JP4818572B2

JP4818572B2 - Image recognition apparatus and image recognition method

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Publication number: JP4818572B2
Application number: JP2003003033A
Authority: JP
Inventors: 康一岡田; 公幸山崎; 正宏木原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004264026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、認識対象物を撮像して画像を取得し、この画像を認識処理する画像認識装置および画像認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品や機器の製造分野においては、電子部品や基板などの認識対象物をカメラで撮像し、撮像結果を画像認識することにより対象物の識別や位置検出などを行う画像認識方法が広く用いられている。これらの画像認識の適用例として、電子部品の実装に先立って行われる半田印刷後の基板を対象とした印刷検査がある。この印刷検査では、基板の電極上に印刷されたクリーム半田の印刷状態、すなわち印刷位置や印刷半田量などを画像認識により検出して印刷状態の合否を判定する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１０４０４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板の電極には半田接合性を向上させる目的で、電極表面に半田膜が形成された半田レベラを有するものがある。このような半田レベラを有する電極に印刷されたクリーム半田を認識対象とする場合には、画像認識により基板上における電極の識別および電極上におけるクリーム半田の識別を同時に行うことが困難であった。すなわち、クリーム半田の識別には、クリーム半田の印刷部分を半田レベラ表面から分離する必要があるが、半田レベラとクリーム半田は本来同材質のものを含むことから、異なる照明条件で撮像した複数の画像を取得する必要があり、画像取得に時間を要し認識タクトタイムの短縮が困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、認識タクトタイムを短縮することが出来る画像認識装置および画像認識方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像認識装置は、基板の表面と前記基板に設けられた電子部品接続用の４辺からなる矩形状の電極の表面に半田レベラが形成された光沢性を有する半田レベラ形成面と前記半田レベラ形成面にクリーム半田が印刷された前記半田レベラ形成面よりも光沢性が低い半田表面とを認識面に含み、半田印刷後の基板を撮像して得られた画像を認識処理することにより、印刷検査のために前記基板の表面中において前記半田レベラ形成面と前記半田表面とを識別する画像認識装置であって、撮像時に前記半田印刷後の基板に対して白色照明光及び赤色照明光を照射する照明部と、前記白色照明光及び赤色照明光の反射光を上方から受光して前記半田印刷後の基板のカラー画像を撮像するカメラと、このカメラにより取得した画像データを認識処理する認識処理部とを備え、前記照明部は、第１の照射方向から半田印刷後の基板に対して前記白色照明光を照射する４つの第１の照明手段と、前記半田レベラ形成面からの前記赤色照明光の反射光が前記カメラによって受光される第２の照射方向から半田印刷後の基板に対して前記赤色照明光を照射する第２の照明手段とを有し、前記第１の照射方向は、垂直面内において前記電極への照射方向と前記基板の表面とがなす角度が４５度以下であり、且つ水平面内において前記電極への照射方向と前記電極の境界線がなす角度が７５度以下であることにより、前記半田レベラ形成面に対して照射された前記白色照明光の正反射光の水平面内における反射方向は偏る。
【０００９】
請求項２記載の画像認識方法は、基板の表面と前記基板に設けられた電子部品接続用の４辺からなる矩形状の電極の表面に半田レベラが形成された光沢性を有する半田レベラ形成面と前記半田レベラ形成面にクリーム半田が印刷された前記半田レベラ形成面よりも光沢性が低い半田表面とを認識面に含み、半田印刷後の基板を撮像して得られた画像を認識処理することにより、印刷検査のために前記基板の表面中において前記半田レベラ形成面と前記半田表面とを識別する画像認識方法であって、前記半田印刷後の基板に対して白色照明光及び赤色照明光を照射し、前記白色照明光及び赤色照明光の反射光を上方から受光して前記半田印刷後の基板を撮像する際に、４つの第１の照明手段によって第１の照射方向から半田印刷後の基板に対して前記白色照明光を照射し、第２の照明手段によって前記半田レベラ形成面からの前記赤色照明光の反射光が受光される第２の照射方向から半田印刷後の基板に対して前記赤色照明光を照射し、前記第１の照射方向は、垂直面内において前記電極への照射方向と前記基板の表面とがなす角度が４５度以下であり、且つ水平面内において前記電極への照射方向と前記電極の境界線がなす角度が７５度以下であることにより、前記半田レベラ形成面に対して照射された前記白色照明光の正反射光の水平面内における反射方向は偏る。
【００１２】
本発明によれば、認識対象物である半田印刷後の基板に対して照明部によって照明光を照射し、この照明光の反射光を上方から受光してこの基板を撮像する際に、４つの第１の照明手段によって第１の照射方向から基板に対して白色照明光を照射するとともに、第２の照明手段によって半田レベラ形成面からの反射光がカメラによって受光される第２の照射方向から基板に対して赤色照明光を照射し、第１の照射方向は、垂直面内において４辺からなる矩形状の電極への照射方向と基板の表面とがなす角度が４５度以下であり、且つ水平面内において４辺からなる矩形状の電極への照射方向と４辺からなる矩形状の電極の境界線がなす角度が７５度以下であることにより、半田レベラ形成面に対して照射された白色照明光の正反射光の水平面内における反射方向は偏ることにより、１回の撮像動作で取得された画像から、第１の表面および第２の表面である印刷された状態におけるクリーム半田の半田表面の識別を同一認識画面で行うことができる。
【００１３】
【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スクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の部分平面図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態の画像認識装置の認識対象となる基板の平面図、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の画像認識装置の認識対象となる基板の部分断面図、図６は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの断面図、図７（ａ）は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの照明部の構成説明図、図７（ｂ）は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図、図８は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの光源配置説明図、図９、図１０、図１１は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図、図１２は本発明の一実施の形態の画像認識装置の取得画像図、図１３は本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図である。
【００１４】
まず図１、図２および図３を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。このスクリーン印刷装置は、電子部品が実装される基板にクリーム半田を印刷する印刷機構のみならず、後述するように、印刷状態の良否を判定する印刷検査装置としての機能をも併せ持った構成となっている。
【００１５】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４を段積みし、さらにその上にＺ軸テーブル５を配設して構成されており、Ｚ軸テーブル５上にはクランパ８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６は、図１，図３に示す搬入コンベア１４によって基板位置決め部１に搬入される。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６はＸＹ方向に移動し、後述する印刷位置、基板認識位置に位置決めされる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００１６】
基板位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されており、スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されている。基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。基板６の回路形成面には、図５（ａ）に示すように電子部品接続用の矩形状の電極１６，１７が設けられている。電極１６，１７の表面には半田レベラが形成されており、半田レベラ形成面１６ａは光沢性を有する第１の表面となっている。
【００１７】
スクリーンマスク１０上には、スキージヘッド１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔を介してクリーム半田９が印刷される。これにより、図５（ａ）に示すように、電極１６，１７の半田レベラ形成面１６ａにはクリーム半田９が印刷される。印刷された状態におけるクリーム半田９の半田表面９ａは、半田レベラ形成面１６ａよりも光沢性が低い第２の表面となっている。
【００１８】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段である撮像ユニット２０が設けられている。図４（ａ）に示すように、撮像ユニット２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２は、撮像ユニット２０を移動させる撮像移動手段となっている。撮像ユニット２０を撮像移動手段によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、撮像ユニット２０はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。
【００１９】
基板位置決め部１は、図４（ｂ）に示すようにＹ軸テーブル３によってスクリーンマスク１０の下方からＹ方向に移動して、保持した基板６を基板認識位置まで移動させることができるようになっており（図２も参照）、この状態で撮像ユニット２０を基板位置決め部１上の基板６に移動させることにより、撮像ユニット２０によって基板６の任意の位置を撮像することができる。スクリーン印刷後の印刷検査は、認識対象物としての半田印刷後の基板６を撮像ユニット２０で撮像することによって行われる。
【００２０】
印刷検査において認識対象となる基板６は、図５（ｂ）に示すように、基板６の表面から電極１６，１７が矩形形状の境界線で区分されさらに半田レベラの厚み分だけ上方に突出して設けられた形状となっており、さらに半田レベラ形成面１６ａ上にはクリーム半田９が印刷されている。すなわち、撮像ユニット２０によって撮像された画像は、印刷検査のための画像認識における認識面であり、この認識面には基板６の表面である背景面と、半田レベラ形成面１６（第１の表面）および半田レベラ形成面１６ａ上に印刷されたクリーム半田９の半田表面９ａ（第２の表面）が含まれる。印刷検査のための認識処理においては、背景面中において半田レベラ形成面１６ａと半田表面９ａと識別することにより半田印刷面積を求める。そしてこの半田印刷面積を予め設定されている検査用しきい値と比較することにより、印刷状態の良否を判定する。
【００２１】
次に図６を参照して、撮像ユニット２０の構成について説明する。図６に示すように、撮像ユニット２０はカラー撮像が可能なカメラ２３にズーム光学系２４を接続し、ズーム光学系２４の下方に照明部２５を配設した構成となっている。照明部２５は、撮像時に認識対象物である基板６の表面に対して照明光を照射する。カメラ２３は、照明部２５によって照射され基板６によって反射された反射光を、ズーム光学系２４を介して上方から受光し、認識対象物を撮像する。カメラ２３により取得した認識面の画像データは、認識処理部３０によって認識処理され、認識結果は制御部３３に送られる。
【００２２】
次に照明部２５の構成について説明する。照明部２５は、下方に位置する基板６に対して種々の照明条件で照明光を照射するため、以下に説明する下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７，上段照明ユニット２８および同軸照明ユニット２９の複数の照明ユニットを備えている。これらの照明ユニットは、制御部３３によって照明制御部３１を介して制御される。
【００２３】
ここで、下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７，上段照明ユニット２８は、それぞれカメラ２３による円形の撮像範囲２５ａの周囲に光源を配置した円環状の照明ユニットである。これらの照明ユニットのうち、下段照明ユニット２６は下段照明回転駆動部３２によって撮像範囲２５ａの廻りに所定角度の回転が可能となっている。撮像ユニット２０，認識処理部３０，照明制御部３１および下段照明回転駆動部３２は、スクリーン印刷装置において基板を撮像して印刷検査を目的とした認識処理を行う画像認識装置を構成する。
【００２４】
次に図７を参照して、上述の各照明ユニットの照明機能について説明する。下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７は、それぞれ複数のＬＥＤ３６を備えた光源部３５を撮像範囲２５ａの周囲に放射状に配置した構成となっている。ここで下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７は、撮像範囲２５ａ内に位置した認識対象物に対して、図７（ｂ）に示すように、それぞれ矢印ａ，ｂ方向からθ１，θ２の照射角度（照明光の照射方向と水平方向（基板６表面）とが為す角度）で照明光を照射する。
【００２５】
上段照明ユニット２８は、中段照明ユニット２７よりも上方に円環状に配置されたＬＥＤの光源部を備えており、撮像範囲２５ａ内に位置した認識対象物に対して上方から照明光を照射する。また同軸照明ユニット２９は、ズーム光学系２４の下方に配置されたハーフミラー２９ａの側方に位置しており、ＬＥＤの光源部から水平方向に照射された照明光をハーフミラー２９ａによって下方に反射して、認識対象物を同軸方向から照明する。
【００２６】
ここで上記各照明ユニットから照射される照明光について説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７における光源部の水平配置を示している。下段照明ユニット２６，中段照明ユニット２７はいずれも撮像位置２５ａを中心にして放射状に８個の光源部を配置した構成となっており、これらの各光源部から撮像位置２５ａの中心に向かって照明光が照射される。
【００２７】
図８（ａ）に示すように、下段照明ユニット２６に配置された８個の光源部のうち、０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の４方向には、赤色光を発するＬＥＤを備えた赤色光源部３５Ｒが配置されており、これらの赤色光源部３５Ｒと４５゜の角度を為す４方向には、白色光を発するＬＥＤを備えた白色光源部３５Ｗが配置されている。
【００２８】
したがって、下段照明ユニット２６を点灯することにより、図７（ｂ）に示すように、水平姿勢の基板６の表面に形成された電極１６および電極１６上のクリーム半田９に対して、照射角度θ１の方向から（矢印ａ参照）白色光および赤色光が照射される。このとき上述のように白色光と赤色光は、水平面内においてそれぞれ定められた方向からのみ照射される。下段照明ユニット２６における各光源部の取り付け方向は、照射角度θ１が４５゜以下の角度となるように設定される。
【００２９】
図８（ｂ）に示すように、中段照明ユニット２７に配置された８個の光源部は、すべて赤色光を発するＬＥＤを備えた赤色光源部３５Ｒとなっており、中段照明ユニット２７を点灯することにより、図７（ｂ）に示すように、水平姿勢の基板６の表面に形成された電極１６および電極１６上のクリーム半田９に対して、照射角度θ２の全周方向から（矢印ｂ参照）赤色光が照射される。
【００３０】
上段照明ユニット２８および同軸照明ユニット２９には、それぞれ赤色光を発するＬＥＤを備えた光源部が配置されている。上段照明ユニット２８を点灯することにより、図７（ｂ）に示すように、基板６の表面に形成された電極１６および電極１６上のクリーム半田９に対して、垂直方向に対して幾分傾いた方法から（矢印ｃ参照）赤色光が照射される。また同軸照明ユニット２９を点灯することにより、ハーフミラー２９ａによって下方に反射された赤色光が同軸方向から（矢印ｄ参照）照射される。
【００３１】
この画像認識装置は上記のように構成されており、次にクリーム半田印刷後の基板を対象として、印刷検査の目的で行われる画像認識方法について説明する。この画像認識においては、基板１６の表面を撮像した画面の背景面中において半田レベラ形成面１６ａと半田表面９ａと識別することにより半田印刷面積を求める。そしてこの半田印刷面積を予め設定されている検査用しきい値と比較することにより、印刷状態の良否を判定する。
【００３２】
印刷検査に際しては、印刷後の基板６を撮像位置に移動させ、撮像ユニット２０を基板６の検査対象位置に位置合わせする。このとき、図９（ａ）に示すように、クリーム半田９が印刷された矩形形状の電極１６の４辺の外形線、すなわち基板６表面との境界線が、それぞれ０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の方向に略一致するように位置合わせする。
【００３３】
そしてカメラ２３による撮像に際しては、下段照明ユニット２６、中段照明ユニット２７および上段照明ユニット２９を併せて用いる。まず下段照明ユニット２６の照明状態について説明する。図９（ａ）に示すように、撮像時には４つの白色光源部３５Ｗ、４つの赤色光源部３５Ｒのすべてを点灯して、基板６上の検査対象位置に照明光を照射する。図９（ｂ）は、これらの照明光のうち、白色光源部３５Ｗから照射された白色照明光の反射状態を示しており、矢印ａ方向（図７（ｂ）参照）から照射された白色照明光は、クリーム半田９の半田表面９ａおよび半田レベラ表面１６ａに照射される。これらの照明光のうち、半田表面９ａに対して照射された照明光（矢印ａ１参照）は、光沢性の低い半田表面９ａによって乱反射され、この乱反射光は上方のカメラ２３（図６参照）によって受光される。
【００３４】
そして半田レベラ１６ａに対して照射された照明光（矢印ａ２参照）は、図９（ｃ）に示すように、光沢性を有する半田レベラ表面１６ａによって相当部分が水平面内における照射方向（角度θ３）に応じた特定方向に正反射される。このとき、白色光源部３５Ｗから照射される照明光の水平面内における照射方向は、電極１６の境界線に対して略４５゜の方向に設定されていることから、この正反射光の水平面内における反射方向は図９（ｃ）において破線矢印で示すように偏っている。したがってこの正反射光は上方のカメラ２３によって受光されない。なお、ここではθ３は４５゜に設定されているが、正反射光がカメラ２３によって受光されない角度であればよく、実用的な条件としては７５゜以下であればよい。
【００３５】
図１０は、下段照明ユニット２６の照明光のうち、赤色光源部３５Ｒから照射された赤色照明光の入射方向および反射状態を示しており、図１０（ａ）に示すように、これらの赤色照明光は矩形形状の電極１６の４辺の境界線に対して法線方向から入射する。そして図１０（ｂ）に示すように、矢印ｅ方向から照射された赤色照明光は、クリーム半田９の半田表面９ａおよび半田レベラ表面１６ａに照射される。
【００３６】
これらの照明光のうち、半田表面９ａに対して照射された照明光（矢印ｅ１参照）は、光沢性の低い半田表面９ａによって乱反射され、この乱反射光は上方のカメラ２３（図６参照）によって受光される。また半田レベラ１６ａに対して照射された照明光（矢印ｅ２参照）は、光沢性を有する半田レベラ表面１６ａによって相当部分が入射角度に応じた特定方向に正反射され、このうち一部は上方に反射されてカメラ２３によって受光される。
【００３７】
図１１は、中段照明ユニット２８，上段照明ユニット２９によって照射された照明光の反射状態を示している。この撮像においては、中段照明ユニット２８，上段照明ユニット２９はいずれも赤色照明光をそれぞれ矢印ｂ、矢印ｃの方向から、クリーム半田９の半田表面９ａおよび半田レベラ表面１６ａに照射する。これらの照明光のうち、半田表面９ａに対して照射された照明光は、光沢性の低い半田表面９ａによって乱反射され、この乱反射光は同様に上方のカメラ２３によって受光される。また半田レベラ１６ａに対して照射された照明光は、光沢性を有する半田レベラ表面１６ａによって相当部分が上方に正反射されカメラ２３によって受光される。
【００３８】
図１２は、このような照明条件下での撮像によって得られた認識画面を示している。この認識画面は、基板６の表面を示す背景面中に電極１６および電極１６に印刷されたクリーム半田９が含まれたカラー画像となっている。図１２において、電極１６の半田レベラ形成面１６ａにおいては、下段照明ユニット２６、中段照明ユニット２７，上段照明ユニット２８から照射された赤色照明光の正反射光によって赤色部として現れる。ここで半田レベラ形成面１６ａには下段照明ユニット２６の白色照明光も照射されるが、前述のように白色照明光の正反射光はカメラ２３には受光されない方向に反射されることから、半田レベラ形成面１６ａが白色照明光によって高輝度に光ることがない。
【００３９】
これに対し、クリーム半田９の半田表面９ａは、下段照明ユニット２６から照射された白色照明光の乱反射光および下段照明ユニット２６、中段照明ユニット２７，上段照明ユニット２８から照射された赤色照明光の乱反射光を上方に反射する。これらの乱反射光をカメラ２３が受光することにより、クリーム半田９は幾分赤みを帯びた白色部として現れ、赤色部で現れる半田レベラ表面１６ａと明瞭に識別される。
【００４０】
上記説明したように、本実施の形態の画像認識方法においては、基板表面に半田レベラ形成面１６ａが矩形形状の境界線で区分されて設けられこの半田レベラ形成面１６ａにクリーム半田９が印刷された基板６を認識対象としている。そして撮像ユニット２０による撮像対象となる認識面としての基板６上面は、背景面としての基板６表面中に光沢性を有する第１の表面としての半田レベラ形成面１６ａを有する電極１６と、半田レベラ形成面１６ａよりも光沢性が低い第２の表面としての半田表面９ａを含んだ構成となっている。
【００４１】
そして基板６上面に対して照明部２５によって照明光を照射し、この照明光の反射光を上方から受光して基板６上面を撮像する際には、下段照明ユニット２６の白色光源部３５Ｗによって、半田レベラ表面１６ａからの正反射光がカメラ２３によって受光されない照射方向から基板６上面に対して照明光を照射するようにしている。すなわち、図７（ｂ）に示すように、垂直面内において半田レベラ表面１６ａへの照射方向と基板６表面とがなす照射角度θ１が４５゜以下の方向から、且つ図９（ｃ）に示すように、水平面内において半田レベラ１６ａへの照射方向と電極１６の境界線がなす角度θ３が７５゜以下の角度から、白色照明光を照射するようにしている。
【００４２】
さらに上述の撮像に際しては、この白色照明とともに、下段照明ユニット２６の赤色光源部３５Ｒ、中段照明ユニット２７および上段照明ユニット２８によって、半田レベラ表面１６ａからの正反射光がカメラ２３によって受光される照射方向から基板６上面に対して赤色照明光（有色照明光）を照射する。すなわち、本実施の形態に示す画像認識方法においては、下段照明ユニット２６の白色光源部３５Ｗが白色照明光を照射する第１の照明手段となっており、下段照明ユニット２６の赤色光源部３５Ｒ、中段照明ユニット２７および上段照明ユニット２８が、有色照明光を照射する第２の照明手段となっている。
【００４３】
これにより、半田レベラ表面１６ａと半田表面９ａとを赤色部と白色部との明瞭な色彩差によって識別することができ、半田レベラ表面１６ａ上に本来同質の材質を含むクリーム半田９が印刷されている場合においても、認識精度を向上させて半田面積の検出を高精度で行うことが可能となる。しかも本実施の形態においては上記クリーム半田９と半田レベラ表面１６ａの分離を同一の認識画面上で行うことができることから、異なる照明条件で撮像した複数の画像を取得する必要があった従来の画像認識方法と比較して、認識タクトタイムの短縮が可能となっている。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、電極１６の外形を示す４辺の境界線がそれぞれ０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の方向に略一致するように位置合わせする例を示したが、図１３（ａ）に示すように基板６上における電極１６の方向が図９（ａ）に示す状態からある角度αだけ傾いている場合には、下段照明回転駆動部３２（図６参照）によって下段照明ユニット２６を同一の角度αだけ回転させる。これにより、図１３（ｂ）に示すように、白色照明光は図９（ｃ）に示す例と同様の照射方向から照射され、同様の結果を得る。
【００４５】
また上記実施の形態では、半田レベラ形成面１６ａを有する電極１６にクリーム半田９が印刷された基板６を認識対象物とする例を示しているが、これ以外に組み合わせであっても、背景面と光沢性を有する第１の表面と第１の表面よりも光沢性が低い第２の表面とを認識面に含み、背景面中に第１の表面が矩形形状の境界線で区分されて設けられさらに第１の表面上に第２の表面が設けられた構成の認識対象物であれば本発明の適用対象とすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、認識対象物である半田印刷後の基板に対して照明部によって照明光を照射し、この照明光の反射光を上方から受光してこの基板を撮像する際に、４つの第１の照明手段によって第１の照射方向から基板に対して白色照明光を照射するとともに、第２の照明手段によって半田レベラ形成面からの反射光がカメラによって受光される第２の照射方向から基板に対して赤色照明光を照射し、第１の照射方向は、垂直面内において４辺からなる矩形状の電極への照射方向と基板の表面とがなす角度が４５度以下であり、且つ水平面内において４辺からなる矩形状の電極への照射方向と４辺からなる矩形状の電極の境界線がなす角度が７５度以下であることにより、半田レベラ形成面に対して照射された白色照明光の正反射光の水平面内における反射方向は偏るようにしたので、１回の撮像動作で取得された画像から、第１の表面および第２の表面である印刷された状態におけるクリーム半田の半田表面の識別を同一認識画面で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の部分平面図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の画像認識装置の認識対象となる基板の平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像認識装置の認識対象となる基板の部分断面図
【図６】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの断面図
【図７】（ａ）本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの照明部の構成説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットの光源配置説明図
【図９】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図
【図１０】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図
【図１１】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図
【図１２】本発明の一実施の形態の画像認識装置の取得画像図
【図１３】本発明の一実施の形態の画像認識装置の撮像ユニットによる照明光照射方向の説明図
【符号の説明】
６基板
９クリーム半田
９ａ半田表面
１６、１７電極
１６ａ半田レベラ形成面
２０撮像ユニット
２３カメラ
２５照明部
２６下段照明ユニット
２７中段照明ユニット
２８上段照明ユニット
２９同軸照明ユニット
３０認識処理部
３１照明制御部
３３制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recognition apparatus and an image recognition method for capturing an image of a recognition object, acquiring an image, and recognizing the image.
[0002]
[Prior art]
In the field of manufacturing electronic parts and devices, image recognition methods are widely used in which recognition objects such as electronic parts and substrates are imaged with a camera, and image recognition is performed to identify the object and detect the position. ing. As an application example of these image recognitions, there is a print inspection for a substrate after solder printing, which is performed prior to mounting of an electronic component. In this print inspection, the printing state of cream solder printed on the electrodes of the substrate, that is, the printing position and the amount of printing solder is detected by image recognition to determine whether or not the printing state is acceptable (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-104044 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, some electrodes on a substrate have a solder leveler in which a solder film is formed on the electrode surface for the purpose of improving the solder bonding property. When cream solder printed on an electrode having such a solder leveler is to be recognized, it is difficult to simultaneously identify the electrode on the substrate and the cream solder on the electrode by image recognition. That is, to identify cream solder, it is necessary to separate the printed portion of the cream solder from the surface of the solder leveler. However, since the solder leveler and the cream solder originally contain the same material, a plurality of images taken under different lighting conditions are used. Since it is necessary to acquire an image, it takes time to acquire the image, and it is difficult to shorten the recognition tact time.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image recognition apparatus and an image recognition method that can shorten the recognition tact time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The image recognition apparatus according to claim 1, wherein the solder leveler forming surface has a gloss level in which a solder leveler is formed on a surface of a substrate and a rectangular electrode surface having four sides for connecting electronic components provided on the substrate. And a solder surface having a lower gloss than the solder leveler forming surface on which cream solder is printed on the solder leveler forming surface, and a recognition process is performed on an image obtained by imaging the board after solder printing Thus, an image recognition apparatus for distinguishing between the solder leveler forming surface and the solder surface in the surface of the substrate for print inspection, wherein white illumination light and red color are applied to the substrate after the solder printing at the time of imaging. An illumination unit that emits illumination light, a camera that receives reflected light of the white illumination light and the red illumination light from above, and captures a color image of the board after the solder printing, and image data acquired by the camera And a recognition processing unit that performs recognition processing, the illumination unit includes four first illuminating means for illuminating the white illumination light to the substrate after the solder printing from a first irradiation direction, the solder leveler forming surface And second illumination means for irradiating the red illumination light onto the substrate after solder printing from a second illumination direction in which reflected light of the red illumination light from the camera is received by the camera. The angle between the irradiation direction of the electrode and the surface of the substrate in a vertical plane is 45 degrees or less, and the angle between the irradiation direction of the electrode and the boundary line of the electrode in a horizontal plane There by or less 75 degrees, reflecting directions in the horizontal plane of the specular reflection light of the said white illumination light irradiated to the solder leveler forming surface Ru polarized.
[0009]
3. The image recognition method according to claim 2, wherein the solder leveler forming surface has a gloss level in which a solder leveler is formed on the surface of a substrate and a rectangular electrode surface having four sides for connecting electronic components provided on the substrate. And a solder surface having a lower gloss than the solder leveler forming surface on which cream solder is printed on the solder leveler forming surface, and a recognition process is performed on an image obtained by imaging the board after solder printing An image recognition method for distinguishing between the solder leveler forming surface and the solder surface in the surface of the substrate for printing inspection, wherein white illumination light and red illumination light are applied to the substrate after solder printing. irradiated with, at the time of imaging the substrate after the solder printing by receiving the reflected light from the upper side of the white illumination light and red illumination light, the solder from the first irradiation direction by the four first lighting unit For printed circuit board The red illumination is applied to the substrate after solder printing from a second irradiation direction in which the reflected light of the red illumination light from the solder leveler forming surface is received by the second illumination means. The first irradiation direction is an angle between an irradiation direction of the electrode and the surface of the substrate in a vertical plane of 45 degrees or less, and an irradiation direction of the electrode in a horizontal plane. by angle boundaries formed of the electrode is less than 75 degrees, the direction the reflection of the solder leveler forming surface illuminated the white illumination light regularly reflected light in the horizontal plane relative to the Ru-polarized.
[0012]
According to the present invention, when an illumination unit irradiates illumination light onto a substrate after solder printing, which is an object to be recognized, and receives the reflected light of the illumination light from above and images the substrate , irradiates the white illumination light to the substrate from the first irradiation direction by the first lighting unit, the second illumination light reflected from the solder leveler forming surface by the second illumination means is received by the camera The substrate is irradiated with red illumination light from the direction, and the first irradiation direction is such that the angle formed by the irradiation direction of the rectangular electrode having four sides in the vertical plane and the surface of the substrate is 45 degrees or less. In addition, when the angle formed between the irradiation direction of the four-sided rectangular electrode and the boundary line of the four-sided rectangular electrode in the horizontal plane is 75 degrees or less, the solder leveler forming surface is irradiated. Horizontal surface of specular reflection of bright white illumination light By reflecting direction Ru polarized in the inner, from the acquired image capturing operation once, the same recognition screen identification of the cream solder of the solder surface in the printing state is a first surface and a second surface It can be carried out.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial plan view of a substrate printing surface by the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a substrate to be recognized by the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5B is a partial cross-sectional view of a substrate to be recognized by the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an image pickup unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7A is a cross-sectional view, FIG. 7A is a diagram illustrating the configuration of the illumination unit of the imaging unit of the image recognition device according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view of the illumination light irradiation direction by the unit, and FIG. 8 is an image of one embodiment of the present invention. FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11 are explanatory diagrams of illumination light irradiation directions by the imaging unit of the image recognition device according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram of the illumination light irradiation direction by the imaging unit of the image recognition device according to the embodiment of the present invention.
[0014]
First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. This screen printing apparatus has not only a printing mechanism that prints cream solder on a substrate on which electronic components are mounted, but also a function as a printing inspection apparatus that determines the quality of a printed state, as will be described later. ing.
[0015]
1 and 2, the substrate positioning unit 1 includes a θ-axis table 4 stacked on a moving table including an X-axis table 2 and a Y-axis table 3, and a Z-axis table 5 disposed thereon. A substrate holding unit 7 is provided on the Z-axis table 5 to hold the substrate 6 sandwiched by the clamper 8 from below. The substrate 6 to be printed is carried into the substrate positioning unit 1 by the carry-in conveyor 14 shown in FIGS. By driving the substrate positioning unit 1, the substrate 6 moves in the XY directions and is positioned at a printing position and a substrate recognition position described later. The printed circuit board 6 is unloaded by the unloading conveyor 15.
[0016]
A screen mask 10 is disposed above the substrate positioning unit 1, and the screen mask 10 is configured by attaching a mask plate 12 to a holder 11. The substrate 6 is aligned with the mask plate 12 by the substrate positioning unit 1 and abuts from below. On the circuit forming surface of the substrate 6, rectangular electrodes 16 and 17 for connecting electronic components are provided as shown in FIG. A solder leveler is formed on the surfaces of the electrodes 16 and 17, and the solder leveler forming surface 16a is a first surface having gloss.
[0017]
On the screen mask 10, a squeegee head 13 is disposed so as to be able to reciprocate in the horizontal direction. With the substrate 6 in contact with the lower surface of the mask plate 12, the cream solder 9 is supplied onto the mask plate 12, and the squeegee 13a of the squeegee head 13 is brought into contact with the surface of the mask plate 12 to slide. Cream solder 9 is printed on the printing surface of the substrate 6 through the pattern holes provided in the mask plate 12. Thereby, as shown in FIG. 5A, the cream solder 9 is printed on the solder leveler forming surface 16a of the electrodes 16 and 17. The solder surface 9a of the cream solder 9 in the printed state is a second surface having a lower gloss than the solder leveler forming surface 16a.
[0018]
Above the screen mask 10, an imaging unit 20 that is imaging means is provided. As shown in FIG. 4A, the imaging unit 20 is moved horizontally in the XY directions by the X-axis table 21 and the Y-axis table 22. The X-axis table 21 and the Y-axis table 22 serve as an imaging movement unit that moves the imaging unit 20. The imaging unit 20 images an arbitrary position of the mask plate 12 by moving the imaging unit 20 with respect to the mask plate 12 by the imaging moving means.
[0019]
As shown in FIG. 4B, the substrate positioning unit 1 can move the held substrate 6 to the substrate recognition position by moving in the Y direction from below the screen mask 10 by the Y-axis table 3. In this state, the imaging unit 20 is moved to the substrate 6 on the substrate positioning unit 1, whereby an arbitrary position of the substrate 6 can be imaged by the imaging unit 20. The print inspection after the screen printing is performed by imaging the board 6 after the solder printing as the recognition target with the imaging unit 20.
[0020]
As shown in FIG. 5B, the substrate 6 to be recognized in the print inspection is such that the electrodes 16 and 17 are separated from the surface of the substrate 6 by a rectangular boundary line and further protrude upward by the thickness of the solder leveler. The cream solder 9 is printed on the solder leveler forming surface 16a. That is, the image picked up by the image pickup unit 20 is a recognition surface in image recognition for print inspection. The recognition surface includes a background surface that is the surface of the substrate 6 and a solder leveler forming surface 16 (first surface). ) And the solder surface 9a (second surface) of the cream solder 9 printed on the solder leveler forming surface 16a. In the recognition process for the print inspection, the solder printing area is obtained by identifying the solder leveler forming surface 16a and the solder surface 9a in the background surface. Then, the quality of the printed state is determined by comparing the solder printing area with a preset inspection threshold value.
[0021]
Next, the configuration of the imaging unit 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the imaging unit 20 has a configuration in which a zoom optical system 24 is connected to a camera 23 capable of color imaging, and an illumination unit 25 is disposed below the zoom optical system 24. The illumination unit 25 irradiates illumination light onto the surface of the substrate 6 that is a recognition target during imaging. The camera 23 receives the reflected light irradiated by the illumination unit 25 and reflected by the substrate 6 from above via the zoom optical system 24, and images the recognition object. The recognition plane image data acquired by the camera 23 is subjected to recognition processing by the recognition processing unit 30, and the recognition result is sent to the control unit 33.
[0022]
Next, the configuration of the illumination unit 25 will be described. Since the illumination unit 25 irradiates illumination light to the substrate 6 positioned below under various illumination conditions, the lower illumination unit 26, the middle illumination unit 27, the upper illumination unit 28, and the coaxial illumination unit 29 described below are used. A plurality of lighting units are provided. These illumination units are controlled by the control unit 33 via the illumination control unit 31.
[0023]
Here, the lower-stage illumination unit 26, the middle-stage illumination unit 27, and the upper-stage illumination unit 28 are annular illumination units in which light sources are arranged around a circular imaging range 25a by the camera 23, respectively. Among these illumination units, the lower illumination unit 26 can be rotated at a predetermined angle around the imaging range 25a by the lower illumination rotation driving unit 32. The imaging unit 20, the recognition processing unit 30, the illumination control unit 31, and the lower illumination rotation driving unit 32 constitute an image recognition apparatus that performs a recognition process for the purpose of printing inspection by imaging a substrate in a screen printing apparatus.
[0024]
Next, with reference to FIG. 7, the illumination function of each illumination unit will be described. The lower illuminating unit 26 and the middle illuminating unit 27 each have a configuration in which light source sections 35 each having a plurality of LEDs 36 are arranged radially around the imaging range 25a. Here, as shown in FIG. 7B, the lower illumination unit 26 and the middle illumination unit 27 respectively apply irradiation angles θ1 and θ2 from the directions of the arrows a and b with respect to the recognition object located in the imaging range 25a. Illumination light is irradiated in an angle formed by the illumination light irradiation direction and the horizontal direction (the surface of the substrate 6).
[0025]
The upper illuminating unit 28 includes an LED light source unit arranged in an annular shape above the middle illuminating unit 27, and irradiates illumination light from above to a recognition object positioned in the imaging range 25a. The coaxial illumination unit 29 is positioned on the side of the half mirror 29a disposed below the zoom optical system 24, and reflects the illumination light irradiated in the horizontal direction from the LED light source unit downward by the half mirror 29a. Then, the recognition object is illuminated from the coaxial direction.
[0026]
Here, the illumination light emitted from each illumination unit will be described. FIGS. 8A and 8B show the horizontal arrangement of the light source sections in the lower illumination unit 26 and the middle illumination unit 27, respectively. Each of the lower-stage illumination unit 26 and the middle-stage illumination unit 27 has a configuration in which eight light source parts are arranged radially from the imaging position 25a, and illumination is performed from each of these light source parts toward the center of the imaging position 25a. Light is irradiated.
[0027]
As shown in FIG. 8A, among the eight light source sections arranged in the lower illumination unit 26, LEDs that emit red light are provided in four directions of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. A red light source unit 35R is disposed, and a white light source unit 35W including LEDs emitting white light is disposed in four directions that form an angle of 45 ° with the red light source unit 35R.
[0028]
Therefore, by turning on the lower illumination unit 26, as shown in FIG. 7B, the irradiation angle θ1 is applied to the electrode 16 formed on the surface of the substrate 6 in the horizontal posture and the cream solder 9 on the electrode 16 as shown in FIG. From the direction of (see arrow a), white light and red light are irradiated. At this time, as described above, the white light and the red light are irradiated only from directions determined in the horizontal plane. The mounting direction of each light source unit in the lower illumination unit 26 is set so that the irradiation angle θ1 is an angle of 45 ° or less.
[0029]
As shown in FIG. 8B, the eight light source units arranged in the middle stage lighting unit 27 are all red light source parts 35R including LEDs that emit red light, and the middle stage lighting unit 27 is turned on. Thus, as shown in FIG. 7B, the electrode 16 formed on the surface of the substrate 6 in the horizontal posture and the cream solder 9 on the electrode 16 are viewed from the entire circumferential direction of the irradiation angle θ2 (see arrow b). ) Red light is irradiated.
[0030]
The upper illumination unit 28 and the coaxial illumination unit 29 are each provided with a light source unit including an LED that emits red light. By turning on the upper illumination unit 28, as shown in FIG. 7B, the electrode 16 formed on the surface of the substrate 6 and the cream solder 9 on the electrode 16 are somewhat inclined with respect to the vertical direction. (See arrow c), the red light is emitted. Further, by turning on the coaxial illumination unit 29, the red light reflected downward by the half mirror 29a is irradiated from the coaxial direction (see arrow d).
[0031]
This image recognition apparatus is configured as described above. Next, an image recognition method performed for the purpose of print inspection will be described for a board after cream solder printing. In this image recognition, the solder printing area is obtained by discriminating between the solder leveler forming surface 16a and the solder surface 9a in the background surface of the screen obtained by imaging the surface of the substrate 16. Then, the quality of the printed state is determined by comparing the solder printing area with a preset inspection threshold value.
[0032]
In the print inspection, the printed board 6 is moved to the imaging position, and the imaging unit 20 is aligned with the inspection target position of the board 6. At this time, as shown in FIG. 9A, the outlines of the four sides of the rectangular electrode 16 on which the cream solder 9 is printed, that is, the boundary lines with the surface of the substrate 6 are 0 °, 90 °, and 180 °, respectively. Align so that it almost coincides with the direction of 270 °.
[0033]
When imaging by the camera 23, the lower illumination unit 26, the middle illumination unit 27, and the upper illumination unit 29 are used together. First, the illumination state of the lower illumination unit 26 will be described. As shown in FIG. 9A, during imaging, all of the four white light source parts 35W and the four red light source parts 35R are turned on to irradiate the inspection target position on the substrate 6 with illumination light. FIG. 9B shows a reflection state of the white illumination light emitted from the white light source unit 35W among these illumination lights, and the white illumination emitted from the direction of the arrow a (see FIG. 7B). Light is applied to the solder surface 9 a and the solder leveler surface 16 a of the cream solder 9. Of these illumination lights, the illumination light (see arrow a1) applied to the solder surface 9a is irregularly reflected by the solder surface 9a having low gloss, and this irregularly reflected light is reflected by the upper camera 23 (see FIG. 6). Received light.
[0034]
Then, as shown in FIG. 9C, the illumination light irradiated to the solder leveler 16a (see arrow a2) is substantially irradiated by the shiny solder leveler surface 16a in the horizontal plane (angle θ3). Is specularly reflected in a specific direction according to. At this time, the irradiation direction in the horizontal plane of the illumination light emitted from the white light source unit 35W is set to a direction of approximately 45 ° with respect to the boundary line of the electrode 16, and therefore the regular reflected light in the horizontal plane. The reflection direction is biased as shown by the broken-line arrow in FIG. Therefore, this regular reflection light is not received by the upper camera 23. Here, θ3 is set to 45 °, but may be an angle at which the specularly reflected light is not received by the camera 23. Practical conditions may be 75 ° or less.
[0035]
FIG. 10 shows the incident direction and the reflection state of the red illumination light emitted from the red light source unit 35R among the illumination lights of the lower illumination unit 26. As shown in FIG. The light is incident from the normal direction to the boundary lines of the four sides of the rectangular electrode 16. Then, as shown in FIG. 10B, the red illumination light emitted from the direction of arrow e is applied to the solder surface 9a and the solder leveler surface 16a of the cream solder 9.
[0036]
Of these illumination lights, the illumination light (see arrow e1) applied to the solder surface 9a is irregularly reflected by the solder surface 9a having low gloss, and this irregularly reflected light is reflected by the upper camera 23 (see FIG. 6). Received light. Further, the illumination light (see arrow e2) irradiated to the solder leveler 16a is regularly reflected in a specific direction according to the incident angle by the glossy solder leveler surface 16a, and a part of this is upward. The light is reflected and received by the camera 23.
[0037]
FIG. 11 shows a reflection state of the illumination light emitted by the middle illumination unit 28 and the upper illumination unit 29. In this imaging, both the middle-stage illumination unit 28 and the upper-stage illumination unit 29 irradiate the red illumination light on the solder surface 9a and the solder leveler surface 16a of the cream solder 9 from the directions of arrows b and c, respectively. Of these illumination lights, the illumination light applied to the solder surface 9a is irregularly reflected by the solder surface 9a having low gloss, and the irregularly reflected light is similarly received by the upper camera 23. The illumination light irradiated to the solder leveler 16a is regularly reflected upward by the glossy solder leveler surface 16a and received by the camera 23.
[0038]
FIG. 12 shows a recognition screen obtained by imaging under such illumination conditions. This recognition screen is a color image in which cream solder 9 printed on the electrode 16 and the electrode 16 is included in the background surface indicating the surface of the substrate 6. In FIG. 12, the solder leveler forming surface 16 a of the electrode 16 appears as a red portion due to the regular reflection light of the red illumination light emitted from the lower illumination unit 26, the middle illumination unit 27, and the upper illumination unit 28. Here, although the white illumination light of the lower illumination unit 26 is also irradiated on the solder leveler forming surface 16a, the regular reflection light of the white illumination light is reflected in a direction not received by the camera 23 as described above. The leveler forming surface 16a does not shine with high brightness by the white illumination light.
[0039]
On the other hand, the solder surface 9a of the cream solder 9 is formed by irregularly reflected white illumination light emitted from the lower illumination unit 26 and red illumination light emitted from the lower illumination unit 26, the middle illumination unit 27, and the upper illumination unit 28. Diffuse reflected light is reflected upward. When the camera 23 receives these irregularly reflected lights, the cream solder 9 appears as a white portion somewhat reddish, and is clearly distinguished from the solder leveler surface 16a appearing in the red portion.
[0040]
As described above, in the image recognition method of the present embodiment, the solder leveler forming surface 16a is provided on the substrate surface by being divided by the rectangular boundary line, and the cream solder 9 is printed on the solder leveler forming surface 16a. The target board 6 is a recognition target. The upper surface of the substrate 6 as a recognition surface to be imaged by the imaging unit 20 is composed of an electrode 16 having a solder leveler forming surface 16a as a first surface having gloss in the surface of the substrate 6 as a background surface, and a solder leveler. The structure includes a solder surface 9a as a second surface having a lower gloss than the formation surface 16a.
[0041]
And when illuminating light is irradiated with respect to the board | substrate 6 upper surface by the illumination part 25, the reflected light of this illumination light is received from upper direction, and the board | substrate 6 upper surface is imaged, by the white light source part 35W of the lower stage illumination unit 26, The illumination light is applied to the upper surface of the substrate 6 from the irradiation direction in which the regular reflection light from the solder leveler surface 16a is not received by the camera 23. That is, as shown in FIG. 7B, the irradiation angle θ1 formed between the irradiation direction of the solder leveler surface 16a and the surface of the substrate 6 in the vertical plane is 45 ° or less and shown in FIG. 9C. As described above, the white illumination light is emitted from an angle θ3 formed by the irradiation direction of the solder leveler 16a and the boundary line of the electrode 16 within a horizontal plane with an angle θ3 of 75 ° or less.
[0042]
Further, in the above-described imaging, along with the white illumination, the red light source 35R, the middle illumination unit 27, and the upper illumination unit 28 of the lower illumination unit 26 receive the regular reflected light from the solder leveler surface 16a received by the camera 23. Red illumination light (colored illumination light) is applied to the upper surface of the substrate 6 from the direction. That is, in the image recognition method shown in the present embodiment, the white light source unit 35W of the lower illumination unit 26 is the first illumination unit that emits white illumination light, and the red light source unit 35R of the lower illumination unit 26, The middle illuminating unit 27 and the upper illuminating unit 28 serve as second illuminating means for irradiating colored illumination light.
[0043]
As a result, the solder leveler surface 16a and the solder surface 9a can be identified by a clear color difference between the red portion and the white portion, and the cream solder 9 originally containing the same quality material is printed on the solder leveler surface 16a. Even in such a case, it is possible to improve the recognition accuracy and detect the solder area with high accuracy. Moreover, in the present embodiment, since the cream solder 9 and the solder leveler surface 16a can be separated on the same recognition screen, it is necessary to acquire a plurality of images taken under different illumination conditions. Compared to the recognition method, the recognition tact time can be shortened.
[0044]
In the above-described embodiment, an example is shown in which alignment is performed so that the boundary lines of the four sides indicating the outer shape of the electrode 16 substantially coincide with directions of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, respectively. When the direction of the electrode 16 on the substrate 6 is inclined by a certain angle α from the state shown in FIG. 9A as shown in FIG. 13A, the lower stage illumination rotation drive unit 32 (see FIG. 6) The illumination unit 26 is rotated by the same angle α. Accordingly, as shown in FIG. 13B, the white illumination light is irradiated from the same irradiation direction as in the example shown in FIG. 9C, and the same result is obtained.
[0045]
Moreover, in the said embodiment, although the board | substrate 6 by which the cream solder 9 was printed on the electrode 16 which has the solder leveler formation surface 16a is shown as a recognition target object, even if it is a combination other than this, a background surface And the first surface having gloss and the second surface having lower gloss than the first surface are provided on the recognition surface, and the first surface is provided in the background surface by being divided by a rectangular boundary line. In addition, any recognition object having a configuration in which the second surface is provided on the first surface can be applied to the present invention.
[0046]
【Effect of the invention】
According to the present invention, when an illumination unit irradiates illumination light onto a substrate after solder printing, which is an object to be recognized, and receives the reflected light of the illumination light from above and images the substrate , irradiates the white illumination light to the substrate from the first irradiation direction by the first lighting unit, the second illumination light reflected from the solder leveler forming surface by the second illumination means is received by the camera The substrate is irradiated with red illumination light from the direction, and the first irradiation direction is such that the angle formed by the irradiation direction of the rectangular electrode having four sides in the vertical plane and the surface of the substrate is 45 degrees or less. In addition, when the angle formed between the irradiation direction of the four-sided rectangular electrode and the boundary line of the four-sided rectangular electrode in the horizontal plane is 75 degrees or less, the solder leveler forming surface is irradiated. Horizontal surface of specular reflection of bright white illumination light Since the reflecting direction of the inner was as polarized Ru, from the acquired image by the imaging operation of the single, same recognition identification of the cream solder of the solder surface in the printing state is a first surface and a second surface Can be done on the screen.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial plan view of a substrate printing surface by a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is a recognition target of an image recognition apparatus according to an embodiment of the present invention. Plan view of the substrate (b) Partial sectional view of the substrate to be recognized by the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view of the imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. 7A is an explanatory diagram of the configuration of the illumination unit of the imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7B is a diagram illustrating the illumination light irradiation direction of the imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a picture taken by the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram of the illumination light irradiation direction by the imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is an imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram of the illumination light irradiation direction by the imaging unit of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is an explanatory diagram of the image recognition apparatus according to the embodiment of the present invention. Acquired image diagram [FIG. 13] Explanatory drawing of illumination light irradiation direction by the imaging unit of the image recognition apparatus of one embodiment of the present invention [Explanation of reference numerals]
6 Substrate 9 Cream solder 9a Solder surface 16, 17 Electrode 16a Solder leveler forming surface 20 Imaging unit 23 Camera 25 Illumination unit 26 Lower illumination unit 27 Middle illumination unit 28 Upper illumination unit 29 Coaxial illumination unit 30 Recognition processing unit 31 Illumination control unit 33 Control unit

Claims

A solder leveler forming surface having a solder level formed on a surface of a substrate and a rectangular electrode surface having four sides for connecting electronic components provided on the substrate, and cream solder on the solder leveler forming surface. The recognition surface includes a printed solder surface having a gloss lower than that of the solder leveler forming surface, and the image obtained by imaging the substrate after solder printing is subjected to recognition processing, whereby the substrate is used for print inspection. An image recognition device for identifying the solder leveler forming surface and the solder surface in the surface of
An illumination unit that emits white illumination light and red illumination light to the substrate after solder printing at the time of imaging, and a color of the substrate after solder printing by receiving reflected light of the white illumination light and red illumination light from above A camera that captures an image; and a recognition processing unit that recognizes image data acquired by the camera. The illumination unit irradiates the substrate after solder printing from the first irradiation direction with the white illumination light. to four first lighting unit, the red illumination light of the red illumination light of the reflected light to the second substrate from the irradiation direction after solder printing, which is received by the camera from the solder leveler forming surface Second illumination means for irradiating,
In the first irradiation direction, an angle formed by the irradiation direction of the electrode and the surface of the substrate in a vertical plane is 45 degrees or less, and a boundary line between the irradiation direction of the electrode and the electrode in a horizontal plane by but the angle is less than 75 degrees, reflecting directions in the horizontal plane of the specular reflection light of the said white illumination light irradiated to the solder leveler forming surface image recognition apparatus characterized by polarized Ru.

A solder leveler forming surface having a solder level formed on a surface of a substrate and a rectangular electrode surface having four sides for connecting electronic components provided on the substrate, and cream solder on the solder leveler forming surface. The recognition surface includes a printed solder surface having a gloss lower than that of the solder leveler forming surface, and the image obtained by imaging the substrate after solder printing is subjected to recognition processing, whereby the substrate is used for print inspection. An image recognition method for identifying the solder leveler forming surface and the solder surface in the surface of
When the irradiating white illumination light and red illumination light to the substrate after the solder printing, imaging the substrate after the solder printing by receiving the reflected light of the white illumination light and red illumination light from above, 4 one of the white illumination light is irradiated on the first substrate after the solder printing from the irradiation direction by the first lighting unit, the reflection of the red illumination light from the solder leveler forming surface by the second illuminating means Irradiating the substrate after solder printing with the red illumination light from a second irradiation direction in which light is received;
In the first irradiation direction, an angle formed by the irradiation direction of the electrode and the surface of the substrate in a vertical plane is 45 degrees or less, and a boundary line between the irradiation direction of the electrode and the electrode in a horizontal plane by but it angle is less than 75 degrees, the direction the reflection of the solder leveler forming surface illuminated the white illumination light regularly reflected light in the horizontal plane relative to the image recognition method, characterized in that polarized Ru.