JPH06201340A - 実装部品検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】膨大な記憶容量の部品種テーブルを必要とせ
ず、部品種テーブルへの登録操作の手数を大幅に軽減す
る。 【構成】検査用データとして必要な情報を登録しておく
部品種テーブル１９をもつ。部品種テーブル１９は複数
種のウィンドウ情報と複数種のパラメータ情報とが個別
に格納されたウィンドウ情報テーブル３１およびパラメ
ータ情報テーブル３２を有し、部品種別情報テーブル３
０には部品種毎にいずれかウィンドウ情報およびパラメ
ータ情報を指定するための指定情報が組にして格納され
る。検査用データの教示に際し、部品の選択が行われる
と、部品種別情報テーブル３０の指定情報が参照されて
該当するウィンドウ情報およびパラメータ情報が各テー
ブル３１，３２より読み出されて教示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリント配線
基板（以下単に「基板」という）に実装された電子部品
につき、はんだ付け前は電子部品の有無や姿勢などを、
はんだ付け後ははんだ付けの良否などを、それぞれ検査
するのに用いられる実装部品検査装置に関し、殊にこの
発明は、基板上に実装された複数の部品につき、それぞ
れの実装状態の良否（以下「実装品質」という）を検査
するのに必要な実装部品の検査用データを実装部品検査
装置に教示するための教示方法に関連する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検査基板上の実装部品（はんだ
付け前のものとはんだ付け後のものとを総称して「実
装」という）について実装品質を検査するのに、目視に
よる検査が行われている。ところがこの種の目視検査で
は、検査ミスの発生が避けられず、検査結果も検査する
者によりまちまちであり、また検査処理能力にも限界が
ある。

【０００３】そこで近年、多数の部品が実装された基板
につき、実装品質を画像処理技術を用いて自動的に検査
する実装部品検査装置が実用化された。この実装部品検
査装置を使用する場合、検査に先立ち、被検査基板上の
どの位置に、どのような部品が、どのように実装される
かにつき、基板の種別毎に実装部品検査装置に教示する
必要がある。この教示作業は「ティーチング」と呼ばれ
る。この実装部品の検査用データには、被検査基板上に
実装される部品の位置や種類の他に、自動検査に必要な
画像およびその判定基準に関する情報も含まれる。

【０００４】前記実装部品の検査用データは，被検査基
板の種類毎にオペレータがキーボードを操作して実装部
品検査装置に手入力しており、多大の労力と時間とを要
し、また教示作業中はその実装部品検査装置による検査
ができないという問題がある。

【０００５】そこで出願人は先般、実装部品の検査用デ
ータとして必要な複数種の情報を部品種毎にあらかじめ
記憶させたメモリ（以下「部品種テーブル」という）を
設けておき、ティーチングに際し、この部品種テーブル
の内容を表示画面に表示させ、この表示を見て基板上の
各部品につき、対応する部品種を選択してその情報を読
み出し、これを実装部品検査装置に教示する、という方
法を提案した。

【０００６】図７は、前記部品種テーブルの内容の表示
例であって、Ａ〜Ｇで示す複数の部品種（例えば抵抗，
ＩＣなど）と、各部品種に属する部品グループ（例えば
Ａ１〜Ａ８）とが表されている。

【０００７】図８は、この部品種テーブルのＡ部品につ
いての登録データの構成を示している。同図において、
例えばＡ部品の中のＡ１部品については、検査領域とし
て部品の画像上に設定される複数のウィンドウに関する
情報（ウィンドウの部品に対する設定位置，形状，大き
さなど）Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…が登録されると共に、各
ウィンドウについて、検査に必要な複数種のパラメータ
に関する情報（例えばウィンドウ情報Ｗ１についてはＰ
₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃）が登録されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の部
品種テーブルの場合、ウィンドウに関する情報（以下
「ウィンドウ情報」という）とパラメータに関する情報
（以下「パラメータ情報」という）とを組にして登録す
るため、あるウィンドウ情報（例えばＷ１）についての
パラメータ情報の構成と他のウィンドウ情報（例えばＷ
２）についてのパラメータ情報の構成とがたとえ同じで
あっても、同じパラメータ情報を各ウィンドウ情報Ｗ
１，Ｗ２と組にして登録する必要があり、部品種テーブ
ルとして膨大な記憶容量のものが必要となる。

【０００９】しかもウィンドウ情報とパラメータ情報の
いずれか一方を変更または追加するような場合、この部
品種テーブルに新たな部品として登録することが必要と
なるが、この場合に新部品登録用の十分な記憶領域を確
保する必要があるばかりでなく、その登録操作に手数を
要するという問題がある。

【００１０】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、複数のウィンドウ情報と複数のパラメータ情報
とを別個に登録しておき、部品種毎にウィンドウ情報と
パラメータ情報との組み合わせを指定することにより、
膨大な記憶容量を必要とせず、登録操作の手数を大幅に
軽減した実装部品検査装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板を撮像
して得られた画像により、基板上に実装された複数の部
品の実装品質を、あらかじめ教示された各部品の検査用
データを用いて検査する実装部品検査装置において、前
記検査用データとして必要な情報を部品種毎にあらかじ
め登録しておくためのメモリが設けられている。前記メ
モリには、部品種毎に必要な情報を記憶させるための部
品種別情報記憶部と、部品の画像上に検査領域として設
定されるウィンドウに関する情報が複数格納されたウィ
ンドウ情報記憶部と、検査に必要なパラメータに関する
情報が格納されたパラメータ情報記憶部とが設けられる
と共に、前記部品種別情報記憶部には、部品種毎に前記
ウィンドウ情報記憶部のいずれかの情報を指定するため
の情報と前記パラメータ情報記憶部のいずれかの情報を
指定するための情報とが組にして格納される。

【００１２】

【作用】複数のウィンドウに関する情報と複数のパラメ
ータに関する情報とを個別に記憶させ、部品種別情報記
憶部にはいずれかのウィンドウに関する情報を指定する
情報といずれかのパラメータに関する情報を指定する情
報とを組にして格納するので、膨大な記憶容量を必要と
せず、登録操作の手数も少なくて済む。

【００１３】

【実施例】図１は、実装部品検査装置の全体構成を示
す。この実装部品検査装置は、基準基板１Ｓを撮像して
得られた前記基準基板１Ｓ上にある各部品２Ｓの検査領
域の特徴パラメータと、被検査基板１Ｔを撮像して得ら
れた前記被検査基１Ｔ上にある各部品２Ｔの検査領域の
特徴パラメータとを比較して、各部品２Ｔの実装品質を
検査するためのもので、Ｘ軸テーブル部３，Ｙ軸テーブ
ル部４，投光部５，撮像部６，制御処理部７などをその
構成として含んでいる。

【００１４】前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４は、それぞれ制御処理部７からの制御信号に基づい
て動作するモータ（図示せず）を備えており、これらモ
ータの駆動によりＸ軸テーブル部３が撮像部６をＸ方向
へ移動させ、またＹ軸テーブル部４が基板１Ｓ，１Ｔを
支持するコンベヤ８をＹ方向へ移動させる。

【００１５】前記投光部５は、異なる径を有しかつ制御
処理部７からの制御信号に基づき赤色光，緑色光，青色
光を同時に照射する３個の円環状光源９，１０，１１に
より構成されており、各光源９，１０，１１を観測位置
の真上位置に中心を合わせかつ観測位置から見て異なる
仰角に対応する方向に位置させている。

【００１６】この実施例では、各光源９，１０，１１と
して白色光源に赤色，緑色，青色の各着色透明板を被せ
た構造のものが用いてあるが、これに代えて、赤色光，
緑色光，青色光をそれぞれ発生する３本の円環状のカラ
ー蛍光灯やネオン管を用いてもよい。

【００１７】前記撮像部６は、カラーテレビカメラが用
いられ、観測位置の真上位置に下方に向けて位置決めし
てある。これにより観測対象である基板１Ｓ，１Ｔの表
面の反射光が撮像部６により撮像され、三原色のカラー
信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部７へ供給され
る。

【００１８】制御処理部７は、Ａ／Ｄ変換部１２，メモ
リ１３，ティーチングテーブル１４，画像処理部１５，
判定部１６，ＸＹテーブルコントローラ１７，撮像コン
トローラ１８，部品種テーブル１９，表示部２０，プリ
ンタ２１，キーボード２２，フロッピディスク装置２
３，制御部２４などで構成されるもので、ティーチング
モードのとき、前記部品種テーブル１９から基準基板１
Ｓ上の各部品２Ｓに対応する部品種をそれぞれ選択して
呼び出し、観測位置に搬入された基準基板１Ｓの各部品
の検査領域について色相、明度などの特徴パラメータを
適用して判定データファイルを作成する。

【００１９】また検査モードのとき、被検査基板１Ｔに
ついてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理し、被検査基板１
Ｔ上の各部品２Ｔの検査領域につき赤，緑，青の各色相
パターンを検出して特徴パラメータを生成し、被検査デ
ータファイルを作成する。そしてこの被検査データファ
イルと前記判定データファイルとを比較して、この比較
結果から被検査基板１Ｔ上の各部品２Ｔにつきはんだ付
けの良否などの実装品質を自動的に判定する。

【００２０】図２は、はんだ付けが良好であるとき、部
品が欠落しているとき、はんだ不足の状態にあるときの
はんだ２５の断面形態と、各場合の撮像部６による撮像
パターン，赤色パターン，緑色パターン，青色パターン
との関係を一覧表で例示したもので、いずれかの色相パ
ターン間には明確な差異が現れるため、部品の有無やは
んだ付けの良否を判定することが可能となる。

【００２１】図１に戻って、Ａ／Ｄ変換部１２は前記撮
像部６からのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル信号に
変換して制御部２４へ出力する。メモリ１３はＲＡＭな
どを備え、制御部２４の作業エリアとして使用される。
画像処理部１５は制御部２４を介して供給された画像デ
ータを画像処理して前記被検査データファイルや判定デ
ータファイルを作成し、これらを制御部２４は判定部１
６へ供給する。

【００２２】前記部品種テーブル１９は、実装部品の検
査に必要な画像およびその判定基準に関する情報とし
て、例えば各部品がはんだ付けされる基板上のランドに
関する情報（形状，長さ，幅など）、検査領域として設
定されるウィンドウに関する情報（形状，大きさな
ど）、ランド上のはんだ付け状態などを表す特徴パラメ
ータに関する情報（色相や明度など）、特徴パラメータ
の良否などを判定するための判定基準などをあらかじめ
記憶させておくためのテーブルであって、前記判定デー
タファイルを作成する際に部品種に応じてこれら情報が
選択されて読み出される。

【００２３】図３は、この部品種テーブル１９の構成を
示すもので、部品種別情報テーブル３０，ウィンドウ情
報テーブル３１，パラメータ情報テーブル３２の３種類
のテーブルから成る。

【００２４】前記ウィンドウ情報テーブル３１には、実
装部品の画像上に検査領域として設定される複数種のウ
ィンドウに関する情報（ウィンドウ情報）Ｗ１，Ｗ２，
Ｗ３，…、すなわちウィンドウの大きさ，形状，部品に
対する設定位置などの各データがそれぞれ格納される。
また前記パラメータ情報テーブル３２には、検査に必要
な複数種のパラメータに関する情報（パラメータ情報）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，……、例えば前記撮像部６により得
られたカラー画像を２値化するためのしきい値などのパ
ラメータがそれぞれ格納される。

【００２５】前記部品種別情報テーブル３０は、各部品
種について各部品グループ毎に、ウィンドウ情報指定エ
リア３３とパラメータ情報指定エリア３４とを組にして
複数組設けてあり、各ウィンドウ情報指定エリア３３に
は、前記ウィンドウ情報テーブル３１のいずれかのウィ
ンドウ情報を指定するための指定情報（例えば番号な
ど）が、また各組のパラメータ情報指定エリア３４に
は、前記パラメータ情報テーブル３２のいずれかのパラ
メータ情報を指定するための指定情報（例えば番号な
ど）が、それぞれ格納される。

【００２６】このように部品種テーブル１９は、部品種
別情報テーブル３０に対し、ウィンドウ情報テーブル３
１とパラメータ情報テーブル３２とが独立して設けてあ
り、ティーチングに際し、いずれか部品種および部品グ
ループが選択されたとき、対応する部品種別情報テーブ
ル３０のウィンドウ情報指定エリア３３およびパラメー
タ情報指定エリア３４より指定情報が読み出されると共
に、各指定情報に対応するウィンドウ情報およびパラメ
ータ情報がウィンドウ情報テーブル３１およびパラメー
タ情報テーブル３２より読み出されることになる。

【００２７】図１に戻って、ティーチングテーブル１４
はティーチング時に制御部２４から判定データファイル
が供給されたとき、これを記憶し、また検査時に制御部
２４が転送要求を出力したとき、この要求に応じて判定
データファイルを読み出してこれを制御部２４は判定部
１６などへ供給する。

【００２８】判定部１６は、検査時に制御部２４から供
給された判定データファイルと、前記画像処理部１５か
ら転送された被検査データファイルとを比較して、被検
査基板１Ｔの各部品２Ｔにつきはんだ付け状態の良否な
どを判定し、その判定結果を制御部２４へ出力する。

【００２９】撮像コントローラ１８は、制御部２４と投
光部５および撮像部６とを接続するインターフェイスな
どを備え、制御部２４の出力に基づき投光部５の各光源
９〜１１の光量を調整したり、撮像部６の各色相光出力
の相互バランスを保つなどの制御を行う。

【００３０】ＸＹテーブルコントローラ１７は制御部２
４と前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４とを
接続するインターフェイスなどを備え、制御部２４の出
力に基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を
制御する。

【００３１】表示部２０は、制御部２４から画像デー
タ、検査結果、キー入力データなどが供給されたとき、
これを表示画面上に表示し、またプリンタ２１は、制御
部２４から検査結果などが供給されたとき、これを予め
決められた書式（フォーマット）でプリントアウトす
る。

【００３２】キーボード２２は、操作情報や基準基板１
Ｓや被検査基板１Ｔに関するデータなどを入力するのに
必要な各種キーを備えており、キー入力データは前記制
御部２４へ供給される。制御部２４は、マイクロプロセ
ッサなどを備えており、図４〜図６に示す手順に従っ
て、部品種テーブル１９の作成，ティーチングおよび，
検査における実装部品検査装置の動作を制御する。

【００３３】図４は、前記部品種テーブル１９の作成手
順を示している。まず制御部２４は、同図のスタート時
点において、装置各部を制御して投光部５や撮像部６を
作動し、また撮像条件やデータの処理条件を整える。つ
ぎにオペレータは、キーボード２１を操作してステップ
１（図中「ＳＴ１」で示す）において、部品エディタを
選択すると、あらかじめ実装部品検査装置が保有してい
る部品種テーブル１９の部品種および部品グループの一
覧（図７参照）が表示部２０の画面に表示される。

【００３４】つぎにオペレータは、対象とする部品につ
いて、つぎのステップ２で対応する部品種を、続くステ
ップ３で部品グループの中の該当する部品を、それぞれ
選択すると、部品種別情報テーブル３０の対応するウィ
ンドウ情報指定エリア３３およびパラメータ情報指定エ
リア３４に格納された指定情報が参照されてウィンドウ
情報テーブル３１およびパラメータ情報テーブル３２の
該当するウィンドウ情報およびパラメータ情報が読み出
され、表示部２０の画面上に選択された部品についての
既存のウィンドウ情報とパラメータ情報とが表示される
（ステップ４）。

【００３５】この情報をそのまま保存しておけば自動検
査に有効であるとオペレータが判断したとき、ステップ
５の判定は「ＹＥＳ」となり、ステップ１１へと移行す
るが、もしその情報をそのまま自動検査に用いることが
できないと判断したときは、ステップ５の判定は「Ｎ
Ｏ」であり、基準基板１Ｓを実装部品検査装置の観測位
置に搬入する（ステップ６）。

【００３６】つぎにステップ７で、基準基板１Ｓ上の該
当する部品２Ｓを撮像部６により撮像し、生成したい情
報がウィンドウ情報であればウィンドウの設定を、パラ
メータ情報であれば前記画像にかかわるパラメータを抽
出して調整し、部品種テーブル１９のウィンドウ情報テ
ーブル３１またはパラメータ情報テーブル３２に保存し
たいウィンドウ情報またはパラメータ情報を生成する
（ステップ８）。

【００３７】ステップ８の処理が終了すると、つぎのス
テップ９で基準基板１Ｓを実装部品検査装置より搬出
し、つぎのステップ１０で部品種テーブル１９に新たな
部品グループを設定して、部品種別情報テーブル３０の
ウィンドウ情報エリア３３およびパラメータ情報エリア
３４にウィンドウ情報およびパラメータ情報を指定する
指定情報を格納する。ステップ１１は他の部品グループ
を選択するか否かを、ステップ１２は他の部品種を選択
するか否かをそれぞれ判定しており、ステップ１１が
「ＹＥＳ」であればステップ３へ、ステップ１２が「Ｙ
ＥＳ」であればステップ２へ、それぞれ戻って同様の手
順が実行される。

【００３８】図５は、ティーチングの手順を示すもの
で、まず同図のステップ１において、オペレータはキー
ボード２２を操作して教示対象とする基板名の登録を行
い、また基板サイズをキー入力した後、つぎのステップ
２で、基準基板１ＳをＹ軸テーブル部４上にセットして
スタートキーを押操作する。つぎにステップ３でその基
準基板１Ｓの原点と右上および左下の各角部を撮像部６
にて撮像させて各点の位置により実際の基準基板１Ｓの
サイズを入力した後、制御部２４は入力データに基づき
Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を制御して基
準基板１Ｓを初期位置に位置出しする。

【００３９】前記基準基板１Ｓは、部品実装位置に所定
の部品２Ｓが適正にはんだ付けされた良好な実装品質を
有するものであって、この基準基板１Ｓが初期位置に位
置決めされると、つぎのステップ４で撮像部６が基準基
板１Ｓ上の領域を撮像して部品の実装位置を教示する。

【００４０】つぎのステップ５では表示部２０に部品種
テーブル１９に登録されている部品種および部品グルー
プの一覧を表示させ、実装位置が教示された部品２Ｓに
対応する部品が選択されると、部品種別情報テーブル３
０に格納された指定情報が参照されて該当するウィンド
ウ情報とパラメータ情報とがウィンドウ情報テーブル３
１およびパラメータ情報テーブル３２より読み出され、
教示データとして保存される。

【００４１】同様の手順が基準基板１Ｓ上の全ての部品
について繰り返し実行されると、ステップ６の判定が
「ＹＥＳ」となってステップ７へ移行し、基板を搬出し
てティーチングを終了する。

【００４２】図６は、自動検査の手順を示すもので、同
図のステップ１，２で検査すべき基板名を選択して基板
検査の開始操作を行う。つぎのステップ３は、実装部品
検査装置への被検査基板１Ｔの供給をチェックしてお
り、「ＹＥＳ」の判定でコンベヤ８が作動して、Ｙ軸テ
ーブル部４に被検査基板１Ｔが搬入され、自動検査が開
始される（ステップ４，５）。

【００４３】ステップ５において、制御部２４はＸ軸テ
ーブル部３およびＹ軸テーブル部４を制御して、被検査
基板１Ｔ上の１番目の部品２Ｔに対し撮像部６の視野を
位置決めして撮像を行わせ、検査領域内の各ランド領域
を自動抽出すると共に、各ランド領域の特徴パラメータ
を算出して、被検査データファイルを作成する。ついで
制御部２４は、前記被検査データファイルを判定部１６
に転送させ、この被検査データファイルと前記判定デー
タファイルとを比較させて、１番目の部品２Ｔにつきは
んだ付けの良否などの実装品質を判定させる。

【００４４】このような検査が被検査基板１Ｔ上の全て
の部品２Ｔにつき繰り返し実行され、その結果、はんだ
付け不良などがあると、その不良部品と不良内容とが表
示部２０に表示され或いはプリンタ２１に印字された
後、被検査基板１Ｔは観測位置より搬出される（ステッ
プ７，８）。かくして同様の検査手順が全ての被検査基
板１Ｔにつき実行されると、ステップ９の判定が「ＹＥ
Ｓ」となって検査が完了する。

【００４５】

【発明の効果】この発明は上記の如く、検査用データと
して必要な情報を部品種毎にあらかじめ登録しておくた
めのメモリを設け、このメモリに部品種毎に必要な情報
を記憶させるための部品種別記憶部と、部品の画像上に
検査領域として設定されるウィンドウに関する情報が複
数格納されたウィンドウ情報記憶部と、検査に必要なパ
ラメータに関する情報が格納されたパラメータ情報記憶
部とを設けると共に、前記部品種別記憶部には、部品種
毎に前記ウィンドウ情報記憶部のいずれかの情報を指定
するための情報と前記パラメータ情報記憶部のいずれか
の情報を指定するための情報とを格納するようにしたか
ら、メモリとして膨大な記憶容量のものを必要とせず、
また登録操作の手数も大幅に軽減できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実装部品検査装置の全体構成を示す説明図であ
る。

【図２】はんだ付け状態の良否とパターンとの関係を示
す説明図である。

【図３】部品種テーブルのデータ構成を示す説明図であ
る。

【図４】部品種テーブルの作成手順を示すフローチャー
トである。

【図５】ティーチングの手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】自動検査の手順を示すフローチャートである。

【図７】部品種テーブルの内容の表示例を示す説明図で
ある。

【図８】従来の部品種テーブルのデータ構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

１Ｓ 基準基板 １Ｔ 被検査基板 ２Ｓ， ２Ｔ 部品 ７ 制御処理部 １９ 部品種テーブル ３０ 部品種別情報テーブル ３１ ウィンドウ情報テーブル ３２ パラメータ情報テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/34 Ｗ 7128−4Ｅ (72)発明者 北川 博 京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を撮像して得られた画像により、基
   板上に実装された複数の部品の実装品質を、あらかじめ
   教示された各部品の検査用データを用いて検査する実装
   部品検査装置において、 前記検査用データとして必要な情報を部品種毎にあらか
   じめ登録しておくためのメモリを備え、前記メモリに
   は、部品種毎に必要な情報を記憶させるための部品種別
   情報記憶部と、部品の画像上に検査領域として設定され
   るウィンドウに関する情報が複数格納されたウィンドウ
   情報記憶部と、検査に必要なパラメータに関する情報が
   格納されたパラメータ情報記憶部とが設けられると共
   に、前記部品種別情報記憶部には、部品種毎に前記ウィ
   ンドウ情報記憶部のいずれかの情報を指定するための情
   報と前記パラメータ情報記憶部のいずれかの情報を指定
   するための情報とが組にして格納されて成る実装部品検
   査装置。