JP5488179B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents
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この場合、例えば基板を平面的に撮影した静止画像を1枚、取得することで、平面的な形状、つまり二次元(2D)の検査が行える。また、被検査物に格子縞を投光した上で、その格子縞の投光位置の位相を変化させながら、複数枚の撮影を行って、その複数枚の静止画像を画像解析することで、立体形状、つまり三次元(3D)の検査が行える。この三次元形状検査は、位相シフト法と称される。
そして、そのそれぞれの格子縞の位相の静止画像を画像解析して、被写体(被測定物)の立体形状を測定する。位相シフト法による三次元検査を行うための装置構成例については、後述する実施の形態で説明する。
図9(c)に示した例では、スキージ3が移動する方向Mと直交する方向から見た問題を示したものである。この方向から見た場合、例えばスキージ3の材質がウレタン樹脂である場合、開口部2aの開口幅が広いと、スキージ3自身の中央部分3aが撓み、充填した半田をスキージ3が掻き出してしまい、半田5の充填厚さが不足した箇所5cが発生してしまう。
このようなそれぞれの充填不良は、三次元形状検査を行うことで正確に判断できる。
本発明の処理構成としては、被検査物の検査領域を検査するために設定した条件である、前記半田が塗布された箇所の短辺又は長辺についての条件に基づいて、該当する検査領域が2次元検査を行う領域か3次元検査を行う領域かを判断する。
その判断処理で2次元検査を行う領域と判断した場合に、該当する検査領域を撮影部で少なくとも1回撮影し、その撮影された画像から2次元形状を検査する。
また、判断処理で3次元検査を行う領域と判断した場合に、格子縞投射部で格子縞を投射させると共にその格子縞の投射位置をシフトさせながら、該当する検査領域を撮影部で複数回撮影して、その複数回撮影された画像から3次元形状を検査する。
従って、被検査物を検査する場合に、2次元形状の検査で十分な検査が可能な領域については、2次元検査用の撮像のみが行われ、被検査物の全検査領域を3次元検査する場合に比べて、検査に要する時間を短縮できるようになる。
1.装置構成の説明(図1,図2)
2.半田の充填処理の説明(図3)
3.検査処理の設定処理の説明(図4〜図7)
4.設定処理の変形例(図8)
図1及び図2を参照して、本実施の形態の例の検査装置を説明する。本実施の形態の例の検査装置は、電子機器に搭載される回路基板に半田を塗布した状態を検査する検査装置として構成してある。
図1及び図2に示すように、検査装置は、被検査物を載せるテーブル10を備え、そのテーブル10に載せられた被検査物である基板20を、撮影部であるカメラ30で撮影する。テーブル10の真上に配置されたカメラ30には、撮像レンズ部31が取り付けてあり、テーブル10上の基板20を撮影する。図1に示すように、撮像レンズ部31の周囲には、上段照明部32と下段照明部33とが配置してあり、被検査物を照明しながらカメラ30で撮影する。下段照明部33は、円形の開口部33aを備え、その開口部33a内に被検査物である基板20が配置されるようにしてある。上段照明部32と下段照明部33は、後述する2D検査と3D検査のいずれの場合でも、撮影時に使用する照明である。
2D検査を行う場合には、被検査物である基板20の検査領域を、カメラ30で撮影して、静止画像データを得ることで検査が行える。この2D検査時には、3D用投影部40からの格子縞の投影は必要ない。
即ち、格子縞スリット46には一定間隔で黒色などの縞が配置してある。縞の1周期(1ピッチ)の位相量を2πとしたとき、立体形状を測定する3D検査時には、次の4つの位相位置の格子縞を投影した状態の被検査物を撮影した静止画像を得る。即ち、位相0の原点の状態と、1周期の1/4だけシフトした(1/2)π位相シフトした状態と、1周期の1/2だけシフトしたπ位相シフトした状態と、1周期の3/4だけシフトした(3/2)π位相シフトした状態との4状態を設定する。それぞれの状態の格子縞が投影された状態の被検査物を、個別に撮影する。
そして、その4枚の静止画像データを画像解析して、基板20の検査領域の立体形状、即ち基板20の高さ方向の状態を判断する。判断結果は制御部11が取得する。
図1に示すように、3D用投影部40がテーブル10の斜め上に配置してあり、その3D用投影部40から格子縞を投影する。
図2を参照して、格子縞を投影する構成について説明すると、投光機41からの光を、投影レンズ42を介して、被検査物である基板20の表面に斜めから照射する。このとき、投光機41と投影レンズ42との間に、格子縞スリット46を配置してある。
格子縞スリット46は、スライドテーブル45により、投光機41からの光の光軸と直交する方向にスライド可能に配置してある。このスライドする方向は、格子縞スリット46上の格子縞が平行に並んだ方向へのスライドでもある。
次に、図3を参照して、本実施の形態の検査装置で検査を行う基板20に、半田を充填する状態の原理について説明する。この半田の充填作業は、基板を検査装置に載せる前に、別の充填作業を行う装置(図示せず)で実行される。
図3は、基板20の一部を拡大して示す図で、半田充填時の基板20の上には、金属製のマスク部材であるメタルマスク50を配置してある。メタルマスク50は、開口部51が設けてあり、その開口部51に対応した位置の基板20の上に、半田が充填される。
本実施の形態では、このことを利用して検査装置で3D検査を行う範囲を決めるようにしたものである。
次に、図4〜図7を参照して、検査装置で基板20上に印刷された半田を検査する際の、各検査領域を、2D検査と3D検査のいずれの検査を行う領域か設定する、検査前の初期設定処理例を、図4のフローチャートを参照して説明する。この検査前の初期設定処理例は、例えば制御部11の制御で実行される。
まず、ユーザ操作で、2つの閾値W1,W2を入力して設定する(ステップS11)。この2つの閾値W1,W2は、半田を充填する1つ1つの箇所のサイズの内の短辺についての閾値W1と、長辺についての閾値W2である。例えば、上述したように、短辺についての閾値W1として0.5mmを設定し、長辺についての閾値W2として2.0mmを設定する。
ステップS16で、全ての検査領域を2D検査領域と3D検査領域に区別した場合には、設定された2D検査領域と3D検査領域についてのデータを、メモリ15(図2)に記憶させる登録処理を行う。
検査領域21については、その領域21内の小範囲21aが2D検査領域と判断され、別の小範囲21bについても2D検査領域と判断されたとする。このとき、この検査範囲21は、2D検査範囲として設定され、検査時には、この範囲をカメラ30で撮影して得た画像データから、平面的な形状が判断される。
図8は、2D検査と3D検査との判断を行うための条件の設定画面の別の例を示したものである。
この例では、短辺と長辺の指示の入力を行う欄の他に、縦方向の値と、横方向の値を入力させて、短辺と長辺の指示とは別に、縦方向の値(長さ)による制限と、横方向の値(長さ)による制限とを行うようにしたものである。各値による制限を行うのか否かを、それぞれの値の入力欄の直前のチェック欄へのチェックの有無で選択できるようにしてある。従って、図8の例で、短辺と長辺だけをチェックした場合には、図7の場合と同じ条件である。
また、上述した実施の形態では、回路基板の半田の充填(塗布)状態を検査する検査装置に適用したが、格子縞を使った位相シフト法により立体形状を測定する立体形状や高さを検査する検査装置であれば、その他の用途の装置に適用してもよい。
また、図1や図2に示した装置形状は、好適な一例であり、同様の原理で測定や検査を行う装置であれば、その他の形状であってもよい。
Claims (5)
- 格子縞を、半田が塗布された基板である被検査物に投射する格子縞投射部と、
前記被検査物に投射される格子縞をシフトさせる格子縞シフト部と、
前記被検査物を撮影する撮影部と、
前記被検査物の検査領域を検査するために設定した条件である、前記半田が塗布された箇所の短辺又は長辺についての条件に基づいて、該当する検査領域が2次元検査を行う領域か3次元検査を行う領域かを判断し、その判断で2次元検査を行う領域と判断した場合に、該当する検査領域を前記撮影部で少なくとも1回撮影し、その撮影された画像から2次元形状を検査する処理を行い、前記判断で3次元検査を行う領域と判断した場合に、前記格子縞投射部で格子縞を投射させると共にその格子縞の投射位置を前記シフト部でシフトさせながら、該当する検査領域を前記撮影部で複数回撮影して、その複数回撮影された画像から3次元形状を検査する処理を行う制御部とを備えた
検査装置。 - 前記半田が塗布される箇所の短辺又は長辺についての条件は、長辺が第1の値以上であるときに、3次元検査を行う領域と判断し、前記第1の値未満のときに、2次元検査を行う領域と判断する
請求項1記載の検査装置。 - さらに、短辺が前記第1の値よりも小さな第2の値以下であるときに、3次元検査を行う領域と判断し、前記第2の値より大きくときに、2次元検査を行う領域と判断する
請求項2記載の検査装置。 - 前記撮影部で1回に撮影される範囲内に、2次元検査を行う検査領域と、3次元検査を行う検査領域とが混在している場合、該当する範囲内で3次元検査を行う
請求項1〜3のいずれか1項に記載の検査装置。 - 格子縞を、半田が塗布された基板である被検査物に投射する格子縞投射処理と、
前記被検査物に投射される格子縞をシフトさせる格子縞シフト処理と、
前記被検査物を撮影する撮影処理と、
前記被検査物の検査領域を検査するために設定した条件である、前記半田が塗布された箇所の短辺又は長辺についての条件に基づいて、該当する検査領域が2次元検査を行う領域か3次元検査を行う領域かを判断する判断処理と、
前記判断処理で2次元検査を行う領域と判断した場合に、該当する検査領域を前記撮影処理で少なくとも1回撮影し、その撮影された画像から2次元形状を検査する処理を行い、前記判断処理で3次元検査を行う領域と判断した場合に、前記格子縞投射処理で格子縞を投射させると共にその格子縞の投射位置を前記格子縞シフト処理でシフトさせながら、該当する検査領域を前記撮影処理で複数回撮影して、その複数回撮影された画像から3次元形状を検査する検査実行処理とを行う
検査方法。
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