JP3035574B2 - 実装部品検査装置の教示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリント配線
基板（以下単に「基板」という）に実装された電子部品
につき、はんだ付け前は電子部品の有無や姿勢などを、
はんだ付け後ははんだ付けの良否などを、それぞれ検査
するのに用いられる実装部品検査装置に関連し、殊にこ
の発明は、基板上に実装された複数の部品につき、それ
ぞれの実装状態の良否（以下「実装品質」という）を検
査するのに必要な教示情報を実装部品検査装置に教示す
るための実装部品検査装置の教示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検査基板上の実装部品（はんだ
付け前のものとはんだ付け後のものとを総称して「実
装」という）について実装品質を検査するのに、目視に
よる検査が行われている。ところがこの種目視検査で
は、検査ミスの発生が避けられず、検査結果も検査する
者によりまちまちであり、また検査処理能力にも限界が
ある。

【０００３】そこで近年、多数の部品が実装された基板
につき、実装品質を画像処理技術を用いて自動的に検査
する実装部品検査装置が実用化された。この実装部品検
査装置を使用する場合、検査に先立ち、被検査基板上の
どの位置に、どのような部品が、どのように実装される
かにつき、基板の種別毎に実装部品検査装置に教示する
必要がある。この教示作業は一般に「ティーチング」と
呼ばれる。

【０００４】部品の実装品質の検査に関わる情報には、
各部品がはんだ付けされる基板上のランドに関する情報
（形状，長さ，幅など）、検査領域として設定されるウ
ィンドウに関する情報（形状，大きさなど）、ランド上
のはんだ付け状態などを表す特徴パラメータに関する情
報（色相，明度など）、特徴パラメータなどの良否を判
定するための判定基準などが含まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記教示情報は、被検
査基板の種類毎にオペレータが実装部品検査装置に手入
力しており、多大の労力と時間とを要し、また教示作業
中はその実装部品検査装置による検査ができないという
問題がある。

【０００６】ところで基板上の各部品は、縦または横向
きに揃えて実装されるのが通常である。ところがＩＣの
ような部品は、はんだ付け作業において、はんだ浴槽か
ら引き上げるとき、リード間にブリッジが発生する虞が
あるため、角度をもたせて斜め向きに基板上に実装する
場合がある。また面積が小さな基板については、部品の
実装効率を高めるため、同様に角度をもたせて斜め向き
に各部品を基板上に実装する必要がある。

【０００７】このように斜め向きに実装された部品につ
いては、判定処理に先立ち、その部品の画像を実装角度
だけ回転させるという画像処理が必要である。そのため
にティーチングに際し、斜め向きの実装部品について
は、その都度、画像の回転処理に関わる情報を実装部品
検査装置に教示する必要があり煩雑である。

【０００８】ところで先般、出願人は、ティーチングの
作業を容易化するのに、教示情報として必要な実装品質
の検査に関わる情報を部品種毎にあらかじめメモリに記
憶させて部品種テーブルを作成した後、教示時に基板上
の各部品につき前記部品種テーブルの対応する部品種の
領域より選択して読み出して実装部品検査装置に教示す
るという方法を開発した。

【０００９】しかしながらこの方法の場合、実装品質の
検査に関わる情報のみを有する画像の回転処理を伴わな
い部品種と、実装品質の検査に関わる情報および画像の
回転処理に関わる情報を有する画像の回転処理を伴う部
品種とを部品種テーブル中に設ける必要があるため、部
品種の数が著しく増加し、部品種テーブルの取扱いが煩
雑となるなどの問題がある。

【００１０】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、画像の回転処理に関わる情報のみを有する部品
種を独立して設けることにより、教示情報を効率良く実
装部品検査装置へ教示できる教示方法を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、被検査基板
を撮像してその画像を処理することにより基板上の各実
装部品につきそれぞれの実装品質を検査する実装部品検
査装置において、部品の実装品質の検査に関わる情報を
部品種毎にあらかじめメモリに記憶させると共に、画像
の回転処理に関わる情報のみを前記部品種とは別の部品
種として前記メモリに記憶させて部品種テーブルを作成
した後、教示時に基板上の各部品につき実装品質の検査
に関わる情報と、部品に応じて画像の回転処理に関わる
情報とを前記部品種テーブルの対応する部品種の領域よ
り選択して読み出し、前記実装部品検査装置に教示する
ようにしたものである。

【００１２】

【作用】教示に際し、基板上の各部品につき実装品質の
検査に関わる情報を部品種テーブルの対応する部品種の
領域より読み出して実装部品検査装置へ教示するので、
教示に要する労力と時間とが大幅に節減される。しかも
画像の回転処理に関わる情報についても部品種テーブル
の対応する部品種の領域より読み出して実装部品検査装
置に教示するので、実装品質の検査に関わる情報と画像
の回転処理に関わる情報とを有する部品種を設ける必要
がなく、部品種の増加や取扱いの煩雑さを解消できる。

【００１３】

【実施例】図１は、実装部品検査装置の全体構成を示
す。この実装部品検査装置は、基準基板１Ｓを撮像して
得られた前記基準基板１Ｓ上にある各部品２Ｓの検査領
域の特徴パラメータと、被検査基板１Ｔを撮像して得ら
れた前記被検査基１Ｔ上にある各部品２Ｔの検査領域の
特徴パラメータとを比較して、各部品２Ｔの実装品質を
検査するためのもので、Ｘ軸テーブル部３，Ｙ軸テーブ
ル部４，投光部５，撮像部６，制御処理部７などをその
構成として含んでいる。

【００１４】前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４は、それぞれ制御処理部７からの制御信号に基づい
て動作するモータ（図示せず）を備えており、これらモ
ータの駆動によりＸ軸テーブル部３が撮像部６をＸ方向
へ移動させ、またＹ軸テーブル部４が基板１Ｓ，１Ｔを
支持するコンベヤ８をＹ方向へ移動させる。

【００１５】前記投光部５は、異なる径を有しかつ制御
処理部７からの制御信号に基づき赤色光，緑色光，青色
光を同時に照射する３個の円環状光源９，１０，１１に
より構成されており、各光源９，１０，１１を観測位置
の真上位置に中心を合わせかつ観測位置から見て異なる
仰角に対応する方向に位置させている。

【００１６】この実施例では、各光源９，１０，１１と
して白色光源に赤色，緑色，青色の各着色透明板を被せ
た構造のものが用いてあるが、これに代えて、赤色光，
緑色光，青色光をそれぞれ発生する３本の円環状のカラ
ー蛍光灯やネオン管を用いてもよい。

【００１７】各光源９，１０，１１は混色により白色と
なるような対波長発光エネルギー分布を有する赤色光ス
ペクトル、緑色光スペクトル、青色光スペクトルの光を
発する光源をもって構成されると共に、各光源９，１
０，１１から照射された赤色光、緑色光、青色光が混色
して白色光となるよう後記する撮像コントーラ１８によ
る各色相光の光量の調整を可能としている。

【００１８】つぎに撮像部６は、カラーテレビカメラが
用いられ、観測位置の真上位置に下方に向けて位置決め
してある。これにより観測対象である基板１Ｓ，１Ｔの
表面の反射光が撮像部６により撮像され、三原色のカラ
ー信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部７へ供給され
る。

【００１９】制御処理部７は、Ａ／Ｄ変換部１２，メモ
リ１３，ティーチングテーブル１４，画像処理部１５，
判定部１６，ＸＹテーブルコントローラ１７，撮像コン
トローラ１８，部品種テーブル１９，表示部２０，プリ
ンタ２１，キーボード２２，フロッピディスク装置２
３，制御部２４などで構成されるもので、ティーチング
モードのとき、あらかじめ登録されている部品種テーブ
ル１９の中から、基準基板１Ｓ上の各部品２Ｓに対応す
る部品種をそれぞれ選択して呼び出し、観測位置に搬入
された基準基板１Ｓの各部品の検査領域について色相、
明度などの特徴パラメータを適用して判定データファイ
ルを作成する。また制御処理部７は検査モードのとき、
被検査基板１Ｓについてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理
し、被検査基板１Ｔ上の各部品２Ｔの検査領域につき
赤，緑，青の各色相パターンを検出して特徴パラメータ
を生成し、被検査データファイルを作成する。そしてこ
の被検査データファイルと前記判定データファイルとを
比較して、この比較結果から被検査基板１Ｔ上の各部品
２Ｔにつきはんだ付けの良否などの実装品質を自動的に
判定する。

【００２０】図２は、はんだ付けが良好であるとき、部
品が欠落しているとき、はんだ不足の状態にあるときの
はんだ２５の断面形態と、各場合の撮像部６による撮像
パターン，赤色パターン，緑色パターン，青色パターン
との関係を一覧表で例示したもので、いずれかの色相パ
ターン間には明確な差異が現れるため、部品の有無やは
んだ付けの良否を判定することが可能となる。

【００２１】図１に戻って、Ａ／Ｄ変換部１２は前記撮
像部６からのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル信号に
変換して制御部２４へ出力する。メモリ１３はＲＡＭな
どを備え、制御部２４の作業エリアとして使用される。
画像処理部１５は制御部２４を介して供給された画像デ
ータを画像処理して前記被検査データファイルや判定デ
ータファイルを作成し、これらを制御部２４や判定部１
６へ供給する。

【００２２】前記部品種テーブル１９は、部品の実装品
質の検査に関わる情報として画像およびその判定基準に
関する情報、例えば各部品がはんだ付けされる基板上の
ランドに関する情報（形状，長さ，幅など）、検査領域
として設定されるウィンドウに関する情報（形状，大き
さなど）、ランド上のはんだ付け状態などを表す特徴パ
ラメータに関する情報（色相や明度など）、特徴パラメ
ータの良否などを判定するための判定基準などを部品の
種類毎にあらかじめ記憶させるおくためのテーブルであ
って、例えば図３に示すような構成のものである。

【００２３】図３において、Ａ〜Ｆは部品種であって、
各部品種Ａ〜Ｆは複数の部品グループ（例えばＡ１〜Ａ
８）に区分されている。これら部品種のうち、Ａ〜Ｅの
各部品種は、角チップ，コンデンサ，ＱＦＰなどのよう
に、部品の種類で分けられており、各部品種を規格部品
毎に複数の部品グループに分けて、各部品グループの領
域にそれぞれ部品の実装品質の検査に関わる情報が格納
してある。

【００２４】Ｆの部品種は、部品の種類によって設けら
れたものではなく、部品の画像を回転処理するか否かを
規定するためのものであって、例えばＦ１部品では部品
の画像を時計回りの方向へ回転させるという情報が、Ｆ
２部品では部品の画像を反時計回りの方向へ回転させる
という情報が、それぞれ格納してある。

【００２５】従って教示対象の部品が斜め方向に実装さ
れている場合、その部品に対応するＡ〜Ｅの部品種のい
ずれか部品グループの領域より実装品質の検査に関わる
情報を、またＦの部品種のいずれか部品グループの領域
より画像の回転に関わる情報を、それぞれ読み出して教
示することになる。

【００２６】なおこの実施例では、前記画像に関する情
報はカラー画像情報であって、色相、明度（全カラーの
総合明度）、各色相毎の明度、彩度などの各情報のう
ち、必要なものを選択的に用いるが、画像に関する情報
がモノクローム画像情報である場合は、白黒の濃淡情報
が用いられることになる。

【００２７】ティーチングテーブル１４はティーチング
時に制御部２４から判定データファイルが供給されたと
き、これを記憶し、また検査時に制御部２４が転送要求
を出力したとき、この要求に応じて判定データファイル
を読み出してこれを制御部２４は判定部１６などへ供給
する。

【００２８】判定部１６は、検査時に制御部２４から供
給された判定データファイルと、前記画像処理部１５か
ら転送された被検査データファイルとを比較して、被検
査基板１Ｔの各部品２Ｔにつきはんだ付け状態の良否な
どを判定し、その判定結果を制御部２４へ出力する。

【００２９】撮像コントローラ１８は、制御部２４と投
光部５および撮像部６とを接続するインターフェイスな
どを備え、制御部２４の出力に基づき投光部５の各光源
９〜１１の光量を調整したり、撮像部６の各色相光出力
の相互バランスを保つなどの制御を行う。

【００３０】ＸＹテーブルコントローラ１７は制御部２
４と前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４とを
接続するインターフェイスなどを備え、制御部２４の出
力に基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を
制御する。

【００３１】表示部２０は、制御部２４から画像デー
タ、検査結果、キー入力データなどが供給されたとき、
これを表示画面上に表示し、またプリンタ２１は、制御
部２４から検査結果などが供給されたとき、これを予め
決められた書式（フォーマット）でプリントアウトす
る。

【００３２】キーボード２２は、操作情報や基準基板１
Ｓや被検査基板１Ｔに関するデータなどを入力するのに
必要な各種キーを備えており、キー入力データは前記制
御部２４へ供給される。制御部２４は、マイクロプロセ
ッサなどを備えており、図４〜図６に示す手順に従っ
て、部品種テーブル１９の作成，ティーチングおよび，
検査における実装部品検査装置の動作を制御する。

【００３３】図４は、前記部品種テーブル１９の作成手
順を示している。まず制御部２４は、同図のスタート時
点において、装置各部を制御して投光部５や撮像部６を
作動し、また撮像条件やデータの処理条件を整える。つ
ぎにオペレータは、キーボード２１を操作してステップ
１（図中「ＳＴ１」で示す）において、部品エディタを
選択すると、あらかじめ実装部品検査装置が保有してい
る部品種テーブル１９の内容が表示部２０の画面に表示
される。

【００３４】つぎにオペレータは、対象とする部品につ
いて、つぎのステップ２で対応する部品種を、続くステ
ップ３でその部品種の中の該当する部品グループを、そ
れぞれ選択すると、表示部２０の画面上に選択された部
品グループについての既存の教示情報が表示される（ス
テップ４）。

【００３５】この教示情報をそのまま保存しておけば自
動検査に有効であるとオペレータが判断したとき、ステ
ップ５の判定は「ＹＥＳ」となり、つぎの部品グループ
についての検討に移行するが、もしその教示情報をその
まま自動検査に用いることができないと判断したとき
は、ステップ５の判定は「ＮＯ」であり、基準基板１Ｓ
を実装部品検査装置の観測位置に搬入する（ステップ
６）。

【００３６】つぎにステップ７で、基準基板１Ｓ上の該
当する部品２Ｓを撮像部６により撮像してその画像にか
かわるパラメータを抽出し、さらに続くステップ８で、
その各パラメータの値を調整して、部品種テーブル１９
に保存したい画像およびその判定基準に関する情報を生
成する。ここで調整されるパラメータには、部品の位
置，ランドに関する情報，ブリッジ検出などに必要なウ
ィンドウに関する情報、ランド上のはんだ付け状態など
を表す特徴パラメータに関する情報、実装品質を良否判
定するための判定基準などが含まれる。

【００３７】この調整が終了すると、つぎのステップ９
で基準基板１Ｓを実装部品検査装置より搬出し、つぎの
ステップ１０で新たに調整された情報を部品種テーブル
１９に保存する。以下同様にして、自動検査に必要な他
の部品についての情報も部品種テーブル１９に保存す
る。

【００３８】図５は、ティーチングの手順を示すもの
で、まず同図のステップ１において、オペレータはキー
ボード２２を操作して教示対象とする基板名の登録を行
い、また基板サイズをキー入力した後、つぎのステップ
２で、基準基板１ＳをＹ軸テーブル部４上にセットして
スタートキーを押操作する。つぎにステップ３でその基
準基板１Ｓの原点と右上および左下の各角部を撮像部６
にて撮像させて各点の位置により実際の基準基板１Ｓの
サイズを入力した後、制御部２４は入力データに基づき
Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を制御して基
準基板１Ｓを初期位置に位置出しする。

【００３９】前記基準基板１Ｓは、部品実装位置に所定
の部品２Ｓが適正にはんだ付けされた良好な実装品質を
有するものであって、この基準基板１Ｓが初期位置に位
置決めされると、つぎのステップ４で撮像部６が基準基
板１Ｓ上の領域を撮像して部品の実装位置を教示する。

【００４０】以下のステップ５〜８において、表示部２
０に部品種テーブル１９の内容を表示させ、実装位置が
教示された部品２Ｓに対応する部品種および部品グルー
プを選択し、その部品グループにかかる情報を部品種テ
ーブル１９より読み出して教示データとして保存する。

【００４１】この場合に教示対象の部品２Ｓが実装角度
がゼロの状態で実装される場合、ステップ５の判定が
「ＮＯ」であり、図３に示す部品種テーブル１９の例で
は、Ａ〜Ｅの部品種の中から対応する部品グループを選
択し、その部品グループにかかる実装品質の検査に関わ
る情報を読み出して保存する。

【００４２】もし教示対象の部品２Ｓが斜め向きに実装
される場合、ステップ５の判定が「ＹＥＳ」であり、図
３に示す部品種テーブル１９の例では、傾き方向に応じ
てＦ１部品またはＦ２部品を選択し、画像の回転処理に
関わる情報を読み出して保存する（ステップ７）。さら
につぎのステップ８において、キーボード２２を操作し
て前記傾き角度（実装角度）に応じて画像の回転角度を
入力して保存した後、ステップ６へ進んで、Ａ〜Ｅの部
品種の中から対応する部品グループを選択し、その部品
グループにかかる実装品質の検査に関わる情報を読み出
して保存する。

【００４３】同様の手順が基準基板１Ｓ上の全ての部品
について繰り返し実行されると、ステップ６の判定が
「ＹＥＳ」となってティーチングを終了する。

【００４４】図６は、自動検査の手順を示すもので、同
図のステップ１，２で検査すべき基板名を選択して基板
検査を開始操作を行う。つぎのステップ３は、実装部品
検査装置への被検査基板１Ｔの供給をチェックしてお
り、「ＹＥＳ」の判定でコンベヤ８が作動して、Ｙ軸テ
ーブル部４に被検査基板１Ｔが搬入され、自動検査が開
始される（ステップ４，５）。

【００４５】ステップ５において、制御部２４はＸ軸テ
ーブル部３およびＹ軸テーブル部４を制御して、被検査
基板１Ｔ上の１番目の部品２Ｔに対し撮像部６の視野を
位置決めして撮像を行わせ、検査領域内の各ランド領域
を自動抽出すると共に、各ランド領域の特徴パラメータ
を算出して、被検査データファイルを作成する。この場
合、判定データファイルを参照し、斜め向きの部品であ
れば、設定角度だけ画像を回転させた後、被検査データ
ファイルの作成を行う。ついで制御部２４は、この被検
査データファイルと判定データファイルとを比較して、
１番目の部品２Ｔにつきハンダ付けの良否などの実装品
質を判定させる。

【００４６】このような検査が被検査基板１Ｔ上の全て
の部品２Ｔにつき繰り返し実行され、その結果、ハンダ
付け不良などがあると、その不良部品と不良内容とが表
示部２０に表示され或いはプリンタ２１に印字された
後、被検査基板１Ｔは観測位置より搬出される（ステッ
プ７，８）。かくして同様の検査手順が全ての被検査基
板１Ｔにつき実行されると、ステップ９の判定が「ＹＥ
Ｓ」となって検査が完了する。

【００４７】

【発明の効果】この発明は上記の如く、部品の実装品質
の検査に関わる情報を部品種毎にあらかじめメモリに記
憶させると共に、画像の回転処理に関わる情報のみを前
記部品種とは別の部品種として前記メモリに記憶させて
部品種テーブルを作成した後、教示時に基板上の各部品
につき実装品質の検査に関わる情報と、部品に応じて画
像の回転処理に関わる情報とを前記部品種テーブルの対
応する部品種の領域より選択して読み出し、前記実装部
品検査装置に教示するようにしたから、教示に要する労
力と時間とが大幅に節減されると共に、実装品質の検査
に関わる情報と画像の回転処理に関わる情報とを有する
部品種を設ける必要がなく、部品種の増加や取扱いの煩
雑さを解消できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実装部品検査装置の全体構成を示す説明図であ
る。

【図２】はんだ付け状態の良否とパターンとの関係を示
す説明図である。

【図３】部品種テーブルの内容を示す説明図である。

【図４】部品種テーブルの作成手順を示すフローチャー
トである。

【図５】ティーチングの手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】自動検査の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

６ 撮像部 ７ 制御処理部 １９ 部品種テーブル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査基板を撮像してその画像を処理す
   ることにより基板上の各実装部品につきそれぞれの実装
   品質を検査する実装部品検査装置において、 部品の実装品質の検査に関わる情報を部品種毎にあらか
   じめメモリに記憶させると共に、画像の回転処理に関わ
   る情報のみを前記部品種とは別の部品種として前記メモ
   リに記憶させて部品種テーブルを作成した後、教示時に
   基板上の各部品につき実装品質の検査に関わる情報と、
   部品に応じて画像の回転処理に関わる情報とを前記部品
   種テーブルの対応する部品種の領域より選択して読み出
   し、前記実装部品検査装置に教示することを特徴とする
   実装部品検査装置の教示方法。