JP2000151198A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品のばらつきを吸収し、少ない誤判定で被
検体の外観検査を適確に行い得る外観検査装置を提供す
る。 【解決手段】 被検体１を複数の検査枠５１に分割し、
各検査枠５１を更に複数の分割格子５３に分割し、各分
割格子５３を構成する複数の画素５５の各々のＲＧＢ値
から輝度値、色相値、彩度値を算出し、この輝度値、色
相値、彩度値をそれぞれ基準値と比較して各画素の良否
を判定し、各分割格子を構成する複数の画素の良否に基
づき各分割格子を良否判定し、合格分割格子の検査枠５
１内における比率に基づき各検査枠５１の良否を判定す
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、例えばプリント基
板上に実装された実装部品等の被検体を撮像し、この撮
像した画像情報に基づいて被検体が正常に構成されてい
るか否か等を含む被検体の外観を検査する外観検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の外観検査装置は、被検体
を人間の目で直接観察して被検体が正常に構成されてい
るか否かを判定する目視検査に頼っていたが、目視検査
は作業環境、作業効率等の点から多くの問題があり、被
検体の外観検査を完全に行うことができないため、微細
な不良部分を含み、不良品と判定されなければならない
ものにも関わらず、良品として市場に流出し、結果とし
て修理や返品等の問題を起こしている。

【０００３】このような問題を解決するために、目視検
査によらずに、自動的に外観検査を行う装置が開発され
ているが、従来の外観検査装置は例えばプリント基板上
で実装部品を半田付けしている半田部である一対または
複数対のランドにプローブピンを接触させ、その間のイ
ンピーダンスを測定したり、またはその間の導通状態を
検出し、このインピーダンスの有無や導通状態により部
品の実装状態、定数、半田付け状態等を検査している。

【０００４】また、従来の外観検査装置として、プリン
ト基板上に実装された回路部品等の被検体をテレビカメ
ラ等からなる撮像装置で撮像し、この撮像した被検体の
画像情報に対して２値化等により画像処理を施し、この
画像処理された情報に基づいて被検体の外観を検査する
ものも開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の外観検
査装置のうち、プローブピンをプリント基板のランドに
接触させて被検体の外観を検査する従来の外観検査装置
では、近年電子機器の小型化、軽量化による内部構成部
品の小型化によりプリント基板に搭載される部品も小型
化され、高密度化されているため、プローブピンを接触
させるスペースが無かったり、またはプリント基板の厚
さが例えば０．４ｍｍのように薄くなっているため、プ
ローブピンでプリント基板に穴があいたり、貫通したり
して、プローブピンを接触させる検査が困難になってい
る。

【０００６】また、画像処理を用いて被検体の外観を検
査する従来の外観検査装置では、２値化による画像処理
であるため、被検体の微妙な色の識別が困難であり、被
検体の合否を決めるしきい値の設定作業が一定せず、誤
判定が多いという問題がある。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、部品のばらつきを吸収し、少
ない誤判定で被検体の外観検査を適確に行い得る外観検
査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、被検体を撮像手段にて撮
像し、この撮像した画像情報に基づいて被検体の外観を
検査する外観検査装置であって、前記撮像手段による被
検体の撮像領域の所定の検査領域を複数の分割格子に分
割する分割手段と、前記分割格子の各々を構成する複数
の画素の各画素についてそのＲ，Ｇ，Ｂ値から各画素の
輝度値、色相値、彩度値を算出する算出手段と、この算
出した各画素の輝度値、色相値、彩度値をそれぞれ基準
輝度値、基準色相値、基準彩度値と比較し、各画素毎の
良否を判定する画素判定手段と、複数の分割格子の各々
を構成する複数の画素のそれぞれについて前記画素判定
手段で判定された該複数の画素の良否に基づき該複数の
画素で構成される各分割格子を合格、準合格または不合
格と判定する分割格子判定手段と、該分割格子判定手段
で準合格と判定された分割格子のうち、所定の容認比率
で決定される数の準合格分割格子を合格分割格子に繰り
上げる繰上げ手段と、前記分割格子判定手段で合格と判
定された合格分割格子の数および前記繰上げ手段で合格
分割格子に繰り上げられた合格分割格子の数の和の検査
領域内における全分割格子に対する比率に基づき各検査
領域内の被検体部分の外観の良否を判定する検査領域内
外観判定手段とを有することを要旨とする。

【０００９】請求項１記載の本発明にあっては、各分割
格子を構成する複数の画素の各々についてそのＲ，Ｇ，
Ｂ値から輝度値、色相値、彩度値を算出し、この各画素
の輝度値、色相値、彩度値をそれぞれ基準輝度値、基準
色相値、基準彩度値と比較し、各画素毎の良否を判定
し、各分割格子を構成する複数の画素のそれぞれについ
て前記各画素の良否に基づき各分割格子を合格、準合格
または不合格と判定し、準合格と判定された分割格子を
所定の容認比率だけ合格分割格子に繰り上げ、合格分割
格子の検査領域内における全分割格子に対する比率に基
づき各検査領域内の被検体部分の外観の良否を判定する
ため、被検体に無接触で外観検査を行うことができ、労
力を大幅に低減でき、効率化を図ることができるととも
に、また画素、分割格子、検査領域の段階と３段階の判
定により誤判定を大幅に低減することができる。また、
検査領域内の被検体部分の内容に応じて検査領域毎に判
定基準を可変できるように構成することができるため、
種々の被検体に対応して適切な外観検査を行うことがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る外観検査装置の構成を示すブロック図である。同
図に示す外観検査装置は、例えばプリント基板上に実装
されたＩＣ，ＬＳＩ等の実装部品等からなる被検体１を
照明するＲＧＢ３原色ＬＥＤからなるＬＥＤ照明手段３
およびこのＬＥＤ照明手段３で照明された被検体１を撮
像する撮像手段であるカラーカメラ５を有する。

【００１１】カメラ５で撮像された被検体１の画像情報
は、ビデオキャプチャ部７に供給され、該ビデオキャプ
チャ部７で画像情報を構成している各画素のＲＧＢ信号
に分割されてＣＰＵ９内の色処理部９１に入力される。
色処理部９１は、これらのＲＧＢ信号を演算部９３に供
給し、演算部９３は、これらのＲＧＢ信号から各画素毎
の輝度値、色相値、彩度値を算出する。この演算部９３
で算出された各画素毎の輝度値、色相値、彩度値は、比
較部９５に供給され、それぞれ基準輝度値、基準色相
値、基準彩度値と比較され、この比較結果は判定部９７
に供給される。判定部９７は、該比較結果に基づいて被
検体の外観の良否を判定し、この判定結果を表示部１１
に出力して表示する。

【００１２】図２は、図１に示す外観検査装置の構成を
更に詳しく示した詳細構成図である。図２に示すよう
に、被検体１は、被検体搭載部１３上に搭載されるとと
もに、該被検体搭載部１３の下側に取り付けられたＹ軸
駆動部１５およびＹ軸モータ１７によってＹ軸方向に移
動し得るように構成され、これにより被検体１のＹ軸方
向の任意の部分をカメラ５で撮像し得るようになってい
る。

【００１３】また、カメラ５は、Ｘ軸駆動部１９に取り
付けられ、該Ｘ軸駆動部１９はＸ軸モータ２１によって
駆動されるように構成されている。この結果、カメラ５
はＸ軸方向の任意の位置に移動することができ、これに
より被検体１のＸ軸方向の任意の部分を撮像し得るよう
になっている。このように被検体１をＹ軸駆動部１５お
よびＹ軸モータ１７によりＹ軸方向の任意の位置に移動
し、またカメラ５をＸ軸駆動部１９およびＸ軸モータ２
１によりＸ軸方向の任意の位置に移動するように構成す
ることにより、カメラ５は被検体１の任意の部分を撮像
し得るように構成されている。更に、被検体１を照明す
るＬＥＤ照明手段３は照明電源３３から電力を供給さ
れ、カメラ５はカメラ電源２３から電力を供給されるよ
うになっている。なお、カメラ５およびＬＥＤ照明手段
３は撮像部４３を構成している。

【００１４】図１で説明したビデオキャプチャ部７、Ｃ
ＰＵ９、表示部１１は、図２では処理部２５内に設けら
れている。この処理部２５は、これらの構成要素に加え
て、前記Ｘ軸モータ２１およびＹ軸モータ１７をそれぞ
れ駆動するＸ軸ドライバ２７およびＹ軸ドライバ２９を
制御するＸＹ軸制御部３１、前記照明電源３３を制御す
る入出力部３５、カメラ５で撮像した被検体１の画像情
報等を登録するメモリ３７、基準情報、指令を含む各種
情報を入力するキーボード３９およびマウス４１を有し
ている。

【００１５】以上のように構成される本実施形態の外観
検査装置は、カメラ５で撮像した被検体１の画像情報を
構成している各入力画素毎のＲ値、Ｇ値、Ｂ値から下記
に示す式を用いて、各入力画素毎の輝度値、色相値、彩
度値をＣＰＵ９内の演算部９３で算出する。

【００１６】

【数１】 輝度値 Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ 色差信号１ Ｃ１＝０．７Ｒ−０．５９Ｇ−０．１１Ｂ 色差信号２ Ｃ２＝−０．３Ｒ−０．５９Ｇ＋０．８９Ｂ そして、このように求めた色差信号Ｃ１，Ｃ２から次式
により彩度値Ｓおよび色相値Ｈを算出する。

【００１７】Ｃ１＝彩度値Ｓ×sin （色相値Ｈ） Ｃ２＝彩度値Ｓ×cos （色相値Ｈ） 上述した計算により各入力画素毎の輝度値、色相値、彩
度値を算出すると、この算出した各入力画素毎の輝度
値、色相値、彩度値をそれぞれ基準輝度値、基準色相
値、基準彩度値と比較部９５で比較し、次式で示すよう
に輝度値、色相値、彩度値のそれぞれの値がそれぞれの
基準値に対して所定の許容差以内にあるか否かについて
の良否を判定部９７で判定する。

【００１８】

【数２】（基準輝度値−許容差）≦入力画素の輝度値≦
（基準輝度値＋許容差） （基準色相値−許容差）≦入力画素の色相値≦（基準色
相値＋許容差） （基準彩度値−許容差）≦入力画素の彩度値≦（基準彩
度値＋許容差） そして、この判定結果により、入力画素の輝度値、色相
値、彩度値のすべてがそれぞれの基準値に対して所定の
許容差以内にある場合には、その画素は基準画素に一致
している一致優良画素と判定され、そうでない場合、す
なわち輝度、色相、彩度の各値がそれぞれの基準値に対
して所定の許容差以内にない場合には、一致していない
不一致画素と判定される。

【００１９】上述した各画素についての良否判定は、被
検体１を複数の検査領域である検査枠に分割し、この複
数の検査枠の各々を更に分割して構成される複数の分割
格子の各々について行われる。この分割処理について
は、図３を参照して更に詳細に説明する。

【００２０】図３（ａ）に示すように、被検体１は、カ
メラ５によって撮像される領域５００の内の所望の検査
枠５１毎に検査される。なお、この検査枠は、必ずしも
同じ大きさである必要はなく、被検体毎に検査位置に応
じて大きさが可変されてもよいものである。

【００２１】各検査枠５１は、更に図３（ａ）の中程に
示すように、複数の分割格子５３に分割され、この複数
の分割格子５３の各々は更に複数の画素５５に分割され
ている。

【００２２】上述した各画素についての良否判定は、こ
のように分割された複数の分割格子５３の各々を構成し
ている複数の画素について行われる。図３の例では、各
分割格子５３は、４×４の１６画素から構成されている
が、この１６画素の各々について上述した良否判定を行
う。図３（ｂ）は、このような良否判定を１６画素の各
々について行った結果を示しているものであり、同図に
おいて「○」印は良否判定の結果、一致優良画素と判定
された画素を示し、「×」印は不一致画素と判定された
結果である。

【００２３】このように分割格子５３を構成している複
数の画素のそれぞれについての良否判定を行うと、この
各画素についての良否判定結果から分割格子５３の良否
判定を行う。

【００２４】分割格子５３の良否判定は、分割格子５３
を構成している全複数の画素における一致優良画素の占
有比率を計算し、この占有比率を所定の分割格子合格率
と比較し、一致優良画素の占有比率が分割格子合格率以
上の場合に、分割格子５３を合格と判定する。また、分
割格子５３における一致優良画素の占有比率が所定の分
割格子合格率から所定の許容範囲を引いた範囲にある場
合には、分割格子５３を準合格と判定し、それ以下の場
合は不合格と判定する。

【００２５】例えば、図３（ｂ）に示す分割格子５３に
おいては、全体の画素数は１６であり、「○」印で示す
一致優良画素の数は１３であるので、一致優良画素の占
有比率は１３／１６×１００≒８１％となるので、分割
格子合格率が例えば６０％である場合には、この分割格
子５３は合格と判定される。

【００２６】このような分割格子５３についての良否判
定を、図３（ａ）の中程に示すように検査枠５１を構成
している複数の分割格子５３の各々について行うと、例
えば図３（ｃ）に示すように検査枠５１を構成している
複数の分割格子５３の各々について合格、準合格、不合
格の判定が下される。なお、図３（ｃ）において、丸で
囲まれた「合」の字は合格を示し、「準」の字は準合格
を示し、「×」は不合格を示している。

【００２７】このように検査枠５１を構成する分割格子
５３のそれぞれについて合格、準合格、不合格の判定が
下されると、このうちの「準合格」と判定された分割格
子５３のうち、所定の容認数で設定された比率分、すな
わち容認数比率分が合格に繰り上げられ、それ以外は不
合格に振り分けられる。

【００２８】具体的に説明すると、図３（ｃ）に示す検
査枠５１の例では、合格と判定された分割格子５３の数
は１３であり、準合格と判定された分割格子５３の数は
５であり、不合格と判定された分割格子５３の数は２個
であるが、準合格と判定された５個の分割格子５３のう
ち、所定の容認数比率分の分割格子５３が合格に繰り上
げられる。この所定の容認数比率を例えば６０％とすれ
ば、準合格と判定された５個の分割格子５３のうち、５
×６０／１００＝３個の分割格子５３が合格に繰り上げ
られ、残りの２個は不合格に振り分けられる。

【００２９】上述したように、検査枠５１を構成する複
数の分割格子５３の各々について合格、不合格の良否判
定を行った後、この検査枠５１の全体についての良否の
判定を行う。

【００３０】この検査枠５１の全体についての良否判定
は、検査枠５１を構成している複数の分割格子５３のそ
れぞれの合格分割格子および不合格分割格子の数を計算
し、この合格分割格子の数の全体に対する合格格子数比
率を算出する。そして、この合格格子数比率を所定の検
査枠合格率と比較し、合格格子数比率が所定の検査枠合
格率よりも大きい場合、この検査枠５１は該検査枠５１
内の基準画像に一致していると判定し、そうでない場合
は不一致と判定する。

【００３１】具体的に図３（ｃ）に示す検査枠５１の例
で説明すると、この例では、合格の分割格子５３は１３
個であり、準合格の分割格子５３ｂから合格の分割格子
５３ａに繰り上げられた分割格子５３ｂの数は例えば容
認数が６０％とした場合３であったので、合格と判定さ
れた分割格子５３ａの全体の数は１６（１３＋３）とな
り、検査枠５１全体を構成する分割格子５３の全数の２
０で１６を割って、この検査枠５１の合格格子数比率は
１６／２０×１００＝８０％となる。この検査枠５１の
合格格子数比率８０％は、検査枠５１の検査枠合格率を
例えば７０％とすれば、この検査枠合格率よりも大きい
ので、一致していると判定されることになる。

【００３２】上述した検査枠５１の全体についての良否
判定を、被検体１の全体の検査枠５１について、すなわ
ち被検体１をカメラ５で撮像される領域５００内の所望
の検査枠５１について行うことにより、被検体１の所定
の部分の外観検査を完了することができる。

【００３３】次に、上述した処理を踏まえて、本実施形
態の外観検査装置の全体の動作について図４〜図６に示
すフローチャートを参照して説明する。

【００３４】まず、図４に示すフローチャートを参照し
て、各画素についての良否判定処理について説明する。
図４の処理においては、まず、基準画像が入力され（ス
テップＳ１１）、それから被検体１が被検体搭載部１３
上に設定されて、検査が開始される（ステップＳ１
３）。そして、この被検体搭載部１３上に設定された被
検体１をカメラ５で撮像した被検体１の画像情報が処理
部２５のビデオキャプチャ部７を介してＣＰＵ９に入力
される（ステップＳ１５）。

【００３５】ＣＰＵ９に入力された被検体１の画像情報
は、色処理部９１を介して演算部９３に入力され、ここ
で各画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値から上述した計算式に基づ
いて輝度値、色相値、彩度値が算出される（ステップＳ
１７）。この算出された画素の輝度値、色相値、彩度値
は、それぞれ基準輝度値、基準色相値、基準彩度値と比
較部９５で比較され、輝度値、色相値、彩度値のそれぞ
れの値がそれぞれの基準値に対して所定の許容差以内に
あるか否かについての良否判定が判定部９７で行われる
（ステップＳ１９）。

【００３６】この画素についての判定結果により、入力
画素の輝度値、色相値、彩度値のすべてがそれぞれの基
準値に対して所定の許容差以内にある場合には、その画
素は基準画素に一致している一致優良画素、すなわちド
ットＯＫと判定され（ステップＳ２１）、そうでない場
合、すなわち輝度、色相、彩度の各値の１つでもがそれ
ぞれの基準値に対して所定の許容差以内にない場合に
は、一致していない不一致画素、すなわちドットＮＧと
判定される（ステップＳ２３）。

【００３７】このような画素単位の良否判定を分割格子
５３内のすべての画素（ドット）について繰り返し行い
（ステップＳ２５）、分割格子５３内のすべての画素に
ついての良否判定を終了すると、次に分割格子５３の良
否判定に進む（ステップＳ２７）。

【００３８】次に、図５に示すフローチャートを参照し
て、分割格子５３の良否判定処理について説明する。図
５では、まず、分割格子５３内の一致優良画素の数（Ｏ
Ｋドット数）と不一致画素の数（ＮＧドットの数）を計
算する（ステップＳ３５，Ｓ３７，Ｓ３９）。そして、
この計算した分割格子５３内の一致優良画素の比率（Ｏ
Ｋドットの数）が前記所定の分割格子合格率と比較され
（ステップＳ４１）、一致優良画素の比率が分割格子合
格率以上である場合、この分割格子５３は合格（ＯＫ）
と判定される（ステップＳ４３）。

【００３９】また、分割格子５３内の一致優良画素の数
が分割格子合格率以上でない場合には、分割格子５３に
おける一致優良画素の占有比率を算出し、この占有比率
が前記所定の分割格子合格率から所定の許容範囲を引い
た範囲にあるか否かをチェックし（ステップＳ４５）、
この範囲内にある場合には、この分割格子５３を準合格
（準ＯＫ）と判定し、この範囲内にも無い場合には、不
合格（ＮＧ）と判定する（ステップＳ５１）。

【００４０】更に、上述したように、準合格（準ＯＫ）
と判定された分割格子５３のうち、前記容認数の比率分
に相当する分割格子を合格に繰り上げるために、容認数
との比率が上述したように計算され（ステップＳ４
９）、この容認数比率分の分割格子５３が合格（ＯＫ）
に繰り上げられる（ステップＳ４３）。上述した分割格
子５３についての良否判定を検査枠５１内のすべての分
割格子５３について繰り返し行い（ステップＳ５３，Ｓ
５５）、検査枠５１内のすべての分割格子５３について
の良否判定を終了すると、次に検査枠５１の良否判定に
進む（ステップＳ５７）。

【００４１】次に、図６に示すフローチャートを参照し
て、検査枠５１の良否判定処理について説明する。図６
では、まず検査枠５１内において合格と判定された分割
格子（ＯＫ格子）の数と不合格と判定された分割格子
（ＮＧ格子）の数を計算し、合格分割格子の数の全体に
対する合格格子数比率を算出する（ステップＳ６１）。
そして、この算出した合格格子数比率を所定の検査枠合
格率と比較し、合格格子数比率が検査枠合格率以上か否
かをチェックする（ステップＳ６３）。

【００４２】合格格子数比率が検査枠合格率以上の場
合、この検査枠５１内の画像はその基準画像に一致して
いると判定し（ステップＳ６５）、そうでない場合は不
一致と判定する（ステップＳ６７）。そして、このよう
な検査枠５１の良否判定処理を被検体１のすべての検査
枠５１について繰り返し行い（ステップＳ５９，Ｓ７
１）、検査枠５１内のすべての検査枠５１について完了
すると、検査終了となる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各分割格子を構成する複数の画素の各々についてのＲ，
Ｇ，Ｂ値から輝度値、色相値、彩度値を算出し、この各
画素の輝度値、色相値、彩度値をそれぞれの基準値と比
較し、各画素毎の良非を判定し、各分割格子を構成する
各画素の良否に基づき各分割格子を合格、準合格または
不合格と判定し、準合格と判定された分割格子を所定の
容認比率だけ合格分割格子に繰り上げ、合格分割格子の
検査領域内における比率に基づき各検査領域の良否を判
定するので、被検体に無接触で外観検査を行うことがで
き、労力を大幅に低減でき、効率化を図ることができる
とともに、また画素、分割格子、検査領域の段階と３段
階の判定により誤判定を大幅に低減することができる。
また、検査領域内の被検体部分の内容に応じて検査領域
毎に判定基準を可変できるように構成することができる
ため、種々の被検体に対応して適切な外観検査を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示す外観検査装置の構成を更に詳しく示
した詳細構成図である。

【図３】被検体を検査する場合の分割構成を示す図であ
る。

【図４】図１に示す外観検査装置における各画素につい
ての良否判定処理を示すフローチャートである。

【図５】図１に示す外観検査装置における各分割格子に
ついての良否判定処理を示すフローチャートである。

【図６】図１に示す外観検査装置における各検査枠につ
いての良否判定処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 被検体 ５ カメラ ７ ビデオキャプチャ部 ９ ＣＰＵ ９１ 色処理部 ９３ 演算部 ９５ 比較部 ９７ 判定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体を撮像手段にて撮像し、この撮像
   した画像情報に基づいて被検体の外観を検査する外観検
   査装置であって、 前記撮像手段による被検体の撮像領域の所定の検査領域
   を複数の分割格子に分割する分割手段と、 前記分割格子の各々を構成する複数の画素の各画素につ
   いてそのＲ，Ｇ，Ｂ値から各画素の輝度値、色相値、彩
   度値を算出する算出手段と、 この算出した各画素の輝度値、色相値、彩度値をそれぞ
   れ基準輝度値、基準色相値、基準彩度値と比較し、各画
   素毎の良否を判定する画素判定手段と、 複数の分割格子の各々を構成する複数の画素のそれぞれ
   について前記画素判定手段で判定された該複数の画素の
   良否に基づき該複数の画素で構成される各分割格子を合
   格、準合格または不合格と判定する分割格子判定手段
   と、 該分割格子判定手段で準合格と判定された分割格子のう
   ち、所定の容認比率で決定される数の準合格分割格子を
   合格分割格子に繰り上げる繰上げ手段と、 前記分割格子判定手段で合格と判定された合格分割格子
   の数および前記繰上げ手段で合格分割格子に繰り上げら
   れた合格分割格子の数の和の検査領域内における全分割
   格子に対する比率に基づき各検査領域内の被検体部分の
   外観の良否を判定する検査領域内外観判定手段と、 を有することを特徴とする外観検査装置。