127617]. Nach diesem Verfahren werden Lichtquellen für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau als die drei Leuchtelemente mit unterschiedlichen Einfallswinkeln in Bezug auf das inspizierte Objekt verwendet. Reflexionslicht-Bilder der Farben Rot, Grün und Blau des Objekts werden zeitgleich durch eine Aufnahmevorrichtung, welche Farbtöne abfühlt, wie etwa eine Farbfernsehkamera, abgebildet, und die Bilder unter Farbtrennung nachgewiesen.
Wenn dieses Verfahren auf eine automatische Inspektionsvorrichtung zur Inspektion von gelöteten Bereichen angewandt wird, ist es theoretisch möglich, die Krummflächeneigenschaften eines Lötbereichs in einer kurzen Zeitdauer nachzuweisen. Da jedoch diese Vorrichtung nicht zur Feststellung peripherer Information, die für die automatische Inspektion von Bestückungsteilen auf einer Leiterplatte gedacht ist, wie etwa Information, die sich auf die einzelnen Bereiche der Leiterplatte (z. B. Teilenummer, Polarität, Farbcode etc.) und Leiterplatteninformation (verschiedene Marken auf dem Leiterplatte) bezieht, ist es extrem schwierig, die Vorrichtung so, wie sie ist, praktisch einzusetzen.
JP-A-62127617 bildet die Grundlage für den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wenn eine Vorrichtung zum Inspizieren einer Leiterplatte verwendet wird, ist ein Lehrvorgang erforderlich, in welchem verschiedene Daten, die sich auf eine Leiterplatte (als "Referenz-Leiterplatte" bezeichnet) mit vorgeschriebenen, korrekt an bestimmten Stellen angebrachten Teilen beziehen, mit einer Tastatur eingegeben werden, bevor die Leiterplatte inspiziert wird. Dieser Lehrvorgang wird einfach als "Lehren" bezeichnet werden und bringt das Lehren von Daten mit sich, die sich auf die Positionen, Typen und Inspektionszonen von auf einer Referenz-Leiterplatte angebrachten Teilen beziehen, sowie von Daten, die sich auf Merkmalsgrößen des Bestückungszustands (z. B. den Lötzustand) innerhalb der Inspektionszone eines jeden Teils beziehen.
Bei diesem Lehrverfahren unter Verwendung einer Dateneingabe mit Tasten ist jedoch die einzutastende Datenmenge extrem groß. Infolgedessen sind exorbitante Mengen an Zeit und Mühe für den Eingabevorgang erforderlich, und der Vorgang stellt eine große Belastung dar.
Ein Lehrverfahren zur Lösung dieser Probleme ist in EP-A-0236738 vorgeschlagen worden und bringt eine Vorabherstellung einer Positionier-Leiterplatte (Referenzleiterplatte), die durch Färben der Oberfläche der Leiterplatte mit schwarzer Farbe und Färben von Bestückungsteilen mit weißer Farbe gewonnen ist, sowie das Abbilden der Positionier-Leiterplatte durch eine Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung mit sich, wodurch Daten (Teileposition etc.), die als Kriterien für den Zweck der Inspektion der Leiterplatte dienen, gelehrt werden.
Nach diesem Lehrverfahren erfordert das Herstellen der Positionier-Leiterplatte nicht nur den Färbevorgang, sondern das Verfahren ist auch insofern unökonomisch, als es unmöglich ist, eine bemalte Leiterplatte wiederzuverwenden. Außerdem kann die Teileposition nicht korrekt gelehrt werden, wenn das Bemalen nicht in genauer Weise durchgeführt wird. Ferner kann nach diesem Verfahren das Lehren von anderen Posten als der Teileposition, wie etwa das Lehren des Teiletyps, nicht ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.
Andererseits ist es in einem Fall, wo Merkmalsgrößen des Lötzustands gelehrt werden, herkömmliche Praxis, vorab eine einzelne Referenz-Leiterplatte hinzustellen, auf die jedes Teil normal gelötet worden ist, Merkmalsgrößen des Lötzustands eines jeden Teils unter Verwendung dieser Referenz-Leiterplatte zu extrahieren und danach die extrahierten Größen mit einer festen Breite zu versehen, um den Bereich von Merkmalsgrößen zu entscheiden, die den normalen Lötzustand definieren.
Es gibt jedoch absolut keine Garantie, daß eine für das Lehren erstellte Referenz-Leiterplatte geeignet ist, korrekt den Lötzustand eines jeden Teils darzustellen. Wenn solches aber der Fall ist, wird eine gelehrte Merkmalsgröße einen systematischen Wert und nicht einen Mittelwert darstellen und eine Situation häufig bei der Lötzustandsinspektion auftreten, bei welchem Bestückungsdefekte übersehen werden oder ein Lötzustand als innerhalb der Toleranz beurteilt wird, der defekt unter strengen Standards ist.
Um die Merkmalsgrößen des Lötzustands eines Teils beim Lehren oder bei der Inspektion zu gewinnen, werden Farbtonmuster, die sich aus den drei Primärfarben zusammensetzen, aus dem Originalbild extrahiert, das durch Abbilden des auf der Leiterplatte montierten Teiles gewonnen ist. Um eine geeignete Inspektion einer Leiterplatte zu verwirklichen, wird für die Inspektion vorausgesetzt, daß die Musterextraktion genau durchgeführt worden ist. Um die Akzeptabilität der Musterextraktion zu verifizieren, bringen herkömmliche Verfahren, die vorgeschlagen worden sind, das Anzeigen gewonnener Merkmalsgrößen in Form numerischer Werte auf eine Anzeigeeinheit oder das Wiedergeben eines Bildes, welches auf den Ergebnissen der Extraktion beruht, an der Stelle des Originalbildes der Inspektionszone, das durch Abbilden des auf der Leiterplatte montierten Teils gewonnen ist, mit sich.
Mit ersterem dieser Verfahren ist es jedoch schwierig, den extrahierten Zustand konkret zu erfassen, da die Anzeige auf numerischen Werten beruht. Mit dem letzteren Verfahren ist es schwierig, die Extraktionsergebnisse dem Originalbild gegenüberzustellen, da das Originalbild vom Anzeigebildschirm verschwindet. Ein Problem mit beiden Verfahren besteht darin, daß die Akzeptabilität des extrahierten Zustands nicht ohne Schwierigkeiten verifiziert werden kann.
Hinsichtlich des Einstellens der Inspektionszone wird herkömmlicherweise die Zone durch feste Koordinaten fest bestimmt. Wenn eine Zone auf der Leiterplatte, welche einen Inspektionsort enthält, während der Inspektion abgebildet wird, wird eine Zone eines Abschnitts des Bildes als Inspektionszone unter Verwendung der festen Koordinaten extrahiert und nur das Innere der extrahierten Inspektionszone verarbeitet. Zur Verkürzung der Verarbeitungszeit wird die Inspektionszone so klein wie möglich eingestellt. Ein Problem, auf das man stößt, besteht jedoch darin, daß der zu inspizierende Ort aus der eingestellten Inspektionszone herausragt, wenn nicht die Präzision des Antriebsmechanismus zum Transportieren und Positionieren der Leiterplatte, die Leiterplatten-Bearbeitungspräzision und die Musterdruckpräzision etc. ausreichend hoch sind.
Zur Lösung dieses Problems besteht der herkömmliche Ansatz darin, ein Referenzmuster auf der Leiterplatte einzustellen, das Versetzungsausmaß zwischen der Position dieses bei der Inspektion gewonnenen Referenzmusters und der Position eines Referenzmusters, das beim Lehren gewonnen ist, zu berechnen, und dann die Position der Inspektionszone zu korrigieren.
Bei diesem Verfahren macht jedoch die Tatsache, daß das Referenzmuster erforderlich ist, das Aufdrucken eines Extramusters auf allen Leiterplatten erforderlich. Wenn ein Fehler bei der Verarbeitung, welche die Position des Referenzmusters feststellt, auftritt, so hat dies ferner einen Einfluß auf die Positionen aller Inspektionszonen.
In einem Fall, wo eine einer Inspektion unterzogene Leiterplatte mit der oben beschriebenen Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung abgebildet wird und eine Inspektion zur Bestimmung der Akzeptabilität des Anbringungszustands eines jeden Teils durchgeführt wird, nämlich eine Inspektion, ob Teile fehlen oder der Lötzustand akzeptabel ist, werden die Ergebnisse der Inspektion eines jeden Teils auf dem Bildschirm einer Bildröhren-Anzeigeeinheit wiedergegeben, und, falls erforderlich, mittels eines Druckers ausgedruckt.
Zu für die Anzeige der Inspektionsergebnisse in einer Leiterplatten- Inspektionsvorrichtung verwendeten herkömmlichen Verfahren gehören ein Verfahren, bei welchem die Nummer eines defekten Teils, der Ort des Defekts und die Einzelheiten des Defekts an einer Bildröhren-Anzeigeeinheit angezeigt werden, und ein Verfahren, bei welchem die Anbringungsposition eines jeden Teils auf der Leiterplatte angezeigt wird, und nur die Teile, die defekt sind, in einer anderen Farbe angezeigt werden.
Bei ersterem Verfahren ist es jedoch schwierig, eine Entsprechung zwischen der Anzahl defekter Teile und der Position des Teils auf der Leiterplatte zu erzielen. Nach letzterem Verfahren kann die Position eines defekten Teils verifiziert werden, die Einzelheiten des Defekts sind aber unklar. Infolgedessen ist es erforderlich, daß ein Inspektor die Leiterplatte inspiziert und visuell die Einzelheiten des Defekts verifiziert.
Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, vol. 30, no. 4, September 1987, New York, US, Seiten 1647 - 1649 ist ein Verfahren zur Inspektion von Gegenständen durch Auffangen mehrerer Bilder des Gegenstands unter unterschiedlichen äußeren Bedingungen und mathematisches Kombinieren derselben zur Erhöhung der durch das Bildsystem wahrgenommenen Informationsmenge bekannt.
Aus AT & T Technical Journal, vol. 67, no. 2, April 1988, New York, US, Seiten 47 - 60 ist eine Vorrichtung zur automatisierten visuellen Inspektion von Loterhebungen bekannt, wobei diese Vorrichtung eine einzige ringförmige Lichtquelle verwendet.
Eine Vorrichtung zum Inspizieren von auf Platten montierten, elektronischen Vorrichtungen unter Verwendung einer einzigen weißen ringförmigen Lichtquelle ist aus EP-A-02 63 473 bekannt.
Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Eigenschaften einer gekrümmten Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert.
Mit rotem Licht, grünem Licht und blauem Licht der ringförmigen Lichtabgabeelemente wird die Oberfläche des inspizierten, krummflächigen Körpers unter verschiedenen Einfallswinkeln bestrahlt. Da die Anordnung so getroffen ist, daß die roten, grünen und blauen Reflexionslicht-Bilder von der Oberfläche des krummflächigen Körpers gleichzeitig nachgewiesen und durch den Farbton unterschieden werden, können die Eigenschaften des krummflächigen Körpers in einer kurzen Zeit unter Verwendung der gewonnenen Farbtonmuster nachgewiesen werden. Da ferner die Einstellung so getroffen ist, daß weißes Licht gewonnen wird, wenn das von den Lichtabgabeelementen abgegebene rote, grüne und blaue Licht gemischt wird, ist es möglich, wesentliche periphere Information nachzuweisen, die bei der Inspektion des Lots von montierten Teilen notwendig ist, d. h. Information (Teilenummer, Polarität, Farbcode etc.), die sich auf jedes Teil auf der Leiterplatte bezieht, sowie Leiterplattenmuster-Information (verschiedene Markierungen und dergleichen) nachzuweisen. Auf diese Weise läßt sich eine Automation der Lötzustandsinspektion verwirklichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht für die Beschreibung des Inspektionsprinzips bei einer automatischen Inspektionsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 und 3 sind Erläuterungsansichten, welche das Inspektionsprinzip bei einer automatischen Inspektionsvorrichtung veranschaulichen;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, welches den Gesamtaufbau einer Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Mustern und der Akzeptabilität von Lötzuständen zeigt;
Fig. 6 und 7 sind Flußdiagramme, welche einen Lehrverarbeitungsvorgang zeigen;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang der Inspektionsverarbeitung zeigt;
Fig. 9 und 10 sind Draufsichten von Teilen, welche Etiketten in einem daran befestigten Zustand zeigen;
Fig. 11 ist eine Erläuterungsansicht, welche abgeteilte Bereiche auf einer Leiterplatte und eine Verarbeitungssequenz zeigen;
Fig. 12a, 12b, 12c, 13a, 13b und 13c sind Erläuterungsansichten, welche die extrahierten Bilder von Etiketten und sie umschreibende Rechtecke auf einem Bild zeigen;
Fig. 14a und 14b sind Erläuterungsdarstellungen, welche ein Verfahren der Einstellung von Inspektionszonen zeigen;
Fig. 15a, 15b und 15d sind Diagramme, welche Anzeigebildschirme einer Bildröhren-Anzeigeeinheit zeigen;
Fig. 16 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche ein Verfahren der Einstrahlungsverarbeitung zeigt;
Fig. 17a, 17b, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e und 19 sind Diagramme, die Verfahren der Einstellung von Inspektionszonen in Bezug auf ein quadratisches Teil zeigen;
Fig. 20a und 20b sind Ansichten, welche die eingestellten Zustände von Teilgröße veranschaulichen;
Fig. 21a und 21b sind Schnittansichten, welche die Lötzustände eines Teils zeigen;
Fig. 22a und 22b sind Erläuterungsdarstellungen, welche abgebildete Muster von Lötbereichen zeigen;
Fig. 23 ist ein Graph, der eine Datenverteilung von Rottonwerten zeigt;
Fig. 24 ist eine Erläuterungsdarstellung, welche einen Anzeigebildschirm einer Bildröhren-Anzeigeeinheit zeigt;
Fig. 25 ist ein Flußdiagramm, welches einen korrektiven Lehrvorgang zeigt;
Fig. 26a und 26b sind eine Ansicht, welche einen Anzeigebildschirm einer Bildröhren-Anzeigeeinheit zum Zeitpunkt des Lehrens zeigt, bzw. eine Erläuterungsdarstellung, welche einen Abschnitt des Anzeigebildschirms in vergrößerter Form zeigt;
Fig. 27a und 27b sind eine Ansicht, welche einen Anzeigebildschirm einer Bildröhren-Anzeigeeinheit zur Zeit des korrektiven Lehrens zeigt, bzw. eine Erläuterungsansicht, welche in vergrößerter Form einen Abschnitt des Anzeigebildschirms zeigt, welcher vorliegt, wenn die Musterextraktion akzeptabel ist; und
Fig. 28 ist eine Erläuterungsdarstellung, die in vergrößerter Form einen Abschnitt des Anzeigebildschirms zeigt, der vorliegt, wenn die Musterextraktion inakzeptabel ist.

Beste Ausführungsweise der Erfindung

Fig. 4 veranschaulicht den Aufbau einer Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung zur Inspizierung von Leiterplatten dient der Abbildung einer Referenz-Leiterplatte (einer Positionier-Leiterplatte) 205, dem Vergleichen von Merkmalsparametern (Kriteriumsdaten) einer Inspektionszone eines jeden Teils 215 auf der Referenz-Leiterplatte 205, wobei diese Parameter durch Verarbeitung der Bilddaten gewonnen werden, mit Merkmalsparametern (zu inspizierenden Daten) einer Inspektionszone eines jeden Teils 21T auf einer Leiterplatte 20T, die inspiziert werden soll, wobei diese Parameter durch Abbilden der zu inspizierenden Leiterplatte 20T gewonnen werden, und einem Durchführen der Inspektion zur Bestimmung, ob jedes Teil 21T korrekt angebracht und verlötet ist. Die Vorrichtung enthält einen X-Achsen-Tisch 22, einen Y-Achsen-Tisch 23, eine Einstrahleinheit 24, eine Bildaufnahmeeinheit 25 und eine Verarbeitungseinheit 26.
Der X-Achsen-Tisch 22 und Y-Achsen-Tisch 23 sind jeweils mit einem (nicht gezeigten) Motor ausgestattet, der mit einem Steuersignal der Verarbeitungseinheit 26 gesteuert wird. Eine Ansteuerung dieser Motoren bewirkt, daß der X-Achsen-Tisch 22 die Bildaufnahmeeinheit 25 in X-Richtung bewegt, und daß der Y-Achsen-Tisch 23 einen Förderer 27, welcher entweder die Leiterplatte 20S oder 20T trägt, in Y-Richtung bewegt.
Die Leiterplatten 205 und 20T werden durch die Projektionseinheit 24 bestrahlt und mit der Bildaufnahmeeinheit 25 abgebildet.
Die Einstrahleinheit 24 ist mit ringförmigen Lichtabgabeelementen 28, 29, 30 ausgestattet, die rotes, grünes bzw. blaues Licht beruhend auf Steuersignalen der Verarbeitungseinheit 26 zur Bestrahlung des Gegenstands der Inspektion unter verschiedenen Einfallswinkeln erzeugen. Die Leiterplatte 295 oder 20T wird mit Licht bestrahlt, das durch Mischen des Lichts dieser drei Primärfarben, das von den Lichtabgabeelementen 28, 29, 30 abgegeben wird, gewonnen wird. Das Reflexionslicht-Bild wird durch die Bildaufnahmeeinheit 25 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Bei dieser Ausführungsform sind die verwendeten Lichtabgabeelemente 28, 29 und 30 von einem Aufbau, bei welchem Quellen von weißem Licht mit farbigen, transparenten Platten (Farbfiltern) der Farben Rot, Grün bzw. Blau abgedeckt sind. Solange die Lichtabgabeelemente jedoch Licht der drei Primärfarben erzeugen, beschränkt sich die Erfindung nicht auf den obigen Aufbau. Beispielsweise können drei ringförmige Farbfluoreszenslampen (Rot, Grün, Blau) verwendet werden, oder aber man kann von drei ringförmigen Neonlampen (Rot, Grün, Blau) Gebrauch machen.
Um es zu ermöglichen, daß unter Beleuchtung Information (Teilenummer, Polarität, Farbcode etc.), die sich auf Teile auf den Leiterplatten 205, 20T bezieht, oder Information (verschiedene Markierungen etc.), die sich auf ein Muster auf einer Leiterplatte bezieht, nachgewiesen wird, ist die Einstrahleinheit 24 so konstruiert, daß vollkommen weißes Licht gewonnen wird, wenn die Lichtbündel der drei Farbtöne, die von den Lichtabgabeelementen 28, 29 und 30 abgegeben werden, gemischt werden. Im einzelnen sind die Lichtabgabeelemente 28, 29 und 30 durch Lichtabgabeelemente gebildet, die ein Rotspektrum, ein Grünspektrum bzw. ein Blauspektrum emittieren, von denen jedes eine Lichtemissionsenergieverteilung in Bezug auf die Wellenlänge [Lichtemissionsenergieverteilung, bei welcher die Wellenlänge auf der Abszisse aufgetragen und das Maximum auf 1 (100%) gesetzt ist] hat, die durch Mischung der Farben weißes Licht ergibt. Die von den einzelnen Lichtabgabeelementen 28, 29, 30 abgegebene Farblichtmenge wird durch eine Abbildungssteuerung 31 in einer solchen Weise einjustiert, daß das von den Lichtabgabeelementen 28, 29, 30 abgegebene rote, grüne, bzw. blaue Licht bei Mischung Weiß ergibt.
Die Abbildungseinheit 25 ist mit einer Farbfernsehkamera 32 ausgestattet, die über der Einstrahleinheit 24 sitzt. Von der Leiterplatte 205 bzw. 20T reflektiertes Licht wird durch die Farbfernsehkamera 32 in Farbsignale R, G, B der drei Grundfarben umgewandelt, wobei die Farbsignale der Verarbeitungseinheit 26 zugeführt werden.
Die Verarbeitungseinheit 26 weist einen A/D-Wandler 33, einen Bildprozessor 34, eine Lehr-Tabelle 35, eine Entscheidungseinheit 36, die Abbildungssteuerung 31, eine X-, Y-Tisch-Steuerung 37, eine Tastatur 40, eine Bildröhrenanzeigeeinheit 41, einen Drucker 42, eine Diskettenvorrichtung 43, einen Speicher 38 und eine Steuerung (CPU) 39 auf. In der Lehr-Betriebsweise stellt die Verarbeitungseinheit 26 über ein später beschriebenes Verfahren die Anbringungsposition eines jeden Teils 215 auf der Referenz-Leiterplatte 205, den Typ des angebrachten Teils, seine Anbringungsrichtung und seine Inspektionszone fest und verarbeitet die Farbsignale R, G, B, betreffend die Referenz-Leiterplatte 205, wodurch Farbtonmuster der Farben Rot, Grün und Blau in Bezug auf die Inspektionszone des Teils 215, dessen Lötzustand annehmbar ist, nachgewiesen werden, womit Merkmalsparameter zur Erstellung einer Kriteriendatendatei ausgebildet werden. In der Inspektions-Betriebsweise verarbeitet die Verarbeitungseinheit 26 die Farbsignale R, G, B, die sich auf die zu inspizierende Leiterplatte 21T beziehen, weist sie ähnliche Farbtonmuster nach, die sich auf die Inspektionszone eines jeden Teils 21T auf der Leiterplatte beziehen, und bildet sie Merkmalsparameter, womit eine Inspektionsdatendatei erstellt wird. Die Verarbeitungseinheit vergleicht diese Inspektionsdatendatei mit der oben erwähnten Kriteriendatendatei und beurteilt, beruhend auf den Vergleichsergebnissen, automatisch in Bezug auf ein bestimmtes Teil 21T auf der zu inspizierenden Leiterplatte 20T, ob der Lötabschnitt dieses Teils akzeptabel ist oder nicht.
Fig. 5 zeigt eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen Schnittansichten von Lot 44, wenn die Lötung akzeptabel ist, wenn ein Teil fehlt und wenn Lot unangemessen ist, und dem abgebildeten Muster, roten Muster, grünen Muster und blauem Muster für jeden dieser Fälle veranschaulicht. Da ein deutlicher Unterschied zwischen diesen Farbtonmustern erscheint, kann beurteilt werden, ob ein Teil vorhanden ist oder nicht und ob die Lötung annehmbar ist oder nicht.
Zurückkehrend zu Fig. 4 wieder, wandelt der A/D-Wandler 33 mit dem Erhalt der Farbsignale R, G, B von der Abbildungseinheit 25 diese Signale in Digitalsignale um und gibt die Digitalsignale auf die Steuerung 39 auf. Der Speicher 38 enthält einen RAM, der als Arbeitsbereich in der Steuerung 39 verwendet wird. Der Bildprozessor 34 unterwirft die über die Steuerung 39 zugeführten Bilddaten einer Bildverarbeitung, erzeugt die Inspektionsdatendatei und Kriteriendatendatei und liefert diese Dateien an die Steuerung 39 und Entscheidungseinheit 36.
Die Lehr-Tabelle 35 speichert die Kriteriendatendatei, wenn diese Datei ihr von der Steuerung 39 in der Lehr-Betriebsweise zugeführt wird. Wenn die Steuerung 39 eine Übertragungsanforderung in der Inspektions-Betriebsweise ausgibt, antwortet die Lehr-Tabelle 35 auf diese Anforderung, indem sie die Kriteriendatendatei ausliest und sie der Steuerung 39, der Entscheidungseinheit 36 etc. zuführt.
In der Inspektions-Betriebsweise vergleicht die Entscheidungseinheit 36 die von der Steuerung 39 zugeführte Kriteriendatendatei mit der vom Bildprozessor 34 übertragenen Inspektionsdatendatei, beurteilt sie die Akzeptabilität des Lötzustands in Bezug auf die in Inspektion befindliche Leiterplatte 20T und gibt das Ergebnis der Beurteilung auf die Steuerung 39 aus.
Die Abbildungssteuerung 31 ist mit Schnittstellen und dergleichen zum Anschluß der Steuerung 39, Einstrahleinheit 24 und Bildaufnahmeeinheit 25 versehen. Die Abbildungssteuerung reguliert die Lichtmengen der einzelnen Lichtabgabeelemente 28, 29, 30 nach Maßgabe von Befehlen der Steuerung 39 und führt die Steuerung zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen den Farblichtausgaben der Fernsehkamera 32 der Bildaufnahmeeinheit 25 durch.
Die X-, Y-Tischsteuerung 37 ist mit Schnittstellen und dergleichen zum Anschluß der Steuerung 39, des X-Achsen-Tisches 22 und des Y-Achsen-Tisches 23 versehen und steuert den X-Achsen-Tisch 22 und Y-Achsen-Tisch 23 beruhend auf der Ausgabe der Steuerung 39.
Die Bildröhrenanzeigeeinheit 41 ist mit einer Bildröhre versehen. Wenn sie Bilddaten, die Beurteilungsergebnisse und eingetastete Eingabedaten von der Steuerung 39 erhält, zeigt die Bildröhrenanzeigeeinheit 41 diese auf einen Anzeigebildschirm an. Mit Erhalt der Beurteilungsergebnisse und dergleichen von der Steuerung 39 druckt der Drucker 42 diese in einem bestimmten Format aus. Die Tastatur 40 ist mit verschiedenen Tasten versehen, die zur Eingabe von Arbeitsinformation sowie von Daten, die sich auf die Referenz-Leiterplatte 205 und die zu inspizierende Leiterplatte 20T beziehen, erforderlich sind. Information und Daten, die mit der Tastatur 40 eingegeben sind, werden der Steuerung 39 zugeführt.
Die Steuerung 39 enthält einen Mikroprozessor und steuert Lehr- und Inspektionsvorgänge in Übereinstimmung mit einer als nächstes beschriebenen Prozedur.
Zunächst wird ein Beispiel eines Lehrvorgangs unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Am Beginn des Lehrens schaltet die Steuerung 39 die Einstrahleinheit 24 und die Bildaufnahmeeinheit 25 ein und richtet sie die Abbildungsbedingungen und Datenverarbeitungsbedingungen ein. Im Schritt 1 (in der Zeichnung als "ST1" bezeichnet), betätigt der Bediener die Tastatur 40, um den Namen der Leiterplatte, die das Objekt des Lehrens ist, zu registrieren und die Größe der Leiterplatte einzugeben. Danach, im nächsten Schritt 2, ordnet der Bediener die Referenz-Leiterplatte 20S auf dem Y-Achsen-Tisch 23 an und drückt eine START-Taste. Im Schritt 3 werden die Ecken rechts oben und links unten der Referenz-Leiterplatte 205 als Ursprung der Leiterplatte durch die Bildaufnahmeeinheit 25 abgebildet und die Ecken auf dem Bildschirm 41 wiedergegeben. Der Bediener drückt mit Anordnung eines Cursors an der Position einer jeden Ecke eine spezielle Taste, womit die Koordination der Cursorposition als Koordinaten der Ecke eingegeben werden. Auf der Grundlage der eingegebenen Koordinatendaten, steuert die Steuerung 39 den X-Achsen-Tisch 22 und Y-Achsen-Tisch 23, um die Referenz-Leiterplatte 20S in einer Anfangsposition anzuordnen.
Die Referenz-Leiterplatte 205 ist als eine Leiterplatte ausgebildet, die akzeptable Anbringungszustände aufweist, indem die vorgeschriebenen Teile 21S an den vorgeschriebenen Anbringungspositionen geeignet verlötet sind. Etiketten 50, 51 der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Art werden an der Oberseite eines jeden Teils 215 im wesentlichen in dessen Mitte angebracht.
Die Etiketten 50, 51 werden zum Zwecke des Lehrens der Anbringungsposition eines jeden Teils 215, des Typs des angebrachten Teils und seiner Anbringungsrichtung (die Richtung des Teils) verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird ein gelbes, halbkreisförmiges Etikett 50 an einem rechteckigen Teil 215, wie etwa einem SOP (small outlined package) mit einer Anzahl von Leitern an beiden Längsseiten, befestigt, wobei das Etikett so befestigt wird, daß sein gekrümmter Abschnitt in der Anbringungsrichtung (der speziellen Richtung des Teils 21S) orientiert ist (Fig. 9). Ein rotes, kreisförmiges Etikett 51 wird an einem quadratischen Teil 215, wie etwa einem QFP (quad flat package) mit einer Anzahl von Leitungen 52 an allen seinen vier Seiten angebracht (Fig. 10). Ein Etikett einer anderen Farbe oder Form wird an einem (nicht gezeigten) Chip-Teil, wie etwa einem quadratischen Chip angebracht. Bei dieser Ausführungsform wird die Anbringungsposition eines Teils durch die Position gelehrt, an der das Etikett befestigt ist, der Typ von Teil durch die Farbe und Form des Etiketts gelehrt und die Anbringungsrichtung des Teils durch die Richtung gelehrt, in der das Etikett befestigt ist. Sowohl Farbe als auch Form eines Etiketts werden zur Identifizierung des Typs von Teil verwendet, um eine fehlerhafte Identifizierung, beruhend auf nur einem einzigen Informationselement, zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird von einer Referenz-Leiterplatte 205 Gebrauch gemacht, auf welcher die vorgeschriebenen Teile 215 an den Teileanbringungspositionen richtig verlötet sind und das Etikett 50 oder 51 auf der Oberseite eines jeden Teils 215 angebracht ist. Es ist jedoch zulässig, eine Leiterplatte zu verwenden, auf welcher kein Teil angebracht ist, und das Etikett 50 oder 51 an der Leiterplatte an der Teileanbringungsposition zu befestigen. In letzterem Fall wäre es erforderlich, getrennt eine Leiterplatte für das Lehren von Merkmalsparametern, wie später beschrieben, zusätzlich zu einer Leiterplatte für das Lehren der Teileanbringungspositionen bereit zustellen.
Zurückkehrend zu Fig. 6, wird die Lehr-Verarbeitung in Bezug auf Teilanbringungsposition und Typ von angebrachtem Teil im Schritt 4 begonnen, wenn die Referenz-Leiterplatte 205 in der Anfangsposition angeordnet ist.
Fig. 7 veranschaulicht die Einzelheiten dieser Lehr-Verarbeitung. Im Schritt 4-1 wird "1" als Anfangswert in einem Zähler i der Steuerung 39 zum Zählen von Abbildungszonen eingestellt. Eine Zone der Referenz-Leiterplatte 205, die dem Inhalt des Zählers i entspricht, wird abgebildet und das Anfangsbild erzeugt (Schritt 4-2).
Wie in Fig. 11 gezeigt, ist der Bereich der Leiterplatte 205 in eine Anzahl von rechteckigen Zonen 53 unterteilt, von denen jede eine Länge und Breite von Ex · Ey hat, und jede rechteckige Zone 53 entspricht der Größe eines Bildes. Zunächst wird ein Bild der Zone 53 links unten erzeugt und die Verarbeitung von Schritt 4-3 bis Schritt 4-10 durchgeführt. Danach wird eine ähnliche Verarbeitung wiederholt, in Bezug auf jede der rechteckigen Zonen 53, nach Maßgabe der in der Zeichnung gezeigten Pfeile durchgeführt.
Als erstes wird, im Schritt 4-3, eine Extraktion roter Zonen im Bildprozessor 34 durchgeführt.
Sei eine Pixelposition auf einem Bild durch (x,y) dargestellt und seien die Grauwerte (Helligkeiten) der Primärfarben eines Pixels mit den Koordinaten (x,y) R(x,y), G(x,y) und B(x,y), dann sind die Farbtonwerte r(x,y), g(x,y) und b(x,y) der Farben Rot, Grün und Blau durch die folgenden Gleichungen (2), (3) und (4) gegeben:
r (x,y) = [R/(R + G + B)] · 100 . . . (2)
g (x,y) = [G/(R + G + B)] · 100 . . . (3)
b (x,y) = [B/(R + G + B)] · 100 . . . (4)
Die Verarbeitung des Schrittes 4-3 für die Extraktion roter Zonen wird durch Extrahieren von Pixeln, welche R(x,y) ≥ T&sub1; und r(x,y) ≥ T&sub2; (wobei T&sub1;, T&sub2; voreingestellte feste Werte sind) erfüllen, durchgeführt.
Fig. 12a bis 12c veranschaulichen eine auf einem Bild 54 extrahierte rote Zone 55. Fig. 12a veranschaulicht die an der zentralen Stelle des Bildes 54 extrahierte rote Zone, und die Fig. 12b, 12c zeigen die an den Randabschnitten des Bildes 54 extrahierte Zone 55.
Als nächstes wird im Schritt 4-4 ein Rechteck a, b, c, d, das die rote Zone umschreibt, ausgebildet, indem die Kontur der extrahierten roten Zone 55 nachgezogen wird, und es wird bestimmt, ob die Längen von zwei Seiten des umschreibenden Rechtecks beide größer als ein Radius L des Etiketts 51 sind. Auf diese Weise wird bestimmt, ob die Größe der roten Zone 55 größer als eine feste Größe ist, nämlich, ob die rote Zone 55 eine solche ist, die dem Bild des roten Etiketts 51 entspricht.
Wen die im Schritt 4-4 sich ergebende Entscheidung ein NEIN ist, dann wird Schritt 4-5 übersprungen, und das Programm geht nach Schritt 4-6 weiter. Wenn jedoch im Schritt 4-4 die Entscheidung ein JA ist, berechnet die Steuerung 39 im nächsten Schritt 4-5 die Koordinaten der Mitte der roten Zone 55 in Übereinstimmung mit den einzelnen Fig. 12a bis 12c gezeigten Fällen.
Speziell veranschaulicht Fig. 12a einen Fall, bei welchem die extrahierte rote Zone 55 keine der Seiten des Bildes 54 berührt. In diesem Fall ist die Lage der Mitte des umschreibenden Rechtecks a, b, c, d an der Stelle der Mitte des Etiketts 51 angenommen.
Fig. 12b veranschaulicht einen Fall, bei welchem die extrahierte rote Zone 55 eine Seite des Bilds 54 berührt. In diesem Fall wird eine Länge 2L von einem Punkt auf dem umschreibenden Rechteck abcd in Richtung des Liniensegments so genommen, daß ein Rechteck ab'c'd gebildet wird, und die Lage der Mitte dieses Rechtecks wird als die Lage der Mitte des Etiketts 51 angenommen.
Fig. 12c veranschaulicht einen Fall, bei welchem die extrahierte rote Zone 55 zwei Seiten des Bildes 54 berührt. In diesem Fall werden Längen 2L von einem Punkt a auf dem umschreibenden Rechteck abcd in den Richtungen von Liniensegmenten ab, ad, so genommen, daß ein Rechteck ab'c'd' gebildet wird, und die Lage der Mitte dieses Rechtecks wird als die Lage der Mitte des Etiketts 51 angenommen.
Wenn die Koordinaten der Mittellage des Etiketts 51 aufgefunden worden sind, transformiert die Steuerung 39 diese Koordinaten in Koordinaten im Koordinatensystem der Referenz-Leiterplatte 20S und nimmt diese neuen Koordinaten als die Lage des Teils an.
Als nächstes extrahiert der Bildprozessor 34 eine gelbe Zone im Schritt 4-6. Die Verarbeitung für die Extraktion dieser gelben Zone wird durch Extrahieren von Pixeln durchgeführt, welche R(x,y) ≥ T&sub3;, r(x,y) ≥ T&sub4;, G(x,y) ≥ T&sub5;, g(x,y) ≥ T&sub6;, B(x,y) < T&sub7;, b(x,y) < T&sub8; (wobei T&sub3; bis T&sub8; voreingestellte feste Werte sind) erfüllen.
Die Fig. 13a bis 13c veranschaulichen eine aus einem Bild 56 extrahierte gelbe Zone 57. Fig. 13a veranschaulicht die an der Mittellage des Bildes 56 extrahierte gelbe Zone, und die Fig. 13b, 13c zeigen die an peripheren Abschnitten des Bildes 56 extrahierte gelbe Zone 57.
Als nächstes, im Schritt 4-7, wird ein umschreibendes Rechteck abcd durch Nachziehen der Kontur der gelben Zone 57 ausgebildet, und es wird bestimmt, ob die Länge einer Seite des umschreibenden Rechteckes größer als ein Radius L des Etiketts 50 ist und ob die Länge einer anderen Seite größer als L/2 ist. Auf diese Weise wird bestimmt, ob die Größe der gelben Zone 57 größer als eine feste Größe ist, nämlich, ob die gelbe Zone 57 eine solche ist, die dem Bild des gelben Etiketts 50 entspricht.
Wenn die im Schritt 4-7 ausgegebene Entscheidung ein NEIN ist, dann wird der Schritt 4-8 übersprungen und das Programm geht nach einem Schritt 4-9 weiter. Wenn die Entscheidung im Schritt 4-7 ein JA ist, berechnet die Steuerung 39, im nächsten Schritt 4-8, die Koordinaten der Mitte der gelben Zone 57 in Übereinstimmung mit jedem der in den Fig. 13a bis 13c gezeigten Fälle.
Speziell veranschaulicht Fig. 13a einen Fall, bei welchem die extrahierte gelbe Zone 57 keine Seite des Bilds 56 berührt. In diesem Fall wird die Lage der Mitte des umschreibenden Rechtecks abcd als die Lage der Mitte des Etiketts 50 angenommen.
Fig. 13b veranschaulicht einen Fall, bei welchem die extrahierte gelbe Zone 57 eine Seite des Bilds 56 berührt. In diesem Fall wird ein (durch die gestrichelte Linie angegebenes) Rechteck so ausgebildet, daß eine Seite des umschreibenden Rechtecks abcd L und die andere Seite L/2 wird, und die Lage der Mitte dieses Rechtecks wird als Lage der Mitte des Etiketts 50 angenommen.
Fig. 13c veranschaulicht einen Fall, bei welchem die extrahierte gelbe Zone 57 zwei Seiten des Bildes 56 berührt. Auch in diesem Fall wird ein (durch die gestrichelte Linie angegebenes) Rechteck so gebildet, daß eine Seite des umschreibenden Rechtecks abcd L und die andere Seite L/2 wird, und die Lage der Mitte dieses Rechtecks wird als Lage der Mitte des Etiketts 50 angenommen.
Wenn die Koordinaten der Mittellage des Etiketts 50 gefunden worden sind, transformiert die Steuerung 39 diese Koordinaten im Koordinatensystem der Referenz-Leiterplatte 205 um und nimmt diese neuen Koordinaten als die Lage des Teils an.
Die Steuerung 39 berechnet die Koordinaten der Position G des Schwerpunkts der gelben Zone 57 und, beruhend auf der Lagebeziehung zwischen der Lage G des Schwerpunkts und der oben erwähnten Mittellage O, stellt sie fest, in welche Richtung der gekrümmte Abschnitt des gelben Etiketts 50 orientiert ist. Beispielsweise wird in einem Fall, wo die Koordinaten der Mitellage O des umschreibenden Rechtecks abcd (x&sub0;,y&sub0;) und die Koordinaten des Schwerpunkts G der gelben Zone 57 (xG,yG) sind, beurteilt, daß der gekrümmte Abschnitt des gelben Etiketts 50 nach links (in der negativen Richtung der X-Achse) orientiert ist, wenn die Beziehungen y&sub0; = yG, x&sub0; < xG gelten.
Wenn die Extraktion der roten Zone 51 oder gelben Zone 50 und die Berechnung der Mittel lagen dieser Zonen auf diese Weise abgeschlossen sind, wird der Zähler i im Schritt 4-9 inkrementiert, und es wird (Schritt 4-10) beruhend auf dem Inhalt des Zählers i bestimmt, ob eine Verarbeitung in Bezug auf alle Rechteckzonen 53 der Referenz-Leiterplatte 205 abgeschlossen ist. Wenn die gegebene Entscheidung ein NEIN ist, kehrt das Programm nach Schritt 4-2 zurück und es wird eine Verarbeitung ähnlich der vorstehenden in Bezug auf die Rechteckzonen 53 durchgeführt, die auf der Referenz-Leiterplatte 205 durch den Zählwert im Zähler i bezeichnet werden.
Fig. 15a veranschaulicht einen Anzeigebildschirm der Bildröhreneinheit 41, wenn die vorstehende Verarbeitung voranschreitet. Angezeigt in einem bestimmten Bereich 58 des Bildschirms werden festgestellte Positionen 59 (angegeben durch "+") von rechteckigen Teilen 215, auf welchen die gelben Etiketten 50 befestigt worden sind, und festgestellte Positionen 60 (ange-geben durch "·") quadratischer Teile 215, auf welchen die roten Etiketten 51 befestigt worden sind.
Wenn die im Schritt 4-10 gegebene Entscheidung ein JA ist, ist die Verarbeitung für das Lehren von Teileposition und Teiletyp abgeschlossen, und das Programm geht nach Schritt 5 in Fig. 6 weiter, und die Referenz-Leiterplatte 20S wird heraustransportiert.
Im nächsten Schritt 6 der Fig. 6 setzt der Bediener die Referenz-Leiterplatte 20S, auf der vorgeschriebene Teile richtig an bestimmten Positionen angebracht worden sind, auf den X-Achsen-Tisch 23 und drückt dann die START-Taste, um die Lehrverarbeitung zum Zweck der Einstellung einer Inspektionszone zu starten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Leiterplatte, die bei der Lehr-Verarbeitung des früheren Schritts 4 verwendet worden ist, erneut als Referenz-Leiterplatte 205 für das Einstellen der Inspektionszone verwendet. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt ist.
Als erstes wird, im Schritt 7, eins als Anfangswert in einem Zähler j der Steuerung 39 zum Zählen der Anzahl von Teilen eingestellt. Beruhend auf den Teilepositionsdaten, die durch ein früheres Lehren gewonnen worden sind, steuert die Steuerung 39 den X-Achsen-Tisch 22 und den Y-Achsen-Tisch 23 so an, daß das erste Teil 215 innerhalb des Gesichtsfelds der Fernsehkamera 32 angeordnet wird, und bewirkt die Abbildung des Teils.
Die Fig. 14a und 14b veranschaulichen konkret ein Inspektionszoneneinstellverfahren in Bezug auf ein Bild 61 eines rechteckigen Teils, wie etwa eines SOP, welches durch dieses Abbilden gewonnen ist. Dieses Verfahren zieht eine Anfangseinstellung, in Bezug auf das Bild 61, von rechteckigen Verarbeitungszonen 62A, 62B, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 14A angegeben sind, entsprechend beiden Seitenabschnitten SOP-Teils, das automatische Herausziehen von Anschlußflächen 63 der Leiterplatte durch Durchführen einer Einstrahlungsverarbeitung innerhalb jeder der Verarbeitungszonen 62A, 62B, das nachfolgende Gewinnen von Umschreibungsrechtecken 68A, 68B, welche die Anschlußstellen 63, wie in Fig. 14b gezeigt, enthalten, und das Einstellen rechteckiger Inspektionszonen 64A, 64B durch Vergrößern der Umschreibungsrechtecke um eine bestimmte Breite in allen Richtungen nach sich. Diese Verarbeitung zur Einstellung von Inspektionszonen wird später im einzelnen beschrieben.
Es wird hier ein Verfahren zur Einstellung von Inspektionszonen am Beispiel eines SOP-Teils dargelegt, es versteht sich jedoch, daß das Einstellen von Inspektionszonen mit einem Verfahren durchgeführt wird, das mit dem Einstellverfahren in Bezug auch auf andere Teile auch übereinstimmt.
Nachdem das Einstellen von Inspektionszonen so für das erste Teil abgeschlossen ist, drückt der Bediener eine NEXT-Taste der Tastatur 40 im Schritt 9, worauf der Zähler j inkrementiert wird (Schritt 10) und, beruhend auf dem Inhalt des Zählers j, bestimmt wird (Schritt 11), ob das Einstellen von Inspektionszonen für die gesamten Teile durchgeführt worden ist. Wenn die Entscheidung im Schritt 11 ein NEIN ist, wird das nächste Teil abgebildet und eine Verarbeitung ähnlich der vorstehenden ausgeführt.
Fig. 15b veranschaulicht einen Anzeigebildschirm der Bildschirmanzeigeeinheit 41, wenn die vorstehende Verarbeitung voranschreitet. Jedesmal, wenn Inspektionszonen der Teile an den festgestellten Positionen 59, 60 dieser Teile in einem Bereich 58 eingestellt werden, wird die Anzeige der Positionen 59, 60 auf Anzeigen 65, 66 umgeschaltet, die den Formen und Abmessungen der Teile entsprechen.
Wenn die Entscheidung im Schritt 11 als Folge einer wiederholten Ausführung der gleichen Verarbeitung in Bezug auf die gesamten Teile ein JA wird, wird die Referenz-Leiterplatte 205 heraustransportiert (Schritt 12), wonach das Programm zu einer Verarbeitung für das Lehren von Kennparametern weiterschreitet.
Als erstes, in einem Schritt 13, wird ein Zähler n der Steuerung 39 zur Zählung der Anzahl von Leiterplatten auf eins als Anfangswert gesetzt, wonach der Bediener die erste Referenz-Leiterplatte 205 (eine, auf der vorgeschriebene Teile richtig an bestimmten Stellen angebracht und verlötet sind) auf den Y-Achsen-Tisch 23 setzt und die START-Taste der Tastatur 40 im Schritt 14 drückt, wonach die Steuerung, beruhend auf durch den früheren Lehrvorgang gewonnen Teilepositionsdaten und den Inspektionszonendaten, den Y-Achsen-Tisch 23 im Schritt 15 so ansteuert, daß das Gesichtsfeld der Fernkamera 32 aufeinanderfolgend an den einzelnen Teilen angeordnet wird und die einzelnen Teile abgebildet werden.
Die Farbsignale R, G, B der drei Primärfarben, die durch das Abbilden gewonnen wurden, werden durch den A/D-Wandler 33 in Digitaldaten umgewandelt und diese Digitaldaten im Speicher 38 in Echtzeit gespeichert. Als nächstes extrahiert die Steuerung 39 die einzelnen Anschlußstellen innerhalb der Inspektionszonen eines jeden Teils, die durch das frühere Lehren gewonnen worden sind, liest sie die Bilddaten eines jeden Farbtons entsprechend dieser Anschlußstellen aus dem Speicher 38 aus und überträgt sie die Bilddaten auf den Bildprozessor 34. Der Bildprozessor 34 bina-risiert die Bilddaten eines jeden Farbtons mit einem geeigneten Schwellenwert Farbton für Farbton, stellt den normalen Lötzustand einer jeden der Anschlußstellen als Muster der Farben Rot, Grün und Blau fest, und berechnet das Merkmal dieser Muster als Merkmalsparameter.
Fig. 21a veranschaulicht einen Leiter 52, der in Bezug auf das auf der Referenz-Leiterplatte 205 angebrachte Teil 215 richtig mit einer Anschlußstelle 70 verlötet ist. Hier ist eine ausreichende Menge an Lot 71 auf der Anschlußstelle 70 angeordnet und deckt die Anschlußstelle 70 bis zu ihrer Spitze 71a ab.
Wenn ein solcher normal gelöteter Bereich abgebildet wird, erscheint ein Muster der drei Primärfarben, wie in Fig. 22a gezeigt, bei welchem die rote Zone am Spitzenabschnitt 70a infolge des Vorhandenseins des Lots 71 besonders rot erscheint.
Dementsprechend wird der Rotfarbtonwert in Bezug auf die Rotzone des Spitzenabschnitts 70a gewonnen und dieser als Merkmalsparameter angenommen.
Wenn das Extrahieren mehrerer Merkmalsparameter für alle Teile in Bezug auf die erste Referenz-Leiterplatte 205 abgeschlossen ist, wird diese Leiterplatte heraustransportiert. Danach wird der Zähler n inkrementiert, um die zweite Referenz-Leiterplatte zu bezeichnen, und eine Verarbeitung für die Merkmalsparameterextraktion über einen Vorgang ähnlich dem oben beschriebenen durchgeführt. Wenn die Verarbeitung für das Extrahieren von Merkmalsparmetern für eine bestimmte Anzahl (n) von Referenz-Leiterplatten 205 beendet ist, ergibt sich im Schritt 16 eine JA-Entscheidung und das Programm geht nach Schritt 18 weiter. Zur Gewinnung einer mittleren Merkmalsgröße in Bezug auf jedes Teil berechnet die Steuerung 39, im Schritt 18, den Mittelwert und eine Standardabweichung durch statistisches Verarbeiten eines jeden Merkmalparameters betreffend die n Referenz-Leiterplatten 205, erstellt sie eine Kriteriendatendatei, bei welcher ein Bereich, der (dem Mittelwert) ± (eine Konstante) · (der Standardabweichung) entspricht, als Normalbereich angenommen wird, speichert sie diesen in der Lehr-Tabelle 35, führt sie eine Korrektur der Daten, wann immer nötig, durch und beendet sie das Lehren.
Fig. 23 veranschaulicht eine Datenverteilung, die man anhand von n Referenz-Leiterplatten 205 in Bezug auf Rottonwerte des Spitzenabschnitts 70a der Anschlußstelle 70 erhält. Ein korrekter Bereich eines Merkmalparameters wird beruhend auf Mittelwert und Standardabweichung der Rotfarbtonwerte, die durch eine statistische Verarbeitung berechnet wurden, festgesetzt.
Wenn das Lehren in Vorstehendem abgeschlossen ist, tritt die Vorrichtung für die Leiterplatten-Inspektion in einen Zustand ein, in dem es möglich ist, eine automatische Inspektion der Leiterplatte 20T, die eine Inspektion durchzumachen hat, nach dem Auflöten der Teile durchzuführen.
Der Bediener bewirkt einen Übergang auf die Inspektionsbetriebsweise, wie in Fig. 8 gezeigt, und wählt in Schritten 21 und 22 den Namen der zu inspizierenden Leiterplatte aus und führt einen Vorgang zum Starten der Inspektion der Leiterplatte durch.
Im nächsten Schritt 23 wird geprüft, ob die zu inspizierende Leiterplatte 20D der Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung zugeführt worden ist. Wenn die Leiterplatte zugeführt worden ist, wird der Förderer 27 in Betrieb gesetzt und transportiert die Leiterplatte 20T in den X-Achsen-Tisch 23, und die Inspektion der Leiterplatte beginnt (Schritte 24, 25).
Im Schritt 25 steuert die Steuerung 29 den X-Achsen-Tisch 22 und den Y-Achsen-Tisch 23 so an, daß das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 32 auf das erste Teil 21T der zu inspizierenden Leiterplatte eingestellt wird, bewirkt, daß dieses Teil abgebildet wird, extrahiert automatisch jeden Anschlußbereich innerhalb der Inspektionszonen, berechnet die Merkmalsparameter eines jeden Anschlußbereichs und erzeugt eine Inspektionsdaten-Datei. Die Steuerung 39 transferiert die Inspektionsdaten-Datei dann auf die Entscheidungseinheit 36 und bewirkt einen Vergleich der Inspektionsdaten-Datei mit der oben erwähnten Kriteriumsdaten-Datei sowie eine Beurteilung der Akzeptabilität der Lötabschnitte für das erste Teil 21T.
Fig. 21B veranschaulicht ein Teil 21T mit einem Lötdefekt. Nur eine sehr geringe Menge an Lot 71 liegt auf der Anschlußfläche 70, und der Spitzenabschnitt 70a der Anschlußfläche 70 liegt frei, weil das Lot 71 fehlt.
Wenn ein Lötabschnitt in einem solchen Zustand abgebildet wird, erscheint ein Muster der drei Primärfarben ähnlich dem Muster für den Normalzustand, wie in Fig. 22b bezeigt. Hier ist jedoch die rote Zone des Spitzenabschnitts 70a infolge des fehlenden Lots 71 stumpf.
Wenn dementsprechend der Rottonwert betreffend die rote Zone des Spitzenabschnitts 70a eines solchen defekten Teils als Merkmalsparameter gewonnen wird, fällt dieser Wert aus dem in Fig. 23 gezeigten Normalbereich.
Wenn eine solche Inspektion wiederholt für alle Teile 21T der in Inspektion befindlichen Leiterplatte 20T durchgeführt wird und ihr Ergebnisse einen Lötdefekt anzeigen, werden das defekte Teil und die Einzelheiten des Defekts auf der Anzeigeeinheit 41 angezeigt und diese Einzelheiten mit dem Drucker 42 ausgedruckt, wonach die inspizierte Leiterplatte 20T aus der Inspektionsposition heraustransportiert wird (Schritte 27, 28).
Fig. 15c veranschaulicht einen Bildschirm der Bildschirm-Anzeigeeinheit 41, der die Ergebnisse der Beurteilung wiedergibt. In Fig. 15c erscheinen die oben beschriebenen Teile wiedergaben 65, 66 im Bereich im Bereich 58, wobei ein Teil 65a mit dem Lötdefekt in einer speziellen Farbe wiedergegeben wird. Ferner werden die Defekteinzelheiten des durch den Bediener bezeichneten schlecht gelöteten Teils in einem Anzeigebereich 67 unter dem Bereich 58 angezeigt. Ein vom Bediener bezeichnetes Teil erscheint deutlich auf dem Bildschirm in einer anderen Farbe als derjenigen, die den schlecht gelöteten Teil 65a angibt.
Die Einzelheiten des Verfahrens (Schritt 8 in Fig. 6) zur Einstellung von Inspektionszonen, das kurz in Bezug zu Fig. 14a und 14b beschrieben worden ist, werden nun dargelegt.
Fig. 16 veranschaulicht ein Verfahren der Projektionsverarbeitung in einer Verarbeitungszone 62A. Die Verarbeitungszone 62A (62B) ist derart, daß die Längs- und Querseiten am Anfang auf eine bestimmte Länge eingestellt werden, wobei die Orientierung der Zone in Abhängigkeit von der Teileorientierung, die durch die frühere Lehrverarbeitung in Bezug auf das Bild 61 gewonnen worden ist, entschieden wird.
Sei die Lage eines jeden Pixels, das das Bild 61 aufbaut, durch Koordinaten (x,y) dargestellt und sei der Grauwert der drei Primärfarben-Farbsignale des Pixels an Koordinaten (x,y) R(x,y), G(x,y) bzw. B(x,y), dann sind die Farbtonwerte r(x,y), g(x,y) und b(x,y) der Farben Rot, Grün und Blau durch die oben erwähnten Gleichungen (2) bis (4) gegeben.
Zum Herausziehen einer Anschlußfläche 63 in der Verarbeitungszone 62A werden die einzelnen Grauwerte und einzelnen Farbtonwerte in Bezug auf alle Pixel, die im Verarbeitungsbereich 62A enthalten sind, extrahiert, und es wird beruhend auf diesen Werten bestimmt, ob ein Pixel ein solches ist, das die Anschlußfläche 63 aufbaut.
Wenn im einzelnen ein interessierendes Pixel die Beziehung R(x,y) ≥ T&sub1;&sub0; und r(x,y) ≥ T&sub1;&sub1; oder G(x,y) ≥ T&sub1;&sub2; und g(x,y) ≥ T&sub1;&sub3; oder B(x,y) ≥ T&sub1;&sub4; und b (x,y) ≤ T&sub1;&sub5; erfüllt, wird das Pixel als ein solches betrachtet, das die Anschlußfläche 63 bildet, und es wird eine Gewichtung von W(x,y) = 1 auf dieses Pixel angewandt. Andernfalls wird das Pixel als ein Pixel betrachtet, das nicht ein solches ist, das die Anschlußfläche 63 aufbaut, und eine Gewichtung von W(x,y) = 0 wird auf dieses Pixel angewandt. T&sub1;&sub0;, T&sub1;&sub1;, T&sub1;&sub2;, T&sub1;&sub3;, T&sub1;&sub4; und T&sub1;&sub5; sind voreingestellte feste Werte. Die Gesamtsumme von W(x,y) wird nach Maßgabe der folgenden Gleichungen in Bezug auf jede Reihe und Spalte des Bildes 61 berechnet:
wobei y&sub0; ≤ y ≤ y&sub0; + Ly - 1
wobei x&sub0; ≤ x ≤ x&sub0; + Lx - 1
Hierbei stellt (x&sub0;, y&sub0;) die Koordinaten der oberen linken Ecke Q der Verarbeitungszone 62A dar, und Lx, Ly stellen die entsprechenden Längen von zwei Seiten der Verarbeitungszone 62A dar. XPRO(x) und YPRO(y) sind in Fig. 16 aufgetragen.
Als nächstes werden die Maximalwerte von XPRO(x) und YPRO(y) als {XPRO(x)}MAX bzw. {YPRO(y)}MAX genommen und Schwellenwerte Tx und Ty anhand der folgenden Gleichungen aufgefunden:
Tx = (1/6) {XPRO(x)}MAX . . . (7)
Ty = (1/6) {YPRO(y)}MAX . . . (8)
XPRO(x) und der Schwellenwert Tx werden verglichen und die x-Koordinaten, für welche die beiden zusammenfallen als x1(1), X2(1), x1(2), x2(2), . . . , x1(i), x2(i) in der Reihenfolge zunehmender Werte genommen. Ferner werden YPRO(x) und der Schwellenwert Ty verglichen und die y-Koordinaten, für welche die beiden zusammenfallen, als y1(1), y2(1), y1(2), y2(2) y1(j), y2(j) in der Reihenfolge steigender Werte genommen (wobei i, j keine Beziehung zu den oben erwähnten Zählern haben) Als nächstes werden eine Länge Li und eine Länge Lj gemäß den folgenden Gleichungen (9) und (10) aufgefunden und unter Rechteckbereichen [x1(i), y1(j), Li, Lj], definiert durch Koordinaten [x1(i), yl(j)] und Längen Li, Lj, ein solcher, der die folgenden Gleichungen (11) und (12) erfüllt, als Anschlußstelle 63 eingestellt.
Li = x&sub2;(i) - x1(i) + 1 . . . (9)
Lj = y&sub2;(j) - y1(j) + 1 . . . (10)
Li ≥ Wx . . . (11)
Lj ≥ Wy . . . (12)
Hierbei sind Wx, Wy feste Werte.
Ähnlich wird in Bezug auf die andere Verarbeitungszone 62B die Anschlußstelle 63 extrahiert, wonach Rechtecke 68A, 68B, die eine jede Anschlußstelle 63 umschreiben, gewonnen und die Rechtecke 68A, 68B um eine bestimmte Breite vergrößert werden, um die rechteckig geformten Inspektionszonen 64A, 64B einzustellen.
Die Fig. 17a und 17b veranschaulichen konkret ein Verfahren der Einstellung von Inspektionszonen in Bezug auf das Bild 69 eines quadratischen Teils. In diesem Fall werden rechteckig geformte Verarbeitungszonen 71A bis 71D, die durch die gestrichelten Linien angegeben sind, am Anfang so eingestellt, daß sie den vier Seiten des Bildes 69 des Teils entsprechen, werden die Anschlußstellen 70 der Leiterplatte automatisch extrahiert, indem eine Einstrahlungsverarbeitung ähnlich der vorstehenden innerhalb jeder Verarbeitungszone durchgeführt wird, wonach ein umschreibendes Rechteck, welches die Anschlußstellen 70 enthält, in Bezug auf jede Seite aufgefunden wird, wobei dieses um eine bestimmte Breite in allen Richtungen vergrößert wird, um die rechtig geformten Inspektionszonen 72A bis 72D, wie sie in Fig. 17b gezeigt sind, einzustellen. Die oben erwähnten Verarbeitungszonen 71A bis 71D und Verarbeitungszonen 73A bis 73H, die später noch beschrieben werden, sind natürlich diejenigen, bei welchen die Längs- und Querseite am Anfang auf eine bestimmte Länge eingestellt worden sind.
Die Fig. 18a bis 18e veranschaulichen ein Verfahren der Einstellung von Inspektionszonen für einen Fall, wo ein quadratisches Teil groß ist und die gesamte Figur des Teils nicht in ein einzelnes Bild 69 paßt.
In diesem Fall werden beginnend aus dem (in Fig. 18a) gezeigten Zustand, in welchem die Mitte O des Teils, die mit dem früher beschriebenen Lehr-Vorgang erhalten worden ist, in der Mitte des Bildschirms liegt, der X-Achsen-Tisch 22 und der Y-Achsen-Tisch 23 angesteuert, um das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 32 zu bewegen, wodurch die obere rechte Ecke und jede Reihe von Anschlußstellen 70 auf der rechten und oberen Seite so einjustiert werden, daß sie in den Bildschirm eintreten, wie dies in Fig. 18B gezeigt ist. Dabei werden Laufabstände xT, yT in X- und Y-Richtung im Speicher gespeichert. Rechteckig geformte Verarbeitungszonen 73A, 73B, die durch die gestrichelten Linien angegeben sind, werden am Anfang an den Stellen der rechten und oberen Seite des Teils im Bild 69 eingestellt, und die Anschlußstellen 70 der Leiterplatte werden automatisch extrahiert, indem in jeder Verarbeitungszone eine Einstrahlungsverarbeitung durchgeführt wird, umschreibende Rechtecke, welche die Anschlußstellen 70 enthalten, aufeinanderfolgend in Bezug auf jede Seite aufgefunden und diese Rechtecke um eine bestimmte Breite in allen Richtungen vergrößert werden, um die in Fig. 19 gezeigten rechteckig geformten Inspektionszonen 74A, 74B einzustellen.
Als nächstes wird der Y-Achsen-Tisch 23 angesteuert, um das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 32 um -2yT zu bewegen, wodurch die untere rechte Ecke und eine jede Reihe von Anschlußstellen 70 auf der rechten und unteren Seite so eingestellt werden, daß sie, wie in Fig. 18c gezeigt, in den Bildschirm eintreten, und es wird eine Bearbeitung ähnlich der vorstehenden in Bezug auf die Verarbeitungszonen 73C und 73D durchgeführt.
Als nächstes wird der X-Achsen-Tisch 22 so angesteuert, daß das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 32 um -2xT bewegt wird, wodurch die untere linke Ecke und jede Reihe von Anschlußstellen 70 auf der linken und unteren Seite so eingestellt werden, daß sie, wie in Fig. 18d gezeigt, in den Bildschirm eintreten, und es wird eine Verarbeitung ähnlich der vorstehenden in Bezug auf die Verarbeitungszonen 73E, 73F durchgeführt.
Ferner wird der Y-Achsen-Tisch 23 so angesteuert, daß das Gesichtsfeld der Fernsehkamera 32 um +2yT bewegt wird, wodurch die obere linke Ecke und jede Reihe von Anschlußstellen 70 auf der linken und oberen Seite so eingestellt werden, daß sie in den Bildschirm, wie in Fig. 18e gezeigt, eintreten, und es wird eine Verarbeitung ähnlich der vorstehenden in Bezug auf die Verarbeitungszonen 73G, 73H durchgeführt. Wenn das Einstellen von Inspektionszonen auf diese Weise in Bezug auf ein Teil beendet ist, führt der Bediener, falls erforderlich, einen Korrekturvorgang durch, wonach die Größen (angegeben durch die durchgehenden Linien 75, 76 in den Fig. 20a und 20b) der Teilekörper (des Gehäuseabschnitts) der Teile beruhend auf den Anschlußabschnitten gewonnen werden, und die diesen Abmessungen entsprechenden Teile werden auf dem Anzeigebildschirm der Bildschirmeinheit (41) wiedergegeben.
Wie oben dargelegt, veranschaulicht Fig. 15b den Anzeigebildschirm der Bildschirmanzeigeeinheit 41 zu dieser Zeit. Die Anzeigen der Teilefeststellungspositionen 59, 60 innerhalb des vorgeschriebenen Anzeigebereichs 58 werden auf Teileanzeigen 65, 66, die den Teilegrößen entsprechen, jedesmal umgeschaltet, wenn das Einstellen von Inspektionszonen der Teile endet.
Ein Beispiel der Bildschirmanzeige der Ergebnisse der Inspektion ist, wie oben ausgeführt, in Fig. 15c veranschaulicht. Fig. 24 zeigt ein weiteres Beispiel eines Bildschirms, der die Ergebnisse der Inspektion wiedergibt.
In Fig. 24 ist der Anzeigebildschirm der Bildschirmanzeigeeinheit 41 in eine Anzahl von Bildschirmbereichen unterteilt.
Zusätzlich zum Bildschirmbereich 58 für die Anzeige der Positionen von Teilen auf der Leiterplatte sind darunter ein Bildschirmbereich 81 zur Wiedergabe des Zustands des Systems und ein Bildschirmbereich 82 zur Wiedergabe einer Tastenbedienungsführung sowie der Einzelheiten eines Fehlers eines defekten Teils vorgesehen. Ferner sind an Stellen auf der rechten Seite ein Bildschirmbereich 83, der den Namen einer Betriebsweise angibt, Bildschirmbereiche 84, 85, welche ein Leiterplattenmenü und den Inhalt eines Untermenüs anzeigen, ein Bildschirmbereich 86, der das Datum anzeigt, sowie ein Bildschirmbereich 87, welcher eine Systemnachricht anzeigt, vorgesehen.
Die Positionen des Teils auf der Leiterplatte werden in dem Bildschirmbereich 58 durch die Anzeigen 65, 66 mit den Teileformen entsprechenden Formen angegeben. In Bezug auf ein Teil, das mit der Inspektion als "akzeptables Teil" beurteilt wird, wird das Teil in einem bestimmten Farbton (z. B. weiß) wiedergegeben, während ein Teil, das als "inakzeptables Teil" beurteilt wird, auf die Formwiedergabe 65a mit einem anderen Farbton (z. B. rot) umgeschaltet wird.
Der Bildschirmbereich 82 gibt, als die Einzelheiten eines Defekts eines defekten Teils, die Teilenummer, die Nummer des Leiters mit fehlerhafter Lötung, eine Nummer zwischen Leitern, bei welchen eine Lötbrücke oder ein Lötball vorhanden ist, einen Code, der angibt, ob ein Anbringungsdefekt vorliegt, und einen Code oder Zeichen, die die Einzelheiten eines Lötdefekts angeben, etc. wieder. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform wird die Information betreffend ein defektes Teil in einem Bereich 82 wiedergegeben, und die Anzeige schaltet jedesmal um, wenn eine bestimmte Taste der Tastatur 40 gedrückt wird, wodurch die Defekteinzelheiten anderer defekter Teile in aufeinanderfolgender Weise angezeigt werden können. In diesem Fall wird in Bezug auf ein defektes Teil, das gerade im Bildschirmbereich 82 angezeigt wird, die Anzeige 65 im Bildschirmbereich 58 in einer wiederum anderen Farbe (z. B. gelb) verwirklicht. Dementsprechend ist die Herstellung einer Entsprechung zwischen dem defekten Teil und der Teileposition und die Verifikation der Einzelheiten des Defekts stark erleichtert.
Diese Ausführungsform verwendet ein System, bei welchem die Einzelheiten eines Defekts auf einem Bildschirm pro Teil angezeigt werden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsform, denn es ist möglich, Defekteinzelheiten betreffend alle defekten Teile zusammen auf einem Bildschirm in Form einer Tabelle wiederzugeben.
Ein weiteres Verfahren der Wiedergabe festgestellter Lötzustände von Teilen auf einer Leiterplatte wird nun beschrieben.
Zunächst beschrieben wird die Wiedergabe von Bilddaten, die bei der Merkmalsextraktionsverarbeitung im Schritt 15 der Fig. 6 gewonnen wurden. Bei der Merkmalsextraktionsverarbeitung, wie sie oben dargelegt wurde, wird der normal gelötete Zustand einer Anschlußstelle als Muster der Farben Rot, Grün und Blau festgestellt, und die Merkmale dieser Muster werden als Merkmalsmuster berechnet.
Um den Lötzustand einer Anschlußstelle als Muster der Farben Rot, Grün und Blau nachzuweisen, wird ein Nachweis eines roten Musters durch Extrahieren von Pixeln durchgeführt, die die Beziehungen R(x,y) ≥ T&sub1; und r(x,y) ≥ T&sub2; erfüllen. Ferner wird der Nachweis eines grünen Musters durch Extrahieren von Pixeln durchgeführt, welche die Beziehungen G(x,Y) ≥ T&sub2;&sub3; und g(x,y) ≥ T&sub2;&sub4; erfüllen, durchgeführt, und der Nachweis eines blauen Musters wird durch Extrahieren von Pixeln durchgeführt, welche die Beziehungen B(x,y) ≥ T&sub2;s und b(x,y) ≥ T&sub2;&sub6; erfüllen. Hierbei sind T&sub2;&sub3; bis T&sub2;&sub6; feste Werte, die durch den Bediener voreingestellt sind.
Wenn jedes der Muster der Farben Rot, Grün und Blau die jede Anschlußstelle aufbauen, so festgestellt ist, wird das Bild des Teils auf der Bildschirmanzeigeeinheit 41 wiedergegeben, wobei die Musterbereiche der einzelnen Farben durch entsprechende Farben eines festen Farbtons dargestellt werden (diese Farben werden im folgenden als "Pseudofarben" bezeichnet). Beispielsweise kann die Pseudofarbe der Farbe Rot Rot eines festen Farbtons oder eine andere Farbe sein.
Fig. 26a veranschaulicht eine Bildschirmanzeige der Bildschirmanzeigeeinheit 41. Wie in der vergrößerten Ansicht der Fig. 26b gezeigt, setzt sich jede Anschlußstelle 63 aus Musterbereichen PR (angegeben durch schräg nach links unten geneigte Linien) in einer Pseudofarbe der Farbe Rot, einem Musterbereich PG (angegeben durch horizontale Linien) in einer Pseudofarbe der Farbe Grün und Musterbereiche PB (angegeben durch nach rechts unten geneigte Linien) in einer Pseudofarbe der Farbe Blau zusammen.
Wenn die Verarbeitung zur Extraktion von Merkmalsparametern in Bezug auf eine bestimmte Anzahl (n) der Referenz-Leiterplatten 205, wie oben beschrieben, endet, ergibt sich eine JA-Entscheidung im Schritt S16 und das Programm geht nach Schritt 18 weiter. Zur Gewinnung der mittleren Merkmalsgrößen betreffend alle Teile, gewinnt die Steuerung 39 die Mittelwertdaten im Schritt 18 durch statistisches Verarbeiten von Merkmalsparametern betreffend die Anzahl n von Referenz-Leiterplatten 205, erzeugt sie eine Kriteriendaten-Datei beruhend auf diesen Mittelwertdaten und speichert sie die Datei in der Lehr-Tabelle 35, wie weiter oben beschrieben.
Wenn die Erstellung der Kriteriumsdaten-Datei endet, wird die Leiterplatteninspektion unter Verwendung dieser Daten durchgeführt. In einem Fall, wo eine fehlerhafte Beurteilung der Akzeptabilität eines Lötzustandes bei der Inspektion erfolgt, ist es erforderlich, eine Korrektur bei den Inhalten anzubringen, die im oben beschriebenen Lehr-Vorgang gelehrt worden sind. Die Betriebsweise zur Verwirklichung dieser Korrektur wird als korrektives Lehren bezeichnet werden, wobei der entsprechende Vorgang in Fig. 25 veranschaulicht ist.
Zunächst tastet der Bediener im Schritt 31 den Namen der Leiterplatte ein, die ein korrektives Lehren durchmachen soll, ordnet dann die Leiterplatte 20T, die die Inspektion durchmachen soll, auf dem Förderer 27 an und drückt die START-Taste im Schritt 32.
Im Schritt 33 gibt der Bediener einen Befehl zur Inspektionssuspendierung zu einer Zeit, zu der ein Fehler als vorliegend beurteilt wird, ein, und startet die Inspektion der Leiterplatte.
Infolgedessen wird, wenn die Entscheidungseinheit 36 eine Defektentscheidung dahingehend liefert, daß ein gewisses Teil einen Löteffekt hat, das Fortschreiten des Inspektionsvorgangs im Schritt 35 angehalten, und der Bediener führt manuell die Verarbeitung durch, die notwendig ist, um festzustellen, ob die Fehlerentscheidung fehlerhaft ist oder nicht, und, falls die Entscheidung fehlerhaft ist, den Grund für die fehlerhafte Entscheidung zu untersuchen.
Im einzelnen gibt der Bediener in Bezug auf ein als defekt beurteiltes Teil zunächst einen bestimmten Befehl ein, damit der extrahierte Zustand eines jeden Farbtonmusters auf der Bildschirmanzeigeeinheit 41 angezeigt wird (Schritt 33), worauf eine Anzeige des Teils, wie sie in Fig. 27a gezeigt ist, auf dem Bildschirm der Bildschirmanzeigeeinheit 41 erscheint (Schritt 35).
Diese Anzeige enthält ein Originalbild 70 einer jeden Anschlußstelle, das durch Abbilden des auf der Leiterplatte 20T angebrachten Teils gewonnen ist, und ein Bild 91 einer jeden Anschlußstelle, das durch Extrahieren der Farbmuster der drei Primärfarben aus dem Originalbild 70 gewonnen ist, und ein Bild 92 zwischen Anschlußstellen. Die Bilder 91, 92, beruhend auf den Extraktionsergebnissen, werden wiedergegeben, indem jedes Farbtonmuster durch die ihm entsprechende Pseudofarbe wiedergegeben wird. Das Bild 92 zwischen Anschlußstellen wird in der Farbe Schwarz wiedergegeben, wenn keine Lotbrücke oder Lotkugel vorhanden ist.
Die auf den Ergebnissen der Extraktion der Anschlußstellen beruhenden Bilder 91 werden an den Stellen benachbart zum Originalbild 70, d. h., an den Oberseiten der Anschlußstellen wiedergegeben, und die auf den Extraktionsergebnissen des Bildes zwischen den Anschlußstellen beruhenden Bilder 92 werden zwischen den zueinander benachbarten Bildern 91 wiedergegeben.
Fig. 27b veranschaulicht in vergrößerter Form das Originalbild 70 betreffend eine Anschlußstelle in einem Fall, wo die Musterextraktion akzeptabel ist, und das auf den Extraktionsergebnissen beruhende Bild 91. In Entsprechung zu einem roten Bereich PR1, grünen Bereich PG1 und blauen Bereich PB1 des Originalbilds 70 erscheinen Musterbereiche PR, PG, PB in Pseudofarben, die diesen drei Farben entsprechen, in dem Bild 91, das auf den Extraktionsergebnissen beruht.
Fig. 28 veranschaulicht in vergrößerter Form das Originalbild 70 betreffend eine Anschlußstelle in einem Fall, wo die Musterextraktion nicht akzeptabel ist, und das auf den Extraktionsergebnissen beruhende Bild 91. Hier sind die roten, grünen und blauen Bereiche PR1, PG1 und PB1 des Originalbildes 70 und die Musterbereiche PR, PG, PB in Pseudofarben eines jeden der auf den Extraktionsergebnissen beruhenden Farbtöne nicht in perfekter Entsprechung. Im einzelnen stimmen im Falle dieses Beispiels der rote Bereich PR1 und der auf der Pseudofarbe der Farbe Rot beruhende Musterbereich PR nicht überein. Wenn eine solche Anzeige erscheint, kann geurteilt werden, daß die festen Werte T&sub1;, T&sub2; ungeeignet eingestellt worden sind. Diese Werte werden dann erneut eingestellt und die Bilder in einer ähnlichen Weise verglichen.
Wenn eine ähnliche korrektive Verarbeitung auf diese Weise für alle Teile, für welche eine Defektentscheidung gefällt worden ist, durchgeführt worden ist und ein Endbefehl im Schritt 34 bestätigt worden ist, wird die Leiterplatte 20T im Schritt 36 herausbefördert.
Wenn das korrektive Lehren mit vorstehendem Vorgang abgeschlossen worden ist, erreicht die Leiterplatten-Inspektionsvorrichtung einen Zustand, in dem es möglich ist, eine genaue, automatische Inspektion der zu inspizierenden Leiterplatte 20T durchzuführen und es erfolgt ein Übergang auf die in Fig. 8 gezeigte Inspektionsverarbeitung.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Vorrichtung zum Inspizieren von Leiterplatten und dergleichen gemäß der Erfindung und das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere anwendbar auf ein Gerät, welches automatisch die Lötungsakzeptabilität von Elektronikkomponenten, die auf einer Leiterplatte angebracht sind, beurteilt, und die Vorrichtung und das Verfahren sind bei der Automatisierung und der Verminderung des Arbeitsaufwandes bei einem Prozeß der Montage der Leiterplatten in elektronischen Geräten, einem Prozeß der Anbringung der Teile des Gerätes usw. von Nutzen.

Claims

1. Vorrichtung zum Inspizieren von Eigenschaften einer gekrümmten Oberfläche, mit

Einstrahlmitteln (24), welche drei Arten von ringförmigen Lichtabgabeelementen (28, 29, 30) aufweisen, die so eingerichtet sind, das sie gleichzeitig Licht unter Einfallswinkeln, die voneinander verschieden sind, auf eine Oberfläche eines zu inspizierenden Körpers mit gekrümmter Oberfläche einstrahlen,

Bildaufnahmemitteln (25, 32) zur Gewinnung von Reflexionslicht-Bildern der Oberfläche des Körpers mit gekrümmter Oberfläche zur Gewinnung von Bildmustern, die sich durch den Farbton unterscheiden, und

Verarbeitungsmitteln (34, 36, 39) zum Feststellen von Eigenschaften eines Elements der gekrümmten Oberfläche des Körpers mit gekrümmter Oberfläche anhand der mit den Bildaufnahmemitteln gewonnenen Bildmuster, dadurch gekennzeichnet, daß

die ringförmigen Lichtabgabeelemente (28, 29, 30) rotes, grünes bzw. blaues Licht mit lichtwellenlängenbezogenen Lichtemissionsenergieverteilungen erzeugen, die bei Mischung weißes Licht ergeben, und

die Vorrichtung ferner Lichtmengenjustiermittel (31) zum Einstellen der Lichtmenge jedes einzelnen Lichtabgabeelements in einer solchen Weise, daß weißes Licht erhalten wird, wenn das von den Lichtabgabeelementen abgegebene Licht gemischt wird, aufweist.