JPH02234007A - 装着状態検査装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、基板に装着される部品の装着状態を検査する
装着状態検査装置に関する。

（従来の技術） 家電機器やＯＡ（オフィスオートメーション）機器等の
電子機器は小型化が進んできており、これに伴ってこれ
ら電子機器に用いられる回路基板（以下、基板と省略す
る）も小型化している。例えば、リード線付き回路基板
に変わってチップ化された小型の抵抗、コンデンサ等を
実装可能とする基板が用いられている。そして、現在で
はこのような実装部品の小型化による基板への高密度実
装が要求されている。

かかるチップ部品の基板への実装は予め所定の配線パタ
ーンが形成された基板にチップ部品を実装装置により自
動的に仮実装し、この後にはんだ付け装置等によりはん
だ付けを行って終了する。

しかし、基板への実装はしばしば脱落や位置ずれを生じ
ており、これがはんだ付けの後に検出された場合、その
修正に多大な労力を費やさなければならない。このため
、このような基板のチップ部品の脱落や位置ずれ等の検
査は、はんだ付け前に作業員の目視によって行なわれて
いた。

しかしながら、作業員の目視検査では多くの人員が必要
であり、そのうえ基板上に複数のチップ部品が実装され
ているために検査ミスが多くなる。

さらに、このような細かい作業は一日中行なわれるので
、作業員に眼球疲労が生じて健康管理の面でも問題があ
る。

そこで、自動的にチップ部品の装着状態を検査する技術
として、例えば光切断法、パターン比較法を利用したも
のがある。このうち光切断法は、スリット光を基板平面
に対して斜め方向から照射し、このとき基板の上方から
観察したときにチップ部品があるとスリット光に段差が
生じることを情報として利用する手法である。又、パタ
ーン比較法は、予め記憶された良品基板の画像データに
対し、被検査基板の画像データ（Ｉ淡レベル，色など）
を画素毎に比較する手法である。

しかしながら、光切断法ではスリット光を基板全面（あ
るいは一部）に走査させる必要があり、又例えば角形部
品の回転を検出するためには１部品あたり場所を変えて
２回以上に照射を行なわなければならず、時間がかかる
。又、パターン比較法は画素比較を多数行なわなければ
ならずその画像処理に時間がかかり、そのうえ基板のパ
ターンや印字文字等が混在する中から目的のチップ部品
を検索あるいは抽出しなければならないので、その検査
精度や信頼性の低いものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように自動化した検査装置であっても、その画像
処理に時間がかかり、そのうえ基板のパターンや印字文
字等が混在する中から目的のチップ部品を検索あるいは
抽出しなければならないので、その検査精度や信頼性の
低いものであった。

そこで本発明は、基板の色彩や配線パターン等の影響を
受けずに実装状態を検査できる信頼性の高い装着状態検
査装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、所定位置に載置された基板上に装着された被
検査部品の斜め上方でそれぞれ基板を載置した所定位置
を中心に対向配置された各照明手段と、これら照明手段
のいずれか一方の照明手段を点灯させる点灯切換手段と
、被検査部品の真上から撮像するとともにこの撮像位置
に対してずれた各撮像位置で被検査部品を撮像する撮像
手段と、被検査部品の真上からの撮像により得られた画
像データに対してずれた撮像位置での撮像により得られ
た各画像データの差から被検査部品の影部分の各画像デ
ータを求めてこれら画像データを合成して被検査部品の
輪郭画像を得る輪郭画像手段と、この輪郭画像手段によ
り得られた画像データから被検査部品の回転角度等を求
めて装着状態を判断する装着状態判断手段とを備えて上
記目的を達成しようとする装着状態検査装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、基板上に装着され
た被検査部品の斜め上方でそれぞれ被検査部品を介して
対向配置された各照明手段のいずれか一方の照明手段が
点灯切換手段により点灯され、このとき被検査部品の真
上から被検査部品が撮像されるとともに、この撮像位置
に対してずれた各撮像位置で被検査部品が撮像される。

そして、輪郭画像手段によって被検査部品の真上からの
撮像により得られた画像データに対してずれた撮像位置
での撮像により得られた各画像データの差から被検査部
品の影部分の各画像データが求められてこれら画像デー
タの合成により被検査部品の輪郭画像が得れ、この輪郭
画像データから装着状態判断手段によって被検査部品の
回転角度等が求められて装着状態が判断される。

（実施例） 以下、本発明一実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は装着状態検査装置の構成図である。同図におい
て１は基板であって、この基板１の上には被検査部品で
あるチップ部品２が装着されている。この基板１の上方
には各照明装置３，４が配置されており、これら照明装
置３．４はチップ部品２の斜め上方でそれぞれチップ部
品２を介して対向位置に配置されている。そして、これ
ら照明装置３，４は照明切換回路５によっていずれが一
方の照明装置３又は４が点灯されるようになっている。

又、チップ部品２の上方には撮像装置６が配置されてい
る。この撮像装置６は内部に３台のカメラを内蔵したも
ので第２図に示す構成となっている。具体的に説明する
と、基板１の所定領域を結像するための結像レンズ７が
設けられ、この結像レンズ７の光軸Ｏａ上に第１のカメ
ラ８が配置されている。これにより、第１のカメラ８は
各チップ部品２のうち検査しようとするチップ部品２の
真上に配置される。又、結像レンズ７の光軸Ｏａ上には
各ハーフミラー９，１０が配置され、さらにこれらハー
フミラー９．１０の光分岐方向にそれぞれミラー１１．
１２が配置されている。

そして、これらミラー１１．１２の光反射方向にはそれ
ぞれ第２及び第３のカメラ１３．１４が配置されている
。これら第２及び第３のカメラ１３，１４はそれぞれ各
ミラー１１．１２の光軸ｏｂ，ＯＣに対して第３図に示
すように間隔ｔだけずれて配置されている。つまり、第
２のカメラ１３は光軸ｏｂに対してｘｙ方向にそれぞれ
間隔ｔだけ照明装置４の配置されている方向に向がって
ずれて配置されるとともに、第３のカメラ１４は光軸Ｏ
Ｃに対してｘｙ方向にそれぞれ間隔ｔだけ照明装置３の
配置されている方向に向かってずれて配置されている。

なお、各カメラ８，１３．１４の前面にはそれぞれ入射
する光量が同一となるようにフィルタ１５，１６．１７
が配置されている。

以上のような構成の撮像装置６の各カメラ８，１３．１
４から出力される各画像信号Ｇａ，ＧｂＧｃは輪郭画像
手段２０に送られている。この輪郭画像手段２０は第１
のカメラ８の撮像により得られた画像データに対する第
２及び第３のカメラ１３．１４の撮像により得られた各
画像データの差からチップ部品２の影部分の各画像デー
タを求め、これら画像データを合成してチップ部品２の
輪郭画像を得る機能を有するものである。具体的に説明
すると、リアルタイムで処理する各減算回路２１．２２
が設けられ、このうち減算回路２１には各画像信号Ｇａ
，Ｇｂが入力するとともに減算回路２２には各画像信号
Ｇａ，Ｇｃが入力している。これら減算回路２１．２２
の減算出力はそれぞれリアルタイムで処理する２値化回
路２３，２４を通って画像メモリ２５．２６に画像デー
タとして記憶されるようになっている。そして、これら
画像メモリ２５．２６に論理和回路２７が接続され、各
画像メモリ２５．２６に記憶された各画像データの論理
和が取られてチップ部晶２の輪郭画像が得られるように
なっている。

３０は装着状態判断手段であって、これは輪郭画像手段
２０により得られた輪郭画像データを投影処理してチッ
プ部品２の回転角度等を求めて装着状態を判断する機能
を有するものである。具体的には輪郭画像・データを投
影処理する投影回路３１と、この投影処理の結果がらチ
ップ部品２の脱落や回転角度等の実装状態を判断する演
算制御回路３２とから構成されている。なお、演算制御
回路３２にはタイミング回路３３、照明切換回路５及び
表示ロ路３４が接続されている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

演算制御回路３２から照明装置３を点灯する指令が照明
切換回路５に発せられると、この照明切換回路５によっ
て照明装置３のみが点灯される。

この状態に撮像装置６における第１のカメラ８及び第３
のカメラ１４はそれぞれチップ部品２を撮像してその画
像信号Ｇａ，Ｇｃを出カする。このときの第１のカメラ
８によって撮像される画像及びその画像信号Ｇａは第４
図に示す通りとなっている。すなわち、照明装置３の照
明によりチップ部品２には影２ａが生じる。そして、そ
の画像信号Ｇａの濃淡レベルをＡ−Ａ線上でみると、影
２ａの部分の濃淡レベルが最も低く、次に基板１の部分
、そしてチップ部品２の上面部分の濃淡レベルが最も高
くなっている。一方、第３のカメラ１４により撮像され
る画像の濃淡レベルも第１のカメラ８で撮像される画像
の濃淡レベルと同一となっている。

ところで、第１のカメラ８と第３のカメラ１４とでは第
２図及び第３図に示すように配置位置がずれている。従
って、ｔＪ５図に示すように第１のカメラ８で撮像され
るチップ部品２及びその影２ａをＦ１とすると、第３の
カメラ１４で撮像されるチップ部品２及びその影２ａは
Ｆ２となる。

つまり、第３のカメラ１４で撮像される画像は第１のカ
メラ８で撮像された画像に対して照明装置３の照射方向
に向かって間隔ｔだけずれたものとなる。しかるに、画
像Ｆ１の画像信号Ｇａ及び画像Ｆ２の画像信号Ｇｃが共
に減算回路２２に送られ、この減算回路２２はこれら画
像信号ＧａとＧｃとの差をリアルタイムで求める。ここ
で、第５図のＢ−Ｂ線上の濃淡レベルをみると第６図に
示すように画像信号Ｇａにおけるチップ部品２の上面の
濃淡レベルと画像信号Ｇｃにおける影２ａの濃淡レベル
との差が最も大きくなっている。従って、減算回路２２
の出力レベルは同部分が最も高くなっている。この減算
回路２２の減算出力は２値化回路４で２値化処理される
ことにより、上記チップ部品２の上面の濃淡レベルと影
２ａの濃淡レベルとの差の部分が「１」レベルとなり、
他の部分は「０」レベルとなる。これにより、画像メモ
リ２６には第７図に示すようなチップ部品２の輪郭の一
部を示す画像データが記憶される。

次に演算制御回路３２から照明装置４を点灯する指令が
照明切換回路５に発せられると、この照明切換回路５に
よって照明装置４のみが点灯される。この状態に撮像装
置６における第１のカメラ８及び第３のカメラ１３はそ
れぞれチップ部品２を撮像してその画像信号Ｇａ，Ｇｂ
を出力する。

ところで、第１のカメラ８と第２のカメラ１３とでは第
２図及び第３図に示すように配置位置がずれている。従
って、第８図に示すように第１のカメラ８で撮像される
チップ部品２及びその影２ａをＦ１とすると、第２のカ
メラ１３で撮像されるチップ部品２及びその影２ａはＦ
３となる。

つまり、第２のカメラ１３で撮像される画像は第１のカ
メラ８で撮像された画像に対して照明装置４の照射方向
に向かって間隔ｔだけずれたものとなる。しかるに、画
像Ｆ１の画像信号Ｇａ及び画像Ｆ３の画像信号Ｇｂが共
に減算回路２１に送られ、この減算回路２１はこれら画
像信号ＧａとＧｂとの差をリアルタイムで求める。そし
て、この減算回路２１の減算出力は２値化回路２３で２
値化処理されることにより、上記チップ部品２の上面の
濃淡レベルと影２ａの濃淡レベルとの差の部分が「１」
レベルとなり、他の部分は「０」レベルとなる。これに
より、画像メモリ２５には第９図に示すようなチップ部
品２の輪郭の一部を示す画像データが記憶される。

このように各画像メモリ２５．２６にチップ部品２の輪
郭を示す画像データが記憶されると、論理和回路２７は
これら画像データの論理和を求める。そして、この論理
和処理により第１０図に示すチップ部品２の輪郭画像デ
ータＱが得られる。

次に投影回路３１はこの輪郭画像データＱに対して投影
処理を行う。すなわち、第ｌＯ図に示すように輪郭画像
データＱに対してＸＹ方向に対して各濃淡レベルを積算
処理して積算濃淡レベルＱａ及びＱｂを得る。そして、
これら積算濃淡レベルＱａ％Ｑｂが求められると、演算
制御回路３２はこれら積算濃淡レベルＱａＳＱｂから各
ピークを検出し、これらピークの座標ｘｌ　Ｉ　’ｘ，
２　、’／３　＋ｙ４を求める。しかるに、演算制御回
路３２はこれら座標ｘｌ．ｘ２、ｙ３，ｙ４をチップ部
品２のエッジ位置に対応する値としてこれら座標位置か
らチップ部品２の正規の装着位置に対する回転角度、チ
ップ部品２の中心位置等を求め、その結果を表示回路３
４に表示させる。なお、チップ部品２のエッジ位置は第
ｌＯ図において「１」レベル部分の外枠に沿ったところ
となっている。

このように上記一実施例においては、各照明装置３、４
のいずれか一方を点灯してチップ部品２の真上に配置さ
れた第１のカメラ８により撮像を行うとともに第２又は
＠３のカメラ１３．１４により撮像を行って各照明装置
３．４の配置方向にずらした画像データを得てチップ部
品２の影部分から成る輪郭画像データを求め、この輪郭
画像データＱからチップ部品２の回転角度等を求めるよ
うにしたので、チップ部品２の上面の濃淡レベルと影の
濃淡レベルとの差を求めることになり、基板１に配線パ
ターンや印刷文字等があってもこれら配線パターン等の
影響を受けずにチップ部品２の輪郭画像を得ることがで
きる。従って、この輪郭画像から正確にチップ部品２の
装着状態つまりチップ部品２の中心位置や回転角度等を
求めることができる。そして、輪郭画像が求められなけ
れば、チップ部品２が装告されずに脱落したことを検出
することができる。

な・お、本発明は上記一実施例に限定されるものでなく
その主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、
カメラは３台設けたが、１台のカメラを移動させて輪郭
画像を得るようにしてもよく、又カメラを移動させずに
基板１を移動させて輪郭画像を得るようにしてもよい。

さらに、減算回路２１．２２による減算処理はリアルタ
イムで行っているが、各カメラ８，１３．１４の撮像に
より得られる各画像データを一旦記憶してから減算処理
をおこなってもよい。又、輪郭画像データは各減算回路
２１．２２の減算出力を画像メモリに記憶した後に加算
し、次にこの加算した画像データをＡ／Ｄ　（アナログ
／ディジタル）変換して多値化画像の状態でチップ部品
２の装着状態を検査してもよい。

［発明の効果〕 以上詳記したように本発明によれば、基板の色彩や配線
パターン等の影響を受けずに実装状態を検査できる信頼
性の高い装着状態検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は本発明に係わる装着状態検査装置
の一実施例を説明するための図であって、第１図は構成
図、第２図及び第３図は撮像装置の各カメラの配置図、
第４図はチップ部品を撮像したときの濃淡レベルを示す
図、第５図は各カメラで撮像したときの各画像位置を示
す図、第６図は減算作用を説明するための図、第７図は
輪郭の一部の画像データの模式図、第８図は各カメラで
撮像したときの各画像位置を示す図、第９図は輪郭の一
部の画像データの模式図、第ｌＯ図は輪郭画像データか
ら装着状態の判断を説明するための図である。 １・・・基板、２・・・チップ部品、３，４・・・照明
装置、５・・・照明切換回路、６・・・撮像装置、８・
・・第１のカメラ、１３・・・第２のカメラ、１４・・
・第３のカメラ、２０・・・輪郭画像手段、２１．２２
・・・減算回路、２３．２４・・・２値化回路、２５．
２６・・・画像メモリ、２７・・・論理和回路、３０・
・・装着状態判断手段、３１・・・投影回路、３２・・
・演算制御回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 ク朋ｕ３ 図 第・６ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　所定位置に載置された基板上に装着された被検査部品
   の斜め上方でそれぞれ前記基板を載置した所定位置を中
   心に対向配置された各照明手段と、これら照明手段のい
   ずれか一方の照明手段を点灯させる点灯切換手段と、前
   記被検査部品の真上から撮像するとともにこの撮像位置
   に対してずれた各撮像位置で前記被検査部品を撮像する
   撮像手段と、前記被検査部品の真上からの撮像により得
   られた画像データに対してずれた撮像位置での撮像によ
   り得られた各画像データの差から前記被検査部品の影部
   分の各画像データを求めてこれら画像データを合成して
   前記被検査部品の輪郭画像を得る輪郭画像手段と、この
   輪郭画像手段により得られた画像データから前記被検査
   部品の回転角度等を求めて装着状態を判断する装着状態
   判断手段とを具備したことを特徴とする装着状態検査装
   置。