JPH10185528A - 半田付け検査装置 - Google Patents

半田付け検査装置

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JPH10185528A
JPH10185528A JP8357895A JP35789596A JPH10185528A JP H10185528 A JPH10185528 A JP H10185528A JP 8357895 A JP8357895 A JP 8357895A JP 35789596 A JP35789596 A JP 35789596A JP H10185528 A JPH10185528 A JP H10185528A
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JP
Japan
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image
soldering
luminance
soldered
brightness
Prior art date
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Pending
Application number
JP8357895A
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English (en)
Inventor
Tsunaji Kitayama
綱次 北山
Keiichi Watanabe
恵一 渡辺
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田付けの良否を確実に判定する。 【解決手段】 撮像装置8により、半田付けされる電極
を含むプリント基板2上の所定領域の画像を得る。デー
タ処理装置6はその画像処理部61にて、上記撮像装置
8で得られた画像各部の輝度を平滑化する輝度平滑化処
理を行うとともに、平滑化された上記画像についてその
輝度コントラストを強調するコントラスト強調処理を行
う。そして、輝度コントラストが強調された画像に基づ
いて半田付け状態の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半田付け検査装置に
関し、特に半田付けの良否判定を確実に行うことができ
る半田付け検査装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図11には、プリント基板2上の配線2
2先端に形成された電極部23にディスクリート部品の
リード11を半田付け接続した場合の斜視図を示す。図
11(A)は半田付け部(すなわち電極部)3全体に半
田が付着している「正常」なもの、図11(B)は半田
付け部3の半田が大きく欠けてスルーホール21の一部
が露出している「穴空き」のもの、図11(C)は半田
付け部3の半田の一部が欠けている「半田欠け」のもの
である。これら図11(A)〜(C)に示す半田付け部
3をそれぞれCCDカメラ等の撮像装置で撮影した画像
を図3(A)〜(C)に示す。「正常」な半田付け部で
は図3(A)に示すように、中央のリードの周囲でやや
輝度の低い部分を生じるものの、ほぼ円形の半田付け部
全体が明部となる。これに対して、「穴空き」のもの
(図3(B))では、半田の付着していない電極部とス
ルーホール露出部では輝度が低くなって、半田付け部の
画像に大きな暗部を生じる。また、「半田欠け」のもの
(図3(C))では、半田付け部の画像に、半田の付着
していない電極部に対応した比較的小さな暗部を生じ
る。ところで、従来の半田付け検査装置では、半田付け
の良否を判定するに際して、図3(A)〜(C)の各画
像をそのまま二値化している。この二値化画像を図12
(A)〜(C)にそれぞれ示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図12(B),(C)
より明らかなように、2値化画像では、半田が欠けてい
る部分は輝度「0」の黒色部となる。ところが、電極部
とプリント基板の境界で照明光が部分的に反射して生じ
る帯状の高輝度域(図3(B),(C)のE)が輝度
「1」の白色部となるため、上記黒色部の外周が帯状の
白色部で囲まれてしまう。このため、例えば、2値化画
像の白色部の外周追跡長が「正常」な半田付け部に対し
て一定長以上長くなるか、あるいは短くなることで半田
付けの良否を判定しようとすると、図12(A)〜
(C)のいずれも外周追跡長は殆ど変わらず、判定不能
となる。そこで、半田付け部画像の外周を一定幅でマス
キングして、帯状白色部を除去することが考えられる
が、この場合、比較的小さな「半田欠け」(図12
(C))は、その黒色部がマスキングにより除去されて
しまうことから、半田付け「正常」と誤判定されるおそ
れがある。
【0004】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、比較的小さな「半田欠け」等を確実に識別し
て、半田付けの良否を確実に判定できる半田付け検査装
置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、半田付けされる電極を含む基板(2)
上の所定領域の画像を得る撮像手段(8)と、撮像手段
(8)で得られた上記画像の各部の輝度を平滑化する輝
度平滑化手段(6,103)と、平滑化された上記画像
についてその輝度コントラストを強調するコントラスト
強調手段(6,104)と、輝度コントラストが強調さ
れた上記画像に基づいて半田付け状態を判定する判定手
段(6,106)とを具備している。
【0006】本発明においては、画像各部の輝度を平滑
化することによって、電極上の半田付け部以外で生じる
小面積の高輝度域、例えば電極部とプリント基板の境界
で照明光が部分的に反射して生じる帯状の高輝度域が画
像上から解消される。そして、画像の輝度コントラスト
を強調することにより、半田付け部における半田のある
部分と半田の無い部分が明瞭に識別できるようになり、
比較的小さな「半田欠け」等を確実に識別して、半田付
けの良否を確実に判定することができる。
【0007】なお、半田付け部以外の画像領域を低輝度
画素で置換するマスキング処理を行うマスキング手段
(6,102)を設けることもできる。これによると、
輝度平滑化処理の際に、半田付け部周囲の画素の輝度値
が処理に影響しないようにできる。
【0008】また、輝度コントラストが強調された画像
の輝度を二値化する二値化手段(6,105)を設ける
ようにしても良い。これによれば、半田付け部における
半田のある部分と半田の無い部分をより明瞭に識別でき
るようになり、半田付けの良否の判定が容易となる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1には半田付け検査装置の全体
構成を示す。図において、ディスクリート部品1はその
リード11がプリント基板2のスルーホール21内に挿
入されて、半田付け部3によってプリント基板2上の電
極(図示略)に接続固定されている。プリント基板2は
移動テーブル4上に載置されており、プリント基板2上
に半田付けされた多数のディスクリート部品1のうち検
査対象となるものが、詳細を後述する照明装置5の直下
に移動テーブル4によって移送され位置決めされる。こ
の移動テーブル4はX軸ステージ41とY軸ステージ4
2で構成されて、プリント基板2を二次元のX−Y平面
上で位置決めすることができる。X軸ステージ41とY
軸ステージ42は位置決め回路72の出力によりサーボ
制御されている。
【0010】照明装置5は複数の円環状照明リング51
〜54を有し、これら照明リング51〜54は上下方向
へ間隔をおいて同心状に配設されるとともに、上方へ向
かうにつれて小径となっている。照明リング51は周方
向へ4区画され、各区画毎に多数の発光ダイオードが設
けられている。他の照明リング52〜54も同一構造で
ある。照明リング51〜54はそれぞれ照明制御回路7
1へ接続され、照明制御回路71は各照明リング51〜
54の各区画毎に、発光ダイオード群を通電発光させる
ことができる。なお、最上段の照明リング54はプリン
ト基板2の位置合わせ時に使用するものであり、半田付
け検査では残る下段の照明リング51〜53が使用され
る。
【0011】検査対象となるディスクリート部品1はそ
のリード11(すなわちスルーホール21)が照明装置
5の中心軸上に位置決めされており、各照明リング51
〜53から発する照明光は、リード11の半田付け部3
に対してそれぞれ異なる角度で入射する。各照明光の入
射角度は上段の照明リング53から発したものほど大き
くなり、本実施形態では3°〜70°の範囲内に設定さ
れている。正常な半田付け部3は、図示するように、な
だらかな裾部から急峻な頂部へと立ち上がる山型断面を
有し、大きな角度で入射した光は裾部で反射されて上方
へ向かい、小さい角度で入射した光は頂部で反射されて
上方へ向かう。
【0012】図1において、照明装置5の上方にはその
中心軸上にCCDカメラ等の撮像装置8が設けてあり、
撮像装置8は上記半田付け部3からの反射光を入射して
その画像を得る。撮像装置8で得られた画像は、データ
処理装置6の情報処理部62からの指令によりその画像
処理部61へ送られ、後述する処理がなされる。データ
処理装置6はパーソナルコンピュータ等で構成され、内
部にCPU、ビデオRAMを含む各種メモリ、およびI
/Oインターフェース等を有するとともに、モニタやプ
リンタ等が接続されている。画像処理部61および情報
処理部62はソフトウエアによって実現されており、情
報処理部62は既述の照明制御回路71や位置決め回路
72の作動を制御するとともに、画像処理部61におけ
る各半田付け部3の検査結果をモニタ上へ表示し、ある
いはプリントアウトする。
【0013】以下、図2のフローチャートに従って、上
記画像処理部における処理手順を説明する。図2のステ
ップ101では撮像装置8で得られた画像を取り込む。
取り込んだ画像の一例は、従来技術で既に説明したよう
に、図3に示すようなものであり、図3(A)は正常な
半田付け部のもの(図11(A)参照)、図3(B)は
半田付け部の半田が大きく欠けてスルーホールの一部が
露出している「穴空き」のもの(図11(B)参照)、
図3(C)は半田付け部の半田の一部が欠けている「半
田欠け」のもの(図11(C)参照)である。次にステ
ップ102では、図4に示すように、半田付け部の周囲
に四角形の検査領域Lを設定するとともに、この検査領
域L内のうち、半田付け部(プリント基板上の電極部)
を除く領域を図のように低輝度画素で置換するマスキン
グ処理を行う。これは後述の輝度平滑化処理およびコン
トラスト強調処理において、半田付け部の周囲の画素輝
度値が処理に影響しないようにしたものである。すなわ
ち、半田付け部の周囲が暗い基板母材である場合と、比
較的明るい配線パターンである場合とでは輝度平滑化処
理等の処理結果が異なってくるため、その影響を排除す
るものである。なお、図4(A)〜(C)の各画像は、
それぞれ図3(A)〜(C)の各画像にマスキング処理
を行ったものである。
【0014】ステップ103では、マスキング処理され
た半田付け部画像の各部の輝度を平滑化する輝度平滑化
処理を行う。この輝度平滑化処理は例えば移動平均法に
より行う。移動平均法を図8で説明すると、注目画素P
4の輝度値をその周囲のP0〜P3,P5〜P8の8画
素の輝度値の平均値と置き換えつつ、これを半田付け部
画像内の全ての画素について順次行うものである。な
お、輝度値の平均を上述のように3×3の画素領域で8
個の近傍画素よりとる以外に、5×5の画素領域で24
個の近傍画素よりとることもできる。このような輝度平
滑化処理を、図4(A)〜(C)の各画像にそれぞれ3
回繰り返し施して得られた画像を図5(A)〜(C)に
示す。図5より明らかなように、輝度平滑化処理によっ
て画像全体がぼかされ、特に図4(B),(C)におい
て存在した半田付け部3の外周境界域における細幅の高
輝度部がぼけて、その輝度が低下している。
【0015】ステップ104では、コントラスト強調処
理を行う。これはステップ103で平滑化処理した図5
(A)〜(C)の各画像についてその輝度コントラスト
を強調するもので、これを図9で説明する。図9(A)
は原画像の輝度ヒストグラムであり、その輝度値はaか
らbの範囲にある。これをコントラスト強調処理する
と、輝度値は図9(B)に示すようにa´からb´の範
囲へ拡大される。これをさらに図10で説明すると、変
換前の輝度値z(a≦z≦b)は変換後は輝度値z´
(a´≦z´≦b´)になり、この場合の変換式(すな
わち図の直線Xの式)は式(1)に示すものである。
【0016】 z´=〔(b´−a´)(z−a)/(b−a)〕+a´…(1)
【0017】このようなコントラスト強調処理を図5
(A)〜(C)の各画像にそれぞれ4回繰り返し施して
得られた画像を図6(A)〜(C)に示す。このような
処理を施すと、図6より明らかなように、半田付け部が
「正常」なもの(図6(A))では、半田付け部内に生
じている低輝度部が半田付け部外の低輝度領域と連続し
ていないのに対して、「穴空き」や「半田欠け」のもの
(図6(B),(C))では、半田付け部内に生じてい
る低輝度部が半田付け部外の低輝度領域と連続してお
り、半田付け部が「正常」なものとそうでないものを明
らかに区別することができる。
【0018】そこで、ステップ105では後述する半田
付け部の状態判定の便のために、図6(A)〜(C)の
各画像を二値化する。これを図7(A)〜(C)に示
す。続くステップ106では、図7(A)〜(C)に基
づいて半田付け部の状態を判定する。この判定は、例え
ば輝度レベル「1」の白色部の外周追跡距離(「正常」
なもの図7(A)の外周追跡距離を基準にしてこれより
一定値以上大きいか小さい場合に半田付け不良と判定)
あるいは白色部の外周追跡位置(正常なもの図7(A)
の外周追跡位置を基準にしてこれより一定以上内方ない
し外方へ追跡位置がずれることで半田付け不良を判定)
で判定する。あるいは、周囲が白色部で囲まれていない
黒色部の面積(この面積が一定以上ある場合に半田付け
不良と判定)で判定することもできる。
【0019】なお、上記実施形態では、「穴空き」や
「半田欠け」の半田付け不良の判定に本発明を適用した
場合について説明したが、「半田無し」や「半田過少」
の判定等にも本発明を適用することができる。
【0020】データ処理装置で用いられるプログラムは
媒体に記録された状態で提供することができる。プログ
ラムを記憶した媒体としては、例えばフレキシブルディ
スク、CD−ROM、メモリカード等を用いることがで
きる。媒体に記録されたプログラムは、データ処理装置
に組み込まれている記憶装置、例えばハードディスク装
置にインストールされることにより、このプログラムを
実行して、マスキング手段、輝度平滑化手段、コントラ
スト強調手段、二値化手段、判定手段等の各手段を実現
する。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の半田付け検査装
置によれば、比較的小さな「半田欠け」等を確実に識別
できるから、半田付けの良否を確実に判定することがで
きできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半田付け検査装置の全体構成を示すブロック図
である。
【図2】データ処理装置における画像処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図3】撮像装置による半田付け部の撮影画像である。
【図4】マスキング処理を施した撮影画像である。
【図5】輝度平滑化処理を施した撮影画像である。
【図6】コントラスト強調処理を施した撮影画像であ
る。
【図7】二値化処理を施した撮影画像である。
【図8】輝度平滑化処理の説明図である。
【図9】コントラスト強調処理の説明図である。
【図10】コントラスト強調処理の説明図である。
【図11】半田付け部の斜視図である。
【図12】従来の二値化処理を施した撮影画像である。
【符号の説明】
1…ディスクリート部品、11…リード、2…プリント
基板、21…スルーホール、3…半田付け部、6…デー
タ処理装置、8…撮像装置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 13/08 G06F 15/68 400A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半田付けされる電極を含む基板上の所定
    領域の画像を得る撮像手段と、撮像手段で得られた前記
    画像の各部の輝度を平滑化する輝度平滑化手段と、平滑
    化された前記画像についてその輝度コントラストを強調
    するコントラスト強調手段と、輝度コントラストが強調
    された前記画像に基づいて半田付け状態を判定する判定
    手段とを具備する半田付け検査装置。
JP8357895A 1996-12-26 1996-12-26 半田付け検査装置 Pending JPH10185528A (ja)

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JP8357895A JPH10185528A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 半田付け検査装置

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JPH10185528A true JPH10185528A (ja) 1998-07-14

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JP (1) JPH10185528A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6608921B1 (en) 1998-08-21 2003-08-19 Nec Electronics Corporation Inspection of solder bump lighted with rays of light intersecting at predetermined angle
DE102010060851A1 (de) * 2010-11-29 2012-05-31 Breitmeier Messtechnik Gmbh Verfahren zur Analyse der Mikrostruktur von Werkstückoberflächen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6608921B1 (en) 1998-08-21 2003-08-19 Nec Electronics Corporation Inspection of solder bump lighted with rays of light intersecting at predetermined angle
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