三维测量装置、三维测量方法及程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三维测量装置、三维测量方法及程序。该三维测量装置包括：投射单元，包括能够改变照度的照明装置，投射单元利用来自照明装置的光将条纹投射至测量对象，并且改变被投射至测量对象的条纹的相位；成像单元，拍摄其上被投射了条纹的测量对象的图像；以及控制单元，通过使投射单元多次改变被投射至测量对象的条纹的相位以使成像单元拍摄多个图像，从所拍摄的多个图像中提取亮度值，基于所提取的亮度值计算测量对象的三维测量中的错误率，通过改变照明装置的照度来针对各照度计算错误率，并且基于所计算的各照度的错误率来确定用于三维测量测量对象的测量照度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够使用相移法(phase shift method)等对测量对象进行三维测量的三维测量装置等的技术。
技术介绍
至今，作为检查诸如配线基板的测量对象的质量的方法，已使用了分析对测量对象进行成像而获得的图像并检查测量对象的质量的方法。在二维图像分析中，难以检测测量对象中高度方向上的诸如裂痕和空腔的缺陷。由此，近来已使用通过三维图像分析来测量测量对象的三维形状并且检查测量对象的质量的方法。作为通过图像分析来测量测量对象的三维形状的方法，作为一种光切断法的相移法(时间条纹分析法)被广泛使用(例如，见日本未审查专利申请公开第2010-175554号(第至段)以及日本未审查专利申请公开第2009-204373号(第至段))。以下描述相移法的原理。根据相移法，首先，投射装置将亮度以正弦方式变化的条纹投射至测量对象。投射至测量对象的条纹的相位以预定相移量来改变。相位改变被重复多次(最少三次，通常四次以上)，直到条纹的相位移动了一个周期。当条纹的相位被改变时，成像装置在每次相位被改变时对条纹被投射至其上的测量对象进行成像。例如，当相移量为/2 时，条纹的相位以O、Ji /2、Ji和3 Ji /2来改变，并且在各相位处拍摄测量对象的图像。从而共拍摄四个图像。当相位被改变四次时，可通过从四个图像提取各像素的亮度值并将亮度值应用至以下等式(I)来计算坐标(X，y)处的相位Φ (X，y)。Φ (x, y) = TarT1Uw2U, y)-Iπ/2(χ, y)/{I0(X, y)-Ιπ (X, y)} · · ·⑴在此等式中，IQ(x,y) > Ill72(x, y) > Iii (x, y)和 Ι3π/2(χ，y)分别为位于坐标(x，y)处的像素在相位为O、Ji /2、和3 /2时的亮度值。当相位Φ (x,y)可被计算时，通过三角测量(triangulation)原理基于相位Φ (x,y)来获取各坐标处的高度信息，并且可获得测量对象的三维形状。
技术实现思路
在相移法中，如等式⑴右侧所表达的，当计算坐标(X，y)处的相位Φ (X，y)时，需要计算位于坐标U，y)处的像素的亮度值之间的差值。例如，当投射装置的照明装置太暗时，从四个图像提取的亮度值之间的差值减小，因此相位Φ (X，y)不能正确地从等式(I)算出。结果，可能产生不能正确地测量测量对象的三维形状的问题。相反地，当投射装置的照明装置太亮时，由于例如位于投射至测量对象的条纹的明亮部分中的像素的亮度值超过成像装置的识别范围的缘由，可能不能正确地算出亮度值之间的差值。因此，与投射装置的照明装置太暗的情况一样，可能产生不能正确地测量测量对象的三维形状的问题。期望提供一种三维测量装置等的技术，能够使用适当的测量照度对测量对象进行三维测量。根据本专利技术的实施方式，提 供了一种三维测量装置，其包括投射单元、成像单元和控制单元。投射单元包括能够改变照度的照明装置。投射单元利用来自照明装置的光将条纹投射至测量对象，并且改变被投射至测量对象的条纹的相位。成像单元拍摄条纹被投射至其的测量对象的图像。控制单元通过使投射单元多次改变被投射至测量对象的条纹的相位以使成像单元拍摄多个图像，从所拍摄的多个图像中提取亮度值，基于所提取的亮度值计算测量对象的三维测量中的错误率，通过改变照明装置的照度来针对各照度计算错误率，并且基于所计算的各照度的错误率来确定用于三维测量测量对象的测量照度。三维测量装置可通过改变照明装置的照度来针对三维测量中的各照度计算错误率，并且可基于各照度的错误率来确定用于三维测量测量对象的测量照度。因此，当通过改变投射至测量对象的条纹的相位来对测量对象进行三维测量时，三维测量装置可使用适当的测量照度(在该测量照度处，所算出的错误率小)对测量对象进行三维测量。在三维测量装置中，测量对象可包括第一区域和错误率不同于第一区域的错误率的第二区域。在此情况下，控制单元通过改变照明装置的照度来针对各照度计算第一和第二错误率(分别为第一和第二区域的错误率)，并且基于所计算的各照度的第一和第二错误率来确定测量照度。因此，当对包括错误率彼此不同的多个区域的测量对象进行三维测量时，可确定适当的测量照度。在三维测量装置中，控制单元可针对各照度计算第一和第二错误率之和，并且基于各照度的第一和第二错误率之和来确定测量照度。在三维测量装置中，控制单元可确定第一和第二错误率之和小于预定阈值的照度范围，并且将该照度范围的中间值确定为测量照度。这样，可防止错误率具有急剧变化风险的值被用作测量照度。在三维测量装置中，控制单元可基于第一和第二错误率之和相对于照度的变化的变化率来确定测量照度。这样，可防止错误率具有急剧变化风险的值被用作测量照度。在三维测量装置中，控制单元可将第一和第二错误率之和最小的照度确定为测量照度。在三维测量装置中，控制单元可通过将第一和第二错误率中的至少一个乘以一权重系数来优先化第一和第二错误率中的一个，并且之后计算第一和第二错误率之和。这样，测量对象的多个区域中的错误率重要的那些区域的错误率可被优先化，可计算错误率之和，并且从而可基于错误率之和来确定测量照度。在三维测量装置中，控制单元可计算从通过改变条纹的相位而拍摄的多个图像提取的并且对应于多个图像中的同一像素的多个亮度值之间的差，判断所计算的亮度值之间的差是否小于第一阈值，并且计算亮度值之间的差小于第一阈值的像素的比例作为错误率。这样，当照明装置太暗从而照明装置的照度不合适时，也可适当地计算错误率。在三维测量装置中，控制单元可判断从多个图像提取的并且对应于多个图像中的同一像素的多个亮度值中的至少一个是否等于或大于第二阈值，并且计算等于或大于第二阈值的亮度值的比例作为错误率。这样，当照明装置太亮从而照明装置的照度不合适时，也可适当地计算错误率。在三维测量装置中，控制单元可判断从通过改变条纹的相位而拍摄的多个图像提取的并且对应于多个图像中的同一像素的多个亮度值中的至少一个是否等于或大于预定 阈值，并且计算等于或大于该阈值的亮度值的比例作为错误率。这样，当照明装置太亮从而照明装置的照度不合适时，也可适当地计算错误率。根据本专利技术的另一实施方式，提供了一种三维测量方法，包括利用来自能够改变光的照度的照明装置的光将条纹投射至测量对象。通过多次改变投射至测量对象的条纹的相位来拍摄多个图像。从所拍摄的多个图像提取亮度值。基于所提取的亮度值计算测量对象的三维测量中的错误率。通过改变照明装置的照度来针对各照度计算错误率。基于所计算的各照度的错误率来确定用于三维测量测量对象的测量照度。根据本专利技术的又一实施方式，提供了一种程序，使三维测量装置执行利用来自能够改变光的照度的照明装置的光将条纹投射至测量对象。三维测量装置执行通过多次改变投射至测量对象的条纹的相位来拍摄多个图像。三维测量装置执行从所拍摄的多个图像提取亮度值。三维测量装置执行基于所提取的亮度值计算测量对象的三维测量中的错误率。三维测量装置执行通过改变照明装置的照度来针对各照度计算错误率。三维测量装置执行基于所计算的各照度的错误率来确定用于三维测量测量对象的测量照度。如上所述，根据本专利技术的实施方式，可提供一种三维测量装置等的技术，能够使用适当的测量照度对测量对象进行三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村匠，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：