JP5421409B2 - Appearance inspection apparatus and appearance inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品が実装されたプリント配線板の実装状態を検査する外観検査装置及び外観検査方法に関し、特に高密度実装された配線板の外観検査に用いて好適な外観検査装置及び外観検査方法に関する。 The present invention relates to an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method for inspecting a mounting state of a printed wiring board on which electronic components are mounted, and in particular, an appearance inspection apparatus and an appearance inspection suitable for use in an appearance inspection of a wiring board mounted with high density. Regarding the method.
従来、プリント配線板にICやLSI、抵抗器やコンデンサ等の電子部品を実装するに際しては、近年の電子機器の小型化、高性能化、低コスト化の要請から、表面実装技術が広く用いられている。 Conventionally, when mounting electronic components such as ICs, LSIs, resistors and capacitors on printed wiring boards, surface mounting technology has been widely used due to recent demands for smaller, higher performance and lower cost electronic devices. ing.
プリント配線板に電子部品等を表面実装するに当たっては、先ず、ガラスエポキシ等のリジッドのプリント配線板にクリーム半田印刷や銅箔のエッチング等により配線パターンや電子部品が実装されるパッドが形成される。次いで、スクリーン印刷等によってパッドにクリーム半田が印刷された後、自動部品搭載機等によって所定の位置に表面実装部品を搭載し、リフロー半田付けを行う。製造後、外観検査装置によって実装状況や半田付け状況等の外観検査が行われ、また、回路の導通検査、電気的動作の機能確認が行われる。 When surface-mounting an electronic component or the like on a printed wiring board, a pad on which a wiring pattern or an electronic component is mounted is first formed on a rigid printed wiring board such as glass epoxy by cream solder printing or copper foil etching. . Next, after cream solder is printed on the pad by screen printing or the like, a surface mounting component is mounted at a predetermined position by an automatic component mounting machine or the like, and reflow soldering is performed. After the manufacturing, an appearance inspection such as a mounting state and a soldering state is performed by an appearance inspection apparatus, and a circuit continuity inspection and a function check of electrical operation are performed.
ここで、電子部品等が表面実装されたプリント配線板の外観検査では、自動外観検査装置による検査と目視による検査が併用され、自動外観検査装置による外観検査によってNGとされたプリント配線板について、目視による外観検査を行い、実装不良の態様を確認している。 Here, in the appearance inspection of the printed wiring board on which the electronic components and the like are surface-mounted, the inspection by the automatic appearance inspection apparatus and the inspection by visual inspection are used together, and the printed wiring board that has been judged as NG by the appearance inspection by the automatic appearance inspection apparatus. Visual inspection is performed to confirm the state of mounting failure.
自動外観検査装置による外観検査としては、プリント配線板上部から2次元画像を撮像した撮像データと輝度データとを用いた方法、あるいはプリント配線板の3次元表面形状の計測データを用いた方法等が知られている。後者の例としては、半田実装する部品の3次元形状データに基づくマスタパターンと、部品実装後に3次元画像センサによって計測した3次元計測データとの照合を行う外観検査方法や(例えば、特許文献1参照)、クリーム半田を印刷するためのパッドを囲う検査枠を予め設定して記憶させ、部品実装後に3次元計測によって計測した半田の延出部が前記検査枠と交差するか否かによって半田ブリッジを検出する外観検査装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 As an appearance inspection by the automatic appearance inspection apparatus, there are a method using imaging data obtained by capturing a two-dimensional image from the upper part of the printed wiring board and luminance data, a method using measurement data of the three-dimensional surface shape of the printed wiring board, and the like. Are known. Examples of the latter include an appearance inspection method in which a master pattern based on three-dimensional shape data of a component to be solder-mounted is compared with three-dimensional measurement data measured by a three-dimensional image sensor after component mounting (for example, Patent Document 1). See), an inspection frame surrounding a pad for printing cream solder is set and stored in advance, and a solder bridge is determined depending on whether or not the extended portion of the solder measured by three-dimensional measurement after component mounting intersects the inspection frame. There is known an appearance inspection apparatus that detects the above (for example, see Patent Document 2).
しかし、これら自動外観検査装置による外観検査はいずれも推定検査であり、また、不良品の流出防止の観点から実装不良と評価する閾値を厳しく設定していることから、NGと評価されたプリント配線板が実際に実装不良を起こしているか、どのような実装不良が起きているかを目視による外観検査を行うことで確認している。目視による外観検査は、目視外観検査装置を用いて行われている。 However, these visual inspections by the automatic visual inspection device are all presumed inspections, and since the threshold value for evaluating mounting defects is strictly set from the viewpoint of preventing outflow of defective products, printed wiring evaluated as NG Whether or not the board actually has a mounting defect and what kind of mounting defect has occurred is confirmed by visual inspection. Visual appearance inspection is performed using a visual appearance inspection device.
目視外観検査装置は、自動外観検査装置において実装不良とされたプリント配線板を支持する支持部と、自動外観検査装置において実装不良とされた特定の箇所を撮像するカメラと、カメラを実装不良とされた箇所に移動させる移動手段とを備える。カメラが撮像した画像は、目視外観検査装置と接続されたモニタに表示される。なお、カメラは、プリント配線板の法線方向から撮像する正面カメラと、プリント配線板の斜め方向から撮像する斜めカメラとを備えることで、実装不良箇所を詳細に撮像、表示することができる。 The visual appearance inspection device includes a support unit that supports a printed wiring board that has been poorly mounted in the automatic visual inspection device, a camera that images a specific portion that has been poorly mounted in the automatic visual inspection device, and a camera that is poorly mounted. Moving means for moving to a designated location. The image captured by the camera is displayed on a monitor connected to the visual appearance inspection device. The camera includes a front camera that captures an image from the normal direction of the printed wiring board and an oblique camera that captures an image from the oblique direction of the printed wiring board.
目視外観検査装置は、自動外観検査装置において特定された不良箇所の位置データを用いて予めカメラによって撮像しモニタ表示する検査ポイントを特定し、当該検査ポイントに合わせてカメラを移動させる。これにより、検査者は、モニタに表示された検査ポイントを確認することで、容易に外観検査を行うことができる。 The visual appearance inspection apparatus uses the position data of the defective portion specified in the automatic appearance inspection apparatus to specify an inspection point that is captured in advance by a camera and displayed on the monitor, and moves the camera in accordance with the inspection point. Thereby, the inspector can easily perform an appearance inspection by confirming the inspection points displayed on the monitor.
ところで、近年のプリント配線板では高密度実装の観点から基板の両面に表面実装が行われていることも多いことから、目視外観検査装置は、電子部品が実装されていないプリント配線板の外側縁を支持する必要がある。しかし、プリント配線板の外側縁を支持すると、プリント配線板の自重や、電子部品の重量が加わるために、反りが生じる場合がある。 By the way, in recent printed wiring boards, surface mounting is often performed on both sides of the board from the viewpoint of high-density mounting, so the visual appearance inspection apparatus has an outer edge of the printed wiring board on which no electronic component is mounted. Need to support. However, if the outer edge of the printed wiring board is supported, warpage may occur due to the weight of the printed wiring board and the weight of the electronic component.
このように目視外観検査装置に支持されたプリント配線板に反りが生じると、自動外観検査装置において特定された不良箇所と、目視外観検査装置において当該不良箇所の位置データを用いて特定された検査ポイントとの間にずれが生じ、本来確認すべき不良箇所と異なる箇所を撮像、表示するおそれがある。 When warping occurs in the printed wiring board supported by the visual appearance inspection device in this way, the defective portion specified in the automatic visual inspection device and the inspection specified using the position data of the defective portion in the visual appearance inspection device. There is a possibility that a difference is generated between the point and a part different from the defective part that should be confirmed is imaged and displayed.
近年のプリント配線板では小型化された電子部品が高密度に表面実装されていることから、カメラで撮像すべき不良箇所も狭小化されているため、不良箇所と検査ポイントとがずれた場合に、実装不良を起こしている電子部品をモニタの表示から特定することは困難である。 In recent printed wiring boards, miniaturized electronic components are surface-mounted with high density, so the number of defective areas to be imaged by the camera is also narrowed, so if the defective area and the inspection point are misaligned It is difficult to identify the electronic component causing the mounting failure from the display on the monitor.
そこで、本発明は、プリント配線板に反りが生じた場合にも、検査ポイントを不良箇所に合わせて表示し、確実に外観検査を行うことができる外観検査装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an appearance inspection apparatus capable of displaying an inspection point in accordance with a defective portion and performing an appearance inspection reliably even when a printed wiring board is warped.
上述した課題を解決するために、本発明に係る外観検査装置は、電子部品が実装された配線基板を支持する支持部と、検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像する第1の撮像装置と、上記配線基板の法線方向に拡散して、上記配線基板の法線を含む面に存在する面をなし、検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過する扇状光を上方から照射する照射装置と、上記第1の撮像装置が撮像した映像を表示するモニタとを備え、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と上記配線基板との交線と、上記第1の撮像装置の光軸とは、0°及び180°を除く角度をなし、上記モニタには、上記第1の撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとするものである。 In order to solve the above-described problem, an appearance inspection apparatus according to the present invention includes a support unit that supports a wiring board on which an electronic component is mounted, and a first imaging that images the electronic component to be inspected obliquely from above. Fan-shaped light that diffuses in the normal direction of the device and the wiring board, forms a surface that exists on the surface including the normal line of the wiring substrate, and passes through a required inspection site set for the electronic component to be inspected And an intersection of the fan-shaped light of the irradiation device irradiated on the wiring substrate and the wiring substrate, and a monitor for displaying an image captured by the first imaging device. And the optical axis of the first imaging device form an angle other than 0 ° and 180 °, and the monitor irradiates the wiring board in the image of the first imaging device. Vertical direction that intersects the fan-shaped light of the irradiation device The intersection of the fan light and the line is used as an inspection point for inspecting the mounting state of the electronic component.
また、本発明に係る外観検査方法は、電子部品が実装された配線基板の検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過するように、照射装置によって上記配線基板の法線方向に拡散して、上記配線基板の法線を含む面に存在する面をなす扇状光を斜め上方から照射し、撮像装置によって上記検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像し、上記撮像装置によって撮像した映像をモニタに表示する工程を備え、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と上記配線基板との交線と、上記撮像装置の光軸とは、0°及び180°を除く角度をなし、上記モニタには、上記撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとするものである。 In addition, the visual inspection method according to the present invention provides a normal direction of the wiring board by the irradiation device so as to pass through the inspection required site set for the electronic component to be inspected of the wiring board on which the electronic component is mounted. The fan-shaped light that forms a surface existing on the surface including the normal line of the wiring board is irradiated obliquely from above, the electronic component to be inspected is imaged from above by the imaging device, and the imaging device A step of displaying on the monitor the image picked up by the step, wherein the intersection of the fan-shaped light of the irradiating device and the wiring substrate irradiated on the wiring board and the optical axis of the imaging device are 0 ° and An angle other than 180 ° is formed, and the monitor displays a vertical line intersecting the fan-shaped light of the irradiation device irradiated on the wiring board in the image of the imaging device, and the fan-shaped light Up The intersection with the line is used as an inspection point for inspecting the mounting state of the electronic component.
本発明によれば、扇状光がモニタ上においてラインと交差することにより、この交点は、配線基板の反りに応じて検査すべき部位が昇降しても、モニタ上に表示されるラインと扇状光との交点も配線基板の法線方向に沿って追従し、常に電子部品の検査ポイントPとして指し示す。これにより、外観検査装置によれば、照射装置によって照射される扇状光とモニタ上に表示されるラインとの交点として示される検査ポイントPを確認することで、確実に検査すべき部位を検査することができる。 According to the present invention, when the fan-shaped light intersects with the line on the monitor, this intersection point is not limited to the line displayed on the monitor and the fan-shaped light even if the part to be inspected moves up and down according to the warp of the wiring board. The point of intersection also follows along the normal direction of the wiring board and is always indicated as the inspection point P of the electronic component. Thereby, according to the external appearance inspection apparatus, the site | part which should be test | inspected is test | inspected reliably by confirming the test | inspection point P shown as an intersection of the fan-shaped light irradiated with an irradiation apparatus, and the line displayed on a monitor. be able to.
以下、本発明が適用された外観検査装置及び外観検査方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Hereinafter, an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Further, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Specific dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
以下では、本発明を目視外観検査装置に適用した場合を例に説明する。この目視外観検査装置1は、ICやLSI、抵抗器やコンデンサ等の各種電子部品が表面実装されたプリント配線板の実装状態を目視検査するために用いられるものであり、図1、図2に示すように、箱状の外筐体2を備え、図示しないPC等の制御部3によって制御される。また、目視外観検査装置1は、モニタ4と接続され、撮像した画像をモニタ4に表示し、検査者による目視検査が可能とされている。
Below, the case where this invention is applied to a visual appearance inspection apparatus is demonstrated to an example. This visual
[外筐体]
目視外観検査装置1は、外筐体2内に、プリント配線板5を支持する支持部6と、支持部6に支持されたプリント配線板5の検査ポイントを斜め上方から撮像する斜めカメラ7、プリント配線板の検査ポイントを斜め上方から照射するレーザ照射装置8及びプリント配線板5に実装された電子部品を上方から撮像する正面カメラ9と備えたカメラユニット10とが設けられている。
[Outer housing]
The visual
外筐体2は、正面側が開口され、床面11上に設けられている支持部6にプリント配線板5を出し入れ可能とされている。また、外筐体2は、プリント配線板5及び筐体内部を照明する図示しない照明手段が設けられている。照明手段は、カメラユニット10や筐体側面などに設けることができる。
The
[支持部]
支持部6は、プリント配線板5の外側縁5aを支持する支持フレーム12と、支持フレーム12を床面11の面内方向において移動させ、プリント配線板5とカメラユニット10との相対位置を移動させるステージ機構13とを備える。
[Supporting part]
The
支持フレーム12は、図3に示すように、プリント配線板5の長辺を支持する一対の長辺フレーム12a,12bと、長辺フレーム12a,12bの各両端側に設けられたコーナブロック14とを有する。支持フレーム12は、2対のコーナブロック14がそれぞれ連結バー15で連結されている。また、長辺フレーム12a,12bの背面には長辺プレート16a,16bが配設されている。外筐体2の前面側に設けられた長辺プレート16aには、長手方向に沿ってスリット17が形成され、プリント配線基板5の位置決めを行う固定ピン18が挿通されている。
As shown in FIG. 3, the
長辺フレーム12a,12bは、相対向してプリント配線板5の下面を支持する支持面が張り出し形成され、これによりプリント配線板5の外側縁5aを支持する。また、支持フレーム12は、外筐体2の背面側の長辺フレーム12bが、両側のコーナブロックが連結バー15に沿って前後方向にスライドすることで、外筐体2の前面側の長辺フレーム12aに対して近接離間可能とされ、また、固定ピン18をスリット17に沿ってスライドさせることによりプリント配線板5を左側のコーナブロック14に当接させることで、あらゆるサイズのプリント配線板5を支持することができる。
The
支持フレーム12は、プリント配線板5の電子部品が実装されていない外側縁5aを下側から支持することにより、両面実装されたプリント配線板5についても、下面の実装部品に付加をかけることなく支持することができる。
The
ステージ機構13は、支持フレーム12を一体に支持するX軸テーブル13aと、X軸テーブルをY方向へ移動可能に支持するY軸テーブル13bとを備える。X軸テーブル13aおよびY軸テーブル13bは、制御信号に基づいて動作するモータを備えており、これらモータを駆動することによりX軸テーブル13aがX方向へ、Y軸テーブル13bがY方向へ、支持フレーム12を一体に移動させる。
The
[カメラユニット10]
プリント配線板5の検査ポイントを上方から撮像するカメラユニット10は、図4に示すように、斜めカメラ7、レーザ照射装置8及び正面カメラ9が設けられたユニット本体21を有する。ユニット本体21は、外筐体2上部に設けられた図示しないユニット回転機構によって支持されている。ユニット回転機構は、回転軸の軸線方向を支持部6に支持されたプリント配線板5の法線方向とし、ユニット本体21を図1に示す矢印A方向及び反矢印A方向に回転可能とする。これにより、ユニット本体21は、斜めカメラ7及びレーザ照射装置8をプリント配線板5に実装されている電子部品のあらゆる面に向けることができる。
[Camera unit 10]
As shown in FIG. 4, the
[斜めカメラ7/正面カメラ9]
斜めカメラ7は、ユニット本体21内にカメラ光軸α1をプリント配線板5に対して斜めに傾けて支持され、プリント配線板5に実装されている電子部品を斜め上方から撮像するものである。斜めカメラ7は、レンズ鏡筒内に所定の撮像レンズ及び撮像素子が組み込まれ、撮像した画像はモニタ4に映し出される。斜めカメラ7は、図4に示すように、光軸が、例えば、支持部6に支持されたプリント配線板5に対して45°の角度となるように設けられる。
[
The
正面カメラ9は、ユニット本体21内にカメラ光軸α2をユニット回転機構22の回転軸と一致させて支持され、プリント配線板5に実装されている電子部品を直上から撮像するものである。正面カメラ9は、レンズ鏡筒内に所定の撮像レンズ及び撮像素子が組み込まれ、撮像した画像はモニタ4に映し出される。
The
なお、カメラユニット10は、斜めカメラ7及び正面カメラ9にフォーカス機能やズーム機能を備えてもよく、あるいは、これらの機能を備えず、深い被写界深度を実現するための焦点距離と絞りを有し、パンフォーカス撮影が可能なカメラを用いて撮影を行い、制御部3の処理によって適切な画像サイズで表示するようにしてもよい。
The
また、カメラユニット10は、斜めカメラ7を複数設けてもよい。例えば、カメラユニット10は、高倍率カメラと低倍率カメラとからなる1対の斜めカメラ7をユニット回転機構の回転軸を介して反対位置に設けることにより、検査箇所の広狭に応じて使い分けることができる。また、カメラユニット10は、複数の斜めカメラ7をユニット回転機構の回転軸周りに同心円状に設けてもよく、また、複数の斜めカメラ7を等間隔で配置してもよく又は不等間隔で配置してもよい。
The
[レーザ照射装置8]
レーザ照射装置8は、図2及び図5(a)(b)に示すように、ユニット本体21内に照射方向をプリント配線板5に向けて支持され、プリント配線板5に実装された電子部品の要検査部位を通過する扇状のレーザ光8aを照射するものである。レーザ照射装置8は、プリント配線板5の法線方向に拡散する扇状のレーザ光8aを上方から電子部品の要検査部位に照射する。レーザ光8aは、可視光の波長を有するものでもよく、モニタ4上に表示されるならば可視光以外の波長を有するものでもよい。さらに、目視外観検査装置1は、レーザ照射装置8の他に、LED等の発光装置を用いて通常の光を扇状に発光させてもよい。この場合も、発光装置は、可視光又はモニタ上に表示可能なその他の波長の光を発光させるようにしてもよい。
[Laser irradiation device 8]
As shown in FIGS. 2 and 5A and 5B, the laser irradiation device 8 is an electronic component that is supported in the
カメラユニット10は、斜めカメラ7及びレーザ照射装置8が、斜めカメラ7のカメラ光軸α1とプリント配線板5に照射されるレーザ照射装置8の扇状のレーザ光8aとが0°及び180°を除く角度、例えば90°をなすように配置される。また、図5(b)に示すように、レーザ照射装置8は、ユニット本体21内において、斜めカメラ7からユニット回転機構の回転軸の軸線を中心とした同心円上に、0°及び180°を除く角度、例えば90°の位置に設けられている。なお、レーザ照射装置8は、斜めカメラ7のカメラ光軸α1とプリント配線板5に照射されるレーザ照射装置8の扇状のレーザ光8aとが0°及び180°を除く角度をなすように配置されていれば、必ずしも90°の角度でなくともよい。
In the
電子部品の実装状態を検査する検査工程においては、斜めカメラ7の光軸がプリント配線板5上に設定された電子部品の要検査部位に一致するようにカメラユニット10と支持部6に支持されたプリント配線板5との相対位置が設定される。
In the inspection process for inspecting the mounting state of the electronic component, it is supported by the
そして、図5(b)及び図6に示すように、斜めカメラ7が撮像した映像はモニタ4に映し出されるとともに、モニタ4には、斜めカメラ7の映像において、光軸に沿って上下方向に仮想ラインLが表示される。この仮想ラインLは、見かけ上、要検査部位上をプリント配線板5の法線方向に向かってを通過するように表示される。
As shown in FIGS. 5B and 6, the image captured by the
目視外観検査装置1は、モニタ4上において、斜めカメラ7の撮像画像中に表示される上下方向の仮想ラインLと、レーザ照射装置8の扇状光8aとは交差し、その交点を検査ポイントPとして指し示すことができる。
On the monitor 4, the visual
要検査部位とは、目視外観検査装置1による目視検査に先立って行われた自動外観検査装置30による検査によって特定された実装不良が疑われる部位をいう。なお、要検査部位は、目視外観検査装置1が自動検査装置30とリンクせず単体で用いられる場合には、予めプログラムされたプリント配線板5上の所定部位、あるいは電子部品のマウントデータやCADデータ等の電子部品のXY座標等をインプットして作成されたプログラムで特定された所定の部位である。
The inspection required site refers to a site suspected of mounting failure identified by the inspection by the automatic
支持フレーム12に支持されたプリント配線板5上に設定された要検査部位の位置データに基づいて、レーザ照射装置8は、プリント配線板5の法線方向に拡散する扇状光8aをこの要検査部位を通過するように照射し、また、斜めカメラ7は、光軸がプリント配線板5上に設定された電子部品の要検査部位に一致するように電子部品を撮像する。検査ポイントPとは、モニタ4に表示される実際に検査を行うべき部位をいい、モニタ4上において、斜めカメラ7の撮像画像中に表示される上下方向の仮想ラインLと、プリント配線板5上に照射されるレーザ照射装置8のレーザ光8aとの交点である。
Based on the position data of the site to be inspected set on the printed
ここで、図7(a)に示すように、プリント配線板5に反りが生じていなければ、自動外観検査装置30によって設定された位置データに基づいて特定された要検査部位と、モニタ4に表示され、実際に検査を行うべき部位とは一致する。したがって、要検査部位の位置データに基づいて、斜めカメラ7の光軸がプリント配線板5上に設定された電子部品の要検査部位に一致するようにプリント配線板5とカメラユニット10との相対位置を設定することで、斜めカメラ7で検査を行うべき部位を捉えることができる。
Here, as shown in FIG. 7A, if the printed
しかし、図7(b)に示すように、支持フレーム12に支持されたプリント配線板5に下反りが生じた場合、あるいは図7(c)に示すように、支持フレーム12に支持されたプリント配線板5に上反りが生じた場合、自動外観検査装置30によってプリント配線板5上に設定された要検査部位の位置データに基づいて目視外観検査装置1において支持フレーム12に支持されたプリント配線板5とカメラユニット10の斜めカメラ7との相対位置を設定すると、自動外観検査装置30において特定された要検査部位と、モニタ4に表示される斜めカメラ7の画像との間にずれが生じ、斜めカメラ7で検査が必要な部位を捉えることができない。
However, as shown in FIG. 7B, when the printed
図7(c)では、プリント配線基板5が上反りしたために、斜めカメラ7の光軸α1は、要検査部位の手前を捉え、図7(b)では、プリント配線基板5が下反りしたために、斜めカメラ7の光軸α1は、要検査部位の先を捉えている。このように、自動外観検査装置30によって設定された要検査部位のデータに基づいてプリント配線板5とカメラユニット10との相対位置を設定したのでは、目視検査が必要な部位を捉えることができず、検査者は、どの表面実装部品のどの位置を目視すればよいのか判らなくなる。特に近年では、表面実装部品として、0603チップ等の一辺が1mmに満たない極小のチップ部品が用いられ、これら極小チップが高密度に実装されることから、モニタ上で検査すべき部位を確認することが困難となる。
In FIG. 7C, since the printed
そこで、目視外観検査装置1では、モニタ4に要検査部位を含む電子部品及びその周辺を撮像する斜めカメラ7の撮像画像上に要検査部位を通過する上下方向の仮想ラインLを表示するとともに、レーザ照射装置8によって、自動外観検査装置30によって設定された要検査部位のデータに基づいて設定された当該要検査部位を通過する扇状のレーザ光8aを照射する。仮想ラインLは、プリント配線板5の法線方向と見かけ上一致してモニタ4に表示されているため、プリント配線板5の上反りや下反りにより検査すべき部位が要検査部位から上下にずれても、検査すべき部位は仮想ラインL上に位置する。また、レーザ照射装置8のレーザ光8aは、プリント配線板5の法線方向に拡散する扇状のレーザ光線であり、プリント配線板5の要検査部位を通過するとともにプリント配線板5の法線方向にも拡散するため、このレーザ光8aは、プリント配線板5の上反りや下反りにより検査すべき部位が要検査部位から上下にずれても、追従して常に検査すべき部位上を照射する。
Therefore, in the visual
したがって、このレーザ光8aがモニタ4上において仮想ラインLと交差することにより、この交点は、図7に示すように、プリント配線板5の反りに応じて検査すべき部位が昇降しても、モニタ4上に表示される仮想ラインLとレーザ光8aの交点もプリント配線板5の法線方向に沿って追従し、常に電子部品の検査ポイントPとして指し示す。これにより、目視外観検査装置1によれば、レーザ照射装置8によって照射されるレーザ光8aとモニタ4上に表示される仮想ラインLとの交点として示される検査ポイントPを確認することで、確実に検査すべき部位を検査することができる。
Therefore, when this
[制御部・検査方法]
制御部3は、検査者の操作に応じて目視外観検査装置1の各部を制御することにより目視検査を実行させるものであり、例えばPC等の情報処理端末を用いて構成することができる。
[Control unit and inspection method]
The
以下に目視外観検査装置1による検査工程について説明する。先ず制御部3は、自動外観検査装置30より、目視検査の対象となったプリント配線板5の要検査部位の位置データを受け取る。そして、制御部3は、当該位置データに基づき、斜めカメラ7の光軸を要検査部位と一致させて撮像するとともに、レーザ照射装置8の扇状光8aが要検査部位を通過するように、ステージ機構13を駆動し支持フレーム12の位置を調整する。また、制御部3は、ユニット回転機構を制御し、斜めカメラ7で要検査部位を正面から捉えるようにユニット本体21を回転させる。
The inspection process by the visual
これにより、斜めカメラ7の撮像画像中、要検査部位がモニタ4の左右方向の中心部に位置し、仮想ラインLは、モニタ4の左右方向の中心部を上下方向に通過するように表示しておくことにより、常に要検査部位上を通過するものとなる。なお、制御部3は、要検査部位の位置データと、正面カメラ9及び斜めカメラ7の撮像画像やカメラユニット10とステージ機構13との相対位置などからプリント配線板5上における斜めカメラ7の撮像部位を検出し、要検査部位上を通過するようにモニタ4に仮想ラインLを表示するようにしてもよい。
As a result, in the captured image of the
これにより、プリント配線板5に反りが生じ、検査すべき部位が反りに応じて要検査部位から上下方向に移動した場合にも、レーザ照射装置8のレーザ光8aとモニタ4の仮想ラインLとの交点は、プリント配線板5の法線方向に沿って追従して移動するため、常にプリント配線板5の検査すべき部位を検査ポイントPとして指し示すことができる。
As a result, the printed
ステージ機構13やユニット本体21の位置調整が終了すると、レーザ照射装置8より扇状のレーザ光8aを照射し、斜めカメラ7によって検査対象となる電子部品を撮像する。斜めカメラ7の撮像画像はモニタ4に映し出される。このとき、モニタ4には、要検査部位を通過する仮想ラインLが上下方向に表示されているため、レーザ照射装置8のレーザ光8aと仮想ラインLとの交点が検査ポイントPとして示される。したがって、検査者は、この交点を目印に容易に検査すべき部位の検査を行うことができる。
When the position adjustment of the
なお、目視外観検査装置1は、レーザ照射装置8のレーザ光8aと斜めカメラ7の光軸とが90°をなすようにすれば、光軸方向に沿って表示される仮想ラインLとレーザ光8aとが直交することになり、検査ポイントPとなる交点を明確に表示することができる。
The visual
また、目視外観検査装置1は、仮想ラインLと90°あるいはその他の角度で交差する他のレーザ光を照射する他のレーザ照射装置を備えてもよい。レーザ照射装置8に代わって他の角度から、又はレーザ照射装置8とともに他の角度からもレーザ光を照射することで、検査対象となる電子部品や隣接する他の実装部品によるレーザ光の死角を減らし、確実にレーザ光と仮想ラインLとの交点を表示させることができる。
Further, the visual
また、目視外観検査装置1は、モニタ4に仮想ラインLを表示する他、斜めカメラ7のレンズ表面に垂直方向のラインを引いておくことで、モニタ4に仮想ラインLを表示させるようにしてもよい。
In addition to displaying the virtual line L on the monitor 4, the visual
[撮像位置補正]
また、制御部3は、モニタ4の中心に、検査ポイントPを表示するように位置補正をしてもよい。すなわち、プリント配線板5の撓みによって検査すべき部位が上下方向に移動することにより、斜めカメラ7の撮像画像においても、図6に示すように、要検査部位を示す検査ポイントPがモニタ4上において中心からずれることがあり、反りが大きい場合や微少な電子部品が高密度実装されている場合などはモニタ4に表示されなくなるおそれもある。
[Image position correction]
Further, the
そこで、制御部3は、斜めカメラ7やプリント配線板5を支持する支持部6を制御することで、図8に示すように、検査ポイントPをモニタ4の略中央に表示することができ、目視検査の利便性を向上させることができる。
Therefore, the
この制御は、斜めカメラ7のみを、要検査部位と光軸α1とがプリント配線板5の法線方向に重畳した状態を維持させながら、すなわち仮想ラインLに沿って移動させることにより行うことができる。すなわち、図7(b)に示すように、プリント配線板5に下反りが生じ検査すべき部位が要検査部位から距離Z1だけ下降すると、斜めカメラ7は、光軸α1が、所定距離Z2だけ要検査部位の先を捉えている。したがって、光軸α1より下側に斜めカメラ7を仮想ラインLに沿って後退あるいは下降させることにより、検査すべき部位をモニタ4の中央に表示することができる。
This control can be performed by moving only the
仮想ラインLは、要検査部位に設定された光軸α1をプリント配線板5に投影し、且つ見かけ上プリント配線板5の法線方向に延びるものであり、この仮想ラインL上に検査すべき部位が存在するものであるため、仮想ラインLに沿って斜めカメラ7を移動させれば、検査すべき部位が仮想ラインLから外れることはなく、レーザ光8aとの交点を検査ポイントPとすることができる。
The virtual line L projects the optical axis α1 set at the site requiring inspection onto the printed
なお、斜めカメラ7の光軸α1をプリント配線板5に対して45°に設定した場合、プリント配線板5に下反りが生じ検査すべき部位が要検査部位から距離Z1だけ下降すると、斜めカメラ7は、光軸α1が、距離Z1と同じ距離だけ要検査部位の先を捉えている(Z1=Z2)。したがって、斜めカメラ7をプリント配線板5の下降距離Z1と同じ距離だけ、仮想ラインLに沿って後退あるいは下降させることにより、検査すべき部位をモニタ4の中央に表示することができる。
When the optical axis α1 of the
同様に、図7(c)に示すように、プリント配線基板5に上反りが生じ検査すべき部位が要検査部位からZ3だけ上昇すると、斜めカメラ7は、光軸α1が、所定距離Z4だけ要検査部位の手前を捉えている。したがって、光軸α1より上側に斜めカメラ7を仮想ラインLに沿って前進あるいは上昇させることにより、検査すべき部位をモニタ4の中央に表示することができる。この場合も、斜めカメラ7の光軸α1をプリント配線板5に対して45°に設定すれば、斜めカメラ7をプリント配線板5の上昇距離Z3と同じ距離だけ、仮想ラインLに沿って前進あるいは上昇させることにより、検査すべき部位をモニタ4の中央に表示することができる(Z3=Z4)。
Similarly, as shown in FIG. 7C, when the printed
また、この制御は、プリント配線板5を支持する支持フレーム12を移動させるステージ機構13とレーザ照射装置8とを同期させて、斜めカメラ7に対して移動させることによっても行うことができる。この場合、斜めカメラ7の光軸α1が要検査部位上に設定された状態を維持させながら、相対的にプリント配線板5を移動させるために、仮想ラインLがプリント配線板5の移動方向、すなわちステージ機構13のX軸又はY軸と平行となるように予め斜めカメラ7のステージ機構13に対する位置が設定される必要がある。これにより、プリント配線板5及びレーザ照射装置8は、仮想ラインLと平行に移動され、検査すべき部位を仮想ラインL上に捉えた状態でレーザ光8aとの交点をモニタ4の中央に表示することができる。なお、レーザ照射装置8は、レーザ光8aが要検査部位上に照射された状態を維持するために、プリント配線板5と一体に同方向へ移動される。
This control can also be performed by synchronizing the
さらに、この制御は、例えば、斜めカメラ7によってパンフォーカス撮影された原画像のトリミング範囲を、レーザ照射装置8のレーザ光8aの通過位置をモニタ4の上下方向の中心となるように設定するとともに、要検査部位がモニタ4の左右方向の略中心となるように設定し、所定の画像サイズでモニタ4に表示することにより行うことができる。あるいは、この制御は、ユニット本体21に斜めカメラ7の仰角方向への画角調節機能を与えるとともに、制御部3にレーザ照射装置8のレーザ光8aと仮想ラインLとの交点を探索、検知する機能を与え、当該レーザ光8aと仮想ラインLとの交点を中心に撮像することにより行うこともできる。
Further, this control is performed, for example, by setting the trimming range of the original image pan-focused by the
これにより、図8に示すように、モニタ4に表示される仮想ラインLは、モニタ4に表示される斜めカメラ7の撮像画像において上下方向に照射されY軸を構成する。また、レーザ照射装置8が照射するレーザ光8aは、モニタ4に表示される斜めカメラ7の撮像画像において左右方向に照射されX軸を構成する。したがって、検査ポイントPも当該Y軸上に位置することとなり、モニタ4の中心に検査ポイントPを位置させるに際しては、Y軸に沿って、斜めカメラ7の画像トリミング範囲の調整、あるいは斜めカメラ7の画角調整を行うことで、容易に行うことができる。
As a result, as shown in FIG. 8, the virtual line L displayed on the monitor 4 is irradiated in the vertical direction in the captured image of the
[他の構成]
なお、目視外観検査装置1は、図9に示すように、モニタ4に検査ポイントPを真っ直ぐに通過するレーザ光8aの仮想ラインL2を表示するようにしてもよい。レーザ光8aは、プリント配線板5に実装されている各種電子部品に照射することによって、蛇行して表示されることもあり、仮想ラインLとの交点が見えにくい場合もある。
[Other configurations]
The visual
そこで、制御部3によって検査ポイントPを真っ直ぐに通過するレーザ光8aの仮想ラインL2を設定し、モニタ4に表示させる。これは、例えばレーザ光8aを斜めカメラ7の光軸α1と直交する方向から照射する場合、制御部3によってモニタ4に表示されている蛇行するレーザ光8aの最下部を認識し、当該最下部を結ぶ直線をモニタ4に表示することにより行うことができる。
Therefore, a virtual line L2 of the
プリント配線板5は、電子部品が実装されることにより、通常は基板面よりも上方に凹凸が設けられるため、レーザ光8aもモニタ4の見かけ上は本来の照射位置よりも上方に蛇行して照射される。すなわち、レーザ光8aは、モニタ4の見かけ上、最下部が本来の照射位置となるため、この最下部を結ぶ直線は、蛇行せず真っ直ぐ照射されたレーザ光8aの軌跡となる。
Since the printed
そこで、レーザ光8aの最下部を結ぶ直線を仮想ラインL2としてモニタ4に表示することで、モニタ4には、仮想ラインLと交差する仮想ラインL2が表示され、検査者はこれらの交点を目視ポイントPとして検査を行うことができる。したがって、目視外観検査装置1は、蛇行する実際のレーザ光8aと仮想ラインLとの交点に比して検査ポイントPの視認性を向上させることができる。仮想ラインL2の表示に際しては、先ず、カメラユニット10や外筐体2の側面等に設けられた照明手段を一瞬だけ消灯してレーザ光8aの最下部を認識した後、仮想ラインL2をモニタ4に表示する。
Therefore, by displaying the straight line connecting the lowest part of the
なお、上述した目視外観検査装置1では、支持部6に支持フレーム12をXY方向に移動させるステージ機構13を設けることとしたが、本発明は、カメラユニット10にX、Y、Z方向の移動機構を設け、プリント配線板5とカメラユニット10との位置を相対的に移動させるようにしてもよい。
In the visual
また、上述した目視外観検査装置1では、ユニット本体21内に斜めカメラ7、正面カメラ9及びレーザ照射装置8を組み込みユニット化することでプリント配線板5上に照射されているレーザ光8aと斜めカメラ7の光軸α1とが交差するようにしたが、本発明は、斜めカメラ7及び正面カメラ9を備えるカメラユニット10と、外筐体2の内周面に配置されたレーザ照射装置8とから構成してもよい。
In the visual
この場合、レーザ照射装置8を、外筐体2の内周面に複数配置し、ユニット回転機構によって回転された斜めカメラ7の光軸α1と回転軸周りに略90°の位置にあるレーザ照射装置8から扇状のレーザ光8aを照射する。これにより、レーザ照射装置8のレーザ光8aと斜めカメラ7の光軸α1とが90°をなすことができる。また、複数のレーザ光を照射することで、他の実装部品によるレーザ光の死角を減らし、レーザ光と仮想ラインLとの交点を表示させることができる。
In this case, a plurality of laser irradiation devices 8 are arranged on the inner peripheral surface of the
また、ユニット本体21に斜めカメラ7及びレーザ照射装置8を組み込む場合や、レーザ照射装置8をユニット本体21外に設ける場合の何れにおいても、斜めカメラ7及びレーザ照射装置8は、レーザ照射装置8のレーザ光8aと斜めカメラ7の光軸α1とが90°あるいはその他の角度で交差する配置をとればどのような配置でもよい。すなわち、斜めカメラ7及びレーザ照射装置8は、ユニット回転機構の回転軸を中心とした同一円周上、あるいは同心円状に配置する以外のあらゆる配置構成を採用することができる。
In addition, the
さらに、上記では本発明に係る外観検査装置を、目視外観検査装置に適用した場合を例に説明したが、本発明は、自動外観検査装置に適用してもよい。この場合も、検査すべき部位をレーザ照射装置8のレーザ光8aとモニタ4上の仮想ラインLとの交点(検査ポイントP)として示し、この交点のプリント配線板5上の位置を特定することで、確実に要検査部位を捉え、この撮像画像や位置データを目視検査に供することができる。
Furthermore, although the case where the visual inspection apparatus according to the present invention is applied to a visual visual inspection apparatus has been described above as an example, the present invention may be applied to an automatic visual inspection apparatus. Also in this case, the part to be inspected is shown as an intersection (inspection point P) between the
1 目視外観検査装置、2 外筐体、3 制御部、4 モニタ、5 プリント配線板、6 支持部、7 斜めカメラ、8 レーザ照射装置、8a レーザ光(扇状光)、9 正面カメラ、10 カメラユニット、11 床面、12 支持フレーム、13 ステージ機構、20 正面用カメラ、21 ユニット本体、30 自動外観検査装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像する第1の撮像装置と、
上記配線基板の法線方向に拡散して、上記配線基板の法線を含む面に存在する面をなし、検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過する扇状光を上方から照射する照射装置と、
上記第1の撮像装置が撮像した映像を表示するモニタとを備え、
上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と上記配線基板との交線と、上記第1の撮像装置の光軸とは、0°及び180°を除く角度をなし、
上記モニタには、上記第1の撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとする外観検査装置。 A support portion for supporting a wiring board on which electronic components are mounted;
A first imaging device that images the electronic component to be inspected from obliquely above;
The fan-shaped light that diffuses in the normal direction of the wiring board, forms a surface that exists on the surface including the normal line of the wiring board, and passes fan-shaped light that passes through the inspection target site set for the electronic component to be inspected from above. An irradiation device for irradiating;
A monitor for displaying an image captured by the first imaging device,
An intersection line between the fan-shaped light of the irradiating device and the wiring substrate irradiated on the wiring board and an optical axis of the first imaging device form an angle excluding 0 ° and 180 °,
The monitor displays a vertical line that intersects the fan-shaped light of the irradiation device irradiated on the wiring board in the image of the first imaging device, and the intersection of the fan-shaped light and the line. An appearance inspection apparatus using the inspection point for inspecting the mounting state of the electronic component.
撮像装置によって上記検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像し、
上記撮像装置によって撮像した映像をモニタに表示する工程を備え、
上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と上記配線基板との交線と、上記撮像装置の光軸とは、0°及び180°を除く角度をなし、
上記モニタには、上記撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとする外観検査方法。 The normal line of the wiring board is diffused in the normal direction of the wiring board by the irradiation device so as to pass through the inspection required part set for the electronic part to be inspected of the wiring board on which the electronic component is mounted. Irradiate fan-shaped light that forms a surface existing on the surface including
Imaging the electronic component to be inspected by the imaging device from obliquely above,
Comprising the step of displaying on the monitor the video imaged by the imaging device;
An intersection line between the fan-shaped light of the irradiating device irradiated on the wiring board and the wiring board and an optical axis of the imaging device form angles other than 0 ° and 180 °,
The monitor displays a vertical line that intersects the fan-shaped light of the irradiation device irradiated on the wiring board in the image of the imaging device, and the intersection of the fan-shaped light and the line is defined as the electron. An appearance inspection method used as an inspection point for inspecting the mounting state of components.
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