(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の外観検査を行う外観検査装置であって、撮像対象や較正板を撮像して画像を取り込む撮像手段と、撮像対象を照明する照明手段と、照明の明るさを指示するための照明値を出力する明るさ指示手段と、撮像により得られた画像の明るさを検出する明るさ検出部と、前記画像の明るさの目標値である明るさ目標値と前記照明値との相関を示すデータを記憶する明るさ目標値記憶部と、前記明るさ検出部で検出した前記較正板の画像の明るさ検出値を明るさ目標値と比較し、前記明るさ検出値を前記明るさ目標値に一致させるために前記照明値に対応した指令値を補正する補正値を照明値ごとに求める明るさ調整部と、前記明るさ調整部で求めた補正値を照明値ごとに記憶する補正値記憶部と、前記明るさ指示手段から出力された前記照明値に応じた指令値を前記補正値記憶部に記憶されている補正値により補正して補正後指令値を求め前記照明手段に出力する照明補正手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
検査対象物の外観検査を行う外観検査装置であって、撮像対象や較正板を撮像して画像を取り込む撮像手段と、撮像対象を照明する照明手段と、照明の明るさを指示するための照明値を出力する明るさ指示手段と、前記明るさ指示手段から指示された照明値に対応する指令値を前記照明手段へ出力する変換テーブルと、撮像により得られた画像の明るさを検出する明るさ検出部と、前記画像の明るさの目標値である明るさ目標値と前記照明値との相関を示すデータを記憶する明るさ目標値記憶部と、前記明るさ検出部で検出した前記較正板の画像の明るさ検出値を明るさ目標値と比較し、前記明るさ検出値を前記明るさ目標値に一致させるために前記照明値に対応した指令値を補正した補正後指令値を求めて前記変換テーブルの指令値を更新する明るさ調整部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装基板などの検査対象物の外観検査を行う外観検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実装基板の電子部品の実装状態を検査する方法として、外観検査が広く用いられている。この外観検査は、実装基板をカメラで撮像し撮像結果を画像処理することにより電子部品の実装状態の異常の有無を検出するものであり、検査項目としては電子部品の有無や位置ずれなど各種のものがある。
【０００３】
この外観検査において良好な撮像結果を得るためには、照明条件を適正に設定する必要がある。このため外観検査装置では、照明装置として明るさを可変とし撮像対象に応じて照明条件を調整することが行われる。この照明条件の調整は、所望の明るさに応じてＬＥＤなどの照明器を駆動する指令値を変化させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＬＥＤなどの照明器は一般に経時変化のために同一の指令値によって点灯される場合においても、累積使用時間などの条件によって実際に得られる明るさはばらつく。また、撮像画像から得られる明るさの画像情報は、照明条件のみならずカメラなど光学系によっても異なっており、従来の照明条件のみを調整する方法ではばらつきのない適正な画像情報を得ることが困難で、検査精度が確保されないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、撮像画像の明るさを適正に較正することができ、検査精度を確保することができる外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の外観検査装置は、検査対象物の外観検査を行う外観検査装置であって、撮像対象や較正板を撮像して画像を取り込む撮像手段と、撮像対象を照明する照明手段と、照明の明るさを指示するための照明値を出力する明るさ指示手段と、撮像により得られた画像の明るさを検出する明るさ検出部と、前記画像の明るさの目標値である明るさ目標値と前記照明値との相関を示すデータを記憶する明るさ目標値記憶部と、前記明るさ検出部で検出した前記較正板の画像の明るさ検出値を明るさ目標値と比較し、前記明るさ検出値を前記明るさ目標値に一致させるために前記照明値に対応した指令値を補正する補正値を照明値ごとに求める明るさ調整部と、前記明るさ調整部で求めた補正値を照明値ごとに記憶する補正値記憶部と、前記明るさ指示手段から出力された前記照明値に応じた指令値を前記補正値記憶部に記憶されている補正値により補正して補正後指令値を求め前記照明手段に出力する照明補正手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の外観検査装置は、検査対象物の外観検査を行う外観検査装置であって、撮像対象や較正板を撮像して画像を取り込む撮像手段と、撮像対象を照明する照明手段と、照明の明るさを指示するための照明値を出力する明るさ指示手段と、前記明るさ指示手段から指示された照明値に対応する指令値を前記照明手段へ出力する変換テーブルと、撮像により得られた画像の明るさを検出する明るさ検出部と、前記画像の明るさの目標値である明るさ目標値と前記照明値との相関を示すデータを記憶する明るさ目標値記憶部と、前記明るさ検出部で検出した前記較正板の画像の明るさ検出値を明るさ目標値と比較し、前記明るさ検出値を前記明るさ目標値に一致させるために前記照明値に対応した指令値を補正した補正後指令値を求めて前記変換テーブルの指令値を更新する明るさ調整部とを備えた。
【００１０】
本発明は、較正板を撮像することにより得られた較正用画像の明るさ検出値を明るさ目標値記憶部に記憶された明るさ目標値と比較することにより、明るさ指示手段からの指示出力に応じて照明手段の明るさを指令する指令値を補正した補正後指令値を求め、この補正後指令値を照明手段に出力する。これにより、撮像により得られる画像の明るさを適正に較正することができ、外観検査の検査精度を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の外観検査装置の処理機能を示す機能ブロック図、図３、図５は本発明の一実施の形態の外観検査装置の照明値、指令値と明るさ目標値との関係を示すグラフ、図４は本発明の一実施の形態の外観検査装置の照明条件較正処理のフロー図、図６は本発明の一実施の形態の外観検査装置の処理機能を示す機能ブロック図、図７は本発明の一実施の形態の外観検査装置の変換テーブルを示す図である。
【００１２】
まず図１を参照して外観検査装置の構成を説明する。図１において、位置決めテーブル１上には外観検査の検査対象物である実装基板２および較正板３が載置されている。実装基板２を撮像して画像を取得し、得られた画像を画像処理することにより、電子部品の有無や位置ずれなどの所定の検査が行われる。較正板３は後述するように、撮像時の照明条件の較正処理に使用される。
【００１３】
位置決めテーブル１の上方には撮像手段としてのカメラ１０が配設されている。位置決めテーブル制御部１５によって位置決めテーブル１を駆動することにより、実装基板２はカメラ１０に対して相対的に位置決めされ、実装基板２の任意位置をカメラ１０により撮像することができる。また較正処理時には位置決めテーブル１を駆動して較正板３をカメラ１０の下方に移動させ、較正板３を撮像する。
【００１４】
カメラ１０はカメラ制御部１１と接続されており、カメラ制御部１１はカメラ１０の撮像動作を制御するとともに、撮像により取得された画像情報を受け取る。カメラ１０による撮像時には、実装基板２は多数のＬＥＤ１４を備えた照明部１３からの照射光によって照明される。照明部１３は照明制御部１２と接続されており、照明制御部１２には明るさを示すデジタル値である指令値が入力される。これにより、照明制御部１２はこの指令値に比例した明るさで照明部１３を点灯させる。照明部１３、照明制御部１２は指令値に応じた明るさで撮像対象を照明する照明手段となっている。
【００１５】
演算処理部１６はＣＰＵであり、プログラム記憶部１７に記憶された各種プログラム及びデータ記憶部１８に記憶された各種データに基づいて、画像処理による外観検査や照明条件の較正処理などの各種の処理・演算を行う。プログラム記憶部１７は外観検査や照明条件較正処理などのプログラムを記憶する。データ記憶部１８は、照明条件の較正処理に用いられる明るさ目標値などの各種のデータを記憶する。表示部１９はディスプレイ装置であり、カメラ１０によって撮像された画像の表示や操作入力時の案内画面などを表示する。操作・入力部２０はキーボードやマウスなどの入力手段であり、制御コマンドの入力や照明値などのデータ入力を行う。
【００１６】
次に図２を参照して外観検査装置の照明条件較正処理機能について説明する。この照明条件較正処理は、撮像対象を照明する照明条件を、同一対象については常に同一結果が得られるよう、較正板を撮像することにより調整するものである。なお、図２に示す明るさ検出部２１、照明値出力手段２２、明るさ調整部２４、指令部２５は、図１に示すプログラム記憶部１７に記憶されたプログラムにしたがって演算処理部１６によって行われる処理機能を示すものであり、明るさ目標値記憶部２３、補正値記憶部２６は、図１に示すデータ記憶部１８に設定された記憶領域である。
【００１７】
図２において、カメラ１０によって較正板３を撮像して得られた画像データは明るさ検出部２１に送られる。明るさ検出部２１は、画像内の対象エリアにおける明るさを検出し、検出結果は明るさ検出値として明るさ調整部２４に出力される。
【００１８】
照明値出力手段２２は外観検査時に撮像対象に応じて設定される照明の明るさを指示する。すなわち、撮像対象に応じて照明の所望の明るさが設定されると、この明るさに対応した照明値を出力する。ここで照明値とは、装置制御上で設定される数値であり、いわば照明操作盤上での明るさの目盛に相当するものである。したがって、照明値出力手段２２は、照明の所望の明るさを指示する明るさ指示手段となっている。そして照明値は明るさ指示手段の指示出力であり、明るさ調整部２４及び指令部２５に出力される。
【００１９】
本実施の形態では、後述するように照明値は１〜１０の数値によって設定され、操作・入力部２０から直接入力されるデータをそのまま出力する方法や、予め撮像対象ごとに設定されデータ記憶部１８に記憶された照明値を読み取って出力する方法などを用いることができる。
【００２０】
明るさ調整部２４は、照明値出力手段２２から出力された照明値、明るさ検出部２１からの明るさ検出値および明るさ目標値記憶部２３に記憶された明るさ目標値と照明値との相関を示すデータに基づいて、照明値出力手段２２によって指示された所望の明るさを実現するための補正値、すなわち指令部２５から出力される指令値を補正する補正値を求める。
【００２１】
ここで、明るさ目標値について図３を参照して説明する。画像処理による外観検査では、良好な画像を取得するために撮像時の照明条件を適正に設定することが求められる。このため外観検査装置では、照明の明るさを調整できるようになっており、この調整は装置操作上では、前述の照明値を変更することにより行われる。したがって、明るさ調整を行うには、撮像によって得られる画像の明るさの目標を示す明るさ目標値と照明値との相関を予め設定しておくことが必要となる。
【００２２】
この相関は、図３に示すグラフの特性線Ｌによって表され、明るさ目標値が指定されることにより、この目標明るさを実現するための照明値が特性線Ｌにより決定される。この特性線Ｌは照明に使用される光源によって異り、実測によって求められる。そしてこの特性線Ｌを数値化したデータが明るさ目標値記憶部２３に記憶されている。通常の外観検査装置の稼働時には、照明値が指示されることにより、この照明値と図３のグラフの横軸に示す対応関係にある指令値（０〜２５５）が指令部２５より照明制御部１２に出力される。
【００２３】
照明条件較正処理実行時には、照明値出力手段２２から照明値が出力されると、明るさ調整部２４は明るさ目標値記憶部２３からこの照明値に対応した明るさ目標値を読み取る。そして前述の明るさ検出値をこの明るさ目標値と比較し、これらが一致しないならば、明るさ検出値を明るさ目標値と一致させるための補正値を求める処理を行う。
【００２４】
補正値記憶部２６は、明るさ調整部２４で求めた補正値を照明値ごとに記憶する。指令部２５は、照明値出力手段２２からの照明値に応じた指令値を出力するが、補正値記憶部２６に補正値が設定されていれば、この補正値によって補正した指令値（補正後指令値）を出力する。
【００２５】
次に補正値について説明する。照明部１３の光源として使用されるＬＥＤは一般に使用時間の経過とともに劣化が進行し、同一電力で点灯させても常に同一の明るさが得られるとは限らない。すなわち同一の照明値が指示され、この照明値に対応した指令値が照明制御部１２に出力された場合にあっても、照明部１３によって照明される明るさは時間の経過とともにばらつく。言い換えれば、図３に示す特性線Ｌは経時的に変化する。上述の補正値はこの経時変化に起因する明るさ目標値と照明値との相関関係の変動を補正するものであり、以下の方法によって求められる。
【００２６】
図４、図５を参照して、経時変化による照明条件較正処理について説明する。この較正処理は、図５に示すように予め定められた特性線Ｌを較正して新たな特性線Ｌ’に置き換える処理に相当する。図４において、まず較正対象の照明値を設定する（ＳＴ１）。すなわち、照明値出力手段２２から較正対象の照明値を明るさ調整部２４および指令部２５へ出力する。そしてこの照明値に対応した指令値を照明制御部１２に出力して照明部１３を点灯した状態で、較正板をカメラ１０で撮像して較正用画像を取得し（ＳＴ２）、得られた較正用画像の明るさを明るさ検出部２１によって検出する（ＳＴ３）。次いで検出された明るさが（ＳＴ１）で出力した照明値の明るさ目標値と一致するように指令値を調整する（ＳＴ４）。
【００２７】
上記処理は、図５において横軸上に較正対象の照明値ａ１を設定し、指令値を調整しながら明るさを検出し、ここで得られた明るさ検出値が、既存の特性線Ｌ上で照明値ａ１に対応する明るさ目標値ｂ１と一致するような指令値を求める操作である。すなわち、経時変化により特性が変化した照明部１３を用いると、当初指令値ｄ１と対応していた明るさ目標値ｂ１はもはや指令値ｄ１とは対応しない。このため同一の明るさ目標値ｂ１を得ようとすれば指令値をΔｄ１だけ変化させた新たな指令値ｄ’１を用いなければならない。換言すれば、特性線Ｌ上の照明値ａ１と対応する点Ｄ１は、経時変化により、新たな指令値ｄ’１と明るさ目標値ｂ１との交点Ｄ’１に移動する。
【００２８】
次に、上記のようにして明るさ目標値ｂ１を与える指令値として求められた新たな指令値ｄ’１を得るための補正値Δｄ１を、補正値記憶部２６に記憶させる（ＳＴ５）。そして較正対象の各照明値ａ１，ａ２・・・について順次同様の処理を行い、全ての照明値について補正値Δｄ１，Δｄ２・・・を取得したか否かを判断し（ＳＴ６）、全照明値の補正値を記憶させて照明条件較正処理における補正値取得を終了する。
【００２９】
そして、このようにして求められた新たな点Ｄ’１，Ｄ’２・・・を結ぶことにより、新たな特性線Ｌ’が得られ、明るさ目標値と指令値との新たな相関が求められる。各点Ｄ’１，Ｄ’２・・・の中間の値については、データ補間により必要な補正値を求める。
【００３０】
指令部２５は、照明値出力手段２２から照明値を受けるとともに、補正値記憶部２６に記憶された指令値の補正値を読み込む。そして指示された照明値と対応する指令値を読み込んだ補正値で補正した指令値（補正後指令値）を照明制御部１２に対して出力する。すなわち、指令部２５は補正後指令値を照明手段に出力する照明補正手段となっている。そしてこの補正後指令値に基づいて照明部１３を点灯させることにより、照明部１３によって照射される照明光の実際の明るさは、明るさ目標値と一致する。
【００３１】
外観検査装置を用いて長期間継続して検査作業を行う過程において上記較正処理を定期的に行うことにより、常に適正な照明条件下で撮像を行って撮像により得られる画像の明るさを較正することができ、ＬＥＤなどの照明装置の経時変化に起因する明るさのばらつきを排除して外観検査の検査精度を確保することができる。
【００３２】
なお上記実施の形態においては、照明条件較正処理の結果を指令値を補正するための補正値として求めて補正値記憶部２６に記憶させ、指令値を出力する際には指令部２５にて新たな指令値を補正値で補正した補正後指令値として照明制御部１２に出力する例を示しているが、このような構成以外に図６に示すような方法を用いてもよい。
【００３３】
すなわち図６に示す方法では、照明条件較正結果は変換テーブル２７として求められる。変換テーブル２７は、図７に示すように０〜１０で指示される照明値と０〜２５５のデジタル値で示される指令値との対応関係をテーブルの形式で表したものである。そしてこの変換テーブルを前述の較正処理が行われる都度更新する。
【００３４】
すなわち図５において、当初ａ１→ｄ１の対応関係にあった照明値と指令値との対応を、ａ１→ｄ’１の対応関係に置き換えることにより、上記較性処理により補正された補正後指令値を求め、この補正後指令値によって変換テーブルが更新される。これにより、同一の照明値が指示された場合には、常に同一の明るさ目標値に対応するように補正された補正後指令値が照明制御部１２に出力される。すなわちこの場合には、変換テーブル２７が補正後指令値を照明手段に出力する照明補正手段となっている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、較正板を撮像することにより得られた較正用画像の明るさ検出値を明るさ目標値記憶部に記憶された明るさ目標値と比較することにより、明るさ指示手段からの指示出力に応じて照明手段の明るさを指令する指令値を補正した補正後指令値を求め、この補正後指令を照明手段に出力する。これにより、撮像により得られる画像の明るさを適正に較正することができ、外観検査の検査精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の外観検査装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の外観検査装置の照明値、指令値と明るさ目標値との関係を示すグラフ
【図４】本発明の一実施の形態の外観検査装置の照明条件較正処理のフロー図
【図５】本発明の一実施の形態の外観検査装置の照明値、指令値と明るさ目標値との関係を示すグラフ
【図６】本発明の一実施の形態の外観検査装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の外観検査装置の変換テーブルを示す図
【符号の説明】
２  実装基板
３  較正板
１０  カメラ
１１  カメラ制御部
１２  照明制御部
１３  照明部
２１  明るさ検出部
２２  照明値出力手段
２３  明るさ目標値記憶部
２４  明るさ調整部
２５  指令部
２６  補正値記憶部
２７  変換テーブル
【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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