專利名稱：表面狀態(tài)檢查方法及電路板檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在器件安裝電路板上所形成的焊錫部位那樣的表面成彎曲形狀的物體的曲面以及器件引線的傾斜狀態(tài)等規(guī)定的檢查對象物的表面狀態(tài)進(jìn)行檢查的技術(shù)。
特許文獻(xiàn)1——特公平6-1173號公報圖8示出上述特許文獻(xiàn)1揭示的電路板檢查裝置的構(gòu)成及檢查原理。該檢查裝置是利用能夠發(fā)出紅(R)，綠(G)和藍(lán)(B)的各色彩光的3個光源8、9、10和攝像裝置3來生成檢查對象物的圖像的裝置，各光源8、9、10相對于電路板的傾斜角按R，G，B的順序以逐漸增大的方式被加以設(shè)定。另一方面，攝像裝置3以從正上方位置拍攝檢查對象物的焊錫2的方式被配置。
從各光源8、9、10發(fā)出的照射光在焊錫2的表面呈鏡面反射。這里，在焊錫2的任意位置上，從該位置看到的由成為對稱于攝像裝置3的方向的方向發(fā)出的光，一旦呈鏡面反射，即被傳導(dǎo)給攝像裝置3。因而，若采用上述光學(xué)系統(tǒng)，如圖9所示，因焊錫表面傾斜，從而生成R、G、B的各色彩被分開的2維圖像。若焊錫呈如圖所示實(shí)例的球體狀，則分別呈現(xiàn)出中央部的平坦面為紅色的圖像區(qū)域，電路板附近的陡峭面為藍(lán)色圖像區(qū)域，而位于這兩者之間的比較平緩的傾斜面(緩傾斜面)為綠色圖像區(qū)域?；谂c這些光源對應(yīng)的色彩的分布狀態(tài)，就能夠判斷焊錫2的形狀是否合格。
以上述原理所進(jìn)行的檢查不限于球狀體的焊錫，還可適用于對帶狀焊錫的檢查。

圖10示出使利用上述光學(xué)系統(tǒng)觀察電路板上的帶狀體時，將色彩的分布狀態(tài)對應(yīng)于帶狀體的傾斜狀態(tài)。圖10中，50表示電路板表面，S1表示結(jié)合點(diǎn)(land)的形成范圍。
即使在圖10所示的例子中，因焊錫的傾斜角度，觀察用的反射光也被分開呈上方陡峭傾斜面為藍(lán)色，中間緩斜面為綠色，電路板表面附近接近平坦?fàn)畹拿鏋榧t色的圖像。
對于上述檢查裝置，預(yù)先對R、G、B的每種色彩設(shè)定好賦予2個值的門檻值，把上述攝像機(jī)裝置3拍得的圖像利用上述這些賦予2個值的門檻值而2值化，再抽取每個R、G、B的2值圖形(以下，把它稱作“色彩圖形”)。關(guān)于這些色彩圖形，預(yù)先對形狀較好的焊錫圖像得到的圖形進(jìn)行記錄，把檢查對象物的圖像上的各色彩圖形的特征與上述記錄圖形的特征進(jìn)行比較，就可判斷焊錫表面的狀態(tài)是否合格。
近年來的器件安裝用電路板，伴隨著器件安裝的高密度化，結(jié)合點(diǎn)變小，特別對于便攜式電話用的那樣的電路板，已處于不能使電路板的結(jié)合點(diǎn)變得更小的狀態(tài)。但是，若要使這種電路板結(jié)合點(diǎn)更小，則勢必帶來帶狀體的傾斜度急增，導(dǎo)致難以抽取R、G、B的各色彩圖形。
圖11示出帶狀體傾斜度急增時觀測到的實(shí)例。在該實(shí)例中，因?yàn)榻Y(jié)合點(diǎn)的形成范圍S2變小，所以帶狀體整個全長以對應(yīng)藍(lán)色用的光源的角度傾斜，導(dǎo)致觀測用的反射光的大部分只是藍(lán)色光的現(xiàn)象出現(xiàn)。
同樣的問題在觀測器件引線傾斜時也會產(chǎn)生。例如，使用上述圖8的光學(xué)系統(tǒng)，觀測引線上表面時，即使引線產(chǎn)生偏斜，若該偏斜引起的傾斜角度的變化很微小，也因?yàn)檫@種微小的變化被包含在通常由紅色光檢測的范圍內(nèi)，所以難以檢測到引線上微小偏斜。
這樣，想詳細(xì)觀測陡峭的對象物的傾斜狀態(tài)或者想檢測傾斜角度的微小變化時，用上述光學(xué)系統(tǒng)將難以實(shí)現(xiàn)。
另一方面，作為提高傾斜面檢測中的分解能力的方法，雖然考慮過增加光源的數(shù)量，但勢必導(dǎo)致成本的增加。
本發(fā)明涉及的第1表面狀態(tài)檢查方法具有如下步驟在對檢查對象物從仰角不同的多個方向分別照射不同色彩光的照明狀態(tài)下，拍攝從上述檢查對象物反射的反射光的步驟；對由上述拍攝而得到的圖像，根據(jù)各色成分的強(qiáng)度關(guān)系，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每個像素，有選擇地抽取對應(yīng)各色彩光的色成分中強(qiáng)度最大的一個色成分的處理，或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理中的任何一個處理的步驟；以及使用表示上述圖像區(qū)域內(nèi)的色成分的抽取處理結(jié)果的圖像數(shù)據(jù)，檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟。
這里所稱的“檢查對象物”是指那些如基板上帶焊錫的部位或器件的引線那樣的曲面狀的表面或具有規(guī)定傾斜角度的表面(含水平面)為檢查對象物。從仰角不同的多個方向照射的色彩光可以如紅、綠、藍(lán)的各色彩，但不限于這些色彩，也可使用如紅、綠2色光源。
“包含檢查對象物圖像的圖像區(qū)域”至少可以為由檢查對象物的圖像輪廓線所分界出的圖像區(qū)域(即，檢查對象物的圖像自身)。較為理想的是，設(shè)定比檢查對象物的圖像要大的矩形狀的區(qū)域。
作為上述圖像區(qū)域，也可以設(shè)定包含多個對象物的圖像區(qū)域。也可以把圖像整體看成一個圖像區(qū)域加以處理。
所謂“對應(yīng)各色彩光的色成分”，是指在圖像上可以認(rèn)為對應(yīng)從上述多個方向照射的各色彩光的色彩的特征量。例如，在照射上述的紅、綠、藍(lán)各色彩光時，可以把紅、綠、藍(lán)的各色信號的強(qiáng)度認(rèn)作為色成分。在數(shù)字圖像中，各色信號的強(qiáng)度可用每一像素的灰度來表示。
在抽取色成分的處理中，到底是僅抽取強(qiáng)度最大的1個色成分還是抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的2個色成分可對應(yīng)于第1位的色成分和第2位的色成分的強(qiáng)度差來決定。即，若第1位和第2位的各色成分間的強(qiáng)度差超過規(guī)定值的話，就僅抽取第1位色成分，在兩者的差比規(guī)定值小的情況下，則最好抽取第1位及第2位的各色成分。
關(guān)于本發(fā)明涉及的色成分的抽出處理的原理，將以圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。以下，把有如當(dāng)從規(guī)定的光源向檢查對象物照射光時，鏡面反射該照射光的反射光射入攝像裝置的那樣傾斜的傾斜面稱作“適合光源的傾斜面”。另外，把不夾著其它光源配置的2個光源(上述圖8的光源8和9，以及9和10)稱作“相鄰光源”，把從這些光源發(fā)出的光稱作“從相鄰仰角方向發(fā)出的光”。把從適合這些相鄰光源中的一個光源的傾斜面移動至適合另一光源的傾斜面間的傾斜面稱作“邊界位置的傾斜面”。
在檢查對象物的傾斜面適合所定光源時，由于認(rèn)為對應(yīng)該光源的色成分比其它色成分的優(yōu)勢大得多，因此通過抽取強(qiáng)度最大的色成分，就能夠得到與從上述光源發(fā)出的光相同的色彩所構(gòu)成的圖像。關(guān)于適合于上述相鄰光源的位于傾斜面邊界位置處的傾斜面，由于認(rèn)為對應(yīng)上述相鄰光源的各色成分的強(qiáng)度處于相互接近的狀態(tài)，因此，通過抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分，就能夠得到對應(yīng)于上述相鄰光源的色彩的混合色所構(gòu)成的圖像。
例如，利用上述圖8的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行觀測時，可將適合于各光源8、9、10的配置方向的傾斜面分別用紅、綠、藍(lán)的各色彩表示。另外，能夠分別用紅和綠的混合色表示位于光源8、9邊界位置的傾斜面，用綠和藍(lán)的混合色表示位于光源9、10邊界之間的傾斜面。這樣，除了對應(yīng)各光源的色彩外，還可用對應(yīng)相鄰光源的色彩的混合色來表示傾斜面，因此，根據(jù)圖像上的各色彩的分布狀態(tài)，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更細(xì)地設(shè)定傾斜角度檢測所需的分解能力。
因而，能夠利用與現(xiàn)有的技術(shù)相同的光學(xué)系統(tǒng)，以與配置更多光源時同樣的分解能力，可清楚地識別檢查對象物表面的傾斜面，按傾斜角度劃區(qū)來識別陡峭的傾斜面，并可以對微小角度變化進(jìn)行檢測，從而能夠提高檢查的精度。
在表示上述色成分的抽取處理后的圖像時，可通過1個或2個色成分來表示色彩鮮明的圖像。因而，即使在檢查對象物的表面上稍有分散性的情況下，由于抽取與傾斜角度對應(yīng)的所定色成分，所以就能夠清楚地表示檢查對象物的表面狀態(tài)，并能夠在顯示畫面上容易地判斷出該表面狀態(tài)是否合適。
此外，如圖8所示，在照射紅、綠、藍(lán)的各色彩光的情況下，還可使抽取色成分的處理步驟包含求各色成分的強(qiáng)度平均值的步驟和抽取各色成分中超過上述平均值的1個或2個色成分的步驟。
例如，在上述圖8構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)中，對于適合紅色光源8的傾斜面的圖像，由于紅色成分比綠、藍(lán)色成分具有壓倒性的優(yōu)勢，因此，超過各色成分強(qiáng)度平均值的只為紅色成分。另一方面，在適合光源8、9的各傾斜面的邊界位置處，雖然紅色成分和綠色成分的強(qiáng)度差變小，但由于藍(lán)色成分仍然很弱，超過各色成分平均值的變?yōu)榧t、綠各色成分。于是，按照每個像素算出各色成分的平均值，除去低于該平均值的色成分，從而，能夠抽取對應(yīng)于注視像素的傾斜面的傾斜角度的1個或2個色成分。
在上述處理中，關(guān)于上述平均值比規(guī)定值低的像素(即亮度低的像素)，希望把對應(yīng)于沒有得到充分反射部分的像素從上述抽取處理的對象中除掉。
接著，檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟可包含在執(zhí)行抽取色成分的處理步驟后的上述圖像區(qū)域中，把該區(qū)域內(nèi)的各像素根據(jù)上述抽取的色成分的種類以及組合進(jìn)行分組的步驟；以及根據(jù)所屬各組的像素的分布狀態(tài)判斷上述對象物的表面狀態(tài)是否合格的步驟。
在上述分組步驟中，能夠按照每個色成分，另外按照從相鄰仰角方向射出的光相應(yīng)的2個色成分的每一組合來設(shè)定色組。這里，僅抽取了單獨(dú)色成分的像素被包含在由對應(yīng)于該抽取的色成分的色彩所表示的傾斜面的圖像區(qū)域內(nèi)。而抽取了2個色成分的像素被包含在由與該抽取的色成分對應(yīng)的色彩的混合色所表示的傾斜面的圖像區(qū)域內(nèi)。
這樣，根據(jù)上述分組處理，把檢查對象物的表面狀態(tài)劃分成與色組數(shù)量相當(dāng)?shù)膬A斜面而可檢測出該對象的表面狀態(tài)。這里，若傾斜面的傾斜狀態(tài)發(fā)生變化，則色成分的抽取處理結(jié)果也發(fā)生變化，色組劃分結(jié)果也跟著發(fā)生變化，其結(jié)果是，屬于各組的像素的分布狀態(tài)也變化。
屬于各組的像素的分布狀態(tài)，通過如給各像素按照每組貼上不同標(biāo)記的貼標(biāo)記處理而能被抽取。在這種情況下，基于貼標(biāo)記結(jié)果，劃分與各組對應(yīng)的像素區(qū)域并能依標(biāo)記識別這些區(qū)域。
根據(jù)各組的分布狀態(tài)變化，當(dāng)然因各組所屬的像素數(shù)量也變化，所以還能夠把各組的像素數(shù)量作為表示這些組所屬的像素的分布狀態(tài)的參數(shù)。
在判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的步驟中，通過把經(jīng)貼標(biāo)記處理所抽取的每組的特征量(重心位置，面積等)或者上述像素數(shù)量等的參數(shù)與規(guī)定的基準(zhǔn)值比較，就能進(jìn)行是否合格的判斷。上述基準(zhǔn)值最好是預(yù)先按以下方式來設(shè)定，即使用檢查對象物的模型像素等求得處于良好表面狀態(tài)下的特征量和參數(shù)，并根據(jù)該算出結(jié)果所代表的值來設(shè)定。
根據(jù)上述分組處理以及判斷處理，基于各組所屬的像素分布狀態(tài)，能夠區(qū)分并檢測出適合于各光源的傾斜面及這些傾斜面的邊界位置上的傾斜面，因此能夠非常簡單且精確地判斷對象物的表面是否合格。
對于本發(fā)明涉及的第2傾斜識別方法具有如下步驟即，在對檢查對象物從仰角不同的多個方向分別照射不同色彩光的照明狀態(tài)下，拍攝上述檢查對象物所反射的反射光的拍攝步驟；對由上述拍攝而得以的圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每個像素，將對應(yīng)于規(guī)定色彩光的色成分與按等級設(shè)定的多個門檻值進(jìn)行比較的步驟；以及根據(jù)對上述各像素的比較結(jié)果檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟。
若根據(jù)上述圖8的光學(xué)系統(tǒng)，即使是具有用相同色彩(例如藍(lán)色)可抽取的傾斜面，因其傾斜角度，對應(yīng)于上述色彩的色成分的強(qiáng)度也會發(fā)生變化。因而，若為該色成分設(shè)定多個門檻值，則能夠?qū)⑸鲜鰞A斜面的角度給于更細(xì)地劃分并進(jìn)行檢測，能夠進(jìn)行更詳細(xì)的檢查。即使在檢測如引線偏斜那樣的角度變化情況下，也可以檢測到微小角度變化，從而可提高檢查精度。
接著，本發(fā)明涉及的第1電路板檢查裝置，具備把發(fā)出不同色彩光的多個光源分別以不同的仰角朝著檢查對象物的電路板配置的照明裝置；拍攝由上述電路板反射的反射光的拍攝裝置；在點(diǎn)亮上述照明裝置的各光源的狀態(tài)下獲取由上述拍攝裝置生成的圖像的圖像輸入裝置；相對于由上述圖像輸入裝置獲取的輸入圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域的每個像素，根據(jù)各色成分的強(qiáng)度關(guān)系，選擇性地實(shí)施從對應(yīng)各光源的色成分中抽取強(qiáng)度最大的1個色成分的處理或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理中的任意一種處理的色成分抽取裝置；使用由上述色成分抽取裝置執(zhí)行的處理實(shí)施后的上述圖像區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)，來判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的判斷裝置；以及將由上述判斷裝置所作出的判斷結(jié)果輸出的輸出裝置。
在上述照明裝置中，能夠設(shè)置例如按照各種色彩具有不同直徑的環(huán)狀光源。另外，通過把如LED那樣的發(fā)光體配置成多個環(huán)狀的發(fā)光體群來構(gòu)成一個光源。此外，還可把同色的發(fā)光體群按多個層次呈同心圓狀配置成為一個光源。
拍攝裝置可使用能生成各色彩的圖像信號的CCD攝像機(jī)構(gòu)成。圖像輸入裝置是組裝在進(jìn)行檢查用的圖像處理的計算機(jī)內(nèi)、生成作為處理對象的圖像的裝置，可包含放大處理來自上述拍攝裝置的圖像信號的放大電路和生成處理用數(shù)字圖像的A/D轉(zhuǎn)換電路。
拍攝裝置不限于生成模擬圖像信號的裝置，也可使用數(shù)碼攝像機(jī)。在此情況下，圖像輸入裝置可構(gòu)成為單獨(dú)獲取每一色彩的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的輸入口。
色成分抽取裝置、判斷裝置可由安裝了執(zhí)行實(shí)施上述色成分抽取處理的步驟和檢測上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟的程序的計算機(jī)構(gòu)成。在該計算機(jī)的存儲器內(nèi)除了存儲上述程序外，還可存儲處理對象的圖像數(shù)據(jù)和色成分的抽取處理后的圖像數(shù)據(jù)。
作為色成分抽取裝置及判斷裝置處理對象的圖像區(qū)域可預(yù)先根據(jù)安裝狀態(tài)良好的電路板或從電路板的設(shè)計數(shù)據(jù)求出的檢查對象物的位置和大小進(jìn)行設(shè)定。或者，也可以顯示出由拍攝裝置得到的圖像，在該顯示畫面上接受與各檢查對象物所對應(yīng)的圖像區(qū)域的指定，并將其保存到存儲器內(nèi)。但是，如果整個圖像所包含的檢查對象物是一個，并且在該圖像上檢查對象物顯示得足夠大的話，則也可使整個圖像成為處理對象的圖像區(qū)域。
輸出裝置能夠作為把由上述判斷裝置所作出的判斷結(jié)果向外部裝置輸出的接口電路構(gòu)成。另外，也可以把顯示上述判斷結(jié)果的裝置或者把上述判斷結(jié)果存儲于規(guī)定的存儲介質(zhì)上的信息存儲裝置作為輸出裝置(在后述的第3電路板檢查裝置中也一樣)。
根據(jù)上述構(gòu)成的裝置，基于上述第1方法，對于電路板上的焊錫或器件引線等的表面，不僅能夠更細(xì)致地檢查傾斜角度，還能夠自動判斷表面狀態(tài)是否合格。于是，能夠用與現(xiàn)有技術(shù)相同的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的檢查，提供一種成本低、性能高的自動電路板檢查裝置。
上述電路板檢查裝置更好的形式是，上述照明裝置具備分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)各色彩光的3種光源。而色成分抽取裝置具備算出與上述各光源對應(yīng)的色成分強(qiáng)度平均值的裝置和抽取超過已算出的平均值的1個或2個色成分的裝置。
根據(jù)該構(gòu)成，由于能夠使構(gòu)成彩色圖像的R、G、B各色信號的特征量成為對應(yīng)各光源的色成分，因此，能夠非常容易地進(jìn)行色成分的抽取處理。通過對每一像素抽取超過各色成分強(qiáng)度平均值的色成分，就能夠分別利用與從該光源發(fā)出的光相同的色彩把適合于各光源配置方向的傾斜面抽出，以及利用對應(yīng)的2個光源的色彩的混合色把這些傾斜面邊界位置處的傾斜面抽出。
對于更好形式的裝置，上述判斷裝置是這樣構(gòu)成的即，包含根據(jù)上述抽取的色成分的種類及組合對上述色成分抽取裝置所處理后的上述圖像區(qū)域內(nèi)各像素進(jìn)行分組的裝置，并依照屬于各組的像素的分布狀態(tài)來判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格。如前所述，若根據(jù)色成分的種類及組合對檢查區(qū)域內(nèi)的各像素進(jìn)行分組的話，則就能夠區(qū)分并檢測出適合于各光源的傾斜面及位于這些傾斜面的邊界位置間的傾斜面。于是，就能夠以超過光源數(shù)量的分解能力自動地區(qū)分檢查對象物的表面，能夠更精確地判斷該傾斜狀態(tài)是否合格。
接著，本發(fā)明涉及的第2電路板檢查裝置除了具有與上述第1電路板檢查裝置同樣的照明裝置、拍攝裝置、圖像輸入裝置和色成分抽取裝置以外，還具備顯示裝置，該顯示裝置顯示由上述色成分抽取裝置抽取的各色成分所構(gòu)成的圖像，以及對于由上述顯示裝置所顯示的圖像，接受表示合格否的判斷結(jié)果的數(shù)據(jù)輸入的輸入裝置。
作為色成分抽取裝置處理對象的圖像區(qū)域也可以為隨意指定的圖像區(qū)域，或者也可把預(yù)先設(shè)定的圖像區(qū)域作為對象。
顯示裝置由顯示圖像的監(jiān)視器和對該監(jiān)視器的顯示進(jìn)行控制的顯示控制裝置構(gòu)成。顯示控制裝置可由安裝了顯示控制用程序的計算機(jī)構(gòu)成。輸入裝置可由鼠標(biāo)、鍵盤、控制臺等輸入操作用的設(shè)備構(gòu)成。通過輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)或者向外部裝置等輸出或者存儲于規(guī)定的存儲媒體內(nèi)。
上述第2構(gòu)成的電路板檢查裝置相當(dāng)于目測檢查裝置，即用戶確認(rèn)顯示的圖像，并判斷檢查對象物是否合格，再輸入該判斷結(jié)果的目測檢查裝置。在該裝置中，關(guān)于檢查對象物的電路板，由于是利用對應(yīng)各光源的色彩及這些色彩的混合色來顯示傾斜角度的分解能力已得到提高的圖像，因此，可利用與現(xiàn)有照明系統(tǒng)相同的照明系統(tǒng)，更詳細(xì)地觀察對象物的表面狀態(tài)，并能夠?qū)嵤└呔鹊臋z查。
本發(fā)明涉及的第3電路板裝置具備與上述第1、及第2裝置相同的照明裝置、拍攝裝置及圖像輸入裝置，此外，還具備對于由圖像輸入裝置獲取的輸入圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每一像素，將對應(yīng)于規(guī)定光源的色成分與按等級設(shè)定的多個門檻值進(jìn)行比較的比較裝置；使用上述各像素中的比較結(jié)果，判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的判斷裝置；以及輸出由上述判斷裝置所作出的判斷結(jié)果的輸出裝置。比較裝置和判斷裝置最好分別由安裝了使該裝置執(zhí)行所作處理需要的程序的計算機(jī)構(gòu)成。
上述第3電路板檢查裝置與第1電路板檢查裝置一樣，是自動判斷檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的裝置。根據(jù)該構(gòu)成的裝置，利用多個門檻值能夠詳細(xì)區(qū)分并檢測出作為相同色彩圖樣檢測出的傾斜面的傾斜角度。因而，即使上述圖11所示的陡峭形焊錫帶或引線的微小的偏斜仍能精確檢測出，并可提高判斷精度。而且，由于硬件構(gòu)成與現(xiàn)有的一樣，因此能夠在不增加成本的情況下，提供高性能的自動電路板檢查裝置。
本電路板檢查裝置是先對檢查對象物的電路板進(jìn)行拍攝，再處理所得到的圖像，然后判斷上述電路板上的焊錫結(jié)合部位是否合格的裝置，其由攝像部3，投光部4，控制處理部5，X軸臺6，Y軸臺7等構(gòu)成。
圖中的1T是檢查對象物的電路板(以下稱“被檢查電路板1T”)。1S是焊錫結(jié)合狀態(tài)和器件的安裝狀態(tài)為良好的標(biāo)準(zhǔn)電路板，在檢查前的示范時使用。
上述Y軸臺7具備支持電路板1S、1T的傳送帶24，由圖未示出的電機(jī)驅(qū)動該傳送帶24，使上述電路板1S、1T沿Y軸方向(與圖1的紙面垂直的方向)移動。上述X軸臺6在Y軸臺7的上方支持?jǐn)z像部3及投光部4，且可使它們沿X軸方向(圖的左右方向)移動。
上述投光部4由具不同直徑的3個圓環(huán)狀光源8、9、10構(gòu)成。這些光源8、9、10分別是發(fā)出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的各色彩光的光源，通過將其中心恰好位于觀察位置的正上方位置處，以從上述電路板1S、1T的支持面來看，位于不同的仰角方向的方式而被配置。
上述攝像部3是彩色圖像生成用的CCD攝像機(jī)，其光軸對應(yīng)于各光源8、9、10的中心，而且沿著垂直方向定位。由此，從作為觀察對象的電路板1S、1T上的反射光入射到攝像部3，變換成三原色的每一種R、G、B的彩色圖像信號，并輸入到控制處理部5。
控制處理部5是以CPU11為控制主體的計算機(jī)，由圖像輸入部12，存儲器13，攝像控制器14，圖像處理部15，XY臺控制器16，檢查部17，示范臺18，輸入部19，CRT顯示器20，打印機(jī)21，收發(fā)信號部22和外部存儲裝置23等構(gòu)成。
圖像輸入部12具備放大來自攝像部3的R、G、B的各圖像信號的放大電路和把這些圖像信號變換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路等。在存儲器13內(nèi)設(shè)定圖像存儲區(qū)域，該圖像存儲區(qū)域用于存儲各R、G、B的數(shù)字量的深淺圖像數(shù)據(jù)和把這些深淺圖像作賦予2個值的處理后得到的2值圖像等。
攝像控制器14具備把攝像部3及投光部4連接到CPU11的接口等，根據(jù)CPU11發(fā)出的命令，調(diào)整投光部4的各光源的光量，進(jìn)行保持?jǐn)z像部3的各色彩光輸出的相互平衡等的控制。
XY臺控制器16包含把上述X軸臺6及Y軸臺7連接到CPU11的接口等，根據(jù)CPU11發(fā)出的指令，控制X軸臺6及Y軸臺7的移動動作。
示范臺18存儲了判斷文件，這些判斷文件按照各種電路板分別匯總了檢查區(qū)域的設(shè)定位置及大小，在該檢查區(qū)域內(nèi)為抽取檢查用的色彩圖樣所需的2值化的門檻值，抽取的色彩圖樣的特征量(色彩圖樣的位置，大小等)，后述的每一色組的像素量，以及判斷是否合格用的基準(zhǔn)值等的檢查信息。這些判斷文件是在檢查前由操作員使用拍攝上述基準(zhǔn)電路板1S而得到的圖像編撰成的，在檢查時，由CPU11讀出后設(shè)置于存儲器13內(nèi)，然后被供給到圖像處理部15和檢查部17等裝置內(nèi)。
圖像處理部15利用存儲于存儲器13內(nèi)的R、G、B的各圖像數(shù)據(jù)，以像素單位抽取R、G、B的各灰度以及由這些灰度的總和所表示的亮度。此外，圖像處理部15在每一檢查區(qū)域，對焊錫結(jié)合部位實(shí)施后述的各色成分的抽取處理和每一色組的乘法處理等，而對焊錫以外的部位實(shí)施抽出R、G、B的各色彩圖樣的處理和算出抽取的色彩圖樣的特征量的處理。
檢查部17接受由上述示范臺18所提供的判斷基準(zhǔn)值等，按照每個檢查區(qū)域?qū)⒂缮鲜鰣D像處理部15求得的每組的像素數(shù)量和各色彩圖樣的特征量與判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行比較后，作出是否合格的判斷，并把該判斷結(jié)果輸出給CPU11。CPU11綜合每個檢查區(qū)域的判斷結(jié)果，并判定被檢查電路板1T是否合格。該最終的判定結(jié)果輸出給CRT顯示部20或打印機(jī)21或者收發(fā)信號部22。
上述輸入部19是輸入檢查用的各種條件或檢查信息的裝置，由鍵盤或鼠標(biāo)等構(gòu)成。CRT顯示部20(以下僅稱其為“顯示部20”)接受從CPU11提供的圖像數(shù)據(jù)、檢查結(jié)果、從上述輸入部19提綱的輸入數(shù)據(jù)等，并將它們顯示在顯示畫面上。打印機(jī)21接受從CPU11提供的檢查結(jié)果等，以預(yù)定的形式將其打印出來。
收發(fā)信號部22是在與部件實(shí)裝機(jī)、錫焊裝置等其它裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的部件，例如，對于被判斷為不合格的被檢查電路板，通過把其識別信息和不合格內(nèi)容輸送給后續(xù)的修正裝置，能夠迅速修正不合格的地方。外部存儲器23是在軟盤、光磁盤等記錄媒體上讀寫數(shù)據(jù)的裝置，該外部存儲器23或者用于保存上述檢查結(jié)果，或者用于從外部讀取檢查所需要的程序或設(shè)定數(shù)據(jù)。
另外，在上述構(gòu)成中，圖像處理部15及檢查部17由安裝了執(zhí)行上述各處理程序的專用處理器構(gòu)成。但并不一定非要設(shè)置專用處理器，也可以給進(jìn)行主控制的CPU11賦予圖像處理部15及檢查部17的功能。
對于本實(shí)施例的電路板檢查裝置，在檢測焊錫結(jié)合部位時，通過將焊錫面的傾斜角度進(jìn)行比現(xiàn)在更細(xì)分地區(qū)分并檢測，就可進(jìn)行高精度的檢查。
圖2是對由上述圖1的光學(xué)系統(tǒng)所得的圖像示意性地示出因焊錫面的傾斜角度的變化引起的紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)各色成分灰度變化的狀態(tài)圖。這里所示的傾斜角度是相對于水平方向的焊錫面的角度，焊錫面越接近于水平該傾斜角度就越小。
根據(jù)圖1的光學(xué)系統(tǒng)，紅色成分在角度接近平坦的角度范圍A1內(nèi)比其它的色成分具有優(yōu)勢，但隨著傾斜角度的變大則優(yōu)勢就變小。相反，藍(lán)色成分則隨著傾斜角度增加而增加，在表示陡峭焊錫面的角度范圍A3內(nèi)比其它的色成分具有優(yōu)勢。綠色成分在與上述角度范圍A1和A3之間的平緩傾斜面(緩傾斜面)對應(yīng)的角度范圍A3內(nèi)具有優(yōu)勢，另外，在其它的角度范圍內(nèi)，焊錫面的角度隨著靠近角度范圍A2而增加。
在從角度范圍A1移動至A2之間的角度范圍a1，增加的綠色成分慢慢地接近減少的紅色成分，進(jìn)而，兩者的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)，并且差逐漸變大。對于從角度范圍A2移動至A3之間的角度范圍a2也是同樣，會出現(xiàn)增加的藍(lán)色成分慢慢地接近減少的紅色成分，進(jìn)而，兩者的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)且差變大的現(xiàn)象。
在本實(shí)施例中，基于上述特性，對于檢查區(qū)域內(nèi)的各像素，通過分別抽取最大色成分，或抽取最大色成分和第2大色成分這2個色成分，就可區(qū)分并抽取上述5個角度范圍A1、A2，A3，a1，a2對應(yīng)的焊錫面。
上述色成分的抽取處理是以各色成分的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行的。如上述圖2所示，在適合各光源8、9、10的角度范圍A1、A2、A3，分別對應(yīng)光源8、9、10的單獨(dú)色成分比其它2個色成分更具優(yōu)勢。此時，若求出3個色成分的平均值，因1個優(yōu)勢色成分導(dǎo)致平均值上升，所以上述平均值必然位于該優(yōu)勢色成分和其它2個劣勢色成分之間。
另一方面，在對應(yīng)與邊界位置的傾斜面的角度范圍a1，a2，由于最大色成分和第2大色成分之差變小，但是這2個色成分和余下的色成分之間存在較大的差異，因此，3個色成分的平均值就會位于第2大色成分和余下的劣勢色成分之間。
圖3示出色成分的抽取處理的具體實(shí)例。
圖3(1)示出對上述圖2的角度范圍a1內(nèi)的一像素進(jìn)行的處理。在該圖例中，因?yàn)榧t及綠的各色成分的灰度較大，所以比各灰度的平均值A(chǔ)v小的灰度只是藍(lán)色成分。此時，雖然能夠維持紅及綠的各色成分的灰度，但藍(lán)色成分的灰度變更為零。
圖3(2)示出對上述圖2的角度范圍A1內(nèi)的一像素進(jìn)行的處理。在該圖例中，因?yàn)榧t色成分的灰度比其它2個高，而綠、藍(lán)的各色成分的灰度的差較小，所以超過平均值A(chǔ)v的灰度只是紅色成分。在這樣的情況下，只維持紅色成分的灰度，綠、藍(lán)的各色成分的灰度變更為零。
在其它的角度范圍也與上述情況一樣，在角度范圍A2只維持綠色成分的灰度，而在角度范圍A3只維持藍(lán)色成分的灰度，余下的2個成分的灰度變更為零。另外，對于角度范圍a2，維持綠及藍(lán)的各色成分的灰度，而紅色成分的灰度變更為零。
通過這樣的處理，對應(yīng)于角度范圍A1、A2、A3的各傾斜面分別變換成紅、綠、藍(lán)單色的深淺圖像。對應(yīng)于角度范圍a1的傾斜面變換成紅和綠混合色的深淺圖像，對應(yīng)于角度范圍a2的傾斜面變換成綠和藍(lán)的混合色的深淺圖像。
圖4是對基板上的條狀焊錫，示意性地示出執(zhí)行上述色成分的抽取處理后，使圖像上顯現(xiàn)的色彩分布對應(yīng)條狀焊錫的傾斜狀態(tài)。由于圖示例的條狀焊錫的傾斜角度從對應(yīng)于上述圖2的角度范圍A3的角度開始慢慢地變小，并在接近基板面的位置上變化成平坦?fàn)睿虼?，沿著該傾斜角度變小的方向，依次出現(xiàn)藍(lán)(B)，藍(lán)和綠的混合色(圖中，以BG表示)，綠(G)，綠和紅和混合色(圖中，以GR表示)，紅(R)的各色彩區(qū)域。在混合色BG、GR的色彩區(qū)域內(nèi)，根據(jù)構(gòu)成混合色的2種色成分的強(qiáng)度的比率，實(shí)現(xiàn)色調(diào)變化。
這樣，根據(jù)上述色成分的抽取處理，利用被抽取的色成分的種類及組合，能夠把構(gòu)成焊錫面的圖像的各像素分組成上述5種類型的色彩區(qū)域(以下把與這些色彩區(qū)域?qū)?yīng)的5種類型的組稱作“色組”)。
根據(jù)上述5種類型的色組，能用屬于各色組的像素的數(shù)量來表示圖像上的上述5種類型色彩的出現(xiàn)頻率。如上述圖4所示，因5種類型的色彩實(shí)質(zhì)代表與焊錫面的傾斜角度對應(yīng)的分布狀態(tài)，所以若焊錫面的傾斜狀態(tài)發(fā)生變化，且各色彩的分布狀態(tài)發(fā)生變化的話，當(dāng)然，各色彩的出現(xiàn)頻率也會發(fā)生變化。即，因上述每一色組的像素數(shù)可認(rèn)為表示圖像上的5種類型的色彩的分布狀態(tài)的參數(shù)，所以能夠用該像素數(shù)來判斷焊錫面的傾斜狀態(tài)是否合格。
在本實(shí)施例的電路板檢查裝置中，對于被檢查電路板1T上的焊錫結(jié)合部位，利用上述圖3所示的方法，對設(shè)定的檢查區(qū)域內(nèi)的每一像素，分別抽取1個或2個色成分，同時，根據(jù)抽取的色成分的種類及組合把各像素分類成上述5種色組。按照每一色組分別求出該色組所包含的像素的數(shù)量。進(jìn)一步，通過把該每一色組的像素數(shù)與判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，就可判斷該焊錫結(jié)合部位是否合格。
下面，按順序說明該檢查的示范以及檢查中的詳細(xì)順序。
圖5示出示范時的順序。該圖5及以下的說明中，用ST表示各處理的步驟。
示范時，首先，操作員操作輸入部19，登錄作為示范對象的電路板名稱和電路板尺寸等，之后，把上述基準(zhǔn)電路板1S設(shè)置到Y(jié)軸臺7上，在上述投光部4的照明下，開始拍攝圖像(ST1)。經(jīng)過該處理，R、G、B的各圖像信號被輸入到圖像輸入部12，之后，進(jìn)行數(shù)字變換處理，處理對象的彩色深淺圖像數(shù)據(jù)被輸入到上述存儲器13內(nèi)。這里，所輸入的彩色圖像由上述顯示部20顯示。
操作員把攝像部3及投光部4定位到規(guī)定的被檢查部位上，并進(jìn)行拍攝，對得到的圖像使用鼠標(biāo)等指定檢查區(qū)域。CPU11接受該指定操作，跳到ST2，獲取上述檢查區(qū)域的設(shè)定位置以及大小后，臨時保存在存儲器13內(nèi)(ST2)。
另一方面，操作員在檢查區(qū)域包含有焊錫結(jié)合部位的情況下，接著上述檢查區(qū)域的設(shè)定操作輸入表示該宗旨的識別信息。通過輸入該識別信息，若ST3為“YES”時，下面，按序注視設(shè)定的檢查區(qū)域內(nèi)的像素，執(zhí)行步驟ST4～8的處理。
在步驟ST4中，算出上述檢查區(qū)域內(nèi)的1個像素的R、G、B的各灰度的平均值A(chǔ)v，在接著的ST5中，將平均值A(chǔ)v與規(guī)定的門檻值L0進(jìn)行比較。該門檻值L0是基于焊錫結(jié)合部位的圖像的平均亮度而設(shè)定的，因此在上述平均值A(chǔ)v小于門檻值L0時，ST5成為“NO”。此時，跳過以下的ST6、7、8，結(jié)束對所注視的像素的處理。
若平均值A(chǔ)v大于門檻值L0的話，ST5為“YES”，在接著的ST6中，把R、G、B的各灰度中、比上述平均值小的灰度變更為零。
接著，在ST7中，根據(jù)ST6處理后的各色成分的灰度，決定注視像素所屬的色組。這里，在注視像素中，在灰度比L0大的色成分是1個時，則與由該單一色成分所代表的色彩(R、G、B的任何一個)對應(yīng)的色組就是所屬的組。在灰度比L0大的色成分為2個時，與這兩種色成分構(gòu)成的混合色(RG或GB)對應(yīng)的色組成為所屬的組。
因此，一旦確定注視像素所屬組，在接著的ST8中，把決定的色組的像素數(shù)量更新為在現(xiàn)在值上再加1的值。初始的像素數(shù)量被設(shè)定為零。
下面，通過對檢查區(qū)域內(nèi)的各像素執(zhí)行同樣的處理，能夠在該檢查區(qū)域內(nèi)，求出屬于R、G、B、RG、GB的各色組的像素數(shù)量。
對檢查區(qū)域內(nèi)全部的像素處理一旦結(jié)束，ST9就變?yōu)椤癥ES”，則進(jìn)入步驟ST12，對上述每一色組，根據(jù)最終得到的像素數(shù)量，分別設(shè)定判斷基準(zhǔn)值。該判斷基準(zhǔn)值最好是只比上述最終像素數(shù)量小規(guī)定差額量的值(例如，相當(dāng)于最終像素數(shù)量的90％的值等)。
另一方面，在ST2中，在檢查區(qū)域設(shè)定在焊錫結(jié)合部位以外的部位時，ST3成為“NO”，經(jīng)過ST10、11的各步驟，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，就可設(shè)定使用R、G、B的各色彩圖樣的檢查用數(shù)據(jù)。在ST10中，操作員利用在顯示部20的圖像上指定最適濃度的位置等的方法，對每個R、G、B輸入賦予2個值的門檻值。CPU11獲取該設(shè)定值，使其與上述檢查區(qū)域的設(shè)定數(shù)據(jù)(位置或大小)相對應(yīng)，并保存于上述存儲器13內(nèi)。
此外，在ST11中，基于上述設(shè)定的賦予2個值的門檻值，抽取各色彩圖樣。然后，對這些色彩圖樣，算出重心位置、面積等的特征量。之后，進(jìn)入到ST12，根據(jù)上述特征量，設(shè)定判斷是否合格的判斷基準(zhǔn)值。
下面，同樣地，按順序把電路板上的被檢查部位拍攝下來，設(shè)定檢查區(qū)域后，如果是焊錫結(jié)合部位，則把檢查區(qū)域內(nèi)的像素分類成上述5種類型的色組，并求出每一組的像素量；如果是焊錫結(jié)合部位以外的部位的話，則抽取R、G、B的各色彩圖樣并求出其特征量。然后，根據(jù)這樣求出的像素數(shù)量和特征量，設(shè)定判斷上述檢查區(qū)域是否合格的判斷基準(zhǔn)值。在每個檢查區(qū)域，作成使上述判斷基準(zhǔn)值對應(yīng)于該區(qū)域的設(shè)定數(shù)據(jù)的檢查信息(關(guān)于非焊錫結(jié)合部位，還包含各色彩圖樣賦予2個值的門檻值。)，并臨時保存在存儲器13內(nèi)。
若結(jié)束了對全部的被檢查部位的設(shè)定，則ST13為“YES”，在ST14中，關(guān)于各被檢查部位，根據(jù)臨時存儲在存儲器13內(nèi)的檢查信息，作成判斷數(shù)據(jù)文件，存儲于示范臺18內(nèi)。在該判斷數(shù)據(jù)文件中，在作為上述焊錫結(jié)合部位的檢查區(qū)域而被指定的檢查區(qū)域內(nèi)，設(shè)定有識別用的標(biāo)記。
圖6示出上述電路板檢查裝置的自動檢查順序。在該圖中，以ST21以后的符號表示各步驟。另外該圖6的順序是對一塊電路板進(jìn)行的，因此若有多塊被檢查電路板，則對應(yīng)于被檢查電路板的數(shù)量反復(fù)進(jìn)行即可。
該檢查進(jìn)行之前，操作員根據(jù)電路板名稱等指定被檢查電路板1T的種類。CPU11對應(yīng)于該操作員所作的指定，通過示范臺18讀出與上述被檢查電路板1T所對應(yīng)的判斷數(shù)據(jù)文件，并設(shè)置在存儲器13內(nèi)。若在此狀態(tài)下進(jìn)行檢查開始的操作，那么，在最初步驟ST21中，被檢查電路板1T被送到Y(jié)軸臺7上，開始攝像。
接著，CPU11根據(jù)上述判斷數(shù)據(jù)文件內(nèi)的檢查區(qū)域的設(shè)定數(shù)據(jù)，把攝像部3及投光部4定位在最初的被檢查部位上，生成上述被檢查部位的圖像，在該圖像上設(shè)定檢查區(qū)域(ST22)。這里，在對該檢查區(qū)域設(shè)定了上述識別用的標(biāo)記的情況下，ST23為“YES”，以后，按順序注視檢查區(qū)域內(nèi)的各像素，且執(zhí)行與示范時的ST4～8同樣的處理，由此，把各像素分成上述5種類型的色組，計數(shù)這些色組的每一組的像素數(shù)量(ST24～28)。在這種情況下，對于灰度平均值A(chǔ)v比門檻值L0小的像素，就跳過ST26～28的步驟。
對檢查區(qū)域內(nèi)全部的像素處理一旦結(jié)束，則ST29為“YES”，就進(jìn)入到ST32。在ST32中，通過將在各色組中所得到的像素數(shù)量分別與上述判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，就可判斷焊錫結(jié)合部位是否合格。
另一方面，在檢查焊錫結(jié)合部位以外的部位時，ST23為“NO”，在ST30中，通過上述每個色彩圖樣的賦予2個值門檻值使檢查區(qū)域內(nèi)的深淺圖像賦予2個值，抽取R、G、B的色彩圖樣。在緊接著的ST31中，算出所抽取的各色彩圖樣的特征量后，進(jìn)入ST32。在ST32中，把上述算出的特征量與上述判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而判斷被檢查部位是否合格。
下面，同樣地，根據(jù)判斷數(shù)據(jù)文件內(nèi)的檢查信息，按順序攝像各被檢查部位，并設(shè)定檢查區(qū)域后，對于焊錫結(jié)合部位，執(zhí)行使用各色組的像素數(shù)量的判斷處理，而對于焊錫結(jié)合部位以外的部位，則執(zhí)行使用3種類型的色彩圖樣的特征量的判斷處理。
對全部的被檢查部位的判斷處理一旦結(jié)束，則ST33為“YES”，以后，在ST34～36中，根據(jù)對各被檢查部位所作出的判斷結(jié)果，對該被檢查電路板1T進(jìn)行是合格品還是不合格品的任何一種的判斷處理。然后，在ST37中，輸出該判斷結(jié)果，結(jié)束對上述被檢查電路板1T的檢查。
這樣，在該實(shí)施例的電路板檢查裝置中，在檢查焊錫結(jié)合部位時，由于使用對應(yīng)于各光源8、9、10自身的色彩以及對應(yīng)于相鄰光源的2種混合色共計5種色彩所分別對應(yīng)的5種類型的色組的像素數(shù)量來判斷各色彩的分布狀態(tài)是否合格，因此，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更細(xì)地區(qū)分焊錫面的傾斜角度，能夠進(jìn)行更為詳細(xì)的檢查。
在各色成分的抽取處理中，由于對每一像素要實(shí)施從構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)的3種色成分中抽取強(qiáng)度最大的1種色成分或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理，因此就能夠用上述5種類型的色彩來表示圖像中焊錫表面的傾斜狀態(tài)。由此，如果目測檢查裝置代替上述的焊錫自動檢查裝置來執(zhí)行上述色成分的抽取處理，而顯示出抽取處理后的圖像的話，則就可根據(jù)上述5種類型的色彩的分布狀態(tài)詳細(xì)地識別焊錫結(jié)合部位的傾斜狀態(tài)。
在上述實(shí)施例中，雖然以各色成分的灰度的平均值為基準(zhǔn)，進(jìn)行色成分的抽取處理，但不限于此，比較第1位及第2的各色成分的灰度，在兩者的差比規(guī)定值小時，只抽取第1位的色成分，若兩者的差在上述規(guī)定值以內(nèi)的話，則也可以抽取至第2位的色成分。
雖然，在上述圖2中，在單一色成分占優(yōu)的角度范圍A1、A2、A3中，用同樣的大小示出優(yōu)勢的色成分，但實(shí)際上，即使在用相同色彩能夠檢測出的角度范圍，因角度也會產(chǎn)生微小的變化。
例如，雖然上述圖11所示的條狀焊錫型的陡峭傾斜面，以圖1的光學(xué)系統(tǒng)，檢測到藍(lán)色圖樣，但對于這樣的傾斜面，隨著從上向下作移動，藍(lán)色成分會慢慢地減少。
因而，對于單一色成分占優(yōu)勢的檢查對象，可對該優(yōu)勢色成分設(shè)定多個門檻值。如果采取了這樣的設(shè)定，由于能夠更加細(xì)分地識別現(xiàn)有的用1種色彩檢測的角度范圍，因此對于上述陡峭傾斜面，也能夠詳細(xì)地看清其傾斜的狀態(tài)，并能夠進(jìn)行高精度的檢查。通過細(xì)分門檻值的設(shè)定間隔，就可提高角度檢測的分解能力，因此即使對于細(xì)微的角度變化，仍能精確地檢測。
圖7示出使用上述按級設(shè)定的多個門檻值來檢查IC引線狀態(tài)時的檢查對象的例子。
若安裝狀態(tài)合適，因引線的上表面平坦，所以根據(jù)上述圖1的投受光部，圖像上的引線由紅色圖樣表示。因而，只要對紅色成分設(shè)定多個門檻值，就可看清引線上表面的傾斜角度。
圖7(1)和圖7(2)分別示出某器件30A的1條引線31A上出現(xiàn)偏斜的狀態(tài)和同一器件30B的相同位置的引線31B上出現(xiàn)更微小偏斜的狀態(tài)。在圖7(1)(2)中，32A、32B示出合格狀態(tài)的引線。
在由上述投光部4照明下拍攝這些引線31A、32A、31B、32B，在得到的圖像上比較表示上述引線31A、31B的紅色成分，引線31A的紅色成分比引線31B的紅色成分少。另外，若把對應(yīng)于圖7(2)的不合格引線31B的紅色成分與其它合格引線32B的紅色成分相比較，前者比后者表示出更低的值。
因而，如果對應(yīng)于表示合格的引線32A、32B及各不合格的引線31A、31B的紅色成分的大小來設(shè)定3種類的門檻值，就能夠精確地檢測出這些引線的傾斜度的差異。
在進(jìn)行這種檢查時，如果分別使非紅色的色彩圖樣對應(yīng)著檢測出不合格引線的門檻值，就能夠用與該傾斜度對應(yīng)的色彩圖樣來表示不合格的引線。例如，如圖7(1)所示，在引線的傾斜角度比較大的情況下，顯現(xiàn)出綠色圖樣，如圖7(2)所示，引線的傾斜角度微小時，若顯現(xiàn)出黃色圖樣，則可根據(jù)這些色彩非常容易地判斷引線的傾斜狀態(tài)。同樣地，在上述圖11所示的實(shí)例中也是如此，例如，若對藍(lán)色成分設(shè)定3級門檻值，用紅、綠、藍(lán)的各色彩圖樣來表示利用這些門檻值檢測出的傾斜面的話，則就可進(jìn)行與平緩的傾斜面的情況相同的圖樣表示。
上述的利用多個門檻值檢測傾斜角度的方法，能夠適用于圖1的電路板檢查裝置。如果與該檢測方法一起，把上述的根據(jù)檢測角度改變顯示色的方法引入到具有與圖1相同光學(xué)系統(tǒng)的目測檢查裝置內(nèi)的話，則即使檢查對象的微小的傾斜的變化，也能夠容易地識別，并能夠進(jìn)行高精度的檢查。
此外，在自動、目測的任何一個裝置中，還可以對應(yīng)被檢查部位的種類或檢查目的，在根據(jù)對應(yīng)各光源的色彩和對應(yīng)其混合色的5種類型的色彩圖樣所進(jìn)行的檢查、以及對單一的色成分設(shè)定多個門檻值所進(jìn)行的檢查之間進(jìn)行切換，而實(shí)施檢查。
如上所述，在本發(fā)明中，對于從不同的仰角方向照射出多種色彩光的照明下所得到的彩色圖像，由于利用抽取對應(yīng)各色彩光的色成分中強(qiáng)度最大的1個色成分的處理或抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理，且分別借助于不同色彩抽出適合于各色彩光的傾斜面及位于這些傾斜面的邊界位置處的傾斜面，因此，能夠利用與現(xiàn)有相同結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)來提高傾斜角度檢測中的分解能力。
在本發(fā)明中，對于用同種色彩檢測出的傾斜角度范圍，由于把構(gòu)成該色彩的色成分與按級設(shè)定的多個門檻值進(jìn)行比較，因此，能夠利用與現(xiàn)有相同結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)來提高傾斜角度檢測中的分解能力。
于是，在本發(fā)明中，既能夠區(qū)分并檢測出陡峭的傾斜面的傾斜角度，又能精確地檢測出表面微小角度變化，因此，能以與現(xiàn)有相同的硬件構(gòu)成來提高檢查對象物的表面狀態(tài)的檢查精度。
權(quán)利要求
1.一種表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于該方法包括執(zhí)行以下步驟在對檢查對象物從仰角不同的多個方向分別照射不同色彩光的照明狀態(tài)下，拍攝從上述檢查對象物反射的反射光的拍攝步驟；對由上述拍攝而得到的圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每個像素，根據(jù)各色成分的強(qiáng)度關(guān)系，有選擇地執(zhí)行抽取對應(yīng)各色彩光的色成分中強(qiáng)度最大的一個色成分的處理，或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理中的任何一個處理的步驟；以及使用表示上述圖像區(qū)域內(nèi)的色成分的抽取處理結(jié)果的圖像數(shù)據(jù)，檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面檢查方法，其特征在于從上述多個方向射出的色彩光是紅，綠，藍(lán)的各色彩光，抽取上述色成分的處理步驟包含求出各色成分的強(qiáng)度的平均值的步驟，和從各色成分中抽取超過上述平均值的1個或2個色成分的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面檢查方法，其特征在于檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟包含在執(zhí)行抽取色成分的處理步驟后的上述圖像區(qū)域中，將該區(qū)域內(nèi)的各像素根據(jù)上述抽取的色成分的種類以及組合進(jìn)行分組的步驟，和根據(jù)所屬各組的像素的分布狀態(tài)判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的步驟。
4.一種表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于該方法包括執(zhí)行以下步驟在對檢查對象物從仰角不同的多個方向分別照射不同色彩光的照明狀態(tài)下，拍攝從上述檢查對象物反射的反射光的拍攝步驟；對由上述拍攝而得到的圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每個像素，將對應(yīng)于規(guī)定的色彩光的色成分與按等級設(shè)定的多個門檻值進(jìn)行比較的步驟；和對應(yīng)于上述各像素的比較結(jié)果檢查上述檢查對象物的表面狀態(tài)的步驟。
5.一種電路板檢查裝置，其特征在于該檢查裝置具備把發(fā)出不同色彩光的多個光源分別以不同的仰角朝著檢查對象的電路板配置的照明裝置；拍攝由上述電路板反射的反射光的拍攝裝置；在點(diǎn)亮上述照明裝置的各光源的狀態(tài)下獲取由上述拍攝裝置生成的圖像的圖像輸入裝置；對由上述圖像輸入裝置獲取的輸入圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域的每個像素，根據(jù)各色成分的強(qiáng)度關(guān)系，選擇性地實(shí)施從對應(yīng)各光源的色成分中抽取強(qiáng)度最大的1個色成分的處理，或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理中的任何一個處理的色成分抽取裝置；使用由上述色成分抽取裝置執(zhí)行處理后的上述圖像區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)，來判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的判斷裝置；以及將由上述判斷裝置所作出的判斷結(jié)果輸出的輸出裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路板檢查裝置，其特征在于上述照明裝置具備分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)各色彩光的3種光源，上述色成分抽取裝置具備算出與上述各光源對應(yīng)的色成分強(qiáng)度平均值的裝置，和抽取超過算出的平均值的1個或2個色成分的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電路板檢查裝置，其特征在于上述判斷裝置包含根據(jù)上述抽取的色成分的種類及組合在由上述色成分抽取裝置處理后的上述圖像區(qū)域內(nèi)對該區(qū)域內(nèi)的各像素進(jìn)行分組的裝置，并依照屬于各組的像素的分布狀態(tài)來判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格。
8.一種電路板檢查裝置，其特征在于該裝置具備把發(fā)出不同色彩光的多個光源分別以不同的仰角朝著檢查對象的電路板配置的照明裝置；拍攝由上述電路板反射的反射光的拍攝裝置；在點(diǎn)亮上述照明裝置的各光源的狀態(tài)下獲取由上述拍攝裝置生成的圖像的圖像輸入裝置；對由上述圖像輸入裝置獲取的輸入圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域的每個像素，根據(jù)各色成分的強(qiáng)度關(guān)系，選擇性地實(shí)施從對應(yīng)各光源的色成分中抽取強(qiáng)度最大的1個色成分的處理，或者抽取強(qiáng)度最大的色成分和強(qiáng)度第2大的色成分的處理中的任何一個處理的色成分抽取裝置；顯示由上述色成分抽取裝置抽取的各色成分所構(gòu)成的圖像的顯示裝置；以及對由上述顯示裝置所顯示的圖像，接受表示合格否的判斷結(jié)果的數(shù)據(jù)輸入的輸入裝置。
9.一種電路板檢查裝置，其特征在于該檢查裝置具備把發(fā)出不同色彩光的多個光源分別以不同的仰角朝著檢查對象的電路板配置的照明裝置；拍攝由上述電路板反射的反射光的拍攝裝置；在點(diǎn)亮上述照明裝置的各光源的狀態(tài)下獲取由上述拍攝裝置生成的圖像的圖像輸入裝置；對于由上述圖像輸入裝置獲取的圖像，分別按照包含檢查對象物的圖像的圖像區(qū)域內(nèi)的每一像素，將對應(yīng)于規(guī)定的光源的色成分與按等級設(shè)定的多個門檻值進(jìn)行比較的比較裝置；使用上述各像素中的比較結(jié)果，判斷上述檢查對象物的表面狀態(tài)是否合格的判斷裝置；和輸出由上述判斷裝置所作出的判斷結(jié)果的輸出裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種了表面狀態(tài)檢查方法及電路板檢查裝置，采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的光學(xué)系統(tǒng)，提高對傾斜角度的分解能力，并提高的檢查精度。在具備發(fā)出紅、綠、藍(lán)的各色彩光的光源(8)、(9)、(10)以不同的仰角配置的投光部4的電路板檢查裝置中，對于包含有焊錫部位的檢查區(qū)域，從紅、綠、藍(lán)的各色成分中，抽取超過這些色成分的強(qiáng)度平均值的1個或2個色成分。通過該抽取處理，適合于各光源的(8)、(9)、(10)的傾斜面分別被變換成紅、綠、藍(lán)的單色深淺圖像。此外，適合于光源(8)、(9)的傾斜面的邊界位置變換成紅和綠的混合色的深淺圖像，適合于光源(9)、(10)的傾斜面的邊界位置變換成綠和藍(lán)的混合色的深淺圖像。
文檔編號G01N21/956GK1431482SQ0310346
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者村上清, 藤井良樹 申請人:歐姆龍株式會社