JP2016038315A - Measuring device, substrate inspection equipment, and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板に実装された部品のはんだ接合の状態を検査する技術に関し、特にはんだの三次元形状を計測する技術に関する。 The present invention relates to a technique for inspecting the state of solder bonding of components mounted on a printed circuit board, and more particularly to a technique for measuring a three-dimensional shape of solder.
プリント基板の表面実装ラインにおいて、リフロー後のはんだ接合の良否を検査する基板検査装置(外観検査装置とも呼ばれる)が広く利用されている。基板検査装置では、基板を撮影した画像からはんだの形状に関わる各種指標を計測し、その計測値に基づき電極又はランド(パッド)に対するはんだの接合状態を検査する。このとき、二次元情報である画像を用いてはんだの三次元形状を検査しなければならないため、従来より様々な処理手法が提案されている。 In a surface mounting line of a printed circuit board, a board inspection apparatus (also called an appearance inspection apparatus) for inspecting the quality of solder joint after reflow is widely used. In the board inspection apparatus, various indicators related to the shape of the solder are measured from an image obtained by photographing the board, and the bonding state of the solder to the electrode or land (pad) is inspected based on the measured value. At this time, since it is necessary to inspect the three-dimensional shape of the solder using an image that is two-dimensional information, various processing techniques have been proposed.
その一つとして、カラーハイライト照明法が知られている。カラーハイライト照明法とは、複数の色の光を互いに異なる入射角で基板に照射し、はんだ表面にその傾斜角に応じた色情報(カメラから見て正反射方向にある光源の色)が現れるようにした状態で撮像を行うことにより、はんだ表面の三次元形状を二次元の色相情報として捉える方法である。この方法は、通常のはんだ検査においては、はんだフィレットの形状を捉えるのに極めて有効であることがわかっている。また、画像の色情報からはんだ表面の傾斜角(勾配)を求め、勾配を積分することではんだ表面の三次元形状を復元する手法も提案されている(例えば特許文献1、2参照)。しかしながら、最近の表面実装ではフラックスの多いはんだが用いられる傾向があり、フラックスの影響ではんだ表面の光沢性(鏡面性)が部分的に低下するという問題が生じている。はんだ表面の光沢性が低下した部分では、照明光が拡散反射又は乱反射されることで、拡散光(白色光)に近い色が観測されたり、実際の傾斜角とは異なる色が観測されたりする。このような誤った色情報を部分的に含んだ画像を用いた場合、はんだ表面の傾斜角(勾配)を誤認識し、三次元形状の復元精度の低下を招いてしまう。
As one of them, a color highlight illumination method is known. The color highlight illumination method irradiates the substrate with multiple colors of light at different angles of incidence, and the color information (the color of the light source in the specular reflection direction as seen from the camera) is applied to the solder surface according to the tilt angle. This is a method of capturing the three-dimensional shape of the solder surface as two-dimensional hue information by performing imaging in a state where it appears. This method has been found to be extremely effective in capturing the shape of solder fillets in normal solder inspection. In addition, a method has been proposed in which the inclination angle (gradient) of the solder surface is obtained from the color information of the image and the three-dimensional shape of the solder surface is restored by integrating the gradient (see, for example,
一方、位相シフト法と呼ばれる手法も知られている(例えば特許文献2、3、4参照)。位相シフト法とは、パタン光を物体表面に投影したときのパタンの歪み(位相の変化)を解析することにより物体表面の三次元形状を復元する手法である。しかしこの手法は、拡散物体(部品、電極、はんだペーストなど)や光沢性が低いはんだには有効であるが、はんだ表面の光沢性が高い場合にはパタン光の位相を適切に解析することが困難であり、はんだ表面の三次元形状(高さ情報)の計測誤差が大きくなるという問題がある。 On the other hand, a technique called a phase shift method is also known (see, for example, Patent Documents 2, 3, and 4). The phase shift method is a method for restoring the three-dimensional shape of the object surface by analyzing pattern distortion (phase change) when pattern light is projected onto the object surface. However, this method is effective for diffused objects (parts, electrodes, solder paste, etc.) and solder with low gloss, but when the gloss of the solder surface is high, the phase of the pattern light can be analyzed appropriately. There is a problem that the measurement error of the three-dimensional shape (height information) of the solder surface becomes large.
このように、従来の提案手法にはそれぞれ利点・欠点があり、光沢性(鏡面性)の高いはんだと低いはんだのいずれをも正確に計測できる手法は存在しなかった。 Thus, each of the conventional proposed methods has advantages and disadvantages, and there is no method that can accurately measure both high-gloss (specularity) solder and low-solder.
なお、特許文献2では、カラーハイライト照明法と位相シフト法の互いの利点を組み合わる手法が提案されている。しかし、その手法は、カラーハイライト照明法で復元したはんだ表面の三次元形状を、位相シフト法で得られた高さに位置決めするというものにすぎず、フラックスの影響等によりはんだ表面の光沢性が低下した場合には三次元形状の復元精度が低下することは避けられない。 Patent Document 2 proposes a method that combines the advantages of the color highlight illumination method and the phase shift method. However, the technique is only to position the three-dimensional shape of the solder surface restored by the color highlight illumination method to the height obtained by the phase shift method. In the case of a decrease in the three-dimensional shape, it is inevitable that the restoration accuracy of the three-dimensional shape will decrease.
本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、はんだ表面の光沢性(鏡面性)の高低にかかわらず、又は、はんだ表面のなかに光沢性(鏡面性)の高い部分と低い部分が混在している場合でも、はんだ表面の三次元形状を精度良く計測可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and regardless of the level of gloss (mirror surface) of the solder surface, or a portion with high and low gloss (mirror surface) in the solder surface. Even if it is, it aims at providing the technique which can measure the three-dimensional shape of the solder surface with high precision.
上記目的を達成するため本発明では、異なる手法によりはんだの色情報と位相情報を取得し、色情報と位相情報のうち信頼度が高い方の情報を用いてはんだの三次元形状を生成する、という構成を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, the color information and phase information of the solder are obtained by different methods, and the three-dimensional shape of the solder is generated using the information with higher reliability of the color information and the phase information. The configuration is adopted.
具体的には、本発明に係る計測装置は、はんだの三次元形状を計測する計測装置であって、複数の色の光を互いに異なる入射角で照射し、はんだの表面にその傾斜角に応じた色情報が現れるようにした状態で撮像された、第1の画像と、パタン光を投影し、はんだの表面にその高さに応じたパタンの位相情報が現れるようにした状態で撮像された、第2の画像とを取得する画像取得部と、はんだの表面上の各点について、前記第1の画像における色情報の信頼度を求める色信頼度計算部と、はんだの表面上の各点について、前記第2の画像における位相情報の信頼度を求める位相信頼度計算部と、はんだの表面上の各点の三次元情報を、前記第1の画像における色情報と前記第2の画像における位相情報のうち信頼度が高い方の情報を用いて求めることによって、はんだの三次元形状を生成するはんだ形状計測部と、を有することを特徴とする計測装置である。 Specifically, the measuring device according to the present invention is a measuring device that measures a three-dimensional shape of solder, irradiates light of a plurality of colors at different incident angles, and depending on the inclination angle of the surface of the solder. The first image was captured with the color information appearing, and the pattern light was projected on the surface of the solder so that the pattern phase information corresponding to the height appeared on the solder surface. An image acquisition unit for acquiring a second image; a color reliability calculation unit for determining reliability of color information in the first image for each point on the surface of the solder; and each point on the surface of the solder The phase reliability calculation unit for obtaining the reliability of the phase information in the second image, the three-dimensional information of each point on the surface of the solder, the color information in the first image and the second image Using information with higher reliability of phase information By Mel, a measuring apparatus characterized by having a solder shape measurement unit for generating a solder three-dimensional shape.
本発明では、異なる照明法で撮像された2種類の画像(第1の画像、第2の画像)を用いる。第1の画像では、はんだの表面の傾斜角が色情報として現れており、第2の画像では、はんだの表面の高さが位相情報として現れている。いずれか一方の情報だけでもはんだの三次元形状を生成することが可能であるところ、本発明では、色情報の信頼度と位相情報の信頼度をそれぞれ求め、信頼度がより高い方の情報をはんだの三次元形状の生成に利用する。第1の画像の照明法は、原理的に、はんだの光沢性が高いほど精度が期待でき、第2の画像の照明法は、原理的に、はんだの光沢性が低いほど精度が期待できる。したがって、本発明のように2つの方法のうち信頼度が高い方(精度が期待できる方)を優先的に利用すれば、はんだ表面の光沢性(鏡面性)の高低にかかわらず、さらには、はんだ表面のなかに光沢性(鏡面性)の高い部分と低い部分が混在していたとしても、はんだ表面の三次元形状を精度良く計測することが可能となる。 In the present invention, two types of images (first image and second image) captured by different illumination methods are used. In the first image, the inclination angle of the solder surface appears as color information, and in the second image, the height of the solder surface appears as phase information. Since it is possible to generate the three-dimensional shape of the solder using only one of the information, the present invention obtains the reliability of the color information and the reliability of the phase information, and obtains the information with the higher reliability. It is used to generate the three-dimensional shape of solder. In principle, the first image illumination method can be expected to be more accurate as the gloss of the solder is higher, and the second image illumination method can be expected to be more accurate in principle as the solder is less glossy. Therefore, if the one with higher reliability (one that can be expected to be accurate) of the two methods as in the present invention is used preferentially, regardless of the glossiness (mirror surface) of the solder surface, Even if a portion with high glossiness (specularity) and a portion with low glossiness are mixed in the solder surface, the three-dimensional shape of the solder surface can be accurately measured.
前記はんだ形状計測部により得られたはんだの三次元形状を表す画像を表示装置に表示する結果出力部をさらに有するとよい。このような表示画像を見ることで、ユーザは計測対象のはんだの三次元形状を正確かつ直観的に把握できる。この表示画像は、はんだフィレット形状の検査、基板検査装置のティーチング(検査プログラム、判定基準などの設定)などに利用可能である。 It is good to further have a result output part which displays on a display device an image showing the three-dimensional shape of solder obtained by the solder shape measurement part. By viewing such a display image, the user can accurately and intuitively grasp the three-dimensional shape of the solder to be measured. This display image can be used for solder fillet shape inspection, teaching of a board inspection apparatus (setting of inspection program, determination standard, etc.) and the like.
前記色信頼度計算部は、前記第1の画像の画素の彩度又は明度に基づいて当該画素に対応するはんだの表面上の点の色情報の信頼度を求めるとよい。第1の画像の照明法では、はんだの表面の光沢性が高いほど(鏡面反射に近いほど)、彩度又は明度の高い色が観測されるからである。したがって、彩度又は明度の高さと正の相関をもつように、色情報の信頼度を設定することができる。信頼度は連続値でもよいし、二値又は多値でもよい。 The color reliability calculation unit may determine the reliability of the color information of the point on the surface of the solder corresponding to the pixel based on the saturation or brightness of the pixel of the first image. This is because in the first image illumination method, the higher the glossiness of the solder surface (closer to specular reflection), the more saturated or lighter color is observed. Therefore, the reliability of the color information can be set so as to have a positive correlation with the high saturation or brightness. The reliability may be a continuous value, or may be binary or multivalued.
前記第2の画像は、パタン光の位相を変えて撮像された複数の画像であり、前記位相信頼度計算部は、前記複数の画像の間における同一の画素の輝度の変化量に基づいて当該画素に対応するはんだの表面上の点の位相情報の信頼度を求めるとよい。第2の画像の照明法では、はんだの表面の光沢性が低いほど(拡散反射に近いほど)、パタン光の位相の変化が明りょうに現れ、同一の画素の輝度の変化量が大きくなるからである。したがって、同一画素の輝度の変化量と正の相関をもつように、位相情報の信頼度を設定することができる。信頼度は連続値でもよいし、二値又は多値でもよい。 The second image is a plurality of images picked up by changing the phase of the pattern light, and the phase reliability calculation unit is based on the amount of change in luminance of the same pixel between the plurality of images. The reliability of the phase information of the points on the solder surface corresponding to the pixels may be obtained. In the second image illumination method, the lower the gloss of the solder surface (closer to diffuse reflection), the clearer the change in the phase of the pattern light, and the greater the change in luminance of the same pixel. It is. Therefore, the reliability of the phase information can be set so as to have a positive correlation with the amount of change in luminance of the same pixel. The reliability may be a continuous value, or may be binary or multivalued.
前記第1の画像を色相ごとの領域に分割する多値化処理を行うことにより、各画素値が互いに異なる傾斜角範囲を表す多値画像を生成する色情報解析部と、前記第2の画像の位相情報から各画素に対応するはんだの表面の高さ情報を求める位相情報解析部と、をさらに有し、前記はんだ形状計測部は、前記多値画像の画素のうち色情報よりも位相情報の信頼度の方が高い画素について、その画素値を、前記位相情報解析部により求めた当該画素とその近傍画素の高さ情報から計算した傾斜角に基づき補正し、前記補正後の多値画像を用いてはんだの三次元形状を生成するとよい。第1の画像を多値化処理することによりノイズが除去される。よって、多値画像を基に傾斜角(勾配)を継ぎ合わせるなどすることで、はんだの三次元形状を簡単に且つ精度良く復元することができる。ただし、フラックスの影響などによりはんだの表面の一部に光沢性が低下している部分が含まれていると、その部分の色情報は正確でない(誤った傾斜角を示している)可能性があり、三次元形状の復元精度を低下させる。そこで、光沢性の低下により色情報の信頼度が低下し、逆に位相情報の信頼度が高くなっている画素については、位相情報から計算した傾斜角に基づき多値画像の色を補正する。これにより、光沢性が低下した部分の色情報(傾斜角情報)を位相情報で補完することができ、光沢性の高い部分と低い部分が混在していたとしても、はんだ表面全体の三次元形状を正確に復元することが可能となる。 A color information analysis unit that generates a multi-valued image in which each pixel value represents a different tilt angle range by performing multi-value processing for dividing the first image into regions for each hue; and the second image A phase information analysis unit that obtains height information of the surface of the solder corresponding to each pixel from the phase information of the plurality of pixels, and the solder shape measurement unit is more phase information than color information among the pixels of the multi-valued image. The pixel value of the pixel having higher reliability is corrected based on the inclination angle calculated from the height information of the pixel and its neighboring pixels obtained by the phase information analysis unit, and the corrected multi-value image The three-dimensional shape of the solder may be generated using Noise is removed by performing multi-value processing on the first image. Therefore, the three-dimensional shape of the solder can be easily and accurately restored by joining the inclination angles (gradients) based on the multi-valued image. However, if a part of the surface of the solder has a reduced gloss due to the influence of flux, etc., the color information for that part may not be accurate (indicating an incorrect tilt angle). Yes, the accuracy of reconstruction of the 3D shape is lowered. Therefore, for the pixel whose reliability of the color information is decreased due to the decrease in glossiness and the reliability of the phase information is increased, the color of the multi-valued image is corrected based on the inclination angle calculated from the phase information. As a result, the color information (inclination angle information) of the part with reduced glossiness can be supplemented with phase information, and even if the part with high glossiness and the part with low glossiness are mixed, the three-dimensional shape of the entire solder surface Can be restored accurately.
前記第1の画像を色相ごとの領域に分割する多値化処理を行うことにより、各画素値が互いに異なる傾斜角範囲を表す多値画像を生成する色情報解析部と、前記第2の画像の位相情報から各画素に対応するはんだの表面の高さ情報を求める位相情報解析部と、をさらに有し、前記はんだ形状計測部は、前記位相情報解析部により求めた各画素の高さ情報のうち、位相情報よりも色情報の信頼度の方が高い画素の高さ情報を、前記多値画像から得られる当該画素の傾斜角の情報に基づき補正し、前記補正後の各画素の高さ情報を用いてはんだの三次元形状を生成することも好ましい。第2の画像の位相情報を用いればはんだの表面の高さ情報を求めることができる。ただし、はんだ表面の光沢性が低い場合には高さ情報の精度を期待できるが、光沢性が高い部分では位相情報が正確でない可能性があり、三次元形状の復元精度を低下させる。そこで、光沢性が高いために位相情報の信頼度が低下した画素については、信頼度の高い色情報から得られた傾斜角情報に基づき高さの補正を行う。これにより、光沢性が高い部分の位相情報(高さ情報)を色情報で補完することができ、光沢性の高い部分と低い部分が混在していたとしても、はんだ表面全体の三次元形状を正確に復元することが可能となる。 A color information analysis unit that generates a multi-valued image in which each pixel value represents a different tilt angle range by performing multi-value processing for dividing the first image into regions for each hue; and the second image A phase information analysis unit that obtains the height information of the surface of the solder corresponding to each pixel from the phase information of the pixel, and the solder shape measurement unit includes the height information of each pixel obtained by the phase information analysis unit Among these, the height information of the pixel whose color information is more reliable than the phase information is corrected based on the information on the inclination angle of the pixel obtained from the multi-valued image, and the height of each pixel after the correction is corrected. It is also preferable to generate a three-dimensional shape of the solder using the depth information. If the phase information of the second image is used, the height information of the solder surface can be obtained. However, although the accuracy of height information can be expected when the glossiness of the solder surface is low, the phase information may not be accurate in a portion with high glossiness, and the accuracy of restoring the three-dimensional shape is lowered. Therefore, for pixels whose phase information reliability has decreased due to high glossiness, height correction is performed based on inclination angle information obtained from color information with high reliability. As a result, the phase information (height information) of the part with high glossiness can be complemented with color information, and even if the part with high glossiness and the part with low glossiness are mixed, the three-dimensional shape of the entire solder surface can be obtained. It becomes possible to restore accurately.
なお、本発明は、上記手段ないし機能の少なくとも一部を含む計測装置として捉えることができる。また、本発明は、当該計測装置で得られたはんだの三次元形状を用いてはんだの接合状態を検査する基板検査装置として捉えることもできる。また、本発明は、計測装置又は基板検査装置の制御方法や、その方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムや、当該プログラムを非一時的に記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体として捉えることもできる。上記構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。 The present invention can be understood as a measuring device including at least a part of the above means or functions. Moreover, this invention can also be grasped | ascertained as a board | substrate inspection apparatus which test | inspects the joining state of solder using the three-dimensional shape of the solder obtained with the said measuring device. Further, the present invention can be understood as a control method for a measurement apparatus or a substrate inspection apparatus, a computer program for causing a computer to execute each step of the method, or a computer-readable storage medium that stores the program in a non-temporary manner. You can also Each of the above configurations and processes can be combined with each other as long as no technical contradiction occurs.
本発明によれば、はんだ表面の光沢性(鏡面性)の高低にかかわらず、又は、はんだ表
面のなかに光沢性(鏡面性)の高い部分と低い部分が混在している場合でも、はんだ表面の三次元形状を精度良く計測することができる。
According to the present invention, the solder surface can be used regardless of whether the gloss (mirror finish) of the solder surface is high or low, or even if the solder surface has both high and low gloss (mirror finish) portions. The three-dimensional shape can be accurately measured.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための好ましい形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Preferred embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
<第1実施形態>
(基板検査装置の構成)
図1を参照して、本発明の実施形態に係る計測装置を具備する基板検査装置の全体構成について説明する。図1は基板検査装置のハードウェア構成を示す模式図である。この基板検査装置1は、表面実装ラインにおける基板外観検査(例えば、リフロー後のはんだ接合状態の検査など)に好ましく利用されるものである。
<First Embodiment>
(Configuration of board inspection equipment)
With reference to FIG. 1, the whole structure of the board | substrate inspection apparatus which comprises the measuring device which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram showing a hardware configuration of a substrate inspection apparatus. This
基板検査装置1は、主な構成として、ステージ10、計測ユニット11、制御装置12、情報処理装置13、表示装置14を備える。計測ユニット11は、カメラ(イメージセンサ)110、照明装置111、投影装置(プロジェクタ)112を有している。
The
ステージ10は、基板15を保持し、検査対象となる部品150やはんだ151をカメラ110の計測位置に位置合わせするための機構である。図1に示すようにステージ10に平行にX軸とY軸をとり、ステージ10と垂直にZ軸をとった場合、ステージ10は少なくともX方向とY方向の2軸の並進が可能である。カメラ110は、光軸がZ軸と平行になるように配置されており、ステージ10上の基板15を鉛直上方から撮像する。カメラ110で撮像された画像データは情報処理装置13に取り込まれる。
The
照明装置111(111R,111G,111B)は、基板15に対し異なる色(波長)の照明光RL,GL,BLを照射する照明手段である。図1は照明装置111のXZ断面を模式的に示したものであり、実際には、同じ色の光を全方位(Z軸回りの全方向)から照明可能なように照明装置111は円環状又はドーム形状を呈している。投影装置112は、基板15に対し所定のパタンをもつパタン光PLを投影するパタン投影手段である。投影装置112は、照明装置111の中腹に設けられた開口を通してパタン光PLを投射する。投影装置112の数は一つでもよいが、パタン光PLの死角をなくすために複数の投影装置112を設けるとよい。本実施形態では、異なる方位(対角の位置)に2つの投影装置112を配置している。照明装置111と投影装置112はいずれもカメラ110で基板15を撮影するときに用いられる照明系であるが、照明装置111はカラーハイライト照明法ではんだの表面形状を計測する目的で用いられ、投影装置112は位相シフト法ではんだの表面形状を計測する目的で用いられる。
The illumination devices 111 (111R, 111G, 111B) are illumination means that irradiate the
制御装置12は、基板検査装置1の動作を制御する制御手段であり、ステージ10の移
動制御、照明装置111の点灯制御、投影装置112の点灯制御やパタン変更、カメラ110の撮像制御などを担っている。
The
情報処理装置13は、カメラ110から取り込まれた画像データを用いて、部品150やはんだ151に関する各種の計測値を取得したり、部品150の電極や基板上のランド(パッド)に対するはんだ接合の状態を検査する機能を有する装置である。表示装置14は、情報処理装置13で得られた計測値や検査結果を表示する装置である。情報処理装置13は、例えば、CPU(中央演算処理装置)、メモリ、補助記憶装置(ハードディスクドライブなど)、入力装置(キーボード、マウス、タッチパネルなど)を有する汎用のコンピュータにより構成することができる。なお、図1では、制御装置12と情報処理装置13と表示装置14を別のブロックで示したが、これらは別体の装置で構成してもよいし、単一の装置で構成してもよい。
The
(機能構成)
図2は、情報処理装置13が提供するはんだ形状計測及び検査処理に関わる機能の構成を示すブロック図である。はんだ形状計測処理に関わる機能として、画像取得部20、色情報解析部21、色信頼度計算部22、位相情報解析部23、位相信頼度計算部24、はんだ形状計測部25などを有し、検査処理に関わる機能として、検査部26、検査プログラム記憶部27、結果出力部28などを有する。これらの機能は、情報処理装置13のCPUが補助記憶装置に格納されたプログラムを読み込み実行することにより実現されるものである。ただし、全部又は一部の機能をASICやFPGAなどの回路で構成してもよい。
(Functional configuration)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of functions related to solder shape measurement and inspection processing provided by the
画像取得部20は、カメラ110から画像データを取り込む機能である。色情報解析部21は、カラーハイライト照明法で撮像された画像から色情報を解析する機能であり、色信頼度計算部22は、この画像の色情報の信頼度を求める機能である。また、位相情報解析部23は、位相シフト法で撮像された画像からパタンの位相情報を解析する機能であり、位相信頼度計算部24は、この画像の位相情報の信頼度を求める機能である。はんだ形状計測部25は、色情報解析部21で得られた色情報と位相情報解析部23で得られた位相情報を基にはんだの三次元形状を生成する機能である。これらの機能の詳細については後述する。
The
検査部26は、はんだ形状計測部25で得られたはんだ表面の三次元形状データを基に、はんだフィレットの形状に関わる各種指標を計測(計算)し、これらの計測値を用いてはんだ接合の状態を検査する機能である。検査プログラム記憶部27は、検査部26における検査の項目や条件などを定義した検査プログラムを格納する機能である。検査プログラムには、例えば、検査対象のランドの位置及びサイズ、部品のサイズ、計測する指標の種類、指標ごとの判定基準値(良品と不良品を判定するための閾値や値域)などが定義されている。結果出力部28は、はんだ形状計測部25で得られたはんだの三次元形状や、検査部26で得られた計測値や検査結果を画面出力する機能である。
The
(はんだ表面の傾斜角に応じた色情報の計測)
本実施形態では、はんだ表面の傾斜角を計測するために、いわゆるカラーハイライト照明法を利用する。カラーハイライト照明法とは、複数の色(波長)の光を互いに異なる入射角で基板に照射し、はんだ表面にその傾斜角に応じた色情報(カメラから見て正反射方向にある光源の色)が現れるようにした状態で撮像を行うことにより、はんだ表面の三次元形状を二次元の色相情報として捉える方法である。
(Measurement of color information according to the inclination angle of the solder surface)
In this embodiment, a so-called color highlight illumination method is used to measure the inclination angle of the solder surface. The color highlight illumination method irradiates a substrate with light of a plurality of colors (wavelengths) at different angles of incidence, and color information on the solder surface according to the tilt angle (of a light source in the regular reflection direction when viewed from the camera) This is a method of capturing the three-dimensional shape of the solder surface as two-dimensional hue information by performing imaging in a state where the color) appears.
図1を参照して、カラーハイライト照明法に用いる照明装置111の構成を説明する。照明装置111は、赤色光源111R、緑色光源111G、青色光源111Bの3つの円
環状の光源を、カメラ110の光軸を中心として同心円状に配置した構造を有している。各光源111R,111G,111Bは、赤色光RL、緑色光GL、青色光BLの順に基板に対する入射角が大きくなるよう、仰角及び向きが調整されている。このような照明装置111は、例えば、ドーム形状の拡散板の外側にR,G,B各色のLEDを円環状に配列することで形成できる。
With reference to FIG. 1, the structure of the illuminating
図3(a)〜図3(c)に、照明装置111を点灯した状態でカメラ110で撮影した場合に得られる画像データ(以下、カラーハイライト(CH)画像と呼ぶ)の例を示す。なお、図3(a)ははんだフィレットが良好な状態、図3(b)ははんだが少ない状態、図3(c)ははんだが過多の状態を示しており、各図の下段は、参考として、はんだを基板に平行な方向から見た図を示している。
FIGS. 3A to 3C show examples of image data (hereinafter referred to as color highlight (CH) images) obtained when the
これらの図に示すように、CH画像では、鏡面物体であるはんだ31の部分に、その法線方向(傾斜角)に応じた色情報が現れる。例えば、図3(a)の場合には、部品電極30から離れるほどはんだ31の傾斜が緩やかになっていくため、はんだ31の領域にB→G→Rという色相の変化が現れる。また、図1から分かるように、カメラ110の光軸に対する正反射方向が90度に近い部分(青色光源111Bよりも下の部分)と0度に近い部分(カメラ110を配置する開口の部分)には光源がないため、はんだ31の傾斜が垂直に近い部分と水平に近い部分には黒色が現れる。図3(a)〜図3(c)に示すように、R,G,B,黒の各色の領域の形状、幅、現れる順番などは、はんだ31の表面形状に依存して変化する。また、部品本体や電極30の表面では拡散反射が支配的となるため、R,G,Bのような光源色ではなく、白色光で照明したときと同じ物体自体の色が現れる。したがって、CH画像の中から、はんだの領域のみを抽出し、R,G,B,黒の各領域の形状、幅、順番に基づき逆問題を解くことにより、はんだ31の三次元形状を復元することが可能である。
As shown in these drawings, in the CH image, color information corresponding to the normal direction (inclination angle) appears in the portion of the
(はんだ表面の高さに応じた位相情報の計測)
本実施形態では、はんだ表面の高さを計測(測距)するために、いわゆる位相シフト法を利用する。
(Measurement of phase information according to the height of the solder surface)
In the present embodiment, a so-called phase shift method is used to measure (measure) the height of the solder surface.
位相シフト法とは、パタン光を物体表面に投影したときのパタンの歪みを解析することにより物体表面の三次元情報(高さ情報)を計測する手法の一つである。具体的には、投影装置112を用いて、所定のパタン(例えば輝度が正弦波状に変化する縞状パタン)を基板に投影した状態でカメラ110で撮影を行う。そうすると、図4に示すように、物体表面には、その凹凸に応じたパタンの歪みが現れる。このとき、光沢性が高いはんだ表面では鏡面反射が支配的となるため、パタンが正しく観測できないが、例えばフラックスなどの影響で光沢性が低下した部分では拡散反射成分が増加するため、パタンの観測が可能となる。この処理を、パタン光の輝度変化の位相を変化させながら複数回(例えば4回)繰り返すことで、図4に示すように輝度特徴の異なる複数枚の画像(以下、位相画像と呼ぶ)が得られる。各画像の同一画素の明るさ(輝度)は縞状パタンの変化と同一の周期で変化するはずであるから、各画素の明るさの変化に対して正弦波を当てはめることで、各画素の位相が分かる。そして、所定の基準位置(テーブル表面、基板表面など)の位相に対する位相差を求めることで、その基準位置からの距離(高さ)を算出することができる。
The phase shift method is one of methods for measuring three-dimensional information (height information) on an object surface by analyzing the distortion of the pattern when pattern light is projected onto the object surface. Specifically, photographing is performed with the
なお、本実施形態では、位相シフト法を用いたが、拡散物体の高さ情報を得ることができれば他の方法を用いても構わない。縞状や格子状のパタン光を物体に投影しそのパタンの歪みを画像解析することによって高さ情報を得る方法としては、例えば、光切断法、縞解析法、空間コード化法などがある。 In the present embodiment, the phase shift method is used, but other methods may be used as long as the height information of the diffused object can be obtained. Examples of methods for obtaining height information by projecting striped or grid pattern light onto an object and analyzing the image of the pattern distortion include a light cutting method, a fringe analysis method, and a spatial coding method.
(はんだ形状計測及び検査処理)
次に、図5、図6、図7を用いて、基板検査装置1で行われるはんだ形状計測及び検査処理の流れを説明する。図5及び図6は、処理の流れを示すフローチャートであり、図7は、はんだ形状計測の手順を模式的に説明するための画像の例である。
(Solder shape measurement and inspection process)
Next, the flow of solder shape measurement and inspection processing performed in the
まず、制御装置12が検査プログラムに従ってステージ10を制御し、検査対象のはんだを計測位置(カメラ110の視野)に移動させる(ステップS500)。そして、制御装置12が照明装置111を点灯し(ステップS501)、赤色光RL、緑色光GL、青色光BLを照射した状態でカメラ110で撮像を行う(ステップS502)。得られた画像データ(図3のCH画像)は、画像取得部20により情報処理装置13に取り込まれる。照明装置111の消灯後、制御装置12が投影装置112からパタン光を投影し(ステップS503)、カメラ110で撮像を行う(ステップS504)。位相シフト法を利用する場合、パタン光の位相を変えながらステップS503及びS504の処理が複数回実行される。本実施形態では、パタン光の位相を90度ずつ変えながら4回の撮像を実行し、4枚の画像データを取得する。得られた複数枚の画像データ(図4の位相画像)は、画像取得部20により情報処理装置13に取り込まれる。なお、本実施形態では、照明装置111での撮影を先に実行したが、投影装置112での撮影を先に実行しても構わない。また、カメラ110の視野外に他の検査対象が存在する場合には、ステップS500〜S504の処理を繰り返し実行してもよい。
First, the
以降は、情報処理装置13で行われる処理となる。はんだ表面の三次元形状を計測する処理(ステップS505)の詳細を図6のフローに示す。
The subsequent processing is performed by the
まず、CH画像に対する処理を説明する。色情報解析部21は、CH画像からはんだ領域画像(以下、「第1のはんだ領域画像」又は単に「第1の画像」とも呼ぶ。)を抽出する(ステップS600)。例えば、色情報解析部21は、検査プログラムから基板上のランドの位置・大きさの情報を取得することでCH画像の中のランド領域を特定するとともに、CH画像から部品(拡散物体)領域を認識し、ランド領域から部品領域を除いた領域を第1のはんだ領域画像として抽出することができる。図7の符号70は、第1のはんだ領域画像の一例である。
First, processing for a CH image will be described. The color
次に、色情報解析部21は、第1のはんだ領域画像70に対し多値化処理を適用する(ステップS601)。多値化処理とは、画像を色相ごとの領域に分割(セグメンテーション)する処理である。照明装置111からは赤色光RL、緑色光GL、青色光BLのみが照射されるため、はんだ表面が理想的な鏡面であれば、図3に示したようにR,G,Bの色相ごとの領域がきれいに分かれるはずである。しかし実際には、はんだ表面の微小な凹凸(マイクロファセット)などによる拡散反射成分や乱反射成分が混色やノイズを発生させるため、R,G,Bの色相間の境界があいまいになることが多い。多値化処理は、このような色相間の混色やノイズを除去するための前処理である。
Next, the color
例えば、色情報解析部21は、第1のはんだ領域画像70をHSV色空間の画像に変換した後、
・明度(V)が所定値より小さい画素 →黒画素
・色相(H)が0度±60度の画素 →R画素
・色相(H)が120度±60度の画素 →B画素
・色相(H)が240度±60度の画素 →G画素
のように4値化し、さらに膨張・収縮などのノイズ除去処理を行うことで、多値画像71を生成する。このようにして得られる多値画像71は、はんだ表面の傾斜が緩やかな側から順に、黒色領域(傾斜角がほぼ水平な部分)、赤色領域(傾斜角が小さい部分)、緑色領域(傾斜角が中程度の部分)、青色領域(傾斜角が大きい部分)、黒色領域(傾斜角が
ほぼ垂直な部分)の5つの領域から構成される。なお、第1のはんだ領域画像70の中に基板上のランド(パッド)の表面が含まれている場合には、ランドの領域も含めた6つの領域に分割される。各色領域とはんだ表面の傾斜角範囲との対応関係は、カメラ110、はんだ、各光源111R,111G,111Bの間の位置関係から幾何学的に定まる。
For example, after the color
・ Pixel with lightness (V) smaller than predetermined value → Black pixel ・ Pixel with hue (H) 0 ° ± 60 degrees → R pixel ・ Pixel with hue (H) 120 degrees ± 60 degrees → B pixel ・ Hue (H ) Is converted into a quaternary value such as a pixel of 240 ° ± 60 ° → G pixel, and a noise removal process such as expansion / contraction is performed to generate a
続いて、色信頼度計算部22が、各画素の色情報の信頼度を計算する(ステップS602)。本実施形態では、第1のはんだ領域画像70をHSV色空間の画像に変換した後、
・彩度(S)が閾値T1以上の画素 →信頼度=1(高い)
・彩度(S)が閾値T1より小さい画素 →信頼度=0(低い)
のように、彩度に基づいて信頼度を決定する。鏡面反射成分が強いほど彩度が高くなるからである。図7の72は、色情報の信頼度マップ(黒画素が信頼度=1(高い)、白画素が信頼度=0(低い))の例である。はんだの表面内に、信頼度の高い部分(光沢性の高い部分)と信頼度の低い部分(光沢性の低い部分)とが混在していることが分かる。
Subsequently, the color
-Pixels whose saturation (S) is equal to or higher than the threshold T1 → reliability = 1 (high)
-Pixels with saturation (S) smaller than threshold T1 → reliability = 0 (low)
As described above, the reliability is determined based on the saturation. This is because the stronger the specular reflection component, the higher the saturation.
次に、位相画像に対する処理を説明する。位相情報解析部23は、4枚の位相画像のそれぞれからはんだ領域画像(以下、「第2のはんだ領域画像」又は単に「第2の画像」とも呼ぶ。)を抽出する(ステップS603)。図7の73は、第2のはんだ領域画像の一例である。そして、位相情報解析部23は、4枚の第2のはんだ領域画像67の同一画素の輝度変化の位相を解析することで、各画素の高さを求める(ステップS604)。図7の74は、第2のはんだ領域画像67の各画素の高さ(Z位置)を画素値で表現した高さマップである。
Next, processing for the phase image will be described. The phase
続いて、位相信頼度計算部24が各画素の位相情報の信頼度を計算する(ステップS605)。本実施形態では、4枚の第2のはんだ領域画像73の間における同一画素の輝度の変化量(最小輝度と最大輝度の差)を計算し、
・輝度の変化量が閾値T2以上の画素 →信頼度=1(高い)
・輝度の変化量が閾値T2より小さい画素 →信頼度=0(低い)
のように、位相情報の信頼度を決定する。パタン光が明りょうとなるほど輝度の変化量が大きくなるからである。図7の75は、位相情報の信頼度マップ(黒画素が信頼度=1(高い)、白画素が信頼度=0(低い))の例である。はんだの表面内に、信頼度の高い部分(光沢性の低い部分)と信頼度の低い部分(光沢性の高い部分)とが混在していることが分かる。
Subsequently, the phase
-Pixels whose luminance change is equal to or greater than the threshold value T2 → Reliability = 1 (high)
-Pixel whose luminance change amount is smaller than threshold T2 → Reliability = 0 (low)
Thus, the reliability of the phase information is determined. This is because the amount of change in luminance increases as the pattern light becomes brighter.
なお、本実施形態ではCH画像の処理の後に位相画像の処理を説明したが、二つの処理の順番はどちらが先でもよいし、並列に処理してもよい。また、閾値T1、T2については、サンプル画像を使った実験などに基づき適宜設定すればよい。閾値T1は、全ての色相で同じ閾値を用いてもよいし、色相に応じて閾値を変えてもよい。例えば、フラックスの影響により乱反射が起きると、はんだの上方から入射する光源色(本実施形態の場合は赤色)がカメラに観測されやすい傾向にあることから、赤味がかった色相に対する閾値を他の色相に対する閾値より大きくしてもよい。 In the present embodiment, the phase image processing is described after the CH image processing, but the order of the two processings may be either first or in parallel. The threshold values T1 and T2 may be set as appropriate based on experiments using sample images. As the threshold value T1, the same threshold value may be used for all hues, or the threshold value may be changed according to the hue. For example, if irregular reflection occurs due to the influence of flux, the light source color (red in this embodiment) that enters from above the solder tends to be observed by the camera, so the threshold value for the reddish hue is set to other values. You may make it larger than the threshold value with respect to a hue.
次に、はんだ形状計測部25が、色情報の信頼度マップ72と位相情報の信頼度マップ75を参照し、各画素の色情報の信頼度と位相情報の信頼度を比較する。もし、色情報の信頼度よりも位相情報の信頼度の方が高い画素が検出された場合には、はんだ形状計測部25は、高さマップ74から当該画素とその近傍画素(例えば隣接画素)それぞれの高さ情報を取得し、当該画素における高さの変化量(すなわち勾配)を計算し、傾斜角を求める。前述のとおり、傾斜角と色相の対応関係は既知であることから、高さマップ74から求めた傾斜角を色(R,G,B,黒のいずれか)に変換できる。そして、はんだ形状計測部25は、多値画像71における当該画素の画素値(色)を、高さマップ74から求めた色に置き換える。以上の処理を多値画像71のすべての画素について行うことで、多値画
像71の画素のうち色情報よりも位相情報の信頼度の方が高い画素の値(色)が、位相情報に基づき補正される(ステップS606)。図7の76は、補正後の多値画像を示している。
Next, the solder
その後、はんだ形状計測部25は、補正後の多値画像76から各画素(つまりはんだ表面上の各点)の傾斜角(勾配)を推定し、それらを継ぎ合わせることで、はんだの三次元形状を復元する(ステップS607)。このように計算された三次元形状のデータは、例えば高さマップの形式で保存される(図7の77)。
Thereafter, the solder
図5のフローに戻り、検査部26が、ステップS505で得られたはんだの三次元形状のデータを用いて、はんだの接合状態の検査を実施する(ステップS506)。このとき、三次元形状データを基に、部品又はランドに対するはんだの接合部分の形状などを立体的に且つ正確に捉えることができるため、従来に比べてより高精度な検査が可能となる。
Returning to the flow of FIG. 5, the
最後に、結果出力部28が、ステップS505で得られたはんだの三次元形状を表す画像や、ステップS506で得られた検査結果を表示装置に表示する(ステップS507)。このとき、上述した処理の過程で得られた各種の画像やマップ(図7参照)、計測値などを表示装置に表示してもよい。またこの表示画面上で、検査プログラムの修正(ティーチング)を行えるようにしてもよい。
Finally, the
(本実施形態の利点)
以上述べた本実施形態の構成によれば、カラーハイライト照明法と位相シフト法という異なる照明法で撮像された2種類の画像(第1のはんだ領域画像、第2のはんだ領域画像)を用い、色情報の信頼度と位相情報の信頼度をそれぞれ求め、信頼度がより高い方の情報をはんだの三次元形状の生成に利用する。カラーハイライト照明法は、原理的に、はんだの光沢性が高いほど精度が期待でき、位相シフト法は、原理的に、はんだの光沢性が低いほど精度が期待できる。したがって、本実施形態のように2つの方法のうち信頼度が高い方(精度が期待できる方)を優先的に利用すれば、はんだ表面の光沢性(鏡面性)の高低にかかわらず、はんだ表面の三次元形状を精度良く計測することが可能となる。
(Advantages of this embodiment)
According to the configuration of the present embodiment described above, two types of images (first solder region image and second solder region image) captured by different illumination methods such as the color highlight illumination method and the phase shift method are used. Then, the reliability of the color information and the reliability of the phase information are obtained, and the information with the higher reliability is used for generating the three-dimensional shape of the solder. In principle, the color highlight illumination method can be expected to be more accurate as the gloss of the solder is higher, and the phase shift method can be expected to be more accurate in principle as the gloss of the solder is lower. Therefore, if one of the two methods having higher reliability (one that can be expected to be accurate) is preferentially used as in this embodiment, the solder surface can be used regardless of the glossiness (mirror surface) of the solder surface. It is possible to accurately measure the three-dimensional shape.
より詳しくは、フラックスの影響などによりはんだの表面の一部に光沢性が低下している部分が含まれていると、その部分の色情報は正確でない(誤った傾斜角を示している)可能性があり、三次元形状の復元精度を低下させる。そこで、光沢性の低下により、色情報の信頼度が低下し、逆に位相情報の信頼度が高くなっている画素については、位相情報から計算した傾斜角に基づき多値画像の色を補正する。これにより、光沢性が低下した部分の色情報(傾斜角情報)を位相情報で補完することができ、光沢性の高い部分と低い部分が混在していたとしても、はんだ表面全体の三次元形状を正確に復元することが可能となる。 More specifically, if a part of the surface of the solder has a reduced gloss due to the influence of flux, etc., the color information of that part can be inaccurate (indicating an incorrect tilt angle). And lowers the accuracy of reconstruction of the three-dimensional shape. Therefore, due to the decrease in glossiness, the reliability of color information decreases, and conversely, for pixels with high reliability of phase information, the color of the multilevel image is corrected based on the tilt angle calculated from the phase information. . As a result, the color information (inclination angle information) of the part with reduced glossiness can be supplemented with phase information, and even if the part with high glossiness and the part with low glossiness are mixed, the three-dimensional shape of the entire solder surface Can be restored accurately.
しかも、異なる照明法で得られた情報が、はんだ表面の高さという一つの計測値に集約されるため、その計測値を用いての検査のロジックや判定基準を設計するのが容易になるという利点もある。 In addition, the information obtained by different illumination methods is aggregated into one measurement value called the height of the solder surface, which makes it easier to design inspection logic and judgment criteria using that measurement value. There are also advantages.
<他の実施形態>
上記の実施形態の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
<Other embodiments>
The description of the above embodiment is merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the above specific form. The present invention can be variously modified within the scope of its technical idea.
例えば、上記実施形態では、色情報から得られた多値画像を位相情報に基づき補正する構成を採用したが、逆に、位相情報から得られた高さマップを色情報に基づき補正する構
成でもよい。その場合、図5及び図6の処理の流れは概ね同じであるが、ステップS606の補正処理の内容を次のように変えればよい。すなわち、はんだ形状計測部25は、色情報の信頼度マップ72と位相情報の信頼度マップ75を参照し、各画素の色情報の信頼度と位相情報の信頼度を比較する。もし、位相情報の信頼度よりも色情報の信頼度の方が高い画素が検出された場合には、はんだ形状計測部25は、多値画像71から当該画素及びその近傍画素の傾斜角を求める。そして、はんだ形状計測部25は、高さマップ74における当該画素及びその近傍画素の高さ情報を、多値画像71から得た傾斜角の情報に基づき補正する。例えば、高さマップ74の中で信頼度が高い画素の高さを基準にして、傾斜角(勾配)を積み上げていけばよい。以上の処理を高さマップ74のすべての画素について行うことで、高さマップ74の画素のうち位相情報よりも色情報の信頼度の方が高い画素の値(高さ)が、色情報に基づき補正される。この補正後の高さマップが、はんだの三次元形状のデータとなる。このような処理でも上記実施形態と同じく、光沢性の高低にかかわらずはんだ表面全体の三次元形状を正確に復元することが可能となる。
For example, in the above-described embodiment, a configuration is used in which a multi-valued image obtained from color information is corrected based on phase information. Conversely, a configuration in which a height map obtained from phase information is corrected based on color information is also used. Good. In this case, the processing flow of FIGS. 5 and 6 is generally the same, but the content of the correction processing in step S606 may be changed as follows. That is, the solder
また、上記実施形態では、カラーハイライト照明法としてR,G,Bの3色の光源を用いたが、光源色の数は3色より多くしてもよいし、光源の配置順も任意である。また、上記実施形態では、位相情報を得る手法として、位相シフト法を利用したが、光沢性が低い場合に有効な手法であれば他の照明法を利用してもよい。 In the above embodiment, three color light sources of R, G, and B are used as the color highlight illumination method. However, the number of light source colors may be more than three colors, and the arrangement order of the light sources is also arbitrary. is there. In the above embodiment, the phase shift method is used as a method for obtaining the phase information. However, other illumination methods may be used as long as the method is effective when the glossiness is low.
また、上記実施形態では、色情報の信頼度と位相情報の信頼度をともに2値としたが、多値又は連続値で信頼度を表現することもできる。また信頼度として用いる指標の求めた方は上記実施形態のものに限られず、はんだ表面の光沢性(鏡面性)の高低と相関する指標であればどのような指標を用いてもよい。 In the above embodiment, the reliability of the color information and the reliability of the phase information are both binary. However, the reliability can be expressed by a multivalue or a continuous value. The method for obtaining the index used as the reliability is not limited to that in the above embodiment, and any index may be used as long as it is correlated with the level of gloss (mirror surface) of the solder surface.
1:基板検査装置
10:ステージ、11:計測ユニット、12:制御装置、13:情報処理装置、14:表示装置
20:画像取得部、21:色情報解析部、22:色信頼度計算部、23:位相情報解析部、24:位相信頼度計算部、25:はんだ形状計測部、26:検査部、27:検査プログラム記憶部、28:結果出力部
110:カメラ、111:照明装置、111B:青色光源、111G:緑色光源、111R:赤色光源、112:投影装置
RL:赤色光、BL:青色光、GL:緑色光、PL:パタン光
1: substrate inspection device 10: stage, 11: measurement unit, 12: control device, 13: information processing device, 14: display device 20: image acquisition unit, 21: color information analysis unit, 22: color reliability calculation unit, 23: Phase information analysis unit, 24: Phase reliability calculation unit, 25: Solder shape measurement unit, 26: Inspection unit, 27: Inspection program storage unit, 28: Result output unit 110: Camera, 111: Illumination device, 111B: Blue light source, 111G: green light source, 111R: red light source, 112: projection device RL: red light, BL: blue light, GL: green light, PL: pattern light
Claims (9)
複数の色の光を互いに異なる入射角で照射し、はんだの表面にその傾斜角に応じた色情報が現れるようにした状態で撮像された、第1の画像と、パタン光を投影し、はんだの表面にその高さに応じたパタンの位相情報が現れるようにした状態で撮像された、第2の画像とを取得する画像取得部と、
はんだの表面上の各点について、前記第1の画像における色情報の信頼度を求める色信頼度計算部と、
はんだの表面上の各点について、前記第2の画像における位相情報の信頼度を求める位相信頼度計算部と、
はんだの表面上の各点の三次元情報を、前記第1の画像における色情報と前記第2の画像における位相情報のうち信頼度が高い方の情報を用いて求めることによって、はんだの三次元形状を生成するはんだ形状計測部と、
を有することを特徴とする計測装置。 A measuring device for measuring the three-dimensional shape of solder,
A plurality of colors of light are irradiated at different incident angles, and a first image and pattern light, which are captured in a state where color information corresponding to the inclination angle appears on the surface of the solder, are projected onto the solder. An image acquisition unit that acquires a second image captured in a state in which phase information of a pattern corresponding to the height appears on the surface of
For each point on the surface of the solder, a color reliability calculation unit for determining the reliability of color information in the first image;
For each point on the surface of the solder, a phase reliability calculation unit for determining the reliability of the phase information in the second image,
By obtaining the three-dimensional information of each point on the surface of the solder using the color information in the first image and the phase information in the second image, which has higher reliability, the three-dimensional information of the solder A solder shape measuring unit for generating a shape;
A measuring apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 The measurement apparatus according to claim 1, further comprising a result output unit that displays an image representing a three-dimensional shape of the solder obtained by the solder shape measurement unit on a display device.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の計測装置。 The color reliability calculation unit obtains the reliability of color information of a point on the surface of the solder corresponding to the pixel based on the saturation or brightness of the pixel of the first image. Or the measuring apparatus of 2.
前記位相信頼度計算部は、前記複数の画像の間における同一の画素の輝度の変化量に基づいて当該画素に対応するはんだの表面上の点の位相情報の信頼度を求める
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の計測装置。 The second image is a plurality of images picked up by changing the phase of the pattern light,
The phase reliability calculation unit obtains the reliability of phase information of a point on the surface of the solder corresponding to the pixel based on the amount of change in luminance of the same pixel between the plurality of images. The measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記第2の画像の位相情報から各画素に対応するはんだの表面の高さ情報を求める位相情報解析部と、をさらに有し、
前記はんだ形状計測部は、
前記多値画像の画素のうち色情報よりも位相情報の信頼度の方が高い画素について、その画素値を、前記位相情報解析部により求めた当該画素とその近傍画素の高さ情報から計算した傾斜角に基づき補正し、
前記補正後の多値画像を用いてはんだの三次元形状を生成する
ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の計測装置。 A color information analysis unit that generates a multi-value image in which each pixel value represents a different inclination angle range by performing multi-value processing for dividing the first image into regions for each hue;
A phase information analysis unit that obtains the height information of the surface of the solder corresponding to each pixel from the phase information of the second image,
The solder shape measuring unit is
Of the pixels of the multi-valued image, the pixel value of the pixel having higher reliability of the phase information than the color information is calculated from the height information of the pixel obtained by the phase information analysis unit and its neighboring pixels. Correct based on the tilt angle,
The measuring apparatus according to claim 1, wherein a three-dimensional shape of the solder is generated using the corrected multi-valued image.
前記第2の画像の位相情報から各画素に対応するはんだの表面の高さ情報を求める位相情報解析部と、をさらに有し、
前記はんだ形状計測部は、
前記位相情報解析部により求めた各画素の高さ情報のうち、位相情報よりも色情報の信頼度の方が高い画素の高さ情報を、前記多値画像から得られる当該画素の傾斜角の情報に基づき補正し、
前記補正後の各画素の高さ情報を用いてはんだの三次元形状を生成する
ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の計測装置。 A color information analysis unit that generates a multi-value image in which each pixel value represents a different inclination angle range by performing multi-value processing for dividing the first image into regions for each hue;
A phase information analysis unit that obtains the height information of the surface of the solder corresponding to each pixel from the phase information of the second image,
The solder shape measuring unit is
Among the height information of each pixel obtained by the phase information analysis unit, the height information of the pixel having higher reliability of color information than the phase information is obtained from the inclination angle of the pixel obtained from the multi-valued image. Corrected based on information,
5. The measuring device according to claim 1, wherein the three-dimensional shape of the solder is generated using the height information of each pixel after the correction.
前記計測装置により取得されたはんだの三次元形状のデータを用いて、部品又は基板に対するはんだの接合状態を検査する検査部と、
を有することを特徴とする基板検査装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 6,
Using the data of the three-dimensional shape of the solder acquired by the measuring device, an inspection unit for inspecting the bonding state of the solder to the component or the board,
A board inspection apparatus comprising:
複数の色の光を互いに異なる入射角で照射し、はんだの表面にその傾斜角に応じた色情報が現れるようにした状態で撮像された、第1の画像と、パタン光を投影し、はんだの表面にその高さに応じたパタンの位相情報が現れるようにした状態で撮像された、第2の画像とを取得するステップと、
はんだの表面上の各点について、前記第1の画像における色情報の信頼度を求めるステップと、
はんだの表面上の各点について、前記第2の画像における位相情報の信頼度を求めるステップと、
はんだの表面上の各点の三次元情報を、前記第1の画像における色情報と前記第2の画像における位相情報のうち信頼度が高い方の情報を用いて求めることによって、はんだの三次元形状を生成するステップと、
を有することを特徴とする計測装置の制御方法。 A control method for a measuring device for measuring the three-dimensional shape of solder,
A plurality of colors of light are irradiated at different incident angles, and a first image and pattern light, which are captured in a state where color information corresponding to the inclination angle appears on the surface of the solder, are projected onto the solder. Acquiring a second image captured in a state in which phase information of a pattern corresponding to its height appears on the surface of
For each point on the surface of the solder, determining the reliability of the color information in the first image;
Determining the reliability of the phase information in the second image for each point on the surface of the solder;
By obtaining the three-dimensional information of each point on the surface of the solder using the color information in the first image and the phase information in the second image, which has higher reliability, the three-dimensional information of the solder Generating a shape; and
A control method for a measuring apparatus, comprising:
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