JP2002312764A - 金属薄板製品の検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属薄板からなる製品を落射照明下で画像入
力して検査する際、該製品に微小角度の変形が生じてい
る場合でも正確に検査できるようにする。 【解決手段】 金属薄板からなる検査対象物を、同軸落
射照明下で撮像手段により画像入力（ステップ１）し、
得られる検査画像（Ａ）を画像処理して検査する際、予
め、変形がない正常表面に相当する正常輝度と、変形に
相当する所定範囲の変形輝度とを設定しておくととも
に、前記検査画像上で、前記変形輝度の範囲内の画素を
変形部候補として抽出し（ステップ２）、所定の基準数
以上集まっている領域が存在するか否かの面積判定を行
い（ステップ３）、存在する場合、それを変形領域と判
定し、該変形領域に含まれる画素の輝度を平均して平均
輝度を算出し、該平均輝度の前記正常輝度からの輝度平
均値低下量を算出し（ステップ４）、該低下量を考慮し
て、前記変形領域をグレー処理や２値化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にリードフレー
ム等の金属薄板からなる製品を画像入力して検査する際
に適用して好適な金属薄板製品の検査方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の配線として利用されるリードフ
レーム等の金属薄板製品は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段
により画像入力（撮像）し、入力された画像を基にパタ
ーンマッチング等の処理を行うことにより欠陥の検出が
行われている。

【０００３】このような画像処理による欠陥検出を行う
ために、撮像手段により製品を画像入力する際に使用す
る照明方法としては、図１５に模式的に示すような検査
対象物（製品）の上方に配されているカメラの光軸に対
して斜め方向から照射する斜光照明がある。ところが、
この斜光照明には、製品に形成されている貫通孔のエッ
ジ部にテーパがついている場合に、そのエッジ部を欠陥
と誤検出するおそれがある。

【０００４】そこで、このような問題が生じないよう
に、図１６に模式的に示すように、カメラの光軸上に配
されているハーフミラーにより照明光を反射させて、該
光軸と同方向から照明する同軸落射照明を使用すること
が考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような同軸落射照明を使用する場合には、前記図１６に
相当する図１７に示すように、検査対象物に曲がり（変
形）があって、表面が光軸に直交する面に対して、例え
ば２〜３度又はそれ以下の微小な傾斜が生じているだけ
でも、正常な状態を図１８（Ａ）に、傾斜した状態を同
図（Ｂ）に示すように、入力画像上では金属部分の輝度
が低下することになる。

【０００６】一方、図１９（Ａ）、（Ｂ）に、窪みから
なる欠陥が生じている金属薄板の平面図と断面図のイメ
ージを示すように、このような欠陥部分を検査する場合
には、これを同軸落射照明下で撮像し、得られる検査画
像を２値化して２値画像として欠陥部を抽出することが
行われている。同図（Ｃ）は、この検査画像のイメージ
を、同図（Ｄ）は２値画像のイメージをそれぞれ示して
いる。この図（Ｃ）の検査画像から明らかなように、上
記図１８（Ｂ）のように変形により金属面が傾斜してい
る場合の輝度の低下は、欠陥の場合と画像上では区別が
付かないことから、パターンマッチング等により欠陥検
出を行う際には誤検出の原因となる。特に、金属薄板は
微小な変形が生じることが多いので、上記理由により輝
度の低下があると、原因となっている変形箇所を人手で
矯正する等の処置を施した後に再検査等が必要となるこ
とから、検査のスループットが低下するという問題もあ
る。

【０００７】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、金属薄板製品を落射照明下で画像入
力して検査する際、該製品に変形が生じている場合で
も、画像処理により正確に検査することができる金属薄
板製品の検査方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属薄板から
なる検査対象物を、同軸落射照明下で撮像手段により撮
像し、得られる検査画像を画像処理して検査する金属薄
板製品の検査方法において、予め、変形がない正常表面
に相当する正常輝度と、変形に相当する所定範囲の変形
輝度とを設定しておくとともに、前記検査画像上で、前
記変形輝度の範囲内の画素が、所定の基準数以上集まっ
ている領域が存在する場合、それを変形領域と判定し、
該変形領域に含まれる画素の輝度を平均して平均輝度を
算出し、該平均輝度の前記正常輝度からの変化量を考慮
して、前記変形領域を画像処理することにより、前記課
題を解決したものである。

【０００９】本発明は、又、金属薄板からなる検査対象
物を、同軸落射照明下で撮像手段により撮像し、得られ
る検査画像を画像処理して検査する金属薄板製品の検査
装置において、予め、変形がない正常表面に相当する正
常輝度と、変形に相当する所定範囲の変形輝度とを設定
しておく手段と、前記検査画像上で、前記変形輝度の範
囲内の画素が、所定の基準数以上集まっている領域が存
在する場合、それを変形領域と判定する手段と、該変形
領域に含まれる画素の輝度を平均して平均輝度を算出す
る手段と、該平均輝度の前記正常輝度からの変化量を考
慮して、前記変形領域を画像処理する手段とを備えるこ
とにより、同様に前記課題を解決したものである。

【００１０】即ち、本発明においては、金属薄板からな
る製品を同軸落射照明下で撮像した検査画像上で、変形
に起因して輝度が変化している変形領域については、そ
の変化量を考慮して画像処理を行うようにしたので、変
形箇所を誤って欠陥として検出することを確実に防止す
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】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。

【００１２】図１は、本発明に係る一実施形態の検査装
置の全体を示す概略斜視図、図２はその制御系の概要を
示すブロック図である。

【００１３】本実施形態の検査装置は、検査対象物であ
るリードフレームＷが収納されているバッファ１０と、
該バッファ１０内のリードフレームＷを、矢印方向に移
動可能な検査ステージ１２に載せるロボット（ローダ
ー）１４と、検査ステージ１２上のリードフレームＷを
撮像して検査画像を入力するラインセンサカメラ（撮像
手段）１６と、ラインセンサカメラ１６による撮像時に
視野範囲をカメラ１６と同じ側から光ファイバを介して
照らす照明部１８と、ラインセンサカメラ１６により入
力される検査画像を処理して欠陥検査を行う画像処理部
２０と、装置全体の動作を制御する制御部２２とを備え
ている。

【００１４】又、この検査装置では、前記エリアセンサ
カメラ１６が両方向矢印で示すようにＸ方向、これに直
交するＹ方向、これら両方向に直交するＺ方向のそれぞ
れに進退動可能になっている。又、前記エリアセンサカ
メラ１６を含む画像入力部では、図３に、拡大して模式
的に示すように、前記図１６の場合と同様に、ハーフミ
ラー２４によりリードフレームＷに対して同軸落射照明
を使用することができるようになっている。

【００１５】本実施形態の検査装置は、金属薄板からな
るリードフレーム（製品）を、同軸落射照明下で撮像手
段により撮像し、得られる検査画像を画像処理して検査
することができるようになっており、前記画像処理部２
０には、予め変形がない正常表面に相当する正常輝度
と、変形に相当する所定範囲の変形輝度とを設定してお
く手段と、前記検査画像上で、前記変形輝度の範囲内の
画素が、所定の基準数以上集まっている領域が存在する
場合には、それを変形領域と判定する手段と、該変形領
域に含まれる画素の輝度を平均して平均輝度を算出する
手段と、該平均輝度の前記正常輝度からの変化量を考慮
して、前記変形領域を画像処理する手段とが、それぞれ
ソフトウエアにより実現されている。

【００１６】次に、本実施形態の作用を図４のフローチ
ャートに従って説明する。但し、図４には理解を容易に
するために、各ステップの処理に対応する（Ａ）〜
（Ｅ）のイメージ図を併記した。

【００１７】まず、前記図１６に相当する図５に示すよ
うに、リードフレームＷを、その上方に位置するライン
センサカメラ１６により、その光軸上に配されているハ
ーフミラー２４により照明光を反射させて同軸落射照明
下で撮像する。その際、ラインセンサカメラ１６をリー
ドフレームＷの所定範囲にわたって移動させながら走査
することにより、図６にイメージを示すような画像を入
力することができる。この例では、網掛け部分に変形又
は欠陥が生じているとする。

【００１８】このように入力した画像上では、上記のよ
うなリードフレームＷにおいて、平坦な正常面に対して
わずかながら傾斜している変形箇所が存在すると、輝度
が減少し、図７に２５６階調の場合の輝度ヒストグラム
を示すように、傾斜角が大きくなるほど減小の程度が大
きくなる。そこで、各角度毎に輝度の平均値を取ると、
図８に示すような傾向のグラフを得ることができる。即
ち、変形のない場合の輝度を１とした時の製品（ワー
ク）の傾きと輝度の平均値の相対的変化との関係が示さ
れているように、傾きが増加するに従い、輝度の平均値
が減小する。そこで、ある一定値以下の輝度の画素は、
後の検査に影響する変形とみなす。しかし、それだけで
は背景と誤認するので、背景に相当する輝度値を設定
し、図中矢印で示した範囲を変形に相当する輝度として
予め設定しておく。

【００１９】その後、前記ラインセンサカメラ１６によ
り検査対象のリードフレームＷを撮像して検査画像を入
力する（ステップ１）。ここでは、便宜上、検査画像が
前記図６の入力画像と同一であるとして説明する。

【００２０】上記のようにして入力された画像画像につ
いて、図９にイメージを示すように、変形に相当する輝
度を持つ画素を検出し、変形部（箇所）の候補を抽出す
る（ステップ２）とともに、各候補について面積判定を
行なう（ステップ３）。即ち、このような画素が一定の
基準数以上集まって存在するか否かにより、中央の網か
け領域は変形箇所に相当すると判定し、下側の小さい矩
形部分は基準数より少ないため、変形箇所としない。な
お、この判定の基準面積（画素数）は、予め実験的に決
定しておく。

【００２１】上記の面積判定で変形箇所に相当するとさ
れた領域については、図１０に示すように全画素の輝度
の平均を計算して平均輝度値を求め、変形のない傾きが
０度の部分の輝度で割った比率を変形部輝度低下量（変
化量）として求める（ステップ４）。

【００２２】そして、欠陥検査、測定等の処理を２値化
して行う場合には、図１１に示すように上記低下量を正
常部の２値化に使用する閾値に乗じた値を、変形領域を
２値化する際の閾値として使用する。このように閾値を
下げる補正を行うことにより、しなかった場合と併せて
図１２にイメージを示すように、リードフレームのパタ
ーンを正確に抽出することができる。一方、入力画像上
の変形領域の輝度を、図１３に示すように、同じく上記
低下量の逆数を乗じた値に上げてグレー処理を行う場合
には、図１４に示すように検査対象物全体をパターンマ
ッチングによる検査等に適した輝度に補正することが可
能となる。

【００２３】前記図４の（Ａ）〜（Ｅ）には、以上の処
理結果を別な例についてまとめて示してある。この図か
ら、所定面積以上は変形とし、それより小さいものを欠
陥として正確に検出できることが分る。

【００２４】以上詳述した本実施形態によれば、同軸落
射照明を使用してリードフレームを撮像する場合、微小
な傾きが生じている変形箇所についても、検査に適した
画像を得ることができるようになる。従って、製造工程
等において変形が頻繁に生じたとしても、その変形が原
因で検査のスループットが顕著に低下することを防止で
きるようになる。

【００２５】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。

【００２６】例えば、本発明に係る検査装置の具体的な
構成は、前記実施形態に示したものに限定されない。
又、撮像手段はエリアセンサカメラであってもよい。
又、前記実施形態では、変化量として、平均輝度の正常
輝度に対する比率を使用したが、差分を使用するように
してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
金属薄板からなる製品を落射照明下で画像入力して検査
する際、該製品に変形が生じている場合でも、画像処理
により正確に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態の検査装置の全体を示
す概略斜視図

【図２】上記検査装置の制御部の概要を示すブロック図

【図３】上記検査装置の画像入力部を拡大して示す概略
正面図

【図４】実施形態の作用を示すフローチャート及びイメ
ージ図

【図５】実施形態の画像入力部のイメージを示す説明図

【図６】入力画像の一例のイメージを示す説明図

【図７】製品の傾きに起因して画像上で変化する輝度の
ヒストグラムを示す線図

【図８】製品の傾きと輝度平均値の関係を示す線図

【図９】変形箇所が撮像された検査画像のイメージを示
す説明図

【図１０】輝度のシフト量の計算手順を示す説明図

【図１１】変形領域について２値化の閾値を補正するイ
メージを示す線図

【図１２】２値化時に閾値を補正する効果を示す説明図

【図１３】変形領域の輝度を補正するグレー処理のイメ
ージを示す線図

【図１４】グレー処理の効果を示す説明図

【図１５】斜光照明による画像入力のイメージを示す説
明図

【図１６】同軸落射照明による画像入力のイメージを示
す説明図

【図１７】同軸落射照明下で変形している検査対象物を
撮像しているイメージを示す説明図

【図１８】製品の傾きに起因する画像上の輝度の変化を
示す説明図。

【図１９】検査対象物上の欠陥とその検査画像の関係を
示す説明図

【符号の説明】

Ｗ…リードフレーム（検査対象物） １０…バッファ １２…検査ステージ １４…ロボット １６…ラインセンサカメラ １８…照明部 ２０…画像処理部 ２２…制御部 ２４…ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── 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 牛草 昌人 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） 2G051 AA37 AA62 AB03 AB07 AB10 AC21 CA04 CB01 EA11 EB02 GD02 5B057 AA03 BA02 CA12 CA16 DA08 DB02 DC22 5L096 BA03 CA02 FA02 FA14 FA54 GA28

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属薄板からなる検査対象物を、同軸落射
   照明下で撮像手段により撮像し、得られる検査画像を画
   像処理して検査する金属薄板製品の検査方法において、 予め、変形がない正常表面に相当する正常輝度と、変形
   に相当する所定範囲の変形輝度とを設定しておくととも
   に、 前記検査画像上で、前記変形輝度の範囲内の画素が、所
   定の基準数以上集まっている領域が存在する場合、それ
   を変形領域と判定し、 該変形領域に含まれる画素の輝度を平均して平均輝度を
   算出し、 該平均輝度の前記正常輝度からの変化量を考慮して、前
   記変形領域を画像処理することを特徴とする金属薄板製
   品の検査方法。
2. 【請求項２】前記画像処理がパターンマッチングである
   場合、前記変形領域の輝度を前記変化量を考慮して補正
   することを特徴とする請求項１に記載の金属薄板製品の
   検査方法。
3. 【請求項３】前記画像処理が、前記検査画像の２値化で
   ある場合、前記変形領域を２値化する際、正常表面に使
   用する閾値に対して前記変化量を考慮した閾値を使用す
   ることを特徴とする請求項１に記載の金属薄板製品の検
   査方法。
4. 【請求項４】前記変化量が、前期平均輝度の前期正常輝
   度に対する比率又は差分であることを特徴とする請求項
   １に記載の金属薄板製品の検査方法。
5. 【請求項５】金属薄板からなる検査対象物を、同軸落射
   照明下で撮像手段により撮像し、得られる検査画像を画
   像処理して検査する金属薄板製品の検査装置において、 予め、変形がない正常表面に相当する正常輝度と、変形
   に相当する所定範囲の変形輝度とを設定しておく手段
   と、 前記検査画像上で、前記変形輝度の範囲内の画素が、所
   定の基準数以上集まっている領域が存在する場合、それ
   を変形領域と判定する手段と、 該変形領域に含まれる画素の輝度を平均して平均輝度を
   算出する手段と、 該平均輝度の前記正常輝度からの変化量を考慮して、前
   記変形領域を画像処理する手段と、を備えたことを特徴
   とする金属薄板製品の検査装置。