JPH04237145A - 部品検査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ等の部品の寸法形
状を光学的に検査する、さらに詳しくは、位置決め、計
測、判定の一連の作業を自動的に行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ等、多数のリードを有する部品を実
装する場合、通常、各リードが基準寸法におさまってい
るか否かを検査し、基準内の部品のみを抽出する前工程
が必要である。部品のリード部をＴＶカメラ等を用いて
光学的に検査するには、測定視野内の所定位置に正確に
位置決めする必要がある。

【０００３】従来より、部品検査装置における部品の位
置決め技術として、特開昭６３−２４７６０５　号公報
に記載の装置がある。この従来装置は、部品の輪郭を複
数本の直線で近似し、その直線を基に部品の位置および
傾きを検出するものである。しかし、部品そのものの形
状を直線で近似するため、形状が複雑な場合には認識が
困難であるため、対象となる部品はチップ部品やリード
の短いＩＣに限られ、リードを有する部品には適用不可
能である。 また、部品本体（モールド）にリードを有する部品にお
いては、製造工程上不回避なバリなどがある場合には、
部品本体とバリとの区別が困難であるため、正確な位置
決めができないという問題があった。

【０００４】一方、リードの高さやピッチを測定する装
置として、スリット投光器と走査式検出器とを有し、光
切断法により得られた信号を３値化記号列とし、この３
値化記号列により部品形状不良の有無の認識を行う従来
装置がある（特開昭５７−１５１８４５　号公報）。し
かし、この従来装置は、スリット光に対してリード先端
の精密な位置決めがなされていないため、リードの高さ
やピッチを正確に測定することができないという問題が
あった。また、測定した高さの相対値をもとにして部品
の良否判定のためのしきい値を設定するものであるため
、リード高さのばらつき方によっては適切なしきい値を
設定できず正確な検査ができない場合があった。

【０００５】また、リード間のピッチはＴＶカメラでも
一応の検査は可能であるが、リード長さとピッチの計測
には、必要とする分解能が異なるため１台のＴＶカメラ
では両者を同時に計測することは困難である。さらに、
ＩＣ等の部品のリード検査を行う上では、位置決め→計
測→判定の手順が必要となるが、従来はこれら一連の手
順を兼ね備えた方法はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、多数のリードを有する部品の本体
にバリなどの欠陥がある場合においても、バリの影響を
受けることなく部品を精密に位置決めすることにより、
リードの寸法形状を高精度に測定し、部品の検査を高い
信頼性で行う装置を提供することを目的とする。

【０００７】本発明は、部品の位置および傾きをＴＶカ
メラで、リードの３次元座標を光切断法による３次元視
覚センサでそれぞれ分担して計測するとともに、ＴＶカ
メラからの情報に基づき、部品を３次元視覚センサに対
して正確に位置決めすることにより、シンプルかつコン
パクトな構成で、高精度なリードの検査を行う装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、検査すべき部
品を載置するとともに、前記部品を２次元平面内で回転
および並進移動するステージと、前記部品を撮像し画像
信号を出力するＴＶカメラと、前記部品にスリット光を
投射するとともに、スリット光により部品上に形成され
た光切断線像を撮像し、三角測量によって部品の３次元
座標を検出する３次元視覚センサと、前記ＴＶカメラか
らの画像信号に基づき部品形状に応じた基準線を設定し
、該基準線に基づき部品の位置および傾きを検出する位
置検出手段と、前記位置検出手段により検出された部品
の位置および傾きに基づき、前記基準線がＴＶカメラの
走査線方向に対応して前記ステージを回転させる回転指
令および前記部品が前記３次元視覚センサからのスリッ
ト光の投射位置へ移動するように前記ステージを並進移
動させる並進指令のいずれか一方を前記ステージへ出力
するステージ駆動手段と、前記ＴＶカメラの出力する画
像信号に基づき、前記回転指令により前記基準線がＴＶ
カメラの走査線に対応して回転された部品の第１の寸法
を測定する第１測定手段と、前記３次元視覚センサが検
出した３次元座標より、前記並進指令によりスリット光
の投射位置へ並進移動した部品の第２の寸法を測定する
第２測定手段と、を具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】２次元平面内で回転および並進移動するステー
ジに載置された部品をＴＶカメラで撮像し、得られる画
像信号より位置検出手段が基準線を設定し、基準線に対
する部品の２次元平面内での位置および傾きを検出する
。この基準線は、部品形状に応じて、例えば、設計上の
部品外形の凹凸やリードを有するＩＣ部品の場合は所定
のリード部等を、画面上で結んだ直線によって定義され
る。

【００１０】ステージ駆動手段は、位置検出手段により
検出された部品の位置および傾きに基づき、部品を設定
した基準線がＴＶカメラの走査線方向に応じた方向にス
テージを回転駆動し、第１測定手段は、回転された部品
の第１の寸法を画像情報より演算測定する。また、ステ
ージ駆動手段は、ステージを並進駆動して部品を３次元
視覚センサからのスリット光の投射位置へ移動し、第２
測定手段が、３次元視覚センサがスリット光による三角
測量の原理で検出した３次元座標値より部品の第２の寸
法を算出測定する。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、ＴＶカメラの撮像画像におい
て部品形状に応じて設定した基準線に基づき部品を回転
および並進移動して、部品をＴＶカメラおよび３次元視
覚センサに対して位置決めするので、部品にリードや部
品本体にバリ等があっても常に正確な部品の位置決めを
行うことができる。

【００１２】本発明は、ＴＶカメラからの情報に基づき
、部品を３次元視覚センサに対して正確に位置決めする
とともに、要求精度の比較的低い部品の第１の寸法をＴ
Ｖカメラで、要求精度の比較的高い部品の第２の寸法の
３次元座標を光切断法による３次元視覚センサで、それ
ぞれ要求精度に応じて分担して計測するので、シンプル
かつコンパクトな構成で、高精度なリードの検査を行う
ことができる。

【００１３】

【実施例】（具体例）本発明を更に具体的にした具体例
は、前記第１測定手段を、前記ＴＶカメラの出力する画
像信号に基づき、前記回転指令により前記基準線がＴＶ
カメラの走査線に対応して回転された部品のリード長さ
を測定するリード長さ測定手段で構成し、前記第２測定
手段を、前記３次元視覚センサが検出した３次元座標よ
り、前記並進指令によりスリット光の投射位置へ並進移
動した部品のリードの高さまたはリード間のピッチの少
なくとも一方を測定するリード高さ・ピッチ測定手段で
構成するものである。

【００１４】すなわち、要求される測定精度が比較的低
い部品のリード長さを、部品の第１の寸法としてＴＶカ
メラの撮像画像に基づき測定し、一方、要求される測定
精度が比較的高い部品のリード高さまたはピッチの少な
くとも一方を第２の寸法として、光切断法に基づく３次
元視覚センサの出力する３次元座標値より算出測定する
。これにより、シンプルな構成で必要な測定精度を得る
ことができ、部品の適切な検査が可能になる。

【００１５】（実施例）本発明の実施例装置の構成を図
１に示す。本実施例は、図４に示すクウォド・フラット
・パッケージ（ＱＦＰ）型ＩＣのリード部の外観を検査
するものである。ＱＦＰ型ＩＣは、矩形のパッケージ本
体の４辺よりそれぞれ多数のリードがでており、リード
が折れ曲がっていてすべてのリードが平面に接すること
で本体を支えるような形状になっている。そして、プリ
ント基板上に実装される際には、等間隔に並んだパター
ンの上にリードが位置決めされ、はんだ付けが行われる
。これにより、面実装化でき実装密度を高めることに効
果がある。このために、すべてのリードがプリント基板
のパターン上に正確に位置決めされ、さらに、パターン
から浮くことのないように、実装前に各リードの長さ、
ピッチおよび高さを検査する必要がある。以下の説明で
は、被計測物であるＱＦＰ型ＩＣを部品、パッケージ本
体部分を本体という。

【００１６】水平なテーブル１３上に載置された部品１
は、テーブル１３を水平なＸ−Ｙ平面内で回転駆動する
θステージ１１とθステージ１１をＸ−Ｙ平面内で２次
元的に並進運動させるＸＹステージ１２とにより、ＸＹ
ステージ１２の可動範囲内を並進および回転運動し、２
次元的にあらゆる姿勢をとりうる。また、テーブル１３
は、載置された部品本体を図示しない真空ポンプで吸引
することにより固定する。さらにテーブル１３は、半透
明の材料で構成され、下部よりの透過照明により、周り
の外乱光の影響を受けずに容易に部品のコントラストを
強調して、後述の２値画像を容易に得られるようにして
いる。なお、ＴＶカメラ２１と３次元視覚センサ２２と
の並び方向をＸ軸方向、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸方向、
ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向とそれぞれ定義する。

【００１７】ＴＶカメラ２１は、その視野が、部品１を
過不足なく撮像できる画角でＸＹステージ１２の可動範
囲内に存在するように、かつ、ＸＹ平面に対し垂直にす
るとともに、その水平走査方向をＸ軸方向に一致するよ
うに固定されている。

【００１８】３次元視覚センサ２２は、ＴＶカメラ２１
に隣接して固定され、本出願人が先に出願した特願昭６
２−２３５２９３号公報に詳述する如く、スリット光を
ＸＹ平面に垂直なＹＺ平面内で投射し、部品１等の対象
物上に形成された光切断線をＹＺ平面に対し斜め方向か
ら撮像して、撮像面内での光切断線像に対し三角測量の
原理により得られる対象物の３次元座標値を出力するも
のである。すなわち、３次元視覚センサ２２は、スリッ
ト光を投射する半導体レーザからなる投光部と被測定物
からの反射光を受光するＣＣＤカメラとからなるセンサ
ヘッドと座標演算部とで構成され、座標演算部では、高
精度化のために光切断線の重心位置を求めるとともに、
すべてハードウェアによるパイプライン処理により高速
に３次元座標を出力する。なお、前記テーブル１３のＺ
座標は、この３次元視覚センサ２２により予め測定して
おき、後述するリード高さ測定における基準オフセット
値とする。

【００１９】画像処理回路２３は、ＴＶカメラ２１から
の濃淡画像信号にしきい値処理を行って、背景を０、部
品部分を１とする２値画像を出力する。なお、移動機構
であるＸＹステージ１２とＴＶカメラ２１および３次元
視覚センサ２２との相対位置関係、すなわち、ＴＶカメ
ラ２１および３次元視覚センサ２２のそれぞれの画面上
の距離とＸＹステージ１２における距離との関係を予め
正確に求めておき、ＸＹステージ１２のＸ軸方向の基本
的な駆動距離とすることにより、処理を簡略化できる。

【００２０】傾き検出回路３１は、第１工程として画像
処理回路２３から出力される２値画像信号から、画像の
収縮により部品１のリード部分を除いた本体の四角形を
抽出し、この四角形の辺の内の一辺を基準線として、そ
の基準線をＸＹステージ１２のＸ軸（またはＹ軸）方向
に平行となるようにθステージ１１を駆動する駆動信号
を出力して、粗位置決めのための大まかな傾き検出およ
び補正を行う（図５参照）。具体的には、本体部分の外
形を抽出するために部品１の２値画像をリードの像が消
えるまで収縮させる。すなわち、２値画像の収縮におい
ては、ある画素が部品部分に相当する「１」の値を持つ
とき、その画素を囲む８近傍（または４近傍）の画素の
値の積が「０」であればその画素を「０」に置き換え、
「１」であればそのままの値とする処理を画面全体につ
いて行う。この処理をリードの像が消えるまで行う。こ
の時、本体部分の像も収縮により一部消えるが、大まか
な傾きの検出には影響はない。この段階で本体部分はお
およそ４角形をしている。この４角形の４頂点のうち傾
き検出の基準として最適な１辺を構成する２頂点を検出
する。 単純にこの２頂点を結んだだけでは、部品自体のバリの
影響や、画像収縮の影響により、本来の部品本体部分の
辺とは大きく違う恐れがあるので、この２頂点間の辺上
の数点によりこの辺を直線近似する。以上により求めら
れた辺を、ＸＹステージ１２のＸ軸と平行になるように
傾き補正する。

【００２１】第２工程では、部品の製造工程上位置の信
頼度が高い、本体からのリードの付け根部分を検出し、
本体の向かい合う辺で対向する付け根を結んでできる線
分を基準線として、その基準線がＸＹステージ１２のＹ
軸方向に平行となるようにθステージ１１を駆動する駆
動信号を出力して、精密な傾き検出および補正を行う（
図６参照）。

【００２２】すなわち、リード付け根部分の検出は、次
のように行う。画面上方から順にＸ方向の水平走査を行
い、１行の水平走査中にリードの本体の１辺における規
定本数分の信号が検出されている間は走査を続行する。 水平走査が本体部分に差しかかり、リードの本数に関す
る信号が減少した段階で水平走査を終える。走査を終え
た行の１行前のリードの信号をもってリード付け根部分
とする。画面下方に延びているリードについては、水平
走査を画面下方から順に行い、上記と同様にリード付け
根部分を検出する。リード付け根が検出されたら部品本
体部分をはさんで対向する付け根を結んで線分を作成す
る。この時、１辺にあるリードの本数分だけの線分がで
きるが、傾き補正の必要精度に応じて位置決めに用いる
線分を選択する。例えば、高い精度を要求する場合は、
選択する線分の本数を多くし、この中からばらつきが小
さく信頼性の高い線分を選択して位置決めを行い、精度
が比較的低くてもよい場合は、選択する線分の本数を少
なくする。これらの場合、１列に並んだリードの内、両
端のリードは部品の輸送中に他のものとの接触等により
曲がりやすいので、それらを上記選択から除外すること
も位置決めの精度向上に寄与する。これらの線分をＸＹ
ステージ１２のＸ軸（またはＹ軸）方向に一致させるこ
とにより傾き補正を行う。

【００２３】すなわち、第２工程の精密な傾き検出では
、部品の製造工程上位置的信頼度の高いリード付け根を
検出し、向かい合う辺で対応する付け根を結んでできる
線分をＸＹステージ１２のＸ軸方向に平行となるように
θステージ１１の回転により補正している。リード付け
根部分は製造工程からみても位置決めの基準としての信
頼度は高く、また輸送中に於いても位置ずれの起こる可
能性が最も低い部分である。さらにＱＦＰ型ＩＣで１辺
に十数本あるリードのうち中央付近のリードの付け根を
検出することにより、搬送中のリード曲がりの影響が少
ないために、位置決め基準としての信頼性はさらに上が
る。また、複数の組のリード付け根を用い平均化するこ
とにより信頼性はさらに上がる。リード付け根の検出方
法としては、大まかに傾き補正された部品の２値画像に
於いてリード先端から検索して行く。ここですでに大ま
かな傾き補正はなされているので、画像平面のＸ−Ｙ軸
にほぼ平行にリードは延びている。これによりリード付
け根の探索時にも画像上のＸ−Ｙ軸に沿って探索するこ
とが可能となる。これは処理の高速化・簡略化におおい
に貢献する。先ず、画面上方からＸ軸に沿って１行ずつ
走査して行く。１行のうちに１辺のリード本数分の信号
が検出されている間は走査を進める。本体部分に差し掛
かりリードの本数の信号が減少した段階で走査を終える
。走査を終えた行の１行前のリードの信号をもってリー
ド付け根部分とする。テレビカメラ下方に向かって延び
ているリードについても同様の処理を画面下方から行う
ことにより、リード付け根の検出を行う。

【００２４】リード先端検出回路３２は、画像処理回路
２３からの２値画像信号を入力し、リードの方向すなわ
ち本体の各辺がＸおよびＹ方向に一致している状態で、
画面の上方または下方から１行ずつ順に水平走査を行い
、各水平走査において最初に現れたリードのＸ方向の位
置と当該水平走査の行番号とによって表される各リード
先端の位置を出力する。本体の上下の辺に関して実行し
た後に、θステージ１１を９０°回転させて、他の向か
い合う２辺についても同様に行う。

【００２５】θステージ駆動回路４１およびＸＹステー
ジ駆動回路４２は、傾き検出回路３１およびリード先端
検出回路３２からの各駆動信号に基づき、それぞれθス
テージ１１およびＸＹステージ１２を回転および移動さ
せる。

【００２６】リード長さ測定回路５１は、リード先端検
出回路３２からの本体各辺の各リード先端位置データを
入力し、それぞれ対向するリード先端Ｅｕｉ（Ｘｕｉ，
Ｙｕｉ）およびＥｌｉ（Ｘｌｉ，Ｙｌｉ）の座標間の距
離を計算し、予め求めておいたＴＶカメラ２１のレンズ
倍率αを考慮して、実際のリード先端間の距離Ｌｉ　を
、Ｌｉ　＝〔（Ｘｕｉ−Ｘｌｉ）２　＋（Ｙｕｉ−Ｙｌ
ｉ）２〕１／２　／αにより演算する（図７参照）。

【００２７】リード抽出回路６１は、３次元視覚センサ
２２からの光切断線像を画像信号として入力し、予め設
定したリード幅（例えば０．３　ｍｍ）とリード間隔（
ピッチ、例えば０．８　ｍｍ）との各距離に基づきリー
ド間を透過してテーブル１３上に形成される光切断線を
除去し、リード面に形成される光切断線のみを抽出する
。３次元視覚センサ２２は、長さ測定の精度を高めるた
めに一画面の視野内に数本のリードが写されるように高
倍率に設定されている。本実施例では、Ｙ方向の精度は
、撮像系の分解能である０．０１２ｍｍ　で決まる。従
って、全てのリードを一度に視野内に収めることができ
ないため、複数回に分けてリード部分を抽出する。この
ため、前回の撮像範囲内のリードの内の少なくとも１本
のリードが、次の測定範囲内に収まるようにＸＹステー
ジ１２を駆動する駆動信号を出力して、ＸＹステージ１
２を平行移動させる。

【００２８】リード幅測定回路６２は、抽出された各リ
ード部分の光切断線の長手方向（本実施例ではＹ方向）
の長さを測定する。この長さは、画面上で水平走査の行
数に相当し、上述のように　０．０１２ｍｍの整数倍で
表される。 また、測定された各リードの長さと部品１のリード幅の
設計値との偏差を出力する。

【００２９】リード中心決定回路６３は、各リードのリ
ード幅の中心線上にあるリード代表点を決定するもので
ある。すなわち、各リードの光切断線像のＣＣＤカメラ
での一水平走査毎の各画素における輝度に対して重心演
算を行い、各水平走査におけるＸ方向のピーク点を求め
る。さらに、得られたＹ方向に並ぶピーク点列のＸ座標
値の重心演算を行い当該リードの代表点のＸ座標を決定
する。同様に、前記ピーク点列のＹ座標値の重心演算を
行い当該リード代表点のＹ座標を決定する。

【００３０】一般に、リード面は金属光沢をしており、
したがって光切断線像には多重反射等によりノイズの影
響がある。このノイズの特徴としては、リード部分から
離れた場所に孤立したピーク点（スパイク状ノイズ）が
現れたり、また、リード端面付近で光の乱反射により像
の欠落または重畳に基づくピーク点のばらつきが発生す
ることである。これらのノイズの影響を取り除くために
その特徴を把握した上で、スパイク状ノイズについては
、その近傍のピーク点列のデータでこれを補間し、また
、リード端面付近に発生するノイズについては安定した
値であるリード中心部付近のピーク点の座標値との差に
基づき、その差が大きいノイズに相当するピーク点を削
除する。こうしてノイズ成分を除去したピーク点列に対
し、前記代表点を決定する。これにより多重反射等によ
りノイズが混入しても、ノイズの影響を削除した信頼性
の高いリード代表点を決定することができる。なお、ス
パイク状ノイズに対しては、例えば、ノイズに相当する
ピーク点前後数個のピーク点の座標値の中央値で前記ノ
イズに相当するピーク点を置き換えるメジアンフィルタ
を用いたり、または、ノイズに相当するピーク点前後数
個のピーク点の座標値の平均値で置き換える平均値フィ
ルタを用いて補間することにより、ノイズの影響を削除
することができる。

【００３１】高さ・ピッチ演算回路６４は、基準オフセ
ット値である前記テーブル１３面のＺ座標値に対する各
リード代表点のＸ方向距離を算出して各リードの高さと
し、また、各リード代表点間のＹ方向距離を算出してリ
ード間のピッチとして、それぞれ出力する。

【００３２】スリット光強度設定回路７１は、リード幅
測定回路６２の出力値により、３次元視覚センサ２２の
スリット光投射強度を制御する。ＩＣのリードには、は
んだメッキが施されているため、その表面は完全には滑
らかではない。そのため、予め設定した強度でスリット
光を投射すると、一部のリードで安定な反射光が得られ
ない場合がある。すなわち、反射光が弱いときには光切
断線像がかすんだり、反射光が強いときには光切断線像
がにじんだりするため、信頼性よくリードの高さおよび
ピッチを測定することができなくなる。

【００３３】スリット光投射強度の初期値は、予め限度
見本として抽出したリードについて実際にスリット光を
投射して、安定な反射光が得られるように設定する。リ
ード幅は設計値として予め判っているので、リード幅測
定回路６２により光切断線像から測定された幅をスリッ
ト光投射強度の良否の目安として用いる。すなわち、リ
ード幅測定回路６２からのリード幅の設計値との偏差に
より、偏差が負の値すなわちリード幅が設計値よりも小
さければ、投射されたスリット光が弱く、偏差が正の値
すなわちリード幅が設計値よりも大きければ、投射され
たスリット光が強いと判断する。

【００３４】スリット光を投射したとき、得られる反射
光の状態としては、次の４通りがある。（１）全てのリ
ードについて、安定な反射光が得られる。（２）全ての
リードについて、反射光が弱い。（３）全てのリードに
ついて、反射光が強い。（４）リード毎に、反射光が強
いものも弱いものもある。（１）　については強度制御
の必要はない。（２）　〜（４）については強度制御が
必要である。

【００３５】まず、（２）　の場合には、スリット光強
度を徐々に上げていき、安定な反射光による光切断線像
が得られるようにする。（３）　の場合には、逆に、安
定な反射光による光切断線像が得られるまでスリット光
強度を徐々に下げる。このとき、スリット光強度の変化
幅は、予め設定しておくが、初期値での投射を行った段
階で、余りにも反射光が強すぎたり、または弱すぎたり
した場合は、その度合に応じて強度変化の幅を変更する
。

【００３６】スリット光投射強度制御を行うとき、全て
のリードについて同時に最適な投射光強度になるとは限
らない。そのため、各リードについて反射光から得られ
るリード幅が、真値に対して許容範囲に入った段階で、
リードのデータを溜め込んでおく。

【００３７】次に（４）　の場合は、まず投射強度を下
げる方向に投射強度制御を行う。下げる方向では最も下
がった状態（＝０）までには安定な反射光が得られるは
ずである。こうして、反射光が強すぎたリードについて
安定な反射光が得られるようにした後に、投射強度を上
げる方向の制御を行う。このときには、最も上がった状
態でも、未だ安定な反射光が得られない場合がある。こ
の場合は、後述のスリット投射位置の制御を行う。

【００３８】スリット光投射位置設定回路７２は、リー
ド幅測定回路６２の出力値により、ＸＹステージ１２を
移動させることにより、３次元視覚センサ２２のリード
に対してのＸ方向での投射位置を変える。

【００３９】測定時に最初にスリット光を投射する位置
は、リード先端から約０．２ｍｍ　の辺りである。投射
位置の変更は、まずリードの先端方向にＸＹステージの
最小送りステップ（例えば０．０１ｍｍ）移動する。次
に、リードの付け根の方向に、最初に投射した位置から
やはり最小送りステップ分だけ移動する。これ以降はリ
ードの付け根に向かって最小送りステップずつ移動する
。

【００４０】記憶回路８１は、測定された部品のリード
毎の長さと高さおよびピッチを入力し、一時記憶する。

【００４１】判定回路８２は、記憶回路８１からの各リ
ードの長さ、高さおよびピッチを、予め設定された基準
寸法とそれぞれ比較し、全てのリードが基準値以内であ
れば良、一本でも基準値範囲外のリードがあれば、該当
リードを基準値との偏差量とともにリストとして出力す
る。

【００４２】次に、本実施例の作用を図２および図３に
示すフローに基づき説明する。下から透過照明を施され
たテーブル１３上に載置された部品１は、ＸＹステージ
１２によりまずＴＶカメラ２１の視野内に移動される。 なお、部品は、プリント基板実装時の向きとは天地逆に
テーブル上に搭載する。このように載置することにより
、部品全体をリードで支えることによる基準面のばらつ
きのために生ずるリードの高さ測定の精度低下を防止す
ることができる。また実際に基板に触れるリード面の検
査を行うことができるため、検査の信頼性が向上する。

【００４３】（粗位置決め）ｓｔｅｐ１１０　で粗位置
決めを行う。すなわち、まず、ＴＶカメラ２１で得られ
た透過照明された部品の画像（ｓｔｅｐ１１１）　に、
しきい値処理により２値化して２値画像を得（ｓｔｅｐ
１１２）　、さらに画像の収縮処理により、リード部を
取り除き部品本体の外形を抽出する（ｓｔｅｐ１１３）
　。抽出された部品外形の１辺よりサンプル点として等
間隔に１０点を選び、外形直線近似を行う（ｓｔｅｐ１
１４）。この直線のＴＶカメラのＸ軸（またはＹ軸）に
対する傾きを部品の傾き角として検出し（ｓｔｅｐ１１
５）　、その角度分だけθステージを回転させて傾き補
正を行う（ｓｔｅｐ１１６）　。

【００４４】（精密位置決め）ｓｔｅｐ１１０　の部品
外形抽出に基づく粗位置決めだけでは、部品本体のバリ
のため位置決め精度が低い場合は、ｓｔｅｐ１２０　に
おいて部品の製造工程上安定なリード付け根部を基準と
する精密位置決めを行う。すなわち、粗位置決めの場合
と同様に、まず、２値画像を得る（ｓｔｅｐ１２１〜ｓ
ｔｅｐ１２２）。この２値画像より、部品本体の向かい
合う辺のリード付け根部を検出する（ｓｔｅｐ１２３）
　。そして、対向するリード付け根部を結ぶ線分とＴＶ
カメラのＸ軸（またはＹ軸）との傾き角を検出し（ｓｔ
ｅｐ１２４）　、その角度分だけθステージを回転させ
て精密な傾き補正を行う（ｓｔｅｐ１２５）　。なお、
傾き角を検出する際の対向するリード付け根部は、必要
に応じて複数組抽出し、それらの平均をとってもよい。

【００４５】なお、精密位置決めは、ある程度部品１の
テーブルへの搭載精度（例えば、Ｘ−Ｙ方向に対して、
傾き角約±９°以内）が保証されれば省略することが可
能である。これにより処理時間を短縮することができる
。

【００４６】（リード長さ測定）　位置決めされた部品
の対向する辺の各リードの先端位置をＴＶカメラによる
２値画像から検出し（ｓｔｅｐ１３１）　、対向するリ
ードの先端間の距離を演算する（ｓｔｅｐ１３２）　。 次に、部品を９０°回転させたかどうかを判断し（ｓｔ
ｅｐ１３４）、未だ回転して居ない場合は９０°回転さ
せて（ｓｔｅｐ１３５）　、他の向かい合う辺について
ｓｔｅｐ１３１　、ｓｔｅｐ１３２　を繰り返し、全て
のリード長さを測定する。

【００４７】（スリット光投射強度・位置制御）　リー
ド長さの測定が終了すると、ｓｔｅｐ１４０　でＸＹス
テージを駆動して部品を３次元視覚センサの下へ搬送す
る。このとき、部品はリード長さ測定時に検出されたリ
ード先端の位置情報によってリード先端にスリット光が
正確に投射されるように搬送される。また、リードの高
さ・ピッチの測定精度を高くするために、スリット光は
狭い範囲に投射されるので、ＸＹステージを複数本のリ
ード毎に駆動して、スリット光を部品の四辺の各リード
の先端に順に投射する（ｓｔｅｐ１５０）　。このとき
のスリット光投射強度は、予め設定された初期値とする
。そして、スリット光の反射光により得られる光切断線
像から、先ず、リード端面付近のデータによる補間演算
と、さらにはリードの重心演算とによりスパイク状のノ
イズや多重反射によるノイズを除去する（ｓｔｅｐ１６
０）　。

【００４８】次にｓｔｅｐ１７０　で、検出されたリー
ド先端部の光切断線像より各リード幅を測定する。良好
な反射光が得られていれば、部品設計値の許容範囲内の
測定値が得られるはずである。したがって、得られたリ
ード幅の測定値と部品の設計値とを比較し（ｓｔｅｐ１
８０）　、両者の差が許容範囲を超えた場合は投射する
スリット光の強度を変える投射強度制御を行う。すなわ
ち、測定値が設計値よりも大きく許容範囲外にあるとき
は、スリット光が強すぎるため投射強度を減少し（ｓｔ
ｅｐ１９０）　て再度リード幅を測定し（ｓｔｅｐ１７
０）　、測定値が許容範囲に収まるまで投射強度を徐々
に減少する上述の操作を繰り返す。

【００４９】一方、測定値が設計値よりも小さく許容範
囲外にあるときは、まず、現在の投射強度が最大か否か
を判断し（ｓｔｅｐ２００）　、最大でない場合は、ス
リット光が弱すぎるため投射強度を増加し（ｓｔｅｐ２
１０）て再度リード幅を測定し（ｓｔｅｐ１７０）　、
測定値が許容範囲に収まるまで測定値が許容範囲に収ま
るまで投射強度を徐々に増加する上述の操作を繰り返す
。ｓｔｅｐ２００　で最大投射強度でもリードの表面性
状による鏡面反射等の影響で良好な反射光が得られず未
だ測定値が許容範囲外にある場合は、ｓｔｅｐ２２０　
においてＸＹステージの最小送りによりスリット光の投
射位置をリード先端方向にわずかに変えた後、投射強度
を初期値にリセットし（ｓｔｅｐ２３０）　、再びｓｔ
ｅｐ１７０　以降の操作を行う。なお、表面性状の影響
の少ないリード、例えば、はんだメッキ前のリードの検
査には、スリット光の投射強度は予め設定した初期値に
固定したままで測定が可能である。これにより更に高速
に検査することができる。

【００５０】これらの投射強度および投射位置制御は、
部品四辺の各リードについて行い、それぞれのリードが
許容範囲内となったときの反射光データを記憶しておく
（ｓｔｅｐ２４０）　。部品四辺の全てのリード幅の測
定値が許容範囲に入ったら（ｓｔｅｐ２５０）　、次に
、リードの高さ・ピッチ測定を行う。

【００５１】（リード高さ・ピッチ測定）　ｓｔｅｐ２
６０　で、反射光データより、リード表面の微小な凹凸
により生ずるデータの欠落や多重反射によるノイズをリ
ード付近のデータによる補間によって除去し（ｓｔｅｐ
２６０）　、各リードの代表点を決定する（ｓｔｅｐ２
７０）　。そして、決定された各リード代表点と予め測
定したテーブル面のＺ座標値である基準オフセット値と
からリード高さを算出し（ｓｔｅｐ２８０）　、隣接す
るリード代表点間の距離をリードピッチとして算出して
（ｓｔｅｐ２９０）　、それぞれの測定を行う（図８参
照）。

【００５２】ｓｔｅｐ３００　において、ｓｔｅｐ１３
２　で得られたリード長さとｓｔｅｐ２８０　およびｓ
ｔｅｐ２９０　で得られたリード高さおよびピッチの測
定値を、それぞれ設計値と比較し、各測定値が許容範囲
内にあれば、検査された部品は良好と判定し、許容範囲
外にある場合は、当該リードの位置と共に測定データを
表示する。これにより一連の操作は終了する。

【００５３】なお、スリット光の反射光像の良否の判定
として、本実施例のようにリード幅を用いるのではなく
、反射光像からリード面積を用いてもよい。また、大型
の部品については、部品位置決めおよびリード長さ測定
に使用するＴＶカメラを複数用いて分解能を維持し、リ
ード高さおよびピッチ測定においては、スリット光をシ
フトさせ端のリードが２画面に亙ってオーバラップする
ように測定する。

【００５４】（実施例の効果）本実施例は、ＴＶカメラ
で撮像した部品全体の画像に基づき、部品本体の外形よ
り粗位置決めを行った後、さらに、水平走査によるリー
ド付け根の検出による基準線に基づく精密位置決めを行
うという２段階の位置決めを行うので、自動的かつ高速
に精密な部品の位置決めが可能になる。

【００５５】本実施例は、検査に必要なＴＶカメラの走
査線方向および３次元視覚センサの投射スリット光に対
する部品の位置決めを前記ＴＶカメラによる撮像画面に
基づき行い、その位置決めされた部品をそのまま３次元
視覚センサ直下に搬送するとともに、必要な測定精度が
異なるリード長さ測定とリード高さおよびピッチ測定と
を、それぞれ前記ＴＶカメラとスリット光を用いた３次
元視覚センサとにより分担して行うので、簡単な構成で
高速かつ高精度に部品の計測、検査ができるという効果
がある。

【００５６】本実施例は、スリット光による３次元視覚
センサを用いているので、非接触かつ高速にリードの高
さを測定することができ、高さの値が把握できるので検
査の信頼性を高めることができるという効果がある。さ
らに、高さのみならずリードピッチも高さ測定と同じ精
度で測定できるという効果がある。

【００５７】本実施例は、部品の各リードを、３次元視
覚センサからの光切断線像においてノイズの影響を削除
して決定した代表点で代表させ、この代表点の位置に基
づいてリード高さおよびピッチを算出するので、高速か
つ高精度に測定することができるという効果がある。

【００５８】本実施例は、リード幅の光切断線像から得
られる測定値と設計値との差に基づきスリット光の投射
強度および投射位置を制御するので、スリット光の反射
に影響を及ぼすリードの表面性状に依らずに常に適切な
リードの光切断線像が得られるため、正確な測定ができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す図である。

【図２】実施例の動作を示すフロー図である。

【図３】実施例の動作を示すフロー図である。

【図４】ＱＦＰ型ＩＣの外観を示す図である。

【図５】粗位置決めの説明図である。

【図６】精密位置決めの説明図である。

【図７】リード長さ測定の説明図である。

【図８】スリット光の反射光による光切断線像からリー
ド高さおよびピッチを測定するようすを示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１　　部品 １１　　θステージ １２　　ＸＹステージ １３　　テーブル ２１　　ＴＶカメラ ２２　　３次元視覚センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　検査すべき部品を載置するとともに、
   前記部品を２次元平面内で回転および並進移動するステ
   ージと、前記部品を撮像し画像信号を出力するＴＶカメ
   ラと、前記部品にスリット光を投射するとともに、スリ
   ット光により部品上に形成された光切断線像を撮像し、
   三角測量によって部品の３次元座標を検出する３次元視
   覚センサと、前記ＴＶカメラからの画像信号に基づき部
   品形状に応じた基準線を設定し、該基準線に基づき部品
   の位置および傾きを検出する位置検出手段と、前記位置
   検出手段により検出された部品の位置および傾きに基づ
   き、前記基準線がＴＶカメラの走査線方向に対応して前
   記ステージを回転させる回転指令および前記部品が前記
   ３次元視覚センサからのスリット光の投射位置へ移動す
   るように前記ステージを並進移動させる並進指令のいず
   れか一方を前記ステージへ出力するステージ駆動手段と
   、前記ＴＶカメラの出力する画像信号に基づき、前記回
   転指令により前記基準線がＴＶカメラの走査線に対応し
   て回転された部品の第１の寸法を測定する第１測定手段
   と、前記３次元視覚センサが検出した３次元座標より、
   前記並進指令によりスリット光の投射位置へ並進移動し
   た部品の第２の寸法を測定する第２測定手段と、を具備
   することを特徴とする部品検査装置。