JP4812482B2

JP4812482B2 - 印刷状態検査装置、および、印刷状態検査方法

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Publication number: JP4812482B2
Application number: JP2006079489A
Authority: JP
Inventors: 昌年笹井
Original assignee: Mega Trade Corp
Current assignee: Mega Trade Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007256018A

Description

本発明は、プリント基板などの媒体の表面に印刷された文字、図形、記号などの印刷状態を検査する印刷状態検査装置などに関する。

プリント基板には、シルク、パッド、配線パターン、レジストなどが形成されており、これらの形成状態は一般に基板検査装置によって検査される。これらのシルク、パッド、配線パターン、レジストなどの検査のうち、シルクの状態を検査する方法に関しては、下記の特許文献１に記載されるような方法が存在する。

特許文献１に記載される検査方法は、プリント基板上に生成されたシルクやパッド、配線パターン、レジストなどを個々の基準値で検査できるようにしたもので、まず、プリント基板を撮像する撮像装置と、この撮像された画像を所定の閾値で二値化する二値化部とを備えている。この二値化部では、シルクやパッド、配線パターン、レジストなどをそれぞれの閾値を用いることによってシルク、パッド、配線パターン、レジストの画像を抽出する。そして、シルクに関しては、シルクの検査領域内においてシルクの画素を膨張・収縮させてシルクの画素を計数し、例えば、その画素数が基準値の±１０％以内であればシルクの印刷状態を正常と判定するようにしたものである。

このような装置によれば、位置ずれの大きなシルクに対しては、独自の検査基準をもって検査することができるため、検査条件の厳しい配線パターンなどと同じ基準で検査する場合と比べて、誤判定を生じる可能性が少なくなる。
特開２００３−８６９１９号公報

しかしながら、このような検査装置を用いてシルクを検査する場合、次のような問題を生ずる。すなわち、上述のような検査装置においては、検査領域内のシルクの総画素数が所定の基準値内に属しているか否かしか判定しないため、例えば、図７に示すように、シルク印刷された「Ａ」（符号１５０）の文字の中空部分が白く潰れ、しかも、文字の一部が欠けてしまっている場合には、総画素数が許容範囲内に収まってしまう可能性があり、「印刷状態良好」と判定されてしまう可能性がある。このようなシルクは、「Ｐ」に類似した形状となるにもかかわらず、「印刷状態良好」と判定されてしまうために、人間に誤った情報を与えてしまう。なお、図７においては、斜線で示した領域が実際のシルクの印刷領域を示し、破線で示した領域１５１が正常な「Ａ」の文字の印刷文字領域である。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、プリント基板の表面に印刷されたシルクなどの印刷状態を正確に検査し、人間に正確な認識を与えることができるような印刷状態検査装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、検査対象物に印刷された文字、図形、記号などの印刷状態を検査する印刷状態検査装置において、検査対象物から検査対象となる文字、図形、記号などの印刷画像を抽出する印刷画像抽出部と、当該抽出された印刷画像と、基準となる文字、図形、記号などの基準印刷画像の位置をマッチングさせるマッチング処理部と、基準印刷画像を膨張させるとともに、当該膨張させた領域をさらに膨張させ、当該さらに膨張させた領域から前記膨張させた領域を刳り貫いて刳り貫き領域を形成する刳り貫き処理部と、当該刳り貫き領域における前記マッチングさせた後の印刷画像の画素を抽出し、当該抽出された画素について、第一の輝度よりも低輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定し、もしくは、第二の輝度よりも高輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定する判定部とを備えるようにしたものである。

このように構成すれば、刳り貫き領域にシルクの滲みや塵などが存在している場合には、そのはみ出た領域の程度を検出することができるため、輪郭における不鮮明さを検出することができるようになる。これにより、人間に文字などを正確に認識させるようにすることができるようになる。

本発明によれば、検査対象物に印刷された文字、図形、記号などの印刷状態を検査する印刷状態検査装置において、検査対象物から検査対象となる文字、図形、記号などの印刷画像を抽出する印刷画像抽出部と、当該抽出された印刷画像と、基準となる文字、図形、記号などの基準印刷画像の位置をマッチングさせるマッチング処理部と、基準印刷画像を膨張させるとともに、当該膨張させた領域をさらに膨張させ、当該さらに膨張させた領域から前記膨張させた領域を刳り貫いて刳り貫き領域を形成する刳り貫き処理部と、当該刳り貫き領域における前記マッチングさせた後の印刷画像の画素を抽出し、当該抽出された画素について、第一の輝度よりも低輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定し、もしくは、第二の輝度よりも高輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定する判定部とを備えるようにしたので、刳り貫き領域にシルクの滲みや塵などが存在している場合には、そのはみ出た領域の程度を検出することができる。これにより、輪郭における不鮮明さを検出することができ、人間に文字などを正確に認識させるようにすることができるようになる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるプリント基板検査装置１の機能ブロック図であり、図２は、検査前において生成されるシルクの検査領域１０、外側ブロック領域１１、内側ブロック領域１２などの基準データを示したものである。また、図３は検査対象となるシルクと基準データにおける内側ブロック領域１２をマッチングさせて、そのシルクの刳り貫き領域１３を生成する状態を示した図である。

本実施の形態におけるプリント基板検査装置１は、プリント基板１００上に形成されたシルク、パッド、配線パターン、レジストなどの形成状態を検査できるようにしたものであり、特徴的には、シルクの文字、図形、記号などの鮮明さを検査できるようにしたものである。

このプリント基板検査装置１におけるシルクの検査部分について説明すると、このプリント基板検査装置１は、図１に示すように、撮像装置２、前処理部３、基準データ生成部４、記憶部５、マッチング処理部６、シフト処理部７、刳り貫き処理部８、判定部９を備える。それぞれの構成について説明すると、まず、撮像装置２は、検査に際して基準となるプリント基板１００や検査対象物であるプリント基板１００の表面画像を取得するもので、この実施形態では、２５６階調のグレースケールによってプリント基板１００の画像を取得する。この撮像装置２は、斜め方向からプリント基板１００に光を照射する照射部と、真上からその反射光を取得する画像取得部を備えて構成される。この照射部は複数のＬＥＤを用いて構成され、一方、画像取得部は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどを用いて構成される。この基準となるプリント基板１００は、検査対象物を検査するに際して基準となる基準データを生成するもので、目視検査もしくは他の検査装置などによって既に良品であると判定されたものである。

前処理部３は、この撮像装置２によって撮像された基準となるプリント基板１００もしくは検査対象となるプリント基板１００の表面画像をＡ／Ｄ変換して一旦画像メモリ３１に格納する。この前処理部３においては、まず、２５６階調の画素の元データを生成し、そして、二値化部を用いてシルク、パッド、配線パターン、レジストなどの画像に分離する。一般に、プリント基板１００上のレジストは輝度レベルが低く（濃い色）、次いで、配線パターン上のレジスト、シルク、露出したパッドの順で輝度レベルが高く（白く）なる。このため、シルク、パッド、配線パターン、レジストをそれぞれ検査する場合においては、それぞれの輝度の閾値を用いてそれぞれの画像を抽出する。

基準データ生成部４は、シルク検査のための基準データを生成する。この基準データを生成する場合、まず、目視による検査や他の検査装置によって印刷状態が良好と判定されたプリント基板１００（基準対象物）からシルク画像を抽出する。この抽出された画像が基準印刷画像となる。そして、そのシルクの文字、図形、記号などの基準印刷画像を数画素分膨らまし処理する。この膨らまし処理を行う画素数としては、例えば、２〜３画素とし、この膨らまし処理によって輪郭部分をスムージングする。そして、さらに、この膨らましによって生成された領域（以下、外側ブロック領域１１という）をさらに膨らまし処理し、さらに、前処理部３によって抽出されたパッドや配線パターンなどの領域を除去することによって検査領域１０を生成する。この状態を図２を用いて説明すると、図２において、内側における太い実線１５は、実際に印刷されたシルクの輪郭部分であり、１１ａはその輪郭部分を膨らまし処理することによって得られた外側ブロック領域１１の境界部分である。また、最も内側における細い破線で示した線１２ａは内側ブロック領域１２の境界部分である。また、最も外側における太い実線１０ａは、外側ブロック領域１１をさらに膨らまし処理した検査領域１０の境界部分である。この検査領域１０においては、パッドや配線パターンなどの他の検査対象物を除去処理した窪み１４が形成されている。この窪み１４を形成する場合、膨らまし処理によって得られた検査領域１０に対して、前処理部３で得られたパッドの領域を除去することによって行われる。なお、ここではパッド領域を除去することによって窪み１４を形成しているが、これはパッドの銅箔が露出して白く反射し、シルクと誤認されるおそれがあるからである。同様に、レジストで覆われた配線パターンなどの画像も除去するようにしてもよい。

そして、このように検査領域１０を生成した後、今度は、先の膨らまし処理された外側ブロック領域１１を逆に縮小させる方向に処理する。この縮小画素数としては、膨らまし処理した画素数よりも大きく、しかも、実際のシルクの輪郭部分１５よりも若干内側に境界部分が位置するようにする。そして、このように膨らまし処理と縮小処理を行うことにより、スムージングされた内側ブロック領域１２を生成する。このように生成された外側ブロック領域１１、内側ブロック領域１２、検査領域１０の情報は記憶部５に格納され、検査対象となるシルクの文字、図形、記号などを検査する際に読み出される。

マッチング処理部６は、検査対象となるシルクの文字、図形、記号などと基準データの内側ブロック領域１２をマッチング処理する。具体的には、図３に示すように、検査対象となるシルクの画像を数画素ずつＸ方向、Ｙ方向にずらしながら内側ブロック領域１２と相関をとり、相関値が最も高くなるような位置を検出することによって検査対象物のシルクと基準となる内側ブロック領域１２との位置ずれを検出する。この位置ずれの検出により、基準対象物におけるシルクの位置ずれ（ｘ_０、ｙ_０）が検出される。そして、このずれ量（ｘ_０、ｙ_０）から、シフト処理部７によって検査対象物の２５６階調の画像データを全体的に（ｘ_０、ｙ_０）分だけシフトさせ、基準となる内側ブロック領域１２と一致させる。

刳り貫き処理部８は、このシフト処理された検査対象物の画像から記憶部５に格納されているシルクの外側ブロック領域１１の画像を刳り貫き、検査領域１０内における刳り貫き領域１３を生成する。このとき、検査対象物のシルクがほぼ基準となるシルクの印刷状態と同じであれば、刳り貫き領域１３内にはレジストの輝度に対応する画素だけが存在することになる。しかし、検査対象物のシルクの輪郭外側にシルクの滲みや塵が付着している場合や、「Ａ」の中空部分が塗り潰されている場合には、その刳り貫き領域１３に白い輝度の画素とレジストの輝度の画素が含まれることとなる。

判定部９は、この刳り貫き領域１３内における画素のヒストグラムを生成し、このヒストグラムからシルクの印刷状態の良否を判定する。検査対象物のシルクの輪郭外側にシルクの滲みや塵などの異物１６がまったく存在しない場合は、図６（ａ）に示すように、レジストの輝度幅内の画素が最も多くなり、低輝度側の画素や高輝度側の画素は存在しないことになる。一方、検査対象物のシルクの輪郭外側にシルクの滲みが存在する場合は、図６（ｂ）に示すように、レジストの輝度幅よりも高輝度側の画素数が増え、また、シルクの輪郭外側に黒い塵が存在している場合は、レジストの輝度よりも低輝度側の画素数も増える。そこで、判定部９では、この生成されたヒストグラムからレジストの輝度幅における低輝度（第一の輝度という）よりも低輝度の画素数を計数するとともに、レジストの輝度幅における高輝度（第二の輝度という）よりも高輝度の画素数を計数する。そして、記憶部５にあらかじめ低輝度側における総画素数を第一の総画素数として記憶しておくとともに、高輝度側における総画素数を第二の総画素数として記憶させておき、これらを基準値として検査対象物の対応する総画素数を比較する。そして、検査対象物における第一の輝度よりも低輝度側の総画素数が第一の総画素数よりも大きい場合、または、検査対象物における第二の輝度よりも高輝度側の総画素数が第二の総画素数よりも大きい場合には、印刷状態不良であると判定する。一方、検査対象物における低輝度側の総画素数が第一の総画素数よりも少なく、かつ、検査対象物における高輝度側の総画素数が第二の総画素数よりも少ない場合には、印刷状態良好であると判定する。

次に、このように構成された基板検査装置におけるシルクの印刷状態を検査する場合について、フローチャートを用いて説明する。なお、図４は、基準対象物の表面に印刷されたシルクから基準データを生成する場合のフローチャートを示し、また図５は検査対象物の表面の印刷状態を検査する場合のフローチャートを示している。

基準データを生成する場合について説明すると、まず、目視検査や他の検査装置によって印刷状態が良好と判定されたプリント基板１００を用意し、そのプリント基板１００から撮像装置２を用いて表面画像を取得する（ステップＳ１）。この取得された画像は前処理部３によって前処理され、２５６階調の元データとして画像メモリ３１に格納される（ステップＳ２）。そして、所定の閾値を用いてシルク、パッド、配線パターン、レジストなどの画像に分離する（ステップＳ３）。

次いで、分離された画像からシルクの画像を取り出し、そのシルク画像を２〜３画素分膨らまし処理して、外側ブロック領域１１を生成する（ステップＳ４）。そして、さらに数画素分膨らまし処理を行うとともに、他の検査対象物であるパッドなどの画像領域を除去して検査領域１０を生成する（ステップＳ５）。また、これとともに、外側ブロック領域１１を内側に縮小処理し、内側ブロック領域１２を生成して（ステップＳ６）、これらの外側ブロック領域１１、検査領域１０、内側ブロック領域１２を記憶部５に格納する（ステップＳ７）。

このようにして基準データを生成した後、検査対象となるプリント基板１００のシルクの印刷状態を検査する。

検査対象となるシルクの印刷状態を検査する場合は、同様にして、まず、撮像装置２を用いて検査対象となるプリント基板１００から表面画像を取得する（ステップＴ１）。そして、この取得された画像を前処理部３によって前処理し、２５６階調の元データとして画像メモリ３１に格納するとともに（ステップＴ２）、二値化部によってシルク、パッド、配線パターン、レジストなどに分離する（ステップＴ３）。

次いで、分離された画像からシルクの画像を抽出し、記憶部５に格納されている内側ブロック領域１２とこの分離されたシルク画像のマッチング処理を行う（ステップＴ４）。そして、検査対象となるプリント基板１００上におけるシルクのずれ量（ｘ_０、ｙ_０）を抽出し（ステップＴ５）、このずれ量（ｘ_０、ｙ_０）から、画像メモリ３１に格納された検査対象物の２５６階調の画像を全体的に（ｘ_０、ｙ_０）だけシフトさせる（ステップＴ６）。

このように検査対象物の画像をシフトさせた後、今度は、検査対象物における２５６階調の画像から外側ブロック領域１１を除去し、検査領域１０と外側ブロック領域１１の間における刳り貫き領域１３を生成する（ステップＴ７）。そして、この刳り貫き領域１３内における画像からヒストグラムを生成し、第一の輝度よりも低輝度側の総画素数を計数し、記憶部５に格納されている第一の総画素数と比較する。また、同様に、第二の輝度よりも高輝度側の総画素数を計数し、記憶部５に格納されている第二の総画素数と比較する。そして、第一の輝度よりも低輝度側の総画素数が第一の総画素数よりも多い場合、もしくは、第二の輝度よりも高輝度側の総画素数が第二の総画素数よりも多い場合は「印刷状態不良」と判定する（ステップＴ８）。一方、いずれの総輝度数も第一の総画素数および第二の総画素数よりも小さい場合は「印刷状態良好」と判定する（ステップＴ９）。

このように上記実施の形態によれば、プリント基板１００の表面に印刷されたシルクの印刷状態を検査するプリント基板検査装置１において、プリント基板１００の表面画像を撮像する撮像装置２と、当該撮像装置２によって撮像された画像から、シルクの輝度幅の画像を抽出する前処理部３と、基準となる検査領域１０および外側ブロック領域１１、内側ブロック領域１２を保持する記憶部５と、前処理部３によって抽出されたシルク画像と内側ブロック領域１２とをマッチング処理させた後、検査領域１０内において検査対象の画像から外側ブロック領域１１を刳り貫く刳り貫き処理部８と、この刳り貫き処理部８によって生成された刳り貫き領域１３内の画像から印刷状態の良否を判定する判定部９とを備えるようにしたので、刳り貫き領域１３におけるシルクの滲みや塵などの異物１６を検出することができ、これによって文字、図形、記号などの輪郭の鮮明さを検出することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、プリント基板１００上のシルクの印刷状態を検査する場合について説明したが、これに限らず、液晶基板など他の媒体に印刷された文字などの印刷状態を検査する装置にも適用することができる。

また、上記実施の形態では、２５６階調の画像に基づいて検査を行うようにしているが、ＲＧＢを含めたカラー画像によって検査を行うようにすることもできる。

さらには、上記実施の形態では、検査対象物における２５６階調の元データである画像をシフトさせて基準となるプリント基板１００と一致させるようにしているが、これとは逆に、基準データをシフトさせて検査対象となるプリント基板１００に一致させるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態では、刳り貫き領域１３を生成する場合、検査領域１０内において外側ブロック領域１１を除去するようにしているが、これに限らず、内側ブロック領域１２、もしくは、基準となるシルクの文字などをそのまま除去するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、外側ブロック領域１１を除去する場合に、検査対象物の２５６階調の元データから外側ブロック領域１１を除去するようにしているが、これに限らず、二値化処理によって得られたシルク画像から外側ブロック領域１１を除去するようにしてもよい。この場合、検査対象のシルクが正常な印刷であれば、刳り貫き処理された後においては、その域内に何も画素が存在しないことになる一方、シルクの滲みなどが存在する場合は、その刳り貫き領域１３内には滲みに対応する画素が存在することになる。そして、その画素数を計数し基準となる画素数と比較することにより印刷状態の良否を検出するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態におけるプリント基板検査装置の機能ブロック図同形態における基準データを生成する場合のシルク領域を示す図同形態の検査処理におけるシルク領域を示す図同形態における基準データを生成する場合のフローチャート同形態におけるシルクの印刷状態を検査する場合のフローチャート同形態における刳り貫き領域内のヒストグラムを示す図従来におけるシルク印刷状態の検査を行う場合の図

１・・・プリント基板検査装置
２・・・撮像装置
３・・・前処理部
３１・・・画像メモリ
４・・・基準データ生成部
５・・・記憶部
６・・・マッチング処理部
７・・・刳り貫き処理部
８・・・シフト処理部
９・・・判定部
１０・・・検査領域
１０ａ・・・検査領域の境界部分
１１・・・外側ブロック領域
１１ａ・・・外側ブロック領域の境界部分
１２・・・内側ブロック領域
１２ａ・・・内側ブロック領域の境界部分
１３・・・刳り貫き領域
１４・・・窪み
１５・・・シルクの輪郭部分
１６・・シルクの滲み、塵などの異物
１００・・・プリント基板

Claims

検査対象物に印刷された文字、図形、記号などの印刷状態を検査する印刷状態検査方法において、
検査対象物から検査対象となる文字、図形、記号などの印刷画像を抽出するステップと、
基準となる文字、図形、記号などの基準印刷画像の情報を格納しておき、前記抽出された印刷画像と基準印刷画像の位置をマッチングさせるステップと、
基準印刷画像を膨張させるとともに、当該膨張させた領域をさらに膨張させるステップと、
当該さらに膨張させた領域から前記膨張させた領域を刳り貫いて刳り貫き領域を形成するステップと、
当該刳り貫き領域における前記マッチングさせた後の印刷画像の画素を抽出するステップと、
当該抽出された画素について、第一の輝度よりも低輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定し、もしくは、第二の輝度よりも高輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定するステップと、
を備えたことを特徴とする印刷状態検査方法。
検査対象物に印刷された文字、図形、記号などの印刷状態を検査する印刷状態検査装置において、
検査対象物から検査対象となる文字、図形、記号などの印刷画像を抽出する印刷画像抽出部と、
当該抽出された印刷画像と、基準となる文字、図形、記号などの基準印刷画像の位置をマッチングさせるマッチング処理部と、
基準印刷画像を膨張させるとともに、当該膨張させた領域をさらに膨張させ、当該さらに膨張させた領域から前記膨張させた領域を刳り貫いて刳り貫き領域を形成する刳り貫き処理部と、
当該刳り貫き領域における前記マッチングさせた後の印刷画像の画素を抽出し、当該抽出された画素について、第一の輝度よりも低輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定し、もしくは、第二の輝度よりも高輝度の総画素数が所定の画素数以上である場合に印刷状態不良と判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする印刷状態検査装置。