(57)【要約】【課題】  検査対象物の部位毎に最適な照明条件で照明した状態で画像データを取り込んで高速にて精度の良い検査を行う。【解決手段】  検査対象物１とラインセンサカメラ４を相対移動させ、ラインセンサカメラ４にて検査対象物１の画像データを取り込んで検査する検査方法において、検査対象物１の画像データを取り込むライン状の認識領域４ａを複数のＬＥＤ１１、１２を列状に配列した複数のＬＥＤ１１、１２の列で照明し、検査対象物１の部位に応じて各ＬＥＤ１１、１２の光量を可変するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物とラインセンサを相対移動させ、ラインセンサにて検査対象物の画像データを取り込んで検査する検査方法において、検査対象物の画像データ取り込みラインを複数の発光素子にて照明し、かつ検査対象物の部位に応じて各発光素子の光量を可変することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
検査対象物とラインセンサの現在の相対位置と、検査対象物の設計データと、検査対象物の部位の種類別に予め設定された照明条件とに基づいて各発光素子の光量を決定することを特徴とする請求項１記載の検査方法。
【請求項３】
検査対象物の各部位の性状に係る設計データと、検査対象物の部位の性状に応じて予め設定された照明条件に基づいて、検査対象物とラインセンサの各相対位置における各発光素子の光量レベルを規定した光量値レベルマップを用いることを特徴とする請求項２記載の検査方法。
【請求項４】
検査対象物が半田部と実装された電子部品を有する表面実装基板から成り、表面実装基板上の半田部と電子部品に対してそれぞれ異なる光量で照明し、半田部と電子部品を同時に検査することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の検査方法。
【請求項５】
ライン状に画像データを取り込むラインセンサと、検査対象物とラインセンサをラインセンサのライン方向と直交する一方向に相対移動させる手段と、検査対象物上の画像データ取り込みラインを照明する複数の発光素子を備えた照明手段と、各発光素子の光量を各別に可変する照明制御手段とを備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
発光素子が、ラインセンサと平行に配列したＬＥＤから成ることを特徴とする請求項５記載の検査装置。
【請求項７】
照明色が互いに異なる複数のＬＥＤ列を配設したことを特徴とする請求項６記載の検査装置。
【請求項８】
照明制御手段は、画像データ取り込みラインに位置する検査対象物の各部位に応じて発光素子の光量を制御することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の検査装置。
【請求項９】
照明制御手段は、検査対象物とラインセンサの現在の相対位置と、検査対象物の設計データと、検査対象物の部位の種類別に予め設定された照明条件とに基づいて各発光素子の光量を決定することを特徴とする請求項８記載の検査装置。
【請求項１０】
画像データ取り込み動作前に、検査対象物の各部位の性状に係る設計データと、検査対象物の部位の性状に応じて予め設定された照明条件に基づいて、検査対象物とラインセンサの各相対位置における各発光素子の光量レベルを規定した光量値レベルマップを生成する手段を有することを特徴とする請求項９記載の検査装置。
【請求項１１】
検査対象物を照明し、センサにて照明領域の画像データを取り込んで検査を行う検査装置の照明装置であって、各々がそれぞれの照明領域を照明する複数の発光素子と、センサによる画像データ取り込み時に各発光素子の光量を各別に可変する光量可変手段とを備えたことを特徴とする検査装置用照明装置。
【請求項１２】
検査対象物を照明し、センサにて照明領域の画像データを取り込んで検査を行う検査装置における照明装置の制御方法であって、画像データの取り込み時に、検査対象物の設計データにより求めた検査対象物の各部位の性状に応じて予め設定された照明条件に合わせて、各々がそれぞれの照明領域を照明する各発光素子の光量を各別に可変することを特徴とする検査装置用照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に印刷されたクリーム半田や実装された電子部品の有無や位置ずれの検査を、画像検出して検査する場合に好適に適用できる検査方法と装置及び検査装置用照明装置とその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気製品の小型軽量化により、電気製品の主たる構成要素であるプリント基板の小型化は著しい。プリント基板の小型化に伴い、部品の実装密度が増大し、部品が小型化して人間の目視による検査を困難にしてきている。そのため、これらプリント基板を自動で検査する検査装置が提案されているが、生産タクトの向上に伴い、より高速な検査装置が求められている。
【０００３】
こうした要求に応えるものとして、撮像素子にエリアセンサと比べて広範囲な撮像範囲が確保できるラインセンサを使用し、直列の蛍光灯により照明した状態で画像データを取り込みながら各種検査項目を並列して検査することで高速な検査を実現する画像検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ラインセンサのラインクロックと同期して異なる２つの照明源を点灯し、ラインクロック毎に交互に異なる記憶領域に記憶することで、一つの対象物に対して照明条件の異なる２つの画像を１回のラインセンサの移動で取り込むようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−６４２２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外観検査装置においては、高速で画像データを取り込んで検査することが求められているが、ラインセンサにより画像データの取り込みを行う場合、１回のスキャンで１通り若しくは極少数の照明条件でしか画像データを取り込むことができなかった。そのため、プリント基板上の電子部品、マーク、半田などの全対象物に対して適切な照明条件での画像データを取得するためには、照明条件を切り換え、照明条件数と同回数のラインセンサのスキャンを行わなければならず、特に多種類の対象物があるプリント基板では、照明条件数も増加し、プリント基板全体の検査タクトが増大するという問題があった。
【０００６】
特に、電気製品の多機能化により、プリント基板における部品点数及び種類の増大は著しいものがあり、外観検査を実施するに当たり、単一または少数の照明条件では、対象物に最適な画像データが得られず、検査精度が低下し、プリント基板によっては全対象物の検査が実施できなくなってきている。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、検査対象物の部位毎に最適な照明条件で照明した状態で画像データを取り込んで高速にて精度の良い検査を行うことができる検査方法と装置及び検査装置用照明装置とその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の検査方法は、検査対象物とラインセンサを相対移動させ、ラインセンサにて検査対象物の画像データを取り込んで検査する検査方法において、検査対象物の画像データ取り込みラインを複数の発光素子にて照明し、かつ検査対象物の部位に応じて各発光素子の光量を可変するものである。
【０００９】
この構成によると、画像データ取り込み領域内に、光量や照射方向などの照明条件が異なる多種類の性状の部位が混在する場合でも、各部位の性状に応じて検査に最適な照明条件で照明した状態で画像データを得ることができ、１回のランイセンサのスキャンによる画像データの取り込み動作によって、精度の良い画像データを得て検査を行うことができ、外観検査における検査対象物１つ当たりの検査タクトを向上することができる。
【００１０】
また、検査対象物とラインセンサの現在の相対位置と、検査対象物の設計データと、検査対象物の部位の種類別に予め設定された照明条件とに基づいて各発光素子の光量を決定すると、検査対象物の各部位の性状に応じた適正な照明状態を制御性良く確実に得ることができて好適である。
【００１１】
また、検査対象物の各部位の性状に係る設計データと、検査対象物の部位の性状に応じて予め設定された照明条件に基づいて、検査対象物とラインセンサの各相対位置における各発光素子の光量レベルを規定した光量値レベルマップを用いると簡単な制御回路で高速にて制御できるので好適である。
【００１２】
また、検査対象物が半田部と実装された電子部品を有する表面実装基板から成り、表面実装基板上の半田部と電子部品に対してそれぞれ異なる光量で照明し、半田部と電子部品を同時に検査する場合に適用すると、効果的である。
【００１３】
また、本発明の検査装置は、ライン状に画像データを取り込むラインセンサと、検査対象物とラインセンサをラインセンサのライン方向と直交する一方向に相対移動させる手段と、検査対象物上の画像データ取り込みラインを照明する複数の発光素子を備えた照明手段と、各発光素子の光量を各別に可変する照明制御手段とを備えたものであり、上記検査方法を実施してその作用効果を奏することができる。
【００１４】
また、発光素子が、ラインセンサと平行に配列したＬＥＤから成ると、低消費電力で、光量に安定性があり、長寿命で、かつ制御性が良いので好適である。
【００１５】
また、照明色が互いに異なる複数のＬＥＤ列を配設すると、検査対象物の種々の性状の部位に対してより適正な照明をすることができて好適である。
【００１６】
また、照明制御手段は、画像データ取り込みラインに位置する検査対象物の各部位に応じて発光素子の光量を制御するのが好適である。
【００１７】
また、照明制御手段は、検査対象物とラインセンサの現在の相対位置と、検査対象物の設計データと、検査対象物の部位の種類別に予め設定された照明条件とに基づいて各発光素子の光量を決定するものであるのが好適である。
【００１８】
また、画像データ取り込み動作前に、検査対象物の各部位の性状に係る設計データと、検査対象物の部位の性状に応じて予め設定された照明条件に基づいて、検査対象物とラインセンサの各相対位置における各発光素子の光量レベルを規定した光量値レベルマップを生成する手段を有すると、簡単な制御回路にて高速で適正な照明状態を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の検査装置用照明装置は、検査対象物を照明し、センサにて照明領域の画像データを取り込んで検査を行う検査装置の照明装置であって、各々がそれぞれの照明領域を照明する複数の発光素子と、センサによる画像データ取り込み時に各発光素子の光量を各別に可変する光量可変手段とを備えたものであり、各種センサを用いた検査装置においても上記検査装置と同様の効果を奏することができる。
【００２０】
また、本発明の検査装置用照明装置の制御方法は、検査対象物を照明し、センサにて照明領域の画像データを取り込んで検査を行う検査装置における照明装置の制御方法であって、画像データの取り込み時に、検査対象物の設計データにより求めた検査対象物の各部位の性状に応じて予め設定された照明条件に合わせて、各々がそれぞれの照明領域を照明する各発光素子の光量を各別に可変するものであり、各種センサを用いた検査装置においても上記検査方法と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像データ取り込み領域内に、光量や照射方向などの照明条件が異なる多種類の性状の部位が混在する場合でも、各部位の性状に応じて検査に最適な照明条件で照明した状態で画像データを得ることができ、ラインセンサをスキャンして画像データを取り込む場合に１回のスキャンによって高速にて精度の良い画像データを得て検査を行うことができ、外観検査における検査対象物１つ当たりの検査タクトを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の検査方法と装置をプリント基板の外観検査に適用した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００２３】
図１において、１は検査対象物である回路基板であり、その表面にクリーム半田を印刷して形成した半田部２や実装された各種の電子部品３を有しており、これら半田部２や電子部品３の有無や位置ずれを検査する。４はラインセンサカメラ、５はラインセンサカメラ４により画像データを取り込むライン状の認識領域４ａを照明するライン照明ユニットであり、これらラインセンサカメラ４とライン照明ユニット５はそのラインの方向と直交する方向に移動可能な移動台６に設置されている。７は、移動台６を移動駆動するねじ送り機構で、そのボールねじ７ａに結合したエンコーダ８にて移動台６、即ちラインセンサカメラ４の現在位置を検出するように構成されている。
【００２４】
ライン照明ユニット５は、光量制御ユニット９にて、エンコーダ８からの現在位置データと後述の光量値レベルマップ生成ユニット１０にて予め生成された光量値レベルマップとに基づいてその発光素子の光量制御を行うように構成されている。
【００２５】
ライン照明ユニット５は、図２に示すように、発光素子として、ラインセンサカメラ４の光軸と同軸方向に照明するための複数の同軸照明用ＬＥＤ１１と、ライン状の認識領域４ａを斜め方向両側から照明するための複数の斜光照明用ＬＥＤ１２とを備えている。同軸照明用ＬＥＤ１１は、ラインセンサカメラ４の光軸の一側に配設され、光軸上に４５°傾斜させて配設されたハーフミラー１３で照明光を反射してライン状の認識領域４ａを照明し、その反射光をハーフミラー１３を透過してラインセンサカメラ４にて受光するように構成されている。
【００２６】
詳細には、図３、図４に示すように、ライン状の認識領域４ａと平行な列状に複数の同軸照明用ＬＥＤ１１が配設され、またライン状の認識領域４ａを中心とする円弧面上に、複数の斜光照明用ＬＥＤ１２の列が複数列、ラインセンサカメラ４の光軸に対して種々の傾き角度を呈するように配設されている。ラインセンサカメラ４の光軸の両側に対称に配設された各対の斜光照明用ＬＥＤ１２の列は、図５に示すように、各斜光照明用ＬＥＤ１２が千鳥状に配置され、両側のＬＥＤ１２からの照明光によって認識領域４ａでライン状に照明されるように構成されている。また、各斜光照明用ＬＥＤ１２の列の前部に配設されたシリンドリカルレンズ１４にて照明光が認識領域４ａに集光されている。また、図２〜図４に示すように、同軸照明用ＬＥＤ１１の列の前部にも集光用のシリンドリカルレンズ１５が配設されている。また、図２、図４において、１６は、ラインセンサカメラ４の集光レンズである。
【００２７】
ライン照明ユニット５には、図６に示すように、各同軸照明用ＬＥＤ１１及び各斜光照明用ＬＥＤ１２毎にＬＥＤ光量制御回路１７が設けられ、各斜光照明用ＬＥＤ１２の光量をそれぞれ各別に制御するように構成されている。各ＬＥＤ光量制御回路１７にはＬＥＤ制御ユニット９から光量値信号が入力される。光量制御ユニット９は、エンコーダ８から入力されるランイセンサカメラ４の現在位置データに基づいて、格納されている光量値レベルマップ１８を参照して光量値信号を読み出して出力するように構成されている。
【００２８】
光量値レベルマップ１８は、図７に示すように、同軸照明用ＬＥＤ１１の列及び斜光照明用ＬＥＤ１２の各列毎に、その列方向（Ｙ方向）の各ＬＥＤ１１、１２の光量値レベルをラインセンサカメラ４の移動方向（Ｘ方向）の位置毎に規定したマップとして構成されている。この光量値レベルマップ１８は、ラインセンサカメラ４にて画像データを取り込む前に、光量値レベルマップ生成ユニット１０で生成されて格納される。
【００２９】
光量値レベルマップ生成ユニット１０では、検査プログラム１９によって、検査対象物１に配設されている半田部２や電子部品３やマーク（図示せず）などの配置に係る検査位置とそのサイズ等に関する設計データ２０と、電子部品３の種別毎に規定された教示データと光量値に関する部品種別データ２１と、半田部２の教示データと光量値に関する半田データ２２と、マークの教示データと光量値に関するマークデータ２３とを参照し、同軸照明用ＬＥＤ１１の列及び斜光照明用ＬＥＤ１２の各列毎に、検査対象物１の二次元的な各位置における光量値レベルを規定した光量値レベルマップ１８を生成し、光量制御ユニット９に格納するように構成されている。
【００３０】
以上の構成の検査装置において、ラインセンサカメラ４をスキャンして検査対象物１の画像データを取り込み、画像データによって半田部２や電子部品３の有無や位置ずれを検査する際には、図８に示すように、まず、画像データの取り込み移動を開始する前に、光量値レベルマップ生成ユニット１０で、検査対象物１である回路基板の設計データと、回路基板上の半田部２と電子部品３の種類別照明条件に基づいて、画像取り込み移動中のライン状の認識領域４ａにおける各ＬＥＤ１１、１２の光量値レベルを記録した光量値レベルマップ１８を生成し、光量制御ユニット９に格納して置く。
【００３１】
次いで、画像データの取り込み動作を開始する。その移動中に、各移動位置毎にラインセンサカメラ４の現在位置データをエンコーダ８から取得し、その現在位置データと光量値レベルマップ１８に基づいてその位置における各ＬＥＤ１１、１２の光量値レベル信号を読み出して光量値信号として各ＬＥＤ１１、１２のＬＥＤ光量制御回路１７に出力し、各ＬＥＤ光量制御回路１７にて光量値信号に基づいて各ＬＥＤ１１、１２の光量を制御し、ライン状の認識領域４ａの各部位を所望の照明条件で照明するという動作を繰り返す。
【００３２】
こうして、所望の照明条件に合った照明状態の認識領域４ａの画像データをラインセンサカメラ４にて取り込み、検査対象物１の全体の画像データを処理することで、半田部２や電子部品３の有無や位置ずれを認識することで、検査対象物１の検査を行う。
【００３３】
本実施形態によれば、検査対象物１の回路基板上に混載して配置されている多種類の半田部２や電子部品３などの有無や位置ずれを検査する際に、各半田部２や電子部品３などに対する適切な照明条件がそれぞれ異なる場合でも、各半田部２や電子部品３などをそれらの性状に応じて検査に最適な照明条件で各ＬＥＤ１１、１２で照明した状態で画像データを得ることができ、したがって１回のランイセンサカメラ４のスキャンによる画像データの取り込み動作によって、精度の良い画像データを得て検査を行うことができ、外観検査における検査対象物１つ当たりの検査タクトを向上することができる。
【００３４】
また、検査対象物１の半田部２や電子部品３の性状に係る設計データと、半田部２や電子部品３などの性状に応じて予め設定された照明条件に基づいて、検査対象物１とラインセンサカメラ４の各相対位置における各ＬＥＤ１１、１２の光量レベルを規定した光量値レベルマップ１８を予め生成しておき、ラインセンサカメラ４の現在の相対位置からこの光量値レベルマップ１８を参照して各ＬＥＤ１１、１２の光量値信号を読み出して制御するようにしているので、検査対象物１の各半田部２や電子部品３の性状に応じた適正な照明状態を、簡単な制御回路で高速にて確実に得ることができる。
【００３５】
また、ライン照明ユニット５の発光素子として、ラインセンサと平行に配列したＬＥＤ１１、１２を用いているので、低消費電力で、光量に安定性があり、長寿命で、かつ良好な制御性が得られる。
【００３６】
また、斜光照明用ＬＥＤ１２の列として、照明方向だけでなく、照明色が互いに異なるものを配設しても良く、そうすると、検査対象物１の種々の性状の部位に対してより適正な照明をすることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、検査対象物１である回路基板を所定位置に固定してラインセンサカメラ４及びライン照明ユニット５を移動させてスキャンする例を示したが、逆に検査対象物１側を移動させてスキャンするようにしても良いことは詳しく説明するまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態の検査装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態の検査装置の基本構成を示す側面図である。
【図３】同実施形態のライン照明手段の全体構成を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断側面図である。
【図５】同実施形態のライン照明手段の部分構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図６】同実施形態のライン照明手段の制御回路の構成図である。
【図７】同実施形態における光量値レベルマップの構成の説明図である。
【図８】同実施形態における照明制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  検査対象物（回路基板）
２  半田部
３  電子部品
４  ラインセンサカメラ
４ａ  ライン状の認識領域
５  ライン照明ユニット
８  エンコーダ
９  光量制御ユニット
１０  光量値レベルマッブ生成ユニット
１１  同軸照明用ＬＥＤ（発光素子）
１２  斜光照明用ＬＥＤ（発光素子）
１７  ＬＥＤ光量制御回路
１８  光量値レベルマップ
【図１】
2005172562.tif 000003
【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】
2005172562.tif 000009
【図８】
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