JPH03191600A

JPH03191600A - 検査方法、並びに検査プログラムデータの自動作成機能を有する検査装置

Info

Publication number: JPH03191600A
Application number: JP1329471A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takagi; 裕治高木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-08-21
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: US5134575A; JP3092809B2

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］本発明は電子部品実装基板検査装置に係り、特に表面実
装部品の外観検査装置の検査用プログラムデータ作成に
好適な検査プログラムデータの自動作成機能を有する検
査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の電子部品実装基板検査装置の検査用プログラムデ
ータ作成は、検査装置上でのオンラインティーチングに
より行われていた。またティーチングの短縮を図るため
に、部品の搭載位置情報を持つ部品搭載機のＮＣデータ
や基板設計時に作成されたＣＡＤデータを利用して、自
動的に検査用プログラムデータを作成する方法が行われ
ていた。

なおこの種の検査装置として関連するものには例えば特
開昭６１−１０７１０５号公報等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、検査用プログラムデータの作成時間と
実際の基板との対応の点について配慮がされておらず、
そのティーチング方式ではティーチング中には検査装置
を稼働させることができないため、１つの基板に数１０
０個もの部品が搭載されるとティーチングに長時間かか
ってしまうという問題があった。一方のＣＡＤ等のデー
タを利用して自動的に検査用プログラムデータを作成す
る方法では、実際に基板上に搭載されるべき位置とデー
タで与えられた位置とが微妙に違い、自動作成後に作業
者は作成されたデータが実際の基板上ではどのようにな
るか点検しなければならなかった。この実際のプリント
基板と基板設計用ＣＡＤデータとの違いは主に基板の製
造プロセス中に生じるものであり、また基板と搭載機用
ＮＣデータとの違いは１つには搭載機用ＮＣデータ自体
も基板設計用ＣＡＤデータから作られているためであっ
て、もう１つには搭載機上でデータに修正を施したとし
ても作業者が目視で行う限り個々の微調節までは行えな
いということに起因する。

また、基板上の部品の位置ずれ許容範囲については、部
品搭載位置に対して数値で与えられるというよりも、搭
載される位置のはんだ付け用パッドや周囲の配線パター
ンなどにより決定されるものであり、上記のような外部
からの搭載位置データのみではこのような事情を配慮し
たデータの作成はできない。さらにはんだブリッジなど
のような異部品のはんだ付け用パッド間に起る可能性の
ある不良を検査するための検査用ウィンドウの位置を検
査対象画像上のどこに設定するかを決定するためには、
基板の配線・パッドパターンを見なＬＪればならず、や
はり上記のような外部からの搭載位置データのみではこ
のような情報を含むデータは作成できない。こうした理
由から例えば検査プログラムデータをＣＡＤデータ等で
自動作成したとしても、その後で作成結果を個々に確認
する必要や別の情報を付加する必要などが生じて、結果
的にデータ作成に時間がかかってしまうという問題点が
あった。

本発明の目的は上記の問題点を解決して、７”　ＩＪン
ト基板の検査用プログラムデータを短時間でかつ実際の
基板に合わせて自動作成する検査プログラムデータの自
動作成機能を有する検査装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明による検査プログラム
データの自動作成機能を有する検査装置は、外部から与
えられたＮＣ−ＣＡＤデータ等のプリント基板上に搭載
される電子部品の搭載位置情報等を有するデータを用い
て−たん検査用プログラムデータを作成して装置を動か
し、部品搭載前の基板を計測することにより外部から与
えられたデータの電子部品の搭載位置データ等を基板上
に実際に搭載されるべき位置データ等に修正するような
構成にしたものである。

〔作用〕

上記検査プログラムデータの自動作成機能を有する検査
装置は、外部から入力されたＮＣあるいはＣＡＤデータ
の電子部品の搭載位置データ等を用いて、検出時に必要
な検査用プログラムデータを作成し、この作成されたデ
ータを使用して−たん装置を動かして部品搭載前の素基
板（裸基板）を測定することにより、部品がはんだ付け
されるパッドの位置を素基板の画像から計測し、そのパ
ッドの位置から推定される部品の搭載位置と検査用プロ
グラムデータにより指示された部品の搭載位置とを比較
して、有意な違いがあればパッドの位置から推定される
部品の位置をもって検査用プログラムデータを修正する
。また画像計測により得られたパッドの位置より、パッ
ドの位置を基準にした部品の位置ずれ許容範囲ならびに
パッド間のはんだブリッジ検査用ウィンドウなどの画像
上位置を決定して自動的に設定することも可能となる。

これらにより検査用プログラムデータを実際に作成され
た基板に対応させることが可能となり、よって検査用プ
ログラムデータと実基板の相違による誤検出を防ぐこと
ができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図から第６図により説明
する。

第１図は本発明による検査プログラムデータの自動作成
機能を有する検査素の一実施例を示す概略構成図である
。第１図において、１は検査対象となるプリント基板の
素基板（裸基板）で、検査時においては基板１は電子部
品が搭載されてはんだ付けもされているが、本発明を実
施する場合には何も搭載されずに接着剤やはんだ等も塗
布されていない状態の基板を使用するもので、この状態
の基板のことを素基板（裸基板）と呼ぶことにする。２
は素基板１を保持して基板ｌをＸＹ力方向任意の位置に
移動することができるＸＹ子テーブルある。３は制御用
マイコンで、マイコン３はＸＹ子テーブルを制御するＸ
ＹＩＩＪ御回路４と、ＣＰＵボート５と、メモリ６と、
画像フレームメモリを持つ画像入出力インタフェース回
路７と、外部との通信インタフェース回路８とから成る
。９はマイコン３のキーボード・ＣＲＴで、１０はフロ
ッピーディスクドライブである。１１は基板１を撮像す
るカメラで、カメラ１１はＸＹ子テーブルの上部にあっ
て基板ｌを垂直に見下すことができるように取り付けら
れている。カメラ１１で撮像された画像は画像入出力イ
ンタフェース回路７を通してマイコン３に入力されて処
理される。１２は外部装置で、例えば基板設計用ＣＡＤ
システムや部品搭載用マウンタ等である。１３は外部装
置１２との通信回線で、外部通信インタフェース回路８
を通してマイコン３に接続されている。

上記構成で、まず外部より基板１の部品搭載位置と方向
と部品種類を含むデータを入力する。ここで部品搭載位
置は搭載される部品の中心位置で表される。このデータ
としては基板設計用ＣＡＤデータあるいは部品搭載機用
ＮＣデータなどがあり、このデータは外部装置１２から
の通信回線１３またはフロッピーディスクドライブ１０
あるいはキーボード・ＣＲＴ９により手入力で入力され
る。また部品種類に対応して各部品の諸寸法を記録した
データは別に作成されて既に持っているものとする。

さてここで第１図のＸＹ子テーブルを制御するためのＸ
Ｙ座標系（ｘ、ｙ）と、外部より入力された基板１の部
品搭載位置等を含むデータの基板座標系（ｘ、ｙ）との
関係が、Ｘ　＝　ｘ　＋ｏｆｆｓｅｔ。

（１）Ｙ　＝　ｙ　＋ｏｆｆｓｅｔ。

であることを予め調べておく。またカメラ１１の分解能
Ｒ（ＩＩＩＩＩＩ／画素）も併せて調べておく。これら
の調べる方法は（１）式の関係については例えば基板ｌ
上の位置基準マーカを利用して、このマーカがカメラ１
１で画像の中心に捕えられた時のＸＹ子テーブルのＸＹ
子テーブル御回路４による制御値（Ｘ、Ｙ）と、そのマ
ーカの基準座標系上での座標値（ｘ、ｙ）とを（１）式
に代入して（１）式の（ｏｆｆｓｅｔ、　、　ｏｆｆｓ
ｅｔ、　）を求めればよい。また分解能Ｒについてはこ
のマーカを画像中で動かして、画像中での移動距離と実
際の移動距離から求めることができ、ここでの実際の移
動距離はマーカを移かすためにＸＹ子テーブルに与えた
制御値かを求められる。このようにして求めたＸＹ子テ
ーブル標系と外部から入力された基板座標系との関係を
利用して、部品搭載座標をＸＹ子テーブル標系の値に変
換することができる。これにより基板座標系で指示され
た部品搭載場所を（１）式によりＸＹ子テーブルのＸＹ
座標上での場所に変換し、これをＸＹ子テーブルの制御
値として与えれば、目的の場所をカメラ１１で捕えた時
の画像中心に持ってくることができる。この画像例を第
２図に示す。

第２図は第１図の素基板画像を入力した時の画像側図で
ある。第２図において、上記のようにして部品が搭載さ
れる位置にＸＹ子テーブルを移動して、その場所をカメ
ラ１１で捕えた時の素基板ｌのパターンの様子を示し、
ここでは外部からのデータによる部品搭載位置１４と基
板１上で実際に搭載されるべき位置１５とが若干ずれて
いる様子が示されている。ここで現在注目している部品
のパッドの位置に最適に部品が搭載されるように画像上
で部品が搭載されるべき位置を計算するため、パッド部
分を２値化等の処理によって抽出する。この２個画像例
を第３図に示す。

第３図は第２図の入力した画像を２値化してパッドのみ
を抽出した画像側図である。第３図において、上記のよ
うにして撮像された第２図の入力画像から２値化等の処
理によって抽出した結果の画像を示し、このパッド部を
抽出するための２値化闇値が予め決定されており、この
闇値はオペレータにより決定されてもよいし、また自動
的に決定されたものでもよい。この２個画像で各パッド
は独立したセグメントとして抽出されており、この画像
より現在注目している部品のパッドを見つけるには例え
ばパッドとして有効な面積を持つセグメントでデータと
して与えられた部品搭載位置１４に最も近い２個のセグ
メントを見つける。そして見つけた各セグメントの中心
を結ぶ方向が部品の搭載される方向と同じか、またセグ
メントの中心間距離が部品寸法に近いか等の評価尺度を
用いて決定すればよく、この結果から現在注目している
１つの部品に属するパッド１６．１７が見つかる。

また複数個のパッドを持つ部品の場合にはパッドの相対
位置関係等を評価尺度として導入できる。

次に抽出パッドによりそのパッド位置から最適な部品搭
載位置１５を画面上で求める。この方法を第４図に示す
。

第４図は第３図で見つけたパッド位置より部品搭載位置
を決定する方法の説明図である。第４図において、画像
上の座標系を画像座標系（１，Ｊ）とし、最適な部品搭
載位置に対しては各種の定義が考えられるが、その−例
を示す。まず１つの部品に属する２つのバ・ノド１６，
１７のセグメントで向い合う辺（エツジ）　１８．１９
を見つけ、これらの辺１８．１９から等距離にある直線
（中心線）２０を見つけ、この直線２０の座標値（Ｊ＝
ｊ’　）により部品搭載位置の座標軸Ｊ方向の座標値ｊ
′が決定される。また座標軸１方向については辺１８．
１９の座標軸１方向の範囲を考え、辺１８．１９の共通
部分の中心線２１を見つけ、この中心線の座標値（１＝
ビ）により部品搭載位置の座標軸１方向の座標値ビが決
定される。この結果から画像座標系（Ｔ、Ｊ）での最適
搭載位置の座標値（ビ、ｊ′）が決まる。

ところでＸＹ子テーブルのＸＹ座標系で指示される位置
（ｘ、ｙ）は画像上の画像座標系（１゜Ｊ）での中心位
置（１０，ＪＯ）になるように設定されているので、上
記により第４図で新たに計算された部品の最適搭載位置
の座標値（ｉ’、ｊ’）のＸＹ子テーブルのＸＹ座標系
での座標値（Ｘ’Ｙ’　）はＸＹ子テーブルのｘｙ座標
系（Ｘ、Ｙ）と画像座標系（Ｉ、Ｊ）の関係が第４図に
示すようであれば、Ｙ’＝Ｙ＋Ｒ（ｊｏ　　　ｊ’）となり、この座標値（Ｘ’　、Ｙ’　）を新たな最適搭
載位置とすることができる。この新しい最適搭載位置を
検査時に部品の位置として使用する。またこの結果を（
１）式に代入することにより、元の入力データ（ｘ、ｙ
）にも修正結果をフィードバックすることも可能である
。次に第３図に示されるようにパッドが抽出されている
ので、このパッド位置との部品の相対位置関係で定義さ
れる値を用いて部品の搭載位置ずれ許容範囲を決定する
ことができる。この方法を第５図に示す。

第５図は第３図で見つけたパッド位置より部品搭載位置
ずれ許容範囲を決定する方法の説明図である。第５図に
おいて、パッド位置との部品の相対位置関係の定義の一
例を示し、図に示すように搭載されるべき部品２２の各
辺とパッド１６．１７の各辺との相対距離Ｖ、　　Ｈを
用いることができ、この相対距ＭＶ、Ｈに対して閾値■
い、Ｈいを定め、Ｖ＝Ｖい、Ｈ＝Ｈいを満たす線を部品
搭載位置ずれ許容範囲２３とすればよい。ここで閾値■
い。

１］いの設定方法としては、搭載されるべき部品２２の
長さＬおよび幅Ｗに対する割合いとして定義しておけば
自動的に閾値■い＋ＨＬｈを決定することができる。ま
たこの位置に搭載される部品の種類に対応する寸法等は
予めデータとして持っているので、部品２２の長さＬお
よび幅Ｗは既知である。

ここで例えば部品２２の長さし方向に対しては部品２２
とパッド１６．１７との重なり部分が部品長さしの１／
ｌＯ以上で、幅Ｗ方向に対しては部品２２のはみ出し部
分が部品幅Ｗの１／３以内と設定すれば、■い−Ｌ／１
０（３）１１い＝Ｗ／３というように、部品の種類別の寸法データとパッドの位
置とから自動的に位置ずれ許容範囲を決めることができ
る。上記により決定された位置ずれ許容範囲をデータと
して検査用プログラムデータに付け加えて行く。次に異
部品のパッド間に起りうるはんだブリッジなどの不良を
検査するための検査用ウィンドウの設定方法を第６図に
示す。

第６図は第３図で見つけたパッド間に発生ずるはんだブ
リッジを検出するための画像上に設定するはんだブリッ
ジ検査用ウィンドウの位置を決定する方法の説明図であ
る。第６図において、異なる部品に属するパッド間で本
来は導通してならない所がはんだにより接続されてショ
ートをひき起してしまう不良があり、このような不良を
はんだブリッジと呼んでいるが、このはんだブリッジを
画像から検出するために画像上でこの不良の起りそうな
箇所にはんだブリッジ検査用ウィンドウを設ける必要が
ある。このような検査用ウィンドウの位置は外部より与
えられたデータには存在しないが、しかしこのウィンド
ウ位置も外部から与えられた部品搭載位置データと画像
上のパッドの位置とにより素基板１の画像から決定する
ことができる。すなわち第６図のようにパッドが抽出さ
れていると、各パッドをその属する部品別にパッドＡ、
Ｂ、Ｃというように分け、異なる部品に属するパッド間
の距離りを計測する。ここではんだブリッジはパッド間
の距離りが一定値以上離れると発生しなくなると考えら
れるので、設定されたある闇値より距離りが短いパッド
Ａ、Ｂの間にはんだブリッジ検査用ウィンドウ２４を設
定しておけばよい。このようにして作成したはんだブリ
ッジ検査用ウィンドウ２４の位置およびサイズをデータ
として検査用プログラムデータに付け加えて行く。

上記実施例によれば、プリント基板のパッド位置を反映
した部品搭載位置データと、同じく基板のパッド位置・
形状を考慮にいれた部品搭載位置ずれ許容範囲データお
よびパッド間のはんだブリッジ検査用ウィンドウデータ
を備えた検査用プログラムデータが作成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外部から入力されたプリント基板上の
部品搭載位置に関するデータと実際に搭載されるべき基
板上の位置とを照合して外部から与えられたデータを修
正することができるので、効率よ（実際の基板に即した
部品搭載位置に関するデータを再作成できかつ修正され
た部品搭載位置データを検査プログラムデータに反映さ
せることができるという効果がある。

また部品搭載位置ずれ許容範囲の設定を基板上のパッド
の位置に基づいて自動的に行えるので、同一部品に対し
ても実際の基板のパターンと場所に応じて位置ずれ許容
範囲を設定できるうえ、従来このような位置ずれ許容範
囲の設定作業が人手に依存していたのに比べると検査プ
ログラムデータ作成時間の高速化ができるという効果も
ある。

またはんだブリッジ検査用ウィンドウの画面上位置を部
品の搭載位置データとパッドの位置に基づいて自動的に
設定するので、従来このような設定作業が人手に依存し
ていたのに比べて検査プログラムデータ作成時間の高速
化ができる効果もある。

さらに本発明により作成される検査プログラムデータは
基板のパターンを反映しているので、本検査プログラム
データを検査装置で使用することにより、外部より与え
られた数値データのみに依存していた従来装置に比べて
より検査員と同じような検査判定が行えるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検査プログラムデータの自動作成
機能を有する検査装置の一実施例を示す概略構成図、第
２図は第１図の素基板画像を入力した時の画像例図、第
３図は第２図の人力画像を２値化してパ・ンドのみを抽
出した画像例図、第４図は第３図のパッド位置より部品
搭載位置を決定する方法の説明図、第５図は第３図のパ
ッド位置より部品搭載位置ずれ許容範囲を決定する方法
の説明図、第６図は第３図のパッド間に発生するはんだ
ブリッジを検出するための画像上に設定するはんだブリ
ッジ検査用ウィンドウの位置を決定する方法の説明図で
ある。１・・・素基板、２・・・ＸＹ子テーブル３・・・制御
用マイコン、４・・・ＸＹ子テーブル御回路、５・・・
ＣＰＵボード、６・・・メモリ、７・・・画像入出力イ
ンタフェース回路、８・・・外部通信インタフェース回
路、９・・・キーボード・ＣＲＴ、１０・・・フロッピ
ーディスクドライブ、１１・・・カメラ、１２・・・外
部装置、１３・・・通信回線、１４・・・データによる
部品搭載位置、１５・・・実際に搭載されるべき位置、
１６．１７・・・１つの部品に属するパッド、１８．１
９・・・パッドのエツジ、２０．２１　・・・中心線、
２２・・・部品、２３・・・部品搭載位置ずれ許容範囲
、２４・・・はんだブリッジ検査用ウィンドウ。

Claims

【特許請求の範囲】

１．プリント基板の位置決め装置と、上記プリント基板
の撮像装置と、該撮像手段により撮像された画像を処理
する画像処理回路と、上記位置決め装置の制御および画
像処理回路により処理された結果の処理を行う制御装置
と、上記プリント基板上に搭載される電子部品の搭載位
置情報をもつデータを外部より上記制御装置に入力する
手段とを有する基板の検査装置において、上記制御装置
が上記画像処理回路より入力される画像よりプリント基
板上のパターンを解析して、上記外部より与えられたデ
ータの電子部品の搭載位置データをプリント基板上に実
際に搭載されるべき位置データに修正する構成としたこ
とを特徴とする検査プログラムデータの自動作成機能を
有する検査装置。
２．上記制御装置が上記外部より与えられたデータの電
子部品の搭載位置データと上記プリント基板上のパター
ンを利用して、部品搭載位置ずれ許容値範囲を決定する
構成としたことを特徴とする請求項１記載の検査プログ
ラムデータの自動作成機能を有する検査装置。
３．上記部品搭載位置ずれ許容値範囲を部品はんだ付け
用パッドからの相対距離で指示できるような入力手段を
有する構成としたことを特徴とする請求項２記載の検査
プログラムデータの自動作成機能を有する検査装置。
４．上記制御装置が上記外部より与えられたデータの電
子部品の搭載位置データとプリント基板のパターンを利
用して、部品はんだ付け用パッド間に設定するはんだブ
リッジ検査用ウィンドウを決定し、該ウィンドウを設定
できるように構成したことを特徴とする請求項１記載の
検査プログラムデータの自動作成機能を有する検査装置
。
５．上記プリント基板上に実際に搭載されるべき位置デ
ータに修正した該データを部品搭載機等の上位システム
に送出できる機能をもつ構成としたことを特徴とする請
求項１記載の検査プログラムデータの自動作成機能を有
する検査装置。