JP2011089939A - Appearance inspection apparatus and printed solder inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査対象物に対し照明し撮像して該検査対象物の外観を検査する外観検査装置及び基板に対し照明し撮像して該基板に印刷された半田を検査する印刷半田検査装置に関する。 The present invention relates to an appearance inspection apparatus that illuminates and images an inspection object and inspects the appearance of the inspection object, and a printed solder inspection apparatus that illuminates and images a substrate and inspects solder printed on the substrate. .
例えば、特許文献1には、エリアカメラ、リング状多段照明、及び画像処理装置を有した検査装置により、基板に印刷された半田の2次元の検査が可能であることが開示されている。しかし、半田印刷とは、メタルマスクと呼ばれる薄い金属板に設けられた開口部を通して、ペースト状の半田(クリーム半田)を基板のパッド上に転写する工程をいう。よって、基板に印刷されたクリーム半田には、通常100μm〜150μm位の厚みがある。このような厚み方向の転写状況までしっかり把握するためには、当然ながら3次元測定技術が必要である。
For example,
しかしながら3次元測定は、測定対象の高さを計測する技術であって、その高さを構成する材料の違いを識別するものではなく、よって、クリーム半田がパッド上に薄く広がる「にじみ」と呼ばれる印刷不良の検出が困難であるという限界を抱えている。一方、2次元測定は、照明色と照明の照射方向の最適化により、クリーム半田とパッドあるいは基板面とを輝度の違い、色の違い、表面状態の違いで識別するという手法であり、パッド上に薄く広がったクリーム半田を抽出できるという3次元測定に対する補完性を持っている。 However, the three-dimensional measurement is a technique for measuring the height of the measurement object, and does not identify the difference in the material constituting the height. Therefore, it is called “smudge” in which cream solder spreads thinly on the pad. There is a limit that it is difficult to detect printing defects. On the other hand, two-dimensional measurement is a method of identifying cream solder and pad or substrate surface by brightness difference, color difference, surface condition difference by optimizing the illumination color and illumination direction. It has the complement to 3D measurement that can extract cream solder spread thinly.
特許文献2には、エリアカメラ、リング状多段照明、スリット光照明、及び画像処理装置を有した検査装置により、基板に印刷された半田の2次元あるいは3次元の検査が可能であることが開示されている。また、特許文献3には、スリット光を斜方から照射し、基板の凹凸によって発生するスリット光跡の凹凸情報を真上に設置された撮像装置で撮像することで基板に印刷された半田の3次元の検査が可能であることが開示されている。また、特許文献4には、同一の基板に印刷された半田に対して2次元検査と3次元検査の両方を実施する印刷半田状態検査の実現方法とその有用性について開示されている。
上述した特許文献2〜4に記載の印刷半田検査装置では、1つの光学系に2次元検査用の多段リング照明と3次元検査用のスリット照明を実装することで、2次元検査と3次元検査の両方が実施可能である。しかしながら、3次元検査がスリット光を照射しながら検査対象を連続スキャンすることで撮像する方式であるのに対し、2次元検査は多段リング照明を照射、静止した状態の検査対象を撮像するという方式であり、その動作が異なることから同時実行は困難であった。そのため、共用光学系構成を採用しても3次元検査と2次元検査は個別に実施せざるを得ず、2次元検査と3次元検査の両方を実施する場合、検査対象である基板を2回検査しなければならないという検査時間面での問題点を抱えていた。
In the printed solder inspection apparatus described in
すなわち、3次元検査では、スリット光照明を点灯した状態で検査対象を光学系に対して相対的に連続移動させながら撮像していく。その連続動作はある範囲の速度変化は認められるものの、撮像条件からある一定速度以下の定速移動が前提となる。移動中であるがゆえ、検査対象が静止していることが撮像条件になる2次元検査の実行は因難となる。ストロボ照明を使うことで移動中の検査対象の2次元画像を採取することも考えられるが、3次元検査用のスリット光照明に匹敵する照度をもった面照明が必要であり、かつ、ワンショットが数十ラインの撮像である3次元検査に対して撮像素子全面の撮像を行う2次元検査では処理時間が合わないという問題があり、1台の光学系での実現は困難である。 That is, in the three-dimensional inspection, imaging is performed while the inspection target is continuously moved relative to the optical system while the slit light illumination is turned on. The continuous operation is premised on constant speed movement below a certain constant speed from the imaging conditions, although a certain range of speed change is recognized. Since it is moving, it is difficult to perform a two-dimensional inspection in which an imaging condition is that the inspection target is stationary. It may be possible to collect a two-dimensional image of a moving inspection object using strobe lighting, but surface illumination with illuminance comparable to slit light illumination for three-dimensional inspection is required, and one shot However, there is a problem that the processing time does not match in the two-dimensional inspection in which the entire surface of the image sensor is picked up with respect to the three-dimensional inspection in which several tens of lines are picked up, and it is difficult to realize with one optical system.
よって、2次元検査を実行するためには検査対象を静止させる必要がある。上記の3次元検査のための定速移動後、2次元検査実行の位置に到達した時点で定速移動を終了、検査対象を静止させ、そこで3次元検査用のスリット光照明を消灯、代わりにリング型照明を点灯すれば、1台の光学系で3次元検査と2次元検査を実行することが可能となる。しかし以上の動作によれば、3次元検査は本来可能な連続撮像を2次元検査のために途中中断することとなりそのパフォーマンスは著しく低下する。2次元検査の観点でみると、視野間の移動速度が3次元検査の撮像条件からある一定速以下の速度に制限されるため、これもまたパフォーマンスが著しく低下することとなる。 Therefore, in order to execute the two-dimensional inspection, it is necessary to make the inspection object stationary. After moving at a constant speed for the above three-dimensional inspection, when the position for execution of the two-dimensional inspection is reached, the constant speed movement is terminated, the inspection object is stopped, and the slit light illumination for the three-dimensional inspection is turned off, instead. If the ring illumination is turned on, it is possible to perform three-dimensional inspection and two-dimensional inspection with a single optical system. However, according to the above operation, the three-dimensional inspection interrupts the continuous imaging which can be originally performed for the two-dimensional inspection, and the performance is significantly lowered. From the viewpoint of the two-dimensional inspection, since the moving speed between the visual fields is limited to a speed equal to or less than a certain speed due to the imaging condition of the three-dimensional inspection, this also significantly reduces the performance.
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、検査対象に対する一回の撮像走査で、3次元検査用の画像と2次元検査用の画像が同時に撮像できる外観検査装置及び印刷半田検査装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is an appearance inspection capable of simultaneously capturing an image for a three-dimensional inspection and an image for a two-dimensional inspection by a single imaging scan on the inspection object. An apparatus and a printed solder inspection apparatus are provided.
上記目的達成のため、本発明の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴としている。 To achieve the above object, the appearance inspection apparatus according to the present invention is an appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the inspection object by illuminating and imaging the inspection object, and provides a plurality of imaging regions on the image sensor. At the same time, it is characterized in that a plurality of types of images can be acquired by configuring so that the illumination ranges for the respective imaging areas do not interfere with the illumination ranges for the other imaging areas.
上記目的達成のため、本発明の印刷半田検査装置では、基板に対し照明し撮像して前記基板に印刷された半田を検査する印刷半田検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴としている。前記複数種類の画像は、複数種類の2次元画像と3次元画像である。 To achieve the above object, the printed solder inspection apparatus according to the present invention is a printed solder inspection apparatus that inspects the solder printed on the substrate by illuminating and imaging the substrate, and includes a plurality of imaging regions on the image sensor. In addition, it is characterized in that a plurality of types of images can be acquired by configuring so that the illumination range for each imaging region and the illumination range for other imaging regions do not interfere with each other. The plurality of types of images are a plurality of types of two-dimensional images and three-dimensional images.
また、上記目的達成のため、本発明の他の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成し、さらに搭載する照明に少なくとも赤、青、緑を1つずつ含むことにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, another appearance inspection apparatus of the present invention is an appearance inspection apparatus that illuminates and images an inspection object to inspect the appearance of the inspection object. By providing an imaging region, the illumination range for each imaging region is configured not to interfere with the illumination range for other imaging regions, and the mounted illumination includes at least one red, blue, and green It is characterized in that a plurality of types of image collection and color display are made possible.
また、上記目的達成のため、本発明のさらに他の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、その一つには赤フィルター、別の一つには青フィルター、さらに別の1つには緑フィルターを搭載し、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, in still another appearance inspection apparatus according to the present invention, an appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the inspection object by illuminating and imaging the inspection object, a plurality of inspection apparatuses on the image sensor. Are equipped with a red filter, one with a blue filter, and another with a green filter, and an illumination area for each imaging area and other imaging areas. The present invention is characterized in that a plurality of types of image acquisition and color display are made possible by configuring so as not to interfere with the illumination range.
また、上記目的達成のため、本発明の別の印刷半田検査装置では、スリット光あるいは高速スキャニングのスポット光を基板に照射することで3次元測定を行う印刷半田検査装置であって、前記基板の基板色に対応した複数色の3次元測定用照明光源を搭載することを特徴としている。また、前記照明光源として白色光源を搭載することを特徴としている。 In order to achieve the above object, another printed solder inspection apparatus of the present invention is a printed solder inspection apparatus that performs three-dimensional measurement by irradiating a substrate with slit light or spot light of high-speed scanning. A feature is that a plurality of three-dimensional measurement illumination light sources corresponding to the substrate colors are mounted. Further, a white light source is mounted as the illumination light source.
2次元検査方式として、3次元検査方式と同様、スリット光を照射しながらの連続スキャン方式を採用することができれば、3次元検査のための画像採取と2次元検査のための画像採取を同一処理で実現できる。一般的に検査対象の撮像では、エリアカメラを使い検査対象を静止させた状態で撮像を行う方式と、ラインセンサカメラを使い検査対象を相対的に移動させながら撮像を行う方式の2通りがある。どちらの方式を採用するかは、一般的に検査対象が生産工程の中でどのように取り扱われかにより選択される。 Similar to the 3D inspection method, if the continuous scan method while irradiating slit light can be adopted as the 2D inspection method, the same processing is performed for image acquisition for 3D inspection and image acquisition for 2D inspection. Can be realized. In general, there are two types of imaging of an inspection object: a system that performs imaging while using an area camera while the inspection object is stationary, and a system that performs imaging while relatively moving the inspection object using a line sensor camera. . Which method is adopted is generally selected depending on how the inspection object is handled in the production process.
生産工程の中で検査対象が静止する状態があるのであれば、そのポイントでエリアカメラを使った撮像を採用するのが自然である。検査対象が常に連続移動状態にあり静止する場面がない場合は、ラインセンサカメラを使って連続移動状態の中で撮像する方式を採ることになる。エリアカメラの揚合、撮像範囲面を均一に照明する必要からリング型の照明を使うのが一般的である。対してラインカメラの場合、瞬間の撮像範囲は1ラインのみなので、ライン型(スリット型)の照明を使うのが一般的である。いずれにしても、必要に応じてどちらの撮像方式も採用可能であり、印刷半田検査装置の2次元検査方式においても、現状のエリアカメラ方式からラインセンサ方式に切り替えることは原理的に可能である。 If there is a state in which the inspection object is stationary during the production process, it is natural to adopt imaging using an area camera at that point. When the inspection target is always in a continuously moving state and there is no scene where the inspection object is stationary, a system is used in which imaging is performed in a continuously moving state using a line sensor camera. In general, ring-type illumination is used because it is necessary to illuminate the area camera and to uniformly illuminate the imaging range surface. On the other hand, in the case of a line camera, since the instantaneous imaging range is only one line, it is common to use line type (slit type) illumination. In any case, either imaging method can be adopted as necessary, and in the two-dimensional inspection method of the printed solder inspection apparatus, it is possible in principle to switch from the current area camera method to the line sensor method. .
3次元検査用に使用しているカメラは例えばCMOSであり、このカメラはその撮像素子の任意の部分に限定して撮像でき、CMOSカメラの撮像範囲を限定することで、多数枚のスリット照明の照射画像を高速に取り込むことを可能としている。この撮像範囲の限定を極限まで突き詰めれば、それは1画素の線となりラインセンサカメラと同等となる。従って3次元検査用のCMOSカメラに、3次元検査用の撮像領域はそのままにして、新たに2次元検査用のライン撮像領域を設ければ、検査対象に対する1回の撮像走査で、3次元検査用の画像と2次元検査用の画像が同時に撮像できることになる。これまで、1枚の基板に対して行っていた3次元検査と2次元検査という2回の動作が1回になり、検査に要する時間が著しく短縮されることになる。また、3次元検査用と2次元検査用で2本必要であった光学系が1本で済むこととなりコスト削減にも大きく寄与する。 The camera used for the three-dimensional inspection is, for example, a CMOS. This camera can capture images limited to an arbitrary part of the image sensor. By limiting the imaging range of the CMOS camera, a large number of slit illuminations can be obtained. The irradiation image can be captured at high speed. If the limit of the imaging range is squeezed to the limit, it becomes a line of one pixel and is equivalent to a line sensor camera. Therefore, if a CMOS imaging camera for three-dimensional inspection is provided with a line imaging region for two-dimensional inspection while leaving the imaging region for three-dimensional inspection as it is, three-dimensional inspection is performed with one imaging scan for the inspection object. Thus, the image for the two-dimensional inspection and the image for the two-dimensional inspection can be taken simultaneously. Until now, the two operations of the three-dimensional inspection and the two-dimensional inspection which have been performed on one substrate are performed once, and the time required for the inspection is remarkably shortened. In addition, since only one optical system is required for two-dimensional inspection and two-dimensional inspection, it greatly contributes to cost reduction.
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below do not limit the invention according to the claims, and all the combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. Absent.
図1は、本発明の一実施の形態に係る印刷半田検査装置の全体構成を示す斜視図である。この印刷半田検査装置1は、検査対象基板100に印刷されているクリーム半田(以下、印刷半田という)の2次元測定及び3次元測定を行って該印刷半田を検査する機能を備えている。印刷半田検査装置1は、照明装置2、撮像装置3、制御装置4、テーブル5等を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a printed solder inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. The printed
照明装置2は、2つの3次元用ライン照明投光器10a,10b及び6つの2次元用ライン照明投光器20a,20b,30a,30b,40a,40bを備えている。撮像装置3は、白黒画像を撮像するカメラ50とレンズ60を備えている。カメラ50は、CMOSセンサの撮像素子51を備えている。制御装置4は、画像処理制御部70を備えている。画像処理制御部70は、3次元用ライン照明投光器10a用の3次元撮像領域用画像メモリ71a、3次元用ライン照明投光器10b用の3次元撮像領域用画像メモリ71b、2次元用ライン照明投光器20a,20b用の2次元撮像領域用画像メモリ72、2次元用ライン照明投光器30a,30b用の2次元撮像領域用画像メモリ73、2次元用ライン照明投光器40a,40b用の2次元撮像領域用画像メモリ74を備えている。テーブル5は、X軸テーブル80、X軸用モータ81、Y軸テーブル82、Y軸用モータ83を備えている。
The
2次元用ライン照明投光器20a,20bは、カメラ50とレンズ60により構成される光学系を挟むような形で配置され、2次元用ライン照明投光器20aの2次元用ライン照明光21aと2次元用ライン照明投光器20bの2次元用ライン照明光21bが、それぞれ上方向から斜め下方向に投光することで、基板100上に2次元用ライン照明光跡21が生じる。2次元用ライン照明投光器30a,30b及び2次元用ライン照明投光器40a,40bも同様に配置され投光することで、基板100上に2次元用ライン照明光跡31,41が生じる。
The two-dimensional
以上の2次元用ライン照明光跡21,31,41のライン幅(線幅)は、検査対象基板100が多少上下しても撮像したい線上を照明し続けることができるよう比較的大きなライン幅を持つ必要がある。検査対象基板100の許容上下幅によるが、具体的には1〜2mm程度のライン幅となるよう設定する。また、2次元用ライン照明投光器20a,20bには赤色系の光源を採用し、2次元用ライン照明投光器30a,30bには緑色系の光源を採用し、2次元用ライン照明投光器40a,40bには青色系の光源を採用する。
The line widths (line widths) of the above-described two-dimensional line illumination light traces 21, 31, 41 are relatively large so that the line to be imaged can be continuously illuminated even if the
3次元用ライン照明投光器10a,10bは、カメラ50とレンズ60により構成される光学系を挟むような形で配置され、それぞれが上方向から斜め下方向に投光することで、3次元用ライン照明光11a,11bが発生し、検査対象基板100上に3次元用ライン照明光跡12a,12bが生じる。
The three-dimensional
以上の3次元用ライン照明光跡12a,12bのライン幅(線幅)は、検査対象基板100の表面に形成された高さ100μm程度の印刷半田(図示せず)をμmオーダで測定する関係から、基板表面の凹凸によって生じる3次元用ライン照明光跡12a,12bの直線の変形度合いが測定しやすいよう比較的細いライン幅である0.1mm程度に設定される。また、3次元用ライン照明投光器10a,10bには、検査対象基板100の色相に応じて赤色系の光源、あるいは青色系・緑色系の光源を採用する。
The line widths (line widths) of the above three-dimensional line illumination light traces 12a and 12b are measured by measuring a printed solder (not shown) having a height of about 100 μm formed on the surface of the
検査対象基板100上に生じた2次元用ライン照明光跡21,31,41及び3次元用ライン照明光跡12a,12bを、レンズ60を通してカメラ50の撮像素子51上に投影する。撮像素子51は、図2に示すように、撮像領域を任意に設定することができ、2次元用ライン照明光跡21,31,41を撮像するための2次元用撮像領域53,54,55及び3次元用ライン照明光跡12a,12bを撮像するための3次元用撮像領域52a,52bの5つの領域が設定されている。2次元用撮像領域53,54,55は、その撮像幅が1画素であり、ラインセンサカメラと同等と見なすことができる。3次元用撮像領域52a,52bは、その撮像幅が最大測定高さを規定することになるので比較的大きな値が設定され、通常40〜50画素程度ある。
The two-dimensional line illumination light traces 21, 31, 41 and the three-dimensional line illumination light traces 12 a, 12 b generated on the
以上の光学系・照明系構成で、X軸モータ80を一定ピッチ動かしカメラ50で画像を撮像、さらにX軸モータ80を一定ピッチ動かしカメラ50で画像を撮像、という動作を繰り返していく。ここで、一定ピッチには、撮像素子51の1画素に投影される寸法と同じ数値を採用するのが一般的である。以上の動作の間、2次元用撮像領域53からのライン単位の出力を2次元撮像領域用画像メモリ72に蓄積していくことで面画像を得ることができる。同様に、2次元用撮像領域54のライン単位出力から2次元撮像領域用画像メモリ73の面画像が、2次元用撮像領域55のライン単位出力から2次元撮像領域用画像メモリ74の面画像が生成される。合わせて、3次元用撮像領域52aからの短冊形の面画像出力を3次元撮像領域用画像メモリ71aに、3次元用撮像領域52bからの短冊形の面画像出力を3次元撮像領域用画像メモリ71bに蓄積していく。
With the above-described optical system / illumination system configuration, the
2次元撮像領域用画像メモリ72の面画像は、比較的高い位置から赤色系の照明で撮像した画像になり、2次元撮像領域用画像メモリ73の面画像は、比較的高い位置から緑色系の照明で撮像した画像になり、2次元撮像領域用画像メモリ74の面画像は、比較的低い位置から青色系の照明で撮像した画像になる。2次元撮像領域用画像メモリ72の面画像は縁色系基板から金あるいは銅パッドを抽出するのに適した画像であり、2次元撮像領域用画像メモリ73の面画像は赤色〜榿色系基板から金あるいは銅パッドを抽出するのに適した画像であり、2次元撮像領域用画像メモリ74の面画像は金あるいは銅パッド上に印刷された印刷半田を抽出するのに適した画像である。これら3枚の面画像から2次元印刷半田検査を実施することができる。
The surface image of the
すなわち、特開2003−224353号公報に記載のように、表面色が赤茶色系の基板に緑色光を照射した場合、緑色光が補色となるとともに印刷半田の粒子によって緑色光が乱反射し、パッド以外の反射光が微量になる。よって、緑色光点灯時の明暗度が高い部分がパッド、明暗度が低い部分がパッド以外の基板表面となり、パッドを認識することができる。一方、印刷半田に青色光を低位置から照射した場合、印刷半田の粒子に乱反射されてその照射光の一部がカメラに入射するのに対し、印刷半田以外の部分は比較的鏡面のため、その照射光のほとんどは入射方向と正反対の方向に反射されカメラに入射しない。よって相対的に印刷半田が高輝度となり印刷半田を認識することができる。 That is, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-224353, when green light is irradiated onto a substrate whose surface color is reddish brown, the green light becomes a complementary color and the green light is irregularly reflected by the printed solder particles, The amount of reflected light other than is very small. Therefore, the portion having high brightness when green light is lit becomes the pad, and the portion having low brightness becomes the substrate surface other than the pad, so that the pad can be recognized. On the other hand, when the printed solder is irradiated with blue light from a low position, it is irregularly reflected by the particles of the printed solder and a part of the irradiated light is incident on the camera, whereas the parts other than the printed solder are relatively mirror surfaces. Most of the irradiated light is reflected in the direction opposite to the incident direction and does not enter the camera. Accordingly, the printed solder has a relatively high brightness, and the printed solder can be recognized.
また、短冊形面画像が多数集積した3次元撮像領域用画像メモリ71a,71bから、測定対象面の凹凸状態を再現することができ、よって3次元印刷半田検査を実施することができる。
Further, the uneven state of the measurement target surface can be reproduced from the
すなわち、特開2005−207918号公報に記載のように、印刷半田上の3次元用ライン照明光跡12a,12bと検査対象基板100上の3次元用ライン照明光跡12a,12bは、印刷半田の高さ分だけ位置がずれたように撮像される。3次元用ライン照明光11a,11bの検査対象基板100の上面からの取り付け角度をθとすると、印刷半田のずれ量にtanθを掛けることで印刷半田の高さを測定することができる。さらに、3次元用ライン照明光跡12a,12bの長さ方向に直交する方向も同様に求めることで、印刷半田の体積を測定することができる。
That is, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-207918, the three-dimensional line illumination light traces 12a and 12b on the printed solder and the three-dimensional line illumination light traces 12a and 12b on the
以上のように、カメラ50とレンズ60という光学系に2次元検査用と3次元検査用の区別はなく、またX軸モータ80を一定ピッチ動かしカメラ50で画像を撮像、という動作を繰り返す撮像走査を1回実施するだけで2次元画像と3次元画像の採取、及び2次元検査と3次元検査の実施が可能となり、印刷半田検査装置1の構造面および動作面で2次元検査と3次元検査が完全に融合する。
As described above, there is no distinction between the two-dimensional inspection and the three-dimensional inspection in the optical system of the
このように採取された2次元画像と3次元画像を、従来の慣習に則って個別に表示する必要はない。むしろ、図3に示す印刷半田110の形状を測定するにあたって、2次元検査と呼ばれる技術では底部面積111が測定でき、3次元検査と呼ばれる技術では断面積112、突起面積113、平均高さ114、ピーク高さ115、体積116などその他の項目が測定できると考えるべきである。従って、検査結果の表示においても、図3のごとく、すべての測定結果を含む形で図示すべきであり、これによって検査結果表示面でも2次元検査と3次元検査が完全に融合し、より正確に印刷半田110の測定結果を伝えることができる印刷半田検査装置1となる。
There is no need to individually display the two-dimensional image and the three-dimensional image collected in this manner in accordance with conventional practice. Rather, in measuring the shape of the printed
図示していないが、画像処理制御部70には印刷半田検査装置1の操作に関わる各種情報や、検査結果を表示するための表示装置が設置されており、その表示装置に印刷半田110の形状表示を含めた検査結果を表示する。印刷半田110の形状表示にあたっては、図3のごとくある視点から観察した3次元像として表示するとともに、この視点は任意の位置に設定することを可能とする。この視点を印刷半田110の真上に設定すれば、2次元画像と等価の表示も得ることができる。このように、2次元で測定できる項目と3次元で測定できる項目を一体表示することで、より正確に印刷半田110の形状を表現することができ、さらに、表示の視点を変えることで、測定項目それぞれの結果を観察することも可能となる。よって、同一の検査対象基板100に対して2次元検査と3次元検査の両方を実施する印刷半田110の検査を低コストかつ効率的に実施することができる。
Although not shown, the image
ここで、3次元用ライン照明投光器10aと3次元用ライン照明投光器l0bが、カメラ50とレンズ60により構成される光学系を挟むような形で配置され、それぞれが上方向から斜め下方向に投光することで3次元用ライン照明光11aと3次元用ライン照明光11bが発生し、検査対象基板100上に3次元用ライン照明光跡12aと3次元用ライン照明光跡12bが生じる。このように2つの3次元用ライン投光器10a,10bを用意するのは、一方のライン投光器だけでは測定死角が発生するためであり、その測定死角を問題にしないのであれば一方のライン投光器だけでも3次元測定を行うことができる。そこで、以下、3次元用ライン照明光跡12aを使って3次元測定する方法について説明する。
Here, the three-dimensional
3次元用ライン照明光跡12aは、検査対象基板100が完全な平面であれば完全な直線になる。しかし、検査対象基板100には印刷半田110が多数存在するので、図4に示すように、3次元用ライン照明光跡12aが印刷半田110上に生じた場合の3次元用ライン照明光跡12a2と、検査対象基板100表面上に生じた場合の3次元用ライン照明光跡12a1とではその発生位置が異なり、3次元用ライン照明光跡12aは直線ではなく凹凸状態となる。図4における3次元用ライン照明光跡12a2と3次元用ライン照明光跡12a1の発生位置の差hが印刷半田110の高さに対応するものであり、差hを測定し適切な幾何学計算を施せば印刷半田110のライン照明光跡における高さが測定できる。
The three-dimensional line
このように印刷半田110の高さ測定には、印刷半田110上に生じた3次元用ライン照明光跡12a2だけではなく、検査対象基板100表面上に生じた3次元用ライン照明光跡12a1も検出しなければならない。3次元用ライン照明光跡12a2は印刷半田110上に生じるものである。印刷半田110は比較的反射率が高く、かつ灰色系の物質なので、3次元用ライン照明光跡12a2は、3次元用ライン照明光11aの光源色にさほど影響されることなく明確に生じる。対して3次元用ライン照明光跡12a1は検査対象基板100表面上に生じるものである。検査対象基板100表面は、金・銅パッド、基板レジストに大別することができ、金・銅パッドは印刷半田110で覆い隠されるので、検査対象基板100表面とは事実上レジスト上面となる。その基板レジストは緑色の場合がほとんどであるが、フレキシブル基板などでは橙色の場合もある。
As described above, not only the three-dimensional line illumination light trace 12a2 generated on the
そこで、3次元用ライン照明投光器10aには緑色系の光源を採用し、3次元用ライン照明投光器11bには赤色系の光源を採用する。測定対象と同系色の光源を使うことで、測定対象をより明るく撮像できるので、緑色系の検査対象基板100の場合には緑色系光源の3次元用ライン照明投光器10aによって検査対象基板100面を検出し、橙色系の検査対象基板100の場合には赤色系光源の3次元用ライン照明投光器llbによって検査対象基板100面を検出するよう処理する。これにより確実に検査対象基板100面を検出でき、検査時間の短縮と検査精度の向上に繋げることができる。また、印刷半田110は灰色と色相的にはニュートラルなので、どちらの光源を使ってもその検出で問題が生じることはない。
Therefore, a green light source is adopted for the three-dimensional
スリット光を照射する方式の3次元印刷半田検査装置の場合、コスト面で赤色系光源を使うのが一般的であり、その補色となる緑色系基板の基板表面を検出する場合、露光時間を長くしなければならないなどの問題を抱えていたが、本実施形態では緑色系光源を搭載することで解決することができる。 In the case of a three-dimensional printed solder inspection apparatus that irradiates slit light, it is common to use a red light source in terms of cost. When detecting the substrate surface of a green substrate that is a complementary color, the exposure time is increased. However, this embodiment can be solved by mounting a green light source.
また、2次元用ライン照明光21a,21bには赤色系の光源を採用し、2次元用ライン照明光31a,31bには緑色系の光源を採用し、2次元用ライン照明光41a,41bには青色系の光源を採用した場合、照明の照射角度は異なるものの、同一対象に対してRGBそれぞれの要素で画像を採取していることと等価である。従って、真っ白な測定対象を使って、事前にRGB間の強度をキャリブレーションしておき、これら3つの画像を加算することでカラー画像を得ることが可能となる。2次元検査装置にはカラー表示機は少なくないものの、3次元検査装置ではその測定原理上からカラー表示機能を有しているものはごく少数であった。今回の2次元3次元同時撮像技術とRBG合成によるカラー表示技術を併用すれば、3次元測定機能をもつ検査装置でありながらカラー表示が可能となり、ユーザの利便性が大きく向上することとなる。
A red light source is used for the two-dimensional
また、2次元撮像領域53に赤フィルター、2次元撮像領域54に緑フィルター、2次元撮像領域55に青フィルターを設置することで、2次元用ライン照明光21a,21b,31a,31b,41a,41bの全ての照明光源に白色光源を採用してもよい。これにより、照明の照射角度は異なるものの、同一対象に対してRGBそれぞれの要素で画像を採取していることと等価であり、従って、真っ白な測定対象を使って、事前にRGB間の強度をキャリブレーションしておき、これら3つの画像を加算することでカラー画像を得ることが可能となる。
Further, by installing a red filter in the two-
尚、本実施形態の印刷半田検査装置1では、すべてのライン照明光について点光源のイメージで図示したが、点光源かライン状の光源かは本発面の本質に全く影響を与えない。また、2次元用ライン照明光跡21,31,41、3次元用ライン照明光跡12a,12bは、図1のごとくの配列で図示したが、この配列に限定されるものではなく任意の配置が可能である。また、ライン照明光跡を5本としているが、2次元用ライン照明光跡が1本、3次元用ライン照明光跡が1本あれば、本発明の本質である2次元撮像と3次元撮像を1動作で行うことで実現できるので、それぞれが1本以上あれば、その本数は任意である。また、上記と同様、撮像素子51に設定される撮像領域も5個に限定されるものではない。また、2次元用撮像領域の幅を1画素としたが、これは撮像間の移動ピッチをどのように設定するかとも関係しており、1画素に限定されるものではなく2画素あるいはそれ以上でもよい。
In the printed
1 印刷半田検査装置、2 照明装置、3 撮像装置、4 制御装置、5 テーブル、10a,10b 3次元用ライン照明投光器、20a,20b,30a,30b,40a,40b 2次元用ライン照明投光器、21a,21b,31a,31b,41a,41b 2次元用ライン照明光、21,31,41 2次元用ライン照明光跡、11a,11b 3次元用ライン照明光、12a,12b 3次元用ライン照明光跡、50 カメラ、60 レンズ、70 画像処理制御部、71a,71b 3次元撮像領域用画像メモリ、72,73,74 2次元撮像領域用画像メモリ、80 X軸テーブル、81 X軸用モータ、82 Y軸テーブル、83 Y軸用モータ、100 検査対象基板、110 印刷半田
DESCRIPTION OF
Claims (7)
撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the inspection object by illuminating and imaging the inspection object,
Multiple imaging areas are provided on the imaging device, and multiple types of images can be acquired by configuring each imaging area so that the illumination range for each imaging area does not interfere with the illumination range for other imaging areas. An appearance inspection apparatus characterized by
撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴とする印刷半田検査装置。 A printed solder inspection apparatus that illuminates and images a substrate and inspects the solder printed on the substrate,
Multiple imaging areas are provided on the image sensor, and multiple types of images can be acquired by configuring each imaging area so that the illumination range for each imaging area does not interfere with the other imaging areas. Printed solder inspection device characterized by
撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成し、さらに搭載する照明に少なくとも赤、青、緑を1つずつ含むことにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the inspection object by illuminating and imaging the inspection object,
A plurality of imaging areas are provided on the imaging device, and the illumination ranges for the respective imaging areas are configured not to interfere with the illumination ranges for the other imaging areas. An appearance inspection apparatus characterized in that a plurality of types of image collection and color display are made possible by including one by one.
撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、その1つには赤フィルター、別の1つには青フィルター、さらに別の1つには緑フィルターを搭載し、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the inspection object by illuminating and imaging the inspection object,
A plurality of imaging areas are provided on the imaging device, one of which is equipped with a red filter, the other is equipped with a blue filter, and the other is equipped with a green filter. And an illumination range for other imaging areas are configured so as not to interfere with each other, whereby a plurality of types of image collection and color display can be performed.
前記基板の基板色に対応した複数色の3次元測定用照明光源を搭載することを特徴とする印刷半田検査装置。 A printed solder inspection apparatus that performs three-dimensional measurement by irradiating a substrate with slit light or spot light of high-speed scanning,
A printed solder inspection apparatus comprising a plurality of three-dimensional measurement illumination light sources corresponding to the substrate colors of the substrate.
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