JP6606441B2 - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、プリント回路基板、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の基板などの対象物の欠陥エッジを自動的に検出するための検査システムおよび検査方法に関する。

プリント回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の基板などの対象物は、概して実質的に平面かつ矩形の形状であり、製造の間またはそれ以降に対象物エッジに沿った欠け、割れまたは隆起等の欠陥を時として生じる。これらの欠陥のうちのいくつかは、例えば、それらが比較的小さく、対象物の動作に影響を及ぼすことにならないため無視できる。しかしながら、対象物の本来の動作または使用に悪影響を及ぼす可能性があるより大きい欠陥は、然るべき処置を行えるように特定される必要がある。例えば、対象物が破棄されてもよい。それゆえに、欠陥を特定するために、該対象物のエッジを自動化された検査に供することが望ましいであろう。

対象物のエッジ上の欠陥を検出する１つの従来型の自動化された検査システムおよび検査方法は、単一の電子エッジ測定センサまたは位置センサを用いる（特許文献１参照）。この配置が図１Ａに示され、プリント回路基板１などの対象物は、基板１のエッジを検査する単一の位置センサ１０によって検査される。センサ１０は、センサ１０により検出される基板エッジの、センサの「０」点からの距離である値ｄ１を測定する。センサの「０」点は、概してセンサの中心に設定される。基板エッジに沿って欠け５があれば、ｄ１がεより小さいかどうかが判定される。ここで、εは、ユーザによりプログラムされる所定の閾値であり、基板エッジの、「０」センサ読取値を与えるエッジ位置からの最大許容偏差に対応する。｜ｄ１｜≦εであれば、基板は「正常」であると判定される。しかしながら、｜ｄ１｜＞εであれば、欠陥が存在すると判定される。
このエッジ検査法は、横方向への基板のずれ／ミスアラインメント、基板の傾斜、または基板幅の変動（すなわち、１つの基板から次への幅の変化）が何もないとき、基板１の幅が基板の長さに沿ってＷ±εの値に固定されている場合には欠陥エッジを検出するために十分かもしれない。ずれ、傾斜または変動があれば、単一のセンサを用いた検査は、ずれ、傾斜、または基板幅の変動の量が既知であり、計算に入れることができる場合には十分である。しかしながら、たとえ基板幅の変動λを計算に入れたときでも、欠陥が存在するという知見を生成するための閾値がεからε＋λ（すなわち、｜ｄ１｜＞ε＋λ）へ増加することになるため、エッジ検出性能は低下するであろう。

図１Ｂは、基板エッジを検査しているときに基板幅にεの偏差を許容する帰結を示す。εの偏差は、センサ１０の「０」点から＋または−のいずれの方向にも許される。それゆえに、この偏差は、基板幅が場合によってはＷ＋εの広さであるか、またはＷ−εの狭さであることを許容する。基板幅がＷ＋εである場合には、基板エッジにおける欠け５が２εの幅になって初めて、基板に欠陥があると判定できるであろう。

図１Ｃは、基板１の左側エッジに欠け５があり、基板１が図１Ａの矢印１２で示す方向に移動するとき、センサ１０により経時的に検出される測定値を図式的に示す。図１Ｃが示すように、基板１が閾値εを超える１つ以上の欠け（参照符号１５で示される）を有すると分かったとき、基板１に欠陥があることが判明する。

図１Ｄおよび１Ｅは、基板１１がセンサ１０に対して右へ量Δずれた場合に欠陥エッジを何も有さない基板１１を単一のセンサ１０を用いて検査する帰結を示す。基板１１のセンサ１０に対するずれは、図１Ｄに歪んだ矢印で示される。図１Ｅに示されるように、ずれは、たとえエッジ上に欠陥が無くても、参照符号１５で示されるような欠陥閾値εを超える「誤検知の」エッジ検出測定結果をもたらす可能性がある。結果として、欠陥のない基板が欠陥ありとして拒絶されることになり、これは望ましくない。

図２Ａは、一直線上に整列した２つの電子センサ１０、２０を検査されるプリント回路基板１などの対象物の対辺ごとに１つ用いた、欠け、割れまたは隆起のような欠陥に関する対象物エッジの別の従来型自動化欠陥検査法を示す。センサ１０、２０の間の距離は、Ｗである。（示されるように）左側基板エッジのセンサ１０の左への移動、または右側基板エッジのセンサ２０の右への移動は、負の移動として測定され、一方で反対方向への各エッジの移動は、正の移動として測定される。
図２Ａには、左側エッジに沿って欠け５をもつ基板１を示されている。基板１の幅は、基板の長さに沿っておよそＷ±εであり、基板１は、センサ１０、２０の中心から右へ距離Δずれている。基板が欠けているかどうかを判定するために、両方のセンサ１０、２０を１つに組み合わせた測定を用いる。基板の幅Ｗ±εが固定され、２つのセンサ１０、２０の「０」点間の距離がおよそＷに等しく設定されるので、基板の状況は、次のように判断できる。すなわち、式（１）を満たす場合には正常であると判断され、式（２）を満たす場合には、欠陥があると判断される。

任意のずれ値Δは、｜ｄ１＋ｄ２｜を計算する際に相殺される。基板幅がＷ＋εの大きさであれば、基板エッジにおける欠けが２εの幅になって初めて、欠陥ありとして検出できる。

図２Ｂは、欠陥エッジを何も有さないが、検査される別の基板の幅からλ変動した幅を有する基板２１を示す。この変動は、性能に影響を及ぼしうる。変動が既知であれば、それを計算に入れる必要があるが、欠陥が存在するという知見を生成するための欠けの閾値がεからε＋λへ増加することになるため、エッジ検出性能は低下するであろう。変動を計算に入れなければ、たとえ基板２１に欠陥がなくても、幅の変動が欠陥として検出されかねない。

図２Ｃは、基板幅が図２Ｂに示されるように変動するときの各センサ１０、２０の経時的な測定値を図式的に示す。図２Ｃでは、センサ１０がＡと呼ばれ、センサ２０がＢと呼ばれる。図２Ｄは、Ａ＋Ｂの加算を行い、この合計を基板に対して指定された閾値と比較した結果を示す。基板２１の幅が正常な幅からあまり大きく変動する場合には、基板は、「誤検知の」読取値によって欠陥ありと不適切に特定される。

特開２００９−０７５０７８号公報

従って、上述の通り、従来型欠陥検出技術の欠点の一つは、基板に生じうるずれを考慮する必要があり、さもなければ誤検知の欠陥検出をもたらしかねないことである。そのうえ、エッジ検査に１つまたは２つのみのセンサを用い、変動に特に対処しないときには、基板幅の変動が実在しない欠陥の誤検知の発見につながる可能性がある。それゆえに、生じうる基板ずれ／ミスアラインメントまたは対象物の幅の変動を考慮して基板が欠陥エッジを有するかどうかの正確な指標を提供する、よりフレキシブルなシステムを有することが有利であろう。

本発明に係る一実施の形態として、プリント回路基板、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の基板などの対象物の欠陥エッジを自動的に検出するための検査システムおよび検査方法が開示される。

実施形態において、欠け、割れまたは隆起のような生じうる欠陥に関して、実質的に平行、直線状の対向エッジを有するプリント回路基板、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の実質的に平面状かつ矩形の基板などの対象物のエッジを自動的に検査するための検査システムおよび検査方法が提供される。
本検査システムは、コントローラと通信を行って対象物エッジを検出することが可能な少なくとも４つの複数の電子センサ（例えば、位置センサまたはエッジ測定センサとして用いられる電子センサ）を備える。本発明の実施形態を記載する際に用いられるように、用語「位置センサ」または「エッジ測定センサ」は、それぞれ位置またはエッジを検出する目的に限定されたセンサと、他の目的、例えば、対象物の幅を検出するためにも用いられてよいセンサとの両方を概括的に指す。電子センサは、走査される対象物との接触を回避するため、および対象物を損傷せず、またはセンサ測定を妨げないために、一般に非接触センサ、例えば、２〜３例を挙げると、レーザセンサまたは超音波センサである。４つの電子センサのうちの少なくとも第１および第２の電子センサは、対象物検査ラインの第１の側に置かれ、４つの電子センサのうちの少なくとも第３および第４の電子センサは、対象物検査ラインの第２の側にそれぞれ第１および第２の電子センサと実質的に対向して置かれる。第１および第３の電子センサは、互いに実質的に一直線上にあり、第２および第４の電子センサは、互いに実質的に一直線上にある。コントローラは、第１、第２、第３および第４の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を、指定された測定周期で、周期的に取得し、合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算して、合計Ｅを閾値と比較するようにプログラムされる。閾値は、本検査システムに記憶された公差値εに基づいてもよく、または閾値は、それ自体が本検査システムに記憶されてもよい。第１、第２、第３および第４の位置センサの測定結果は、それぞれ値Ａ、Ｃ、ＢおよびＤに対応する。実施形態において、閾値は、例えば、２εであってもよい。実施形態において、所定の公差値εは、対象物固有の値であってもよく、かつユーザによって指定されてもよい。合計Ｅが閾値以下であれば、コントローラは、基板エッジが走査されるまでアルゴリズムを実行し続ける。しかしながら、実施形態において、Ｅがセンサ測定結果の任意のセットに基づく閾値より大きければ、コントローラは、例えば、アラームを作動させる、検査に合格しないと基板にラベル付けする、または基板を欠陥対象物のための指定保持エリアへ自動的に迂回させるなどの欠陥判定に応じた処置を実行してもよい。実施形態において、本システムにより実行される上記処置は、第１の欠けを検出するとすぐに実行されてもよく、または、実施形態において、この処置は、基板の対向エッジ全体が検査されるまで先送りされてもよい。本検査システムは、例えば所定の公差値および他のプログラミングなどのデータを入力するため、および例えば検査結果のレポートなどのデータを取得するための入力／出力モジュールをさらに備えてもよい。本検査システムは、とりわけ、結果の表示などのためのディスプレイをさらに備えてもよい。

別の実施形態では、欠け、割れまたは隆起のような生じうる欠陥に関して、実質的に平行、直線状の対向エッジを有するプリント回路基板、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の実質的に平面状かつ矩形の基板などの対象物のエッジを自動的に検査するための検査システムおよび検査方法が提供される。本検査システムは、コントローラと通信を行う少なくとも２つの複数の電子センサ（２〜３例を挙げると、レーザセンサまたは超音波センサ）を備える。２つの電子センサのうちの第１の電子センサは、対象物検査ラインの第１の側に置かれ、２つの電子センサのうちの第２の電子センサは、対象物検査ラインの第２の側に第１の電子センサと実質的に対向して置かれ、第１および第２の電子センサは、実質的に一直線上にある。コントローラは、第１の時点で実質的に同時に、第１および第２の電子センサからの測定結果を含む第１のデータセットＡおよびＢを、指定された測定周期で、周期的に取得して、第１のデータセットを記憶し、その後、第２の時点で実質的に同時に、第１および第２の電子センサからの測定結果を含む第２のデータセットＣおよびＤを、指定された測定周期で、周期的に取り込む。コントローラは、合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算して、合計Ｅを閾値と比較するために、第１および第２の時点での第１および第２の電子センサからのセンサ測定結果を用いるようにプログラムされる。閾値は、本検査システムに記憶された公差値εに基づいてもよく、または閾値は、それ自体が本検査システムに記憶されてもよい。実施形態において、閾値は、例えば、２εであってもよい。実施形態において、公差値εは、対象物固有であり、かつユーザによって指定されてもよい。実施形態において、Ｅが閾値より大きければ、コントローラは、欠陥の存在への注意をユーザに喚起するために、欠陥判定に応じた処置を行うようにプログラムされる。しかしながら、合計Ｅが閾値以下であれば、処置は何も行われない。行うことが可能な処置は、例えば、アラームを作動させる、検査に合格しないと基板にラベル付けする、または基板を指定された場所へ自動的に迂回されることであろう。本検査システムは、例えば対象物エッジ関連値および他のプログラミングなどのデータを入力するため、および例えば検査結果のレポートなどのデータを取得するための入力／出力モジュールをさらに備えてもよい。本検査システムは、とりわけ、結果の表示などのためのディスプレイをさらに備えてもよい。

実施形態において、電子センサは、発光器から発した光線を対象物エッジが横切るにつれてエッジ測定を行うように互いに対向して搭載された発光器および受光器を含むことができるレーザセンサを備える。実施形態において、電子センサは、ＣＭＯＳ ＬＥＤセンサであってもよい。

本発明に係る検査システムおよび検査方法によれば、対象物エッジ上の欠け、割れまたは隆起のような欠陥を自動的に検出することができる。

単一の電子位置センサを用いる従来型エッジ検出システムによって欠陥エッジに関して検査される実質的に平面状、矩形の対象物の上面図である。 対象物の左側エッジ上の欠けを示す図１Ａの対象物の拡大断面の上面図である。 図１Ａに示されるように対象物の左側エッジを走査した後に、単一の位置センサによって経時的に測定された値のグラフである。 対象物が位置センサ・ビームに対して右へずれた場合に欠陥のないエッジが走査される対象物の上面図である。 図１Ｄに示されるずれた対象物のエッジを走査した後に、単一の位置センサによって経時的に測定された値のグラフである。 ２つの位置センサを用いる従来型エッジ検出システムによって欠陥エッジに関して検査される正常な幅の対象物の上面図である。 位置センサ・ビームによって走査される正常な幅未満の対象物の上面図である。 図２Ｂに示される対象物の対向エッジを走査した後に、２つの位置センサによって経時的に測定された値のグラフである。 図２Ｂに示される対象物の対向エッジを走査した後に、２つの位置センサによって経時的に測定された値の合計のグラフである。 本発明の例示的な実施形態による４つの電子位置センサの構成を用いて、欠陥エッジを自動的に検出するための検査システムの構成を示すブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による４つの電子位置センサに対してエッジ欠陥検出に供する対象物を輸送するために用いることができるコンベヤの一例の一部分の等角図である。 本発明の例示的な実施形態による４つの電子位置センサを用いるエッジ検出システムによってエッジ欠陥に関して検査される実質的に平面状、矩形の対象物の上面図である。 対象物の対辺上に位置する電子センサの間の特定の設置幅を所与として、そのエッジを欠陥に関して検査できる対象物の幅の範囲を示す平面図である。 本発明の例示的な実施形態によるコンベヤに沿って、発光器および受光器を備える、電子センサのうちの１つを搭載することを示す図４のコンベヤの一部分の等角図を示す。 本発明の例示的な実施形態によるコントローラによって実行されるエッジ欠陥検出アルゴリズムを示すフロー図である。 本発明の例示的な実施形態に従ってそのエッジに沿って欠陥に関して検査される標準よりλ狭い幅を有する対象物の上面図である。 図８Ａに示される対象物のエッジを走査した後に、４つの電子位置センサによって経時的に測定された値のグラフである。 図８Ｂに示される測定値の合計値のグラフである。 本発明の例示的な実施形態によるエッジ欠陥検出のための検査方法を用いて許容される最大欠けサイズを説明する基板の一部分に沿ったエッジの拡大図を示す。 本発明の例示的な実施形態による、直角位置から傾斜している間に４つの電子センサによって検査される対象物の上面図である。 本発明の例示的な実施形態による、図１０Ａに示されるような傾斜した対象物の別の図である。 等しいサイズおよび形状の２つの欠けを有する対象物エッジの一部分の拡大図である。 本発明の別の例示的な実施形態に従って図７のアルゴリズムを実行するためにコントローラにより２つの電子センサの２つの読取値が用いられる、２つの電子センサによって検査される対象物の上面図である。

本発明の例示的な実施形態が添付図を参照して記載される。

本発明は、一般に、対象物の対辺のエッジのいずれかまたは両方に沿った欠け、割れ、または隆起のような欠陥に係る、対象物の実質的に平行なエッジの自動検査のための検査システムおよび検査方法に関する。対象物は、例えば、エッジが実質的に平行かつ直線状であるように設計されるが、ある位置では実質的に平行ではないことがあるプリント回路基板、液晶ガラス、プレート、フィルムまたは他の実質的に平面状の基板であってもよい。これは、製造の不完全さに起因することも、あるいはエッジに沿った欠け、割れまたは隆起によることもある。

考察のために、以下の記載は、概してプリント回路基板に主に言及する。しかしながら、プリント回路基板は、本発明の例示的な実施形態による検査システムおよび検査方法によって検査できる対象物の一例に過ぎない。本考察は、対象物の「幅」に沿ったエッジ上の欠陥の検出に言及するが、当然のことながら、本発明の実施形態によるエッジ検出は、対象物の縦のエッジに沿った欠陥の検出も包含する。

図３は、本発明の例示的な実施形態に従ってエッジ欠陥を自動的に検出するために用いることができる検査システム（以下、単に「システム」とも称する。）２５を示す。図３に示されるように、システム２５は、位置／エッジ検出のために、以下に記載されるように構成された、４つの電子センサ３０、３１、３２、３３を含む。システム２５は、４つのセンサ３０〜３３からの測定結果を自動的に取得するための少なくとも４つの入力を有するマルチチャンネル・コントローラ３５も含む。（以下に記載される図１２の実施形態では、コントローラ３５は、２つの入力のみを有する必要がある）。コントローラ３５は、図７に関連して記載されたような、欠陥を検出するためのアルゴリズムを実行するために、すべての４つのセンサから取得された４つの実質的に同時のセンサ測定結果を用いるようにプログラムされる。システム２５は、著しい欠陥の検出に関してオペレータに警告するために、例えばアラームのような通知メカニズム３６を含んでもよく、この警告は、場合によっては基板１に欠陥があるとフラグを付けるか、または欠陥のある基板を保持エリアへ迂回させることによって、処置を保証する。システム２５は、例えばパラメータおよび任意の必要なプログラミングの入力ならびにレポートの生成などの機能のためのＩ／Ｏモジュール３７、検査結果の表示のため、または（例えば、ディスプレイ３８がタッチスクリーンであるときの）システムとの他のビジュアルインタラクションのためのディスプレイ３８、および欠陥判定に用いられる公差値εまたは閾値を記憶するメモリ３９をさらに含んでもよい。システム構成要素は、有線および／または無線によって接続されてもよい。

図４を参照すると、本発明の例示的な実施形態において、システム２５は、例えば、検査のために対象物が置かれる検査ラインとして機能するモータ式コンベヤ４０と連動して動作する。しかしながら、システム２５の制御は、コンベヤ制御とは独立して動作できる。コンベヤ４０は、欠陥エッジの検出のために検査される対象物をコンベヤ４０の両側に搭載された電子センサ３０〜３３を通って移動させる。図４では検査のために搬送される対象物の一例として基板４１が示される。用いられる特定のコンベヤ４０は、一般に、対象物を、可能な範囲で、実質的に水平位置に、かつセンサに対して実質的に直角に保持するタイプとすべきである。対象物のエッジは、対象物の垂直上方および／または下方に搭載されたセンサ３０〜３３に向かって露出されるべきである。実施形態において、コンベヤ４０は、図４の例に示されるような、ピックアップ・ローラ４４が付いた一連の回転金属棒４２からなってもよい。しかしながら、他のタイプのコンベヤが代わりに用いられてもよい。コンベヤ４０が動く速度は、実質的に一定とすることができ、または変化してもよく、測定を行うために必要とされるセンサ３０〜３３の測定周期によって、少なくとも部分的に、制限される。

本発明の別の例示的な実施形態では、図４のコンベヤを用いるのではなく、検査される対象物を検査用の静止ラインに割り付けて、センサを静止基板に対して移動させるためのモータ式機構を設けることが可能である。あるいは、さらに別の例示的な実施形態では、対象物およびセンサの両方が相互に反対方向へ移動してもよい。このように、図４では、センサ３０〜３３は、一実施形態において、静止した状態で搭載されてもよく、別の実施形態では、センサ測定用の検査ラインに対して移動可能なように搭載されてもよい。

図５Ａを参照すると、電子センサ３０〜３３は、概して平面状の構成に置かれている。具体的には、センサ３０、３２は、プリント回路基板５１などの実質的に矩形の対象物の一辺Ｘ上のエッジを検出するために、互いに近接し、かつある量離隔して置かれ、センサ３１、３３は、基板５１の対辺Ｙ上のエッジを検出するために、基板５１の対辺Ｙに沿って互いに近接し、かつほぼ同じ量離隔して置かれる。一実施形態において、センサ３０、３２の間、および３１、３３の間の間隔の量は、例えば、およそ２５ｍｍであってもよい。しかしながら、間隔の量は、代わりに２５ｍｍより大きくても小さくてもよい。センサに対する基板５１の移動方向に実質的に直角の方向に、センサ３０、３２は、実質的に直線的に並び、センサ３１、３３は、実質的に直線的に並ぶ。

図５Ｂに示されるように、センサ３０および３１の間、ならびに対辺上のセンサ３２および３３の間の間隔は、対象物の幅における公差を許容すべきである。従って、センサ３０および３２のほぼ中心における「０」点間ならびにセンサ３１および３３の「０」点間の幅である、設置幅は、検査される対象物の幅に相応しく選択されるべきである。「０」点の両側のセンサ設置幅は、本発明の例示的な実施形態に従ってそのエッジが検査される対象物の移動に対して、および／または、対象物の幅におけるいくらかの変化に対して公差を提供する。

図６は、コンベヤ４０の一部分の等角図を示し、この図では４つの電子センサ３０〜３３のうちの１つがレーザセンサとして示され、レーザセンサは、特定の幅の概して平らな光線３４がそれらの間で投射される発光器３０ａおよび受光器３０ｂのセンサセットを含む。エッジ検出は、対象物のエッジが光線３４を通過するときに実行される。例としてレーザセンサの使用が示されるが、エッジを検出できる任意のタイプの電子センサが用いられてもよい。

実施形態において、このシステムとともに用いることができる電子センサの一例は、レーザセンサ、例えば、ＣＭＯＳ ＬＥＤセンサである。レーザセンサは、発光部および受光部の両方を含む。上記レーザセンサの一つとしては、日本、東京のアズビル社（Ａｚｂｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からのＫ１Ｇセンサを例示することができる。レーザセンサの他の例は、キーエンス（Ｋｅｙｅｎｃｅ）ＩＧシリーズ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｙｅｎｃｅ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｅｎｓｏｒ／ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ／ｉｇ／ｉｎｄｅｘ．ｊｓｐ参照）およびオムロン（Ｏｍｒｏｎ）ＺＸ−ＧＴ（レーザＣＣＤ測長センサ−ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆａ．ｏｍｒｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｆａｍｉｌｙ／１９１８／参照）からのセンサを含む。

図６に示されるように、レーザセンサが用いられる場合、センサの発光部および受光部のうちの１つは、検査される対象物の上方に置かれ、他の部分は、対象物の下方に置かれる。エッジは、センサの発光部によって放出された光をエッジが横切るときに、フレネル回折を用いてレーザセンサにより検出される。本発明とともに用いることができる適切な電子位置センサの別の例は、エッジ測定センサ、例えば、日本、東京のアズビル社からも入手可能なＰＢＺシリーズからのセンサである。本発明はかかる正確な仕様を必要としないが、非限定の例として注目されるのは、Ｋ１Ｇセンサがおよそ０．１μｍの分解能、およそ２５０μｓの測定周期、およそ７ｍｍまたは１５ｍｍのいずれかのセンサ測定幅を有することである。

本発明の他の実施形態に従ってエッジ検出に用いることができる代わりのタイプの電子センサは、超音波センサである。適切な超音波センサの例は、日本、京都の竹中電子工業社（ＴＡＫＥＸ、Ｔａｋｅｎａｋａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）からのエッジ検出超音波センサ、Ｍｏｄｅｌ ＵＳ−Ｕ３０ＡＮである。

一般に、用いられる電子センサは、検査している対象物と接触すべきではない。これは、傷つきやすい対象物、例えば、ガラス基板および薄膜のような、押し付けられたときに壊れる可能性があるもののエッジを検査しているときに特に重要である。加えて、非接触センサは、一般に、濡れた対象物を測定しているときに生じうるように、センサ測定の精度に悪影響を及ぼしかねない場合に用いられるべきである。

コントローラ３５は、電子センサ３０〜３３の周期的な読取値を取得して、欠陥がプリント回路基板のエッジで検出されるかどうかを判定する図７のアルゴリズムを実行するようにプログラムされる。読取値の周期は、一般に、電子センサの測定周期（例えば、２５０μｓ）によって制限される。実施形態において、用いることができるコントローラの一例は、アズビル社からのＫ１Ｇシリーズ・コントローラである。

図７は、コントローラ３５によって実行されるエッジ欠陥検出アルゴリズムを示すフロー図である。ステップ１００では、センサ３０〜３３によって同時に生成された値がコントローラ３５によって取得される。ステップ１０２において、コントローラ３５は、値Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算する。ここで、Ａはセンサ３０により生成された値（測定結果）であり、Ｂはセンサ３１により生成された値（測定結果）であり、Ｃはセンサ３２により生成された値（測定結果）であり、Ｄはセンサ３３により生成された値（測定結果）である。例えば、値Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、検査している基板の検出エッジと、概してセンサのほぼ中心に位置する、各センサの「０」点との間でこれらのセンサによって測定された各距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４を表す。
図５Ａに示されるように、左側基板エッジのセンサＡまたはＣの左への移動、または右側基板エッジのセンサＢまたはＤの右への移動は、負の移動として測定され、一方で反対方向への各エッジの移動は、正の移動として測定される。これら４つのセンサ値が取得されるため、基板設計仕様によってエッジ欠陥判定のための目標とされる基板幅をさらに取得する必要はない。

ステップ１０４において、Ｅの値が値εのシステム中への入力に基づいた閾値より大きいかどうかが判定される。指定される公差値εは、基板上の構成部品の基板エッジへの近接性を含めて、基板レイアウトを考慮すべきであり、かつ基板エッジを正確に平行ではなくしかねない基板エッジに生じうる粗さを考慮すべきである。非限定の例として、公差値εは、およそ１ｍｍであってもよく、それより大きくても小さくてもよい。例として、閾値は、２εであってもよく、これは２×εである。Ｅの値を値εに基づく閾値と比較する代わりとして、閾値は、それ自体が記憶されて、Ｅの値と比較されてもよい。Ｅが閾値より大きければ、ステップ１０６において、欠け、割れまたは隆起のような欠陥を示すための処置が実行される。欠け、割れまたは隆起のような欠陥が何も検出されなければ、基板の長さにわたって続く過程で基板が電子センサに対して移動するにつれて（基板が対向する２つの電子センサのみを横切る基板の最端部を除いて）センサ値の測定が続く。検査される基板ごとにこのアルゴリズムが繰り返される。

図５Ａを参照すると、この例では、基板１がセンサ３０〜３３の各位置に対して移動する。基板１は、いわゆる「ミスアラインメント値」Δ右へずれていることがある。Δは、欠けのないエッジを測定しているときに各センサの「０」値の位置と比較した基板のミスアラインメントの寸法である。値Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜であり、ＡからＤが、それぞれセンサ３０、３１、３２、３３によって測定される距離ｄ１、ｄ２、ｄ３およびｄ４に対応する場合に、図７のアルゴリズムを用いると、幅Ｗの基板が受け入れ可能か、または欠陥があるかどうかを判断するための式は、次の通りである。すなわち、式（１）を満たす場合には正常であると判断され、式（２）を満たす場合には、欠陥があると判断される。

上述の通り、一実施形態において、εは、許される基板幅の偏差を指定する公差値に対応し、２εは、欠陥を検出するための閾値に対応する。別の実施形態では、公差値を記憶する代わりに、閾値２ε自体が記憶され得る。ミスアラインメントおよび欠陥が何もなければ、ｄ１＝ｄ３およびｄ２＝ｄ４であり、それゆえに、検査された基板のエッジには欠陥がないと判定される。しかしながら、ミスアラインメントがあれば、電子センサ３０、３２によって検出された、例えば、基板の右への任意の移動が考慮され、電子センサ３１、３３における測定結果によって減算されるため、このミスアラインメントは、考慮に入れられる。

図８Ａは、左側エッジに沿って欠けをもつ基板５２が正常な幅Ｗより狭く、従って、基板５２の左側エッジが電子センサ３０、３２より距離λ右に位置するシナリオを示す。このケースでは、図８Ｂに示される電子センサ３０、３２の経時的な測定値（それぞれ図中のＡ、Ｃ）が欠けを検出することになり、電子センサ３０による検出は、電子センサ３２による検出に先行する。基板５２上の欠けが検出されることになるが、式（１）における計算は、両方の電子センサ３０、３２における正常な幅からの変動λを考慮して相殺することになるため、正常な基板幅より狭いことに起因する誤検知はないであろう。図８Ｃは、図８Ｂの測定値の合計を図式的に示す。

上述の通り、本発明の例示的な実施形態のように４つの電子センサの構成およびアルゴリズムが用いられるため、プリント回路基板の所定の幅Ｗをシステム２５に提供する必要はない。結果として、いくぶん異なる幅の基板が本システムにより電子センサの位置を変更することなく検査されてもよい。そのうえ、基板幅の変動λは、本エッジ検出のための検査システムおよび検査方法の性能に影響を及ぼさないであろう。従って、検査される基板の幅が基板から基板へ変動し、欠陥のない基板が検査ライン上の別の基板の幅とは異なる幅を専ら有するときに欠陥があるという誤った読取値は、存在しないであろう。

図９には、基板５３の欠けた左側エッジの一部分が示される。同図には、例示のみの目的で、幅が異なる区分「ａ」および「ｂ」をもつ基板５３が示される。区分「ａ」の幅はＷ＋εであり、一方で区分「ｂ」における基板５３の幅はｄ３＝Ｗ−εである。式（１）が閾値２εを有するため、欠陥エッジが発見されることのない基板５３のエッジ上の欠け、割れまたは隆起の最大幅は、図９に示されるように、４εであろう。

図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の例示的な実施形態によるアルゴリズムを伴う図５Ａの構成における４つの電子センサの使用が、回路基板５５が電子センサを通過するときのそのミスアラインメントまたは角度θの傾斜の影響を打消すことを実証する例を提供する。この事例では、ｄ１＝ａ、ｄ３＝ａ＋ｃ・ｔａｎθ、ｄ２＝ｂ＋ｃ・ｔａｎθおよびｄ４＝ｂである。それゆえに、ｄ１＋ｄ２−ｄ３−ｄ４＝ａ＋ｂ＋ｃ・ｔａｎθ−ａ−ｂ−ｃ・ｔａｎθ＝０である。

本発明の結果として、幅が電子センサの検知幅以内であり、かつ共通の公差値εを有する基板は、正確な基板幅Ｗごとにシステムを再プログラムするために停止することなく、順々に検査できる。そのうえ、エッジ検査の間の基板のミスアラインメントまたは傾斜は、対処される。

最小検出可能欠陥は、実行される計算ゆえに、図２Ａと関連して記載されるような２つだけの電子センサを用いる先行技術の検査システムおよび検査方法と比較して、２倍のサイズ、すなわち、２εであることがわかる。しかしながら、検出される必要がある欠陥、例えば、欠けのサイズと比較してεが相対的に小さい値である場合、εと２εとの間の差は、特に重要ではない。

図１１は、プリント回路基板５７の一辺上の２つのほとんど等しいサイズの欠けが、その辺の電子センサ間の距離（例えば、電子センサ３０および３２の間の距離）と同じ距離により離隔している状況を示す。このケースでは、電子センサ３０および３２がいずれも、等しい欠けの測定を行っているとき、計算Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を実行することは、基板上の両方の欠けを互いに相殺する効果をもたらし、その時には基板５７に欠陥があると特定されないであろう。これは、懸念事項ではない。なぜなら、基板エッジ検査中の前または後の方の時点で、左側の電子センサ３０、３２のうちの一方のみが１つの欠けを検出し、他方の電子センサが欠けのないエッジ部分を測定しているときに、基板に欠陥があると依然として特定されることになるためである。

本発明の検査システムおよび検査方法の別の例示的な実施形態では、基板５９の基板エッジが図１２に示されるような２つのみの電子センサ３０、３１を用いて検出されるが、測定結果は、同じ２つの電子センサから、コンベヤ速度および所望の精度レベルに依存する然るべき時間間隔（例えば、１秒）により互いに離隔した２つの異なる時刻ｔ１および（時刻ｔ１より遅い時刻である）ｔ２に取得される。図７のアルゴリズムは、（ステップ１０２において）ｔ１における電子センサ３０、３１の測定値を含む第１のデータセット３０（ｔ１）、３１（ｔ１）を値ＡおよびＢとして式（１）へ挿入し、ｔ２における電子センサ３０、３１の測定値を含む第２のデータセット３０（ｔ２）、３１（ｔ２）を値ＣおよびＤとして式（１）へ挿入して実行される。結果として生じた値Ｅは、（ステップ１０４において）欠陥が存在するかどうかを判定するために閾値２εと比較される。値３０（ｔ１）、３１（ｔ１）は、値３０（ｔ２）、３１（ｔ２）とともに式（１）に用いる（ステップ１０２）ためにステップ１００において読み出されるまでメモリ３９に記憶される。

本発明の特定の実施形態が詳細に図示され、記載されたが、本発明の思想および範囲から逸脱することなく、様々な修正および改良がそれらになされてもよいことが当業者には明らかであろう。それゆえに、本発明の範囲内にあるすべてのかかる修正および改良を添付の特許請求の範囲に含めることが意図される。

３０，３１，３２，３３…センサ、３５…コントローラ、３６…処置、３７…Ｉ／Ｏモジュール、３８…ディスプレイ、３９…メモリ。

Claims (20)

1. 生じうる欠陥に関して１つ以上の対象物のエッジを自動的に検査するための検査システムであって、
   １つ以上の対象物の対向エッジの位置を検出するための少なくとも４つの複数の電子センサであって、前記少なくとも４つの電子センサのうちの第１および第２は、欠陥に関して第１の対象物エッジを検査するために、前記１つ以上の対象物がそれに沿って配置された検査ラインの第１の側に置かれ、前記少なくとも４つの電子センサのうちの第３および第４は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジの対辺上の第２の対象物エッジを検査するために、前記検査ラインの第２の側にそれぞれ前記第１および第２の電子センサに実質的に対向して置かれ、前記第１および第３の電子センサは、互いに実質的に一直線上に保持され、前記第２および第４の電子センサは、互いに実質的に一直線上に保持された、前記複数の電子センサと、
   特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジが前記電子センサによって走査されるにつれて、前記第１、第２、第３および第４の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含むデータセットを周期的に取得し、合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算して、前記合計Ｅを閾値と比較するようにプログラムされ、Ａ、Ｃ、ＢおよびＤは、それぞれ前記第１、第２、第３および第４の電子センサの前記実質的に同時のセンサ測定結果に対応する、コントローラとを備え、
   前記合計Ｅが前記閾値以下である場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジの前記走査が完了するまで前記第１、第２、第３および第４の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含むデータセットを取得し続け、一方、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジを走査しているときに前記合計Ｅが前記閾値を超えた場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物が欠陥エッジを有すると判定する、
   検査システム。
2. 前記コントローラは、欠陥のある対象物が前記検査ラインから除去されるようにさらにプログラムされている、請求項１に記載の検査システム。
3. 前記少なくとも４つの電子センサのうちの１つ以上は、レーザセンサである、請求項１に記載の検査システム。
4. 前記合計Ｅが比較される前記閾値は、前記１つ以上の対象物の対象物幅に許容された公差値に基づく値である、請求項１に記載の検査システム。
5. 前記閾値および前記公差値のうちの少なくとも１つを記憶するためのメモリをさらに備える、請求項４に記載の検査システム。
6. 生じうる欠陥に関して１つ以上の対象物のエッジを自動的に検査するための検査方法であって、
   少なくとも４つの電子センサを用いて、対向する１つ以上の対象物の第１および第２の対象物エッジを走査するステップであって、前記少なくとも４つの電子センサのうちの第１および第２は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジを検査するために、前記１つ以上の対象物がそれに沿って配置された検査ラインの第１の側に置かれ、前記少なくとも４つの電子センサのうちの第３および第４は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジの対辺上の前記第２の対象物エッジを検査するために、前記検査ラインの第２の側にそれぞれ前記第１および第２の電子センサに実質的に対向して置かれ、前記第１および第３の電子センサは、互いに実質的に一直線上に保持され、前記第２および第４の電子センサは、互いに実質的に一直線上に保持され、前記対象物の前記対向エッジは、前記対向エッジが前記電
   子センサに近接して通過するにつれて、検査のために前記電子センサによって走査される、前記走査するステップと、
   特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジが前記電子センサによって走査されるにつれて、前記少なくとも４つの電子センサからの実質的に同時の測定結果を含むデータセットを、コントローラによって、周期的に取得するステップと、
   合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算するために、前記周期的に取得された前記第１、第２、第３および第４の電子センサからの測定結果を含むデータセットを、前記コントローラによって、合計し、Ａ、Ｃ、ＢおよびＤは、それぞれ前記第１、第２、第３および第４の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果に対応するステップと、
   前記合計Ｅを閾値と比較するステップと
   を備え、
   前記合計Ｅが前記閾値以下である場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジの前記走査が完了するまで前記第１、第２、第３および第４の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含むデータセットを取得し続け、一方、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジを走査しているときに前記合計Ｅが前記閾値を超えた場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物が欠陥エッジを有すると判定する、
   検査方法。
7. 前記特定の対象物に欠陥があると判定されたときに、前記特定の対象物を前記検査ラインから取り除くステップをさらに備える、請求項６に記載の検査方法。
8. 前記少なくとも４つの電子センサのうちの１つ以上は、レーザセンサである、請求項６に記載の検査方法。
9. 前記合計Ｅが比較される前記閾値は、前記１つ以上の対象物の対象物幅に許容された公差値に基づく、請求項６に記載の検査方法。
10. 前記閾値および前記公差値のうちの少なくとも１つを記憶するステップをさらに備える、請求項９に記載の検査方法。
11. 生じうる欠陥に関して１つ以上の対象物のエッジを自動的に検査するための検査システムであって、
    １つ以上の対象物の対向エッジの位置を検出するための少なくとも２つの複数の電子センサであって、前記少なくとも２つの電子センサのうちの第１は、欠陥に関して第１の対象物エッジを検査するために、前記１つ以上の対象物がそれに沿って配置された検査ラインの第１の側に置かれ、前記少なくとも２つの電子センサのうちの第２は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジの対辺上の第２の対象物エッジを検査するために、前記検査ラインの第２の側に前記第１の電子センサと実質的に対向して実質的に一直線上に置かれた、前記複数の電子センサと、
    前記複数の電子センサによって得られた測定結果を記憶するメモリと、
    特定の対象物の前記対向エッジが前記電子センサによって走査されるにつれて、前記第１および第２の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含む２つ以上のデータセットを取得し、合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算するために取得された実質的に同時のセンサ測定結果を含む前記データセットのうちの少なくとも１つを前記メモリに記憶して、前記合計Ｅを閾値と比較するようにプログラムされ、値ＡおよびＢは、第１の時刻ｔ１に取得された前記第１および第２の電子センサのセンサ測定結果を含む前記２つ以上のデータセットのうちの第１に対応し、値ＣおよびＤは、時間間隔によって前記第１の時刻から隔たった第２の時刻ｔ２に取得された前記第１および第２の電子センサのセンサ測定結果を含む前記２つ以上のデータセットのうちの第２に対応する、コントローラと
    を備え、
    前記合計Ｅが前記閾値以下である場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジの前記走査が完了するまで、前記第１および第２の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含む追加のデータセットを周期的に取得し、一方、前記特定の対象物の前記第１および第２の対象物エッジを走査しているときに前記合計Ｅが前記閾値より大きい場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物が欠陥エッジを有すると判定する、
    検査システム。
12. 第１および第２の時刻ｔ１およびｔ２の間の前記時間間隔は、前記特定の対象物が前記第１および第２のセンサによって走査される速度に少なくとも依存する、請求項１１に記載の検査システム。
13. 前記少なくとも２つの電子センサのうちの１つ以上は、レーザセンサである、請求項１１に記載の検査システム。
14. 前記合計Ｅが比較される前記閾値は、前記１つ以上の対象物の対象物幅に許容された公差値に基づく値である、請求項１１に記載の検査システム。
15. 前記メモリは、前記閾値および前記公差値のうちの少なくとも１つをさらに記憶する、請求項１４に記載の検査システム。
16. 生じうる欠陥に関して１つ以上の対象物のエッジを自動的に検査するための検査方法であって、
    少なくとも２つの電子センサを用いて１つ以上の対象物の対向する、第１および第２のエッジを走査するステップであって、前記少なくとも２つの電子センサのうちの第１は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジを検査するために、前記１つ以上の対象物がそれに沿って配置された検査ラインの第１の側に置かれ、前記少なくとも２つの電子センサのうちの第２は、欠陥に関して前記第１の対象物エッジの対辺上の第２の対象物エッジを検査するために、前記検査ラインの第２の側に前記第１の電子センサに実質的に対向して実質的に一直線上に置かれ、前記対象物の前記対向エッジは、前記対向エッジが前記電子センサに近接して通過するにつれて、検査のために前記電子センサによって走査される、前記走査するステップと、
    特定の対象物の前記第１および第２のエッジが前記電子センサによって走査されるにつれて、前記第１および第２の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含む２つ以上のデータセットを、コントローラによって、取得するステップと、
    合計Ｅ＝｜（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｜を計算するために、取得された前記第１および第２の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含む前記データセットを、前記コントローラによって、合計するステップであって、値ＡおよびＢは、第１の時刻ｔ１に取得された前記第１および第２の電子センサのセンサ測定結果を含む前記１つ以上のデータセットのうちの第１に対応し、値ＣおよびＤは、時間間隔によって前記第１の時刻から隔たった第２の時刻ｔ２に取得された前記第１および第２の電子センサのセンサ測定結果を含む前記１つ以上のデータセットのうちの第２に対応する、ステップと、
    前記合計Ｅを閾値と比較するステップと、
    を備え、
    前記合計Ｅが前記閾値以下である場合には、前記コントローラは、前記特定の対象物の前記第１および第２のエッジの前記走査が完了するまで、前記第１および第２の電子センサの実質的に同時のセンサ測定結果を含むデータセットを周期的に取得し続け、一方、前記合計Ｅが前記閾値を超えた場合には、前記コントローラは、前記対象物が欠陥エッジを有すると判定する、
    検査方法。
17. 第１および第２の時刻ｔ１およびｔ２の間の前記時間間隔は、前記特定の対象物が前記第１および第２の電子センサによって走査される速度に少なくとも依存する、請求項１６に記載の検査方法。
18. 前記特定の対象物に欠陥があると判定されたときに、前記特定の対象物を前記検査ラインから取り除くステップをさらに備える、請求項１６に記載の検査方法。
19. 前記少なくとも２つの電子センサのうちの１つ以上は、レーザセンサである、請求項１６に記載の検査方法。
20. 前記第１の時刻ｔ１に取得された前記センサ測定結果をメモリに記憶するステップをさらに備える、請求項１６に記載の検査方法。