JP2000266514A - 金属板の検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属板に形成されている貫通孔のエッジに生
じている傾斜部の大きさを容易且つ確実に検出できるよ
うにする。 【解決手段】 貫通孔を有する金属板Ｗを撮像するＣＣ
Ｄカメラ１０と、撮像して得られる画像に基づいて該貫
通孔の傾斜部を検出する画像処理装置２２とを備えた金
属板の検査装置であって、前記金属板Ｗを照明する透過
照明１２と落射照明１４とが併設されていると共に、前
記画像処理装置２２が、前記ＣＣＤカメラ１０により透
過照明１２と落射照明１４とを切換装置２０により切換
えて個別に使用し、それぞれ撮像して得られた第１画像
と第２画像とを画像処理して、前記貫通孔の傾斜部を暗
部として検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金属板の検査方法
及び装置、特に貫通孔が形成されている金属板の検査に
適用して好適な、金属板の検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】貫通孔が形成されている金属板からなる
金属製品としては、金属薄板に所定のパターンからなる
貫通孔が形成されたリードフレームやシャドウマスク等
のエッチング製品がある。

【０００３】このような金属製品は、金属薄板に被着さ
れた所定パターンのレジスト膜（図示せず）をマスクに
して、いわゆるウェットエッチングすることにより製造
される。そのために、図８（Ａ）に一部断面を拡大して
示したように、金属製品Ｗの片側（図中上側）のみから
エッチングする場合でも、又、同図（Ｂ）に示したよう
に両側からエッチングする場合でも、貫通孔Ｈが形成さ
れている金属のエッジ部分には傾斜部Ｓが生じ易い。

【０００４】このような傾斜部Ｓが生じることは、半導
体の高集積化に伴って微細化されつつあるリードフレー
ムでは、ワイヤボンディングするために所定のリード幅
を確保しなければならないことからも問題であり、その
幅（長さ）が所定の基準を超えている場合には、それを
不良品として除くために検査を行う必要がある。

【０００５】このような貫通孔Ｈのエッジに生じている
傾斜部Ｓの幅や面積等の大きさを、画像処理により検査
する場合、その方法としては、ＣＣＤカメラ等の撮像手
段により金属製品Ｗを撮像して画像を取り込む際に、い
わゆる斜光照明を使用する第１の方法と、落射照明と透
過照明を同時に併用する第２の方法が考えられる。

【０００６】図９は、第１の方法を採用する場合に、斜
光照明を使用して撮像する様子を示し、金属製品Ｗの表
面に対して垂直上方に配置した、例えばＣＣＤカメラ１
０により、光源に連結されている斜光照明用の照明装置
１１により斜め方向から照明光を照射する照明の下で、
該表面を撮像する。この場合には、図１０に丸い貫通孔
Ｈを撮像して得られる画像のイメージを示したように、
カメラ１０には傾斜部Ｓからの反射光のみが入射される
ことになるため、金属製品Ｗの表面及び貫通孔Ｈに対応
する画像部分Ｗ′及びＨ′は共に暗く（図中、ハッチン
グ部）、傾斜部Ｓに対応する部分Ｓ′のみが明るく（図
中、ハッチング無し）なることから、該傾斜部Ｓを画像
上の明部として検出することができ、その寸法から傾斜
部Ｓの幅や面積等を算出し、検査することができる。

【０００７】前記第２の方法を採用する場合に使用する
落射照明（図示せず）は、金属製品Ｗの垂直方向に配置
されたカメラ１０と同方向に配置された照明装置によ
り、撮像方向と同方向から照明し、金属製品Ｗからの反
射光をカメラ１０に入射させる方法であり、透過照明
（図示せず）は、カメラ１０と反対側に配置した照明装
置により金属製品Ｗの裏面を照射し、その貫通孔Ｈを透
過した光をカメラ１０に入射させる方法である。このよ
うな落射照明と透過照明を同時に点灯させて金属製品を
撮像した画像上では、傾斜部Ｓを暗部として検出するこ
とができる。

【０００８】即ち、図１１（Ａ）には、落射照明と透過
照明を同時に点灯して撮像することにより得られた画像
のイメージを示した。この場合、金属表面からの反射光
と、貫通孔からの透過光の画像上の輝度が異なるように
光量を調節して撮像することにより、図１１（Ｂ）に、
同図（Ａ）のラインＬ上の輝度のプロファイルを示した
ように、貫通孔Ｈ′に当る高輝度、傾斜部Ｓに当る低輝
度、金属表面Ｗ′に当る中間輝度のように、輝度がそれ
ぞれ異なる画像を得ることができれば、１枚の画像から
これら３者を識別でき、結果として傾斜部を検査するこ
ともできるようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
９、１０を用いて説明した斜光照明を使用する第１の検
査方法には、図１２に示したように、理論的には照明光
Ｉの入射角度を、表面に平行な０°以下にできないこと
から、傾斜部Ｓの角度が４５°以上になると、反射光Ｒ
がカメラ１０に向かうように照明を当てることができな
くなるため、撮像できる傾斜部Ｓの角度に限界があると
いう問題がある。

【００１０】又、前記図１１を用いて詳述した第２の検
査方法には、製品に用いられている金属の材質や表面状
態により、反射光量が大きく異なるため、落射照明の光
量調節が必要であり、それに伴い画像上での透過光、傾
斜部及び金属表面の三者間のコントラストを高くするた
めに透過照明の光量調整も必要となる場合もある。又、
その際、光量調節が容易となるように、貫通孔の輝度を
高く設定することが考えられるが、透過照明の光量を上
げると回折の影響が強くなり、図１３に示すように、画
像上の貫通孔の輪郭が、破線で示した実際の孔より外側
に広がり、膨らんで見えるようになることから、精度良
く計測することができない。そのため、単純に透過光に
よる輝度が飽和するような強さの光量にすることができ
ないため、この点でも光量調節が一段と難しくなるとい
う問題がある。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、金属板に形成されている貫通孔のエ
ッジに生じている傾斜部の大きさを容易且つ確実に検出
し、検査することができる金属板の検査方法及び装置を
提供することを課題する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、貫通孔を有す
る金属板を撮像して得られる画像に基づいて、該貫通孔
の傾斜部を検出する金属板の検査方法であって、前記金
属板を透過照明を用いて第１画像を撮像し、前記金属板
を落射照明を用いて第２画像を撮像し、得られた第１画
像と第２画像とに基づいて、前記貫通孔の傾斜部を検出
することにより、前記課題を解決したものである。

【００１３】本発明は、又、貫通孔を有する金属板を撮
像する撮像手段と、撮像して得られる画像に基づいて該
貫通孔の傾斜部を検出する画像処理手段とを備えた金属
板の検査装置であって、前記金属板を照明する透過照明
と落射照明とが併設されていると共に、前記画像処理手
段が、前記撮像手段により透過照明と落射照明とを個別
に使用し、それぞれ撮像して得られた第１画像と第２画
像とを画像処理して、前記貫通孔の傾斜部を検出するこ
とにより、同様に前記課題を解決したものである。

【００１４】即ち、本発明においては、透過照明と落射
照明とを個別に使用して第１画像と第２画像とをそれぞ
れ撮像し、これら両画像に基づいて傾斜部を検出するよ
うにしたので、各画像を個別に最適な照明条件に調整し
て撮像することができる上に、傾斜部の大きさも正確に
検出することができる。従って、金属板に形成されてい
る貫通孔のエッジに生じている傾斜部の大きさを容易且
つ確実に検出し、検査することができる

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る一実施形態の金属板
の検査装置の要部構成を示す、ブロック図を含む概略正
面図である。

【００１７】本実施形態の検査装置は、貫通孔を有する
金属薄板からなる金属製品Ｗの表面を、その垂直上方か
ら撮像するＣＣＤカメラ１０と、該カメラ１０により金
属製品Ｗの透過光を撮像して第１画像を入力する際に使
用する透過照明１２と、同じくカメラ１０により金属製
品Ｗの反射光を撮像して第２画像を入力する際に使用す
る落射照明１４と、これら各照明１２、１４にそれぞれ
照明光を供給する光源１６、１８と、これら両照明１
２、１４のいずれか一方を選択使用するための光源切換
装置２０と、両照明１２、１４を個別に使用してカメラ
１０により金属製品Ｗをそれぞれ撮像して入力される第
１画像と第２画像を画像処理して貫通孔の傾斜部を計測
し、検出する画像処理装置２２とを備えている。上記透
過照明としては、いわゆる面照明を、落射照明として
は、いわゆるリング照明を使用することができる。

【００１８】又、この検査装置では、金属製品Ｗを載置
して撮像する検査部がベルトコンベア２４により形成さ
れ、該金属製品Ｗはその上流側コンベア２４Ａにより搬
入された後、矢印方向に移動されてカメラ１０の真下に
停止され（図示せず）、その状態で該カメラ１０により
撮像された後、更に下流側に移動され、コンベア２４Ｂ
により搬出されるようになっている。この検査部では透
過照明１２を使用するため、上記コンベア２４は、図３
に一部を拡大して示したように、金属製品Ｗの両端部の
みを保持することができる２本の無端ベルトで搬送する
ようになっている。

【００１９】又、本実施形態の検査装置では、その制御
系の要部を図２に示したように、上述したカメラ１０を
含む入力部、透過照明１２と光源１６を含む透過照明
部、落射照明１４と光源１８を含む落射照明部、画像処
理装置を含む画像処理部、ベルトコンベア２４、２４
Ａ、２４Ｂを含む搬送部が、それぞれ制御部２６により
駆動制御されるようになっている。

【００２０】本実施形態においては、透過照明１２を予
め貫通孔Ｈのエッジに回折が生じない光量にしておく。
この透過照明を使用して金属製品Ｗをカメラ１０により
撮像すると、図４（Ａ）にイメージを示したような貫通
孔Ｈ′が明部となる第１画像が得られ、同一の位置で照
明を落射照明に切り換えて該金属製品Ｗを撮像すると、
同図（Ｂ）に示したような金属表面が明部で貫通孔Ｈ′
が暗部となる第２画像が得られる。

【００２１】このように得られた２つの画像について、
同一位置の輝度を比較することにより、金属表面、貫通
孔、傾斜部がそれぞれ識別できる。具体的には、両画像
の同一部分における明るさを、図５の表に示した明暗に
対応させることにより、金属表面、傾斜部、貫通孔を識
別することができる。即ち、第１画像（透過照明下）で
暗く、第２画像（落射照明下）で明るい部分は金属表面
Ｗ′、明暗がこれと逆の関係にある部分は貫通孔Ｈ′、
両方とも暗い部分は傾斜部Ｓ′である。

【００２２】本実施形態において、前記画像処理装置２
２により傾斜部Ｓのみを抽出（検出）する場合、第１、
第２の両画像について対応する各画素間で画素値の差の
絶対値を取り、その値を画素値に置き換えた絶対値画像
を想定することにより、輝度が小さい暗部のみを傾斜部
Ｓ′として抽出することができる。

【００２３】又、第１、第２の両画像を２値化して２値
画像とし、対応する各画素間で論理和を取ることによ
り、同様に傾斜部のみを抽出することができる。図６に
は、この抽出の処理手順を示し、図７にはこの処理手順
に対応する画像の特徴のイメージを示した。

【００２４】図７（Ａ）は、検査対象である貫通孔Ｈが
形成されている金属薄板からなる金属製品Ｗである。便
宜上、ここでは貫通孔Ｈを丸で示した金属板Ｗを、前記
カメラ１０により透過照明を使用して撮像し（ステップ
１）、同図（Ｂ）に示した第１画像（図中、透過照明画
像）を前記画像処理部２２に入力し、これを２値化し
（ステップ２）、同図（Ｃ）に示した２値画像を作成す
る。

【００２５】又、一方で、上記金属製品Ｗを落射照明を
使って撮像し（ステップ３）、同図（Ｄ）に示した第２
画像（図中、落射照明画像）を同様に画像処理装置２２
に入力して２値化し（ステップ４）、同図（Ｅ）に示し
た２値画像を作成する。なお、（Ｃ）と（Ｅ）の２つの
２値画像で、クロスハッチを付した部分は画素値０の黒
の領域を、白地部分はそのままで画素値１の白の領域を
表わしている。

【００２６】以上のように作成した２つの２値画像につ
いて論理和を取ると（ステップ５）、同図（Ｆ）のよう
に傾斜部Ｓのみが黒の画像が得られる。この論理和画像
で黒の部分をラベリングし（ステップ６）、ラベリング
された画素の数から傾斜部Ｓ′の面積を演算し（ステッ
プ７）、その値が予め定めてある基準値（閾値）を超え
ている場合に不良とする閾値処理（良否判定）を行う
（ステップ８）。

【００２７】以上のように、本実施形態によれば、透過
照明、落射照明のそれぞれについて個別に適切な照明条
件（光量等）に調整するだけで、貫通孔のエッジに生じ
ている傾斜部を検出することができる。従って、貫通孔
のエッジ部を回折に影響されることなく抽出できるよう
になり、傾斜部の幅や面積等の大きさの計測を精度良く
行うことができるため、該傾斜部の検査を容易且つ確実
に行うことができる。又、傾斜部の角度が４５°を超え
ているような場合であっても、それに制限されることな
く確実に抽出することができる。

【００２８】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。

【００２９】例えば、前記実施形態では、透過照明によ
る撮像と落射照明による撮像とを同じ検査位置で行う例
を示したが、これに限定されず、カメラを２台用意し、
それぞれ異なる位置で撮像するようにしてもよい。

【００３０】又、前記実施形態では、透過照明を使用し
て第１画像を撮像するステップを、落射照明を使用して
第２画像を撮像するステップよりも前に行う場合を示し
たが、逆であってもよいことは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
金属板に形成されている貫通孔のエッジに生じている傾
斜部の大きさを、容易且つ確実に検出し、検査すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態の検査装置の要部構成
を示す概略正面図

【図２】上記検査装置の制御系の要部を示すブロック図

【図３】上記検査装置の検査部が有するベルトコンベア
の特徴を示す拡大部分斜視図

【図４】透過照明による第１画像と落射照明による第２
画像を示す説明図

【図５】第１画像と第２画像における明るさと金属製品
の形状との関係を示す図表

【図６】本発明による金属板の検査工程の一例を示すフ
ローチャート

【図７】上記フローチャートの処理手順に対応する画像
の特徴を示す説明図

【図８】金属板に形成されている貫通孔の傾斜部を示す
拡大部分断面図

【図９】斜光照明による画像入力の様子を示す概略正面
図

【図１０】斜光照明を使用して撮像された画像の特徴を
示す説明図

【図１１】透過照明と落射照明を併用して撮像された画
像の特徴を示す説明図

【図１２】斜光照明の問題点を示す線図

【図１３】透過照明と落射照明を併用する場合の問題点
を示す説明図

【符号の説明】

１０…ＣＣＤカメラ １２…透過照明 １４…落射照明 １６、１８…光源 ２０…光源切換装置 ２２…画像処理装置 ２４、２４Ａ、２４Ｂ…ベルトコンベア ２６…制御部 Ｗ…金属板（製品） Ｈ…貫通孔 Ｓ…傾斜部 Ｗ′…画像上の金属板 Ｈ′…画像上の貫通孔 Ｓ′…画像上の傾斜部

フロントページの続き (72)発明者 林 謙太 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 戸塚 貴之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA21 AA58 BB05 CC25 FF02 FF42 GG17 HH12 HH14 HH15 JJ03 JJ09 JJ26 NN01 PP15 QQ00 QQ04 QQ21 QQ24 QQ25 RR05 RR08 TT02 2G051 AA56 AB04 AC02 BB05 CA04 CA07 CB03 EA08 EA11 EB01 ED07 5B057 AA03 BA02 BA19 BA29 CH08 DA03 DB02 DB08 DB09 DC03 DC04 DC22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通孔を有する金属板を撮像して得られる
   画像に基づいて、該貫通孔の傾斜部を検出する金属板の
   検査方法であって、 前記金属板を透過照明を用いて第１画像を撮像し、 前記金属板を落射照明を用いて第２画像を撮像し、 得られた第１画像と第２画像とに基づいて、前記貫通孔
   の傾斜部を検出することを特徴とする金属板の検査方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第１画像及び第２画像で共に低輝度の領域を前記傾
   斜部と判定することを特徴とする金属板の検査方法。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記第１画像及び第２画像について、対応する各画素間
   で画素値の差の絶対値を算出し、該絶対値が小さい画像
   の領域を前記傾斜部と判定することを特徴とする金属板
   の検査方法。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記第１画像及び第２画像をそれぞれ２値化し、２値化
   後の両画像の論理和を取り、その結果から前記傾斜部を
   判定することを特徴とする金属板の検査方法。
5. 【請求項５】貫通孔を有する金属板を撮像する撮像手段
   と、撮像して得られる画像に基づいて該貫通孔の傾斜部
   を検出する画像処理手段とを備えた金属板の検査装置で
   あって、 前記金属板を照明する透過照明と落射照明とが併設され
   ていると共に、 前記画像処理手段が、前記撮像手段により透過照明と落
   射照明とを個別に使用し、それぞれ撮像して得られた第
   １画像と第２画像とを画像処理して、前記貫通孔の傾斜
   部を検出することを特徴とする金属板の検査装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記画像処理手段が、前記第１画像及び第２画像で共に
   低輝度の領域を前記傾斜部と判定することを特徴とする
   金属板の検査方法。
7. 【請求項７】請求項６において、 前記画像処理手段が、前記第１画像及び第２画像につい
   て、対応する各画素間で画素値の差の絶対値を算出し、
   該絶対値が小さい画像の領域を前記傾斜部と判定するこ
   とを特徴とする金属板の検査方法。
8. 【請求項８】請求項６において、 前記画像処理手段が、前記第１画像及び第２画像をそれ
   ぞれ２値化し、２値化後の両画像の論理和を取り、その
   結果から前記傾斜部を判定することを特徴とする金属板
   の検査方法。