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JPH0810800B2 - 部品リードの検査及び姿勢認識方法 - Google Patents

部品リードの検査及び姿勢認識方法

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JPH0810800B2
JPH0810800B2 JP63064293A JP6429388A JPH0810800B2 JP H0810800 B2 JPH0810800 B2 JP H0810800B2 JP 63064293 A JP63064293 A JP 63064293A JP 6429388 A JP6429388 A JP 6429388A JP H0810800 B2 JPH0810800 B2 JP H0810800B2
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JP
Japan
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lead
component
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line sensor
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和人 小泉
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 部品のリード部の曲がりの検査及び部品の姿勢認識方
法に関し、 ラインセンサ・カメラで部品の姿勢判定及びリード曲
がり量の検出を行うことを目的とし、 ラインセンサ・カメラで部品の各リード辺を撮像
し、多値画像情報を2値化してメモリにストアし、メ
モリ上の2値画像情報に基づいてリード位置及びリード
間ピッチを求め、左右のピッチが等しいリード位置から
リード辺の中心位置を算出し、4辺にリード辺が存在
する部品については各リード辺の中心位置から部品全体
の中心位置及び位置ずれ量を算出し、位置ずれ量に従
って部品の位置補正を行い、位置補正済の部品のリー
ド辺をラインセンサ・カメラで撮像し、2値画像情報を
メモリにストアし、当該2値画像情報に基づいて補正が
完全か否を確認する。2辺にのみリード辺を持つ部品に
ついては、リード辺の中心位置及びリード先端(又は付
根)位置から部品全体の中心位置および位置ずれ量を算
出する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、近年増大しているフラット・リード・パッ
ケージ型部品のリード部の曲がり検査および部品の姿勢
認識方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、フラット・リード・パッケージ型部品のリード
部の曲がり検査はエリア・カメラもしくはラインセンサ
・カメラで部品のリード部を撮像し、映像信号をA/D変
換し、ディジタル信号によりリード部の曲がり量を計測
する方法が採用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、対象部品の微小化或いはリード部分やプリン
ト板パターンの微細化に伴い、十分な測定精度を得るた
めには、 (a) エリア・カメラではCCD素子の1辺当たりの構
成画素数が少ないため、撮像光学系の倍率を上げて何画
面も取り込まなければならない。
(b) ラインセンサ・カメラは一回と撮像で1ライン
分の画像情報しか得られないため、対象部品とラインセ
ンサ・カメラの位置ずれにより計測に誤差が生じ易く、
部品の姿勢を認識し、高精度の位置補正を行う必要があ
る。
などの問題があった。
(b)の方法においては、ラインセンサと検査対象部
品が位置ずれを起こしていると、リード間のピッチ情報
が異なったものとなってしまう。また、リード曲がり検
査後、プリント板の所定のパターン上に部品を配置する
場合、部品のパッケージは製造時にかなりの歪を有して
いるため、パッケージの中心位置とプリント板上パター
ンの位置合わせを行っても、必ずしも正確に実装できる
とは限らない。それ故、正確な位置合わせを行うために
は、部品リード位置から部品全体(パッケージとリー
ド)の中心位置を求め、パッケージの中心位置との位置
ずれを補正する必要がある。
本発明は、この点に鑑みて創作されたものであって、
ラインセンサ・カメラで部品の姿勢判定を行うと同時に
リード曲がり量の検出を行うことを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図(a)は本発明の第1番目の発明の原理図、第
1図(b)は第2番目の発明の原理図である。本発明
は、リード曲がり量を検出し、同時ちリード位置から部
品全体の中心位置を算出し、パッケージの中心との位置
ずれ量を算出するものである。第1番目の発明は、4辺
にリード辺を持つ部品に関するものであって、 ラインセンサ・カメラで以て部品の各リード辺を撮
像し、ラインセンサ・カメラから出力される多値画像情
報を2値化し、2値画像情報をメモリにストアし、 メモリ上の2値画像情報に基づいて、リード位置及
びリード間ピッチを求め、左右のピッチが等しいリード
位置からリード辺の中心位置を算出し、 4辺にリード辺が存在する部品については、各リー
ド辺の中心位置からリードを基準とした部品全体の中心
位置および位置ずれ量を算出し、 求めた位置ずれ量に従って部品の位置補正を行い、 位置補正が行われた部品のリード辺を再びラインセ
ンサ・カメラで撮像し、2値画像情報をメモリにストア
し、メモリ上の当該2値画像情報に基づいて補正が完全
か否を確認する。
ことを構成要件としている。
第2番目の発明は、対向する2辺にのみリード辺を持
つ部品に関するものであってリードの先端(又は付根)
位置を求め、各リード辺の中心位置及びリードの先端
(又は付根)位置からリードを基準とした部品全体の中
心位置および位置ずれ量を算出するものである。その他
の点については第1番目の発明と同じである。
〔実施例〕
第2図は本発明のシステム構成例を示すブロック図で
ある。照明部1は検査対象部品3の上方に配置され、明
暗のはっきりした像を得るため、照明部1の発光面と部
品3との間に白色の光拡散板2が設置されている。撮像
部はカメラ・レンズ5やCCDラインセンサ・カメラ6な
どを有しており、検査対象部品3の下方から撮像し、リ
ード部のシルエット像を撮像する。画像処理部は、デー
タ処理を行うマイクロプロセッサ10、CCDラインセンサ
・カメラ6からのアナログ信号をマイクロプロセッサ10
からの制御信号に基づいてA/D変換してメモリ8に格納
するカメラ・インタフェース7、ディジタル化された画
像情報を記憶するメモリ8、メカ・インタフェース9、
検査結果をCRTに出力するためのCRTコントローラ11、検
査結果を記憶する外部記憶装置13および外部記憶装置コ
ントローラ12から構成される。メカ・インタフェース9
は、検査対象部品を保持し移動させるロボット(図示せ
ず)およびカメラを移動させるロボットの制御を行うた
めのものである。
第3図は検査フローチャートを示す図である。以下に
具体的な検査方法について説明する。先ず、検査対象部
品を検査位置(プリント板への実装位置)にセットし、
ラインセンサ・カメラを各リード辺の位置に移動させ
る。移動が完了した時点で、リード部のシルエット像を
撮像し、カメア・インタフェースはラインセンサ・カメ
ラより得られるアナログ波形をA/Dコンバータでディジ
タル変換し、そのピーク値を求める。次に、求めたピー
ク値の1/2もしくは1/3程度を閾値として再びラインセン
サ・カメラで撮像し、カメラ出力波と上記閾値をコンパ
レータで比較しながら輝度レベルが“0"か“1"の2値画
像をメモリに取り込む。
このメモリ上の2値画像情報の中でリード部分を示す
輝度レベル“0"のビット位置をカウントして位置数nを
求め、予め求めて置いた正常部品のリード部分を最適な
閾値で撮像して得た2値画像中のリード部分を示す輝度
レベル“0"の位置数Nと比較し、位置数nが値Nと掛け
離れたものであれば、閾値を変化させ、再び2値画像を
取り込み、同じ操作を繰り返す。
位置数nがあらかじめ求めておいた値Nに充分に近け
れば、取り込んだ2値画像からリードのエッジ部分を示
す輝度レベルが“1"から“0"及び“0"から“1"の反転位
置を探索し、リード位置とリード本数を求める。
リード本数が規定値と等しくなければ、リード折れ又
は位置ずれ大としてリジェクトする。規定値と等しけれ
ば、リード部分の中心位置をリード位置とし、リード間
ピッチを算出し、メモリにストアする。もし、検査対象
部品が回転していれば、ピッチは正規のものより長くな
っている。ここで、左右のリード間ピッチが等しい複数
のリード位置よりリード辺の中心位置を算出する。第4
図はリード部の多値画像と2値画像の例を示す。2値画
像に基づいてリード位置およびリード間ピッチが算出さ
れる。
更に、リードが2辺しかない検査対象部品については
カメラを前後に移動させ、2値画像を取り込み、リード
部を示す輝度レベル“0"の画素数をカウントすることに
より、リードの先端(又は付根)部分を発見する。
各辺に対して上記操作を行い、リード辺が4辺の部品
については4辺の中心よりリードを基準とした部品全体
の中心位置および回転量を算出し、リード辺が2辺の部
品については2辺の中心とリード先端位置よりリードを
基準とした部品全体の中心位置および回転量を算出す
る。第5図は2辺にのみリードがある部品におけるリー
ド辺の中心およびリード先端を示す。
次に、求めた回転量より以前に求めた各辺のリード間
ピッチが規定範囲内か否かを判定する。規定外であれば
リードが曲がっているわけであるからリジェクトし、規
定内であれば位置補正を施す。最後に1辺もしくは各辺
について再び2値画像を取り込み、両端のリード位置及
びリード位置より補正が良好であるか否かを判定する。
第3図の検査でOKとされた部品(例えばLSI20)は、第
6図に示すように、プリント板30上に載せられ、LSI20
のリード部とプリント板30上の接続パターンとが半田付
けされる。
第7図は2値化スライス・レベルの設定方法を説明す
る図である。同図(a)のごどく部品のリード部をライ
ンセンサで撮像すると、透過照明であるからリード部で
は光が遮断されて多値画像の場合には同図(b)のごと
くリード部がが谷となる。いま、スライス・レベルを同
図(b)のAのように輝度の高い所に設定すると、得ら
れる2値画像は同図(c)のごとくリード部を示す輝度
レベル“0"の部分が広くなる。逆に同図(b)のBのよ
うに輝度の低い所にスライス・レベルを設定すると、得
られる2値画像は同図(d)のごとくリード部を示す輝
度レベル“0"の部分が狭くなる。このように、設定する
スライス・レベルにより、実際のリード部の幅より2値
画像上でのリード部の幅が広くなったり、狭くなったり
する。本発明では、ルード部の位置を求めるのに2値画
像の輝度レベレの“0"の部分の中心位置を探索している
が、2値画像上のリード部の幅が極端に広かったり、狭
かったりすると、中心位置がばらつきやすい。このた
め、常に実際のリード幅と2値画像のリード幅を一致さ
せるようにスライス・レベルを設定する。
第8図はリード辺の中心位置の算出方法を説明する図
である。得られた2値画像から輝度レベル“0"の部分を
探索し、輝度レベル“0"の部分のそれぞれについて中心
位置を求め、各リード位置Ikとする。また、得られた各
リード位置Ikと次のリード位置Ik+1との差を取っていく
と、リード間ピッチPkが求められる。いま、リードN+
1を考えると、一本左側のリードとの間の距離はPn、一
本右側のリードとの間の距離はPn+1であり、もしN+1
が曲がっていれば、 ΔPn=|Pn−Pn+1| は大きな値となる。従って、各リードについてこのΔPk
を計算し、規定値と比較し、曲がりの検査を行う。この
方法であると、部分のθずれがある程度(±10゜)あっ
ても、もしリードが曲がっていなければ殆どΔPk≒0と
なり、回転ずれにあまり影響されない。次に、以上の曲
がり検査で曲がっていないと判定できたリード(例えば
同図でN+3)の位置Ikと部品が位置ずれなくラインセ
ンサに撮像された場合、そのリードがある位置Jkとの差 Δdk=Jk−Ik を求める。曲がっていないリードの各々についてΔdk
求め、合計し、曲がっていないリードの本数で割って平
均位置ずれ量ΔDを求める。このΔDと部品が位置ずれ
なくラインセンサに撮像された場合のリード辺の中心位
置Cとの和を取れば、部品のリード辺の中心が求められ
る。
第9図はリードから部品全体の中心位置を算出する方
法を説明する図である。先ず、4辺にリード辺がある部
分について説明する。上述の方法により部品の各リード
辺の中心位置が求まっている。同図(a)のS0,S1,S2,S
3は4辺にリード辺がある部分における各リード辺の中
心位置を示している。また、部品が位置ずれなしの場合
の部品の中心Cの座標も既知である。各辺の中心位置S0
ないしS3を用いて対向2辺の中心を結ぶ2本の交点を求
めれば、部品の中心位置C′が求まる。また、部品の傾
きθは各線分のX軸もしくはY軸となす角である。
次に、2辺にリード辺のある部品について説明する。
上述の方法により部品の各リード辺の中心位置が求まっ
ている。同図(b)のS0,S1は2辺にリード辺がある部
品における各リード辺の中心位置を示している。また、
リード先端位置および部品が位置ずれなしの場合の部品
の中心Cの座標も既知である。S0,S1を結ぶ線分と、各
リード先端位置の中心位置を通るX軸に平行な線分との
交点が部品の中心位置C′である。また、部品の傾きθ
は、S0,S1を結ぶ線分がYとなす角となる。
次に、位置ずれ量の算出について説明する。上述の
C′点の座標を(x1,y1)とし、C点の座標を(x0,y0
とする。
今、C点を原点とする座標系を考えると、C′点の座
標はC1(x1-x0,y1-y0)に変換できる。部品はθの傾き
を有しているから、この原点を中心として−θ回転させ
て、θ方向の位置補正を考えると、C1はC2(x2,y2)に
回転移動する。このC2(x2,y2)の座標は、 x2(x1−x0)cos(−θ)−(y1−y0)sin(−θ) y2=(x1−x0)sin(−θ)+(y1−y0)cos(−θ) となる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、 (a) ラインセンサ・カメラを用いているため、処理
スピードが速い。
(b) リード曲がり検査と同時に姿勢判定を行うた
め、位置ずれによる計測誤差が少ない。
(c) エリア・カメラより1ライン当たりの画素数が
多いので、分解能が高く精度が良い。
という顕著な経過を奏することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、第2図は本発明のシステム構
成例を示す図、第3図は検査フローチャートを示す図、
第4図はリード部の多値画像と2値画像を示す図、第5
図はリード辺の中心位置とリード先端を示す図、第6図
はLSIとプリント板を示す図、第7図は2値化スライス
・レベルの設定方法を説明する図、第8図はリード辺の
中心位置の算出方法を説明する図、第9図はリードから
部品全体の中心位置を算出する方法を説明する図であ
る。 1……照明部、2……光拡散板、3……検査対象部品、
4……リード、5……カメラ・レンズ、6……CCDライ
ンセンサ・カメラ、7……カメラ・インタフェース、8
……メモリ、9……メカ・インタフェース、10……マイ
クロプロセッサ、11……CRTコントローラ、12……外部
記憶装置コントローラ、13……外部記憶装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 13/04 M

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ラインセンサ・カメラを使用して部品のリ
    ード部の曲がり検査及び部品の姿勢認識を行う部品リー
    ドの検査及び姿勢認識方法であって、 ラインセンサ・カメラで以て部品の各リード辺を撮
    像し、ラインセンサ・カメラから出力される多値画像情
    報を2値化し、2値画像情報をメモリにストアし、 メモリ上の2値画像情報に基づいて、リード位置及
    びリード間ピッチを求め、左右のピッチが等しいリード
    位置からリード辺の中心位置を算出し、 4辺にリード辺が存在する部品については、各リー
    ド辺の中心位置からリードを基準とした部品全体の中心
    位置および位置ずれ量を算出し、 求めた位置ずれ量に従って部品の位置補正を行い、 位置補正が行われた部品のリード辺をラインセンサ
    ・カメラで撮像し、2値画像情報をメモリにストアし、
    メモリ上の当該2値画像情報に基づいて補正が完全か否
    かを確認する ことを特徴とする部品リードの検査及び姿勢認識方法。
  2. 【請求項2】ラインセンサ・カメラを使用して部品のリ
    ード部の曲がり検査及び部品の姿勢認識を行う部品リー
    ドの検査及び姿勢認識方法であって、 ラインセンサ・カメラで以て部品の各リード辺を撮
    像し、ラインセンサ・カメラから出力される多値画像情
    報を2値化し、2値画像情報をメモリにストアし、 メモリ上の2値画像情報に基づいて、リード位置及
    びリード間ピッチを求め、左右のピッチが等しいリード
    位置からリード辺の中心位置を算出し、 対向する2辺にのみリード辺が存在する部品につい
    ては、リードの先端(又は付根)位置を求め、各リード
    辺の中心位置及びリードの先端(又は付根)位置からリ
    ードを基準とした部品全体の中心位置および位置ずれ量
    を算出し、 求めた位置ずれ量に従って部品の位置補正を行い、 位置補正が行われた部品のリード辺を再びラインセ
    ンサ・カメラで撮像し、2値画像情報をメモリにストア
    し、メモリ上の当該2値画像情報に基づいて補正が完全
    か否かを認識する ことを特徴とする部品リードの検査及び姿勢認識方法。
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