JP2008032555A

JP2008032555A - 実装部品検査装置

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Publication number: JP2008032555A
Application number: JP2006206824A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hatano; 進羽田野; Masayuki Saito; 雅之齋藤; Kazunori Kato; 和範加藤
Original assignee: Aiphone Co Ltd
Current assignee: Aiphone Co Ltd
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JP4994738B2

Abstract

【課題】カメラをコンピュータ制御して実装部品の検査の簡略化を可能として作業者の負担を軽減するとともに、欠陥を見つけ出す作業精度を向上させることができる実装部品検査装置を提供する。
【解決手段】カメラを制御して実装基板の個々の部品を撮像するようにパーソナルコンピュータをプログラムし、良品基板の実装部品を撮像して録画メモリに保存させ、検査基板の実装部品をカメラで撮像してモニタに出画（ライブ画像Ｐ２）した際に、保存した良品基板の同一部品の撮像画像を隣接して表示（サンプル画像Ｐ１）させた。同時に撮像している部品情報リストＰ３を表示すると共に、ＯＫ／ＮＧの判定ボタンをモニタ上に設け、個々の部品の判定結果をパーソナルコンピュータに記憶させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板に実装された部品を検査する実装部品検査装置に関し、詳しくは、表面実装されている部品をモニタに拡大出画させて、目視検査するための実装部品検査装置に関する。

実装基板は、基板にソルダペーストを印刷した後マウンタにより実装部品が所定の部位に搭載され、その後リフロー工程を経て搭載される。この実装工程終了後、正しい部品が搭載されてるか、向きは正しいか等の検査が行われる。基板上に形成される回路は、部分変更や部品の定数変更等が頻繁に行われるため、この検査工程は重要な工程であり、従来は資料（組立図面・部品リスト）と現物をカメラで撮像して拡大した画像とを比較し、目視照合する方法が広く採用されていた。
一方で、正しく実装された標準基板と検査基板を比較して検査する装置が提案されている。例えば特許文献１に開示されている検査装置は、２つのカメラを用いて、一方のカメラで標準基板を撮像し、他方のカメラで検査基板を撮像し、双方の撮像画像を色違いの単色を用いて重ねてカラーモニタに出画させることで、標準基板と検査基板とで異なる部品が搭載されている場合は周囲と異なる色で出画されることを利用し、欠陥を見つけ出せるようにしている。

特開平７−２８６９６６号公報

しかし、従来の資料と基板を比較する検査方法では、実装部品を１点１点現物と資料類を比較しながらの点検作業となるため、昨今の高密度実装基板においては、作業工数がかかるばかりでなく、見落としや点検ミスも発生しやすく、作業者の負担も大きかった。
また、特許文献１の良品基板（標準基板）と対比する方法は、資料類と比較する方法に比べて比較的容易に検査できるが、常に標準基板を用意しておかなければならないし、双方を単一色の濃淡で出画させるため、異なる部品が搭載されていても形状や配置が同一の場合は欠陥を見つけるのが難しかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、カメラをコンピュータ制御して実装部品の検査の簡略化を可能として作業者の負担を軽減するとともに、欠陥を見つけ出す作業精度を向上させることができる実装部品検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係る実装部品検査装置は、実装基板上の検査対象部品の位置、管理コード番号、品番、シンボル記号等の部品情報を記憶する部品情報記憶手段と、実装部品を撮像するカメラ及びその制御回路から成る画像入力手段と、カメラ撮像画像をカラー出画するモニタと、特定の基板の撮像画像を保存する第１録画手段と、検査する実装部品を選択する部品選択手段と、検査結果を入力する判定入力手段と、カメラが撮像した画像をモニタに出画制御する出画制御手段とを有し、出画制御手段は、部品選択手段の操作を受けて選択した部品を撮像するよう画像入力手段を制御して前記モニタに出画させると共に、第１録画手段に録画されている画像のうち選択した部品と同一部品の画像を、前記モニタの同一出画部に重ねて或いは隣接して出画させることを特徴とする。
この構成により、良品画像を保存して、検査画像の出画に合わせて良品画像を表示するので、比較部品を探す必要が無く作業者の負担を軽減できる。そして、双方の画像を重ねて或いは隣接してカラー出画するので、比較検査がし易いし、良否の判定精度を高めることができる。また、良品基板データを一度取得すればこのデータを保存することで、その後良品基板を保存しておく必要がなくなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、出画された部品画像に合わせて、部品情報記憶手段に記憶された対応する実装部品の部品情報をモニタに表示させる関連情報表示手段を有することを特徴とする。
この構成により、部品情報が合わせて表示されるので、正しい部品が実装されているか詳細に渡り確認できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、各部品の検査を連続実施する場合、検査順序をカメラのズームでソートするソート手段を備えたことを特徴とする。
この構成により、ズーム時間を最小限にでき、出画操作時間の全体を短くできる。その結果、装置動作途中のロス時間が低減する。

請求項４の発明は、請求項１に記載の発明において、検査対象の基板の部品画像を保存する第２録画手段を有し、出画制御手段は、保存した複数の検査中の部品画像をモニタに出画させると同時に第１録画手段に記憶している同一部位の部品画像も合わせて出画させることを特徴とする。
この構成により、複数の部品を同時に検査でき、検査の作業高利率を上げることができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、カメラ撮像中の画像或いは第２録画手段に保存された画像と、第１録画手段に保存されている画像とが、モニタの同一出画領域に重ね合わせて出画された場合に、任意の一方の画像を強調出画するための出画量変更手段を有することを特徴とする。
この構成により、比較対照の画像を同一部位に出画させるので、相違点を見つけやすい。また、視点の移動を最小限にできるので作業者の疲労を削減できる。

本発明によれば、良品画像を保存して、検査画像の出画に合わせて良品画像を表示するので、比較部品を探す必要が無く作業者の負担を軽減できる。そして、双方の画像を重ねて或いは隣接してカラー出画するので、比較検査がし易いし、良否の判定精度を高めることができる。また、良品基板データを一度取得すればこのデータを保存することで、その後良品基板を保存しておく必要がなくなる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る実装部品検査装置の一例を示す構成図であり、１はＣＣＤ撮像素子及びズームレンズを備えて対象物をカラー映像で撮像するカメラ、２は検査する実装基板３が設置されるＸ−Ｙアクチュエータ、４はカメラのズーム、フォーカスを制御するカメラ制御回路、５はＡ／Ｄコンバータ、６はビデオ画像をパーソナルコンピュータ１０へ取り込むためのビデオ画像入力ボード、７はＸ−Ｙアクチュエータ２を接続するシリアルポート、８はカメラ１の撮像映像及び所定の情報を表示する液晶ディスプレイ等のモニタであり、ビデオ画像力ボード６、Ａ／Ｄ変換回路５、シリアルポート７はパーソナルコンピュータ（以下、単にパソコンと称する）１０に組み込まれている。尚、１１はパソコン１０のＣＰＵ、１２ａは撮像画像を保存する録画メモリ、１２ｂは検査部品の位置、管理コード番号、品番、シンボル記号等の部品情報を記憶する部品情報記憶手段としての部品メモリを示している。

パソコン１０の出画制御手段としてのＣＰＵ１１は、シリアルポート７よりＲＳ２３２Ｃケーブル１３を通してＸ−Ｙアクチュエータ２を制御する。そして、カメラ制御回路４がカメラ１のズーム／フォーカスの位置に対応した電圧値をＡ／Ｄコンバータ５を介してＣＰＵ１１に入力されると、この情報を受けてカメラ制御回路４に内蔵されたリレーを制御し、カメラ１のズーム／フォーカスを調整する。こうしてパソコン１０の制御でカメラ１より実装基板３の表面実装部品が撮像され、その画像が同軸ケーブル１５、ビデオ画像入力ボード６を通してパソコン１０に取り込まれ、液晶モニター８に表示される。

次に、この装置の動作を説明する。最初に、パソコン１０に所定の操作により良品基板の実装部品画像が第１録画手段としての録画メモリ１２ａに保存される。この際、部品の大きさに合わせてズーム量の調整等が実施され、この操作を予め設定された実装部品毎に行い、検査する部品の全ての良品画像が保存される。尚、この保存に際して、カメラ１の撮像画像と共にズームデータも保存され、検査対象の実装部品を撮像する際、ズーム量等同一条件での撮像が実施される。

次に、検査対象の実装基板を同様にＸ−Ｙアクチュエータにセットして、部品の撮像を開始する。実装基板３のうち検査対象基板をＸ−Ｙアクチュエータ２上の所定の位置にセットしてパソコン１０に内蔵された専用アプリケーションソフトウェア（以下ソフト）を立ち上げ、予めハードディスク（図示せず）内に登録した基板プログラムを読み込む。すると、ＣＰＵ１１の制御により図２に示すような画像がモニター８に出画される。
図２はこのモニタ８に出画された画像の模式図を示し、左側の画像は良品基板の部品画像（以下、サンプル画像と称する）Ｐ１、右側の画像は検査対象基板の同部品画像（以下、ライブ画像と称する）Ｐ２を示している。また、Ｐ３は撮像している部品の関連情報表示手段としての部品情報リスト、Ｐ４は「ＯＫボタン」、Ｐ５は「ＮＧボタン」、Ｐ６は「次画面表示ボタン」、Ｐ７は「前画面表示ボタン」であり、これらのボタンを操作すると、ＣＰＵ１１はプログラムに従い所定の動作を実施する。

こうして、ＣＰＵ１１の制御により、ライブ画像Ｐ２として撮像している検査基板画像が表示され、サンプル画像Ｐ１として良品画像が表示される。作業者は、このモニタ表示を基に、両画像を目視比較すると共に、部品情報リストＰ３に表示された内容（シンボル記号・管理コード番号・品番・部品分類・部品定数等）を参照して、ライブ画像Ｐ２に表示された部品の実装状態の良否を判断することができる。判断の結果、良状態であればＯＫボタンＰ４、不良状態であれば、ＮＧボタンＰ５が押される。この操作はタッチパネル操作或いはマウス操作で実施され、入力された良否判定結果はパソコン１０に記憶される。

サンプル画像Ｐ１及びライブ画像Ｐ２は、次画面ボタンＰ６及び前画面ボタンＰ７により、プログラムに登録された順序でサンプル画像が切り替わると同時に、カメラ１及びＸ−Ｙアクチュエータ２が所定位置まで移動し、検査対象部品のライブ画像が表示される。尚、Ｐ８は「シンボル記号検索ボタン」であり、このボタンを操作すれば、各部品のシンボル記号がポップアップ表示され、その中から特定の部品を検索して選択操作することでも画像表示が可能となっている。

こうして検査基板のプログラムされた全実装部品について検査が進められる。また、パソコン１０の所定の操作をすることにより、図３に示すようなマッピング画像Ｐ９がモニタ８にポップアップ表示される。図３において表示されている多数の点１７は検査対象の実装部品位置を示している。このマッピング画像Ｐ９は、部品検査の進捗状況が模式図化されて表示された図であり、判定状況が色分けされて表示されている。例えば、ＯＫが緑（Ｑ１で示す）、ＮＧが赤（Ｑ２で示す）、未点検が灰（Ｑ３で示す）、現検査対象が黄色（Ｑ４で示す）で表示され、今現在の検査対象の部品が基板全体のどの部位を占めているか、更に、検査した部品がどのような状況にあるか、基板上の配置で見ることができるようになっている。
そして、マッピング画像Ｐ９上の部品をマウスクリックすることにより、その部品のサンプル画像Ｐ１が表示されると共に、カメラ１が動作すると共にＸ−Ｙアクチュエータ２が移動してライブ画像Ｐ２が表示され、マッピング画像Ｐ９から部品を出画することが可能となっている。

また、全部品の点検が完了した後、不良と判断したＮＧ箇所の画像をプレイバックさせて確認することが可能となっている。作業者は「移動モード選択ボタンＡＬＬ／ＮＧ」Ｐ１３のＮＧを選択して、次画面ボタンＰ６及び前画面ボタンＰ７を押すか、マッピング画像Ｐ９を表示させてマッピング内のＮＧマーク（赤色）をマウスクリックして、ＮＧ箇所を表示させることができる。また、判定結果のデータは、テキスト形式でファイル保存されるので、後からデータを閲覧しながら、ＮＧ箇所を確認することも可能である。

このように、良品画像を保存して、検査画像の出画に合わせて良品画像を表示するので、比較部品を探す必要が無く作業者の負担を軽減できる。そして、双方の画像を重ねて或いは隣接してカラー出画するので、比較検査がし易いし、良否の判定精度を高めることができる。また、良品基板データを一度取得すればこのデータを保存することで、その後良品基板を保存しておく必要がなくなる。
また、部品情報リストが表示されるので、正しい部品が実装されているか詳細に渡り確認できる。

上記実施形態では、実装部品を１点ずつ追って点検を進めていく方法を説明したが、パソコン１０の所定の操作により、複数の部品のライブ画像Ｐ２を一度に取り込んで（一旦録画して）サンプル画像Ｐ１とライブ画像Ｐ２を重ね合わせて表示するモード（クロスピクチャモード）にすることができる。この場合、検査対象部品の画像は第２録画手段としての録画メモリ１２ａに一旦保存される。

図４はこの状態のモニタ８画面の模式図を示している。ここでは、１２区画に分割してカメラ１の撮像画像が表示され、各エリアに検査対象の１２部品（１２箇所）のライブ画像を表示している。この場合、画像は各々部品のサンプル画像が重ねられて出画可能となっており、画像切替えボタンＰ１０を押す毎にライブ画像Ｐ２とサンプル画像Ｐ１が切り替わって出画されるようになっている。

更に、Ｐ１１は出画量変更手段としてのスケルトンバーであり、表示している左右に伸びた棒状の範囲の中で三角表示部を左右にマウス操作でスライドすることで、サンプル画像の浮き上がらせる割合を調節できる（左いっぱいでサンプル画像の出画が１００％、右いっぱいでライブ画像の出画が１００％、中間ではその位置に応じた割合で双方が出画される）。これらの操作を通して、１２部品の目視点検を一度に行い、判定結果を個々の画像区画に設けられた判定ボタンＰ１２によりＯＫ／ＮＧのチェックができるようになっている（図中黒丸がＮＧボタン、白丸がＯＫボタンと成っている）。

このように、複数の部品を同時に出画させることで、複数の部品を同時に検査でき、検査の作業効率を上げることができる。
また、良品基板の部品画像（サンプル画像）と検査基板の部品画像（ライブ画像）を同一部位に出画させることで、相違点を見つけやすいし、視点の移動を最小限にできるので作業者の疲労を削減できる。

以上は、部品単位で点検する方法（パーツ検査）であるが、本発明による装置には、複数の部品を囲むエリアで点検する方法（ブロック検査）による機能も備えている。
検査対象の実装基板をＸ−Ｙアクチュエータ２にセットし、パソコン１０の所定の操作により、あらかじめハードディスク内に登録した基板毎のブロック検査用プログラムを読み込むと、モニター８に１ブロック目のサンプル画像Ｐ１とライブ画像Ｐ２とが重なって図５に示すように表示される。

図５に示す模式図において、Ｐ１５は画像切替ボタン、Ｐ１６はスケルトンバー、Ｐ１７はオートスケルトンボタン、Ｐ１８はマーキングボタン、Ｐ１９は次画面ボタン、Ｐ２０は前画面ボタン、Ｐ２１はチェック／リプレイを行うモードセレクトボタンである。画像切替えボタンＰ１５を押すことで、サンプル画像Ｐ１とライブ画像Ｐ２の切替えをことができ、スケルトンバーＰ１６を左右にスライドすることで、サンプル画像Ｐ１を表面に浮き上がらせる割合を調節できる（左いっぱいでサンプル画像Ｐ１）。また、オートスケルトンボタンＰ１７を用いれば、上記スケルトンバーＰ１６のスライドをゆるやかに自動で変化させることができる。

これらの操作をして、検査対象基板の検査エリアに異常が見つかったときは、マーキング／消去操作を行うマーキングボタンＰ１８をマーキングにセットしたあと、録画したライブ画像の異常個所をマウスドラッグすることで、赤枠（図示せず）が画像に表示され、録画される。このチェック操作を、次画面ボタンＰ１９及び前画面ボタンＰ２０により、プログラムに登録されたブロック単位の順序で順次実施すれば、その都度カメラ１及びＸ−Ｙアクチュエータ２が所定位置まで移動し、検査対象エリアのライブ画像Ｐ２が表示され、順次複数の部品が表示される。

こうして、検査対象基板の全エリアを検査したあと、作業者は、モードセレクトボタンＰ２１をリプレイにセットすることで、検査済のライブ録画画像を表示させて異常個所のマーキングを確認することができる。このとき、次画面ボタンＰ１９及び前画面ボタンＰ２０により、ライブ録画画像を送り／戻しできる。
このように、近接して実装された部品の場合、１画面に複数の部品を同時に出画させることができ、上記図４に示すような多画面による表示と同様に、検査の作業効率を上げることができる。

上記制御を実行する部品検査プログラム（画像データ、位置データ、部品情報データを含む）は、パソコン１０で作成されるが、その手順には２通りある。１つは、カメラ１の位置座標及び画像撮りを１点毎にマニュアルで作りこむ方法（以下マニュアルティーチング）、もう一つは、あらかじめ決められたフォーマットで作成された実装用マウントデータを用いて、カメラ１の位置座標及び画像撮りを自動で行う方法（以下オートティーチング）である。但し、ブロック検査用のプログラムは、マニュアルティーチングで作成される。
何れの方法も、最初に良品状態の実装基板をセットして、基板の外形寸法と多数個取数・取数ピッチ（多数個取り基板の場合）が入力される。以降の手順はマニュアル／オートで２通りに分かれる。

マニュアルティーチングの場合は、全部品及び全ブロックに渡ってカメラ位置を移動させて座標入力する。このとき各々の部品毎に部品情報（シンボル記号等）を手動入力し、合わせてカメラ画像をズーム／フォーカス調整ボタンを用いて調整して画像登録（録画）する。オートティーチングの場合は、あらかじめ決められた書式で記録された（ＣＳＶ形式）実装用マウントデータを呼び出すことで行われ、最初にカメラ位置座標、次に部品情報を読み込んで全部品に渡りカメラ１が自動で移動し、画像登録（録画）が成される。但し、このときのカメラ１のズーム／フォーカスは、デフォルト値で設定されるので、必要に応じて各画像を微調整して編集される。

尚、このティーチング作業は、多数個取り基板の場合、１基板分で十分であり、先に入力した多数個取数・取数ピッチに従って全基板に情報を展開させることで連続する他の基板に対して同様の撮像動作を実施できる。
また、カメラ１の移動画像間でズーム量が大きく異なる場合は、検査時間全体のロスとなり得るので、ソート手段としてのＣＰＵ１１の制御によりズーム調整値を同一ズーム量の部品が連続するように検査順序を並べ替える（ソートを実施する）と良いし、更にフォーカス時間も必要があればソートして並べ替えると良い。こうすることで、全体のズーム時間等のカメラ調整時間を最小にでき、出画動作時間の全体を短くでき、装置動作途中のロス時間を低減できる。

本発明に係る実装基板検査装置の実施形態の一例を示す構成図である。図１のモニタ画面模式図である。ポップアップ表示させたマッピング画像の模式図である。複数の部本画像を出画したモニタ画面の模式図である。モニタ画面の他の出画状態の模式図である。

符号の説明

１・・カメラ、２・・Ｘ−Ｙアクチュエータ、３・・実装基板、４・・カメラ制御回路、８・・モニタ、１０・・パーソナルコンピュータ、１１・・パーソナルコンピュータのＣＰＵ（出画制御手段、ソート手段）、１２ａ・・録画メモリ（第１録画手段、第２録画手段）、１２ｂ・・部品メモリ（部品情報記憶手段）、Ｐ１・・サンプル画像（良品基板の部品画像）、Ｐ２・・ライブ画像（検査基板の部品画像）、Ｐ３・・部品画像リスト（関連情報表示手段）、Ｐ４・・ＯＫボタン（判定入力手段）、Ｐ５・・ＮＧボタン（判定入力手段）、Ｐ６・・次画面表示ボタン（部品選択手段）、Ｐ７・・前画面表示ボタン（部品選択手段）、Ｐ１２・・判定ボタン（判定入力手段）、Ｐ１０・・画像切替ボタン、Ｐ１１・・スケルトンバー（出画量変更手段）、Ｐ１５・・画像切替ボタン、Ｐ１６・・スケルトンバー（画像切替ボタン）、Ｐ１７・・オートスケルトンボタン（画像切替ボタン）、Ｐ１９・・次画面ボタン（部品選択手段）、Ｐ２０・・前画面ボタン（部品選択手段）。

Claims

実装基板上の検査対象部品の位置、管理コード番号、品番、シンボル記号等の部品情報を記憶する部品情報記憶手段と、
実装部品を撮像するカメラ及びその制御回路から成る画像入力手段と、
前記カメラ撮像画像をカラー出画するモニタと、
特定の基板の撮像画像を保存する第１録画手段と、
検査する実装部品を選択する部品選択手段と、
検査結果を入力する判定入力手段と、
前記カメラが撮像した画像を前記モニタに出画制御する出画制御手段と、を有し、
前記出画制御手段は、前記部品選択手段の操作を受けて選択した部品を撮像するよう前記画像入力手段を制御して前記モニタに出画させると共に、前記第１録画手段に録画されている画像のうち選択した部品と同一部品の画像を、前記モニタの同一出画部に重ねて或いは隣接して出画させることを特徴とする実装部品検査装置。
出画された部品画像に合わせて、前記部品情報記憶手段に記憶された対応する実装部品の部品情報を前記モニタに表示させる関連情報表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の実装部品検査装置。
各部品の検査を連続実施する場合、検査順序を前記カメラのズームでソートするソート手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の実装部品検査装置。
検査対象の基板の部品画像を保存する第２録画手段を有し、前記出画制御手段は、保存した複数の検査中の部品画像を前記モニタに出画させると同時に前記第１録画手段に記憶している同一部位の部品画像も合わせて出画させることを特徴とする請求項１記載の実装部品検査装置。
カメラ撮像中の画像或いは前記第２録画手段に保存された画像と、前記第１録画手段に保存されている画像とが、前記モニタの同一出画領域に重ね合わせて出画された場合に、任意の一方の画像を強調出画するための出画量変更手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の実装部品検査装置。