三维测量装置和三维测量方法制造方法及图纸

三维测量装置，其包括在控制扫描操作的同时用光束对物全的凸凹表面进行扫描的光束扫描单元，和在扫描操作的过程中接收由凸凹表面反射的反射光束并由此测量物体凸凹表面高度信息的检测单元，其中防止了在控制光束扫描操作期因产生的噪声而引发的噪声信息作为来自检测单元的高度信息被发送。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测量待测物体表面凸凹高度的三维测量装置，以及三维测量方法。待测物体例如可以是电路板，而且利用测量电路板上安装的电子元件的高度。目前已有各种用于测量待测物体表面凸凹高度的三维测量装置。其中在一种三维测量装置中，用激光束对物体进行扫描并用PSD(接收光的位置敏感检测器)或类似物接收得到的反射光，由此测得光点位置(在PSD或类似物上聚焦的光点在PSD或类似物上的位置)并利用三角测量原理确定出高度。在下文中，将参照附图说明例如在日本公开专利公报5-312536中公开的三维测量装置。图7是表示现有三维测量装置30结构的方框图。参照图7，参考标号1表示光发射用激光器；2表示光传输聚光透镜；3表示多角镜；4表示使多角镜3沿箭头I方向转动的驱动电机；5表示发送控制信号以便对驱动电机4进行运行控制的电机控制器；6表示根据电机控制器5发送的控制信号把电流送到驱动电机4上的电流驱动器；7表示待测物体；9表示产生脉冲信号的振荡器；10表示接收光的聚光镜，其汇聚从测量表面上反射的激光束；11表示PSD(接收光的位置敏感检测器)，其检测由聚光镜汇聚和聚焦的激光束的光点位置；12表示A/D(模拟-数字)转换器，其根据由振荡器9传输的脉冲信号把PSD11的输出信号从模拟形式转换成数字形式；13表示计算单元，其根据A/D转换器12的输出信号计算高度信息；15表示移动载物台，其上置有物体7；16表示用于沿Y方向移动所述载物台的脉冲电机；25表示对脉冲电机16的驱动进行控制的控制器。下面将参照包含上述元件的已有三维测量装置30说明各元件之间的关系及其工作原理。首先在光传输系统中，从光发射用激光器1发出的激光束穿过光传输聚光透镜2送达多角镜3。由电流驱动器6产生的电机电流按照电机控制器5发送的控制信号送到电机4，由此使电机4或多角镜3沿箭头I的方向以恒定速度转动。而且，如图中所示，随着多角镜3沿箭头1的方向以恒定速度转动，由多角镜3反射后送到物体7表面7a上的激光束20在箭头II的方向上以恒定速度通常沿X方向从扫描开始位置21到扫描结束位置22对物体7的表面7a进行扫描。此外，在激光束对物体7的表面7a进行扫描的同时，电机16在控制器25的控制下使物体7在Y方向上以恒定速度移动。因此，激光对表面7a的扫描实际上并不是在完全平行于X轴的方向上进行，而是如图10所示与X方向稍有倾斜。继之，在光接收系统中，由物体7的表面7a反射的反射激光束通过光接收聚光透镜10聚焦在PSD11上。此外，如图9所示，PSD11上的光点位置将相对物体7的凸凹表面7a移动。因此，通过检测PSD11上的移动量M可以利用三角测量原理来确定凸凹量H。在接收光的位置检测系统中，正比于聚焦在PSD11上的光点位置和光量的输出信号从PSD11的输出端11a，11b传输到A/D转换器12。A/D转换器12借助由振荡器9发出的脉冲信号把PSD11的输出值从摸拟形式转换成数字形式并把数字值A，B传送到计算单元13。振荡器9还把脉冲信号传送到计算单元13。计算单元13针对数字值A、B根据计算公式P＝A/(A+B)进行运算，并输出运算结果作为高度信息。在上述已有的三维测量装置30中，光传输系统通常是由高速扫描系统或低速扫描系统构成的，在高速扫描系统中，多角镜3由电机4带动产生转动，而在低速扫描系统中，用于放置物体7的载物台在脉冲电机或伺服电机的带动下产生移动。在这些系统中，为了使每个电机保持恒定的转速，通常需要频繁地接通和断开送到电机的电机电流。同时，由于在接通和断开电机电流时会产生电噪声，而电噪声将影响光点位置检测电路，所以存在难以提高高度信息测量精度的缺点。下面将参照图8对此进行更详细地解释。如果没有任何电噪声的影响，PSD11的输出信号将为正常波形42，该波形中没有出现图8B中所示的噪声信号41。而另一方面，电机控制器5传送图8A中所示的控制信号43。另外，电流驱动器6响应控制信号43把电机电流送到电机4。因此，在电机电流的上升沿和下降沿时间t1，t3等时刻产生电噪声，这将使PSD11的输出信号中带有噪声信号41。而且，在A/D转换器12中，如图8B和8C中的时刻t2所示，如果在产生噪声信号41的时间周期内完成在从振荡器9送出的脉冲信号44(见图2B)的上升沿对PSD11输出信号的采样，那么将采集到噪声信号41，从而会在从计算单元13输出的高度信号中出现噪声信息45。然而，在时刻t3，由于控制信号43的下降沿(即电机电流的下降沿)和振荡器9的脉冲信号44的上升沿(PSD11输出信号的采样时间)同时出现所以没有采集噪声信号41，因而对高度信息不会产生不利影响。由上述情况可以看出，因送到电机4的电机电流通-断引起的电噪声会降低计算单元13输出的高度信息的精度。因此，本专利技术的目的是提供一种能够高精度测量高度信息的。为了实现这些和其它目的，按照本专利技术的第一方面，所提供的一种三维测量装置包括在控制扫描操作的同时借助光束对待测物体的凸凹表面进行扫描的光束扫描单元；和用于接收在扫描过程中由凸凹表面反射的反射光束的检测器单元，从反射光束中得到与物体凸凹状态有关的高度信息，并从检测器中送出高度信息，这些信息中不包含因在对光束扫描单元中的光束扫描操作进行时产生的噪声而导致的噪声信息。按照本专利技术的第二方面，所提供的三维测量装置包括在控制扫描操作的同时借助光束对待测物体的凸凹表面进行扫描的光束扫描单元；和用于接收在扫描过程中由凸凹表面反射的反射光束并由此得到与物体凸凹状态有关的高度信息的检测器单元；用于传输从检测器单元送出的高度信息信息传输调节单元，这些信息中不包含因在对光束扫描单元中的光束扫描操作进行时产生的噪声而导致的噪声信息。按照本专利技术的第三方面，提供一种按第二方面所述的三维测量装置，其中信息传输调节单元是一个同步单元，其使得在控制扫描操作期间产生噪声的噪声形成时间与检测单元中的高度信息采样时间彼此同步。按照本专利技术的第四方面，提供一种按第三方面所述的三维测量装置，该装置进一步包括一个用于产生脉冲信号的振荡器，产生的脉冲信号被送入检测单元以确定采样时间，光束扫描单元包括光束产生源；使从光束发生源射出的光束形成反射的反射表面；用于移动反射表面使得光束相对于反射表面的反射角发生变化以便激光束对凸凹表面进行扫描的反射表面驱动单元；和驱动控制信号发生单元，其根据对扫描操作的控制把驱动控制信号传送到反射表面驱动单元以便通过对反射表面的驱动控制完成对光束扫描操作的控制，其中把由振荡器传输的脉冲信号送到同步单元，而同步单元使得从驱动控制信号发生单元送出的驱动控制信号与传送的脉冲信号同步。按照本专利技术的第五方面，提供一种按第二方面所述的三维测量装置，其中信息传输调节单元是一个无效单元，其在对光束扫描单元中的扫描操作进行控制期间，在产生噪声的噪声形成阶段内使检测器单元的高度信息无效。按照本专利技术的第六方面，提供一种按第二到第五方面中任一方面所述的三维测量装置，进一步包括一个移动单元，该单元只在光束扫描单元不进行光束扫描操作时才沿垂直于光束扫描的方向移动物体，以此改变扫描区域。按照本专利技术的第七方面，提供一种三维测量方法，其包括在控制扫描操作的同时用光束对待测物体的凸凹表面进行扫描；接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维测量装置，包括：光束扫描单元（１，２，３，４，５，６），该单元用光束对待测物体（７）的凸凹表面（７ａ）进行扫描，同时控制扫描操作；和检测单元（１０，１１，１２，１３），该单元接收在扫描操作过程中由凸凹表面反射的反射光束，由此得到与物体凸凹状况有关的高度信息，并发送检测单元的高度信息，所述信息中不包含在对光束扫描单元中的光束扫描操作进行控制期间因产生噪声而引发的噪声信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：王生和弘，辻村昌治，上田阳一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]