JP3250309B2 - 実装部品検査用データの教示方法 - Google Patents

実装部品検査用データの教示方法

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JP3250309B2 JP06760193A JP6760193A JP3250309B2 JP 3250309 B2 JP3250309 B2 JP 3250309B2 JP 06760193 A JP06760193 A JP 06760193A JP 6760193 A JP6760193 A JP 6760193A JP 3250309 B2 JP3250309 B2 JP 3250309B2
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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し、殊にこの発明
は、被検査基板上の各実装部品の実装品質を自動検査す
るのに必要な検査用データを実装部品検査装置へ教示
し、さらにその教示データを修正するための実装部品検
査用データ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、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
かなどにつき、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(以下
「検査用データ」と総称する)には、被検査基板上に実
装される部品の位置,種類,向きなどの他に、各部品が
はんだ付けされる基板上のランドおよび部品に関する情
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)、撮像さ
れた画像よりランド上のはんだ付け部分についての画像
パターンを抽出するための色相,明度などに関する情
報、前記画像パターンより得られる特徴パラメータの良
否を判定するための判定基準値などが含まれる。
【0005】被検査基板の検査に際して、この実装部品
検査装置は、被検査基板を撮像して得られた画像より前
記検査用データを用いて例えばはんだ付け部分の画像パ
ターンを抽出し、その画像パターンより電極の幅,電極
連続長,フィレット幅,フィレット連続長,フィレット
と電極との間の距離,フィレットの各色相領域の比率な
どを特徴パラメータとして算出し、それぞれの算出値を
個々の判定基準値と比較することにより、はんだ付け状
態の良否などを判定する。
【0006】前記した検査用データは、被検査基板の種
類毎にオペレータによって実装部品検査装置に手入力さ
れるもので、この検査用データの教示作業が完了する
と、各部品の実装品質の良否が既知なテスト基板を用い
てその実装部品検査装置によるテスト検査を行い、良品
基板については良品判定が、一方不良品基板については
不良品判定が、それぞれ行われたかどうかを確認しつ
つ、検査用データを修正するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な修正方法では、オペレータは良品,不良品いずれかの
検査結果しか確認できないため、例えば良品基板につい
て良品判定がなされた場合に、特徴パラメータの算出値
が仮に判定基準値をわずかにクリアする値であったとし
ても、教示された検査用データは最適であると判断して
確定することになるため、実際の検査において、良品と
不良品とを正しく弁別できないという事態が発生し得
る。
【0008】また検査用データの教示や修正は、オペレ
ータの経験やカンによって行われているため、オペレー
タに過度の負担がかかる上、教示される検査用データも
オペレータの違いにより、また同じオペレータであって
もそのときどきによりバラツキが生じるという問題もあ
る。
【0009】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、特徴パラメータの算出値を出力させて、この算
出値と判定基準値との比較により検査用データの修正を
行わせることにより、検査用データを容易にかつ最適な
値に修正できる実装部品検査用データの教示方法を提供
することを目的とする。
【0010】またこの発明は、オペレータの経験やカン
にたよることなく検査用データの修正を可能となすこと
により、教示作業におけるオペレータの過度の負担を軽
減し、オペレータの違いなどによる検査用データのバラ
ツキをなくすことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、被検査基板
上の各実装部品の実装品質を自動検査するのに必要な検
査用データを実装部品検査装置へ教示する教示手順と、
この教示手順により教示された検査用データを修正する
修正手順とから成る実装部品検査用データの教示方法で
あって、前記修正手順は、教示済の実装部品検査装置に
対して実装品質の良否が既知の基板を導入して前記実装
部品検査装置により撮像させる手順と、前記実装部品検
査装置が実装部品の実装品質を判定するのに使用する特
徴パラメータの数値を前記基板の画像から前記検査用デ
ータを用いて前記実装部品検査装置により算出させて出
力させる手順と、前記特徴パラメータの算出値と実装品
質の良否を判定するための判定基準値とを比較して前記
検査用データを修正する手順とを一連に実施するように
している。
【0012】
【作用】実装品質の良否が既知の基板について実装部品
検査装置は実装部品の実装品質を判定するのに使用する
特徴パラメータの数値を算出して出力するので、その算
出値と実装品質の良否を判定するための判定基準値とを
比較することにより、オペレータは教示済の検査用デー
タが最適かどうかを正しく判断でき、検査用データを最
適値に容易に修正し得る。
【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、実装品質が良好な基準基
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1
Tを撮像して得られた前記被検査基板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するなどし
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軸方
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軸方向へ移動させる。
【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】前記撮像部6はカラーテレビカメラであっ
て、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。
【0017】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、ティーチングモードのとき、基準
基板1Sについてのカラー信号R,G,Bを処理し、実
装状態が良好な各部品2Sの検査領域について赤,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、判定データファイルを作成する。
【0018】また制御処理部7は検査モードのとき、被
検査基板1T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につき実装品質を自動的に判定する。
【0019】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。
【0020】図1に戻って、前記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RA
M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19や判定
部16へ供給する。
【0021】ティーチングテーブル14はティーチング
時に制御部19から判定データファイルが供給されたと
き、これを記憶し、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
を読み出してこれを制御部19や判定部16などへ供給
する。
【0022】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1Tの各部品2Tにつき実装品質を判定し、その
判定結果を制御部19へ出力する。
【0023】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。
【0024】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の
駆動を制御する。
【0025】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、これを予め
決められた書式でプリントアウトする。
【0026】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19へ供給される。制御部19は、マイクロプロセ
ッサなどを備えており、後述する制御手順に従って、テ
ィーチングおよび基板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。
【0027】図3は、前記制御処理部7によるティーチ
ングの制御手順を示す。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、各部品の実装品質が良好な
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。
【0028】つぎにステップ3で基準基板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のサイズを入力する
と、制御部19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。
【0029】前記基準基板1Sは、部品実装位置に所定
の部品2Sが適正に実装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最初の部品2Sの実装位置を教示
し、続くステップ5で前記部品2Sについての検査用デ
ータとして、部品の種類や向き,部品やランドの大きさ
および形状,ウィンドウの形状および大きさ,画像パタ
ーン抽出用の明度や色度のしきい値,特徴パラメータの
判定基準値などを教示する。
【0030】同様の手順が基準基板1S上のすべての部
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」となってステップ7へ移行し、ステップ4,
5で作成した教示データを判定データファイルとしてテ
ィーチングテーブル14に記憶させる。
【0031】図4は、修正ティーチングの手順を示す。
この修正ティーチングは、教示済の実装部品検査装置に
より実装品質の良否が既知の基板を実際にテスト検査
し、教示した検査用データを最適なものに修正するため
のものである。
【0032】まずステップ1で修正ティーチングの対象
となる基板名を入力し、つぎのステップ2でテスト基板
をY軸テーブル部4上へ搬入して位置決めする。検査コ
マンドが入力されると、つぎに制御処理部7は撮像部6
に対しテスト基板上の最初の部品を撮像させてそのカラ
ー画像を取り込み、教示された検査用データを用いて最
初の検査対象領域についての画像パターンを抽出した
後、実装品質を判定するのに使用される各特徴パラメー
タの数値を自動算出する(ステップ3,4)。
【0033】図5は、はんだ付け部分のはんだ付け状態
の良否を判定するための検査ロジックを一例として示す
もので、同図のステップ1〜6において、電極幅,電極
連続長,フィレット幅,フィレット連続長,フィレット
と電極との間の距離,フィレットの各色相領域の比率な
どの各特徴パラメータの数値を個々のしきい値と比較
し、いずれもしきい値以上であれば、ステップ1〜6の
判定が「YES」となって正常判定を行い、いずれかが
しきい値より小さければ該当するステップが「NO」と
なって異常判定を行う。
【0034】図4に戻って、つぎのステップ5で、制御
処理部7は算出された各特徴パラメータの数値を教示済
の判定基準値(図5の例では各しきい値)とともに表示
部20に表示させる。図6は、この表示例を示すもの
で、特徴パラメータ毎に算出値としきい値と平均値とが
表示されている。なおここでいう平均値とは、教示で用
いた基準基板1Sの同一部品種についての各特徴パラメ
ータの平均値である。
【0035】オペレータは、テスト基板の実装品質の良
否がわかっているから、表示中、各特徴パラメータの算
出値と個々のしきい値とを対比することにより、どの特
徴パラメータにより良品または不良品の誤判定がなされ
ているかを知ることができる。またオペレータは、特徴
パラメータの数値の分布を平均値の表示値から知ること
ができるので、判定基準値(しきい値)をどのあたりに
設定すればよいかがわかる。
【0036】かくしてこの表示を見てオペレータは検査
用データを修正することの要否を判断し、修正が必要で
あれば、図4のステップ6からステップ7へ進んで、検
査用データの修正を行い、修正の必要がなければ、ステ
ップ6からステップ8へ進む。ステップ7で修正が行わ
れると、その修正後の検査用データによる特徴パラメー
タの数値の算出および算出結果の表示が行われ(ステッ
プ4,5)、再修正の必要がなければ、ステップ6から
ステップ8へ進む。
【0037】すべての検査対象領域についての修正判断
および修正が行われると、ステップ8が「YES」とな
り、つぎのステップ9で、基板上の全部品について修正
手順が完了したか否かがチェックされる。この判定が
「NO」であればステップ10へ移行し、制御処理部7
は撮像部6をつぎの部品位置へ移動させて同様の手順を
実行する。
【0038】上記の修正作業がテスト基板上のすべての
部品について行われると、ステップ9が「YES」とな
り、ステップ11でテスト基板を搬出する。なおこの修
正ティーチングは、実装品質が良好な良品基板と実装品
質が不良な不良品とを用いて複数回行うのが望ましい。
【0039】図7は、制御処理部7による自動検査の制
御手順を示す。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の開始操作を行い、つぎのステッ
プ3で実装部品検査装置への被検査基板1Tの供給をチ
ェックする。その判定が「YES」であれば、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を搬
入し、自動検査を開始する(ステップ4,5)。
【0040】ステップ5において、制御部19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、検査対象領域内の画像パタ
ーンより各特徴パラメータの数値を算出して被検査デー
タファイルを作成する。ついで制御部19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についての実装品質を判定する。
【0041】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、実装状
態に不良があるとステップ6の判定が「YES」とな
り、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
Y軸テーブル部4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「YES」となって
検査が完了する。
【0042】
【発明の効果】この発明は上記の如く、実装品質の良否
が既知の基板について実装部品検査装置により実装部品
の実装品質を判定するのに使用する特徴パラメータの数
値を算出させて出力させるから、その算出値と実装品質
の良否を判定するための判定基準値とを比較することに
より、オペレータは教示済の検査用データが最適かどう
かを正しく判断でき、検査用データを最適値に容易に修
正できるという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】ティーチングの手順を示すフローチャートであ
る。
【図4】色パラメータについての修正ティーチングの手
順を示すフローチャートである。
【図5】はんだ付け状態の良否を判定するための検査ロ
ジックを示す説明図である。
【図6】表示部の表示例を示す説明図である。
【図7】検査手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1S 基準基板 7 制御処理部 14 ティーチングテーブル 15 画像処理部 16 判定部 19 制御部 20 表示部
フロントページの続き (72)発明者 高原 秀明 京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株 式会社オムロンライフサイエンス研究所 内 (56)参考文献 特開 平2−76079(JP,A) 特開 昭62−261047(JP,A) 特開 昭63−215954(JP,A) 特開 平4−329345(JP,A) 特開 平3−282307(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査基板上の各実装部品の実装品質を
    自動検査するのに必要な検査用データを実装部品検査装
    置へ教示する教示手順と、この教示手順により教示され
    た検査用データを修正する修正手順とから成る実装部品
    検査用データの教示方法であって、 前記修正手順は、 教示済の実装部品検査装置に対して実装品質の良否が既
    知の基板を導入して前記実装部品検査装置により撮像さ
    せる手順と、 前記実装部品検査装置が実装部品の実装品質を判定する
    のに使用する特徴パラメータの数値を前記基板の画像か
    ら前記検査用データを用いて前記実装部品検査装置によ
    り算出させて出力させる手順と、 前記特徴パラメータの算出値と実装品質の良否を判定す
    るための判定基準値とを比較して前記検査用データを修
    正する手順とを一連に実施することを特徴とする実装部
    品検査用データの教示方法。
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