JP4405009B2 - Calibration method of inspection machine with line sensor camera - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインセンサーカメラを備えた検査機のキャリブレーション方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板への電子部品の実装において、はんだ印刷後の印刷状態や、装着部品の装着状態や、はんだ硬化後の部品やはんだ状態を検査する時などには、撮像装置を備えた検査機が使用されている。
その内、エリアカメラを備えたタイプの検査機は、エリアカメラのCCD素子がn×n画素であるため、矩形の撮像領域を一括で撮像可能である。このタイプの検査機をキャリブレーションする方法は種々あるが、たとえば図5に示したように、エリアカメラ31によって、その撮像領域32より少し小さい寸法であって寸法精度が保証されたキャリブレーション用撮像対象物33を撮像し、撮像した画像34を認識することにより画像上の寸法を算出し、算出した寸法と撮像対象物32の実寸法との比率からカメラスケール、つまり1画素当たりの実際の寸法を算出している。
【0003】
一方、ラインセンサーカメラを備えたタイプの検査機は、ラインセンサーカメラのCCD素子がm×1画素(カラーラインセンサーカメラの場合はn×3画素:3画素はそれぞれ赤・緑・青の素子を示す)なので、矩形の撮像領域を撮像するためにはラインセンサーカメラ或いは撮像対象物を移動させることが必要である。このタイプの検査機でもキャリブレーションは上記と同様にして行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような各検査機では、撮像領域32の端と端でカメラの傾きがカメラスケールに影響する懸念があるが、エリアカメラの場合には、電子部品の実装工程での撮像領域32は数ミリ角程度の寸法になるので、カメラの傾きの影響は無視できる範囲である。ところが、ラインセンサーカメラの場合には、画素数mのサイズが大きいことが多いので、カメラが傾いて取り付けられると1画素目とm画素目のカメラスケールの違いは無視できなくなり、そのため、キャリブレーションの際にカメラの取り付け上の傾きも調整する必要があるという問題を有していた。
【0005】
本発明は上記問題を解決するもので、撮像対象物に対するラインセンサーカメラの傾きを容易に調整できるキャリブレーション方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、検査対象物に対して読み取り方向に沿って相対移動することで一定領域を撮像するラインセンサーカメラを備えた検査機をキャリブレーションするに際して、設置したキャリブレーション用の検査対象物の表面に等間隔をおいて決められた任意の3検査ポイントの内の中央検査ポイントの位置を教示するとともに、前記検査対象物上の3検査ポイントをラインセンサーカメラにより撮像し、撮像画像上の対応する中央検査ポイントに中心軸が一致するようにラインセンサーカメラを相対移動させ、移動後のラインセンサーカメラにより前記検査対象物上の3検査ポイントを撮像し、撮像画像上の対応する3検査ポイントにつき隣接する検査ポイント間の距離D2,D3を求め両距離の比D2/D3よりラインセンサーカメラの検査対象物側への傾きを算出し、算出した角度θに基づいてラインセンサーカメラあるいは画像処理手段を調整することを特徴とする。
【0008】
このようにすることにより、ラインセンサーカメラの検査対象物側への傾きを調整できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、検査機のラインセンサーカメラ1の下方にキャリブレーション用の検査対象物2を配置した状態を示す。
ラインセンサーカメラ1は移動テーブル3に取り付けられて検査対象物2に対向するY軸方向に沿って設けられていて、移動テーブル3に設けられた駆動手段(図示せず)によりX軸方向に移動自在であり、X軸方向への1回のスキャンで直線状撮像エリア4によって矩形撮像エリア5を撮像可能である。ここで、X軸方向およびY軸方向は上記したようなラインセンサーカメラ1が移動する平面内において互いに直交する方向と定義し、Z軸方向はラインセンサーカメラ1から検査対象物2の方向と定義する。
【0010】
移動テーブル3には、移動テーブル3をX−Y方向に回転させる調整治具6と、Y−Z方向に回転させる調整治具7とが設けられている。
検査対象物2は精度が確保された治具であって、矩形撮像エリア5内に入るように検査ポイントaと検査ポイントbと検査ポイントcとを等間隔で基板8上に配置しており、駆動手段(図示せず)によってY軸方向に移動自在である。
【0011】
以下、上記した検査機のキャリブレーション方法を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ラインセンサーカメラ1のX−Y方向の傾きを算出する。
検査対象物の位置教示工程#1において、図3(a)に示すように、検査機正面から見たガラス基板8の左手前コーナーを原点O(0,0)として設定し、検査対象物2の検査ポイントa、検査ポイントb、検査ポイントcの位置データを教示する。また、a’は検査ポイントaの中心位置、c’は検査ポイントcの中心位置の位置データを教示する。ここで、Lは中心位置a’と中心位置c’とを結ぶ直線であってY軸と平行をなす直線を示す。
【0012】
検査対象物の認識工程#2において、ラインセンサーカメラ1をX軸方向へ移動させることにより検査ポイントa,b,cを撮像し、図3(b)に示すような、検査ポイントa,b,cに対応する検査ポイントa1,b1,c1を含んだ撮像画像9を得る。そして、撮像画像9上の検査ポイントa1の中心位置a1’と検査ポイントc1の中心位置c1’とを設計値のカメラスケールを用いて求める。
【0013】
次に、カメラスケール算出工程#3において、検査対象物2上の検査ポイントaの中心位置a’と検査ポイントcの中心位置c’との間の距離D0を求めるとともに、撮像画像9上の検査ポイントa1の中心位置a1’と検査ポイントc1の中心位置c1’との距離D1とを求め、両者の比で表わされるカメラスケールD1/D0を算出する。
【0014】
次に、X−Y平面の角度算出工程#4において、撮像画像9上で検査ポイントa1の中心位置a1’を通るY軸方向に平行な直線L’と、検査ポイントa1の中心位置a1’と検査ポイントc1の中心位置c1’とを結ぶ直線L1とを求め、直線L’と直線L1とのなす角θをL’cosθ=L1を用いて求める。
その後に、X−Y調整工程#5において、求めた角度θに対応する量だけ移動テーブル3を調整治具8によりX−Y方向に回転させ、それによりラインセンサーカメラ1のX−Y方向の傾きを調整する。
【0015】
上記した#1〜#5の工程を、ラインセンサーカメラ1のX−Y方向の傾きが要求される精度を満足するまで繰り返す。
次に、ラインセンサーカメラ1のY−Z方向の傾きを算出する。ここでは、図4(a)上部に示すように、検査ポイントa,b,cを含んだ検査対象物2に対して、ラインセンサーカメラ1が、中心軸10がY−Z方向に傾いている。
【0016】
検査対象物の認識工程#6において、ラインセンサーカメラ1をX軸方向に移動させることにより検査ポイントa,b,cを撮像し、図4(a)下部に示したような、検査ポイントa,b,cに対応する検査ポイントa2,b2,c2を含んだ撮像画像を得る。そして、この撮像画像上の検査ポイントb2の中心位置b2’をここでは設計値のカメラスケールを用いて求める。
【0017】
そして、カメラ中心位置合わせ工程#7において、撮像画像上で検査ポイントb2の中心位置b2’とラインセンサーカメラ1の中心軸10とが一致するように検査対象物2をY軸方向に移動させる。
Y−Z平面の角度算出工程#8において、図4(b)上部に示した位置まで移動したラインセンサーカメラ1によって再度検査ポイントa,b,cを撮像し、図4(b)下部に示すような、検査ポイントa,b,cに対応する検査ポイントa3,b3,c3を含んだ撮像画像を得る。
【0018】
そして、検査ポイントa3のY軸方向の中心位置a3’、検査ポイントb3のY軸方向の中心位置b3’、検査ポイントc3のY軸方向の中心位置c3’を求め、求めた中心位置a3’と中心位置b3’との間の距離D2と、中心位置b3’と中心位置c3’との間の距離D3との比率を算出し、算出値に基づいてラインセンサーカメラ1のY−Z方向の傾きを算出する。
【0019】
その後に、Y−Z調整工程#9において、求めた角度θに対応する量だけ調整治具9により移動テーブル3をY−Z方向に回転させ、それによりラインセンサーカメラ1のY−Z方向の傾きを調整する。
上記#6〜#9の工程を、ラインセンサーカメラ1のY−Z方向の傾きが要求される精度を満足するまで繰り返す。
【0020】
以上のようにして、ラインセンサーカメラ1を備えた検査機において、検査対象物2に対するラインセンサーカメラ1の傾きを調整できるとともに、ラインセンサーカメラ1独特の機構を利用して調整工程と中にカメラスケールを正確に算出することができる。
なお、上記した実施の形態では、ラインセンサーカメラ1をX軸方向に移動させ検査対象物2をY軸方向に移動させる構成の検査機を例にとって説明したが、ラインセンサーカメラ1をY軸方向へ移動させ検査対象物2をX軸方向に移動させる構成、或いは、ラインセンサーカメラ1が固定で検査対象物2をX軸方向とY軸方向とに移動させる構成、或いは、検査対象物2が固定でラインセンサーカメラ1をX軸方向とY軸方向とに移動させる構成、の検査機であっても同様にしてキャリブレーションを実施できる。
【0021】
また、ラインセンサーカメラ1のY−Z方向の傾きを調整した後に、X−Y方向の傾きを調整することも可能である。
さらに、ラインセンサーカメラ1の傾きの調整を、ラインセンサーカメラ1を回転させるのでなく、画像処理手段の調整によって行うことも可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、キャリブレーション用の検査対象物の表面に決められた検査ポイントを位置教示し撮像によって認識させることにより、ラインセンサーカメラと検査対象物との間の傾きを算出して調整することができる。また、傾きを算出する工程においてカメラスケールを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるキャリブレーション方法が実施されるラインセンサーカメラを備えた検査機の構成図である。
【図2】同キャリブレーション方法を説明するフローチャートである。
【図3】同キャリブレーション方法におけるX−Y座標系でのラインセンサーカメラの傾きの算出方法を示す説明図である。
【図4】同キャリブレーション方法におけるY−Z座標系でのラインセンサーカメラの傾きの算出方法を示す説明図である。
【図5】エリアカメラを備えたタイプの検査機において従来より行われているキャリブレーション方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ラインセンサーカメラ
2 検査対象物
9 撮像画像
10 中心軸
a,b,c 検査ポイント
a1,b1,c1 検査ポイント
a2,b2,c2 検査ポイント
a3,b3,c3 検査ポイント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a calibration method for an inspection machine equipped with a line sensor camera.
[0002]
[Prior art]
When mounting electronic components on a printed circuit board, an inspection machine equipped with an imaging device is used to inspect the printed state after solder printing, the mounted state of the mounted component, and the component and solder state after the solder is cured. Has been.
Among them, an inspection machine of the type provided with an area camera can pick up a rectangular imaging region at a time since the CCD element of the area camera has n × n pixels. There are various methods for calibrating this type of inspection machine. For example, as shown in FIG. 5, the
[0003]
On the other hand, an inspection machine equipped with a line sensor camera has a line sensor camera CCD element of m × 1 pixel (in the case of a color line sensor camera, n × 3 pixels: 3 pixels are red, green and blue elements, respectively. Therefore, it is necessary to move the line sensor camera or the imaging object in order to image the rectangular imaging area. In this type of inspection machine, calibration is performed in the same manner as described above.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in each inspection machine as described above, there is a concern that the tilt of the camera affects the camera scale at the end of the
[0005]
The present invention solves the above problem, and an object of the present invention is to provide a calibration method that can easily adjust the inclination of a line sensor camera with respect to an imaging target.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides an installed calibration when calibrating an inspection machine including a line sensor camera that images a certain area by moving relative to an inspection object along a reading direction. The position of the central inspection point among arbitrary 3 inspection points determined at equal intervals on the surface of the inspection object is taught, and the 3 inspection points on the inspection object are imaged by a line sensor camera. The line sensor camera is relatively moved so that the central axis coincides with the corresponding central inspection point on the captured image, and the three inspection points on the inspection object are imaged by the moved line sensor camera, The distances D2 and D3 between the adjacent inspection points are obtained for the corresponding three inspection points, and the distance D2 / D3 is calculated from the ratio of both distances Calculating the inclination of the test object side of the emission sensor camera, and adjusts a line sensor camera or the image processing means based on the calculated angle theta.
[0008]
By doing so, the inclination of the line sensor camera toward the inspection object can be adjusted.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a state in which an
The
[0010]
The moving table 3 is provided with an adjusting
The
[0011]
Hereinafter, the calibration method for the inspection machine will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the inclination of the
In the inspection object position teaching
[0012]
In the inspection object
[0013]
Next, in the camera scale
[0014]
Next, in the angle
Thereafter, in the XY
[0015]
The above-described
Next, the inclination of the
[0016]
In the inspection object
[0017]
Then, in the camera center
In the angle
[0018]
Then, a center position a3 ′ in the Y-axis direction of the inspection point a3, a center position b3 ′ in the Y-axis direction of the inspection point b3, and a center position c3 ′ in the Y-axis direction of the inspection point c3 are obtained, and the obtained center position a3 ′ The ratio between the distance D2 between the center position b3 ′ and the distance D3 between the center position b3 ′ and the center position c3 ′ is calculated, and the inclination of the
[0019]
Thereafter, in the YZ
The
[0020]
As described above, in the inspection machine equipped with the
In the above-described embodiment, an example of an inspection machine configured to move the
[0021]
It is also possible to adjust the tilt in the XY direction after adjusting the tilt in the YZ direction of the
Further, the inclination of the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inclination between the line sensor camera and the inspection object is calculated by teaching the position of the inspection point determined on the surface of the inspection object for calibration and recognizing it by imaging. Can be adjusted. Further, the camera scale can be obtained in the step of calculating the inclination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection machine including a line sensor camera in which a calibration method according to an embodiment of the present invention is performed.
FIG. 2 is a flowchart illustrating the calibration method.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of calculating the tilt of the line sensor camera in the XY coordinate system in the calibration method.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of calculating the tilt of the line sensor camera in the YZ coordinate system in the calibration method.
FIG. 5 is an explanatory view showing a calibration method conventionally performed in an inspection machine of a type provided with an area camera.
[Explanation of symbols]
1
10 Central axes a, b, c Inspection points
a1, b1, c1 inspection points
a2, b2, c2 inspection points
a3, b3, c3 inspection points
Claims (1)
設置したキャリブレーション用の検査対象物の表面に等間隔をおいて決められた任意の3検査ポイントの内の中央検査ポイントの位置を教示するとともに、
前記検査対象物上の3検査ポイントをラインセンサーカメラにより撮像し、
撮像画像上の対応する中央検査ポイントに中心軸が一致するようにラインセンサーカメラを相対移動させ、
移動後のラインセンサーカメラにより前記検査対象物上の3検査ポイントを撮像し、
撮像画像上の対応する3検査ポイントにつき隣接する検査ポイント間の距離D2,D3を求め両距離の比D2/D3よりラインセンサーカメラの検査対象物側への傾きを算出し、
算出した角度θに基づいてラインセンサーカメラあるいは画像処理手段を調整することを特徴とするラインセンサーカメラを備えた検査機のキャリブレーション方法。When calibrating an inspection machine equipped with a line sensor camera that images a certain area by moving relative to the inspection object along the reading direction,
Teach the position of the central inspection point among any three inspection points set at equal intervals on the surface of the inspection object for calibration,
Three inspection points on the inspection object are imaged by a line sensor camera,
Move the line sensor camera relatively so that the center axis coincides with the corresponding center inspection point on the captured image,
The three inspection points on the inspection object are imaged by the line sensor camera after movement,
The distances D2 and D3 between adjacent inspection points are obtained for the corresponding three inspection points on the captured image, and the inclination of the line sensor camera toward the inspection object side is calculated from the ratio D2 / D3 of both distances.
A calibration method for an inspection machine having a line sensor camera, wherein the line sensor camera or the image processing means is adjusted based on the calculated angle θ.
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