JPH0814546B2 - 光学式形状検査装置 - Google Patents

光学式形状検査装置

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JPH0814546B2
JPH0814546B2 JP62112051A JP11205187A JPH0814546B2 JP H0814546 B2 JPH0814546 B2 JP H0814546B2 JP 62112051 A JP62112051 A JP 62112051A JP 11205187 A JP11205187 A JP 11205187A JP H0814546 B2 JPH0814546 B2 JP H0814546B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は、部品の突出部の部品底面からの突出量を
光学的に検出するのに、突出部の画像が不鮮明であり検
出処理の遅いのに対処するために、部品と直交する方向
の光源からの光を部品面方向に変更し、突出部の背面よ
り照射してカメラに導入する光学手段と、部品面の傾き
を検出して突出量を検出する画像処理装置とを設けてあ
る。
〔産業上の利用分野〕
この発明は、突出部を有する部品、特にスモール・ア
ウトライン・パッケージ(SOP)型タイプのICのリード
部分の形状を検査する光学式形状検査に関するものであ
る。
近年、情報,通信の分野で使用されるプリント板は高
密度化が促進されている。これに伴って、実装される電
子部品のリード部の高精度な成形が要求され、プリント
板への実装前のリード部の外観検査が重要な課題となっ
ている。したがって、正確なしかも迅速なリード部の形
状検査の行える光学式形状検査装置が必要とされてい
る。
〔従来の技術〕
従来、光源からの光をICのリードに照射し、その反射
光によって生ずる映像を画像処理装置で処理を行い、リ
ード位置を検出する装置である。
従来の装置は、第9図に示すように構成されている。
即ち、第9図(a)のように光源20をカメラ50の方向に
設け、リード1−1〜1−mからの反射光を撮影レンズ
5−3を介してカメラ50で受光し、この画像データを画
像処理装置60にて処理する。この場合の画像データは、
リードのみでなく部品その他からの乱反射によるデータ
も含み、正常なリード形状の撮像が困難であるという欠
点がある。
又第9図(b)に示すように、前記反射光のために生
ずる欠点を解決するため、光源20をリード部の背面に設
け、リードの背面から照射する方法が考えられるが、フ
ラットリード型のIC1のリードの形状を検出しようとす
ると、リードの突出部が少なく且つ光源が撮像系の光軸
上に配置することが困難である。
第9図(c)のように、撮影レンズ5−3と反対側に
光源20を配置すると、反対側のリード例えば1−mの影
を撮像し不正確となる。
反対側のリードの撮像を排除するため、第9図(d)
のように光源20をIC1の底面に密着させる場合が考えら
れる。しかしこの場合、光源20を形成するランプの上部
にあるガラス厚のためランプ中心がリード位置からはず
れ、リード背面に十分な光量がえられず、さらにICへの
熱伝導によってICが損傷するという問題も生じる。
また撮影レンズ5−3に高倍率のものを用いれば高精
度の計測が可能となるが、反面IC1の全体を同一視野に
入れることが出来ないという不都合がある。
したがって、倍率を高くすれば視野が狭くなり、視野
を広くすると低倍率となると云う問題がある。
カメラ50で得られた画像データは、画像処理装置60に
入力される。画像処理装置60は、画像データをA/D変換
してフレームメモリに格納し、この格納値を2値化す
る。この2値化の方法は、一般に、対象物と背景の割合
から累積ヒストグラムによって「しきい値」即ちスライ
スレベルを決定するpタイル法、対象物と背景とがヒス
トグラム上でそれぞれ大きなピークを示すときは、この
ピーク間の谷を見付けるモード法を用いてスライスレベ
ルを決定し、2値化し画像処理をしてリード位置を検出
している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の装置は、リードを照射する光学系に問題があ
り、適切にして正確なリード形状が得られず且つリード
を拡大しようとするとカメラの視野が狭くなると云う問
題と、画像処理装置はpタイル法,モード法を用いて画
像データの処理を行い、その処理が遅いと云う問題があ
った。
この発明は、上記した従来の状況から、鮮明な画像デ
ータが得られ高速処理が可能な光学的形状検査装置を提
供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、第1図の原理図に示すように、部品、例
えばIC1の突出部であるリード1−1〜1−nの背面か
ら光学手段4で散乱した光源2からの光を照射し、リー
ド1−1〜1−nの形状の撮像を画像処理して形状検査
を行う光学式形状検査装置において、IC1のリード1−
1〜1−nを計測方向に光学的に拡大するシリンドリカ
ルレンズ5−2を含む光学手段4と、このシリンドリカ
ルレンズ5−2の通過光をIC1の横側で受光して撮像を
行うカメラ5と、このカメラ5の撮像からIC1の底面位
置とリード1−1〜1−nの底面位置からの突出量を画
像処理によって検出する画像処理装置6とで構成する。
〔作用〕
光学手段4は、例えば光拡散板4−1と三角プリズム
4−2とで構成されており、光源2からの光は光拡散板
4−1で散乱されて、頂点がIC1の底面に当接する三角
プリズム4−2でIC底面に平行方向に進行するようにし
てある。一方カメラ5には、絞り5−1とシリンドリカ
ルレンズ5−2が設けてあり、シリンドリカルレンズ5
−2によりリードの計測方向に対してのみ倍率を上げ、
絞り5−1の開口部を狭くすることにより焦点深度を大
きくし、リードに対して縦横の両方向同時に焦点合わせ
を行う。
画像処理装置6では、第5図(b)に示す入力画像の
輝度分布をフレームメモリ6−3上を検索して、視野内
の右下或いは左下の輝度をスライスレベルとして2値化
する。又、リードのIC底面からの突出量(突出長さ)を
測定するための基準となるIC底面を第6図に示すよう
に、第6図(a)の2値化画像データの第6図(b)に
示す水平輝度分布から求める。
即ち、水平輝度分布の任意の位置A0の水平方向の白レ
ベルの画素数を累計し、その値が目標値より小さいなら
ば、A0より所定距離Lだけ下方向に、逆にもし累積値が
目標より大きいならば、A0より距離Lだけ上方向に移動
してA1を求め、次ぎにA1位置から上記したと同じ方法で
L/2の移動してA2位置を求める。このように順次1/2にな
るように移動を繰り返してIC底面を検出する。このよう
にすることによって画像処理の時間短縮が可能になると
ともに、高精度の計測が可能となる。
〔実施例〕
第2図は本発明の一実施例を示す模式図である。この
図はSOP(SMALL−OUTLINE−PACKAGE)タイプのICのリー
ドの上下方向の曲がりによるIC底面からの突出量(以
後、浮き量と記す)を検出する場合を示している。
光源2はIC1の底面に直交する方向に設けてある。こ
の光源2からの光は集光レンズ3を通り、光学手段4を
形成する光拡散板4−1と三角プリズム4−2を照射す
る。従って、光源光は光拡散板4−1で散乱されて三角
プリズム4−2を照射し、散乱光が三角プリズム4−2
から照射される。但しこの光学手段4は第3図に示すも
のでもよい。即ち、IC底面に当接した光拡散板4−3を
屋根型に構成し、光源2を遠方に設け光源光を光ファイ
バー2−1を介して光拡散板4−3を照射するようにし
てある。
一方、IC1の上面は真空吸着ヘッド7によって、その
底面が三角プリズム4−2の頂点に当接するように保持
される。
三角プリズム4−2を出射した散乱光はリード1−11
−nの背面を照射しリード間隙を通過した光は、シリン
ドリカルレンズ5−2と撮影レンズ5−3と絞り機構、
即ち絞り5−1を介してカメラ5に入射する。
第2図ではカメラ5の位置をICの水平面に設けてある
が、三角プリズム4−2の出射光を受光する位置であれ
ばよい。
従って、リード1−1〜1−nの背面からの散乱光で
生ずるリードの映像はシリンドリカルレンズ5−2で計
測方向である上下方向に拡大される。又絞り5−1の開
口面積を小さくし焦点深度を大きくし縦横方向同時に焦
点合わせを行い、リードの映像をカメラ5で画像データ
とする。
この画像データはカメラコントロールユニット(以後
CCU)と記す)8−1と8−2に入力される。CCU8−1,8
−2は入力される画像データをビデオセパレータ9とカ
メラ制御部10に入力する。このビデオセパレータ9は、
画像モニタ11の表示画面の上半分に例えば、右側のカメ
ラ映像を、表示画面の下半分に左側のカメラの映像を表
示し、1台の画像モニタで両面の映像の観察を可能とし
ている。
カメラ制御部10は、画像処理装置6の画像処理部6−
1によって制御されており、画像処理部6−1の要求に
よって画像データをA/Dコンバータ6−2に送る。A/Dコ
ンバータ6−2は、画像データをデジタル信号に変換し
てフレームメモリ6−3に格納する。このフレームメモ
リ6−3の処理状態は処理画像モニタ12にて観察され
る。
このフレームメモリ6−3から、画像処理部6−1が
後述する処理を行い、ICのリード右側カメラで得られた
画像データの良否を判定する。この判定を終了すると、
画像処理部6−1はカメラ制御部10を制御して左側カメ
ラからの画像データの判定をする。左右カメラの画像デ
ータの判定が終了すると、真空吸着ヘッド7の制御部7
−1に信号を送り、このICを別のICと取替えて検査をす
る。
画像処理部6−1の動作を第4図に示すフローチャー
トによって説明する。画像データが格納されたフレーム
メモリ6−3の画像データは、(第4図(イ)で示す状
態)何等かの方法で2値化する必要がある。この発明の
2値化の方法を第5図に基づいて説明する。画像データ
は、第5図(a)に示す濃度ヒストグラムをもってい
る。このヒストグラムは、ほぼ完全な双峰型を示し、最
適な2値化スライスレベルは2つの山の間の谷であるこ
とは明確であり、頻度の高い山の最も低い輝度レベルの
分布(G点)よりやや低いレベルを2値化のレベルとす
ればよいことは周知のことである。
一方、フレームメモリ6−3内の画像データの輝度分
布は、第5図(b)に示すようになっている。即ち、第
5図(a)に示すA,B・・Hの輝度は、第5図(b)の
点線で示す位置にそれぞれ該当する。これは、光源の光
束分布がランプ光軸付近が最も密であり、光軸からはな
れるほど疎となっているためであり、ランプの光軸上に
ある入力画像中のAの部分が最も明るくフレームメモリ
の右下及び左下にゆく程暗くなるからである。
従って、フレームメモリ上で入力画像データの右下或
いは左下部分の明るさ、即ちG点よりやや低い輝度を2
値化スライスレベルとすればよい。従って2値化が簡単
で然も高速で決定可能となる。
上記したように第4図(ロ)の2値画像化がされる。
次にリードの形状を検出するために、リードの長さ方
向の曲がり、即ちリードの浮き量は、リードの長さを計
測すると判るので各リードの長さ(浮き量)を計測する
ための基準(この場合ICの底面)即ち、測長開始位置を
求める必要がある。これが、第4図(ハ)の処理であ
る。即ち、第6図(a)に示す2値化画像は、画面の約
半分はICの影であるから白レベルの画素はなく、逆に画
面の約下半分は背景部分(三角プリズム)であり輝度が
高く白レベルが大半であるので、この水平方向の投影分
布は第6図(b)に示すようになる。
この投影分布上の任意の位置A0の水平方向の白レベル
の画素数を累計し、その値が目標値より小さい(大き
い)と、位置A0より画面の下方(上方)位置に所要距離
L移動しA1とする。次に位置A1から上記したことを移動
距離L/2として行い、順次A2,A3・・と移動距離を半分に
して行う。この操作を(Log2L+1)回繰り換えすこと
によって、累計画素数が目標値T1に最も近い位置即ちIC
の底面位置が得られる。
例えば、フレームメモリ6−3が縦512画素で形成さ
れた容量であると、開始位置A0を256としLを128とすれ
ば、探索範囲がA±2L即ち0〜512となり、(Log2128+
1)回、即ち8回水平方向の画素数を累計することによ
り底面が求められる。
上記したようにして、IC底面の位置の検出を行うが、
此のICは、真空吸着ヘッド7の吸着面と三角プリズム4
−2の位置、カメラレンズ5−3の回転、シリンドリカ
ルレンズ5−2の歪等によって多少傾いたり湾曲してい
る。したがってこの補正をする必要がある。
この場合、第7図に示すようにフレームメモリの2値
画像を縦にn(例えば16)等分して、その各々のICの底
面位置を上記の方法で求め、隣接する領域の底面位置か
らその領域内のすべての地点の底面を算出する。上記処
理によって底面の位置検出をして底面の補正をする。こ
れが第4図(ハ)の処理である。
次にリードの位置をまず求める。これは底面の補正さ
れた仮想底面に対して行われ、第8図に示すように、2
値化画像を上記した仮想底面位置から例えば下方5画素
の位置でサーチして最初の白黒反転位置をリード1−1
の位置とし、リードピッチ分スキップしてサーチを行い
リード1−2〜1−nの位置を検出する。これが第4図
(ニ)の処理である。
次ぎに、各リードの浮き量(単位:画素)を求める。
これは上記のn等分したIC底面位置検出と同様な方法を
用いて求める。但し目標値は上記したICの底面位置検出
時の目標値と違い、リードの先端部に対応した値であ
り、例えば第6図(b)の目標値T2である。この検出位
置と底面位置とからリードの浮き量を求める。第4図
(ホ)の処理である。
上記した処理により各リードの浮き量(単位:画素)
が計測できる。したがって、予め実験によって実際の長
さは何画素に相当することを知っておけば、実際の浮き
量を求めることができる。
片面のリード計測が終了すると画像処理部6−1は、
カメラ制御部10に信号を送り反対側のリードを同様に計
測する。第4図(ヘ),(ニ),(ホ)の処理である。
全部のリードの計測が終了すると、予め入力しておいた
浮き量の規格量と比較し良否の判定(第4図(ト))を
して、不良であると、取り外し信号を吸着ヘッド制御部
7−1に送り、ICを排除する(チ)。
上記処理をICを取替えて繰り返し計測を行う。なお、
上記説明はSOP型のICを例として説明を行ったが、以外
の電子部品でもよく、また不透明物体により形成された
パターンの変形度チェックに適用しても何等支障される
ものはない。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、この発明によれば各
種の電子部品のリード部及び不透明物体で形成されるパ
ターンの計測が行え、精度向上,信頼性の向上及び能率
向上の面できわめて有効な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の一実施例を示す模式図 第3図は本発明の光学手段の他の実施例を示す斜視図、 第4図は本発明の画像処理装置の動作を示すフローチャ
ート、 第5図は本発明のスライスレベルを説明するための模式
図、 第6図は本発明のIC底面位置を求める方法を示す模式
図、 第7図は本発明のIC底面の傾きを求める方法を示す模式
図、 第8図は本発明のリード位置検索方法を説明するための
模式図、 第9図は従来の光学式形状検査装置の要部を示す模式図
である。 図において、1はIC、2は光源、4は光学手段、5はカ
メラ、5−1は絞り、5−2はシリンドリカルレンズ、
6は画像処理装置を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不透明な突出部を有する部品の前記突出部
    の背面から光を照射し、前記突出部の形状の撮像を画像
    処理して形状検査を行う光学式形状検査装置において、 前記部品の突出部を計測方向に光学的に拡大するシリン
    ドリカルレンズを含む光学手段と、 該シリンドリカルレンズの通過光を前記部品の横側で受
    光して前記撮像を行うカメラと、 該カメラの撮像から前記部品の底面位置と前記突出部の
    該底面位置からの突出量を画像処理によって検出する画
    像処理装置とからなることを特徴とする光学式形状検査
    装置。
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