JP3725993B2 - 電子部品実装回路基板の検査方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装済みの電子部品実装回路基板の外観をラインセンサカメラにより撮像し、その画像に基づき部品実装状態の良否を判定する電子部品実装回路基板の検査方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子部品の実装分野では、電子部品実装用の回路基板の軽薄短小化に伴って、この回路基板の回路パターンおよび電子部品実装の高密度化が一層促進されており、それに応じて電子部品を実装した後の電子部品実装回路基板の外観を自動的に検査する装置の開発も盛んに行われている。従来の電子部品実装回路基板の外観検査装置は、一般に図３に示すような構成になっている。すなわち、電子部品実装回路基板（実装された電子部品は不図示）１が検査テーブル（図示せず）の所定位置にセットされると、制御部１３がモータ駆動回路１７を介しサーボモータ２を駆動制御してボールねじ３が回転され、このボールねじ３に螺合するキャリア部材４がガイドシャフト７に摺動しながら所定の定速度で移動する。ラインセンサカメラ８は、回路基板１の上方に位置してキャリア部材４に取り付けられ、回路基板１の長さ方向に沿った撮像走査方向Ｒへ向け定速度移動しながら、回路基板１の幅方向の外観のライン画像を上方から撮像していく。
【０００３】
このとき、ラインセンサカメラ８は、長方形の回路基板１の長さ方向ｘにおける撮像走査方向Ｒの始端側端部の幅方向の両側に設けられた二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃを最初に撮像し、制御部１３は、この補正用マーク１２ａ、１２ｃの画像データの各々のｙ座標値と、エンコーダ１４より取り込んだ信号から得られたｘ座標値とから、二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃのｘ、ｙ座標値に基づき回路基板１の姿勢等を演算により算出する。つまり、制御部１３は、基準データとして予め設定されている両補正用マーク１２ａ、１２ｃの基準位置座標値と、ラインセンサカメラ８で撮像した画像データから求めた両補正用マーク１２ａ、１２ｃの計測位置座標値との差から回路基板１の長さ方向ｘおよび幅方向ｙの各位置補正量および傾き補正量を算出する。そののちに、制御部１３は、ラインセンサカメラ８が移動に伴って撮像していく画像データを、エンコーダ１４からの信号に基づき順次算出した位置座標値を上述の位置補正量に基づき補正した位置座標値と関連付けて制御部１３内の画像記憶手段９に記憶させていく。
【０００４】
制御部１３内の画像処理手段１０は、画像記憶手段９に記憶された画像データのうちの指定された一定領域の画像データを抽出して、検査対象の電子部品の面積値、中心位置および傾きなどを計測する画像処理を行う。さらに、判定処理手段１１は、画像処理手段１０の画像計測処理による計測処理結果を予め設定された判定基準値と比較して、回路基板１の良否の判定を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子部品実装回路基板１の検査方法では、ラインセンサカメラ８による撮像の最初期に位置補正のためのデータを得ることができるという利点があるが、上述の回路基板１の位置補正を、長方形の回路基板１の始端に設けた同一ｘ座標上の二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃの位置関係に基づいて、位置補正を行うため、回路基板１の姿勢を正しく認識することが困難であり、ひいては画像データの正確な位置補正を行うことが困難であるという問題があった。しかも二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃの内、一方のマーク１２ｃはラインセンサカメラ８による撮像用に特別に設けていることが実情であり、コストアップの原因となるという問題もあった。
【０００６】
また、回路基板１の実装密度が粗い状態であれば、従来の検査方法における回路基板の所定位置からの位置ずれの補正でも実用上は問題はないが、近年の実装密度の高い回路基板では検査精度に問題が生じて、実装状態の良否判定が正確になされない課題があった。例えば、据置型ビデオテープレコーダの回路基板では、１０ｃｍ2 の実装スペースに約５０個の電子部品が実装されており、これに用いられるリード付き電子部品のリードピッチは０．６５ｍｍ程度であり、従来の実装状態検査を行うための位置補正方法であっても特に問題はなく、それ以上の精度向上の要求もなされなかった。しかし、近来の電子機器、特に携帯機器の小型化の進展に伴って回路基板も小型化され、実装密度が高くなっており、例えば、小型ビデオカメラに用いる回路基板では、同じ１０ｃｍ2 の実装スペースに約４００個の電子部品が実装され、リードピッチも０．３ｍｍにまで小型化されたものが実装されている。この回路基板の実装状態を検査するためには、回路基板上の全ての位置で精度の高い位置補正が必要である。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、回路基板の対角線上の二つの補正用マークを用いて位置補正量を正確に求め、ラインセンサカメラで撮像した画像データの位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる電子部品実装回路基板の検査方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１発明に係る電子部品実装回路基板の検査方法は、電子部品実装回路基板の長さ方向の両端側であって対角線上で対向する二つの角部に第１および第２の補正用マークを設け。前記回路基板の幅方向の外観を撮像するラインセンサカメラを、前記回路基板の長さ方向に沿った撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像、記憶し、つぎに、前記カメラを前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像、記憶し、前記第１および第２の補正用マークの各位置座標値に基づいて前記回路基板の画像の位置補正量を算出し、記憶した前記回路基板の画像データのうちの一定領域の画像データを抽出して画像計測処理を行って、その計測処理結果に基づき良否を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この電子部品実装回路基板の検査方法では、回路基板の長さ方向における両端側であって対角線上に対向する二つの角部に設けた補正用マークを用いて回路基板の位置及び姿勢を求めるので、回路基板の長さ方向および幅方向のそれぞれの位置補正量および傾き補正量を回路基板の全体にわたり正確に求めることができ、撮像した画像データの位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。しかも、ラインセンサカメラによる回路基板の外観撮像に先立って、撮像走査方向の終端側の補正用マークのみを撮像してその位置座標値を予め求めるのであるが、終端側の補正用マークの撮像に際しては、ラインセンサカメラを高速度で相対移動させるので、迅速に行うことができる。また、この種の回路基板に通常設けられている対角線上の二つの補正用マークのみを利用するだけであって、従来のようにラインセンサカメラ撮像検査用としての特別な補正用マークを別途設けないので、コスト高とならない。
【００１２】
また、前記ラインセンサカメラにより前記第１及び第２の各補正用マークを撮像した画像から、第１及び第２の各補正用マークを結ぶ対角線の中間点から回路基板の中心座標を求めると共に、対角線の角度角度を求め、これを基準となる回路基板の中心座標及び傾き角度のデータと比較して回路基板の位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量を用いてラインセンサカメラにより撮像された回路基板の画像の位置を補正した後、回路基板の画像を処理して実装された各電子部品の実装状態を検査することができる。
【００１３】
こうすると、第１及び第２の各補正用マークを撮像した画像から第１の補正用マークと第２の補正用マークとをつなぐ対角線を検出すると、その中間点から回路基板の中心座標を求めることができる。これを基準となる中心座標と比較すると、回路基板の位置ずれ量が検出され、同様に対角線の傾き角度を基準の傾き角度と比較すると回路基板の回転方向の位置ずれ量が検出される。この位置ずれ量により回路基板全面を撮像した画像を位置補正した後、実装された電子部品の実装位置、角度等を求めると、これを電子部品の実装状態の基準データと比較して実装状態の良否を判定する検査を正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品実装回路基板の検査装置は、補正用マークが設けられ、電子部品が実装された回路基板を所定位置に配置し、この回路基板を幅方向に撮像するラインセンサカメラを回路基板の長さ方向に移動させて回路基板を撮像し、撮像された画像の前記補正用マークを用いて回路基板が配置された位置の基準位置からの位置ずれを補正した後、撮像した画像を処理して各電子部品の実装状態の良否を検査する電子部品実装回路基板の検査装置において、前記回路基板の対角位置に前記補正用マークを第１及び第２の各補正用マークとして設定し、回路基板の長さ方向に沿う撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像し、つぎに前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像するように前記ラインセンサカメラの移動を制御するカメラ制御手段と、前記ラインセンサカメラにより撮像された第１及び第２の各補正用マークが設けられた領域の画像から回路基板の位置座標を検出し、基準位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記ラインセンサカメラにより撮像された回路基板全面の画像位置を前記位置ずれ量で補正した検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、前記検査画像を用いて回路基板上に実装された各電子部品の実装状態を検出する実装状態検出手段と、前記実装状態検出手段によって検出された各電子部品の実装状態を基準データと比較して良否を判定する検査判定手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ラインセンサカメラがカメラ制御手段にて上記のように移動制御され、ラインセンサカメラにより撮像された第１及び第２の各補正用マークの画像から位置ずれ量検出手段により回路基板の基準位置からの位置ずれ量が検出されるので、回路基板の全面を撮像した画像を位置ずれ量で補正すると、画像を基準位置に補正した検査画像が生成される。従って、各電子部品の基準となる実装状態を記憶した基準データと検査画像上の各電子部品の実装状態とを比較すると、検査対象とする回路基板の実装状態の検査は精度よくなされる。
【００１９】
上記構成におけるカメラ制御手段は、ラインセンサカメラの移動順序を記憶し、移動順序及び移動する領域に応じた移動速度でラインセンサカメラを制御するように構成することにより、撮像時は撮像速度でラインセンサカメラを移動させ、撮像開始位置までの移動には高速度で移動させる制御を行い、検査の効率化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る電子部品実装回路基板１の検査方法を具現化するための検査装置の構成図を示し、同図において、図３と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してその説明を省略する。回路基板１は、従来のような検査用の補正用マーク１２ｃを特別に設けることなく、対角線上の対向両側にそれぞれ補正用マーク１２ａ、１２ｂが設けられた状態のまま使用する。また、ラインセンサカメラ８は、通常の撮像を行うのに先立って撮像走査方向Ｒの終端側の補正用マーク１２ｂのみを予め撮像できるように制御部１３により移動制御される。制御部１３は、サーボモータ２の回転を検出するエンコーダ１４からの信号を取り込んでカウントすることにより、ラインセンサカメラ８の移動距離、つまりラインセンサカメラ８が撮像した画像データの回路基板１上のｘ座標値を演算する。
【００２１】
つぎに、この実施の形態の検査方法について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）、（ｂ）は回路基板１とラインセンサカメラ８による撮像領域８ａとの位置関係を示す平面図である。先ず、図２（ａ）に２点鎖線で示す所定の始端位置に待機しているラインセンサカメラ８は、通常の撮像動作を行うのに先立って、制御部１３がモータ駆動回路１７を介しサーボモータ２を高速回転するよう制御することにより、実線で示す撮像走査方向Ｒの終端側の補正用マーク１２ｂの手前側近傍位置まで高速度移動される。このとき、制御部１３は、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を行わないよう指令信号を出力するとともに、エンコーダ１４から取り込んだ信号をカウントしてラインセンサカメラ８が始端位置から高速度移動した距離を演算により算出する。したがって、このときは、ラインセンサカメラ８が撮像を行わないことから、画像記憶手段９に画像データが入力されない。
【００２２】
つぎに、制御部１３は、モータ駆動回路１７を介しサーボモータ２の回転を制御して、ラインセンサカメラ８を図２（ａ）の実線位置から所定速度で定速度移動させるとともに、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を開始するよう指令信号を出力する。さらに、制御部１３は、上述の算出したラインセンサカメラ８の移動距離とエンコーダ１４から入力する信号とに基づいて、始端位置からのラインセンサカメラ８の移動距離を演算して、ラインセンサカメラ８が補正用マーク１２ｂを撮像したマーク画像の中心位置の位置座標値を算出し、撮像したマーク画像データと算出した位置座標値とを関連付けて制御部１３内の画像記憶手段９に記憶させる。
【００２３】
続いて、ラインセンサカメラ８が図２（ｂ）に２点鎖線で示す撮像走査方向Ｒの終端位置まで移動して停止すると、制御部１３は、ラインセンサカメラ８を撮像走査方向Ｒの反対方向へ向けて高速度移動させるとともに、補正用マーク１２ａを通過したのちに図に実線で示す元の始端位置に停止させる。このとき、制御部１３は、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を行わないよう制御するので、画像記憶手段９には画像データが入力されない。したがって、この時点で画像記憶手段９に記憶されたのは、ラインセンサカメラ８を一定速度で移動させながら補正用マーク１２ｂを撮像した補正用マーク画像データとその位置座標値のみである。
【００２４】
そして、ラインセンサカメラ８が始端位置に停止されたのちは、従来の検査方法とほぼ同様の検査動作が開始される。すなわち、ラインセンサカメラ８は、始端位置から撮像走査方向Ｒへ向けて所定速度で定速度移動されながら回路基板１の外観の撮像を開始するが、その撮像開始直後に始端位置側の補正用マーク１２ａを撮像する。制御部１３は、この補正用マーク画像の位置座標値（ｘ、ｙ座標値）をエンコーダ１７からの信号を基にしたｘ座標値を参酌して算出し、その算出した位置座標値と、画像記憶手段９から読み出した終端位置側の補正用マーク１２ｂの位置座標値との位置関係から、回路基板１の姿勢等を演算により算出する。
【００２５】
すなわち、制御部１３は、基準データとして予め設定されている両補正用マーク１２ａ、１２ｂの基準位置座標値と、ラインセンサカメラ８が撮像した画像データから求めた両補正用マーク１２ａ、１２ｂの計測位置座標値とを比較して、その差から回路基板１の長さ方向ｘおよび幅方向ｙの位置補正量および傾き補正量を算出する。そののちに、制御部１３は、ラインセンサカメラ８が撮像していく画像データを、エンコーダ１４からの信号を参酌して順次算出した位置座標値を上述の補正量に基づき補正した位置座標値と関連付けて画像記憶手段９に記憶させる。
【００２６】
その後は、従来の検査方法と同様に、制御部１３内の画像処理手段１０は、画像記憶手段９に記憶された画像データのうちの指定された一定領域の画像データを抽出して、検査対象の電子部品の面積値、中心位置および傾きなどを計測するよう画像処理する。さらに、制御部１３内の判定処理手段１１は、画像処理手段１０の画像処理による計測結果の画像データを、予め設定された判定基準値と比較して、回路基板１の良否の判定を行う。
【００２７】
この電子部品実装回路基板１の検査方法では、回路基板１に図３に示したような検査用としての補正用マーク１２ｃを別途設けることなく、この種の回路基板１に通常設けられている対角線上の二つの補正用マーク１２ａ、１２ｂのみを用いて回路基板１の姿勢等を求めることができるので、長方形の回路基板１全体についての長さ方向ｘおよび幅方向ｙの各位置補正量および傾き補正量を正確に求めることができ、算出した位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。しかも、終端位置側の補正用マーク１２ｂの撮像は、その撮像時以外はラインセンサカメラ８を高速度移動させるので、迅速に行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子部品実装回路基板の検査方法およびこの検査方法を具現化する検査装置について説明する。尚、先の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２９】
図４において、第２の実施形態に係る検査装置は、その機械的動作構造は図１に示したものと同様に構成されているが、制御部２０によるラインセンサカメラ８の移動制御及び画像の取り込み制御を異にしている。制御部２０は、図５に示すように構成されており、ラインセンサカメラ８を移動制御し、ラインセンサカメラ８からの画像の取り込みを制御すると共に、取得した画像から回路基板１上に実装された電子部品の実装状態を検査判定する処理を行う。以下、制御部２０の構成と、各構成要素による回路基板１の外観検査の動作について説明する。
【００３０】
図６は、回路基板１の外観検査に必要な画像を取得するために、回路基板１上を移動させるラインセンサカメラ８の移動方向と移動速度とを示す移動パターンを示すものである。長方形の回路基板１の対角線上の両端部には、第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂが設けられており、この第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂが含まれるように第１のマーク領域Ａ及び第２のマーク領域Ｂを設定すると共に、図７に示すように、回路基板１を前記第１のマーク領域Ａを１とし、前記第２のマーク領域ＢをＮとしてｘ軸方向にｎ個の領域に分割した区画領域を設定する。各区画領域の設定は、分割数ｎが大きいほど、画像デ−タの記憶領域を少なくするメリットがあるが、少なくとも１つの電子部品が３つの領域にまたがらないような大きさに区画される。設定された区画領域は、区画領域記憶手段２５に記憶される。
【００３１】
ここで、第１のマーク領域Ａ及び第２のマーク領域Ｂと一致しない領域、例えば、区画領域１及びＮより範囲が狭い領域であっても構わないものとする。
【００３２】
カメラ制御手段２７は、区画領域記憶手段２５に記憶された区画領域の情報と、自らに記憶されたラインセンサカメラ８の移動速度の情報と、エンコーダ１４から出力されるラインセンサカメラ８の移動位置信号とに基づいてモータ駆動回路１７を制御し、ラインセンサカメラ８を図８、図９に示すような手順により移動制御する。このラインセンサカメラ８の移動制御に併せて制御部２０による画像処理動作を図８、図９に基づいて以下に説明する。同図において、ラインセンサカメラ、カメラ制御、画像処理の各動作フロ−は、互いに同期して平行した処理がなされるものである。尚、図８及び図９に示すＳ１、Ｓ２……は、処理動作の手順を示すステップ番号で本文に添記する番号と一致する。
【００３３】
検査開始の初期状態では、ラインセンサカメラ８は回路基板１の第１の補正用マーク１２ａ側の端辺である始端位置ｓにあり、カメラ制御手段２７は、まず図６に示す移動順序▲１▼を実行する。
【００３４】
カメラ制御手段２７から撮像速度指令がモータ駆動回路１７に出力され、撮像開始の指令がラインセンサカメラ８に出力されることにより（Ｓ１）、ラインセンサカメラ８は前記第１のマーク領域Ａの境界線ａに到着するまでは撮像可能な速度である撮像速度Ｐで移動する。この移動によりラインセンサカメラ８により撮像された第１のマーク領域Ａの撮像画像はラインセンサカメラ８の移動と平行して画像記憶手段２８に入力されて第１のマ−ク領域Ａの終了まで画像記憶される（Ｓ２）。画像記憶手段２８は、ラインセンサカメラ８から送られてくる画像の記憶用と、１つ前の区画領域について画像処理するための記憶用と、更に、２つの区画領域にまたがる電子部品の画像処理用と、計３つの区画領域のみを記憶するものとする。従って、画像の記憶容量を節約することができる。
【００３５】
カメラ制御手段２７にはエンコーダ１４からの位置信号が入力されているので、ラインセンサカメラ８が境界線ａに到着した位置信号が入力されたときには（Ｓ３）、カメラ制御手段２７はラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力すると共に、移動速度を撮像速度Ｐより速い高速度Ｈに切り換える指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ４）。また、画像記憶手段２８は区画領域１（第１のマ−ク領域Ａ）の記憶を終了し、区画領域の切替えを行い、次の区画領域画像が送られてくれば、記憶可能な状態になる。
【００３６】
モータ駆動回路１７の制御により、高速度Ｈで移動したラインセンサカメラ８が境界線ｂに到着した位置信号がエンコーダ１４からカメラ制御手段２７に入力されたときには（Ｓ５）、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に撮像速度Ｐの指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像開始の指令を出力する（Ｓ６）。ラインセンサカメラ８は第２のマーク領域Ｂの境界線ｂから終端位置ｅに到着するまでは撮像速度Ｐで移動する。この移動によりラインセンサカメラ８により撮像された第２のマーク領域Ｂの撮像画像は画像記憶手段２８に入力されて第２のマ−ク領域Ｂの終了まで画像記憶される（Ｓ７）。
【００３７】
カメラ制御手段２７にエンコーダ１４からラインセンサカメラ８が終端位置ｅに到着した位置信号が入力されたときには（Ｓ８）、カメラ制御手段２７はラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力すると共に、移動停止指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ９）。また、画像記憶手段２８は区画領域Ｎ（第２のマ−ク領域Ｂの記憶を終了し、区画領域の切替えを行い、次の区画領域画像が送られてくれば記憶可能な状態になる。
【００３８】
上記ステップＳ１〜Ｓ４の制御手順により、ラインセンサカメラ８は第１のマーク領域Ａを撮像し、その撮像画像は画像記憶手段２８に記憶され、上記ステップＳ５〜Ｓ９の実行と平行して第１のマーク領域Ａの画像処理が実行される。また、上記ステップＳ５〜Ｓ９の制御手順により、ラインセンサカメラ８は第２のマーク領域Ｂを撮像し、その撮像画像は画像記憶手段２８に記憶され、後述するステップＳ１０〜Ｓ１２の処理動作と平行して第２のマーク領域Ｂの画像処理が実行される。即ち、第１のマーク領域Ａの画像は、現物マーク中心座標検出手段２２に取り込まれ、第１のマーク領域Ａの画像を画像処理して第１の補正用マーク１２ａが検出され（Ｓ３１）、第１の補正用マーク１２ａの位置座標が算出される（Ｓ３２）。この第１の補正用マーク１２ａの位置座標は現物マーク中心座標検出手段２２に一端記憶される（Ｓ３３）。第２のマーク領域Ｂの画像についても同様に、現物マーク中心座標検出手段２２によるステップＳ３４〜Ｓ３６の処理動作により、第２の補正用マーク１２ｂの位置座標が算出されて記憶される。
【００３９】
この記憶された第１及び第２の補正用マーク１２ａ、１２ｂの位置座標を用いて回路基板１の基準位置からの位置ずれが検出される。まず、検出された第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂの位置座標の中間点を回路基板１の中心座標として確定する。回路基板１が位置決めされるべき基準位置の中心座標は、基準マーク中心座標記憶手段２１に記憶されており、現物マーク中心座標検出手段２２によって検出された回路基板１の中心座標と、基準マーク中心座標記憶手段２１に記憶された基準中心座標とは、補正量算出手段２３によって比較され、回路基板１の基準位置からの位置ずれ量及び傾きが算出される。
【００４０】
図１０は、回路基板１が基準位置から位置ずれした状態を、説明のために故意に誇張して示すもので、実線で示す回路基板１の中心座標ｑは前述の通り第１の補正用マーク１２ａと第２の補正用マーク１２ｂとの中間点として検出される。この中心座標ｑと、破線で示す基準位置の中心座標ｏとの間のｘ軸方向及びｙ軸方向の差ΔｘとΔｙとが位置ずれ量として検出され、回路基板１の第１の補正用マーク１２ａと第２の補正用マーク１２ｂとをつなぐ対角線と、基準位置の対角線とがなす角度が回路基板１の傾きΔθとして検出され（Ｓ３７）、この位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθは、補正量として記憶される（Ｓ３８）。
【００４１】
前記ステップＳ９の制御手順により終端位置ｅで一端停止したラインセンサカメラ８は、引き続きカメラ制御手段２７により、図６に示す移動順序▲２▼が実行される。図示するように、終端位置ｅにあるラインセンサカメラ８を始端位置ｓまで高速度Ｈで移動させる動作である。即ち、カメラ制御手段２７は逆向きに高速度移動する指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ１０）。モータ駆動回路１７の制御によりラインセンサカメラ８は高速度Ｈで移動し、その移動位置はエンコーダ１４により検出されるので、エンコーダ１４からラインセンサカメラ８が始端位置ｓに到着したことが検出されたとき（Ｓ１１）、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に移動停止指令を出力するので（Ｓ１２）、ラインセンサカメラ８は始端位置ｓに停止する。
【００４２】
引き続き、カメラ制御手段２７は、移動手順▲３▼の動作を実行する。まず、モータ駆動回路１７に撮像速度Ｐで移動する指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像開始指令を出力する（Ｓ１３）。ラインセンサカメラ８は始端位置から撮像速度Ｐで移動し、区画領域１から順に撮像を進行させ（Ｓ１４）、区画領域記憶手段２５に記憶させた区画領域ｎ毎に撮像画像は画像記憶手段２８に記憶される（Ｓ１５）。即ち、画像記憶手段２８はラインセンサカメラ８が移動しながら送ってくる区画領域ｎの画像を、区画領域ｎの終了まで記憶する。区画領域ｎが終了すると、区画を切り替え、次の区画領域の＋１を記憶可能にする。この制御動作はラインセンサカメラ８が終端位置ｅまで移動して、区画領域Ｎの撮像画像が画像記憶手段２８に取り込まれるまで繰り返される（Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００４３】
エンコーダ１４からの位置信号によりラインセンサカメラ８が終端位置ｅに移動したことが検出されたとき、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に移動停止指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力するので（Ｓ１９）、ラインセンサカメラ８の移動及び撮像の動作は終了する。
【００４４】
前記画像記憶手段２８に記憶された区画領域ｎ毎の画像は、区画領域ｎの画像記憶が終了する毎に後続の区画領域ｎ＋１の撮像と平行して実装状態の検査工程が実行される（Ｓ２０）。区画領域ｎ毎の画像は検査画像記憶手段２４により前記補正量算出手段２３によって検出された位置ずれ量と傾きとによって基準位置に補正され（Ｓ２１）、検査画像として記憶される。この検査画像は、実装状態検出手段２６によって画像処理され（Ｓ２２）、回路基板１上に実装された各電子部品それぞれの実装位置が検出され、区画領域Ｎの画像が終了するまで繰り返される（Ｓ２３）。
【００４５】
尚、この実装位置の検出は、区画領域単位の画像でなされ、１つの区画領域の処理が終了する毎に、次の区画領域の画像が上書きされる。２つの区画領域にまたがって実装されている電子部品については、その電子部品については画像処理は保留し、次の区画領域を画像処理する際に画像結合により位置検出の処理がなされる。
【００４６】
図１１は、実装状態検出手段２６により電子部品の実装状態を認識する例を示すもので、チップ部品３４のようにリードのない電子部品の場合では、その実装位置の中心座標（ｘ1 、ｙ1 ）と、実装角度と、縦横サイズ（ｄ1 、ｌ1 ）とが検出される。また、ＩＣ部品３５のようにリードがある電子部品の場合では、その実装位置の中心座標（ｘ2 、ｙ2 ）と、実装角度と、縦横サイズ（ｄ2 、ｌ2 ）と、リードピッチｌp とが検出される。
【００４７】
検査基準データ記憶手段３０には、回路基板１上に実装される各電子部品の基準となる実装データが記憶されているので、この基準データと、前記実装状態検出手段２６によって検出された検出データとを検査判定手段３１で比較することにより、実装状態の良否判定を行うことができる。この検査判定手段３１による判定処理は、すべての区画領域についての処理が完了した時点でなされ、所定の許容値で良否判定が実行される。判定結果は、ディスプレイ表示あるいはプリントアウト等の検査結果出力手段３２から出力することができる（Ｓ２４）。
【００４８】
以上説明したラインセンサカメラ８の移動制御において、高速度Ｈは、ラインセンサカメラ８を移動させる上限速度以下で、撮像速度Ｐより速い速度であればよく、例えば、撮像速度Ｐが６０スキャン／秒であるとき、これの５０倍の速度に設定する。尚、第１のマーク領域Ａ、第２のマーク領域Ｂそれぞれの境界は、境界に設けた別の識別マークをラインセンサカメラ８で検出するように構成することもできる。また、カメラ制御と画像処理が平行して処理されるものとして説明したが、シーケンシャルに、例えば、Ｓ３、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ４、Ｓ５・・・の順にシングルタスクで処理されたものであっても構わない。また、ラインセンサカメラ８の移動制御は、図６に示したような移動順序だけでなく、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図１３（ａ）（ｂ）に示すように設定することができる。
【００４９】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す移動順序は、第１及び第２のマーク領域Ａ、Ｂを撮像する工程と、回路基板１の全面を撮像する工程とを分けて設定したもので、それぞれの撮像方向は任意に設定できる。例えば、図１２（ａ）に示す移動順序では、第１のマーク領域Ａを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ａから第２のマーク領域Ｂ側の終端位置ｅまで高速度Ｈで移動させる。終端位置ｅで折り返し、第２のマーク領域Ｂを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ｂから始端位置ｓまで高速度Ｈで移動させる。この移動動作により第１及び第２の各マーク領域Ａ、Ｂの画像が得られるので、始端位置ｓから撮像速度Ｐで終端位置ｅまで移動させると回路基板１の全面が撮像される。
【００５０】
また、図１３（ａ）（ｂ）に示す移動順序は、第１及び第２のマーク領域Ａ、Ｂの撮像は、いずれか一方の領域を撮像した後、他方の領域側から回路基板１の全面撮像を開始するようにしたものである。例えば、図１３（ａ）に示した移動順序では、第１のマーク領域Ａを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ａから終端位置ｅまでは高速度Ｈで移動させる。終端位置ｅで折り返し始端位置ｓまで撮像速度Ｐで移動させることにより、回路基板１の全面の画像が得られるので、第１のマーク領域Ａを撮像した画像と、回路基板１の全面を撮像した画像の第２のマーク領域Ｂの画像とを用いて位置補正のための回路基板１の位置ずれ検出を行うことができる。また、回路基板１の全面の画像は電子部品の実装状態の検査に用いることができる。
【００５１】
尚、第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂを設ける位置は、各図に示した対角位置と異なる対角位置に配置しても同様に補正量検出に用いることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子部品実装回路基板の検査方法によれば、回路基板の長さ方向における両端側であって対角線上に対向する二つの角部に設けた補正用マークを用いて回路基板の姿勢を求めるようにしたので、回路基板の長さ方向および幅方向のそれぞれの位置補正量および傾き補正量を回路基板の全体にわたり正確に求めることができ、ラインセンサカメラを用いて撮像した画像データの全ての位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。また、この種の回路基板に通常設けられている対角線上の二つの補正用マークのみを利用するだけであって、従来のようにラインセンサカメラ撮像検査用としての特別な補正用マークを別途設けないので、コスト高とならない。
【００５３】
また、回路基板上の全ての位置において高精度に位置補正できるので、電子部品の実装状態の検査を精度よく実施できる。従って、小型化されリードピッチが小さくなった電子部品を用いて実装密度の高い回路基板が構成されている場合にも、電子部品個々の実装状態を精度よく検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子部品実装回路基板の検査方法の具現化に用いる検査装置の全体構成図。
【図２】同上検査装置を用いた検査方法を説明するための回路基板とラインセンサカメラによる撮像領域との位置関係を示し、（ａ）は撮像走査方向の終端位置側の補正用マークを撮像する直前の平面図、（ｂ）は通常の撮像開始前の平面図。
【図３】従来の電子部品実装回路基板の検査装置の全体構成図。
【図４】第２の実施形態に係る電子部品実装基板の検査装置の構成を示す構成図。
【図５】制御部の構成を示すブロック図。
【図６】ラインセンサカメラの移動制御の例を示す説明図。
【図７】回路基板をｎ個に分割した区画領域を示す説明図。
【図８】ラインセンサカメラの移動制御と画像処理の手順を示すフローチャート。
【図９】ラインセンサカメラの移動制御と画像処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】回路基板の位置ずれ量を検出する状態を示す説明図。
【図１１】電子部品の実装状態の検出を示す説明図。
【図１２】ラインセンサカメラの移動制御の例を（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す説明図。
【図１３】ラインセンサカメラの移動制御の例を（ａ）（ｂ）に示す説明図。
【符号の説明】
１ 電子部品実装回路基板
８ ラインセンサカメラ
９ 画像記憶手段
１２ａ 第１の補正用マーク
１２ｂ 第２の補正用マーク
Ｒ 撮像走査方向
２０ 制御部
２１ 基準マーク中心座標記憶手段
２２ 現物マーク中心座標検出手段
２３ 補正量算出手段
２４ 検査画像記憶手段
２５ 区画領域記憶手段
２６ 実装状態検出手段
２７ カメラ制御手段
２８ 画像記憶手段
２９ 検査基準データ記憶手段
３１ 検査判定手段
Ａ 第１のマーク領域
Ｂ 第２のマーク領域
Ｐ 撮像速度
Ｈ 高速度
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装済みの電子部品実装回路基板の外観をラインセンサカメラにより撮像し、その画像に基づき部品実装状態の良否を判定する電子部品実装回路基板の検査方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子部品の実装分野では、電子部品実装用の回路基板の軽薄短小化に伴って、この回路基板の回路パターンおよび電子部品実装の高密度化が一層促進されており、それに応じて電子部品を実装した後の電子部品実装回路基板の外観を自動的に検査する装置の開発も盛んに行われている。従来の電子部品実装回路基板の外観検査装置は、一般に図３に示すような構成になっている。すなわち、電子部品実装回路基板（実装された電子部品は不図示）１が検査テーブル（図示せず）の所定位置にセットされると、制御部１３がモータ駆動回路１７を介しサーボモータ２を駆動制御してボールねじ３が回転され、このボールねじ３に螺合するキャリア部材４がガイドシャフト７に摺動しながら所定の定速度で移動する。ラインセンサカメラ８は、回路基板１の上方に位置してキャリア部材４に取り付けられ、回路基板１の長さ方向に沿った撮像走査方向Ｒへ向け定速度移動しながら、回路基板１の幅方向の外観のライン画像を上方から撮像していく。
【０００３】
このとき、ラインセンサカメラ８は、長方形の回路基板１の長さ方向ｘにおける撮像走査方向Ｒの始端側端部の幅方向の両側に設けられた二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃを最初に撮像し、制御部１３は、この補正用マーク１２ａ、１２ｃの画像データの各々のｙ座標値と、エンコーダ１４より取り込んだ信号から得られたｘ座標値とから、二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃのｘ、ｙ座標値に基づき回路基板１の姿勢等を演算により算出する。つまり、制御部１３は、基準データとして予め設定されている両補正用マーク１２ａ、１２ｃの基準位置座標値と、ラインセンサカメラ８で撮像した画像データから求めた両補正用マーク１２ａ、１２ｃの計測位置座標値との差から回路基板１の長さ方向ｘおよび幅方向ｙの各位置補正量および傾き補正量を算出する。そののちに、制御部１３は、ラインセンサカメラ８が移動に伴って撮像していく画像データを、エンコーダ１４からの信号に基づき順次算出した位置座標値を上述の位置補正量に基づき補正した位置座標値と関連付けて制御部１３内の画像記憶手段９に記憶させていく。
【０００４】
制御部１３内の画像処理手段１０は、画像記憶手段９に記憶された画像データのうちの指定された一定領域の画像データを抽出して、検査対象の電子部品の面積値、中心位置および傾きなどを計測する画像処理を行う。さらに、判定処理手段１１は、画像処理手段１０の画像計測処理による計測処理結果を予め設定された判定基準値と比較して、回路基板１の良否の判定を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子部品実装回路基板１の検査方法では、ラインセンサカメラ８による撮像の最初期に位置補正のためのデータを得ることができるという利点があるが、上述の回路基板１の位置補正を、長方形の回路基板１の始端に設けた同一ｘ座標上の二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃの位置関係に基づいて、位置補正を行うため、回路基板１の姿勢を正しく認識することが困難であり、ひいては画像データの正確な位置補正を行うことが困難であるという問題があった。しかも二つの補正用マーク１２ａ、１２ｃの内、一方のマーク１２ｃはラインセンサカメラ８による撮像用に特別に設けていることが実情であり、コストアップの原因となるという問題もあった。
【０００６】
また、回路基板１の実装密度が粗い状態であれば、従来の検査方法における回路基板の所定位置からの位置ずれの補正でも実用上は問題はないが、近年の実装密度の高い回路基板では検査精度に問題が生じて、実装状態の良否判定が正確になされない課題があった。例えば、据置型ビデオテープレコーダの回路基板では、１０ｃｍ2 の実装スペースに約５０個の電子部品が実装されており、これに用いられるリード付き電子部品のリードピッチは０．６５ｍｍ程度であり、従来の実装状態検査を行うための位置補正方法であっても特に問題はなく、それ以上の精度向上の要求もなされなかった。しかし、近来の電子機器、特に携帯機器の小型化の進展に伴って回路基板も小型化され、実装密度が高くなっており、例えば、小型ビデオカメラに用いる回路基板では、同じ１０ｃｍ2 の実装スペースに約４００個の電子部品が実装され、リードピッチも０．３ｍｍにまで小型化されたものが実装されている。この回路基板の実装状態を検査するためには、回路基板上の全ての位置で精度の高い位置補正が必要である。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、回路基板の対角線上の二つの補正用マークを用いて位置補正量を正確に求め、ラインセンサカメラで撮像した画像データの位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる電子部品実装回路基板の検査方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１発明に係る電子部品実装回路基板の検査方法は、電子部品実装回路基板の長さ方向の両端側であって対角線上で対向する二つの角部に第１および第２の補正用マークを設け。前記回路基板の幅方向の外観を撮像するラインセンサカメラを、前記回路基板の長さ方向に沿った撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像、記憶し、つぎに、前記カメラを前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像、記憶し、前記第１および第２の補正用マークの各位置座標値に基づいて前記回路基板の画像の位置補正量を算出し、記憶した前記回路基板の画像データのうちの一定領域の画像データを抽出して画像計測処理を行って、その計測処理結果に基づき良否を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この電子部品実装回路基板の検査方法では、回路基板の長さ方向における両端側であって対角線上に対向する二つの角部に設けた補正用マークを用いて回路基板の位置及び姿勢を求めるので、回路基板の長さ方向および幅方向のそれぞれの位置補正量および傾き補正量を回路基板の全体にわたり正確に求めることができ、撮像した画像データの位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。しかも、ラインセンサカメラによる回路基板の外観撮像に先立って、撮像走査方向の終端側の補正用マークのみを撮像してその位置座標値を予め求めるのであるが、終端側の補正用マークの撮像に際しては、ラインセンサカメラを高速度で相対移動させるので、迅速に行うことができる。また、この種の回路基板に通常設けられている対角線上の二つの補正用マークのみを利用するだけであって、従来のようにラインセンサカメラ撮像検査用としての特別な補正用マークを別途設けないので、コスト高とならない。
【００１２】
また、前記ラインセンサカメラにより前記第１及び第２の各補正用マークを撮像した画像から、第１及び第２の各補正用マークを結ぶ対角線の中間点から回路基板の中心座標を求めると共に、対角線の角度角度を求め、これを基準となる回路基板の中心座標及び傾き角度のデータと比較して回路基板の位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量を用いてラインセンサカメラにより撮像された回路基板の画像の位置を補正した後、回路基板の画像を処理して実装された各電子部品の実装状態を検査することができる。
【００１３】
こうすると、第１及び第２の各補正用マークを撮像した画像から第１の補正用マークと第２の補正用マークとをつなぐ対角線を検出すると、その中間点から回路基板の中心座標を求めることができる。これを基準となる中心座標と比較すると、回路基板の位置ずれ量が検出され、同様に対角線の傾き角度を基準の傾き角度と比較すると回路基板の回転方向の位置ずれ量が検出される。この位置ずれ量により回路基板全面を撮像した画像を位置補正した後、実装された電子部品の実装位置、角度等を求めると、これを電子部品の実装状態の基準データと比較して実装状態の良否を判定する検査を正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品実装回路基板の検査装置は、補正用マークが設けられ、電子部品が実装された回路基板を所定位置に配置し、この回路基板を幅方向に撮像するラインセンサカメラを回路基板の長さ方向に移動させて回路基板を撮像し、撮像された画像の前記補正用マークを用いて回路基板が配置された位置の基準位置からの位置ずれを補正した後、撮像した画像を処理して各電子部品の実装状態の良否を検査する電子部品実装回路基板の検査装置において、前記回路基板の対角位置に前記補正用マークを第１及び第２の各補正用マークとして設定し、回路基板の長さ方向に沿う撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像し、つぎに前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像するように前記ラインセンサカメラの移動を制御するカメラ制御手段と、前記ラインセンサカメラにより撮像された第１及び第２の各補正用マークが設けられた領域の画像から回路基板の位置座標を検出し、基準位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記ラインセンサカメラにより撮像された回路基板全面の画像位置を前記位置ずれ量で補正した検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、前記検査画像を用いて回路基板上に実装された各電子部品の実装状態を検出する実装状態検出手段と、前記実装状態検出手段によって検出された各電子部品の実装状態を基準データと比較して良否を判定する検査判定手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ラインセンサカメラがカメラ制御手段にて上記のように移動制御され、ラインセンサカメラにより撮像された第１及び第２の各補正用マークの画像から位置ずれ量検出手段により回路基板の基準位置からの位置ずれ量が検出されるので、回路基板の全面を撮像した画像を位置ずれ量で補正すると、画像を基準位置に補正した検査画像が生成される。従って、各電子部品の基準となる実装状態を記憶した基準データと検査画像上の各電子部品の実装状態とを比較すると、検査対象とする回路基板の実装状態の検査は精度よくなされる。
【００１９】
上記構成におけるカメラ制御手段は、ラインセンサカメラの移動順序を記憶し、移動順序及び移動する領域に応じた移動速度でラインセンサカメラを制御するように構成することにより、撮像時は撮像速度でラインセンサカメラを移動させ、撮像開始位置までの移動には高速度で移動させる制御を行い、検査の効率化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る電子部品実装回路基板１の検査方法を具現化するための検査装置の構成図を示し、同図において、図３と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してその説明を省略する。回路基板１は、従来のような検査用の補正用マーク１２ｃを特別に設けることなく、対角線上の対向両側にそれぞれ補正用マーク１２ａ、１２ｂが設けられた状態のまま使用する。また、ラインセンサカメラ８は、通常の撮像を行うのに先立って撮像走査方向Ｒの終端側の補正用マーク１２ｂのみを予め撮像できるように制御部１３により移動制御される。制御部１３は、サーボモータ２の回転を検出するエンコーダ１４からの信号を取り込んでカウントすることにより、ラインセンサカメラ８の移動距離、つまりラインセンサカメラ８が撮像した画像データの回路基板１上のｘ座標値を演算する。
【００２１】
つぎに、この実施の形態の検査方法について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）、（ｂ）は回路基板１とラインセンサカメラ８による撮像領域８ａとの位置関係を示す平面図である。先ず、図２（ａ）に２点鎖線で示す所定の始端位置に待機しているラインセンサカメラ８は、通常の撮像動作を行うのに先立って、制御部１３がモータ駆動回路１７を介しサーボモータ２を高速回転するよう制御することにより、実線で示す撮像走査方向Ｒの終端側の補正用マーク１２ｂの手前側近傍位置まで高速度移動される。このとき、制御部１３は、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を行わないよう指令信号を出力するとともに、エンコーダ１４から取り込んだ信号をカウントしてラインセンサカメラ８が始端位置から高速度移動した距離を演算により算出する。したがって、このときは、ラインセンサカメラ８が撮像を行わないことから、画像記憶手段９に画像データが入力されない。
【００２２】
つぎに、制御部１３は、モータ駆動回路１７を介しサーボモータ２の回転を制御して、ラインセンサカメラ８を図２（ａ）の実線位置から所定速度で定速度移動させるとともに、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を開始するよう指令信号を出力する。さらに、制御部１３は、上述の算出したラインセンサカメラ８の移動距離とエンコーダ１４から入力する信号とに基づいて、始端位置からのラインセンサカメラ８の移動距離を演算して、ラインセンサカメラ８が補正用マーク１２ｂを撮像したマーク画像の中心位置の位置座標値を算出し、撮像したマーク画像データと算出した位置座標値とを関連付けて制御部１３内の画像記憶手段９に記憶させる。
【００２３】
続いて、ラインセンサカメラ８が図２（ｂ）に２点鎖線で示す撮像走査方向Ｒの終端位置まで移動して停止すると、制御部１３は、ラインセンサカメラ８を撮像走査方向Ｒの反対方向へ向けて高速度移動させるとともに、補正用マーク１２ａを通過したのちに図に実線で示す元の始端位置に停止させる。このとき、制御部１３は、ラインセンサカメラ８に対し撮像動作を行わないよう制御するので、画像記憶手段９には画像データが入力されない。したがって、この時点で画像記憶手段９に記憶されたのは、ラインセンサカメラ８を一定速度で移動させながら補正用マーク１２ｂを撮像した補正用マーク画像データとその位置座標値のみである。
【００２４】
そして、ラインセンサカメラ８が始端位置に停止されたのちは、従来の検査方法とほぼ同様の検査動作が開始される。すなわち、ラインセンサカメラ８は、始端位置から撮像走査方向Ｒへ向けて所定速度で定速度移動されながら回路基板１の外観の撮像を開始するが、その撮像開始直後に始端位置側の補正用マーク１２ａを撮像する。制御部１３は、この補正用マーク画像の位置座標値（ｘ、ｙ座標値）をエンコーダ１７からの信号を基にしたｘ座標値を参酌して算出し、その算出した位置座標値と、画像記憶手段９から読み出した終端位置側の補正用マーク１２ｂの位置座標値との位置関係から、回路基板１の姿勢等を演算により算出する。
【００２５】
すなわち、制御部１３は、基準データとして予め設定されている両補正用マーク１２ａ、１２ｂの基準位置座標値と、ラインセンサカメラ８が撮像した画像データから求めた両補正用マーク１２ａ、１２ｂの計測位置座標値とを比較して、その差から回路基板１の長さ方向ｘおよび幅方向ｙの位置補正量および傾き補正量を算出する。そののちに、制御部１３は、ラインセンサカメラ８が撮像していく画像データを、エンコーダ１４からの信号を参酌して順次算出した位置座標値を上述の補正量に基づき補正した位置座標値と関連付けて画像記憶手段９に記憶させる。
【００２６】
その後は、従来の検査方法と同様に、制御部１３内の画像処理手段１０は、画像記憶手段９に記憶された画像データのうちの指定された一定領域の画像データを抽出して、検査対象の電子部品の面積値、中心位置および傾きなどを計測するよう画像処理する。さらに、制御部１３内の判定処理手段１１は、画像処理手段１０の画像処理による計測結果の画像データを、予め設定された判定基準値と比較して、回路基板１の良否の判定を行う。
【００２７】
この電子部品実装回路基板１の検査方法では、回路基板１に図３に示したような検査用としての補正用マーク１２ｃを別途設けることなく、この種の回路基板１に通常設けられている対角線上の二つの補正用マーク１２ａ、１２ｂのみを用いて回路基板１の姿勢等を求めることができるので、長方形の回路基板１全体についての長さ方向ｘおよび幅方向ｙの各位置補正量および傾き補正量を正確に求めることができ、算出した位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。しかも、終端位置側の補正用マーク１２ｂの撮像は、その撮像時以外はラインセンサカメラ８を高速度移動させるので、迅速に行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子部品実装回路基板の検査方法およびこの検査方法を具現化する検査装置について説明する。尚、先の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２９】
図４において、第２の実施形態に係る検査装置は、その機械的動作構造は図１に示したものと同様に構成されているが、制御部２０によるラインセンサカメラ８の移動制御及び画像の取り込み制御を異にしている。制御部２０は、図５に示すように構成されており、ラインセンサカメラ８を移動制御し、ラインセンサカメラ８からの画像の取り込みを制御すると共に、取得した画像から回路基板１上に実装された電子部品の実装状態を検査判定する処理を行う。以下、制御部２０の構成と、各構成要素による回路基板１の外観検査の動作について説明する。
【００３０】
図６は、回路基板１の外観検査に必要な画像を取得するために、回路基板１上を移動させるラインセンサカメラ８の移動方向と移動速度とを示す移動パターンを示すものである。長方形の回路基板１の対角線上の両端部には、第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂが設けられており、この第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂが含まれるように第１のマーク領域Ａ及び第２のマーク領域Ｂを設定すると共に、図７に示すように、回路基板１を前記第１のマーク領域Ａを１とし、前記第２のマーク領域ＢをＮとしてｘ軸方向にｎ個の領域に分割した区画領域を設定する。各区画領域の設定は、分割数ｎが大きいほど、画像デ−タの記憶領域を少なくするメリットがあるが、少なくとも１つの電子部品が３つの領域にまたがらないような大きさに区画される。設定された区画領域は、区画領域記憶手段２５に記憶される。
【００３１】
ここで、第１のマーク領域Ａ及び第２のマーク領域Ｂと一致しない領域、例えば、区画領域１及びＮより範囲が狭い領域であっても構わないものとする。
【００３２】
カメラ制御手段２７は、区画領域記憶手段２５に記憶された区画領域の情報と、自らに記憶されたラインセンサカメラ８の移動速度の情報と、エンコーダ１４から出力されるラインセンサカメラ８の移動位置信号とに基づいてモータ駆動回路１７を制御し、ラインセンサカメラ８を図８、図９に示すような手順により移動制御する。このラインセンサカメラ８の移動制御に併せて制御部２０による画像処理動作を図８、図９に基づいて以下に説明する。同図において、ラインセンサカメラ、カメラ制御、画像処理の各動作フロ−は、互いに同期して平行した処理がなされるものである。尚、図８及び図９に示すＳ１、Ｓ２……は、処理動作の手順を示すステップ番号で本文に添記する番号と一致する。
【００３３】
検査開始の初期状態では、ラインセンサカメラ８は回路基板１の第１の補正用マーク１２ａ側の端辺である始端位置ｓにあり、カメラ制御手段２７は、まず図６に示す移動順序▲１▼を実行する。
【００３４】
カメラ制御手段２７から撮像速度指令がモータ駆動回路１７に出力され、撮像開始の指令がラインセンサカメラ８に出力されることにより（Ｓ１）、ラインセンサカメラ８は前記第１のマーク領域Ａの境界線ａに到着するまでは撮像可能な速度である撮像速度Ｐで移動する。この移動によりラインセンサカメラ８により撮像された第１のマーク領域Ａの撮像画像はラインセンサカメラ８の移動と平行して画像記憶手段２８に入力されて第１のマ−ク領域Ａの終了まで画像記憶される（Ｓ２）。画像記憶手段２８は、ラインセンサカメラ８から送られてくる画像の記憶用と、１つ前の区画領域について画像処理するための記憶用と、更に、２つの区画領域にまたがる電子部品の画像処理用と、計３つの区画領域のみを記憶するものとする。従って、画像の記憶容量を節約することができる。
【００３５】
カメラ制御手段２７にはエンコーダ１４からの位置信号が入力されているので、ラインセンサカメラ８が境界線ａに到着した位置信号が入力されたときには（Ｓ３）、カメラ制御手段２７はラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力すると共に、移動速度を撮像速度Ｐより速い高速度Ｈに切り換える指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ４）。また、画像記憶手段２８は区画領域１（第１のマ−ク領域Ａ）の記憶を終了し、区画領域の切替えを行い、次の区画領域画像が送られてくれば、記憶可能な状態になる。
【００３６】
モータ駆動回路１７の制御により、高速度Ｈで移動したラインセンサカメラ８が境界線ｂに到着した位置信号がエンコーダ１４からカメラ制御手段２７に入力されたときには（Ｓ５）、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に撮像速度Ｐの指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像開始の指令を出力する（Ｓ６）。ラインセンサカメラ８は第２のマーク領域Ｂの境界線ｂから終端位置ｅに到着するまでは撮像速度Ｐで移動する。この移動によりラインセンサカメラ８により撮像された第２のマーク領域Ｂの撮像画像は画像記憶手段２８に入力されて第２のマ−ク領域Ｂの終了まで画像記憶される（Ｓ７）。
【００３７】
カメラ制御手段２７にエンコーダ１４からラインセンサカメラ８が終端位置ｅに到着した位置信号が入力されたときには（Ｓ８）、カメラ制御手段２７はラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力すると共に、移動停止指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ９）。また、画像記憶手段２８は区画領域Ｎ（第２のマ−ク領域Ｂの記憶を終了し、区画領域の切替えを行い、次の区画領域画像が送られてくれば記憶可能な状態になる。
【００３８】
上記ステップＳ１〜Ｓ４の制御手順により、ラインセンサカメラ８は第１のマーク領域Ａを撮像し、その撮像画像は画像記憶手段２８に記憶され、上記ステップＳ５〜Ｓ９の実行と平行して第１のマーク領域Ａの画像処理が実行される。また、上記ステップＳ５〜Ｓ９の制御手順により、ラインセンサカメラ８は第２のマーク領域Ｂを撮像し、その撮像画像は画像記憶手段２８に記憶され、後述するステップＳ１０〜Ｓ１２の処理動作と平行して第２のマーク領域Ｂの画像処理が実行される。即ち、第１のマーク領域Ａの画像は、現物マーク中心座標検出手段２２に取り込まれ、第１のマーク領域Ａの画像を画像処理して第１の補正用マーク１２ａが検出され（Ｓ３１）、第１の補正用マーク１２ａの位置座標が算出される（Ｓ３２）。この第１の補正用マーク１２ａの位置座標は現物マーク中心座標検出手段２２に一端記憶される（Ｓ３３）。第２のマーク領域Ｂの画像についても同様に、現物マーク中心座標検出手段２２によるステップＳ３４〜Ｓ３６の処理動作により、第２の補正用マーク１２ｂの位置座標が算出されて記憶される。
【００３９】
この記憶された第１及び第２の補正用マーク１２ａ、１２ｂの位置座標を用いて回路基板１の基準位置からの位置ずれが検出される。まず、検出された第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂの位置座標の中間点を回路基板１の中心座標として確定する。回路基板１が位置決めされるべき基準位置の中心座標は、基準マーク中心座標記憶手段２１に記憶されており、現物マーク中心座標検出手段２２によって検出された回路基板１の中心座標と、基準マーク中心座標記憶手段２１に記憶された基準中心座標とは、補正量算出手段２３によって比較され、回路基板１の基準位置からの位置ずれ量及び傾きが算出される。
【００４０】
図１０は、回路基板１が基準位置から位置ずれした状態を、説明のために故意に誇張して示すもので、実線で示す回路基板１の中心座標ｑは前述の通り第１の補正用マーク１２ａと第２の補正用マーク１２ｂとの中間点として検出される。この中心座標ｑと、破線で示す基準位置の中心座標ｏとの間のｘ軸方向及びｙ軸方向の差ΔｘとΔｙとが位置ずれ量として検出され、回路基板１の第１の補正用マーク１２ａと第２の補正用マーク１２ｂとをつなぐ対角線と、基準位置の対角線とがなす角度が回路基板１の傾きΔθとして検出され（Ｓ３７）、この位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθは、補正量として記憶される（Ｓ３８）。
【００４１】
前記ステップＳ９の制御手順により終端位置ｅで一端停止したラインセンサカメラ８は、引き続きカメラ制御手段２７により、図６に示す移動順序▲２▼が実行される。図示するように、終端位置ｅにあるラインセンサカメラ８を始端位置ｓまで高速度Ｈで移動させる動作である。即ち、カメラ制御手段２７は逆向きに高速度移動する指令をモータ駆動回路１７に出力する（Ｓ１０）。モータ駆動回路１７の制御によりラインセンサカメラ８は高速度Ｈで移動し、その移動位置はエンコーダ１４により検出されるので、エンコーダ１４からラインセンサカメラ８が始端位置ｓに到着したことが検出されたとき（Ｓ１１）、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に移動停止指令を出力するので（Ｓ１２）、ラインセンサカメラ８は始端位置ｓに停止する。
【００４２】
引き続き、カメラ制御手段２７は、移動手順▲３▼の動作を実行する。まず、モータ駆動回路１７に撮像速度Ｐで移動する指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像開始指令を出力する（Ｓ１３）。ラインセンサカメラ８は始端位置から撮像速度Ｐで移動し、区画領域１から順に撮像を進行させ（Ｓ１４）、区画領域記憶手段２５に記憶させた区画領域ｎ毎に撮像画像は画像記憶手段２８に記憶される（Ｓ１５）。即ち、画像記憶手段２８はラインセンサカメラ８が移動しながら送ってくる区画領域ｎの画像を、区画領域ｎの終了まで記憶する。区画領域ｎが終了すると、区画を切り替え、次の区画領域の＋１を記憶可能にする。この制御動作はラインセンサカメラ８が終端位置ｅまで移動して、区画領域Ｎの撮像画像が画像記憶手段２８に取り込まれるまで繰り返される（Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００４３】
エンコーダ１４からの位置信号によりラインセンサカメラ８が終端位置ｅに移動したことが検出されたとき、カメラ制御手段２７はモータ駆動回路１７に移動停止指令を出力すると共に、ラインセンサカメラ８に撮像停止指令を出力するので（Ｓ１９）、ラインセンサカメラ８の移動及び撮像の動作は終了する。
【００４４】
前記画像記憶手段２８に記憶された区画領域ｎ毎の画像は、区画領域ｎの画像記憶が終了する毎に後続の区画領域ｎ＋１の撮像と平行して実装状態の検査工程が実行される（Ｓ２０）。区画領域ｎ毎の画像は検査画像記憶手段２４により前記補正量算出手段２３によって検出された位置ずれ量と傾きとによって基準位置に補正され（Ｓ２１）、検査画像として記憶される。この検査画像は、実装状態検出手段２６によって画像処理され（Ｓ２２）、回路基板１上に実装された各電子部品それぞれの実装位置が検出され、区画領域Ｎの画像が終了するまで繰り返される（Ｓ２３）。
【００４５】
尚、この実装位置の検出は、区画領域単位の画像でなされ、１つの区画領域の処理が終了する毎に、次の区画領域の画像が上書きされる。２つの区画領域にまたがって実装されている電子部品については、その電子部品については画像処理は保留し、次の区画領域を画像処理する際に画像結合により位置検出の処理がなされる。
【００４６】
図１１は、実装状態検出手段２６により電子部品の実装状態を認識する例を示すもので、チップ部品３４のようにリードのない電子部品の場合では、その実装位置の中心座標（ｘ1 、ｙ1 ）と、実装角度と、縦横サイズ（ｄ1 、ｌ1 ）とが検出される。また、ＩＣ部品３５のようにリードがある電子部品の場合では、その実装位置の中心座標（ｘ2 、ｙ2 ）と、実装角度と、縦横サイズ（ｄ2 、ｌ2 ）と、リードピッチｌp とが検出される。
【００４７】
検査基準データ記憶手段３０には、回路基板１上に実装される各電子部品の基準となる実装データが記憶されているので、この基準データと、前記実装状態検出手段２６によって検出された検出データとを検査判定手段３１で比較することにより、実装状態の良否判定を行うことができる。この検査判定手段３１による判定処理は、すべての区画領域についての処理が完了した時点でなされ、所定の許容値で良否判定が実行される。判定結果は、ディスプレイ表示あるいはプリントアウト等の検査結果出力手段３２から出力することができる（Ｓ２４）。
【００４８】
以上説明したラインセンサカメラ８の移動制御において、高速度Ｈは、ラインセンサカメラ８を移動させる上限速度以下で、撮像速度Ｐより速い速度であればよく、例えば、撮像速度Ｐが６０スキャン／秒であるとき、これの５０倍の速度に設定する。尚、第１のマーク領域Ａ、第２のマーク領域Ｂそれぞれの境界は、境界に設けた別の識別マークをラインセンサカメラ８で検出するように構成することもできる。また、カメラ制御と画像処理が平行して処理されるものとして説明したが、シーケンシャルに、例えば、Ｓ３、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ４、Ｓ５・・・の順にシングルタスクで処理されたものであっても構わない。また、ラインセンサカメラ８の移動制御は、図６に示したような移動順序だけでなく、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図１３（ａ）（ｂ）に示すように設定することができる。
【００４９】
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す移動順序は、第１及び第２のマーク領域Ａ、Ｂを撮像する工程と、回路基板１の全面を撮像する工程とを分けて設定したもので、それぞれの撮像方向は任意に設定できる。例えば、図１２（ａ）に示す移動順序では、第１のマーク領域Ａを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ａから第２のマーク領域Ｂ側の終端位置ｅまで高速度Ｈで移動させる。終端位置ｅで折り返し、第２のマーク領域Ｂを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ｂから始端位置ｓまで高速度Ｈで移動させる。この移動動作により第１及び第２の各マーク領域Ａ、Ｂの画像が得られるので、始端位置ｓから撮像速度Ｐで終端位置ｅまで移動させると回路基板１の全面が撮像される。
【００５０】
また、図１３（ａ）（ｂ）に示す移動順序は、第１及び第２のマーク領域Ａ、Ｂの撮像は、いずれか一方の領域を撮像した後、他方の領域側から回路基板１の全面撮像を開始するようにしたものである。例えば、図１３（ａ）に示した移動順序では、第１のマーク領域Ａを撮像速度Ｐで移動させて撮像し、境界線ａから終端位置ｅまでは高速度Ｈで移動させる。終端位置ｅで折り返し始端位置ｓまで撮像速度Ｐで移動させることにより、回路基板１の全面の画像が得られるので、第１のマーク領域Ａを撮像した画像と、回路基板１の全面を撮像した画像の第２のマーク領域Ｂの画像とを用いて位置補正のための回路基板１の位置ずれ検出を行うことができる。また、回路基板１の全面の画像は電子部品の実装状態の検査に用いることができる。
【００５１】
尚、第１及び第２の各補正用マーク１２ａ、１２ｂを設ける位置は、各図に示した対角位置と異なる対角位置に配置しても同様に補正量検出に用いることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子部品実装回路基板の検査方法によれば、回路基板の長さ方向における両端側であって対角線上に対向する二つの角部に設けた補正用マークを用いて回路基板の姿勢を求めるようにしたので、回路基板の長さ方向および幅方向のそれぞれの位置補正量および傾き補正量を回路基板の全体にわたり正確に求めることができ、ラインセンサカメラを用いて撮像した画像データの全ての位置座標値を高精度に補正して正確な検査結果を得ることができる。また、この種の回路基板に通常設けられている対角線上の二つの補正用マークのみを利用するだけであって、従来のようにラインセンサカメラ撮像検査用としての特別な補正用マークを別途設けないので、コスト高とならない。
【００５３】
また、回路基板上の全ての位置において高精度に位置補正できるので、電子部品の実装状態の検査を精度よく実施できる。従って、小型化されリードピッチが小さくなった電子部品を用いて実装密度の高い回路基板が構成されている場合にも、電子部品個々の実装状態を精度よく検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子部品実装回路基板の検査方法の具現化に用いる検査装置の全体構成図。
【図２】同上検査装置を用いた検査方法を説明するための回路基板とラインセンサカメラによる撮像領域との位置関係を示し、（ａ）は撮像走査方向の終端位置側の補正用マークを撮像する直前の平面図、（ｂ）は通常の撮像開始前の平面図。
【図３】従来の電子部品実装回路基板の検査装置の全体構成図。
【図４】第２の実施形態に係る電子部品実装基板の検査装置の構成を示す構成図。
【図５】制御部の構成を示すブロック図。
【図６】ラインセンサカメラの移動制御の例を示す説明図。
【図７】回路基板をｎ個に分割した区画領域を示す説明図。
【図８】ラインセンサカメラの移動制御と画像処理の手順を示すフローチャート。
【図９】ラインセンサカメラの移動制御と画像処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】回路基板の位置ずれ量を検出する状態を示す説明図。
【図１１】電子部品の実装状態の検出を示す説明図。
【図１２】ラインセンサカメラの移動制御の例を（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す説明図。
【図１３】ラインセンサカメラの移動制御の例を（ａ）（ｂ）に示す説明図。
【符号の説明】
１ 電子部品実装回路基板
８ ラインセンサカメラ
９ 画像記憶手段
１２ａ 第１の補正用マーク
１２ｂ 第２の補正用マーク
Ｒ 撮像走査方向
２０ 制御部
２１ 基準マーク中心座標記憶手段
２２ 現物マーク中心座標検出手段
２３ 補正量算出手段
２４ 検査画像記憶手段
２５ 区画領域記憶手段
２６ 実装状態検出手段
２７ カメラ制御手段
２８ 画像記憶手段
２９ 検査基準データ記憶手段
３１ 検査判定手段
Ａ 第１のマーク領域
Ｂ 第２のマーク領域
Ｐ 撮像速度
Ｈ 高速度
Claims (4)
- 電子部品実装回路基板の長さ方向の両端側であって対角線上で対向する二つの角部に第１および第２の補正用マークを設け、
前記回路基板の幅方向の外観を撮像するラインセンサカメラを、前記回路基板の長さ方向に沿った撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像、記憶し、
つぎに、前記カメラを前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像、記憶し、
前記第１および第２の補正用マークの各位置座標値に基づいて前記回路基板の画像の位置補正量を算出し、記憶した前記回路基板の画像データのうちの一定領域の画像データを抽出して画像計測処理を行って、その計測処理結果に基づき良否を判定するようにしたことを特徴とする電子部品実装回路基板の検査方法。 - 前記ラインセンサカメラにより前記第１及び第２の各補正用マークを撮像した画像から、第１及び第２の各補正用マークを結ぶ対角線の中間点から回路基板の中心座標を求めると共に、対角線の傾き角度を求め、これを基準となる回路基板の中心座標及び対角線の傾き角度のデータと比較して回路基板の位置ずれ量を検出し、
この位置ずれ量を用いてラインセンサカメラにより撮像された回路基板の画像位置を補正した後、回路基板の画像を処理して各電子部品の実装状態を検査することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装回路基板の検査方法。 - 補正用マークが設けられ、電子部品が実装された回路基板を所定位置に配置し、この回路基板を幅方向に撮像するラインセンサカメラを回路基板の長さ方向に移動させて回路基板を撮像し、撮像された画像の前記補正用マークを用いて回路基板が配置された位置の基準位置からの位置ずれを補正した後、撮像した画像を処理して各電子部品の実装状態の良否を検査する電子部品実装回路基板の検査装置において、
前記回路基板の対角位置に前記補正用マークを第１及び第２の各補正用マークとして設定し、
前記回路基板の長さ方向に沿う撮像走査方向の始端位置から終端位置近傍まで高速度で相対移動させたのちに、定速度の相対移動により前記第２の補正用マークを撮像し、つぎに前記撮像走査方向の反対方向に高速度で相対移動させて前記始端位置に復帰させたのちに、前記撮像走査方向に定速度で相対移動させながら前記第１の補正用マークおよび前記回路基板の画像を撮像するように前記ラインセンサカメラの移動を制御するカメラ制御手段と、
前記ラインセンサカメラにより撮像された第１及び第２の各補正用マークが設けられた領域の画像から回路基板の位置座標を検出し、基準位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、
前記ラインセンサカメラにより撮像された回路基板全面の画像位置を前記位置ずれ量で補正した検査画像を記憶する検査画像記憶手段と、
前記検査画像を用いて回路基板上に実装された各電子部品の実装状態を検出する実装状態検出手段と、
前記実装状態検出手段によって検出された各電子部品の実装状態を基準データと比較して良否を判定する検査判定手段とを具備してなることを特徴とする電子部品実装回路基板の検査装置。 - カメラ制御手段は、ラインセンサカメラの移動順序を記憶し、移動順序及び移動する領域に応じた移動速度でラインセンサカメラを制御する請求項３記載の電子部品実装回路基板の検査装置。
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