JP2010019600A - Substrate visual inspection method and substrate visual inspecting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、はんだ付け後の部品実装基板を対象として、複数種の色彩光をそれぞれ入射角が異なる方向から照射しつつ撮像を行い、生成された画像中の色彩パターンを用いて基板上の各はんだ付け部位の表面状態を検査する方法、およびこの種の検査に用いられる基板外観検査装置に関する。 The present invention targets a component mounting board after soldering, performs imaging while irradiating a plurality of types of color light from directions with different incident angles, and uses each color pattern in the generated image to provide each of the colors on the board. The present invention relates to a method for inspecting the surface state of a soldering site, and a board appearance inspection apparatus used for this type of inspection.
出願人は、従前より、赤、緑、青の3種類の色彩光をそれぞれ入射角が異なる方向から照射する照明装置と2次元カラーカメラとを具備する基板外観検査装置を多数開発している。この検査装置は、上記の照明装置およびカメラにより、基板上のフィレットの傾斜状態が複数の色領域の分布パターンにより表された画像を生成するものである(特許文献1参照。)。 The applicant has developed a large number of board appearance inspection apparatuses each including an illumination device that irradiates three types of color light of red, green, and blue from directions having different incident angles, and a two-dimensional color camera. This inspection apparatus generates an image in which the inclination state of the fillet on the substrate is represented by a distribution pattern of a plurality of color regions by the above-described illumination device and camera (see Patent Document 1).
上記の特許文献1に記載されている検査装置は、径の異なる3個のリング状光源を用いて各色彩光による照明を行っているが、近年では、内面に多数のLEDが配列されたドーム型の照明装置を用いるケースが増えている。この場合には、図13に示すように、中央に覗き穴23を有する照明装置2を基板Sの上方に配置するとともに、その上方にカメラ1を、覗き穴23の中心線Cに光軸を合わせた状態にして配置する。また、照明装置2の中心から下端縁に向かって赤、緑、青の発光領域が順に生じるように、各LEDの発光色を全周にわたって制御する。
The inspection apparatus described in
特許文献2には、上記のようなドーム型の照明装置の内部に、一対の反射ミラーを含む光学ユニットを配置し、各反射ミラーの位置を変更することによって、撮像装置の光軸を基板を直視する方向に設定する制御と、撮像装置の光軸を基板を斜めから撮像する方向に設定する制御とを、切り替えて実行することが記載されている。
In
特許文献1に記載されたような光学系では、照明装置の下端面が基板上の部品に触れることがないように、照明装置と基板との間にある程度の距離を確保する必要がある。このため、基板に対する照明光の入射角の範囲が限定され、それに伴い、画像中に照明色を反映させることのできる傾斜面の角度範囲も限定されてしまう。
In the optical system described in
たとえば、図13の例の照明装置2では、最下端部が基板Sの上面から15°の角度方向に位置している。したがって、この最下端部からの青色光を受けてカメラ1に入射する方向(真上方向)に正反射させることのできる傾斜面が、この光学系により検出できる最も急峻な面となる。上記の光学系の構成によれば、この傾斜面の角度は37.5度となる(図14を参照。)。したがって、37.5度より急峻なフィレットでは、光が照射されても、正反射光をカメラ1に入射させることができないため、照明色を反映した画像を得ることもできないと考えられる。
For example, in the
上記に対し、特許文献2に記載されている発明によれば、カメラの光軸の方向を鉛直方向から斜め方向に変更することによって、急峻な傾斜角度の面からの正反射光でもカメラに入射させることが可能になり、色彩により表すことのできる角度範囲を広げることができる。しかし、この方法では、フィレットの勾配が生じている方位とカメラの方位との角度差が大きくなるにつれて、撮像装置に入射する正反射光の色彩と傾斜角度との間の関係が変化するため、画像中の色彩と傾斜角度との関係を整合させるのが困難になる。よって、フィレットの傾斜状態を一定の基準に基づいて判別できない状態になる。
On the other hand, according to the invention described in
この発明は上記の問題に着目し、基板を斜め上方から撮像した場合でも、色彩と傾斜角度との関係の整合がとれた画像を生成でき、かつ真上方向からの撮像による画像で認識できる角度範囲より急峻な角度の面でも照明色を反映した画像を生成できるようにし、もって、はんだ面の傾斜状態に対する判別の精度を向上することを、課題とする。 The present invention pays attention to the above-mentioned problem, and even when the substrate is imaged obliquely from above, an angle that can generate an image in which the relationship between the color and the inclination angle is matched and can be recognized by an image captured from directly above It is an object to be able to generate an image reflecting an illumination color even on a surface with a steeper angle than the range, and to improve the accuracy of discrimination with respect to the inclined state of the solder surface.
この発明が適用される基板外観検査方法は、複数種の部品がはんだ付けされた基板を検査対象とするもので、発光色を切り替えることが可能な発光部が、中心から遠ざかるほど入射角が大きくなるように全周にわたって複数配列された構成の照明装置を、中心線を鉛直方向に合わせた状態で基板の上方に配備する。またカラー撮影用の撮像装置を、基板を斜め上方から撮像するように配備する。 The substrate appearance inspection method to which the present invention is applied is for inspecting a substrate on which a plurality of types of components are soldered, and the incident angle increases as the distance from the center of the light emitting portion capable of switching the emission color increases. A plurality of illuminating devices that are arranged over the entire circumference are arranged above the substrate with the center line aligned in the vertical direction. In addition, an image pickup apparatus for color photographing is arranged so as to pick up an image of the substrate from obliquely above.
さらにこの方法では、照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御し、その制御による照明下での撮像により生成された画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を検査する。 Further, in this method, the emission color of each light emitting unit is controlled so that a plurality of groups having different emission colors are generated in accordance with the change in the incident angle in the arrangement of the light emitting units in each direction of the illumination device, and under the illumination by the control. Using the color pattern in the image generated by the imaging at, the suitability of the surface state of the soldered part included in the field of view of the imaging device is inspected.
上記において、1つ1つの「発光部」は、それぞれ照明装置の発光面内の一局所領域に相当する。各発光部には、外部からの制御信号に応じて発光色を切り替えることが可能な発光体(LEDなど)が少なくとも1つ含まれる。 In the above, each “light emitting portion” corresponds to one local region in the light emitting surface of the illumination device. Each light emitting unit includes at least one light emitter (such as an LED) capable of switching the light emission color in accordance with an external control signal.
上記した課題を解決するための第1の方法では、照明装置からの光を照明装置の中心線に沿う方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度の範囲に当該範囲より急峻な角度範囲を連続させた角度範囲を複数に分割し、この分割により生じた複数の角度範囲にそれぞれ異なる色彩を対応づける。つぎに、照明装置の各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、分割により生じた複数の角度範囲のうち、特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光部の発光色として決定する。 In the first method for solving the above-described problem, an angle steeper than the above range is within the range of the inclination angle of the inclined surface that can regularly reflect the light from the illumination device in the direction along the center line of the illumination device. An angle range having a continuous range is divided into a plurality of ranges, and different colors are associated with the plurality of angle ranges generated by the division. Next, for each light emitting unit of the lighting device, the illumination light from the light emitting unit can be specularly reflected in the direction incident on the imaging device based on the illumination direction of the light emitting unit with respect to the substrate and the imaging direction of the imaging device. An inclination angle of the inclined surface is specified, and a color corresponding to an angle range including the specified inclination angle is determined as a light emission color of the light emitting unit among a plurality of angle ranges generated by the division.
そして、各発光部がそれぞれ決定した発光色を点灯するように制御して、この制御による照明下で撮像装置を駆動することにより、検査のための画像を生成する。 Then, each light emitting unit is controlled to turn on the determined emission color, and an image for inspection is generated by driving the imaging device under illumination by this control.
照明装置内の特定の発光部からの光が、或るはんだの傾斜ラインに照射されて正反射し、この正反射光が撮像装置に入射したものとすると、上記の発光部の照明方向と撮像装置の撮像方向との間の方位の開きや基板に対する仰角の関係に基づき、上記の正反射が生じた傾斜ラインの傾斜角度を求めることができる。上記の方法はこの点に着目し、画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を常に一定にすることを前提として、各発光部につき、それぞれその発光部からの照明光を撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定された角度に対応する色彩で当該発光領域が発光するように制御するものである。 Assuming that light from a specific light emitting unit in the illuminating device is applied to a certain solder slant line and specularly reflected, and this specularly reflected light is incident on the imaging device, the illumination direction of the above light emitting unit and imaging The inclination angle of the inclination line where the above-described regular reflection occurs can be obtained based on the opening of the azimuth between the imaging direction of the apparatus and the relationship of the elevation angle with respect to the substrate. The above method pays attention to this point, and on the premise that the correspondence between the color in the image and the inclination angle is always constant, the illumination light from the light emitting unit is incident on the imaging device for each light emitting unit. The inclination angle of the inclined surface that can be regularly reflected in the direction is specified, and control is performed so that the light emitting region emits light with a color corresponding to the specified angle.
上記の方法によれば、撮像装置に正反射光を入射させることが可能な範囲であれば、はんだの傾斜面の勾配がいずれの方位に生じていても、傾斜角度が等しければ、同一の色彩により傾斜面を表した画像を生成することが可能になる。 According to the above method, as long as the specularly reflected light can be incident on the imaging device, the same color can be used as long as the inclination angle is the same regardless of the orientation of the inclined surface of the solder. This makes it possible to generate an image representing an inclined surface.
さらに上記の方法では、基板を真上から撮像する場合に照明色に対応する色彩のある画像を生成することが可能な角度範囲に当該範囲より急峻な角度範囲を連続させた範囲を対象に、この範囲を複数に分割し、分割後の各角度範囲に対応する傾斜面がそれぞれ異なる色彩で表されるようにしている。よって、基板を真上から撮像する場合に認識できる傾斜角度より急峻な傾斜角度の面についても、照明色を反映した画像を生成することができ、急峻な面の傾斜状態も正しく認識することが可能になる。 Furthermore, in the above method, for a range in which an angular range that is steeper than the above range is continuous with an angular range that can generate an image with a color corresponding to the illumination color when imaging the substrate from directly above, This range is divided into a plurality of portions so that the inclined surfaces corresponding to the divided angle ranges are expressed in different colors. Therefore, it is possible to generate an image reflecting the illumination color even on a surface with an inclination angle steeper than that which can be recognized when imaging the substrate from directly above, and to correctly recognize the inclination state of the steep surface. It becomes possible.
この発明による第2の基板外観検査方法は、上記したのと同様の構成の照明装置を中心線を鉛直方向に合わせた状態で部品実装基板の上方に配備するとともに、同じ基板の上方にカラー撮像用の撮像装置を、照明装置の中心線に沿う方向から基板を撮像する直視撮像状態と、基板を斜め上方から撮像する斜視撮像状態とを切り替え可能にして配置する。また、基板上の被検査部位に応じて撮像装置を直視撮像状態または斜視撮像状態に設定するとともに、照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御し、その制御による照明下での撮像により生成された画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれる各はんだ付け部位の表面状態の適否を判別する。 In the second board appearance inspection method according to the present invention, an illumination device having the same configuration as described above is disposed above a component mounting board with the center line aligned in the vertical direction, and color imaging is performed above the same board. The image pickup device is disposed so as to be switchable between a direct-viewing imaging state in which the substrate is imaged from a direction along the center line of the lighting device and a perspective imaging state in which the substrate is imaged obliquely from above. In addition, the imaging device is set to a direct-view imaging state or a perspective imaging state according to the part to be inspected on the substrate, and a plurality of emission colors differ depending on the change in incident angle in the array of light emitting units in each direction of the illumination device The surface of each soldering part included in the field of view of the imaging device is controlled using the color pattern in the image generated by imaging under illumination by controlling the emission color of each light emitting unit so that a group of Determine the suitability of the condition.
さらに上記の方法では、撮像装置が直視撮像状態に設定されているときには、照明装置の発光部のグループ間の境界位置が全周にわたって均一になるように、直視撮像状態における各発光領域の発光色を決定する。 Furthermore, in the above method, when the imaging device is set to the direct-viewing imaging state, the emission color of each light-emitting area in the direct-viewing imaging state so that the boundary position between the groups of the light emitting units of the illumination device is uniform over the entire circumference. To decide.
また、直視撮像状態下の撮像による画像中に照明装置の各発光色に対応する色彩をもって表された傾斜面について画像中の色彩と傾斜角度との対応関係が直視撮像状態のときと同一になるとともに、より急峻な面に対応する少なくとも1つの角度範囲に直視撮像状態下の画像には現れなかった色彩が対応するように、斜視撮像状態下の撮像による画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を定め、各発光部につき、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および斜視撮像状態下の撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を斜視撮像状態下の撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光領域の発光色とすることにより、斜視撮像状態下における各発光部の発光色を決定する。 In addition, the correspondence between the color in the image and the inclination angle is the same as in the direct-viewing imaging state for the inclined surface represented by the color corresponding to each light emission color of the lighting device in the image captured in the direct-viewing imaging state. In addition, the correspondence between the color in the image obtained by the imaging under the perspective imaging state and the inclination angle so that the color that did not appear in the image under the direct vision imaging state corresponds to at least one angle range corresponding to the steeper surface. For each light emitting unit, the illumination light from the light emitting unit is incident on the imaging device under the perspective imaging state based on the illumination direction with respect to the substrate of the light emitting unit and the imaging direction of the imaging device under the perspective imaging state. By specifying the inclination angle of the inclined surface that can be regularly reflected in the direction, and setting the color corresponding to the angle range including the specified inclination angle as the emission color of the light emitting region, the perspective view Determining the light emission color of each light emitting unit under the image conditions.
さらに、上記の方法では、照明装置の各発光部が、それぞれ撮像装置の撮像状態に応じた決定に基づく発光色を点灯するように制御して、各発光部による照明下で撮像装置を駆動することにより、検査のための画像を生成する。 Further, in the above method, each light emitting unit of the illumination device is controlled to turn on the emission color based on the determination according to the imaging state of the imaging device, and the imaging device is driven under illumination by each light emitting unit. Thus, an image for inspection is generated.
上記の方法によれば、撮像装置が直視撮像状態、斜視撮像状態のいずれに設定されていても、画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を一定にすることができる。よって、撮像状態が切り替えられても、色彩に基づく傾斜角度の認識に同一の基準を適用することが可能になる。
また上記の方法によれば、斜視撮像状態に設定された場合には、直視撮像状態下で認識できる傾斜角度の範囲より急峻な角度範囲を、直視撮像状態下の画像には現れない色彩で表した画像を生成することができる。よって、斜視撮像状態が設定されている場合には、直視撮像状態下の画像には現れない色彩に基づいて、急峻な傾斜面を容易かつ精度良く認識することができる。
According to the above method, the correspondence relationship between the color in the image and the inclination angle can be made constant regardless of whether the imaging apparatus is set to the direct-view imaging state or the perspective imaging state. Therefore, even if the imaging state is switched, the same reference can be applied to the recognition of the inclination angle based on the color.
Further, according to the above method, when the perspective imaging state is set, an angle range that is steeper than the range of the tilt angle that can be recognized under the direct vision imaging state is represented by a color that does not appear in the image under the direct vision imaging state. Images can be generated. Therefore, when the perspective imaging state is set, a steeply inclined surface can be easily and accurately recognized based on colors that do not appear in the image under the direct-viewing imaging state.
つぎに、上記の第1の基板外観検査方法を実施するための基板外観検査装置は、以下の照明装置、カラー撮像用の撮像装置、反射ミラー、撮像方向制御手段、照明制御手段、および判別処理手段を具備する。 Next, a substrate appearance inspection apparatus for carrying out the first substrate appearance inspection method described above includes an illumination device, an imaging device for color imaging, a reflection mirror, an imaging direction control unit, an illumination control unit, and a determination process. Means.
照明装置は、中央に覗き穴を具備する鏡体内の全周にわたって、発光色を切り替えることが可能な発光部が覗き穴から筐体の下端縁までの範囲に複数配列され、覗き穴の中心線を鉛直方向に合わせた状態で検査対象の基板の上方に配備される。また撮像装置は、検査対象の基板の上方に、覗き穴の中心線に光軸を合わせた状態で配備され、一対の反射ミラーは、照明装置の筐体内に、それぞれの高さまたは傾きの変更が可能な状態で、覗き穴の中心線に直交する方向に沿って対向するように配置される。 The illuminating device has a plurality of light emitting portions that can switch the emission color over the entire circumference of the lens body having a peephole in the center, in a range from the peephole to the lower end edge of the housing, and the center line of the peephole Are arranged above the substrate to be inspected in a state in which is aligned in the vertical direction. In addition, the imaging device is provided above the substrate to be inspected, with the optical axis aligned with the center line of the peephole, and the pair of reflecting mirrors can be changed in height or inclination in the housing of the lighting device. Are arranged so as to face each other along a direction orthogonal to the center line of the peephole.
撮像方向手段は、各反射ミラーの一方の位置を覗き穴の中心線上に維持しながら、基板上の被検査部位に応じて各反射ミラーの高さまたは傾きを設定することによって、撮像装置の撮像方向を制御する。照明制御手段は、照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御し、判別処理手段は、撮像方向制御手段および照明制御手段による制御下で撮像装置により生成された画像を入力し、その入力画像中の色彩パターンを用いて撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を判別する。 The imaging direction means sets the height or inclination of each reflecting mirror according to the part to be inspected on the substrate while maintaining one position of each reflecting mirror on the center line of the peephole, thereby capturing the image of the imaging device. Control the direction. The illumination control unit controls the emission color of each light emitting unit so that a plurality of groups having different emission colors are generated in accordance with the change in the incident angle in the arrangement of the light emitting units in each direction of the illumination device, and the discrimination processing unit is The image generated by the imaging device is input under the control of the imaging direction control means and the illumination control means, and the suitability of the surface condition of the soldering part included in the field of view of the imaging device is determined using the color pattern in the input image To do.
さらに、照明制御手段は、照明装置からの光を照明装置の中心線に沿う方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度の範囲に当該範囲より急峻な角度範囲を連続させた角度範囲を対象に、対象の角度範囲を分割することにより設定された複数の角度範囲にそれぞれ異なる色彩を対応づけた関係テーブルと、照明装置の各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定した傾斜角度により上記の関係テーブルを照合することにより当該発光部の発光色を決定する処理を、撮像制御手段により設定される撮像方向毎に実行する発光色決定手段とを具備する。そして、撮像装置の撮像方向に応じて、その撮像方向に対する発光色決定手段の決定に基づき各発光部の発光色を制御する。 Further, the illumination control means includes an angle range in which an angle range that is steeper than the above range is continued in an inclination angle range of an inclined surface that can regularly reflect light from the illumination device in a direction along the center line of the illumination device. The relationship table in which different colors are associated with a plurality of angle ranges set by dividing the target angle range, and the lighting direction of the light emitting unit with respect to the substrate, Based on the imaging direction of the imaging device, identify the inclination angle of the inclined surface that can regularly reflect the illumination light from the light emitting unit in the direction of incidence on the imaging device, and collate the above relation table with the specified inclination angle Thus, there is provided a light emission color determining means for executing the process of determining the light emission color of the light emitting section for each image pickup direction set by the image pickup control means. And according to the imaging direction of an imaging device, the emission color of each light emission part is controlled based on the determination of the emission color determination means with respect to the imaging direction.
上記構成の装置によれば、検査対象のはんだ付け部位毎に、その傾斜角度や周囲の状況などに応じて撮像に適した撮像方向を選択できるとともに、どの撮像方向においても、画像中の色彩と傾斜角度との関係の整合性がとれた画像を生成して、同一の基準による検査を実行することが可能になる。 According to the apparatus having the above configuration, for each soldering site to be inspected, it is possible to select an imaging direction suitable for imaging according to the inclination angle and surrounding conditions, and in any imaging direction, the color in the image can be selected. It is possible to generate an image in which the relationship with the inclination angle is consistent, and to perform inspection based on the same reference.
つぎに、第2の基板外観検査方法を実施するための基板外観検査装置は、上記と同様の構成の照明装置および撮像装置と、照明装置の筐体内に、覗き穴の中心線に直交する方向に沿って対向し、かつ前記対向方向に沿って往復動可能に支持される一対の反射ミラーとを具備する。 Next, a substrate appearance inspection apparatus for carrying out the second substrate appearance inspection method includes a lighting device and an imaging device having the same configuration as described above, and a direction orthogonal to the center line of the peephole in the housing of the lighting device. And a pair of reflecting mirrors supported so as to be capable of reciprocating along the facing direction.
さらに、この基板外観検査装置は、以下の撮像制御手段、照明制御手段、判別処理手段を具備する。
撮像制御手段は、各反射ミラーを覗き穴の中心線を挟んで対向した状態で停止する第1の位置決めと、一方の反射ミラーが上記の中心線上に位置するようにして各反射ミラーを停止する第2の位置決めとを、基板上の被検査部位に応じて切り替えて実行することによって、撮像装置の撮像状態を切り替える。照明制御手段は、照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御する。
Further, the board appearance inspection apparatus includes the following imaging control means, illumination control means, and discrimination processing means.
The imaging control means stops the reflecting mirrors in such a manner that the reflecting mirrors are stopped in a state of being opposed to each other with the center line of the peephole interposed therebetween, and the one reflecting mirror is positioned on the center line. The imaging state of the imaging device is switched by switching and executing the second positioning in accordance with the part to be inspected on the substrate. The illumination control unit controls the light emission color of each light emitting unit so that a plurality of groups having different light emission colors are generated in the arrangement of the light emitting units in each direction of the illumination device according to the change in the incident angle.
判別処理手段は、撮像制御手段および照明制御手段による制御下で撮像装置により生成された画像を入力し、その入力画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を判別する。 The discrimination processing unit inputs an image generated by the imaging device under the control of the imaging control unit and the illumination control unit, and uses the color pattern in the input image, and the surface of the soldering part included in the field of view of the imaging device Determine the suitability of the condition.
上記の照明制御手段は、各発光部と発光色との関係を示す設定テーブルとして、第1の位置決めにより撮像手段が覗き穴の中心線に沿う方向から基板を撮像する直視撮像状態に設定されているときに使用する設定テーブルと、第2の位置決めにより撮像装置が基板を斜め上方から撮像する斜視撮像状態に設定されているときに使用する設定テーブルとが、それぞれ登録された登録手段を具備する。照明制御手段は、撮像装置に設定されている撮像状態に対応する設定テーブルを参照して、各発光領域の発光色を制御する。 The illumination control means is set to a direct-view imaging state in which the imaging means images the substrate from the direction along the center line of the peephole by the first positioning as a setting table indicating the relationship between each light emitting unit and the emission color. And a setting table used when the imaging device is set in a perspective imaging state in which the imaging device images the substrate from diagonally upward by the second positioning, respectively. . The illumination control unit controls the emission color of each light emitting area with reference to a setting table corresponding to the imaging state set in the imaging apparatus.
上記の設定テーブルについて、直視撮像状態の設定時に使用される設定テーブルでは、照明装置の発光部のグループ間の境界位置が全周にわたって均一になるように各発光領域の発光色が登録されている。 Regarding the above setting table, in the setting table used when setting the direct-view imaging state, the emission color of each light emitting region is registered so that the boundary position between the groups of the light emitting units of the illumination device is uniform over the entire circumference. .
一方、斜視撮像状態の設定時に使用される設定テーブルでは、直視撮像状態下での撮像による画像中に照明装置の各発光色に対応する色彩をもって表された傾斜面について画像中の色彩と傾斜角度との対応関係が直視撮影状態下での画像と同一になるとともに、より急峻な面に対応する少なくとも1つの角度範囲に、直視撮像状態下の画像には現れなかった色彩が対応するように、斜視撮像状態下の撮像による画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を定め、各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を斜視撮像状態下の撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光部の発光色として決定することにより、定められた各発光部の発光色が登録される。 On the other hand, in the setting table used at the time of setting the perspective imaging state, the color and the inclination angle in the image of the inclined surface represented by the color corresponding to each light emission color of the lighting device in the image captured under the direct-viewing imaging state So that the color that did not appear in the image under the direct-viewing imaging state corresponds to at least one angle range corresponding to the steeper surface. Illumination from the light emitting unit is determined based on the illumination direction with respect to the substrate of the light emitting unit and the imaging direction of the imaging device for each light emitting unit, by determining the correspondence between the color in the image captured under the perspective imaging state and the inclination angle. A color corresponding to an angle range including the specified tilt angle by specifying the tilt angle of the tilted surface capable of specularly reflecting light in the direction in which the light is incident on the imaging device under the perspective imaging state By determining the emission color of the light-emitting portion, the emission color of each light emitting portion defined is registered.
上記構成の装置によれば、検査対象のはんだ付け部位に応じて、撮像装置を直視撮像状態、斜視撮像状態のいずれかに設定して撮像を行うとともに、いずれの撮像においても、画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を一定にして、同一の基準による検査を実行することができる。さらに、斜視撮像状態による検査では、直視撮像状態のときの画像には現れない色彩に基づきより急峻な傾斜面を検出して、はんだ付け部位の傾斜状態を精度良く判別することができる。 According to the apparatus having the above-described configuration, the imaging apparatus is set to either the direct-view imaging state or the perspective imaging state in accordance with the soldered part to be inspected, and the color in the image is obtained in any imaging. It is possible to carry out an inspection based on the same reference with a constant correspondence between the angle and the inclination angle. Furthermore, in the inspection based on the perspective imaging state, it is possible to detect the steep inclined surface based on the color that does not appear in the image in the direct-viewing imaging state, and to accurately determine the inclined state of the soldered portion.
上記の基板外観検査装置の好ましい態様では、各反射ミラーは、照明装置の中心に直交する方向に沿って対向する関係を維持したまま、それぞれの高さまたは傾きの変更が可能に支持される。また撮像制御手段は、反射ミラーに対して第2の位置決めを行う場合に、各反射ミラーの高さまたは傾きを変更することによって、撮像装置の撮像方向を複数とおりの方向のいずれかに設定する。 In a preferable aspect of the above-described substrate appearance inspection apparatus, each reflection mirror is supported so that the height or inclination of each reflection mirror can be changed while maintaining a relationship of facing each other along a direction orthogonal to the center of the illumination apparatus. The imaging control unit sets the imaging direction of the imaging apparatus to one of a plurality of directions by changing the height or inclination of each reflecting mirror when performing the second positioning with respect to the reflecting mirror. .
さらに、照明制御手段の登録手段には、斜視撮像状態下での複数とおりの撮像方向について、それぞれ個別に設定テーブルが登録される。照明制御手段は、撮像制御手段により斜視撮像状態下の撮像装置の撮像方向が切り替えられる都度、切り替えられた撮像方向に対応する設定テーブルを用いて各発光部による照明パターンを変更する。 Furthermore, a setting table is individually registered in the registration unit of the illumination control unit for each of a plurality of imaging directions in the perspective imaging state. The illumination control unit changes the illumination pattern of each light emitting unit using the setting table corresponding to the switched imaging direction each time the imaging direction of the imaging device in the perspective imaging state is switched by the imaging control unit.
上記の装置によれば、検査対象のはんだ面の傾斜ラインの方向に応じて、複数とおりの撮像方向の中から最適なものを選択して設定することにより、照明装置による照明パターンもその設定に適合したものに切り替えられ、その設定状態下で撮像を行うことができる。よって、いずれの撮像方向から斜視撮像を行った場合でも、画像中の色彩と傾斜角度とを整合させることができる。 According to the above apparatus, the illumination pattern by the illumination apparatus is also set by selecting and setting the optimum one from a plurality of imaging directions according to the direction of the inclined line of the solder surface to be inspected. It is switched to a suitable one, and imaging can be performed under the setting state. Therefore, even when perspective imaging is performed from any imaging direction, the color in the image and the tilt angle can be matched.
上記の基板外観検査方法および基板外観検査装置によれば、基板を照明装置の中心線に対して斜めに交わる方向から撮像する場合でも、各種色彩と傾斜角度の範囲との関係が整合した画像を生成するとともに、基板を真上から撮像する場合には認識することができない傾斜面にも、照明色を反映した画像を生成することができる。よって、従来より広い角度範囲を統一された基準に基づき精度良く認識し、はんだ面に対する検査の精度を高めることが可能になる。 According to the above-described substrate appearance inspection method and substrate appearance inspection device, even when the substrate is imaged from a direction that intersects obliquely with respect to the center line of the illumination device, an image in which the relationship between various colors and the range of the inclination angle is matched In addition, an image reflecting the illumination color can be generated on an inclined surface that cannot be recognized when the substrate is imaged from directly above. Therefore, it is possible to accurately recognize a wider angle range than the conventional standard based on a unified standard, and to increase the accuracy of the inspection on the solder surface.
図1は、基板外観検査装置の電気構成を示すブロック図である。
この基板外観検査装置(以下、単に「検査装置」という。)は、はんだ付け後の基板を対象に、基板のランドと各部品との間に生じたフィレットの表面状態を検査するためのもので、カメラ1、照明装置2、ミラーユニット3、Xステージ部4、Yステージ部5、制御処理装置6などを具備する。また図示はしていないが、検査対象の基板を支持するために、基板支持テーブルが設けられる。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the board appearance inspection apparatus.
This board appearance inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “inspection apparatus”) is for inspecting the surface condition of a fillet generated between a land of the board and each component on the board after soldering. ,
カメラ1および照明装置2は、図2に示すような関係をもって配置される。ミラーユニット3は、カメラ1の光軸の方向を切り替えるためのものである。
The
Xステージ部4は、カメラ1、照明装置2およびミラーユニット3を、基板支持テーブルの上方で支持し、Yステージ部5は基板支持テーブルを支持する。いずれのステージ部4,5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。
The X stage unit 4 supports the
制御処理装置6は、コンピュータによる制御部60に、画像入力部61、撮像制御部62、照明制御部63、ミラーユニット制御部64、Xステージ駆動部65、Yステージ駆動部66、入力部67、表示部68、通信用インターフェース69などが接続された構成のものである。
The
画像入力部61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62は、カメラ1の撮像タイミングを制御し、照明制御部63は、後記する照明装置2内の各発光ユニット21の点灯動作を制御する。ミラーユニット制御部64は、ミラーユニット3内の駆動系を制御することによって、後記する反射ミラー31,32の位置、方位、傾きを調整する。
The
入力部67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68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69は、検査結果を外部の装置に送信する目的で使用される。
The input unit 67 is for performing a setting operation at the time of teaching, and includes a keyboard and a mouse. The display unit 68 is for displaying an image for inspection, an inspection result, and the like, and is configured by a liquid crystal panel or the like. The
上記構成において、制御部60内のメモリには、検査対象の基板にカメラ1および照明装置2を位置合わせするのに必要なX,Yステージ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、基板上の部品毎に、検査領域の設定データ、各種色領域を検出するための2値化しきい値、検出された色領域の面積の適否を判断するための判定基準値などが登録される。また後記する斜視撮像モードの対象となる部品について、それぞれその部品の識別情報に撮像の際のカメラ1の撮像方向を示す情報が対応づけて登録される。これらの登録情報は、いずれも、検査に先立つティーチングにおいて、良品基板の画像やユーザの設定操作に基づき設定されたものである。
In the above configuration, the movement amount of the X and Y stages necessary for aligning the
さらにメモリには、ミラーユニット3に対する制御の内容を示す制御データや、照明装置2に対する照明制御用の情報が登録された設定テーブルが格納される。これらの内容については後で詳細に説明する。
Furthermore, the memory stores control data indicating the control contents for the
図2は、上記検査装置の光学系の構成を検査の原理とともに示したものである。
この実施例の照明装置2は、ドーム型の筐体22の内面に多数の発光体を同心円状に配列した構成のものである。筐体21の天頂部分にはカメラ1の覗き穴23が形成されており、カメラ1は、この覗き穴23の上方に、光軸を覗き穴23の中心線C(覗き穴23の中心を垂直方向に沿って通過する仮想線をいう。)に合わせた状態で配備される。照明装置2の最下端からの光が基板Sに対してなす角度は、図13の従来例と同じく15度である。
FIG. 2 shows the configuration of the optical system of the inspection apparatus together with the principle of inspection.
The
ミラーユニット3は、一対の反射ミラー31,32が収容されたケース体30を本体部とする。各反射ミラー31,32は、ケース体30内に、水平方向に沿って対向するように配備されている。
The
ケース体30の上面および下面には、それぞれ反射光を通過させるための窓部(図示せず。)が設けられている。また、このケース体30は、図示しない回動機構および水平移動機構ならびに上下動機構により、照明装置2の中心線Cに沿う方向を軸として回動でき、かつ水平方向ならびに垂直方向に移動可能に支持される。さらに、各反射ミラー31,32には、傾き調整用のモータ(図示せず。)が軸支されている。
Window portions (not shown) for allowing the reflected light to pass through are respectively provided on the upper surface and the lower surface of the
なお、上記の回動機構および水平移動機構は、特許文献2に記載の駆動機構33と同様の構成のものである。上下動機構は、スライドレールや駆動用のモータなどにより構成される。
Note that the rotation mechanism and the horizontal movement mechanism have the same configuration as that of the drive mechanism 33 described in
つぎに、この実施例の照明装置2では、発光体として、赤、緑、青の各発光素子を含む多色発光型のLEDチップ21が用いられる。これらのLEDチップ21は、覗き穴23を取り囲むように同心円状に配列されるが、回路上は、図3に示すように4個単位のグループ20に分割され、グループ20内の各素子に同じ制御信号が与えられるように配線される。以下、この4個のLEDチップ21によるグループ20を「発光部20」という。各発光部20内のLEDチップ21は、正方形状に、または同じ高さもしくは同じ方位に線状に並ぶように配列される。
Next, in the illuminating
図3の回路構成によれば、照明装置2の発光色は発光部20単位で制御される。ただし、配線が可能であれば、1つ1つのLEDチップ21にそれぞれ独立した信号を与えて、LEDチップ21単位で発光色を制御してもよい。
According to the circuit configuration of FIG. 3, the emission color of the
また照明装置2はドーム型のものに限定されるものではなく、カメラ1の覗き穴23を中心にその全周にわたって、各LEDチップ21が、覗き穴23から遠ざかるほど入射角が大きくなるように配列されていればよい。また、入射角を変更するために、フレネルレンズ等の光学部材を用いてもよい。
Further, the
図2に戻って、この実施例では、基板S上の各部品につき、それぞれ(A)(B)に示す2通りの撮像方法のいずれかを選択して、撮像を行うようにしている
図2(A)の方法では、各反射ミラー31,32が照明装置2の中心線Cを挟んで対向するようにミラーユニット3を位置決めすることによって、基板Sから中心線Cに沿う方向に反射した光がカメラ1に導かれるようにしている。この方法によれば、図13の従来例と同様に、カメラ1は基板Sを真上から撮像することになる。以下、この撮像状態を「直視撮像モード」という。
2, in this embodiment, for each component on the substrate S, one of the two imaging methods shown in (A) and (B) is selected, and imaging is performed. In the method (A), the light reflected from the substrate S in the direction along the center line C is determined by positioning the
上記に対し、図2(B)の方法では、一方の反射ミラー31が照明装置2の中心線C上に位置するようにミラーユニットの位置を調整することによって、基板Sからの反射光のうち、中心線Cから離れた方のミラー32に入射した光がミラー32からミラー31を介してカメラ1に導かれるようにしている。すなわち、実際のカメラ1の位置や姿勢は変わらないが、実質的な撮像方向は鉛直方向から斜め方向に変更されて、基板を斜め上から撮像しているのと同様の撮像状態になる。以下、この撮像状態を「斜視撮像モード」という。
On the other hand, in the method of FIG. 2 (B), by adjusting the position of the mirror unit so that one
直視撮像モードでは、照明装置2に、赤、緑、青の各色彩光の発光領域間の境界位置が筐体22の全周にわたって均一になるように、各発光部20の発光色を制御する。これにより、直視撮像モードでは、照明についても、図13に示した従来例と同様の状態が設定される。
In the direct-view imaging mode, the illuminating
一方、斜視撮像モード時の照明装置2には、赤、緑、青のほかに紫の発光領域が生じるようにするとともに、図4に示すように、各発光領域の境界位置が方位によって異なるように各発光部20の発光色を制御する。具体的には、直視撮像モードによる画像中に赤、緑、青の各色彩で表される傾斜面については、斜視撮像モードによる画像においても、同じ色彩により表されるようにし、より急峻な傾斜面が紫色で表されるようにする。
On the other hand, in the
図5は、画像中に現れる4種類の色彩と各色彩が表すフィレットの傾斜角度θとの関係を示す。
この実施例では、直視撮像モードにより正反射光像を生成することが可能な角度範囲(2.5度から37.5度まで)のうち、2.5度から15度までの範囲が赤色で表され、15度から25度までの範囲が緑色で表され、25度から37.5度までの範囲が青色で表されるようにしている。さらに、直視撮像モードでは正反射光像を生成することが困難な37.5度以上の角度の傾斜面が紫色で表されるようにしている。なお、図5では、紫色で表される角度の範囲を37.5度から90度までとしているが、実際の上限値は、ミラーユニット3により変更されたカメラ1の撮像方向に応じて変動する。
FIG. 5 shows the relationship between the four types of colors appearing in the image and the inclination angle θ of the fillet represented by each color.
In this embodiment, of the angle range (from 2.5 degrees to 37.5 degrees) in which the specular reflection light image can be generated in the direct-view imaging mode, the range from 2.5 degrees to 15 degrees is red. The range from 15 degrees to 25 degrees is represented in green, and the range from 25 degrees to 37.5 degrees is represented in blue. Furthermore, an inclined surface with an angle of 37.5 degrees or more, which is difficult to generate a regular reflection light image in the direct-view imaging mode, is expressed in purple. In FIG. 5, the angle range represented by purple is 37.5 degrees to 90 degrees, but the actual upper limit varies depending on the imaging direction of the
図6では、斜視撮影モードにおける撮像例を2つ示す。各例とも、上段に、カメラ1に入射する正反射光の色彩とフィレットの傾斜面との関係を示し、下段に、上記の正反射光により生成された画像における色彩の分布状態を示している。なお、ここでは対比の便宜のために、上下段ともに、部品を100、フィレットを101の符号で示す。
FIG. 6 shows two examples of imaging in the perspective imaging mode. In each example, the upper part shows the relationship between the color of the specularly reflected light incident on the
図6(1)の例のフィレット101には、赤、緑、青の各色彩に対応する傾斜角度の面が含まれるが、部品100に近い場所に、青色に対応する角度範囲よりも急峻な傾斜面が存在する。また、図6(2)の例のフィレット101では、下端部に青色に対応する傾斜角度の面が存在するものの、赤や緑に対応する傾斜角度の面は含まれておらず、大半が青色でも表すことのできない急峻な傾斜面になっている。直視撮像モードによると、これらの急峻な傾斜面は暗領域となるため、傾斜状態が適切であるか否かを判別するのが困難になるが、斜視撮像モードによれば、急峻な傾斜面が紫色で表されるので、傾斜状態の適否を精度良く判別することができる。
The
一方で、斜視撮像モードでは、検査対象の部品がカメラ1の視野に含まれるようにカメラ1および照明装置2と基板との関係を調整しても、各フィレットの位置や勾配の方向に応じて撮像方向を切り替える必要があるため、処理時間が長くなるという欠点がある。たとえば、図2(B)の例においてチップ部品を検査する場合には、図示されている状態で右側のフィレットからの正反射光をカメラ1に入射させて撮像を行った後に、左側のフィレットからの正反射光がカメラ1に入射するようにミラーユニットを180°回転させて、再び撮像を行う必要がある。
On the other hand, in the perspective imaging mode, even if the relationship between the
上記の点を考慮して、この実施例では、傾斜角度が37.5度を超えるフィレットや、真上からの確認が困難なフィレット(たとえば、Jリード(先端が内側に湾曲したタイプのリード))に形成されるフィレットなど、直視撮像モードによる画像に照明色を反映させるのが困難な部位に対象を限定して、斜視撮像モードによる検査を実行し、その他の部位に対しては、直視撮像モードによる検査を実行することにしている。また、斜視撮像モードが適用される部品については、フィレットの位置や方位に応じて、複数とおりの撮像方向が定められる。 In consideration of the above points, in this embodiment, a fillet having an inclination angle exceeding 37.5 degrees, or a fillet that is difficult to confirm from directly above (for example, a J lead (a lead having a tip curved inward)) ), The inspection is performed in the perspective imaging mode by limiting the target to a part where it is difficult to reflect the illumination color in the image in the direct imaging mode, and the direct imaging is performed for other parts. We are going to perform inspection by mode. For parts to which the perspective imaging mode is applied, a plurality of imaging directions are determined according to the position and orientation of the fillet.
つぎに、カメラ1の撮像方向および発光部20からの照明方向を表すパラメータについて、図7を用いて説明する。
図7の(1)は、基板Sとカメラ1および照明装置2の関係を示す斜視模式図(1)であり、(2)は照明装置2を上方から見た模式図である。図中、点Oは照明装置2の中心線Cと基板Sの上面(以下、「基板面」という。)との交点であり、点Pは照明装置2内の一点を、点Qは撮像方向を決定する反射ミラー32の位置を、それぞれ示す。
Next, parameters representing the imaging direction of the
(1) of FIG. 7 is a schematic perspective view (1) showing the relationship between the substrate S, the
この実施例では、点Pから点Oに向かう方向を点Pからの照明の方向とし、この方向を仰角A(図7(1)に示す。)および方位角B(図7(2)に示す。)により表す。ここで、仰角Aは、点P,Oを通る直線が基板面に対してなす角度である。また方位角Bは、中心線Cから右に向かう直線mに対して上記の直線がなす角度である。 In this embodiment, the direction from point P to point O is the direction of illumination from point P, and this direction is shown as elevation angle A (shown in FIG. 7 (1)) and azimuth angle B (shown in FIG. 7 (2)). .) Here, the elevation angle A is an angle formed by a straight line passing through the points P and O with respect to the substrate surface. The azimuth angle B is an angle formed by the above straight line with respect to the straight line m directed from the center line C to the right.
また、斜視撮像モードにおける撮像方向は、点Qから点Oに向かう方向であり、仰角αおよび方位角βにより表される。仰角αは、点Q,Oを通る直線が基板面に対してなす角度であり、方位角βは、直線mに対して上記の直線がなす角度である。 The imaging direction in the perspective imaging mode is a direction from the point Q to the point O, and is represented by an elevation angle α and an azimuth angle β. The elevation angle α is an angle formed by a straight line passing through the points Q and O with respect to the substrate surface, and the azimuth angle β is an angle formed by the above straight line with respect to the straight line m.
図8は、斜視撮影モードが適用される部品の例を示す。
この例の部品100は、フィレット101a,101bの傾斜が急峻なチップ部品である。このような部品100を対象とする場合には、両端のフィレット101a,101b毎に、撮像方向を個別に定める必要がある。また、図中の右側のフィレット101aについては、近傍に背の高い他の部品102が存在するので、この部品102により妨げられずに進行する正反射光がカメラ1に入射するように、撮像方向の仰角αの値を考慮する必要がある。
FIG. 8 shows an example of components to which the perspective shooting mode is applied.
The
図9は、斜視撮像モードにおける撮像方向を変更するための方法を示す。
まず、撮像方向の仰角αを変更するには、図9(1)に示すように、ミラーユニット3の高さや反射ミラー31,32の傾きを変更する。また方位角βを変更するには、図9(2)に示すように、ミラーユニット3を軸回転して各反射ミラーの対向方向の方位を変更する。
FIG. 9 shows a method for changing the imaging direction in the perspective imaging mode.
First, in order to change the elevation angle α in the imaging direction, the height of the
この実施例の検査装置には、斜視撮像モード用の撮像方向として、仰角αおよび方位角βの組み合わせが複数とおり設定されるとともに、これらの組み合わせ毎に、照明装置2の各発光部20の発光色を定めた設定テーブルが登録される。
In the inspection apparatus of this embodiment, a plurality of combinations of the elevation angle α and the azimuth angle β are set as the imaging directions for the perspective imaging mode, and the light emission of each
撮像方向の設定は、α,βの組み合わせ毎に、その組み合わせによる方向が撮像方向となるように各反射ミラーの位置や傾きを定めるための制御データを割り出し、これを制御部60のメモリに登録することにより行われる。この場合の制御データは、上下動機構の移動量、回動機構の回転角度、反射ミラー31,32の傾き調整用のモータの回転角度などを示すものである。
For the setting of the imaging direction, for each combination of α and β, control data for determining the position and inclination of each reflecting mirror is determined so that the direction of the combination becomes the imaging direction, and this is registered in the memory of the
各発光部20の発光色を制御するための設定テーブルは、あらかじめ、α,βの組み合わせ毎に、以下に述べる演算を実行して各発光部20の発光色を決定することにより作成されたものである。すなわち、カメラ1の光軸方向を表すα,βの組み合わせと設定テーブルとは一対一の関係にある。
The setting table for controlling the light emission color of each
以下、図10および図11を参照して、各発光部20の発光色を決定するために実行させる演算について説明する。
図10では、基板S上の所定のフィレット100内の一勾配方向に沿う傾斜ラインFLに、照明装置2内の一点Pからの照明光が照射され、この照明光に対する傾斜ラインFLからの正反射光がカメラ1に入射するものとして、傾斜ラインFLに対する点Pからの照明光の方向および正反射方向の関係を表している。具体的には、図10(A)は、基板Sを上方から見た場合の各方向の関係を示す。また(B)は、傾斜ラインFLの方向に沿う仮想垂直平面に、照明光の方向および正反射方向を示す各ベクトルを投影したものである。
Hereinafter, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the calculation executed to determine the emission color of each
In FIG. 10, the illumination light from one point P in the illuminating
上記において、傾斜ラインFLからの正反射光はカメラ1に入射しているので、この正反射光の方向は撮像方向を反転させたものと考えられる。よって、正反射方向は、撮像方向の仰角αおよび方位角βにより表すことができる。また、図中、点Pの座標を(X,Y,Z)とし、傾斜ラインFLの方位角をδ、傾斜角度をθとする。
In the above description, since the specularly reflected light from the inclined line FL is incident on the
まず、点Pからの照明光の方向を示す仰角Aおよび方位角Bと上記の座標X,Y,Zとの間には、下記の(1)(2)式が示す関係が成立する。 First, the relationship represented by the following equations (1) and (2) is established between the elevation angle A and azimuth angle B indicating the direction of illumination light from the point P and the coordinates X, Y, and Z.
つぎに、図10(A)に示すように、傾斜ラインFLの方向は、点Pからの照明光の方向と正反射方向とがなす角度を二分するから、方位角B,β,δの間の関係を、以下のように表すことができる。
B−β=(δ−β)×2
よって、δ=(B+β)/2 ・・・(3)
Next, as shown in FIG. 10 (A), the direction of the inclined line FL bisects the angle formed by the direction of the illumination light from the point P and the regular reflection direction, and therefore, between the azimuth angles B, β, and δ. The relationship can be expressed as follows.
B−β = (δ−β) × 2
Therefore, δ = (B + β) / 2 (3)
つぎに、図10(B)では、傾斜ラインFLに沿う仮想垂直平面に照明光の方向を投影することにより生じたベクトルの仰角をA´とし、当該垂直平面に正反射方向を投影することにより生じたベクトルの仰角をα´とする。これらの投影ベクトルの傾斜ラインFLに対する関係は、照明光と正反射光との関係を反映するから、仰角A´,α´と傾斜角度θとの間の関係を、以下のように表すことができる。
(α´−A´)/2=90°−(A´+θ)
よって、A´=180°−α´−2・θ ・・・(4)
Next, in FIG. 10B, the elevation angle of the vector generated by projecting the direction of the illumination light onto the virtual vertical plane along the inclined line FL is A ′, and the regular reflection direction is projected onto the vertical plane. Let the elevation angle of the resulting vector be α ′. Since the relationship of these projection vectors with respect to the inclination line FL reflects the relationship between the illumination light and the regular reflection light, the relationship between the elevation angles A ′ and α ′ and the inclination angle θ can be expressed as follows. it can.
(Α′−A ′) / 2 = 90 ° − (A ′ + θ)
Therefore, A ′ = 180 ° −α′−2 · θ (4)
つぎに、上記の垂直平面への点Pの投影点をP´として、点O,Pを通る直線と点O,P´を通る直線との関係を真上から見ると、図11のようになる。よって、線分OP´は(5)式のように示される。 Next, assuming that the projection point of the point P onto the vertical plane is P ′, the relationship between the straight line passing through the points O and P and the straight line passing through the points O and P ′ is seen from directly above, as shown in FIG. Become. Therefore, the line segment OP ′ is expressed as in equation (5).
よって、上記の(5)式および(1)式によれば、図10(B)の仰角A´と照明光の方向を示す仰角Aとの間に、以下の関係式(6)が成立する。 Therefore, according to the above expressions (5) and (1), the following relational expression (6) is established between the elevation angle A ′ in FIG. 10B and the elevation angle A indicating the direction of the illumination light. .
したがって(6)式より、
A´=atan[tanA ・ cos(B−δ)] ・・・(7)
となる。
Therefore, from equation (6)
A ′ = atan [tan A · cos (B−δ)] (7)
It becomes.
また正反射方向とその投影ベクトルとの間にも、図11および(5)式と同様の関係が成立すると考えられるから、角度α´とαとの間には(6)式と同様の関係が成立し、これより、
α´=atan[tanα ・ cos(β−δ)]・・・(8)
となる。
Further, since it is considered that the same relationship as in FIG. 11 and the equation (5) is established between the regular reflection direction and the projection vector, the same relationship as that in the equation (6) is established between the angles α ′ and α. Is established,
α ′ = atan [tan α · cos (β−δ)] (8)
It becomes.
よって、上記の(7)(8)式の右辺により(4)式のA´,α´を置き換えて、式を整理すると、傾斜ラインの角度θを以下の(9)式により表すことができる。 Therefore, when A ′ and α ′ in the expression (4) are replaced by the right side of the above expressions (7) and (8), the angle θ of the inclined line can be expressed by the following expression (9). .
上記の(9)式中のδは、(3)式に示すとおり、Bおよびβから求められる。また(1)(2)式に示すように、角度A,Bは点Pの座標(X,Y,Z)を用いて算出することができ、角度α,βにはカメラ1の光軸方向を示す角度をあてはめることができる。したがって、各角度A,B,α,βを用いて(9)式を実行することにより、傾斜ラインFLの傾斜角度θを求めることができる。
Δ in the above equation (9) is obtained from B and β as shown in equation (3). Further, as shown in the equations (1) and (2), the angles A and B can be calculated using the coordinates (X, Y, Z) of the point P, and the angles α and β are the optical axis direction of the
上記の傾斜角度θは、点Pからの照明光を受けて、α,βが示す方向、すなわちカメラ1に入射する方向に正反射させることのできる傾斜面の傾斜角度に相当する。したがって、(9)式によりθの値を算出することができれば、その算出値が図5に示したどの角度範囲に含まれるかを特定し、特定した角度範囲に対応する色彩の光を点Pから出射することによって、角度θの傾斜面がθの値に対応する色彩で表された画像を生成することが可能になる。
The inclination angle θ corresponds to the inclination angle of the inclined surface that receives illumination light from the point P and can be regularly reflected in the directions indicated by α and β, that is, the direction incident on the
上記の原理に基づき、この実施例では、照明装置2の各発光部20につき、それぞれ代表点を1つ定め、各代表点の座標を(X,Y,Z)として照明光の方向を表す仰角Aおよび方位角Bを求め、これらの角度と、撮像方向を表す仰角αおよび方位角βとを用いて(3)式および(9)式を実行することにより、傾斜角度θを算出する。そして、図5に示した関係に基づき、各発光部20につき、それぞれ傾斜角度θの算出値に対応する色彩を当該発光部20の発光色として決定し、決定した発光色を発光部20の識別情報に対応づけた設定テーブルを作成する。
Based on the above principle, in this embodiment, one representative point is determined for each
上記のように、照明制御用の設定テーブルを作成するには、各発光部20の照明方向とカメラの撮像方向とが必要になる。先に説明したように、斜視撮像モードの撮像方向は複数とおり設定されているので、これらの撮像方向毎に設定テーブルが作成され、登録されることになる。
また、直視撮像モードについても、設定テーブルを1つ作成してメモリに登録する必要がある。この場合の設定テーブルは、赤、緑、青の各色彩がそれぞれ図5に示した角度範囲の傾斜面を表すように、各発光部20の発光色を定めたものとなる。
As described above, in order to create a setting table for illumination control, the illumination direction of each
Also for the direct-view imaging mode, it is necessary to create one setting table and register it in the memory. In this case, the setting table defines the light emission colors of the
図12は、上記の検査装置が1枚の検査対象基板に対して実行する処理の流れを、撮像に関する制御を中心に示したものである。
同図の各ステップの符号を参照しながら説明すると、まずST1では、検査対象の基板を基板支持テーブル上に搬入する。
FIG. 12 shows the flow of processing executed by the above-described inspection apparatus for one inspection target substrate, focusing on control related to imaging.
The process will be described with reference to the reference numerals of the respective steps in the figure. First, in ST1, a substrate to be inspected is carried onto a substrate support table.
この時点でのミラーユニット3は、直視撮像モードが実行される位置(図2(A)参照)に設定されている。これに応じてST2では、直視撮像用の設定テーブルを用いて各発光部20の照明色を制御する。
The
この制御による照明下で、メモリに登録されている所定の撮像対象領域に、光学系(カメラ1、照明装置2、ミラーユニット3を含む。)を位置合わせして撮像を実行する(ST3)。さらに、この撮像により生成された画像中に含まれる検査対象部品について、登録されている検査データに基づき、フィレット検査のための画像処理や判定を実行する(ST4)。
Under illumination by this control, the optical system (including the
以下、直視撮像モードが適用される部品の検査がすべて終了するまで、撮像対象領域を変更しながら順次撮像を行い、検査のための画像処理および判定処理を実行する。 Hereinafter, until the inspection of the parts to which the direct-view imaging mode is applied is completed, imaging is sequentially performed while changing the imaging target region, and image processing and determination processing for inspection are executed.
直視撮像モードによる検査が終了すると、ST5,6が「YES」となってST7に進む。このステップでは、斜視撮像モードが適用される一部品に着目し、着目した部品につき登録されている撮像方向(通常、複数とおりの方向が含まれる。)を読み出す。 When the inspection in the direct-view imaging mode ends, ST5 and 6 become “YES” and the process proceeds to ST7. In this step, focusing on one component to which the perspective imaging mode is applied, the imaging direction registered for the focused component (usually including a plurality of directions) is read.
以下、読み出された撮像方向に順に着目して、ST8〜11の各ステップを実行する。
ST8では、着目する撮像方向に対応する制御データに基づき、ミラーユニット3の高さや方位、反射ミラー31,32の傾きを変更することにより、カメラ1の撮像方向が着目する方向になるように調整する。ST9では、着目する撮像方向に対応する設定テーブルに基づき照明装置2の各発光部20の発光色を制御する。そして、ST10では、上記の制御による照明下で検査対象の部品に光学系を位置合わせして撮像を行い、ST11では、生成された画像を用いて、検査のための画像処理および判定処理を実行する。
Then, paying attention to the read imaging direction in order, each step of ST8 to ST11 is executed.
In ST8, by adjusting the height and direction of the
ST7で読み出された全ての撮像方向について、上記ST8〜11の処理が実行されると、ST12が「YES」となる。以下も、斜視撮像モードが適用される部品に順に着目して、同様の手順による処理を繰り返し実行する。対象部品のすべてに対する処理が終了すると、ST6が「NO」となるので、基板を搬出し(ST13)、しかる後に処理を終了する。 When the processes of ST8 to 11 are executed for all the imaging directions read in ST7, ST12 becomes “YES”. In the following, the process according to the same procedure is repeatedly executed while paying attention to the parts to which the perspective imaging mode is applied in order. When the processing for all the target components is completed, ST6 becomes “NO”, so the board is unloaded (ST13), and then the processing is terminated.
なお、上記の実施例では、あらかじめ斜視撮像モード用の撮像方向を複数とおり定めて、これらの撮像方向の設定に関する制御データや各撮像方向に対応する照明制御用の設定テーブルをメモリに登録しているが、ユーザの指定操作などに応じて、適宜、撮像方向の変更や追加を行うことも可能である。具体的には、撮像方向の変更または追加指定に応じて、制御部60が制御データや設定テーブルの更新または新規作成を行うことになる。
In the above embodiment, a plurality of imaging directions for the perspective imaging mode are determined in advance, and control data related to the setting of these imaging directions and a setting table for illumination control corresponding to each imaging direction are registered in the memory. However, the imaging direction can be changed or added as appropriate in accordance with the user's designation operation. Specifically, the
一方、照明制御用の設定テーブルを登録する代わりに、図5に示した傾斜角度と色彩との関係を表す関係テーブルをメモリに登録し、ティーチングにおいて、斜視撮像モードを適用する部品毎に、その部品に適した撮像方向を任意に定めた後に、この撮像方向と上記の関係テーブルとに基づき各発光部の発光色を決定してもよい。
具体的には、発光部毎に、その発光部の照明方向と定められた撮像方向とに基づき前出の(3)式および(9)式による演算を実行して、当該発光部からの照明光に対する正反射光をカメラ1に入射させることのできる傾斜面の傾斜角度θを求めた後に、この角度θにより図5に示した関係テーブルを照合して角度θが含まれる角度範囲に対応する色彩を特定し、この色彩を当該発光部の発光色として決定する。さらに、各発光部の決定した各発光色を撮像方向に対応づけてメモリに登録することにより、検査の際には、斜視撮像モード対応の各部品に対し、それぞれ登録情報に基づく照明と撮像方向とを設定して、撮像を行うことができる。
On the other hand, instead of registering the setting table for lighting control, the relationship table representing the relationship between the inclination angle and the color shown in FIG. 5 is registered in the memory, and in teaching, for each component to which the perspective imaging mode is applied, After arbitrarily determining the imaging direction suitable for the component, the emission color of each light emitting unit may be determined based on the imaging direction and the relation table.
Specifically, for each light emitting unit, the calculation based on the above equations (3) and (9) is performed based on the illumination direction of the light emitting unit and the determined imaging direction, and illumination from the light emitting unit is performed. After obtaining the inclination angle θ of the inclined surface on which the regular reflection light with respect to the light can be incident on the
また、上記の実施例では、直視撮像モードによる画像では照明色を反映させることができない角度範囲に紫色のみを割り当てたが、これに限らず、さらにこの角度範囲を複数に分割し、分割された各範囲に対応する傾斜面がそれぞれ異なる色彩により表されるようにしてもよい。 In the above embodiment, only purple is assigned to the angle range in which the illumination color cannot be reflected in the image in the direct-view imaging mode. However, the present invention is not limited to this, and the angle range is further divided into a plurality of parts. The inclined surface corresponding to each range may be represented by different colors.
また、上記の実施例では、反射ミラーを対向関係を維持したまま軸回転させることによって、撮像方向の方位角βを変更したが、これに代えて、基板支持テーブルを軸回転させることによって、基板を基準とする撮像方向の相対的な方位を変更するようにしてもよい。 In the above embodiment, the azimuth angle β in the imaging direction is changed by rotating the reflecting mirror while maintaining the facing relationship, but instead, the substrate is rotated by rotating the substrate support table. You may make it change the relative direction of the imaging direction on the basis of.
1 カメラ
2 照明装置
3 ミラーユニット
6 制御処理装置
20 発光部
21 LEDチップ
31,32 反射ミラー
60 制御部
101 フィレット
C 照明装置の中心線
S 基板
F 傾斜ライン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
発光色を切り替えることが可能な発光部が、中心から遠ざかるほど入射角が大きくなるように全周にわたって複数配列された構成の照明装置を、中心線を鉛直方向に合わせた状態で前記基板の上方に配備するとともに、カラー撮像用の撮像装置を、前記基板を斜め上方から撮像するように配備し、
前記照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御し、その制御による照明下での撮像により生成された画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を検査する方法において、
前記照明装置からの光を前記照明装置の中心線に沿う方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度の範囲に当該範囲より急峻な角度範囲を連続させた角度範囲を複数に分割し、この分割により生じた複数の角度範囲にそれぞれ異なる色彩を対応づけし、
前記照明装置の各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を前記撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、前記分割により生じた複数の角度範囲のうち、前記特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光部の発光色として決定し、
各発光部がそれぞれ決定した発光色を点灯するように制御して、この制御による照明下で前記撮像装置を駆動することにより、検査のための画像を生成する、
ことを特徴とする基板外観検査方法。 A board on which multiple types of components are soldered is targeted for inspection.
A lighting device having a configuration in which a plurality of light emitting units capable of switching the emission color are arranged over the entire circumference so that the incident angle increases as the distance from the center increases, the upper side of the substrate being aligned with the center line in the vertical direction And an imaging device for color imaging is arranged so as to image the substrate from obliquely above,
By controlling the emission color of each light emitting unit so that a plurality of groups with different emission colors are generated according to the change in the incident angle in the arrangement of the light emitting unit in each direction of the illumination device, and by imaging under illumination by the control In the method of inspecting the suitability of the surface state of the soldering part included in the field of view of the imaging device using the color pattern in the generated image,
An angle range in which an angle range that is steeper than the above range is continuously divided into a range of inclination angles of an inclined surface capable of specularly reflecting light from the illumination device in a direction along the center line of the illumination device is divided into a plurality of ranges. , And associate different colors with the multiple angle ranges resulting from this division,
With respect to each light emitting unit of the illumination device, it is possible to regularly reflect illumination light from the light emitting unit in a direction incident on the imaging device based on the illumination direction of the light emitting unit with respect to the substrate and the imaging direction of the imaging device. Identify the inclination angle of the inclined surface, determine a color corresponding to the angle range including the specified inclination angle among a plurality of angle ranges generated by the division, as the emission color of the light emitting unit,
Control each light emitting unit to turn on the determined emission color, and drive the imaging device under illumination by this control to generate an image for inspection,
A method for inspecting the appearance of a substrate.
発光色を切り替えることが可能な発光部が、中心から遠ざかるほど入射角が大きくなるように全周にわたって複数配列された構成の照明装置を、中心線を鉛直方向に合わせた状態で前記基板の上方に配備するとともに、前記基板の上方にカラー撮像用の撮像装置を、前記照明装置の中心線に沿う方向から基板を撮像する直視撮像状態と、前記基板を斜め上方から撮像する斜視撮像状態とを切り替え可能にして配置し、
基板上の被検査部位に応じて前記撮像装置を直視撮像状態または斜視撮像状態に設定するとともに、前記照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御し、その制御による照明下での撮像により生成された画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を検査する方法において、
前記撮像装置が直視撮像状態に設定されているときに、前記照明装置の発光部のグループ間の境界位置が全周にわたって均一になるように、前記直視撮像状態における各発光領域の発光色を決定し、
前記直視撮像状態下の撮像による画像中に前記照明装置の各発光色に対応する色彩をもって表された傾斜面について画像中の色彩と傾斜角度との対応関係が直視撮像状態のときと同一になるとともに、より急峻な面に対応する少なくとも1つの角度範囲に直視撮像状態下の画像には現れなかった色彩が対応するように、前記斜視撮像状態下の撮像による画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を定め、各発光部につき、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および斜視撮像状態下の撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を前記斜視撮像状態下の撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光部の発光色とすることにより、前記斜視撮像状態下における各発光部の発光色を決定し、
前記照明装置の各発光部が、それぞれ前記撮像装置の撮像状態に応じた決定に基づく発光色を点灯するように制御して、各発光部による照明下で前記撮像装置を駆動することにより、検査のための画像を生成する、
ことを特徴とする基板外観検査方法。 A board on which multiple types of components are soldered is targeted for inspection.
A lighting device having a configuration in which a plurality of light emitting units capable of switching the emission color are arranged over the entire circumference so that the incident angle increases as the distance from the center increases, the upper side of the substrate being aligned with the center line in the vertical direction And an imaging device for color imaging above the substrate, a direct-view imaging state in which the substrate is imaged from a direction along the center line of the illumination device, and a perspective imaging state in which the substrate is imaged obliquely from above Switchable and placed,
The imaging device is set to a direct-view imaging state or a perspective imaging state in accordance with a region to be inspected on the substrate, and a plurality of light emission colors differ depending on a change in an incident angle in an array of light emitting units in each direction of the illumination device The surface state of the soldering part included in the field of view of the imaging device is controlled by using the color pattern in the image generated by imaging under illumination by controlling the emission color of each light emitting unit so that a group of In the method of inspecting the suitability of
When the imaging device is set to the direct-viewing imaging state, the emission color of each light-emitting area in the direct-viewing imaging state is determined so that the boundary position between the groups of the light emitting units of the illumination device is uniform over the entire circumference And
The correspondence between the color in the image and the tilt angle is the same as in the direct-view imaging state for the inclined surface represented by the color corresponding to each emission color of the illumination device in the image captured by the direct-view imaging state. In addition, at least one angle range corresponding to a steeper surface corresponds to a color and an inclination angle in an image obtained by imaging under the perspective imaging state so that a color that does not appear in the image under the direct imaging state corresponds to the at least one angle range. A correspondence relationship is determined, and for each light emitting unit, illumination light from the light emitting unit is directed to the imaging device under the perspective imaging state based on the illumination direction with respect to the substrate of the light emitting unit and the imaging direction of the imaging device under the perspective imaging state. By specifying the inclination angle of the inclined surface that can be regularly reflected in the incident direction, and setting the color corresponding to the angle range including the specified inclination angle as the emission color of the light emitting unit. Determines the emission color of the light emitting units under the perspective imaging state,
Each light emitting unit of the illumination device is controlled to turn on the emission color based on the determination according to the imaging state of the imaging device, and the imaging device is driven under illumination by each light emitting unit, thereby inspecting Generate an image for
A method for inspecting the appearance of a substrate.
検査対象の基板の上方に、前記覗き穴の中心線に光軸を合わせた状態で配備されるカラー撮像用の撮像装置と、
前記照明装置の筐体内に、それぞれの高さまたは傾きの変更が可能な状態で、前記覗き穴の中心線に直交する方向に沿って対向するように配置された一対の反射ミラーと、
各反射ミラーの一方の位置を前記覗き穴の中心線上に維持しながら、基板上の被検査部位に応じて各反射ミラーの高さまたは傾きを設定することによって、前記撮像装置の撮像方向を制御する撮像方向制御手段と、
前記照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御する照明制御手段と、
前記撮像方向制御手段および照明制御手段による制御下で撮像装置により生成された画像を入力し、その入力画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を判別する判別処理手段とを具備する基板外観検査装置において、
前記照明制御手段は、
前記照明装置からの光を前記照明装置の中心線に沿う方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度の範囲に当該範囲より急峻な角度範囲を連続させた角度範囲を対象に、対象の角度範囲を分割することにより設定された複数の角度範囲にそれぞれ異なる色彩を対応づけた関係テーブルと、
前記照明装置の各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および前記撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を前記撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定した傾斜角度により前記関係テーブルを照合することにより当該発光部の発光色を決定する処理を、撮像制御手段により設定される撮像方向毎に実行する発光色決定手段と、
を具備し、前記撮像装置の撮像方向に応じて、その撮像方向に対する前記発光色決定手段の決定に基づき各発光部の発光色を制御する、
基板外観検査装置。 A plurality of light emitting parts capable of switching the emission color are arranged in a range from the peep hole to the lower end edge of the case over the entire circumference of the case having a peep hole in the center, and the center line of the peep hole is vertically A lighting device arranged above the substrate to be inspected in a state matched to the direction;
An imaging device for color imaging, which is disposed above the inspection target substrate in a state where the optical axis is aligned with the center line of the peephole,
A pair of reflecting mirrors arranged so as to face each other in a direction perpendicular to the center line of the peephole in a state in which the height or inclination of each can be changed in the casing of the lighting device;
Control the imaging direction of the imaging device by setting the height or inclination of each reflecting mirror according to the part to be inspected on the substrate while maintaining one position of each reflecting mirror on the center line of the peephole Imaging direction control means for
Illumination control means for controlling the emission color of each light emitting unit so that a plurality of groups having different emission colors are generated in accordance with the change in the incident angle in the array of light emitting units in each direction of the illumination device;
Appropriateness of the surface condition of the soldering part included in the field of view of the imaging device by inputting an image generated by the imaging device under the control of the imaging direction control means and the illumination control means, and using the color pattern in the input image In the substrate appearance inspection apparatus comprising a determination processing means for determining
The illumination control means includes
Targeting an angle range in which a range of inclination angles of an inclined surface capable of regular reflection of light from the lighting device in a direction along the center line of the lighting device is continued with an angle range steeper than the range. A relationship table in which different colors are associated with a plurality of angle ranges set by dividing the angle range;
For each light emitting unit of the illumination device, the illumination light from the light emitting unit can be regularly reflected in the direction of incidence on the imaging device based on the illumination direction of the light emitting unit with respect to the substrate and the imaging direction of the imaging device. A light emission color that executes the process of determining the light emission color of the light emitting unit by specifying the inclination angle of a specific inclined surface and collating the relation table with the specified inclination angle for each imaging direction set by the imaging control means A determination means;
And controlling the emission color of each light emitting unit based on the determination of the emission color determining means for the imaging direction according to the imaging direction of the imaging device.
Board visual inspection equipment.
検査対象の基板の上方に、前記覗き穴の中心線に光軸を合わせた状態で配備されるカラー撮像用の撮像装置と、
前記照明装置の筐体内に、前記覗き穴の中心線に直交する方向に沿って対向し、かつ前記対向方向に沿って往復動可能に支持される一対の反射ミラーと、
各反射ミラーを前記中心線を挟んで対向した状態で停止する第1の位置決めと、一方の反射ミラーが前記中心線上に位置するようにして各反射ミラーを停止する第2の位置決めとを、前記基板上の被検査部位に応じて切り替えて実行することによって、前記撮像装置の撮像状態を切り替える撮像制御手段と、
前記照明装置の各方位における発光部の配列にそれぞれ入射角の変化に応じて発光色が異なる複数のグループが生じるように各発光部の発光色を制御する照明制御手段と、
前記撮像制御手段および照明制御手段による制御下で撮像装置により生成された画像を入力し、その入力画像中の色彩パターンを用いて、撮像装置の視野に含まれるはんだ付け部位の表面状態の適否を判別する判別処理手段とを具備する基板外観検査装置において、
前記照明制御手段は、各発光部と発光色との関係を示す設定テーブルとして、前記第1の位置決めにより前記撮像手段が前記覗き穴の中心線に沿う方向から基板を撮像する直視撮像状態に設定されているときに使用する設定テーブルと、前記第2の位置決めにより前記撮像手段が前記基板を斜め上方から撮像する斜視撮像状態に設定されているときに使用する設定テーブルとが、それぞれ登録された登録手段を具備するとともに、前記撮像装置に設定されている撮像状態に対応する設定テーブルを参照して、各発光部の発光色を制御し、
前記直視撮像状態の設定時に使用される設定テーブルでは、前記照明装置の発光部のグループ間の境界位置が全周にわたって均一になるように各発光領域の発光色が登録されており、
前記斜視撮像状態の設定時に使用される設定テーブルでは、
前記直視撮像状態下での撮像による画像中に前記照明装置の各発光色に対応する色彩をもって表された傾斜面について画像中の色彩と傾斜角度との対応関係が前記直視撮像状態下での画像と同一になるとともに、より急峻な面に対応する少なくとも1つの角度範囲に直視撮像状態下の画像には現れなかった色彩が対応するように、斜視撮像状態下の撮像による画像中の色彩と傾斜角度との対応関係を定め、各発光部について、それぞれその発光部の基板に対する照明方向および斜視撮像状態下の撮像装置の撮像方向に基づき、当該発光部からの照明光を前記斜視撮像状態下の撮像装置に入射する方向に正反射させることが可能な傾斜面の傾斜角度を特定し、特定された傾斜角度が含まれる角度範囲に対応する色彩を当該発光部の発光色として決定することにより、定められた各発光部の発光色が、登録されている、
基板外観検査装置。 A plurality of light emitting parts capable of switching the emission color are arranged in a range from the peep hole to the lower end edge of the case over the entire circumference of the case having a peep hole in the center, and the center line of the peep hole is vertically A lighting device arranged above the substrate to be inspected in a state matched to the direction;
An imaging device for color imaging, which is disposed above the inspection target substrate in a state where the optical axis is aligned with the center line of the peephole,
A pair of reflecting mirrors, which are opposed to each other along a direction perpendicular to the center line of the peep hole in the casing of the lighting device, and are supported so as to reciprocate along the facing direction,
A first positioning for stopping each reflecting mirror in a state of being opposed to each other across the center line, and a second positioning for stopping each reflecting mirror so that one reflecting mirror is positioned on the center line, Imaging control means for switching the imaging state of the imaging device by switching and executing according to the part to be inspected on the substrate;
Illumination control means for controlling the emission color of each light emitting unit so that a plurality of groups having different emission colors are generated in accordance with the change in the incident angle in the array of light emitting units in each direction of the illumination device;
An image generated by the imaging device is input under the control of the imaging control unit and the illumination control unit, and the suitability of the surface state of the soldering part included in the field of view of the imaging device is determined using the color pattern in the input image. In the substrate visual inspection apparatus comprising the discrimination processing means for discriminating,
The illumination control means is set as a setting table indicating the relationship between each light emitting section and the light emission color in a direct-view imaging state in which the imaging means images the substrate from the direction along the center line of the peephole by the first positioning. And a setting table used when the imaging unit is set in a perspective imaging state in which the imaging unit images the substrate from obliquely above by the second positioning, respectively. Comprising a registration means, referring to a setting table corresponding to the imaging state set in the imaging device, controlling the emission color of each light emitting unit;
In the setting table used when setting the direct-view imaging state, the emission color of each light emitting area is registered so that the boundary position between the groups of the light emitting units of the illumination device is uniform over the entire circumference,
In the setting table used when setting the perspective imaging state,
The correspondence between the color in the image and the inclination angle of the inclined surface represented by the color corresponding to each light emission color of the illumination device in the image captured under the direct-view imaging state is the image under the direct-view imaging state. And the color and inclination in the image obtained by imaging under the perspective imaging state so that the color that did not appear in the image under the direct imaging state corresponds to at least one angle range corresponding to the steeper surface. The correspondence relationship with the angle is determined, and for each light emitting unit, the illumination light from the light emitting unit under the perspective imaging state is based on the illumination direction with respect to the substrate of the light emitting unit and the imaging direction of the imaging device under the perspective imaging state. The inclination angle of the inclined surface that can be regularly reflected in the direction incident on the imaging device is specified, and the color corresponding to the angle range including the specified inclination angle is used as the emission color of the light emitting unit. By constant, the emission color of each light emitting portion defined is registered,
Board visual inspection equipment.
前記撮像制御手段は、前記反射ミラーに対して第2の位置決めを行う場合に、各反射ミラーの高さまたは傾きを変更することによって、前記撮像装置の撮像方向を複数とおりの方向のいずれかに設定し、
前記照明制御手段の登録手段には、前記斜視撮像状態下での複数とおりの撮像方向について、それぞれ個別に設定テーブルが登録され、
前記照明制御手段は、前記撮像制御手段により斜視撮像状態下の撮像装置の撮像方向が切り替えられる都度、切り替えられた撮像方向に対応する設定テーブルを用いて各発光部の発光色を変更する、
請求項4に記載された基板外観検査装置。 Each of the reflection mirrors is supported such that the height or inclination of each of the reflection mirrors can be changed while maintaining a facing relationship along a direction orthogonal to the center line of the lighting device.
The imaging control means changes the imaging direction of the imaging device to any one of a plurality of directions by changing the height or inclination of each reflecting mirror when performing the second positioning with respect to the reflecting mirror. Set,
In the registration unit of the illumination control unit, a setting table is individually registered for each of a plurality of imaging directions under the perspective imaging state,
The illumination control unit changes the emission color of each light emitting unit using a setting table corresponding to the switched imaging direction each time the imaging direction of the imaging device under the perspective imaging state is switched by the imaging control unit.
The board | substrate external appearance inspection apparatus described in Claim 4.
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