(57)【要約】【課題】多面取り基板の分割後検査は、最終検査として自動化が必要であったが、収納容器に収納された複数の基板が基板収納箇所内でフリー状態にあって、それぞれが位置ずれを起こすために、基板１枚ずつを精確に固定して検査する従来検査装置では検査ができないという課題があった。【解決手段】１次元センサで収納容器の全景画像を撮像し、基板収納箇所内での基板の位置ずれ範囲よりも大きな補正範囲を有する補正マークを各収納箇所に設定し、基板のＩＤ番号に従って順次検査するようにしたので、上記課題が解決し分割後基板の一括自動検査が実現する。【選択図】図１
2007240473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、
容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、
プリント基板を収納した容器の全景画像において、１良品プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定して基準画像とする基準画像作成手段と、
基準画像を容器画像中の各基板収納箇所に貼付けてそれぞれに検体ＩＤ番号を付与する基準画像貼付手段と、
検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、
個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、
画像精度設定手段と、
画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、
検体ごとの検査結果を報告する報告手段と
より成る検査装置。
【請求項２】
基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、
容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、
プリント基板を収納した容器の全景画像において、１良品プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定して基準画像とする基準画像作成手段と、
容器画像中の各基板収納箇所に補正マーク探索範囲を貼付けてそれぞれに検体ＩＤ番号を付与する補正マーク探索範囲貼付手段と、
検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、
個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、
画像精度設定手段と、
画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、
検体ごとの検査結果を報告する報告手段と
より成る検査装置。
【請求項３】
基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、
容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、
すべて良品のプリント基板を収納した容器の全景画像において、各プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定し、それぞれに検体ＩＤ番号を付与して基準画像とする基準画像作成手段と、
検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、
個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、
画像精度設定手段と、
画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、
検体ごとの検査結果を報告する報告手段と
より成る検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクス工場等において、出荷用の基板収納容器（トレイ）を撮像して収納されたプリント基板の外観検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話のプリント基板のように小型基板の場合、例えば１枚の回路パタンを１０枚集めて大きな１枚のプリント基板として部品実装を行い、部品実装完了後にそれらを分割して１個ずつの機器を組立てることが多くなっている。このような通称「割り基板」は、実装工程終了後に分割された状態で基板収納容器（トレイ）に収納されて次工程に渡される。このトレイは、通常複数の陥凹部を備えていて、陥凹部に分割後の基板を１個片ずつ収納するようになっている。実装基板の最終外観検査は、このトレイに収納された状態の基板について目視検査によって行われており、現在自動化はまったく行われていない。
自動化されない原因は、トレイに収納された基板が陥凹部内でフリー状態にあり、位置決めされていないためである。ひるがえって従来の基板外観検査機を見てみると、すべての基板外観検査機が検査対象の画像を位置座標に固着したデータとして扱っていたので、画像と現物との検査基板１枚ずつの正確な位置対応が不可欠であった（その１例として、特許文献１参照）。その後この方法では、部品や回路の微小化に伴う画像分解能アップの要請に対して、基板の機械的チャッキング精度や基板を載せたテーブルの停止精度が追いつけず、これを補うために画像レベルでの検査位置補正が行われるようになった。
この位置補正法は、基板１枚ごとのチャッキングずれとテーブルずれを補うためであるから、基板１枚ごとにずれ量を計測して補正量を算出するものであり、本発明が関係するように、複数基板がチャッキングされたトレイの陥凹部内でそれぞれ勝手に位置ずれを起す場合には、それぞれの基板について一々補正を施すことはできなかった。これが、トレイ収納の状態にある割り基板検査の自動化が実現しなかった理由である。
【特許文献１】特開２００４−２９６５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
トレイ内に収納された割り基板の外観検査の自動化を実現するためには、下記の課題があった。
（１）基板が非固定状態にあること：トレイ内の基板は、陥凹部の中で自由位置をとるので、画像検査の前提である正確な画像位置決めができなかった。
（２）基板の同時複数収納：従来の基板外観検査方式は１枚ずつを検査対象とするものであり、複数基板の一括検査は不可能であった。
【０００４】
そこで本発明は、トレイ内の１個片基板の画像を検査領域とし、その中に補正マークを設定してフリー状態の基板検査が確実に解決できる技術を実現しようとしている。また、この補正マーク付き検査領域をトレイ内の基板収納場所であるすべての陥凹部にコピーすることによって、トレイ内の複数基板を自動検査する技術を実現しようとしている。これらの技術によれば、トレイに収納された複数基板の自動検査が可能になるという利点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明になる検査装置は、基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、プリント基板を収納した容器の全景画像において、１良品プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定して基準画像とする基準画像作成手段と、基準画像を容器画像中の各基板収納箇所に貼付けてそれぞれに検体ＩＤ番号を付与する基準画像貼付手段と、検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、画像精度設定手段と、画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、検体ごとの検査結果を報告する報告手段とより成る。
【０００６】
また、本発明になるその他の検査装置は、基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、プリント基板を収納した容器の全景画像において、１良品プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定して基準画像とする基準画像作成手段と、容器画像中の各基板収納箇所に補正マーク探索範囲を貼付けてそれぞれに検体ＩＤ番号を付与する補正マーク探索範囲貼付手段と、検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、画像精度設定手段と、画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、検体ごとの検査結果を報告する報告手段とより成る。
【０００７】
また、本発明になるさらにその他の検査装置は、基板を収納する容器内の基板収納箇所に１枚ずつ収納された複数のプリント基板を一括自動検査する検査装置であって、容器あるいは１次元画像センサの相対的な１次元移動によって容器全景を撮像する撮像手段と、すべて良品のプリント基板を収納した容器の全景画像において、各プリント基板画像の中に原点と位置ずれ補正マークと基板収納箇所内の基板ずれ量よりも大きい補正マーク探索範囲とを設定し、それぞれに検体ＩＤ番号を付与して基準画像とする基準画像作成手段と、検体を収納した容器の全景画像について検体ＩＤ番号に従って順次基準画像と比較する自動検査制御手段と、個々の検体画像について補正マークを検出して位置補正し、基準画像と個々の検体画像とをそれぞれの同一画素について画素値を比較演算する画像処理手段と、画像精度設定手段と、画素値差分の閾値を設定する検出感度調節手段と、検体ごとの検査結果を報告する報告手段とより成る。
【０００８】
これらの本発明になる検査装置は、収納容器内でフリーの状態にある複数のプリント基板に対してそれぞれの位置補正を行い、複数基板の一括検査ができるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明になる検査装置によれば、従来検査機では不可能であった、トレイ等の収納容器内でフリーの状態にある複数のプリント基板の一括検査が可能になり、出荷検査の自動化が初めて実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
複数のプリント基板を収納した容器の全景を撮像し、全景画像からそれぞれのプリント基板の領域を補正して基準画像と検査画像を比較画像処理する自動検査装置であって、最終出荷検査の自動化という目的を実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明装置の実施例１の全体構成図である。
【００１２】
図１において、基板収納容器１上には複数のプリント基板２−１、２−２、２−３等々が収納され、容器１は、Ｙテーブル３に保持されている。
【００１３】
容器１の上方には、１次元イメージセンサカメラ４が配置されている。１次元イメージセンサカメラ４はラインＣＣＤカメラであって、ピクセル配列が容器１のＸ軸に沿うように設置されている。そこで、容器１のＹ方向移動で、容器１の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、１次元イメージセンサカメラ４をＹ方向移動し、容器１を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。
【００１４】
１次元イメージセンサカメラ４は、制御装置５に接続され、制御装置５は、１次元センサ撮像ユニット６、容器全景画像保存ユニット７、基準画像作成ユニット８、位置補正／精度／感度ユニット９、画像処理演算ユニット１０、及びシステム全体を制御する統合システム制御ユニット１１を有し、各ユニット６、７，８，９、１０、及び１１は、バス１６を通じてデータの交換を行う。
【００１５】
また、制御装置５には、入力ユニット１２と、出力ユニット１３と、通信ユニット１４と、表示ユニット１５が接続されている。
【００１６】
次に、図２のフロー図に沿い、また図５の容器・基板の模式図を参照して、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図２のＡは、教示ステップであって、まず良品基板を含む基板を収納した容器（図５Ａ）をＹテーブルに装填し（ＳＴ１）、１次元イメージセンサカメラで容器全景を撮像し、その画像を保存する（ＳＴ２）。
【００１７】
容器には、たとえば図５Ａ左下隅の網がけ基板で示される良品基板が収納されているので、容器全景画像の中からこの良品基板の画像を選び、その基板領域（図５Ｂ）を囲んで基準画像として設定する（ＳＴ３）。
【００１８】
次に、基準画像の隅（たとえば図５Ｂ基板領域の左下隅）に原点を設定し、さらにホールや銅箔パタンなどの画像を選定して補正マークとして設定する。この際、補正マークの位置ずれ探索範囲も同時に設定する。位置ずれ探索範囲は、検体の補正マーク位置がずれていた場合に補正マークを探し当てる範囲であって、基板を収納する陥凹部内で基板が起こす位置ずれ寸法よりも大きくとる必要がある（ＳＴ４）（図５Ｂ参照）。
【００１９】
次に、このようにして設定した基準画像をコピーし、容器画像の基板収納箇所（陥凹部）に貼付し、それぞれに検体ＩＤ番号を付与する（ＳＴ５）。検体ＩＤ番号は、通し番号でも、その他の記号でも構わない。（図５Ａ参照）
【００２０】
次に、基準画像と、その他の各基板画像の比較演算テストを行う（ＳＴ６）。この比較テストは、当初より検査プログラムに設定されている初期値（デフォルト値）でまずテストを行い、各基板にある不良を検出できるか否か（不検出）、あるいは良品基板を不良と誤判定（過検出）しないかを見極めるものである。
【００２１】
もし不検出あるいは過検出がある場合には、ＳＴ７に進み、基準画像と検体画像とを比較するときの画像精度（密度）や、差画像の画素値における三原色値や寸法値などの閾値（感度）を変えて、さらにテスト比較を行い、不検出がゼロ、かつ過検出が最小となる値に調整する。
【００２２】
以上のステップが終了したら、容器をＹテーブルから除去して、教示を終る（ＳＴ８）。
【００２３】
次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図２Ｂのフロー図に沿って説明する。
【００２４】
まず、検体基板を収納した容器をＹテーブルに装填し（ＳＴ９）、容器のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ１０）、制御装置の指令で容器をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニットの制御によって１次元イメージセンサカメラが容器の全景を撮像し、全景画像を容器全景画像保存ユニットに保存する（ＳＴ１１）。
【００２５】
次に、画像処理演算ユニットが基準画像と各検体画像の同一画素の値を順次比較演算し（ＳＴ１２）、基準画像と異なる値が検出された画素を検査結果として報告し（ＳＴ１３）、検体収納の容器をＹテーブルから除去する（ＳＴ１４）。
【００２６】
この実施例の検査装置を使用すれば、容器に収納された検体基板を１次元センサによって一括撮像し、基準画像を各基板収納箇所にコピーして貼付し、検体ＩＤ番号を付与して検体画像を夫々位置ずれ補正して基準画像と比較演算するので、位置ずれしている複数検体基板の一括自動検査が実現する。
【実施例２】
【００２７】
本発明装置の実施例２は、その全体構成が図１の実施例１のそれと同様であるので説明を割愛する。
【００２８】
そこで、図３のフロー図に沿い、また図６の容器・基板の模式図を参照して、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図３Ａは、教示ステップであって、まず良品基板を含む基板を収納した容器（図６Ａ）をＹテーブルに装填し（ＳＴ１）、１次元イメージセンサカメラで容器全景を撮像し、その画像を保存する（ＳＴ２）。
【００２９】
容器には、たとえば図６Ａ左下隅の網がけ基板で示される良品基板が収納されているので、容器全景画像の中からこの良品基板の画像を選び、その基板領域（図６Ｂ）を囲んで基準画像として設定する（ＳＴ３）。
【００３０】
次に、基準画像の隅（たとえば図６Ｂ基板領域の左下隅）に原点を設定し、さらにホールや銅箔パタンなどの画像を選定して補正マークとして設定する。この際、補正マークの位置ずれ探索範囲も同時に設定する。位置ずれ探索範囲は、検体の補正マーク位置がずれていた場合に補正マークを探し当てる範囲であって、基板を収納する陥凹部内で基板が起こす位置ずれ寸法よりも大きくとる必要がある（ＳＴ４）（図６Ｂ参照）。
【００３１】
次に、このようにして設定した補正マークの位置ずれ探索範囲をコピーし、容器画像の基板収納箇所（陥凹部）に貼付し（図６Ａの例では、基板収納箇所の左下隅に貼付）、それぞれに検体ＩＤ番号を付与する（ＳＴ５）。検体ＩＤ番号は、通し番号でも、その他の記号でも構わない。（図６Ａ参照）
【００３２】
次に、基準画像と、図６Ａの点線で示すその他の各基板画像の比較演算テストを行う（ＳＴ６）。この比較テストは、当初より検査プログラムに設定されている初期値（デフォルト値）でまずテストを行い、各基板にある不良を検出できるか否か（不検出）、あるいは良品基板を不良と誤判定（過検出）しないかを見極めるものである。
【００３３】
もし不検出あるいは過検出がある場合には、ＳＴ７に進み、基準画像と検体画像とを比較するときの画像精度（密度）や、差画像の画素値における三原色値や寸法値などの閾値（感度）を変えて、さらにテスト比較を行い、不検出がゼロ、かつ過検出が最小となる値に調整する。
【００３４】
以上のステップが終了したら、容器をＹテーブルから除去して、教示を終る（ＳＴ８）。
【００３５】
この実施例の検査装置における自動検査の動作は、図３Ｂのフロー図に示すとおり実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
この実施例の検査装置を使用すれば、容器に収納された検体基板を１次元センサによって一括撮像し、補正マーク探索範囲を各基板収納箇所にコピーして貼付し、検体ＩＤ番号を付与して検体画像を夫々位置ずれ補正して基準画像と比較演算するので、位置ずれしている複数検体基板の一括自動検査が実現する。
【実施例３】
【００３７】
本発明装置の実施例３は、その全体構成が図１の実施例１のそれと同様であるので説明を割愛する。
【００３８】
そこで、図４のフロー図に沿い、また図７の容器・基板の模式図を参照して、この実施例の検査装置の教示ステップと検査ステップを説明する。図４Ａは、教示ステップであって、まずすべて良品の基板を収納した容器（図７Ａ）をＹテーブルに装填し（ＳＴ１）、１次元イメージセンサカメラで容器全景を撮像し、その画像を保存する（ＳＴ２）。
【００３９】
容器には、すべて良品基板が収納されているので、容器全景画像の中からこれらのすべての基板の画像を選び、それらの基板領域を囲んで基準画像として設定する（図７Ｂにその中の１基板の模式図を示す）（ＳＴ３）。
【００４０】
次に、これらの基準画像の隅（たとえば図７Ｂ基板領域の左下隅）に原点を設定し、さらにホールや銅箔パタンなどの画像を選定して補正マークとして設定する。この際、補正マークの位置ずれ探索範囲も同時に設定する。位置ずれ探索範囲は、検体の補正マーク位置がずれていた場合に補正マークを探し当てる範囲であって、基板を収納する陥凹部内で基板が起こす位置ずれ寸法よりも大きくとる必要がある（ＳＴ４）（図７Ｂ参照）。
【００４１】
次に、このようにして設定したそれぞれの基準画像に検体ＩＤ番号を付与する（ＳＴ５）。検体ＩＤ番号は、通し番号でも、その他の記号でも構わない。（図７Ａ参照）
【００４２】
次に、全良品基板収納のこの容器をＹテーブルより除去し（ＳＴ６）、新たに検体基板を収納した容器をＹテーブルに装填する（ＳＴ７）。
【００４３】
次に、それぞれの基板収納箇所に教示された各基準画像と、図７Ａの網がけ領域で示すそれぞれ対応の各基板画像の比較演算テストを行う（ＳＴ８）。この比較テストは、当初より検査プログラムに設定されている初期値（デフォルト値）でまずテストを行い、各基板にある不良を検出できるか否か（不検出）、あるいは良品基板を不良と誤判定（過検出）しないかを見極めるものである。
【００４４】
もし不検出あるいは過検出がある場合には、ＳＴ９に進み、基準画像と検体画像とを比較するときの画像精度（密度）や、差画像の画素値における三原色値や寸法値などの閾値（感度）を変えて、さらにテスト比較を行い、不検出がゼロ、かつ過検出が最小となる値に調整する。
【００４５】
以上のステップが終了したら、容器をＹテーブルから除去して、教示を終る（ＳＴ８）。
【００４６】
次に、この実施例の検査装置における自動検査の動作を、図４Ｂのフロー図に沿って説明する。
【００４７】
まず、検体基板を収納した容器をＹテーブルに装填し（ＳＴ１１）、容器のＩＤデータを入力するか又は読取ると（ＳＴ１２）、制御装置の指令で容器をＹ軸移動し、１次元センサ撮像ユニットの制御によって１次元イメージセンサカメラが容器の全景を撮像し、全景画像を容器全景画像保存ユニットに保存する（ＳＴ１３）。
【００４８】
次に、画像処理演算ユニットが各基準画像とそれぞれ対応する検体画像の同一画素の値を順次比較演算し（ＳＴ１４）、基準画像と異なる値が検出された画素を検査結果として報告し（ＳＴ１５）、検体収納の容器をＹテーブルから除去する（ＳＴ１６）。
【００４９】
この実施例の検査装置を使用すれば、容器に収納された検体基板を１次元センサによって一括撮像し、各基板収納箇所において基準画像を作成し、検体ＩＤ番号を付与して検体画像を夫々位置ずれ補正して基準画像と比較演算するので、位置ずれしている複数検体基板の一括自動検査が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
トレイ等の収納容器内でフリーの状態にある複数のプリント基板の一括検査を検出する検査装置において、基板収納箇所における基板の位置ずれ範囲よりも大きい補正マーク探索範囲を有する補正マークを基準画像に設定したので、多面取り基板分割後の個々の基板の自動検査が初めて実現する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】検査装置の全体構成と基板収納容器と基板を示す図である。（各実施例共通）
【図２】検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例１）
【図３】検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例２）
【図４】検査装置における教示と自動検査の動作を示すフロー図である。（実施例３）
【図５】検査装置における基板収納容器と基板収納状況と基板領域を説明する図である。（実施例１）
【図６】検査装置における基板収納容器と補正マーク探索範囲貼付の状況と基板領域を説明する図である。（実施例２）
【図７】検査装置における基板収納容器と基準画像設定状況と基板領域を説明する図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００５２】
１    基板収納容器
２    基板
３    Ｙテーブル
４    １次元イメージセンサカメラ
５    制御装置
６    1次元センサ撮像ユニット
７    容器全景画像保存ユニット
８    基準画像作成ユニット
９    位置補正／精度／感度調節ユニット
１０  画像処理演算ユニット
１１  統合システム制御ユニット
１２  入力ユニット
１３  出力ユニット
１４  通信ユニット
１５  表示ユニット
１６  データバス
【図１】
2007240473.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】
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