KR101311255B1 - Inspection method of measuring object - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정대상물의 실장상태를 검사하기 위한 측정대상물 검사방법에 관한 것으로서, 본 발명의 측정대상물 검사방법에 따르면, 측정대상물이 형성된 기판에 복수의 방향으로 패턴광을 각각 N번 조사하고 카메라로 촬영한다. 이후, 촬영된 각각의 방향별 N개의 이미지를 이용하여 기판의 각 방향별 비저빌리티 맵을 생성하고, 각 방향별 비저빌러티 맵에서 측정대상물의 방향별 그림자 영역을 획득한다. 이후, 획득된 방향별 그림자 영역을 보상하고, 보상된 방향별 그림자 영역들을 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성한다. 이에 따라, 그림자 영역 획득의 신뢰성을 높이고, 측정대상물의 실장 상태에 대한 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a measurement object inspection method for inspecting the mounting state of the measurement object, according to the measurement object inspection method of the present invention, to irradiate the pattern light in a plurality of directions to the substrate on which the measurement object is formed N times, Shoot. Subsequently, a visibility map for each direction of the substrate is generated using N images for each direction photographed, and a shadow area for each direction of the measurement object is obtained from the visibility map for each direction. Subsequently, the obtained shadow area by direction is compensated, and the shadow map is generated by merging the compensated shadow areas by direction. Accordingly, it is possible to increase the reliability of the shadow area acquisition and to improve the inspection reliability of the mounting state of the measurement object.
Description
본 발명은 측정대상물 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 형성된 측정대상물을 검사하기 위한 측정대상물 검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring object inspection method, and more particularly to a measuring object inspection method for inspecting a measurement object formed on a printed circuit board.
일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비되며, 이러한 인쇄회로기판 상에는 다양한 종류의 전자부품들이 형성되어 있다.In general, at least one printed circuit board (PCB) is provided in an electronic device, and various kinds of electronic components are formed on the printed circuit board.
상기 전자부품들이 실장된 기판의 신뢰성을 검증하기 위하여 상기 전자부품의 실장 상태를 검사할 필요가 있으며, 상기 전자부품의 실장 상태를 검사하기 위해서는 측정대상물의 영역을 정확히 설정하는 것이 중요하다.In order to verify the reliability of the board on which the electronic components are mounted, it is necessary to inspect the mounting state of the electronic component. In order to inspect the mounting state of the electronic component, it is important to accurately set an area of the measurement object.
종래에는 측정대상물의 영역을 설정하기 위하여 2차원적 이미지를 촬영하여 촬영된 이미지를 이용하여 왔다. 그러나, 2차원적 이미지에서 측정대상물의 영역을 설정하는 작업은 소자의 색상이나 조명에 민감하여 상기 측정대상물을 주변으로부터 판별해 내기가 어렵고, 측정대상물의 디멘션(dimension)이 변경된 경우에도 상기 측정대상물의 영역을 판별하기가 어렵다. 또한, 이미지에 노이즈(noise)가 있는 경우, 예를 들어 측정대상물 이외의 기판 위에 패턴이나 실크가 형성된 경우 상기 측정대상물을 판별하기가 어렵고, 카메라에 의한 노이즈가 나타날 수 있으며, 패드 영역과 같은 인접한 부분과 혼동될 수도 있다.Conventionally, two-dimensional images have been taken to photograph an object to set an area of a measurement object. However, the operation of setting the area of the measurement object in the two-dimensional image is sensitive to the color or illumination of the device, making it difficult to distinguish the measurement object from the surroundings, even when the dimension of the measurement object is changed. It is difficult to determine the area of. In addition, when there is noise in an image, for example, when a pattern or silk is formed on a substrate other than the measurement object, it is difficult to determine the measurement object, and noise by a camera may appear, and an adjacent area such as a pad area may be caused. May be confused with the part.
따라서, 상술한 문제점들을 방지할 수 있는 측정대상물의 영역 추출 방법을 이용한 측정대상물 검사방법이 요청된다.Therefore, a method for inspecting a measurement object using a method for extracting a region of the measurement object that can prevent the above-described problems is required.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원하는 측정대상물을 정확히 추출할 수 있는 측정대상물 검사방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a measuring object inspection method that can accurately extract the desired measurement object.
본 발명의 일 특징에 따른 측정대상물 검사방법은, 측정대상물이 형성된 기판에 복수의 방향으로 패턴광을 각각 N번 조사하고 카메라로 촬영하는 단계, 상기 촬영된 각각의 방향별 N개의 이미지를 이용하여 상기 기판의 각 방향별 비저빌리티 맵을 생성하는 단계, 상기 각 방향별 비저빌러티 맵에서 상기 측정대상물의 방향별 그림자 영역을 획득하는 단계, 상기 획득된 방향별 그림자 영역을 보상하는 단계, 및 상기 보상된 방향별 그림자 영역들을 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 비저빌리티 맵은 각 픽셀별 촬영된 영상의 밝기신호에 있어서 진폭(Bi(x,y))의 평균(Ai(x,y))에 대한 비(Vi(x,y)=Bi(x,y)/Ai(x,y))로 정의된다. In accordance with an aspect of the present invention, a method for inspecting a measurement object includes irradiating a patterned light N times in a plurality of directions to a substrate on which a measurement object is formed and photographing it with a camera, using the N images for each direction photographed. Generating a visibility map for each direction of the substrate, obtaining a shadow area for each direction of the measurement object from the vision map for each direction, compensating the obtained shadow area for each direction, and the Merging the compensated directional shadow areas to produce a shadow map. The visibility map has a ratio Vi (x, y) = Bi (x,) to an average Ai (x, y) of an amplitude Bi (x, y) in the brightness signal of the image photographed for each pixel. y) / Ai (x, y)).
상기 그림자 영역을 보상하기 위한 일 예로, 상기 획득된 방향별 그림자 영역에 대하여 각 픽셀에 진폭((Bi(x,y))을 곱한다. 상기 그림자 영역을 보상하기 위한 다른 예로, 상기 획득된 방향별 그림자 영역의 각 픽셀에서의 진폭((Bi(x,y))이 기설정된 기준값 이하이면 그림자로 설정한다.As an example for compensating the shadow area, each pixel is multiplied by an amplitude (Bi (x, y)) for the obtained shadow area for each direction. If the amplitude ((Bi (x, y)) at each pixel of the shadow area is equal to or less than a predetermined reference value, the shadow is set.
상기 3차원 형상 검사방법은 상기 그림자 맵으로부터 상기 측정대상물의 크기 및 위치 정보 중 적어도 1개 이상을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The three-dimensional shape inspection method may further include obtaining at least one of size and position information of the measurement object from the shadow map.
본 발명의 다른 특징에 따른 측정대상물 검사방법은, 측정대상물이 형성된 기판에 복수의 방향으로부터 광을 조사하여 방향별 진폭(amplitude) 맵들을 획득하는 단계, 상기 방향별 진폭 맵들에서 진폭이 기설정된 기준값 이하인 영역을 그림자 영역으로 판단하여 방향별 그림자 영역들을 추출하는 단계, 및 상기 방향별 그림자 영역들을 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 진폭 맵들을 획득하기 위하여, 각 방향에서 위상천이된 격자패턴 광을 복수에 걸쳐 조사할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for inspecting a measurement object includes irradiating light from a plurality of directions to a substrate on which a measurement object is formed to obtain amplitude maps for each direction, and a reference value having a predetermined amplitude in the amplitude maps for each direction. Determining shadow areas according to the following, and extracting shadow areas for each direction, and generating shadow maps by merging the shadow areas for each direction. In order to obtain the amplitude maps, the grid pattern light phase shifted in each direction may be irradiated over a plurality of times.
상기 그림자 맵으로부터 상기 측정대상물의 크기, 위치 및 회전 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 획득하여 상기 측정대상물의 실장 상태를 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 그림자 맵과 비교하여 상기 측정대상물에 대응되는 지를 확인하기 위한 템플릿을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include acquiring at least one or more information of the size, position, and rotation information of the measurement object from the shadow map to examine the mounting state of the measurement object. The method may further include generating a template for confirming whether the object corresponds to the measurement object in comparison with the shadow map.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 측정대상물 검사방법은, 측정대상물이 형성된 기판에 복수의 방향으로 광을 조사하여 상기 기판의 각 방향별 그림자 영역을 획득하는 단계, 상기 획득된 방향별 그림자 영역들을 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성하는 단계, 및 상기 그림자 맵으로부터 상기 측정대상물의 크기, 위치 및 회전 정보 중 적어도 1개 이상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for inspecting a measurement object includes: irradiating light onto a substrate on which a measurement object is formed in a plurality of directions to obtain shadow areas for each direction of the substrate, and merging the obtained shadow areas for each direction; generating a shadow map by merging; and obtaining at least one of the size, position, and rotation information of the measurement object from the shadow map.
그리고 상기 그림자 영역을 획득하는 단계 이후, 상기 획득된 방향별 그림자 영역을 보상하는 단계를 더 포함하고, 상기 그림자 영역을 보상하는 단계는, 상기 획득된 방향별 그림자 영역의 각 픽셀에 진폭((Bi(x,y))을 곱하거나, 상기 각 픽셀에서의 진폭이 기설정된 기준값 이하이면 그림자 영역으로 설정할 수 있다.And after the obtaining of the shadow area, further comprising compensating the obtained shadow area for each direction, and compensating the shadow area for each pixel of the obtained shadow area by direction (Bi). (x, y)), or if the amplitude of each pixel is less than a predetermined reference value can be set to the shadow area.
그리고 상기 그림자 맵을 생성하는 단계 이후, 상기 그림자 맵을 보상하는 단계를 더 포함하고, 상기 그림자 맵을 보상하는 단계는, 상기 그림자 맵의 각 각 픽셀에 진폭((Bi(x,y))을 곱하거나, 상기 각 픽셀에서의 진폭이 기설정된 기준값 이하이면 그림자 영역으로 설정할 수 있다.And after generating the shadow map, compensating the shadow map, and compensating the shadow map comprises: applying an amplitude ((Bi (x, y)) to each pixel of the shadow map. If it is multiplied or if the amplitude at each pixel is less than or equal to a predetermined reference value, the shadow area may be set.
그리고 상기 측정대상물 검사방법은, 측정장치를 통한 상기 측정대상물의 측정 또는 상기 측정대상물에 대한 정보를 포함한 캐드 데이터를 통해 템플릿을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 그림자 맵과 상기 템플릿을 비교하여 상기 측정대상물을 설정할 수 있다.The measuring object inspection method may further include generating a template through CAD data including the measurement of the measuring object or information on the measuring object through a measuring device, and comparing the shadow map with the template. The measurement object can be set.
그리고 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정대상물에 조사하여 상기 측정대상물의 각 픽셀별 비저빌리티 정보 또는 진폭 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 비저빌리티 정보 또는 진폭 정보로부터 상기 각 방향별 그림자 영역을 획득할 수 있다.And irradiating grating image light to a measurement object in a plurality of directions to obtain viability information or amplitude information for each pixel of the measurement object, wherein the shadow area for each direction is obtained from the viability information or amplitude information. Can be obtained.
그리고 상기 비저빌리티 정보는, 각 픽셀별 촬영된 영상의 밝기신호에 있어서 진폭(Bi(x,y))의 평균(Ai(x,y))에 대한 비(Vi(x,y)=Bi(x,y)/Ai(x,y))로 정의되며, 상기 평균(Ai(x,y))은 수학식 1()을 만족하고, 비저빌리티(Vi(x,y))는 수학식2()를 만족할 수 있다.(여기서, (Ii 1, Ii 2, ... , Ii N)은 카메라에서 촬영된 N개의 위상별 이미지들로부터 X-Y 좌표계의 각 위치(i(x,y))에서 추출된 N개의 밝기신호들을 의미하며, 상기 수학식에서는 N이 4인 경우를 나타낸다)The viability information includes a ratio Vi (x, y) = Bi (a) to an average Ai (x, y) of the amplitude Bi (x, y) in the brightness signal of the image photographed for each pixel. x, y) / Ai (x, y)), and the average Ai (x, y) is represented by Equation 1 ( ), And the viability (Vi (x, y)) is Where (I i 1 , I i 2 , ..., I i N ) is the angular position (i (x, y)) of the XY coordinate system from the N phase-specific images captured by the camera. N brightness signals extracted from X) are represented, and in the above equation, N represents 4.
이와 같은 측정대상물 검사방법에 따르면, 방향별 비저빌러티 맵에서 획득되는 방향별 그림자 영역을 진폭 정보를 이용하여 보상함으로써, 그림자 영역의 노이즈를 최대한 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 측정대상물의 실장 상태에 대한 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the method of inspecting the measurement object, noise of the shadow area can be reduced as much as possible by compensating the shadow area for each direction obtained from the direction-by-visibility map using the amplitude information, thereby making it possible to determine the mounting state of the measurement object. Can improve the inspection reliability.
또한, 방향별 비저빌러티 맵에 비하여 노이즈가 작은 방향별 진폭 맵을 이용하여 그림자 영역을 추출함으로써, 그림자 영역 추출의 신뢰성을 높일 수 있다. In addition, by extracting the shadow region using the direction-specific amplitude map with less noise than the direction-specific visibility map, the reliability of the shadow region extraction can be improved.
또한, 측정대상물의 높이가 측정범위를 넘어설 경우에도, 비저빌러티 맵을 이용하여 측정대상물의 영역을 정확히 추출할 수 있다.In addition, even when the height of the measurement object exceeds the measurement range, the area of the measurement object may be accurately extracted using the visibility map.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 측정대상물 검사방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 측정대상물이 실장된 기판의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정대상물 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 방향별 비저빌러티 맵들을 나타낸 도면이다.
도 5는 방향별 진폭 맵들을 나타낸 도면이다.
도 6은 방향별 그림자 영역을 보상한 방향별 보상 맵들들을 나타낸 도면이다.
도 7은 보상된 방향별 그림자 영역들을 머징하여 생성한 그림자 맵을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정대상물 검사방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an exemplary three-dimensional shape measuring apparatus used in the method for inspecting a measurement object according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating a part of a substrate on which a measurement object is mounted.
3 is a flowchart illustrating a method for inspecting a measurement object according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating direction-specific visibility maps.
5 is a diagram illustrating direction-specific amplitude maps.
FIG. 6 is a diagram illustrating direction-specific compensation maps for compensating a shadow area for each direction.
FIG. 7 illustrates a shadow map generated by merging the compensated shadow areas for each direction. FIG.
8 is a flowchart illustrating a measurement object inspection method according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 측정대상물 검사방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an exemplary three-dimensional shape measuring apparatus used in the method for inspecting a measurement object according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정장치는 측정대상물이 형성된 기판(150)을 지지 및 이송시키기 위한 스테이지(140), 기판(150)에 광을 조사하기 위한 하나 이상의 제1 조명부(110) 및 기판(150)의 이미지를 촬영하는 카메라(130)를 포함한다. 또한, 상기 3차원 형상 측정장치는 스테이지(140)에 인접하게 설치되어 제1 조명부(110)와 별도로 기판(150)에 광을 조사하는 제2 조명부(120)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
제1 조명부(110)는 기판(150)에 형성된 측정대상물의 3차원 형상을 측정하기 위한 조명으로, 일정한 형태의 광을 기판(150)에 대하여 일정 각도로 기울어지게 조사한다. 예를 들어, 제1 조명부(110)는 광을 발생시키는 광원(112), 광원(112)으로부터의 광을 격자패턴 광으로 변환시키기 위한 격자소자(114), 격자소자(114)를 피치 이송시키기 위한 격자이송기구(116) 및 격자소자(114)에 의해 변환된 격자패턴 광을 측정대상물에 투영하기 위한 투영 렌즈(118)를 포함한다. 격자소자(114)는 격자패턴 광의 위상천이를 위해 페이조 엑추에이터(piezo actuator : PZT) 등의 격자이송기구(116)를 통해 2π/N 만큼씩 이송될 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이다. 이러한 구성을 갖는 제1 조명부(110)는 격자이송기구(116)를 통해 격자소자(114)를 순차적으로 이송하면서 매 이송시마다 기판(150)을 향해 격자패턴 광을 조사하며, 카메라(130)는 격자소자(114)의 이송시마다 기판(150)의 이미지를 촬영한다.The
제1 조명부(110)는 측정 정밀도를 높이기 위하여 카메라(130)를 중심으로 원주 방향을 따라 일정한 각도로 이격되도록 복수가 설치된다. 예를 들어, 제1 조명부(110)는 카메라(130)를 중심으로 원주 방향을 따라 90도의 각도로 이격되어 4개가 설치되거나, 또는 45도의 각도로 이격되어 8개가 설치될 수 있다.The
제2 조명부(120)는 원형 링 형상으로 형성되어 스테이지(140)에 인접하게 설치된다. 제2 조명부(120)는 기판(150)의 초기 얼라인 또는 검사 영역 설정 등을 위하여 광을 기판(150)에 조사한다. 예를 들어, 제2 조명부(120)는 백색광을 발생시키는 형광 램프를 포함하거나, 또는 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 발생시키는 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함할 수 있다.The
카메라(130)는 스테이지(140)의 상부에 배치되어, 기판(150)으로부터 반사되어 나오는 광을 인가받아 기판(150)에 대한 이미지를 촬영한다. 예를 들어, 카메라(130)는 제1 조명부(110)의 격자패턴 광의 조사를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영하고, 제2 조명부(120)의 광 조사를 통해 기판(150)의 이미지를 촬영한다. 카메라(130)는 이미지 촬영을 위해 CCD 카메라나 CMOS 카메라 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The
이와 같은 구성을 갖는 3차원 형상 측정장치는 제1 조명부(110) 또는 제2 조명부(120)를 이용하여 기판(150)에 광을 조사하고, 카메라(130)를 통해 측정대상물이 형성된 기판(150)의 이미지를 촬영함으로써, 기판(150)의 3차원적 이미지 및 2차원적 이미지를 측정한다. 한편, 도 1에 도시된 3차원 형상 측정장치는 일 예에 지나지 않으며, 하나 이상의 제1 조명부(110)와 카메라(130)를 포함하는 다양한 구성으로의 변경이 가능하다.The three-dimensional shape measuring apparatus having such a configuration irradiates light to the
이하, 상기와 같은 3차원 형상 측정장치를 이용하여 인쇄회로기판에 형성된 전자부품 등의 측정대상물을 검사하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of inspecting a measurement object such as an electronic component formed on a printed circuit board using the three-dimensional shape measuring apparatus as described above will be described in detail.
도 2는 측정대상물이 실장된 기판의 일부를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정대상물 검사방법을 나타낸 흐름도이며, 도 4는 방향별 비저빌러티 맵들을 나타낸 도면이며, 도 5는 방향별 진폭 맵들을 나타낸 도면이며, 도 6은 방향별 그림자 영역이 보상된 방향별 보상 맵들을 나타낸 도면이며, 도 7은 보상된 방향별 그림자 영역들을 머징하여 생성한 그림자 맵을 나타낸 도면이다.2 is a plan view showing a portion of a substrate on which a measurement object is mounted, FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of inspecting a measurement object according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view illustrating visibility maps for each direction. FIG. 5 is a diagram illustrating amplitude maps for each direction, and FIG. 6 is a diagram showing direction compensation maps for which a shadow area for each direction is compensated for, and FIG. 7 is a diagram for a shadow map generated by merging the compensated shadow areas for each direction. to be.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 전자부품 등의 측정대상물(152)이 기판(150)에 실장된 상태를 검사하기 위하여 우선, 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 복수의 방향으로부터 패턴광을 각각 N번 조사하고 카메라(130)로 기판(150)의 이미지를 촬영한다(S110).여기서, N은 2 이상의 자연수이다. 이후, 카메라(130)에서 촬영된 각각의 방향별 N개의 이미지를 이용하여 기판(150)의 각 방향별 비저빌러티 맵을 생성한다(S120).1, 2, and 3, in order to inspect a state in which a
구체적으로, 복수의 제1 조명부들(110)이 기판(150)을 향하여 순차적으로 광을 조사하면, 카메라(130)는 순차적으로 방향별 이미지를 촬영하고, 이로부터 방향별 비저빌러티 맵을 생성한다. 이때, 3차원 형상 측정장치는 다중채널 위상천이 모아레 방식을 통해 방향별 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 각각의 제1 조명부(110)를 통해 각 방향에서 위상천이된 격자패턴 광을 복수에 걸쳐 기판(150)에 조사하고, 각 조사시마다 카메라(130)를 통해 기판(150)의 위상별 이미지들을 촬영한 후, 상기 복수의 위상별 이미지들로부터 방향별 비저빌러티 맵을 생성한다. 한편, 상기 복수의 위상별 이미지들로부터 방향별 진폭 맵을 생성할 수도 있다.In detail, when the plurality of
상기 비저빌러티 맵은 각 픽셀별 촬영된 영상의 밝기(intensity)신호에 있어서 진폭(amplitude)(Bi(x,y))의 평균(Ai(x,y))에 대한 비를 의미하며, 대체로 반사율이 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다. 비저빌러티(Vi(x,y))는 다음과 같이 정의된다.The visibility map means a ratio of an average (A i (x, y)) of amplitude (B i (x, y)) in an intensity signal of an image photographed for each pixel. In general, it tends to increase as the reflectance increases. Visibility V i (x, y) is defined as
Vi(x,y)=Bi(x,y)/Ai(x,y)V i (x, y) = B i (x, y) / A i (x, y)
각 채널별에 대하여 카메라(130)에서 촬영된 N개의 위상별 이미지들로부터 X-Y 좌표계의 각 위치(i(x,y))에서의 N개의 밝기신호들(Ii 1, Ii 2, ... , Ii N)을 추출하고, N-버켓 알고리즘(N-bucket algorithm)을 이용하여 평균(Ai(x,y)) 및 비저빌러티(Vi(x,y))를 산출한다.N brightness signals I i 1 , I i 2 ,... At each position i (x, y) of the XY coordinate system from the N phase-specific images taken by the
예를 들어, N=4인 경우는 다음과 같이 비저빌러티를 산출할 수 있다.For example, when N = 4, the visibility can be calculated as follows.
3차원 형상 측정장치는 상기한 방법을 통해 산출된 비저빌러티 정보 및 진폭 정보를 이용하여 도 4에 도시된 방향별 비저빌러티 맵들과 도 5에 도시된 방향별 진폭 맵들을 생성할 수 있다.The 3D shape measuring apparatus may generate the direction-specific visibility maps shown in FIG. 4 and the direction-specific amplitude maps shown in FIG. 5 using the visibility information and the amplitude information calculated through the above method.
도 6을 참조하면, 상기 방향별 비저빌러티 맵들을 생성한 후, 상기 방향별 비저빌러티 맵에서 측정대상물(152)에 대한 방향별 그림자 영역(154)을 획득한다(S130). 기판(150)에 형성된 측정대상물(152)은 소정의 높이를 갖기 때문에, 제1 조명부(110)에서 소정의 각도로 기울어지게 광을 조사하면 측정대상물(152)의 반대편에는 그림자 영역(154)이 발생된다. 예를 들어, 그림자 영역(154)은 다른 영역에 비해 상대적으로 밝기가 매우 낮으므로, 방향별 비저빌러티 맵과 방향별 진폭 맵 상에서 검은색으로 표시된다. Referring to FIG. 6, after generating the direction-specific visibility maps, the direction-
이후, 상기에서 획득된 방향별 그림자 영역(154)을 보상한다(S140). 비저빌러티(Vi(x,y))는 평균(Ai(x,y))이 매우 낮으면(예를 들어, 0.xxx) 진폭(Bi(x,y))이 낮은 영역도 높게 나올 수 있으므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 그림자 영역(154)에서 밝게 나타나는 노이즈 영역(156)이 발생될 수 있다. 따라서, 노이즈 영역(156)을 제거하기 위하여 방향별 그림자 영역(154)을 보상한다. 방향별 그림자 영역(154)을 보상하는 방법의 일 예는, 방향별 그림자 영역(154)에 대하여 각 픽셀에 진폭(Bi(x,y))을 곱하는 것이다. 방향별 그림자 영역(154)을 보상하는 방법의 다른 예는, 방향별 그림자 영역(154)의 각 픽셀에서의 진폭(Bi(x,y))이 기설정된 기준값 이하이면 해당 픽셀을 그림자로 설정하는 것이다.Thereafter, the
이와 같은 방법으로 방향별 그림자 영역(154)을 보상함으로써, 방향별 그림자 영역(154) 내의 노이즈 영역(156)을 상당수 제거할 수 있으며, 이를 통해 보다 신뢰성 있는 방향별 그림자 영역(154)을 획득할 수 있다. 또한, 측정대상물의 높이가 측정범위를 넘어설 경우에도, 비저빌러티 맵을 이용하여 측정대상물의 영역을 정확히 추출할 수 있다.By compensating the shadowed
방향별 그림자 영역들(154)을 보상한 후, 보상된 방향별 그림자 영역들(154)을 머징(merging)하여 도 7에 도시된 바와 같은 그림자 맵을 생성한다(S150). 상기 그림자 맵 상에서 실제 측정대상물(152)과 측정대상물(152) 주변의 그림자 영역(154)은 상대적으로 큰 계조 차이를 갖기 때문에, 측정대상물(152)의 영역을 용이하게 설정할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 그림자 맵 상에서 측정대상물(152)은 밝은 색으로 표시되는 반면 그림자 영역(154)은 어두운 색으로 표시될 수 있으며, 이와 반대로, 측정대상물(152)이 어두운 색으로 표시되고 그림자 영역(154)은 밝은 색으로 표시될 수 있다.After compensating the
한편, 그림자 영역의 보상은 각 방향별 비저빌러티 맵에서 방향별 그림자 영역을 획득한 후(S130) 획득된 각각의 방향별 그림자 영역에 대해 수행될 수 있으나, 이와 달리, 방향별 그림자 영역들을 머징하여 그림자 맵을 생성한 후(S150) 생성된 그림자 맵 상에서 그림자 영역을 보상할 수도 있다.On the other hand, compensation of the shadow area may be performed for each shadow area for each direction obtained after obtaining the shadow area for each direction in the visibility map for each direction (S130). Alternatively, merging shadow areas for each direction is different. After generating the shadow map (S150), the shadow area may be compensated on the generated shadow map.
이후, 상기 그림자 맵을 이용하여 측정대상물(152)의 실장 상태를 검사할 수 있다. 구체적으로, 생성된 그림자 맵으로부터 측정대상물(152)의 크기, 위치 및 회전 정보 등을 획득하고, 이들 정보들 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 측정대상물(152)의 실장 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어, 기판(150)에 대한 기초 정보를 담고 있는 캐드 데이터에는 측정대상물(152)의 위치 및 크기 등의 정보가 들어 있으므로, 캐드 데이터에 있는 정보값과 그림자 맵으로부터 획득된 정보값을 비교함으로써, 측정대상물(152)의 실장 상태의 불량 여부를 검사할 수 있다. Thereafter, the mounting state of the
한편, 생성된 그림자 맵과 비교하여 측정대상물(152)에 대응되는 지를 확인하기 위한 템플릿을 생성하는 단계가 추가될 수 있다. 상기 템플릿은 캐드 데이터로부터 측정대상물(152) 정보를 읽어 들여 생성하거나 또는, 측정장치를 통해 측정하여 생성하고 이를 저장하여 사용할 수 있다. 그림자 맵과 템플릿을 비교함에 있어, 그림자 맵과 템플릿의 차이가 오차 범위 내에 있으면 측정대상물로 간주한다. 이때, 상기 오차 범위는 사용자에 의해 설정이 가능하다.Meanwhile, a step of generating a template for confirming whether the
본 실시예에서는 4 방향에서 광을 조사하는 경우 즉, 4개의 제1 조명부(110)를 사용하는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 광 조사 방향의 갯수는 가변적일 수 있다.In the present exemplary embodiment, the case of irradiating light in four directions, that is, the case of using four
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상 측정방법을 나타낸 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a three-dimensional shape measuring method according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 측정대상물(152)의 실장 상태를 검사하기 위해서 우선, 측정대상물(152)이 형성된 기판(150)에 복수의 방향으로부터 광을 조사하여 도 5에 도시된 바와 같은 방향별 진폭(amplitude) 맵들을 획득한다(S210). 상기 방향별 진폭 맵들을 획득하는 방법은 앞서 설명된 바 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 8, in order to inspect the mounting state of the
이후, 방향별 진폭 맵들에서 진폭이 기설정된 기준값 이하인 영역을 그림자 영역으로 판단하여 방향별 그림자 영역들(154)을 추출한다(S220). 그림자 영역은 다른 영역에 비하여 상대적으로 매우 낮은 진폭을 갖는 게 일반적이므로, 적당한 기준값을 기준으로 그 이하의 진폭값을 갖는 영역을 그림자 영역으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 방향별 비저빌러티 맵에 비하여 노이즈가 작은 방향별 진폭 맵을 이용하여 그림자 영역을 추출함으로써, 그림자 영역 추출의 신뢰성을 높일 수 있다. Subsequently, the
이후, 방향별 그림자 영역들(154)을 머징하여 그림자 맵을 생성한다(S230). 상기 그림자 맵에 대한 설명은 앞서 도 7을 참고로 설명된 바 있으므로, 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에서도 앞선 실시예와 마찬가지로, 그림자 맵을 이용하여 측정대상물의 실장 상태를 검사하는 단계와, 템플릿을 생성하는 단계가 포함될 수 있다. Thereafter, the
한편, 그림자 맵을 생성함에 있어, 앞선 두 가지 실시예와 같이 방향별 비저빌러티 맵이나 방향별 진폭 맵을 이용하는 방법 대신, 각 방향별로 촬영된 복수의 격자패턴 이미지들을 2D 이미지로 변환하여 이를 통해 그림자 맵을 생성할 수도 있다. 복수의 격자패턴 이미지들을 2D 이미지로 변환하는 과정에서 2D 이미지 상에 격자패턴이 나타날 수 있다. 2D 이미지 상의 격자패턴은 복수의 격자패턴 이미지들 중에서 위상차가 180°인 2개 이미지의 밝기(intensity) 값을 합산하여 제거할 수 있다. 또한, 2D 이미지 상의 격자패턴은 위상차의 합계가 360°가 되는 격자패턴 이미지들의 밝기 값을 합산하여 제거할 수도 있다.Meanwhile, in generating the shadow map, instead of using the direction-by-direction visibility map or the direction-specific amplitude map as in the previous two embodiments, the plurality of grid pattern images photographed in each direction are converted into 2D images. You can also create shadow maps. In the process of converting a plurality of grid pattern images into a 2D image, a grid pattern may appear on the 2D image. The grid pattern on the 2D image may be removed by summing brightness values of two images having a phase difference of 180 ° among the plurality of grid pattern images. In addition, the grid pattern on the 2D image may be removed by summing the brightness values of the grid pattern images for which the sum of phase differences is 360 °.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
110 : 제1 조명부 120 : 제2 조명부
130 : 카메라 140 : 스테이지
150 : 기판 152 : 측정대상물
154 : 그림자 영역 156 : 노이즈 영역110: first lighting unit 120: second lighting unit
130: camera 140: stage
150
154: shadow area 156: noise area
Claims (6)
상기 획득된 방향별 그림자 영역들을 머징(merging)하여 그림자 맵을 생성하는 단계; 및
상기 그림자 맵으로부터 상기 측정대상물의 크기, 위치 및 회전 정보 중 적어도 1개 이상을 획득하는 단계를 포함하는 측정대상물 검사방법.Irradiating light in a plurality of directions to a substrate on which a measurement object is formed to obtain a shadow area in each direction of the substrate;
Merging the obtained shadow regions for each direction to generate a shadow map; And
And obtaining at least one of the size, position, and rotation information of the measurement object from the shadow map.
상기 방향별 그림자 영역을 획득하는 단계는,
상기 복수의 방향으로 격자이미지 광을 측정대상물에 조사하여 상기 측정대상물의 각 픽셀별 비저빌리티 정보 또는 진폭 정보를 획득하고, 상기 비저빌리티 정보 또는 진폭 정보로부터 상기 각 방향별 그림자 영역을 획득하며,
상기 비저빌리티 정보는,
각 픽셀별 촬영된 영상의 밝기신호에 있어서 진폭(Bi(x,y))의 평균(Ai(x,y))에 대한 비(Vi(x,y)=Bi(x,y)/Ai(x,y))로 정의되며,
상기 평균(Ai(x,y))은 다음의 수학식을 만족하고,
상기 비저빌리티(Vi(x,y))는 다음의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 측정대상물 검사방법.
(여기서, (Ii 1, Ii 2, ... , Ii N)은 카메라에서 촬영된 N개의 위상별 이미지들로부터 X-Y 좌표계의 각 위치(i(x,y))에서 추출된 N개의 밝기신호들을 의미하며, 상기 수학식에서는 N이 4인 경우를 나타낸다)The method of claim 1,
Acquiring the shadow area for each direction,
Irradiating grating image light to the measurement object in the plurality of directions to obtain visibility information or amplitude information for each pixel of the measurement object, and obtain shadow areas for each direction from the visibility information or amplitude information,
The visibility information,
The ratio Vi (x, y) = Bi (x, y) / Ai (to the average Ai (x, y) of the amplitude Bi (x, y) in the brightness signal of the captured image for each pixel. x, y))
The average Ai (x, y) satisfies the following equation,
The visibility (Vi (x, y)) is a measurement object inspection method, characterized in that the following equation.
(Where (I i 1 , I i 2 , ..., I i N ) is the N number extracted at each position (i (x, y)) of the XY coordinate system from the N phase images taken by the camera. Brightness signals, and represents the case where N is 4)
상기 방향별 그림자 영역을 획득하는 단계 이후 또는 상기 그림자 맵을 생성하는 단계 이후에, 상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵을 보상하는 단계를 더 포함하고,
상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵을 보상하는 단계는,
상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵의 각 픽셀에 진폭을 곱하는 것을 특징으로 하는 측정대상물 검사방법.The method of claim 2,
After the acquiring the shadow area for each direction or after generating the shadow map, further comprising compensating the shadow area for each direction or the shadow map,
Compensating the shadow area for each direction or the shadow map,
The method for inspecting the measurement object, characterized in that the amplitude multiplied by each pixel of the shadow area for each direction or the shadow map.
상기 그림자 맵과 비교하여 상기 측정대상물에 대응되는 지를 확인하기 위한 템플릿을 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 템플릿은 측정장치를 통한 상기 측정대상물의 측정 또는 상기 측정대상물에 대한 정보를 포함한 캐드 데이터를 통해 생성하는 것을 특징으로 하는 측정대상물 검사방법.The method of claim 1,
Generating a template for confirming whether the object corresponds to the measurement object by comparing with the shadow map;
The template is a measurement object inspection method, characterized in that generated through the CAD data including the information on the measurement or the measurement of the measurement object through a measuring device.
상기 방향별 그림자 영역을 획득하는 단계 이후 또는 상기 그림자 맵을 생성하는 단계 이후에, 상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵을 보상하는 단계를 더 포함하고,
상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵을 보상하는 단계는,
상기 방향별 그림자 영역 또는 상기 그림자 맵의 각 픽셀에서의 진폭이 기설정된 기준값 이하이면 그림자 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 측정대상물 검사방법.The method of claim 2,
After the acquiring the shadow area for each direction or after generating the shadow map, further comprising compensating the shadow area for each direction or the shadow map,
Compensating the shadow area for each direction or the shadow map,
And setting the shadow area when the amplitude at each pixel of the direction shadow area or the shadow map is equal to or less than a predetermined reference value.
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KR20100052546A (en) * | 2007-08-31 | 2010-05-19 | 토르디벨 솔라 에이에스 | Method and device for inspection of object surfaces |
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