検査装置および検査方法
【課題】光学的な測定を行うための照射部および受光部がそれぞれ最小個数でありながらも、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能な検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】レーザー計測器３３はレーザー光を照射する照射部３３ａと測定対象物１１１で反射された反射光を受光する受光部３３ｂを有し、シャフト３３３の下端に取り付けられている。シャフト３３３にはベルト３３５を介してモータ３３１の回転駆動力が伝達されるように構成されており、レーザー計測器３３はモータ３３１の回転により向きを変更可能に構成されている。これによって、測定対象物１１１から見たレーザー光の入射経路Ｌ１と反射光の反射経路Ｌ２との入受光関係が調整可能になっている。
【解決手段】レーザー計測器３３はレーザー光を照射する照射部３３ａと測定対象物１１１で反射された反射光を受光する受光部３３ｂを有し、シャフト３３３の下端に取り付けられている。シャフト３３３にはベルト３３５を介してモータ３３１の回転駆動力が伝達されるように構成されており、レーザー計測器３３はモータ３３１の回転により向きを変更可能に構成されている。これによって、測定対象物１１１から見たレーザー光の入射経路Ｌ１と反射光の反射経路Ｌ２との入受光関係が調整可能になっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品が実装される前の基板または基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部品が実装される前の実装前基板、例えば印刷装置によりハンダの印刷処理が施された基板や、その基板に実装装置により部品の実装処理が施された実装済基板を検査する検査装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置は実装済基板を検査するもので、実装済基板上の測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光して高さ測定を行ったり、カメラにより上記測定対象物を含む領域を撮像して検査を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−４８７５５号公報（第１図、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の装置のように、実装済基板上の測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光して高さなどの測定を行う場合、測定を精度良く行うことが困難な場合があった。例えば他の部品などの障害物によって測定対象物からの反射光を好適に受光できない場合には、測定を精度良く行うことが難しい。また、障害物がない被検査基板（実装前基板や実装済基板）であっても、例えば被検査基板の測定対象物の形状や、色または材質の分布状況によっては、その形状や分布状況の影響を受けて測定誤差が増大したり、測定自体が行えない場合があった。そこで、上記形状や分布状況による影響を受けないようにするために、レーザー光を測定対象物に照射する照射部と、測定対象物で反射された反射光を受光する受光部とを有し、測定対象物を光学的に計測するレーザー測定器を複数個設けることが考えられる。すなわち、これらのレーザー測定器を被検査基板に対して異なる方向から測定するように設けてもよく、これらのレーザー測定器のうち使用するレーザー測定器を選択変更することで高精度な測定が可能となる。
【０００５】
しかしながら、そのような装置では、レーザー測定器の数が増えた分だけ、コストが上昇したり、制御が複雑化したり、装置が大型化してしまう。また、装置の動作を制御する制御プログラムでは、通常、使用するレーザー測定器を事前に指定しており、上記形状や分布状況に応じて使用するレーザー測定器を変更できるようにすることは困難である。そこで、複数のレーザー測定器を備えることなく、レーザー光による測定を精度良く行えるようにすることが望まれる。
【０００６】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光学的な測定を行うための照射部および受光部がそれぞれ最小個数でありながらも、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能な検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる検査装置は、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置であって、上記目的を達成するため、測定対象物に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が測定対象物で反射された反射光を受光する受光部と、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と、測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係を設定する駆動部と、測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像に基づき駆動部を制御して入受光関係を調整する制御部とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる検査方法は、上記目的を達成するため、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像を撮像する第１工程と、被検査基板上の測定対象物に照射部から光を照射するとともに、測定対象物で反射された反射光を受光部で受光して測定対象物を光学的に検査する第２工程とを備え、第２工程は、第１工程により撮像された画像に基づき、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と、測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係を調整する工程を有することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（検査装置および検査方法）では、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、その被検査基板の測定対象物に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が測定対象物で反射された反射光を受光する受光部とを備えている。また、測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像が撮像される。そして、その撮像された画像に基づき、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。例えば被検査基板に実装される部品と入射経路とが干渉する場合には、上記のようにして入受光関係を調整することで干渉を解消して光学的な測定を良好に行うことが可能となる。このように、光学的な測定を行う照射部および受光部がそれぞれ最小個数でありながらも、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１０】
ここで、照射部は被検査基板の表面に対して垂直な方向から光を測定対象物に照射し、受光部は光の入射経路から離れた位置で反射光のうち拡散反射成分を受光し、駆動部は光の入射経路と同心な軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させるようにしてもよい。
【００１１】
このような構成では、照射部により被検査基板の表面に対して垂直な方向から光が測定対象物に照射され、受光部により光の入射経路から離れた位置で反射光のうち拡散反射成分が受光される。また、光の入射経路と同心な軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させることで、入射経路と反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。ここで、回転軸は光の入射経路と同心であるため、照射部および受光部が一体的に回転移動した場合でも、照射部による光の照射位置は変化しないため、測定対象物に対する照射部の位置決めを再度行う必要はない。
【００１２】
あるいはまた、照射部は測定対象物から被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して光を測定対象物に照射し、受光部は回転軸に対して照射部の反対側で反射光を受光し、駆動部は回転軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させるようにしてもよい。
【００１３】
このような構成では、照射部により測定対象物から被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して光が測定対象物に照射され、受光部により回転軸に対して照射部の反対側で反射光が受光される。また、回転軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させることで、入射経路と反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。ここで、受光部は回転軸に対して照射部の反対側で反射光を受光しているため、回転軸を中心とする最小回転半径は、回転軸から照射部または受光部までの長い方の距離になっており、装置の小型化の観点で優れている。なお、この点については後で実施形態を対比説明しながら詳述する。
【００１４】
上記のような各構成において、制御部は、撮像部により撮像された画像に含まれる被検査基板の表面形状を求め、表面形状に応じて駆動部を制御して入受光関係を調整するようにすると、被検査基板の表面形状による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１５】
また、撮像部により撮像された被検査基板の特定の表面形状の画像を記憶する記憶部をさらに備え、制御部は、撮像部により撮像された画像と記憶部に記憶されている画像とを比較することで、撮像部により撮像された画像に特定の表面形状が含まれるか否かを判定し、特定の表面形状が含まれると判定すると、特定の表面形状に応じて駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。このように構成すると、記憶部に記憶されている、撮像部により撮像された被検査基板の特定の表面形状の画像と、撮像部により撮像された画像とを比較しているため、特定の表面形状が含まれているか否かを精度良く判定することができる。
【００１６】
また、制御部は、表面形状が第１方向に延設される段差形状であると判定すると、入射経路と反射経路とを含む平面が第１方向と平行となるように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにすると、段差形状による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１７】
また、制御部は、撮像部により撮像された画像に互いに異なる色をした隣り合う２色の領域が含まれるとき、２色の領域の境界線が延びる第２方向に対して入射経路と反射経路とを含む平面が平行となるように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。ここで、「互いに異なる色」とは、色の三属性である「色相」、「彩度」および「明度」の少なくとも１つ以上が異なっていることを意味しており、色が互いに異なることで２色の領域で明暗やコントラストなどが生じている場合も含まれる。このように撮像部により撮像された画像に互いに異なる２色の領域が含まれるということは、被検査基板の測定対象物または測定対象物を含む周辺領域に、色または材質の異なる２つの領域が含まれるということを意味する。そこで、入射経路と反射経路とを含む平面が２色の領域の境界線が延びる第２方向と平行となるように入受光関係を調整することによって、色または材質による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１８】
また、被検査基板が実装済基板である場合、制御部は、実装済基板に実装される部品の外観に関する情報と、撮像部により撮像された画像とに基づき、入射経路と反射経路が非測定物ではないその他の部品と干渉しないように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。この構成によれば、入射経路と反射経路が部品と干渉しないため、被検査基板の測定対象物の測定を行うことが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる検査装置の一実施形態である外観検査装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す外観検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す外観検査装置に設けられた検査ユニットを示す斜視図である。
【図４】図３の検査ユニットに設けられたレーザーユニットを示す側断面図である。
【図５】実装済基板に段差が形成されている場合を示す図である。
【図６】実装済基板の表面に材質の異なる領域が存在する場合を示す図である。
【図７】実装済基板に背の高い部品が実装されている場合を示す図である。
【図８】外観検査装置の検査動作手順を示すフローチャートである。
【図９】レーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】レーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】レーザーユニットの変形形態を示す側断面図である。
【図１２】レーザー計測器の変形形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明にかかる検査装置の一実施形態である外観検査装置の概略構成を模式的に示す図である。また、図２は図１に示す外観検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。また、図３は図１に示す外観検査装置に設けられた検査ユニットを示す斜視図であり、図４は図３の検査ユニットに設けられたレーザーユニットを示す側断面図である。
【００２１】
この外観検査装置１００は、部品１２０がプリント基板１３０に実装された実装済基板１１０に対して、部品１２０の実装状態を検査するための装置である。実装済基板１１０には、配線パターン（図示省略）が形成されたプリント基板１３０上の所定位置に集積回路などの部品１２０が多数配置されている。これらの部品１２０は、プリント基板１３０上に所定のパターンで塗布（印刷）されたペースト状の半田上に部品１２０の端子部１２１が配置されるように搭載（実装）される。その後、半田の溶融および硬化（冷却）工程を経て部品１２０の端子部１２１がプリント基板１３０の配線に対して半田接合されることによって、部品１２０がプリント基板１３０の所定の配線に対して電気的に接続された状態でプリント基板１３０上に固定される。外観検査装置１００は、部品１２０の実装状態として、部品１２０の実装位置および向きが適正か否か、部品１２０の設計位置に対する位置ずれの量が許容範囲内か、端子部１２１の半田接合部が正常か否かなどの検査を行うように構成されている。このように、この実施形態では、実装済基板１１０が本発明の「被検査基板」に相当する。
【００２２】
外観検査装置１００は、実装済基板１１０を搬送するための基板搬送コンベア１０と、基板搬送コンベア１０の上方をＸＹ方向（水平方向）に移動可能なＸＹロボット２０と、ＸＹロボット２０によって保持された検査ユニット３０と制御装置４０（図２）とを備えている。
【００２３】
基板搬送コンベア１０は、実装済基板１１０をＸ方向に搬送するとともに、所定の検査位置で実装済基板１１０を停止させて保持することが可能なように構成されている。また、基板搬送コンベア１０は、検査が終了した実装済基板１１０を所定の検査位置からＸ方向に搬送して、外観検査装置１００から実装済基板１１０を搬出することが可能なように構成されている。
【００２４】
ＸＹロボット２０は、基板搬送コンベア１０の上方（＋Ｚ方向）に設けられ、例えばボールネジ軸とサーボモータとを用いた直交２軸ロボットにより構成されている。すなわち、ＸＹロボット２０は、Ｘ方向に延びる検査ユニット支持部２１のＸ方向の両端を、それぞれＹ方向に延びる図略の一対のレール部によってＹ方向に移動可能に支持する構成を有する。具体的には、レール部に設けられた図略のボールネジ軸（Ｙ軸）をＹ軸モータ２２（図２）により駆動することよって、ボールネジ軸（Ｙ軸）に螺合する図略のボールナットを有する検査ユニット支持部２１をＹ方向に移動させるように構成されている。また、検査ユニット支持部２１には、図略のボールネジ軸（Ｘ軸）およびＸ軸モータ２３（図２）が設けられている。そして、ボールネジ軸（Ｘ軸）をＸ軸モータ２３により駆動することによって、ボールネジ軸（Ｘ軸）に螺合する図略のボールナットを有する検査ユニット３０がＸ方向に移動可能となるように構成されている。このような構成により、ＸＹロボット２０は、検査ユニット支持部２１に保持された検査ユニット３０を、基板搬送コンベア１０（実装済基板１１０）の上方（＋Ｚ方向）でＸＹ方向（水平方向）に移動させることが可能なように構成されている。
【００２５】
検査ユニット３０は、カメラユニット３０ａと、カメラユニット３０ａに取り付けられたレーザーユニット３０ｂとを備えている。このカメラユニット３０ａは、光学認識用カメラ３１、照明部３２などを備え、レーザーユニット３０ｂは、レーザー計測器３３などを備えている。そして、検査ユニット支持部２１に保持された検査ユニット３０がＸＹロボット２０によって実装済基板１１０の上方の所定位置に移動され、光学認識用カメラ３１やレーザー計測器３３によって、実装済基板１１０上での部品１２０の実装状態を検査するために撮像処理や計測処理が行われるように構成されている。
【００２６】
光学認識用カメラ３１は、レンズ３１ａが設けられたＣＣＤカメラなどから構成されている。光学認識用カメラ３１は、実装済基板１１０（基板搬送コンベア１０）に対して上方（＋Ｚ方向）に設けられるとともに、撮像方向が実装済基板１１０に対して略垂直となるように、下方（−Ｚ方向）を向けて設けられている。これにより、光学認識用カメラ３１は、照明部３２から実装済基板１１０に対して照射された照明光を用いて、実装済基板１１０の上面の２次元（平面）画像を直上の位置から撮像するように構成されている。この光学認識用カメラ３１による撮影で、後述する白色ＬＥＤによる照明光の下では赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの各画像が得られ、赤外ＬＥＤによる照明光の下では赤外画像が得られる。このように、この実施形態では、光学認識用カメラ３１が本発明の「撮像部」に相当する。
【００２７】
照明部３２は、頂部に開口部が形成されたドーム形状のカバー部３２１の内面側に複数のＬＥＤ３２２が配設されて構成されている。そして、カバー部３２１の開口部に光学認識用カメラ３１が配置されており、光学認識用カメラ３１がカバー部３２１の開口部を介して実装済基板１１０の撮像を行うように構成されている。カバー部３２１の内面側には、ＬＥＤ３２２として複数の白色ＬＥＤおよび複数の赤外ＬＥＤがそれぞれ配設されており、白色光による照明および赤外光による照明が可能となっている。
【００２８】
レーザー計測器３３は、半導体レーザーなどのレーザー光を出射する発光素子を有する照射部３３ａと、光位置検出素子を有する受光部３３ｂとを含んでいる。照射部３３ａは実装済基板１１０上の測定対象物１１１に対して垂直方向からレーザー光を照射するように構成されている。そして、レーザー計測器３３は、実装済基板１１０上の測定対象物１１１に対して略垂直に照射部３３ａからレーザー光を照射するとともに、測定対象物１１１で反射された反射光のうちの拡散反射成分を受光部３３ｂにより受光するように構成されている。このとき、受光部３３ｂにより受光された反射光は、光位置検出素子上でスポット（焦点）を結び、このスポット位置が検出される。検出されたスポット位置から三角測量の原理に基づいて、レーザー計測器３３から測定対象物１１１までの距離を算出することができる。これにより、レーザー計測器３３と実装済基板１１０との既知の位置関係に基づいて、実装済基板１１０に対する測定対象物１１１の高さを計測することが可能になっている。なお、このレーザー計測器３３では、照射部３３ａから測定対象物１１１に進むレーザー光の入射経路Ｌ１と測定対象物１１１から受光部３３ｂに進む反射光の反射経路Ｌ２とのなす角が角度αとなっている。
【００２９】
このレーザー計測器３３は回転可能にレーザーユニット３０ｂのユニット本体３５に保持されている。以下、その構成について詳述する。このユニット本体３５の最上部には回転用モータ３３１が配設されている。このモータ３３１は、例えばサーボモータからなり、この実施形態では、９０°ずつステップ的に回転するように構成されている。このモータ３３１のモータ軸にはプーリ３３２が固定されている。一方、モータ３３１の図４中、左方には、ユニット本体３５に対して回転自在に支持され、鉛直方向に延びるシャフト３３３が配設されている。このシャフト３３３の下端には、レーザー計測器３３が取り付けられており、これによって、レーザー計測器３３は、ユニット本体３５に対してシャフト３３３を介してシャフト３３３の中心の回転軸Ｃ１回りに回転自在に保持されている。また、シャフト３３３には、プーリ３３２と同一高さの位置にプーリ３３４が固定され、これらプーリ３３２，３３４の周囲にベルト３３５が巻回されている。このベルト３３５によって、モータ３３１の回転駆動力がシャフト３３３に伝達されるように構成されている。このような構成により、レーザー計測器３３は、シャフト３３３の回転軸Ｃ１回りに、９０°ずつ回転するように構成されている。すなわち、レーザー計測器３３は、ユニット本体３５に対して４種類の異なる方向をとることができる。言い換えると、レーザー計測器３３は、実装済基板１１０の測定対象物１１１から見た入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２との入受光関係として、４種類の異なる入受光関係をとることができる。
【００３０】
また、この実施形態では、シャフト３３３の回転軸Ｃ１が、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央を通るように、つまり照射部３３ａから出射されるレーザー光より受光部３３ｂ側に位置するように、レーザー計測器３３がシャフト３３３に取り付けられている。このような構成を採用することで、次に説明するようにレーザーユニット３０ｂの小型化を図ることができる。すなわち、回転軸Ｃ１とレーザー計測器３３との配置関係は任意であり、例えば照射部３３ａから出射されるレーザー光、つまり上記入射経路Ｌ１に回転軸Ｃ１が一致するように構成してもよい。しかしながら、レーザー計測器３３の最小回転半径について着目すると、入射経路Ｌ１に回転軸Ｃ１を一致させた構成では最小回転半径は照射部３３ａから受光部３３ｂまでの距離となるのに対し、本実施形態にかかるレーザーユニット３０ｂでは図４に示すように最小回転半径は回転軸Ｃ１から照射部３３ａ（受光部３３ｂ）までの距離になる。このようにレーザー計測器３３の最小回転半径は本実施形態の方が小さく、その結果、レーザーユニット３０ｂの小型化を効果的に図ることが可能となっている。
【００３１】
図２に戻って外観検査装置１００の制御構成について説明する。外観検査装置１００を制御する制御装置４０は、演算処理部４１と、記憶部４２と、モータ制御部４３と、外部入出力部４４と、画像処理部４５と、計測処理部４６と、照明制御部４７とを含んでいる。また、制御装置４０には、表示パネルや警告ブザーなどを含む報知ユニット５０および図示を省略する入力機器（タッチパネルやキーボードなど）が接続され、ユーザにメッセージや警告を報知したり、ユーザからの操作入力を受け付けるように構成されている。
【００３２】
演算処理部４１は、論理演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）および装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。演算処理部４１は、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って、モータ制御部４３、画像処理部４５、計測処理部４６および照明制御部４７を介して、外観検査装置１００の各部を制御する。そして、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１およびレーザー計測器３３などを用いて、部品１２０の実装状態の検査を行い、部品１２０の端子部１２１の半田接合部について、その良否判定などを行う。
【００３３】
また、本実施形態では、演算処理部４１は光学認識用カメラ３１により撮像された基板１１０の画像に基づいてレーザー計測器３３による測定対象となっている測定対象物１１１の近傍の状態を判定する。また、演算処理部４１は、その判定結果に応じてモータ制御部４３を介してモータ３３１を駆動することにより、レーザー計測器３３の向きを制御する。この機能については後に詳述するが、本機能を実行する演算処理部４１が本発明の「制御部」に相当している。
【００３４】
記憶部４２は、各種データの記憶および演算処理部４１による読み出しが可能な不揮発性の記憶装置を有している。記憶部４２には、光学認識用カメラ３１によって撮像された撮像画像データ、実装済基板１１０に実装される部品１２０の設計上の位置および向きなどの位置情報を定めた基板ＣＡＤデータ、実装済基板１１０に実装される部品１２０の形状・寸法を含む外観に関するデータを定めた部品外観データベースなどが記憶されている。
【００３５】
モータ制御部４３は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、外観検査装置１００の各サーボモータ、つまりＸＹロボット２０をＹ方向に移動するためのＹ軸モータ２２、ＸＹロボット２０をＸ方向に移動するためのＸ軸モータ２３、レーザー計測器３３を回転するための回転用モータ３３１、基板搬送コンベア１０を駆動するためのモータ（図示省略）などの駆動を制御する。また、モータ制御部４３は、各サーボモータのエンコーダ（図示省略）からの信号に基づいて、検査ユニット３０の位置（光学認識用カメラ３１の撮像位置や、レーザー計測器３３の測定対象物１１１）、レーザー計測器３３の向きや照射部３３ａの位置、実装済基板１１０の位置などを取得する。
【００３６】
ところで、上記したように、本実施形態のレーザーユニット３０ｂでは、照射部３３ａから出射されるレーザー光がシャフト３３３の回転軸Ｃ１と平行で、かつ回転軸Ｃ１からＸＹ方向に離れた状態で基板１１０の表面に入射されるように、レーザー計測器３３がシャフト３３３に取り付けられている。したがって、レーザー計測器３３が回転すると、照射部３３ａから出射されるレーザー光の照射位置が変わってしまう。そこで、演算処理部４１は、レーザー計測器３３を回転させたときに、モータ制御部４３により取得されるレーザー計測器３３の測定対象物１１１とレーザー計測器３３の照射部３３ａの位置とに基づき、照射部３３ａによるレーザー光の照射位置が測定対象物１１１に一致するように、モータ制御部３３を介してＹ軸モータ２２およびＸ軸モータ２３を制御する。
【００３７】
外部入出力部４４は、有線または無線ＬＡＮなどのネットワークを構築するためのインターフェースなどからなる。外部入出力部４４は、実装済基板１１０の製造ライン上の図外の他の装置および製造ライン全体の制御を行う図外のホストコンピュータなどとネットワーク接続し、情報通信を行う機能を有する。
【００３８】
画像処理部４５は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、光学認識用カメラ３１から所定のタイミングで撮像信号の読み出しを行うとともに、読み出した撮像信号に所定の画像処理を行うことにより、実装済基板１１０の部品１２０や半田接合部を認識するのに適した画像データを生成するように構成されている。
【００３９】
計測処理部４６は、レーザー計測器３３によって検出されたスポット位置から、レーザー計測器３３から測定対象物１１１までの距離を算出し、実装済基板１１０上の測定対象物１１１における高さを取得する。また、照明制御部４７は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、照明部３２の各ＬＥＤを所定のタイミングで点灯させる。
【００４０】
ここで、上記のように構成された外観検査装置１００による検査動作について説明する前に、外観検査装置１００においてレーザー計測器３３を回転させることの利点や優位性などについて概略説明と具体例とを順番に説明する。
【００４１】
実装済基板１１０の測定対象物や測定対象物の近傍に、例えば図５に示すように段差が存在したり、図６に示すように実装済基板１１０の表面に材質の異なる領域が存在したり、図７に示すように背の高い部品１２０が実装されている場合、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２の測定対象物に対する入受光関係によっては、測定精度が大きく低下することがある。そこで、本実施形態では、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像と基板ＣＡＤデータとに基づいて、撮像画像中に含まれるレーザー計測器３３による測定対象物１１１の近傍に段差が存在するか否かを判定する。そして、段差が存在する場合は、その段差が延びる向きを検出し、その向きと現在のレーザー計測器３３の向きとに基づいて、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを制御する。
【００４２】
また、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像に基づいて、撮像画像中に含まれるレーザー計測器３３による測定対象物１１１の近傍における色や材質の分布状況を判定する。そして、色または材質が急激に変化する場合は、その境界線の向きを検出し、その向きと現在のレーザー計測器３３の向きとに基づいて、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを制御する。
【００４３】
さらに、演算処理部４１は、基板ＣＡＤデータおよび部品外観データベースを用いて、光学認識用カメラ３１によって撮像された撮像画像データから画像認識を行うことにより、実装済基板１１０に実装された部品１２０を認識して、その部品１２０の形状、高さ、位置および向きなどを取得する。そして、演算処理部４１は、取得した部品１２０の形状、高さ、実装位置および向きなどのデータと、現在のレーザー計測器３３の向き、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とのなす角度αなどのデータとに基づいて、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が、測定対象物１１１近傍の部品１２０によって遮られるか否かを判定する。そして、測定対象物１１１近傍の部品１２０によって遮られると判定したときは、レーザー計測器３３の向きを変更することで、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が、その部品１２０によって遮られないようにできるか否かを判定する。そして、遮られないようにできると判定したときは、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを変更する。
【００４４】
このように本実施形態では、測定対象物１１１の光学的な測定を低下させる要因の有無を判定し、その判定結果に基づきレーザー計測器３３の向きを変更して測定精度の向上を図っている。これらの具体的な例について、図５〜図７を用いて説明する。
【００４５】
図５は、実装済基板１１０に高さの異なる領域が存在するため、その境界に段差１１２が形成されている場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように段差１１２が形成されている場合には、図５（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向に段差１１２が存在するようにレーザー計測器３３が配置されていると、段差１１２で反射される不要な乱反射光などによる影響を受けて、測定精度が低下する。そこで、この場合には、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、演算処理部４１は、段差１１２の延びる方向Ｄ１と照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向とが平行になるようにレーザー計測器３３の向きを変更する。言い換えると、段差１１２の延びる方向が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるようにしている。これによって、段差１１２による影響を受けず、測定精度の低下を防ぐことができる。この具体例では、方向Ｄ１が本発明の「第１方向」に相当している。
【００４６】
図６は、実装済基板１１０の表面に材質の異なる領域が存在する場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように、互いに異なる材質で形成された領域１１３ａ、１１３ｂが隣接している場合には、図６（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向と領域１１３ａ、１１３ｂの境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２とが直交または交差するようにレーザー計測器３３が配置されていると、材質が異なることによる影響を受けて、測定精度が低下する。そこで、この場合には、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、演算処理部４１は、境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２と照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向とが平行になるように、レーザー計測器３３の向きを変更する。言い換えると、境界線１１３ｃの延びる方向が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるようにしている。これによって、材質が異なることによる影響を受けないようにして、測定精度の低下を防ぐことができる。なお、図６では材質が異なる場合としているが、色が異なる場合も同様である。但し、光学認識用カメラ３１により撮像して得られる画像としては、材質が異なる場合でも色が異なる場合でも、同様に２色（明暗）の領域として表れることとなる。この具体例では、方向Ｄ２が本発明の「第２方向」に相当している。
【００４７】
図７は、実装済基板１１０に背の高い部品１２０が実装されている場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように背の高い部品１２０が実装されている場合には、図７（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向に部品１２０が存在して反射経路Ｌ２が部品１２０により遮断されると、測定不能となったり、部品１２０で反射される不要な乱反射光などにより測定精度が低下する。そこで、この場合には、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザー計測器３３の向きを変更して、入射経路Ｌ１および反射経路Ｌ２が部品１２０に遮られないようにする。これによって、背の高い部品１２０による影響を受けないようにして、測定精度の低下を防ぐことができる。
【００４８】
次に、上記のように構成された外観検査装置１００の検査動作について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。図８は外観検査装置１００の検査動作手順を示すフローチャートである。また、図９、図１０は、図８のステップＳ１２のレーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ１において、実装済基板１１０（被検査基板）が基板搬送コンベア１０によって所定の検査位置まで搬送され、固定される。次に、ステップＳ２において、演算処理部４１により、ＸＹロボット２０が駆動され、光学認識用カメラ３１が実装済基板１１０上の所定のフィデューシャルマーク（基準マーク）位置の上方に移動される。そして、所定位置に形成された図略のフィデューシャルマークが光学認識用カメラ３１によって撮像される。ステップＳ３では、フィデューシャルマーク（基準マーク）の撮像画像データが演算処理部４１により画像認識されることによって、実装済基板１１０の位置補正が行われる。これにより、外観検査装置１００の位置座標と実装済基板１１０（基板ＣＡＤデータ）上の位置とが対応付けられ、検査処理を行う準備が完了する。以下、ステップＳ４〜ステップＳ９において、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像を用いた実装状態の検査処理が行われる。
【００５０】
ステップＳ４では、演算処理部４１によって、光学認識用カメラ３１による撮像が行われていない領域（未撮像領域）が実装済基板１１０上に存在するか否かが判断される。すなわち、光学認識用カメラ３１の撮像範囲（視野）は一定範囲に限られているので、実装済基板１１０の撮像は所定領域毎に分割して複数回に分けて行われる。そこで、ステップＳ４で未撮像領域が存在するか否かが判断され、未撮像領域が存在する場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。一方、実装済基板１１０上の全領域が撮像されて未撮像領域が存在しない場合には（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ１０に移行する。
【００５１】
未撮像領域が存在する場合には、ステップＳ５において、演算処理部４１により、記憶部４２に格納された基板ＣＡＤデータに基づいてＸＹロボット２０が駆動され、光学認識用カメラ３１が次の撮像領域を撮像するための所定の画像検査位置に移動される。
【００５２】
そして、ステップＳ６において、光学認識用カメラ３１によって実装済基板１１０上の所定領域（検査領域）が撮像される。撮像画像は画像処理部４５によって認識（画像認識）するのに適した画像データとなるように処理され、演算処理部４１に出力される。
【００５３】
次に、ステップＳ７において、演算処理部４１が画像データの画像認識を行うことによって、撮像画像データ（撮像領域）内に写った部品１２０や半田接合部などの検査対象となる部位（検査部位）が認識される。そして、検査部位毎に、記憶部４２に格納された基板ＣＡＤデータに基づいて、部品１２０の実装位置ずれ（実装位置の設計位置からの位置ずれ）や向き、および端子部１２１の曲がりや立ち上がりの有無などが検出される。また、半田接合部の位置や形状が検出される。画像認識が完了すると、撮像画像データは記憶部４２に格納される。
【００５４】
そして、ステップＳ８において、撮像領域内の検査部位について、検出された部品１２０の位置ずれおよび向きや、半田接合部の位置および形状などに基づいて、検査判定（良否の判定）が行われる。半田接合部については、画像認識によって、未半田や半田位置ずれ、リード浮きなどの不良状態か否かが判別される。一方、実装済基板１１０に対して略垂直上方（＋Ｚ方向）から撮像した撮像画像データから判別することが困難な検査部位（半田接合部）については、良品と判定されて、後述するステップＳ１０以降のレーザー測定の対象となる。したがって、この画像検査判定によって、検査部位の良否についての１次判定が行われるとともに、良品と判定された部品１２０の位置情報（位置、向きおよび位置ずれ量など）および半田接合部の位置情報などが、後続するレーザー測定のために画像処理結果として生成される。
【００５５】
その後、ステップＳ９において、演算処理部４１により、撮像領域（撮像画像データ）内の検査部位について、未検査部位が存在するか否かが判定される。撮像領域（撮像画像データ）内に検査が終了していない検査部位が残っている場合には（ステップＳ９でＹＥＳ）、ステップＳ７に戻り、その検査部位について画像認識および検査判定が行われる。一方、撮像領域（撮像画像データ）内の全ての検査部位について検査が終了して未検査部位が存在しない場合には（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ４に移行して、再び未撮像領域が存在するか否かが判定される。このようにステップＳ４〜ステップＳ９までが繰り返されることによって、実装済基板１１０上の撮像領域毎に撮像が行われ、撮像領域内の検査部位毎に撮像画像データに基づく検査が行われる。この結果、ステップＳ４で未撮像領域なしと判定された場合（ステップＳ１０に進む場合）には、実装済基板１１０の全体において、レーザー測定の対象となる部品１２０およびその部品１２０の半田接合部の位置情報が画像処理結果（ステップＳ８参照）として特定される。以降のステップＳ１０〜Ｓ１５において、画像検査により良品と判定された各検査部位に対して、レーザー測定が行われる。
【００５６】
そこで、ステップＳ１０では、演算処理部４１によって、レーザー測定対象の部品１２０（半田接合部）が存在するか否かが判定される。レーザー測定対象の部品１２０（半田接合部）が存在する場合には、ステップＳ１１に進む。
【００５７】
ステップＳ１１では、レーザー測定対象の部品１２０の内から１つの部品１２０に着目して、レーザー測定が行われていない検査部位（未レーザー測定部位）が存在するか否かが判定される。すなわち、図１に示すように、部品１２０に端子部１２１が複数存在する場合には、それぞれの端子部１２１の半田接合部（検査部位）に対してレーザー測定が行われる。未レーザー測定部位が存在する場合には、ステップＳ１２に進み、レーザー測定部位（未レーザー測定部位）の内からさらに１つのレーザー測定部位に着目して、そのレーザー測定部位におけるレーザー測定準備処理が行われる。ここで、図９、図１０を参照して、レーザー測定準備処理のサブルーチンについて説明する。
【００５８】
まず、ステップＳ２１において、演算処理部４１により、レーザー測定部位の位置情報が抽出される。具体的には、着目している検査部位（レーザー測定部位）についての画像検査判定（ステップＳ８参照）によって生成された画像処理結果の情報と、図略のエンコーダから取得したモータ位置情報（光学認識用カメラ３１の位置情報）と、着目しているレーザー測定部位（検査部位）を撮像した撮像画像データとに基づいて、レーザー測定を行うための正確な位置情報が算出される。
【００５９】
次に、ステップＳ２２において、演算処理部４１により、着目しているレーザー測定部位（検査部位）について、図５を参照して説明したような段差が存在するか否かが判断される。この判断は、記憶部４２に格納されている上記撮像画像データおよび上記基板ＣＡＤデータに基づき行われる。そして、段差があれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２７に移行する一方、段差が存在しなければ（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２３において、測定部位の近傍に障害物、すなわち入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２を遮るような他の部品１２０が存在するか否かが判断される。この判断は、記憶部４２に格納されている上記撮像画像データ、上記基板ＣＡＤデータ、上記部品外観データベースなどに基づき行われる。そして、障害物があれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２７に移行する。
【００６０】
一方、障害物がなければ（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２４において、当該レーザー測定部位の画像処理データが記憶部４２から取得され、その視野（撮像領域）内が均一であるか否かが判断される。つまり、図６を参照して説明したような、色や材質が異なり境界線が明確な領域が存在すれば、均一でないと判断され、色や材質が変化しないか、または徐々に変化して境界線が不明確な領域であれば、均一であると判断される。そして、視野内が均一と判断されると（ステップＳ２５でＹＥＳ）、このサブルーチンを終了する。
【００６１】
一方、視野内が均一でないと判断されると（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２６において、視野内の明暗（光の強度値の差異）の変化が認識される。つまり、図６を参照して説明したような、色や材質が異なる領域の境界線が検出される。続いて、ステップＳ２７において、レーザー計測器３３の方向が取得される。つまり、回転用モータ３３１の図略のエンコーダから取得したモータ位置情報に基づいて、現在のレーザー計測器３３の向きが取得される。
【００６２】
次いで、ステップＳ２８において、レーザー計測器３３を回転させることで、段差、障害物、色や材質による影響を回避できるか否かが判断される。例えば図５〜図７を参照して説明した例では、回避できると判断される。一方、例えばレーザー測定部位の近傍に、縦方向および横方向（図１におけるＸ方向およびＹ方向）の両方向の段差や境界線が存在する場合には、回避できないと判断される。そして、ステップＳ２８において回避できないと判断されると（ステップＳ２８でＮＯ）、報知ユニット５０の表示パネルや警告ブザーなどによりユーザに警告して（ステップＳ２９）、このサブルーチンを終了する一方、回避できると判断されると（ステップＳ２８でＹＥＳ）、図５〜図７を参照して説明したようにレーザー計測器３３を回転させて（ステップＳ３０）、このサブルーチンを終了する。図９、図１０のレーザー測定準備処理サブルーチンが終了すると、図８のステップＳ１３に移行する。
【００６３】
ステップＳ１３では、演算処理部４１によってＸＹロボット２０が駆動され、レーザー計測器３３がレーザー測定を行うためのレーザー測定部位に移動される。ここで、図１０のステップＳ３０においてレーザー計測器３３を回転したときは、上記したように照射部３３ａの位置が変化しているので、その変化を加味して、ＸＹロボット２０の駆動が制御される。
【００６４】
次に、ステップＳ１４において、レーザー計測器３３により、着目しているレーザー測定部位の測定が行われる。すなわち、着目しているレーザー測定部位、例えば半田接合部において、複数の測定対象物についてレーザー測定が実行される。これによって、半田接合部の最大高さが取得されるとともに、各測定対象物の高さ情報（外形形状）に基づいて、半田接合部の半田容積が推定される。
【００６５】
ステップＳ１４でレーザー測定が終了すると、ステップＳ１５において、演算処理部４１によって測定値に基づく判定処理が行われる。すなわち、着目しているレーザー測定部位（例えば半田接合部）について、最大高さや推定された半田容積に基づいて、良否が判定される。これにより、撮像画像データに基づく検査判定（ステップＳ８参照）で良品と判定された半田接合部について、レーザー測定によって、さらに詳細に判定することが可能となる。
【００６６】
ステップＳ１５に続いてステップＳ１１に戻り、着目している部品１２０について、未レーザー測定部位が存在するか否かが判定される。これにより、例えば部品１２０においてレーザー測定が行われていない他の半田接合部が存在する場合には、次に、その半田接合部に着目して、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が行われる。一方、着目している部品１２０について、未レーザー測定部位が存在しない場合には、ステップＳ１０に戻る。
【００６７】
そして、ステップＳ１０において、演算処理部４１によって、他にレーザー測定対象の部品１２０（例えば半田接合部を有する部品）が存在するか否かが判定される。レーザー測定対象の部品１２０が存在する場合には、ステップＳ１１に進む。このようにして全てのレーザー測定対象の部品１２０について、レーザー測定部位毎にそれぞれレーザー測定準備処理サブルーチンが実行されるとともに、レーザー測定が行われる。一方、全てのレーザー測定対象の部品１２０について、レーザー測定が終了すると、ステップＳ１０でレーザー測定対象の部品なしと判断されて、外観検査装置１００による実装済基板１１０の検査動作が終了する。そして、検査が終了した実装済基板１１０は、基板搬送コンベア１０によって搬出され、次の実装済基板１１０（被検査基板）が搬入される。このようにして、外観検査装置１００による実装済基板１１０の検査動作が行われる。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、モータ３３１によりレーザー計測器３３を回転することによって、レーザー計測器３３の向きを変更可能に構成している。そして、光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像、基板ＣＡＤデータ、部品形状データベースなどに基づき、段差などがあるか否かを判定し、その判定結果に応じて、レーザー計測器３３の向きを制御している。すなわち、段差１１２があると判定したときは、段差１１２の延びる方向Ｄ１が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるように、レーザー計測器３３の向きを制御している。また、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が部品１２０により遮られると判定したときは、遮られないようにレーザー計測器３３の向きを制御している。また、色や材質の異なる領域１１３ａ、１１３ｂがあると判定したときは、その境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるように、レーザー計測器３３の向きを制御している。これによって、１つのレーザー計測器３３、つまり最小個数の照射部および受光部のみで、段差などによる影響を受けることなく、レーザー光による測定を精度良く行うことが可能になっている。
【００６９】
また、本実施形態によれば、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央に回転軸Ｃ１を設けているため、回転軸Ｃ１を中心とする最小回転半径は、回転軸Ｃ１から照射部３３ａ（受光部３３ｂ）までの距離になっている。したがって、最小回転半径を小さくすることができ、レーザーユニット３０ｂの小型化を図ることが可能になっている。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央に回転軸Ｃ１を設けているが、本発明はこれに限られない。図１１はレーザーユニットの変形形態を示す側断面図である。なお、図１１では、上記実施形態と同一構成には同一符号を付している。図１１のレーザーユニット３０１では、シャフト３３３の中心の回転軸Ｃ１と、照射部３３ａから照射されるレーザー光、つまり入射経路Ｌ１とが同心に設けられている。この形態によれば、レーザー計測器３３を回転しても、照射部３３ａにより照射されるレーザー光の照射位置は変化しない。したがって、レーザー計測器３３を回転したときに、ＸＹロボット２０により検査ユニット３０を移動させて測定対象物１１１に対する位置決めを再度行う必要がない。
【００７１】
また、上記実施形態では、受光部３３ｂが測定対象物１１１からの反射光のうちの拡散反射成分を受光する拡散反射型のレーザー計測器３３としているが、本発明はこれに限られない。図１２は、レーザー計測器の変形形態を模式的に示す図である。図１２のレーザー計測器３０２では、照射部３０３は、測定対象物１１１から実装済基板１１０の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸Ｃ１に対して傾斜してレーザー光を測定対象物１１１に照射しており、受光部３０４は、回転軸Ｃ１に対して照射部３０３の反対側で正反射光を受光している。つまり、図１２のレーザー計測器３０２は、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とが回転軸Ｃ１を中心として線対称の正反射型のレーザー計測器となっている。この形態でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、照射部３３ａと受光部３３ｂとをレーザー計測器３３として一体的に設けているが、本発明はこれに限られない。例えば、照射部と受光部とを分離して設けておき、照射部を固定して受光部を移動させるような形態でもよい。あるいは、受光部を固定して、照射部を移動させるような形態でもよい。要は、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２との測定対象物１１１から見た入受光関係を調整できる形態であればよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、半導体レーザーなどのレーザー光を出射する発光素子を有する照射部３３ａを備えたレーザー計測器３３を用いているが、これに限られず、例えばＬＥＤなどの他の発光素子を有する照射部を備えた光計測器を用いてもよい。要は、発光素子から出射される光が測定対象物１１１で反射された反射光が受光部により好適に受光されて、測定対象物１１１の高さを測定できるものであればよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１により撮像された画像および基板ＣＡＤデータに基づき、実装済基板１１０に段差が含まれるか否かを判定しているが、本発明はこれに限られない。例えば、実際に段差が含まれる実装済基板１１０を光学認識用カメラ３１により撮像した画像を記憶部４２に格納しておき、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１により撮像した実装済基板１１０の画像と記憶部４２に格納されている画像とを比較することで、実装済基板１１０に段差が含まれるか否かを判定するようにしてもよい。この形態によれば、記憶部４２に格納されている、実際に段差が含まれる画像と比較しているので、被検査基板である実装済基板１１０に段差が含まれているか否かを容易に、かつ精度良く判定することができる。この形態では、段差が本発明の「特定の表面形状」に相当する。
【００７５】
また、上記実施形態では、部品１２０がプリント基板１３０に半田接合された実装済基板１１０を被検査基板としているが、本発明はこれに限られない。例えば、部品が半田接合される前の状態の基板を被検査基板として、部品の実装状態の検査を行う装置に適用してもよい。また、部品を実装する前の実装前基板、例えば印刷装置により半田の印刷処理が施された基板を被検査基板として、印刷状態の検査を行う装置に適用してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１の撮像方向が実装済基板１１０に対して略垂直となるように構成しているが、本発明はこれに限られず、光学認識用カメラが略垂直方向以外の斜め方向から被検査基板を撮像するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像と、部品外観データベースおよび基板ＣＡＤデータなどの各種データとに基づいて、段差があるか否かなどを判定するようにしているが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像に基づいて段差などを判定するものであればよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、基板ＣＡＤデータ、部品外観データベースなどの実装済基板１１０の段差、障害物、色や材質などの判定に用いる各種データを記憶部４２に格納するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記各判定に用いる各種データを、外部入出力部４４を介してネットワーク接続されたホストコンピュータなどに格納して、必要に応じて取得するように構成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１、照明部３２およびレーザー計測器３３などを備える検査ユニット３０を、ＸＹロボット２０によってＸＹ方向（水平方向）に移動させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、検査ユニットをＸ方向にのみ移動可能に構成するとともに、Ｙ方向に移動可能な基板テーブル上で実装済基板をＹ方向に移動させるように構成してもよい。また、検査ユニットを実装済基板上方の位置で固定的に設けるとともに、ＸＹ方向（水平方向）に移動可能な基板テーブル上で実装済基板をＸＹ方向に移動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
３１…光学認識用カメラ（撮像部）
３３…レーザー計測器
３３ａ…照射部
３３ｂ…受光部
４１…演算処理部（制御部）
１００…外観検査装置（検査装置）
１１０…実装済基板（被検査基板）
１１１…測定対象物
１１２…段差（表面形状、特定の表面形状）
１１３ｃ…境界線
１２０…部品
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向
Ｌ１…入射経路
Ｌ２…反射経路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品が実装される前の基板または基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、部品が実装される前の実装前基板、例えば印刷装置によりハンダの印刷処理が施された基板や、その基板に実装装置により部品の実装処理が施された実装済基板を検査する検査装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置は実装済基板を検査するもので、実装済基板上の測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光して高さ測定を行ったり、カメラにより上記測定対象物を含む領域を撮像して検査を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−４８７５５号公報（第１図、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の装置のように、実装済基板上の測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光して高さなどの測定を行う場合、測定を精度良く行うことが困難な場合があった。例えば他の部品などの障害物によって測定対象物からの反射光を好適に受光できない場合には、測定を精度良く行うことが難しい。また、障害物がない被検査基板（実装前基板や実装済基板）であっても、例えば被検査基板の測定対象物の形状や、色または材質の分布状況によっては、その形状や分布状況の影響を受けて測定誤差が増大したり、測定自体が行えない場合があった。そこで、上記形状や分布状況による影響を受けないようにするために、レーザー光を測定対象物に照射する照射部と、測定対象物で反射された反射光を受光する受光部とを有し、測定対象物を光学的に計測するレーザー測定器を複数個設けることが考えられる。すなわち、これらのレーザー測定器を被検査基板に対して異なる方向から測定するように設けてもよく、これらのレーザー測定器のうち使用するレーザー測定器を選択変更することで高精度な測定が可能となる。
【０００５】
しかしながら、そのような装置では、レーザー測定器の数が増えた分だけ、コストが上昇したり、制御が複雑化したり、装置が大型化してしまう。また、装置の動作を制御する制御プログラムでは、通常、使用するレーザー測定器を事前に指定しており、上記形状や分布状況に応じて使用するレーザー測定器を変更できるようにすることは困難である。そこで、複数のレーザー測定器を備えることなく、レーザー光による測定を精度良く行えるようにすることが望まれる。
【０００６】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光学的な測定を行うための照射部および受光部がそれぞれ最小個数でありながらも、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能な検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる検査装置は、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置であって、上記目的を達成するため、測定対象物に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が測定対象物で反射された反射光を受光する受光部と、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と、測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係を設定する駆動部と、測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像に基づき駆動部を制御して入受光関係を調整する制御部とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる検査方法は、上記目的を達成するため、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、被検査基板の測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像を撮像する第１工程と、被検査基板上の測定対象物に照射部から光を照射するとともに、測定対象物で反射された反射光を受光部で受光して測定対象物を光学的に検査する第２工程とを備え、第２工程は、第１工程により撮像された画像に基づき、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と、測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係を調整する工程を有することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（検査装置および検査方法）では、部品が実装される前の実装前基板または実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、その被検査基板の測定対象物に光を照射する照射部と、照射部から照射された光が測定対象物で反射された反射光を受光する受光部とを備えている。また、測定対象物または測定対象物を含む周辺領域での被検査基板の表面の画像が撮像される。そして、その撮像された画像に基づき、照射部および受光部の少なくとも一方を移動させて位置決めすることによって、照射部から測定対象物に進む光の入射経路と測定対象物から受光部に進む反射光の反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。例えば被検査基板に実装される部品と入射経路とが干渉する場合には、上記のようにして入受光関係を調整することで干渉を解消して光学的な測定を良好に行うことが可能となる。このように、光学的な測定を行う照射部および受光部がそれぞれ最小個数でありながらも、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１０】
ここで、照射部は被検査基板の表面に対して垂直な方向から光を測定対象物に照射し、受光部は光の入射経路から離れた位置で反射光のうち拡散反射成分を受光し、駆動部は光の入射経路と同心な軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させるようにしてもよい。
【００１１】
このような構成では、照射部により被検査基板の表面に対して垂直な方向から光が測定対象物に照射され、受光部により光の入射経路から離れた位置で反射光のうち拡散反射成分が受光される。また、光の入射経路と同心な軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させることで、入射経路と反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。ここで、回転軸は光の入射経路と同心であるため、照射部および受光部が一体的に回転移動した場合でも、照射部による光の照射位置は変化しないため、測定対象物に対する照射部の位置決めを再度行う必要はない。
【００１２】
あるいはまた、照射部は測定対象物から被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して光を測定対象物に照射し、受光部は回転軸に対して照射部の反対側で反射光を受光し、駆動部は回転軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させるようにしてもよい。
【００１３】
このような構成では、照射部により測定対象物から被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して光が測定対象物に照射され、受光部により回転軸に対して照射部の反対側で反射光が受光される。また、回転軸回りに照射部および受光部を一体的に回転移動させることで、入射経路と反射経路との測定対象物から見た入受光関係が調整される。ここで、受光部は回転軸に対して照射部の反対側で反射光を受光しているため、回転軸を中心とする最小回転半径は、回転軸から照射部または受光部までの長い方の距離になっており、装置の小型化の観点で優れている。なお、この点については後で実施形態を対比説明しながら詳述する。
【００１４】
上記のような各構成において、制御部は、撮像部により撮像された画像に含まれる被検査基板の表面形状を求め、表面形状に応じて駆動部を制御して入受光関係を調整するようにすると、被検査基板の表面形状による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１５】
また、撮像部により撮像された被検査基板の特定の表面形状の画像を記憶する記憶部をさらに備え、制御部は、撮像部により撮像された画像と記憶部に記憶されている画像とを比較することで、撮像部により撮像された画像に特定の表面形状が含まれるか否かを判定し、特定の表面形状が含まれると判定すると、特定の表面形状に応じて駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。このように構成すると、記憶部に記憶されている、撮像部により撮像された被検査基板の特定の表面形状の画像と、撮像部により撮像された画像とを比較しているため、特定の表面形状が含まれているか否かを精度良く判定することができる。
【００１６】
また、制御部は、表面形状が第１方向に延設される段差形状であると判定すると、入射経路と反射経路とを含む平面が第１方向と平行となるように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにすると、段差形状による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１７】
また、制御部は、撮像部により撮像された画像に互いに異なる色をした隣り合う２色の領域が含まれるとき、２色の領域の境界線が延びる第２方向に対して入射経路と反射経路とを含む平面が平行となるように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。ここで、「互いに異なる色」とは、色の三属性である「色相」、「彩度」および「明度」の少なくとも１つ以上が異なっていることを意味しており、色が互いに異なることで２色の領域で明暗やコントラストなどが生じている場合も含まれる。このように撮像部により撮像された画像に互いに異なる２色の領域が含まれるということは、被検査基板の測定対象物または測定対象物を含む周辺領域に、色または材質の異なる２つの領域が含まれるということを意味する。そこで、入射経路と反射経路とを含む平面が２色の領域の境界線が延びる第２方向と平行となるように入受光関係を調整することによって、色または材質による影響を受けることなく、被検査基板の測定対象物の光学的な測定を精度良く行うことが可能となっている。
【００１８】
また、被検査基板が実装済基板である場合、制御部は、実装済基板に実装される部品の外観に関する情報と、撮像部により撮像された画像とに基づき、入射経路と反射経路が非測定物ではないその他の部品と干渉しないように駆動部を制御して入受光関係を調整するようにしてもよい。この構成によれば、入射経路と反射経路が部品と干渉しないため、被検査基板の測定対象物の測定を行うことが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる検査装置の一実施形態である外観検査装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す外観検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す外観検査装置に設けられた検査ユニットを示す斜視図である。
【図４】図３の検査ユニットに設けられたレーザーユニットを示す側断面図である。
【図５】実装済基板に段差が形成されている場合を示す図である。
【図６】実装済基板の表面に材質の異なる領域が存在する場合を示す図である。
【図７】実装済基板に背の高い部品が実装されている場合を示す図である。
【図８】外観検査装置の検査動作手順を示すフローチャートである。
【図９】レーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】レーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】レーザーユニットの変形形態を示す側断面図である。
【図１２】レーザー計測器の変形形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明にかかる検査装置の一実施形態である外観検査装置の概略構成を模式的に示す図である。また、図２は図１に示す外観検査装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。また、図３は図１に示す外観検査装置に設けられた検査ユニットを示す斜視図であり、図４は図３の検査ユニットに設けられたレーザーユニットを示す側断面図である。
【００２１】
この外観検査装置１００は、部品１２０がプリント基板１３０に実装された実装済基板１１０に対して、部品１２０の実装状態を検査するための装置である。実装済基板１１０には、配線パターン（図示省略）が形成されたプリント基板１３０上の所定位置に集積回路などの部品１２０が多数配置されている。これらの部品１２０は、プリント基板１３０上に所定のパターンで塗布（印刷）されたペースト状の半田上に部品１２０の端子部１２１が配置されるように搭載（実装）される。その後、半田の溶融および硬化（冷却）工程を経て部品１２０の端子部１２１がプリント基板１３０の配線に対して半田接合されることによって、部品１２０がプリント基板１３０の所定の配線に対して電気的に接続された状態でプリント基板１３０上に固定される。外観検査装置１００は、部品１２０の実装状態として、部品１２０の実装位置および向きが適正か否か、部品１２０の設計位置に対する位置ずれの量が許容範囲内か、端子部１２１の半田接合部が正常か否かなどの検査を行うように構成されている。このように、この実施形態では、実装済基板１１０が本発明の「被検査基板」に相当する。
【００２２】
外観検査装置１００は、実装済基板１１０を搬送するための基板搬送コンベア１０と、基板搬送コンベア１０の上方をＸＹ方向（水平方向）に移動可能なＸＹロボット２０と、ＸＹロボット２０によって保持された検査ユニット３０と制御装置４０（図２）とを備えている。
【００２３】
基板搬送コンベア１０は、実装済基板１１０をＸ方向に搬送するとともに、所定の検査位置で実装済基板１１０を停止させて保持することが可能なように構成されている。また、基板搬送コンベア１０は、検査が終了した実装済基板１１０を所定の検査位置からＸ方向に搬送して、外観検査装置１００から実装済基板１１０を搬出することが可能なように構成されている。
【００２４】
ＸＹロボット２０は、基板搬送コンベア１０の上方（＋Ｚ方向）に設けられ、例えばボールネジ軸とサーボモータとを用いた直交２軸ロボットにより構成されている。すなわち、ＸＹロボット２０は、Ｘ方向に延びる検査ユニット支持部２１のＸ方向の両端を、それぞれＹ方向に延びる図略の一対のレール部によってＹ方向に移動可能に支持する構成を有する。具体的には、レール部に設けられた図略のボールネジ軸（Ｙ軸）をＹ軸モータ２２（図２）により駆動することよって、ボールネジ軸（Ｙ軸）に螺合する図略のボールナットを有する検査ユニット支持部２１をＹ方向に移動させるように構成されている。また、検査ユニット支持部２１には、図略のボールネジ軸（Ｘ軸）およびＸ軸モータ２３（図２）が設けられている。そして、ボールネジ軸（Ｘ軸）をＸ軸モータ２３により駆動することによって、ボールネジ軸（Ｘ軸）に螺合する図略のボールナットを有する検査ユニット３０がＸ方向に移動可能となるように構成されている。このような構成により、ＸＹロボット２０は、検査ユニット支持部２１に保持された検査ユニット３０を、基板搬送コンベア１０（実装済基板１１０）の上方（＋Ｚ方向）でＸＹ方向（水平方向）に移動させることが可能なように構成されている。
【００２５】
検査ユニット３０は、カメラユニット３０ａと、カメラユニット３０ａに取り付けられたレーザーユニット３０ｂとを備えている。このカメラユニット３０ａは、光学認識用カメラ３１、照明部３２などを備え、レーザーユニット３０ｂは、レーザー計測器３３などを備えている。そして、検査ユニット支持部２１に保持された検査ユニット３０がＸＹロボット２０によって実装済基板１１０の上方の所定位置に移動され、光学認識用カメラ３１やレーザー計測器３３によって、実装済基板１１０上での部品１２０の実装状態を検査するために撮像処理や計測処理が行われるように構成されている。
【００２６】
光学認識用カメラ３１は、レンズ３１ａが設けられたＣＣＤカメラなどから構成されている。光学認識用カメラ３１は、実装済基板１１０（基板搬送コンベア１０）に対して上方（＋Ｚ方向）に設けられるとともに、撮像方向が実装済基板１１０に対して略垂直となるように、下方（−Ｚ方向）を向けて設けられている。これにより、光学認識用カメラ３１は、照明部３２から実装済基板１１０に対して照射された照明光を用いて、実装済基板１１０の上面の２次元（平面）画像を直上の位置から撮像するように構成されている。この光学認識用カメラ３１による撮影で、後述する白色ＬＥＤによる照明光の下では赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの各画像が得られ、赤外ＬＥＤによる照明光の下では赤外画像が得られる。このように、この実施形態では、光学認識用カメラ３１が本発明の「撮像部」に相当する。
【００２７】
照明部３２は、頂部に開口部が形成されたドーム形状のカバー部３２１の内面側に複数のＬＥＤ３２２が配設されて構成されている。そして、カバー部３２１の開口部に光学認識用カメラ３１が配置されており、光学認識用カメラ３１がカバー部３２１の開口部を介して実装済基板１１０の撮像を行うように構成されている。カバー部３２１の内面側には、ＬＥＤ３２２として複数の白色ＬＥＤおよび複数の赤外ＬＥＤがそれぞれ配設されており、白色光による照明および赤外光による照明が可能となっている。
【００２８】
レーザー計測器３３は、半導体レーザーなどのレーザー光を出射する発光素子を有する照射部３３ａと、光位置検出素子を有する受光部３３ｂとを含んでいる。照射部３３ａは実装済基板１１０上の測定対象物１１１に対して垂直方向からレーザー光を照射するように構成されている。そして、レーザー計測器３３は、実装済基板１１０上の測定対象物１１１に対して略垂直に照射部３３ａからレーザー光を照射するとともに、測定対象物１１１で反射された反射光のうちの拡散反射成分を受光部３３ｂにより受光するように構成されている。このとき、受光部３３ｂにより受光された反射光は、光位置検出素子上でスポット（焦点）を結び、このスポット位置が検出される。検出されたスポット位置から三角測量の原理に基づいて、レーザー計測器３３から測定対象物１１１までの距離を算出することができる。これにより、レーザー計測器３３と実装済基板１１０との既知の位置関係に基づいて、実装済基板１１０に対する測定対象物１１１の高さを計測することが可能になっている。なお、このレーザー計測器３３では、照射部３３ａから測定対象物１１１に進むレーザー光の入射経路Ｌ１と測定対象物１１１から受光部３３ｂに進む反射光の反射経路Ｌ２とのなす角が角度αとなっている。
【００２９】
このレーザー計測器３３は回転可能にレーザーユニット３０ｂのユニット本体３５に保持されている。以下、その構成について詳述する。このユニット本体３５の最上部には回転用モータ３３１が配設されている。このモータ３３１は、例えばサーボモータからなり、この実施形態では、９０°ずつステップ的に回転するように構成されている。このモータ３３１のモータ軸にはプーリ３３２が固定されている。一方、モータ３３１の図４中、左方には、ユニット本体３５に対して回転自在に支持され、鉛直方向に延びるシャフト３３３が配設されている。このシャフト３３３の下端には、レーザー計測器３３が取り付けられており、これによって、レーザー計測器３３は、ユニット本体３５に対してシャフト３３３を介してシャフト３３３の中心の回転軸Ｃ１回りに回転自在に保持されている。また、シャフト３３３には、プーリ３３２と同一高さの位置にプーリ３３４が固定され、これらプーリ３３２，３３４の周囲にベルト３３５が巻回されている。このベルト３３５によって、モータ３３１の回転駆動力がシャフト３３３に伝達されるように構成されている。このような構成により、レーザー計測器３３は、シャフト３３３の回転軸Ｃ１回りに、９０°ずつ回転するように構成されている。すなわち、レーザー計測器３３は、ユニット本体３５に対して４種類の異なる方向をとることができる。言い換えると、レーザー計測器３３は、実装済基板１１０の測定対象物１１１から見た入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２との入受光関係として、４種類の異なる入受光関係をとることができる。
【００３０】
また、この実施形態では、シャフト３３３の回転軸Ｃ１が、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央を通るように、つまり照射部３３ａから出射されるレーザー光より受光部３３ｂ側に位置するように、レーザー計測器３３がシャフト３３３に取り付けられている。このような構成を採用することで、次に説明するようにレーザーユニット３０ｂの小型化を図ることができる。すなわち、回転軸Ｃ１とレーザー計測器３３との配置関係は任意であり、例えば照射部３３ａから出射されるレーザー光、つまり上記入射経路Ｌ１に回転軸Ｃ１が一致するように構成してもよい。しかしながら、レーザー計測器３３の最小回転半径について着目すると、入射経路Ｌ１に回転軸Ｃ１を一致させた構成では最小回転半径は照射部３３ａから受光部３３ｂまでの距離となるのに対し、本実施形態にかかるレーザーユニット３０ｂでは図４に示すように最小回転半径は回転軸Ｃ１から照射部３３ａ（受光部３３ｂ）までの距離になる。このようにレーザー計測器３３の最小回転半径は本実施形態の方が小さく、その結果、レーザーユニット３０ｂの小型化を効果的に図ることが可能となっている。
【００３１】
図２に戻って外観検査装置１００の制御構成について説明する。外観検査装置１００を制御する制御装置４０は、演算処理部４１と、記憶部４２と、モータ制御部４３と、外部入出力部４４と、画像処理部４５と、計測処理部４６と、照明制御部４７とを含んでいる。また、制御装置４０には、表示パネルや警告ブザーなどを含む報知ユニット５０および図示を省略する入力機器（タッチパネルやキーボードなど）が接続され、ユーザにメッセージや警告を報知したり、ユーザからの操作入力を受け付けるように構成されている。
【００３２】
演算処理部４１は、論理演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）および装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。演算処理部４１は、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って、モータ制御部４３、画像処理部４５、計測処理部４６および照明制御部４７を介して、外観検査装置１００の各部を制御する。そして、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１およびレーザー計測器３３などを用いて、部品１２０の実装状態の検査を行い、部品１２０の端子部１２１の半田接合部について、その良否判定などを行う。
【００３３】
また、本実施形態では、演算処理部４１は光学認識用カメラ３１により撮像された基板１１０の画像に基づいてレーザー計測器３３による測定対象となっている測定対象物１１１の近傍の状態を判定する。また、演算処理部４１は、その判定結果に応じてモータ制御部４３を介してモータ３３１を駆動することにより、レーザー計測器３３の向きを制御する。この機能については後に詳述するが、本機能を実行する演算処理部４１が本発明の「制御部」に相当している。
【００３４】
記憶部４２は、各種データの記憶および演算処理部４１による読み出しが可能な不揮発性の記憶装置を有している。記憶部４２には、光学認識用カメラ３１によって撮像された撮像画像データ、実装済基板１１０に実装される部品１２０の設計上の位置および向きなどの位置情報を定めた基板ＣＡＤデータ、実装済基板１１０に実装される部品１２０の形状・寸法を含む外観に関するデータを定めた部品外観データベースなどが記憶されている。
【００３５】
モータ制御部４３は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、外観検査装置１００の各サーボモータ、つまりＸＹロボット２０をＹ方向に移動するためのＹ軸モータ２２、ＸＹロボット２０をＸ方向に移動するためのＸ軸モータ２３、レーザー計測器３３を回転するための回転用モータ３３１、基板搬送コンベア１０を駆動するためのモータ（図示省略）などの駆動を制御する。また、モータ制御部４３は、各サーボモータのエンコーダ（図示省略）からの信号に基づいて、検査ユニット３０の位置（光学認識用カメラ３１の撮像位置や、レーザー計測器３３の測定対象物１１１）、レーザー計測器３３の向きや照射部３３ａの位置、実装済基板１１０の位置などを取得する。
【００３６】
ところで、上記したように、本実施形態のレーザーユニット３０ｂでは、照射部３３ａから出射されるレーザー光がシャフト３３３の回転軸Ｃ１と平行で、かつ回転軸Ｃ１からＸＹ方向に離れた状態で基板１１０の表面に入射されるように、レーザー計測器３３がシャフト３３３に取り付けられている。したがって、レーザー計測器３３が回転すると、照射部３３ａから出射されるレーザー光の照射位置が変わってしまう。そこで、演算処理部４１は、レーザー計測器３３を回転させたときに、モータ制御部４３により取得されるレーザー計測器３３の測定対象物１１１とレーザー計測器３３の照射部３３ａの位置とに基づき、照射部３３ａによるレーザー光の照射位置が測定対象物１１１に一致するように、モータ制御部３３を介してＹ軸モータ２２およびＸ軸モータ２３を制御する。
【００３７】
外部入出力部４４は、有線または無線ＬＡＮなどのネットワークを構築するためのインターフェースなどからなる。外部入出力部４４は、実装済基板１１０の製造ライン上の図外の他の装置および製造ライン全体の制御を行う図外のホストコンピュータなどとネットワーク接続し、情報通信を行う機能を有する。
【００３８】
画像処理部４５は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、光学認識用カメラ３１から所定のタイミングで撮像信号の読み出しを行うとともに、読み出した撮像信号に所定の画像処理を行うことにより、実装済基板１１０の部品１２０や半田接合部を認識するのに適した画像データを生成するように構成されている。
【００３９】
計測処理部４６は、レーザー計測器３３によって検出されたスポット位置から、レーザー計測器３３から測定対象物１１１までの距離を算出し、実装済基板１１０上の測定対象物１１１における高さを取得する。また、照明制御部４７は、演算処理部４１から出力される制御信号に基づいて、照明部３２の各ＬＥＤを所定のタイミングで点灯させる。
【００４０】
ここで、上記のように構成された外観検査装置１００による検査動作について説明する前に、外観検査装置１００においてレーザー計測器３３を回転させることの利点や優位性などについて概略説明と具体例とを順番に説明する。
【００４１】
実装済基板１１０の測定対象物や測定対象物の近傍に、例えば図５に示すように段差が存在したり、図６に示すように実装済基板１１０の表面に材質の異なる領域が存在したり、図７に示すように背の高い部品１２０が実装されている場合、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２の測定対象物に対する入受光関係によっては、測定精度が大きく低下することがある。そこで、本実施形態では、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像と基板ＣＡＤデータとに基づいて、撮像画像中に含まれるレーザー計測器３３による測定対象物１１１の近傍に段差が存在するか否かを判定する。そして、段差が存在する場合は、その段差が延びる向きを検出し、その向きと現在のレーザー計測器３３の向きとに基づいて、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを制御する。
【００４２】
また、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像に基づいて、撮像画像中に含まれるレーザー計測器３３による測定対象物１１１の近傍における色や材質の分布状況を判定する。そして、色または材質が急激に変化する場合は、その境界線の向きを検出し、その向きと現在のレーザー計測器３３の向きとに基づいて、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを制御する。
【００４３】
さらに、演算処理部４１は、基板ＣＡＤデータおよび部品外観データベースを用いて、光学認識用カメラ３１によって撮像された撮像画像データから画像認識を行うことにより、実装済基板１１０に実装された部品１２０を認識して、その部品１２０の形状、高さ、位置および向きなどを取得する。そして、演算処理部４１は、取得した部品１２０の形状、高さ、実装位置および向きなどのデータと、現在のレーザー計測器３３の向き、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とのなす角度αなどのデータとに基づいて、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が、測定対象物１１１近傍の部品１２０によって遮られるか否かを判定する。そして、測定対象物１１１近傍の部品１２０によって遮られると判定したときは、レーザー計測器３３の向きを変更することで、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が、その部品１２０によって遮られないようにできるか否かを判定する。そして、遮られないようにできると判定したときは、モータ制御部４３を介してレーザー計測器３３の向きを変更する。
【００４４】
このように本実施形態では、測定対象物１１１の光学的な測定を低下させる要因の有無を判定し、その判定結果に基づきレーザー計測器３３の向きを変更して測定精度の向上を図っている。これらの具体的な例について、図５〜図７を用いて説明する。
【００４５】
図５は、実装済基板１１０に高さの異なる領域が存在するため、その境界に段差１１２が形成されている場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように段差１１２が形成されている場合には、図５（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向に段差１１２が存在するようにレーザー計測器３３が配置されていると、段差１１２で反射される不要な乱反射光などによる影響を受けて、測定精度が低下する。そこで、この場合には、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、演算処理部４１は、段差１１２の延びる方向Ｄ１と照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向とが平行になるようにレーザー計測器３３の向きを変更する。言い換えると、段差１１２の延びる方向が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるようにしている。これによって、段差１１２による影響を受けず、測定精度の低下を防ぐことができる。この具体例では、方向Ｄ１が本発明の「第１方向」に相当している。
【００４６】
図６は、実装済基板１１０の表面に材質の異なる領域が存在する場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように、互いに異なる材質で形成された領域１１３ａ、１１３ｂが隣接している場合には、図６（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向と領域１１３ａ、１１３ｂの境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２とが直交または交差するようにレーザー計測器３３が配置されていると、材質が異なることによる影響を受けて、測定精度が低下する。そこで、この場合には、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、演算処理部４１は、境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２と照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向とが平行になるように、レーザー計測器３３の向きを変更する。言い換えると、境界線１１３ｃの延びる方向が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるようにしている。これによって、材質が異なることによる影響を受けないようにして、測定精度の低下を防ぐことができる。なお、図６では材質が異なる場合としているが、色が異なる場合も同様である。但し、光学認識用カメラ３１により撮像して得られる画像としては、材質が異なる場合でも色が異なる場合でも、同様に２色（明暗）の領域として表れることとなる。この具体例では、方向Ｄ２が本発明の「第２方向」に相当している。
【００４７】
図７は、実装済基板１１０に背の高い部品１２０が実装されている場合を示す図で、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。このように背の高い部品１２０が実装されている場合には、図７（ａ）に示すように、照射部３３ａから受光部３３ｂに向かう方向に部品１２０が存在して反射経路Ｌ２が部品１２０により遮断されると、測定不能となったり、部品１２０で反射される不要な乱反射光などにより測定精度が低下する。そこで、この場合には、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザー計測器３３の向きを変更して、入射経路Ｌ１および反射経路Ｌ２が部品１２０に遮られないようにする。これによって、背の高い部品１２０による影響を受けないようにして、測定精度の低下を防ぐことができる。
【００４８】
次に、上記のように構成された外観検査装置１００の検査動作について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。図８は外観検査装置１００の検査動作手順を示すフローチャートである。また、図９、図１０は、図８のステップＳ１２のレーザー測定準備処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ１において、実装済基板１１０（被検査基板）が基板搬送コンベア１０によって所定の検査位置まで搬送され、固定される。次に、ステップＳ２において、演算処理部４１により、ＸＹロボット２０が駆動され、光学認識用カメラ３１が実装済基板１１０上の所定のフィデューシャルマーク（基準マーク）位置の上方に移動される。そして、所定位置に形成された図略のフィデューシャルマークが光学認識用カメラ３１によって撮像される。ステップＳ３では、フィデューシャルマーク（基準マーク）の撮像画像データが演算処理部４１により画像認識されることによって、実装済基板１１０の位置補正が行われる。これにより、外観検査装置１００の位置座標と実装済基板１１０（基板ＣＡＤデータ）上の位置とが対応付けられ、検査処理を行う準備が完了する。以下、ステップＳ４〜ステップＳ９において、光学認識用カメラ３１による実装済基板１１０の撮像画像を用いた実装状態の検査処理が行われる。
【００５０】
ステップＳ４では、演算処理部４１によって、光学認識用カメラ３１による撮像が行われていない領域（未撮像領域）が実装済基板１１０上に存在するか否かが判断される。すなわち、光学認識用カメラ３１の撮像範囲（視野）は一定範囲に限られているので、実装済基板１１０の撮像は所定領域毎に分割して複数回に分けて行われる。そこで、ステップＳ４で未撮像領域が存在するか否かが判断され、未撮像領域が存在する場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。一方、実装済基板１１０上の全領域が撮像されて未撮像領域が存在しない場合には（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ１０に移行する。
【００５１】
未撮像領域が存在する場合には、ステップＳ５において、演算処理部４１により、記憶部４２に格納された基板ＣＡＤデータに基づいてＸＹロボット２０が駆動され、光学認識用カメラ３１が次の撮像領域を撮像するための所定の画像検査位置に移動される。
【００５２】
そして、ステップＳ６において、光学認識用カメラ３１によって実装済基板１１０上の所定領域（検査領域）が撮像される。撮像画像は画像処理部４５によって認識（画像認識）するのに適した画像データとなるように処理され、演算処理部４１に出力される。
【００５３】
次に、ステップＳ７において、演算処理部４１が画像データの画像認識を行うことによって、撮像画像データ（撮像領域）内に写った部品１２０や半田接合部などの検査対象となる部位（検査部位）が認識される。そして、検査部位毎に、記憶部４２に格納された基板ＣＡＤデータに基づいて、部品１２０の実装位置ずれ（実装位置の設計位置からの位置ずれ）や向き、および端子部１２１の曲がりや立ち上がりの有無などが検出される。また、半田接合部の位置や形状が検出される。画像認識が完了すると、撮像画像データは記憶部４２に格納される。
【００５４】
そして、ステップＳ８において、撮像領域内の検査部位について、検出された部品１２０の位置ずれおよび向きや、半田接合部の位置および形状などに基づいて、検査判定（良否の判定）が行われる。半田接合部については、画像認識によって、未半田や半田位置ずれ、リード浮きなどの不良状態か否かが判別される。一方、実装済基板１１０に対して略垂直上方（＋Ｚ方向）から撮像した撮像画像データから判別することが困難な検査部位（半田接合部）については、良品と判定されて、後述するステップＳ１０以降のレーザー測定の対象となる。したがって、この画像検査判定によって、検査部位の良否についての１次判定が行われるとともに、良品と判定された部品１２０の位置情報（位置、向きおよび位置ずれ量など）および半田接合部の位置情報などが、後続するレーザー測定のために画像処理結果として生成される。
【００５５】
その後、ステップＳ９において、演算処理部４１により、撮像領域（撮像画像データ）内の検査部位について、未検査部位が存在するか否かが判定される。撮像領域（撮像画像データ）内に検査が終了していない検査部位が残っている場合には（ステップＳ９でＹＥＳ）、ステップＳ７に戻り、その検査部位について画像認識および検査判定が行われる。一方、撮像領域（撮像画像データ）内の全ての検査部位について検査が終了して未検査部位が存在しない場合には（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ４に移行して、再び未撮像領域が存在するか否かが判定される。このようにステップＳ４〜ステップＳ９までが繰り返されることによって、実装済基板１１０上の撮像領域毎に撮像が行われ、撮像領域内の検査部位毎に撮像画像データに基づく検査が行われる。この結果、ステップＳ４で未撮像領域なしと判定された場合（ステップＳ１０に進む場合）には、実装済基板１１０の全体において、レーザー測定の対象となる部品１２０およびその部品１２０の半田接合部の位置情報が画像処理結果（ステップＳ８参照）として特定される。以降のステップＳ１０〜Ｓ１５において、画像検査により良品と判定された各検査部位に対して、レーザー測定が行われる。
【００５６】
そこで、ステップＳ１０では、演算処理部４１によって、レーザー測定対象の部品１２０（半田接合部）が存在するか否かが判定される。レーザー測定対象の部品１２０（半田接合部）が存在する場合には、ステップＳ１１に進む。
【００５７】
ステップＳ１１では、レーザー測定対象の部品１２０の内から１つの部品１２０に着目して、レーザー測定が行われていない検査部位（未レーザー測定部位）が存在するか否かが判定される。すなわち、図１に示すように、部品１２０に端子部１２１が複数存在する場合には、それぞれの端子部１２１の半田接合部（検査部位）に対してレーザー測定が行われる。未レーザー測定部位が存在する場合には、ステップＳ１２に進み、レーザー測定部位（未レーザー測定部位）の内からさらに１つのレーザー測定部位に着目して、そのレーザー測定部位におけるレーザー測定準備処理が行われる。ここで、図９、図１０を参照して、レーザー測定準備処理のサブルーチンについて説明する。
【００５８】
まず、ステップＳ２１において、演算処理部４１により、レーザー測定部位の位置情報が抽出される。具体的には、着目している検査部位（レーザー測定部位）についての画像検査判定（ステップＳ８参照）によって生成された画像処理結果の情報と、図略のエンコーダから取得したモータ位置情報（光学認識用カメラ３１の位置情報）と、着目しているレーザー測定部位（検査部位）を撮像した撮像画像データとに基づいて、レーザー測定を行うための正確な位置情報が算出される。
【００５９】
次に、ステップＳ２２において、演算処理部４１により、着目しているレーザー測定部位（検査部位）について、図５を参照して説明したような段差が存在するか否かが判断される。この判断は、記憶部４２に格納されている上記撮像画像データおよび上記基板ＣＡＤデータに基づき行われる。そして、段差があれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２７に移行する一方、段差が存在しなければ（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２３において、測定部位の近傍に障害物、すなわち入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２を遮るような他の部品１２０が存在するか否かが判断される。この判断は、記憶部４２に格納されている上記撮像画像データ、上記基板ＣＡＤデータ、上記部品外観データベースなどに基づき行われる。そして、障害物があれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２７に移行する。
【００６０】
一方、障害物がなければ（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２４において、当該レーザー測定部位の画像処理データが記憶部４２から取得され、その視野（撮像領域）内が均一であるか否かが判断される。つまり、図６を参照して説明したような、色や材質が異なり境界線が明確な領域が存在すれば、均一でないと判断され、色や材質が変化しないか、または徐々に変化して境界線が不明確な領域であれば、均一であると判断される。そして、視野内が均一と判断されると（ステップＳ２５でＹＥＳ）、このサブルーチンを終了する。
【００６１】
一方、視野内が均一でないと判断されると（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２６において、視野内の明暗（光の強度値の差異）の変化が認識される。つまり、図６を参照して説明したような、色や材質が異なる領域の境界線が検出される。続いて、ステップＳ２７において、レーザー計測器３３の方向が取得される。つまり、回転用モータ３３１の図略のエンコーダから取得したモータ位置情報に基づいて、現在のレーザー計測器３３の向きが取得される。
【００６２】
次いで、ステップＳ２８において、レーザー計測器３３を回転させることで、段差、障害物、色や材質による影響を回避できるか否かが判断される。例えば図５〜図７を参照して説明した例では、回避できると判断される。一方、例えばレーザー測定部位の近傍に、縦方向および横方向（図１におけるＸ方向およびＹ方向）の両方向の段差や境界線が存在する場合には、回避できないと判断される。そして、ステップＳ２８において回避できないと判断されると（ステップＳ２８でＮＯ）、報知ユニット５０の表示パネルや警告ブザーなどによりユーザに警告して（ステップＳ２９）、このサブルーチンを終了する一方、回避できると判断されると（ステップＳ２８でＹＥＳ）、図５〜図７を参照して説明したようにレーザー計測器３３を回転させて（ステップＳ３０）、このサブルーチンを終了する。図９、図１０のレーザー測定準備処理サブルーチンが終了すると、図８のステップＳ１３に移行する。
【００６３】
ステップＳ１３では、演算処理部４１によってＸＹロボット２０が駆動され、レーザー計測器３３がレーザー測定を行うためのレーザー測定部位に移動される。ここで、図１０のステップＳ３０においてレーザー計測器３３を回転したときは、上記したように照射部３３ａの位置が変化しているので、その変化を加味して、ＸＹロボット２０の駆動が制御される。
【００６４】
次に、ステップＳ１４において、レーザー計測器３３により、着目しているレーザー測定部位の測定が行われる。すなわち、着目しているレーザー測定部位、例えば半田接合部において、複数の測定対象物についてレーザー測定が実行される。これによって、半田接合部の最大高さが取得されるとともに、各測定対象物の高さ情報（外形形状）に基づいて、半田接合部の半田容積が推定される。
【００６５】
ステップＳ１４でレーザー測定が終了すると、ステップＳ１５において、演算処理部４１によって測定値に基づく判定処理が行われる。すなわち、着目しているレーザー測定部位（例えば半田接合部）について、最大高さや推定された半田容積に基づいて、良否が判定される。これにより、撮像画像データに基づく検査判定（ステップＳ８参照）で良品と判定された半田接合部について、レーザー測定によって、さらに詳細に判定することが可能となる。
【００６６】
ステップＳ１５に続いてステップＳ１１に戻り、着目している部品１２０について、未レーザー測定部位が存在するか否かが判定される。これにより、例えば部品１２０においてレーザー測定が行われていない他の半田接合部が存在する場合には、次に、その半田接合部に着目して、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が行われる。一方、着目している部品１２０について、未レーザー測定部位が存在しない場合には、ステップＳ１０に戻る。
【００６７】
そして、ステップＳ１０において、演算処理部４１によって、他にレーザー測定対象の部品１２０（例えば半田接合部を有する部品）が存在するか否かが判定される。レーザー測定対象の部品１２０が存在する場合には、ステップＳ１１に進む。このようにして全てのレーザー測定対象の部品１２０について、レーザー測定部位毎にそれぞれレーザー測定準備処理サブルーチンが実行されるとともに、レーザー測定が行われる。一方、全てのレーザー測定対象の部品１２０について、レーザー測定が終了すると、ステップＳ１０でレーザー測定対象の部品なしと判断されて、外観検査装置１００による実装済基板１１０の検査動作が終了する。そして、検査が終了した実装済基板１１０は、基板搬送コンベア１０によって搬出され、次の実装済基板１１０（被検査基板）が搬入される。このようにして、外観検査装置１００による実装済基板１１０の検査動作が行われる。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、モータ３３１によりレーザー計測器３３を回転することによって、レーザー計測器３３の向きを変更可能に構成している。そして、光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像、基板ＣＡＤデータ、部品形状データベースなどに基づき、段差などがあるか否かを判定し、その判定結果に応じて、レーザー計測器３３の向きを制御している。すなわち、段差１１２があると判定したときは、段差１１２の延びる方向Ｄ１が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるように、レーザー計測器３３の向きを制御している。また、入射経路Ｌ１または反射経路Ｌ２が部品１２０により遮られると判定したときは、遮られないようにレーザー計測器３３の向きを制御している。また、色や材質の異なる領域１１３ａ、１１３ｂがあると判定したときは、その境界線１１３ｃの延びる方向Ｄ２が入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とを含む平面に平行となるように、レーザー計測器３３の向きを制御している。これによって、１つのレーザー計測器３３、つまり最小個数の照射部および受光部のみで、段差などによる影響を受けることなく、レーザー光による測定を精度良く行うことが可能になっている。
【００６９】
また、本実施形態によれば、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央に回転軸Ｃ１を設けているため、回転軸Ｃ１を中心とする最小回転半径は、回転軸Ｃ１から照射部３３ａ（受光部３３ｂ）までの距離になっている。したがって、最小回転半径を小さくすることができ、レーザーユニット３０ｂの小型化を図ることが可能になっている。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、照射部３３ａと受光部３３ｂとの略中央に回転軸Ｃ１を設けているが、本発明はこれに限られない。図１１はレーザーユニットの変形形態を示す側断面図である。なお、図１１では、上記実施形態と同一構成には同一符号を付している。図１１のレーザーユニット３０１では、シャフト３３３の中心の回転軸Ｃ１と、照射部３３ａから照射されるレーザー光、つまり入射経路Ｌ１とが同心に設けられている。この形態によれば、レーザー計測器３３を回転しても、照射部３３ａにより照射されるレーザー光の照射位置は変化しない。したがって、レーザー計測器３３を回転したときに、ＸＹロボット２０により検査ユニット３０を移動させて測定対象物１１１に対する位置決めを再度行う必要がない。
【００７１】
また、上記実施形態では、受光部３３ｂが測定対象物１１１からの反射光のうちの拡散反射成分を受光する拡散反射型のレーザー計測器３３としているが、本発明はこれに限られない。図１２は、レーザー計測器の変形形態を模式的に示す図である。図１２のレーザー計測器３０２では、照射部３０３は、測定対象物１１１から実装済基板１１０の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸Ｃ１に対して傾斜してレーザー光を測定対象物１１１に照射しており、受光部３０４は、回転軸Ｃ１に対して照射部３０３の反対側で正反射光を受光している。つまり、図１２のレーザー計測器３０２は、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２とが回転軸Ｃ１を中心として線対称の正反射型のレーザー計測器となっている。この形態でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、照射部３３ａと受光部３３ｂとをレーザー計測器３３として一体的に設けているが、本発明はこれに限られない。例えば、照射部と受光部とを分離して設けておき、照射部を固定して受光部を移動させるような形態でもよい。あるいは、受光部を固定して、照射部を移動させるような形態でもよい。要は、入射経路Ｌ１と反射経路Ｌ２との測定対象物１１１から見た入受光関係を調整できる形態であればよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、半導体レーザーなどのレーザー光を出射する発光素子を有する照射部３３ａを備えたレーザー計測器３３を用いているが、これに限られず、例えばＬＥＤなどの他の発光素子を有する照射部を備えた光計測器を用いてもよい。要は、発光素子から出射される光が測定対象物１１１で反射された反射光が受光部により好適に受光されて、測定対象物１１１の高さを測定できるものであればよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１により撮像された画像および基板ＣＡＤデータに基づき、実装済基板１１０に段差が含まれるか否かを判定しているが、本発明はこれに限られない。例えば、実際に段差が含まれる実装済基板１１０を光学認識用カメラ３１により撮像した画像を記憶部４２に格納しておき、演算処理部４１は、光学認識用カメラ３１により撮像した実装済基板１１０の画像と記憶部４２に格納されている画像とを比較することで、実装済基板１１０に段差が含まれるか否かを判定するようにしてもよい。この形態によれば、記憶部４２に格納されている、実際に段差が含まれる画像と比較しているので、被検査基板である実装済基板１１０に段差が含まれているか否かを容易に、かつ精度良く判定することができる。この形態では、段差が本発明の「特定の表面形状」に相当する。
【００７５】
また、上記実施形態では、部品１２０がプリント基板１３０に半田接合された実装済基板１１０を被検査基板としているが、本発明はこれに限られない。例えば、部品が半田接合される前の状態の基板を被検査基板として、部品の実装状態の検査を行う装置に適用してもよい。また、部品を実装する前の実装前基板、例えば印刷装置により半田の印刷処理が施された基板を被検査基板として、印刷状態の検査を行う装置に適用してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１の撮像方向が実装済基板１１０に対して略垂直となるように構成しているが、本発明はこれに限られず、光学認識用カメラが略垂直方向以外の斜め方向から被検査基板を撮像するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像と、部品外観データベースおよび基板ＣＡＤデータなどの各種データとに基づいて、段差があるか否かなどを判定するようにしているが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも光学認識用カメラ３１により実装済基板１１０を撮像した画像に基づいて段差などを判定するものであればよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、基板ＣＡＤデータ、部品外観データベースなどの実装済基板１１０の段差、障害物、色や材質などの判定に用いる各種データを記憶部４２に格納するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記各判定に用いる各種データを、外部入出力部４４を介してネットワーク接続されたホストコンピュータなどに格納して、必要に応じて取得するように構成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、光学認識用カメラ３１、照明部３２およびレーザー計測器３３などを備える検査ユニット３０を、ＸＹロボット２０によってＸＹ方向（水平方向）に移動させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、検査ユニットをＸ方向にのみ移動可能に構成するとともに、Ｙ方向に移動可能な基板テーブル上で実装済基板をＹ方向に移動させるように構成してもよい。また、検査ユニットを実装済基板上方の位置で固定的に設けるとともに、ＸＹ方向（水平方向）に移動可能な基板テーブル上で実装済基板をＸＹ方向に移動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
３１…光学認識用カメラ（撮像部）
３３…レーザー計測器
３３ａ…照射部
３３ｂ…受光部
４１…演算処理部（制御部）
１００…外観検査装置（検査装置）
１１０…実装済基板（被検査基板）
１１１…測定対象物
１１２…段差（表面形状、特定の表面形状）
１１３ｃ…境界線
１２０…部品
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向
Ｌ１…入射経路
Ｌ２…反射経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品が実装される前の実装前基板または前記実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、前記被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置において、
前記測定対象物に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された前記光が前記測定対象物で反射された反射光を受光する受光部と、
前記照射部および前記受光部の少なくとも一方を移動させて所定の位置で停止して位置決めすることによって、前記照射部から前記測定対象物に進む前記光の入射経路と、前記測定対象物から前記受光部に進む前記反射光の反射経路との前記測定対象物から見た入受光関係を設定する駆動部と、
前記測定対象物または前記測定対象物を含む周辺領域での前記被検査基板の表面の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に基づき前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する制御部と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記照射部は前記被検査基板の表面に対して垂直な方向から前記光を前記測定対象物に照射し、
前記受光部は前記光の入射経路から離れた位置で前記反射光のうち拡散反射成分を受光し、
前記駆動部は前記光の入射経路と同心な軸回りに前記照射部および前記受光部を一体的に回転移動させる請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記照射部は前記測定対象物から前記被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して前記光を前記測定対象物に照射し、
前記受光部は前記回転軸に対して前記照射部の反対側で前記反射光を受光し、
前記駆動部は前記回転軸回りに前記照射部および前記受光部を一体的に回転移動させる請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に含まれる前記被検査基板の表面形状を求め、前記表面形状に応じて前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記撮像部により撮像された前記被検査基板の特定の表面形状の画像を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記画像と前記記憶部に記憶されている前記画像とを比較することで、前記撮像部により撮像された画像に前記特定の表面形状が含まれるか否かを判定し、前記特定の表面形状が含まれると判定すると、前記特定の表面形状に応じて前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記表面形状が第１方向に延設される段差形状であると判定すると、前記入射経路と前記反射経路とを含む平面が前記第１方向と平行となるように前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項４または５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に互いに異なる色をした隣り合う２色の領域が含まれるとき、前記２色の領域の境界線が延びる第２方向に対して前記入射経路と前記反射経路とを含む平面が平行となるように、前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記被検査基板が前記実装済基板である請求項１ないし７のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記実装済基板に実装される部品の外観に関する情報と、前記撮像部により撮像された画像とに基づき、前記入射経路と前記反射経路が前記部品と干渉しないように前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する検査装置。
【請求項９】
部品が実装される前の実装前基板または前記実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、前記被検査基板の測定対象物または前記測定対象物を含む周辺領域での前記被検査基板の表面の画像を撮像する第１工程と、
前記被検査基板上の測定対象物に照射部から光を照射するとともに、前記測定対象物で反射された反射光を受光部で受光して前記測定対象物を光学的に検査する第２工程とを備え、
前記第２工程は、前記第１工程により撮像された画像に基づき、前記照射部および前記受光部の少なくとも一方を移動させて所定の位置で停止して位置決めすることによって、前記照射部から前記測定対象物に進む前記光の入射経路と、前記測定対象物から前記受光部に進む前記反射光の反射経路との前記測定対象物から見た入受光関係を調整する工程を有する
ことを特徴とする検査方法。
【請求項１】
部品が実装される前の実装前基板または前記実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、前記被検査基板の測定対象物を光学的に検査する検査装置において、
前記測定対象物に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された前記光が前記測定対象物で反射された反射光を受光する受光部と、
前記照射部および前記受光部の少なくとも一方を移動させて所定の位置で停止して位置決めすることによって、前記照射部から前記測定対象物に進む前記光の入射経路と、前記測定対象物から前記受光部に進む前記反射光の反射経路との前記測定対象物から見た入受光関係を設定する駆動部と、
前記測定対象物または前記測定対象物を含む周辺領域での前記被検査基板の表面の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像に基づき前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する制御部と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記照射部は前記被検査基板の表面に対して垂直な方向から前記光を前記測定対象物に照射し、
前記受光部は前記光の入射経路から離れた位置で前記反射光のうち拡散反射成分を受光し、
前記駆動部は前記光の入射経路と同心な軸回りに前記照射部および前記受光部を一体的に回転移動させる請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記照射部は前記測定対象物から前記被検査基板の表面に対して垂直な方向に延びる回転軸に対して傾斜して前記光を前記測定対象物に照射し、
前記受光部は前記回転軸に対して前記照射部の反対側で前記反射光を受光し、
前記駆動部は前記回転軸回りに前記照射部および前記受光部を一体的に回転移動させる請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に含まれる前記被検査基板の表面形状を求め、前記表面形状に応じて前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記撮像部により撮像された前記被検査基板の特定の表面形状の画像を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記画像と前記記憶部に記憶されている前記画像とを比較することで、前記撮像部により撮像された画像に前記特定の表面形状が含まれるか否かを判定し、前記特定の表面形状が含まれると判定すると、前記特定の表面形状に応じて前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記表面形状が第１方向に延設される段差形状であると判定すると、前記入射経路と前記反射経路とを含む平面が前記第１方向と平行となるように前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項４または５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に互いに異なる色をした隣り合う２色の領域が含まれるとき、前記２色の領域の境界線が延びる第２方向に対して前記入射経路と前記反射経路とを含む平面が平行となるように、前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記被検査基板が前記実装済基板である請求項１ないし７のいずれか一項に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記実装済基板に実装される部品の外観に関する情報と、前記撮像部により撮像された画像とに基づき、前記入射経路と前記反射経路が前記部品と干渉しないように前記駆動部を制御して前記入受光関係を調整する検査装置。
【請求項９】
部品が実装される前の実装前基板または前記実装前基板に部品が実装された実装済基板を被検査基板とし、前記被検査基板の測定対象物または前記測定対象物を含む周辺領域での前記被検査基板の表面の画像を撮像する第１工程と、
前記被検査基板上の測定対象物に照射部から光を照射するとともに、前記測定対象物で反射された反射光を受光部で受光して前記測定対象物を光学的に検査する第２工程とを備え、
前記第２工程は、前記第１工程により撮像された画像に基づき、前記照射部および前記受光部の少なくとも一方を移動させて所定の位置で停止して位置決めすることによって、前記照射部から前記測定対象物に進む前記光の入射経路と、前記測定対象物から前記受光部に進む前記反射光の反射経路との前記測定対象物から見た入受光関係を調整する工程を有する
ことを特徴とする検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８５６０８（Ｐ２０１１−１８５６０８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７９６９（Ｐ２０１０−４７９６９）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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