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発明の名称 外観検査システム
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2007−17311(P2007−17311A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−199647(P2005−199647)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
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
目視検査装置での確認とリンクして、第1の検査装置の判断の閾値データ閾値を変更し、不良検査の精度と、迅速で確実なプリント基板の外観検査方法を提供する。

解決手段
被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第1の検査装置4と、第1の検査装置4より被検査物体を検査した外観状態を示すデータをデータ処理する第1のコンピューター21と、第1の検査装置4の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置31とを備え、第1の検査装置4で外観状態が不良と判断された被検査物体を目視検査装置31にて目視検査しその外観状態の良、不良の判断結果データを第1のコンピューター21に送信し、当該判断結果データに基づいて第1のコンピュータ21により前記第1の検査装置4の外観不良状態の判断を行うための正常状態を示す教示データの閾値を変更する。
特許請求の範囲
【請求項1】
被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第1の検査装置と、
前記第1の検査装置を制御するとともに当該第1の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第1のコンピューターと、
前記第1の検査装置の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置とを備え、
前記第1の検査装置で外観状態を示す数値データを当該数値データの正常範囲を教示する教示データに基づいて不良と判断された被検査物体を前記目視検査装置にて目視検査しその外観状態の良、不良の目視検査の判断結果データを第1のコンピューターに送信し、
当該判断結果データに基づいて前記第1のコンピュータにより前記第1の検査装置の正常範囲を示す教示データの閾値を変更する外観検査システム。
【請求項2】
前記目視検査装置は、前記第1のコンピュータから送信される前記第1の検査装置で不良と判断された教示データの設定点の位置情報と数値データを受信する第2のコンピュータにより制御されて当該不良箇所を目視検査して被検査物体の良否を判断し、該判断結果に基づいて前記第1の検査装置の教示データの閾値を変更することを特徴とする請求項1に記載の外観検査システム。
【請求項3】
前記目視検査において、前記第1検査装置で外観状態を検査して得られる数値データを、所定の数値幅に分割し正常範囲を示す教示データに基づいて評価する際に、所定の数値データ幅の被検査物体が連続して所定個数良と判断されると、教示データ範囲に隣接する数値データ幅だけ教示データ範囲を拡大することを特徴とする請求項1に記載の外観検査システム。
【請求項4】
被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第1の検査装置と、
前記第1の検査装置を制御するとともに当該第1の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第1のコンピューターと、
前記第1の検査装置で外観状態を判断された被検査物体を良品と不良品とに振り分ける振り分けコンベアと、
前記振り分けコンベアで振り分けられ不良と判断された被検査物体を搬入する修理用ラックと、
不良と判断され前記修理ラック内に収納されている被検査物の前記第1のコンピュータの外観状態を示す数値データを受信する第3のコンピュータと、
を備え、
前記第3のコンピュータにて外観状態を示す数値データに基づいて前記不良の被検査物体を目視検査しその外観状態を判断し、良否の判断結果データを当該第3のコンピュータより第1のコンピューターに送信し、当該判断結果データに基づいて前記第1のコンピュータにより前記第1の検査装置の外観不良状態の判断を行うための正常状態を示す教示データの閾値を変更する外観検査システム。
【請求項5】
前記目視検査において、前記第1検査装置で外観状態を検査して得られる数値データを、所定の数値幅に分割し正常範囲を示す教示データに基づいて評価する際に、所定の数値データ幅の被検査物体が連続して所定個数良と判断されると、教示データ範囲に隣接する数値データ幅だけ教示データ範囲を拡大することを特徴とする請求項4に記載の外観検査システム。
【請求項6】
前記検査データは、少なくとも高さデータと輝度データ及び落射データを含むことを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の外観検査システム。
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(外観検査)に使用する、外観検査システムに使用するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の抵抗器、コンデンサ及びIC等の電子部品2を実装したプリント基板1の検査及び不良基板の管理方法について図6に示す。図6において印刷機14でプリント基板1の実装面側にクリームはんだを印刷する。クリームはんだが印刷されたプリント基板1はコンベア3によって印刷機14から運び出され実装機13に運び込まれ、抵抗器、コンデンサ及びIC等の電子部品2をプリント基板1の実装面側(クリームはんだを印刷した面)に、電子部品2を実装する。電子部品2が実装されたプリント基板1はコンベア3によってリフロー炉12に運び込まれ、はんだ付けがなされる。
【0003】
リフロー炉12より出てきた、はんだ付けが行われたプリント基板1は第1の検査装置4に運び込まれ、プリント基板1の外観状態(はんだ付け状態)の検査を行う。第1の検査装置4は、プリント基板1の実装面をカメラで撮像して検査する方式でも、半導体レーザーを照射して検査する方式等いろいろあるが、自動で検査する方式の第1の検査装置4であれば何でもよい。
【0004】
第1の検査装置4で検査が行われたプリント基板1はコンベア3で運びだされ振り分けコンベア5に運び込まれ、検査結果のOK、NGの別で良品用ラック7もしくは不良品用ラック8に振り分ける。不良品ラック8には実際にプリント基板1を20枚程度収容できるマガジンラック10が例えばA~Fの6個ある。不良のプリント基板1は、不良品ラック8に運び込まれると空のマガジンラック10に搬入され、1つのマガジンラック10例えばAが一杯になると、次のマガジンラックBに不良のプリント基板1が搬入される。不良品ラック8とマガジンラック10の機構の詳細説明についてはここでは省略する。
【0005】
不良のプリント基板1が不良品ラック8のどのマガジンラック10のどこに(何段目)に収容されたかのデータは、第1のコンピューター21に記憶されており、プリント基板1の不良箇所についてのデータも第1のコンピューター21に記憶されている。
【0006】
不良品ラック8のマガジンラック10は1個ずつ取り外して運ぶことができる仕組みになっており、全てのマガジンラック10が不良のプリント基板1で一杯になると、別の空のマガジンラック10と交換することができる。
【0007】
第1のコンピューター21ではプリント基板1の第1の検査装置での検査結果を不良項目ごとに並べ替える等のデータ処理を行うことが可能である。例えば特定の電子部品2のプリント基板1への実装の不具合のプリント基板を確認したい場合には、第1のコンピューター21で該当の不良項目を選択すると、第1のコンピューター21に付属の表示装置22には、該当のプリント基板1がどのマガジンラック10のどの位置(何段目)に入っているかを表示するので、該当のマガジンラック10の該当の場所のプリント基板1を取り出せば、プリント基板1の実装不具合を確認することができる。
【0008】
特定の電子部品2について、第1の検査装置4で不良で、目視検査で良が続く場合には、第1の検査装置4の検査判断の数値が適正でないことになる。この場合は、第1の検査装置4をとめて、第1の検査装置4の良、不良を判断する数値データの範囲を変更する必要がある。
【特許文献1】特開平7−170092号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
第1の検査装置は自動でプリント基板の外観検査を行うが、良、不良の判断は数値データに基づき実施している。この数値データはプリント基板の各電子部品のはんだ付け箇所ごとに行うが、不良品の見逃しをなくすため検査結果が良であるとするデータの範囲は当初狭く設定するのが一般的である。このため、本来目視で検査すると良であるプリント基板についても不良と判断される、過判定が発生する傾向がある。この過判定は目視で不良のプリント基板を確認して良と判断すると、手動で第1の検査装置の判断の数値データ(閾値)を修正している。しかしこの方式では、手動で第1の検査装置の判断の数値データ(閾値)を変更する必要があり、時間もかかり効率的なプリント基板検査を行うことができない。
【0010】
これに対して、第1の検査装置と目視検査装置とを組み合わせ、第1の検査装置と目視検査装置と第1のコンピューターとを通信回線で接続し、第1の検査装置で外観検査で不良となり、目視検査装置での確認で良と判断した場合、自動的に第1の検査装置の判断の数値データ(閾値)を変更することにより、第1の検査装置での不良をなくし、迅速で確実なプリント基板の外観検査方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
従来の課題を解決するために、本発明の外観検査システムは、被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第1の検査装置と、前記第1の検査装置を制御するとともに当該第1の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第1のコンピューターと、前記第1の検査装置の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置とを備え、前記第1の検査装置で外観状態を示す数値データを当該数値データの正常範囲を教示する教示データに基づいて不良と判断された被検査物体を前記目視検査装置にて目視検査しその外観状態の良、不良の目視検査の判断結果データを第1のコンピューターに送信し、当該判断結果データに基づいて前記第1のコンピュータにより前記第1の検査装置の正常範囲を示す教示データの閾値を変更する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の外観検査システムによれば、第1の検査装置でプリント基板の外観状態が不良であり、目視検査装置での確認で良と判断された場合、第1の検査装置の判断の数値データ(閾値)を自動で変更することにより、迅速で確実なプリント基板の外観検査を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に、本発明の目視検査支援システムの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例1】
【0014】
図1は本発明の実施例に用いる外観検査システム100及び周辺を示す概略図であり、図2はプリント基板1を示すものであり、図3は、データ処理のための教示データ及び数値データの例を示すものである。プリント基板1にはバーコード38が取り付けられており、固有のバーコード38を図示省略のバーコードリーダーで読み取ることで、プリント基板1の個別管理ができるようになっている。ここではバーコード38及び図示省略のバーコードリーダーを用いるようにしているが、バーコードなどを用いなくてもICタグや他の識別コードなどを用いることによっても、本発明を実現することは可能である。
【0015】
図1において印刷機14においてプリント基板1の電子部品2を実装する面側(実装面側)にクリームはんだを印刷するとコンベア3によって実装機13に運びこまれ、抵抗器、コンデンサ及びIC等の電子部品2をプリント基板1の実装面側に実装する。電子部品2の実装が終了したプリント基板1はコンベア3によってリフロー炉12に運び込まれはんだ付けがなされる。リフロー炉12よりコンベア3で運び出されたプリント基板1はコンベア3によって第1の検査装置4に運び込まれる。
【0016】
第1の検査装置は、例えばレーザーをプリント基板1の実装面側に照射してその反射光、拡散光を測定することで、プリント基板1の外観状態を検査する方法の他、各種の方法がありどの方法の第1の検査装置4であっても構わない。いずれの方法の第1の検査装置4においても自動でプリント基板1の検査を行い、測定したデータ(レーザー方式の場合には拡散光、反射光を測定する。)を第1のコンピューター21に取り込み、数値データ51に変換する。本実施例では第1のコンピューター21は、第1の検査装置4とは別にしているが、第1のコンピューター21を第1の検査装置4の中に入れる方式にしても構わない。この場合、第1のコンピューター21の内容の表示は、第1の検査装置4の図示省略の表示装置(モニタ)に表示させる方式のほか、第1の表示装置22で表示させる方式の2通りがある。
【0017】
ここでいう数値データ51とは、高さデータ、輝度データ、落射データの3つのことであり、プリント基板1の被検査面の全面に渡ってこのデータに変換する。ここで高さデータとは、プリント基板1の高さを示すデータであり、電子部品2が実装されていたり、はんだがある部分は高い数値となる。輝度データとは反射されたレーザー光の照度の大きさを数値で表したものであり、プリント基板1の表面がはんだであれば反射量は多くなるので輝度データは大きくなり、表面が黒色の電子部品であれば反射量は小さくなるので輝度データの数値は小さくなる。落射データとはプリント基板1の被検査面から垂直に反射された反射光を表す数値であり、同じはんだであったとしてもはんだが傾いている場合、垂直に反射される反射光は、水平になっている場合と比較して小さくなり、落射データの数値は小さくなる。これらの数値データ51は0〜200の数値で表し、0が小さく200が大きい。例えば数値データ51の中で高さデータについて言えば、プリント基板1の被検査面に電子部品2、はんだ等何もない状態、すなわちプリント基板1の表面の値は0であり、電子部品2が実装されている場合は当該の電子部品の垂直方向の高さに応じて、高さデータの値は高い値となる。
【0018】
第1の検査装置4で測定されたデータを所定の形式に変換された数値データ51は、予め第1のコンピューター21に記憶されているプリント基板1の正しいはんだ付け状態を示すデータである教示データ52との比較を行う。教示データ52の値は、所定の値の範囲で指定されている。例えば、プリント基板1の電子部品2のリードのはんだ付け部であれば、このリード部について正しいはんだ付け状態を表す教示データ52が、高さデータ、輝度データ、落射データのそれぞれについて数値として設定されている。データの一例を図3に示す。ここでA点の教示データ52は表示のような値に設定しており、これに対してA点の数値データ51の値が示されており、数値データ51はいずれも教示データ52の値の範囲内に入っているので、A点のはんだ付け状態は正しいと判断される。これに対してB点においては、数値データ51のうち高さデータの値が教示データ52の範囲外にあるためB点においてははんだ付け状態が不良であると判断する。
【0019】
教示データ52は、プリント基板1の上に作業者が任意に設定する。例えば1点しか設定していないと、プリント基板1の被検査面の全面に渡って数値データは取得するが、教示データは1点しか設定されていないため、その1点でのみプリント基板1の良、不良の判定を行う。つまりは教示データ52が設定されていない他の点でのはんだ付け不良があったとしても良と判断してしまう。このため、教示データ52の設定点は多ければ多いほど高精度のプリント基板1のはんだ付け検査が行われる。
【0020】
このようにして、教示データ52が設定されている点全てについて、教示データ52と数値データ51の比較を行い、良、不良を判断する仕組みになっている。1箇所でも不良と判断された場合には、プリント基板1ははんだ付け状態が不良と判断され、不良になった教示データ52の設定点の位置情報と、その点での数値データの値を目視検査装置4を制御する第2のコンピューター23にデータが送信される。ここでは目視検査装置4は第2のコンピューター23で制御するようにしているが、第2のコンピューター23を用いずに第1のコンピューター21で第1の検査装置4と目視検査装置4の両方の制御を行うようにしてもよい。
【0021】
第1の検査装置4よりコンベア3で運び出されたプリント基板1はコンベア3で目視検査装置31に運び込まれる。目視検査装置31は第1の検査装置4で不良と判断された箇所を直接カメラで撮像して、第2の表示装置24で該当個所を人の眼で目視確認を行う装置である。本発明とは直接関係ないのでここでは詳細な説明は省略する。
【0022】
第1の検査装置4で不良と判断されるも、目視検査装置31で人の眼での目視確認では良と判断される基板は多い。この理由は第1の検査装置4での教示データは過去の経験等により設定するが、不良の見逃しをなくすために当初は良と判断する教示データの範囲を狭い範囲で設定を行う。このため目視検査装置31での目視確認では良と判断するものでも、第1の検査装置4では不良とする過判定が多いことはやむ得ないことである。
【0023】
図4はプリント基板1の電子部品2のはんだ付け状態を第1の検査装置4で検査したときのデータを、数値データ51に変換したものを示したグラフである。数値データ51には3つのデータがあるがここでは説明を簡単にするため1つのデータのみで説明する。この図4で横軸は数値データ51であり、縦軸は件数(プリント基板の枚数)を表し、100〜140が教示データ52の範囲である。つまり数値データが100〜140の範囲内にあれば第1の検査装置4での該当の電子部品2のはんだ付け状態の検査は良と判断し、この数値外であれば不良と判断することを意味している。
【0024】
先述のように第1の検査装置4での過判定はやむ得ない状況であるが、過判定が増えると目視検査装置31で該当箇所の目視確認をする必要があり、検査タクト(検査時間)が増加するという問題がある。これに対して図4の数値データ51の80〜100の5件が目視検査装置4での目視確認で全て良であれば、第1の検査装置4の教示データ52の良と判断する範囲を100〜140から80〜140へ拡大方向の変更を行うことで、目視検査装置31でプリント基板1の不良の箇所の確認回数が減少する。
【0025】
教示データの変更については、次のような手順で行う。図4のグラフで80〜100の範囲(教示データ52の隣の範囲)のプリント基板1について、目視検査装置31で該当のプリント基板1の該当の電子部品2のはんだ付け状態を、第2の表示装置24で確認して良と判断すると、作業者は目視検査装置31を制御する第2のコンピューター23を操作する。このような作業を繰り返すと数値データが80〜100の範囲の目視検査装置31での確認結果がN枚中N枚(Nは自然数 以下同じ)とも良と判断される場合がある。このように教示データ52の隣の範囲の数値データ51範囲(ここでは80〜100)において、第1の検査装置4での判定が不良で、目視検査装置31での確認で良と判断される場合には過判定であると考えられ、第1の検査装置4の教示データ52の範囲を、100〜140から80〜140に広げる変更を行う。
【0026】
教示データ52の変更の条件について、教示データ52の隣の数値データ51の範囲において、第1の検査装置4での判定が不良で目視検査装置31での確認が良であるプリント基板1がN枚中N枚であれば、教示データ52を該当の数値データ51の範囲にも広げるが、このNについては作業者もしくは管理者が任意に設定することができる。例えばNの値をN=5とすれば、第1の検査装置4で不良と判断され、目視検査装置31で良と判断したプリント基板が5枚連続で続けば、教示データ52の範囲を広げる以下に説明の手順に進む。
【0027】
教示データ52の範囲を広くする条件が満たされると、目視検査装置31の表示装置24に教示データ52の変更をしてもよいかとの表示がなされ、「はい」を選択すると教示データ52の変更を行う。「いいえ」を選択した場合、教示データの変更は行わない。
【0028】
この時点で第2のコンピューター23から教示データ52の良と判断する範囲の変更のデータ送信が第1のコンピューター21に送られ、さらに第1の検査装置4に送られ、第1の検査装置4の教示データ52の良と判断する範囲の変更を行う。教示データ52が80〜140に変更されると第1の検査装置4では数値データ51が例えば90のものは良と判断され、目視検査装置31で確認することなくコンベア3で運びだされ、振り分けコンベア5で良品用ラック7に振り分けられ、良品用ラック7に搬入される。
【0029】
上記の教示データ52の例では、数値データ51の刻みを20刻みにしていたが、この刻みをさらに小さく、例えば5にすればさらに精度の高い教示データ52の設定変更が可能となる。
【0030】
教示データ52の設定の変更が可能な数値データ51の領域は、図4の場合(初期の教示データ52は100〜140)には、教示データ52の両隣の数値データ51の領域のみであり、ここの場合で言えば80〜100、140〜160の領域のみである。例えば、60〜80の数値データ51の領域で目視検査装置31での検査が良の状態が、教示データ52が設定変更になる枚数に達したとしても、80〜100の領域が教示データ52の領域になっていない限り、教示データになりうることはない。つまり、教示データの値の範囲は必ず連続した値の範囲になる。80〜100の領域が教示データ52の領域に入れば、60〜80の数値データの領域も教示データ52の拡大の条件を満たせていれば、教示データ52になる。即ち、教示データ52を区分けし、教示データの隣接する区分を含める形でのみ良と判断されるデータ区分の教示データ52の拡大を行う。
【0031】
第1の検査装置4および目視検査装置31のいずれにおいても外観状態(はんだ付け状態)が不良と判断されたプリント基板1は、振り分けコンベア5によって修理用ラック8に搬入される。
【実施例2】
【0032】
もう1つの実施例として図5に示すように目視検査装置31を使わない外観検査システム101について説明する。ここでは実施例1との異なる点についてのみ説明を行うことにする。
【0033】
第1の検査装置4でプリント基板1の表面が自動検査されるまでは実施例1と同じであり、第1の検査装置4での検査データは第1のコンピューター21に送信される。第1の検査装置4で良と判断されたプリント基板1は振り分けコンベア5によって良品用ラック7に搬入される。第1の検査装置4において不良と判断されたプリント基板1については不良箇所の数値データ51を第1のコンピューターに保存して、プリント基板1は振り分けコンベア5によって修理用ラック8に搬入される。
【0034】
修理用ラック8は取り外して、外観検査システム101とは別の場所にある修理工程に運ぶことができる構造になっており、修理工程には第1のコンピューターと接続された第3のコンピューター27と第3の表示装置28があり、修理用ラック8からプリント基板1を取り出して不良箇所を確認して、修理を行う。不良箇所の確認の際には、第3の表示装置28で不良箇所を確認して作業者が目視で確認して、最終の良、不良の判断を行う。良の場合には第3のコンピューター27に良であるとの情報を入力すると、第1のコンピューター21に送信され記憶される。実施例1での目視検査装置31での良の判断と同様に、修理工程での良が教示データ52変更の基準を満たすと、第3の表示装置28に教示データ52の変更してもよいかとの表示が出され、「はい」を選択すると教示データ52の範囲の変更がなされる。教示データ52の範囲の変更は、実施例1と同様に、良品の範囲を教示するデータ区分に教示データ52を区分分けし、教示データ52の隣接する区分を含める形でのみ良と判断されるデータ区分の教示データ52の拡大を行う。
以上、説明したように本発明の外観検査システムによれば、第1の検査装置の良否の判断のデータである教示データを早期に最適化することが可能であり、迅速なプリント基板の外観検査を提供するものである。
【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】本発明の実施例1における外観検査システムの概略構成図
【図2】本発明の外観検査システムにおける被検査物のプリント基板を示す図
【図3】本発明の外観検査システムに用いる教示―データ及び数値データの一例を示す図
【図4】本発明の外観検査システムに用いる教示データと数値データの関係を説明するための図
【図5】本発明の実施例1に用いる他の外観検査システムの概略構成図
【図6】従来の外観検査システムの概略構成図
【符号の説明】
【0037】
1 プリント基板
2 電子部品
3 コンベア
4 第1の検査装置
5 振り分けコンベア
7 良品用ラック
8 修理用ラック
10 マガジンラック
12 リフロー炉
13 実装機
14 印刷機
21 第1のコンピューター
22 第1の表示装置
23 第2のコンピューター
24 第2の表示装置
27 第3のコンピューター
28 第3の表示装置
31 目視検査装置
38 バーコード
51 数値データ
52 教示データ
100 外観検査システム
101 外観検査システム(目視検査装置を使わない方法)




 

 


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