(57)【要約】【課題】実装済みプリント基板のように反りを有する測定対象の距離計測を行う場合においても、測定対象の全領域で高精度な寸法計測が可能なＸ線検査装置を提供する。【解決手段】測定対象物１０３にＸ線を照射して該測定対象物の透過Ｘ線を撮像する平坦な受光面のＸ線撮像手段１０４と、測定対象物１０３を平坦な受光面のＸ線撮像手段１０４に対して平行に移動させる移動手段１０５と、移動手段１０５の移動距離と受光面のＸ線撮像手段１０４での測定対象物１０３上の基準領域の撮像位置の移動距離を測定する移動距離測定手段と、前記移動距離測定手段にて測定される測定対象物の移動距離と、前記基準領域の透過画像の撮像位置の移動距離より、前記測定対象物の透過画像の単位画素ごとの撮像倍率を算出する撮影倍率算出手段とを備え、算出される単位画素ごとの撮像倍率を用いて前記透過画像の移動距離の距離補正を行い、前記測定対象物上の距離を求める。【選択図】図１
2006258626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を測定対象物に照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線照射手段から既知の距離を離して、前記測定対象物にＸ線を照射して該測定対象物の透過Ｘ線を撮像する平坦な受光面のＸ線撮像手段と、
前記測定対象物を前記平坦な受光面のＸ線撮像手段に対して平行に移動させる移動手段と、
前記移動手段の移動距離と前記受光面のＸ線撮像手段での前記測定対象物上の基準領域の撮像位置の移動距離を測定する移動距離測定手段と、
前記移動距離測定手段にて測定される測定対象物の移動距離と、前記基準領域の透過画像の撮像位置の移動距離に基づいて前記測定対象物の透過画像の単位画素ごとの撮影倍率を算出する撮影倍率算出手段と、
を備え、
前記算出される単位画素ごとの撮影倍率を用いて前記透過画像の移動距離の距離補正を行い、前記測定対象物上の距離を求めることを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
前記撮影倍率Ｍは、前記基準領域の移動手段による移動距離をＤ１、当該距離Ｄ１に対応する前記受光面上の基準領域の移動距離をＤ２とすると、Ｍ＝Ｄ２／Ｄ１で表されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
Ｘ線を測定対象物に照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線照射手段から既知の距離を離して、前記測定対象物にＸ線を照射して該測定対象物の透過Ｘ線を撮像する平坦な受光面のＸ線撮像手段と、
前記前記測定対象物を前記平坦な受光面のＸ線撮像手段に対して平行に移動させる移動手段と、
前記移動手段の移動距離と前記受光面のＸ線撮像手段での前記測定対象物の基準領域の撮像位置の移動距離を測定する移動距離測定手段と、
前記移動距離測定手段において測定される測定対象物の移動距離と、前記基準領域の透過画像の撮像位置の移動距離に基づいて前記測定対象物の透過画像の単位画素ごとの撮影倍率を算出する撮影倍率算出手段と、
を備え、
前記測定対象物に前記Ｘ線照射源よりＸ線を照射して前記Ｘ線撮像手段にて透過画像を撮像した後、所定の距離を移動し、前記移動手段の基準領域の移動距離と当該基準領域に対する受光面の透過画像の移動距離を測定し、当該それらの移動距離と既知の前記Ｘ線照射手段と前記受光面までの距離を用いて、前記受光面上の透過画像の単位画素の撮影倍率を算出し、当該撮影倍率にて前記透過画像の移動距離を補正して前記測定対象物上の２点間の距離を測定することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項４】
前記撮影倍率算出手段は、計測される測定対象物の基準領域の撮影倍率を補間処理して透過画像全面の単位画素ごとの撮影倍率を算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項５】
Ｘ線を測定対象物に照射して該測定対象物の透過画像を平坦な受光面のＸ線撮像手段にて撮像し、
前記測定対象物を前記平坦な受光面のＸ線撮像手段に対して平行に所定の距離を移動して前記測定対象物の透過画像を撮像し、
前記移動手段の移動距離と前記受光面のＸ線撮像手段での前記測定対象物上の基準領域の撮像位置の移動距離を移動距離測定手段にて測定し、
前記移動距離測定手段にて測定される測定対象物の移動距離と、前記基準領域の透過画像の撮像位置の移動距離を用いて前記測定対象物の透過画像の単位画素ごとの撮影倍率を算出し、前記算出される単位画素ごとの撮影倍率に基づいて前記透過画像の移動距離の距離補正を行い、前記測定対象物上の距離を求めることを特徴とするＸ線検査方法。
【請求項６】
前記撮影倍率算出手段は、計測される測定対象物の基準領域の撮影倍率を補間処理して透過画像全面の単位画素ごとの撮影倍率を算出することを特徴とする請求項５記載のＸ線検査方法。
【請求項７】
前記撮影倍率Ｍは、前記基準領域の移動手段による移動距離をＤ１、当該距離Ｄ１に対応する前記受光面上の基準領域の移動距離をＤ２とすると、Ｍ＝Ｄ２／Ｄ１で表されることを特徴とする請求項５に記載のＸ線検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線検査装置及び検査方法に係り、特に実装済みプリント基板上の部品実装状態の、高精度な検査を行うため、計測される寸法データを補正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線検査装置において、撮影倍率が不明な測定対象の寸法計測を行う方法として、図６に示すように、Ｘ線照射手段６０１とＸ線撮像手段６０２を対向して配置し、Ｘ線照射手段６０１から照射されるＸ線光６０３の光路上に、測定対象６０４と、寸法が既知である基準ブロック６０５を、Ｘ線撮像手段６０２から等しい距離に並べて配置し、測定対象６０４と基準ブロック６０５のＸ線透過画像を同一画面内に撮影する。次に、撮影されたＸ線透過画像を、画像処理手段６０６を用いて輪郭抽出等の画像処理を行い、次に、寸法計測手段６０７を用いて、画像処理された基準ブロック６０５の透過画像の既知の寸法範囲の画素数を計数し、基準ブロック６０５の既知の寸法を、計数した画素数で除算して、Ｘ線透過画像上での１画素あたりの寸法を算出し、算出された１画素あたりの寸法と、Ｘ線透過画像上の距離計測を行う２点間の画素数を積算することで寸法計測を行い、撮影されたＸ線透過画像及び、寸法計測結果を画像表示手段６０８に表示することで、撮影倍率が不明な測定対象の高精度な寸法計測を行っている。（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６３−１７３９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、図７に示すように、Ｘ線照射手段７０１から照射されるＸ線光７０２の光路上に配置された測定対象７０３が、例えば部品実装により湾曲したプリント基板のように、湾曲領域７０４を有する場合、寸法が既知である基準ブロック７０５と測定対象７０３を、Ｘ線撮像手段７０６から等しい高さに並べて配置しても、測定対象７０３の湾曲領域７０４と基準ブロック７０５では高さが異なるため、撮影されたＸ線透過画像７０７上の測定対象画像７０８の湾曲領域画像７０９と、基準ブロック画像７１０の撮影倍率に差が生じ、基準ブロック７０５の既知の寸法から算出された１画素あたりの寸法データを用いて、測定対象画像７０８の湾曲領域画像７０９の寸法計測を行うと、撮影倍率の差による誤差が発生し、高精度な寸法計測が行えないという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、従来の課題を解決するもので、湾曲領域を有する測定対象においても、測定対象の全領域で高精度な寸法計測が可能なＸ線検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来の課題を解決するために、本発明のＸ線検査装置は、Ｘ線を測定対象物に照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線照射手段から既知の距離を離して、前記測定対象物にＸ線を照射して該測定対象物の透過Ｘ線を撮像する平坦な受光面のＸ線撮像手段と、
前記測定対象物を前記平坦な受光面のＸ線撮像手段に対して平行に移動させる移動手段と、
前記移動手段の移動距離と前記受光面のＸ線撮像手段での前記測定対象物上の基準領域の撮像位置の移動距離を測定する移動距離測定手段と、
前記移動距離測定手段にて測定される測定対象物の移動距離と、前記基準領域の透過画像の撮像位置の移動距離より、前記測定対象物の透過画像の単位画素ごとの撮像倍率を算出する撮影倍率算出手段と、
を備え、
前記算出される単位画素ごとの撮像倍率を用いて前記透過画像の移動距離の距離補正を行い、前記測定対象物上の距離を求めることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のＸ線検査装置及びＸ線検査方法によれば、測定対象が湾曲等により測定領域ごとに異なる倍率で撮影される場合においても、それらの領域の撮影倍率を計測し、撮影されたＸ線透過画像の単位画素ごとの撮影倍率を算出し、単位画素ごとの撮影倍率により、計測を行う寸法データの補正を行うことで、高精度な寸法計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明のＸ線検査装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の構成図を示すものである。
【０００９】
図１において、本発明のＸ線検査装置はコーンビーム状のＸ線光１０１を照射するＸ線照射手段１０２と、測定対象１０３を透過して受光面に入射したＸ線光１０１をＸ線透過画像に変換するＸ線撮像手段１０４と、測定対象１０３をＸ線撮像手段１０４の受光面と平行に移動させる移動手段１０５と、予め測定対象１０３上の基準領域１０６の検索を行うための座標及び形状情報等の設定を行う検索領域設定手段１０７と、撮影されたＸ線透過画像から基準領域１０６を抽出する基準領域抽出手段１０８と、基準領域抽出手段１０８により抽出された基準領域１０６の座標を算出する基準領域座標算出手段１０９と、測定対象１０３を移動手段１０５を用いて移動させるための移動制御手段１１０と、移動手段１０５で移動された測定対象１０３の移動距離及びＸ線撮像手段での基準領域１０６の移動距離を算出する移動距離算出手段１１１と、基準領域１０６の移動距離より、基準領域１０６の撮影倍率を算出する撮影倍率算出手段１１２と、算出された撮影倍率を用いて、測定対象１０３の寸法を計測する寸法計測手段１１３と、寸法計測結果及びＸ線透過画像を表示する画像表示手段１１４を備える。
【００１０】
そして、測定対象１０３を移動して撮影された複数のＸ線透過画像より、測定対象１０３上の基準領域１０６の撮影倍率からＸ線透過画像のそれぞれの単位画素の撮影倍率を算出し、算出された撮影倍率を用いてＸ線透過画像の寸法補正を行うことで高精度な寸法計測を行うＸ線検査装置である。
【００１１】
なお、本実施例の移動装置１０５について、Ｘ線照射装置１０２及びＸ線撮像装置１０４を移動させることにより、測定対象１０３の移動と同様の効果が得られる。
【００１２】
次に、図２を用いて、測定対象の撮影倍率算出方法について説明を行う。
【００１３】
図２において、Ｘ線撮像手段２０１の受光面２０２から距離Ｌ２離れた位置にあるＸ線照射手段２０３の発光点２０４から、Ｘ線撮像手段２０１の方向に照射されるコーンビーム状のＸ線光２０５は、Ｘ線撮像手段２０１の受光面２０２から距離Ｌ１の位置にある測定対象２０６を透過した後、受光面２０２に入射し、Ｘ線撮像装置２０１においてＸ線透過画像２０７が撮像される。その際、測定対象２０６上の、例えばプリント基板の配線パターンのような、周辺領域とＸ線透過率が異なる材質で形成された領域を基準領域２０８とすると、基準領域２０８は周辺領域とＸ線透過率が異なるためＸ線透過画像２０７上で基準領域画像２０９のように画像輝度が異なる領域として画像化されるため、Ｘ線透過画像２０７を画像処理し基準領域画像２０９を抽出することで、Ｘ線透過画像２０７上での基準領域画像２０９の座標が計測される。次に、測定対象２０６を受光面２０２と平行に距離Ｄ１移動し、Ｘ線透過画像を撮影すると、移動後に撮影された基準領域画像２１０は移動前の基準領域画像２０９の位置から距離Ｄ２離れた位置で撮影されるため、受光面２０２から測定対象２０６までの距離Ｌ１と、受光面２０２から発光点２０４までの距離Ｌ２、測定対象２０６の移動距離Ｄ１、Ｘ線透過画像上での基準領域画像２０９から２１０への移動距離Ｄ２の関係は、数式１で表わされ、
（Ｌ２−Ｌ１）：Ｌ２＝Ｄ１：Ｄ２・・・（数式１）
数式１より、受光面２０２から測定対象２０６までの距離Ｌ１は、数式２で算出される。
【００１４】
Ｌ１＝Ｌ２（１−Ｄ１／Ｄ２）・・・（数式２）
よって、数式２より、測定対象がプリント基板のように湾曲した領域を有する場合においても、距離Ｌ２、Ｄ１及びＤ２を計測することで測定対象２０６上の基準領域２０８までの距離Ｌ１の算出が可能となり、基準領域２０８の撮影倍率Ｍは、数式３で表わされる。
【００１５】
Ｍ＝Ｌ２／（Ｌ２−Ｌ１）＝Ｄ２／Ｄ１・・・（数式３）
なお、本実施例の測定対象の高さ計測方法において、レーザー光を測定対象に照射し、３角測量の原理により高さ計測を行う手法や、カメラ等の外観撮像手段を用いて撮影された複数の方向からの外観画像を用いた立体視法により高さ計測を行う手法等を用いて、測定対象の高さ計測を行い、計測された高さデータより、Ｘ線透過画像の撮影倍率を算出することが可能である。
【００１６】
次に、図３を用いて、測定対象が実装済みプリント基板の場合を例に、測定対象上に設定される基準領域について説明を行う。
【００１７】
図３において、プリント基板３０１上には抵抗やコンデンサ等のチップ部品３０２や、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）３０３等のＩＣ部品が実装されており、プリント基板３０１上にはこれらの部品の回路接続を行うための配線パターン３０４や、ＱＦＰ３０３等のＩＣ部品を高精度に実装するための補正マーク３０５が銅箔により形成されている。これらの銅箔で形成された配線パターン３０４及び補正マーク３０５は、プリント基板３０１の基材を構成するガラス繊維に較べ、Ｘ線透過率が１〜１０％低いため、プリント基板３０１のＸ線透過画像３０６を撮影すると、プリント基板３０１上の配線パターン３０４及び補正マーク３０５は、Ｘ線透過画像３０６上で、配線パターン画像３０７及び補正マーク画像３０８のように、周辺領域に較べ輝度が低く撮影される。このように、Ｘ線透過画像３０６上に輝度分布の変化が生じる領域を基準領域とし、予めその周辺領域の座標及び形状情報等を検索領域３０９として設定し、撮影されたＸ線透過画像３０６上の検索領域３０９を検索し、その領域内の配線パターン３０４及び補正マーク３０５等の基準領域を画像処理することで、基準領域の座標の算出が可能となる。
【００１８】
なお、本実施例で設定される検索領域３０９について、例えばＱＦＰ３０３のＩＣリード３１０等の、銅箔以外の材料で構成される領域についても設定を行うことで、基準領域の座標の算出が可能となる。
【００１９】
また、プリント基板３０１の検索領域３０９の設定は、プリント基板３０１の設計データや、予め寸法計測を行って取得したプリント基板３０１の座標及び形状情報を用いて設定を行うことが可能であり、また、寸法計測を行う際、撮影されたＸ線透過画像上に領域設定を行うことでも検索領域３０９の設定が可能である。
【００２０】
次に、図４を用いてＸ線検査装置について、その動作を説明する。
【００２１】
図４は、本発明の実施例１におけるＸ線検査装置のフローチャートを示すものである。
【００２２】
図４において、まず、測定対象であるプリント基板上の基準領域となる配線パターンや、補正マーク等の基準領域の座標及び形状抽出を行うため、ステップ４０１において検索領域を設定し、設定されたプリント基板の検索領域が撮影視野に入るように、ステップ４０２でプリント基板を移動し、ステップ４０３において１枚目のＸ線透過画像を撮影する。次に、検索領域が撮影視野に入るように、ステップ４０２を用いてプリント基板をＸ線撮像手段の受光面と平行なＸＹ平面上を移動させ、ステップ４０３において２枚目のＸ線透過画像の撮影を行う。次に、ステップ４０４において２枚目の撮影が完了を確認した後、撮影された１枚目及び２枚目のＸ線透過画像について、ステップ４０５においてエッジ抽出、及び、２値化処理等の画像処理を行い、ステップ４０６において配線パターンや、補正マーク等の基準領域のエッジ部、または、中心のＸＹ座標を算出する。次に、１枚目及び２枚目のＸ線透過画像から算出した基準領域のＸＹ座標より、ステップ４０７においてそれぞれの基準領域ごとにＸ線透過画像上の相対位置から移動距離Ｄ２を算出し、２枚目のＸ線透過画像を撮影する際のプリント基板の移動距離Ｄ１と、予め判明している、Ｘ線照射手段とＸ線撮像手段の受光面間距離Ｌ２を、それぞれ式３に代入することで、ステップ４０８において設定された各基準領域の撮影倍率が算出される。次に、ステップ４０９において各基準領域のＸＹ座標データと、算出された撮影倍率を用いて、線形補間、または、２次スプライン補間、３次スプライン補間等のデータ補間処理を行い、Ｘ線透過画像全面のそれぞれの単位画素の撮影倍率を算出する。次に、ステップ４１０において、寸法計測を行うＸ線透過画像上の任意の２点間の寸法について、算出されたＸ線透過画像の撮影倍率データを用いて寸法補正処理を行い、次に、撮影されたＸ線透過画像と、ステップ４１０で補正処理された寸法計測結果をステップ４１１において表示することで、本発明におけるＸ線検査装置において、高精度な寸法計測が可能となる。
【００２３】
次に、図５を用いて、撮影倍率が算出されたＸ線透過画像を用いた寸法計測の補正方法について説明を行う。
【００２４】
測定対象がプリント基板のような湾曲領域を有する場合、湾曲したプリント基板はその表面の位置ごとに受光面からの距離が変化するため、撮影されたプリント基板のＸ線透過画像それぞれの単位画素ごとに撮影倍率が異なり、プリント基板のＸ線透過画像上の２点間の寸法を高精度に計測するためには、それら２点を結ぶ直線が通過する単位画素の撮影倍率を算出し寸法補正処理を行う必要がある。
そのため、図４のステップ４０９において算出された、Ｘ線透過画像全面の撮影倍率について、Ｘ線透過画像のＸＹ方向のそれぞれの単位画素ごとの撮影倍率がＭxyであるとすると、これらのＸ線透過画像の各画素の撮影倍率Ｍxyを、倍率補正を行うための倍率補正テーブル５０１とし、また、撮影されたＸ線透過画像画素サイズ５０２は、Ｘ線撮像手段の画素サイズに等しいものとすると、指定された寸法計測開始位置５０３：ａの座標（ｘ1，ｙ1）と寸法計測終了位置５０４：ｂの座標（ｘ5，ｙ5）間の寸法を計測する場合、２点ａ，ｂを結ぶ直線と、Ｘ線透過画像画素の境界との交点を、距離計測開始位置５０３：ａに近い順に、交点座標５０５：（ｘ2，ｙ2）、交点座標５０６：（ｘ3，ｙ3）、交点座標５０７：（ｘ4，ｙ4）としてその座標を算出し、（数式４）を用いてＸ線透過画像の各画素を通過する直線の寸法を算出する。
【数４】
2006258626.tif 000003
次に、測定対象はそれぞれの単位画素ごとに撮影倍率で拡大され、Ｘ線撮像手段の受光面上に像を形成しているため、Ｘ線透過画像上で計測された２点間の寸法を撮影倍率で除算することにより、測定対象における２点間距離が求まるので、（数式５）のように、各画素を通過する直線の寸法を、直線が通過する領域の各単位画素の撮影倍率Ｍxyで除算する。
【数５】
2006258626.tif 000004
そして、単位画素ごとに補正されたそれらの距離の値を加算することで、撮影倍率Ｍxyで補正されたａ，ｂ間の寸法が算出され、プリント基板のような湾曲領域を有する測定対象についても、撮影倍率により寸法補正することで測定誤差の小さい高精度な寸法計測が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明にかかるＸ線検査装置及びＸ線検査方法は、測定対象が湾曲等により測定領域ごとに異なる撮影倍率を有する場合においても、それらの領域の撮影倍率を計測し、撮影されたＸ線透過画像のそれぞれの単位画素ごとの撮影倍率を算出して、撮影倍率による寸法補正を行うことで、測定誤差の小さい高精度な寸法計測が可能であり、特に実装済みプリント基板の部品実装状態の高精度な検査を行うため、計測される寸法データを補正する方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の全体構成図
【図２】本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の撮像倍率算出方法を説明するための図
【図３】本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の実装済みプリント基板上の基準領域及び検索領域の設定方法を説明するための図
【図４】本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の動作を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施例１におけるＸ線検査装置の寸法補正方法を説明するための図
【図６】従来の寸法計測を行うＸ線検査装置の構成図
【図７】従来の寸法計測を行うＸ線検査装置の課題を説明するための図
【符号の説明】
【００２７】
１０１  Ｘ線光
１０２  Ｘ線照射手段
１０３  測定対象
１０４  Ｘ線撮像手段
１０５  移動手段
１０６  基準領域
１０７  検索領域設定手段
１０８  基準領域抽出手段
１０９  基準領域座標算出手段
１１０  移動制御手段
１１１  移動距離算出手段
１１２  撮影倍率算出手段
１１３  寸法計測手段
１１４  画像表示手段
２０１  Ｘ線撮像手段
２０２  受光面
２０３  Ｘ線照射手段
２０４  発光点
２０５  Ｘ線光
２０６  測定対象
２０７  Ｘ線透過画像
２０８  基準領域
２０９、２１０  基準領域画像
３０１  プリント基板
３０２  チップ部品
３０３  ＱＦＰ
３０４  配線パターン
３０５  補正マーク
３０６  Ｘ線透過画像
３０７  配線パターン画像
３０８  補正マーク画像
３０９  検索領域
３１０  ＩＣリード
４０１  検索領域設定
４０２  測定対象移動
４０３  Ｘ線透過画像撮影
４０４  撮影完了
４０５  画像処理
４０６  基準領域座標算出
４０７  基準領域移動距離算出
４０８  基準領域撮影倍率算出
４０９  画像全面撮影倍率算出
４１０  寸法補正処理
４１１  計測結果表示
５０１  倍率補正テーブル
５０２  Ｘ線透過画像画素サイズ
５０３  寸法計測開始位置
５０４  寸法計測終了位置
５０５  交点座標１
５０６  交点座標２
５０７  交点座標３
６０１  Ｘ線照射手段
６０２  Ｘ線撮像手段
６０３  Ｘ線光
６０４  測定対象
６０５  基準ブロック
６０６  画像処理手段
６０７  寸法計測手段
６０８  画像表示手段
７０１  Ｘ線照射手段
７０２  Ｘ線光
７０３  測定対象
７０４  湾曲領域
７０５  基準ブロック
７０６  Ｘ線撮像手段
７０７  Ｘ線透過画像
７０８  測定対象画像
７０９  湾曲領域画像
７１０  基準ブロック画像
【図１】
2006258626.tif 000005
【図２】
2006258626.tif 000006
【図３】
2006258626.tif 000007
【図４】
2006258626.tif 000008
【図５】
2006258626.tif 000009
【図６】
2006258626.tif 000010
【図７】
2006258626.tif 000011