检查装置的制造方法
检查装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锡焊有零件的基板（电路基板）的检查装置。
【背景技术】
[0002] 目前已知的检查装置，在使用摄像头拍摄回流后的基板后，通过解析所获取的图 像来检查零件的焊锡接合是否良好。在这种检查装置中，经常使用所谓彩色高亮度方式，将 R(红）、G(绿）、B(蓝）的照明以不同的入射角照射到焊锡的面上，通过使用摄像头拍摄各 种颜色的反射光，将焊锡的焊脚的三维形状作为二维的色调信息来将其图像化。此外，最近 还有这样的检查装置（参照专利文献1、2)，其除了搭载有测量焊锡形状用的照明以外，还 搭载有投射图案光的投影装置，所述图案光用于测量扩散物的三维形状（零件主体的高度 等）。
[0003] 现有技术文献（专利文献）
[0004] 专利文献1 :日本特开2011-149736号公报
[0005] 专利文献2 :日本特开2013-221861号公报
[0006] 在图12中，示意性地示出了专利文献1的检查装置的结构。在该检查装置中，由蓝 色照明101B、绿色照明101G、红色照明101R这三个环状照明构成了测量焊锡形状用的照明 装置，在X轴方向左右分别设置有两台投影装置103。在测量焊锡形状时，使用照明101B、 照明101G、照明101R对基板104照射蓝色光B、绿色光G、红色光R，使用Z轴上配置的摄像 头102对其反射光进行拍摄。此外，在测量零件高度时，从左右设置的投影装置103投射条 状的图案光，使用摄像头102拍摄所述图案光。
[0007] 图案光L必须从相对于基板104倾斜的方向投射。因此，在以往装置中，如图12 所示，扩大圆环状照明101B和101G的间隔，在它们之间配置投影装置103,或以专利文献2 的方式通过在照明装置的中部形成投影图案光用的开口，来避免照明装置和投影装置的物 理干涉。
[0008] 但是，若在照明装置上设置间隙或开口，则如图12所示，会导致照明光出现漏照 现象，发生使焊锡形状的测量性能降低的问题。换言之，为了以更好的精度来测量焊锡的焊 脚表面的倾斜情况，理想情况是照明装置的照明光在入射角方向（天顶角方向）具有宽广 连续的角度范围，在以往装置中，为了投影图案光，牺牲了照明光的一部分的角度范围。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于以上实际情况而形成的，其目的在于，在具有投影出将图案光的投 影装置的检查装置中，提供实现焊锡形状良好的测量性能的技术。本发明的第一方式的检 查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，将搬送到所述检查装置内的 基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向平 行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向垂直的方向规定为Y轴， 将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将和Z轴的夹角规定为天顶角，将从原点来看时位 于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能够从全方位对基板照射 出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照明光；一个或多个投影装 置，其能够从相对于Z轴倾斜的方向将图案光投影到基板上；处理装置，使用在将所述照明 装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的 基板的图像，进行检查；所述投影装置，通过设置在所述照明装置上的开口，将图案光投影 到基板上；所述开口设置在从原点来看时和X轴方向和Y轴方向都不同的方位上。
[0010] 本发明的第二方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能 够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照 明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上；补偿照明装置，其对基板照射补偿光，所述补偿光对因设置 在所述照明装置上的开口导致的照明光的漏照现象进行补偿；处理装置，其使用在将所述 照明装置及所述补偿照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状 态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查。
[0011] 本发明的第三方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能 够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照 明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上；一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的 开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板；处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状 态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来 进行检查，或者，使用在将所述照明装置点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图 像来进行检查；所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不 同的方位上。
[0012] 本发明的第四方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为 天顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其 能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的 照明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾 斜的方向将图案光投影到基板上；一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上 的开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板；处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的 状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像， 来进行检查，或者，使用在将所述照明装置点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的 图像来进行检查；光学构件，其使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。
[0013] 若采用以上所述的各种方式的检查装置，能使照明光的漏照现象对焊锡形状的测 量带来的影响变得比以往小，从而能实现稳定的焊锡形状测量。所述照明光的漏照现象是 由投影装置用的开口或斜视摄像头用的开口导致的。
[0014] 在第一方式至第四方式的检查装置中，所述照明装置具有圆顶状的发光区域，最 好至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位中，所述发光区域在从 最小的天顶角到最大的天顶角的范围内都是连续的。或者，所述照明装置改变天顶角而配 置颜色或者亮度不同的多个发光体，最好至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴 负方向的四个方位中，将所述多个发光体以大致无间隙的方式排列。通过使用这种结构的 照明装置，能够以良好的精度测量焊锡的焊脚的倾斜面的形状，所述焊锡的焊脚面向X轴 正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向。
[0015] 在第一方式至第四方式的检查装置中，将X轴正方向的方位角规定为0度时，所述 开口最好设置在从原点来看约45度、约135度、约225度、约315度其中的任一方位。通过 将开口设置在距离X轴方向和Y轴方向都是最远的方位，能使得因开口导致的影响最小化。
[0016] 在第一方式至第四方式的检查装置中，具有两个投影装置，其中一个投影装置用 的 开口和另一个投影装置的开口，最好设置在从原点来看相差180度的方位。由此，仅使用 两个投影装置即可覆盖基板上的大致所有的测量对象。
[0017] 在第一方式或第二方式的检查装置中，通过设置在所述照明装置上的开口，在相 对于Z轴倾斜的方向上，优选地，另外还具有拍摄基板的一个或多个的斜视摄像头。
[0018] 所述各种结构及处理只要不发生技术上的矛盾，可以自由组合来构成本发明。
[0019] 根据本发明，在具有使用图案光来投影的投影装置中，可以实现对焊锡形状的良 好的测量性能。
【附图说明】
[0020] 图1A和图1B是示意性地表示第一实施方式的检查装置的结构的图。
[0021] 图2是示意性地表示第二实施方式的检查装置的结构的图。
[0022] 图3A和图3B是示意性地表示第三实施方式的检查装置的结构的图。
[0023] 图4是示意性地表示第四实施方式的检查装置的结构的图。
[0024] 图5是示意性地表示第五实施方式的检查装置的结构的图。
[0025] 图6是示意性地表示第六实施方式的检查装置的结构的图。
[0026] 图7A和图7B是示意性地表示第七实施方式的检查装置的结构的图。
[0027] 图8是示意性地表示第八实施方式的检查装置的结构的图。
[0028] 图9A和图9B是示意性地表示第九实施方式的检查装置的结构的图。
[0029] 图10是不意性地表不基板上表面安装的零件的图。
[0030] 图11是对坐标系进行说明的图。
[0031] 图12是示意性地表示以往的检查装置的结构的图。
[0032] 其中，附图标记说明如下：
[0033] 1照明装置
[0034] 1R红色光
[0035] 1G绿色光
[0036] 1B蓝色光
[0037] 10R红色LED
[0038] 10G绿色LED
[0039] 10B蓝色LED
[0040] 11漫射板
[0041] 11R、11G、11B发光区域
[0042] 2摄像头
[0043] 12摄像头用的开口
[0044] 3投影装置
[0045] 3L图案光
[0046] 13投影装置用的开口
[0047] 4 基板
[0048] 5斜视摄像头
[0049] 15斜视摄像头用的开口
[0050] 6补偿照明装置
[0051] 6G补偿光
[0052] 7光学构件
[0053] 8补偿照明装置
[00M] 8G补偿光
[0055] 9光学构件
[0056] 20照明装置
[0057] 20R、20G、20B发光体
[0058] 0检查装置
[0059] P处理装置
【具体实施方式】
[0060] 本发明涉及基板外观检查装置（以下，单独称为检查装置），其对锡焊有零件的基 板（回流后的基板）的焊锡接合的良好与否进行检查，特别是涉及在摄像头、照明装置、投 影装置等的配置。以下，参照附图对本发明的几个优选的实施方式进行举例说明。
[0061] 图11表示在各实施方式的说明及附图中使用的坐标系。将搬送到检查装置内并 且配置在检查位置上的基板和摄像头的光轴的交点规定为原点〇,将与基板表面平行并和 基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向垂直的 方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，此时，摄像头的光轴和Z轴保持一 致。此外，考虑某个点Q时，将通过原点0和点Q的直线OQ和Z轴的夹角称为点Q的天顶 角从将原点0来看时位于XY面内的方向称为点Q的方位。记述方位角0时，将X轴正 方向规定为0度，逆时针旋转，将Y轴正方向规定为90度、将X轴负方向规定为180度、将Y轴负方向规定为270度。
[0062] 第一实施方式
[0063] 图1A、1B是示意性地表示本发明的第一实施方式的检查装置的结构的图。图1A 是从Z轴天顶侧表示照明装置和投影装置的配置的图，图1B是在图1A的AOB线（单点划 线）中的组合剖面图。
[0064] 检查装置具有照明装置1、摄像头2、投影装置3、处理装置P和搬送装置（图上未 表示）。照明装置1是测量焊锡形状用的照明（照明设备、照明装置，以下仅称为"照明")， 其能够全方位地对基板4照射与天顶角相对应地使颜色阶段性或连续性变化的照明光。投 影装置3是测量扩散物用的照明，其能够使图案光3L从相对于Z轴倾斜的方向（例如天顶 角约等于30度的方向）投影到基板4上。摄像头2是彩色摄像头，配置为其光轴和Z轴一 致，从垂直方向拍摄基板4,用于拍摄测量焊锡形状用的图像和拍摄测量扩散物用的图像这 两方面。处理装置P用于控制照明装置、投影装置、摄像头、搬送装置等，解析由摄像头拍摄 的图像，检查焊锡接合，测量零件高度，输出检查结果等。搬送装置是搬送成为检查对象的 基板4的装置，在本实施方式中，从X轴的负方向一侧搬入基板4,将检查完的基板4从X轴 正方向一侧搬出（参照图10)。
[0065] 本实施方式的照明装置1是由光源基板和圆顶状的漫射板11构成的圆顶状照明 装置。所述光源基板由蓝色LED(发光二极管）10B、绿色LED10G、红色LED10R排列成同心 圆状而构成。照明装置1的天顶部设置有开口 12,摄像头2能够通过这个开口 12而从基板 4正上方对其进行拍摄。此外，在照明装置1的中部，从检查位置0来看约45度的方位和约 225度的方位上，形成有投影装置用的开口 13。由此，可从设置在照明装置1的外侧的投影 装置3,通过各个开口 13将图案光3L投影在基板4上。
[0066] 在测量焊锡形状时，点亮照明装置1，分别从漫射板11的发光区域11B、11G、11I^^ 射蓝色光1B、绿色光1G、红色光1R。由此，随着天顶角逐渐变大而蓝色、绿色、红色的颜色发 生变化的照明光，从全方位照射基板4(也就是说，和某个天顶角9对应的相同颜色的光从 方位角0 =0~360度的全方位来照射基板4)。若在这样的照明下来拍摄基板4,焊锡部 分的图像上会显现出和其倾斜角对应的色调。因此，通过解析色调的变化，可以推断出焊锡 的焊脚的三维形状（焊锡润湿的高度）。
[0067] 测量扩散物时，例如，可以使用相位移动法、光切法等方法。使用相位移动法时，一 边改变条状图案的周期，一边在从投影装置3投影出条状的图案光的状态下对基板4进行 多次拍摄操作，基于条状图案的相位的变化推断出扩散物的三维形状（零件高度等）。此 外，使用光切法时，投影出线状的图案光，根据图案光的变形推断出扩散物的三维形状。另 外，从投影装置3投影的图案光，不仅限于条状或线状的图案光，只要形成的图案光是具有 规定的图案和形状的光就可以。
[0068] 对本实施方式的检查装置的优点进行说明。图10是从基板表面上方对其进行观 看的俯视图，向图10的右方向搬送基板4。如图10所示，基板4上表面安装的零件的几乎 都以和基板的纵向或横向平行的方式排列。因此，焊锡的焊脚的倾斜面是以大致面向X轴 方向或Y轴方向的方式形成的。这点在本实施方式中，由于将投影装置用的开口 13设置在 和X轴方向和Y轴方向都不相同的方位上，如图1B的AO剖面所示，在X轴正方向（0度）、 X轴负方向（180度）、Y轴正方向（90度）、Y轴负方向（270度）的四个方位，发光区域在 从最小的天顶角q)min(在本实施方式中是蓝色发光区域11B的上端的天顶角）到最大的 天顶角(pmax(在本实施方式中是红色发光区域iir的下端的天顶角）的范围内都是连续 的，没有发生照明光的漏照现象。因此，可以使得因投影装置用的开口 13导致的照明光的 漏照现象对焊锡形状测量的影响很小，从而能实现稳定的形状测量。
[0069] 此外，只要保证开口 13的方位和X轴方向（0度或180度）及Y轴方向（90度或 270度）都不同，就可以获得降低因开口 13导致的影响的效果，但是按照本实施方式，优选 在距离X轴方向和Y轴方向都是最远的方 位即45度+nX90度（n等于1、2、3、4)的附近配 置开口 13,能够使得因所述开口 13导致的影响最小化。
[0070] 此外，若将开口 13配置在45度+nX90度的附近，则其优点还在于，仅通过从检查 位置来看配置在对角方位（相差180度的方位）的两台投影装置3,就能够覆盖基板上的大 致所有的测量对象。即，若如本实施方式所示在约45度和约225度的方位设置开口 13,从 约45度的方位投影的图案光，能够照射到零件的上表面和X轴正方向一侧的面和Y轴正方 向一侧的面这三个面；通过从约225度的方位投影的图案光，能够照射到零件的上表面和X 轴负方向一侧的面和和Y轴负方向一侧的面的三个面，因此和以往装置（参照图12)所示 的在X轴方向的左右设置2台投影装置103的情况相比，能够减少死角（图案光无法到达 的部分）。
[0071] 第二实施方式
[0072] 图2是示意性地表示本发明的第二实施方式的检查装置的结构的图。和第一实施 方式不同的点在于，设置四个投影装置3,将投影装置用的开口 13设置在约45度、约135 度、约225度、约315度的四个方位上。根据这样的结构可以获得和第一实施方式相同的作 用效果。
[0073] 第三实施方式
[0074] 图3A、3B是示意性地表示本发明的第三实施方式的检查装置的结构的图。图3A 是表示从Z轴天顶侧配置的照明装置、投影装置和斜视摄像头的配置图。图3B是图3A中 的AOB线（单点划线）中的组合剖面图。以下，仅对和第一实施方式不同的部分进行说明。
[0075] 检查装置，除了包括第一实施方式的结构外，还具有四个斜视摄像头5。斜视摄像 头5从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板4。斜视摄像头5能够用于以下目的等：对从正 上方难以观测的结构（例如，J型引线等的焊脚或焊接桥）进行检查，或通过立体摄影进行 三维测量。由于斜视摄像头5也和投影装置3 -样，需要相对于基板4倾斜地设置，因此在 本实施方式中，在照明装置1的中部设置斜视摄像头用的开口 15。此时，下工夫将投影装置 用的开口 13和斜视摄像头用的开口 15配置在不同的方位。其理由是将两个开口 13、15在 同一方位纵向并排设置时，会有可能导致该方位的照明光的漏照现象变得极大，从而会显 著降低焊锡形状的测量精度。具体来说，在本实施方式中，将投影装置用的两个开口 13配 置到约45度和约225度的方位上，将斜视摄像头用的四个开口 15配置到约0度、约90度、 约180度、约270度的方位上。
[0076] 根据以上所述的本实施方式的结构，也可获得和第一实施方式相同的作用效果。 并且，在本实施方式的结构中，在X轴方向或Y轴方向上产生因开口 15导致的照明光的漏 照，但是从图上可知，由于斜视摄像头用的开口 15比投影装置用的开口 13尺寸小，（和通过 以往的方式将投影装置用的开口配置在X轴方向或Y轴方向上的情况相比）由开口 15带 来的影响并非是问题。
[0077] 第四实施方式
[0078] 图4是示意性地表示本发明的第四实施方式的检查装置的结构的图。本实施方式 和所述第三实施方式的区别点在于，将斜视摄像头5改为两个，将斜视摄像头用的开口 15 设置在约135度和约315度的两个方位上。根据这样的结构，在X轴方向及Y轴方向上可 以防止照明光的漏照，所以和第三实施方式相比，可提高焊锡形状测量的可靠性。
[0079] 第五实施方式
[0080] 图5是示意性地表示本发明的第五实施方式的检查装置的结构的图。第五实施方 式是第一实施方式或第二实施方式的变形例，其和所述实施方式的区别点在于，对各个投 影装置3组合了补偿照明装置6和光学构件7。
[0081] 补偿照明装置6是照射补偿光6G的照明，所述补偿光6G用于补偿因投影装置用 的开口 13导致的照明光的漏照。在本实施方式中，由于投影装置用的开口 13是在绿色光 1G的区域内形成的，所以补偿照明装置6由发出绿色的补偿光6G的绿色LED形成。光学构 件7是使补偿照明装置6的光轴和投影装置3的光轴保持一致的光学系统，例如可使用半 透半反镜。
[0082] 测量焊锡形状时，由于通过将照明装置1和补偿照明装置6双方都点亮，使通过开 口 13的补偿光6G照射到基板4上，所以能实现实质上和没有开口 13时一样的照明状态。 因此，若采用本实施方式，与上所述的实施方式相比，能够提高焊锡形状测量的可靠性。
[0083] 第六实施方式
[0084] 图6是示意性地表示本发明的第六实施方式的检查装置的结构的图。第六实施方 式是第三实施方式的变形例，其和所述实施方式的区别点在于，对各个投影装置3组合了 补偿照明装置6和光学构件7,并且对组合各斜视摄像头5组合了补偿照明装置8和光学构 件9。由于投影装置用的补偿照明装置6及光学构件7和第五实施方式的相同，所以省略其 说明。
[0085] 补偿照明装置8是照射出补偿光8G的照明，所述补偿光8G用于补偿由投影装置 用的开口 15导致的照明光的漏照。在本实施方式中，由于斜视摄像头用的开口 15是在绿 色光1G的区域内形成的，所以补偿照明装置8由通过发出绿色的补偿光8G的绿色LED形 成。光学构件9是使补偿照明装置8的光轴和斜视摄像头5的光轴保持一致的光学系统， 例如可使用半透半反镜。
[0086] 测量焊锡形状时，由于通过将照明装置1和补偿照明装置6及补偿照明装置8都 点亮，补偿光6G和8G通过开口 13和15而照射到基板4上，所以能实现实质上和没有开口 13、15时一样的照明状态。因此，若采用本实施方式，和上述的实施方式相比，能够提高焊锡 形状测量的可靠性。
[0087] 第七实施方式
[0088] 图7A、7B是示意性地表示本发明的第七实施方式的检查装置的结构的图。第七实 施方式其特征在于，将投影装置3和斜视摄像头5作为一个单元。
[0089] 如图7B所示，通过半透半反镜等的光学构件7等，使投影装置3的光轴和斜视摄 像头5的光轴保持一致，使投影装置用的开口 13兼作为斜视摄像头用的开口。以这样的方 式使投影装置3和斜视摄像头5具有共同的开口，与上所述的实施方式相比，能减少应该设 置在照明装置1上的开口的数量（面积）。因此，能减小由开口导致的照明光的漏照，从而 提高焊锡形状测量的可靠性。
[0090] 第八实施方式
[0091] 图8是示意性地表示本发明的第八实施方式的检查装置的结构的图。第八实施方 式是第七实施方式的变形例，其和所述第七实施方式的区别点在于，将包括投影装置3和 斜视摄像头5的单元分别配置在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向上。
[0092] 根据本实施方式的结构，也能获得和第七实施方式一样的作用效果。并且，在本实 施方式的结构中，在X轴方向或Y轴方向上由开口 13导致了照明光的漏照，但由于一个开 口 13兼作为投影装置用的开口和斜视摄像头用的开口，（与投影装置的开口和斜视摄像头 用的开口是分别设置的结构相比）能获得降低由开口 13导致的照明光的漏照现象带来的 影响的效果。
[0093] 第九实施方式
[0094] 图9A、9B是示意性地表示本发明的第九实施方式的检查装置的结构的图。针对在 所述的实施方式中使用圆顶状的照明装置1这点，本实施方式中的区别点在于，使用照明 装置20,其由具有不同颜色的多个发光体20B、20G、20R构成。
[0095] 发光体20B是发出蓝色光的环状照明，例如其可通过在环状基板上排列蓝色LED 来制作。发光体20G是发出绿色光的环状照明，发光体20R是发出红色光的环状照明，其分 别能以和发光体20B相同的方式制作。通过以改变天顶角的方式配置三个发光体20B、20G、 20R，可照射出和所述圆顶状照明装置1相同的照明光。
[0096] 在本实施方式中，为了从配置在照明装置20的外侧的投影装置3向基板4投影出 图案光，在发光体20G的一部分上形成有投影装置用的开口 13。此时由于开口 13的方位与 X轴方向和Y轴方向都不相同，能够获得如第一实施方式所述的相同的作用效果。并且，为 了尽量减少照明光的漏照现象，提高焊锡形状测量的可靠性，最好在开口 13以外的 部分上 将发光体们以大致无间隙的方式排列（消除发光体间的间隙，或将间隙减小到不会影响焊 锡形状的测量的程度）。
[0097] 其它
[0098] 所述的实施方式的说明只不过示例性地说明了本发明，本发明不限定于所述的具 体的方式。本发明在其技术思想的范围内可以进行各种变形。
[0099] 例如，只要不发生技术上的矛盾，也可以将各个实施方式的结构进行相互组合。此 外，也可以采用将第一实施方式或第二实施方式的投影装置3和斜视摄像头5置换的结构。 即，在具有照明装置1和摄像头2和斜视摄像头5的结构中，将斜视摄像头用的开口设置在 和X轴方向、Y轴方向不同的方位上。
[0100] 此外，作为测量焊锡形状用的照明装置，使用了三色的照明，但是也可以时使用两 色或四色以上的照明。此外，也可以不使用阶段性地改变颜色的照明，而使用连续性地改变 颜色的照明。或者，也可以不使用颜色，而使用亮度阶段性地或连续性地变化的照明。
【主权项】
1. 一种检查装置，具有从垂直方向拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置的 特征在于， 将搬送到所述检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表 面平行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬 送方向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将和Z轴的夹角规定 为天顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够从相对于Z轴倾斜的方向将图案光投影到基板上， 处理装置，使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案 光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，进行检查； 所述投影装置，通过设置在所述照明装置上的开口，将图案光投影到基板上； 所述开口设置在从原点来看时和X轴方向和Y轴方向都不同的方位上。2. 如权利要求1所述的检查装置，其特征在于， 所述照明装置具有圆顶状的发光区域， 所述发光区域，至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位上， 在从最小的天顶角到最大的天顶角的范围内是连续的。3.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，包括： 所述照明装置，是以改变天顶角而配置颜色或亮度不同的多个发光体而成的； 至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位上，所述多个发光 体以大致没有间隙的方式排列。4.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于， 在将X轴正方向的方位角规定为O度时，所述开口设置在从原点来看约45度、约135度、约225度、约315度中的任一方位上。5.如权利要求1至4中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置具有两个投影装置， 其中一个投影装置用的开口和另一个投影装置用的开口，从原点来看，设置在相差180度的方位上。6. 如权利要求1至5中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置上还具有一个或多个斜视摄像头， 所述斜视摄像头，通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍 摄基板。7.如权利要求6所述的检查装置，其特征在于， 所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不同的方位 上。8. 如权利要求6所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置还具有光学构件，所述光学构件使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像 头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。9. 如权利要求1至8中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置还具有补偿照明装置，所述补偿照明装置对基板照射补偿光，所述补偿 光用于对因所述照明装置上设置的开口导致的照明光的漏照进行补偿。10. -种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 补偿照明装置，其对基板照射补偿光，所述补偿光对因设置在所述照明装置上的开口 导致的照明光的漏照进行补偿， 处理装置，其使用在将所述照明装置及所述补偿照明装置点亮的状态下或在从所述投 影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查。11. 一种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的 方向来拍摄基板， 处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图 案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查，或者，使用在将所述照明装置 点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图像来进行检查； 所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不同的方位 上。12. -种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的 方向来拍摄基板， 处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图 案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查，或者，使用在将所述照明装置 点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图像来进行检查， 光学构件，其使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。
【专利摘要】本发明提供具有用于投射图案光的投影装置或斜视摄像头的检查装置，通过该检查装置能够实现对焊锡形状的良好的测量性能。在照明装置上设置投影装置用的开口时，从原点来看，开口形成在和X轴方向及Y轴方向都不同的方位上。在对投影装置用的开口和斜视摄像头用的开口双方进行设置时，将其分别配置在不同的方位。或者，也可以设置补偿照明装置，用于补偿由开口导致的照明光的漏照现象。或者，也可以通过使投影装置和斜视摄像头的光轴保持一致，使其具有共同的开口。
【IPC分类】G01N21/95
【公开号】CN104897691
【申请号】CN201510082233
【发明人】大西康裕
【申请人】欧姆龙株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月15日
【公告号】DE102015202954A1, US20150253129
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锡焊有零件的基板（电路基板）的检查装置。
【背景技术】
[0002] 目前已知的检查装置，在使用摄像头拍摄回流后的基板后，通过解析所获取的图 像来检查零件的焊锡接合是否良好。在这种检查装置中，经常使用所谓彩色高亮度方式，将 R(红）、G(绿）、B(蓝）的照明以不同的入射角照射到焊锡的面上，通过使用摄像头拍摄各 种颜色的反射光，将焊锡的焊脚的三维形状作为二维的色调信息来将其图像化。此外，最近 还有这样的检查装置（参照专利文献1、2)，其除了搭载有测量焊锡形状用的照明以外，还 搭载有投射图案光的投影装置，所述图案光用于测量扩散物的三维形状（零件主体的高度 等）。
[0003] 现有技术文献（专利文献）
[0004] 专利文献1 :日本特开2011-149736号公报
[0005] 专利文献2 :日本特开2013-221861号公报
[0006] 在图12中，示意性地示出了专利文献1的检查装置的结构。在该检查装置中，由蓝 色照明101B、绿色照明101G、红色照明101R这三个环状照明构成了测量焊锡形状用的照明 装置，在X轴方向左右分别设置有两台投影装置103。在测量焊锡形状时，使用照明101B、 照明101G、照明101R对基板104照射蓝色光B、绿色光G、红色光R，使用Z轴上配置的摄像 头102对其反射光进行拍摄。此外，在测量零件高度时，从左右设置的投影装置103投射条 状的图案光，使用摄像头102拍摄所述图案光。
[0007] 图案光L必须从相对于基板104倾斜的方向投射。因此，在以往装置中，如图12 所示，扩大圆环状照明101B和101G的间隔，在它们之间配置投影装置103,或以专利文献2 的方式通过在照明装置的中部形成投影图案光用的开口，来避免照明装置和投影装置的物 理干涉。
[0008] 但是，若在照明装置上设置间隙或开口，则如图12所示，会导致照明光出现漏照 现象，发生使焊锡形状的测量性能降低的问题。换言之，为了以更好的精度来测量焊锡的焊 脚表面的倾斜情况，理想情况是照明装置的照明光在入射角方向（天顶角方向）具有宽广 连续的角度范围，在以往装置中，为了投影图案光，牺牲了照明光的一部分的角度范围。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于以上实际情况而形成的，其目的在于，在具有投影出将图案光的投 影装置的检查装置中，提供实现焊锡形状良好的测量性能的技术。本发明的第一方式的检 查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，将搬送到所述检查装置内的 基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向平 行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向垂直的方向规定为Y轴， 将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将和Z轴的夹角规定为天顶角，将从原点来看时位 于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能够从全方位对基板照射 出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照明光；一个或多个投影装 置，其能够从相对于Z轴倾斜的方向将图案光投影到基板上；处理装置，使用在将所述照明 装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的 基板的图像，进行检查；所述投影装置，通过设置在所述照明装置上的开口，将图案光投影 到基板上；所述开口设置在从原点来看时和X轴方向和Y轴方向都不同的方位上。
[0010] 本发明的第二方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能 够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照 明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上；补偿照明装置，其对基板照射补偿光，所述补偿光对因设置 在所述照明装置上的开口导致的照明光的漏照现象进行补偿；处理装置，其使用在将所述 照明装置及所述补偿照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状 态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查。
[0011] 本发明的第三方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其能 够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的照 明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上；一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的 开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板；处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状 态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来 进行检查，或者，使用在将所述照明装置点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图 像来进行检查；所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不 同的方位上。
[0012] 本发明的第四方式的检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像 头，将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为 天顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位；所述检查装置包括：照明装置，其 能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或连续性地变化的 照明光；一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾 斜的方向将图案光投影到基板上；一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上 的开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板；处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的 状态下或在从所述投影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像， 来进行检查，或者，使用在将所述照明装置点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的 图像来进行检查；光学构件，其使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。
[0013] 若采用以上所述的各种方式的检查装置，能使照明光的漏照现象对焊锡形状的测 量带来的影响变得比以往小，从而能实现稳定的焊锡形状测量。所述照明光的漏照现象是 由投影装置用的开口或斜视摄像头用的开口导致的。
[0014] 在第一方式至第四方式的检查装置中，所述照明装置具有圆顶状的发光区域，最 好至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位中，所述发光区域在从 最小的天顶角到最大的天顶角的范围内都是连续的。或者，所述照明装置改变天顶角而配 置颜色或者亮度不同的多个发光体，最好至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴 负方向的四个方位中，将所述多个发光体以大致无间隙的方式排列。通过使用这种结构的 照明装置，能够以良好的精度测量焊锡的焊脚的倾斜面的形状，所述焊锡的焊脚面向X轴 正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向。
[0015] 在第一方式至第四方式的检查装置中，将X轴正方向的方位角规定为0度时，所述 开口最好设置在从原点来看约45度、约135度、约225度、约315度其中的任一方位。通过 将开口设置在距离X轴方向和Y轴方向都是最远的方位，能使得因开口导致的影响最小化。
[0016] 在第一方式至第四方式的检查装置中，具有两个投影装置，其中一个投影装置用 的 开口和另一个投影装置的开口，最好设置在从原点来看相差180度的方位。由此，仅使用 两个投影装置即可覆盖基板上的大致所有的测量对象。
[0017] 在第一方式或第二方式的检查装置中，通过设置在所述照明装置上的开口，在相 对于Z轴倾斜的方向上，优选地，另外还具有拍摄基板的一个或多个的斜视摄像头。
[0018] 所述各种结构及处理只要不发生技术上的矛盾，可以自由组合来构成本发明。
[0019] 根据本发明，在具有使用图案光来投影的投影装置中，可以实现对焊锡形状的良 好的测量性能。
【附图说明】
[0020] 图1A和图1B是示意性地表示第一实施方式的检查装置的结构的图。
[0021] 图2是示意性地表示第二实施方式的检查装置的结构的图。
[0022] 图3A和图3B是示意性地表示第三实施方式的检查装置的结构的图。
[0023] 图4是示意性地表示第四实施方式的检查装置的结构的图。
[0024] 图5是示意性地表示第五实施方式的检查装置的结构的图。
[0025] 图6是示意性地表示第六实施方式的检查装置的结构的图。
[0026] 图7A和图7B是示意性地表示第七实施方式的检查装置的结构的图。
[0027] 图8是示意性地表示第八实施方式的检查装置的结构的图。
[0028] 图9A和图9B是示意性地表示第九实施方式的检查装置的结构的图。
[0029] 图10是不意性地表不基板上表面安装的零件的图。
[0030] 图11是对坐标系进行说明的图。
[0031] 图12是示意性地表示以往的检查装置的结构的图。
[0032] 其中，附图标记说明如下：
[0033] 1照明装置
[0034] 1R红色光
[0035] 1G绿色光
[0036] 1B蓝色光
[0037] 10R红色LED
[0038] 10G绿色LED
[0039] 10B蓝色LED
[0040] 11漫射板
[0041] 11R、11G、11B发光区域
[0042] 2摄像头
[0043] 12摄像头用的开口
[0044] 3投影装置
[0045] 3L图案光
[0046] 13投影装置用的开口
[0047] 4 基板
[0048] 5斜视摄像头
[0049] 15斜视摄像头用的开口
[0050] 6补偿照明装置
[0051] 6G补偿光
[0052] 7光学构件
[0053] 8补偿照明装置
[00M] 8G补偿光
[0055] 9光学构件
[0056] 20照明装置
[0057] 20R、20G、20B发光体
[0058] 0检查装置
[0059] P处理装置
【具体实施方式】
[0060] 本发明涉及基板外观检查装置（以下，单独称为检查装置），其对锡焊有零件的基 板（回流后的基板）的焊锡接合的良好与否进行检查，特别是涉及在摄像头、照明装置、投 影装置等的配置。以下，参照附图对本发明的几个优选的实施方式进行举例说明。
[0061] 图11表示在各实施方式的说明及附图中使用的坐标系。将搬送到检查装置内并 且配置在检查位置上的基板和摄像头的光轴的交点规定为原点〇,将与基板表面平行并和 基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬送方向垂直的 方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，此时，摄像头的光轴和Z轴保持一 致。此外，考虑某个点Q时，将通过原点0和点Q的直线OQ和Z轴的夹角称为点Q的天顶 角从将原点0来看时位于XY面内的方向称为点Q的方位。记述方位角0时，将X轴正 方向规定为0度，逆时针旋转，将Y轴正方向规定为90度、将X轴负方向规定为180度、将Y轴负方向规定为270度。
[0062] 第一实施方式
[0063] 图1A、1B是示意性地表示本发明的第一实施方式的检查装置的结构的图。图1A 是从Z轴天顶侧表示照明装置和投影装置的配置的图，图1B是在图1A的AOB线（单点划 线）中的组合剖面图。
[0064] 检查装置具有照明装置1、摄像头2、投影装置3、处理装置P和搬送装置（图上未 表示）。照明装置1是测量焊锡形状用的照明（照明设备、照明装置，以下仅称为"照明")， 其能够全方位地对基板4照射与天顶角相对应地使颜色阶段性或连续性变化的照明光。投 影装置3是测量扩散物用的照明，其能够使图案光3L从相对于Z轴倾斜的方向（例如天顶 角约等于30度的方向）投影到基板4上。摄像头2是彩色摄像头，配置为其光轴和Z轴一 致，从垂直方向拍摄基板4,用于拍摄测量焊锡形状用的图像和拍摄测量扩散物用的图像这 两方面。处理装置P用于控制照明装置、投影装置、摄像头、搬送装置等，解析由摄像头拍摄 的图像，检查焊锡接合，测量零件高度，输出检查结果等。搬送装置是搬送成为检查对象的 基板4的装置，在本实施方式中，从X轴的负方向一侧搬入基板4,将检查完的基板4从X轴 正方向一侧搬出（参照图10)。
[0065] 本实施方式的照明装置1是由光源基板和圆顶状的漫射板11构成的圆顶状照明 装置。所述光源基板由蓝色LED(发光二极管）10B、绿色LED10G、红色LED10R排列成同心 圆状而构成。照明装置1的天顶部设置有开口 12,摄像头2能够通过这个开口 12而从基板 4正上方对其进行拍摄。此外，在照明装置1的中部，从检查位置0来看约45度的方位和约 225度的方位上，形成有投影装置用的开口 13。由此，可从设置在照明装置1的外侧的投影 装置3,通过各个开口 13将图案光3L投影在基板4上。
[0066] 在测量焊锡形状时，点亮照明装置1，分别从漫射板11的发光区域11B、11G、11I^^ 射蓝色光1B、绿色光1G、红色光1R。由此，随着天顶角逐渐变大而蓝色、绿色、红色的颜色发 生变化的照明光，从全方位照射基板4(也就是说，和某个天顶角9对应的相同颜色的光从 方位角0 =0~360度的全方位来照射基板4)。若在这样的照明下来拍摄基板4,焊锡部 分的图像上会显现出和其倾斜角对应的色调。因此，通过解析色调的变化，可以推断出焊锡 的焊脚的三维形状（焊锡润湿的高度）。
[0067] 测量扩散物时，例如，可以使用相位移动法、光切法等方法。使用相位移动法时，一 边改变条状图案的周期，一边在从投影装置3投影出条状的图案光的状态下对基板4进行 多次拍摄操作，基于条状图案的相位的变化推断出扩散物的三维形状（零件高度等）。此 外，使用光切法时，投影出线状的图案光，根据图案光的变形推断出扩散物的三维形状。另 外，从投影装置3投影的图案光，不仅限于条状或线状的图案光，只要形成的图案光是具有 规定的图案和形状的光就可以。
[0068] 对本实施方式的检查装置的优点进行说明。图10是从基板表面上方对其进行观 看的俯视图，向图10的右方向搬送基板4。如图10所示，基板4上表面安装的零件的几乎 都以和基板的纵向或横向平行的方式排列。因此，焊锡的焊脚的倾斜面是以大致面向X轴 方向或Y轴方向的方式形成的。这点在本实施方式中，由于将投影装置用的开口 13设置在 和X轴方向和Y轴方向都不相同的方位上，如图1B的AO剖面所示，在X轴正方向（0度）、 X轴负方向（180度）、Y轴正方向（90度）、Y轴负方向（270度）的四个方位，发光区域在 从最小的天顶角q)min(在本实施方式中是蓝色发光区域11B的上端的天顶角）到最大的 天顶角(pmax(在本实施方式中是红色发光区域iir的下端的天顶角）的范围内都是连续 的，没有发生照明光的漏照现象。因此，可以使得因投影装置用的开口 13导致的照明光的 漏照现象对焊锡形状测量的影响很小，从而能实现稳定的形状测量。
[0069] 此外，只要保证开口 13的方位和X轴方向（0度或180度）及Y轴方向（90度或 270度）都不同，就可以获得降低因开口 13导致的影响的效果，但是按照本实施方式，优选 在距离X轴方向和Y轴方向都是最远的方 位即45度+nX90度（n等于1、2、3、4)的附近配 置开口 13,能够使得因所述开口 13导致的影响最小化。
[0070] 此外，若将开口 13配置在45度+nX90度的附近，则其优点还在于，仅通过从检查 位置来看配置在对角方位（相差180度的方位）的两台投影装置3,就能够覆盖基板上的大 致所有的测量对象。即，若如本实施方式所示在约45度和约225度的方位设置开口 13,从 约45度的方位投影的图案光，能够照射到零件的上表面和X轴正方向一侧的面和Y轴正方 向一侧的面这三个面；通过从约225度的方位投影的图案光，能够照射到零件的上表面和X 轴负方向一侧的面和和Y轴负方向一侧的面的三个面，因此和以往装置（参照图12)所示 的在X轴方向的左右设置2台投影装置103的情况相比，能够减少死角（图案光无法到达 的部分）。
[0071] 第二实施方式
[0072] 图2是示意性地表示本发明的第二实施方式的检查装置的结构的图。和第一实施 方式不同的点在于，设置四个投影装置3,将投影装置用的开口 13设置在约45度、约135 度、约225度、约315度的四个方位上。根据这样的结构可以获得和第一实施方式相同的作 用效果。
[0073] 第三实施方式
[0074] 图3A、3B是示意性地表示本发明的第三实施方式的检查装置的结构的图。图3A 是表示从Z轴天顶侧配置的照明装置、投影装置和斜视摄像头的配置图。图3B是图3A中 的AOB线（单点划线）中的组合剖面图。以下，仅对和第一实施方式不同的部分进行说明。
[0075] 检查装置，除了包括第一实施方式的结构外，还具有四个斜视摄像头5。斜视摄像 头5从相对于Z轴倾斜的方向来拍摄基板4。斜视摄像头5能够用于以下目的等：对从正 上方难以观测的结构（例如，J型引线等的焊脚或焊接桥）进行检查，或通过立体摄影进行 三维测量。由于斜视摄像头5也和投影装置3 -样，需要相对于基板4倾斜地设置，因此在 本实施方式中，在照明装置1的中部设置斜视摄像头用的开口 15。此时，下工夫将投影装置 用的开口 13和斜视摄像头用的开口 15配置在不同的方位。其理由是将两个开口 13、15在 同一方位纵向并排设置时，会有可能导致该方位的照明光的漏照现象变得极大，从而会显 著降低焊锡形状的测量精度。具体来说，在本实施方式中，将投影装置用的两个开口 13配 置到约45度和约225度的方位上，将斜视摄像头用的四个开口 15配置到约0度、约90度、 约180度、约270度的方位上。
[0076] 根据以上所述的本实施方式的结构，也可获得和第一实施方式相同的作用效果。 并且，在本实施方式的结构中，在X轴方向或Y轴方向上产生因开口 15导致的照明光的漏 照，但是从图上可知，由于斜视摄像头用的开口 15比投影装置用的开口 13尺寸小，（和通过 以往的方式将投影装置用的开口配置在X轴方向或Y轴方向上的情况相比）由开口 15带 来的影响并非是问题。
[0077] 第四实施方式
[0078] 图4是示意性地表示本发明的第四实施方式的检查装置的结构的图。本实施方式 和所述第三实施方式的区别点在于，将斜视摄像头5改为两个，将斜视摄像头用的开口 15 设置在约135度和约315度的两个方位上。根据这样的结构，在X轴方向及Y轴方向上可 以防止照明光的漏照，所以和第三实施方式相比，可提高焊锡形状测量的可靠性。
[0079] 第五实施方式
[0080] 图5是示意性地表示本发明的第五实施方式的检查装置的结构的图。第五实施方 式是第一实施方式或第二实施方式的变形例，其和所述实施方式的区别点在于，对各个投 影装置3组合了补偿照明装置6和光学构件7。
[0081] 补偿照明装置6是照射补偿光6G的照明，所述补偿光6G用于补偿因投影装置用 的开口 13导致的照明光的漏照。在本实施方式中，由于投影装置用的开口 13是在绿色光 1G的区域内形成的，所以补偿照明装置6由发出绿色的补偿光6G的绿色LED形成。光学构 件7是使补偿照明装置6的光轴和投影装置3的光轴保持一致的光学系统，例如可使用半 透半反镜。
[0082] 测量焊锡形状时，由于通过将照明装置1和补偿照明装置6双方都点亮，使通过开 口 13的补偿光6G照射到基板4上，所以能实现实质上和没有开口 13时一样的照明状态。 因此，若采用本实施方式，与上所述的实施方式相比，能够提高焊锡形状测量的可靠性。
[0083] 第六实施方式
[0084] 图6是示意性地表示本发明的第六实施方式的检查装置的结构的图。第六实施方 式是第三实施方式的变形例，其和所述实施方式的区别点在于，对各个投影装置3组合了 补偿照明装置6和光学构件7,并且对组合各斜视摄像头5组合了补偿照明装置8和光学构 件9。由于投影装置用的补偿照明装置6及光学构件7和第五实施方式的相同，所以省略其 说明。
[0085] 补偿照明装置8是照射出补偿光8G的照明，所述补偿光8G用于补偿由投影装置 用的开口 15导致的照明光的漏照。在本实施方式中，由于斜视摄像头用的开口 15是在绿 色光1G的区域内形成的，所以补偿照明装置8由通过发出绿色的补偿光8G的绿色LED形 成。光学构件9是使补偿照明装置8的光轴和斜视摄像头5的光轴保持一致的光学系统， 例如可使用半透半反镜。
[0086] 测量焊锡形状时，由于通过将照明装置1和补偿照明装置6及补偿照明装置8都 点亮，补偿光6G和8G通过开口 13和15而照射到基板4上，所以能实现实质上和没有开口 13、15时一样的照明状态。因此，若采用本实施方式，和上述的实施方式相比，能够提高焊锡 形状测量的可靠性。
[0087] 第七实施方式
[0088] 图7A、7B是示意性地表示本发明的第七实施方式的检查装置的结构的图。第七实 施方式其特征在于，将投影装置3和斜视摄像头5作为一个单元。
[0089] 如图7B所示，通过半透半反镜等的光学构件7等，使投影装置3的光轴和斜视摄 像头5的光轴保持一致，使投影装置用的开口 13兼作为斜视摄像头用的开口。以这样的方 式使投影装置3和斜视摄像头5具有共同的开口，与上所述的实施方式相比，能减少应该设 置在照明装置1上的开口的数量（面积）。因此，能减小由开口导致的照明光的漏照，从而 提高焊锡形状测量的可靠性。
[0090] 第八实施方式
[0091] 图8是示意性地表示本发明的第八实施方式的检查装置的结构的图。第八实施方 式是第七实施方式的变形例，其和所述第七实施方式的区别点在于，将包括投影装置3和 斜视摄像头5的单元分别配置在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向上。
[0092] 根据本实施方式的结构，也能获得和第七实施方式一样的作用效果。并且，在本实 施方式的结构中，在X轴方向或Y轴方向上由开口 13导致了照明光的漏照，但由于一个开 口 13兼作为投影装置用的开口和斜视摄像头用的开口，（与投影装置的开口和斜视摄像头 用的开口是分别设置的结构相比）能获得降低由开口 13导致的照明光的漏照现象带来的 影响的效果。
[0093] 第九实施方式
[0094] 图9A、9B是示意性地表示本发明的第九实施方式的检查装置的结构的图。针对在 所述的实施方式中使用圆顶状的照明装置1这点，本实施方式中的区别点在于，使用照明 装置20,其由具有不同颜色的多个发光体20B、20G、20R构成。
[0095] 发光体20B是发出蓝色光的环状照明，例如其可通过在环状基板上排列蓝色LED 来制作。发光体20G是发出绿色光的环状照明，发光体20R是发出红色光的环状照明，其分 别能以和发光体20B相同的方式制作。通过以改变天顶角的方式配置三个发光体20B、20G、 20R，可照射出和所述圆顶状照明装置1相同的照明光。
[0096] 在本实施方式中，为了从配置在照明装置20的外侧的投影装置3向基板4投影出 图案光，在发光体20G的一部分上形成有投影装置用的开口 13。此时由于开口 13的方位与 X轴方向和Y轴方向都不相同，能够获得如第一实施方式所述的相同的作用效果。并且，为 了尽量减少照明光的漏照现象，提高焊锡形状测量的可靠性，最好在开口 13以外的 部分上 将发光体们以大致无间隙的方式排列（消除发光体间的间隙，或将间隙减小到不会影响焊 锡形状的测量的程度）。
[0097] 其它
[0098] 所述的实施方式的说明只不过示例性地说明了本发明，本发明不限定于所述的具 体的方式。本发明在其技术思想的范围内可以进行各种变形。
[0099] 例如，只要不发生技术上的矛盾，也可以将各个实施方式的结构进行相互组合。此 外，也可以采用将第一实施方式或第二实施方式的投影装置3和斜视摄像头5置换的结构。 即，在具有照明装置1和摄像头2和斜视摄像头5的结构中，将斜视摄像头用的开口设置在 和X轴方向、Y轴方向不同的方位上。
[0100] 此外，作为测量焊锡形状用的照明装置，使用了三色的照明，但是也可以时使用两 色或四色以上的照明。此外，也可以不使用阶段性地改变颜色的照明，而使用连续性地改变 颜色的照明。或者，也可以不使用颜色，而使用亮度阶段性地或连续性地变化的照明。
【主权项】
1. 一种检查装置，具有从垂直方向拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置的 特征在于， 将搬送到所述检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表 面平行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且和基板的搬 送方向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将和Z轴的夹角规定 为天顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够从相对于Z轴倾斜的方向将图案光投影到基板上， 处理装置，使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图案 光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，进行检查； 所述投影装置，通过设置在所述照明装置上的开口，将图案光投影到基板上； 所述开口设置在从原点来看时和X轴方向和Y轴方向都不同的方位上。2. 如权利要求1所述的检查装置，其特征在于， 所述照明装置具有圆顶状的发光区域， 所述发光区域，至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位上， 在从最小的天顶角到最大的天顶角的范围内是连续的。3.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，包括： 所述照明装置，是以改变天顶角而配置颜色或亮度不同的多个发光体而成的； 至少在X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向、Y轴负方向的四个方位上，所述多个发光 体以大致没有间隙的方式排列。4.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于， 在将X轴正方向的方位角规定为O度时，所述开口设置在从原点来看约45度、约135度、约225度、约315度中的任一方位上。5.如权利要求1至4中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置具有两个投影装置， 其中一个投影装置用的开口和另一个投影装置用的开口，从原点来看，设置在相差180度的方位上。6. 如权利要求1至5中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置上还具有一个或多个斜视摄像头， 所述斜视摄像头，通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的方向来拍 摄基板。7.如权利要求6所述的检查装置，其特征在于， 所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不同的方位 上。8. 如权利要求6所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置还具有光学构件，所述光学构件使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像 头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。9. 如权利要求1至8中任一项所述的检查装置，其特征在于， 所述检查装置还具有补偿照明装置，所述补偿照明装置对基板照射补偿光，所述补偿 光用于对因所述照明装置上设置的开口导致的照明光的漏照进行补偿。10. -种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 补偿照明装置，其对基板照射补偿光，所述补偿光对因设置在所述照明装置上的开口 导致的照明光的漏照进行补偿， 处理装置，其使用在将所述照明装置及所述补偿照明装置点亮的状态下或在从所述投 影装置投影出所述图案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查。11. 一种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的 方向来拍摄基板， 处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图 案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查，或者，使用在将所述照明装置 点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图像来进行检查； 所述投影装置用的开口和所述斜视摄像头用的开口，从原点来看，设置在不同的方位 上。12. -种检查装置，具有从垂直方向来拍摄锡焊有零件的基板的摄像头，所述检查装置 的特征在于， 将搬送到检查装置内的基板和所述摄像头的光轴的交点规定为原点，将与基板表面平 行并且和基板的搬送方向平行的方向规定为X轴，将与基板表面平行并且与基板的搬送方 向垂直的方向规定为Y轴，将与基板表面垂直的方向规定为Z轴，将与Z轴的夹角规定为天 顶角，将从原点来看时位于XY面内的方向称作为方位； 所述检查装置包括： 照明装置，其能够从全方位对基板照射出与天顶角相对应地使颜色或亮度阶段性地或 连续性地变化的照明光， 一个或多个投影装置，其能够通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜 的方向将图案光投影到基板上， 一个或多个斜视摄像头，其通过设置在所述照明装置上的开口，从相对于Z轴倾斜的 方向来拍摄基板， 处理装置，其使用在将所述照明装置点亮的状态下或在从所述投影装置投影出所述图 案光的状态下由所述摄像头拍摄的基板的图像，来进行检查，或者，使用在将所述照明装置 点亮的状态下由所述斜视摄像头拍摄的基板的图像来进行检查， 光学构件，其使所述投影装置的光轴和所述斜视摄像头的光轴保持一致； 所述投影装置用的开口兼作为所述斜视摄像头用的开口。
【专利摘要】本发明提供具有用于投射图案光的投影装置或斜视摄像头的检查装置，通过该检查装置能够实现对焊锡形状的良好的测量性能。在照明装置上设置投影装置用的开口时，从原点来看，开口形成在和X轴方向及Y轴方向都不同的方位上。在对投影装置用的开口和斜视摄像头用的开口双方进行设置时，将其分别配置在不同的方位。或者，也可以设置补偿照明装置，用于补偿由开口导致的照明光的漏照现象。或者，也可以通过使投影装置和斜视摄像头的光轴保持一致，使其具有共同的开口。
【IPC分类】G01N21/95
【公开号】CN104897691
【申请号】CN201510082233
【发明人】大西康裕
【申请人】欧姆龙株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月15日
【公告号】DE102015202954A1, US20150253129
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