JPH08128963A - 半田付外観検査装置 - Google Patents

半田付外観検査装置

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JPH08128963A
JPH08128963A JP6268507A JP26850794A JPH08128963A JP H08128963 A JPH08128963 A JP H08128963A JP 6268507 A JP6268507 A JP 6268507A JP 26850794 A JP26850794 A JP 26850794A JP H08128963 A JPH08128963 A JP H08128963A
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剛一 小林
Kazuo Chiiro
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半田付外観検査装置に関し、隣接
部品の影となっていると判明したときに照射角度を自動
的に高く切り換えて検査し、基板上に背高部品が実装さ
れていてもリングライトを自動的に切り換えて部品の半
田付け部の検査を高精度に行う半田付外観検査装置を実
現することを目的とする。 【構成】 ボトムライト、ミドルライト、およびトップ
ライトによって照明された対象部品2の半田付け部の画
像を撮影するカメラ4と、ボトムライトによる画像中の
対象部品2の半田付け部の画像パターンの輝度が所定値
よりも低いときに高い照射角度に切り換えて対象部品2
を照射させるライト切換手段12と、切り換えた後の高
い照射角度から照射した対象部品2の半田付け部のトッ
プライト、ミドルライト、ボトムライトによる画像パタ
ーンをもとに半田付けの検査を行う検査手段13とを備
えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上の部品の半田付
け部の良否を検査する半田付外観検査装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、プリント基板上に実装された電子
部品の半田付け部を、図3に示す半田付外観検査装置の
数段に配置した照明ライトを順次切り換えて、半田付け
した部分の照明反射位置の変化で半田付けの良否を検査
することが行われている。以下図3の構成を簡単に説明
する。
【0003】図3は、従来技術の説明図を示す。図3に
おいて、基板21は、半田付けの検査対象の対象部品2
2を実装する基板である。
【0004】対象部品22は、半田付けの検査対象の部
品である。背高隣接部品23は、背の高い対象部品22
に隣接する部品である。カメラ24は、真上から基板2
1上に実装された対象部品22の半田付け部で反射し
た、照明ユニット25からの反射光を撮影するものであ
る。
【0005】照明ユニット25は、対象部品22を周囲
からリング状に照明するものであって、ここでは、ボト
ムライト、ミドルライト、およびトップライトを順次切
り換えて対象部品22を周囲からリング状に照明するも
のである。
【0006】次に、動作を説明する。 (1) トップライト、ミドルライト、ボトムライトで
基板21上の対象部品22をそれぞれ照明したときの画
像をカメラ24でそれぞれ撮影して取り込む。
【0007】(2) トップライト時の画像パターン中
のフィレット長Lがある規格以内にあるか検査する。 (3) トップライト、ミドルライト、ボトムライト時
の画像パターンの重心位置が所定範囲内にあるか検査す
る。
【0008】(4) (2)および(3)の検査によっ
て半田付けの合否を判定する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した図3の照明ユ
ニット25を構成するトップライト、ミドルライト、お
よびボトムライトを順次切り換えてそのときの画像パタ
ーンをカメラ24でそれぞれ撮影し、これら3つの画像
パターンをもとに対象部品22の半田付け部の良否を判
断していたため、対象部品22に隣接して背の高い背高
隣接部品23があると、特にボトムライトによる照明が
邪魔されて対象部品22に充分に届かず、暗くなってし
まい画像のS/N比が低下し検査精度が悪くなってしま
うという問題があった。
【0010】本発明は、これらの問題を解決するため、
トップライト、ミドルライト、およびボトムライトの3
段のリングライトで部品の半田付け部をそれぞれ照射し
て画像を取り込んで検査する際に、取り込んだ画像パタ
ーンの輝度が低くて隣接部品の影となっていると判明し
たときに照射角度を自動的に高く切り換えて画像を取り
込んで検査し、基板上に背高部品が実装されていてもリ
ングライトを自動的に切り換えて部品の半田付け部の検
査を高精度に行う半田付外観検査装置を実現することを
目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図1において、対象部品
2は、半田付け部を検査する対象の部品である。
【0012】カメラ4は、対象部品2の半田付け部の画
像を撮影するものである。照明ユニット5は、対象部品
2の半田付け部を照射するリング状の、照射角度の小さ
い順にボトムライトB、ミドルライトM、およびトップ
ライトTを設けたものである。
【0013】ライト切換手段12は、カメラ4によって
撮影されたボトムライトBによる画像中の対象部品2の
半田付け部の画像パターンの輝度が所定値よりも低いと
きに高い照射角度に切り換えるものである。
【0014】検査手段13は、対象部品2の半田付け部
のトップライトT、ミドルライトM、およびボトムライ
トBによる画像パターンをもとに半田付けの良否の検査
を行うものである。
【0015】
【作用】本発明は、図1に示すように、基板1上に実装
された対象部品2について、ボトムライトBを点灯して
照射し、そのときの対象部品2の半田付け部の画像をカ
メラ4によって撮影し、ライト切換手段12がカメラ4
によって撮影されたこのボトムライトBによる画像中の
対象部品2の半田付け部の画像パターンの輝度が所定値
よりも低いときにボトムライトBおよびミドルライトM
を高い照射角度の段のライトに切り換え、この切り換え
た後のボトムライトBで照射した対象部品2をカメラ4
で撮影した画像およびミドルライトM、トップライトT
で照射した対象部品2をカメラ4で撮影した画像を取り
込み、検査手段13がこれら3つの対象部品2の半田付
け部の画像パターンをもとに半田付けの良否の検査を行
うようにしている。
【0016】この際、小さい照射角度から大きい照射角
度に順に複数本のリングライトを設け、ボトムライト
B、ミドルライトM、およびトップライトTとして照射
角度の小さい順に1本目から1本あるいは複数本のリン
グライトを同時に点灯するように順次割り当てておき、
ボトムライトBによって照射して対象部品2の半田付け
部の画像をカメラ4で撮影した画像パターンの輝度が低
いと判明したときに、ライト切換手段12が2本目ある
いは所定本目から順にあるいは一部が重畳する順に1本
あるいは複数本のリングライトを同時に点灯するよう
に、ボトムライトB、ミドルライトMおよびトップライ
トTとして割り当て、そのときの3つの高S/N比の画
像パターンをもとに半田付け部の良否を検査するように
している。
【0017】従って、トップライト、ミドルライト、お
よびボトムライトの3段のリングライトで対象部品2の
半田付け部をそれぞれ照射して画像を取り込み良否を検
査する際に、取り込んだ画像パターンの輝度が低くて背
高隣接部品3の影となっていると判明したときに照射角
度を自動的に高く切り換えて画像パターンを取り込んで
検査することにより、基板1上に背高隣接部品3が実装
されていても照射角度を自動的に切り換えて対象部品2
の半田付け部の検査を高精度に行うことが可能となっ
た。
【0018】
【実施例】次に、図1および図2を用いて本発明の実施
例の構成および動作を順次詳細に説明する。
【0019】図1は、本発明の1実施例構成図を示す。
図1の(a)は、構成図を示す。図1の(a)におい
て、基板1は、部品を実装する基板であって、ここで
は、半田付け部の検査を行う対象部品2および隣接する
背の高い部品である背高隣接部品3を実装する基板であ
る。
【0020】対象部品2は、基板1上に実装された半田
付け部の検査対象となる部品である。背高隣接部品3
は、対象部品2に隣接して実装された背の高い部品であ
って、ここでは、例えばボトムライトB1の2本のリン
グライトb1、b2のうちのリングライトb1による照
明を邪魔する部品である。
【0021】カメラ4は、基板1上に実装された対象部
品2の半田付け部からの反射光を撮影するものである。
照明ユニット5は、ボトムライトB、ミドルライトM、
およびトップライトTから構成されるものである。ここ
では、背高隣接部品3によってボトムライトBの照射が
邪魔されないときは、通常のボトムライトB1、ミドル
ライトM1、およびトップライトT1によってそれぞれ
対象部品2を照射する。ここで、 ・ボトムライトB1:リングライトb1、b2 ・ミドルライトM1:リングライトm1、m2 ・トップライトT1:リングライトt1、t2、t3 によってそれぞれ構成されている。リングライトb1、
b2、m1、m2、t1、t2、t3の7本の順に対象
部品2を照射する照射角度が図示のように徐々に大きく
なっている。
【0022】一方、背高隣接部品3によってボトムライ
トBの照射が邪魔されたときは、ボトムライトB2、ミ
ドルライトM2、およびトップライトT2によってそれ
ぞれ対象部品2を背高隣接部品3によって邪魔されるこ
となく対象部品2を高い照射角度から照射する。ここ
で、例えば ・ボトムライトB2:リングライトb2、m1 ・ミドルライトM2:リングライトm2、t1 ・トップライトT2:リングライトt1、t2、t3 によってそれぞれ構成されている。ミドルライトM2の
リングライトt1と、トップライトT2のリングライト
t1とを重複させ、リングライトの総数を節約してい
る。このボトムライトB2、ミドルライトM2、トップ
ライトT2の組み合わせで、ボトムライトB2の低い照
射角度のリングライトb2が背高隣接部品3によって邪
魔されて対象部品2の画像パターンの輝度が所定値より
も低いときは、更に、リングライトb2を使わないで、
照射角度の高いリングライトb3からt3をボトムライ
ト、ミドルライト、トップライトに割り当てればよい。
【0023】パソコン11は、ライト切換手段12、検
査手段13、およびI/Oポート14などから構成され
るものである。ライト切換手段12は、カメラ4によっ
て撮影したボトムライトBのときの対象部品2の半田付
け部の画像パターンの輝度が所定値よりも低いときに、
ボトムライトB、ミドルライトM、およびトップライト
Tを照射角度の高い方に切り換えるものである(図2参
照)。
【0024】検査手段13は、ライト切換手段12によ
って切り換えた後の、ボトムライトB、ミドルライト
M、およびトップライトTによって照射された対象部品
2の半田付け部の画像パターンをもとに半田付け部の半
田付けの良否を検査するものである(図2参照)。
【0025】I/Oポート14は、ボトムライトB、ミ
ドルライトM、あるいはトップライトTとして点灯する
リングライトに信号を送出するポートである。図1の
(b)は、照明ユニットの点灯例を示す。
【0026】図1の(b−1)は、背高隣接部品3が無
くて通常のLED照明(7段リングライト)の点灯例を
示す。この7段のリングライトb1、b2、m1、m
2、t1、t2、t3を図示のように、上段から、 ・t1〜t3:トップライトT1 ・m1〜m2:ミドルライトM1 ・b1〜b2:ボトムライトB1 にそれぞれ割り当てる(図1の(a)の左側に記載した
T1、M1、B1参照)。
【0027】図1の(b−2)は、背高隣接部品3が無
くて通常の画像取り込み時の点灯単位を示す。図1の
(b−1)のようにトップライトT1、ミドルライトM
1、およびボトムライトB1に7段のリングライトをそ
れぞれ割り当てる。そして、トップ画像、ミドル画像、
およびボトム画像について、上から順に ・T1(リングライトt1、t2、t3) ・M1(リングライトm1、m2) ・B1(リングライトb1、b2) を順次点灯してそれぞれの画像パターンをカメラ4で撮
影する。
【0028】図1の(b−3)は、背高隣接部品3が有
ったときの画像取り込み時の点灯単位を示す。図1の
(a)の右側に示すようにトップライトT2、ミドルラ
イトM2、およびボトムライトB2に7段のリングライ
トのうちの照射角度の高い方の6本を1部重畳して割り
当てる。そして、トップ画像、ミドル画像、およびボト
ム画像について、上から順に ・T2(リングライトt1、t2、t3) ・M2(リングライトm2、t1) ・B2(リングライトb2、m1) を順次点灯してそれぞれの画像パターンをカメラ4で撮
影する。
【0029】図1の(c)は、フィレット例を示す。図
1の(c−1)は、図1の(b−2)の正常時のトップ
ライトT1、ミドルライトM1、およびボトムライトB
1でそれぞれ対象部品2の半田付け部を照射し、そのと
きの反射光をカメラ4で撮影したときのフィレット(画
像パターン)を示す。
【0030】・トップ(T1)画像:トップライトT1
で照射したときに半田付け部が正常なときのフィレット
を示す。 ・ミドル(M1)画像:ミドルライトM1で照射したと
きに半田付け部が正常なときのフィレットを示す。
【0031】・ボトム(B1)画像:ボトムライトB1
で照射したときに半田付け部の輝度が低くハッキリ見え
ない場合を示す。これは、背高隣接部品3があり、ボト
ムライトB1のうちのリングライトb1による照射が邪
魔されて、半田付け部から反射するフィレットの輝度が
低下した様子を示す。このままでは、フィレットの輝度
が低下してS/N比が悪く、半田付け部の良否の検査の
精度が非常に低下してしまうので、図1の(c−2)の
最下段のボトム(B2)画像に示すように、リングライ
トb1の使用を止め、高い照射角度からボトムライトB
2によって照射し、フィレット(画像パターン)の輝度
を正常に戻し、高S/N比のもとで、高精度に半田付け
部の良否の判断を行うことが可能となる。
【0032】図1の(c−2)は、図1の(b−3)の
背高隣接部品3が有りのときのトップライトT2、ミド
ルライトM2、およびボトムライトB2でそれぞれ対象
部品2の半田付け部を照射し、そのときの反射光をカメ
ラ4で撮影したときのフィレット(画像パターン)を示
す。
【0033】・トップ(T2)画像:トップライトT2
で照射したときに半田付け部が正常なときのフィレット
を示す。 ・ミドル(M2)画像:ミドルライトM2で照射したと
きに半田付け部が正常なときのフィレットを示す。
【0034】・ボトム(B2)画像:ボトムライトB2
で照射したときに半田付け部の輝度が高く、高S/Nで
見えるようになった場合を示す。これは、背高隣接部品
3があっても、それよりも高い照射角度で対象部品2を
照射したので、半田付け部から反射するフィレットの輝
度が正常時と同様に回復した様子を示す。
【0035】次に、図2のフローチャートに示す順序に
従い、図1の構成の動作を詳細に説明する。図2におい
て、S1は、トップ(T1)、ミドル(M1)、および
ボトム(B1)の画像を取り込む。これは、最初は、図
1の(a)の照明ユニット5の通常のトップライトT
1、ミドルライトM1、およびボトムライトB1で対象
部品2を順次照射し、カメラ4でそのときの画像である
トップ(T1)画像、ミドル(M1)画像、およびボト
ム(B1)画像をそれぞれ取り込む。
【0036】S2は、ボトム(B1)画像の輝度平均
(ヒストグラムの平均値)を求める。これは、右側に記
載したように、S1で取り込んだボトム(B1)画像に
ついて、所定範囲の輝度を横方向に加算したヒストグラ
ムを求め、この求めたヒストグラムの平均値を算出す
る。
【0037】S3は、平均値<C(定数)か判別する。
これは、S2で求めたボトム(B1)画像の輝度平均
が、所定値Cよりも小さく、背高隣接部品3によって照
射が邪魔されているか判別する。YESの場合には、背
高隣接部品3によって対象部品2の照射が邪魔となって
影になっていると判明したので、S4でリングライトの
切り替えを行い(リングライトT1→リングライトT
2、ミドルライトM1→ミドルライトM2、ボトムライ
トB1→ボトムライトB2)、トップ(T2)、ミドル
(M2)、およびボトム(B2)の画像を取り込み、S
5に進む。一方、S3のNOの場合には、背高隣接部品
3によって対象部品2が影となっていないと判明したの
で、S5に進む。
【0038】S5は、FNパターン照合検査を行う。こ
れは、右側に記載したボトム画像に示すように、フィレ
ットが予めメッシュ状に区分した各区分に設定されてい
る重みが大きいほど良としたパターンと照合しその値の
和を求める、公知の検査を行う。
【0039】S6は、T(トップ)画像パターン検査を
行う。これは、右側に記載したように、トップ画像のフ
ィレット長Lがある規格内かの公知の検査を行う。S7
は、3D画像検査を行う。これは、トップ/ミドル/ボ
トムの重心を求める。これは、右側のミドル画像、ボト
ム画像に記載したように、フィレットの重心の位置をそ
れぞれ求め、図示のように半田未着、半田過多、半田過
少というように公知の判定を行う。
【0040】以上によって、トップライト(T1)、ミ
ドルライト(M1)およびボトムライト(B1)を用い
て基板1上に実装された対象部品2をそれぞれ照射して
カメラ4で撮影したときのトップ(T1)画像、ミドル
(M1)画像、およびボトム(B1)画像を取り込み、
ボトム(B1)画像の輝度平均が所定値Cよりも小さい
ときに、対象部品2が背高隣接部品3の影となっている
と判定し、照射角度を高めたトップライト(T2)、ミ
ドルライト(M2)およびボトムライト(B2)を用い
て基板1上に実装された対象部品2をそれぞれ照射して
カメラ4で撮影しそのときのトップ(T2)画像、ミド
ル(M2)画像、およびボトム(B2)画像を取り込
み、これら3つの画像のフィレットのパターンから半田
付けの良否の検査を行う。これにより、対象部品2が背
高隣接部品3によって影となったときに自動的にその影
となったことを検出して照射角度を高くしたときの画像
を取り込み、対象部品2の半田付け部の良否の検査を自
動的かつ高精度に行うことが可能となった。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トップライト、ミドルライト、およびボトムライトの3
段のリングライトで対象部品2の半田付け部をそれぞれ
照射して良否を検査する際に、取り込んだ画像パターン
の輝度が低くて背高隣接部品3の影となっていると判明
したときに照射角度を自動的に高く切り換えて画像パタ
ーンを取り込んで検査する構成を採用しているため、基
板1上に背高隣接部品3が実装されていても照射角度を
高いリングライトに自動的に切り換え、対象部品2の半
田付け部の検査を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例構成図である。
【図2】本発明の動作説明フローチャートである。
【図3】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1:基板 2:対象部品 3:背高隣接部品 4:カメラ 5:照明ユニット 11:パソコン 12:ライト切換手段 13:検査手段 14:I/Oポート T、T1、T2:トップライト M、M1、M2:ミドルライト B、B1、B2:ボトムライト b1、b2、m1、m2、m3、t1、t2:リングラ
イト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半田付けした部分を検査する対象部品
    (2)と、 この対象部品(2)の半田付け部を照射するリング状
    の、照射角度の小さい順に複数段からなるボトムライト
    B、複数段からなるミドルライトM、およびトップライ
    トTを設けた照明ユニット(5)と、 ボトムライトB、ミドルライトM、およびトップライト
    Tによって照明された上記対象部品(2)の半田付け部
    の画像を撮影するカメラ(4)と、 このカメラ(4)によって撮影された上記ボトムライト
    Bによる画像中の上記対象部品(2)の半田付け部の画
    像パターンの輝度が所定値よりも低いときに当該ボトム
    ライトBおよびミドルライトMを高い照射角度の段のラ
    イトに切り換えて対象部品(2)を照射させるライト切
    換手段(12)と、 この切り換えた後のボトムライトB、ミドルライトM、
    およびトップライトTによる画像パターンをもとに半田
    付けの良否の検査を行う検査手段(13)とを備えたこ
    とを特徴とする半田付外観検査装置。
  2. 【請求項2】小さい照射角度から大きい照射角度に順に
    複数本のリングライトを設け、ボトムライトB、ミドル
    ライトM、およびトップライトTとして照射角度の小さ
    い順に1本目から1本あるいは複数本のリングライトを
    同時に点灯するように順次割り当てておき、上記ボトム
    ライトBおよびミドルライトMを切り換えて高い照射角
    度にする場合に、2本目あるいは所定本目から順にある
    いは一部が重畳する順に1本あるいは複数本のリングラ
    イトを同時に点灯するように割り当てるライト切換手段
    (12)を備えたことを特徴とする請求項1に記載の半
    田付外観検査装置。
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