JP4970852B2

JP4970852B2 - 目視検査装置

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Publication number: JP4970852B2
Application number: JP2006156823A
Authority: JP
Inventors: 昌年笹井
Original assignee: Mega Trade Corp
Current assignee: Mega Trade Corp
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-06-06
Also published as: JP2007327757A

Description

本発明は、プリント基板などの検査対象物を目視検査する目視検査装置に関し、より詳しくは、自動検査装置によって検査された検査対象物を効率よく目視で検査できるようにした目視検査装置に関するものである。

一般に、プリント基板は、自動検査装置によってその形成状態が検査され、不良箇所の存在するおそれがあるものについては、目視による検査が行われる。

このような自動による検査と目視による検査を行うシステムとしては、例えば、下記の特許文献１に記載されるようなものが存在する。

特許文献１に示される外観検査システムについて詳細に説明すると、このシステムは自動検査装置と目視検査装置とを備えてなるもので、自動検査装置は、プリント基板に対して光を照射する発光部と、その反射光を受光する受光部と、その受光した画像から検査対象物の良否を判定する判定部とを備えている。この判定部は、パッドやパターン、シルク、レジストなどの形成状態と、あらかじめ記憶部に格納させておいた基準データとを比較することによって良否を判断する。そして、この判定部によって「不良」と判断されたプリント基板については、次に、目視による検査が行われる。目視検査装置は、自動検査装置のハードディスクなどに格納されている画像を読み出す読み出し部と、その不良と判断された箇所の画像をパーソナルコンピュータのディスプレイなどに表示させる表示部とを備えてなるもので、この表示部に表示された画像に基づいて目視判断を行えるようにしたものである。

このような外観検査システムによれば、一次検査によって自動で検査を行うことができるために、検査の時間を短縮化して人件費を節約することができるとともに、目視による検査では機械によって判断できなかった細かな検査を行うことができるようになる。
特開２００３−１９４７３３号公報

しかしながら、このように目視で検査を行う場合においては、次のような問題を生ずる。すなわち、従来の目視検査装置では、ハードディスクなどに格納されている不良箇所の画像を読み出して表示するものであるため、撮影された画像が鮮明でない場合には、目視による検査を行ったとしても正確な検査を期待することができない。

このため、近年では、不良と判定されたプリント基板を再びステージ上にセットして、別のカメラで不良箇所の画像を撮影できるようにしているが、このように、すべての不良箇所における画像を再び撮影し直すと、ステージ上にプリント基板をセットする時間や、不良箇所にカメラを移動させて撮影するために時間がかかり、短時間のうちに多くのプリント基板を目視検査できないという問題を生ずる。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、目視による検査を行う場合においても、短時間で検査を行うことのでき、しかも、目視によって正確に検査することのできる目視検査装置を提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、第一カメラで取得された画像に基づいて検査対象物を自動で検査し、当該検査された検査対象物の不良箇所の画像と不良箇所の位置を記憶部に記憶させる自動検査装置と、当該自動検査装置で不良と判定された検査対象物をスタッカに集積し、ピックアップ機構を用いて検査対象物をピックアップし、検査対象物を搬送させて第二カメラで画像を取得し、当該取得された画像をディスプレイに表示させて目視検査させる目視検査装置を備えてなり、前記ディスプレイに、前記自動検査装置の第一カメラによって取得された画像を表示する第一の表示領域と、前記第二カメラによって取得された画像を表示する第二の表示領域と、基準となる検査対象物の画像を表示する第三の表示領域と、前記記憶された不良箇所の位置のリストを表示させる第四の表示領域と有するようにしておき、当該第四の表示領域の不良箇所の位置が選択された場合、当該不良箇所の画像を前記記憶部に記憶された画像を読み出して第一の表示領域に表示させるとともに、第三の表示領域に当該不良箇所と同じ領域の基準画像を表示させ、当該第一の表示領域の画像で良否に対する目視検査をすることができない場合、所定の入力を受け付けることによって、前記目視検査装置に集積された検査対象物をピックアップして搬送させて、不良箇所における位置の画像を前記第二カメラで撮影して前記第二の表示領域に表示させ、当該第二の表示領域に表示された画像に基づく目視検査の結果に基づいて前記記憶部に記憶された判断結果の情報を書き換え、前記第一の表示領域の画像で良否に対する目視検査をすることができる場合、所定の入力を受け付けることによって、前記スタッカから検査対象物をピックアップして前記第二カメラで撮影させることなく、前記第一の表示領域に表示された画像に基づく目視検査の結果に基づいて前記記憶部に記憶された判断結果の情報を書き換えるようにしたものである。

このようにすれば、自動検査装置で撮影された画像が鮮明である場合には、その画像によって目視判断を行うことができ、一方、自動検査装置で撮影された画像が不鮮明である場合は、別に設けられた第二カメラによって撮影し直して目視検査を行うことができるため、すべての不良プリント基板などを撮影し直す場合に比べて格段に再検査にかかる時間を短縮化することができるようになる。

本発明によれば、自動検査装置で撮影された画像が鮮明である場合には、その画像によって目視判断を行うことができ、一方、自動検査装置で撮影された画像が不鮮明である場合は、別に設けられた第二カメラによって撮影し直して目視検査を行うことができるため、すべての不良プリント基板などを撮影し直す場合に比べて格段に再検査にかかる時間を短縮化することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態における目視検査装置３について図面を参照して説明する。図１と図２は、本実施の形態における外観検査システム１の概略構成図とを示したものである。

この外観検査システム１は、自動で検査対象物を検査するための自動検査装置２と、目視で検査対象物を検査するための目視検査装置３とを備えて構成される。図２は、外観検査システム１における自動検査装置２と目視検査装置３の機能構成図を示したものである。以下、外観検査システム１の詳細について説明する。

外観検査システム１を構成する自動検査装置２は、プリント基板４の表面に形成されたパッドや配線パターン、レジスト、シルクなどの形成状態を自動で検査できるようにしたもので、プリント基板４の表面に光を照射する発光部２４と、その発光部２４から照射された光によってプリント基板４の画像を取得するカメラ２５と、そのカメラ２５によって撮影されたプリント基板４の画像からパッドや配線パターンなどの形成状態を検査する判定部２７とを備えている。

この自動検査装置２の概要について説明すると、まず、プリント基板４を検査する場合、検査対象となるプリント基板４をスタッカ２１ａに集積しておき、その最上部から一枚ずつプリント基板４をピックアップ機構２２によってピックアップしてステージ２３上に載置する。このステージ２３にはプリント基板４が位置決めした状態で載せられる。この位置決めの方法としては、例えば、図３に示すように、ステージ２３のコーナー部分に互いに直交する２枚の側壁２３０を設けておき、ステージ２３の下方から爪２３１を立設させた状態でプリント基板４を押し当てることによってコーナー部分にプリント基板４を位置決めする。そして、このようにプリント基板４を載置したステージ２３を水平方向に移動させ、その途中で発光部２４やカメラ２５の下方を通過させ、このときプリント基板４の画像を撮影する。その撮影された画像は、画像処理部によってパッドや配線パターン、レジスト、シルクなどの輝度領域に分離され、これらの画像毎にパッドや配線パターン、レジスト、シルクなど形成の良否が判定される。そして、パッドや配線パターンなどに不良箇所が存在していると判断された場合には、その不良箇所の画像と不良箇所の存在する位置を記憶部２６に格納していく。すべての領域の検査が終わった段階でその不良箇所の存在していると判断されたプリント基板４については不良品用集積部２１ｂに集積していき、一方、不良箇所が全く存在しないと判断されたプリント基板４については、良品用集積部（図示せず）に集積していく。

この判定部２７は、例えば、一定の輝度領域毎に分離された微小ブロック毎に、輝度−画素数からなるヒストグラムを生成し、その微小ブロック内において、あらかじめ記憶部２６に格納させておいた一定輝度幅の画素数とどれ位一致するか判断する。そして、この判定により、不良であると判定された場合には、そのプリント基板４に対して識別番号を割り当て、不良箇所の位置とその不良箇所を含む画像とを記憶部２６に格納させていく。図４に、その記憶部２６に格納された不良箇所のデータの概要を示す。図４において、「識別番号」は、不良箇所が存在すると判断されたプリント基板４のシリアル番号であり、不良品用集積部２１ｂに下から順に集積されているプリント基板４の番号と一致するものである。また、不良箇所の「座標位置」は、例えば、ステージ２３上に載置されたプリント基板４のコーナー部分を原点とした場合における（Ｘ，Ｙ）座標の位置を示している。また、「距離ｄ」は、不良箇所が隣接して複数存在している場合において、その中心位置から最も外側までの画素数を示すものであり、後に目視検査でマーキングＭを施す際に用いられるものである。また、「不良箇所の画像」は、自動検査装置２のカメラ２５で撮影された画像である。この画像は、カメラ２５で撮影されたそのままの画像であってもよく、あるいは、画像処理によって所定の輝度幅毎に分離された画像であってもよい。また、これらのいずれか一方の画像だけでなく、撮影されたままの画像と所定輝度幅毎の画像の両方を記憶部２６に記憶させておき、後で目視検査する際に、それぞれの画像を切り替えて不良箇所の良否を判断させるようにしてもよい。このように両方の画像を格納しておけば、画像処理された後の画像からは目視判断できないような場合であっても、撮影された状態の画像から目視判断を行うことができ、一方、画像処理された後の画像を表示させた場合には、目視判断の際に不要な輝度の画素を消去して検査することができるようになる。

次に、目視検査装置３の構成について説明する。この目視検査装置３は、自動検査装置２によって検査されたプリント基板４を目視検査できるようにしたもので、自動検査装置２の記憶部２６に記憶された情報を読み取るためのインターフェース部３０と、プリント基板４の表面画像を撮影する第二カメラ３２と、この第二カメラ３２で撮影された画像を表示させるディスプレイ３４と、ディスプレイ３４に表示された画像に基づいて目視判断の結果などの入力を受け付ける入力部３５とを備えている。

このうちインターフェース部３０は、オンラインやオフラインなどによって自動検査装置２の記憶部２６に記憶された情報を読み取るもので、オンラインの場合は、例えば、隣接して設けられた装置間の専用通信ケーブルやインターネットなどのネットワークを介して情報を読み取る。インターネットなどのネットワークを介して情報を読み取る場合には、無人による自動検査と有人による自動検査とを地理的に離れた位置に設けておき、それぞれの処理を行うことができる。一方、オフラインの場合には、例えば、不良箇所を示すデータをＣＤなどの記憶媒体に格納しておき、これを読み取るようにする。

この目視検査装置３には、自動検査装置２で不良と判定されたプリント基板４を載置するためのステージ３１と、このステージ３１や第二カメラ３２を移動させる移動機構とを備えている。なお、この目視検査装置３には、自動検査装置２と同様にスタッカを設けるようにしてもよく、あるいは、手動によってステージ３１上にプリント基板４を載置させるようにしてもよい。スタッカを設けた場合には、自動検査装置２の不良品用集積部２１ｂに集積された逆の順序でプリント基板４を集積していく必要があり、また、手動で載置する場合には、作業者が一枚ずつプリント基板４を載置していく必要がある。一方、スタッカを設けた場合は、いちいち手動でプリント基板４を載置する必要がなく、また、手動でプリント基板４を載置する場合は、新たに第二カメラ３２で撮影する必要のないプリント基板４までピックアップや搬送する必要がなくなるというメリットがある。スタッカを設けるか否かについては、検査が行われる環境に基づいて適宜判断される。なお、プリント基板４をステージ３１上に載置する場合には、自動検査装置２の場合と同様に、爪２３１や側壁２３０などを用いてコーナー部分にプリント基板４を位置決めする。

このようにステージ３１に載置されたプリント基板４は、第二カメラ３２の下方まで移動され、そこで表面の画像が撮影される。このとき、第二カメラ３２はステージ３１と直交する方向に移動し、これによって不良箇所まで第二カメラ３２を移動させて不良箇所の画像を撮影する。この第二カメラ３２については、自動検査装置２よりも解像度の高いものが用いられ、しかも、ズームアップにより不良箇所の画像を拡大できる機能を有するものが用いられる。

ディスプレイ３４は、自動検査装置２で撮影された画像や、第二カメラ３２で撮影された画像を表示する。具体的には、このディスプレイ３４には、図５に示すように、同一画面上に、自動検査装置２によって取得された画像を表示する第一の表示領域３４１と、目視検査装置３の第二カメラ３２によって撮影された画像を表示する第二の表示領域３４２と、基準となるプリント基板４の同じ位置における画像を表示する第三の表示領域３４３とを有するように表示する。さらに、このディスプレイ３４には、自動検査装置２によって不良と判断された不良箇所のリストを表示する第四の表示領域３４４が設けられる。この第四の表示領域３４４には、自動検査装置２で不良と判断されたプリント基板４の識別番号と、その識別番号に対応する不良箇所のリストが上下方向に並べて表示され、リストをマウスやキーなどによって選択を受け付けることによって、その不良箇所における画像を第一の表示領域３４１に表示させる。

これらの表示を行う場合において、第一の表示領域３４１に画像を表示する際には、リストで選択された不良箇所に丸いマーキングＭを施し、これによって不良箇所を容易に特定できるようにする。このマーキングＭを施す場合、例えば、所定画素数よりも小さな不良領域については既定の半径を有する大きさのマーキングＭを施し、一方、所定画素数よりも大きな不良領域については、記憶部に記憶されている距離ｄの半径を有するマーキングＭを施す。また、このマーキングＭは、所定のキーが押下されることによって点滅あるいは消滅できるように設定されており、これによりマーキングＭによって隠された部分の画像を目視できるようにしている。なお、このマーキングＭについては、円形のマークだけでなく、例えば、不良と判断された箇所の輝度や色を変えるようにすることもできる。

ところで、この第一の表示領域３４１に不良箇所の画像を表示させた状態で、作業者が所定のキーを押下した場合、第二カメラ３２によって撮影された不良箇所の画像を第二の表示領域３４２に表示させるようにしている。このとき、目視検査装置３は、選択された不良箇所の座標位置を読み取り、その読み取られた座標位置にステージ３１を移動させるか、あるいは、第二カメラ３２を移動させることによって不良箇所の画像を撮影する。この実施の形態では、第二カメラ３２によって撮影された画像をそのまま第二の表示領域３４２に表示させるようにしているが、このとき、第一の表示画面で表示された同じ位置にマーキングＭを施すようにしてもよい。この場合も同様に、そのマーキングＭを点滅あるいは消去可能にしておき、マーキングＭが目視検査に邪魔にならないようにしておくとよい。

一方、第三の表示領域３４３には、基準となるプリント基板４における同じ座標の画像が表示される。これは、第一の表示領域３４１に表示されている画像が正規の状態とどの程度異なっているかを判断させるようにするためである。

第二の表示部に画像を表示させる場合、ステージ３１上への位置決め状態によって画像がずれている可能性がある。このため、例えば、第一の表示部に表示された画像との相関をとることなどによって画像の位置合わせを行い、第二の表示部に表示された画像をシフトさせて表示させるようにしてもよい。

入力部３５は、前述の第二カメラ３２での撮影を指示するとともに、第二の表示領域３４２に表示された画像に基づく目視検査の結果を受け付ける。この目視検査の結果については、あらかじめキーボードのファンクションキーに判断結果を割り当てておき、例えば、Ｆ１キーが押下された場合には「正常」であるとし、Ｆ２キーが押下された場合は「不良」であると設定する。そして、Ｆ１キーが押下された場合は、目視検査装置３に記憶された不良箇所などの情報を消去する。

次に、このように構成された外観検査システム１における自動検査と目視検査の動作状態について、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、自動検査装置２は、スタッカ２１からプリント基板４をピックアップしてステージ２３に載置し、そのステージ２３を移動させることによってプリント基板４の画像を撮影する（ステップＳ１）。そして、この撮影された画像を、所定の輝度の閾値を用いてパッドや配線パターン、レジスト、シルクなどに分離し、各検査対象毎に微小ブロックに区切って輝度のヒストグラムを生成する。そして、記憶部２６に格納させておいた所定輝度幅内の画素数と比較することによって該微小ブロックにおける形成状態を判定する（ステップＳ２）。このとき、例えば、微小ブロックに区切られたヒストグラムの所定輝度範囲内の画素数が少ない場合は「パッドに欠けを生じている」と判断し、また、所定輝度範囲内の画素数が多い場合は「パッドに膨らみを生じている」と判断する。そして、この判定によって不良箇所が存在していると判断された場合は、そのプリント基板４に対してシリアル番号を付与していくとともに、そのシリアル番号に対して不良箇所の座標位置と不良箇所の画像を記憶させる。また、不良箇所が隣接して複数存在する場合には、その中心位置と最も外側における不良箇所の座標位置までの距離ｄも記憶させる（ステップＳ３）。以下、他の領域や他のプリント基板４に対しても同様の検査を行い、不良箇所の存在するおそれのあるプリント基板４については、順次不良品用集積部２１ｂに集積していく（ステップＳ４）。

次に、不良と判断されたプリント基板４について目視判断する場合、目視検査装置３は、オンラインやオフラインによって自動検査装置２の記憶部２６に格納された不良箇所に関するデータを読み取り（ステップＴ１）、自己の記憶部３３に格納させる（ステップＴ２）。そして、この記憶部３３に格納された情報から最初のシリアル番号に対応する不良箇所に関する情報を読み出し（ステップＴ３）、不良箇所のリストを第四の表示領域３４４にリスト表示させる（ステップＴ４）。そして、作業者がこのリストのうち、いずれか一つを選択すると（ステップＴ５）、この選択された不良箇所の画像を第一の表示領域３４１に表示させるとともに、第三の表示領域３４３にも基準となる同じ領域の画像を表示させ（ステップＴ６）、作業者による目視判断の入力を受け付けられるようにする。ここで、作業者が第一の表示領域３４１に表示された画像に基づいて目視判断することができる場合は、Ｆ１（正常）やＦ２（不良）の入力を受け付け（ステップＴ１０）、これによって記憶部３３に格納された不良箇所における判断結果の情報を消去する（ステップＴ１１）。一方、作業者が第一の表示領域３４１に表示された画像に基づいて目視判断することができない場合は、ＨＯＭＥキーの入力を受け付け（ステップＴ７）、不良箇所における座標位置を読み出してステージ３１や第二カメラ３２を移動させる（ステップＴ８）。そして、第二カメラ３２によって不良箇所における画像を撮影し、これを第二の表示領域３４２に表示させる（ステップＴ９）。そして、同様に、この第二の表示領域３４２に表示された画像に基づいて、Ｆ１（目視判断ＯＫ）やＦ２（目視判断ＮＧ）の入力を受け付け（ステップＴ１０）、これによって記憶部に格納された不良箇所における判断結果の情報を書き換える（ステップＴ１１）。

このように上記実施の形態によれば、自動検査装置２で撮影された画像が鮮明であるような場合には、その画像に基づいて目視判断することができ、一方、自動検査装置２で撮影された画像が不鮮明であるような場合には、第二カメラ３２で画像を撮影して目視検査できるようにしたため、すべての不良箇所の画像を撮影し直す場合に比べて著しく再検査に要する時間を短縮することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態において、目視検査装置３としてステージ３１や第二カメラ３２、ディスプレイ３４、入力部３５を有する装置を例に挙げて説明したが、これらの機能を分解し、例えば、ステージ３１や第二カメラ３２を自動検査装置２に隣接して設置するとともに、ディスプレイ３４と入力部３５とを遠隔地に設けるようにしてもよい。このような場合、自動検査装置２で不良と判断されたプリント基板４をその場所に居合わせた作業者に目視検査装置３まで運搬させ、そこでステージ３１上に載置させる。そして、遠隔地の目視検査者によって、ステージ３１や第二カメラ３２を移動させ、不良箇所の画像を撮影して目視検査を行えるようにする。このようにすれば、例えば、自動検査装置２側に存在する作業者に単純な作業を行わせるとともに、遠隔地にいる目視検査の熟練者に目視検査を行ってもらうことができるようになる。なお、この場合において、目視検査装置３は、遠隔地と結ばれたシステムとして機能する。

また、上記実施の形態では、検査対象物の例としてプリント基板４を挙げて説明したが、これに限らず、液晶基板、実装基板、印刷物など、他の検査対象物にも適用することができる。

本発明の一実施の形態における外観検査装置の概略図同形態における機能ブロック図同形態におけるステージを示す斜視図同形態における自動検査装置及び目視検査装置の記憶部に格納されたデータを示す図同形態における目視検査装置の画面構成例を示す図同形態における外観検査装置の動作状態を示すフローチャート

符号の説明

１・・・外観検査システム
２・・・自動検査装置
３・・・目視検査装置
４・・・プリント基板
２１・・・スタッカ
２２・・・ピックアップ機構
２３・・・ステージ
２３０・・・側壁
２４・・・発光部
２５・・・カメラ
２６・・・記憶部
２７・・・判定部
３０・・・インターフェース部
３１・・・ステージ
３２・・・第二カメラ
３３・・・記憶部
３４・・・ディスプレイ
３５・・・入力部
３４１・・・第一の表示領域
３４２・・・第二の表示領域
３４３・・・第三の表示領域
３４４・・・第四の表示領域
３４５・・・リスト表示領域

Claims

第一カメラで取得された画像に基づいて検査対象物を自動で検査し、当該検査された検査対象物の不良箇所の画像と不良箇所の位置を記憶部に記憶させる自動検査装置と、
当該自動検査装置で不良と判定された検査対象物をスタッカに集積し、ピックアップ機構を用いて検査対象物をピックアップし、検査対象物を搬送させて第二カメラで画像を取得し、当該取得された画像をディスプレイに表示させて目視検査させる目視検査装置を備えてなり、
前記ディスプレイに、
前記自動検査装置の第一カメラによって取得された画像を表示する第一の表示領域と、
前記第二カメラによって取得された画像を表示する第二の表示領域と、
基準となる検査対象物の画像を表示する第三の表示領域と、
前記記憶された不良箇所の位置のリストを表示させる第四の表示領域と、
有するようにしておき、
当該第四の表示領域の不良箇所の位置が選択された場合、当該不良箇所の画像を前記記憶部に記憶された画像を読み出して第一の表示領域に表示させるとともに、第三の表示領域に当該不良箇所と同じ領域の基準画像を表示させ、
当該第一の表示領域の画像で良否に対する目視検査をすることができない場合、所定の入力を受け付けることによって、前記目視検査装置に集積された検査対象物をピックアップして搬送させて、不良箇所における位置の画像を前記第二カメラで撮影して前記第二の表示領域に表示させ、当該第二の表示領域に表示された画像に基づく目視検査の結果に基づいて前記記憶部に記憶された判断結果の情報を書き換え、
前記第一の表示領域の画像で良否に対する目視検査をすることができる場合、所定の入力を受け付けることによって、前記スタッカから検査対象物をピックアップして前記第二カメラで撮影させることなく、前記第一の表示領域に表示された画像に基づく目視検査の結果に基づいて前記記憶部に記憶された判断結果の情報を書き換えるようにした、
ことを特徴とする外観検査システム。