JP2739739B2 - 位置ずれ検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、例えば電子部品などが位置ずれすること
なく、プリント配線基板（以下、単に「基板」という）
上の所定位置に正しく実装されているか否かを検査する
のに用いられる位置ずれ検査装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来、基板上の実装部品につき位置ずれなどの実装不
良を検査するのに、検査員が部品実装基板を手に取り、
これを拡大レンズを用いて四方より観察するという方法
が一般に行われている。ところがこの手作業による検査
方法は、検査に熟練を要するとともに、作業能率が著し
く悪く、部品実装不良が見逃されるおそれがある。

そこで近年、実装部品の位置ずれなどを光学的な方法
で検査する各種の方法が提案され、これにより検査作業
の能率化と精度の向上とがはかられている。

通常、この種の位置ずれ検査に際して、第９図に示す
如く、部品１の実装位置に対し、その部品外形の周囲に
一定のずれ許容幅Δｄを設けて、位置ずれ許容範囲２を
設定している。そして部品１の外形全体が位置ずれ許容
範囲２内に含まれていれば、実装状態が良好であると判
断するのに対し、第10図（１）のように部品１のいずれ
か辺や第10図（２）のように部品１のいずれか隅部が位
置ずれ許容範囲２よりはみ出たときには、実装状態が不
良であると判断するものである。

第11図は、位置ずれ許容範囲２から部品１がはみ出た
ことを検出する方法の一例を示している。

同図の方法は、部品１に対し複数のスリット光源（図
示せず）によりスリット光を照射する方式のものであ
り、部品１の上面から基板の上面にわたり各スリット光
が交わる光切断線３〜５を生成し、各光切断線３〜５を
図示しないカメラで観測して部品１の端点Ａ〜Ｆを検出
する。そして各端点の位置から部品１の各隅点Ｇ〜Ｊの
位置を計算で求め、各端点Ａ〜Ｆや各隅点Ｇ〜Ｊの位置
が位置ずれ許容範囲２内に存在するか否かを判断する。

第12図は、部品１のはみ出しを検出する他の方法を示
している。

同図の方法は、部品１を一様な照明下でカメラ（図示
せず）により撮像する方式であり、その画像につき部品
１の電極部分６とパッケージ部分７との間のコントラス
や、部品１と基板８との間のコントラストとから部品１
の位置や姿勢を検出して、その部品１が位置ずれ許容範
囲内に存在するか否かを判断する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら第11図に示す方法では、部品１の４隅点
Ｇ〜Ｊを求めるための演算を必要とするため、演算に時
間がかかり、またこの演算に際し、端点間の距離（例え
ばCE間およびDF間の各距離）が部品長さに対して小さい
ため、隅点Ｇ〜Ｊの算出に大きな誤差が生じて、精度が
低下するという問題がある。

また第12図に示す方法では、部品１の各部間のコント
ラストや部品１と基板８との間のコントラストが得られ
ない場合や、基板８の配線パターンが複雑であるような
場合には、処理が複雑となって時間がかかり、安定した
判定が困難である。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、ス
リット光を検査対象の位置ずれ許容範囲に沿って照射
し、その光切断線を検出対象が越えたか否かを判別する
ことにより、位置ずれを容易かつ安定して検出できる位
置ずれ検査装置を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 請求項１の発明の位置ずれ検査装置では、検査対象が
所定の位置ずれ許容範囲内に位置するか否かを検査する
のに、検査対象を支持する面上へスリット光を照射して
前記位置ずれ許容範囲に沿う光切断線を生成する投光手
段と、前記光切断線をスリット光に沿う平面より外れた
上方位置で撮像するための撮像手段と、前記撮像手段に
より得られた画像から光切断線の形状的特徴に基づき位
置ずれ許容範囲からの検査対象のはみ出しを判別する判
別手段とを具備させている。

また請求項２の発明の位置ずれ検査装置では、検査対
象が所定の位置ずれ許容範囲に位置するか否かを検査す
るのに、検査対象を支持する面上の前記位置ずれ許容範
囲に沿う位置にスポット光を走査する投光手段と、前記
検査対象を支持する面上からのスポット光の反射光を受
光する受光手段と、前記受光手段により得られたスポッ
ト光の反射光像に基づき位置ずれ許容範囲からの前記検
査対象のはみ出しを判別する判別手段とを具備させてい
る。

＜作用＞ 検査対象を支持する面上へスリット光を照射して位置
ずれ許容範囲に沿う光切断線を生成した場合において、
検査対象が位置ずれ許容範囲を越えて位置ずれすると
き、光切断線は検査対象の表面と検査対象を支持する面
とにわたって形成され、しかもその光切断線には段差が
生ずることになる。従ってこの光切断線を撮像装置で撮
像してその画像からの光切断線の形状的特徴を抽出する
ことにより、検査対象が位置ずれ許容範囲からはみ出し
ているか否かを容易かつ確実に判別できる。

また請求項２の発明では、検査対象を支持する面上の
位置ずれ許容範囲に沿う位置にスポット光を走査し、そ
の反射光を撮像して得られた反射光線に基づき、検査対
象の位置ずれの有無を判別するようにしたので、投光手
段の構成を簡易化できる。

＜実施例＞ 図面は、プリント配線基板上に実装された電子部品が
適正位置より位置ずれしているか否かを判別するための
装置例であるが、この発明はこれに限らず、電子部品以
外の物体の位置ずれを検査するのにも適用できることは
勿論である。

第１図は、この発明の一実施例にかかる実装部品の位
置ずれ検査装置の全体構成を示している。

図示例において、XYテーブルより成る測定テーブル10
上に検査対象11（基板上に部品が実装されたもの）が載
置され、その上方位置に４個のスリット光源12a〜12dよ
り成る投光部12と、４台のカメラ13a〜13dより成る撮像
部13とが配備されている。

４個のスリット光源12a〜12dは、第２図に示す如く、
検査すべき部品１が実装された基板上へそれぞれスリッ
ト光17a〜17dを真下方向へ照射して、部品１の位置ずれ
許容範囲２の境界に沿う光切断線18a〜18dを生成するた
めのものである。

この実施例の場合、位置ずれ許容範囲２は部品外形に
沿う矩形状をなしており、各スリット光源12a〜12dによ
る光切断線18a〜18dは前記矩形の各辺を構成する。

４台のカメラ13a〜13dは、各光切断線18a〜18dをスリ
ット光17a〜17dに沿う平面より外れた上方位置、すなわ
ちこの実施例では、各光源12a〜12dの外側位置で撮像し
て、それぞれ光切断線18a〜18dの画像を生成するための
ものである。

第１図に戻って、撮像部13,投光部12および，測定テ
ーブル10はマイクロコンピュータより成る演算制御装置
14に接続されており、この演算制御装置14はプログラム
を解読実行して、カメラ13a〜13dの撮像動作，スリット
光源12a〜12dの投光動作，測定テーブル10の移動などを
制御信号により一連に制御する。また演算制御装置14
は、各カメラ13a〜13dより映像信号を取り込み、各画像
から光切断線18a〜18dの形状的特徴を抽出して、位置ず
れ許容範囲２内に部品１が正しく位置するか否かを判別
する。

第３図は、部品１の一偶部が位置ずれ許容範囲２より
はみ出した状態を示すもので、この部品１の表面と基板
の表面との間に前記光切断線を生成して、それぞれ光切
断線を対応する４台のカメラ13a〜13dで斜め上方より観
測している。

第４図（１）〜（４）は、これらカメラ13a〜13dで得
た各光切断線の画像18a′〜18d′を示すもので、３台の
カメラ13a,13b,13dによる光切断線の画像18a′,18b′,1
8d′は真っ直ぐな直線状であるのに対し、他のカメラ13
cによる光切断線の画像18c′にはその中間位置に段差19
が現れている。

第５図は、この段差19の有無を検出する方法を例示し
ているが、このような段差19の検出は同図に示す方法以
外の方法でも可能であることは勿論である。

同図の方法は、XY座標系を当てはめた画像18c′につ
きＹ軸方向の明るさのヒストグラム20をとるものであ
り、このヒストグラム20に対して所定のしきい値THを設
定し、そのしきい値THを越えるピークが一個だけ存在す
れば段差はないと判断し、二個存在すれば段差があると
判断する。

第６図は、演算制御装置14による部品の位置ずれ検査
の手順を示すもので、同図のステップ１（図中「ST1」
で示す）では第１のカメラ13aによる画像につき段差の
有無を判断しており、その結果、ステップ２の「段差あ
りか？」の判定が“YES"であれば、ステップ10で部品１
が位置ずれしていると判断して検査を終了させる。

もしステップ２の判定が“NO"であれば、ステップ３
へ進み、つぎに第２のカメラ13bによる画像につき段差
の有無を判断する。その結果、ステップ４の判定が“YE
S"であれば、部品１が位置ずれしていると判断し、また
“NO"であれば、つぎのステップ５へ進むことになる。

以下、ステップ５では第３のカメラ13cによる画像に
つき、またステップ７では第４のカメラ13dによる画像
につき、それぞれ段差の有無を判断しており、ステップ
６またはステップ８の判定が“YES"であれば、部品１が
位置ずれしていると判断し、ステップ６およびステップ
８の判定がいずれも“NO"であれば、ステップ９で部品
１は位置ずれしていないと判断して、検査を終了させ
る。

なお第１図中、モニタ部15はカメラ13a〜13dで得た画
像をモニタするためのもの，また表示部16は検査結果を
表示するためのものである。

第７図は、スポット光25を出力する１台のスポット光
源21と、二個のガルバノミラー22,23とで投光部12を構
成し、まず第１のガルバノミラー22により、スポット光
25を走査してスリット光26を生成し、さらにこのスリッ
ト光26を第２のガルバノミラー23により走査して、位置
ずれ許容範囲２に対してスリット光17を照射し、その反
射光をカメラ13a〜13dにより撮像するようにしている。
この実施例によれば、前記第１実施例に比べて光源数を
節約でき、装置構成を簡単化できるという利点がある。

第８図は、１台のカメラ24より成る撮像部13を検査す
べき部品１の真上に位置させるとともに、４個のスリッ
ト光源12a〜12dを検査すべき部品１の斜め上方位置（第
１実施例の各カメラ位置）に配備して、スリット光17a
〜17dの照射は斜め上方から、また光切断線18a〜18dの
撮像は真上から、それぞれ行うようにしたもので、この
実施例によれば、前記第１実施例に比べてカメラ数を節
約できるという利点がある。

＜発明の効果＞ この発明は上記の如く、スリット光を検査対象の位置
ずれ許容範囲に沿って照射し、その光切断線を撮像して
その画像の形状的特徴を抽出することにより、検査対象
が光切断線を越えたか否かを判別するようにしたから、
部品の隅点位置を計算する従来例に比較して部品の位置
ずれを正確かつ容易に検出でき、しかも画像のコントラ
ストを利用する従来例に比較して簡単な処理により部品
の位置ずれを安定して検出できる。

また請求項２の発明では、検査対象を支持する面上の
位置ずれ許容範囲に沿う位置にスポット光を走査し、そ
の反射光を撮像して得られた反射光像に基づき、検査対
象の位置ずれの有無を判別するようにしたので、投光手
段の構成を簡易化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる位置ずれ検査装置
の全体構成を示す説明図、第２図は投光部および撮像部
の配置を示す斜面図、第３図は部品の位置ずれ状態と各
カメラの位置関係を示す平面図、第４図は各カメラで得
た光切断線の画像を示す説明図、第５図は段差検出方法
の一例を示す原理説明図、第６図は位置ずれ検査の手順
を示すフローチャート、第７図はこの発明の第２実施例
にかかる投光部および撮像部の配置を示す斜面図、第８
図はこの発明の第３実施例にかかる投光部および撮像部
の配置を示す斜面図、第９図は部品の位置ずれ許容範囲
を示す平面図、第10図は部品の位置ずれ状態を示す平面
図、第11図および第12図は従来の位置ずれ検査方法を示
す平面図である。 １……部品、２……位置ずれ許容範囲 12……投光部、13……撮像部 14……演算制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象が所定の位置ずれ許容範囲内に位
   置するか否かを検査するための装置であって、 検査対象を支持する面上へスリット光を照射して前記位
   置ずれ許容範囲に沿う光切断線を生成する投光手段と、 前記光切断線をスリット光に沿う平面より外れた上方位
   置で撮像するための撮像手段と、 前記撮像手段により得られた画像から光切断線の形状的
   特徴に基づき位置ずれ許容範囲からの前記検査対象のは
   み出しを判別する判別手段とを具備して成る位置ずれ検
   査装置。
2. 【請求項２】検査対象が所定の位置ずれ許容範囲に位置
   するか否かを検査するための装置であって、 検査対象を支持する面上の前記位置ずれ許容範囲に沿う
   位置にスポット光を走査する投光手段と、 前記検査対象を支持する面上からのスポット光の反射光
   を受光する受光手段と、 前記受光手段により得られたスポット光の反射光像に基
   づき位置ずれ許容範囲からの前記検査対象のはみ出しを
   判別する判別手段とを具備して成る位置ずれ検査装置。