JP2005214659A - Foreign matter detection device and manufacturing method of wiring substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板に付着した異物の検出を行う異物検出装置および配線基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a foreign matter detection device that detects foreign matter attached to a wiring board and a method for manufacturing the wiring board.
従来、異物検出装置では、カラーＣＣＤカメラで明るい色から暗い色まで全域をカバーするような照明明度で撮影し、基板表面の濃い緑色とのコントラストの相違に基づき、配線基板上に異物が付着しているか否かを識別している。例えば、配線基板上に付着する異物としてどのようあものがあるかは、配線基板の製造工程から想定され、例えばはんだ屑などが異物となり得ると特定できるため、想定される異物の色を認識しておき、その色と基板表面の濃い緑色とがコントラストに差が生じるため、その差に基づいて上記識別を行っている。 Conventionally, a foreign object detection device takes a picture with an illumination brightness that covers the entire area from a bright color to a dark color with a color CCD camera, and the foreign object adheres on the wiring board based on the difference in contrast with the dark green on the substrate surface. Or not. For example, the type of foreign matter adhering to the wiring board is assumed from the manufacturing process of the wiring board. For example, it can be identified that solder scraps can become foreign matter, so the color of the assumed foreign matter is recognized. Since the contrast between the color and the dark green color on the substrate surface is different, the identification is performed based on the difference.
具体的には、異物検出装置は、撮影対象物となる配線基板の搭載位置に対して、カラーＣＣＤカメラがＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向（鉛直方向）に相対移動可能となっている。このため、配線基板のうち撮影を行いたい位置にカラーＣＣＤカメラを移動させたのち、ノーマルレンズを用いて画像を拡大し、その拡大された画像を利用して異物の検出を行っている。 Specifically, in the foreign object detection device, the color CCD camera is relatively movable in the XY direction (horizontal direction) and the Z direction (vertical direction) with respect to the mounting position of the wiring board that is the object to be photographed. For this reason, after moving the color CCD camera to a position on the wiring board to be photographed, the image is enlarged using a normal lens, and foreign objects are detected using the enlarged image.
また、従来、異物検出として、配線基板上に搭載される素子のリードに導電性異物が付着して近隣のリード同士が短絡したことを電気的に検査する装置もある（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記した従来の異物検出装置によると、以下のような問題点がある。 However, the conventional foreign matter detection apparatus described above has the following problems.
（１）カラーＣＣＤカメラで明るい色から暗い色まで全域をカバーするような照明明度で撮影した場合、例えばＲＧＢ２５６分割の解像度では、異物が黒色や基板表面の濃い緑色などの場合には、コントラストが小さくなる。このため、基板表面の濃い緑色とコントラストが大きい明るい異物（例えばはんだ屑）については識別可能であるが、コントラストが小さい濃い色の異物については判別できなかった。 (1) When photographing with illumination brightness that covers the entire area from a bright color to a dark color with a color CCD camera, for example, with a resolution of RGB256 division, if the foreign material is black or dark green on the substrate surface, the contrast is Get smaller. For this reason, it is possible to discriminate between a dark green color on the substrate surface and a bright foreign material (for example, solder scraps) having a large contrast, but a dark color foreign material having a small contrast cannot be identified.
（２）画像処理による異物検査では、異物対象物となる異物の色を基に抽出する場合、異物の色のバリエーションに応じた検出処理回数が必要となり、処理時間が長くなるという問題がある。 (2) In the foreign matter inspection by image processing, when extracting based on the color of the foreign matter that is the foreign matter target, there is a problem that the number of times of detection processing corresponding to the color variation of the foreign matter is required and the processing time becomes long.
（３）図７（ａ）に示されるように、ライトガイドＪ１からの光が基板表面Ｊ２で反射し、正反射光Ｊ３となってＣＣＤカメラＪ４に映し出される。この正反射光Ｊ３、特にフラックス残渣Ｊ５の表面での正反射光は、ＣＣＤカメラＪ４の画像において、はんだ屑などの光沢金属異物と同様に映し出され、ＣＣＤカメラＪ４の画像によってこれらを区別することができないという問題がある。 (3) As shown in FIG. 7A, the light from the light guide J1 is reflected by the substrate surface J2, and is reflected on the CCD camera J4 as regular reflected light J3. The specularly reflected light J3, particularly the specularly reflected light on the surface of the flux residue J5, is displayed in the image of the CCD camera J4 in the same manner as the bright metallic foreign matter such as solder scraps, and these are distinguished by the image of the CCD camera J4. There is a problem that can not be.
これに対し、図７（ｂ）に示されるように、照射角度θを大きく、例えば４５°以上として照明を照射すれば、フラックス残渣Ｊ５などの正反射光Ｊ３がＣＣＤカメラＪ４側に向かわないようにできるため、この問題を解決できると考えられる。しかしながら、図７（ｃ）に示されるように、撮影対象物となる素子Ｊ６の近傍にＴＨＤ（Through Hole Device）など背の高い実装部品Ｊ７があると照明が遮られてしまい、撮影対象物となる素子Ｊ６のリード間の空隙へ陰を作らず一様な照明を当てることが困難である。 On the other hand, as shown in FIG. 7B, if the illumination angle θ is large, for example, 45 ° or more, the regular reflected light J3 such as the flux residue J5 does not go to the CCD camera J4 side. This problem can be solved. However, as shown in FIG. 7C, if there is a tall mounting component J7 such as a THD (Through Hole Device) in the vicinity of the element J6 that is the object to be photographed, the illumination is blocked, It is difficult to apply uniform illumination without creating a shadow on the gap between the leads of the element J6.
（４）微小な異物を画像として捕らえるためにノーマルレンズで画像を拡大すると、ノーマルレンズでの被写界深度が深くないため、異物付着高さの相違により異物の大きさが変わってしまい、正確な測定ができないという問題がある。例えば、撮影対象物となる素子のリードに段差があった場合、リードのうち高い位置と低い位置いずれにも異物が付着する可能性があるが、その付着位置に応じて同じ異物であっても画像として捕らえたときの異物の大きさが一致しなくなる。このため、どのような異物がリードに付着したかを測定することができなくなる。 (4) When an image is magnified with a normal lens to capture minute foreign matter as an image, the depth of field with the normal lens is not deep, and the size of the foreign matter changes due to the difference in foreign matter adhesion height. There is a problem that accurate measurement is not possible. For example, if there is a step in the lead of the element that is the object to be photographed, foreign matter may adhere to both the high and low positions of the lead. The size of the foreign matter when captured as an image does not match. For this reason, it becomes impossible to measure what foreign matter has adhered to the lead.
（５）配線基板を冶具に固定する際のずれや配線基板自体の印刷時のずれおよびＱＦＰ（Quad Flat Package）など素子の実装ずれにより、一定量の搬送位置決めで撮影したカメラ画像では、検出したいエリアの画像が完全に撮影できなかったり、またその画像の意図する位置へ画像処理の計測ウィンドウが精度良く設定できないという問題がある。 (5) I want to detect in camera images taken with a fixed amount of transport positioning due to misalignment when fixing the circuit board to the jig, misalignment when printing the circuit board itself, and misalignment of elements such as QFP (Quad Flat Package). There is a problem that the image of the area cannot be completely photographed, and the measurement window for image processing cannot be accurately set at the intended position of the image.
また、上記した特許文献１に記載の異物検出においても、導電性異物が完全に付着していなかったり一本のリードにのみ導電性異物が付着したようなルーズコンタクト状態の場合には、異物が付着したことを検出することができないという問題がある。
Also, in the foreign matter detection described in
本発明は、上記点に鑑み、上記問題点の少なくとも１つを解決できる配線基板の異物検出装置および配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a wiring board foreign matter detection apparatus and a wiring board manufacturing method capable of solving at least one of the above problems.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（７）上に搭載された被検出対象物（１０、１１）に向けて光を照射する照明装置部（４）と、被検出対象物（１０、１１）の画像を所定の分解能で撮影するカメラ（１）と、カメラ（１）によって撮影された画像に対して画像処理を行う画像処理装置部（３）とを備え、照明装置部（４）によって光を照射させつつ、カメラ（１）により被検出対象物（１０、１１）の画像を撮影することで、被検出対象物（１０、１１）に付着した異物の検出を行う異物検出装置であって、画像処理装置部（３）には、カメラ（１）によって撮影された被検出対象物（１０、１１）の画像から基板（７）の表面（７ａ）の色を基準色として照準をあて、その基準色を抽出する色抽出処理部（３１ｅ）が備えられていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an illuminating device section (4) for irradiating light toward a detection target object (10, 11) mounted on a substrate (7), A camera (1) that captures an image of the detection object (10, 11) with a predetermined resolution, and an image processing device (3) that performs image processing on the image captured by the camera (1); Detection of foreign matter attached to the detection target object (10, 11) by taking an image of the detection target object (10, 11) with the camera (1) while irradiating light with the illumination device (4). The image processing unit (3) includes a color of the surface (7a) of the substrate (7) from the image of the detection target object (10, 11) photographed by the camera (1). A color extraction processing unit (31 for extracting the reference color with the sight as the reference color ) It is characterized in that is provided.
このように、カメラ（１）で撮影された画像の基準色に照準をあて、その基準色を抽出するようにしている。このため、異物（１７）が基板（７）の表面に近い色であったとしても、基準色との差が明確となる。したがって、基準色に対してコントラストが小さい色の異物についても判別することが可能となる。 In this way, the reference color of the image taken by the camera (1) is aimed and the reference color is extracted. For this reason, even if the foreign material (17) has a color close to the surface of the substrate (7), the difference from the reference color becomes clear. Therefore, it is possible to discriminate foreign matter having a color with a small contrast with respect to the reference color.
請求項２に記載の発明では、画像処理装置部（３）は、色抽出処理部（３１ｅ）によって基準色を抽出した画像を２値化反転するようになっていることを特徴としている。このように、２値化反転した画像とすれば、その２値化反転された画像から、被検出対象物（１０、１１）とは異なる画像が確認されたときに、その画像部分を異物（１７）として検出することができる。
The invention according to
請求項３に記載の発明では、照明装置部（４）は、光源（４１）と、光源（４１）からの光を照射するライトガイド（４２）と、ライトガイド（４２）の光を反射すると共にその反射光を被検出対象物（１０、１１）に対して斜めに照射する反射鏡（４３）とを備えていることを特徴としている。
In the invention according to
このような構成によれば、ライトガイド（４２）が入り込めない隙間にも反射鏡（４３）を入り込ませることが可能となり、仮に被検出対象物（１０、１１）の近傍に背の高い実装部品があっても、照明が遮られないようにでき、被検出対象物（１０、１１）の被検出箇所へ陰を作らず一様な照明を当てることができる。 According to such a configuration, it is possible to allow the reflecting mirror (43) to enter the gap where the light guide (42) cannot enter, and it is assumed that the mounting is tall in the vicinity of the detection target object (10, 11). Even if there is a part, the illumination can be prevented from being interrupted, and uniform illumination can be applied to the detected part of the detection target object (10, 11) without creating a shade.
請求項４に記載の発明では、カメラ（１）には、テレセントリックレンズ（１ａ）が装着されていることを特徴としている。
The invention described in
このように、カメラ（１）にテレセントリックレンズ（１ａ）を取り付けて画像を撮影すれば、ノーマルレンズと比べて測定深度を深くすることが可能となる。従って、高さが異なる部分に異物が付着したとしても、それらによる段差に関わらず、画像として捕らえたときの異物の大きさをほぼ一致させることができ、どのような異物がリードに付着したかを測定することができる。 In this way, if the telecentric lens (1a) is attached to the camera (1) and an image is taken, the measurement depth can be increased as compared with the normal lens. Therefore, even if foreign matter adheres to parts with different heights, the size of the foreign matter when captured as an image can be made almost the same regardless of the level difference between them, and what kind of foreign matter has adhered to the lead. Can be measured.
請求項５に記載の発明では、異物検出方法において、照明装置部（４）によって光を照射させつつ、カメラ（１）により被検出対象物（１０、１１）の画像を撮影するステップと、画像処理装置部（３）により、カメラ（１）によって撮影された被検出対象物（１０、１１）の画像から基板（７）の表面（７ａ）の色を基準色として照準をあて、その基準色を抽出するステップと、基準色を抽出した画像に基づいて被検出対象物（１０、１１）に付着した異物（１７）の検出を行うステップと、を有していることを特徴としている。このような異物検出方法によれば、請求項１に示した効果を得ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the foreign object detection method, a step of taking an image of the detection target object (10, 11) with the camera (1) while irradiating light with the illumination device section (4); The processing unit (3) aims the color of the surface (7a) of the substrate (7) from the image of the detected object (10, 11) photographed by the camera (1) as a reference color, and the reference color And a step of detecting the foreign matter (17) adhering to the detection target object (10, 11) based on the image from which the reference color is extracted. According to such a foreign matter detection method, the effect shown in
請求項６に記載の発明では、基準色を抽出した画像を２値化反転するステップを有し、異物（１７）の検出を行うステップでは、２値化反転された画像から、被検出対象物（１０、１１）とは異なる画像が確認されたときに、その画像部分を異物（１７）として検出することを特徴としている。このような異物検出方法によれば、請求項２に示した効果を得ることができる。
According to the sixth aspect of the invention, there is a step of binarizing and reversing the image from which the reference color is extracted, and in the step of detecting the foreign matter (17), the object to be detected is detected from the binarized and reversal image. When an image different from (10, 11) is confirmed, the image portion is detected as a foreign object (17). According to such a foreign matter detection method, the effect described in
請求項７に記載の発明では、被検出対象物（１０、１１）を搭載したサンプル基板を冶具（８）に載せたのち、カメラ（１）で撮影し、サンプル基板に形成された実装基準マークと、被検出対象物（１０、１１）のうち異物検出を行う被検出箇所との位置関係を基準データとして記憶すると共に、被検出対象物（１０、１１）における任意の場所（１１ａ）を基準点として記憶するステップと、被検出対象物（１０、１１）を搭載した基板（７）を冶具（８）に載せたのち、カメラ（１）で撮影し、基準データに基づいて、サンプル基板に形成された実装基準マークと基板（７）に形成しておいた実装基準マーク（７ｂ）とのズレ量を求め、このズレ量を補正量として、調整機構（５、９）によりズレ量分を補正するように、カメラ（１）と冶具（８）との相対位置を調整するステップと、カメラ（１）により被検出対象物（１０、１１）を再び撮影したのち、その撮影した画像中における被検出対象物（１０、１１）の基準点（１１ｅ）とサンプル基板に搭載された被検出対象物（１０、１１）の基準点（１１ｅ）とのズレ量を求め、このズレ量を補正量として、画像処理における計測ウィンドウの位置座標を調整するステップとを有していることを特徴としている。
In the invention according to
このように、被検出対象物（１０、１１）が搭載された基板（７）を冶具（８）に載せたときの位置決め補正と、被検出対象物（１０、１１）における被検出箇所を撮影したときの位置決め補正とをそれぞれ行うようにしている。このため、検出したいエリアの画像を確実に撮影でき、またその画像の意図する位置へ画像処理の計測ウィンドウを精度良く設定できる。 In this way, the positioning correction when the substrate (7) on which the detection target object (10, 11) is mounted is placed on the jig (8), and the detection location of the detection target object (10, 11) is photographed. In this case, the positioning correction is performed. For this reason, it is possible to reliably capture an image of an area to be detected, and to accurately set a measurement window for image processing at an intended position of the image.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態が適用された異物検出装置について説明する。図１に、本実施形態における異物検出装置の概略図を示すと共に、図２に、異物検出装置の概略構成を示し、これらの図に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a foreign object detection apparatus to which an embodiment of the present invention is applied will be described. FIG. 1 shows a schematic diagram of a foreign object detection device in the present embodiment, and FIG. 2 shows a schematic configuration of the foreign object detection device, which will be described based on these drawings.
異物検出装置は、カラーＣＣＤカメラ１、搬送装置部２、画像処理装置部３、照明装置部４、ロボットコントローラ５および制御部６を備えた構成となっている。
The foreign object detection device includes a
搬送装置部２は、配線基板７を搭載するための冶具８が固定されたロボット９を備えている。ロボット９は、冶具８に搭載された配線基板７をＸ軸およびＹ軸に沿って動かすことで、Ｘ−Ｙ平面上における位置決めを行うものである。具体的には、このロボット９により、配線基板７のうち異物が付着しているか否かの検出を行う対象物（以下、被検出対象物という）となるＱＦＰ素子１０のリード１１がカラーＣＣＤカメラ１の直下にくるように、配線基板７の搬送、位置決めを行う。
The
カラーＣＣＤカメラ１には、テレセントリックレンズ１ａが装着されており、カメラケーブル１ｂを介して画像処理装置部３に画像データを送るようになっている。
The
画像処理装置部３は、カラー画像センサー３１およびモニター４を有した構成となっている。カラー画像センサー３１は、カメラケーブル１ｂを通じてカラーＣＣＤカメラ１からの画像データを入力し、各種画像処理を行うものであり、モニター４は、カラー画像センサー３１によって各種処理された画像を表示するものである。
The
カラー画像センサー３１は、具体的には画像入力部３１ａ、画像メモリ３１ｂ、位置決め基準データ記憶部３１ｃ、計測ウィンドウデータ記憶部３１ｄ、色抽出処理部３１ｅ、画像処理演算部３１ｆ、ＯＫ／ＮＧ判定値記憶部３１ｇ、判定部３１ｈなどを有して構成されている。
Specifically, the
画像入力部３１ａは、カラーＣＣＤカメラ１によって撮影された画像を入力するものであり、この画像入力部３１ａに入力された画像のデータを画像メモリ３１ｂによって記憶するようになっている。
The
位置決め基準データ記憶部３１ｃは、配線基板７の位置決めを行うための基準データを記憶したものである。基準データは、カラーＣＣＤカメラ１により異物検出前に行ったサンプル配線基板の撮影データに基づいて作成されるもので、被検出対象物が何であるかによって異なる。この基準データに基づき、実際に撮影した配線基板７のズレ量が求められるようになっている。
The positioning reference
計測ウィンドウデータ記憶部３１ｄは、カラーＣＣＤカメラ１によって撮影する被検出対象物のうちの計測を行いたい箇所（以下、被検出箇所という）、つまり本実施形態の場合にはＱＦＰ素子１０のうちリード１１のどの場所を計測するかという位置データ（計測ウィンドウ）を記憶しているものである。この位置データも、サンプル配線基板の画像データに基づいて作成されるものであり、例えばサンプル配線基板の画像データ中における任意の場所、例えばリード１１ｅ（後述する図５参照）を基準として各リード間に計測ウィンドウ２１が設定されるようになっている。この位置データも、被検出対象物が何であるかによって異なる。
The measurement window
なお、これら位置決め基準データ記憶部３１ｃおよび計測ウィンドウデータ記憶部３１ｄに記憶された各基準データと画像入力部３１ａを介して画像メモリ３１ｂに記憶された画像データとが画像処理演算部３１ｆにて比較計算されることにより補正量が求められる。そして、その補正量がロボットコントローラ５にフィードバックされることで、配線基板７の位置決め補正が行われ、また画像処理における計測ウィンドウの位置座標を補正している。
The reference data stored in the positioning reference
色抽出処理部３１ｅは、位置決め補正が行われた後に、カラーＣＣＤカメラ１によってＱＦＰ素子１０の画像を撮影し、その画像データから所定の色、具体的には基板表面（グリーンマスク）の色である緑色を基準色として、画像を抽出する処理を行うものである。例えば、色抽出処理部３１ｅにより、基準色と同じ色以外は白色となるような２値化処理を行う。このように所定の色を基準色として画像を抽出することにより、その基準色とコントラストが近い色も基準色から区別することが可能となる。
After the positioning correction is performed, the color
画像処理演算部３１ｆは、色抽出を行った画像の反転画像を作成し、その画像中に設定される計測ウィンドウ内に、各リード間を架橋するもしくは架橋しうる大きさの異物となり得る物体が存在するか否かを検出すると共に、その物体の大きさを演算するものである。 The image processing calculation unit 31f creates a reverse image of the color-extracted image, and within the measurement window set in the image, an object that can cross-link between the leads or a foreign material having a size that can be cross-linked is provided. It detects whether or not it exists and calculates the size of the object.
ＯＫ／ＮＧ判定値記憶部３１ｇは、被検出箇所に異物があるとする判定値を記憶している。具体的には、画像処理演算部３１ｆによって異物となり得る物体が存在していることが検出された場合に、その物体を異物と判定する大きさの判定値を記憶している。
The OK / NG determination
判定部３１ｈは、異物が存在しているか否かの判定を行う。すなわち、判定部３１ｈは、画像処理演算部３１ｆによって検出された異物となり得る物体の大きさとＯＫ／ＮＧ判定値記憶部３１ｇに記憶された判定値とを比較し、その物体の大きさが判定値を超えるような場合には、つまり異物と考えられる大きさである場合には、異物が存在していると判定する。画像処理装置部３のプログラムは、基板の種類や計測部位に応じて、制御部６により任意に切替可能である。
The
照明装置部４は、光源４１、ライトガイド４２、反射鏡４３およびロボット４４、４５を有して構成されている。
The
光源４１が発する光は、図２に示されるように光ケーブル４６を通じてライトガイド４２に伝達され、ライトガイド４２の照射口から照射されるようになっている。図１に示す光源４１からの光量は、制御部６によってリモートコントロール可能となっており、その光量に応じて照明照度を調整することが可能となっている。
The light emitted from the
ライトガイド４２の照射口と反射鏡４３は、カメラを挟んで向き合うように設置され、カメラ光軸に対しθ°の照射角度に固定された照射口より照射された光の経路上に反射鏡４３が垂直に配置されている。このような位置関係となっていることから、入射角と等しい反射角で光の経路が変えられ、例えば４５°の照射角であれば４５°で反射鏡４３より反射され、被検出対象物を照らすことができる。
The irradiation port of the
これらカラーＣＣＤカメラ１、テレセントリックレンズ１ａとライトガイド４２と反射鏡４３は、一体保持されてロボット４４、４５に連結されている。
The
ロボット４４は、カラーＣＣＤカメラ１およびロボット４５をＺ軸方向、すなわち鉛直方向に移動させることで、カラーＣＣＤカメラ１に取り付けられたテレセントリックレンズ１ａとＱＦＰ素子１０における被検出箇所との距離が所望値となるように高さ調整を行うものである。
The
ロボット４５は、ライドガイド４２および反射鏡４３をθ軸、すなわちカラーＣＣＤカメラ１の中心を軸として回転させるものである。
The
これら各ロボット４４、４５により、ＱＦＰ素子１０の各辺に直行する方向から照明が可能となるよう上下移動および回転移動が可能となる。そして、ライトガイド４２と比べて厚みが薄い反射鏡４３を用いていることから、ライトガイド４２よりも小さなスペースの場所にも反射鏡４３を配置することが可能となる。
These
このため、配線基板７におけるＱＦＰ素子１０の近傍にＴＨＤ１２などの背の高い実装部品が実装されていても、そのＴＨＤ１２とＱＦＰ素子１０との間に反射鏡４３を挿入することが可能となり、ＴＨＤ１２による陰を作ることなくＱＦＰ素子１０のリードを任意の角度で一様に照明することができる。また、反射鏡４３からの斜めの光によって被検出箇所を照明することになるため、フラックス残渣１５などの正反射光も排除することが可能となる。
For this reason, even if a tall mounting component such as
なお、この照明装置部４とカラーＣＣＤカメラ１の上下動および回転は、必ずしも照明装置部４およびカラーＣＣＤカメラ１側で行う必要はなく、ロボット９もしくは冶具８に回転機構および昇降機構を備えることで、被検出対象物となるＱＦＰ素子１０側にその動きを代行させても良い。また、ロボット４５により、カラーＣＣＤカメラ１を回転させても良い。
The
ロボットコントローラ５は、制御部６からの制御信号に基づいて、各ロボット９、４４、４５の各部を制御するものである。このロボットコントローラ５には、配線基板７に備えられる実装基準マーク７ｂ（後述する図３参照）やＱＦＰ素子１０などの被検出対象物の座標情報が予め登録されている。このため、ロボットコントローラ５は、この座標情報に基づいて実装基準マーク７ｂとＱＦＰ素子１０との位置関係を判別できるようになっている。
The
制御部６は、各部をコントロールするものである。具体的には、カラーＣＣＤカメラ１のシャッタータイミング（プログラム起動信号）および画像処理プログラム切替、品番情報に基づくロボットコントローラ５の制御を実行している。
The
次に、上記構成の異物検出装置による異物検出手順について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、冶具８に配線基板７を搭載したときの様子を示した図である。図４は、被検出箇所となるＱＦＰ素子１０のリード１１の各部を示した図である。また、図５は、ＱＦＰ素子１０の一部を撮影した場合の様子を示している。
Next, the foreign substance detection procedure by the foreign substance detection apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view showing a state where the
まず、図３に示されるように、複数の配線基板７を冶具８の上に搭載し、バネ支持部８ａにより冶具８に形成された固定基準となる辺に各配線基板７が接するようにする。そして、ロボット９をＸ−Ｙ平面上で移動させることにより、冶具８上に精度良く固定された配線基板７を所定寸法量ロボット搬送する。これにより、各配線基板７に備えられた実装基準マーク７ｂがカラーＣＣＤカメラ１の直下に位置するように位置決めする。この際、カラーＣＣＤカメラ１側を搬送移動させて位置決めさせても良い。
First, as shown in FIG. 3, a plurality of
そして、カラーＣＣＤカメラ１で実装基準マーク７ｂを撮影し、画像処理部３にて、予め位置決め基準として撮影しておいたサンプル配線基板における実装基準マークの画像とのズレ量を算出する。これにより、冶具８への配線基板７の固定時のずれ量が明確となる。そのズレ量をロボットコントローラ５へ伝達し、異物検査を実施するＱＦＰ素子１０のリード１１がカメラ直下となるように、ロボット９を移動させることでズレ量を補正し、配線基板７を搬送位置決めする。
Then, the mounting
また、このとき、ロボットコントローラ５に予め実装基準マーク７ｂやＱＦＰ素子１０などの被検出対象物の座標情報が登録されていることから、撮影が行われる各カメラ視野１４が例えば図４の各範囲（１）〜（１２）のように識別される。このため、各範囲（１）〜（１２）を順に撮影できるように、例えば最初に範囲（１）の真上にカラーＣＣＤカメラ１が位置するようにロボット９が移動させられる。
At this time, since the coordinate information of the detection target object such as the mounting
次に、ロボット４４、４５を駆動することにより、カラーＣＣＤカメラ１および照明装置部４を回転及び下降させ、ＱＦＰ素子１０に備えられたカメラ直下のリード１１に対して、図１中のＡ方向より落射照明を行う。このとき、ライトガイド４２より十分な明るさ（例えば３０，０００Lux以上）の光量が供給され、リード１１の立ち上がり部１１ｂ、肩部１１ｃ、素子パッケージ部１１ｄによる影を作らず、リード１１とリード１１間の基板表面７ａを一様な明るさで明瞭に照らすことができる。
Next, by driving the
図５に示すリード１１およびその間の基板表面７ａを含むカメラ視野１４となるようにカラーＣＣＤカメラ１で撮影を行い、カラー画像センサ２における画像メモリ３１ｂへ記録する。このとき、画像処理演算部３１ｆにて、カメラ視野１４内に捕らえられた画像と位置決め基準データ記憶部３１ｃの撮影データとから、それぞれの画像の任意の基準点のズレ量が求められる。
An image is taken with the
なお、ここでいうズレ量は、配線基板７を冶具８に搭載したときに発生するズレ量とは異なり、ロボット９〜４５を操作したときに発生するものである。このズレ量は、例えば、位置決め基準データ記憶部３１ｃに記憶されたサンプル配線基板におけるＱＦＰ素子１０のリードの画像に基づき、記憶された画像内の任意のリード１１ｅと、カメラ視野１４において撮影された画像中のリード１１ｅとの距離を求めることにより算出される。
Note that the amount of deviation here is different from the amount of deviation that occurs when the
そして、このズレ量を補正量として、画像処理における計測ウィンドウの位置座標を調整する。これにより、カメラ視野１４において、計測ウィンドウデータ記憶部３１ｃに記憶された計測ウィンドウ２１が正確な位置に設定される。
Then, the position coordinates of the measurement window in the image processing are adjusted using the deviation amount as a correction amount. Thereby, in the camera
画像メモリ３１ｂに記憶された図６（ａ）に示す画像を基に、図６（ｂ）に示されるように、各リード１１の間の基板表面７ａの色となる緑色の部分を抽出する。すなわち、基板表面７ａの色を基準色として照準をあてることで、基板表面７ａとのコントラスト差が僅かしか無くても、カラーＣＣＤカメラ１の分解能で明瞭に、基板表面７ａの色と他の色とが識別可能となり、上記抽出が可能となる。
Based on the image shown in FIG. 6A stored in the
この際、基板表面上に異物１５が存在すれば、基板表面７ａとの色差より、その部分において緑色が抽出されず、異物１５の大きさ分が影１６のように欠落する。これを図６（ｃ）に示されるように、２値化処理して反転すれば、欠落した部分を異物１７として抽出することができる。なお、例えばはんだ屑のように異物１５が明るい色のものであった場合、カラーＣＣＤカメラ１の感度に対してオーバレンジとなる可能性があるが、基板表面７ａの色を抽出できさえすれば良いため、異物１５が明るくても基板表面７ａの色との識別は可能である。
At this time, if the
次に、図５に示すように、記録画像中の任意のリード１１、例えばリード１１ｅを基準として、各リード１１間に計測ウィンドウ２１を設定し、その内部にリードを架橋するもしくは架橋しうる大きさの異物の有無と大きさを画像処理演算する。そして、その異物の大きさを予め設定したＯＫ／ＮＧ判定値と比較し、それを超える場合にはＮＧ、すなわち異物が存在すると判定する。
Next, as shown in FIG. 5, a
このような一連の画像入力および画像処理演算をＱＦＰ素子１０の全リード間をはじめ、配線基板７上の異物検出が必要なエリア全域に対して実施する。具体的には、カメラ視野１４内でカバーできるリード数などを基準に一定のピッチ分ロボットで搬送位置決めし、異物検出の必要なエリア全域を異物検査する。
Such a series of image input and image processing operations are performed on the entire area of the
その際、検査するＱＦＰ素子１０のリードの辺が変わるもしくは他の素子を検査する場合、制御部６からの信号によりカラーＣＣＤカメラ１および照明装置部４の上昇・回転・下降を自動で行うことで、照明の照射方向を切り替える。カラーＣＣＤカメラ１の焦点については、このときの下降位置により任意に調整可能である。
At that time, when the lead side of the
以上説明したように、本実施形態の異物検出装置によれば、以下の効果を奏することが可能となる。 As described above, according to the foreign object detection device of the present embodiment, the following effects can be obtained.
（１）本実施形態の異物検出装置では、カラーＣＣＤカメラ１で撮影された画像の基準色に照準をあて、その基準色を抽出するようにしている。このため、異物が黒色や配線基板７の表面の濃い緑色に近い色であったとしても、基準色との差が明確となる。したがって、基準色に対してコントラストが小さい濃い色の異物についても判別することが可能となる。
(1) In the foreign matter detection apparatus of the present embodiment, the reference color of the image taken by the
（２）本実施形態の異物検出装置では、異物の色を基に異物検出を行うのではなく、配線基板７の表面の色を基準色とし、その基準色との差に基づいて異物検出を行っている。このため、従来のように異物対象物となる異物の色のバリエーションに応じた画像処理を行う必要がなく、検出処理時間の低減を図ることが可能となる。
(2) In the foreign matter detection device of this embodiment, foreign matter detection is not performed based on the color of the foreign matter, but the surface color of the
（３）本実施形態の異物検出装置では、ライトガイド４２の照射口から照射される光を反射鏡４３によって反射させて被検出箇所への照射を行うようにしている。このため、ライトガイド４２が入り込めない隙間にも反射鏡４３を入り込ませることが可能となり、仮に被検出対象物となるＱＦＰ素子１０の近傍にＴＨＤなど背の高い実装部品があっても、照明が遮られないようにでき、ＱＦＰ素子１０のリード間の空隙へ陰を作らず一様な照明を当てることができる。
(3) In the foreign object detection device of the present embodiment, the light irradiated from the irradiation port of the
（４）本実施形態の異物検出装置では、カラーＣＣＤカメラ１にテレセントリックレンズ１ａを取り付けて画像を撮影している。このため、ノーマルレンズと比べて測定深度を深くすることが可能となる。従って、例えば、リード１１の足部１１ａ、立ち上がり部１１ｂ、肩部１１ｃのいずれに異物が付着したとしても、それらによる段差に関わらず、画像として捕らえたときの異物の大きさをほぼ一致させることができ、どのような異物がリード１１に付着したかを測定することができる。
(4) In the foreign matter detection apparatus of the present embodiment, the
（５）本実施形態の異物検出装置では、配線基板７を冶具８に搭載したときの位置決め補正と、配線基板７における被検出箇所となるＱＦＰ素子１０のリード１１を撮影したときの位置決め補正とを行うようにしている。このため、検出したいエリアの画像を確実に撮影でき、またその画像の意図する位置へ画像処理の計測ウィンドウを精度良く設定できる。
(5) In the foreign object detection device of the present embodiment, positioning correction when the
（６）さらに、本実施形態の異物検出装置では、２値化画像を反転した画像に基づいて、異物が存在するか否かを検出しているため、ルーズコンタクト状態の異物が存在していたとしても、その異物を確実に検出することが可能である。 (6) Furthermore, in the foreign object detection device of the present embodiment, since the foreign object is detected based on the image obtained by inverting the binarized image, there is a foreign object in a loose contact state. However, it is possible to reliably detect the foreign matter.
（他の実施形態）
上記実施形態において、ライトガイド４２からの光がカラーＣＣＤカメラ１の軸に対して４５°を成すようにしているが、単なる例示であり、これよりも多少角度を小さくしても良いし、逆に角度を大きくしても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the light from the
また、上記実施形態では、被検出対象物が配線基板７に備えられたＱＦＰ素子１０であり、被検出箇所がＱＦＰ素子１０の各リード１１の間である例を示したが、これらも単なる例示であり、他の被検出対象物および被検出箇所に対する異物検出に本発明の異物検出装置を適用しても良い。
In the above-described embodiment, the example in which the object to be detected is the
１…カラーＣＣＤカメラ、１ａ…テレセントリックレンズ、２…搬送装置部、３…画像処理装置部、４…照明装置部、５…ロボットコントローラ、６…制御部、７…配線基板、８…冶具、９、４４、４５…ロボット、１０…ＱＦＰ素子、１１…リード、１２…ＴＨＤ、３１…カラー画像センサー、４１…光源、４２…ライトガイド、４３…反射鏡。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記被検出対象物（１０、１１）の画像を所定の分解能で撮影するカメラ（１）と、
前記カメラ（１）によって撮影された画像に対して画像処理を行う画像処理装置部（３）とを備え、
前記照明装置部（４）によって光を照射させつつ、前記カメラ（１）により前記被検出対象物（１０、１１）の画像を撮影することで、前記被検出対象物（１０、１１）に付着した異物の検出を行う異物検出装置であって、
前記画像処理装置部（３）には、前記カメラ（１）によって撮影された前記被検出対象物（１０、１１）の画像から前記基板（７）の表面（７ａ）の色を基準色として照準をあて、その基準色を抽出する色抽出処理部（３１ｅ）が備えられていることを特徴とする異物検出装置。 An illuminating device (4) for irradiating light toward the detected objects (10, 11) mounted on the substrate (7);
A camera (1) that captures an image of the detection object (10, 11) with a predetermined resolution;
An image processing unit (3) that performs image processing on an image captured by the camera (1),
An image of the object to be detected (10, 11) is taken by the camera (1) while irradiating light by the illumination device unit (4), thereby adhering to the object to be detected (10, 11). A foreign object detection device for detecting a foreign object
The image processing unit (3) is aimed with the color of the surface (7a) of the substrate (7) as a reference color from the image of the detected object (10, 11) photographed by the camera (1). And a color extraction processing unit (31e) for extracting the reference color.
前記被検出対象物（１０、１１）の画像を所定の分解能で撮影するカメラ（１）と、
前記カメラ（１）によって撮影された画像に対して画像処理を行う画像処理装置部（３）と、
前記基板（７）の平面方向において、該冶具（８）と前記カメラ（１）との相対位置を調整する調整機構（５、９）とを備えた異物検出装置を用いて前記被検出対象物（１０、１１）に付着した異物の検出を行う異物検出方法であって、
前記照明装置部（４）によって光を照射させつつ、前記カメラ（１）により前記被検出対象物（１０、１１）の画像を撮影するステップと、
前記画像処理装置部（３）により、前記カメラ（１）によって撮影された前記被検出対象物（１０、１１）の画像から前記基板（７）の表面（７ａ）の色を基準色として照準をあて、その基準色を抽出するステップと、
前記基準色を抽出した画像に基づいて前記被検出対象物（１０、１１）に付着した異物（１７）の検出を行うステップと、を有していることを特徴とする異物検出方法。 An illuminating device section (4) for irradiating light toward the detected objects (10, 11) mounted on the substrate (7) on the jig (8);
A camera (1) that captures an image of the detection object (10, 11) with a predetermined resolution;
An image processing unit (3) that performs image processing on an image captured by the camera (1);
The object to be detected using a foreign object detection device comprising an adjustment mechanism (5, 9) for adjusting the relative position of the jig (8) and the camera (1) in the plane direction of the substrate (7). A foreign object detection method for detecting a foreign object attached to (10, 11),
Photographing an image of the detection object (10, 11) with the camera (1) while irradiating light with the illumination device section (4);
The image processing unit (3) aims at the color of the surface (7a) of the substrate (7) from the image of the detected object (10, 11) photographed by the camera (1) as a reference color. A step of extracting the reference color,
Detecting a foreign substance (17) attached to the detection target object (10, 11) based on an image obtained by extracting the reference color.
前記異物（１７）の検出を行うステップでは、前記２値化反転された画像から、前記被検出対象物（１０、１１）とは異なる画像が確認されたときに、その画像部分を異物（１７）として検出することを特徴とする請求項５に記載の異物検出方法。 And binarizing and reversing the image from which the reference color has been extracted,
In the step of detecting the foreign object (17), when an image different from the detected object (10, 11) is confirmed from the binarized image, the image portion is detected as a foreign object (17). The foreign object detection method according to claim 5, wherein the foreign object detection method is detected as follows.
前記被検出対象物（１０、１１）を搭載した前記基板（７）を前記冶具（８）に載せたのち、前記カメラ（１）で撮影し、前記基準データに基づいて、前記サンプル基板に形成された実装基準マークと前記基板（７）に形成しておいた実装基準マーク（７ｂ）とのズレ量を求め、このズレ量を補正量として、前記調整機構（５、９）により前記ズレ量分を補正するように、前記カメラ（１）と前記冶具（８）との相対位置を調整するステップと、
前記カメラ（１）により前記被検出対象物（１０、１１）を再び撮影したのち、その撮影した画像中における前記被検出対象物（１０、１１）の基準点（１１ｅ）と前記サンプル基板に搭載された前記被検出対象物（１０、１１）の基準点（１１ｅ）とのズレ量を求め、このズレ量を補正量として画像処理における計測ウィンドウの位置座標を調整するステップとを有していることを特徴とする請求項５または６に記載の異物検出方法。
The sample substrate on which the detection target object (10, 11) is mounted is placed on the jig (8), and then photographed by the camera (1). The mounting reference mark formed on the sample substrate, and the detection target The positional relationship between the object (10, 11) and the detected location where the foreign object is detected is stored as reference data, and an arbitrary location (11a) in the detected object (10, 11) is stored as a reference point. And steps to
The substrate (7) on which the detection target object (10, 11) is mounted is placed on the jig (8), then photographed by the camera (1), and formed on the sample substrate based on the reference data The amount of deviation between the mounted mounting reference mark and the mounting reference mark (7b) formed on the substrate (7) is obtained, and the amount of deviation is set as a correction amount by the adjusting mechanism (5, 9). Adjusting the relative position of the camera (1) and the jig (8) to correct the minute;
After the object to be detected (10, 11) is imaged again by the camera (1), the reference point (11e) of the object to be detected (10, 11) in the captured image and mounted on the sample substrate Determining the amount of deviation of the detected objects (10, 11) from the reference point (11e) and adjusting the position coordinates of the measurement window in the image processing using the amount of deviation as a correction amount. The foreign matter detection method according to claim 5 or 6, wherein
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