JP3826646B2 - 電子部品の搭載状態検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に搭載された電子部品の搭載状態を検査する電子部品の搭載状態検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程においては、実装基板を対象として外観検査が行われる。この外観検査では、基板に搭載された状態の電子部品の搭載状態、すなわち電子部品の有無や搭載位置・極性などの項目が検査される。また電子部品が半田付けされた後には、半田の有無や半田形状などをチェックする半田付け検査が行われる。この外観検査においては、電子部品が搭載された状態の基板をカメラで撮像して得られた画像データを画像処理することにより行われる。
【０００３】
従来より、この画像処理において単色照明下で撮像して得られたモノクロ画像データを用いる方法や、カラーカメラで得られたカラー画像を用いる方法が用いられていた。カラー画像を用いる場合には、検出対象部位の画像から色や明るさを抽出することにより検査が行われ、色や明るさの抽出のために各種のフィルタリング処理が行われていた。この処理は、一般に撮像により得られた入力画像データをデータ変換テーブルによってデータ変換することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで用いられるデータ変換テーブルは、検査対象の電子部品の種類や抽出する色によって異なる特性のものを用いることが必要である。従って、多数の電子部品を検査対象とする場合には、多数のデータ変換テーブルを準備し電子部品の種類が変わる度に対応したデータ変換テーブルを用いる必要がある。
【０００５】
しかしながら従来の電子部品の搭載状態検査装置では、外観検査において電子部品の品種切り替えが行われる度に対応したデータ変換テーブルを設定するためのティーチング操作などのデータ設定作業を行わなければならず、このデータ設定に手間と時間を要し操作性の面で改善が望まれていた。また、電子部品の種類によっては、同一型式・機能でありながら電子部品の色が異なる場合があるが、このような種類の電子部品を検査対象とする場合に、従来は色の相違から別種類であると判定され、本来同一部品であっても異なる検査結果を与える場合があるという問題点もあった。
【０００６】
そこで本発明は、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の搭載状態検査装置は、基板に搭載された電子部品の搭載状態を検査する電子部品の搭載状態検査装置であって、基板を撮像してカラー画像データを取得するカメラと、色抽出フィルタを用いて前記カラー画像データから所望の色を抽出する色抽出部と、色抽出された色抽出画像に基づいて電子部品の搭載状態を検査する部品搭載状態検査部と、電子部品を識別する識別情報別に対応して複数の色コードが設定され、さらにそれぞれの色コードについて設定された検査項目ごとに前記色抽出フィルタに関するデータを含むライブラリデータを記憶したライブラリ記憶部と、検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを前記ライブラリ記憶部から読み取って前記色抽出部で使用する色抽出フィルタの設定を行う色抽出フィルタ設定手段とを備えた。
【００１１】
本発明によれば、色フィルタ設定手段により色抽出フィルタに関するデータを記憶したライブラリ記憶部から検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを読みとって色抽出工程において使用する色抽出フィルタの設定を行うことにより、検査対象の電子部品の品種が切り替わる度に色抽出フィルタをティーチングにより設定する必要がなく、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置が実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の構成を示すブロック図、図２は同電子部品の搭載状態検査装置の処理機能を示す機能ブロック図、図３は同電子部品の搭載状態検査装置の部品ライブラリの構成図、図４は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出処理の説明図、図５は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタの説明図、図６は同電子部品の実装状態検査処理のフロー図、図７は同電子部品の搭載状態検査処理のフロー図、図８は同電子部品の半田付状態検査処理のフロー図、図９は同ＸＹテーブル位置決め処理のフロー図、図１０、図１１、図１２、図１３は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図、図１４は同電子部品実装基板を示す説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して電子部品の搭載状態検査装置の構成について説明する。図１において、ＸＹテーブル１上には基板２が保持されており、基板２には複数の種類の異なる電子部品３が実装されている。基板２の上方には、照明部４とカメラ５より成る撮像部が配設されている。照明部４は白色光を発光するリング状の発光体４ａと略半球面状の反射体４ｂを備えており、発光体４ａから反射体４ｂの内面に向けて照射された白色光は、球面状の反射面によって拡散反射され、下方の基板２を照明する。
【００１４】
照明部４の上方にはカメラ５が下向きに配置されており、カメラ５は反射体４ｂの上部に設けられた開口を介して、白色の拡散反射光で照明された状態の基板２を撮像する。このときＸＹテーブル１を駆動することにより基板２は水平移動し、基板２上に実装された任意の電子部品３をカメラ５の直下に位置させて撮像することができる。
【００１５】
カメラ５はカメラ制御ユニット６に接続されている。カメラ制御ユニット６は撮像タイミングなどのカメラ５の撮像動作を制御するとともに、撮像データからＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色を抽出し、各要素ごとの画像データとして出力する。Ｒ，Ｇ，Ｂの三要素の画像データはカラーモデル変換部７に送られる。
【００１６】
カラーモデル変換部７は前記Ｒ，Ｇ，Ｂの三要素のそれぞれの要素を１つの独立の次元とする３次元のＲＧＢ画像データを、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｉ（明度）のそれぞれの要素を１つの独立の次元とする３次元のＨＳＩ画像データに変換する。このＨＳＩ画像データは、画像記憶部８に備えられたフレームメモリに記憶される。また、画像記憶部８はＨＳＩ画像データに変換される前のＲＧＢ画像データをも併せて記憶する。
【００１７】
演算部９はＣＰＵでありプログラム記憶部１１に記憶された各種のプログラムに従って演算や処理を行う。ＲＡＭ１０は演算部９が演算を行う際の作業領域となるメモリである。プログラム記憶部１１は、色抽出フィルタティーチングプログラムや、部品搭載状態検査プログラム、半田付状態検査プログラム、色抽出処理プログラム、全体制御プログラムなどの各種の処理・演算のプログラムを記憶する。
【００１８】
データ記憶部１２は、検査シーケンスのデータ、検査対象の電子部品についての各種のデータより構成される部品ライブラリ、および検査結果を記録するデータなど各種のデータを記憶する。操作・入力部１３はキーボード、マウス、タッチパネルなどであり、操作コマンドや各種のデータ入力を行う。色抽出フィルタ一時記憶部１４は、ＨＳＩ画像データから所望の色を抽出する色抽出処理に使用される色抽出フィルタを一時的に記憶する。
【００１９】
照明制御部１５は照明部４の点灯の制御や、照度などの照明条件の制御を行う。機構制御部１６は、基板２を保持・位置決めするＸＹテーブル１の動作を制御する。表示部１７はモニタであり、操作・入力時の案内画面を表示するほか、カメラ５によって撮像され、カラーモデル変換された画像を表示する。
【００２０】
次に図２を参照して電子部品の搭載状態検査装置の処理機能について説明する。図２において、１２は図１に示すデータ記憶部１２に記憶されるデータ内容を、８は図１に示す画像記憶部８に記憶される画像データの内容を示すものである。また、表示処理部２０、入力処理部２１、色抽出フィルタティーチング部２２、全体制御部２６は、図１に示す演算部９によって行われる処理の内容を示している。
【００２１】
カメラ５によって撮像されカメラ制御ユニット６によって出力された撮像対象の基板２のＲＧＢ画像データは、画像記憶部８の第１の画像記憶部８ａに格納される。このＲＧＢ画像データは、半田付け状態検査部２３に送られ、このＲＧＢ画像データに基づいて半田付状態が検査される。ここでは、接合部の半田形状や大きさが検査され、検査結果は全体制御部２６を介してデータ記憶部１２の検査結果記憶部１２ｃ格納される。
【００２２】
カラーモデル変換部７によってＲＧＢ画像データから変換されたＨＳＩ画像データは、画像記憶部８の第２の画像記憶部８ｂに格納される。そしてこのＨＳＩ画像データは色抽出部２５に送られる。色抽出部２５ではＨＳＩ画像データを用いて撮像視野内の所定部位の色を抽出する処理、すなわち当該部位の本来の色を他の特定の色に置き換えた画像（色抽出画像）を合成する処理が行われる。この色抽出処理により得られた色抽出画像は、第３の画像記憶部８ｃに格納される。
【００２３】
この色抽出画像は部品搭載状態検査部２４に送られ、ここで所定部位に所定の電子部品が正しい位置に正常な状態で搭載されているか否かについての検査が行われる。すなわち、この電子部品の搭載状態検査装置は部品搭載状態検査手段を備えており、この搭載状態検査装置は、ＨＳＩ画像データから所望の色を抽出した色抽出画像を入手する色抽出部２５と、この色抽出画像に基づいて電子部品の搭載状態を検査する部品搭載状態検査部２４とを備えたものとなっている。
【００２４】
検査結果は全体制御部２６を介してデータ記憶部１２の検査結果記憶部１２ｃに格納される。表示処理部２０は、画像記憶部８およびデータ記憶部１２からデータを読み出し、表示部１７に表示させる処理を行う。入力処理部２１は、操作・入力部１３からの入力を処理し、制御部２６やデータ記憶部１２へ入力する処理を行う。
【００２５】
次にデータ記憶部１２に記憶されるデータ内容について説明する。検査データ記憶部１２ａは、搭載状態検査装置の検査処理における動作順序を示す検査シーケンスデータを記憶する。この検査シーケンスデータの中には、検査の対象となる電子部品を特定するための部品識別情報、色コード、検査項目に関する情報が含まれている。ライブラリ記憶部１２ｂは部品ライブラリ、すなわち検査対象の電子部品について設定されている各種のデータを記憶する。ここで図３を参照して部品ライブラリについて説明する。
【００２６】
図３において、電子部品識別情報３０は検査対象となる電子部品の部品名や型式など、電子部品を識別し特定するための情報である。この電子部品識別情報は、電子部品を基板に自動搭載するチップマウンタ等で用いられる情報をそのまま流用する場合が一般的である。一般に電子部品の特定はこの電子部品識別情報３０のみで可能であるが、電子部品の種類によっては型式・機能上は全く同一部品であって、外観の色のみが異なっている場合がある。
【００２７】
本来、チップマウンタや明暗画像で電子部品の搭載状態を判定する検査装置においては、このような色の違いを区別する必要がなかったが、カラー画像を用いる検査装置では、このような色の違いにも対応する必要がある。そのため、部品ライブラリを構成する情報に色コードを設定し、この色コードによって同一の電子部品識別情報によって表現される異なる色の電子部品を識別できるようになっている。
【００２８】
図３に示すように、同一の電子部品識別情報３０に対応して複数の色コード１、色コード２・・・が設定されている。そしてそれぞれの色コードについて各検査項目（例えば、電子部品の有無検査、搭載位置における方向を示す極性検査など）ごとにライブラリデータ、すなわちウィンドウデータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、検査パラメータ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、ＬＵＴ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが設定されている。（以下の記述においては、特に区別の必要がない場合にはａ，ｂ，ｃの添字を省略し、単にウインドウデータ３１、検査パラメータ３２、ＬＵＴ３３と記載する。）
ウィンドウデータ３１は、カメラ５によって撮像された視野内において、当該検査項目に必要な領域のみを取り出すために設定されるウィンドウの位置を特定するデータである。検査パラメータ３２は、このウィンドウ内の画像データに基づいて演算により得られる検査のための諸量（例えば寸法、位置、面積など）の合否判定に用いられるしきい値データである。
【００２９】
またＬＵＴ（ルックアップテーブル）３３は、ＨＳＩ画像データから色抽出画像を入手する処理を行う際に用いられる色抽出フィルタを数値データとして表した変換テーブルについてのデータである。このＬＵＴ３３を適切に設定することにより、所望の色の領域を強調した色抽出画像を得ることが可能となる。
【００３０】
これらのライブラリデータは、検査処理実行時に検査シーケンス内の部品識別情報や検査項目等の情報に基づいて全体制御部２６によって読み出され、半田付け状態検査部２３、部品搭載状態検査部２４、色抽出部２５に送られる。全体制御部２６は、検査対象の電子部品識別情報３０に基づいて、色抽出フィルタに関するデータをライブラリ記憶部１２ｂに記憶されたライブラリから読みとって色抽出部２５で使用する色抽出フィルタの設定を行う色抽出フィルタ設定手段となっている。
【００３１】
次に図４を参照して、色抽出画像を得るために行われる処理について説明する。ここでは、基板２に実装された電子部品（方形のコンデンサ部品）の搭載状態、すなわち電子部品の有無や搭載状態での姿勢を検査することを目的として、電子部品３の上面部分を色抽出の対象領域として設定し、この領域を他の領域から明瞭に分離できるような変換形態でモノクロ画像に変換する例を示す。このような処理を行うことにより、ＲＧＢ画像上では分離が困難な場合にあっても、対象領域を周囲から明瞭に分離して取り出し、形状認識や寸法などの諸量算出を容易に行うことができる。
【００３２】
図４に示すように、カメラ５によって取り込まれた電子部品３を含む基板２の画像は、ＲＧＢ画像データからＨＳＩ画像データにカラーモデル変換される。ここでは、画像を構成する各画素毎にＲＧＢ次元で表された色のデータをＨＳＩ次元でのデータに変換する処理が行われ、カラーモデル変換後のデータからはＨ，Ｓ，Ｉの各種類毎にデータが分離されて出力される。
【００３３】
これにより、第２の画像記憶部８ｂには、各画素毎にＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれのデータを対応させた画像、すなわちＨ（色相）のみで表された色変換画像４０ａ、Ｓ（彩度）のみで表された色変換画像４０ｂおよびＩ（明度）のみで表された色変換画像４０ｃが格納される。そしてこれらの画像データに対して、色抽出フィルタ（Ｈフィルタ４１ａ、Ｓフィルタ４１ｂ、Ｉフィルタ４１ｃ）４１を用いたデータ変換が行われる。すなわち色抽出画像を得るための色抽出部２５は、電子部品の色を抽出する色抽出フィルタ４１を備えている。
【００３４】
この色抽出フィルタ４１を用いたデータ変換は、各画素毎に求められたＨ，Ｓ，Ｉの数値データ（多値化データ）を所定の変換法則に従って新たな数値データに置き換えることによって行われる。ここで用いられる色抽出フィルタ４１は、この変換法則を定めるものである。そしてこの変換法則は、ＬＵＴの形で検査対象の各領域毎に設定される。
【００３５】
このＬＵＴの設定に際しては、当該領域を実際に撮像して画像データを入手し、画像データ上で当該領域の材質・表面性状の特性を表す属性データ（ここでは、Ｈ，Ｓ，Ｉの３種類の数値データ）を定量化すると共に、後述するように、Ｈ，Ｓ，Ｉの数値データの当該領域内での実際の分布状態を求め、これらの分布に基づいて適切な変換法則をＬＵＴの形式で数値データとして設定する処理が行われる。
【００３６】
すなわち、色抽出フィルタティーチング部２２は画像記憶部８の画像データに基づいて色抽出フィルタ４１を設定しＬＵＴ３３としてライブラリ記憶部１２ｂに格納する。この色抽出フィルタティーチング処理は、操作・入力部１３から入力処理部２１を介して行われるティーチング操作入力に従って、表示部１７に表示されるティーチング画面上で行われる。
【００３７】
ここで図５を参照して色抽出フィルタ４１の具体例について説明する。図５に示すグラフはＨフィルタ４１ａの特性線を示すものであり、Ｈ，Ｓについても同様にＳフィルタ４１ｂ、Ｉフィルタ４１ｃが設定される。図５に示すグラフは、色相を示す属性値の入力値Ｈと出力値Ｈ’の対応関係を示すものであり、横軸上の各数値Ｈ（入力値）は、このグラフを介して縦軸上の各数値Ｈ’（出力値）に対応している。
【００３８】
すなわち図５（ａ）に示すように、Ｈフィルタ４１ａを示す特性線は台形状（またはステップ状）の形状で表され、横軸上のＨの数値がＨ１以下、またＨ４以上であれば対応するＨ’の数値は０（ゼロ）となる。そして、Ｈの数値がＨ２以上Ｈ３以下であれば、対応するＨ’の数値は最大値Ｈｍａｘとなる。
【００３９】
なお、Ｈ１とＨ２の間の範囲［１］およびＨ３とＨ４の間の範囲［２］にはファジー領域が設定されており、図５（ｂ）に示すようにこれらの範囲［１］、［２］の数値Ｈは、この特性線によって縦軸上の対応する数値Ｈ’に変換される。すなわち、色抽出フィルタは、カラーモデル変換された画像データ（数値データＨ）を０（ゼロ）からＨｍａｘまでの間で変化する多値化データ形式で入力し、出力を２値以上の多値化データ（同じく０（ゼロ）からＨｍａｘまでの間で変化する数値データＨ’）で出力する。
【００４０】
ここで、出力に２値化データを含ませているのは、色抽出フィルタの特性線の形状として台形状の特性線の代わりにステップ状の特性線を設定する場合があるからである。この場合には前述のファジー領域は存在せず、従って出力値は２値化データ（０（ゼロ）もしくはＨｍａｘのいずれか）となる。この場合には、この出力データによって得られる画像は２値画像となる。
【００４１】
そしてこのように色抽出フィルタを用いて変換された３種類の色変換画像を合成処理することにより、色抽出画像４２（図４参照）が求められる。この合成処理では、目的とする色抽出画像に求められる特性によって各種の合成処理方法が用いられる。この色抽出画像を構成する各画素には異なる３種類の数値データ（Ｈ，Ｓ，Ｉ）が対応していることから、この３種類の数値データに基づく判定条件の組み合わせを変えることにより、合成処理後に出力される色抽出画像は変化する。従って、前記判定条件の組み合わせを適切に設定することにより、色抽出画像を所望の特性、すなわち特定領域を他の領域から明瞭に分離できるような特性を備えたものとすることができる。
【００４２】
１例として、図４に示すような、検出対象の電子部品３の部分は白色部４２ｂに、その他の部分は黒色から灰色の範囲で色が変化する非白色部４２ａに変換された色抽出画像（モノクロ画像）４２を得る場合について説明する。このような場合には、前述の色抽出フィルタによって変換された後のＨ，Ｓ，Ｉそれぞれの数値が全て所定条件を満たす画素についてのみ、白色部として抽出するような判定条件の組み合わせを設定すればよい。
【００４３】
すなわち、ある画素のＨ，Ｓ，Ｉのいずれか１つの数値が色抽出範囲として設定されるしきい値などの所定判定条件から外れている場合には、この画素は色抽出対象から外される。従って、微妙な属性の相違を鋭敏に識別できることを示しており、ＲＧＢ画像データ上では領域の分離が困難な場合においても、精度の高い分離を行うことができる。
【００４４】
この電子部品の搭載状態検査装置は上記のように構成されており、次に図６を参照して本搭載状態検査装置によって行われる部品実装状態検査について説明する。まず、データ記憶部１２の検査データ記憶部１２ａから検査シーケンスデータを読み取る（ＳＴ１）。次に読み取った検査シーケンスデータの内容に応じて処理内容の選択を行う（ＳＴ２）。ここで終了が選択されたならばそのまま処理を終了し、いずれかの処理の実行が選択された場合には、ＸＹテーブル位置決め処理（ＳＴ３）、照明制御処理（ＳＴ４）、画像取り込み処理（ＳＴ５）、部品搭載状態検査処理（ＳＴ６）、半田付状態検査処理（ＳＴ７）の各処理が実行され、その後再び（ＳＴ１）に戻る。
【００４５】
次に各図を参照して上記の各処理について説明する。はじめにＸＹテーブル位置決め処理について図９を参照して説明する。まずデータ記憶部１２に記憶された視野割付情報に基づいてＸＹテーブル１の位置決め座標を求める（ＳＴ１１）。次いでこの位置決めを目標としてＸＹテーブル１を移動させる（ＳＴ１２）。これにより、図１４に示すように、基板２上に設定された視野２ａ，２ｂ，２ｃ・・・が順次カメラ５による撮像位置に移動する。これらの各視野には、検査のための画像情報の取り込みが行われる領域Ｗが設定されており、これらの領域はウインドウデータ３１によって示される。
【００４６】
照明制御処理（ＳＴ４）では、撮像対象に応じて使用する照明の選択が行われ、撮像対象に応じた適正な照度設定や、点灯・消灯のタイミングの制御が行われる。画像取り込み処理（ＳＴ５）においては、画像記憶部８のフレームメモリでの記憶領域の設定や、カメラ５による撮像タイミングの制御が行われ、これにより、基板２上に設定された各視野の撮像が順次行われる。
【００４７】
次に図７を参照して部品搭載状態検査処理について説明する。まずライブラリ記憶部１２ｂより、検査に必要なウィンドウデータ３１、検査パラメータ３２および色抽出フィルタ（ＬＵＴ３３）のデータを読み取る（ＳＴ２１）。すなわち、撮像視野内における検査対象の所定領域を指定するデータ、検査項目に対応するしきい値データおよびカラーモデル変換された画像データを当該領域に応じた変換法則によって変換するためのＬＵＴ３３のデータが読みとられる。
【００４８】
読みとられた色抽出フィルタのデータ（ＬＵＴ３３）は、色抽出フィルタ一時記憶部１４に記憶され、これにより使用する色抽出フィルタが設定される（ＳＴ２２）。
【００４９】
この後、色抽出処理が行われ（ＳＴ２３）、Ｈ，Ｓ，Ｉのそれぞれの画像を合成することにより、色抽出画像が得られる。この色抽出処理は色抽出フィルタ一時記憶部１４に記憶された色抽出フィルタのデータ（ＬＵＴ３３）を用いて色抽出部２５にて実行される。そして、色抽出画像の中からウィンドウデータで示される所定領域（図１４参照）の情報を取り出す（ＳＴ２４）。すなわち、ここでは検査対象の所定領域を他の領域から分離し、この所定領域から画像情報を取り出す。
【００５０】
そして取り出した画像情報を統計的に処理して検査パラメータと比較する（ＳＴ２５）。すなわち、画像処理手法などによって所定領域の画像情報を処理することにより、各検査項目に応じた検査諸量（領域の寸法、面積、重心位置、境界線など）を求め、これらの検査諸量を各項目毎に設定されたしきい値と比較する。そして比較の結果得られた検査結果は検査結果記憶部１２ｃに記憶される（ＳＴ２６）。
【００５１】
なお、検査対象の電子部品が複数の色を有する多色部品の場合には、この色の数に応じて（ＳＴ２２）〜（ＳＴ２３）の処理を複数回繰り返す。多色部品としては、帯状のカラーバンドか複数色で表示されたメルフ抵抗器や、上面が２色に塗り分けられたタンタルコンデンサなどの例がある。また、（ＳＴ２４）〜（ＳＴ２５）の統計的処理のかわりに、色抽出処理された範囲の画像をパターンマッチングの対象として形状判定を行うことにより、所定の検査を行うようにしてもよい。
【００５２】
次に半田付状態検査処理について図８を参照して説明する。まずライブラリ記憶部１２ｂより検査に必要なウィンドウデータ、検査パラメータを読み取る（ＳＴ３１）。次に所定の条件で第１の画像記憶部８ａから取り込んだ単独又は複数の画像（ＲＧＢ画像）から、ウィンドウデータで示された領域の情報を取り出す（ＳＴ３２）。そして検査項目に応じた検査処理（半田量検査、ブリッジ検査等）を実行する（ＳＴ３３）。この後検査結果を検査結果記憶部１２ｃに記憶する（ＳＴ３４）。
【００５３】
次に図１０〜図１３を参照して、色抽出フィルタのティーチング処理について説明する。各図は表示部１７のモニタ上に表示される表示画面５０上で行われる処理について示すものである。まず図１０に示すように、表示画面５０にはカメラ５で撮像された基板２の画像が表示される。ここでは、検査対象の電子部品３が基板２のランド２ａに半田付けされた状態で表示されている。
【００５４】
表示画面５０内には各種のタッチパネルのボタンが設定されている。色取込領域設定ボタン５１を操作することにより、周囲から分離するための色取り込みを行う領域の設定が行われる。インチングボタン５３を操作すると色取り込み領域領域を示す領域枠３ａが画面５０内で移動する。
【００５５】
図１０は領域枠３ａが電子部品３の上面に位置している状態を示しており、この状態で色取込領域設定ボタン５１を操作することにより領域設定が実行され、取り消しボタン５４を操作すると領域設定が取り消される。そして色抽出フィルタ作成ボタン５２を操作することにより色抽出フィルタ作成が開始される。これにより図１１に示す画面が表示される。
【００５６】
図１１において、表示画面５０には、色取込領域内の画像データから得られた当該領域におけるＨ，Ｓ，Ｉの数値データの分布図、すなわち当該領域を構成する各画素について求められたＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれの数値データの累積分布をＨ，Ｓ，Ｉの各項目毎に表した分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃが表示される。これらの分布図において、横軸はＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれの値を、縦軸は各値におけるデータの累積頻度（画素数）を示している。これらの分布図には、それぞれＨ，Ｓ，Ｉの分布状態を示すグラフ５６ａ，５６ｂ，５６ｃが表示される。これらのグラフは、この色の特徴を示す。
【００５７】
そして、分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃに重ねて色抽出フィルタの設定を行う。すなわち、それぞれのグラフ５６ａ，５６ｂ，５５ｃを包含する形で台形状の色抽出フィルタの特性線５７ａ，５７ｂ，５７ｃを描く。これにより、Ｈ，Ｓ，Ｉのそれぞれの項目について色抽出フィルタ（図４に示す４１ａ，４１ｂ，４１ｃ参照）が設定される。
【００５８】
なお、この特性線を示すグラフにおいて、横軸は前記分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃと同様に、Ｈ，Ｓ，Ｉの各値（入力値）を示しているが、縦軸は前記分布図と異なりデータ変換後のＨ，Ｓ，Ｉの値（Ｈ’，Ｓ’，Ｉ’：出力値）を示している。すなわち、Ｈ，Ｉ，Ｓの分布状態を示す各グラフと色抽出フィルタの各特性線は同一画面上に重ね合わせられているものの、各グラフの高さと各特性線の高さの間には特定の関係はない。
【００５９】
これらの分布図と共に、ここで設定される色抽出フィルタがカバーする色相と彩度の範囲を視覚的に参照するための参照枠（カラーパレット）５８、および同様に色抽出フィルタがカバーする明度範囲を視覚的に参照するための参照枠５９が表示される。
【００６０】
参照枠５８は、左右方向に色相Ｈを、上下方向に彩度Ｓを変化させて、色の変化を２次元的に表示したものである。また、参照枠５９は左右方向に明度を変化させて明るさの変化を表示したものである。この参照枠５８，５９内に示されるウィンドウ５８ａ，５９ａの位置により、当該領域内における色相・彩度および明度を視覚的に確認できるようになっている。また、参照枠６０には、当該色取込領域の色を示す画像が表示される。
【００６１】
このように、実際の撮像によって得られたＨ，Ｓ，Ｉの数値データの分布状態に基づきこれらの分布範囲を包含する形で色抽出フィルタを設定することにより、以下に述べる効果を得ることができる。すなわち、検査時において撮像される電子部品の材質・表面性状や撮像条件は、常に高い精度で均一性を保っているとは限らない。従って、このようなばらつきを含む電子部品を撮像した画像データをカラー画像変換して得られるＨ，Ｓ，Ｉの各データも、ある幅の分布範囲内でばらついている。
【００６２】
そこで、前述のように設定された色抽出フィルタを用いてデータ変換を行うことにより、電子部品の材質・表面性状などのばらつきに起因して、撮像により得られるＨ，Ｓ，Ｉのデータに多少のばらつきがあっても、これらのデータが予め設定された分布範囲内に位置する限りは、当該色取込領域に固有の属性を有するデータとして判別される。
【００６３】
さらには、色抽出フィルタの特性線を台形状にして、分布範囲の上下両境界域にファジー領域を設定することにより、分布範囲の境界域近傍に位置するデータを切り捨てることがなく、電子部品や撮像条件などのばらつきに適切に対応したより信頼性の高い検査を行うことを可能とする。
【００６４】
そして図１１において、画面５０上で上記のように設定された色抽出フィルタについて、登録ボタン６１、修正ボタン６２、取り消しボタン６３の各ボタン操作を行うことにより、当該色抽出フィルタの登録、修正、取り消しの各処理が行われる。
【００６５】
ここで色抽出ボタン６４を操作することにより、図１２に示す色抽出画像の画面が表示され、この画面によって所定の色抽出が行われているか否かを確認する。即ち電子部品３の上面に相当する領域６６ｂが白色画像で抽出されその他の領域６６ａが黒色から灰色の間で表示されるモノクロ画像が得られていれば、所期の色抽出が行われたことになる。
【００６６】
また、比較サンプルボタン６５を操作すると、表示画面は図１０に示す画面に切り換わり、この状態で比較サンプル操作を行うことができる。すなわち、画面上で対象としている色取込領域以外の他の領域から色取り込みを行い、前述の色抽出フィルタをこの画像に適用した場合に、図１２に示す色抽出画像４２と同様の色抽出結果が得られたならば、設定された色抽出フィルタではこれらの２つの領域を分離できないことを示している。
【００６７】
そこでこのような場合には、色抽出フィルタの修正が必要となる。この修正処理は、図１１に示す画面５０上で修正ボタン６２を操作することにより行われる。このボタン操作により、図１３に示す修正用の画面が表示される。ここでは、分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃ上で設定された色抽出フィルタの特性線５７ａ，５７ｂ，５７ｃを修正する処理が行われる。
【００６８】
図１３は、これらのうち特性線５７ｂを修正する例を示している。すなわち、修正しようとする特性線上の折れ点部をタッチ操作することにより修正対象が指定され、当該折れ点部が画面上で反転表示される。そして移動ボタン６８を操作することにより、修正対象の特性線５７ｂを所望の方向へ移動させて色抽出フィルタを修正することができる。そしてこの修正に伴って参照枠５８内の表示ウィンドウ５８ａも修正内容に応じて移動する。
【００６９】
この後登録ボタン６１を操作して修正後の色抽出フィルタの再登録を行った後、再び前述の色抽出による確認を行い、当該領域が他の領域から明瞭に分離されることが確認されたならば、当該色抽出フィルタの登録操作を行う。このようにして登録された色抽出フィルタは、ＬＵＴ３３としてライブラリ記憶部１２ｂに格納される。
【００７０】
このＬＵＴ３３は前述のように検査対象の電子部品ごとに、更には色コードごとに、各検査項目に対応するウィンドウ、即ち色取込領域と関連付けられて格納される。これにより、電子部品の搭載状態検査においては、検査対象に応じた適切な色抽出が行われ、色抽出対象部位の属性を正しく検出して他の領域との分離を精度よく行うことができる。
【００７１】
上記説明したように、本発明は電子部品の搭載状態検査において、ＲＧＢ画像データをＨＳＩ画像データに変換し、このＨＳＩ画像データを処理対象としたものである。これにより、前述のように３要素のうち１つでも違いがあれば、その領域は他から明瞭に分離されることから、明度の違いが少なくＲＧＢ画像では分離が困難であったような対象でも、色相あるいは彩度に違いがあれば高精度の検査が可能となる。従って、従来のＲＧＢ画像データに基づいて画像認識を行う場合に、対象に応じて必要とされた専用のフィルタリング処理を削減することができ、処理効率および操作性を大巾に向上させている。
【００７２】
さらには、ＨＳＩ画像データを変換処理する際に用いられる色抽出フィルタにファジー領域を設定することにより、電子部品の材質や表面性状に起因する外観にばらつきや、照明などの撮像条件のばらつきがある場合においても、より信頼性の高い検査を行うことができる。
【００７３】
また複数の色抽出フィルタをＬＵＴの形で予め部品ライブラリに電子部品を識別する識別情報別に格納しておくことにより、検査対象の電子部品の品種切り替えの都度色抽出フィルタの設定をティーチング作業の形態で行う必要がなく、操作性に優れた電子部品の搭載状態の検査装置が実現される。
【００７４】
さらには、同一型式・機能すなわち識別情報が同一であって、外観の色のみが異なるような電子部品に対しても、ＬＵＴを識別情報と色別に部品ライブラリに格納しておくことにより、単なる外観のばらつきではなく色そのものが相違している場合にあっても、同一型式・機能の電子部品については同一の検査結果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、色フィルタ設定手段により色抽出フィルタに関するデータを記憶したライブラリ記憶部から検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを読みとって色抽出工程において使用する色抽出フィルタの設定を行うようにしたので、検査対象の電子部品の品種が切り替わる度に色抽出フィルタをティーチングにより設定する必要がなく、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の部品ライブラリの構成図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出処理の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査処理のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品の半田付状態検査処理のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態のＸＹテーブル位置決め処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１３】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１４】本発明の一実施の形態の電子部品実装基板を示す説明図
【符号の説明】
２ 基板
３ 電子部品
５ カメラ
７ カラーモデル変換部
８ 画像記憶部
９ 演算部
１１ プログラム記憶部
１２ データ記憶部
１２ａ 検査データ記憶部
１２ｂ ライブラリ記憶部
１２ｃ 検査結果記憶部
２２ 色抽出フィルタティーチング部
２４ 部品搭載状態検査部
２５ 色抽出部
３０ 電子部品識別情報
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ ウインドウデータ
３２ 検査パラメータ
３３ ＬＵＴ
４１ 色抽出フィルタ
４２ 色抽出画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に搭載された電子部品の搭載状態を検査する電子部品の搭載状態検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程においては、実装基板を対象として外観検査が行われる。この外観検査では、基板に搭載された状態の電子部品の搭載状態、すなわち電子部品の有無や搭載位置・極性などの項目が検査される。また電子部品が半田付けされた後には、半田の有無や半田形状などをチェックする半田付け検査が行われる。この外観検査においては、電子部品が搭載された状態の基板をカメラで撮像して得られた画像データを画像処理することにより行われる。
【０００３】
従来より、この画像処理において単色照明下で撮像して得られたモノクロ画像データを用いる方法や、カラーカメラで得られたカラー画像を用いる方法が用いられていた。カラー画像を用いる場合には、検出対象部位の画像から色や明るさを抽出することにより検査が行われ、色や明るさの抽出のために各種のフィルタリング処理が行われていた。この処理は、一般に撮像により得られた入力画像データをデータ変換テーブルによってデータ変換することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで用いられるデータ変換テーブルは、検査対象の電子部品の種類や抽出する色によって異なる特性のものを用いることが必要である。従って、多数の電子部品を検査対象とする場合には、多数のデータ変換テーブルを準備し電子部品の種類が変わる度に対応したデータ変換テーブルを用いる必要がある。
【０００５】
しかしながら従来の電子部品の搭載状態検査装置では、外観検査において電子部品の品種切り替えが行われる度に対応したデータ変換テーブルを設定するためのティーチング操作などのデータ設定作業を行わなければならず、このデータ設定に手間と時間を要し操作性の面で改善が望まれていた。また、電子部品の種類によっては、同一型式・機能でありながら電子部品の色が異なる場合があるが、このような種類の電子部品を検査対象とする場合に、従来は色の相違から別種類であると判定され、本来同一部品であっても異なる検査結果を与える場合があるという問題点もあった。
【０００６】
そこで本発明は、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の搭載状態検査装置は、基板に搭載された電子部品の搭載状態を検査する電子部品の搭載状態検査装置であって、基板を撮像してカラー画像データを取得するカメラと、色抽出フィルタを用いて前記カラー画像データから所望の色を抽出する色抽出部と、色抽出された色抽出画像に基づいて電子部品の搭載状態を検査する部品搭載状態検査部と、電子部品を識別する識別情報別に対応して複数の色コードが設定され、さらにそれぞれの色コードについて設定された検査項目ごとに前記色抽出フィルタに関するデータを含むライブラリデータを記憶したライブラリ記憶部と、検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを前記ライブラリ記憶部から読み取って前記色抽出部で使用する色抽出フィルタの設定を行う色抽出フィルタ設定手段とを備えた。
【００１１】
本発明によれば、色フィルタ設定手段により色抽出フィルタに関するデータを記憶したライブラリ記憶部から検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを読みとって色抽出工程において使用する色抽出フィルタの設定を行うことにより、検査対象の電子部品の品種が切り替わる度に色抽出フィルタをティーチングにより設定する必要がなく、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置が実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の構成を示すブロック図、図２は同電子部品の搭載状態検査装置の処理機能を示す機能ブロック図、図３は同電子部品の搭載状態検査装置の部品ライブラリの構成図、図４は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出処理の説明図、図５は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタの説明図、図６は同電子部品の実装状態検査処理のフロー図、図７は同電子部品の搭載状態検査処理のフロー図、図８は同電子部品の半田付状態検査処理のフロー図、図９は同ＸＹテーブル位置決め処理のフロー図、図１０、図１１、図１２、図１３は同電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図、図１４は同電子部品実装基板を示す説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して電子部品の搭載状態検査装置の構成について説明する。図１において、ＸＹテーブル１上には基板２が保持されており、基板２には複数の種類の異なる電子部品３が実装されている。基板２の上方には、照明部４とカメラ５より成る撮像部が配設されている。照明部４は白色光を発光するリング状の発光体４ａと略半球面状の反射体４ｂを備えており、発光体４ａから反射体４ｂの内面に向けて照射された白色光は、球面状の反射面によって拡散反射され、下方の基板２を照明する。
【００１４】
照明部４の上方にはカメラ５が下向きに配置されており、カメラ５は反射体４ｂの上部に設けられた開口を介して、白色の拡散反射光で照明された状態の基板２を撮像する。このときＸＹテーブル１を駆動することにより基板２は水平移動し、基板２上に実装された任意の電子部品３をカメラ５の直下に位置させて撮像することができる。
【００１５】
カメラ５はカメラ制御ユニット６に接続されている。カメラ制御ユニット６は撮像タイミングなどのカメラ５の撮像動作を制御するとともに、撮像データからＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色を抽出し、各要素ごとの画像データとして出力する。Ｒ，Ｇ，Ｂの三要素の画像データはカラーモデル変換部７に送られる。
【００１６】
カラーモデル変換部７は前記Ｒ，Ｇ，Ｂの三要素のそれぞれの要素を１つの独立の次元とする３次元のＲＧＢ画像データを、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｉ（明度）のそれぞれの要素を１つの独立の次元とする３次元のＨＳＩ画像データに変換する。このＨＳＩ画像データは、画像記憶部８に備えられたフレームメモリに記憶される。また、画像記憶部８はＨＳＩ画像データに変換される前のＲＧＢ画像データをも併せて記憶する。
【００１７】
演算部９はＣＰＵでありプログラム記憶部１１に記憶された各種のプログラムに従って演算や処理を行う。ＲＡＭ１０は演算部９が演算を行う際の作業領域となるメモリである。プログラム記憶部１１は、色抽出フィルタティーチングプログラムや、部品搭載状態検査プログラム、半田付状態検査プログラム、色抽出処理プログラム、全体制御プログラムなどの各種の処理・演算のプログラムを記憶する。
【００１８】
データ記憶部１２は、検査シーケンスのデータ、検査対象の電子部品についての各種のデータより構成される部品ライブラリ、および検査結果を記録するデータなど各種のデータを記憶する。操作・入力部１３はキーボード、マウス、タッチパネルなどであり、操作コマンドや各種のデータ入力を行う。色抽出フィルタ一時記憶部１４は、ＨＳＩ画像データから所望の色を抽出する色抽出処理に使用される色抽出フィルタを一時的に記憶する。
【００１９】
照明制御部１５は照明部４の点灯の制御や、照度などの照明条件の制御を行う。機構制御部１６は、基板２を保持・位置決めするＸＹテーブル１の動作を制御する。表示部１７はモニタであり、操作・入力時の案内画面を表示するほか、カメラ５によって撮像され、カラーモデル変換された画像を表示する。
【００２０】
次に図２を参照して電子部品の搭載状態検査装置の処理機能について説明する。図２において、１２は図１に示すデータ記憶部１２に記憶されるデータ内容を、８は図１に示す画像記憶部８に記憶される画像データの内容を示すものである。また、表示処理部２０、入力処理部２１、色抽出フィルタティーチング部２２、全体制御部２６は、図１に示す演算部９によって行われる処理の内容を示している。
【００２１】
カメラ５によって撮像されカメラ制御ユニット６によって出力された撮像対象の基板２のＲＧＢ画像データは、画像記憶部８の第１の画像記憶部８ａに格納される。このＲＧＢ画像データは、半田付け状態検査部２３に送られ、このＲＧＢ画像データに基づいて半田付状態が検査される。ここでは、接合部の半田形状や大きさが検査され、検査結果は全体制御部２６を介してデータ記憶部１２の検査結果記憶部１２ｃ格納される。
【００２２】
カラーモデル変換部７によってＲＧＢ画像データから変換されたＨＳＩ画像データは、画像記憶部８の第２の画像記憶部８ｂに格納される。そしてこのＨＳＩ画像データは色抽出部２５に送られる。色抽出部２５ではＨＳＩ画像データを用いて撮像視野内の所定部位の色を抽出する処理、すなわち当該部位の本来の色を他の特定の色に置き換えた画像（色抽出画像）を合成する処理が行われる。この色抽出処理により得られた色抽出画像は、第３の画像記憶部８ｃに格納される。
【００２３】
この色抽出画像は部品搭載状態検査部２４に送られ、ここで所定部位に所定の電子部品が正しい位置に正常な状態で搭載されているか否かについての検査が行われる。すなわち、この電子部品の搭載状態検査装置は部品搭載状態検査手段を備えており、この搭載状態検査装置は、ＨＳＩ画像データから所望の色を抽出した色抽出画像を入手する色抽出部２５と、この色抽出画像に基づいて電子部品の搭載状態を検査する部品搭載状態検査部２４とを備えたものとなっている。
【００２４】
検査結果は全体制御部２６を介してデータ記憶部１２の検査結果記憶部１２ｃに格納される。表示処理部２０は、画像記憶部８およびデータ記憶部１２からデータを読み出し、表示部１７に表示させる処理を行う。入力処理部２１は、操作・入力部１３からの入力を処理し、制御部２６やデータ記憶部１２へ入力する処理を行う。
【００２５】
次にデータ記憶部１２に記憶されるデータ内容について説明する。検査データ記憶部１２ａは、搭載状態検査装置の検査処理における動作順序を示す検査シーケンスデータを記憶する。この検査シーケンスデータの中には、検査の対象となる電子部品を特定するための部品識別情報、色コード、検査項目に関する情報が含まれている。ライブラリ記憶部１２ｂは部品ライブラリ、すなわち検査対象の電子部品について設定されている各種のデータを記憶する。ここで図３を参照して部品ライブラリについて説明する。
【００２６】
図３において、電子部品識別情報３０は検査対象となる電子部品の部品名や型式など、電子部品を識別し特定するための情報である。この電子部品識別情報は、電子部品を基板に自動搭載するチップマウンタ等で用いられる情報をそのまま流用する場合が一般的である。一般に電子部品の特定はこの電子部品識別情報３０のみで可能であるが、電子部品の種類によっては型式・機能上は全く同一部品であって、外観の色のみが異なっている場合がある。
【００２７】
本来、チップマウンタや明暗画像で電子部品の搭載状態を判定する検査装置においては、このような色の違いを区別する必要がなかったが、カラー画像を用いる検査装置では、このような色の違いにも対応する必要がある。そのため、部品ライブラリを構成する情報に色コードを設定し、この色コードによって同一の電子部品識別情報によって表現される異なる色の電子部品を識別できるようになっている。
【００２８】
図３に示すように、同一の電子部品識別情報３０に対応して複数の色コード１、色コード２・・・が設定されている。そしてそれぞれの色コードについて各検査項目（例えば、電子部品の有無検査、搭載位置における方向を示す極性検査など）ごとにライブラリデータ、すなわちウィンドウデータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、検査パラメータ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、ＬＵＴ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが設定されている。（以下の記述においては、特に区別の必要がない場合にはａ，ｂ，ｃの添字を省略し、単にウインドウデータ３１、検査パラメータ３２、ＬＵＴ３３と記載する。）
ウィンドウデータ３１は、カメラ５によって撮像された視野内において、当該検査項目に必要な領域のみを取り出すために設定されるウィンドウの位置を特定するデータである。検査パラメータ３２は、このウィンドウ内の画像データに基づいて演算により得られる検査のための諸量（例えば寸法、位置、面積など）の合否判定に用いられるしきい値データである。
【００２９】
またＬＵＴ（ルックアップテーブル）３３は、ＨＳＩ画像データから色抽出画像を入手する処理を行う際に用いられる色抽出フィルタを数値データとして表した変換テーブルについてのデータである。このＬＵＴ３３を適切に設定することにより、所望の色の領域を強調した色抽出画像を得ることが可能となる。
【００３０】
これらのライブラリデータは、検査処理実行時に検査シーケンス内の部品識別情報や検査項目等の情報に基づいて全体制御部２６によって読み出され、半田付け状態検査部２３、部品搭載状態検査部２４、色抽出部２５に送られる。全体制御部２６は、検査対象の電子部品識別情報３０に基づいて、色抽出フィルタに関するデータをライブラリ記憶部１２ｂに記憶されたライブラリから読みとって色抽出部２５で使用する色抽出フィルタの設定を行う色抽出フィルタ設定手段となっている。
【００３１】
次に図４を参照して、色抽出画像を得るために行われる処理について説明する。ここでは、基板２に実装された電子部品（方形のコンデンサ部品）の搭載状態、すなわち電子部品の有無や搭載状態での姿勢を検査することを目的として、電子部品３の上面部分を色抽出の対象領域として設定し、この領域を他の領域から明瞭に分離できるような変換形態でモノクロ画像に変換する例を示す。このような処理を行うことにより、ＲＧＢ画像上では分離が困難な場合にあっても、対象領域を周囲から明瞭に分離して取り出し、形状認識や寸法などの諸量算出を容易に行うことができる。
【００３２】
図４に示すように、カメラ５によって取り込まれた電子部品３を含む基板２の画像は、ＲＧＢ画像データからＨＳＩ画像データにカラーモデル変換される。ここでは、画像を構成する各画素毎にＲＧＢ次元で表された色のデータをＨＳＩ次元でのデータに変換する処理が行われ、カラーモデル変換後のデータからはＨ，Ｓ，Ｉの各種類毎にデータが分離されて出力される。
【００３３】
これにより、第２の画像記憶部８ｂには、各画素毎にＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれのデータを対応させた画像、すなわちＨ（色相）のみで表された色変換画像４０ａ、Ｓ（彩度）のみで表された色変換画像４０ｂおよびＩ（明度）のみで表された色変換画像４０ｃが格納される。そしてこれらの画像データに対して、色抽出フィルタ（Ｈフィルタ４１ａ、Ｓフィルタ４１ｂ、Ｉフィルタ４１ｃ）４１を用いたデータ変換が行われる。すなわち色抽出画像を得るための色抽出部２５は、電子部品の色を抽出する色抽出フィルタ４１を備えている。
【００３４】
この色抽出フィルタ４１を用いたデータ変換は、各画素毎に求められたＨ，Ｓ，Ｉの数値データ（多値化データ）を所定の変換法則に従って新たな数値データに置き換えることによって行われる。ここで用いられる色抽出フィルタ４１は、この変換法則を定めるものである。そしてこの変換法則は、ＬＵＴの形で検査対象の各領域毎に設定される。
【００３５】
このＬＵＴの設定に際しては、当該領域を実際に撮像して画像データを入手し、画像データ上で当該領域の材質・表面性状の特性を表す属性データ（ここでは、Ｈ，Ｓ，Ｉの３種類の数値データ）を定量化すると共に、後述するように、Ｈ，Ｓ，Ｉの数値データの当該領域内での実際の分布状態を求め、これらの分布に基づいて適切な変換法則をＬＵＴの形式で数値データとして設定する処理が行われる。
【００３６】
すなわち、色抽出フィルタティーチング部２２は画像記憶部８の画像データに基づいて色抽出フィルタ４１を設定しＬＵＴ３３としてライブラリ記憶部１２ｂに格納する。この色抽出フィルタティーチング処理は、操作・入力部１３から入力処理部２１を介して行われるティーチング操作入力に従って、表示部１７に表示されるティーチング画面上で行われる。
【００３７】
ここで図５を参照して色抽出フィルタ４１の具体例について説明する。図５に示すグラフはＨフィルタ４１ａの特性線を示すものであり、Ｈ，Ｓについても同様にＳフィルタ４１ｂ、Ｉフィルタ４１ｃが設定される。図５に示すグラフは、色相を示す属性値の入力値Ｈと出力値Ｈ’の対応関係を示すものであり、横軸上の各数値Ｈ（入力値）は、このグラフを介して縦軸上の各数値Ｈ’（出力値）に対応している。
【００３８】
すなわち図５（ａ）に示すように、Ｈフィルタ４１ａを示す特性線は台形状（またはステップ状）の形状で表され、横軸上のＨの数値がＨ１以下、またＨ４以上であれば対応するＨ’の数値は０（ゼロ）となる。そして、Ｈの数値がＨ２以上Ｈ３以下であれば、対応するＨ’の数値は最大値Ｈｍａｘとなる。
【００３９】
なお、Ｈ１とＨ２の間の範囲［１］およびＨ３とＨ４の間の範囲［２］にはファジー領域が設定されており、図５（ｂ）に示すようにこれらの範囲［１］、［２］の数値Ｈは、この特性線によって縦軸上の対応する数値Ｈ’に変換される。すなわち、色抽出フィルタは、カラーモデル変換された画像データ（数値データＨ）を０（ゼロ）からＨｍａｘまでの間で変化する多値化データ形式で入力し、出力を２値以上の多値化データ（同じく０（ゼロ）からＨｍａｘまでの間で変化する数値データＨ’）で出力する。
【００４０】
ここで、出力に２値化データを含ませているのは、色抽出フィルタの特性線の形状として台形状の特性線の代わりにステップ状の特性線を設定する場合があるからである。この場合には前述のファジー領域は存在せず、従って出力値は２値化データ（０（ゼロ）もしくはＨｍａｘのいずれか）となる。この場合には、この出力データによって得られる画像は２値画像となる。
【００４１】
そしてこのように色抽出フィルタを用いて変換された３種類の色変換画像を合成処理することにより、色抽出画像４２（図４参照）が求められる。この合成処理では、目的とする色抽出画像に求められる特性によって各種の合成処理方法が用いられる。この色抽出画像を構成する各画素には異なる３種類の数値データ（Ｈ，Ｓ，Ｉ）が対応していることから、この３種類の数値データに基づく判定条件の組み合わせを変えることにより、合成処理後に出力される色抽出画像は変化する。従って、前記判定条件の組み合わせを適切に設定することにより、色抽出画像を所望の特性、すなわち特定領域を他の領域から明瞭に分離できるような特性を備えたものとすることができる。
【００４２】
１例として、図４に示すような、検出対象の電子部品３の部分は白色部４２ｂに、その他の部分は黒色から灰色の範囲で色が変化する非白色部４２ａに変換された色抽出画像（モノクロ画像）４２を得る場合について説明する。このような場合には、前述の色抽出フィルタによって変換された後のＨ，Ｓ，Ｉそれぞれの数値が全て所定条件を満たす画素についてのみ、白色部として抽出するような判定条件の組み合わせを設定すればよい。
【００４３】
すなわち、ある画素のＨ，Ｓ，Ｉのいずれか１つの数値が色抽出範囲として設定されるしきい値などの所定判定条件から外れている場合には、この画素は色抽出対象から外される。従って、微妙な属性の相違を鋭敏に識別できることを示しており、ＲＧＢ画像データ上では領域の分離が困難な場合においても、精度の高い分離を行うことができる。
【００４４】
この電子部品の搭載状態検査装置は上記のように構成されており、次に図６を参照して本搭載状態検査装置によって行われる部品実装状態検査について説明する。まず、データ記憶部１２の検査データ記憶部１２ａから検査シーケンスデータを読み取る（ＳＴ１）。次に読み取った検査シーケンスデータの内容に応じて処理内容の選択を行う（ＳＴ２）。ここで終了が選択されたならばそのまま処理を終了し、いずれかの処理の実行が選択された場合には、ＸＹテーブル位置決め処理（ＳＴ３）、照明制御処理（ＳＴ４）、画像取り込み処理（ＳＴ５）、部品搭載状態検査処理（ＳＴ６）、半田付状態検査処理（ＳＴ７）の各処理が実行され、その後再び（ＳＴ１）に戻る。
【００４５】
次に各図を参照して上記の各処理について説明する。はじめにＸＹテーブル位置決め処理について図９を参照して説明する。まずデータ記憶部１２に記憶された視野割付情報に基づいてＸＹテーブル１の位置決め座標を求める（ＳＴ１１）。次いでこの位置決めを目標としてＸＹテーブル１を移動させる（ＳＴ１２）。これにより、図１４に示すように、基板２上に設定された視野２ａ，２ｂ，２ｃ・・・が順次カメラ５による撮像位置に移動する。これらの各視野には、検査のための画像情報の取り込みが行われる領域Ｗが設定されており、これらの領域はウインドウデータ３１によって示される。
【００４６】
照明制御処理（ＳＴ４）では、撮像対象に応じて使用する照明の選択が行われ、撮像対象に応じた適正な照度設定や、点灯・消灯のタイミングの制御が行われる。画像取り込み処理（ＳＴ５）においては、画像記憶部８のフレームメモリでの記憶領域の設定や、カメラ５による撮像タイミングの制御が行われ、これにより、基板２上に設定された各視野の撮像が順次行われる。
【００４７】
次に図７を参照して部品搭載状態検査処理について説明する。まずライブラリ記憶部１２ｂより、検査に必要なウィンドウデータ３１、検査パラメータ３２および色抽出フィルタ（ＬＵＴ３３）のデータを読み取る（ＳＴ２１）。すなわち、撮像視野内における検査対象の所定領域を指定するデータ、検査項目に対応するしきい値データおよびカラーモデル変換された画像データを当該領域に応じた変換法則によって変換するためのＬＵＴ３３のデータが読みとられる。
【００４８】
読みとられた色抽出フィルタのデータ（ＬＵＴ３３）は、色抽出フィルタ一時記憶部１４に記憶され、これにより使用する色抽出フィルタが設定される（ＳＴ２２）。
【００４９】
この後、色抽出処理が行われ（ＳＴ２３）、Ｈ，Ｓ，Ｉのそれぞれの画像を合成することにより、色抽出画像が得られる。この色抽出処理は色抽出フィルタ一時記憶部１４に記憶された色抽出フィルタのデータ（ＬＵＴ３３）を用いて色抽出部２５にて実行される。そして、色抽出画像の中からウィンドウデータで示される所定領域（図１４参照）の情報を取り出す（ＳＴ２４）。すなわち、ここでは検査対象の所定領域を他の領域から分離し、この所定領域から画像情報を取り出す。
【００５０】
そして取り出した画像情報を統計的に処理して検査パラメータと比較する（ＳＴ２５）。すなわち、画像処理手法などによって所定領域の画像情報を処理することにより、各検査項目に応じた検査諸量（領域の寸法、面積、重心位置、境界線など）を求め、これらの検査諸量を各項目毎に設定されたしきい値と比較する。そして比較の結果得られた検査結果は検査結果記憶部１２ｃに記憶される（ＳＴ２６）。
【００５１】
なお、検査対象の電子部品が複数の色を有する多色部品の場合には、この色の数に応じて（ＳＴ２２）〜（ＳＴ２３）の処理を複数回繰り返す。多色部品としては、帯状のカラーバンドか複数色で表示されたメルフ抵抗器や、上面が２色に塗り分けられたタンタルコンデンサなどの例がある。また、（ＳＴ２４）〜（ＳＴ２５）の統計的処理のかわりに、色抽出処理された範囲の画像をパターンマッチングの対象として形状判定を行うことにより、所定の検査を行うようにしてもよい。
【００５２】
次に半田付状態検査処理について図８を参照して説明する。まずライブラリ記憶部１２ｂより検査に必要なウィンドウデータ、検査パラメータを読み取る（ＳＴ３１）。次に所定の条件で第１の画像記憶部８ａから取り込んだ単独又は複数の画像（ＲＧＢ画像）から、ウィンドウデータで示された領域の情報を取り出す（ＳＴ３２）。そして検査項目に応じた検査処理（半田量検査、ブリッジ検査等）を実行する（ＳＴ３３）。この後検査結果を検査結果記憶部１２ｃに記憶する（ＳＴ３４）。
【００５３】
次に図１０〜図１３を参照して、色抽出フィルタのティーチング処理について説明する。各図は表示部１７のモニタ上に表示される表示画面５０上で行われる処理について示すものである。まず図１０に示すように、表示画面５０にはカメラ５で撮像された基板２の画像が表示される。ここでは、検査対象の電子部品３が基板２のランド２ａに半田付けされた状態で表示されている。
【００５４】
表示画面５０内には各種のタッチパネルのボタンが設定されている。色取込領域設定ボタン５１を操作することにより、周囲から分離するための色取り込みを行う領域の設定が行われる。インチングボタン５３を操作すると色取り込み領域領域を示す領域枠３ａが画面５０内で移動する。
【００５５】
図１０は領域枠３ａが電子部品３の上面に位置している状態を示しており、この状態で色取込領域設定ボタン５１を操作することにより領域設定が実行され、取り消しボタン５４を操作すると領域設定が取り消される。そして色抽出フィルタ作成ボタン５２を操作することにより色抽出フィルタ作成が開始される。これにより図１１に示す画面が表示される。
【００５６】
図１１において、表示画面５０には、色取込領域内の画像データから得られた当該領域におけるＨ，Ｓ，Ｉの数値データの分布図、すなわち当該領域を構成する各画素について求められたＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれの数値データの累積分布をＨ，Ｓ，Ｉの各項目毎に表した分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃが表示される。これらの分布図において、横軸はＨ，Ｓ，Ｉのそれぞれの値を、縦軸は各値におけるデータの累積頻度（画素数）を示している。これらの分布図には、それぞれＨ，Ｓ，Ｉの分布状態を示すグラフ５６ａ，５６ｂ，５６ｃが表示される。これらのグラフは、この色の特徴を示す。
【００５７】
そして、分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃに重ねて色抽出フィルタの設定を行う。すなわち、それぞれのグラフ５６ａ，５６ｂ，５５ｃを包含する形で台形状の色抽出フィルタの特性線５７ａ，５７ｂ，５７ｃを描く。これにより、Ｈ，Ｓ，Ｉのそれぞれの項目について色抽出フィルタ（図４に示す４１ａ，４１ｂ，４１ｃ参照）が設定される。
【００５８】
なお、この特性線を示すグラフにおいて、横軸は前記分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃと同様に、Ｈ，Ｓ，Ｉの各値（入力値）を示しているが、縦軸は前記分布図と異なりデータ変換後のＨ，Ｓ，Ｉの値（Ｈ’，Ｓ’，Ｉ’：出力値）を示している。すなわち、Ｈ，Ｉ，Ｓの分布状態を示す各グラフと色抽出フィルタの各特性線は同一画面上に重ね合わせられているものの、各グラフの高さと各特性線の高さの間には特定の関係はない。
【００５９】
これらの分布図と共に、ここで設定される色抽出フィルタがカバーする色相と彩度の範囲を視覚的に参照するための参照枠（カラーパレット）５８、および同様に色抽出フィルタがカバーする明度範囲を視覚的に参照するための参照枠５９が表示される。
【００６０】
参照枠５８は、左右方向に色相Ｈを、上下方向に彩度Ｓを変化させて、色の変化を２次元的に表示したものである。また、参照枠５９は左右方向に明度を変化させて明るさの変化を表示したものである。この参照枠５８，５９内に示されるウィンドウ５８ａ，５９ａの位置により、当該領域内における色相・彩度および明度を視覚的に確認できるようになっている。また、参照枠６０には、当該色取込領域の色を示す画像が表示される。
【００６１】
このように、実際の撮像によって得られたＨ，Ｓ，Ｉの数値データの分布状態に基づきこれらの分布範囲を包含する形で色抽出フィルタを設定することにより、以下に述べる効果を得ることができる。すなわち、検査時において撮像される電子部品の材質・表面性状や撮像条件は、常に高い精度で均一性を保っているとは限らない。従って、このようなばらつきを含む電子部品を撮像した画像データをカラー画像変換して得られるＨ，Ｓ，Ｉの各データも、ある幅の分布範囲内でばらついている。
【００６２】
そこで、前述のように設定された色抽出フィルタを用いてデータ変換を行うことにより、電子部品の材質・表面性状などのばらつきに起因して、撮像により得られるＨ，Ｓ，Ｉのデータに多少のばらつきがあっても、これらのデータが予め設定された分布範囲内に位置する限りは、当該色取込領域に固有の属性を有するデータとして判別される。
【００６３】
さらには、色抽出フィルタの特性線を台形状にして、分布範囲の上下両境界域にファジー領域を設定することにより、分布範囲の境界域近傍に位置するデータを切り捨てることがなく、電子部品や撮像条件などのばらつきに適切に対応したより信頼性の高い検査を行うことを可能とする。
【００６４】
そして図１１において、画面５０上で上記のように設定された色抽出フィルタについて、登録ボタン６１、修正ボタン６２、取り消しボタン６３の各ボタン操作を行うことにより、当該色抽出フィルタの登録、修正、取り消しの各処理が行われる。
【００６５】
ここで色抽出ボタン６４を操作することにより、図１２に示す色抽出画像の画面が表示され、この画面によって所定の色抽出が行われているか否かを確認する。即ち電子部品３の上面に相当する領域６６ｂが白色画像で抽出されその他の領域６６ａが黒色から灰色の間で表示されるモノクロ画像が得られていれば、所期の色抽出が行われたことになる。
【００６６】
また、比較サンプルボタン６５を操作すると、表示画面は図１０に示す画面に切り換わり、この状態で比較サンプル操作を行うことができる。すなわち、画面上で対象としている色取込領域以外の他の領域から色取り込みを行い、前述の色抽出フィルタをこの画像に適用した場合に、図１２に示す色抽出画像４２と同様の色抽出結果が得られたならば、設定された色抽出フィルタではこれらの２つの領域を分離できないことを示している。
【００６７】
そこでこのような場合には、色抽出フィルタの修正が必要となる。この修正処理は、図１１に示す画面５０上で修正ボタン６２を操作することにより行われる。このボタン操作により、図１３に示す修正用の画面が表示される。ここでは、分布図５５ａ，５５ｂ，５５ｃ上で設定された色抽出フィルタの特性線５７ａ，５７ｂ，５７ｃを修正する処理が行われる。
【００６８】
図１３は、これらのうち特性線５７ｂを修正する例を示している。すなわち、修正しようとする特性線上の折れ点部をタッチ操作することにより修正対象が指定され、当該折れ点部が画面上で反転表示される。そして移動ボタン６８を操作することにより、修正対象の特性線５７ｂを所望の方向へ移動させて色抽出フィルタを修正することができる。そしてこの修正に伴って参照枠５８内の表示ウィンドウ５８ａも修正内容に応じて移動する。
【００６９】
この後登録ボタン６１を操作して修正後の色抽出フィルタの再登録を行った後、再び前述の色抽出による確認を行い、当該領域が他の領域から明瞭に分離されることが確認されたならば、当該色抽出フィルタの登録操作を行う。このようにして登録された色抽出フィルタは、ＬＵＴ３３としてライブラリ記憶部１２ｂに格納される。
【００７０】
このＬＵＴ３３は前述のように検査対象の電子部品ごとに、更には色コードごとに、各検査項目に対応するウィンドウ、即ち色取込領域と関連付けられて格納される。これにより、電子部品の搭載状態検査においては、検査対象に応じた適切な色抽出が行われ、色抽出対象部位の属性を正しく検出して他の領域との分離を精度よく行うことができる。
【００７１】
上記説明したように、本発明は電子部品の搭載状態検査において、ＲＧＢ画像データをＨＳＩ画像データに変換し、このＨＳＩ画像データを処理対象としたものである。これにより、前述のように３要素のうち１つでも違いがあれば、その領域は他から明瞭に分離されることから、明度の違いが少なくＲＧＢ画像では分離が困難であったような対象でも、色相あるいは彩度に違いがあれば高精度の検査が可能となる。従って、従来のＲＧＢ画像データに基づいて画像認識を行う場合に、対象に応じて必要とされた専用のフィルタリング処理を削減することができ、処理効率および操作性を大巾に向上させている。
【００７２】
さらには、ＨＳＩ画像データを変換処理する際に用いられる色抽出フィルタにファジー領域を設定することにより、電子部品の材質や表面性状に起因する外観にばらつきや、照明などの撮像条件のばらつきがある場合においても、より信頼性の高い検査を行うことができる。
【００７３】
また複数の色抽出フィルタをＬＵＴの形で予め部品ライブラリに電子部品を識別する識別情報別に格納しておくことにより、検査対象の電子部品の品種切り替えの都度色抽出フィルタの設定をティーチング作業の形態で行う必要がなく、操作性に優れた電子部品の搭載状態の検査装置が実現される。
【００７４】
さらには、同一型式・機能すなわち識別情報が同一であって、外観の色のみが異なるような電子部品に対しても、ＬＵＴを識別情報と色別に部品ライブラリに格納しておくことにより、単なる外観のばらつきではなく色そのものが相違している場合にあっても、同一型式・機能の電子部品については同一の検査結果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、色フィルタ設定手段により色抽出フィルタに関するデータを記憶したライブラリ記憶部から検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを読みとって色抽出工程において使用する色抽出フィルタの設定を行うようにしたので、検査対象の電子部品の品種が切り替わる度に色抽出フィルタをティーチングにより設定する必要がなく、操作性や検査機能に優れた電子部品の搭載状態検査装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の部品ライブラリの構成図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出処理の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査処理のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品の半田付状態検査処理のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態のＸＹテーブル位置決め処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１３】本発明の一実施の形態の電子部品の搭載状態検査装置の色抽出フィルタ設定の表示画面を示す図
【図１４】本発明の一実施の形態の電子部品実装基板を示す説明図
【符号の説明】
２ 基板
３ 電子部品
５ カメラ
７ カラーモデル変換部
８ 画像記憶部
９ 演算部
１１ プログラム記憶部
１２ データ記憶部
１２ａ 検査データ記憶部
１２ｂ ライブラリ記憶部
１２ｃ 検査結果記憶部
２２ 色抽出フィルタティーチング部
２４ 部品搭載状態検査部
２５ 色抽出部
３０ 電子部品識別情報
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ ウインドウデータ
３２ 検査パラメータ
３３ ＬＵＴ
４１ 色抽出フィルタ
４２ 色抽出画像
Claims (1)
- 基板に搭載された電子部品の搭載状態を検査する電子部品の搭載状態検査装置であって、基板を撮像してカラー画像データを取得するカメラと、色抽出フィルタを用いて前記カラー画像データから所望の色を抽出する色抽出部と、色抽出された色抽出画像に基づいて電子部品の搭載状態を検査する部品搭載状態検査部と、電子部品を識別する識別情報別に対応して複数の色コードが設定され、さらにそれぞれの色コードについて設定された検査項目ごとに前記色抽出フィルタに関するデータを含むライブラリデータを記憶したライブラリ記憶部と、検査対象の電子部品の識別情報に基づいて色抽出に必要な色抽出フィルタに関するデータを前記ライブラリ記憶部から読み取って前記色抽出部で使用する色抽出フィルタの設定を行う色抽出フィルタ設定手段とを備えたことを特徴とする電子部品の搭載状態検査装置。
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| JP33713999A JP3826646B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 電子部品の搭載状態検査装置 |
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