JP6652593B2 - 検査装置、検査方法、及び検査プログラム - Google Patents

Description

本発明は、検査装置、検査方法、及び検査プログラムに関する。

例えば基板の表面に設けられた配線パターンやパッド等、複数の繰り返しパターン（外観上、ほぼ同一の図柄が繰り返し存在する場合）がある被検物の外観検査を行う場合に、繰り返しパターンに検査領域を設定する必要がある。検査領域を設定するものとしては、特許文献１や特許文献２のものがある。

特許文献１のものは、画像処理を行って検査領域を設定する。すなわち、部品実装前の基板のモデルを撮像し、２値画像を生成して、各ランドをグループ分けする。そして、基本となるパターンをグループに対応付けて照合することにより、基板上の各部品について部品対応領域等を特定し、検査領域を設定するものである。

特許文献２のものは、被検物の設計データ（ＣＡＤデータ等）を読み込み、設計データに基づいて膨張処理を行う。そして、膨張処理された領域と、実際の被検物の画像の重複領域を抽出することにより、検査領域を設定するものである。

特開２０１０−２７９６４号公報 特開２００８−２９２２２６号公報

しかしながら、特許文献１のように画像処理により検査領域を設定するものでは、被検物に欠陥がある場合、正確に検査領域を設定できない部分が発生する。その場合、設定できなかった箇所をティーチング等の方法により手動で設定しなければならず、設定に時間がかかるという問題がある。特に、設定すべき検査領域が千以上に及ぶ場合もあるため、手動で設定する場合は時間がかかる。また、検査領域の設定方法として、検査目視等の方法により欠陥が無いと判断された被検物を用いる場合があり、欠陥のないサンプルを目視検査で選定する。この場合、人為的なミスで欠陥が混じった被検物となる可能性がある。

また、特許文献２のように、被検物の設計データを読み込んで検査領域を設定する方法では、例えば設計データ作成機関と検査機関とが異なる場合、設計データは通常は機密情報であることから、設計データを入手できない場合がある。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、短時間で正確に検査領域の設定ができる検査装置、検査方法、及び検査プログラムを提供しようとするものである。

本発明の検査装置は、ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査装置において、前記ワークから特定すべき位置を検出する位置決め手段と、前記位置決め手段にて検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定する検査領域特定手段と、前記検査領域特定手段にて特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成する無欠陥画像作成手段と、前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出する領域抽出手段と、前記領域抽出手段にて抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定する検査領域決定手段とを備えたものである。ここで、「欠陥の無い」とは、領域を生成するのに影響の無い程度のものをいう。すなわち、本発明において「欠陥の無い」とは、完全に欠陥が無い場合の他、多少欠陥を有していても、それが領域の生成に影響を与えない程度のものである場合も含む。従って、「無欠陥画像」とは完全に欠陥が無い画像と、領域の生成に影響を与えない程度に欠陥を有する画像とを含む。

本発明の検査装置によれば、ワークが撮像された画像から特定した二以上の図柄に基づいて、図柄内で欠陥の無い無欠陥画像を作成する。これにより、欠陥があるサンプルでも検査領域を設定することができる。また、検査領域の設定を自動で行うことができるため、人為的なミスが発生せず、検査領域が多数に及ぶ場合でも容易に検査領域の設定ができる。

前記構成において、前記検査領域特定手段は、ワークが撮像された画像から図柄を抽出した特定検査領域画像を作成する特定検査領域画像作成部を備えてもよい。さらに、前記領域抽出手段は、図柄の領域を抽出した図柄領域を作成する図柄領域作成部を備えてもよい。

前記構成において、前記無欠陥画像作成手段は、二以上の特定検査領域画像の基準値から無欠陥画像を作成するものであってもよい。これにより、欠陥部の輝度異常を含まない無欠陥画像が生成でき、正確に検査領域を設定することができる。ここで、基準値とは、中央値付近、平均値、最大値や最小値等である。

前記構成において、一のワークに複数の検査領域があり、前記検査領域特定手段は、一のワークが撮像された画像から二以上の図柄を抽出するものであってもよい。また、二以上のワークに夫々検査領域があり、前記検査領域特定手段は、ワークが夫々撮像された複数の画像から二以上の図柄を抽出するものであってもよい。

前記構成において、ワークが撮像された画像、前記特定検査領域画像、及び無欠陥画像の少なくともいずれかを表示手段にて表示するものであってもよい。

本発明の検査方法は、ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査方法において、ワークが撮像された画像を取得し、前記ワークから特定すべき位置を検出し、検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定し、特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成し、前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出し、抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定するものである。

本発明の検査プログラムは、ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査プログラムにおいて、前記ワークから特定すべき位置を検出するステップと、検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定するステップと、特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成するステップと、前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出するステップと、抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定するステップとを、コンピュータに実行させるものである。

本発明の検査装置、検査方法、及び検査プログラムは、短時間で正確に検査領域の設定ができる。

本発明の検査装置を示すブロック図である。 本発明の検査装置にて検査されるワークを示す模式図である。 本発明の検査装置において作成される画像を示す簡略図である。 本発明の検査方法の手順を示すフローチャート図である。 本発明の検査装置においてワークの画像が複数ある場合に、夫々の画像を示す簡略図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

本発明の検査装置は、例えば図２に示すように、基板等のワーク１の表面に設けられた配線パターンやパッド等、複数の繰り返しパターン２（図柄パターン）（外観上、ほぼ同一の図柄が複数存在する場合）がある被検物の外観検査を行う場合に、その繰り返しパターンの図柄内を検査領域として設定し、その検査領域内の欠陥の有無の外観検査を行うものである。つまり、ある図柄３ａ、３ｂ、３ｃから構成される図柄パターン２を１つのユニットとして、その図柄パターン２が複数（図２では８つ）存在する場合に、夫々の図柄パターン２において、各図柄３ａ、３ｂ、３ｃ内を検査領域として検査するものである。なお、図２では、説明を簡単にするために、ワーク１の図柄パターン２として単純な図柄３ａ、３ｂ、３ｃを示しているが、実際の検査対象であるワークの図柄パターン２は、各図柄３ａ、３ｂ、３ｃが複雑なものである場合がある。また、図柄パターン２の数としても、さらに多数（例えば数百、数千以上）存在する場合がある。

本発明の検査装置は、図１に示すように、撮像手段１０にて撮像された画像を処理し、図示省略のコンピュータに設けられる、メモリ（画像記憶手段）１１と、位置決め手段１２と、検査領域特定手段１３と、無欠陥画像作成手段１４と、領域抽出手段１５と、検査領域決定手段１６とを備えている。また、コンピュータには表示手段（モニタ）９が接続されている。

撮像手段１０は、イメージセンサを使用したＣＭＯＳカメラ等からなり、撮像物体であるワーク１の画像を取得するものである。ワーク１が撮像された画像２１（図３（ａ）参照）は、メモリ１１に格納される。

位置決め手段１２は、ワークから特定すべき位置を検出するものである。位置決めは種々の方法により行うことができ、例えば位置決めマークを検出する方法や、ユーザが指定したパターン（例えば、図柄３ａ１、図柄３ｂ１、図柄３ｃ１から構成される図柄パターン２や、図柄パターン２の中の一部の図柄等）を探すパターンマッチングの方法等がある。

検査領域特定手段１３は、位置決め手段１２にて検出された位置において、ワーク１が撮像された画像２１（図３（ａ）参照）から検査領域が含まれる図柄パターンの範囲を特定するものである。すなわち、画像２１において、図柄３ａ１、図柄３ｂ１、図柄３ｃ１と同一の図柄にて構成される図柄パターン（本実施形態では、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ）を特定する。検査領域特定手段１３は、特定検査領域画像作成部１８を備えている。特定検査領域画像作成部１８は、図３（ｂ）に示すような、夫々の図柄パターン２Ａ〜２Ｈが抽出された特定検査領域画像２２Ａ〜２２Ｈを作成する。なお、図３では、一のワークに複数の検査領域があり、検査領域特定手段１３は、一のワークが撮像された画像２１から二以上（本実施形態では８つ）の図柄パターン２Ａ〜２Ｈを抽出する。

無欠陥画像作成手段１４は、検査領域特定手段１３にて特定した複数（本実施形態では８つ）の図柄パターン２Ａ〜２Ｈから、図３（ｃ）に示すような図柄内で欠陥の無い一つの同一パターンの無欠陥画像２３を作成するものである。具体的には、無欠陥画像作成手段１４は、一例として、夫々の特定検査領域画像２２Ａ〜２２Ｈを重ね合わせて各画素の基準値（本実施形態では基準値は中央値付近とする）をとることにより、図柄パターン内において欠陥の無い無欠陥画像２３を作成する。ここで、「欠陥の無い」とは、領域を生成するのに影響の無い程度のものをいう。すなわち、本発明において「欠陥の無い」とは、完全に欠陥が無い場合の他、多少欠陥を有していても、それが領域の生成に影響を与えない程度のものである場合も含む。従って、「無欠陥画像」とは完全に欠陥が無い画像と、領域の生成に影響を与えない程度に欠陥を有する画像とを含む。

領域抽出手段１５は、無欠陥画像２３から検査ワークと同一の図柄の領域を抽出するものである。すなわち、領域抽出手段１５は、無欠陥画像２３における図柄パターン２の図柄３ａ９、図柄３ｂ９、図柄３ｃ９の夫々の輪郭の内側範囲である領域２５（図３（ｄ）参照）を抽出する。領域抽出手段１５は、図柄領域作成部１９を備えている。図柄領域作成部１９は、図３（ｄ）に示すように、無欠陥画像２３の図柄パターン２において、夫々の図柄３ａ９、３ｂ９、３ｃ９の領域２５が抽出された図柄領域のデータを作成する。

検査領域決定手段１６は、領域抽出手段１５にて抽出した図柄の領域２５をワーク１が撮像された画像２１に適用して、ワーク１の検査領域２６を決定するものである。すなわち、検査領域決定手段１６は、図３（ｅ）に示すように、ワーク１が撮像された画像２１の夫々の図柄パターン２Ａ〜２Ｈに、図柄の領域２５を重ね合わせる。これにより、検査領域２６が決定される。図３（ｅ）では、２４個の図柄の内側領域が全て検査領域２６となる。

表示手段９は、ワークが撮像された画像２１、特定検査領域画像２２Ａ〜２２Ｈ、無欠陥画像２３のいずれか又は全部を表示する。

本発明の検査装置を使用した検査方法を図４のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、一のワークに、二以上（本実施形態では８つ）の図柄パターン（検査領域の基本となる一ユニットの形状）が存在する。まず、撮像手段１０にてワーク１の全体又は一部を撮像し、図３（ａ）に示すような、ワーク１の一部が撮像された画像２１を取得する。これにより、ワーク１が撮像された画像２１がメモリ１１に格納される（ステップＳ１）。

次に、ユーザは、例えばワーク１から図柄３ａ１、図柄３ｂ１、図柄３ｃ１のまとまりからなる図柄パターン２を探したい場合に、位置決め手段１２は、ワーク１から特定すべき位置（図柄パターン２の存在する位置）を検出する（ステップＳ２）。その方法としては、位置決めマークを検出する方法や、パターンマッチング等の種々の位置決め方法を採用することができる。

検査領域特定手段１３は、画像２１において、図柄３ａ１、図柄３ｂ１、図柄３ｃ１と同一の図柄にて構成される図柄パターン（本実施形態では、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ）の範囲を特定する（ステップＳ３）。特定検査領域画像作成部１８は、図３（ｂ）に示すような、夫々の図柄パターン２Ａ〜２Ｈが抽出された特定検査領域画像２２Ａ〜２２Ｈを作成する。

無欠陥画像作成手段１４は、夫々の特定検査領域画像２２Ａ〜２２Ｈを重ね合わせて各画素の基準値（本実施形態では基準値は中央値付近とする）をとることにより、図柄パターン内において欠陥の無い無欠陥画像２３を作成する。（ステップＳ４）。図３（ｃ）では無欠陥画像２３は、完全に欠陥の無い画像となっているが、領域の生成に影響を与えない程度の欠陥を有していてもよい。

領域抽出手段１５は、無欠陥画像２３における図柄パターン２の図柄３ａ９、図柄３ｂ９、図柄３ｃ９の夫々の輪郭の内側範囲である領域２５（図３（ｄ）参照）を抽出する（ステップＳ５）。図柄領域作成部１９は、図３（ｄ）に示すように、無欠陥画像２３の図柄パターン２において、夫々の図柄３ａ９、３ｂ９、３ｃ９の領域２５が抽出された図柄領域のデータを作成する。

検査領域決定手段１６は、図３（ｅ）に示すように、ワーク１が撮像された画像２１の図柄パターン２Ａ〜２Ｈの夫々に、領域２５を重ね合わせる。これにより、画像２１において、図３（ｅ）のハッチング部が検査領域２６として決定される（ステップＳ６）。その後、ユーザは、検査領域内の欠陥の有無を検査する（ステップＳ７）。

本発明の検査装置、検査方法、及び検査プログラムは、ワーク１が撮像された画像２１から抽出した二以上の図柄パターン２Ａ〜２Ｈに基づいて、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像２３を作成する。これにより、欠陥があるサンプルでも検査領域２６を設定することができる。また、検査領域２６の設定を自動で行うことができるため、人為的なミスが発生せず、検査領域２６が多数に及ぶ場合でも容易に検査領域２６の設定ができる。これにより、短時間で正確に検査領域２６の設定ができる。

第２の実施形態は、検査領域特定手段１３は、二以上のワークが夫々撮像された複数の画像から二以上の図柄を抽出するものとしている。すなわち、図５に示すように、複数のワークがあり、それらのワークの夫々に図柄パターンが存在する。この場合、検査領域特定手段１３は、第一のワークが撮像された第一の画像２１Ａから図柄パターン２Ａを抽出し、第二のワークが撮像された第二の画像２１Ｂから図柄パターン２Ｂを抽出し、第三のワークが撮像された第三の画像２１Ｃから図柄パターン２Ｃを抽出し、・・・と、複数の画像から夫々図柄パターンを抽出する。その後の処理は前記第１実施形態と同様に行う。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ワークの種類は、基板に限らず種々のものを適用できる。また、図柄パターンの繰り返し数、図柄の形状としては種々のものとできる。撮像手段は、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等種々のものを採用することができる。無欠陥画像を作成する場合、実施形態では基準値を中央値としたが、基準値としては、平均値、最大値、最小値等、ワークに応じて種々の処理方法により無欠陥画像を作成することができる。ワークを撮像する際、ワークの全体を撮像して、ワークの全体画像を取得してもよい。また、実施形態では、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとしたが、１つの図柄を基本のユニットとして、その図柄が繰り返し複数存在する場合であっても適用可能である。特定検査領域画像、無欠陥画像において、画像の作成は省略することもできる。また、ワークが撮像された画像、特定検査領域画像、及び無欠陥画像を作成する場合、表示手段に全てを表示する必要はなく、これらの一部を表示するものであってもよいし、全てを表示しないものであってもよい。表示手段に表示された画像に基づいて目視確認を行い、その結果によってはステップＳ１以降のいずれかのステップに戻ってもよい。

１ ワーク
２ 図柄パターン
１２ 位置決め手段
１３ 検査領域特定手段
１４ 無欠陥画像作成手段
１５ 領域抽出手段
１６ 検査領域決定手段
１８ 特定検査領域画像作成部
１９ 図柄領域作成部
２１ 画像
２２ 特定検査領域画像
２３ 無欠陥画像
２５ 図柄の領域
２６ 検査領域

Claims (9)

1. ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査装置において、
   前記ワークから特定すべき位置を検出する位置決め手段と、
   前記位置決め手段にて検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定する検査領域特定手段と、
   前記検査領域特定手段にて特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成する無欠陥画像作成手段と、
   前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出する領域抽出手段と、
   前記領域抽出手段にて抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定する検査領域決定手段とを備えたことを特徴とする検査装置。
2. 前記検査領域特定手段は、ワークが撮像された画像から図柄を抽出した特定検査領域画像を作成する特定検査領域画像作成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記領域抽出手段は、図柄の領域を抽出した図柄領域を作成する図柄領域作成部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
4. 前記無欠陥画像作成手段は、二以上の特定検査領域画像の基準値から無欠陥画像を作成するものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の検査装置。
5. 一のワークに複数の検査領域があり、前記検査領域特定手段は、一のワークが撮像された画像から二以上の図柄を抽出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 二以上のワークに夫々検査領域があり、前記検査領域特定手段は、ワークが夫々撮像された複数の画像から二以上の図柄を抽出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の検査装置。
7. ワークが撮像された画像、前記特定検査領域画像、及び無欠陥画像の少なくともいずれかを表示手段にて表示することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査方法において、
   ワークが撮像された画像を取得し、
   前記ワークから特定すべき位置を検出し、
   検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定し、
   特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成し、
   前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出し、
   抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定することを特徴とする検査方法。
9. ワークの表面に設けられた配線パターンやパッドであり、複数の図柄から構成される図柄パターンを１つのユニットとして、その図柄パターンが複数存在し、図柄パターンの各図柄内を検査領域として、ユーザが、特定の図柄パターンの検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を設定する検査プログラムにおいて、
   前記ワークから特定すべき位置を検出するステップと、
   検出された位置において、ワークが撮像された画像から、ユーザが探したい複数の図柄パターンの範囲を特定するステップと、
   特定した複数の夫々の図柄パターンが抽出された複数の特定検査領域画像から、夫々の特定検査領域画像を重ね合わせて各画素の基準値をとることにより、図柄パターン内で欠陥の無い無欠陥画像を作成するステップと、
   前記無欠陥画像における図柄パターンの図柄の夫々の輪郭の内側範囲である領域を抽出するステップと、
   抽出した前記領域を、ワークが撮像された画像において、図柄パターンが存在する箇所の夫々に重ね合わせて、ユーザが検査領域内の欠陥の有無を検査するためにワークの検査領域を決定するステップとを、コンピュータに実行させることを特徴とする検査プログラム。

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