JPWO2016166807A1 - Appearance inspection apparatus and appearance inspection method - Google Patents
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Abstract
傾斜カメラ31b〜31eは、基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)に対して傾斜して配置されており、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面を捉えるのに適している(図7)。そして、基板10に対して設定された計測領域R(I)を傾斜カメラ31b〜31eにより撮像した計測領域R(I)に基づき、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測する。したがって、計測領域R(I)が基板10に存在する半田91、92の側面91a、92aを含むように設定された場合であっても、半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測することが可能となっている。The tilt cameras 31b to 31e are disposed to be tilted with respect to the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10a of the substrate 10 and capture the side surfaces of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10. Suitable (Figure 7). Then, based on the measurement region R (I) obtained by imaging the measurement region R (I) set for the substrate 10 with the tilt cameras 31b to 31e, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is measured. To do. Therefore, even when the measurement region R (I) is set to include the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the substrate 10, the three-dimensional shape Dt of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 is provided. It is possible to accurately measure (I).
Description
この発明は、基板の外観を検査する外観検査装置および外観検査方法に関する。 The present invention relates to an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method for inspecting the appearance of a substrate.
特許文献1に記載のビジョン検査装置は、検査対象物に正対する第1カメラと、格子模様を照射する格子模様照射部とを備え、検査対象物に照射された格子模様が変形する様子を第1カメラで撮像した結果に基づき、検査対象物の高さを測定する。
The vision inspection apparatus described in
このような技術は、例えば部品が半田により取り付けられた基板の外観を検査するのに用いることができる。ただし、上記の第1カメラは、検査対象物に正対するものである。そのため、基板を検査するにあたって、基板に存在する物体(半田あるいは部品等)の側面の三次元形状を必ずしも的確に計測できない場合があった。ちなみに、特許文献1では、第1カメラの周囲に配置された第2カメラが設けられている。ただし、この第2カメラは部品の浮き立ちや未挿入を確認するに過ぎず、かかる問題を解消するのに足りるものではなかった。
Such a technique can be used, for example, to inspect the appearance of a substrate on which components are attached by solder. However, the first camera faces the inspection object. Therefore, when inspecting the substrate, there are cases where the three-dimensional shape of the side surface of an object (solder or component) existing on the substrate cannot always be accurately measured. Incidentally, in
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測することを可能とする技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to accurately measure the three-dimensional shape of the side surface of an object present on a substrate.
本発明にかかる外観検査装置は、上記目的を達成するために、基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持される基板に向けて光を照射するプロジェクターと、基板保持部に保持される基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラと、基板に対して設定した計測領域にプロジェクターから光を照射しつつ計測領域を傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、計測領域の三次元形状を計測する制御部とを備える。 In order to achieve the above object, an appearance inspection apparatus according to the present invention is held by a substrate holding unit that holds a substrate, a projector that irradiates light toward the substrate held by the substrate holding unit, and the substrate holding unit. Based on a captured image obtained by capturing the measurement area with the tilt camera while irradiating light from the projector to the measurement area set with respect to the substrate, and the tilt camera arranged with respect to the normal direction of the surface of the substrate. A control unit that measures the three-dimensional shape of the measurement region.
本発明にかかる外観検査方法は、上記目的を達成するために、基板に対して計測領域を設定する工程と、計測領域に光を照射しつつ、基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラにより計測領域を撮像して、撮像画像を取得する工程と、撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測する工程とを備える。 In order to achieve the above object, the visual inspection method according to the present invention includes a step of setting a measurement region on the substrate, and a light is applied to the measurement region, and the surface is inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate. The measurement area is imaged by the tilted camera arranged to obtain a captured image, and the three-dimensional shape of the measurement area is measured based on the captured image.
このように構成された本発明(外観検査装置および外観検査方法)が備える傾斜カメラは、基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置されており、上記の正対カメラと比較して基板の表面に存在する物体の側面を捉えるのに適している。そして、基板に対して設定された計測領域を傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、計測領域の三次元形状を計測する。したがって、計測領域が基板に存在する物体の側面を含むように設定された場合であっても、物体の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となっている。 The tilt camera provided in the present invention (appearance inspection apparatus and appearance inspection method) configured as described above is arranged to be inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate, and compared with the above-mentioned facing camera. It is suitable for capturing the side surface of an object present on the surface of a substrate. And based on the picked-up image which imaged the measurement area | region set with respect to the board | substrate with the inclination camera, the three-dimensional shape of a measurement area | region is measured. Therefore, even when the measurement region is set so as to include the side surface of the object existing on the substrate, it is possible to accurately measure the three-dimensional shape of the side surface of the object.
基板に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となる。 It is possible to accurately measure the three-dimensional shape of the side surface of the object present on the substrate.
図1は本発明にかかる外観検査装置が備える検査ヘッドの一例を模式的に示す斜視図である。図2は図1の検査ヘッドの一例を模式的に示す平面図である。両図および以下の図では、互いに直交する水平方向X、水平方向Yおよび鉛直方向Zを適宜示すものとする。この検査ヘッド3は、水平に保持される基板10の表面10aを検査対象としており、検査範囲F3内の基板10の表面10aに対して、所定パターンの光を照射(投影)しつつ撮像を行う。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an inspection head provided in an appearance inspection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of the inspection head of FIG. In both figures and the following figures, the horizontal direction X, the horizontal direction Y, and the vertical direction Z orthogonal to each other are shown as appropriate. The
両図に示すように、検査ヘッド3は、鉛直方向Zからの平面視において中央に位置する正対カメラ31aと、正対カメラ31aの光軸Aaを中心に同心円状に等間隔で並ぶ4台の傾斜カメラ31b〜31eとを有する。なお、両図では、5台のカメラに互いに異なる符号31a〜31eが付されているが、以下では、個々のカメラを区別しない場合は共通の符号31を適宜用いることとする。カメラ31a〜31eとしては、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラを用いることができる。5台のカメラ31a〜31eは、基板10の表面10a上の検査範囲F3に対向するように配置されており、検査範囲F3をそれぞれの視野に収めることができる。換言すれば、5台のカメラ31a〜31eの視野は、基板10の表面10a上の検査範囲F3において互いに重複する。
As shown in both figures, the
正対カメラ31aは、その光軸Aaが鉛直方向Zに平行となるように配置されており、上方から検査範囲F3に正対する。したがって、正対カメラ31aの光軸Aaが基板10の表面10aと成す角度は90度となっている。正対カメラ31aはテレセントリックレンズを有しており、このテレセントリックレンズを介して検査範囲F3における基板10の表面10aを撮像する。
The directly facing
傾斜カメラ31b〜31eは、それぞれの光軸Ab〜Aeが鉛直方向Zに対して傾斜するように配置されており、斜め上方から検査範囲F3に対向する。傾斜カメラ31b〜31eの光軸Ab〜Aeが基板10の表面10aと成す角度(仰角)は互いに等しく、90度未満の鋭角となっている。一方、鉛直方向Zからの平面視において、4台の傾斜カメラ31b〜31eの光軸Ab〜Aeは90度ずつ異なっている。つまり、図2の平面視において座標軸X(水平方向X)を始線として反時計回りに角度(方位角)を定義すると、傾斜カメラ31bの光軸Abの角度は45度となり、傾斜カメラ31cの光軸Acの角度は135度となり、傾斜カメラ31dの光軸Adの角度は225度となり、傾斜カメラ31eの光軸Aeの角度は315度となる。
The
さらに、検査ヘッド3は、正対カメラ31aの光軸Aaを中心に同心円状に等間隔で並ぶ4台のプロジェクター32b〜32e(投影機)を有する。なお、両図では、4台のプロジェクターに互いに異なる符号32b〜32eが付されているが、以下では、個々のプロジェクターを区別しない場合は共通の符号32を適宜用いることとする。プロジェクター32b〜32eのそれぞれは、光強度分布が正弦波状に変化する縞状のパターンの光(パターン光)を検査範囲F3に照射する。パターン光を構成する縞は、鉛直方向Zからの平面視において、4台の傾斜カメラ31b〜32eそれぞれの光軸Ab〜Aeと45度で交差する方向に平行である。
Further, the
プロジェクター32b〜32eのそれぞれは、LED(Light Emitting
Diode)等の光源と、光源からの光を検査範囲F3へ向けて反射するデジタル・マイクロミラー・デバイスとを有している。そして、デジタル・マイクロミラー・デバイスの各マイクロミラーの角度を調整することで、互いに位相の異なる4通りのパターン光を検査範囲F3に照射できる。つまり、検査ヘッド3は、プロジェクター32b〜32eから照射するパターン光の位相を変化させながらカメラ31a〜31eにより撮像を行うことで、位相シフト法によって検査範囲F3内の三次元形状を計測することができる。Each of the
And a digital micromirror device that reflects the light from the light source toward the inspection range F3. Then, by adjusting the angles of the respective micromirrors of the digital micromirror device, it is possible to irradiate the inspection range F3 with four kinds of pattern lights having different phases. That is, the
4台のプロジェクター32b〜32eは、それぞれの光軸Bb〜Beが鉛直方向Zに対して傾斜するように配置されて、斜め上方から検査範囲F3に対向しており、基板10の表面10a上の検査範囲F3をそれぞれの光の照射範囲に収めることができる。換言すれば、4台のプロジェクター32b〜32eのパターン光の照射範囲は、基板10の表面10a上の検査範囲F3において互いに重複する。
The four
プロジェクター32b〜32eの光軸Bb〜Beが基板10の表面10aと成す角度(仰角)は互いに等しく、90度未満の鋭角となっている。一方、鉛直方向Zからの平面視において、4台のプロジェクター32b〜32eの光軸Bb〜Beは90度ずつ異なっている。つまり、図2の平面視において座標軸X(水平方向X)を始線として反時計回りに角度(方位角)を定義すると、プロジェクター32bの光軸Bbの角度は0度となり、プロジェクター32cの光軸Bcの角度は90度となり、プロジェクター32dの光軸Bdの角度は180度となり、プロジェクター32eの光軸Beの角度は270度となる。このように、円周方向に隣り合う傾斜カメラ31b〜32eの間にプロジェクター32b〜32eが配置されている。
The angles (elevation angles) formed by the optical axes Bb to Be of the
図3は本発明にかかる外観検査装置を模式的に例示するブロック図である。この外観検査装置1は、制御装置100によって搬送コンベア2、検査ヘッド3および駆動機構4を制御して、基板10(プリント基板)に対して設定した計測領域の三次元形状を取得することにより、基板10の外観を検査する。
FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an appearance inspection apparatus according to the present invention. The
搬送コンベア2は、基板10を所定の搬送経路に沿って搬送する。具体的には、搬送コンベア2は、検査前の基板10を外観検査装置1内の検査位置に搬入し、基板10を検査位置で水平に保持する。これによって、平板状の基板10の表面10aが水平に保持され、基板10の表面10aの法線方向は鉛直方向Zに一致する。また、検査位置における基板10への検査が終了すると、搬送コンベア2は、検査後の基板10を外観検査装置1の外へ搬出する。
The
検査ヘッド3は、搬送コンベア2により保持される基板10の表面10aに対して、鉛直方向Zの上側から対向する。検査ヘッド3は、上述したとおり、基板10の表面10a上の検査範囲F3にプロジェクター32b〜32eからパターン光を照射しつつ、カメラ31a〜31eにより検査範囲F3を撮像する。駆動機構4は、検査ヘッド3を支持しつつ、モーターによって水平方向X、Yおよび鉛直方向Zへ検査ヘッド3を駆動させる。この駆動機構4の駆動によって、検査ヘッド3は、基板10の表面10aに設定された計測領域を検査範囲F3内に収めることができる。
The
制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリーで構成された主制御部110を有しており、主制御部110が装置各部の制御を統括することで、検査が実行される。また。制御装置100は、ディスプレイ、キーボードおよびマウス等の入出力機器で構成されたユーザーインターフェース200を有しており、ユーザーは、ユーザーインターフェース200を介して制御装置100に指令を入力したり、制御装置100による検査結果を確認したりすることができる。さらに、制御装置100は、プロジェクター32b〜32eを制御する照射制御部120、カメラ31a〜31eを制御する撮像制御部130、駆動機構4を制御する駆動制御部140、データ等を記憶する記憶部150、および画像処理を実行する画像処理部160を有する。
The control device 100 has a main control unit 110 composed of a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and the main control unit 110 controls the various parts of the device, thereby executing an inspection. Also. The control device 100 has a user interface 200 composed of input / output devices such as a display, a keyboard, and a mouse. A user inputs a command to the control device 100 via the user interface 200, and the control device 100 You can check the inspection results. Furthermore, the control device 100 includes an irradiation control unit 120 that controls the
そして、制御装置100は、検査ヘッド3を用いて計測領域を撮像する撮像動作と、撮像動作で取得した撮像画像に対して演算処理を施す画像処理とを実行して、基板10を検査する。続いては、基板10の表面10aに電子部品を取り付ける半田の形状を計測し、その計測結果に基づき半田の形状の良否を検査する場合を例示して、具体的な説明を行う。
Then, the control device 100 inspects the
図4は基板検査のために実行される画像撮像の一例を示すフローチャートである。図4のフローチャートは、主制御部110の制御に従って実行される。ステップS101では、主制御部110は、記憶部150に記憶された部品データDeに基づき、計測領域R(I)(図5)を特定する。つまり、部品データDeは、基板10の表面10aにおける部品の位置および形状を示す。そこで、主制御部110は、基板10の表面10aに部品を取り付ける半田の位置を部品データDeから求めて、当該半田を含むように計測領域を設定する。なお、基板10の表面10aでは、複数の部品が取り付けられており、半田の取付箇所(パッド)が複数設けられている。これに対応して、計測領域R(I)も複数設定されることとなる。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of image capturing executed for substrate inspection. The flowchart of FIG. 4 is executed according to the control of the main control unit 110. In step S <b> 101, the main control unit 110 specifies the measurement region R (I) (FIG. 5) based on the component data De stored in the storage unit 150. That is, the component data De indicates the position and shape of the component on the
続いて、撮像動作の対象とする計測領域R(I)を識別するための識別番号Iをゼロにリセットし(ステップS102)、識別番号Iをインクリメントする(ステップS103)。そして、識別番号Iが最大値Imax以下であれば(ステップS104で「NO」)、駆動制御部140が駆動機構4により検査ヘッド3の位置を調整することで、検査ヘッド3をI番目の計測領域R(I)に対向させる。ここで、最大値Imaxは、ステップS101で特定された計測領域R(I)の個数である。これによって、I番目の計測領域R(I)が検査ヘッド3の検査範囲F3内に含まれることとなる。ステップS106では、主制御部110がI番目の計測領域R(I)の向きを判定する。
Subsequently, the identification number I for identifying the measurement region R (I) to be imaged is reset to zero (step S102), and the identification number I is incremented (step S103). If the identification number I is equal to or less than the maximum value Imax (“NO” in step S104), the
図5は計測領域の向きを模式的に説明する平面図である。同図においては、矩形状のチップ部品8を例に挙げて、チップ部品8の配置方向Eが水平方向Xに平行な配置パターン1、水平方向Xに直交する配置パターン2、および水平方向Xから45度傾いた配置パターン3をそれぞれ示す。ここで、チップ部品8の配置方向Eは、鉛直方向Zからの平面視におけるチップ部品8の長さ方向であり、図5の例ではチップ部品8の両端に設けられた端子81、82が並ぶ方向に一致する。図5に示すように、チップ部品8の配置方向Eの第1側E1では、基板10の表面10aに設けられたパッド11に端子81が半田91により取り付けられ、チップ部品8の配置方向Eの第2側E2(第1側E1の逆側)では、基板10の表面10aに設けられたパッド12に端子82が半田92により取り付けられている。
FIG. 5 is a plan view schematically illustrating the direction of the measurement region. In the figure, a
そして、図4のステップS106では、主制御部110は、計測領域R(I)が設定された半田91、92の斜面の向き(換言すれば、当該斜面の法線の向き)を、計測領域R(I)の向きとして判断する。具体的には、計測領域R(I)の設定対象である半田91、92が付着する端子81、82が、チップ部品8において第1側E1および第2側E2のいずれの端に位置するかを確認する。そして、第1側E1の端に位置することを確認すると、計測領域R(I)が配置方向Eの第1側E1を向くと判定し、第2側E2の端に位置することを確認すると、計測領域R(I)が配置方向Eの第2側E2を向くと判定する。
In step S106 of FIG. 4, the main control unit 110 determines the direction of the slope of the
図5の具体例で示すと、「配置パターン1」の例では、計測領域R(I)が水平方向Xに平行な配置方向Eの第1側E1を向くと判定する。「配置パターン2」の例では、計測領域R(I)が水平方向Xに直交する配置方向Eの第1側E1を向くと判定する。あるいは、「配置パターン3」の例では、計測領域R(I)が水平方向Xから45度傾いた配置方向Eの第1側E1を向くと判定する。
In the specific example of FIG. 5, in the example of “
ステップS107では、主制御部110は、計測領域R(I)の向きの判定結果に基づき、当該計測領域R(I)の撮像に用いるプロジェクター32をプロジェクター32b〜32eのうちから選択する。具体的には、計測領域R(I)が向く側から当該計測領域R(I)にパターン光を照射するという照射条件を満たすプロジェクター32を選択する。
In step S107, the main control unit 110 selects the projector 32 to be used for imaging the measurement region R (I) from the
したがって、計測領域R(I)が配置方向Eの第1側E1を向く場合は、第1側E1から計測領域R(I)にパターン光を照射するプロジェクター32が選択される。ここで、第1側E1から計測領域R(I)にパターン光を照射するプロジェクター32には、配置方向Eに直交する方向からの側面視において(換言すれば、配置方向Eにおいて)、計測領域R(I)よりも第1側E1から計測領域R(I)にパターン光を照射する全てのプロジェクター32が該当する。 Therefore, when the measurement region R (I) faces the first side E1 in the arrangement direction E, the projector 32 that irradiates the pattern light from the first side E1 to the measurement region R (I) is selected. Here, the projector 32 that irradiates the pattern light from the first side E1 to the measurement region R (I) in the side view from the direction orthogonal to the arrangement direction E (in other words, in the arrangement direction E). All projectors 32 that irradiate pattern light from the first side E1 to the measurement region R (I) with respect to R (I) are applicable.
図5の具体例で示すと、「配置パターン1」の例では、水平方向Xに平行な配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から光を照射する1台のプロジェクター32d(図2)が選択される。「配置パターン2」の例では、水平方向Xに直交する配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から光を照射する1台のプロジェクター32cが選択される。あるいは、「配置パターン3」の例では、水平方向Xから45度傾く配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から光を照射する2台のプロジェクター32c、32dが選択される。なお、ここでは、計測領域R(I)が配置方向Eの第1側E1を向く場合を例示して説明したが、計測領域R(I)が配置方向Eの第2側E2を向く場合も同様である。
In the specific example of FIG. 5, in the example of “
続いて、ステップS107で選択されたプロジェクター32を識別する識別番号Pをゼロにリセットし(ステップS108)、識別番号Pをインクリメントする(ステップS109)。そして、識別番号Pが最大値Pmax以下であれば(ステップS110で「NO」)、位相シフト法によって計測領域R(I)の三次元形状を計測するために必要な撮像画像を取得するステップS111〜S114を実行する。ここで、最大値Pmaxは、ステップS107で選択されたプロジェクター32の個数である。 Subsequently, the identification number P for identifying the projector 32 selected in step S107 is reset to zero (step S108), and the identification number P is incremented (step S109). If the identification number P is equal to or smaller than the maximum value Pmax (“NO” in step S110), a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region R (I) by the phase shift method is acquired in step S111. ˜S114 is executed. Here, the maximum value Pmax is the number of projectors 32 selected in step S107.
つまり、記憶部150には、上述した4通りのパターン光を示すパターンデータDp(S)(S=1、2、3、4)が記憶されている。そして、照射制御部120は、記憶部150から読み出したパターンデータDp(S)に基づきプロジェクター32を制御することで、パターンデータDp(S)が示すパターン光をプロジェクター32から検査範囲F3内の計測領域R(I)に照射できる。 That is, the storage unit 150 stores the pattern data Dp (S) (S = 1, 2, 3, 4) indicating the above-described four patterns of light. The irradiation control unit 120 controls the projector 32 based on the pattern data Dp (S) read from the storage unit 150, thereby measuring the pattern light indicated by the pattern data Dp (S) from the projector 32 within the inspection range F3. The region R (I) can be irradiated.
そこで、パターン光を識別する識別番号Sをゼロにリセットし(ステップS111)、識別番号Sをインクリメントする(ステップS112)。そして、識別番号Sが最大値Smax(=4)以下であれば(ステップS113で「NO」)、5台のカメラ31a〜31eに検査範囲F3内の計測領域R(I)を撮像させて、5台のカメラ31a〜31eそれぞれの撮像画像を取得する(ステップS114)。なお、計測領域R(I)の撮像は、P番目の1台のプロジェクター32のみを点灯させつつ他のプロジェクター32を消灯させた状態で、5台のカメラ31a〜31eを同時に露光させて(すなわち、5台のカメラ31a〜31eの露光時間を同じにして)、実行される。そして、識別番号Sが最大値Smaxを超えるまで(ステップS113で「YES」)、ステップS112〜S114が繰り返し実行される。これによって、識別番号Sをインクリメントして計測領域R(I)に照射するパターン光の位相を変更しながら、5台のカメラ31a〜31eによる計測領域R(I)の撮像画像を取得する(ステップS114)。
Therefore, the identification number S for identifying the pattern light is reset to zero (step S111), and the identification number S is incremented (step S112). If the identification number S is equal to or less than the maximum value Smax (= 4) (“NO” in step S113), the five
こうして、識別番号Pのプロジェクター32から光を照射しつつカメラ31a〜31eのそれぞれで計測領域R(I)を撮像した4枚で1組の撮像画像が取得される。そこで、主制御部110は、撮像の際に光を照射したプロジェクター32を識別する識別番号Pと、撮像を行ったカメラ31a〜31eを識別する識別番号Cとに関連付けて、計測領域R(I)の撮像画像Ds(I、P、C)を記憶部150に記憶する。
In this way, a set of captured images is acquired with four images obtained by imaging the measurement region R (I) with each of the
そして、識別番号Pが最大値Pmaxを超えるまで(ステップS110で「YES」)、ステップS109〜S114が繰り返し実行される。これによって、ステップS107で選択された全てのプロジェクター32を用いて、計測領域R(I)の撮像画像Ds(I、P、C)を取得できる。識別番号Iが最大値Imaxを超えるまで(ステップS104で「YES」)、ステップS103〜S114が繰り返し実行される。これによって、ステップS101で特定された全ての計測領域R(I)について撮像画像Ds(I、P、C)を取得できる。こうして、図4の撮像動作を終えると、撮像動作で取得した撮像画像に対して演算処理を施す画像処理が実行される。 Then, steps S109 to S114 are repeatedly executed until the identification number P exceeds the maximum value Pmax (“YES” in step S110). Accordingly, the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) can be acquired using all the projectors 32 selected in step S107. Until the identification number I exceeds the maximum value Imax (“YES” in step S104), steps S103 to S114 are repeatedly executed. Thereby, the captured images Ds (I, P, C) can be acquired for all the measurement regions R (I) specified in step S101. In this way, when the imaging operation of FIG. 4 is finished, image processing for performing arithmetic processing on the captured image acquired by the imaging operation is executed.
図6は基板検査のために実行される画像処理の一例を示すフローチャートである。図6のフローチャートは、主制御部110の制御に従って実行される。まず、画像処理の対象とする計測領域R(I)を識別するための識別番号Iをゼロにリセットし(ステップS201)、識別番号Iをインクリメントする(ステップS202)。そして、識別番号Iが最大値Imax以下であれば(ステップS203で「NO」)であれば、図5を用いて上述したステップS106での手法を用いて、主制御部110がI番目の計測領域R(I)の向きを判定する(ステップS204)。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of image processing executed for substrate inspection. The flowchart of FIG. 6 is executed according to the control of the main control unit 110. First, the identification number I for identifying the measurement region R (I) to be subjected to image processing is reset to zero (step S201), and the identification number I is incremented (step S202). If the identification number I is equal to or less than the maximum value Imax (“NO” in step S203), the main control unit 110 uses the technique in step S106 described above with reference to FIG. The direction of the region R (I) is determined (step S204).
ステップS205では、主制御部110は、計測領域R(I)の向きの判定結果に基づき、計測領域R(I)の撮像画像Ds(I、P、C)のうち、いずれの傾斜カメラ31b〜31eで撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いるかを選択する。具体的には、計測領域R(I)が向く側から当該計測領域R(I)を撮像するといった撮像条件を満たす傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)を選択する。
In step S205, the main control unit 110 determines which of the
したがって、計測領域R(I)が配置方向Eの第1側E1を向く場合は、第1側E1から計測領域R(I)を撮像する傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)が選択される。ここで、第1側E1から計測領域R(I)を撮像する傾斜カメラ31には、配置方向Eに直交する方向からの側面視において(換言すれば、配置方向Eにおいて)、計測領域R(I)よりも第1側E1から計測領域R(I)を撮像する全ての傾斜カメラ31が該当する。 Accordingly, when the measurement region R (I) faces the first side E1 in the arrangement direction E, the captured image Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 that images the measurement region R (I) from the first side E1. Is selected. Here, the tilt camera 31 that images the measurement region R (I) from the first side E1 has the measurement region R (in the arrangement direction E) in a side view from the direction orthogonal to the arrangement direction E (in other words, in the arrangement direction E). All the tilt cameras 31 that image the measurement region R (I) from the first side E1 than I) are applicable.
図5の具体例で示すと、「配置パターン1」の例では、水平方向Xに平行な配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から撮像する2台の傾斜カメラ31c、31dのそれぞれが撮像した撮像画像Ds(I、P、C)が選択される。「配置パターン2」の例では、水平方向Xに直交する配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から撮像する2台の傾斜カメラ31b、31cのそれぞれが撮像した撮像画像Ds(I、P、C)が選択される。あるいは、「配置パターン3」の例では、水平方向Xから45度傾く配置方向Eにおいて、検査範囲F3内の計測領域R(I)よりも第1側E1から撮像する1台の傾斜カメラ31cが選択される。なお、ここでは、計測領域R(I)が配置方向Eの第1側E1を向く場合を例示して説明したが、計測領域R(I)が配置方向Eの第2側E2を向く場合も同様である。
In the specific example of FIG. 5, in the example of “
ステップS206では、画像処理部160は、ステップS205で選択した傾斜カメラ31および正対カメラ31それぞれの撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出する。具体的には例えば次のようにして、三次元形状Dt(I)を求めれば良い。
In step S206, the
まず、選択した傾斜カメラ31による計測領域R(I)の撮像画像Ds(I、P、C)を正対カメラ31の座標系に変換する。そして、座標変換後の傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)の画素値と、正対カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)の画素値との平均を画素毎に算出する。なお、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター32のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ds(I、P、C)どうしについて実行する。これによって、平均の画素値を有する平均撮像画像Ds(I、P、C)が、互いに位相の異なる4通りのパターン光について取得できる。そこで、画像処理部160は位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ds(I、P、C)から計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出する。
First, the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) obtained by the selected tilt camera 31 is converted into the coordinate system of the directly facing camera 31. And the average of the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) of the tilted camera 31 after the coordinate conversion and the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) of the directly facing camera 31 is calculated for each pixel. calculate. The average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used at the time of imaging. As a result, the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the
ステップS207では、画像処理部160は、算出した三次元形状Dt(I)に基づき、計測領域R(I)の半田91、92の形状の良否を判定する。そして、識別番号Iが最大値Imaxを超えるまで(ステップS203で「YES」)、ステップS202〜S207が繰り返し実行される。これによって、ステップS101で特定された全ての計測領域R(I)について、三次元形状Dt(I)が求められて、良否判定が実行される。
In step S207, the
以上に説明したように、本実施形態が備える傾斜カメラ31b〜31eは、基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)に対して傾斜して配置されており、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面を捉えるのに適している(図7)。ここで、図7は傾斜カメラが有する利点を模式的に説明する図である。つまり、基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)から半田91の側面91aを捉える矢印V1に比べて、基板10の表面10aの法線方向に対して半田91の側面91aが向く側(換言すれば、側面91aの法線方向が向く側)に傾斜した方向から側面91aを捉える矢印V2の方が、半田91の側面91aをより正面から的確に捉えられる。そして、本実施形態では、基板10に対して設定された計測領域R(I)を傾斜カメラ31b〜31eにより撮像した計測領域R(I)に基づき、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測する。したがって、計測領域R(I)が基板10に存在する半田91、92の側面91a、92aを含むように設定された場合であっても、半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測することが可能となっている。
As described above, the
また、このような傾斜カメラ31b〜31eは、基板10の表面10aの写り込みを抑制するのに適するといった別の利点も有する。図8は傾斜カメラが有する別の利点を模式的に説明する図である。図8の「写り込み有り」の欄に示すように、基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)から半田91の側面91aを捉える矢印V1の場合、基板10の表面10aで反射された光が、半田91の側面91aで再反射されてカメラ31に入射する。そのため、基板10の反射面10bが、半田91の側面91aの撮像画像に写り込んでしまうおそれがある。これに対して、図8の「写り込み無し」の欄に示すように、基板10の表面10aの法線方向に対して半田91の側面91aが向く側(に傾斜した方向から側面91aを捉える矢印V2の場合、このような写り込みの発生を抑制できる。
さらに、複数の傾斜カメラ31b〜31eが設けられている。したがって、複数の方向から傾斜カメラ31b〜31eにより計測領域R(I)を撮像することができ、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Further, a plurality of
また、複数の傾斜カメラ31b〜31eそれぞれの撮像画像Ds(I、P、C)のうち計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の計測に用いる撮像画像Ds(I、P、C)を、傾斜カメラ31b〜31eが計測領域R(I)を撮像する方向に基づき選択する(ステップS204、S205)。これにより、複数の撮像方向のうち適当な撮像方向から計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
In addition, among the captured images Ds (I, P, C) of the plurality of
具体的には、上記のステップS204、S205で示したように、基板10の表面10aに半田91、92により取り付けられたチップ部品8の位置および外形を示す部品データDeを取得し、計測領域R(I)を撮像する傾斜カメラ31b〜31eの撮像方向に求める撮像条件を当該部品データDeに応じて設定する。そして、この撮像条件を満たす方向から計測領域R(I)を撮像する傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)を計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の計測に用いる。かかる構成では、部品データDeに基づき選択した撮像方向から計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Specifically, as shown in steps S204 and S205 above, the component data De indicating the position and outer shape of the
特に、本実施形態では、計測領域R(I)は、半田91、92の側面91a、92aに対して設定される。そして、半田91、92と当該半田91、92により基板10に取り付けられるチップ部品8との位置関係を部品データDeから判断した結果に基づき撮像条件を設定する。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから半田91、92とチップ部品8との位置関係に基づき選択した撮像方向から計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
In particular, in the present embodiment, the measurement region R (I) is set with respect to the side surfaces 91a and 92a of the
具体的には、計測領域R(I)の設定対象である半田91(半田92)が付着する端子81(端子82)が、基板10の表面10aに平行な配置方向Eにおいてチップ部品8のいずれの側の端にあるかを部品データDeに基づき判定する(ステップS204)。そして、該当の端子81(端子82)が配置方向Eにおけるチップ部品8の第1側E1(第2側E2)の端に位置すると判定すると、計測領域R(I)よりも配置方向Eの第1側E1(第2側E2)から計測領域R(I)を撮像するという撮像条件を設定する。これによって、チップ部品8の端子81(端子82)を基板10に取り付ける半田91(半田92)の側面91a(側面91b)の三次元形状Dt(I)を的確に計測することが可能となる。
Specifically, the terminal 81 (terminal 82) to which the solder 91 (solder 92) to be set in the measurement region R (I) is attached is any of the
ところで、ステップS205の判断においては、計測領域R(I)の向きによって、当該計測領域R(I)を撮像する際の撮像条件を満たす2台の傾斜カメラ31が存在し得る。つまり、配置方向Eに直交する方向Vにおいて計測領域R(I)を挟むように配置された2台の傾斜カメラ31が存在する場合、当該2台の傾斜カメラ31が撮像条件を満たすこととなる。上述の図5の具体例で示すと、「配置パターン1」の例では2台の傾斜カメラ31c、31dが撮像条件を満たし、「配置パターン2」の例では2台の傾斜カメラ31b、31cが撮像条件を満たす。かかる場合、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)は、2台の傾斜カメラ31それぞれの撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測できる。
By the way, in the determination in step S205, there may be two tilt cameras 31 that satisfy the imaging condition when imaging the measurement region R (I) depending on the direction of the measurement region R (I). That is, when there are two tilt cameras 31 arranged so as to sandwich the measurement region R (I) in the direction V perpendicular to the placement direction E, the two tilt cameras 31 satisfy the imaging condition. . In the specific example of FIG. 5 described above, in the example of “
つまり、2台の傾斜カメラ31それぞれの撮像画像Ds(I、P、C)を正対カメラ31の座標系に変換する。そして、一の傾斜カメラ31の座標変換後の撮像画像Ds(I、P、C)、他のカメラ31の座標変換後の撮像画像Ds(I、P、C)、および正対カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)の画素値の平均を画素毎に算出する。この際、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター32のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ds(I、P、C)どうしについて実行する。これによって、平均の画素値を有する平均撮像画像Ds(I、P、C)が、互いに位相の異なる4通りのパターン光について取得できる。そこで、位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ds(I、P、C)から計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出することができる。 That is, the captured images Ds (I, P, C) of the two tilt cameras 31 are converted into the coordinate system of the directly facing camera 31. Then, the captured image Ds (I, P, C) after the coordinate conversion of one tilt camera 31, the captured image Ds (I, P, C) after the coordinate conversion of the other camera 31, and the imaging of the directly facing camera 31. The average of the pixel values of the image Ds (I, P, C) is calculated for each pixel. At this time, the average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used for imaging. As a result, the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) can be calculated from these average captured images Ds (I, P, C) using the phase shift method.
さらに、これら2台の傾斜カメラ31それぞれの露光時間を互いに重複させて、撮像を実行している。これによって、2台の傾斜カメラ31の撮像に要する時間を短縮でき、三次元形状Dt(I)の計測を効率的に行うことが可能となっている。 Furthermore, imaging is executed by overlapping the exposure times of the two tilt cameras 31 with each other. As a result, the time required for imaging by the two tilt cameras 31 can be shortened, and the three-dimensional shape Dt (I) can be measured efficiently.
ちなみに、傾斜カメラ31には、プロジェクター32から射出されて基板10の表面10aで正反射された光が入射するおそれがある。このような正反射光は、傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)におけるハレーションの原因となる。そこで、2台の傾斜カメラ31それぞれの撮像画像Ds(I、P、C)を相補的に、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の算出に用いても良い。つまり、一の傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)においてハレーションを起こしている部分の画素値は、例えばnullとして扱う等して、上記の平均演算に用いないこととする。そして、該当部分については、他の傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)の画素値のみを用いる。これによって、ハレーションの影響を抑えて、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するのに有利となっている。
Incidentally, there is a possibility that light emitted from the projector 32 and regularly reflected by the
また、プロジェクター32は、搬送コンベア2に保持される基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)に対して傾斜して配置されている。かかる構成では、基板10の表面10aの法線方向に対して傾斜したプロジェクター32によって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aにパターン光を照射することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Further, the projector 32 is disposed to be inclined with respect to the normal direction (vertical direction Z) of the
さらに、複数のプロジェクター32b〜32eが設けられている。したがって、傾斜して配置されたプロジェクター32b〜32eからのパターン光を複数の方向から計測領域R(I)に照射することができ、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Further, a plurality of
また、複数のプロジェクター32b〜32eのうちから計測領域R(I)の撮像に用いるプロジェクター32を、プロジェクター32が計測領域R(I)にパターン光を照射する照射方向に基づき選択する(ステップS106、S107)。これにより、複数の照射方向のうち適当な照射方向からパターン光を照射しつつ計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Further, the projector 32 used for imaging the measurement region R (I) is selected from the plurality of
具体的には、上記ステップS106、S107で示したように、基板10の表面10aに半田91、92により取り付けられたチップ部品8の位置および外形を示す部品データDeを取得し、計測領域R(I)にパターン光を照射するプロジェクター32のパターン光の照射方向に求める照射条件を当該部品データDeに応じて設定する。そして、この照射条件を満たす方向から計測領域R(I)にパターン光を照射するプロジェクター32を点灯させつつ計測領域R(I)を撮像する。かかる構成では、部品データDeに基づき選択した照射方向からパターン光を照射しつつ計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I,P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
Specifically, as shown in steps S106 and S107, component data De indicating the position and outer shape of the
特に、本実施形態では、計測領域R(I)は、半田91、92の側面91a、92aに対して設定される。そして、半田91、92と当該半田91、92により基板10に取り付けられるチップ部品8との位置関係を部品データDeから判断した結果に基づき照射条件を設定する。かかる構成では、複数の照射方向のうちから半田91、92とチップ部品8との位置関係に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域R(I)を撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測することが可能となる。したがって、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するにあって有利となっている。
In particular, in the present embodiment, the measurement region R (I) is set with respect to the side surfaces 91a and 92a of the
具体的には、計測領域R(I)の設定対象である半田91(半田92)が付着する端子81(端子82)が、基板10の表面10aに平行な配置方向Eにおいてチップ部品8のいずれの側の端にあるかを部品データDeに基づき判定する(ステップS106)。そして、該当の端子81(端子82)が配置方向Eにおけるチップ部品8の第1側E1(第2側E2)の端に位置すると判定すると、計測領域R(I)よりも配置方向Eの第1側E1(第2側E2)から計測領域R(I)にパターン光を照射するという照射条件を設定する。これによって、チップ部品8の端子81(端子82)を基板10に取り付ける半田91(半田92)の側面91a(側面91b)の三次元形状Dt(I)を的確に計測することが可能となる。
Specifically, the terminal 81 (terminal 82) to which the solder 91 (solder 92) to be set in the measurement region R (I) is attached is any of the
ところで、ステップS107の判断においては、計測領域R(I)の向きによって、当該計測領域R(I)にパターン光を照射する際の照射条件を満たす2台のプロジェクター32が存在し得る。つまり、配置方向Eに直交する方向Vにおいて計測領域R(I)を挟むように配置された2台のプロジェクター32が存在する場合、当該2台のプロジェクター32が照射条件を満たすこととなる。上述の図5の具体例で示すと、「配置パターン3」の例では2台のプロジェクター32c、32dが照射条件を満たす。かかる場合、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)は、2台のプロジェクター32を順番に点灯させて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測できる。
By the way, in the determination in step S107, there can be two projectors 32 that satisfy the irradiation condition for irradiating the measurement region R (I) with the pattern light depending on the direction of the measurement region R (I). That is, when there are two projectors 32 arranged so as to sandwich the measurement region R (I) in the direction V orthogonal to the arrangement direction E, the two projectors 32 satisfy the irradiation condition. In the specific example of FIG. 5 described above, in the example of “
つまり、一のプロジェクター32を点灯させて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)、および他のプロジェクター32を点灯させて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)の画素値の平均を画素毎に算出する。なお、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター32のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ds(I、P、C)どうしについて実行する。こうして、平均の画素値を有する平均撮像画像Ds(I、P、C)が、互いに位相の異なる4通りのパターン光について取得できる。そこで、位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ds(I、P、C)から計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出することができる。 That is, the average of the pixel values of the captured image Ds (I, P, C) captured by lighting one projector 32 and the captured image Ds (I, P, C) captured by lighting the other projector 32 is calculated. Calculate for each pixel. The average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used at the time of imaging. In this way, the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) can be calculated from these average captured images Ds (I, P, C) using the phase shift method.
また、かかる構成は、上述したハレーションの影響を抑えるのに応用することもできる。つまり、一のプロジェクター32を用いて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)においてハレーションを起こしている部分の画素値は、例えばnullとして扱う等して、上記の平均演算に用いないこととする。そして、該当部分については、他のプロジェクター32を用いて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)の画素値のみを用いる。これによって、ハレーションの影響を抑えて、基板10の表面10aに存在する半田91、92の側面91a、92aの三次元形状Dt(I)を的確に計測するのに有利となっている。
Such a configuration can also be applied to suppress the influence of the above-described halation. In other words, the pixel value of the portion causing halation in the captured image Ds (I, P, C) captured by using one projector 32 is not used for the above average calculation, for example, by treating it as null. To do. For the corresponding portion, only the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) captured using the other projector 32 is used. This is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the
また、4台の傾斜カメラ31b〜31eは、基板10の表面10aの法線を中心に90度のピッチで円周状に配列されている。また、プロジェクター32は、基板10の表面10aの法線方向(鉛直方向Z)からの平面視において、4台の傾斜カメラ31b〜31eそれぞれの光軸Ab〜Aeと45度で交差する方向に平行な縞からなるパターン光を計測領域R(I)に照射する。そして、プロジェクター32から計測領域R(I)にパターン光を照射しつつ、4台の傾斜カメラ31b〜31eの露光時間を互いに重複させて計測領域R(I)を撮像した結果に基づき、位相シフト法を用いて計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測する。これによって、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の計測に必要となる撮像画像Ds(I、P、C)の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状Dt(I)の計測を効率的に行うことが可能となっている。
Further, the four
また、正対カメラ31aおよび傾斜カメラ31b〜31eが設けられており、それぞれの撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測していた。これによって、より精度の高い計測が可能となっている。
Further, a front-facing
このように本実施形態では、外観検査装置1が本発明の「外観検査装置」の一例に相当し、搬送コンベア2が本発明の「基板保持部」の一例に相当し、プロジェクター32b〜32eのそれぞれが本発明の「プロジェクター」の一例に相当し、傾斜カメラ31b〜31eのそれぞれが本発明の「傾斜カメラ」の一例に相当し、正対カメラ31aが本発明の「正対カメラ」の一例に相当し、制御装置100が本発明の「制御部」の一例に相当し、計測領域R(I)が本発明の「計測領域」の一例に相当し、部品データDeが本発明の「部品データ」の一例に相当し、チップ部品8が本発明の「部品」あるいは「チップ部品」の一例に相当し、端子81、82が本発明の「端子」の一例に相当し、半田91、92が本発明の「半田」の一例に相当し、配置方向Eが本発明の「特定方向」の一例に相当する。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、計測領域R(I)の撮像画像Ds(I、P、C)から当該計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出する具体的手法は上記の例に限られず、従来の手法を適宜用いることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described one without departing from the spirit of the present invention. For example, a specific method for calculating the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) from the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) is not limited to the above example, and is conventionally known. The method can be used as appropriate.
また、ステップS205の判断において撮像条件を満たす2台の傾斜カメラ31が存在する場合は、当該2台の傾斜カメラ31両方の撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出していた。しかしながら、2台の傾斜カメラ31のうちから選択した1台の傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出しても構わない。 Further, when there are two tilt cameras 31 that satisfy the imaging condition in the determination in step S205, the measurement region R (I, P, C) is used by using the captured images Ds (I, P, C) of both the two tilt cameras 31. The three-dimensional shape Dt (I) of I) was calculated. However, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is calculated using the captured image Ds (I, P, C) of one tilt camera 31 selected from the two tilt cameras 31. It doesn't matter.
また、ステップS107の判断において照射条件を満たす2台のプロジェクター32が存在する場合は、当該2台のプロジェクター32それぞれを点灯させて撮像した撮像画像Ds(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出していた。しかしながら、2台のプロジェクター32のうちから選択した1台のプロジェクター32を点灯させて撮像したDs(I、P、C)を用いて、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出しても構わない。 If there are two projectors 32 that satisfy the irradiation condition in the determination in step S107, measurement is performed using the captured images Ds (I, P, C) obtained by lighting each of the two projectors 32. The three-dimensional shape Dt (I) of the region R (I) was calculated. However, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is obtained by using Ds (I, P, C) obtained by lighting one projector 32 selected from the two projectors 32. You may calculate.
また、正対カメラ31aを備えた外観検査装置1に対して本発明を適用した場合について説明を行った。しかしながら、正対カメラ31aを具備しない外観検査装置1に対しても本発明を適用可能である。
Moreover, the case where this invention was applied with respect to the external
また、ステップS114でのパターンの撮像では、計測領域R(I)の向きに拘わらず全ての傾斜カメラ31b〜31eを点灯させていた。しかしながら、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の算出に用いるのは、計測領域R(I)に対して所定の位置関係、すなわち撮像条件を満たす傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)のみである。そこで、ステップS106における計測領域R(I)の向きの判定結果に基づき、撮像条件を満たす傾斜カメラ31を特定し、ステップS114では、こうして特定された傾斜カメラ31のみを撮像に用いても良い。
In the pattern imaging in step S114, all the
また、検査範囲F3に複数の計測領域R(I)を含みつつ、各計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を計測するように構成しても構わない。かかる構成においても、各計測領域R(I)について撮像条件を求めて、当該撮像条件を満たす傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)を用いて各計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を算出すれば良い。 In addition, the three-dimensional shape Dt (I) of each measurement region R (I) may be measured while including a plurality of measurement regions R (I) in the inspection range F3. Even in such a configuration, the imaging condition is obtained for each measurement region R (I), and the tertiary of each measurement region R (I) is obtained using the captured image Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 that satisfies the imaging condition. The original shape Dt (I) may be calculated.
さらに、かかる構成では、2台以上の傾斜カメラ31の露光時間を互いに重複させて、当該2台以上の傾斜カメラ31に撮像を実行させても良い。この場合、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の算出に用いる撮像画像Ds(I、P、C)を、当該2台以上の傾斜カメラ31の撮像画像Ds(I、P、C)のうちから選択することで、適切な撮像画像Ds(I、P、C)により三次元形状Dt(I)を算出できる。しかも、計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)の算出に必要となる撮像画像Ds(I、P、C)の撮像に要する時間の短縮も図ることができ、三次元形状Dt(I)の計測を効率的に行うことが可能となる。 Further, in such a configuration, the exposure times of two or more tilt cameras 31 may overlap each other, and the two or more tilt cameras 31 may perform imaging. In this case, captured images Ds (I, P, C) used for calculation of the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) are captured images Ds (I, P, C) of the two or more tilt cameras 31. By selecting from among (C), the three-dimensional shape Dt (I) can be calculated from the appropriate captured image Ds (I, P, C). In addition, it is possible to shorten the time required to capture the captured image Ds (I, P, C) necessary for calculating the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I). Measurement of I) can be performed efficiently.
また、計測した三次元形状Dt(I)を点群データとして記憶部150に保持するように構成しても良い。これによって、ユーザーインターフェース200の画面上で計測領域R(I)の三次元形状Dt(I)を映し出す視線を変えるといった人の画像処理を施しつつ、ユーザーが基板10の検査を実行することが可能となる。
Further, the measured three-dimensional shape Dt (I) may be stored in the storage unit 150 as point cloud data. This allows the user to inspect the
また、チップ部品8を基板10に接合する半田91、92の検査に本発明を適用した場合を例示した。しかしながら、チップ部品8とは異なる種類の部品(例えばリード部品)を基板10に接続する半田91、92の検査に本発明を適用することもできる。
Moreover, the case where this invention was applied to the test | inspection of the
さらに言えば、多種多様な部品が混在する基板10の検査に対しては、本発明を適用することが好適となる。図9は異なる種類の部品が混在する基板を検査する様子を模式的に示す図である。図9の例では、鉛直方向Zからの平面視において、部品8Aが部品8Bに隠れている。したがって、正対カメラ31aのみでは、部品8Aの取付状態を検査することはできない。これに対して、上記の実施形態に示した構成では、図9において一点鎖線矢印で示す方向から撮像を行う傾斜カメラ31で部品8Aを撮像することで、部品8Aの取付状態も検査することが可能となる。
Furthermore, it is preferable to apply the present invention to the inspection of the
また、上記では、半田の形状を検査する場合について主に説明した。しかしながら、検査の対象は半田に限られず、基板10の表面10aに存在する各種物体が検査の対象となり得る。
In the above description, the case of inspecting the shape of solder has been mainly described. However, the inspection target is not limited to solder, and various objects existing on the
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明では例えば、少なくとも2台の傾斜カメラは、基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの視野が基板の表面の検査範囲において互いに重複し、制御部は、複数の傾斜カメラの視野が重複する検査範囲内に計測領域を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成は、複数の方向から傾斜カメラにより計測領域を撮像することができ、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。 As described above, specific embodiments have been illustrated and described. In the present invention, for example, at least two tilt cameras face different directions in plan view from the normal direction of the surface of the substrate. The visual field inspection apparatus may be configured such that the fields of view overlap each other in the inspection range of the surface of the substrate, and the control unit sets the measurement region within the inspection range where the fields of view of the plurality of tilt cameras overlap. Such a configuration is advantageous for accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate, because the measurement region can be imaged from a plurality of directions by the tilt camera.
また、制御部は、複数の傾斜カメラそれぞれの撮像画像のうち計測領域の三次元形状の計測に用いる撮像画像を、傾斜カメラが計測領域を撮像する方向に基づき選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これにより、複数の撮像方向のうち適当な撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。 Further, the control unit sets the appearance inspection device so that the picked-up image used for measuring the three-dimensional shape of the measurement area is selected from the picked-up images of the plurality of tilt cameras based on the direction in which the tilt camera picks up the measurement area. It may be configured. As a result, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by capturing the measurement region from an appropriate imaging direction among a plurality of imaging directions. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
具体的には、制御部は、基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、計測領域を撮像する傾斜カメラの撮像方向に求める撮像条件を当該部品データに応じて設定し、撮像条件を満たす方向から計測領域を撮像する傾斜カメラの撮像画像を計測領域の三次元形状の計測に用いるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから部品の位置および外形に基づき選択した撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 Specifically, the control unit acquires component data indicating the position and outer shape of the component attached to the surface of the substrate by soldering, and sets the imaging condition to be calculated in the imaging direction of the tilt camera that images the measurement area in the component data. Accordingly, the appearance inspection apparatus may be configured so that a captured image of a tilt camera that captures the measurement region from a direction that satisfies the imaging condition is used for measuring the three-dimensional shape of the measurement region. With this configuration, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by capturing the measurement region from the imaging direction selected based on the position and outline of the component from among a plurality of imaging directions. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
また、制御部は、半田の表面に対して計測領域を設定し、半田と、基板に取り付けられる部品との位置関係を部品データから判断した結果に基づき撮像条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから半田と部品との位置関係に基づき選択した撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 Further, the control unit sets a measurement region for the surface of the solder, and sets an imaging condition based on a result of judging the positional relationship between the solder and the component attached to the board from the component data. May be configured. With this configuration, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by capturing the measurement region from the imaging direction selected based on the positional relationship between the solder and the component from among a plurality of imaging directions. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the solder existing on the surface of the substrate.
具体的には、例えば部品が端子を有するチップ部品を含む場合には、制御部は、部品データから、計測領域の設定対象である半田が付着する端子が、基板の表面に平行な特定方向におけるチップ部品の第1側の端に位置すると判断すると、計測領域の第1側から計測領域を撮像するという撮像条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、チップ部品の端子を基板に取り付ける半田の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となる。 Specifically, for example, when the component includes a chip component having a terminal, the control unit determines from the component data that the terminal to which the solder to be set in the measurement region is attached in a specific direction parallel to the surface of the substrate. If it is determined that the chip part is located at the first side end, the appearance inspection apparatus may be configured to set an imaging condition of imaging the measurement region from the first side of the measurement region. This makes it possible to accurately measure the three-dimensional shape of the side surface of the solder that attaches the terminal of the chip component to the substrate.
また、少なくとも2台の傾斜カメラは、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置されて計測領域を撮像し、制御部は、撮像条件を満たす撮像画像を計測領域の三次元形状の計測に用いるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、異なる方向から2台の傾斜カメラが計測領域を撮像した撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測できる。その結果、2台の傾斜カメラの撮像画像を相補的に用いて、計測領域の三次元形状を計測できる。具体的には、例えば一方の傾斜カメラの撮像画像の一部分がハレーションを起こしていても、当該一部分を他方の傾斜カメラの撮像画像により補うことができる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 Further, at least two tilt cameras are arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and perpendicular to the specific direction, and the control unit measures the captured image that satisfies the imaging condition. The appearance inspection apparatus may be configured to be used for measuring the three-dimensional shape of the region. In such a configuration, the three-dimensional shape of the measurement region can be measured based on the captured image obtained by capturing the measurement region from two different directions. As a result, the three-dimensional shape of the measurement area can be measured by using the captured images of the two tilt cameras in a complementary manner. Specifically, for example, even if a part of the image captured by one tilt camera causes halation, the part can be supplemented by the image captured by the other tilt camera. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
また、制御部は、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置された少なくとも2台の傾斜カメラのそれぞれの露光時間を互いに重複させて撮像を実行させるように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、2台の傾斜カメラの撮像に要する時間を短縮でき、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。 In addition, the control unit causes the respective exposure times of at least two tilt cameras arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and orthogonal to the specific direction to execute imaging. An appearance inspection apparatus may be configured. As a result, the time required for imaging by the two tilt cameras can be shortened, and the three-dimensional shape can be measured efficiently.
また、制御部は、複数の計測領域を設定し、複数の傾斜カメラのうち少なくとも2台の傾斜カメラに露光時間を互いに重複させて撮像を実行させ、複数の計測領域のそれぞれについて、計測領域の三次元形状の計測に用いる撮像画像を露光時間を互いに重複させた傾斜カメラの撮像画像のうちから選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の計測に必要となる撮像画像の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。 Further, the control unit sets a plurality of measurement areas, causes at least two tilt cameras among the plurality of tilt cameras to perform imaging with overlapping exposure times, and sets the measurement area for each of the plurality of measurement areas. The appearance inspection apparatus may be configured to select a captured image used for measurement of a three-dimensional shape from captured images of tilt cameras with exposure times overlapping each other. As a result, it is possible to reduce the time required to capture a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region, and it is possible to efficiently measure the three-dimensional shape.
また、プロジェクターは、基板保持部に保持される基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置されるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、基板の表面の法線方向に対して傾斜したプロジェクターによって、基板の表面に存在する物体の側面に光を照射することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。 In addition, the appearance inspection apparatus may be configured such that the projector is inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate held by the substrate holding unit. In such a configuration, it is possible to irradiate light on the side surface of the object existing on the surface of the substrate by the projector inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
また、基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの光の照射範囲が基板の表面において互いに重複する複数のプロジェクターを備えるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、傾斜して配置されたプロジェクターからの光を複数の方向から計測領域に照射することができ、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。 In addition, the appearance inspection apparatus is configured to include a plurality of projectors that face different directions in a plan view from the normal direction of the surface of the substrate, and that the respective light irradiation ranges overlap each other on the surface of the substrate. Also good. In such a configuration, light from a projector disposed at an inclination can be irradiated onto the measurement region from a plurality of directions, which is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate. It is.
また、複数のプロジェクターのうちから計測領域の撮像に用いるプロジェクターを、プロジェクターが計測領域に光を照射する照射方向に基づき選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これにより、複数の照射方向のうち適当な照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。 In addition, the appearance inspection apparatus may be configured such that a projector used for imaging a measurement region is selected from a plurality of projectors based on an irradiation direction in which the projector irradiates light to the measurement region. Thereby, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by imaging the measurement region while irradiating light from an appropriate irradiation direction among a plurality of irradiation directions. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
具体的には、制御部は、基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、計測領域に光を照射するプロジェクターの光の照射方向に求める照射条件を当該部品データに応じて設定し、照射条件を満たす方向から計測領域に光を照射するプロジェクターを点灯させつつ傾斜カメラに計測領域を撮像させるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の照射方向のうちから部品の位置および外形に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 Specifically, the control unit acquires component data indicating the position and outer shape of the component attached to the surface of the substrate by soldering, and determines the irradiation condition obtained in the light irradiation direction of the projector that irradiates light to the measurement region. The appearance inspection apparatus may be configured so that the tilting camera images the measurement area while turning on a projector that is set according to the component data and illuminates the measurement area with light from the direction satisfying the irradiation condition. In such a configuration, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by imaging the measurement region while irradiating light from the irradiation direction selected based on the position and outer shape of the component from a plurality of irradiation directions. It becomes. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
また、制御部は、半田の表面に対して計測領域を設定し、半田と、基板に取り付けられる部品との位置関係を部品データから判断した結果に基づき照射条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の照射方向のうちから半田と部品との位置関係に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 In addition, the control unit sets the measurement area on the surface of the solder, and sets the irradiation condition based on the result of judging the positional relationship between the solder and the component attached to the board from the component data. May be configured. In such a configuration, the three-dimensional shape of the measurement region is measured using a captured image obtained by capturing the measurement region while irradiating light from the irradiation direction selected based on the positional relationship between the solder and the component from a plurality of irradiation directions. Is possible. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the solder existing on the surface of the substrate.
具体的には、例えば部品が端子を有するチップ部品を含む場合には、制御部は、部品データから、計測領域の設定対象である半田が付着する端子が、基板の表面に平行な特定方向におけるチップ部品の第1側の端に位置すると判断すると、計測領域の第1側から計測領域に光を照射するという照射条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成は、チップ部品の端子を基板に取り付ける半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあたって有利である。 Specifically, for example, when the component includes a chip component having a terminal, the control unit determines from the component data that the terminal to which the solder to be set in the measurement region is attached in a specific direction parallel to the surface of the substrate. When it is determined that the chip part is located at the first side end, the appearance inspection apparatus may be configured to set an irradiation condition of irradiating the measurement region with light from the first side of the measurement region. Such a configuration is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the solder that attaches the terminal of the chip component to the substrate.
また、少なくとも2台のプロジェクターは、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置され、制御部は、少なくとも2台のプロジェクターを順番に点灯させて計測領域を撮像するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、異なる方向から光を照射する2台のプロジェクターを順番に点灯させつつ撮像した撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測できる。その結果、一方のプロジェクターを点灯させて撮像した撮像画像と、他方のプロジェクターを点灯させて撮像した撮像画像とを相補的に用いて、計測領域の三次元形状を計測できる。具体的には、一方のプロジェクターを点灯させた際の撮像画像の一部分がハレーションを起こしていても、当該一部分を他のプロジェクターを点灯させた際の撮像画像により補うことができる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。 In addition, at least two projectors are arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and perpendicular to the specific direction, and the control unit illuminates at least two projectors in order to capture the measurement region. As such, an appearance inspection apparatus may be configured. In such a configuration, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region based on the captured image captured while sequentially turning on two projectors that emit light from different directions. As a result, the three-dimensional shape of the measurement region can be measured by using the captured image captured by lighting one projector and the captured image captured by lighting the other projector. Specifically, even if a portion of the captured image when one of the projectors is lit up causes halation, the portion can be supplemented by the captured image when the other projector is lit. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
また、複数の傾斜カメラは、基板の表面の法線を中心に90度のピッチで円周状に配列された少なくとも4台の傾斜カメラを含み、プロジェクターは、基板の表面の法線方向からの平面視において、4台の傾斜カメラそれぞれの光軸と45度で交差する方向に平行な縞からなるパターンの光を計測領域に照射し、制御部は、プロジェクターから計測領域に光を照射しつつ4台の傾斜カメラの露光時間を互いに重複させて計測領域を撮像した結果に基づき、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の計測に必要となる撮像画像の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。 Further, the plurality of tilt cameras include at least four tilt cameras arranged circumferentially at a pitch of 90 degrees around the normal line of the substrate surface, and the projector is provided with respect to the normal direction of the substrate surface. In plan view, the measurement area is irradiated with light having a pattern composed of stripes parallel to the optical axis of each of the four tilt cameras at 45 degrees, and the control unit irradiates the measurement area with light from the projector. The appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement area based on the result of imaging the measurement area by overlapping the exposure times of the four tilt cameras. As a result, it is possible to reduce the time required to capture a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region, and it is possible to efficiently measure the three-dimensional shape.
また、基板の表面の法線方向を向くとともに、基板の表面において複数の傾斜カメラの視野と重複する視野を有する正対カメラをさらに備え、制御部は、計測領域にプロジェクターから光を照射しつつ計測領域を正対カメラで撮像した撮像画像と、傾斜カメラにより撮像した撮像画像とに基づき、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。このように正対カメラおよび傾斜カメラそれぞれの撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することで、より精度の高い計測が可能となる。 In addition, the camera further includes a facing camera that faces the normal direction of the surface of the substrate and has a field of view that overlaps the fields of view of the plurality of tilt cameras on the surface of the substrate, and the control unit emits light from the projector to the measurement region. The appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement region based on the captured image obtained by capturing the measurement region with the facing camera and the captured image captured by the tilt camera. As described above, by measuring the three-dimensional shape of the measurement region using the captured images of the facing camera and the tilt camera, it is possible to perform measurement with higher accuracy.
この際、制御部は、傾斜カメラで撮像した撮像画像を正対カメラの座標系に変換した画像と、正対カメラが撮像した撮像画像とに基づき、各画素における計測領域の高さを決定することで、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。 At this time, the control unit determines the height of the measurement region in each pixel based on the image obtained by converting the captured image captured by the tilt camera into the coordinate system of the directly facing camera and the captured image captured by the directly facing camera. Thus, the appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement region.
また、制御部は、計測した計測領域の三次元形状を点群データとして保持するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の視線を変えるといった任意の画像処理を施しつつ検査を行うことが可能となる。 The control unit may configure the appearance inspection apparatus so as to hold the measured three-dimensional shape of the measurement region as point cloud data. This makes it possible to perform an inspection while performing arbitrary image processing such as changing the line of sight of the three-dimensional shape of the measurement region.
さらに、カメラ31およびプロジェクター32それぞれの個数や配置についても、適宜変更が可能である。 Furthermore, the number and arrangement of each of the camera 31 and the projector 32 can be changed as appropriate.
1…外観検査装置
10…基板
2…搬送コンベア(基板保持部)
31a…正対カメラ
31b〜31e…傾斜カメラ
32b〜32e…プロジェクター
8…チップ部品
81、82…端子
91、92…半田
100…制御装置(制御部)
R(I)…計測領域
De…部品データ
E…配置方向(特定方向)
E1…第1側
E2…第2側
V…配置方向に直交する方向
F3…検査範囲
Z…鉛直方向(基板の法線方向)
Ds(I、P、C)…撮像画像DESCRIPTION OF
31a ...
R (I) ... Measurement area De ... Part data E ... Arrangement direction (specific direction)
E1 ... first side E2 ... second side V ... direction orthogonal to arrangement direction F3 ... inspection range Z ... vertical direction (normal direction of substrate)
Ds (I, P, C) ... captured image
Claims (21)
前記基板保持部に保持される前記基板に向けて光を照射するプロジェクターと、
前記基板保持部に保持される前記基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラと、
前記基板に対して設定した計測領域に前記プロジェクターから光を照射しつつ前記計測領域を前記傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する制御部と
を備えた外観検査装置。A substrate holder for holding the substrate;
A projector that emits light toward the substrate held by the substrate holding unit;
An inclined camera arranged to be inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
Appearance provided with a control unit that measures a three-dimensional shape of the measurement region based on a captured image obtained by capturing the measurement region with the tilt camera while irradiating light from the projector to the measurement region set for the substrate Inspection device.
前記制御部は、前記複数の傾斜カメラの視野が重複する検査範囲内に前記計測領域を設定する請求項1に記載の外観検査装置。The at least two tilt cameras are directed in different directions in a plan view from the normal direction of the surface of the substrate, and their respective fields of view overlap each other in the inspection range of the surface of the substrate,
The visual inspection apparatus according to claim 1, wherein the control unit sets the measurement region within an inspection range in which fields of view of the plurality of tilt cameras overlap.
前記制御部は、前記部品データから、前記計測領域の設定対象である前記半田が付着する前記端子が、前記基板の表面に平行な特定方向における前記チップ部品の第1側の端に位置すると判断すると、前記計測領域の第1側から前記計測領域を撮像するという前記撮像条件を設定する請求項5に記載の外観検査装置。The component includes a chip component having a terminal,
The control unit determines from the component data that the terminal to which the solder, which is the setting target of the measurement region, is attached is located at an end on the first side of the chip component in a specific direction parallel to the surface of the substrate. Then, the appearance inspection apparatus according to claim 5, wherein the imaging condition of imaging the measurement area from the first side of the measurement area is set.
前記制御部は、前記撮像条件を満たす前記撮像画像を前記計測領域の三次元形状の計測に用いる請求項6に記載の外観検査装置。At least two of the tilt cameras are arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and perpendicular to the specific direction, and image the measurement region,
The appearance inspection apparatus according to claim 6, wherein the control unit uses the captured image satisfying the imaging condition for measurement of a three-dimensional shape of the measurement region.
前記制御部は、前記部品データから、前記計測領域の設定対象である前記半田が付着する前記端子が、前記基板の表面に平行な特定方向における前記チップ部品の第1側の端に位置すると判断すると、前記計測領域の第1側から前記計測領域に光を照射するという前記照射条件を設定する請求項14に記載の外観検査装置。The component includes a chip component having a terminal,
The control unit determines from the component data that the terminal to which the solder, which is the setting target of the measurement region, is attached is located at an end on the first side of the chip component in a specific direction parallel to the surface of the substrate. Then, the appearance inspection apparatus according to claim 14, wherein the irradiation condition of irradiating light to the measurement region from the first side of the measurement region is set.
前記制御部は、少なくとも2台の前記プロジェクターを順番に点灯させて前記計測領域を撮像する請求項15に記載の外観検査装置。At least two of the projectors are arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and perpendicular to the specific direction,
The appearance inspection apparatus according to claim 15, wherein the control unit images at least two projectors in order to image the measurement region.
前記プロジェクターは、前記基板の表面の法線方向からの平面視において、前記4台の傾斜カメラそれぞれの光軸と45度で交差する方向に平行な縞からなるパターンの光を前記計測領域に照射し、
前記制御部は、前記プロジェクターから前記計測領域に光を照射しつつ前記4台の傾斜カメラの露光時間を互いに重複させて前記計測領域を撮像した結果に基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する請求項2に記載の外観検査装置。The plurality of tilt cameras include at least four tilt cameras arranged circumferentially at a pitch of 90 degrees around a normal line of the surface of the substrate;
The projector irradiates the measurement region with light having a pattern of stripes parallel to a direction intersecting with the optical axes of the four tilt cameras at 45 degrees in a plan view from the normal direction of the surface of the substrate. And
The control unit measures a three-dimensional shape of the measurement area based on a result of imaging the measurement area while irradiating light from the projector to the measurement area and overlapping exposure times of the four tilt cameras. The visual inspection apparatus according to claim 2.
前記制御部は、前記計測領域に前記プロジェクターから光を照射しつつ前記計測領域を前記正対カメラで撮像した撮像画像と、前記傾斜カメラにより撮像した前記撮像画像とに基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する請求項1ないし17のいずれか一項に記載の外観検査装置。The camera further comprises a facing camera that faces the normal direction of the surface of the substrate and has a field of view that overlaps the field of view of the plurality of tilt cameras on the surface of the substrate,
The control unit, based on the captured image captured by the facing camera and the captured image captured by the tilt camera while irradiating light from the projector to the measurement region, the tertiary of the measurement region The appearance inspection apparatus according to any one of claims 1 to 17, which measures an original shape.
前記計測領域に光を照射しつつ、前記基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラにより前記計測領域を撮像して、撮像画像を取得する工程と、
前記撮像画像に基づき前記計測領域の三次元形状を計測する工程と
を備える外観検査方法。A step of setting a measurement area for the substrate;
Imaging the measurement region with an inclined camera arranged to be inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate while irradiating the measurement region with light, and obtaining a captured image;
And a step of measuring a three-dimensional shape of the measurement region based on the captured image.
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