JP2007101565A - Height data processing method - Google Patents
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Abstract
【課題】タクトタイムを大幅に向上させて正確な高さを測定することが可能な高さデータ処理方法を提供する。
【解決手段】ライン光によって切断される突出物を撮像して光切断法により得られる突出物の高さデータを処理する。まず、突出物の像を画素ごとに階調データとして取り出し、各画素ごとにその周辺の画素の階調の平坦度を調べ、平坦でない場合には対象画素にフィルタ処理を行うような階調処理を行ない、前記階調処理の行なわれた階調データに対して二値化を行ない突出物の像を二値化データに変換する(ステップS17、S27)。このような構成では、撮像された画素の階調データに対して平坦化処理がなされたあと二値化されるので、安定した高さデータが得られる。
【選択図】図5There is provided a height data processing method capable of measuring tact time significantly and accurately measuring height.
The protrusions cut by the line light are imaged and the height data of the protrusions obtained by the light cutting method is processed. First, the image of the projecting object is extracted as gradation data for each pixel, the gradation flatness of the surrounding pixels is examined for each pixel, and if it is not flat, the target pixel is filtered. And binarization is performed on the gradation data on which the gradation processing has been performed, and the image of the protruding object is converted into binary data (steps S17 and S27). In such a configuration, since the gradation data of the imaged pixels is flattened and then binarized, stable height data can be obtained.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、高さデータ処理方法、更に詳細には、表面実装システムに用いられるクリーム半田印刷機によって印刷されたクリーム半田など微細な高さを測定するときの高さデータ処理方法に関する。 The present invention relates to a height data processing method, and more particularly, to a height data processing method for measuring a fine height such as cream solder printed by a cream solder printer used in a surface mounting system.
従来から三次元形状を認識して高さを測定する装置として光切断法を用いた三次元認識装置が知られている。この光切断法による三次元認識装置を図14に示す。光源であるライン光発生器121からのライン光122が被測定物123の斜め上方から所定の角度で投光され、被測定物123の表面に形成された面形状に沿ってできた像が垂直上方よりCCDカメラ124で撮影される。CCDカメラ124で撮影した画像はCCDカメラ制御器125でA/D変換され、画像取込み器126で取込まれる。そして、その取込まれたデータは座標演算器127によって被測定物123の三次元座標に変換される。
Conventionally, a three-dimensional recognition device using a light cutting method is known as a device for recognizing a three-dimensional shape and measuring the height. FIG. 14 shows a three-dimensional recognition apparatus using this light cutting method. The line light 122 from the
クリーム半田印刷機に組込んで使用するようなクリーム半田高さ測定装置においては、図14で点線で囲まれた部分(測定ユニット)128が、XY移動ガントリー(XY移動機構)に組み込まれて使用される。まずクリーム半田印刷機に印刷用の配線基板が搬入されると、配線基板とステンシルの位置決め完了後に、XY移動ガントリーによって、初期待避位置から目的とする測定位置まで測定ユニット128が移動される。そして、測定ユニットは被測定物である配線基板上のパッド面(レジスト面)に形成されるライン光の像を、CCDカメラ124によって撮像してから初期待避位置に再び移動待避する。次に配線基板のパッド面にクリーム半田が印刷される。配線基板のパッド面への印刷が完了した後に、再びXY移動ガントリーによって測定ユニット128が目的とする測定位置まで移動されて、クリーム半田の形状に沿ってできたライン光の像を、CCDカメラ124によって撮像してから、初期待避位置に再び移動待避する。
In a cream solder height measuring apparatus that is used by being incorporated in a cream solder printer, a portion (measurement unit) 128 surrounded by a dotted line in FIG. 14 is incorporated in an XY moving gantry (XY moving mechanism). Is done. First, when a printed wiring board is carried into the cream solder printing machine, after the positioning of the wiring board and the stencil is completed, the
以上の撮像データから、配線基板のパッド面の高さ方向の重心位置座標と、クリーム半田部の高さ方向の重心位置座標を計算する。そして、配線基板のパッド面の高さ方向の重心位置座標とクリーム半田部の高さ方向の重心位置座標の差し引きから、配線基板のパッド面を基準として、印刷後のクリーム半田部の高さを算出する。そして各パッド面にわたるクリーム半田部の平均高さを算出する。 From the above imaging data, the center-of-gravity position coordinates in the height direction of the pad surface of the wiring board and the center-of-gravity position coordinates in the height direction of the cream solder portion are calculated. Then, from the subtraction of the center of gravity position coordinate in the height direction of the pad surface of the wiring board and the center of gravity position coordinate in the height direction of the cream solder part, the height of the cream solder part after printing is determined with reference to the pad surface of the wiring board. calculate. And the average height of the cream solder part over each pad surface is calculated.
三次元形状を得るためには、光切断位置を変えた複数のデータが必要となる。例えば長さが2mmのパッドに印刷されたクリーム半田の三次元形状を得るために、50μmのピッチで光切断を行うとする。この場合は、クリーム半田の印刷前に、配線基板のパッド面に形成されるライン光の像をCCDカメラによって、光切断の位置を変えながら40回撮像する。さらに、クリーム半田の印刷後に、クリーム半田の形状に沿って形成されたライン光の像を、CCDカメラで光切断の位置を変えながら40回撮像する必要がある。従って、CCDカメラによる撮像回数の合計は80回となる。同じく、測定ユニットの微小移動回数の合計も80回となる。 In order to obtain a three-dimensional shape, a plurality of data with different light cutting positions are required. For example, assume that light cutting is performed at a pitch of 50 μm in order to obtain a three-dimensional shape of cream solder printed on a pad having a length of 2 mm. In this case, before printing the cream solder, an image of line light formed on the pad surface of the wiring board is taken 40 times by the CCD camera while changing the position of light cutting. Furthermore, after the cream solder is printed, it is necessary to capture the image of the line light formed along the shape of the cream solder 40 times while changing the light cutting position with a CCD camera. Therefore, the total number of times of imaging by the CCD camera is 80 times. Similarly, the total number of micro movements of the measurement unit is 80 times.
しかしながら、従来のクリーム半田印刷機に組込んで使用するようなクリーム半田の高さ測定装置においては、印刷前のライン光の像と印刷後のライン光の像をCCDカメラで撮像してクリーム半田の高さを算出しなければならない。このためにタクトタイムが長くなり、半導体の表面実装システム全体の性能を下げてしまうという問題点があった。 However, in a cream solder height measuring device that is used by being incorporated in a conventional cream solder printing machine, the image of the line light before printing and the image of the line light after printing are picked up by a CCD camera and the cream solder is used. The height of must be calculated. For this reason, there is a problem that the tact time becomes long and the performance of the entire semiconductor surface mounting system is lowered.
さらに、光切断の位置を微小に変えるにもCCDカメラが搭載された重い測定ユニットを移動しなければならず、XY移動ガントリーに対しては、目的とする測定位置までのスキップ機能と、測定目的位置での微小移動という二つの機能を持たせねばならず、XY移動ガントリー駆動用のサーボ系が複雑になるという問題点があった。 Furthermore, in order to change the light cutting position minutely, the heavy measurement unit equipped with the CCD camera must be moved. For the XY moving gantry, the skip function to the target measurement position and the measurement purpose There is a problem that the servo system for driving the XY moving gantry is complicated because it must have two functions of minute movement at the position.
従って、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、タクトタイムを大幅に向上させて正確な高さを測定することが可能な高さデータ処理方法を提供することをその課題とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a height data processing method capable of measuring the accurate height by greatly improving the tact time. Let it be an issue.
本発明は、
ライン光によって切断される突出物を撮像して光切断法により得られる突出物の高さデータを処理する高さデータ処理方法において、
突出物の像を画素ごとに階調データとして取り出し、
各画素ごとにその周辺の画素の階調の平坦度を調べ、
平坦でない場合には対象画素にフィルタ処理を行うような階調処理を行ない、
前記階調処理の行なわれた階調データに対して二値化を行ない突出物の像を二値化データに変換することを特徴とする。
The present invention
In the height data processing method of processing the height data of the protrusion obtained by imaging the protrusion cut by the line light and obtained by the light cutting method,
The image of the protrusion is taken out as gradation data for each pixel,
Check the flatness of the gradation of the surrounding pixels for each pixel,
If it is not flat, perform gradation processing to filter the target pixel,
The gradation data subjected to the gradation processing is binarized to convert an image of a protruding object into binary data.
また、本発明は
ライン光によって切断される突出物を撮像して光切断法により得られる突出物の高さデータを処理する高さデータ処理方法において、
突出物の像を行と列に配置された画素の二値化データとして取り出し、
二値化データに対してフィルタ処理を行ない、
フィルタ処理の結果空白行となった場合には、前後の行の二値化データの配列に応じて空白行にデータの埋め込みを行なうことを特徴とする。
Further, the present invention provides a height data processing method for processing the height data of a protrusion obtained by light cutting by imaging a protrusion cut by line light.
The image of the protrusion is taken out as binary data of pixels arranged in rows and columns,
Filter the binarized data,
When a blank line is obtained as a result of the filter processing, data is embedded in the blank line according to the binarized data array of the preceding and following lines.
本発明の高さデータ処理では、撮像された画素の階調データに対して平坦化処理がなされたあと二値化されるので、安定した高さデータが得られる。また二値化データに対してフィルタ処理を行なって、その結果空白行が発生した場合、その前後の行の二値化データの配列に応じて空白行にデータの埋め込みが行なわれるので、信頼性のある高さデータが求められる。 In the height data processing of the present invention, since the gradation data of the imaged pixel is flattened and then binarized, stable height data can be obtained. If binary data is filtered and a blank line is generated as a result, data is embedded in the blank line according to the binarized data array in the preceding and subsequent lines. A certain height data is required.
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
[基本構成]
図1は本発明の1実施形態を示した3次元測定装置の主要光学部品の基本構成図であり、図2はその側面図である。各図において、符号1で示すものは、レーザ光源としてのレーザダイオードで、このレーザダイオード1から発光されたレーザ光は、コリメートレンズ2で光学中心軸に平行な平行光束1aにされる。このレーザ平行光束1aは、フォーカスレンズ3と投光ミラー4とラインジェネレータレンズ5が組み込まれている投光ユニット7に入射する。レーザ光束は、投光ユニット7内のフォーカスレンズ3によりスポット光となるように絞り込まれ、投光ミラー4によって垂直軸(Z方向)に対して45度の角度に反射され、ラインジェネレータレンズ5によって幅14〜20μm、長さ10mmのライン光9となり、被測定物(クリーム半田ないしそれが印刷される配線基板)11上にX方向にライン光9を形成する。
[Basic configuration]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of main optical components of a three-dimensional measuring apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view thereof. In each figure,
被測定物11からの散乱反射光は、光軸6aが垂直軸となるように配置された6.4mm×4.8mm視野のノンインターレース式CCDカメラ6により撮像される。また、この投光ユニット7は、リニアモータ8のシャフト8aに取り付けられており、リニアモータ8がY方向に約10mmのストロークで直線運動を行なうことにより、2重矢印で示したように、平行光束1aに平行に往復移動する。この投光ユニット7の移動によりライン光9はライン光の伸びるX方向と垂直方向に移動することになる。
Scattered and reflected light from the object to be measured 11 is imaged by a
[回路構成(データ取得)]
図3は、3次元測定装置において被測定物の画像データを取得する回路構成を示したブロック図である。同図において、リニアモータ駆動指令器31は、CPU44からのスタート信号を受けて、リニアモータドライバ32にリニアモータ駆動用の指令パルス列を出力し、リニアモータ8を1パルス当たり0.25μm移動させる。リニアモータ駆動指令器31は、同時にLD(レーザダイオード)オン/CCDトリガタイミングデコーダ(以下タイミングデコーダという)35に正/逆方向信号を送り、リニアモータ8が正方向か逆方向のどちらに移動しているかを知らせる。
[Circuit configuration (data acquisition)]
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration for acquiring image data of an object to be measured in the three-dimensional measuring apparatus. In the figure, a linear motor drive command device 31 receives a start signal from the
リニアモータドライバ32は、指令パルス列を受けてリニアモータを駆動するとともに、リニアモータ8内蔵の位置エンコーダ8bからの実際位置を示す信号を受けてリニアモータ8への供給電圧を調整し、リニアモータの位置をフィードバック制御する。
The
位置カウンタ34は、リニアモータ8の位置エンコーダ8bにより90度位相の異なるA相信号、B相信号を受け、リニアモータ8の位置を示す位置信号をデジタルデータで出力する。なお、位置カウンタ34のリセットは、位置エンコーダ8bの原点リセット信号により行なう。
The
タイミングデコーダ35は、位置カウンタ34からの位置データを受けてLDオンのタイミング信号(160μmピッチ)を出力する。この信号の立ち上がりを受けて、ワンショットマルチバイブレータ(MS)46は、2ms幅のLDオンパルスをレーザダイオードドライバ36に出力し、レーザダイオード1をパルス点灯する。レーザダイオード1には、光量モニタフォトダイオード(不図示)が内蔵されており、これによりレーザダイオード1の光量が一定に制御される。
The
なお、LDオンの最中にも、リニアモータ8が動いているために、移動方向によりライン光位置がずれるための補正と、正方向と逆方向で半ピッチ分(実施例では80μm)ズラすために、上述したようにリニアモータ駆動指令器31から正/逆方向信号が入力される。
Since the
位置ラッチ37は、位置カウンタ34から出力される位置データをLDオンのタイミングの立ち上がりでラッチし、そのときのライン光のY方向の位置をMS46からのLDオンパルスの立ち下がりタイミングに同期してCPU44に伝えている。LDオン中にもライン光が移動して、実際のライン光位置とずれを生じるが、これについては、ライン光移動速度とLDオン時間と正/逆方向信号により、CPU44内で補正を行なっている。
The position latch 37 latches the position data output from the position counter 34 at the rising edge of the LD on timing, and the position in the Y direction of the line light at that time is synchronized with the falling timing of the LD on pulse from the
一方、同期信号タイミング発生器39は、タイミングデコーダ35からOR回路35’を介してCCDカメラ同期タイミング信号を受け、HD水平同期信号とタイミングを合わせたVD垂直同期信号を出力する。このVD垂直同期信号に関連して、前フレームの各画素の光量データ読み出しが開始される。同時に、各画素での光量蓄積が始まり、ライン光9による画像がCCDカメラ6のCCDエリアイメージセンサ38上に取得される。
On the other hand, the synchronization
CCDエリアイメージセンサ38上の像は、同期信号タイミング発生器39からの垂直レジスタ転送クロック、水平レジスタ転送クロック等により、ドライバ33を介して各画素の光量値(アナログ値)として読み出される。これが、アンプ47を介して、A/D変換器48に入力され、デジタルデータとして、V−RAM画像メモリ40に入力される。
The image on the CCD
水平アドレスカウンタ42は、同期信号タイミング発生器39からの水平同期信号の立ち下がりより所定の水平クロック数後にリセットされ、その後水平クロックをカウントすることにより有効画面内の現在の画素の水平方向の位置(水平アドレス)を出力する。この水平アドレス値は、マルチプレクサ41を介してV−RAM画像メモリ40の水平アドレスに入力される。
The
一方、垂直アドレスカウンタ43は、同期信号タイミング発生器39からの垂直同期信号の立ち下がりより所定の水平同期信号のパルス数後にリセットされ、その後水平同期信号のパルスをカウントすることにより有効画面内の現在の画素の垂直方向の位置(垂直アドレス)を出力する。この垂直アドレス値は、マルチプレクサ45を介してV−RAM画像メモリ40の垂直アドレスに入力される。
On the other hand, the vertical address counter 43 is reset after a predetermined number of horizontal synchronization signals from the falling edge of the vertical synchronization signal from the synchronization
書込タイミング発生器49は、水平アドレスカウンタ42よりの有効水平走査区間信号と、垂直アドレスカウンタ43よりの有効垂直走査区間信号の間、水平クロックに同期してV−RAM画像メモリ40に書き込み信号を出力する。これによりV−RAM画像メモリ40は有効水平走査区間信号と有効垂直走査区間信号で定まる有効画面内の各画素データを格納する。
The
水平/垂直アドレス発生器50は、水平アドレス信号をマルチプレクサ41に、垂直アドレス信号をマルチプレクサ45に、また読出し信号をV−RAM画像メモリ40に出力する。マルチプレクサ41、45はCPU44からの切替信号に応じて読み出し側に切り替えられ、読出し信号に同期して水平アドレス信号及び垂直アドレス信号で定まるアドレスのV−RAM画像メモリ40の画像データが順次読み出される。なお、この画像データの読み出しは、V−RAM画像メモリ40に画像データの書き込みが完了した後に行なわれる。これは、CPU44からの切替信号によりマルチプレクサ41、45が書き込みから読み出しモードに切り替えられることにより保証される。
The horizontal / vertical address generator 50 outputs a horizontal address signal to the
[回路構成(データ処理)]
図4には、V−RAM画像メモリ40に格納された画像データを処理するための回路構成が図示されており、V−RAM画像メモリ40を中心とした回路構成は、図3に図示したものと同じものが図示されている。
[Circuit configuration (data processing)]
4 shows a circuit configuration for processing the image data stored in the V-RAM image memory 40. The circuit configuration centered on the V-RAM image memory 40 is that shown in FIG. The same is shown.
切替信号によりマルチプレクサ41、45が読出しに切り替えられることにより読出し信号に同期してV−RAM画像メモリ40から読み出される画像データは、階調データフィルタ処理ブロック60に入力され、ノイズ分が除去される。階調データフィルタ処理ブロック60には、2つの1ラインバッファ61、62が設けられ、これにより3ライン分の画像データが同時に得られる。これらの3ライン分の画像データは演算回路63に入力され、画像データの平坦度Fが演算され、また演算回路64にも入力されて、階調の最大値MAXと階調の最小値MINの差ΔBが演算される。また、3ライン分の画像データは帯域除去フィルタ68にも入力され、帯域除去フィルタがかけられる。また1ラインバッファ61の出力は遅延回路69に入力され、演算処理時間分に相当する遅延がかけられる。なお、演算回路63、64及び帯域除去フィルタ68の処理はそれぞれ3×3の各画素ブロック単位で処理が行なわれる。
Image data read from the V-RAM image memory 40 in synchronization with the read signal when the
演算回路65は画像データの平坦度Fの差ΔBに対する比を演算し、比較器66はその演算結果をしきい値66’と比較する。しきい値以下であればマルチプレクサ68は、帯域除去フィルタ68で帯域除去フィルタ処理された画像データを選択し、またしきい値以上であれば遅延回路69で各演算時間分に相当する遅延のかけられた画像データを選択して二値化処理ブロック70に出力する。
The arithmetic circuit 65 calculates the ratio of the flatness F of the image data to the difference ΔB, and the comparator 66 compares the calculation result with a threshold value 66 '. If it is less than the threshold value, the multiplexer 68 selects the image data that has been subjected to the band removal filter processing by the band removal filter 68, and if it is greater than or equal to the threshold value, the
二値化処理ブロック70では、階調データフィルタ処理ブロック60からの画像データに対して平均値演算回路71で1ライン毎に平均値x(上にバー付き)が演算され、また標準偏差演算回路72で1ライン毎に標準偏差ρが演算され、しきい値演算回路74でしきい値(x+1.5ρ)が演算される。比較器75は、このしきい値と1ラインバッファ73で保持していた1ライン分の画像データを比較し、画像データの二値化を行なう。
In the
二値化処理ブロック70から二値化された画像データは、二値化データフィルタ処理ブロック80のノイズ除去処理回路83と2つの1ラインバッファ81、82に入力される。ノイズ除去フィルタ処理回路83は、入力側の2つの1ラインバッファ81、82と直接の画像データから同時に3ライン分の画像データを受け、3×3の各画像ブロック毎に小突起、孤立データがあるかを調べ、あればそのデータを除去する処理を行なう。ノイズ除去処理回路83の出力は判定回路87と1ラインバッファ85に入力される。判定回路87は、1ラインの全てが0かを判定し、1ライン全てが0の場合はマルチプレクサ89でオア回路88の出力を、またそうでない場合は1ラインバッファ85の出力を選択し、それを1ラインバッファ86に入力する。1ラインバッファ85の画像データは、現在の画像データに、またノイズ除去処理回路83の出力と1ラインバッファ86の画像データはその前後の画像データに相当するので、1ライン全てが0の場合は、前後のラインの同じ水平位置のデータのオア処理により穴埋めされた画像データが出力される。
The binarized image data from the
二値化データフィルタ処理ブロック80からの二値化された画像データは、重心位置演算処理ブロック90に入力され重心位置が各ライン毎に演算される。重心位置演算処理ブロック90の立上り検出回路91は、二値化画像データが「0」から「1」に変化するのを検出して、そのときの水平アドレスカウンタ93の水平アドレス値をラッチ回路94にラッチする。また、立下り検出回路92は、二値化画像データが「1」から「0」に変化するのを検出して、そのときの水平アドレスカウンタ93の水平アドレス値をラッチ回路95にラッチする。重心位置演算回路96は、この立上り及び立下り時の水平アドレス値を平均して重心位置を演算し、その値を重心位置演算結果メモリ100に格納する。なお、水平アドレスカウンタ93は水平アドレス値を求めるために、V−RAM画像メモリからの読み出し用の水平クロックをカウントしている。また、水平アドレスカウンタ93のリセットは画像データ1ラインの切り替わり時期に行なわれる。
The binarized image data from the binarized data
[高さデータの測定]
次にこのような構成において、被測定物を配線基板に印刷されたクリーム半田を例にとり配線基板ないしクリーム半田の高さデータを求める処理を図5、図6の流れを参照して説明する。
[Measurement of height data]
Next, the processing for obtaining the height data of the wiring board or cream solder will be described with reference to the flow of FIG. 5 and FIG. 6 by taking cream solder printed on the wiring board as an example in such a configuration.
一般に、クリーム半田の高さを測定する場合、クリーム半田部の像の輝度に比べて、クリーム半田間のレジスト面の像の画像の輝度が極端に低く、レジスト面のライン光の像を認識できないためにクリーム半田の印刷基準を求めることができなくなるという問題がある。光強度を高めたり、露光時間を長くするとレジスト面の像は認識できるようになるが、今度はクリーム半田部の像がハレーションを起こして、重心計算を正確に処理できなくなってしまう。そこで、以下で説明するように2つの基準線を用いて高さ測定が行なわれる。 Generally, when measuring the height of cream solder, the brightness of the image of the resist surface between cream solders is extremely low compared to the brightness of the image of the cream solder, and the line light image of the resist surface cannot be recognized. Therefore, there is a problem that it is impossible to obtain the printing standard for cream solder. If the light intensity is increased or the exposure time is increased, the image on the resist surface can be recognized. However, this time, the image of the cream solder part causes halation, and the center of gravity calculation cannot be processed accurately. Therefore, height measurement is performed using two reference lines as described below.
まず、CPU44はリニアモータ駆動指令器31に位置指令信号とスタート信号を発生し、リニアモータ8を第1基準位置(配線基板のレジスト位置)に移動させる(ステップS11)。第1基準位置にくると、CPU44よりオア回路35’を介してCCDカメラ同期タイミングパルスを送出するとともに(ステップS12)、LDオン信号を発生してレーザダイオード1を例えば30ms点灯させる(ステップS13)。
First, the
レーザダイオード1から発光されたレーザ光は、コリメートレンズ2で集光されて、光学中心軸に対して平行な平行光束1aとなり、フォーカスレンズ3によりスポット光となるように絞り込まれる。このレーザスポット光は、投光ミラー4によって入射角に対して45度の方向に反射され、ラインジェネレータレンズ5に入射する。このレンズ5によりレーザスポット光は、プリズム効果によって一方向(X方向)に引き伸ばされて、被測定物11上で幅14μm、長さ10mmのライン光9となる。このライン光は、視野6.4mm×4.8mmでノンインターレース式のCCDカメラ6によって撮像される。
The laser light emitted from the
ステップS14でT1の時間待機した後、ステップS15でCCDカメラ同期タイミングパルスを送り、同期信号タイミング発生器39を駆動してCCDカメラ6のイメージセンサ38の画像データを書込タイミング発生器49の出力に同期してV−RAM画像メモリ40に読み込む(ステップS16)。このようにして、取得される画像データが第1基準線110として図7に図示されている。
After waiting for time T1 in step S14, a CCD camera synchronization timing pulse is sent in step S15, and the synchronization
この画像データはステップS17において各画像処理を受ける。まず、CPU44の切替信号によりマルチプレクサ41、45が読み出しモードに切り替わり、水平/垂直アドレス発生器50からの読み出し信号に従って水平アドレス及び垂直アドレスに同期してV−RAM画像メモリ40から画像データが読み出される。
This image data is subjected to each image processing in step S17. First, the
読み出された画像データは階調データフィルタ処理ブロック60で階調データフィルタ処理が行なわれる。演算回路63は、各3×3の画素ブロックの中心の画素を注目画素として、その周りの階調の平坦度Fを演算する。この平坦度Fは、注目画素周囲の画素間差の絶対値の平均値として求められ、画素列をA、B、C・・・・、画素行を1、2、3・・・・として、例えば、注目画素をB2とすると、
The read image data is subjected to gradation data filter processing in a gradation data
このように階調データのフィルタ処理が行なわれた画像データは、二値化処理ブロック70で二値化処理される。そのために、演算回路71、72は各ラインの階調の平均値xと標準偏差ρを計算する。比較器75は、1ラインバッファ73の各画素毎にその画素の階調データがそのラインの階調の平均値x+ρ×1.5より大きい時は現在の画素の値を1に、以下の時は現在の画素の値を0にして二値化する。
The image data on which the gradation data has been filtered in this way is binarized by the
この各二値化された画像データは、二値化データフィルタ処理ブロック80に送られ、ノイズ除去処理回路83は各3×3画素ブロック毎に小突起データ並びに孤立データをノイズとして除去する。このノイズ除去は、図8に示したようなa〜fのフィルタ処理を行うことに対応している。3×3の中心の画素を注目画素として、図8のパターンが現れた時、その注目画素の値を0にする。f以外の5種類のフィルタは、90度づつ回転させて実行する。このようにノイズ処理された二値化画像データは、1ラインバッファ85、86に送られる。判定回路87は、1ラインの全ての画素が0の場合には、前後のラインを参照して穴埋めを行なう。例えば、第2ラインの画素が全て0であった場合、その前後のライン(第1と第3ライン)に1の画素がある場合には、その1の画素のあるところを1にする。
Each of the binarized image data is sent to the binarized data
このように処理された画像データは重心位置演算処理ブロック90に送られ、演算回路96で重心位置(平均値)が演算される。この重心位置は、図13に示すように、画素列A、B、C・・・に対して1、2、3・・・のような連番を付けることにより行なわれる。この例では1、2行目に関してはI列、J列の画素の値が1であり、I列の番号は9、J列の番号は10なので、1、2行目の重心値は9.5となる。また3、4、5行目に関してはI列、H列、G列の画素が1であり、各行の重心値は各列に付された番号と同じ値の9、8、7となる。以下同様にして各行の重心値を求める。 The image data processed in this way is sent to the centroid position calculation processing block 90, and the centroid position (average value) is calculated by the calculation circuit 96. As shown in FIG. 13, the center of gravity is determined by assigning sequential numbers such as 1, 2, 3,... To the pixel columns A, B, C. In this example, for the first and second rows, the pixel values in the I and J columns are 1, the I column number is 9, and the J column number is 10. Therefore, the centroid values in the first and second rows are 9. 5 For the third, fourth, and fifth rows, the pixels in the I, H, and G columns are 1, and the center-of-gravity value of each row is 9, 8, and 7, which is the same value as the number assigned to each column. In the same manner, the center of gravity value of each row is obtained.
このようにして縦軸を重心値、横軸をライン番号としてグラフを描くと図9(a)のようになる。この結果がステップS18で第1基準位置(レジスト位置)の高さデータとしてメモリ100に格納される。
When the graph is drawn with the vertical axis as the center of gravity and the horizontal axis as the line number in this way, the graph is as shown in FIG. This result is stored in the
このように第1基準位置の高さデータが求められたので、次にこれからクリーム半田が印刷されようとする第2基準位置にライン光を投光して、その面の高さデータを測定する。そこで、ステップS21で、リニアモータ8は、制御信号に従って一定速度4.8mm/secでY方向に第2基準位置に直線移動され(2.72mm移動)、それに従ってリニアモータ8のシャフトに結合された投光ユニット7もY方向に平行光束1aに平行に直線運動する。投光ユニット7は、平行光線に向かって前後方向に移動するが、フォーカスレンズ3は常に平行光束1aを受光することになるので、フォーカスレンズ3の結像作用には影響を及ぼすことはない。
Since the height data of the first reference position is obtained in this way, the line light is projected to the second reference position where the cream solder is to be printed next, and the height data of the surface is measured. . Therefore, in step S21, the
次のステップS22〜S27は、ステップS12〜S17と同じであり、撮像された画像データが図7の111で示され、また演算された高さデータが図9(b)に図示されている。この結果は、ステップS28で第2基準位置の高さデータとしてメモリ100に格納される。次に、ステップS29で第1基準線と第2基準線での平均高さデータの差Δxが演算される。図9の例では、Δx=171μm−127μm=44μmとなる。
The next steps S22 to S27 are the same as steps S12 to S17. The captured image data is indicated by 111 in FIG. 7, and the calculated height data is indicated in FIG. 9B. This result is stored in the
以上で、配線基板上に2本のライン光を投光して、測定面の平行度が測定されたので、次に、配線基板にクリーム半田を印刷する。図6のステップS30でクリーム半田が印刷されていることが確認された場合には、ステップS31でリニアモータ8を第1基準位置(図7の110の位置)、すなわちレジスト位置に移動する。ステップS31からS38は、ステップS11〜S18と同様である。第1基準位置に投光されたライン光の像が図10で112で図示されている。
As described above, two line lights are projected onto the wiring board and the parallelism of the measurement surface is measured. Next, cream solder is printed on the wiring board. If it is confirmed in step S30 in FIG. 6 that cream solder is printed, the
続いて、ステップS41でリニアモータ8を2.72mm移動してクリーム半田が印刷された部分(第2基準位置)に移動させる。続くステップS42〜S47は、ステップS32〜S37と同様であるが、ステップS43でレーザダイオードは、クリーム半田に適した露光量(2ms間露光)点灯されるところが相違している。このライン光の像は、図10で113a、113bに示したような像になる。この場合、右側に突出した輝度の高い像がクリーム半田部113aであり、その間の輝度の低い直線部分が配線基板のレジスト面ないしパッド面113bである。
Subsequently, in step S41, the
ステップS47で演算される重心位置、すなわちクリーム半田の高さデータは図11に示したごとくになり、この高さデータがステップS48でメモリ100に格納される。この高さデータは第1の基準位置の高さが「0」として処理されている。しかし、実際には、上記「0」としたレジスト面の高さはクリーム半田の印刷されたレジスト面ではない。従って、両レジスト面の高さの差に相当するステップS29で求めた第1基準線と第2基準線での高さデータの差Δx(44μm)で両レジスト面の高さの差に応じてクリーム半田部の高さを補正する(ステップS49)。これが図12に図示されており、クリーム半田の平均高さが103μmとなっている。
The gravity center position calculated in step S47, that is, the height data of the cream solder is as shown in FIG. 11, and this height data is stored in the
予め別の計測器にて測定したクリーム半田の平均高さが102μmであったので、上記方法によってクリーム半田部の高さが正確であることが確認できた。平行度の取得と、クリーム半田部の高さ取得時に、各ライン光の間隔を2.72mmと一致させたが、これは説明の便宜上であり、平行度は直線近似を行うことにより、投光の位置と間隔が既知であれば、任意の位置と間隔で投光し、計算することができる。 Since the average height of the cream solder measured with another measuring instrument in advance was 102 μm, it was confirmed that the cream solder portion had an accurate height by the above method. At the time of acquiring the parallelism and the height of the cream solder part, the interval of each line light was made equal to 2.72 mm. This is for convenience of explanation, and the parallelism is calculated by performing linear approximation. If the position and interval are known, light can be projected and calculated at an arbitrary position and interval.
このように、上記方法では、クリーム半田の印刷されるレジスト面と別のレジスト面を基準にクリーム半田の高さを測定するようにし、両レジスト面の高さに差がある場合には、それを補正してクリーム半田の高さを測定している。この場合、それぞれレジスト面並びにクリーム半田に適した露光量でライン光を投光することができ、鮮明なレジスト面並びにクリーム半田の光切断像が得られるので、精度のよいクリーム半田の高さ測定が可能になる。 As described above, in the above method, the height of the cream solder is measured based on the resist surface on which the cream solder is printed and another resist surface. The height of the cream solder is measured with correction. In this case, line light can be projected at an exposure amount suitable for the resist surface and the cream solder, respectively, and a clear resist surface and a light-cut image of the cream solder can be obtained. Is possible.
なお、上述した例では、レジスト面及びクリーム半田部は、ライン光の投光時間を変えてそれぞれに適した露光量で撮像されたが、ライン光の強さ、あるいはCCDカメラの撮像感度を変化させることによりそれぞれ適した露光量で撮像するようにしてもよい。 In the example described above, the resist surface and the cream solder portion were imaged with different exposure amounts by changing the line light projection time, but the line light intensity or the CCD camera imaging sensitivity was changed. By doing so, you may make it image by the exposure amount suitable for each.
[表計算ソフトを用いた高さデータの測定]
また、上述した実施形態では、V−RAM画像メモリ40の画像データは、図4に示す回路構成で画像処理されたが、V−RAM画像メモリ40の画像データを表計算ソフトに取り込んで行なうこともできる。V−RAM画像メモリ40の画像データは、横640画素×縦480画素のビットマップ画像であるので、これを各画素を256階調の階調データに変換した後、640列×480行のセルの表計算ソフトに取り込む。画素間の分解能は10μmであるので、表計算ソフトに読み込んだ場合は前記画素がセルに相当することから、セル間のピッチは10μmとなる。ただし、実際の表計算ソフトは最大列数が256列という機能上の制約が有るので、200列×480行の階調データを取り込んで処理を行う。
[Measurement of height data using spreadsheet software]
In the above-described embodiment, the image data in the V-RAM image memory 40 has been subjected to image processing with the circuit configuration shown in FIG. 4, but the image data in the V-RAM image memory 40 is taken into the spreadsheet software. You can also. Since the image data in the V-RAM image memory 40 is a bitmap image of 640 pixels wide × 480 pixels high, after each pixel is converted to gradation data of 256 gradations, a cell of 640 columns × 480 rows is obtained. Into the spreadsheet software. Since the resolution between the pixels is 10 μm, the pixel corresponds to the cell when read into the spreadsheet software, and the pitch between the cells is 10 μm. However, since the actual spreadsheet software has a functional restriction that the maximum number of columns is 256 columns, processing is performed by fetching gradation data of 200 columns × 480 rows.
まず、取込んだ階調データは3×3のセル毎に取り出されて、階調の平坦度を調べてフィルタ処理が行なわれる。3×3のセルの中心のセルを注目セルとし、その周りの階調の平坦度を計算する。注目セル周囲のセル間差の絶対値の平均値を求める。列をA、B、C・・・・、行を1、2、3・・・・として、例えば、注目セルをB2として、数1に従い平坦度Fを算出する(図4の演算回路63による演算に対応)。次に3×3のセルの中の階調の最大値と階調の最小値の差ΔBに対する比を求め(演算回路65に対応)、F/ΔBがしきい値より小さい時(比較器66に対応)に注目セルに対して、数2の帯域除去フィルタ(フィルタ回路68に対応)をかける。もしΔB=0の時またはF/ΔBがしきい値より大きい時は何もしない。次に注目セルをB3に移し以上の処理を実行し、B4、B5・・・・と処理をする。そして次の行に移行してC2、C3・・・のように順次処理を行う。
First, the acquired gradation data is extracted for each 3 × 3 cell, and the filter processing is performed by checking the flatness of the gradation. The center cell of the 3 × 3 cells is set as the target cell, and the flatness of the gradation around the cell is calculated. An average value of absolute values of differences between cells around the target cell is obtained. .., The rows are 1, 2, 3,..., For example, the target cell is B2, and the flatness F is calculated according to Equation 1 (by the arithmetic circuit 63 in FIG. 4). Corresponding to calculation). Next, a ratio to the difference ΔB between the maximum gradation value and the minimum gradation value in the 3 × 3 cell is obtained (corresponding to the arithmetic circuit 65), and when F / ΔB is smaller than the threshold value (comparator 66). 2), the band elimination filter (corresponding to the filter circuit 68) of
以上のように階調データのフィルタ処理が終わると、次の二値化処理に移る。各行の階調の平均値と標準偏差を計算する(演算回路71、72に対応)。そして各セル毎にそのセルの階調データがその行の階調の平均値+1.5×標準偏差より大きい時(比較器75に対応)は現在のセルの値を1に書換え、以下の時は現在のセルの値を消去する。セルA1、B1、C1・・・に対しては1行目の平均値と標準偏差を用い、セルA2、B2、C2・・・に対しては2行目の平均値と標準偏差を用いる。各セルは1か空白の状態になる。 When the gradation data filtering process is completed as described above, the process proceeds to the next binarization process. The average value and standard deviation of the gradation of each row are calculated (corresponding to the arithmetic circuits 71 and 72). For each cell, when the gradation data of the cell is larger than the average value of the gradation of the row + 1.5 × standard deviation (corresponding to the comparator 75), the value of the current cell is rewritten to 1, and at the following times Erases the value of the current cell. The average value and standard deviation of the first row are used for the cells A1, B1, C1,..., And the average value and standard deviation of the second row are used for the cells A2, B2, C2,. Each cell is 1 or blank.
このように各セルの値が二値化されたあと、小突起データ並びに孤立データはノイズと考えられるので、ノイズ除去のためにこれらのデータの消去処理を行う。すなわち、図8に示す様なa〜fのフィルタ処理を行う。3×3の中心のセルを注目セルとして、図8のパターンが現れた時、その注目セルの値を消去する。f以外の5種類のフィルタは、90度づつ回転させて実行する(ノイズ除去処理回路83に対応)。 After the values of the respective cells are binarized in this way, the small protrusion data and the isolated data are considered to be noise. Therefore, these data are erased to remove noise. That is, the filter processes a to f as shown in FIG. 8 are performed. With the 3 × 3 center cell as the target cell, when the pattern of FIG. 8 appears, the value of the target cell is erased. The five types of filters other than f are rotated by 90 degrees (corresponding to the noise removal processing circuit 83).
次は各行を参照して、全て空白の場合は上下の行の数値1のセルの配列を参照して、穴埋めを行う(判定回路87に対応)。次に、各行の数値1のセルに対して重心値を計算する。これは、図13に示すように、列A、B、C・・・に対しては、1、2、3・・・と連番を付けるとこの数値が重心の値となる(重心位置演算回路96に対応)。この例では1、2行目に関してはI列、J列のセルの値が1であり、I列の番号は9、J列の番号は10なので、1、2行目の重心値は9.5となる。また3、4、5行目に関してはI列、H列、G列のセルが1であり、各行の重心値は各列に付された番号と同じ値の9、8、7となる。以下同様にして各行の重心値を求める。
Next, reference is made to each row, and if all are blank, reference is made to an array of cells with a numerical value of 1 in the upper and lower rows, and hole filling is performed (corresponding to the determination circuit 87). Next, a centroid value is calculated for a cell of
このように、図4の各処理ブロック60、70、80、90をソフトウェアで処理することもできる。
Thus, each
1 レーザ光源
5 ラインジェネレータ
6 CCDカメラ
9 ライン光
1 Laser
Claims (3)
突出物の像を画素ごとに階調データとして取り出し、
各画素ごとにその周辺の画素の階調の平坦度を調べ、
平坦でない場合には対象画素にフィルタ処理を行うような階調処理を行ない、
前記階調処理の行なわれた階調データに対して二値化を行ない突出物の像を二値化データに変換することを特徴とする高さデータ処理方法。 In the height data processing method of processing the height data of the protrusion obtained by imaging the protrusion cut by the line light and obtained by the light cutting method,
The image of the protrusion is taken out as gradation data for each pixel,
Check the flatness of the gradation of the surrounding pixels for each pixel,
If it is not flat, perform gradation processing to filter the target pixel,
A height data processing method comprising: binarizing the gradation data subjected to the gradation processing and converting an image of a protruding object into binary data.
突出物の像を行と列に配置された画素の二値化データとして取り出し、
二値化データに対してフィルタ処理を行ない、
フィルタ処理の結果空白行となった場合には、前後の行の二値化データの配列に応じて空白行にデータの埋め込みを行なうことを特徴とする高さデータ処理方法。 In the height data processing method of processing the height data of the protrusion obtained by imaging the protrusion cut by the line light and obtained by the light cutting method,
The image of the protrusion is taken out as binary data of pixels arranged in rows and columns,
Filter the binarized data,
A height data processing method comprising embedding data in a blank line in accordance with an array of binarized data in the preceding and succeeding lines when a filter process results in a blank line.
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