JPH0399250A - 実装状態認識装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば回路基板に実装されるチッブ部品の脱
落や位置ずれなどの実装状態を認識する実装状態認識装
置に関する。

（従来の技術） 家電機器やオフィスオートメーション（Ｏ　Ａ）機器な
どの電子機器は小型化が進んでおり、これに伴い各電子
機器に用いられる回路基板も小型化されている。例えば
、リード線付き回路基板に代わってチップ化された小型
の抵抗やコンデンサなどが実装可能な回路基板が用いら
れている。そして、現在ではこのような実装部品の小型
化により回路基板への高密度実装が要求されている。

チップ部品などの回路基板への実装は、先ず予め所定の
配線パターンが形成された回路基板にチップ部品を実装
装置により自動的に仮実装し、次にはんだ付け装置など
ではんだ付けを行って終了する。ところが、かかる実装
では、チップ部品にしばしば脱落や位置ずれなどが生じ
ており、これがはんだ付け終了の後に検出された場合、
その修正に多大な労力を費さなければならない。そこで
、チップ部品の脱落や位置ずれなどの検査が行われてい
る。

この検査は作業員の目視により行われており、このため
検査に多くの人員が必要であり、そのうえ複雑な回路基
板上に複数のチップ部品が実装されているので検査ミス
が多くなる。さらに検査作業は細かくかつ一日中行うの
で眼球疲労が生じて健康管理の面にも問題が生じている
。

このようなことから実装状態の検査を画像処理技術を用
いる方法が行われている。この方法には、光切断法、パ
ターン比較法及び斜光陰影法があり、このうち光切断法
は切断光を回路基板に対して斜め方向からスキャンさせ
、このとき回路基板の上方から見たときにチップ部品の
高さにより切断光に段差が生じることを利用する技術で
ある。又、パターン比較法は予め記憶された良品の回路
基板の画像を用意し、この画像に対して検査する回路基
板の画像情報例えば濃淡レベルや色を画素ごとに比較す
る技術である。さらに、斜光陰影法は回路基板の斜め上
方でこの回路基板を介して対向する各方向からそれぞれ
光を照射し、これら光を照射したときの各画像データの
差からチップ部品の影情報を抽出してチップ部品の状態
を検査する技術である。例えば第５図はＡ方向及びＢ方
向からそれぞれ光を回路基板に対して照射したときの陰
影画像データを示しており、この陰影画像データにおい
てｌａ，ｌｂがチップ部品２に対してＡ方向及びＢ方向
からそれぞれ光を照射したときに生じる影の画像となっ
ている。同様に３ａ，３ｂはチップ部品４の影、５ａ，
５ｂはチップ部品６の影、・・・となっている。

しかしながら、上記各方法のうち光切断法では切断光を
回路基板全面或いは一部にスキャンさせなければならな
いので、例えば角型のチップ部品の回転ずれを検出する
ためには１部品当たり２回以上照射方向を変えなければ
ならず検査に時間がかかる。又、パターン比較法では各
画素の比較を多数行わなければならず検査に時間がかか
る。さらに、この比較法では回路基板上の配線パターン
，レジストの塗布状態，チップ部品の表面状態の影響を
受けて検査精度及び信頼性が低下する。さらに、斜光陰
影法ではチップ部品の影情報を利用することで高速に検
査ができるが、チップ部品が隣接して実装されていたり
、又回路基板の表面状態により第５図に示すようにチッ
プ部品６及び１０の影情報５ａ及び９ｂに欠落が生じる
ことがある。

ところで、このような陰影画像データからチップ部品２
，４，６，・・・を認識する場合は、チップ部品の位置
ずれを許容する大きさのウィンドウ１３を設定するが、
このウィンドウ１３を用いて例えばチップ部品６を認識
する場合、ウィンドウ１３内にはチップ部品６の影の他
に隣接するチップ部品８，１２の影も入る。このため、
チップ部品６を認識しようとしても影５ａに欠落が生じ
ているので、チップ部品８の影７ｂを誤認識してしまう
。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように光切断法及びパターン比較法では検査に時
間がかかり、又斜光陰影法ではチップ部品が隣接して実
装されていたり、又回路基板の表面状態によりチップ部
品の影情報が欠落して隣接するチップ部品の影を誤認識
してしまう。

そこで本発明は、チップ部品が隣接して実装されていた
り、又回路基板の表面状態の影響を受けずに高速でチッ
プ部品の実装状態を認識できる実装状態認識装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、基板上に実装された部品の実装状態を認識す
る実装状態認識装置において、基板の斜め上方に配置さ
れて部品の陰影を生じさせる照明装置と、基板の上方に
配置されてこの基板上に実装された複数の部品を同一視
野内に入れて撮像する撮像装置と、この撮像装置の撮像
により得られた各部品の陰影を含む陰影画像データから
各部品の実装状態を認識しかつこの認識された部品の陰
影の位置から認識されなかった部品の陰影に対する認識
領域を設定して再認識する認識手段とを備えて上記目的
を達威しようとする実装状態認識装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、基板の斜め上方に
配置された照明装置から光を基板に照射して各部品に陰
影を生じさせてこれら部品及びその陰影を撮像装置によ
り撮像し、この撮像装置の撮像により得られた各部品の
陰影データを含む陰影画像データから認識手段によって
各部品の実装状態を認識する。そして、この認識手段で
認識されない部品があると、認識された部品の陰影デー
タの位置から認識されなかった部品の陰影データに対す
る認識領域を設定して再認識する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は実装状態認識装置の構成図である。

ＸＹテーブル２０上には配線パターン２１が形成されか
つチップ部品２２が実装された回路基板２３が載置され
ている。このＸＹテーブル２０はｘＹテーブル駆動回路
２４からの駆動信号を受けてＸＹ平面上を移動するもの
となっている。

一方、回路基板２３の斜め上方で互いに回路基板２３を
介して対向する位置にはそれぞれ斜光陰影像用の第１照
明装置２５及び第２照明装置２６が配置されている。こ
れら第１及び第２照明装置２５．２６は照明切換え回路
２７からの切換信号を受けてそれぞれ別々に点灯するよ
うになっている。

又、回路基板２３のほぼ真上には撮像装置２８が配置さ
れて回路基板２３を撮像してその画像信号を出力するも
のとなっている。この撮像装置２８の出力端子にはＡ／
Ｄ変換回路２９を介して画像処理装置３０の各画像メモ
リ３１．３２が共通接続されている。これら画像メモリ
３１．３２はタイ′ミング回路３３からのタイミング信
号を受けてＡ／Ｄ変換回路２９からのディジタル画像信
号を記憶するもので、画像メモリ３１は第１照明装置２
５が点灯しているときのディジタル画像信号を受けて斜
光陰影画像データとして記憶し、画像メモリ３２は第２
照明装置２６が点灯しているときのディジタル画像信号
を受けて斜光陰影画像データとして記憶するものとなっ
ている。

前記画像処理装置３０は各画像メモリ３１，３２に記憶
された各陰影画像データを画像処理してチップ部品２２
の装着状態を認識する機能を有するもので、次のような
構或となっている。各画像メモリ３１．３２には減算回
路３４が接続されるとともにその出力端子に２値化回路
３５が接続されている。そして、この２値化回路３５に
画像メモリ３６を介して投影回路３７が接続されている
。この投影回路３７は画像メモリ３６に記憶された２値
化画像データに対してチップ部品の陰影データの有する
部分にウィンドウを設定して投影処理、すなわち２値化
画像データのＸ方向及びｙ方向における各レベルを積算
した各投影データを求める機能を有するものである。こ
の投影回路３７には演算制御回路３８が接続されており
、この演算制御回路３８は投影回路で求められた各投影
データからチップ部品１１のエッジ位置を求めてチップ
部品１１の実装状態つまりチップ部品２２の中心座標な
どを求めて座標記憶回路３９に記憶する機能を有してい
る。又、この演算制御回路３８は認識されたチップ部品
の陰影データを削除して認識されなかったチップ部品の
陰影データのみの画像データとし、この画像データを再
び投影回路３７に送って投影処理して再認識動作させる
機能を有している。なお、この演算制御回路３８は以上
機能の他にＸＹテーブル駆動回路２４，照明切換え回路
２７及びタイミング回路３３にそれぞれ動作指令を発し
て認識動作の制御を行う機能を有するとともに、チップ
部品２２の実装状態の認識結果を表示回路４０に表示す
る機能を有している。なお、減算回路３４及び２値化回
路３５はタイミング回路３３からのタイミング信号を受
けて動作するものとなっている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

照明切換え回路２７の切換え動作によって第１照明装置
２５のみが点灯される。この状態に撮像装置２８はチッ
プ部品２２を複数含む撮像視野でもって回路基板２３を
撮像してその画像信号を出力する。この画像信号はＡ−
Ｄ変換回路２つでディシタル画像信号に変換されて各画
像メモリ３１，３２に送られる。このとき、ディジタル
画像信号は、第１照明装置２５が点灯しているのでタイ
ミング回路３３からのタイミング信号により画像メモリ
３１に斜光陰影画像データとして記憶される。

次に演算制御回路３８の指令によって照明切換え回路２
７は第１照明装置２５を消灯して第２照明装置２６を点
灯する。再び撮像装置２８は回路基板２３を撮像してそ
の画像信号を出力し、この画像信号はＡ−Ｄ変換回路２
つでディシタル画像信号に変換されて各画像メモリ３１
．３２に送られる。このとき、ディジタル画像信号は、
第２照明装置２６が点灯しているのでタイミング回路３
３からのタイミング信号により画像メモリ３２に斜光陰
影画像データとして記憶される。

このように各斜光陰影画像データが各画像メモリ３１．
３２に記憶されると、減算回路３４はこれら画像メモリ
３１．３２からそれぞれ斜光陰影画像データを読み出し
て減算処理を行う。この減算処理された結果は順次２値
化処理回路３５で２値化処理されて画像メモリ３６に２
値化画像デー夕として記憶される。ｍ２図は２値化画像
データの模式図であって、同図において４１ａ，４ｌｂ
はそれぞれ第１照明装置２５、第２照明装置２６からの
光照射により生じたチップ部品２２−１の影の画像であ
る。同様に４２ａ，４２ｂはチップ部品２２−２の影、
４３ａ，４３ｂはチップ部品２２−３の影、・＝　　４
　６　ａ　，　４　６　ｂはチップ部品２２−６の影と
なっている。この場合、各チップ部品２２−３及び２２
−５の各影４３ａ，４５ｂには欠落が生じている。

次に演算制御回路３８は投影回路３７に動作指令を発す
る。この動作指令を受けて投影回路３７は画像メモリ３
６に記憶されている２値化画像データを読み出してＸ軸
及びｙ軸の各軸方向において投影処理を行う。この投影
処理は上記第３図に示すようなウィンドウ１３を設定し
てこのウィンドウ１３内において各画素の２値化レベル
をＸ軸及びｙ軸の各軸方向において加算する。しかるに
、演算制御回路３８は投影処理の結果から各チップ部品
２２−１、２２−２、２２−４、２２−６の各エッジ位
置を検出し、これらエッジ位置からチップ部品２２−１
、２２−２、２２−４、２２−６の中心座標０１、０２
、０４、０６や傾きなどを認識して座標記憶回路３９に
記憶する。

次に演算制御回路３８は再び照明切換え回路２７に指令
を発して第１照明装置２５及び第２照明装置２６を別々
に点灯させる。そして、撮像装置２８はこれら第１及び
第２照明装置２５．２６の各点灯時の回路基板２３を撮
像してその画像信号を出力する。以下、上記動作と同様
に各照明装置２５．２６の点灯時の各斜光陰影画像デー
タが画像メモリ３１．３２に記憶されて減算処理され、
この後に２値化処理されて画像メモリ３６に２値化画像
データとして記憶される。

このように２値化画像データが画像メモリ３６に記憶さ
れると、演算制御回路３８は座標記憶回路３９に記憶さ
れている各チップ部品２２−１、２２−２、２２−４、
２２−６の中心座標０１、０２、０４、０６を読出て第
３図に示すように既に認識された各チップ部品２２−１
、２２−２、２２−４、２２−６の影を削除する。第４
図はこれらチップ部品２２−１、２２−２、２２−４、
２２−６の影を削除した後の２値化画像データを示して
いる。投影回路３７はこの２値化画像データにおける上
記認識動作で認識されなかったチップ部品２２−３及び
２２−５に対してウィンドゥ１３を設定して投影処理を
実行する。しかるに、演算制御回路３８は投影処理の結
果から各チップ部品２２−３、２２−５の各エッジ位置
を検出し、これらエッジ位置からチップ部品２２−３、
２２一５の中心座標０３、ｏ，や傾きなどを認識する。

このように上記一実施例においては、回路基板２３の斜
め上方から光を照射して各チップ部品２２に陰影を生じ
させ、これを撮像装置２８により撮像して得られた各チ
ップ部品２２の陰影画像データから各チップ部品２２の
実装状態を認識し、このとき認識されないチップ部品が
あると認識されたチップ部品の影を削除して認識されな
かったチップ部品の影に対するウィンドゥ１３を設定し
て再び認識動作するようにしたので、各チップ部品２２
が隣接していてもこれらチップ部品２２の影に影響され
ずに各チップ部品２２の輪郭像を確実に抽出できるとと
もに回路基板２３の配線パターン２１等の表面状態に影
響されずにチップ部品２２の実装状態を認識できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、上
記一実施例では各画像メモリ３１．３２にそれぞれ画像
データが記憶されてから減算処理を行っているが、一方
の画像メモリに画像データを記憶してこの画像データを
順次読み出しながら他方のディジタル画像信号と減算処
理を行ってもよい。又、投影回路３７に送る画像データ
は２値化処理しているが、この画像データは多値化のま
までもよい。さらに認識されたチップ部品の影は削除し
て再認識するようにしているが、チップ部品の影は削除
せずに認識したチップ部品の座標位置を考慮して認識さ
れてないチップ部品の影に対してウィンドウ１３を設定
するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、チップ部品が隣接
して実装されていたり、又回路基板の表面状態の影響を
受けずに高速でチップ部品の実装状態を認識できる実装
状態認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係わる実装状態認識装置の
一実施例を説明するための図であって、第１図は構或図
、第２図は２値化画像データの模式図、第３図は認識し
たチップ部品の影の削除作用を説明するための模式図、
第４図は再認識の作用を説明する為の模式図、第５図は
従来技術を説明するための図である。 ２０・・・ＸＹテーブル、２２・・・チップ部品、２３
・・・回路基板、２４・・・ＸＹテーブル駆動回路、２
５・・・第１照明装置、２６・・・第２照明装置、２７
・・・照明切換え回路、２８・・・撮像装置、２９・・
・Ａ／Ｄ変換回路、３０・・・画像処理装置、３１．３
２・・・画像メモリ、３３・・・タイミング回路、３４
・・・減算回路、３５・・・２値化回路、３６・・・画
像メモリ、３７・・・投影回路、３８・・・演算制御回
路、３つ・・・座標記憶回路、４０・・・表示回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に実装された部品の実装状態を認識する実装状
   態認識装置において、前記基板の斜め上方に配置されて
   前記部品の陰影を生じさせる照明装置と、前記基板の上
   方に配置されてこの基板上に実装された複数の前記部品
   を同一視野内に入れて撮像する撮像装置と、この撮像装
   置の撮像により得られた前記各部品の陰影を含む陰影画
   像データから前記各部品の実装状態を認識しかつこの認
   識された前記部品の陰影の位置から認識されなかった前
   記部品の陰影に対する認識領域を設定して再認識する認
   識手段とを具備したことを特徴とする実装状態認識装置
   。