三维测量装置制造方法及图纸

提供三维测量装置，当利用相移法进行三维测量时，能够显著地提高测量精度。基板检查装置(1)包括：照明装置(4)，从斜上方向印刷基板(2)的表面投影预定的条纹图案；相机(5)，拍摄印刷基板(2)上的投影了条纹图案的部分；以及控制装置(6)，实施基板检查装置(1)内的各种控制和图像处理、运算处理。并且，将光栅板(4b)移动到预定位置，使其暂时停止，并且在包含该光栅板(4b)的停止期间和该停止期间开始前的光栅板(4b)的移动期间的一部分的预定期间分多次拍摄投影到印刷基板(2)的条纹图案，针对各像素将该拍摄的一连串的图像数据的各像素的亮度值相加，算出其平均值。

【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
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非接触式的三维测量装置。其中，已知有使用相移法的三维测量装置。在利用相移法的三维测量装置中，通过预定的投影单元向被测量物投影预定的条纹图案。投影单元具备发出预定的光的光源以及将来自该光源的光变换为条纹图案的光栅而构成。上述光栅成为透过光的透光部和遮住光的遮光部配置为交替排列的构成。并且，使用配置在被测量物的正上方的拍摄单元来拍摄投影到被测量物上的条纹图案。作为拍摄单元，使用由透镜和拍摄元件等构成的CCD相机等。在上述构成之下，由相机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、条纹图案的相位。并且，以往，如图28所示，使光栅间歇移动，使条纹图案的相位例如以各90°变化4组并且每当光栅停止时拍摄条纹图案。由此，能够获取具有在相位不同的各条纹图案之下拍摄的强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据，进而能够基于下式(U2)求出相位使用该相位基于三角测量的原理能够求出被测量物上的各坐标(X，Y)中的高度(Z)。一般来说，在使用相移法的三维测量装置中，为了提高测量精度，投影具有正弦波状的光强度分布的条纹图案。但是，投影具有精度好的正弦波状的光强度分布的条纹图案非常难。与此相对，近年来，也看到如下的技术：通过将经由光栅变换的具有矩形波状的光强度分布的条纹图案错开焦点而投影到被测量物，由此作为具有正弦波状的光强度分布的条纹图案投影(例如参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2007-85862号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，与对焦的情况不同，要将条纹图案的焦点错位情况维持管理为所期望的状态非常难，投影到被测定物上的条纹图案的光强度分布(波形)容易凌乱，有可能不会成为正弦波状的光强度分布。另外，条纹图案的焦点错位情况也会根据与被测量物的相对位置关系而不同，因此一旦与被测量物的相对位置关系发生变化，则条纹图案的光强度分布(波形)也可能会发生变化。进一步，由于错开焦点投影，因此也无法使用远心光学系统来投影条纹图案。结果，担心三维测量中的测量精度下降。另外，上述问题不限于在印刷基板上印刷的膏状焊料等的高度测量，在其他的三维测量装置的领域中也是存在的。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供当利用相移法进行三维测量时能够显著地提高测量精度的三维测量装置。用于解决问题的手段下面，关于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附记特有的作用效果。技术方案1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：投影单元，所述投影单元具有发出预定的光的光源、将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的光栅以及能够移动该光栅的驱动单元，并且能够将所述条纹图案投影到被测量物(例如，印刷基板)；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄投影了所述条纹图案的所述被测量物；图像获取单元，所述图像获取单元控制所述投影单元和所述拍摄单元，能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述图像获取单元在获取所述多个图像数据中的一个图像数据时，执行将所述光栅移动到预定位置并使其暂时停止的处理，并且在至少包含所述光栅的停止期间、以及该停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分和/或该停止期间结束后的光栅的移动期间的一部分的预定期间执行连续进行拍摄(曝光)的拍摄处理，或者，在至少包含所述光栅的停止期间、以及该停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分和/或该停止期间结束后的光栅的移动期间的一部分的预定期间执行分多次进行拍摄(曝光)的拍摄处理，并执行将该拍摄结果(被拍摄的多个图像数据的各像素的亮度值)针对各像素相加或平均的处理。根据上述技术方案1，不仅仅是间歇移动的光栅的停止期间，其之前和/或其之后的移动期间的一部分也包含在拍摄期间(预定期间)。并且，在该拍摄期间连续拍摄停止中和移动中的条纹图案，或者分多次进行拍摄，并将该拍摄结果针对各像素相加或平均。由此，能够获取一部分包含移动中的条纹图案的数据的图像数据。其结果是，能够在获取利用相移法进行三维测量时所需要的光强度分布不同的多个图像数据中的一个图像数据时，与只是投影预定的条纹图案(例如具有矩形波状的光强度分布的条纹图案)并仅在停止期间拍摄的情况相比，能够获取具有更接近理想的正弦波的光强度分布的图像数据。这里，“正弦波状”是指“呈正弦波的形状”，在简单称为“正弦波状”的情况下，不仅是指理想的“正弦波”，还包括近似于“正弦波”的波形(关于后述的“矩形波”等其他的“非正弦波”也是一样的)。另外，上述“预定的条纹图案”也包含“具有正弦波状的光强度分布的条纹图案”。即，也可以构成为投影具有非理想的“正弦波”、近似于正弦波的光强度分布的条纹图案，获取具有更接近于理想的正弦波的光强度分布的图像数据。根据本技术方案，即使在对焦的状态下投影条纹图案，也能够获取具有正弦波状的光强度分布的图像数据。由于能够在对焦的状态下投影条纹图案，因此容易维持条纹图案的光强度分布(波形)。并且，也能够使用远心光学系统进行条纹图案的投影。结果，当利用相移法进行三维测量时，能够显著地提高测量精度。另外，以往，如图28所示，构成为在与光栅的移动处理完成同时(或移动处理完成后)开始拍摄处理，在与拍摄处理结束同时(或拍摄处理结束后)开始光栅的移动处理。并且，通常，光栅的移动为了避开振动等而需要较长的时间进行，因此缩短光栅的移动期间是有限的。与此相对，根据本技术方案，构成为不用等待光栅的移动处理完成而开始拍摄处理和/或不用等待拍摄处理完成而开始光栅的移动处理。由此，能够缩短光栅的停止期间，实现测量的高速化。另外，从缩短光栅的停止期间的观点来看，在不将光栅的停止期间开始前的光栅的移动期间包含在拍摄期间的情况下，即在仅将停止期间结束后的光栅的移动期间的一部分包含在拍摄期间的情况下，优选与光栅的移动处理完成(光栅的停止处理开始)同时开始拍摄处理。同样地，在不将光栅的停止期间结束后的光栅的移动期间包含在拍摄期间的情况下，即在仅将停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分包含在拍摄期间的情况下，优选与拍摄处理完成同时开始光栅的移动处理。技术方案2.如技术方案1所述的三维测量装置，其特征在于，所述预定期间(拍摄期间)的长度被设定为小于等于所述光栅的一次移动期间(光栅移动一次相位变换量相当量的期间)的长度。随着拍摄期间所包含的光栅的移动期间的比例增加，能够减少与理想的正弦波之间的误差，但是在超过移动预定的相位变换量相当量(例如相位90°相当量)的期间进行拍摄的情况下，图像数据的光强度分布有可能偏离理想的正弦波。与此相对，根据本技术方案，能够抑制测量精度的下降。技术方案3.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：投影单元，所述投影单元具有发出预定的光的光源、将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的光栅以及能够移动该光栅的驱动单元，并且能够将所述条纹图案投影到被测量物；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄投影了所述条纹图案的所述被测量物；图像获取单元，所述图像获取单元控制所述投影单元和所述拍摄单元，能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述图像获取单元在获取所述多个图像数据中的一个图像数据时，执行将所述光栅移动到预定位置并使其暂时停止的处理，并且在至少包含所述光栅的停止期间、以及该停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分和/或该停止期间结束后的光栅的移动期间的一部分的预定期间执行连续进行拍摄的拍摄处理，或者，在至少包含所述光栅的停止期间、以及该停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分和/或该停止期间结束后的光栅的移动期间的一部分的预定期间执行分多次进行拍摄的拍摄处理，并执行将该拍摄结果针对各像素相加或平均的处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 JP 2015-2491441.一种三维测量装置，其特征在于，包括：投影单元，所述投影单元具有发出预定的光的光源、将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的光栅以及能够移动该光栅的驱动单元，并且能够将所述条纹图案投影到被测量物；拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄投影了所述条纹图案的所述被测量物；图像获取单元，所述图像获取单元控制所述投影单元和所述拍摄单元，能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，所述图像获取单元在获取所述多个图像数据中的一个图像数据时，执行将所述光栅移动到预定位置并使其暂时停止的处理，并且在至少包含所述光栅的停止期间、以及该停止期间开始前的光栅的移动期间的一部分和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅村信行，大山刚，坂井田宪彦，奥田学，
申请(专利权)人：CKD株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP