JPS63275937A - 光学式形状検査装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 この発明は、部品の突出部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ｗ人する光学手段と、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である。

〔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・パンケージ（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３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、２Ｃ：、− 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のり一トに照射し、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がある。

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−ｎ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ｍ、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、
グラソトリーＦ型のＩＣＩ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（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（Ｃ１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−ｎの影
を撮像し不正確となる。

反対側のリードの影像を排除するため、第９図（ｄ）の
ように光源２０をＩＣＩ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計かえられず、さらにＩ
Ｃ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ＩＣＩ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、−７’ｆＱ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、光ａ２をＩ
ＣＩに直交する方向に設け、先端がＩＣＩの底面に当接
する光学手段４を設け、光学手段４でｎ’ｌ乱した光が
リードを透光し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。カメラ５が画像データを作成し、この画
像データを画像処理装置６に入力するように構成しであ
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である。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によりリードの長さ方向
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（ｂｌ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
右下或いは左下め輝度をスライスレベルとして２値化す
番。又、リード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Ａｏ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、Ａｏより所定距離りだけ下方向に、逆にもし累計値
が目標より大きいならば、Ａｏより距離したけ上方向に
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換えして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　（ＳＭＯＬＬ−ＯＵＴＬ　ＩＮＥ−Ｐ
ＡＣＫＡＧＥ）タイプのＩＣのリードの上下方向の曲が
り　（以後浮き量と記す）を検出する場合を示している
。

光ａ２はＩＣＩの底面に直交する方向に設けである。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ｊ１（仮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。即ら、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を遠方に設は光源光を光
ファイバー２−１を介して光拡散板４−３を照射するよ
うにしである。

一方、ＩｃＩ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ｊｌ＆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の水平面に設けである
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Ｃ
ＣＵと記す）８−１と８−２に入力される。ＣＣＵ３−
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？１１１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
？−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（ａｌに示すｉＱ度ヒストグラムをもっている
。このヒストグラムは、ぼ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ｉｔ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・・トＩ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く浮き量）を計測するた
めの基ｆｓ　＜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Ａｏ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Ａｏより画面の下方（上方）位置に所要距離
り移動し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．Ａ、　　・・と
移動距離を半分にして行う。この操作を（Ｌｏｇ２Ｌ＋
１）回繰り換えずことによって、累計画素数が目標値Ｔ
１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Ａｏを２５６とししを１２
８とすれば、探索範囲がＡ±２Ｌ即ち０〜５１２となり
、（Ｌｏｇ　２１２８　＋　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ｌ−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−　ｍ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（ｂｌ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世（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
は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の同様に行
い計測をする。第４図（へ）、（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値と比較し良否の判
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行い計測を行う。な
お、上記説明はＳ叶型のＩＣを例として説明を行ったが
、以外の電子部品でもよ（、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・ン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
上の而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説明する
ための模式図、 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。 本発明の原理ｇ 第１図 屏Ｉ纏ゴ千ｉえ−叱６ｒ麺例綜１軒視Ｘ第３図 滞完９胎→儲σＪ９ネ１蹟弐口 第２図 ２トミ丙≦ｇりのｈ（Ｊ陀唖さア【シ＜Ｖめ１町ｉイ乍
９）件１゛７０〜＋１−−ト第４図 （Ｃ１ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（ｅ’ン／￥発ロ月めス：フイ又し六゛ルを
８を岨７さしの撰改図第５図 、４；調錫ンｑ６すｒ−リＪＣλＥｆｆｉゴのイ立（瀞
＝（＝Ａ−シーへシシ）−タ匙；フ；Ｔコζ１ヒ弐回第
６図 シト３乙ｄ町、ＱＩＣ万にめ０４やを裳／１３方渋乞方
ｉＴ石釘５ぐの第７図 ／１４９Ｆトｎリート・°イブ１不史梁δ）乏９瀝明す
注め纜戎蔓σ第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の不透明突出部（１−１〜１−ｎ）を有する部品（
   １）の前記突出部（１−１〜１−ｎ）に投光を行い、前
   記突出部（１−１〜１−ｎ）の映像をカメラ（５）にて
   撮像をし画像処理を行い形状検査を行う装置において、 前記部品（１）と直交する方向に設けられた光源（２）
   からの光を部品面方向に変更し突出部（１−１〜１−ｎ
   ）の背面から照射して前記カメラ（５）に導入する光学
   手段（４）と、 前記透光を受光する絞り機構（５−１）を有するととも
   に該絞り機構（５−１）の通過光を前記部品の両側で受
   光するカメラ（５）とを備え、 前記カメラ（５）の画像から前記部品面の傾きを検出し
   前記突出部（１−１〜１−ｎ）の突出量を検出する画像
   処理装置（６）を設けたことを特徴とする光学式形状検
   査装置。