JP2010014504A

JP2010014504A - 検査条件決定方法、検査条件決定装置、外観検査機およびプログラム

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Publication number: JP2010014504A
Application number: JP2008173985A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Maenishi; 康宏前西
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP5354978B2

Abstract

【課題】カメラの撮影時の解像度を変更しながら部品の撮影を行なう外観検査機において、解像度の切り替えタイミングおよびカメラの移動経路を最適化する。
【解決手段】複数の解像度で基板上の部品を撮影し、前記部品の実装状態を検査する外観検査機における検査条件を決定する検査条件決定方法であって、前記部品の撮影時に要求される解像度は予め定められており、前記複数の解像度の各々について、当該解像度で撮影されるべき部品を含むように少なくとも１つの撮影領域を決定する撮影領域決定ステップ（Ｓ２、Ｓ４）と、前記撮影領域決定ステップで決定された撮影領域を巡回する最短の経路を決定する経路決定ステップ（Ｓ１０）とを含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、撮影時の解像度の異なる複数台のカメラを用いて基板上の部品の実装状態およびはんだの印刷状態を検査する外観検査機における検査条件を決定する方法であり、特に、外観検査を行なう際のカメラの移動経路を決定する方法に関する。

外観検査機は、部品実装機により基板上に実装された部品をカメラで撮影し、得られた画像を画像処理することにより、部品の実装位置や実装状態、およびはんだの印刷状態を検査する装置である。

外観検査を高速に行なうためには、カメラの移動経路を適切に決定することが重要である。カメラの移動経路を決定する方法として、カメラの移動経路を画面上に表示し、オペレータとの対話形式により最短のカメラの移動経路を決定するものがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の方法では、検査対象である基板の各領域を撮影する撮影領域の位置が固定的に設定されており、これらの撮影領域を巡回するためのカメラの移動経路をオペレータとの対話形式により求めている。
特開２００６−３０８３４９号公報

しかしながら、特許文献１では、各撮影領域の位置が固定的に設定されているため、撮影領域間を結ぶことにより得られるカメラの移動経路が、必ずしも最短とは限らない。そのため、カメラの移動経路を十分に短縮することができず、外観検査機による検査時間を十分に短縮することができないという課題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、カメラの移動経路を最小化することにより、外観検査機による検査時間を最小化することができる検査条件決定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る検査条件決定方法は、カメラにより基板上の複数の検査対象領域を撮影し、前記複数の検査対象領域の状態を検査する外観検査機における検査条件を決定する検査条件決定方法であって、各検査対象領域が、前記カメラのいずれかの撮影領域に含まれるように複数の撮影領域を仮設定する仮設定ステップと、前記仮設定ステップで仮設定された各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する決定ステップとを含む。

この方法によると、カメラの移動経路が短くなるように、カメラによる撮影領域の位置と撮影領域を巡回する経路とを最適化することができる。このため、短時間で部品の実装状態等の検査を行なうことができる検査条件を決定することができる。

好ましくは、前記決定ステップでは、前記仮設定ステップで仮設定された各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間に対応する評価値が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する。

さらに好ましくは、前記決定ステップは、前記仮設定ステップで仮設定された撮影領域毎に、当該撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において、前記基板上で前記撮影領域に含まれる所定位置が取り得る範囲であるカメラ移動可能領域を決定するカメラ移動可能領域決定ステップと、各カメラ移動可能領域内を１点ずつ通る移動経路の距離が最小となるように、各カメラ移動可能領域に含まれる点と、当該点間の移動経路とを決定することにより、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する移動経路決定ステップとを含む。

カメラ移動可能領域内の点を一点ずつ通るようにカメラ移動可能領域間の最短経路を探索することにより、カメラの移動経路が短くなるように、カメラによる撮影領域の位置と撮影領域を巡回する経路とを最適化することができる。このため、短時間で部品の実装状態等の検査を行なうことができる検査条件を決定することができる。

さらに好ましくは、前記移動経路決定ステップは、各カメラ移動可能領域の角を１点ずつ通る移動経路の距離が最小となるように、各カメラ移動可能領域の角の点と、当該角の点間の移動経路とを決定することにより、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する第１ステップと、カメラ移動可能領域毎に、前記第１ステップで決定された角の点を含み、かつ当該カメラ移動可能領域よりも面積が小さい当該カメラ移動可能領域内の領域を、新たなカメラ移動可能領域と決定する第２ステップと、前記第１ステップおよび前記第２ステップを、前記角の点間の移動経路の距離が収束するまで繰り返す第３ステップとを含む。

カメラ移動可能領域間の最短経路を探索する際に、カメラ移動可能領域の角の点のみに着目して最短経路の探索を行っている。このため、カメラ移動可能領域内のすべての点に着目して最短経路の探索を行う場合に比べ、最短経路の探索を効率よく行うことができる。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを含む検査条件決定方法として実現することができるだけでなく、検査条件決定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする検査条件決定装置として実現したり、検査条件決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、カメラの移動経路を最小化することにより、外観検査機による検査時間を最小化することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る外観検査機について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る外観検査機の外観図である。

外観検査機１００は、基板をカメラで撮影することにより、部品の実装状態やはんだの印刷状態を検査する装置である。外観検査機１００の左方向より外観検査機１００内部に基板２０が搬送され、基板２０の外観検査が行なわれる。

外観検査機１００には、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示部１０２が設けられており、表示部１０２には検査結果等が表示される。

図２は、基板上の部品を撮影するカメラ装置の構成を示す図である。
カメラ装置１０４は、外観検査機１００に設けられ、ＸＹロボットにより、基板２０上を移動することにより、基板２０上の部品を撮影する。

カメラ装置１０４は、基台１１０と、基台１１０に取り付けられた高解像度カメラ１０６および低解像度カメラ１０８と、高解像度カメラ１０６および低解像度カメラ１０８の先端に取り付けられたリング照明１０９とを含む。

高解像度カメラ１０６と低解像度カメラ１０８とは、視野サイズ（撮影領域のサイズ）および撮影時の解像度（撮影された画像データの解像度）が異なる。高解像度カメラ１０６と低解像度カメラ１０８とは同じ画素数を有するカメラであるとする。このため、高解像度カメラ１０６は、低解像度カメラ１０８に比べて、視野サイズが狭いものの、解像度は高い。一方、低解像度カメラ１０８は、高解像度カメラ１０６に比べて視野サイズが広いものの、解像度は低い。一例として、高解像度カメラ１０６の視野サイズは、２５ｍｍ×１６ｍｍであり、低解像度カメラ１０８の視野サイズは、５０ｍｍ×３２ｍｍである。なお、高解像度カメラ１０６と低解像度カメラ１０８との画素数が異なっていても良い。

図３は、カメラ装置１０４を右側方から見た図である。低解像度カメラ１０８の下方には、リング状に配置されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりなるリング照明１０９が設けられている。リング照明１０９を基板２０上の部品２２に照射した状態で、低解像度カメラ１０８は、部品２２を撮影する。なお、リング照明１０９の光量は、切り替えが可能である。このため、部品２２の部材等に基づきリング照明１０９の光量を切り替えながら部品２２の撮影が行なわれる。

図４は、部品が実装された基板２０の一例を示す図である。
基板２０には、チップ部品や、ＱＦＰ（Quad Flat Package）などのパッケージ部品などが複数配置されている。外観検査機１００は、高解像度カメラ１０６および低解像度カメラ１０８を移動させながら、各撮影領域２４において部品２２を撮影することにより、すべての部品２２の検査を行なう。

なお、撮影領域２４の端部では部品がうまく撮影できない場合がある。このため、図５に示すように、部品２２を撮影する際には、少なくとも撮影領域２４の端部から所定の幅（例えば、２ｍｍ）内側に部品が来る位置において、部品２２の撮影を行なう。

ただし、撮影領域２４のサイズは固定である。このため、ある部品２２が撮影領域２４に納まったとしても、他の部品が撮影領域２４よりはみ出してしまう場合がある。また、撮影領域２４の一辺よりも部品２２の長さの方が長いような場合には、どのように撮影領域２４を設定しようとも、部品２２は撮影領域２４からはみ出してしまう。このような場合には、図６に示すように、撮影領域２４を所定の幅（例えば、２ｍｍ）だけ重なり合いを持たせるようにしてカメラ装置１０４を移動させながら、部品２２の一部をそれぞれ撮影する。外観検査機１００は、撮影された複数の画像を統合することにより、部品２２の画像を生成することができる。

また、部品には、高解像度での撮影が必要とされる部品と、低解像度での撮影が可能な部品とが存在する。このとき、高解像度での撮影が必要とされる部品については、高解像度カメラ１０６による撮影しか許可しないが、低解像度での撮影が可能な部品については、低解像度カメラ１０８による撮影の他、高解像度カメラ１０６による撮影も許可するものとする。例えば、図７（ａ）に示すように、高解像度での撮影が必要とされる部品２２ａと、低解像度での撮影が可能な部品２２ｂとが並んで基板２０上に配置されているものとする。このような場合には、図７（ｂ）に示すように、部品２２ａを高解像度カメラ１０６で撮影し、部品２２ｂを低解像度カメラ１０８で撮影するようにしてもよいし、図７（ｃ）に示すように、部品２２ａおよび２２ｂを高解像度カメラ１０６で撮影するようにしてもよい。なお、撮影領域２４ａは、高解像度カメラ１０６による撮影領域を示しており、撮影領域２４ｂは、低解像度カメラ１０８による撮影領域を示している。

図８は、外観検査機１００の構成を示す機能ブロック図である。
外観検査機１００は、機構部１２０と、機構制御部１１１と、表示部１０２と、入力部１０３と、記憶部１１４と、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１１５と、検査条件決定部１１６とを備える。

機構部１２０は、基板を外観検査機１００内に搬送するための搬送路、カメラ装置１０４及びこれらを駆動するモータやコントローラ等を含む機構部品の集合である。

機構制御部１１１は、検査条件決定部１１６により決定される検査条件に従い、機構部１２０を制御する。この制御により、基板２０上の部品の実装状態やはんだの印刷状態が検査される。基板２０上の部品およびはんだが、特許請求の範囲にいう検査対象領域に対応する。機構制御部１１１は、特許請求の範囲にいう検査手段に対応する。

表示部１０２は、上述したようにＣＲＴやＬＣＤである。入力部１０３は、キーボードやマウス等である。これらは、外観検査機１００とオペレータとが対話する等のために用いられる。

記憶部１１４は、ハードディスクやメモリ等であり、実装データ１１４ａ等を記憶する。

実装データ１１４ａは、図９に示すように、実装点毎に、実装される部品の部品種と、実装点座標と、部品サイズと、撮影時に要求される画像の解像度とを記憶するデータである。例えば、１番目の実装点には部品種Ａの部品が実装され、実装点の座標は（１０，２０）であり、部品サイズ（ｘサイズ，ｙサイズ）は、（３０，４５）であり、当該部品を撮影するときに要求される解像度は高解像度であることが示されている。高解像度が要求される部品は、高解像度カメラ１０６により撮影され、低解像度での撮影が可能な部品は、高解像度カメラ１０６または低解像度カメラ１０８により撮影される。実装点の座標は、部品の中心座標であってもよいし、部品の端部（例えば、左上隅）の座標であってもよい。

通信Ｉ／Ｆ部１１５は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、外観検査機１００と他の装置との通信等に用いられる。

検査条件決定部１１６は、部品検査時のカメラ装置１０４の移動経路や使用するカメラ等の検査条件を決定する処理部である。検査条件決定部１１６は、特許請求の範囲にいう仮設定手段および決定手段に対応する。

図１０は、外観検査機１００の検査条件決定部１１６が実行する処理のフローチャートである。なお、以下に説明する例では、すべての部品を同じ大きさとしているが、部品の大きさが異なる場合であっても同様の処理が行なわれる。

検査条件決定部１１６は、高解像度カメラ１０６により部品を撮影する際の撮影領域を決定する（Ｓ２）。例を用いて説明を行なうと、図１１（ａ）に示すように基板２０上には、高解像度での撮影（高解像度カメラ１０６による撮影）が要求される部品（以下、「高解像度部品」という。）と、低解像度での撮影（低解像度カメラ１０８による撮影）が可能な部品（以下、「低解像度部品」という。）とが装着されている。同図では、高解像度部品をハッチングが施された四角形で表し、低解像度部品をハッチングが施されていない四角形で表している。高解像度カメラ１０６の撮影領域２４ｃ（２４ｄ）のサイズはあらかじめ固定されている。検査条件決定部１１６は、撮影領域内に高解像度部品をできるだけ多く含むような撮影領域の配置位置を決定する。その際、上述したように、撮影領域の端部から部品までは所定の距離離すこととする。高解像度部品をできるだけ多く含む撮影領域の配置位置決定方法は、ナップザック問題として定式化することができる。検査条件決定部１１６は、定式化されたナップザック問題を解くことにより、撮影領域の配置位置を決定する。同図の例では、撮影領域２４ｃおよび２４ｄが配置される。この処理により、すべての高解像度部品がいずれかの撮影領域に含まれることになる。

次に、検査条件決定部１１６は、低解像度カメラ１０８により部品を撮影する際の撮影領域を決定する（Ｓ４）。例えば、図１１（ｂ）に示すように、低解像度カメラ１０８の撮影領域２４ｅ（２４ｆ，２４ｇ）のサイズはあらかじめ固定されている。検査条件決定部１１６は、撮影領域内に低解像度部品をできるだけ多く含むような位置に撮影領域を設定する。この場合も、撮影領域の端部から部品までは所定の距離離すこととする。低解像度部品をできるだけ多く含む撮影領域の配置位置決定方法は、Ｓ２の処理と同様に、ナップザック問題として定式化することができる。検査条件決定部１１６は、定式化されたナップザック問題を解くことにより、撮影領域の配置位置を決定する。同図の例では、撮影領域２４ｅ、２４ｆおよび２４ｇが配置される。この処理により、すべての低解像度部品がいずれかの撮影領域に含まれることになる。

検査条件決定部１１６は、Ｓ２の処理で配置が決定された撮影領域とＳ４の処理で配置が決定された撮影領域との統合を行なう（Ｓ６）。つまり、検査条件決定部１１６は、低解像度カメラ１０８による１回の撮影で撮影対象とされる部品が、高解像度カメラ１０６による１回の撮影で撮影対象とされる部品に包含されるか否かをチェックし、包含される場合には、２つのカメラによる撮影領域を高解像度カメラ１０６による撮影領域に統合する。例えば、図１１（ｂ）に示される撮影領域２４ｅに含まれる２つの部品は、図１１（ａ）に示される撮影領域２４ｃにすべて含まれている。このため、検査条件決定部１１６は、撮影領域２４ｃと撮影領域２４ｅとを、図１１（ｃ）に示すように撮影領域２４ｃに統合する。また、図１１（ｂ）に示される撮影領域２４ｆに含まれる４つの部品は、図１１（ａ）に示される撮影領域２４ｄにすべて含まれる。このため、検査条件決定部１１６は、撮影領域２４ｄと撮影領域２４ｆとを、図１１（ｃ）に示されるように撮影領域２４ｄに統合する。統合の結果、図１１（ｃ）に示されるように、高解像度カメラ１０６の２つの撮影領域２４ｃおよび２４ｄと、低解像度カメラ１０８の１つの撮影領域２４ｇとが決定される。これにより、高解像度カメラ１０６による２回の撮影と、低解像度カメラ１０８による１回の撮影により、基板２０上に装着されたすべての部品が撮影され、検査が行なわれることになる。なお、同図に示すように、高解像度カメラ１０６による撮影領域２４ｃと低解像度カメラ１０８による撮影領域２４ｇとの双方に含まれる部品２２ｃについては、高解像度カメラ１０６による撮影画像を用いて検査を行うようにしてもよい。

Ｓ６までの処理により、高解像度カメラ１０６または低解像度カメラ１０８の撮影領域が仮設定されている。検査条件決定部１１６は、カメラ装置１０４が最短の経路で移動することができるように、仮設定された撮影領域の位置を最適な位置に変更するとともに、カメラ装置１０４による撮影領域の移動経路を決定する（Ｓ８）。

図１２は、撮影領域の位置および移動経路の決定処理（図１０のＳ８）の詳細を示すフローチャートである。

検査条件決定部１１６は、Ｓ６までの処理で仮設定された各撮影領域について、当該撮影領域に含まれる部品を維持した状態で、撮影領域の中心位置（高解像度カメラ１０６または低解像度カメラ１０８の中心軸の位置）が取り得る範囲であるカメラ移動可能領域を決定する（Ｓ１２）。例えば、図１１（ｃ）に示すように、基板２０上に、３つの撮影領域２４ｃ、２４ｄおよび２４ｇが仮設定されているものとする。このとき、３つの撮影領域２４ｃ、２４ｄおよび２４ｇに対するカメラ移動可能領域は、図１３に示すようにそれぞれカメラ移動可能領域２６ｃ、２６ｄおよび２６ｇとなる。例えば、撮影領域２４ｃに着目すると、撮影領域２４ｃに含まれる４つの部品が納まるように撮影領域２４ｃを基板２０上で動かした場合、基板２０上で最も左下に位置する場合の撮影領域２４ｃが撮影領域２４ｈであり、撮影領域２４ｈの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｃの左下隅の位置２７ａになる。また、基板２０上で最も右上に位置する場合の撮影領域２４ｃが撮影領域２４ｉであり、撮影領域２４ｉの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｃの右上隅の位置２７ｂになる。同様に、撮影領域２４ｄに含まれる４つの部品が納まるように撮影領域２４ｄを基板２０上で動かした場合、基板２０上で最も左下に位置する場合の撮影領域２４ｄが撮影領域２４ｊであり、撮影領域２４ｊの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｄの左下隅の位置２７ｃである。また、基板２０上で最も右上に位置する場合の撮影領域２４ｄが撮影領域２４ｋであり、撮影領域２４ｋの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｄの右上隅の位置２７ｄである。さらに、撮影領域２４ｇに含まれる７つの部品が納まるように撮影領域２４ｇを基板２０上で動かした場合、基板２０上で最も左下に位置する場合の撮影領域２４ｇが撮影領域２４ｌであり、撮影領域２４ｌの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｇの左下隅の位置２７ｅである。また、基板２０上で最も右上に位置する場合の撮影領域２４ｇが撮影領域２４ｍであり、撮影領域２４ｍの中心位置が、カメラ移動可能領域２６ｇの右上隅の位置２７ｆである。

検査条件決定部１１６は、カメラ移動可能領域の頂点間を結ぶ距離が最小となる経路を算出する（Ｓ１４）。なお、カメラ移動可能領域の頂点は、カメラ移動可能領域の四隅の点から選択される。例えば、図１４に示すように、基板２０上に３つのカメラ移動可能領域２６ａ〜２６ｃが設定されているものとする。このとき、検査条件決定部１１６は、カメラ移動可能領域２６ａの四隅の点（頂点２８ａ〜２８ｄ）と、カメラ移動可能領域２６ｂの四隅の点（頂点２９ａ〜２９ｄ）と、カメラ移動可能領域２６ｃの四隅の点（頂点３０ａ〜３０ｄ）とから、それぞれ一点ずつ選択し、頂点間を結ぶ距離が最小となる経路を算出する。

ここで、頂点間を結ぶ距離の算出方法について説明する。図１５は、頂点間の距離の算出方法について説明するための図である。

カメラ移動可能領域３６の頂点３６ａと、カメラ移動可能領域３７の頂点３７ａとの間の距離について考える。頂点３６ａのｘ座標およびｙ座標を（ｘ１，ｙ１）とし、頂点３７ａのｘ座標およびｙ座標を（ｘ２，ｙ２）とする。このとき２頂点間の距離は、（数式１）で定義される。

つまり、ｘ成分の距離（図１５の矢印３９の長さ）とｙ成分の距離（図１５の矢印４０の長さ）との大きい方の値を２頂点間の距離と定義する。このように距離を定義しているのは、カメラ装置１０４は、ｘ軸方向に動かすためのモータとｙ軸方向に動かすためのモータとにより、ｘ軸方向の移動とｙ軸方向の移動とが独立に制御されるからである。このため、最大移動速度および最大移動加速度のそれぞれが、ｘ軸方向とｙ軸方向との間で等しいとした場合には、２頂点間の移動時間は、ｘ成分の距離とｙ成分の距離の大きいほうに対応する軸方向に駆動させるモータがカメラ装置１０４を移動させる時間に等しくなる。したがって、逆に、ｘ成分の距離とｙ成分の距離の小さい方に対応する軸方向に駆動させるモータがカメラ装置１０４を移動させる時間は、上記移動時間に包含されるため、無視される。

例えば、図１６に示すように、カメラ移動可能領域４１の頂点４１ａとカメラ移動可能領域４２の頂点４２ａとの間の距離（ここで、第１経路の距離とする。）と、頂点４１ａとカメラ移動可能領域４２の頂点４２ｂとの間の距離（ここで、第２経路の距離とする。）とを比較する。第１経路の直線経路は矢印４３で示され、第２経路の直線経路は矢印４６で示される。第１経路および第２経路のユークリッド距離（直線経路の距離）を比較した場合、第１経路のユークリッド距離の方が第２経路のユークリッド距離よりも大きくなる。しかし、（数式１）で示される距離の定義によると、第１経路の距離と第２経路の距離とは等しくなる。つまり、第１経路のｘ成分の距離（矢印４４の距離）とｙ成分の距離（矢印４５の距離）とを比較すると、ｘ成分の距離（矢印４４の距離）の方が大きい。また、第２経路のｘ成分の距離（矢印４４の距離）とｙ成分の距離（矢印４７の距離）とを比較すると、ｘ成分の距離（矢印４４の距離の方が大きい。このため、第１経路の距離と第２経路の距離とは、ともに矢印４４の距離となり、両者は等しくなる。

ここでは、図１７に示すような経路が算出されたものとする。つまり、カメラ移動可能領域２６ａの頂点２８ｄからカメラ移動可能領域２６ｂの頂点２９ｃに移動し、次に、頂点２９ｃからカメラ移動可能領域２６ｃの頂点３０ｃに移動する経路が経路長最小の経路として算出される。このときの経路は矢印３１ａおよび３２ａで示される。なお、頂点間を結ぶ距離が最小となる経路および頂点の算出方法については、様々な方法を用いることができる。例えば、開始点となる頂点を任意に選択し、貪欲法に従い、選択された頂点の属するカメラ移動可能領域と異なるカメラ移動可能領域に含まれる頂点のうち、選択された頂点に最も近い頂点を順次選択することにより、各カメラ移動可能領域から１点ずつ頂点を選択し、頂点間を結ぶ経路を算出する。次に、算出された経路に対して、巡回セールスマン問題の２−ＯＰＴ法を適用することにより、経路長がより短い（コストがより小さい）経路を算出する。

次に、検査条件決定部１１６は、算出された経路の経路長が収束したか否かを判断する（Ｓ１６）。例えば、検査条件決定部１１６は、今回算出された経路の経路長と前回算出された経路の経路長との差を算出し、差が所定の閾値以下となった場合に、経路長が収束したと判断するようにしてもよい。図１７に示した例は、初回に算出された経路であるため、経路長は収束していないと判断される。

経路長が収束していないと判断された場合には（Ｓ１６でＮＯ）、検査条件決定部１１６は、カメラ移動可能領域を狭めるようにカメラ移動可能領域の再設定を行う（Ｓ１８）。例えば、図１７に示すカメラ移動可能領域２６ａ、２６ｂおよび２６ｃのサイズをそれぞれ１／４に縮小し、図１８に示すように再設定後のカメラ移動可能領域２６ｄ、２６ｅおよび２６ｆを作成してもよい。カメラ移動可能領域２６ａを例に取り説明を行うと、検査条件決定部１１６は、カメラ移動可能領域２６ａをｘ軸方向およびｙ軸方向でそれぞれ二等分し、４つの領域を作成する。検査条件決定部１１６は、このうち、Ｓ１４の処理で選択された頂点２８ｄを含む領域２６ｄをカメラ移動可能領域として再設定する。同様に、カメラ移動可能領域２６ｂおよび２６ｃについてもカメラ移動可能領域２６ｅおよび２６ｆが再設定される。

検査条件決定部１１６は、再設定したカメラ移動可能領域を処理の対象として、Ｓ１４以降の処理を、経路長が収束するまで繰り返す（Ｓ１６）。

例えば、図１８に示したカメラ移動可能領域２６ｄ、２６ｅおよび２６ｆを処理の対象とした場合には、カメラ移動可能領域２６ｄの四隅の点（頂点２８ｄ〜２８ｇ）と、カメラ移動可能領域２６ｅの四隅の点（頂点２９ｃおよび２９ｅ〜２９ｇ）と、カメラ移動可能領域２６ｆの四隅の点（頂点３０ｃおよび３０ｅ〜３０ｇ）とから、それぞれ１点ずつ選択し、頂点間を結ぶ距離が最小となる経路を算出する。ここで、図１９に示すような経路が算出されたものとする。つまり、カメラ移動可能領域２６ｄの頂点２８ｆからカメラ移動可能領域２６ｅの頂点２９ｅに移動し、次に、頂点２９ｅからカメラ移動可能領域２６ｆの頂点３０ｅに移動する経路が経路長最小の経路として算出されたものとする。このときの経路は、矢印３１ｂおよび３２ｂで示される。

検査条件決定部１１６は、経路長が収束したか否かを判断する（Ｓ１６）。例えば、矢印３１ｂおよび３２ｂで示される経路の経路長と、矢印３１ａおよび３２ａで示される経路の経路長との差を求め、差が所定の閾値以下となっていれば経路長が収束したと判断する。矢印３１ｂおよび３２ｂで示される経路について経路長が収束していないと判断された場合には（Ｓ１６でＮＯ）、検査条件決定部１１６は、図２０に示すように、さらにカメラ移動可能領域を狭めるようにカメラ移動可能領域の再設定を行う（Ｓ１８）。図２０には、再設定後のカメラ移動可能領域２６ｇ、２６ｈおよび２６ｉが示されている。カメラ移動可能領域２６ｇ、２６ｈおよび２６ｉを処理の対象として経路長最小の経路を求めた結果、図２１に示すような経路が得られたとする。つまり、カメラ移動可能領域２６ｇの頂点２８ｆからカメラ移動可能領域２６ｈの頂点２９ｅへ移動し、頂点２９ｅからカメラ移動可能領域２６ｉの頂点３０ｅに移動する経路が経路長最小の経路として算出されたものとする。このときの経路は、矢印３１ｃおよび３２ｃで示される。

矢印３１ｃおよび３２ｃで示される経路の経路長と、矢印３１ｂおよび３２ｂで示される経路の経路長との差が所定の閾値以下となっている場合には、経路長が収束していると判断され（Ｓ１６でＹＥＳ）、撮影領域の位置および移動経路の決定処理（図１０のＳ８）が終了する。最終的に求められた経路が撮影領域の中心位置が移動する経路として定められる。また、経路を結ぶ頂点の位置が撮影領域の中心として定められる。

以上説明した処理により、例えば、図１１（ｃ）に示す撮影領域２４ｃ、２４ｄおよび２４ｇの中心位置の移動経路として、図２２の矢印５０および５１で示されるような経路が決定される。そのときの撮影領域２４ｃ、２４ｄおよび２４ｇの位置を撮影領域２４ｐ、２４ｑおよび２４ｒとしてそれぞれ示している。

以上説明したように、本実施の形態によると、カメラ移動可能領域内の点を一点ずつ通るようにカメラ移動可能領域間の最短経路を探索することにより、カメラの移動経路が短くなるように、カメラによる撮影領域の位置と撮影領域を巡回する経路とを最適化することができる。このため、短時間で部品の実装状態等の検査を行なうことができる検査条件を決定することができる。

また、カメラ移動可能領域間の最短経路を探索する際に、カメラ移動可能領域の四隅の点のみに着目して最短経路の探索を行っている。このため、カメラ移動可能領域内のすべての点に着目して最短経路の探索を行う場合に比べ、最短経路の探索を効率よく行うことができる。

以上、本発明の実施の形態に係る外観検査機について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、部品毎に、撮影時の照明の強度が予め定められていてもよい。このような場合には、高解像度カメラ１０６および低解像度カメラ１０８は、リング照明１０９の強度を変えながら部品を撮影する。また、カメラの移動経路は以下のように決定してもよい。例えば、図２３（ａ）に示すように、部品が配置されているものとする。ここで、図中の数字は、照明強度を表しており、レベル１またはレベル２の２種類の照明強度が存在するものとする。このような場合には、各レベル強度の部品について、撮影領域を決定する。すなわち、図２３（ｂ）に示すように、まず、レベル１の部品のみに着目し、図１０に示したＳ２〜Ｓ６の処理を実行し、レベル１の部品の撮影領域を決定する。次に、図２３（ｃ）に示すように、レベル２の部品のみに着目し、同様に図１０に示したＳ２〜Ｓ６の処理を実行し、レベル２の部品の撮影領域を決定する。次に、決定されたレベル１およびレベル２のすべての撮影領域を対象として、図１０のＳ８の処理（図１２のＳ１２〜Ｓ１８の処理）を実行することにより、撮影領域の位置および撮影領域を探索する経路を決定する。

図２４は、決定された撮影領域の一部の探索経路の一例を示す図である。この例では、図２４（ａ）および図２４（ｂ）の順に撮影領域が移動する。すなわち、図２４（ａ）に示す撮影領域２４ｉにおいて、高解像度カメラ１０６がレベル１の照明で部品の撮影を行なった後、同じ位置において照明をレベル２に変更し、再度部品の撮影を行なう。次に、高解像度カメラ１０６を図２４（ｂ）に示す撮影領域２４ｋまで移動させ、同様に、高解像度カメラ１０６は、レベル１およびレベル２の照明で部品の撮影を行なう。ただし、図２４（ａ）に示す撮影領域２４ｉにおいてレベル１の照明で部品の撮影を行なった後は、部品２２ｉを再度撮影する必要性はない。このような場合には、レベル１の照明での部品撮影後に、次の撮影領域２４ｋに高解像度カメラ１０６を移動させるようにしてもよい。つまり、図２５に示すように撮影領域を移動させてもよい。図２５（ａ）に示す撮影領域２４ｉにおいて、高解像度カメラ１０６がレベル１の照明で部品の撮影を行なった後、高解像度カメラ１０６を図２５（ｂ）に示す撮影領域２４ｊまで移動させる。次に、高解像度カメラ１０６が、レベル２の照明で、撮影領域２４ｊ内の部品の撮影を行なう。その後、高解像度カメラ１０６を図２５（ｃ）に示す撮影領域２４ｋの位置に移動させ、高解像度カメラ１０６がレベル１およびレベル２の照明で、撮影領域２４ｋ内の部品を撮影する。なお、同じ部品であっても、照明を切り替えて撮影しなければならない部品が存在する。例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）部品のように、ボディーの部分が黒く、ピンの部分が金属でできているような場合である。このような部品については、基板上の同位置にレベル１の照明の部品とレベル２の照明の部品との２種類の部品が仮想的に存在するものとして、撮影領域の探索経路を求める。

なお、図２３〜図２５では、すべての部品を高解像度部品としたが、高解像度部品と低解像度部品とが混在していてもよい。このような場合には、照明の切り替えとともに、カメラの切り替えも行なうことになる。

また、上述の実施の形態では、２頂点間の距離を（数式１）で定義したが、２頂点間の距離をユークリッド距離としてもよい。なお、頂点（ｘ１，ｙ１）と頂点（ｘ２，ｙ２）との間のユークリッド距離は、（数式２）で定義される。

また、上述の外観検査機１００の機構部１２０および機構制御部１１１以外の構成部については、コンピュータを用いて実現することが可能である。この場合には、記憶部１１４がコンピュータのハードディスクまたはメモリに相当し、検査条件決定部１１６は図１０および図１２に示した処理プログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される。

また、上述の外観検査機１００では、カメラ装置１０４が２台のカメラを備える場合について説明を行なったが、１台のカメラのみを備え、ズーム処理により、撮影時の解像度を変えながら部品を撮影するものであっても良い。

また、上述の実施の形態では、外観検査機１００において検査条件の決定を行なっていたが、外観検査機１００に接続されているコンピュータが検査条件を決定するようにしてもよい。つまり、図１０および図１２に示した外観検査決定処理のプログラムをコンピュータ上で実行することにより、コンピュータを検査条件決定装置として機能させるものであっても良い。なお、コンピュータにより決定された検査条件は、外観検査機１００にダウンロードされることにより、外観検査機１００は、ダウンロードした検査条件に基づいて検査を行なう。

また、上述の実施の形態では、外観検査機１００が部品の実装状態を検査するようにしていたが、部品実装前の基板の表面状態を検査するようにしてもよい。この場合には、部品の実装状態の検査条件を決定する場合と同様に、基板表面の検査対象領域を撮影するための撮影領域を仮設定し、撮影領域間のカメラ装置１０４の移動時間が最小となるように、撮影領域の位置と巡回経路とを決定するようにしてもよい。

また、基板上に部品を実装する部品実装機内にカメラ装置１０４が設けられている場合でも本発明は適用可能である。つまり、基板上に部品を実装する前に基板の表面状態を検査する装着前検査と、基板上に部品を実装した後に部品の装着状態を検査する装着後検査とのいずれの検査に対しても、本実施の形態に従い決定された検査条件を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、部品の実装状態やはんだの印刷状態を検査する外観検査機等に適用できる。

本発明の実施の形態に係る外観検査機の外観図である。基板上の部品を撮影するカメラ装置の構成を示す図である。カメラ装置を右側方から見た図である。部品が実装された基板の一例を示す図である。部品の撮影領域を説明するための図である。部品の撮影領域を説明するための図である。高解像度での撮影が要求される部品と低解像度での撮影が要求される部品とが近傍に配置されている場合の撮影領域について説明するための図である。外観検査機の構成を示す機能ブロック図である。実装データの一例を示す図である。外観検査機の検査条件決定部が実行する処理のフローチャートである。図１０のＳ２〜Ｓ６の処理を説明するための図である。撮影領域の位置および移動経路の決定処理（図１０のＳ８）の詳細を示すフローチャートである。カメラ移動可能領域について説明するための図である。カメラ移動可能領域とカメラ移動可能領域の四隅の点との一例を示す図である。頂点間の距離の算出方法について説明するための図である。頂点間の距離の算出方法について説明するための他の図である。算出された経路の一例を示す図である。再設定後のカメラ移動可能領域の一例を示す図である。再設定後のカメラ移動領域から算出された経路の一例を示す図である。再設定後のカメラ移動可能領域の一例を示す図である。再設定後のカメラ移動領域から算出された経路の一例を示す図である。撮影領域の中心位置の移動経路の一例を示す図である。撮影時の照明強度が異なる部品が混在する場合の撮影領域の経路決定処理を説明するための図である。撮影時の照明強度が異なる部品が混在する場合の撮影領域の経路決定処理を説明するための図である。撮影時の照明強度が異なる部品が混在する場合の撮影領域の経路決定処理を説明するための図である。

符号の説明

１００外観検査機
１０２表示部
１０３入力部
１０４カメラ装置
１０６高解像度カメラ
１０８低解像度カメラ
１０９リング照明
１１０基台
１１１機構制御部
１１４記憶部
１１４ａ実装データ
１１５通信Ｉ／Ｆ部
１１６検査条件決定部
１２０機構部

Claims

カメラにより基板上の複数の検査対象領域を撮影し、前記複数の検査対象領域の状態を検査する外観検査機における検査条件を決定する検査条件決定方法であって、
各検査対象領域が、前記カメラのいずれかの撮影領域に含まれるように複数の撮影領域を仮設定する仮設定ステップと、
前記仮設定ステップで仮設定された各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する決定ステップと
を含む検査条件決定方法。
前記決定ステップでは、前記仮設定ステップで仮設定された各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間に対応する評価値が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する
請求項１に記載の検査条件決定方法。
前記決定ステップは、
前記仮設定ステップで仮設定された撮影領域毎に、当該撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において、前記基板上で前記撮影領域に含まれる所定位置が取り得る範囲であるカメラ移動可能領域を決定するカメラ移動可能領域決定ステップと、
各カメラ移動可能領域内を１点ずつ通る移動経路の距離が最小となるように、各カメラ移動可能領域に含まれる点と、当該点間の移動経路とを決定することにより、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する移動経路決定ステップとを含む
請求項２に記載の検査条件決定方法。
前記移動経路決定ステップは、
各カメラ移動可能領域の角を１点ずつ通る移動経路の距離が最小となるように、各カメラ移動可能領域の角の点と、当該角の点間の移動経路とを決定することにより、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する第１ステップと、
カメラ移動可能領域毎に、前記第１ステップで決定された角の点を含み、かつ当該カメラ移動可能領域よりも面積が小さい当該カメラ移動可能領域内の領域を、新たなカメラ移動可能領域と決定する第２ステップと、
前記第１ステップおよび前記第２ステップを、前記角の点間の移動経路の距離が収束するまで繰り返す第３ステップとを含む
請求項３に記載の検査条件決定方法。
カメラにより基板上の複数の検査対象領域を撮影し、前記複数の検査対象領域の状態を検査する外観検査機における検査条件を決定する検査条件決定装置であって、
各検査対象領域が、前記カメラのいずれかの撮影領域に含まれるように複数の撮影領域を仮設定する仮設定手段と、
前記仮設定手段が仮設定した各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する決定手段と
を備える検査条件決定装置。
カメラにより基板上の複数の検査対象領域を撮影し、前記複数の検査対象領域の状態を検査する外観検査機であって、
カメラと、
各検査対象領域が、前記カメラのいずれかの撮影領域に含まれるように複数の撮影領域を仮設定する仮設定手段と、
前記仮設定手段が仮設定した各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する決定手段と、
前記カメラを前記決定手段で決定された前記複数の撮影領域の移動経路で移動させながら、各撮影領域の画像を前記カメラに撮影させることにより、当該画像に含まれる前記検査対象領域の状態を検査する検査手段と
を備える外観検査機。
カメラにより基板上の複数の検査対象領域を撮影し、前記複数の検査対象領域の状態を検査する外観検査機における検査条件を決定するプログラムであって、
各検査対象領域が、前記カメラのいずれかの撮影領域に含まれるように複数の撮影領域を仮設定する仮設定ステップと、
前記仮設定ステップで仮設定された各撮影領域に含まれる検査対象領域を維持した状態において各撮影領域が取り得る候補位置の中から、前記複数の撮影領域間の前記カメラの移動時間が最小となるように、前記複数の撮影領域の位置と、前記カメラによる前記複数の撮影領域の移動経路とを決定する決定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。