JPS63153409A - プリント基板の孔位置測定方法 - Google Patents

プリント基板の孔位置測定方法

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JPS63153409A
JPS63153409A JP29984286A JP29984286A JPS63153409A JP S63153409 A JPS63153409 A JP S63153409A JP 29984286 A JP29984286 A JP 29984286A JP 29984286 A JP29984286 A JP 29984286A JP S63153409 A JPS63153409 A JP S63153409A
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JP
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hole
center
window
diameter
gravity
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JP29984286A
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Shigeo Arai
荒井 茂夫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種の電子部品をプリント基板に自動的に
挿入する電子部品自動挿入機等において。 プリント基板に設けられた部品挿入用の孔位置を画像処
理によって測定するプリント基板の孔位置測定方法に関
する。 〔従来の技術〕 電子部品自動挿入機には、予めプリン1−基板上の各電
子部品挿入用孔の座標位置に対応する部品挿入位置デー
タ(通常は挿入ヘッドが掴む部品の中心位置の座標)を
記憶させてあり、その部品挿入位置データに従って挿入
ヘッドと基板保持テーブルを相対移動させて、各種電子
部品を順次自動的にプリン1一基板の所定の挿入孔に挿
入するようになっている。 このような各プリン1一基板に対する部品挿入位置デー
タは、プログラマがプリント基板の図面に基づいて作成
したり、あるいはプリン1〜基板そのものを用いて専用
のプログラム作成機等によって作成し、それを電子部品
自動挿入機のキーボードから直接入力したり、パンチテ
ープや磁気テープ等を用いて入力したりして内部のメモ
リに記憶させている。 しかしながら、プリント基板製造時のロットごとの誤差
や、温度や湿度の変化によるプリント基板の伸縮などに
より、実際に電子部品を挿入するプリント基板の番孔の
座標位置は、上述の部品挿入位置データ作成時に想定し
た位置に対してそれぞれ若干の誤差を生じており、この
誤差が大きい場合には部品を挿入することができなくな
る。 そこで、この部品挿入位置データを実際に部品を挿入す
べきプリント基板の孔位置に対応して補正する必要があ
り、そのためには部品挿入に先立って実際の孔位置を測
定しなければならない。 そのためのプリント基板の孔位置測定方法としては、従
来例えばプリント基板の一方の面側から測定しようとす
る孔の記憶位置にスポラI・光を照射し、それをプリン
ト基板の他方の面側で受光し、=3− その受光量の偏りから実際の孔位置を測定する方法など
がとられていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記のような測定方法では、予め記憶し
ていた孔の座標位置と実際の孔の座標位置が大きく違っ
ていると、測定できないか或いは測定できたとしても測
定に時間がかかるという問題点があった。 この発明は、このような問題点を解決して、測定すべき
孔の記憶していた座標位置と実際の座標位置とがある程
度大きくずれていても、迅速且つ正確にその孔位置を測
定できるようにすることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は上記の目的を達成するため、プリント基板に
設けられた部品挿入用の孔位置を画像処理によって測定
するようにしたプリント基板の孔位置測定方法である。 そして、次の工程で孔位置を測定することを特徴とする
。 (1)測定すべき孔を含む基板面を撮像してその画像を
2値化し、鎖孔の位置として予め記憶している座標位置
(Xo r ’Yo )を中心とし、鎖孔の径より充分
大きく且つ最小ピッチで設けられた孔が3個以上同時に
入らない径の円形の第1のウィンドウを設け、このウィ
ンドウ内の孔の重心の座標位置(X、1、Y1)を求め
る。 (2)上記重心の座標位置(X1、Y1)が、上記記憶
している座標位置(Xo + vO)を中心とする所定
の検出範囲の外接円の外側にあれば測定不能と判定し、
検出範囲の外接円の内側であって且つ座標位fit (
Xo 、 Yo )を中心とし直径が第1のウィンドウ
の径と孔径との差である直接測定可能範囲の外側にある
ときは、上記重心の座標位置(X 1r Yt )を中
心とし、上記検出範囲の外接円と直接測定可能範囲の径
との差に上記孔の径を加えた値程度の径を有する円形の
第2のウィンドウを設け、このウィンドウ内の孔の重心
の座標位置(X2 、 Y2 )を求める。 (3)次に、上記重心の座標位置(X2.v2)を中心
として上記孔の径よりわずかに大きい径を有する円形の
第3のウィンドウを設け、このウィンドウ内の孔の面積
が所定の範囲にあるときは、該ウィンドウ内の孔の重心
の座標位置(Xa t Y3 )を鎖孔の中心位置とす
る。 (4) l記憶1のウィンドウ内の孔の重心の座標位置
(xl、y、)が上記直接測定可能範囲の内側にある時
は、上記(2)、 (3)の工程に代えて、上記該座標
位置(X t + Y りを中心として上記第3のウィ
ンドウと同等のウィンドウを設け、このウィンドウ内の
孔の面積が所定の範囲にあるときは、該ウィンドウ内の
孔の重心の座標位置を鎖孔の中心位置とする。 (5) l記(1)工程で上記重心の座標位置(Xl。 ’Y+)が検出範囲の外接円の外側にあるとき及び(3
)、(4)工程で孔の面積が所定の範囲内にないときは
、検出範囲内に測定する孔の中心がないとして測定不能
と判定する。 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を添付図面を用いて説明する。 この発明によるプリント基板の孔位置測定方法は1例え
ば第3図に示すようなプリント基板1に多数設けられて
いる部品挿入孔のうちの測定しようとする孔1Pに対し
て、そのプリント基板1の基準位置である座標原点○(
0,O)に関する座標位置Q(Xo 、’Yo )を予
め記憶しておき、この座標位置Qを中心として測定すべ
き孔1Pを含む基板面をビデオカメラで撮像し、その画
像を2値化して画像処理することによって、実際の孔1
Pの座標位置P(Xs、Ys)を測定する。 それによ2て、記憶していた座標位置Qとの誤差ΔX、
Δ■を算出して、部品挿入位置のデータを補正すること
ができる。 ところが、プリント基板に電子部品を挿入するための孔
は、孔径に比較して非常に狭いピッチで孔明けされてい
るので、通常の画像処理と同様に処理しようとすると、
充分に広いウィンドウを用いて測定することとなり、同
時に2個、3個或いはそれ以」二の孔がウィンドウ内に
存在し、測定しようとする孔と他の孔とを区別するため
には非常に面倒な演算を要することとなる。一方、ウィ
ンドウを狭くすると孔を完全に検出するまでに何度もウ
ィンドウを動かさなければならない。 本発明は、狭いウィンドウで測定回数を最小にし、演算
も容易である測定方法を提供するものである。 そこで、本発明の画像処理による測定手順を第1図の説
明図と第2図に示す画像処理装置による測定動作のフロ
ー図によって説明する。 先ず、第2図のステップ1で第1図の工程(T)に示す
ように、測定しようとする孔1Pの位置として予め記憶
している点Qの座標位!(Xo、Yo)を中心として、
その孔1pの径りより充分大きく且つ最小ピッチで設け
られた孔が3個以上同時に入らない径の円形の第1のウ
ィンドウW1を設け、このウィンドウ内l内の孔の重心
Gl(ハツチングを施して示す部分の面積の中心)の座
標位置=8− (X1+Yl )を求める。 そして、第2図のステップ2で、この重心G1と点Qと
の距離(重心間距@)t、Sを座標位置(Xo 、’y
o)と(X1、Y1)から算出する。 次に、ステップ3でこの距離[、Sを座標位置(Xo、
Yo)を中心とする検出範囲Sの外接円の半径R○(検
出範囲Sが図示のように正方形のときはその一辺の半分
の長さの5倍)と比較する。 その結果、LS>ROであれば1重心G1が検出範囲S
の外接円の外側にあり、実際の孔の重心(孔の中心)P
 (X s、Ys)は重心G、の更に外側にあるので、
孔の中心Pが検出範囲S内には存在しないので、測定不
能としてステップ7で測定子゛能の表示をする。 LS≦ROであれば、ステップ4でT−8を座標位置(
Xo 、 Yo )を中心として直径が第1ウインドウ
の径と孔径との差である円(これを直接測定可能範囲と
定義する)の半径RDと比較する。 その結果、
【、S > R,Dであれば第1図(A)の
工程(Hに示すように、重心G、が検出範囲Sの内接円
の外側にあって直接測定可能範囲の外側にあるので、第
2図のステップ5へ進んで第1図(A)の工程(U)に
示すように、重心G1の座標位置(X+、Y+)を中心
として、検出範囲Sの外接円と直接測定可能範囲の径と
の差に孔1Pの径りを加えた値程度の径を有する円形の
第2のウィンドウW2を設け、このウィンドウ内の孔の
重心G2の座標位置(X21Y2)を求める。 次に、第2図のステップ6へ進んで第1図(A)の〔H
I]Zr程に示すように、この重心G2の座標位置(X
2.Y2)を中心として、孔1Pの径りよりわずかに大
きい径を有する円形の第3のウィンドウW3をけ、この
ウィンドウW3内の孔の重心G3の座標位置(X31Y
3)を求める。 続いて、第2図のステップ8で第3のウィンドウW3内
の孔の面積A○を測定し、ステップ9で重心G2と63
間の距離LGを座標位置(X2゜Y2)と(x3.y3
)から算出する。 そして、ステップ10で孔の面積A○を孔の面積の下限
値β及び上限値αと比較して、その間すなわち所定の範
囲内になければ第1図(e)のように両側に孔の一部が
あるもの又は孔径の異るものを測定したと判定して測定
不能とし、ステップ11で重心間距離LGが測定精度L
Oより大きい場合も所要の精度で測定できなかったので
測定不能として、いずれもステップ7へ進んで測定不能
の表示をする。 孔の面積AOが所定の範囲内にあって、重心間距離LG
が測定精度LOより大きくなければ、ステップ12へ進
み、重心G3の座標位置(X3゜Y3)を孔1pの中心
位置とする。 すなわち、X s ”X3. Y s 
=’Y3とする。 一方、第1図(B)の工程(1)に示すように。 第1のウィンドウ内l内の孔の重心G、が直接測定可能
範囲の内側にある時(LS≦RD)は、第2図のステッ
プ5をスキップして、工程〔■〕での第2のウィンドウ
W2による重心の測定を行なわずに、ステップ6へ進ん
で工程Cm)で重心G。 の座標位置(X++Y+)を中心として第3のウィンド
ウW3を設け、そのウィンドウW3内の孔の=11− 重心G3の座標位置(X3 、 Y3 )を測定する。 そして、前述の場合と同様に第2図のステップ8〜1】
でウィンドウW3内の孔の面積AOと重心間距離LG(
この場合重心G1とG3間の距離)をチェックして、面
積A○が所定の範囲内にあり、[、G>LOでなければ
重心G3の座標位置(X3゜V3)を孔IPの中心位置
とする。 しかしながら、第1のウィンドウW1内の孔の重心G1
が検出範囲Sの外接円の内側にあっても。 第1図(C)の工程(1)に示すように、測定しようと
する孔1pの他に隣の孔11も第1のウィンドウW1内
に入ってしまった場合には、同図の工程(m)に示すよ
うに第3のウィンドウW3内の孔の面積が極めて小さく
なるため、第2図のステップ10でAO<βとなり、面
積AOが所定の範囲内にならないので測定不能と判定さ
れる。 ところで、−1−述のようにして測定した孔の中心の座
標位W (X s 、 Y s)をそのまま出力しても
よいが、第2図のフローではさらにステップ13で、誤
差ΔX、ΔYを ΔX ” X OX s 、ΔY−1
2= ”Yg  Ys  の演算によつぞ算出して出力するよ
うにしている。 なお、第2図におけるステップ3(LS>ROの比較判
断)と、ステップ4  (LS≦RDの比較判断)は順
序を入れ換えてもよい。 また、測定精度を重視しない場合には、ステップ9の重
心間距離LGの測定と、ステップ11のLG>LGの比
較判断を省略することもできる。 ここで、例えば測定する孔の直径がφ1.2゜ピッチが
2.5mm、検出範囲が1mm四方の場合の各ウィンド
ウの径について具体的数値例を示す。 第1のウインドヴW の予 条件1:3個以上の孔が同時に入らない大きさとする(
処理が非常に複雑になるのを防止するため)。 条件2:孔の直径より充分大きくする(測定回数を少な
くするため)。 条件lを満すには、孔がX方向にもY方向にも同じピッ
チで形成されているとすれば、そのピッチによって作ら
れる正方形の対角線(ピッチx 5 )一孔の直径以下
でなければならない。 そこで、第1のウィンドウの直径をWD、とすると次の
ようになる。 WD、≦2.sx/T−1,2=2.34  ・・・(
])一方、条件2を満たす1 、2 < W D 1の
範囲で。 WD、≧検出範囲Sの外接円の直径+孔の直径とすると
、検出範囲S内に孔の中心がある時は。 その孔の全体が第1のウィンドウ内に含まれるので、1
回の測定で孔の中心位置が求められる。 しかし、この条件では、 W D +≧] x、/’E’+ 1.2=2.61 
 ・・・(2)そこで、孔加工の際の孔位置のバラツキ
等も考慮して、3個の孔が同時にウィンドウ内に存在し
ない条件として WD、=φ2.2 を採用する。 ここで、第1のウィンドウの径WD、と孔径りとの差を
直接測定可能範囲とすれば、 直接測定可能範囲=WD、−D=2.2−1.2=1.
0となり、この範囲内に孔の中心がある時には、その孔
の全体が第1のウィンドウ内に含まれるので。 1回の測定で孔の中心位置を求めることが可能である。 12のウィンドウW の。 条件:検出範囲Sの外接円と直接測定可能範囲との径の
差に孔の径を加えた値程度にする。 〜 そこで、第2のウィンドウの径をWD2とすると、
 WD2年1.41−1.O+ 1.2今1.61であ
るから、WD2=φ1.6 とする。 第3のウィンドウW3の径 条件:測定すべき孔の径よりわずかに大きくする。 そこで、第3のウィンドウの径をWD3とすると、測定
すべき孔の径は1.2mmであるから、WD3 =φ1
.3 とする。 他の数値例 検出範囲Sの外接円の半径R○は、検出範囲Sの対角線
の1/2であるから、 R,O= 1 x77/ 2=0.71.mm  であ
る。 検出範囲Sの内接円の半径RIは、検出範囲Sの一辺の
1/2であるから、 RI=1/2=0.5mm  である。 なお、前述の測定誤差LOは、例えば0.015とする
。 次に、この発明を電子部品自動挿入機において実施する
場合の例を第4図及び第5図によって説明する。 第4図は電子部品自動挿入機のこの発明の実施に関連す
る部分のみのブロック構成図であり、第5図はその測定
装置の構成を示すブロック図である。 第4図において、2は挿入ヘッド取付板であり、この例
では0番から9番まで10個の挿入ヘッド取付ステーシ
ョンS o−8gが設けられているが、そのうちプリン
ト基板の搬送方向に対して最初の0番ステーションSo
に測定装置3を取付け、それ以降の1番〜9番ステーシ
ョン81〜S9には。 それぞれ図示しない部品供給装置から供給される電子部
品に適した挿入ヘッド4を取付ける。 5はこの装置全体を制御する電子部品自動挿入機コン1
−ローラ、6はこのコントローラ5に部品挿入位置デー
タ等を送るNC装置であり、CPU等による演算部61
と、測定用挿入孔の座標値を記憶する測定用データメモ
リ62と、プリント基板に挿入すべき全部品に対する各
挿入位置の座標値(部品挿入位置データ)を記憶する挿
木用データメモリ63と、補正値を記憶する補正値メモ
リ64とを備えている。 そして、これらの測定装置3と電子部品自動挿入機コン
トローラ5とNC装置6は、それぞれ複数の信号線及び
コネクタを介して接続されている。 測定装置3は第5図に示すように、操作パネル31、照
明用の光源32.ビデオカメラ331画像処理装置34
.及びモニタ用のCRTディスプレイ35を備えている
。 7は電子部品自動挿入機コントローラ5によって制御さ
れ、プリント基板1を搭載する図示しない基板搭載テー
ブルを駆動するモータである。 この電子部品自動挿入機において、部品挿入処理時には
、第4図のNC装置6内の図示しないプログラムメモリ
に格納されている挿入プログラムにしたがって、電子部
品自動挿入機コントローラ5が各ステーション81〜S
9の挿入ヘッド4を順次選択すると共に、挿入用データ
メモリ63から順次転送される各部品挿入位置の座標デ
ータに応じてモータ7を制御し、プリント基板1を移動
させてその部品挿入位置を選択された挿入ヘッド4に対
応させ、その挿入ヘッド4に把持された電子部品を挿入
する動作を繰り返す。 部品挿入位置とは、電子部品を挿入ヘッド4で把持する
中心(あるいは重心)位置であって、必要なときには部
品の挿入方向も含むものである。 このようにして、所定数(M個)の電子部品の挿入を完
了すると、図示しない基板搬出装置によって部品挿入済
みのプリント基板1を基板搭載テーブルから外して搬出
する。 この発明によるプリント基板の孔位置測定とその結果に
よる部品挿入位置データの補正は、例えば使用するプリ
ント基板の製造ロットが変わる毎に、その最初のプリン
1〜基板に部品を挿入する前に実行される。 その際、まず第4図のNC装置6内の測定用データメモ
リ62に予め記憶されている測定用挿入孔の座標データ
の1つに従って、電子部品自動挿入機コン1ヘローラ5
がモータ7を制御して図示しない基板搭載テーブルを駆
動し、プリント基板1上のその座標点Q (Xo 、Y
o ) (第1,3図)を第5図に示す測定装置乙のビ
デオカメラ33の撮像画面の中心に位置させる。 そして、光源32を点灯させて、プリント基板1の指定
された挿入孔1pを含む面をビデオカメラ33によって
撮像する。 その画像データを画像処理装置34へ送って2値化し、
前述したような画像処理をすることによって、実際の挿
入孔1Pの座標位置(Xs、Ys)を測定し、点Q (
Xo 、 Yo )に対する誤差ΔX。 ΔYを算出して、それをNC装置6の補正値メモリ64
へ転送して補正値として記憶させる。 それによって、NC装置6内の演算部61が。 補正値メモリ64からその補正値を読出して、挿入用デ
ータメモリ63に記憶している部品挿入位 19装 置データを補正する。 その補正は、各部品挿入位置データ毎にそれに対応する
部品挿入孔の位置を測定して、その誤差を算出して補正
値を求め、各部品挿入位置データをそれぞれ補正するよ
うにしてもよいが、プリント基板の所定のエリア毎に1
個の部品挿入孔の位置を測定して補正値を求め、その補
正値によってそのエリア内の全ての部品挿入位置データ
を補正して書き換えるようにしてもよい。 このようにしても、エリアの大きさを適当に設定するこ
とにより、各部品挿入位置データを殆ど誤差なく補正す
ることができ、測定及び補正処理に要する時間を大幅に
短縮することができる。 なお、この発明は電子部品自動挿入機に限らずその部品
挿入プログラム作成装置やプリン1へ基板検査装置等に
おいても実施できる。 〔発明の効采〕 以−L説明してきたように、この発明によるプリン1〜
基板の孔位置測定方法によれば、測定すべき孔の中心が
記憶位置に対して検査範囲内にあれば3回以内の測定処
理によってその中心の座標位置を正確に測定することが
できる。 したがって、孔の位置ずれが比較的大きくても、迅速1
つ正確にそれを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるプリント基板の孔位置測定方法
の測定工程の説明図、 第2図はこの発明の一実施例の画像処理装置による測定
動作のフロー図、 第3図はプリン1〜基板の孔位置測定の基本的な説明図
、 第4図は電子部品自動挿入機のこの発明の実施に関連す
る部分のみのブロック構成図、 第5図は同じくその測定装置の構成を示すブロック図で
ある。 1・・・プリント基板   1p・・・測定すべき孔3
・・・測定装置     4挿入ヘツド5・・・電子部
品自動挿入機コン1−ローラ6・・NC装置     
33・・・光源33・・ビデオカメラ  34・・画像
処理装置P・・・孔の中心位置   Q・・・孔の中心
の記憶位置S・・・検出範囲     Wl・・・第1
のウィンドウW2・・・第2のウィンドウ W3・・・第3のウィンドウ 第2図 第3図 第5図 コントローラ5へ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プリント基板に設けられた部品挿入用の孔位置を画
    像処理によつて測定する方法であつて、測定すべき孔を
    含む基板面を撮像してその画像を2値化し、該孔の位置
    として予め記憶している座標位置(X_0、Y_0)を
    中心とし、該孔の径より充分大きく且つ最小ピッチで設
    けられた孔が3個以上同時に入らない径の円形の第1の
    ウインドウを設け、このウインドウ内の孔の重心の座標
    位置(X_1、Y_1)を求め、 上記重心の座標位置(X_1、Y_1)が、上記記憶し
    ている座標位置(X_0、Y_0)を中心とする所定の
    検出範囲の外接円の外側にあれば測定不能と判定し、検
    出範囲の外接円の内側であつて且つ上記座標位置(X_
    0、Y_0)を中心とし直径が第1のウインドウの径と
    孔径との差である直接測定可能範囲の外側にあるときは
    、上記重心の座標位置(X_1、Y_1)を中心とし、
    上記検出範囲の外接円と直接測定可能範囲の径との差に
    上記孔の径を加えた値程度の径を有する円形の第2のウ
    インドウを設け、このウインドウ内の孔の重心の座標位
    置(X_2、Y_2)を求め、 次に、上記重心の座標位置(X_2、Y_2)を中心と
    して上記孔の径よりわずかに大きい径を有する円形の第
    3のウインドウを設け、このウインドウ内の孔の面積が
    所定の範囲にあるときは、該ウインドウ内の孔の重心の
    座標位置(X_3、Y_3)を該孔の中心位置とし、所
    定の範囲外にあるときは測定不能と判定し、 上記第1のウインドウ内の孔の重心の座標位置(X_1
    、Y_1)が上記直接測定可能範囲の内側にある時は、
    該座標位置(X_1、Y_1)を中心として上記第3の
    ウインドウと同等のウインドウを設け、このウインドウ
    内の孔の面積が所定の範囲にあるときは、該ウインドウ
    内の孔の重心の座標位置を該孔の中心位置とし、所定の
    範囲外にあるときは測定不能と判定することを特徴とす
    るプリント基板の孔位置測定方法。
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