JPS6375605A - 実装部品検査装置 - 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〕 本発明は、光切断法を用いてプリント板上の部品の実装
状態を検査する実装部品検査装置においで、光切断画像
から高さ方向に沿ったｒ＆′ＥＪ輝度を検出し、このｉ
高輝度の画素とその前後の画素だけを対象として加重平
均を求め、これを高さデータとして使用するようにした
ことにより、高速かつ高精度の部品検査を可能にしたも
のである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板上に実装された電子部品（特には
チップ部分）の実装状態（例えば、品種ちがい、取付位
置ちがい、過不足等）を光切断法を用いて自動検査する
実装部品検査装置に関する。

近年、電子機器を小型化するため、表面実装部品（千ノ
ブ部品）が多く使用されるようになってきた。今後、チ
ップ部品化はますまず進み、そのｉａ量は急激に増加す
るものと予測されている。チップ部品を用いたプリンｌ
の！Ｖ造工程では、実装は自動機によって行われている
。しかし、実装状態の外観検査は自動化が遅れ、人間の
目視検査にたよっているのが現状である。チップ部品を
用いたプリント板の信頼性向上のため、外観検査の自動
化が必須となっている。このような背景から、チップ部
品実装の外観検査の自動化が強く望まれてきた。

〔従　来　技　術〕

光切断法を用いた従来の実装部品検査装置は、プリント
板上にスリン（・状の光ビーム（以下、スリットビーム
と称す）を例えば真上から照射し、そこに形成された光
切ｖｆＩ線をライン七ンサで斜め上方から検知して、得
られた光切断画像から求まる高さデータに基づき部品の
三次元形状を取出し、これと基準の形状とを比較するこ
と等により検査を行っている。

上記光切断画像から上記高さデータを求める為の１つの
手段としては、第３図！８１に示すように、光切断画像
ＭにおいてＸ方向（」二記ラインセンサのライン方向）
の各位置ごとにＸ方向（高さ方向）に沿った最高輝度の
画素のｙアドレスを求め、このｙアドレスを高さデータ
として使用するようにしたものがある。例えば、第３図
（ｂｌにＸ＝への位置におりる輝度分布ｉ　（ｙｌを示
したが、そのｒ＆高輝度の画素のｙアドレス（Ｐａ）を
Ｘ−への位置における高さデータとするものである。

また、他の手段としては、上述したような光切断画素Ｍ
のＸ方向の各位置ごとに、Ｘ方向に沿った輝度分布の加
重平均を求め、この値を高さデータとして使用するよう
にしたものも考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

」二連した１Ｉｉ１．Ｂの手段では、高さデータを求め
るための計測分解能が、一画素にりｌ応する高さによっ
て決定されるので、計測精度を上げるためには、光切断
画像のｙ方向ｖｇＪ素数を増やす必要がある。

ところが、Ｘ方向画素数を増やせば、計測１１度が」二
がる反面、計測速度が遅くなり、しかも処理データ■が
増えるという問題点が生じる。

一方、後、Ｈの手段では、計測速度が速いという利点は
あるが、Ｘ方向に沿って全ての画素をヌ・ｌ象としてｆ
１１純に加重平均を算出するので、例えば第４図（ハ）
のように両１象中にノイズが存在する場合、そのＸ位置
において得られた加重平均に第４図（ｂ）のように大き
な芯影７が生じてしまう。また、同１ｐな理由により、
エツジ部分が丸くなるという問題も生しる。これらのこ
とから、ｉｑられる高さデータの精度が落ちてしまい、
部品の正確な形状が得られなかった。

本発明は、上８ご問題点に鑑み、高速かつ高精度のｎｌ
；品険査を可１ｊヒにする実父部品検査装置を堤（Ｊｊ
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の実装部品検査装置は、光切断画像から高さデー
タを求めるための手段として、光切断画像からその高さ
方向に沿った最高輝度を検出するピーク検出手段と、こ
のピーク検出手段で得られた最高輝度の画素およびその
高さ方向に沿った前後の画素だけを対象とした加重平均
を算出する加重平均算出手段とを備え、上記加重平均を
高さデータとして用いるようにしたものである。

〔作　　　用〕

上記加重平均は、複数の画素を対象にした平均値なので
、各画素と対応した段階的な値には限定されず、その中
間的な値をも取りえる。即ち加重平均は、一画素に対応
する高さによって決定される画像分解能よりも、もっと
細かい値となる。

従って、高さ方向の画素数が少なくても、非常に高精度
な計測が可能になり、しかも、このように画素数が少な
くて済むので、計測の一層の高速化が可能になる。

また、本発明では加重平均を求めるための対象を、最高
輝度の画素とその前後の画素だけに制限している。この
ようにすれば、最高輝度の画素から離れた位置にある低
レベルの輝度の画素の影響で、加重平均が最高輝度の位
置から大きくずれてしまうというようなことがなくなる
。従って、前述したようにノイズのｉＪｔ？、＋＋を受
けたり、エツジが丸くなったりすることがなくなり、非
常に正確な高さデータが得られる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す概略構成図である。

本実施例は、まず半導体レーザ１、コリメートレンズ２
およびシリンドリカルレンズ３からなる光照射手段を備
えている。この光照射手段は、半導体レーザ１から出力
されたレーザ光１１をコリメートレンズ２で平行光１２
に変換し、更にシリンドリカルレンズ３でスリット状の
光ビーム（スリットビーム）１３に変換し、このスリッ
トビームβ３を、Ｘ及びＹ方向に移動可能なステージ４
上に載置されたプリント板Ｐ上に真上から照射する。プ
リント板Ｐは、その基板Ｒ上に各種の部品（特にはチッ
プ部品）Ｑが実装されており、上記スリンｌ−ビーム１
３の照射によって、上記基板Ｒおよび部品Ｑ上には光切
断線りが形成される。

更に、結（象用のレンズ５、ガルバノミラ−６およびう
・インセンサ（例えばＣＯＤラインセンサ等）７からな
る光検知手段を備えている。この光検知手段は、まず上
記光切断線りがらの斜め上方への反射光で４を、結像用
のレンズ５を介してガルバノミラ−６に導く。ガルバノ
ミラ−６は、一定角度範囲内で細かく往復回転（振動）
されているので、ガルバノミラ−６に導かれた反射光Ｉ
！ａは、上記振動に伴って上下方向に振られる。この振
られた反射光をラインセンサ７で順次検知する。すると
ラインセンサ７は、反射光β４を高さ方向に順次検知し
ていくことになり、ガルバノミラ−６の一方向への一回
の振りで、光切断線りの全体像を見ることができる。こ
のラインセンサ７の検知により、光切断線りに沿った光
切断画像Ｍを得ることができる。

この光切断画像Ｍは、第２図＋１１）に示すように、光
切断線りの形成されている対象（部品Ｑ１基板Ｒ）の高
さに応じたずれを持つ略スリット状の像（ｍ＋、ｍ２．
ｍａ）として得られるとともに、これらは上記対象の輝
度に応じた多階調の濃淡画像となっている。同図におい
て、Ｘアドレスはラインセンサ７のライン方向（Ｘ方向
）に対応し、ｙアドレスは高さに対応している。

本実施例は、上記光切断画像Ｍから正確な高さデータを
取出すための手段として、第１図に示すピーク検出回路
８および加重平均算出回路９を備えたことを特徴とする
。

第２図（ａ）に示した光切断画像Ｍでは、Ｘ方向の各位
置ごとに、Ｘ方向の最高輝度が存在している。

例えばｘ＝Ａの位置における輝度分布を第２図（ｂ）に
示す。上記ピーク検出回路８は、Ｘ方向の各位置ごとに
上記最？ｉｒＪ輝度を検出し、この最高輝度の画素のｙ
アドレスを取入れる。上記第２図（ｂｌのように最高輝
度が２つ以上の連続した画素に現れたときは、これらの
画素のうちの最下端の画素のｙアドレスをＰ＋、４Ｂ上
端の画素のｙアドレスをＰ２（≧Ｐ＋）として取入れる
。最高輝度が１つのときは、Ｐｌ＝Ｐ２となる。なお、
第２図（ｂｉのように最高輝度が互いに連続しない２つ
以上の画素に現れたときは、ノイズの影響が高い位置に
多く現れるという点を考慮し、ｙアドレスの最も小さい
画素（或いは画素群）を必要な最高輝度の画素として選
択する。

次に、加重平均算出回路９について説明する。

この回路は、上記ピーク検出回路８で得られた最高輝度
の画素とその前後の画素だけを対象として、加重平均を
算出する回路である。具体的には、以下の式に基づいて
加重平均（Ｋとする）を算出する。

即ち、まずピーク検出回路８で得られた最高輝度の画素
のｙアドレスＰ＋、Ｐ２’（ＰＩ≦Ｐ２）に対して、そ
の前後の画素のｙアドレスＰ＋　−Ｄ、Ｐ２＋Ｄを計算
範囲として設定する。なおりは、■もしくは２であるこ
とが望ましい。即ち、最高輝度の画素よりも１つもしく
は２つだけ前後の画素を計算範囲とする。次に、上記の
範囲（Ｐｌ−ＤからＰ２＋Ｄまで）の画素を対象として
、ｙ方向の位置データであるｙアドレス（’／）とその
輝度データ（ｉｆｙ））との積（ｙＸｉ（ｙｌ）を求め
、これらの総和（Σ（ｙ　Ｘ　ｉ　ｆｙ））　）を出す
。なお、ｙアトγｌ只−〇 レス（ｙ）は各画素と対応した例えば０〜９つの値をと
り、また輝度データｉ　（ｙｌは、例えば０〜２５５ま
での多階鋼のデータとなっている。

また、上記の計算を実行するとともに、上記の範囲の画
素を対象として、輝度データ（ｉ（ｙ））の加重平均Ｋ
を算出する。なお、分解能拡大率Ｎ（望ましくは４もし
くは５）を上記割算の結果に掛けて、この値を加重平均
にとしてもよい。また、上述した各演算はディジタル的
な演算器を用いて行なわれるのが一般的なので、これに
よって得られた加重平均には小数部を切り捨てた整数と
なる。

本実施例では、以上のようにピーク検出回路８および加
重平均算出回路９によって得られた上記加重平均を高さ
データとして、以後の処理で使用する。上記加重平均は
、Ｐ＋　　ＤからＰ２＋Ｄまでの複数の画素を対象とし
た平均値なので、各画素と対応した段階的な値には限定
されずに、その中間的な値をも取り得る。即ち、加重平
均は、画像分解能よりももっと細かい値になる。このよ
うな細かい値である加重平均を高さデータとすることに
より、ｙ方向の画素数が少なくとも、非常に高精度の高
さデータを得ることができる。従って、ｙ方向の画素数
が少な（でも済むことになるので、処理データ量が減り
、非常に高速の計測が可能となる。

しかも、加重平均を求めるための対象を最高輝度の画素
の近１ｆ（Ｐ＋−ＤからＰ２＋Ｄまで）に側限している
ので、最高輝度の画素から離れた位置にある低レベルの
輝度の画素による悪影響で、加重平均が最高輝度の位置
から大きくずれてしまうというようなことがなくなる。

従って、第４図に示したように、ノイズのｋｇを受けた
り、エツジが丸くなったりするという問題が起ることは
なくなり、非常に正確な高さデータが得られる。

次に本実施例では、以上のようにして得られた高さデー
タ（加重平均）に基づき、不図示の既知の検査手段で部
品Ｑの実装状態（例えば、品種ちがい、取付位置ちがい
、過不足等）の検査を行う。

この検査は、例えば上記高さデータをプリン１反Ｐの全
体について得ることにより部品Ｍの三次元形状を知り、
この形状を基準の形状と比較して上記実装状態を判断す
ること等により行う。

上記検査は、上述したように非常に正確な高さデータに
基づいて行われるので、得られる結果も非常に信頼性の
高い正確なものとなる。

なお、本発明において光照射手段および光検知手段とし
て用いる光学系の構成は第１図に示したちのく１〜７）
に限定されることはなく、光切断線りをプリント板上に
形成してそれに対応した二次元画像を得るようにしたも
のであれば、どのような構成であってもよい。例えば、
ガルバノミラ−６を用いる代りに、ラインセンサ７を反
射光の結像面に沿って順次移動させて二次元画像を得る
ようにしてもよい。

また、ピーク検出回路８および加重平均算出回路９は、
既知の電子回路等を用いて、或いはソフトウェア等によ
り、容易に構成することができる。

〔発明の効果〕

本発明の実装部品検査装置によれば、特定範囲の画素だ
けを対象として求めた加重平均を高さデータとして使用
するようにしたことにより、高さ方向の画素数が少なく
とも、ノイズ等の影響を受けない正確な高さデータを得
ることができるようになり、従って高精度かつ高速の実
装部品検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す積用８構成図、第２図
（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ同実施例に係るピーク検出
を説明するための光切断画像とそのｘ　＝Ａ位置におけ
る輝度分布を示す図、 第３図（ａｌ、　（ｂｌはそれぞれ従来の装置によるピ
ーク検出を説明するための光切ｙｆＴ画像とそのｘ＝Ａ
位置における輝度分布を示す図、 第４図（ａｌ、　ｆｂ）ばそれぞれ従来の装置による加
重平均の検出を説明するための光切断画像と得られた加
重平均の問題点を示す図である。 ７・・・ラインセンサ、 ８・・・ピーク検出回路、 ９・・・加重平均算出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）部品の実装されたプリント板上にスリット状の光ビ
   ームを照射する光照射手段（１、２、３）と、 該光照射手段による前記光ビームの照射によって前記プ
   リント板上に形成された光切断線をその高さ方向に順次
   ラインセンサ（７）で検知する光検知手段（５、６、７
   ）と、 該光検知手段の検知によって得られる光切断画像から求
   まる高さデータに基づき前記部品の実装状態を検査する
   検査手段とを有する実装部品検査装置において、 前記光切断画像からその高さ方向に沿った最高輝度を検
   出するピーク検出手段（８）と、 該ピーク検出手段で得られた最高輝度の画素およびその
   高さ方向に沿った前後の画素だけを対象とした加重平均
   を算出し、該加重平均を前記高さデータとする加重平均
   算出手段（９）とを具備したことを特徴とする実装部品
   検査装置。 ２）前記加重平均算出手段は、前記前後の画素間の各画
   素の位置データと輝度データとの積を算出して、これら
   の総和を求めるとともに、前記前後の画素間の各画素の
   輝度データの総和を求め、該総和で前記総和を割ること
   により前記加重平均を算出することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の実装部品検査装置。 ３）前記最高輝度が２つ以上の連続した画素に現れたと
   きは、これらの画素のうちの最下端、最上端の画素に対
   してそれぞれ前記前後の画素を設定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の実装部品検
   査装置。 ４）前記前後の画素は、前記最高輝度の画素よりも１つ
   もしくは２つ前後の画素であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１つに記載の実装
   部品検査装置。 ５）前記最高輝度が互いに連続しない２つ以上の画素に
   現れたときは、位置データの最も小さい画素を前記最高
   輝度の画素として選択することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれか１つに記載の実装部品
   検査装置。