JPH02150704A - 物体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 物体検査装置に関し、 物体高さの計測精度を向上させる物体検査装置を提供す
ることを目的とし、 被測定対象の高さを計測し、画像信号を発生する画像入
力手段と、画像入力手段により検知された被測定対象を
含む一定範囲の画像信号を２値化する２値化手段と、画
像入力手段により検知された被測定対象を含む一定範囲
の画像信号を高さデ−夕に応じて多値化する多値化手段
と、被測定対象を含む一定範囲内に存在する被測定対象
の２値化パターンを対象パターンとし、これを被測定対
象についての正規の形状に対応する辞書パターンと重ね
合わせてバタ、−ンマッチングを行い、これから被測定
対象の位置を計測する位置計測手段と、被測定対象を含
む一定範囲の高さデータからヒストグラム演算を行って
被測定対象の高さを計測する高さ計測手段と、を備えた
物体検査装置において、前記高さ計測手段は、被測定対
象の位置が計測された後に該被測定対象のエツジ部を除
去して高さのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムの
頻度ピークに基づいて被測定対象の高さを計測するよう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、物体検査装置に係り、詳しくは、ＩＣチップ
の実装部品等のパターン認識に用いて好適な物体検査装
置に関する。

近年、電子機器を小型化するため、表面実装部品（チッ
プ部品）が多く使用されるようになってきた。今後、チ
ップ部品化はますます進み、その数量は急激に増加する
ものと予測されている。チップ部品を用いたプリント板
の製造行程では、実装は自動機によって行われている。

しかし、実装状態の外観検査は自動化が遅れ、人間の目
視検査に頼っているのが現状である。チップ部品を用い
たプリント板の信顛性向上のため、外観検査の自動化が
必須となっている。このような背景から、チップ部品実
装の外観検査の自動化が強く望まれている。

〔従来の技術〕

プリント板のチップ部品の外観を自動的に検査する従来
の物体検査装置では、対象部品の濃淡画像を入力し、明
るい電極位置から部品の「有無」や「位置ずれ」を検出
している。しかし、この方式では部品本体を検知しない
ので、位置精度が悪くなるという欠点がある。

そこで本発明の出願人はかかる欠点を解消する装置を出
願しており、この先願に係る装置では対象部品の三次元
形状を計測した後、その部品の高さを計測することで、
部品本体を正確に検知するように意図している。第６図
はプリント板１上に位置する計測対象のチップ部品２を
示すもので、チップ部品２は半田３によって取り付けら
れている。チップ部品２は本体２ａと電極部２ｂに区分
され、特に電極部２ｂが半田付けされている。このよう
なチップ部品２については部品高さを計測するために、
第７図に示すようにチップ部品２を含む限定領域４内に
おいて高さ計測値のヒストグラムを作る。第７図はチッ
プ部品２を上方から見た図であるが、上方から光を照射
して所定角度傾斜した斜め方向から反射光を検出してチ
ップ部品２等の高さデータ（高さ計測値）が得られ、こ
れから各高さの頻度をパラメータとして第８図に示すよ
うなヒストグラムが作成される。そして、このヒストグ
ラムから２つのピーク値を検出し、それぞれプリント板
ｌの基板高さおよびチップ部品２の部品面高さとする。

その後、これら両者の差をチップ部品２のプリント板ｌ
の基板面に対する高さとして検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような先願に係る物体検査装置にあって
は、半田付は後の部品の電極部に半田が必要以上に付着
していたような場合、高さのヒストグラムを作成したと
きに部品と基板の二つのピーク値から得られる部品高さ
に誤差が生じ、その結果、部品高さの計測精度が低下す
るという問題点があった。

具体的には、第８図に実線■で示すものは正常な半田付
けの状態であり、この場合は誤差は生じないが、破掘９
で示すように半田付けが異常の場合には部品面高さとし
て破塙９のピーク値が検出され、これに基づいて部品高
さの計測演算が行われると、ピーク値自体が正確でない
から、結果として部品高さの計測精度が悪くなる。また
、各高さの計測値自体にも誤差が含まれており、したが
って、二つのピーク値が正確に部品面高さと、基板高さ
とに対応していないと、最納的に計測精度が低下する。

なお、以上の先願例はプリント板上にチップ部品を半田
付けした場合の高さ検査の例であるが、このようなプリ
ント板に限らず、単なるボード上における物体の高さを
検査するような場合にも同様の不具合があり得る。

そこで本発明は、物体高さの計測精度を向上できる物体
検査装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による物体検査装置は上記目的達成のため、被測
定対象の高さを計測し、画像信号を発生する画像入力手
段と、画像入力手段により検知された、被測定対象を含
む一定範囲の画像信号を２値化する２値化手段と、画像
入力手段により検知された被測定対象を含む一定範囲の
画像信号を高さデータに応じて多値化する多値化手段と
、被測定対象を含む一定範囲内に存在する被測定対象の
２値化パターンを対象パターンとし、これを被測定対象
についての正規の形状に対応する辞書パターンと重ね合
わせてパターンマツチングを行い、これから被測定対象
の位置を計測する位置計測手段と、被測定対象を含む一
定範囲の高さデータからヒストグラム演算を行って被測
定対象の高さを計測する高さ計測手段と、を備えた物体
検査装置において、前記高さ計測手段は、被測定対象の
位置が計測された後に該被測定対象のエツジ部を除去し
て高さのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムの頻度
ピークに基づいて被測定対象の高さを計測するように構
成している。

〔作用〕

本発明では、まず被測定対象の位置が計測された後に該
被測定対象のエツジ部を除去して高さのヒストグラムが
作成され、その後、該ヒストグラムの頻度ピークに基づ
いて被測定対象の高さが計測される。

したがって、被測定対象のエツジ部を除去する゛ことで
、誤差の主な原因となる半田付けの盛り上り等に代表さ
れる不必要な高さデータが除外され、被測定対象の高さ
の計測精度が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示
す図であり、本発明をＩＣにおけるチップ部品の高さ検
査に適用した例である。

まず、構成を説明する。第１図は物体検査装置の構成を
示すブロック図であり、同図において、物体検査装置は
検知系１１．２値化回路１２、高さ画像回路１３、フレ
ームメモリ１４、辞書メモリ１５、マツチング回路１６
、ＣＰＵ１７、ヒストグラム回路１８およびＣＲＴ１９
により構成される。検知系（画像入力手段）１１は、被
測定対象なるＩＣのプリント板上におけるチップ部品周
辺（一定範囲）の高さを計測し、画像として入力し、２
値化回路１２および高さ画像回路１３に送る。２値化回
路（２値化手段）１２は検知系１１で検知した高さ画像
を所定のスライスレベルを基準として２値化し、高さ画
像回路（多値化手段）１３は検知系１１からの画像デー
タに基づき該画像データを高さに応じて多値化し、これ
から高さ画像を作成する。

フレームメモリ１４は２値化回路１２における２値化画
像を記憶し、特にそのうち被測定対象なるチップ部品に
ついてはその２値化パターンを対象パターンとして記憶
する。また、辞書メモＩ月５はチップ部品の正規の形状
や位置を辞書パターンとして多数記憶するもので、外部
より辞書パターンの入力が可能である。マツチング回路
１６はフレームメモリ１４および辞書メモリ１５から必
要なデータを読み出して対象パターンと辞書パターンを
重ね合わせ、その不一致画素数を出力する等してチップ
部品の位置を計測するもので、これはＣＰＵ１７からの
命令に基づいて行われる。ＣＰＵ１７はチップ部品の位
置検査に必要な各種演算処理命令を制御するもので、例
えば辞書メモリ１５に対して辞書パターンの選択命令を
発したり、さらにはマツチング回路１６との間でパター
ンマツチングに必要な各種合金のかり取りを行い、計測
の結果をＣＲＴ１９に出力する。上記フレームメモリ１
４、辞書メモリ１５、マツチング回路１６およびＣＰＵ
１７は全体として位置計測手段２０を構成する。

一方、ヒストグラム回路１８は高さ画像回路１３の出力
に基づいてプリント板およびチップ部品を含む一定範囲
の高さデータからヒストグラム演算を行ってチップ部品
の位置計測に必要なデータをＣＰＵ１７に送るとともに
、チップ部品の位置計測後に該チップ部品のエツジ部を
除去して高さのヒストグラム演算を行う、また、このと
きＣＰＵ１７はヒストグラム回路１８との間でデータや
命令の授受を行い、エツジ除去後における上記ヒストグ
ラムの頻度ピークに基づいてチップ部品の高さを計測し
、計測結果をＣＲＴ１９に出力する。上記ＣＰＵ１７お
よびヒストグラム回路１８は全体として高さ計測手段２
１を構成する。ＣＲＴ１９はチップ部品の位置や高さの
計測結果を外部に表示するものである。

ＣＲＴ１９に代えてプリンタ等を用いてもよい。

次に、作用を説明する。

まず、チップ部品を取り付けたプリント板を所定位置に
置き、検知系１１によって一定範囲の高さを計測し、画
像として入力し、２値化回路１２によりこれを２値化す
るとともに、高さ画像回路１３により高さデータに応じ
て多値化する。

次いで、位置計測手段２０および高さ計測手段２１によ
り第２図のプログラムを実行する。すなわち、Ｐ、で画
像入力された一定範囲のデータから高さのヒストグラム
を作成する。このヒストグラムは、例えば第８図の如き
ものとなる。次いで、Ｐ２でヒストグラムから２つのピ
ーク値を検出する。二つのピークの検出法は、次の通り
である。まず、頻度が最大であるものを第１のピークと
する。次に、この高さ士〔部品の本来の高さのｌ／２〕
の範囲を除いた部分で頻度が最大であるものを検出し、
これを第２のピークとする。

次いで、Ｐ３で上記二つのピーク高さの平均値をスライ
スレベルとしく第８図の例であれば二つのピークの真中
付近にＳ／Ｌが設定される）、高さの画像を２値化する
。この２値化画像は第３図のように示される。

同図において、３１は一定の計測範囲、３２はチップ部
品が実装され半田付けのされた部分を含む一定領域、３
３は上記スライスレベルＳ／Ｌで２値化されて〔１〕レ
ベルとなった部分で、チップ部品および半田付けの一部
領域に相当する。なお、同図中、ハツチング部分以外は
ｒＯ〕レベルとなっている。

また、ステップＰ、に並行してＰ４でチップ部品に関す
る辞書データを与える。そして、Ｐ、ではパターンマツ
チングによって部品位置を検出する。具体的には、ＣＰ
Ｕ１７の命令によりフレームメモリ１４からチップ部品
に対応する対象パターンがマツチング回路１６に送られ
るとともに、辞書メモリ１５から辞書パターンが辞書メ
モリ１５から読み出されて同様にマツチング回路１６に
送られる。マツチング回路１６では対象パターンと辞書
パターンを重ね合わせてその不一致画素数が計測され、
これからパターンの一致が検査される。これにより、チ
ップ部品の位置が検出される。

次いで、Ｐ６で第４図に示すようにチップ部品３４のエ
ツジおよび半田３５の部分を除去して高さのヒストグラ
ムを作成する。なお、３６はチップ部品３４の電極部で
あり、この電極部３６も除去される。

作成したヒストグラムは第５図のようになり、これは第
４図においてハツチングで示す２つの領域、すなわち、
プリント板（基板）３７およびチップ部品３４のそれぞ
れの高さに対応している。次いで、Ｐ７で第５図に示す
ような２つのピークを検出し、これら両者の差からチッ
プ部品３４の高さを計測する。この場合、部品面と基板
面のデータしか使わないので、両者の高さが正確に検出
されており、チップ部品３４の高さを正確に計測するこ
とができる。したがって、例えば先願例として挙げた第
８図に破線Ｏで示すように仮に半田が必要以上に盛り上
がっている場合であっても、この盛り上がった部分は高
さのヒストグラムの作成処理であるステップＰ、では除
去されているから、半田の盛り上がりに拘らず部品高さ
の計測を正確に行うことができる。

また、高さデータに多少の誤差があっても少なくともエ
ツジや半田の部分は除かれるから、誤差の影響が極力排
除されており、したがって、上記二つのピーク値が正確
に部品面高さと基板高さにそれぞれ対応する精度が高い
。

以上の結果、部品高さが正確に計測できるから、例えば
部品を間違って取り付けた場合や、部品の底面にごみ等
が入って高さが突出したりしている場合の不具合を自動
的に検査できる。

なお、第２図のステップＰ、でマツチング処理を行って
いるが、これは単に部品高さを精度良く計測するために
行っているのではなく、部品の検査のための通常の位置
計測のためにも使われる。

そして、上記のような高さ計測とこの位置計測によりＩ
Ｃ基板におけるチップ部品の検査が自動的に行われる。

また、本発明の適用はＩＣ部品の形状、位置等の自動検
査に限らず、他の分野における物体の位置決めや、物自
体の認識にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、物体の周辺状態が乱れているような場
合であっても、物体の高さの計測を精度良く行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る物体検査装置の一実施例を示
す図であり、 第１図はその構成を示すブロック図、 第２図はその計測手順を示すフローチャート、第３図は
その高さデータを２値化した画像を示す図、 第４図はその部品のエツジ部分等を除去した高さの２値
化画像を示す図、 第５図はそのヒストグラムを示す図、 第６〜８図は先願に係る物体検査装置を示す図であり、 第６図はその計測対象を示す斜視図、 第７図はその計測対象の平面図、 第８図はその計測対象のヒストグラムである。 １１・・・・・・検知系（画像入力手段）、１２・・・
・・・２値化回路（２値化手段）、１３・・・・・・高
さ画像回路（多値化手段）、１４・・・・・・フレーム
メモリ、 １５・・・・・・辞書メモリ、 １６・・・・・・マツチング回路、 １７・・・・・・ＣＰＵ、 １８・・・・・・ヒストグラム回路、 １９・・・・・・ＣＲＴ。 ２０・・・・・・位置計測手段、 ２１・・・・・・高さ計測手段、 ３１・・・・・・計測範囲、 ３２・・・・・・一定領域、 ３３・・・・・・部分、 ３４・・・・・・チップ部品（被測定対象）、３５・・
・・・・半田、 ３６・・・・・・電極部、 ３７・・・・・・プリント板。 第１図 代　理　人　弁理士　　井　桁 貞 第 図 第 図 第 図 一実施例のヒストグラムを示す図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定対象の高さを計測し、画像信号を発生する画像入
   力手段と、 画像入力手段により検知された被測定対象を含む一定範
   囲の画像信号を２値化する２値化手段と、画像入力手段
   により検知された被測定対象を含む一定範囲の画像信号
   を高さデータに応じて多値化する多値化手段と、 被測定対象を含む一定範囲内に存在する被測定対象の２
   値化パターンを対象パターンとし、これを被測定対象に
   ついての正規の形状に対応する辞書パターンと重ね合わ
   せてパターンマッチングを行い、これから被測定対象の
   位置を計測する位置計測手段と、 被測定対象を含む一定範囲の高さデータからヒストグラ
   ム演算を行って被測定対象の高さを計測する高さ計測手
   段と、を備えた物体検査装置において、 前記高さ計測手段は、被測定対象の位置が計測された後
   に該被測定対象のエッジ部を除去して高さのヒストグラ
   ムを作成し、該ヒストグラムの頻度ピークに基づいて被
   測定対象の高さを計測するように構成したことを特徴と
   する物体検査装置。