JP4543355B2

JP4543355B2 - 成形部品の検査方法及び検査装置並びに端子高さ検査装置

Info

Publication number: JP4543355B2
Application number: JP2000325033A
Authority: JP
Inventors: 大和輿水; 隆渡辺; 琢磨舟橋
Original assignee: 大宏電機株式会社
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002131029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品、コネクタ、ＩＣ等の一般に本体を樹脂で覆い、電子回路に接続するための端子が形成されている電子部品（以下成形部品という）の成形バリ及び／又は変形の検査方法及び変形を考慮した端子高さの測定検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子製品の小型化が進む中で、成形部品は小型化されると共に、その形状寸法精度に対しても高い精度が要求され、その製造工程においてそれを検査する工程は、製品の機能を保証する上で重要な役割をになっている。
【０００３】
検査は外観形状の違いを判定する検査と寸法測定検査の２つに大きく分けられ、従来は熟練した検査員が目視や測定器を操作して行っていたが、繰り返し作業の中で集中力を持続させることは精神的にかなりの重労働となり欠陥の見逃しが起こり得ることから、画像処理を用いた客観的な非接触検査が必要不可欠になってきていて、例えば特開平７−１７６５８３号公報には、リードフレーム上に形成された成形部品において、成形部品上に形成される離型剤や樹脂バリの影響を排除して、リードフレームと成形部品の位置ズレを検査するために、、離型剤や樹脂バリが画像データとして取り込まれないようにして検査する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に成形部品は、樹脂成形時に発生する成形バリや運搬時等に発生する樹脂部分の変形などが生じやすく、その大きさなどを規格と対比する検査が必要で、さらに規格内の変形が原因で正確な寸法検査が出来ないという問題があった。また、一般に画像処理を用いた検査装置は、検査処理のアルゴリズムが複雑で所要検査時間が長く、装置も高価なものになるという問題があった。そこで本発明は、画像処理を用いた成形部品の検査において、成形バリ及び／又は変形があっても正確な測定検査方法を実現すると共に、所要検査時間を短縮し安価な検査装置を得んとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
その為に本発明では、成形部品の取付基準面の成形バリ及び／又は変形の検査を行うべく、その取付基準面の辺部に対して平行な軸を座標軸ｘとすると共に辺部に対して垂直な軸を座標軸ｙとして、取付基準面の辺部とその近傍の投影画像を２次元画像データとして読み込み、該画像データを２値化処理して成形部品と背景との２値化画像とし、該２値化画像を座標軸ｘに沿って複数の領域に分割し、該複数の領域のそれぞれについて、成形部品と背景の境界上の複数の境界点の座標値を求め、該座標値を座標軸ｙの値でソートし、所定の順位の境界点をその領域の代表点として抽出し、該座標値を座標軸ｙの値でソートし、所定の順位の境界点をその領域の代表点とし、該複数の領域の各代表点のｙ座標値を相互に比較することによって、成形部品の取付基準面の成形バリ及び／又は変形の正確な検査方法が得られる。
【０００６】
また、取付基準面の辺部が成形部品の端子が設けられた側であり、成形部品の端子と背景の境界である辺部が、該成形部品の取付基準面と背景との境界である上記辺部よりも背景側に突出するようにして、成形部品の取付基準面を含みその近傍の投影画像を２次元画像データとして読み込むこととすれば、簡単な２値化処理を施しても、成形部品の樹脂成形部分と端子部分を弁別可能とし、検査方法の簡易化を可能とできる。
【０００７】
また、上記の方法により成形バリ及び／又は変形の高さを、所定の値と比較して合否判定を行う成形部品の検査装置とすることとすれば、検査装置の簡易化を可能とできる。
【０００８】
また、成形部品の取付基準面の変形の高さが、上記の検査方法により測定して所定の規格内の場合には、領域の変形の頂点位置を通る直線から端子位置までの距離を測定して端子高さとする成形部品の端子高さ検査装置とすることとすれば、測定精度の高い検査装置の簡易化を可能とできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例として説明する検査対象の成形部品１の斜視図である。
図１において、成形部品１は例えば電気コネクタ、半導体集積回路、チップ部品等の表面実装部品で、図示しない内部構成を有し、内部構成を覆うモールディング１１、モールディング１１の一部分として形成された左右の取付基準面１２，１３、内部構成と電気的に接続されてモールディング１１から突出した複数の端子１４，１５，１６を有している。一般に表面実装部品の半田付けの信頼性を確保するためには、端子１４乃至１６の先端部分高さは、実装するプリント基板の表面から０．１ミリメートル以下の隙間を確保することが必要とされている。
【００１０】
図２は本発明の検査装置の構成図である。図２において、光源２１は例えばハロゲンランプ等を用いた発光源、撮像（受像）装置２２は例えばＣＣＤカメラ等の２次元センサである。光源２１と受像装置２２を結ぶ光軸上には被検査物としての成形部品１が、モールディング１１と背景との境界である端子側の辺部と、端子１４乃至１６の先端部分と背景との境界である辺部とを、後者が前者の外方に突出して区別出来るように所定の角度θだけ傾けて配置される。
【００１１】
撮像装置２２の出力信号は画像入力ボード２３を介して画像処理装置２４に与えられる。
【００１２】
画像処理装置２４は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成される本検査装置の要部で、詳細は後述する。
【００１３】
Ｉ／Ｏボード２５は画像処理装置２４の出力を所定の電気信号として出力するための電子回路装置、シーケンサ２６はＩ／Ｏボード２５の出力に応じて製造工程内で、不良品の排出などの必要な処理を行わせるための装置である。
【００１４】
図３は、画像処理装置２４に与えられる画像データの一例を示す。図３において、成形部品１の画像データ３０は、モールディング３１、左右の取付基準面３２及び３３、端子３４乃至３６で構成され、撮像装置２２で撮像した成形部品１の画像データを、成形部品１と背景とのコントラストを高めるための２値化処理を施した上で、あらかじめ基準座標（原点ｏ、座標軸ｘ及び座標軸ｙ）に対して所定の位置合わせを施した状態としてある。そして、以後の説明で行う距離の計算には、画像データの画素数を所要の座標軸方向に計数し、成形部品１上の実際の距離に換算することによって行うこととする。また、図３において、モールディング３１は白抜きで端子３４乃至３６は塗り潰しで便宜上濃さに差を付けて示しているが、実際の全体画像データ上では濃さの差は無いものとする。
【００１５】
図４は、図３に示す画像データ３０の左の取付基準面３２部分を拡大して示す。図４において、取付基準面３２は直線ではなく図示するようなうねりを有しているものと仮定し、その一部には成形バリまたは変形による突起４０が存在するものと仮定する。
【００１６】
そして、詳しくは後述するように取付基準面３２は、複数の領域Ｒ１乃至Ｒ５に分割され、各領域には代表点Ｐ１乃至Ｐ５が抽出されている。
【００１７】
図５は、取付基準面３２及び３３の検査工程を示すフローチャートである。以下に、図４及び図５を引用して、取付基準面３２の検査工程について説明するが、取付基準面３３についても、同様に検査するものとする。
【００１８】
まず、検査の対象とする取付基準面３２を、図４に図示する領域Ｒ１乃至Ｒ５の様に、複数の領域に分割するための領域分割数を設定し、あらかじめ成形バリまたは変形が発生しやすい領域を設定すると共に、各領域の幅を設定する（Ｓ１）。領域分割数は、ここでは５としているがこれに限定されるものではなく、必要な検査精度と検査に要する時間から任意に設定出来るが、後述する演算の容易化の為には奇数の領域に分割することが望ましい。
【００１９】
また、成形バリまたは変形が発生しやすい領域と各領域の幅は、例えば多量生産工程における成形バリ又は変形が発生傾向等を把握して、成形バリまたは変形が発生しやすい領域とし、その領域の幅を広くする等して、各領域毎の領域の幅は任意の幅に設定出来る。ここでは成形バリまたは変形が発生しやすい領域を領域Ｒ１と仮定し、領域Ｒ１の幅は成形バリまたは変形４０を完全に包含する幅としている。
【００２０】
次に、分割した領域Ｒ１乃至Ｒ５から１つの領域例えば領域Ｒ１を指定し（Ｓ２）、その領域Ｒ１内の取付基準面と背景との境界の高さ（座標ｙ）を座標ｘ方向に画像処理の分解能に従って計測し（Ｓ３）、ｙ座標値順に並べ替え（ソート）を行い、最も高い点（ｙ座標値が最小の点）の座標データを、その領域の代表点Ｐ１と設定する（Ｓ４）。
【００２１】
この工程は全ての領域について繰り返して行い、領域代表点Ｐ１乃至Ｐ５を設定する（Ｌ１）。
【００２２】
全ての領域についての領域代表点Ｐ１乃至Ｐ５を設定したら、各領域の代表点Ｐ１乃至Ｐ５をｙ座標値順にソートし、第１順位となる（ｙ座標値が最小）領域を抽出する（Ｓ５）。図４に図示する例では、領域Ｒ１が抽出される。
【００２３】
次に、Ｓ５で抽出した領域位置とＳ１で設定した成形バリまたは変形が発生すると定めた領域の領域位置を比較し、領域位置が一致すれば成形バリまたは変形が有ると判断し、領域位置が一致しなければ成形バリまたは変形は無いと判断する（Ｌ２）。
【００２４】
図４に図示する例では、領域位置が一致して成形バリまたは変形が有ると判断するが、一致しない場合は、Ｓ４で計測した各領域の領域代表点の内、最も高い（ｙ座標値が最小）となる領域代表点を取付基準面３２の基準位置として抽出する（Ｋ１）。
【００２５】
次に、成形バリまたは変形有りと判断した場合、そのｙ座標値とＳ５で行ったソート順位が中央となる領域の領域代表点のｙ座標値との差を算出し、成形バリまたは変形の高さとし（Ｓ６）、その高さを所定の規格値と比較し検査する（Ｌ３）。
【００２６】
成形バリまたは変形の高さが規格外と判断した場合には、当該成形部品１は不良品とされ（Ｋ４）、所定の信号がＩ／Ｏボード２５を経てシーケンサ２６に送られ、当該成形部品１を製造工程から排出する。
【００２７】
次に、成形バリまたは変形の高さが規格内と判断した場合には、成形バリまたは変形部分が全て含まれる様な所定の面積を有する矩形の窓を設定し（Ｓ７）、設定した窓の中に含まれる成形部品部分の画素数を計数し、成形バリまたは変形が存在しない場合の画素数との画素数の差とから、成形バリまたは変形の面積を算出する（Ｓ８）。
【００２８】
次に、上で算出した成形バリまたは変形の面積を所定の基準値と比較して、基準値以下なら成形バリ、基準値を超えたら変形と判断する（Ｌ４）。
【００２９】
この時基準値は、例えば成形バリまたは変形の高さ規格値以下の幅では成形バリとする様、その高さ規格値の２乗の値とする等が考えられるが、より正確には、あらかじめ多数の成形部品１を解析して、プリント基板に組み付けた際に、倒れて排斥されるものを成形バリと判定するように設定するなど、成形部品１の材質や製造工程の特性を加味した値とすることが望ましい。
【００３０】
そして、Ｌ４で突起４０が成形バリと判断されたとき、規格内の高さの成形バリは、成形部品１をプリント基板に実装するための押し圧力で、倒れて排斥されると考えられることから、Ｓ５で行ったソート順位が中央となる領域の領域代表点を取付基準面３２の基準位置として抽出する（Ｋ２）。
【００３１】
又、Ｌ４で突起４０が変形と判断されたときは、その頂点を取付基準面３２の基準位置として抽出する（Ｋ３）。
【００３２】
そして、上述したと同じ処理を取付基準面３３についても行い、取付基準面３３を検査し、規格内の成形バリまたは変形を見込んだ取付基準面３３の基準位置を抽出する。
【００３３】
図６は、成形部品１の端子高さ測定方法を示し、図６（ａ）は成形バリ又は変形が存在しない場合、図６（ｂ）は左の取付基準面３２にのみ成形バリが存在する場合、図６（ｃ）は左の取付基準面３２にのみ変形が存在する場合をそれぞれ示す。図６において、便宜上成形部品１の画像データ３０は一部を省略して図示し、これまで説明したと同一の部位には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図６（ａ）において、左の取付基準面３２と右の取付基準面３３には、共に成形バリ又は変形が存在しないため、上述し、図５に示すＫ１の様にして抽出された、左の取付基準面３２の基準位置Ｐ３２及び右の取付基準面３３の基準位置Ｐ３３を結ぶ直線Ｌ１を設定し、直線Ｌ１から垂直に端子３４乃至３６のそれぞれの先端までの距離を計算し、端子３４乃至３６のそれぞれの端子高さＨとする。
【００３５】
図６（ｂ）において、左の取付基準面３２には成形バリ４１が存在するが、成形バリ４１はその判定のための面積の基準値を、プリント基板取付時には倒れて排斥されるものを成形バリと判定するように設定しており、従って、上述し、図５に示すＫ２の様にして抽出された、左の取付基準面３２の基準位置Ｐ３２と、Ｋ１の様にして抽出された右の取付基準面３３の基準位置Ｐ３３を結ぶ直線Ｌ１を設定し、直線Ｌ１から垂直に端子３４乃至３６のそれぞれの先端までの距離を計算し、端子３４乃至３６のそれぞれの端子高さＨとする。
【００３６】
図６（ｃ）において、左の取付基準面３２には変形４２が存在するため、上述し、図５に示すＫ３の様にして抽出された左の取付基準面３２の基準位置Ｐ３２と、Ｋ１の様にして抽出された右の取付基準面３３の基準位置Ｐ３３を結ぶ直線Ｌ１を設定し、直線Ｌ１から垂直に端子３４乃至３６のそれぞれの先端までの距離を計算し端子３４乃至３６のそれぞれの端子高さＨとする。
【００３７】
以上の様にして算出された端子高さＨを、所定の規格値と比較し、全ての端子の端子高さＨが規格値の範囲内であれば、当該成形部品１は良品として処理し、いずれか１つ以上の端子の端子高さＨが規格外であれば、当該成形部品は不良品として処理され、これらの処理は、図２に示す画像処理装置２４からの信号に基づいて、Ｉ／Ｏボード２５が所定の出力信号を出力し、シーケンサ２６によって製造工程中から不良品を排斥するなどして行われる。また、Ｉ／Ｏボード２５からは検査を実施した成形部品１の個数と共に、不良品の不要内容とその個数、あるいは計測した端子高さの数値データ等を出力して、いわゆる品質管理の為のデータとして保存しても良い。
【００３８】
上述したように、光源２１と受像装置２２を結ぶ光軸上には被検査物としての成形部品１が、取付基準面１２，１３の画像３２，３３と、端子１４乃至１６の先端部分の画像３４乃至３６とを、後者が前者の外方に突出して区別出来るように所定の角度θだけ傾けて配置したことにより、撮像した画像データ３０に単純な２値化処理を施しても、左右の取付基準面１２，１３上の成形バリ及び／又は変形の検査と、端子高さの測定検査が出来、検査時間の短縮と検査装置の低価格化が図れる。
【００３９】
また、画像データ３０の必要範囲の高さの判定に、各座標点をソートしてその順位をもって判定する様にしたことから、処理を単純化出来、検査時間の短縮と検査装置の低価格化が図れる。
【００４０】
また、成形バリと変形を区別し、プリント基板組み込み時の端子高さを正しく測定検査出来るようにしたので、より実用に即した正確な検査を可能とした。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、成形部品の取付基準面の成形バリ及び／又は変形の検査を行うべく、その取付基準面の辺部に対して平行な軸を座標軸ｘとすると共に辺部に対して垂直な軸を座標軸ｙとして、取付基準面の辺部とその近傍の投影画像を２次元画像データとして読み込み、該画像データを２値化処理して成形部品と背景との２値化画像とし、該２値化画像を座標軸ｘに沿って複数の領域に分割し、該複数の領域のそれぞれについて、成形部品と背景の境界上の複数の境界点の座標値を求め、該座標値を座標軸ｙの値でソートし、所定の順位の境界点をその領域の代表点として抽出し、該複数の領域の各代表点のｙ座標値を相互に比較することによって、取付基準面の成形バリ及び／又は変形の検査を行うため、画像処理を用いた成形部品の検査において、成形バリ及び／又は変形があっても正確な測定検査方法とできる。また所要検査時間を短縮し安価な検査装置とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として説明する検査対象の成形部品１の斜視図である。
【図２】本発明の検査装置の構成図である。
【図３】図２における画像処理装置２４に与えられる画像データの一例を示す図である。
【図４】図３の画像データ３０の左の取付基準面３２部分を拡大して示す図である。
【図５】本発明における取付基準面３２及び３３の検査工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明を用いた成形部品１の端子高さ測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１成形部品、１１，３１モールディング、１２，１３，３２，３３取付基準面、１４，１５，１６，３４，３５，３６端子、２１光源、２２撮像装置、２３画像入力ボード、２４画像処理装置、２５Ｉ／Ｏボード、２６シーケンサ、３０画像データ。

Claims

成形部品の取付基準面の成形バリ及び／又は変形の検査を行うべく、その取付基準面の辺部に対して平行な軸を座標軸ｘとすると共に辺部に対して垂直な軸を座標軸ｙとして、取付基準面の辺部とその近傍の投影画像を２次元画像データとして読み込み、該画像データを２値化処理して成形部品と背景との２値化画像とし、該２値化画像を座標軸ｘに沿って複数の領域に分割し、該複数の領域のそれぞれについて、成形部品と背景の境界上の複数の境界点の座標値を求め、該座標値を座標軸ｙの値でソートし、所定の順位の境界点をその領域の代表点として抽出し、該複数の領域の各代表点のｙ座標値を相互に比較することによって、取付基準面の成形バリ及び／又は変形の検査を行うことを特徴とする成形部品の検査方法。
取付基準面の辺部が成形部品の端子が設けられた側であり、成形部品の端子と背景の境界である辺部が、該成形部品の取付基準面と背景との境界である上記辺部よりも背景側に突出するようにして、成形部品の取付基準面を含みその近傍の投影画像を２次元画像データとして読み込むことを特徴とする、請求項１記載の成形部品の検査方法。
請求項１又は請求項２記載の検査方法により得られた、成形バリ及び／又は変形の高さを、所定の値と比較して合否判定を行うことを特徴とする成形部品の検査装置。
成形部品の取付基準面の変形の高さが、請求項１又は請求項２記載の検査方法により測定して所定の規格内の場合には、領域の変形の頂点位置を通る直線から端子位置までの距離を測定して端子高さとすることを特徴とする成形部品の端子高さ検査装置。