JPH0627030A - はんだ付け検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品等のはんだ付け検査の誤判定を減少
させ検査の信頼性を高めるとともに検査の迅速化を計
る。 【構成】 基板にはんだ付けされた電子部品のはんだ付
け部を照明する照明手段１と、照明が当てられたはんだ
付け部を濃淡画像として撮像する撮像手段２と、濃淡画
像を任意に設定した複数の濃度値で多値化して記憶する
多値化・記憶手段３と、多値化されて記憶された画像か
らその特徴量を抽出する特徴量抽出手段６と、抽出され
た特徴量からはんだ付けの良否を判定する判定手段７を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、実装部品組立におけ
る電子部品等の電気機器のはんだ付け状態を画像情報か
ら検査する検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】はんだ付け検査装置については、いまま
で様々なものが提案されているが、その多くは、例えば
特開平２−２１２７４７に見られるようにはんだ付け部
の２値化画像を処理してはんだ付けの検査を行っている
ものである。２値化画像でなく直接、濃淡画像を扱って
はんだ付けの検査を行うものには、濃淡値ヒストグラム
の分布を良品のそれと比較して判断するもの特開昭６３
−１９６９８０、特開平１−２１９５４８などが挙げら
れるものの、濃淡画像を積極的に利用した例は少ない。

【０００３】以下に濃淡ヒストグラムを用いる方法を概
説する。図６は、はんだ付け部の濃淡画像の濃淡値の累
積度数を示すものであり、横軸が６４個に分類された階
級、縦軸が階級に対応して出力された輝度の累積度数で
ある。図に見られるように良品の度数分布と不良品のそ
れとは異なるので比較器で減算し、その結果を用いて良
否判定を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の２値化画像を利
用したはんだ付け検査装置は、画像データが０または１
の情報で与えられるため、処理するデータ量が少なく、
処理時間の面で有利であった。しかしながら最近のハー
ドウェア技術の進歩により処理時間は問題にならなくな
る傾向にある。このような状勢の中で、２値化処理は情
報量の大きな欠落を招くという欠点の方が大きくなりつ
つある。

【０００５】一方、濃淡画像の情報をすべて扱う方法
は、情報量の欠落はないものの、制限された対象のパタ
ーン認識を行う意味ではあまりに冗長であり、処理コス
トの面から適切でないと考える。また濃淡ヒストグラム
を用いる方法は、画素間の連結性の情報が失われるの
で、画像の一部だけに明るい部分があるのか、あるいは
画像全体に明るい部分が散らばっているのかがわからな
い。この画素の連結性ははんだ付けの良否を判定する上
で重要な情報と考えられるので、この方法はそのままで
は適用できない欠点があった。

【０００６】そこで本発明は、２値化処理の欠点である
情報量の欠落を防ぐとともに、濃淡画像を直接扱うこと
による情報量の不必要な肥大化を防ぎ、迅速で信頼性が
高いはんだ付け検査装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るはんだ付
け検査装置は、基板にはんだ付けされた電子部品のはん
だ付け部を照明する照明手段と、その照明が当てられた
はんだ付け部を濃淡画像として撮像する撮像手段と、そ
の画像を任意に設定した複数の濃度値で多値化して記憶
する多値化・記憶手段と、多値化され記憶された画像か
らその特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された
上記特徴量から上記はんだ付けの良否を判定する判定手
段で構成したものである。

【０００８】

【作用】この発明におけるはんだ付け検査は、多値化・
記憶手段が情報量の欠落を防ぎ、特徴量抽出手段が情報
量の不必要な肥大化を防ぎ正確な検査を迅速になす。

【０００９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。図１において、１ははんだ付け部鉛直上方にある
照明手段であるＬＥＤ照明、２は撮像手段であるテレビ
カメラ、３は多値化・記憶手段、４は多値化を行うルッ
クアップテーブル、５は画像を記憶する画像メモリ、６
は画像メモリの内容から幾何学的特徴量を計測する特徴
量抽出手段、７は幾何学的特徴量からはんだ付けの良否
を判定する判定手段、８は照明制御や撮像制御、計測制
御などの一連の制御を行う制御手段、９は判定結果、１
０ははんだ付け部である。

【００１０】次に動作について説明する。このように構
成された検査装置では、検査手順は以下のようになる。
まず制御手段８の指令によりＬＥＤ照明１が点灯され
る。この照明による画像はテレビカメラ２によって撮像
されるが、その情報は任意のしきい値が設定できるルッ
クアップテーブル４を経てリアルタイムで多値化され、
画像メモリ５に取り込まれる。抽出手段６は画像メモリ
に５に取り込まれたデータから幾何学的特徴（面積、重
心位置、真円度）を計算する。判定手段７では、それら
の幾何学的特徴が所定の値の中に入っていることや、特
定の性質を満たしているかどうかを調べて判定結果９を
出力する。

【００１１】この動作について作用面よりさらに詳しく
説明すると、まず最初にはんだ付け部の画像を濃淡画像
として撮像し、複数のしきい値で多値化する。濃淡画像
は１画素について通常２５６階調の明るさ（濃淡値で０
〜２５５）が得られるが、ここで多値化とは、しきい値
をｔ１，ｔ２，…，ｔｎとした場合に、ｔｉとｔ（ｉ＋
１）の間の濃淡値をｔｉに変換することをいう。ここで
ｉは０〜ｎであり、ｔ０＝０，ｔ（ｎ＋１）＝２５５と
する。今回、例えば３つのしきい値で多値化することを
考えると、濃淡画像からみるとその情報量は（３＋１）
／２５６＝１／６４倍になり、一方２値化画像からみる
とその情報量は（３＋１）／２＝２倍になる。このこと
から、多値化画像は濃淡画像に比べて扱う情報が激減し
ていること、２値化画像に比べて情報量が増加している
ことがわかる。

【００１２】さらに多値化画像には物理的意味も存在す
る。はんだ表面を完全拡散面と仮定すると、濃淡画像の
濃淡値ははんだ表面の法線方向と照明方向とがなす角の
コサインに比例する。現実には、この仮定は完全には当
てはまらないが、濃淡値がはんだ付け部の形状（面の傾
き）をある程度表現していることには違いはない。この
点から多値化画像を考えると、多値化画像は面の傾きが
ほぼ同じ様なところを分類した情報とみなすことができ
る。

【００１３】ただし、３次元空間内での面の傾きの表現
には２つのパラメータが必要である。この点からは、多
値化画像から、はんだの３次元形状（面の傾き）を知る
ためには情報量がさらに１つ不足している。この情報を
補うために、本発明では、多値化画像の幾何学的特徴量
を抽出し、その値が所定の範囲に入っているかを調べて
はんだ付け部の良否判定を行う様にしている。ここでの
幾何学的特徴量は、同じ濃淡値を取る画素の塊の数，面
積，重心位置，モーメント，慣性主軸，周囲長，塊の中
にみられる穴の数や真円度（＝面積／周囲長の２乗；値
が小さいほど円から遠ざかる）などを指す。

【００１４】図２にこの発明の判定部における良否判定
方法の一例を示す。図２−Ａは、良品のはんだ付け部を
鉛直上方からみた場合の多値化画像を示す。この場合、
同じ濃淡値の領域ａ１〜ａ４はそれぞれ同心円状に配置
された形となる。ここではａ１からａ４の順でその濃淡
値が低くなっている。

【００１５】図２−Ｂは、はんだぬれ不良の場合であ
り、はんだが完全についていない状態を示す。この場
合、ａ１〜ａ４は同心円上の配置でなく複雑な配置とな
り、その重心位置や面積が良品の場合と比べ異なったも
のとなる。またＳ１＝ａ１，Ｓ２＝Ｓ１＋ａ２，Ｓ３＝
Ｓ２＋ａ３，…と定義すると（ここでは＋を領域の併合
と考える）、Ｓ１〜Ｓ４の真円度も良品の場合と比較す
ると低くなる。これらの特徴量の違いを比較すると、ぬ
れ不良の判定が容易に行えることがわかる。

【００１６】図２−Ｃははんだなしの不良である。この
場合、照明が平坦なランドに直接照射するため、いちば
ん明るいａ１の面積が大きくなる。この場合はａ１の面
積を良品のそれと比較すればよい。

【００１７】この様に、多値化画像とその幾何学的特徴
量を用いることによって、簡単にはんだ付けの良否を判
定できる。

【００１８】実施例２．なお、実施例１の照明手段１を
複数構成にして、照明を順次点灯しながら、そのたび毎
に画像を撮像し、複数の画像から得られた情報を総合し
て判定する様にしてもよい。この装置構成例を図３に示
す。ここで、１１〜１６は斜め上方に円周上に配置され
た照明である。照明の切換は制御手段が行う。このよう
な構成によれば１つの照明装置で照明できなかった部分
が照明可能となり実施例１で見逃されていた有効な情報
を得ることができる。

【００１９】また複数の照明を順番につけて撮像してい
く方法で得た特徴量を利用することによっても良否判定
の信頼性が向上する。例えば、このときは、はんだ付け
面の法線方向が概算できる。面の傾きのパラメータが２
つあること、１つの照明の画像ではパラメータとして１
つ（濃淡値）しか求まらないので面の傾きを計算するに
は不十分であることから、異なる照明方向の２枚の画像
を用いれば、独立なパラメータが２つあるので理論上、
面の傾きを特定することができるので、得られた面の傾
きを特徴量として追加してもよい。

【００２０】実施例３．また、実施例１の撮像手段２を
複数構成にした例である。この装置構成例を図４に示
す。ここで１７〜２２は斜め上方に円周上に配置された
テレビカメラである。カメラの切換は制御手段が行う。
撮像手段を複数構成にすることによって、１つの撮像装
置では見れない角度からの撮像が可能となり、やはり前
述の方法では見逃されていた有効な情報、すなわち特徴
量を得ることができる。

【００２１】実施例４．さらに実施例２と３は組み合わ
せることもできる。この場合の装置構成例を図５に示
す。ここで、２３〜２８は斜め上方に円周上に配置され
たリング照明である。この例では照明に１と同様のリン
グ照明を用い、撮像手段であるテレビカメラに干渉しな
いように設置している。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば基板に
はんだ付けされた電子部品のはんだ付け部を照明する照
明手段と、照明が当てられたはんだ付け部を濃淡画像と
して撮像する撮像手段と、濃淡画像を任意に設定した複
数の濃度値で多値化して記憶する多値化・記憶手段と、
多値化されて記憶された画像からその特徴量を抽出する
特徴量抽出手段と、抽出された特徴量からはんだ付けの
良否を判定する判定手段とで構成したので、情報量の欠
落を防ぐとともに情報量の不必要な肥大化を防ぎ、迅速
で信頼性が高いはんだ付け検査装置が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１におけるはんだ付け検査装
置を示す構成図である。

【図２】この発明のはんだ付け検査装置の判定手段にお
ける良否判定方法の概念図の一例である。

【図３】この発明の実施例２におけるはんだ付け検査装
置を示す構成図である。

【図４】この発明の実施例３におけるはんだ付け検査装
置を示す構成図である。

【図５】この発明の実施例４におけるはんだ付け検査装
置を示す構成図である。

【図６】従来のはんだ付け検査装置における濃淡画像を
応用した計算結果を示した図である。

【符号の説明】

１ はんだ付け部鉛直上方の照明（照明手段） ２ 撮像手段であるテレビカメラ ３ 多値化・記憶手段 ４ 多値化・記憶手段の一部であるルックアップテーブ
ル ５ 多値化・記憶手段の一部である画像メモリ ６ 特徴量抽出手段 ７ 判定手段 ８ 制御手段 ９ 判定結果 １０ はんだ付け部 １１〜１６ 斜め上方に円周上に配置された照明 １７〜２２ 斜め上方に円周上に配置されたテレビカメ
ラ ２３〜２８ 斜め上方に円周上に配置されたリング照明

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板にはんだ付けされた電子部品のはん
   だ付け部を照明する照明手段と、上記照明が当てられた
   はんだ付け部を濃淡画像として撮像する撮像手段と、上
   記濃淡画像を任意に設定した複数の濃度値で多値化して
   記憶する多値化・記憶手段と、上記多値化されて記憶さ
   れた画像からその特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
   抽出された上記特徴量から上記はんだ付けの良否を判定
   する判定手段を備えたことを特徴とするはんだ付け検査
   装置。
2. 【請求項２】 照明手段を、はんだ付け部の鉛直上方に
   １つの照明、斜め上方の円周状に複数の照明を配置して
   構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載のはん
   だ付け検査装置。
3. 【請求項３】 撮像手段を、はんだ付け部の鉛直上方に
   １つの撮像装置、斜め上方の円周状に複数の撮像装置を
   配置して構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記
   載のはんだ付け検査装置。