JP2008216228A - 表面状態検査方法および基板検査方法、ならびにこれらの方法を用いた検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像対象領域に対し検査対象物がどの位置にある場合でも、その被検査面の傾斜状態を正しく判別できるようにする。
【解決手段】基板Ｓの上方に、９種類の色彩光を、それぞれ入射角度αが異なる方向から基板Ｓに照射する照明装置２を配備し、光軸を鉛直方向に沿って配備したカメラ１により基板Ｓを撮像する。ティーチング時には、基板上の部品種毎に、フィレットの正しい傾斜角度を求め、さらに基板上の各部品について、９種類の色彩光の中から、フィレットに照射されたときの正反射光がカメラ１に入射するものを特定し、その特定された色彩光に対応する色彩を抽出色として検査のために登録する。
【選択図】図１

Description

この発明は、表面に曲面や傾斜面が含まれる対象物を検査対象として、画像処理の手法により、検査対象物の表面状態を検査する技術に関する。

出願人は、従前より、「カラーハイライト方式」と呼ばれる基板外観検査装置を数多く開発している。このカラーハイライト方式の検査装置は、２次元カラーカメラ（以下、単に「カメラ」という。）と、赤、緑、青の３種類の色彩光を基板に対して異なる仰角の方向から照射する照明装置とを具備するもので、照明装置による照明下で撮像を行うことにより、はんだフィレットの傾斜状態が赤、緑、青の３色の分布パターンにより表現されたカラー画像を生成する（特許文献１参照。）。

特公平６−１１７３号公報

上記の検査装置では、はんだフィレット（以下、単に「フィレット」という。）の傾斜状態をチェックするために、赤、緑、青の各色彩が現れている領域を２値化により抽出する。そして抽出された各色彩領域の面積や位置などを計測し、得られた計測値をあらかじめ登録された判定基準値と比較することによって、フィレットが正しく形成されているかどうかを判断する。また、フィレットの傾斜状態によっては、３色のうちの１または２色を抽出色として、上記の処理を行う場合もある。

上記の抽出色や判定基準値は、検査前のティーチング時に、はんだ付け状態が良好なモデルの基板の画像を用いて部品毎に登録される。またティーチングでは、検査時にカメラの視野を合わせる領域（以下、「撮像対象領域」という。）を定める処理も行われる。この処理では、一般に、基板上の部品の分布状態や検査の効率を考慮して、複数の撮像対象領域を設定している。

基板には多数の部品が実装されるが、特にチップ部品のような汎用の部品については、同一種の部品が複数実装されることが多い。このような場合、従来のティーチングでは、処理の効率化のために、複数の同一種部品の中の１つを代表部品として選択し、その代表部品の画像を用いて設定した内容を、上記の部品種内にも共通の設定データとして登録するようにしている。すなわち、同一種の部品は、すべて同じ抽出色および同じ判定基準値により検査されることになる。

しかし、ティーチング時の代表部品がカメラの視野の中央部に位置づけられるのに対し、検査時の撮像対象領域における部品の位置は、図８に示すように、種々に変動する（図中、Ｒが撮像対象領域、Ａが代表部品と同一種の部品である。）。このように、撮像対象領域Ｒにおける部品Ａの位置が変わると、フィレットの傾斜角度が変わらなくとも、その傾斜角度に対応する画像中の色彩が変化する可能性がある。

図９は、フィレットを直角三角形の斜辺に模式して、このフィレット上の１点Ｐで反射してカメラに入射する光の光路を示す。図中、θはフィレットの傾斜角度であり、αは基板面に対する照明光の入射角度である。また角度βは、点Ｐとカメラの撮像面の中心点（図示せず。）とを通る直線と基板面とのなす角度であって、点Ｐから見たカメラの方向を表す。

上記図９の関係によれば、点Ｐからカメラに入射する正反射光に対応する場合の照明光の入射角度αは、下記の（１）式により求められる。
α＝１８０°−β−（２×θ） ・・・（１）

上記の角度βは、検査対象のフィレットの位置によって変化するから、角度αも同様に、フィレットの位置に応じて変化する。したがって、フィレットの傾斜角度θが一定であっても、そのフィレットの位置によっては、フィレットが中央にあるときとは異なる色彩が画像に現れる可能性がある。

図１０は、フィレットからカメラに入射する正反射光に対応する照明光の色彩と検査対象のフィレットの位置との関係を示す。なお、図中の１がカメラであり、２Ｒは照明装置内の赤色光の出射領域を、２Ｇは緑色光の出射領域を、２Ｂは青色光の出射領域を、それぞれ示す。

この例では、カメラ１の光軸に対応する位置にあるフィレットｆ１（すなわち、カメラの視野の中央部に位置する。）からは、領域２Ｂからの青色光の正反射光がカメラに入射している。しかし、正反射光をカメラに入射させることのできる青色光は、領域２Ｂのうち、領域２Ｇとの境界に近い位置から照射されているため、フィレットｆ１と同様の傾斜角度を持つが、カメラの光軸から所定距離ｘ離れた場所にあるフィレットｆ２では、領域２Ｇからの緑色光の正反射光がカメラに入射するようになる。

図１１では、上記のフィレットｆ１，ｆ２について、カメラに入射する正反射光の色彩をフィレットの傾斜面に対応づけた模式図（ａ）、カラー画像の模式図（ｂ）、およびカラー画像から青色領域を抽出して得られる２値画像の模式図（ｃ）を、それぞれ対比させて示す。（ａ）（ｂ）の各図に示すように、フィレットの傾斜角度が同様であっても、画像に現れる各色彩の位置や領域は、フィレットの位置により変動する。したがって、カメラ１の視野の中央部に配置されたフィレットｆ１を基準に青色を抽出色に設定すると、（ｃ）に示すように、フィレットｆ１，ｆ２の２値画像は、大きく異なるものとなる。

上記の問題を解決する方法として、照明装置の径を大きくして、各色彩光の照射範囲を十分に大きくする方法が考えられる。しかし、このような方法では、コストが増加する上に照明装置が大型化する。

この発明は上記問題に着目してなされたもので、カメラの視野に対し検査対象物がどの位置にある場合でも、その被検査面の傾斜状態を正しく判別できるような画像処理を行って、検査の精度を高めることを目的とする。

この発明による表面状態検査方法は、カラー画像用の撮像装置を、その撮像対象領域内に検査対象物が含まれるように配置するとともに、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置により撮像対象領域を照明し、この照明下で撮像装置により生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき検査対象物の表面状態を検査するものである。この方法では、波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能な照明装置を使用するとともに、検査対象物の被検査面の正しい傾斜角度をあらかじめ取得する。そして、取得した傾斜角度と撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置とに基づき、照明装置から出射される複数種の光の中から、被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を検査のために抽出する。

上記方法において、撮像装置としては、２次元カラーカメラを使用するのが望ましいが、これに限らず、ラインセンサを撮像対象領域に対して走査して、２次元のカラー画像を生成してもよい。この点は、後記する検査装置においても同様である。
また照明装置としては、各照明光の波長範囲が完全に切り分けられるもの（すなわち各照明光の色彩の違いを明確に視認できるもの）を使用するのが望ましい。ただし、これに限らず、入射角度の変化の方向に沿って波長が連続して変化する光を照射する構成の照明装置を使用し、その光出射面を、色彩の違いの視認が可能な４以上の範囲毎に区切り、各範囲からの光に対応する色彩を抽出色としてもよい。

「被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射する」という条件を満たす照明光を特定する処理は、検査の際に行っても良いし、ティーチング時に行ってもよい。ティーチング時に実施する場合には、特定された照明光の色彩を抽出色として保存しておくのが望ましい。

上記方法の好ましい一態様では、被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射する光を特定する処理において、撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置に基づき、被検査面に対する撮像装置の方向を表す角度（たとえば前出の図９の角度β）を求め、この角度と被検査面の正しい傾斜角度（たとえば図９の角度θ）とを用いて、被検査面からカメラに入射する正反射光に対応する照明光の方向または出射位置を特定する。

上記態様を含むこの発明による方法によれば、撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置によって、画像中の被検査面の色彩に違いが生じても、常に被検査面の傾きが良好な場合の画像に出現する色彩を抽出色として、被検査面の画像を処理することができる。したがって、検査対象物の表面形状が同一であれば、視野内の位置にかかわらず、常に同じ結果を得ることができ、検査を安定して行うことができる。

上記の方法は、はんだフィレットの検査のほか、部品のリード、樹脂成形品などの鏡面反射性の高い物体の検査にも適用することができる。

さらに、はんだ付け後のプリント基板のはんだフィレットを検査対象に限定した場合には、つぎのような検査方法を提供することもできる。
この方法では、波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能な照明装置を使用するとともに、検査対象の基板に搭載される部品の種毎に、フィレットの正しい傾斜角度をあらかじめ取得する。そして、撮像装置の撮像対象領域に含まれる検査対象の部品毎に、その部品に対応する部品種につき取得した正しい傾斜角度と、撮像対象領域に対する当該部品の相対位置とに基づき、照明装置から出射される複数種の光の中から、フィレットの表面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を検査のために抽出する。

上記の方法によれば、部品種毎にフィレットの正しい傾斜角度がわかっていれば、ある部品種に属する部品が撮像対象領域のどの位置にあっても、その位置に対応する部品種の正しい傾斜角度のフィレットが位置する場合に出現する色彩を抽出色として設定して、フィレットの表面状態を正しく判別することが可能になる。

上記の基板検査方法の好ましい一態様では、撮像装置を、その光軸が基板の部品実装面に直交するように配備するとともに、照明装置として、波長範囲が異なる４種類以上の光を撮像対象領域内に照射する構成のものを使用する。また被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射する光を特定する処理では、撮像対象領域に対する検査対象の部品の相対位置に基づき、はんだフィレットの表面から見た撮像装置の方向を表す角度を求め、この角度とはんだフィレットの正しい傾斜角度とを用いて、はんだフィレットから撮像装置に入射する正反射光に対応する照明光の方向または出射位置を特定する。

この発明にかかる表面状態検査装置は、検査対象物を撮像対象領域内に含むように配置されるカラー画像用の撮像装置と、この撮像装置の撮像対象領域に対し、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置と、照明装置による照明下で撮像装置に撮像を行わせ、生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき検査対象物の表面状態を検査する制御処理装置とを具備する。照明装置は、波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能に構成される。また制御処理装置には、前記検査対象物の被検査面の正しい傾斜角度を登録するためのメモリが含まれており、このメモリに登録された正しい傾斜角度と撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置とに基づき、照明装置から出射される複数種の光の中から、前記被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する。

また、上記の検査装置が基板検査装置として構成される場合には、撮像装置は、はんだ付け後のプリント基板の所定範囲を視野内に含むように配置される。制御処理装置には、検査対象の基板に搭載される部品の種毎に、はんだフィレットの正しい傾斜角度を登録するためのメモリが含まれており、撮像対象領域に含まれる検査対象の部品毎に、その部品に対応する部品種につきメモリに登録された正しい傾斜角度と、撮像対象領域に対する当該部品の相対位置とに基づき、前記照明装置から出射される複数種の光の中から、はんだフィレットの表面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する。

この発明によれば、検査対象物が撮像対象領域内のどの位置にあっても、被検査面の傾斜角度が正しい場合に画像中に現れる色彩を抽出色に設定することができるので、部品の位置によって画像処理の結果が変動するようなことがなく、検査を安定して行うことが可能になる。

図１は、この発明が適用された基板検査装置の光学系の構成を示す。
この基板検査装置は、はんだ付け処理後のプリント基板Ｓを対象に、フィレットの表面状態などを検査するためのもので、基板Ｓの上方には、２次元カラーカメラ１（以下、単に「カメラ１」という。）とドーム型の照明装置２（この図では、光出射部２０のみを示す。）とが配備される。

照明装置２の天頂部分には、カメラ１の覗き穴２１が形成される。光出射部２０は複数の拡散板を組み合わせて構成される。この光出射部２０の後方には、多数の多色発光型のＬＥＤランプ（図示せず。）が、覗き穴２１を取り囲むように同心円状に配備される。各ＬＥＤランプは、天頂部分からの距離に応じて９個のグループに区切られ（区切り位置に遮光用の壁部が設けられる。）、グループ毎に異なる色彩光を発光するように制御される。

この実施例では、天頂に最も近いグループが３原色のうちの赤色を発光し、基板Ｓに最も近いグループが青色を発光し、両者の中間位置にあるグループが緑色を発光する。また赤色を発光するグループと緑色を発光するグループとの間にある３グループは、それぞれオレンジ、黄、黄緑を発光する。緑色を発光するグループと青色を発光するグループとの間にある３グループは、それぞれ青み緑、青緑、緑み青の各色彩光を発光する。
なお、「青み緑」は青緑よりも緑に近い色であり、「緑み青」は青緑よりも青に近い色である。

すなわち、光出射部２０には、照明装置２の天頂に近い位置から基板Ｓに向かう方向に沿って、９種類の色彩光の出射領域が色相環に沿った順序をもって配列されることになる。また、いずれの色彩光も、カメラ１の視野に対し、全方位から照射される。

カメラ１は、その撮像面を真下に向けた状態にして、照明装置２の覗き穴２１の上方に配備される。カメラ１の倍率は、基板面の覗き穴２１に対向する範囲Ｒを撮像できるように調整される（このＲが撮像対象領域となる。）。カメラ１と照明装置２との位置関係をこのように調整することにより、照明装置２からの９種類の色彩光は、それぞれ基板面に対する入射角度αが異なる方向から照射される。なお、実際の光の入射角度は、フィレットの位置や傾きによって変動するので、以下では、基板面に対する入射角度αを「照射角度」という。

図２は、上記の照明装置２により実施される照明例を、テーブル形式にして示したものである。
この実施例では、照射角度αが１７度から８０度までの範囲になるようにＬＥＤランプを配置し、角度αが７度変化する毎に、各ＬＥＤランプ内のＲ，Ｇ，Ｂの各発光素子のパワー配分を変更することによって、各色彩光の点灯領域を設定する。

なお、照明装置２には、必ずしも多色発光型のＬＥＤランプを導入する必要はない。たとえば、９種類の色彩が図１と同様の順序をもって着色された拡散部材と白色発光型のＬＥＤランプとを、使用するようにしてもよい。

図３は、基板検査装置の電気構成を示すブロック図である。
この基板検査装置には、前出のカメラ１および照明装置２のほか、Ｘステージ部３、Ｙステージ部４、制御処理装置５などが含まれる。また図示はしていないが、検査対象の基板Ｓを支持するために、基板支持テーブルが設けられる。

Ｘステージ部３は、カメラ１および照明装置２を基板支持テーブルの上方で支持し、Ｙステージ部４は基板支持テーブルを支持する。いずれのステージ部３，４とも、その支持対象を、一軸に沿って移動させることが可能である。また一方のステージ部による移動の方向は、他方のステージ部による移動の方向に直交する関係にある。

制御処理装置５は、コンピュータによる制御部５０に、画像入力部５１、撮像制御部５２、照明制御部５３、Ｘステージ駆動部５４、Ｙステージ駆動部５５、入力部５６、表示部５７、通信用インターフェース５８などが接続された構成のものである。

画像入力部５１には、カメラ１から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号を受け付けるインターフェース回路や、これらの画像信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換回路などが含まれる。撮像制御部５２は、カメラ１の撮像タイミングを制御する。照明制御部５３は、照明装置２の各ＬＥＤランプを図２に示したパワー配分に基づき点灯させることにより、９種類の色彩光を図１に示した関係をもって基板面に照射させる。

入力部５６は、ティーチングの際の設定操作などを行うためのもので、キーボードやマウスなどを含む。表示部５７は、検査用の画像や検査結果などを表示するためのもので、液晶パネルなどにより構成される。通信用インターフェース５８は、検査結果を外部の装置に送信する目的で使用される。

上記構成において、制御部５０内のメモリには、基板に割り付けられた撮像対象領域Ｒにカメラ１を位置合わせするのに必要なＸ，Ｙステージ部３，４の移動量が登録される。またフィレット検査用の検査データとして、部品種毎に、検査領域の設定データ、フィレットが良好であるときの傾斜角度、この正しい傾斜角度を持つ面として抽出された領域の適否を判断するための判定基準値（具体的には領域の面積として良好な値）などが登録される。これらメモリに登録されるデータは、いずれも、ティーチング時に、良品基板の画像を用いてユーザにより設定されたものである。

制御部５０は、上記の登録データに基づき、Ｘステージ駆動部５４やＹステージ駆動部５５を介してＸステージ部３およびＹステージ部４の移動量を調整して、カメラ１の視野を基板の撮像対象領域Ｒに位置合わせする。そして、この位置合わせ状態下で照明装置２に照明を行わせながらカメラ１を駆動し、検査用のカラー画像を生成する。この画像は、画像入力部５１を介して制御部内の画像メモリ（図示せず。）に入力される。

制御部５０は、内部のメモリに登録された設定データに基づき、入力画像の所定位置に検査領域を設定し、その領域内の画像を２値化することによって、フィレットの正しい傾斜角度に対応する部位を抽出する。そして、抽出された部位の面積を判定基準値と比較することによって、フィレットが適正に形成されているかどうかを判断する。

この実施例では、９種類の色彩光によるカラーハイライト照明を実施するので、従来の三原色による照明よりもフィレットの傾斜角度を細かい単位に切り分けることができる。
さらにこの実施例では、基板上の各フィレットについて、それぞれそのフィレットの撮像対象領域Ｒに対する相対位置と、当該フィレットがとるべき正しい傾斜角度とに応じて、抽出色を設定することにより、検査すべき部位の抽出精度を確保するようにしている。

図４は、フィレットとの位置と選択される抽出色との関係を示す。なお、この図４でも、先の図１０と同様に、フィレットを三角形に模式して示す。また、フィレットｆ１，ｆ２の傾斜角度は同一であるものとする。
照明装置２からの各種色彩光は、各フィレットｆ１，ｆ２上で正反射するが、これらのうち、カメラ１に入射した正反射光によって、画像中のフィレットの色彩が決まる。

図４の例では、撮像対象領域Ｒの中央部にあるフィレットｆ１からは、緑み青、青緑、青み緑、緑の各色彩光に対する正反射光がカメラ１に入射している。したがって、画像中のフィレットｆ１にもこれらの４色が分布していると考えられるから、これら４色を抽出色とすることができる。
一方、フィレットｆ１よりも距離ｘだけ外側にずれて位置するフィレットｆ２からは、青緑、青み緑、緑、黄緑の各色彩光に対する正反射光がカメラ１に入射する。したがって、画像中のフィレットｆ２について、フィレットｆ１と同じ範囲を抽出するには、青緑、青み緑、緑、黄緑の４色を抽出色に設定する必要がある。

上記の原理に鑑み、この実施例のティーチング処理では、検査対象のフィレットの撮像対象領域Ｒにおける相対位置およびフィレットの正しい傾斜角度に基づき、９種類の色彩光のうちのいずれの光がフィレットで正反射したときにカメラ１に入射するかを特定し、その特定された光の色彩を抽出色として設定するようにしている。

以下、図５を用いて、カメラ１に正反射光が入射する色彩光を特定するための方法を説明する。
この図５は、カメラ１および照明装置２と検査対象の部品７との関係を示すもので、図５の（Ａ）は各構成を上方から見た状態を、（Ｂ）は真横方向から見た状態を、それぞれ示す。なお、この図５では、図示の便宜上、部品７およびフィレット７１を誇張して描いているため、撮像対象領域Ｒの記載は省略する。

Ｏは撮像対象領域Ｒの中心点である。この点Ｏは、画像においても中心位置に現れる。Ｐは、検査対象のフィレット７１上の任意の点であり（便宜上、フィレット７１の端縁上の点として示す。）、ｘ，ｙは点Ｐの座標である。この座標ｘ，ｙは、たとえばＣＡＤデータから読み出した点Ｐ，Ｏに基づき、点Ｏを原点とした２次元座標系の座標として表される。

Ｑは、照明装置２の光出射部２０において、フィレット７１からカメラ１に入射する正反射光に対応する照明光を発する位置である。Ｘ，Ｙ，Ｚは、この点Ｑの３次元座標である。これらＸ，Ｙ，Ｚも、撮像対象領域Ｒの中心点Ｏを原点として求められる。

いま、点Ｑからの照明光の照射角度をα、点Ｐに対するカメラ１の方向を表す角度をβ、照明装置２を構成するドームの半径をｒとすると、点Ｑの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、以下の（ａ）（ｂ）（ｃ）式を用いて表すことができる。さらに、これらの式から、Ｘを（ｄ）式のように表すことができる。

ｒ^２＝Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２ ・・・（ａ）
Ｙ＝ｙ ・・・（ｂ）
Ｚ＝（Ｘ＋ｘ）×ｔａｎα ・・・（ｃ）

また角度αの算出式（（１）式）を再度記載すると以下のとおりである。
α＝１８０°−β−（２×θ） ・・・（１）

この（１）式において、θはフィレットの正しい傾斜角度であるが、これはティーチング時に取得することができる。また角度βについても、基板Ｓからカメラ１の撮像面までの距離ｄ（図５の（Ｂ）に示す。）と座標ｘとを用いて、下記の（ｅ）式により近似値を求めることができる。
β＝ｔａｎ^−１（ｄ／ｘ） ・・・（ｅ）

したがって、上記（ｅ）式により求めた角度βを（１）式にあてはめることにより、角度αを算出できる。さらに、この角度αを（ｃ）〜（ｄ）にあてはめることによって、座標ＸおよびＺを求めることができる。
よって、上記Ｘ，Ｚの算出結果と（２）式に基づき求めた座標Ｙとによって、点Ｑの位置を特定することができるから、この特定された点Ｑから出射される色彩光を、フィレットからカメラ１に入射する正反射光に対応する光として特定することができる。

上記の原理によれば、撮像対象領域Ｒ内におけるフィレット７１の位置および正しい傾斜角度に基づき、フィレット７１からカメラ１に入射する正反射光に対応する色彩光の出射位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特定することができる。よってフィレット７１が撮像対象領域Ｒ内のどの位置にあっても、特定された光の色彩を抽出色にすることによって、同じ範囲を抽出することが可能になり、検査の精度を確保することができる。
なお、照明光の出射位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めるのに代えて、（ｅ）式および（１）式により求めた角度αを、図２に示したテーブルと照合することにより、フィレット７１からカメラ１に入射する正反射光に対応する照明光の方向を特定してもよい。

図６は、上記検査装置におけるティーチング処理の流れを示す。なお、このティーチング処理およびつぎの検査時の処理とも、フィレット検査に関するものに限定して説明するが、実際の検査はこれに限らず、部品の実装位置や姿勢などに関する検査も実施される。

このティーチング処理は、各部品の実装状態が良好なモデルの基板（良品基板）を用いて行われるもので、部品種毎にＳＴ１〜８の各ステップを実行した後、撮像対象領域の設定・登録処理（ＳＴ９）を経て、部品毎の処理に移行する。

まず部品種毎の処理について説明する。
最初のＳＴ１では、処理対象の部品種を選択するとともに、良品基板上で当該部品種に属する部品の中のいずれかを代表部品として選択する。ＳＴ２では、選択した代表部品をカメラ１の視野の中央部に位置合わせして撮像を行う。

ＳＴ３では、上記の撮像により生成された画像を表示部５７に表示し、その表示画面上でユーザの領域設定操作を受け付ける。そしてこの操作により指定された領域をフィレット検査用の検査領域として設定する。この検査領域の設定データ（たとえば領域の位置や大きさ）は、メモリの作業領域に一時保存される。

つぎのＳＴ４では、ユーザの抽出色を指定する操作を受け付ける。ついで、ＳＴ５では、指定された抽出色を用いて画像を２値化する（たとえば、抽出色の現れている部分を黒、他の部分を白とする。）。
なお、抽出色は１色でも良いが、抽出された部位の大きさに応じて複数色を指定することもできる。

ＳＴ６では、２値化により抽出された部位の座標および傾斜角度を求める。座標の特定処理では、画像の中心点を原点とする２次元座標系におけるｘ，ｙ座標を求める。

傾斜角度は、抽出色に対応する照明光の照射角度αを下記の（ｆ）式にあてはめることにより求められる。
θ＝（９０°−α）／２ ・・・（ｆ）
なお、この（ｆ）式は角度βが９０°のときの（１）式を変形したものである。

ＳＴ６で特定された座標は抽出対象部位の座標として、傾斜角度θは抽出対象部位の正しい傾斜角度として、それぞれメモリの作業領域に保存される。
なお、抽出色が複数設定されている場合には、座標および傾斜角度の特定は、抽出色毎に実行される。また、座標の特定処理は、抽出色毎に設定された代表点に対して行えば良いが、代表点は複数設定することもできる。

つぎにＳＴ７では、２値化により抽出された部位の面積を求め、これを処理中の部品種に共通の判定基準値として、メモリに登録する。

上記の処理が基板上のすべての部品種につき実行されると、ＳＴ９では、基板のＣＡＤデータ等から求めた部品の分布状態に基づいて、基板に複数の撮像対象領域Ｒを設定する。さらに、設定された各撮像対象領域Ｒにカメラ１を位置合わせするためのデータ（Ｘ，Ｙステージ部３，４の移動量など）を、メモリに登録する。

この後は、各部品に順に着目して、ＳＴ１０〜１５の処理を実行する。
ＳＴ１０では、着目中の部品について、基板のＣＡＤデータから部品種や実装位置などを読み出す。さらにＳＴ１１では、読み出された部品種について、メモリの作業領域から検査領域の設定データ、抽出対象部位の座標および傾斜角度を読み出す。

ＳＴ１２では、ＳＴ１０で読み出した実装位置および撮像対象領域Ｒの中心点Ｏの位置に基づき、着目中の部品が画像の中心からどれだけずれているかを求め、そのずれ量に基づき、検査領域の設定位置や抽出対象部位の座標を補正する。さらにＳＴ１３では、抽出対象部位の補正後の座標（図５のｘ，ｙに相当する。）、ＳＴ１１で読み出された傾斜角度（図５のθに相当する。）、および照明装置２のドーム半径ｒ、ならびにカメラ１と基板Ｓとの距離ｄを用いて、（ｂ）（ｃ）（ｄ）式を実行する。ここで算出された座標Ｘ，Ｙ，Ｚは、抽出対象部位の抽出に適した照明光の出射位置、言い換えれば抽出対象部位で正反射したときにカメラ１に入射する光の出射位置を示すと考えられる。

ＳＴ１４では、ＳＴ１３で算出された座標位置における照明色を抽出色として特定する。さらにＳＴ１５では、この抽出色を、ＳＴ１２で補正された検査領域の設定データとともに、検査データとしてメモリに登録する。

上記ＳＴ１０〜１５の処理が基板上の全ての部品について実行されると、ＳＴ１６が「ＹＥＳ」となり、ティーチング処理を終了する。

上記の処理では、良品基板の画像を用いて、部品種毎にユーザに抽出色を指定させるが、ここで指定された抽出色がそのまま登録されるのではなく、部品毎に、対応する部品種につき指定された抽出色が補正されて登録される。よって、いずれの部品についても、ユーザの指定した抽出色によるのと同様の抽出結果を得ることができる。

図７は、検査における処理の流れを示す。
この処理は、検査対象の基板Ｓが基板支持テーブルに搬入されたことに応じて開始される。最初のステップであるＳＴ２１では、Ｘステージ部３およびＹステージ部４の動作を制御して、登録された撮像対象領域Ｒにカメラ１を位置合わせし、ＳＴ２２において撮像を行う。

以下、この撮像時の撮像対象領域Ｒに含まれる部品に順に着目して、ＳＴ２３〜２７の処理を実行する。

ＳＴ２３では、着目中の部品について、メモリに登録されている検査データ（検査領域の設定データ、抽出色、判定基準値など）を読み出す。ＳＴ２４では、読み出された設定データを用いて検査領域を設定し、ＳＴ２５では、その検査領域内の画像を抽出色により２値化する。ＳＴ２６では、２値化により抽出された部位の面積を計測し、ＳＴ２７ではその計測値を判定基準値と照合することにより、フィレットの良否を判定する。この判定結果は、検査が終了するまでメモリの作業領域に保存される。

撮像対象領域Ｒ内の全ての部品について、ＳＴ２３〜２７の処理が実行されると、ＳＴ２８が「ＹＥＳ」、ＳＴ２９が「ＮＯ」となってＳＴ２１に戻り、つぎの撮像対象領域Ｒについて、上記と同様の処理を実行する。

以下、同様にして、全ての撮像対象領域Ｒに対する処理が終了すると、ＳＴ２９からＳＴ３０に進む。ＳＴ３０では、メモリに蓄積された良否判定結果に基づき、基板の良否を最終判定し、その結果を外部装置に出力する。

なお、上記の実施例では、ティーチング処理時に各部品の抽出色を補正して登録したが、これに限らず、ティーチング処理時には、抽出対象部位の傾斜角度や相対位置を登録するにとどめ、検査の際に、各部品に適した抽出色を求めるようにしてもよい。または、ティーチング処理時には、抽出対象部位の相対位置を登録せずに、検査の際に求めるようにしてもよい。

また、上記の実施例では、部品種毎に代表部品の画像を用いて抽出対象部位の傾斜角度を求めたが、これに代えて、ＣＡＤデータから部品の高さやランドの長さを読み出し、これらを用いて抽出対象部位であるフィレットの傾斜角度を算出するようにしてもよい。

基板検査装置の光学系の構成を示す説明図である。 照明装置の各ＬＥＤランプに対する制御例を示すテーブルである。 基板検査装置のブロック図である。 フィレットからカメラに入射する正反射光に対応する照明光とフィレットの位置との関係を示す説明図である。 カメラおよび照明装置とフィレットとの関係を示す説明図である。 ティーチング処理の手順を示すフローチャートである。 検査の手順を示すフローチャートである。 撮像対象領域と同一種の部品との関係を示す説明図である。 フィレットに対する照明光と正反射光との関係を示す説明図である。 従来のカラーハイライト照明の光学系について、フィレットからカメラへの正反射光と照明光との関係を示す説明図である。 ２つのフィレットｆ１，ｆ２について、カメラに入射する正反射光の色彩、この正反射光により生成されるカラー画像ならびに青色を抽出色とした場合の２値画像を対比させた説明図である。

符号の説明

１ カメラ
２ 照明装置
５ 制御処理装置
５０ 制御部
ｆ１，ｆ２，７１ フィレット
Ｒ 撮像対象領域
Ｓ 基板

Claims (6)

1. カラー画像用の撮像装置を、その撮像対象領域内に検査対象物が含まれるように配置するとともに、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置により前記撮像対象領域を照明し、この照明下で撮像装置により生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき前記検査対象物の表面状態を検査する方法において、
   前記波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能な照明装置を使用するとともに、前記検査対象物の被検査面の正しい傾斜角度をあらかじめ取得しておき、
   前記取得した傾斜角度と撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置とに基づき、前記照明装置から出射される複数種の光の中から、前記被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する、
   ことを特徴とする表面状態検査方法。
2. 前記被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射する光を特定する処理では、前記撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置に基づき、被検査面に対する撮像装置の方向を表す角度を求め、この角度と被検査面の正しい傾斜角度とを用いて、被検査面から撮像装置に入射する正反射光に対応する照明光の方向または出射位置を特定する、請求項１に記載された表面状態検査方法。
3. はんだ付け後のプリント基板を検査対象として、カラー画像用の撮像装置を、その撮像対象領域内に前記基板の所定範囲が含まれるように配置するとともに、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置により前記撮像対象領域を照明し、この照明下で撮像装置により生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき前記撮像対象領域に含まれるはんだフィレットの表面状態を検査する方法において、
   前記波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能な照明装置を使用するとともに、検査対象の基板に搭載される部品の種毎に、はんだフィレットの正しい傾斜角度をあらかじめ取得しておき、
   前記撮像対象領域に含まれる検査対象の部品毎に、その部品に対応する部品種につき取得した正しい傾斜角度と、撮像対象領域に対する当該部品の相対位置とに基づき、前記照明装置から出射される複数種の光の中から、はんだフィレットの表面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する、
   ことを特徴とする基板検査方法。
4. 前記撮像装置を、その光軸が基板の部品実装面に直交するように配備するとともに、前記照明装置として、前記波長範囲が異なる４種類以上の光を撮像対象領域内に照射する構成のものを使用し、
   前記被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射する光を特定する処理では、前記撮像対象領域に対する検査対象の部品の相対位置に基づき、はんだフィレットの表面から見た撮像装置の方向を表す角度を求め、この角度とはんだフィレットの正しい傾斜角度とを用いて、はんだフィレットから撮像装置に入射する正反射光に対応する照明光の方向または出射位置を特定する、請求項３に記載された基板検査方法。
5. 検査対象物を撮像対象領域に含むように配置されるカラー画像用の撮像装置と、この撮像装置の撮像対象領域に対し、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置と、前記照明装置による照明下で撮像装置に撮像を行わせ、生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき前記検査対象物の表面状態を検査する制御処理装置とを具備し、
   前記照明装置は、前記波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能に構成されており、
   前記制御処理装置には、前記検査対象物の被検査面の正しい傾斜角度を登録するためのメモリが含まれており、このメモリに登録された正しい傾斜角度と撮像対象領域に対する検査対象物の相対位置とに基づき、前記照明装置から出射される複数種の光の中から、前記被検査面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する、
   ことを特徴とする表面状態検査装置。
6. はんだ付け後のプリント基板の所定範囲を撮像対象領域内に含むように配置されるカラー画像用の撮像装置と、この撮像装置の撮像対象領域に対し、入射角度が異なる複数の方向からそれぞれ波長範囲が異なる光を照射する照明装置と、前記照明装置による照明下で撮像装置に撮像を行わせ、生成されたカラー画像から１以上の色彩を抽出して、その抽出結果に基づき前記撮像対象領域に含まれるはんだフィレットの表面状態を検査する制御処理装置とを具備し、
   前記照明装置は、前記波長範囲が異なる光を４種類以上出射可能に構成されており、
   前記制御処理装置には、検査対象の基板に搭載される部品の種毎に、はんだフィレットの正しい傾斜角度を登録するためのメモリが含まれており、前記撮像対象領域に含まれる検査対象の部品毎に、その部品に対応する部品種につきメモリに登録された正しい傾斜角度と、撮像対象領域に対する当該部品の相対位置とに基づき、前記照明装置から出射される複数種の光の中から、はんだフィレットの表面に照射されたときの正反射光が撮像装置に入射するものを特定し、その特定された光に対応する色彩を前記検査のために抽出する、ことを特徴とする基板検査装置。