JP3107264B2 - プリント板検査方法と装置およびプリント板集中検査システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント板の実装部品を
画像処理技術によって検査する装置に係り、特にパター
ンマッチングの不一致により発生するＮＧ信号中の虚報
を、オンラインで即座にチエックできるプリント板検査
方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理技術を利用したプリント板検査
装置は、ＴＶカメラで撮像された実装部品の文字と部品
の型式情報から定まるフォント文字のパターンマッチン
グを行い、不一致のＮＧ信号に対してＮＧ部品情報（座
標、部品コ−ド、捺印文字列）を記憶し、プリント板全
部品の検査終了後、プリンタより検査結果リスト（ＮＧ
品リスト）を出力する。

【０００３】ところで、このＮＧ信号には文字のかすれ
やにじみ、あるいは印字文字サイズの不適正などによる
ミスマッチングにより、実際には支障のない虚報がしば
しば混入する。このため、プリント板の検査終了後に、
作業者により検査結果リストと図面と現品の部品照合に
よる再チエックが行われ、真の不良品にたいして部品交
換やはんだ修正が行われる。

【０００４】一方、特開平１−１４３９８０号公報の記
載のように、インサーキットテスターによる部品特性の
ＮＧ信号に対応して、実装基板中の対象部品を特定マー
クとともに画面表示し、オンラインで検査員が合格、不
合格の判断をすることも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、印字サイズのミスや印字機構の不具合、あるいは部
品取付方向不適などによってＮＧ信号が多発すると、検
査員による再チエックに多大な時間を要してしまう問題
があった。また、ミスマッチングによるＮＧ信号の発生
に応じ、対象部品を画面上でチエックするようにして
も、部品画像から虚報か否かを判定するには経験と時間
を要し、作業者の負担が大きい。

【０００６】このため、大量のプリント板が流れる検査
ラインシステムにおいて、従来の検査装置では１台に一
人の作業員が必要とされ、検査装置の増加に伴って作業
者も増員しなければならなかった。

【０００７】本発明の目的は、ＮＧ信号中の虚報を簡単
に判別できる部品を実装したプリント板の検査方法およ
び装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、並行処理される複数
台の検査装置を一人の検査員で集中監視できるプリント
板集中監視システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め格納され
ている検査用データにしたがってプリント板に実装され
た部品を撮像し、その部品画像を利用して部品の種類
（型式）の正誤を判定するプリント板検査方法におい
て、被検査部品の画像情報から得られる捺印文字情報
と、前記検査用データに含まれる当該部品の捺印配列デ
ータに基づいて読み出したフォント情報をパターンマッ
チングにより１文字ずつ比較し、両者が一致しないとき
に不一致信号（以下、ＮＧ信号と呼ぶ）を出力すると共
に当該部品の部品画像を表示し、かつ、不一致となった
捺印文字情報とフォント情報を識別して表示する。

【００１０】そして、両者が一致しないときにＮＧ信号
を出力すると共に、不一致となった部品画像、フォント
情報および前記検査用データに含まれ部品の配置方向を
示す極性を、識別可能に画面表示する。この際、前記フ
ォント情報と前記極性を所定パターンに組み合わせ、不
一致となった部品の正しい文字と方向を一目瞭然に表示
する。

【００１１】また、本発明は、プリント基板の載置装置
と、ＴＶカメラと、ＴＶカメラにより撮像された部品画
像を処理する画像処理装置と、ＴＶカメラとプリント基
板の相対位置を調整する制御装置を備え、プリント板に
実装した部品の種類（型式）の正誤を画像処理によって
判定するプリント板検査装置において、前記部品の種類
を示す捺印配列データ及びその認識文字座標を含む検査
用データを格納する検査データ記憶手段と、前記捺印配
列データの１文字毎の認識文字を表すフォント情報を格
納するフォント情報記憶手段と、前記画像処理装置の機
能であって、被検査部品の画像情報から得られる前記認
識文字座標の捺印文字情報とこの捺印文字情報に対応し
前記フォント情報記憶手段から読み出されるフォント情
報を比較するパターンマッチング手段と、比較の結果、
両情報が不一致のときにＮＧ信号を出力すると共にその
部品画像を表示し、かつ、不一致となった捺印文字情報
とフォント情報を識別可能に表示するＮＧ関連情報出力
手段と、ＮＧ信号が虚報の場合にそれを解除する外部入
力手段とを、備える。

【００１２】また、検査ラインに並行処理する複数のプ
リント板検査装置を配置し、この検査装置間の非同期動
作を調整するバッファ装置を備え、かつ、検査装置に対
応付けたＮＧ関連情報を表示するための複数のモニタ画
面と、出力されたＮＧ信号の真偽を応答する複数の入力
手段からなる集中監視装置を備える。

【００１３】

【作用】本発明の構成によれば、ＮＧ信号が出力される
と検査を中断し、部品画像から得られＮＧとなった捺印
文字情報の１文字と検査に使用したフォントをモニタ画
面に識別して表示し、ＮＧ信号の真実／虚報を判定する
作業員を支援する。さらに、ＮＧとなった部品画像に対
し該当フォントと極性をパターン化して一目瞭然に表示
し、虚報判定の即断と、配置方向の正誤検知も可能にす
る。

【００１４】これにより、入力手段（操作ボタン）から
合格信号が入力されると当該ＮＧ信号はキャンセルさ
れ、不合格信号が入力されるとメモリに記憶され、次ぎ
の部品の検査へ進む。

【００１５】本発明によれば、ＮＧ信号と同時に、ＮＧ
となった部品画像とそのフォントや極性パターンがモニ
タ画面上で対比されるので、作業員はＮＧ信号が虚報か
否かを即断でき、かつ、虚報のキャンセルによってＮＧ
信号は大幅に削減できるので、従来の２次チエックに要
していた手間と時間を大幅に削減できる。

【００１６】また、本発明のプリント板集中検査システ
ムによれば、検査ラインに配置される複数の検査装置の
並行処理と集中監視が可能となるで、高効率な検査シス
テムが実現できる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

【００１８】図２は、本発明を適用するプリント板集中
検査システムの概略構成で、集中監視装置１と２本の検
査ラインが示されている。各検査ラインには各々２台の
検査装置４がシリアルに組み込まれ、１枚のプリント板
を半分づつ検査するようになっている。

【００１９】検査ラインは、ロ−ダ２で図示しないマガ
ジンからプリント板を自動搬出し、バ−コ−ド読み取り
ステ−ション３でプリント板に貼付されているバ−コ−
ドを読み取り、製品型式を自ラインの検査装置４−１、
４−２に伝送する。その後プリント板は、検査装置１号
機４−１に搬入されプリント板の半分に実装されている
各部品についてパタ−ンマッチングによる検査を行い、
終了後に次の検査装置２号機４−２に移送して残り半分
を検査する。検査終了後、プリント板はアンロ−ダ５に
よりマガジンに格納され次工程（はんだ付け）へと搬送
される。

【００２０】集中監視装置１は、各検査装置の取り込み
画像やＮＧ関連情報を表示する画像モニタ６、検査員に
よる判定を検査装置に応答する操作ボックス７、ＮＧ信
号の発生したプリント板番号、部品名、部品位置などを
検査終了後に印字するプリンタ８を備え、検査装置４−
１〜４−４と信号線６により接続されている。

【００２１】図３は検査装置４の機構部を示す斜視図
で、プリント板１０はホルダー１１に載せられ、部分的
に示すコンベアライン１２によって検査装置内に搬入さ
れる。検査装置４は、Ｘ−Ｙロボット１３に保持したカ
メラ１４を走査して、実装部品の画像を取り込む。

【００２２】図１はプリント板検査装置の一実施例で、
機能構成を示すブロック図である。プリント板がバーコ
ード読み取りステーション３に搬入されると、プリント
板のバーコードが読み取られ、製品型式やシリアル番号
などの情報が型式入力部４１を介して取り込まれる。

【００２３】制御部４０は、その型式に合ったＮＣデー
タをメモリ４３から読出し、その部品座標データをロボ
ットコントロール部４２に出力して、ロボット１３を検
査位置へ移動する。つぎに、カメラ１４を作動して検査
する部品を撮像し、画像入力部４７を経由して画像メモ
リ（濃淡）４８へ画像データを記憶する。この濃淡画像
データは画像処理部５０で２値化され画像メモリ（２
値）４９へ記憶される。

【００２４】制御部４０は、検査部品のＮＣデータにあ
る捺印配列データ名を元に、捺印配列データメモリ４４
から捺印配列データと認識文字座標を読出し、さらにそ
のフォントデータ名を元にフォントメモリ４５から認識
文字のフォントデータを読出し、画像処理部５０のパタ
ーンマッチング手段５０’を起動する。

【００２５】パターンマッチング手段５０’は、読みだ
された認識文字座標に対応する２値画像データ、即ち捺
印文字にたいし、読みだされたフォントによるパターン
マッチングを行う。パターンマッチングの結果は、合否
判定処理部５２に送られ、不合格の場合はＮＧ信号の出
力と後述するＮＧ関連データの表示を行う。

【００２６】図４に上記した検査データの階層構成を示
す。はＮＣデータで、部品座標、部品方向コード、部
品コード番号からなり、コード番号毎に部品型式、捺印
配列データ名、位置決めフォント名、認識文字列（部品
に捺印されている文字列）からなる。部品方向コードは
後述するように、極性パターンの選択に利用される。
は捺印配列データで、捺印配列データ名ごとにフォント
データ名、位置決め座標、認識文字座標などからなる。
認識文字座標（エリア）は後述するようにＮＧになった
文字のウインドウ表示に用いられる。はフォントデー
タで、フォントデータ名ごとに認識文字のフォントパタ
ーンが記憶されている。

【００２７】図５に、パターンマッチングのメカニズム
を簡略化して示す。同図（ａ）はフォントの構造を示
し、たとえば文字「２」のフォント１００は芯部１００
ａの白点と周部１００ｂの黒点群からなる。フォントエ
リア１００ｃは捺印配列データ「２」の認識文字エリア
に対応され、このエリアの中心にフォント中心１００ｄ
が設定される。

【００２８】同図（ｂ）にパタ−ンマッチングの方法を
示す。２値画像データの文字「２」に検索用ウインドウ
を設定し、そのウインドウ内をフォントの中心１００ｄ
を矢印のように１ドットずつ移動させながら、画像文字
とフォントを比較し、一番マッチングしている位置での
不一致度を判定処理部５２に送って合否を判定し、不合
格の場合はＮＧ信号をＮＧ部品情報記憶メモリ４６に格
納する。

【００２９】図６はこの判定結果を示す説明図で、
（ａ）はフォント「２」と画像文字「２」を比較し、白
点、黒点とも不一致数０で合格した例、（ｂ）はフォン
ト「２」と画像文字「３」を比較し、白点６個、黒点１
７個の不一致が検索されてＮＧしきい値６を超え、ＮＧ
信号が出力される例である。

【００３０】図７に実装部品の捺印文字列での検査例を
示す。検査部品のエリアの入力画像７０には、図示のよ
うにＩＣ７１の外観とその捺印文字列ＨＣ００が取り込
まれている。この入力画像を適当なしきい値で２値化
し、各文字に検索用ウインドウ７２を設定する。まず、
２値画像文字「Ｈ」についてフォント１００「Ｈ」でマ
ッチングを行い、合格であれば次に、「Ｃ」，「０」，
「０」の順にパタ−ンマッチングを行う。全て合格であ
ればＩＣ７１は、仕様通りの正しい部品が正しい位置に
実装されていると認められ、一つでも不合格があればＮ
Ｇ信号が出力される。

【００３１】制御部４０は、検査部品のマッチング結果
が合格であれば、次ぎの部品位置へロボット１３を移動
して同様の検査を行う。一方、不合格であれば検査を中
断し、検査部品の画像データを画像表示部５３を経由し
てモニタ６に表示する。さらに、ＮＣデータの方向コー
ドに対応する極性パターンをメモリ５５から読出し、極
性・フォント表示部５４でＮＧになったフォントと組合
せ、部品画像とともにモニタ６に表示する。

【００３２】図８に、これらＮＧ関連画像情報の表示例
を示す。同図で、ＮＧになったフォント「Ｃ」は、極性
方向を太線にて描画した矩形の極性パターン２００と組
み合わされ、かつ、部品画像の文字ＨＣ００や極性方向
マークと重ならない位置に表示されている。さらに、捺
印文字「Ｃ」はウインドウ７２によって枠囲みや強調表
示して、フォントと即座に対比できるように表示され
る。

【００３３】図９は、極性のあるＩＣと極性のない抵抗
を例に、実装部品の部品方向コード（図４）とその極性
表示パターンの関係を示すテーブルである。部品方向は
図示のＬ，Ｂ，Ｒ，Ｔ，Ｈ，Ｖからなっている。極性の
有無及び方向を表示する極性パターンは図示のように矩
形で表し、部品方向に対応して部品の極性マークと一致
する側の一辺が太線で示される。極性のない部品（チッ
プ抵抗やチップコンデンサ）は各辺とも細線で示され
る。

【００３４】このように、検査部品の画像とＮＧフォン
ト及び極性パターンを、対比し易いようにモニタ表示す
るので、検査員はＮＧ信号中の虚報を即座に判断するこ
とができるようになる。まず、ＮＧフォントとウインド
ウ表示されている部品画像の捺印文字を比べ、不一致で
あれば不合格と判定する。文字が一致していて且つ、極
性パターンが無極性であれば、合格と判定する。一方、
極性パターンが有極であれば部品画像の極性マークの方
向と比べ、一致していれば合格、不一致であれば不合格
と判定する。こうして、合格のとき（虚報）は合格信
号、不合格のとき（真の不良）は不合格信号が、監視装
置１の操作部７から入力される。

【００３５】制御部４０は、操作部７から不合格信号を
受信すると、ＮＧ部品記憶メモリ４６にＮＧ部品情報
（部品コード、座標、捺印文字等）を記憶する。一方、
合格信号が受信されると先のＮＧ信号はキャンセルされ
る。制御部４０は、この後に、次ぎの部品の自動検査を
開始する。プリント板の全部品の検査が終了したとき、
ＮＧ部品記憶メモリ４６に記憶されている真のＮＧ部品
情報は、プリンタ出力部５６を介してプリンタ８に出力
され、プリントアウトされる。

【００３６】図１０は、以上に説明したプリント板検査
ラインの動作を示すフローチャートである。本実施例で
は、検査ラインには２台の検査装置４−１、４−２が設
置され、各々プリント板の半分を分担しながらつぎつぎ
と検査を行う。すなわち、１号機でプリント板Ａの半分
の検査を終了すると２号機に転送されて残り半分が検査
されるが、このとき１号機では次ぎのプリント板Ｂの半
分の検査が並行処理される。

【００３７】ところで、検査装置４によるパターンマッ
チング（Ｓ１０６，Ｓ２０６）の結果ＮＧ信号が発生す
ると、当該検査装置は集中監視装置１からの入力待ち状
態（Ｓ１０８，Ｓ２０８）となるので、並行処理する検
査装置間の動作が非同期となる。この非同期の動作を調
整しながら、検査ラインでの処理の流れを効率的に行う
ために、検査装置４−１と４−２にはバッファ４−１−
１、４−２−１が設けられている（図２）。

【００３８】図１１は、プリント板Ａ〜Ｅの検査を、１
号機と２号機で次々と並行処理するときの流れを示す説
明図である。同図のＮｏ１〜９のように、１，２号機の
ＮＧ出力数が同じ（待ち時間が同じ）ときは、両者はほ
ぼ同じ時間で動作する。しかし、Ｎｏ１０〜１３あるい
はＮｏ１４〜１７のようにＮＧ数に差があると、両機の
動作時間や処理ステップは相違する。ＮＧ信号の大きい
検査装置は応答待ち時間によってプリント板の検査終了
が遅れると、次ぎのプリント板をバッファに待機させ、
一方ＮＧの少ない検査装置は他機とは非同期に検査を進
める。

【００３９】検査装置が検査ラインに直列配置されてい
る場合には、上流が終わってから下流に進むので、プリ
ント板の処理順序に変更を生じることはないが、検査装
置の処理時間はＮＧ信号数によって異なるので、上記の
ように非同期に処理することで、全体の検査時間を短縮
できる。

【００４０】本実施例によれば、ライン構成のうえで有
利な検査装置の直列配置によっても、検査の並行処理を
効率よく実行でき、検査装置とバッファを増加すること
でさらに処理効率の向上が可能になる。

【００４１】図１２は、集中監視装置１のモニタ装置６
と操作部７を示す説明図である。本実施例の集中監視装
置１は、２の検査ラインによる４台の検査装置４からの
ＮＧ信号を集中監視し、その虚報を判定できるように構
成されている。各々のモニタ装置６は対応する検査装置
４のＮＧ信号出力にしたがって、上記したＮＧ関連情報
を画面表示する。モニタと対応関係を保って配置される
操作部７には、各々の検査装置に応答する不合格信号入
力ボタンと合格信号入力ボタンが設けられている。ま
た、モニタ装置と各入力ボタンには、対応する検査装置
からのＮＧ信号でアラーム表示され、操作入力によって
消灯すランプが付設されている。これによって、複数の
検査装置のＮＧ信号にたいし誤操作なく、速やかに応答
できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＧとなった部品画像
とそのフォントさらには極性パターンを対比しやすく画
面表示し、ＮＧ信号の虚報チエックをオンラインで即座
に判定できるように支援するので、従来のオフラインチ
エックに比べ経験や作業の手間が不要となり、検査時間
を大幅に削減できる効果がある。

【００４３】本発明によれば、複数の検査装置による並
行処理と集中監視が実現できるので、検査システムの処
理効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリント板検査装置の一実施例の
機能構成を示すブロック図である。

【図２】本発明を適用するプリント板検査システムの構
成図である。

【図３】検査装置の斜視外観図である。

【図４】検査データの階層構成を示す説明図である。

【図５】パターンマッチングのフォントと文字の関係を
示す説明図である。

【図６】パターマッチングによる合格と不合格の例を示
す説明図である。

【図７】ＮＧ部品の部品画像とフォントの表示例を示す
画面表示図である。

【図８】ＮＧ部品の部品画像とフォント及び極性パター
ンを示す画面表示図である。

【図９】部品方向コードと極性パターンの関係を示す説
明図である。

【図１０】検査装置の処理動作を示すフローチャートで
ある。

【図１１】検査ラインにおけるプリント板の流れを示す
説明図である。

【図１２】集中監視装置のモニタ画面及び操作部の対応
関係とＮＧ信号によるアラーム点灯を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…監視装置、２…ローダー、３…バーコード読み取り
装置、４…検査装置、５…アンローダー、６…画像モニ
タ、７…操作部、８…プリンタ、１０…プリント板、１
２…コンベア、１３…ロボット、１４…カメラ、４０…
制御部、４３…ＮＣデータ記憶部、４４…捺印配列デー
タ記憶部、４５…フォント記憶部、４６…ＮＧ部品情報
記憶部、５０…画像処理部、５１…合格、不合格入力
部、５２…合否判定処理部、５４…極性、フォントグラ
フィック表示部、５５…極性パターン記憶部、１００…
フォント、２００…極性パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 会田 洋 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭61−138101（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−333179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26984（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26814（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−12784（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−160362（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G06T 1/00 - 9/40 H05K 13/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め格納されている検査用データにした
   がってプリント板に実装された部品を撮像し、その部品
   画像を利用して部品の種類の正誤を判定するプリント板
   検査方法において、 被検査部品の画像情報から得られる捺印文字情報と、前
   記検査用データに含まれる当該部品の捺印配列データに
   基づいて読み出されたフォント情報をパターンマッチン
   グにより１文字ずつ比較し、両者が一致しないときにＮ
   Ｇ信号を出力すると共に、不一致となった部品画像、フ
   ォント情報および前記検査用データに含まれ部品の配置
   方向を示す極性を、識別可能に表示することを特徴とす
   るプリント板検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記フォント情報と前記極性を所定パターンに組み合わ
   せ、不一致となった部品の正しい文字と方向を一目瞭然
   に表示するプリント板検査方法。
3. 【請求項３】 プリント基板の載置装置と、ＴＶカメラ
   と、ＴＶカメラにより撮像された部品画像を処理する画
   像処理装置と、ＴＶカメラとプリント基板の相対位置を
   調整する制御装置を備え、プリント板に実装した部品の
   種類の正誤を画像処理によって判定するプリント板検査
   装置において、 前記部品の種類を示す捺印配列データ及びその認識文字
   座標を含む検査用データを格納する検査データ記憶手段
   と、前記捺印配列データの１文字毎の認識文字を表すフ
   ォント情報を格納するフォント情報記憶手段と、前記画
   像処理装置の機能であって、被検査部品の画像情報から
   得られる前記認識文字座標の捺印文字情報とこの捺印文
   字情報に対応し前記フォント情報記憶手段から読み出さ
   れるフォント情報を比較するパターンマッチング手段
   と、比較の結果、両情報が不一致のときにＮＧ信号を出
   力すると共にその部品画像を表示し、かつ、不一致とな
   った捺印文字情報とフォント情報を識別可能に表示する
   ＮＧ関連情報出力手段と、ＮＧ信号が虚報の場合にそれ
   を解除する外部入力手段と、を備えることを特徴とする
   プリント板検査装置。
4. 【請求項４】 画像処理を利用した複数のプリント板検
   査装置により、次々とローディングされるプリント板の
   検査を分担し、並行処理して、プリント板に実装した部
   品の種類の正誤を判定するプリント板集中検査システム
   において、 前記プリント板検査装置毎にＮＧ関連情報を表示する複
   数のモニタ画面と、受信したＮＧ信号を虚報と判定する
   合格信号または真の不良と判定する不合格信号を入力す
   る複数の外部入力手段を有する集中監視装置と、 被検査部品毎に、ＴＶカメラで撮像した部品画像から得
   られる前記部品の種類を示す捺印文字情報と、前記部品
   の種類に対して一文字毎の認識文字を表すフォント情報
   とを比較する手段、比較結果が不一致（ＮＧ）のときに
   自己の処理を一旦、中断し、前記合格信号または前記不
   合格信号の入力に応じて前記中断した処理を再開する手
   段、前記中断時、不一致となった部品画像とフォント情
   報を識別表示する前記ＮＧ関連情報を前記集中監視装置
   に出力する手段からなる前記プリント板検査装置と、 検査ラインに沿って配置された前記プリント板検査装置
   間の非同期動作を調整するバッファ装置と、を備えるこ
   とを特徴とするプリント板集中検査システム。