JPH02154106A - 形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 形状検査装置に関し、 処理時間が短く、高速に対象パターンの認識を行って検
査の効率を向上できる形状検査装置を提供することを目
的とし、 被測定対象を含む一定範囲における画像信号を発生する
画像入力手段と、画像入力手段により検知された被測定
対象を含む一定範囲の画像信号を２値化する２値化手段
と、２値化手段の出力から被測定対象の２値化パターン
を対象パターンとして記憶する第１の記憶手段と、被測
定対象についての正規の形状を辞書パターンとして記憶
する第２の記憶手段と、被測定対象を含む一定範囲内に
存在する対象パターンと辞書パターンに重ね合わせてパ
ターンマツチングを行い、これから被測定対象の形状、
位置等を検査する検査手段とを備えた形状検査装置にお
いて、前記検査手段は、前記一定範囲内における被測定
対象の存在する領域を判定するための十字形の測長を行
って対象パターンの概略位置を検出し、該位置を中心と
する限定領域内において前記パターンマツチングを行う
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、形状検査装置に係り、詳しくは、ＩＣチップ
の実装部品等のパターン認識に用いて好適な形状検査装
置に関する。

近年、電子機器を小型化するため、表面実装部品（チッ
プ部品）が多く使用されるようになっており、今後、チ
ップ部品化はますます進み、その数量は急激に増加する
ものと予測されている。チップ部品を用いたプリント板
の製造工程では、実装は自動機によって行われている。

しかし、実装状態の外観検査は自動化が遅れ、人間の目
視検査によっているのが現状である。チップ部品を用い
たプリント板の信頼性向上のため、外観検査の自動化が
必須となっている。このような背景から、チップ部品実
装の外観検査の自動化が強く望まれている。

〔従来の技術〕

プリント板のチップ部品の外観をパターンとして検査す
る従来の形状検査装置としては、例えばパターン認識、
特にパターンマツチング法を用いたものが知られている
。パターンマツチング法は被測定対象たる対象パターン
と辞書パターン（正規の対象パターンとして予め記憶さ
れているもの）が最も良く合う位置を検出するものであ
り、そのために辞書の走査が必要となる。

第６図は従来の辞書の走査方法を示す図である。

第６図（ａ）に示すものは、−船釣に行われているラス
ラスキャン法であり、計測範囲１に対してＸ方向（図中
横方向）に所定間隔で走査２を繰り返して全面をスキャ
ンする。また、第６図（ｂ）に示すものは渦巻き走査法
であり、計測範囲３に対して所定のポイント（例えば、
中心部）を開始位置として渦巻き状に走査４をするもの
で、ラスラスキャン法より高速である。そして、このよ
うなパターンマツチング法によりプリント板上に搭載し
たチップ部品のパターンを認識して検査し、正規の部品
が装着されているか否か、あるいは正規の取付は位置に
あるか否か等の外観検査がプリント板のほぼ全面に亘り
自動的に行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の形状検査装置にあって
は、計測範囲の全領域において、パターンマツチング法
を用いて対象パターンの認識を行う構成となっていたた
め、処理データ量が膨大で検査の処理時間が長く効率が
悪いという問題点があった。

そこで本発明は、処理時間が短く、高速に対象パターン
の認識を行って検査の効率を向上できる形状検査装置を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明による形状検査装置は上記目的達成のため、被測
定対象を含む一定範囲における画像信号を発生する画像
入力手段と、画像入力手段により検知された被測定対象
を含む一定範囲の画像信号を２値化する２値化手段と、
２値化手段の出力から被測定対象の２値化パターンを対
象パターンとして記憶する第１の記憶手段と、被測定対
象についての正規の形状を辞書パターンとして記憶する
第２の記憶手段と、被測定対象を含む一定範囲内に存在
する対象パターンと辞書パターンを重ね合わせてパター
ンマツチングを行い、これから被測定対象の形状、位置
等を検査する検査手段とを備えた形状検査装置において
、前記検査手段は、前記一定範囲内における被測定対象
の存在する領域を判定するための十字形の測長を行って
対象バタ−ンの概略位置を検出し、該位置を中心とする
限定領域内において前記パターンマツチングを行うよう
に構成されている。

〔作用］ 本発明では、被測定対象を含む一定範囲内における被測
定対象の存在する領域を判別するために、十字形の測長
が行われて対象パターンの概略位置が検出される。その
後、該位置を中心とする限定領域内においてパターンマ
ツチング処理が行われて被測定対象の形状、位置等が検
査される。

したがって、計測範囲が実質的に小さ（なって処理デー
タ量が減少し、対象パターンの認識が高速化して検査の
効率が向上する。

〔実施例］ 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明に係る形状検査装置の一実施例を示
す図であり、本発明をＩＣ部品の位置検査に適用した例
である。

まず、構成を説明する。第１図は形状検査装置の構成を
示すブロック図であり、同図において、形状検査装置は
検知系１１．２値化回路１２、フレームメモリ１３、辞
書メモリ１４、マツチング回路１５、ＣＰＵ１６および
ＣＲＴ１７により構成される。検知系（画像入力手段）
１１は、例えばＣＯＤあるいはＴＶカメラなどの撮像機
器からなり、被測定対象たるＩＣのプリント板上におけ
るチップ部品周辺（一定範囲）を画像入力し、２値化回
路１２に送る。

２値化回路（２値化手段）１２は検知系１１で検知した
濃淡画像を所定のスライスレベルを基準として二値化し
、フレームメモリ（第１の記憶手段）１３はこの２値化
画像（すなわち、対象の２値化パターン）を記憶する。

一方、辞書メモリ（第２の記憶手段）１４は被測定対象
の正規の形状や位置を辞書パターンとして多数記憶する
もので、外部より辞書パターンの入力が可能である。マ
ツチング回路１５はフレームメモリ１３および辞書メモ
１７１４から必要なデータを読み出して、対象パターン
（被測定対象に対応する２値化画像）と辞書パターンを
重ね合わせ、その不−敗画素数を出力するもので、これ
はＣＰＵ１６からの命令に基づいて行われる。

ＣＰＵ１６はＩＣ部品の位置検査に必要な各種の演算処
理命令を制御するもので、具体的には２値化回路１２か
ら一定範囲の画像データを受は取って十字形の測長を行
って対象パターンの概略位置を検出したり、また、辞書
メモリ１４に対して辞書パターンの選定命令を発したり
、さらにはマツチング回路１５との間でパターンマツチ
ングに必要な各種命令のやり取りを行い、検査の結果を
ＣＲＴ１７に出力する。ＣＲＴ１７は位置検査の結果等
を外部に表示するものである。ＣＲＴ１７に代えてプリ
ンタ等を用いてもよい。上記マツチング回路１５および
ＣＰＵ１６は検査手段１８を構成する。

次に、作用を説明する。

まず、チップ部品を取り付けたプリント板を所定位置に
置き、検知系１１によって一定範囲を撮像して画像人力
し、２値化回路１２によりこれを２値化する。次いで、
ＣＰＵ１６により第２図にプログラムに基づいてステッ
プＰ＋で十字測長が行われ、その後マツチング回路１５
によりステップＰ２でパターンマツチングが行われる。

第３図は十字測長を説明する図である。まず、画像入力
され２値化された上記一定範囲（以下、計測範囲という
）２０について、Ｘ方向位置検出ライン２１で計測範囲
２０の中心を走査する。次いで、計測範囲２０内に存在
する対象パターン２２のＸ方向中心のを検出する。これ
は、１ラインのデータを走査して行うが、対象パターン
２２の中心を検出するにはい（つかの方法があり、例え
ば次のようにして行う。

（１）対象パターン２２の重心を検出する。

（ＩＩ）対象パターン２２の大きさが既知であるときは
、対象パターンの中心を通る１ライン分の辞書を用意し
ておき、ｌラインをパターンマツチングして中心を検出
する。これは、１次元のパターンマツチングであり、ノ
イズに強いという特徴がある。

次いで、計測範囲２０についてＸ方向位置検出ライン２
３で示すようにＸ方向中心のを通るように、Ｘ方向に走
査する。その後、計測範囲２０内に存在する対象パター
ン２２のｙ方向中心■を検出する。

なお、ｙ方向中心■の検出方法はＸ方向中心のの場合と
同様に行われる。以上の処理により計測範囲２０におけ
る対象パターン２２の概略位置が少ない処理データで容
易に求められる。

なお、対象パターン２２の大きさに比べて計測範囲２０
が大きいとき、上述の方法ではパターン位置がスムーズ
に得られない場合があるが、この場合は第４図に示すよ
うな第２の十字測長法を実行する。すなわち、第４図に
示すように大きな計測範囲２４内をある間隔ｌでＸ方向
にライン２５ａ〜２５ｇで走査する。このとき、間隔ｌ
は対象パターン２６より小さく設定される。次いで、Ｘ
方向検出ライン２７でＸ方向中心を通るようにＸ方向を
走査する。

このようにして対象パターン２６の概略位置を検出する
。

なお、以上の二つの十字測長は対象パターンと測長範囲
（計測範囲）の大きさによって適切に使い分けられる。

以上で、対象パターンの概略位置が求められたので、次
にこの位置を中心とし、限定された範囲で通常のパター
ンマツチングを行う。第２図にパターンマツチングの具
体的方法を示す。同図において、対象パターンメモリ３
１は第１図におけるフレームメモリ１３に相当するもの
で、辞書パターンメモリ３２は同じく辞書メモリ１４に
相当するものである。ＣＰＵ１６の命令により対象パタ
ーンメモリ３１から上述の如く限定された範囲における
対象パターンがマツチング回路１５に送られるとともに
、辞書パターンメモリ３２から被測定対象に対応する辞
書パターンが読み出され、同様にマツチング回路１５に
送られる。マツチング回路１５では対象パターンと辞書
パターンを重ね合わせてその不一致画素数が計測され、
これらパターンの一致が検出される。この場合における
辞書の走査方法では、従来例として述べたものと同様の
処理が行われる。

また、両者の重ね合わせの位置（ｘ、ｙ）は外部より制
御可能であり、例えば本実施例では対象パターンの概略
位置が既に求められているから、この位置を（ｘ、ｙ）
とする。

このようにしてパターンマツチングが行われ、被測定対
象であるチップ部品のプリント板実装後における形状、
位置等が検査される。これにより、例えば形状のチエツ
クにより正規の部品が実装されているか否か、また位置
のチエツクにより部品が正しい位置に取り付けられてい
るか否かが全て自動的に行われる。この場合、本実施例
では十字測長によって対象パターンの概略位置を求めた
後にパターンマツチングが行われるから、従来に比べて
計測範囲が小さくなって処理データ量が減少し、格段と
高速にパターン認識を行うことができ、検査の効率が向
上する。

なお、本発明の対象パターンは長方形、円形等の単純な
形状の場合に、最も効果が顕著なものとなる。

なお、ＩＣ等の大きな部品が正規の位置から大きく外れ
ているとき、本発明の適用が特に有効である。

さらに、本発明の適用はＩＣの部品の形状、位置等の自
動検査に限らず、他の分野における物体の位置決めや、
物自体の認識にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、計測範囲を実質的に小さくして処理デ
ータ量が少なくなるので、対象パターンの認識を高速化
することができ、検査の効率を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る形状検査装置の一実施例を示
す図であり、 第１図はその構成を示すブロック図、 第２図はその検査手順を示すフローチャート、第３図は
その対象パターンの位置を求める方法を説明する図、 第４図はその対象パターンの位置を求める他の方法を説
明する図、 第５図はそのパターンマツチング法を説明するブロック
図、 第６図は従来の形状検査装置における辞書の走査方法を
説明する図である。 １１・・・・・・検知系（画像入力手段）、１２・・・
・・・２値化回路（２値化手段）、１３・・・・・・フ
レームメモリ（第１の記憶手段）１４・・・・・・辞書
メモリ（第２の記憶手段）、１５・・・・・・マツチン
グ回路、 １６・・・・・・ＣＰＵ、 １７・・・・・・ＣＲＴ。 １８・・・・・・検査手段、 ２０．２４・・・・・・計測範囲、 ２１・・・・・・Ｘ方向位置検出ライン、２２．２６・
・・・・・対称ハターン、２３．２７・・・・・・Ｙ方
向位置検出ライン、２５・・・・・・ライン。 一実施例の検査手順を示すフローチャート第２図 一実施例の構成を示すブロック図 第１図 １４：＃＃薔メモリ （第２の記１グ十収λ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定対象を含む一定範囲における画像信号を発生する
   画像入力手段と、 画像入力手段により検知された被測定対象を含む一定範
   囲の画像信号を２値化する２値化手段と、２値化手段の
   出力から被測定対象の２値化パターンを対象パターンと
   して記憶する第１の記憶手段と、 被測定対象についての正規の形状を辞書パターンとして
   記憶する第２の記憶手段と、 被測定対象を含む一定範囲内に存在する対象パターンと
   辞書パターンに重ね合わせてパターンマッチングを行い
   、これから被測定対象の形状、位置等を検査する検査手
   段とを備えた形状検査装置において、 前記検査手段は、前記一定範囲内における被測定対象の
   存在する領域を判定するための十字形の測長を行って対
   象パターンの概略位置を検出し、該位置を中心とする限
   定領域内において前記パターンマッチングを行うように
   構成されていることを特徴とする形状検査装置。