三维测量装置制造方法及图纸

提供一种三维测量装置，当进行利用了相移法的三维测量时，能够以更短时间实现更高精度的测量。基板检查装置(1)包括：向印刷基板(2)照射预定的光图案的两个照明装置(4A、4B)；对被照射光图案部分进行拍摄的相机(5)；以及进行各种图像处理、运算处理等的控制装置(6)。并且，在第一照射装置(4A)的第一光图案下执行了第一拍摄处理后，不等待第一液晶栅格(4Ab)的切换处理的完成，能够在第二照射装置(4B)的第二光图案下执行第二拍摄处理。在第二光图案所涉及的测量中，利用通过预定的拍摄条件确定的增益与偏移的关系、以及根据图像数据上的各像素的亮度值确定的增益或者偏移的值，基于在相位变化为2组的第二光图案下拍摄的2组的图像数据，通过相移法进行高度测量。

Three dimensional measuring device

A three-dimensional measurement device is provided to measure the higher precision in a shorter time when the three dimensional measurement of the phase shift method is used. The substrate inspection device (1) includes: two lighting devices (4A, 4B) that irradiate the predetermined light pattern to print substrate (2); camera (5) to be photographed by the irradiated light pattern part; and a control device (6) for various image processing, operation processing and so on. Moreover, after the first shooting process is performed under the first light pattern of the first irradiation device (4A), the handoff processing without waiting for the first liquid crystal grid (4Ab) is completed, and second shooting processing can be performed under the second light pattern of the second irradiation device (4B). The measurement involved in the second light pattern, using the relationship, gain and offset is determined by a predetermined shooting conditions and according to the brightness of each pixel on the image data to determine the value of the gain or offset value, based on the phase changes in the image data of 2 groups of second light pattern under 2 group were shooting. Height measurement with phase shift method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维测量装置
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
通常当在印刷基板上安装电子部件时，首先在配设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而在印刷基板上临时固定电子部件。之后，所述印刷基板被引导至回流炉，通过经过预定的回流工序进行焊接。最近，在被引导到回流炉的前一阶段需要检查膏状焊料的印刷状态，在该检查时有时使用三维测量装置。近年来，提出了各种使用了光的所谓的非接触式的三维测量装置，提出了例如与使用相移法的三维测量装置相关的技术。在利用了该相移法的三维测量装置中，通过将发出预定的光的光源以及栅格组合而成的照射单元，向被测量物(该情况下为膏状焊料)照射光图案，其中，所述栅格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。并且，使用配置在正上方的拍摄单元观测基板上的点。作为拍摄单元使用由镜头以及拍摄元件等构成的CCD相机等。在上述构成下，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通过下式(U1)给出。在这里，f：增益，e：偏移，光图案的相位。在这里，通过对上述栅格进行移送或者切换控制，使光图案的相位变化为例如4阶段取入具有与这些对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据，基于下式(U2)消去f(增益)和e(偏移)，求出相位并且，使用该相位基于三角测量的原理求出被测量物上的各坐标(X，Y)上的高度(Z)。但是，在仅在一个场所设置上述照射单元的构成中，由于可能在被测量物上产生未被照射光图案的影子的部分，有可能不能进行该影子部分的适当的测量。鉴于此，以往已知以下技术，为了提高测量精度等，从两个方向照射光图案来进行测量。并且，在近些年来提出以下技术：为了缩短测量时间等，在进行第一拍摄处理之后，进行第二拍摄处理，在两次拍摄处理结束后，同时进行两个照射单元的移送或者切换处理(例如，参照专利文献1)，其中，第一拍摄处理是从第一照射单元照射第一光图案而进行的多次拍摄处理中的一次，第二拍摄处理是从第二照射单元照射第二光图案而进行的多次拍摄处理中的一次。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利文献特开2013-124937号公报。
技术实现思路
但是，如上述那样，在利用了相移法的以往的三维测量装置中，使要照射的光图案的相位在4个阶段(或者3个阶段)变化，需要拍摄4组(或者3组)图像。因此，在从两个方向照射光图案的情况下，关于一个测量对象范围分别需要各4次(或者3次)、合计8次(或者6次)的拍摄，有可能导致拍摄时间增长。由相机等进行的拍摄在强照明下在越短时间进行越能够使得因机械振动的影响变小，因此通常以比较短时间(例如2msec，2毫秒)进行。另一方面，照射单元中的栅格的移送为了避免振动等而花比较长的时间(例如20msec)进行。另外，即使作为栅格而使用了液晶栅格等的情况下，在该切换控制中与上述同样地需要比较长的时间。因此，在上述专利文献1的构成下，针对预定的测量对象范围，在将在两个光图案下拍摄的次数假定为合计8次(对各光图案各4次)、将在1次的拍摄中花费的时间分别假定为[2msec]、将在1次的栅格的移送等中花费的时间分别假定为[20msec]的情况下，如图10所示，到预定的测量对象范围涉及的所有的拍摄处理(最后的拍摄处理)结束为止需要的时间为〔第一拍摄处理所需的时间[2ms]×4次〕+〔第二拍摄处理所需的时间[2ms]×4次〕+〔第一栅格以及第二栅格的移送等所需要的时间[20ms]×3次〕＝合计[76msec]。另外，当在一片印刷基板上设定有多个测量对象范围的情况下，在该一片印刷基板的测量上所需要的时间还变为其数倍。因此，要求进一步缩短测量时间。此外，上述问题不一定限于测量印刷在印刷基板上的膏状焊料等的高度的情况，在其他的三维测量装置的领域中也是存在的。本专利技术就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供如下三维测量装置：在进行利用了相移法的三维测量时，能够以更短时间实现更高精度的测量。用于解决问题的手段以下，对适于解决上述问题的各方式分项进行说明。此外，根据需要在对应的方式上附记特有的作用效果。方式1.一种三维测量装置，其特点在于，包括：第一照射单元，所述第一照射单元具有第一光源和第一栅格，所述第一光源发出预定的光，所述第一栅格将来自该第一光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第一光图案，所述第一照射单元能够从第一位置向被测量物照射该第一光图案；第一栅格控制单元，所述第一栅格控制单元对所述第一栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第一照射单元照射的所述第一光图案的相位变化为第一预定数量(例如“3”或者“4”)组；第二照射单元，所述第二照射单元具有第二光源和第二栅格，所述第二光源发出预定的光，所述第二栅格将来自该第二光源的光变换成具有条纹状的光强度分布的第二光图案，所述第二照射单元能够从与所述第一位置不同的第二位置向被测量物照射该第二光图案；第二栅格控制单元，所述第二栅格控制单元对所述第二栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第二照射单元照射的所述第二光图案的相位变换成比所述第一预定数量组少的第二预定数量(例如“2”或者“3”)组；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄来自照射了所述第一光图案或者第二光图案的所述被测量物的反射光；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于所述拍摄单元拍摄的图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述三维测量装置是以下的构成：在执行第一拍摄处理或第二拍摄处理中的一个拍摄处理之后，不等待该一个拍摄处理所涉及的所述第一栅格或者所述第二栅格的移送或者切换处理的完成(包含移送或者切换处理的开始前)，而能够执行所述两拍摄处理中的另一个拍摄处理，所述第一拍摄处理是照射相位变化为所述第一预定数量组的所述第一光图案来进行的、所述第一预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述第二拍摄处理是照射相位变化为所述第二预定数量组的所述第二光图案来进行的、所述第二预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述图像处理单元包括：所述第一测量单元能够基于通过所述第一预定数量次数的第一拍摄处理来获取的所述第一预定数量组的图像数据，执行所述被测量物的三维测量；第二测量单元，所述第二测量单元能够基于通过所述第二预定数量次数的第二拍摄处理来获取的所述第二预定数量组的图像数据，利用通过预定的拍摄条件确定的增益和偏移的关系、以及根据所述图像数据上的各像素的亮度值确定的该像素所涉及的增益或者偏移的值，执行所述被测量物的三维测量；以及测量值获取单元，关于通过所述两光图案中的一个光图案(例如第一光图案)的照射而能够进行测量的区域，获取所述两测量单元中的该一个光图案所涉及的测量单元的测量结果(例如第一测量单元的测量结果)作为该区域涉及的测量值，并且关于通过该一个光图案的照射难以测量的区域(亮度不够的区域或者不能得到适当的高度数据的区域等)，获取所述两光图案中的另一个图案(例如第二光图案)所涉及的测量单元的测量结果(例如第二测量单元的测量结果)作为该区域所涉及的测量值。根据上述方式1，通过从两个方向照射光图案，能够避免产生被测量物没有被照射光图案的影子的部分。并且，关于通过两光图案中的、例如第一光图案的照射能够测量的区域，获取该第一光图案涉及的第一测量单元的测量结果作为该区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维测量装置，其特征在于，包括：第一照射单元，所述第一照射单元具有第一光源和第一栅格，所述第一光源发出预定的光，所述第一栅格将来自该第一光源的光转换为具有条纹状的光强度分布的第一光图案，所述第一照射单元能够从第一位置向被测量物照射该第一光图案；第一栅格控制单元，所述第一栅格控制单元对所述第一栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第一照射单元照射的所述第一光图案的相位变化为第一预定数量组；第二照射单元，所述第二照射单元具有第二光源和第二栅格，所述第二光源发出预定的光，所述第二栅格将来自该第二光源的光转换成具有条纹状的光强度分布的第二光图案，所述第二照射单元能够从与所述第一位置不同的第二位置向被测量物照射该第二光图案；第二栅格控制单元，所述第二栅格控制单元对所述第二栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第二照射单元照射的所述第二光图案的相位变换为第二预定数量组，所述第二预定数量组比所述第一预定数量组少；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄来自照射了所述第一光图案或者第二光图案的所述被测量物的反射光；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于所述拍摄单元拍摄的图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述三维测量装置是以下的构成：在执行第一拍摄处理或第二拍摄处理中的一个拍摄处理之后，能够不等待该一个拍摄处理所涉及的所述第一栅格或者所述第二栅格的移送或者切换处理的完成，就执行两个所述拍摄处理中的另一个拍摄处理，所述第一拍摄处理是照射相位变化为所述第一预定数量组的所述第一光图案来进行的、所述第一预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述第二拍摄处理是照射相位变化为所述第二预定数量组的所述第二光图案来进行的、所述第二预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述图像处理单元包括：第一测量单元，所述第一测量单元能够基于通过所述第一预定数量次数的第一拍摄处理来获取的所述第一预定数量组的图像数据，执行所述被测量物的三维测量；第二测量单元，所述第二测量单元能够基于通过所述第二预定数量次数的第二拍摄处理来获取的所述第二预定数量组的图像数据，利用通过预定的拍摄条件确定的增益和偏移的关系、以及根据所述图像数据上的各像素的亮度值确定的该像素所涉及的增益或者偏移的值，执行所述被测量物的三维测量；以及测量值获取单元，关于通过两个所述光图案中的一个光图案的照射能够进行测量的区域，获取两个所述测量单元中的该一个光图案所涉及的测量单元的测量结果作为该区域涉及的测量值，并且关于通过该一个光图案的照射难以测量的区域，获取所述两光图案中的另一个图案所涉及的测量单元的测量结果作为该区域所涉及的测量值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.14 JP 2015-1402251.一种三维测量装置，其特征在于，包括：第一照射单元，所述第一照射单元具有第一光源和第一栅格，所述第一光源发出预定的光，所述第一栅格将来自该第一光源的光转换为具有条纹状的光强度分布的第一光图案，所述第一照射单元能够从第一位置向被测量物照射该第一光图案；第一栅格控制单元，所述第一栅格控制单元对所述第一栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第一照射单元照射的所述第一光图案的相位变化为第一预定数量组；第二照射单元，所述第二照射单元具有第二光源和第二栅格，所述第二光源发出预定的光，所述第二栅格将来自该第二光源的光转换成具有条纹状的光强度分布的第二光图案，所述第二照射单元能够从与所述第一位置不同的第二位置向被测量物照射该第二光图案；第二栅格控制单元，所述第二栅格控制单元对所述第二栅格的移送或者切换进行控制，并使从所述第二照射单元照射的所述第二光图案的相位变换为第二预定数量组，所述第二预定数量组比所述第一预定数量组少；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄来自照射了所述第一光图案或者第二光图案的所述被测量物的反射光；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于所述拍摄单元拍摄的图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述三维测量装置是以下的构成：在执行第一拍摄处理或第二拍摄处理中的一个拍摄处理之后，能够不等待该一个拍摄处理所涉及的所述第一栅格或者所述第二栅格的移送或者切换处理的完成，就执行两个所述拍摄处理中的另一个拍摄处理，所述第一拍摄处理是照射相位变化为所述第一预定数量组的所述第一光图案来进行的、所述第一预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述第二拍摄处理是照射相位变化为所述第二预定数量组的所述第二光图案来进行的、所述第二预定数量次数的拍摄处理中的一次，所述图像处理单元包括：第一测量单元，所述第一测量单元能够基于通过所述第一预定数量次数的第一拍摄处理来获取的所述第一预定数量组的图像数据，执行所述被测量物的三维测量；第二测量单元，所述第二测量单元能够基于通过所述第二预定数量次数的第二拍摄处理来获取的所述第二预定数量组的图像数据，利用通过预定的拍摄条件确定的增益和偏移的关系、以及根据所述图像数据上的各像素的亮度值确定的该像素所涉及的增益或者偏移的值，执行所述被测量物的三维测量；以及测量值获取单元，关于通过两个所述光图案中的一个光图案的照射能够进行测量的区域，获取两个所述测量单元中的该一个光图案所涉及的测量单元的测量结果作为该区域涉及的测量值，并且关于通过该一个光图案的照射难以测量的区域，获取所述两光图案中的另一个图案所涉及的...

【专利技术属性】
技术研发人员：大山刚，坂井田宪彦，间宫高弘，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