(57)【要約】【課題】基準基板画像と検体基板画像を比較して異同箇所を検出する差分画像処理アルゴリズムで比較画像処理する基板検査装置は、教示プログラム作成が不要である上に最高速検査を実現できるというメリットがあるが、良品を不良と誤検出する「過検出」虚報の多発という課題があった。【解決手段】複数基板画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成し、この平均化基準画像を基準画像として用いられるようにしたので、正常範囲内変異による「過検出」虚報の発生を最少化した最高速の検査が実現する。【選択図】図１
2006242873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、
基板画像を保存する保存手段と、
複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、
保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、
表示手段と
より成る検査装置。
【請求項２】
検査箇所を教示する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、
基板画像を保存する保存手段と、
複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、
教示手段により教示した検査箇所について保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出し、異同画素を含む検査箇所を異同箇所として報告する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、
表示手段と
より成る検査装置。
【請求項３】
検査箇所を教示する教示手段と、
ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、
基板画像を保存する保存手段と、
複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、
教示手段により教示した検査箇所について保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出し、異同画素を含む検査箇所を異同箇所として報告する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、
差分処理アルゴリズムの差分検出感度を検査箇所について調節し得る検査箇所差分検出感度調節手段と、
表示手段と
より成る検査装置。
【請求項４】
前記画像平均化手段は、検査中に、使用中の平均化基準画像に新たな正常基板の全面画像の同一画素出力値を追加して加算平均することにより、新たな平均化基準画像を作成することを特徴とする請求項１、請求項２、あるいは請求項３記載の検査装置。
【請求項５】
前記表示手段は、基板の平均化基準画像と検体画像とそれらの同一部分拡大画像を表示し、同一部分拡大画像は平均化基準画像と検体画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示し得ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、あるいは請求項４記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクス工場等において、１次元イメージセンサによりプリント基板を撮像して外観検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板検査機は、検査する基板の種類ごとに検査プログラムを作成する、いわゆる教示の問題を抱えていた。即ち、教示作業にかかるユーザ負荷が軽くないこと、ユーザスキルによって検査プログラムの出来具合に差を生じ、それがそのまま検査機の精度・性能に直結すること、パート作業者には教示が難し過ぎること、教示作業中は検査機が稼動せず、自動検査が休業になること（この問題を軽減するために、、従来検査機では、オフライン教示機で検査プログラムを作成し、インライン検査機に伝送する、「オフライン教示」で対応する例があるが、効果は限定的であった）、多機種少量生産では教示時間が取れないこと等多くの問題があり、検査自動化の障害になることが大いにあった。
【０００３】
これらの諸問題を解決する技術として、本出願人は、１次元イメージセンサによりプリント基板の全面を撮像して外観検査を行うことにより、従来の教示作業を必要としない技術を考案し、既に開示（特許文献１〜３参照）あるいは特許出願（特許文献４〜７参照）をしている。
【特許文献１】特開２００３−０３７３４２
【特許文献２】特開２００４−２９６５６４
【特許文献３】特開２００４−３５４２６５
【特許文献４】特願２００３−３２０５９０
【特許文献５】特願２００３−３７６４２０
【特許文献６】特願２００４−０７５４９４
【特許文献７】特願２００４−１３７０４７
【０００４】
又他にも一見して本出願に関連するかと見られる開示（特許文献８参照）があるが、本出願内容は特許文献８の開示と基本的に相違するところがあり、本出願実施例の関連項目においてそれらの相違点について説明する。
【特許文献８】特開２００４−３０１５７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この基板全面撮像による検体基板全面の検査技術は、上述の諸問題を解決し得る有望な技術であるが、教示のために取込んだ基準基板画像と検体基板画像とが少しでも異なると、差分画像として検出してしまい、正常基板においても、多数の虚報、即ち良品を不良と誤る過検出が多発する問題があった。これらの過検出の内容を精査すると、その大部分が金属反射の僅かな変異が原因であることが判明している。例えば、部品電極の僅かな錆（酸化）によって光沢が少し異なる場合や、はんだ面の角度によって反射光量が異なる場合や、ランド表面に僅かな凹凸の違いがある場合などである。これらはすべて、品質としては正常範囲に入るので、検査機の判定はオーケーでなければならない。即ち、画像としてはまさしく基準基板との差異があったとしても、検査機としては正常範囲の基板には良品判定を下す必要がある。このためには、正常範囲の変異内にある多数の基板を基準基板として採用することによって、正常範囲の画像に幅を持たせることが必要になった。
【０００６】
即ち、上述の虚報多発の主たる原因は、基準画像に１枚の正常基板を用いたためであることが判明したのである。そこで、正常範囲にある多数の基板画像を基準画像とすることが必要になったが、全面画像データはデータ量が１億画素を超える３原色カラー画像データ（通常、各色１０ビット程度を使用）であるため、そのままではコンピュータの演算速度やメモリ容量の点でまったく実用にならなかった。
【０００７】
そこで本発明は、１次元イメージセンサによりプリント基板を撮像して外観検査を行う検査装置において、正常範囲にある多数の基板画像を加算平均した平均化基準画像を作成して、過検出の発生を最少化する検査技術を実現しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明になる検査装置は、ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、基板画像を保存する保存手段と、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、表示手段とより成る。
【０００９】
また、本発明になるその他の検査装置は、検査箇所を教示する教示手段と、ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、基板画像を保存する保存手段と、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、教示手段により教示した検査箇所について保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出し、異同画素を含む検査箇所を異同箇所として報告する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、表示手段とより成る。
【００１０】
また、本発明になる更にその他の検査装置は、検査箇所を教示する教示手段と、ピクセル配置がＸ軸方向に沿う１次元イメージセンサ及びＸ軸に直交するＹテーブルを備え、基板あるいは１次元イメージセンサを相対的にＹ軸移動して基板全面画像を獲得する撮像手段と、基板画像を保存する保存手段と、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均して平均化基準画像を作成する画像平均化手段と、教示手段により教示した検査箇所について保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、差分を生じた画素を異同画素として検出し、異同画素を含む検査箇所を異同箇所として報告する差分処理アルゴリズムを備えた画像処理手段と、差分処理アルゴリズムの差分検出感度を検査箇所について調節し得る検査箇所差分検出感度調節手段と、表示手段とより成る。
【００１１】
また、本発明になる更にその他の検査装置は、前記の画像平均化手段が、検査中に、使用中の平均化基準画像に新たな正常基板の全面画像の同一画素出力値を追加して加算平均することにより、新たな平均化基準画像を作成し得ることを特徴とする検査装置である。
【００１２】
また、本発明になる更にその他の検査装置は、前記表示手段が、基板の平均化基準画像と検体画像とそれらの同一部分拡大画像を表示し、同一部分拡大画像は平均化基準画像と検体画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示し得ることを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明になる検査装置によれば、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均することによって平均化基準画像を作成できるので、従来の１次元イメージセンサによる基板全面画像検査装置において、基板あたり数十点から数百点あった虚報が、０乃至１、２点程度に激減することになり、実質的な過検出の低減検査が初めて可能になる。
【００１４】
又、本発明になるその他の検査装置によれば、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均することによって平均化基準画像を作成し、更に教示した検査箇所について保存手段に保存した平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行うので、実質的な過検出の低減検査の高速化が初めて可能になる。
【００１５】
又、本発明になる更にその他の検査装置によれば、教示した検査箇所について平均化基準画像と検体画像の同一画素出力値の差分処理を行い、更に差分処理アルゴリズムの差分検出感度を検査箇所について調節し得るので、高速化検査におけるより一層の過検出の低減検査が初めて可能になる。
【００１６】
又、本発明になる更にその他の検査装置によれば、検査中に、使用中の平均化基準画像に新たな正常基板の全面画像の同一画素出力値を追加して加算平均することにより、新たな平均化基準画像を作成するので、より進んだ過検出の低減が初めて可能になる。
【００１７】
又、本発明になる更にその他の検査装置によれば、基板の平均化基準画像と検体画像とそれらの同一部分拡大画像を表示し、同一部分拡大画像は平均化基準画像と検体画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示し得ることにより、オペレータによる正常と異常の画像比較がたいへん容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
１次元イメージセンサによりプリント基板を撮像して外観検査を行う検査装置において、正常内変異の過検出を低減するという目的を、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均した平均化基準画像を基準画像として用いることによって、実現した。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明装置の第１実施例の全体構成図である。
【００２０】
図１において、基板１上には電子部品２が搭載され、基板１は、Ｙテーブル３に保持されている。
【００２１】
基板１の上方には、１次元イメージセンサカメラ４が配置されている。１次元イメージセンサカメラ４はラインＣＣＤカメラであって、ピクセル配列が基板１のＸ軸に沿うように設置されている。そこで、基板１のＹ方向移動で、基板１の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、１次元イメージセンサカメラ４をＹ方向移動し、基板１を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。
【００２２】
１次元イメージセンサカメラ４は、制御装置５に接続され、制御装置５は、1次元センサ撮像ユニット６、画像保存ユニット７、画像処理演算ユニット８、システム全体を制御する統合システム制御ユニット９、及び画像平均化ユニット１０を有し、各ユニット６、７，８，９、及び１０は、バス１５を通じてデータの交換を行う。
【００２３】
また、制御装置５には、入力ユニット１１と、出力ユニット１２と、通信ユニット１３と、表示ユニット１４が接続されている。
【００２４】
次に、図２のフロー図に沿って、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図２の（Ａ）は、教示ステップであって、まず基準基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ１）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ２）、その画像を保存する（ＳＴ３）。
【００２５】
次に、基準基板ｐ（ｐ＝２，３，・・・，（ｎ−１））をテーブル３に装填し（ＳＴ４）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ５）、その画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ６）。
【００２６】
次に、保存されている基準基板１の画像と取り込んだ基準基板ｐの画像とを画像平均化ユニット１０において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、ｐ）を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ７）。ここで、Σ（１、ｐ）は基準基板１画像から基準基板ｐ画像までの複数枚の基板画像の同一画素の出力値同士を加算平均した平均化基準画像を表す。
【００２７】
次に、基準基板（ｐ＋１）をテーブル３に装填し（ＳＴ８）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ９）、その画像を保存する（ＳＴ１０）。
【００２８】
次に、平均化基準画像Σ（１、ｐ）と取り込んだ基準基板（ｐ＋１）の画像とを画像平均化ユニット１０において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ１１）。
【００２９】
以上述べた平均化基準画像は、実用上きわめて重要な２ポイントを包含している。即ち、
（１）加算平均する基板の枚数に関係なく、平均化基準画像の画像データ量は常に基板１枚分であるため、複数枚の膨大なカラー情報（基板１枚あたりおよそ１億画素のデータ量）を保存するためのメモリを装備して実用不能のコストに陥る恐れがなく、又自動検査タクトに関わる情報処理時間が、１枚の基準画像を用いる場合とまったく同一の時間で済むこと。
（２）検査の途上においていつでも、基準基板画像をいくらでも追加できること。これによって平均化基準画像のＯＫ範囲を拡大することができ、基板や部品の外観の変化によって発生し勝ちな過検出増大を抑制することができる。
【００３０】
次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図２（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。
【００３１】
まず、図１において検体基板１をＹテーブル３に装填し（ＳＴ１２）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ１３）、制御装置５の指令で検体基板１をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニット６の制御によって１次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の全面を撮像し（ＳＴ１４）、全面画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ１５）。
【００３２】
そこで、画像処理演算ユニット８の差分画像処理アルゴリズムによって、画像保存ユニット７に保存されていた平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板画像との比較画像処理を行う（ＳＴ１６）。差分画像処理アルゴリズムは、平均化基準画像と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。
【００３３】
ＳＴ１６の比較画像処理によって検出された平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板の相違点は、表示ユニット１４に表示して、検査結果を報告する（ＳＴ１７）。表示ユニット１４には、平均化基準画像と検体基板画像を表示し、更に平均化基準画像と検体基板画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示して、確認すべき箇所の画像比較を容易にしている（図示せず）。
【００３４】
最後に、検体基板をＹステージ３から除去する（ＳＴ１８）。
【００３５】
この実施例においては、以上のように複数枚の基準基板画像の同一画素出力値同士の加算平均によって平均化基準画像を作成し、これを基板検査に用いている。以下図３によってその理由及び効果を説明する。
【００３６】
図３（Ａ）は、２枚の基板上に搭載された同一チップ部品の金属電極表面の画像の中の５画素の出力値を表している。このうち１枚の基板上のチップの電極は表面光沢があり、白色の棒グラフで示すごとく画素出力値が高い。一方、もう１枚の基板上のチップ電極は表面が酸化しており、黒色の棒グラフで示すごとく画素出力値が低い。しかし、この程度の表面酸化は部品品質として問題がなく、このチップは良品として扱われる。そこで、表面光沢のあるチップを搭載した基板を基準基板として採用し、この基準画像に基づいてもう１枚の基板画像との差画像処理を行うと、図３（Ｂ）に示す差分値が得られ、値が閾値を超えるので、このチップは不良であるとの結果を報告してしまう。つまり、結果は良品を不良品と報告する過検出の虚報になる。
【００３７】
これは良品基板が画像としてはある範囲の変異幅を有するにも拘わらず、１枚の良品基板を基準基板として採用するために生起する現象であって、特許文献１〜８において記載されている技術の共通の難点であった。又特許文献８には、異なる良品基板画像を基準画像として保存し直したり、複数の基準画像を保存したりすることが記載されているが、実際の比較検査に使用する画像は１枚分になっている。これらは、たとえ複数の良品基板画像を用いた方が良いことが分かっていても、基板画像の画像データ量が余りに大量であるため（平均１億画素を超えるカラー情報量）に、１枚の基板の検査に何回も画像処理を繰返すことが、処理時間からも、記憶容量の実用コストからも、まったく非現実的であることが明白であるために、どの技術でもそのような試みを回避してきたのである。このような良品基板の変異幅は、チップ電極表面反射量のみならず、良品範囲内でのはんだ形状の差異や、基板電極であるランドの表面性状、はんだメッキを施したランド表面の微細な凹凸などによっても生起し、画像としてもかなりの変異幅を生じる。従って、これらの良品基板内変異を総合的に基準画像として取込むことが、この種技術の焦眉の急になっていたのである。
【００３８】
そこで本出願の実施例では、良品内変異を吸収した基準画像を得るために、複数枚の良品基板画像を加算平均して得られる、平均化画像を基準画像とすることにより、この重大な問題を解決している。この方法によれば、使用する基準画像は常に平均化された１枚の画像であるため、記憶容量や処理時間の問題がなく、また何枚でも必要な良品基板を基準基板として採用できる。
【００３９】
図３（Ｃ）は、そのもっとも簡単な例であって、横線棒グラフは、図３（Ａ）の２枚の良品基板画像の各画素の出力値を加算平均して得られた平均化基準画像の画素出力値を表している。又黒色棒グラフは、酸化した電極表面をもつチップを搭載した、検体基板画像の画素出力値を表している。図３（Ｄ）には、平均化基準画像と検体基板画像の差画像処理で得られた画素出力の差分値を示す。差分値はすべて異常検出閾値を下回るので、この検体基板は良品基板と判定される。このようにして、（Ｂ）において１枚の良品基板を基準としたために不良基板と誤判定された基板が、（Ｄ）では平均化基準画像を用いたことによって正解の良基板判定を得たのである。
【００４０】
１次元イメージセンサによる基板全面画像検査技術は、教示不要の高速検査技術として高い期待がかけられていたが、これまでは良品を不良と誤判定する虚報の多発のために、なかなか実用の域に到達しなかった。しかし、この実施例の検査装置を使用すれば、以上説明した平均化基準画像の採用によって、基板あたり数十点から数百点あった虚報が、０乃至１、２点程度に激減することになり、実用への大きな壁を越えることができる。
【実施例２】
【００４１】
本発明装置の実施例２は、虚報の少ない高速検査を可能にしている。その全体構成を図４に示す。
【００４２】
図４において、基板１上には電子部品２が搭載され、基板１は、Ｙテーブル３に保持されている。
【００４３】
基板１の上方には、１次元イメージセンサカメラ４が配置されている。１次元イメージセンサカメラ４はラインＣＣＤカメラであって、ピクセル配列が基板１のＸ軸に沿うように設置されている。そこで、基板１のＹ方向移動で、基板１の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、１次元イメージセンサカメラ４をＹ方向移動し、基板１を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。
【００４４】
１次元イメージセンサカメラ４は、制御装置５に接続され、制御装置５は、1次元センサ撮像ユニット６、画像保存ユニット７、画像処理演算ユニット８、システム全体を制御する統合システム制御ユニット９、教示ユニット１０、及び画像平均化ユニット１１を有し、各ユニット６、７，８，９、１０、及び１１は、バス１６を通じてデータの交換を行う。
【００４５】
また、制御装置５には、入力ユニット１２と、出力ユニット１３と、通信ユニット１４と、表示ユニット１５が接続されている。
【００４６】
次に、図５のフロー図に沿って、実施例２の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図５の（Ａ）は、教示ステップであって、まず基準基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ２１）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ２２）、その画像を保存する（ＳＴ２３）。
【００４７】
そこで、教示ユニット１０によって、この基板種において検査する箇所即ち検査箇所を教示する（ＳＴ２４）。検査箇所は、この基板種で検査すべき場所であって、クリームはんだ印刷基板の場合にはクリームはんだの印刷箇所であり、部品搭載基板の場合には部品搭載領域であり、又はんだ付後基板であれば、はんだ接合部を含む部品領域を、それぞれ検査箇所として教示する。教示工程を自動化するために、コンピュータ設計データ（ＣＡＤデータ）を利用し、部品領域のライブラリを添付することも可能である。
【００４８】
実施例２における検査箇所の教示は、検査箇所内の画素のみを検査対象に限定することによって、自動検査における差画像処理時間の大幅な短縮化を目的としている。
【００４９】
ここで、本発明で述べている「検査箇所」利用技術が、特許文献８記載の「検査枠」利用技術とは対立する概念に基づいていることを説明する。これら両者の異なる点は、以下の通りである。
（１）本発明は、検体画像が平均化基準画像と異なるかどうかを基板全面に亘って同一の差画像処理アルゴリズムで比較している。実施例２においては、検査対象範囲を検査箇所に限定しているが、それは単に差画像処理の画素数を低減して検査速度のスピードアップを実現するためであり、全検査箇所画素について統一の画像処理アルゴリズムで検査するという検査原理は、実施例１となんら変るところがない。統一アルゴリズムを利用できることが、教示不要の大前提なのである。
（２）これに対して特許文献８には、検査画像上に設定した検査枠内で、検査枠毎に格納した所定の判定基準に照らして検査画像を検査する、との意味の記載がある。即ち、検査枠毎に異なる判定基準によって検査する点で、本発明の統一アルゴリズムによる検査原理とは基本的に異なっている。
（３）検査画像上の検査枠の設定と検査枠毎に所定の判定基準を格納する、特許文献８の記載内容こそ、基板種が変る度にユーザが実施しなければならないユーザ教示であって、従来普及の各基板検査機が実施中の周知の技術である。特許文献８は、教示を排除する技術の提案をうたいながら、反対概念である教示を前提として教示排除の効果を言外に打ち消し、さもなくば教示をしないで教示内容が利用できるかのような、技術的かつ論理的衝突を冒している。
【００５０】
次に、基準基板ｐ（ｐ＝２，３，・・・，（ｎ−１））をテーブル３に装填し（ＳＴ２５）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ２６）、その画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ２７）。
【００５１】
次に、保存されている基準基板１の画像と取り込んだ基準基板ｐの画像とを画像平均化ユニット１１において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、ｐ）を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ２８）。ここで、Σ（１、ｐ）は基準基板１画像から基準基板ｐ画像までの複数枚の基板画像の同一画素の出力値同士を加算平均した平均化基準画像を表す。
【００５２】
次に、基準基板（ｐ＋１）をテーブル３に装填し（ＳＴ２９）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ３０）、その画像を保存する（ＳＴ３１）。
【００５３】
次に、平均化基準画像Σ（１、ｐ）と取り込んだ基準基板（ｐ＋１）の画像とを画像平均化ユニット１１において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ３２）。
【００５４】
以上述べた平均化基準画像は、実用上きわめて重要な２ポイントを包含している。即ち、
（１）加算平均する基板の枚数に関係なく、平均化基準画像は常に基板１枚分の画像データ量であるため、複数枚の膨大なカラー情報（基板１枚あたりおよそ１億画素のデータ量）を保存するためのメモリを装備して実用化不可能な高コストに陥る恐れがなく、又自動検査タクトに関わる情報処理時間が、１枚の基準画像を用いる場合とまったく同一の時間で済むこと。
（２）検査の途上においていつでも、基準基板画像をいくらでも追加できること。これによって平均化基準画像のＯＫ範囲を拡大することができ、基板や部品の外観の変化によって発生し勝ちな過検出増大を抑制することができる。
【００５５】
次に、実施例２の検査装置における自動検査の動作を、図５（Ｂ）のフロー図に沿って説明する。
【００５６】
まず、図４において検体基板１をＹテーブル３に装填し（ＳＴ３３）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ３４）、制御装置５の指令で検体基板１をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニット６の制御によって１次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の全面を撮像し（ＳＴ３５）、画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ３６）。
【００５７】
そこで、画像処理演算ユニット８の差分画像処理アルゴリズムによって、教示ステップにおいて教示された検査箇所の画像についてのみ、画像保存ユニット７に保存されていた平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板画像との比較画像処理を行う（ＳＴ３７）。差分画像処理アルゴリズムは、平均化基準画像と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。
【００５８】
このように差分画像処理を行う範囲を検査箇所のみに限定することによって、検査タクトタイムの大幅な短縮が実現する。例えば、検査箇所の面積が基板面積の１０％であるとすると、比較画像処理速度は１０倍に加速し、検査タクトタイムが大幅に向上するという実用上の大きなメリットがある。
【００５９】
ＳＴ１６の比較画像処理によって検出された平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板の相違箇所は、表示ユニット１５に表示して、検査結果を報告する（ＳＴ３８）。表示ユニット１５には、平均化基準画像と検体基板画像を表示し、更に平均化基準画像と検体基板画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示して、確認すべき箇所の画像比較を容易にしている（図示せず）。
【００６０】
最後に、検体基板をＹステージ３から除去する（ＳＴ３９）。
【００６１】
実施例２においても、複数枚の基準基板画像の同一画素出力値同士の加算平均によって平均化基準画像を作成し、これを基板検査に用いている。その理由及び効果は実施例１におけるそれとまったく同様であるので、ここではその説明を割愛する。
【００６２】
この実施例の検査装置を使用すれば、平均化基準画像技術の採用によって、基板あたり数十点から数百点あった虚報が、０乃至１、２点程度に激減することができ、更に異同画素の検出を検査箇所に限定するので、虚報の少ない高速検査が可能になる。
【実施例３】
【００６３】
実施例３は、検査対象を検査箇所のみに限定し、更に必要な場合に、選択した検査箇所の差分検出感度の調節を可能にしている。本発明装置の実施例３の全体構成を図６に示す。
【００６４】
図６において、基板１上には電子部品２が搭載され、基板１は、Ｙテーブル３に保持されている。
【００６５】
基板１の上方には、１次元イメージセンサカメラ４が配置されている。１次元イメージセンサカメラ４はラインＣＣＤカメラであって、ピクセル配列が基板１のＸ軸に沿うように設置されている。そこで、基板１のＹ方向移動で、基板１の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、１次元イメージセンサカメラ４をＹ方向移動し、基板１を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。
【００６６】
１次元イメージセンサカメラ４は、制御装置５に接続され、制御装置５は、1次元センサ撮像ユニット６、画像保存ユニット７、画像処理演算ユニット８、システム全体を制御する統合システム制御ユニット９、教示ユニット１０、画像平均化ユニット１１、及び検出感度調節ユニット１２を有し、各ユニット６、７，８，９、１０、１１、及び１２は、バス１７を通じてデータの交換を行う。
【００６７】
また、制御装置５には、入力ユニット１３と、出力ユニット１４と、通信ユニット１５と、表示ユニット１６が接続されている。
【００６８】
次に、図７のフロー図に沿って、実施例３の検査装置の教示ステップを説明する。まず基準基板１をテーブル３に装填し（ＳＴ４１）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ４２）、その画像を保存する（ＳＴ４３）。
【００６９】
そこで、教示ユニット１０によって、この基板種において検査する箇所即ち検査箇所を教示する（ＳＴ４４）。検査箇所は、この基板種で検査すべき場所であって、クリームはんだ印刷基板の場合にはクリームはんだの印刷箇所であり、部品搭載基板の場合には部品搭載領域であり、又はんだ付後基板であれば、はんだ接合部を含む部品領域を、それぞれ検査箇所として教示する。教示工程を自動化するために、コンピュータ設計データ（ＣＡＤデータ）を利用し、部品領域のライブラリを添付することも可能である。
【００７０】
検査箇所の教示は、検査箇所内の画素のみを検査対象に限定することによって、自動検査における差画像処理時間の大幅な短縮化を目的としている。
【００７１】
次に、基準基板ｐ（ｐ＝２，３，・・・，（ｎ−１））をテーブル３に装填し（ＳＴ４５）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ４６）、その画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ４７）。
【００７２】
次に、保存されている基準基板１の画像と取り込んだ基準基板ｐの画像とを画像平均化ユニット１１において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、ｐ）を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ４８）。ここで、Σ（１、ｐ）は基準基板１画像から基準基板ｐ画像までの複数枚の基板画像の同一画素の出力値同士を加算平均した平均化基準画像を表す。
【００７３】
次に、基準基板（ｐ＋１）をテーブル３に装填し（ＳＴ４９）、１次元イメージセンサカメラ４で基板全面を撮像し（ＳＴ５０）、その画像を保存する（ＳＴ５１）。
【００７４】
次に、平均化基準画像Σ（１、ｐ）と取り込んだ基準基板（ｐ＋１）の画像とを画像平均化ユニット１１において同一画素の出力値同士を加算平均し、平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））を作成して画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ５２）。
【００７５】
以上述べた平均化基準画像は、実用上きわめて重要な２ポイントを包含している。即ち、
（１）加算平均する基板の枚数に関係なく、平均化基準画像は常に基板１枚分の画像データ量であるため、複数枚の膨大なカラー情報（基板１枚あたりおよそ１億画素のデータ量）を保存するためのメモリを装備して実用化不可能なコストに陥る恐れがなく、又自動検査タクトに関わる情報処理時間が、１枚の基準画像を用いる場合とまったく同一の時間で済むこと。
（２）検査の途上においていつでも、基準基板画像をいくらでも追加できること。これによって平均化基準画像のＯＫ範囲を拡大することができ、基板や部品の外観の変化によって発生し勝ちな過検出増大を抑制することができる。
【００７６】
このように平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））を保存したら、基準基板（ｐ＋１）をＹテーブル３から除去する（ＳＴ５３）。
【００７７】
次に、Ｙテーブル３にテスト基板を装填すると（ＳＴ５４）、１次元イメージセンサカメラ４がテスト基板１の全面を撮像し（ＳＴ５５）、その画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ５６）。そこで、画像処理演算ユニット８の差分画像処理アルゴリズムによって、教示ステップにおいて教示された検査箇所の画像についてのみ、画像保存ユニット７に保存されていた平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板画像との比較画像処理を行い（ＳＴ５７）、テスト検査結果を報告する（ＳＴ５８）。
【００７８】
テスト検査結果は、表示ユニット１６に検査箇所単位で表示される。そこでオペレータはその表示結果を見て、不良箇所が検出されていなければ、その検査箇所を選択して検出感度調節ユニット１２を操作し、その検査箇所の検出感度をより高感度に調節して、結果が不良となるようにする。又もし不良箇所は検出されているが正常箇所を過検出している検査箇所が存在すれば、同じくその検査箇所を選択して検出感度調節ユニット１２を操作して、その検査箇所の検出感度をより低感度に調節して、結果が良となるようにする（ＳＴ５９）。このように検査箇所の感度調節操作を行う場合には、オペレータはＳＴ５７乃至ＳＴ５９を繰返し行ない、不良不検出がなく、かつ過検出が最少となる最適感度を見出し、装置をこの感度に設定した後、テスト基板を除去する（ＳＴ６０）。
【００７９】
検査箇所ごとの感度調節は、次のような場合に必要になる。例えば、通常のずれ不良検出感度をサイズの大きな部品に適用すると、正常範囲のずれでも不良として検出する、いわゆる過検出の発生する確率が高くなる。このような場合にこの実施例では、サイズの大きな部品だけ、ずれ検出感度をダウンさせることができる。又基板上には、隣接する背の高い部品の影の影響によってやや暗い場所があり、このような場所にある部品画像は、他の場所にある同一部品画像よりかなり明度が低いことがある。このような場合にこの実施例では、この明度が低い特定箇所のみ、検出感度をアップさせることによって、正しい不良の検出ができる。
【００８０】
ここで検出感度調節ユニット１２が行う感度調節のアルゴリズムを図８を参照して説明する。図８は、画像処理演算ユニット８が行う平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板画像の差画像処理を模式的に説明する図である。
【００８１】
図８（Ａ）は、基板画像の中の５個×５個の画素を表し、矢印は中心画素Ｐ（アドレスｘ３ｙ３）の画素出力値を周囲の画素出力値と比較する順序を表している。このように画素出力値を周囲画素の出力値と比較するのは、部品実装と関係の無い定型パタン等の位置ずれに基づく差分値と、基板の実不良に基づく差分値を区別するためである。周辺の探索は、対象とする基板画像の特徴に応じて画素３個×３個の範囲としたり、画素５個×５個の範囲としたり、もしくはそれ以上の範囲としたりすることができる。この探索範囲の変更は、第一種の感度調節機能である。検査箇所ごとに第一種の感度を調節すると、例えば図９（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図９（ｂ）のように減少する。
【００８２】
図８（Ｂ）は、第二種の感度調節機能を説明する図であり、平均化基準画像と検体基板の同一アドレス画素同士の差分値を表している。検体が良基板であっても低度の差分は必ず生じるので、検出すべき差分値の程度を設定しなければならない。低レベルの差分値を切捨てるための閾値が図のＴ２である。又、金属反射やハレーション等による飽和出力を切捨てるための閾値がＴ１である。この実施例では、検査箇所ごとにこれらの閾値のレベルを変更することによって、第二種の感度調節を行っている。第二種の感度を調節すると、例えば図９（ａ）で模式的に示す差分画像の異同箇所は、図９（ｃ）のように減少する。
【００８３】
この実施例の検査装置は、以上述べた２種類の感度調節機能を有し、それらを組合せてトータル感度を設定している。
【００８４】
次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図１０のフロー図に沿って説明する。
【００８５】
まず、図６において検体基板１をＹテーブル３に装填し（ＳＴ６１）、検体基板種のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ６２）、制御装置５の指令で検体基板１をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニット６の制御によって１次元イメージセンサカメラ４が検体基板１の全面を撮像し（ＳＴ６３）、その画像を画像保存ユニット７に保存する（ＳＴ６４）。
【００８６】
そこで、教示ステップにおいて設定された画像処理演算ユニット８の最適感度の差分画像処理アルゴリズムによって、教示ステップにおいて教示された検査箇所の画像についてのみ、画像保存ユニット７に保存されていた平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板画像の同一画素出力値について差画像処理を行う（ＳＴ６５）。差分画像処理アルゴリズムは、基準基板と検体基板の差分画像から画素周辺に同一値が存在するかどうかを検出することによって、シルク印刷パタンずれを含む定型パタンずれに基づく異同箇所を特定している。即ち、プリント基板撮像によって得られる画像上の様々な部分画像のうち、定型パタンがずれを起こした場合には、周辺画素に同一値の画素があり、実装不良等の新しい変化に基づく画像では、周辺に同一値の画素が存在しないため、真の異同箇所として識別・検出ができる。
【００８７】
ＳＴ６５の比較画像処理によって検出された平均化基準画像Σ（１、（ｐ＋１））と検体基板の相違箇所は、表示ユニット１６に表示して、検査結果を報告する（ＳＴ６６）。表示ユニット１６には、平均化基準画像と検体基板画像を表示し、更に平均化基準画像と検体基板画像の同一部分拡大画像を交互に切替え表示して、確認すべき箇所の画像比較を容易にしている（図示せず）。
【００８８】
最後に、検体基板をＹステージ３から除去する（ＳＴ６７）。
【００８９】
この実施例の検査装置を使用すれば、平均化基準画像と検体基板画像との差分画像処理によって不良箇所を検出する際、以上のように検査箇所の個別の条件に応じて差分検出感度が調節できるようになり、不良不検出がなくかつ正常箇所の過検出を最少とする、最適感度による自動検査が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
基準基板画像と検体基板画像を比較して異同箇所を検出する検査装置において、複数基板全面画像の同一画素出力値を加算平均した平均化基準画像を作成して基準基板画像として用いられるようにしたので、基準基板画像の変異幅が拡大し、良品を不良に誤る過検出虚報が大幅に減少し、高い検査精度が求められる電子製品の組立てラインに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】検査装置の全体構成と基板を示す図である。（実施例１）
【図２】検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例１）
【図３】検査装置における平均化基準画像の効果を説明する図である。（各実施例共通）
【図４】検査装置の全体構成と基板を示す図である。（実施例２）
【図５】検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例２）
【図６】検査装置の全体構成と基板を示す図である。（実施例３）
【図７】検査装置における教示の動作を示すフロー図である。（実施例３）
【図８】検査装置における差分画像処理アルゴリズムを説明する図である。（実施例３）
【図９】検査装置における検出感度調節の効果を説明する図である。（実施例３）
【図１０】検査装置における自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００９２】
１    基板
２    電子部品
３    Ｙテーブル
４    １次元イメージセンサカメラ
５    制御装置
６    1次元センサ撮像ユニット
７    画像保存ユニット
８    画像処理演算ユニット
９    統合システム制御ユニット
１０  画像平均化ユニット
１１  入力ユニット
１２  出力ユニット
１３  通信ユニット
１４  表示ユニット
１５  データバス
【図１】
2006242873.tif 000003
【図２】
2006242873.tif 000004
【図３】
2006242873.tif 000005
【図４】
2006242873.tif 000006
【図５】
2006242873.tif 000007
【図６】
2006242873.tif 000008
【図７】
2006242873.tif 000009
【図８】
2006242873.tif 000010
【図９】
2006242873.tif 000011
【図１０】
2006242873.tif 000012