JP2001012931A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シートを反転させることなく表裏両面の欠陥
を検査できるようにすると共に、シートを入替えること
なく共通欠陥をも検査できるようにする。 【解決手段】 ２枚のシートＳ１、Ｓ２を表裏両面側か
ら画像入力可能な状態で支持するワーク設置ステージ１
０と、該ステージ１０の上方と下方にそれぞれ１台ずつ
配されたラインセンサカメラ１８と、各ラインセンサカ
メラ１８を対象とする各シートの表面又は裏面の全体か
ら検査画像を入力するために両カメラ１８をそれぞれ走
査するＸ軸、Ｙ軸ステージ２０、２２と、各シートＳ
１、Ｓ２について入力された検査画像から欠陥とその発
生位置を検出する画像処理装置とを備えた外観検査装置
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、外観検査装置、特
にシート状ワーク間で同一位置に発生している共通欠陥
を検出する際に適用して好適な、外観検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】所定の加工処理により製造されるシート
状ワーク（以下、単にシートともいう）には、材料等に
起因するシート毎に異なる欠陥の他に、加工条件等に起
因して各シートにつき同一位置に発生する共通欠陥があ
る。

【０００３】このようなシートの欠陥検査に適用される
装置としては、図１７にイメージを示すように、上方
（表面側）に配された１台のカメラからなる検査部によ
り１枚のシート（図示せず）を検査する、光学系、画像
処理部が各１組で構成されたものと、同様に図１８に示
すように、上方と下方（裏面側）に配された各１台の検
査部により１枚のシートを検査する、光学系、画像処理
部が各２組で構成されたものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１７に示した１台の検査部を有する装置では、光学系の
調整は容易であるものの、シートの裏面を検査するため
には、シートを反転させる機構が必要となり、他のシー
トに発生している共通欠陥を検出するためには、シート
の入替えが必要である上に、同時にその存在を検出する
ことができないために、効率が悪いという問題がある。

【０００５】又、前記図１８の検査部が上下に１台ずつ
配された装置では、１台のみの場合と異なり、シート裏
面を検査するための反転機構は不要であるが、他のシー
トとの間の共通欠陥を検出するためには、同様にシート
の入替えが必要であるという問題がある。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、シートを反転させることなく、表裏
両面側からの欠陥を検査することができると共に、シー
トを入替えることなく他のシートと同位置に発生してい
る共通欠陥をも検査することができる外観検査装置を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、外観検査装置
において、複数のシート状ワークを表裏両面側から画像
入力可能な状態に支持するワーク支持手段と、該ワーク
支持手段の上方と下方にそれぞれ１台以上ずつ配された
ラインセンサカメラと、対象とする各シート状ワークの
表面又は裏面から検査画像を入力するために各ラインセ
ンサカメラをそれぞれ走査する走査手段と、各シート状
ワークについて入力された検査画像から欠陥とその発生
位置を検出する画像処理手段とを備えた構成とすること
により、前記課題を解決したものである。

【０００８】即ち、本発明においては、支持手段により
支持された複数のシート（シート状ワーク）について、
それぞれ上方と下方に配されたラインセンサカメラによ
り表面側と裏面側の画像を入力できるようにしたので、
反転させることなく各シートの両面を検査できると共
に、シートを入替えることなくシート間で同一位置に生
じている共通欠陥をも自動検査することができる。

【０００９】例えば、図１に２枚のシートＳ１、Ｓ２の
場合について、そのイメージを示したように、黒点で示
す欠陥を各シート毎に個別に検出できると共に、それぞ
れ下に拡大して示したように、両シートＳ１、Ｓ２にお
ける同一位置に発生している共通欠陥をも検出すること
ができる。

【００１０】

【発明実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００１１】図２は、本発明に係る第１実施形態の外観
検査装置の要部構成を示す概略正面図、図３はその概略
平面図である。

【００１２】本実施形態の外観検査装置は、２枚のシー
ト状ワークＳ１、Ｓ２を、それぞれ表裏両面側から画像
入力可能な状態に支持するワーク設置ステージ（ワーク
支持手段）１０と、該ステージ１０の上方と下方にそれ
ぞれ１台ずつ配された表面検査部１２、裏面検査部１４
とを備えている。なお、ここで検査対象とする上記シー
ト状ワークとしては、例えばエッチング後の切り離す前
のリードフレームがある。

【００１３】上記両検査部１２、１４は、いずれも支持
部材１６に固定されたラインセンサカメラ１８と、対象
とする各シート状ワーク（シート）Ｓ１、Ｓ２の表面又
は裏面の全体から検査画像を入力するために、前記支持
部材１６をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、各
ラインセンサカメラ１８をそれぞれ走査する上下各１組
のＸ軸ステージ２０とＹ軸ステージ２２（走査手段）
と、各シートＳ１、Ｓ２についてそれぞれ入力された検
査画像から欠陥とその発生位置を検出する画像処理装置
とを備えている。この画像処理装置については後述す
る。

【００１４】表面検査部１２と裏面検査部１４とは、撮
像する方向が逆になるだけで機能的には同一であるの
で、便宜上前者１２について説明すると、上記ラインセ
ンサカメラ１８は、図３にシートＳ１、Ｓ２の表面側に
ついて示したように、Ｘ軸ステージ２０による図中横方
向の太い矢印で示したＸ方向の移動と、Ｙ軸ステージ２
２による縦方向の太い矢印で示したＹ方向の移動とによ
り、細い矢印で示したようにラインセンサカメラ１８を
両方向に走査しながら画像入力することにより、該カメ
ラ１８の視野に相当する大きさでシートＳ１の全体か
ら、次いでシートＳ２の全体から順次検査画像を取り込
むようになっている。

【００１５】又、上記外観検査装置では、前記ラインセ
ンサカメラ１８が固定されている支持部材１６にエリア
センサカメラ２４が付設（併設）され、該エリアセンサ
カメラ２４を前記両シートＳ１、Ｓ２の表面又は裏面の
任意の位置に、同じく前記Ｘ軸ステージ２０、Ｙ軸ステ
ージ２２により移動させるようになっている。図４は、
上記図３と同一の方向から見た平面図であり、上記Ｘ、
Ｙの両軸ステージ２０、２２により矢印で示したよう
に、任意の欠陥位置（黒点）にエリアセンサカメラ２４
が移動され、移動された位置で該カメラ２４により欠陥
を拡大した画像として撮像（入力）し、その画像が後述
するモニタに目視確認用として表示されるようになって
いる。

【００１６】本実施形態について更に詳述すると、前記
ワーク設置ステージ１０は、図５にその平面図を示すよ
うに、２枚の透明なガラス１０Ａが嵌め込まれた枠体か
らなり、載置されるシートＳ１、Ｓ２がそのガラス１０
Ａの周囲の所定位置に設置されているピン１０Ｂに手動
で押し当てることにより、位置決めされるようになって
いる。

【００１７】又、前記ラインセンサカメラ１８とエリア
センサカメラ２４には、それぞれ照明装置２６、２８が
付設されている。照明装置２６は、図６に拡大して示し
たように、いわゆる同軸落射照明であり、図示しない光
源に連結された光ファイバ２６Ａから照射光が入射され
ると、該照明光がハーフミラー２６Ｂにより反射され、
シートＳの表面を照明するようになっている。一方、エ
リアセンサカメラ２４の照明装置は、リングライト（図
示せず）である。

【００１８】図７には、本実施形態の外観検査装置全体
の概略を、１組ずつのラインセンサカメラ１８とエリア
センサカメラ２４等を含む表面検査部１２と裏面検査部
１４の各可動部１２Ａ、１４Ａをそれぞれ１つのボック
スで、又、Ｘ軸ステージ２０、Ｙ軸ステージ２２はそれ
ぞれ矢印で簡略化して示した。この図に示されるよう
に、この外観検査装置には、ワーク設置ステージ１０の
上方と下方には、前記可動部１２Ａ、１４Ａをそれぞれ
走査して各ラインセンサ１８から入力される検査画像の
データから欠陥を検出すると共に、ステージ１０上の座
標で与えられる欠陥位置を算出する演算を実行する画像
処理装置３０と、前記エリアセンサカメラ２４により撮
像された欠陥の拡大画像を表示する目視確認用モニタ３
２とが設置されている。

【００１９】又、上述した外観検査装置全体は、制御部
３４により制御されると共に、該制御部３４はホストパ
ソコン３６により管理されるようになっている。図８に
は、上記検査装置全体の制御系をブロック図で示した。
この図８では、表面側と裏面側のそれぞれの検査部１
２、１４で、いずれも前記モニタ３２には、エリアセン
サカメラ２４のみが接続されているが、前記ラインセン
サカメラ１８からの画像が画像処理装置３０を介して入
力され、該モニタ３２に表示されるようにしてもよい。

【００２０】次に、図９のフローチャートに従って、本
実施形態の作用を説明する。まず、ラインセンサカメラ
１８による画像データの取込みを開始し、該カメラ１８
を前述したように１つのシートの表面又は裏面に沿って
走査し、所定の範囲の画像を取り込む（ステップ１、
２）。この画像取込みでは、対象表面が貫通していない
微小な穴（凹部）を欠陥として検出する場合は、同軸落
射照明を使用していることから、欠陥部が暗い画像領域
として得られる。

【００２１】所定範囲、即ち前記図２に示したように、
最初に表面検査部１２でシートＳ１を、裏面検査部１４
でシートＳ２をそれぞれ検査する場合は、シートＳ１の
表面全体、シートＳ２の裏面全体の画像データの取込み
が完了したら、得られた画像に対して平滑化処理による
ノイズ除去や、位置補正等の前処理を行う（ステップ
３）。

【００２２】ここで行う位置補正としては、図１０に取
込まれた検査画像のイメージを示したように、その中に
特徴的なパターン（ここでは長方形）がある場合、１つ
のコーナーの座標値が既知（Ｘ0，Ｙ0）である場合、検
査画像から得られた座標が（Ｘ，Ｙ）であったとする
と、｛（Ｘ，Ｙ）−（Ｘ0，Ｙ0）｝の補正量を基に、そ
れぞれＸ方向、Ｙ方向の位置を補正する。この補正によ
り、欠陥の位置精度が高くなるので、共通欠陥の判定の
精度を上げることができる。

【００２３】以上の前処理が終わった後、検査画像を予
め設定してある閾値を用いて２値化し、その２値画像に
対して欠陥に相当する黒の領域をラベリングし、そのラ
ベリング領域の面積等を算出してその領域について欠陥
であるか否かの判断を行う（ステップ４、５）。

【００２４】このように、シートＳ１の表面、シートＳ
２の裏面についてそれぞれ検査を終了したら、前記図２
に矢印で示したように、表面検査部１２と裏面検査部１
４の位置を入替え、検査部１２でシートＳ２の表面側
を、検査部１４でシートＳ１の裏面側について、上記ス
テップ１〜ステップ５の処理を行って同様に良否の判定
を行い（ステップ６）、その後、シートＳ１、Ｓ２それ
ぞれについて得られた欠陥座標を元に、同一位置に欠陥
があるか否かを判定し、共通欠陥の検出を行う（ステッ
プ７）。

【００２５】この共通欠陥の検出について詳述すると、
今シートＳ１、Ｓ２で注目している欠陥の座標（例え
ば、その重心位置の座標）が図１１に示すように、（Ｘ
1，Ｙ1）、（Ｘ2，Ｙ2）であったとすると、両者が同一
位置であるか否かの判定には、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞ
れに一定の誤差：εx、εyを許容し、−εx＜（Ｘ1−Ｘ
2）＜εx、且つ−εy＜（Ｙ1−Ｙ2）＜εyの場合に共通
欠陥と判定するようにしてもよい。

【００２６】又、共通欠陥の検出は、図１２に、便宜上
欠陥を白で表わしたシートＳ１、シートＳ２に関する２
値画像（Ａ）、（Ｂ）を示したように、欠陥画像そのも
のの重なりを見る、即ちＡＮＤ処理を行ってよい。又、
その際、欠陥事体ではなく、欠陥の外接四角形（図示せ
ず）の重なりを見るようにしてもよい。

【００２７】更に、欠陥が多少ずれても同一位置にある
と判断できるようにするために、図１３に欠陥部のみを
拡大して示したように、ＡＮＤ処理の前に、許容範囲に
相当する画素数分の膨張処理を施すことにより、ある程
度大きな位置ずれが生じていても、許容できるようにし
てもよく、これは同様に図示しない外接四角形に対して
行ってもよい。

【００２８】以上詳述した如く、本実施形態では、２枚
のシートＳ１、Ｓ２を所定の位置に載置し、上下にそれ
ぞれ配されたラインセンサカメラ、即ち表面、裏面の２
台の検査部１２、１４を使用して、検査部１２により、
一方のシートＳ１の表面の検査を行っている時には、検
査部１４は他方のシートＳ２の裏面の検査を行い、それ
ぞれ片面の検査が終了した後、カメラを反対のシート側
に移動させ、残りの面の検査を行うというように、交互
に検査を行うことにより、両面の検査を容易に行うこと
ができる。従って、各シートの検査終了後には、得られ
た欠陥の座標値を元に共通欠陥を検出することができ
る。

【００２９】又、図１４に前記図１７、１８と同様のイ
メージで検査部の配置を示したように、本実施形態の特
徴としては、光学系と画像処理部はそれぞれ２組あれば
よい上に、シート反転機構が不要であり、２枚のシート
の同じ面は共通の光学系で検査するため、細かい調整が
不要であることから、光学系の調整が容易であり、しか
もシートの入替えも不要である。更に、上下にそれぞれ
エリアセンサカメラ２４が配置されているので、２シー
ト間の任意の位置の目視確認作業を同時に行うことも可
能である。

【００３０】通常、反転機構や光学系の複数構成はコス
トアップの要因となる。又、少なくとも同じ面を共通の
光学系により検査を行った方がその調整も容易で、検査
結果の信頼性も高くなる。このような点を考慮すると、
本実施形態の検査装置は、作業性、メンテナンス性、装
置コストの面でも極めて優れている。

【００３１】図１５には、比較のために、２つの検査部
を共に上方に配する場合のイメージを示した。このよう
な配置にする場合は、本実施形態と同様に光学系、画像
処理部はそれぞれ２組で足りるが、表面のみしか画像入
力できないため、シートの左右の入替えは不要である
が、シート反転機構が必要である。その上、カメラ、光
源等が同一の製品でも固体差があるため、２組の検査部
で同じ性能を出すためには細かい光学系の調整が必要と
なる。又、２シート間の任意の位置の目視確認作業が可
能ではあるが、反転作業を複数回行う必要があるため、
作業性が悪い。

【００３２】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
シート両面の欠陥検査と、シート間で同じ位置に発生す
る共通欠陥の検出と、欠陥の拡大表示による目視確認の
各作業を、１台の検査装置により効率良く行うことがで
きる。

【００３３】次に、本発明に係る第２実施形態について
説明する。

【００３４】図１６は、本実施形態の外観検査装置の特
徴である検査部の配置のイメージを示したもので、本実
施形態の検査装置は、２枚のシートに対してそれぞれ表
裏両面側より実質的に同時であっても画像入力できるよ
うにしたものである。

【００３５】この装置は、第１実施形態に比較して、光
学系、画像処理部は２倍の各４組必要となり、その上、
光学系の調整も必要となるが、同様にシートの入替え
も、シートの反転機構も不要である上、２シート間の任
意の位置に目視確認作業も可能であり、しかも処理時間
は実質上半分で済むという利点がある。なお、シートが
リードフレーム等の貫通孔パターンが形成されているワ
ークの場合は、表裏両面で同一位置を画像入力すると、
光学系（照明）が互いに干渉するため撮像できないこと
から、このような場合には干渉しない程度に位置をずら
して走査することにより、ほぼ同時に検査を行うことが
できる。

【００３６】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。

【００３７】例えば、前記第１実施形態の検査装置で
も、表裏両面で光学系が干渉しないようなワークであれ
ば、あるいは干渉しない程度に離して走査すれば、同一
シートの両面を実質的に同時に検査し、その後、他方の
シートの検査を行うようにすることもできる。

【００３８】又、前記実施形態ではシートが２枚の場合
を示したが、これに限らず、３枚以上であってもよい。

【００３９】又、前記実施形態では、ラインセンサカメ
ラ１８を走査する走査手段と、エリアセンサカメラ２４
を移動させる移動手段が共にＸ軸ステージ２０、Ｙ軸ス
テージ２２で構成されている場合を示したが、これに限
定されず、異なる手段を用いるようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
シートを反転させることなく表裏両面の欠陥を検査する
ことができると共に、シートを入替えることなく、他の
シートと同一位置に発生している共通欠陥をも検査する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検査対象の欠陥の特徴を示す説明
図

【図２】本発明に係る第１実施形態の外観検査装置の要
部構成を示す概略正面図

【図３】ラインセンサカメラの操作方法を示す上記検査
装置の概略平面図

【図４】エリアセンサカメラの移動方法を示す上記検査
装置の概略平面図

【図５】上記検査装置のワーク設置ステージを示す平面
図

【図６】ラインセンサカメラと照明装置とを拡大して示
す概略正面図

【図７】上記検査装置全体の概略構成を示す説明図

【図８】上記検査装置の制御系を示すブロック図

【図９】第１実施形態の作用を示すフローチャート

【図１０】検査画像の位置補正を示す説明図

【図１１】共通欠陥の検出方法を示す説明図

【図１２】共通欠陥の検出方法を示す他の説明図

【図１３】共通欠陥の検出方法を示す更に他の説明図

【図１４】第１実施形態の検査部の配置イメージを示す
説明図

【図１５】比較例の検査部の配置イメージを示す説明図

【図１６】第２実施形態の検査部の配置イメージを示す
説明図

【図１７】従来の検査部の配置イメージを示す説明図

【図１８】従来の他の検査部の配置イメージを示す説明
図

【符号の説明】

１０…ワーク設置ステージ １２…表面検査部 １４…裏面検査部 １６…支持部材 １８…ラインセンサカメラ ２０…Ｘ軸ステージ ２２…Ｙ軸ステージ ２４…エリアセンサカメラ ２６、２８…照明装置 ３０…画像処理装置 ３２…目視確認用モニタ ３４…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添田 正彦 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 戸塚 貴之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA49 BB02 CC02 CC25 DD00 DD06 EE00 FF42 HH13 JJ02 JJ03 JJ05 JJ09 JJ25 JJ26 LL00 LL03 MM07 PP03 PP11 QQ00 QQ05 QQ21 QQ28 QQ34 RR05 SS02 SS13 TT02 2G051 AA90 AB02 AC15 BA01 BB03 BB11 BB17 CA07 CD02 EA11 EB01 ED15 5B057 AA01 BA02 BA19 CA08 CA12 CA16 CB02 CB06 CB12 CB16 CE12 DA03 DB02 DB08 DC14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のシート状ワークを表裏両面側から画
   像入力可能な状態に支持するワーク支持手段と、 該ワーク支持手段の上方と下方にそれぞれ１台以上ずつ
   配されたラインセンサカメラと、 対象とする各シート状ワークの表面又は裏面から検査画
   像を入力するために各ラインセンサカメラをそれぞれ走
   査する走査手段と、 各シート状ワークについて入力された検査画像から欠陥
   とその発生位置を検出する画像処理手段とを備えている
   ことを特徴とする外観検査装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記シート状ワークが２枚であり、前記ラインセンサカ
   メラが前記ワーク支持手段の上方と下方にそれぞれ１台
   ずつ配されていることを特徴とする外観検査装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記ラインセンサカメラにエリアセンサカメラが併設さ
   れ、 該エリアセンサカメラを前記シート状ワークの表面又は
   裏面の任意の位置に移動させる移動手段と、 移動させた位置で同エリアセンサカメラにより入力した
   画像を表示するモニタ手段とが兼備されていることを特
   徴とする外観検査装置。