JP2005038178A - Inspection apparatus for reference mark of inspection object - Google Patents
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Description
本発明は、プリント基板などの検査対象物に設けられた基準マークの重心位置を検出する基準マーク検出装置などに関するものである。 The present invention relates to a reference mark detection device that detects the position of the center of gravity of a reference mark provided on an inspection object such as a printed circuit board.
一般に、プリント基板には、その表面に基準マークとなるものが設けられている。この基準マークは、プリント基板検査装置のステージ上に正確にプリント基板が取り付けられているか否かを検出できるようにしたものであり、また、そのプリント基板の伸縮状態なども検出できるようにしたものである。具体的には、例えば、一の基準マークのみを検出する場合は、そのステージ上の基準マークの位置のみを検出し、また、二つの基準マークを検出する場合は、そのプリント基板の角度ずれを検出する。さらに、三つ以上の基準マークの位置を検出する場合は、これらマークの位置や角度ずれの他、プリント基板形成時に生じた基材の伸縮状態なども検出する。この基準マークの重心位置を検出する方法に関しては、下記の特許文献1などに記載されたものが存在する。
In general, a printed board is provided with a reference mark on its surface. This reference mark is designed to detect whether or not the printed circuit board is accurately mounted on the stage of the printed circuit board inspection apparatus, and to detect the expansion / contraction state of the printed circuit board. It is. Specifically, for example, when detecting only one reference mark, only the position of the reference mark on the stage is detected, and when detecting two reference marks, the angle deviation of the printed circuit board is detected. To detect. Further, when detecting the positions of three or more reference marks, in addition to the positions and angular deviations of these marks, the expansion / contraction state of the base material generated during the formation of the printed circuit board is also detected. As a method for detecting the position of the center of gravity of the reference mark, there is one described in
この特許文献1に記載されている基準マークの重心位置検出方法は、一般に面積重心法と称されるものを用いたもので、プリント基板に設けられた基準マークを撮像し、基準マークを構成する全ての画素のx座標の総和を求める。そして、そのx座標の総和を基準マークの面積で除することによって基準マークのx座標の重心位置を求め、また、同様にy座標の総和を求めて基準マークの面積で除することによって基準マークのy座標の重心位置を求めるようにしたものである。
ところで、このような基準マークは、プリント基板の形成段階においてその輪郭部分に欠けや変形を生ずることがある。ところが、従来の面積重心法などでは、基準マークを構成する画素のx座標の総和およびy座標の総和を求めてその重心を求めるようにしているため、基準マークの輪郭部分に欠けや変形などを生じていた場合は、その重心位置にずれを生じてしまうことになる。さらに、この面積重心法では基準マークの全ての画素のx座標の総和やy座標の総和を算出するようにしているため、計算量が多くなって処理時間が長くなってしまうという問題を有していた。 By the way, such a fiducial mark may be chipped or deformed in the contour portion in the printed circuit board formation stage. However, in the conventional area centroid method or the like, the sum of the x coordinates and the sum of the y coordinates of the pixels constituting the reference mark is obtained to obtain the center of gravity. If it has occurred, the position of the center of gravity will be displaced. Furthermore, since the area centroid method calculates the sum of the x-coordinates and the sum of the y-coordinates of all the pixels of the reference mark, there is a problem that the calculation amount increases and the processing time becomes long. It was.
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、基準マークの輪郭部分に欠けや変形を生じていた場合であっても迅速かつ確実にその重心位置を検出できるような装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-described problem, and provides an apparatus capable of detecting the center of gravity position quickly and reliably even when the outline portion of the reference mark is missing or deformed. It is for the purpose.
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、基準マークを有する検査対象物の表面を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された基準マークの画像を二値化する二値化手段と、あらかじめ基準マークに対する内側の輝度検出領域と外側の輝度検出領域を記憶する記憶手段と、この内側の輝度検出領域の輝度と外側の輝度検出領域の輝度との差が最大となる位置を検出する位置検出手段とを備え、この検出された位置における内側の輝度検出領域もしくは外側の輝度検出領域もしくはその間の中間領域の形状に基づいて基準マークの重心位置を検出するように構成する。 That is, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an imaging unit that images the surface of an inspection object having a reference mark, and a binarization unit that binarizes an image of the reference mark captured by the imaging unit Storage means for storing an inner luminance detection region and an outer luminance detection region with respect to the reference mark in advance, and a position where the difference between the luminance of the inner luminance detection region and the outer luminance detection region is maximized. Position detection means, and configured to detect the position of the center of gravity of the reference mark based on the shape of the inner luminance detection region, the outer luminance detection region, or the intermediate region therebetween in the detected position.
このように構成すれば、基準マークを検出する際、基準マークの輪郭部分に欠けや変形を生じていても、その欠けや変形を生じている部分の画素を認識することなくその重心位置を検出しているので、重心位置にずれを生ずることがなくなる。また、基準マークの全体の画素情報を用いていないため、小さな計算量で迅速にその基準マークの重心位置を検出することができるようになる。 With this configuration, when detecting the reference mark, even if the outline portion of the reference mark is chipped or deformed, the center of gravity position is detected without recognizing the pixel of the chipped or deformed portion. As a result, the center of gravity is not displaced. Further, since pixel information of the entire reference mark is not used, the center of gravity position of the reference mark can be quickly detected with a small amount of calculation.
また、好ましい実施態様として、前記内側の輝度検出領域の形状を、基準マークの輪郭部分よりも内側に存在するリング状の形状とする。 As a preferred embodiment, the inner luminance detection region is shaped like a ring that exists inside the contour portion of the reference mark.
このように構成すれば、その基準マークの内側にスルーホールなどが設けられている場合であっても、そのスルーホール以外のマーク領域の輝度を検出することができるので、内側リング領域と外側リング領域との輝度差を大きく確保して正確に重心位置を検出することができるようになる。また、リング状領域の画素情報に基づいて重心位置を検出するので、基準マーク全体の画素情報に基づいて重心位置を検出する場合に比べて格段に計算量を少なくすることができるようになる。 According to this configuration, even if a through hole is provided inside the reference mark, the brightness of the mark area other than the through hole can be detected. Therefore, the inner ring area and the outer ring can be detected. It is possible to accurately detect the position of the center of gravity while ensuring a large luminance difference from the region. In addition, since the barycentric position is detected based on the pixel information of the ring-shaped region, it is possible to significantly reduce the amount of calculation compared to the case where the barycentric position is detected based on the pixel information of the entire reference mark.
本発明は、基準マークを有するプリント基板の表面を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された基準マークの画像を二値化する二値化手段と、あらかじめ基準マークに対する内側の輝度検出領域と外側の輝度検出領域を記憶する記憶手段と、この内側の輝度検出領域の輝度と外側の輝度検出領域の輝度との差が最大となる位置を検出する位置検出手段とを備え、この検出された位置における内側の輝度検出領域もしくは外側の輝度検出領域もしくはその間の中間領域の形状に基づいて基準マークの重心位置を検出するようにしたので、その基準マークの輪郭部分に欠けや変形を生じていた場合であっても、迅速かつ確実にその重心位置を検出することができるようになる。 The present invention relates to an image pickup means for picking up an image of the surface of a printed circuit board having a reference mark, a binarization means for binarizing an image of the reference mark picked up by the image pickup means, and a luminance detection area inside the reference mark in advance. And a storage means for storing the outer brightness detection area, and a position detection means for detecting a position where the difference between the brightness of the inner brightness detection area and the brightness of the outer brightness detection area is maximized. The center of gravity of the reference mark is detected based on the shape of the inner luminance detection area, the outer luminance detection area, or the intermediate area in between, so that the outline portion of the reference mark is missing or deformed. Even in such a case, the center of gravity position can be detected quickly and reliably.
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。この実施形態におけるプリント基板検査装置1は、図1に示すように、基準マーク20bを設けたプリント基板2bに対し、そのプリント基板2bの基準マーク20bを撮像し、この基準マーク20bの画像を前処理する。そして、あらかじめ欠けや変形などを生じていない正規のプリント基板2aの基準マーク20aに対して、図3に示すように、その輪郭部分21よりも小径となる内側リング領域22、および、大径となる外側リング領域23を設定しておき、その撮像されたプリント基板2bの所定の位置における内側リング領域22および外側リング領域23の輝度毎の画素数を計数する。そして、順次この特定位置から内側リング領域22および外側リング領域23を螺旋状に移動させ、所定範囲内における移動が完了した場合に、その内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度の差が最大となる位置を抽出する。そして、その内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度の差が最大となった位置の内側リング領域22と外側リング領域23との中間領域24の形状に基づいてその基準マーク20bの重心位置Gを検出するようにしたものである。以下、本実施の形態の詳細について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the printed circuit
図1は、本実施形態に係るプリント基板検査装置1の構成を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit
撮像手段3は、検査に際してあらかじめ基準となるデータを生成するためのプリント基板2a(以下、「基準プリント基板」と称する)、もしくは、検査対象となるプリント基板2bの表面を撮像するもので、あらかじめマウスなどの入力手段7によってディスプレイ8を見ながら入力設定された撮像領域Aの画像を取得する。この実施形態では、撮像手段3は、一般のプリント基板検査装置に使用されるように、斜め方向から光を照射し、その反射光をCCDカメラなどによって受光するように構成される。なお、このCCDカメラはCMOSカメラやラインセンサなどによって構成することも可能である。
The imaging means 3 images the surface of a printed circuit board 2a (hereinafter referred to as “reference printed circuit board”) for generating reference data in advance for inspection or a printed circuit board 2b to be inspected. An image of the imaging area A that is input and set is obtained while viewing the
前処理部4は、このCCDカメラによって撮像されたプリント基板2a、2bの画像について、A/D変換処理などを行い、この変換処理されたデータを一旦画像メモリ5に記憶する。この画像メモリ5には二値化手段6が接続される。
The preprocessing
二値化手段6は、この画像メモリ5に記憶されているプリント基板2a、2bの画像について、輝度毎の画素数を計数する。この二値化に際しては、まず、図2(b)に示すように、撮像された画像に対する輝度とその画素数の関係を示すヒストグラムを生成する。このヒストグラムを生成する際、図2(a)に示すように、撮像された画像には基準マーク20a、20bとなる金属部分(明となる部分)と基材部分25a、25b(暗となる部分)が存在するため、明るい側の正規分布と暗い側の正規分布が連続して存在することになる。このため、本実施形態では、これらの正規分布のそれぞれのピークとなる部分P1、P2に対してこの平均値P0を閾値として設定し、この閾値P0を用いて撮像された画像を白画像と黒画像に二値化する。
The binarizing means 6 counts the number of pixels for each luminance of the images of the printed circuit boards 2a and 2b stored in the
内側領域設定手段9は、図3(a)に示すように、正規の基準マーク20aの輪郭部分21よりも小径となる内側リング領域22を設定する。この内側リング領域22の設定に際しては、まず、正規の基準マーク20aに対して二値化処理を行い、この二値化された画像のうち基準マーク20aに対応する領域を縮小処理する。そして、更に、この縮小処理された領域を縮小することによって一定の幅を有する内側リング領域22を設定する。
As shown in FIG. 3A, the inner region setting means 9 sets an
また、外側領域設定手段10は、この内側領域設定手段9と同様に、正規の基準マーク20aの輪郭部分21よりも大径となる外側リング領域23を設定する。この外側リング領域23の設定に際しては、まず、正規の基準マーク20aに対して二値化処理を行い、この二値化された画像のうち基準マーク20aに対応する領域を拡大処理する。そして、更に、この拡大処理された領域を拡大することによって中間領域24の外側に一定の幅を有する外側リング領域23を設定する。そして、このように設定された内側リング領域22および外側リング領域23に関する情報は、記憶手段16に記憶される。
Further, the outer region setting means 10 sets the
検査領域設定手段11は、マウスなどの入力手段7によって設定された矩形状の撮像領域A内において基準マーク20a、20bを探索するための初期位置Oなどを設定する。具体的には、まず、初期位置Oにおいては、マウスで設定された撮像領域Aの中心位置を原点Oとして、その原点Oを中心とする内側リング領域22および外側リング領域23内の輝度毎の画素数を計数する。そして、順次、その原点から所定画素分ずつ図3(b)に示すように螺旋状にその内側リング領域22および外側リング領域23を移動させ、その領域内の輝度毎の画素数を計数する。この輝度毎の画素数の計数は、計数手段12によって計数される。
The inspection area setting unit 11 sets an initial position O for searching for the reference marks 20a and 20b in the rectangular imaging area A set by the input unit 7 such as a mouse. Specifically, first, at the initial position O, the center position of the imaging area A set with the mouse is set as the origin O, and the brightness is set for each luminance in the
計数手段12は、検査領域設定手段11によって順次螺旋状に移動させられた内側リング領域22および外側リング領域23内の輝度毎の画素数を計数する。そして、この輝度毎の画素数に関する情報を、その計数を行った内側リング領域22および外側リング領域23の位置情報とともに記憶手段16に記憶する。
The
平均値算出手段13は、この計数手段12によって計数された輝度毎の画素数に基づき、その内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度を算出する。この平均輝度に関する情報は、その内側リング領域22や外側リング領域23の位置情報とともに記憶手段16に記憶される。
The average value calculating means 13 calculates the average brightness of the
最大輝度検出手段14は、記憶手段16に記憶されている各内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度の差を算出し、そして、すべての内側リング領域22と外側リング領域23の輝度の差のうち、最大となる位置を出力する。
The maximum
重心位置検出手段15は、最大輝度検出手段14によって検出された位置に基づき、その位置における内側リング領域22と外側リング領域23の中間領域24を抽出する。通常、基準マーク20a、20bの内側に内側リング領域22が完全に含まれている場合、内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度は最大値となり、その内側リング領域22と外側リング領域23の間の中間領域24に基準マーク20bの輪郭部分21が存在することになる。このため、この中間領域24の重心位置を検出すれば、それが基準マーク20bの重心位置Gとなる。
Based on the position detected by the maximum
次に、このように構成されたプリント基板検査装置1における基準マークの重心位置検出フローについて図4および図5を用いて説明する。なお、説明に際しては、まず、基準となる正規のプリント基板2aに基づいて内側リング領域22および外側リング領域23に関する情報を設定する方法を図4に説明し、その後、検査対象となるプリント基板2bの基準マーク20bの重心位置Gを検出するフローを図に説明する。
Next, the flow of detecting the center of gravity of the reference mark in the printed circuit
<内側リング領域・外側リング領域の生成フロー>
まず、欠けや変形などを生じていない基準マーク20aを有するプリント基板2aをセットし、その基準プリント基板2aの表面に光りを照射してその表面に設けられた画像を取得する(ステップT1)。この際、マウスなどの入力手段7によってディスプレイ8を見ながら基準マーク20aを有する撮像領域Aを設定し、この領域Aの画像を撮像する。この取得された画像を前処理手段4によってA/D変換し(ステップT2)、その変換された画像情報を画像メモリ5に書き込む。そして、その輝度毎の画素数を計数し、図2(b)に示すようなヒストグラムを生成する(ステップT3)。次いで、この生成されたヒストグラムの各ピーク値P1およびP2からその平均値P0を算出し、それを閾値P0として撮像した画像を白画像と黒画像に二値化処理する(ステップT4)。そして、この二値化処理された画像のうち、基準マーク20aに対応する部分について、まず、あらかじめ設定された縮小倍率を積算して内側リング領域22の外周部を設定し、また、そこから更に所定の縮小倍率を積算して内側リング領域22の内周部を設定する(ステップT5)。また、これと同様に、あらかじめ設定された拡大倍率を積算して外側リング領域23の内周部を設定し、また、そこから更に拡大倍率を積算して外側リング領域23の外周部を設定する(ステップT6)。そして、このように設定された内側リング領域22および外側リング領域23に関する情報を記憶手段16に記憶し(ステップT7)、その後、その基準プリント基板2aを取り外して、検査対象となるプリント基板2bの基準マーク20bの重心位置Gを検出できるようにする。
<Flow of generating inner ring area and outer ring area>
First, the printed circuit board 2a having the reference mark 20a that is not chipped or deformed is set, and the surface of the reference printed circuit board 2a is irradiated with light to obtain an image provided on the surface (step T1). At this time, the imaging area A having the reference mark 20a is set while viewing the
<検査対象となるプリント基板の検査処理>
次に、検査対象となるプリント基板2bの基準マーク20bの重心位置Gを検出する方法について説明する。まず、検査対象となるプリント基板2bの基準マーク20bの重心位置Gを検出する場合も同様に、そのプリント基板2bをプリント基板検査装置1にセットし、そのプリント基板2bの表面に光を照射してその表面画像を撮像する(ステップT10)。この場合も同様に、マウスなどの入力手段7によってディスプレイ8を見ながら基準マーク20bを有する撮像領域Aの画像を撮像する。そして、この取得された画像を前処理手段によってA/D変換し(ステップT11)、その情報を画像メモリ5に書き込む。次に、この取得した画像に基づき、初期設定された位置Oを中心とする内側リング領域22の輝度毎の画素数を計数して平均値を算出するとともに、外側リング領域23の輝度毎の画素数を計数してその平均値を算出する(ステップT12)。そして、図3(b)に示すように、この初期設定Oされた位置を基準として螺旋状に数画素ずつ内側リング領域22および外側リング領域23を移動させ、各位置における輝度毎の画素数を計数して同様に輝度の平均値を算出する(ステップT12〜T13)。そして、撮像領域A内における全ての内側リング領域22および外側リング領域23の輝度の平均値の算出が終わると、これらの各位置における内側リング領域22の平均輝度と外側リング領域23の平均輝度のうち差が最大となる位置を検出する(ステップT14)。そして、この位置における内側リング領域22と外側リング領域23の間の中間領域24に実際の基準マーク20bの輪郭部分21が存在しているとみなして、その中間領域24の重心位置Gを算出する(ステップT15)。
<Inspection process of printed circuit board to be inspected>
Next, a method for detecting the gravity center position G of the
このように上記実施形態によれば、あらかじめ基準マーク20aに対する内側リング領域22と外側リング領域23を設定しておき、基準マーク20bを有するプリント基板2bの表面を撮像して二値化した後、順次、この内側リング領域22と外側リング領域23の平均輝度が最大となる位置を検出して基準マーク20bの重心位置Gを検出するようにしたので、基準マーク20bの輪郭部分21に欠けや変形などを生じている場合であっても、正確にその重心位置Gを求めることができるようになる。また、従来のように基準マーク20bすべての画素の情報を取得してその重心位置を検出する必要がないため、計算量を少なくして迅速にその重心位置Gを検出することができるようになる。
As described above, according to the embodiment, the
また、この実施の形態では、内側の輝度検出領域および外側の輝度検出領域の形状としてリング形状のものを設定したので、基準マーク20a、20bの内側全体に輝度検出領域を設定した場合に比べて格段に計算量を少なくすることができる。また、内側の輝度検出領域をリング状にしているため、その基準マーク20bの中心部分にスルーホールなどが存在している場合であっても、その部分の輝度を考慮することなく正確に基準マーク20bの重心位置Gを検出することができるようになる。
In this embodiment, the inner luminance detection area and the outer luminance detection area are ring-shaped, so that the luminance detection area is set on the entire inner side of the reference marks 20a and 20b. The amount of calculation can be significantly reduced. In addition, since the inner luminance detection area has a ring shape, even if a through hole or the like exists in the center portion of the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.
例えば、上記実施の形態では、内側の輝度検出領域としてリング形状のものを用いたが、これに限らず、他の形状の輝度検出領域を設定するようにしても良い。この場合、例えば、図6に示すように、外側の輝度検出領域23のみをリング状に構成し、また、内側の輝度検出領域220を中空でない円形状に構成するようにしても良い。
For example, in the above embodiment, a ring-shaped area is used as the inner luminance detection area. However, the present invention is not limited to this, and a luminance detection area having another shape may be set. In this case, for example, as shown in FIG. 6, only the outer
また、上記実施の形態では、基準マーク20a、20bの形状として円形状のものを用いて説明したが、これに限らず、図7に示すような矩形状20cのものを用いても良い。この場合も同様に、内側の輝度検出領域および外側の輝度検出領域を種々の形にすることができ、例えば、矩形状の基準マーク20cの中心部分にスルーホール26が存在している場合は、内側の輝度検出領域221を円形のリング状に構成し、一方、外側の輝度検出領域230は基準マーク20cの輪郭形状に対応させて矩形のリング状に構成しても良い。 In the above-described embodiment, the reference marks 20a and 20b have been described using circular shapes. However, the shape of the reference marks 20a and 20b is not limited to this, and a rectangular shape 20c as shown in FIG. Similarly, in this case, the inner luminance detection region and the outer luminance detection region can have various shapes. For example, when the through hole 26 exists in the center portion of the rectangular reference mark 20c, The inner luminance detection region 221 may be configured as a circular ring, while the outer luminance detection region 230 may be configured as a rectangular ring corresponding to the contour shape of the reference mark 20c.
さらに、上記実施の形態では、基準プリント基板2aの基準マーク20aの表面を撮像し、これから内側リング領域22および外側リング領域23の設定するようにしているが、これに限らず、直接キーボードなどの入力手段を介してこれらの領域を設定するようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the surface of the reference mark 20a of the reference printed circuit board 2a is imaged, and the
加えて、上記実施の形態では、プリント基板2bの基準マーク20bの重心位置を検出する場合について説明したが、これに限らず、検査対象物全般の重心位置を検出する場合に適用することができる。
In addition, in the above-described embodiment, the case where the center of gravity position of the
1・・・プリント基板検査装置
2a、2b・・・プリント基板(2a:基準プリント基板、2b:検査対象となるプリント基板)
3・・・撮像部
4・・・前処理部
5・・・画像メモリ
6・・・二値化手段
7・・・入力手段
8・・・ディスプレイ
9・・・内側領域設定手段
10・・・外側領域設定手段
11・・・検査領域設定手段
12・・・計数手段
13・・・平均値算出手段
14・・・位置検出手段
15・・・最大輝度位置検出手段
16・・・記憶手段
P0・・・閾値
P1・・・第一の輝度
P2・・・第二の輝度
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (2)
この撮像手段によって撮像された基準マークの画像を二値化する二値化手段と、
あらかじめ基準マークに対する内側の輝度検出領域と外側の輝度検出領域を記憶する記憶手段と、
この内側の輝度検出領域の輝度と外側の輝度検出領域の輝度との差が最大となる位置を検出する位置検出手段とを備え、
この検出された位置における内側の輝度検出領域もしくは外側の輝度検出領域もしくはその間の中間領域の形状に基づいて基準マークの重心位置を検出するようにしたことを特徴とする検査対象物の基準マーク検出装置。 Imaging means for imaging the surface of the inspection object having a reference mark;
Binarization means for binarizing the image of the reference mark imaged by the imaging means;
Storage means for storing an inner luminance detection region and an outer luminance detection region with respect to the reference mark in advance;
A position detecting means for detecting a position where the difference between the brightness of the inner brightness detection area and the brightness of the outer brightness detection area is maximized;
The reference mark detection of the inspection object characterized in that the position of the center of gravity of the reference mark is detected based on the shape of the inner luminance detection region or the outer luminance detection region at the detected position or the intermediate region therebetween. apparatus.
The reference mark detection device for an inspection object according to claim 1, wherein the inner luminance detection region is a ring-shaped region existing inside a contour portion of the reference mark.
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