JPH07107512B2 - プリント基板検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、部品が実装された被検査プリント基板を撮像
して得られる画像を処理して前記被検査プリント基板上
の部品の有無，位置ずれ等を検査するプリント基板検査
装置に関する。

《従来の技術》 プリント基板に抵抗器や半導体素子等の各種チツプ部品
を実装するときにおいて自動実装装置を用いた場合、実
装後において実装データ通りに部品が実装されていない
ことがある。

このため、このような自動実装装置等を用いる場合に
は、実装後にプリント基板をチエツクして、このプリン
ト基板上の正規の位置に正当なチツプ部品が正いい姿勢
（位置，方向）で実装されているかどうか、また脱落が
ないかどうかを検査する必要がある。

しかしこのような検査を従来と同じように入手による目
視検査で行なつていたのでは、検査ミスの発生を完全に
無くすことができず、また検査速度を高めることができ
ないという問題がある。

そこで、近年、この種の検査を自動的に行なうことがで
きるプリント基板の自動検査装置が各メーカから種々提
案されている。

第11図は、このような自動検査装置の一例を示すブロツ
ク図である。

この図に示す自動検査装置は、予め入力されている基準
データと、被検査プリント基板１を撮像して得られる被
検査データとを比較して前記被検査プリント基板１上に
全ての部品２−１〜２−ｎが載せられているかどうか、
およびこれらの部品２−１〜２−ｎが位置ずれ等を起こ
していないかどうか等を自動的に検査するものであり、
キーボード３と、記憶部４と、TVカメラ５と、処理部６
と、表示部７とを備えている。

キーボード３は、フアンクシヨンキー、テンキー等の各
種キーを備えており、オペレータ等によつて前記被検査
プリント基板１を検査するときの基準データ、つまりこ
の被検査プリント基板１上の種類データ、この被検査プ
リント基板１上にあるべき部品２−１〜２−ｎの色デー
タ、取付け位置データ、取付け姿勢データ、形状データ
等の各特徴データ、およびこれら各特徴データに基づい
て前記被検査プリント基板１上の各部品２−１〜２−ｎ
の良否を検査するときに必要な許容値データ等が入力さ
れたとき、これらの各データを記憶部４に供給する。

記憶部４はRAM（ランダム・アクセス・メモリ）等を備
えており、前記キーボード３から供給された基準データ
を記憶するとともに、これを処理部６へ供給する。

処理部６はTVカメラ５によつて得られた前記被検査プリ
ント基板１の画像を処理して、この被検査プリント基板
１上に取り付けられている各部品２−１〜２−ｎの各特
徴データ（被検査データ）を抽出するとともに、前記記
憶部４に記憶されている前記基準データに基づいてこの
被検査データをチエツクし、このチエツク結果を表示部
７に供給して前記各部品２−１〜２−ｎの良否を表示さ
せる。

《発明が解決しようとする問題点》 ところでこのような従来の自動検査装置においては、被
検査プリント基板１を検査するときの基準となる基準プ
リント基板を撮像して得られた画像データからオペレー
タが各部品２−１〜２−ｎの特徴パラメータや判定基準
データを作成して、これをキーボード３から入力してい
た。

しかしこの場合、どの部品に対してどの特徴パラメータ
が最も有効なのか、またそのとき判定基準値をいくつに
したら良いのかという問題に対して明確な解決手法がな
いため、専門的な知識を持つオペレータでなければ、特
徴パラメータの種類を決定したり、判定基準データ等の
値を決定したりすることがでなかつた。またこのような
オペレータでも、試行錯誤的な方法でしか特徴パラメー
タの種類や判定基準データの値等を決めることができな
いため、その作成に時間がかかりすぎるという問題があ
つた。

本発明は上記の事情に鑑み、被検査プリント基板からの
反射光を受光して得られる受光データを検査して、被検
査プリント基板の部品の実装状態を検査する場合、基準
プリント基板および素基板から得られた受光データから
部品の実装状態を検査するのに最適な判定基準データを
自動的に選択したり、判定基準データを自動的に作成し
たりすることができるプリント基板検査装置を提供する
ことを目的としている。

《問題点を解決するための手段》 上記問題点を解決するため本発明によるプリント基板検
査装置は、記憶部に記憶されている判定基準データに基
づいて、被検査プリント基板から反射光を受光して得ら
れる受光データを検査して、前記被検査プリント基板の
部品の実装状態を検査するプリント基板検査装置であっ
て、基準プリント基板および素基板からの反射光を受光
する受光部と、前記受光部によって得られる基準プリン
ト基板受光データと素基板受光データとから少なくとも
部品部分を含む受光データと部品配置エリア部分の素基
板の受光データとを各々抽出するのに必要な複数の抽出
領域を有する受光データ抽出手段と、前記受光データ抽
出手段によって抽出された少なくと部品部分を含む受光
データの特徴と各素基板の受光データの特徴との分布に
基づいて判定基準データを作成する判定基準データ作成
手段とを備えたことを特徴とする。

《実施例》 第１図は本発明によるプリント基板検査装置の一実施例
を示すブロツク図である。

この図に示すプリント基板検査装置は、Ｘ−Ｙテーブル
部14と、撮像部15と、処理部16とを備えており、素基板
９と、基準プリント基板10−１とを撮像して得られる各
画像データからウインドウ（データの取込み窓）を用い
て部品実装エリア画像データと、部品画像データとを各
々抽出するとともに、これら部品実装エリア画像データ
と、部品画像データとの色分布から、使用する特徴パラ
メータの種類と、判定基準データの値とを自動的に決定
して、被検査プリント基板10−２を検査する。

Ｘ−Ｙテーブル部14は前記処理部16からの制御信号に基
づいて動作するパルスモータ17,18と、これらの各パル
スモータ17,18によつてＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動
されるＸ−Ｙテーブル19と、このＸ−Ｙテーブル19上に
設けられるプリント基板位置決め用のピン20a,20bとを
備えており、素基板９や各プリント基板10−1,10−２を
Ｘ−Ｙテーブル19上に載せるとき、これら各基板９〜10
−２に形成させた位置決め用の穴を前記各ピン20a,20b
に各々嵌入させることにより、これら各基板９〜10−２
が位置出しされる。

撮像部15は、前記Ｘ−Ｙテーブル部14の上方に設けられ
るカラーTVカメラ21と、このカラーTVカメラ21のレンズ
前面側に設けられるリング照明装置22とを備えており、
前記各基板９〜10−２はこのリング照明装置22によつて
照明されながら前記カラーTVカメラ21によつて撮像さ
れ、この撮像装置により得られた画像信号が処理部16へ
供給される。

処理部16は前記撮像部15から供給される素基板画像信号
と、基準プリント基板画像信号との色分布に基づいて、
検査で使用する特徴パラメータの種類と、判定基準デー
タの値とを決定した後、前記撮像部15から供給される被
検査プリント基板画像信号から特徴パラメータを抽出し
て、この抽出結果と判定基準データとを比較することに
より被検査プリント基板10−２上に全ての部品13bがあ
るかどうか、およびこれらの部品13bが位置ずれ等を起
こしていないかどうかを判定する部分であり、A/D変換
部23と、メモリ24と、テイーチングテーブル25と、画像
処理部26と、Ｘ−Ｙステージコントローラ27と、CRT表
示器28と、プリンタ29と、キーボード30と、制御部（CP
U）31とを備えている。

A/D変換部23は前記撮像部15から画像信号を供給された
ときに、これをA/D変換（アナログ・デジタル変換）し
て画像データを作成し、これを制御部31へ供給する。

またメモリ24は、RAM（ランダム・アクセス・メモリ）
等を備えて構成されるものであり、前記制御部31の作業
エリアとして使われる。

また画像処理部26は、前記制御部31を介して画像データ
と、閾値とを供給されたとき、この閾値で画像データを
２値化するように構成されており、この２値化結果（２
値化画像データ）は前記制御部31へ供給される。

またテイーチングテーブル25は、フロツピーデイスク装
置等を備えており、前記制御部31から各種のデータフア
イル等が供給されたときに、これを記憶し、また前記制
御部31が転送要求を出力したとき、この要求に応じてデ
ータフアイル等を読み出し、これを制御部31などへ供給
する。

またＸ−Ｙステージコントローラ27は前記制御部31と前
記Ｘ−Ｙテーブル部14とを接続するインタフエース等を
備えて構成されるものであり、前記制御部31の出力に基
づいて前記Ｘ−Ｙテーブル部14を制御する。

またCRT表示器28はブラウン管（CRT）を備えており、前
記制御部31から画像データ，判定結果，キー入力データ
等を供給されたとき、これを画像上に表示させる。

またプリント29は、前記制御部31から判定結果等を供給
されたとき、これを予め決められた書式（フオーマツ
ト）でプリントアウトする。

またキーボード30は、操作情報や前記基準プリント基板
10−１に関するデータ、この基準プリント基板10−１上
にある部品13aに関するデータ等を入力するのに必要な
各種キーを備えており、このキーボード30から入力され
た情報やデータ等は制御部31へ供給される。

制御部31は、マイクロプロセツサ等を備えており、予め
入力されているプログラムに基づいて前記A/D変換部23
〜キーボード30を制御したり、各種データを処理したり
する。

次に、第２図および第３図に示すフローチヤートを参照
しながらこの実施例の動作を説明する。

まず、新たな被検査プリント基板10−２を検査するとき
には、制御部31は第２図に示すフローチヤートのステツ
プST1で回路各部をイニシヤライズしてこれらをテイー
チングモードにした後、ステツプST2でウインドウ作成
処理を行ない、テイーチングボード等を撮像して得られ
た部品情報やマウンタ等から得られる部品情報等から第
４図に示すように部品の配置エリア32の４隅に位置する
ウインドウ37a〜37dを作成する。この場合、ウインドウ
37a〜37dは検査対象となつている部品毎に作成される。

次いで、制御部31は、ステツプST3でＸ−Ｙテーブル部1
4上に素基板９がセツトされているかどうかをチエツク
し、これがセツトされていれば、Ｘ−Ｙテーブル部14を
制御して撮像部15に素基板９の第１分割エリアを撮像さ
せるとともに、これによつて得られる素基板画像信号を
A/D変換部23で素基板画像データに変換させる。

この後、制御部31は、ステツプST4で部品毎に作成され
た各ウインドウ37a〜37dを用いて前記素基板画像データ
から検査対象となつている部品が実装される部品（部品
配置エリア32）の４隅画像データを部品毎に切り出す。

次いで、制御部31は、ステツプS55で前記各４隅画像デ
ータを構成するＲ（赤）色データ、Ｇ（緑）色データ、
Ｂ（青）色データからＲ色データと、Ｇ色データとをパ
ラメータPaとして抽出し、ステツプST6でこれを各部品
の配置エリア32枚に記憶する。

この後、制御部31は、ステツプST7でこの素基板９の全
分割エリアについても上述した処理が終了したかどうを
をチエツクし、もしまだ処理していない分割エリアが残
つていれば、このステツプST7から前記ステツプST3へ戻
り、残りの分割エリアに対して上述した処理を実行す
る。

そして素基板９の全分割エリアについてパラメータの抽
出処理が終了したとき、制御部31は前記ステツプST7か
らステツプST8へ分岐し、ここで前記素基板９の各パラ
メータPaをRG平面上にプロツトしたときの存在域を部品
毎に計算する。

この場合、各パラメータのＲ色明度と、Ｇ色明度が各々
似ていれば、第５図（Ａ）に示す如くこれら各パラメー
タPaの存在域Eaは小さくなり、またこれら各パラメータ
Paが似ていなければ、第５図（Ｂ）に示す如くその存在
域Eaは大きくなる。

次いで、制御部31は、ステツプST9でＸ−Ｙテーブル部1
4上から素基板９が外されて、代りに基準プリント基板1
0−１がセツトされたかどうかをチエツクし、もしこれ
がセツトされていれば、Ｘ−Ｙテーブル部14を制御して
撮像部15に基準プリント基板10−１の第１分割エリアを
撮像させるとともに、これによつて得られる基準プリン
ト基板画像信号をA/D変換部23で基準プリント基板画像
データに変換させる。

この後、制御部31は、ステツプST10で各ウインドウ37a
〜37dを用い前記素基板画像データから各部品13aの４隅
画像データを切り出す。

次いで、制御部31は、ステツプST11で前記各４隅画像デ
ータを構成するＲ色データ、Ｇ色データ、Ｂ色データか
らＲ色データと、Ｇ色データとを抽出し、ステツプST12
でこれをパラメータPbとして各部品13a毎に記憶する。

この後、制御部31は、ステツプST13でこの基準プリント
基板10−１の全分割エリアについて上述した処理が終了
したかどうかをチエツクし、もしまだ処理が終了してい
ない分割エリアが残つていれば、このステツプST13から
前記ステツプST9へ戻り、残りの分割エリアに対して上
述した処理を実行する。

そして、基準プリント基板10−１の全分割エリアについ
てパラメータの抽出処理が終了したとき、制御部31は前
記ステツプST13からステツプST14へ分岐し、ここで前記
基準プリント基板10−１の各パラメータPbの存在域を各
部品毎に計算する。

この場合、前記素基板９のパラメータPaと同様に、この
基準プリント基板10−１の各パラメータPbが互いに似て
いれば、第６図（Ａ）に示す如くこれらの各パラメータ
Pbの存在域Ebは小さくなり、またこれら各パラメータPb
が似ていなければ、第６図（Ｂ）に示す如くその存在域
Ebは大きくなる。

次いで、制御部31は、ステツプST15で１つの部品を選択
し、この部品についての各パラメータ存在域Ebと、前記
素基板９のパラメータ存在域Eaとが重なつているかどう
かをチエツクし、第７図（Ａ）に示すように、もしこれ
らの各パラメータ存在域Ea,Ebが重なつていなければ、
このステツプST15からステツプST16へ分岐する。

そして、制御部31は、このステツプST16で基準プリント
基板10−１のパラメータ存在地域Ebを囲むように判定基
準値エリア33を設定してこれをテイーチングテーブル25
に記憶させた後、ステツプST18へ進む。

この場合、判定基準値エリア33は、被検査プリント基板
10−２を撮像して得られた被検査プリント基板画像デー
タからウインド37a〜37bを用いて切り出した各４隅画像
データが部品13bの画像データであるか、この部品13が
実装される部品の素基板画像データであるか判定するた
めのエリアとして使用される。

また前記ステツプST15で第７図（Ｂ）に示すように基準
プリント基板10−１のパラメータ存在域Ebと、素基板９
のパラメータ存在域Eaとが重なつていると判定されれ
ば、制御部31はこのステツプST15からステツプST17に分
岐し、ここでCRT表示器28にメツセージ文を表示した
り、プリンタ29からメツセージ文をプリトアウトしたり
して、この部品に対して判定基準エリア33を設定するこ
とができなかつたことを知らせ、この後ステツプST18へ
進む。

そして、制御部31はこのステツプST18で、全ての部品に
ついて上述した処理が終了したかどうかをチエツクし、
全ての部品について処理が終了するまでの前記ステツプ
ST15〜ST18をくり返し実行する。そして全ての部品につ
いての処理が終了したとき、制御部31はこのテイーチン
グ動作を終了する。

また前記基準プリント基板10−１と同じくなように量産
さた被検査基板10−２を検査するときは、制御部31は、
まず第３図に示す検査フローチヤートのステツプST20で
回路各部をイニシヤライズして、これらを検査モードに
する。

この後、オペレータ等によつてＸ−Ｙテーブル部14に被
検査プリント基板10−２がセツトされれば、制御部31
は、ステツプST21でＸ−Ｙテーブル部14を制御して撮像
部15に前記被検査プリント基板10−２の第１分割エリア
を撮像させるとともに、このとき得られた画像信号をA/
D変換部23によつて画像データ（被検査プリント基板画
像データ）に変換させる。

次いで、制御部31は、ステツプST22で、部品毎に設けら
れている各ウインドウ37a〜37bを用いて前記被検査プリ
ント基板画像データから各部品13bが実装されるべきエ
リアの４隅画像データを切り出す。

次いで、制御部31は、ステツプST23で前記４隅画像デー
タを構成しているＲ色データ、Ｇ色データ、Ｂ色データ
からＲ色データとＧ色データをパラメータPcとして抽出
した後、ステツプST24で部品13b毎の各パラメータPcが
テイーチングテーブル25に記憶されている判定基準エリ
ア33の内側にあるか外側にあるかを判定する。

この後、制御部31は、ステツプST25で１つの部品13bを
選択し、この部品13bの各パラメータPcが全て判定基準
エリア33内にあるかどうかをチエツクし、もしこれらの
各パラメータPcが全て判定基準エリア33内にあれば、こ
のステツプST25からステツプ26に分岐し、ここで第８図
（Ａ）に示す如く全てのウインドウ37a〜37dが部品13b
のボデー（または電極）を検出している状態、つまり部
品13bが位置ずれなしに実装されている状態と判断し
て、CRT表示器28上にこの部品13が正常に実装されてい
ることを示すメツセージ文を表示した後、このステツプ
ST26からステツプST30へ進む。

また前記ステツプST25において、１つの部品13bの全パ
ラメータPcのいずれか１つでも判定基準エリア33内にな
いと判定されれば、制御部31は、このステツプST25から
ステツプST27へ分岐し、ここでこの部品13bの各パラメ
ータPcのいずれか１つが判定基準エリア33内にあるかど
うかをチエツクし、もし各パラメータPcのいずれか１つ
が判定基準エリア33内にあれば、このステツプST27から
ステツプST28に分岐し、ここで第８図（Ｂ）に示す如く
各ウインドウ37a〜37bのいずれかが部品13bのボデー
（または電極）を検出している状態、つまり部品13bが
位置ずれを起こしている状態と判断して、CRT表示28に
この部品13bが位置ずれを起していることを示すメツセ
ージ文を表示した後、このステツプST28からステツプST
30へ進む。

また前記ステツプST27において、１つの部品13bの全パ
ラメータが判定基準エリア33内になければ、制御部31
は、このステツプST27からステツプST29へ分岐し、ここ
で第８図（Ｃ）に示す如く各ウインドウ37a〜37dがいず
れも部品13のボデー（または電極）を検出していない状
態、つまりこの部分にあるべき部品が脱落していると判
断して、CRT表示器28にこの部品が脱落していることを
示すメツセージ文を表示した後、このステツプST29から
ステツプST30へ進む。

そして、制御部31は、このステツプST30でこの分割エリ
ア内の全部品13bについて脱落、位置ずれ判定処理が終
了したかどうかをチエツクし、もしまだ処理していない
部品が残つていれば、このステツプST30から前記ステツ
プST25へ戻り、残りの部品について上述した処理をくり
返し実行する。

この後、この分割エリア内の全部品13bについて上述し
た脱落、位置ずれ判定処理が終了すれば、制御部31は、
このステツプST30からステツプST31へ分岐し、ここでこ
の被検査プリント基板10−２の全分割エリアについて上
述した処理が終了したかどうかをチエツクし、もしまだ
処理が終了していない分割エリアが残つていれば、この
ステツプST31から前記ステツプST21へ戻り、残りの分割
エリアに対して上述した処理を実行する。

そして、この被検査プリント基板10−２の全分割エリア
の処理が終了したとき、制御部31は、この被検査プリン
ト基板10−２の良否をCRT表示器28上に表示した後、こ
の検査フローチヤートを終了する。

このようにこの実施例においては、素基板９から抽出し
た素基板画像のパラメータPaと，基準プリント基板10−
１から抽出した部品画像のパラメータPbとの分布状態か
ら判定基準エリア33を求めているので、専門的な知識を
持たないオペレータが操作しても常に最適な判定基準デ
ータを得ることができる。

また上述した実施例においては、パラメータとして各ウ
インドウ37a〜37dを用いて切り出した画像データのＲ色
データの明度と、Ｇ色データの明度とを用いているが、
Ｒ色データ、Ｇ色データ、Ｂ色データの明度（または、
彩度、色相）を組合せて得られるR/Gデータ、B/Gデー
タ、R/（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）データ等を用いても良い。またこ
の場合、各パラメータを階層化して最初のパラメータで
判定基準エリアが抽出できないときはパラメータの種類
を順次変えて部品毎に最適なパラメータを見つけるよう
にしても、またこれら複数種のパラメータを組み合せた
多次元空間で各パラメータの分布を計算するようにして
も良い。

また上述した実施例においては、素基板９のパラメータ
Paと、基準プリント基板10−１のパラメータPbとから判
定基準エリア33を求めるようにしているが、第９図に示
すように素基板９の各パラメータPaの分布中心P1と、基
準プリント基板10−１の各パラメータPbの分布中心P2と
を求め、各ウインドウ37a〜37dを用いて切り出した被検
査プリント基板10−２のパラメータPcと、各パラメータ
Pa,PBの分布中心P1,P2との距離L1、L2を求めて、これら
各距離L1、L2の比L2/L1が一定値Ｋ以下のとき、部品13b
のボデー（または電極）を検出したと判定するようにし
ても良い。

また上述した実施例においては、１つの部品の４隅近く
にウインドウ37a〜37dを設けているが、第10図に示す如
く、１つの部品13の４隅と、中心とに各ウインドウ38a
〜38eを設けるようにしても良い。

また上述した実施例においては、部品毎が判定基準エリ
ア33を得るようにしているが、各部品を一括して扱い、
これらの各部品に共通な判定基準エリアを求めるように
しても良い。

《発明の効果》 以上説明したように本発明によれば、被検査プリント基
板からの反射光を受光して得られる受光データを検査し
て、被検査プリント基板の部品の実装状態を検査する場
合、基準プリント基板および素基板から得られた受光デ
ータから部品の実装状態を検査するのに最適な判定基準
データを自動的に選択したり、判定基準データを自動的
に作成したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリント基板検査装置の一実施例
を示すブロツク図、第２図は同実施例のテイーチング動
作例を示すフローチヤート、第３図は同実施例の検査動
作例を示すフローチヤート、第４図は同実施例で用いら
れるウインドウの一例を示す模式図、第５図（Ａ）、
（Ｂ）は各々同実施例における素基板パラメータの分布
例を示す模式図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は各々同実施例
における基準プリント基板パラメータの分布例を示す模
式図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は各々同実施例におけるる
素基板パラメータと、基準プリント基板パラメータとの
分布例を示す模式図、第８図（Ａ）〜（Ｃ）は各々同実
施例における部品の実装例を示す模式図、第９図は本発
明によるプリント基板検査装置の他の判定方法を説明す
るための模式図、第10図は本発明で用いられるウインド
ウの他の例を示す模式図、第11図は従来の自動検査装置
の一例を示すブロツク図である。 ９……素基板、10−１……基準プリント基板、10−２…
…被検査プリント基板、15……撮像部、25……記憶部
（テイーチングテーブル）、31……画像切出し部、判定
基準データ作成部（制御部）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記憶部に記憶されている判定基準データに
   基づいて、被検査プリント基板からの反射光を受光して
   得られる受光データを検査して、前記被検査プリント基
   板の部品の実装状態を検査するプリント基板検査装置に
   おいて、 基準プリント基板および素基板からの反射光を受光する
   受光部と、 前記受光部によって得られる基準プリント基板受光デー
   タと素基板受光データとから少なくとも部品部分を含む
   受光データと部品配置エリア部分の素基板の受光データ
   とを各々抽出するのに必要な複数の抽出領域を有する受
   光データ抽出手段と、 前記受光データ抽出手段によって抽出された少なくとも
   部品部分を含む受光データの特徴と各素基板の受光デー
   タの特徴との分布に基づいて判定基準データを作成する
   判定基準データ作成手段とを備えたことを特徴とする プリント基板検査装置。
2. 【請求項２】前記受光部は、前記被検査プリント基板と
   素基板とを撮像する撮像部であり、 前記受光データ抽出手段が、前記撮像部によって得られ
   る基準プリント基板画像と素基板画像とから部品画像と
   部品配置エリア部分の素基板画像とを各々切り出すのに
   必要な複数のウインドウを有する画像切出し部であると
   ともに、 前記判定基準データ作成手段が、前記画像切出し部によ
   って得られた各部品画像の特徴と各素基板画像の特徴と
   の分布に基づいて判定基準データ作成部出あることを特
   徴とする 特許請求の範囲第（１）項記載のプリント基板検査装
   置。