JP3721847B2 - ハンダボールの検出方法 - Google Patents
ハンダボールの検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3721847B2 JP3721847B2 JP11592099A JP11592099A JP3721847B2 JP 3721847 B2 JP3721847 B2 JP 3721847B2 JP 11592099 A JP11592099 A JP 11592099A JP 11592099 A JP11592099 A JP 11592099A JP 3721847 B2 JP3721847 B2 JP 3721847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder ball
- image
- circuit board
- detection
- illumination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボールを検出して取り除くためのハンダボールの検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハンダボールの検出方法としては、回路基板にハンダ接合した回路部品の実装不良の検出に用いる撮像手段よりも高分解能の高分解能撮像手段を用い、回路基板を撮像して回路部品よりも微小なハンダボールを検出する方法が提案されている。
【０００３】
このようなハンダボールの検出方法では、高分解能撮像手段と回路基板とのうち一方を固定し、他方を動かして回路基板全面に亘って細かく回路基板表面を高分解能撮像手段で撮像してハンダボールを詳細に検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のハンダボールの検出方法では、高分解能撮像手段と回路基板とのうち一方を固定し、他方を動かして回路基板全面に亘ってハンダボールを詳細に検出しているため、ハンダボールの検出に時間がかかり効率的なハンダボールの検出ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、ハンダボール検出用の特別な撮像手段を用いず、効率的にハンダボールを検出できるハンダボールの検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回路基板に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボールを検出して取り除くためのハンダボールの検出方法であって、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明し、回路基板を撮像手段で撮像して回路基板の画像を取得し、この回路基板の画像から基準となる既知のハンダボールの画像を抽出して検出パターンとなし、この検出パターンに基づいて回路基板の画像から未知のハンダボールを検出することを特徴として構成している。
【０００７】
このようなハンダボールの検出方法では、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明してハンダボールを検出しているため、ハンダボールの画像が実際のハンダボール外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できるとともに、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【０００８】
なお、略球形のハンダボールのハンダボール表面に照射される光線の正反射を撮像手段によって捕えるには、ハンダボールに光線角度が異なるように、例えば面状光源による照明が望ましい。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像となすことを特徴として構成している。
【００１０】
このようなハンダボールの検出方法では、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像としているため、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボールの画像が、ハンダボール表面における照明照射側、照明反対側および回路基板表面のハンダボールの影で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１乃至２記載の発明において、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴として構成している。
【００１２】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出しているため、回路基板表面に生じるハンダボールの影がより多くなってハンダボールの画像がより大きくなるため、微小なハンダボールであっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至２記載の発明において、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴として構成している。
【００１４】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出しているため、撮像手段での回路基板の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボールを検出できる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項３乃至４記載の発明において、検出基準画像の一方を形成する照明の方向が回路基板の略鉛直方向であることを特徴として構成している。
【００１６】
このようなハンダボールの検出方法では、回路基板の略鉛直方向から照明での回路基板の画像を検出画像の一方としているため、差分画像では、ハンダボール以外の回路基板表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボールと間違うことなく、ハンダボールの検出精度が向上している。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５記載の発明において、検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターンを形成することを特徴として構成している。
【００１８】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターンを形成しているため、大きさの異なる検出パターンを用いて大きさの異なるハンダボールを容易に検出できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を図１乃至図１１に基づいて以下に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。また、図２は、同上のハンダボールの検出装置によって得られた画像を示し、（ａ）は回路基板の画像を示し、（ｂ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｃ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。また、図３は、同上の概略検出パターンの画像の詳細図を示す。また、図４は、同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【００２１】
図１乃至図４に示すように、このハンダボールの検出方法は、回路基板２に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボール１を検出して取り除くためのハンダボールの検出方法であって、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板２を照明し、回路基板２を撮像手段４で撮像して回路基板２の画像を取得し、この回路基板２の画像から基準となる既知のハンダボール１の画像を抽出して検出パターン１１となし、この検出パターン１１に基づいて回路基板２の画像から未知のハンダボール１を検出している。
【００２２】
また、回路基板２の斜め上方から回路基板２を照明し、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１を含めてハンダボール１の画像としている。
【００２３】
ハンダボールの検出装置は、検査対象である回路基板２を水平支持して水平移動可能なＸＹテーブル１０と、ＸＹテーブル１０を移動制御する搬送制御部７と、回路基板２を照明する照明手段３と、照明手段３の点灯消灯制御を行う照明制御部６と、回路基板２を撮像する撮像手段４と、撮像された回路基板２の画像を画像処理してハンダボール１の有無を判定する画像処理部５とから構成されている。照明手段３は、回路基板２の斜め上方の略同一高さに、回路基板２を囲む略楕円周状に前後左右略等間隔に４個配設され、回路基板２にほぼ同じ照明角度で照明するように設置されている。また、各照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、この順で平面視反時計回りに配設され、少なくとも１個の照明手段３が、回路基板２表面のハンダボール１検出領域がチップ部品である回路部品の死角にならないように配置されている。撮像手段４は、ＣＣＤカメラからなり、回路基板２の鉛直上方に配置されている。なお、以降、照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによる照明をそれぞれ照明（１）、照明（２）、照明（３）、照明（４）と表現し、まとめて表現するときは照明（ｉ）、ｉ＝１〜４と表現するものとする。
【００２４】
まず、ハンダボール１の検出パターン１１の作成手順を図２、図３に基づいて説明する。
【００２５】
図２、図３に示すように、まず、検査対象の多数の回路基板２の中からできるだけ大きいハンダボール１の存在する回路基板２を抽出し、この回路基板２の最も大きいハンダボール１を検出パターン１１の作成基準となる基準ハンダボールとする。次に、この基準ハンダボールを有する回路基板２をＸＹテーブル１０の上に水平固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて基準ハンダボールがＣＣＤカメラの視野のほぼ中心に位置するように回路基板２の位置調整を行う。次に、基準ハンダボールが回路基板２上の回路部品の死角にならない照明手段３を選択し、その照明手段３のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで回路基板２を撮像して回路基板２の画像を得る。この回路基板の画像内の基準ハンダボールの画像は、基準ハンダボール表面の照明側では照明を直接受けて明るくなり、基準ハンダボール表面の照明と反対側では照明が直接当たらず暗くなる。また、回路基板表面上の基準ハンダボールの照明と反対側では略長円形の基準ハンダボールの影がやや暗く映っている。
【００２６】
そして、この回路基板２の画像を画像処理部に送り、画像処理部において以下に示すような検出パターン作成処理を行う。まず、撮像された画像から基準ハンダボールの影を含む基準ハンダボールのパターンのみを切り出し、このパターンを最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１として登録する。このパターンは、基準ハンダボールの外形に相当する略円形部の一端に基準ハンダボールの影に相当する略長円形部を設けた形状であり、略円形部の略長円形部と反対側が白色の濃淡、略円形部の残りが黒色の濃淡、略長円形部がグレーの濃淡となり、３種類の濃淡を有するパターンとなる。次に、この最大サイズのハンダボール１の大きさと通常存在し得る最小のハンダボール１の大きさとの比較により縮小率を算出し、最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１をこの縮小率で縮小して最小サイズのハンダボール１の検出パターン１１を作成する。さらに、大小２つの検出パターン１１の中間サイズのハンダボール１の検出パターン１１を同様に作成する。これら３種類のハンダボール１の検出パターン１１は、後述するようにハンダボール１を詳細に検出する詳細検出パターン１２として用い、サイズの大きいものから順に１２ａ，１２ｂ，１２ｃとする。そして、このように作成された３種類の詳細検出パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃからそれぞれ照明方向に平行な１画素幅の整数倍のライン幅を有するラインを抽出する。これらの３種類のラインをハンダボール１を概略的に検出する検出パターン１１として概略検出パターン１３と名付け、サイズの大きいものから順に１２ａ，１２ｂ，１２ｃとする。例えば、詳細検出パターン１２ｃは、５個の列状の画素の集合として表され、一端部の画素が白色の濃淡、その隣の画素が黒色の濃淡、残り３個の画素がグレーの濃淡となる。詳細検出パターン１２ｂは、詳細検出パターン１２ｃを２倍に拡大した２×１０個の画素の集合、詳細検出パターン１２ａは、詳細検出パターン１２ｃを３倍に拡大した３×１５個の画素の集合として表され、対応する位置の画素はそれぞれ濃淡が一致している。これら詳細検出パターン１２及び概略検出パターン１３の６種類の検出パターン１１は画像処理部５に登録して記憶しておく。
【００２７】
次に、未知のハンダボール１を検出する手順を図４に基づいて説明する。
【００２８】
図４に示すように、まず、回路基板２をＸＹテーブル１０の上に固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて回路基板２がＣＣＤカメラの視野内に位置するように位置調整を行う。そして、照明（１）のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し回路基板２の画像を得る。この画像はマトリクス状の多数の画素の集合として表され、この画素の集合から検出パターン１１と同じ大きさの画素の集合を抜き出して被検出パターンとし、この被検出パターンを次々に抜き出して検出パターン１１と比較することによって、画像内のすべての被検出パターンについて以下に示すような検出処理を行う。検出パターン１１との比較は、正規化相関値を算出することにより行う。ここで、正規化相関値は、次の（１）式を用いて算出する。
【００２９】
【数１】
（１）式において、Ｋ（ｘ）は正規化相関値、ｆ（ｘ）は検出パターン１１の濃淡パターン値、Ｆ（ｘ）は被検出パターンと濃淡パターン値をそれぞれ表す。
【００３０】
まず、概略検出パターン１３を用いて概略的にハンダボール１の検出を行う。すなわち、（１）式を用い、概略検出パターン１３の濃淡パターン値に対して対応する大きさの被検出パターンの濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、この正規化相関値が所定のしきい値よりも大きければ、この被検出パターンがハンダボール１のパターンである可能性が大きいハンダボール候補となし、詳細検出パターン１２を用いて同様に詳細にハンダボール１の検出を行う。すなわち、（１）式を用い、詳細検出パターン１２の濃淡パターン値に対して対応する大きさの被検出パターンの濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、その正規化相関値が所定のしきい値よりも大きければ、この被検出パターンのハンダボール候補をハンダボール１であると判定し、回路基板２を不良とする。もし、概略検出パターン１３、詳細検出パターン１２での正規化相関値のどちらかが各しきい値以下であれば、次の被検出パターン位置に概略検出パターン１３を移動させて同様にハンダボール１の検出処理を行う。このような検出処理は、６種類のすべてのサイズの検出パターン１１について、検査領域全域にわたって行われる。照明（１）での検出処理が終了したら、照明（２）のみを点灯させて照明（１）と同様の検出処理を行う。このとき、照明（２）の照明方向が照明（１）と１８０度異なるため、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２を１８０度回転させて行う。さらに、照明（２）での検出処理終了後、照明（３）のみを点灯させての検出処理、さらに、照明（４）のみを点灯させての検出処理を同様に行う。このときも、照明（２）と同様に照明方向の相違に合わせて概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２の回転を行う。
【００３１】
このようなハンダボールの検出方法では、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板２を照明してハンダボール１を検出しているため、ハンダボール１の画像が実際のハンダボール１外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段４で十分にハンダボール１の画像を取得できるとともに、ハンダボール１の画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール１検出の基礎となる検出パターン１１が濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００３２】
なお、略球形のハンダボール１のハンダボール１表面に照射される光線の正反射を撮像手段４によって捕えるには、ハンダボール１に光線角度が異なるように、例えば面状光源による照明が望ましい。
【００３３】
また、回路基板２の斜め上方から回路基板２を照明し、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１を含めてハンダボール１の画像としているため、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボール１の画像が、ハンダボール１表面における照明側、照明と反対側および回路基板２表面上のハンダボールの影１１で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボール１の画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール１検出の基礎となる詳細検出パターン１２が濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００３４】
また、検出パターン１１を拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターン１１を形成しているため、大きさの異なる検出パターン１１を用いて大きさの異なるハンダボール１を容易に検出できる。
【００３５】
また、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２と２段階に分けてハンダボール１を検出しているため、検査時間のかかる詳細検出パターン１２の回数を減らすことができ、効率的である。なお、検出パターン１１の大きさのパターンは３種類に限らない。大きさのパターンが多ければ、検出精度は向上するが、その分検査に時間がかかため、適切な大きさの分類数に設定する。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態の同上と異なるハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。また、図６は、同上のハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示す。また、図７は、同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【００３７】
図５乃至図７に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上のハンダボールの検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、異なる２方向から別々に回路基板２を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出基準画像１５となし、この両検出基準画像１５の対応する両画素の濃淡値を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から検出パターン１１を抽出していることである。また、照明手段３は、同上の照明手段３と同様に配設された３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの４個に加えて、回路基板２の略鉛直上方の他の照明手段３よりも上方に１個３ｅが配設されている。この照明手段３ｅは、回路基板２を上方より略鉛直方向に照明する落射照明となり、他の４個の照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、回路基板２を斜め上方より略鉛直方向に照明する斜方照明となる。また、撮像手段４は、この回路基板２直上の照明手段３ｅの直上に配置されている。
【００３８】
まず、ハンダボール１の検出パターン１１の作成手順を図６に基づいて説明する。
【００３９】
図６に示すように、まず、検査対象の多数の回路基板２の中からできるだけ大きいハンダボール１の存在する回路基板２を抽出し、この回路基板２の最も大きいハンダボール１を検出パターン１１の作成基準となる基準ハンダボールとする。次に、この基準ハンダボールを有する回路基板２をＸＹテーブル１０の上に水平固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて基準ハンダボールがＣＣＤカメラの視野のほぼ中心に位置するように回路基板２の位置調整を行う。次に、基準ハンダボールが回路基板２上の回路部品の死角にならない斜方照明の照明手段３を選択し、その照明手段３のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで回路基板２を撮像して回路基板２の斜方画像を得る。さらに、落射照明のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで撮像して回路基板２の落射画像を得る。
このとき、斜方画像における基準ハンダボールの画像は、前述のように回路基板表面の基準ハンダボールの影を含み、３種類の濃淡を有するものとなる。また、落射画像における基準ハンダボールの画像は、基準ハンダボールの頂点部のみが照明を正反射するため、この頂点部の濃淡は白色の濃淡、それ以外は黒色の濃淡となる。
【００４０】
そして、この回路基板２の斜方画像及び落射画像を画像処理部に送り、以下に示すような検出パターン作成処理を行う。まず、この斜方画像及び落射画像をそれぞれ検出基準画像１５ａ，１５ｂとして、両検出基準画像１５ａ，１５ｂの対応する両画素の濃淡値を表す画素値の差分を画素ごとに算出して差分画像１６を得る。さらに、この差分画像１６からハンダボール１のパターンのみを切り出し、このパターンを最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１として画像処理部５に登録して記憶しておく。この検出パターン１１は、前述の検出パターンと同様に基準ハンダボールの外形に相当する略円形部の一端に基準ハンダボールの影に相当する略長円形部を設けた形状であり、略円形部の略長円形部と反対側が白色の濃淡、略円形部の残りが黒色の濃淡、略長円形部がグレーの濃淡となり、３種類の濃淡を有するパターンとなる。このとき、同上のハンダボールの検出方法と同様に、概略検出パターン１３と詳細検出パターン１２の２種類の検出パターン１１を作成し、さらに、それぞれに大きさの異なる３種類を作成する。
【００４１】
次に、ハンダボール１を検出する手順を図７に基づいて説明する。
【００４２】
図７に示すように、まず、回路基板２をＸＹテーブル１０の上に固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて回路基板２がＣＣＤカメラの視野内に位置するように位置調整を行う。そして、斜方照明（例えば照明（１））のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し斜方画像を得る。さらに、落射照明（５）のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し落射画像を得る。さらに、この斜方画像及び落射画像を検出基準画像１５として、両検出基準画像１５の対応する両画素の画素値の差分を画素ごとに算出して差分画像１６を得る。差分画像１６はマトリクス状の多数の画素の集合として表され、この画素の集合から検出パターン１１と同じ大きさの画素の集合を抜き出して被検出パターンとし、この被検出パターンを次々に抜き出して検出パターン１１と比較することによって、画像内のすべての被検出パターンについて検出を行う。この比較は、前述のハンダボール１の検出方法と同様に（１）式を用い、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２と２段階に分けて、画像内の濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、この正規化相関値の所定のしきい値との比較を行ってハンダボール１の検出処理を行う。この検出処理は、すべての検出パターン１１について検査領域全域にわたって行われる。次に、照明（５）と同様に照明（２）、照明（３）、照明（４）のみを点灯させて同様の検出処理を順次行う。このときも、前述と同様に照明方向の相違に合わせて概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２の回転を行う。
【００４３】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から別々に回路基板２を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出画像となし、この両検出画像の各画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から詳細検出パターン１２を抽出しているため、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１がより多くなり、ハンダボール１の画像がより大きくなるため、微小なハンダボール１であっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段４で十分にハンダボール１の画像を取得できる。また、回路基板２の略鉛直上方から照明での回路基板２の画像を検出画像の一方としているため、差分画像１６では、ハンダボール１以外の回路基板２表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボール１と間違うことなく、ハンダボール１の検出精度が向上している。
【００４４】
図８は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００４５】
図５、図８に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上のハンダボールの検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板２を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出基準画像１５となし、この両検出基準画像１５の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から検出パターン１１を抽出していることである。検出装置は、同上の検出装置と略同様に形成されているが、斜方照明の４個の照明手段３として赤色照明を用い、落射照明として青色照明を用いることと、撮像手段４としてカラーＣＣＤカメラを用いる点で異なっている。
【００４６】
まず、同上の検出方法と同様に検出パターン１１の作成を行う。このとき、斜方照明と落射照明とを同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ている。次に、同上の検出方法と同様にハンダボール１を検出する。このときも検出パターン１１の作成方法と同様に、斜方照明と落射照明とを同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ている。
【００４７】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる照明色で同時に回路基板２を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段４での回路基板２の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボール１を検出できる。
【００４８】
図９は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、図１０は、このハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示し、（ｄ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｅ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００４９】
図５、図９、図１０に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上の検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、照明手段３を図１に示すような回路基板２を囲む斜め上方に配設した４個とし、差分画像１６を形成する検出基準画像１５として対向する２個の照明手段３をそれぞれ点灯させて得られた画像を用いることである。そして、この差分画像１６から詳細検出パターン１２の抽出及び同上と同様な検出処理を行っている。検出パターン１１の作成では、ある照明手段３とこの照明手段３と対向する照明手段３とを別々に点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２をそれぞれ撮像し、得られた両検出画像との差分を行って差分画像１６を得ている。またハンダボール１の検出処理でも同様に、ある照明手段３とこの照明手段３と対向する照明手段３とを別々に点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２をそれぞれ撮像し、得られた両検出画像との差分を行って差分画像１６を得ている。
【００５０】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターン１１を構成するハンダボールの影１１がハンダボール１の両側に発生するため、検出パターン１１が長手方向に大きくなり、ハンダボール１の検出精度が向上している。
【００５１】
図１１は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００５２】
図５、図１１に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上の検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、対向する２個の照明手段３のうち、一方を赤色照明、他方を青色照明としていること、撮像手段４をカラーＣＣＤカメラとすること、および対向する色の異なる照明手段３を同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ていることである。そして、この差分画像１６から詳細検出パターン１２の抽出及び同上と同様な検出処理を行っている。
【００５３】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターン１１を構成するハンダボールの影１１がハンダボール１の両側に発生するため、検出パターン１１が長手方向に大きくなり、ハンダボール１の検出精度が向上しているとともに、異なる照明色で同時に回路基板２を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段４での回路基板２の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボール１を検出できる。。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明してハンダボールを検出しているため、ハンダボールの画像が実際のハンダボール外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できるとともに、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる詳細検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００５５】
また、請求項２記載の発明では、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像としているため、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボールの画像が、ハンダボール表面における照明照射側、照明反対側および回路基板表面のハンダボールの影で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる詳細検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００５６】
また、請求項３記載の発明では、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出画像となし、この両検出画像の各画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から詳細検出パターンを抽出しているため、回路基板表面に生じるハンダボールの影がより多くなり、ハンダボールの画像がより大きくなるため、微小なハンダボールであっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できる。
【００５７】
また、請求項４記載の発明では、回路基板の略鉛直上方から照明での回路基板の画像を検出画像の一方としているため、差分画像では、ハンダボール以外の回路基板表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボールと間違うことなく、ハンダボールの検出精度が向上している。
【００５８】
また、請求項５記載の発明では、異なる照明色で同時に回路基板を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段での回路基板の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボールを検出できる。
【００５９】
また、請求項６記載の発明では、詳細検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる詳細検出パターンを形成しているため、大きさの異なる詳細検出パターンを用いて大きさの異なるハンダボールを容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。
【図２】同上のハンダボールの検出装置によって得られた画像を示し、（ａ）は回路基板の画像を示し、（ｂ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｃ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。
【図３】同上の概略検出パターンの画像の詳細図を示す。
【図４】同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態の同上と異なるハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。
【図６】同上のハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示す。
【図７】同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図８】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図９】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図１０】このハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示し、（ｄ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｅ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。
【図１１】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１ ハンダボール
２ 回路基板
３ 照明手段
４ 撮像手段
５ 画像処理部
６ 照明制御部
７ 搬送制御部
９ 回路部品
１０ ＸＹテーブル
１１ 検出パターン
１２ 詳細検出パターン
１３ 概略検出パターン
１５ 検出基準画像
１６ 差分画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボールを検出して取り除くためのハンダボールの検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハンダボールの検出方法としては、回路基板にハンダ接合した回路部品の実装不良の検出に用いる撮像手段よりも高分解能の高分解能撮像手段を用い、回路基板を撮像して回路部品よりも微小なハンダボールを検出する方法が提案されている。
【０００３】
このようなハンダボールの検出方法では、高分解能撮像手段と回路基板とのうち一方を固定し、他方を動かして回路基板全面に亘って細かく回路基板表面を高分解能撮像手段で撮像してハンダボールを詳細に検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のハンダボールの検出方法では、高分解能撮像手段と回路基板とのうち一方を固定し、他方を動かして回路基板全面に亘ってハンダボールを詳細に検出しているため、ハンダボールの検出に時間がかかり効率的なハンダボールの検出ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、ハンダボール検出用の特別な撮像手段を用いず、効率的にハンダボールを検出できるハンダボールの検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回路基板に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボールを検出して取り除くためのハンダボールの検出方法であって、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明し、回路基板を撮像手段で撮像して回路基板の画像を取得し、この回路基板の画像から基準となる既知のハンダボールの画像を抽出して検出パターンとなし、この検出パターンに基づいて回路基板の画像から未知のハンダボールを検出することを特徴として構成している。
【０００７】
このようなハンダボールの検出方法では、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明してハンダボールを検出しているため、ハンダボールの画像が実際のハンダボール外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できるとともに、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【０００８】
なお、略球形のハンダボールのハンダボール表面に照射される光線の正反射を撮像手段によって捕えるには、ハンダボールに光線角度が異なるように、例えば面状光源による照明が望ましい。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像となすことを特徴として構成している。
【００１０】
このようなハンダボールの検出方法では、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像としているため、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボールの画像が、ハンダボール表面における照明照射側、照明反対側および回路基板表面のハンダボールの影で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１乃至２記載の発明において、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴として構成している。
【００１２】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出しているため、回路基板表面に生じるハンダボールの影がより多くなってハンダボールの画像がより大きくなるため、微小なハンダボールであっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至２記載の発明において、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴として構成している。
【００１４】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出しているため、撮像手段での回路基板の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボールを検出できる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項３乃至４記載の発明において、検出基準画像の一方を形成する照明の方向が回路基板の略鉛直方向であることを特徴として構成している。
【００１６】
このようなハンダボールの検出方法では、回路基板の略鉛直方向から照明での回路基板の画像を検出画像の一方としているため、差分画像では、ハンダボール以外の回路基板表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボールと間違うことなく、ハンダボールの検出精度が向上している。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５記載の発明において、検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターンを形成することを特徴として構成している。
【００１８】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターンを形成しているため、大きさの異なる検出パターンを用いて大きさの異なるハンダボールを容易に検出できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を図１乃至図１１に基づいて以下に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。また、図２は、同上のハンダボールの検出装置によって得られた画像を示し、（ａ）は回路基板の画像を示し、（ｂ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｃ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。また、図３は、同上の概略検出パターンの画像の詳細図を示す。また、図４は、同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【００２１】
図１乃至図４に示すように、このハンダボールの検出方法は、回路基板２に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボール１を検出して取り除くためのハンダボールの検出方法であって、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板２を照明し、回路基板２を撮像手段４で撮像して回路基板２の画像を取得し、この回路基板２の画像から基準となる既知のハンダボール１の画像を抽出して検出パターン１１となし、この検出パターン１１に基づいて回路基板２の画像から未知のハンダボール１を検出している。
【００２２】
また、回路基板２の斜め上方から回路基板２を照明し、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１を含めてハンダボール１の画像としている。
【００２３】
ハンダボールの検出装置は、検査対象である回路基板２を水平支持して水平移動可能なＸＹテーブル１０と、ＸＹテーブル１０を移動制御する搬送制御部７と、回路基板２を照明する照明手段３と、照明手段３の点灯消灯制御を行う照明制御部６と、回路基板２を撮像する撮像手段４と、撮像された回路基板２の画像を画像処理してハンダボール１の有無を判定する画像処理部５とから構成されている。照明手段３は、回路基板２の斜め上方の略同一高さに、回路基板２を囲む略楕円周状に前後左右略等間隔に４個配設され、回路基板２にほぼ同じ照明角度で照明するように設置されている。また、各照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、この順で平面視反時計回りに配設され、少なくとも１個の照明手段３が、回路基板２表面のハンダボール１検出領域がチップ部品である回路部品の死角にならないように配置されている。撮像手段４は、ＣＣＤカメラからなり、回路基板２の鉛直上方に配置されている。なお、以降、照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによる照明をそれぞれ照明（１）、照明（２）、照明（３）、照明（４）と表現し、まとめて表現するときは照明（ｉ）、ｉ＝１〜４と表現するものとする。
【００２４】
まず、ハンダボール１の検出パターン１１の作成手順を図２、図３に基づいて説明する。
【００２５】
図２、図３に示すように、まず、検査対象の多数の回路基板２の中からできるだけ大きいハンダボール１の存在する回路基板２を抽出し、この回路基板２の最も大きいハンダボール１を検出パターン１１の作成基準となる基準ハンダボールとする。次に、この基準ハンダボールを有する回路基板２をＸＹテーブル１０の上に水平固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて基準ハンダボールがＣＣＤカメラの視野のほぼ中心に位置するように回路基板２の位置調整を行う。次に、基準ハンダボールが回路基板２上の回路部品の死角にならない照明手段３を選択し、その照明手段３のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで回路基板２を撮像して回路基板２の画像を得る。この回路基板の画像内の基準ハンダボールの画像は、基準ハンダボール表面の照明側では照明を直接受けて明るくなり、基準ハンダボール表面の照明と反対側では照明が直接当たらず暗くなる。また、回路基板表面上の基準ハンダボールの照明と反対側では略長円形の基準ハンダボールの影がやや暗く映っている。
【００２６】
そして、この回路基板２の画像を画像処理部に送り、画像処理部において以下に示すような検出パターン作成処理を行う。まず、撮像された画像から基準ハンダボールの影を含む基準ハンダボールのパターンのみを切り出し、このパターンを最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１として登録する。このパターンは、基準ハンダボールの外形に相当する略円形部の一端に基準ハンダボールの影に相当する略長円形部を設けた形状であり、略円形部の略長円形部と反対側が白色の濃淡、略円形部の残りが黒色の濃淡、略長円形部がグレーの濃淡となり、３種類の濃淡を有するパターンとなる。次に、この最大サイズのハンダボール１の大きさと通常存在し得る最小のハンダボール１の大きさとの比較により縮小率を算出し、最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１をこの縮小率で縮小して最小サイズのハンダボール１の検出パターン１１を作成する。さらに、大小２つの検出パターン１１の中間サイズのハンダボール１の検出パターン１１を同様に作成する。これら３種類のハンダボール１の検出パターン１１は、後述するようにハンダボール１を詳細に検出する詳細検出パターン１２として用い、サイズの大きいものから順に１２ａ，１２ｂ，１２ｃとする。そして、このように作成された３種類の詳細検出パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃからそれぞれ照明方向に平行な１画素幅の整数倍のライン幅を有するラインを抽出する。これらの３種類のラインをハンダボール１を概略的に検出する検出パターン１１として概略検出パターン１３と名付け、サイズの大きいものから順に１２ａ，１２ｂ，１２ｃとする。例えば、詳細検出パターン１２ｃは、５個の列状の画素の集合として表され、一端部の画素が白色の濃淡、その隣の画素が黒色の濃淡、残り３個の画素がグレーの濃淡となる。詳細検出パターン１２ｂは、詳細検出パターン１２ｃを２倍に拡大した２×１０個の画素の集合、詳細検出パターン１２ａは、詳細検出パターン１２ｃを３倍に拡大した３×１５個の画素の集合として表され、対応する位置の画素はそれぞれ濃淡が一致している。これら詳細検出パターン１２及び概略検出パターン１３の６種類の検出パターン１１は画像処理部５に登録して記憶しておく。
【００２７】
次に、未知のハンダボール１を検出する手順を図４に基づいて説明する。
【００２８】
図４に示すように、まず、回路基板２をＸＹテーブル１０の上に固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて回路基板２がＣＣＤカメラの視野内に位置するように位置調整を行う。そして、照明（１）のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し回路基板２の画像を得る。この画像はマトリクス状の多数の画素の集合として表され、この画素の集合から検出パターン１１と同じ大きさの画素の集合を抜き出して被検出パターンとし、この被検出パターンを次々に抜き出して検出パターン１１と比較することによって、画像内のすべての被検出パターンについて以下に示すような検出処理を行う。検出パターン１１との比較は、正規化相関値を算出することにより行う。ここで、正規化相関値は、次の（１）式を用いて算出する。
【００２９】
【数１】
【００３０】
まず、概略検出パターン１３を用いて概略的にハンダボール１の検出を行う。すなわち、（１）式を用い、概略検出パターン１３の濃淡パターン値に対して対応する大きさの被検出パターンの濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、この正規化相関値が所定のしきい値よりも大きければ、この被検出パターンがハンダボール１のパターンである可能性が大きいハンダボール候補となし、詳細検出パターン１２を用いて同様に詳細にハンダボール１の検出を行う。すなわち、（１）式を用い、詳細検出パターン１２の濃淡パターン値に対して対応する大きさの被検出パターンの濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、その正規化相関値が所定のしきい値よりも大きければ、この被検出パターンのハンダボール候補をハンダボール１であると判定し、回路基板２を不良とする。もし、概略検出パターン１３、詳細検出パターン１２での正規化相関値のどちらかが各しきい値以下であれば、次の被検出パターン位置に概略検出パターン１３を移動させて同様にハンダボール１の検出処理を行う。このような検出処理は、６種類のすべてのサイズの検出パターン１１について、検査領域全域にわたって行われる。照明（１）での検出処理が終了したら、照明（２）のみを点灯させて照明（１）と同様の検出処理を行う。このとき、照明（２）の照明方向が照明（１）と１８０度異なるため、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２を１８０度回転させて行う。さらに、照明（２）での検出処理終了後、照明（３）のみを点灯させての検出処理、さらに、照明（４）のみを点灯させての検出処理を同様に行う。このときも、照明（２）と同様に照明方向の相違に合わせて概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２の回転を行う。
【００３１】
このようなハンダボールの検出方法では、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板２を照明してハンダボール１を検出しているため、ハンダボール１の画像が実際のハンダボール１外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段４で十分にハンダボール１の画像を取得できるとともに、ハンダボール１の画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール１検出の基礎となる検出パターン１１が濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００３２】
なお、略球形のハンダボール１のハンダボール１表面に照射される光線の正反射を撮像手段４によって捕えるには、ハンダボール１に光線角度が異なるように、例えば面状光源による照明が望ましい。
【００３３】
また、回路基板２の斜め上方から回路基板２を照明し、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１を含めてハンダボール１の画像としているため、ハンダボール１から正反射して得られたハンダボール１の画像がハンダボール１外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボール１の画像が、ハンダボール１表面における照明側、照明と反対側および回路基板２表面上のハンダボールの影１１で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボール１の画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール１検出の基礎となる詳細検出パターン１２が濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００３４】
また、検出パターン１１を拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターン１１を形成しているため、大きさの異なる検出パターン１１を用いて大きさの異なるハンダボール１を容易に検出できる。
【００３５】
また、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２と２段階に分けてハンダボール１を検出しているため、検査時間のかかる詳細検出パターン１２の回数を減らすことができ、効率的である。なお、検出パターン１１の大きさのパターンは３種類に限らない。大きさのパターンが多ければ、検出精度は向上するが、その分検査に時間がかかため、適切な大きさの分類数に設定する。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態の同上と異なるハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。また、図６は、同上のハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示す。また、図７は、同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【００３７】
図５乃至図７に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上のハンダボールの検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、異なる２方向から別々に回路基板２を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出基準画像１５となし、この両検出基準画像１５の対応する両画素の濃淡値を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から検出パターン１１を抽出していることである。また、照明手段３は、同上の照明手段３と同様に配設された３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの４個に加えて、回路基板２の略鉛直上方の他の照明手段３よりも上方に１個３ｅが配設されている。この照明手段３ｅは、回路基板２を上方より略鉛直方向に照明する落射照明となり、他の４個の照明手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、回路基板２を斜め上方より略鉛直方向に照明する斜方照明となる。また、撮像手段４は、この回路基板２直上の照明手段３ｅの直上に配置されている。
【００３８】
まず、ハンダボール１の検出パターン１１の作成手順を図６に基づいて説明する。
【００３９】
図６に示すように、まず、検査対象の多数の回路基板２の中からできるだけ大きいハンダボール１の存在する回路基板２を抽出し、この回路基板２の最も大きいハンダボール１を検出パターン１１の作成基準となる基準ハンダボールとする。次に、この基準ハンダボールを有する回路基板２をＸＹテーブル１０の上に水平固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて基準ハンダボールがＣＣＤカメラの視野のほぼ中心に位置するように回路基板２の位置調整を行う。次に、基準ハンダボールが回路基板２上の回路部品の死角にならない斜方照明の照明手段３を選択し、その照明手段３のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで回路基板２を撮像して回路基板２の斜方画像を得る。さらに、落射照明のみを点灯させ、ＣＣＤカメラで撮像して回路基板２の落射画像を得る。
このとき、斜方画像における基準ハンダボールの画像は、前述のように回路基板表面の基準ハンダボールの影を含み、３種類の濃淡を有するものとなる。また、落射画像における基準ハンダボールの画像は、基準ハンダボールの頂点部のみが照明を正反射するため、この頂点部の濃淡は白色の濃淡、それ以外は黒色の濃淡となる。
【００４０】
そして、この回路基板２の斜方画像及び落射画像を画像処理部に送り、以下に示すような検出パターン作成処理を行う。まず、この斜方画像及び落射画像をそれぞれ検出基準画像１５ａ，１５ｂとして、両検出基準画像１５ａ，１５ｂの対応する両画素の濃淡値を表す画素値の差分を画素ごとに算出して差分画像１６を得る。さらに、この差分画像１６からハンダボール１のパターンのみを切り出し、このパターンを最大サイズのハンダボール１の検出パターン１１として画像処理部５に登録して記憶しておく。この検出パターン１１は、前述の検出パターンと同様に基準ハンダボールの外形に相当する略円形部の一端に基準ハンダボールの影に相当する略長円形部を設けた形状であり、略円形部の略長円形部と反対側が白色の濃淡、略円形部の残りが黒色の濃淡、略長円形部がグレーの濃淡となり、３種類の濃淡を有するパターンとなる。このとき、同上のハンダボールの検出方法と同様に、概略検出パターン１３と詳細検出パターン１２の２種類の検出パターン１１を作成し、さらに、それぞれに大きさの異なる３種類を作成する。
【００４１】
次に、ハンダボール１を検出する手順を図７に基づいて説明する。
【００４２】
図７に示すように、まず、回路基板２をＸＹテーブル１０の上に固定し、搬送制御部７によりＸＹテーブル１０を移動させて回路基板２がＣＣＤカメラの視野内に位置するように位置調整を行う。そして、斜方照明（例えば照明（１））のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し斜方画像を得る。さらに、落射照明（５）のみを点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し落射画像を得る。さらに、この斜方画像及び落射画像を検出基準画像１５として、両検出基準画像１５の対応する両画素の画素値の差分を画素ごとに算出して差分画像１６を得る。差分画像１６はマトリクス状の多数の画素の集合として表され、この画素の集合から検出パターン１１と同じ大きさの画素の集合を抜き出して被検出パターンとし、この被検出パターンを次々に抜き出して検出パターン１１と比較することによって、画像内のすべての被検出パターンについて検出を行う。この比較は、前述のハンダボール１の検出方法と同様に（１）式を用い、概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２と２段階に分けて、画像内の濃淡パターン値の正規化相関値を算出し、この正規化相関値の所定のしきい値との比較を行ってハンダボール１の検出処理を行う。この検出処理は、すべての検出パターン１１について検査領域全域にわたって行われる。次に、照明（５）と同様に照明（２）、照明（３）、照明（４）のみを点灯させて同様の検出処理を順次行う。このときも、前述と同様に照明方向の相違に合わせて概略検出パターン１３及び詳細検出パターン１２の回転を行う。
【００４３】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる２方向から別々に回路基板２を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出画像となし、この両検出画像の各画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から詳細検出パターン１２を抽出しているため、回路基板２表面に生じるハンダボールの影１１がより多くなり、ハンダボール１の画像がより大きくなるため、微小なハンダボール１であっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段４で十分にハンダボール１の画像を取得できる。また、回路基板２の略鉛直上方から照明での回路基板２の画像を検出画像の一方としているため、差分画像１６では、ハンダボール１以外の回路基板２表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボール１と間違うことなく、ハンダボール１の検出精度が向上している。
【００４４】
図８は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００４５】
図５、図８に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上のハンダボールの検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板２を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板２の画像を取得してそれぞれを検出基準画像１５となし、この両検出基準画像１５の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像１６となし、この差分画像１６から検出パターン１１を抽出していることである。検出装置は、同上の検出装置と略同様に形成されているが、斜方照明の４個の照明手段３として赤色照明を用い、落射照明として青色照明を用いることと、撮像手段４としてカラーＣＣＤカメラを用いる点で異なっている。
【００４６】
まず、同上の検出方法と同様に検出パターン１１の作成を行う。このとき、斜方照明と落射照明とを同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ている。次に、同上の検出方法と同様にハンダボール１を検出する。このときも検出パターン１１の作成方法と同様に、斜方照明と落射照明とを同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ている。
【００４７】
このようなハンダボールの検出方法では、異なる照明色で同時に回路基板２を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段４での回路基板２の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボール１を検出できる。
【００４８】
図９は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、図１０は、このハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示し、（ｄ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｅ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００４９】
図５、図９、図１０に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上の検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、照明手段３を図１に示すような回路基板２を囲む斜め上方に配設した４個とし、差分画像１６を形成する検出基準画像１５として対向する２個の照明手段３をそれぞれ点灯させて得られた画像を用いることである。そして、この差分画像１６から詳細検出パターン１２の抽出及び同上と同様な検出処理を行っている。検出パターン１１の作成では、ある照明手段３とこの照明手段３と対向する照明手段３とを別々に点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２をそれぞれ撮像し、得られた両検出画像との差分を行って差分画像１６を得ている。またハンダボール１の検出処理でも同様に、ある照明手段３とこの照明手段３と対向する照明手段３とを別々に点灯させてＣＣＤカメラで回路基板２をそれぞれ撮像し、得られた両検出画像との差分を行って差分画像１６を得ている。
【００５０】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターン１１を構成するハンダボールの影１１がハンダボール１の両側に発生するため、検出パターン１１が長手方向に大きくなり、ハンダボール１の検出精度が向上している。
【００５１】
図１１は、本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。また、検出装置の構成は図５と略同様のため、図５をこのハンダボールの検出方法に使用する検出装置として説明する。
【００５２】
図５、図１１に示すように、このハンダボールの検出方法は、同上の検出方法と略同様の検出方法である。異なる点は、対向する２個の照明手段３のうち、一方を赤色照明、他方を青色照明としていること、撮像手段４をカラーＣＣＤカメラとすること、および対向する色の異なる照明手段３を同時に点灯させてカラーＣＣＤカメラで回路基板２を撮像し、得られた赤成分画像と青成分画像との差分を行って差分画像１６を得ていることである。そして、この差分画像１６から詳細検出パターン１２の抽出及び同上と同様な検出処理を行っている。
【００５３】
このようなハンダボールの検出方法では、検出パターン１１を構成するハンダボールの影１１がハンダボール１の両側に発生するため、検出パターン１１が長手方向に大きくなり、ハンダボール１の検出精度が向上しているとともに、異なる照明色で同時に回路基板２を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段４での回路基板２の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボール１を検出できる。。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明してハンダボールを検出しているため、ハンダボールの画像が実際のハンダボール外形よりも大きくなり、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できるとともに、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる詳細検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００５５】
また、請求項２記載の発明では、回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像としているため、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きくすることができるとともに、ハンダボールの画像が、ハンダボール表面における照明照射側、照明反対側および回路基板表面のハンダボールの影で３種類の濃淡を有しているため、ハンダボールの画像に濃淡差が生じ、未知のハンダボール検出の基礎となる詳細検出パターンが濃淡差のある特徴的なものとすることができる。
【００５６】
また、請求項３記載の発明では、異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出画像となし、この両検出画像の各画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から詳細検出パターンを抽出しているため、回路基板表面に生じるハンダボールの影がより多くなり、ハンダボールの画像がより大きくなるため、微小なハンダボールであっても、回路部品の実装不良検出用の通常の分解能の撮像手段で十分にハンダボールの画像を取得できる。
【００５７】
また、請求項４記載の発明では、回路基板の略鉛直上方から照明での回路基板の画像を検出画像の一方としているため、差分画像では、ハンダボール以外の回路基板表面上の色ムラやごみなどの画像を取り除くことができ、これらをハンダボールと間違うことなく、ハンダボールの検出精度が向上している。
【００５８】
また、請求項５記載の発明では、異なる照明色で同時に回路基板を照明して異なる検出画像を得ているため、撮像手段での回路基板の撮像回数を減らすことができ、効率的にハンダボールを検出できる。
【００５９】
また、請求項６記載の発明では、詳細検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる詳細検出パターンを形成しているため、大きさの異なる詳細検出パターンを用いて大きさの異なるハンダボールを容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。
【図２】同上のハンダボールの検出装置によって得られた画像を示し、（ａ）は回路基板の画像を示し、（ｂ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｃ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。
【図３】同上の概略検出パターンの画像の詳細図を示す。
【図４】同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態の同上と異なるハンダボールの検出方法を説明するハンダボールの検出装置の構成を示す概略正面図である。
【図６】同上のハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示す。
【図７】同上のハンダボールの検出装置によるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図８】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図９】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【図１０】このハンダボールの検出装置によって得られた回路基板の画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる照明手段による画像を示し、（ｃ）は前記２画像を差分して得られた画像を示し、（ｄ）は回路基板の画像から抽出した詳細検出パターンの画像を示し、（ｅ）は詳細検出パターンから抽出した概略検出パターンの画像を示す。
【図１１】本発明の実施形態の同上のハンダボールの検出方法と異なるハンダボールの検出方法を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１ ハンダボール
２ 回路基板
３ 照明手段
４ 撮像手段
５ 画像処理部
６ 照明制御部
７ 搬送制御部
９ 回路部品
１０ ＸＹテーブル
１１ 検出パターン
１２ 詳細検出パターン
１３ 概略検出パターン
１５ 検出基準画像
１６ 差分画像
Claims (6)
- 回路基板に回路部品をハンダ接合する際に発生する不要なハンダボールを検出して取り除くためのハンダボールの検出方法であって、ハンダボールから正反射して得られたハンダボールの画像がハンダボール外形よりも大きく、かつ濃淡差が出るように回路基板を照明し、回路基板を撮像手段で撮像して回路基板の画像を取得し、この回路基板の画像から基準となる既知のハンダボールの画像を抽出して検出パターンとなし、この検出パターンに基づいて回路基板の画像から未知のハンダボールを検出することを特徴とするハンダボールの検出方法。
- 回路基板の斜め上方から回路基板を照明し、回路基板表面に生じるハンダボールの影を含めてハンダボールの画像となすことを特徴とする請求項１記載のハンダボールの検出方法。
- 異なる２方向から別々に回路基板を照明し、照明方向の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴とする請求項１乃至２記載のハンダボールの検出方法。
- 異なる２方向から異なる照明色で略同時に回路基板を照明し、照明方向及び照明色の異なる２個の回路基板の画像を取得してそれぞれを検出基準画像となし、この両検出基準画像の対応する両画素の濃淡を表わす画素値の差をとって差分画像となし、この差分画像から検出パターンを抽出することを特徴とする請求項１乃至２記載のハンダボールの検出方法。
- 検出基準画像の一方を形成する照明の方向が回路基板の略鉛直方向であることを特徴とする請求項３乃至４記載のハンダボールの検出方法。
- 検出パターンを拡大又は縮小して複数の大きさの異なる検出パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至５記載のハンダボールの検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11592099A JP3721847B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ハンダボールの検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11592099A JP3721847B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ハンダボールの検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306101A JP2000306101A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3721847B2 true JP3721847B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=14674489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11592099A Expired - Fee Related JP3721847B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ハンダボールの検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721847B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6202739B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2017-09-27 | マランツエレクトロニクス株式会社 | 基板の飛散半田ボール検査方法 |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11592099A patent/JP3721847B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000306101A (ja) | 2000-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5256251B2 (ja) | 測定対象物の検査方法 | |
| JPH0572961B2 (ja) | ||
| JP2007078540A (ja) | 外観検査方法及び外観検査装置 | |
| JP5621178B2 (ja) | 外観検査装置及び印刷半田検査装置 | |
| JP3282786B2 (ja) | ウエハの形状認識装置 | |
| JP3597484B2 (ja) | はんだ印刷検査装置 | |
| JPH10221035A (ja) | 実装部品検査装置 | |
| JP3721847B2 (ja) | ハンダボールの検出方法 | |
| JPH0658731A (ja) | パターン検査装置 | |
| JP2002175520A (ja) | 基板面の不良検出装置、不良検出方法、及び不良検出のためのプログラムを記録した記録媒体 | |
| JP2002250700A (ja) | パターン検査方法およびその装置 | |
| US6762428B2 (en) | Cream solder inspection method and apparatus therefor | |
| JPH05288527A (ja) | 実装基板外観検査方法およびその装置 | |
| JPH1114323A (ja) | パターン検査方法及びパターン検査装置 | |
| JP2000172845A (ja) | 表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査用プログラムを記録した記録媒体 | |
| JPH036447A (ja) | 実装基板検査装置 | |
| JPH08159984A (ja) | パタンムラ検査装置 | |
| JP3984367B2 (ja) | 表面欠陥の検査方法および検査装置 | |
| KR20110088943A (ko) | 3차원 형상 검사방법 | |
| JPH0553320B2 (ja) | ||
| JP3038718B2 (ja) | リード部品の半田ブリッジ検査方法およびその装置 | |
| JP2002158437A (ja) | プリント基板における無半田部分の除去方法およびその装置 | |
| JPH11281581A (ja) | 表面欠陥検査装置，表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査用のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| JP2024027506A (ja) | 画像取得装置、基板検査装置、画像取得方法および基板検査方法 | |
| JP2002296016A (ja) | プリント回路板の保護層形状認識方法及び検査方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050815 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050823 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050905 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |