(57)【要約】【課題】  傾斜面の状態を検査する際に、画像の明るさや色合いが変動しても、信頼度の高い検査を実行できるようにする。【解決手段】  赤，緑，青の各色彩光をそれぞれ異なる仰角の方向から照射した状態で上方から撮像を行い、得られた画像を用いてはんだのフィレット５３を検査する場合に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各階調による３次元のデータを１次元の色相データに変換し、この色相データを用いて赤、緑、青の順に沿って色相が変化する方向を抽出する。抽出された方向はフィレットの勾配が変化する方向を示すもので、この方向をあらかじめ登録された基準の方向と比較することにより、フィレットの傾斜面の適否を判別する。【選択図】図５
2006322951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に傾斜面を有する検査対象物に対し、互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を前記検査対象物の配置位置から見た仰角が異なるように配列して照明し、前記配置位置の上方に設置した撮像手段により得られた画像を用いて前記検査対象物の表面状態を検査する方法において、
前記画像中の検査対象物を含む検査領域を設定し、この検査領域において、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する第１のステップと、第１のステップで抽出された方向をあらかじめ設定された基準の方向と比較する第２のステップと、前記第２のステップの比較結果に基づき、前記検査対象物の表面状態の良否を判別する第３のステップとを実行することを特徴とする表面状態検査方法。
【請求項２】
前記複数の光源は、前記検査対象物に対し、それぞれの発光色が色相環上の色相変化の方向に沿って並ぶように配列されており、
前記第１のステップでは、前記検査領域内の各画素につき、色相環に沿って値が変化する１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出するようにした請求項１に記載された表面状態検査方法。
【請求項３】
前記第１のステップでは、前記検査領域内の各画素につき、前記複数の光源のうちのいずれかに対応する色成分の強度の度合いを反映した１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出するようにした請求項１に記載された表面状態検査方法。
【請求項４】
前記第１のステップでは、前記検査領域内の複数の画素に順に着目しつつ、着目画素を通る複数の方向毎に色相データの変化量を抽出するステップと、着目した各画素について抽出した色相データの変化量を方向毎に平均化して複数のベクトルを設定するステップと、これらのベクトルの合成ベクトルを設定するステップとを実行する請求項２または３に記載された表面状態検査方法。
【請求項５】
互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を検査対象物の配置位置から見た仰角が異なるように配列して成る照明手段と、
前記検査対象物の配置位置の上方に配備された撮像手段と、
前記照明手段の各光源を点灯させた状態で前記撮像手段により生成された画像を取り込む画像入力手段と、
前記画像入力手段が入力した画像中の検査対象物を含む検査領域を設定し、その検査領域において、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する抽出手段と、
前記検査対象物の表面状態が良好であるときに前記抽出手段により抽出される基準の方向を登録する登録手段と、
前記抽出手段により抽出された変化の方向を前記登録手段により登録された基準の方向と比較して、前記検査対象物の表面状態の良否を判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果を出力する出力手段とを具備して成る表面状態検査装置。
【請求項６】
前記照明手段の各光源は、前記検査対象物に対し、それぞれの発光色が色相環上の色相変化の方向に沿って並ぶように配列されており、
前記抽出手段は、前記検査領域内の各画素につき、色相環に沿って値が変化する１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出する請求項５に記載された表面状態検査装置。
【請求項７】
前記抽出手段は、前記検査領域内の各画素につき、前記複数の光源のうちのいずれかに対応する色成分の強度の度合いを反映した１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出する請求項５に記載された表面状態検査装置。
【請求項８】
前記抽出手段は、前記検査領域内の複数の画素に順に着目しつつ、着目画素を通る複数の方向毎に色相データの変化量を抽出する手段と、着目した各画素について抽出した色相データの変化量を方向毎に平均化して複数のベクトルを設定する手段と、これらのベクトルの合成ベクトルを設定する手段とを含んで成る請求項６または７に記載された表面状態検査装置。
【請求項９】
複数の部品がはんだ付けされた基板を検査する装置であって、
互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を検査対象の基板から見た仰角が異なるように配列して成る照明手段と、
前記基板の上方に配備された撮像手段と、
前記照明手段の各光源を点灯させた状態で前記撮像手段により生成された画像を取り込む画像入力手段と、
前記画像入力手段が入力した画像中のはんだ付け部位にそれぞれ検査領域を設定し、これらの検査領域毎に、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する抽出手段と、
前記検査領域内のはんだの表面状態が良好であるときに前記抽出手段により抽出される基準の方向を登録する登録手段と、
前記抽出手段により抽出された変化の方向を前記登録手段により登録された基準の方向と比較する処理を検査領域毎に実行して、各はんだ付け部位の良否を判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果を出力する出力手段とを具備して成る基板検査装置。
【請求項１０】
前記登録手段は、検査対象の基板に同一種の部品が複数実装されるとき、これらの部品のうちの１つのはんだ付け部位に対して登録した基準の方向を同一種の他の部品にも適用する請求項９に記載された基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面の鏡面性が高く、かつその表面に傾斜面が含まれる物体を検査対象として、その検査対象物を撮像して得られた画像を用いて表面状態の良否を検査する方法および装置に関する。また、この発明は、複数のはんだ付け部位が設定された基板を検査対象として、その基板上の各はんだ付け部位のはんだの表面状態を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、以前に、はんだ付け部位の鏡面反射性を利用して、画像処理の手法により基板上のはんだ付け部位を自動検査する装置を開発した（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−１１７３号公報
【０００４】
図１６は、上記特許文献１に開示された基板検査装置の構成および検査の原理を示す。この検査装置は、赤、緑、青の各色彩光を有する３個の光源８，９，１０と撮像装置３とにより検査対象の画像を生成するものである。図中の１は基板、２は検査対象のはんだであり、各光源８，９，１０は、基板１やはんだ２に対してそれぞれ異なる仰角方向に配備される。一方、撮像装置３は、前記はんだ２を真上位置から撮像するように配備される。
【０００５】
上記構成によれば、各光源８，９，１０からの色彩光は、それぞれはんだ２の表面に異なる方向から照射される。また、はんだの傾斜面に対し、その傾斜に直交する方向を軸として撮像装置３の方向に対称な方向からの光が照射されると、その光の鏡面反射光は撮像装置３に導かれる。すなわち、はんだ表面から撮像装置３に入射する鏡面反射光の色彩は、そのはんだ表面の傾きによって異なるものとなる。
【０００６】
図１６に示した光学系では、はんだ２から見て、赤色光源８の仰角が最も大きく、青色光源１０の仰角が最も小さくなるようにし、これらの光源８，１０の間に緑色光源９が位置するように、各光源８，９，１０を配置している。したがって、前記はんだ２が球体状のはんだであれば、図１７に示すように、中央部の平坦面が赤色の画像領域として、基板面の近傍の急傾斜面が青色の画像領域として、またこれらの中間に位置する比較的緩やかな傾斜面（暖傾斜面）が緑色の画像領域として、それぞれ切り分けられた画像が生成されることになる。
【０００７】
また、はんだのフィレットを検査する場合には、図１８に示すように、上方の急傾斜面では青、中間の暖傾斜面では緑、基板面の近傍の平坦に近い面では赤、というように、各色彩による画像領域が切り分けられる。なお、図１８中のＳ１は、ランドの形成範囲である。
【０００８】
このように、はんだの画像では、その表面の勾配の変化に応じて赤、緑、青の各色彩領域に区分けされた画像が生成される。よって、あらかじめ良好な形状のはんだの画像における各色彩のパターンを登録しておき、検査対象の画像上における各色彩のパターンを前記登録パターンと比較することにより、はんだの表面状態の良否を判別することができる。
【０００９】
従来の検査装置では、上記の原理に基づき、あらかじめディジタルカラー画像を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各階調データ毎に所定の２値化しきい値を設定しておき、前記撮像装置３により得た画像をこれら２値化しきい値により２値化することによって、赤、緑、青の各色彩領域を抽出するようにしている。また、これらの色彩領域について、あらかじめ良好な形状のはんだの画像において抽出された領域の位置、形状、大きさなどを登録しておき、検査対象の画像における色彩領域の抽出結果を登録されたデータと比較することにより、はんだの表面状態の良否を判別するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１６に示した光学系では、温度や使用時間により照明光の明るさや色合いが変動すると、画像上の明るさや色合いも変動すると考えられる。このような画像の明るさや色合いの変動は、色彩領域の抽出結果に影響を及ぼすおそれがある。特に、はんだの検査では、表面状態が良好であっても、色合いの変化により各色彩領域の特徴量が変動すると、良品の基準値をクリアできなくなり、不良と判定される可能性がある。
【００１１】
したがって、検査の精度を維持するには、２値化しきい値を頻繁に変更するのが望ましい。しかしながら、この種の検査装置では、次々に基板の供給を受けて検査を繰り返すことが要求されるから、２値化しきい値の更新によって検査を中断すると、処理効率の低下を招くおそれがある。また、２値化しきい値を更新するタイミングを正確に判断するのも困難である。
【００１２】
一方、上記の２値化処理に代わる処理として、実装状態が良好な基板の画像をモデル画像としたパターンマッチング処理を実行する方法がある。この方法では、検査対象の画像とモデル画像との間で正規化相関演算を実行するので、照明が変動しても、判別のためのしきい値を変更せずに対応できるというメリットがある。しかしながら、検査対象のはんだの形状が少し変化しただけでも相関値が低下してしまい、判別処理にかかる正答率が悪い、という問題がある。
【００１３】
また、近年の基板では、部品が微小化し、また多数の部品が実装される傾向にあるため、各部品に対するランドの面積を周辺の実装密度に応じて調整する必要が生じている。このため、同一種の部品であっても、周囲に実装される部品が比較的少ない場合と、周囲に多数の部品が実装される場合とで、ランドの大きさが異なるようになる。これを受けて、はんだフィレットの勾配も部品の実装位置によって異なるようになるから、フィレットの画像における各色彩領域の大きさや形状なども異なるものになる。
【００１４】
たとえば、周囲に実装される部品が比較的少ない場合には、はんだ付けの安定のためにランドが大きめに形成されるから、フィレットの勾配は比較的緩やかになり、赤、緑、青の各色彩領域が適度に出現する。一方、実装密度の高い領域に実装される部品では、ランドの面積を小さくせざるを得ないから、フィレットの勾配が急になり、画像上では青色領域が優勢になり、緑色領域や赤色領域は出現しにくくなる。このように、同一種の部品であっても、画像上に現れる色彩領域の分布状態が異なるため、各色彩領域に対する判定基準値を部品毎に設定しなければ、検査精度を確保するのは困難となる。
【００１５】
この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、傾斜面の状態を検査する際に、画像の明るさや色合いが変動しても、信頼度の高い検査を実行できるようにすることを第１の目的とする。
【００１６】
さらにこの発明は、勾配が急であったり、または反対に緩やかであって、すべての光源に対応する色彩領域が出現しにくいような検査対象物についても、精度の高い検査を実行できるようにすることを、第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明にかかる表面状態検査方法は、表面に傾斜面を有する検査対象物に対し、互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を前記検査対象物から見た仰角が異なるように配列して照明し、前記配置位置の上方に設置した撮像手段により得られた画像を用いて前記検査対象物の表面状態を検査するものである。この発明では、画像中の検査対象物を含む検査領域を設定し、この検査領域において、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する第１のステップと、第１のステップで抽出された方向をあらかじめ設定された基準の方向と比較する第２のステップと、前記第２のステップの比較結果に基づき、前記検査対象物の表面状態の良否を判別する第３のステップとを実行する。
【００１８】
互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を検査対象物から見た仰角が異なるように配置して照明すると、撮像手段により得られた画像中の傾斜面に対応する部分では、その勾配の大きさに応じた色彩が現れる。また、前記図１７，１８の例の平坦面、暖傾斜面、急傾斜面のように、傾斜面の勾配の大きさが徐々に変化する場合、この変化の方向において、各光源に対応する色彩が検査対象物から見た光源の配置の順（仰角の大きさの順）に並んで現れると考えることができる。
【００１９】
この発明において、「各光源の配列に対応した色相の変化」とは、各光源が発する色彩（発光色）を、検査対象物から見た各光源の配列の順序（仰角が小さい方から大きい方に向かう順またはその逆の順序をいう。以下も同じ。）に沿って並べたときに、その並び方向に沿って現れる色相の変化ということができる。たとえば、前記した図１６の光学系によれば、赤、緑、青の順、または青、緑、赤の順に各色彩を並べたときの色相（色合い）の変化として捉えることができる。
【００２０】
前記したように、傾斜面に対応する部分の画像では、その勾配の大きさが変化する方向に沿って、各光源に対応する色彩が、前記検査対象物から見た各光源の配列の順に並んで現れる。すなわち、この並び方向に、「各光源の配列に対応した色相の変化」が現れていることになる。よって、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向は、傾斜面の勾配の大きさが変化している方向（勾配が緩やかな部分から急な部分に向かう方向、または勾配が急な部分から緩やかな部分に向かう方向）を示す、と考えることができる。
【００２１】
画像上の明るさや色合いが変動しても、各光源の配列に対応して色相の変化が生じる方向は、変化しないと考えることができる。よって、あらかじめ、モデルの対象物の画像を用いるなどして、各光源の配列に対応した色相の変化が生じる基準の方向を設定し、検査対象の画像で抽出された方向を基準の方向と比較することによって、傾斜面の勾配が変化する方向の適否を判別することができる。
【００２２】
また、同種の検査対象物であるのに、勾配の大きさにばらつきがある場合でも、勾配の方向は変化しないと考えられる。したがって、これらの検査対象物の１つについて前記基準の方向を設定すれば、その設定データを他の検査対象物にも適用することができ、検査情報の教示を効率良く行うことが可能になる。
【００２３】
上記の表面状態検査方法の好ましい態様では、前記複数の光源は、前記検査対象物に対し、それぞれの発光色が色相環上の色相変化の方向に沿って並ぶように配列される。たとえば、前記光源として、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する３個の光源を用いる場合には、前記仰角が赤、緑、青または青、緑、赤の順に大きくなるように、各光源が配置されることになる。また、第１のステップでは、前記検査領域内の各画素につき、色相環に沿って値が変化する１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出するようにしている。
【００２４】
上記態様では、複数の光源が色相環上の色相変化の方向に沿った順序で配列されるので、画像上における各光源の配列に対応した色相の変化も、色相環の変化に対応するものとなる。また、色相環に沿って値が変化する１次元の色相データを用いることにより、前記各光源の配置に対応した色相の変化が生じている方向を、色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向として表すことができる。したがって、この態様によれば、前記色相の変化が生じている方向を、色相の変化量に基づくベクトルとして簡単に抽出することができる。
【００２５】
表面状態検査方法の他の好ましい態様では、前記第１のステップにおいて、前記検査領域内の各画素につき、前記複数の光源のうちのいずれかの色彩光に対応する色成分の強度の度合いを反映した１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出する。
【００２６】
たとえば、前記図１６に示した光学系を使用する場合、青色光源１０に対応する青色成分、すなわち階調データＢに着目すると、この階調データＢは、勾配が急になるほど大きくなり、勾配が緩やかになるほど小さくなると考えることができる。したがって、この階調データＢについて、他の色成分（階調データＲ，Ｇ）に対する比率（たとえばＢ／Ｒ、もしくはＢ／（Ｒ＋Ｇ））または明度に対する比率（Ｂ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））を求め、これを色相データとすることができる。この場合にも、各光源の配置に対応した色相の変化が生じている方向を、色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向として表すことができるから、前記色相の変化が生じている方向を、色相の変化量に基づくベクトルとして簡単に抽出することができる。
【００２７】
上記の２つの態様のように、一次元の色相データを取得して、その変化を抽出するようにする場合には、第１のステップにおいて、前記検査領域内の複数の画素に順に着目しつつ、着目画素を通る複数の方向毎に色相データの変化量を抽出するステップと、着目した各画素について抽出した色相データの変化量を方向毎に平均化して複数のベクトルを設定するステップと、これらのベクトルの合成ベクトルを設定するステップとを実行する。この態様によれば、検査領域において、複数の方向毎にそれぞれその方向における色相の平均的な変化量を「長さ」とするベクトルを求めた後、これらのベクトルを合成することによって、前記色相環に沿う色相の変化、すなわち各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出することができる。
【００２８】
なお、上記の態様で抽出する合成ベクトルは、検査の目的に合わせて、所定のしきい値以上の長さを持つものとするのが望ましい。しきい値よりも短い合成ベクトルしか抽出されない場合には、検査領域には、良好な傾斜面が存在しないものとみなすのが望ましい。
【００２９】
つぎに、この発明にかかる表面状態検査装置は、互いに異なる色彩光を発光する複数の光源を検査対象物の配置位置から見た仰角が異なるように配列して成る照明手段と、前記検査対象物の配置位置の上方に配備された撮像手段と、前記照明手段の各光源を点灯させた状態で前記撮像手段により生成された画像を取り込む画像入力手段と、前記画像入力手段が入力した画像中の検査対象物を含む検査領域を設定し、その検査領域において、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する抽出手段と、前記検査対象物の表面状態が良好であるときに前記抽出手段により抽出される基準の方向を登録する登録手段と、前記抽出手段により抽出された変化の方向を前記登録手段により登録された基準の方向と比較して、前記検査対象物の表面状態の良否を判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果を出力する出力手段とを具備する。
【００３０】
上記において、照明手段は、たとえば色彩毎に異なる径を有するリング状の光源を中心を合わせて配列したものとすることができる。また同色の光を発光する複数の発光体（ＬＥＤなど）をリング状に配列したものを、１つの光源として使用することもできる。また光源はリング状に限らず、ライン状の光源を用いることもできる。
【００３１】
撮像手段は、各色彩毎の画像信号を生成可能なＣＣＤカメラにより構成することができる。照明手段にリング状の光源を用いる場合、撮像手段は、各光源の中心軸に光軸を合わせた状態で、鉛直方向に向けて配備されるのが望ましい。
【００３２】
画像入力手段、抽出手段、登録手段、判別手段、出力手段は、同一の筐体内に配備することができる。このうち、抽出手段、登録手段、判別手段は、これらの手段の処理を実行するためのプログラムが組み込まれたコンピュータにより構成することができる。これらのコンピュータは、手段毎に設けることもできるし、各手段を１つのコンピュータで構成することもできる。
【００３３】
画像入力手段には、前記撮像手段からの画像信号を増幅処理するための増幅回路や、この画像信号をディジタル変換するためのＡ／Ｄ変換回路などを含めることができる。ただし、前記撮像手段にディジタルカメラを使用した場合には、画像入力手段は、ディジタルのカラー画像データを取り込むための入力ポートとして構成することができる。
【００３４】
抽出手段は、前記した第１のステップを実行するためのものであり、判別手段は第２および第３のステップを実行するためのものである。登録手段は、前記照明手段や撮像手段を用いて生成された検査対象物の良品モデルの画像が入力されたときに、その画像から抽出された基準の方向をコンピュータのメモリに登録するように構成することができる。たとえば、良品モデルの画像上に検査領域を設定する操作が行われたときに、その領域内の画像データを前記抽出手段に処理させ、抽出された方向を基準の方向としてメモリに保存する手段を、登録手段とすることができる。または、良品モデルの画像上で各光源に対応する色彩が光源の配置に対応する順序で並ぶ方向を指定する操作を受け付けて、その方向を基準の方向としてメモリに保存する手段を、登録手段としてもよい。
【００３５】
出力手段は、前記判別手段による判別結果を表示装置に表示する表示用インターフェースや、判別結果を外部装置に出力する出力インターフェースとして構成することができる。このほか、出力手段は、前記判別結果を、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、光磁気ディスクなどの記憶媒体に記録する手段として構成することもできる。
【００３６】
好ましい態様にかかる表面状態検査装置では、前記照明手段の各光源は、前記検査対象物に対し、それぞれの発光色が色相環上の色相変化の方向に沿って並ぶように配列される。また、前記抽出手段は、前記検査領域内の各画素につき、色相環に沿って値が変化する１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出するように設定される。
前記照明手段の好ましい構成では、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する３個の光源が、赤、緑、青または青、緑、赤の順に前記仰角が大きくなるような順序で配置される。
【００３７】
他の好ましい態様にかかる表面状態検査装置では、前記抽出手段は、前記検査領域内の各画素につき、前記複数の光源のいずれかに対応する色成分の強度の度合いを反映した１次元の色相データを取得して、この色相データが大きな値に変化する方向または小さな値に変化する方向を抽出するように設定される。この態様においても、前記照明手段は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する３個の光源を、赤、緑、青または青、緑、赤の順に前記仰角が大きくなるような順序で配置するのが望ましい。照明手段がこのような構成をとる場合には、前記色相データに使用する色成分として、赤色光源に対応するＲの階調データ、または青色光源に対応するＢの階調データを選択するのが望ましい。この場合、選択された階調データについて、他の一階調データに対する比率もしくは他の階調データの和または明度に対する比率を求めて、前記色相データとすることができる。たとえば選択した階調データがＢであれば、色相データとして、Ｂ／Ｒ、もしくはＢ／（Ｒ＋Ｇ））、またはＢ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）を求めることができる。
【００３８】
さらに、前記抽出手段には、前記検査領域内の複数の画素に順に着目しつつ、着目画素を通る複数の方向毎に色相データの変化量を抽出する手段と、着目した各画素について抽出した色相データの変化量を方向毎に平均化して複数のベクトルを設定する手段と、これらのベクトルの合成ベクトルを設定する手段とを含めることができる。
【００３９】
つぎに、この発明は、複数の部品がはんだ付けされた基板を検査する基板検査装置に適用することができる。この基板検査装置は、前記した表面状態検査装置と同様の照明手段、撮像手段、画像入力手段を具備するとともに、画像入力手段が入力した画像中のはんだ付け部位にそれぞれ検査領域を設定し、これらの検査領域毎に、各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出する抽出手段と、前記検査領域内のはんだの表面状態が良好であるときに前記抽出手段により抽出される基準の方向を登録する登録手段と、前記抽出手段により抽出された変化の方向を前記登録手段により登録された基準の方向と比較する処理を検査領域毎に実行して、各はんだ付け部位の良否を判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果を出力する出力手段とを具備するものとなる。
【００４０】
上記の基板検査装置の抽出手段、登録手段、判別手段、出力手段も、基本的には前記表面状態検査装置と同様の構成にすることができる。また、この基板検査装置にも、前記表面状態検査装置と同様の態様を設定することができる。
【００４１】
さらに、好ましい態様にかかる基板検査装置においては、前記登録手段は、前記検査対象の基板に同一種の部品が複数実装されるとき、これらの部品のうちの１つのはんだ付け部位に対して登録した基準の方向を同一種の他の部品にも適用する機能を有する。この機能によれば、基板上に同一種の部品が複数実装される場合でも、これらの部品毎に登録処理を行う必要がなくなり、検査情報の教示にかかる効率を向上することができる。
なお、登録対象の基準の方向については、前記表面状態検査装置について述べたのと同様に、ユーザーによる指定操作を受け付けて設定しても良いし、良品基板の画像を前記抽出手段に処理させて、基準の方向を抽出するようにしてもよい。また、同一種の他の部品に基準の方向を転用する場合、その部品の実装方向が先に登録された部品と異なる場合には、その実装方向の角度差を用いて基準の方向を補正する処理が必要になる。
【００４２】
この発明にかかる基板検査装置によれば、はんだ付け部位の傾斜面の勾配の変化の方向が正しい方向であるかどうかを判別することによって、はんだの傾斜状態の適否を精度良く判別することができる。また、各光源の配列に対応した色相の変化の大きさや色相の変化の抽出位置に基づき、はんだの傾斜面が形成されているか否かや、その形成位置の適否を判別することもできる。さらに、同じ基板に同一の部品が複数実装される場合に、実装位置の部品の密度によってはんだの勾配が異なるようになっても、基準の方向については変化しないから、簡単かつ精度の高い検査を実行することが可能になる。
【発明の効果】
【００４３】
この発明では、検査対象の画像上で各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出することにより、傾斜面の勾配が変化する方向を求め、その方向を登録された基準の方向と比較するので、画像上の明るさや色合いが変動しても、安定した検査を行うことができる。また、画像上の明るさや色合いが変動しても、登録された基準の方向を変更する必要がないので、基板検査のように、複数の検査対象物を次々と処理しなければならない場合の利便性を高めることができる。また、勾配が急であったり、緩やかであったりして、すべての光源に対応する色彩領域が出現しにくいような検査対象物についても、傾斜面の勾配が変化する方向を抽出することにより、精度の高い検査を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、この発明の一実施例にかかる基板検査装置の構成を示す。
この基板検査装置は、検査対象の基板を撮像して得た画像を処理して、前記基板上のはんだ付け部位や部品の実装状態の適否などを判別するためのもので、撮像部３，投光部４，制御処理部５，Ｘ軸テーブル部６，Ｙ軸テーブル部７などにより構成される。
なお、図中の１Ｔは、検査対象の基板（以下「被検査基板１Ｔ」という。）である。また１Ｓは、はんだ付け状態や部品の実装状態が良好な基準基板であって、検査に先立つティーチング時に用いられる。
【００４５】
前記Ｙ軸テーブル部７は、基板１Ｓ，１Ｔを支持するコンベヤ７Ａを具備し、図示しないモータによりこのコンベヤ７Ａを動かして、前記基板１Ｓ，１ＴをＹ軸方向に（図の紙面に直交する方向）に沿って移動させる。前記Ｘ軸テーブル部６は、Ｙ軸テーブル部７の上方で、撮像部３および投光部４を支持しつつ、これらをＸ軸方向（図の左右方向）に移動させる。
【００４６】
前記投光部４は、異なる径を有する３個の円環状光源８，９，１０により構成される。これらの光源８，９，１０は、それぞれ赤色、緑色、青色の各色彩光を発光するもので、観測位置の真上位置に中心を合わせることにより、前記基板１Ｓ，１Ｔから見て、異なる仰角に対応する方向に位置するように配備される。
【００４７】
前記撮像部３は、カラー画像生成用のＣＣＤカメラであって、その光軸が各光源８，９，１０の中心に対応し、かつ鉛直方向に沿うように位置決めされる。これにより観測対象である基板１Ｓ，１Ｔからの反射光が撮像部３に入射し、三原色のカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部５へ入力される。
【００４８】
制御処理部５は、ＣＰＵを含むコンピュータを制御部１１として、画像入力部１２、メモリ１３、撮像コントローラ１４、画像処理部１５、照明制御部１６、ＸＹテーブルコントローラ１７、検査部１８、ティーチングテーブル１９、ライブラリデータ記憶部２０、データ管理部２１、入力部２２、ＣＲＴ表示部２３、プリンタ２４、送受信部２５、外部メモリ装置２６などを構成として含む。
【００４９】
画像入力部１２は、撮像部３からの三原色の各画像信号を増幅する増幅回路や、これら画像信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路などを備える。メモリ１３には、各色彩毎のディジタル濃淡画像データ（以下、「階調データＲ，Ｇ，Ｂ」という。）のほか、これら階調データＲ，Ｇ，Ｂを処理して得られる２値画像データや色相データなどが格納される。
【００５０】
撮像コントローラ１４は、撮像部３を制御部１１に接続するインターフェースなどを備えるもので、制御部１１からの命令に基づいて前記撮像部３を駆動したり、各色彩光の出力レベルを調整するなどの制御を行う。照明制御部１６は、投光部４の各光源の光量を調整するためのものである。なお、この実施例では、赤、緑、青の各色彩光が混合されることによって白色照明が施されるように、各光源８，９，１０の光量を調整するようにしている。
【００５１】
ＸＹテーブルコントローラ１７は、前記Ｘ軸テーブル部６およびＹ軸テーブル部７を制御部１１に接続するインターフェースなどを含み、制御部１１からの指令に基づき、Ｘ軸テーブル部６およびＹ軸テーブル部７の移動動作を制御する。
【００５２】
ティーチングテーブル１９は、基板の検査情報を記憶するための記憶部である。この検査情報には、後記する検査用ウィンドウの設定条件のほか、部品、ランド、はんだなどの検査対象について、それぞれその対象物の色彩を抽出するための２値化しきい値（Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の２値化しきい値のほか、明度に対する２値化しきい値を含む。）や、これらの２値化しきい値により抽出されたパターンの特徴量の良否を判定するための判定基準値（位置，大きさなど特徴量の種類毎に設定される。）などが含められる。さらに、この実施例では、はんだフィレット用の検査情報として、後記する色合い変化ベクトルの基準データを登録するようにしている。
【００５３】
ライブラリデータ記憶部２０は、部品種毎の基準の検査情報（以下、「ライブラリデータ」という。）を登録するための記憶部である。この実施例では、ライブラリデータとして、後記する検査用ウィンドウの設定データや、各検査用ウィンドウで実行する検査プログラムの種類などが登録される。
【００５４】
前記ティーチングテーブル１９に登録される各種の検査情報は、検査に先立ち、前記基準基板１Ｓを撮像して得られた画像や前記ライブラリデータを用いて教示されるもので、基板の種類毎に、判定ファイルとしてまとめられる。前記データ管理部２１は、基板の種類と判定ファイルとを対応づけるリンク情報が格納されたメモリである。制御部１１は、被検査基板１Ｔの基板名の入力を受け付けた後、データ管理部２１のリンク情報に基づき、その被検査基板１Ｔに対応する判定ファイルを読み出してメモリ１３にセットする。画像処理部１５や検査部１８は、この読み出された判定ファイル内の検査情報に基づき処理を実行する。
【００５５】
画像処理部１５は、検査時に、メモリ１３に格納された各階調データＲ，Ｇ，Ｂを処理して、良否判別のための各種のパラメータを抽出する。検査部１８は、抽出された各パラメータを該当する検査情報と比較することにより、実装部品毎に、部品の欠落や位置ずれ、はんだ付け部位の良否などを判別する。制御部１１は、これらの判別結果を総合して被検査基板１Ｔが良品か否かを判定する。この最終的な判定結果は、ＣＲＴ表示部２３やプリンタ２４，あるいは送受信部２５に出力される。
【００５６】
前記入力部２２は、検査のための各種条件や検査情報の入力などを入力するためのもので、キーボードやマウスなどにより構成される。ＣＲＴ表示部２３（以下、単に「表示部２３」という。）は、制御部１１から画像データ、検査結果などの供給を受けて、これらを表示画面上に表示する。またプリンタ２４は、制御部１１から検査結果などの供給を受け、これを予め定められた形式でプリントアウトする。
【００５７】
送受信部２５は、他の装置との間でデータのやりとりを行うためのもので、たとえば不良と判定された被検査基板１Ｔについて、その識別情報や不良の内容を後段の修正装置に送信することにより、不良箇所を速やかに修正することができる。外部メモリ装置２６は、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、光磁気ディスクなどの記憶媒体にデータを読み書きするための装置であって、前記検査結果を保存したり、検査に必要なプログラムや設定データを外部から取り込むために用いられる。
【００５８】
なお、上記構成において、画像処理部１５および検査部１８は、上記した各処理を実行するためのプログラムを組み込んだ専用のプロセッサにより構成される。ただし、必ずしも、専用のプロセッサを設ける必要はなく、制御部１１に画像処理部１５および検査部１８の機能を付与するようにしてもよい。
【００５９】
また、この実施例では、３個の円環状光源８，９，１０により投光部４を構成しているが、この投光部４に代えて、図２のような構成の投光部４Ａを使用してもよい。
この投光部４Ａは、中心部に筒状の開口部４２を有する筐体４１の内部を２枚の壁部４５，４６を用いて区切ることにより、径方向に並ぶ３つの収容空間４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂを形成したものである。最も内側の収容空間４３Ｒには赤色のＬＥＤ４４Ｒが、中央の収容空間４３Ｇには緑色のＬＥＤ４４Ｇが、最も外側の収容空間４３Ｂには青色のＬＥＤ４４Ｂが、それぞれ複数列にわたって配列される。筐体４１の下面は、ドーム型の拡散板４７により構成されており、撮像部３は、前記開口部４２の上方に光軸を鉛直方向に合わせて配備される。
【００６０】
各収容空間４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂで生じた赤色光、緑色光、青色光は、拡散板４７を透過した後に基板１Ｔ（１Ｓ）に照射される。よって、前記図１の投光部４と同様に、基板１Ｔ（１Ｓ）に対し、異なる仰角の方向から各色彩光を照射することができる。
【００６１】
以下、上記基板検査装置で実行される検査の詳細について、説明する。なお、以下では、基板に搭載される頻度が高いチップ部品に検査対象を限定して説明するが、チップ部品以外の部品についても、同様の方法で検査を実行できることは言うまでもない。
【００６２】
図３は、チップ部品に対する検査用ウィンドウの設定例を示す。図中、Ｗ１１，Ｗ１２は、はんだ検査のためのウィンドウであって、基板上のランドを含むように設定される。以下、このウィンドウＷ１１，Ｗ１２を「ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２」という。また、Ｗ２は、部品の欠落や位置ずれなどを検査するためのウィンドウであって、以下、これを「部品ウィンドウＷ２」という。
さらに、前記ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２や部品ウィンドウＷ２を含む第３の検査用ウィンドウＷ３が設定される。このウィンドウＷ３は、ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２や部品ウィンドウＷ２を位置決めする際の基準となるもので、以下、これを「基準ウィンドウＷ３」という。
【００６３】
各検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２，Ｗ３の設定条件を示す情報（ウィンドウの大きさや設定位置など）は、基板の設計データ（ＣＡＤデータ）と前記ライブラリデータとをリンクさせる制御部１１の処理により、自動的に作成される。ＣＡＤデータには、各部品の実装位置や実装される部品の識別情報（部品種名や型番など）が含まれており、ライブラリデータも、部品名などの識別情報と各種検査情報とを対応づけた構成をとる。制御部１１は、ＣＡＤデータが示す各部品の実装位置に、それぞれ前記識別情報に基づき実装される部品のライブラリデータを適用して、各検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２，Ｗ３の具体的な大きさおよび設定位置を定める。ここで定められた検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２の大きさや設定位置が、前記設定条件としてティーチングテーブル１９に登録されることになる。
【００６４】
検査時には、前記登録された設定条件に基づき、各検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２，Ｗ３を設定した後、基準ウィンドウＷ３でランドを抽出する。そして、その抽出結果に基づき、前記ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２や部品ウィンドウＷ２の設定位置を微調整する。
【００６５】
なお、ランドの抽出は、ランドの色彩を抽出する２値化処理を実行した後、その２値画像をｘ，ｙの各軸方向に投影する処理により行うことができる。または、基準ウィンドウＷ３内の画像をモノクロ画像に変換してエッジを抽出し、その抽出結果からランドに対応するエッジを抽出するようにしてもよい。
【００６６】
各検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２が設定されると、これらのウィンドウ毎にそれぞれ登録された検査情報に基づく検査を実行する。なお、前記部品ウィンドウＷ２については、従来と同様に、前記２値化しきい値を用いて部品の色彩パターンを抽出し、そのパターンの面積や重心などの特徴量を用いた検査を実行する。よって、以下では、ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２で実行されるフィレット検査について、詳細な説明を展開することにする。
【００６７】
フィレットを検査する場合には、図４に示すように、各ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２内の画像のうち、部品電極５２ａの端縁からランドウィンドウＷ１１，１２の外側端縁までの範囲（図中、網点を付した範囲）を処理対象とする。以下、この網点の範囲に対応する領域３１，３２を「検査領域３１，３２」という。なお、この図４では、つぎの図５にならって、チップ部品の部品本体の画像を５１ａとし、電極の画像を５２ａとしている。
【００６８】
図５は、チップ部品のはんだフィレットについて、画像上に現れる色彩の分布状態（上段）と実際の形状を側方から見た状態（下段）とを対応づけて示す。なお、この図５では、部品本体を５１、電極を５２、フィレットを５３とし、これらの画像を５１ａ，５２ａ，５３ａとして示す。
【００６９】
図５（Ａ）は、フィレット５３の形状が良好な場合の例である。この場合のフィレット５３では、部品５１に近い部分が急斜面、基板１に近い部分が平坦面、両者の中間部が暖傾斜面となるから、画像上の色彩は、フィレット５３ａの下端から上端に向かう方向ＰＡに沿って、赤、緑、青の順に変化する。一方、図５（Ｂ）は、不良な場合の例であって、ぬれ性不良やはんだ過多のために、フィレット５３が形成されず、はんだが山状に盛り上がった不良部位５４になる。このような不良部位５４では、部品５１に近い部分が平坦面、基板１に近い部分が急斜面、両者の中間部が暖傾斜面となる。したがって、不良部位の画像５４ａの色彩は、良品の場合とは逆の方向、すなわち上端から下端に向かう方向ＰＢに沿って、赤、緑、青の順に変化することになる。
【００７０】
このように、画像上のはんだ付け部位の赤、緑、青の色彩の分布状態は、はんだの傾斜状態によって異なるものとなる。ただし、いずれの場合にも、傾斜面の勾配が小さい方から大きい方に向かって、赤、緑、青の順に色彩が変化する。この変化は、色相環に沿った変化と同様である。
【００７１】
したがって、前記検査領域３１，３２内の各画素につき、それぞれ赤みが強くなるほど小さくなり、青みが強くなるほど大きくなるように値が変化する１次元の色相データを求め、各方向における色相データの変化量を算出すると、前記図５の方向ＰＡ，ＰＢのように、赤、緑、青の順に色彩が変化する方向では、この変化量は所定値以上の大きさを持つものになる。これに対し、上記のような色彩の変化が現れていない方向では、色相の変化量は前記所定値より小さくなる。また、青、緑、赤の順に色彩が変化する方向では、前記色相の変化量はマイナス値になると考えることができる。
【００７２】
そこで、この実施例では、赤の側から青の側への色相の変化が現れる方向を示すベクトルを色合い変化ベクトルと定義して、前記１次元の色相データを用いて色合い変化ベクトルを抽出し、このベクトルの大きさや方向を用いてフィレットの良否を判別するようにしている。
【００７３】
前記画像処理部１５は、前記色合い変化ベクトルの抽出のために、検査領域３１，３２内の各画素につき、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの各階調データから成る３次元の画像データを１次元の色相データＨに変換する。この変換処理では、Ｒ，Ｇ，Ｂの値を相互に比較し、これらの中の最大値ＶｍａｘがＲ，Ｇ，Ｂのいずれであるかによって、下記の（１）（２）（３）式のいずれかを選択して演算を実行する。なお、（１）〜（３）式中のｒｒ，ｂｂ，ｇｇは、それぞれ（４）（５）（６）式により求められる。また、（４）〜（６）において、ＶｍｉｎはＲ，Ｇ，Ｂの中の最小値である。
【００７４】
Ｒ＝Ｖｍａｘのとき    Ｈ＝（ｂｂ−ｇｇ）＊π／３    ・・・（１）
Ｇ＝Ｖｍａｘのとき    Ｈ＝２＋（ｒｒ−ｂｂ）＊π／３  ・・・（２）
Ｂ＝Ｖｍａｘのとき    Ｈ＝４＋（ｇｇ−ｒｒ）＊π／３  ・・・（３）
【００７５】
ｒｒ＝（Ｖｍａｘ−Ｒ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）    ・・・（４）
ｇｇ＝（Ｖｍａｘ−Ｇ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）    ・・・（５）
ｂｂ＝（Ｖｍａｘ−Ｂ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）    ・・・（６）
【００７６】
Ｒ，Ｇ，Ｂが２５６階調（８ビット）で表されるものとすると、上記の演算による色相データＨの値は、理論的には０〜（４＋π／３）の範囲で変化する（Ｒ＝２５５、Ｇ＝Ｂ＝０のときにＨは最小値の０になり、Ｒ＝Ｇ＝０、Ｂ＝２５５のときにＨは最大値の４＋π／３になる。）。
さらに、この実施例では、この数値変化の範囲が０〜１０になるように、下記の（７）式を用いてＨの値を補正するようにしている。
Ｈ１＝Ｈ＊１０／（４＋π／３）  ・・・（７）
【００７７】
上記の色相データＨ，Ｈ１は、赤みが強くなるほど小さくなり、青みが強くなるほど大きくなる。したがって、検査領域３１，３２において、前記色相データＨ１に所定のしきい値を上回る変化が現れている場合には、その変化の方向を色合い変化ベクトルの方向として設定することができる。
【００７８】
この実施例では、上記の原理に基づき、図６に示すような手順で色合い変化ベクトルを抽出するようにしている。以下、この図６の処理の内容を、図７〜１３に示す具体例を参照しながら、詳細に説明する。なお、図６では、各ステップをＳＴ１０１〜１０７の符号により示している。以下の説明でも、これにならって「ステップ」を「ＳＴ」と略す。また、図７〜１３では、左から右に向かう方向をｘ軸の正方向、下から上に向かう方向をｙ軸の正方向とし、部品の横幅方向がｘ軸方向に沿っているものとする。
【００７９】
図７は、前記チップ部品５１に対する右側のランドウィンドウＷ１１内に設定された検査領域３１における前記色相データＨ１の算出例を示している。説明を簡単にするために、この例では、検査領域３１の大きさを、ｘ軸方向に５画素、ｙ軸方向に７画素としている。
【００８０】
図６の色合い変化ベクトルの抽出処理では、まず最初のＳＴ１０１において、図８に示すような３画素×３画素のマスクＭを前記検査領域の左上端に初期設定する。以下、このマスクＭ内の９つの画素ｇを、行・列の関係に基づき座標（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊ＝１，２，３）で表すものとする。また各画素ｇについても、それぞれの座標を用いて画素ｇｉｊと記す。
【００８１】
つぎのＳＴ１０２では、マスクＭ内の各画素ｇｉｊについて、それぞれ中央の画素ｇ２２との間の色相データの差（ｇｉｊ−ｇ２２）を算出する。これらのうち、画素ｇ２２同士の演算結果以外の値は、前記画素ｇ２２から見た周囲８方向における色相の変化量を表すものとなる。各画素ｇｉｊ毎に得た算出値は、それぞれマスクＭにおけるその画素の座標（ｉ，ｊ）に対応づけてメモリ１３に保存される。
【００８２】
以下、マスクＭが検査領域３１の右下に位置合わせされるまで、マスクＭを１画素ずつ移動させながら、各位置において前記色相の変化量を算出する処理を実行する（ＳＴ１０２〜１０４）。
【００８３】
図９は、前記図７に示したデータ構成の検査領域３１に前記マスクＭを走査した場合に、各位置において前記マスクＭから抽出された色相データの構成を示す。なお、以下では、マスクＭがｙ軸方向に沿って走査されるものとして、マスクＭを検査領域３１の左側端縁に合わせて行う走査を「１列目の走査」といい、マスクＭを１画素右にずらして行う走査を「２列目の走査」といい、マスクＭをさらに１画素右にずらして行う走査を「３列目の走査」という。
【００８４】
図１０は、前記１列目の走査において、前記マスクＭにより抽出された色相データに前記ＳＴ１０２の処理を実行した結果を示したものである。図１１は２列目の走査について、図１２は３列目の走査について、それぞれ図１０と同様の処理結果を示したものである。
【００８５】
このように、マスクＭを１画素ずつ動かしながら、各位置においてＳＴ１０２を実行することにより、前記８方向毎の色相の変化量を表すデータ配列が１５組抽出されることになる。最終位置における処理が終了すると、ＳＴ１０３が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０５に進み、前記色相の変化量について方向毎に平均値を求める処理が実行される。
【００８６】
ＳＴ１０５では、具体的には、前記１５組のデータ配列に含まれるデータを、それぞれマスクＭにおける相対座標が同じ画素毎にまとめて平均値Ｉｉｊを算出する。たとえば、前記マスクの左上端の画素ｇ１１について言えば、各走査位置で画素ｇ１１につき求めた変化量（１列目の−１，＋１，＋１，＋２，＋２、２列目の−１，＋１，＋２，＋４，＋５、３列目の＋１，＋２，＋１，＋３，＋４）の平均値Ｉ１１を求めることにより、＋１．８という値を得ることができる。他の画素ｇ１２〜ｇ３３についても、同様にして、平均値Ｉ１２〜Ｉ３３が求められる。
【００８７】
図１３は、前記１５組のデータ配列から前記ＳＴ１０５の処理により求めた平均値Ｉｉｊの算出結果を示す。この結果によれば、中央の画素ｇ２２より左側の画素ｇ１１，ｇ２１，ｇ３１における平均値Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ３１が正になっているとともに、画素ｇ２２より右側の画素ｇ１３，ｇ２３，ｇ３３における平均値Ｉ１３，Ｉ２３，Ｉ３３は負になっている。よって、色合い変化ベクトルは、ｘ軸の負の方向を向いているものと推測することができる。
【００８８】
図６の処理では、色合い変化ベクトルを特定するために、さらに以下のような処理を実行する。まず、ＳＴ１０６において、前記ＳＴ１０５で算出された各平均値Ｉｉｊを用いて、ｘ軸方向およびｙ軸方向における色相の変化量Ｃｘ，Ｃｙを算出する。この算出処理は、濃淡画像のエッジ抽出処理に用いられるソーベルフィルタを応用した演算により行われる。具体的には下記の（８）（９）式が使用される。
【００８９】
Ｃｘ＝（Ｉ１３＋２Ｉ２３＋Ｉ３３）−（Ｉ１１＋２Ｉ２１＋Ｉ３１）  ・・・（８）
Ｃｙ＝（Ｉ１１＋２Ｉ１２＋Ｉ１３）−（Ｉ３１＋２Ｉ３２＋Ｉ３３）  ・・・（９）
【００９０】
上記の変化量ＣｘおよびＣｙは、検査領域において、色相データが増加に向かう方向およびその変化量を、ｘ，ｙの各軸に分解して示したものと考えることができる。よって、ＳＴ１０７では、これらＣｘ，Ｃｙが示すベクトルを合成したものを色合い変化ベクトルとして、このベクトルの長さおよび方向をＣｘ，Ｃｙから算出するようにしている。
【００９１】
ＳＴ１０７では、前記ＣｘおよびＣｙにより表される２つのベクトルの合成ベクトルの長さおよび方向を算出する処理を実行する。この実施例では、合成ベクトルの方向を、ｘ軸の正方向に対してベクトルがなす角度θとして定義し、Ｃｘ，Ｃｙの値に応じて下記の（Ａ）〜（Ｅ）式のいずれかを用いて算出するようにしている。また、ベクトルの長さは（Ｆ）式により求められる。
Ｃｘ＞０およびＣｙ≧０のとき  
θ＝ｔａｎ−１（Ｃｙ／Ｃｘ）・・・（Ａ）
Ｃｘ＞０およびＣｙ＜０のとき  
θ＝ｔａｎ−１（Ｃｙ／Ｃｘ）＋３６０  ・・・（Ｂ）
Ｃｘ＜０のとき    θ＝ｔａｎ−１（Ｃｙ／Ｃｘ）＋１８０  ・・・（Ｃ）
Ｃｘ＝０およびＣｙ＞０のとき      θ＝０  ・・・・・（Ｄ）
Ｃｘ＝０およびＣｙ＜０のとき      θ＝１８０  ・・・（Ｅ）
【００９２】
【数１】
2006322951.tif 000003
【００９３】
前記図１３に示した平均値の算出例の場合、上記の（８）（９）式から、Ｃｘ＝−１７．１１、Ｃｙ＝０．０７となる。すなわち、赤の側から青の側に向かう色相の変化は、ｘ軸方向においては負の方向（図の左側）を向くベクトルにより表され、ｙ軸方向においては正の方向（図の上側）を向くベクトルにより表されると、考えることができる。
【００９４】
さらに、上記のＣｘおよびＣｙの値を用いてＳＴ１０７を実行した場合、合成ベクトルの角度θの算出については、（Ｃ）が適用されることから、θ＝１７９．７７°となる。また、ベクトルの長さＤについては、（Ｆ）式により、Ｄ＝１７．１１となる。
この算出結果によれば、前記した推論どおり、色合い変化ベクトルは、ｘ軸の負の方向を向いていることになる。
【００９５】
前記図７に示した検査領域３１は、部品の右側のランドウィンドウＷ１１に設定されたものであるから、色合い変化ベクトルの望ましい方向は、前記図５に示した方向ＰＡ、すなわちｘ軸の負の方向となる。上記の演算結果によれば、例示の検査領域３１から抽出された色合い変化ベクトルの方向は前記望ましい方向ＰＡに適合しており、前記検査領域３１には、良好な状態のフィレットが存在すると考えることができる。
【００９６】
この実施例のフィレット検査では、ランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２内にそれぞれ検査領域３１，３２を設定し、これらの検査領域３１，３２毎に上記の色合い変化ベクトルの抽出処理を実行した後、抽出されたベクトルの方向をあらかじめ登録された基準の方向と比較する。ただし、いずれかの検査領域において抽出された色合い変化ベクトルの大きさが所定のしきい値より小さい場合には、その検査領域内には、赤から青の方向への色相変化は現れていないものとみなす。言い換えれば、検査領域内には、フィレットに該当する傾斜面が含まれていないということになる。
【００９７】
図１４は、前記色合い変化ベクトルの基準の方向の教示例を示す。この例では、作業者が、画像上で赤，緑，青の順に色彩が変化している方向を視認しながら、ランドの端縁部から部品の中央部Ｃに向けてカーソルを移動する操作を行うことによって、そのカーソルの移動方向（図中、矢印ｆ，ｋで示す。）を基準の方向として指定するようにしている。指定された方向ｆ，ｋは、それぞれｘ軸の正の方向に対する角度に変換され、前記ティーチングテーブル１９に登録される。
【００９８】
図１５は、前記基板検査装置における検査の手順を示す。この手順の実行に先立ち、係員は、前記入力部２２を用いて被検査基板１Ｔの基板名などを入力する作業を行っており、これに応じて、被検査基板１Ｔに対応する判定ファイルが読み出されてメモリ１３にセットされ、図１５の手順がスタートする。なお、この手順は、１枚の被検査基板１Ｔに対して行われるもので、被検査基板１Ｔの数に応じて繰り返されることになる。なお、この図１５では、処理の開始をＳＴ１とする。
【００９９】
ＳＴ１では、被検査基板１ＴがＹ軸テーブル部７に搬入され、撮像部３による撮像が開始される。つぎに、制御部１１は、前記判定ファイル内の位置決めデータに基づき、被検査基板１Ｔに撮像部３および投光部４を位置合わせして、前記基板１Ｔの画像を生成する。そして、生成された画像上の各部品に検査用ウィンドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ２，Ｗ３を設定する。
【０１００】
つぎのＳＴ３では、最初の検査対象部品につき、前記基準ウィンドウＷ３内で両側のランドを抽出する処理を行い、その抽出結果に応じてランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２の位置を補正する。つぎのＳＴ４では、この部品について、フィレットの検査を実行するかどうかをチェックする。この判定が「ＹＥＳ」であれば、以下、ＳＴ５〜９を順に実行する。
【０１０１】
なお、このＳＴ５〜９は、２つのランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２毎に個別に行われるものであるが、以下では、説明を簡単にするために、ランドウィンドウＷ１１のみを処理対象にして説明する。また、この説明でも、部品の横幅方向がｘ軸方向に沿っているものとする。
【０１０２】
まず、ＳＴ５では、前記ランドウィンドウＷ１１において、前記部品の電極とフィレットとの境界位置を抽出する処理を実行する。この処理のために、前記判定ファイルには、あらかじめ、電極の画像の色彩（一般に赤みが強い色彩である。）を抽出するための２値化しきい値（Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に設定される。）や、電極の縦幅の長さに相当する画素数が登録される（これらのデータも前記ライブラリデータから転用することができる。）。ＳＴ５では、ランドウィンドウＷ１１内の画像を前記２値化しきい値により２値化した後、ランドウィンドウＷ１１の内側（部品の側）から外側に向かう方向をサーチ方向として、そのサーチ方向に直交するラインに順に着目しつつ、前記電極の色彩が前記縦幅の長さに相当する画素数分連なっているラインを抽出する。ここで電極の色彩が現れているラインが抽出される状態から抽出されない状態に移行したときのサーチ位置のｘ座標を、前記電極とフィレットとの境界位置として認定する。
【０１０３】
このようにして、電極とフィレットとの境界位置が抽出されると、つぎのＳＴ６では、その抽出された境界位置からランドウィンドウＷ１１の外側端縁までの範囲に検査領域３１を設定する。続くＳＴ７では、設定された検査領域３１内の各画素につき、それぞれ前記（１）〜（７）式を用いて色相データＨ１を求める。ＳＴ８では、画素毎の色相データＨ１を用いて、検査領域３１における色合い変化ベクトルを抽出する処理を実行する。このＳＴ８では、前記図６に示した一連の処理が実行されるもので、色合い変化ベクトルの方向を表す角度θおよび長さＤが算出される。
【０１０４】
つぎのＳＴ９では、抽出された色合い変化ベクトルを用いて、フィレットが形成されているか否かやそのフィレットの傾斜面の良否を判別する。
この判別処理では、まず色合い変化ベクトルの長さＤを所定のしきい値（前記（Ｆ）式の場合、１０程度にするとよい。）と比較する。この比較において、前記長さＤがしきい値以上であれば、前記角度θをあらかじめ登録された基準の角度と比較する。そして基準の角度に対する前記角度θの差が所定のしきい値（たとえば１０°）以内であれば、フィレットは良好に形成されていると判断する。他方、前記角度差が前記しきい値を上回る場合には、フィレットの傾斜状態は不適であると判断する。また、前記ベクトルの長さＤがしきい値を下回る場合には、検査領域３１にはフィレットに該当する傾斜面は含まれていないと判断する。
【０１０５】
このようにしてフィレットの検査が終了すると、ＳＴ１０に進み、その他の検査（部品の有無や位置ずれなど）を実行する。この検査については、従来と同様であるので、詳細は省略する。
【０１０６】
以下、同様にして，画像上の各部品に対する検査を順に実行する。各部品に対する判別結果は、メモリ１３に一時保存される。また、１画面分の検査が終了すると、前記Ｘ軸テーブル部６やＹ軸テーブル部７を動かして撮像部３の視野を変更し、再度撮影を行って、得られた画像上の部品について、同様の検査を実行する。
【０１０７】
すべての部品に対する処理が終了すると、ＳＴ１１が「ＹＥＳ」となってＳＴ１２に進み、前記メモリ１３に保存された判別結果に基づき、不良と判別された部位があったか否かを判別する。ここで不良部位があると判別すると、ＳＴ１３に進んで、被検査基板１Ｔは不良であると判定する。他方、いずれの部品についても良判定が得られている場合には、ＳＴ１４に進み、前記被検査基板１Ｔは良品であると判定する。この後は、ＳＴ１５に進み、前記判定結果を出力して処理を終了する。
【０１０８】
なお、上記の実施例では、ティーチング時には、作業者の操作に応じて色合い変化ベクトルの基準方向を登録するものとしたが、これに限らず、検査時と同様の処理によってランドウィンドウＷ１１，Ｗ１２内の色合い変化ベクトルを抽出し、その抽出結果を登録するようにしてもよい。この場合には、検査時に抽出された色合い変化ベクトルと登録された色合い変化ベクトルとの間で、方向および長さを比較することができる。
【０１０９】
さらに、ティーチング時に、色合い変化ベクトルの抽出位置を登録するようにしてもよい。この場合、検査時の色合い変化ベクトルの抽出位置を登録された位置と比較することによって、フィレットの位置ずれを検出することが可能である。
【０１１０】
さらに、この色合い変化ベクトルによれば、基板上に複数の同一部品が実装される場合、そのうちの１つの部品について色合い変化ベクトルの基準方向を登録すれば、他の部品にもその登録データを転用することができる。前記したように、同一部品であっても、その周辺の実装密度によってフィレットの傾斜角度が異なる可能性があるが、色合い変化ベクトルの方向は変動しない。したがって、同一部品間におけるフィレットの傾斜角度にばらつきがあっても、共通の検査情報を使用することが可能になり、ティーチングにおける効率を向上することができる。また、ランドが小さいために急峻になり、２値化処理では青色領域しか抽出されないようなフィレットについても、色合い変化ベクトルならば、その勾配の変化の方向を抽出することが可能になるから、フィレット検査の精度を大幅に高めることができる。
なお、色合い変化ベクトルの基準方向は、ライブラリデータとして登録しておくこともできる。
【０１１１】
また、上記の実施例で使用した色相データＨ１は、着目する画素の色彩が色相環の赤から青までの範囲のどの位置に相当するかを示すものであるが、これに代えて、たとえば青色光源に対応する階調データＢについて、下記（１０）式による色相データｂを求めてもよい。
【０１１２】
【数２】
2006322951.tif 000004
【０１１３】
上記（１０）式による色相データｂは、画素の明度を決定する色成分のうちの青色成分の割合を示すものである。この色相データｂも、前記色相データＨ１と同様に、青みが強くなるほど大きくなり、赤みが強くなるほど小さくなるから、先の実施例と同様の方法で色合い変化ベクトルを設定し、そのベクトルの方向からフィレットの傾斜方向を判別することができる。
【０１１４】
さらにこの実施例では、異なる色彩光を発光する光源８，９，１０を使用してカラー画像を処理するようにしたが、これに代えて、これらの光源８，９，１０を白色光源にしてモノクロカメラで撮像する場合にも、上記した実施例と同様の処理を実行することが可能である。
たとえば、最初に光源８を点灯させて撮像し、得られた濃淡画像データをＲの階調データとみなしてメモリ１３に一時保存する。次に光源９を点灯させて撮像し、得られた濃淡画像データをＧの階調データとみなしてメモリ１３に一時保存する。最後に光源１０を点灯させて撮像し、得られた濃淡画像データをＢの階調データとみなしてメモリ１３に一時保存する。このように、順に取得した３枚の濃淡画像データを、それぞれをＲ，Ｇ，Ｂの階調データとして取り扱い、上記した実施例を適用して色合い変化ベクトルの抽出処理を実行する。この方法によれば、画像データの生成に必要な時間は長くなるが、その後は、カラー画像を使用する場合と同様のアルゴリズムでフィレットの検査を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】この発明が適用された基板検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】投光部の他の構成例を示す図である。
【図３】ウィンドウの設定例を示す図である。
【図４】フィレット検査のための検査領域の設定例を示す図である。
【図５】画像上のフィレットにおける色彩の分布状態をその側面形状に対応づけて示す図である。
【図６】色合い変化ベクトルの抽出処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】検査領域における色相データの算出例を示す図である。
【図８】検査領域に走査させるマスクの構成を示す図である。
【図９】マスクの走査により検査領域から抽出されたデータの内容を示す図である。
【図１０】１列目の走査で得た抽出データと色相の変化量の配列データとを対応づけた図である。
【図１１】２列目の走査で得た抽出データと色相の変化量の配列データとを対応づけた図である。
【図１２】３列目の走査で得た抽出データと色相の変化量の配列データとを対応づけた図である。
【図１３】各走査位置で得た色相の変化量の配列データと平均値の算出結果とを示す図である。
【図１４】色合い変化ベクトルの基準の方向を教示する方法の一例を示す図である。
【図１５】検査の手順を示すフローチャートである。
【図１６】従来の基板検査装置の光学系の構成を示す図である。
【図１７】図１６の光学系によるはんだ認識処理の原理を示す図である。
【図１８】図１６の光学系によるはんだ認識処理の原理を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ｔ  被検査基板
３  撮像部
４  投光部
５  制御処理部
８，９，１０  光源
１１  制御部
１５  画像処理部
１８  検査部
１９  ティーチングテーブル
２３  ＣＲＴ表示部
２５  送受信部
２６  外部メモリ装置
【図１】
2006322951.tif 000005
【図３】
2006322951.tif 000006
【図６】
2006322951.tif 000007
【図７】
2006322951.tif 000008
【図８】
2006322951.tif 000009
【図９】
2006322951.tif 000010
【図１０】
2006322951.tif 000011
【図１１】
2006322951.tif 000012
【図１２】
2006322951.tif 000013
【図１３】
2006322951.tif 000014
【図１５】
2006322951.tif 000015
【図１６】
2006322951.tif 000016
【図２】
2006322951.tif 000017
【図４】
2006322951.tif 000018
【図５】
2006322951.tif 000019
【図１４】
2006322951.tif 000020
【図１７】
2006322951.tif 000021
【図１８】
2006322951.tif 000022