JPH0421125B2 - - Google Patents

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、プリント回路基板上に装着された実
装部品の欠品及び位置、回転等の位置ずれを検査
する実装部品検査装置に関する。

（従来の技術） 高密度に実装された部品の欠品、位置、回転な
どの検査手法に関しては、基本的に下記の３つの
手法が知られている。すなわち、光切断法、
パターン比較法、斜光陰影法、これらの内、上
記の方法は、切断光を基板上に斜めにあて、上
方から観察した時に、部品がある場合、切断光に
段差が生ずる事を情報として利用する。上記の
方法は、あらかじめ記憶された良品基板の画像に
対し、被検査基板の画像情報（濃淡レベル、色な
ど）を画素毎に比較する方法である。上記、
の手法は、切断光を基板全面（あるいは一部）に
スキヤンさせる必要があり、また、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、２回以上の照射をしなければならず、時間
がかかつた。またの手法は、画素比較を多数回
行なわなければならず、やはり時間がかかる。こ
れに比べの斜光陰影法は、対向する２つの斜め
照明を用い、互に照明を変えた場合の２つの画像
の引算から部品の影情報のみを抽出する事で、大
幅になる情報圧縮を行なうため、極めて高速な検
査が可能である。

しかしながら、いわる斜光陰影法では、２つの
方向を変えた照明による画像の引算を行ない部品
の影位置を抽出し、その影位置より部品の中心や
回転角を求め、それらのデータと実装機で用いた
実装位置指示データをつき合わせて実装精度（位
置ずれ、回転、欠品など）を判定していた。その
ため、検査能率が低く、高速検査の障害となつて
いた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述したように、従来の実装部品検
査がすこぶる低能率であることを勘案してなされ
たもので、実装位置指示データを用いず、より高
速に大量の基板の実装品位を仕分けることのでき
る実装部品検査装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用） 実装部品が装着されている実装基板を保持・位
置決めする保持部と、実装基板に対して少なくと
も二方向から照明する照明部と、各照明方向ごと
に実装基板を撮像して画像信号を出力する撮像部
と、この撮像部から出力された画像信号に基づい
て実装基板上に投影された実装部品の影のみが抽
出された２値化画像信号を出力する影抽出部と、
この影抽出部から出力された２値化信号に基づい
て基準パターンと被検パターンとを設定し両者の
一致度を求め、この一致度により良否判定する良
否判定部とからなり、高速かつ高精度の検査が可
能となるものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図は、この実施例の実装基板１を保持して
位置決めする例えばＸ−Ｙテーブルなどの保持部
２と、この保持部２により保持されている実装基
板１を左右対称となつている斜め上方の両側位置
から矢印３ａ，３ｂ方向に交互に照明する照明部
４と、この照明部４により照明されている実装基
板１を撮像してデイジタル画像信号SAを出力す
る撮像部５と、この撮像部５から出力されたデイ
ジタル画像信号SAに基づいて実装基板１に実装
されている実装部品６…の影７…のみが抽出され
た２値化画像信号SBを出力する影抽出部８と、
この影抽出部８から出力された２値化画像信号
SBに基づいて基準パターン（PO）と被検パター
ン（PI）との対応する画素ごとの比較を行いそ
の一致度を算出する一致度演算部９、この一致度
演算部９から出力された一致度信号SCに基づき
実装基板１の実装状態の合否を判定するとともに
あらかじめ格納されているプログラムに基づき保
持部２、照明部４、撮像部５、影抽出部８及び一
致度演算部９に制御信号SX１，SX２，SX３，
SX４，SX５を出力して有機的に統御する例えば
マイクロコンピユータなどの演算制御部１０と、
この演算制御部１０における判定結果を表示する
例えばブラウン管などの表示部１１とから構成さ
れている。上記一致度演算部９と演算制御部１０
とは、合否判定部１０ａを構成している。しかし
て、照明部４は、矢印３ａ方向に照明する第１光
源１２ａと、矢印３ｂ方向に照明する第２光源１
２ｂと、これら第１及び第２光源１２ａ，１２ｂ
の照明を切換えさせる切換回路１３とからなつて
いる。また、撮像部５は、保持部２直上位置に配
設され実装基板１を撮像して画像信号SDを出力
するITVカメラ１４と、このITVカメラ１４か
ら出力された画像信号SDをＡ／Ｄ変換しデイジ
タル画像信号SAを出力するＡ／Ｄ変換器１５と
からなつている。さらに、影抽出部８は、第１光
源１２ａにより照明したときＡ／Ｄ変換器１５か
ら出力された画像信号SA１を入力して所定のア
ドレスに画像データとして記憶する第１画像メモ
リ１６ａと、第２光源１２ｂにより照明したとき
から出力されたデイジタル信号SA２を入力して
所定のアドレスに画像データとして記憶する第２
画像メモリ１６ｂと、これら第１及び第２画像メ
モリ１６ａ，１６ｂから出力された同一座標にお
ける画像データ信号SE１，SE２を入力して両者
の差を算出し前記影７…のみが抽出された画像信
号SFを出力する減算回路１７と、この減算回路
１７から出力された画像信号SFを入力してあら
かじめ設定されている閾値VTにより２値化して
２値化画像信号SBを出力する２値化回路１８と
からなつている。上記閾値VTは、第１及び第２
光源により照明され実装基板１上に投影された影
７…を他部から峻別して抽出できる大きさに設定
されている。しかして、一致度演算部９は、基準
となる実装基板１を用いたとき２値化回路１８か
ら出力された画像信号SBを入力して基準パター
ンPOとして格納する基準パターンメモリ１９と、
被検対象となつている実装基板１を用いたとき２
値化回路１８から出力された画像信号SBを入力
して被検パターンPIとして格納する被検パター
ンメモリ２０と、基準パターンメモリ１９から出
力された画像データ信号SG１及び被検パターン
メモリ２０から出力された画像データ信号SG２
を入力して対応する画素ごとに一致しているか否
かを比較しその一致数と不一致数との比率を算出
する一致度算出回路２１とからなつている。一
方、演算制御部１０は、一致度算出回路２１から
出力された一致信号SCを入力して後述する判定
処理を行い、判定結果を表示部９に出力するよう
になつている。

つぎに、上記構成の実装部品検査装置の作動に
ついて述べる。

まず、第２図に示す実装部品６…が設計位置に
装着された所謂「良品」となる基準実装基板１を
保持部２に保持させる。この実装基板１には、第
２図に示すように、銅箔からなる配線パターン２
２が設けられている。この配線パターン２２は、
第１及び第２光源１２ａ，１２ｂにより照明した
とき最も明るくみえる。これに対して、実装部品
６…は外表面が黒色をなしているので、最も暗く
みえる。また、実装基板１は、配線パターン２２
と実装部品６…との中間の明るさにみえる。しか
して、演算制御部１０から制御信号SX１が保持
部２に出力され、実装基板１の位置決めが行われ
る。ついで、演算制御部１０から制御信号SX２
が切換回路１３に出力されると、第１光源１２ａ
が点燈し、矢印３ａ方向の照明が行われる。する
と、第３図に示すように、実装基板１上には実装
部品６…の影７…が投影される。ついで、演算制
御部１０から印加された制御信号SX３により、
第３図に示す第１照明パターンPAがITVカメラ
１４により撮像される。その結果、ITVカメラ
１４からは、パターンPAを示す画像信号SDが
Ａ／Ｄ変換器１５に出力されＡ／Ｄ変換される。
ついで、このＡ／Ｄ変換器１５からは、デイジタ
ル画像信号SA１が、演算制御部１０から出力さ
れた制御信号SX４に基づいて、第１画像メモリ
１６ａに格納される。つまり、この第１画像メモ
リ１６ａには、第１照明パターンPAが格納され
る。ついで、切換回路１３により第１光源１２ａ
を消燈して、第２光源１２ｂを点燈し、矢印３ｂ
方向に照明する。すると第４図に示すように、実
装基板上には、実装部品６…の影７…が投影され
る。しかして、第４図に示す第２照明パターン
PBは、第１照明パターンPAと同様の処理をへ
て、デイジタル画像信号SA２が第２画像メモリ
１６ｂに出力されることにより、第１照明パター
ンPAと１対１の対応関係を有するアドレスに格
納される。しかして、第１画像メモリ１６ａに格
納されている第１照明パターンPAを示す画像デ
ータ信号SE１と第２画像メモリ１６ｂに格納さ
れている第２照明パターンPBを示す画像データ
信号SE２とが減算回路１７に出力される。する
と、この減算回路１７では、同一座標における画
素（アドレス）ごとに第１及び第２照明パターン
PA，PBの間で減算処理がなされる。この結果、
両照明パターンに共通の配線パターン、実装部品
等の背景部分の画像信号は同一の階調を有するた
め相殺され、各々のパターンに固有の影７…に該
当する画像信号は差として残ることになる。次
に、その差の絶対値を採用した画像信号SFが２
値化回路１８に出力され、影７…部分が論理値
「１」に、背景部分が論理値「０」となる２値化
画像信号SBが出力される（第５図参照）。つい
で、演算制御部１０から出力された制御信号SX
５により２値化画像信号SBは、基準パターンメ
モリ１９に出力され、基準パターンPOとして格
納される。つぎに、演算制御部１０からの制御信
号SX１に基づいて、ITVカメラ１４が実装基板
１の全領域を撮像するように保持部２により実装
基板１を断続的に位置決めする。そうして、各位
置決めごとに上述の処理を繰返し、実装基板１の
全領域の基準パターンPOを基準パターンメモリ
１９に格納する。つづいて、保持部２から第２図
に示す「良品」となる基準実装基板１をとりはず
し、かわりに、第６図に示すような実装部品６…
の位置ずれ、回転、欠品等の実装不良を生じてい
る被検実装基板１を保持部２に保持させる。しか
して、前の基準実装基板１と同様の処理により第
７図に示すような被検パターンPIを被検パター
ンメモリ２０に格納する。この被検パターンPI
は、欠品が生じている部分は、影７…が生じない
ことにより論理値「０」となり、また、位置ずれ
を生じている実装部品６…の影７…は、位置ずれ
に対応して所定の投影位置からずれている。つぎ
に、演算制御部１０から出力された制御信号SX
５により、基準パターンメモリ１９から画像デー
タSG１が、また、被検パターンメモリ２０から
画像データ信号SG２が一致度算出回路２１に出
力される。かくして、一致度算出回路２１にて
は、被検パターンPIと基準パターンPOとが１対
１で対応する画素ごとに、比較される。そうし
て、比較結果に基づいて、各画素ごとに、論理値
の一致数及び不一致数を求め、さらに全画素数に
対する上記一致数の割合つまり一致度を算出す
る。ついで、一致度算出回路２１からは、一致度
信号SCが演算制御部１０に出力される。かくて、
演算制御部１０にては、第８図に示すように、あ
らかじめ判定レベルLJ（これは100％に対してバ
ラツキ幅εだけ小さい。）が設定されている。こ
れは、実装基板１…を「良品」と「不良品」にラ
ンク分けするためのものであつて、既に検査終了
した例えば実装基板100枚からなる１ロツトの一
致度データの統計的処理により求められたもので
ある。この判定レベルLJは、たとえば、98％
（したがつて、バラツキ幅εは２％としている。）
に設定されている。上記バラツキ幅εは、実装基
板１…として「良品」とみなすことができる。つ
まり許容できる不一致数を示している。しかし
て、当該一致度信号SCが示す一致度が、判定レ
ベルLJより大きければ「良品」を判定し、逆に、
判定レベルLJより小さければ「不良品」と判定
し、判定結果は表示部１１にて表示される。以
下、同様にして他の被検実装基板１…の検査を繰
り返し、その検査結果を第８図のように表示させ
る。一方、「不良品」と判定された実装基板１…
については、目視により再検査を行う。

以上のように、この実施例の実装部品検査装置
は、基準パターンデータを「良品」とみなせる実
装基板の画像データに基づいて更新自在に設定で
き、かつ、基準パターンと被検パターンとの一致
度に基づいて合否を判定しているので、高速検査
が可能となる。また、得られた一致度に基づいて
実装基板のランク分けが可能となり、ロツトごと
の品質管理に役立つ。

なお、上記実施例においては、ランク分けは、
「良品」と「不良品」との２段階であるが、さら
に、「不良品」を一致度90％ラインで「要目視検
査品」と「目視検査不要品」とにランク分けし、
「要目視検査品」にては、再度、目視検査を行い、
そのうちから「良品」を回収するようにしてもよ
い。さらに、上記実施例においては、一致度は、
基板全領域のものに対して求めているが、各部分
領域ごとに一致度を求め、一致度が低いところの
み再検査するようにしてもよい。さらに、上記実
施例においては、影のみを抽出するようにしてい
るが、実装部品がその側壁面が上方から観察でき
る形状のときは、基板に投影された影とともに側
壁面に生じた影を抽出し、これらの影に基づいて
実装状態を判定するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の実装部品検査装置は、基準パターンデ
ータの設定を迅速かつ容易に行うことができると
ともに、基準パターンと被検パターンとの一致度
に基づいて実装状態の合否を判定しているので、
高速検査が可能となるとともに、合否判定精度も
高くなる。また、得られた一致度に基づいて実装
基板のランク分けが可能となり、品質管理に役立
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の実装部品検査装置
の構成図、第２図乃至第７図は同じく検査手順の
説明図、第８図は合否判定方法を説明するための
グラフである。 １：実装基板、２：保持部、４：照明部、５：
撮像部、６：実装部品、７：影、８：影抽出部、
９：一致度演算部、１０：演算制御部（良否判定
部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実装部品が装着されている実装基板を保持し
   て相対的に位置決めをする保持部と、この保持部
   に保持されている実装基板に対して少なくとも二
   方向から交互に照明し上記実装部品の影を上記実
   装基板上に投影する照明部と、この照明部により
   照明されている上記実装基板を上記各照明方向ご
   とに撮像して画像信号を出力する撮像部と、上記
   各照明方向ごとの画像信号について対応する画素
   ごとに減算して配線パターン等の共通する画像信
   号を相殺しつつ各照明方向における影の画像信号
   をその差として残しかかる画像信号の絶対値を２
   値化処理して上記実装部品のうち少なくとも上記
   実装基板上に投影された影のみが抽出された２値
   化画像信号を出力する影抽出部と、基準となる実
   装基板の上記２値化画像信号を入力して基準パタ
   ーンとして記憶するとともに検査対象となる実装
   基板の上記２値化画像信号を入力して被検パター
   ンとして記憶し且つ上記基準パターンと上記被検
   パターンとを対応する画素ごとに比較して全画素
   数に対する両２値化画像信号の値が一致する画素
   数の割合（一致度）を算出する一致度演算部と、
   この一致度演算部において算出された一致度を予
   め設定しておいた基準値と比較し比較結果に基づ
   いて上記実装基板の良否を判定する良否判定部と
   を具備することを特徴とする実装基板検査装置。 ２ 良否判定部にては複数の基準値を算出し、こ
   れらの基準値に基づいて実装基板をその良否に従
   つてランク分けすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の実装基板検査装置。