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JPH0715375B2 - Shape detection method - Google Patents
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JPH0715375B2 - Shape detection method - Google Patents

Shape detection method

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JPH0715375B2
JPH0715375B2 JP30376489A JP30376489A JPH0715375B2 JP H0715375 B2 JPH0715375 B2 JP H0715375B2 JP 30376489 A JP30376489 A JP 30376489A JP 30376489 A JP30376489 A JP 30376489A JP H0715375 B2 JPH0715375 B2 JP H0715375B2
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spot
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light receiving
detecting
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紳二 岡本
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子回路基板上の電子部品の実装状態を検出
するための形状検出方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shape detection method for detecting a mounting state of an electronic component on an electronic circuit board.

(従来の技術) 従来、レーザ光などの光ビームを投光して平板上の凹凸
形状を検出する方法として本出願人によって既に提案さ
れ「形状検出装置」として題された先行出願(特願平1-
5650号)などがあり、第5図に示すような構成をとって
いた。図において20はレーザ光源で、このレーザ光源20
より発するレーザ光をコリメータ21を介して同期振動ミ
ラー22により屈折し、レンズ23を通して被検出物24に照
射する。この被検出物24上に照射されたスポット光を検
出するため別に設けたレンズ25を介して、同期振動ミラ
ー26により屈折させた反射光を光位置検部27によって検
出するように構成されていた。この場合、同期振動ミラ
ー22と26とは同期して光を同じ角度に屈折させるもの
で、これによってX方向へのレーザ光走査を行わせるよ
になっていた。また、被検出物体は前記X方向への走査
とは異なるY方向へ移動されるようになっていた。この
ような構成で、レーザ光をX方向に走査してX方向のビ
ームスポット高さ位置を投光走査に同期した受光素子で
検出し、Y方向には被検出物体を移動させることでX、
Yの二次平面上の物体の高さを測定していた。
(Prior Art) Conventionally, a prior application (Patent application: Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-27) has already been proposed by the present applicant as a method for projecting a light beam such as a laser beam to detect an uneven shape on a flat plate. 1-
5650), and had the configuration shown in FIG. In the figure, 20 is a laser light source.
The emitted laser light is refracted by the synchronous oscillating mirror 22 through the collimator 21, and is irradiated onto the object to be detected 24 through the lens 23. Through the lens 25 separately provided to detect the spot light irradiated on the object to be detected 24, the reflected light refracted by the synchronous vibration mirror 26 is configured to be detected by the optical position detector 27. . In this case, the synchronous oscillating mirrors 22 and 26 synchronously refract light at the same angle so that laser light scanning in the X direction is performed. Further, the detected object is moved in the Y direction, which is different from the scanning in the X direction. With such a configuration, the laser beam is scanned in the X direction, the beam spot height position in the X direction is detected by the light receiving element synchronized with the projection scanning, and the object to be detected is moved in the Y direction by X,
The height of the object on the secondary plane of Y was measured.

このような形状検出装置で電子回路基板上の電子部品の
実装状態を外観検査する場合等においては、半田付け部
分等の光沢や鏡面性を有する表面に光ビームを投光する
と、第6図に示すように、1次反射ビームスポットS1
外に光ビームの2次反射ビームスポットS2や3次反射ビ
ームスポットS3などの異常反射が発生し、ビームスポッ
ト高さ位置を検出する受光素子28にはビームスポットの
高さ位置が異なる複数のビームスポットPS1〜PS3等が結
像されることがあった。
FIG. 6 shows a case where a light beam is projected onto a glossy or mirror-finished surface such as a soldered portion in a visual inspection of the mounting state of electronic components on an electronic circuit board with such a shape detection device. As shown, in addition to the primary reflected beam spot S 1 , abnormal reflection such as the secondary reflected beam spot S 2 and the tertiary reflected beam spot S 3 of the light beam occurs, and the light receiving element 28 for detecting the beam spot height position is detected. In some cases, a plurality of beam spots P S1 to P S3 and the like having different beam spot height positions were imaged on.

また、この2次反射や3次反射のみならず隣接して設け
られた電子部品等の死角内にビームスポットが入り検出
不可能となることがあった。
Further, not only the secondary reflection and the tertiary reflection but also the beam spot may enter into the blind spots of the electronic parts and the like which are provided adjacent to each other, so that the detection becomes impossible.

(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の測定においては2次反射や3次反射等の
異常反射や、三角測量の基本的問題である死角による検
出不可という問題があるとますます正確な1次反射ビー
ムスポット位置を選択して検出することが困難となる欠
点があった。
(Problems to be solved by the invention) In the above-mentioned conventional measurement, it is more and more accurate that there are abnormal reflections such as secondary reflections and tertiary reflections, and non-detection due to blind spot which is a basic problem of triangulation. There is a drawback that it is difficult to select and detect the primary reflected beam spot position.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、2次反射、3次反射を発生するような光
沢面や鏡面性を有する物体の3次元的な位置、形状、寸
法等を死角の影響を受けずに正確に測定、検出できる形
状検出方法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional position, shape, and size of an object having a glossy surface or specularity that causes secondary reflection and tertiary reflection. An object of the present invention is to provide a shape detection method capable of accurately measuring and detecting the like without being affected by a blind spot.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の形状検出方法は、被検
出物体の上方より光ビームを投光して被検出物体上にビ
ームスポットを生成し、三角測量法により該ビームスポ
ットの高さ位置を検出して形状を検出する方法におい
て、前記光ビームの投光軸に対して相対する角度位置よ
り、ビームスポット像を検出する複数の受光素子を配置
し、それぞれの受光素子による1つまたは複数のスポッ
ト像位置出力のうち、最も低い位置を出力した受光素子
を選択し、この選択された受光素子の1つまたは複数の
スポット像位置出力のうち、最も高い位置出力をビーム
スポット高さ位置としたことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the shape detection method of the present invention is a triangulation method in which a light beam is projected from above an object to be detected to generate a beam spot on the object to be detected. In the method of detecting the height position of the beam spot by detecting the shape, by disposing a plurality of light receiving elements for detecting the beam spot image from the angular position opposite to the projection axis of the light beam, Among the one or more spot image position outputs by the light receiving element, the light receiving element that outputs the lowest position is selected, and the highest position among the one or more spot image position outputs of the selected light receiving element is selected. The output is at the beam spot height position.

(作用) 本発明の形状検出方法では、投光したレーザ光は半田付
部の光沢や鏡面性により2次反射や3次反射が発生し、
ビームスポットには1次反射ビームスポットS1、2次反
射ビームスポットS2、3次反射ビームスポットS3との3
ケ所に生成される。その生成されたS1、S2、S3はライン
イメージセンサーで各ビームスポットの高さ位置を検出
することができる。しかしながら隣接する部品の死角内
に入るとS1、S2、S3は検出されない場合があり、この場
合には前記S1、S2、S3を測定した位置に設けたもう一方
側の受光素子によって検出が可能となる。そして、これ
ら複数の受光素子で検出したビームスポットから、求め
るS1のビームスポット位置出力を選択するようにしたの
で、正確なビームスポット位置を検出できる。
(Operation) In the shape detecting method of the present invention, the projected laser light undergoes secondary reflection and tertiary reflection due to the gloss and specularity of the soldered portion,
3 with the beam spot first order reflection beam spot S 1, 2-order reflected beam spot S 2, 3 order reflection beam spot S 3
It is generated in the place. The generated S 1 , S 2 , and S 3 can detect the height position of each beam spot with a line image sensor. However, when entering the adjacent the blind spot of the part may S 1, S 2, S 3 is not detected, the other side of the light receiving provided at a position of the measurement of the S 1, S 2, S 3 in this case The element enables detection. Since the beam spot position output of S 1 to be obtained is selected from the beam spots detected by the plurality of light receiving elements, the accurate beam spot position can be detected.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第4図によって
説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、形状検出装置の構成図で、図中LはL側検出
部で、RはR側検出部である。このL側検出部とR側検
出部とは投光したレーザ光の光軸に対して相対する角度
に設けられた検出部で、ともに受光素子L1、R1とレンズ
L2、R2とを有する対称的構成をなしている。このような
構成をなす形状検出装置の測定台上に部品AおよびBを
装着した回路基板1を装着し、図示していない光源部よ
りレーザ光を垂直に照射しS点を検出しようとすると、
このレーザ光のスポットはR側検出部の受光素子R1上に
P′S1のスポット像を結像する。しかしながらL側検出
部には部品Aの死角に入って検出されない。また、S点
における2次反射ビームスポットS2はL、Rいずれの検
出部に入ってPS2およびP′S2の結像を得る。さらに、S
2点より発した3次反射S3はL側検出部の受光素子L1上
にPS3のスポット像は結像するが、R側検出部には部品
Bの死角に入って検出されない。
FIG. 1 is a configuration diagram of a shape detection device, in which L is an L-side detection unit and R is an R-side detection unit. The L-side detection unit and the R-side detection unit are detection units provided at an angle opposed to the optical axis of the projected laser light, and both the light-receiving elements L1 and R1 and the lens.
It has a symmetrical configuration with L2 and R2. When the circuit board 1 on which the components A and B are mounted is mounted on the measuring table of the shape detecting device having such a configuration and laser light is vertically emitted from a light source unit (not shown) to detect the point S,
Spot of the laser light is focused spot images of P 'S1 on the light receiving element R1 of the R-side detecting section. However, the L-side detection unit enters the blind spot of the component A and is not detected. Further, the secondary reflected beam spot S 2 at the point S enters any of the detection units of L and R to obtain images of P S2 and P ′ S2 . Furthermore, S
The third reflection S 3 emitted from the two points forms a spot image of P S3 on the light receiving element L1 of the L-side detector, but the spot image of P S3 enters the blind spot of the component B and is not detected by the R-side detector.

ここで、前記受光素子L1およびR1として第2図に示すラ
インイメージセンサーを用い、これらの各ラインイメー
ジセンサーの出力をラインイメージセンサー駆動検出部
L3およびR3を介してビームスポット位置検出部L4および
R4に入力し、このL4およびR4の出力を1次反射ビームス
ポット位置検出部5によって合成演算させ1次反射ビー
ムスポット位置出力を得ることができる。これらのライ
ンイメージセンサー駆動検出部L3、R3、ビームスポット
位置検出部L4、R4および1次反射ビームスポット位置検
出部5にはそれぞれ検出タイミング制御部6からのタイ
ミング信号が入り、このタイミング信号によって各ビー
ムスポット位置を検出することによって1次反射ビーム
スポット位置を選択する。
Here, the line image sensors shown in FIG. 2 are used as the light receiving elements L1 and R1, and the output of each of these line image sensors is detected by the line image sensor drive detection unit.
Beam spot position detector L4 and L3 and R3
The output of L4 and R4 is input to R4, and the primary reflected beam spot position detection unit 5 performs a composite operation to obtain the primary reflected beam spot position output. Timing signals from the detection timing control unit 6 are input to the line image sensor drive detection units L3 and R3, the beam spot position detection units L4 and R4, and the primary reflected beam spot position detection unit 5, respectively. The primary reflected beam spot position is selected by detecting the beam spot position.

また、第3図に示すように受光素子L1の出力とR1の出力
とを求めると、第1図の場合にはPS1とP′S3がそれぞ
れ部品Aおよび部品Bの死角内にあることから図上には
表れないが、その高さ位置PS1とP′S1は同一となり、
他のPS2とP′S2およびPS3とP′S3は異なる位置となる
ため、各受光素子出力のうち同一高さ位置を示す検出ピ
ークを1次反射ビームスポット位置として検出できる。
Further, when obtaining the outputs of the R1 of the light receiving element L1 as shown in FIG. 3, since in the case of Figure 1 is in the blind spot of each P S1 and P 'S3 component A and component B Although not shown in the figure, the height positions P S1 and P'S1 are the same,
Since the other P S2 and P ′ S2 and P S3 and P ′ S3 are at different positions, the detection peak showing the same height position among the outputs of the respective light receiving elements can be detected as the primary reflected beam spot position.

実際に第1図に示すような死角があると、第3図にて斜
線a、b以下の点線部分が検出できない部分であり、本
発明で後述のアルゴリズムを用いている。このアルゴリ
ズムは第4図に示すような方式によっている。すなわ
ち、検出スタート指令によりL側検出部とR側検出部で
は、それぞれ1つまたは複数のビームスポット位置を測
定する。次に1次反射ビームスポット検出部では、L側
検出部とR側検出部が測定したビームスポット位置のう
ち、最も低いビームスポット位置を検出した検出部を選
択して、その検出部の最も高いビームスポット位置を1
次反射ビームスポット位置として出力するようにしてあ
る。
In fact, if there is a blind spot as shown in FIG. 1, the dotted lines below the slanted lines a and b in FIG. 3 cannot be detected, and the algorithm described below is used in the present invention. This algorithm is based on the method shown in FIG. That is, the L-side detector and the R-side detector each measure one or a plurality of beam spot positions according to the detection start command. Next, in the primary reflected beam spot detection unit, of the beam spot positions measured by the L-side detection unit and the R-side detection unit, the detection unit that has detected the lowest beam spot position is selected, and the highest detection unit of the detection units is selected. Beam spot position is 1
The next reflected beam spot position is output.

このようなアルゴリズムにおいては死角のない場合にも
矛盾がなく適用できるので、死角の有無を判定する必要
もなく、死角が発生しない対象物の検出のも適用するこ
とができる。
Since such an algorithm can be applied without contradiction even when there is no blind spot, it is not necessary to determine the presence or absence of a blind spot, and detection of an object in which a blind spot does not occur can also be applied.

以上のように、一次反射ビームスポットを少なくとも、
一方の検出部で検出できれば、2次、3次反射等が混在
しても正確に一次反射ビームスポット位置を選択検出す
ることができる。
As described above, at least the primary reflected beam spot is
If the detection can be performed by one of the detection units, the primary reflected beam spot position can be accurately selected and detected even if secondary and tertiary reflections are mixed.

なお、実施例では検出部を2個で1対のものとして配置
したが、3個の場合には投光ビームの周囲を3等分する
位置に、4個の場合には左、右、前、後の4等分位置に
配置することにより、正確に1次反射ビームスポット位
置を選択検出することができる。
In the embodiment, two detectors are arranged as a pair, but in the case of three, the positions are divided into three equal parts around the projection beam, and in the case of four, left, right, front. By arranging them at the subsequent four equal positions, the primary reflected beam spot position can be accurately selected and detected.

また、本発明は、第5図に示されるように、レーザ光を
X方向に投光走査し、この投光走査に同期追従してビー
ムスポット高さを検出する受光検出部を有し、Y方向に
はY軸テーブルにて被検出物を移動させ、XY平面上の物
体の凹凸の高さを検出する方法、あるいは、投受光系は
走査ぜず1点の高さを検出し、被検査物をXYテーブルで
XY方向に走査して物体の高さを検出する方法などに用い
ることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the present invention has a light receiving detector for projecting and scanning a laser beam in the X direction and synchronously following the projecting scanning to detect the beam spot height. In the direction, the object to be detected is moved on the Y-axis table to detect the height of the unevenness of the object on the XY plane, or the light emitting and receiving system detects the height of one point without scanning and the object to be inspected. Objects on the XY table
It can be used for a method of detecting the height of an object by scanning in the XY directions.

(発明の効果) 従来では、電子部品を装着、半田付けをした実装回路基
板や、金属面を有する部品、製品のように光沢や鏡面性
を有する物体の位置、形状、寸法を三角測量の原理を利
用して非接触で測定または検査を行なう場合、異常反射
や死角の影響を受ける。
(Advantages of the Invention) Conventionally, the principle of triangulation of the position, shape, and size of a mounted circuit board on which electronic components are mounted and soldered, a component having a metal surface, or an object having gloss or specularity such as a product When performing non-contact measurement or inspection by using, it is affected by extraordinary reflection and blind spot.

しかしながら、以上説明したように本発明の形状検出方
法は、被検出物体の上方より光ビームを投光して被検出
物体上にビームスポットを生成し、三角測量法により該
ビームスポットの高さ位置を検出して形状を検出する方
法において、前記光ビームの投光軸に対して相対する角
度位置より、ビームスポット像を検出する複数の受光素
子を配置し、それぞれの受光素子による1つまたは複数
のスポット像位置出力のうち、最も低い位置を出力した
受光素子を選択し、この選択された受光素子の1つまた
は複数のスポット像位置出力のうち、最も高い位置出力
をビームスポット高さ位置としたので、異常反射や死角
のいずれかが発生した場合、および、いずれも混在した
場合の両方についても正確に1対反射ビームスポット位
置を選択検出することができ、この結果、3次元形状の
高精度な測定、検査が可能となる効果がある。
However, as described above, the shape detection method of the present invention projects a light beam from above the detected object to generate a beam spot on the detected object, and the height position of the beam spot is determined by triangulation. In the method for detecting a shape by detecting a beam spot image, a plurality of light receiving elements for detecting a beam spot image are arranged from an angular position opposite to the projection axis of the light beam. Of the spot image position outputs, the light receiving element that outputs the lowest position is selected, and the highest position output of one or more spot image position outputs of the selected light receiving elements is set as the beam spot height position. Therefore, when either abnormal reflection or blind spot occurs, or when both are mixed, the paired reflected beam spot position is accurately selected and detected. Bets can be, as a result, accurate measurement of the three-dimensional shape, there is an effect that the inspection becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第4図は本発明の一実施例で、第1図は2
つの検出部を有する形状検出の構成図、第2図は同形状
検出処理部のブロック図、第3図は受光素子の出力図、
第4図は本発明のアルゴリズムを示すフローチャート、
第5図および第6図は従来例で、第5図は形状検出装置
の斜視図、第6図は異常反射状態を示す平面図である。 L1、R1……受光素子
1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG.
2 is a block diagram of the shape detection processing unit, FIG. 3 is an output diagram of a light receiving element, and FIG.
FIG. 4 is a flow chart showing the algorithm of the present invention,
5 and 6 are conventional examples, FIG. 5 is a perspective view of the shape detecting device, and FIG. 6 is a plan view showing an abnormal reflection state. L1, R1 ... Light receiving element

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検出物体の上方より光ビームを投光して
被検出物体上にビームスポットを生成し、三角測量法に
より該ビームスポットの高さ位置を検出して形状を検出
する方法において、前記光ビームの投光軸に対して相対
する角度位置より、ビームスポット像を検出する複数の
受光素子を配置し、それぞれの受光素子による1つまた
は複数のスポット像位置出力のうち、最も低い位置を出
力した受光素子を選択し、この選択された受光素子の1
つまたは複数のスポット像位置出力のうち、最も高い位
置出力をビームスポット高さ位置としたことを特徴とす
る形状検出方法。
1. A method for detecting a shape by projecting a light beam from above an object to be detected to generate a beam spot on the object to be detected, and detecting a height position of the beam spot by a triangulation method. , A plurality of light receiving elements for detecting a beam spot image are arranged from an angular position opposite to the projection axis of the light beam, and the lowest of one or a plurality of spot image position outputs by each light receiving element Select the light receiving element that has output the position, and select 1 of the selected light receiving elements.
A shape detection method, wherein the highest position output of the one or more spot image position outputs is the beam spot height position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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