JPH06258244A - 実装部品検査用データの教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 教示済の検査用データが最適かどうかを正し
く判断して、検査用データを最適値に容易に修正でき
る。 【構成】実装部品検査装置に実装品質の良否が既知のテ
スト基板を搬入し、基板上の各部品を撮像して、教示さ
れた検査用データを用いて画像パターンを抽出し、実装
品質を判定するための特徴パラメータの数値を算出し、
これをあらかじめ教示された判定基準値とともに表示す
る（ステップ１〜５）。オペレータはこの表示より教示
した検査用データが適切であるか否かを判断し、適切で
なければ修正を行う（ステップ６，７）。この手順を基
板上のすべての部品に対して実行した後、基板を搬出す
る（ステップ９〜１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリント基板
（以下単に「基板」という）に実装された電子部品につ
き、はんだ付け前は電子部品の有無や姿勢などを、はん
だ付け後ははんだ付けの良否などを、それぞれ検査する
のに用いられる実装部品検査装置に関し、殊にこの発明
は、被検査基板上の各実装部品の実装品質を自動検査す
るのに必要な検査用データを実装部品検査装置へ教示
し、さらにその教示データを修正するための実装部品検
査用データの教示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検査基板上の実装部品（はんだ
付け前のものとはんだ付け後のものとを総称して「実
装」という）について実装品質を検査するのに、目視に
よる検査が行われている。ところがこの種の目視検査で
は、検査ミスの発生が避けられず、検査結果も検査する
者によりまちまちであり、また検査処理能力にも限界が
ある。

【０００３】そこで近年、多数の部品が実装された基板
につき、実装品質を画像処理技術を用いて自動的に検査
する実装部品検査装置が実用化された。この実装部品検
査装置を使用する場合、検査に先立ち、被検査基板上の
どの位置に、どのような部品が、どのように実装される
かなどにつき、基板の種別毎に実装部品検査装置に教示
する必要がある。この教示作業は一般に「ティーチン
グ」と呼ばれる。

【０００４】部品の実装品質の検査に関わる情報（以下
「検査用データ」と総称する）には、被検査基板上に実
装される部品の位置，種類，向きなどの他に、各部品が
はんだ付けされる基板上のランドおよび部品に関する情
報（形状，長さ，幅など）、検査領域として設定される
ウィンドウに関する情報（形状，大きさなど）、撮像さ
れた画像よりランド上のはんだ付け部分についての画像
パターンを抽出するための色相，明度などに関する情
報、前記画像パターンより得られる特徴パラメータの良
否を判定するための判定基準値などが含まれる。

【０００５】被検査基板の検査に際して、この実装部品
検査装置は、被検査基板を撮像して得られた画像より前
記検査用データを用いて例えばはんだ付け部分の画像パ
ターンを抽出し、その画像パターンより電極の幅，電極
連続長，フィレット幅，フィレット連続長，フィレット
と電極との間の距離，フィレットの各色相領域の比率な
どを特徴パラメータとして算出し、それぞれの算出値を
個々の判定基準値と比較することにより、はんだ付け状
態の良否などを判定する。

【０００６】前記した検査用データは、被検査基板の種
類毎にオペレータによって実装部品検査装置に手入力さ
れるもので、この検査用データの教示作業が完了する
と、各部品の実装品質の良否が既知なテスト基板を用い
てその実装部品検査装置によるテスト検査を行い、良品
基板については良品判定が、一方不良品基板については
不良品判定が、それぞれ行われたかどうかを確認しつ
つ、検査用データを修正するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な修正方法では、オペレータは良品，不良品いずれかの
検査結果しか確認できないため、例えば良品基板につい
て良品判定がなされた場合に、特徴パラメータの算出値
が仮に判定基準値をわずかにクリアする値であったとし
ても、教示された検査用データは最適であると判断して
確定することになるため、実際の検査において、良品と
不良品とを正しく弁別できないという事態が発生し得
る。

【０００８】また検査用データの教示や修正は、オペレ
ータの経験やカンによって行われているため、オペレー
タに過度の負担がかかる上、教示される検査用データも
オペレータの違いにより、また同じオペレータであって
もそのときどきによりバラツキが生じるという問題もあ
る。

【０００９】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、特徴パラメータの算出値を出力させて、この算
出値と判定基準値との比較により検査用データの修正を
行わせることにより、検査用データを容易にかつ最適な
値に修正できる実装部品検査用データの教示方法を提供
することを目的とする。

【００１０】またこの発明は、オペレータの経験やカン
にたよることなく検査用データの修正を可能となすこと
により、教示作業におけるオペレータの過度の負担を軽
減し、オペレータの違いなどによる検査用データのバラ
ツキをなくすことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、被検査基板
上の各実装部品の実装品質を自動検査するのに必要な検
査用データを実装部品検査装置へ教示する教示手順と、
この教示手順により教示された検査用データを修正する
修正手順とから成る実装部品検査用データの教示方法で
あって、前記修正手順は、教示済の実装部品検査装置に
対して実装品質の良否が既知の基板を導入して前記実装
部品検査装置により撮像させる手順と、前記実装部品検
査装置が実装部品の実装品質を判定するのに使用する特
徴パラメータの数値を前記基板の画像から前記検査用デ
ータを用いて前記実装部品検査装置により算出させて出
力させる手順と、前記特徴パラメータの算出値と実装品
質の良否を判定するための判定基準値とを比較して前記
検査用データを修正する手順とを一連に実施するように
している。

【００１２】

【作用】実装品質の良否が既知の基板について実装部品
検査装置は実装部品の実装品質を判定するのに使用する
特徴パラメータの数値を算出して出力するので、その算
出値と実装品質の良否を判定するための判定基準値とを
比較することにより、オペレータは教示済の検査用デー
タが最適かどうかを正しく判断でき、検査用データを最
適値に容易に修正し得る。

【００１３】

【実施例】図１は、実装部品検査装置の全体構成を示
す。この実装部品検査装置は、実装品質が良好な基準基
板１Ｓを撮像して得られた前記基準基板１Ｓ上にある各
部品２Ｓの検査領域の特徴パラメータと、被検査基板１
Ｔを撮像して得られた前記被検査基板１Ｔ上にある各部
品２Ｔの検査領域の特徴パラメータとを比較するなどし
て、各部品２Ｔの実装品質を検査するためのもので、Ｘ
軸テーブル部３，Ｙ軸テーブル部４，投光部５，撮像部
６，制御処理部７などをその構成として含んでいる。

【００１４】前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４は、それぞれ制御処理部７からの制御信号に基づい
て動作するモータ（図示せず）を備えており、これらモ
ータの駆動によりＸ軸テーブル部３が撮像部６をＸ軸方
向へ移動させ、またＹ軸テーブル部４が基板１Ｓ，１Ｔ
を支持するコンベヤ８をＹ軸方向へ移動させる。

【００１５】前記投光部５は、異なる径を有しかつ制御
処理部７からの制御信号に基づき赤色光，緑色光，青色
光を同時に照射する３個の円環状光源９，１０，１１に
より構成されており、各光源９，１０，１１を観測位置
の真上位置に中心を合わせかつ観測位置から見て異なる
仰角に対応する方向に位置させている。

【００１６】前記撮像部６はカラーテレビカメラであっ
て、観測位置の真上位置に下方に向けて位置決めしてあ
る。これにより観測対象である基板１Ｓ，１Ｔの表面の
反射光が撮像部６により撮像され、三原色のカラー信号
Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部７へ供給される。

【００１７】前記制御処理部７は、Ａ／Ｄ変換部１２，
メモリ１３，ティーチングテーブル１４，画像処理部１
５，判定部１６，ＸＹテーブルコントローラ１７，撮像
コントローラ１８，制御部１９，表示部２０，プリンタ
２１，キーボード２２，フロッピディスク装置２３など
で構成されるもので、ティーチングモードのとき、基準
基板１Ｓについてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理し、実
装状態が良好な各部品２Ｓの検査領域について赤，緑，
青の各色相パターンを検出して特徴パラメータを生成
し、判定データファイルを作成する。

【００１８】また制御処理部７は検査モードのとき、被
検査基板１Ｔについてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理
し、被検査基板１Ｔ上の各部品２Ｔの検査領域につき
赤，緑，青の各色相パターンを検出して特徴パラメータ
を生成し、被検査データファイルを作成する。そしてこ
の被検査データファイルと前記判定データファイルとを
比較して、この比較結果から被検査基板１Ｔ上の各部品
２Ｔにつき実装品質を自動的に判定する。

【００１９】図２は、はんだ付けが良好であるとき、部
品が欠落しているとき、はんだ不足の状態にあるときの
はんだ２５の断面形態と、各場合の撮像部６による撮像
パターン，赤色パターン，緑色パターン，青色パターン
との関係を一覧表で例示したもので、いずれかの色相パ
ターン間には明確な差異が現れるため、部品の有無やは
んだ付けの良否を判定することが可能となる。

【００２０】図１に戻って、前記Ａ／Ｄ変換部１２は前
記撮像部６からのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル信
号に変換して制御部１９へ出力する。メモリ１３はＲＡ
Ｍなどを備え、制御部１９の作業エリアとして使用され
る。画像処理部１５は制御部１９を介して供給された画
像データを画像処理して前記被検査データファイルや判
定データファイルを作成し、これらを制御部１９や判定
部１６へ供給する。

【００２１】ティーチングテーブル１４はティーチング
時に制御部１９から判定データファイルが供給されたと
き、これを記憶し、また検査時に制御部１９が転送要求
を出力したとき、この要求に応じて判定データファイル
を読み出してこれを制御部１９や判定部１６などへ供給
する。

【００２２】判定部１６は、検査時に制御部１９から供
給された判定データファイルと、前記画像処理部１５か
ら転送された被検査データファイルとを比較して、被検
査基板１Ｔの各部品２Ｔにつき実装品質を判定し、その
判定結果を制御部１９へ出力する。

【００２３】撮像コントローラ１８は、制御部１９と投
光部５および撮像部６とを接続するインターフェイスな
どを備え、制御部１９の出力に基づき投光部５の各光源
９〜１１の光量を調整したり、撮像部６の各色相光出力
の相互バランスを保つなどの制御を行う。

【００２４】ＸＹテーブルコントローラ１７は制御部１
９と前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４とを
接続するインターフェイスなどを備え、制御部１９の出
力に基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４の
駆動を制御する。

【００２５】表示部２０は、制御部１９から画像デー
タ、検査結果、キー入力データなどが供給されたとき、
これを表示画面上に表示し、またプリンタ２１は、制御
部１９から検査結果などが供給されたとき、これを予め
決められた書式でプリントアウトする。

【００２６】キーボード２２は、操作情報や基準基板１
Ｓや被検査基板１Ｔに関するデータなどを入力するのに
必要な各種キーを備えており、キー入力データは前記制
御部１９へ供給される。制御部１９は、マイクロプロセ
ッサなどを備えており、後述する制御手順に従って、テ
ィーチングおよび基板検査における実装部品検査装置の
動作を一連に制御する。

【００２７】図３は、前記制御処理部７によるティーチ
ングの制御手順を示す。まず同図のステップ１におい
て、オペレータはキーボード２２を操作して教示対象と
する基板名の登録を行い、また基板サイズをキー入力し
た後、つぎのステップ２で、各部品の実装品質が良好な
基準基板１ＳをＹ軸テーブル部４上にセットしてスター
トキーを押操作する。

【００２８】つぎにステップ３で基準基板１Ｓの原点と
右上および左下の各角部を撮像部６にて撮像させて各点
の位置により実際の基準基板１Ｓのサイズを入力する
と、制御部１９は入力データに基づきＸ軸テーブル部３
およびＹ軸テーブル部４を制御して基準基板１Ｓを初期
位置に位置出しする。

【００２９】前記基準基板１Ｓは、部品実装位置に所定
の部品２Ｓが適正に実装された良好な実装品質を有する
ものであって、この基準基板１Ｓが初期位置に位置決め
されると、つぎのステップ４で撮像部６が基準基板１Ｓ
上の領域を撮像して最初の部品２Ｓの実装位置を教示
し、続くステップ５で前記部品２Ｓについての検査用デ
ータとして、部品の種類や向き，部品やランドの大きさ
および形状，ウィンドウの形状および大きさ，画像パタ
ーン抽出用の明度や色度のしきい値，特徴パラメータの
判定基準値などを教示する。

【００３０】同様の手順が基準基板１Ｓ上のすべての部
品について繰り返し実行されると、ステップ６の判定が
「ＹＥＳ」となってステップ７へ移行し、ステップ４，
５で作成した教示データを判定データファイルとしてテ
ィーチングテーブル１４に記憶させる。

【００３１】図４は、修正ティーチングの手順を示す。
この修正ティーチングは、教示済の実装部品検査装置に
より実装品質の良否が既知の基板を実際にテスト検査
し、教示した検査用データを最適なものに修正するため
のものである。

【００３２】まずステップ１で修正ティーチングの対象
となる基板名を入力し、つぎのステップ２でテスト基板
をＹ軸テーブル部４上へ搬入して位置決めする。検査コ
マンドが入力されると、つぎに制御処理部７は撮像部６
に対しテスト基板上の最初の部品を撮像させてそのカラ
ー画像を取り込み、教示された検査用データを用いて最
初の検査対象領域についての画像パターンを抽出した
後、実装品質を判定するのに使用される各特徴パラメー
タの数値を自動算出する（ステップ３，４）。

【００３３】図５は、はんだ付け部分のはんだ付け状態
の良否を判定するための検査ロジックを一例として示す
もので、同図のステップ１〜６において、電極幅，電極
連続長，フィレット幅，フィレット連続長，フィレット
と電極との間の距離，フィレットの各色相領域の比率な
どの各特徴パラメータの数値を個々のしきい値と比較
し、いずれもしきい値以上であれば、ステップ１〜６の
判定が「ＹＥＳ」となって正常判定を行い、いずれかが
しきい値より小さければ該当するステップが「ＮＯ」と
なって異常判定を行う。

【００３４】図４に戻って、つぎのステップ５で、制御
処理部７は算出された各特徴パラメータの数値を教示済
の判定基準値（図５の例では各しきい値）とともに表示
部２０に表示させる。図６は、この表示例を示すもの
で、特徴パラメータ毎に算出値としきい値と平均値とが
表示されている。なおここでいう平均値とは、教示で用
いた基準基板１Ｓの同一部品種についての各特徴パラメ
ータの平均値である。

【００３５】オペレータは、テスト基板の実装品質の良
否がわかっているから、表示中、各特徴パラメータの算
出値と個々のしきい値とを対比することにより、どの特
徴パラメータにより良品または不良品の誤判定がなされ
ているかを知ることができる。またオペレータは、特徴
パラメータの数値の分布を平均値の表示値から知ること
ができるので、判定基準値（しきい値）をどのあたりに
設定すればよいかがわかる。

【００３６】かくしてこの表示を見てオペレータは検査
用データを修正することの要否を判断し、修正が必要で
あれば、図４のステップ６からステップ７へ進んで、検
査用データの修正を行い、修正の必要がなければ、ステ
ップ６からステップ８へ進む。ステップ７で修正が行わ
れると、その修正後の検査用データによる特徴パラメー
タの数値の算出および算出結果の表示が行われ（ステッ
プ４，５）、再修正の必要がなければ、ステップ６から
ステップ８へ進む。

【００３７】すべての検査対象領域についての修正判断
および修正が行われると、ステップ８が「ＹＥＳ」とな
り、つぎのステップ９で、基板上の全部品について修正
手順が完了したか否かがチェックされる。この判定が
「ＮＯ」であればステップ１０へ移行し、制御処理部７
は撮像部６をつぎの部品位置へ移動させて同様の手順を
実行する。

【００３８】上記の修正作業がテスト基板上のすべての
部品について行われると、ステップ９が「ＹＥＳ」とな
り、ステップ１１でテスト基板を搬出する。なおこの修
正ティーチングは、実装品質が良好な良品基板と実装品
質が不良な不良品とを用いて複数回行うのが望ましい。

【００３９】図７は、制御処理部７による自動検査の制
御手順を示す。同図のステップ１，２で検査すべき基板
名を選択して基板検査の開始操作を行い、つぎのステッ
プ３で実装部品検査装置への被検査基板１Ｔの供給をチ
ェックする。その判定が「ＹＥＳ」であれば、コンベヤ
８が作動して、Ｙ軸テーブル部４に被検査基板１Ｔを搬
入し、自動検査を開始する（ステップ４，５）。

【００４０】ステップ５において、制御部１９はＸ軸テ
ーブル部３およびＹ軸テーブル部４を制御して、被検査
基板１Ｔ上の１番目の部品２Ｔに対し撮像部６の視野を
位置決めして撮像を行わせ、検査対象領域内の画像パタ
ーンより各特徴パラメータの数値を算出して被検査デー
タファイルを作成する。ついで制御部１９は、この被検
査データファイルと判定データファイルとを比較して、
１番目の部品２Ｔについての実装品質を判定する。

【００４１】このような検査が被検査基板１Ｔ上の全て
の部品２Ｔにつき繰り返し実行され、その結果、実装状
態に不良があるとステップ６の判定が「ＹＥＳ」とな
り、その不良部品と不良内容とが表示部２０に表示され
或いはプリンタ２１に印字された後、被検査基板１Ｔは
Ｙ軸テーブル部４より搬出される（ステップ７，８）。
かくして同様の検査手順が全ての被検査基板１Ｔにつき
実行されると、ステップ９の判定が「ＹＥＳ」となって
検査が完了する。

【００４２】

【発明の効果】この発明は上記の如く、実装品質の良否
が既知の基板について実装部品検査装置により実装部品
の実装品質を判定するのに使用する特徴パラメータの数
値を算出させて出力させるから、その算出値と実装品質
の良否を判定するための判定基準値とを比較することに
より、オペレータは教示済の検査用データが最適かどう
かを正しく判断でき、検査用データを最適値に容易に修
正できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実装部品検査装置の全体構成を示す説明図であ
る。

【図２】はんだ付け状態の良否とパターンとの関係を示
す説明図である。

【図３】ティーチングの手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】色パラメータについての修正ティーチングの手
順を示すフローチャートである。

【図５】はんだ付け状態の良否を判定するための検査ロ
ジックを示す説明図である。

【図６】表示部の表示例を示す説明図である。

【図７】検査手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１Ｓ 基準基板 ７ 制御処理部 １４ ティーチングテーブル １５ 画像処理部 １６ 判定部 １９ 制御部 ２０ 表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査基板上の各実装部品の実装品質を
   自動検査するのに必要な検査用データを実装部品検査装
   置へ教示する教示手順と、この教示手順により教示され
   た検査用データを修正する修正手順とから成る実装部品
   検査用データの教示方法であって、 前記修正手順は、 教示済の実装部品検査装置に対して実装品質の良否が既
   知の基板を導入して前記実装部品検査装置により撮像さ
   せる手順と、 前記実装部品検査装置が実装部品の実装品質を判定する
   のに使用する特徴パラメータの数値を前記基板の画像か
   ら前記検査用データを用いて前記実装部品検査装置によ
   り算出させて出力させる手順と、 前記特徴パラメータの算出値と実装品質の良否を判定す
   るための判定基準値とを比較して前記検査用データを修
   正する手順とを一連に実施することを特徴とする実装部
   品検査用データの教示方法。