表面轮廓测量设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用来检测物体的表面的二维图像的表面轮廓测量设备。根据本发明专利技术的表面轮廓测量设备包括：第一光源，其向物体的表面照射第一单色光；第二光源，其向物体的表面照射颜色不同于第一单色光的第二单色光；黑白相机，其捕捉从第一光源和第二光源照射并从物体的表面反射的第一单色光和第二单色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源以及所述黑白相机，以在向物体的表面照射第一单色光和第二单色光的状态下获得分别与第一单色光和第二单色光相对应的第一黑白图像数据和第二黑白图像数据，并使用第一黑白图像数据和第二黑白图像数据来生成物体的表面的合成彩色图像。由此，能够使用价格低的黑白相机来获得彩色二维图像，还能够通过使用处理速度大于彩色相机的黑白相机来提高处理速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及表面轮廓测量设备，更具体地涉及一种使用通过黑白相机获得的黑白 图像数据来生成合成彩色图像的表面轮廓测量设备。
技术介绍
随着近来对诸如计算机、蜂窝电话、PDA等电子装置的需求不断增长，使用表面安 装技术(SMT)的印制电路板(PCB)的重要性也不断增加。捕捉PCB的表面轮廓的表面轮廓测量设备被用作构成SMT裁板机系统的多个装置 中的测试装置。表面轮廓测量设备用于检测在制造PCB时出现的诸如部件安装误差、焊接 不牢(soldering default)、短路等误差。安装在SMT裁板机系统中的捕捉PCB表面轮廓的表面轮廓测量设备被划分为使用 面扫描相机的类型和使用线扫描相机的类型。一般来讲，使用面扫描的相机被广泛使用。同时，如图1所示，拜尔(Bayer)滤波器被附接在用作表面轮廓测量设备的彩色相 机的每个像素中，并且拜尔滤波器的红色滤波器、绿色滤波器或蓝色滤波器在每个像素中 不彼此相邻。这里，使用彩色相机来形成彩色图像需要每个像素的三种颜色(R、G和B)的信息。 然而，彩色相机的一个像素实际上仅具有R或G或B信息。因此，如图2所示，除了直接从 该像素获得的一个颜色信息之外，另外两个颜色信息是通过相邻像素的颜色信息的插值获 得的。图2例示了插值的示例。彩色相机被应用于摩尔系统，该系统是用于捕捉三维图像 的表面轮廓测量设备。—般来讲，使用摩尔图案的三维测量是通过在光穿过光栅照射到物体的状态下以 预定距离移动光栅超过3次的同时获得图像并检测测量点的亮度变化来实现的。由此，使 用摩尔图案的三维测量的关键点之一是可以多么精确地检测测量点或像素的亮度变化。一般来讲，在使用摩尔图案的三维焊接测试中很难使用单色光作为光源。例如，如 果作为光源的蓝色光被用于测量PCB的红色表面，在相机不能检测到从PCB的表面反射的 光以及亮度变化，因为只有红色光才能够从PCB表面反射。因此，在使用蓝色光作为光源的 三维测量中不能测量PCB的红色表面。因此，白光被用作摩尔三维类型的表面轮廓测量设备的光源。然而，尽管使用了白 光，但是只能从每个像素获得红色信息、绿色信息和蓝色信息之一，蓝色信息或绿色信息只 是从66. 66%的像素获得的，结果导致三维测量的结果不可靠。同时，类似于上述三维测量，彩色图像在二维测量中也很重要。另外，彩色图像在 使用组合二维和三维测量设备的二维测量中非常重要。另外，在使用二维测量的焊接测试设备的情况下，使用顶部照明和侧向照明而获 得的彩色图像对于准确区分焊料非常重要。然而，PCB的表面设置有多种颜色。此外，PCB 的表面上印刷了彼此对比的多种颜色。由此，在二维测量中，信息是黑白图像的3倍大的彩 色图像可用于区分焊料。另外，检查员通常用肉眼来检查二维图像和三维图像并确定PCB是否有问题 (NG)。然而，因为在二维黑白图像中焊料与焊盘之间的边界是模糊的，所以检查员可以使用 二维彩色图像得到正确结论就很重要。尽管如上所述彩色图像在表面轮廓测量设备中很重要，但是彩色相机也存在缺 陷，如价格昂贵和相比于黑白相机较慢的拍摄速度。由此，黑白相机实际上广泛用在二维和三维表面轮廓测量设备中。另外，黑白相机 主要用在使用摩尔图案的三维测量设备中，因为即使如上所述使用了白光，但三维测量结 果的可靠性很低。然而，黑白相机被应用于使用摩尔图案的三维测量设备，这种设备为可进行二维 测量且为了实现三维测量的高有效值和低成本的组合测量设备的类型。因此，二维测量结 果的效率很低因为在二维测量中的二维黑白图像中焊料与焊盘之间的边界很模糊，结果是 作为二维和三维组合测量设备的使用摩尔图案的三维测量设备的效率很低。
技术实现思路
本专利技术是考虑到以上问题而作出的，因此目的是提供一种表面轮廓测量设备，其 使用通过黑白相机获得的黑白图像数据来生成合成彩色图像。根据本专利技术的第一方面，上述目的能够通过提供一种捕捉物体的表面的二维图像 的表面轮廓测量设备，该表面轮廓测量设备包括第一光源，其向物体的表面照射第一单色 光；第二光源，其向物体的表面照射颜色不同于第一单色光的第二单色光；黑白相机，其捕 捉从第一光源和第二光源照射的从物体的表面反射的第一单色光和第二单色光；以及控制 器，其控制第一光源、第二光源以及黑白相机，以在向物体的表面照射第一单色光和第二单 色光的状态下获得分别与第一单色光和第二单色光相对应的第一黑白图像数据和第二黑 白图像数据，并使用第一黑白图像数据和第二黑白图像数据生成物体的表面的合成彩色图 像。此处，第一单色光包括绿色光和蓝色光中的一个；并且其中第二单色光包括红色光。另外，控制器基于通过照射绿色光和蓝色光中的一个而获得的第一黑白图像数据 并基于第二黑白图像数据来计算与绿色光和蓝色光中的另一个相对应的第三黑白图像数 据，并且通过对第一黑白图像数据、第二黑白图像数据和第三黑白图像数据进行合成来生 成合成彩色图像。并且，控制器使用公式I_3rd_data = nX (I_lst_data)k+mX (I_2nd_data)p 来计 算第三黑白图像数据，此处，I_lst_data是第一黑白图像数据，I_2nd_data是第二黑白图 像数据，I_3rd_data是第三黑白图像数据，η和k是赋予第一黑白图像数据的用于计算第三 黑白图像数据的常数，m和ρ是赋予第二黑白图像数据的用于计算第三黑白图像数据的常 数。本专利技术的另一方面提供了一种捕捉物体的表面的二维图像的表面轮廓测量设备， 该表面轮廓测量设备包括第一光源，其向物体的表面照射第一单色光；第二光源，其向物 体的表面照射颜色不同于第一单色光的第二单色光；第三光源，其向物体的表面照射颜色 不同于第一单色光和第二单色光的第三单色光；黑白相机，其捕捉从第一光源、第二光源和第三光源照射的从物体的表面反射的第一单色光、第二单色光和第三单色光；以及控制器， 其控制第一光源、第二光源、第三光源以及黑白相机，以在向物体的表面照射第一单色光、 第二单色光和第三单色光的状态下获得分别与第一单色光、第二单色光和第三单色光相对 应的第一黑白图像数据、第二黑白图像数据和第三黑白图像数据，并使用第一黑白图像数 据、第二黑白图像数据和第三黑白图像数据来生成物体的表面的合成彩色图像。这里，第一单色光包括蓝色光；第二单色光包括红色光；第三单色光包括绿色光。另外，控制器通过将第一黑白图像数据、第二黑白图像数据和第三黑白图像数据 识别为每个像素的RGB数据来生成合成彩色图像。并且，黑白相机是以面扫描相机或线扫描相机类型来提供的。根据本专利技术，本专利技术提供了一种使用通过黑白相机获得的黑白图像数据来生成合 成彩色图像的表面轮廓测量设备。因此，能够使用廉价的黑白相机获得二维彩色图像，以及 通过使用捕捉速度大于彩色相机的黑白相机提高处理速度。另外，如果将本专利技术应用于使用摩尔图案的二维/三维测试设备，则二维/三维测 试设备的效率能够进一步提高，因为即使使用了黑白相机也能够在二维测试中获得彩色图 像。附图说明图1和图2是描述彩色相机中使用的滤色器及其插值方法的图；图3例示了根据本专利技术第一实施方式的表面轮廓测量设备的构成的示例；图4例示了由通过根据本专利技术第一实施方式的表面轮廓测量设备获得的第一黑 白图像数据和第二黑白图像数据表示的二维黑白图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捕捉物体的表面的二维图像的表面轮廓测量设备，该表面轮廓测量设备包括：第一光源，其向物体的表面照射第一单色光；第二光源，其向物体的表面照射颜色不同于第一单色光的第二单色光；黑白相机，其捕捉从第一光源和第二光源照射并从物体的表面反射的第一单色光和第二单色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源以及所述黑白相机，以在向物体的表面照射第一单色光和第二单色光的状态下获得分别与第一单色光和第二单色光相对应的第一黑白图像数据和第二黑白图像数据，并使用第一黑白图像数据和第二黑白图像数据来生成物体的表面的合成彩色图像。

【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：刘永雄，崔永珍，曺哲熏，
申请(专利权)人：奔创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]