JPH06317409A - 輪郭認識方法及びそれを用いた形状検査方法 - Google Patents

輪郭認識方法及びそれを用いた形状検査方法

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JPH06317409A
JPH06317409A JP10832093A JP10832093A JPH06317409A JP H06317409 A JPH06317409 A JP H06317409A JP 10832093 A JP10832093 A JP 10832093A JP 10832093 A JP10832093 A JP 10832093A JP H06317409 A JPH06317409 A JP H06317409A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の断面の輪郭を検出し、その形状を検査
する。 【構成】 スリット光311と321を、互いの水平方
向断面が直交するように、2方向から対象物である半田
部12に照射し、その対象物から反射される各スリット
光画像を、それぞれ所定の方向から一方のみを選択的に
撮像する。撮像した各スリット光反射画像に基づき、2
種類のスリット光照射方向断面の外形位置を求め、その
外形情報から対象物の輪郭を認識する。算出した各輪郭
データと、それに対応してあらかじめ設定する、対象物
の二つの断面形状情報とを比較し、許容公差内にあるか
どうかによって、対象物の形状の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物の輪郭を認識
し、その形状を良否判別する方法に係わり、特に、プリ
ント基板の表面に実装された電子部品の、半田付け状態
を検査する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】物体形状を光学的手段で検査する方法
は、従来より種々提案されている。そのその一例として
掲げる特開平4−15506号公報では、プリント基板
上の半田付個所に向かってレーザスポット光を掃引照射
するレーザ照射手段と、半田の横断方向に掃引照射され
たレーザスポット光の反射光を受光する受光手段を設
け、半田の横断方向におけるピーク位置を検出する。そ
して、そのピーク位置を通るよう縦断方向に掃引照射さ
れたレーザスポット光の反射光を受光する受光手段を設
け、縦断方向に沿った半田の高さ位置を検出し、半田形
状の良否を判断している。また、特開平2−21600
5号公報では、半田に向けてスリット光を照射し、照射
された部分からの拡散光を撮像して、三角測量方式を利
用することにより、半田部の高さを求めて半田付け状態
を検査している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような物体形状の
検査方法では、精度良く形状を検出しようとして、レー
ザスポット光を多数回掃引照射するため、検査時間が長
くなったり、対象物の表面状態によって拡散光にむらが
生じ、実際の形状と違った形状が求められる場合があっ
た。本発明では、スリット光を、互いの水平方向断面が
直交するように、2方向から対象物に向けて照射し、そ
れらの反射光の一方ずつを各々取り込み、精度良く、あ
るいは対象物の表面状態に大きく左右されずに、比較的
短時間で形状の良否を判別する方法を提供するものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、スリット光
を、互いの水平方向断面が直交するように、2方向から
対象物に照射し、対象物から反射される各スリット光画
像を、それぞれ所定の方向から一方ずつ選択的に撮像す
る。撮像した各スリット光反射画像に基づき2種類のス
リット光照射方向断面の外形位置を求め、その外形情報
から対象物の輪郭を認識する。算出した各輪郭データ
と、それに対応してあらかじめ設定する、対象物の二つ
の断面形状情報とを比較し、許容公差内にあるかどうか
によって、対象物の形状の良否を判定する。
【0005】また本発明では、対象物に2方向から照射
される各スリット光の一方ずつを選択して取り込む際、
各スリット光を時間差を置いて一方ずつ照射し、それぞ
れの反射光画像を区別して撮像するか、あるいは、2方
向から異なる波長のスリット光を照射し、その反射光に
ついて、一方の波長のスリット光のみをそれぞれ通過さ
せ、通過してきた反射光画像を各々撮像する。
【0006】
【作用】対象物に照射された各スリット光の反射光画像
により、水平面内で直交する2種類のスリット光照射方
向断面の輪郭形状が求められる。そして、求められた二
つの輪郭形状が、許容値内にあるもののみが形状面で良
品と判定される。
【0007】
【実施例】本発明の輪郭認識方法及びそれを用いた形状
検査方法を、半田付け検査に用いる例について説明す
る。図1は本実施例における半田付け検査装置の主要な
構成を示す斜視図で、プリント基板1に表面実装された
電子部品2の電極21が、プリント基板の銅箔パターン
11上に、首尾良く半田付けされているかどうかを検査
するものである。
【0008】31と32はレーザスリット光を照射する
光源で、プリント基板1の真上に吊り下げられた図示し
ないθ回転ヘッド部に、所定の傾斜角度で下向きに保持
されている。両光源から照射されるレーザスリット光3
11、321は、プリント基板1上の平面部において十
字形に交差するように照射され、その交点の真上にCC
Dカメラ等の撮像手段4を、両光源と共にθ回転ヘッド
部に取り付ける。すなわち、プリント基板1の上面位置
における、両レーザスリット光の水平断面の長手方向
(以降スリット光の長さ方向と云う)同志が、互いの長
さ方向の中点位置で直交しており、その交点に撮像手段
4の光軸が垂直に交わる。図1において、プリント基板
1は図示しないXYテーブル上に水平に載置し、光源3
1と32から照射されるレーザスリット光下に、検査し
ようとする電子部品の電極やリードを位置させる構成と
する。こうして、電子部品2の電極21と対応する銅箔
パターン11、電極とその銅箔パターンを接着する半田
部(以降半田フィレットと云う)12に十字形のレーザ
スリット光が照射される。
【0009】この時、既に別工程で、プリント基板上の
銅箔パターンの位置と実装された電子部品の装着位置が
認識されており(本発明の主旨ではないためその詳細説
明は省略する)、両者のずれ量が許容値内のプリント基
板のみが本実施例の半田付け検査に供される。そして、
それらの位置認識データにより、レーザスリット光31
1と321の基板上面での交点を、部品電極の先端部か
ら所定距離離れ、かつ電極21若しくは銅箔パターン1
1の幅方向(図1においてはY方向)中心に位置するよ
う、プリント基板1をXY移動させる。電極とそれに対
応する銅箔パターンの幅方向中心位置がずれている場合
には、両中心間の中点に前述のレーザスリット光の交点
のY座標を一致させ、半田フィレットの頂点付近にレー
ザスリット光の交点が位置すべく、プリント基板1を位
置補正すればよい。
【0010】本実施例の動作について図に基づいて説明
する。図3は図1における電子部品の電極半田付け部を
拡大して示した斜視図であり、リード21、銅箔パター
ン11、それらを接着する半田フィレット12に向かっ
て、斜め上の2方向からレーザスリット光が照射されて
いる。この場合のスリット光照射方向断面は、基板1の
上面に描かれるであろう両スリット光の交点に向け、半
田部をスリット光の照射角度で破断したX及びY方向断
面である。312と322は両レーザスリット光が電
極、半田フィレット、銅箔パターンの各表面を照らし出
したときの帯状の反射光画像で、半田フィレット12上
で交差する。この半田フィレットがないものとしたと
き、両レーザスリット光の銅箔パターン上の交点が、部
品電極の先端部から所定距離離れ、かつ電極21若しく
は銅箔パターン11の幅方向中心と一致することにな
る。
【0011】これらの反射光画像を分離してCCDカメ
ラ4に取り込むため、光源31と32のレーザスリット
光を時間をずらして照射する。まず光源31によってス
リット光311を照射し、その反射光画像312をCC
Dカメラ4で撮像すると、図5の右側に示すような画像
313となる。次に図示しないシャッタ等でスリット光
311を遮り、同じく図示しないシャッタ等を開放して
スリット光321を照射する。その反射光画像322を
CCDカメラ4で撮像し、図5の左側に示すような画像
323を取り込む。取り込んだそれぞれの反射光画像を
認識し、半田フィレットのスリット光照射方向断面の真
上から見た外形形状を求める。画像313による外形形
状すなわち輪郭データは、半田フィレットから見た光源
31の光軸の仰角をαとすると、三角測量法によって、
tanαを乗じることにより、スリット光の反射位置に
おける半田フィレットの高さ方向断面の輪郭データに変
換できる。
【0012】同様に、画像323についても、半田フィ
レットから見た光源32の光軸の仰角をβとし、tan
βを乗じてスリット光の反射位置における半田フィレッ
トの高さ方向断面の輪郭データを求める。この直交する
2方向の輪郭データを、半田フィレット12の高さ形状
を評価する指標とし、あらかじめ定めた限界値以上の数
値であるかどうかを確認する。限界値以上であれば半田
付けを良好と判断し、限界値未満であれば半田付け不良
と判断する。
【0013】図2は、本発明の輪郭認識方法及びそれを
用いた形状検査方法を、半田付け検査に用いる他の実施
例を説明する斜視図であり、図1の実施例との相違点の
みについて説明する。レーザスリット光を照射する光源
3を、図示しないθ回転ヘッド部に下向きに保持し、波
長の異なる2種類のレーザスリット光311と321を
ほぼ真下に向けて照射させる。このレーザスリット光3
11と321は、プリント基板1上の平面部において十
字形に交差するように照射され、その交点に向かって、
一定の傾斜角度で、かつ水平面内で直交する2方向にC
CDカメラ等の撮像手段41、42を配置し、光源3と
共にθ回転ヘッド部に取り付ける。すなわち、プリント
基板1の上面位置における、両レーザスリット光の長さ
方向同士が、互いにその方向の中点位置で直交してお
り、スリット光311を撮像するカメラ41の光軸は、
スリット光321の長さ方向の垂直面内にあって前記交
点を通るとともに、プリント基板1に対して一定の傾斜
角度を保っている。スリット光321を撮像するカメラ
42の光軸は、同様にスリット光311の長さ方向の垂
直面内にあって前記交点を通るとともに、プリント基板
1に対して一定の傾斜角度を保っている。
【0014】411と421は、特定の波長のレーザ光
しか通過させない光学フィルタで、411はレーザスリ
ット光311のみを通過させ、421はレーザスリット
光321のみを通過させる。こうして、電子部品2の電
極21と対応する銅箔パターン11、電極とその銅箔パ
ターンを接着する半田部12に十字形のレーザスリット
光が照射され、各カメラには1方向毎のレーザスリット
光反射画像が取り込まれる。
【0015】図2の実施例における動作を、図1の実施
例の動作との相違点のみについて説明する。図4は図2
における電子部品の電極半田付け部を拡大して示した斜
視図であり、リード21、銅箔パターン11、それらを
接着する半田フィレット12に向かって、それぞれ波長
の異なるレーザスリット光311と321により、ほぼ
真上から十字形にレーザスリット光が照射されている。
312と322は両レーザスリット光が電極、半田フィ
レット、銅箔パターンの各表面を照らし出したときの帯
状の反射光画像で、半田フィレット12上で交差する。
その交点は、部品電極の先端部から所定距離離れ、かつ
電極21若しくは銅箔パターン11の幅方向中心と一致
しており、この場合のスリット光照射方向断面は、半田
フィレットの高さ方向断面である。
【0016】反射光画像312は、光学フィルタ411
を介してCCDカメラ4で撮像され、図6の右側に示す
ような画像313が取り込まれる。同様に反射光画像3
22を光学フィルタ421を介してCCDカメラ4で撮
像し、図6の左側に示すような画像323を取り込む。
取り込んだそれぞれの反射光画像を認識し、半田フィレ
ットのスリット光照射方向断面(高さ方向断面)を斜め
上から見た外形形状を求める。画像313による外形形
状すなわち輪郭データは、半田フィレットから見たカメ
ラ41の光軸の仰角をαとすると、三角測量法によっ
て、cosαで除することにより、スリット光の反射位
置における半田フィレットの高さ方向断面の輪郭データ
に変換できる。画像323についても、半田フィレット
から見たカメラ42の光軸の仰角をβとし、cosβを
除してスリット光の反射位置における半田フィレットの
高さ方向断面の輪郭データを求める。この直交する2方
向の輪郭データを、半田フィレット12の高さ形状を評
価する指標とし、あらかじめ定めた限界値以上の数値で
あるかどうかを確認する。限界値以上であれば半田付け
を良好と判断し、限界値未満であれば半田付け不良と判
断する。
【0017】本実施例では、プリント基板をXYテーブ
ルに保持し、光源と撮像手段をその上方にθ回転可能に
吊り下げる構成としたが、プリント基板を所定位置に保
持し、その上方を被うXYステージにθ回転可能に光源
と撮像手段を吊り下げる構成としてもよい。また、本実
施例では、電子部品の半田付け部の高さ方向の輪郭を認
識して、半田付け形状の検査に適用する例について述べ
たが、本発明の輪郭認識方法及びそれを使用した形状検
査方法は、前記実施例に限らず、検査対象を物体と物体
間の接合状態や物体そのものに適用してもよく、それら
の高さ、幅、奥行き方向の輪郭を認識し、認識した輪郭
データによってその検査対象物の形状の良否を判定する
ことも可能である。
【0018】
【発明の効果】プリント基板あるいはθ回転ヘッドを移
動させずに、水平面内で直交する2種類のスリット光が
対象物である半田部に照射されるため、検査時間に占め
る移動時間の割合を低減できる。そして、直交する2種
類の断面の輪郭形状がほぼ同時に求められるため、対象
物形状をより的確に判断でき、検査時間の短縮を期待で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半田付け検査方法の
構成を示す斜視図である。
【図2】半田付け検査方法の他の実施例の構成を示す斜
視図である。
【図3】図1の実施例におけるスリット光の反射状態を
説明する斜視図である。
【図4】図2の実施例におけるスリット光の反射状態を
説明する斜視図である。
【図5】図1の実施例における、撮像されたスリット光
反射画像の説明図である。
【図6】図2の実施例における、撮像されたスリット光
反射画像の説明図である。
【符号の説明】
1 プリント基板 11 銅箔パターン 12 半田フィレット 2 電子部品 21 電子部品の電極ド 3 光源 4 撮像手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 認識する対象物にスリット光を照射し、
    対象物のスリット光照射部分を画像認識して、その対象
    物の輪郭を認識する方法であって、 前記スリット光を、互いの水平方向断面が直交するよう
    に、2方向から前記対象物に照射し、 前記対象物から反射される各スリット光画像を、それぞ
    れ所定の方向から一方ずつ選択的に撮像し、 撮像した各スリット光反射画像に基づき、2種類のスリ
    ット光照射方向断面の外形位置を求め、その外形情報か
    ら対象物の輪郭を認識することを特徴とする輪郭認識方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の輪郭認識方法を使用
    し、 算出した前記各輪郭データと、それに対応してあらかじ
    め設定する、認識対象物の二つの断面形状情報とを比較
    し、許容公差内にあるかどうかによって、その対象物の
    形状の良否を判定することを特徴とする形状検査方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の輪郭認識方法におい
    て、 2方向から照射される各スリット光を、時間差を置いて
    一方ずつ照射し、それぞれの反射光画像を区別して撮像
    することを特徴とする輪郭認識方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の輪郭認識方法におい
    て、 2方向から異なる波長のスリット光を照射し、その反射
    光について、一方の波長のスリット光のみをそれぞれ通
    過させ、通過してきた反射光画像を各々撮像することを
    特徴とする輪郭認識方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012108483A1 (ja) * 2011-02-11 2012-08-16 株式会社Djtech 印刷半田検査装置
CN113063362A (zh) * 2021-04-07 2021-07-02 湖南凌翔磁浮科技有限责任公司 非接触式的磁浮列车转向架间距检测方法

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