JPH07307599A

JPH07307599A - 検査装置及び製品製造方法

Info

Publication number: JPH07307599A
Application number: JP6096399A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kobayashi; 茂樹小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】オペレータの負荷を軽減し、低コストで製造
品質向上に役立ち得る検査装置を提供する。【構成】Ｘ−Ｙテーブル２で検査対象１を位置決め
し、ＬＥＤ３ａ、…、３ｆとカメラ５で得た検査対象１
の三次元表面形状より自動検査を行い、良好でないと判
定された箇所の位置をメモリ１２に記憶しておき、検査
対象物１のその位置を白色環状光源４とカメラ６ａ、６
ｂで撮像して、目視検査用に表示ユニット１５で表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製品製造ラインにおい
て行われる半製品検査の検査装置と、検査により検出さ
れた不良箇所の修理修正により該半製品を完成する製品
製造方法に関するものであり、特に同一検査装置内で同
一対象物に対して自動化検査技術によって、自動的に検
出された品質が良好でない箇所を画像表示し、この画像
を利用した目視再検査を効果的に実行し、真の不良箇所
の検出とその修理修正を的確かつ容易に実施する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の製造工程においては、オペレータ
が製造途上の半完成品を検査し、不良箇所が発見されれ
ば修理または修正を施していた。一方、検査自動化技術
の進歩によりオペレータによる検査工程は次々に自動化
されつつあり、画像認識技術やセンシング技術による目
視検査の自動化もその大きな部分である。しかるに、こ
れまでに実施されてきた多数の目視検査自動化技術アプ
リケーションの実績を客観的に評価してみるに、オペレ
ータによる目視検査に対しそれらが必ずしも圧倒的に優
位な能力を有するとは言い難い現状にある。それは微細
な対象に対する精度や特に撮像環境に対する柔軟な対応
力において、自動化技術が人間の能力に未だ及ばないた
めである。即ち自動検査装置の利用拡大に対する技術的
な障害が未だに存在することを認めざるを得ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の目視検査自動化
技術における不満足度に対処するために、本発明では次
のコンセプトを導入している。（１）人間による目視検査の長所とコンピュータ自動検
査の長所をそれぞれ両立させて生かすこと。人間による
目視検査の長所はその精密性と柔軟性にあり、一方コン
ピュータ自動検査の長所はその安定性にある。そこで自
動検査と目視検査を一台の検査装置の中で機能融合的に
実施できることが望ましいことになる。（２）このコンセプトを実現する方法の一つは、自動検
査は標準的な良品品質からの逸脱箇所（以後の説明にお
いては「不良サスペクト」箇所と称する）の自動的な検
出にとどめ、自動検査終了後該不良サスペクト箇所を撮
像・画像表示して、その表示画像をオペレータが目視観
測することによって再検査し、最終的に真の不良箇所を
抽出する方法である。（３）オペレータはこのようにして最終的に抽出した真
の不良箇所を修理または修正することによって、半製品
を完成し完成品とする。

【０００４】このコンセプトを実現する一つの形態は、
自動検査機能と画像表示機能とが機能的に一体化された
システムである。ところが、この一体化には技術的な問
題が存在する。その問題は、自動検査のための光学的セ
ンシングに好都合な条件と、目視検査のための撮像に好
都合な光学的条件とが必ずしも一致しない点にある。三
次元形状の自動検査を例にとると、その基本となる三次
元計測には、一般的に光切断法や一定の格子縞パタンな
どの構造化光投光法などが適用されるが、これらの場合
に用いられる光の条件は、肉眼で物体を観察するには非
常に適していない条件であり、十分な目視観察ができな
い。一方、立体物を満足に観察する光学的な環境は、白
色光によるシェーディングの少ない照明と、方位角、傾
斜角共に斜め方向からの視角である。ところが、この環
境は逆に三次元計測にとっては全く意味をなさない。さ
らにこれらの両機能にとってのアンド条件がある。それ
は観測倍率の要因である。自動検査の場合には検査スピ
ードとの兼ね合いもあるので、認識性能が許す限りの低
い倍率が好ましい。例えば、実装プリント板の自動検査
では通常１画素のサイズが５０ミクロンから２５ミクロ
ン程度の解像度で十分な認識成績が得られるが、目視検
査のための画像はこれをさらに数倍アップする必要があ
る。

【０００５】これらの問題を解決するための最も安易な
方法は、自動検査機能と画像表示機能を別個の検査装置
に搭載した形態である。しかしこの形態は構成要素が重
複し、当然のことながらスペースのみならず、コストに
おいてもほぼ二倍になりトータル・パフォーマンス上実
用性が極めて低い。そこで、必然的に自動検査機能と画
像表示機能において利用される投光・受光系がそれぞれ
別個ではあるが、検査装置としては一体化している形態
の必要性が浮上してくる。この場合、同一検査装置内に
原理的に異なる光学的センシング方式を両立させること
が課題となり、それが取りも直さず本発明の技術的課題
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述のように、この形態
は単に両機能を一体にしただけでは本来の機能が有効に
発揮されない。単なる一体化は特に両機能で用いられる
光束が相互介入を起こすために機能的障害を惹起する。
また、自動検査機能と目視検査のための画像表示機能と
の間には、機能上有効な関連性が必要である。そこで本
発明は、自動検査手段と画像表示手段の間に然るべき相
互関係を形成する解決手段を講じ、実用的な一体型検査
装置を成立せしめている。具体的には下記の諸機能がそ
の解決手段である。即ち、（イ）自動検査機能と画像表示機能が光学的に相互に非
妨害的であるようにする手段、但しこの場合、自動検査
機能が画像表示機能を光学的に利用する形態はありう
る。（ロ）自動検査による不良サスペクト判定箇所位置デー
タの貯蔵機能。（ハ）貯蔵された不良サスペクト箇所位置データによっ
て、再検査対象を不良サスペクト箇所に位置決めする機
能と、その画像を撮像・表示する機能。（ニ）不良サスペクト箇所の表示画像をオペレータが目
視して、真の不良箇所を抽出し、決定できるようにした
機能。（ホ）自動検査機能における標準認識アルゴリズム（不
良サスペクト検出アルゴリズム）の搭載。（ヘ）目視再検査により抽出された真の不良箇所の修理
修正用機能。

【０００７】

【作用】本発明により、検査対象と検査の目的に応じて
自動検査と表示画像目視検査のそれぞれの長所を生かし
た最適化システムの組合せが可能になったので、実用的
低コスト、且つ小スペースの検査製造方法が実現したば
かりでなく、製造品質の安定化が容易になった。

【０００８】

【実施例】以下、実施例を示す図面に沿って本発明を説
明する。図１は本発明を具体化した第１実施例の検査装
置の構成を示す。図１に示されるその画像センシング装
置は時分割による光学的分離方式であって、自動検査の
ための位相（Ｔ１）において、投光及び受光がＯＮとな
ると計測用投光・受光装置と、表示画像目視検査のため
の位相（Ｔ２）において、照明及び撮像がＯＮとなる照
明・撮像装置の組合せからなっている。計測用投光・受
光装置は角度の異なる光束を時分割的に投光して表面形
状をセンシングする三次元計測装置を構成している。そ
の真上よりの平面図を図２に示す。第１実施例の計測用
投光装置は図１及び図２の３であり、光源として複数群
のＬＥＤからなる（図２では０度、９０度、１８０度、
２７０度の４方位角方向に設置された３ａ〜３ｈの計８
群のＬＥＤからなる）。これらのＬＥＤのうち、３ａ〜
３ｄの４個のＬＥＤは急峻な入射傾斜角を以て検査対象
を照明し、３ｅ〜３ｈの４個のＬＥＤは緩徐な入射傾斜
角を以て検査対象を照明する。検査対象の検査領域にあ
たった光束は、その箇所の表面立体角（即ち、緩徐な表
面法線ベクトルか、または急峻な表面法線ベクトルのい
ずれか）に応じて正反射成分を中心ベクトルとする反射
光を反射し、撮像装置であるモノクロ・シャッタカメラ
５が撮像する。

【０００９】図１６のタイムチャートに示す通り、４個
のＬＥＤ光源３ａ〜３ｄは位相（Ｔ１）内のタイミング
Ｔ１（ｉ−１）、（ｉ＝１、２、…、ｎ）において発光
し、カメラ５が撮像する。一方、４個のＬＥＤ光源３ｅ
〜３ｈは位相（Ｔ１）内のタイミングＴ１（ｉ）におい
て発光し、カメラ５が撮像する。これら２タイミングに
おいて撮像したＴ１（ｉ−１）画像とＴ１（ｉ）画像の
２画像をそれぞれのメモリ・フレームに取込み合成して
Ｔ１（ｉ）画像とし、自動認識のためのデータ画像とし
て良否判定演算に用いる。またカメラ５は背景光量が十
分低いレベルのケースでは位相（Ｔ１）内のタイミング
Ｔ１（ｉ）においてシャッタカメラ機能を用いずに普通
の撮像動作を行うことによって、画像の取込みを行って
も良い。因みに、位相（Ｔ１）において目視検査用照明
撮像装置はＯＦＦとなっている。検査箇所の自動検査が
終了すると、検査装置は次に目視検査のための画像表示
の位相（Ｔ２）の状態に入る。位相（Ｔ２）において
は、逆に計測用投光・受光装置がＯＦＦとなり、目視検
査用照明撮像装置がＯＮとなる。図１と図２の４及び６
は目視検査用照明撮像装置であって、この実施例では照
明装置はＬＣＤシャッタが装備されたハロゲン灯からの
光束を光ファイバによって誘導し、白色環状光源４とし
ている。また６ａ〜６ｄは４台のカラーカメラであっ
て、目視検査に有効な視方向傾斜角を以て４５度、１３
５度、２２５度、３１５度の４方位角方向に設置されて
いる。目視検査の位相（Ｔ２）においては、光源はＬＣ
Ｄシャッタが「開」となり、検査対象が照明され、カメ
ラによって撮像されたカラー画像が表示ユニット１５の
スクリーン上に表示される。

【００１０】検査全体の動作順序を図３及び図４のフロ
ーチャートに示す。先ず、搬入装置（図示せず）により
検査対象１が搬入され、図１のＸ−Ｙステージ２にセッ
トされると（ＳＴ１）、検査シーケンスに従って制御ユ
ニット１０の制御信号により位置決め装置（図示せず）
がＸ−Ｙステージ２を移動させて検査対象１の検査領域
を自動検査位置にもたらす（ＳＴ２）。そこで検査の位
相はＴ１となり、計測用投光装置３のＬＥＤ光源３ａ〜
３ｄ及びＬＥＤ光源３ｅ〜３ｈが検査対象に対して上述
のように、それぞれの入射立体角をもつ光束をタイミン
グＴ１（ｉ−１）及びタイミングＴ１（ｉ）において投
光する（ＳＴ３）。対象からの反射光は、撮像装置のモ
ノクロカメラ５が撮像する（ＳＴ３）。そこでモノクロ
カメラ５は、これを画像信号に変換して画像入力ユニッ
ト８へ出力する（ＳＴ３）。画像処理演算ユニット９
は、画像入力ユニット８で量子化されたこの画像信号を
ルート（Ａ）を介して検査用パラメータを演算し（ＳＴ
４）、予めプログラム化して保有している良否判定のた
めの標準認識アルゴリズムに供給し、検査領域の自動良
否判定を行う（ＳＴ５）。その判定結果が不良の疑のあ
る不良サスペクトである場合には、ＳＴ６がＮＯとな
り、ＳＴ７において不良サスペクト箇所（即ち再検箇
所）位置データをメモリ１２にメモリする。また、もし
判定結果が良品である時は、ＳＴ６がＹＥＳとなり、次
にＳＴ８がＮＯであれば次の検査位置に対象を移動する
が、ＹＥＳであれば全自動検査領域の検査が完了し、位
相Ｔ２の目視再検査ステップ（図４）へと進む。

【００１１】図４の目視再検査ステップにおいては、再
検査シーケンスは図１のメモリ１２にメモリされている
不良サスペクト箇所位置データに従って、制御ユニット
１０の制御信号により位置決め装置（図示せず）がＸ−
Ｙステージ２を移動させて、検査対象１の再検査領域を
再検査位置にもたらす（ＳＴ９）。そこでＳＴ１０にお
いて、白色環状光源４が検査対象１に対して白色光束を
照射すると、カラーカメラ６が再検査領域を撮像し、そ
の画像を表示ユニット１５のスクリーン上に表示する
（ＳＴ１１）。そこで、オペレータはこの画像を観測す
ることによって目視検査を行い良否判定を下し（ＳＴ１
２）、判定結果を入力ユニット１３に入力する（ＳＴ１
３）。結果の入力が終わると、ＳＴ１４がＮＯであれば
検査シーケンスはメモリ１２にメモリされている不良サ
スペクト箇所位置データに従って制御ユニット１０の制
御信号により、位置決め装置（図示せず）が再びＸ−Ｙ
ステージ２を移動させて検査対象１を次の再検査位置に
もたらし、以上述べた動作が反復される。このようにし
て、全ての再検査位置の再検査が完了したら、ＳＴ１４
がＹＥＳとなり検査対象１がＸ−Ｙステージ２から排出
される（ＳＴ１６）。以上述べたように本実施例は良否
判定を自動的に行い、不良の疑のある領域だけを画像と
して表示するので、オペレータは極く少数の目視検査を
行えばよいことになり、大幅な省力化が実現されるばか
りでなく、稍緩かな自動検査標準判定基準を設定するこ
とによって不良箇所の不検出リスクを回避し、少数の良
箇所過検出を許容して不良サスペクト検出とし、不良サ
スペクト分のみの目視再検査を表示画像によって行うの
である。

【００１２】次に、本発明の第２実施例について説明す
る（図５及び６）。第２実施例は計測用投光・受光装置
と画像表示用照明・撮像装置とを偏光角の相違によって
光学的に分離する検査装置である（図６は真上よりの平
面図である）。図５、図６に示す自動検査のための計測
用投光装置３、受光装置５は、それぞれ角度の異なる光
束を時分割時に投光して表面形状を計測する三次元セン
シング装置を構成しており、偏光角９０度の偏光を投光
及び受光する。一方、目視検査のための照明・撮像装置
は偏光角０度の偏光を照明及び撮像する。このように第
２実施例は偏光角の相違を利用するので一次光（投光光
束）及び二次光の正反射光が相互に不感であるため、鏡
面反射面あるいは金属反射面に対しては、第１実施例の
ように自動検査位相（Ｔ１）と画像表示位相（Ｔ２）の
間で光源のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す必要がない。第２実
施例の計測用投光装置は光源として、前方に偏光角９０
度の偏光フィルタが装備された複数群のＬＥＤからなる
（図６では０度、９０度、１８０度、２７０度の４方位
角方向に設置された３ａ〜３ｈの計８個のＬＥＤからな
る）。これらのＬＥＤのうち、３ａ〜３ｄの４個のＬＥ
Ｄは急峻な入射傾斜角を以て検査対象を照明し、３ｅ〜
３ｈの４個のＬＥＤは緩徐な入射傾斜角を以て検査対象
を照明する。検査対象の検査領域にあたった光束は、そ
の箇所の表面立体角（即ち緩徐な表面法線ベクトルまた
は急峻な表面法線ベクトルのいずれか）に応じて正反射
成分を中心ベクトルとする反射光を反射し、撮像装置で
ある９０度偏光フィルタ装着のモノクロカメラ５が撮像
する。図１７のタイムチャートに示す通り、４個のＬＥ
Ｄ光源３ａ〜３ｄは位相（Ｔ１）内のタイミングＴ１
（ｉ−１）、（ｉ＝１、２、…、ｎ）において発光し、
モノクロカメラ５が撮像する。一方、他の４個のＬＥＤ
光源、３ｅ〜３ｈは位相（Ｔ１）内のタイミングＴ１
（ｉ）において発光し、モノクロカメラ５が撮像する。
これら２タイミングにおいて撮像したＴ１（ｉ−１）と
Ｔ１（ｉ）画像の２画像をそれぞれのメモリ・フレーム
に取込み合成して、Ｔ１（ｉ）画像とし、自動認識のた
めのデータ画像として良否判定演算に用いる。検査箇所
の自動検査が終了すると、検査装置は次に目視検査のた
めの画像表示の位相（Ｔ２）の状態に入る。図５と図６
の４及び６は目視検査用照明撮像装置であって、０度偏
光専用装置となっている。この実施例では、照明装置は
０度偏光フィルタが装備された白色光源４ａ〜４ｄとし
ている。また６ａ〜６ｄは０度偏光フィルタが装備され
た４台のカラーカメラであって、目視検査に有効な視方
向傾斜角を以て４５度、１３５度、２２５度、３１５度
の４方位角方向に設置されている。目視検査の位相（Ｔ
２）においては０度偏光によって撮像されたカラー画像
が表示ユニット１５のスクリーン上に表示される。

【００１３】検査全体の動作順序を図７及び図８のフロ
ーチャートに示す。先ず、搬入装置（図示せず）によ
り、図５の検査対象１が搬入されＸ−Ｙステージ２にセ
ットされると（ＳＴ１）、検査シーケンスに従って制御
ユニット１０の制御信号により位置決め装置（図示せ
ず）がＸ−Ｙステージ２を移動させて検査対象１の検査
領域を自動検査位置にもたらす（ＳＴ２）。そこで検査
の位相はＴ１となり、対象からの反射光を撮像装置のモ
ノクロカメラ５が撮像する（ＳＴ３）。そこでモノクロ
カメラ５はこれを画像信号に変換して、画像入力ユニッ
ト８へ出力する（ＳＴ３）。画像処理演算ユニット９
は、画像入力ユニット８で量子化されたこの画像信号を
ルート（Ａ）を介して検査用パラメータを演算し（ＳＴ
４）、予めプログラム化して保有している良否判定のた
めの標準認識アルゴリズムに供給し、検査領域の自動良
否判定を行う（ＳＴ５）。その判定結果が不良の疑のあ
る不良サスペクトである場合には、ＳＴ６がＮＯとな
り、ＳＴ７において不良サスペクト箇所（即ち再検箇
所）位置データをメモリ１２にメモリする。また、もし
判定結果が良品である時はＳＴ６がＹＥＳとなり、次に
ＳＴ８がＮＯであれば次の検査位置に対象を移動する
が、ＹＥＳであれば全自動検査領域の検査が完了し、位
相（Ｔ２）の目視再検査ステップ（図８）へと進む。

【００１４】図８の目視再検査ステップにおいては、再
検査シーケンスは図５のメモリ１２にメモリされている
不良サスペクト箇所位置データに従って制御ユニット１
０の制御信号により、位置決め装置（図示せず）がＸ−
Ｙステージ２を移動させて検査対象の再検査領域を再検
査位置にもたらす（ＳＴ９）。そこで、ＳＴ１０におい
てカラーカメラ６の撮像ゲートがＯＮとなり、白色光源
４が偏光角０度の偏光白色光束を照射している再検査領
域を０度偏光選択的に撮像し、その画像を表示ユニット
１５のスクリーン上に表示する（ＳＴ１１）。そこでオ
ペレータはこの画像を観測することによって画像検査を
行い良否判定を下し（ＳＴ１２）、判定結果を入力ユニ
ット１３に入力する（ＳＴ１３）。結果の入力が終わる
とＳＴ１４がＮＯであれば、検査シーケンスはメモリ１
２にメモリされている不良サスペクト箇所位置データに
従って制御ユニット１０の制御信号により位置決め装置
（図示せず）が再びＸ−Ｙステージ２を移動させて検査
対象１を次の再検査位置にもたらし、以上述べた動作が
反復される。このようにして、全ての再検査位置の再検
査が完了したらＳＴ１４がＹＥＳとなり、検査対象１が
Ｘ−Ｙステージ２から排出される（ＳＴ１６）。以上述
べたように第２実施例も良否判定を自動的に行い、不良
の疑のある領域だけを画像として表示するので、オペレ
ータは極く少数の目視検査を行えばよいことになり、大
幅な省力化が実現されるばかりでなく、稍緩かな自動検
査標準判定基準を設定することによって不良箇所の不検
出リスクを回避し、少数の良箇所過検出を許容して不良
サスペクト検出とし、不良サスペクト分のみの目視再検
査を表示画像によって行うのである。

【００１５】次に本発明の第３実施例を図面に沿って説
明する。第３実施例も計測用投光・受光装置と画像表示
用照明・撮像装置とを偏光角の相違によって光学的に分
離する検査装置である。図９は本発明の具体化した第３
実施例の検査装置の構成を示す。図９に示される画像セ
ンシング装置は、自動検査のための位相（Ｔ１）におい
て受光ゲートがＯＮとなる計測用投光・受光装置と、表
示画像目視検査のための位相（Ｔ２）において撮像ゲー
トがＯＮとなる照明・撮像装置の組合せからなってい
る。第３実施例の計測用投光・受光装置は入射角度の異
なるカラー光束を投光して表面形状をセンシングする三
次元計測装置を構成している。その計測用投光装置は図
９の３であり、光源として複数群のカラー光源（例えば
カラーフィルタを付した白熱灯）からなる。これらのカ
ラー光源３は全て偏光角９０度の偏光フィルタをその前
面に装着しており、従って光源３は図１８のタイムチャ
ートに示す通り９０度偏光のカラー光束を常時発してい
る。これらの光源のうち、３ａ、３ｂを含む光源群は例
えばイエロー光を発し、急峻な入射傾斜角を以て検査対
象を照明し、３ｅ、３ｆを含む光源群はブルー光を発
し、緩徐な入射傾斜角を以て検査対象を照明する。検査
対象の検査領域にあたったカラー光束は、その箇所の表
面立体角（即ち緩徐な表面法線ベクトルまたは急峻な表
面法線ベクトルのいずれか）に応じて正反射成分を中心
ベクトルとするそれぞれのカラー反射光を反射し、撮像
装置である偏光角９０度の偏光フィルタ付カラー・シャ
ッタカメラ５が撮像する。また、図中４は第２実施例と
異なり偏光フィルタを装着しない白色光源であって、従
って偏光角９０度の偏光フィルタ付カラー・シャッタカ
メラ５は白色光源４が対象に向かって照射した光束の反
射光をも受光できる。白色光源４は中程度の傾斜角をも
って対象を照射するので、中程度の傾斜をもつ表面法線
ベクトルの検出が可能になり、急傾斜、中傾斜、緩傾斜
の３種類の傾斜角度面が検出できるので、第２実施例よ
りも詳細な形状計測が可能である。位相（Ｔ１）内のタ
イミングＴ１（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｎ）において、
カメラ５が９０度偏光のカラー正反射光と白色光正反射
光と散乱反射光を撮像する。撮像されたカラー画像をカ
ラーメモリ・フレームに取込み、Ｔ１（ｉ）画像とし、
自動認識のためのデータ画像として良否判定演算に用い
る。因みに、位相（Ｔ１）において目視検査用撮像装置
６の撮像ゲートはＯＦＦとなっている。検査箇所の自動
検査が終了すると、検査装置は次に目視検査のための画
像表示の位相（Ｔ２）の状態に入る。位相（Ｔ２）にお
いては逆に計測用受光装置の受光ゲートがＯＦＦとな
り、目視検査用撮像装置６の撮像ゲートがＯＮとなる。
図９の４及び６は目視検査用照明撮像装置であって、こ
の実施例では照明装置４は白色光源４ａ、４ｂを含む白
色光源群としている。撮像装置６は前面に偏光角０度の
偏光フィルタが装備されたカラーカメラ６ａ、６ｂを含
むカラーカメラであって、目視検査に有効な視方向傾斜
角及び方位角を以て設置されている。従って、撮像装置
６は照明装置４の照明による正反射光は入受光するが、
カラー光源３由来の９０度偏光カラー正反射光は受光せ
ず、目視検査上邪魔な画像の発生を防止している。目視
検査の位相（Ｔ２）においては、撮像装置６の撮像ゲー
トがＯＮとなり、撮像されたカラー画像が表示ユニット
１５のスクリーン上に表示される。以上のように第３実
施例では自動検査のための投光・受光系の一部として画
像表示のための照明系を利用し、画像表示のための撮像
系は偏光効果の利用により計測用反射光の無用のコンタ
ミネーションを排除しているので、光源の点滅によって
他系の光束の混入を防止する必要がない上に、より精密
な形状計測と見易い表示画像が得られるようになってい
る。なお、本実施例で使用しているイエロー光とブルー
光はこの２色の組合せに限定されるものではないこと勿
論であり、レッド光とグリーン光やその他の組合せであ
っても何ら支障はない。第３実施例の動作フローは基本
的に第２実施例と同様であるので説明を割愛する。

【００１６】次に本発明の第４実施例を図面に沿って説
明する。第４実施例は計測用投光・受光装置と画像表示
用照明・撮像装置とを測定光波長の相違によって光学的
に分離する検査装置である。図１０は本発明を具体化し
た第４実施例の検査装置の構成を示す。図１０及び図１
１に示される画像センシング装置は、自動検査のための
位相（Ｔ１）において受光ゲートがＯＮとなる計測用投
光・受光装置と、表示画像目視検査のための位相（Ｔ
２）において撮像ゲートがＯＮとなる照明・撮像装置の
組合せからなっている（図１８のタイムチャート参
照）。第４実施例の計測用投光・受光装置は、波長域の
異なる光束を異なる入射角度で投光して表面形状を計測
する三次元センシング装置を構成している。その計測用
投光装置は図１０の３と４であり、３は光源として複数
の赤外光源（例えば波長９５０ｎｍを中心波長とする赤
外発光ＬＥＤ）からなる。これらの光源群は緩徐な入射
傾斜角を以て検査対象を照明する。４は白色光源であっ
て、急峻な入射傾斜角を以て検査対象を照明する（図１
０及び図１１に示す実施例では、白色円環光源を使用し
ているが、勿論目的によって必ずしも円環形状である必
要はない）。後述するように光源４は次の位相における
撮像用光源も兼用している。このように位相（Ｔ１）で
は、赤外光源３から発せられた赤外波長光束と白色光源
４から発せられた可視波長光束とが混合されて対象を照
射するようになっている。検査対象の検査領域にあたっ
た混合光束は、その箇所の表面立体角（即ち緩徐な表面
法線ベクトルまたは急峻な表面法線ベクトルのいずれ
か）に応じて正反射成分を中心ベクトルとするそれぞれ
の反射光束を反射し、撮像装置であるシャッタカメラ５
が撮像する。撮像装置５は近赤外用モノクロカメラ５ａ
と近赤外光カットフィルタの装着されたモノクロカメラ
５ｂとよりなり、光路系５ｃにより入射した同一画像を
両カメラに１：１で分配している。位相（Ｔ１）内のタ
イミングＴ１（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｎ）において撮
像装置５が撮像した赤外光画像及び可視光画像をメモリ
・フレームに取込みＴ１（ｉ）画像とし、自動認識のた
めのデータ画像として良否判定演算に用いる。因みに位
相（Ｔ１）において目視検査用撮像装置６の撮像ゲート
はＯＦＦとなっている。検査箇所の自動検査が終了する
と、検査装置は次に目視検査のための画像表示の位相
（Ｔ２）の状態に入る。位相（Ｔ２）においては逆に計
測用受光装置の受光ゲートがＯＦＦとなり、目視検査用
撮像装置６の撮像ゲートがＯＮとなる。図１０及び１１
の４及び６は目視検査用照明撮像装置であって、この実
施例では照明装置４は白色円環光源である。撮像装置６
はカラーカメラ６ａ〜６ｄであって、目視検査に有効な
視方向傾斜角及び方位角を以て設置されている。カラー
カメラは内蔵するカラーフィルタの光透過特性に従って
赤外領域光には不感であるので、撮像装置６は照明装置
４の照明による可視領域反射光は受光するが、赤外光源
３由来の赤外反射光は受光せず、目視検査上邪魔な画像
は発生しない。目視検査の位相（Ｔ２）においては、撮
像装置６の撮像ゲートがＯＮとなり、撮像されたカラー
画像が表示ユニット１５のスクリーン上に表示される。
以上のように、第４実施例では自動検査のための投光・
受光系の一部として画像表示のための照明系を利用し、
画像表示のための撮像系は赤外領域光不感効果の利用に
より計測用反射光の無用のコンタミネーションを排除し
ている。なお、第４実施例の動作フローも基本的に第２
実施例と同様であるので説明を割愛する。

【００１７】次に、本発明の第５実施例を図面に沿って
説明する。第５実施例は計測用投光・受光装置と画像表
示用照明・撮像装置とが共通の光源を利用する検査装置
である。図１２は本発明を具体化した第５実施例の検査
装置の構成を示す。図１２に示される画像センシング装
置は、自動検査のための位相（Ｔ１）において受光ゲー
トがＯＮとなる計測用投光・受光装置と、表示画像目視
検査のための位相（Ｔ２）において撮像ゲートがＯＮと
なる照明・撮像装置の組合せからなっている（図１９の
タイムチャート参照）。第５実施例の計測用投光・受光
装置は、両眼の視差を利用して三次元形状を計測する三
次元計測装置を構成している。その計測用投光装置は図
１２の３であり、３は光源として白色円環光源を使用し
ている。後述するように、光源３は次の位相における撮
像用光源も兼用している。図１２の５ａは左眼視用モノ
クロカメラであり、５ｂは右眼視用モノクロカメラであ
って、自動検査位相（Ｔ１）では位相（Ｔ１）内のタイ
ミングＴ１（ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｎ）において、左
右画像専用光路を含む光路系４を介して左右の画像を撮
像する。左右画像はメモリ・フレームに取込まれ、予め
メモリされている三角測量法に基づくプログラムによ
り、三次元画像計測が行われ、Ｔ１（ｉ）画像として自
動認識のための良否判定演算に用いられる。因みに位相
（Ｔ１）において目視検査用撮像装置６の撮像ゲートは
ＯＦＦとなっている。検査箇所の自動検査が終了する
と、検査装置は次に目視検査のための画像表示の位相
（Ｔ２）の状態に入る。位相（Ｔ２）においては逆に計
測用受光装置の受光ゲートがＯＦＦとなり、目視検査用
撮像装置６の撮像ゲートがＯＮとなる。図１２の３及び
６は目視検査用照明撮像装置であって、この実施例では
照明装置３は白色円環光源であり、計測用光源を共用し
ている。撮像装置６は６ａ、６ｂを含む４台のカラーカ
メラであって（他の２台は図示せず）、目視検査に有効
な視方向傾斜角及び方位角を以て設置されている。目視
検査の位相（Ｔ２）においては、撮像装置６の撮像ゲー
ト６がＯＮとなり、撮像されたカラー画像が表示ユニッ
ト１５のスクリーン上に表示される。なお、第５実施例
の動作フローも基本的に第２実施例と同様であるので説
明を割愛する。

【００１８】次に本発明になる上述の第１乃至第５実施
例の画像表示手段が有する撮像のズーミング機能につい
て説明する。既に述べ来った実施例の説明において明ら
かなように、本発明の提案によって自動検査位相と画像
表示位相における撮像装置の分離が可能になったので、
結果的にそれぞれの位相における撮像倍率は独立となっ
た。従って前述の倍率の問題は基本的に解決されたこと
になる。しかし、更に理細く実用性を見てみると、画像
表示位相で画像目視に必要な倍率は１検査対象の中の各
検査領域によって異なる場合も少なくない。例えばピッ
チ間隔０．３ミリのＱＥＰのリードの先端のはんだ付け
を良好な画像で観察しようとすれば、１画素１０ミクロ
ン以下の分解能が必要であるが、同一のプリント板に搭
載されているピッチ間隔０．８ミリのＳＯＰや、大多数
のチップ部品のはんだ付け画像検査には３０ミクロンの
分解能で十分であり、その差異は面積換算で９倍以上の
差異を意味する。そこで見やすい画像を得、かつ検査ス
ピードを考慮すれば画像表示手段に撮像の倍率可変機
能、即ちズーミング機能の装備が実用上の必要機能とな
る。本発明の各実施例はそれぞれの画像表示手段に自動
ズーム機能を備え、自動検査段階において予め教示した
各検査領域の適合倍率を再検査用データに取込むプログ
ラムを用意しているので、画像表示位相において各再検
査領域はそれぞれに適した倍率に自動的に拡大あるいは
縮小される。

【００１９】次に本発明に係る検査装置による画像目視
再検査を行いながら、最終的に不良と判定された箇所を
修理修正することによって半製品を完成する製造工程に
ついて説明する。実施例をプリント配線板に電子部品を
はんだ付けする製造ラインにより説明する。図１３は対
象がプリント配線板であって、プリント配線板に電子部
品をはんだ付けする製造ラインを示している。左端のは
んだ印刷機にプリント配線板が搬入されると、そこでス
クリーン印刷によりクリームはんだが塗布され、ベルト
コンベアによりチップ装着機に搬入され、チップ部品が
装着されて、次に異形部品装着機に運ばれて異形部品が
装着される。予定された全ての部品の装着が終わるとリ
フロー炉に搬入され、クリームはんだが熔融されてはん
だ付けが完了する。はんだ付けされたプリント配線板は
次に本発明になる検査装置に送り込まれて、検査装置の
自動検査位相において、図３に示されたと同様のステッ
プにより、電子部品の有無やはんだ付けの良否の検査が
なされる。自動検査位相において検出された不良の疑の
ある不良サスペクト箇所の位置データがメモリされ、画
像表示位相では不良サスペクト箇所が画像表示される。
そこでオペレータはこの表示画像を利用して画像目視再
検査を行うことは上述の通りであるが、この実施例では
この半製品のプリント配線板の不良箇所の修理修正をそ
の場で即実行することができるようになっている。

【００２０】図１４は検査装置が修理台１７を備え、不
良サスペクト箇所の画像目視再検査がなされて不良と決
定された場合、再検査対象は修理台１７へ引き出され、
そこで修理対象１８として修理または修正が施される。
その場合の動作ステップは、図１５のフローチャートの
通りであり、オペレータが画像目視により不良判定する
度に（ＳＴ１２）、修理台１７でその箇所の修理修正を
実施し（ＳＴ１３）、再び対象をＸ−Ｙテーブル２に戻
すと、再検査対象１は上述と同様に再検査位置に位置決
めされ、次の再検箇所が画像表示される。このようにし
て、再検査と修理修正が施されて全箇所の部品実装状態
が完璧となった実装プリント配線板は製品として仕上げ
られたものであり、完成品として出荷される。検査と修
理修正はこのように不即不離の関係にあり、不可欠のス
テップとして製造工程に組み込まれている。なお、図１
４の修理台１７はＸ−Ｙテーブル２が兼用されてその機
能を果たす構成であっても良い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、検査対象は自動検査技
術によって標準的な不良及び不良の疑のある箇所が“不
良サスペクト箇所”として検出され、個数が大幅に絞り
こまれた不良サスペクト箇所のみが、画像表示技術によ
って画像表示されるので、その画像をオペレータが目視
検査することによって、最終的な不良判定を行い、不良
の修理修正を行うことによって、半製品を完成すること
が容易にできるようになった。こうして、オペレータの
負荷が軽減したばかりでなく、完全無人化を目指した従
来の自動化検査技術に比べて検査装置の小型化及びコス
トの低減が実現した。その結果、コストパフォーマンス
が大幅に向上するばかりでなく、標準品質自動検査が自
ずと製造品質データの提供をもたらすので、生産技師や
オペレータ参加による生産品質向上に実際的に有効な役
割を発揮することが大いに期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例検査装置の構成を示す
図である。

【図２】同実施例検査装置の投光部、受光部の平面図で
ある。

【図３】同実施例検査装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図４】図３とともに同実施例検査装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図５】この発明の第２の実施例検査装置の構成を示す
図である。

【図６】同実施例検査装置の投光部、受光部の平面図で
ある。

【図７】同実施例検査装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図８】図７とともに同実施例検査装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図９】この発明の第３の実施例検査装置の構成を示す
図である。

【図１０】この発明の第４の実施例検査装置の構成を示
す図である。

【図１１】同実施例検査装置の投光部、受光部の平面図
である。

【図１２】この発明の第５の実施例検査装置の構成を示
す図である。

【図１３】プリント配線基板に電子部品をはんだ付けす
る製造工程を示す図である。

【図１４】この発明の第６の実施例検査装置の構成を示
す図である。

【図１５】同実施例検査装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１６】図１の実施例検査装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図１７】図５の実施例検査装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図１８】図９及び図１０の実施例検査装置の動作を説
明するためのタイムチャートである。

【図１９】図１２の実施例検査装置の動作を説明するた
めのタイムチャートである。

【符号の説明】

１検査対象物２Ｘ−Ｙテーブル３ａ、…、３ｆＬＥＤ４白色環状光源５モノクロカメラ６ａ、６ｂカラーカメラ１２メモリ１５表示ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象を位置決めする位置決め手段と、
第１のセンシング手段を含み、前記位置決め手段により
位置決めされた検査対象を自動的に検査する自動検査手
段と、この自動検査手段により良好な品質でないと判定
された箇所の位置データを記憶するメモリ手段と、第２
のセンシング手段を含み、前記メモリ手段に記憶されて
いる良好な品質でないと判定された箇所の位置データを
用いて、検査対象の非良好判定箇所を撮像して表示する
画像表示手段とからなり、前記第１と第２のセンシング
手段が異なるセンシング手段であることを特徴とする検
査装置。
【請求項２】前記第１のセンシング手段は三次元形状情
報センシング手段であることを特徴とする請求項１記載
の自動検査手段。
【請求項３】前記第１のセンシング手段及び第２のセン
シング手段は光センシング手段であり、前記第１のセン
シング手段の受光手段は、第２のセンシング手段の投光
手段由来の一次光束または検査対象経由の二次光束に対
して、また第２のセンシング手段の受光手段は前記第１
のセンシング手段の投光手段由来の一次光束または検査
対象経由の二次光束に対して、光学的分離手段が講じら
れていることを特徴とする、請求項１記載の検査装置。
【請求項４】前記第１及び第２のセンシング手段が、投
光手段と受光手段を備え、この各々の投光手段と受光手
段が、光学的時分割方法によって光学的分離手段を構成
するものであることを特徴とする請求項３記載の検査装
置。
【請求項５】前記各々の投光手段・受光手段が、偏光の
光学的性質を利用して光学的分離手段を構成するもので
あることを特徴とする請求項３記載の検査装置。
【請求項６】前記各々の投光手段・受光手段が、光の波
長の相違を利用して光学的分離手段を構成するものであ
ることを特徴とする請求項３記載の検査装置。
【請求項７】前記自動検査手段が行う自動検査は、前記
第１のセンシング手段に含まれる投光手段の投光による
二次光束ばかりでなく、前記第２のセンシング手段に含
まれる投光手段の投光による二次光束をも利用すること
によって行われることを特徴とする請求項１記載の検査
装置。
【請求項８】前記第１のセンシング手段と第２のセンシ
ング手段が投光手段を共用することを特徴とする請求項
１記載の検査装置。
【請求項９】前記第２のセンシング手段に含まれる投光
・受光手段が、白色光照明装置とカラー撮像装置の組合
せより成り立つことを特徴とする請求項１記載の検査装
置。
【請求項１０】前記第２のセンシング手段が自動的に画
像センシング倍率を変更する手段を有することを特徴と
する請求項１記載の検査装置。
【請求項１１】半製品である検査対象を位置決め手段で
位置決めし、第１のセンシング手段を含む自動検査手段
で検査対象を検査し、検査の結果、良好な品質でないと
判定された箇所の位置データをメモリ手段に記憶し、こ
の記憶された位置データを用いて検査対象の非良好箇所
を第１のセンシング手段と異なるセンシング手段である
第２のセンシング手段を含む画像表示手段に撮像表示
し、画像表示された再検査箇所の画像の目視検査を行う
ことによって検出された目視検査不良判定箇所の修理修
正を行い、半製品を完成する製品製造方法。