JP2930746B2

JP2930746B2 - 部品検査装置

Info

Publication number: JP2930746B2
Application number: JP3022915A
Authority: JP
Inventors: 敏彦塚田; 倫明中野; 修小関; 新山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JPH04237145A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ等の部品の寸法形
状を光学的に検査する、さらに詳しくは、位置決め、計
測、判定の一連の作業を自動的に行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ等、多数のリードを有する部品を実
装する場合、通常、各リードが基準寸法におさまってい
るか否かを検査し、基準内の部品のみを抽出する前工程
が必要である。部品のリード部をＴＶカメラ等を用いて
光学的に検査するには、測定視野内の所定位置に正確に
位置決めする必要がある。

【０００３】従来より、部品検査装置における部品の位
置決め技術として、特開昭63-247605 号公報に記載の装
置がある。この従来装置は、部品の輪郭を複数本の直線
で近似し、その直線を基に部品の位置および傾きを検出
するものである。しかし、部品そのものの形状を直線で
近似するため、形状が複雑な場合には認識が困難である
ため、対象となる部品はチップ部品やリードの短いＩＣ
に限られ、リードを有する部品には適用不可能である。
また、部品本体（モールド）にリードを有する部品にお
いては、製造工程上不回避なバリなどがある場合には、
部品本体とバリとの区別が困難であるため、正確な位置
決めができないという問題があった。

【０００４】一方、リードの高さやピッチを測定する装
置として、スリット投光器と走査式検出器とを有し、光
切断法により得られた信号を３値化記号列とし、この３
値化記号列により部品形状不良の有無の認識を行う従来
装置がある（特開昭57-151845 号公報）。しかし、この
従来装置は、スリット光に対してリード先端の精密な位
置決めがなされていないため、リードの高さやピッチを
正確に測定することができないという問題があった。ま
た、測定した高さの相対値をもとにして部品の良否判定
のためのしきい値を設定するものであるため、リード高
さのばらつき方によっては適切なしきい値を設定できず
正確な検査ができない場合があった。

【０００５】また、リード間のピッチはＴＶカメラでも
一応の検査は可能であるが、リード長さとピッチの計測
には、必要とする分解能が異なるため１台のＴＶカメラ
では両者を同時に計測することは困難である。さらに、
ＩＣ等の部品のリード検査を行う上では、位置決め→計
測→判定の手順が必要となるが、従来はこれら一連の手
順を兼ね備えた方法はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、多数のリードを有する部品の本体
にバリなどの欠陥がある場合においても、バリの影響を
受けることなく部品を精密に位置決めすることにより、
リードの寸法形状を高精度に測定し、部品の検査を高い
信頼性で行う装置を提供することを目的とする。

【０００７】本発明は、部品の位置および傾きをＴＶカ
メラで、リードの３次元座標を光切断法による３次元視
覚センサでそれぞれ分担して計測するとともに、ＴＶカ
メラからの情報に基づき、部品を３次元視覚センサに対
して正確に位置決めすることにより、シンプルかつコン
パクトな構成で、高精度なリードの検査を行う装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、検査すべき部
品を載置するとともに、前記部品を２次元平面内で回転
および並進移動するステージと、前記部品を撮像し画像
信号を出力するＴＶカメラと、前記部品にスリット光を
投射するとともに、スリット光により部品上に形成され
た光切断線像を撮像し、三角測量によって部品の３次元
座標を検出する３次元視覚センサと、前記ＴＶカメラか
らの画像信号に基づき部品形状に応じた基準線を設定
し、該基準線に基づき部品の位置および傾きを検出する
位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された部
品の位置および傾きに基づき、前記基準線がＴＶカメラ
の走査線方向に対応して前記ステージを回転させる回転
指令および前記部品が前記３次元視覚センサからのスリ
ット光の投射位置へ移動するように前記ステージを並進
移動させる並進指令のいずれか一方を前記ステージへ出
力するステージ駆動手段と、前記ＴＶカメラの出力する
画像信号に基づき、前記回転指令により前記基準線がＴ
Ｖカメラの走査線に対応して回転された部品の第１の寸
法を測定する第１測定手段と、前記３次元視覚センサが
検出した３次元座標より、前記並進指令によりスリット
光の投射位置へ並進移動した部品の第２の寸法を測定す
る第２測定手段と、を具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】２次元平面内で回転および並進移動するステー
ジに載置された部品をＴＶカメラで撮像し、得られる画
像信号より位置検出手段が基準線を設定し、基準線に対
する部品の２次元平面内での位置および傾きを検出す
る。この基準線は、部品形状に応じて、例えば、設計上
の部品外形の凹凸やリードを有するＩＣ部品の場合は所
定のリード部等を、画面上で結んだ直線によって定義さ
れる。

【００１０】ステージ駆動手段は、位置検出手段により
検出された部品の位置および傾きに基づき、部品を設定
した基準線がＴＶカメラの走査線方向に応じた方向にス
テージを回転駆動し、第１測定手段は、回転された部品
の第１の寸法を画像情報より演算測定する。また、ステ
ージ駆動手段は、ステージを並進駆動して部品を３次元
視覚センサからのスリット光の投射位置へ移動し、第２
測定手段が、３次元視覚センサがスリット光による三角
測量の原理で検出した３次元座標値より部品の第２の寸
法を算出測定する。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、ＴＶカメラの撮像画像におい
て部品形状に応じて設定した基準線に基づき部品を回転
および並進移動して、部品をＴＶカメラおよび３次元視
覚センサに対して位置決めするので、部品にリードや部
品本体にバリ等があっても常に正確な部品の位置決めを
行うことができる。

【００１２】本発明は、ＴＶカメラからの情報に基づ
き、部品を３次元視覚センサに対して正確に位置決めす
るとともに、要求精度の比較的低い部品の第１の寸法を
ＴＶカメラで、要求精度の比較的高い部品の第２の寸法
の３次元座標を光切断法による３次元視覚センサで、そ
れぞれ要求精度に応じて分担して計測するので、シンプ
ルかつコンパクトな構成で、高精度なリードの検査を行
うことができる。

【００１３】

【実施例】（具体例）本発明を更に具体的にした具体例
は、前記第１測定手段を、前記ＴＶカメラの出力する画
像信号に基づき、前記回転指令により前記基準線がＴＶ
カメラの走査線に対応して回転された部品のリード長さ
を測定するリード長さ測定手段で構成し、前記第２測定
手段を、前記３次元視覚センサが検出した３次元座標よ
り、前記並進指令によりスリット光の投射位置へ並進移
動した部品のリードの高さまたはリード間のピッチの少
なくとも一方を測定するリード高さ・ピッチ測定手段で
構成するものである。

【００１４】すなわち、要求される測定精度が比較的低
い部品のリード長さを、部品の第１の寸法としてＴＶカ
メラの撮像画像に基づき測定し、一方、要求される測定
精度が比較的高い部品のリード高さまたはピッチの少な
くとも一方を第２の寸法として、光切断法に基づく３次
元視覚センサの出力する３次元座標値より算出測定す
る。これにより、シンプルな構成で必要な測定精度を得
ることができ、部品の適切な検査が可能になる。

【００１５】（実施例）本発明の実施例装置の構成を図
１に示す。本実施例は、図４に示すクウォド・フラット
・パッケージ（ＱＦＰ）型ＩＣのリード部の外観を検査
するものである。ＱＦＰ型ＩＣは、矩形のパッケージ本
体の４辺よりそれぞれ多数のリードがでており、リード
が折れ曲がっていてすべてのリードが平面に接すること
で本体を支えるような形状になっている。そして、プリ
ント基板上に実装される際には、等間隔に並んだパター
ンの上にリードが位置決めされ、はんだ付けが行われ
る。これにより、面実装化でき実装密度を高めることに
効果がある。このために、すべてのリードがプリント基
板のパターン上に正確に位置決めされ、さらに、パター
ンから浮くことのないように、実装前に各リードの長
さ、ピッチおよび高さを検査する必要がある。以下の説
明では、被計測物であるＱＦＰ型ＩＣを部品、パッケー
ジ本体部分を本体という。

【００１６】水平なテーブル13上に載置された部品１
は、テーブル13を水平なＸ−Ｙ平面内で回転駆動するθ
ステージ11とθステージ11をＸ−Ｙ平面内で２次元的に
並進運動させるＸＹステージ12とにより、ＸＹステージ
12の可動範囲内を並進および回転運動し、２次元的にあ
らゆる姿勢をとりうる。また、テーブル13は、載置され
た部品本体を図示しない真空ポンプで吸引することによ
り固定する。さらにテーブル13は、半透明の材料で構成
され、下部よりの透過照明により、周りの外乱光の影響
を受けずに容易に部品のコントラストを強調して、後述
の２値画像を容易に得られるようにしている。なお、Ｔ
Ｖカメラ21と３次元視覚センサ22との並び方向をＸ軸方
向、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸方向、ＸＹ平面に垂直な方
向をＺ軸方向とそれぞれ定義する。

【００１７】ＴＶカメラ21は、その視野が、部品１を過
不足なく撮像できる画角でＸＹステージ12の可動範囲内
に存在するように、かつ、ＸＹ平面に対し垂直にすると
ともに、その水平走査方向をＸ軸方向に一致するように
固定されている。

【００１８】３次元視覚センサ22は、ＴＶカメラ21に隣
接して固定され、本出願人が先に出願した特願昭６２−
２３５２９３号公報に詳述する如く、スリット光をＸＹ
平面に垂直なＹＺ平面内で投射し、部品１等の対象物上
に形成された光切断線をＹＺ平面に対し斜め方向から撮
像して、撮像面内での光切断線像に対し三角測量の原理
により得られる対象物の３次元座標値を出力するもので
ある。すなわち、３次元視覚センサ22は、スリット光を
投射する半導体レーザからなる投光部と被測定物からの
反射光を受光するＣＣＤカメラとからなるセンサヘッド
と座標演算部とで構成され、座標演算部では、高精度化
のために光切断線の重心位置を求めるとともに、すべて
ハードウェアによるパイプライン処理により高速に３次
元座標を出力する。なお、前記テーブル13のＺ座標は、
この３次元視覚センサ22により予め測定しておき、後述
するリード高さ測定における基準オフセット値とする。

【００１９】画像処理回路23は、ＴＶカメラ21からの濃
淡画像信号にしきい値処理を行って、背景を０、部品部
分を１とする２値画像を出力する。なお、移動機構であ
るＸＹステージ12とＴＶカメラ21および３次元視覚セン
サ22との相対位置関係、すなわち、ＴＶカメラ21および
３次元視覚センサ22のそれぞれの画面上の距離とＸＹス
テージ12における距離との関係を予め正確に求めてお
き、ＸＹステージ12のＸ軸方向の基本的な駆動距離とす
ることにより、処理を簡略化できる。

【００２０】傾き検出回路31は、第１工程として画像処
理回路23から出力される２値画像信号から、画像の収縮
により部品１のリード部分を除いた本体の四角形を抽出
し、この四角形の辺の内の一辺を基準線として、その基
準線をＸＹステージ12のＸ軸（またはＹ軸）方向に平行
となるようにθステージ11を駆動する駆動信号を出力し
て、粗位置決めのための大まかな傾き検出および補正を
行う（図５参照）。具体的には、本体部分の外形を抽出
するために部品１の２値画像をリードの像が消えるまで
収縮させる。すなわち、２値画像の収縮においては、あ
る画素が部品部分に相当する「１」の値を持つとき、そ
の画素を囲む８近傍（または４近傍）の画素の値の積が
「０」であればその画素を「０」に置き換え、「１」で
あればそのままの値とする処理を画面全体について行
う。この処理をリードの像が消えるまで行う。この時、
本体部分の像も収縮により一部消えるが、大まかな傾き
の検出には影響はない。この段階で本体部分はおおよそ
４角形をしている。この４角形の４頂点のうち傾き検出
の基準として最適な１辺を構成する２頂点を検出する。
単純にこの２頂点を結んだだけでは、部品自体のバリの
影響や、画像収縮の影響により、本来の部品本体部分の
辺とは大きく違う恐れがあるので、この２頂点間の辺上
の数点によりこの辺を直線近似する。以上により求めら
れた辺を、ＸＹステージ12のＸ軸と平行になるように傾
き補正する。

【００２１】第２工程では、部品の製造工程上位置の信
頼度が高い、本体からのリードの付け根部分を検出し、
本体の向かい合う辺で対向する付け根を結んでできる線
分を基準線として、その基準線がＸＹステージ12のＹ軸
方向に平行となるようにθステージ11を駆動する駆動信
号を出力して、精密な傾き検出および補正を行う（図６
参照）。

【００２２】すなわち、リード付け根部分の検出は、次
のように行う。画面上方から順にＸ方向の水平走査を行
い、１行の水平走査中にリードの本体の１辺における規
定本数分の信号が検出されている間は走査を続行する。
水平走査が本体部分に差しかかり、リードの本数に関す
る信号が減少した段階で水平走査を終える。走査を終え
た行の１行前のリードの信号をもってリード付け根部分
とする。画面下方に延びているリードについては、水平
走査を画面下方から順に行い、上記と同様にリード付け
根部分を検出する。リード付け根が検出されたら部品本
体部分をはさんで対向する付け根を結んで線分を作成す
る。この時、１辺にあるリードの本数分だけの線分がで
きるが、傾き補正の必要精度に応じて位置決めに用いる
線分を選択する。例えば、高い精度を要求する場合は、
選択する線分の本数を多くし、この中からばらつきが小
さく信頼性の高い線分を選択して位置決めを行い、精度
が比較的低くてもよい場合は、選択する線分の本数を少
なくする。これらの場合、１列に並んだリードの内、両
端のリードは部品の輸送中に他のものとの接触等により
曲がりやすいので、それらを上記選択から除外すること
も位置決めの精度向上に寄与する。これらの線分をＸＹ
ステージ12のＸ軸（またはＹ軸）方向に一致させること
により傾き補正を行う。

【００２３】すなわち、第２工程の精密な傾き検出で
は、部品の製造工程上位置的信頼度の高いリード付け根
を検出し、向かい合う辺で対応する付け根を結んででき
る線分をＸＹステージ12のＸ軸方向に平行となるように
θステージ11の回転により補正している。リード付け根
部分は製造工程からみても位置決めの基準としての信頼
度は高く、また輸送中に於いても位置ずれの起こる可能
性が最も低い部分である。さらにＱＦＰ型ＩＣで１辺に
十数本あるリードのうち中央付近のリードの付け根を検
出することにより、搬送中のリード曲がりの影響が少な
いために、位置決め基準としての信頼性はさらに上が
る。また、複数の組のリード付け根を用い平均化するこ
とにより信頼性はさらに上がる。リード付け根の検出方
法としては、大まかに傾き補正された部品の２値画像に
於いてリード先端から検索して行く。ここですでに大ま
かな傾き補正はなされているので、画像平面のＸ−Ｙ軸
にほぼ平行にリードは延びている。これによりリード付
け根の探索時にも画像上のＸ−Ｙ軸に沿って探索するこ
とが可能となる。これは処理の高速化・簡略化におおい
に貢献する。先ず、画面上方からＸ軸に沿って１行ずつ
走査して行く。１行のうちに１辺のリード本数分の信号
が検出されている間は走査を進める。本体部分に差し掛
かりリードの本数の信号が減少した段階で走査を終え
る。走査を終えた行の１行前のリードの信号をもってリ
ード付け根部分とする。テレビカメラ下方に向かって延
びているリードについても同様の処理を画面下方から行
うことにより、リード付け根の検出を行う。

【００２４】リード先端検出回路32は、画像処理回路23
からの２値画像信号を入力し、リードの方向すなわち本
体の各辺がＸおよびＹ方向に一致している状態で、画面
の上方または下方から１行ずつ順に水平走査を行い、各
水平走査において最初に現れたリードのＸ方向の位置と
当該水平走査の行番号とによって表される各リード先端
の位置を出力する。本体の上下の辺に関して実行した後
に、θステージ11を９０°回転させて、他の向かい合う
２辺についても同様に行う。

【００２５】θステージ駆動回路41およびＸＹステージ
駆動回路42は、傾き検出回路31およびリード先端検出回
路32からの各駆動信号に基づき、それぞれθステージ11
およびＸＹステージ12を回転および移動させる。

【００２６】リード長さ測定回路51は、リード先端検出
回路32からの本体各辺の各リード先端位置データを入力
し、それぞれ対向するリード先端Ｅui（Ｘui，Ｙui）お
よびＥli（Ｘli，Ｙli）の座標間の距離を計算し、予め
求めておいたＴＶカメラ21のレンズ倍率αを考慮して、
実際のリード先端間の距離Ｌi を、Ｌi ＝〔（Ｘui−Ｘ
li）²＋（Ｙui−Ｙli）²〕^1/2／αにより演算する
（図７参照）。

【００２７】リード抽出回路61は、３次元視覚センサ22
からの光切断線像を画像信号として入力し、予め設定し
たリード幅（例えば0.3 mm）とリード間隔（ピッチ、例
えば0.8 mm）との各距離に基づきリード間を透過してテ
ーブル13上に形成される光切断線を除去し、リード面に
形成される光切断線のみを抽出する。３次元視覚センサ
22は、長さ測定の精度を高めるために一画面の視野内に
数本のリードが写されるように高倍率に設定されてい
る。本実施例では、Ｙ方向の精度は、撮像系の分解能で
ある0.012mm で決まる。従って、全てのリードを一度に
視野内に収めることができないため、複数回に分けてリ
ード部分を抽出する。このため、前回の撮像範囲内のリ
ードの内の少なくとも１本のリードが、次の測定範囲内
に収まるようにＸＹステージ12を駆動する駆動信号を出
力して、ＸＹステージ12を平行移動させる。

【００２８】リード幅測定回路62は、抽出された各リー
ド部分の光切断線の長手方向（本実施例ではＹ方向）の
長さを測定する。この長さは、画面上で水平走査の行数
に相当し、上述のように 0.012mmの整数倍で表される。
また、測定された各リードの長さと部品１のリード幅の
設計値との偏差を出力する。

【００２９】リード中心決定回路63は、各リードのリー
ド幅の中心線上にあるリード代表点を決定するものであ
る。すなわち、各リードの光切断線像のＣＣＤカメラで
の一水平走査毎の各画素における輝度に対して重心演算
を行い、各水平走査におけるＸ方向のピーク点を求め
る。さらに、得られたＹ方向に並ぶピーク点列のＸ座標
値の重心演算を行い当該リードの代表点のＸ座標を決定
する。同様に、前記ピーク点列のＹ座標値の重心演算を
行い当該リード代表点のＹ座標を決定する。

【００３０】一般に、リード面は金属光沢をしており、
したがって光切断線像には多重反射等によりノイズの影
響がある。このノイズの特徴としては、リード部分から
離れた場所に孤立したピーク点（スパイク状ノイズ）が
現れたり、また、リード端面付近で光の乱反射により像
の欠落または重畳に基づくピーク点のばらつきが発生す
ることである。これらのノイズの影響を取り除くために
その特徴を把握した上で、スパイク状ノイズについて
は、その近傍のピーク点列のデータでこれを補間し、ま
た、リード端面付近に発生するノイズについては安定し
た値であるリード中心部付近のピーク点の座標値との差
に基づき、その差が大きいノイズに相当するピーク点を
削除する。こうしてノイズ成分を除去したピーク点列に
対し、前記代表点を決定する。これにより多重反射等に
よりノイズが混入しても、ノイズの影響を削除した信頼
性の高いリード代表点を決定することができる。なお、
スパイク状ノイズに対しては、例えば、ノイズに相当す
るピーク点前後数個のピーク点の座標値の中央値で前記
ノイズに相当するピーク点を置き換えるメジアンフィル
タを用いたり、または、ノイズに相当するピーク点前後
数個のピーク点の座標値の平均値で置き換える平均値フ
ィルタを用いて補間することにより、ノイズの影響を削
除することができる。

【００３１】高さ・ピッチ演算回路64は、基準オフセッ
ト値である前記テーブル13面のＺ座標値に対する各リー
ド代表点のＸ方向距離を算出して各リードの高さとし、
また、各リード代表点間のＹ方向距離を算出してリード
間のピッチとして、それぞれ出力する。

【００３２】スリット光強度設定回路71は、リード幅測
定回路62の出力値により、３次元視覚センサ22のスリッ
ト光投射強度を制御する。ＩＣのリードには、はんだメ
ッキが施されているため、その表面は完全には滑らかで
はない。そのため、予め設定した強度でスリット光を投
射すると、一部のリードで安定な反射光が得られない場
合がある。すなわち、反射光が弱いときには光切断線像
がかすんだり、反射光が強いときには光切断線像がにじ
んだりするため、信頼性よくリードの高さおよびピッチ
を測定することができなくなる。

【００３３】スリット光投射強度の初期値は、予め限度
見本として抽出したリードについて実際にスリット光を
投射して、安定な反射光が得られるように設定する。リ
ード幅は設計値として予め判っているので、リード幅測
定回路62により光切断線像から測定された幅をスリット
光投射強度の良否の目安として用いる。すなわち、リー
ド幅測定回路62からのリード幅の設計値との偏差によ
り、偏差が負の値すなわちリード幅が設計値よりも小さ
ければ、投射されたスリット光が弱く、偏差が正の値す
なわちリード幅が設計値よりも大きければ、投射された
スリット光が強いと判断する。

【００３４】スリット光を投射したとき、得られる反射
光の状態としては、次の４通りがある。(1)全てのリー
ドについて、安定な反射光が得られる。(2)全てのリー
ドについて、反射光が弱い。(3)全てのリードについ
て、反射光が強い。(4)リード毎に、反射光が強いもの
も弱いものもある。(1) については強度制御の必要はな
い。(2) 〜(4)については強度制御が必要である。

【００３５】まず、(2) の場合には、スリット光強度を
徐々に上げていき、安定な反射光による光切断線像が得
られるようにする。(3) の場合には、逆に、安定な反射
光による光切断線像が得られるまでスリット光強度を徐
々に下げる。このとき、スリット光強度の変化幅は、予
め設定しておくが、初期値での投射を行った段階で、余
りにも反射光が強すぎたり、または弱すぎたりした場合
は、その度合に応じて強度変化の幅を変更する。

【００３６】スリット光投射強度制御を行うとき、全て
のリードについて同時に最適な投射光強度になるとは限
らない。そのため、各リードについて反射光から得られ
るリード幅が、真値に対して許容範囲に入った段階で、
リードのデータを溜め込んでおく。

【００３７】次に(4) の場合は、まず投射強度を下げる
方向に投射強度制御を行う。下げる方向では最も下がっ
た状態（＝０）までには安定な反射光が得られるはずで
ある。こうして、反射光が強すぎたリードについて安定
な反射光が得られるようにした後に、投射強度を上げる
方向の制御を行う。このときには、最も上がった状態で
も、未だ安定な反射光が得られない場合がある。この場
合は、後述のスリット投射位置の制御を行う。

【００３８】スリット光投射位置設定回路72は、リード
幅測定回路62の出力値により、ＸＹステージ12を移動さ
せることにより、３次元視覚センサ22のリードに対して
のＸ方向での投射位置を変える。

【００３９】測定時に最初にスリット光を投射する位置
は、リード先端から約0.2mm の辺りである。投射位置の
変更は、まずリードの先端方向にＸＹステージの最小送
りステップ（例えば0.01mm）移動する。次に、リードの
付け根の方向に、最初に投射した位置からやはり最小送
りステップ分だけ移動する。これ以降はリードの付け根
に向かって最小送りステップずつ移動する。

【００４０】記憶回路81は、測定された部品のリード毎
の長さと高さおよびピッチを入力し、一時記憶する。

【００４１】判定回路82は、記憶回路81からの各リード
の長さ、高さおよびピッチを、予め設定された基準寸法
とそれぞれ比較し、全てのリードが基準値以内であれば
良、一本でも基準値範囲外のリードがあれば、該当リー
ドを基準値との偏差量とともにリストとして出力する。

【００４２】次に、本実施例の作用を図２および図３に
示すフローに基づき説明する。下から透過照明を施され
たテーブル13上に載置された部品１は、ＸＹステージ12
によりまずＴＶカメラ21の視野内に移動される。なお、
部品は、プリント基板実装時の向きとは天地逆にテーブ
ル上に搭載する。このように載置することにより、部品
全体をリードで支えることによる基準面のばらつきのた
めに生ずるリードの高さ測定の精度低下を防止すること
ができる。また実際に基板に触れるリード面の検査を行
うことができるため、検査の信頼性が向上する。

【００４３】（粗位置決め）step110 で粗位置決めを行
う。すなわち、まず、ＴＶカメラ21で得られた透過照明
された部品の画像(step111) に、しきい値処理により２
値化して２値画像を得(step112) 、さらに画像の収縮処
理により、リード部を取り除き部品本体の外形を抽出す
る(step113) 。抽出された部品外形の１辺よりサンプル
点として等間隔に10点を選び、外形直線近似を行う(ste
p114)。この直線のＴＶカメラのＸ軸（またはＹ軸）に
対する傾きを部品の傾き角として検出し(step115) 、そ
の角度分だけθステージを回転させて傾き補正を行う(s
tep116) 。

【００４４】（精密位置決め）step110 の部品外形抽出
に基づく粗位置決めだけでは、部品本体のバリのため位
置決め精度が低い場合は、step120 において部品の製造
工程上安定なリード付け根部を基準とする精密位置決め
を行う。すなわち、粗位置決めの場合と同様に、まず、
２値画像を得る(step121〜step122)。この２値画像よ
り、部品本体の向かい合う辺のリード付け根部を検出す
る(step123) 。そして、対向するリード付け根部を結ぶ
線分とＴＶカメラのＸ軸（またはＹ軸）との傾き角を検
出し(step124) 、その角度分だけθステージを回転させ
て精密な傾き補正を行う(step125) 。なお、傾き角を検
出する際の対向するリード付け根部は、必要に応じて複
数組抽出し、それらの平均をとってもよい。

【００４５】なお、精密位置決めは、ある程度部品１の
テーブルへの搭載精度（例えば、Ｘ−Ｙ方向に対して、
傾き角約±９°以内）が保証されれば省略することが可
能である。これにより処理時間を短縮することができ
る。

【００４６】（リード長さ測定) 位置決めされた部品の
対向する辺の各リードの先端位置をＴＶカメラによる２
値画像から検出し(step131) 、対向するリードの先端間
の距離を演算する(step132) 。次に、部品を90°回転さ
せたかどうかを判断し(step134)、未だ回転して居ない
場合は90°回転させて(step135) 、他の向かい合う辺に
ついてstep131 、step132 を繰り返し、全てのリード長
さを測定する。

【００４７】（スリット光投射強度・位置制御) リード
長さの測定が終了すると、step140 でＸＹステージを駆
動して部品を３次元視覚センサの下へ搬送する。このと
き、部品はリード長さ測定時に検出されたリード先端の
位置情報によってリード先端にスリット光が正確に投射
されるように搬送される。また、リードの高さ・ピッチ
の測定精度を高くするために、スリット光は狭い範囲に
投射されるので、ＸＹステージを複数本のリード毎に駆
動して、スリット光を部品の四辺の各リードの先端に順
に投射する(step150) 。このときのスリット光投射強度
は、予め設定された初期値とする。そして、スリット光
の反射光により得られる光切断線像から、先ず、リード
端面付近のデータによる補間演算と、さらにはリードの
重心演算とによりスパイク状のノイズや多重反射による
ノイズを除去する(step160) 。

【００４８】次にstep170 で、検出されたリード先端部
の光切断線像より各リード幅を測定する。良好な反射光
が得られていれば、部品設計値の許容範囲内の測定値が
得られるはずである。したがって、得られたリード幅の
測定値と部品の設計値とを比較し(step180) 、両者の差
が許容範囲を超えた場合は投射するスリット光の強度を
変える投射強度制御を行う。すなわち、測定値が設計値
よりも大きく許容範囲外にあるときは、スリット光が強
すぎるため投射強度を減少し(step190) て再度リード幅
を測定し(step170) 、測定値が許容範囲に収まるまで投
射強度を徐々に減少する上述の操作を繰り返す。

【００４９】一方、測定値が設計値よりも小さく許容範
囲外にあるときは、まず、現在の投射強度が最大か否か
を判断し(step200) 、最大でない場合は、スリット光が
弱すぎるため投射強度を増加し(step210)て再度リード
幅を測定し(step170) 、測定値が許容範囲に収まるまで
測定値が許容範囲に収まるまで投射強度を徐々に増加す
る上述の操作を繰り返す。step200 で最大投射強度でも
リードの表面性状による鏡面反射等の影響で良好な反射
光が得られず未だ測定値が許容範囲外にある場合は、st
ep220 においてＸＹステージの最小送りによりスリット
光の投射位置をリード先端方向にわずかに変えた後、投
射強度を初期値にリセットし(step230) 、再びstep170
以降の操作を行う。なお、表面性状の影響の少ないリー
ド、例えば、はんだメッキ前のリードの検査には、スリ
ット光の投射強度は予め設定した初期値に固定したまま
で測定が可能である。これにより更に高速に検査するこ
とができる。

【００５０】これらの投射強度および投射位置制御は、
部品四辺の各リードについて行い、それぞれのリードが
許容範囲内となったときの反射光データを記憶しておく
(step240) 。部品四辺の全てのリード幅の測定値が許容
範囲に入ったら(step250) 、次に、リードの高さ・ピッ
チ測定を行う。

【００５１】（リード高さ・ピッチ測定) step260 で、
反射光データより、リード表面の微小な凹凸により生ず
るデータの欠落や多重反射によるノイズをリード付近の
データによる補間によって除去し(step260) 、各リード
の代表点を決定する(step270) 。そして、決定された各
リード代表点と予め測定したテーブル面のＺ座標値であ
る基準オフセット値とからリード高さを算出し(step28
0) 、隣接するリード代表点間の距離をリードピッチと
して算出して(step290) 、それぞれの測定を行う（図８
参照）。

【００５２】step300 において、step132 で得られたリ
ード長さとstep280 およびstep290 で得られたリード高
さおよびピッチの測定値を、それぞれ設計値と比較し、
各測定値が許容範囲内にあれば、検査された部品は良好
と判定し、許容範囲外にある場合は、当該リードの位置
と共に測定データを表示する。これにより一連の操作は
終了する。

【００５３】なお、スリット光の反射光像の良否の判定
として、本実施例のようにリード幅を用いるのではな
く、反射光像からリード面積を用いてもよい。また、大
型の部品については、部品位置決めおよびリード長さ測
定に使用するＴＶカメラを複数用いて分解能を維持し、
リード高さおよびピッチ測定においては、スリット光を
シフトさせ端のリードが２画面に亙ってオーバラップす
るように測定する。

【００５４】（実施例の効果）本実施例は、ＴＶカメラ
で撮像した部品全体の画像に基づき、部品本体の外形よ
り粗位置決めを行った後、さらに、水平走査によるリー
ド付け根の検出による基準線に基づく精密位置決めを行
うという２段階の位置決めを行うので、自動的かつ高速
に精密な部品の位置決めが可能になる。

【００５５】本実施例は、検査に必要なＴＶカメラの走
査線方向および３次元視覚センサの投射スリット光に対
する部品の位置決めを前記ＴＶカメラによる撮像画面に
基づき行い、その位置決めされた部品をそのまま３次元
視覚センサ直下に搬送するとともに、必要な測定精度が
異なるリード長さ測定とリード高さおよびピッチ測定と
を、それぞれ前記ＴＶカメラとスリット光を用いた３次
元視覚センサとにより分担して行うので、簡単な構成で
高速かつ高精度に部品の計測、検査ができるという効果
がある。

【００５６】本実施例は、スリット光による３次元視覚
センサを用いているので、非接触かつ高速にリードの高
さを測定することができ、高さの値が把握できるので検
査の信頼性を高めることができるという効果がある。さ
らに、高さのみならずリードピッチも高さ測定と同じ精
度で測定できるという効果がある。

【００５７】本実施例は、部品の各リードを、３次元視
覚センサからの光切断線像においてノイズの影響を削除
して決定した代表点で代表させ、この代表点の位置に基
づいてリード高さおよびピッチを算出するので、高速か
つ高精度に測定することができるという効果がある。

【００５８】本実施例は、リード幅の光切断線像から得
られる測定値と設計値との差に基づきスリット光の投射
強度および投射位置を制御するので、スリット光の反射
に影響を及ぼすリードの表面性状に依らずに常に適切な
リードの光切断線像が得られるため、正確な測定ができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す図である。

【図２】実施例の動作を示すフロー図である。

【図３】実施例の動作を示すフロー図である。

【図４】ＱＦＰ型ＩＣの外観を示す図である。

【図５】粗位置決めの説明図である。

【図６】精密位置決めの説明図である。

【図７】リード長さ測定の説明図である。

【図８】スリット光の反射光による光切断線像からリー
ド高さおよびピッチを測定するようすを示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１部品 11 θステージ 12 ＸＹステージ 13 テーブル 21 ＴＶカメラ 22 ３次元視覚センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４０５Ｃ審査官川端修 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検査すべき部品を載置するとともに、前
記部品を２次元平面内で回転および並進移動するステー
ジと、前記部品を撮像し画像信号を出力するＴＶカメラ
と、前記部品にスリット光を投射するとともに、スリッ
ト光により部品上に形成された光切断線像を撮像し、三
角測量によって部品の３次元座標を検出する３次元視覚
センサと、前記ＴＶカメラからの画像信号に基づき部品
形状に応じた基準線を設定し、該基準線に基づき部品の
位置および傾きを検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段により検出された部品の位置および傾きに基づ
き、前記基準線がＴＶカメラの走査線方向に対応して前
記ステージを回転させる回転指令および前記部品が前記
３次元視覚センサからのスリット光の投射位置へ移動す
るように前記ステージを並進移動させる並進指令のいず
れか一方を前記ステージへ出力するステージ駆動手段
と、前記ＴＶカメラの出力する画像信号に基づき、前記
回転指令により前記基準線がＴＶカメラの走査線に対応
して回転された部品の第１の寸法を測定する第１測定手
段と、前記３次元視覚センサが検出した３次元座標よ
り、前記並進指令によりスリット光の投射位置へ並進移
動した部品の第２の寸法を測定する第２測定手段と、を
具備することを特徴とする部品検査装置。