JPH10111115A - 物品の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリント基板に実装される電子部品のように寸
法の極めて小さい物品を搬送しつつ連続的に形状の検査
を行う。 【解決手段】光軸２上に対向させて一対のランプ３ａ，
３ｂを配置すると共に光軸２上に被検査体１を配置す
る。ランプ３ａを点灯すると、この光によって物品１の
輪郭線が明瞭になり、ランプ３ｂを点灯すると該ランプ
に対向する面が照射され、胴体１ａ，フランジ１ｂの隅
部の面取り部に照射された光が散乱してシルエットＡが
形成される。このシルエットＡを正常な物品のシルエッ
トと比較することで検査を行うことが出来る。シルエッ
トＡをＣＣＤカメラＢによって撮影し、画像信号を処理
して面積を演算すると共に正常な物品のシルエットの面
積と比較して良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品の形状を検査
するための方法と装置に関するものであり、特に極めて
寸法の小さい実装用電子部品等の物品の形状を検査する
際に用いて有利な方法と装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物品の形状を検査する場合、この物品を
ＣＣＤカメラによって撮影して所定の画像処理を行い、
この結果得たデータと予め設定された基準データとを比
較し、この比較結果から良否の判定を行う技術がある。
このような検査を実施する際には、検査すべき物品をよ
り良く認識し得るように、ＣＣＤカメラを配置した側か
ら光を照射するのが一般的である。

【０００３】一方、最近ではプリント基板の実装用部品
の寸法が極めて小さくなっている。このような部品は、
ロボット等の自動機械によって基板上に実装されるた
め、僅かな形状の変化が生じた場合、ロボットによる実
装が不能になったり、基板の性能に悪影響を与える等の
問題が生じる。このため、前記実装部品は形状上の不良
率が１％以下であることが要求されているのが実情であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記実装部品を従来の
方法によって検査した場合、照射した光が散乱して物品
の輪郭線を明瞭に認識することが出来ず、実際上、ＣＣ
Ｄカメラによる検査が不可能であるという問題がある。
このため、極めて寸法の小さい物品では顕微鏡を用いて
人為的に検査しているのが実情である。

【０００５】本発明の目的は、寸法の極めて小さい物品
であっても連続的に形状の検査を実施し得る検査方法
と、この方法を実施する装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る物品の検査方法は、同一の光軸上に対向
して配置した光照射部材から同時に光を照射すると共に
前記光照射部材の間に検査すべき面を光に対向させて物
品を配置し、該物品の検査すべき面と外形形状を認識し
て形状を検査することを特徴とするものである。

【０００７】上記形状検査方法では、一光軸上に一対の
光照射部材を対向して配置すると共にこれらの光照射部
材の間に検査すべき物品を配置し、この状態で各光照射
部材から光を照射すると、検査すべき物品に対して一方
の光照射部材から照射された光によって該物品の照射面
とは反対側の面に影が形成される。従って、前記反対側
の面に対向させて形状認識手段（例えばＣＣＤカメラ，
モニター等からなる手段）を配置すると、該形状認識手
段では、物品の輪郭線よりも外側に前記光照射部材が照
射する光を感知して輪郭線の内側を物品の影として感知
することが出来る。

【０００８】そして、形状認識手段と対向する面に対し
光照射部材から光を照射すると、該光によって物品が照
射され、輪郭線の内側の部分が明瞭になり、該物品と基
準となる物品を比較することで検査を行うことが出来
る。特に、物品の隅部に面取りが形成され、或いは表面
に凹凸が形成されているような場合、面取り部及び凹凸
部の反射光が散乱して形状認識手段に到達せず、該面取
り部及び凹凸部に対応した形状と寸法を持ったシルエッ
トを形成する。このため、前記シルエットを基準となる
シルエットと比較することで検査を行うことが出来る。

【０００９】また本発明に係る検査装置は、一光軸上に
対向して配置された一対の光照射部材と、前記光照射部
材の間で且つ前記光軸を横断する方向に設けられ検査す
べき物品を搬送する搬送部材と、前記光軸上に配置され
たＣＣＤカメラと予め検査すべき物品の形状情報を記憶
する記憶手段と前記ＣＣＤカメラによって撮影した画像
情報と前記記憶手段に記憶させた検査すべき物品の形状
情報を比較して良否を判定する判定手段とを有する制御
装置とを有して構成されるものである。

【００１０】上記検査装置では、一対の光照射部材の間
に設けられた搬送部材によって検査すべき物品を搬送し
つつ同一の光軸上に配置されたＣＣＤカメラを有する制
御装置によって良否の判定をして検査することが出来
る。

【００１１】上記検査装置に於いて、搬送部材による検
査すべき物品の搬送経路に沿って複数対の光照射部材及
びＣＣＤカメラが配置され、夫々の光照射部材及びＣＣ
Ｄカメラの光軸は前記搬送経路に対し相対的に異なる角
度を持って配置されることが好ましい。

【００１２】検査装置を上記の如く構成することによっ
て、検査すべき物品を移送しつつ連続的に異なる方向か
らの検査を行うことが出来る。

【００１３】上記検査装置に於いて、搬送部材が光を透
過させる材質によって構成され、且つ搬送経路が検査す
べき物品を嵌入させる溝によって形成されることが好ま
しく、更に、前記搬送部材に形成された溝が直線状であ
り、且つ三次元的に傾斜していることが好ましい。

【００１４】上記検査装置では、検査すべき物品を搬送
部材に形成された溝に嵌入させて搬送しつつ検査を行う
ことが出来る。このため、物品の搬送方向を正確に案内
することが出来、検査の信頼性を向上させることが出来
る。また溝を三次元的に傾斜させた場合には、該溝に嵌
入して搬送される物品に生じるブレや振動が抑制され、
正確な検査を行うことが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、上記物品の検査方法及びこ
の方法を実現する検査装置の好ましい実施形態について
図を用いて説明する。図１は物品の例としての実装部品
の形状を説明する図、図２は本発明に係る検査方法の原
理を説明する図、図３は実装部品に形成されたシルエッ
トを説明する図、図４は本発明に係る検査装置の基本的
な構成を説明する模式図、図５は搬送部材の姿勢を説明
する図、図６は検査装置の制御系のブロック図である。

【００１６】本発明に係る検査方法は検査すべき物品の
寸法を限定するものではない。しかし、検査すべき物品
に対して照射される光は平行光線であることが好まし
く、従って、光照射部材と検査すべき物品の寸法差は充
分に大きいことが好ましい。

【００１７】本実施例では、図１に示すように、プリン
ト基板に実装されるチップインダクターの素材を検査す
べき物品（被検査体１）としている。この被検査体１
は、胴体１ａと、該胴体１ａの両端に形成されたフラン
ジ１ｂとからなる角棒状のセラミックスの成形体として
構成され、全体に銅メッキが施されている。そして回転
させつつ移動させて胴体１ａのメッキ層を切断すること
でコイルとしての機能を発揮するものである。

【００１８】チップインダクターは仕様に応じて種々の
寸法を有する。またチップインダクターは、ロボット等
によって個別に吸着されて基板上の所定位置に移送さ
れ、該位置に起立した状態で供給され、その後、所定の
工程を経て半田付けされる。このため、例えばフランジ
部分に欠けが形成されていると、基板上の位置を安定し
て維持することが不可能となり、且つ表面に傷や窪み等
が形成されていると電気的な仕様を満足し得なくなる等
の問題が生じることになる。

【００１９】本実施例は、上記チップインダクターの素
材を被検査体１とし、該被検査体１に欠け，傷，窪み等
が生じているか否かを検査し得るようにしたものであ
る。本実施例に於ける被検査体１としてのチップインダ
クターは、全長が1.65mm、胴体１ａが0.53mm角、フラン
ジ１ｂが0.72mm角厚さ0.23mm程度の寸法を持って形成さ
れている。

【００２０】光軸２上に光照射部材となる一対のランプ
３ａ，３ｂが対向して配置され、各ランプ３の間であっ
て光軸２に被検査体１が配置される。ここで、ランプ３
ａは被検査体１の検査すべき面１ｃとは反対側に配置さ
れ、且つランプ３ｂは面１ｃ側に配置されるものとす
る。特に、夫々のランプ３ａ，３ｂは光量を調整し得る
ように構成されたものであることが好ましい。また被検
査体１に照射される光は平行光線であることが好ましい
ことから、ランプ３ａ，３ｂは夫々レンズ４ａ，４ｂの
焦点に配置することが好ましい。

【００２１】上記の如く、ランプ３ａ，３ｂの間に被検
査体１を配置してランプ３ａを点灯した場合、該ランプ
３ａから照射された光はレンズ４ａを透過して被検査体
１の面１ｃの反対側から照射される。この光によって被
検査体１の外形形状に対応する輪郭線が明瞭に表現さ
れ、該輪郭線の内側は全体が影として表現される。

【００２２】ランプ３ａによって被検査体１を照射した
状態を維持してランプ３ｂを点灯すると、該ランプ３ｂ
から照射された光はレンズ４ｂを透過して被検査体１の
面１ｃに照射される。そして面１ｃに於ける胴体１ａ，
フランジ１ｂの平坦な面に照射された光はランプ３ｂ側
に全反射し、Ｃ面取り部やＲ面取り部に照射された光は
照射部位の角度に応じて夫々散乱する。即ち、被検査体
１の輪郭線の内側全体の影は解消し、輪郭線に沿って且
つ面取り部及び凹凸部に図３に示すようなシルエットＡ
が形成される。

【００２３】ランプ３ｂとレンズ４ｂの間にハーフミラ
ー５を設けると共に該ミラー５の後方にハーフミラー５
を透過した光を感知する手段、例えば光を電気信号に変
換するＣＣＤ素子をマトリックス状に配列して構成した
光感知部材６を配置し、この光感知部材６によって感知
した電気信号に対し所定の処理を行った後モニターに表
示することによって、被検査体１はシルエットＡとして
表示される。従って、シルエットＡの形状や面積を計測
することで、被検査体１の検査を行うことが可能であ
る。

【００２４】上記の如く、本発明に係る検査方法では、
被検査体１を挟んで２つのランプ３ａ，３ｂを配置し、
両者を同時に点灯することで一方のランプ３ａによって
明瞭な輪郭線を得て輪郭線上の欠けや窪みを表現し、更
に、他方のランプ３ｂによって検査すべき面１ｃを照明
して該面１ｃ側の欠けや傷或いは窪みの有無を明確に表
現することで、精度の高い検査を実施することが可能で
ある。

【００２５】このように、本発明の検査方法では光の反
射を有効に利用している。このため、被検査体１の表面
は平滑な面で且つ適度な反射率を有することが必要であ
る。

【００２６】次に、上記検査方法を実現する検査装置の
例について図４〜図６により説明する。光軸２上に対向
させてランプ３ａ，ハーフミラー５ａ，レンズ４ａ，光
感知部材６ａからなるＣＣＤカメラＢａ，Ｂｂが配置さ
れ、これらのＣＣＤカメラＢａ，Ｂｂの間であって光軸
２を横断する方向に搬送部材７が設けられている。

【００２７】搬送部材７には振動発生部材８が接続され
ており、該振動発生部材８を駆動することで、図示しな
い容器（例えばパーツフィーダー）から供給された被検
査体１を矢印ａ方向に搬送するものである。そして被検
査体１に対する検査は、該被検査体１が搬送されている
間に実施される。このため、搬送される被検査体１が振
動に影響されて非管理状態で移動することを防止するた
めに、搬送部材７には被検査体１を嵌入し得る深さを持
った溝７ａが形成されている。更に、搬送部材７の少な
くともＣＣＤカメラＢと対向する部位は、被検査体１が
溝７ａに嵌入しても確実に光を透過し得る材料（例えば
硬質ガラス７ｂ）によって形成されている。

【００２８】従って、振動発生部材８を駆動して溝７ａ
に嵌入された被検査体１を矢印ａ方向に搬送すると共
に、該溝７ａによって搬送方向を正確に案内することが
可能である。

【００２９】搬送部材７の長さは、被検査体１の検査す
べき面の数と、ＣＣＤカメラＢａ，Ｂｂによる検査に必
要な距離に応じて設定される。例えば、被検査体１が角
棒状であり検査すべき面の数が４面である場合、搬送部
材７に沿って４台のＣＣＤカメラＢを配置することが必
要となる。しかし、本件発明者の実験では一光軸上の対
向する２面は２台のＣＣＤカメラを対向して配置するこ
とで検査することが可能であるため、一光軸上に対向す
る２つの検査すべき面に夫々２台のＣＣＤカメラを配置
することによって全ての面を検査することが可能であ
る。

【００３０】言い換えると、溝７ａに対し相対的に異な
る光軸を持った所定数のＣＣＤカメラを配置すること
で、被検査体１の検査を行うことが可能である。即ち、
溝７ａが直線的に形成されている場合、被検査体１の搬
送方向上流側と下流側に互いに光軸２が90度になるよう
に２系列のＣＣＤカメラＢを配置することで、被検査体
１の４面を検査することが可能である。また溝７ａを所
定のリードを持って90度捩じって形成した場合には、光
軸２が互いに平行になるように２系列のＣＣＤカメラＢ
を配置することで、被検査体１の４面を検査することが
可能である。

【００３１】搬送部材７は振動発生部材８によって駆動
されることで被検査体１を溝７ａに沿って搬送するもの
であり、該溝７ａの幅及び深さの寸法は被検査体１のフ
ランジ１ｂの寸法よりも大きい値を持って形成されてい
る。このため、搬送部材７の振動によって溝７ａ内で浮
動し、光軸２を横断する時点では溝７ａの幅方向の位置
を一義的に設定することが不可能となり、ＣＣＤカメラ
Ｂによって撮影された被検査体１の画像がボケるという
問題がある。

【００３２】上記問題を解決するために、本実施例では
搬送部材７に形成された溝７ａを三次元的に傾けること
で、搬送部材７が振動を生じていない場合、常に被検査
体１の２面が溝７ａの２面に接触し得るように構成され
ている。即ち、図５に示すように、溝７ａを横断する方
向の断面に於ける底面が水平面に対しα度傾斜し、溝７
ａの長手方向（搬送方向）が水平面に対しβ度傾斜して
形成されている。

【００３３】溝７ａの各方向の傾斜角度α，βは、被検
査体１の溝７ａに対する摩擦係数に応じて適宜設定され
る。即ち、摩擦係数が小さい場合、傾斜角度α，βを小
さく設定し、摩擦係数が大きい場合、傾斜角度α，βも
大きく設定する。例えば本実施例では、αを25度、βを
15度に設定している。

【００３４】搬送部材７に形成された溝７ａの下流側に
は不良品を排出するために図示しないエアノズルを有す
る排出部が設けられており、該ノズルを後述する制御部
に於ける判定部16の出力に対応して作動させることで、
被検査体１が不良品である場合には溝７ａから排出し、
被検査体１が良品である場合にはそのまま後工程に供給
し得るように構成されている。

【００３５】次に、ＣＣＤカメラＢによって被検査体１
を撮影した画像から該被検査体１を検査する制御系の構
成について図６により説明する。尚、この制御部は１台
のＣＣＤカメラＢに対応して設けられるものであり、本
実施例のように４面体の被検査体１を搬送しつつ順次各
面の検査を行う場合、各ＣＣＤカメラＢに対応させて設
けられる。また各ＣＣＤカメラＢは予め設定された分解
能を満足し得るように、画素間距離は設定寸法と一致し
て配置される。

【００３６】図に於いて、11は２値化回路を含む２値化
制御部であり、被検査体１を撮影したＣＣＤカメラＢか
ら発生した電気信号を予め設定されたしきい値に応じて
２値信号に変換し、変換された画像信号をホールドして
一次記憶すると共に画像信号をテレビ受像機等のモニタ
ー13に伝達するものである。

【００３７】12は演算部であり、２値化制御部11に記憶
された画像信号からシルエットＡに対応する信号を読み
出して面積を演算するものである。14は記憶部であり、
予め設定された正常な被検査体１に形成されるべきシル
エットＡに対応した面積情報を記憶するものである。15
は比較部であり、演算部12で演算した被検査体１のシル
エットＡの面積と記憶部14に記憶させた正常な被検査体
１のシルエットＡの面積を比較して比較結果に応じた比
較信号を出力するものである。16は判定部であり、比較
部15で発生した比較信号からＣＣＤカメラＢによって撮
影した被検査体１の良否を判定して夫々の判定結果に応
じた信号を出力するものである。

【００３８】上記の如く構成された検査装置に於いて、
予め光軸２上に被検査体１を配置し、モニター13を監視
して明瞭なシルエットＡを形成し得るようにＣＣＤカメ
ラＢａ，Ｂｂのランプ３ａ，３ｂの光量を調整すると共
にＣＣＤ素子からの信号を２値化するしきい値を設定し
ておき、更に、記憶部14に正常な被検査体１のシルエッ
トＡの面積情報を記憶させる。この状態で振動発生部材
８を作動させて溝７ａに被検査体１を供給すると、この
被検査体１は溝７ａに沿って矢印ａ方向に連続的に搬送
されて光軸２を横断する。

【００３９】溝７ａ内を搬送される被検査体１が光軸２
を横断したとき、例えばＣＣＤカメラＢｂによって撮影
したシルエットＡの画像が２値化制御部11に取り込ま
れ、個々の信号が２値化されて記憶され、同時にモニタ
ー13に表示される。演算部12では、２値化制御部11に記
憶された被検査体１のシルエットＡのデータを読み出し
て面積を演算し比較部15に伝達する。比較部15では、演
算部12で演算された被検査体１のシルエットＡの面積デ
ータと記憶部14に記憶させた面積データとを比較し、比
較した結果を判定部16に伝達する。判定部では、比較部
15で比較した結果を予め設定された許容範囲のデータと
を比較し、被検査体１のシルエットＡの面積が許容範囲
内に納まっている場合には良品と判定し、それ以外は不
良品として判定して夫々良品又は不良品に対応した信号
を発生する。

【００４０】上記の如くして被検査体１の１つの面に対
する検査を行うことが可能である。従って、溝７ａ内を
搬送される被検査体１の４面を連続的に検査する場合、
配置されたＣＣＤカメラＢ毎に同一の制御が行われ、各
面に対する判定結果が最下流側に配置されたＣＣＤカメ
ラＢの判定部16に伝達され、該判定部16では最終的な検
査結果としての判定がなされる。即ち、４つの面の何れ
かで不良として判定された場合、被検査体１は不良品と
して判定され、全ての面に良品として判定された場合に
のみ良品として判定される。

【００４１】上記の如くして被検査体１が良品として判
定された場合、判定部16から溝７ａの下流側に設けた図
示しないレバーに対し、不良品の通路を閉鎖するような
信号が伝達される。また被検査体１が不良品として判定
された場合、同様にレバーに対し良品側の通路を閉鎖す
るような信号が伝達される。

【００４２】尚、本実施例では溝７ａ内を搬送される被
検査体１の良否を判定するに当たり、シルエットＡの面
積を比較する場合について説明したが、この方式に限定
するものではないことは当然である。また本実施例では
ＣＣＤカメラＢによって撮影した画像信号を２値化した
データを利用して一連の処理を行っているが、必ずしも
２値化する必要はなく、所謂グレー処理しても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
物品の検査方法では、検査すべき物品の背面から光を照
射することによって該物品の輪郭線を明瞭に表現するこ
とが出来、且つ正面から光を照射することで検査すべき
面を明確にして、物品に形成された欠けや傷或いは窪
み、更に、外形形状や寸法等を正確に認識して検査する
ことが出来る。

【００４４】また本発明に係る検査装置では、上記検査
方法を実施することが出来る。即ち、搬送部材によって
搬送される物品をＣＣＤカメラによって撮影することで
シルエットを取り込み、該シルエットを所定の画像処理
すると共に予め記憶させた基準となる形状情報と比較す
ることで、良否の判定を行うことが出来る。従って、短
時間で正確な検査を行うことが出来る。

【００４５】特に、検査すべき物品の搬送経路に沿って
複数対の光照射部材及びＣＣＤカメラを配置し、夫々の
光軸を搬送経路に対し異なる角度を持って配置すること
で、検査すべき物品を搬送しつつ異なる方向から連続的
に検査することが出来る。

【００４６】また搬送部材を光を透過させる材質によっ
て構成し、且つ搬送経路を検査すべき物品を嵌入させる
溝によって形成し、特に溝を三次元的に傾斜させること
で、物品の搬送方向を正確に案内することが出来、且つ
溝に嵌入して搬送される物品に生じるブレや振動を抑制
することが出来る。このため、検査の信頼性を向上させ
ると共に正確な検査を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】物品の例としての実装部品の形状を説明する図
である。

【図２】本発明に係る検査方法の原理を説明する図であ
る。

【図３】実装部品に形成されたシルエットを説明する図
である。

【図４】本発明に係る検査装置の基本的な構成を説明す
る模式図である。

【図５】搬送部材の姿勢を説明する図である。

【図６】検査装置の制御系のブロック図である。

【符号の説明】

Ａ シルエット Ｂａ，Ｂｂ ＣＣＤカメラ １ 被検査体 １ａ 胴体 １ｂ フランジ ２ 光軸 ３ａ，３ｂ ランプ ４ａ，４ｂ レンズ ５，５ａ，５ｂ ハーフミラー ６，６ａ，６ｂ 光感知部材 ７ 搬送部材 ７ａ 溝 ７ｂ 硬質ガラス ８ 振動発生部材 11 ２値化制御部 12 演算部 13 モニター 14 記憶部 15 比較部 16 判定部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の光軸上に対向して配置した光照射
   部材から同時に光を照射すると共に前記光照射部材の間
   に検査すべき面を光に対向させて物品を配置し、該物品
   の検査すべき面と外形形状を認識して検査することを特
   徴とする物品の検査方法。
2. 【請求項２】 一光軸上に対向して配置された一対の光
   照射部材と、前記光照射部材の間で且つ前記光軸を横断
   する方向に設けられ検査すべき物品を搬送する搬送部材
   と、前記光軸上に配置されたＣＣＤカメラと予め検査す
   べき物品の形状情報を記憶する記憶手段と前記ＣＣＤカ
   メラによって撮影した画像情報と前記記憶手段に記憶さ
   せた検査すべき物品の形状情報を比較して良否を判定す
   る判定手段とを有する制御装置とを有することを特徴と
   する検査装置。
3. 【請求項３】 前記搬送部材による検査すべき物品の搬
   送経路に沿って複数対の光照射部材及びＣＣＤカメラが
   配置され、夫々の光照射部材及びＣＣＤカメラの光軸は
   前記搬送経路に対し相対的に異なる角度を持って配置さ
   れることを特徴とする請求項２に記載した検査装置。
4. 【請求項４】 前記搬送部材が光を透過させる材質によ
   って構成され、且つ搬送経路が検査すべき物品を嵌入さ
   せる溝によって形成されることを特徴とする請求項２又
   は３に記載した検査装置。
5. 【請求項５】 前記搬送部材に形成された溝が直線状で
   あり、且つ三次元的に傾斜していることを特徴とする請
   求項４に記載した検査装置。