JP2006284543A - 実装回路基板検査方法および実装回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実装回路基板の実装状態や対象基板間違いを迅速に精度良く検査する。
【解決手段】 前処理工程時には、良品実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して基準良品撮像データを生成し、学習工程時には、良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して、基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得し、検査工程時には、検査対象実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データの大きさにより良否判定をする制御手段を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子部品が実装済みの回路基板（実装回路基板）を検査する実装回路基板検査方法および実装回路基板検査装置に関し、特に、実装回路基板に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）や、対象基板間違い、などを検査することが可能な検査方法及び検査装置に関する。

近年、高密度実装化が進んでおり、電子部品も小型化してきている。このため、目視によって実装状態（実装の有無、実装位置のズレ、実装方向の正誤）を検査することが困難になっている。
このため、画像処理システムを用いてパターンマッチングによる実装検査を自動的に行う装置が実現されている。

この種の実装検査装置でのパターンマッチングとしては、基準になるマスターデータ（正規に実装された状態の画像データ）と検査対象の実装された回路基板を撮像したディジタルデータとを比較し、その差異の程度を求め、差異の程度の大きさによって正常か異常（欠陥）かを判定していた。

このような画像処理システムでは精度を向上させるために、カラー撮像を行って、ＲＧＢの３原色ディジタルデータで比較を行うようにしたものも存在している。斯かる構成の検査装置としては、以下の特許文献１記載のものが知られている。

特開平１０−１５０２９９号公報（第１頁、図１）

しかし、実際の装置では、サンプルデータでは精度良く正誤の判定が行えるものの、多種多様な現実の実装された回路基板では欠陥を見逃すことがあったり、逆に、正常なものを欠陥と誤判定する場合も少なくない。また、誤判定が多い場合には、検査精度を下げて使わざるを得ない場合もある。
そして、画像処理の内容が複雑であるため、装置が大型化したり、高価になるという問題も存在している。更に、精度を向上させるために複雑な処理を行えば、処理時間が長くなるという問題も発生する。

尚、上記の特許文献１記載の検査装置では、明度、色相、彩度の順にマスターデータと基板を撮像した結果との比較を行うことで、回路基板に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）について、迅速に正確な検査を行うようにしていた。

ところで、従来の検査では、部品毎に検査場所を特定し、その検査場所の部品が正しいか否かを画像処理の比較によって検査する手法がとられている。このため、事前の登録を検査場所と部品とを特定した登録が必要になるという問題が存在していた。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、電子部品が実装済みの回路基板（実装回路基板）に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）や対象基板間違いを迅速に精度良く検査することが可能な実装回路基板検査装置及び実装回路基板検査装置を提供することを目的とする。

ここで、上述した課題を解決する本発明は、以下に説明するように構成されたものである。
（１）請求項１記載の発明は、部品が実装済みであって良品の回路基板（良品実装回路基板）の検査範囲を指定し、該検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する前処理工程と、前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得する学習工程と、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する検査工程と、を有することを特徴とする実装回路基板検査方法である。

（２）請求項２記載の発明は、上記（１）において、前記前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、前記検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する、ことを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、上記（１）または（２）において、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、ことを特徴とする。

（４）請求項４記載の発明は、上記（１）または（２）において、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていく、ことを特徴とする。

（５）請求項５記載の発明は、上記（１）または（２）において、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、該判定を非承認とする指示がなされた場合には、該判定を良好と変更すると共に、良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、ことを特徴とする。

（６）請求項６記載の発明は、上記（１）または（２）において、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、該判定を非承認とする指示がなされた場合には、該判定を良好と変更し、該良好と変更された前記検査対象撮像データと同等な状況について、前記検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象としない、ことを特徴とする。

（７）請求項７記載の発明は、上記（１）〜（６）において、前記変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持する、ことを特徴とする。

（８）請求項８記載の発明は、部品が実装済みの回路基板（実装回路基板）の検査範囲の指定がなされる検査範囲指定手段と、前記実装回路基板の前記検査範囲の撮像を行うカメラ部と、前処理工程時には、部品が実装済みであって良品の回路基板（良品実装回路基板）の前記検査範囲を前記カメラ部で撮像して基準良品撮像データを生成し、学習工程時には、前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を前記カメラ部で撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得し、検査工程時には、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を前記カメラ部で撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する制御手段と、を有することを特徴とする実装回路基板検査装置である。

（９）請求項９記載の発明は、上記（８）において、前記制御手段は、前記前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、前記検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する、ことを特徴とする。

（１０）請求項１０記載の発明は、上記（８）または（９）において、前記制御手段は、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、ことを特徴とする。
（１１）請求項１１記載の発明は、上記（８）または（９）において、前記制御手段は、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていく、ことを特徴とする。

（１２）請求項１２記載の発明は、上記（８）または（９）において、各種表示を行う表示手段と、各種入力を受け付ける入力手段とを備え、前記制御手段は、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求める表示を前記表示手段に行い、前記入力手段から前記判定を非承認とする指示が入力された場合には、該判定を良好と変更すると共に、良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、ことを特徴とする。

（１３）請求項１３記載の発明は、上記（８）または（９）において、各種表示を行う表示手段と、各種入力を受け付ける入力手段とを備え、前記制御手段は、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求める表示を前記表示手段に行い、前記入力手段から前記判定を非承認とする指示が入力された場合には、該判定を良好と変更し、良好と変更された前記検査対象撮像データと同等な状況について、前記検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象としない、ことを特徴とする。

（１４）請求項１４記載の発明は、上記（８）〜（１３）において、前記制御手段は、前記変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持する、ことを特徴とする。

上述した構成の発明によれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）請求項１記載の実装回路基板検査方法の発明では、まず、前処理工程として、良品実装回路基板の検査範囲を指定し、該検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する。
次に、学習工程として、前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得する。
その後、検査工程として、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する。

上述したように、基準となる基準良品撮像データを生成しておき、その基準良品撮像データのばらつく範囲を変化範囲データとして求めておき、検査対象実装回路基板の検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して、不一致データの分布により良否判定を行うことにより、実装回路基板に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）だけでなく、対象基板間違いをも含めて、迅速に精度良く検査することが可能になる。

また、この場合、検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して、不一致データの分布により一定の検査範囲の良否判定を行うことにより、検査場所と部品毎の事前の登録作業は必要なくなる。

（２）請求項２記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）において、前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成しているので、正しい部品の形状や大きさの許容範囲の個体差や実装精度によって、不良であるとの誤報を発することがなくなる。すなわち、正常な実装を不良と判定することがなくなる。

（３）請求項３記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）または（２）において、検査工程で良好と判定された検査対象実装回路基板の検査対象撮像データを、学習工程での変化範囲データの取得対象としているため、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（４）請求項４記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）または（２）において、検査工程で良好と判定された検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていくため、実際の状態に即した学習を続行することが可能であるだけでなく、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（５）請求項５記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）または（２）において、検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、判定を非承認とする指示がなされた場合には、判定を良好と変更すると共に、良好と変更された検査対象撮像データを学習工程での前記変化範囲データの取得対象とするため、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（６）請求項６記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）または（２）において、検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、判定を非承認とする指示がなされた場合には、判定を良好と変更し、良好と変更された検査対象撮像データと同等な状況について、検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された検査対象撮像データを学習工程での変化範囲データの取得対象としないため、実際の状態に即した学習を続行することが可能であるだけでなく、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（７）請求項７記載の実装回路基板検査方法の発明では、上記（１）〜（６）において、変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持するため、ばらつきの範囲を効果的に学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（８）請求項８記載の実装回路基板検査装置の発明では、まず、前処理工程として、良品実装回路基板の検査範囲を指定し、該検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する。
次に、学習工程として、前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得する。
その後、検査工程として、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する。

上述したように、基準となる基準良品撮像データを生成しておき、その基準良品撮像データのばらつく範囲を変化範囲データとして求めておき、検査対象実装回路基板の検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して、不一致データの分布により良否判定を行うことにより、実装回路基板に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）だけでなく、対象基板間違いをも含めて、迅速に精度良く検査することが可能になる。

また、この場合、検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して、不一致データの分布により一定の検査範囲の良否判定を行うことにより、検査場所と部品毎の事前の登録作業は必要なくなる。

（９）請求項９記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）において、前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成しているので、正しい部品の形状や大きさの許容範囲の個体差や実装精度によって、不良であるとの誤報を発することがなくなる。すなわち、正常な実装を不良と判定することがなくなる。

（１０）請求項１０記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）または（９）において、検査工程で良好と判定された検査対象実装回路基板の検査対象撮像データを、学習工程での変化範囲データの取得対象としているため、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（１１）請求項１１記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）または（９）において、検査工程で良好と判定された検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていくため、実際の状態に即した学習を続行することが可能であるだけでなく、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（１２）請求項１２記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）または（９）において、検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、判定を非承認とする指示がなされた場合には、判定を良好と変更すると共に、良好と変更された検査対象撮像データを学習工程での前記変化範囲データの取得対象とするため、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（１３）請求項１３記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）または（９）において、検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、判定を非承認とする指示がなされた場合には、判定を良好と変更し、良好と変更された検査対象撮像データと同等な状況について、検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された検査対象撮像データを学習工程での変化範囲データの取得対象としないため、実際の状態に即した学習を続行することが可能であるだけでなく、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度良く検査することが可能になる。

（１４）請求項１４記載の実装回路基板検査装置の発明では、上記（８）〜（１３）において、変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持するため、ばらつきの範囲を効果的に学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる実装回路基板検査方法および実装回路基板検査装置を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と言う）について説明する。
尚、これにより本発明が限定されるものではない。また、ここでは、実装回路基板検査の動作として、実装回路基板検査方法の処理手順を併せて説明する。

〈実装回路基板検査装置の構成〉
まず最初に、図１を参照して、実装回路基板２００を検査する実装回路基板検査装置１００の構成について説明する。
この図１において、１０１は、実装回路基板検査装置１００全体を制御し、実装回路基板検査方法の処理を実行する検査プログラムを実行するためにＣＰＵや各種プロセッサなどで構成された制御部である。

１１０は、キーボードや各種ポインティングデバイス等によりオペレータからの各種入力を受け付ける入力部である。
１２０は、各種設定データあるいは各種撮像データなどを記憶するためにメモリやハードディスク装置などで構成された記憶部である。

１３０は、後述するカメラと実装回路基板とを相対的に移動させる指示を出力するＸＹコントローラである。
尚、これら制御部１０１とＸＹコントローラ１３０とは、コンピュータ及びインタフェースボードなどで構成することが可能である。

１４０は、後述するカメラとテーブルとをＸＹコントローラ１３０からの指示に従って相対的に移動させるように駆動するテーブル・カメラ駆動部である。
１５０は、実装回路基板２００を載置するテーブルであり、必要に応じてテーブル・カメラ駆動部１４０により駆動される。

１６０は、テーブル・カメラ駆動部１４０により駆動されて実装回路基板２００の所望の箇所の撮像を行うカメラである。
１７０は、カメラ１６０から出力される映像信号を信号処理して、設定した形式のディジタル形式の画像データに変換する信号処理部である。

尚、この信号処理部１７０は、カメラ１６０と一体に構成されていてもよいし、別に構成されていてもよい。
ここで述べる実施形態では、カメラ１６０と信号処理部１７０とを総称してカメラ部と呼ぶこともある。

１８０は、制御部１０１の制御に基づいて、検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出する画像処理を実行する画像処理部である。
１９０は、実装回路基板２００の撮像結果や良否判定結果を画像表示する各種ディスプレイ装置により構成された表示部である。

尚、本願明細書において、回路基板とは、プリント配線基板などの各種基板を意味する。
また、部品が半田付けされて実装済みの状態になった回路基板を、実装回路基板と呼ぶ。同じく、実装回路基板の検査を実行する範囲を、検査範囲と呼ぶ。同じく、部品が実装済みであって良品の回路基板を、良品実装回路基板と呼ぶ。同じく、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板を、検査対象実装回路基板と呼ぶ。

更に、本願明細書において、前処理工程とは、良品実装回路基板の検査範囲を指定し、該検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する工程である。
同じく、学習工程とは、良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を撮像して、基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得する工程である。

尚、検査工程とは、検査対象実装回路基板の検査範囲を撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する工程である。
また、上述した構成において、入力部１１０は、実装回路基板の検査範囲の指定がなされる検査範囲指定手段を構成している。

また、制御部１０１は、前処理工程時には、良品実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して基準良品撮像データを生成し、学習工程時には、良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して、基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得し、検査工程時には、検査対象実装回路基板の検査範囲をカメラ部で撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定するための各種制御をおこなう制御手段を構成している。

〈第１の実施形態〉
以下、図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
前処理工程：
まず、実装回路基板検査の前処理（準備段階）として、各種の実装部品が正常に配置された状態で実装された１枚の実装回路基板（良品実装回路基板）２００を用意し、テーブル１５０上に載置する。

続いて、オペレータは、カメラ１６０で撮像され表示部１９０に表示される画像を参照し、入力部１１０からの指示によりカメラ１６０を所望の位置に移動させて、図３に示すように、良品実装回路基板２００の検査範囲を指定する（図２Ｓ１）。
ここで、この図３は、良品実装回路基板２００の検査範囲が指定されて撮像された様子を示す一例である。
尚、この実施形態では、従来のような検査場所と部品毎という扱いではなく、複数の部品が実装された範囲を検査範囲として扱えることを特徴としている。

更に、制御部１０１は、良品実装回路基板２００の検査範囲について、カメラ１６０にて撮像を行い、撮像データを基準良品撮像データとして記憶部１２０に格納する（図２Ｓ２）。
この際、良品実装回路基板２００の検査範囲内で、同一種類の実装回路基板２００に必ず含まれ、他の部分と識別可能であると推定される特定のパターン部などを、目印となる基準ポイントとして指定する（図４参照）。

また、この場合、入力部１１０からの指示により、基準ポイントの形状と座標とが記録される。
この基準ポイントは、同一種類の実装回路基板２００についての、後述する学習工程、後述する検査工程での撮像の際の位置合わせに用いられる。ここに示す図４の例では、中央付近の千鳥配置の合計５個のスルーホールのパターンが基準ポイントとして選択された様子を示している。

尚、上述説明した前処理工程において、実装される部品や配線パターンの輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態にして、検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する（図２Ｓ３）。
正しい部品の形状や大きさの許容範囲の個体差や実装精度によって、若干の違いが生じるため、不良であるとの誤報を発することをなくすためである。

また、この場合において輪郭や境界部分の感度や鮮鋭度を低下させて撮像することに代えて、撮像により得られた画像データに対して、ガウスフィルタなどの非鮮鋭化フィルタ処理を施すようにしてもよい。
図５は、図４の基準良品撮像データを、このようにして輪郭や境界の検出感度を低下させた場合の様子を示す説明図である。

学習工程：
次に、実装回路基板検査の学習処理として、前処理工程で用いたと同一種類の異なる良品実装回路基板２００を複数枚用意する。そして、この良品実装回路基板２００を１枚ずつテーブル１５０上に載置する。
続いて、制御部１０１は、良品実装回路基板２００の検査範囲について、上述した基準ポイントが設定した座標に来るように位置決めを行ってカメラ１６０にて撮像を行い（図２Ｓ４）、得られた撮像データを、前処理工程で得られた基準良品撮像データと比較して、差異の程度（ばらついて変化する範囲）を示す変化範囲データとして取得する（図２Ｓ５）。

ここで、制御部１０１は、複数の良品実装回路基板２００の検査範囲について、カメラ１６０にて撮像を行い（図２Ｓ６→Ｓ４）、複数の良品実装回路基板２００についての変化範囲データを取得する（図２Ｓ５）。
ここで、図６は、図４や図５に対応する変化範囲データを示す一例である。ここでは、ばらつきの範囲が白くなった状態で示されている。

尚、本実施形態では、前処理の後に学習工程を設けているために、ばらつきの範囲を有効に取得することができて、後の検査工程での誤報を最小限に抑えることが可能になっている。
例えば、手配線のジャンパー線などが存在する場合であっても、複数の良品実装回路基板２００の学習によって、ジャンパ線の配置がばらつく範囲が変化範囲データとして有効に取得される。

検査工程：
次に、実装回路基板検査の検査処理として、前処理工程や学習処理工程で用いたと同一種類であって検査対象となる実装回路基板（検査対象実装回路基板）２００を必要な枚数用意する。そして、この実装回路基板２００を１枚ずつテーブル１５０上に載置する。
そして、制御部１０１は、実装回路基板２００の検査範囲について、上述した基準ポイントが設定した座標に来るように位置決めを行ってカメラ１６０にて撮像を行い（図２Ｓ７）、得られた撮像データを検査対象撮像データとする。

ここで、制御部１０１の指示を受けた画像処理部１８０は、この検査対象撮像データと、変化範囲データを加味した基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出する（図２Ｓ８）。
次に、不一致データは、図７に示すように、画素単位の点のデータとして得られる。ここで、制御部１０１の指示を受けた画像処理部１８０は、この不一致データについて近接するドットを同じ領域の不一致データ群としてまとめるグループ化の画像処理を実行する。図７の例では、ａで示した部分が矩形の領域としてグループ化された不一致データ群である。

更に、制御部１０１は、画像処理部１８０によりグループ化された不一致データ群の大きさ（面積）を算出する面積算出処理を実行する。そして、制御部１０１は、不一致データ群の大きさ（面積）を、予め設定しておいたしきい値と比較し、不一致データ群の大きさによって良否判定を行う（図２Ｓ９）。
この制御部１０１による良否判定では、不一致データ群の大きさが所定値未満であれば（図２Ｓ１０でＹ）、上述した学習処理で学習した範囲をぎりぎり超えるずれ、極めて小さい塵などであると考えられるため、良好との判定をする（図２Ｓ１１）。この場合、制御部１０１は、判定結果が良好であった旨を表示部１９０に表示し、次の実装回路基板２００についての検査が可能な状態であることを併せて表示する。

尚、このように検査工程で判定結果が良好であった場合（図２Ｓ１０でＹ、Ｓ１１）には、制御部１０１は、良好と判定された検査対象実装回路基板の検査対象撮像データを、上述した学習工程での変化範囲データの取得対象として学習処理を実行する（図２Ｓ１２）。
すなわち、実際には検査工程であるが、制御部１０１は、学習処理工程時の学習処理プログラムを実行する。

このように、検査工程で良好と判定された検査対象撮像データを学習工程での変化範囲データの取得対象とすることで、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。
尚、検査工程で良好と判定された検査対象実装回路基板の検査対象撮像データを変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていくことで、実際の状態に即した学習を続行しつつ、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度が良く検査することが可能になる。

一方、この制御部１０１による良否判定では、不一致データ群の大きさが所定値以上であれば（図２Ｓ１０でＮ）、上述した学習処理で学習した範囲を超える無視できない位置ずれや、学習範囲を超える無視できない部品の曲がり、実装方向の間違い、部品の欠落、部品間違い、半田不良、小さくない塵の存在、本来あるべきでない異物の存在、などであると考えられるため、不良との判定をする（図２Ｓ１３）。

尚、この制御部１０１による良否判定で、不一致データ群の大きさが所定値以上であるものが、検査対象画像データ全体にまんべんなく現れるようであれば、対象基板間違いなどであると考えられるため、対象基板間違いとの判定をするようにしてもよい。
この場合、制御部１０１は、判定結果が不良であった旨のメッセージと共に、不良箇所を表示部１９０に画像表示することが望ましい。

その際には、図８に示すように、上述した基準ポイントからの相対的な位置を示すような不良箇所の表示が望ましい。
この図８では、基準ポイントの右上部分に部品の欠落が生じている様子を一例として示している。

また、この場合、制御部１０１は、判定結果が不良であった旨を表示部１９０に表示し、併せて、この不良であるとの判定を承認するか否かの表示を行う。すなわち、不良と判定されたものの、動作上は無視できるズレや互換部品の装着などの場合があり、このような場合には、オペレータは、判定を承認しないとの入力を入力部１１０に行う（図２Ｓ１４でＮ）。

この場合には、制御部１０１は、上記の不良との判定を良好との判定に変更する（図２Ｓ１１）。
尚、この場合、通常の良好との判定の場合と同様に学習の対象としてもよい（図２Ｓ１２）。
このように、検査工程で不良との判定を良好と変更した検査対象撮像データを学習工程での変化範囲データの取得対象とすることで、実際の状態に即した学習を続行することが可能になり、迅速に精度良く検査することが可能になる。

尚、この場合も、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていくことで、実際の状態に即した学習を続行しつつ、学習を曖昧にすることを防止でき、迅速に精度良く検査することが可能になる。
ただし、このように不良の判定を良好に変更した場合に、同様な後の検査工程で不良との判定が一定数以上発生する場合には、学習（図２Ｓ１２）の対象としないことが、学習結果を曖昧にさせない点で望ましい。

そして、上述したように１枚の検査対象実装回路基板２００についての検査が完了した時点で、制御部１０１は、他の検査対象実装回路基板２００について検査を続行するようオペレータに促す表示を表示部１９０に行う（図２Ｓ１５）。
尚、上述した制御部１０１による不一致データ群の大きさによる良否判定では、例えば、以下のようなアルゴリズムに基づく処理プログラムを用いることができる。

ここで、画像データはＲＧＢで表現されているものとして、基準良品撮像データをｘ（ｘＲ，ｘＧ，ｘＢ）、値が正の変化範囲データをｂ（ｂＲ，ｂＧ，ｂＢ）、値が負の変化範囲データをｃ（ｃＲ，ｃＧ，ｃＢ）、平均的な良品撮像データ（平均良品撮像データ（変化範囲データが加味された基準良品撮像データ））をａ（ａＲ，ａＧ，ａＢ）、学習工程における学習回数をｎ、とそれぞれする。

ここで、平均良品撮像データａ（ａＲ，ａＧ，ａＢ）は、以下のように表現される。
尚、以下の色は、ＲＧＢそれぞれで独立して実行するものとする。
ａ＝（（ａ＊ｎ）＋ｘ＋（（ｎ＋１）／２））／（ｎ＋１）、
また、学習工程における重みをｗとすると、変化範囲データｂ，ｃは、以下のようになる。

ｘ−ａ＞０であれば、ｂ＝ｂ＋（｜ｘ−ａ｜−ｂ）＊ｗ、で表される。
ｘ−ａ＜０であれば、ｃ＝ｃ＋（｜ｘ−ａ｜−ｃ）＊ｗ、で表される。
尚、ａに変更があった場合、変更前をａ 、変更後をａとして、ｂ＝ｂ＋ａ’−ａ、ｃ＝ｃ−（ａ −ａ）、とする。

また、不一致データｄ（ｄＲ，ｄＧ，ｄＢ）に関連して、オペレータにより指示される誤差の許容範囲をｔ、オペレータにより指示される誤差の重みをＥｗ、オペレータにより指示される検知すべき誤差をＥｔ、とする。
この場合、ｘ−ａ＞０で、ｂ＊ｔ＜ｘ−ａのとき、ｄ＝Ｅｗ＋（Ｅｗ＊（ｘ−ａ）／（２５５−ｘ））、で表される。また、ｘ−ａ＜０で、ｃ＊ｔ＜｜ｘ−ａ｜のとき、ｄ＝Ｅｗ＋（Ｅｗ＊（｜ｘ−ａ｜）／ｘ）、で表される。

尚、簡便化した処理としては、ｘ−ａ＞０で、ｂ＊ｔ＜ｘ−ａのとき、ｄ＝Ｅｗ、ｘ−ａ＜０で、ｃ＊ｔ＜｜ｘ−ａ｜のとき、ｄ＝Ｅｗ、で表すことも可能である。
上述したようにして、ｄのＲＧＢの要素合計がＥｔを超える値のデータを検出対象とする。

そして、検出対象の集合を抽出し、その集合が、「指定画素数以上である」、「指定幅（第一指定幅）以上である」、「指定幅（第二指定幅）以下である」、「指定高（第一指定高）以上である」、「指定高（第二指定高）以下である」、「指定縦横比以内である」、「指定横縦比以内である」、「集合が収まる最小の矩形内検出対象が指定以上である」をすべて満たした場合、不良と判定する。
また、学習工程において重みｗを学習回数に応じて変更することが可能である。例えば、学習回数ｎがｌｓ回増える毎に、ｗ＝ｗ＊ｌｗとすることが望ましい。ここで、ｌｗは重みを緩めるための係数（＜１）である。

上記で詳細に説明してきたように、本発明の実施形態によれば、実装回路基板に実装された電子部品の実装状態（実装部品の有無、実装部品の曲がり、実装位置の位置ズレ、実装方向の正誤、実装部品の正誤、半田不良）や対象基板の間違いを迅速に精度が良く検査することが可能な実装回路基板検査装置及び実装回路基板検査装置を実現することが可能になっている。

〈その他の実施形態〉
尚、上述してきた実施形態で用いた実装回路基板２００の様子の具体例は説明のための一例であるので、撮像範囲、撮像解像度、撮像手法、判定手法、具体的判定アルゴリズムなどが限定されるものではない。

また、例えば、上記の具体例では、撮像データは、ＲＧＢ形式であるとしたが、ＹＭＣＫ形式、ＹＣｒＣｂ形式、ＸＹＺ形式、Ｌａｂ形式、Ｌｕｖ形式などのいずれの形式や色空間の画像データであっても同様の処理により実装回路基板の検査に関して良好な結果を得ることが可能である。

本発明の実施形態の実装回路基板検査装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の実装回路基板検査の動作（実装回路基板検査方法の手順）を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において検査範囲を指定して撮像した様子を、表示部上に表示した中間調画像の写真で示す説明図である。 本発明の実施形態において基準ポイントを指定して撮像した様子を、表示部上に表示した中間調画像の写真で示す説明図である。 本発明の実施形態において基準良品撮像データの輪郭や境界の検出感度を低下させた様子を、表示部上に表示した中間調画像の写真で示す説明図である。 本発明の実施形態における変化範囲データを示す説明図である。 本発明の実施形態における不一致データの様子を示す説明図である。 本発明の実施形態において部品の欠落が生じている様子を示す説明図である。

符号の説明

１００ 実装回路基板検査装置
１０１ 制御部
１１０ 入力部
１２０ 記憶部
１３０ ＸＹコントローラ
１４０ テーブル・カメラ駆動部
１５０ テーブル
１６０ カメラ
１７０ 信号処理部
１８０ 画像処理部
１９０ 表示部
２００ 実装回路基板

Claims (14)

1. 部品が実装済みであって良品の回路基板（良品実装回路基板）の検査範囲を指定し、該検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する前処理工程と、
   前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得する学習工程と、
   部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する検査工程と、
   を有することを特徴とする実装回路基板検査方法。
2. 前記前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、前記検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１記載の実装回路基板検査方法。
3. 前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の実装回路基板検査方法。
4. 前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていく、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の実装回路基板検査方法。
5. 前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、
   該判定を非承認とする指示がなされた場合には、該判定を良好と変更すると共に、良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の実装回路基板検査方法。
6. 前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求め、
   該判定を非承認とする指示がなされた場合には、該判定を良好と変更し、
   該良好と変更された前記検査対象撮像データと同等な状況について、前記検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象としない、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の実装回路基板検査方法。
7. 前記変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の実装回路基板検査方法。
8. 部品が実装済みの回路基板（実装回路基板）の検査範囲の指定がなされる検査範囲指定手段と、
   前記実装回路基板の前記検査範囲の撮像を行うカメラ部と、
   前処理工程時には、部品が実装済みであって良品の回路基板（良品実装回路基板）の前記検査範囲を前記カメラ部で撮像して基準良品撮像データを生成し、学習工程時には、前記良品実装回路基板と同一種類であり異なる複数の良品実装回路基板の検査範囲を前記カメラ部で撮像して、前記基準良品撮像データがばらついて変化する範囲を示す変化範囲データを取得し、検査工程時には、部品が実装済みであって検査対象となる回路基板（検査対象実装回路基板）の検査範囲を前記カメラ部で撮像して検査対象撮像データを生成し、該検査対象撮像データと、前記変化範囲データを加味した前記基準良品撮像データとを比較して不一致データを抽出し、該不一致データが設定した大きさ以上であれば不良と判定し、該不一致データが設定した大きさ未満であれば良好と判定する制御手段と、
   を有することを特徴とする実装回路基板検査装置。
9. 前記制御手段は、前記前処理工程において、実装される部品の輪郭部分あるいは境界部分の検出感度を低下させた状態で、前記検査範囲を撮像して基準良品撮像データを生成する、
   ことを特徴とする請求項８記載の実装回路基板検査装置。
10. 前記制御手段は、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の実装回路基板検査装置。
11. 前記制御手段は、前記検査工程で良好と判定された前記検査対象実装回路基板の前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする際には、該取得対象とする毎に重み付け係数を小さくしていく、
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の実装回路基板検査装置。
12. 各種表示を行う表示手段と、
    各種入力を受け付ける入力手段とを備え、
    前記制御手段は、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求める表示を前記表示手段に行い、前記入力手段から前記判定を非承認とする指示が入力された場合には、該判定を良好と変更すると共に、良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象とする、ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の実装回路基板検査装置。
13. 各種表示を行う表示手段と、
    各種入力を受け付ける入力手段とを備え、
    前記制御手段は、前記検査工程で不良と判定された場合には該判定についての承認／非承認を求める表示を前記表示手段に行い、前記入力手段から前記判定を非承認とする指示が入力された場合には、該判定を良好と変更し、良好と変更された前記検査対象撮像データと同等な状況について、前記検査工程で再び不良と判定される回数が所定回数以上であれば、該良好と変更された前記検査対象撮像データを、前記学習工程での前記変化範囲データの取得対象としない、
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の実装回路基板検査装置。
14. 前記制御手段は、前記変化範囲データは、基準良品撮像データよりプラス方向のばらつきの範囲のデータと、基準良品撮像データよりマイナス方向のばらつきの範囲のデータとを分けて保持する、
    ことを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の実装回路基板検査装置。

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