(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリード端子が並列した列状のリード端子列を有する電子部品を載置するワーク台と、電子部品を照明する照明光源と、照明光源の点灯制御装置と、撮像装置と、撮像装置にて撮影された画像を処理する画像処理装置とを備えたリード端子の異物検査装置であって、
前記撮像装置は、前記ワーク台の鉛直方向上方に設けられ、
前記照明光源は、開口部と、開口部を挟んで対向する一対の第１光源列および第２光源列とを備えており、
前記開口部は、前記撮像装置と前記ワーク台の間であって、前記リード端子列と前記撮像装置を結ぶ直線上に位置しており、
前記点灯制御装置は、第１光源列の点灯と第２光源列の点灯を切換えるスイッチング回路を備え、
前記第１光源列と、前記第２光源列とが直交しており、
前記画像処理装置は、リード端子列の撮影画像データを入力しＡＤ変換を行い濃淡画像データを出力するＡＤ変換回路と、
あらかじめ設定したリード端子列の基準画像を記憶する基準メモリ回路と、
前記照明光源、前記撮像装置および前記電子部品の相対的位置関係が同じ状態において、第１光源列を点灯し第２光源列を非点灯としたときのリード端子列の撮像画像を記憶する第１メモリ回路、および第２光源列を点灯し第１光源列を非点灯としたときのリード端子列の撮像画像を記憶する第２メモリ回路と、
前記第１メモリ回路と第２メモリ回路の合成画像信号と、基準メモリ回路とを照合する判定回路とを備え、
前記第１メモリ回路および前記第２メモリ回路に記憶された画像信号は、デジタル化した濃淡画像データを微分処理を行なって濃度の変化点が強調されるように処理されており、
前記判定回路は、前記基準メモリ回路に記憶された画像信号に対して、前記合成画像の画像信号が所定の閾値を超えるデータ変化が認められた場合に異物付着と判定することを特徴とするリード端子の異物検査装置。
【請求項２】
前記第１光源列にはＬＥＤを光源とする第１光源発光部が前記ワーク台に対して傾斜した光軸を備えて設置され、前記第２光源列にはＬＥＤを光源とする第２光源発光部が前記ワーク台に対して傾斜した光軸を備えて設置され、
前記第１光源発光部は、前記撮像装置からみた平面視において、当該光源発光部の光軸が、リード端子列の一つにおけるリード端子脚の延伸方向と平行な方向から照射する、ことを特徴とする請求項１に記載のリード端子の異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品、特にＩＣ等のリード端子間のハンダ付け状態を検査し、リード端子間に付着したごみ等の異物の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器は小型化が進み、プリント基板に実装する電子部品も高密度実装されている。プリント基板に実装するＩＣのリード間隔も狭くなってきており０．６ｍｍ程度となっている。リード端子やプリント基板の搭載用パターンに異物があると、ショートや電気的な接続不良を生じるおそれがある。そこで、ＩＣリードの検査装置も実用化されている。
【０００３】
ＩＣリードの検査装置として、例えば特許文献１がある。特許文献１の検査装置では、検査対象のＩＣの画像を入力する撮像素子と、撮像素子から入力した画像を記憶するフレームメモリと、フレームメモリからの画像データから演算処理を行う演算処理部で構成される。フレームメモリから出力される画像データは、適当な二値化レベルにより二値化処理された後、リード端子上の領域に相当する二値化データが変化した場合は、リード端子に異物付着と判定し、異物検出の信号を発生する。
【特許文献１】特開昭６１−６６９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示れた検査装置において、リード上に付着した異物が透過率の高い物の場合には、リード部と異物部の濃淡値の差が少なく、異物の検出が困難であるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、濃淡値の差が少なく判別の難しい異物を検出可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のリード端子の異物検査装置は、
複数のリード端子が並列した列状のリード端子列を有する電子部品を載置するワーク台と、電子部品を照明する照明光源と、照明光源の点灯制御装置と、撮像装置と、撮像装置にて撮影された画像を処理する画像処理装置とを備えたリード端子の異物検査装置であって、
前記撮像装置は、前記ワーク台の鉛直方向上方に設けられ、
前記照明光源は、開口部と、開口部を挟んで対向する一対の第１光源列および第２光源列とを備えており、
前記開口部は、前記撮像装置と前記ワーク台の間であって、前記リード端子列と前記撮像装置を結ぶ直線上に位置しており、
前記点灯制御装置は、第１光源列の点灯と第２光源列の点灯を切換えるスイッチング回路を備え、
前記第１光源列と、前記第２光源列とが直交しており、
前記画像処理装置は、リード端子列の撮影画像データを入力しＡＤ変換を行い濃淡画像データを出力するＡＤ変換回路と、
あらかじめ設定したリード端子列の基準画像を記憶する基準メモリ回路と、
前記照明光源、前記撮像装置および前記電子部品の相対的位置関係が同じ状態において、第１光源列を点灯し第２光源列を非点灯としたときのリード端子列の撮像画像を記憶する第１メモリ回路、および第２光源列を点灯し第１光源列を非点灯としたときのリード端子列の撮像画像を記憶する第２メモリ回路と、
前記第１メモリ回路と第２メモリ回路の合成画像信号と、基準メモリ回路とを照合する判定回路とを備え、
前記第１メモリ回路および前記第２メモリ回路に記憶された画像信号は、デジタル化した濃淡画像データを微分処理を行なって濃度の変化点が強調されるように処理されており、
前記判定回路は、前記基準メモリ回路に記憶された画像信号に対して、前記合成画像の画像信号が所定の閾値を超えるデータ変化が認められた場合に異物付着と判定することを特徴とする。
【０００７】
上記に記載の発明によれば、異物を照明する光源光を多い方向からの照射光としたことで、一方向から照射したときに比べて、異なる方向からの照明により異物の濃淡差を判別し易くなる。したがって、異物の検出確率を向上させた異物検査装置を提供することが可能となる。
【０００８】
さらに、前記のリード端子の異物検査装置は、前記第１光源列にはＬＥＤを光源とする第１光源発光部が前記ワーク台に対して傾斜した光軸を備えて設置され、前記第２光源列にはＬＥＤを光源とする第２光源発光部が前記ワーク台に対して傾斜した光軸を備えて設置され、
前記第１光源発光部は、前記撮像装置からみた平面視において、当該光源発光部の光軸が、リード端子列の一つにおけるリード端子脚の延伸方向と平行な方向から照射する、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１光源発光部からの照射光がリード端子の延伸方向と平行となる斜め方向から照射するので、第１光源列および第２光源列からの照明により、リード端子列のコントラストをより一層高めた合成画像を得ることができ、異物の検出をより一層容易にしたリード端子の異物検査装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異物の検出確率を向上させた異物検査装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のリード端子の異物検査装置を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した撮像装置および照明部を示す模式的な概略断面図である。
【図３】図３は、照明光源の概略斜視図である。
【図４】図４は、第１の照明状態と第２の照明状態を説明するもので、図４（ａ）が第１の照明状態、図４（ｂ）が第２の照明状態を示す概略平面図である。
【図５】図５は、画像処理装置５０を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明のリード端子の異物検査装置の制御フローを説明する工程図である。
【図７】図７は、合成画像にて認識された異物を示す画像図面である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態であるリード端子の異物検査装置について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明のリード端子の異物検査装置を示す概略斜視図である。図２は、図１に示した撮像装置部分および照明部分を模式的に示す概略断面図である。図３は照明光源を発光部側から見た概略斜視図である。また、本明細書において「平行」とは完全な平行のみでなく、完全な平行から僅かに傾いたものも含む広義の意味で使用する。「直交」とは完全な直交のみでなく、完全な直交から僅かに傾いたものも含む広義の意味で使用する。
【００１４】
本実施形態のリード端子の異物検査装置１は、検査対象電子部品の画像を撮影するカメラ２０と、検査対象電子部品をセットするワーク台１０と、ワーク台１０を照明する照明光源３０と、照明光源３０の点灯制御装置４０と、カメラ２０にて撮影された画像を処理する画像処理装置５０を備える。なお、符号２１は撮影された画像を確認するためのモニタ、符号１５は検査対象である電子部品である。
【００１５】
ワ−ク台１０は、基台１１上にｘ−ｙ方向の移動およびｘ−ｙ面内にて回転可能に設置される。また、基台１１には架台１２が取付られ、架台１２には図１に示すようにカメラ２０および照明装置３０が設置されている。
【００１６】
カメラ２０は、ＣＣＤなどの撮像素子を有する工業用ビデオカメラであって、撮影した画像データを画像処理装置５０に出力する。また、撮影タイミングの信号は画像処理装置５０から入力する。カメラ２０はワーク台１０の鉛直方向上方に位置し、電子部品１５を通る鉛直軸Ｚ線上に配置する。
【００１７】
照明装置３０は、図３に示すように平面視においてほぼ矩形形状の８角形とされ、中央に正方形の中央開口部３３を有する。中央開口部３３はカメラ２０を用いて検査対象電子部品１５を撮影するときに、その撮像路を阻害しない大きさとされる。中央開口部３３周囲の環状部３４には、列状をなす第１光源列３１および第２光源列３２が夫々一対、あわせて４箇所設けらている。夫々の第１光源列３１および第２光源列３２は発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を列状に並べた第１光源発光部３１ａ、３１ｂおよび第２光源発光部３２ａ、３２ｂを備える。第１および第２光源発光部は、図２および図３に示すようにワーク台１０に対して斜め方向から照射するように設置される。すなわち、光源発光部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの夫々の光軸（照射方向中央軸）が鉛直軸Ｚに対して傾斜し、且つ、電子部品１５を照射するように夫々の光源列３１，３１，３２，３２を配設している。
【００１８】
第１光源発光部３１ａと第１光源発光部３１ｂは、中央開口部３３を挟んで対称に設けられており、夫々の第１光源列３１は中央開口部３３の対向する一対の辺と平行とされている。同様に、第２光源発光部３２ａと第２光源発光部３２ｂは、中央開口部３３を挟んで対称に設けられており、夫々の第２光源列３２は中央開口部３３の対向する他の一対の辺と平行とされている。
【００１９】
点灯制御装置４０は照明装置３０に接続され、照明装置３０の点灯をカメラ２０の撮影タイミングに合わせて制御する。点灯制御装置４０には、第１光源列３１と第２光源列３２とを個別に点消灯可能なスイッチング回路３５を備える。スイッチング回路３５は、カメラ２０の撮影タイミングと同期するために画像処理装置５０に接続され、画像処理装置５０からの信号出力により点灯および消灯を切り替える。
【００２０】
図４は、照明装置３０による電子部品１５の第１の照明状態と第２の照明状態を説明するもので、図４（ａ）が第１の照明状態、すなわち、一対の第１光源列３１が点灯（斜線部）し、第２光源列が消灯した状態、図４（ｂ）が第２の照明状態、すなわち一対の第１光源列３１が消灯し、第２光源列が点灯（斜線部）した状態を示す。第１の照明状態と第２の照明状態はスイッチング回路３５により切換えられ、何れか一方の光源列が点灯したときには他方の光源列は消灯している。
【００２１】
リード端子列を有する電子部品１５は、概ね矩形形状をなし、その対向する辺からリード端子が延伸している。よって、第１の照明状態においては、第１光源列３１の第１光源発光部３１ａがリード端子列１６を主に照明し、他の第１光源発光部３１ｂがリード端子列１７を主に照明する。また、第２の照明状態においては、第２光源列３２の第１光源発光部３２ａがリード端子列１６およびリード端子列１７の第１光源発光部３２ａ寄りのリード端子を主に照明し、他の第１光源発光部３２ｂがリード端子列１６およびリード端子列１７の第１光源発光部３２ｂ寄りのリード端子を主に照明する。
【００２２】
画像処理装置５０は、カメラ２０の画像データを入力して異物検出の判定を行なう。図５に画像処理装置５０の一実施形態のブロック図を示す。照明開始信号出力回路５７にて照明装置３０に点消灯のタイミング信号を出力する。また、撮像開始信号出力回路５８にてカメラ２０に撮像のタイミング信号を出力する。照明開始信号出力回路５７と撮像信号出力回路５８は同期して行なう。照明光源３０の光源としてＬＥＤを用いることで、点消灯の応答速度を高速にすることができる。これにより高速に照明光源の点消灯の位置を切り換えることができる。したがって、応答速度の遅いフィラメント電球を用いた場合に比べて処理速度を速めることができる。
【００２３】
カメラ２０にて撮像した画像データは、図示しない画像認識回路にて画像処理を行ってリード端子列１６，１７を判別する。画像データ信号は、夫々ＡＤ変換回路５４を通してアナログ画像データをデジタル変換した信号に変換される。リード端子列１６，１７の部分の画像データが、ＡＤ変換された後に記憶される。リード端子列１６，１７の画像データは、第１の照明状態における画像信号を第１メモリ回路５１に記憶し、第２の照明状態における画像信号を第２メモリ回路５２に記憶する。これらの記憶する画像信号は、デジタル化した濃淡画像データを微分処理を行なって濃度の変化点が強調されるように処理したものとするのが好ましい。また、基準メモリ回路５３には、撮像対象の電子部品１５の基準状態、すなわち、異物が存在しない状態における画像信号が予め記憶されている。
【００２４】
画像合成回路５５は、第１の照明状態における画像信号（第１メモリ回路５１に記憶された信号）と、第２の照明状態における画像信号（第２メモリ回路５２に記憶された信号）を合成して、合成画像信号を作製する。判定回路５６は合成した画像信号と、基準メモリ回路５３とを比較して基準状態と異なる画像を認識し、異物の判定を行なう。両者の画像信号を比較したときに、基準メモリ回路５３に記憶された画像信号に対して、所定の閾値を超えるデータ変化が認められた場合には、異物付着と判定し、異物検出の信号を発生する。
【００２５】
次に、本実施形態のリード端子の異物検査装置の処理制御フローについて、図６に示す処理制御ステップに沿って説明する。図６は、本発明のリード端子の異物検査装置の制御フローを説明する工程図である。
【００２６】
最初にステップＳ１にて検査対象の電子部品１５であるＩＣを決定する。検査対象のプリント基板１８をワーク台１１にセットする。プリント基板１８上に複数の電子部品が搭載されている場合には、その位置および形状をＣＡＤデータなどから取得しておくのが好ましい。
【００２７】
ステップＳ２にて電子部品（ＩＣ）１５のＩＣ方向を判別する。ＩＣ方向を判別することで電子部品１５の側方に延びるリード端子列１６，１７の方向を判別することができる。本実施の形態においては、後述するステップＳ５にてリード端子列１６またはリード端子列１７の各々のリード端子の端子脚と平行な方向から照明し、ステップＳ６にてリード端子列１６またはリード端子列１７の各々のリード端子の端子脚と直交する方向から照明する。そこで、ステップＳ２にてＩＣ方向を事前に判別しておくことが好ましい。電子部品１５の位置は、ステップＳ１で取得したＣＡＤデータからの情報等の検査対象を示す信号に基づいて所定位置を特定する。検査対象の電子部品を照明装置３０にて照明し、カメラ２０にて撮像する。カメラ２０にて撮像した画像データは、画像処理装置５０の図示しないに画像認識回路にて画像処理を行ってリード端子列１６，１７の方向を検出する。
【００２８】
ステップＳ３にて、リード端子列１６，１７のいずれかの端子列と、第１光源列もしくは第２光源列が平行か否かの判別を行なう。平行でないときにはステップＳ４の処理を行なう。ステップＳ４の処理は、リード端子列１６，１７のいずれかの端子列と、第１光源列もしくは第２光源列が平行となるようにワーク台１０をｘ−ｙ方向および／または回転させて、カメラ２０の撮像位置に検査対象のＩＣ１５を移動させる。
【００２９】
Ｓ３のステップにて平行と判断した後、又はＳ４のステップにて平行とした後に、検査対象の電子部品（ＩＣ）１５の照明と撮像を行なう。最初にＳ５のステップを実施し、更にＳ６のステップを実施する。Ｓ５のステップは、一対の第１光源列３１，３１を点灯するサブステップＳ５１と、一対の第２光源列３２，３２を消灯するサブステップＳ５２と、サブステップＳ５１およびＳ５２の状態を維持したままカメラ２０にて撮像を行なうサブステップＳ５３を有し、Ｓ５３にて撮像した画像信号をＡＤ変換回路５４にて信号処理した後に第１メモリ回路５１に画像信号を記憶する。Ｓ６のステップは、一対の第２光源列３２，３２を点灯するサブステップＳ６１と、一対の第１光源列３１，３１を消灯するサブステップＳ６２と、サブステップＳ６１およびＳ６２の状態を維持したままカメラ２０にて撮像を行なうサブステップＳ６３を有し、Ｓ６３にて撮像した画像信号をＡＤ変換回路５４にて信号処理した後に第２メモリ回路５２に画像信号を記憶する。
【００３０】
次いでＳ７のステップにて画像検査を行なう。画像検査は、Ｓ５にて記憶した第１メモリ信号とＳ６にて記憶した第２メモリ信号を画像合成回路５５にて合成画像の信号を形成し、合成画像信号を形成する。
【００３１】
ここで、本発明においてはＳ５とＳ６の両方のステップにおいて検査箇所となるリード端子に、リード端子脚と平行方向および直交方向の異なる２方向から照明光をリード端子に照射している。第１の照明状態であるＳ５の場合においては、電子部品（ＩＣ）１５はリード端子脚と平行な方向から照射され図４（ａ）のように観察される。一方、第２の照明状態であるＳ６の場合においては、の電子部品（ＩＣ）１５はリード端子脚と直交する方向から照射され図４（ｂ）のように観察される。よって、異物がリード端子上に存在していた場合には、異物の陰および異物からの反射光が、Ｓ５の場合とＳ６の場合とでは異なる位置に認識される。したがって、Ｓ７のステップの画像検査においては、Ｓ５またはＳ６の何れかのサブステップにて異物が認識されているので、その合成画像は、何れかのサブステップで認識された異物が存在する状態の画像が得られることになる。特に、異物が透明性の高い異物の場合には、照明光源３０にて照明したリード端子からの反射光が生じ、異物と同様の明るさとなるため誤判定となる可能性が高い。しかしながら、本実施の形態においてはリード端子脚と平行方向および直交方向の２方向から照明しており、リード端子がより一層明るくなると同時にリード端子間の明るさが暗くなる。よって、異物とリード端子間のコントラストが鮮明となりリード端子間に位置する異物の発見が容易となる。
【００３２】
次にＳ８のステップにて異物判定を行なう。図７は異物が存在していた場合の合成画像による画像イメージを画像化したもので、○にて囲んだ部分に異物が存在する。異物判定は、基準メモリ回路５３に予め記憶しておいた基準画像信号と、Ｓ７にて得られた合成画像信号を比較して判定回路５６にて判定する。基準画像信号は、異物が存在しない状態におけるリード端子列１６，１７の状態の画像信号である。両者の互いに同一位置における濃淡画像を演算処理し、判定回路５６にてあらかじめ設定した濃淡データの差をカウントし、濃淡差が所定の連続数にて得られれば異物付着と判定する。
【００３３】
ステップＳ８にて異物が存在しないと判定した場合には、Ｓ９のステップに移って検査を終了する。また、ステップＳ８にて異物が存在すると判定した場合には、Ｓ１０のステップに移行する。Ｓ１０のステップに移行した場合には、検査対象である電子部品１５に異物が存在すると判断し、異物検出の信号を出力して検査を終了する。
【００３４】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。例えば、本実施の形態においてはワーク台１０を移動および回転させるものとしたが、検査対象の電子部品の実装位置にロボットでカメラ２０および照明装置３０を移動させるものとしても良い。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るリード端子の異物検査装置によれば、異物検査精度を簡易な構成にて高めることができ、検査コストを低減することができる。したがって、プリント基板に搭載したＩＣ部品の検査装置に限らず、リード端子列を有する各種電子部品を搭載した製品に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１    異物検査装置
１０    ワーク台
１１    基台
１２    架台
１５    電子部品
１６，１７    リード端子列
１８    プリント基板
２０    カメラ（撮像装置）
２１    モニタ
３０    照明光源
３１    第１光源列
３１ａ，３１ｂ    第１光源発光部
３２    第２光源列
３２ａ，３２ｂ    第２光源発光部
３３    中央開口部
３４    環状部
４０    点灯制御装置
５０    画像処理装置
５１    第１メモリ回路
５２    第２メモリ回路
５３    基準メモリ回路
５４    ＡＤ変換回路
５５    画像合成回路
５６    判定回路
５７    照明開始信号出力回路
５８    撮像開始信号出力回路
５９    方向判別回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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