三維測量裝置制造方法
【專利摘要】提供能夠在進行三維測量時實現(xiàn)測量精度的提高等的三維測量裝置?；鍣z查裝置（10）包括運送印刷基板（1）的傳輸帶（13）、對印刷基板（1）照射亮度不同的四種圖案光中的任一種的照明裝置（14）、以及拍攝該圖案光所照射的印刷基板（1）的相機（15）。并且，印刷基板（1）每被運送預定量，將相位每變化了預定量的同一亮度的圖案光下拍攝的四套圖像數(shù)據(jù)作為一組，獲取在所述四種圖案光下拍攝的四組的群數(shù)據(jù)。接著，判斷圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否包含在預先設(shè)定的有效范圍H內(nèi)，并且從四個群數(shù)據(jù)中提取圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)，以該被提取的群數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行三維測量。
【專利說明】三維測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及三維測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常當在印刷基板上安裝電子部件的情況下，首先在配置在印刷基板上的預定的電極圖案上印刷膏狀釬焊料。接著，基于該膏狀釬焊料的粘性，電子部件被臨時點焊在印刷基板上。之后，所述印刷基板被引導至回流爐，通過經(jīng)過預定的回流工序來進行軟釬焊。最近，存在在引導至回流爐之前階段需要檢查膏狀焊料的印刷狀態(tài)、并在該檢查時使用三維測量裝置的情況。
[0003]近年來，提出了各種使用光的所謂非接觸式的三維測量裝置，例如提出了涉及使用了相移法的三維測量裝置的技術(shù)。
[0004]在利用了該相移法的三維測量裝置中，通過由光源和正弦波圖案的濾波器的組合構(gòu)成的照射單元對被測量物(該情況下是印刷基板)照射具有正弦波狀(條紋狀)的光強度分布的圖案光。然后，對基板上的點使用配置在正上方的拍攝單元進行觀測。作為拍攝單元使用由鏡頭以及拍攝元件等構(gòu)成的CCD相機等。該情況下，畫面上的測量對象點P的光的強度I通過下式給出。
[0005]
I=B+A.cosq)
[0006][這里，B:直流光噪聲(偏置分量)，A:正弦波的對比(反射率)，Φ:根據(jù)物體的凹凸給出的相位]。
[0007]此時，使圖案光移動來使相位在例如四個階段(φ+0、φ + π/2、Φ + 3π、Φ+3 3π/2)
變化，取入與這些對應的具有強度分布I1、12、13、14的圖像，并基于下式求出調(diào)制量(用于導出高度的位置信息)Θ。
[0008]Θ =arctan{ (14-12) / (11-13) }
[0009]使用該調(diào)制量Θ求出印刷基板上的膏狀釬焊料等測量對象點P的三維坐標(X、Y、Ζ)，以此來測量測量對象的三維形狀、特別是高度。
[0010]但是，在印刷基板上的膏狀釬焊料的印刷部分(焊料印刷區(qū)域)和其他部分(背景區(qū)域)中，由于光的反射率等不同，在相同亮度的圖案光下，有可能難以獲得各部分的更準確的數(shù)據(jù)。
[0011]例如，關(guān)于反射率比較高的焊料印刷區(qū)域，當圖案光的亮度過高時，通過拍攝單元拍攝的圖像數(shù)據(jù)中與該焊 料印刷區(qū)域?qū)南袼厣袭a(chǎn)生亮度飽和狀態(tài)(飽和)，有可能難以進行更準確的高度測量。另一方面，關(guān)于反射率比較低的背景區(qū)域，當圖案光的亮度過低時，圖像數(shù)據(jù)上圖案光的明暗差(亮度差)變小，有可能難以進行高度測量。
[0012]對此，近年來，也提出了以下技術(shù):分別進行基于與焊料印刷區(qū)域適應的拍攝條件(照射亮度)的拍攝、基于與背景區(qū)域適應的拍攝條件的拍攝，來適當進行高度測量(例如參照專利文獻I)。[0013]在先技術(shù)文獻
[0014]專利文獻
[0015]專利文獻1:日本專利文獻特開2006-300539號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]但是，即使是相同焊料印刷區(qū)域內(nèi)或背景區(qū)域內(nèi)，例如由于相機和印刷基板的位置關(guān)系、膏狀釬焊料的表面形狀等，在印刷基板上反射并入射到相機的圖案光的反射率會針對印刷基板上的各位置而不同。
[0017]例如，在預定的膏狀釬焊料的表面形狀形成球面狀的情況等，即使是與該膏狀釬焊料對應的同一區(qū)域內(nèi)，也會產(chǎn)生反射率高的部分和反射率低的部分。因此，在適于反射率高的部分的拍攝條件(照射亮度)下拍攝的情況下，反射率低的部分變成暗圖像，測量精度有可能降低。另一方面，在適于反射率低的部分的拍攝條件下拍攝的情況下，反射率高的部分有可能變成亮度飽和狀態(tài)。作為結(jié)果測量精度有可能降低。
[0018]此外，上述問題并不限于進行印刷在印刷基板上的膏狀釬焊料等的高度測量的情況，在其他的三維測量裝置的領(lǐng)域中也是固有的。毋庸置疑，并不是僅限于相移法的問題。
[0019]本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供在進行三維測量時能夠抑制測量效率的降低并實現(xiàn)測量精度的提高等的三維測量裝置。
[0020]用于解決問題的手段
[0021]以下，對應用于解決上述問題的各手段分項進行說明。此外，根據(jù)需要對對應的手段標注特有的作用效果。
[0022]手段1.一種三維測量裝置，其特征在于，包括:
[0023]照射單元，所述照射單元對于被連續(xù)運送的被測量物能夠切換照射沿該被測量物的運送方向具有條紋狀的光強度分布并且亮度不同的多種圖案光；
[0024]拍攝單元，所述拍攝單元拍攝所述各種圖案光的從被照射的所述被測量物反射的反射光，并輸出至少包含亮度值的圖像數(shù)據(jù)；
[0025]圖像數(shù)據(jù)獲取單元，每次所述被測量物被運送預定量，將在相位每變化了預定量的同一亮度的圖案光下拍攝的多套圖像數(shù)據(jù)作為一組，所述圖像數(shù)據(jù)獲取單元并獲取在所述多種圖案光下拍攝的多個圖像數(shù)據(jù)組；
[0026]判定單元，所述判定單元判定與所述被測量物上的各坐標位置對應的所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否被包含在預先設(shè)定的有效范圍內(nèi)；
[0027]提取單元，所述提取單元針對所述被測量物的各坐標位置，從所述多個圖像數(shù)據(jù)組中提取所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于所述有效范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)組；以及
[0028]三維測量單元，所述三維測量單元以所述被提取的圖像數(shù)據(jù)組為基礎(chǔ)，進行所述被測量物的各坐標位置所涉及的三維測量。
[0029]根據(jù)上述手段1，對被連續(xù)運送的被測量物照射具有條紋狀的光強度分布的圖案光，該圖案光所照射的被測量物每被運送預定量(例如與圖案光的相位η /2大小相當?shù)木嚯x)就通過拍攝單元拍攝。由此，獲取被照射的圖案光的相位每預定量(例如每η/2)不同的多套(例如四套)圖像數(shù)據(jù)。并且，以這些圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行被測量物的三維測量。
[0030]另外，本手段中，在亮度不同的多種圖案光下獲取多組由上述多套圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)組。并且，判定與被測量物上的各坐標位置(測量點)對應的圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否被包含在預先設(shè)定的有效范圍內(nèi)，并且針對被測量物的各坐標位置，從多組圖像數(shù)據(jù)組中提取圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于有效范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)組，以該被提取的圖像數(shù)據(jù)組為基礎(chǔ)，例如通過相移法進行被測量物的各坐標位置所涉及的三維測量。
[0031]作為結(jié)果，針對被測量物的各坐標位置，能夠使用更適當?shù)牧炼鹊膱D像數(shù)據(jù)來進行三維測量，能夠?qū)崿F(xiàn)測量精度的提高。
[0032]手段2.根據(jù)手段I記載的三維測量裝置，其特征在于，所述判定單元判定至少所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否小于相當于飽和水平的值。
[0033]根據(jù)上述手段2，能夠通過將小于與飽和水平相當?shù)闹档闹翟O(shè)定為上述有效范圍的上限，抑制因上述亮度飽和而導致的測量精度的降低。
[0034]手段3.根據(jù)手段I或2所述的三維測量裝置，其特征在于，所述提取單元在所述多個圖像數(shù)據(jù)組中、所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于所述有效范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)組存在多組的情況下，提取在所述多種圖案光中照射亮度最高的圖案光下拍攝的圖像數(shù)據(jù)組。
[0035]根據(jù)上述手段3，能夠提取具有更大的亮度值的圖像數(shù)據(jù)，進行更適當?shù)娜S測量。
[0036]手段4.根據(jù)手段I或2所述的三維測量裝置，其特征在于，包括平均值計算單元，在被所述提取單元提取的圖像數(shù)據(jù)組存在多組的情況下，所述平均值計算單元計算該多組的圖像數(shù)據(jù)組的平均值，
[0037]以所述平均值計算單元計算出的圖像數(shù)據(jù)組的平均值為基礎(chǔ)，所述三維測量單元進行所述三維測量。
[0038]根據(jù)上述手段4，能夠提取能夠進行更適當?shù)娜S測量的圖像數(shù)據(jù)。
[0039]手段5.根據(jù)手段I至4中任一項所述的三維測量裝置，其特征在于，設(shè)定比所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值能取得的下限值(例如“O”)大的值作為所述有效范圍的下限值。
[0040]根據(jù)上述手段5，能夠提取具有為進行更適當?shù)娜S測量所需的充分的亮度的圖像數(shù)據(jù)。
[0041]手段6.根據(jù)手段I至5中任一項所述的三維測量裝置，其特征在于，包括對位單元，所述對位單元使在所述被測量物的運送方向上的不同位置分別拍攝的所述圖像數(shù)據(jù)相互間的坐標系一致。
[0042]根據(jù)上述單元6，由于能夠不使被測量物的運送停止而獲取各種圖像數(shù)據(jù)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)測量效率的提高等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是示意性地示出一實施方式中的基板檢查裝置的簡略立體圖；
[0044]圖2是印刷基板的截面圖；
[0045]圖3是示出基板檢查裝置的概略的框圖；
[0046]圖4是用于說明隨時間經(jīng)過而發(fā)生變化的相機的拍攝范圍與印刷基板的坐標位置之間的關(guān)系的示意圖；
[0047]圖5是用于說明隨時間經(jīng)過而發(fā)生變化的圖案光的種類(照射亮度)、以及印刷基板的各坐標位置中的圖案光的相位的對應表；
[0048]圖6是示意性地示出將多個圖像數(shù)據(jù)的坐標位置對位的狀態(tài)的表；
[0049]圖7示意性地示出將印刷基板的各坐標位置涉及的各種數(shù)據(jù)按照預先設(shè)定的群進行整理、排序了的狀態(tài)的表；
[0050]圖8是示出印刷基板的預定的坐標位置涉及的16套數(shù)據(jù)(亮度值)的一個具體例的表；
[0051]圖9是示出與圖8的數(shù)據(jù)比較用于說明亮度飽和狀態(tài)的理論上的數(shù)值的表?！揪唧w實施方式】
[0052]以下，參考附圖對一實施方式進行說明。首先對作為被測量物的印刷基板的構(gòu)成進行詳細地說明。
[0053]如圖2所示，印刷基板I在構(gòu)成平板狀并由玻璃環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的基底基板2上設(shè)置有銅箔構(gòu)成的電極圖案3。并且，在預定的電極圖案3上印刷形成膏狀釬焊料4。將印刷有該膏狀釬焊料4的區(qū)域稱為“焊劑印刷區(qū)域”。將焊劑印刷區(qū)域以外的部分總稱為“背景區(qū)域”，該背景區(qū)域包含:電極圖案3露出的區(qū)域(符號A)、基底基板2露出的區(qū)域(符號B)、在基底基板2上涂覆了抗蝕劑膜5的區(qū)域(符號C)、以及在電極圖案3上涂覆了抗蝕劑膜5的區(qū)域(符號D)。此外，抗蝕劑膜5被涂覆在印刷基板I的表面上，以避免在預定布線部分以外附上膏狀釬焊料4。
[0054]接著，對具有本實施方式中的三維測量裝置的基板檢查裝置的構(gòu)成進行詳細地說明。圖1是示意性地示出基板檢查裝置10的簡略構(gòu)成圖。
[0055]基板檢查裝置10具有:作為運送印刷基板I的運送單元的傳輸帶13 ;作為對印刷基板I的表面從斜上方照射預定的光的照明單元的照明裝置14 ;作為拍攝來自該光所照射的印刷基板I的反射光的拍攝單元的相機15 ;以及用于實施基板檢查裝置10內(nèi)的各種控制、圖像處理、運算處理的控制裝置16 (參照圖3)。
[0056]傳輸帶13設(shè)置有未圖示的馬達，該馬達被控制裝置16進行驅(qū)動控制，由此載置在傳輸帶13上的印刷基板I向預定方向(圖1的右方方向)以等速被連續(xù)運送。由此，相機15的拍攝范圍W相對于印刷基板I向相反方向(圖1的左方方向)進行相對移動。
[0057]照明裝置14具有發(fā)出預定的光的八個照明(光源)。具體地，具有第一照明14A?第八照明14H。
[0058]第一照明14A?第二照明14D分別具有公知的液晶光學開閉器，并被構(gòu)成為能夠?qū)τ∷⒒錓照射沿著其運送方向具有條紋狀(正弦波狀)的光強度分布的圖案光。即，被照射條紋的方向與印刷基板I的運送方向正交的圖案光。
[0059]但是，從第一照明14A?第四照明14D照射的圖案光的照射亮度分別不同。
[0060]更詳細地說，從第一照明4A照射第一亮度的圖案光。從第二照明4B照射第一亮度的2倍的第二亮度的圖案光。從第三照明4C照射第二亮度的2倍的第三亮度的圖案光。從第四照明4D照射第三亮度的2倍的第四亮度的圖案光。
[0061]本實施方式中，例如第一亮度設(shè)定為“50 (cd/m2)”、第二亮度設(shè)定為“100 (cd/m2)”、第三亮度設(shè)定為“200 (cd/m2)”、第四亮度設(shè)定為“400 (cd/m2)”。
[0062]另外，本實施方式中的相機15中采用了使用了 CCD傳感器的256灰度的單色CCD相機作為拍攝元件。即，被相機15拍攝的圖像在該相機15內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后，作為至少針對各像素包括從“O”至“255”中的某一值的亮度值的圖像數(shù)據(jù)被輸入控制裝置16。并且，控制裝置16以該圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)實施后述那樣的圖像處理或三維測量處理、檢查處理等。
[0063]接著，參照圖3對控制裝置16的電氣構(gòu)成進行詳細地說明。圖3是示出基板檢查裝置10的概略的框圖。
[0064]如圖3所示，控制裝置16包括:管理基板檢查裝置10整體的控制的CPU以及輸入輸出接口 21 ;包括鍵盤和鼠標、或者觸摸面板的作為輸入單元的輸入裝置22 ;CRT或液晶等作為具有顯示畫面的顯示單元的顯示裝置23 ;用于存儲通過相機15所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)存儲裝置24 ;用于存儲基于該圖像數(shù)據(jù)所得到的三維測量結(jié)果等各種運算結(jié)果的運算結(jié)果存儲裝置25等。此外，這些各裝置22~25相對于CPU以及輸入輸出接口 21進行電連接。
[0065]接著，對由基板檢查裝置10執(zhí)行的三維測量處理等各種處理進行詳細地說明。
[0066]控制裝置16對傳輸帶13進行驅(qū)動控制并以等速連續(xù)運送印刷基板I。并且，控制裝置16基于來自設(shè)置在傳輸帶13上的未圖示的編碼器的信號對照明裝置14以及相機15進行驅(qū)動控制。
[0067]更詳細地，印刷基板I每被運送預定量ΛΧ、即每經(jīng)過預定時間At，就以預定的順序切換從照明裝置14照射的光，并通過相機15對該光所照射的印刷基板I進行拍攝。在本實施方式中，所述預定量ΛΧ被設(shè)定為與從照明裝置14 (第一照明14Α~第四照明14D)照射的圖案光的相位η /8大小(22.5°大小)相當?shù)木嚯x。另外，相機15的拍攝范圍W被設(shè)定為與所述圖案光的相位2 π大小(360°大小)相當?shù)拈L度。
[0068]這里，對從照明 裝置14照射的光和相機15的拍攝范圍W的關(guān)系列舉具體例子來進行詳細說明。圖4是用于說明隨時間經(jīng)過進行相對移動的相機15的拍攝范圍W與印刷基板I的坐標位置的關(guān)系的示意圖。圖5是用于說明隨時間經(jīng)過發(fā)生變化的圖案光的種類(照射亮度)、以及印刷基板I的各坐標位置中的圖案光的相位的對應表。
[0069]如圖4、5所示，在預定的拍攝定時tl對印刷基板I從第一照明14A照射第一亮度的圖案光。此時，與印刷基板I中的、其運送方向(X方向)中的坐標Pl~P17相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)。即，在拍攝定時tl中，獲取照射了第一亮度的圖案光的印刷基板I表面的坐標Pl~P17的范圍的圖像數(shù)據(jù)G1。此外，對于與運送方向正交的方向(Y方向)，印刷基板I的Y方向整個范圍包含在相機15的拍攝范圍內(nèi)，對于X方向的同一坐標位置上的Y方向的各坐標位置在圖案光的種類以及相位上沒有不同(以下同樣)。
[0070]如圖5所示，在拍攝定時tl，如照射在印刷基板I的圖案光的相位在坐標P17為“0° ”、在坐標P16為“22.5° ”、在坐標P15為“45° ”、……、在坐標Pl為“360° ”那樣，獲取圖案光的相位按照各坐標Pl~P17各錯開了 “22.5° ”的圖像數(shù)據(jù)。
[0071]在與拍攝定時tl相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t2，對印刷基板I從第二照明14B照射第二亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P2~P18相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G2。
[0072]在與拍攝定時t2相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t3,對印刷基板I從第三照明14C照射第三亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P3~P19相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G3。
[0073]在與拍攝定時t3相比經(jīng)過了預定時間Λ t的拍攝定時t4，對印刷基板I從第四照明14D照射第四亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P4?P20相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)。
[0074]在與拍攝定時t4相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t5,對印刷基板I從第一照明14A照射第一亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P5?P21相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G5。
[0075]在與拍攝定時t5相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t6，對印刷基板I從第二照明14B照射第二亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P6?P22相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G6。
[0076]在與拍攝定時t6相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t7,對印刷基板I從第三照明14C照射第三亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P7?P23相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G7。
[0077]在與拍攝定時t7相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t8，對印刷基板I從第四照明14D照射第四亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P8?P24相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G8。
[0078]在與拍攝定時t8相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時t9，對印刷基板I從第一照明14A照射第一亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P9?P25相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G9。
[0079]在與拍攝定時t9相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時tlO，對印刷基板I從第二照明14B照射第二亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標PlO?P26相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G10。
[0080]在與拍攝定時tlO相比經(jīng)過了預定時間Δ t的拍攝定時til,對印刷基板I從第三照明14C照射第三亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標Pll?P27相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G11。
[0081]在與拍攝定時til相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時tl2，對印刷基板I從第四照明14D照射第四亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P12?P28相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G12。
[0082]在與拍攝定時tl2相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時tl3，對印刷基板I從第一照明14A照射第一亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P13?P29相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)。
[0083]在與拍攝定時tl3相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時tl4，對印刷基板I從第二照明14B照射第二亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P14?P30相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G14。
[0084]在與拍攝定時tl4相比經(jīng)過了預定時間Δ t的拍攝定時tl5,對印刷基板I從第三照明14C照射第三亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P15?P31相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G15。
[0085]在與拍攝定時tl5相比經(jīng)過了預定時間Δ t的拍攝定時tl6,對印刷基板I從第四照明14D照射第四亮度的圖案光。此時，與印刷基板I的坐標P16?P32相當?shù)姆秶挥谙鄼C15的拍攝范圍W內(nèi)，并獲取該范圍的圖像數(shù)據(jù)G16。
[0086]在與拍攝定時tl6相比經(jīng)過了預定時間At的拍攝定時，再進行與上述拍攝定時tl的處理相同的處理。之后，反復進行與上述拍攝定時tl?tie的處理同樣的處理。
[0087]如此，當獲取印刷基板I的預定坐標位置涉及的全部數(shù)據(jù)后，執(zhí)行對上述各圖像數(shù)據(jù)Gl?G16的坐標位置對位的對位處理(參照圖6)。執(zhí)行該處理的功能構(gòu)成本實施方式的對位單元。圖6是示意性示出將拍攝定時tl?tl6中獲取的多個圖像數(shù)據(jù)Gl?G16的坐標位置進行了對位的狀態(tài)的表。
[0088]接著，在按照各坐標位置匯集多個圖像數(shù)據(jù)Gl?G16的同一坐標位置所涉及的各種數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照每個預先設(shè)定了的群進行整理，并存儲到運算結(jié)果存儲裝置25(參照圖7)。圖7是示意性地示出按照預先設(shè)定了的群對圖6所示的印刷基板I的各坐標位置所涉及的各種數(shù)據(jù)進行整理排序后的狀態(tài)的表。不過，在圖7中，例示的僅是坐標P17所涉及的部分。
[0089]在本實施方式中，對印刷基板I的各坐標位置劃分以下數(shù)據(jù)來進行存儲:由在第一亮度的圖案光下拍攝且該圖案光的相位每90°錯開的四套數(shù)據(jù)構(gòu)成的第一群數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù)61、65、69、613);由在第二亮度的圖案光下拍攝且該圖案光的相位每90°錯開的四套數(shù)據(jù)構(gòu)成的第二群數(shù)據(jù)(G2、G6、G10、G14);由在第三亮度的圖案光下拍攝且該圖案光的相位每90°錯開的四套數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù)G3、G7、G11、G15)構(gòu)成的第三群數(shù)據(jù)、由在第四亮度的圖案光下拍攝且該圖案光的相位每90°錯開的四套數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù)G4、G8、G12、G16)構(gòu)成的第四群數(shù)據(jù)。這里各群數(shù)據(jù)分別相當于本實施方式中的圖像數(shù)據(jù)組，獲取這些數(shù)據(jù)組的處理功能構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)獲取單元。
[0090]這里，圖8示出焊料印刷區(qū)域中的預定的坐標位置涉及的16套數(shù)據(jù)(亮度值)的一個具體例子。在圖8所示的例子中，第三和第四群數(shù)據(jù)中，從初始相位開始的圖案光的位移量對應“0° ”和“90° ”的部位的亮度值變?yōu)橄喈斢陲柡退降摹?55”(參照帶散布圖案的部分)。
[0091]但是，關(guān)于亮度值為飽和水平“255”、即成為亮度飽和狀態(tài)的上述部分，也存在實際入射到相機15的光的亮度水平和作為圖像數(shù)據(jù)而被存儲的亮度值不成比例的可能性。例如，如圖9所示，入射光的亮度水平也存在為相當于亮度值“255”的水平以上的可能性。此外，關(guān)于圖9所示的上述部位的值是將入射光的亮度水平替換成與其他部分的256灰度的數(shù)據(jù)對應的值的理論上的數(shù)值。
[0092]因此，對于接下來的印刷基板I的各坐標位置，判定上述四群的四套數(shù)據(jù)(總計16套的圖像數(shù)據(jù)Gl?G16)中所包含的亮度值的值是否分別被包含在預先設(shè)定的有效范圍H內(nèi)。執(zhí)行該判定處理的功能構(gòu)成本實施方式中的判定單元。
[0093]在本實施方式中，判定亮度值是否包含在“II”以上、“254”以下的范圍中(參照圖8)。
[0094]接著，按照印刷基板I的各坐標位置，從四群數(shù)據(jù)中，提取圖像數(shù)據(jù)Gl?G16的各像素的亮度值處于上述有效范圍H (11 = H = 254)內(nèi)的群數(shù)據(jù)。由此，將含有成為亮度飽和狀態(tài)的圖像數(shù)據(jù)的群數(shù)據(jù)從作為進行三維測量的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中排除。執(zhí)行該提取處理的功能構(gòu)成本實施方式的提取單元。
[0095]在圖8所示的例子中，提取在第二亮度的圖案光下拍攝的第二群數(shù)據(jù)。此外，在圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值在有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)存在多個的情況下(也包括全部四群數(shù)據(jù)的情況)，提取上述多種圖案光中照射亮度最高的圖案光下拍攝的群數(shù)據(jù)。例如，在全部群數(shù)據(jù)滿足上述條件的情況下，提取在第四亮度的圖案光下拍攝的第四群數(shù)據(jù)。
[0096]接著，控制裝置16基于上述提取的各群數(shù)據(jù)通過【背景技術(shù)】中也示出的公知的移相法來進行各坐標的每個的高度測量。并且，通過針對各坐標反復進行該處理，計算出印刷基板I整體的高度數(shù)據(jù)，作為該印刷基板I的三維數(shù)據(jù)存儲在運算結(jié)果存儲裝置25中。該處理功能構(gòu)成本實施方式中的三維測量單元。
[0097]接著，基于如上述那樣得到的測量結(jié)果進行膏狀釬焊料4的印刷狀態(tài)的是否良好的判定。具體地，檢測與高度基準面相比是預定長度以上的變高的膏狀釬焊料4的印刷范圍，并計算出該范圍內(nèi)的部位的體積。并且，將該體積與預先設(shè)定了的基準值進行比較判定，根據(jù)該比較結(jié)果是否處于允許范圍內(nèi)來判定該膏狀釬焊料4的印刷狀態(tài)的是否良好。
[0098]如以上詳細說明的那樣，在本實施方式中，對被連續(xù)運送的印刷基板I照射具有條紋狀的光強度分布的圖案光，該圖案光所照射的印刷基板I每被運送預定量通過相機15進行拍攝。由此，獲取被照射的圖案光的相位每n/2而不同的四套圖像數(shù)據(jù)。并且，以這些圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行印刷基板I的三維測量。
[0099]另外，在本實施方式中，在亮度不同的四種圖案光下獲取多組由四套圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成的群數(shù)據(jù)。并且，在判定與印刷基板I上的各坐標位置對應的圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否包含在預先設(shè)定的有效范圍H內(nèi)，并且針對印刷基板I的各坐標位置，從四個群數(shù)據(jù)中提取圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值在有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)，以該提取的群數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)通過相移法進行與印刷基板I的各坐標位置相關(guān)的三維測量。
[0100]作為結(jié)果，針對印刷基板I的各坐標位置，能夠使用更適當?shù)牧炼鹊膱D像數(shù)據(jù)來進行三維測量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)測量精度的提高。
[0101]此外，不限定于上述實施方式的記載內(nèi)容，例如可以如以下那樣實施。毋庸置疑，在以下沒有例示的其它的應用例、變形例也是當然可以的。
[0102](a)在上述實施方式中，將三維測量裝置具體化為對印刷形成在印刷基板I上的膏狀釬焊料4的高度進行測量的基板檢查裝置10，但是并不限于此，例如可以具體化為對印刷在基板上的焊劑隆起塊、已安裝在基板上的電子部件等其他的部件的高度進行測量的構(gòu)成。
[0103](b)在上述實施方式的相移法中，為使圖案光的相位每四分之一間隔發(fā)生變化的構(gòu)成，但并不限于此，可以為使圖案光的相位每三分之一間隔發(fā)生變化的構(gòu)成。
[0104](C)照明裝置14的構(gòu)成并不限定于上述實施方式。例如，在上述實施方式中為包括照射亮度不同的四個照明(光源)的構(gòu)成，但是取而代之，也可以采用包括一個光源并適當變更其照射亮度的構(gòu)成。
[0105]另外，各照明4A?4D的照射亮度也不限于上述實施方式，例如第一亮度設(shè)定為“100 (cd/m2)”、第二亮度設(shè)定為“200 (cd/m2)”、第三亮度設(shè)定為“300 (cd/m2)”、第四亮度設(shè)定為“400 (cd/m2)”等，設(shè)為與上述實施方式不同的設(shè)定。
[0106](d)相機15的構(gòu)成不限于上述實施方式。例如，作為拍攝元件也可以采用使用了CMOS傳感器的相機等。另外,關(guān)于相機15的輸出灰度,也不限于上述實施方式的256灰度，例如也可以為1024灰度等與上述實施方式不同的設(shè)定。[0107](e)上述實施方式中，在判定與印刷基板I上的各坐標位置對應的圖像數(shù)據(jù)Gl~G16的各像素的亮度值是否包含在預先設(shè)定的有效范圍H內(nèi)時，關(guān)于上限值，為判定是否小于相當于飽和水平的值“255”的“254”以下的構(gòu)成。上限值不限于此，也可以設(shè)定為不同的值。
[0108]另外，上述實施方式中，作為有效范圍H的下限值，設(shè)定了大于圖像數(shù)據(jù)Gl~G16的各像素的亮度值能取得的下限值“O”的大值“11”，但是下限值不限定于此，也可以設(shè)定不同的值。此外，關(guān)于下限，由于不會產(chǎn)生如上限那樣的亮度飽和等不良情況，因此也可以為將有效范圍H的下限值設(shè)定為“O”、即下限值的構(gòu)成。
[0109](f)上述實施方式中，在提取圖像數(shù)據(jù)Gl~G16的各像素的亮度值處于有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)時，為獲取在亮度不同的四種圖案光下拍攝的四個群數(shù)據(jù)的構(gòu)成，但是群數(shù)據(jù)的數(shù)量不限于此，也可以是2以上。
[0110](g)上述實施方式中，在圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)存在多個的情況下，為提取四種圖案光中照射亮度最高的圖案光下拍攝的群數(shù)據(jù)的構(gòu)成。三維測量中使用的群數(shù)據(jù)的提取方法不限于此，也可以采用不同的方法。
[0111]例如，在圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于有效范圍H內(nèi)的群數(shù)據(jù)存在多個的情況下，也可以計算出該多個群數(shù)據(jù)的平均值并以該群數(shù)據(jù)的平均值為基礎(chǔ)進行三維測量的構(gòu)成。這里，計算出群數(shù)據(jù)的平均值的處理功能構(gòu)成本實施方式中的平均值計算單元。
[0112](h)在上述實施方式中，作為使用了圖案光的三維測量方法而采用了相移法，但除此之外也能夠采用空間編碼法、或云紋法、聚焦法等各種三維測量方法。
[0113]符號說明
[0114]I...印刷基板、4...`膏狀釬焊料、10...基板檢查裝置、13...傳輸帶、14...照明裝置、15…相機、16...控制裝置、Pl~P32…坐標、Gl~G16…圖像數(shù)據(jù)、H…有效范圍、W…拍攝范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三維測量裝置，其特征在于，包括: 照射單元，所述照射單元對于被連續(xù)運送的被測量物能夠切換照射沿該被測量物的運送方向具有條紋狀的光強度分布并且亮度不同的多種圖案光； 拍攝單元，所述拍攝單元拍攝所述各種圖案光的從被照射的所述被測量物反射的反射光，并輸出至少包含亮度值的圖像數(shù)據(jù)； 圖像數(shù)據(jù)獲取單元，每次所述被測量物被運送預定量，將在相位每變化了預定量的同一亮度的圖案光下拍攝的多套圖像數(shù)據(jù)作為一組，所述圖像數(shù)據(jù)獲取單元并獲取在所述多種圖案光下拍攝的多個圖像數(shù)據(jù)組； 判定單元，所述判定單元判定與所述被測量物上的各坐標位置對應的所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否被包含在預先設(shè)定的有效范圍內(nèi)； 提取單元，所述提取單元針對所述被測量物的各坐標位置，從所述多個圖像數(shù)據(jù)組中提取所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于所述有效范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)組；以及 三維測量單元，所述三維測量單元以所述被提取的圖像數(shù)據(jù)組為基礎(chǔ)，進行所述被測量物的各坐標位置所涉及的三維測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測量裝置，其特征在于， 所述判定單元判定至少所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值是否小于相當于飽和水平的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維測量裝置，其特征在于， 所述提取單元在所述多個圖像數(shù)據(jù)組中、所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值處于所述有效范圍內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)組存在多組的情況下，提取在所述多種圖案光中照射亮度最高的圖案光下拍攝的圖像數(shù)據(jù)組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維測量裝置，其特征在于， 包括平均值計算單元，在被所述提取單元提取的圖像數(shù)據(jù)組存在多組的情況下，所述平均值計算單元計算該多組的圖像數(shù)據(jù)組的平均值， 以所述平均值計算單元計算出的圖像數(shù)據(jù)組的平均值為基礎(chǔ)，所述三維測量單元進行所述三維測量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的三維測量裝置，其特征在于，設(shè)定比所述圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值能取得的下限值大的值作為所述有效范圍的下限值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的三維測量裝置，其特征在于，包括對位單元，所述對位單元使在所述被測量物的運送方向上的不同位置分別拍攝的所述圖像數(shù)據(jù)相互間的坐標系一致。
【文檔編號】G01B11/24GK103827626SQ201280044167
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月27日
【發(fā)明者】間宮高弘, 石垣裕之 申請人:Ckd株式會社