JP3173050B2 - 教示データ作成方法およびその方法を用いた教示データ作成装置 - Google Patents

教示データ作成方法およびその方法を用いた教示データ作成装置

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JP3173050B2
JP3173050B2 JP21435991A JP21435991A JP3173050B2 JP 3173050 B2 JP3173050 B2 JP 3173050B2 JP 21435991 A JP21435991 A JP 21435991A JP 21435991 A JP21435991 A JP 21435991A JP 3173050 B2 JP3173050 B2 JP 3173050B2
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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、はんだ付けの良否などを自動検査するのに用い
られる実装部品検査装置に関連し、殊にこの発明は、被
検査基板上の各実装部品につき、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
実装部品検査装置に教示するためのデータを作成する方
、および装置に関する。
【0002】従来、被検査基板上の各実装部品について
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。ところがこの種の目視検査では、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、検査処理能力にも限界がある。
【0003】そこで近年、各実装部品の実装品質を画像
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、検査対象である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】従来のティーチング作業では、実装部品検
査装置における観測位置に基準となる基板を導入した
後、この基板を撮像して各部品の画像を表示部に順次表
示させ、オペレータが各部品の画像を見ながら部品の実
装位置,実装方向,部品種、ランドの位置および形状な
どの基板に関する情報(以下、「基板情報」という)
と、検査領域,特徴パラメータ,検査基準などの検査に
関する情報(以下、「検査情報」という)とをキーボー
ドにより手入力している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法では、ティーチングに多大の労力と時間とを必要
とし、またティーチング作業中はその実装部品検査装置
を検査のために使用できないという問題がある。
【0006】そこで出願人は、前記の基板情報について
は、基板の設計・製造時に得られるCAD/CAMデー
タなどの外部データを流用し、また検査情報について
は、あらかじめ用意されたライブラリデータを使用し
て、実装部品検査装置への教示データを作成することを
検討した。
【0007】ところがこのようにした作成された教示デ
ータは、隣接部品の有無など、部品位置周辺の状況を考
慮して作成されていないため、教示データの修正作業が
不可欠であり、しかもその種の修正作業は実装部品検査
装置を実際に使用して行う必要があるため、オペレータ
の作業負担が十分に軽減されず、また修正作業中は実装
部品検査装置を本来の検査に使用できないという問題が
ある。
【0008】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、実装部品検査装置への教示データを手入力操作
を必要とせずに効率的に生成でき、しかも教示データを
実装部品検査装置を専有せずに修正できる教示データ作
成方法、および装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明では、被検査基
板を撮像した画像を処理することにより前記被検査基板
上の各実装部品の実装品質を自動検査する実装部品検査
装置に、検査のために教示するデータを作成する方法に
おいて、検査対象となる基板の設計データまたは製造デ
ータである外部データとあらかじめ用意された検査に関
するライブラリデータとを用いて教示データを作成する
とともに、前記外部データに含まれる各実装部品の周辺
の状況に関するデータを用いて前記教示データを修正す
ることを特徴とする。好ましい一態様によれば、前記各
実装部品の周辺の状況に関するデータは、隣接する部品
の有無に関するデータであり、前記教示データの修正
は、実装部品間のブリッジ検査に関する教示データにつ
いて行われる。また他の好ましい態様によれば、前記各
実装部品の周辺の状況に関するデータは、実装部品のは
んだ付け部分のフィレット角または隣接部品による照明
の遮蔽に関するデータであり、前記教示データの修正
は、ウィンドウ内領域抽出しきい値または検査基準に関
する教示データについて行われる。 さらにこの発明で
は、上記の教示データの作成方法を実施する装置とし
て、検査対象となる基板に関し、その基板の設計データ
または製造データである外部データを記憶する第1の記
憶手段と、検査に関する部品種毎のライブラリデータを
記憶する第2の記憶手段と、前記検査対象となる基板上
の各実装部品につき、前記外部データとライブラリデー
タとを用いて教示データを作成する教示データ作成手段
と、前記教示データ作成手段により作成された教示デー
タを、前記外部データに含まれる各実装部品の周辺の状
況に関するデータを用いて修正するデータ修正手段とを
具備する装置を提供する。
【0010】
【作用】検査対象となる基板に関する情報には、その基
板の設計データまたは製造データである外部データを流
用し、検査に関する情報には、あらかじめ用意されたラ
イブラリデータを使用して教示データを作成する。さら
に外部データを用いて教示データを修正することによ
り、各部品につきその部品の周辺の状況に適合した教示
データが完成する。この教示データの作成および修正に
より完成した教示データは、実装部品検査装置に教示さ
れ、一連の検査対象に対する検査のために用いられる。
【0011】
【実施例】図1は、この発明を実施して作成された教示
データが教示される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、被検査基板1上の各実装
部品2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。
【0012】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が被検査基板1を支
持するコンベヤ8をY方向へ移動させる。
【0013】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。
【0014】前記撮像部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被検査基板1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。
【0015】前記制御処理部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1
5,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,制御部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23など
で構成されるもので、被検査基板1についてのカラー信
号R,G,Bを処理し、被検査基板1上の各実装部品2
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1
上の各実装部品2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。
【0016】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。
【0017】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19へ出力する。メモリ13はRAMな
どを備え、制御部19の作業エリアとして使用される。
画像処理部15は制御部19を介して供給された画像デ
ータを画像処理して被検査データファイルを作成し、こ
れらを制御部19や判定部16へ供給する。
【0018】ティーチングテーブル14は制御部19か
ら判定データファイルが供給されたとき、これを記憶す
る部分であり、また検査時に制御部19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が読
み出されて制御部19や判定部16へ供給される。
【0019】判定部16は、検査時に制御部19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1の各実装部品2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19へ出力する。
【0020】撮像コントローラ18は、制御部19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19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。
【0021】XYテーブルコントローラ17は制御部1
9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19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。
【0022】表示部20は、制御部19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19から検査結果などが供給されたとき、これをあら
かじめ決められた書式(フォーマット)でプリントアウ
トする。
【0023】キーボード22は、操作情報や被検査基板
1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19へ供給さ
れる。フロッピディスク装置23には教示データが貯蔵
されたフロッピディスクが挿入され、制御部19は教示
データより判定データファイルを作成してティーチング
テーブル14へ供給する。
【0024】制御部19は、マイクロプロセッサなどを
備えており、メモリ13に対するデータの読み書きを行
い、また入出力各部の動作を制御し、検査における実装
部品検査装置の動作を一連に制御する。
【0025】図3は、この発明にかかる教示データ作成
方法の具体的手順を示し、図4はこの手順を実行するた
めの回路構成例の一部を具体的に示している。図4にお
いて、制御部26はマイクロプロセッサで構成され、こ
の制御部26にバス30を介してメモリ27,ライブラ
リ28,変換テーブル29などが接続されている。
【0026】前記メモリ27には、検査対象となる基板
に関する外部データ、たとえば基板の設計・製造に際し
て得られるCAD/CAMデータが取り込まれて記憶さ
れている。この外部データには、各部品の実装位置,実
装方向,部品型式,ランドの位置および形状などの各情
報が含まれており、図5および図6に各情報の概念が示
してある。
【0027】図5において、31は検査対象である基
板、32はこの基板31上に実装されたチップ部品であ
って、このチップ部品32はXY座標上の所定の位置P
(Xi,Yi)に、電極33がX方向に向けて実装され
ている。
【0028】また図6において、34,35は前記チッ
プ部品32がはんだ付けされるランドであって、各ラン
ド34,35はX方向の長さがLx1,Lx2、Y方向
の長さがLy1,Ly2の矩形状をなし、各ランド3
4,35間の距離はDに設定されている。
【0029】従って上記チップ部品32については、実
装位置を示すデータとしてXi,Yiが、ランド34,
35の位置および形状を示すデータとしてD,Lx1,
Lx2,Ly1,Ly2が、前記外部データに含まれ
る。なお部品型式は各部品メーカが部品の種類,形状,
サイズなどに応じて決定した番号である。また部品の実
装方向は例えば部品のX軸に対する向きを90度単位で
表したデータである。
【0030】前記ライブラリ28には、あらかじめ用意
された検査に関する部品種毎のライブラリデータが格納
されており、各ライブラリデータは、ライブラリ名,部
品種名,部品サイズ,部品色,総合検査基準,検査領域
数,ウィンドウ内検査基準などの各情報を含むデータ構
造となっている。
【0031】ここで部品サイズとは、前記チップ部品3
2の場合、図7に示すように、部品の長さL,幅W,高
さHおよび,電極33の長さeなどの各データを含むも
のである。
【0032】部品色は、部品のボディ(パッケージ)の
色であって、白さの程度,明度,赤色相値,緑色相値,
青色相値などを表す各データを含んでいる。総合検査基
準は、各検査領域(ウィンドウ)内における検査結果を
総合して検査の良否を判定するための基準値である。
【0033】検査領域数は、各部品について設定される
ウィンドウの総数であって、例えば前記のチップ部品3
2の場合、図8に示すように、第1〜第3の各ウィンド
ウW1〜W3と、必要に応じて第4〜第9の各ウィンド
ウW4〜W9とが設定される。このうち第1,第2の各
ウィンドウW1,W2ははんだ付け状態の良否を判別す
るためのもので、各ランド34,35の位置にランドの
形状および大きさとほぼ一致させて設定される。第3ウ
ィンドウW3は部品の欠落を判別するためのもので、チ
ップ部品32の実装位置にその外形より小さな矩形状に
設定される。第4〜第9の各ウィンドウW4〜W9はブ
リッジ検査のためのもので、各ランド34,35の周囲
に隣接する部品の有無に応じて必要個数設定される。
【0034】前記ウィンドウ内検査基準は、前記ウィン
ドウの設定個数に応じた数だけ存在し、各ウィンドウW
1〜W9の設定位置,サイズ,ウィンドウ内領域抽出し
きい値,検査基準などに関するデータなどを含んでい
る。
【0035】図4に戻って、変換テーブル29は検査対
象である基板上の各実装部品をどの検査情報を用いて処
理するかを対応付けるためのもの、すなわち前記メモリ
27に格納された各実装部品についての外部データに対
し、前記ライブラリ28内のどのライブラリ名のライブ
ラリデータを割り付けるかを対応付けるためのものであ
って、図9にこの変換テーブル29の具体例が示してあ
る。同図の変換テーブル29では、A,B,C,D,…
…で示すメーカ毎の部品型式に対し、RB1608など
の記号で表されるいずれかライブラリ名が対応させてあ
る。
【0036】制御部26は、メモリ27に格納された各
実装部品についての外部データに対し、前記変換テーブ
ル29を参照してライブラリ28の対応するライブラリ
データを割り付けて教示データを生成し、それをメモリ
27に保存した後、隣接部品の有無など、部品位置周辺
の状況を考慮して、前記教示データを修正するためのも
ので、図3にこの制御部26による制御手順が具体的に
示してある。
【0037】まず制御部26は、同図のステップ1(図
中「ST1」で示す)において、検査対象である基板上
の最初の実装部品について、その実装位置,実装方向,
部品型式をCAMデータより、つぎのステップ2におい
て、その部品がはんだ付けされる各ランドの位置や形状
をCADデータより、それぞれメモリ27から取り込
み、つぎのステップ3で、これら外部データに対し、変
換テーブル29を参照してライブラリ28の対応するラ
イブラリデータを割り付けて教示データを合成し、それ
をメモリ27に保存する。
【0038】2番目以降の実装部品についても、制御部
26は同様の手順を繰り返し実行してすべての部品につ
いての教示データを生成する。全部品についてステップ
1〜3の手順が実行されると、ステップ4の判定が「Y
ES」となり、ステップ5,6の教示データの修正手順
へ移行する。
【0039】まずステップ5では、制御部26は、最初
の部品につきステップ1,2で入手した外部データより
隣接する部品の有無を判定し、もし隣接部品が存在して
いる場合は、その隣接部分に図8に示したウィンドウW
4〜W9のいずれかを設定し、またもし隣接部品が存在
していない場合は、対応するウィンドウを削除する。
【0040】つぎのステップ6では、制御部26は、同
様にステップ1,2で入手した外部データを利用しては
んだ付け部分のフィレット角θを算出するとともに、ラ
イブラリデータとして入手したウィンドウ内検査基準の
うち、ウィンドウ内領域抽出しきい値や検査基準に関す
るデータを修正する。
【0041】図10および図11は、チップ部品32に
ついてのフィレット角θの算出方法を示すもので、同図
中、33はチップ部品32における電極を、34,35
は基板上のランドを、36はランド34上に形成された
フィレットを、それぞれ示している。フィレット36の
高さはチップ部品32の高さHに、フィレット36の幅
はランド34の外端部とチップ部品32の端部との距離
Sに、それぞれ対応するもので、前記フィレット角θ
は、つぎの式で求められる。
【0042】
【数1】
【0043】図12〜図13は、ステップ1〜3を経て
生成された教示データを外部データを用いて修正する方
法を示している。図12は、前記した実装部品検査装置
における撮像部6および投光部5の対象物37に対する
位置関係を示すもので、投光部5の各光源9,10,1
1からの赤色,緑色,青色の各光は対象物37の表面で
反射して撮像部6にて観測される。
【0044】いま各光源9,10,11からの光の鉛直
線に対する角度をα,β,γとすると、最高位に位置す
る赤色光源9からの赤色光が撮像部6に向かって反射す
る光は、図13に示すように、水平面38に対してα/
2だけ傾斜した鏡面39からの反射光である。
【0045】前記フィレット角θをもつフィレット36
の表面に対し、各光源9,10,11からの光を照射す
る場合、θ≧γ/2のときは、このフィレット36の表
面からの反射光は撮像部6に入射しない。従ってこの場
合はθ<γ/2のときとは異なったウィンドウ内領域抽
出しきい値や検査基準を設定する必要がある。
【0046】また図14に示すように、着目するチップ
部品32に隣接して背が高い部品40が存在する場合、
部品32,40の距離をd、隣接部品40の高さをhと
すると、つぎの式で与えられる角度ψが、β≦ψ<γ
であれば、最下位の青色光源11からの青色光が隣接部
品40に遮られてフィレット36の表面を照明できな
い。従って隣接部品40の高さhおよび隣接部品40と
の距離dに応じて異なったウィンドウ内領域抽出しきい
値や検査基準を設定する必要がある。
【0047】
【数2】
【0048】そこで上記角度θ,ψの大きさに応じて、
図15に示すように、標準データの他に7種類の異なっ
たウィンドウ内領域抽出しきい値や検査基準に関するデ
ータDATA1〜DATA7をあらかじめ用意してメモ
リに記憶させ、制御部26はウィンドウ内領域抽出しき
い値や検査基準をいずれかデータに切り換えて修正する
ものである。
【0049】このようにして2番目以降の実装部品につ
いても、制御部26は同様の手順を繰り返し実行し、す
べての部品について教示データを修正する。全部品につ
いてステップ5,6の手順が実行されると、ステップ7
の判定が「YES」となってつぎのステップ8へ移行
し、制御部26は実装部品検査装置における視野枠の自
動割付けを行う。
【0050】図16および図17は、この視野枠の割付
け方法を示すもので、図16において、W1〜W3,W
5,W6,W8,W9はある部品に対して設定された複
数個のウィンドウであり、41はこのウィンドウ群に外
接する外接四辺形を示す。
【0051】図17は、基板31上の全部品についての
外接四辺形41を示すもので、実装部品検査装置におけ
る所定の大きさの視野枠42にこれら外接四辺形41の
いくつかが含まれるように設定操作を繰り返し、すべて
の外接四辺形41ができるだけ少ない回数で視野枠42
に含まれるように視野枠42の割付けを行う。
【0052】
【発明の効果】この発明は上記の如く、検査対象となる
基板の設計データまたは製造データである外部データと
あらかじめ用意された検査に関するライブラリデータと
を用いて教示データを作成するとともに、前記外部デー
タに含まれる各実装部品の周辺の状況に関するデータを
用いて教示データを修正するようにしたから、各実装部
品につき周辺の状況に応じた適切な教示データを、手入
力操作によらずに効率的に作成することができる。また
教示データの修正を実装部品検査装置を専用せずに行う
ことができるので、教示データの作成および修正時に実
装部品検査装置を本来の検査のために用いることが可能
となる。また教示データの作成や修正を行うにあたり、
撮像手段を有する高価なティーチング機が不要であり、
しかも教示データの作成および修正が完全に手順化され
るので、オペレータによる教示データの質のばらつきを
防止できるなど、幾多の顕著な効果を奏する。
【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ブロック図
である。
【図2】はんだ付けの良否とパターンとの関係を示す説
明図である。
【図3】この発明にかかる教示データ作成方法の手順を
示すフローチャートである。
【図4】この発明の教示データ作成方法を実施するため
の回路構成を示すブロック図である。
【図5】基板上の実装部品の位置を示す説明図である。
【図6】ランドの位置および形状を示す説明図である。
【図7】チップ部品のサイズを説明するための斜面図で
ある。
【図8】ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図9】変換テーブルの具体例を示す説明図である。
【図10】フィレット角の算出方法を示すチップ部品の
斜面図である。
【図11】フィレット角の算出方法を示すチップ部品の
正面図である。
【図12】撮像部および投光部の対象物に対する位置関
係を示す説明図である。
【図13】光源からの光の反射状況を示す説明図であ
る。
【図14】隣接部品との位置関係を示す説明図である。
【図15】教示データを修正するためのデータ変換方法
を示す説明図である。
【図16】ウィンドウ群に設定される外接四辺形を示す
説明図である。
【図17】視野枠の割付け方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 被検査基板 2 部品 26 制御部 27 メモリ 28 ライブラリ 29 変換テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 1/00 H04N 7/18 G01N 21/88 - 21/95 H05K 13/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査基板を撮像した画像を処理するこ
    とにより前記被検査基板上の各実装部品の実装品質を自
    動検査する実装部品検査装置に、前記検査のために教示
    するデータを作成する方法であって、 検査対象となる基板の設計データまたは製造データであ
    外部データとあらかじめ用意された検査に関するライ
    ブラリデータとを用いて教示データを作成するととも
    に、前記外部データに含まれる各実装部品の周辺の状況
    に関するデータを用いて前記教示データを修正すること
    を特徴とする教示データ作成方法。
  2. 【請求項2】 前記各実装部品の周辺の状況に関するデ
    ータは、隣接する部品の有無に関するデータであり、前
    記教示データの修正は、実装部品間のブリッジ検査に関
    する教示データについて行われることを特徴とする請求
    項1に記載された教示データ作成方法。
  3. 【請求項3】 前記各実装部品の周辺の状況に関するデ
    ータは、実装部品のはんだ付け部分のフィレット角また
    は隣接部品による照明の遮蔽に関するデータであり、前
    記教示データの修正は、ウィンドウ内領域抽出しきい値
    または検査基準に関する教示データについて行われるこ
    とを特徴とする請求項1に記載された教示データ作成方
    法。
  4. 【請求項4】 被検査基板を撮像した画像を処理するこ
    とにより前記被検査基板上の各実装部品の実装品質を自
    動検査する実装部品検査装置に、前記検査のために教示
    するデータを作成する装置であって、 検査対象となる基板に関し、その基板の設計データまた
    は製造データである外部データを記憶する第1の記憶手
    段と、 検査に関する部品種毎のライブラリデータを記憶する第
    2の記憶手段と、 前記検査対象となる基板上の各実装部品につき、前記外
    部データとライブラリデータとを用いて教示データを作
    成する教示データ作成手段と、 前記教示データ作成手段により作成された教示データ
    を、前記外部データに含まれる各実装部品の周辺の状況
    に関するデータを用いて修正するデータ修正手段とを具
    備して成る教示データ作成装置。
  5. 【請求項5】 前記データ修正手段は、前記各実装部品
    の周辺の状況に関す るデータとして隣接する部品の有無
    に関するデータを用いて、実装部品間のブリッジ検査に
    関する教示データを修正する請求項4に記載された教示
    データ作成装置。
  6. 【請求項6】 前記データ修正手段は、前記各実装部品
    の周辺の状況に関するデータとして実装部品のはんだ付
    け部分のフィレット角または隣接部品による照明の遮蔽
    に関するデータを用いて、ウィンドウ内領域抽出しきい
    値または検査基準に関する教示データを修正する請求項
    4に記載された教示データ作成装置。
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