三维测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供三维测量装置，能够在利用相移法进行三维测量时提高便利性和普遍性。基板检查装置(1)包括向印刷基板(2)照射光图案的照明装置(4)、以及拍摄该印刷基板(2)的相机(5)。基板检查装置(1)构成为能够切换成：在获取相位不同的三组图像数据时，在相同相位的光图案之下进行一次拍摄的第一拍摄模式；在获取相位不同的三组图像数据时，在相同相位的光图案之下分两次进行拍摄的第二拍摄模式；在获取相位不同的四组图像数据时，在相同相位的光图案之下进行一次拍摄的第三拍摄模式；在获取相位不同的四组图像数据时，在相同相位的光图案之下分两次进行拍摄的第四拍摄模式。

Three dimensional measuring device

The invention provides a three-dimensional measuring device which can improve the convenience and universality when the phase shift method is used for three-dimensional measurement. The substrate inspection device (1) includes an illumination device (4) to illuminate the light pattern of a printed substrate (2) and a camera (5) for taking the printed substrate (2). Substrate inspection device (1) constituted for switching in three groups of image data acquisition and different phase, a shot of the first shooting mode under the light pattern of the same phase; in the three group to obtain image data of different phase, in the same phase of the light pattern under two times of shooting second shooting modes; in the four group to obtain image data of different phases, one shot of the third shooting modes under the same pattern of light phase; in the four group to obtain image data of different phase, two times under the same phase pattern of light shooting fourth shooting mode.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维测量装置技术区域本专利技术涉及利用相移法进行三维测量的三维测量装置。
技术介绍
一般来说，在印刷基板上安装电子部件的情况下，首先在配置于印刷基板上的预定的电极图案上印刷膏状焊料。接着，基于该膏状焊料的粘性在印刷基板上临时固定电子部件。之后，所述印刷基板被导入回流炉，通过经过预定的回流工序进行焊接。最近，在被导入回流炉的前一阶段，需要检查膏状焊料的印刷状态，在进行该检查时，有时使用三维测量装置。近年来，提出了各种使用光的所谓非接触式的三维测量装置，例如提出了与使用相移法的三维测量装置有关的技术。在利用该相移法的三维测量装置中，通过由发出预定的光的光源和将来自该光源的光转换为具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案的光栅组合构成的照射单元，将光图案照射至印刷基板(被测量物)。并且，使用配置于正上方的拍摄单元观察基板上的点。作为拍摄单元，使用由透镜及拍摄元件等构成的CCD相机等。在上述构成之下，由拍摄单元拍摄的图像数据上的各像素的光的强度(亮度)I由下式(U1)给出。其中，f：增益、e：偏移、光图案的相位。这里，通过移动或者切换控制上述光栅，使光图案的相位例如以四阶段变化，获取具有与它们对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据，基于下式(U2)取消f(增益)和e(偏移)，求出相位角φ＝tan-1[(I1-I3)/(I2-I0)]··(U2)然后，使用该相位基于三角测量的原理求出印刷基板上的各坐标(X，Y)上的高度(Z)(例如，参照专利文献1)。但是，上述的四次相移方式由于基于更多的图像数据进行测量，因此可以进行高精度的测量，然而测量(尤其，图像数据的获取等)需要时间。对于此，近年来，代替四次相移方式，还提出了将光图案的相位以三阶段变化，并根据三组图像数据中获取相位的三次相移方式(例如，参照专利文献2)。但是，三次相移方式虽然可以缩短测量时间，但是对于具有相对较小尺寸的膏状焊料(测量对象)其测量精度可能不足。因此，以往，当重点在于测量精度而不是测量时间时，采用四次相移方式，当重点在于测量时间而不是测量精度时，采用三次相移方式，并进行三维测量。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-280945号公报；专利文献2：日本特开2002-81924号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在通过三维测量装置测量的印刷基板上印刷有大小不同的各种膏状焊料，其种类和配置根据各种印刷基板不同。而且，近年来，其变得多样化了。因此，如以往那样所谓四次相移方式、三次相移方式那样仅仅相移次数不同，有可能不能响应用户的需要。例如，存在如下情况等，虽然不需要四次相移方式的测量精度、但三次相移方式的话测量精度不够的情况，虽然不需要三次相移方式的高速化、但在四次相移方式中消耗太多测量时间的情况。在这点上，希望提高便利性和普遍性。此外，上述问题不一定限于印刷在印刷基板上的膏状焊料等的高度测量，在其他的三维测量装置领域也是存在。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供当进行利用相移法进行三维测量时能够提高便利性和普遍性的三维测量装置。用于解决问题的手段以下，针对适于解决上述问题的各技术方案分项进行说明。另外，根据需要对相应的技术方案标记特有的作用效果。技术方案1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物(例如，印刷基板等)照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域(测量区域)；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成多组并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的多组图像(图像数据)；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象(例如，膏状焊料等)执行三维测量，所述图像获取单元获取相位不同的多组图像时，能够在相同相位的光图案之下分多次(例如，两次)执行的拍摄(曝光)，并且，能够将在该相同相位的光图案之下的拍摄方式切换成至少拍摄次数不同的多个拍摄方式。一般来说，拍摄单元受光的光量(受光量)越多，越能够得到更适合测量的画质好的图像，即噪音或量化误差的影响小的图像。但是，只是简单地延长拍摄(曝光)时间，拍摄单元达到饱和级别，从而导致图像所谓的“变白”。与此相对，通过分多次反复进行拍摄(曝光)，并且针对每个像素加算亮度值，能够得到没有饱和的、受光量更多的图像。基于此，在本技术方案1中，可以通过在相同相位的光图案之下分多次执行拍摄，由此能够增加该拍摄相关的实质的曝光时间(受光量)。例如，在相同相位的光图案之下进行一次拍摄的情况下，当假设在以预定亮度照射的光图案之下能够拍摄为不达到饱和水平的最长曝光时间为10毫秒时，通过在相同相位的光图案之下分两次执行拍摄，可以将实质的曝光时间最大增加到合计20毫秒。如此通过增加实质的曝光时间，能够获取画质更好的图像，进一步能够提高测量精度。由此，根据本技术方案1，不仅通过现有的相移次数的不同，还通过在相同相位的光图案之下的拍摄次数的不同，也能够响应用户的需要。例如能够以现有的四次相移方式与三次相移方式之间的测量精度和测量时间进行三维测量。其结果是，更容易响应于用户的需要，并且能够提高便利性和普遍性。技术方案2.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成多组并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的多组图像；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象执行三维测量，所述图像获取单元获取相位不同的所述多组图像时，至少能够在相同相位的光图案之下进行一次拍摄(曝光)的拍摄方式和在相同相位的光图案之下分多次(例如，两次)进行拍摄(曝光)的拍摄方式之间切换。根据上述技术方案2，获得与上述技术方案1相同的作用效果。技术方案3.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成第一预定数量组(例如，三组)或者比该第一预定数量组多的第二预定数量组(例如，四组)并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的所述第一预定数量组或者所述预定数量组的图像；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象执行三维测量，所述三维测量装置能够切换成：所述图像获取单元获取相位不同的所述第一预定数量组的图像时，在相同相位的光图案之下进行一次拍摄(曝光)的第一拍摄方式；所述图像获取单元获取相位不同的所述第一预定数量组的图像时，在相同相位的光图案之下分多次进行拍摄(曝光)的第二拍摄方式；所述图像获取单元获取相位不同的所述第二预定数量组的图像时，在相同相位的光图案之下进行一次拍摄(曝光)的第三拍摄方式；以及所述图像获取单元获取相位不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成多组并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的多组图像；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象执行三维测量，所述图像获取单元获取相位不同的多组图像时，能够在相同相位的光图案之下分多次执行拍摄，并且，能够将在该相同相位的光图案之下的拍摄方式切换成至少拍摄次数不同的多个拍摄方式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 JP 2015-2045731.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成多组并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的多组图像；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象执行三维测量，所述图像获取单元获取相位不同的多组图像时，能够在相同相位的光图案之下分多次执行拍摄，并且，能够将在该相同相位的光图案之下的拍摄方式切换成至少拍摄次数不同的多个拍摄方式。2.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成多组并在该各光图案之下拍摄的所述测量区域相关的多组图像；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够根据由所述图像获取单元获取的图像通过相移法对所述测量区域内的测量对象执行三维测量，所述图像获取单元获取相位不同的所述多组图像时，至少能够在相同相位的光图案之下进行一次拍摄的拍摄方式和在相同相位的光图案之下分多次进行拍摄的拍摄方式之间切换。3.一种三维测量装置，其特征在于，包括：照射单元，所述照射单元能够向被测量物照射具有条纹状的光强度分布的光图案；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄被照射所述光图案的所述被测量物上的预定的测量区域；图像获取单元，所述图像获取单元能够获取使所述光图案的相位变化成第一预定数量组或者比...

【专利技术属性】
技术研发人员：大山刚，坂井田宪彦，二村伊久雄，石垣裕之，
申请(专利权)人：CKD株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP