(57)【要約】【課題】半田上がりで形成されるフィレットの検査において、このフィレットの形状の良否を含めた当該フィレットの良否の容易な検査を可能にする。【解決手段】  部位（ａ）〜部位（ｃ）の各フィレット１１ｂについて、当該各フィレット１２ｂの輪郭（幾何学的形状）を抽出するエッジ処理を行って、図４（Ａ）に模式的に描かれているような線画を得る。そして、例えば部位（ａ）のフィレット１２ｂで説明すると、当該フィレット１２ｂの線画像の線上に４箇所の検査点（ア）〜（エ）を設定し、これら検査点（ア）〜（エ）について、当該検査点（ア）〜（エ）からのズレを許容するための許容域をそれぞれ設定しておき、これら検査点（ア）〜（エ）について、エッジ処理により取得したフィレット１２ｂの、検査点（ア）〜（エ）に対応する点とが対比され、この対応する点が許容域に存するか否かにより半田付け良否が判定される（図４（Ｂ））。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の端子をプリント基板に半田付けして当該電子部品を実装する場合に、当該半田付け部位の、半田上がりによって形成されたフィレットに対する半田付け良否を検査する検査装置において、
所定の検査台にセットされた前記プリント基板を適宜な照度で照射するための照明装置と、当該照明装置によって照射された前記プリント基板の半田付け部位を撮像するための撮像カメラと、当該撮像カメラで撮像された画像からの幾何学的特徴を抽出して前記半田付け良否を判定するためのコンピュータとを備え、
前記撮像カメラの被写界深度を浅くすべく当該撮像カメラのレンズ絞りを所要開度まで開いた状態で前記半田付け部位の前記フィレットにピントを合わせて撮像し、又は当該撮像カメラのレンズの焦点距離が長いもので前記半田付け部位の前記フィレットにピントを合わせて撮像し、前記コンピュータにより、前記撮像されたフィレットを含む半田付け部位の画像から前記フィレットの幾何学的形状を抽出し、これを予め設定された基準の幾何学的形状と対比して半田付け良否を判定してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項２】
前記幾何学的形状の抽出は、前記撮像されたフィレットを含む半田付け部位の濃淡画像に対してエッジ処理を行って前記フィレットの輪郭を形成している連続曲線を取得することにより行い、また、前記幾何学的形状の対比は、前記基準として、前記フィレットの線画像を想定し、当該線画像の線上に複数の検査点を設定するとともに、これら検査点について当該検査点からのズレを許容するための許容域をそれぞれ設定しておいて、これら検査点と前記取得したフィレットの線画像の、前記検査点に対応する点とを対比することにより行い、当該検査点に対応する点が前記許容域に存するか否かにより半田付け良否を判定してなることを特徴とする請求項１に記載の半田付け検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をプリント基板などに半田付けで実装するときに、その半田付け状態の良否、特に、半田上がりの良否を検査する検査装置に関するものである。
ここで、半田上がりとは、図２中の部位（ａ）を参照して説明すると、プリント基板２などのスルーホール２ａに配置された電子部品の端子１０を当該基板２の一方側で所定形状のフィレット１２ａを形成すべく半田付けしたときに（通常、半田溶解槽に浸漬する。）、半田がスルーホール２ａに吸い込まれて上昇し当該基板２の他方側に漏出する半田の特性を言い、かかる特性を利用することによって所定形状のフィレット１２ｂが形成されるようにする。尚、同図のプリント基板２は検査台にセットされたときのものであり、半田付けに際しては、プリント基板２は上下反対にしてなされる。
【背景技術】
【０００２】
電子部品をプリント基板などに半田付けで実装するときに、その半田付け状態の良否検査で、特に、半田上がりを検査対象とする検査装置は従来からある（例えば、特許文献１）。
図５に示すように、この検査装置１００は、基板１０１の基板裏面１０１ｂ側においてはんだフィレット１０３が形成される部位及びその周囲を照明装置１１０により照らした状態で、はんだフィレット１０３形成部位、はんだフィレット１０３から露出する電子部品の端子１０２、及び基板裏面１０１ｂを撮像エリアに含むようにカメラ１２０によって撮像する場合、照明装置１１０とカメラ１２０との位置関係は、カメラ１２０に受光される光量について、はんだフィレット１０３による第１の反射光１１１の光量が、端子１０２による第２の反射光１１２及び基板裏面１０１ｂによる第３の反射光１１３の光量よりも小さくなるように設定され、これら反射光１１１〜１１３の光量差に基づいて半田上がりの良否を判定するものである。具体的には、画像処理ユニット１３０において、反射光１１１〜１１３の画像信号を所定閾値に照らして当該閾値より明るい部分を白とし、暗い部分を黒として２値化処理し、黒色部分の面積が予め記憶された所定閾値よりも大きい場合、半田上がりが良好と判定し、所定閾値以下の場合、半田上がりが不良と判定するものである。
【０００３】
しかしながら、従来の検査装置による半田上がりの検査のやり方は、単に反射光に基づく黒色部分の面積の大きさにより良否判定を行うもので、はんだフィレットの形状の良否についてはその判定が困難であるという問題がある。即ち、従来の検査装置によれば、例えば、図２中の部位（ｃ）のような所謂いも半田（不良と扱われるもの）と称される形状のはんだフィレットが、本来なら「不良」と判定されるべきところを「良好」と判定されてしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−１３４５８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、半田上がりで形成されるフィレットの検査において、このフィレットの形状の良否を含めた当該フィレットの良否も検査可能にする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る半田付け検査装置は、電子部品の端子をプリント基板に半田付けして当該電子部品を実装する場合に、当該半田付け部位の、半田上がりによって形成されたフィレットに対する半田付け良否を検査する検査装置において、所定の検査台にセットされた前記プリント基板を適宜な照度で照射するための照明装置と、当該照明装置によって照射された前記プリント基板の半田付け部位を撮像するための撮像カメラと、当該撮像カメラで撮像された画像からの幾何学的特徴を抽出して前記半田付け良否を判定するためのコンピュータとを備え、前記撮像カメラの被写界深度を浅くすべく当該撮像カメラのレンズ絞りを所要開度まで開いた状態で前記半田付け部位の前記フィレットにピントを合わせて撮像し、又は当該撮像カメラのレンズの焦点距離が長いもので前記半田付け部位の前記フィレットにピントを合わせて撮像し、前記コンピュータにより、前記撮像されたフィレットを含む半田付け部位の画像から前記フィレットの幾何学的形状を抽出し、これを予め設定された基準の幾何学的形状と対比して半田付け良否を判定してなるものである。本検査装置によれば、撮像カメラの被写界深度を浅くする手法を採り入れて、これによって撮像された画像に対し画像処理を行うようにしているので、フィレットの形状の良否をも含めたフィレットの良否の容易な検査が可能になる。
尚、本検査装置においては、コンピュータによる自動判定のみならず、撮像カメラによって撮影された画像を目視することによっても容易に半田付け良否の判定ができる。けだし、本検査装置においては被写界深度を浅くして撮影する構成を採っているので、フィレットを含む半田付け部位の画像が鮮明に、それ以外の部位がぼやける撮像が得られるからである。
【０００６】
本発明の請求項２に係る半田付け検査装置において、前記幾何学的形状の抽出は、前記撮像されたフィレットを含む半田付け部位の濃淡画像に対してエッジ処理を行って前記フィレットの輪郭を形成している連続曲線を取得することにより行い、また、前記幾何学的形状の対比は、前記基準として、前記フィレットの線画像を想定し、当該線画像の線上に複数の検査点を設定するとともに、これら検査点について当該検査点からのズレを許容するための許容域をそれぞれ設定しておいて、これら検査点と前記取得したフィレットの線画像の、前記検査点に対応する点とを対比することにより行い、当該検査点に対応する点が前記許容域に存するか否かにより半田付け良否を判定してなるものである。本装置は、幾何学的形状の抽出及び対比を実現するための具体的な一構成を提示するものであり、これに限らないことはもちろんである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の半田付け検査装置によれば、半田上がりで形成されるフィレットの検査において、撮像カメラの被写界深度を浅くする手法を採り入れて、これによって撮像された画像に対し画像処理を行うようにしており、そのため当該フィレットの形状の良否をも含めたフィレットの良否の容易な検査が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態に係る半田付け検査装置を図１〜４を参照して説明する。
まず、本検査装置１の概略構成を、図１を参照して説明する。尚、本実施の形態では、検査対象は、自動車のポンプ用モータユニット３に搭載されるプリント基板２の半田付け部位であり、当該ユニット３に搭載されたプリント基板２が所定の検査台（図示せず）にセットされる。
本検査装置１は、上記検査台に加えて、プリント基板２をその両側から適宜な照度で照射するため一対の照明装置４と、当該照明装置４によって照射されたプリント基板２の半田付け部位１１（プリント基板２に電子部品の端子１０が半田付けされる部位、例えば図２参照。）を撮像するための撮像カメラ５ａ及び５ｂと、当該撮像カメラ５ａ及び５ｂで撮像された画像からの幾何学的特徴を抽出して半田付け良否を判定するためのコンピュータ（図示せず）とを備えるものである。そして、本実施の形態では、撮像カメラ５ａ及び５ｂの被写界深度を浅くするために、当該撮像カメラ５ａ及び５ｂのレンズ絞りを所要開度まで開いた状態で半田付け部位１１、とりわけ半田上がりで形成されるフィレット１２ｂ（図２参照）にピントを合わせて撮像し、コンピュータにより、撮像されたフィレット１２ｂを含む半田付け部位１１の画像情報からフィレット１２ｂの幾何学的形状が抽出され、これを予め設定された基準の幾何学的形状と対比して半田付け良否が判定される。
【０００９】
次に、本検査装置１を用いた、半田上がりによって形成されるフィレットに対する半田付け良否の検査手順について、図２〜４を参照して説明する。尚、図２〜４中において、同一部位には同一符号を付してその説明は割愛する。
図２は、撮像カメラ５ａ又は５ｂによって撮影された半田付け部位１１のところの撮像画像（図示せず）を、明瞭化するために線図で模式的に表示した断面図であり、かかる半田付け部位１１の半田上がり部位のところで、部位（ａ）はフィレット１２ｂが基準通りに形成されている（良好と判定される）ところを、また、部位（ｂ）はフィレット１２ｂが形成されていない（不良と判定される）ところを、また、部位（ｃ）はフィレット１２ｂがだんご形状に形成されている（不良と判定される）ところを示している。
【００１０】
また、図３（Ａ）は、コンピュータにより画像処理された、上述の撮像画像に対応する濃淡画像であり、この濃淡画像中の不連続な輝度（明暗）変化からフィレット１２ｂの輪郭を検出するエッジ検出処理により当該フィレット１２ｂについての幾何学的形状の抽出が行われる。ここで、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）中のＰ−Ｐ線が、部位（ａ）〜部位（ｃ）の各フィレット１２ｂの輪郭と交差する点を含む当該Ｐ−Ｐ線上での明暗度合を模式的に示した輝度グラフ図であるが、かかるＰ−Ｐ線を同図中の矢印方向に走査することにより、各フィレット１２ｂ（及び各フィレット１２ａ）の輪郭と交差する点のすべてに渡る輝度グラフ図が得られる。その結果、部位（ａ）〜部位（ｃ）の各フィレット１２ｂ（及び各フィレット１２ａ）について、輝度の変化が強いところ、即ち、各フィレット１２ｂ（及びフィレット１２ａ）の輪郭（幾何学的形状）を抽出することができ、各フィレット１２ｂ（及びフィレット１２ａ）についての線画が得られ、この模式的な図が図４（Ａ）に表わされている。
【００１１】
このようにして抽出された部位（ａ）〜部位（ｃ）の各フィレット１２ｂについて、下記のようにしてコンピュータにより半田付け良否の判定がなされる。
本実施の形態に係る判定方法について図４（Ｂ）を参照して説明する。
上述のようにしてフィレット１２ｂについての幾何学的形状の抽出がなされた後、コンピュータにより幾何学的形状の対比及び半田付け良否の判定がなされる。即ち、コンピュータにあらかじめ、フィレット１２ｂの幾何学的形状としての基準の線画像を想定し、当該線画像の線上に複数の検査点、例えば部位（ａ）のところで説明すると、本実施の形態では４箇所の検査点（ア）〜（エ）を設定するとともに、これら検査点（ア）〜（エ）について、当該検査点（ア）〜（エ）からのズレを許容するための許容域がそれぞれ設定されている。但し、本実施の形態での許容域の決め方としては、同図に示すように、例えば検査点（ア）について言えば、Ｘ軸上の始点Ｑ位置（図示せず）からＹ軸方向に沿う矢視ベクトルＡの終点位置における所定のバラツキ限度として設定されている。他の検査点（イ）〜（エ）についても検査点（ア）に準じて設定されている。
このような条件の下で、コンピュータにより対比及び判定がなされる。即ち、上述のようにして予め設定された検査点（ア）〜（エ）について、上述したエッジ処理により取得したフィレット１２ｂの、検査点（ア）〜（エ）に対応する点とが対比され、原則的には、フィレット１２ｂの、当該検査点（ア）〜（エ）に対応する点が上記許容域に存するか否かにより半田付け良否が判定される。因みに、部位（ａ）のフィレット１２ｂは、検査点（ア）〜（エ）に対応するいずれの点も許容域内にあり、したがって、半田付けが良好と判定されるが、部位（ｂ）にはフィレット１２ｂが存在せず、また、部位（ｃ）のフィレット１２ｂは、フィレット１２ｂがだんご形状に形成されているため、検査点（ア）〜（エ）に対応するいずれの点も許容域内に存在せず、したがって、いずれも半田付け不良と判定される。
尚、検査点（ア）〜（エ）の許容域の値は、各検査点（ア）〜（エ）ごとに異なる値に設定されるものであってもよい。
【００１２】
ところで、部位（ａ）のフィレット１２ｂに対する上記判定においては、検査点（ア）〜（エ）に対応するいずれの点も許容域内にある場合に良好としたが、場合によっては、例えば検査点（ア）の点が許容域外であっても他の検査点（イ）〜（エ）が許容域内にあれば、良好と判定するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、フィレット１２ｂについての幾何学的形状の対比及び半田付け良否の判定を、フィレット１２ｂの線画像の線上の複数の検査点が所定の許容域内に在るか否かにより行うものであったが、これに限ることなく、例えば、パターンマッチングのような手法を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、半田付け検査装置は、撮像カメラの被写界深度を浅くする手法を採り入れて、これによって撮像された画像に対し画像処理を行うようにしているので、フィレットの形状の良否をも含めたフィレットの良否の容易な検査が可能になり、この種の検査に広く利用され得るものと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置によって撮影された半田付け部位のところを模式的に描いた断面図である。
【図３】図１の装置によって画像処理された、図２の撮像画像に対応する濃淡画像図、及びこの濃淡画像中のＰ−Ｐ線上での明暗度合を模式的に示した輝度グラフ図である。
【図４】図１の装置によって抽出されたフィレットの輪郭（幾何学的形状）図、及びこの輪郭のフィレットに対する半田付け良否の判定のしかたを説明する図である。
【図５】従来の検査装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００１５】
１                  検査装置
２                  プリント基板
４                  照明装置
５ａ，５ｂ          撮像カメラ
１０                端子
１１                半田付け部位
１２ａ              フィレット
１２ｂ              半田上がりで形成されるフィレット
【図１】
2013214668.tif 000003
【図２】
2013214668.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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