JP6330574B2 - 基板検査装置のティーチング装置及びティーチング方法 - Google Patents
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Description
を撮像する処理を、投影するパターン光の条件である撮像条件を切り替えながら複数回実行することにより得られた、複数の撮像条件のそれぞれに対応する複数の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部で取得された複数の画像に基づいて、検査対象物ごとに前記複数の撮像条件のなかから最適な撮像条件を選択し、選択した検査対象物ごとの撮像条件を前記基板検査装置に対し設定する撮像条件設定部と、を有し、前記複数の撮像条件は、前記基板検査装置の高さの計測レンジが互いに異なる複数の条件を含むことを特徴とする基板検査装置のティーチング装置である。
捉えることができる。また、本発明は、当該ティーチング装置と基板検査装置とを有する基板検査システムとして捉えることもできる。また、本発明は、基板検査装置のティーチング方法や、その方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムや、当該プログラムを非一時的に記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体として捉えることもできる。上記構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
図1を参照して、本発明の実施形態に係る基板検査システムの全体構成について説明する。図1は基板検査システムのハードウェア構成を示す模式図である。基板検査システムは、カメラで撮像した画像を用いてプリント基板上の部品やはんだの状態を検査する基板検査装置1と、基板検査装置1が検査時に使用する検査プログラムを作成するティーチング装置2と、記憶装置3とを備える。この基板検査装置1は、表面実装ラインにおける基板外観検査(例えば、リフロー後の部品浮き検査など)に好ましく利用されるものである。
本実施形態の基板検査装置1では、部品等の検査対象物の三次元形状を計測するために、位相シフト法を利用する。
すように輝度特徴の異なる複数枚の画像(以下、位相画像と呼ぶ)が得られる。各画像の同一画素の明るさ(輝度)は縞状パターンの変化と同一の周期で変化するはずであるから、各画素の明るさの変化に対して正弦波を当てはめることで、各画素の位相が分かる。そして、所定の基準位置(テーブル表面、基板表面など)の位相に対する位相差を求めることで、その基準位置からの距離(高さ)を算出することができる。
図2は、基板検査システムの機能構成を示すブロック図である。基板検査システムは、その機能として、撮像制御部130、画像取込部131、位相情報解析部132、画像デ
ータセット作成部133、検査部134、検査結果出力部135、ティーチング用画像DB(データベース)30、検査プログラムDB31、検査結果DB32、ティーチング用画像取得部20、検査対象物設定部21、撮像条件設定部22、特徴設定部23、撮像手順設定部24などを有する。
本実施形態のティーチングは、大きく分けて、(1)ティーチング用画像DBの構築、(2)検査対象物ごとの最適な撮像条件の決定、(3)基板の撮像手順の決定の3つの工程からなる。以下、各工程の具体的な処理内容について説明する。
まず最初に、基板検査装置1によってティーチング用のサンプル基板をさまざまな撮像条件で撮像し、撮像条件ごとの画像データセットを取得する処理を行う。最初の段階で必要なデータを一括取得しデータベース化することで、後段のティーチングを効率よく行うことができる。
作業者が、ティーチング用のサンプル基板40を基板検査装置1のステージ10にセットし(ステップS300)、ティーチング用撮像の開始指示を基板検査装置1(情報処理装置13)に対して入力する(ステップS301)。サンプル基板40としては、検査対象物となる部品等がすべて正しい状態で実装された良品基板を用いるとよい。各検査対象物の正解の高さ・位置をティーチングするためである。
・パターンA …周期:大、計測レンジ:30mm
・パターンB …周期:中、計測レンジ:15mm
・パターンC …周期:小、計測レンジ:7mm
パターンAは、背の高い部品に適したパターンであり、パターンCは、薄肉の部品に適したパターンである。
・光量1 …明るい光
・光量2 …やや明るい光
・光量3 …標準の光量
・光量4 …やや暗い光
・光量5 …暗い光
光量1、光量2は、黒色の部品などに適した光量であり、光量4、光量5は、鏡面性をもつ部品や白色の部品などに適した光量である。
・輝度の変化量が閾値以上の画素 →信頼度=1(高い)
・輝度の変化量が閾値より小さい画素 →信頼度=0(低い)
のように、位相情報の信頼度を決定する。パターン光が明りょうとなるほど輝度の変化量が大きくなるからである。なお本実施形態では、信頼度を1(高い)/0(低い)の二値で求めたが、例えば、各画素の輝度の変化量を変化量の最大値で規格化することで、1.0(高い)〜0.0(低い)の連続値で信頼度を計算してもよい。信頼度の情報についても、高さ情報と同じく、信頼度マップと呼ばれる画像データの形式で保存される。図4の44は、撮像エリア41の信頼度マップの例であり、位相情報の信頼度の低い部分が明るい(白色)画素で示されている。
取り込まれる。図4の45は、パターンなし画像の例を示している。このパターンなし画像は、後述する光量条件の選択や、検査ウィンドウの設定などに利用される。
次に、図5〜図7のフローチャートを参照しながら、ティーチング装置2によって行われる、最適な撮像条件の決定処理について説明する。図5は、検査プログラムの生成処理の流れを示すフローチャートであり、図6A及び図6Bは、光量選択処理の流れを示すフローチャートであり、図7は、パターン選択処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS502では、撮像条件設定部22が、注目対象物に最適な光量条件を選択する。ステップS502の処理の詳細を図6A及び図6Bに示す。
xxでの信頼度マップ」などと表現する。ところで本実施形態では、光量3の画像データセットとして、光量3+パターンA、光量3+パターンB、光量3+パターンCの3種類の画像データセットが存在するが、いずれか1つの画像データセットの信頼度マップのみを用いてもよいし、複数の画像データセットの信頼度マップを用いてもよい。
図5のフローに戻り、ステップS503では、撮像条件設定部22が、注目対象物に最適なパターン条件を選択する。ステップS503の処理の詳細を図7に示す。
正後の高さデータに基づき、注目対象物の高さ(基準面からの高さ)を計算する(ステップS702)。例えば、注目対象物の検査ウィンドウ内の部品領域の全画素の高さの平均値を計算すればよい。
ステップS506では、撮像手順設定部24が、ステップS502及びS503で設定された検査対象物ごとの撮像条件を基に、検査時に撮像すべき撮像エリアそれぞれの位置及び撮像条件と、撮像する順番(撮像エリアの移動ルート)とを設定する。ステップS506の処理の詳細を図8に示す。また、図9は、撮像手順の設定例を模式的に示す図である。
95a〜95dそれぞれに対し4つの撮像エリア96a〜96dが設定された様子を示している。なお、抽出された複数の検査対象物をどのようにエリア分割するかという問題は、撮像エリアの最大サイズを制約条件とした全探索によって求解してもよいし、公知のエリア分割アルゴリズムを適用してもよい。
図10のフローチャートを参照して、基板検査装置1における検査処理の一例を説明する。
6)。検査部134の検査結果は、検査結果出力部135によって画面表示されたり、検査結果DB32に格納される(ステップS107)。
本実施形態の基板検査システムによれば、ティーチング装置2によって基板上の検査対象物ごとの最適な撮像条件をあらかじめ設定することができる。そして、基板検査装置1での検査時には、検査対象物ごとに最適な撮像条件でパターン光の投影及び撮像を行うことで、検査対象物ごとの特性(サイズ、色、反射特性など)に応じた検査用画像を得ることができるため、様々な種類の検査対象物をいずれも精度良く検査することが可能となる。また、あらかじめ基板検査装置1によって撮像されたサンプル基板の複数の画像を用いて検査対象物ごとの撮像条件が自動で決定されるため、極めて簡単かつ効率的にティーチングを行うことができる。
上記の実施形態の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
10:ステージ、11:計測ユニット、12:制御装置、13:情報処理装置、14:表示装置、
20:ティーチング用画像取得部、21:検査対象物設定部、22:撮像条件設定部、23:特徴設定部、24:撮像手順設定部
30:ティーチング用画像DB、31:検査プログラムDB、32:検査結果DB
110:カメラ、111:照明装置、111B:青色光源、111G:緑色光源、111R:赤色光源、112:投影装置
130:撮像制御部、131:画像取込部、132:位相情報解析部、133:画像データセット作成部、134:検査部、135:検査結果出力部
RL:赤色光、BL:青色光、GL:緑色光、PL:パターン光
Claims (10)
- パターン光を投影して撮像した画像を用いて基板上の検査対象物の高さを計測する機能をもつ基板検査装置に対し、基板を撮像するときの動作をティーチングするティーチング装置であって、
前記基板検査装置によって基板上の複数の検査対象物を撮像する処理を、投影するパターン光の条件である撮像条件を切り替えながら複数回実行することにより得られた、複数の撮像条件のそれぞれに対応する複数の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得された複数の画像に基づいて、検査対象物ごとに前記複数の撮像条件のなかから最適な撮像条件を選択し、選択した検査対象物ごとの撮像条件を前記基板検査装置に対し設定する撮像条件設定部と、
を有し、
前記複数の撮像条件は、前記基板検査装置の高さの計測レンジが互いに異なる複数の条件を含む
ことを特徴とする基板検査装置のティーチング装置。 - 前記基板検査装置の高さの計測レンジが互いに異なる複数の条件は、投影するパターン光のパターンが互いに異なる複数の条件である
ことを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 前記撮像条件設定部は、前記複数の画像のうち計測レンジの最も広い撮像条件に対応する画像を用いて検査対象物の高さを計算し、前記複数の撮像条件のなかから当該検査対象物の高さに適した計測レンジをもつ撮像条件を選択する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 前記複数の撮像条件は、投影するパターン光の光量が互いに異なる複数の条件を含む
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 前記複数の画像は、均一な輝度の光を投影した状態で撮像されたパターンなし画像を含み、
前記撮像条件設定部は、各光量での検査対象物のパターンなし画像に基づいて、前記複数の撮像条件のなかから当該検査対象物に適した光量の撮像条件を選択する
ことを特徴とする請求項4に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 前記撮像条件設定部によって選択された検査対象物ごとの撮像条件に基づいて、基板の検査時に撮像すべき複数の撮像エリアを設定する撮像手順設定部をさらに有し、
前記撮像手順設定部は、同じ撮像条件の複数の検査対象物が同じ撮像エリア内に入るように、撮像エリアの位置を設定する
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 前記撮像条件設定部は、二つの撮像エリアの撮像条件が類似しており、且つ、二つの撮像エリアに含まれる複数の検査対象物のすべてが一つの撮像エリアに収まる場合に、当該二つの撮像エリアを統合して一つの撮像エリアを設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の基板検査装置のティーチング装置。 - 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載のティーチング装置と、
前記ティーチング装置によって設定された検査対象物ごとの撮像条件にしたがって、基板上の検査対象物を撮像し、得られた画像を用いて検査対象物を検査する基板検査装置と、
を有することを特徴とする基板検査システム。 - パターン光を投影して撮像した画像を用いて基板上の検査対象物の高さを検査する機能をもつ基板検査装置に対し、基板を撮像するときの動作をティーチングするティーチング方法であって、
コンピュータが、
前記基板検査装置によって基板上の複数の検査対象物を撮像する処理を、投影するパターン光の条件である撮像条件を切り替えながら複数回実行することにより得られた、複数の撮像条件のそれぞれに対応する複数の画像を取得するステップと、
取得された複数の画像に基づいて、検査対象物ごとに前記複数の撮像条件のなかから最適な撮像条件を選択し、選択した検査対象物ごとの撮像条件を前記基板検査装置に対し設定するステップと、
を実行し、
前記複数の撮像条件は、前記基板検査装置の高さの計測レンジが互いに異なる複数の条件を含む
ことを特徴とする基板検査装置のティーチング方法。 - 請求項9に記載の基板検査装置のティーチング方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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