三维测量装置制造方法及图纸

提供一种在利用相移法进行三维测量时能够在更短时间内实现更高精度的测量的三维测量装置。基板检查装置(1)具备：照明装置(4)，对印刷基板(2)照射条纹状的光图案；相机(5)，拍摄在印刷基板(2)上照射光图案的部分；控制装置(6)，基于所拍摄的图像数据进行三维测量。控制装置(6)基于在第一位置照射第一周期的第一光图案所获得的图像数据来计算第一高度测量值，并从该图像数据取得增益和偏移的值。另外，基于在斜移半个像素间距的第二位置照射第二周期的第二光图案所获得的图像数据并利用所述增益和偏移的值来计算第二高度测量值。并且，将由第一测量值和第二测量值确定的高度数据作为真实的数据来获取。

【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焊膏。接着，通过该焊膏的粘性而将电子部件暂时固定在印刷基板上。之后，所述印刷基板被引导到回流炉，经过预定的回流工艺来进行焊接。最近，在被引导到回流炉的之前阶段需要检查焊膏的印刷状态，在进行这种检查时有时使用三维测量装置。近年来，已提出各种使用光的所谓的非接触式三维测量装置，例如已提出有关使用相移法的三维测量装置的技术。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成具有正弦波状(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到被测物体(在此情况下为印刷在印刷基板上的焊膏)。并且，针对基板上的点使用配置在其正上方的摄像单元来观测。作为摄像单元使用由透镜和摄像元件等构成的CCD相机等。在上述构成的情况下，由摄像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(R1)给出。这里，f：增益、e：偏移、光图案的相位。在这里，通过切换控制上述光栅，使光图案的相位变化到例如4个阶段并引入具有与这些相位对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据，基于下式(R2)取消f(增益)和e(偏移)来求出相位并且，使用该相位并根据三角测量的原理，求出焊膏等被测物体在各坐标(X、Y)上的高度(Z)。近年来，还提出了如下的三维测量装置(例如，参照专利文献1)，即，基于在第一位置照射第一光图案所获得的图像数据来计算各个像素的第一高度数据，还基于在从那里向预定方向错开半个像素间距的第二位置照射第二光图案所获得的图像数据来计算各个像素的第二高度数据，由此能够进行更高精度的测量。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利文献特开2010-169433号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，如上所述，在利用相移法的三维测量中，需要使所照射的光图案的相位变化到4个阶段(或者3个阶段)来拍摄4种(或者3种)图像。因此，当在两个不同的位置进行测量时，需要在各位置各拍摄4次(或者3次)、合计8次(或者6次)，即，首先在第一位置照射第一光图案，并使其相位变化4个阶段(或者3个阶段)，在这些相位下拍摄4种(或者3种)图像，之后改变摄像单元与被测物体的位置关系，在第二位置照射第二光图案，并使其相位变化4个阶段(或者3个阶段)，在这些相位下拍摄4种(或者3种)图像，因此拍摄时间有可能大幅增加。另外，当在一张印刷基板上设定有多个测量对象范围时，测量该一张印刷基板所需的时间更加倍增。因此，要求进一步缩短测量时间。此外，上述问题未必限于印刷在印刷基板上的焊膏(creamsolder)等的高度测量上，在其他三维测量装置领域也是固有的问题。本专利技术是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种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的三维测量装置。用于解决问题的手段下面，逐项说明适合于解决上述技术问题的各种技术方案。此外，根据需要对相应的技术方案附注特有的作用效果。技术方案1：一种三维测量装置，其特征在于，具备：照射单元，所述照射单元能够对被测物体照射至少具有条纹状的光强度分布的光图案；相位控制单元，所述相位控制单元能够将从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为多种；摄像单元，所述摄像单元能够拍摄来自被照射所述光图案的所述被测物体的反射光；位移单元，所述位移单元使所述摄像单元与所述被测物体的位置关系发生相对位移；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元拍摄的图像数据并通过相移法执行所述被测物体的三维测量，所述图像处理单元具备：第一测量值获取单元，所述第一测量值获取单元基于在第一位置以第一预定数种类(例如3种或4种)的相位照射第一光图案而拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素(坐标)所涉及的第一测量值(高度测量值或相位测量值)；增益偏移获取单元，所述增益偏移获取单元基于在所述第一位置拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的增益和/或偏移的值；第二测量值获取单元，所述第二测量值获取单元基于在从所述第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置以比所述第一预定数种类少的第二预定数种类(例如1种或2种)的相位照射第二光图案而拍摄的所述第二预定数种类的图像数据，并利用由所述增益偏移获取单元获取的增益和/或偏移的值，获取各像素所涉及的第二测量值(高度测量值或相位测量值)；以及高度数据获取单元，所述高度数据获取单元能够基于所述第一测量值和所述第二测量值获取各像素所涉及的高度数据。根据上述技术方案1，基于在第一位置将第一光图案照射在被测物体所获得的图像数据来进行三维测量，将该测量值作为第一测量值来获取，并且基于在从第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置将第二光图案照射在被测物体所获得图像数据等来进行三维测量，将该测量值作为第二测量值来获取。而且，将根据第一测量值和第二测量值确定的高度数据作为各像素所涉及的真正的高度数据来获取。由此，能够生成超过摄像单元(摄像元件)的分辨率的高分辨率的图像数据(包括按照各个像素而排列高度数据的测量数据等图像处理后的图像数据)，因此能够进行更精密的三维测量。进一步地，在本技术方案中，在通过利用根据在第一位置(第一光图案)的测量时拍摄的图像数据所获得的增益和偏移的值来在第二位置(第二光图案)进行测量时，所要拍摄的图像数(拍摄次数)少于在第一位置所要拍摄的图像数即可。例如，在第一位置以4种相位照射第一光图案来拍摄4种图像之后、在第二位置以1种相位照射第二光图案来拍摄1种图像的情况下，拍摄次数合计为5次，从而大幅减少拍摄时间。因此，与只是在两个不同位置进行测量的情况相比，整体拍摄次数较少就可完成，从而能够缩短拍摄时间。其结果，能够显著缩短测量时间。在这里，作为“从第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置”的一例，举出了“从第一位置斜移半个像素间距的位置”。根据这种构成，能够通过在第一位置的测量和在第二位置的测量的两处的测量，得到具有摄像元件分辨率的4倍分辨率的图像数据。此外，所谓斜移半个像素间距的位置是指在图像数据中以格子状排列的矩形状的像素的对角线方向(相对于阵列方向的斜方向)上错开半个像素的位置。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，所述照射单元被构成为能够切换周期(条纹间距)不同的多个光图案来对所述被测物体进行照射，在所述第一位置照射第一周期的第一光图案，在所述第二位置照射与所述第一周期不同的第二周期的第二光图案。实际的被测物体有高的也有低的。例如，谈到焊膏，有薄膜状的，也有呈圆锥台状而突起的。并且，如果与这些被测物体中的最大高度相匹配，扩大照射光图案的周期(条纹间距)，则分辨率变得粗糙，有可能测量精度劣化。另一方面，通过缩小光图案的周期，能够实现提高精度，但能够测量高度的测量范围变得不够(条纹次数变成不希望的其他的情况)。与此相对地，根据上述技术方案2，高度数据获取单元例如能够基于通过周期长的一个光图案(例如第二光图案)所获得的一个测量值(例如第二测量值)来确定通过周期短的另一个光图案(例如第一光图案)所获得的另一个测量值(例如第一测量值)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，具备：照射单元，所述照射单元能够对被测物体照射至少具有条纹状的光强度分布的光图案；相位控制单元，所述相位控制单元能够将从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为多种；摄像单元，所述摄像单元能够拍摄来自被照射所述光图案的所述被测物体的反射光；位移单元，所述位移单元使所述摄像单元与所述被测物体的位置关系发生相对位移；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元拍摄的图像数据并通过相移法执行所述被测物体的三维测量，所述图像处理单元具备：第一测量值获取单元，所述第一测量值获取单元基于在第一位置以第一预定数种类的相位照射第一光图案而拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的第一测量值；增益偏移获取单元，所述增益偏移获取单元基于在所述第一位置拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的增益和/或偏移的值；第二测量值获取单元，所述第二测量值获取单元基于在从所述第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置以比所述第一预定数种类少的第二预定数种类的相位照射第二光图案而拍摄的所述第二预定数种类的图像数据，并利用由所述增益偏移获取单元获取的增益和/或偏移的值，获取各像素所涉及的第二测量值；以及高度数据获取单元，所述高度数据获取单元能够基于所述第一测量值和所述第二测量值获取各像素所涉及的高度数据。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 JP 2015-1188421.一种三维测量装置，其特征在于，具备：照射单元，所述照射单元能够对被测物体照射至少具有条纹状的光强度分布的光图案；相位控制单元，所述相位控制单元能够将从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为多种；摄像单元，所述摄像单元能够拍摄来自被照射所述光图案的所述被测物体的反射光；位移单元，所述位移单元使所述摄像单元与所述被测物体的位置关系发生相对位移；以及图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元拍摄的图像数据并通过相移法执行所述被测物体的三维测量，所述图像处理单元具备：第一测量值获取单元，所述第一测量值获取单元基于在第一位置以第一预定数种类的相位照射第一光图案而拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的第一测量值；增益偏移获取单元，所述增益偏移获取单元基于在所述第一位置拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的增益和/或偏移的值；第二测量值获取单元，所述第二测量值获取单元基于在从所述第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置以比所述第一预定数种类少的第二预定数种类的相位照射第二光图案而拍摄的所述第二预定数种类的图像数据，并利用由所述增益偏移获取单元获取的增益和/或偏移的值，获取各像素所涉及的第二测量值；以及高度数据获取单元，所述高度数据获取单元能...

【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