KR950000331B1 - 물체의 표면형상패턴 검사방법 및 장치 - Google Patents

물체의 표면형상패턴 검사방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

물체의 표면형상패턴 검사방법 및 장치
제 1 도는 본 발명을 적용한 전자부품의 납땜상태의 검사장치의 1실시예의 전체 구성도.
제 2 도a는 피검사 대상인 땜납부분의 1예의 단면도.
제 2 도b, 제 2도c는 각각 상단조명(3), 하단조명(4)에 의해 피검사 대상의 땜납부분을 조사해서 얻어지는 화상의 1예를 도시한 도면.
제 3 도a는 제 1 도의 광학계의 각 조명의 위치와 땜납부분에서 카메라로의 반사광의 관계를 도시한 도면.
제 3 도b는 제 1 도의 실시예에서 사용하는 광학계의 변형예를 도시한 측면도.
제 4 도는 제 2 도b, 제 2 도c의 화상을 제산처리해서 얻은 화상의 1예를 도시한 도면.
제 5 도a, 제 5 도c, 제 5 도g는 부품의 납땜상태를 도시한 측면도.
제 5 도b, 제 5 도d, 제 5 도f, 제 5 도h는 각각 제 5 도a, 제 5 도c, 제 5 도e, 제 5 도g에 도시한 납땜상태의 제산처리에 의한 화상예를 도시한 도면.
제 6 도a, 제 6 도c는 각각 땜납부에 브리지가 존재하지 않는 경우와 존재하는 경우의 땜납부의 평면도.
제 6 도b, 제 6 도d는 각각 제 6 도c의 윈도우내의 제산처리에 의해 얻어진 화상의 화살표A, A'방향의 밝기를 도시한 도면.
제 7 도는 제 1 도의 화상처리장치 및 제어장치의 구성예를 도시한 블록도.
제 8 도는 제 7 도의 각 장치의 동작을 설명하는 흐름도.
제 9 도는 브리지의 판정처리를 설명하는 흐름도.
제 10 도는 제 1 도의 조명의 구성의 1예를 도시한 하면도.
제 11 도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 광학계의 구성예를 도시한 도면.
제 12 도는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 광학계의 구성예를 도시한 도면.
제 13 도a, 제 13 도b는 각각 제 12 도의 실시예에 있어서의 제산화값과 피검사 대상물의 표면의 경사각의 관계를 도시한 도면.
본 발명은 물체의 표면형상패턴을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 물체의 표면의 경사정도의 패턴을 검출해서 물체의 표면의 입체형상패턴을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
물체의 표면의 입체형상패턴을 검사하는 장치로서, 예를들면 전자부품을 기판에 내장한 후에 그 부품의 납땜상태를 검사하는 장치가 예들면 JP-A-61-293657(문헌(1)), Dadid W.Capson and Sai-Kit Eng에 의한 "A Tiered-Color Illumination Approach for Machine Inspection of Solder Joints", IEEE, Transactions on Patternanalysis and Machine intelligence, Vol.10,No.3, May,1988,PP.387-393(문헌(2))에 기재되어 있다. 문헌(1)에서는 피검사 대상인 납땜부에 다른 여러각도에서 순차적으로 조명을 비추어서 그때마다 얻어진 화상을, 예를들면 2진화해서 조명의 정반사광인 하이라이트의 형상등을 특징으로서 추출하고, 각 화상에서 얻어진 특징을 종합해서 양호, 불량을 판정하고 있었다. 또, 여러 각도에서 조명을 바꾸어서 사용하기 위해서, 셔터기구를 사용하거나 광원에 고속 스위칭이 가능한 단색의 LED를 사하고 었다.
문헌(2)에서는 서로 발광 주파수가 다른 상하 2단의 조명에 의해 땜납부를 조사해서 각각으로부터 얻어지는 화상에서 땜납부의 양호, 불량을 판정하고 있었다.
그러나, 상기 모든 종래기술은 땜납표면의 광택 상태의 다양성에 대해서는 고려되어 있지 않았다. 즉, 납땜 직후에도 땜납의 종류에 따라서는 경면상태이거나 흐린면이었거나 한다. 또, 일반적으로 경면상태의 땜납이라도 납땜후 시간이 지남에 따라 표면이 흐려진다. 또한, 기판의 생산공정에서는 플렉스 등 땜납면상의 오염의 요인으로 되는 것도 사용되고 있어 고정 조명하에서 촬상된 땜납 화상에서 납땜상태를 최적으로 이끌어내기 위한 최적 2진화 임계값을 일의적으로 결정하는 것은 곤란하다.
즉, 땜납표면이 흐리거나 먼지가 부착하면 조명에성의 광의 카메라로의 반사율이 저하하기 때문에, 정반사광이더라도 반사광의 강도가 저하된다. 따라서, 정확하게 표면형상이 검출되지 않게 된다.
이 때문에, 땜납 프로세스, 기판생성 공정, 사용땜납 등의 차이에 따라서, 카메라에서의 화상을 2진화할때의 2진화 임계값을 조정해두지 않으면 안되게 된다.
또, 조명을 제어하기 위해서 실행되는 다수회에 걸치는 조명의 점등, 소등도 셔터기구에서는 그 수명이 문제로 되고, 단색 LED에서는 고속 및 수명의 점에서는 우수하며 납땜검사에는 적합하지만, 납땜검사 이외의 예를들면 부품본체나 극성 마커 등의 검출 등에서는 마커의 색과 광원의 파장의 관계 때문에 관측이 곤란하게 될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래기술을 고려해서 물체의 표면의 상태에 관계없이 안정하게 물체의 표면의 입체형상 패턴을 간단한 방법으로 검사할 수 있는 검사방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 1측면에 의하면, 본 발명의 이와같은 목적을 달성하기 위해서 피검사 물체의 검사되는 표면측에 이 물체에서 다른 높이에 마련되고, 이 물체의 표면에 광을 조사(조명)하기 위한 제1 및 제2의 조명유니트(3), (4), 상기 제1 및 제2의 조명유니트에서의 광의 조사에 의한 상기 물체의 표면으로부터의 각각의 반사광을 촬상하는 촬상유니트(5), 상기 촬상유니트에 의해 촬상된 상기 제1의 조명 유니트에서 조사된 상기 물체표면의 제1 의 화상과 상기 제2의 조사 유니트에서 조사된 상기 물체표면의 제2의 화상을 별도로 입력하는 유니트(16), 상기 입력 유니트에 의해 입력된 제1의 화상과 제2의화상의 대응하는 각 화소쌍의 명도값의 사이에서 제산을 실행하여 얻은 상기 화소의 명도값으로서 제3의 화상을 형성하는 유니트(19), (20)을 포함하는 무체의 표면형상 패턴의 검사장치가 제공된다.
즉, 본 발명에서는 피검사 대상물체, 예를들면 기판상의 피검사 대상물인 땜납부의 표면측에 이 물체로부터 다른 높이로 여러개의, 예를들면 2개의 조명이 마련된다.
이것에 의해, 상측의 조명에 의해 납땜부의 평탄한 부분이, 하측의 조명에 의해 납땜부의 경사부분이 보다 많은 정반사광을 돌아가게한다. 또, 상측의 조명에 의해 얻어진 촬상화상상의 각 화소의 명도값과 대응하는 하측의 조명헤서 얻어진 촬상화상상의 각 화소의 명도값의 제산값을 얻는 것에 의해 상측조명과 하측조명으로 조명하였을 때의 조명광의 반사비율이 구해진다. 이 비율값에서 납땜면이 어느정도 경사져 있는가를 알 수 있다. 반사광의 강도가 아니라 비율을 사용하므로, 땜납표면의 반사상태의 변화에 관계없이 땜납면의 경사정도를 평가할 수 있어 땜납의 유무, 땜납 과부족, 땜납 브리지 등을 높은 신뢰성을 갖고 검출할 수가 있다.
또, 각 조명으로서 다수의 다른 파장광을 발광하는 것을 사용한 겨우에는 자연광에 가까운 파장의 확장을 갖는 조명을 구성할 수가 있다. 이것에 의해, 납땜부 이외의, 예를들면 부품 본체나 극성 마커 등도 명료하게 관측할 수 있게 된다.
이상 기술한 것에 의해서 납땜부의 자동검사가 가능하게 되고, 아울러 이 광학계를 이용해서 예를들면 극성마커 등의 검사도 할 수 있게 된다.
다음에, 본 발명의 적합한 실시예를 첨부도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면중 동일부호의 것은 동일기능을 갖는 것을 나타낸다.
본 발명의 적합한 실시예로서 본 발명을, 예를들면 전자품을 기판에 내장한 후의 부품의 납땜상태를 자동적으로 검사하는 장치에 적용한 예에 대해서 설명한다.
제 1 도는 이와 같은 본 발명을 구체화한 납땜상태 검사장치의 구성을 도시한 것이다. (1)은 검사대상으로되는 프린트 기판이며, 그 위에 전자부품이 탑재되어 있다. 피검사 대상인 프린트 기판은 XY테이블(2)에 탑재되어 다음에 기술하는 검사 시켄스에 따라서 이동한다. (3), (4)는 프린트 기판(1)을 조사하는 조명이며, 제 1 도에 도시한 바와 같이 상측과 하측의 2개소에 단차를 마련하며, 예를들면 링형상의 조명이 동심원 형상으로 설치되어 있다. (5)는 촬상장치, 예를들면 CCD(charge Coupled Device)를 이용한 TV카메라로서, 조명(3), (4)에 의해 조명된 프린트 기판의 피검사 대상부분을 촬상하고, 얻어진 화상신호를 화상처리장치(6)에 입력한다. XY테이블(2)의 위치제어 및 조명장치(3), (4)의 점등제어는 제어장치(7)에 의해 처리된다.
제 2 도b, 제 2 도c는 각각 상단조명(3) 및 하단조명(4)를 사용해서 프린트 기판의 피검사 대상 땜납부분을 조명하였을 때에 얻어지는 화상의 상태를 도시한 것이며, 제 2 도a에 피검사 대상인 땜납부분의 단면도를 도시하였다. 제 2 도a에 도시한 단면도에 있어서 10)은 전자부품, (11)은 땜납, (12)는 전자부품의 전극, (13)은 기판상의 납땜용 패드이다. 화상은 연속한 농담값을 갖는 것으로서 얻어지지만, 제 2 도b, 제 2 도c에서는 알기쉽게 하기 위해서 납땜부에서 흰색으로 표시되는 부분 a는 조명에 의해 밝은 광부분이며, 사선으로 표시되는 부분, b는 비교적 어두운 부분이다. 제 2 도b, 제 2 도c에 도시한 바와 같이 상단조명(3) 또는 하단조명(4)에 의해 조명하는 것으로 광의 반사상태가 크게 변화하는 것을 알 수가 있다. 이것은 상단조명(3)과 하단조명(4)에서 TV카메라(5)에 대해서 조명광의 정반사가 발생하는 납땜면의 경사도가 다르기 때문이다. 즉, 제 3 도a에 도시한 제 1 도의 광학계(3), (4), (5)의 측면도에서 명확한 바와같이, 상단조명(3)에 의해 조명된 경우 납땜면이 평탄하면 반사광은 보다 강하게 되고, 또 하단조명(4)에 의해 조명된 경우 납땜면이 경사져 있으면 반사광은 보다 강하게 된다. 상단조명(3)과 하단조명(4)의 설정위치는 임의이지만, 제 3 도a에 도시한 바와 같은 조건에서 상단조명(3)으로부터의 조명광은 수직으로 되면 될 수록, 또 하단조명(4)로부터의 조명광은 수평으로 되면 될 수록 납땜면의 경사도의 차이에 의해 얻어지는 화상은 크게 변화하게 된다.
그래서, 제 3 도b에 도시한 바와 같이, 링형상의 조명(3) 대신에 조명(3)의 높이와 동일한 높이로 카메라(5)의 바로아래에 하프미러 또는 빔스플리터(8)을 마련함과 동시에, 빔스플리터(8)에 대해서 기판(1)과 평행한 빔을 조사하는 스포트 조명(3a)를 마련하고, 검사대상품(10a)의 바로위에서 빔을 조사하도록 하여도 좋다. 또, 하단조명(4)는 기판(1)상의 다른 부품(10b)와 접촉하지 않을 정도의 높이로 배치한다.
제 2 도에 도시한 2매의 화상을 사용해서, 예를들면 2진화에서 조명의 정반사광인 하이라이트의 형상등을 특징으로서 추출하고, 각 화상에서 얻어진 특징을 종합해서 양호, 불량을 판정하는 것도 가능하지만, 땜납 표면의 광택상태가 다양하며 또 기판의 생산공정에서의 플렉스 등에 의한 탭납면상의 오염 등도 고려하면, 고정 조명하에서 촬상된 땜납화상에서 납땜상태를 최적으로 추출하기 위한 최적 2진화 임계값을 일의적으로 결정하는 것은 검사 신뢰성에 얼마간의 영향을 미치는 것이라고 고려된다. 그래서, 본 발명에서는 제 2 도b에 도시한 상단 조명화상(8)을 제 2 도c에 도시한 하단조명화상(9)에서 제산한다. 여기에서, 화상상의 좌표를(I,J)로 하고, 상단 조명화상(8)상의 화소점,(I,J)의 명도값을 UPIC(I,J), 하단 조명화상(9)상의 화소점(I,J)의 명도값을 DPIC(I,J)로 한다. 명도는 예를들면 256단계로 표시되어 있는 것으로 한다. 이와 같이 제산에 의해 얻은 화상값 DVDPIC(I,J)는 만약 UPIC(I,J)가 DPIC(I,J)이상이면,
DVDPIC(I,J)=128+[{UPIC(I,J)/DPIC(I,J)}-1]×C……………(1)
만약, UPIC(I,J)가 DPIC(I,J)보다 작으면,
DVDPIC(I,J)=128-[{DPIC(I,J)/UPIC(I,J)}-1]×C……………(2)
로 하고, DVDPIC(I,J)의 계산결과가 0이만이면 0으로 하고, 256이상이면 255로 한다. 계산식(1),(2)에서 정수C는 임의의 자연수이다. 여기에서, 가량 C를 30으로 하면 만약 UPIC(I,J)의 2배, 즉 명도값이 2배이면 DVDPIC(I,J)는 158로 되고, 3,4배에 대해서는 각각 188,218로 된다. 또 반대로, DPIC(I,J)가 UPIC(I,J)의 2배, 3배로 되면, DVDPIC(I,J)는 각각 98,68로 된다. 즉, 정수C는 UPIC(I,J)와 DPIC(I,J)의 비율을 화상의 농담으로 나타내는 경우의 농담 스케일상에 전개하는데 있어서의 일종의 증폭율과 같은 작용을 한다. 즉, C의 값을 크게 하면 DVDPIC(I,J)의 값이 128을 중심으로 해서 약간의 경사변화도 표시할 수 있지만 경사부가 큰 곳, 평탄한 곳을 표시하기는 어렵고, 또 작게 하면 DVDPIC(I,J)가 128부근인 경사부의 표시가 엉성하게 된다.
제 2 도b, 제 2 도c에 도시한 2매의 화상을 계산식(1),(2)에 의해 처리한 결과의 1예를 제 4 도의 화상(14)에 나타낸다. 여기에서는 얻어진 비율값을 예를들면 3단계로 나누고, 가장 비율이 큰 제1의 범위를 백색,중간비율의 범위를 회색, 가장 비율이 작은 범위를 흑색으로 표시하도록 한 것이다.
즉, 화상(14)상에서 밝은 부분(백색부분) a는 납땜부분에 있어서의 평탄한 부분이며, 어두운 부분(그물눈, 즉 흑색부) b는 크게 경사져 있는 부분을 나타낸다. 그 중간명도 부분(사선부,즉 회색부) c는 평탄한 부분과 크게 경사져 있는 부분의 중간부분을 나탄낸다. 만약, 땜납표면이 완전하게 경면상태라면 상,하 양 조명에서의 정반사가 있는가 없는가에 의해 극단적으로 땜납표면의 명도가 변화하므로, 계산식(1),(2)에 의해 얻어지는 DVDPIC의 값은 극단적으로 크거나 극단적으로 작거나 또는 128부근의 3값으로 집약할 것이다. 그러나, 땜납표면이 흐리거나 오염에 의해 다소 난반사 성분을 포함하는 경우는 땜납면의 경사각도가 정반사의 조건에 없더라도 정반사를 일으키는 각도의 주변에서도 반사가 일어난다. 이 정반사량은 땜납표면의 상태에 따라서 크게 변화하지만, 일반적으로 정반사를 일으키는 걱도에서 벗어날수록 반사량은 감소한다. 이와같은 경우, 계산식(1),(2)에 의해 얻어지는 DVDPIC의 값은 0에서 255까지의 범위로 확장하게 되고 값이 크면 클수록, 즉 화상(14)상에 밝으면 밝을수록 땜납표면은 평탄하고, 반대로 값이 작으면 작을수록, 즉 화상(14)상에서 어두우면 어두울수록 땜납표면의 경사는 크다.
본 발명에서는 동일화소의 조명(3) 및(4)에 의해 조명된 경우의 반사광량의 비율을 보고 있으므로 절대적인 광의 반사량에 관계없이, 즉 땜납표면의 상태에 관계없이 땜납표면의 경사정도를 평가할 수가 있다.
이하, 본 발명을 칩부품의 납땜검사에 적용한 경우의 1예에 대해서 간단하게 기술한다. 계산식(1),(2)의 제산처리의 결과로서 얻어진 계산화상은 비율에 따라서 연속적으로 농담도가 변화하는 농담화상이지만, 이와같은 화상에서 평탄한 납땜부와 경사진 납땜부를 구분하기 위해서 임계값 처리를 실행한다. 계산식(1),(2)에서 명확한 바와 같이, 제산 화상값이 128을 경계로 그것보다 큰 값을 갖는 화소는 평탄한 납땜부, 작은값을 갖는 부분은 경사져 있는 부분이라고 생각할 수 있다. 또는 128근방은 평탄과 경사의 과도영역이므로, 적당한 마진 M을 마련해서 (128+M)이상의 값의 평탄부와 (128-M)이하의 값의 경사부로 나누고, (128-M)에서 (128+M)의 범위는 무시해서 표시하지 않아도 좋다. 이와 같은 구분을 실행하면, 제 5 도a 제 5 도c, 제 5 도e, 제 5 도g에 도시한 칩부품의 납땝부의 정상 및 불량의 각 상태에 있어서의 화상은 각각 제 5 도b, 제 5 도d, 제 5 도f, 제 5 도h와 같이 된다. 제 5 도b, 제 5 도d, 제 5 도f, 제 5 도h에서 평탄부는 백색으로, 경사부는 사선으로 표시하고 있다. 제산값의 농담표시시의 구분은 3단계 이상으로 하여도 좋다.
제 5 도 b는 납땜정상 상태의 제산화사예를 도시한 것이다. 땜납이 없거나 또는 땜납이 부족한 경우는 제 5 도c, 제 5 도 d에 도시한 바와 같이, 납땜부의 중심선상에서 패드의 선단으로부터의 평탄한 납땜부의 거리 L를 측정하고, 일정이상의 길이가 있는 경우에는 이것을 땜납이 없거나 또는 땜납이 부족한 것으로 평가하면 좋다. 제 5 도e, 제 5 도f에 도시한 땜납과잉 또는 제 5 도g, 제 5 도h에 도시한 땜납부족에 의한 누설불량인 경우는 땜납이 패드상에서 그릇을 엎어놓은 것과 같이 되고, 제산 화상상에서는 정상근방이 평탄하게 되므로 밝고, 또 경사부인 어두운 부분이 이것을 둘러싼다. 따라서, 납땜부에 제 5 도 e, 제 5 도h의 a로 표시한 바와 같이 고립된 세그먼트가 없는가 어떤가를 조사하고, 존재하는 경우에는 다시 세그먼트a가 경사부분인 어두운 부분에 어느정도 둘러싸여져 있는가를 평가하면 좋다.
다음에, 땜납의 브리지의 검출법의 1예를 설명한다. 제 6 도a, 제 6 도c는 부품의 납땜부 사이에 검사윈도우(15)를 설정한 경우의 각각의 정상상태(브리지없음) 및 브리지 발생시의 땜납부의 상태를 도시한 평면도, 윈도우 내부의 화상을 제산처리한 결과 얻어지는 화상을 도시한 것이다. 제 6 도b, 제 6 도d에 도시되어 있는 그래프는 상측에 도시된 각 화상의 윈도우내에 표시된 방향 A 및 A'상의 제산처리에 의해 얻어진 화상상에서의 명도변화를 도시한 것이다. 그래프의 F는 명도를 나타내는 값이다. 통상 본 방식에 의해 얻어지는 제산화상에서는 기판면 등이 평타부분으로서 포획되어 있다. 즉, 상단조명에 의한 반사광이 강하기 때문이다. 물론, 기판 소재면과 배선 패턴상 또는 인쇄 문자상에서는 반사율이 다르므로, 식(1)에 있어서의 제산값은 변화한다. 그러나, 상단조명에 의한 반사광이 강한 것에는 변함이 없으므로, 값은 결과적으로 128이상으로 되는 것은 명확하다. 그러나, 이와같은 장소의 땜납 브리지가 존재하면, 그곳의 장소에만 땜납에의해 오목볼록이 생기고, 제산 화상상에서의 값은 땜납 브리지의 양측면의 경사부에서 128이하로 된다. 따라서, 이 변화를 검출하면 땜납이 존재하는가 존재하지 않는가를 검출할 수가 있다. 제 6 도a, 제 6 도c에 각각 땜납 브리지가 발생하지 않은 경우의 상태 및 브리지가 발생한 경우의 상태를 모식적으로 도시한다.
제 7 도는 제 1 도에 있어서의 화상처리장치(6) 및 제어장치(7)의 구성예를 도시한 블록도이다. CPU(Central Processing Unit)(21)은 내부에 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)를 갖는다. 제 7 도의 동작을 제 8 도의 흐름도를 사용해서 설명한다.
CPU(21)은 먼저 버스(22)를 거쳐서 제어장치(7)내의 XY테이블 구동회로(28)에 위치명령을 출력하고, 이 회로(28)은 이것에 응답해서 XY테이블(2)에 구동신호를 부여해서 구동하고, 피검사 부품을 카메라(5)의 바로 아래에 위치결정한다(스텝802).
다음에, CPU(21)은 버스(22)를 거쳐서 조명점등 제어회로(26)에 조명(3),(4)의 한쪽, 예를들면 조명(3)의 점등명령을 출력하고(스텝804), 이것에 의해 회로(26)은 점등용 전류를 조명(3)에 부여해서 점등한다.
다음에, CPU는 화상입력회로(16)에 조명(3)에 의해 조사된 땜납부의 카메라(5)에 의한 촬상화상을 입력하도록 명령을 부여하고, 이것에 의해 회로(16)은, 1프레임분의 화상 데이터를 카메라에서 입력하고, 내장한 A/D변환기에 의해 A/D변환한 후에 화상메모리(17)로의 저장명령을 부여해서 A/D변환된 1프레임분의 화상데이타를 메모리(17)에 저장한다(스텝 806). 다음에, 조명(3)의 소등명령을 회로(26)에 부여하고, 조명(3)으로의 점등용 전류를 차단해서 소등한다(스텝 808). 다음에, 회로(26)에 조명(4)의 점등명령을 출력하고(스텝 810), 조명(4)를 점등한 후 조명(4)에 의한 1프레임분의 촬상화상을 저장하는 명령을 회로(16)에 부여해서 촬상화상을 회로(16)에 입력한 후 A/D변환하고, 또 화상메모리(18)로의 저장명령에 응답해서 A/D변환된 1프레임분의 화상데이타를 메모리(18)에 저장한다.(스텝 812).
계속해서, 조명(4)의 소등명령을 회로(26)에 부여해서 소등한다(스텝 814). 여기에서 화상메모리(17),(18)에 저장된 데이터를 각각 조명(3),(4)에 의해 조사된 동일 피검사 대상 부분의 명도를 나타내는 값이다.
다음에, 화상메모리(17),(18)내의 동일 화상위치의 화소의 명도를 나타내는 값 UPIC(I,J), DPIC(I,J)를 리드하고, 식(1) 또는 (2)에 따라 제산기(19)에 의해 제산처리를 하고(스텝 816), 그 결과의 값 DVDPIC(I,J)를 화상메모리(20)에 저장한다(스텝 818).
스텝(816)∼(818)의 처리를 메모리(17),(18)의 화상중의 제산처리에 필요한 화소전체에 대해서 실행한다. 다음에, 화상메모리(20)내의 데이터를 다수의 영역으로 구분해서 제 4 도 또는 제 5 도 b등에 도시한 바와같이 표시부, 예를들면 CRT(24)에 구분에 따른 농도로 농담을 표시하여도 좋다(스텝 820).
또 제 5 도 d에 도시한 바와 같이 화상메모리(20)내의 데이타에서 납땜부의 중심선상의 패드선단에서의 평탄한 납땜부의 길이 L을 CPU(21)이 연산하고(예를들면, 윈도우의 왼쪽끝에서 X방향으로 제산값이 연속해서 백색의 표시에 대응하는 범위 DVDPIC(I,J)≥(128+M)으로 되는 길이, 즉 화소수)(스텝 822) 그 길이 L이 일정값 이상이면 땜납불량으로 판정해서 CRT(24)에 표시 또는 경고부저(도시하지 않음)을 울리도록 하여도 좋다(스텝 824).
제 9 도는 제 6 도 c에 도시한 브리지의 판정처리를 도시한 흐름도이다. 먼저, 화상메모리(17),(18)내의 각각의 특정의 영역(제 6 도 c의 윈도우(15)에 대응하는 영역)의 동일화소 데이터를 리드하고 식(1) 또는 (2)에 따라 제산처리를 실행하고(스텝 902), 처리결과 DVDPIC(I,J)를 화상메모리(20)에 저장한다(스텝904). 윈도우(15)에 대응하는 모든 화소 데이터에 대해서 제산처리 실행하여 메모리(20)에 저장하면 메모리(20)내의 값 DVDPIC(I,J)중 128이하의 것이 있는지 없는지를 체크하고, 없으면 브리지없음으로 판정하여 CRT에 표시한다.(스텝 906,910). 있으면 브리지있음으로 판정하고(스텝 906,908), 판정결과를 CRT에 표시한다(스텝 910).
제 8 도, 제 9 도는 땜납부의 상태의 판정처리의 1예로서, 다른 판정 처리에 의해서 땜납불량을 판정하여도 좋다.
또, 제 7 도에서 화상메모리(17),(18),(20)은 CPU내의 RAM을 사용하여도 좋고, 또 제산기(19)에서의 제산처리를 CPU(21)에서 실행하여도 좋다.
제 10 도는 제 1 도에 도시한 조명(3) 또는 (4)를 아래에서 보았을 때의 구성의 1예를 도시한 도면이다. 상,하조명에 의한 화상입력을 고속으로 실행하기 위해서는 조명의 스위칭도 고속으로 실행하지 않으면 안된다.
그래서, 제 10 도의 도시한 바와 같이 다수의 발광소자, 예를들면 발광 다이오드(LED)의 램프를 링형상으로 배열한다. 또, 동일한 파장의 LED램프만을 사용하면, 땜납검사에는 지장이 없지만, 납땜검사 이외의 예를들면 부품 본체나 극성의 마커 등의 검출 등에서는 마커의 색과 광원의 파장의 관계 때문에 관측이 곤란하게 되어 버리는 경우가 있다. 이것을 해결하기 위해서, 제 10 도에 도시한 바와 같이 파장이 다른 LED를 하나로 합쳐서 하나의 조명을 구성하도록 해도 좋다. 1예로서 제 10 도에서 LED램프(33)은 적색에 가까운색, (34)는 녹색, (35)는 황색으로 해서 이것을 링형상으로 규칙적으로 배열하면 좋다. 파장이 다른 LED를 혼합해서 하나의 조명을 구성하는 것에 의해서, 자연광에 가까운 파장의 확장을 갖는 조명을 구성할 수가 있고 또한 고속으로 스위칭도 가능하게 된다. 또한, 램프로서는 LED대신에 할로겐 램프, 플래시 램프등을 사용하여도 좋다.
제 1 도의 실시예에서는 상하조명을 스위칭하고 상하조명에 의한 화상을 각각 번갈아 페치하도록 하였지만, 상하조명의 각각의 발광 주파수(또는 주파수 대역)을 다르게 해서 카메라에 의해 2종류의 필터를 거쳐서 각각 상하조명에 의한 화상을 페치하도록 하여도 좋다. 즉, 제 11 도에 도시한 바와 같이 상하조명(3),(4)의 발광 주파수(또는 대역)을 f3, f4로 하고, 2대의 카메라(5a),(5b)를 근접시켜서 배치하고, 각 카메라(5a),(5b)의 렌즈앞에 각각 주파수 f3, f4만을 통과하는 필터(30a),(30b)를 마련해서 CPU(21)에서 화상입력회로(16)에 번갈아 카메라(5a),(5b)의 촬상화상을 페치하도록 명령을 부여하면 좋다. 따라서, 이 경우 조명(3),(4)의 각각을 여러종류의 발광 주파수가 서로 다른 LED의 조합으로 구성하여도 좋다. 상기 각 실시예에 있어서는 조명을 상하 2단으로 구성하도록 하였지만, 3단 이상으로 하여도 좋다. 제 12 도 및 제 13 도를 사용해서 그와 같은 경우의 실시예(여기에서는 조명을 4단으로 한다)에 대해서 설명한다.
제 12 도는 이 실시예에 있어서의 광학계의 구성예를 도시한 것으로, 4단의 링형상의 조명(51)∼(54)가 마련되고, 각 조명은 카메라(5)와 피검사 대상(10)을 연결하는 선(60)에 대해서 동심원 형상으로 배치된다.
각 조명(51)∼(54)와 대상물(10)이 이루는 각도를 각각 a1, a2, a3, a4로 한다.
면저, 예를들면 조명(51)과 (53)을 번갈아 점등해서 상기 실시예와 마찬가지의 방법으로 상기의 식(1) 또는 (2)에 따라 화소점(I,J)의 제산 화상값 DVDPIC(I,J)를 산출한다. 여기에서는 이 제산 화상값을 DVD(51/53)으로 한다. 이 제산 화상값을 예를들면 상기 실시예와 마찬가지로 (128+M) 이상,(128-M) 이하,(128+M)과 (128-M)사이의 영역으로 나눈 경우에 대상물(10)의 표면의 기판면(1)에 대한 각도 β와 제산 화상값의 관계는 제 13 도 a에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 도면에 있어서 영역(80),(81),(82)는 각각 DVD(51/53)이 128+M 이상, 128+M과, 128-M사이, 128-M 이하의 영역이고, 이것에 의해 각도 β는 최소 a1에서 최대 a4까지 계측할 수가 있다. 마찬가지로, 조명(52)와 (54)를 번갈아 점등해서 식(1) 또는(2)에 따라 화소점(I,J)의 제산 화상값 DVDPIC(I,J)(여기에서는 DVD(52/54)로 한다)를 산출한다. 이 제산 화상값을 마찬가지로 3개의 영역으로 구분하면, 제 13 도 a에 도시한 바와 같이 영역(85), (86), (87)은 각각 제산 화상값이 128+M 이상, 128+M과 128-M사이, 128-M이하인 영역으로 되고, 이것에 의해 각도 β는 a2에서 a4까지 계측할 수 있다.
그래서, M의 값을 작게 설정하면, 제 13 도 b에 도시한 바와 같이 각 DVD(51/53), DVD(52/54)의 값에 따른 구간이 설정되고, 양쪽의 제산 화상값에서 제 13 도 b에 도시한 바와 같이 화소점(I,J)의 경사각도 β를 (90)∼(97)의 8구간의 어느하나에 속하는 것으로 인식할 수 있다. 예를들면, 어떤 화소점(I,J)의 DVD(51/53)의 값이 영역(82)에 속함과 동시에 동일 화소점의 DVD(52/54)의 값이 영역(85)에 속하면, 각도 β는 구간(93)에 속하는 것으로 검지할 수 있다. 그래서, 각 구간(90)∼(97)을 농도표시, 예를들면 구간(90)은 평탄을 나타내는 백색, 구간(97)은 a4보다 큰 급격한 각도를 나타내는 흑색, (91)에서 (96)에 따라 농도가 짙은 회색으로 표시하면 각 화소점을 각도 β에 따라서 농도표시할 수 있다.
또한, 제산처리를 하는 조명의 조합으로서는 상기 이외의 조명(51)과 (52), 조명(53)과 조명(54)의 조합 등을 사용하여도 좋다.
상기 각 실시예에 의하면, 땜납표면의 경사정도를 농담값으로 해서 1매의 화상상에 표현할 수가 있고, 또 이 과정은 땜납표면의 흐림 및 오염 등에 영향을 받지 않는 땜납형상 검사가 가능하게 되고 땜납검사의 자동화가 이루어져 납땜프로세스의 무인화가 가능하게 된다.
본 발명의 장치는 땜납표면의 경사정도, 즉 입체형상패턴을 검사할 수 있을 뿐만 아니라 다른 물체의 표면의 입체형상패턴의 검사에도 용이하게 적용할 수가 있다.
또한, 본 발명에서는 제산 화상값의 표시를 흑백의 농담으로 표시하였지만, 색채를 변경해서 표시하여도좋다.
또한, 본 발명에서는, 제산 화상값의 표시를 흑백의 농담으로 표시하였지만, 색채를 변경해서 표시하여도 좋다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시예에 따라서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않느 범위내에서 여러 가지로 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (18)

  1. 피검사물체의 검사되는 표면측에 마련되고, 광을 방사하는 것에 의해 상기 물체의 검사되는 표면측을 조명하는 제 1 및 제 2의 조명수단, 상기 제1 및 제2의 조명수단에 의해 조명된 상기 물체의 검사되는 표면측으로부터의 반사광에 의해서, 검사되는 표면측의 화상을 수신하는 촬상수단, 상기 촬상수단으로부터 수신된 제1의 조명수단에 의해서, 조명된 상기 물체의 검사되는 표면측의 화상으로 부터의 상기 화상의 밝기를 나타내는 제 1 의 화상테이타를 저장하고, 상기 촬상수단으로부터 수신된 제2의 조명수단에 의해서, 조명된 상기 물체의 검사되는 표면측의 화상으로부터 상기 화상의 밝기를 나타내는 제2의 화상데이타를 저장하는 입력수단, 상기 제1의 화상데이타와 상기 제2의 화상데이타와의 화사상 대응하는 각 위치에서의 각 화상 데이타의 비율을 계산하여 상기 물체의 검사되는 표면측의 경사에 따른 2차원의 경사신호를 얻고, 상기 2차원의 경사신호로부터 상기 물체의 검사되는 표면측의 경사에 따른 정보를 갖는 제3의 화상데이타를 형성하는 제산처리수단, 상기 물체의 상기 검사되는 표면측의 부분에 따른 윈도우를 생성하고, 상기 윈도우의 각각에 대해서 적어도 2차원의 평탄한 부분의 신호 또는 2차원의 경사진 부분의 신호를 생성하기 위해 상기 제3의 화상데이타를 처리하며, 상기 2차원의 평탄한 부분의 신호 또는 상기 2차원의 경사진 부분의 신호에 따라서 상기 각각의 부분이 평탄한지 경사져 있는지를 판정하는 검사수단을 포함하는 물체의 표면형상패턴검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제 2의 조명수단의 각각은 다수의 파장을 갖는 상기 광을 방사하는 수단을 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제산처리수단은 상기 제산처리수단에 의해 형성된 상기 제 3 의 화상데이타의 각 화소에 대해서 상기 2차원의 경사 신호를 얻고, 상기 제 3 의 화상의 각 화소에 상기 2차원의 경사 신호에 따라서 다른 색채를 할당하고, 상기 제3의 화상의 각 화소를 상기 화소에서의 상기 2차원의 경사 신호에 따른 색채로 표시하는 수단을 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 의 조명수단 및 제 2의 조명수단은 각각 제 1 의 조명 및 제2의 조명을 포함하고, 상기 장치는 또 상기 제1의 조명 및 제2의 조명을 교대로 점등 및 소등하는 조명 점등/소등 제어수단을 포함하며, 상기 입력수단은 상기 조명 점등/소등 제어수단에 의한 상기 제1의 조명 및 상기 제2의 조명의 점등 및 소등에 동기해서 상기 촬상수단에 의해 수신한 상기 제1의 화상데이타 및 제2의 화상데이타를 교대로 저장하는 수단을 포함하는 무체의 표면형상패턴 검사장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1의 조명수단의 상기 광의 제 1의 주파수대역은 상기 제2의 조명수단의 상기 광의 제2의 주파수대역과는 다르며, 상기 촬상수단은 상기 제1의 주파수대역 및 제2의 주파수대역의 반사광을 각각 수신하는 촬상수단을 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 프린트 회로 기판상에 내장된 부품의 땜납부분의 상태를 검사하는데 사용되는 물체의 표면형상패턴 검사장치.
  7. 피검사물체의 검사되는 표면측에 이 물체와는 다른 높이로 상기 물체의 표면에 광을 조명하기 위한 제1 및 제2의 조명수단(3,4)을 마련하는 스텝, 상기 제1 및 제 2 의 조명수단으로 부터의 광의 조명에 의한 상기 물체의 표면으로 부터의 각각의 조명광을 촬상하는 스텝, 촬상된 상기 제1의 조명수단에 의해서 조명된 상기 물체표면의 제1의 화상 및 상기 제2의 조명수단에 의해서 조명된 상기 물체 표면의 제2의 화상을 각각 입력하는 스텝, 상기 입력된 제1의 화상 및 제 2의 화상의 대응하는 각 화소쌍의 명도값 사이에서 제산을 실행하여 얻은 값을 상기 화소의 명도값으로 해서 제3의 화상을 형성하는 스텝을 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제 2의 조명수단의 각각에 따라서 파장이 다른 여러개의 광을 발광시키는 스텝을 또 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제3의 화상을 형성하는 스텝에 의해 형성된 상기 제3의 화상의 각 화소의 명도값을 여러개의 범위로 구분하고, 각 구분에 따라서 다른 색채를 할당해서 상기 제3의 화상의 각 화소를 그의 명도값에 따른 색채로 표시하는 스텝을 또 포함하는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 조명수단을 교대로 점등하는 스텝을 또 포함하고, 상기 입력하는 스텝은 상기 제1 및 제2의 조명수단의 점등에 동기해서 상기 촬상된 제1 및 제2의 화상을 교대로 입력하는 스텝을 갖는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 조명수단의 조명광의 주파수대역을 각각 다른 제1 및 제2의 주파수대역으로 하는 스텝을 또 포함하고, 상기 촬상하는 스텝은 상기 제1 및 제2의 주파수대역의 반사광을 각각 촬상하는 스텝을 갖는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 프린트 기판상에 내장된 부품의 납땜 상태를 검사하는 물체의 표면형상패턴 검사방법.
  13. 그 위에 납땜된 전자부품을 갖는 프린트 회로기판인 피검사물체를 위치결정하는 XY테이블, 상기 프린트 회로기판의 표면에 대해서 각각 다른 경사각을 갖고, 대략 링형상으로 땜납부분을 각각 조명하는 여러개의 링형상 조명수단, 상기 여러개의 링형상 조명수단에 의해서 각각 조명되는 상기 땜납 부분의 표면으로부터의 반사광선에서 화상을 수신하고, 여러개의 2차원의 농도 화상신호를 출력하며, 상기 프린트 회로기판의 상기 표면과 대략 수직방향에서 각각 화상을 수신하는 촬상수단, 상기 촬상수단에서 각각 공급되는 상기 2차원의 농담 화상신호를 저장하는 화상메모리, 상기 땜납부분의 상기 표면의 반사에 의해 영향을 받지 않고 상기 땜납부분의 상기 표면의 경사에 따라서 2차원의 경사 화상신호를 얻기 위해, 상기 2차원의 농담 화상신호에서 비율을 계산하는 제산처리수단, 상기 물체의 검사되는 측의 부분에 따라서 윈도우를 생성하고, 상기 윈도우의 각각에 대해서 적어도 2차원의 평탄한 부분의 신호 또는 2차원의 경사진 부분의 신호를 생성하기 위해 상기 2차원의 경사신호를 처리하며, 상기 2차원의 평탄한 신호 또는 상기 2차원의 경사진 신호에 따라서 상기 각각의 부분이 평탄한지 경사져 있는지를 판정하는 검사수단을 포함하는 납땜검사장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 촬상수단에서 각각 상기 2차원의 농담 화상신호의 각각을 얻기 위해, 상기 여러개의 링형상 조명수단 사이를 스위칭하는 스위칭수단을 또 포함하는 납땜검사장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 링형상 조명수단은 다른 주파수를 갖는 조명광선을 방사하고, 상기 촬상수단은 상기 2차원의 농담 화상신호의 각각이 각각 출력되도록, 각각 상기 다른 주파수의 반사광선의 각각을 따로따로 검출하는 납땜검사장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 촬상수단은 상기 다른 주파수의 각각에 따라서, 여러개의 촬상장치를 각각 구비하는 납땜검사장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 링형상 조명수단의 각각은 여러개의 파장을 갖는 조명광선을 방사하는 납땜검사장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 검사수단은 검사표준과 상기 2차원의 평탄한 부분의 신호 및 상기 2차원의 경사진 부분의 신호의 각각을 비교하는 것에 의해 검사하는 납땜검사장치.
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