JPH02251714A - 実装極性部品の極性検査方法および実装基板外観検査方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、極性を誤って実装された極性部品を検出する
ための実装極性部品の極性検査方法、更にほこの方法が
適用された実装基板外観検査方法に関するものである。

［従来の技術］ ダイオードや電解コンデンサなどの有極性電子部品（以
下、単に極性部品と称す）が基板に実装されるに際して
は、その極性を考慮して正しく実装されなければならな
いが、往々にして極性が逆の状態として実装されるよう
になっている。このため実装部品番々についての自動外
観検査（部品表面に文字等が印刷されている場合でのそ
の自動認識と照合）の際、極性部品に対しては極性検査
が行なわれるようになっている。一般にこの種検査にお
いては、被検査対象についての二次元画像内の、極性マ
ークが存在すべき位置にはウィンドウが設定され、ウィ
ンドウ内二次元画像を処理することによって極性マーク
が検出された場合は実装状態が正常として判定され、極
性マークが検出されない場合には極性が逆の状態、即ち
、異常として判定されるようになっている。

なお、この種技術に関連するものとしては、特開昭６２
−７３７００号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、−概に極性部品といってもその機能種別
や用途によってその形状や大きさ、外部リードの取付態
様はまちまちであり、設計実装位置データ通りに基板上
に実装されたとしても、極性部品によっては実際のその
実装位置が設計実装位置より多少ずれたり、あるいは姿
勢状態に傾きが生じるなど、同一極性部品であってもそ
の実装態様は様々となっている。したがって、設計実装
位置データにもとづき一義的に極性マーク検出用ウィン
ドウを設定する場合には、極性マークの一部がウィンド
ウ外部にはみ出るなど、極性マークは状態良好にして検
出され得ないものとなっている。因みに、実装態様如何
による極性マーク自体の姿勢状態の変化がそのまま二次
元画像データに現われることになるが、実装態様のバラ
ツキがある範囲内に収まっている場合には、ウィンドウ
内の二次元画像処理上特に問題とはならない、また、極
性マークの部品表面への印刷位置のバラツキにしても、
ある範囲内に収まっている場合は、特に問題にされるこ
とはない。

本発明の目的は、極性部品の実装態様がある範囲内に収
まっている限りにおいては、その極性部品に表示されて
いる極性マークのウィンドウ内での存否がより確実に検
出可とされた、−殻内な実装極性部品の極性検査方法を
供するにある。更に本発明の他の目的は、実装位置がほ
ぼ確定している極性部品に好適とされた極性検査方法、
実装位置が不確定とされた極性部品に好適とされた極性
検査方法、外部リードが観察可とされた極性部品に好適
とされた極性検査方法、極性マーク対応画像データから
のマーク特徴の抽出可否にもとづく極性検査方法、極性
マークが帯マーク、あるいは矢印マークとされた場合で
の極性検査方法、更にはまた実装極性部品については、
部品種別に応じた極性検査が自動外観検査の際行なわれ
る実装基板外観検査方法を供するにある。

ｃａ！ｖを解決するための手段］ 上記目的は１部品種別が既知とされた、実装状態にある
極性部品についての二次元画像データに対する画像処理
よりその部品の位置および大きさを検出した後は、その
データ中の極性マークが存在すべき位置にウィンドウを
設定し、そのウィンドウ内二次元画像データを画像処理
することによって検出された極性マークの存否を以て、
実装状態にある極性部品の極性を検査することで達成さ
れる、更に他の目的は、部品種別上実装位置がほぼ確定
している極性部品については、二次元画像データに即ウ
ィンドウを設定することで１部品種別上実装位置が不確
定な極性部品については、その部品の全体、あるいは特
徴的部分についての二次元画像データに対する画像処理
によって、その部品の位置および大きさを検出すること
で、二次元画像データ中に、特徴的部分として外部リー
ド対応二次元画像データが存在する極性部品については
、リード検出用ウィンドウの設定位置更新による外部リ
ード追跡によって、その部品の位置および大きさを検出
することで、ウィンドウ内二次元画像データからの、極
性マーク対応二次元画像データの特徴部分の抽出可否を
以て極性を検査することで、極性マークとしての帯マー
クの存否は、ウィンドウ内二次元画像データに対する、
帯方向への投影分布からの帯マークの特徴部分抽出可否
を以て検出することで、極性マークとしての矢印マーク
の存否は、ウィンドウ内二次元画像データに対する、矢
印方向とは直交する方向への投影分布からの矢印マーク
尾部部分抽出可否を以て検出することでそれぞれ達成さ
れる。更にまた基板上に実装された部品に対し自動外観
検査を行なうに際しては、極性部品に対してはその部品
種別に応じた極性検査方法を適用することで達成される
。

［作用］ 極性マーク検出のための二欣元画像データへのウィンド
ウは極性部品書々の設計実装位置データからの相対的位
置関係としてではなく、実際の実装位置からの相対的位
置関係として設定されるようにしたものである。ウィン
ドウ設定のためには一般に極性部品の二次元画像データ
より実際の実装位置を求めることが必要とされるが１部
品種別上実際の実装位置が設計実装位置データにほぼ一
致していると考えられる極性部品に対しては、実際の実
装位置を求めることなく即ウィンドウを設定すればよい
というものである。極性部品の実際の実装位置は一般に
その部品全体、あるいはその一部としての特徴的部分に
ついての二次元画像データより求められるが、特に外部
リードについての画像データが二次元画像データ中に存
在する極性部品については、外部リードについての画像
データより極性部品の実際の実装位置を求め得るという
ものである。極性部品の実際の実装位置にもとづき二次
元画像データにウィンドウを設定する場合は、ウィンド
ウは極性マークが存在すべき位置に適正に設定され得る
ものである。適正に設定されたウィンドウ内二次元画像
データを処理することによって極性マークの存否が検出
され、これを以て極性部品の極性検査を行ない得るもの
である。特に極性マークとしての帯マークや矢印マーク
はウィンドウ内二次元画像データに対し所定方向より投
影分布をとることによってマーク特徴部分を抽出可能で
あり、抽出可否を以て極性検査を行ない得ることになる
。更にまた、自動外観検査の際、極性部品に対してはそ
の部品種別に応じた極性検査方法を適用すれば、自動外
観検査の一環として極性検査を行ない得ることになる。

［実施例］ 以下、本発明を第１図から第８図により説明する。

先ず本発明に係る実装基板自動外観検査装置について説
明すれば、第２図はその一例での外観構成を、また、第
３図はその一構成要素としての認識装置を中心とした一
例でのブロック構成を示したものである。この装置では
通常の自動外観検査の他、基板上に実装されたコンデン
サ・ダイオード等の極性部品の極性状態を判定し、予め
用意されているデータと照合することによって、設計通
りの極性状態として正しく極性部品が実装されているか
否かが自動的に検査されるようになっている。

この装置は具体的には第２図に示すように、極性部品を
含む各種部品が実装された基板を移動させ認識対象部品
を所定の位置に設定するためのＸＹ子テーブル、その認
識対象部品を均一に照明するための照明装置１！２．認
識対象部品についての画像を撮像するためのＴＶカメラ
３、ＴＶカメラ３からのその画像を処理するための認識
袋ｆｉ４、撮像した画像、または処理した画像を表示す
るためのモニタ５、それら装置の動作を制御・指示する
ためのオペレーションパネル６、各種データを入力・表
示するためのキーボード７・ＣＲＴ８、検査結果を出力
するためのプリンタ９などを含むようにして構成された
ものとなっている。

また、認識装置４は第３図に示すように、ＴＶカメラ３
からの入力画像を量子化（多値化）したうえ画像メモリ
１Ｇに格納したり、画像メモリ１０に格納された入力画
像のモニタ５への出力を行なう画像入出力ボード１１や
、高速演算処理を行なうＤＳＰボード１２、ハードディ
スク１３・フロッピーディスク１４をコントロールする
ためのディスクコントローラ１５、ＸＹ子テーブルとこ
れのＺ軸をコントロールするためのｘＹＺコントローラ
１６、装置前面の設定パネル６からの割込み入力を行な
うためのＤＩ１０１７、以上全体を制御するためのＣＰ
Ｕ１８を含むようにして構成されたものとなっている。

ＴＶカメラ３からの入力画像データは予め記述・格納さ
れているプログラムに従ってＣＰＵ１８から発せられる
指令により画像入出力ボードｌｌ内の画像メモリ１０．
あるいはＤＳＰボード１２内の画像メモリ１９、または
その双方に格納面とされる一方、ＣＰＵ１８からの指令
によって画像メモリ１０内の画像データは直接に、また
、画像メモリ１９内の画像データは同じ＜ＤＳＰボード
１２内にある命令語メモリ２０に格納されている命令と
共にＤＳＰ　（ディジタル・シグナル・プロセッサ）　
２１内部に取り込まれたうえ処理されるようになってい
る。

さて、第１図は本発明に係る極性部品に対する極性検査
処理の一般的な全体的フローを示したものである。極性
部品はその部品種別上一般にその実装位置がほぼ設計実
装位置データ通りのものと、そうではないものとに分類
され、更にそうではないものはたて置型のものと、非た
て置型のものとに分類されるようになっている。実装位
置がほぼ設計実装位置データ通りの極性部品については
特に実際の実装位置を検出することは要されないが、そ
れ以外の極性部品についてはその実装位置が求められる
ようになっている。

即ち、認識対象（極性検査対象）としての極性部はＸＹ
子テーブル移動によってＴＶカメラ直下に位置設定され
た状態で、その全体がＴＶカメラによって撮像されるよ
うになっている（ステップ５１）１次にその極性部品の
部品種別は予め知れているので、これよりそれがたて置
型極性部品であるか否かが判定されるようになっている
（ステップＳ２）、もしも、それがたて置型極性部品で
ある場合は、その実装位置を検出すべく大まかに大きく
設定されたウィンドウ内二次元画像データ（多値化）は
、この画像データ自体より自動的に決定されるスライス
レベルによって２値化された後は、領域分割（セグメン
テーション）処理が行なわれることによって、その実装
位置が検出されるようになっているものである（ステッ
プ８３〜Ｓ５）、また、もしも、非たて置型極性部品で
あると判定されたならば、それが（外部）リード検出可
能極性部品であるか否かが判定されるようになっている
（ステップＳ６）、リード検出可能極性部品であれば、
リード検出用ウィンドウの設定によって外部リードの位
置が検出された後は、検出されたリード位置を始点とし
てそのウィンドウの設定位置更新によるリード追跡によ
って、その実装位置が検出されるようになっている（ス
テップＳ７．Ｓ８）、もしも、リード検出可能極性部品
ではないと判定された場合には、その極性部品の実装位
置は設計実装位置データそのものとして扱われるもので
ある。

以上のようにして、実際に検出された実装位置、あるい
は設計実装位置データを実装位置として、極性マーク検
出のためのウィンドウが二次元画像データ（多値化）に
設定されるが、ウィンドウは実装位置を基準として、部
品種別に応じた相対的位置関係として設定されるように
なっている（ステップＳ９）、このウィンドウ内二次元
画像に対しヒストグラム、あるいは投影分布を求めるこ
とによって、その分布状況からは極性マークの存否や方
向が知れるものである（ステップ５１０）、その存否や
方向を以て、極性部品が正しい極性状態として実装され
ているか否かが検査されるものである（ステップ５ｉｔ
）　。

第４図は極性検査対象としての極性部品の各種例を示し
たものである。これによる場合、角型タンタルコンデン
サ（部品１）については、外部リードが部品下部にあっ
てそれをＴＶカメラによって捉えることは不可能であり
、しかもその実装位置はほぼ確定しているので、その全
体が撮像された後部極性マーク検出用ウィンドウが設定
されるようになっている。一般にこの種の部品に対して
は、即極性マーク検出用ウィンドウが設定されることに
よって、極性検査処理が速やかに行なわれるものとなっ
ている。

また、ダイオード（部品２）やタンタルコンデンサ（部
品３）、ガラスダイオード（部品４）、よこ置型電解コ
ンデンサ（部品６）、アルミコンデンサ（部品７）など
は、水平方向に延びた外部リードによって基板上に実装
位置不確定として実装されていることから、リード検出
用ウィンドウの設定位置更新によるリード追跡によって
その実装位置が検出されるようになっている。その後極
性マーク検出用ウィンドウが所定の相対位置関係を以て
設定されるものである。外部リードがＴＶカメラによっ
て捉え得る極性部品については、−般にこのような方法
によってその実装位置が検出可能となっているものであ
る。

更にたて置型電解コンデンサ（部品５）については、そ
の外部リードが部品下部にあってそれをＴＶカメラによ
って捉えることは不可能であり。

しかもその実装姿勢状態は傾いているなど、不確定とし
て基板上に実装されていることから、極性マークが付さ
れている上部面の位置を検出する必要があるものとなっ
ている。その上部面における金属表面は外部リードと同
様高レベル画像データとして撮像され得るので、大まか
に設定された対象画像データ切出用ウィンドウ内の画像
データを処理することによって、その上部面の中心位置
（実装位置に相当し、十印として表示）とその大きさが
検出されるものとなっている。中心位置が求められたな
らば、極性マーク検出用ウィンドウが所定の相対位置関
係を以て設定されるものである。

なお、必要に応じ極性部品自体、あるいはその上部面の
大きさが併せて検出されているが、これは、実装位置を
検出するのに必要な場合もあれば、代替品の存在を検出
するのにも有効となっている。

もしも、代替品が実装されている場合には、それに応じ
た極性検査処理が行なわれるようになっている。また、
実装位置検出方法としては、基板上に予め形成された実
装位Ｉ！識別マークパターンを利用することも可能とな
っている０部品種別やその大きさ、形状などを考慮して
設計実装位置データにもとづき適当なマークパターンを
基板上に形成せしめておく場合は、画像処理によってマ
ークパターンに対する部品の実装状態のずれが知れ、こ
れより実装位置が知れるというわけである。

ここで、外部リード追跡による実装位置の検出方法につ
いてより詳細に説明すれば、第５図に示すようである。

即ち、極性部品がダイオードであるとした場合。

ダイオード２２は理想的には設計実装位置データ通りに
破線表示の如く実装されるのが望ましいといえる。理想
的に実装された場合、極性マーク検出用ウィンドウ（１
点鎖線表示）２３は図示の如くに一義的に設定され得る
が、ダイオード２２の実際の実装状態が実線表示の如く
に理想状態よりずれている場合には、極性マーク検出用
ウィンドウ２３によっては極性マーク（黒点集合表示）
を良好に認識し得ないというわけである。理想状態から
のずれに応じて極性マーク検出用ウィンドウ２７が設定
される場合は、極性マークを良好に認識することが可能
となるが、そのためにはダイオード２２の実際の実装位
置を検出したうえ、これにもとづき極性マーク検出用ウ
ィンドウを設定すればよいというものである。幸いダイ
オード２２の外部リード２５の基板へのリード挿入位Ｉ
！２４は設計実装位置データ通りであり、しかも外部リ
ード２５に対する画像データは高レベルデータとなって
いることから、リード挿入位＠２４近くを初期設定位置
としてリード検出用ウィンドウ２６の設定位置が更新さ
れる度にリード位置２８を検出するようにすれば、ダイ
オ−ド２２本体への外部リード取付位置２９が求められ
ることになる。これら外部リード取付位置２９よりダイ
オード２２本体の実装位置が求められ、その実装位置に
もとづいては極性マーク検出用ウィンドウが適正に設定
されるものである。

次に、たて置型電解コンデンサについての実装位置検出
方法について説明すれば、一般にたて置型電解コンデン
サは傾いた状態で実装されている場合があり、このよう
な場合を想定して第６図（ａ）に示すように、たて置型
電解コンデンサ３１の画像データには対象画像データ切
出用ウィンドウ３０が大まかに設定されるようになって
いる。このウィンドウ３０内画像データは、この画像デ
ータについてのヒストグラムより自動的に定められるス
ライスレベルによって２値化された後は、第６図（ｂ）
に示すように領域分割（セグメンテーション）処理が行
なわれることによって、コンデンサヘッドとしての金属
部領域３２が検出されるようになっている。この金属部
領域より算出された重心位置（十印表示）が実装位置と
して求められるわけてあり、これにもとづき極性マーク
検出用ウィンドウ３３が設定される場合は、実装状態に
あるたて置型電解コンデンサ３１の極性状態が検査され
得るものである。他のたて置型極性部品についても同様
な方法が採られることによって、その極性状態が検査さ
れるものである。

更に極性マーク検出方法について説明すれば、極性マー
クとしての帯マークは第７図に示すように検出可となっ
ている。即ち、第７図（ａ）、　（ｂ）に示すように、
極性マーク検出用ウィンドウ内画像データに対し帯方向
に投影分布を求めたうえフィルタリング処理すれば、そ
の投影分布は棒グラフ状のものとして得られることにな
る。この分布は一定以上の明るさをもつ領域となるべく
領域分割されるが、これら領域の中にもしも帯マークの
幅に近く、シかも所定以上の明るさをもつものがあれば
、これを帯マークとして検出すればよいものである。も
しも、帯マークが背景に比し暗い場合には、帯マークの
幅に近く、シかも所定以下の明るさをもつ領域を帯マー
クとして検出すればよいものである。したがって、この
ような帯マーク検出方法によれば、第７図（ｃ）に示す
ように実装位置が設計実装位置データ通りである極性部
品に例え水平面内において多少回転ずれが生じていても
、その帯マークは安定に検出され得るものである。

極性マーク検出用ウィンドウ内に外乱としての細線パタ
ーン（基板上に予め形成されたもの）が存在する場合で
も、帯マーク検出原理にもとづき良好に帯マークが検出
されるものである。

次に極性マークとしての矢印マークの向きを検出する方
法について説明すれば、第８図（ａ）、　（ｂ）に示す
ようである。

即ち、先ず極性部品上に設定された極性マーク検出用ウ
ィンドウ内画像データに対しては、矢印の方向とは直交
する方向に投影分布が求められ、この投影分布の形状を
解析することにより矢印の向きが判定されるようになっ
ている。一般に矢印の先端はノイズ等の影響で形状が不
安定なためにそれを抽出することが困難となっている。

一方、その反面矢印の尾部はノイズの影響を受けにくく
形状が一定であり、これに着目し矢印の尾部の抽出を以
て矢印マークの向きが判定可能となっている。

最後に基板上に実装された極性部品についての極性検査
、あるいは極性部品を含む実装部品に対し自動外観検査
を行なう際に必要とされるデータについて説明すれば、
データはシーケンスデータとタイプデータとに大別され
るものとなっている。

シーケンスデータはＣＡＤ装置で作製された、実装部品
番々についての設計実装位置データであり。

その実装部品の回路名や基本実装位置データ、実装方向
、タイプデータ種別を含むようにして構成されたものと
なっている。一方、タイプデータはタイプデータ種別（
部品種別）対応のものであり、その部品の認識上必要と
される各種データ（ＴＶカメラ選択制御コード（小／大
視野系、あるいはＸ／Ｙ方向系）、高さコード（その部
品の基板上での高さ）、ウィンドウ設定位置データ（文
字／極性マークの認識・検出のための各種ウィンドウの
設定位置データ））を含むようにして構成されたものと
なっている、これらシーケンスデータ、タイプデータは
独立とされ、実装基板自動外観検査に具備されているキ
ーボードとＣＲＴによって独立に設定・修正・消去可と
なっている。実装部品はシーケンスデータの順に自動外
観検査、あるいは極性検査されるが、その際にはタイプ
データが参照されるようになっているものである。

［発明の効果］ 以上のように請求項１によれば、極性部品の実装態様が
ある範囲内に収まっている限りにおいては、その極性部
品に表示されている極性マークのウィンドウ内での存否
がより確実に検出可とされ、請求項２による場合は、実
装位置がほぼ確定している極性部品に好適とされ、請求
項３による場合には、実装位置が不確定とされた極性部
品に好適とされたものとなっている。また、請求項４に
よれば、外部リードがＳｔ察可とされた極性部品に好適
とされた極性検査方法１Ｍ求項５による場合は極性マー
ク対応画像データからのマーク特徴の抽出可否にもとづ
く極性検査方法、請求項６，７による場合には、極性マ
ークが帯マーク、あるいは矢印マークとされた場合での
極性検査方法、更に請求項８によれば、実装極性部品に
ついては部品種別に応じた極性検査が自動外観検査の際
併せて行なわれることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る極性部品に対する極性検査処理
の一般的な全体的フローを示す図、第２図は、本発明に
係る実装基板自動外観検査装置の一例での外観構成を示
す図、第３図は、その−構成要素としての認識装置を中
心とした一例でのブロック構成を示す図、第４図は、極
性検査対象としての極性部品の各種例を示す図、第５図
は、外部リード追跡による実装位置検出方法を説明する
ための図、第６図（ａ）、　（ｂ）は、たて置型極性部
品としての電解コンデンサについての実装位置検出方法
を説明するための図、第７図（ａ）〜（ｃ）は、極性マ
ークとしての帯マークの検出方法を説明するための図、
第８図（ａ）、　（ｂ）は、極性マークとしての矢印マ
ークの検出方法を説明するための図である。 １・・・ＸＹ子テーブル２・・・照明装置、３・・・Ｔ
Ｖカメラ、４・・・認識装置、５・・・モニタ、６・・
・オペレーションパネル、７・・・キーボード、８・・
・ＣＲＴ、９・・・プリンタ。 第１図 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第 図 第 図 第 図 第 図“ （ｂ） 第 図 第 図 （ｂ）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．部品種別が既知とされた、実装状態にある極性部品
   についての二次元画像データに対する画像処理より該部
   品の位置および大きさを検出した後は、該データ中の極
   性マークが存在すべき位置にウィンドウを設定し、該ウ
   ィンドウ内二次元画像データを画像処理することによっ
   て検出された極性マークの存否を以て、実装状態にある
   極性部品の極性が検査される、実装極性部品の極性検査
   方法。
2. ２．部品種別上実装位置がほぼ確定している極性部品に
   ついては、二次元画像データに即ウィンドウが設定され
   る、請求項１の実装極性部品の極性検査方法。
3. ３．部品種別上実装位置が不確定な極性部品については
   、該部品の全体、あるいは特徴的部分についての二次元
   画像データに対する画像処理によって、該部品の位置お
   よび大きさが検出される、請求項１の実装極性部品の極
   性検査方法。
4. ４．二次元画像データ中に、特徴的部分として外部リー
   ド対応二次元画像データが存在する極性部品については
   、リード検出用ウィンドウの設定位置更新による外部リ
   ード追跡によって、該部品の位置および大きさが検出さ
   れる、請求項３の実装極性部品の極性検査方法。
5. ５．ウィンドウ内二次元画像データからの、極性マーク
   対応二次元画像データのマーク特徴部分の抽出可否を以
   て極性が検査される、請求項１，２，３，４の何れかの
   実装極性部品の極性検査方法。
6. ６．極性マークとしての帯マークの存否は、ウィンドウ
   内二次元画像データに対する、帯方向への投影分布から
   の帯マークの特徴部分抽出可否を以て検出される、請求
   項５の実装極性部品の極性検査方法。
7. ７．極性マークとしての矢印マークの存否は、ウィンド
   ウ内二次元画像データに対する、矢印方向とは直交する
   方向への投影分布からの矢印マーク尾部部分抽出可否を
   以て検出される、請求項５の実装極性部品の極性検査方
   法。
8. ８．基板上に実装された部品に対し自動外観検査を行な
   うに際し、極性部品に対しては請求項１，２，３，４，
   ５，６，７の何れかの極性検査方法が部品種別に応じて
   併せて適用される、実装基板外観検査方法。