JPH02276902A - 高さ検査装置 - 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〕 高さ検査装置に関し、 検知不能領域を持った画像に対して、その部分をかげ部
分として処理することで測定対象の高さを正確に検査す
ることのできる高さ検査装置を提供することを目的とし
、 測定対象に光を照射し、その反射光から測定対象の高さ
データを含む人力画像を生成し、該人力画像に基づいて
測定対象の高さを検査する高さ検査装置において、前記
測定対象の真の高さおよび実装位置を予め基準データと
して設定する基準データ設定手段と、前記測定対象から
の反射光の検知方向から反射光のかげの部分を求め、該
かげの部分に基づいて高さの検知不能領域を算出する検
知不能領域演算手段と、前記測定対象の入力画像から測
定対象についての高さの検知不能領域を外し、外した残
りの入力画像を前記基準データと比較して測定対象の高
さを検査する検査手段と、を設けるように構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は、高さ検査装置に係り、詳しくは、ＩＣチップ
の実装部品等の高さの検査に用いる高さ検査装置に関す
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、その数量は象、激に増加す
るものと予測されている。チ・、プ部品を用いたプリン
）　ｔＨの製造工程では、実装は自動機によって行われ
ており、プリント板の信鯨性向上のため、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の１つとして部品の高さ
を検査する装置が用いられている。

〔従来の技術〕

従来の高さ検査装置では、第６図（ａ）に示すように半
導体レーザからなる照射光学系１によりレーザビーム２
ａを測定対象（例えばチップ部品）３上に照射し、走査
機構によってステージ４をｘ、Ｘ方向に移動させ、測定
対象３からの反射光２ｂを角度θの斜め方向に配置した
光センサ（例えば、カメラ）５で検査することにより、
いわゆる三角測量法によって測定対象３の高さデータを
得ている。なお、照射光学系１も多少はＸ方向に走査可
能である。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の高さ検査装置にあって
は、画像データにかげ（ここでの「かげＪというのはカ
メラの死角のことであって、照明によるかげのことでは
ない）の部分、すなわち検知不能領域があり、第６図（
ｂ）に示すように照射されたレーザビーム２ａの反射光
２ｂが測定対象３に遮られて直接光センサ５に届かない
ということがある。したがって、高さを検査する際に正
確な高さデータを得ることができず、検査性能が低下す
るという問題点があった。

なお、かげの長さＸは測定対象３の高さｈに対して第７
図に示すように次のような関係にある。

ＣＯＳ　　θ ｘ　＝　ｈ−ｔａｎ　　θ 但し、ｒ：ｈとＸに対する三角形の長辺そこで本発明は
、検知不能領域を持った画像に対して、その部分をかげ
部分として処理することで、測定対象の斉さを正確に検
査することのできる高さ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〕

本発明による高さ検査装置は上記目的達成のため、測定
対象に光を照射し、その反射光から測定対象の高さデー
タを含む入力画像を生成し、該入力画像に基づいて測定
対象の高さを検査する富さ検査装置において、前記測定
対象の真の高さおよび実装位置を予め基準データとして
設定する基準データ設定手段と、前記測定対象からの反
射光の検知方向と部品実装データ、部品仕様データ等か
ら反射光のかげの部分を求め、該かげの部分に基づいて
高さの検知不能領域を算出する検知不能領域演算手段と
、前記測定対象の入力画像から測定対象についての高さ
の検知不能領域を外し、外した残りの入力画像を前記基
準データと比較して測定対象の高さを検査する検査手段
と、を設けている。

〔作用］ 本発明では、測定対象からの反射光の検知方向から反射
光のかげの部分が求められ、該かげの部分に基づいて高
さの検知不能領域が算出される。

そして、入力画像から測定対象についての高さの検知不
能領域が外され、外した残りの入力画像が基準データと
比較されて測定対象の高さが検査される。

したがって、上記検知不能領域は検査データから適切に
排除されることとなり、測定対象の高さの検査性能が高
められる。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係る高さ検査装置の第１実施例を
示す図である。まず、構成を説明する。

第１図は高さ検査装置の機能を示すブロック図であり、
この図において、高さ検査装置は、例えば１６ビツトの
パーソナルコンピュータを含んで構成され、大きく分け
て光学系１１、信号処理回路１２、高さ画像メモ１月３
、明るさ画像メモ１月４、検知不能部判断回路１５、テ
ィーチング回路１６、実験データメモ１月７、部品デー
タメモ１月８、制御部１９、検査回路２０および表示装
置Ｚ　２１により表される機能ををしている。

光学系１１は、例えばレーザを光源とじＰＳＤ（光位置
検出器：　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒ）を受光デバイスとして使用し、試料（
測定対象に相当）２２の高さと明るさに関する信号を発
生し、信号処理回路１２に出力する。なお、ＰＳＤを用
いれば物体の高さと明るさに関する信号を得ることがで
きるのは、周知である。また、試料２２は、例えばステ
ージの上に固定されたプリント板上に配置されたチップ
部品である。

信号処理回路１２は光学系１１からの信号をＡ／Ｄ変換
を含み信号処理して試料２２に対する高さデータと明る
さデータを生成し、高さ画像メモ１月３は高さデータを
記憶し、明るさ画像メモリ１４は明るさデータを記憶す
る。実験データメモリ１７は試料２２としての部品をプ
リント板上に正規に実装した状態の実装データ（マウン
トデータ）を格納しており、部品データメモリ】８は部
品に関する形状、高さ等の部品データを格納している。

なお、これらの実験データメモ１月７および部品データ
メモリ１８に対するデータは計測者により入力情報とし
て予め与えられる。検知不能部判断回路（検知不能領域
演算手段）１５は入力画像と実装データを比較して前述
した第７図に示すかげの部分を検知不能領域としてその
計算を行い、ティーチング回路１６は検査ウィンドを設
定し、その中で計算によって得られたかげ領域をデータ
として使用しないこととして検査領域より外す処理等を
含み、検査に必要なデータを設定する処理を行う。検査
回路２０はティーチング回路１６からのデータおよび実
験データメモリ１７、部品データメモリ１８からのデー
タに基づいて試料２２の高さを計測して正規の状態であ
るか否かを検査し、表示装置２１は、例えばＣＲＴを含
んで構成され、検査結果や検査に必要な途中の画面を外
部に表示する。制御部１９は検知不能部判断回路１５、
ティーチング回路１６および検査回路２０の各作動を制
御する。上記実験データメモリ１７および部品データメ
モ１月８は基準データ設定手段２３を構成し、ティーチ
ング回路１６および検査回路２０は検査手段２４を構成
する。

次に、作用を説明する。

第２図は高さ検査のプログラムを示すフローチャートで
あり、図中Ｐ、〜Ｐ７はプログラムのステップを示す。

まず、Ｐｌで試料２２における部品の実装データを入力
し、Ｐ２で部品そのものに関するデータ、例えば形状、
高さ等の部品のデータを入力する。

これは、人力画面情報に対して検査のための基準となる
データである。次いで、Ｐ３で部品に対する受光デバイ
ス（以下、単にカメラと称して説明する）の検知方向を
入力し、Ｐ４で検知方向より部品のかげがどちらの側に
なるのかを判断する。

Ｐ５では従来と同様に三角側１法により部品の高さｈを
求め、その後部品の高さｈよりかげの長さＸを次の式か
ら求める。

ｘ＝ｈ　　　・　むａｎ　　　θ 次いで、Ｐ６で求めたかげの長さＸを適用して不使用領
域とする。言い換えれば、ティーチング画面内で検知不
能領域として指定する。ただし、このとき、同時に入力
した明るさ画像をみて、かなり明るいところは、かげで
ないので検知不能領域からはずす。例えば、部品の直ぐ
近傍に他の部品があり、その側壁からの反射光をカメラ
が捉えているような場合である。次いで、Ｐ、でティー
チングを行い、部品の検査に必要なデータを設定する処
理を行う。

ティーチングの具体例は第３図のように示される。すな
わち、第３図（ａ）に示すように部品の画像データがあ
るとき、３１は部品領域、３２は計算によって得られた
かげ領域とすると、第３図（ｂ）のように部品領域３１
の全体を含み、かつかげ領域３２については一部を含む
ような検査ウィンド３３をティーチングにより設定する
。なお、３４は背景領域である。次いで、第３図（Ｃ）
に示す検査時ではかげ領域３２の周辺領域をデータとし
て使用しない不使用領域３５として部品の検査領域から
外す。

その後、部品の高さｈや位置を予め人力された実装デー
タ、部品データと比較して正規の部品が正しく配置され
ているか否かを図示しない他のプログラムで検査する。

このように、本実施例では部品の高さを検知できないか
げ領域３２を検査領域を決めるティーチングの際に不使
用領域３５として適切に取り除いているので、仮に検査
時においてその部分が検査領域にあっても検査データと
しては直接用いられない。

したがって、部品の高さを正確に検査することができ、
検査性能を高めることができる。

次に、第４．５図は本発明に係る高さ検査装置の第２実
施例を示す図であり、本実施例は光学系に複数のカメラ
を用いた例である。

すなわち、第４図において、４１は光学系で、光源とカ
メラを４個づつ（＃１〜＃４）備え、試料２２に対し４
つの方向から高さおよび明るさを計測する。４２は検知
可能領域メモリで、光学系４１における４つのカメラが
検知できる領域を予め記憶している。４３は適正光源判
断回路で検知可能領域メモリ４２からのメモリ情報に基
づいて試料２２の検査部分によりそのつど的確なカメラ
を選ぶようにティーチング回路４４に指示する。ティー
チング回路４４は第１実施例の機能の他に検知可能領域
メモリ４３からの指示に基づいてティーチング処理を行
う。

上記ティーチング回路４４および検査回路２０は検査手
段４５を構成する。その他は第１実施例と同様である。

以上の構成において、第５図は４つのカメラ（＃ｌ〜＃
４）によって得られる入力画像５１〜５４を示し、図中
、２２ａ〜２２ｃは試料としての部品、５５　ａ　〜５
５　ｃ、５６　ａ　〜５６　ｃ、５７　ａ　〜５７　ｃ
　、　５８　ａ　〜５８Ｃは高さ検査のためのウィンド
、また、ハツチング部分はかげ部を表示、矢印はカメラ
（特にカメラの向き）を表している。第５図から明らか
であるように、カメラの位置によってかげ位置が変化し
、おのずからウィンドの設定される検査部分においても
検査位置に適したものとそうでないものとがある。この
ような検査位置の適／不適のデータは検知可能領域メモ
リ４２に格納されており、部品の検査部分によりそのつ
ど的確なカメラを選択すれば、かげ部に左右されない検
査画像が得られるというメリットがある。第５図の例で
は＃１のカメラを外して＃２〜＃４のカメラを用いると
、ウィンドがかげ部にかからず検査性能をより一層向上
させることができる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、高さの検知不能領域を検査データから
適切に排除することができ、測定対象の高さの検査性能
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係る高さ検査装置の第１実施例を
示す図であり、 第１図はその機能ブロック図、 第２図はその高さ検査のプログラムを示すフローチャー
ト、 第３図はそのティーチングを説明する図、第４．５図は
本発明に係る高さ検査装置の第２実施例を示す図であり
、 第４図はその機能ブロック図、 第５図はそのかげ位置の変化を説明する図、第６図は従
来の高さ検査装置の高さ計測の方法を説明する図、 第７図は従来の高さ検査装置のかげ部を説明する図であ
る。 １１．４１・・・・・・光学系、 １２・・・・・・信号処理回路、 １３・・・・・・高さ画像メモリ、 １４・・・・・・明るさ画像メモリ、 １５・・・・・・検知不能部判断回路（検知不能領域演
算手段）、 １６．４４・・・・−・ティーチング回路、１７・・・
・・・実験データメモリ、 １８・・・・・・部品データメモリ、 １９・・・・・・制御部、 ２０・・・・・・検査回路、 ２１・・・・・・表示装置、 ２２・・・・・・試料（測定対象）、 ２３・・・・・・基準データ設定手段、２４．４５・・
・・・・検査手段、 ３１・・・・・・部品領域、 ３２・・・・・・かげ領域、 ３３・・・・・・検査ウィンド、 ３４・・・・・・背景領域、 ３５・・・・・・不使用領域、 ４２・・・・・・検知可能領域メモリ、４３・・・・・
・適正光源判断回路、 ５１〜５４・・・・・・人力画像、 ５５ａ〜５５ｃ、５６ａ〜５６ｃ１ ５８ａ〜５８ｃ・・・・・・ウィンド。 ５７ａ〜５７ｃ１ 第１実施例の高さ検査のプログラムを示すフローチャー
ト第 図 ｒつ 畷：かげ部 峠：カメラ 派 従来の高さ検査装置の高さ計測の方法を説明する図第 図 従来の高さ検査装置のかげ部を説明する図第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定対象に光を照射し、その反射光から測定対象の高さ
   データを含む入力画像を生成し、 該入力画像に基づいて測定対象の高さを検査する高さ検
   査装置において、 前記測定対象の真の高さおよび実装位置を予め基準デー
   タとして設定する基準データ設定手段と、前記測定対象
   からの反射光の検知方向から反射光のかげの部分を求め
   、該かげの部分に基づいて高さの検知不能領域を算出す
   る検知不能領域演算手段と、 前記測定対象の入力画像から測定対象についての高さの
   検知不能領域を除外し、除外した残りの入力画像を前記
   基準データと比較して測定対象の高さを検査する検査手
   段と、 を設けたことを特徴とする高さ検査装置。