(57)【要約】【課題】設定したティーチングデータの妥当性を３次元空間にて視覚的に確認できるティーチング方法を提供する。【解決手段】３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて測定対象を計測した３次元形状データに基づいてディスプレイ上に測定対象の画像を表示し、表示された測定対象の画像を用いて、測定対象中で検査の対象となる被検体を検査するために用いる検査情報を設定するティーチング方法において、検査情報の設定後に、上記計測した３次元形状データと上記設定された検査情報のうち、少なくとも１つ以上のデータを３次元画像表示するようにした。【選択図】　　　図１
2004037222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段により測定対象を計測し、該計測した３次元形状データに基づいてディスプレイ上に測定対象の形状画像を表示する計測表示ステップと、
上記計測表示ステップで表示された測定対象の形状画像を用いて、測定対象中の検査対象である被検体を検査するために用いる検査情報を設定するティーチングステップと、
上記計測表示ステップにおいて計測，表示した３次元形状データと、上記ティーチングステップにおいて設定した検査情報のうち、少なくとも１つ以上のデータを３次元画像表示する３次元画像表示ステップとを含む、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のティーチング方法において、
上記表示ステップにおいて、計測した３次元形状データに基づいて上記測定対象の３次元画像を表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のティーチング方法において、
上記被検体を検査するために用いる検査情報として、被検体について所望される形状を示すデータである形状モデルを設定する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のティーチング方法において、
上記３次元画像表示ステップにおいて、少なくとも１つ以上のデータを色付けして表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項５】
請求項４記載のティーチング方法において、
３次元形状の高さの値に対応して、上記色付け表示を行う、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項６】
請求項５記載のティーチング方法において、
３次元形状の高さの値として、計測した３次元形状の高さの値を、特定個所の高さの値からの相対高さに変換し、相対高さの値に対応して、上記色付け表示を行なう、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項７】
請求項６記載のティーチング方法において、
上記測定対象が表面に導体パターンを有する電子基板であり、
上記計測した３次元形状の特定個所の高さからの相対高さに変換する処理において、電子基板上における検査領域の周辺に存在する上記導体パターン面の高さを、上記特定個所の高さとして用いる、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項８】
請求項３記載のティーチング方法において、
上記計測した３次元形状データと設定した上記形状モデルとの差領域を決定し、該差領域を３次元画像表示することを特徴とするティーチング方法。
【請求項９】
請求項８記載のティーチング方法において、
上記差領域を色付けして３次元画像表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項１０】
請求項８記載のティーチング方法において、
上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが不足している領域を３次元画像表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項１１】
請求項８記載のティーチング方法において、
上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが余剰である領域を３次元画像表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項１２】
請求項１記載のティーチング方法において、
計測した３次元形状データに対して被検体の認識処理を行い、認識処理により決定した被検体領域と、それ以外の領域とを異なる色で色付けして表示する、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項１３】
請求項４記載のティーチング方法において、
被検体の部品種別に応じて、上記色付け表示を行なう、
ことを特徴とするティーチング方法。
【請求項１４】
電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査方法において、
上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示する、
ことを特徴とする電子基板検査方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の電子基板検査方法において、
検査結果に基づいて、良好個所と不良個所を色付け表示する、
ことを特徴とする電子基板検査方法。
【請求項１６】
電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のティーチング方法を用いて予め設定される検査情報とを用いて電子基板の検査を行なう、
ことを特徴とする電子基板検査方法。
【請求項１７】
電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査装置において、
上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示する、
ことを特徴とする電子基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品が実装された電子基板を検査する電子基板検査装置に関し、特に電子基板の表面形状データ（３次元データ）を計測することが可能な検査装置において、被検体の形状モデルの設定や検査パラメータの設定を行う教示（ティーチング）方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は電子基板検査装置が使用される電子基板製造ラインの一例を示す図である。電子基板の製造においては、まずクリームはんだ塗布装置２１０により、回路パターンが施された回路基板にクリーム半田を塗布する。その後、クリームはんだ検査装置２２０により、塗布したクリーム半田の位置や塗布量等を検査する。次に、電子部品搭載装置２３０により、クリーム半田検査を通過した回路基板に対して電子部品を搭載する。その後、電子部品検査装置２４０により、搭載した電子部品の状態や、あるいは電子部品が搭載されていない部分のクリーム半田の状態を検査する。最後にリフロー装置２５０により、搭載した電子部品と回路基板をはんだ接合する。そして、実装基板検査装置２６０により、電子基板の完成状態を検査する。
【０００３】
上記、クリームはんだ検査装置２２０、電子部品検査装置２４０、実装基板検査装置２６０を、計測するデータの種類に基づいて２種類に分類すると、ＣＣＤカメラやラインセンサ等の各種センサーで計測した２次元情報により検査を行う２次元検査装置と、２次元情報のみならず、さらに三角測量等のセンシングにより被検体の表面形状データ（高さ画像）や、Ｘ線ＣＴ等の３次元情報により検査を行う３次元検査装置とに分類することができる。
【０００４】
さて、実装基板の検査を行う場合、上記２次元検査装置、３次元検査装置にかかわらず、まず、検査個所や検査方法を予め検査装置に設定するティーチングを行い、そして、実際の検査において、設定したティーチングデータに基づいて検査を実行する。
【０００５】
図３にクリームはんだ検査装置２２０における従来のティーチング方法の一例を示す。まず、クリームはんだ検査装置２２０により計測したデータを２次元画像３１０としてディスプレイ３２０に表示する。次に、クリーム半田を塗布する領域として、回路パターンの一部であるランド領域３４０に対し、マウス３３０やジョイスティック等のポインティングデバイスやキーボード等を用いて、クリーム半田の形状モデルや検査データを設定する。クリーム半田の形状モデルの設定は、ランド３５０上に塗布されるクリーム半田のＸＹサイズ３６０を画像上で決定し、クリーム半田の高さや体積等をキーボード等の入力装置から入力することにより行なう。また検査データの設定は、表示された画像上でクリーム半田を検索する検査領域３７０を決定し、該検査領域において、クリーム半田を認識するためのアルゴリズムやその認識パラメータ，および認識したクリーム半田と形状モデルとの許容誤差等の検査判定条件をキーボード等の入力装置を用いて設定することにより行なう。
【０００６】
また３次元検査装置においては、ランド３５０上に塗布されたクリーム半田の高さを決定するために、回路基板の近似平面を決定するための基準領域（３８１，３８２，３８３）を設定する。
【０００７】
上記検査データの作成を全ランド領域３４０に対して行い、これにより作成したデータをティーチングデータとして保存する。そして電子基板製造工程において、実際に検査を実行する際に、予め作成してあるティーチングデータを読み出し、ティーチングデータに基づいてクリーム半田の検査を行う。
【０００８】
上記においては、クリーム半田検査装置について記述したが、電子部品検査装置，実装基板検査装置においても同様であり、予め決定したティーチングデータに基づいて検査を実行する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のティーチング方法では、３次元形状を測定することが可能な３次元検査装置においても、３次元データを２次元画像データとしてディスプレイ上に表示し、この２次元画像上でティーチングを行っている（２次元ティーチング）。２次元ティーチングは、２次元画像上でティーチングを行うため、その画像上での表現空間が２次元に限定されてしまうため、３次元情報を有するにもかかわらず立体的な表示を行うことができない。
【００１０】
例えば図３において、クリーム半田の形状モデルの表示において、縦、横のサイズは画像上にグラフィック表示することが可能で、エリア３６０のように視覚的な確認が可能であるが、高さデータの確認は、テキストデータとして表示される数値でのみ可能で、計測データとの視覚的な比較確認を行うことができない。
【００１１】
また、検査範囲３７０内において、塗布されたクリーム半田の状態を検査するためには、計測データからクリーム半田の形状を認識する必要がある。例えば，クリーム半田を認識するためのアルゴリズムとして、指定した高さ閾値より高い値を示す画素を被検体であるクリーム半田領域として決定するアルゴリズムを検査データとして設定した場合、設定する高さ閾値はキーボードより数値データとして入力されており、その入力の結果の確認は、数値データをテキストデータとして表示するか、あるいは設定した高さ閾値を用いて計測した高さ画像を２値化処理し、その２値化処理結果を２次元画像として表示して、確認を行うのみで、閾値が真に適切に設定されているのか、あとどれくらい調整可能なのかを視覚的に判断することができない。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、設定したティーチングデータの妥当性を、３次元空間にて視覚的に確認できるティーチング方法、電子基板検査方法、および電子基板検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明（請求項１）にかかるティーチング方法は、測定対象の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段により測定対象を計測し、該計測した３次元形状データに基づいてディスプレイ上に測定対象の形状画像を表示する計測表示ステップと、上記計測表示ステップで表示された測定対象の形状画像を用いて、測定対象中の検査対象である被検体を検査するために用いる検査情報を設定するティーチングステップと、上記計測表示ステップにおいて計測，表示した３次元形状データと、上記ティーチングステップにおいて設定した検査情報のうち、少なくとも１つ以上のデータを３次元画像表示する３次元画像表示ステップとを含むものである。
【００１４】
また、本発明（請求項２）は、請求項１記載のティーチング方法において、上記表示ステップにおいて、計測した３次元形状データに基づいて上記測定対象の３次元画像を表示するものである。
【００１５】
また、本発明（請求項３）は、請求項１または請求項２に記載のティーチング方法において、上記被検体を検査するために用いる検査情報として、被検体について所望される形状を示すデータである形状モデルを設定するものである。
【００１６】
また、本発明（請求項４）は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のティーチング方法において、上記３次元画像表示ステップにおいて、少なくとも１つ以上のデータを色付けして表示するものである。
【００１７】
また、本発明（請求項５）は、請求項４記載のティーチング方法において、３次元形状の高さの値に対応して、上記色付け表示を行なうものである。
【００１８】
また、本発明（請求項６）は、請求項５記載のティーチング方法において、３次元形状の高さの値として、計測した３次元形状の高さの値を、特定個所の高さの値からの相対高さに変換し、相対高さの値に対応して、上記色付け表示を行なうものである。
【００１９】
また、本発明（請求項７）は、請求項６記載のティーチング方法において、上記測定対象が表面に導体パターンを有する電子基板であり、上記計測した３次元形状の特定個所の高さからの相対高さに変換する処理において、電子基板上における検査領域の周辺に存在する上記導体パターン面の高さを、上記特定個所の高さとして用いるものである。
【００２０】
また、本発明（請求項８）は、請求項３記載のティーチング方法において、上記計測した３次元形状データと設定した上記形状モデルとの差領域を決定し、差領域を３次元画像表示するものである。
【００２１】
また、本発明（請求項９）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記差領域を色付けして３次元画像表示するものである。
【００２２】
また、本発明（請求項１０）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが不足している領域を３次元画像表示するものである。
【００２３】
また、本発明（請求項１１）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが余剰である領域を３次元画像表示するものである。
【００２４】
また、本発明（請求項１２）は、請求項１記載のティーチング方法において、計測した３次元形状データに対して被検体の認識処理を行い、認識処理により決定した被検体領域と、それ以外の領域とを異なる色で色付けして表示するものである。
【００２５】
また、本発明（請求項１３）は、請求項４記載のティーチング方法において、被検体の部品種別に応じて、上記色付け表示を行なうものである。
【００２６】
また、本発明（請求項１４）にかかる電子基板検査方法は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査方法において、上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示するものである。
【００２７】
また、本発明（請求項１５）は、請求項１４記載の電子基板検査方法において、検査結果に基づいて、良好個所と不良個所を色付け表示するものである。
【００２８】
また、本発明（請求項１６）にかかる電子基板検査方法は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のティーチング方法を用いて予め設定される検査情報とを用いて電子基板の検査を行なうものである。
【００２９】
また、本発明（請求項１７）にかかる電子基板検査装置は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査装置において、上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示するものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１による３次元ティーチング方法において用いる、被検体の３次元形状（表面形状）データの計測が可能な外観検査装置の一例を示す図である。この外観検査装置は、三角測量の原理に基づいて被検体の表面形状データを計測するものである。本外観検査装置では、レーザーユニット４１０からレーザー光４２０を被検体４３０に照射し、被検体４３０からの反射光をＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサ４４０で受光する。三角測量の原理から、レーザーの照射座標、被検体上の計測座標（サンプリング座標）、センサにおける受光座標により、サンプリング点における高さが決定される。例えば、被検体４３０が存在する場合、レーザー光４２０はポイント４５０で反射し、集光レンズ４７０を通り、その反射光４５１はＰＳＤ４４０のポイント４５２へ到達する。これに対し、被検体４３０が存在しない場合、照射されたレーザー光４２０はポイント４６０で反射し、その反射光４６１は集光レンズ４７０を通り、ＰＳＤ４４０のポイント４６２へ到達する。このように、サンプリング座標における高さ（Ｚ）の違いにより、ＰＳＤセンサ４４０が受光する位置が異なる。ＰＳＤセンサ４４０は受光位置に応じた２つの信号を出力するセンサであり、この２つの信号を（式１）に基づいて計算することによりサンプリング座標における高さを決定することができる。また図４においては、簡略化のため投光光学系および受光光学系の記載を省略しているが、これらが組み込まれた場合においても、計測原理は同様である。
【００３１】
（式１）
Ｈ（ｘ，ｙ）＝Ｉａ（ｘ，ｙ）　／（Ｉａ（ｘ，ｙ）＋Ｉｂ（ｘ，ｙ））
Ｈ（ｘ，ｙ）：任意座標（ｘ，ｙ）における表面形状データ
Ｉａ（ｘ，ｙ）：任意座標（ｘ，ｙ）におけるＰＳＤの出力信号値１
Ｉｂ（ｘ，ｙ）：任意座標（ｘ，ｙ）におけるＰＳＤの出力信号値２
本外観検査装置において、任意領域の表面形状データを計測するためには、本制御系を固定したまま被検体をＸＹ平面内で平行移動させて信号計測を繰り返し行うか、あるいは被検体を固定しサンプリング座標点を平行移動させることによって、２次元領域における表面形状データを計測することが可能となる。このとき計測した表面形状データは、２次元配列に格納され、その画素値が、各サンプリング点における高さを表す。以下、この高さを表す表面形状データを、高さ画像と記述する。
【００３２】
また本外観検査装置においては、ＰＳＤセンサから出力される２つの信号データを足し合わせることにより、受光光量を反映した輝度画像を生成することができる。これを（式２）に示す。
【００３３】
（式２）
Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｉａ（ｘ，ｙ）＋Ｉｂ（ｘ，ｙ）
Ｂ（ｘ，ｙ）：検査面座標（ｘ，ｙ）における輝度値
Ｉａ（ｘ，ｙ）：検査面座標（ｘ，ｙ）におけるＰＳＤの出力信号値１
Ｉｂ（ｘ，ｙ）：検査面座標（ｘ，ｙ）におけるＰＳＤの出力信号値２
図１は、本発明の実施の形態１による３次元ティーチング方法の概略フローを示す図である。まず、ステップＳ１１０において、上記図４を用いて説明した外観検査装置により、高さ画像や輝度画像を計測する。ステップＳ１２０において、計測した高さ画像や輝度画像の２次元画像をディスプレイに表示する。ステップＳ１３０において、高さ画像から３次元画像を生成し、３次元画像をディスプレイ上に表示する。ステップＳ１４０において、表示した２次元画像および３次元画像に対して、被検体の形状モデルデータの入力（ステップＳ１４１）や検査データの入力（ステップＳ１４２）を行う。ステップＳ１５０において、入力されたデータが２次元グラフィック上で表示可能なデータ、例えば形状モデルのＸＹデータなどであれば、２次元画像上において２次元グラフィック表示を行う。ステップＳ１６０において、入力されたデータが３次元グラフィック上で表示可能なデータ、例えば形状モデルのＸＹＺサイズや、認識閾値などであれば、３次元画像上において３次元グラフィックを合成表示する。ステップＳ１７０において、ティーチングの終了まで、ステップＳ１４０からステップＳ１６０までを繰り返し行う制御を行う。
【００３４】
以下本実施の形態による３次元ティーチング方法の詳細を説明する。
図５は、高さ画像を３次元画像として表示する一例を示す図である。まず、図５（ａ）に示す２次元高さ画像５１０から図５（ｃ）に示す立体表示データ５３０を生成する。立体表示データ５３０は、図５（ｂ）に示すような３次元座標系における三角形の集合５２０である。その変換方法は、高さ画像５１０において、隣り合う画素３点を決定し、決定した画素を結んだ三角形の集合５２０を生成する。そして三角形の集合５２０において、高さ画像のサンプリング座標（Ｘ、Ｙ）を各三角形の各頂点のＸ，Ｙ座標として割り当て、高さ画像の画素値を各三角形の各頂点のＺ座標として割り当てることにより、立体表示データ５３０を生成する。次に、生成した立体表示データ５３０をＯＰＥＮ−ＧＬ等の３次元コンピュータグラフィック処理により、投影処理，陰面消去処理，シェーディング処理等を行い、図５（ｄ）に示す３次元画像５４０を生成する。この３次元画像５４０の生成処理において、３角形の頂点座標以外のデータが必要な場合には、そのデータを生成し、３次元グラフィック処理により３次元画像を生成する。例えばＯＰＥＮ−ＧＬでは３角形の法線ベクトルが必要となるため、（式３）により法線ベクトルを算出し、３次元画像の生成を行う。
【００３５】
（式３）
Ｖ＝（ｐ１−ｐ２）×（ｐ３−ｐ２）
Ｖ：法線ベクトル
ｐ１，ｐ２，ｐ３：三角形の各頂点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
×：外積
また３次元画像の表示方法には、三角形の輪郭線のみを表示するワイヤーフレーム表示，３角形の内部を面の傾きに対応して塗りつぶし表示する各種シェーディング表示，高さ画像や輝度画像の２次元画像を立体表示データに張り合わせて表示処理するテクスチャマッピング表示等の様々な方法があり、これらの方法の何れかを用いて処理を行い３次元画像を表示する。テクスチャマッピング表示においては，他の計測器で撮像した画像を適用してもよく、この場合は前処理として、特定の座標点を基準に、立体形状データの元データである高さ画像と、張り合わせ画像におけるＸＹ座標の位置合わせ処理を行なうことにより、高精度なテクスチャマッピング表示を行うことが可能となる。
【００３６】
次に図６において、検査対象の形状モデルを３次元表示する一例について説明する。この例では、２次元ティーチングを行った結果に基づいて、形状モデルの３次元表示を行なう。３次元表示においては、形状モデルを配置する座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が必要になる。２次元ティーチングにおいて、ＸＹ座標は画像上で決定しており、Ｚ座標は、パターン面上に基準点を設定することにより間接的に決定している。Ｚ座標の決定方法を以下に説明する。回路基板の表面は、図６（ａ）に示すように、絶縁層６５０上に形成された銅箔の回路パターン６２０が露出した導電性のあるランド領域６７０と、絶縁膜６６０で覆われた領域６７１，６７２に分けられる。ランド領域６７０は、電子部品を回路基板に接合するための領域で、電子基板製造過程においては、このランド領域６７０上に、電子部品と回路基板を接合するためのクリーム半田６１０や電子部品が搭載される。従って、形状モデルを配置する高さは、ランド領域の表面（ランド面）とするのが理想的であるが、実際の高さ画像の計測時においては、ランド領域上にクリーム半田６１０や電子部品等の被検体が搭載され、ランド領域の表面が覆われているため、ランド面の高さを直接計測することができない。また電子基板が薄い板状であるため、その基板は均一な平面でなく波板のように歪を持つため、場所により高さが異なる。このため、ランド面の高さを固定値として決定することはできない。そこで、図６（ｂ）に示すように、ランド毎に、各ランドの周辺の回路パターン６２０から、対象ランドを含むような３点（６４１，６４２，６４３）を決定し、この３点を通る平面６８０をランド平面として決定する。そして、ランド平面６８０の高さを被検体の形状モデルを配置する高さ（高さ原点（ゼロ））として設定する。３点を通る平面の計算式を（式４）に示す。
【００３７】
（式４）
Ｖ・（Ｐ−ＶＰ）＝０
Ｐ：　平面上の任意の座標（ｘ，ｙ，ｚ）
ＶＰ：　３点のうちの１つの点（ｘ、ｙ、ｚ）
Ｖ：　３点を通る平面の法線ベクトル（式３参照）
・：　内積
またこのとき、ランド平面６８０の高さは回路パターン６２０の表面の高さよりも絶縁膜６６０の厚さ分だけ高く設定されるため、ランド平面を、絶縁膜６６０の厚さ分、法線ベクトルを基準に平行移動させた平面位置をランド平面として設定してもよい。また，基準点を３点設定できないケースでは、基準点の１点あるいは２点からランド平面を決定する。１点の場合は、例えばその１点を通り、機械の絶対座標系における水平面をランド平面として決定する。２点の場合は、例えばランド重心点を決定し、そのランド重心点における高さを２点の線形補間により決定し、ランド重心点を通り、機械の絶対座標系における水平面をランド平面として決定する。そして決定したＸＹＺ座標に形状モデルを配置し，ＯＰＥＮ−ＧＬ等の３次元コンピュータグラフィック処理により、投影処理，陰面消去処理，シェーディング処理等を行うことにより，３次元画像を生成する。
【００３８】
図７は、高さ画像から生成した立体表示データに基づく３次元画像７１０と形状モデルの３次元画像７２０を合成表示する一例を示す図である。図７に示す例では、高さ画像から生成した立体表示データに基づく３次元画像と被検体の形状モデルの３次元画像を同一空間に配置し、ＯＰＥＮ−ＧＬ等の３次元コンピュータグラフィック処理により、投影処理，陰面消去処理，シェーディング処理等を行い，３次元合成画像を生成する。このとき、立体表示データの３次元画像と形状モデルの３次元画像に異なる色属性を与えて３次元合成表示を行うことにより、それぞれを異なる色で３次元合成表示を行い、これにより立体表示モデルと形状モデルを視覚的に容易に区別できるようにすることもできる。また、形状モデルにおいては、検査対象種別（部品種別）に応じて、異なる色属性を与えて３次元合成表示を行うことにより、部品種別毎に対応した色付けが行われ、部品種別の判断を視覚的に行うこともできる。これにより立体表示データと被検体の形状モデルを３次元空間で視覚的に比較することが可能となり、またティーチングにおいて設定した形状モデルが実際に計測した被検体の表面形状と合致しているか、またそれがどれくらい合致しているのかを容易に確認することができる。上記表示結果において、形状モデルが実測値と比較して異なる場合、形状モデルの配置位置やサイズをキーボードやマウス等を用いて変更する操作を行い、変更後のデータに基づいて再度３次元合成表示を行う。上記処理を繰り返し、目的のモデルデータを視覚的に確認しながら生成する。そして最終的に決定した被検体の形状モデルや形状モデルの配置位置をティーチングデータとして登録する。上記３次元合成表示においては、立体表示データの３次元画像あるいは形状モデルの３次元画像に透過属性を与えて３次元合成表示を行ってもよい。
【００３９】
また、上記の例では、２次元ティーチングで設定したデータに基づいて形状モデルを生成する例を示したが、３次元画像上において直接形状モデルを生成してもよい。この場合、計測した表面形状データの３次元画像上において、マウスやキーボードにより形状モデルを設定する座標を指定する。そして指定した座標、表示している３次元画像の回転角度や視点角度から、３次元画像上におけるＸＹ座標を決定する。そして、決定したＸＹ座標における高さの値を高さ画像から決定し、決定した座標において、予め設定した形状モデルを配置する。そして配置した形状モデルをマウスやキーボードを用いて修正し、目的とする形状モデルを生成する。予め設定する形状モデルとしては、クリーム半田であれば立方体、電子部品であれば、立方体や予め登録している形状データを用いればよい。またこのケースでは、銅箔面上の高さ基準領域が設定されていないが、上記３次元画像表で、高さ基準領域を生成し、この高さ基準領域から、生成した形状データの高さを補正してもよい。
【００４０】
図８は、被検体の認識パラメータを設定する一例を示す図である。図８では、被検体の認識アルゴリズムにおいて、指定した高さ閾値よりも高い画素領域を被検体領域として決定する認識アルゴリズムにおいて、そのパラメータとなる高さ閾値の決定を３次元合成表示上において視覚的に行う例を示している。まず、前記図６において示したランド平面の決定方法と同様に、計測画像上における回路パターン８００上の３点（８１０，８２０，８３０）を決定し、この３点を通る平面をランド平面８４０として決定する。このランド平面８４０と平行で、ランド平面を高さ原点（ゼロ）とし、ランド平面８４０の法線ベクトルを移動方向とする高さ閾値平面８５０を定義する。この高さ閾値平面８５０を、ユーザーが入力した高さ閾値に基づいて移動させる。この高さ閾値平面８５０の３次元画像と立体表示データ８６０の３次元画像を合成表示する。３次元合成表示においては、立体表示データあるいは高さ閾値平面に透過属性を与え、３次元合成表示を行ってもよい。そして、ユーザーの入力に従い高さ閾値平面８５０を移動させる処理、立体表示データと高さ閾値平面との３次元合成表示を繰り返し行い、視覚的に高さ閾値平面８５０の位置を決定し、この高さ閾値平面位置を被検体の認識閾値として決定する。そして決定した閾値をティーチングデータとして決定する。
【００４１】
図９は、上記図８に示すように立体表示データの３次元画像と高さ閾値平面の３次元画像を合成表示する代わりに、高さ閾値平面９２０を境に、その上下の高さの領域において異なる色により立体表示データの３次元画像表示を行う一例を示す図である。高さ閾値平面９２０の表示、非表示をユーザーの指定によって切り替えるようにしてもよい。３次元画像表示においては、立体表示データの構成要素単位（ここでは、高さ画像から生成した三角形モデル）毎に色属性を設定する。高さ閾値平面位置９５０を境に色分けするために、高さ閾値平面９２０と交差する三角形モデルを分割する。ここでは三角形モデル９６０を例に説明する。高さ閾値平面９２０（高さ閾値平面位置９５０）により、三角形モデル９６０を、平面モデル９７０と平面モデル９７１に分割する。分割においては、閾値平面９２０と、三角モデル９６０における各辺との交点計算を行い、交点（９８０，９８１）で分割を行う。（式５）に平面と直線の交点計算式を示す。
【００４２】
（式５）
Ｒ＝Ｌ＊（−（Ｖ・（ＬＰ−ＶＰ））／（Ｖ・Ｌ））＋ＬＰ
Ｒ：求める切断面と直線の交点（ｘ，ｙ，ｚ）
Ｌ：直線の単位ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）
Ｖ：切断面の法線ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）
ＬＰ：ライン上における既知の１点（ｘ、ｙ、ｚ）
ＶＰ：切断面上における既知の１点（ｘ，ｙ，ｚ）
次に、立体表示データにおける各面が切断面より上に存在するか下に存在するかを判定し、夫々の位置関係に応じて色属性を割り当て、３次元画像表示処理を行うことにより、閾値平面９２０を境に色分けを行う。（式６）に平面の上下関係を判定する計算式を示す。
【００４３】
（式６）
Ｈ＝（Ｖ・Ｓ）／｜Ｖ｜
Ｈ：切断面と任意点との距離
Ｖ：切断面の法線ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）
Ｓ：任意点と切断面上の１点とを結ぶベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）
（式６）においては、高さ閾値平面の法線ベクトル、高さ閾値平面上の１点、立体表示データの１点を入力とし、高さ閾値平面９２０と立体表示データの頂点座標との距離を決定し、その符号により上下の位置関係を判定する。表示結果を９９０に示す。また、この高さ閾値平面を複数設定し、それぞれを異なった高さに設定し、各々に対して、異なった色属性を割り当て、３次元表示を行い、高さに応じた色付け表示を行ってもよい。
【００４４】
また、立体表示データの色付け表示においては、立体表示データの各頂点の高さ値（Ｚ）毎に色を設定することにより色付け表示を行うことも可能となる。またこの色付け表示においては、立体表示データの高さの計測値を用いているが、高さの値を検査領域の周辺の３点から生成したランド平面を基準に相対値に変換し、この相対値に応じて色属性を割り当てて３次元表示をおこなってもよい。またこの時、グラデーション処理を施してもよい。
【００４５】
図１０は、表面形状データと形状モデルの差分領域を表示する一例を示す図である。まず、検査領域において検査対象を認識する処理を行う。認識処理は、図８で示した方法を適用する。次に認識した被検体領域と被検体の形状モデルを比較し、例えば認識領域１０１０と形状モデル１０２０において、形状モデルの高さより認識領域が高い領域１０３０を決定し、その領域を余剰領域として決定する。余剰領域を決定する処理としては、立体形状データと形状モデル上面の平面との交点を求め、図８の認識方法と同様に決定する。または高さ画像と形状モデル上面とのサブトラクションにより決定してもよい。そして決定した余剰領域の３次元表示を行う。逆の領域として、モデルデータよりも高さが小さい領域を決定し、立体表示データと形状モデルの差領域を３次元表示する。またＸＹ方向においても、認識領域がモデル領域より溢れている領域（余剰領域）や、不足している領域（不足領域）を決定し３次元表示を行う。３次元表示においては、形状モデルや立体表示データの色と異なる色属性を設定し、色付け表示を行ってもよい。また、余剰領域と不足領域の色属性を異なる色に設定し、３次元表示を行なってもよい。これにより、色の違いによって、正常領域、不足領域、余剰領域を視覚的に判別することが容易とできる。
【００４６】
なお、設定されたティーチングデータが適切なものであるか否かの判断は、ティーチングデータを作成した後、実際に検査処理を行い、目的とする結果が得られているかで行い、期待される結果が得られないときには、再度ティーチングデータを修正する。このティーチングデータの修正と検査実行を繰り返し行い、目的とするティーチングデータを作成する。この過程において、期待される結果と異なる結果が現われた際には、その箇所のティーチングデータの３次元画像表示を、良好な結果が得られた箇所のティーチングデータの３次元画像表示と異なる色付けを行って表示するようにすれば、修正すべきティーチングデータを視覚的に容易に認識することができ、作業効率を向上することができる。
【００４７】
このように、本実施の形態１によるティーチング方法では、３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測した３次元形状データに基づいてディスプレイ上に電子基板の画像を表示し、表示された電子基板の画像を用いて、電子基板中で検査の対象となる被検体を検査するために用いるティーチングデータを設定するティーチング方法において、ティーチングデータの設定後に、上記計測した３次元形状データと上記設定されたティーチングデータのうち、少なくとも１つ以上のデータを３次元画像表示するようにしたから、これまで２次元表示画像上で数値でのみ確認していたデータを、３次元表示画像上で視覚的に比較確認することが可能となり、設計値の妥当性を容易に確認でき、ティーチングデータの視覚的な設計を可能とできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明（請求項１）によれば、測定対象の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段により測定対象を計測し、該計測した３次元形状データに基づいてディスプレイ上に測定対象の形状画像を表示する計測表示ステップと、上記計測表示ステップで表示された測定対象の形状画像を用いて、測定対象中の検査対象である被検体を検査するために用いる検査情報を設定するティーチングステップと、上記計測表示ステップにおいて計測，表示した３次元形状データと、上記ティーチングステップにおいて設定した検査情報のうち、少なくとも１つ以上のデータを３次元画像表示する３次元画像表示ステップとを含むものとしたから、これまで数値でのみ確認していたデータを、画像上で視覚的に比較確認することが可能となり、設計値の妥当性を容易に確認でき、ティーチングデータの視覚的な設計を可能とできる効果がある。
【００４９】
また、本発明（請求項２）によれば、請求項１記載のティーチング方法において、上記表示ステップにおいて、計測した３次元形状データに基づいて上記測定対象の３次元画像を表示するものとしたから、入力データの妥当性を確認しながら設計することができ、ティーチングデータの視覚的な設計や修正を対話的に可能とできる効果がある。
【００５０】
また、本発明（請求項４）は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のティーチング方法において、上記３次元画像表示ステップにおいて、少なくとも１つ以上のデータを色付けして表示するものとしたから、表面形状データ（３次元形状データ）とティーチングデータの区別を容易にできる効果がある。
【００５１】
また、本発明（請求項５）は、請求項４記載のティーチング方法において、３次元形状の高さの値に対応して、上記色付け表示を行なうものとしたから、被検体の高さを、立体的な３次元画像と色情報により容易に認識することを可能とできる効果がある。
【００５２】
また、本発明（請求項６）は、請求項５記載のティーチング方法において、３次元形状の高さの値として、計測した３次元形状の高さの値を、特定個所の高さの値からの相対高さに変換し、相対高さの値に対応して、上記色付け表示を行なうものとしたから、基板の状態に影響を受けることなく、被検体の高さを、立体的な３次元画像と色情報から容易に認識することを可能とできる効果がある。
【００５３】
また、本発明（請求項７）は、請求項６記載のティーチング方法において、上記測定対象が表面に導体パターンを有する電子基板であり、上記計測した３次元形状の特定個所の高さからの相対高さに変換する処理において、電子基板上における検査領域の周辺に存在する上記導体パターン面の高さを、上記特定個所の高さとして用いるものとしたから、基板の歪の影響を高精度に除去することにより、被検体の高さを、立体的な３次元画像と色情報により、容易に認識することを可能とできる効果がある。
【００５４】
また、本発明（請求項８）は、請求項３記載のティーチング方法において、上記計測した３次元形状データと設定した上記形状モデルとの差領域を決定し、差領域を３次元画像表示するものとしたから、実測値と設計値との誤差を、立体的な３次元画像から視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００５５】
また、本発明（請求項９）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記差領域を色付けして３次元画像表示するものとしたから、差領域を、立体的な３次元画像と色情報から容易に識別することを可能とできる効果がある。
【００５６】
また、本発明（請求項１０）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが不足している領域を３次元画像表示するものとしたから、実測値と設計値との誤差において不足領域を、立体的な３次元画像により視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００５７】
また、本発明（請求項１１）は、請求項８記載のティーチング方法において、上記形状モデルに対し、上記計測した３次元形状データが余剰である領域を３次元画像表示するものとしたから、実測値と設計値との誤差において余分な領域を視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００５８】
また、本発明（請求項１２）は、請求項１記載のティーチング方法において、計測した３次元形状データに対して被検体の認識処理を行い、認識処理により決定した被検体領域と、それ以外の領域とを異なる色で色付けして表示するものとしたから、実測値と設計値との誤差領域を、立体的な３次元画像と色情報により、容易に視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００５９】
また、本発明（請求項１３）は、請求項４記載のティーチング方法において、被検体の部品種別に応じて、上記色付け表示を行なうものとしたから、電子部品やクリーム半田等の被検体の種別を色情報により、容易に視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００６０】
また、本発明（請求項１４）にかかる電子基板検査方法は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査方法において、上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示するものとしたから、被検体の良、不良を、立体的な３次元情報により、容易に視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００６１】
また、本発明（請求項１５）は、請求項１４記載の電子基板検査方法において、検査結果に基づいて、良好個所と不良個所を色付け表示するものとしたから、被検体の不良を、立体的な３次元情報と色情報により、容易に視覚的に確認することを可能とできる効果がある。
【００６２】
また、本発明（請求項１６）にかかる電子基板検査方法は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のティーチング方法を用いて予め設定される検査情報とを用いて電子基板の検査を行なうものとしたから、ティーチングデータの視覚的な設計が行える効果がある。
【００６３】
また、本発明（請求項１７）にかかる電子基板検査装置は、電子基板の３次元形状を測定することが可能な形状測定手段を用いて電子基板を計測して得られた３次元形状データと、予め設定した検査情報を用いて電子基板の検査を行なう電子基板検査装置において、上記検査対象である電子基板を３次元画像表示し、該３次元画像中に、３次元画像よりなる検査結果を表示するものとしたから、被検体の良、不良を、立体的な３次元情報により、容易に視覚的に確認することのできる電子基板検査装置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるティーチング方法の概略処理フローを示す図
【図２】本発明の適用の対象となる電子基板検査装置が使用される電子基板製造ラインの一例を示す図
【図３】従来のティーチング方法の一例を示す図
【図４】被検体の３次元形状データの計測が可能な外観検査装置の一例を示す図
【図５】本発明において高さ画像を３次元画像として表示する一例を示す図
【図６】本発明において検査対称（被検体）の形状モデルを３次元画像として表示する一例を示す図
【図７】本発明において高さ画像から生成した立体表示データに基づく３次元画像と形状モデルの３次元画像を合成表示する一例を示す図
【図８】本発明において被検体の認識パラメータを設定する一例を示す図
【図９】本発明においてカラー表示による被検体の認識パラメータを設定する一例を示す図
【図１０】本発明において計測値と設計値の誤差（差分）領域を３次元画像により表示する一例を示す図
【符号の説明】
２１０　クリームはんだ塗布装置
２２０　クリームはんだ検査装置
２３０　電子部品搭載装置
２４０　電子部品検査装置
２５０　リフロー装置
２６０　実装基板検査装置
３１０　２次元画像
３２０　ディスプレイ
３３０　マウス
３４０　ランド領域
３５０　ランド
３６０　ＸＹサイズ
３７０　検査領域
３８１，３８２，３８３　基準領域
４１０　レーザーユニット
４２０　レーザー光
４３０　被検体
４４０　ＰＳＤセンサ
４５１，４６１　反射光
４７０　集光レンズ
５１０　２次元高さ画像
５２０　三角形の集合
５３０　立体表示データ
５４０　３次元画像
６１０　クリーム半田
６２０　回路パターン
６５０　絶縁層
６６０　絶縁膜
６７０　ランド領域
６８０　ランド平面
７１０　立体表示データに基づく３次元画像
７２０　形状モデルの３次元画像
８００　回路パターン
８１０，８２０，８３０　回路パターン上の点
８４０　ランド平面
８５０　高さ閾値平面
８６０　立体表示データ
９１０　立体表示データ
９２０　高さ閾値平面
９５０　高さ閾値平面位置
９６０　三角形モデル
９７０，９７１　平面モデル
９８０，９８１　交点
【図１】
2004037222.tif 000003
【図２】
2004037222.tif 000004
【図３】
2004037222.tif 000005
【図４】
2004037222.tif 000006
【図５】
2004037222.tif 000007
【図６】
2004037222.tif 000008
【図７】
2004037222.tif 000009
【図８】
2004037222.tif 000010
【図９】
2004037222.tif 000011
【図１０】
2004037222.tif 000012