JP5852641B2 - Automatic inspection device and alignment method in automatic inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、検査対象物の良否を検査する際に、基準画像と位置合わせして検査できるようにした自動検査装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic inspection apparatus that can be inspected in alignment with a reference image when inspecting the quality of an inspection object.
一般に、検査対象物の形成状態を検査する場合、その検査対象物の画像を取得するとともに、あらかじめ記憶させておいた基準画像と照らし合わせ、その形成状態の良否を検査する。 In general, when inspecting the formation state of an inspection object, an image of the inspection object is acquired and compared with a reference image stored in advance to inspect the quality of the formation object.
ところで、このような検査対象物の形成状態を検査する場合、取得された検査対象物の画像を基準画像と正確に位置合わせしなければならないが、従来では、このような位置合わせを行う場合、あらかじめ検査対象物の複数の基準マーク(例えば、パッドなど)の位置を探索し、その位置と基準画像の基準マークと位置合わせしていく方法や(特許文献1、特許文献2など)、検査対象物の画像を解像度を変えて徐々に全体を位置合わせしていく方法(特許文献3など)などが採用されている。
By the way, when inspecting the formation state of such an inspection object, it is necessary to accurately align the acquired image of the inspection object with the reference image, but conventionally, when performing such alignment, A method of searching for the positions of a plurality of reference marks (for example, pads) of the inspection object in advance and aligning the positions with the reference marks of the reference image (
しかしながら、上述のような位置合わせをする方法では、次のような問題を生ずる。 However, the above-described alignment method causes the following problems.
すなわち、前者のように複数の基準マークの位置を探索して位置合わせしていく方法では、その基準マークについては位置合わせを行うことができるものの、それ以外の領域では基準画像と位置合わせされているかどうか判らない。特に、検査対象物に反りや歪みを生じている場合は、基準マークと基準マークの中間部分では正確な位置合わせを行うことが困難になり、その部分を検査する場合、位置合わせされていない状態で検査することになるため誤判定を生じる可能性がある。また、後者のように検査対象物の画像について解像度を変えて徐々に位置合わせしていく方法では、解像度が高くなればなるほど計算量が多くなり、また、同様に、その検査対象物に反りや歪みなどを生じている場合は、一の領域で位置合わせを行ったとしても他の領域で位置ずれを生じてしまう可能性がある。このため、ある程度の解像度のところで位置合わせして検査しなければならない。 That is, in the method of searching for and aligning the positions of a plurality of reference marks as in the former, the reference marks can be aligned, but in other areas, they are aligned with the reference image. I do not know if. In particular, if the inspection object is warped or distorted, it will be difficult to perform accurate alignment at the intermediate part between the reference mark and the reference mark. Since it will be inspected at the time, there is a possibility of erroneous determination. In addition, in the latter method, where the resolution of the image of the inspection object is changed and the position is gradually aligned, the calculation amount increases as the resolution increases, and similarly, the inspection object is warped. When distortion or the like occurs, even if alignment is performed in one area, there is a possibility that a positional deviation occurs in another area. For this reason, it is necessary to perform inspection by aligning at a certain resolution.
さらに、いずれの方法で位置合わせを行う場合においても、特徴となる部分を用いて位置合わせしていくが、例えば、プリント基板の基板部分やレジストのみの部分などのようにあまり変化がない領域では基準画像と位置合わせすることができなくなってしまう。このため、このように正確な位置合わせを行うことができなかった領域について基準画像と照らし合わせて検査したとしても、誤った判断を生じてしまう可能性がある。 In addition, in any of the alignment methods, alignment is performed using characteristic portions. For example, in a region where there is not much change such as a substrate portion of a printed board or a resist-only portion. It becomes impossible to align with the reference image. For this reason, even if the region where accurate alignment could not be performed is inspected against the reference image, an erroneous determination may occur.
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、検査対象物の画像を基準画像と正確に位置合わせして精度の高い検査を行えるようにした自動検査装置およびその検査装置で検査される検査対象物の画像の位置を補正する方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and is inspected by an automatic inspection apparatus and an inspection apparatus that can perform high-precision inspection by accurately aligning an image of an inspection object with a reference image. It is an object of the present invention to provide a method for correcting the position of an image of an inspection object.
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、検査対象物から取得された画像と基準画像とを位置合わせして、検査対象物の良否を判定できるようにした自動検査装置において、所定の解像度で全体画像を基準画像に位置合わせする第一の位置合わせ手段と、当該第一の位置合わせ手段によって位置合わせされた全体画像を分割し、当該分割された領域における輝度値の変化量が所定値以上であるかどうかを判断する変化量検出手段と、当該輝度値の変化量が所定値以上であった領域について、基準画像の対応領域と位置合わせを行う第二の位置合わせ手段と、前記位置合わせされた画像に基づいて各画素のばらつきを算出し、当該ばらつきから当該画素の位置における許容輝度幅を決定するとともに、当該許容輝度幅を極座標系で記憶させる基準データ生成手段とを備えるようにしたものである。 That is, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an automatic inspection apparatus in which an image acquired from an inspection object and a reference image are aligned to determine whether or not the inspection object is good. The first image aligning means for aligning the entire image with the reference image and the entire image aligned by the first position aligning means, and the amount of change in luminance value in the divided area is a predetermined value. A change amount detecting means for determining whether or not the above is detected, a second alignment means for aligning a corresponding area of a reference image with respect to an area where the change amount of the luminance value is equal to or greater than a predetermined value, and the position The variation of each pixel is calculated based on the combined image, the allowable luminance width at the position of the pixel is determined from the variation, and the allowable luminance width is stored in the polar coordinate system. It is obtained by so and a reference data generation unit that.
本発明によれば、検査対象物の画像を基準画像と位置合わせする際、全体を粗く位置合わせをした後、細かく分割された領域のうち輝度値の変化の多い領域(すなわち、画像に変化の多い領域)について位置合わせを行うようにしているため、計算量を少なくすることができるとともに、特に正確な検査が必要な変化の多い領域について正確な位置合わせを行うことができる。また、基準データを生成する場合に、正確に基準データを生成することができるとともに、その許容輝度幅を極座標系で表現すれば、明度のみが変化して彩度や色相などの割合が変化していない場合であっても、簡単に基準データを生成することができるようになる。 According to the present invention, when aligning the image of the inspection object with the reference image, the entire image is roughly aligned, and then the region having a large change in luminance value (i.e., the image has a change in the image). Since the alignment is performed for a large number of regions), it is possible to reduce the amount of calculation, and it is possible to perform the accurate alignment for a region with many changes that requires a particularly accurate inspection. In addition, when generating the reference data, the reference data can be generated accurately, and if the permissible luminance width is expressed in a polar coordinate system, only the brightness changes and the ratio of saturation and hue changes. Even if not, the reference data can be easily generated.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態における自動検査装置1は、例えば、プリント基板8に形成されたパッドや配線パターン、シルク、レジスト、スルーホールなどの形成状態の良否を検査できるようにしたものであって、そのプリント基板8の画像を取得する画像取得手段2と、あらかじめ検査に必要な基準画像を記憶させた基準画像記憶手段5と、当該画像取得手段2によって取得された画像を基準画像と位置合わせする位置合わせ手段3とを備えている。そして、特徴的には、その位置合わせ手段3について、全体画像を粗い解像度で全体的に位置合わせする第一の位置合わせ手段31と、この第一の位置合わせ手段31によって粗く位置合わせされた全体画像を小さな領域に分割し、当該分割された領域のうち輝度変化が大きい領域についてのみ位置合わせを行う第二の位置合わせ手段32と、前記分割された領域のうち輝度変化が小さい領域について、近傍で位置合わせされた領域の補正情報に基づいて位置合わせを行う第三の位置合わせ手段33とを備えるようにしたものである。そして、このように位置合わせを行うことによって、基準データ生成手段7で基準データを生成するとともに、その基準データを用いて判定手段6でプリント基板8の良否を判定するようにしている。以下、本実施の形態における自動検査装置1について詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
まず、画像取得手段2は、検査対象物であるプリント基板8からその表面画像を取得する。プリント基板8から表面画像を取得する場合、グレースケールによって表面画像を取得してもよいが、グレースケールであると、金属が露出したパッド領域や、そのパッド上にレジストが塗布されている領域、基板上に直接レジストが塗布されている領域などの輝度変化が明確にならない。このため、好ましくは、RGBによってプリント基板8の表面画像を取得する。この画像取得手段2でプリント基板8の表面画像を取得する場合は、プリント基板8の斜め上方に配列された照明装置から光を照射し、その反射光をプリント基板8の真上のラインセンサやエリアセンサで取得し、その画像を一旦画像メモリに蓄積する。そして、その画像メモリに蓄積された画像と、プリント基板8が載置されていないときの画像(例えば、ステージの画像)との差分をとり、プリント基板8のみの画像を抽出する。
First, the image acquisition means 2 acquires the surface image from the printed
一方、基準画像記憶手段5には、あらかじめ基準となるプリント基板8のRGB画像を記憶させておく。ここで「基準画像」とは、あらかじめ目視検査や他の検査装置によって良品と判断された検査対象物の画像、もしくは、CADデータなどから作成された画像のデータを意味するものである。基準画像を基準画像記憶手段5に記憶させておく場合は、少なくとも後述する第一の位置合わせ手段31や第二の位置合わせ手段32で使用される解像度以上の解像度の画像を記憶させておくようにする。
On the other hand, the reference image storage means 5 stores an RGB image of the printed
位置合わせ手段3は、第一の位置合わせ手段31、第二の位置合わせ手段32、第三の位置合わせ手段33から構成されている。
The
このうち第一の位置合わせ手段31は、図2に示すように、画像取得手段2によって取得されたプリント基板8の全体画像を粗い状態で位置合わせを行う。具体的には、低解像度である第一の解像度でプリント基板8の全体画像について縦方向、横方向、回転方向にそれぞれずらしながら対応させ、基準画像との一致度が最も大きくなる位置を相互相関によって算出する(図2(a))。そして、その一致度が最も大きくなる位置に基づいてプリント基板8の全体画像を縦方向、横方向、回転方向に補正していく。次に、今度は第一の解像度よりも高解像度である第二の解像度でプリント基板8の画像を抽出し、その画像に基づいても同様に、縦方向、横方向、回転方向のそれぞれについて位置をずらしながら対応させていき、相互相関をとって一致度が最も大きくなる位置を計算する。そして、その位置に基づいて第二の解像度の画像を縦方向、横方向、回転方向に補正していく(図2(b))。なお、本実施の形態では、第一の解像度および第二の解像度で粗く位置合わせするようにしているが、より高解像度の画像で全体の位置合わせを行うようにしてもよく、あるいは、第一の解像度だけで全体の位置合わせを行うようにしてもよい。そして、このように比較的低い解像度で全体の画像を粗い状態で位置合わせする。
Of these, the first alignment means 31 aligns the entire image of the printed
次に、第二の位置合わせ手段32は、粗い状態で位置合わせされたプリント基板8の画像を小さな領域に分割し(図3)、それぞれの領域のうち、輝度変化量が大きい領域のみを抽出して、その領域を独立して位置合わせする。一般に、プリント基板8のうち、レジストのみの部分(図3のA1)、配線パターンやパッド部分のみからなる領域(A2)のように輝度変化の少ない領域が大部分を占めており、輝度変化の大きな配線パターンのエッジやパッドのエッジ(A3)からなる領域については非常に少ない。このため、この割合の小さな領域についてのみ位置合わせを行うことによって全体の計算量を小さくできるようにする。
Next, the second alignment means 32 divides the image of the printed
この分割された領域のそれぞれについて輝度変化が大きいか否かを検出する場合、分割された領域の各画素の輝度情報を輝度変化検出手段4に出力し、そこで、輝度の変化量が所定の閾値よりも大きいか否かを検出する。輝度の変化量を検出する場合は、第一の方法として、その領域の各画素のRGB毎の輝度を抽出し、その分散値を計算する。このとき、その分散値が所定の閾値よりも大きい場合は、「変化量の大きい領域」と判断し、逆に、その領域の輝度の分散値が所定の閾値よりも小さい場合は「変化量の小さい領域」と判断する。この「変化量の大きい領域」としては、例えば、パッドや配線パターンのエッジを含む領域(A3)などが考えられ、また、「変化量の小さい領域」としては、例えば、レジストのみの領域、基板のみの領域、パッドや配線パターンの中央領域などが考えられる(A1、A2)。なお、ここでは分散値を用いて輝度の変化量を検出するようにしているが、最大輝度値と最小輝度値の幅、もしくは、所定の輝度値以上の輝度値を有する画素の個数および所定の輝度値以下の輝度値を有する画素の個数などを用いるようにしてもよい。 When it is detected whether or not the luminance change is large for each of the divided areas, the luminance information of each pixel in the divided area is output to the luminance change detecting means 4, where the luminance change amount is a predetermined threshold value. Is detected. When detecting the amount of change in luminance, as a first method, the luminance for each RGB of each pixel in the region is extracted, and the variance value is calculated. At this time, if the variance value is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the region has a large change amount. Conversely, if the variance value of luminance in the region is smaller than the predetermined threshold value, Judged as “small area”. As this “region with a large amount of change”, for example, a region (A3) including an edge of a pad or a wiring pattern can be considered, and as the “region with a small amount of change”, for example, a resist-only region, a substrate Only the central region of the pad and the wiring pattern can be considered (A1, A2). Here, although the variation in luminance is detected using the variance value, the width of the maximum luminance value and the minimum luminance value, or the number of pixels having a luminance value equal to or higher than the predetermined luminance value and the predetermined luminance value. The number of pixels having a luminance value equal to or lower than the luminance value may be used.
第二の位置合わせ手段32では、このように「変化量の大きい領域」と判断された領域のみを抽出し、その領域に対応する基準画像の領域に位置合わせする。この位置合わせにおいては、抽出された領域のうち、輝度変化の大きい部分(例えば、パッドのエッジ部分など)を抽出し、その部分を基準として基準画像の小さな領域と位置合わせする。具体的には、一般的にシルクは位置ズレが大きいため、シルクを除く色(RGB)や輝度の領域を抽出し、その抽出された領域の画素について上下左右に数画素ずつ膨らまし処理を行い、図4に示すような膨らまされたエッジ領域(A4)を抽出する。一方、基準画像の該当領域についても、同様の方法で膨らまし処理された輪郭領域を抽出し、これらの輪郭領域について縦方向、横方向、回転方向にずらしながら一致率が最も高い位置を相互相関で算出する。そして、一致率が最も高い位置から縦方向、横方向、回転方向の位置合わせを行う。これらの処理は、「変化量の大きい領域」と判断された領域についてのみ独立して行い、「変化量の小さい領域」と判断された領域についてこれらの処理を行わないようにする。 The second alignment means 32 extracts only the region determined as “region having a large change amount” in this way, and aligns it with the region of the reference image corresponding to the region. In this alignment, a portion with a large luminance change (for example, an edge portion of a pad) is extracted from the extracted region, and the portion is aligned with a small region of the reference image using that portion as a reference. Specifically, since silk generally has a large positional misalignment, a color (RGB) or luminance area excluding silk is extracted, and the pixels in the extracted area are expanded by several pixels vertically and horizontally, An inflated edge region (A4) as shown in FIG. 4 is extracted. On the other hand, for the corresponding region of the reference image, contour regions that have been inflated by the same method are extracted, and the position having the highest matching rate is cross-correlated while shifting in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotational direction. calculate. Then, alignment in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotation direction is performed from the position with the highest matching rate. These processes are performed independently only for the areas determined as “regions with a large amount of change”, and these processes are not performed for the areas determined as “regions with a small amount of change”.
次に、第三の位置合わせ手段33では、「変化量の小さい領域」と判断された領域の位置合わせ処理を行う。この「変化量の小さい領域」と判断された領域については、特徴となる部分が存在しないため、第二の位置合わせ手段32のような方法で位置合わせすることができない。そこで、ここでは第二の位置合わせ手段32で補正された位置情報を用いて補正を行うようにする。具体的には、注目すべき領域が「変化量の小さい領域」であった場合、そこから最も近い「変化量の大きい領域」を探索し、その領域の補正情報(縦方向の補正、横方向の補正、回転方向の補正)を抽出する。そして、その補正情報を用いてその領域を縦方向、横方向、回転方向に補正する。このとき、最も近い変化量の大きい一つの領域の補正情報を用いる場合は、その領域の補正情報をそのまま用い、あるいは、最も近い領域とその次に近い領域の補正情報を用いる場合は、それぞれの補正情報の平均値を用いて補正するようにしてもよい。なお、図5では、補正すべき領域に対して方向の異なる2つの「変化量の大きい領域」を探索し(太い実線で囲まれた領域)、その領域の補正情報に基づいて縦方向の補正、横方向の補正、回転方向の補正を行うようにしている。
Next, the third alignment means 33 performs alignment processing for the area determined as “an area with a small change amount”. The region determined to be the “region with a small amount of change” does not have a characteristic portion, and therefore cannot be aligned by the method such as the
判定手段6は、検査対象物を検査する場合、このように位置合わせされた各領域ごとに基準画像の領域と照らし合わして良否を判定し、その領域における不良画素、あるいは、不良画素が複数連続している領域などを出力する。この良否判定においては種々の方法を用いることができ、例えば、位置合わせされた画像の画素の位置を基準として、基準画像内における所定の探索距離内にその画素の輝度値から一定範囲内の輝度を有する画素が存在するか否かを判断し、そのような画素が存在する場合は「優良画素」と判断し、そのような画素が存在しない場合は「不良画素」であると判断する。そして、すべての画素について同様の処理を行い、不良画素が所定個以上連続している場合は、その領域を「不良箇所」として出力する。 When inspecting the inspection object, the determination unit 6 determines whether each area aligned in this way is compared with the area of the reference image, and determines whether the area is defective. The area that is being processed is output. Various methods can be used for this pass / fail judgment. For example, with reference to the position of the pixel of the aligned image, the luminance within a certain range from the luminance value of the pixel within a predetermined search distance in the reference image. If such a pixel exists, it is determined as “excellent pixel”, and if such a pixel does not exist, it is determined as “defective pixel”. Then, the same processing is performed for all the pixels, and when a predetermined number or more of defective pixels are continuous, the region is output as a “defective portion”.
また、基準データ生成手段7は、複数の良品と判断された検査対象物から画像を取得し、それぞれの位置合わせを行った上で、検査のために必要な基準データを生成する。この実施の形態では、基準データとして、位置合わせされた各画素のばらつきから、その画素位置における許容輝度幅、検査対象物の画素に対応する画素を探索するための探索距離などを生成して記憶させておくものとする。 Further, the reference data generation means 7 acquires images from a plurality of inspection objects determined to be non-defective products, performs alignment of each, and generates reference data necessary for inspection. In this embodiment, as reference data, an allowable luminance width at the pixel position, a search distance for searching for a pixel corresponding to the pixel of the inspection object, and the like are generated and stored from the variation of the aligned pixels. I shall let you.
次に、このように構成された自動検査装置1における検査対象物の位置合わせ方法について図6のフローチャートを用いて説明する。
Next, an inspection object positioning method in the
まず、検査対象物であるプリント基板8を検査するに際して、先に基準画像の生成を行う場合について説明すると、基準画像を生成する場合、良品である検査対象物であるプリント基板8をステージの上に載置し、画像取得手段2によってその画像を取得する。このとき、あらかじめそのプリント基板8を載置するためのステージの画像を取得しておき、そのステージの画像との差分をとることによってプリント基板8のみからなる画像を取得する(ステップS1)。
First, when inspecting the printed
次に、この取得された画像を低解像度である第一の解像度の画像に変換し、その変換された低解像度の画像に対応する基準画像を読み出して、全体的な位置合わせを行う。この位置合わせにおいては、縦方向の相互相関をとって縦方向のずれ量を検出するとともに、横方向の相互相関もとって横方向のずれ量を検出し、また、その画像を回転させて回転方向の相互相関によっても回転方向のずれ量を検出する(ステップS2におけるn=1の場合)。そして、これらのずれ量に基づいて検査対象物であるプリント基板8の画像のずれを補正する(ステップS3)。
Next, the acquired image is converted into a first resolution image having a low resolution, a reference image corresponding to the converted low resolution image is read, and overall alignment is performed. In this alignment, the vertical cross-correlation is used to detect the vertical shift, the horizontal cross-correlation is used to detect the horizontal shift, and the image is rotated to rotate. The amount of deviation in the rotational direction is also detected by the cross-correlation of directions (when n = 1 in step S2). Then, based on these deviation amounts, the deviation of the image of the printed
次に、この第一の解像度で補正された画像について、第一の解像度よりも比較的高解像度である第二の解像度で位置合わせを行う(ステップS4:No)。この第二の解像度での位置合わせにおいても同様に、その第二の解像度に対応する基準画像を読み出し、相互相関によって縦方向のずれ量や横方向のずれ量、回転方向のずれ量を検出する(ステップS2)。そして、その検出されたずれ量に基づいて検査対象物であるプリント基板8の画像のずれ量を補正する(ステップS3)。
Next, the image corrected at the first resolution is aligned at a second resolution that is relatively higher than the first resolution (step S4: No). Similarly, in the alignment at the second resolution, a reference image corresponding to the second resolution is read, and a vertical shift amount, a horizontal shift amount, and a rotational shift amount are detected by cross-correlation. (Step S2). Then, based on the detected deviation amount, the deviation amount of the image of the printed
次に、このような粗い画像で位置合わせされた検査対象物の画像について、分割処理を行う(ステップS5)。そして、その領域内にどれくらい各画素の輝度変化があるかを示す輝度変化量を求める(ステップS6)。この輝度変化量を求める場合は、その領域における各画素の輝度の分散値を求め、その分散値が所定の閾値以上である場合は、「変化量の大きい領域」と判断し、逆に、分散値が所定の閾値未満である場合は「変化量の小さい領域」と判断する(ステップS7)。 Next, a division process is performed on the image of the inspection object aligned with such a rough image (step S5). Then, a luminance change amount indicating how much the luminance change of each pixel is in the area is obtained (step S6). When calculating this amount of change in luminance, the variance value of the luminance of each pixel in that region is obtained. If the variance value is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the region has a large amount of change, and on the contrary If the value is less than the predetermined threshold value, it is determined as “a region with a small amount of change” (step S7).
次に、この「変化量の大きい領域」と判断された領域を抽出し(ステップS7:Yes)、その領域について、例えば、パッドのエッジ部分のように変化量の大きな部分を抽出して膨らまし処理を行う(ステップS8、S9)。一方、これと同様に、その領域に対応する基準画像についても、変化量の大きな部分について抽出して膨らまし処理を行い、それぞれの画像について相互相関をとり、その相互相関によって算出された最も一致度の高い位置の情報からずれ量を検出し(ステップS10)、検査対象物の領域を独立して補正する(ステップS11)。 Next, an area determined to be the “region with a large amount of change” is extracted (step S7: Yes), and a portion with a large amount of change, such as an edge portion of the pad, is extracted from the region and inflated. (Steps S8 and S9). On the other hand, for the reference image corresponding to the region, the portion with a large amount of change is extracted and inflated, cross-correlation is performed for each image, and the degree of coincidence calculated by the cross-correlation is calculated. The amount of deviation is detected from the information of the high position (step S10), and the region of the inspection object is independently corrected (step S11).
一方、「変化量の小さい領域」と判断された場合は(ステップS7:No)、その領域から最も近い「変化量の大きい領域」および次に近い「変化量の大きい領域」を抽出して(ステップS12)、それぞれの領域における縦方向、横方向、回転方向のずれ量を抽出する。そして、それぞれのずれ量の平均値からその領域の位置を補正する(ステップS13)。 On the other hand, when it is determined that the region is a region with a small amount of change (step S7: No), the closest region with a large amount of variation and the next region with a large amount of variation are extracted ( Step S12), the deviation amounts in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotation direction in each region are extracted. Then, the position of the region is corrected from the average value of the respective shift amounts (step S13).
そして、同様の処理を複数枚のプリント基板8について行い、それぞれを位置合わせされた画像の各画素ごとにRGBごとの輝度を抽出して(図7におけるステップT1)、各画素の位置ごとに許容される輝度幅を決定する。この輝度幅を決定する場合は、複数枚読み込んだプリント基板8の画素のRGB輝度のばらつきである分散値や標準偏差を求め(ステップT2)、その分散値や標準偏差の値が大きい場合、平均輝度からの許容幅を大きく設定してその画素に対する基準データとして記憶させる。この許容輝度幅を設定する場合、RGB輝度を極座標系に変換し、それぞれの輝度を、原点からの距離r、原点を通る直線とのなす角度θで表現できるようにしておく(ステップT3)。そして、距離rや角度θの大きさを変えることによって許容輝度幅を設定する(ステップT4)。このように距離rや角度θを用いて許容輝度幅を設定すれば、直交座標系で許容輝度幅を設定する場合に比べてパラメータが少なくなるとともに、色相(RGBの輝度の割合)を変更することなく明度や彩度のみを変更することができるというメリットがある。
Then, the same processing is performed on the plurality of printed
一方、その画素に対応して、検査対象物におけるプリント基板8の対応画素の探索距離をテーブルとして記憶させ(ステップT5)、その画素の位置からその探索距離内に許容輝度幅の輝度を有する画素が存在するかどうかを検査できるようにしておく。
On the other hand, corresponding to the pixel, the search distance of the corresponding pixel of the printed
次に、このように基準画像や基準データを記憶させておいた状態において、検査対象となるプリント基板8を検査する場合の処理を図6および図8を用いて説明する。
Next, processing in the case of inspecting the printed
検査対象物となるプリント基板8を検査する場合は、同様に、プリント基板8をステージの上に載置し、画像取得手段2によってそのプリント基板8のみからなる画像を取得する。(ステップS1)。
When inspecting the printed
次に、この取得された画像を低解像度である第一の解像度の画像に変換し、その変換された低解像度の画像に対応する基準画像を読み出して縦方向、横方向、回転方向の相互相関をとって各方向のずれ量を補正する(ステップS2〜ステップS3)。同様にして、この第一の解像度で補正された画像について、第一の解像度よりも比較的高解像度である第二の解像度で位置合わせを行う(ステップS4、ステップS2〜ステップS3)。 Next, the acquired image is converted into an image of a first resolution which is a low resolution, and a reference image corresponding to the converted low resolution image is read out to cross-correlate in the vertical, horizontal and rotational directions. To correct the amount of deviation in each direction (steps S2 to S3). Similarly, the image corrected at the first resolution is aligned at a second resolution that is relatively higher than the first resolution (step S4, step S2 to step S3).
次に、このような粗い画像で位置合わせされた検査対象物の画像について、分割処理を行い(ステップS5)、その領域内の輝度変化量を求めて「変化量の大きい領域」と「変化量の小さい領域」に分ける(ステップS6、ステップS7)。 Next, the image of the inspection object aligned with such a rough image is divided (step S5), and the luminance change amount in the region is obtained to obtain “region with large change amount” and “change amount”. Are divided into “small regions” (steps S6 and S7).
そして、「変化量の大きい領域」と判断された領域を抽出し(ステップS8)、その領域について、シルクの色や輝度を除く領域を抽出し、その抽出された領域の画素について、変化量の大きな部分を抽出して膨らまし処理を行うとともに(ステップS9)、その領域に対応する基準画像についても、変化量の大きな部分について抽出し、膨らまし処理し、それぞれの画像について相互相関をとってずれ量を検出する(ステップS10)。そして、その相互相関によって算出された最も一致度の高い位置の情報から、検査対象物の領域を独立して補正し(ステップS11)、その領域について基準画像および基準データを用いて検査する(図8)。この領域毎に検査を行う場合、検査対象物の各画素の位置に対応する基準画像の位置から、あらかじめ記憶されていた許容輝度幅および探索距離を抽出し(ステップU1)、基準画像の探索距離内にその許容輝度幅内の輝度(RGB毎の輝度)の画素が存在するかどうかを検査する(ステップU2)。そして、そのような画素が存在する場合は「良画素」と判断し(ステップU3)、そような画素が存在しない場合は「不良画素」と判断する(ステップU4)。そして、不良画素が所定個数以上連続して存在する場合は、不良領域として出力する(ステップU5)。 Then, an area determined as “an area having a large change amount” is extracted (step S8), an area excluding silk color and luminance is extracted for the area, and the change amount of the pixel in the extracted area is extracted. A large portion is extracted and inflated (step S9), and a reference image corresponding to the region is also extracted for a portion with a large amount of change, inflated, and a cross-correlation is performed for each image to obtain a deviation amount. Is detected (step S10). Then, the region of the inspection object is independently corrected from the position information with the highest degree of coincidence calculated by the cross-correlation (step S11), and the region is inspected using the reference image and the reference data (FIG. 8). When the inspection is performed for each region, the allowable luminance width and the search distance stored in advance are extracted from the position of the reference image corresponding to the position of each pixel of the inspection object (step U1), and the search distance of the reference image is extracted. It is checked whether or not there is a pixel having a luminance (luminance for each RGB) within the allowable luminance width (step U2). If such a pixel exists, it is determined as “good pixel” (step U3), and if such a pixel does not exist, it is determined as “defective pixel” (step U4). If a predetermined number or more of defective pixels are continuously present, a defective area is output (step U5).
次に、「変化量の小さい領域」と判断された領域を抽出し(ステップS12)、その領域から最も近い「変化量の大きい領域」および次に近い「変化量の大きい領域」を抽出して、それぞれの領域における縦方向、横方向、回転方向のずれ量を抽出する。そして、それぞれのずれ量の平均値からその領域の位置を補正する(ステップS13)。そして、この領域についても同様に、基準画像および基準データを用いて検査する(ステップU1)。この領域毎に検査を行う場合も、検査対象物の各画素の位置に対応する基準画像の位置から、許容輝度幅および探索距離を抽出し(ステップU1)、基準画像の探索距離内にその許容輝度幅内の画素が存在するかどうかを検査する(ステップU2)。そして、そのような画素が存在する場合は「良画素」と判断し(ステップU3)、そのような画素が存在しない場合は「不良画素」と判断する(ステップU4)。そして、不良画素が所定個数以上連続して存在する場合は、不良領域として出力する(ステップU5)。 Next, an area determined to be a “region with a small amount of change” is extracted (step S12), and the “region with a large amount of change” closest to the region and the “region with a large amount of change” next to each other are extracted. Then, the shift amounts in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotation direction in each region are extracted. Then, the position of the region is corrected from the average value of the respective shift amounts (step S13). Similarly, this region is inspected using the reference image and the reference data (step U1). Even when the inspection is performed for each region, the permissible luminance width and the search distance are extracted from the position of the reference image corresponding to the position of each pixel of the inspection target (step U1), and the permissible within the search distance of the reference image. It is checked whether or not there is a pixel within the luminance width (step U2). When such a pixel exists, it is determined as “good pixel” (step U3), and when such a pixel does not exist, it is determined as “defective pixel” (step U4). If a predetermined number or more of defective pixels are continuously present, a defective area is output (step U5).
このように上記実施の形態によれば、検査対象物から取得された画像と基準画像とを位置合わせして、検査対象物の良否を判定する自動検査装置1において、所定の解像度で全体画像を基準画像に位置合わせする第一の位置合わせ手段31と、当該第一の位置合わせ手段31によって位置合わせされた全体画像の一部の領域を抽出し、当該領域における輝度値の変化量が所定値以上であるかどうかを判断する変化量検出手段と、当該変化量検出手段によって輝度値の変化量が所定値以上であった領域について、基準画像の対応領域と位置合わせを行う第二の位置合わせ手段32と、、前記位置合わせされた画像に基づいて各画素のばらつきを算出し、当該ばらつきから当該画素の位置における許容輝度幅を決定するとともに、当該許容輝度幅を極座標系で記憶させる基準データ生成手段とを設けるようにしたので、計算量を少なくして正確な位置合わせを行うことができるようになる。しかも、基準データを生成する場合、正確に基準データを生成することができるとともに、その許容輝度幅を極座標系で表現すれば、明度のみが変化して彩度や色相などの割合が変化していない場合であっても、簡単に基準データを生成することができるようになる。
As described above, according to the above embodiment, in the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.
例えば、上記実施の形態において「変化量の小さい領域」と判断された領域について近傍の2つの領域の情報に基づいて位置合わせを行うようにしたが、この際、それぞれの位置の距離に応じて縦方向、横方向、回転方向のずれ量を修正するようにしてもよい。すなわち、「変化量の大きい領域」までの距離が長い場合は、その領域におけるずれ量の影響が少なくなる可能性があるため、その距離に反比例して変化量を補正するようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, the region determined to be “the region with small change amount” is aligned based on the information of the two adjacent regions. At this time, depending on the distance between the respective regions You may make it correct the deviation | shift amount of a vertical direction, a horizontal direction, and a rotation direction. That is, when the distance to the “region with a large amount of change” is long, there is a possibility that the influence of the shift amount in that region may be reduced, so the amount of change may be corrected in inverse proportion to the distance.
また、このように複数の領域のずれ量に基づいて「変化量の小さい領域」のずれ量を計算する場合、一の方向に最も近い「変化量の大きい領域」と、その方向と異なる方向(例えば、直交する方向)において最も近い「変化量の大きい領域」を抽出し、これらのずれ量を用いてその領域のずれ量を計算するようにしてもよい。このようにすれば、縦方向と横方向のずれ量や回転量を正確に補正することができるようになるというメリットがある。 In addition, when calculating the shift amount of the “region with a small change amount” based on the shift amounts of the plurality of regions in this way, the “region with the large change amount” closest to one direction and a direction different from the direction ( For example, the closest “region with a large change amount” in the orthogonal direction may be extracted, and the shift amount of the region may be calculated using these shift amounts. In this way, there is an advantage that it is possible to accurately correct the shift amount and rotation amount between the vertical direction and the horizontal direction.
さらには、上記実施の形態では、「変化量の大きい領域」と「変化量の小さい領域」のそれぞれを検査するようにしたが、「変化量の大きい領域」のみを抽出して検査するようにしてもよい。もしくは、「変化量の小さい領域」のうち、レジストのみからなる領域のように比較的重要でない部分については、所定のRGBの輝度値からその領域を抽出し、その領域の平均輝度値がその輝度値範囲内に含まれている場合は、その領域を検査しないようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, each of the “region with a large amount of change” and the “region with a small amount of change” is inspected, but only the “region with a large amount of change” is extracted and inspected. May be. Alternatively, in a “region with a small amount of change”, for a relatively unimportant portion such as a region consisting only of resist, the region is extracted from a predetermined RGB luminance value, and the average luminance value of the region is the luminance. If it is included in the value range, the area may not be inspected.
加えて、上記実施の形態では、基準画像として第一の解像度と第二の解像度の二種類の画像を記憶しておくようにしたが、高解像度の画像を記憶しておき、それよりも低解像度の画像で位置合わせする場合は、その高解像度の画像を低解像度に変換して使用するようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment, two types of images of the first resolution and the second resolution are stored as the reference image, but a high-resolution image is stored and lower than that. When positioning with a resolution image, the high resolution image may be converted into a low resolution and used.
また、上記実施の形態では、第二の位置合わせ手段32において位置合わせをする場合、その領域のうち特徴的な部分を抽出して位置合わせするようにしたが、その領域と基準画像との相互相関をとって位置合わせするようにしてもよい。
In the above embodiment, when the
また、上記実施の形態で第二の位置合わせを行う場合、シルクの色や輝度を除く領域を抽出し、膨張収縮処理やその合成によって輪郭付近の輝度変化の大きい部分を生成するようにしたが、隣接する画素のRGBの輝度値との差を求め、その差が所定値以上である画素を残して同様の処理を行ってもよい。 In addition, when performing the second alignment in the above embodiment, an area excluding silk color and luminance is extracted, and a portion with a large luminance change near the contour is generated by expansion / contraction processing and synthesis thereof. Alternatively, a difference between the RGB luminance values of adjacent pixels may be obtained, and the same processing may be performed while leaving pixels whose difference is equal to or greater than a predetermined value.
本発明は、プリント基板や液晶基板、物体の表面に形成された模様や文字などの形成状態を検査する自動検査装置の分野で利用される。 The present invention is used in the field of a printed circuit board, a liquid crystal substrate, and an automatic inspection apparatus that inspects the formation state of patterns and characters formed on the surface of an object.
1・・・自動検査装置
2・・・画像取得手段
3・・・位置合わせ手段
31・・・第一の位置合わせ手段
32・・・第二の位置合わせ手段
33・・・第三の位置合わせ手段
4・・・輝度変化算出手段
5・・・基準画像記憶手段
6・・・判定手段
7・・・基準データ生成手段
8・・・プリント基板
DESCRIPTION OF
Claims (2)
所定の解像度で全体画像を基準画像に位置合わせする第一の位置合わせ手段と、
当該第一の位置合わせ手段によって位置合わせされた全体画像を分割し、当該分割された領域における輝度値の変化量が所定値以上であるかどうかを判断する変化量検出手段と、
当該輝度値の変化量が所定値以上であった領域について、基準画像の対応領域と位置合わせを行う第二の位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた画像に基づいて各画素のばらつきを算出し、当該ばらつきから当該画素の位置における許容輝度幅を決定するとともに、当該許容輝度幅を極座標系で記憶させる基準データ生成手段と、
を備えたことを特徴とする自動検査装置。 In the automatic inspection device that can determine the quality of the inspection object by aligning the image acquired from the inspection object and the reference image,
First alignment means for aligning the entire image with a reference image at a predetermined resolution;
A change amount detection unit that divides the entire image aligned by the first alignment unit and determines whether or not the change amount of the luminance value in the divided region is equal to or greater than a predetermined value;
A second alignment means for aligning the corresponding area of the reference image with respect to the area where the amount of change in the luminance value is equal to or greater than a predetermined value;
Reference data generating means for calculating a variation of each pixel based on the aligned image, determining an allowable luminance width at the position of the pixel from the variation, and storing the allowable luminance width in a polar coordinate system;
An automatic inspection device characterized by comprising:
所定の解像度で全体画像を基準画像に位置合わせするステップと、
当該ステップによって位置合わせされた全体画像の一部の領域を抽出し、当該領域について輝度値の変化量が所定値以上あるかどうかを判断するステップと、
当該判断によって輝度値の変化量が所定値以上あった領域について、基準画像の対応領域と位置合わせを行うステップと、
前記位置合わせされた画像に基づいて各画素のばらつきを算出し、当該ばらつきから当該画素の位置における許容輝度幅を決定するとともに、当該許容輝度幅を極座標系で記憶させるステップと、
を備えたことを特徴とする自動検査装置における位置合わせ方法。 In the alignment method in the automatic inspection apparatus that aligns the image acquired from the inspection object and the reference image and determines the quality of the inspection object,
Aligning the entire image with a reference image at a predetermined resolution;
Extracting a partial region of the entire image aligned by the step, and determining whether or not the amount of change in luminance value for the region is equal to or greater than a predetermined value;
Aligning the corresponding region of the reference image with respect to the region where the amount of change in the luminance value is equal to or greater than a predetermined value by the determination;
Calculating a variation of each pixel based on the aligned image, determining an allowable luminance width at the position of the pixel from the variation, and storing the allowable luminance width in a polar coordinate system;
An alignment method in an automatic inspection apparatus, comprising:
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