JP2014526706A - 非接触式部品検査装置及び部品検査方法 - Google Patents

Abstract

本発明の非接触式部品検査装置は、部品組み立ての過程において、組み立て又は実装された検査対象物をカメラで撮影した後、撮影された映像を予め、入力された対象映像と比較し、検査対象物の良好又は不良を判別するためのビジョン検査装置として、検査対象物を搭載し、検査対象物を検査位置に固定又は移送されるステージ部、少なくとも４種以上の相違する波長範囲の複数の可視光を検視対象物に照射するカラー照明部、カラー照明部の上部に位置し、白色光を検査対象物に白色光を照射する第１白色照明部、及びカラー照明部の下部に位置し、色光を検査対象物に白色光を照射する第２白色照明部を含む照明部、照明部の上部に位置し、検査対象物を撮影するカメラ、カメラで撮影された映像を検査して検査対象物の良好又は不良を判別するビジョン処理部、及び、ステージ部とカメラ部を制御するモーションコントローラを含む制御部、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品検査装置及び部品検査方法に係り、より詳細には、検査対象物の半田付け部位、及び検査対象に対して正確な映像情報を獲得できる非接触式部品検査装置及び部品検査方法に関する。

一般的に、印刷回路基板などに表面実装部品を組み立てる表面実装技術は、表面実装部品を小型化及び直接実装する技術と、このような表面実装部品を精密に組み立てるための精密組み立て装備の開発、及び各種組立て装備を運用する技術を含む。
ここで、表面実装ラインは、表面実装機、及び部品検査装置のような装備で構成される。表面実装機は、表面実装部品を印刷回路基板上に、実装する装備として、ｔａｐｅ，ｓｔｉｃｋ，ｔｒａｙの形で供給される各種表面実装部品を部品供給機（Ｆｅｅｄｅｒ）から供給し、印刷回路基板上の実装位置に載せる作業を行う。
そして、部品検査装置は、表面実装部品の半田付け工程の完了前又は完了後に、表面実装部品の実装状態を検査し、検査結果に応じて、次の工程に印刷回路基板を移送する。

この時、既存の部品検査装置は、コンベヤーを通して、半田付けが完了された印刷回路基板が水平移動されると、位置調節装置で初期位置を調節し、調節が完了された後、照明等を印刷回路基板に照射すると、カメラが各表面実装部品の半田付け部位を撮影する。
この後、部品検査装置は、半田付け部位の実装状態をモニターで出力し、演算することによって、装置の良好／不良を検査し、あるいは表面実装部品の実装有／無を検査する。
従来の技術の応じた回路基板の部品状態を検査する部品検査装置は、韓国公開特許公報１９９０−００８６２９７に開示されている。

本発明の目的は、検査対象物の半田付け領域の良否をより正確に判別でき、検査対象物の固有の色相及び文字部を正確に認識できる非接触式部品検査装置、及び部品検査方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、既存の部品検査装置に備えられる半鏡面反射を省略することによって、製作費用を節減し、照明の光量を高めた非接触式部品検査装置を提供することにある。

本発明の非接触式部品検査装置は、部品組立て過程において、組み立て又は実装された検査対象物をカメラで撮影した後、撮影された映像を予め入力された映像と比較して、検査対象物の良好又は不良を判別するためのビジョン検査装置として、検査対象物を搭載し、検査対象物を検査位置に固定又は移送させるステージ部、少なくとも４種以上の相違する波長範囲の複数の可視光を検査対象物に照射するカラー照明部と、カラー照明部の上部に位置し、白色光を検査対象物に照射する第１白色照明部と、カラー照明部の下部に位置し、白色光を検査対象物に白色光を照射する第２白色照明部とを含む照明部、照明部の上部に位置し、検査対象物を撮影するカメラ、カメラで撮影された映像を検査して検査対象物の良好又は不良を判別するビジョン処理部、及び、ステージ部とカメラ部を制御するモーションコントローラを含む制御部、を含むことを特徴とする。

第１白色照明部が検査対象物に照射する白色光の光軸は、カメラの光軸と平行にできる。
第２白色照明部が照射する白色光は、検査対象物に対して、平面から４５℃以下の範囲で照射することができる。
カラー照明部は、少なくとも４種類以上の相違する波長領域の可視光を放出することができる。

カラー照明部は、赤色（ｒｅｄ）照明、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）照明、緑色（ｇｒｅｅｎ）照明、青色（ｂｌｕｅ）照明及び、紫色（ｖｉｏｌｅｔ）照明を含むことができる。
カラー照明部は、それぞれ位置に高さの差を有し、相違する照明角を有することができる。

本発明による非接触式部品検査方法は、部品組立て過程において、組み立て又は実装された検査対象物をカメラで撮影した後、撮影された映像を予め入力された映像と比較して、検査対象物の良好又は不良を判別するための検査方法として、少なくとも４種類以上の相違する波長を有する複数の可視光、複数の可視光上部に位置した第１白色光、及び複数の可視光下部に位置した第２白色光を検査物に照射する過程、カメラで検査対象物を撮影する過程、撮影された検査対象物の映像から検査対象物の部分映像を抽出する過程、抽出された検査対象物の部分映像から検査対象物のカラーベクトル値を算出する過程、及び、算出されたカラーベクトル値予め入力された正常状態のカラーベクトル値と比較して、検査対象物が正常であるかどうかを判定する過程、を含む。

検査対象物は、印刷回路基板に搭載された電子素子であることができる。
第１白色光は、カメラの光軸と平行に検査対象物に照射されることができる。
第１白色光は、複数の可視光の上部で検査対象物に照射することができる。
第２白色光は、複数の可視光の下部で検査対象物に照射することができる。

検査対象物の部分映像を抽出する過程は、検査対象物の本体映像を抽出する過程、及び検査対象物の半田付け領域の映像を抽出する過程のうちの少なくとも一つを含むことができる。
複数の可視光は、赤色（ｒｅｄ）波長光、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）波長光、緑色（ｇｒｅｅｎ）波長光、青色（ｂｌｕｅ）波長光、及び紫色（ｖｉｏｌｅｔ）波長光を含むことができる。

本発明によると、検査対象物の半田付け領域の良否をより正確に判別でき、検査対象物の固有の色相及び文字部を正確に認識することができる。
また、既存の部品検査装置に備えられる半鏡面反射を省略することによって、部品検査装置の製作費用を節減することができ、照明の光量を高めめることができる。

本発明の一側面に沿う非接触式部品検査装置の側断面図を示す。 既存の部品検査装置の照明部及びカメラの側断面図を示す。 印刷回路基板に実装された電子素子の本体にマーキングされた文字部を撮影した映像であり、（ａ）は、カメラの光軸に対して４５°の角度で白色光を照射した時に獲得した原本映像及び二進化した映像であり、（ｂ）は、カメラの光軸に対して平行に（０°の角度）で白色光を照射した時に獲得した原本映像及び二進化した映像である。 検査対象物である電子素子と印刷回路基板を連結する半田付け領域の形を示す側面図、及び検査対象物をカメラで撮影して獲得した映像であり、（ａ）は、電子素子と回路基板の間に半田付けが良好に行われた場合の映像であり、（ｂ）は、電子素子と回路基板の間の半田付けの量が少ないか、半田付けが行われなかった時の映像であり、（ｃ）は、電子素子と回路基板の間の半田付けの量が多すぎた時の映像である。 検査対象物である電子素子と印刷回路基板を連結する半田付け領域の形を示す側面図、及び検査対象物をカメラで撮影して獲得した映像であり、（ａ）は、電子素子が回路基板の装着位置に無いときの映像であり、（ｂ）と（ｃ）は、電子素子の片方が浮き上がり、ねじれて回路基板と電気的に連結されていない時の映像である。 本発明の一実施例よる非接触式実装検査装置の側面図を示す。 本発明の他の側面に沿う非接触式部品検査方法を示す流れ図である。

以下、添付された図面を基に、本発明の望ましい実施形態について説明する。
しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下の説明する実施形態により限定されることはない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において、平均的な知識を有する者に対し、本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。よって、図面における要素の形状及び、大きさ等は、明確な説明をするために誇張される可能性もあり、図面上の同様な符号で表示される要素も同様である。

図１は、本発明の一側面に沿う非接触式部品検査装置の側断面図を示す。図６は、本発明の一実施例による非接触式実装検査装置の側面図を示す。
図１及び図６を基に説明すると、非接触式実装検査装置は、ステージ部（１１０）、照明部（１２０）、カメラ（１３０）、ビジョン処理部（１４０）及び、制御部（１５０）を含む。
ステージ部（１１０）は、検査される検査対象物（１１５）が着座される空間を提供する。ステージ部（１１０）は、検査対象物（１１５）の位置を調節及び固定させるための位置調節部（未図示）及び固定部（未図示）を含むことができる。

ステージ部（１１０）の上部には、照明部（１２０）が位置する。照明部（１２０）は検査対象物（１１５）の正確な映像情報を確保するために検査対象物（１１５）に照明を提供する。中央を貫通する視野確保部（１２９）の外側面に複数のランプが配置され、検査対象物（１１５）を四方から照明するように設けられる。
照明部は、第１白色照明部（１２１）、カラー照明部（１２５）、第２白色照明部（１２８）を含む。
第１白色照明部（１２１）は、照明部の上部に位置し、検査対象物（１１５）に対して白色光を照射する。第１白色照明部（１２１）の光軸は、カメラ（１３０）の光軸と平行にしたことが望ましい。

図２は、既存の部品検査装置の照明部及びカメラの側断面を示す図面である。図２を基にすると、既存のビジョン検査装置は、カメラ（３０）の光軸に垂直な光軸を有する照明装置（２１）と、半鏡面反射（４０）を備え、カメラ（３０）の光軸と平行した方向に検査対象物（１５）に光が照射されるようにする。
これに比べ、図１に示した本発明の第１白色照明部（１２１）は、カメラ（１３０）の光軸に平行した光軸を有することにより、別の半鏡面反射を必要としない。これによって、本発明の非接触式部品検査装置は、制作費用が節減され、照明装置から照射された光の一部が半鏡面反射に吸収される等の光の損失を防ぎ、検査対象物に入射する光の量を増加させることができるという長所がある。

第１白色照明部（１２１）は、主に、検査対象物（１１５）の文字部、特に陰刻でマーキングした文字部を認識することに有用である。図３は、印刷回路基板に実装された電子素子の本体部のマーキングされた文字部をビジョン検査装置で撮影して獲得した映像である。図３の（ａ）及び（ｂ）の左側にある写真は、原本であり、右側にある写真は原本を二進化した（ｂｉｎａｒｙ ｃｏｄｅｄ）映像である。
図３の（ａ）と（ｂ）は、検査対象物である電子素子に対して、カメラ（１３０）の光軸に対してそれぞれ４５°、０°（平行に）の角度から白色光を照射した時に獲得した原本映像及び二進化した映像である。図３の（ａ）と（ｂ）を比較すると、原本映像の場合、カメラ（１３０）の光軸に対して４５°で照射した時、電子素子の表面から反射されカメラ（１３０）に入射する光量がカメラ（１３０）光軸に平行に照射した時より少なく、映像が暗いいため、検査対象物（１１５）の文字部を職別するのが容易ではない。
また、二進化された映像の場合、カメラ（１３０）の光軸に対して４５°で照射した時、カメラ（１３０）光軸に平行に照射した時よりノイズが多く映像を補正する作業が必要である。

再度図１を参照すると、カラー照明部（１２５）は、相違する波長範囲を有する可視光を検査対象物（１１５）に照射できる。カラー照明部（１２５）は、少なくとも４種類以上、望ましくは５種類以上の相違する波長範囲を有する可視光を検査対象物（１１５）に照射するものである。図示した実施例のカラー照明部（１２５）は、赤色（ｒｅｄ）照明、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）照明、緑色（ｇｒｅｅｎ）照明、青色（ｂｌｕｅ）照明、及び紫色（ｖｉｏｌｅｔ）照明を含む。
カラー照明部（１２５）は、それぞれ相違する高さで相違する角度で検査対象物（１１５）に可視光を照射することによって、特に検査対象物（１１５）の半田付け領域の良否を正確に判断することができる。

図４及び図５は、検査対象物である電子素子と印刷回路基板を連結する半田付け領域の形を示す側面図、及び検査対象物をカメラで撮影して獲得した映像である。
図４の（ａ）は、電子素子と回路基板の間に半田付けが良好に行われた場合の映像である。それ以下は、電子素子と回路基板の間の連結が不良である時の映像を示す。図４の（ｂ）は、電子素子と回路基板の間の半田付けの量が少ないか、半田付けが行われなかった時の映像である。一般的に印刷回路基板のパッドに半田の量が１／２の以下の場合、不良となる。図４の（ｃ）は、電子素子と回路基板の間の半田付けの量が多すぎた時の映像である。半田の量が多すぎた場合、互い連結すべきでない部分の同士が連結され、電気的に短絡となる場合が多く、不良となる。

図５の（ａ）は、電子素子が回路基板の装着位置に無い映像である。これは装着装備が電子素子を装着位置に装着できなかったか、印刷回路基板の移動中に動いて他の所に移動した場合に発生する。図５の（ｂ）と（ｃ）は、電子素子の片方が浮き上がり、ねじれて回路基板と電気的に連結されていない時の映像である。
本発明のカラー照明部（１２５）は、少なくとも４種類以上の可視光照明を備え、検査対象物（１１５）に照射することにより、半田付け領域の映像のカラー分布を細分化し、半田付けの形を正確に把握することができるので検査対象物（１１５）の半田付けの良否をより正確に判断できる。

再度図１を参照すると、カラー照明部（１２５）の下部には、第２白色照明部（１２８）が位置する。第２白色照明部（１２８）は、検査対象物（１１５）に対して平面より４５°以下の角度で検査対象物（１１５）に照射することが望ましい。
第２白色照明部（１２８）は、カラー照明部（１２５）だけで検査対象物（１１５）を照射した時、生じる暗い部分に対して補償できる。また、検査対象物（１１５）の文字部の認識率を高められる。また、色帯抵抗器のように、検査対象物（１１５）の固有の色相を把握することが重要である場合に検査対象物（１１５）の固有の色相を把握できるという長所がある。
なお、ビジョン処理部（１４０）は、カメラ（１３０）から獲得した映像情報を予め入力された映像情報と比較し、検査対象物（１１５）の良否を判断する。

制御部（１５０）は、ステージ部（１１０）やカメラ（１３０）の駆動及び動作を制御するモージョンコントローラ（未図示）を含む構成要素として本発明の非接触式実装検査装置の全体の駆動を制御することができる。
すなわち、制御部（１５０）は、図６に示したとおり、移送コンベヤー（６０）に結合された非接触式実装検査装置を、固定された検査対象物（１１５）上部で前、後、左、右に移送させ、予め設定された検査対象物（１１５）の撮影領域に応じて、カメラ（１３０）に撮影制御信号を伝送するように設けられる。

また、制御部（１５０）は、システム制御プログラムに応じて、非接触式実装検査装置の撮影位置制御と撮影された映像の処理と、照明部（１２０）制御等の物理的な制御を担当することはむろん、検査作業修及びデータ演算作業を行う。
さらに、制御部（１５０）は、作業内容及び検査結果をモニターに出力するための出力装置制御、及び作業者が設定及び諸般事項を入力できる入力装置制御等の、非接触式実装検査装置の総括的な制御を担当する。

図７は、本発明の他の側面による非接触式部品検査方法を示す流れ図である。
段階２１０は、検査対象物に複数の可視光、第１白色光及び、第２白色光を検査対象物に照射する。複数の可視光は、少なくとも４種類以上、望ましくは５種類以上の波長範囲を有する。複数の可視光は、一実施例として、赤色（ｒｅｄ）照明、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）照明、緑色（ｇｒｅｅｎ）照明、青色（ｂｌｕｅ）照明及び、紫色（ｖｉｏｌｅｔ）照明を含むことができる。
第１白色光は、複数の可視光の上で検査対象物に照射され、検査対象物の文字部、特に陰刻マーキングされた文字部を正確に認識することに有利である。

第２白色光は、複数の可視光の下で検査対象物に照射され、複数の可視光だけで検査対象物を照射した時、生じる暗い部分に対して補償することができる。また、検査対象物の文字部の認識率を高めることができる。また、色帯抵抗器のように、検査対象物の固有の色相を把握することが重要である場合に、検査対象物の固有の色相を把握することに有利である。

段階２２０は、複数の可視光、第１白色光及び、第２白色光が検査対象物により反射され、カメラに入射されると、カメラは検査対象物を撮影する。
段階２３０は、撮影された検査対象物の映像から検査対象物の部分映像を抽出する。検査対象物の部分映像を抽出する過程は、検査対象物の本体映像を抽出する過程及び、検査対象物の半田付け領域の映像を抽出する過程の内の少なくとも一つを含むことができる。検査対象物の本体映像は、検査対象物にマーキングされた文字部、検査対象物の本体の色相等の情報を含むことができる。

段階２４０は、抽出された検査対象物の部分映像から検査対象物のカラー領域の割合、形態、及び特徴等を算出し、カラーベクトル値を算出する。カラーベクトル値は、検査対象物（１１５）本体の文字部、色相、半田付き領域の傾斜度、及び表面の形等の情報を含むことができる。
段階２５０は、算出されたカラーベクトル値を予め入力された正常状態のカラーベクトル値と比較し、検査対象物の正常又は不正常を判定する。

本発明は、上述した実施形態及び、添付された図面によって限定されることなく、添付された請求範囲により限定される。よって、請求範囲に記載された本発明の技術的な思想から離れない範囲内で、多様な形態の置換、変形、及び変更が可能であることは、当技術分野の通常の知識を有した者には自明であり、これも添付された請求範囲に記載された技術的思想の範囲に属する。

１５，１１５： 検査対象物
２１： 照明装置
３０，１３０： カメラ
４０： 半鏡面反射
６０： 移送コンベヤー
１１０： ステージ部
１１２ａ〜１１２ｆ： 印刷回路基板
１１３ａ〜１１３ｆ： 半田
１１４ａ〜１１４ｃ，１１４ｅ，１１４ｆ： 電子素子
１２０： 照明部
１２１： 第１白色照明部
１２５： カラー照明部
１２８： 第２白色照明部
１２９： 視野確保部
１４０： ビジョン処理部
１５０： 制御部

Claims (10)

1. 部品組み立て過程において、組み立て又は実装された検査対象物をカメラで撮影した後、撮影された映像を予め入力された映像と比較して、検査対象物の良好又は不良を判別するためのビジョン検査装置として、
   前記検査対象物を搭載し、前記検査対象物を検査位置に固定又は移送させるステージ部、
   少なくとも４種類以上の相違する波長範囲の複数の可視光を検査対象物に照射するカラー照明部と、前記カラー照明部の上部に位置し、白色光を前記検査対象物に照射する第１白色照明部と、前記カラー照明部の下部に位置し、白色光を前記検査対象物に照射する第２白色照明部とを含む照明部、
   前記照明部の上部に位置し、前記検査対象物を撮影するカメラ、
   前記カメラで撮影された映像を検査して前記検査対象物の良好又は不良を判別するビジョン処理部、及び、
   前記ステージ部と前記カメラを制御するモージョンコントローラを含む制御部、を含むことを特徴とする非接触式部品検査装置。
2. 請求項１において、
   前記第１白色照明部が前記検査対象物に照射する白色光の光軸は、前記カメラの光軸と平行であることを特徴とする非接触式部品検査装置。
3. 請求項１において、
   前記第２白色照明部が照射する白色光は、前記検査対象物対して、平面から４５℃以下の範囲で照射することを特徴とする非接触式部品検査装置。
4. 請求項１において、
   前記カラー照明部は、赤色（ｒｅｄ）照明、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）照明、緑色（ｇｒｅｅｎ）照明、青色（ｂｌｕｅ）照明、紫色（ｖｉｏｌｅｔ）照明を含むことを特徴とする非接触式部品検査装置。
5. 請求項１において、
   前記カラー照明部は、それぞれ位置に高さの差を有し、相違する照射角を有することを特徴とする非接触式部品検査装置。
6. 部品組み立て過程において、組み立て又は実装された検査対象物をカメラで撮影した後、撮影された映像を予め入力された映像と比較して、検査対象物の良好又は不良を判別するための非接触式部品検査として、
   少なくとも、４種類以上の相違する波長を有する複数の可視光、複数の可視光上部に位置した第１白色光、及び複数の可視光下部に位置した第２白色光を検査対象物に照射する過程、
   前記カメラで前記検査対象物を撮影する過程、
   撮影された前記検査対象物の映像から前記検査対象物の部分映像を抽出する過程、
   抽出された前記検査対象物の部分映像から前記検査対象物のカラーベクトル値を算出する過程、及び、
   算出された前記カラーベクトル値を予め入力された正常状態のカラーベクトル値と比較して、前期検査対象物が正常であるかどうかを判定する過程、
   を含むことを特徴とする非接触式部品検査方法。
7. 請求項６において、
   前記検査対象物は、印刷回路基板に搭載された電子素子であることを特徴とする非接触式部品検査方法。
8. 請求項６において、
   前記第１白色光は、前記カメラの光軸と平行に前記検査対象物に照射されたことを特徴とする非接触式部品検査方法。
9. 請求項６において、
   前記検査対象物の部分映像を抽出する過程は、前記検査対象物の本体映像を抽出する過程、及び前記検査対象物の半田付け領域の映像を抽出する過程のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする非接触式部品検査方法。
10. 請求項６において、
    前記複数の可視光は、赤色（ｒｅｄ）波長光、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）波長光、緑色（ｇｒｅｅｎ）波長光、青色（ｂｌｕｅ）波長光、及び紫色（ｖｉｏｌｅｔ）波長光を含むことを特徴とする非接触式部品検査方法。

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