JP2007170838A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 曲面をもつ部品表面にも照明光源の輝点が映り込まない画像が得られるようにし、該画像を解析することにより色情報を用いた検査精度を向上させる。
【解決手段】 被外観検査物を照明する照明光源２１と、該照明光源２１に照明された被外観検査物を撮像する撮像手段（カメラ１８）とを備えた基板外観検査装置において、前記照明光源２１による照明条件を変えながら前記カメラ１８により前記被外観検査物を撮像して得られた複数の画像を保持する画像保持手段と、該画像保持手段により保持された複数の画像を演算処理することにより前記照明光源２１の映り込みを除去した画像を生成する画像処理手段とを付設して、被外観検査物が曲面を有する部品であっても、照明光源２１の映り込みのない画像が得られるようにしている。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、外観検査装置に関し、さらに詳しくは撮像用の照明光源の画像への映り込みを解消し得るようにした外観検査装置に関するものである。

従来からよく知られている外観検査装置には、例えば基板に実装された被外観検査物（例えば、検査対象物品）の画像と、予めメモリ内に記憶された比較対象物（例えば、比較対象部品）との画像を比較して部品の良否を検査する装置において、前記メモリ内に同一規格の比較対象部品における形状やマーク等の相違する複数の画像を記憶し、前記検査対象部品の画像と前記複数個の比較対象部品の画像との比較を順次行い、検査対象部品と比較対象部品とが一致するか否かの判定を行うようにしたものがある（特許文献１参照）。

上記構成の外観検査装置における照明光源は、撮像手段の撮像範囲と作動距離および画角を考慮し、基板表面による照明光源の輝点が撮像範囲外になるような位置に設置しなければならないとされていた。このようにすることにより、被外観検査物である基板表面や集積回路（換言すれば、ＩＣ）のように撮像光軸に対して垂直な平面をもつ部品は、照明光源を撮像光軸から離れた位置に配置することにより、撮像画像に照明光源の反射輝点が映り込まないようにすることができる。

特開平９−５０３３号公報。

ところが、被外観検査物である基板に実装されている部品には、炭素皮膜固定抵抗器のように曲面をもつ部品も多く使用されている。このような曲面をもつ部品の場合、照明光源の位置を撮像光軸から離しても、照明光源の輝点が部品表面に映り込むのを除去することが難しい。照明光源の輝点が映り込んだ部品の色情報は失われているため、画像処理を行う際に照明光源の輝点が映り込んでいる部品を除外しなければならない。

例えば、炭素皮膜固定抵抗器の場合、図４（イ）に示すように、部品（例えば、炭素皮膜固定抵抗器）１の周囲全体に照明光源の輝点Ｋが映り込んで見えるが、部品１の表面形状によっては、カラーバーＣの部分に照明光源の輝点Ｋが映り込んで見えることがあり、カラーバーＣの部分の画像が使えないことから、正常に数値を読み取ることができない現象が発生するという不具合が生じていた。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、曲面をもつ部品表面にも照明光源の輝点が映り込まない画像が得られるようにし、該画像を解析することにより色情報を用いた検査精度を向上させることを目的としている。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、被外観検査物を照明する照明光源と、該照明光源に照明された前記被外観検査物を撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置において、前記照明光源による照明条件を変えながら前記撮像手段により前記被外観検査物を撮像して得られた複数の画像を保持する画像保持手段と、該画像保持手段により保持された複数の画像を演算処理することにより前記照明光源の映り込みを除去した画像を生成する画像処理手段とを付設している。

上記のように構成したことにより、被外観検査物を撮像するに当たって、該被外観検査物を照明する照明光源による照明条件を変えながら複数の画像を撮像し、これらの複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなる。従って、被外観検査物が曲面を有する部品であっても、照明光源の映り込みのない画像が得られることとなり、被外観検査物における外観の検査精度を向上させることができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた外観検査装置において、前記照明光源を、複数の発光ダイオードで構成し且つ該発光ダイオードを個別もしくは複数個単位で点灯あるいは消灯する機能を有するものとするとともに、前記画像保持手段を、前記発光ダイオードの点灯と消灯との組み合わせを変えながら前記撮像手段により撮像された複数の画像を保持するように構成することもでき、そのように構成した場合、複数の発光ダイオードからなる照明光源を点灯あるいは消灯して得られた複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源の簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた外観検査装置において、前記発光ダイオードを、前記被外観検査物を撮像する光軸周りに円環形状に配置するとともに前記光軸周りに９０°単位で点灯および消灯する機能を付設することもでき、そのように構成した場合、円環形状に配置された発光ダイオードを、光軸周りに９０°単位で点灯および消灯して得られた複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源の簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第３の手段を備えた外観検査装置において、前記発光ダイオードを、対向する２方向において点灯し、残りの２方向において消灯するように構成することもでき、そのように構成した場合、円環形状に配置された発光ダイオードを、光軸周りに９０°単位で対向する２方向において点灯し、残りの２方向において消灯して得られた二つの画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源のより一層簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた外観検査装置において、前記画像処理手段を、前記複数の各画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とするように構成することもでき、そのように構成した場合、照明光源の照明条件を変えながら撮像して得られた複数の画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、被外観検査物における外観の検査精度をより一層向上させることが可能となる。

本願発明の第１の手段によれば、被外観検査物を照明する照明光源と、該照明光源に照明された前記被外観検査物を撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置において、前記照明光源による照明条件を変えながら前記撮像手段により前記被外観検査物を撮像して得られた複数の画像を保持する画像保持手段と、該画像保持手段により保持された複数の画像を演算処理することにより前記照明光源の映り込みを除去した画像を生成する画像処理手段とを付設して、被外観検査物を撮像するに当たって、該被外観検査物を照明する照明光源による照明条件を変えながら複数の画像を撮像し、これらの複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られるようにしたので、被外観検査物が曲面を有する部品であっても、照明光源の映り込みのない画像が得られることとなり、被外観検査物における外観の検査精度を向上させることができるという効果がある。

本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた外観検査装置において、前記照明光源を、複数の発光ダイオードで構成し且つ該発光ダイオードを個別もしくは複数個単位で点灯あるいは消灯する機能を有するものとするとともに、前記画像保持手段を、前記発光ダイオードの点灯と消灯との組み合わせを変えながら前記撮像手段により撮像された複数の画像を保持するように構成することもでき、そのように構成した場合、複数の発光ダイオードからなる照明光源を点灯あるいは消灯して得られた複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源の簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明の第３の手段におけるように、上記第２の手段を備えた外観検査装置において、前記発光ダイオードを、前記被外観検査物を撮像する光軸周りに円環形状に配置するとともに前記光軸周りに９０°単位で点灯および消灯する機能を付設することもでき、そのように構成した場合、円環形状に配置された発光ダイオードを、光軸周りに９０°単位で点灯および消灯して得られた複数の画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源の簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明の第４の手段におけるように、上記第３の手段を備えた外観検査装置において、前記発光ダイオードを、対向する２方向において点灯し、残りの２方向において消灯するように構成することもでき、そのように構成した場合、円環形状に配置された発光ダイオードを、光軸周りに９０°単位で対向する２方向において点灯し、残りの２方向において消灯して得られた二つの画像を演算処理することにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源のより一層簡単な制御で被外観検査物における外観の検査精度を向上させることが可能となる。

本願発明の第５の手段におけるように、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた外観検査装置において、前記画像処理手段を、前記複数の各画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とするように構成することもでき、そのように構成した場合、照明光源の照明条件を変えながら撮像して得られた複数の画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることにより、照明光源の映り込みが除去された画像が得られることとなり、被外観検査物における外観の検査精度をより一層向上させることが可能となる。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について説明する。

この外観検査装置は、図１に示すように、被外観検査物である電装部品１を備えた基板（例えば、プリント基板）２をセットする基板セット装置３と、該基板セット装置３を図示において左右方向に移動させるガイドレール４を備えた基台５と、前記基板セット装置３の上方において図示において紙面と直交する方向にガイドレール７，７に案内されて移動される撮像ヘッド６と、前記ガイドレール７，７を有し、前記基台５に対して支持されたヘッド支持台８と、各種の駆動電源等を内蔵する電源装置９とを備えて構成されている。

前記基板セット装置３は、前記ガイドレール４に案内される移動台１１と、該移動台１１上に前記基板２をセットすべく立設された一対のセット台１２Ａ，１２Ｂとからなっており、一方（換言すれば、図示右側）のセット台１２Ａの上端には、前記基板２の一端を載置するための係止部１３Ａが設けられ、他方（換言すれば、図示左側）のセット台１２Ｂには、その上端に設けられた係止部１３Ｂに係止された基板２の他端をロックするロック部材１４が揺動自在に枢支されている。符号１５は前記ロック部材１４をロック方向に付勢するスプリングである。

また、前記基台５の一端（換言すれば、図示左端）には、前記移動台１１が図示左側に移動したときに前記ロック部材１４を押圧して前記スプリング１５の付勢力に抗してロック解除方向に揺動させるロック解除部材１６が立設されている。

前記撮像ヘッド６は、前記ガイドレール７，７に案内されて移動するスライダ１７と、該スライダ１７を下面に支持する撮像手段として作用するカメラ１８と、該カメラ１８の一端から垂設された照明部１９とからなっている。

前記照明部１９は、図２に示すように、前記カメラ１８のレンズ２０と、被撮像体である基板（被外観検査物）２を照明する照明光源２１とからなっている。

前記照明光源２１は、図３に示すように、傘形状の支持部材２２と、該支持部材２２の下面に前記レンズ２０の光軸周りに円環形状で内周側および外周側に配置された多数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）２３，２３・・とからなっている。前記各ＬＥＤ２３の発色としては、特に限定はないが、例えば、白色ＬＥＤが採用される。

前記発光ダイオード２３，２３・・は、前記レンズ２０の光軸周りに９０°単位で４個の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに４分割されており、これらの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに所属するＬＥＤ２３，２３・・は、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが点灯されているときは、残りの２方向である領域Ｂ，Ｄは消灯され、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが消灯されているときは、対向する２方向である領域Ｂ，Ｄは点灯されることとなっている。

そして、前記カメラ１８によって撮像された画像は、画像処理装置（例えば、パソコン）２４に送信されることとなっている。該パソコン２４は、前記照明光源２１による照明条件を変えながら前記カメラ１８により前記基板２および電装部品１を撮像して得られ複数の画像を保持する画像保持手段としての機能と、該画像保持手段により保持された複数の画像を演算処理することにより前記照明光源２１の映り込みを除去した画像を生成する画像処理手段としての機能とを備えている。

本実施の形態においては、前記画像保持手段は、前記発光ダイオード２３，２３・・の点灯と消灯との組み合わせ（即ち、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが点灯されているときは、残りの２方向である領域Ｂ，Ｄは消灯され、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが消灯されているときは、対向する２方向である領域Ｂ，Ｄは点灯されるという組み合わせ）を変えながら前記カメラ１８により撮像された複数の画像を保持するように構成されており、前記画像処理手段は、得られた複数の各画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることにより、照明光源２１の映り込みを除去した画像を生成するように構成されている。

上記構成の外観検査装置においては、次のような作用効果が得られる。

基板２表面および基板２表面に配置された電装部品１（被外観検査物）を撮像するに当たって、基板２表面および電装部品１を照明する照明光源２１による照明条件を変えながら（本実施の形態の場合、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが点灯されているときは、残りの２方向である領域Ｂ，Ｄは消灯され、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが消灯されているときは、対向する２方向である領域Ｂ，Ｄは点灯されるという組み合わせを変えながら）複数の画像を撮像する。すると、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが点灯され、残りの２方向である領域Ｂ，Ｄが消灯される照明条件で撮像された画像は、図４（ロ）に示すように、上下に照明光源２１の円弧形状の輝点Ｋ，Ｋ・・が映り込んだものとなり、対向する２方向である領域Ａ，Ｃが消灯され、対向する２方向である領域Ｂ，Ｄが点灯される照明条件で撮像された画像は、図４（ハ）に示すように、左右に照明光源２１の円弧形状の輝点Ｋ，Ｋ・・が映り込んだものとなる。

上記のようにして得られた複数の画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることにより、図４（ニ）に示すように、照明光源２１の映り込みが除去された画像が得られることとなる。従って、電装部品１が曲面を有する部品（例えば、炭素皮膜固定抵抗器）であっても、照明光源の映り込みのない画像が得られることとなり、基板外観の検査精度を向上させることができる。

しかも、本実施の形態においては、照明光源２１を、複数の発光ダイオード２３，２３・・で構成し且つ該発光ダイオード２３，２３・・を個別もしくは複数個単位で点灯あるいは消灯する機能を有するものとするとともに、画像保持手段を、発光ダイオード２３，２３・・を点灯および消灯して（例えば、光軸周りに９０°単位で点灯および消灯して）組み合わせを変えながらカメラ１８により撮像された複数の画像を保持するように構成しているので、複数の発光ダイオード２３，２３・・からなる照明光源２１を点灯あるいは消灯して得られた複数の画像を演算処理することにより、照明光源２１の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源２１の簡単な制御で基板外観の検査精度を向上させることが可能となる。

また、発光ダイオード２３，２３・・を、対向する２方向において点灯され、残りの２方向において消灯するように構成しているので、円環形状に配置された発光ダイオード２３，２３・・を、光軸周りに９０°単位で対向する２方向において点灯され、残りの２方向において消灯して得られた二つの画像を演算処理することにより、照明光源２１の映り込みが除去された画像が得られることとなり、照明光源２１のより一層簡単な制御で基板外観の検査精度を向上させることが可能となる。

さらに、画像処理手段を、複数の各画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とするように構成しているので、照明光源２１の照明条件を変えながら撮像して得られた複数の画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることにより、照明光源２１の映り込みが除去された画像が得られることとなり、基板外観の検査精度をより一層向上させることが可能となる。

本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。

本願発明の実施の形態にかかる外観検査装置の縦断面図である。 本願発明の実施の形態にかかる外観検査装置における撮像ヘッドのヘッド本体を示す斜視図である。 本願発明の実施の形態にかかる外観検査装置における照明光源の下面図である。 被撮像体（被外観検査物）として曲面を有する電装部品（例えば、炭素皮膜固定抵抗器）を採用した場合の撮像画像であり、（イ）は従来の照明条件でのもの、（ロ）は本願発明の実施の形態における照明条件（領域Ａ，Ｃを点灯し、領域Ｂ，Ｄを消灯した条件）での画像、（ハ）は本願発明の実施の形態における照明条件（領域Ｂ，Ｄを点灯し、領域Ａ，Ｃを消灯した条件）での画像、（ニ）は画像処理後の画像である。

符号の説明

１は電装部品（被外観検査物）
２は基板（被外観検査物）
１８は撮像手段（カメラ）
２０はレンズ
２１は照明光源
２３は発光ダイオード（ＬＥＤ）
２４は画像処理装置（パソコン）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは発光ダイオードの分割領域

Claims (5)

1. 被外観検査物を照明する照明光源と、該照明光源に照明された前記被外観検査物を撮像する撮像手段とを備えた外観検査装置であって、前記照明光源による照明条件を変えながら前記撮像手段により前記被外観検査物を撮像して得られた複数の画像を保持する画像保持手段と、該画像保持手段により保持された複数の画像を演算処理することにより前記照明光源の映り込みを除去した画像を生成する画像処理手段とを付設したことを特徴とする外観検査装置。
2. 前記照明光源は、複数の発光ダイオードで構成され、該発光ダイオードを個別もしくは複数個単位で点灯あるいは消灯する機能が付設されており、前記画像保持手段は、前記発光ダイオードの点灯と消灯との組み合わせを変えながら前記撮像手段により撮像された複数の画像を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
3. 前記発光ダイオードは、前記被外観検査物を撮像する光軸周りに円環形状に配置されており、前記光軸周りに９０°単位で点灯および消灯する機能が付設されていることを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。
4. 前記発光ダイオードは、対向する２方向において点灯され、残りの２方向において消灯されることを特徴とする請求項３記載の外観検査装置。
5. 前記画像処理手段は、前記複数の各画像における同じ座標の明るさを比較し、該比較により最も暗い画素の色をその座標の色とすることを特徴とする請求項１、２、３および４のいずれか一項記載の外観検査装置。
   

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