JP2009210363A - 検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クリームはんだ印刷の3次元自動検査において陰面(オクルージョン)のない3次元画像の獲得を低コストで実現する。
【解決手段】基板面の上方において第1ミラーおよび第2ミラーが基板の同一ラインを左右方向から斜めの視軸で見下ろし、第3ミラーが両ミラーからの反射光束を1次元イメージセンサカメラの電子スキャンと同期して交番的に1次元イメージセンサカメラに入射する両眼視システムと、基板を直上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源によって3次元撮像幾何光学配置を構成することにより、陰面(オクルージョン)のないクリームはんだ印刷品質の自動的な3次元画像検査を低コストでできるようにした。
【選択図】図1
【解決手段】基板面の上方において第1ミラーおよび第2ミラーが基板の同一ラインを左右方向から斜めの視軸で見下ろし、第3ミラーが両ミラーからの反射光束を1次元イメージセンサカメラの電子スキャンと同期して交番的に1次元イメージセンサカメラに入射する両眼視システムと、基板を直上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源によって3次元撮像幾何光学配置を構成することにより、陰面(オクルージョン)のないクリームはんだ印刷品質の自動的な3次元画像検査を低コストでできるようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、エレクトロニクス工場等において、イメージセンサカメラによりクリームはんだ印刷基板を3次元撮像して外観検査を行う検査装置に関する。
最近のプリント基板への部品組みつけ工法はほぼ表面実装方式になり、素基板にクリームはんだを謄写版式に印刷塗布し、その上に部品を自動マウントし、クリームはんだをリフロー炉で加熱溶融して、基板への部品のはんだ付を完了する。この方式における部品実装不良は、クリームはんだ印刷工程、部品マウント工程、はんだ溶融工程で発生し得るので、それぞれの工程において品質を検査・確認する必要性が一般的に認識されるようになった。
中でもクリームはんだ印刷工程における印刷不良は、重篤なはんだ付不良の原因になるため、検査装置によるはんだ印刷品質の自動検査が必須になってきている。従来のこの種検査装置は、大別、2次元検出方式と3次元計測方式とがあり、前者は基板に対して垂直方向から撮った平面画像で印刷の平面方向の不良を検出する。また後者は3次元計測により、印刷はんだの高さ計測を行う。
3次元計測法は、はんだに斜め方向からレーザ光を投射して高さによる反射スポットの位置変化量から算出する方法や、既知のパタンを持つ構造光を投光して、その変形分から算出する方法などが開示されている(特許文献1、2参照)。
特開2000−097631
特開2005−337943
中でもクリームはんだ印刷工程における印刷不良は、重篤なはんだ付不良の原因になるため、検査装置によるはんだ印刷品質の自動検査が必須になってきている。従来のこの種検査装置は、大別、2次元検出方式と3次元計測方式とがあり、前者は基板に対して垂直方向から撮った平面画像で印刷の平面方向の不良を検出する。また後者は3次元計測により、印刷はんだの高さ計測を行う。
3次元計測法は、はんだに斜め方向からレーザ光を投射して高さによる反射スポットの位置変化量から算出する方法や、既知のパタンを持つ構造光を投光して、その変形分から算出する方法などが開示されている(特許文献1、2参照)。
一方、本出願人は、先に2台の傾斜カメラと角度と色相の異なる3種の光源を備えたクリームはんだ3次元検査技術を考案し、出願している(未公開)。この技術は、基板に対して斜め撮像角度の左右2台の1次元カラーイメージセンサが、それぞれカメラよりも低い位置の光源と真上方向の光源の計3光源がそれぞれの色相光で照明する基板を撮像して、3種の色相光で同時に三重照明されたクリームはんだ印刷基板の全面3次元画像を獲得し、基準基板画像と検体基板画像の差画像処理によって異常箇所を検出し、かつ異常箇所についてクリームはんだの3次元画像計測を行うものである。
この技術は、2台のカメラで左右両方向から基板を斜めに撮像するので、オクルージョンのない3次元画像計測及び3次元画像検査を可能にしたものであるが、2台のカメラと2台のカメラが獲得した基板全面のカラー画像データの保存のための大きなメモリを必要とするため、検査装置のコストが高価になるという問題があった。
解決しようとする問題点は、オクルージョンのない3次元検査装置において、高コストの問題を解決できなかった点である。
本発明の検査装置は、水平な基板面上の一定ラインを斜めに見るように、鏡面を斜め角度に設置した第1ミラーと、第1ミラーに対向して同じラインを見るように第1ミラーと絶対値が同じて符合が異なる角度に設置した第2ミラーと、両ミラーからの光束を一定周波数で交番的に切換えて1次元カラーイメージセンサカメラに伝える第3ミラーと、第3ミラーからの光束を受けて基板の2視方向3次元画像を獲得する1次元カラーイメージセンサカメラと、基板を保持して1次元カラーイメージセンサと直角の方向に移動する移動テーブルとを備えた撮像手段と、基板をほぼ真上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源とを備え、3光源によって基板を三重に照明する照明手段と、基板を移動して獲得したカラー画像信号を保存し、第1ミラーに対応するカラー画像信号と第2ミラーに対応するカラー画像信号を分離集成して第1ミラー画像信号と第2ミラー画信号とを出力する画像信号分離手段と、獲得した第1ミラー画像と第2ミラー画像を用いて基板上の物体の3次元画像計測を行う3次元計測手段と、3次元画像計測データを用いて物体の良否判定を行う判定手段とより成ることを特徴とする。
また本発明の検査装置は、 水平な基板からの光束が斜めに入射するように鏡面を基板に対して斜め角度に設置した第1ミラーと、ミラー挿入装置によって第1ミラーの光路に挿入されて基板からの光束を第1ミラーへ向けて反射する第2ミラーと、基板の往移動タイミングに合せて第1ミラーのみを介した基板からの光束を受け、また基板の復移動タイミングに合せて光路に挿入された第2ミラーと第1ミラーとを介した光束を受けることにより、基板を前後2視方向から3次元撮像する1次元カラーイメージセンサカメラとを備えた撮像手段と、基板をほぼ真上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源とを備え、3光源によって基板を三重に照明する照明手段と、獲得した第1ミラー画像と第2ミラー画像を用いて基板上の物体の3次元画像計測を行う3次元計測手段と、3次元画像計測データを用いて物体の良否判定を行う判定手段とより成ることを特徴とする。
また本発明の検査装置は、 水平な基板からの光束が斜めに入射するように鏡面を基板に対して斜め角度に設置した第1ミラーと、ミラー挿入装置によって第1ミラーの光路に挿入されて基板からの光束を第1ミラーへ向けて反射する第2ミラーと、基板の往移動タイミングに合せて第1ミラーのみを介した基板からの光束を受け、また基板の復移動タイミングに合せて光路に挿入された第2ミラーと第1ミラーとを介した光束を受けることにより、基板を前後2視方向から3次元撮像する1次元カラーイメージセンサカメラとを備えた撮像手段と、基板をほぼ真上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源とを備え、3光源によって基板を三重に照明する照明手段と、獲得した第1ミラー画像と第2ミラー画像を用いて基板上の物体の3次元画像計測を行う3次元計測手段と、3次元画像計測データを用いて物体の良否判定を行う判定手段とより成ることを特徴とする。
本発明の検査装置は、1台のイメージセンサカメラで前後両方向から基板を斜めに撮像し、かつ3基の色相別カラー光源で基板上の物体の上面、手前側面、反対側面をそれぞれの色相に着色照明するので、オクルージョンのないクリームはんだの検査および計測が低コストで実現するという利点がある。
オクルージョンのない基板上物体の検査および計測が容易な3次元検査装置を低コストで実現するという目的を、1台のイメージセンサカメラで前後両方向から基板を斜めに撮像し、かつ3基の色相別カラー光源で物体の上面、手前側面、反対側面をそれぞれの色相に着色照明することによって達成した。
図1は、本発明検査装置の第1実施例の全体構成図であって、基板1上にはクリームはんだ2が印刷され、基板1は1次元テーブル3に水平姿勢で保持されている。
基板1の上方には、1次元カラーイメージセンサカメラ4と照明装置の第1色相光源5−1と第2色相光源5−2と第3色相光源5−3が配置されている。又、第1ミラー6−1、第2ミラー6−2、第3ミラー6−3、及びテレセントリックレンズ6−4が配置されている。
1次元カラーイメージセンサカメラ4は、光学系6を介して基板画像を撮像する。光学系6は表面鏡及びレンズより成り、第1ミラー6−1と第2ミラー6−2と第3ミラー6−3とテレセントリックレンズ6−4から構成されている。第1ミラー6−1と第2ミラー6−2は対向し、垂直軸に対して符合が異なるが絶対値が同じ角度で傾斜して基板面からの光束を反射し、第3ミラーに入射する。第3ミラーは振動鏡であってカメラ4のラインセンサ電子スキャンに同期して、反射面を第1ミラーあるいは第2ミラーに向け、それらのミラーから交互に入射した基板からの光束をテレセントリックレンズ6−4を介してカメラ4に向けて反射する。
1次元カラーイメージセンサカメラ4が3カラーラインCCD方式である場合を例にとって以下説明する。(3板CCD方式であっても本質的な機能は同様であるからこれを割愛する。)図2は、カメラ4の電子スキャンと第3ミラーを介して得られる第1ミラー、第2ミラー各光束との関係を説明する図である。3カラーライン方式は、R、G、B専用のCCDを平行に配置し、それぞれの電子スキャンによって得られるR信号、G信号、B信号を合成して、カラー画像信号を生成する。3カラーラインCCD方式カメラは通常、このR、G、Bスキャンと信号合成を繰返して、1枚の画像としている。
本発明は、第3ミラーの交番的振動によって、まず第1ミラーからの光束に対応するR、G、Bライン信号を獲得し、次に第2ミラーからの光束に対応するR、G、Bライン信号を獲得する。この過程を繰返して、第1ミラー対応画像信号と第2ミラー対応画像信号とが交互に混合した重複画像信号を獲得し、保存する。
その後、保存した重複画像を第1ミラー対応画像と第2ミラー対応画像に分離集成する。これは、スキャンのフラグによって容易に行うことができる。図1において、基板1を左方向に移動して撮像するので、第1ミラーは基板光束を基板の進行方向つまり前方からから受け、第2ミラーは基板光束を基板の進行方向に対して後方から受ける。
基板1の移動速度と1次元カラーイメージセンサカメラ4のCCD素子電子スキャンレートは、基板1の相対的移動速度を通常の1/2にしている。これは、基板の1走査によって前後2枚の画像を獲得するためである。したがって獲得された画像データ量は、通常走査の場合の2倍になっている。
本発明によれば、このようにして1台の1次元カラーイメージセンサカメラ4に対して対象を1回相対移動することによって、基板1とクリームはんだ2の左右方向(あるいは前後方向)の2枚の斜め視軸による3D画像が得られる。
本発明は、第3ミラーの交番的振動によって、まず第1ミラーからの光束に対応するR、G、Bライン信号を獲得し、次に第2ミラーからの光束に対応するR、G、Bライン信号を獲得する。この過程を繰返して、第1ミラー対応画像信号と第2ミラー対応画像信号とが交互に混合した重複画像信号を獲得し、保存する。
その後、保存した重複画像を第1ミラー対応画像と第2ミラー対応画像に分離集成する。これは、スキャンのフラグによって容易に行うことができる。図1において、基板1を左方向に移動して撮像するので、第1ミラーは基板光束を基板の進行方向つまり前方からから受け、第2ミラーは基板光束を基板の進行方向に対して後方から受ける。
基板1の移動速度と1次元カラーイメージセンサカメラ4のCCD素子電子スキャンレートは、基板1の相対的移動速度を通常の1/2にしている。これは、基板の1走査によって前後2枚の画像を獲得するためである。したがって獲得された画像データ量は、通常走査の場合の2倍になっている。
本発明によれば、このようにして1台の1次元カラーイメージセンサカメラ4に対して対象を1回相対移動することによって、基板1とクリームはんだ2の左右方向(あるいは前後方向)の2枚の斜め視軸による3D画像が得られる。
次に、照明について説明する。第1色相光源5−1は第1ミラー6−1よりも低い位置で第1ミラーと同じ方向から基板を照明し、第2色相光源5−2は第2ミラー6−2よりも低い位置で第2ミラーと同じ方向から基板を照明し、第3色相光源5−3は基板を直上方向から照明している。
図3(A)の光学配置模式図に示すように、照明・撮像系の構成は、下記のようになっている:
第1色相光源5−1は、第1ミラー6−1よりも下方に設置され、第1色相光例えば赤色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの側面を赤色に着色する。
第2色相光源5−2は、第2ミラー6−2よりも下方に設置され、第2色相光例えば緑色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの側面を緑色に着色する。
第3色相光源5−3は、カメラ視野直上に設置され、第3色相光例えば青色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの上面を青色に着色する。
図3(A)の光学配置模式図に示すように、照明・撮像系の構成は、下記のようになっている:
第1色相光源5−1は、第1ミラー6−1よりも下方に設置され、第1色相光例えば赤色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの側面を赤色に着色する。
第2色相光源5−2は、第2ミラー6−2よりも下方に設置され、第2色相光例えば緑色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの側面を緑色に着色する。
第3色相光源5−3は、カメラ視野直上に設置され、第3色相光例えば青色の光束を基板に投射することによって、クリームはんだの上面を青色に着色する。
この幾何光学配置で、第1色相光源5−1と第3色相光源5−3の間に設置された斜め姿勢の第1ミラー6−1から基板光束が1次元カラーイメージセンサカメラ4に入射してこれを撮像すると、図2(B)の画像模式図に示すように、クリームはんだの3次元画像が得られ、しかもはんだの上面は青色画像領域となり、また側面は赤色画像領域となる。
赤色領域の奥行き(図2(B)長方形領域の横幅に相当)はクリームはんだの側面画像の奥行きであるので、クリームはんだの高さに比例し、青色領域はクリームはんだの上面画像であるので、クリームはんだの面積に比例する。
赤色領域の奥行き(図2(B)長方形領域の横幅に相当)はクリームはんだの側面画像の奥行きであるので、クリームはんだの高さに比例し、青色領域はクリームはんだの上面画像であるので、クリームはんだの面積に比例する。
又この幾何光学配置で、第2色相光源5−2と第3色相光源5−3の間に設置された斜め姿勢の第2ミラー6−2から基板光束が1次元カラーイメージセンサカメラ4に入射してこれを撮像すると、図2(B)の画像模式図に示すように、クリームはんだの3次元画像が得られ、しかもはんだの上面は青色画像領域となり、また側面は緑色画像領域となる。
緑色領域の奥行き(図2(B)長方形領域の横幅に相当)はクリームはんだの側面画像の奥行きであるので、クリームはんだの高さに比例し、青色領域はクリームはんだの上面画像であるので、クリームはんだの面積に比例する。
緑色領域の奥行き(図2(B)長方形領域の横幅に相当)はクリームはんだの側面画像の奥行きであるので、クリームはんだの高さに比例し、青色領域はクリームはんだの上面画像であるので、クリームはんだの面積に比例する。
上記の画像は、1次元イメージセンサカメラが視野全体を一定傾斜角で獲得するので、画像の奥行き(図2(B)長方形領域の横幅)と基板実寸との関係が画像のどこでも一定である。更に、テレセントリックレンズ6−4によって長方形領域の縦幅と基板上の実寸とは画像のどこでも一定である。従って、カメラの傾斜角から、三角法によって実寸を容易に算出することができる。又、2台のミラーで両方向から立体物である印刷されたクリームはんだの画像を撮るので、オクルージョンのない画像計測が可能である。
クリームはんだのはみ出しやブリッジは、いずれのカメラの画像においても青色領域の広がり異常として検出される。
図1の全体構成図において、1次元カラーイメージセンサカメラ4は、制御装置7に接続され、制御装置7は、1次元センサ撮像ユニット8、前後画像分離集成ユニット9、3次元画像抽出ユニット10、3次元画像計測ユニット11、良否判定ユニット12、及びシステム全体を制御する統合システム制御ユニット13を有し、各ユニット8乃至13は、バス18を通じてデータの交換を行う。
又、制御装置7には、教示データ等の入力を行う入力ユニット14と、検査結果等を印字する出力ユニット15と、外部装置との間でデータ送受を行う通信ユニット16と、画像や検査結果等を表示する表示ユニット17が接続されている。
次に、図4(A)のフロー図に従って、この実施例検査装置の教示ステップを説明する。まずクリームはんだが正しく印刷された基準基板1(図1)をテーブルに装填し(ST1)、基板のIDデータを教示し(ST2)、更に検査領域を教示する(ST3)。検査領域はクリームはんだが印刷される場所(パッドと称する)を中心として設定される。この教示には、基板のコンピュータ設計データを利用することができる。その後、基準基板を1次元テーブル3で移動して1次元カラーイメージセンサカメラ4でスキャン撮像する(ST4)。獲得した基準基板の3次元全面画像を第1ミラー6−1を介して得られた前画像と第2ミラーを介して得られた後画像とに分離集成し、両画像をそれぞれ対応する表示ユニット17に表示する(ST5)。次に、ST3で教示した検査領域を画像上に重畳表示して、画像と検査領域との対応を確認する(ST6)。
教示ステップが完了したら、基準基板を除去する(ST7)。
次に、この実施例における自動検査の動作を、図4(B)のフロー図に沿って説明する。
まず、図1において検体基板1を1次元テーブル3に装填し(ST11)、検体基板のIDデータを入力するか又は読取ると(ST12)、制御装置7の指令で検体基板1を1次元移動し、1次元センサ撮像ユニット8の制御によって1次元カラーイメージセンサカメラ4で検体基板1をスキャン撮像する(ST13)。
まず、図1において検体基板1を1次元テーブル3に装填し(ST11)、検体基板のIDデータを入力するか又は読取ると(ST12)、制御装置7の指令で検体基板1を1次元移動し、1次元センサ撮像ユニット8の制御によって1次元カラーイメージセンサカメラ4で検体基板1をスキャン撮像する(ST13)。
そこで前後画像分離集成ユニット9が第1ミラー6−1を介して得られた前画像と第2ミラーを介して得られた後画像とに分離集成
する(ST14)。次に3次元画像抽出ユニット10が、前画像においては検査領域内画像から閾値を超える赤色画素と青色画素を抽出し、後画像においては検査領域内画像から閾値を超える緑色画素と青色画素を抽出する(ST15)。3次元画像計測ユニット11が、両画像の全検査領域について、クリームはんだの面積、高さ、体積を計測する(ST16)(図2(B)参照)。
する(ST14)。次に3次元画像抽出ユニット10が、前画像においては検査領域内画像から閾値を超える赤色画素と青色画素を抽出し、後画像においては検査領域内画像から閾値を超える緑色画素と青色画素を抽出する(ST15)。3次元画像計測ユニット11が、両画像の全検査領域について、クリームはんだの面積、高さ、体積を計測する(ST16)(図2(B)参照)。
次に、良否判定ユニット12が、両画像から得られた全検査領域の計測データを統合して、印刷されたクリームはんだの品質良否判定を行い(ST17)、検査結果を報告したら(ST18)、検体基板を除去する(ST19)。
次に、本発明検査装置の第2実施例を説明する。図5は、本発明検査装置の第2実施例の全体構成図であって、基板1上にはクリームはんだ2が印刷され、基板1は1次元テーブル3に水平姿勢で保持されている。
基板1の上方には、1次元カラーイメージセンサカメラ4と照明装置の第1色相光源5−1と第2色相光源5−2と第3色相光源5−3が配置されている。又、第1ミラー6−1、第2ミラー6−2、及びテレセントリックレンズ6−3が配置されている。
1次元カラーイメージセンサカメラ4は、光学系6を介して基板画像を撮像する。光学系6は表面鏡及びレンズより成り、第1ミラー6−1と第2ミラー6−2とテレセントリックレンズ6−3から構成されている。第1ミラー6−1は基板面に対して斜め姿勢に設置され、基板からの斜めの光束を受けて水平設置のカメラ4へ向け反射する。この反射光束は、テレセントリックレンズ6−3を経由する。第2ミラー6−2は可動鏡であって、撮像のための1次元テーブル3による基板移動に同期して上下し、基板からの第1ミラー6−1への光路に出入することができる。撮像は、まず1次元テーブル3が基板1を図5の右から左へ移動させて行う(往移動)。このとき、第2ミラー6−2は光路から外され、カメラ4はクリームはんだの前方側面画像を撮像する。こうして基板全面の前視方向画像を獲得したら、次に1次元テーブル3が基板1を図5の左から右へ移動させる(復移動)。このとき、第2ミラー6−2は光路から挿入され、カメラ4はクリームはんだの後方側面画像を撮像する。即ち、基板全面の後視方向画像を獲得する。このようにして、1次元テーブル3の往復運動により、前方からの斜め視角による基板1の全面3D画像と後方からの斜め視角による基板1の全面3D画像が獲得される。なお、第2ミラーの光路への出し入れ機構は、上下運動方式ではなく、回転運動方式などでもよいことは言うまでもない。
この実施例検査装置の照明における光源配置とその作用は、実施例1と全く同様であるため、説明を省略する。
図5の全体構成図において、1次元カラーイメージセンサカメラ4は、制御装置7に接続され、制御装置7は、1次元センサ撮像ユニット8、前後画像位置補正ユニット9、3次元画像比較ユニット10、3次元画像計測ユニット11、良否判定ユニット12、及びシステム全体を制御する統合システム制御ユニット13を有し、各ユニット8乃至13は、バス18を通じてデータの交換を行う。
又、制御装置7には、教示データ等の入力を行う入力ユニット14と、検査結果等を印字する出力ユニット15と、外部装置との間でデータ送受を行う通信ユニット16と、画像や検査結果等を表示する表示ユニット17が接続されている。
次に、図6(A)のフロー図に従って、この実施例検査装置の教示ステップを説明する。まずクリームはんだが正しく印刷された基準基板1(図5)をテーブルに装填し(ST21)、基板のIDデータを教示し(ST22)、更に検査領域を教示する(ST23)。検査領域はクリームはんだが印刷される場所(パッドと称する)を中心として設定される。この教示には、基板のコンピュータ設計データを利用することができる。その後、基準基板を1次元テーブル3で往復移動して1次元カラーイメージセンサカメラ4で往復スキャン撮像する(ST24)。獲得した2枚の基準基板3次元全面画像を、それぞれ対応する表示ユニット17に表示し、両画像中の特定箇所を補正マークとして設定する(ST25)。この実施例検査装置では、カメラ4が基板から受ける光束の光路に第2ミラーが入った場合と出た場合では、カメラ4が写す基板上の位置が異なる。第1ミラー6−1からの光束が基板面との角度が45°の場合、第2ミラー6−2表面の光束反射位置の基板面からの高さが例えば10ミリであると、第2ミラー6−2が光路に挿入されたときには、カメラに映る基板上の位置は10ミリ前方になり、第2ミラー6−2が光路から外れたときには、その位置が10ミリ後方になる。従って理論上の位置補正は20ミリとなり、更に基板チャッキング時のずれ補正は基板上の補正マークを使って行っている。
次に、ST23で教示した検査領域を画像上に重畳表示して、画像と検査領域との対応を確認し(ST26)、基準基板を除去する(ST27)。
次に、ST23で教示した検査領域を画像上に重畳表示して、画像と検査領域との対応を確認し(ST26)、基準基板を除去する(ST27)。
次に、テスト基板を装填し(ST28)、1次元テーブル3で往復移動して1次元カラーイメージセンサカメラ4により往復スキャン撮像する(ST29)。基準基板の3次元画像2枚とテスト基板の3次元画像2枚をそれぞれ表示ユニット17に表示して、デフォルト画像精度とデフォルト検出感度の条件で両者の差画像処理を試行し、テスト基板上の不良を見逃すことがあれば、その検査領域の画像精度あるいは検出感度を上げ、また、過検出が多ければ、その検査領域のそれらを下げることにより、この基板に最適な画像精度と検出感度に調節する(ST30)。
全検査領域の画像精度と検出感度の調節が終り、教示ステップが完了したら、テスト基板を除去する(ST31)。
全検査領域の画像精度と検出感度の調節が終り、教示ステップが完了したら、テスト基板を除去する(ST31)。
画像精度は、検査領域内の全画素を比較するか、間引いて行うか、選択できるようにしている。全画素を対象とすると、検査精度は当然アップするが、画像処理時間が長くなるので、基板の種類や不良の種類によって必要な画素密度を適用し、検査時間の短縮ができるようにしている。
また検査領域の検出感度は、差画像処理の閾値を上下させる差分感度と、閾値を超えた画素の広がりや移動の範囲を限定する感度とに大別される。異同画素の範囲を検出することによって、基板上に印刷されたクリームはんだの平面方向へのはみ出しや不足のみならず、高さの大小不良も検出できる。
基準基板と比較する基板の画像同士の差画像処理を行うと、例えば検体基板上のクリームはんだの高さが検体基板のそれよりも高い場合には、図3(B)下欄に示すように、差分画像が得られ、高さについての画像化検査が可能である。
また検査領域の検出感度は、差画像処理の閾値を上下させる差分感度と、閾値を超えた画素の広がりや移動の範囲を限定する感度とに大別される。異同画素の範囲を検出することによって、基板上に印刷されたクリームはんだの平面方向へのはみ出しや不足のみならず、高さの大小不良も検出できる。
基準基板と比較する基板の画像同士の差画像処理を行うと、例えば検体基板上のクリームはんだの高さが検体基板のそれよりも高い場合には、図3(B)下欄に示すように、差分画像が得られ、高さについての画像化検査が可能である。
次に、この実施例における自動検査の動作を、図6(B)のフロー図に沿って説明する。
まず、図5において検体基板1を1次元テーブル3に装填し(ST41)、検体基板のIDデータを入力するか又は読取ると(ST42)、制御装置7の指令で検体基板1を往復移動し、1次元センサ撮像ユニット8の制御によって1次元カラーイメージセンサカメラ4により検体基板1の全面を往復スキャン撮像する(ST43)。
まず、図5において検体基板1を1次元テーブル3に装填し(ST41)、検体基板のIDデータを入力するか又は読取ると(ST42)、制御装置7の指令で検体基板1を往復移動し、1次元センサ撮像ユニット8の制御によって1次元カラーイメージセンサカメラ4により検体基板1の全面を往復スキャン撮像する(ST43)。
そこで3次元画像比較ユニット10が、基準基板3次元画像と検体基板3次元画像の各検査領域について、差分画像処理を行い(ST44)、教示した画像精度と検出感度に基づいて異同画素を検出する(ST45)。
次に、良否判定ユニット12が、両画像から得られた異同画素データを統合して、印刷されたクリームはんだの品質良否判定を行い(ST46)、検査結果を報告したら(ST47)、検体基板を除去する(ST48)。
ミラー光学系によって基板面の同一ラインからの前後2個の斜め光束を1次元カラーイメージセンサカメラに入射する両眼視システムと、基板を直上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源によって3次元撮像幾何光学配置を構成し、クリームはんだ印刷品質の自動的な3次元画像検査を行う検査装置に適用できる。
1 基板
2 クリームはんだ
4 1次元カラーイメージセンサカメラ
5 照明装置
6 光学系
7 制御装置
2 クリームはんだ
4 1次元カラーイメージセンサカメラ
5 照明装置
6 光学系
7 制御装置
Claims (3)
- 水平な基板面上の一定ラインを斜めに見るように、鏡面を斜め角度に設置した第1ミラーと、第1ミラーに対向して同じラインを見るように第1ミラーと絶対値が同じて符合が異なる角度に設置した第2ミラーと、両ミラーからの光束を一定周波数で交番的に反射して1次元カラーイメージセンサカメラに伝える第3ミラーと、第3ミラーからの光束を受けて基板の2視方向3次元画像を獲得する1次元カラーイメージセンサカメラと、基板を保持して1次元カラーイメージセンサと直角の方向に移動する移動テーブルとを備えた撮像手段と、
基板をほぼ真上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源とを備え、3光源によって基板を三重に照明する照明手段と、
基板を移動して獲得したカラー画像信号を保存し、第1ミラーに対応するカラー画像信号と第2ミラーに対応するカラー画像信号を分離集成して第1ミラー画像信号と第2ミラー画像信号とを出力する画像信号分離手段と、
獲得した第1ミラー画像と第2ミラー画像を用いて基板上の物体の3次元画像計測を行う3次元計測手段と、
3次元画像計測データを用いて物体の良否判定を行う判定手段と
より成る検査装置。 - 水平な基板からの光束が斜めに入射するように鏡面を基板に対して斜め角度に設置した第1ミラーと、ミラー挿入装置によって第1ミラーの光路に挿入されて基板からの光束を第1ミラーへ向けて反射する第2ミラーと、基板の往移動タイミングに合せて第1ミラーのみを介した基板からの光束を受け、また基板の復移動タイミングに合せて光路に挿入された第2ミラーと第1ミラーとを介した光束を受けることにより、基板を前後2視方向から3次元撮像する1次元カラーイメージセンサカメラとを備えた撮像手段と、
基板をほぼ真上方向から照明する第3色相光光源と、第1ミラーよりも低い位置にあって第1ミラーと同じ方向から基板を照明する第1色相光光源と、第2ミラーよりも低い位置にあって第2ミラーと同じ方向から基板を照明する第2色相光源とを備え、3光源によって基板を三重に照明する照明手段と、
獲得した第1ミラー画像と第2ミラー画像を用いて基板上の物体の3次元画像計測を行う3次元計測手段と、
3次元画像計測データを用いて物体の良否判定を行う判定手段と
より成る検査装置。 - 前記撮像手段の光路系は、テレセントリックレンズを備えることを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008052759A JP2009210363A (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008052759A JP2009210363A (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009210363A true JP2009210363A (ja) | 2009-09-17 |
Family
ID=41183680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008052759A Pending JP2009210363A (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009210363A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110470223A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-19 | 大连理工大学 | 一种基于1d位移传感器的三维空间坐标测量方法 |
CN113155049A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-23 | 深圳市海塞姆科技有限公司 | 光路系统及单目三维图像采集系统的固定方法 |
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2008
- 2008-03-04 JP JP2008052759A patent/JP2009210363A/ja active Pending
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CN113155049A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-23 | 深圳市海塞姆科技有限公司 | 光路系统及单目三维图像采集系统的固定方法 |
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