JPH05231837A - Method and device for measuring shape - Google Patents

Method and device for measuring shape

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Publication number
JPH05231837A
JPH05231837A JP17356292A JP17356292A JPH05231837A JP H05231837 A JPH05231837 A JP H05231837A JP 17356292 A JP17356292 A JP 17356292A JP 17356292 A JP17356292 A JP 17356292A JP H05231837 A JPH05231837 A JP H05231837A
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JP
Japan
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image
image data
shape
leds
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP17356292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kikuyo Koike
菊代 小池
Mitsuji Inoue
三津二 井上
Yukihiro Goto
幸博 後藤
Yuji Fukutome
裕二 福留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17356292A priority Critical patent/JPH05231837A/en
Publication of JPH05231837A publication Critical patent/JPH05231837A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve measurement accuracy by eliminating unneeded information from image information by subtracting image data due to reflection light from an object to be measured which is illuminated at each specified angle. CONSTITUTION:A lighting part 120 is provided with a plurality of LEDs 122... which are laid out regularly in the direction of latitude and that of longitude of a supporting member 121 in hollow semi-spherical shape which shields disturbance light. When an ITV camera 131 lights arbitrary LEDs..., an image of light which is irradiated onto a brilliance surface of an object 100 to be measured and is reflected upward vertically is picked up. An image-processing device 141 is provided with an amplification circuit 142, an A/D conversion circuit 143, an image memory 144, an operation circuit 145, etc. The memory 144 stores the image signal which is taken in by one lighting of an LED 122 as one image data and then stores it at a specified address in sequence. the operation circuit 145 reads two image data which are tentatively stored in the memory 144 and performs subtraction operation for eliminating an image which is common to both image data, namely an unneeded data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

[発明の目的] [Object of the Invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元物体の形状を測
定する方法に係り、特に実装基板上に接合された電子部
品のはんだ付け部分の形状測定方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the shape of a three-dimensional object, and more particularly to a method and apparatus for measuring the shape of a soldered portion of an electronic component bonded on a mounting board.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品の装着状態の検査は主に目視に
頼られていたが、近年、このような人手による作業を廃
止して自動化すべく、各種検査装置が開発されている。
2. Description of the Related Art The inspection of the mounting state of electronic parts has been mainly dependent on visual inspection, but in recent years, various inspection devices have been developed in order to eliminate such manual work and automate it.

【0003】例えば、図7に示す形状測定装置は、本出
願人が先にしたもので(特願平2−239009号)、
はんだ付け部の形状を測定することによって電子部品の
装着状態を検査するものである。この形状測定装置は、
測定対象である実装基板を載置するステージ部(710)
と、載置された実装基板(100) を照射する照明部と、照
射された実装基板(100) からの反射光を撮像する撮像部
と、撮像部からの出力に基づいて実装基板(100) 上の電
子部品のはんだ付けの状態を測定する画像処理装置(74
1) と、装置全体の動作を統御する制御装置(747) とを
備えている。以下、この装置の構成と作用について説明
する。
For example, the shape measuring apparatus shown in FIG. 7 was previously developed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2-239909).
The mounting state of the electronic component is inspected by measuring the shape of the soldered portion. This shape measuring device
Stage part (710) for mounting the mounting board to be measured
An illumination unit that illuminates the mounted mounting board (100), an imaging unit that images reflected light from the irradiated mounting board (100), and the mounting substrate (100) based on the output from the imaging unit. Image processing device to measure the soldering condition of the above electronic components (74
1) and a control device (747) that controls the operation of the entire device. The configuration and operation of this device will be described below.

【0004】ステージ部(710) は、測定対象となる実装
基板(100) を保持して水平に設置されており、XYテー
ブル(図示しない)によって面内方向に移動できるよう
になっている。
The stage section (710) is horizontally installed while holding the mounting substrate (100) to be measured, and can be moved in the in-plane direction by an XY table (not shown).

【0005】照明部は、中空かつ半球状の支持部材(72
1) と、支持部材(721) の経度及び緯度方向に規則的に
かつ内部に向かって配設された複数のLED(722) …と
からなり、開口部がステージ部(710) に対向して設置さ
れ、LED(722) …からの発光により載置台上の実装基
板を照射できるようになっている。
The illuminator is a hollow and hemispherical support member (72
1) and a plurality of LEDs (722) arranged regularly and inward in the longitude and latitude directions of the support member (721), with the opening facing the stage part (710). It is installed so that the mounting substrate on the mounting table can be illuminated by the light emitted from the LEDs (722).

【0006】撮像部は、例えばITV(Industrial Te
levision)カメラ(731) などの撮像手段からなり、上記
支持部材(721) の中央部に配設されており、LED(72
2)…によって照射された実装基板(100) 上のはんだ付け
部からの反射光を撮像して画像信号を出力するようにな
っている。なお、図7ではITVカメラ(731) は支持部
材(721) の頂点から鉛直下方にステージ部(710) を撮像
しているが、図3に示すようにそれ以外の箇所から、ま
た複数のITVカメラで撮像するようにしてもよい。画
像処理装置(741) は、撮像部から出力された画像信号を
演算処理するようになっている。
The image pickup unit is, for example, an ITV (Industrial Telecommunications).
image sensor such as a camera (731), which is arranged in the central portion of the support member (721) and has an LED (72).
2) The reflected light from the soldering portion on the mounting board (100) irradiated by the above is imaged and an image signal is output. In FIG. 7, the ITV camera (731) images the stage part (710) vertically downward from the apex of the support member (721), but as shown in FIG. You may make it image with a camera. The image processing device (741) is adapted to perform arithmetic processing on the image signal output from the imaging section.

【0007】制御装置(747) は各部に電気的に接続さ
れ、ステージ部(710) 内のXYテーブルに対しては、変
位指令を発して実装基板(100) の測定位置がITVカメ
ラ(731) の撮像位置となるよう水平移動させるようにな
っている。また、各LED(722) …の点灯を司ってお
り、例えば同一緯度上に配設されたLED(722) …を一
斉に点灯させ、また、緯度ごとに経線方向に順次点灯さ
せることができるようになっている。また、ITVカメ
ラ(731) にはLED(722) …の点灯に同期させて反射光
を撮像させ画像信号を出力させるようになっている。次
に、この形状測定装置の作用を説明する。
The control device (747) is electrically connected to each part and issues a displacement command to the XY table in the stage part (710) so that the measurement position of the mounting board (100) is the ITV camera (731). It is designed to be horizontally moved to the image pickup position. Further, each LED (722) is controlled to be lit, for example, the LEDs (722) arranged on the same latitude can be lit all at once and can be lit sequentially in the meridian direction for each latitude. It is like this. Further, the ITV camera (731) is adapted to image the reflected light and output an image signal in synchronization with the lighting of the LEDs (722). Next, the operation of this shape measuring apparatus will be described.

【0008】制御装置(747) からの指令を受けて、LE
D(722) …を点灯してステージ部(710) 上の実装基板(1
00) は照射される。実装基板(100) 上に装着された電子
部品のリード線に施されたはんだ付け部は表面が光沢を
有する。このため、照射光ははんだ付け部表面で正反射
して上方に向かい、ITVカメラ(731) によって撮像さ
れる。ここで、i番目の緯度上に配設されたLED(72
2) の入射角θi と、その正反射光を受光するj番目の
ITVカメラ(731) がステージ部(710) を見下す角φj
と、はんだ付け部の正反射部分の傾斜角Θi との関係
は、図4(a) から明らかなように下式(1) の通りとな
る。 Θi = 90°−(θi +φj )/2 (1)
Upon receiving a command from the control device (747), the LE
D (722) ... is turned on and the mounting board (1
00) is irradiated. The surface of the soldered portion applied to the lead wire of the electronic component mounted on the mounting board (100) has gloss. Therefore, the irradiation light is specularly reflected by the surface of the soldering portion and goes upward, and is imaged by the ITV camera (731). Here, the LED (72
2) incident angle θ i and the angle φ j at which the j-th ITV camera (731) that receives the specularly reflected light looks down on the stage section (710).
And the inclination angle Θ i of the specular reflection portion of the soldered portion are as shown in the following equation (1), as is clear from FIG. 4 (a). Θ i = 90 °-(θ i + φ j ) / 2 (1)

【0009】また、同様にi+1番目の緯度上に配設さ
れたLED(722) の入射角θi+1と、その正反射光を受
光するj番目のITVカメラ(731) がステージ部(710)
を見下す角φj と、はんだ付け部の正反射部分の傾斜角
Θi+1 との関係は、図4(b) から明らかなように下式
(1)'の通りとなる。 Θi+1 = 90°−(θi+1 +φj )/2
(1)’
Similarly, the incident angle θ i + 1 of the LED (722) arranged on the i + 1th latitude and the jth ITV camera (731) that receives the specularly reflected light are the stage section (710). )
The relationship between the angle φ j looking down and the inclination angle Θ i + 1 of the specular reflection part of the soldered part is as shown in Fig. 4 (b).
(1) 'will be as shown. Θ i + 1 = 90 °-(θ i + 1 + φ j ) / 2
(1) '

【0010】ITVカメラ(731) が撮らえた画像
領域のうち明るい点はLED(722) の正反射光であり、
式(1) などによりその明部での勾配が分かる。さらにi
+2,i+3…番目の緯度のLED(722) …を順次発光
させ、はんだ付け部のうち勾配がΘi+1 ,Θi+2 …であ
る各点からの正反射光をITVカメラ(731) で撮像し
て、各点での勾配を求める。ここで、実装基板(100) を
XY平面に、その法線方向をZ軸に設定して、はんだ付
け部の形状を下式(2) とする。 z = f(x,y) (2)
The bright spot in the image area taken by the ITV camera (731) is the regular reflection light of the LED (722),
The gradient in the bright part can be found from equation (1). Furthermore i
The +2, i + 3 ... th latitude LED (722) ... Is made to emit light one by one , and the ITV camera (731) receives the specularly reflected light from each point in the soldering part where the gradient is Θ i + 1 , Θ i + 2 The image is picked up and the gradient at each point is obtained. Here, the mounting substrate (100) is set on the XY plane, the normal direction thereof is set on the Z axis, and the shape of the soldered portion is represented by the following expression (2). z = f (x, y) (2)

【0011】任意の点(x,y)の高さzは、正反射光
の撮像により得た勾配Θ(x,y)を積分することによ
って求まり、求めた点(x,y,z)を結べばはんだ付
け部の形状を測定することができる。
The height z of an arbitrary point (x, y) is obtained by integrating the gradient Θ (x, y) obtained by imaging specular reflection light, and the obtained point (x, y, z) is obtained. If tied, the shape of the soldered part can be measured.

【0012】なお、LED(722) …の経度方向の配列を
緻密するなどして、図8に示すようにはんだ付け部表面
を細かく照射して各点での勾配を算出しておけば、Θ
(x,y)は略連続的な関数となり、通常の数学的演算
によって、形状を示す式(2)z=f(x,y)は求ま
る。しかしながら、効率上、勾配Θのサンプリングは図
9に示すように疎らにしか行わないのが実情である。そ
こで、はんだは溶融状態から凝固して連続的に変化する
滑らかな形状を維持したものであることを勘案して、サ
ンプリング点Θ1 ,Θ2 …から近似式を求めることにな
るが、実際にはこの近似式は式(2) と同等の精度と考え
ることができる。
It should be noted that if the array of LEDs (722) ... in the longitudinal direction is made dense, and the like, as shown in FIG.
(X, y) is a substantially continuous function, and equation (2) z = f (x, y) indicating the shape can be obtained by ordinary mathematical operation. However, for the sake of efficiency, the sampling of the gradient Θ is sparsely performed as shown in FIG. Therefore, taking into account that the solder maintains a smooth shape that solidifies from the molten state and changes continuously, an approximate expression is obtained from the sampling points Θ 1 , Θ 2, ... Can be considered to have the same precision as Eq. (2).

【0013】なお、LED(722) …は、測定対象物の寸
法に対して十分離れている方が測定面への入射角θの誤
差が少なくなって好ましい。但し、十分離れていなくて
も誤差が許容範囲内であれば、光源の位置,大きさ,測
定対象物との距離に基づいて計算上で補正することは可
能である。
It is preferable that the LEDs (722) ... Are sufficiently distant from the dimension of the object to be measured because the error of the incident angle θ on the measurement surface is reduced. However, even if they are not sufficiently separated, if the error is within the allowable range, it is possible to make a calculational correction based on the position and size of the light source and the distance to the measurement object.

【0014】また、LED(722) …が点光源に近いほ
ど、理想的にその反射面の勾配Θを求めることができ
る。しかしながら、点光源は製造技術面でもコスト面で
も実用的でなく、実際のLED(722) …には指向性があ
り所定の面積を有するスポット光となっている。このL
ED(722) …の指向性のために、計算上の勾配Θの部分
の他にその近傍も正反射することになる。ここで、入射
光の広がりに起因する勾配Θの誤差をαとおくと、式
(1) は下式(3) のようになる。 Θi = 90°−(θi +φj )/2 ± α (3)
Further, the closer the LEDs (722) are to the point light source, the ideally the gradient Θ of the reflecting surface can be obtained. However, the point light source is not practical in terms of manufacturing technology and cost, and the actual LED (722) has directivity and is spot light having a predetermined area. This L
Due to the directivity of ED (722) ..., the vicinity of the calculated gradient Θ is specularly reflected in addition to the portion. Here, if the error of the gradient Θ due to the spread of the incident light is set as α,
(1) is expressed by the following equation (3). Θ i = 90 °-(θ i + φ j ) / 2 ± α (3)

【0015】この幅αは、光源自身の大きさの他に、測
定対象物までの相対距離,ITVカメラ(731) の受光素
子の感度や2値化レベルにも影響される。この場合もα
が許容範囲内であれば計算上補正は可能である。以下、
このαの形状測定への影響を、図10を用いて考察してみ
る。
This width α is influenced by not only the size of the light source itself but also the relative distance to the object to be measured, the sensitivity of the light receiving element of the ITV camera (731) and the binarization level. Also in this case α
If is within the allowable range, the correction can be made in the calculation. Less than,
The influence of α on the shape measurement will be considered with reference to FIG.

【0016】実装基板(100) がステージ部(710) 上に水
平に載置され、その電子部品のリード線に施されたはん
だ付け部をその鉛直上方に設置されたITVカメラ(73
1)で撮像しており、誤差の幅α=5°とする。まず、緯
度が30°のLED(722) を点灯させた場合、図10に示す
はんだ付け部のうちAの部分が正反射する。Aの勾配Θ
30。は式(3) により、 Θ30。 = 90°−(90°+30°)/2 ± 5° = 30° ± 5° すなわち25°乃至35°となる。また、同一経度上で緯度
が50°のLED(722) を点灯させた場合、正反射した部
分Bの勾配Θ50。は、 Θ50。 = 90°−(90°+50°)/2 ± 5° = 20° ± 5° すなわち15°乃至25°となる。さらに、同一経度上で緯
度が70°のLED(722)を点灯させた場合、正反射した
部分Cの勾配Θ70。は、 Θ70。 = 90°−(90°+70°)/2 ± 5° = 10° ± 5°
An ITV camera (73) in which a mounting substrate (100) is horizontally placed on a stage portion (710) and a soldering portion applied to a lead wire of the electronic component is installed vertically above the mounting portion (710).
The image was taken in 1), and the error width α is 5 °. First, when the LED (722) having a latitude of 30 ° is turned on, the portion A of the soldered portion shown in FIG. 10 is specularly reflected. A gradient Θ
30 . Is Θ 30 according to equation (3). = 90 ° − (90 ° + 30 °) / 2 ± 5 ° = 30 ° ± 5 ° That is, 25 ° to 35 °. When the LED (722) with the latitude of 50 ° is turned on at the same longitude, the gradient Θ 50 of the specularly reflected portion B is Θ 50 . Is the Θ 50 . = 90 ° − (90 ° + 50 °) / 2 ± 5 ° = 20 ° ± 5 ° That is, 15 ° to 25 °. Furthermore, when the LED (722) with a latitude of 70 ° is turned on at the same longitude, the gradient Θ 70 of the specularly reflected portion C is 70 . Is Θ 70 . = 90 °-(90 ° + 70 °) / 2 ± 5 ° = 10 ° ± 5 °

【0017】すなわち5°乃至15°となる。そして、
A,B,Cはいずれも面積を有しており、隣接するもの
同士はその一部分AB,BCで重なり合っている。これ
ら重なり合う部分は2つの勾配情報を有するものであ
り、ABは勾配が25°、BCは勾配が15°と推定するこ
とができる。このように面光源の大きさを利用すればサ
ンプリング点を増加させることと同様の効果を得ること
ができる。
That is, the angle is 5 ° to 15 °. And
Each of A, B, and C has an area, and adjacent ones partially overlap each other at AB and BC. These overlapping portions have two pieces of gradient information, and it can be estimated that AB has a gradient of 25 ° and BC has a gradient of 15 °. In this way, by using the size of the surface light source, the same effect as increasing the sampling points can be obtained.

【0018】はんだ付け部の形状測定は、前述の通り、
サンプリングされた勾配Θi …に基づいて近似計算によ
って求める。以下この具体的な方法について図11乃至図
13を用いて説明する。
The shape of the soldered portion is measured as described above.
Obtained by approximation calculation based on the sampled gradient Θ i . This specific method will be described below with reference to FIGS.
It will be explained using 13.

【0019】図11のSは、リード線Qに施されたはんだ
付け部であり、これを同一経線上に配設されたLED(7
22) …を高緯度の方から順次点灯させたときの各々の正
反射部分A,B,C…を同一図面上に重ね合せて描いて
いる。はんだ付け部の概形は、はんだと金属との濡れ性
のため、リード線Qの突出方向に沿って伸びるアーチ形
状をしておりリード線Qの先端部に近づくほど傾斜が緩
やかになっている。ここで、各正反射部分A,B,C…
の重心をそれぞれg1 ,g2 ,g3 …とし、上述の画像
処理をして得た各正反射部分の勾配をそれぞれΘ1 ,Θ
2 ,Θ3 …とし、また、リードQの先端ではんだSと基
板との境界をg0 とする。ここで、隣接する重心間g0
1 ,g1 2 ,g2 3 …の中点をそれぞれC0 ,C
1 ,C2 …とおき、C0 1 ,C1 2 ,C2 3 …間
の距離をそれぞれL1 ,L2 ,L3 …とおく。すると、
1 ,C2 それぞれの点におけるはんだ表面の高さ
1,z2 はそれぞれ下式(4) ,(5) によって算出され
る。 z1 = L1 ×tan θ1 (4) z2 = L2 ×tan θ2 + z1 (5) したがって、同様の近似計算を繰り返すことによって、
はんだ表面Ci 点でのzi
Reference symbol S in FIG. 11 denotes a soldering portion applied to the lead wire Q, which is provided on the same meridian of the LED (7
22) The specular reflection portions A, B, C, ... When the lights are sequentially lit from the higher latitude are overlaid on the same drawing. Due to the wettability between the solder and the metal, the soldered part has an arch shape that extends along the protruding direction of the lead wire Q, and the slope becomes gentler as it approaches the tip of the lead wire Q. .. Here, each specular reflection portion A, B, C ...
The center of gravity is g 1, g 2, g 3 ... respectively, each theta 1 gradient of each of the positive reflected portion obtained by the image processing described above, theta
2 , Θ 3 ... And the boundary between the solder S and the substrate at the tip of the lead Q is g 0 . Here, between the adjacent centers of gravity g 0
The midpoints of g 1 , g 1 g 2 , g 2 g 3, ... Are respectively C 0 and C
1 , C 2, ..., And the distances between C 0 C 1 , C 1 C 2 , C 2 C 3 ... Are respectively set as L 1 , L 2 , L 3 . Then,
The solder surface heights z 1 and z 2 at the respective points C 1 and C 2 are calculated by the following equations (4) and (5), respectively. z 1 = L 1 × tan θ 1 (4) z 2 = L 2 × tan θ 2 + z 1 (5) Therefore, by repeating similar approximation calculations,
Z i at the solder surface C i point is

【0020】[0020]

【数1】 であることが導き出される。このようにして求めた点z
1 ,z2 …を3次元画面上にプロットして隣合う点を直
線で結べば、図12に示すようにはんだ付け部分Sの断面
概形が描き出される。また、別の経線上に配設されたL
ED(722) …を経度ごとに順次点灯させて同様に各点の
高さを算出し、これらを同一座標上にプロットすると、
図13に示すようにはんだ付け部分Sの3次元形状を描き
出すことができる。
[Equation 1] Is derived. Point z obtained in this way
If 1 , z 2 ... Are plotted on a three-dimensional screen and adjacent points are connected by a straight line, the cross-sectional outline of the soldered portion S is drawn as shown in FIG. In addition, L on another meridian
ED (722) ... is sequentially turned on for each longitude, and the height of each point is calculated in the same manner, and when these are plotted on the same coordinates,
As shown in FIG. 13, the three-dimensional shape of the soldered portion S can be drawn.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実装基
板上には、異物や凹凸,残留フラックス,配線パターン
など、はんだ付け部以外にも光沢を有する箇所がある。
カメラはこれらからの散乱反射光も撮像してしまい誤認
識の原因となっていた。
However, on the mounting substrate, there are spots such as foreign matters, irregularities, residual flux, wiring patterns, etc., which have gloss in addition to the soldering portion.
The camera also images scattered and reflected light from these, which causes erroneous recognition.

【0022】また、通常は測定対象物の形状・寸法は不
明であるから、ITVカメラでは余裕を持って大きめの
領域を撮像するようにしていた。したがって、不要な情
報を多く含んだ画像データを処理しており、効率的でな
かった。
Further, since the shape and size of the object to be measured are usually unknown, the ITV camera has been designed to image a large area with a margin. Therefore, the image data including a lot of unnecessary information is processed, which is not efficient.

【0023】また、実際に用いられる光源は点光源では
なく指向性を有するLEDのため、はんだ付け部の正反
射面はその光線の広がりに応じた面積を有するものであ
った。すなわち、光の入射角とITVカメラが見下ろす
角と正反射面の傾斜角の間には、式(3) に示すαのよう
な不明な因子が含まれているため、画像処理が複雑なも
のとなっていた。
Further, since the light source actually used is not a point light source but an LED having directivity, the specular reflection surface of the soldering portion has an area corresponding to the spread of the light beam. That is, since an unknown factor such as α shown in Equation (3) is included between the incident angle of light, the angle looked down by the ITV camera, and the tilt angle of the specular reflection surface, image processing is complicated. It was.

【0024】また、LEDを半球上の支持部材の内周に
緯度方向に配列している。したがって、緯度に応じて円
周が短くなり配設するLEDの個数も少なくなり、照明
むらを起こしていた。また、高緯度のLEDを点灯させ
た場合、実装基板表面を照らす割合が高くなり、ノイズ
となる散乱反射光も増大していた。
The LEDs are arranged in the latitudinal direction on the inner periphery of the support member on the hemisphere. Therefore, the circumference is shortened according to the latitude, the number of LEDs to be arranged is reduced, and uneven illumination occurs. Further, when a high-latitude LED is turned on, the ratio of illuminating the surface of the mounting substrate is increased, and the scattered reflected light that becomes noise is also increased.

【0025】そこで、本発明は、ノイズ光の影響や緯度
ごとのLEDの点灯のための起こる照明むらの影響を軽
減し、簡易かつ高信頼度の形状測定方法を提供すること
を目的とする。 [発明の構成]
Therefore, an object of the present invention is to provide a simple and highly reliable shape measuring method by reducing the influence of noise light and the influence of uneven illumination caused by lighting of LEDs for each latitude. [Constitution of Invention]

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記解
決課題を参酌してなされたものであり、測定対象物に対
し所定角度ごとに照明する照明工程と、照明された測定
対象物からの反射光を撮像して画像信号を出力する撮像
工程と、画像データ同士を引き算処理して共通の画像情
報を消去した第1の画像データを作成する第1の演算工
程と、前記第1の画像データに基づいて測定対象物の形
状を測定する第2の演算工程とを具備することを特徴と
する形状測定方法である。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problem to be solved, and an illumination step of illuminating an object to be measured at a predetermined angle, and an object to be illuminated from the object to be measured. An imaging step of imaging reflected light and outputting an image signal; a first calculation step of subtracting the image data from each other to create first image data in which common image information is erased; and the first image A second calculation step of measuring the shape of the measurement object based on the data, which is a shape measuring method.

【0027】また、本発明は、測定対象物に対し所定角
度ごとに照明する照明工程と、照明された測定対象物か
らの反射光を撮像して画像信号を出力する撮像工程と、
画像データ同士を引き算処理して共通の画像情報を消去
した第1の画像データを作成する第1の演算工程と、前
記第1の画像データ同士を引き算処理して共通の画像情
報を消去した第2の画像データを作成する第2の演算工
程と、前記第2の画像データに基づいて測定対象物の形
状を測定する第3の演算工程とを具備することを特徴と
する形状測定方法である。
The present invention also includes an illuminating step of illuminating the measurement object at a predetermined angle, and an imaging step of imaging reflected light from the illuminated measurement object and outputting an image signal.
A first calculation step of creating first image data by subtracting image data from each other to delete common image information; and a first calculation step of subtracting the first image data from each other to delete common image information. A shape measuring method comprising: a second calculating step of creating image data of No. 2; and a third calculating step of measuring the shape of a measuring object based on the second image data. ..

【0028】また、本発明は、測定対象物を載置する載
置台と、前記測定対象物に対して複数の角度から照明す
る照明部と、照明された前記測定対象物を撮像して撮像
画像データを出力する撮像部と、画像データを記憶する
記憶手段と、撮像画像データ同士を引き算して共通の画
像情報を消去する引き算手段と、画像データを演算処理
して測定対象物の形状を算出する演算手段とを具備する
ことを特徴とする形状測定装置である。
Further, according to the present invention, a mounting table on which the measuring object is placed, an illuminating section which illuminates the measuring object from a plurality of angles, and a picked-up image of the illuminated measuring object. An image capturing unit that outputs data, a storage unit that stores image data, a subtraction unit that subtracts captured image data from each other to delete common image information, and an arithmetic processing of the image data to calculate the shape of the measurement target. The shape measuring apparatus is provided with:

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本実施例に係る形状測定装置の構成を示
す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the shape measuring apparatus according to the present embodiment.

【0030】この形状測定装置は、実装基板(100) を載
置するステージ部と、載置された実装基板(100) 上の測
定領域を照明する照明部(120) と、測定領域からの反射
光を撮像して画像信号S1を出力する撮像部と、入力し
た画像信号S1を画像処理するとともに装置全体の動作
を統御する演算制御部(140) とを備えている。
This shape measuring apparatus includes a stage section on which the mounting board (100) is mounted, an illumination section (120) for illuminating a measurement area on the mounted mounting board (100), and reflection from the measurement area. An image pickup unit that picks up light and outputs an image signal S1 and an arithmetic control unit (140) that processes the input image signal S1 and controls the operation of the entire apparatus are provided.

【0031】ステージ部は、真空吸引などによって実装
基板(100) を所定の位置に載置する載置台(111) と、こ
の載置台(111) を面内方向(XY方向)に駆動変位させ
るXYテーブル(112) とを備えており、実装基板(100)
上の任意のはんだ付け部(101) を所定位置に位置決めで
きるようになっている。
The stage part includes a mounting table (111) for mounting the mounting substrate (100) at a predetermined position by vacuum suction or the like, and an XY for driving and displacing the mounting table (111) in the in-plane directions (XY directions). The board (100) with the table (112)
The optional soldering part (101) above can be positioned at a predetermined position.

【0032】照明部(120) は、外乱光を遮る中空半球状
の支持部材(121) と、支持部材(121) の経度方向に10
°ごとおよび緯度方向に5°ごとに規則正しく半球の内
側向きに配設された複数のLED(122) …とを備えてお
り、支持部材(121) の開口部が上述のステージ部(110)
と対向するように支柱(150) にて支持固定されている。
各LED(122) …は、その光軸が支持部材(121) のなす
半球の中心を向くように設置されており、各々の点灯は
演算制御部(140) によって司られ、例えば同一緯度上に
ある1列のLED(122) …を経線方向に順次点灯させる
ことができるようになっている。また、照明部(120) の
載置台(111) からの高さ(Z位置)は、支柱(150) によ
って自在に調整できるようになっている。なお、光源
は、指向性が小さく色むらの少ないものであればよく、
LEDに限定されるものではない。また、経度方向に1
0°,緯度方向に5°なるLEDの配列の間隔は説明の
便宜上のものであり、これに限定されない。
The illuminating part (120) has a hollow hemispherical support member (121) for blocking ambient light, and 10 in the longitudinal direction of the support member (121).
And a plurality of LEDs (122) arranged regularly inward of the hemisphere every 5 ° in the latitudinal direction and 5 ° in the latitudinal direction, and the opening of the support member (121) has the above-mentioned stage part (110).
It is supported and fixed by a pillar (150) so as to face with.
Each LED (122) is installed so that its optical axis faces the center of the hemisphere formed by the support member (121), and each lighting is controlled by the arithmetic control unit (140), for example, on the same latitude. One row of LEDs (122) ... Can be sequentially turned on in the meridian direction. Further, the height (Z position) of the illumination unit (120) from the mounting table (111) can be freely adjusted by the column (150). It should be noted that the light source may be any light source having a small directivity and little color unevenness,
It is not limited to LEDs. Also, 1 in the longitude direction
The LED array interval of 0 ° and 5 ° in the latitude direction is for convenience of description, and is not limited to this.

【0033】撮像部は、例えばITVカメラ(131) など
からなり、撮像画像の明るさに応じた画像信号S1を出
力するようになっている。図1においてITVカメラ(1
31) は、支持部材(121) の頂点に設けられたか透過孔か
らその内部を鉛直下方に撮像できるように支柱(150) に
よって支持固定されている。すなわち、ITVカメラ(1
31) は、任意のLED(122) …を点灯させた際には、は
んだ付け部(101) などの光沢面に照射されて鉛直上方に
正反射した光を撮像するようになっている。また、IT
Vカメラ(131) の撮像面の手前には拡大レンズ系(図示
しない)が配設されており、撮像領域を任意にズームア
ップさせることができるようになっている。なお、撮像
部は必ずしも支持部材(121) の頂点から実装基板(100)
を撮像するものに限定されず、支持部材(121) のなす球
面の任意の位置に透過孔を設けてそこから撮像するよう
にしてもよい。また、撮像範囲に死角をなくすために、
図3に示すように複数の位置から撮像するようにしても
よい。また、図1ではLEDの配設位置とITVカメラ
の透過孔とを違えているが、ハーフミラーを用いて落射
照明型にしてもよい。また、LED(122) を支持部材(1
21) で固設するのではなく、特願平4−101252号
に示すように支持部材を回転させるなどしてLED(12
2) を移動させるようにしてもよい。
The image pickup section is composed of, for example, an ITV camera (131) or the like, and is adapted to output an image signal S1 corresponding to the brightness of the picked-up image. In FIG. 1, the ITV camera (1
The support 31 (31) is supported and fixed by a support (150) so that the inside of the support 31 (121) can be imaged vertically downward through a transmission hole or at the top. That is, the ITV camera (1
When an arbitrary LED (122) ... Is turned on, the reference numeral 31) images the light that is specularly reflected vertically upward when the glossy surface such as the soldering portion 101 is illuminated. Also IT
A magnifying lens system (not shown) is arranged in front of the image pickup surface of the V camera (131) so that the image pickup area can be arbitrarily zoomed up. The image pickup unit is not necessarily mounted on the mounting board (100) from the top of the support member (121).
The present invention is not limited to the above-described image capturing method, but a transparent hole may be provided at an arbitrary position on the spherical surface formed by the support member (121) and the image may be captured from there. Also, in order to eliminate blind spots in the imaging range,
Images may be captured from a plurality of positions as shown in FIG. Further, although the position of the LED and the transmission hole of the ITV camera are different from each other in FIG. 1, a half mirror may be used to provide the epi-illumination type. In addition, the LED (122) is attached to the support member (1
21) Instead of fixing the LED (12) by rotating the support member as shown in Japanese Patent Application No. 4-101252.
2) may be moved.

【0034】演算制御部(140) は、各部に電気的に接続
されており、撮像部から入力された画像信号S1を画像
処理する画像処理装置(141) と、各部の動作を制御する
制御装置(147) とを備えている。
The arithmetic control section (140) is electrically connected to each section, and an image processing apparatus (141) for image-processing the image signal S1 input from the image pickup section and a control apparatus for controlling the operation of each section. (147) and

【0035】画像処理装置(141) は、入力した画像信号
S1を増幅する増幅回路(142) と、増幅された画像信号
S2をアナログ−デジタル変換(以下、A/D変換とす
る。)してデジタル画像信号S3を出力するA/D変換
回路(143) と、デジタル画像信号S3を画像データとし
て一時記憶する画像メモリ(144) と、画像データ同士を
比較演算する演算回路(145) と、演算回路(145) からの
出力に応じて測定対象物の形状を測定する測定回路(14
6) とを備えている。
The image processing device (141) performs an analog-digital conversion (hereinafter referred to as A / D conversion) on the amplifier circuit (142) for amplifying the input image signal S1 and the amplified image signal S2. An A / D conversion circuit (143) for outputting the digital image signal S3, an image memory (144) for temporarily storing the digital image signal S3 as image data, an operation circuit (145) for comparing and operating the image data, and an operation Measuring circuit (14) that measures the shape of the object to be measured according to the output from the circuit (145).
6) and are provided.

【0036】画像メモリ(144) は、1回のLED(122)
…の点灯によって取込まれた画像信号を1つの画像デー
タとして順次所定のアドレスに記憶するようになってい
る。しかして、これらの画像データは、図2の(a) ,
(b) ,(c) に示すように、撮らえた画像領域の明るさに
応じた階調を有する画像情報を構成している。
The image memory (144) has one LED (122)
The image signal taken in by turning on the ... Is sequentially stored at a predetermined address as one image data. Then, these image data are (a) of FIG.
As shown in (b) and (c), the image information has gradations according to the brightness of the captured image area.

【0037】演算回路(145) は、画像メモリ(144) に一
時記憶されている2つの画像データを読み出して、これ
らを引き算処理して両画像データに共通するイメージを
消去したり、これらを加算処理して両画像データを合成
することができるようになっている。例えば、図2の
(b) から同図(a) を引き算処理した画像データは同図
(b')となり、同様に図2(c) から同図(a) を引き算処理
した画像データは同図(c')となる。また、同図(b')と
(c')とを加算処理した画像データは同図(d) のようにな
る。図2(d) に示す画像データは、同一緯度上に並んだ
LED(122) …の列ごとに順次点灯させて得た画像情報
であり、そのパターンの形状や寸法は測定対象物の形状
を反映したものとなっている。測定回路(146) は、引き
算処理・加算処理して得た1個または複数の画像データ
に基づいて測定対象物の形状を算出するようになってい
る。
The arithmetic circuit (145) reads out the two image data temporarily stored in the image memory (144) and subtracts them to erase the image common to both image data or add them. Both image data can be processed and combined. For example, in FIG.
The image data obtained by subtracting the figure (a) from the figure (b) is the same figure.
(b '). Similarly, the image data obtained by subtracting the figure (a) from the figure (c) becomes the figure (c'). Also, with the same figure (b ')
The image data obtained by adding (c ') and (c') is as shown in (d). The image data shown in FIG. 2 (d) is image information obtained by sequentially turning on each row of LEDs (122) ... Lined up on the same latitude, and the shape and dimensions of the pattern indicate the shape of the measurement object. It has been reflected. The measurement circuit (146) is configured to calculate the shape of the measurement object based on one or more image data obtained by the subtraction / addition processing.

【0038】制御装置(147) は、各LED(122) …の点
滅を制御する点灯制御回路(148)と、ステージ部に内蔵
されたXYテーブルの駆動変位を制御するXYテーブル
駆動制御回路(149) とを備えている。
The control device (147) includes a lighting control circuit (148) for controlling blinking of the LEDs (122), and an XY table drive control circuit (149) for controlling drive displacement of an XY table built in the stage section. ) And.

【0039】点灯制御回路(148) は、支持部材(121) に
規則的に配設されたLED(122)…の点灯順序を決定す
ることができ、例えば同一緯度上に配設されたLED(1
22) …を一斉に点灯させ、また緯度ごとに順次点灯・消
滅させることができるようになっている。
The lighting control circuit (148) can determine the lighting order of the LEDs (122) ... Which are regularly arranged on the support member (121), for example, the LEDs () arranged on the same latitude. 1
22) ... can be turned on all at once, and can be turned on and off sequentially for each latitude.

【0040】XY駆動制御回路(149) は、XYテーブル
(112) によって載置された実装基板(100) を面内方向に
移動させることができ、測定対象となるはんだ付け部が
ITVカメラ(131) の撮像領域内の中央になるよう変位
させることができるようになっている。
The XY drive control circuit (149) is an XY table.
The mounting board (100) placed by the (112) can be moved in the in-plane direction, and the soldering part to be measured can be displaced so as to be located at the center within the imaging area of the ITV camera (131). You can do it.

【0041】また、制御装置(147) は、撮像部の拡大レ
ンズ系にも電気的に接続されており、これにズームアッ
プ指令を発してITVカメラ(131) の撮像領域の大きさ
を設定できるようになっている。
The control device (147) is also electrically connected to the magnifying lens system of the image pickup section, and can issue a zoom-up command to the magnifying lens system to set the size of the image pickup area of the ITV camera (131). It is like this.

【0042】なお、本実施例においては、演算制御部(1
40) にはCRTディスプレイやプリンタなどの表示部(1
61) と、コンソールなどの入力部(162) を備えており、
ITVカメラ(131) の撮らえた画像を表示しまた形状測
定結果を出力できるとともに、外部から指示を与えるこ
とができるようになっている。次に、この形状測定装置
を用いた形状測定方法について説明する。
In the present embodiment, the arithmetic control unit (1
40) is a display section (1
61) and an input section (162) such as a console,
An image taken by the ITV camera (131) can be displayed, the shape measurement result can be output, and instructions can be given from the outside. Next, a shape measuring method using this shape measuring apparatus will be described.

【0043】まず、実装基板(100) をステージ部(110)
上の所定のXY位置に載置し、支持部材(121) の赤道面
が実装基板(100) 表面と略一致するように支持部材(12
1)の高さを調整する。
First, the mounting substrate (100) is mounted on the stage section (110).
The support member (121) is placed at a predetermined XY position so that the equatorial plane of the support member (121) substantially coincides with the surface of the mounting substrate (100).
Adjust the height of 1).

【0044】XY駆動制御回路(149) は駆動制御信号を
発して、実装基板(100) の載置位置の情報に基づいて測
定すべきはんだ付け部が撮像領域の中央に位置するよう
にXYテーブル(112) を駆動させる。点灯制御回路(14
8) は、同一緯度上に1列に並んだLED(122) …ごと
に冗談から順次点灯させるように点灯制御信号を発す
る。
The XY drive control circuit (149) issues a drive control signal so that the soldering portion to be measured is located at the center of the imaging area based on the information of the mounting position of the mounting board (100). Drive (112). Lighting control circuit (14
8) issues a lighting control signal so that the LEDs (122) arranged in a line on the same latitude are sequentially lit from a joke.

【0045】しかして、ITVカメラ(131) には、はん
だ付け部からの正反射光や配線パターンなどからの散乱
反射光が入射する。図2に、1列に並んだLED(122)
を各緯度ごとに点灯させたときの撮像画像を示す。すな
わち、同図(a) ,(b) ,(c) はそれぞれ緯度85°,80°
および75°上に並んだLED(122) …を各列ごとに一斉
に点灯させた場合の撮像画像である。ITVカメラ(13
1) は、各列のLED(122) …の点灯に同期してこれら
の反射光を撮像して、その明るさに応じた画像信号S1
を出力する。増幅回路(142) は画像信号S1を入力して
これを増幅し、A/D変換回路(143) は増幅された画像
信号S2を入力してデジタル画像信号S3を出力する。
However, specular reflection light from the soldering portion and scattered reflection light from the wiring pattern etc. are incident on the ITV camera (131). In Figure 2, the LEDs (122) lined up in a row
The captured image when is turned on for each latitude is shown. In other words, (a), (b), and (c) in the figure are latitudes 85 ° and 80 °, respectively.
And the LEDs (122) lined up above and 75 ° are simultaneously turned on for each row. ITV camera (13
1) is an image signal S1 according to the brightness of which the reflected light is imaged in synchronization with the lighting of the LEDs (122) ...
Is output. The amplifier circuit (142) inputs the image signal S1 and amplifies it, and the A / D conversion circuit (143) inputs the amplified image signal S2 and outputs a digital image signal S3.

【0046】画像メモリ(144) は、各列のLED(122)
…の点灯によって取込まれた各デジタル画像信号S3を
画像データとして所定のアドレスに記憶保持する。例え
ば、緯度85°,80°および30°上のLED(122) …を各
列ごとに一斉に点灯させて得た各画像データG85。,G
80。,G30。はそれぞれ図2(a) ,(b) ,(c) と同様の
パターンのものである。
The image memory (144) includes LEDs (122) in each column.
Each digital image signal S3 taken in by turning on is stored and held as image data at a predetermined address. For example, each image data G 85 obtained by turning on the LEDs (122) ... At latitudes of 85 °, 80 ° and 30 ° simultaneously for each column. , G
80 . , G 30 . Are patterns similar to those in FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c), respectively.

【0047】ここで、最上段の緯度85°上に並んだLE
D(122) …を一斉に点灯させた場合を考える。はんだ付
け部の適正な形状は、図8や図9に示す通りアーチ形状
をなしてリード先端部にいくほど傾斜角は緩やかになっ
ているものとする。その表面上からは、鉛直上方からφ
=90°で見下ろすITVカメラ(131) との間で式(1) を
満たすような傾斜角Θ85。となる部分は極めて狭いこと
が容易に推察される。したがって、この場合ITVカメ
ラ(131) は、はんだ付け部(101) からの正反射光はほと
んど受光せずに、実装基板(100) 表面上の異物や残留フ
ラックス、配線パターンなどからの散乱反射光を撮像す
る場合がある。よって、図2(a) に示す画像データ
85。内の明るい部分Naはこれら散乱反射光によるも
のである。また、緯度80°上に並んだLED(122) …を
一斉に点灯させた場合、はんだ付け部表面のうち式(1)
を満たす傾斜角Θ80。=5°付近の部分が緯度方向に沿
って帯状をなして正反射するとともに、実装基板(100)
表面も乱反射する。したがって、図2(b) に示す画像デ
ータG80。は、正反射光による明部Bと散乱反射光によ
る明部Nbとからなる。以下、図2(c) に示す画像デー
タG30。…もはんだ付け部からの正反射光による明部C
…と、実装基板(100) 表面からの散乱反射光による明部
Nc…とからなっている。
Here, the LEs lined up at the uppermost latitude of 85 °
Consider a case where D (122) ... Are simultaneously lit. The proper shape of the soldered portion is an arch shape as shown in FIGS. 8 and 9, and the inclination angle is gradually reduced toward the tip of the lead. From the surface, φ from above
A tilt angle Θ 85 that satisfies the formula (1) between the ITV camera (131) looking down at 90 °. It is easily inferred that the part that becomes is extremely narrow. Therefore, in this case, the ITV camera (131) receives almost no specular reflection light from the soldering part (101), and scatters reflection light from foreign matter, residual flux, wiring patterns, etc. on the surface of the mounting board (100). May be imaged. Therefore, the image data G 85 shown in FIG. The bright portion Na in the inside is due to these scattered reflected light. In addition, when the LEDs (122) that are lined up at a latitude of 80 ° are turned on all at once, the formula (1) on the surface of the soldered part is used.
Inclination angle Θ 80 to meet. The part near = 5 ° forms a strip along the latitudinal direction and is specularly reflected, and the mounting board (100)
The surface also reflects irregularly. Therefore, the image data G 80 shown in FIG. Consists of a bright portion B due to specularly reflected light and a bright portion Nb due to scattered reflected light. Image data G 30 shown in FIG. … Also the bright part C due to the specular reflection light from the soldered part
, And a bright portion Nc due to scattered reflection light from the surface of the mounting substrate (100).

【0048】演算回路(145) は、画像メモリ(144) から
まず画像データG85。とG80。を読み出す。G85。およ
びG80。内には、上述の通りそれぞれ実装基板(100) 表
面からの散乱光によるイメージNa,Nbを含んでい
る。これらNa,Nbは両画像データに共通するイメー
ジであるとともにはんだ付け部の形状とは関係のない不
要の情報である。そこで、演算回路(145) では、G80
−G85。という引き算処理を行い、両画像データに含ま
れる共通のイメージを消去することによって、Na,N
bなる不要の情報を取り除き、図2(b')に示す画像デー
タを作成する。次に、演算回路(145) は、画像メモリ(1
44) から画像データG30。を読み出して、G30。−
85。という引き算処理を行い、図2(c')に示すような
不要の情報を取り除いた画像データを作成する。さらに
演算回路(145) は、順次画像データG20。,G10。…に
ついても同様に引き算処理を行って、不要の情報を取り
除いた画像データG20。−G85。,G10。−G85。…を
作成する。また、ITVカメラ(131) の分解能や画像信
号のなまり、LED(122) …の指向性のために、各緯度
上のLED(122) …による正反射面間に重なり部分を生
ずることがある。この場合は、例えばG80。−G85。と
30。−G85。、G30。−G85。とG20。−G85。のよ
うに隣接する画像データ同士を引き算処理しあって、不
要となる正反射面を消去するとともにパターンB,C…
の輪郭を鮮明にする。
The arithmetic circuit (145) first outputs the image data G 85 from the image memory (144). And G 80 . Read out. G 85 . And G 80 . As described above, the images include images Na and Nb by the scattered light from the surface of the mounting substrate 100, respectively. These Na and Nb are images common to both image data and are unnecessary information unrelated to the shape of the soldered portion. Therefore, in the arithmetic circuit (145), G 80 .
-G 85. By subtracting the common image contained in both image data,
The unnecessary information b is removed, and the image data shown in FIG. 2B 'is created. Next, the arithmetic circuit (145) is connected to the image memory (1
44) to image data G 30 . And read G 30 . −
G 85 . The subtraction process is performed to create image data from which unnecessary information is removed as shown in FIG. Further, the arithmetic circuit (145) sequentially outputs the image data G 20 . , G 10 . Similarly, the subtraction process is performed on the image data G 20 to remove unnecessary information. -G 85. , G 10 . -G 85. Create ... Further, due to the resolution of the ITV camera (131), the distortion of the image signal, and the directivity of the LEDs (122), an overlapping portion may occur between the specular reflection surfaces of the LEDs (122) on each latitude. In this case, for example, G 80 . -G 85. And G 30 . -G 85. , G 30 . -G 85. And G 20 . -G 85. The adjacent image data are subtracted from each other as shown in FIG.
Sharpen the outline of.

【0049】次に、演算回路(145) は、上述の手順によ
って得た各画像データG80。−G85。,G30。−
85。,G20。−G80。…を加算処理して、これらを同
一の画像領域上に重ね合せた画像データΣGを作成す
る。例えば、画像データG80。−G85。とG30。−
85。についてのみ加算処理を行った場合、ΣGは図2
(d) のようになる。このΣGのパターンははんだ付け部
の形状を反映したものとなっている。すなわち、ΣG内
の明部B,C…の面積,形状,間隔によって表面の凹凸
やその緩急を知ることができる。測定回路(146) は、前
述の従来の技術と同様の手順により、ΣGに基づいては
んだ付け部の形状測定や形状不良判定を行う。
Next, the arithmetic circuit (145) outputs each image data G 80 obtained by the above-mentioned procedure. -G 85. , G 30 . −
G 85 . , G 20 . -G 80 . Is added to create image data ΣG by superimposing these on the same image area. For example, image data G 80 . -G 85. And G 30 . −
G 85 . When the addition processing is performed only for
It becomes like (d). This ΣG pattern reflects the shape of the soldered portion. That is, it is possible to know the unevenness of the surface and its gradualness by the area, shape, and interval of the bright portions B, C ... In ΣG. The measurement circuit (146) measures the shape of the soldered portion and determines the shape defect based on ΣG by the same procedure as the above-mentioned conventional technique.

【0050】正常なはんだ付け部がリードの先端部にい
くほど傾斜が緩やかとなるアーチ形状をなしている場合
を考える。高緯度のLEDの列を照射させて得た画像デ
ータの明部のパターンのほうが低緯度のLEDのそれよ
りもリード線の先端側にあるべきことが式(1) により容
易に推察される。よって、測定回路(146) は、G80。−
85。がG30。−G85。よりもリード先端部に近いか否
か、すなわち、ΣG内の明部のパターンが点灯したLE
D(122) …の緯度の順にしたがって整列しているか否か
を判別することによって、はんだ付け部形状の凹凸に係
る情報を得て、容易にはんだ付けの不良を判別すること
ができる。
Consider a case where the normal soldering portion has an arch shape in which the inclination becomes gentler toward the tip of the lead. It can be easily inferred from the formula (1) that the pattern of the bright part of the image data obtained by irradiating the row of LEDs at high latitude should be closer to the tip side of the lead wire than that of the LED at low latitude. Therefore, the measuring circuit (146) is G 80 . −
G 85 . Is G 30 . -G 85. Is closer to the tip of the lead than the LE, that is, the LE of the bright pattern in ΣG is lit.
By determining whether or not they are aligned according to the latitude order of D (122) ..., it is possible to easily obtain a defect in soldering by obtaining information regarding the unevenness of the shape of the soldering portion.

【0051】また、ΣG内には測定対象であるはんだ付
け部のみが明部として現れている。そこで、制御装置(1
47) は、図2(d) の破線で囲む部分Zを検査領域として
設定して、ΣGのうちZの大きさまで撮像領域をズーム
アップさせるように撮像部(130) の拡大レンズ系に指令
を発する。しかして、ITVカメラ(131) の画素の多く
ははんだ付け部の撮像に用いられかつ検査対象を効率的
に抽出でき、画像データも不要の情報量が少なくなり、
測定精度が向上する。
Further, in ΣG, only the soldered portion to be measured appears as a bright portion. Therefore, the control device (1
47) sets a portion Z surrounded by a broken line in FIG. 2D as an inspection area, and gives a command to the magnifying lens system of the image pickup unit (130) so as to zoom up the image pickup area to the size of Z in ΣG. Emit. However, most of the pixels of the ITV camera (131) are used for imaging the soldered portion and the inspection target can be efficiently extracted, and the amount of unnecessary information in the image data is reduced.
Measurement accuracy is improved.

【0052】次に、この形状測定装置を用いた別の形状
測定方法について図5および図6を用いて説明する。な
お、便宜上鏡面をなす球体を測定対象として説明する
が、ステージ部に載置し同一緯度に整列したLED(12
2) …を順次点灯させてその反射光をITVカメラ(131)
で撮像する点は上述と同様なので説明を省略する。
Next, another shape measuring method using this shape measuring apparatus will be described with reference to FIGS. 5 and 6. For the sake of convenience, a spherical body forming a mirror surface will be described as an object to be measured, but the LEDs (12
2) ... are turned on sequentially and the reflected light is reflected by the ITV camera (131)
Since the point of capturing an image is the same as described above, the description will be omitted.

【0053】高緯度、すなわち80。および70。上に整列
配置されたLEDを各々点灯させた場合、式(1) により
それぞれ傾斜がΘ80。=5°±αおよびΘ70。=10°±
αの部分の正反射光がITVカメラ(131) に入射する。
ITVカメラ(131) の撮らえる反射光の画像を横から眺
めるとそれぞれ図5の斜線部に示すG80。,G70。のよ
うになる。前述のように、高緯度では配列されるLED
の個数が少ないため照明むらが起こり、この結果、各反
射領域のエッジは不鮮明になる。また、LEDの指向性
などのために、図5に示すようにG80。とG70。には重
複部分Bが生ずる。また、高緯度のLEDからの照射で
は、球面上の傾斜が緩やかな部分は反射しやすくなり、
ノイズQが生ずる。
High latitude, ie 80. And 70. When the LEDs aligned above are turned on, the inclination is Θ 80 according to equation (1). = 5 ° ± α and Θ 70 . = 10 ° ±
The specularly reflected light of the α portion enters the ITV camera (131).
When the image of the reflected light taken by the ITV camera (131) is viewed from the side, each G 80 is shown by the shaded area in FIG. , G 70 . become that way. As mentioned above, LEDs arranged at high latitudes
The unevenness of the illumination occurs due to the small number of pixels, and as a result, the edge of each reflection area becomes unclear. Also, due to the directivity of the LED, it is G 80 as shown in FIG. And G 70 . Has an overlapping portion B. Also, when irradiated from a high-latitude LED, the part of the spherical surface with a gentle inclination is easily reflected,
Noise Q is generated.

【0054】まず、演算回路(145) は引き算処理G70
−G80。を行う。画像データ上の信号レベルは正の値し
かとらないので、G70。の明部のうちG80。と重複する
部分はすべて消去されて、緯度70°のLEDの点灯のみ
による反射領域Aが抽出される。次に、引き算処理
70。−Aを行い、G70。とG80。との重複部分Bのみ
を抽出する。さらに、図6に示すように画像データB上
の信号値をX方向およびY方向に投影処理して各軸方向
での明部の周辺分布をとる。ここで、任意の閾値VT
設定して各々の方向にて2値化処理を行う。すると、B
のXY両方向での輪郭が明確化し、傾斜角Θ80。=5°
±αの画像のノイズQを削除でき、反射領域の先端部分
を検知することができる。これによって、照明むらやノ
イズに影響されることなく、目的となるパターンを抽出
でき、測定対象物の形状を正確に測定することができ
る。なお、測定対象物が球面体でなく電子部品のはんだ
付け部であっても同様の作用により形状を測定すること
が可能である。
First, the arithmetic circuit (145) performs a subtraction process G 70 .
-G 80 . I do. Since the signal level on the image data takes only positive values, G 70 . G 80 out of the light section. All the portions overlapping with are erased, and the reflection area A by only turning on the LED at the latitude of 70 ° is extracted. Next, a subtraction process G 70 . It performs a -A, G 70. And G 80 . Only the overlapping portion B with and is extracted. Further, as shown in FIG. 6, the signal value on the image data B is projected in the X direction and the Y direction to obtain the peripheral distribution of the bright portion in each axial direction. Here, an arbitrary threshold value V T is set and binarization processing is performed in each direction. Then B
The contours in both XY directions are clarified, and the inclination angle is Θ 80 . = 5 °
The noise Q of the image of ± α can be deleted, and the tip of the reflection area can be detected. As a result, a target pattern can be extracted and the shape of the measurement object can be accurately measured without being affected by uneven illumination or noise. The shape can be measured by the same action even when the measurement object is not a spherical body but a soldered portion of an electronic component.

【0055】なお、本実施例の作用の説明では、測定対
象となるはんだ付け部が1つの場合しか述べていない
が、これは説明の簡略化のためである。実際に電子部品
のはんだ付け状態を測定する場合は、画面上で複数のリ
ード部分に対してウインドウを設定して、一度にそれぞ
れの形状を測定することができるようになっており、航
測処理が可能である。また、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で変形
が可能である。
In the description of the operation of this embodiment, only one soldering portion to be measured is described, but this is for simplification of the description. When actually measuring the soldering status of electronic components, it is possible to set windows for multiple lead parts on the screen and measure each shape at once, and the navigation processing It is possible. Further, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be modified within the scope of the invention.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、I
TVカメラの撮らえる画像情報の中から不要な情報を効
果的に除去でき、また効率的に測定対象を抽出すること
ができる。これらの結果、測定精度を飛躍的に向上させ
ることができ、大きな工業的効果が得られる。
As described above in detail, according to the present invention, I
Unnecessary information can be effectively removed from the image information captured by the TV camera, and the measurement target can be efficiently extracted. As a result, the measurement accuracy can be dramatically improved and a great industrial effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る形状測定装置の構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】取込まれた画像データ(各緯度ごとにLEDを
点灯させたときにITVカメラが撮らえた撮像領域)、
および各画像データの画像処理を示す図である。
FIG. 2 is captured image data (an image pickup area taken by an ITV camera when an LED is turned on for each latitude),
It is a figure which shows the image processing of each image data.

【図3】本発明の実施例に係る形状測定装置の変形例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】形状測定方法の基本原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a basic principle of a shape measuring method.

【図5】本発明の実施例に係る形状測定方法を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a shape measuring method according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例に係る形状測定方法を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a shape measuring method according to an embodiment of the present invention.

【図7】従来の形状測定装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional shape measuring apparatus.

【図8】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【図9】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【図10】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【図11】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【図12】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【図13】従来の形状測定方法を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a conventional shape measuring method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…実装基板、110…ステージ部、121…支持
部材、122…LED、131…ITVカメラ、140
…演算制御部、150…支柱。
100 ... Mounting board, 110 ... Stage part, 121 ... Support member, 122 ... LED, 131 ... ITV camera, 140
... arithmetic control unit, 150 ... prop.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福留 裕二 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Fukudome 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象物に対し所定角度ごとに照明す
る照明工程と、照明された測定対象物からの反射光を撮
像して画像信号を出力する撮像工程と、画像データ同士
を引き算処理して共通の画像情報を消去した第1の画像
データを作成する第1の演算工程と、前記第1の画像デ
ータに基づいて測定対象物の形状を測定する第2の演算
工程とを具備することを特徴とする形状測定方法。
1. An illumination process of illuminating a measurement target object at a predetermined angle, an imaging process of capturing reflected light from the illuminated measurement target object and outputting an image signal, and subtraction processing of image data from each other. A first calculation step of creating first image data in which common image information is erased, and a second calculation step of measuring the shape of the measurement object based on the first image data. A shape measuring method characterized by.
【請求項2】 測定対象物に対し所定角度ごとに照明す
る照明工程と、照明された測定対象物からの反射光を撮
像して画像信号を出力する撮像工程と、画像データ同士
を引き算処理して共通の画像情報を消去した第1の画像
データを作成する第1の演算工程と、前記第1の画像デ
ータ同士を引き算処理して共通の画像情報を消去した第
2の画像データを作成する第2の演算工程と、前記第2
の画像データに基づいて測定対象物の形状を測定する第
3の演算工程とを具備することを特徴とする形状測定方
法。
2. An illumination step of illuminating a measurement object at a predetermined angle, an imaging step of imaging reflected light from the illuminated measurement object and outputting an image signal, and subtracting the image data from each other. A first calculation step of creating first image data in which common image information is erased, and second image data in which common image information is erased by subtracting the first image data from each other. The second calculation step, and the second
And a third operation step of measuring the shape of the measuring object based on the image data of 1.
【請求項3】 測定対象物を載置する載置台と、前記測
定対象物に対して複数の角度から照明する照明部と、照
明された前記測定対象物を撮像して撮像画像データを出
力する撮像部と、画像データを記憶する記憶手段と、撮
像画像データ同士を引き算して共通の画像情報を消去す
る引き算手段と、画像データを演算処理して測定対象物
の形状を算出する演算手段とを具備することを特徴とす
る形状測定装置。
3. A mounting table on which a measurement target is mounted, an illuminating unit that illuminates the measurement target from a plurality of angles, an image of the illuminated measurement target is captured, and captured image data is output. An imaging unit, a storage unit that stores image data, a subtraction unit that subtracts the captured image data from each other to delete common image information, and an arithmetic unit that arithmetically processes the image data to calculate the shape of the measurement target. A shape measuring device comprising:
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