被検査体の外観検査装置
【課題】 本発明は、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板などの被検査体の検査時間を短縮し、または検査精度を向上することを目的とする。
【解決手段】 基板２の外観検査装置２００において、複数のスレーブＰＣ１４０は、基板２の撮像を行う複数の撮像部３０と、該複数の撮像部３０の各々に対応して設けられ、対応する撮像部３０により撮像された基板２の撮像データに基づいて基板２の検査を行う。該複数のスレーブＰＣ１４０の各々は他のスレーブＰＣ１４０に、該他のスレーブＰＣ１４０による検査に必要な共用データを送信する。共用データは、各々のスレーブＰＣ１４０が対応する撮像部３０により撮像された基板２の撮像データから取得してものである。スレーブＰＣ１４０は各々、他のスレーブＰＣ１４０から受信した共用データを参照して基板２の外観検査を行う。
【解決手段】 基板２の外観検査装置２００において、複数のスレーブＰＣ１４０は、基板２の撮像を行う複数の撮像部３０と、該複数の撮像部３０の各々に対応して設けられ、対応する撮像部３０により撮像された基板２の撮像データに基づいて基板２の検査を行う。該複数のスレーブＰＣ１４０の各々は他のスレーブＰＣ１４０に、該他のスレーブＰＣ１４０による検査に必要な共用データを送信する。共用データは、各々のスレーブＰＣ１４０が対応する撮像部３０により撮像された基板２の撮像データから取得してものである。スレーブＰＣ１４０は各々、他のスレーブＰＣ１４０から受信した共用データを参照して基板２の外観検査を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の外観検査技術に関し、特に複数の撮像手段を有する実装基板の外観検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、あらゆる機器に電子基板が実装されるようになっている。これらの電子基板が実装される機器においては、小型化や薄型化および低価格化が常に課題とされており、このため、高集積度設計が広く行われている。この高集積度設計を実現する要素には、各種設計ツールの充実、半導体技術の進歩のほかに、高密度実装技術が挙げられる。この高密度実装のポイントは、製造技術および検査技術にあり、この部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）の検査に画像認識技術を用いる技術が提案されている。
【０００３】
このため、例えば特許文献１には、コンピュータグラフィックスの応用分野において安価なＰＣ（Personal Computer）と低解像度の表示装置を複数組み合わせた高精細画像生成表示装置において、個々のＰＣの画像生成負荷を分散させて効率的に高精細画像を呈示する技術について提案されている。また、例えば特許文献２には、実装基板の最終検査結果を管理コンピュータへ出力する最終結果出力手段を備えた実装基板の外観検査システムについて提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１１５０４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の検査に画像認識技術を用いる技術は提案されているが、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能な外観検査装置が求められている。また更なる基板の検査時間の短縮や基板の検査精度の向上も求められている。しかし、上記提案技術では、全体を統括するコントローラが無くても独立したＰＣが独自の判断を行う外観検査装置は提案されておらず、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能であるとは言えない。また、基板の検査を行うための画像認識は、現在においても高精細画像の認識には検査時間がかかり、検査時間を短縮すれば検査精度を改善することができない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板などの被検査体の検査時間を短縮しまたは検査精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検査体の外観検査装置は、被検査体の撮像を行う複数の撮像部と、該複数の撮像部の各々に対応して設けられ、対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データに基づいて被検査体の検査を行う複数の検査手段と、を有する。該複数の検査手段の各々は他の検査手段に、該他の検査手段による検査に必要な共用データを送信する。この態様によると、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能にすることができ、また基板などの被検査体の検査時間を短縮し、または検査精度を向上することができる。
【０００７】
共用データは、各検査手段が対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データから取得したものであってもよい。この態様によると、共用データをあらかじめ他の手段により検査装置に入力するなどの必要がなく、検査の効率を向上することができる。
【０００８】
検査手段は各々、他の検査手段から受信した共用データを参照して被検査体の外観検査を行う。この態様によると、共用データをあらかじめ他の手段により検査装置に入力するなどの必要がなく、検査の効率を向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の外観検査装置によれば、全体を統括するコントローラが無くても独立したＰＣが独自の判断を行うことで、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能となる。また、基板などの被検査体の検査時間を短縮し、または検査精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態にかかる外観検査装置２００の構成を示す。外観検査装置２００は、検査テーブル１０や基板搬送テーブル５０、撮像システム８０などを有している。基板搬送テーブル５０は、支持プレート５２および２本の搬送レール５４などを有しており、搬送レール５４は支持プレート５２により支持されている。
【００１２】
搬送レール５４はモータを駆動することにより基板２を搬送する搬送ベルトを有しており、搬送ベルトに載置された基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送する。搬送レール５４の上方であって検査テーブルの略中央には、基板２の搬送を検知する図示しない光センサなどの非接触センサを使った搬送センサを有しており、この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知することにより、基板２が検査テーブル１０の略中央に搬送されたことを検知して、搬送ベルトの基板２の搬送を停止させる。
【００１３】
支持プレート５２および搬送レール５４を有する基板搬送テーブル５０は、外観検査装置２００の下方に設けられた支持シャフトに挿通される挿通部を有しており、これにより基板搬送テーブル５０は、搬送レール５４が基板２を搬送する方向と垂直な方向に可動に支持されている。基板搬送テーブル５０下のボールネジ５６がモータの駆動により回転することによって、基板搬送テーブル５０を移動し、基板２を撮像システム８０へ搬送する。なお、本図手前側の搬送レール５４には、搬送レール５４上の載置された基板２を上方から押圧して基板２の形状を矯正するクランプが設けられており、検査テーブル１０の略中央に搬送された基板２はこのクランプによりゆがみが矯正された状態で、基板２を撮像システム８０へ搬送する。
【００１４】
撮像システム８０は、上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂを有し、上部撮像システム８０ａは、上部照明ユニット１００ａ、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂなどから構成され、下部撮像システム８０ｂは、下部照明ユニット１００ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄなどから構成される。（以下、必要に応じて、上部照明ユニット１００ａ、下部照明ユニット１００ｂを「照明ユニット１００」と記載し、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄを「撮像部３０」と記載する。）。
【００１５】
基板搬送テーブル５０により基板２が撮像システム８０まで搬送されると、照明ユニット１００により基板２に光が照射され、撮像部３０が基板２の面を撮像する。上部撮像システム８０ａは、搬送レール５４よりも上部に配設され、下部撮像システム８０ｂは、上部撮像システム８０ａと被検査体である基板２を挟むように搬送レール５４よりも下部に配設される。上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂとの間の基板２の搬送は、照明ユニット１００による基板２への光の照射や、撮像部３０による基板２の面の撮像とともに制御される。これにより、基板搬送テーブル５０により搬送された基板２は、上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂの間を搬送されながら撮像されることが可能となり、上部撮像システム８０ａは基板２の一方の面を、下部撮像システム８０ｂは基板２の他方の面を、それぞれ１回の基板搬送工程の中で撮像を完了することができる。なお、１回の基板搬送工程とは、基板の一方向の移動工程でもよく、基板の往復の移動工程であってもよい。
【００１６】
撮像システム８０により基板２の両面の撮像を終了すると、ボールネジ５６を回転することにより、搬送レール５４により基板２を搬送した位置まで基板搬送テーブル５０を移動し、検査の終了した基板２を次の工程へと搬送する。次に検査２を行う基板がある場合は前述と同様に搬送レール５４により検査テーブル１０の略中央まで基板２を搬送し、同様に基板２の撮像を行う。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる撮像システム８０の構成を示す図である。本実施形態においては、被検査体である基板２の検査面を、ラインセンサで走査して画像を形成し、画像認識によって部品の実装状態の合否を判定する。基板搬送テーブル５０をモータに制御信号を入力して移動して、このラインセンサによる走査方向と垂直に基板２を搬送することにより、順次ラインごとの画像が得られ、被検査体である基板２の一次元運動で走査が完了する。外観検査装置の別のタイプとして、検査面を二次元的に移行させて停止し、これをくり返してつぎつぎにスポット撮影をするものもあるが、その場合、一般に機構系が複雑となり、検査時間も長い場合が多い。その点で、本実施形態のようにラインセンサを用いる形態は有利である。
【００１８】
上部撮像システム８０ａは、上部照明ユニット１００ａ、上部フレーム３６ａ、上部支持フレーム３８、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、モータ４０、中間レンズ４２などにより構成され、下部撮像システム８０ｂは、下部照明ユニット１００ｂ、下部フレーム３６ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄ、中間レンズ４２などにより構成される。
【００１９】
上部フレーム３６ａには、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、中間レンズ４２が載置され固定されている。第１撮像部３０ａは、第１レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａから構成され、第２撮像部３０ｂは、第２レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂから構成される。このように基板の一方の面の撮像を行うために複数の撮像部３０を設けることにより、まず高い解像度により基板２の撮像を行うことができることから、検査精度を向上させることができる。また撮像した画像の画像処理を分散することができることから、検査速度を向上することもできる。
【００２０】
上部フレーム３６ａは、上部支持フレーム３８に、本図における基板２の搬送方向に摺動可能に支持されており、モータ４０が駆動することにより、上部フレーム３６ａは上部支持フレーム３８に対して摺動する。基板の撮像を制御する撮像制御部は、あらかじめ入力されている基板厚さデータに基づいて、モータ４０に制御信号を与えて駆動することにより、上部フレーム３６ａを上部支持フレーム３８に対して摺動し、基板２の上面の撮像を行うために焦点を合わせる。
【００２１】
上部撮像システム８０ａにおいて、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂは、被検査体である基板２の一面を分担して撮像すべく、基板２の一面に対向して並列して配設されている。また、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂの両者の撮像範囲の間に位置する基板２上の部品の検査を行うため、両者の撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第１レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａ、第２レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂ、および中間レンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。下部撮像システム８０ｂにおいても同様に、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄは、被検査体である基板２の他の一面を分担して撮像すべく、基板２の他の一面に対向して並列して配設されている。また、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄの両者の撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第３レンズ３２ｃ、第３ラインセンサ３４ｃ、第４レンズ３２ｄ、第４ラインセンサ３４ｄ、および中間レンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂと、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄは、撮像部３０と被検査体である基板２が１回の相対的な移動工程を行うことにより基板２の両面の撮像を行うことができるよう、被検査体である基板２を挟んで対向するよう配置される。
【００２２】
上部照明ユニット１００ａは、相互の光干渉によるブルーミング抑制のため、下部照明ユニット１００ｂよりも基板搬送方向上流側に配設されている。そのため、基板搬送テーブル５０が基板２を搬送することにより、基板２は、まず第１ラインセンサ３４ａおよび第２ラインセンサ３４ｂによる走査範囲であるスタート位置に移動される。以降、基板２がラインセンサ３４により１ライン走査されるたびにボールネジ５６を駆動するモータに制御信号を与え、基板２が１ライン分進行する。このようにしてラインセンサ３４が基板２の搬送方向の長さすべてを走査することにより、基板２の両面の撮像を、一つの基板搬送工程の中で行うことができる。
【００２３】
図３は、本実施形態にかかる照明ユニット１００の構成を示す図である。照明ユニット１００は、上部照明ユニット１００ａおよび下部照明ユニット１００ｂから構成される。上部照明ユニット１００ａおよび下部照明ユニット１００ｂは、第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６、ハーフミラー１１０、アクリルシート１１２などにより構成され、ハーフミラー１１０を第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６が取り囲むようにそれぞれが配置される。
【００２４】
第１光源１０２は、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ（発光ダイオード）群により構成される。第１光源１０２は、基板２に落射する光を照射することができるように、ラインセンサ３４が走査する基板２上の走査ラインの真上に配置され、本実施形態においては、第１光源１０２は、基板２と平行に配設された基板に設けられたＬＥＤ群により構成される。なお、効率的に検査中の走査ラインへ落射光を投ずるために、ＬＥＤ群を取り付ける基板を中央からふたつのサブ基板に分け、それぞれのサブ基板に走査方向に列んだＬＥＤ群を構成してもよい。第１光源１０２により落射光を基板２に投じ、これをラインセンサ３４で検出することにより、基板２内の部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定などを行うことができる。
【００２５】
第２光源１０４は、基板２と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源が走査ラインに落射光を投ずる光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。
【００２６】
第３光源１０６も、第２光源１０４と同様に、基板２と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源および第２光源が走査ラインに光を照射する光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。第２光源１０４により側射光を基板２に投じ、これをラインセンサ３４で検出することにより、基板２内のハンダブリッジの有無、実装部品の間違い、極性の反転などの判定を行うことができる。
【００２７】
これらの光源は、第１光源１０２は緑色の光を照射し、第２光源１０４は白色の光を照射し、第３光源１０６は青色の光を照射し、各々の光源は、異なる入射角度で被検査体である基板２を照射する。このため、照明ユニット１００は被検査体である基板２に複数の入射角度の光を照射する複合光源として機能する。第１光源１０２を緑色とし、第３光源１０６を青色としたのは、近年のＬＥＤ技術の進歩により、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも明るく、ＳＮ比のよいクリアな画像が得られるためである。このため、プリント基板は緑色の場合が多いことから、落射光により平明を明るく照射するため、第１光源を緑色としている。また、ＩＣやチップのボディにレーザー印字された文字は、低い角度から青い光を当てることにより認識しやすくなるため、第３光源１０６を青色としている。
【００２８】
第１光源１０２からの落射光は、ハーフミラー１１０を通過して基板２の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。本実施形態においては、第１光源１０２に幅をもたせており、基板２が反ったときでも入射角がゼロになるような落射光成分が存在するように配慮されている。走査ラインからの反射光は、ハーフミラー１１０で反射し、中間レンズ４２を通過してレンズ３２へ入射する。
【００２９】
第２光源１０４および第３光源１０６と走査ラインの間には、アクリルシート１１２が設けられる。このアクリルシート１１２は、第２光源１０４および第３光源１０６からの光を拡散する。第２光源１０４および第３光源１０６は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がなければスポット的な光が画像データに写り込んで検査精度に影響を与える可能性があるからである。
【００３０】
本実施形態においては、第２光源１０４による白色の光、第１光源による緑色の光、第２光源による青色の光の順に、それぞれの光源が独立に、一つの走査ラインについて３回点灯し、１回の点灯ごとにラインセンサ３４で基板２を走査している。これにより、基板２に各光源が光を照射した状態の画像を得ることができる。
【００３１】
基板２は、基板２の端部から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。また、基板２は孔が設けられていたりハンダで埋めきらなかった孔が残っている場合などがあるため、この孔から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。このように対向する照明ユニット１００から漏れた光がラインセンサ３４により直接走査されると、ブルーミングという現象が生じ、基板２の撮像に影響を与えるおそれが生じる。このため、本実施形態において、上部照明ユニット１００ａと下部照明ユニット１００ｂは、基板の搬送方向にＬだけオフセットして配設されている。オフセットする長さＬは、ブルーミング抑制の観点から５０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３２】
図４は、本実施形態にかかる検査部であるスレーブＰＣ１４０を含む外観検査装置２００の構成を示す図である。上部撮像システム８０ａは、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂから構成され、第１撮像部３０ａは第１画像処理部１３０ａおよび検査部である第１スレーブＰＣ１４０ａに対応しており、第２撮像部３０ｂは第２画像処理部１３０ｂおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂに対応している。同様に、下部撮像システム８０ｂは、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄから構成され、第３撮像部３０ｃは第３画像処理部１３０ｃおよび第３スレーブＰＣ１４０ｃに対応しており、第４撮像部３０ｄは第４画像処理部１３０ｄおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄに対応している（以下、必要に応じ、第１画像処理部１３０ａ、第２画像処理部１３０ｂ、第３画像処理部１３０ｃ、第４画像処理部１３０ｄを「画像処理部１３０」と記載し、第１スレーブＰＣ１４０ａ、第２スレーブＰＣ１４０ｂ、第３スレーブＰＣ１４０ｃ、第４スレーブＰＣ１４０ｄを「スレーブＰＣ１４０」と記載する。）。
【００３３】
各々のスレーブＰＣ１４０は、スイッチングハブ１５０を介してネットワークによって他のスレーブＰＣ１４０にデータの送受信可能に接続されている。また、スレーブＰＣ１４０は、管理部であるマスターＰＣ１６０にも接続されている。マスターＰＣ１６０は、ＬＡＮ（Local Area Network）にも接続されており、ＬＡＮに接続された他のＰＣにも検査結果などを送信することができる。
【００３４】
各々の撮像部３０のラインセンサ３４が走査することにより得られた画像は、各々の撮像部３０に対応する画像処理部１３０に送信される。各々の画像処理部１３０は、送られた画像の画像処理を行い、対応するスレーブＰＣ１４０に画像を入力する。
【００３５】
スレーブＰＣ１４０は、それぞれ画像が入力される画像入力ボード、画像データなどのデータを格納するメモリ、画像認識を行うことにより基板２の外観検査を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有しており、各々の画像処理部１３０から対応する画像入力ボードへ画像が入力される。画像が入力された各々のスレーブＰＣ１４０は、メモリに画像を格納し、この対応する撮像部がスキャンした画像を解析することにより、まず認識マークやバーコード、その他検査に必要なデータである共用データを取得する。共用データを取得したスレーブＰＣ１４０は、他のすべてのスレーブＰＣ１４０にこの共有データを送信する。共有データを受信した各々のスレーブＰＣは、この共有データを参照して被検査体である基板２の検査を行う。これにより、各々のスレーブＰＣは独自に行うべき検査を実行することができる。
【００３６】
この処理は、生物の細胞の動きと同様である。すべての細胞は同じ遺伝子を持ち、あるトリガに従って自分に関係する指令のみを選択して実行する。本実施形態において、遺伝子に相当するのは検査データであり、細胞はスレーブＰＣ１４０に相当する。従来はマスターＰＣ１６０が複数の画像処理ボードに検査箇所や内容を振り分けて指示していたが、本実施形態のように、各々のスレーブＰＣ１４０が同じ検査データをもち、自分に関係する箇所のみを選択して実行することにより、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、検査精度を向上することができ、また検査時間を短縮することができる。
【００３７】
図５は、本実施形態にかかる外観検査装置の概念構成図である。本図においては、例として、上部撮像システムの第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂと、これらに対応する第１スレーブＰＣ１４０ａおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂの構成について記載するが、下部撮像システムの第３撮像部３０ｃ第４撮像部３０ｄと、これらに対応する第３スレーブＰＣ１４０ｃおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄの構成についても適用される。また上部と下部のスレーブＰＣ１４０同士、例えば、第１スレーブＰＣ１４０ａと第３スレーブＰＣ１４０ｃの間のデータの送受信についても適用される。
【００３８】
基板２が上部照明ユニット１００ａによって光が照射されたとき、第１撮像部３０ａは第１レンズ３２ａを通して第１ラインセンサ３４ａにより、第２撮像部３０ｂは第２レンズ３２ｂを通して第２ラインセンサ３４ｂにより、画像を走査する。１ライン画像が走査されると、モータ５８に制御信号が入力され、基板２が１ライン分移動する。
【００３９】
走査されることにより得られた画像は、第１撮像部３０ａにより得られた画像は第１画像処理部１３０ａに、第２撮像部３０ｂにより得られた画像は第２画像処理部１３０ｂにそれぞれ送信される。各々の画像処理部１３０は、受信した画像の画像処理を行い、第１画像処理部１３０ａは第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに画像処理を行った画像を送信し格納し、第２画像処理部１３０ｂは第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに画像処理を行った画像を送信し格納する。
【００４０】
各々のスレーブＰＣ１４０の解析部１４２は、それぞれのメモリ１４１に格納された画像の中で、他のスレーブＰＣ１４０において基板２の検査に必要な共用データの解析を行う。共同データとは、例えば基板２に設けられた、基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの識別マークを解析することにより得られる基板２シリアルナンバーや製造年月日などの識別データ、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂにまたがって撮像された部品の画像、その他、基板２の検査に必要なデータをいう。
【００４１】
解析部１４２が画像を解析することにより、基板２の検査に必要な共用データを取得すると、メモリ１４１に共用データを格納し、他のスレーブＰＣ１４０に共用データを送信する。本図においては、第１スレーブＰＣ１４０ａおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂが記載されているが、第３スレーブＰＣ１４０ｃおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄとともに、スレーブＰＣ１４０が相互に共用データの送受信を行う。
【００４２】
共用データを受信したスレーブＰＣ１４０の解析部１４２ａは、受信した共用データを参照して、メモリ１４１に格納された画像の解析を行い、判定基準記憶部１４３に記憶された判定基準に基づいて、基板２の検査を行う。これにより、複数の撮像部３０により基板２の撮像を行い、複数の撮像部の各々に対応して設けられたスレーブＰＣ１４０により基板２の検査を行う場合において、各々のスレーブＰＣ１４０は共用データを共有することができることから、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板の検査精度を向上させることができ、また基板の検査時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、各々のスレーブＰＣのメモリに格納される、基板２を撮像した画像や認識マークの位置データなどの共用データなど、およびスレーブＰＣ１４０が行った基板２の検査結果は、マスターＰＣ１６０に送信される。マスターＰＣは基板２の画像や基板２の検査結果に基づいて、必要に応じて基板２のエラー箇所などの画面への表示などを行う。
【００４４】
図６は、本実施形態において、基板２を複数のスレーブＰＣ１４０で検査する場合の検査の概要を示す図であり、（ａ）は、基板２の撮像範囲を示す図であり、（ｂ）は、撮像後の基板２の画像を示す図であり、（ｃ）は、検査のため部品のデータを取得した状態の基板２の画像を示す図である。本図においては、基板２の一方の面を例として説明するが、基板２の他方の面についても同様である。
【００４５】
図６の（ａ）において、基板２の左側は第１撮像部３０ａが撮像し、右側は第２撮像部３０ｂが撮像する。第１撮像部３０ａによる撮像範囲と第２撮像部３０ｂによる撮像範囲の間において画像が欠落した範囲が生じないように、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂの撮像範囲には、重複した撮像範囲が設けられている。
【００４６】
基板２には、基板の位置を示す第１認識マーク４ａおよび第２認識マーク４ｂが設けられている。また、基板２の略中央部には、第１撮像部３０ａの撮像範囲と第２撮像部３０ｂの撮像範囲にまたがって第１部品６と第２部品８が取り付けられている。また、図示しないが、基板２には基板２の識別データを記録したバーコードが設けられている。
【００４７】
第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂにより基板２の撮像を行うと、図６の（ｂ）のように、第１撮像部３０ａにより本図における基板２の左側の画像が撮像され、第２撮像部３０ｂにより本図における基板２の右側の画像が撮像される。第１撮像部３０ａにより撮像された画像は、第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに格納され、第２撮像部３０ｂにより撮像された画像は第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに格納される。このとき、第１認識マーク４ａ、第１部品６および第２部品８の一部の画像は第１撮像部３０ａにより撮像され、第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに格納される。また第２認識マーク４ｂ、第１部品６および第２部品８の残りの一部の画像は第２撮像部３０ｂにより撮像され、第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに格納される。
【００４８】
ここで、まず各々のスレーブＰＣ１４０の解析部１４２は、メモリ１４１に格納された画像の解析を行い、認識マークの画像から認識マークの位置データを取得し、バーコードの画像から基板２のシリアルナンバーや製造年月日などの識別データを取得する。取得した認識マークの位置データや識別データなどの共用データは、送受信部１４４により他のスレーブＰＣ１４０に送信される。例えば、基板２の姿勢が微少に傾いていたり、基板２の位置が走査方向や搬送方向にずれてセットされている可能性があるため、基板の検査を行うＰＣは基板の位置や姿勢を正確に把握して基板２の検査を行う必要がある。このため、本実施形態において、基板２の検査を行う各々のスレーブＰＣ１４０は、自己が対応する撮像部３０の撮像範囲に認識マークが含まれていなかったり、一部の認識マークしか含まれていない場合がある場合に、認識マークの位置データなどの共用データをスレーブＰＣの間で共用することにより、入力された基板２の画像において、基板２の位置や姿勢を把握することができる。そのため、基板２の検査を複数のＰＣで分担することができ、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板２の検査において検査精度を向上することができ、または検査時間を短縮することができる。
【００４９】
本実施形態においては、第１部品６および第２部品８のように、複数の撮像部３０の撮像範囲にまたがって配設された基板２上の部品は、部品の中心部がどの撮像部３０の撮像範囲に属するかによって、その部品をどのスレーブＰＣ１４０が検査を行うかがあらかじめ決められている。例えば、本実施形態においては、第１部品６はその中心部が第１撮像部３０ａの撮像範囲に属するため、第１部品６の検査は、第１撮像部３０ａに対応する検査部である第１スレーブＰＣ１４０ａが行う。逆に、第２部品８はその中心部が第２撮像部３０ｂの撮像範囲に属するため、第２部品８の検査は、第２撮像部３０ｂに対応する検査部である第２スレーブＰＣ１４０ｂが行う。
【００５０】
ここで、図６の（ｂ）のように、各々の撮像部３０が基板２の撮像を行っただけでは、第１部品６および第２部品８のように、複数の撮像部３０の撮像範囲にまたがって配設された基板２上の部品の画像は、一部が欠落してしまうため、検査をすることができない。このため、欠落した画像は、欠落した画像をメモリに格納している他のスレーブＰＣ１４０から取得しなければならない。
【００５１】
ここで、例えば、第１スレーブＰＣ１４０ａが第２スレーブＰＣ１４０ｂから第２認識マーク４ｂの位置データを受信すると、第１スレーブＰＣ１４０ａ自身が取得した第１認識マーク４ａの位置データと受信した第２認識マーク４ｂの位置データを参照して、第１撮像部３０ａが撮像した基板２の画像の位置や姿勢を演算する。これにより、第１スレーブＰＣ１４０ａは、第１撮像部３０ａが撮像した画像の位置や姿勢を認識することができる。画像の位置や姿勢を認識することにより、第１スレーブＰＣ１４０ａは、第２スレーブＰＣ１４０ｂに送るべき第２部品８の一部の画像を特定する。こうして第１スレーブＰＣ１４０ａは、第２スレーブＰＣ１４０ｂに第２部品８の一部の画像を送信する。
【００５２】
同様に、例えば第２スレーブＰＣ１４０ｂが第１スレーブＰＣ１４０ａから第１認識マーク４ａの位置データを受信すると、第２スレーブＰＣ１４０ｂ自身が取得した第２認識マーク４ｂの位置データと受信した第１認識マーク４ａの位置データを参照して、第２撮像部３０ｂが撮像した基板２の画像の位置や姿勢を演算する。これにより、第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第２撮像部３０ｂが撮像した画像の位置や姿勢を認識することができる。画像の位置や姿勢を認識することにより、第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第１スレーブＰＣ１４０ａに送るべき第１部品６の一部の画像を特定する。こうして第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第１スレーブＰＣ１４０ａに第１部品６の一部の画像を送信する。
【００５３】
このようにして、図６の（ｃ）のように、スレーブＰＣ１４０は欠落した画像を取得することにより検査を担当する部品の画像すべてを取得することができ、これにより、基板２上のすべての部品について、検査を行うことが可能となる。各々のスレーブＰＣ１４０は、自己が担当する部品などの検査を、判定基準に基づいて判定し、検査が終了すると、マスターＰＣ１６０に検査結果を送信する。
【００５４】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００５５】
撮像部３０は、ラインセンサ３４により基板２を走査するものではなく、ＣＣＤセンサなどにより所定範囲の画像を順次撮像するものであってもよい。これにより、容易に基板２の画像を撮像することができる。
【００５６】
共用データは、スレーブＰＣ１４０がマスターＰＣ１６０に送信し、マスターＰＣ１６０が各々のスレーブＰＣ１４０に送信してもよい。これにより、マスターＰＣ１６０も容易に共有データを共有することができる。
【００５７】
撮像部３０および対応するスレーブＰＣ１４０は、基板２の一面を検査する上部と他の一面を検査する下部にそれぞれ１つずつでもよい。この場合、共用データは基板２の一面の検査を行うスレーブＰＣ１４０と他の一面を検査するスレーブＰＣ１４０の間で送受信が行われる。これにより、例えば基板２のいずれかの一面は識別マークなどを設けなくても、識別マークを設けたもう一方の面の位置データを参照して検査を行うことができるなど、基板２の構成を簡素にすることができる。
【００５８】
基板２を固定して、照明ユニット１００や撮像部３０を移動してもよい。これにより、基板２の撮像時において、基板２を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態にかかる外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態にかかる撮像システムの構成を示す図である。
【図３】本実施形態にかかる照明ユニットの構成を示す図である。
【図４】本実施形態にかかる検査部であるスレーブＰＣを含む外観検査装置の構成を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる外観検査装置の概念構成図である。
【図６】本実施形態において、基板を複数のスレーブＰＣで検査する場合の検査の概要を示す図であり、（ａ）は、基板の撮像範囲を示す図であり、（ｂ）は、撮像後の基板の画像を示す図であり、（ｃ）は、検査のため部品のデータを取得した状態の基板の画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
２ 基板、 ４ 認識マーク、 １０ 検査テーブル、 ３０ 撮像部、 ３２ レンズ、 ３４ ラインセンサ、 ５０ 基板搬送テーブル、 ５４ 搬送レール、 ８０ モータ、 １００ 照明ユニット、 １０２ 第１光源、 １０４ 第２光源、 １０６ 第３光源、 １１０ ハーフミラー、 １３０ 画像処理部、 １４０ スレーブＰＣ、 １６０ マスターＰＣ、 ２００ 外観検査装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の外観検査技術に関し、特に複数の撮像手段を有する実装基板の外観検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、あらゆる機器に電子基板が実装されるようになっている。これらの電子基板が実装される機器においては、小型化や薄型化および低価格化が常に課題とされており、このため、高集積度設計が広く行われている。この高集積度設計を実現する要素には、各種設計ツールの充実、半導体技術の進歩のほかに、高密度実装技術が挙げられる。この高密度実装のポイントは、製造技術および検査技術にあり、この部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）の検査に画像認識技術を用いる技術が提案されている。
【０００３】
このため、例えば特許文献１には、コンピュータグラフィックスの応用分野において安価なＰＣ（Personal Computer）と低解像度の表示装置を複数組み合わせた高精細画像生成表示装置において、個々のＰＣの画像生成負荷を分散させて効率的に高精細画像を呈示する技術について提案されている。また、例えば特許文献２には、実装基板の最終検査結果を管理コンピュータへ出力する最終結果出力手段を備えた実装基板の外観検査システムについて提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１１５０４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の検査に画像認識技術を用いる技術は提案されているが、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能な外観検査装置が求められている。また更なる基板の検査時間の短縮や基板の検査精度の向上も求められている。しかし、上記提案技術では、全体を統括するコントローラが無くても独立したＰＣが独自の判断を行う外観検査装置は提案されておらず、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能であるとは言えない。また、基板の検査を行うための画像認識は、現在においても高精細画像の認識には検査時間がかかり、検査時間を短縮すれば検査精度を改善することができない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板などの被検査体の検査時間を短縮しまたは検査精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検査体の外観検査装置は、被検査体の撮像を行う複数の撮像部と、該複数の撮像部の各々に対応して設けられ、対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データに基づいて被検査体の検査を行う複数の検査手段と、を有する。該複数の検査手段の各々は他の検査手段に、該他の検査手段による検査に必要な共用データを送信する。この態様によると、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能にすることができ、また基板などの被検査体の検査時間を短縮し、または検査精度を向上することができる。
【０００７】
共用データは、各検査手段が対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データから取得したものであってもよい。この態様によると、共用データをあらかじめ他の手段により検査装置に入力するなどの必要がなく、検査の効率を向上することができる。
【０００８】
検査手段は各々、他の検査手段から受信した共用データを参照して被検査体の外観検査を行う。この態様によると、共用データをあらかじめ他の手段により検査装置に入力するなどの必要がなく、検査の効率を向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の外観検査装置によれば、全体を統括するコントローラが無くても独立したＰＣが独自の判断を行うことで、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成が可能となる。また、基板などの被検査体の検査時間を短縮し、または検査精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態にかかる外観検査装置２００の構成を示す。外観検査装置２００は、検査テーブル１０や基板搬送テーブル５０、撮像システム８０などを有している。基板搬送テーブル５０は、支持プレート５２および２本の搬送レール５４などを有しており、搬送レール５４は支持プレート５２により支持されている。
【００１２】
搬送レール５４はモータを駆動することにより基板２を搬送する搬送ベルトを有しており、搬送ベルトに載置された基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送する。搬送レール５４の上方であって検査テーブルの略中央には、基板２の搬送を検知する図示しない光センサなどの非接触センサを使った搬送センサを有しており、この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知することにより、基板２が検査テーブル１０の略中央に搬送されたことを検知して、搬送ベルトの基板２の搬送を停止させる。
【００１３】
支持プレート５２および搬送レール５４を有する基板搬送テーブル５０は、外観検査装置２００の下方に設けられた支持シャフトに挿通される挿通部を有しており、これにより基板搬送テーブル５０は、搬送レール５４が基板２を搬送する方向と垂直な方向に可動に支持されている。基板搬送テーブル５０下のボールネジ５６がモータの駆動により回転することによって、基板搬送テーブル５０を移動し、基板２を撮像システム８０へ搬送する。なお、本図手前側の搬送レール５４には、搬送レール５４上の載置された基板２を上方から押圧して基板２の形状を矯正するクランプが設けられており、検査テーブル１０の略中央に搬送された基板２はこのクランプによりゆがみが矯正された状態で、基板２を撮像システム８０へ搬送する。
【００１４】
撮像システム８０は、上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂを有し、上部撮像システム８０ａは、上部照明ユニット１００ａ、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂなどから構成され、下部撮像システム８０ｂは、下部照明ユニット１００ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄなどから構成される。（以下、必要に応じて、上部照明ユニット１００ａ、下部照明ユニット１００ｂを「照明ユニット１００」と記載し、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄを「撮像部３０」と記載する。）。
【００１５】
基板搬送テーブル５０により基板２が撮像システム８０まで搬送されると、照明ユニット１００により基板２に光が照射され、撮像部３０が基板２の面を撮像する。上部撮像システム８０ａは、搬送レール５４よりも上部に配設され、下部撮像システム８０ｂは、上部撮像システム８０ａと被検査体である基板２を挟むように搬送レール５４よりも下部に配設される。上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂとの間の基板２の搬送は、照明ユニット１００による基板２への光の照射や、撮像部３０による基板２の面の撮像とともに制御される。これにより、基板搬送テーブル５０により搬送された基板２は、上部撮像システム８０ａと下部撮像システム８０ｂの間を搬送されながら撮像されることが可能となり、上部撮像システム８０ａは基板２の一方の面を、下部撮像システム８０ｂは基板２の他方の面を、それぞれ１回の基板搬送工程の中で撮像を完了することができる。なお、１回の基板搬送工程とは、基板の一方向の移動工程でもよく、基板の往復の移動工程であってもよい。
【００１６】
撮像システム８０により基板２の両面の撮像を終了すると、ボールネジ５６を回転することにより、搬送レール５４により基板２を搬送した位置まで基板搬送テーブル５０を移動し、検査の終了した基板２を次の工程へと搬送する。次に検査２を行う基板がある場合は前述と同様に搬送レール５４により検査テーブル１０の略中央まで基板２を搬送し、同様に基板２の撮像を行う。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる撮像システム８０の構成を示す図である。本実施形態においては、被検査体である基板２の検査面を、ラインセンサで走査して画像を形成し、画像認識によって部品の実装状態の合否を判定する。基板搬送テーブル５０をモータに制御信号を入力して移動して、このラインセンサによる走査方向と垂直に基板２を搬送することにより、順次ラインごとの画像が得られ、被検査体である基板２の一次元運動で走査が完了する。外観検査装置の別のタイプとして、検査面を二次元的に移行させて停止し、これをくり返してつぎつぎにスポット撮影をするものもあるが、その場合、一般に機構系が複雑となり、検査時間も長い場合が多い。その点で、本実施形態のようにラインセンサを用いる形態は有利である。
【００１８】
上部撮像システム８０ａは、上部照明ユニット１００ａ、上部フレーム３６ａ、上部支持フレーム３８、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、モータ４０、中間レンズ４２などにより構成され、下部撮像システム８０ｂは、下部照明ユニット１００ｂ、下部フレーム３６ｂ、第３撮像部３０ｃ、第４撮像部３０ｄ、中間レンズ４２などにより構成される。
【００１９】
上部フレーム３６ａには、第１撮像部３０ａ、第２撮像部３０ｂ、中間レンズ４２が載置され固定されている。第１撮像部３０ａは、第１レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａから構成され、第２撮像部３０ｂは、第２レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂから構成される。このように基板の一方の面の撮像を行うために複数の撮像部３０を設けることにより、まず高い解像度により基板２の撮像を行うことができることから、検査精度を向上させることができる。また撮像した画像の画像処理を分散することができることから、検査速度を向上することもできる。
【００２０】
上部フレーム３６ａは、上部支持フレーム３８に、本図における基板２の搬送方向に摺動可能に支持されており、モータ４０が駆動することにより、上部フレーム３６ａは上部支持フレーム３８に対して摺動する。基板の撮像を制御する撮像制御部は、あらかじめ入力されている基板厚さデータに基づいて、モータ４０に制御信号を与えて駆動することにより、上部フレーム３６ａを上部支持フレーム３８に対して摺動し、基板２の上面の撮像を行うために焦点を合わせる。
【００２１】
上部撮像システム８０ａにおいて、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂは、被検査体である基板２の一面を分担して撮像すべく、基板２の一面に対向して並列して配設されている。また、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂの両者の撮像範囲の間に位置する基板２上の部品の検査を行うため、両者の撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第１レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａ、第２レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂ、および中間レンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。下部撮像システム８０ｂにおいても同様に、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄは、被検査体である基板２の他の一面を分担して撮像すべく、基板２の他の一面に対向して並列して配設されている。また、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄの両者の撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第３レンズ３２ｃ、第３ラインセンサ３４ｃ、第４レンズ３２ｄ、第４ラインセンサ３４ｄ、および中間レンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂと、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄは、撮像部３０と被検査体である基板２が１回の相対的な移動工程を行うことにより基板２の両面の撮像を行うことができるよう、被検査体である基板２を挟んで対向するよう配置される。
【００２２】
上部照明ユニット１００ａは、相互の光干渉によるブルーミング抑制のため、下部照明ユニット１００ｂよりも基板搬送方向上流側に配設されている。そのため、基板搬送テーブル５０が基板２を搬送することにより、基板２は、まず第１ラインセンサ３４ａおよび第２ラインセンサ３４ｂによる走査範囲であるスタート位置に移動される。以降、基板２がラインセンサ３４により１ライン走査されるたびにボールネジ５６を駆動するモータに制御信号を与え、基板２が１ライン分進行する。このようにしてラインセンサ３４が基板２の搬送方向の長さすべてを走査することにより、基板２の両面の撮像を、一つの基板搬送工程の中で行うことができる。
【００２３】
図３は、本実施形態にかかる照明ユニット１００の構成を示す図である。照明ユニット１００は、上部照明ユニット１００ａおよび下部照明ユニット１００ｂから構成される。上部照明ユニット１００ａおよび下部照明ユニット１００ｂは、第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６、ハーフミラー１１０、アクリルシート１１２などにより構成され、ハーフミラー１１０を第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６が取り囲むようにそれぞれが配置される。
【００２４】
第１光源１０２は、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ（発光ダイオード）群により構成される。第１光源１０２は、基板２に落射する光を照射することができるように、ラインセンサ３４が走査する基板２上の走査ラインの真上に配置され、本実施形態においては、第１光源１０２は、基板２と平行に配設された基板に設けられたＬＥＤ群により構成される。なお、効率的に検査中の走査ラインへ落射光を投ずるために、ＬＥＤ群を取り付ける基板を中央からふたつのサブ基板に分け、それぞれのサブ基板に走査方向に列んだＬＥＤ群を構成してもよい。第１光源１０２により落射光を基板２に投じ、これをラインセンサ３４で検出することにより、基板２内の部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定などを行うことができる。
【００２５】
第２光源１０４は、基板２と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源が走査ラインに落射光を投ずる光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。
【００２６】
第３光源１０６も、第２光源１０４と同様に、基板２と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源および第２光源が走査ラインに光を照射する光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。第２光源１０４により側射光を基板２に投じ、これをラインセンサ３４で検出することにより、基板２内のハンダブリッジの有無、実装部品の間違い、極性の反転などの判定を行うことができる。
【００２７】
これらの光源は、第１光源１０２は緑色の光を照射し、第２光源１０４は白色の光を照射し、第３光源１０６は青色の光を照射し、各々の光源は、異なる入射角度で被検査体である基板２を照射する。このため、照明ユニット１００は被検査体である基板２に複数の入射角度の光を照射する複合光源として機能する。第１光源１０２を緑色とし、第３光源１０６を青色としたのは、近年のＬＥＤ技術の進歩により、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも明るく、ＳＮ比のよいクリアな画像が得られるためである。このため、プリント基板は緑色の場合が多いことから、落射光により平明を明るく照射するため、第１光源を緑色としている。また、ＩＣやチップのボディにレーザー印字された文字は、低い角度から青い光を当てることにより認識しやすくなるため、第３光源１０６を青色としている。
【００２８】
第１光源１０２からの落射光は、ハーフミラー１１０を通過して基板２の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。本実施形態においては、第１光源１０２に幅をもたせており、基板２が反ったときでも入射角がゼロになるような落射光成分が存在するように配慮されている。走査ラインからの反射光は、ハーフミラー１１０で反射し、中間レンズ４２を通過してレンズ３２へ入射する。
【００２９】
第２光源１０４および第３光源１０６と走査ラインの間には、アクリルシート１１２が設けられる。このアクリルシート１１２は、第２光源１０４および第３光源１０６からの光を拡散する。第２光源１０４および第３光源１０６は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がなければスポット的な光が画像データに写り込んで検査精度に影響を与える可能性があるからである。
【００３０】
本実施形態においては、第２光源１０４による白色の光、第１光源による緑色の光、第２光源による青色の光の順に、それぞれの光源が独立に、一つの走査ラインについて３回点灯し、１回の点灯ごとにラインセンサ３４で基板２を走査している。これにより、基板２に各光源が光を照射した状態の画像を得ることができる。
【００３１】
基板２は、基板２の端部から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。また、基板２は孔が設けられていたりハンダで埋めきらなかった孔が残っている場合などがあるため、この孔から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。このように対向する照明ユニット１００から漏れた光がラインセンサ３４により直接走査されると、ブルーミングという現象が生じ、基板２の撮像に影響を与えるおそれが生じる。このため、本実施形態において、上部照明ユニット１００ａと下部照明ユニット１００ｂは、基板の搬送方向にＬだけオフセットして配設されている。オフセットする長さＬは、ブルーミング抑制の観点から５０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３２】
図４は、本実施形態にかかる検査部であるスレーブＰＣ１４０を含む外観検査装置２００の構成を示す図である。上部撮像システム８０ａは、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂから構成され、第１撮像部３０ａは第１画像処理部１３０ａおよび検査部である第１スレーブＰＣ１４０ａに対応しており、第２撮像部３０ｂは第２画像処理部１３０ｂおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂに対応している。同様に、下部撮像システム８０ｂは、第３撮像部３０ｃおよび第４撮像部３０ｄから構成され、第３撮像部３０ｃは第３画像処理部１３０ｃおよび第３スレーブＰＣ１４０ｃに対応しており、第４撮像部３０ｄは第４画像処理部１３０ｄおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄに対応している（以下、必要に応じ、第１画像処理部１３０ａ、第２画像処理部１３０ｂ、第３画像処理部１３０ｃ、第４画像処理部１３０ｄを「画像処理部１３０」と記載し、第１スレーブＰＣ１４０ａ、第２スレーブＰＣ１４０ｂ、第３スレーブＰＣ１４０ｃ、第４スレーブＰＣ１４０ｄを「スレーブＰＣ１４０」と記載する。）。
【００３３】
各々のスレーブＰＣ１４０は、スイッチングハブ１５０を介してネットワークによって他のスレーブＰＣ１４０にデータの送受信可能に接続されている。また、スレーブＰＣ１４０は、管理部であるマスターＰＣ１６０にも接続されている。マスターＰＣ１６０は、ＬＡＮ（Local Area Network）にも接続されており、ＬＡＮに接続された他のＰＣにも検査結果などを送信することができる。
【００３４】
各々の撮像部３０のラインセンサ３４が走査することにより得られた画像は、各々の撮像部３０に対応する画像処理部１３０に送信される。各々の画像処理部１３０は、送られた画像の画像処理を行い、対応するスレーブＰＣ１４０に画像を入力する。
【００３５】
スレーブＰＣ１４０は、それぞれ画像が入力される画像入力ボード、画像データなどのデータを格納するメモリ、画像認識を行うことにより基板２の外観検査を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有しており、各々の画像処理部１３０から対応する画像入力ボードへ画像が入力される。画像が入力された各々のスレーブＰＣ１４０は、メモリに画像を格納し、この対応する撮像部がスキャンした画像を解析することにより、まず認識マークやバーコード、その他検査に必要なデータである共用データを取得する。共用データを取得したスレーブＰＣ１４０は、他のすべてのスレーブＰＣ１４０にこの共有データを送信する。共有データを受信した各々のスレーブＰＣは、この共有データを参照して被検査体である基板２の検査を行う。これにより、各々のスレーブＰＣは独自に行うべき検査を実行することができる。
【００３６】
この処理は、生物の細胞の動きと同様である。すべての細胞は同じ遺伝子を持ち、あるトリガに従って自分に関係する指令のみを選択して実行する。本実施形態において、遺伝子に相当するのは検査データであり、細胞はスレーブＰＣ１４０に相当する。従来はマスターＰＣ１６０が複数の画像処理ボードに検査箇所や内容を振り分けて指示していたが、本実施形態のように、各々のスレーブＰＣ１４０が同じ検査データをもち、自分に関係する箇所のみを選択して実行することにより、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、検査精度を向上することができ、また検査時間を短縮することができる。
【００３７】
図５は、本実施形態にかかる外観検査装置の概念構成図である。本図においては、例として、上部撮像システムの第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂと、これらに対応する第１スレーブＰＣ１４０ａおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂの構成について記載するが、下部撮像システムの第３撮像部３０ｃ第４撮像部３０ｄと、これらに対応する第３スレーブＰＣ１４０ｃおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄの構成についても適用される。また上部と下部のスレーブＰＣ１４０同士、例えば、第１スレーブＰＣ１４０ａと第３スレーブＰＣ１４０ｃの間のデータの送受信についても適用される。
【００３８】
基板２が上部照明ユニット１００ａによって光が照射されたとき、第１撮像部３０ａは第１レンズ３２ａを通して第１ラインセンサ３４ａにより、第２撮像部３０ｂは第２レンズ３２ｂを通して第２ラインセンサ３４ｂにより、画像を走査する。１ライン画像が走査されると、モータ５８に制御信号が入力され、基板２が１ライン分移動する。
【００３９】
走査されることにより得られた画像は、第１撮像部３０ａにより得られた画像は第１画像処理部１３０ａに、第２撮像部３０ｂにより得られた画像は第２画像処理部１３０ｂにそれぞれ送信される。各々の画像処理部１３０は、受信した画像の画像処理を行い、第１画像処理部１３０ａは第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに画像処理を行った画像を送信し格納し、第２画像処理部１３０ｂは第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに画像処理を行った画像を送信し格納する。
【００４０】
各々のスレーブＰＣ１４０の解析部１４２は、それぞれのメモリ１４１に格納された画像の中で、他のスレーブＰＣ１４０において基板２の検査に必要な共用データの解析を行う。共同データとは、例えば基板２に設けられた、基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの識別マークを解析することにより得られる基板２シリアルナンバーや製造年月日などの識別データ、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂにまたがって撮像された部品の画像、その他、基板２の検査に必要なデータをいう。
【００４１】
解析部１４２が画像を解析することにより、基板２の検査に必要な共用データを取得すると、メモリ１４１に共用データを格納し、他のスレーブＰＣ１４０に共用データを送信する。本図においては、第１スレーブＰＣ１４０ａおよび第２スレーブＰＣ１４０ｂが記載されているが、第３スレーブＰＣ１４０ｃおよび第４スレーブＰＣ１４０ｄとともに、スレーブＰＣ１４０が相互に共用データの送受信を行う。
【００４２】
共用データを受信したスレーブＰＣ１４０の解析部１４２ａは、受信した共用データを参照して、メモリ１４１に格納された画像の解析を行い、判定基準記憶部１４３に記憶された判定基準に基づいて、基板２の検査を行う。これにより、複数の撮像部３０により基板２の撮像を行い、複数の撮像部の各々に対応して設けられたスレーブＰＣ１４０により基板２の検査を行う場合において、各々のスレーブＰＣ１４０は共用データを共有することができることから、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板の検査精度を向上させることができ、また基板の検査時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、各々のスレーブＰＣのメモリに格納される、基板２を撮像した画像や認識マークの位置データなどの共用データなど、およびスレーブＰＣ１４０が行った基板２の検査結果は、マスターＰＣ１６０に送信される。マスターＰＣは基板２の画像や基板２の検査結果に基づいて、必要に応じて基板２のエラー箇所などの画面への表示などを行う。
【００４４】
図６は、本実施形態において、基板２を複数のスレーブＰＣ１４０で検査する場合の検査の概要を示す図であり、（ａ）は、基板２の撮像範囲を示す図であり、（ｂ）は、撮像後の基板２の画像を示す図であり、（ｃ）は、検査のため部品のデータを取得した状態の基板２の画像を示す図である。本図においては、基板２の一方の面を例として説明するが、基板２の他方の面についても同様である。
【００４５】
図６の（ａ）において、基板２の左側は第１撮像部３０ａが撮像し、右側は第２撮像部３０ｂが撮像する。第１撮像部３０ａによる撮像範囲と第２撮像部３０ｂによる撮像範囲の間において画像が欠落した範囲が生じないように、第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂの撮像範囲には、重複した撮像範囲が設けられている。
【００４６】
基板２には、基板の位置を示す第１認識マーク４ａおよび第２認識マーク４ｂが設けられている。また、基板２の略中央部には、第１撮像部３０ａの撮像範囲と第２撮像部３０ｂの撮像範囲にまたがって第１部品６と第２部品８が取り付けられている。また、図示しないが、基板２には基板２の識別データを記録したバーコードが設けられている。
【００４７】
第１撮像部３０ａおよび第２撮像部３０ｂにより基板２の撮像を行うと、図６の（ｂ）のように、第１撮像部３０ａにより本図における基板２の左側の画像が撮像され、第２撮像部３０ｂにより本図における基板２の右側の画像が撮像される。第１撮像部３０ａにより撮像された画像は、第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに格納され、第２撮像部３０ｂにより撮像された画像は第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに格納される。このとき、第１認識マーク４ａ、第１部品６および第２部品８の一部の画像は第１撮像部３０ａにより撮像され、第１スレーブＰＣ１４０ａのメモリ１４１ａに格納される。また第２認識マーク４ｂ、第１部品６および第２部品８の残りの一部の画像は第２撮像部３０ｂにより撮像され、第２スレーブＰＣ１４０ｂのメモリ１４１ｂに格納される。
【００４８】
ここで、まず各々のスレーブＰＣ１４０の解析部１４２は、メモリ１４１に格納された画像の解析を行い、認識マークの画像から認識マークの位置データを取得し、バーコードの画像から基板２のシリアルナンバーや製造年月日などの識別データを取得する。取得した認識マークの位置データや識別データなどの共用データは、送受信部１４４により他のスレーブＰＣ１４０に送信される。例えば、基板２の姿勢が微少に傾いていたり、基板２の位置が走査方向や搬送方向にずれてセットされている可能性があるため、基板の検査を行うＰＣは基板の位置や姿勢を正確に把握して基板２の検査を行う必要がある。このため、本実施形態において、基板２の検査を行う各々のスレーブＰＣ１４０は、自己が対応する撮像部３０の撮像範囲に認識マークが含まれていなかったり、一部の認識マークしか含まれていない場合がある場合に、認識マークの位置データなどの共用データをスレーブＰＣの間で共用することにより、入力された基板２の画像において、基板２の位置や姿勢を把握することができる。そのため、基板２の検査を複数のＰＣで分担することができ、被検査体の外観検査において、拡張性が高くフレキシブルなシステム構成を可能とし、また基板２の検査において検査精度を向上することができ、または検査時間を短縮することができる。
【００４９】
本実施形態においては、第１部品６および第２部品８のように、複数の撮像部３０の撮像範囲にまたがって配設された基板２上の部品は、部品の中心部がどの撮像部３０の撮像範囲に属するかによって、その部品をどのスレーブＰＣ１４０が検査を行うかがあらかじめ決められている。例えば、本実施形態においては、第１部品６はその中心部が第１撮像部３０ａの撮像範囲に属するため、第１部品６の検査は、第１撮像部３０ａに対応する検査部である第１スレーブＰＣ１４０ａが行う。逆に、第２部品８はその中心部が第２撮像部３０ｂの撮像範囲に属するため、第２部品８の検査は、第２撮像部３０ｂに対応する検査部である第２スレーブＰＣ１４０ｂが行う。
【００５０】
ここで、図６の（ｂ）のように、各々の撮像部３０が基板２の撮像を行っただけでは、第１部品６および第２部品８のように、複数の撮像部３０の撮像範囲にまたがって配設された基板２上の部品の画像は、一部が欠落してしまうため、検査をすることができない。このため、欠落した画像は、欠落した画像をメモリに格納している他のスレーブＰＣ１４０から取得しなければならない。
【００５１】
ここで、例えば、第１スレーブＰＣ１４０ａが第２スレーブＰＣ１４０ｂから第２認識マーク４ｂの位置データを受信すると、第１スレーブＰＣ１４０ａ自身が取得した第１認識マーク４ａの位置データと受信した第２認識マーク４ｂの位置データを参照して、第１撮像部３０ａが撮像した基板２の画像の位置や姿勢を演算する。これにより、第１スレーブＰＣ１４０ａは、第１撮像部３０ａが撮像した画像の位置や姿勢を認識することができる。画像の位置や姿勢を認識することにより、第１スレーブＰＣ１４０ａは、第２スレーブＰＣ１４０ｂに送るべき第２部品８の一部の画像を特定する。こうして第１スレーブＰＣ１４０ａは、第２スレーブＰＣ１４０ｂに第２部品８の一部の画像を送信する。
【００５２】
同様に、例えば第２スレーブＰＣ１４０ｂが第１スレーブＰＣ１４０ａから第１認識マーク４ａの位置データを受信すると、第２スレーブＰＣ１４０ｂ自身が取得した第２認識マーク４ｂの位置データと受信した第１認識マーク４ａの位置データを参照して、第２撮像部３０ｂが撮像した基板２の画像の位置や姿勢を演算する。これにより、第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第２撮像部３０ｂが撮像した画像の位置や姿勢を認識することができる。画像の位置や姿勢を認識することにより、第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第１スレーブＰＣ１４０ａに送るべき第１部品６の一部の画像を特定する。こうして第２スレーブＰＣ１４０ｂは、第１スレーブＰＣ１４０ａに第１部品６の一部の画像を送信する。
【００５３】
このようにして、図６の（ｃ）のように、スレーブＰＣ１４０は欠落した画像を取得することにより検査を担当する部品の画像すべてを取得することができ、これにより、基板２上のすべての部品について、検査を行うことが可能となる。各々のスレーブＰＣ１４０は、自己が担当する部品などの検査を、判定基準に基づいて判定し、検査が終了すると、マスターＰＣ１６０に検査結果を送信する。
【００５４】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００５５】
撮像部３０は、ラインセンサ３４により基板２を走査するものではなく、ＣＣＤセンサなどにより所定範囲の画像を順次撮像するものであってもよい。これにより、容易に基板２の画像を撮像することができる。
【００５６】
共用データは、スレーブＰＣ１４０がマスターＰＣ１６０に送信し、マスターＰＣ１６０が各々のスレーブＰＣ１４０に送信してもよい。これにより、マスターＰＣ１６０も容易に共有データを共有することができる。
【００５７】
撮像部３０および対応するスレーブＰＣ１４０は、基板２の一面を検査する上部と他の一面を検査する下部にそれぞれ１つずつでもよい。この場合、共用データは基板２の一面の検査を行うスレーブＰＣ１４０と他の一面を検査するスレーブＰＣ１４０の間で送受信が行われる。これにより、例えば基板２のいずれかの一面は識別マークなどを設けなくても、識別マークを設けたもう一方の面の位置データを参照して検査を行うことができるなど、基板２の構成を簡素にすることができる。
【００５８】
基板２を固定して、照明ユニット１００や撮像部３０を移動してもよい。これにより、基板２の撮像時において、基板２を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態にかかる外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態にかかる撮像システムの構成を示す図である。
【図３】本実施形態にかかる照明ユニットの構成を示す図である。
【図４】本実施形態にかかる検査部であるスレーブＰＣを含む外観検査装置の構成を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる外観検査装置の概念構成図である。
【図６】本実施形態において、基板を複数のスレーブＰＣで検査する場合の検査の概要を示す図であり、（ａ）は、基板の撮像範囲を示す図であり、（ｂ）は、撮像後の基板の画像を示す図であり、（ｃ）は、検査のため部品のデータを取得した状態の基板の画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
２ 基板、 ４ 認識マーク、 １０ 検査テーブル、 ３０ 撮像部、 ３２ レンズ、 ３４ ラインセンサ、 ５０ 基板搬送テーブル、 ５４ 搬送レール、 ８０ モータ、 １００ 照明ユニット、 １０２ 第１光源、 １０４ 第２光源、 １０６ 第３光源、 １１０ ハーフミラー、 １３０ 画像処理部、 １４０ スレーブＰＣ、 １６０ マスターＰＣ、 ２００ 外観検査装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の撮像を行う複数の撮像部と、該複数の撮像部の各々に対応して設けられ、対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データに基づいて被検査体の検査を行う複数の検査手段と、を有し、
該複数の検査手段の各々は他の検査手段に、該他の検査手段による検査に必要な共用データを送信することを特徴とする被検査体の外観検査装置。
【請求項２】
前記共用データは、各検査手段が対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データから取得したものであることを特徴とする請求項１に記載の被検査体の外観検査装置。
【請求項３】
前記検査手段は各々、他の検査手段から受信した共用データを参照して被検査体の外観検査を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の被検査体の外観検査装置。
【請求項１】
被検査体の撮像を行う複数の撮像部と、該複数の撮像部の各々に対応して設けられ、対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データに基づいて被検査体の検査を行う複数の検査手段と、を有し、
該複数の検査手段の各々は他の検査手段に、該他の検査手段による検査に必要な共用データを送信することを特徴とする被検査体の外観検査装置。
【請求項２】
前記共用データは、各検査手段が対応する撮像部により撮像された被検査体の撮像データから取得したものであることを特徴とする請求項１に記載の被検査体の外観検査装置。
【請求項３】
前記検査手段は各々、他の検査手段から受信した共用データを参照して被検査体の外観検査を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の被検査体の外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１７７８８７（Ｐ２００６−１７７８８７Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７３７４１（Ｐ２００４−３７３７４１）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（５９５０３９０１４）株式会社サキコーポレーション (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（５９５０３９０１４）株式会社サキコーポレーション (31)
【Ｆターム（参考）】
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