JPH11258176A - 検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査用基準データの教示作業を容易にする。 【構成】 辞書（ライブラリ）に検査用基準データとと
もに部品画像データを部品ごとにあらかじめ記憶してお
く。部品が特定されたときに，その部品の部品画像を表
示する。オペレータは教示データを設定すべき部品を視
覚的に選択または確認できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は検査装置および方法に関し，た
とえばプリント配線基板に実装された複数の部品（主に
電子部品）の実装状態の良否を判定する実装部品検査装
置（またはプリント配線基板等の検査装置）に関する。

【０００２】

【従来技術】プリント配線基板（以下，単に「基板」と
いう）上の電子部品の実装検査には，はんだ付け前にお
ける電子部品の有無およびその姿勢の検査と，はんだ付
け後におけるはんだ付けの良否の検査とが含まれる。こ
こで，はんだ付け前後を問わず基板上に部品がある状態
のすべてを「実装」ということにする。したがって，基
板上の部品は実装部品である。また，はんだ付け前にお
ける電子部品の有無およびその姿勢，ならびにはんだ付
け後におけるはんだ付けの良否を総称して実装状態の良
否（または実装品質）という。

【０００３】目視による実装品質の検査では検査ミスの
発生が避けられず，検査員によって検査結果にばらつき
が生じやすい。また，検査処理能力にも限界がある。

【０００４】そこで，多数の部品が実装された基板につ
いて，実装品質を画像処理技術を用いて自動的に検査す
る検査装置が実用化されてきた。この検査装置は教示モ
ードと検査モードとを持つ。教示モードにおいて，実装
状態検査のための検査用データ（情報）が設定される。
検査モードにおいて，検査用データを参照して実際の基
板の検査が行われる。

【０００５】教示モードにおいて設定される検査用デー
タ（情報）には，被検査基板上に実装される部品の位置
や種類の他に，自動検査に必要な画像およびその判定基
準に関する情報も含まれている。この画像およびその判
定基準に関する情報には，各部品がはんだ付けされる基
板上のランド，部品に関する情報，検査領域として設定
されるウィンドウに関する情報（形状，大きさ等），ラ
ンド上のはんだ付け状態等を表す特徴パラメータ（基準
パラメータ）に関する情報，特徴パラメータ等の良否を
判定するための判定基準などがある。これらの情報は，
部品種ごとに同じものを使う場合が多く，全情報をひと
まとめにして辞書として管理，使用されている（たとえ
ば，特公平７−１０７５１０号公報参照）。

【０００６】しかしながら，上記の辞書において基板上
の部品を特定する情報は各部品種の品番であったり，生
産工場で規定されたユニークな名称が使用されたりして
おり，辞書からある部品の情報を引き出す場合，大変分
りにくく，検査用データの教示に手間と労力とが必要に
なる。

【０００７】

【発明の開示】この発明は，検査装置の教示モードにお
ける教示操作において，部品に関する情報の辞書からの
取出し，その教示等のための労力を軽減することを目的
とする。

【０００８】この発明は，部品が実装された検査対象を
撮像して得られる画像に基づいて部品の実装状態を判定
する検査装置において，部品の実装状態の検査に必要な
基準データおよびその部品の画像を表す部品画像データ
を部品ごとに記憶した基準データ記憶手段（辞書，また
はライブラリに相当する），部品を特定する情報を入力
する手段，上記入力手段によって特定された部品を表す
部品画像データを上記記憶手段から読出し，その部品画
像データに基づいて部品画像を表示する表示手段，上記
入力手段によって特定された部品に関する基準データを
上記記憶手段から読出してその部品に関する基準情報を
作成する基準情報作成手段，検査対象の部品を撮像して
得られる画像に基づいて検査情報を作成する検査情報作
成手段，および上記検査情報作成手段によって作成され
た検査情報を上記基準情報作成手段によって作成された
基準情報と比較することにより部品の実装状態を判定す
る判定手段を備えていることを特徴とする。

【０００９】この発明は，部品が実装された検査対象を
撮像して得られる画像に基づいて部品の実装状態を判定
する検査方法において，部品の実装状態の検査に必要な
基準データおよびその部品の画像を表す部品画像データ
を部品ごとにメモリに記憶しておき，部品を特定する情
報の入力に応答して，入力により特定された部品を表す
部品画像データを上記メモリから読出し，その部品画像
データに基づいて部品画像を表示装置に表示し，上記入
力によって特定された部品に関する基準データを上記メ
モリから読出してその部品に関する基準情報を作成し，
検査対象の部品を撮像して得られる画像に基づいて検査
情報を作成し，作成された検査情報を上記基準情報と比
較することにより部品の実装状態を判定するものであ
る。

【００１０】この発明を検査のための基準情報作成装置
および方法という観点から規定することもできる。この
発明による基準情報作成装置は，部品の実装状態の検査
に必要な基準データおよびその部品の画像を表す部品画
像データを部品ごとに記憶した基準データ記憶手段，部
品を特定する情報を入力する手段，上記入力手段によっ
て特定された部品を表す部品画像データを上記記憶手段
から読出し，その部品画像データに基づいて部品画像を
表示する表示手段，および上記入力手段によって特定さ
れた部品に関する基準データを上記記憶手段から読出し
てその部品に関する基準情報を作成する基準情報作成手
段を備えているものである。

【００１１】この発明による基準情報作成方法は，部品
の実装状態の検査に必要な基準データおよびその部品の
画像を表す部品画像データを部品ごとにメモリに記憶し
ておき，部品を特定する情報を入力に応答して，入力に
より特定された部品を表す部品画像データを上記メモリ
から読出し，その部品画像データに基づいて部品画像を
表示装置に表示し，上記入力によって特定された部品に
関する基準データを上記メモリから読出してその部品に
関する基準情報を作成するものである。

【００１２】この発明によると，検査のための基準情報
（検査用基準データ）を作成するにあたって，基準デー
タ記憶手段（辞書またはライブラリ）から部品に関する
基準データを読出すときに，その部品の部品画像データ
も読出し，部品画像を表示装置に表示している。したが
って，オペレータは部品を視覚的に認識することがで
き，部品の選択，確認が容易となる。オペレータによる
検査のための基準情報の教示作業の負荷が軽減する。

【００１３】

【実施例】図１は実装部品検査装置の構成を示すもので
ある。

【００１４】検査装置は，基準基板20Ｓを撮像しかつそ
の撮像データを処理して得られる，基準基板20Ｓ上にあ
る各部品21Ｓの検査領域の特徴パラメータ（基準パラメ
ータ）と，被検査基板20Ｔを撮像しかつその撮像データ
を処理して得られる，上記被検査基板20Ｔ上にある各部
品21Ｔの検査領域の特徴パラメータ（検査パラメータ）
とを比較して，判定基準に基づいてこれらの各部品21Ｔ
が正しく実装されているかどうかを判定するものであっ
て，ＸＹテーブル部23，投光部24，撮像部25および処理
装置27を含んでいる。

【００１５】ＸＹテーブル部23は処理装置27のＸＹテー
ブル・コントローラ31から与えられる制御信号により制
御されるＸ軸モータおよびＹ軸モータ（いずれも図示
略）を備えており，これらモータの駆動により，基板20
Ｓまたは20Ｔを支持するステージ26をＸ方向およびＹ方
向へ移動させかつ位置決めする。

【００１６】ＸＹテーブル部23によって支持された基板
20Ｓおよび20Ｔは投光部24によって照射されかつ撮像部
25により撮像される。

【００１７】投光部24は，処理装置27の撮像コントロー
ラ29からの制御信号に基づきそれぞれ赤色光，緑色光お
よび青色光を発生して検査対象へ異なる入射角で照射す
るためのリング状の発光体を備えている。これらの発光
体から出射される三色の光により基板20Ｓまたは20Ｔが
照明される。その反射光像は撮像部25によって電気信号
に変換される。

【００１８】撮像部25は，投光部24の上方に位置するカ
ラー・テレビ・カメラを備えており，基板20Ｓまたは20
Ｔからの反射光はこのカラー・テレビ・カメラによって
三原色のカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて処理装置27
へ供給される。撮像部25はオートフォーカス機能，ズー
ム機能等を持っている。

【００１９】処理装置27は，画像入力部28，撮像コント
ローラ29，画像処理部30，ＸＹテーブル・コントローラ
31，検査領域抽出部32，判定部33，ティーチング・テー
ブル34，辞書部42，メモリ35，キーボード36，ＣＲＴ表
示装置37，プリンタ38，通信装置39，フロッピィ・ディ
スク装置40および制御部41から構成されている。これら
の各部28〜34，41，42等の一部または全部はプログラム
されたコンピュータによって実現される。図１ではコン
ピュータの果たす機能を各部として表現している。

【００２０】画像入力部28は撮像部25からカラー信号
Ｒ，Ｇ，Ｂが供給されたときに，そのデジタル信号への
変換，その他の処理を行って画像データとして制御部41
へ与える。メモリ35はＲＡＭを含み，制御部41の作業エ
リアとして使われる。

【００２１】検査領域抽出部32は制御部41を介して与え
られる画像データから検査対象（部品等）が存在する範
囲の画像を切り出し，さらにこの切り出した画像から検
査領域（ウィンドウ内の画像データ）を抽出する。

【００２２】画像処理部30は検査領域抽出部32によって
抽出された画像データを画像処理して上記特徴パラメー
タ（基準パラメータ，検査パラメータ）を作成し，これ
らを判定部33，ティーチング・テーブル34または制御部
41に供給する。ティーチング・テーブル34は教示モード
において設定された各種データ，画像処理部30で得られ
た特徴パラメータ，その他の検査用データを記憶する。

【００２３】判定部33は検査モードにおいて，ティーチ
ング・テーブル34から読み出された基準パラメータと，
画像処理部30から転送される検査パラメータとを比較し
て，判定基準にしたがって，その被検査基板20Ｔについ
て実装状態（はんだ付け状態等）の良否を判定し，その
判定結果を制御部41へ出力する。

【００２４】辞書部42は教示モードにおいて検査装置に
設定すべき検査用データを部品種ごとに記憶するもので
あり，メモリ（半導体メモリ，磁気記憶装置等）または
その一部により実現される。その内容については後述す
る。

【００２５】撮像コントローラ29は，制御部41と投光部
24および撮像部25とを接続するインターフェースなどを
備え，制御部41からの指令に応じて投光部24の発光体の
光量を調整したり，撮像部25のカラー・テレビ・カメラ
の制御を行う。

【００２６】ＸＹテーブル・コントローラ31は制御部41
とＸＹテーブル部23とを接続するインターフェースなど
を備え，制御部41の出力に基づきＸＹテーブル部23を制
御してその上の基板20Ｓまたは20Ｔの位置決め等を行
う。

【００２７】ＣＲＴ表示装置37は陰極線管（ＣＲＴ）を
備え，制御部41から画像データ，判定結果，キー入力デ
ータなどが供給されたとき，これを画面上に表示する。
プリンタ38は制御部41から検査結果などが供給されたと
き，これを予め定められたフォーマットでプリントアウ
トする。キーボード36は操作情報，基準基板20Ｓや被検
査基板20Ｔに関するデータなど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36から入力された
情報やデータなどは制御部41へ供給される。フロッピィ
・ディスク装置40は制御部41から与えられる検査結果デ
ータなどをフロッピィ・ディスクに記憶する。通信装置
39は検査装置にオンラインで接続されたサーバや情報分
析端末装置と検査装置との間のデータ通信を行う。

【００２８】制御部41はＣＰＵを含み，上述した各部の
制御を通して教示モードにおける動作および検査モード
における動作の全体を統括的に制御するとともに，通信
装置39を介してサーバや端末装置とデータのやりとりを
行う。

【００２９】図２は辞書部42の構成を示すものである。
最上位の分類は部品の種類（部品種）である。各部品種
が，大きさ，色等にしたがってグループに分けられる。
各グループはさらにバリエーション（品番）に分類され
る。品番が最も小さな単位である。

【００３０】各品番に対応して，その品番を持つ部品に
ついての検査用データ（情報）が格納されている。検査
用データには，検査領域ウィンドウの大きさ（ウィンド
ウの縦，横の寸法）および相対位置（部品の中心からウ
ィンドウの所定の角までの長さ），特徴パラメータ（基
準パラメータ）（たとえば，はんだ付け部位の三原色の
パターン，三原色の割合等），判定基準（基準パラメー
タと検査パラメータとを比較して良否を判定するための
基準），部品の画像を表す画像データ（情報）等が含ま
れている。

【００３１】図３はティーチング・テーブルの一例を示
している。ティーチング・テーブルは基板名（基板Ｉ
Ｄ）ごとに設けられている。各基板名のティーチング・
テーブルには，その基板に実装される部品を特定するデ
ータ（部品データ；部品種，グループ，バリエーション
など），その部品の基板上における実装位置（基板の所
定点を基準とする座標データ），教示された検査用デー
タ（上述のウィンドウに関するデータ，基準パラメー
タ，判定基準等）等が記憶される。

【００３２】図４は検査装置の教示モードにおける処理
の手順の概要を示すものである。

【００３３】オペレータが教示操作すべき基板（名，種
類）が既に登録されているかどうかが判断される（ステ
ップ50）。ティーチング・テーブルが既に作成されてい
る基板名の一覧が表示され，この一覧をオペレータが見
ることにより，既登録かどうかが分る。

【００３４】未登録であれば（ステップ50でNO），ティ
ーチング・テーブルの作成処理に移る。基板名がオペレ
ータによって入力されるので，それが登録される（ステ
ップ51）。オペレータは基板サイズを入力するので，そ
れが登録される（ステップ52）。また，ＸＹテーブル部
23のコンベアの幅が入力された基板サイズに合うように
調整され，教示処理すべき対象の基準基板20Ｓが搬入さ
れ（ステップ53），教示動作に移る（ステップ54）。Ｘ
Ｙテーブル部23上に搬入された基準基板20Ｓ上の第１番
目の部品を中心とする部分が撮像部25によって撮像され
る。

【００３５】オペレータは部品データを入力するための
画面を表示装置37に表示させる。この表示例が図５に示
されている。この表示は辞書部（ライブラリ）42のデー
タを参照して行われる。

【００３６】表示画面の左側のウィンドウ内には部品種
ごとにその部品種を表す画像の一覧が表示される。この
部品種一覧の中からオペレータは該当する一つを選択し
て入力する。

【００３７】すると，選択された部品種に属するグルー
プの番号の一覧がグループ表示ウィンドウ（画面の中央
下部）内に表示される。オペレータはグループ番号のう
ちの一つを選択して入力する。

【００３８】これにより，表示画面の右側のウィンドウ
内に，選択されたグループに属するバリエーション（品
番）の一覧が表示される。オペレータはこの中から該当
する一つを選択して入力する。

【００３９】上述のように，辞書部42にはバリエーショ
ンごとにその部品の画像を表す画像データ（画像情報）
が格納されているので，オペレータがバリエーションの
一つを選択すると，この画像データを用いて，表示画面
の中央部の上部のウィンドウ内に選択されたバリエーシ
ョンの部品画像が表示される。オペレータはこの部品画
像をみて，該当するものかどうかを確認することができ
る。バリエーションの一覧の中で選択するバリエーショ
ン（部品）を変更すると，これに伴って表示される部品
画像も変わるのはいうまでもない。

【００４０】このようにして，バリエーションが品番で
あったり，生産工場で規定されたユニークな名称であっ
たりしても，オペレータは表示される部品画像を見て，
視覚的に確認または判断することができるので，適切な
部品の指定が容易に行える。

【００４１】オペレータが登録ボタン（表示画面の右下
の「基板に登録する」）を選択すれば，部品画像が表示
されているバリエーションに関する部品データ，検査用
データが辞書部42から読出されて，ティーチング・テー
ブルに登録される。位置データは検査装置のＸＹテーブ
ル・コントローラ31から得られるか，またはオペレータ
が入力する。

【００４２】基準基板20Ｓ上のすべての部品について上
述した教示動作が繰り返される。すべての部品について
のティーチング・テーブルへの登録が終了すると（ステ
ップ55），基準基板20Ｓが搬出され（ステップ56），そ
の基準基板についての教示処理が終了する。

【００４３】既にティーチング・テーブルに登録されて
いる基板の場合には（ステップ50でYES ），基板名一覧
の中から教示処理すべき基板名がオペレータによって選
択される（ステップ61）。オペレータは教示スタート・
ボタンを押す（ステップ62）。教示対象の基準基板20Ｓ
がＸＹテーブル部23に搬入またはセットされる（ステッ
プ63）。

【００４４】既にティーチング・テーブルに検査用デー
タが登録されている基板に関しては検査用データの修正
作業が行われる。辞書部42に登録されている検査用デー
タはデフォルト値（標準的な，または暫定的な値）であ
り，オペレータはこれを修正することが好ましい，また
は必要である。基準基板20Ｓ上の第一番目の部品が位置
決めされ（ステップ64），その部品が撮像部25によって
撮像され，検査領域抽出部32，画像処理部30の処理によ
り特徴パラメータが算出される。オペレータは算出され
た特徴パラメータとティーチング・テーブルの基準パラ
メータとを判定基準を参照しながら比較し，ティーチン
グ・テーブルの基準パラメータ，判定基準等を修正すべ
きかどうかを判定する。修正すべきと考えたときには，
ティーチング・テーブルの基準パラメータ，判定基準等
を修正する（ステップ65）。

【００４５】オペレータは一つの基準基板20Ｓ上のすべ
ての部品について，またはチェックが必要な部品につい
て上記の動作を繰り返す（ステップ66）。基準基板間の
ばらつき等を考慮して，必要ならば複数枚の基準基板に
ついて，ＸＹテーブル23上で基準基板を入替えながら，
同一部品について上記の動作を行ない，すべての基準基
板についてあてはまる余裕をもった基準パラメータ，判
定基準になるように修正作業を行うこともある（ステッ
プ67）。

【００４６】すべての，または必要な部品についてティ
ーチング・テーブルの修正作業が終了すれば（ステップ
68），基準基板20Ｓが搬出される（ステップ69）。

【００４７】図６は検査モードにおける検査手順を示し
ている。オペレータはキーボード36から検査対象とすべ
き基板の基板名を入力し（ステップ71），キーボード36
から検査開始を入力する（ステップ72）。

【００４８】ＸＹテーブル部23上に被検査基板20Ｔが自
動的にまたはオペレータによってセットもしくは搬入さ
れる（ステップ73，74）。被検査基板20Ｔ上の実装部品
21Ｔが撮像部25の撮像位置にくるようにＸＹテーブル23
が制御される。

【００４９】撮像部25によって撮像された画像から検査
すべき領域が領域抽出部32によって抽出され，抽出され
た画像データに基づいて特徴パラメータ（検査パラメー
タ）が画像処理部30によって作成される。作成された検
査パラメータがティーチング・テーブル34に格納されて
いる基準パラメータと比較され，判定基準にしたがって
実装部品の良否が判定される。被検査基板20Ｔ上のすべ
ての実装部品21Ｔについて上記の処理が繰り返される
（ステップ75）。

【００５０】検査の結果，実装不良の部品を含む基板に
ついては，その検査結果および不良部品の画像がＣＲＴ
表示装置37に表示される（ステップ77）。検査結果を示
すデータには不良部品についてその座標（位置），部品
名称，不良内容（はんだ不良，部品なしなど）などの情
報や，計測データ情報（フィレット長など）が含まれ
る。ＣＲＴ表示装置37に表示されたような検査結果は外
部に出力される。たとえば，フロッピィ・ディスク装置
40によって記憶される，または通信装置39によりサーバ
に転送される。表示された内容の一部または全部は必要
に応じてプリンタ38によって印字される。

【００５１】この後，被検査基板20ＴがＸＹテーブル部
23上から搬出される（ステップ78）。すべての被検査基
板について上述の処理が繰り返される（ステップ79）。

【図面の簡単な説明】

【図１】検査装置の構成を示すものである。

【図２】辞書の構成の一例を示す。

【図３】ティーチング・テーブルの内容の一例を示す。

【図４】教示モードにおける処理手順を示すフロー・チ
ャートである。

【図５】教示モードにおいて表示される画面の一例を示
す。

【図６】検査モードにおける処理手順を示すフロー・チ
ャートである。

【符号の説明】

25 撮像部 27 処理装置 30 画像処理部 33 判定部 37 ＣＲＴ表示装置 41 制御部 42 辞書部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品が実装された検査対象を撮像して得
   られる画像に基づいて部品の実装状態を判定する検査装
   置において，部品の実装状態の検査に必要な基準データ
   およびその部品の画像を表す部品画像データを部品ごと
   に記憶した基準データ記憶手段，部品を特定する情報を
   入力する手段，上記入力手段によって特定された部品を
   表す部品画像データを上記記憶手段から読出し，その部
   品画像データに基づいて部品画像を表示する表示手段，
   上記入力手段によって特定された部品に関する基準デー
   タを上記記憶手段から読出してその部品に関する基準情
   報を作成する基準情報作成手段，検査対象の部品を撮像
   して得られる画像に基づいて検査情報を作成する検査情
   報作成手段，および上記検査情報作成手段によって作成
   された検査情報を上記基準情報作成手段によって作成さ
   れた基準情報と比較することにより部品の実装状態を判
   定する判定手段，を備えた検査装置。
2. 【請求項２】 上記記憶手段は部品に関する分類を記憶
   しており，上記表示手段は部品に関する分類を上位のも
   のから表示し，上記入力手段からの入力に応答して順次
   下位のものを表示していくものである，請求項１に記載
   の検査装置。
3. 【請求項３】 部品の実装状態の検査に必要な基準デー
   タおよびその部品の画像を表す部品画像データを部品ご
   とに記憶した基準データ記憶手段，部品を特定する情報
   を入力する手段，上記入力手段によって特定された部品
   を表す部品画像データを上記記憶手段から読出し，その
   部品画像データに基づいて部品画像を表示する表示手
   段，および上記入力手段によって特定された部品に関す
   る基準データを上記記憶手段から読出してその部品に関
   する基準情報を作成する基準情報作成手段，を備えた検
   査のための基準情報作成装置。
4. 【請求項４】 部品が実装された検査対象を撮像して得
   られる画像に基づいて部品の実装状態を判定する検査方
   法において，部品の実装状態の検査に必要な基準データ
   およびその部品の画像を表す部品画像データを部品ごと
   にメモリに記憶しておき，部品を特定する情報の入力に
   応答して，入力により特定された部品を表す部品画像デ
   ータを上記メモリから読出し，その部品画像データに基
   づいて部品画像を表示装置に表示し，上記入力によって
   特定された部品に関する基準データを上記メモリから読
   出してその部品に関する基準情報を作成し，検査対象の
   部品を撮像して得られる画像に基づいて検査情報を作成
   し，作成された検査情報を上記基準情報と比較すること
   により部品の実装状態を判定する，検査方法。
5. 【請求項５】 部品の実装状態の検査に必要な基準デー
   タおよびその部品の画像を表す部品画像データを部品ご
   とにメモリに記憶しておき，部品を特定する情報を入力
   に応答して，入力により特定された部品を表す部品画像
   データを上記メモリから読出し，その部品画像データに
   基づいて部品画像を表示装置に表示し，上記入力によっ
   て特定された部品に関する基準データを上記メモリから
   読出してその部品に関する基準情報を作成する，検査の
   ための基準情報作成方法。