JPH036447A - 実装基板検査装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、部品を実装したプリント基板上の半田付けの
実装不良を検査する実装基板検査装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来、プリント基板上に半田付けされた半田部の検査は
、人間による目視検査に頼っていた。ところが、製品の
小型化や軽量化が進むに連れ、プリント基板上の部品の
小型化や高密度実装化もより一層進んできている。この
ような状況の中で、人間による目視検査が困難となって
きており、検査の自動化が強く望まれてきている。

その一方法として特願昭６３−４５２０６号公報には、
二次元のカメラで輝度データを用い、輝度の累積度数分
布から半田部の良否判定を行うことを提案している。

第４図に、半田部に対し斜め上方より照明した場合の半
田の良品と不良品の累積度数分布を示す。

横軸を輝度の階級を、縦軸を輝度の累積度数を表してい
る。良品の半田部は輝度の高い部分が多いために、長部
分の累積度数分布は４０１のような分布特性を示す。不
良の半田部は輝度の暗い部分が多いために、不良部分の
累積度数分布は４０２のような分布特性を示す。第４図
に示すように、良品と不良品の分布特性が異なるために
区別ができるというものである。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来例で示した検査方法では、部品の位置ずれ
や半田の量等によって累積度数分布のカーブが異なり信
頼性のある判定ができない。また、最適な照明条件下で
ないと良否の特性の差がでにくいという課題がある。さ
らに、プリント基板上の位置による照明むらや照明条件
を最適化するために微小面積で分割して撮像しなければ
ならないという課題もある。

本発明は、部品の位置ずれや半田の量に左右されること
なく、第１の目的は半田付は部を複数の方向より照明し
、それぞれに明るく輝く領域の重心を求め、その重心点
を頂点とする多角形の面積で半田付けの良否を判定する
ものである。

第２の目的は、部品の半田フィレットの形成される方向
に応じて照明手段を選択できるようにするものである。

また第３の目的は、照射光を異なる色とし、かつカラー
撮像することにより半田付は部の画像入力及び処理を一
度に行なえるようにするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の技術的解決手段は
、第１に、プリント基板の斜め上方より照明する複数の
照明手段と、前記プリント基板をそれぞれの前記照明手
段の点灯に同期して、前記プリント基板の法線方向より
撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの輝度信号を任
意の闘値で２値化する２値化手段と、ランドの位置にマ
スク処理をするために予め定めた任意サイズのマスクデ
ータを格納するマスク記憶手段と、前記２値化手段から
の２値化信号と前記マスク記憶手段からのマスクデータ
により、マスク内における１の領域の重心を演算する画
像処理手段と、前記複数の照明手段と前記撮像手段から
得られるそれぞれの輝度信号を用いて前記画像処理手段
で演算された複数の重心位置を頂点とする多角形の面積
を演算し、前記多角形の面積から半田付けの良否を判定
する判定処理手段とから構成したものである。

第２は、第１の構成において、４つの照明手段を四方に
設け、前記照明手段のうち部品の半田フィレットの形成
される方向側の３つの照明手段を選択して順次点灯させ
る構成としたものである。

第３は、第２の構成において、選択された３つの照明手
段から、それぞれ異なる３色の光を同時に半田フィレッ
ト部に照射し、前記半田フィレット部を撮像する撮像手
段をカラーで撮像できるカラー撮像手段とする構成にし
たものである。

作用 本発明は、第１にプリント基板の斜め上方より複数の照
明手段により照明されたプリント基板を、プリント基板
の法線方向より、それぞれの照明手段の点灯に同期して
撮像し、その撮像手段からの輝度信号をそれぞれ２値化
し、その２値化信号を用いてマスク内において１の領域
の重心を画像処理手段で演算し、それぞれの重心位置を
頂点とする多角形の面積を演算し、その面積から半田付
けの良否を判定するものである。

第２に、４つの照明手段のうち、部品の半田フィレット
の形成される方向側の３つの照明手段を選択して順次点
灯させ、それぞれ撮像することにより、半田不良の特徴
を明確にとらえるものであまた第３に、選択された３つ
の照明手段からそれぞれ異なる３色の光を同時に半田フ
ィレット部に照射し、カラーで撮像することにより、半
田不良の特徴を一度にとらえるものである。

実施例 以下、第１図を参照しながら第１の実施例について説明
する。

第１図は、本発明の実装基板検査装置の第１の実施例を
示すブロック図である。第１図において、１０１はプリ
ント基板、１０２はプリント基板１０１上に実装された
部品、１０３は半田付部、１０４はプリント基板１０１
を照明する照明手段、１０５はプリント基板１０１を撮
像するＣＣＤカメラ等の撮像手段を示す。１０６は同期
・選択回路、１０８は撮像手段１０５からの輝度信号１
０７を２値化する２値化手段、１０９はマスク処理する
だめのマスクを格納するマスク記憶手段、１１０は画像
処理手段である重心計算回路である。　１１１は半田付
けの良否を判定する判定処理手段で、この判定処理手段
１１１は各重心点を頂点とする多角形の面積を計算する
面積計算回路１１２、半田付けの良否を判定するための
閾値を格納する闘値記憶手段１１３、面積計算回路１１
２の計算結果と閾値記憶手段１１３からの閾値とを比較
する比較器１１４より構成されている。

以下その動作を説明する。

プリント基板１０１に実装されている部品１０２の半田
付は部１０３を、照明手段１０４でプリント基板１０１
の斜め上方より照明し、ＣＣＤカメラ等の撮像手段１０
５でプリント基板１０１の法線方向より撮像し、輝度信
号１０７を得る。この時、照明手段１０４を９０度間隔
で四方に配置し、同期・選択回路１０６で、４つの照明
手段１０４のうち部品の半田付は部１０３の形成される
方向側の３つの照明手段を選択して順次点灯させ、かつ
撮像手段１０５と照明手段１０４の点灯と同期をとって
輝度信号１０７を得る。

輝度信号１０７を、２値化手段１０８で任意の閾値で比
較し２値化信号を出力し、重心計算回路１１０ではプリ
ント基板１０１上に設けてある半田付は用のランドの位
置にマスク処理をするために予め定めた任意サイズのマ
スクデータをマスク記憶手段１０９より入力し、そのマ
スクデータと２値化手段１０８からの２値化信号を用い
て、マスク内における１の領域の重心を計算し、その重
心値を出力する。この照明−撮像−２値化−重心計算を
３回行ない、判定処理手段１１１へ３つのそれぞれの照
明に対応した重心値が出力される。

判定処理手段１１１では入力された３つの重心値を、ひ
とつの三角形のそれぞれの頂点とし、面積計算回路１１
２でその三角形の面積を演算し、その面積値と半田部の
良否判定用閾値を格納しである閾値記憶手段１１３から
の値とを比較器１１４で比較し、半田付は部の良否を判
定するものである。

この半田付は部の良否判定方法について第２図を用いて
更に詳しく説明する。

第２図は、半田付けされた部品を３方向より照明し、そ
れを上方より撮像した図である。第２図（ａ）は良品の
半田付は状態、（ｂ）は不良の半田付は状態を示してい
る。２０１は部品、２０２は半田部、２０３は半田付は
用ランドに設定されたマスク領域（破線枠）、２０４．
２０５．２０６はそれぞれの３方向より半田付は部を照
明して、明るく光った領域、２０７．２０８．２０９は
明るい領域２０４．２０５．２０６のそれぞれの重心値
、２１０は良品の場合の３つの重心点を頂点とする三角
形、２１１は不良の場合の３つの重心点を頂点とする三
角形を示している。

第２図（ａ）に示すように、半田部２０２が良好に十分
ついている場合は、それぞれの方向からの照明光による
明部２０４．２０５．２０６は、半田部２０２のそれぞ
れのフィレット斜面に生じるため、各明部は互いに離れ
ている。これらの明部領域の重心を、重心計算回路１１
０で計算し、その重心点２０７．２０Ｂ１２０９を頂点
とする三角形２１０の面積を面積計算回路１１２で計算
すると、良品の場合は比較的大きな面積となる。

それに対し、第２図（ｂ）に示すように、半田部が少な
かったり、全くなかった場合は、それぞれの方向からの
照明光による明部２０４．２０５．２０６は互いに重な
りあう程接近している。これらの明部領域の重心を計算
し、その重心点２０７．２０８．２０９を頂点とする三
角形２１１の面積を計算すると、良品の場合の三角形２
１０の面積に比べ非常に小さな面積となる。このように
して求めた三角形の面積を判定用の閾値と比較して、閾
値よりも大きければ良品、小さければ半田付は不良と判
定することができる。

以上の様に本実施例においては、部品の半田付は部をプ
リント基板の斜め上方より照明する複数の照明手段１０
４と、プリント基板の法線方向より撮像する撮像手段１
０５とを同期させ、３方向からの照明による輝度信号を
得て２値化し、明領域の重心をそれぞれ計算し、それら
の３つの重心点を頂点とする三角形の面積から半田付部
の良否を判定するもので、微妙な照明条件の設定の必要
もなく、また半田付けのフィレットの形成状態の特徴を
３重心点の三角形の面積としてとらえているため、部品
の位置ずれに左右されることなく半田の量の多・少をも
適確にとらえることができ、非常に信顧性のある判定を
行うことができる。

次に、第３図を用いて第２の実施例について説明する。

第３図は、本発明の実装基板検査装置の第２の実施例を
示すブロック図である。本実施例では、第３図において
プリント基板１０１を照明する照明手段１０４の先にそ
れぞれ色フィルタ３０１．３０２．３０３．３０４を設
け、撮像手段１０５　ａをカラー撮像手段とした以外は
、第１図に示す本発明の第１の実施例と同様の構成と作
用であり、第１図と同一の番号を付して説明を省略する
。

以下その動作を説明する。

プリント基板１０１に実装されている部品１０２の半田
付は部１０３を照明手段１０４とその照明手段１０４の
先に設けた色フィルタ３０１．３０２．３０３．３０４
を用いて、プリント基板１０１の斜め上方より照明し、
カラー撮像手段１０５　ａでプリント基板１０１の法線
方向より撮像し、臘度信号１０７を得る。この時、照明
手段１０４及びそれぞれの色フィルタを９０度間隔で四
方に配置し、同期・選択回路１０６で、４つの照明手段
１０４のうち部品の半田付は部１０３の形成される方向
側の３つの照明手段を選択して、１ 同時に点灯させ、かつカラー撮像手段１０５　ａと照明
手段１０４の点灯と同期をとって輝度信号１０７を得る
。この時、色フィルタ３０１．３０２．３０３．３０４
は、選択された３つの照明手段の先に設けてあるもの同
志が同一の色フィルタにならないように設定しておく。

本実施例では、赤、緑、青の三原色となるように設定し
た。

輝度信号１０７をそれぞれの色別に２値化手段１０８で
任意の閾値で比較し２値化信号を出力し、重心計算回路
１１０ではプリント基板１０１上に設けてある半田付は
用のランドの位置にマスク処理をするために予め定めた
任意サイズのマスクデータをマスク記憶手段１０９より
入力し、そのマスクデータと２値化手段１０８からの２
値化信号を用いて、マスク内におけるそれぞれの色別の
１の領域の重心を計算し、その３つの重心値を判定処理
手段１１１へ出力する。

判定処理手段１１１では入力された３つの重心値を、ひ
とつの三角形のそれぞれの頂点とし、面積計算回路１１
２でその三角形の面積を演算し、その２ 面積値と半田部の良否判定用閾値を格納しである閾値記
憶手段１１３からの値とを比較器１１４で比較し、半田
付は部の良否を判定するものである。

なお、この半田付は部の良否判定方法については、３つ
の重心点を求めるための輝度信号を同時に取得すること
以外は、本発明の第１の実施例と同一である。

以上の様に本実施例においては、部品の半田付は部を、
照明手段とその照明手段の先に設けた色フィルタ３０１
〜３０４を用いて、プリンタ基板１０１の斜め上方より
照明し、カラー撮像手段１０５ａで撮像し、３つの照明
に対応した輝度信号を同時に得る。そしてそれぞれの輝
度信号を２値化し、明領域の重心をそれぞれ計算し、そ
れらの３つの重心点を頂点とする三角形の面積から半田
付部の良否の判定をするもので、本発明の第１の実施例
と同様の効果が得られると共に、３つの照明に対応した
輝度信号を同時に取得でき、画像入力に要する時間をＡ
に短縮することができる。

発明の効果 以上述べてきたように本発明の効果としては、プリント
基板の斜め上方より照明する複数の照明手段と、前記照
明手段の点灯に同期して前記プリント基板の法線方向よ
り撮像する撮像手段により得られる輝度信号を２値化し
、その２値化信号とマスクデータによりマスク内におけ
る各２値化信号の１の領域の重心を求め、その重心点を
頂点とする多角形の面積を演算し、その面積から半田付
けの良否を判定することにより、微妙な照明条件の設定
の必要もなく、また半田付けのフィレットの形成状態の
特徴を重心点を頂点とする多角形の面積としてとらえて
いるため、部品の位置ずれに左右されることなく、半田
の量の多・少をも適確にとらえることができ、非常に信
頼性のある判定を行うことができる。

また、４つの照明手段を四方に設け、前記照明手段のう
ち部品の半田フィレットの形成される方向側の３つの照
明手段を選択して順次点灯させることにより、部品の実
装方向に応じた適切な照明の切換えを自動に行なえるよ
うになり、検査の自動化や作業効率向上という多大な効
果を得ることができる。

また、照明光を異なる色とし、かつカラー撮像すること
により、半田付は部の画像入力及び処理を一度に行なえ
、画像入力に関する所要時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における実装基板検査装
置のブロック結線図、第２図は同装置における半田付は
部長否判定方法の概念図、第３図は本発明の第２の実施
例における実装基板検査装置のブロック結線図、第４図
は従来の半田付は部検査の累積度数分布の特性を示す特
性図である。 １０１・・・・・・プリント基板、１０２・・・・・・
部品、１０３・・・・・・半田付部、１０４・・・・・
・照明手段、１０５．１０５ａ・・・・・・撮像手段、
１０６・・・・・・同期・選択回路、１０８・・・・・
・２値化手段、１０９・・・・・・マスク記憶手段、１
１０・・・・・・重心計算回路、１１２・・・・・・面
積計算回路、１１３・・・・・・閾値記憶手段、１１４
・・・・・・比較器、３０１．３０２．３０３、・３０
４・・・・・・色フィルタ。 ５ ６ 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プリント基板上に配置・半田付けされた部品を
   前記プリント基板の斜め上方より照明する複数の照明手
   段と、前記プリント基板の法線方向より、前記プリント
   基板を前記照明手段の点灯に同期して撮像する撮像手段
   と、前記撮像手段からの輝度信号を任意の闘値で２値化
   する２値化手段と、前記プリント基板上に設けてある半
   田付け用のランドの位置にマスク処理をする予め定めた
   任意サイズのマスクデータを格納するマスク記憶手段と
   、前記２値化手段からの２値化信号と前記マスク記憶手
   段からのマスクデータにより、マスク内における１の領
   域の重心を演算する画像処理手段と、前記複数の照明手
   段と前記撮造手段から得られるそれぞれの輝度信号を用
   いて前記画像処理手段で演算された複数の重心位置を頂
   点とする多角形の面積を演算し、前記多角形の面積から
   半田付けの良否を判定する判定処理手段とを具備する実
   装基板検査装置。
2. （２）　４つの照明手段を四方に設け、前記照明手段の
   うち部品の半田フィレットの形成される方向側の３つの
   照明手段を選択して順次点灯させることを特徴とする請
   求項（１）記載の実装基板検査装置。
3. （３）　選択された３つの照明手段から、それぞれ異な
   る３色の光を同時に半田フィレット部に照射し、前記半
   田フィレット部を撮像する撮像手段を、カラーで撮像で
   きるカラー撮像手段としたことを特徴とする請求項（２
   ）記載の実装基板検査装置。