JPH02165004A

JPH02165004A - 物体検査装置

Info

Publication number: JPH02165004A
Application number: JP63325073A
Authority: JP
Inventors: Giichi Kakigi; 柿木　義一; Masahito Nakajima; 雅人中島; Tetsuo Hizuka; 哲男肥塚; Noriyuki Hiraoka; 平岡　規之; Hiroyuki Tsukahara; 博之塚原; Yoshitaka Oshima; 美隆大嶋; Shinji Hashinami; 伸治橋波; Yoshinori Sudo; 嘉規須藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1990-06-26

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】

〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術　　　　　　　　（第６５図）発明が解決し
ようとする課題課題を解決するための手段作用実施例本発明の一実施例　　　　（第１〜５図）発明の効果〔概要〕物体検査装置に関し、物体の周辺状態が乱れているような場合であっても、物
体の位置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、被測定対象について明るさ情報と高さ情報を検知し、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明るさ画像を２
値化する第１の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高さ画像を２値化す
る第２の２値化手段と、被測定対象についての正規の形
状に対応する明るさおよび高さを辞書パターンとして記
憶する辞書情報記憶手段と、被測定対象を含む一定範囲
内に存在する被測定対象の明るさおよび高さの２値化パ
ターンを対象パターンとし、これらの対象パターンを辞
書パターンと重ね合わせてパターンマツチングを行うと
ともに、該パターンマツチングに際して、前記明るさお
よび高さのマツチングを辞書位置を等しくして辞書走査
を行い、双方の一致度を演算し、該演算値に基づいて被
測定対象の位置を計測する位置計測手段と、を備えるよ
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
たプリント板の信頼性向上のため、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、この方式では物品本体を検知しない
ので、位置精度が悪（なるという欠点がある。そこで、本出願人は係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、部品の
位置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について部品高さを計測するためには、例えばチッ
プ部品２の上方からスポット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）を求め、これから各高さの頻度
をパラメータとしてヒストグラムを作成し、これからプ
リント板１に対するチップ部品２の高さを検出する。そして、このような部品高さを検出することで、チップ
部品２の位置を検知している。〔発明が解決しようとする課題〕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、半田付は前であれば部品の高さからその位置を正確
に計測できるが、半田付は後の部品の電極部に半田が必
要以上に付着して電極からさらに盛り上がっていたよう
な場合、部品高さに誤差が生じ、特に部品の長手方向の
位置が正確に得られず、部品位置の計測精度が低下する
という問題点があった。なお、以上の先願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位置を検
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、物体の周辺状態が乱れているような場
合であっても、物体の位置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
定対象について明るさ情報と高さ情報を検知し、画像信
号を発生する画像入力手段と、画像人力手段により検知
された被測定対象を含む一定範囲の明るさ画像を２値化
する第１の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高さ画像を２値化する第
２の２値化手段と、被測定対象についての正規の形状に
対応する明るさおよび高さを辞書パターンとして記憶す
る辞書情報記憶手段と、被測定対象を含む一定範囲内に
存在する被測定対象の明るさおよび高さの２値化パター
ンを対象パターンとし、これらの対象パターンを辞書パ
ターンと重ね合わせてパターンマツチングを行うととも
に、該パターンマツチングに際して前記明るさおよび高
さのマツチングを辞書位置を等しくして辞書走査を行４
）、双方の一致度を演算し、該演算値に基づいて被測定
対象の位置を計測する位置計測手段と、を備えている。〔作用〕本発明では、被測定対象を含む一定範囲内に存在する被
測定対象の明るさおよび高さの２値化パターンを対象パ
ターンとし、これらの対象パターンを辞書パターンと重
ね合わせてパターンマツチングが行われるとともに、該
パターンマツチングに際して前記明るさおよび高さのマ
ツチングが辞書位置を等しくして辞書走査され、これか
ら双方の一致度が演算され、該演算値に基づいて被測定
対象の位置が計測される。したがって、主に高さ画像によって被測定対象の一方の
方向位置が正確に求まり、明るさ画像によって他方の方
向位置が正確に求まり、全体として被測定対象の周辺状
態が乱れているような場合であっても、該被測定対象の
位置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位置検
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１２．１３、明るさ辞書メモリ
１４、高さ辞書メモリ１５、明るさマツチング回路１６
、高さマツチング回路１７、演算回路１８、ＣＰＵ１９
、およびＣＲＴ２０により構成される。検知系（画像人
力手段）１１は、被測定対象たるＩＣのプリント板上に
おけるチップ部品周辺（一定範囲）を高さ情報と明るさ
情報とを含んで画像入力し、２値化回路１２、■３へ送
る。２値化回路（第１の２値化手段）１２は検知系１１
で検知した明るさ画像のうち、特に明るさ画像をある明
るさに対応する所定のスライスレベルを基準として２硫
化する。この際のスライスレベルは予め設定すれ、チッ
プ部品の部品本体と電極部とを判別可能な値である。また、２値化回路（第２の２値化手段）１３は検知系１
１で検知した高さ画像のうち、特に高さ画像をある高さ
に対応する所定のスライスレベルを基準として２値化す
る。明るさ辞書メモリ１４はチップ部品の正規の形状を
明るさデータに対応する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人力が可能である。高さ辞書メモリ１５はチップ部品の正規の高さを高さデ
ータに対応する辞書パターンとして同様に多数記憶する
もので、これも外部より辞書パターンの人力が可能であ
る。明るさマツチング回路１６は第２図に示すように内部に
対象パターンメモリ２１およびマツチング部２２を有し
、対象パターンメモリ２１によって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たる
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。なお、第２図中、辞書パターンメモ
リ２３は明るさ辞書メモ１月４に相当する。マツチング
部２２は対象パターンメモリ２１およびマツチング部２
２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ＣＰＵ１
９からの命令に基づいて行われる。一方、高さマツチン
グ回路１７も内部構成は第２図と同様であり（図示略）
、同じ＜ＣＰＵ１９からの命令に基づいてチップ部品の
高さにつき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高さを
計測する。演算回路１８は明るさマツチング回路１６お
よび高さマツチング回路１７からの出力（マツチング結
果）に基づいて明るさマツチングの不一致と高さマツチ
ングの不一致データからチップ部品の位置を演算し、こ
れをＣＰＵ１９に出力する。ＣＰＵ１９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、例えば明るさ辞書メモリ１４
、高さ辞書メモリ１５に対して辞書パターンの選択命令
を発したり、さらには明るさマツチング回路１６、高さ
マツチング回路１７との間でパターンマツチングに必要
な各種命令のやり取りを行い、計測の結果をＣＲＴ２０
に出力する。ＣＲＴ２０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。ＣＲＴ２０に代え
てプリンタ等を用いてもよい。上記明るさ辞書メモリ１４および高さ辞書メモリ１５は
全体として辞書情報記憶手段２４を構成し、明るさマツ
チング回路１６、高さマツチング回路１７、演算回路１
８およびＣＰＵ１９は全体として位置計測手段２５を構
成する。次に、作用を説明する。第３図はチップ部品の位置を計測するフローチャートで
ある。本実施例の被測定対象は先願例として示した第６
図のものと同様である。まず、ステップｐ＋ｚでチップ
部品２を取り付けたプリント板１を所定位置に置き、検
知系１１によって一定範囲を明るさおよび高さ情報を含
んで撮像して画像入力する。ここで、チップ部品２とし
ては、例えば黒い抵抗が用いられ、特に本体２ａの表面
は黒いため暗（映り、電極部２ｂは表面が金属で明るく
映る。したがって、明るさ画像は第４図（ａ）に示すよ
うにプリント板１における一定の計測範囲３１において
チップ部品２の本体２ａが最も暗く、その次に半田３の
部分が傾斜角に従って次第に暗くなり、さらにプリント
板１の部分が暗いものとなる。また、電極部２ｂは光の
反射が大きく明るい画像となる。これから、明るさ画像
により電極部２ｂだけを区別できることが分かる。一方、高さ画像は第５図（ａ）に示すように一定の計測
範囲３１においてチップ部品２および半田３のある部分
が高く、プリント板１の部分はその傾斜に従って低くな
るような形状のものが得られる。但し、同図中では正確
に描くことが困難なので、半田３の部分はチップ部品２
と同様に描いている。次いで、ステップＰ２でこれらの明るさ画像および高さ
画像を２値化する。明るさ画像を２値化したものは第４
図（ｂ）のように示され、電極部２ｂに対応する部分（
以下、電極対象パターンという）３２のみが明るい〔１
〕レベル、他が暗い（０）レベルとなる。一方、高さ画
像を２値化したものは第５図（ｂ）のように示され、チ
ップ部品２および半田３に対応する部分（以下、部品対
象パターンという）３３のみが明るい〔１〕レベル、他
が暗い

〔０〕レベルとなる。また、ステップＰ２に並行
してＰ３でチップ部品（この場合、黒い抵抗）に関する
辞書データを与え、辞書データのうち明るさデータに対
応するものは第４図（Ｃ）のように示され、電極部２ｂ
に相当する部分（以下、電極辞書パターンという）３４
が明るい〔１］レベル、他（プリント板１の部分）が暗
い（０）レベルとなる。また、辞書データのうち高さデ
ータに対応するものは第５図（Ｃ）のように示され、チ
ップ部品２に相当する部分（以下、部品辞書パタ−ンと
いう）３５が明るい〔１〕レベル、他（プリント板１の
部分）が暗い〔０］レベルとなる。この場合、チップ部
品２の大きさは既知であるから、その大きさは正確なマ
ツチング用辞書パターンとなる。次いで、ステップＰ４で明るさおよび高さについて上記
対象パターン３２．３３と辞書パターン３４．３５とを
それぞれ重ね合わせてパターンマツチングを行う。−例
として、そのうちの明るさについてのパターンマツチン
グの具体的方法は第２図のように示される。すなわち、
ＣＰＵ１９の命令により対象パターンメモリ２１から上
述の如く限定された計測範囲３１における電極対象パタ
ーン３２がマツチング部２２に送られるとともに、辞書
パターンメモリ２３からチップ部品２の電極部２ｂに対
応する電極辞書パターン３４が読み出され、同様にマツ
チング部２２に送られる。マツチング部２２では電極対
象パターン３２と電極辞書パターン３４を重ね合わせて
その不一致画素数が計測され、これらパターンの一致が
検出される。この場合における辞書の走査方法では、例
えば通常のラスクスキャン法や渦巻き法が用いられる。また、両者の重ね合わせの位置（ｘ、ｙ）は外部より制
御可能であり、例えば本実施例では明るさ画像から電極
部２ｂの概略位置が容易に分かるから、この位置を（ｘ
、ｙ）とする。このようにして明るさについてのパターンマツチングを
行う。また、同様の方法で高さについてのパターンマツ
チングも行う。なお、実際上はそれぞれの辞書の走査は
同時に行われる。そして、そのとき各辞書の走査の結果
から、次の演算を行つ。Ｃ＝αＡ＋βＢ　　　・−・・・■ 但し、Ａ：明るさマツチングの不一致度Ｂ：高さマツチ
ングの不一致度 α、β：係数Ｃ：総合不一致度０式の演算結果からＣが最小となる辞書位置を求めると
、ここが明るさおよび高さとも対象パターンと辞書パタ
ーンが最も良くマツチした状態であり、そこを部品位置
とする。したがって、このような方法によれば、明るさ
画像に基づき半田３の部分を除いたパターンを用いてい
るからチップ部品２の長手方向位置が正確に求められ、
また、高さ画像に基づきチップ部品２の幅方向位置が正
確に求められる。その結果、例えば半田付は後のチップ
部品２の電極部２ｂに半田が必要以上に付着して盛り上
がっているような場合であっても、チップ部品２の電極
部２ｂにつき、その幅と長さ（長手方向の距離）が正確
に判明し、゛先願例に比してチップ部品２の長手方向の
位置を極めて正確に求めることができ、部品位置の計測
精度を向上させることができる。なお、以上は半田の状態が乱れている場合であるが、こ
れに限らず半田の部分にごみ等が付着してチップ部品２
の周辺状態が乱れている場合も同様の効果がある。また、本発明は上記実施例のように明るさと高さのマツ
チングを同時に行うような処理に限らず、例えば、まず
高さでマツチングを取った後、明るさで部品の長手方向
に走査を行うようにしてもよい。さらに、本発明の適用はＩＣ部品の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、物体の位置の計測精度を向上させること
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図はそのマツチング回路のブロック図、第３図はそ
の計測手順を示すフローチャート、第４図はその明るさ
データについてのパターン特性を示す図、第５図はその高さデータについてのパターン特性を示す
図、第６図は先願に係る物体検査装置の計測対象を示す斜視
図である。１・・・・・・プリント板、２・・・・・・チップ部品、２ａ・・・・・・本体、２ｂ・・・・・・電極部、３・・・・・・半田、１１・・・・・・検知系（画像入力手段）、１２・・・
・・・２値化回路（第１の２値化手段）、１３・・・・
・・２値化回路（第２の２値化手段）、１４・・・・・
・明るさ辞書メモリ、１５・・・・・・高さ辞書メモリ、１６・・・・・・明るさマツチング回路、１７・・・・
・・高さマツチング回路、１８・・・・・・演算回路、１９・・・・・・ＣＰＵ。２０・・・・・・ＣＲＴ。２４・・・・・・辞書情報記憶手段、２５・・・・・・位置計測手段、３１・・・・・・計測範囲、３２・・・・・・電極対象パターン、３３・・・・・・部品対象パターン、３４・・・・・・電極辞書パターン、３５・・・・・・部品辞書パターン。一実施例のマツチング回路のブロック図第２図一実施例の明るさデータについてのパターン特性を示す
図第４図一実施例の計測手順を示すフローチャート第３図一実施例の高さデータについてのパターン特性を示す図
第５図

Claims

【特許請求の範囲】被測定対象について明るさ情報と高さ情報を検知し、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明るさ画像を２
値化する第１の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
囲の高さ画像を２値化する第２の２値化手段と、被測定対象についての正規の形状に対応する明るさおよ
び高さを辞書パターンとして記憶する辞書情報記憶手段
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明
るさおよび高さの２値化パターンを対象パターンとし、
これらの対象パターンを辞書パターンと重ね合わせてパ
ターンマッチングを行うとともに、該パターンマッチングに際して、前記明るさおよび高さ
のマッチングを辞書位置を等しくして辞書走査を行い、
双方の一致度を演算し、該演算値に基づいて被測定対象
の位置を計測する位置計測手段と、を備えたことを特徴とする物体検査装置。