專利名稱：曲面體的表面狀態(tài)檢查方法及基板檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成于元件安裝基板上的如焊錫部位那樣表面呈曲面形狀的物體(下稱“曲面體”)的表面狀態(tài)的檢查技術(shù)。
圖9表示上述專利文獻(xiàn)1揭示的基板檢查裝置的結(jié)構(gòu)以及檢查原理。該檢查裝置是利用有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的彩色光的3個(gè)光源8、9、10以及攝像裝置3生成檢查對(duì)象的圖像的裝置，各光源8、9、10配置在相對(duì)基板具有不同的仰角的方向。另一方面，攝像裝置3配置成能夠從正上方位置對(duì)檢查對(duì)象的焊錫2進(jìn)行攝像。
采用上面所述結(jié)構(gòu)，來自光源8、9、10的彩色光線分別在焊錫2的表面上照射對(duì)應(yīng)于該光源的配置方向(仰角方向)的位置。在這里，各色彩色光線的照射位置上的焊錫表面的傾斜都是在能夠?qū)⒃撜彰鞴饩€的鏡面反射光引導(dǎo)到攝像裝置的方向上傾斜的情況下，如

圖10所示，對(duì)應(yīng)于R、G、B各色彩色光線的照射位置，生成各色彩分開的二維圖像。
上述檢查裝置中，各光源8、9、10相對(duì)于基板面的仰角按照R、G、B的順序依序變大，同時(shí)根據(jù)焊錫表面上想要?jiǎng)澐謾z查的傾斜角度范圍決定各光源8、9、10的配置方向。從而，如果在各光源8、9、10照明下得到的圖像上提取成為優(yōu)勢的色彩，則如圖11所示，與從基板面看來仰角最小的平坦面、仰角最大的陡峭面、以及處于其中間的比較平緩的緩傾斜面相對(duì)應(yīng)，各彩色成分可以得到清楚的劃分。
這樣，就生成與表面的傾斜角度對(duì)應(yīng)的R、G、B各色彩分開的二維圖像，因此，預(yù)先把形狀良好的焊錫的圖像的各色彩圖案記錄下來，將檢查對(duì)象的圖像上的各色彩的圖案與上述記錄的圖案加以比較，就能夠判斷焊錫表面的狀態(tài)是否良好。
但是，近年來元件安裝基板的制造廠家考慮到環(huán)境問題，越來越多采用不含鉛的焊錫(無鉛焊錫)。但是這種無鉛焊錫是組成金屬的固化溫度之差大的非共晶合金，因此其表面容易形成具有微小凹凸的梨皮狀花紋。因此，與以鉛和錫為主成分的已有的共晶合金相比，表面漫反射性大。另一方面，這種檢查裝置考慮工作人員的視覺特性，調(diào)整各光源的強(qiáng)度，利用從各光源漫反射的光線混合實(shí)施白色照明，因此在對(duì)無鉛焊錫那樣的具有漫反射性的對(duì)象物體進(jìn)行攝像時(shí)，會(huì)發(fā)生因各彩色光線混合而圖像偏白色，或各彩色圖案之間的界線不清楚的現(xiàn)象。又，上述調(diào)整處理中，設(shè)置白色漫反射板，并使其板面在水平方向上，對(duì)該漫反射面進(jìn)行攝像，參照?qǐng)D像上的漫反射面上的色彩進(jìn)行調(diào)整，因此接近該漫反射板的設(shè)置狀態(tài)的焊錫料的平坦面上的紅色處于特別不容易辨認(rèn)的狀態(tài)。
在上述檢查裝置中，為檢查而進(jìn)行示教時(shí)，需要顯示模型的焊錫圖像，設(shè)定工作人員提取各彩色圖案用的2值化閾值及判斷所提取的彩色圖案是否適用的判定基準(zhǔn)值等。但是在作為檢查對(duì)象的無鉛焊錫的圖像中，一旦如上所述由各色彩的混合生成偏白色的圖像或各彩色圖案之間的界線變得不清楚，利用目視方法從圖像判斷最佳2值化閾值就不容易，還存在設(shè)定費(fèi)時(shí)間的問題。而且上述光學(xué)系統(tǒng)雖然也可以用于目視方式的檢查裝置，但是一旦各彩色圖案之間的邊界位置等處的色彩的微妙差異的確認(rèn)變得困難，判斷各檢查部位是否良好就費(fèi)時(shí)間。
又，如果作為檢查對(duì)象的無鉛焊錫的漫反射性變大，各色分量之間的灰度的差變小，就難于使檢查精度穩(wěn)定。
本發(fā)明著眼于上述存在問題，其目的在于，即使是在以無鉛焊錫那樣的具有漫反射性的曲面體為檢查對(duì)象的情況下也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的檢查。
在這里，所謂“檢查對(duì)象表面”是指例如基板的表面，而“曲面體”可以是指形成于基板上的焊錫。
從不同的仰角方向照射的彩色光線，最好是紅、綠、藍(lán)三原色光，但是也不限于此，也可以照射三原色以外的彩色光線。
通常顯示的彩色圖像利用將紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)每一色彩的灰度加以組合而形成，在R、G、B以相同的比例混合時(shí)呈現(xiàn)白色。因此，生成所述白色分量的“各色彩”可以說是R、G、B各色彩。
作為強(qiáng)度的衰減處理和變更處理的對(duì)象的各色分量，可以認(rèn)為是與從所述多個(gè)方向照射的各種色光線對(duì)應(yīng)的分量。因此在對(duì)上述曲面體照射三原色的R、G、B各彩色光線的情況下，作為處理對(duì)象的色分量也可以認(rèn)為是R、G、B三種顏色。
色彩分量的強(qiáng)度與射入攝像機(jī)等攝像手段的反射光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)，在數(shù)字圖像中可以用每一像素的灰度表示。還有，在本發(fā)明中，最好是色分量的強(qiáng)度越大，則使灰度值越大。
上述白色分量的提取處理、強(qiáng)度的衰減處理、強(qiáng)度的變更處理，都可以對(duì)包含檢查對(duì)象的曲面體像的圖像區(qū)域內(nèi)的每一像素執(zhí)行。
白色分量的提取處理中，在數(shù)字濃淡圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域，提取各色分量共同的規(guī)定量的強(qiáng)度作為白色分量。例如可以將各色分量的強(qiáng)度中的最小值作為白色分量提取。也可以將該最小值的規(guī)定比例份額的強(qiáng)度作為白色分量提取。
在使各色分量的強(qiáng)度衰減的處理中，利用從各色分量的強(qiáng)度中分別減去作為所述各白色分量提取的值的處理，可以使各色分量的強(qiáng)度各衰減規(guī)定量。利用該衰減處理能夠去除各色彩的漫反射光混合產(chǎn)生的白色分量，因此可以說衰減處理之后各色分量的強(qiáng)度能夠高精度地反映來自曲面體表面的各色彩的鏡面反射光的強(qiáng)度。
接著，在變更各色分量的強(qiáng)度的處理中，使上述衰減處理之后變得最大的色分量的強(qiáng)度變得比衰減處理之前的強(qiáng)度更大，并且對(duì)各色分量補(bǔ)充規(guī)定量的強(qiáng)度，使由于衰減處理造成的、各色分量的強(qiáng)度的總和產(chǎn)生的損失得到補(bǔ)償，使強(qiáng)度的總和值接近原強(qiáng)度的總和。
例如可以求進(jìn)行上述衰減處理之前的各色分量的強(qiáng)度總和與衰減處理之后的各色分量的強(qiáng)度總和之比，根據(jù)該比值使衰減處理之后的各色分量的強(qiáng)度倍增?；蛘?，也可以將作為所述白色分量去除的強(qiáng)度根據(jù)衰減處理之后的強(qiáng)度的比率分配給各色分量進(jìn)行相加。
還有，在該強(qiáng)度變更處理中，最好是使各色分量的強(qiáng)度的總和恢復(fù)到與衰減處理之前相同的值。這樣一來，可以使曲面體像的亮度與衰減處理之前相同，因此與未進(jìn)行處理的曲面體像的周圍部分之間亮度無差異，即使觀察為了示教或目視檢查而顯示的圖像也不會(huì)產(chǎn)生異樣感。但是，如果對(duì)觀察各色彩的分布狀態(tài)有充分的亮度，與周圍的亮度也不產(chǎn)生大的差異，則即使各色分量的強(qiáng)度的總和變?yōu)楸人p處理之前低的值也沒有妨礙。
利用上述白色分量的提取處理和強(qiáng)度的衰減處理，去除了各種色彩的光線在作為識(shí)別對(duì)象的曲面上漫反射產(chǎn)生的白色分量，能生成各色彩以與各鏡面反射光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的狀態(tài)分布的圖像。而且，利用強(qiáng)度的變更處理，能夠調(diào)整由于上述衰減處理而變暗的圖像使其達(dá)到能夠確認(rèn)色彩的亮度，同時(shí)能夠進(jìn)行修正以使與曲面體表面的傾斜角度對(duì)應(yīng)的色分量更加得到強(qiáng)調(diào)，因此能夠使最具優(yōu)勢的各分量與其他色分量之間具有足夠的差值。從而，對(duì)于曲面體能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的檢查。
本發(fā)明的第二種的檢查方法是執(zhí)行下述步驟的方法，即在從對(duì)檢查對(duì)象表面的仰角不同的多個(gè)方向照射各不相同的彩色光線的照明狀態(tài)下，拍攝對(duì)所述檢查對(duì)象表面具有任意傾斜角度的漫反射面來的反射光線的步驟；在上述攝像得到的圖像中的漫反射面像中，決定各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整倍率，以使與所述傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光線對(duì)應(yīng)的色分量比其他色分量大的步驟；在與拍攝上述漫反射面時(shí)相同的照明狀態(tài)下拍攝從檢查對(duì)象面上的曲面體來的反射光的步驟；在上述拍攝得到的圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域，根據(jù)上述調(diào)整倍率調(diào)整各色分量的強(qiáng)度的步驟；在上述調(diào)整處理之后的上述圖像區(qū)域，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合生成的白色分量的強(qiáng)度的處理、以及使各像素中的色分量的強(qiáng)度分別衰減與對(duì)各像素提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的處理的步驟；對(duì)上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行使各色分量的強(qiáng)度改變的處理的步驟，使得與衰減處理之前相比，各像素中的各色分量中強(qiáng)度最大的色彩分量得到強(qiáng)調(diào)，且由于上述衰減處理使該像素的各色分量的強(qiáng)度的總和發(fā)生的損失得到補(bǔ)償；以及根據(jù)所述各色分量進(jìn)行強(qiáng)度變更處理之后的圖像的各色彩的分布狀態(tài)，執(zhí)行上述曲面體的表面狀態(tài)檢查方面的處理的步驟。
上述所謂漫反射面像中的“與傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光”是在能夠檢測具有上述傾斜角度的面的仰角方向上配備的光源來的光線。換句話說可以說是，在將上述漫反射面置換為具有相同的傾斜角度的鏡面的情況下，能夠?qū)㈢R面反射光引向攝像裝置的方向上配置的光源發(fā)射出的光線。
例如在上述圖9的結(jié)構(gòu)中，在上述漫反射面的傾斜角度被設(shè)定為與焊錫的平坦面對(duì)應(yīng)的角度的情況下，“與傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光線”是紅光，而在傾斜角度被設(shè)定為與焊錫的緩傾斜面對(duì)應(yīng)的角度的情況下，所述光線是綠光，同樣，在傾斜角度被設(shè)定為與焊錫的陡峭面對(duì)應(yīng)的角度的情況下，上述光線是藍(lán)光。
對(duì)上述漫反射面來的反射光進(jìn)行攝像的步驟和決定各色分量強(qiáng)度的調(diào)整倍率的步驟是先于檢查執(zhí)行的步驟。這些步驟最好是一邊變更漫反射面的傾斜角度一邊反復(fù)進(jìn)行多次。例如一邊依序把漫反射面設(shè)定于作為各彩色光的檢查對(duì)象的傾斜角度，一邊對(duì)每一傾斜角度在各色彩色光線的照明之下進(jìn)行攝像，在得到的圖像中調(diào)整對(duì)于各色分量的強(qiáng)度的倍率，使與上述漫反射面的傾斜角度對(duì)應(yīng)的色分量比其他色分量大。其后，綜合每一傾斜角度的調(diào)整結(jié)果，決定最終的調(diào)整倍率。
對(duì)來自檢查對(duì)象面上的曲面體的反射光進(jìn)行攝像的步驟以下的各步驟是在檢查時(shí)進(jìn)行的步驟。也就是說，在檢查中對(duì)檢查對(duì)象的曲面體來的反射光進(jìn)行攝像，對(duì)得到的圖像中的曲面體像，首先根據(jù)上述調(diào)整倍率調(diào)整各色分量的強(qiáng)度，然后再執(zhí)行上述白色分量的提取處理、強(qiáng)度的衰減處理、以及強(qiáng)度的改變處理這幾項(xiàng)處理，用處理之后的圖像進(jìn)行與曲面體的表面狀態(tài)的檢查相關(guān)的處理。
采用上述方法，對(duì)與各光源的配置方向?qū)?yīng)的傾斜面的圖像，進(jìn)行調(diào)整使在各傾斜面是鏡面的情況下為優(yōu)勢的色分量更顯著，因此檢查對(duì)象的曲面體表面的漫反射性能好，即使是在各色分量之間的強(qiáng)度差不容易呈現(xiàn)的情況下，也能夠與表面為鏡面的曲面體一樣，得到與傾斜角度對(duì)應(yīng)的色彩分布。而且由于在執(zhí)行該調(diào)整之后進(jìn)行白色分量的提取處理、強(qiáng)度的衰減處理、強(qiáng)度的變更處理這幾項(xiàng)處理，因此能夠得到消除了漫反射光的影響，各色彩的分布狀態(tài)清晰的圖像。
還有，在上述決定強(qiáng)度的調(diào)整倍率的步驟中，不限于使用上述漫反射板的方法，也可以對(duì)表面形狀已知的模型的曲面體進(jìn)行攝像，設(shè)定能夠把在該圖像上與各光源對(duì)應(yīng)的傾斜面的圖案作為與各光源對(duì)應(yīng)的色彩圖案顯現(xiàn)出來的調(diào)整倍率。
又，倍率的調(diào)整不限于對(duì)數(shù)字圖像上的色分量的強(qiáng)度的倍率，也可以對(duì)模擬圖像信號(hào)進(jìn)行設(shè)定。例如在將來自攝像裝置的模擬圖像取入圖像處理裝置進(jìn)行處理時(shí)，可以調(diào)整在圖像處理裝置一方輸入的圖像信號(hào)的增益。又可以代之以調(diào)整攝像裝置的輸出增益。
即使是在調(diào)整圖像信號(hào)的增益時(shí)，最好也一邊相應(yīng)于各色彩的光線的方向依序變更漫射面的傾斜角度一邊進(jìn)行增益調(diào)整，以使得在各傾斜角度上與各傾斜角度對(duì)應(yīng)的色分量比其他色分量大。
但是，在調(diào)整色分量的強(qiáng)度的方法中，可以只調(diào)整與檢查對(duì)象的曲面體像對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域，而在調(diào)整模擬圖像信號(hào)的情況下，曲面體以外的部位(例如基板的表面、零件的上表面等)也要同樣地被調(diào)整。但是對(duì)于任何部位都只是進(jìn)行加強(qiáng)與該表面的傾斜角度對(duì)應(yīng)的色分量的調(diào)整，因此如果清楚利用傾斜角度產(chǎn)生什么樣的色彩，則確認(rèn)圖像顯示就沒有什么難處。
在上述第1、第2檢查方法中，有關(guān)曲面體顯示狀態(tài)的檢查的處理中，把上述強(qiáng)度的變更處理后的包含上述曲面體像的圖像區(qū)域中的各色彩的分布狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以判斷上述曲面體的表面狀態(tài)是否良好。上述模型數(shù)據(jù)可以利用這樣的方法得到，即預(yù)先利用與檢查時(shí)相同的照明條件、攝像條件進(jìn)行攝像，對(duì)得到的圖像進(jìn)行白色分量的提取處理、強(qiáng)度的衰減處理、強(qiáng)度的變更處理等(在采用第2種方法時(shí)，在進(jìn)行這些處理之前執(zhí)行根據(jù)調(diào)整倍率對(duì)各色分量的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整的處理)。
還有，最好是模型數(shù)據(jù)由利用對(duì)各色分量規(guī)定的閾值使上述曲面體像2值化而得到的多個(gè)色彩圖案構(gòu)成。在這種情況下，在檢查中可以利用同樣的2值化閾值使經(jīng)過各種處理后的包含曲面體像的圖像區(qū)域2值化，將得到的各色彩圖案的特征量(面積、重心位置等)與模型數(shù)據(jù)的特征量進(jìn)行比較。在該比較中，認(rèn)定兩者之間的差異在容許值范圍內(nèi)時(shí)判定作為檢查對(duì)象的曲面體的表面形狀良好。
還有，用于提取上述色彩圖案的2值化閾值以及作為比較處理時(shí)的判定基準(zhǔn)的模型數(shù)據(jù)的特征量最好是預(yù)先記錄于存儲(chǔ)器內(nèi)。
采用上述方法，在對(duì)具有漫射性的曲面體的表面狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行檢查的情況下能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的檢查。
另一方面，在目視檢查上述曲面體的表面狀態(tài)的情況下，有關(guān)上述檢查的處理中可以包含顯示上述強(qiáng)度變更處理之后的圖像的處理，以及受理表示對(duì)于該顯示的圖像中的上述曲面圖像的是否良好的判定結(jié)果的數(shù)據(jù)的輸入的處理。采用這樣的方法能夠?qū)z查員提示各色彩的分布狀態(tài)相應(yīng)于曲面體表面的傾斜狀態(tài)清楚顯示的圖像，因此能夠可靠地判定曲面體的表面狀態(tài)是否良好，能夠與自動(dòng)檢查時(shí)一樣，穩(wěn)定地進(jìn)行高精度檢查。
還有，本發(fā)明的第1基板檢查裝置具備將發(fā)射不同色彩的光線的多個(gè)光源相對(duì)于作為檢查對(duì)象的基板面在各不相同的仰角方向上配置形成的照明手段、對(duì)所述基板的反射光進(jìn)行攝像用的攝像手段、在使所述照明手段的各光源點(diǎn)亮的狀態(tài)下取入上述攝像手段生成的圖像的圖像輸入手段；在上述圖像輸入手段取入的輸入圖像中的包含焊錫的圖像的圖像區(qū)域中，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合生成的白色分量的強(qiáng)度的處理，以及執(zhí)行使各像素的色分量的強(qiáng)度衰減的處理的白色分量衰減手段，衰減量分別為與對(duì)該像素提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值；對(duì)上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行變更各色分量的強(qiáng)度的處理，使得比衰減處理之前更強(qiáng)調(diào)各該像素中的色分量中強(qiáng)度最大的色分量，并且補(bǔ)償因上述衰減處理該像素的各色分量的強(qiáng)度總和發(fā)生的損失的強(qiáng)度修正手段；在上述強(qiáng)度修正處理之后的圖像中的上述圖像區(qū)域，將各色彩的分布狀態(tài)與預(yù)先登錄的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷上述焊錫的表面狀態(tài)的判別手段；以及輸出上述判別手段的判斷結(jié)果的輸出手段。
上述照明手段中也可以設(shè)置例如對(duì)于每一色彩具有不同的直徑的環(huán)狀光源。多個(gè)光源可以采用例如發(fā)射紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)各種色彩的光線的三種光源，但是并不限于此，也可以包含發(fā)射三原色以外的彩色光的光源或白色照明用的光源。
攝像手段可以利用能夠生成各種色彩的圖像信號(hào)的CCD攝像機(jī)構(gòu)成。圖像輸入手段組裝于進(jìn)行以檢查為目的的圖像處理的裝置的主體內(nèi)，用于生成作為處理對(duì)象的圖像，可以采用包含用于對(duì)上述攝像手段來的圖像信號(hào)進(jìn)行放大處理的放大電路和生成處理用的數(shù)字圖像用的A/D變換電路的結(jié)構(gòu)。
還有，攝像手段不限于生成模擬圖像信號(hào)的手段，也可以是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。在這種情況下，圖像輸入手段由單獨(dú)取入每一色彩的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)用的輸入端口構(gòu)成。
白色分量衰減手段、強(qiáng)度修正手段、判別手段這些手段是上述裝置主體內(nèi)的控制主體，最好是由執(zhí)行與各手段對(duì)應(yīng)的程序的CPU構(gòu)成。但是，這些手段并不限于CPU，可以利用ASIC(特定用途IC)等專用元器件構(gòu)成部分單元。
輸出手段可以采用將上述判別手段的判斷結(jié)果輸出到外部裝置用的接口電路構(gòu)成。又可以用顯示上述判斷結(jié)果的顯示手段或?qū)⑸鲜雠袛嘟Y(jié)果存儲(chǔ)于規(guī)定的存儲(chǔ)媒體的信息存儲(chǔ)手段作為輸出手段。
白色分量衰減手段通過執(zhí)行上述白色分量的提取處理和強(qiáng)度衰減處理，將輸入的圖像變換為消除了從檢查對(duì)象的焊錫表面來的漫反射光的影響的圖像。強(qiáng)度修正手段利用執(zhí)行上述強(qiáng)度變更處理的方法，補(bǔ)償由于強(qiáng)度衰減處理而失去的圖像亮度，同時(shí)對(duì)上述衰減處理之后的圖像進(jìn)行調(diào)整，以更突出最優(yōu)勢的色分量。
判別手段提取強(qiáng)度變更處理之后的圖像中的焊錫的圖像的上的各色彩圖案，將該色彩圖案與模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此判斷焊錫的表面狀態(tài)是否良好。與模型數(shù)據(jù)的比較如上所述可以利用將各色彩圖案的特征量與模型數(shù)據(jù)的特征量加以比較的方法進(jìn)行。
還有，為了進(jìn)行這種判別處理，最好是在上述基板檢查裝置設(shè)置登錄提取上述色彩圖案用的2值化閾值和以模型數(shù)據(jù)的特征量為依據(jù)的判定基準(zhǔn)值用的存儲(chǔ)器。(模型數(shù)據(jù)本身未必一定要記錄于存儲(chǔ)器，因?yàn)?，通過記錄2值化閾值及判定基準(zhǔn)值，可以認(rèn)為記錄了模型數(shù)據(jù)。)還有，在上述基板檢查裝置中最好是設(shè)置用于顯示示教處理用的圖像的顯示手段以及鼠標(biāo)器、鍵盤、控制臺(tái)等輸入手段。
上述基板檢查裝置中，對(duì)示教時(shí)拍攝、輸入的圖像也利用白色分量衰減手段及強(qiáng)度修正手段進(jìn)行處理，在顯示手段上顯示處理后的圖像。從而，能夠在上述顯示手段上顯示的圖像上不猶豫地進(jìn)行指定適合2值化閾值的部位的處理，能夠有效地進(jìn)行檢查用的數(shù)據(jù)的設(shè)定及登錄處理。
在檢查時(shí)也根據(jù)由于白色分量衰減手段及強(qiáng)度修正手段進(jìn)行的處理而清晰化的色彩分布進(jìn)行自動(dòng)檢查，因此能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的檢查。
還有，本發(fā)明的第2基板檢查裝置具備與上述第1裝置相同的照明手段、圖像輸入手段、白色分量衰減手段、強(qiáng)度修正手段等各種手段、顯示由上述強(qiáng)度修正手段進(jìn)行強(qiáng)度變更處理之后的圖像的顯示手段、以及受理對(duì)該顯示手段顯示的圖像中的焊錫的圖像判斷是否良好的判斷結(jié)果數(shù)據(jù)的輸入的輸入手段。
上述顯示手段由利用CRT、LCD等的顯示裝置、以及使調(diào)整處理之后的圖像顯示于該顯示裝置用的D/A變換電路和接口等構(gòu)成。上面所述的第1基板檢查裝置的顯示手段也與此相同。
輸入手段也與上述第1基板檢查裝置的輸入手段相同，可以利用鼠標(biāo)器、鍵盤、控制器等構(gòu)成。還有，由輸入手段輸入的數(shù)據(jù)可以輸出到外部的裝置等，或可以存儲(chǔ)于規(guī)定的記錄媒體。
采用上述第2基板檢查裝置，對(duì)于檢查對(duì)象的焊錫，在顯示手段上顯示經(jīng)過利用白色分量衰減手段及強(qiáng)度修正手段進(jìn)行的處理之后的圖像，因此能夠根據(jù)與焊錫的表面傾斜狀態(tài)相應(yīng)清晰化的色彩分布高效率地正確地進(jìn)行目視檢查，穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的檢查。
還有，可以使上述第1、第2基板檢查裝置具備強(qiáng)度調(diào)整手段，該調(diào)整手段在利用所述圖像輸入手段取入的輸入圖像中的包含焊錫圖像的區(qū)域，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整倍率調(diào)整各色分量的強(qiáng)度。在這種情況下的白色分量衰減手段設(shè)定為以上述強(qiáng)度調(diào)整手段進(jìn)行調(diào)整處理之后的圖像作為處理對(duì)象。
還有，上述強(qiáng)度調(diào)整手段可以利用將執(zhí)行該手段用的程序裝入設(shè)定有上述白色分量衰減手段和強(qiáng)度修正手段的同一計(jì)算機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)。而且決定的調(diào)整倍率也可以存儲(chǔ)于該計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。
或是，強(qiáng)度調(diào)整手段也可以采用調(diào)整對(duì)攝像手段一側(cè)的輸出增益或取入圖像輸入手段進(jìn)行放大處理時(shí)的增益進(jìn)行調(diào)整的手段的結(jié)構(gòu)。
上述各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整中使用的調(diào)整倍率可以對(duì)每一色分量作出決定，以使得在上述照明手段的各光源點(diǎn)亮的狀態(tài)下，上述攝像手段拍攝對(duì)上述基板面具有任意傾斜角度的漫反射面時(shí)的輸入圖像中的上述漫反射面中，與上述傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光線相應(yīng)的色分量大于其他色分量。
采用具備上述強(qiáng)度調(diào)整手段的基板檢查裝置，在執(zhí)行白色分量的提取處理和強(qiáng)度的衰減處理之前，對(duì)檢查對(duì)象的焊錫的圖像進(jìn)行調(diào)整處理，以強(qiáng)調(diào)與焊錫表面的傾角度對(duì)應(yīng)的色分量，因此在以具有漫反射性的無鉛焊錫為檢查對(duì)象的情況下，能夠得到與該焊錫的表面的傾斜狀態(tài)對(duì)應(yīng)的色彩分布，而且能夠消除漫反射光線的影響，使上述色彩的分布狀態(tài)更加清楚。
圖2是表示對(duì)光源進(jìn)行光量調(diào)整之后就漫反射板的圖像得到的灰度特性的曲線圖。
圖3是強(qiáng)度調(diào)整處理中使用的調(diào)整倍率的決定方法的說明圖。
圖4是表示強(qiáng)度調(diào)整處理之后就漫反射板的圖像得到的灰度特性的曲線圖。
圖5是一種白色分量去除處理方法的說明圖。
圖6是一種強(qiáng)度修正處理方法的說明圖。
圖7是表示示教時(shí)的步驟的流程圖。
圖8是表示檢查時(shí)的步驟的流程圖。
圖9是表示基板檢查裝置的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及認(rèn)識(shí)處理的原理的說明圖。
圖10是表示使用圖10的光學(xué)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)處理的原理說明圖。
圖11是表示利用圖10的光學(xué)系統(tǒng)得到的焊錫圖像上的灰度特性的曲線圖。
符號(hào)說明1S、1T 基板2焊錫3攝像單元4投光單元5控制處理單元8、9、10 光源11 CPU12 圖像輸入單元13 存儲(chǔ)器15 圖像處理單元20 CRT顯示單元該基板檢查裝置處理是對(duì)檢查對(duì)象基板攝取得到的圖像，判斷上述基板上的焊錫部位等是否良好的裝置，由攝像單元3、投光單元4、控制處理單元5、X軸工作臺(tái)部分6、Y軸工作臺(tái)部分7等構(gòu)成。
圖中的1T是作為檢查對(duì)象的基板(下稱“被檢查基板1T”)。而1S是焊錫焊接狀態(tài)和元件的安裝狀態(tài)等良好的基準(zhǔn)基板，在檢查之前進(jìn)行示教時(shí)使用。
上述Y軸工作臺(tái)部分7具備支持基板1S、1T的輸送器24，利用未圖示的電動(dòng)機(jī)使該輸送器24移動(dòng)，使上述基板1S、1T沿著Y軸方向(圖中為垂直于紙面的方向)移動(dòng)。上述X軸工作臺(tái)部分6在Y軸工作臺(tái)部分7的上方一邊支持?jǐn)z像單元3及投光單元4一邊使其在X軸方向(圖的左右方向)上移動(dòng)。
上述投光單元4利用具有不同的直徑的3個(gè)圓環(huán)狀光源8、9、10構(gòu)成。這些光源8、9、10分別發(fā)射紅色光、綠色光、藍(lán)色光，其中心對(duì)著觀測位置的正上方配置，從而從上述基板1S、1T的支持面看來，配置在與不同的仰角對(duì)應(yīng)的方向的位置上。
上述攝像單元3是生成彩色圖像用的CDD攝像機(jī)，其光軸與各光源8、9、10的中心對(duì)應(yīng)，并且沿著鉛直方向定位。因此，作為檢測對(duì)象的基板1S、1T來的反射光射入攝像單元3，變換為三原色的彩色信號(hào)R、G、B后輸入到控制處理單元5。
控制處理單元5是以CPU11為控制主體的計(jì)算機(jī)，其構(gòu)成包含圖像輸入單元12、存儲(chǔ)器13、攝像控制器14、圖像處理單元15、XY工作臺(tái)控制器16、檢查單元17、示教表18、輸入單元19、CRT顯示單元20、打印機(jī)21、收發(fā)信單元22、外部存儲(chǔ)裝置23等。
圖像輸入單元12具備放大來自攝像單元3的R、G、B各色圖像信號(hào)的放大電路和將這些圖像信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)用的A/D變換電路等。存儲(chǔ)器13中設(shè)置用于存儲(chǔ)各色彩的數(shù)據(jù)量的濃淡圖像數(shù)據(jù)和將這些濃淡數(shù)據(jù)2值化處理得到的2值圖像等的圖像存儲(chǔ)區(qū)域。為了下面所述的強(qiáng)度調(diào)整處理，還在該存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)對(duì)于R、G、B的各灰度的調(diào)整倍率等。
攝像控制器14具備將攝像單元3和投光單元4連接于CPU11的接口等，根據(jù)來自CPU11的命令調(diào)整投光單元4的各光源的光量，或進(jìn)行保持?jǐn)z像單元3的各色彩的光線的輸出的相互平衡等的控制。
XY工作臺(tái)控制器16包含將上述X軸工作臺(tái)部分6以及Y軸工作臺(tái)部分7連接于CPU11的接口等，根據(jù)來自CPU11的指令控制X軸工作臺(tái)部分6以及Y軸工作臺(tái)部分7的移動(dòng)動(dòng)作。
示教表18是用于存儲(chǔ)各基板的檢查用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元。該數(shù)據(jù)表18存儲(chǔ)對(duì)于每種基板，匯總檢查信息而成的判定文件，所述檢查信息包括檢查區(qū)域的設(shè)定位置和大小、在該檢查區(qū)域內(nèi)提取R、G、B個(gè)色彩圖案所必要的2值化閾值(除了各色分量的2值化閾值外，還包含對(duì)于明亮度的2值化閾值)、以及根據(jù)提取的色彩圖案判斷是否良好用的基準(zhǔn)值(根據(jù)色彩圖案的位置、大小等每一特征量進(jìn)行設(shè)定)等。這些判定文件在檢查之前用對(duì)上述基準(zhǔn)基板攝像得到的圖像由有關(guān)人員進(jìn)行示教，在檢查時(shí)由CPU11讀出并放置于存儲(chǔ)器13等，提供給圖像處理單元15和檢查單元17等。
圖像處理單元15從存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)的R、G、B的各圖像數(shù)據(jù)中以像素單位提取R、G、B的各自的灰度以及根據(jù)這些灰度的總和顯示的明亮度。還有，圖像處理單元15用上述2值化閾值依序?qū)⒏鳈z查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)2值化，提取R、G、B的各色彩圖案。
檢查單元17從上述示教表18接受提供的判定基準(zhǔn)值等，將上述圖像處理單元15提取的各色彩圖案的特征量與判定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判斷焊錫的形成位置、大小、形狀等是否良好，將該判斷結(jié)果輸出到CPU11。CPU11綜合各檢查區(qū)域的判斷結(jié)果，判斷被檢查基板1T是否合格。該最終判斷結(jié)果被輸出到CRT顯示單元20和打印機(jī)21或收發(fā)信單元22。
上述輸入單元19是用于輸入檢查用的各種條件和檢查信息等的，由鍵盤、鼠標(biāo)器等構(gòu)成。CRT顯示單元20(下面簡稱“顯示單元20”)接受CPU11提供的圖像數(shù)據(jù)、檢查結(jié)果、上述輸入單元19來的輸入數(shù)據(jù)等，將其顯示于顯示畫面上。又打印機(jī)21接受CPU11提供的檢查結(jié)果等，將其以預(yù)定的形式打印出來。
收發(fā)信單元22是用于與零件安裝設(shè)備、釬焊裝置等其他裝置之間的數(shù)據(jù)收發(fā)的，例如對(duì)于判定為不合格的被檢查基板1T，將該識(shí)別信息或不良的內(nèi)容發(fā)送到后一級(jí)的修正裝置，借助于此，可以迅速對(duì)不良處所進(jìn)行修正。外部存儲(chǔ)裝置23是對(duì)軟盤、光磁盤等存儲(chǔ)媒體讀寫數(shù)據(jù)用的裝置，用于存儲(chǔ)上述檢查結(jié)果，或從外部取入檢查所需要的程序或設(shè)定數(shù)據(jù)。
還有，在上述結(jié)構(gòu)中，圖像處理單元15及檢查單元17由安裝有執(zhí)行上述各處理用的程序的專用的處理器構(gòu)成。但是，不一定要設(shè)置專用的處理器，也可以賦予進(jìn)行主控制的CPU以圖像處理單元15及檢查單元17的功能。
在這一實(shí)施例的基板檢查裝置中，決定各光源8、9、10的配置方向，以利用各R、G、B能檢測從基板面觀測的仰角在5～15°范圍的平坦面、15～22.5°范圍的緩傾斜面、22.5～37.5°范圍的陡峭斜面。
又，在這一實(shí)施例中，利用將從各光源8、9、10來的光線混合的方法，實(shí)施白色照明，用白色漫反射板代替基板，調(diào)整各光源8、9、10的光量。該調(diào)整是利用下述調(diào)整方法進(jìn)行的，即在使漫反射板的板面沿著水平方向設(shè)置該漫反射板的狀態(tài)下進(jìn)行攝像，調(diào)整各光源8、9、10的光量，使圖像上的漫反射面的色彩變成與實(shí)物為相同的白色。
圖2表示在上述光量調(diào)整完成的各光源8、9、10的照明之下對(duì)漫反射板進(jìn)行攝像時(shí)得到的R、G、B各自的灰度與上述漫反射板的傾斜度(圖中表示為從基板面起的仰角)的關(guān)系。
上面所述的光量調(diào)整通常在將漫反射板設(shè)置于水平方向上的狀態(tài)下進(jìn)行，因此，在與上述平坦面對(duì)應(yīng)的傾斜角度，與該傾斜角度對(duì)應(yīng)的R的強(qiáng)度與G、B的強(qiáng)度大致相同，其結(jié)果是，在圖像上不出現(xiàn)紅色的圖案，而出現(xiàn)白色的圖案。又，即使是在緩傾斜面和陡峭面，與這些面的傾斜度對(duì)應(yīng)的色彩也只有微小的優(yōu)勢，其結(jié)果是，R、G、B各色彩圖案以帶白色的狀態(tài)出現(xiàn)。
在這樣設(shè)定的光學(xué)系統(tǒng)中對(duì)無鉛焊錫進(jìn)行觀察，則上述漫射板那樣顯著的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生，但是由于焊錫表面的漫反射性，對(duì)于任何傾斜面，R、G、B各色分量之間的灰度差都變小。這個(gè)灰度差的程度因焊錫表面的凹凸?fàn)顟B(tài)而各不相同，特別是在漫反射性高的情況下，圖像上的白色分量變大，生成總體上偏白的圖像。在這種裝置中存在著這樣的問題，即示教時(shí)在顯示的圖像上進(jìn)行具有相應(yīng)于各色圖案的顏色的圖像區(qū)域的指定等，設(shè)定2值化閾值，而一旦圖像這樣發(fā)白，要確認(rèn)適合2值化閾值的圖像區(qū)域變得困難，示教的效率下降。又存在著這樣的問題，也就是一旦各色分量之間的灰度差小，要使檢查精度穩(wěn)定就變得困難。
因此，在這一實(shí)施例中，在以無鉛焊錫作為檢查對(duì)象的情況下，實(shí)施根據(jù)與傾斜角度對(duì)應(yīng)的調(diào)整值調(diào)整各色分量的處理(下面稱這種處理為“強(qiáng)度調(diào)整處理”)以及去除由各色分量混合生成的白色分量的處理(以下稱這種處理為“脫白處理”)。然后，在示教時(shí)，顯示利用這些處理調(diào)整的圖像，受理2值化閾值和判定基準(zhǔn)值的設(shè)定操作，生成檢查信息。與此同時(shí)，在檢查時(shí)也對(duì)檢查對(duì)象的圖像實(shí)施同樣的調(diào)整，將上述2值化閾值和判定基準(zhǔn)值使用于該調(diào)整后的圖像，判定焊錫部位是否良好。
下面對(duì)強(qiáng)度調(diào)整處理以及脫白處理的詳細(xì)內(nèi)容加以說明。
在強(qiáng)度調(diào)整處理中，利用對(duì)每一像素把R、G、B的各灰度分別與各規(guī)定的倍率相乘的方法，對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)整。在這里使用的倍率，例如圖3所示，可以利用下述方法決定，即，將所述漫反射板30依次設(shè)定成與各光源8、9、10的配置方向?qū)?yīng)的傾斜角度一邊進(jìn)行攝像，調(diào)整在每一傾斜角度得到的圖像的灰度以進(jìn)行決定。又可以利用取入形狀已知的焊錫部位的圖像，進(jìn)行調(diào)整以使該圖像上的各色彩圖案與該焊錫的形狀對(duì)應(yīng)的方法決定。
在這一實(shí)施例的基板檢查裝置中，利用使用上述漫反射板30的方法，在與平坦面、緩傾斜面、陡峭斜面各面對(duì)應(yīng)的傾斜角度范圍(5～15°、15～25.5°、22.5～37.5°各范圍)，設(shè)定各色分量的調(diào)整倍率，以使得在各該角度范圍應(yīng)該具有優(yōu)勢的色分量的灰度比其他色分量的灰度大的時(shí)候，對(duì)于R的灰度得到1.07的倍率，對(duì)于G的灰度得到1.03的倍率，對(duì)于B的灰度得到1.00的倍率。圖4示出進(jìn)行了該強(qiáng)度調(diào)整處理之后，上述漫反射板得到的灰度的特性，在與平坦面對(duì)應(yīng)的角度范圍，R比其他色彩顯示出優(yōu)勢，在與緩傾斜面對(duì)應(yīng)的角度范圍，G比其他色彩顯示出優(yōu)勢，在與陡峭斜面對(duì)應(yīng)的角度范圍，B比其他色彩顯示出優(yōu)勢。
上述倍率是維持各光源8、9、10的配置方向與根據(jù)各色彩的檢測范圍的關(guān)系所必要的設(shè)定值，因此只要光源8、9、10的配置關(guān)系不發(fā)生變更，上述倍率就應(yīng)該維持。
例如如果只有對(duì)R的灰度的倍率變大，則上述圖4中的R的灰度的特性曲線就向上方移動(dòng)，其結(jié)果是，R優(yōu)勢的角度范圍變大，緩傾斜面?zhèn)鹊囊徊糠稚弦渤霈F(xiàn)R色彩圖案，各光源的配置方向與檢測范圍的關(guān)系失常。
這樣設(shè)定的調(diào)整倍率存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13等，以后，每一次對(duì)含有無鉛焊錫的檢查區(qū)域進(jìn)行圖像處理時(shí)，或根據(jù)工作人員的指定，對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行使用上述登錄的倍率的強(qiáng)度調(diào)整處理。
接著在脫白處理中與上述強(qiáng)度調(diào)整處理一樣以像素單位調(diào)整構(gòu)成處理對(duì)象的圖像的R、G、B的各灰度。在這一實(shí)施例中，繼續(xù)執(zhí)行從各色分量中去除各3色分量混合產(chǎn)生的白色分量的白色分量去除處理、以及使該由于去除該白色分量而降低的圖像亮度在維持各分量之間的強(qiáng)度的優(yōu)劣關(guān)系保持不變的條件下恢復(fù)去除白色分量之前的亮度的強(qiáng)度修正處理。
圖5表示白色分量去除處理的原理。
進(jìn)行該白色分量去除處理的前提是，上述強(qiáng)度調(diào)整處理之后的R、G、B各色分量是在與本來的鏡面反射光對(duì)應(yīng)的色分量中加入了伴隨各色彩光的漫反射而產(chǎn)生的白色分量的色分量。
也就是說，如果把白色分量去除處理之前的各灰度記為(R1n、G1n、B1n)、白色分量去除處理之后的各灰度記為(Rm、Gm、Bm)、基于本來的鏡面反射光的灰度記為(RS、GS、BS)，各色分量中包含的白色分量的強(qiáng)度記為C(以下簡稱為“白色分量C”)，則如下式(1)所示，白色去除處理之后的各色分量等于本來的色分量。
(Rm，Gm，Bm)＝(Rin-C，Gin-C，Bin-C)＝((Rs+C)-C)，((Gs+C)-C)，((Bs+C)-C)) …(1)＝(Rs，Gs，Bs)又，白色分量是R、G、B各色分量以相等的比例混合產(chǎn)生的。又，與觀測對(duì)象的傾斜面的傾斜角度不對(duì)應(yīng)的色分量最好是盡量去除。鑒于這一點(diǎn)，在本實(shí)施例中將R、G、B各灰度中的最小值作為上述白色分量C提取出，從R、G、B的各灰度減去該最小的灰度C。
在這里根據(jù)作為代表性的色調(diào)的計(jì)算定義的HSI變換，求處理之后的色分量(Rm、Gm、Bm)顯示的色調(diào)Hm，則可知如式(2)所示，該色調(diào)Hm與白色分量去除之前的色分量(R1n、G1n、B1n)顯示的色調(diào)H1n為相同值。Hm=Gm-BmRm-Gm-2Bm]]>=(Gin-C)-(Bin-C)(Rin-C)+(Gin-C)-2(Bin-C)----(2)]]>=Gin-BinRin+Gin-2Bin]]>=Hin]]>
接著在強(qiáng)度的修正處理中，著眼于明亮度由R、G、B的各灰度總和表示這一點(diǎn)，用進(jìn)行上述白色分量去除處理之前的明亮度L1n及處理之后的明亮度Lm，如下式(3)所示使處理之后的各色分量(Rm、Gm、Bm)倍增，將該結(jié)果決定為最終的調(diào)整處理圖像的色分量(Rout、Gout、Bout)。 還有，采用利用上述處理求得的最終色分量(Rout、Gout、Bout)，則如式(4)所示，調(diào)整處理之后的圖像的明亮度Lout與白色分量去除處理之前的圖像的明亮度L1n相等。Lout=Rout+Gout+Bout]]>=(Rm+Gm+Bm)×Rin+Gin+BinRm+Gm+Bm----(4)]]>=Rin+Gin+Bin]]>=Lin]]>這樣，利用分兩個(gè)階段的處理，可以在維持處理之前的圖像的色調(diào)以及明亮度不變的同時(shí)，去除漫射的各色分量混合生成的白色分量，因此，對(duì)于與上述平坦面、緩傾斜面、陡峭斜面這各種面對(duì)應(yīng)的角度范圍，可以顯示分別使R、G、B的色分量清楚的圖像。
還有，在上述強(qiáng)度的修正處理中，根據(jù)處理之前的明亮度與處理之后的明亮度之比，使各色分量以均等的比例倍增，但是也可以代之以利用圖6所示的方法修正。
在圖6的例子中，對(duì)于該白色去除處理之后的各色分量中最大的分量(在圖示的例子中為R)加上規(guī)定值2a，對(duì)第2大的分量(在圖示的例子中為G)加上對(duì)R的相加值的一半的值a。
在這里，如果作為相加值的1單位的a取為在上述白色分量去除處理中去除的白色分量C的值，則如下面的(5)式所示，在白色分量去除處理中去除的3C份額的亮度恢復(fù)，和前面的使各色分量倍增的方法一樣，可以維持處理之前的圖像的亮度。
Lout＝Rout+Gout+Bout＝(Rm+2a)+(Gm+a)+Bm＝Rm+Gm+Bm+3a＝(Rin-C)+(Gin-C)+(Bin-C)+3C…(5)＝Rin+Gin+Bin＝Lin圖7表示上述基板檢查裝置中的示教時(shí)的步驟。還有，在該圖7及以下的說明中，各處理的步驟表示為“ST”。
示教時(shí)，首先，工作人員對(duì)輸入單元19進(jìn)行操作，在登錄作為示教對(duì)象的基板名稱和基板的尺寸等數(shù)據(jù)之后，將上述基準(zhǔn)基板1S設(shè)定于Y軸工作臺(tái)部分7上，在利用上述投光單元4進(jìn)行的照明下開始進(jìn)行攝像(ST1)。利用該處理將R、G、B的各圖像信號(hào)取入圖像輸入單元12后，實(shí)施數(shù)字變換處理，將處理對(duì)象的彩色濃淡圖像數(shù)據(jù)輸入上述存儲(chǔ)器13內(nèi)。又，在這里輸入的彩色圖像被顯示于上述顯示單元20。
工作人員將攝像單元3和投光單元4對(duì)規(guī)定的被檢查部位進(jìn)行定位后進(jìn)行攝像，對(duì)得到的圖像用鼠標(biāo)器等指定檢查區(qū)域。接受該指定操作之后，CPU11進(jìn)入ST2，取入上述檢查區(qū)域的設(shè)定位置及大小，暫時(shí)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13內(nèi)(ST2)。再在接著的ST3對(duì)上述檢查區(qū)域內(nèi)的各像素提取各R、G、B的各灰度。
另一方面，工作人員在上述檢查區(qū)域是包含焊錫部位的區(qū)域的情況下，接著上述檢查區(qū)域的設(shè)定操作之后輸入表示該意思的識(shí)別信息。由于該識(shí)別信息的輸入，ST4為“YES”，對(duì)上述檢查區(qū)域內(nèi)的各像素，依序分別執(zhí)行上述強(qiáng)度調(diào)整處理、白色分量去除處理、強(qiáng)度修正處理(ST5～7)。
還有，在這里(未圖示)一旦進(jìn)行上述ST5～7的處理，則在上述顯示單元20中，與檢查區(qū)域?qū)?yīng)的顯示就變換為上述最終調(diào)整處理之后的灰度(Rout、Gout、Bout)形成的圖像。接著，工作人員如果一邊參照該圖像一邊輸入對(duì)于提取表示焊錫部位的各色彩圖案最合適的2值化閾值，CPU11就取入該設(shè)定值，并與上述檢查區(qū)域的設(shè)定數(shù)據(jù)(位置和大小)有對(duì)應(yīng)地將其存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)器13(ST8)。再在ST9根據(jù)利用這些2值化閾值提取的各色彩圖案計(jì)算測量焊錫的面積、形狀、位置等，根據(jù)這些計(jì)算測量值設(shè)定上述判定處理用的基準(zhǔn)值。
以下同樣對(duì)基板上的被檢查部位依序進(jìn)行攝像，在進(jìn)行檢查部位的設(shè)定之后，執(zhí)行2值化閾值和判定基準(zhǔn)值的設(shè)定用的一系列處理。還有，對(duì)于焊錫部位以外的被檢查部位，由于沒有輸入上述識(shí)別信息，ST4判定為“NO”，ST5～ST7的處理被跳過，照原樣使用輸入的圖像進(jìn)行設(shè)定處理。
這樣以后一旦對(duì)所有的被檢查部位的設(shè)定結(jié)束，ST10就判定為“YES”，在ST11，根據(jù)對(duì)各被檢查部位在存儲(chǔ)器13暫時(shí)存儲(chǔ)的檢查信息,生成判定數(shù)據(jù)文件，保存于示教表18。還有，在該判定數(shù)據(jù)文件中，在作為上述焊錫部位的檢查區(qū)域指定的檢查區(qū)域中設(shè)定識(shí)別用的標(biāo)志。
圖8表示基板檢查裝置的自動(dòng)檢查步驟。還有，在該圖中，以ST21以后的符號(hào)表示各步驟。又，該圖8的步驟是對(duì)于1枚基板進(jìn)行的步驟，根據(jù)被檢查基板的數(shù)目反復(fù)進(jìn)行。
在該檢查之前，工作人員利用基板名稱等指定被檢查基板的1T的種類。CPU11根據(jù)該指定從示教表18讀出與上述被檢查基板1T對(duì)應(yīng)的判定數(shù)據(jù)文件并置于存儲(chǔ)器13內(nèi)。在該狀態(tài)下一旦進(jìn)行檢查開始操作，在最初的ST21，檢查基板1T被搬入Y軸工作臺(tái)部分7，攝像開始進(jìn)行。
接著，CPU11根據(jù)上述判定數(shù)據(jù)文件內(nèi)的檢查區(qū)域的設(shè)定數(shù)據(jù)，對(duì)最初的被檢查部位將攝像單元3和投光單元4定位，生成上述被檢查部位的圖像，在該圖像上設(shè)定檢查區(qū)域。在這里，在對(duì)該區(qū)域設(shè)定有上述識(shí)別用的標(biāo)志的情況下，ST23判定為“YES”，以下依序執(zhí)行強(qiáng)度調(diào)整處理、白色分量去除處理、強(qiáng)度修正處理，對(duì)所述檢查區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整(ST24～26)。
此后，在ST27，根據(jù)上述2值化閾值，將檢查區(qū)域內(nèi)的濃淡圖像2值化，提取R、G、B各色彩的圖案。再在接著的ST28，用提取的各色彩圖案，計(jì)算測量焊錫的面積、形狀、位置等，將該計(jì)算測量結(jié)果與上述判定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以此判定焊錫部位是否良好。
下面同樣根據(jù)判定數(shù)據(jù)文件內(nèi)的設(shè)定數(shù)據(jù)，對(duì)各被檢查部位依序進(jìn)行攝像，設(shè)定檢查區(qū)域后，根據(jù)該區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)，判斷被檢查部位是否良好。還有，對(duì)于焊錫部位以外的檢查區(qū)域，上述ST23的判斷為“NO”，跳過ST24～26的處理，原封不動(dòng)使用輸入圖像，進(jìn)行2值化處理和判定處理。
一旦對(duì)所有的被檢查部位的判定處理結(jié)束，ST29判定為“YES”，以后在ST30～32，根據(jù)對(duì)各被檢查部位的判定結(jié)果，對(duì)被檢查基板IT進(jìn)行合格品或不合格品的判定處理。再在ST33輸出該判定結(jié)果，結(jié)束對(duì)上述被檢查基板1T的檢查。
如上所述，在該實(shí)施例的基板檢查裝置中，在以存在無鉛焊錫的基板為對(duì)象的情況下，利用強(qiáng)度修正處理進(jìn)行調(diào)整，以使得對(duì)于圖像上的平坦面、緩傾斜面、陡峭斜面，與各種面對(duì)應(yīng)的色分量比其他色分量大，同時(shí)利用脫白處理，去除附在各色分量中的白色，因此能夠利用R、G、B各色彩清楚地表現(xiàn)焊錫的各傾斜面。因而在示教時(shí)能夠從該調(diào)整處理之后的圖像不猶豫地讀取對(duì)于設(shè)定2值化閾值合適的部分，能夠高效率地進(jìn)行2值化閾值和判定基準(zhǔn)值的設(shè)定。而且即使是在檢查中，也能夠?qū)⑸鲜?值化閾值和判定基準(zhǔn)值使用于進(jìn)行了同樣的調(diào)整處理的圖像，進(jìn)行穩(wěn)定的檢查。
在本發(fā)明中，在使用在各不同的仰角方向上配置發(fā)出不同的彩色光線的多個(gè)光源的照明系統(tǒng)，對(duì)無鉛焊錫那樣的具有漫反射性的曲面體的表面狀態(tài)進(jìn)行檢查的情況下，是在進(jìn)行處理使圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域的色彩的分布狀態(tài)更加清楚的基礎(chǔ)上，執(zhí)行涉及檢查的處理，因此能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的檢查。
權(quán)利要求
1.一種曲面體的表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于，執(zhí)行下述步驟，即在從對(duì)檢查對(duì)象表面的仰角不同的多個(gè)方向照射各不相同的彩色光線的照明狀態(tài)下，對(duì)從所述檢查對(duì)象表面上的曲面體反射的光線進(jìn)行攝像的步驟；在所述攝像得到的圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合而生成的白色分量的強(qiáng)度的處理，以及執(zhí)行使各像素中的色彩分量的強(qiáng)度分別衰減的處理的步驟，衰減量為與就該圖像提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值；對(duì)上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行使各色分量的強(qiáng)度改變的處理的步驟，使得與衰減處理之前相比，各像素中的各色分量中強(qiáng)度最大的色彩分量得到強(qiáng)調(diào)，且由于上述衰減處理使該像素的各色分量的強(qiáng)度的總和發(fā)生的損失得到補(bǔ)償；以及根據(jù)所述各色分量的強(qiáng)度改變之后的圖像的各色彩的分布狀態(tài)，執(zhí)行關(guān)于所述曲面體的表面狀態(tài)的檢查的處理的步驟。
2.一種曲面體的表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于，執(zhí)行下述步驟，即在從對(duì)檢查對(duì)象表面的仰角不同的多個(gè)方向照射各不相同的彩色光線的照明狀態(tài)下，拍攝對(duì)所述檢查對(duì)象表面具有任意傾斜角度的漫反射面來的反射光線的步驟；在所述攝像得到的圖像中的漫反射面像中，決定各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整倍率，以使與所述傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光線對(duì)應(yīng)的色分量比其他色分量大的步驟；在與拍攝所述漫反射面時(shí)相同的照明狀態(tài)下拍攝從檢查對(duì)象面上的曲面體來的反射光的步驟；在所述拍攝得到的圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域，根據(jù)所述調(diào)整倍率調(diào)整各色分量的強(qiáng)度的步驟；在上述攝像得到的圖像中的包含曲面體像的圖像區(qū)域，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合而生成的白色分量的強(qiáng)度的處理，以及執(zhí)行使各像素中的色彩分量的強(qiáng)度分別衰減的處理的步驟，衰減量為與就該圖像提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值；對(duì)上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行使各色分量的強(qiáng)度改變的處理的步驟，使得與衰減處理之前相比，各像素中的各色分量中強(qiáng)度最大的色彩分量得到強(qiáng)調(diào)，且由于上述衰減處理使該像素的各色分量的強(qiáng)度的總和發(fā)生的損失得到補(bǔ)償；以及根據(jù)所述強(qiáng)度的變更處理之后的圖像的各色彩的分布狀態(tài)，執(zhí)行關(guān)于所述曲面體的表面狀態(tài)的檢查的處理的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲面體的表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于，有關(guān)所述曲面體的表面狀態(tài)的檢查的處理，包含把所述強(qiáng)度變更處理后的圖像中的包含所述曲面體像的圖像區(qū)域中的各色彩的分布狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷上述曲面體的表面狀態(tài)是否良好的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲面體的表面狀態(tài)檢查方法，其特征在于，有關(guān)所述曲面體的表面狀態(tài)的檢查的處理包含顯示上述強(qiáng)度變更處理之后的圖像的處理、以及受理表示該顯示的圖像中的上述曲面體圖像是否良好的判定結(jié)果的數(shù)據(jù)的輸入的處理。
5.一種基板檢查裝置，其特征在于，具備將發(fā)射不同色彩的光線的多個(gè)光源相對(duì)于作為檢查對(duì)象的基板面在各不相同的仰角方向上配置而成的照明手段；對(duì)來自所述基板的反射光進(jìn)行攝像用的攝像手段；取入在使所述照明手段各光源點(diǎn)亮的狀態(tài)下利用上述攝像手段生成的圖像的圖像輸入手段；在上述圖像輸入手段取入的輸入圖像中的包含焊錫的圖像的圖像區(qū)域中，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合生成的白色分量的強(qiáng)度的處理、以及使各像素的色分量的強(qiáng)度分別衰減與對(duì)各該像素提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的處理的白色分量衰減手段；對(duì)于上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行變更各色分量的強(qiáng)度的處理，使得比衰減處理之前更強(qiáng)調(diào)各該像素中的各色分量中強(qiáng)度最大的色分量，并使因上述衰減處理使該像素的各色分量的強(qiáng)度的總和發(fā)生的損失得到補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)度修正手段；在上述強(qiáng)度修正處理之后的圖像中的上述圖像區(qū)域，將各色彩的分布狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷上述焊錫的表面狀態(tài)的判別手段；以及輸出上述判別手段的判斷結(jié)果的輸出手段。
6.一種基板檢查裝置，其特征在于，具備將發(fā)射不同色彩的光線的多個(gè)光源相對(duì)于作為檢查對(duì)象的基板面在各不相同的仰角方向上配置而成的照明手段；對(duì)所述基板的反射光進(jìn)行攝像用的攝像手段；取入在使所述照明手段各光源點(diǎn)亮的狀態(tài)下利用上述攝像手段生成的圖像的圖像輸入手段；在上述圖像輸入手段取入的輸入圖像中的包含焊錫的圖像的圖像區(qū)域中，執(zhí)行對(duì)每一像素提取各色彩混合生成的白色分量的強(qiáng)度的處理、以及使各像素的色分量的強(qiáng)度分別衰減與對(duì)各該像素提取的白色分量的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的處理的白色分量衰減手段；對(duì)于上述衰減處理后的各像素，執(zhí)行變更各色分量的強(qiáng)度的處理，使得比衰減處理之前更強(qiáng)調(diào)各該像素中的各色分量中強(qiáng)度最大的色分量，并使因上述衰減處理使該像素的各色分量的強(qiáng)度總和發(fā)生的損失得到補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)度修正手段；顯示所述強(qiáng)度變更處理之后的圖像的顯示手段；以及受理對(duì)所述顯示手段顯示的圖像中的焊錫的圖像顯示是否良好的判斷結(jié)果的數(shù)據(jù)的輸入的輸入手段。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基板檢查裝置，其特征在于，具備在利用所述圖像輸入手段取入的輸入圖像中的包含焊錫圖像的區(qū)域，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整倍率調(diào)整各色分量的強(qiáng)度的強(qiáng)度調(diào)整手段，所述白色分量衰減手段以上述強(qiáng)度調(diào)整手段進(jìn)行調(diào)整處理之后的圖像作為處理對(duì)象。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板檢查裝置，其特征在于，上述各色分量的強(qiáng)度的調(diào)整中使用的調(diào)整倍率是對(duì)每一色分量決定的倍率，使得在上述照明手段的各光源點(diǎn)亮的狀態(tài)下，上述攝像手段拍攝對(duì)上述基板面具有任意傾斜角度的漫反射面時(shí)的輸入圖像中的上述漫反射面像中，與上述傾斜角度對(duì)應(yīng)的仰角方向來的光線相應(yīng)的色分量大于其他色分量。
全文摘要
本發(fā)明的曲面體表面狀態(tài)檢查方法及基板檢查裝置，即使是在以具有漫反射性的曲面體作為認(rèn)識(shí)對(duì)象的情況下，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的檢查。該基板檢查裝置具備投光單元(4)，該投光單元的發(fā)出R、G、B各彩色光的光源(8、9、10)配置于不同的仰角方向上，示教時(shí)對(duì)包含釬焊部位在內(nèi)的圖像區(qū)域，用存儲(chǔ)器(13)存儲(chǔ)的調(diào)整倍率對(duì)R、G、B的各灰度進(jìn)行調(diào)整之后，從該調(diào)整處理之后的各灰度中去除分別與白色分量對(duì)應(yīng)的灰度。再對(duì)該白色分量去除處理之后的圖像進(jìn)行修正，使得最優(yōu)勢的色分量比去除處理之前更得到強(qiáng)調(diào)，并且恢復(fù)處理之前的圖像亮度，然后在CRT顯示單元(20)進(jìn)行顯示。
文檔編號(hào)G01R31/309GK1421688SQ0215436
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月26日
發(fā)明者鴛海明, 藤井良樹, 藤田有人 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社