JPH09297011A - 物体表面の形状検出方法および形状検出装置 - Google Patents
物体表面の形状検出方法および形状検出装置Info
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- JPH09297011A JPH09297011A JP8113734A JP11373496A JPH09297011A JP H09297011 A JPH09297011 A JP H09297011A JP 8113734 A JP8113734 A JP 8113734A JP 11373496 A JP11373496 A JP 11373496A JP H09297011 A JPH09297011 A JP H09297011A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 例えば、はんだ付け後のプリント回路基板の
はんだ付け部のように、鏡面と拡散面とが混在する検査
対象でも、その表面の傾斜角度を正確に検出できるよう
にすること。 【解決手段】 検査対象の表面は鏡面であると仮定しな
いで、実際の検査対象の表面は鏡面成分と拡散面成分が
ある比率で混在することを前提として、任意の２つの照
明手段による画像の鏡面成分から、それ以外の照明手段
による画像の拡散面成分の影響を除去することによっ
て、検査対象の表面の傾斜角度を算定する。
はんだ付け部のように、鏡面と拡散面とが混在する検査
対象でも、その表面の傾斜角度を正確に検出できるよう
にすること。 【解決手段】 検査対象の表面は鏡面であると仮定しな
いで、実際の検査対象の表面は鏡面成分と拡散面成分が
ある比率で混在することを前提として、任意の２つの照
明手段による画像の鏡面成分から、それ以外の照明手段
による画像の拡散面成分の影響を除去することによっ
て、検査対象の表面の傾斜角度を算定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体表面の形状検
出方法および形状検出装置に係り、特に、はんだ付け外
観検査装置におけるはんだ表面形状の検出等に用いて好
適な、物体表面の形状検出方法および形状検出装置に関
し、さらに詳しくは、表面実装ＩＣのリードはんだ付け
部のような表面状態の極端に変化する検出対象に用いて
好適な、傾斜角度の検出技術に関するものである。
出方法および形状検出装置に係り、特に、はんだ付け外
観検査装置におけるはんだ表面形状の検出等に用いて好
適な、物体表面の形状検出方法および形状検出装置に関
し、さらに詳しくは、表面実装ＩＣのリードはんだ付け
部のような表面状態の極端に変化する検出対象に用いて
好適な、傾斜角度の検出技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のはんだ面形状の検出方法に関連す
る公知例としては、特開昭６１−４１９０６号公報（名
称；「はんだ面の状態認識方式」）、或いは、第３回
「外観検査の自動化」ワークショップ；１９９１年，講
演論文集第１５頁〜２０頁に記載の「段差照明によるＳ
ＭＤはんだ付部外観検査技術の開発」等が挙げられる。
る公知例としては、特開昭６１−４１９０６号公報（名
称；「はんだ面の状態認識方式」）、或いは、第３回
「外観検査の自動化」ワークショップ；１９９１年，講
演論文集第１５頁〜２０頁に記載の「段差照明によるＳ
ＭＤはんだ付部外観検査技術の開発」等が挙げられる。
【０００３】最近のプリント回路基板においては、搭載
部品リードの狭ピッチ化に伴い、はんだ供給量の制限に
よるはんだブリッジ発生防止、はんだプリコート表面の
酸化により引き起こされるぬれ不良の防止、及びコスト
低減のために、はんだプリコートなしの銅パッドの使用
が主流となってきている。これに加えて、ランニングコ
ストの面からエアリフロー炉が使用されることにより、
拡散面に近い銅箔面が部品はんだ付後も露出し、はんだ
ぬれ不良が発生する場合がある。この場合、形状検出対
象領域には鏡面であるはんだ面と、場合によっては拡散
面となる銅箔面とが混在する。この銅箔面は、プリント
基板の製作からＩＣ等のはんだ付けを経てはんだ付外観
検査が行われるまでの時間経過，管理状態により、比較
的鏡面性を有する状態から拡散性を有する状態へとその
表面状態は非常に変化に富む。しかしながら、従来の物
体表面の傾斜角度検出方法では対象を鏡面と仮定してい
るため、鏡面と拡散面の混在する対象に対しては適切な
傾斜角度の検出が困難であった。
部品リードの狭ピッチ化に伴い、はんだ供給量の制限に
よるはんだブリッジ発生防止、はんだプリコート表面の
酸化により引き起こされるぬれ不良の防止、及びコスト
低減のために、はんだプリコートなしの銅パッドの使用
が主流となってきている。これに加えて、ランニングコ
ストの面からエアリフロー炉が使用されることにより、
拡散面に近い銅箔面が部品はんだ付後も露出し、はんだ
ぬれ不良が発生する場合がある。この場合、形状検出対
象領域には鏡面であるはんだ面と、場合によっては拡散
面となる銅箔面とが混在する。この銅箔面は、プリント
基板の製作からＩＣ等のはんだ付けを経てはんだ付外観
検査が行われるまでの時間経過，管理状態により、比較
的鏡面性を有する状態から拡散性を有する状態へとその
表面状態は非常に変化に富む。しかしながら、従来の物
体表面の傾斜角度検出方法では対象を鏡面と仮定してい
るため、鏡面と拡散面の混在する対象に対しては適切な
傾斜角度の検出が困難であった。
【０００４】はんだ面の形状検出装置の構成例を、図２
に示す。図２において、１は基板、２は基板１上の搭載
部品、２ａは搭載部品２のリード、３は検査対象（ここ
では、リードのはんだ付け部）、４Ａ〜４Ｄは照明手段
（光源）、５はＴＶカメラ、６はＴＶカメラ５の出力す
る画像信号をディジタル信号化するディジタル化回路、
７はディジタル化回路６の出力するディジタル化された
画像信号を記憶する画像メモリ、８は画像メモリ７に格
納されたデータを取り込んで適宜に解析処理するコンピ
ュータである。
に示す。図２において、１は基板、２は基板１上の搭載
部品、２ａは搭載部品２のリード、３は検査対象（ここ
では、リードのはんだ付け部）、４Ａ〜４Ｄは照明手段
（光源）、５はＴＶカメラ、６はＴＶカメラ５の出力す
る画像信号をディジタル信号化するディジタル化回路、
７はディジタル化回路６の出力するディジタル化された
画像信号を記憶する画像メモリ、８は画像メモリ７に格
納されたデータを取り込んで適宜に解析処理するコンピ
ュータである。
【０００５】４段の環状照明の照明手段４Ａ〜４ＤはＬ
ＥＤを用いて構成しており、上段より順に、検査対象３
に対して入射角がそれぞれ異なる所定角度の照明光を照
射するように配置されている（上段の照明手段４Ａ，中
上段の照明手段４Ｂ，中下段の照明手段４Ｃ，下段の照
明手段４Ｄとして配置されている）。そして、各照明手
段４Ａ〜４Ｄによる検査対象３の表面からの反射光を観
測するために、照明手段群の頂上にＴＶカメラ５を配置
している。
ＥＤを用いて構成しており、上段より順に、検査対象３
に対して入射角がそれぞれ異なる所定角度の照明光を照
射するように配置されている（上段の照明手段４Ａ，中
上段の照明手段４Ｂ，中下段の照明手段４Ｃ，下段の照
明手段４Ｄとして配置されている）。そして、各照明手
段４Ａ〜４Ｄによる検査対象３の表面からの反射光を観
測するために、照明手段群の頂上にＴＶカメラ５を配置
している。
【０００６】検査対象３の表面からの反射光画像は、画
像フレームに同期して高速に４段照明の各照明手段４Ａ
〜４Ｄを切り換えながら、各照明手段４Ａ〜４Ｄを個別
に点灯することにより、ＴＶカメラ５によって取り込ま
れる（撮像される）。各照明手段４Ａ〜４Ｄにより得ら
れる画像は、別々に４つの画像メモリ（画像メモリ７
ａ，画像メモリ７ｂ，画像メモリ７ｃ，画像メモリ
７ｄ）に書き込まれる。いま、各照明手段４Ａ〜４Ｄ
を上段より順に、照明手段，，，と番号付け
し、各照明手段，，，４Ａ〜４Ｄにより得られ
る画像を、画像，画像，画像，画像とする。そ
して、これらの４枚の画像，，，から、以下に
述べる傾斜角度の識別を行う。
像フレームに同期して高速に４段照明の各照明手段４Ａ
〜４Ｄを切り換えながら、各照明手段４Ａ〜４Ｄを個別
に点灯することにより、ＴＶカメラ５によって取り込ま
れる（撮像される）。各照明手段４Ａ〜４Ｄにより得ら
れる画像は、別々に４つの画像メモリ（画像メモリ７
ａ，画像メモリ７ｂ，画像メモリ７ｃ，画像メモリ
７ｄ）に書き込まれる。いま、各照明手段４Ａ〜４Ｄ
を上段より順に、照明手段，，，と番号付け
し、各照明手段，，，４Ａ〜４Ｄにより得られ
る画像を、画像，画像，画像，画像とする。そ
して、これらの４枚の画像，，，から、以下に
述べる傾斜角度の識別を行う。
【０００７】照明と検出の方向を固定して得られる像の
正反射部は、検査対象３の表面の特定の傾斜角度部分に
対応する。４段の各照明手段４Ａ〜４Ｄは、上段より順
に、垂直方向に対しそれぞれ約７度，２３度，５０度，
７０度の角度で、検査対象３の表面に照明光を照射する
ように構成されている。これにより、ＴＶカメラ５で検
出したときの各照明手段４Ａ〜４Ｄに対応する正反射光
は、検査対象３の表面の法線角度が垂直方向に対してそ
れぞれほぼ３度，１２度，２３度，３５度のときに、Ｔ
Ｖカメラ５で検出される。よって、各照明手段４Ａ〜４
Ｄに対応する４枚の画像の同一位置から得られる４個の
画像濃淡値を、何らかの方法により評価することによ
り、画像に撮像された該当部分の傾斜角度が識別でき
る。
正反射部は、検査対象３の表面の特定の傾斜角度部分に
対応する。４段の各照明手段４Ａ〜４Ｄは、上段より順
に、垂直方向に対しそれぞれ約７度，２３度，５０度，
７０度の角度で、検査対象３の表面に照明光を照射する
ように構成されている。これにより、ＴＶカメラ５で検
出したときの各照明手段４Ａ〜４Ｄに対応する正反射光
は、検査対象３の表面の法線角度が垂直方向に対してそ
れぞれほぼ３度，１２度，２３度，３５度のときに、Ｔ
Ｖカメラ５で検出される。よって、各照明手段４Ａ〜４
Ｄに対応する４枚の画像の同一位置から得られる４個の
画像濃淡値を、何らかの方法により評価することによ
り、画像に撮像された該当部分の傾斜角度が識別でき
る。
【０００８】従来方式では、検出された４枚の画像に対
し各々個別のしきい値を持ち、各々の画像の同一位置に
おける輝度値を各画像に対応するしきい値と比較し、し
きい値以上の輝度値を持つ画像番号(画像，，，
)に対応する番号を、傾斜角度コード１，３，５，７
として割り付けていた。各画像に対応するしきい値は、
２つ以上の画像に対して上記の条件が満足されないよう
予め調整しておく。ある画素においてしきい値以上の輝
度値を有する画像がない場合は、各輝度値にある一定の
重み付けを施し、比例配分演算により傾斜角度コードを
確定していた（この場合、しきい値から傾斜角度コード
を割り付けるよりも、精度は劣る）。また、総べての輝
度値が非常に低い場合には（具体的には、総べての輝度
値が予め低い値に設定されたしきい値を下回る場合に
は）、傾斜角度が４０度で正反射が検出できなかったと
見なして、傾斜角度コード８を割り付けていた。以上、
従来方法による検査対象の表面の傾斜角度コードと傾斜
角度との対応は、次に示す表１のとおりである。
し各々個別のしきい値を持ち、各々の画像の同一位置に
おける輝度値を各画像に対応するしきい値と比較し、し
きい値以上の輝度値を持つ画像番号(画像，，，
)に対応する番号を、傾斜角度コード１，３，５，７
として割り付けていた。各画像に対応するしきい値は、
２つ以上の画像に対して上記の条件が満足されないよう
予め調整しておく。ある画素においてしきい値以上の輝
度値を有する画像がない場合は、各輝度値にある一定の
重み付けを施し、比例配分演算により傾斜角度コードを
確定していた（この場合、しきい値から傾斜角度コード
を割り付けるよりも、精度は劣る）。また、総べての輝
度値が非常に低い場合には（具体的には、総べての輝度
値が予め低い値に設定されたしきい値を下回る場合に
は）、傾斜角度が４０度で正反射が検出できなかったと
見なして、傾斜角度コード８を割り付けていた。以上、
従来方法による検査対象の表面の傾斜角度コードと傾斜
角度との対応は、次に示す表１のとおりである。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来方式の問題点を、
図３により具体的に説明する。図３中のグラフの横軸は
検査対象表面の傾斜角度θを、縦軸は画像の輝度値Ｉを
それぞれ表しており、また、グラフ中の，，，
で示す各曲線は、各画像(画像，，，)における
検査対象表面の傾斜角度変化に応じた輝度値の推移を、
それぞれ表している。
図３により具体的に説明する。図３中のグラフの横軸は
検査対象表面の傾斜角度θを、縦軸は画像の輝度値Ｉを
それぞれ表しており、また、グラフ中の，，，
で示す各曲線は、各画像(画像，，，)における
検査対象表面の傾斜角度変化に応じた輝度値の推移を、
それぞれ表している。
【００１１】図３の（ａ）は、検査対象表面が鏡面状態
の場合の、各画像の輝度値の推移を表している。検査対
象表面が傾斜角θ1 のとき、画像の（曲線の）輝度
値のみがしきい値を超え、他の画像，，の輝度値
はしきい値以下となり、傾斜角度コード１がこの画素に
設定される。図３の（ａ）に示すように、各しきい値
は、対応する各コードが安定に検出できると考えられる
レベルに設定する。４段の照明条件を同一に出来ればし
きい値は１つで良いが、実際にはそれぞれの画像に対し
て個別にしきい値を調整・設定することで、４段の照明
条件の違いを吸収している。
の場合の、各画像の輝度値の推移を表している。検査対
象表面が傾斜角θ1 のとき、画像の（曲線の）輝度
値のみがしきい値を超え、他の画像，，の輝度値
はしきい値以下となり、傾斜角度コード１がこの画素に
設定される。図３の（ａ）に示すように、各しきい値
は、対応する各コードが安定に検出できると考えられる
レベルに設定する。４段の照明条件を同一に出来ればし
きい値は１つで良いが、実際にはそれぞれの画像に対し
て個別にしきい値を調整・設定することで、４段の照明
条件の違いを吸収している。
【００１２】以上のように、従来の傾斜角度コード生成
手法では、検査対象表面がはんだ表面（鏡面）のみであ
れば問題は無いが、対象が拡散面の場合には、傾斜角度
コードを誤検出する場合が生じる。これを模式的に、図
３の（ｂ）により説明する。
手法では、検査対象表面がはんだ表面（鏡面）のみであ
れば問題は無いが、対象が拡散面の場合には、傾斜角度
コードを誤検出する場合が生じる。これを模式的に、図
３の（ｂ）により説明する。
【００１３】図３の（ｂ）に示した各しきい値は、図３
の（ａ）と同一レベルであり、検査対象表面の傾斜角度
も、図３の（ａ）と同じθ1 である。ただし、検査対象
表面は拡散面である。照明手段４Ａによる入射光は、
検査対象表面が拡散面であるため広い角度にわたって反
射し、各画像における検査対象表面の傾斜角度変化に応
じた輝度値の推移を表す曲線は、図３の（ａ）に示した
検査対象表面が鏡面のときに比べて、非常に裾野が広く
なる。このため、検査対象の表面が傾斜角θ1のとき、
画像の（曲線の）輝度値はしきい値（図中実線）に
達していないにもかかわらず、例えば画像の（曲線
の）輝度値はしきい値（図中２点鎖線）を超え、傾斜角
度コード３がこの画素に誤設定されてしまうことにな
る。
の（ａ）と同一レベルであり、検査対象表面の傾斜角度
も、図３の（ａ）と同じθ1 である。ただし、検査対象
表面は拡散面である。照明手段４Ａによる入射光は、
検査対象表面が拡散面であるため広い角度にわたって反
射し、各画像における検査対象表面の傾斜角度変化に応
じた輝度値の推移を表す曲線は、図３の（ａ）に示した
検査対象表面が鏡面のときに比べて、非常に裾野が広く
なる。このため、検査対象の表面が傾斜角θ1のとき、
画像の（曲線の）輝度値はしきい値（図中実線）に
達していないにもかかわらず、例えば画像の（曲線
の）輝度値はしきい値（図中２点鎖線）を超え、傾斜角
度コード３がこの画素に誤設定されてしまうことにな
る。
【００１４】このように、従来の傾斜角度コード生成手
法では、検出対象が銅箔表面のように拡散面である場合
には、傾斜角度コードを誤検出する虞があるという問題
がある。
法では、検出対象が銅箔表面のように拡散面である場合
には、傾斜角度コードを誤検出する虞があるという問題
がある。
【００１５】したがって、本発明の解決すべき技術的課
題は上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあ
り、その目的とするところは、例えば、はんだ付け後の
プリント回路基板のはんだ付け部に銅箔面が露出したよ
うな、鏡面と拡散面が混在する検査対象においても、適
切な傾斜角度の検出を行えるようにすることにある。
題は上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあ
り、その目的とするところは、例えば、はんだ付け後の
プリント回路基板のはんだ付け部に銅箔面が露出したよ
うな、鏡面と拡散面が混在する検査対象においても、適
切な傾斜角度の検出を行えるようにすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、従来技術のように検査対象の表面は鏡面
であると仮定しないで、実際の検査対象の表面は鏡面成
分と拡散面成分とがある比率で混在することを前提とし
て、任意の２つの照明手段による画像の鏡面成分から、
それ以外の照明手段による画像の拡散面成分の影響を除
去することにより、検査対象の表面の傾斜角度を算定す
る。
達成するため、従来技術のように検査対象の表面は鏡面
であると仮定しないで、実際の検査対象の表面は鏡面成
分と拡散面成分とがある比率で混在することを前提とし
て、任意の２つの照明手段による画像の鏡面成分から、
それ以外の照明手段による画像の拡散面成分の影響を除
去することにより、検査対象の表面の傾斜角度を算定す
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。本発明の実施形態（以下、本例と称
す）による、物体表面（はんだ付け部の表面）の形状検
出装置の構成は先に述べた図２と同様である。ただし、
解析計算手段たるコンピュータ８による解析計算手法
が、従来とは異なる。
を用いて説明する。本発明の実施形態（以下、本例と称
す）による、物体表面（はんだ付け部の表面）の形状検
出装置の構成は先に述べた図２と同様である。ただし、
解析計算手段たるコンピュータ８による解析計算手法
が、従来とは異なる。
【００１８】すなわち、本例においても、検査対象３の
表面からの反射光画像が、画像フレームに同期して高速
に４段の各照明手段４Ａ〜４Ｄを切り換えながら、各照
明手段４Ａ〜４Ｄを個別に点灯することにより、ＴＶカ
メラ５によって取り込まれる（撮像される）。各照明手
段４Ａ〜４Ｄにより得られる画像は、別々に４つの画像
メモリ（画像メモリ７ａ，画像メモリ７ｂ，画像メ
モリ７ｃ，画像メモリ７ｄ）に書き込まれる。各照
明手段４Ａ〜４Ｄは上段より順に、照明手段，，
，と番号付けし、各照明手段，，，４Ａ〜
４Ｄにより得られる画像を、画像，画像，画像，
画像とする。ここまでの動作は、従来方式と同じであ
るが、得られた４枚の画像，，，から、以下に
述べる傾斜角度の識別を行う点が異なる。
表面からの反射光画像が、画像フレームに同期して高速
に４段の各照明手段４Ａ〜４Ｄを切り換えながら、各照
明手段４Ａ〜４Ｄを個別に点灯することにより、ＴＶカ
メラ５によって取り込まれる（撮像される）。各照明手
段４Ａ〜４Ｄにより得られる画像は、別々に４つの画像
メモリ（画像メモリ７ａ，画像メモリ７ｂ，画像メ
モリ７ｃ，画像メモリ７ｄ）に書き込まれる。各照
明手段４Ａ〜４Ｄは上段より順に、照明手段，，
，と番号付けし、各照明手段，，，４Ａ〜
４Ｄにより得られる画像を、画像，画像，画像，
画像とする。ここまでの動作は、従来方式と同じであ
るが、得られた４枚の画像，，，から、以下に
述べる傾斜角度の識別を行う点が異なる。
【００１９】次に、本例による傾斜角度の検出手法につ
いて、図１をもとに詳述する。検出対象３の表面状態が
鏡面性あるいは拡散性の場合の反射特性は、各照明手段
（各光源），，，ごとに、図１の（ａ），
（ｂ）のように示される。ここで、図１の（ａ）は拡散
性の強い面での反射モデルであり、図１の（ｂ）は鏡面
性の強い面での反射モデルである。
いて、図１をもとに詳述する。検出対象３の表面状態が
鏡面性あるいは拡散性の場合の反射特性は、各照明手段
（各光源），，，ごとに、図１の（ａ），
（ｂ）のように示される。ここで、図１の（ａ）は拡散
性の強い面での反射モデルであり、図１の（ｂ）は鏡面
性の強い面での反射モデルである。
【００２０】理想的な場合、 拡散反射の場合 ： Ｉi ＝ＣＬ・cos（ψi−θn） ……（１）式 鏡面性反射の場合： Ｉi ＝ＣＳ・δ（ψi−２・θn） ……（２）式 となる。ただし、δはクロネッカーのデルタである。ま
た、Ｉi は観測される輝度、ＣＬは拡散係数（光源の強
さと対象表面の拡散性から決まる定数）、ＣＳは鏡面係
数（光源の強さと対象表面の鏡面性から決まる定数）、
ψi は鉛直方向からの光源の角度、θn は鉛直方向と検
査対象表面の法線方向のなす角度（検査対象表面の傾斜
角度に等しく、図１ではθn ＝０°）である。
た、Ｉi は観測される輝度、ＣＬは拡散係数（光源の強
さと対象表面の拡散性から決まる定数）、ＣＳは鏡面係
数（光源の強さと対象表面の鏡面性から決まる定数）、
ψi は鉛直方向からの光源の角度、θn は鉛直方向と検
査対象表面の法線方向のなす角度（検査対象表面の傾斜
角度に等しく、図１ではθn ＝０°）である。
【００２１】上記の（１），（２）式では、理想的な鏡
面反射および拡散反射を定式化したが、実際の検査対象
３の表面はその混在形となっていて、次の（３）式で表
される。 Ｉi ＝ＣＬ・cos(ψi−θn) ＋ ＣＳ・Ｓ(ψi−２・θn) ……（３）式 ただし、（３）式では、鏡面反射にはδの替わりにＳを
用いている。Ｓ（ψ）はψ＝０のとき最大値をとる一種
の余弦関数であり、ψ±αにおいてＳ（ψ）≧０を満た
す。これは、δは理想的な点光源のときのみ成立する条
件であり、実際の４段差照明では各段の照射角度が幅を
持っていること、および、検出レンズの開口角が一定値
を持っていることを考慮に入れたためである。
面反射および拡散反射を定式化したが、実際の検査対象
３の表面はその混在形となっていて、次の（３）式で表
される。 Ｉi ＝ＣＬ・cos(ψi−θn) ＋ ＣＳ・Ｓ(ψi−２・θn) ……（３）式 ただし、（３）式では、鏡面反射にはδの替わりにＳを
用いている。Ｓ（ψ）はψ＝０のとき最大値をとる一種
の余弦関数であり、ψ±αにおいてＳ（ψ）≧０を満た
す。これは、δは理想的な点光源のときのみ成立する条
件であり、実際の４段差照明では各段の照射角度が幅を
持っていること、および、検出レンズの開口角が一定値
を持っていることを考慮に入れたためである。
【００２２】本例による検出手法を、以下に述べる。４
段の照明手段，，，４Ａ〜４Ｄから得られる画
像４枚（画像，，，）の同一座標の輝度を、Ｉ
1 ，Ｉ3 ，Ｉ5 ，Ｉ7 とする。Ｉ1 ，Ｉ3 が鏡面成分を
持ち、Ｉ5 ，Ｉ7 が非零であれば、図１の（ａ）からも
分かるように、それは拡散成分に依るものであるから、
Ｉ5 ，Ｉ7 は、次の（４）式および（５）式で表され
る。 Ｉ5 ＝ ＣＬ・cos（ψ5−θnl） ……（４）式 Ｉ7 ＝ ＣＬ・cos（ψ7−θnl） ……（５）式 上記（４），（５）式から未知数ＣＬ，θnlが求まる。
これより、Ｉ1 ，Ｉ3の鏡面成分Ｉ1s，Ｉ3sは、 Ｉ1s＝ＣＳ・Ｓ(ψ1−2・θns)＝Ｉ1−ＣＬ・cos(ψ1−θnl) ……（６）式 Ｉ3s＝ＣＳ・Ｓ(ψ3−2・θns)＝Ｉ3−ＣＬ・cos(ψ3−θnl) ……（７）式 上記の（６），（７）式となる。
段の照明手段，，，４Ａ〜４Ｄから得られる画
像４枚（画像，，，）の同一座標の輝度を、Ｉ
1 ，Ｉ3 ，Ｉ5 ，Ｉ7 とする。Ｉ1 ，Ｉ3 が鏡面成分を
持ち、Ｉ5 ，Ｉ7 が非零であれば、図１の（ａ）からも
分かるように、それは拡散成分に依るものであるから、
Ｉ5 ，Ｉ7 は、次の（４）式および（５）式で表され
る。 Ｉ5 ＝ ＣＬ・cos（ψ5−θnl） ……（４）式 Ｉ7 ＝ ＣＬ・cos（ψ7−θnl） ……（５）式 上記（４），（５）式から未知数ＣＬ，θnlが求まる。
これより、Ｉ1 ，Ｉ3の鏡面成分Ｉ1s，Ｉ3sは、 Ｉ1s＝ＣＳ・Ｓ(ψ1−2・θns)＝Ｉ1−ＣＬ・cos(ψ1−θnl) ……（６）式 Ｉ3s＝ＣＳ・Ｓ(ψ3−2・θns)＝Ｉ3−ＣＬ・cos(ψ3−θnl) ……（７）式 上記の（６），（７）式となる。
【００２３】もしＩ1sあるいはＩ3sが負であれば、Ｉ
1 ，Ｉ3 に鏡面成分が含まれているという仮定に矛盾す
るので、計算を打ち切る。一方、Ｉ1 ，Ｉ3 が非負であ
れば、上記（６），（７）式よりＣＳおよびθnsを求め
る。この結果求められる表面傾斜角度θn は、理想的に
はθn ＝θnl＝θnsであるはずであるが、実際には計算
した結果はθnl≠θnsとなるので、鏡面成分，拡散成分
の寄与率と考えられるＣＬ，ＣＳを使用して、次の
（８）式に示すように荷重平均をとる。 θn ＝ （ＣＬ・θnl ＋ ＣＳ・θns）／（ＣＬ ＋ ＣＳ） ……（８）式 また、このθn の評価値として、 Error ＝（|ＣＬ・(θnl−θn)＋ＣＳ・(θns−θn)|）／（ＣＬ＋ＣＳ） ……（９）式 上記の（９）式を定義する。
1 ，Ｉ3 に鏡面成分が含まれているという仮定に矛盾す
るので、計算を打ち切る。一方、Ｉ1 ，Ｉ3 が非負であ
れば、上記（６），（７）式よりＣＳおよびθnsを求め
る。この結果求められる表面傾斜角度θn は、理想的に
はθn ＝θnl＝θnsであるはずであるが、実際には計算
した結果はθnl≠θnsとなるので、鏡面成分，拡散成分
の寄与率と考えられるＣＬ，ＣＳを使用して、次の
（８）式に示すように荷重平均をとる。 θn ＝ （ＣＬ・θnl ＋ ＣＳ・θns）／（ＣＬ ＋ ＣＳ） ……（８）式 また、このθn の評価値として、 Error ＝（|ＣＬ・(θnl−θn)＋ＣＳ・(θns−θn)|）／（ＣＬ＋ＣＳ） ……（９）式 上記の（９）式を定義する。
【００２４】以上の処理を、（Ｉ3 ，Ｉ5 ）および（Ｉ
5 ，Ｉ7 ）が、鏡面成分を持つ画像と仮定して繰り返
す。理想的には、θn ＝θnl＝θnsのときError ＝０で
あることから、上記（９）式で与えられるError の最小
値を与えるθn を傾斜角度とし、前述した従来手法と同
じ傾斜角度コードと傾斜角度の対応に準じて、傾斜角度
コードを割り付ける。
5 ，Ｉ7 ）が、鏡面成分を持つ画像と仮定して繰り返
す。理想的には、θn ＝θnl＝θnsのときError ＝０で
あることから、上記（９）式で与えられるError の最小
値を与えるθn を傾斜角度とし、前述した従来手法と同
じ傾斜角度コードと傾斜角度の対応に準じて、傾斜角度
コードを割り付ける。
【００２５】以上これまでは、検出領域の各座標毎に、
４段の各照明手段から得られる画像４枚の同一座標の輝
度値から傾斜角度を逐次算定し、傾斜角度コードを割り
付ける手法について述べた。ところで、本例による検出
手法をはんだ付け外観検査装置等へ適用するためには、
傾斜角度の算定に要する時間は出来るだけ短いことが望
ましい。本例においては、予め照射角度の異なる総べて
の照明手段による画像の輝度値の組み合わせ総べてにつ
いてその傾斜角度を求めて、傾斜角度コードを割り付け
ておくことは容易である。そこで、これをルックアップ
テーブルとして記憶しておき、実際の形状検出時にこの
テーブルを参照することにより、傾斜角度あるいは傾斜
角度コードを高速に算出することが実現できる。
４段の各照明手段から得られる画像４枚の同一座標の輝
度値から傾斜角度を逐次算定し、傾斜角度コードを割り
付ける手法について述べた。ところで、本例による検出
手法をはんだ付け外観検査装置等へ適用するためには、
傾斜角度の算定に要する時間は出来るだけ短いことが望
ましい。本例においては、予め照射角度の異なる総べて
の照明手段による画像の輝度値の組み合わせ総べてにつ
いてその傾斜角度を求めて、傾斜角度コードを割り付け
ておくことは容易である。そこで、これをルックアップ
テーブルとして記憶しておき、実際の形状検出時にこの
テーブルを参照することにより、傾斜角度あるいは傾斜
角度コードを高速に算出することが実現できる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明に依れば、はんだ付
け後のプリント回路基板のはんだ付け部に銅箔面が露出
したような、鏡面と拡散面が混在する検査対象に対して
も、その表面の傾斜角度を正確に検出できるので、検査
性能を大幅に向上させ得るという顕著な効果を奏する。
け後のプリント回路基板のはんだ付け部に銅箔面が露出
したような、鏡面と拡散面が混在する検査対象に対して
も、その表面の傾斜角度を正確に検出できるので、検査
性能を大幅に向上させ得るという顕著な効果を奏する。
【図１】本発明による傾斜角度の検出手法を説明するた
めの模式的説明図である。
めの模式的説明図である。
【図２】物体表面（はんだ付け部の表面）の形状検出装
置の構成を示す説明図である。
置の構成を示す説明図である。
【図３】従来技術による傾斜角度の検出手法の問題点を
説明するための模式的説明図である。
説明するための模式的説明図である。
１ 基板 ２ 搭載部品 ２ａ リード ３ 検査対象（はんだ付け部） ４Ａ 照明手段（光源） ４Ｂ 照明手段（光源） ４Ｃ 照明手段（光源） ４Ｄ 照明手段（光源） ５ ＴＶカメラ ６ ディジタル化回路 ７ 画像メモリ ７ａ 画像メモリ ７ｂ 画像メモリ ７ｃ 画像メモリ ７ｄ 画像メモリ ８ コンピュータ（解析計算手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 物体表面の形状を検出する形状検出装置
において、 検出対象に対して照射角度の異なる複数の照明手段と、
上記検出対象の表面からの反射光を観測する反射光観測
手段と、該反射光観測手段が観測した信号をディジタル
化して記憶する画像記録手段と、該画像記録手段が記録
した画像の内容から表面形状を解析計算する解析計算手
段とを具備し、 任意の２つの上記照明手段以外の上記照明手段による記
録画像から、上記検出対象の表面の拡散反射光に関係す
る特徴量（拡散反射係数とこれから導出される傾斜角
度）を求め、 上記の任意の２つの照明手段による記録画像から、上記
特徴量から導出される拡散反射光量を差し引いた画像輝
度値に対して、鏡面反射を仮定して鏡面反射光に関係す
る特徴量（拡散反射係数とこれから導出される傾斜角
度）を求め、 この鏡面反射光に関係する特徴量から導出される傾斜角
度と上記拡散反射光に関係する特徴量から導出される傾
斜角度との差が、最も小さくなる傾斜角度を採用するこ
とを特徴とする物体表面の形状検出方法。 - 【請求項２】 物体表面の形状を検出する形状検出装置
において、 検出対象に対して照射角度の異なる複数の照明手段と、 上記検出対象の表面からの反射光を観測する反射光観測
手段と、 該反射光観測手段が観測した信号をディジタル化して記
憶する画像記録手段と、 任意の２つの上記照明手段以外の上記照明手段による記
録画像から、上記検出対象の表面の拡散反射光に関係す
る特徴量（拡散反射係数とこれから導出される傾斜角
度）を求め、上記の任意の２つの照明手段による記録画
像から、上記特徴量から導出される拡散反射光量を差し
引いた画像輝度値に対して、鏡面反射を仮定して鏡面反
射光に関係する特徴量（拡散反射係数とこれから導出さ
れる傾斜角度）を求め、この鏡面反射光に関係する特徴
量から導出される傾斜角度と上記拡散反射光に関係する
特徴量から導出される傾斜角度との差が、最も小さくな
る傾斜角度を採用する解析計算手段と、を有することを
特徴とする物体表面の形状検出装置。 - 【請求項３】 請求項２記載において、 照射角度の異なる総べての前記照明手段による画像の明
るさの組み合わせ総べてについて、予めその傾斜角度を
求めてテーブル形式に記憶しておき、実際の形状検出時
に上記テーブルを参照することにより、高速に傾斜角度
を算出する手段を有することを特徴とする物体表面の形
状検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113734A JPH09297011A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 物体表面の形状検出方法および形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113734A JPH09297011A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 物体表面の形状検出方法および形状検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297011A true JPH09297011A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14619791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8113734A Pending JPH09297011A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 物体表面の形状検出方法および形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09297011A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010256275A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
| JP2010266205A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
| JP2011237369A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 表面状態分類装置、表面状態分類方法及び表面状態分類プログラム |
| JP2012154684A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Kobe Steel Ltd | 三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法 |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP8113734A patent/JPH09297011A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010256275A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
| JP2010266205A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Visco Technologies Corp | 形状検査装置および形状検査プログラム |
| JP2011237369A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 表面状態分類装置、表面状態分類方法及び表面状態分類プログラム |
| JP2012154684A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Kobe Steel Ltd | 三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法 |
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