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【発明の名称】 外観検査装置
【発明者】 【氏名】林 謙太

【氏名】西田 真史

【氏名】添田 正彦

【氏名】戸塚 貴之
【要約】 【課題】シートを反転させることなく表裏両面の欠陥を検査できるようにすると共に、シートを入替えることなく共通欠陥をも検査できるようにする。

【解決手段】２枚のシートＳ１、Ｓ２を表裏両面側から画像入力可能な状態で支持するワーク設置ステージ１０と、該ステージ１０の上方と下方にそれぞれ１台ずつ配されたラインセンサカメラ１８と、各ラインセンサカメラ１８を対象とする各シートの表面又は裏面の全体から検査画像を入力するために両カメラ１８をそれぞれ走査するＸ軸、Ｙ軸ステージ２０、２２と、各シートＳ１、Ｓ２について入力された検査画像から欠陥とその発生位置を検出する画像処理装置とを備えた外観検査装置とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数のシート状ワークを表裏両面側から画像入力可能な状態に支持するワーク支持手段と、該ワーク支持手段の上方と下方にそれぞれ１台以上ずつ配されたラインセンサカメラと、対象とする各シート状ワークの表面又は裏面から検査画像を入力するために各ラインセンサカメラをそれぞれ走査する走査手段と、各シート状ワークについて入力された検査画像から欠陥とその発生位置を検出する画像処理手段とを備えていることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】請求項１において、前記シート状ワークが２枚であり、前記ラインセンサカメラが前記ワーク支持手段の上方と下方にそれぞれ１台ずつ配されていることを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】請求項１において、前記ラインセンサカメラにエリアセンサカメラが併設され、該エリアセンサカメラを前記シート状ワークの表面又は裏面の任意の位置に移動させる移動手段と、移動させた位置で同エリアセンサカメラにより入力した画像を表示するモニタ手段とが兼備されていることを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、外観検査装置、特にシート状ワーク間で同一位置に発生している共通欠陥を検出する際に適用して好適な、外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定の加工処理により製造されるシート状ワーク（以下、単にシートともいう）には、材料等に起因するシート毎に異なる欠陥の他に、加工条件等に起因して各シートにつき同一位置に発生する共通欠陥がある。
【０００３】このようなシートの欠陥検査に適用される装置としては、図１７にイメージを示すように、上方（表面側）に配された１台のカメラからなる検査部により１枚のシート（図示せず）を検査する、光学系、画像処理部が各１組で構成されたものと、同様に図１８に示すように、上方と下方（裏面側）に配された各１台の検査部により１枚のシートを検査する、光学系、画像処理部が各２組で構成されたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図１７に示した１台の検査部を有する装置では、光学系の調整は容易であるものの、シートの裏面を検査するためには、シートを反転させる機構が必要となり、他のシートに発生している共通欠陥を検出するためには、シートの入替えが必要である上に、同時にその存在を検出することができないために、効率が悪いという問題がある。
【０００５】又、前記図１８の検査部が上下に１台ずつ配された装置では、１台のみの場合と異なり、シート裏面を検査するための反転機構は不要であるが、他のシートとの間の共通欠陥を検出するためには、同様にシートの入替えが必要であるという問題がある。
【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、シートを反転させることなく、表裏両面側からの欠陥を検査することができると共に、シートを入替えることなく他のシートと同位置に発生している共通欠陥をも検査することができる外観検査装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、外観検査装置において、複数のシート状ワークを表裏両面側から画像入力可能な状態に支持するワーク支持手段と、該ワーク支持手段の上方と下方にそれぞれ１台以上ずつ配されたラインセンサカメラと、対象とする各シート状ワークの表面又は裏面から検査画像を入力するために各ラインセンサカメラをそれぞれ走査する走査手段と、各シート状ワークについて入力された検査画像から欠陥とその発生位置を検出する画像処理手段とを備えた構成とすることにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】即ち、本発明においては、支持手段により支持された複数のシート（シート状ワーク）について、それぞれ上方と下方に配されたラインセンサカメラにより表面側と裏面側の画像を入力できるようにしたので、反転させることなく各シートの両面を検査できると共に、シートを入替えることなくシート間で同一位置に生じている共通欠陥をも自動検査することができる。
【０００９】例えば、図１に２枚のシートＳ１、Ｓ２の場合について、そのイメージを示したように、黒点で示す欠陥を各シート毎に個別に検出できると共に、それぞれ下に拡大して示したように、両シートＳ１、Ｓ２における同一位置に発生している共通欠陥をも検出することができる。
【００１０】
【発明実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】図２は、本発明に係る第１実施形態の外観検査装置の要部構成を示す概略正面図、図３はその概略平面図である。
【００１２】本実施形態の外観検査装置は、２枚のシート状ワークＳ１、Ｓ２を、それぞれ表裏両面側から画像入力可能な状態に支持するワーク設置ステージ（ワーク支持手段）１０と、該ステージ１０の上方と下方にそれぞれ１台ずつ配された表面検査部１２、裏面検査部１４とを備えている。なお、ここで検査対象とする上記シート状ワークとしては、例えばエッチング後の切り離す前のリードフレームがある。
【００１３】上記両検査部１２、１４は、いずれも支持部材１６に固定されたラインセンサカメラ１８と、対象とする各シート状ワーク（シート）Ｓ１、Ｓ２の表面又は裏面の全体から検査画像を入力するために、前記支持部材１６をＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより、各ラインセンサカメラ１８をそれぞれ走査する上下各１組のＸ軸ステージ２０とＹ軸ステージ２２（走査手段）と、各シートＳ１、Ｓ２についてそれぞれ入力された検査画像から欠陥とその発生位置を検出する画像処理装置とを備えている。この画像処理装置については後述する。
【００１４】表面検査部１２と裏面検査部１４とは、撮像する方向が逆になるだけで機能的には同一であるので、便宜上前者１２について説明すると、上記ラインセンサカメラ１８は、図３にシートＳ１、Ｓ２の表面側について示したように、Ｘ軸ステージ２０による図中横方向の太い矢印で示したＸ方向の移動と、Ｙ軸ステージ２２による縦方向の太い矢印で示したＹ方向の移動とにより、細い矢印で示したようにラインセンサカメラ１８を両方向に走査しながら画像入力することにより、該カメラ１８の視野に相当する大きさでシートＳ１の全体から、次いでシートＳ２の全体から順次検査画像を取り込むようになっている。
【００１５】又、上記外観検査装置では、前記ラインセンサカメラ１８が固定されている支持部材１６にエリアセンサカメラ２４が付設（併設）され、該エリアセンサカメラ２４を前記両シートＳ１、Ｓ２の表面又は裏面の任意の位置に、同じく前記Ｘ軸ステージ２０、Ｙ軸ステージ２２により移動させるようになっている。図４は、上記図３と同一の方向から見た平面図であり、上記Ｘ、Ｙの両軸ステージ２０、２２により矢印で示したように、任意の欠陥位置（黒点）にエリアセンサカメラ２４が移動され、移動された位置で該カメラ２４により欠陥を拡大した画像として撮像（入力）し、その画像が後述するモニタに目視確認用として表示されるようになっている。
【００１６】本実施形態について更に詳述すると、前記ワーク設置ステージ１０は、図５にその平面図を示すように、２枚の透明なガラス１０Ａが嵌め込まれた枠体からなり、載置されるシートＳ１、Ｓ２がそのガラス１０Ａの周囲の所定位置に設置されているピン１０Ｂに手動で押し当てることにより、位置決めされるようになっている。
【００１７】又、前記ラインセンサカメラ１８とエリアセンサカメラ２４には、それぞれ照明装置２６、２８が付設されている。照明装置２６は、図６に拡大して示したように、いわゆる同軸落射照明であり、図示しない光源に連結された光ファイバ２６Ａから照射光が入射されると、該照明光がハーフミラー２６Ｂにより反射され、シートＳの表面を照明するようになっている。一方、エリアセンサカメラ２４の照明装置は、リングライト（図示せず）である。
【００１８】図７には、本実施形態の外観検査装置全体の概略を、１組ずつのラインセンサカメラ１８とエリアセンサカメラ２４等を含む表面検査部１２と裏面検査部１４の各可動部１２Ａ、１４Ａをそれぞれ１つのボックスで、又、Ｘ軸ステージ２０、Ｙ軸ステージ２２はそれぞれ矢印で簡略化して示した。この図に示されるように、この外観検査装置には、ワーク設置ステージ１０の上方と下方には、前記可動部１２Ａ、１４Ａをそれぞれ走査して各ラインセンサ１８から入力される検査画像のデータから欠陥を検出すると共に、ステージ１０上の座標で与えられる欠陥位置を算出する演算を実行する画像処理装置３０と、前記エリアセンサカメラ２４により撮像された欠陥の拡大画像を表示する目視確認用モニタ３２とが設置されている。
【００１９】又、上述した外観検査装置全体は、制御部３４により制御されると共に、該制御部３４はホストパソコン３６により管理されるようになっている。図８には、上記検査装置全体の制御系をブロック図で示した。この図８では、表面側と裏面側のそれぞれの検査部１２、１４で、いずれも前記モニタ３２には、エリアセンサカメラ２４のみが接続されているが、前記ラインセンサカメラ１８からの画像が画像処理装置３０を介して入力され、該モニタ３２に表示されるようにしてもよい。
【００２０】次に、図９のフローチャートに従って、本実施形態の作用を説明する。まず、ラインセンサカメラ１８による画像データの取込みを開始し、該カメラ１８を前述したように１つのシートの表面又は裏面に沿って走査し、所定の範囲の画像を取り込む（ステップ１、２）。この画像取込みでは、対象表面が貫通していない微小な穴（凹部）を欠陥として検出する場合は、同軸落射照明を使用していることから、欠陥部が暗い画像領域として得られる。
【００２１】所定範囲、即ち前記図２に示したように、最初に表面検査部１２でシートＳ１を、裏面検査部１４でシートＳ２をそれぞれ検査する場合は、シートＳ１の表面全体、シートＳ２の裏面全体の画像データの取込みが完了したら、得られた画像に対して平滑化処理によるノイズ除去や、位置補正等の前処理を行う（ステップ３）。
【００２２】ここで行う位置補正としては、図１０に取込まれた検査画像のイメージを示したように、その中に特徴的なパターン（ここでは長方形）がある場合、１つのコーナーの座標値が既知（Ｘ0，Ｙ0）である場合、検査画像から得られた座標が（Ｘ，Ｙ）であったとすると、｛（Ｘ，Ｙ）−（Ｘ0，Ｙ0）｝の補正量を基に、それぞれＸ方向、Ｙ方向の位置を補正する。この補正により、欠陥の位置精度が高くなるので、共通欠陥の判定の精度を上げることができる。
【００２３】以上の前処理が終わった後、検査画像を予め設定してある閾値を用いて２値化し、その２値画像に対して欠陥に相当する黒の領域をラベリングし、そのラベリング領域の面積等を算出してその領域について欠陥であるか否かの判断を行う（ステップ４、５）。
【００２４】このように、シートＳ１の表面、シートＳ２の裏面についてそれぞれ検査を終了したら、前記図２に矢印で示したように、表面検査部１２と裏面検査部１４の位置を入替え、検査部１２でシートＳ２の表面側を、検査部１４でシートＳ１の裏面側について、上記ステップ１〜ステップ５の処理を行って同様に良否の判定を行い（ステップ６）、その後、シートＳ１、Ｓ２それぞれについて得られた欠陥座標を元に、同一位置に欠陥があるか否かを判定し、共通欠陥の検出を行う（ステップ７）。
【００２５】この共通欠陥の検出について詳述すると、今シートＳ１、Ｓ２で注目している欠陥の座標（例えば、その重心位置の座標）が図１１に示すように、（Ｘ1，Ｙ1）、（Ｘ2，Ｙ2）であったとすると、両者が同一位置であるか否かの判定には、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれに一定の誤差：εx、εyを許容し、−εx＜（Ｘ1−Ｘ2）＜εx、且つ−εy＜（Ｙ1−Ｙ2）＜εyの場合に共通欠陥と判定するようにしてもよい。
【００２６】又、共通欠陥の検出は、図１２に、便宜上欠陥を白で表わしたシートＳ１、シートＳ２に関する２値画像（Ａ）、（Ｂ）を示したように、欠陥画像そのものの重なりを見る、即ちＡＮＤ処理を行ってよい。又、その際、欠陥事体ではなく、欠陥の外接四角形（図示せず）の重なりを見るようにしてもよい。
【００２７】更に、欠陥が多少ずれても同一位置にあると判断できるようにするために、図１３に欠陥部のみを拡大して示したように、ＡＮＤ処理の前に、許容範囲に相当する画素数分の膨張処理を施すことにより、ある程度大きな位置ずれが生じていても、許容できるようにしてもよく、これは同様に図示しない外接四角形に対して行ってもよい。
【００２８】以上詳述した如く、本実施形態では、２枚のシートＳ１、Ｓ２を所定の位置に載置し、上下にそれぞれ配されたラインセンサカメラ、即ち表面、裏面の２台の検査部１２、１４を使用して、検査部１２により、一方のシートＳ１の表面の検査を行っている時には、検査部１４は他方のシートＳ２の裏面の検査を行い、それぞれ片面の検査が終了した後、カメラを反対のシート側に移動させ、残りの面の検査を行うというように、交互に検査を行うことにより、両面の検査を容易に行うことができる。従って、各シートの検査終了後には、得られた欠陥の座標値を元に共通欠陥を検出することができる。
【００２９】又、図１４に前記図１７、１８と同様のイメージで検査部の配置を示したように、本実施形態の特徴としては、光学系と画像処理部はそれぞれ２組あればよい上に、シート反転機構が不要であり、２枚のシートの同じ面は共通の光学系で検査するため、細かい調整が不要であることから、光学系の調整が容易であり、しかもシートの入替えも不要である。更に、上下にそれぞれエリアセンサカメラ２４が配置されているので、２シート間の任意の位置の目視確認作業を同時に行うことも可能である。
【００３０】通常、反転機構や光学系の複数構成はコストアップの要因となる。又、少なくとも同じ面を共通の光学系により検査を行った方がその調整も容易で、検査結果の信頼性も高くなる。このような点を考慮すると、本実施形態の検査装置は、作業性、メンテナンス性、装置コストの面でも極めて優れている。
【００３１】図１５には、比較のために、２つの検査部を共に上方に配する場合のイメージを示した。このような配置にする場合は、本実施形態と同様に光学系、画像処理部はそれぞれ２組で足りるが、表面のみしか画像入力できないため、シートの左右の入替えは不要であるが、シート反転機構が必要である。その上、カメラ、光源等が同一の製品でも固体差があるため、２組の検査部で同じ性能を出すためには細かい光学系の調整が必要となる。又、２シート間の任意の位置の目視確認作業が可能ではあるが、反転作業を複数回行う必要があるため、作業性が悪い。
【００３２】以上詳述した如く、本実施形態によれば、シート両面の欠陥検査と、シート間で同じ位置に発生する共通欠陥の検出と、欠陥の拡大表示による目視確認の各作業を、１台の検査装置により効率良く行うことができる。
【００３３】次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
【００３４】図１６は、本実施形態の外観検査装置の特徴である検査部の配置のイメージを示したもので、本実施形態の検査装置は、２枚のシートに対してそれぞれ表裏両面側より実質的に同時であっても画像入力できるようにしたものである。
【００３５】この装置は、第１実施形態に比較して、光学系、画像処理部は２倍の各４組必要となり、その上、光学系の調整も必要となるが、同様にシートの入替えも、シートの反転機構も不要である上、２シート間の任意の位置に目視確認作業も可能であり、しかも処理時間は実質上半分で済むという利点がある。なお、シートがリードフレーム等の貫通孔パターンが形成されているワークの場合は、表裏両面で同一位置を画像入力すると、光学系（照明）が互いに干渉するため撮像できないことから、このような場合には干渉しない程度に位置をずらして走査することにより、ほぼ同時に検査を行うことができる。
【００３６】以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３７】例えば、前記第１実施形態の検査装置でも、表裏両面で光学系が干渉しないようなワークであれば、あるいは干渉しない程度に離して走査すれば、同一シートの両面を実質的に同時に検査し、その後、他方のシートの検査を行うようにすることもできる。
【００３８】又、前記実施形態ではシートが２枚の場合を示したが、これに限らず、３枚以上であってもよい。
【００３９】又、前記実施形態では、ラインセンサカメラ１８を走査する走査手段と、エリアセンサカメラ２４を移動させる移動手段が共にＸ軸ステージ２０、Ｙ軸ステージ２２で構成されている場合を示したが、これに限定されず、異なる手段を用いるようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、シートを反転させることなく表裏両面の欠陥を検査することができると共に、シートを入替えることなく、他のシートと同一位置に発生している共通欠陥をも検査することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００２８９７
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
【出願日】 平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００８０４５８
【弁理士】
【氏名又は名称】高矢 諭 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１２９３１（Ｐ２００１−１２９３１Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８５２１３