三维形状测定装置、三维形状测定方法以及程序制造方法及图纸

三维形状测定装置根据投射有多个图案的多个图像，针对所述多个图案中的每一个图案，计算测定对象的高度数据，选择该计算出的各个高度数据中的、对所述测定对象预先设定的测定基准部位的高度的值与预先设定的高度设想值最接近的高度数据作为基准高度数据，求出该基准高度数据与其他所有的所述计算出的高度数据的高度的差异，在对所述基准高度数据以外的所有所述高度数据进行了偏移所述差异的量的校正的基础上，合成所述计算出的各高度数据，基于该合成后的高度数据来测定所述测定对象的三维形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维形状测定装置、三维形状测定方法以及程序
本专利技术涉及三维形状的测定装置、特别是能够取得测定对象的高度信息的三维形状测定装置。
技术介绍
以往，作为使用图像来测定物体的三维形状的技术，已知有如下的相移法：从投影仪等投射单元向测定对象投射具有周期性的图案，利用照相机等拍摄单元拍摄被投射了该图案的状态的测定对象，使用拍摄到的二维图像求出测定对象的立体形状。具体而言，通过对在所拍摄的图像中依赖于测定对象表面的形状(凹凸等)而产生的图案的变形进行分析，从而测定出测定对象的高度，并基于该测定对象的高度来求出三维形状。此时，由于产生因检查对象的表面形状而图案被遮挡从而产生影子，因此无法测定高度的情况，因此一般通过配置多个投射单元以相对于测定对象从不同的方向投射图案，从而减少成为阴影的区域(例如专利文献1)。这样，从投射有从多个投射单元照射的图案的多个图像中取得多个高度数据，对它们进行合成而得到一个高度数据，测定三维形状。对于所述那样的多个投射单元，虽然针对测定对象的高度基准统一，但由于经时变化、突发事件等，有时在各投射单元处所述的基准变化。另外，有时因异物的附着等而产生噪声。将这样的状态下取得的多个高度数据合成而得到的三维形状成为不适当的形状。与此相对，提出了如下技术：对通过来自多个投射部的图案照射而取得的多个高度数据进行整合，计算出测定对象物的整合高度数据，由此提高整合高度数据的可靠性(例如，专利文献2)。具体而言，在专利文献2中记载了：在得到从多个投射部照射的每个图案的测定对象的高度数据之后，以可靠度最高的投射部涉及的高度数据为基准，将剩余的高度数据排列、整合，由此提高整合高度数据的可靠性。并且，记载了：使用以按投射部求出的高度、信噪比、振幅、平均明亮度为中介变量的函数即可视性(visibility)信息以及灰度信息等，求出噪声区域，将各投射部的数据中的噪声最少的数据作为可靠度最高的数据(即，作为基准)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-1381号公报专利文献2：日本特开2012-112954号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，根据专利文献2所记载的方法，将噪声相对最少的数据作为基准数据来处理，但噪声的多少未必表示高度数据的精度，因此有可能将高度数据的精度相对较低的数据作为基准数据。另外，即使在原本基于来自所有的投射部的照射图案取得的测定对象的高度数据的可靠度均低(不充分高)的情况下，也从这样的数据中，以可靠度相对最高的数据为基准进行处理。这样，使用客观上可靠度不充分的高度数据而得到的整合高度数据、进而由此测定的三维形状的精度有可能变低。本专利技术是鉴于所述那样的实际情况而完成的，其目的在于提供一种在对从多个投射单元投射了图案的测定对象物的多个图像取得的多个高度数据进行合成来测定所述测定对象物的三维形状的情况下，得到精度良好的合成数据的技术。用于解决课题的手段为了实现所述目的，本专利技术采用以下的结构。本专利技术所涉及的三维形状测定装置具有：多个投射单元，其对测定对象投射图案；拍摄单元，其针对所述多个投射单元所投射的每个图案，拍摄包含被投射了所述图案的所述测定对象的像；以及测定单元，其通过对由所述拍摄单元拍摄到的图像进行处理来测定所述测定对象的三维形状，所述测定单元根据所述图像针对所述多个投射单元所投射的每个图案，计算所述测定对象的高度数据，选择计算出的各个该高度数据中的、针对所述测定对象而预先设定的测定基准部位的高度的值与预先设定的高度设想值最接近的高度数据作为基准高度数据，分别求出该基准高度数据与其他所有的计算出的所述高度数据的高度的差异，在对所述基准高度数据以外的所有所述高度数据各自进行了偏移所述差异的量的校正的基础上，将计算出的各所述高度数据进行合成，基于该合成后的高度数据来测定所述测定对象的三维形状。根据上述那样的结构，在合成多个高度数据时，将最接近于预先设定的高度设想值的高度数据作为基准数据，在根据该基准数据对其他的高度数据进行了校正的基础上，对各数据进行合成，因此能够得到与高度设想值的误差少的合成数据。由此，例如，如果将高度设想值设为装置的校准后的设计值，则即使在由于经时变化等而装置的校准发生变化的情况下，也能够得到将该不良影响抑制到最小限度的精度良好的合成数据。并且，通过基于该合成数据对测定对象的三维形状进行测定，能够得到可靠度高的测定结果。另外，也可以是，所述测定基准部位是如下这样的区域：对于拍摄所述多个投射单元投射的任意的图案而得到的图像，都能够计算出与实际的高度的误差少的高度数据。根据这样的结构，能够减少高度设想值与计算出的各个高度数据之间的误差，并且能够减小各高度数据间的差。因此，能够得到精度更良好的合成数据。另外，也可以是，所述测定对象是电子电路基板或配置于该电子电路基板的部件，所述测定基准部位是设置于所述电子电路基板的基准标记或所述电子电路基板的基板面。另外，也可以是，所述测定基准部位是设置在所述三维形状测定装置内的夹具，所述拍摄单元一并拍摄所述测定对象和所述夹具。这样的部位通常不存在投射图案透过的可能性，并且是平坦的，周边也不存在成为投射图案的影子的构造。因此，根据投射了任意图案的图像，都能够计算出误差少的高度数据，适合作为测定基准部位。另外，所述测定单元也可以判定计算出的各所述高度数据是否存在异常。在有异常的情况下，既可以中止测定，也可以通过某些输出单元发送警告。根据这样的结构，能够防止由于混合存在不正常的高度数据而取得可靠度低的合成数据。另外，在明显地计算出异常的值的情况下，有可能在测定对象的配置状态或者装置中发生了某些不良情况，能够尽早进行该确认。另外，本专利技术能够理解为具有上述结构或功能的至少一部分的三维形状测定装置。另外，本专利技术也能够理解为具备该三维形状测定装置的检查装置、3维扫描仪、物体识别装置。另外，本专利技术所涉及的三维形状测定方法是用于对测定对象的三维形状进行测定的方法，具有：设想值设定步骤，设定作为所述测定对象的高度测定的基准的测定基准部位的高度设想值；第一投射步骤，从第一投射单元向所述测定对象投射影像图案；第一拍摄步骤，拍摄包含在所述第一投射步骤中被投射了影像图案的所述测定对象的像；第二投射步骤，从第二投射单元向测定对象投射影像图案；第二拍摄步骤，拍摄包含在所述第二投射步骤中被投射了影像图案的所述测定对象的像；高度数据计算步骤，根据在所述第一拍摄步骤和所述第二拍摄步骤中拍摄到的各图像，针对每个该图像计算所述测定对象的高度数据；基准选择步骤，选择在所述高度数据计算步骤中计算出的多个高度数据中的、所述测定基准部位的高度的值为与所述高度设想值最接近的值的高度数据作为基准高度数据；差异量计算步骤，求出所述基准高度数据与其他高度数据的高度的值的差异；高度数据校正步骤，对所述基准高度数据以外的高度数据进行偏移在所述差异量计算步骤中求出的差异量的校正；合成数据制作步骤，将在所述高度数据校正步骤中校正后的高度数据与所述基准高度数据进行合成；以及三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维形状测定装置，其特征在于，具有：/n多个投射单元，其对测定对象投射图案；/n拍摄单元，其针对所述多个投射单元所投射的每个图案，拍摄包含被投射了所述图案的所述测定对象的像；以及/n测定单元，其通过对由所述拍摄单元拍摄到的图像进行处理来测定所述测定对象的三维形状，/n所述测定单元根据所述图像针对所述多个投射单元所投射的每个图案，计算所述测定对象的高度数据，选择计算出的各个该高度数据中的、针对所述测定对象而预先设定的测定基准部位的高度的值与预先设定的高度设想值最接近的高度数据作为基准高度数据，分别求出该基准高度数据与其他所有的计算出的所述高度数据的高度的差异，在对所述基准高度数据以外的所有所述高度数据各自进行了偏移所述差异的量的校正的基础上，将计算出的各所述高度数据进行合成，基于合成后的该高度数据来测定所述测定对象的三维形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190108 JP 2019-0012611.一种三维形状测定装置，其特征在于，具有：
多个投射单元，其对测定对象投射图案；
拍摄单元，其针对所述多个投射单元所投射的每个图案，拍摄包含被投射了所述图案的所述测定对象的像；以及
测定单元，其通过对由所述拍摄单元拍摄到的图像进行处理来测定所述测定对象的三维形状，
所述测定单元根据所述图像针对所述多个投射单元所投射的每个图案，计算所述测定对象的高度数据，选择计算出的各个该高度数据中的、针对所述测定对象而预先设定的测定基准部位的高度的值与预先设定的高度设想值最接近的高度数据作为基准高度数据，分别求出该基准高度数据与其他所有的计算出的所述高度数据的高度的差异，在对所述基准高度数据以外的所有所述高度数据各自进行了偏移所述差异的量的校正的基础上，将计算出的各所述高度数据进行合成，基于合成后的该高度数据来测定所述测定对象的三维形状。


2.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其特征在于，
所述测定基准部位是如下这样的区域：对于拍摄所述多个投射单元投射的任意的图案而得到的图像，都能够计算出与实际高度的误差少的高度数据。


3.根据权利要求2所述的三维形状测定装置，其特征在于，
所述测定对象是电子电路基板或配置于该电子电路基板的部件，
所述测定基准部位是设置于所述电子电路基板的基准标记或所述电子电路基板的基板面。


4.根据权利要求2所述的三维形状测定装置，其特征在于，
所述测定基准部位是设置在所述三维形状测定装置内的夹具，
所述拍摄单元一并拍摄所述测定对象和所述夹具。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的三维形状测定装置，其特征在于，
所述测定单元判定计算出的各所述高度数据是否存在异常。


6.一种三维形状测定方法，用于对测定对象的三维形状进行测定，该方法的特征在于，具有：
设想值设定步骤，设定作为所述测定对象的高度测定的基准的测定基准部位的高度设想值；
第一投射步骤，从第一投射单元向所述测定对象投射影像图案；
第一拍摄步骤，拍摄包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：西贵行，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP