JP3156442B2 - 半田接合部の検査装置 - Google Patents
半田接合部の検査装置Info
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- JP3156442B2 JP3156442B2 JP12399293A JP12399293A JP3156442B2 JP 3156442 B2 JP3156442 B2 JP 3156442B2 JP 12399293 A JP12399293 A JP 12399293A JP 12399293 A JP12399293 A JP 12399293A JP 3156442 B2 JP3156442 B2 JP 3156442B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板上に形成
された半田接合部の外観形状を検出することにより、半
田接合部に欠陥があるかどうかを検査する半田接合部の
検査装置に関するものである。
された半田接合部の外観形状を検出することにより、半
田接合部に欠陥があるかどうかを検査する半田接合部の
検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来における半田接合部の検査装置に
は、照明装置を用いたものがあった。すなわち、照射角
度が異なる複数個の照明を設け、検査対象面である半田
接合部の形状に応じて、点灯する照明の組み合わせを変
え、または、各照明を時分割で点灯させ、各点灯状態に
おいて映し出される半田接合部の画像を撮影し、撮影画
像から半田接合部の立体形状を検出していた。そして、
検出した立体形状をもとに半田接合部に欠陥があるかど
うかを判別する。このような、検査装置は、例えば、特
開昭61−293657号公報、特開平1−21954
7号公報、特開平1−282410号公報、特開平2−
67949号公報、特開平3−103706号公報等に
開示されている。
は、照明装置を用いたものがあった。すなわち、照射角
度が異なる複数個の照明を設け、検査対象面である半田
接合部の形状に応じて、点灯する照明の組み合わせを変
え、または、各照明を時分割で点灯させ、各点灯状態に
おいて映し出される半田接合部の画像を撮影し、撮影画
像から半田接合部の立体形状を検出していた。そして、
検出した立体形状をもとに半田接合部に欠陥があるかど
うかを判別する。このような、検査装置は、例えば、特
開昭61−293657号公報、特開平1−21954
7号公報、特開平1−282410号公報、特開平2−
67949号公報、特開平3−103706号公報等に
開示されている。
【0003】しかし、半田接合部等のように比較的不定
形な形状に対しては、点灯する照明の組み合わせが無数
に必要になるため、上述した従来例では限られた形状の
半田接合部にしか適用できなかった。
形な形状に対しては、点灯する照明の組み合わせが無数
に必要になるため、上述した従来例では限られた形状の
半田接合部にしか適用できなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものであり、リング形光
源と円筒形の拡散板を組み合わせた照明手段により、検
査対象とする立体形状の傾斜面の角度に応じて、連続的
に輝度が変化する反射光を生成し、この反射光を取り込
んで得た撮像画像の濃淡情報を反射位置の傾斜角情報と
して半田接合部の立体形状を検出することにより、あら
ゆる形状の半田接合部に対しても検査を行うことができ
る半田接合部の検査装置を実現することを目的とする。
題点を解決するためになされたものであり、リング形光
源と円筒形の拡散板を組み合わせた照明手段により、検
査対象とする立体形状の傾斜面の角度に応じて、連続的
に輝度が変化する反射光を生成し、この反射光を取り込
んで得た撮像画像の濃淡情報を反射位置の傾斜角情報と
して半田接合部の立体形状を検出することにより、あら
ゆる形状の半田接合部に対しても検査を行うことができ
る半田接合部の検査装置を実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント基板
上に形成された半田接合部の欠陥の有無を外観上から検
査する半田接合部の検査装置において、リング形光源と
拡散板を有し、前記拡散板は円筒形を成し前記リング形
光源の内側に配置されていて、リング形光源の照射光を
拡散板の端面より入光し、入光した光に拡散板の内面を
全反射及び拡散反射させ、拡散板の内周面から出射する
光の照射角と強度を拡散板の長さ方向に沿って連続的に
変化させ、拡散板の内周面から出射して半田接合部で反
射され拡散板の長さ方向に進む反射光の輝度を反射位置
の傾斜角に応じて連続的に変化させる照明手段と、拡散
板の長さ方向に進む反射光を受けて半田接合部の反射光
像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像画像の濃
淡情報を傾斜角情報として半田接合部の立体形状を検出
し、検出した形状から半田接合部の欠陥の有無を判定す
る判定部と、を具備したことを特徴とする半田接合部の
検査装置である。
上に形成された半田接合部の欠陥の有無を外観上から検
査する半田接合部の検査装置において、リング形光源と
拡散板を有し、前記拡散板は円筒形を成し前記リング形
光源の内側に配置されていて、リング形光源の照射光を
拡散板の端面より入光し、入光した光に拡散板の内面を
全反射及び拡散反射させ、拡散板の内周面から出射する
光の照射角と強度を拡散板の長さ方向に沿って連続的に
変化させ、拡散板の内周面から出射して半田接合部で反
射され拡散板の長さ方向に進む反射光の輝度を反射位置
の傾斜角に応じて連続的に変化させる照明手段と、拡散
板の長さ方向に進む反射光を受けて半田接合部の反射光
像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像画像の濃
淡情報を傾斜角情報として半田接合部の立体形状を検出
し、検出した形状から半田接合部の欠陥の有無を判定す
る判定部と、を具備したことを特徴とする半田接合部の
検査装置である。
【0006】
【作用】このような本発明では、リング形光源と拡散板
を組み合わせて照明手段を構成する。この照明手段で
は、リング形光源の照射光を拡散板の端面より入光し、
入光した光に拡散板の内面を全反射及び拡散反射させ、
拡散板の内周面から出射する光の照射角と強度を拡散板
の長さ方向に沿って連続的に変化させる。このように進
む光の中で拡散板の内周面から出射した光を半田接合部
に照射する。このとき、半田接合部で反射されて拡散板
の長さ方向に進む反射光の輝度は反射位置の傾斜角に応
じて連続的に変化する。この反射光像を撮像手段で撮像
すると、撮像画像の濃淡情報が傾斜角情報になる。従っ
て、濃淡情報をもとに半田接合部の立体形状を検出し、
半田接合部の欠陥の有無を判定する。
を組み合わせて照明手段を構成する。この照明手段で
は、リング形光源の照射光を拡散板の端面より入光し、
入光した光に拡散板の内面を全反射及び拡散反射させ、
拡散板の内周面から出射する光の照射角と強度を拡散板
の長さ方向に沿って連続的に変化させる。このように進
む光の中で拡散板の内周面から出射した光を半田接合部
に照射する。このとき、半田接合部で反射されて拡散板
の長さ方向に進む反射光の輝度は反射位置の傾斜角に応
じて連続的に変化する。この反射光像を撮像手段で撮像
すると、撮像画像の濃淡情報が傾斜角情報になる。従っ
て、濃淡情報をもとに半田接合部の立体形状を検出し、
半田接合部の欠陥の有無を判定する。
【0007】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図1
は本発明の一実施例の概略構成図である。図1におい
て、1はプリント基板、2はプリント基板1上に装着さ
れた実装部品である。実装部品2は半田によりプリント
基板1に接合されていて、半田接合部が検査対象とな
る。3はプリント基板1が載置されていて基板面に沿っ
た2次元方向にプリント基板1を移動して位置決めする
XY駆動テーブルである。4はプリント基板1の上方に
配置された照明手段で、リング形光源41と拡散板42
とからなる。拡散板42は、円筒形を成していて、リン
グ形光源41の内側に配置されている。リング形光源4
1と拡散板42の中心軸は一致している。リング形光源
41の光が拡散板42に入光され、拡散板42内で反射
した後に外界へ出射される。出射された光は半田接合部
に照射される。5は撮像手段としてのカメラであり、照
明手段4の上方に配置されていて、検査対象の反射光像
を撮像する。6は検査処理系コントロール部であり、カ
メラ5の撮像画像から半田接合部の立体形状を検出し、
検出した立体形状から半田接合部の欠陥の有無を判定す
る。検査処理コントロール部6は、A/D変換器61、
画像メモリ62、画像処理部63、画像判定部64を有
し、これらを用いて欠陥の有無を判定する。請求範囲で
いう判定部は検査処理コントロール部6に相当する。7
は駆動系コントロール部であり、照明手段4の駆動を制
御する照明コントロール部71、XY駆動テーブルのX
方向とY方向の移動をそれぞれ制御するX軸駆動部72
とY軸駆動部73を有する。
は本発明の一実施例の概略構成図である。図1におい
て、1はプリント基板、2はプリント基板1上に装着さ
れた実装部品である。実装部品2は半田によりプリント
基板1に接合されていて、半田接合部が検査対象とな
る。3はプリント基板1が載置されていて基板面に沿っ
た2次元方向にプリント基板1を移動して位置決めする
XY駆動テーブルである。4はプリント基板1の上方に
配置された照明手段で、リング形光源41と拡散板42
とからなる。拡散板42は、円筒形を成していて、リン
グ形光源41の内側に配置されている。リング形光源4
1と拡散板42の中心軸は一致している。リング形光源
41の光が拡散板42に入光され、拡散板42内で反射
した後に外界へ出射される。出射された光は半田接合部
に照射される。5は撮像手段としてのカメラであり、照
明手段4の上方に配置されていて、検査対象の反射光像
を撮像する。6は検査処理系コントロール部であり、カ
メラ5の撮像画像から半田接合部の立体形状を検出し、
検出した立体形状から半田接合部の欠陥の有無を判定す
る。検査処理コントロール部6は、A/D変換器61、
画像メモリ62、画像処理部63、画像判定部64を有
し、これらを用いて欠陥の有無を判定する。請求範囲で
いう判定部は検査処理コントロール部6に相当する。7
は駆動系コントロール部であり、照明手段4の駆動を制
御する照明コントロール部71、XY駆動テーブルのX
方向とY方向の移動をそれぞれ制御するX軸駆動部72
とY軸駆動部73を有する。
【0008】図2及び図3は図1の装置の具体的構成例
を示した図である。図3は図2の2点鎖線で囲んだX部
分の拡大図である。図2及び図3で図1と同一のものは
同一符号を付ける。以下、図において同様とする。図2
及び図3において、リングライトガイド411内には光
ファイバ412が引かれていて、ハロゲンランプ等の光
源(図示せず)の光は光ファイバ412によって導か
れ、リング形光源41のリング部分に伝えられる。リン
グ部分では、光ファイバ412の発光面を中心に向けて
配置している。発光面を中心に向けた光ファイバがリン
グの周方向に沿って配列されている。拡散板42は、例
えばアクリルパイプで構成されていて、端面内側のエッ
ジを面取りして1次拡散面421を成している。光ファ
イバ412の発光面から出射した光が1次拡散面421
に当たって拡散板42内に入るように、リング形光源4
1のリング部分はリングライトガイド411に内接して
いる。リング形光源41、拡散板42及びカメラ5の中
心軸は一致していてこれらの中心軸にプリント基板1の
基板面が直交している。
を示した図である。図3は図2の2点鎖線で囲んだX部
分の拡大図である。図2及び図3で図1と同一のものは
同一符号を付ける。以下、図において同様とする。図2
及び図3において、リングライトガイド411内には光
ファイバ412が引かれていて、ハロゲンランプ等の光
源(図示せず)の光は光ファイバ412によって導か
れ、リング形光源41のリング部分に伝えられる。リン
グ部分では、光ファイバ412の発光面を中心に向けて
配置している。発光面を中心に向けた光ファイバがリン
グの周方向に沿って配列されている。拡散板42は、例
えばアクリルパイプで構成されていて、端面内側のエッ
ジを面取りして1次拡散面421を成している。光ファ
イバ412の発光面から出射した光が1次拡散面421
に当たって拡散板42内に入るように、リング形光源4
1のリング部分はリングライトガイド411に内接して
いる。リング形光源41、拡散板42及びカメラ5の中
心軸は一致していてこれらの中心軸にプリント基板1の
基板面が直交している。
【0009】このように構成した装置の動作を説明す
る。まず、図1を用いて動作を説明する。照明手段4と
カメラ5の位置は固定されている。駆動系コントロール
部7の制御によってXY駆動テーブル3が移動すること
によって、検査対象となった半田接合部が照明手段4の
直下にくるようにプリント基板1が位置決めされる。位
置決め完了後、カメラ5が半田接合部を撮像し、検査処
理コントロール部6は撮像画像から半田接合部の立体形
状を認識し、所定の条件に基づいて半田接合部の欠陥の
有無を判定する。
る。まず、図1を用いて動作を説明する。照明手段4と
カメラ5の位置は固定されている。駆動系コントロール
部7の制御によってXY駆動テーブル3が移動すること
によって、検査対象となった半田接合部が照明手段4の
直下にくるようにプリント基板1が位置決めされる。位
置決め完了後、カメラ5が半田接合部を撮像し、検査処
理コントロール部6は撮像画像から半田接合部の立体形
状を認識し、所定の条件に基づいて半田接合部の欠陥の
有無を判定する。
【0010】ここで、本発明の特徴となる検出原理につ
いて説明する。図4〜図6は検出原理の説明図である。
図4において、8は円筒面状の照明で本発明の拡散板4
2に相当する。9は鏡面性の球面で本発明の半田接合面
11に相当する。円筒面の高さ方向に対して放射強度が
図5に示すように連続的に変化する光を、円筒面状の照
明8から鏡面性の球面9に対して照射する。このとき、
鏡面性の球面9で反射した光の中で円筒面の高さ方向に
進む光は、反射光のもとになる照射光の照射角に応じて
異なる光路をとる。これは、円筒面の高さ方向に進む反
射光は、そのもとになる照射光の照射角が異なれば、球
面9上の反射位置が異なるためである。図に示す傾斜角
Θは、反射位置における球面の接線と水平線とのなす角
である。円筒面の高さ方向に進む各反射光は、反射位置
の傾斜角Θがそれぞれ異なる。このことから、円筒面の
高さ方向に進む反射光を鏡面性の球面9の真上から観測
すると、その光束の輝度は傾斜角Θに対応した値をもつ
ことになる。光束の輝度Φと傾斜角Θの関係は、例えば
図6に示すようになる。
いて説明する。図4〜図6は検出原理の説明図である。
図4において、8は円筒面状の照明で本発明の拡散板4
2に相当する。9は鏡面性の球面で本発明の半田接合面
11に相当する。円筒面の高さ方向に対して放射強度が
図5に示すように連続的に変化する光を、円筒面状の照
明8から鏡面性の球面9に対して照射する。このとき、
鏡面性の球面9で反射した光の中で円筒面の高さ方向に
進む光は、反射光のもとになる照射光の照射角に応じて
異なる光路をとる。これは、円筒面の高さ方向に進む反
射光は、そのもとになる照射光の照射角が異なれば、球
面9上の反射位置が異なるためである。図に示す傾斜角
Θは、反射位置における球面の接線と水平線とのなす角
である。円筒面の高さ方向に進む各反射光は、反射位置
の傾斜角Θがそれぞれ異なる。このことから、円筒面の
高さ方向に進む反射光を鏡面性の球面9の真上から観測
すると、その光束の輝度は傾斜角Θに対応した値をもつ
ことになる。光束の輝度Φと傾斜角Θの関係は、例えば
図6に示すようになる。
【0011】このような検出原理を適用した本発明の動
作を図2と図3を用いて説明する。リングライトガイド
411内の光ファイバ412から発光された光は、内接
する拡散板42に入光し、さらに1次拡散面421に照
射される。この拡散面で反射した光は、拡散板42を媒
体として2次拡散面422で拡散反射し、拡散板42の
内面と外界の境界面から一部が外界に出射される。ここ
て、外界に出射されなかった光は、拡散板42の内部で
全反射し、再び2次拡散面422で拡散反射し、その一
部が外界に出射される。これを繰り返すことにより、拡
散板42の入光位置から離れるに従って外界に出射する
光の輝度が連続的に減衰していく。これによって、拡散
板42の内周面からは、拡散板42の長さ方向に沿って
照射角と強度が異なる光が照射される。図2で、半田接
合部11に対して、光路Aから照射された光は傾斜角α
の斜面で鉛直上方に反射し、光路Bから照射された光は
傾斜角βの斜面で鉛直上方に反射する。それぞれの光の
反射位置が異なるため、各反射光の光路は異なる。すな
わち、鉛直上方に進む反射光は、反射位置の傾斜角に応
じた輝度になっている。従って、反射光の輝度情報が傾
斜角情報になっている。このような反射光をカメラ5で
取り込むことにより、半田接合部11の立体形状が検出
される。
作を図2と図3を用いて説明する。リングライトガイド
411内の光ファイバ412から発光された光は、内接
する拡散板42に入光し、さらに1次拡散面421に照
射される。この拡散面で反射した光は、拡散板42を媒
体として2次拡散面422で拡散反射し、拡散板42の
内面と外界の境界面から一部が外界に出射される。ここ
て、外界に出射されなかった光は、拡散板42の内部で
全反射し、再び2次拡散面422で拡散反射し、その一
部が外界に出射される。これを繰り返すことにより、拡
散板42の入光位置から離れるに従って外界に出射する
光の輝度が連続的に減衰していく。これによって、拡散
板42の内周面からは、拡散板42の長さ方向に沿って
照射角と強度が異なる光が照射される。図2で、半田接
合部11に対して、光路Aから照射された光は傾斜角α
の斜面で鉛直上方に反射し、光路Bから照射された光は
傾斜角βの斜面で鉛直上方に反射する。それぞれの光の
反射位置が異なるため、各反射光の光路は異なる。すな
わち、鉛直上方に進む反射光は、反射位置の傾斜角に応
じた輝度になっている。従って、反射光の輝度情報が傾
斜角情報になっている。このような反射光をカメラ5で
取り込むことにより、半田接合部11の立体形状が検出
される。
【0012】なお、実施例では主として表面実装部品を
リフローにより半田付けした後に検査を行う場合を対象
に説明したが、同一のハードウェア構成を用いて、撮像
判定のソフトウェアのみ専用に用意することによって、
クリーム半田の塗布状態の検査、ディスクリート部品等
を対象にしたフロー半田の外観検査等にも適用できる。
クリーム半田の塗布状態の検査では、球状の半田粒を対
象にして、フロー半田の外観検査では、フロー半田のフ
ィレット部分を対象にして、立体形状を表す濃淡画像か
ら、特徴認識を効率的に行うことができる。また、立体
形状に対応してコントラストがつけられた撮像画像は、
人の視覚にとっても特徴抽出が容易であるため、半田接
合部等の目視検査用の照明撮像手段として用いることも
有効である。
リフローにより半田付けした後に検査を行う場合を対象
に説明したが、同一のハードウェア構成を用いて、撮像
判定のソフトウェアのみ専用に用意することによって、
クリーム半田の塗布状態の検査、ディスクリート部品等
を対象にしたフロー半田の外観検査等にも適用できる。
クリーム半田の塗布状態の検査では、球状の半田粒を対
象にして、フロー半田の外観検査では、フロー半田のフ
ィレット部分を対象にして、立体形状を表す濃淡画像か
ら、特徴認識を効率的に行うことができる。また、立体
形状に対応してコントラストがつけられた撮像画像は、
人の視覚にとっても特徴抽出が容易であるため、半田接
合部等の目視検査用の照明撮像手段として用いることも
有効である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。 リング形光源と円筒形の拡散板を組み合わせた照明手
段により、検査対象とする立体形状の傾斜面の角度に応
じて、連続的に輝度が変化する反射光が得られる。この
反射光を取り込んで得た撮像画像は、濃淡情報が傾斜面
の角度情報になる。従って、濃淡情報と角度情報の対応
付けを行うことによって、2次元情報であっても3次元
の立体形状の認識が可能になる。 反射位置の傾斜角に対する反射光の輝度の変化は、連
続的であるため、あらゆる形状の半田接合部に対しても
検査を行うことができる。 従来例では複数の照明を時分割で点灯させていたが、
本発明では時分割な点灯が不要で1回の撮像で済む。こ
れによって、本発明は従来例に比して検査速度が速くな
る。また、本発明の照明の点灯状態は1形態であり、従
来例のような点灯の組み合わせの制御が不要である。 プリント基板の表面には、光沢をもったフラックスが
存在していることがある。フラックスが存在しているプ
リント基板に基板面に直交する方向の照射光を当てる
と、照射光はフラックスによって反射され、照射光と逆
方向の経路をたどって戻ってくる。本発明では、撮像面
に対しては、全て斜めに照射された光の反射光を撮像す
るため、フラックスの反射成分が撮像用の反射光に混入
することが少ない。従って、撮像を認識する上で、フラ
ックスによる外乱の影響を受けにくくなる。
段により、検査対象とする立体形状の傾斜面の角度に応
じて、連続的に輝度が変化する反射光が得られる。この
反射光を取り込んで得た撮像画像は、濃淡情報が傾斜面
の角度情報になる。従って、濃淡情報と角度情報の対応
付けを行うことによって、2次元情報であっても3次元
の立体形状の認識が可能になる。 反射位置の傾斜角に対する反射光の輝度の変化は、連
続的であるため、あらゆる形状の半田接合部に対しても
検査を行うことができる。 従来例では複数の照明を時分割で点灯させていたが、
本発明では時分割な点灯が不要で1回の撮像で済む。こ
れによって、本発明は従来例に比して検査速度が速くな
る。また、本発明の照明の点灯状態は1形態であり、従
来例のような点灯の組み合わせの制御が不要である。 プリント基板の表面には、光沢をもったフラックスが
存在していることがある。フラックスが存在しているプ
リント基板に基板面に直交する方向の照射光を当てる
と、照射光はフラックスによって反射され、照射光と逆
方向の経路をたどって戻ってくる。本発明では、撮像面
に対しては、全て斜めに照射された光の反射光を撮像す
るため、フラックスの反射成分が撮像用の反射光に混入
することが少ない。従って、撮像を認識する上で、フラ
ックスによる外乱の影響を受けにくくなる。
【図1】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図2】図1の装置の具体的構成例を示した図である。
【図3】図1の装置の具体的構成例を示した図である。
【図4】検出原理の説明図である。
【図5】検出原理の説明図である。
【図6】検出原理の説明図である。
1 プリント基板 11 半田接合部 2 実装部品 4 照明手段 41 リング形光源 42 拡散板 5 カメラ 6 検査処理系コントロール部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958
Claims (1)
- 【請求項1】プリント基板上に形成された半田接合部の
欠陥の有無を外観上から検査する半田接合部の検査装置
において、 リング形光源と拡散板を有し、前記拡散板は円筒形を成
し前記リング形光源の内側に配置されていて、リング形
光源の照射光を拡散板の端面より入光し、入光した光に
拡散板の内面を全反射及び拡散反射させ、拡散板の内周
面から出射する光の照射角と強度を拡散板の長さ方向に
沿って連続的に変化させ、拡散板の内周面から出射して
半田接合部で反射され拡散板の長さ方向に進む反射光の
輝度を反射位置の傾斜角に応じて連続的に変化させる照
明手段と、 拡散板の長さ方向に進む反射光を受けて半田接合部の反
射光像を撮像する撮像手段と、 この撮像手段の撮像画像の濃淡情報を傾斜角情報として
半田接合部の立体形状を検出し、検出した形状から半田
接合部の欠陥の有無を判定する判定部と、 を具備したことを特徴とする半田接合部の検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12399293A JP3156442B2 (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 半田接合部の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12399293A JP3156442B2 (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 半田接合部の検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06331564A JPH06331564A (ja) | 1994-12-02 |
JP3156442B2 true JP3156442B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=14874365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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