JP2007327824A

JP2007327824A - 端子リード検査方法

Info

Publication number: JP2007327824A
Application number: JP2006158556A
Authority: JP
Inventors: Yamato Koshimizu; 大和輿水; Takayuki Fujiwara; 孝幸藤原; Takashi Watanabe; 隆渡辺; Ko Kusano; 洸草野
Original assignee: Taiko Denki Co Ltd
Current assignee: Taiko Denki Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】特殊な光拡散部材の如きものを用意することなく、しかも端子リードの先端の異常な屈曲、或いはそこへの異物の付着などがあった場合においても、端子リードの平坦度並びにプリント基板とのクリアランスを正確に検査し得る端子リード検査方法を提供する。
【解決手段】ワークＷを水平方向に移動させ、その前後の状態を１台のカメラＣで撮像し、もって同移動の前後における計測点ｐ_mnと該カメラとの３点を結ぶ３角形をベースにカメラＣから計測点間の垂直距離Ｈｎを算出する単眼ステレオ計測法を成立させると共に、上記計測点を複数設定し、該計測点相互の上記距離又は同計測点相互の高さｈｎを比較し、若しくは規格値Ｓｔとそれらを比較し、ワークＷの平坦度、曲がり、捻れなどを検査・判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は端子リード検査方法に係り、特にコネクタの如き電子部品の端子はんだ付け面の平坦度を精密に検査し得る端子リード検査方法に関するものである。

携帯電話、パソコン、テレビ、デジカメに代表される如き電子器機にあっては、益々その高性能化と小型・軽量・薄型への進化を加速しており、それらに採用されるコネクタのような電子部品も多極(多端子)化、狭ピッチ(狭端子間隔)化、小型化、薄型化への道を辿っている。そして、斯様な電子部品の多くは、プリント基板表面に設けられた導体パターン上にリフローはんだ付けされる（これを表面実装と言う）。この表面実装の際、端子リードのはんだ付け面とプリント基板の表面とが、ほぼ平行で且つ所定のクリアランス以下であることが肝要であり、さもないと上記導体パターンと端子リードのはんだ付け面とのはんだ付けが上手くできず、導通不良やはんだ付け強度不足を招き兼ねない。従って、この端子リードのはんだ付け面がプリント基板の表面に対して平坦で且つ所定のクリアランス以下であることを、全端子リードについて検査する必要がある。

従来、上記検査は、主に、熟練した検査員による目視チェックで行なわれていたが、上述のように多極化と狭ピッチ化が進行した昨今のコネクタの如き電子部品にあっては、もはや目視チェックで合否判定ができる状況にはない。

そこで、例えば、画像処理によって端子リードを自動検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１においては、図１に示すように、検査ステージ１にＰＣカードコネクタ２を載置し、光拡散部材３を上昇させて平板部７をＰＣカードコネクタ２のモールド部５と端子リード６の間に挿入する。そして、受光部８に光源４から光線を照射し、平板部７からの拡散光１０によって、端子リード６の透過画像を撮像装置１１で撮像し、その出力信号をデータ処理装置１２に送って、端子リード６のコプラナリティとピッチを測定するものである。
特開２００３−２０７３２６公報

ところで、上記特許文献１によれば、モールド部５と端子リード６の間に薄い平板部７を挿入し、これを光源４からの光線照射で均一に光らせ、端子リード６を後方からの透過照明を用いた透過画像として撮像しているので、端子リード６の先端形状のばらつきによる測定誤差の発生を回避し、先端形状に影響されない測定を可能としている。このため、データ処理装置１２によって、安定したコプラナリティ測定の結果を得ることができる。

しかしながら、上記特許文献１では、カードコネクタ２に固有の平板部７付き光拡散部３を用意しなければならず、さらにカードコネクタ２を検査ステージ１に載置する際には、光拡散部材３を下方に退避させる必要もあって、コネクタの全品検査、しかも全端子検査、さらにはその生産工程中に検査工程をも組み入れたインライン方式などを想定した場合、実現性に乏しいものであった。

また、上記特許文献１では、上述の如く端子リード６を後方からの透過照明を用いた透過画像として撮像しているので、図２に示すように、端子リード６の先端が上方に異常屈曲していたような場合であっても（或いは反対に下方に異常屈曲していたような場合であっても）、さらには端子リード６と検査ステージ１の間にバリ等の異物が介在していても、画像上ではこれらを判別できず、不良品であるにもかかわらず、これを良品として見逃してしまうことになる。なお、同図２では該異物を黒塗りに誇張表示して分かり易くしている。

本発明の課題は、特殊な光拡散部材の如きものを用意することなく、しかも端子リードの先端の異常な屈曲、或いはそこへの異物の付着などがあった場合においても、端子リードの平坦度並びにプリント基板とのクリアランス、あるいは端子ピッチを正確に検査し得る端子リード検査方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステージＳ上にブロックＢが水平方向に移動可能に配置され、前記ブロックＢ上にフィクサＦが取り付けられ、前記フィクサＦ上にワークＷが載置されている場合に、前記ブロックＢまたは前記フィクサＦにマークＭを付すか若しくは前記ブロックＢまたは前記フィクサＦの一部をマークするとともに、前記ブロックＢのワーク載置面から所定距離Ｋ隔てて該ブロックＢの上方で且つ該ワーク載置面に対して垂直に１台のカメラＣを固定して、該カメラＣで前記ブロックＢの移動前後の前記ワークＷ等の状態を撮影し、その撮影画像をコンピュータ処理し得るように成し、もって三次元の距離を測定する単眼ステレオ計測法を成立させておき、前記ワークＷの端子リードＴ_nのはんだ付け面を前記ワーク載置面に対向させて載置し、該はんだ付け面の反対側のリード上面において複数の計測点Ｐ_mnの高さＨｎ（またはｈｎ）を測定し、それら測定値を規格値Ｓｔ（またはＳｐｔ）と比較して、前記測定値のいずれもが前記規格値内であれば、該端子リードＴ_nは前記ワーク載置面に対して平坦であると判定し、前記測定値のいずれかが前記規格値から外れているときは、該端子リードＴ_nは前記ワーク載置面に対して平坦でないと判定することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記リード上面の先端側の１点と奥側の１点の前記高さＨｎ（またはｈｎ）を比較し、その差が所定量を超えているときは、該端子リードＴ_nは屈曲していると判定することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記リード上面の右側の１点と左側の１点の前記高さＨｎ（またはｈｎ）を比較し、その差が所定量を超えているときは、該端子リードＴ_nは捻れていると判定することを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記リード上面の１点の座標と、隣接する端子リードの対応する１点の座標とから、隣り合う端子リード間のピッチｐｌを求めるとともに、該ピッチｐｌと規格値Ｓｐｔまたは他の端子リード間距離とを比較し、前記ピッチｐｌが規格値Ｓｐｔまたは他の端子リード間距離から外れているとき、該ピッチは不適合であると判定することを特徴としている。

本発明によれば、極めて簡単な測定器で端子リードのプリント基板に対する平坦度並びにそれとのクリアランス、さらには端子ピッチの検査が極めて正確にでき、且つ端子リードそのものが屈曲変形していた場合でも、また同リードに異物が付着していたような場合でも、これら欠陥を見逃すようなことはない。

そして、この検査は、単眼ステレオ計測法を利用した三次元測定を基礎としているので、その精度は非常に高く、それでいて複眼ステレオ計測法等に比してカメラキャリブレーションを要しない他、これに特別なデバイスやシステムを用意する必要がないことから廉価な検査とすることもでき、さらにこれを該電子部品の生産工程内に組み込んだインライン方式の品質検査システムを構築することも可能である。

以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明するに先立ち、説明の便宜上、図３に示したコネクタにおける端子リードＴ_n（n=1,2,3・・・：端子数）とその表面実装の際のプリント基板に相当するブロックＢの間の高さｈn（n=1,2,3・・・：測定個所を示す番号）を測定するものとする。すなわち、ある端子リードＴ_nの各計測ポイントp1nの高さｈnの差がゼロに近いほど、異常屈曲は発生していないと判断でき、該リードは、ブロックＢに対し平行に近い状態であることが判る。また、その高さｈnのが所定値以下ならば、該リードはブロックＢに対して的確なクリアランスを有すると判断できる訳である。これらの計測値を、はんだ付け性を左右する値と比較し、これから外れるものを不良品とする。そして、このコネクタは、複数の端子リードＴ_nを備えていてそのいずれに異常があっても不良品とされるべきであることから、全ての端子リードの高さｈnを計測するものとし、また、このコネクタを以下、ワークＷと称することする。

本発明の検査方法におけるワーク撮像環境の概要を図４によって説明する。図４において、Ｓはほぼ水平に据え付けられたステージ、Ｂはその上を水平に移動可能に設置されたブロック、Ｗは上記コネクタ、即ちワーク、ＦはワークＷをブロックＢ上にセットするためのフィクサ、ＣはステージＳの上方に固定された１台のカメラであり、Ｑはその結像面、またＬはカメラＣの中心線であってこの中心線ＬはステージＳに対して垂直となっている。なお、ステージＳを水平に設置するには、これを定盤の上にセットすることが望ましいが、これに限定されるものではない。また、フィクサＦはポケットの如きもので、ワークＷがそこにセットされたとき、ワークＷに歪みが生じないように、無負荷状態で載置し得るものであることが好ましい。

そして、同図中、記号ｐ_mn（m=1,2、：mは後述するブロックＢの移動前後を区別する記号で、１は移動前、２は移動後、また、n=1,2,3・・・：nは１つのリードの中での測定個所を示す番号）で示す点が前記端子リードの先端部における計測点に相当するもの（但し、該計測点は図２１、図２２などを用いて後述のステップでその座標が特定されるものであり、本来、この図４には現れないが、本発明の理解を助けるため、便宜的にこの記号を表記した）で、前述の高さｈｎ（n=1,2,3・・・：測定個所を示す番号）はブロックＢの表面、すなわちワーク載置面から該計測点までの距離であるが、これを直接計測する代わりに上記カメラＣから同ワーク載置面までの距離Ｋと、同カメラＣから該計測点までの距離までの距離Ｈｎ（n=1,2,3・・・：測定個所を示す番号）との差から該高さを求めるものである。

また、記号Ｍで示すポイントはブロックＢに貼付したマークで、ブロックＢの移動前後の撮像画像からその移動距離Ｄを実測したり、或いは上記計測点ｐ_mnを含む小領域を取り込む際の基準座標に用いるものであるが、実際にはこの図４には現れないものであるも、説明の便宜から表示した。勿論、ワークＷにこのマークＭを貼付することを妨げるものではないが、そうすると、被検査体であるワークＷを交換するたびにマークＭの貼り替え作業が必要となってしまうので、ブロックＢに貼付する方が良い。同理由から、フィクサＦにマークＭを貼付しても良い。

このようなワーク撮像環境を用意し、ブロックＢ上のフィクサＦにワークＷをセットして、その上方から照明を当ててこの状態をカメラＣで撮像し、続いてブロックＢと共にワークＷを任意に移動させ、且つその状態をカメラＣで撮像して、前記距離Ｈｎ或いは高さｈｎを測定せんとする本発明は、所謂三角測量の原理を用いた単眼ステレオ計測法を基礎としており、ワークＷを移動させてその前後の位置と固定されたカメラＣとの間でベースとなる三角形を描いている。なお、このワークＷの移動を円滑に行わせるため、それが載置されたブロックＢを移動させるようにしたが、直接ワークＷのみを移動させるようにしても良い。また、ブロックＢを適確に移動し得るようにするため、例えば図５に示す如く公知のプッシュロッドなどをそこに組み込むことは有効である。

マークMは、図６に示す如く、黒い台紙（紙である必要は無い）に複数のかまぼこ状の白抜き目印部を形成してなり、図７から明らかなように、ワークＷである端子リード並列方向に対してほぼ平行となるように、ブロックＢに貼付してある。

より具体的には、図６に示す如く、このマークＭは１.０mm幅ｓｓの切り欠きであり、撮像照明光の照射条件等によって該マークＭの画像の鮮明度が低下する場合に備えて、同一形状のマークを所定の間隔をおいて複数設けてある。

但し、このマークＭは座標抽出のためものであるから、上記大きさで無くとも、或いは複数で無く１個だけであっても良く、更にはブロックＢやフィクサＦの一部であって他と明快に識別可能な目印になるものであればそれでも構わない。

そして、このマークＭを含むワークＷ全体の初期状態、即ちワーク載置状態を、カメラＣによって撮像し、図７に示す如きその画像データをコンピュータに読み込む（ステップ１：第1撮像）。

この図７から明らかなように、この撮像画像には、マークＭを含むワークＷの全容が写っており、同マークＭを拡大表示したものが図８であるが、この拡大画像におけるマークＭの輪郭は画素の濃い部分と薄い部分とがランダムに混在していて必ずしも明確ではない。したがって、このマークＭのｘ軸方向とｙ軸方向の２本の輪郭線からその交点を求め、この交点をマークの第1の特徴となる点、即ちブロック移動前の始点座標ＯＰ₁として見出したい所、このままではそれができない。

そこで、先ず上記図８の画像の中からマークＭの輪郭を抽出するため、エッジ生成処理によって図９に示す如き非直線状の輪郭（横方向(ｘ軸方向)の輪郭線及び縦方向(ｙ軸方向)）の輪郭線を得るべく、例えば下記（１）式及び（２）式のガウシアンフィルタによる平滑化処理の後、例えば下記（３）式によるラブラシアン処理を行なう（ステップ２：非直線輪郭の生成）。

なお、ここで求めたいのは基準となる前記始点座標ＯＰ₁（図１０参照）であり、そのために本実施例ではかまぼこ状のマーク画像から縦・横２本の輪郭線を抽出し、その交点を求めんとする訳で、マークＭがかまぼこ形状故にその輪郭線は各々ｘ軸とｙ軸に略沿ったものが得られるものとして説明したが、該輪郭線は上記交点が得られるものであれば如何なるものであっても良い。即ち、マークは本実施例の形に限られない。また、ｙ軸に略沿った輪郭をかまぼこ状の左辺に求めたが、これは右辺であっても良い。

ここで、Ｇ(ｘ，ｙ)はガウシアンフィルタの設定値、σは標準偏差値(ガウシアンフィルタのパラメータ)、Ｆ(ｘ，ｙ)はガウシアン処理後の平滑化画像、ｆ(ｘ，ｙ)処理前の入力画像、▽²Ｆ(ｘ，ｙ)はエッジ画像である。

なお、前記ステップ１でコンピュータに取り込まれた画像は広範なもので、この画像全体の中からマークＭを探し出し、更に上記演算などを行うとなると、その処理時間は長くなり、前記インライン方式の検査には不適であることから、予めマークＭが撮像されているであろう領域を想定しておき、マークＭ全体を含む周辺の小領域を切り取って上記処理をすることは、有効である。

続いて、上述のようにして得られた非直線状の輪郭から、図１０に示すような各々の近似直線（ｘ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂ、ｙ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成するべく、下記（４）式〜（６）式により最小２乗近似法の演算を行なう（ステップ３：近似直線の生成）。

ここで、ａは近似直線の傾き、ｂは切片、ｍは近似直線生成のための対象となる特徴点の個数(ｍ個)、ｉは特徴点をカウントするための変数(ｉ＝１〜ｍ)である。

さらに、上記（４）式〜（６）式から求めたｘ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂとｙ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂの連立方程式を解いてその交点を求め、これを前記ワーク載置初期状態、つまりブロックＢの移動前の状態の基準点（即ち始点座標ＯＰ₁）とする（ステップ４：始点座標ＯＰ１の算出）。

次に、前記ステージＳ上でブロックＢを任意に移動させる。何となれば、その移動距離Ｄを実測するのだから、移動量、方向とも、何ら制限されない。但し、前述のプッシュロッドの如きものをもって所定の方向に所定の距離、移動させることは有効である。また、前述の通り、ワークである前記コネクタの全端子リードを測定するため、ブロックＢは該コネクタの長手方向、すなわちリードの並列方向に摺動させることが肝要である。

その結果、該ブロックと共にフィクサＦにセットされたワークＷも一緒に移動するから、この移動後のワークＷなどを、再度、カメラＣで撮像、そのデータをコンピュータに取り込む（ステップ５：第２撮像）。図１１はこの移動後の撮像画像である。

このブロック移動後の撮像画像からも、マークＭの画像を取り込んでその終点座標ＯＰ₂を抽出する訳であるが、前述の通り、マークＭの輪郭はぼやけているので、前記エッジ生成処理を行って縦・横２方向の非直線状の輪郭を求める（ステップ６：非直線輪郭の生成）。このステップ６における処理は前記ステップ２と同じである。続いて、最小２乗近似法を使って近似直線を生成する（ステップ７：近似直線の生成）。このステップ７における処理は前記ステップ３と同じである。さらに、連立方程式を解いて２つの近似直線の交点を算出し、上記終点座標ＯＰ₂を求める（ステップ８：終点座標ＯＰ₂の算出）。このステップ８における処理は前記ステップ４と同じである。

勿論、上記ステップ６に先立ち、前述の如く、全体の画像からマークＭを含む周辺の小領域を切り取って上記演算処理をすることは、演算時間短縮に有効である。

以上のようにしてブロックＢの移動前後における基準点、即ちマークＭの始点ＯＰ₁と終点ＯＰ₂の座標が図１２のように明らかになったことから、下記（７）式から両点の座標差を計算することによって、ブロックＢの実移動距離Ｄを求める（ステップ９：移動距離Ｄの算出）。

勿論、ブロックＢが前記プッシュロッド等でｘ軸方向に送出されるような構造とすれば、図１２においてＤ＝ｔであり、始点ＯＰ₁と終点ＯＰ₂の座標差から簡単に実移動距離Ｄを求めることができる。

換言するに、上記（７）式によって実移動距離Ｄを求める前提は、ブロックＢの移動前後でその姿勢が変化している、即ちｘ軸に対してある角度βをもってブロックＢが移動したことを仮定しており、この場合の該角度（ブロックＢの姿勢変化角度）βは下記（８）式より求めることができる。

ここで、ｔは始点座標ＯＰ₁と終点座標ＯＰ₂間のｘ軸方向の距離、ｕは始点座標ＯＰ₁と終点座標ＯＰ₂間のｙ軸方向の距離である。

上述のブロックＢの移動距離Ｄの実測のため、前記ステップ１及びステップ５で取り込んだ画像を利用した訳であるが、ワークＷの前記計測点ｐ_mnの抽出にも同じ画像が用いられる。但し、ブロックＢの移動前後でそこに載置されたワークＷの姿勢が変化していないとは限らない。何故なら、前述のインライン方式の品質検査システムを前提に、ワークＷの交換の利便性を考慮し、或いはワークＷを固定することによってそこに生ずる歪みを嫌って、ワークＷは無負荷状態でフィクサＦにセットされていることから、ワークＷとフィクサＦとの間には０.１ｍｍ程度のクリアランスが存在し、ブロックＢの移動の際の慣性、振動などによって僅かにワークＷが動き、その姿勢を変える可能性がある。それを想定して同姿勢変化に対する補正を加えることによって、更に高精度の計測が可能となる。

そこで、ブロックＢの移動の前後における画像から、ワークＷの姿勢の変化（角度）θを捉える（ステップ１０：移動前後のワーク姿勢角度θの算出）。

そのために、前記ステップ１で取り込んだブロック移動前の全体画像（図１３Ａ参照）において、ワーク中の任意の直線成分、例えばコネクタの後ろ側（端子リードの配設側を前側として）ハウジングの長手方向エッジラインｇｇと、ｘ軸とがなす角度θ₁（移動前のワーク姿勢角度）を求める。

より具体的には、先に抽出したマークＭの始点座標ＯＰ₁から、上記ラインｇｇが存在するであろう所定の距離だけ離れた小領域を前記ステップ１で得た全体画像から抽出し、その中からハウジングとその背景の画素の濃淡差に基づき、第1境界点ＳＰ₁を見出し、さらに同様にしてこれから適度に離れた第２境界点ＳＰ₂を見出し、これら２点を結ぶことによって上記ラインｇｇが得られるので、ラインｇｇとｘ軸線とから下記（９）式をもってブロックＢの移動の前におけるワークＷの姿勢角度θ₁を求める（ステップ１０-ａ：移動前のワーク姿勢角度θ₁の算出）。

そして、同じ様にしてマークＭの終点座標ＯＰ₂を基準点としてブロックＢ移動の後におけるワークＷの姿勢角度θ₂も求める（ステップ１０-ｂ：移動後のワーク姿勢角度θ₂の算出）。

そして、この両ワーク姿勢角度θ₁，θ₂の差から、ワークＷの姿勢の変化（角度）θを求める（θ＝θ₁−θ₂）。

ここで、図１３Ｂから明らかなように、Ｍｌ₁，Ｍｌ₂は第1境界点ＳＰ₁と第２境界点ＳＰ₂間のｘ軸方向の距離、Ｍｈ₁，Ｍｈ₂は同点ＳＰ₁と点ＳＰ₂間のy軸方向の距離である。また、ワークＷの中の任意の直線成分としてハウジングの境界線ｇｇを抽出したが、これに限られず、様々な部位からこれを抽出可能である。

続いてブロックＢ移動前後の画像から各々の計測点ｐ_mnを各々抽出する。ここで、ブロックＢ移動前の計測点（計測始点座標ｐ_1n）の抽出工程をステップ１１、ブロックＢ移動後の計測点（計測終点座標ｐ_2n）の抽出工程をステップ１２する。上記ステップ１１及びステップ１２は次のようにして求められる。

先ず始めに、前記ステップ１で取り込んだブロック移動前の全体画像から、図１４に示すように、計測点ｐ_1nを含むと想定される端子リードの先端部分の小領域Ｒの画像を抽出する（ステップ１１-ａ：小領域Ｒの抽出）。

なお、このとき、ステップ１０で述べたように、先に抽出したマークＭの始点座標ＯＰ₁を基準として、上記計測点ｐ_1nが存在するであろう所定の距離だけ離れた小領域Ｒを抽出するのが、コンピュータ処理時間短縮上、望ましい。

このようにして抽出された小領域Ｒの画像の中の端子リードは、図１５Ａに拡大して示すように、マークＭの画像（図８参照）と同様に、その輪郭がはっきりしないものであるから、前記エッジ処理を行なって非直線状の輪郭を求める（ステップ１１-ｂ：非直線輪郭の生成）。このステップ１１-ｂにおける処理は前記ステップ２，６と同じである。続いて、最小２乗近似法を使って近似直線（ｘ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂ、ｙ軸方向の近似直線ｙ＝ａｘ＋ｂ）を生成する（ステップ１１-ｃ：近似直線の生成）。このステップ１１-ｃにおける処理は前記ステップ３，７と同じである。そして、図１５Ｂに示すように該近似直線の交点（領域始点座標ｑ₁₁，ｑ₁₂）を求める（ステップ１１-ｄ：領域始点座標ｑ₁₁，ｑ₁₂の算出）。このステップ１１-ｄにおける処理は前記ステップ４，８と同じである。

このステップ１１が前記ステップ２，３，４やステップ６，７，８と相違する点は、端子リードが矩形であって、その長手方向の両稜線（エッジ）上に前記計測点ｐ_mnがある（図２４参照）ことから、２つの領域始点座標ｑ₁₁（図１５Ｂ中左側の交点）、ｑ₁₂（同図中右側交の点）を求めることである。但し、この端子リードの捩れを検査する必要が無い場合は、その一方を略すことができる。

次に図１６Ａに示すように、上記領域始点座標ｑ₁₁とｑ₁₂を中心として所定の距離ｒ_n（n=1,2,3・・・：測定箇所を示す番号に対応）を半径とする円を設定し、該円が前記ステップ１１-ｂで求めたｙ軸方向の非直線状の輪郭と交差するポイントを求め、これを計測点（計測始点座標）ｐ_1nとする（ステップ１１-ｅ：ワーク計測始点座標ｐ_1nの抽出）。

この場合、端子リードの平坦度だけを検査するのなら、その長手方向の一方側の稜線上に、最低２つの上記ワーク計測始点座標ｐ_1nを求めれば足るが、同端子リードの捩れを検査する必要がある場合には、図１６Ｂに示す如く、他方側の稜線上に少なくとも１点ずつ、計測始点座標ｐ_1nを求めることが肝要である。

なお、上記距離ｒ_nは、例えば図１６Ａにおいて求める前記ワーク計測始点座標ｐ_1nと前記領域始点座標ｑ₁₁，ｑ₁₂までの距離であって、図３をもって前述したように端子リードが異常に曲がっていて、或いは同リードが捩れていて、前記平坦度が損なわれているような場合に、これを検出するに都合の良い距離ｒ_n及びその点数を、予め設定しておくものである。

同様にして、ステップ５で取り込んだ画像から、ワークＷの移動後の計測点（計測終点座標）ｐ_2nの座標を求める（ステップ１２：ワーク計測終点座標ｐ_2nの抽出）。

即ち、前記ステップ８-ａと同様なステップ１２-ａ（小領域Ｒの抽出）、ステップ８-ｂと同様なステップ１２-ｂ（非直線輪郭の生成）、ステップ８-ｃと同様なステップ１２-ｃ（近似直線の生成）、さらにはステップ８-ｄと同様なステップ１２-ｄ（領域終点座標ｑ₂₁，ｑ₂₂の算出）により、領域終点座標ｑ₂₁，ｑ₂₂を求める（図１５Ｂ参照）。

続いてステップ１１-e同様に、上記領域始点座標ｑ₂₁，ｑ₂₂を中心として、各々の計測箇所に対応する前記距離ｒ_nを半径とする円を描き、該円が前記ステップ１２-ｂで求めたｙ軸方向の非直線状の輪郭と交差するポイントを求め、これを計測点（計測終点座標）ｐ_2n（n=1,2,3・・・）とする（ステップ１２-ｅ：ワーク計測始点座標ｐ_2nの抽出（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照））。

このようにすることによって、ブロックの移動前後における領域始点・終点ｑ₁₁・ｑ₁₂とｑ₂₁・ｑ₂₂を非常に厳密にとらえておき、且つこの始点・終点からの距離ｒ_n隔たったｙ軸方向の非直線状の輪郭とのを計測点ｐ_1nとｐ_2nとしているので、この移動前後の計測点の対応も極めて精密である。

続いて、後述するように、前記ステップ１０で求めたワークＷの移動前後の姿勢の変化角度θ分、前記ワーク計測終点座標ｐ_2nを補正する（ステップ１２-ｇ：ワーク計測終点座標ｐ_2nの補正）。なお、補正後の領域終点座標はｐ_2n’である。

この補正は、具体的には、このワークＷの姿勢の変化は、ポケット状のフィクサＦの中でワークＷが回動することによって生ずるものと仮定することができ、従って、この姿勢の変化の中心はワークＷの全長ＷＬ、全幅ＨＬの２等分線の交点Ｏ上にあるとみなすことができることに着目して行われる。

そこで、ワークの全長ＷＬを算出すべく、先に抽出したマークＭの始点座標ＯＰ₁又は終点座標ＯＰ₂から、図１７に示すように、ワークＷのｘ軸方向の左右両外端が認識できる所定の距離だけ離れた小領域を各々抽出し、その画像の中からワークＷの第１境界点ＷＰ₁(座標：ｘ₁，ｙ₁)、第２境界点ＷＰ₂(座標：ｘ₂，ｙ₂)を見出し、続いて同様にして各々より離れた小領域から第３境界点ＷＰ₃(座標：ｘ₃，ｙ₃)及び第４境界点ＷＰ₄(座標：ｘ₄，ｙ₄)を見出し、且つ点ＷＰ₁と点ＷＰ₂との間のｘ軸方向の距離、点ＷＰ₃と点ＷＰ₄との間のｘ軸方向の距離を求め、両者を平均することでこの全長ＷＬを求めることができる。前記全幅ＨＬも、同様に第1境界点ＨＰ₁(座標：ｘ₅，ｙ₅)、第２境界点ＨＰ₂(座標：ｘ₆，ｙ₆)、第３境界点ＨＰ₃(座標：ｘ₇，ｙ₇)及び第４境界境界点ＨＰ₄(座標：ｘ₈，ｙ₈)を見出し、求めることができる（ステップ１２-ｆ：ワーク計測終点座標ｐ_2nの補正のための全長ＷＬと全幅ＨＬの算出）。

但し、この全長ＷＬ及び全幅ＨＬの求め方は、上記手法に限られず、図面値をそのまま用いることを含め、種々の手法が応用できる。

次に、図１８に示すように、前記ステップ１２-ｆで得た、全長ＷＬの２等分線ＫＫと全幅ＨＬの２等分線ＨＫとの交点Ｏを回転中心とし、この中心ＯとワークＷ移動後の計測点ｐ_2nとの間の距離ＷＲ_n（n=1,2,3・・・）を半径とする円弧を描き、さらに該円弧に沿って上記計測点座標ｐ_2nをワークＷの姿勢の変化角度θ分、回転させた補正計測点ｐ_2n’（n=1,2,3・・・）の座標（ｘ’，ｙ’）を、下記（１１）式〜（１３）式から生成する（図１９参照）。

具体的には、この演算に先立ち、上記全幅ＨＬの２等分線ＨＫがｘ軸とのなす角度φを、下記（１０）式から求めておき、この角度φとワークＷの姿勢の変化角度θとから、補正計測点ｐ_2n’を算出することになる（ステップ１２-ｇ：ワーク計測終点座標ｐ_2nの補正）。なお、補正後の領域終点座標はｐ_2n’である。

ここで、Δｃは領域終点座標ｐ_2n（n=1,2,3・・・）と上記補正後の領域終点座標ｐ_2n’（n=1,2,3・・・）との間のｘ軸方向変位量、Δｋは同ｙ軸方向変位量である。

図２０に示すように、ステップ１１で抽出したワークＷ移動前の計測点ｐ_1nをブロックＢの表面、即ちワーク載置面まで垂直に移動させた点ｐ_1n’の座標(ｘ_1n，ｙ_1n)値、並びに上記ステップ１２によって得られたワークＷ移動後の計測点ｐ_2n’を同ワーク載置面まで垂直に下ろした点ｐ_2n”（n=1,2,3・・・）の座標値(ｘ_2n，ｙ_2n)を各々抽出する。

次に、前記（８）式にて算出したブロックＢの移動前後の姿勢変化角度βと、垂直降下した上記移動前計測点ｐ_1n’と同移動後計測点ｐ_2n”の座標（ｘ_1n，ｙ_1n及びｘ_2n，ｙ_2n）とに基づき、下記（１４）式から該計測点ｐ_1n’と計測点ｐ_2n”間の距離ＤＤを算出する（ステップ１３-ａ：距離ＤＤの算出（図２１参照））

但し、前述のように、ブロックＢが前記プッシュロッド等でｘ軸方向に送出されるような構造とすれば、該計測点ｐ_1n’と計測点ｐ_2n”の座標差から簡単に距離ＤＤを求めることができる。

また、図２１に示すように、予めハイトゲージ等の計測器を使用して計測したカメラＣからブロックＢのワーク載置面までの距離Ｋと、上記ＤＤとから、下記（１５）式及び（１６）式を用い、カメラＣ−計測点ｐ_1n’−ワーク載置面のなす角度α１並びにカメラＣ−計測点ｐ_2n”−ワーク載置面のなす角度α２を算出する（ステップ１３-ｂ：角度α１，α２算出）。

但し、ｘｐは、前記カメラＣの中心線Ｌがブロックのワーク載置面と交わる点ｐｐと、前記距離ＤＤの２等分線が同ワーク載置面と交わる点ｄｄ間の距離である。

なお、計測する端子リードは複数あり、カメラＣと計測点ｐ_1n’，ｐ_2n”の位置関係は、図２１以外にも図２２Ａ〜図２２Ｆのような関係がある。つまり、上記（１５）式及び（１６）式を変形し、図２２Ａ〜図２２Ｆのパターンにも追従させるために、各々の条件に当てはめた（１７）式〜（２７）式を用いて前記角度α１，α２を算出する。

[１] 条件１：α１＞α２且つ α１＞９０°（図２２Ａ参照）

[２] 条件２：α１＝９０°（図２２Ｂ参照）

[３] 条件３：α１＞α２且つ α１＜９０°（図２１参照）
式（１５）、（１６）にて算出する。

[４] 条件４：α１＝α２（図２２Ｃ参照）

[５] 条件５：α２＞α１且つ α２＜９０°（図２２Ｄ参照）

[６] 条件６：α２＝９０°（図２２Ｅ参照）

[７] 条件７：α２＞α１且つ α２＞９０°（図２２Ｆ参照）

三角形の１辺とそれを挟む２つの角度、すなわち前記ステップ９で求めたブロックＢの移動距離Ｄと、ステップ１３-ｂにて算出した前記角度α１，α２が判明したことより、図２３に示す如く三点ＯＰ₁，ＯＰ₂，Ｃ’で形成される三角形が特定でき(３辺の長さや各頂点の角度などが計算できる)、従って、下記（２８）式を用いて該三角形の高さ（線分Ｃ’−Ｐｎ’の長さ）を算出することができる。この場合、端子リード上の計測点ｐ_1n，ｐ_2n’をワーク載置面まで垂直に下ろして点ｐ_1n’，ｐ_2n”を得ていることから、上記線分Ｃ’−Ｐｎ’の長さは前記距離Ｈｎに等しく、ここに距離Ｈｎが算出できる（ステップ１３-ｃ：距離Ｈｎの算出）。なお、上述のように計測点ｐ_1n，ｐ_2n’をワーク載置面まで垂直に下ろして点ｐ_1n’，ｐ_2n”を得ていることから、上記線分Ｃ’−Ｃの長さはが前記高さｈｎとみなすことができることになる。

次に、上記ステップ１３-ｃにて算出した距離Ｈｎと、予め計測しておいた距離Kの値より、下記（２９）式を用いて、ブロックＢから該計測点Ｐ_mnまでの高さｈｎを算出する（ステップ１３-ｄ：高さｈｎを算出）。

続いて、ステップ１３-ｄにて算出した高さｈｎをその規格値Ｓｔの上限値Ｓｔ₁並びに下限値Ｓｔ₂と比較し、該高さｈｎが（（３０）−Ａ）式のように規格値内にある場合は合格、（（３０）−Ｂ）式のように規格値を外れる場合には不合格と判断する（ステップ１４：端子リード検査・判定）。

但し、この規格値Ｓｔの上限値Ｓｔ₁及び下限値Ｓｔ₂は、設計上の該端子リードの高さと、同リードと前記ブロックＢとの所望クリアランスとから決められるものである。

より詳しく説明するに、図２４において端子リードの右側エッジの高さであって先端から奥に向かって異なる３点ｈ₁，ｈ₂，ｈ₃（もしくはｈ₄，ｈ₅，ｈ₆）のいずれもが相違する場合（つまり下記（３１）式が成り立つとき）は、端子リードが曲がっている(非平行)と判定できる。

また、同リードの右側エッジ先端近くの点の高さｈ₁と同左側先端近くの点の高さｈ₄が相違する場合（つまり下記（３２）式が成り立つとき）は、リードが捩れていると判定できる。勿論、ｈ₂とｈ₅の比較、ｈ₃とｈ₆の比較でもよい。

なお、全ての高さｈｎが上記上限値Ｓｔ₁及び下限値Ｓｔ₂の間にあるときは、その端子リードは曲がりも捩れも殆ど無く、的確なクリアランスを備えていて、はんだ付け性に問題はないと言える訳で、即ち前記（（３０）−Ａ）式で合格の判定を得た場合には上記（３１）式と（３２）式を用いる必要はないが、前記（（３０）−Ｂ）に該当して不合格の判定が出たときは、その欠陥理由（曲がり、捩れ、クリアランス）を分析する上で、上記（３１）式と（３２）式が有効となる。

また、端子リードに捩れがないと考えられる際には、図２４中の該リードの一方側のエッジでの高さｈ₁，ｈ₂，ｈ₃を計測し、反対側のエッジ（ｈ₄，ｈ₅，ｈ₆）の計測を省略することができる。

また、この高さｈｎの計測は、該リードの両エッジで各々３箇所行った実施例を示したが、極端な曲がりなどがない限り、少なくとも各２箇所の計測で、上記検査・判定が可能である。

さらに、図２５に示す通り、端子Ｔ₁のリード右側エッジ先端の計測点ｐ_11-1（端子ごとの計測点を区別して説明するために、計測点ｐ₁₁の１の後にハイフン端子No.を追加している（例：ｐ_11-1））の座標値と、それに隣接する端子Ｔ₂のリードの右側エッジ先端の計測点ｐ_11-2の座標値、並びに同端子Ｔ₁のリード右側エッジ奥の計測点ｐ_13-1の座標値と、それに対応する同端子Ｔ₂のリードのする同右側エッジ奥の計測点ｐ_13-2の座標値より、下記（３３）式及び（３４）式にてリードのピッチｐｌ₁，ｐｌ₂を算出し、その規格値Ｓｐｔの上限値Ｓｐｔ₁並びに下限値Ｓｐｔ₂と比較し、該ピッチｐｌ₁、ｐｌ₂が（（３５）−Ａ）式のように規格値内にある場合は合格、（（３５）−Ｂ）式のように規格値から外れる場合には不合格と判断する。

但し、上記規格値Ｓｐｔの上限値Ｓｐｔ₁及び下限値Ｓｐｔ₂は、前記高さの規格値Ｓｔと同様、設計的に決められるものである。また、通常、上記先端の計測点ｐ_11-1の方が同奥の計測点ｐ_13-1より変位量が大きくなることから、該計測点ｐ_13-1の計測を省略し、先端側のピッチｐｌ₂だけを算出して、それを規格値Ｓｐｔと比較しても良い。

但し、これらは、端子リードの厚さが均一であるとの前提に立脚している。何となれば、通常、薄い金属板をプレス加工して端子が形成されるから、その端子リードの厚さは均一とみなせるからである。

なお、本実施例では、（２９）式によって上記高さｈｎを算出したが、（２８）式によって求めた距離Ｈｎをもって前記検査・判定をすることもできる。この場合、前記上限値Ｓｔ₁及び下限値Ｓｔ₂は、カメラＣからワークＷ載置面までの距離Ｋとそれとの差（（Ｋ−Ｓｔ₁）または（Ｋ−Ｓｔ₂））となる。

以上のように、本実施例によれば、図２４に示したようなコネクタにおける端子リードの高さｈｎを、単眼ステレオ計測法を用いて極めて簡便に、且つ非常に精密に、三次元計測し、もって各計測点ｐ_mnにおける該高さと規格値Ｓｔとを比べることによって同リードの平坦度と回路基板との間のクリアランスの合否を判定し、さらにこの高さ同士を比較することによって、上記リードの曲がり、捩れも分析でき、或いはそれらから隣接するリードとの間隔、即ちピッチｐｌをも検査することができる。

また、前記特許文献１の如く、端子リードの後方から透過照明を用いてプリント基板との間隙を撮像するものではないので、そこにバリ等の異物が介在していることを見逃すようなことはない。

そして、この検査方法のベースは単眼ステレオ計測方法であって、使用するカメラは１台で済み、複眼ステレオ計測方法のようにカメラのキャリブレーションも不要で、廉価な取扱い易い検査システムとすることができ、さらに前記特許文献１の如く、ワークであるコネクタ固有の平板部付きの光拡散部材と言ったものを用意する必要もなく、且つそれを上下方向に進入・退避させる必要もないので、汎用性を持った、インラインさえも可能な方法を実現できる。

なお、マークＭとして、黒色の台紙にかまぼこ形の切り込みを設けたものをブロックＢに貼付した例を示したが、ブロックＢそのものの一部、或いはフィクサＦそのものの一部をこれに代用することができ、またその形状も交点を求め得る２本の近似直線の生成が可能であれば良く、その形状は如何なるものでも良く、また鮮明な画像として捉えられるものであればその色も問わない。

ワークＷは、インラインでの交換の便宜上、或いはそれに歪みを与えないように、無負荷状態でフィクサ上にセットする様にしたが、これを殆んど歪みが生じない程度に固定し、ブロックＢの移動前後でその姿勢の変化が起きないように工夫することを妨げるのもではない。

この場合、ワークの姿勢変化θに基づくワーク計測終点座標ｐ_2nの補正を省くことができる。

端子リードの検査方法の一例を示す構成図である。ワーク及びその端子リードを示す図である。端子リードの計測ポイントを説明する図である。ワーク撮影環境の概要を説明する図である。ワークを移動させるための機構を示しており、（ａ）は要部拡大平面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。複数のマークを撮影したときの画像を示す図である。ワーク移動前の撮影画像を示す図である。マークの撮影画像を示す図である。非直線輪郭を生成する様子を示す図である。近似直線輪郭を生成する様子を示す図である。ワーク移動後の撮影画像を示す図である。ワークの移動距離を算出する様子を示す図である。ワーク移動時にワークに姿勢変化が生じたときの撮影画像を示す図である。ワーク移動前後におけるワークに姿勢角度の算出方法を示す図である。ワーク撮影画像から小領域を設定する様子を示す図である。小領域に非直線輪郭を生成する様子を示す図である。小領域に近似直線輪郭を生成する様子を示す図である。小領域の一つの始点座標に所定の半径を有する円を設定した様子を示す図である。小領域の他の始点座標に所定の半径を有する円を設定した様子を示す図である。ワークの外形全長を算出する様子を示す図である。ワーク移動後の原点補正を説明する図である。図１８と共にワーク移動後の原点補正を説明する図である。ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。図２０に引き続き、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。カメラとワークの位置が相対的に変化したとき、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。図２１に引き続き、ワークの計測点の座標を算出する原理を説明する図である。端子リードの検査及びその判定を説明する図である。図２４に引き続き、端子リードの検査及びその判定を説明する図である。

符号の説明

Ｂブロック
Ｃカメラ
Ｆフィクサ
Ｍマーク
Ｓステージ
Ｗワーク

Claims

ステージＳ上にブロックＢが水平方向に移動可能に配置され、前記ブロックＢ上にフィクサＦが取り付けられ、前記フィクサＦ上にワークＷが載置されている場合に、前記ブロックＢまたは前記フィクサＦにマークＭを付すか若しくは前記ブロックＢまたは前記フィクサＦの一部をマークとするとともに、前記ブロックＢのワーク載置面から所定距離Ｋ隔てて該ブロックＢの上方で且つ該ワーク載置面に対して垂直に１台のカメラＣを固定して、該カメラＣで前記ブロックＢの移動前後の前記ワークＷ等の状態を撮影し、その撮影画像をコンピュータ処理し得るように成し、もって三次元の距離を測定する単眼ステレオ計測法を成立させておき、
前記ワークＷの端子リードＴ_nのはんだ付け面を前記ワーク載置面に対向させて載置し、該はんだ付け面の反対側のリード上面において複数の計測点Ｐ_mnの高さＨｎ（またはｈｎ）を測定し、それら測定値を規格値Ｓｔ（またはＳｐｔ）と比較して、前記測定値のいずれもが前記規格値内であれば、該端子リードＴ_nは前記ワーク載置面に対して平坦であると判定し、前記測定値のいずれかが前記規格値から外れているときは、該端子リードＴ_nは前記ワーク載置面に対して平坦でないと判定することを特徴とする端子リード検査方法。
前記リード上面の先端側の１点と奥側の１点の前記高さＨｎ（またはｈｎ）を比較し、その差が所定量を超えているときは、該端子リードＴ_nは屈曲していると判定することを特徴とする請求項１に記載の端子リード検査方法。
前記リード上面の右側の１点と左側の１点の前記高さＨｎ（またはｈｎ）を比較し、その差が所定量を超えているときは、該端子リードＴ_nは捻れていると判定することを特徴とする請求項１に記載の端子リード検査方法。
前記リード上面の１点の座標と、隣接する端子リードの対応する１点の座標とから、隣り合う端子リード間のピッチｐｌを求めるとともに、該ピッチｐｌと規格値Ｓｐｔまたは他の端子リード間距離とを比較し、前記ピッチｐｌが規格値Ｓｐｔまたは他の端子リード間距離から外れているとき、該ピッチは不適合であると判定することを特徴とする請求項１に記載の端子リード検査方法。