米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 目視検査装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3360(P2007−3360A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−184305(P2005−184305)
出願日 平成17年6月24日(2005.6.24)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 森井 英之 / 丹下 博文
要約 課題
目視検査におけるカメラが360°を超えて回転することが可能で検査を迅速に確実に行うことができる目視検査装置を提供する。

解決手段
被検査物体1の外観状態を観察する目視検査装置において、非検査物体を固定し、XY方向のいずれか1方向にのみに移動可能なテーブル3と、テーブル3上に配置され被検査物体を撮像するカメラ5と、カメラ5を搭載してテーブル3上で所望の角度に当該カメラ5を回転可能に制御するカメラ部7と、テーブル3の移動方向とは異なる他の1方向に移動可能でカメラ部7を接続するカメラ移動固定部9と、被検査物体1の不良箇所の不良状態を示すデータをデータ処理するとともにカメラ移動固定部9とカメラ部7を制御する管理コンピュータ21と、を備え、被検査物体1の不良状態に基づいて、カメラ部7を制御してカメラ移動固定部9の回りを回転するカメラ5の回転駆動を制御する。
特許請求の範囲
【請求項1】
被検査物体の外観状態を観察する目視検査装置において、
被検査物体を固定し、XY方向のいずれか1方向にのみに移動可能なテーブルと、
前記テーブル上に配置され前記被検査物体を撮像するカメラと、
前記カメラを搭載して前記テーブル上で所望の角度に当該カメラを回転可能に制御するカメラ部と、
前記テーブルの移動方向とは異なる他の1方向に移動可能で前記カメラ部を接続するカメラ移動固定部と、
前記被検査物体の不良箇所の不良状態を示すデータをデータ処理するとともに前記カメラ移動固定部とカメラ部を制御する管理コンピュータと、
を備え、
前記被検査物体の不良状態に基づいて、前記カメラ部を制御して前記カメラ移動固定部の回りを回転するカメラの回転駆動を制御し、前記カメラ部が原点に対する回転角度の位置に係らず360°連続回転することを特徴とする目視検査装置。
【請求項2】
前記カメラ部に設置されるカメラは、前記テーブルの垂直な面に対して30°〜60°の範囲で傾斜して設置されることを特徴とする請求項1に記載の目視検査装置。
【請求項3】
前記管理コンピュータは、前記被検査物体の不良状態に基づいて前記カメラのズーム倍率と絞りを制御することを特徴とする請求項1に記載の目視検査装置。
【請求項4】
前記カメラ部は、前記カメラの回転限界を検知するセンサとカメラの回転停止位置を設定するドグを有し、前記カメラが回転開始位置を原点から測定して前記カメラ移動固定部の周りを360°を超えて回転を行う場合においては、前記センサが前記カメラの回転限界位置を示すドグであるかどうかを判定して回転限界位置でない場合は、センサがドグの信号のマスク処理をすることを特徴とする請求項1に記載の目視検査装置。
【請求項5】
前記カメラの原点位置に対する回転開始位置が360度未満である場合、前記センサがト゛グを検出すると、ドグ検出信号をマスク処理することを特徴とする請求項4に記載の目視検査装置。
【請求項6】
前記カメラの原点位置に対する回転開始位置の角度に基づいて前記管理コンピュータが前記カメラの回転方向を選択することを特徴とする請求項1に記載の目視検査装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント基板に抵抗器、コンデンサ、IC等の電子部品の実装状態の不具合の検査(外観状態の検査)に使用する、目視検査装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のプリント基板に実装された、抵抗器、コンデンサ、IC等の電子部品の半田付け、外観状態を観察するための、目視検査装置を図7に示す。図7において、4は目視検査装置でありテーブル3に電子部品2を実装したプリント基板1を固定する。テーブル3は目視検査装置4に設置してあるテーブル移動軌道31をY方向12の向きに移動することができる。固定アーム14には、テーブル3上を垂直に撮像するカメラ5aと、斜め方向(垂直な方向に対して45°傾斜している)から撮像するカメラ5bが設置されているカメラ部7、カメラ部7を接続し固定アーム14に接続されX方向11の向きに移動するカメラ移動固定部9とから構成されている。カメラ部7はXY平面上を360°回転することができ、即ちカメラ部7に固定されているカメラ5a、5bがXY平面上を360°回転することである。
【0003】
プリント基板1上の電子部品2を観察する場合、作業者がリモコン44によって、カメラ移動固定部9をX方向11に移動、テーブル3をY方向12に移動、カメラ部7を回転、カメラ5a、5b選択、ズーム、絞りをすることで観察したい電子部品2の部位を選択する。電子部品2の観察したい部位の画像は目視検査装置4とは別の場所に設置してあるモニタ8で観察することができる。電子部品2のリードの半田付け状態を観察したい場合は斜め方向から撮像するカメラ5b、電子部品2の表面にマーキングされている品番を確認したい場合は垂直に撮像するカメラ5aというふうに、作業者がリモコン44の操作でモニタ8に映し出す画像を選択する。
【特許文献1】特開2001−255274号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術の場合、電子部品を撮像するカメラは360°しか回転できなく、例えばQFPのリード部の半田付け状態を観察する場合リード部を順次追って観察していくが、カメラが最大で360°しか回転できないため、途中でQFPのリード部を追っていくことができないことがあった。このため、こういう場合においては、テーブル、カメラ移動固定部を移動させて撮像位置を再設定する必要があった。
【0005】
これに対して、カメラが360°を超えて回転することが可能で検査を迅速に確実に行うことができる目視検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
従来の課題を解決するために、本発明の目視検査装置は、被検査物体の外観状態を観察する目視検査装置において、被検査物体を固定し、XY方向のいずれか1方向にのみに移動可能なテーブルと、前記テーブル上に配置され前記被検査物体を撮像するカメラと、
前記カメラを搭載して前記テーブル上で所望の角度に当該カメラを回転可能に制御するカメラ部と、前記テーブルの移動方向とは異なる他の1方向に移動可能で前記カメラ部を接続するカメラ移動固定部と、前記被検査物体の不良箇所の不良状態を示すデータをデータ処理するとともに前記カメラ移動固定部とカメラ部を制御する管理コンピュータと、を備え、前記被検査物体の不良状態に基づいて、前記カメラ部を制御して前記カメラ移動固定部の回りを回転するカメラの回転駆動を制御し、前記カメラ部が原点に対する回転角度の位置に係らず360°連続回転することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明の目視検査装置によれば、プリント基板に抵抗器、コンデンサ、IC等の電子部品を実装した後の半田付け状態の確認を確実に、迅速に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に、本発明の目視検査装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例1】
【0009】
図1は、本発明の実施例1に用いる目視検査装置4の全体図であり、テーブル3はテーブル移動軌道31上を図示省略の電動機によって、12a〜12bの方向で移動できるようになっている。テーブル3にはテーブルレール32が設置されており、テーブルレール32の内側間に被検査対象のプリント基板1をセットするようになっている。テーブルレール32はレール幅寄せ33を操作することで、テーブルレール32間の間隔を調整することができる構造になっている。すなわち、テーブルレール32は11a〜11bの方向に移動することが可能な構造になっている。なお、テーブルレール32の移動の構造及びレール幅寄せ33の詳細な説明については、本願発明と直接関係ないのでここでは省略する。
【0010】
目視検査装置4には、アーム支え15によって固定アーム14が11の方向に設置されており、固定アーム14にはカメラ移動固定部9が11の方向に移動することができる図示省略の軌道が設けられている。カメラ移動固定部9にはカメラ部7が取り付けられており、カメラ部7には、ズーム機能及び自動絞り機能を有するカメラ5が1台のみ取り付けられている他、カメラ7を回転駆動する駆動部及びプリント基板1を照射するためのランプ10a、10b(両方のランプを10と表示する。)がついている。
【0011】
カメラ部7に搭載されているズーム機能及び自動絞り機能を有するカメラ5は、垂直な方向に対して45°傾いている。本実施例においては垂直な方向に対して、45°の傾きとしているが、垂直な方向に対して30°〜60°の範囲であれば傾きの角度はいくらであっても構わない他、角度を前記30°〜60°の範囲で調整できるようにしてもよい。また、カメラ部5に搭載されているランプ10は、プリント基板1に対して垂直方向の向きのランプ10aと、垂直方向に対してカメラ5と同一の傾き、つまりはカメラと同じ傾斜角であるランプ乙10bの2つのランプが設置されており、目視検査装置4を制御する管理コンピュータである第1のコンピューター21で、ランプ10の点灯、消灯制御を行うことができるほか、ランプ10の照度を変化させる制御を行うことができる構成になっている。
【0012】
ここでカメラ5の傾きが垂直な方向に対して30°〜60°の範囲でなければならない理由としては、半田付け状態を観察する場合、例えば垂直な方向(0°)から半田状態を観察すると半田の立体形状がよく把握できないほか、電子部品2のリード部72と半田の状態は垂直な方向からだけでの目視でははんだ付け状態を確認することができない。垂直な方向に対して30°より小さい角度(例えば20°)になると、前述の課題があるため、30°以上にする必要がある。
【0013】
また、カメラ5の垂直な方向に対して60°より大きい角度になるとカメラ5は電子部品2の表面に平行に近い状態となり、電子部品2の表面のマーキングされた電子部品2固有の文字を確認することができない状態になる。こうなると電子部品2がどの電子部品2であるか確認できなくなるので、カメラ5の垂直な方向に対する角度は60°より小さくなければならない。
【0014】
前述の2つの条件により、カメラ5の垂直な方向に対する角度は30°〜60°の範囲にある必要があり、45°程度の角度が好適であることがわかった。
【0015】
このため本発明においては、カメラ5の傾きを垂直な方向に対して30°〜60°の範囲にあることにし、かつ角度を可変できるようにしている。このようにカメラ5が垂直な方向に対して傾いていること及び2つのランプ10(ランプ10a、ランプ10b)を点灯、消灯及び照度を変更することで、半田の立体形状の確認が容易に行うことができることで、半田付け状態を目視確認することができる。
【0016】
カメラ5の機能として有するズーム機能及び自動絞り機能について説明を行う。カメラ5のズーム機能は、電子部品2の半田付け状態を確認する場合、電子部品2の大きさの違い、リード部72の形状、大きさの違いによってズームで拡大撮像する必要があるのでこの機能を有している。自動絞り機能については目視検査装置4の制御を行う第1のコンピューター21で、目視確認しようとするプリント基板1に実装の電子部品2の場所に併せると、その中心に位置する箇所に自動でズーム、絞りを行うというもので、目視検査装置4を操作する作業者の作業量の低減に役立てるものである
カメラ部7は、テーブル3と同じ平面(XY平面)上を、カメラ移動固定部9の廻りに360°を超えて回転することができる構造になっている。
【0017】
360°を超えて回転させる必要性及び構成については、以下に詳細に説明する。図2に示すようにIC等のQFP71(Quad Field Package 多数のリード72が四方から出ている四角形のICのこと)のリード72の外観状態を観察する場合、例えば図2(a)のリード18番72−018の半田付け状態を観察する場合、カメラ部7は、図2(a)に示す位置にいて、カメラ5によってリード18番72−018を観察する。
【0018】
図2(b)に示すようにリード18番の72−018の位置の反対側のリード90番を観察する場合には、カメラ部7が(a)点のような状態にあればQFP71本体が邪魔をしてリード90番72−090の半田付け状態を充分に確認することができないため、カメラ移動固定部9を11a〜11bの方向で移動させ、カメラ部7を180°回転させ(b)点の位置まで回転させリード90番の72−090の半田付け状態を確認する必要がある。なお図2にQFP71については、一部リード72の図示を省略している。
【0019】
一般にQFP71については、半田付け不良(外観不良)の原因としては、QFP71の位置ずれという不良(QFP71のリード72がプリント基板1の指定されたパターン部に実装されていない)が比較的多く、このため1箇所でもリード72の不良がある場合にはそのQFP71については全てのリード72の外観状態を観察する必要もある。例えば図2(a)においてリード18番72−018に不良が見つかった場合には、時計廻り方向もしくは反時計廻り方向に全てのリード部72を1周するように連続して観察していく必要がある。リード72の外観不良を観察す場合には、カメラ5のズームは倍率を大きくしており、表示装置であるモニタ8の画面には該当のリード72部とその周辺しか撮像されていない。
【0020】
QFP71のリード72の全てを観察する時は、カメラ部5が回転するだけでなく、カメラ移動固定部9が11a〜11bの方向に移動し、テーブル3が12a〜12bの方向に移動することで、常にカメラ5はリード72について連続して撮像し、全てのリード72を連続確認することができる。この間リード72の外観不良を発見した場合には、第1のコンピューター21を操作することで停止させることもできる。
【0021】
QFP71のリード72を全て連続で外観確認する場合、カメラ部7が回転する必要性については前述した通りであり、カメラ部7の回転角度については360°あれば充分で全てのリード72を観察することができる。しかし、カメラ部7の回転角度が360°限界の場合には、カメラが回転移動していく際、θ=0°を回転限界点として検出すると回転が停止するので、図3(a)に示すように、カメラ部7が(ア)の位置θ=30°の位置にあって、360°回転させようとしても、時計廻りの回転方向(CW)74であれば330°回転したとこで限界点73の位置であるθ=0°にあたってしまい残り30°の部分は反時計廻りの回転方向(CCW)75で回転して残り30°の部分の撮像をカメラ5で行う必要があり、連続したリード72の確認が行えず迅速さを求められている目視検査においては不利である。
【0022】
また、図3(b)に示すようにカメラ部7が限度点73に対して(イ)の位置であるθ=180°の位置にある場合には、時計廻りの回転方向(CW)74、反時計回りの回転方向(CCW)75のいずれの回転方向でも180°しか連続して撮像できない。
【0023】
このため、カメラ部7はどこの位置にあってでも720°回転が可能であれば、720°連続して撮像することができる。但し720°回転が可能であるとしても、例えば原点に対して300°の位置にカメラ5がある場合には、反時計廻りの方向(CCW)75の場合、300°回転したとこで限界点にあたってしまう。このため、時計廻りの回転方向(CW)74の回転に限定する必要がある。QFP71のリード72の全周確認の場合、第1のコンピューター21でリード72の全周確認の指令を出せば、カメラ部7の原点に対する角度によって、時計廻りの回転方向(CW)74か反時計廻りの回転方向(CCW)75かを選択して回転することになる。
【0024】
カメラ5の回転角度は、図1に示すように、カメラ5の撮像方向が11aの方向を向いている状態にあるときを原点(0°)と定める。原点から時計廻り方向(CW)74の向きに回転していくことができ、360°の場所は原点と同じ向きで1回転している状態であり、限界点の720°は原点と同じ向きで2回転している状態である。
【0025】
原点の位置を0°であると固定して原点からどれだけの位置にあるか数値で表すようにしている。例えば原点の位置から 90°、450°というふうに表すものとする。なお、前述の90°と450°については見た目上は同じ回転角度になっているが、原点からは一回転(360°)分だけ450°の方が回転が進んでいることになる。
【0026】
図4は、カメラ部7の回転機構の構造について上方(垂直方向)より見た概略図である。この概略図は、カメラ移動固定部9の中に構成されている。
【0027】
カメラ部回転用電動機81で小歯車82を回転させ小歯車82と接続している大歯車83を回転させて、その回転の動きをカメラ部7に伝えてカメラ部7を回転させる構造になっている。ここで小歯車82及び大歯車83の凹凸部(山、谷)については本発明と直接関係ないので図示を省略している。
【0028】
大歯車83には回転の限界を検知するためのドグ85がついており、ドグ85は大歯車83上にあるので、大歯車83が回転するとドグ85も回転することになる。大歯車83の上方には、カメラ部7に固定されてドグ85を検出するためのセンサ84が取り付けられている。図5は、センサ84とドグ85の関係を横方向(水平方向)から見た図でありセンサ84は、凹のような形状をしておりカメラ移動固定部9に固定されていて回転はしない。センサ84は、凹状になっている片側からレーザー光を発射して反対側で受光する構造になっている。凹状の間にドグ85が入りレーザーを遮断すると、センサ84は、ドグ85を検出した信号を発する。ドグ85は大歯車83上に固定されていて、大歯車83と同時に回転するので回転角度が原点から回転をスタートすると、0°(原点)、360°、720°の点ではドグ85を検出することになる。
【0029】
本発明ではカメラ部の回転角度は、0°〜720°としており、実際には余裕分をもって−10°〜730°としている。その回転限界の手前0°と720°の場所を検知するためのセンサ84とドグ85がついており、その点に達した場合には、カメラ部回転用電動機81の電源を遮断し、カメラ部7の回転を強制的に止める安全機能が入っている。
【0030】
本発明の場合には、カメラ部7の回転角度は0°〜720°の範囲と設定されているため、0°の限界点では360°の場合でもセンサ84がドグ85を検知しカメラ部7の回転が停止することもあり、連続した回転動作のためにはある種の工夫が必要である。
【0031】
このような問題点を解決するために本発明においては、カメラ部回転用電動機81の回転の動きを常に第1のコンピューター21で監視していて、カメラ部7の回転角度が原点に対していくらであるのか(0°〜720°のどの値であるのか)を判断して、センサ84で検出したドグ85が、限界点のドグ検出であるのか(0°、720°)それとも限界点でないドグ85検出(360°)であるのか判断し、限界点でないドグ85検出(360°)の場合は信号的にマスク処理を行い、非常停止しないようにしている。この限界点のドグ85の検出と限界点でないドグ85の検出について詳細に説明する。
【0032】
例えば現在の角度が90°である場合に、ドグの位置が0°の位置にあるので、時計廻りの回転方法(CW)74の場合には、回転角度が360°の場合と720°との場合センサ84は、ドグ85を検出することになる。この理由としては図4において大歯車83は円盤状になっており、ドグ85は360°と720°の回転角度の差360°については、ドグ85の位置は同じ位置にあることになるからである。限界点でないドグ85検出で非常停止が働くと都合が悪いので、センサ84がドグ85を検出しても非常停止しないような構成にする必要がある。
【0033】
信号的にマスク処理の方法については図6に示すようになっている。図6は時計廻りの回転方向(CW)74についての説明であり、上段はドグ85検出信号についてのチャート図であり、下段は電動機停止信号についてのチャート図である。カメラ部7の回転角度が原点に対して360°未満である場合には、360°の位置でセンサ84がドグ85を検出し、ドグ検出信号91が入るが第1のコンピューター21でカメラ部回転用電動機81の原点に対する角度を認知しているので、360°の位置でのCW方向停止信号をそのまま電動機停止信号とするのではなく、信号的にマスク処理92をおこない、カメラ部回転用電動機81の回転を停止させない。次に720°の点でCW方向停止信号を検出した場合には、今度は720°の点であると認識し、電動機停止信号93が入りカメラ部回転用電動機81の回転を停止させるようになっている。即ち、カメラ部7の回転角度が原点位置に対し360°未満の位置からカメラ回転を開始する場合は、センサ84が最初に検出するドグ検出信号91をマスクし、次にドグ検出信号91を検出すると電動機停止信号93を出力してカメラ部回転用電動機81の回転を停止させるのである。
【0034】
反時計廻りの回転方向(CCW)75についても同様であるので、ここでは説明を省略する。
なお、第1のコンピュータ21は、目視検査装置4とは別の場所にある第2のコンピューター(図示せず)にもデータ送信し、別の場所に移動される不良のプリント基板を収納した収納ラックに収納されたプリント基板の修理を他の目視装置にて他の場所で修理を行うことができる。
以上に詳細に説明したように、本発明によればプリント基板に実装されたQFP等の電子部品の外観状態(半田付け状態)を観察する場合において、例えばQFPのリードの1箇所で外観不良がある場合、QFPのリード全ての外観状態を常に連続して観察することができるようになり、迅速なプリント基板の目視検査装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本願発明は、プリント基板にコンデンサ、抵抗器及びIC等の電子部品を実装する実装工程の、実装済みプリント基板の検査に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の目視検査装置の全体の概略構成図
【図2】本発明の目視検査装置における検査動作時のQFPとQFPのリードとカメラ部及びカメラとの関係を説明するための図
【図3】本発明の目視検査装置のカメラ部の回転と限界点とを説明するための図
【図4】本発明の目視検査装置のカメラ部のドグとセンサの関係を説明するための図
【図5】本発明の目視検査装置のセンサとドグの関係を説明するための図
【図6】本発明の目視検査装置のドグ検出信号のマスク処理を説明するための図
【図7】従来の目視検査装置の全体の概略構成図
【符号の説明】
【0037】
1 プリント基板
2 電子部品
3 テーブル
4 目視検査装置
5、5a、5b カメラ
7 カメラ部
8 モニタ
9 カメラ移動固定部
10a、10b ランプ
11、11a、11b X方向
12、12a、12b Y方向
14 固定アーム
15 アーム支え
21 第1のコンピューター
31 テーブル移動軌道
32 テーブルレール
33 レール幅寄せ
71 QFP
72 リード
72−018 リード18番
72−090 リード90番
73 限度点
74 時計廻り回転方向(CW)
75 反時計廻り回転方向(CCW)
76 回転角度θ
81 カメラ部回転用電動機
82 小歯車
83 大歯車
84 センサ
85 ドグ
91 ドグ検出信号
92 マスク処理信号
93 電動機停止信号




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013