JP2014228412A - ワークの検査装置及びワークの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント基板の搬送状態を正確に検出する。【解決手段】基板検査装置１の搬送装置３は、一対の無端ベルト１０でプリント基板Ｗを搬送する。プリント基板Ｗの搬送経路には、搬送位置検出センサ２２が設けられており、搬送位置検出センサ２２がプリント基板Ｗの到来を検出したら、その位置の画像を取得する。画像中にプリント基板Ｗが写っていれば、搬送装置３が正常に動作していると判定し、プリント基板Ｗの検査を実行する。一方、画像中にプリント基板Ｗが写っていなければ、搬送装置３の異常を通知する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの検査装置及びワークの検査方法に関する。

プリント基板の検査装置では、搬送ベルトを用いてプリント基板を所定の検査位置に搬送し、部品が正しい位置に実装されているか検査している。
ここで、プリント基板を搬送する搬送ベルトに異常が生じると、プリント基板を正しい位置に搬送できなくなる。搬送ベルトの異常とは、例えば、ベルト表面の磨耗による摩擦係数の低下や、搬送ベルトの切断がある。例えば、搬送ベルトの摩擦係数が低下した場合、プリント基板は搬送中にスリップして、所定の検査位置に到達しなくなったり、到達に要する時間が長くなったりする。また、搬送ベルトが切断すると、プリント基板が検査位置に到達しなくなる。

このような搬送ベルトの異常を検出するために、従来のプリント基板の検査装置では、走行経路の所定の位置に透過型光センサを配置し、プリント基板が通過するときにのみ透過型光センサの発光素子−受光素子間の光路を遮断するように構成している。即ち、プリント基板が一定の時間内に透過型光センサの光路を遮断しなかった場合には、搬送ベルトに異常が発生したと判断する。

特開平０７−２０６２２１号公報

しかしながら、搬送ベルトにささくれが生じたり、搬送ベルト上に異物が載っていたりしたときには、ささくれや異物が透過型光センサの光路を遮断することがある。この場合、検査装置は、誤ってプリント基板が到来したと判断してしまうことがあった。また、このように、搬送ベルトに異常が生じていたにも係らず、ささくれ等をプリント基板と識別してしまうと、搬送ベルトの異常を速やかに検出することが困難になる。
このことから、プリント基板の搬送状態を正確に検出することが望まれていた。

実施形態の一観点によれば、表面検査を行うワークを乗せる環状のベルトを有し、前記ベルトを回転させることで前記ワークを搬送する搬送装置と、前記ベルトを挟んで配置される発光素子と受光素子を有し、前記発光素子から出力した光を前記搬送装置で搬送される前記ワークが遮ったときに前記受光素子で受光する光量の変化から前記ワークの到来を検出する位置検出センサと、前記搬送装置によって検査位置に搬入された前記ワークの表面を撮像可能な撮像装置と、前記位置検出センサの発光素子から出力された光を受光する受光素子の受光量が所定値以下になったときに、前記光路を含む画像を取得し、前記画像中の前記ワークが撮影されていない場合に、前記搬送装置が故障であると判定し、前記画像中の前記ワークが撮影されていた場合には、前記撮像装置に対して前記ワークの表面画像の取得を指令する制御装置と、を含むことを特徴とするワークの検査装置が提供される。

また、実施形態の別の観点によれば、表面検査を行うワークを環状のベルトを回転させることによって搬送し、前記ワークの前記検査位置の手前に配置された位置検出センサの光路が遮られたときに、前記光路と前記ベルトを含む画像を取得し、前記画像から前記ワークの有無を調べ、前記画像中に前記ワークが含まれていない場合に、搬送装置のエラーと判定し、前記画像中に前記ワークが含まれていた場合に、撮像装置で前記ワークの表面を撮影し、表面検査用のデータを取得することを特徴とするワークの検査方法が提供される。

基板の位置を検出する位置検出センサが反応したときに、基板の搬送状態を確認することが可能になる。搬送装置の不良などを早期に発見することが可能になる。

図１は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置の概略構成の一例を示す側部断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置の概略構成の一例を示し、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置の制御系統を説明するブロック図の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置におけるワークの搬入工程の処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置におけるワークの搬入工程において端面撮像位置で取得される画像の一例を示し、（ａ）は正常時の画像を、（ｂ）は異常時の画像をそれぞれ示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るワークの検査装置におけるワークの搬入工程の一例を示すタイミングチャートである。

発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。

図１の側部断面図と、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である図２とに示すように、搬送検査機能を有するワークの検査装置である基板検査装置１は、床面などに設置される本体部２を有し、本体部２にベルト式の搬送装置３が接続されている。搬送装置３は、一端が本体部２から側方に突出しており、他端が本体部２に形成された開口部２Ａから本体部２内に引き込まれている。さらに、搬送装置３は、２本の無端ベルト１０が平行に配置されている。各無端ベルト１０は、複数の駆動ローラ１１に掛け回されている。検査対象物となるワークであるプリント基板Ｗは、一対の無端ベルト１０によって形成される搬送路上を搬送される。

また、本体部２内には、開口部２Ａ側から所定の間隔で搬送位置検出センサ２１，２２，２３が配置されている。第１の搬送位置検出センサ２１は、開口部２Ａの近傍に配置されており、プリント基板Ｗが本体部２内に搬入されたことを検出するために使用される。第２の搬送位置検出センサ２２は、本体部２の中間寄りで、プリント基板Ｗの検査位置Ｐ１の手前に配置されており、プリント基板Ｗが検査位置Ｐ１に近づいたことを検出するために使用される。第３の搬送位置検出センサ２３は、本体部２の奥側で、プリント基板Ｗが検査位置Ｐ１に到達したことを検出可能な位置に配置されている。

ここで、各搬送位置検出センサ２１〜２３は、発光素子２４と受光素子２５とを、一対の無端ベルト１０を挟むように１つずつ有する。発光素子２４は、所定波長の光を水平に、かつ光軸が搬送装置３によるプリント基板Ｗの搬送方向Ｘと直交する方向に出力するように構成されている。この光は、無端ベルト１０の上面の高さから、無端ベルト１０の上に載せられたプリント基板Ｗの上端までの高さまでの間を通り、反対側に配置されている受光素子２５に入射する。受光素子２５は、対応する発光素子２４からの光を受光可能に配置されている。

このような搬送位置検出センサ２１〜２３では、例えば、プリント基板Ｗが、図２に仮想線に示す搬送位置検出センサ２１〜２３の光路を遮ったときには、該当する搬送位置検出センサ２１〜２３の受光素子２５の受光量が下がり、出力信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切換えられる。即ち、この検査装置１は、３つの搬送位置検出センサ２１〜２３によってプリント基板Ｗの位置を検出する位置検出ポイントが３つ設けられている。なお、受光素子２５の出力信号は、光路が遮られていないときに、Ｈｉｇｈレベルの信号を出力し、光路が遮られたときにＬｏｗレベルの信号を出力しても良い。

また、本体部２の上部には、撮像装置３１が機構部３２を介して移動可能に支持されている。撮像装置３１は、例えば、レンズ及びＣＣＤを含む撮像部３３と、プリント基板Ｗを照明する照明部３４とを有し、プリント基板Ｗの表面や、プリント基板Ｗに実装された電子部品を撮像及び照明可能に構成されている。また、機構部３２は、搬送方向に直交するＹ方向に延びる一対のレール４１と、レール４１上に掛け渡され、レール４１に沿ってＹ方向に移動するスライダ４２を有する。さらに、スライダ４２の下面には、一対のレール４５がプリント基板Ｗの搬送方向Ｘに平行に敷設されている。レール４５には、スライダ４７が取り付けられている。スライダ４７は、レール４５に沿ってＸ方向に移動可能になっており、スライダ４７の下面に撮像装置３１が固定されている。なお、機構部３２は、図１及び図２に例示した構成に限定されない。

次に、図３を参照して、基板検査装置１のブロック図について説明する。
基板検査装置１は、全体の制御を行う制御装置５０を有する。制御装置５０は、作業者の操作を受け付ける操作装置５１と、主に駆動機構を制御する駆動制御部５２とを有する。なお、操作装置５１と駆動制御部５２は、一体に構成された装置でも良い。

操作装置５１は、例えば、パーソナルコンピュータが用いられ、作業者の操作を受け付ける入力部や、データなどを出力する出力部を有する。また、操作装置５１がパーソナルコンピュータである場合には、撮像装置３１と通信を行うためのカメラボードが搭載される。

操作装置５１には、撮像装置３１の撮像部３３及び照明部３４と、駆動制御部５２とが通信可能に接続されている。駆動制御部５２は、Ｘ軸モータ６１と、Ｙ軸モータ６２と、Ｗ軸モータ６３と、Ｖ軸モータ６４と、操作パネルスイッチ（ＳＷ）６５と、搬送位置検出センサ２１〜２３に接続されている。
ここで、Ｘ軸モータ６１は、図１のスライダ４２をＸ方向に移動させる駆動装置である。Ｙ軸モータ６２は、スライダ４７をＹ方向に移動させる駆動装置である。Ｗ軸モータ６３は、プリント基板Ｗの幅に応じて無端ベルト１０の配置間隔を調整する。Ｖ軸モータ６４は、駆動ローラ１１を回転駆動させる。操作パネルスイッチ６５は、基板検査装置１を操作するための各種のスイッチである。

次に、基板検査装置１の作用について説明する。
まず、図４のフローチャートを参照して、プリント基板Ｗの搬入工程について説明する。プリント基板Ｗの試験は、例えば、作業者が、操作パネルスイッチ６５を操作することによって開始される。ステップＳ１０１では、駆動制御部５２が機構部３２のＸ軸モータ６１及びＹ軸モータ６２を駆動させてスライダ４２，４７をＸＹ方向に移動させ、撮像装置３１を第２の搬送位置検出センサ２２の真上のプリント基板Ｗの端面撮像位置Ｐ２（図２参照）に移動させる。この後、ステップＳ１０２で、駆動制御部５２が駆動指令をＶ軸モータ６４に出力して回転させ、一対の無端ベルト１０を駆動させる。無端ベルト１０の駆動方向は、本体部２の外に載置されたプリント基板Ｗを本体部２内に引き込む方向である。

この状態で、ステップＳ１０３に示すように、駆動制御部５２は、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになるまで待機する。なお、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになる前に、第１の搬送位置検出センサ２２がＨｉｇｈになる。これは、第１の搬送位置検出センサ２２は、プリント基板Ｗが搬入される開口部２Ａ近傍に配置されているので、第２の搬送位置検出センサ２２より先にプリント基板Ｗが通過するためである。

そして、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになったら、ステップＳ１０４に進み、駆動制御部５２が、操作装置５１を経由し、端面撮像位置Ｐ２に待機している撮像装置３１に対して撮像トリガー信号を出力する。これによって、撮像装置３１が端面撮像位置Ｐ２の画像の取得を開始する。第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになるとは、発光素子２４から出力された光を受光素子２５が受光する光量が予め定められた所定値以下になったことに相当する。画像のデータは、撮像部３３から操作装置５１に入力される。ここで、ステップＳ１０５に示すように、操作装置５１は、撮像装置３１から画像データが入力されるまで処理を待機する。そして、画像データが入力されたら、ステップＳ１０６に進み、操作装置５１が、撮像装置３１で取得した画像データを解析する。

次に、操作装置５１は、画像中にプリント基板Ｗが含まれているか調べる。そして、ステップＳ１０７に示すように、画像中にプリント基板Ｗが撮像されていれば、ステップＳ１０８に進み、プリント基板Ｗの搬入が終了した後、搬送装置３の無端ベルト１０を停止させる。より詳細には、駆動制御部５２は、第３の搬送位置検出センサ２３の出力信号がＨｉｇｈになったら、プリント基板Ｗが検査位置Ｐ１に搬送し終えたとし、Ｖ軸モータ６４を停止させる。この後、ステップＳ１０９で、駆動制御部５２は、操作装置５１に対して正常通知を出力し、プリント基板Ｗの搬入工程を終了する。

一方、ステップＳ１０７で、撮像装置３１が端面撮像位置Ｐ２で撮影した画像中にプリント基板Ｗが撮像されていなければ、ステップＳ１１０に進む。この場合には、搬送装置３がプリント基板Ｗを正常に搬送していないと判断し、ステップＳ１１０で、無端ベルト１０を停止させた後、ステップＳ１１１で、駆動制御部５２から操作装置５１に対して異常通知（エラー通知）を行う。

ここで、図５を参照して撮像装置３１が端面撮影位置で取得する画像の一例について説明する。図５（ａ）は、正常時の画像を示す。画像７１には、無端ベルト１０と、無端ベルト１０に載せられて搬送されているプリント基板Ｗの端部とが含まれる。この場合は、端面撮像位置Ｐ２にプリント基板Ｗが搬送されているので、搬送装置３は正常状態であると判断される。
一方、図５（ｂ）は、異常時の画像が示されている。画像７２には、無端ベルト１０が含まれるが、プリント基板Ｗは撮像されていない。これは、無端ベルト１０のささくれなどによって、プリント基板Ｗが端面撮像位置Ｐ２に到達していないにも係らず、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈレベルになったためである。このように、プリント基板Ｗが撮像されていない場合には、搬送装置３の異常と判断する。

また、図６にプリント基板Ｗの搬入工程時における制御のタイミングチャートを示す。横軸は、時間の経過を示し、縦軸は上から順番に、プリント基板Ｗの通過タイミングと、搬送位置検出センサの出力信号と、撮像タイミングと、異常の判定を示す。なお、プリント基板Ｗの通過タイミングは、実際にプリント基板Ｗが通過したタイミングをＯＮ−ＯＦＦ表示で模式的に表したものであり、ＯＦＦからＯＮに切り替わるときにプリント基板Ｗが端面撮像位置Ｐ２を通過したことを表す。

図６（ａ）は、正常時のタイミングチャートを示す。即ち、時間ｔ１で、プリント基板Ｗが位置検出ポイントを通過するのと同時に、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになる。さらに、これと同時に、撮像装置３１に出力される撮像トリガーがＨｉｇｈに切り替わる。これによって、画像が取得される。この場合には、例えば、図５（ａ）の画像７１のように、画像中にプリント基板Ｗの端部が撮影される。これは、このケースでは、プリント基板Ｗが無端ベルト１０上の搬送路を移動し、第２の搬送位置検出センサ２２の光路を遮ったことによって、撮像トリガーが出力されたためである。これによって、時間ｔ２に、判定結果として、正常であることを示す信号が出力される。そして、判定結果に基づいて、プリント基板Ｗの検査が開始される。

一方、図６（ｂ）は、異常時のタイミングチャートを示す。即ち、時間ｔ１１で、第２の搬送位置検出センサ２２の出力信号がＨｉｇｈになると共に、撮像装置３１に出力される撮像トリガーがＨｉｇｈに切り替わる。これによって、画像が取得される。ここで、このケースでは、プリント基板Ｗの通過タイミングはＯＦＦのままである。即ち、プリント基板Ｗは端面撮像位置Ｐ２に到達しておらず、第２の搬送位置検出センサ２２の光路が、プリント基板Ｗ以外の理由によって遮られたことにより、撮像トリガーが出力されている。従って、このケースでは、例えば、図５（ｂ）の画像７２に示すように、画像中にはプリント基板Ｗが撮影されない。この結果、時間ｔ１２に、判定結果として、異常であることを示す信号が出力される。

次に、図４のステップＳ１０９でプリント基板Ｗの搬送工程が正常に終了した後に実施されるプリント基板Ｗの検査工程の概略について説明する。
プリント基板Ｗの検査時には、駆動制御部５２が、撮像装置３１を移動させ、検査位置Ｐ１におけるプリント基板Ｗ上の予め定められた箇所の画像を取得する。例えば、本来であれば実装されているべき部品が実装されていなかった場合には、操作装置５１の画像処理によって部品がないことが判明するので、プリント基板Ｗに欠陥が存在すると判断する。また、操作装置５１の画像処理によって、実装されている部品の位置がずれていると判断された場合は、部品の電気的な接触が不十分であるなどして不良の原因になる可能性があるので、プリント基板Ｗが欠陥を有すると判断する。

以上、説明したように、基板検査装置１は、プリント基板Ｗの位置を検出する搬送位置検出センサ２２が反応したときに、撮像装置３１でプリント基板Ｗの端部を撮影可能な位置で画像取得するような搬送装置３の異常検出機能を有するように構成した。搬送装置３が正しく動作していた場合には、画像中にプリント基板Ｗの端部が写る。一方、搬送装置３に異常が発生した場合には、画像中にプリント基板Ｗの端部が写らない。このために、画像を解析することによって、搬送装置３の不良を早期に発見することが可能になる。

この基板検査装置１では、プリント基板Ｗが大きい開口部を有するなどし、搬送位置検出センサ２１〜２３から出力する光の一部がプリント基板Ｗを透過して、出力信号がＨｉｇｈになってしまうような場合でも、プリント基板Ｗの位置を確実に確認できる。

なお、検査対象物は、部品を実装したプリント基板に限定されない。その他の基板や、部品を搭載した電気電子機器でも良い。

ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。

１ 基板検査装置（ワークの検査装置）
３ 搬送装置
１０ 無端ベルト
２１ 第１の搬送位置検出センサ
２２ 第２の搬送位置検出センサ
２３ 第３の搬送位置検出センサ
２４ 発光素子
２５ 受光素子
３１ 撮像装置
５０ 制御装置
７１，７２ 画像
Ｐ１ 検査位置
Ｗ プリント基板（ワーク）

Claims (5)

1. 表面検査を行うワークを乗せる環状のベルトを有し、前記ベルトを回転させることで前記ワークを搬送する搬送装置と、
   前記ベルトを挟んで配置される発光素子と受光素子を有し、前記発光素子から出力した光を前記搬送装置で搬送される前記ワークが遮ったときに前記受光素子で受光する光量の変化から前記ワークの到来を検出する位置検出センサと、
   前記搬送装置によって検査位置に搬入された前記ワークの表面を撮像可能な撮像装置と、
   前記位置検出センサの発光素子から出力された光を受光する受光素子の受光量が所定値以下になったときに、前記光路を含む画像を取得し、前記画像中の前記ワークが撮影されていない場合に、前記搬送装置が故障であると判定し、前記画像中の前記ワークが撮影されていた場合には、前記撮像装置に対して前記ワークの表面画像の取得を指令する制御装置と、
   を含むことを特徴とするワークの検査装置。
2. 前記位置検出センサは、前記ワークの搬送方向において検査位置の手前に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のワークの検査装置。
3. 前記撮像装置で前記画像を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワークの検査装置。
4. 表面検査を行うワークを環状のベルトを回転させることによって搬送し、
   前記ワークの前記検査位置の手前に配置された位置検出センサの光路が遮られたときに、前記光路と前記ベルトを含む画像を取得し、
   前記画像から前記ワークの有無を調べ、前記画像中に前記ワークが含まれていない場合に、搬送装置のエラーと判定し、
   前記画像中に前記ワークが含まれていた場合に、撮像装置で前記ワークの表面を撮影し、表面検査用のデータを取得することを特徴とするワークの検査方法。
5. 前記撮像装置は、前記位置検出センサの近傍で前記画像を取得した後、検査位置に搬送された前記ワークの上方に移動し、表面検査用のデータを取得することを特徴とする請求項４に記載のワークの検査方法。

Images