JP2001255128A - Contact angle measuring instrument - Google Patents

Contact angle measuring instrument

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JP2001255128A
JP2001255128A JP2000065546A JP2000065546A JP2001255128A JP 2001255128 A JP2001255128 A JP 2001255128A JP 2000065546 A JP2000065546 A JP 2000065546A JP 2000065546 A JP2000065546 A JP 2000065546A JP 2001255128 A JP2001255128 A JP 2001255128A
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illuminated
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真彦 山下
Hisafumi Takao
尚史 高尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the contact angle of the fillet formed on a matrix by a liquid substance, using an optical technique. SOLUTION: An illumination means 36 is equipped with a plurality of light- emitting parts 42 and the fillet 40 is illuminated by the first pattern, second pattern and third pattern which illuminate the fillet 40 in a diffused state and, different in emission intensity of the light-emitting parts 42. Angles of the respective parts of the fillet 40 are calculated, on the basis of the ratio of the intensity of reflected light at illumination of the fillet 40 by the first pattern and the intensity of reflected light at the time of illumination of the fillet 40 by the second pattern, by a computer 16. A reflected light image at the illumination of the fillet by either one of the patterns or a composited light image obtained by compositing a plurality of reflected light images is confirmed by a monitor and angle data calculated by mistake will not be used in operation or corrected to be used in operation, to perform integration from a proper start point to operate the three-dimensional shape of the fillet. Since a contact angle θis calculated from this three-dimensional shape, the contact angle θ can be accurately calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、接触角計測装置に
関し、詳しくは、液状物により母材に形成されたフィレ
ットの接触角を光学的に計測する接触角計測装置に関す
る。
The present invention relates to a contact angle measuring device, and more particularly, to a contact angle measuring device for optically measuring a contact angle of a fillet formed on a base material by a liquid material.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロソルダリング技術において、は
んだ材料の濡れ性は接合強度と共に重要な特性である。
はんだ濡れ性評価手法の1つにメニスコグラフ試験機を
用いた方法が知られている。この方法は、被接合材(基
板)をはんだ浴に浸したときに受ける力の時間変化(濡
れ曲線)を求めて、濡れ時間と濡れ力とを評価するもの
である。はんだ濡れ性評価においては、濡れ時間、濡れ
力と共に、溶融状態でのはんだ鏡面の角度(接触角)も
重要な因子として用いられるが、メニスコグラフ法で
は、この接触角を求めることはできない。
2. Description of the Related Art In a micro soldering technique, the wettability of a solder material is an important property together with the bonding strength.
A method using a meniscograph tester is known as one of the solder wettability evaluation methods. In this method, a time change (wetting curve) of a force received when a material to be joined (substrate) is immersed in a solder bath is obtained, and the wetting time and the wetting force are evaluated. In the evaluation of the solder wettability, the angle (contact angle) of the solder mirror surface in the molten state is used as an important factor in addition to the wetting time and the wetting force. However, this contact angle cannot be determined by the meniscograph method.

【0003】図12に、メニスコグラフ法において、溶
融したはんだ浴に母材を浸したときに形成されるはんだ
フィレットの様子を示す。母材が浸漬されるとはんだが
母材に沿って濡れ上がり、曲面形状のはんだフィレット
が形成される。この状態におけるはんだフィレット先端
でのはんだ鏡面と母材面とがなす角度θが接触角であ
る。
FIG. 12 shows a solder fillet formed when a base material is immersed in a molten solder bath in the meniscograph method. When the base material is immersed, the solder wets up along the base material and a solder fillet having a curved surface is formed. The angle θ between the mirror surface of the solder and the base material surface at the tip of the solder fillet in this state is the contact angle.

【0004】はんだフィレット各部の法線ベクトルが基
準面としての水平面と成す角度(以下、「はんだフィレ
ット各部の角度」という)分布の時間変化及び接触角
を、濡れ曲線と同時に計測することは、はんだ材料のは
んだ濡れ挙動を解明する上で大変有意義なことである。
Measuring the time change and the contact angle of the distribution of the angle formed by the normal vector of each part of the solder fillet with the horizontal plane as a reference plane (hereinafter, referred to as the “angle of each part of the solder fillet”) simultaneously with the wetting curve is as follows. This is very significant in elucidating the solder wetting behavior of the material.

【0005】一方、発明者等は、2種類の投光パターン
で交互に照明を行い、それぞれの反射光の強度をカメラ
で撮像し、その強度比に基づいて対象物の面方向を検出
する装置を提案している(特開平8−136252号公
報、特開平9−210653号公報)。はんだフィレッ
トは金属光沢を有する鏡面物体であるので、この装置を
用いることにより、鏡面の正反射特性を利用してはんだ
フィレット各部の角度を測定することができ、各部の角
度を積分して得られたはんだフィレットの3次元形状か
ら接触角θを算出することが可能である。この場合、接
触角θを精度良く算出するためには、はんだフィレット
の3次元形状を正確に求める必要がある。
On the other hand, the inventors et al. Perform an illumination alternately with two types of light projection patterns, image the intensity of each reflected light with a camera, and detect the surface direction of the object based on the intensity ratio. (JP-A-8-136252, JP-A-9-210653). Since the solder fillet is a mirror-like object having metallic luster, the angle of each part of the solder fillet can be measured by using this device by using the specular reflection characteristics of the mirror surface. It is possible to calculate the contact angle θ from the three-dimensional shape of the solder fillet. In this case, in order to accurately calculate the contact angle θ, it is necessary to accurately determine the three-dimensional shape of the solder fillet.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィレ
ット先端部近傍には、はんだの濡れ性を向上させるため
に母材に塗布したフラックスが溶融して堆積しており、
熱により焦げ付きを生じている場合もある。このためフ
ラックスによりフィレット先端部近傍のはんだ鏡面の反
射率が低下して正確な角度を求めることができず、この
部分を積分の開始点とした場合には、はんだフィレット
の3次元形状を適切に求めることができない。このた
め、接触角θにも大きな誤差が生じてしまう、という問
題があった。
However, the flux applied to the base material to improve the wettability of the solder is melted and deposited in the vicinity of the tip of the fillet.
In some cases, burning may occur due to heat. For this reason, the reflectivity of the solder mirror near the tip of the fillet decreases due to the flux, making it impossible to obtain an accurate angle. When this portion is used as the starting point of integration, the three-dimensional shape of the solder fillet must be properly adjusted. I can't ask. For this reason, there is a problem that a large error occurs in the contact angle θ.

【0007】従って、本発明の目的は、液状物により母
材に形成されたフィレットの接触角を、光学的手法によ
り精度良く計測する接触角計測装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a contact angle measuring device for accurately measuring the contact angle of a fillet formed on a base material by a liquid material by an optical method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、液状物により母材に形成
されたフィレットを照明するように配列された複数の発
光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそれぞれ異
なる第1のパターン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり
且つ第1のパターンとは異なる第2のパターン、及びフ
ィレットを拡散照明する第3のパターンで、フィレット
が照明されるように前記照明手段を制御する照明制御手
段と、フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段
と、フィレットを第1のパターンで照明したときの撮像
により得られた反射光像の輝度と、フィレットを第2の
パターンで照明したときの撮像により得られた反射光像
の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角度を演算
する角度演算手段と、フィレットを第3のパターンで照
明したときの反射光像と、演算されたフィレット各部の
角度と、に基づいて、フィレットの3次元形状を演算す
る形状演算手段と、演算されたフィレットの3次元形状
に基づいて、液状物の接触角を演算する接触角演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a plurality of light emitting portions arranged so as to illuminate a fillet formed on a base material by a liquid material. A lighting unit, a first pattern in which the brightness of each light emitting unit is different from each other, a second pattern in which the brightness of each light emitting unit is different from each other and different from the first pattern, and a third pattern in which the fillet is diffusely illuminated, Illumination control means for controlling the illumination means so that the fillet is illuminated; imaging means for imaging a reflected light image from the fillet; and a reflected light image obtained by imaging when the fillet is illuminated with the first pattern Angle calculating means for calculating the angle of each part of the fillet based on the ratio between the luminance of the fillet and the luminance of the reflected light image obtained by imaging when the fillet is illuminated with the second pattern. Shape calculating means for calculating the fillet's three-dimensional shape based on the reflected light image when the fillet is illuminated with the third pattern and the calculated angle of each part of the fillet; and the calculated three-dimensional shape of the fillet And a contact angle calculating means for calculating a contact angle of the liquid based on the contact angle.

【0009】請求項1の発明の照明手段は、液状物によ
り母材に形成されたフィレットを照明するように配列さ
れた複数の発光部を備えており、照明制御手段は、この
照明手段の各発光部の輝度がそれぞれ異なる第1のパタ
ーン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第1のパタ
ーンとは異なる第2のパターン、及びフィレットを拡散
照明する第3のパターンの3つのパターンでフィレット
が照明されるように照明手段を制御する。フィレットか
らの反射光像は撮像手段によって撮像される。
The illuminating means according to the first aspect of the present invention includes a plurality of light emitting portions arranged so as to illuminate a fillet formed on the base material with a liquid material. The fillet has three patterns: a first pattern in which the luminance of the light emitting units is different from each other, a second pattern in which the luminance of each light emitting unit is different and different from the first pattern, and a third pattern in which the fillet is diffusely illuminated. The lighting means is controlled to be illuminated. The image of the reflected light from the fillet is captured by the image capturing means.

【0010】第1のパターンで照明されたときも、また
第2のパターンで照明されたときも、同一の発光部から
照明された光は、フィレットの同一部により反射され
て、撮像手段の同じ位置に結像される。
When illuminated with the first pattern and illuminated with the second pattern, the light illuminated from the same light-emitting portion is reflected by the same portion of the fillet, and the same light is emitted from the image pickup means. An image is formed at the position.

【0011】従って、角度演算手段により、フィレット
を第1のパターンで照明したときの反射光像の輝度とフ
ィレットを第2のパターンで照明したときの反射光像の
輝度との比に基づいて、フィレット各部に光を照明した
発光部の位置を各々求めることができ、この発光部の位
置を用いてフィレット各部の角度が演算される。即ち、
各発光部は照明時の輝度がそれぞれ異なり、フィレット
表面の各部の反射率の影響は比を取ることによりキャン
セルされるので、第1のパターンで照明したときの反射
光像の輝度と第2のパターンで照明したときの反射光像
の輝度との比から、撮像手段の所定位置に結像される光
を照明した発光部の位置が特定され、発光部の位置、フ
ィレットの反射点、及び撮像手段への入射位置を用い
て、フィレット各部の角度が演算される。
Therefore, the angle calculation means calculates the ratio of the brightness of the reflected light image when the fillet is illuminated with the first pattern to the brightness of the reflected light image when the fillet is illuminated with the second pattern. The positions of the light emitting units that illuminate each part of the fillet can be obtained, and the angle of each part of the fillet is calculated using the positions of the light emitting units. That is,
Since each light emitting unit has a different luminance at the time of illumination, and the influence of the reflectance of each part on the fillet surface is canceled by taking a ratio, the luminance of the reflected light image when illuminated with the first pattern and the second From the ratio of the luminance of the reflected light image when illuminated with the pattern, the position of the light emitting unit that illuminated the light focused on the predetermined position of the imaging unit is specified, and the position of the light emitting unit, the reflection point of the fillet, and the imaging The angle of each part of the fillet is calculated using the position of incidence on the means.

【0012】また、第3のパターンでフィレットが照明
され、その反射光像が撮像手段により撮像され、形状演
算手段により、フィレットを第3のパターンで照明した
ときの反射光像と、演算されたフィレット各部の角度
と、に基づいて、フィレットの3次元形状が演算され
る。
Further, the fillet is illuminated in the third pattern, the reflected light image is taken by the imaging means, and the reflected light image when the fillet is illuminated in the third pattern is calculated by the shape calculating means. The three-dimensional shape of the fillet is calculated based on the angle of each part of the fillet.

【0013】フィレットの3次元形状は、フィレットを
第3のパターンで照明したときの反射光像に応じて積分
条件を設定して演算することができる。また、フィレッ
トを第3のパターンで照明したときの反射光像に基づい
て設定された積分の開始点以前のデータを読み飛ばし
て、3次元形状を演算するようにしてもよい。
The three-dimensional shape of the fillet can be calculated by setting an integration condition according to the reflected light image when the fillet is illuminated with the third pattern. Further, the data before the integration start point set based on the reflected light image when the fillet is illuminated with the third pattern may be skipped to calculate the three-dimensional shape.

【0014】最後に、接触角演算手段により、演算され
たフィレットの3次元形状に基づいて、液状物の母材へ
の接触角が演算される。
Finally, the contact angle of the liquid to the base material is calculated by the contact angle calculating means based on the calculated three-dimensional shape of the fillet.

【0015】請求項1の発明では、拡散照明となる第3
パターンでフィレットを照明してフィレットの輝度情報
である反射光像を得て、その反射光像と演算されたフィ
レット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレットにつ
いて、母材表面での反射率低下等、角度の正確な計測を
阻害する要因の有無をモニタ画像で確認し、誤って求め
られたデータを演算に用いないようにしたり、補正して
演算に用いるようにして、適正な開始点から積分を行う
ように積分条件を設定し、フィレットの3次元形状を演
算している。
According to the first aspect of the present invention, the third illumination which is diffused illumination is provided.
The fillet is illuminated with the pattern to obtain a reflected light image that is the luminance information of the fillet, and based on the reflected light image and the calculated angle of each part of the fillet, that is, for the fillet, the reflectivity of the base material surface decreases. Check the monitor image for any factors that hinder accurate measurement of angles, such as avoiding the use of erroneously obtained data for calculations, or correcting and using them for calculations, starting from the proper starting point. The integration conditions are set so as to perform the integration, and the three-dimensional shape of the fillet is calculated.

【0016】このため、フィレット先端部近傍に、例え
ば母材表面での反射率低下等のフィレットの角度の正確
な計測を阻害する要因がある場合においても、適切なフ
ィレットの3次元形状を算出することができ、この3次
元形状から接触角θを求めることにより、液状物の接触
角θを精度良く求めることができる。
Therefore, even if there is a factor near the tip of the fillet that hinders accurate measurement of the angle of the fillet, such as a decrease in reflectance on the surface of the base material, an appropriate three-dimensional shape of the fillet is calculated. By determining the contact angle θ from the three-dimensional shape, the contact angle θ of the liquid can be determined with high accuracy.

【0017】請求項4に記載の発明は、液状物により母
材に形成されたフィレットを照明するように配列された
複数の発光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそ
れぞれ異なる第1のパターン、及び各発光部の輝度がそ
れぞれ異なり且つ第1のパターンとは異なる第2のパタ
ーンでフィレットが照明されるように前記照明手段を制
御する照明制御手段と、フィレットからの反射光像を撮
像する撮像手段と、フィレットを第1のパターンで照明
したときの撮像により得られた反射光像の輝度と、フィ
レットを第2のパターンで照明したときの撮像により得
られた反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各
部の角度を演算する角度演算手段と、フィレットを第1
のパターンで照明したときの第1の反射光像及びフィレ
ットを第2のパターンで照明したときの第2の反射光像
のいずれか一方に基づいて得られた光像、または、第1
の反射光像と第2の反射光像とを合成して得られた光像
と、演算されたフィレット各部の角度と、に基づいて、
フィレットの3次元形状を演算する形状演算手段と、演
算されたフィレットの3次元形状に基づいて、液状物の
接触角を演算する接触角演算手段と、を備えたことを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an illuminating means having a plurality of light emitting portions arranged so as to illuminate a fillet formed on a base material with a liquid material, and a first light emitting portion having different luminances from each other. And illumination control means for controlling the illuminating means so that the fillet is illuminated with a second pattern different in luminance from each of the light-emitting portions and different from the first pattern, and a reflected light image from the fillet. Imaging means for imaging, the luminance of the reflected light image obtained by imaging the fillet with the first pattern, and the luminance of the reflected light image obtained by imaging the fillet with the second pattern Angle calculating means for calculating the angle of each part of the fillet based on the ratio of
A light image obtained based on one of the first reflected light image when illuminated with the pattern and the second reflected light image when the fillet is illuminated with the second pattern, or the first reflected light image.
And the calculated angle of each part of the fillet based on the light image obtained by synthesizing the reflected light image and the second reflected light image,
A shape calculating means for calculating a three-dimensional shape of the fillet and a contact angle calculating means for calculating a contact angle of the liquid material based on the calculated three-dimensional shape of the fillet are provided.

【0018】請求項4の発明の照明制御手段は、各発光
部の輝度がそれぞれ異なる第1のパターン、及び各発光
部の輝度がそれぞれ異なり且つ第1のパターンとは異な
る第2のパターンの2つのパターンでフィレットが照明
されるように照明手段を制御する。フィレットからの反
射光像が撮像手段によって撮像されると、請求項1の発
明と同様に、角度演算手段によりフィレット各部の角度
が演算される。そして、形状演算手段により、フィレッ
トを第1のパターンで照明したときの第1の反射光像及
びフィレットを第2のパターンで照明したときの第2の
反射光像のいずれか一方に基づいて得られた光像、また
は、第1の反射光像と第2の反射光像とを合成して得ら
れた光像と、演算されたフィレット各部の角度と、に基
づいて、フィレットの3次元形状が演算され、接触角演
算手段により、演算されたフィレットの3次元形状に基
づいて、液状物の母材への接触角が演算される。
According to a fourth aspect of the present invention, the illumination control means includes a first pattern in which the luminance of each light-emitting unit is different from each other, and a second pattern in which the luminance of each light-emitting unit is different from each other and different from the first pattern. The illumination means is controlled so that the fillet is illuminated in three patterns. When the image of the reflected light from the fillet is picked up by the image pickup means, the angle of each part of the fillet is calculated by the angle calculation means in the same manner as in the first aspect of the present invention. The shape calculation means obtains the first reflected light image when the fillet is illuminated with the first pattern and the second reflected light image when the fillet is illuminated with the second pattern. The three-dimensional shape of the fillet based on the obtained light image or the light image obtained by synthesizing the first reflected light image and the second reflected light image and the calculated angles of the respective fillet portions. Is calculated, and the contact angle of the liquid to the base material is calculated by the contact angle calculation means based on the calculated three-dimensional shape of the fillet.

【0019】請求項4の発明では、積分条件を設定する
ための特別な照明を行うことなく、第1のパターン及び
第2のパターンでフィレットを照明してフィレットの輝
度情報である反射光像を得て、その反射光像(または複
数の反射光像を合成して得られた合成光像)と演算され
たフィレット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレッ
ト各部の角度の正確な計測を阻害する要因の有無をモニ
タ画像で確認し、誤って求められたデータを演算に用い
ないようにしたり、補正して演算に用いるようにして、
適正な開始点から積分を行うように積分条件を設定し、
フィレットの3次元形状を演算している。
According to the fourth aspect of the present invention, the fillet is illuminated with the first pattern and the second pattern without performing any special illumination for setting the integration condition, and the reflected light image which is the luminance information of the fillet is formed. Then, based on the reflected light image (or a combined light image obtained by combining a plurality of reflected light images) and the calculated angle of each part of the fillet, that is, the accurate measurement of the angle of each part of the fillet is hindered. Check the presence or absence of the factors to be performed on the monitor image, so that the data obtained incorrectly is not used for the calculation, or corrected and used for the calculation,
Set the integration conditions so that integration is performed from a proper start point,
The three-dimensional shape of the fillet is calculated.

【0020】従って、請求項4の発明では、請求項1の
発明と同様に、フィレット先端部近傍に、例えば母材表
面での反射率低下等のフィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、適切なフィレット
の3次元形状を算出することができ、この3次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができると共に、照明パターンが2種
類で済むため、計測工程が簡略化され、計測時間も短縮
できる。
Therefore, in the fourth aspect of the present invention, similar to the first aspect of the present invention, factors that hinder accurate measurement of the angle of the fillet, such as a decrease in reflectance on the surface of the base material, are present near the tip of the fillet. In some cases, an appropriate three-dimensional shape of the fillet can be calculated, and by determining the contact angle θ from the three-dimensional shape, the contact angle θ of the liquid material can be determined with high accuracy, and the illumination pattern can be determined. Since only two types are required, the measurement process can be simplified and the measurement time can be reduced.

【0021】なお、本発明において、接触角θは、はん
だフィレット各部の角度を積分して得られたはんだフィ
レットの3次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
近似した直線または曲線と母材表面とが成す角度として
決定されている。
In the present invention, the contact angle θ is obtained by integrating the contour of the three-dimensional shape of the solder fillet obtained by integrating the angle of each part of the solder fillet with a straight line or a curve,
The angle is determined as the angle formed between the approximated straight line or curve and the base material surface.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の接触角計測装置
を、はんだフィレットの接触角計測に適用した実施の形
態について説明する。 (第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態につい
て説明する。図1には、はんだフィレット接触角計測シ
ステム10の全体構成が示されている。はんだフィレッ
ト接触角計測システム10は、メニスコグラフ試験機1
2と、光学計測部14と、コンピュータ16とから構成
されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the contact angle measuring device of the present invention is applied to the measurement of the contact angle of a solder fillet will be described below. (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of a solder fillet contact angle measuring system 10. The solder fillet contact angle measuring system 10 includes a meniscograph tester 1
2, an optical measurement unit 14, and a computer 16.

【0023】メニスコグラフ試験機12は、設置板18
に戴置された台座20を備えており、台座20には取り
外し可能なはんだ浴22が昇降可能に保持されている。
台座20には支柱24が立設され、該支柱24にははん
だ浴22の上方に向かって迫出したアーム26が支持さ
れている。アーム26には濡れ力を測定するための電子
てんびん28が収納されており、計測時には、母材であ
る板状の銅片30が電子てんびん28のフックに引掛け
られ、その一部がはんだ浴22に浸るように、はんだ浴
22が上昇される。
The meniscograph tester 12 includes an installation plate 18
And a detachable solder bath 22 is held on the pedestal 20 so as to be able to move up and down.
A column 24 is erected on the pedestal 20, and the column 24 supports an arm 26 projecting upward from the solder bath 22. An electronic balance 28 for measuring the wetting force is housed in the arm 26. At the time of measurement, a plate-like copper piece 30 as a base material is hooked on a hook of the electronic balance 28, and a part thereof is The solder bath 22 is raised so as to be immersed in the solder bath 22.

【0024】光学計測部14は、設置板18上に固定さ
れた高さの調節が可能な台座32と、台座32上に配置
されたCCDカメラ34と、一端がCCDカメラ34の
上面に固定された照明装置36とから構成されている。
The optical measuring section 14 has a height-adjustable pedestal 32 fixed on the installation plate 18, a CCD camera 34 disposed on the pedestal 32, and one end fixed to the upper surface of the CCD camera 34. And a lighting device 36.

【0025】CCDカメラ34はレンズ38を有し、図
2に示すように、計測時には、銅片30表面に形成され
たはんだフィレット40の先端部がレンズ38の光軸上
に位置するように調整される。このCCDカメラ34
は、照明装置36で照明されたはんだフィレット40か
らの反射光像を撮像する。また、CCDカメラ34はコ
ンピュータ16に接続されている。撮像により得られC
CDカメラ34から出力された画像信号は、A/D変換
器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ16に
入力される。
The CCD camera 34 has a lens 38. As shown in FIG. 2, during measurement, the tip of a solder fillet 40 formed on the surface of the copper piece 30 is adjusted so as to be positioned on the optical axis of the lens 38. Is done. This CCD camera 34
Captures a reflected light image from the solder fillet 40 illuminated by the illumination device 36. The CCD camera 34 is connected to the computer 16. C obtained by imaging
The image signal output from the CD camera 34 is converted into a digital signal by an A / D converter and input to the computer 16.

【0026】照明装置36は、銅片30のフィレット部
の位置を中心とした1/4円弧状のアーム41を備え、
アーム41の内側には多数(本実施の形態では37個)
のLED(発光ダイオード)42が、所定の角度間隔
(本実施の形態では2.2°)でアーム41に沿って、
即ち、円弧状に配置されている。LEDの発光輝度は駆
動電流に対して直線的に変化するため、各LEDの発光
輝度は抵抗によって駆動電流量を制御することにより調
整することができる。また、LEDの発光波長を近赤外
領域(例えば、ピーク発光波長880nm)とし、近赤
外領域の光を透過するフィルタを通してCCDカメラで
撮像することにより、蛍光灯等の各種光源の照明下での
計測が可能になる。
The illuminating device 36 has a quarter-arc arm 41 centered on the position of the fillet portion of the copper piece 30.
Many inside the arm 41 (37 in this embodiment)
LED (light emitting diode) 42 along the arm 41 at a predetermined angular interval (2.2 ° in the present embodiment)
That is, they are arranged in an arc shape. Since the light emission brightness of the LED changes linearly with the drive current, the light emission brightness of each LED can be adjusted by controlling the drive current amount with a resistor. The light emission wavelength of the LED is set in the near infrared region (for example, a peak emission wavelength of 880 nm), and an image is taken by a CCD camera through a filter that transmits light in the near infrared region. Measurement becomes possible.

【0027】また、照明装置36は照明駆動装置44に
接続されており、照明駆動装置44により駆動される。
照明駆動装置44はコンピュータ16に接続されてお
り、コンピュータ16からの指令に基づき、照明装置3
6を所定の駆動タイミングで且つ所定の駆動モードで駆
動する。
The illumination device 36 is connected to the illumination driving device 44 and is driven by the illumination driving device 44.
The lighting driving device 44 is connected to the computer 16 and, based on a command from the computer 16, the lighting device 3
6 is driven at a predetermined drive timing and in a predetermined drive mode.

【0028】なお、照明装置36の駆動モードは、第1
パターン、第2パターン、及び第3パターンの3種類で
ある。第1パターンでは、円弧状に配列された1番目の
LEDから最後のLEDまでを輝度が等比級数的に増加
するように発光させ、第2パターンでは、1番目のLE
Dから最後のLEDまでを輝度が等比級数的に減少する
ように発光させる。第3パターンは、はんだフィレット
40表面の反射率を観察するために方向性のない拡散照
明であり、例えば、1番目のLEDから最後のLEDま
でを同じ輝度で発光させる。
The driving mode of the lighting device 36 is the first mode.
There are three types: patterns, second patterns, and third patterns. In the first pattern, light is emitted from the first LED to the last LED arranged in an arc shape so that the luminance increases in geometric progression. In the second pattern, the first LE
Light is emitted from D to the last LED so that the luminance decreases in geometric progression. The third pattern is diffuse illumination having no directivity for observing the reflectance of the surface of the solder fillet 40. For example, the first LED to the last LED emit light with the same luminance.

【0029】コンピュータ16は、CPU、ROM、及
びRAMを備え、モニタ17に接続されている。CCD
カメラ34からコンピュータ16に入力されたデジタル
信号は画像データとしてRAMに記憶される。
The computer 16 has a CPU, a ROM, and a RAM, and is connected to a monitor 17. CCD
The digital signal input from the camera 34 to the computer 16 is stored in the RAM as image data.

【0030】次に、はんだフィレット40の表面での光
の正反射を利用して、はんだフィレット40の各部位の
角度を求める方法について説明する。この方法は、はん
だフィレット40の表面に対して、照明装置36とCC
Dカメラ34とを図3に示すように配置した上で、各L
EDを発光させ反射光像の輝度を計測し、はんだフィレ
ット40の表面の角度に応じてはんだフィレット40の
表面から反射してCCDカメラ34に入射する光がどの
LEDからの光かを特定し、CCDカメラ34で撮像さ
れた画像の画素とLEDとの対応付けを行うことによ
り、はんだフィレット40表面の画素に対応した各微小
部位の角度を求めるものである。CCDカメラ34で撮
像された画像の画素とLEDとの対応付けは、以下のよ
うに行う。
Next, a method of determining the angle of each part of the solder fillet 40 using the specular reflection of light on the surface of the solder fillet 40 will be described. This method uses a lighting device 36 and a CC on the surface of the solder fillet 40.
After arranging the D camera 34 as shown in FIG.
The ED emits light, measures the brightness of the reflected light image, and specifies from which LED the light that is reflected from the surface of the solder fillet 40 and incident on the CCD camera 34 according to the angle of the surface of the solder fillet 40 is the light, By associating the pixels of the image picked up by the CCD camera 34 with the LEDs, the angle of each minute portion corresponding to the pixels on the surface of the solder fillet 40 is obtained. The correspondence between the pixels of the image captured by the CCD camera 34 and the LEDs is performed as follows.

【0031】図3(A)に示すように、LEDの輝度を
段階的に小さくした第1の発光パターンAで照明したと
き、CCDのある画素では、はんだフィレット40の表
面の角度に応じてi番目のLEDからの反射光像が撮像
される。このときのLEDの輝度をL1(i)とする。
また、図3(B)に示すように、LEDの輝度を第1の
発光パターンAとは逆に段階的に大きくした第2の発光
パターンBで照明したとき、光は第1の発光パターンA
で照明した場合と同一の光路でCCDカメラ34に入射
し、i番目のLEDからの反射光像が同一の画素で撮像
される。このときのLEDの輝度をL2(i)とする。
As shown in FIG. 3A, when the LED is illuminated with the first light emitting pattern A in which the luminance of the LED is reduced stepwise, at a certain pixel of the CCD, i is determined according to the angle of the surface of the solder fillet 40 according to the angle. The reflected light image from the LED is taken. The luminance of the LED at this time is defined as L1 (i).
Further, as shown in FIG. 3B, when the LED is illuminated with a second light emitting pattern B in which the luminance of the LED is increased stepwise, contrary to the first light emitting pattern A, light is emitted from the first light emitting pattern A.
In this case, the light enters the CCD camera 34 in the same optical path as when illuminated, and the reflected light image from the i-th LED is captured by the same pixel. The luminance of the LED at this time is defined as L2 (i).

【0032】i番目のLEDからの光が、はんだフィレ
ット40表面の微小部位で正反射してCCDカメラ34
へ入射するとき、はんだフィレット40表面の反射率を
rとすると、CCDカメラ34で撮像された反射光像の
輝度は、第1の発光パターンAでのL1(i)に対して
はr・L1(i)、第2の発光パターンBでのL2
(i)に対してはr・L2(i)となる。従って、得ら
れた2つの反射光像の輝度比は、{r・L1(i)}/
{r・L2(i)}、すなわちL1(i)/L2(i)
であり、i番目のLEDについて予め設定された2つの
パターンでの発光輝度比に等しい。従って、撮像した2
つの反射光像の輝度比により、CCDの入射位置の各々
(各画素の各々)で、撮像された反射光像に対応するL
EDを求めることができる。
Light from the i-th LED is specularly reflected at a minute portion on the surface of the solder fillet 40 and is reflected by the CCD camera 34.
When incident on the surface of the solder fillet 40, the reflectance of the reflected light image picked up by the CCD camera 34 is r · L1 with respect to L1 (i) in the first light emitting pattern A, where r is the reflectance of the surface of the solder fillet 40. (I) L2 in the second light emitting pattern B
For (i), r · L2 (i). Therefore, the luminance ratio of the two reflected light images obtained is {r · L1 (i)} /
{R · L2 (i)}, that is, L1 (i) / L2 (i)
, And is equal to the light emission luminance ratio in two patterns set in advance for the i-th LED. Therefore, the imaged 2
According to the luminance ratio of the two reflected light images, at each of the incident positions of the CCD (each of the pixels), L corresponding to the captured reflected light image is obtained.
ED can be determined.

【0033】このように、2つの発光パターンではんだ
フィレット40を照明して、CCDカメラ34で撮像し
た2つ反射光像の各画素における輝度比から、CCDカ
メラ34で受光した光線を出力したLEDの位置が分か
るので、その画素に対応するはんだフィレット40表面
の微小部位がどのLEDからの光を反射したかを特定す
ることができ、LEDの位置とCCDカメラ34の受光
位置(画素位置)との関係から、その微小部位における
法線ベクトルが基準面と成す角度βを求めることができ
る。
As described above, the solder fillet 40 is illuminated with the two light emission patterns, and the LED that outputs the light beam received by the CCD camera 34 is obtained from the luminance ratio of each pixel of the two reflected light images picked up by the CCD camera 34. Can be identified, it is possible to specify which LED has reflected light from the minute portion on the surface of the solder fillet 40 corresponding to that pixel, and the position of the LED and the light receiving position (pixel position) of the CCD camera 34 can be determined. From the relationship, the angle β formed by the normal vector at the minute portion with the reference plane can be obtained.

【0034】これにより、CCDカメラ34の視野内に
おいて、はんだフィレット40表面の角度分布を、例え
ば図5に示すように求めることができる。
Thus, within the field of view of the CCD camera 34, the angular distribution of the surface of the solder fillet 40 can be obtained, for example, as shown in FIG.

【0035】なお、予め設定された2つのパターンでの
輝度比によりLEDを特定するため、CCDカメラで撮
像することができる輝度範囲(ダイナミックレンジ)に
より光源であるLEDの個数が制限され、計測分解能が
制限されるが、複数の異なる露光条件で撮像を行い、各
露光条件下で撮像された複数の画像を合成することによ
り、CCDカメラのダイナミックレンジより広いダイナ
ミックレンジの画像を合成することができ、LEDの個
数を増やして計測分解能を向上させることができる。
Since the LEDs are specified by the luminance ratio of two patterns set in advance, the number of LEDs as light sources is limited by the luminance range (dynamic range) that can be picked up by the CCD camera, and the measurement resolution However, by capturing images under a plurality of different exposure conditions and combining a plurality of images captured under each exposure condition, an image having a dynamic range wider than the dynamic range of the CCD camera can be synthesized. The measurement resolution can be improved by increasing the number of LEDs.

【0036】次に、このはんだフィレット接触角計測シ
ステム10の接触角の計測手順を、図4に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。
Next, the procedure for measuring the contact angle of the solder fillet contact angle measuring system 10 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0037】ステップ100において、計測開始信号に
よりはんだ浴22を上昇させると、銅片30がはんだ浴
に浸り、銅片30とはんだ浴22とが接することによる
導通信号により測定が開始され、コンピュータ16から
照明駆動装置44を制御して照明装置36を第1の発光
パターンAで発光させる。ステップ102で、このとき
のはんだフィレット40の画像をCCDカメラ34によ
って撮像し、ステップ104で、各画素位置(x,y)
における反射光像の輝度Ia(x,y)をコンピュータ
16に取り込み、対数変換して輝度値Da(x,y)と
した後、画像データAとして記憶する。
In step 100, when the solder bath 22 is raised by the measurement start signal, the copper piece 30 is immersed in the solder bath, and the measurement is started by a conduction signal due to the contact between the copper piece 30 and the solder bath 22. To control the illumination driving device 44 to cause the illumination device 36 to emit light in the first light emission pattern A. In step 102, an image of the solder fillet 40 at this time is captured by the CCD camera 34, and in step 104, each pixel position (x, y)
The luminance Ia (x, y) of the reflected light image at is captured by the computer 16 and logarithmically converted into a luminance value Da (x, y), which is then stored as image data A.

【0038】次に、ステップ106で、コンピュータ1
6から照明駆動装置44を制御して、照明装置36を第
2の発光パターンBで発光させる。そして、ステップ1
08で、この時のはんだフィレット40の画像をCCD
カメラ34によって撮像し、ステップ110で、各画素
位置(x,y)における反射光像の輝度Ib(x,y)
をコンピュータ16に取り込み、対数変換して輝度値D
b(x,y)とした後、画像データBとして記憶する。
Next, at step 106, the computer 1
6 controls the illumination driving device 44 to cause the illumination device 36 to emit light in the second light emission pattern B. And step 1
08, the image of the solder fillet 40 at this time is stored in the CCD.
The image is captured by the camera 34, and in step 110, the luminance Ib (x, y) of the reflected light image at each pixel position (x, y)
Is input to the computer 16 and logarithmically converted to a luminance value D.
After b (x, y), it is stored as image data B.

【0039】次に、ステップ112において、記憶した
画像データA、B間で対応する画素における対数変換し
た輝度値の差(Da(x,y)−Db(x,y))を演
算し、差(Da(x,y)−Db(x,y))を各画素
についての反射光像の輝度比Ia/Ibに相当する値と
して記憶する。反射光像の輝度Ia、Ibを対数変換し
て輝度値Da、Dbとしたのは、輝度比に相当する値を
減算により求めるようにするためであり、減算により求
めた差を逆変換した値は反射光像の輝度比(Ia(x,
y)/Ib(x,y))に相当している。なお、上記で
は、差によって輝度比に相当する値を求める例について
説明したが、輝度Ia(x,y)、Ib(x,y)を対
数変換することなく記憶し、直接輝度比を求めるように
してもよい。
Next, in step 112, the difference (Da (x, y) -Db (x, y)) of the logarithmically converted luminance values of the corresponding pixels between the stored image data A and B is calculated. (Da (x, y) -Db (x, y)) is stored as a value corresponding to the luminance ratio Ia / Ib of the reflected light image for each pixel. The reason why the luminances Ia and Ib of the reflected light image are logarithmically converted into luminance values Da and Db is to obtain a value corresponding to the luminance ratio by subtraction, and a value obtained by inversely converting the difference obtained by the subtraction. Is the luminance ratio of the reflected light image (Ia (x,
y) / Ib (x, y)). In the above description, an example in which a value corresponding to the luminance ratio is obtained from the difference has been described. However, the luminances Ia (x, y) and Ib (x, y) are stored without logarithmic conversion, and the luminance ratio is directly obtained. It may be.

【0040】次に、ステップ114において、各画素位
置(x,y)に対応する反射点における法線ベクトルが
基準面と成す角度(はんだフィレット40の各部の角
度)を求める。角度は、反射光像の輝度差(Da(x,
y)−Db(x,y))の値から角度へ変換するルック
アップテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参
照することで求めることができる。このルックアップテ
ーブルは、はんだフィレット40の位置、照明装置36
の各LEDの位置、およびCCDカメラ34への入射位
置からキャリブレーションを行い作成する方法の他、は
んだフィレット40の位置に実際に色々な角度の面を置
いて取り込んだ画像データをもとに作成する方法があ
る。尚、はんだフィレット40、LED42、およびC
CDカメラ34への入射位置の位置関係は、はんだフィ
レット40の反射点、即ち、CCDカメラ34の画面上
の画素位置に応じて変化するので、以上の処理により、
CCDカメラ34で撮像した1画面の各画素に対応する
はんだフィレット40の各部の角度分布を得ることがで
きる。
Next, in step 114, the angle (the angle of each part of the solder fillet 40) between the normal vector at the reflection point corresponding to each pixel position (x, y) and the reference plane is determined. The angle is determined by the luminance difference (Da (x,
A look-up table for converting the value of (y) -Db (x, y)) into an angle is created in advance, and the look-up table can be obtained by referring to this table. This look-up table determines the position of the solder fillet 40,
In addition to the method of calibrating and creating from the positions of each LED and the position of incidence on the CCD camera 34, the method is created based on the image data captured by actually placing the surface of the solder fillet 40 at various angles. There is a way to do that. The solder fillet 40, the LED 42, and the C
Since the positional relationship of the incident position on the CD camera 34 changes according to the reflection point of the solder fillet 40, that is, the pixel position on the screen of the CCD camera 34, by the above processing,
The angle distribution of each part of the solder fillet 40 corresponding to each pixel of one screen captured by the CCD camera 34 can be obtained.

【0041】次に、ステップ116において、コンピュ
ータ16から照明駆動装置44を制御して照明装置36
を第3の発光パターンCで発光させる。ステップ118
で、このときのはんだフィレット40の画像をCCDカ
メラ34によって撮像し、ステップ120で、撮像した
画像をモニターに画像Cとして表示する。
Next, at step 116, the illumination driving device 44 is controlled from the computer 16 to control the illumination device 36.
Is emitted in the third emission pattern C. Step 118
Then, the image of the solder fillet 40 at this time is captured by the CCD camera 34, and the captured image is displayed as an image C on the monitor in step 120.

【0042】次に、ステップ122で、積分条件を設定
する。例えば、モニターに表示された画像Cから、フィ
レット先端部にフラックスが堆積しており、積分の開始
点として不適切と判断されるときは、その角度データを
無効データとして無視して演算に用いないようにし、フ
ラックス堆積部分の下側から積分を開始するように積分
開始点を設定する。また、フラックスの影響により誤っ
て求められたフィレット先端部の角度データを補正して
演算に用いるように積分条件を設定してもよい。
Next, at step 122, an integration condition is set. For example, from the image C displayed on the monitor, when flux is accumulated at the tip of the fillet and it is determined that the flux is inappropriate as a start point of integration, the angle data is ignored as invalid data and is not used in the calculation. In this way, the integration start point is set so that the integration starts from the lower side of the flux deposition portion. Further, the integration condition may be set so that the angle data of the tip portion of the fillet erroneously obtained due to the influence of the flux is corrected and used for the calculation.

【0043】積分条件の設定は、例えば、画像C内の画
素間に極端な濃度差があるときにその画素に対応する角
度データを無視して積分の開始点を設定したり、その角
度データを補正したりする、というように自動で行うこ
とができる。また、オペレータがモニターに表示された
画像Cを目視して、マニュアル操作で積分条件を入力す
るようにしてもよい。
The integration conditions can be set, for example, when there is an extreme density difference between the pixels in the image C, by ignoring the angle data corresponding to the pixel and setting the integration start point, or by setting the angle data. Correction can be performed automatically. Further, the operator may visually check the image C displayed on the monitor and manually input the integration condition.

【0044】ステップ124で、はんだフィレット40
の各部の角度が、設定された条件下で積分されて、はん
だフィレット40の3次元形状が演算される。ステップ
126で3次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
ステップ128で近似した直線または曲線と銅片表面と
の成す角度θが接触角として算出される。
At step 124, the solder fillet 40
Are integrated under the set conditions, and the three-dimensional shape of the solder fillet 40 is calculated. In step 126, the contour line of the three-dimensional shape is approximated by a straight line or a curve,
In step 128, the angle θ between the approximated straight line or curve and the copper piece surface is calculated as the contact angle.

【0045】積分条件の設定を行わずに求めた、はんだ
フィレットの各部位の角度の分布を図5に示す。この図
において、上下方向はフィレットの高さ方向を表し、左
右方向はフィレットの幅方向を表す。銅片30の表面に
形成されたはんだフィレット先端部にフラックスが溶融
して堆積していると、その部分での反射率が低下するの
で、周辺の角度値と連続性の無い角度値(例えば、図5
の上から4行目の中央の4つのデータ)を算出してしま
う。しかしながら、角度分布のみを見ていても、周辺の
角度値と連続性の無い角度値がフラックスの堆積に起因
して誤って求められたものか否かを判断することができ
ない。このため、この誤った角度を起点として図5の上
から下へと積分が行われ、はんだフィレット40の3次
元形状が算出された結果、図6に示すようにフィレット
先端部では誤った形状が算出されてしまう。
FIG. 5 shows the angle distribution of each part of the solder fillet obtained without setting the integration conditions. In this drawing, the up-down direction represents the height direction of the fillet, and the left-right direction represents the width direction of the fillet. If the flux is melted and deposited at the tip of the solder fillet formed on the surface of the copper piece 30, the reflectance at that portion is reduced, so that the peripheral angle value and the angle value having no continuity (for example, FIG.
(The four data in the middle of the fourth row from the top). However, even if only the angle distribution is viewed, it cannot be determined whether or not the angle value having no continuity with the peripheral angle value is erroneously obtained due to the accumulation of the flux. For this reason, the integration is performed from the top to the bottom in FIG. 5 with the wrong angle as a starting point, and the three-dimensional shape of the solder fillet 40 is calculated. As a result, as shown in FIG. Will be calculated.

【0046】一方、図7にモニタに表示された画像Cを
示すが、この画像Cを参照すれば、フィレット先端部に
フラックスの堆積による着色があり、この部分で入射光
が吸収されて反射率が低下したために誤った角度値が算
出されたことが分かる。従って、この部分の角度を読み
飛ばし、開始点を下側へずらして積分を行い算出したは
んだフィレット40の3次元形状を図8(B)に示す。
図から分かるように、算出された3次元形状は図8
(A)に示す実際のフィレット先端部の形状を適切に表
している。 (第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態
について説明する。第2の実施の形態は、図1に示すは
んだフィレット接触角計測システム10を用い、照明装
置36の駆動モードを、前述の第1パターン及び第2パ
ターンの2種類とし、第1のパターンで照明したときの
画像データ及び第2のパターンで照明したときの画像デ
ータのいずれかを選択して使用し、積分条件を設定する
ものである。
On the other hand, FIG. 7 shows an image C displayed on the monitor. Referring to this image C, the tip of the fillet is colored due to the accumulation of the flux, and the incident light is absorbed at this portion to reflect the light. It can be seen that an erroneous angle value was calculated due to a decrease in. Therefore, FIG. 8B shows the three-dimensional shape of the solder fillet 40 calculated by performing the integration by skipping the angle of this portion and shifting the starting point to the lower side.
As can be seen from the figure, the calculated three-dimensional shape is shown in FIG.
The shape of the actual fillet tip shown in FIG. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment uses the solder fillet contact angle measurement system 10 shown in FIG. 1 and sets the drive mode of the illumination device 36 to the two types of the first pattern and the second pattern described above, and illuminates with the first pattern. In this case, one of the image data when the illumination is performed and the image data when the illumination is performed in the second pattern is selected and used, and the integration condition is set.

【0047】次に、この第2の実施の形態のはんだフィ
レット接触角計測システム10の接触角の計測手順を、
図9に示すフローチャートに基づいて説明する。計測開
始信号によりはんだ浴22を上昇させると、銅片30が
はんだ浴に浸り、銅片30とはんだ浴22とが接するこ
とによる導通信号により測定が開始される。測定開始と
共に、第1の実施の形態のステップ100〜104と同
様にして、コンピュータ16から照明駆動装置44を制
御して照明装置36を第1の発光パターンAで発光させ
て、はんだフィレット40を照明し、はんだフィレット
40の画像をCCDカメラ34によって撮像し、各画素
位置(x,y)における反射光像の輝度Ia(x,y)
をコンピュータ16に取り込み、発光パターンAでの画
像データAとして記憶する。
Next, the procedure for measuring the contact angle of the solder fillet contact angle measuring system 10 according to the second embodiment will be described.
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the solder bath 22 is raised by the measurement start signal, the copper piece 30 is immersed in the solder bath, and the measurement is started by a conduction signal due to the contact between the copper piece 30 and the solder bath 22. At the same time as the start of the measurement, the computer 16 controls the illumination driving device 44 to cause the illumination device 36 to emit light in the first light emission pattern A in the same manner as steps 100 to 104 of the first embodiment, and the solder fillet 40 is The image of the solder fillet 40 is illuminated, and the image of the solder fillet 40 is captured by the CCD camera 34. The luminance Ia (x, y) of the reflected light image at each pixel position (x, y)
Is taken into the computer 16 and stored as image data A in the light emission pattern A.

【0048】次に、第1の実施の形態のステップ106
〜110と同様にして、コンピュータ16から照明駆動
装置44を制御して照明装置36を第2の発光パターン
Bで発光させて、はんだフィレット40を照明し、はん
だフィレット40の画像をCCDカメラ34によって撮
像し、各画素位置(x,y)における反射光像の輝度I
b(x,y)をコンピュータ16に取り込み、発光パタ
ーンBでの画像データBとして記憶する。
Next, step 106 of the first embodiment
110, the computer 16 controls the illumination driving device 44 to cause the illumination device 36 to emit light in the second light emitting pattern B, illuminate the solder fillet 40, and image the solder fillet 40 by the CCD camera 34. The image is taken and the luminance I of the reflected light image at each pixel position (x, y)
b (x, y) is taken into the computer 16 and stored as image data B in the light emission pattern B.

【0049】次に、ステップ211で、第1の発光パタ
ーンAで照明して得られた画像データと第2の発光パタ
ーンBで照明して得られた画像データとの間で対応する
画素における輝度比(Ia(x,y)/Ib(x,
y))を演算して記憶する。なお、上記では、商によっ
て輝度比を求める例について説明したが、各画素位置
(x,y)における反射光像の輝度を対数変換して記憶
し、差によって輝度比に相当する値を求めるようにして
もよい。
Next, at step 211, the luminance at the corresponding pixel between the image data obtained by illuminating with the first light emitting pattern A and the image data illuminated by the second light emitting pattern B The ratio (Ia (x, y) / Ib (x,
y)) is calculated and stored. In the above description, an example in which the luminance ratio is obtained by the quotient has been described. However, the luminance of the reflected light image at each pixel position (x, y) is logarithmically converted and stored, and a value corresponding to the luminance ratio is obtained from the difference. It may be.

【0050】次に、第1の実施の形態のステップ114
と同様にして、上記輝度比から各画素位置(x,y)に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度(はんだフィレット40の各部の角度)を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、CC
Dカメラ34で撮像した1画面の各画素に対応するはん
だフィレット40の各部の角度分布を得ることができ
る。
Next, step 114 of the first embodiment
In the same manner as described above, the angle (the angle of each part of the solder fillet 40) formed by the normal vector at the reflection point corresponding to each pixel position (x, y) with respect to the reference plane is determined from the luminance ratio. The angle can be determined by creating a look-up table for converting the luminance ratio of the reflected light image into an angle in advance and referring to this table. By the above processing, CC
The angle distribution of each part of the solder fillet 40 corresponding to each pixel of one screen captured by the D camera 34 can be obtained.

【0051】次に、ステップ212において、表示する
画像として、第1の発光パターンAで照明したときの画
像データを用いるか、第2の発光パターンBで照明した
ときの画像データを用いるかを選択し、ステップ214
で、第1の発光パターンAで照明したときの画像データ
が選択された場合には、画像データAに基づく画像P A
をモニタに表示し、第2の発光パターンBで照明したと
きの画像データが選択された場合には、画像データBに
基づく画像PBをモニタに表示する。
Next, in step 212, display is performed.
The image when illuminated with the first light emission pattern A
Using image data or illuminating with second emission pattern B
Whether to use the current image data, and
And the image data when illuminated with the first light emitting pattern A
Is selected, the image P based on the image data A A
Is displayed on the monitor, and is illuminated with the second light emission pattern B.
When the image data is selected, the image data B
Based image PBIs displayed on the monitor.

【0052】次に、第1の実施の形態のステップ122
〜128と同様にして、モニターに表示された画像PA
(または、画像PB)を確認し、積分条件が設定され、
はんだフィレット40の各部の角度が設定された条件下
で積分されて、はんだフィレット40の3次元形状が演
算され、3次元形状の輪郭線の近似直線と銅片表面との
成す角度θが接触角として算出される。
Next, step 122 of the first embodiment
To 128, the image P A displayed on the monitor.
(Or image P B ), and the integration conditions are set,
The angle of each part of the solder fillet 40 is integrated under the set conditions to calculate the three-dimensional shape of the solder fillet 40, and the angle θ between the approximate straight line of the three-dimensional shape contour and the copper piece surface is the contact angle. Is calculated as

【0053】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の3次元形状が適切に求められる。 (第3の実施の形態)次に、本発明の第3の実施の形態
について説明する。第3の実施の形態は、第2の実施の
形態と同様に、図1に示すはんだフィレット接触角計測
システム10を用い、照明装置36の駆動モードを、前
述の第1パターン及び第2パターンの2種類とし、第1
のパターンで照明したときの画像データ及び第2のパタ
ーンで照明したときの画像データのいずれかを選択して
使用し、積分条件を設定するものであるが、それぞれの
パターンで照明する際に複数の画像を撮像し、これらの
画像を合成して得られた合成画像を輝度比の演算及びモ
ニタへの表示に使用する点で、第2の実施の形態と相違
する。
Also in this embodiment, referring to the image displayed on the monitor, the tip of the fillet is colored due to the accumulation of the flux, and the incident light is absorbed at this portion and the reflectance is reduced. It can be seen that the value has been calculated. Therefore, if the angle of this portion is skipped, and the start point is shifted downward to perform integration and calculation, the actual three-dimensional shape of the tip of the fillet can be obtained appropriately. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment uses the solder fillet contact angle measurement system 10 shown in FIG. 1 and changes the drive mode of the lighting device 36 to the above-described first pattern and second pattern, as in the second embodiment. Two types, the first
Of the image data when illuminated by the pattern and the image data when illuminated by the second pattern are selected and used, and the integration condition is set. The second embodiment is different from the second embodiment in that a combined image obtained by capturing images of these images and combining these images is used for calculating a luminance ratio and displaying the image on a monitor.

【0054】次に、この第3の実施の形態のはんだフィ
レット接触角計測システム10の接触角の計測手順を、
図10に示すフローチャートに基づいて説明する。ステ
ップ200において、第1の実施の形態のステップ10
0〜104と同様にして、コンピュータ16から照明駆
動装置44を制御して照明装置36を第1の発光パター
ンAで発光させて、はんだフィレット40を照明し、照
明開始から所定時間T Sの間のはんだフィレット40の
画像をCCDカメラ34によって撮像し、各画素位置
(x,y)における反射光像の輝度IaS(x,y)を
コンピュータ16に取り込み、発光パターンAでの照明
時間が短い画像データASとして記憶する。
Next, the solder filler according to the third embodiment will be described.
The procedure for measuring the contact angle of the let contact angle measurement system 10 is as follows.
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Stay
In step 200, step 10 of the first embodiment is performed.
0 to 104, the computer 16
The lighting device 36 is controlled by the first light emitting pattern
A to emit light to illuminate the solder fillet 40,
Predetermined time T from the start of light SBetween the solder fillets 40
An image is captured by the CCD camera 34, and each pixel position
The luminance Ia of the reflected light image at (x, y)S(X, y)
Take in the computer 16 and illuminate with the light emission pattern
Image data A with short timeSTo be stored.

【0055】次のステップ202で、第1の実施の形態
のステップ100〜104と同様にして、コンピュータ
16から照明駆動装置44を制御して照明装置36を第
1の発光パターンAで発光させて、はんだフィレット4
0を照明し、照明開始から所定時間TL(>TS)の間の
はんだフィレット40の画像をCCDカメラ34によっ
て撮像し、各画素位置(x,y)における反射光像の輝
度IaL(x,y)をコンピュータ16に取り込み、発
光パターンAでの照明時間が長い画像データA Lとして
記憶する。
In the next step 202, the first embodiment
Computer in the same manner as steps 100 to 104 of
The lighting device 36 is controlled by the
Light is emitted by the light emitting pattern A of No. 1 and the solder fillet 4
0 for a predetermined time T from the start of lighting.L(> TSBetween)
The image of the solder fillet 40 is captured by the CCD camera 34.
And the brightness of the reflected light image at each pixel position (x, y)
Degree IaL(X, y) is taken into the computer 16 and issued.
Image data A with long illumination time in light pattern A LAs
Remember.

【0056】次に、ステップ204で、第1の実施の形
態のステップ106〜110と同様にして、コンピュー
タ16から照明駆動装置44を制御して照明装置36を
第2の発光パターンBで発光させて、はんだフィレット
40を照明し、照明開始から所定時間TLの間のはんだ
フィレット40の画像をCCDカメラ34によって撮像
し、各画素位置(x,y)における反射光像の輝度Ib
L(x,y)をコンピュータ16に取り込み、発光パタ
ーンBでの照明時間が長い画像データBLとして記憶す
る。
Next, in step 204, the computer 16 controls the illumination driving device 44 to cause the illumination device 36 to emit light in the second light emission pattern B in the same manner as in steps 106 to 110 of the first embodiment. Then, the solder fillet 40 is illuminated, an image of the solder fillet 40 is taken by the CCD camera 34 for a predetermined time T L from the start of illumination, and the luminance Ib of the reflected light image at each pixel position (x, y) is obtained.
L (x, y) is taken into the computer 16 and stored as image data B L having a long illumination time in the light emission pattern B.

【0057】次のステップ206において、第1の実施
の形態のステップ106〜110と同様にして、コンピ
ュータ16から照明駆動装置44を制御して、照明装置
36を第2の発光パターンBで発光させて、はんだフィ
レット40を照明し、照明開始から所定時間TSの間の
はんだフィレット40の画像をCCDカメラ34によっ
て撮像し、各画素位置(x,y)における反射光像の輝
度IbS(x,y)をコンピュータ16に取り込み、発
光パターンBでの照明時間が短い画像データB Sとして
記憶する。
In the next step 206, the first execution
In the same manner as in steps 106 to 110 in the form of
The lighting drive device 44 from the computer 16
36 in the second light emitting pattern B, and the solder
Illuminate the let 40, and a predetermined time TSBetween
The image of the solder fillet 40 is captured by the CCD camera 34.
And the brightness of the reflected light image at each pixel position (x, y)
Degree IbS(X, y) is taken into the computer 16 and issued.
Image data B with short illumination time in light pattern B SAs
Remember.

【0058】次に、ステップ208において、画像デー
タAS、AL間で対応する画素における合成画像の輝度I
mix(x,y)を演算する。この場合、照明時間が長
い場合(時間TL)の画像データALから得られる輝度が
飽和していない場合には、時間TLの輝度IaL(x,
y)を合成画像の輝度Iamix(x,y)とし、照明時
間が長い場合の画像データALから得られる輝度が飽和
している場合には、照明時間が短い場合(時間TS)の
画像データASから得られる輝度と照明時間の比R(TL
/TS)との積(IaS(x,y)×R)を合成画像の輝
度Iamix(x,y)とする。この合成画像の輝度Ia
mix(x,y)を合成画像データAMIXとして記憶する。
Next, at step 208, the luminance I of the composite image at the pixel corresponding to the image data A S and A L is calculated.
Calculate a mix (x, y). In this case, when the brightness obtained from the image data A L when the lighting time is long (time T L) is not saturated, the luminance Ia L (x time T L,
y) is the luminance Ia mix (x, y) of the composite image, and when the luminance obtained from the image data A L when the illumination time is long is saturated, when the illumination time is short (time T S ) image data a ratio of the resulting brightness and illumination time from S R (T L
/ T s ) (Ia s (x, y) × R) is defined as the luminance Ia mix (x, y) of the composite image. The luminance Ia of this composite image
mix (x, y) is stored as composite image data A MIX .

【0059】次に、ステップ210で、上記と同様にし
て、画像データBS、BL間で対応する画素における合成
画像の輝度Ibmix(x,y)を演算し、この合成画像
の輝度Ibmix(x,y)を合成画像データBMIXとして
記憶する。
Next, at step 210, the luminance Ib mix (x, y) of the composite image at the corresponding pixel between the image data B S and B L is calculated in the same manner as described above, and the luminance Ib of this composite image is calculated. mix (x, y) is stored as composite image data B MIX .

【0060】次に、第2の実施の形態のステップ211
と同様にして、第1の発光パターンAで照明して得られ
た合成画像データと第2の発光パターンBで照明して得
られた合成画像データとの間で対応する画素における輝
度比を演算して記憶する。異なる照明条件下で撮像され
た複数の画像を合成することにより、CCDカメラのダ
イナミックレンジより広いダイナミックレンジの画像を
合成することができるので、合成画像データ(AMIX
MIX)の組合せから、輝度比を演算するのが好まし
い。なお、上記では、商によって輝度比を求める例につ
いて説明したが、各画素位置(x,y)における反射光
像の輝度を対数変換して記憶し、差によって輝度比に相
当する値を求めるようにしてもよい。
Next, step 211 of the second embodiment
In the same manner as described above, the luminance ratio at the corresponding pixel is calculated between the composite image data obtained by illuminating with the first light emitting pattern A and the synthetic image data illuminated by the second light emitting pattern B And memorize. By synthesizing a plurality of images captured under different lighting conditions, an image having a dynamic range wider than the dynamic range of the CCD camera can be synthesized. Therefore, from the combination of the synthesized image data (A MIX and B MIX ), It is preferable to calculate the luminance ratio. In the above description, an example in which the luminance ratio is obtained by the quotient has been described. However, the luminance of the reflected light image at each pixel position (x, y) is logarithmically converted and stored, and a value corresponding to the luminance ratio is obtained from the difference. It may be.

【0061】次に、第1の実施の形態のステップ114
と同様にして、上記輝度比から各画素位置(x,y)に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度(はんだフィレット40の各部の角度)を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、CC
Dカメラ34で撮像した1画面の各画素に対応するはん
だフィレット40の各部の角度分布を得ることができ
る。
Next, step 114 of the first embodiment
In the same manner as described above, the angle (the angle of each part of the solder fillet 40) formed by the normal vector at the reflection point corresponding to each pixel position (x, y) with respect to the reference plane is determined from the luminance ratio. The angle can be determined by creating a look-up table for converting the luminance ratio of the reflected light image into an angle in advance and referring to this table. By the above processing, CC
The angle distribution of each part of the solder fillet 40 corresponding to each pixel of one screen captured by the D camera 34 can be obtained.

【0062】次に、ステップ212において、表示する
画像として、第1の発光パターンAで照明したときの画
像データ(AS、AL)を用いるか、第2の発光パターン
Bで照明したときの画像データ(BS、BL)を用いるか
を選択する。
Next, in step 212, as an image to be displayed, image data (A S , A L ) illuminated by the first luminous pattern A is used, or the image data illuminated by the second luminous pattern B is used. Select whether to use the image data (B S , B L ).

【0063】次に、ステップ214で、第1の発光パタ
ーンAで照明したときの画像データが選択された場合に
は、合成画像データAMIXに基づく合成画像PMAをモニ
タに表示し、第2の発光パターンBで照明したときの画
像データが選択された場合には、合成画像データBMIX
に基づく合成画像PMBをモニタに表示する。なお、合成
画像データAMIXまたは合成画像データBMIXのデータ幅
がモニタのデータ幅(通常は8ビット)を超える場合
は、画像データを圧縮して使用する。
Next, at step 214, if the image data when illuminated with the first emission pattern A is selected, displays the synthesized image P MA based on the composite image data A MIX on the monitor, the second When the image data when the illumination is performed with the light emission pattern B is selected, the composite image data B MIX
Displays the composite image P MB based on the monitor. When the data width of the composite image data A MIX or the composite image data B MIX exceeds the data width of the monitor (usually 8 bits), the image data is compressed and used.

【0064】上記では、照明時間が短い場合の画像デー
タ(ASまたはBS)と照明時間が長い場合の画像データ
(ALまたはBL)とを合成して合成画像データ(AMIX
またはBMIX)を演算し、合成画像データ(AMIXまたは
MIX)に基づく合成画像(PMAまたはPMB)をモニタ
に表示する例について説明したが、ステップ212にお
いて、照明時間が短い場合の画像データ(ASまたは
S)又は照明時間が長い場合の画像データ(ALまたは
L)を選択してそのまま使用しても良い。画像データ
(AS、BS、AL、またはBL)をそのまま使用する場合
には、ステップ214で、使用するデータに対応して、
画像データASに基づく画像PSA、画像データALに基づ
く画像PLA、画像データBSに基づく画像PSB、及び画
像データBLに基づく画像PLBをのいずれかをモニタに
表示する。
In the above description, the image data (A S or B S ) when the illumination time is short and the image data (A L or B L ) when the illumination time is long are synthesized and the synthesized image data (A MIX ) is obtained.
Or B MIX ) is calculated and a composite image ( PMA or P MB ) based on the composite image data (A MIX or B MIX ) is displayed on the monitor. The image data (A S or B S ) or the image data (A L or B L ) when the illumination time is long may be selected and used as it is. If the image data (A S , B S , A L , or B L ) is to be used as it is, in step 214, corresponding to the data to be used,
One of an image P SA based on the image data A S , an image P LA based on the image data A L , an image P SB based on the image data B S , and an image P LB based on the image data B L is displayed on a monitor.

【0065】次に、第1の実施の形態のステップ122
〜128と同様にして、モニターに表示された画像PMA
(または、画像PSA、画像PLA、画像PMB、画像PSB
及び画像PLBのいずれかの画像)を確認し、積分条件が
設定され、はんだフィレット40の各部の角度が設定さ
れた条件下で積分されて、はんだフィレット40の3次
元形状が演算され、3次元形状の輪郭線の近似直線と銅
片表面との成す角度θが接触角として算出される。
Next, step 122 of the first embodiment
Image P MA displayed on the monitor in the same manner as
(Or image P SA , image P LA , image P MB , image P SB ,
And any one of the images PLB ), the integration conditions are set, the angles of the respective portions of the solder fillet 40 are integrated under the set conditions, and the three-dimensional shape of the solder fillet 40 is calculated. The angle θ between the approximate straight line of the three-dimensional contour and the copper piece surface is calculated as the contact angle.

【0066】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の3次元形状が適切に求められる。 (第4の実施の形態)第3の実施の形態では、第1の発
光パターンAで照明したときの画像データ(AS、AL
及び第2の発光パターンBで照明したときの画像データ
(BS、BL)のいずれかを選択する例について説明した
が、第4の実施の形態は、図11に示すように、図10
のステップ212に代えて、画像データ(AS、AL)と
画像データ(BS、BL)からなる総ての画像データを使
用して合成画像データを演算するステップ216を設け
たものである。その他の点は、第3の実施の形態と同様
であるため、同一ステップには同じ符号を付して説明を
省略する。
Also in this embodiment, referring to the image displayed on the monitor, the tip of the fillet is colored due to the accumulation of the flux, and the incident light is absorbed at this portion and the reflectance is reduced. It can be seen that the value has been calculated. Therefore, if the angle of this portion is skipped, and the start point is shifted downward to perform integration and calculation, the actual three-dimensional shape of the tip of the fillet can be obtained appropriately. (Fourth Embodiment) In the third embodiment, image data (A S , A L ) when illuminated by the first light emitting pattern A is used.
Although an example in which one of the image data (B S , B L ) when illuminated by the second light emitting pattern B is selected has been described, the fourth embodiment is configured as shown in FIG.
Instead of the step 212, a step 216 of calculating the composite image data using all the image data composed of the image data (A S , A L ) and the image data (B S , B L ) is provided. is there. The other points are the same as in the third embodiment, and therefore, the same steps are denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.

【0067】本実施の形態では、ステップ216で、合
成画像データAMIXと合成画像データBMIXとを更に合成
した合成画像データMMIXを演算し、ステップ214
で、得られた合成画像データMMIXに基づく合成画像P
MABをモニタに表示する。
In this embodiment, in step 216, the composite image data M MIX obtained by further synthesizing the composite image data A MIX and the composite image data B MIX is calculated.
And a composite image P based on the obtained composite image data M MIX
Display MAB on the monitor.

【0068】合成画像データMMIXは、記憶した合成画
像データAMIX、BMIX間で対応する画素における合成画
像の輝度Imix(x,y)に関するデータである。合成
画像の輝度Imix(x,y)は、第1の発光パターンA
での合成画像の輝度Iamix(x,y)と第2の発光パ
ターンBでの合成画像の輝度Ibmix(x,y)との和
(Iamix(x,y)+Ibmix(x,y))として演算
することができる。または、第1の発光パターンAでの
合成画像の輝度Iamix(x,y)と第2の発光パター
ンBでの合成画像の輝度Ibmix(x,y)のうち大き
い方の値(Max(Iamix(x,y),Ibmix(x,
y)))を合成画像の輝度Imix(x,y)として演算
することができる。なお、合成画像データMMIXのデー
タ幅がモニタのデータ幅(通常は8ビット)を超える場
合は、画像データを圧縮して使用する。
The composite image data M MIX is data relating to the luminance I mix (x, y) of the composite image at the pixel corresponding to the stored composite image data A MIX and B MIX . The luminance I mix (x, y) of the composite image is the first light emission pattern A
(Ia mix (x, y) + Ib mix (x, y) of the luminance Ia mix (x, y) of the composite image at the second emission pattern B and the luminance Ib mix (x, y) of the composite image at the second light emission pattern B )). Alternatively, the larger value (Max () of the luminance Ia mix (x, y) of the composite image in the first light emission pattern A and the luminance Ib mix (x, y) of the composite image in the second light emission pattern B Ia mix (x, y), Ib mix (x, y
y))) can be calculated as the luminance I mix (x, y) of the composite image. If the data width of the composite image data M MIX exceeds the data width of the monitor (usually 8 bits), the image data is compressed and used.

【0069】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の3次元形状が適切に求められる。
Also in this embodiment, referring to the image displayed on the monitor, the tip of the fillet is colored due to the accumulation of the flux, and the incident light is absorbed at this portion and the reflectance is reduced. It can be seen that the value has been calculated. Therefore, if the angle of this portion is skipped, and the start point is shifted downward to perform integration and calculation, the actual three-dimensional shape of the tip of the fillet can be obtained appropriately.

【0070】以上の通り、第1〜4の実施の形態では、
はんだフィレットを照明して画像を撮像し、その画像を
モニタに表示してはんだフィレット表面の反射率を観察
するので、角度値がフラックスの堆積などの光学的な計
測を阻害する要因により誤って求められたか否かを判断
することができ、誤って求められたデータを読み飛ばす
等して積分の開始点を決定し、決定された開始点から積
分を行い、はんだフィレットの3次元形状を算出するこ
とにより、フィレットの3次元形状を適切に求めること
ができ、はんだの銅片への接触角θを光学的に精度良く
計測することができる。
As described above, in the first to fourth embodiments,
An image is captured by illuminating the solder fillet, and the image is displayed on a monitor to observe the reflectivity of the solder fillet surface, so the angle value is incorrectly obtained due to factors that obstruct optical measurement such as flux accumulation. It is possible to determine whether or not the solder fillet has been obtained, determine the starting point of integration by skipping data obtained by mistake, etc., perform integration from the determined starting point, and calculate the three-dimensional shape of the solder fillet. Accordingly, the three-dimensional shape of the fillet can be appropriately determined, and the contact angle θ of the solder to the copper piece can be optically accurately measured.

【0071】特に、第2〜第4の実施の形態では、照明
パターンが2種類で済むため、計測工程が簡略化され、
計測時間も短縮できる。
In particular, in the second to fourth embodiments, since only two types of illumination patterns are required, the measurement process is simplified,
Measurement time can also be reduced.

【0072】また、第3の実施の形態では、第1の発光
パターンAで照明したときの画像データ(AS、AL)及
び第2の発光パターンBで照明したときの画像データ
(BS、BL)を使用した合成画像データを用いて積分条
件を設定する例について説明し、第4の実施の形態で
は、第1の発光パターンAで照明したときの画像データ
(AS、AL)及び第2の発光パターンBで照明したとき
の画像データ(BS、BL)の両方を使用した合成画像デ
ータを用いて積分条件を設定する例について説明した
が、1つの装置内で、画像データ(AS、AL)及び画像
データ(BS、BL)のいずれかを選択して使用するか、
合成画像データを使用するかを、選択できるように構成
してもよい。
In the third embodiment, the image data (A S , A L ) when illuminated by the first light emitting pattern A and the image data (B S ) when illuminated by the second light emitting pattern B , B L ), an example of setting an integration condition using composite image data is described. In the fourth embodiment, image data (A S , A L ) when illuminated with the first light emission pattern A is described. ) And an example of setting the integration condition using composite image data using both image data (B S , B L ) when illuminated with the second light-emitting pattern B has been described. Either the image data (A S , A L ) or the image data (B S , B L ) is selected and used,
You may be comprised so that selection can be made whether to use composite image data.

【0073】なお、第1〜4の実施の形態では、本発明
の接触角計測装置を、メニスコ装置の板状または棒状の
母材に形成されたはんだフィレットの接触角計測に適用
した例について説明したが、チップ部品の部品端子に形
成されたはんだフィレット、挿入型リード部品のリード
に形成されたはんだフィレット、及び表面実装型リード
部品のリードに形成されたはんだフィレットの接触角計
測にも適用することができるほか、インク等の他の液状
物の接触角計測にも適用することができる。
In the first to fourth embodiments, examples in which the contact angle measuring device of the present invention is applied to the measurement of the contact angle of a solder fillet formed on a plate-like or rod-like base material of a menisco device will be described. However, the present invention is also applied to the measurement of the contact angle of the solder fillet formed on the component terminal of the chip component, the solder fillet formed on the lead of the insertion type lead component, and the solder fillet formed on the lead of the surface mount type lead component. In addition, the present invention can be applied to measurement of a contact angle of another liquid such as ink.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、フィレットを照明して
反射光像を得て、得られた反射光像と演算されたフィレ
ット各部の角度とに基づいて、フィレットの3次元形状
を演算するので、フィレット先端部近傍に、例えば母材
表面の反射率の低下等フィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、正確なフィレット
の3次元形状を算出することができ、この3次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができる、という効果が得られる。
According to the present invention, a fillet is illuminated to obtain a reflected light image, and a three-dimensional shape of the fillet is calculated based on the obtained reflected light image and the calculated angle of each part of the fillet. Therefore, even when there is a factor near the tip of the fillet that hinders accurate measurement of the angle of the fillet, such as a decrease in the reflectance of the surface of the base material, an accurate three-dimensional shape of the fillet can be calculated. By obtaining the contact angle θ from the three-dimensional shape, the effect that the contact angle θ of the liquid material can be obtained with high accuracy can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1及び第2の実施の形態のはんだフィレット
接触角計測システムの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solder fillet contact angle measurement system according to first and second embodiments.

【図2】CCDカメラの配置位置を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an arrangement position of a CCD camera.

【図3】対象物の各部位の角度を求める原理を説明する
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a principle of obtaining angles of respective parts of an object.

【図4】第1の実施の形態の接触角の計測手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for measuring a contact angle according to the first embodiment.

【図5】補正前の画像データから求めたはんだフィレッ
トの各部位の角度βの分布図である。
FIG. 5 is a distribution diagram of an angle β of each part of a solder fillet obtained from image data before correction.

【図6】図5の角度βの分布に基づいて算出されたはん
だフィレットの3次元形状を示す図である。
6 is a diagram illustrating a three-dimensional shape of a solder fillet calculated based on the distribution of the angle β in FIG. 5;

【図7】モニタに表示された画像Cを模式的に示す模式
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing an image C displayed on a monitor.

【図8】(A)は実際のフィレット先端部の形状を示す
概略図であり、(B)は補正後の角度に基づいて積分を
行い算出したはんだフィレットの3次元形状を示すずで
ある。
FIG. 8A is a schematic diagram showing an actual shape of a tip portion of a fillet, and FIG. 8B is a view schematically showing a three-dimensional shape of a solder fillet calculated by integrating based on a corrected angle.

【図9】第2の実施の形態の接触角の計測手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure for measuring a contact angle according to the second embodiment.

【図10】第3の実施の形態の接触角の計測手順を示す
フローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure for measuring a contact angle according to the third embodiment.

【図11】第4の実施の形態の接触角の計測手順を示す
フローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure for measuring a contact angle according to the fourth embodiment.

【図12】メニスコグラフ法において形成されるはんだ
フィレットを示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing a solder fillet formed by the meniscograph method.

【符号の説明】 10 はんだフィレット接触角計測システム 12 はんだフィレット形成部 14 光学計測部 16 コンピュータ 18 設置板 22 はんだ浴 30 母材 34 CCDカメラ 36 照明装置 38 レンズ 40 はんだフィレット 42 LED(発光ダイオード) 44 照明駆動装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solder fillet contact angle measuring system 12 Solder fillet forming unit 14 Optical measuring unit 16 Computer 18 Installation plate 22 Solder bath 30 Base material 34 CCD camera 36 Lighting device 38 Lens 40 Solder fillet 42 LED (light emitting diode) 44 Lighting drive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高尾 尚史 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA31 AA53 CC26 FF01 FF04 GG07 GG11 HH01 JJ03 JJ19 JJ26 LL22 NN02 PP11 QQ03 QQ14 QQ17 QQ24 QQ25 QQ26 QQ31 RR06 SS02 SS13 4E080 AA01 AB10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Takao 41-cho, Chukumi-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-term (reference) 2F065 AA31 AA53 CC26 FF01 FF04 GG07 GG11 HH01 JJ03 JJ19 JJ26 LL22 NN02 PP11 QQ03 QQ14 QQ17 QQ24 QQ25 QQ26 QQ31 RR06 SS02 SS13 4E080 AA01 AB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液状物により母材に形成されたフィレット
を照明するように配列された複数の発光部を備える照明
手段と、 各発光部の輝度がそれぞれ異なる第1のパターン、各発
光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第1のパターンとは異
なる第2のパターン、及びフィレットを拡散照明する第
3のパターンでフィレットが照明されるように前記照明
手段を制御する照明制御手段と、 フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、 フィレットを第1のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた反射光像の輝度と、フィレットを第2のパタ
ーンで照明したときの撮像により得られた反射光像の輝
度との比に基づいて、フィレット各部の角度を演算する
角度演算手段と、 フィレットを第3のパターンで照明したときの反射光像
と、演算されたフィレット各部の角度と、に基づいて、
フィレットの3次元形状を演算する形状演算手段と、 演算されたフィレットの3次元形状に基づいて、液状物
の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた接触角
計測装置。
An illumination means comprising a plurality of light emitting portions arranged so as to illuminate a fillet formed on a base material with a liquid material, a first pattern in which the light emitting portions have different luminances, Illumination control means for controlling the illumination means so that the fillet is illuminated with a second pattern having different luminances and different from the first pattern, and a third pattern for diffusely illuminating the fillet; and reflection from the fillet. Imaging means for imaging a light image; luminance of a reflected light image obtained by imaging the fillet in the first pattern; and reflected light obtained by imaging the fillet in the second pattern. An angle calculating means for calculating the angle of each part of the fillet based on a ratio with the brightness of the image; a reflected light image when the fillet is illuminated with the third pattern; Based on the angle of each part of the fillet,
A contact angle measuring device comprising: shape calculating means for calculating a three-dimensional shape of a fillet; and contact angle calculating means for calculating a contact angle of a liquid material based on the calculated three-dimensional shape of the fillet.
【請求項2】前記形状演算手段は、フィレットを第3の
パターンで照明したときの反射光像に応じて積分条件を
設定してフィレットの3次元形状を演算する請求項1に
記載の接触角計測装置。
2. The contact angle according to claim 1, wherein said shape calculating means calculates a three-dimensional shape of the fillet by setting an integration condition according to a reflected light image when the fillet is illuminated with a third pattern. Measuring device.
【請求項3】前記形状演算手段は、フィレットを第3の
パターンで照明したときの反射光像に基づいて設定され
た積分の開始点以前のデータを読み飛ばして、前記3次
元形状を演算する請求項2に記載の接触角計測装置。
3. The three-dimensional shape is calculated by skipping data before a start point of integration set based on a reflected light image when the fillet is illuminated with a third pattern. The contact angle measuring device according to claim 2.
【請求項4】液状物により母材に形成されたフィレット
を照明するように配列された複数の発光部を備える照明
手段と、 各発光部の輝度がそれぞれ異なる第1のパターン、及び
各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第1のパターンと
は異なる第2のパターンでフィレットが照明されるよう
に前記照明手段を制御する照明制御手段と、 フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、 フィレットを第1のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた反射光像の輝度と、フィレットを第2のパタ
ーンで照明したときの撮像により得られた反射光像の輝
度との比に基づいて、フィレット各部の角度を演算する
角度演算手段と、 フィレットを第1のパターンで照明したときの第1の反
射光像及びフィレットを第2のパターンで照明したとき
の第2の反射光像のいずれか一方に基づいて得られた光
像、または、第1の反射光像と第2の反射光像とを合成
して得られた光像と、演算されたフィレット各部の角度
と、に基づいて、フィレットの3次元形状を演算する形
状演算手段と、 演算されたフィレットの3次元形状に基づいて、液状物
の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた接触角
計測装置。
4. An illuminating means having a plurality of light-emitting portions arranged to illuminate a fillet formed on a base material with a liquid material, a first pattern in which the light-emitting portions have different luminances, and each light-emitting portion. Illumination control means for controlling the illumination means so that the fillet is illuminated in a second pattern different from the first pattern, an imaging means for imaging a reflected light image from the fillet, and a fillet. Based on the ratio between the luminance of the reflected light image obtained by imaging when the first pattern is illuminated and the luminance of the reflected light image obtained by imaging when the fillet is illuminated by the second pattern, Angle calculating means for calculating the angle of each part of the fillet; a first reflected light image when the fillet is illuminated with the first pattern and a second reflected light image when the fillet is illuminated with the second pattern And a light image obtained by combining the first reflected light image and the second reflected light image based on one of the two reflected light images, and the calculated fillet components And a contact angle calculating means for calculating a contact angle of a liquid material based on the calculated three-dimensional shape of the fillet. Contact angle measuring device.
【請求項5】前記液状物により母材に形成されたフィレ
ットが、はんだ液によりメニスコ装置の板状または棒状
の母材に形成されたはんだフィレット、はんだ液により
チップ部品の部品端子に形成されたはんだフィレット、
はんだ液により挿入型リード部品のリードに形成された
はんだフィレット、及びはんだ液により表面実装型リー
ド部品のリードに形成されたはんだフィレットのいずれ
かである請求項1〜4のいずれか1項に記載の接触角計
測装置。
5. A fillet formed on a base material by said liquid material is formed on a plate-shaped or rod-shaped base material of a menisco apparatus by a solder liquid, and is formed on a component terminal of a chip component by a solder liquid. Solder fillet,
The solder fillet formed on the lead of the insertion type lead component by the solder liquid, or the solder fillet formed on the lead of the surface mount type lead component by the solder liquid. Contact angle measuring device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010243222A (en) * 2009-04-02 2010-10-28 Hitachi High-Technologies Corp Autoanalyzer
JP2016109443A (en) * 2014-12-02 2016-06-20 日本電信電話株式会社 Shape estimation device, method and program for estimating shape
CN110744161A (en) * 2019-09-30 2020-02-04 上海航天设备制造总厂有限公司 Automatic tin machine that wards off of electric connector based on three-dimensional laser scanning

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