JP2005265493A

JP2005265493A - 検査装置

Info

Publication number: JP2005265493A
Application number: JP2004075494A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kobayashi; 茂樹小林; Kotaro Okamura; 幸太郎岡村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムで比較画像処理する実装基板検査装置は、教示プログラム作成が不要かつ最高速というメリットがあるが、画像の差があれば正常箇所でも検出する「過検出」が多発するという課題があった。
【解決手段】同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムで比較検査する実装基板検査装置において、差分画像処理の差分検出感度を調節できるようにしたので、検査する基板の種類に応じた最適な差分検出感度による検査、あるいは部品の種類に応じた最適な差分検出感度による検査が可能になり、過検出の発生を最少化した最高速の検査が実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロニクス工場等において、プリント基板上の部品の実装品質検査やはんだ付品質検査を行う検査装置に関する。

電子部品を搭載した基板の組立品質検査の自動化に関しては、多くの種類の検査装置が開発され、すでにエレクトロニクス製造現場で利用されている。しかし従来の基板実装検査機は、ユーザが電源を投入しただけでは使用できなかった。それはユーザが検査装置に、検査に必要なすべての基板情報を教示しなければ、検査機が動作しなかったからである。基板情報の教示は、例えばテレビジョン受信機や携帯電話のように、製品によって基板のサイズも回路も使用部品の種類も数も非常に異なるため、基板種ごとの情報教示が必要であった。ユーザは基板種ごとに、検査位置と検査範囲を限定すべき「検査領域」を教示し、その検査領域に部品の種類ごとの良否判定プログラムをあてはめ、更に良否判定の適用水準（厳しい判定をするか緩い判定をするか）を調整する必要があった。１種類の基板において、教示しなければならない検査領域の数は、数百から数千箇所に達することがしばしばある。抵抗器やコンデンサなどのチップ部品では通常、はんだ検査用に２領域、部品搭載検査用に１領域、計３領域の設定を要し、コネクタやＩＣのような多電極部品では、１部品につき数領域の設定が必要であった。

この教示に要する時間は、部品数と判定の難度に依存するが、通常数時間ないし十数時間を要していた。更に、判定基準の調整には高度な技能が必要であり、洗練した技巧を持った専従の技術者が取扱わなければ、検査導入による自動化効果が発揮できなかった。従って、パートタイマによって作業が行われることの多い中小規模のユーザでは、従来検査機はほとんど使用不可能であった。

この教示に係わる問題を解決するために、本出願人は、検査領域の教示と良否判定プログラムの適用及び良否判定水準の調整を必要としない技術を考案し、既に特許出願をしている（特許文献参照）。

これらの出願の基本をなす技術は、部品実装基板の基準基板と検査基板の全面画像を獲得して両者を全画素に亘って均一の差分画像処理アルゴリズムで比較画像処理する技術であって、上述の検査領域の教示も、又良否判定プログラムの適用とその調整も不要になったのである。

しかしながらこの技術は、イメージセンサが獲得した視野全体の画像を全画素に亘って均一の差分画像処理アルゴリズムで比較画像処理するため、基板の種類や部品の種類に無関係に同一の比較処理をしてしまう。部品実装基板は、製品の種類に応じてそれぞれの材質も、回路パタンも、搭載部品の種類も非常に異なっており、例えば大型テレビジョン受信機と携帯電話では、材質も回路パタンも部品も大きく異なる。材質や回路パタンや部品が異なれば当然基板の外観が異なるので、撮像して得られる画像の特徴も基板種に応じて大きく異なることになる。そのためどの基板種にも均一の比較画像処理を施すと、ある基板種には不良検出感度が最適な差分画像処理アルゴリズムでも、別の基板種では不良の不検出や多数の過検出を出したりすることがあり、実用上問題になっていた。
特願２００２−１９６８４４特願２００３−８４１６１特願２００３−１５３６２０特願２００３−３２０５９０特願２００３−３７６４２０

そこで本発明は、差分画像処理アルゴリズムで比較画像処理する部品実装基板の検査機において、差分検出感度を調節可能とすることによって、基板種や部品種に応じて最適の感度による検査を実現しようとしている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の検査装置は、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を調節可能としたことによって、各基板種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の全面画像を保存する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、
基準基板全面画像の全画素と検体基板全面画像の全画素に亘って同一アドレス画素の出力値の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を基板種に応じて調節する検出感度調節手段とより成る。

また、請求項２記載の検査装置は、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を部品領域に限定して比較し、異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種ごとに調節可能としたことによって、各部品種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の全面画像を保存した上、更に部品領域を教示する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＹ軸移動して基板画像を獲得する撮像手段と、
基準基板全面画像と検体基板全面画像の同一部品領域内の同一アドレス画素の出力値の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種に応じて調節する検出感度調節手段とより成る。

また、請求項３記載の検査装置は、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を調節可能としたことによって、各基板種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の撮像視野を教示すると共に基準基板の視野画像を保存する教示手段と、
２次元イメージセンサ及びＸＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＸＹ移動して教示された撮像視野で基板を撮像して視野画像を獲得する撮像手段と、
基準基板と検体基板の同一視野画像の全画素に亘って同一アドレス画素の出力値の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を基板種に応じて調節する検出感度調節手段とより成る。

また、請求項４記載の検査装置は、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像同士を部品領域に限定して比較し、異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種ごとに調節可能としたことによって、各部品種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の撮像視野を教示すると共に基準基板の視野画像を保存した上、更に部品領域を教示する教示手段と、
２次元イメージセンサ及びＸＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＸＹ移動して教示された撮像視野で基板を撮像して視野画像を獲得する撮像手段と、
基準基板と検体基板の同一視野画像の中の同一部品領域内の同一アドレス画素の出力値の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種に応じて調節する検出感度調節手段とより成る。

本発明になる請求項１記載の検査装置によれば、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較する差分画像処理の感度を調節可能としたので、１次元イメージセンサが撮像した基板の種類に応じて最適の差分検出感度による検査が初めて可能になる。

又、本発明になる請求項２記載の検査装置によれば、部品領域を教示し、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像を同一部品領域同士で比較する差分画像処理の感度を部品種ごとに調節可能としたので、１次元イメージセンサが撮像した基板上の部品の種類に応じて最適の差分検出感度による検査が初めて可能になる。

又、本発明になる請求項３記載の検査装置によれば、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像同士を比較する差分画像処理の感度を調節可能としたので、２次元イメージセンサが撮像した基板の種類に応じて最適の差分検出感度による検査が初めて可能になる。

又、本発明になる請求項４記載の検査装置によれば、部品領域を教示し、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像を同一部品領域同士で比較する差分画像処理の感度を部品種ごとに調節可能としたので、２次元イメージセンサが撮像した基板上の部品の種類に応じて最適の差分検出感度による検査が初めて可能になる。

同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を差分画像処理プログラムで比較画像処理して不良箇所を検出する検査装置において、基板種あるいは部品種に応じた最適な差分検出感度による検査という目的を、比較画像処理の差分検出感度を調節可能とすることによって実現した。

図１は、本発明装置の第１実施例の全体構成図である。

図１において、基板１上には電子部品２が搭載され、基板１は、Ｙテーブル３に保持されている。

基板１の上方には、１次元イメージセンサカメラ４が配置されている。１次元イメージセンサカメラ４はラインＣＣＤカメラであって、ピクセル配列が基板１のＸ軸に沿うように設置されている。そこで、基板１のＹ方向移動で、基板１の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、１次元イメージセンサカメラ４をＹ方向移動し、基板１を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。

１次元イメージセンサカメラ４は、制御装置５に接続され、制御装置５は、1次元センサ撮像ユニット６、画像保存ユニット７、画像処理演算ユニット８、システム全体を制御する統合システム制御ユニット９、教示ユニット１０、及び検出感度調節ユニット１１を有し、各ユニット６、７，８，９、１０、及び１１は、バス１６を通じてデータの交換を行う。

また、制御装置５には、入力ユニット１２と、出力ユニット１３と、通信ユニット１４と、表示ユニット１５が接続されている。

次に、図２のフロー図に従って、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図２の（Ａ）は、教示ステップであって、まず基準とする基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ１）、基板ＩＤを教示し（ＳＴ２）、その後基準基板をＹ軸移動して１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ３）、その画像を保存する（ＳＴ４）。

次に、検体基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ５）、Ｙ軸移動して１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像する（ＳＴ６）。

次に、保存されている基準基板の画像と取り込んだ検体基板の画像とを画像処理演算ユニット８において比較画像処理し（ＳＴ７）、得られた差分画像を表示ユニット１５に表示する（ＳＴ８）。この比較画像処理は、この実施例にデフォルト値として設定されていた標準感度で行われ、その結果の差分画像が表示される（図４（ａ））。

そこでオペレータはその差分画像を見て、不良箇所が検出されていなければ、検出感度調節ユニット１１を操作し、より高感度に調節する。又もし不良箇所は検出されているが正常箇所を過検出している場合には、同じく検出感度調節ユニット１１を操作して、より低感度に調節する（ＳＴ９）。このように感度調節操作を行う場合には、オペレータはＳＴ６乃至ＳＴ９を繰返し行ない、不良不検出がなく、かつ過検出が最少となる最適感度を見出し、この感度に装置を設定する（ＳＴ１０）。

ここで検出感度調節ユニット１１が行う感度調節のアルゴリズムを図３を参照して説明する。

図３は、画像処理演算ユニット８が行う基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を模式的に説明する図である。
図３（Ａ）は、基板画像の中の５個×５個の画素を表し、矢印は中心画素Ｐ（アドレスｘ３ｙ３）の画素出力値を周囲の画素出力値と比較する順序を表している。このように画素出力値を周囲画素の出力値と比較するのは、部品実装と関係の無い定型パタン等の位置ずれに基づく差分値と、部品実装不良（はんだ付不良をも含む）に基づく差分値を区別するためである。周辺の探索は、対象とする基板画像の特徴に応じて画素３個×３個の範囲としたり、画素５個×５個の範囲としたり、もしくはそれ以上の範囲としたりすることができる。この探索範囲の変更は、第一種の感度調節機能である。第一種の感度を調節すると、例えば図４（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図４（ｂ）のように減少する。

図３（Ｂ）は、第二種の感度調節機能を説明する図であり、基準基板と検体基板の同一アドレス画素同士の差分値を表している。検体が正常基板であっても低度の差分は必ず生じるので、検出すべき差分値の程度を設定しなければならない。低レベルの差分値を切捨てるための閾値が図のＴ２である。又、金属反射やハレーション等による飽和出力を切捨てるための閾値がＴ１である。この実施例では、これらの閾値のレベルを変更することによって、第二種の感度調節を行っている。第二種の感度を調節すると、例えば図４（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図４（ｃ）のように減少する。

この実施例の検査装置は、以上述べた２種類の感度調節機能を有し、それらを組合せてトータル感度を設定している。

次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図２（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。

まず、図１において検体基板１をＹテーブル３に装填し（ＳＴ１１）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ１２）、制御装置５の指令で検体基板１をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニット６の制御によって１次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の全面を撮像する（ＳＴ１３）。

そこで、画像処理演算ユニット８が、教示ステップにおいて設定された最適感度の差分画像処理アルゴリズムによって、画像保存ユニット７に保存された基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を行う（ＳＴ１４）。差分画像処理アルゴリズムは、基準基板と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。

ＳＴ１４の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図４に模式的に示すように基板画像上に重畳して表示される（ＳＴ１５）。

最後に、検体基板をＹステージ３から除去する（ＳＴ１６）。

この実施例の検査装置を使用すれば、同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の差分画像処理によって不良箇所を検出する際、以上のように基板の種類に応じて差分検出感度が調節できるようになり、不良不検出がなくかつ過検出を最少とする、基板の種類に応じた最適な感度による自動検査が実現する。

本発明装置の実施例２の全体構成を図１に示す。実施例２の全体構成は、実施例１と同様であるので説明を割愛する。

実施例２は、差分画像処理を実行する範囲を、部品実装領域のみに限定し、更に部品の種類に応じた差分検出感度調節を可能としている。

以下、図５のフロー図（Ａ）に沿ってその教示ステップを説明する。まず基準基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ２１）、基板ＩＤと部品領域を教示し、各部品領域に部品種を割付ける（ＳＴ２２）。部品領域の教示には、基板のコンピュータ設計（ＣＡＤ）データを利用する。その後基準基板をＹ軸移動して１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ２３）、その画像を保存する（ＳＴ２４）。

次に、検体基板１をテーブルに装填し（ＳＴ２５）、Ｙ軸移動して１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像する（ＳＴ２６）。

次に、保存されている基準基板の画像と取り込んだ検体基板の画像とを画像処理演算ユニット８において比較画像処理し（ＳＴ２７）、得られた差分画像を部品領域と共に表示ユニット１５に表示する（ＳＴ２８）。この比較画像処理は、この実施例にデフォルト値として設定されていた標準感度で行われ、その結果の差分画像が表示される（図６（ａ））。

そこでオペレータはその差分画像を見て、不良箇所が検出されていなければ、検出感度調節ユニット１１を操作し、より高感度に調節する。又もし不良箇所は検出されているが正常箇所を過検出している場合には、同じく検出感度調節ユニット１１を操作して、より低感度に調節する（ＳＴ２９）。

この実施例２では、この感度調節を、部品種ごとに行うようにしている。角型チップ部品のような長方形の形態に２電極があるもの、あるいはモールド部品のように数本の細い電極が突き出ているもの、あるいは集積回路部品やコネクタのように多数の電極があるもの、あるいは電解コンデンサのような異型部品等、それぞれの部品種によって異なる形態があり、それに応じて良不良の形状も異なるため、一律の差分検出感度では、最適な不良検出感度が得られない。そこで、部品種ごとの感度調節が必要である。このように部品種ごとに感度調節操作を行う場合には、オペレータはＳＴ２６乃至ＳＴ２９を繰返し行ない、不良不検出がなく、かつ正常過検出が最少となる、最適感度を見出し、この感度に装置を設定する（ＳＴ３０）。

ここで検出感度調節ユニット１１が行う感度調節のアルゴリズムは、部品種ごとに実施例１の場合と同様の処理を行っている。即ち、第一種の感度調節を行った場合には、模式的に図６（ｂ）のように異同箇所が減少し、又第二種の感度調節を行った場合には、図６（ｃ）のように異同箇所が減少する。

この実施例２の検査装置も、以上述べた２種類の感度調節機能を有するので、それらを組合せて部品種ごとにトータル感度を設定している。

次に、実施例２の検査装置における自動検査の動作を、図５（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。

まず、図１において検体基板１をＹテーブル３に装填し（ＳＴ３１）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ３２）、制御装置５の指令で検体基板１をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニット６の制御によって１次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の全面を撮像する（ＳＴ３３）。

そこで、画像処理演算ユニット８が、教示ステップにおいて設定された最適感度の差分画像処理アルゴリズムによって、画像保存ユニット７に保存された基準基板画像と検体基板画像の部品領域同士の比較画像処理を行う（ＳＴ３４）。差分画像処理アルゴリズムは、基準基板と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。

ＳＴ３４の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図６に模式的に示すように基板画像上に重畳して表示される（ＳＴ３５）。

最後に、検体基板をＹステージ３から除去する（ＳＴ３６）。

この実施例の検査装置を使用すれば、基準基板画像と検体基板画像との部品領域同士の差分画像処理によって不良箇所を検出する際、以上のように部品の種類に応じて差分検出感度が調節できるようになり、不良不検出がなくかつ正常箇所の過検出を最少とする、部品の種類に応じた最適な感度による自動検査が実現する。

次に、本発明装置の第３実施例の全体構成図を図７に示す。

図７において、基板１上には電子部品２が搭載され、基板１は、ＸＹテーブル３に保持されている。

基板１の上方には、２次元イメージセンサカメラ４と照明装置５とが配置されている。２次元イメージセンサカメラ４はカラーＣＣＤカメラであって、基板１に対向し、ＸＹテーブル３が位置決めした基板１の撮像視野を撮像する。

照明装置５は、異なるカラーの光源５ａ、５ｂ、５ｃが基板１に対して異なる高さに配置されているので、部品２に対して異なる入射角でそれぞれのカラーの光束を照射する。基板１上にはんだのような金属反射物体があると、その表面角度に従って正反射した光束が２次元イメージセンサカメラ４に入射するので、２次元イメージセンサカメラ４で得られるはんだ画像は、表面角度に対応したカラー画像となる。そこで、２次元イメージセンサカメラ４の画像中のカラー画素から、はんだの表面形状を逆問題の解として推定できる。

またその他の実施の形態では（図示せず）、照明装置５の異なる高さの光源５ａ、５ｂ、５ｃを異なるタイミングで点灯し、２次元イメージセンサカメラ４がそれぞれの光源に対応する３枚の画像を獲得した後、これらを合成すれば、やはり基板１上のはんだの表面形状を逆問題の解として推定できる。この場合は、光源５ａ、５ｂ、５ｃを異なるカラーとする必要はないし、又２次元イメージセンサカメラ４はモノクロカメラでもよい。

２次元イメージセンサカメラ４は、制御装置６に接続され、制御装置６は、２次元センサ撮像ユニット７、画像保存ユニット８、画像処理演算ユニット９、システム全体を制御する統合システム制御ユニット１０、教示ユニット１１、及び検出感度調節ユニット１２を有し、各ユニット７，８，９、１０、１１、及び１２は、バス１７を通じてデータの交換を行う。

また、制御装置６には、入力ユニット１３と、出力ユニット１４と、通信ユニット１５と、表示ユニット１６が接続されている。

次に、図８のフロー図に従って、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図８の（Ａ）は、教示ステップであって、まず基準とする基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ４１）、基板ＩＤと撮像視野を教示し（ＳＴ４２：図９の模式的基板図における撮像視野ｆ１乃至ｆ１２に相当）、その後基準基板をＸＹ軸移動して２次元イメージセンサカメラ４で基板の撮像視野（図９のｆ１乃至ｆ１２）を撮像し（ＳＴ４３）、その画像を保存する（ＳＴ４４）。

次に、検体基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ４５）、ＸＹ軸移動して２次元イメージセンサカメラ４で基板の撮像視野（図９のｆ１乃至ｆ１２）を撮像する（ＳＴ４６）。

次に、保存されている基準基板の撮像視野画像と取り込んだ検体基板の同一視野画像とを画像処理演算ユニット９において比較画像処理し（ＳＴ４７）、得られた差分画像を表示ユニット１６に表示する（ＳＴ４８）。この比較画像処理は、この実施例にデフォルト値として設定されていた標準感度で行われ、その結果の差分画像が表示される（図１０（ａ））。

そこでオペレータはその差分画像を見て、不良箇所が検出されていなければ、検出感度調節ユニット１２を操作し、より高感度に調節する。又もし不良箇所は検出されているが正常箇所を過検出している場合には、同じく検出感度調節ユニット１２を操作して、より低感度に調節する（ＳＴ４９）。このように感度調節操作を行う場合には、オペレータはＳＴ４６乃至ＳＴ４９を繰返し行ない、不良不検出がなく、かつ正常過検出が最少となる最適感度を見出し、この感度に装置を設定する（ＳＴ５０）。

ここで検出感度調節ユニット１２が行う感度調節のアルゴリズムを図３を参照して説明する。

図３は、画像処理演算ユニット９が行う基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を模式的に説明する図である。
図３（Ａ）は、基板画像の中の５個×５個の画素を表し、矢印は中心画素Ｐ（アドレスｘ３ｙ３）の画素出力値を周囲の画素出力値と比較する順序を表している。このように画素出力値を周囲画素の出力値と比較するのは、部品実装と関係の無い定型パタン等の位置ずれに基づく差分値と、部品実装不良（はんだ付不良をも含む）に基づく差分値を区別するためである。周辺の探索は、対象とする基板画像の特徴に応じて画素３個×３個の範囲としたり、画素５個×５個の範囲としたり、もしくはそれ以上の範囲としたりすることができる。この探索範囲の変更は、第一種の感度調節機能である。第一種の感度を調節すると、例えば図１０（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図１０（ｂ）のように減少する。

図３（Ｂ）は、第二種の感度調節機能を説明する図であり、基準基板と検体基板の同一アドレス画素同士の差分値を表している。検体が正常基板であっても低度の差分は必ず生じるので、検出すべき差分値の程度を設定しなければならない。低レベルの差分値を切捨てるための閾値が図のＴ２である。又、金属反射やハレーション等による飽和出力を切捨てるための閾値がＴ１である。この実施例では、これらの閾値のレベルを変更することによって、第二種の感度調節を行っている。第二種の感度を調節すると、例えば図１０（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図１０（ｃ）のように減少する。

次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図８（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。

まず、図７において検体基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ５１）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ５２）、制御装置６の指令で検体基板１をＸＹ軸移動し、２次元センサ撮像ユニット７の制御によって２次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の撮像視野を撮像する（ＳＴ５３）。

そこで、画像処理演算ユニット９が、教示ステップにおいて設定された最適感度の差分画像処理アルゴリズムによって、画像保存ユニット８に保存された基準基板と検体基板の同一視野画像同士の比較画像処理を行う（ＳＴ５４）。差分画像処理アルゴリズムは、基準基板と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。

ＳＴ５４の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図１０に模式的に示すように基板画像上に重畳して表示される（ＳＴ５５）。

最後に、検体基板をＸＹテーブル３から除去する（ＳＴ５６）。

この実施例の検査装置を使用すれば、基準基板と検体基板との同一視野画像同士の差分画像処理によって不良箇所を検出する際、以上のように基板の種類に応じて差分検出感度が調節できるようになり、不良不検出がなくかつ正常箇所の過検出を最少とする、基板の種類に応じた最適な感度による自動検査が実現する。

本発明装置の実施例４の全体構成を図７に示す。実施例４の全体構成は、実施例３と同様であるので説明を割愛する。

実施例４は、差分画像処理を実行する範囲を、部品実装領域のみに限定し、更に部品の種類に応じた差分検出感度調節を可能としている。

以下、図１１のフロー図（Ａ）に沿ってその教示ステップを説明する。まず基準基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ６１）、基板ＩＤと撮像視野と部品領域を教示し、各部品領域に部品種を割付ける（ＳＴ６２：図９の模式的基板図における撮像視野ｆ１乃至ｆ１２）。部品領域の教示には、基板のコンピュータ設計（ＣＡＤ）データを利用する。その後基準基板をＸＹ軸移動して２次元イメージセンサカメラ４で基板の撮像視野（図９のｆ１乃至ｆ１２）を撮像し（ＳＴ６３）、その画像を保存する（ＳＴ６４）。

次に、検体基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ６５）、ＸＹ軸移動して２次元イメージセンサカメラ４で基板の撮像視野（図９のｆ１乃至ｆ１２）を撮像する（ＳＴ６６）。

次に、保存されている基準基板の撮像視野画像と取り込んだ検体基板の同一視野画像との同一部品領域画像同士を画像処理演算ユニット９において比較画像処理し（ＳＴ６７）、得られた差分画像を部品領域と共に表示ユニット１６に表示する（ＳＴ６８）。この比較画像処理は、この実施例にデフォルト値として設定されていた標準感度で行われ、その結果の差分画像が表示される（図１２（ａ））。

そこでオペレータはその差分画像を見て、不良箇所が検出されていなければ、検出感度調節ユニット１２を操作し、より高感度に調節する。又もし不良箇所は検出されているが正常箇所を過検出している場合には、同じく検出感度調節ユニット１２を操作して、より低感度に調節する（ＳＴ６９）。

この実施例４では、この感度調節を、部品種ごとに行うようにしている。角型チップ部品のような長方形の形態に２電極があるもの、あるいはモールド部品のように数本の細い電極が突き出ているもの、あるいは集積回路部品やコネクタのように多数の電極があるもの、あるいは電解コンデンサのような異型部品等、それぞれの部品種によって異なる形態があり、それに応じて良不良の形状も異なるため、一律の差分検出感度では、最適な不良検出感度が得られない。そこで、部品種ごとの感度調節が必要である。このように部品種ごとに感度調節操作を行う場合には、オペレータはＳＴ６６乃至ＳＴ６９を繰返し行ない、不良不検出がなく、かつ正常過検出が最少となる最適感度を見出し、この感度に装置を設定する（ＳＴ７０）。

ここで検出感度調節ユニット１２が行う感度調節のアルゴリズムは、部品種ごとに実施例３の場合と同様の処理を行っている。即ち、第一種の感度調節を行った場合には、模式的に図１２（ｂ）のように異同箇所が減少し、又第二種の感度調節を行った場合には、図１２（ｃ）のように異同箇所が減少する。

この実施例４の検査装置も、以上述べた２種類の感度調節機能を有するので、それらを組合せて部品種ごとにトータル感度を設定している。

次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図１１（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。

まず、図７において検体基板１をＸＹテーブル３に装填し（ＳＴ７１）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ７２）、制御装置６の指令で検体基板１をＸＹ軸移動し、２次元センサ撮像ユニット７の制御によって２次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の撮像視野を撮像する（ＳＴ７３）。

そこで、画像処理演算ユニット９が、教示ステップにおいて設定された最適感度の差分画像処理アルゴリズムによって、画像保存ユニット８に保存された基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を行う（ＳＴ７４）。差分画像処理アルゴリズムは、基準基板と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。

ＳＴ７４の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図１２に模式的に示すように基板画像上に重畳して表示される（ＳＴ７５）。

最後に、検体基板をＸＹテーブル３から除去する（ＳＴ７６）。

この実施例の検査装置を使用すれば、基準基板画像と検体基板画像との差分画像処理によって不良箇所を検出する際、以上のように部品の種類に応じて差分検出感度が調節できるようになり、不良不検出がなくかつ正常箇所の過検出を最少とする、部品の種類に応じた最適な感度による自動検査が実現する。

同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較して異同箇所を検出する検査装置において、差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を調節可能としたしたので、各基板種あるいは各部品種にとって最適な差分検出感度での検査が達成され、不良の不検出がなく、かつ最少の過検出が求められる電子製品の組立てラインに適用できる。

検査装置の全体構成と基板を示す図である。（実施例１）検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例１）検査装置における差分画像処理アルゴリズムを説明する図である。（各実施例共通）検査装置における差分画像処理アルゴリズムの効果を説明する図である。（実施例１）検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例２）検査装置における差分画像処理アルゴリズムの効果を説明する図である。（実施例２）検査装置の全体構成と基板を示す図である。（実施例３）検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例３）検査装置における撮像視野を説明する図である。（実施例３）検査装置における差分画像処理アルゴリズムの効果を説明する図である。（実施例３）検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例４）検査装置における差分画像処理アルゴリズムの効果を説明する図である。（実施例４）

符号の説明

１基板
２電子部品
３Ｙテーブル
４１次元イメージセンサカメラ
５制御装置
６ 1次元センサ撮像ユニット
７画像保存ユニット
８画像処理演算ユニット
９統合システム制御ユニット
１０教示ユニット
１１検出感度調節ユニット
１２入力ユニット
１３出力ユニット
１４通信ユニット
１５表示ユニット
１６データバス

Claims

同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を調節可能としたことによって、各基板種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基準基板の全面画像を保存する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、
基準基板全面画像の全画素と検体基板全面画像の全画素に亘って同一アドレス画素の出力値同士の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を基板種に応じて調節する検出感度調節手段と
より成る部品実装基板の検査装置。
同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の画像同士を部品領域に限定して比較し、異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種ごとに調節可能としたことによって、各部品種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の全面画像を保存した上、更に部品領域を教示する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＹ軸移動して基板画像を獲得する撮像手段と、
基準基板全面画像と検体基板全面画像の同一部品領域内の同一アドレス画素の出力値同士の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種に応じて調節する検出感度調節手段と
より成る部品実装基板の検査装置。
同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像同士を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を調節可能としたことによって、各基板種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の撮像視野を教示すると共に基準基板の視野画像を保存する教示手段と、
２次元イメージセンサ及びＸＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＸＹ移動して教示された撮像視野で基板を撮像して視野画像を獲得する撮像手段と、
基準基板と検体基板の同一視野画像の全画素に亘って同一アドレス画素の出力値同士の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を基板種に応じて調節する検出感度調節手段と
より成る部品実装基板の検査装置。
同一実装基板種に属する基準基板と検体基板の視野画像同士を部品領域に限定して比較し、異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種ごとに調節可能としたことによって、各部品種にとって最適な差分検出感度での検査を実現した検査装置であって、
基板の撮像視野を教示すると共に基準基板の視野画像を保存した上、更に部品領域を教示する教示手段と、
２次元イメージセンサ及びＸＹテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にＸＹ移動して教示された撮像視野で基板を撮像して視野画像を獲得する撮像手段と、
基準基板と検体基板の同一視野画像の中の同一部品領域内の同一アドレス画素の出力値の差分画像処理を行い、画素出力値の差分を生じた画素の中、画像ずれに基づく差分を生じた画素以外の画素を異同箇所として抽出する差分画像処理アルゴリズムを備えた画像抽出手段と、
差分画像処理アルゴリズムの差分検出感度を部品種に応じて調節する検出感度調節手段と
より成る部品実装基板の検査装置。