CN101592476A - 三维形状测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维形状测量方法，当检查对象物不处于正常检查模式的场合，在有裸板信息的板时通过数据库检索裸板信息、在由没有裸板信息的供应厂商供应的板的场合通过裸板学习来测量板的三维形状。本发明的三维形状测量方法包括以下步骤：测量第一照明源(41a)的亮度、测量将相位变换成高度的因数、确认测量作业是否为正常检查模式、测量与正常检查模式相应的板(62)的三维形状、确认有没有关于板的裸板信息、在没有裸板信息的情况下实施裸板学习、当裸板信息存在或产生裸板学习信息时测量与学习检查模式相应的板的目标对象物的三维形状、使用三维形状信息来分析板是否正常。由此，更易于实施板的三维形状测量作业。

Description

三维形状测量方法

技术领域

本发明涉及三维形状测量方法，更具体地说，涉及下述测量方法，即，在检查对象物不处于正常检查模式中，在有裸板信息的板时通过DB(Date Base：数据库)检索裸板信息，在由无裸板信息的供应厂商供应的板时通过裸板(bare board)学习，能够测量板的目标对象物(target object)的三维形状。

背景技术

现有技术的三维形状测量方法如图9所示，为了测量三维形状，为了获得相应于基准面的基准相位，将产生自照明源(图中未示出)的光照射到光栅装置(图中未示出)，使光栅图案照明照射到基准面(S10)。在将光栅图案照明照射到基准面时，按照能够利用相移算法(bucket algorithm)的方式使用PZT激励器(Piezoelectric Actuator：压电激励器，图中未示出)以微小间隔移送光栅同时照射到基准面，并通过CCD摄影机(图中未示出)和图像板(图中未示出)获得光栅图案图像(S11)。当由图像板获得光栅图案图像时，对光栅图案图像适用相移算法(S12)，以获得相对于基准面的基准相位(S13)。

当获得与基准面相应的基准相位时，为了获得与检查对象相应的物体相位，首先将检查对象物放置到移送台上，使产生自照明源的光照射到光栅(图中未示出)，以照射到检查对象物的测量面(S15)。在照射光栅图案照明时，按照能够利用相移算法的方式使用PZT激励器以微小间隔移送光栅同时照射到测量面，并通过CCD摄影机和图像板获得由测量面反射的光栅图案图像(S16)。当在图像板上获得由测量面反射的光栅图案图像时，对光栅图案图像适用相移算法(S17)，以获得检查对象物的物体相位(S18)。

当获得基准相位和物体相位时，从基准相位中扣除物体相位(S20)，获得莫尔条纹相位(S21)。当获得莫尔条纹相位时，将该莫尔条纹相位展开(S22)，利用展开的结果来求解检查对象物的实际高度信息(S23)，从而测量测量物的三维形状。

发明内容

但是，上述的现有技术的三维形状测量方法，在测量不是通常进行的检查对象物的全新的检查对象物的情况下，由于以手动方式一一计算测量条件后再实施，因此存在增加作业者的疲劳、降低测量作业的生产效率的问题。

因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，目的在于提供一种三维形状测量方法，在检查对象物处于正常检查模式的情况下，测量基于正常检查模式的板的三维形状，在检查对象物不处于正常检查模式的情况下，通过数据库检索裸板信息，或者在由无裸板信息的供应厂商供应的板的情况下，通过裸板学习，测量板的三维形状，以能够改善测量作业的生产效率。

本发明的另一目的在于，在不同步骤使在测量三维形状时使用的照明源的亮度恒定维持来测量三维形状，由此能够改善三维形状的测量质量。

为了达到上述目的，本发明的三维形状测量方法包括下述步骤：由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量第一照明源的亮度；当第一照明源的亮度测量结束时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量将相位变换为高度的因数；当第一照明源的亮度和将相位变换为高度的因数被测量时，由中央控制部确认测量作业是否为正常检查模式；当在确认是否为正常检查模式的步骤中被确认为正常检查模式时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量基于正常检查模式的板的三维形状；当在确认是否为正常检查模式的步骤中被确认为不是正常检查模式时，由中央控制部检索数据库以确认是否存在相对于板的裸板信息；在确认是否存在裸板信息的步骤中，当不存在裸板信息时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，实施裸板学习；在确认是否存在裸板信息的步骤中，当存在裸板信息时或者当实施裸板学习的步骤产生裸板学习信息时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量基于学习检查模式的板的三维形状；当在测量基于正常检查模式的板的三维形状的步骤中和在测量基于学习检查模式的板的三维形状的步骤中板的三维形状被分别测量时，中央控制部利用所测量的三维形状信息分析板是否为正常。

附图说明

图1为表示本发明的三维形状测量方法适用的三维形状测量系统的图；

图2A至2C为表示各板、裸板和校准目标的结构的图；

图3为表示本发明三维形状测量方法的流程图；

图4为详细表示对图3所示的第一照明源的亮度进行测量的步骤的流程图；

图5为详细表示对图3所示的将相位变换成高度的因数进行测量的步骤的流程图；

图6A和图6B为详细表示对根据图3所示的正常检查模式的板的三维形状进行测量的步骤的流程图；

图7A和图7B为详细表示图3所示的裸板学习步骤的流程图；

图8A和图8B为详细表示对根据图3所示的学习检查模式的板的三维形状进行测量的步骤的流程图；

图9为表示现有的三维形状测量方法的流程图。

标号的说明

10中央控制部

20模块控制部

30图像获取部

40图形投影器

41照明部

41a第一照明源

42光栅移送装置

50第二照明源

60台移送装置

61X-Y台

70摄影机

80DB

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明如下。

图1为表示本发明的三维形状测量方法适用的三维形状测量系统的图。如图所示，本发明的三维形状测量方法适用的三维形状测量系统包括：中央控制部10、模块控制部20、图像获取部30、至少一个以上的图形投影器40、第二照明源50、X-Y台61、台移送装置60和摄影机70，依次对各构成进行说明如下。

摄影机70适用CCD(电荷耦合装置)或者CMOS(互补金属氧化物半导体)摄影机，摄影机70的下侧设有透镜72、滤光器71和第二照明源50。摄影机70上具备的第二照明源50包括圆形排列多个发光二极管(图中未示出)或者适用圆形灯(图中未示出)，作为测量检查对象物的板62和裸板63特定位置的特殊形状的照明使用。

台移送装置60使位于摄影机70下侧的X-Y台61驱动以按照摄影机70可以对板62、裸板63或校准目标64进行摄影的方式将其分别移送到预定的位置。

三维形状测量系统具备以实线和虚线分别表示的两个图形投影器40中的至少一个，图形投影器40分别倾斜地设置在对板62、裸板63或校准目标64进行摄影的摄影机70的一侧或另一侧。图形投影器40包括：照明部41、光栅移送装置42、光栅装置43和透镜44。照明部41由第一照明源41a和透镜41b、41c构成，从第一照明源41a产生的照明透过透镜44照射到光栅装置43后，分别照射到作为检查对象物的板62、裸板63或校准目标64。

图像获取部30接收由摄影机70拍摄的图像将其传送到中央控制部10，模块控制部20由台控制器21、光栅控制器22、照明控制器23构成。照明控制器23控制照明部41的第一照明源41a或第二照明源50，光栅控制器22控制光栅移送装置42的驱动，台控制器21控制台移送装置60的驱动。

中央控制部10由控制板11、图像处理板12和接口板13构成。中央控制部10通过接口板13对模块控制部20和图像获取部30发送/接收控制信号和信息，图像处理板12处理从图像获取部30接收的图像，控制板11整体地控制本发明的三维形状测量系统。此外，中央控制部10在DB(数据库)80中检索新板供应厂商的裸板信息或者存储通过学习检查模式获得的裸板信息。

使用附图1至图3对使用上述构成的三维形状测量系统测量板62的三维形状的方法进行说明如下。

图1为表示本发明的三维形状测量方法适用的三维形状测量系统的图，图2A至2C分别为表示板、裸板和校准目标的结构的图，图3为表示本发明三维形状测量方法的流程图。

如图1至图3所示，在测量三维形状之前，实施适用本发明的三维形状测量系统的初始设定作业。三维形状测量系统的初始设定作业首先实施步骤S100，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测定第一照明源41a的亮度。当第一照明源41a的亮度测量结束时，实施步骤S200，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测定将相位变换成高度的因数，由此三维形状测量系统的初始设定作业结束。

当三维形状测量系统初始设定作业用的第一照明源41a的亮度和将相位变换成高度的因数被测量时，实施步骤S300，由中央控制部10确认测量作业是否为正常检查模式。由中央控制部10确认是否为正常检查模式的方法，当操作者在进行板62的测量作业时使用键盘(图中未示出)那样的输入装置输入的信息和使用预先设置在三维形状测量系统中的作业程序来选择正常检查模式或学习检查模式时，由中央控制部10对其进行识别和确认。

在确认是否为正常检查模式的步骤S300中，当被确认为是正常检查模式时，实施步骤S400，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测量根据正常检查模式的板62的三维形状。反之，在确认是否为正常检查模式的步骤S300中，当被确认为不是正常检查模式时，实施步骤S500，由中央控制部10检索DB80以确认有没有相对于板62的裸板信息。

确认有没有裸板信息的步骤S500实施步骤S510，通过驱动台移送装置60的台控制器21控制X-Y台61以将板62移送到测量位置。当板被移送到测量位置时，实施步骤S520，由中央控制部10控制照明控制器23以使第二照明源50接通。当第二照明源50被接通时，实施步骤S530，摄影机70对板62进行摄影，当图像获取部30获得图像时使用该图像由中央控制部10算出与板62特定部分的特殊形状相对的图像信息。板和裸板63的特殊部分用可以区别不同制造厂商或板62适用的不同产品的标记(图中未示出)表示。当与板62的目标对象物的特殊部分相对的位置信息被算出时，实施步骤S540，由中央控制部10在DB80中检索与算出的板62的目标对象物的特殊部分相对的图像信息一致的裸板信息。实施步骤S550，由中央控制部10确认检索的结果裸板信息是否存在DB80中，以检查与当前测量的板62相对的裸板信息是否存在DB80中。

在确认有没有相对于当前测量的板62的裸板信息的步骤S500中，在没有裸板信息的情况下，实施步骤S600，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以进行裸板学习。

在确认有没有裸板信息的步骤S500中，在裸板信息存在或实施裸板学习的步骤S600中，当裸板学习信息产生时，实施步骤S700，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测量根据学习检查模式的板的三维形状。在测量根据正常检查模式的板的三维形状的步骤S400和测量根据学习检查模式的板的三维形状的步骤S700中，当各板62的三维形状被测量时，中央控制部10使用测量的三维形状信息实施分析板62是否正常的步骤S800，对板的上述目标对象物的三维形状进行测量后，判断形成于板62上的焊料62e有没有不良。如此，可以根据板62是处于正常检查模式还是学习检查模式来测量板62的三维形状，从而可以更易于实施板62的三维形状测量作业。

对本发明测量三维形状的方法中步骤S100、S200、S400、S600、S700的构成更详细地依次说明如下。

由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测量第一照明源41a的亮度的步骤S100如图1至图4所示，首先，由中央控制部10设定照明调整命令值的范围后，实施步骤S110，根据各设定的调整命令值通过模块控制部20具有的照明控制器23的控制对第一照明源41a的亮度进行调整。

为了调整第一照明源41a的亮度使用校准目标64。如图2C所示，校准目标64包括平面64a和台阶64b并由灰色形成，为测量三维形状的初始作业时测量第一照明源41a的亮度或者算出将相位变换成高度的因数时适用校准目标64。为了使用校准目标64来测量第一照明源41a的亮度，实施步骤S111，通过模块控制部20具有的、驱动台移送装置60的台控制器21来驱动X-Y台61使校准目标64移送到测量位置。测量位置表示摄影机70可以对校准目标进行摄影的位置。

当校准目标64被移送到测量位置时，实施步骤S112，通过模块控制部20具有的照明控制器23使第一照明源41a接通。当第一照明源41a被接通时，实施步骤S113，由中央控制部10设定照明调整命令值的范围。调整命令值的输入可以使用键盘(图中未示出)等的输入装置，当使用者输入调整命令值范围的信息时，由中央控制部10进行识别来设定调整命令值的范围。当调整命令值的范围被设定时，实施步骤S114，根据由中央控制部10设定的照明调整命令值控制照明控制器23来调整第一照明源41a的亮度。

当第一照明源41a的亮度被调整时，实施步骤S120，由中央控制部10通过驱动模块控制部20具有的光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，每一次移送由摄影机70进行摄影并通过图像获取部30获得校准目标64的图像。当校准目标64的图像被获得时，实施步骤S130，通过中央控制部10具有的接口板13和图像处理板12分别接收该图像并对图像进行平均处理以算出平均图像。平均图像处理是获得平均图像的处理，即在获得校准目标64的图像时使光栅装置43移送N次，从每一次移送时由摄影机70进行摄影而获得的N个图像中去除光栅形状，从而获得去除光栅形状的平均图像。在本发明中，至少移送四次来获得图像，然后对平均图像进行处理。

当相对于校准目标64的平均图像被算出时，实施步骤S140，由中央控制部10对算出的平均图像的代表亮度值作为相应调整命令值的照明的亮度进行设定。当相对于各照明调整命令值的照明的亮度被设定时，实施步骤S150，由中央控制部10确认照明调整命令值是否为最大。确认照明调整命令值是否为最大的目的是，在照明调整命令值的设定范围中，如果照明调整命令值最大，则中央控制部10判断为第一照明源41a的亮度调整作业结束。

如果照明调整命令值为最大，则实施步骤S160，由中央控制部10定义与各调整命令值相适合的照明的亮度。当与各调整命令值相适合的照明的亮度被定义时，实施步骤S170，由中央控制部10将与调整命令值相适合的照明的亮度创建成照明索引表。照明索引表为定义根据各照明调整命令值的照明的亮度的表，通过使用照明索引表可以使用第一照明源41a来线性地调整板62和裸板63的三维形状测量时的照明的亮度，可以改善测量质量。

在第一照明源41a如图1中实线和虚线所示具有多个的情况下，定义与调整命令值相适合的照明的亮度的步骤S160实施由中央控制部10确认第一照明源41a是否为多个的步骤S161。在第一照明源41a为多个的情况下，实施步骤S162，使多个第一照明源41a中的某一个第一照明源41a断开，使其他的第一照明源41a接通。如果多个第一照明源41a中的某一个第一照明源41a为图1中实线所示的第一照明源41a，则其他的第一照明源41a表示图1中以虚线示出的第一照明源41a。

当其他的第一照明源41a接通时，实施步骤S163，确认该第一照明源41a的调整命令值是否为最大。如果其他的第一照明源41a的调整命令值为最大，则实施步骤S164，由中央控制部10对一个第一照明源41a和其他第一照明源41a与各调整命令值相适合的照明的亮度值进行比较，然后选择照明亮度值小的作为与各调整命令值相适合的照明的亮度的值进行计算。当与各调整命令值相适合的照明的亮度的值被算出时，实施步骤S165，由中央控制部10定义与第一照明源的各调整命令值相适合的照明的亮度的值，然后将定义成各调整命令值的照明的亮度值创建为照明索引表。

当第一照明源41a的亮度测量结束时，实施步骤S200，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以测量将相位变换成高度的因数，实施步骤S210，该过程如图1至图3和图5所示，通过由中央控制部10选择的调整命令值控制模块控制部20的照明控制器23来调节第一照明源41a的亮度。

为了调节第一照明源41a的亮度，实施步骤S211，通过驱动台移送装置60的台控制器21来驱动X-Y台61使校准目标64移送到测量位置。当校准目标被移送到测量位置时，实施步骤S212，通过照明控制器23使第一照明源41a接通。当第一照明源41a被接通时，实施步骤S213，由中央控制部10选择调整命令值。当调整命令值被选择时，实施步骤S214，由中央控制部10以与选择的调整命令值相适合的照明的亮度控制照明控制器23以调节第一照明源41a的亮度。

当第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S220，由中央控制部10确认校准目标64的测量部分是否为平面64a。校准目标64的测量部分是否为平面64a的确认是在使第二照明源50接通的状态下使用由摄影机70拍摄的图像由中央控制部10进行确认，当不是平面64a时，中央控制部10驱动台移送装置60使校准目标64的平面64a移送到摄影机70的焦点位置或者操作者通过手动作业移送。

如果测量部分是平面64a，则实施步骤S230，由中央控制部10将校准目标64的平面64a设定为检查区域。当平面64a被设定为检查区域时，实施步骤S240，通过驱动光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，同时每一次移送将光栅图案照明照射到平面64a上，当反射的图像被摄影机70拍摄时由图像获取部30获得该平面64a的图像。当平面64a的图像被图像获取部30获得时，实施步骤S250，由中央控制部10将获得的图像利用N-相移算法获得平面64a的相位图后以第一基准面m的相位图进行存储。第一基准面的相位图那样的信息使用与中央控制部10具有的控制板11连接的硬盘等的存储装置(图中未示出)进行存储。

当平面64a的第一基准面m的相位图被存储时，再次实施步骤S220，确认测量部分是否为平面64a，当不是平面64a时，实施步骤S260，由中央控制部10将校准目标64的台阶64b设定为检查区域。当台阶64b被设定为检查区域时，实施步骤S270，通过驱动光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，同时每一次移送时将光栅图案照明照射到台阶64b上，当反射的图像被摄影机70拍摄时由图像获取部30获得该台阶64b的图像。当台阶64b的图像被图像获取部30获得时，实施步骤S280，由中央控制部10将获得的图像利用N-相移算法获得台阶64b的相位图。

在获得并存储平面64a的第一基准面的相位图的步骤S250和获得台阶64b的相位图的步骤S260中分别获得平面64a和台阶64b的相位图时，实施步骤S290，使用该相位图算出并存储将各像素的相位变换成高度的因数。当使用相移算法算出各点的相位、使用算出的相位算出该点的高度值时，将相位变换成高度值时需要将相位变换成高度的因数。在摄影机70的特性上，将图像的各像素每一相位变换成高度的因数被适用，为了算出将各像素的相位变换成高度的因数，中央控制部10使用与第一基准面m相对的相位信息和台阶64b部分的相位图算出与第一基准面m相对的台阶64b部分的相对高度相位。当台阶64b部分的相对高度相位被算出时，中央控制部10使用算出的台阶64b部分的相对高度相位和台阶64b部分的图案周期信息以及预知的校准目标64的台阶64b的高度信息算出将相位变换成高度的因数。

在第一照明源41a如图1中实线和虚线所示具有多个的情况下，分别对各第一照明源41a实施算出并存储将相对于各像素的相位变换成高度的因数的步骤S290。在具有多个第一照明源41a的情况下，首先，实施步骤S291，使用通过由第一照明源41a的照明产生的光栅图案照明所获得的相位图算出将各像素的相位变换成高度的因数。

当将各像素的相位变换成高度的因数被算出时，实施步骤S292，由中央控制部10确认第一照明源41a是否为多个。当根据一个第一照明源41a的将各像素的相位变换成高度的因数被算出时，实施步骤S293，由中央控制部10控制模块控制部20的照明控制器23使将相位变换成高度的因数被算出的该一个第一照明源41a断开，使其他的第一照明源41a接通。

当其他的第一照明源41a被接通时，实施步骤S294，由中央控制部10确认将与由其他的第一照明源41a的照明产生的光栅图案照明相应的各像素的相位变换成高度的因数是否被算出。当将与由其他的第一照明源41a的照明产生的光栅图案照明相应的各像素的相位变换成高度的因数被算出时，实施步骤S295，由中央控制部10存储将与多个第一照明源41a相应的各像素的相位变换成高度的因数。

在确认将与由其他的第一照明源41a的照明产生的光栅图案照明相应的各像素的相位变换成高度的因数是否被算出的步骤294中，当将各像素的相位变换成高度的因数未被算出时，返回到步骤S210，由中央控制部10根据选择的调整命令值控制模块控制部20的照明控制器23来调节第一照明源的亮度。

当照明索引表和将相位变换成高度的因数被算出时，实施步骤S400，测量与正常检查模式相应的板的目标对象物的三维形状。测量与正常检查模式相应的板的目标对象物的三维形状的步骤S400如图1至图3、图6A和图6B所示地通过驱动台移送装置60的台控制器21来驱动X-Y台61，以实施步骤S410，将板62移送到测量位置。

当板62被移送到测量位置时，实施步骤S420，通过选择的调整命令值由中央控制部10控制照明控制器23来调节第一照明源41a的亮度。当第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S430，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30来获得板62的相位图以算出相对于第一基准面m的相对高度相位。当相对于第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S440，由中央控制部10使用该相位算出相位柱状图、使用该相位柱状图算出板62的目标对象物的三维形状。

使用该相位算出相位柱状图、使用该相位柱状图算出板62的目标对象物的三维形状的步骤S440，在由如图1实线和虚线分别所示的第一照明源41a中的任一个第一照明源41a构成的情况下、相对于与由第一照明源41a产生的光栅图案照明相应的板62的第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S442，由中央控制部10使用该相位算出相位柱状图。当相位柱状图被算出时，实施步骤S443，由中央控制部10从算出的相位柱状图中分离第二基准面n和焊料62e，算出第二基准面n和焊料62e的重量中心。

算出第二基准面n和焊料62e的重量中心的方法由中央控制部10使用预先存储的板62的尺寸信息对第二基准面n和焊料62e进行分离。当第二基准面n和焊料62e被分离时，由中央控制部10使用重量中心法分别算出第二基准面n和焊料62e的重量中心。

当第二基准面n和焊料62e的重量中心被算出时，实施步骤S444，由中央控制部10使用第二基准面n和焊料62e的重量中心算出焊料62e的代表高度。当焊料62e的代表高度被算出时，实施步骤S445，使用该高度由中央控制部10算出焊料62e的体积、高度分布和位置偏移(positional offset)。

以下是在图1中实线和虚线分别所示的第一照明源41a均具备、第一照明源41a为多个的情况下，算出相对于第一基准面m的相对高度相位和相位柱状图并使用该相位柱状图算出板62的三维形状的步骤S440。

在具备多个第一照明源41a的情况下，当相对于与由多个第一照明源41a中任一个第一照明源41a产生的光栅图案照明相应的板62的第一基准面m的相对高度相位和相对于与由其他的第一照明源41a产生的光栅图案照明相应的板62的第一基准面m的相对高度相位分别被算出时，实施步骤S441，由中央控制部10算出并存储在相对于各第一基准面m的相对高度相位中去除了噪音的综合高度相位。

当综合高度相位被存储时，实施步骤S442，如只具有一个第一照明源41a的情况那样，由中央控制部10使用存储的综合高度相位算出相位柱状图，并实施步骤S443，由中央控制部10从算出的相位柱状图中分离第二基准面n和焊料62e来算出第二基准面n和焊料62e的重量中心。然后，实施步骤S444，由中央控制部10使用算出的第二基准面n和焊料62e的重量中心算出焊料62e的代表高度，当焊料62e的代表高度被算出时，实施步骤S445，使用该代表高度由中央控制部10算出焊料62e的体积、高度分布和位置偏移。

焊料62e的高度分布的计算是以第二基准面n作为基准进行计算，焊料62e体积的计算是对于各像素预先算出的将相位变换成高度的因数和焊料62e的高度信息即相位差相乘后将其全部相加来计算。此外，焊料62e的位置偏移的计算是使用焊料62的体积、使用算出的焊料62e的整体重量中心和各高度的位置偏移信息且使用焊料62e脱离导电衬垫62d的中心多远的位置来计算，从而判别板62有没有不良。

在确认有没有裸板信息的步骤S500中，在没有裸板信息的情况下，实施步骤S600，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30来实施裸板学习。

实施裸板学习的步骤S600如图1至图3、图7A、图7B所示，为了将裸板63移送到测量位置，实施步骤S610，通过驱动台移送装置60的台控制器21来驱动X-Y台61，使裸板63移送到测量位置。为了与板62相区别，裸板63包括基板62a、导电图62b、焊接掩模62c和导电衬垫62d。

当裸板63被移送到测量位置时，实施步骤S620，通过选择的调整命令值由中央控制部10控制照明控制器23来调节第一照明源41a的亮度。当第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S630，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以获得裸板63的相位图算出相对于第一基准面m的相对高度相位。第一基准面m表示裸板63的基板62a，中央控制部10使用预先输入的裸板信息算出第一基准面m的高度。

当相对于第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S640，由中央控制部10使用算出的相对于第一基准面m的相对高度相位和第二照明源50产生的照明被反射后由摄影机70拍摄的裸板的图像将算出的相对于裸板特定部分的位置信息和图像信息作为裸板信息存储到DB80中。

将相对于裸板特殊形状的位置信息作为裸板信息存储到DB80中的步骤S640，由于只具有一个第一照明源41a的情况与具有多个的情况其详细的过程不同，因此，首先列举只具有一个第一照明源41a的情况作为例子进行说明如下。

当相对于第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S642，由中央控制部10将算出的相对于第一基准面m的相对高度相位作为裸板63的高度相位信息进行存储。当高度相位信息被存储时，实施步骤S643，由中央控制部10确认裸板63的全部区域的学习是否结束。当全部区域的学习结束时，实施步骤S644，由中央控制部10控制模块控制部20具有的照明控制器23使第一照明源41a断开而使第二照明源50接通。当第二照明源50被接通时，实施步骤S645，由中央控制部10控制图像获取部30通过摄影机70获得相对于裸板63的特殊形状的图像并存储，使用存储的图像和高度相位信息算出相对于裸板63的特殊形状的位置信息并作为裸板信息存储到DB80中。

在将相当于裸板的特殊形状的位置信息作为裸板信息存储到DB80的步骤S640中，在第一照明源41a为多个的情况下，首先，当相对于与多个第一照明源41a中的任一个第一照明源41a相应的裸板63的第一基准面m的相对高度相位和相对于与其他的第一照明源41a相应的裸板63的第一基准面m的相对高度相位分别被算出时，实施步骤S641，由中央控制部10在相对于各第一基准面m的相对高度相位中去除噪音来算出综合高度相位。当综合高度相位被算出时后面与第一照明源41a为一个的情况相同。即，当综合高度相位被算出时，实施步骤S642，由中央控制部10将该综合高度相位作为高度相位信息进行存储。

当高度相位信息被存储时，实施步骤S643，由中央控制部10确认裸板63的全部区域的学习是否结束。当全部区域的学习结束时，实施步骤S644，由中央控制部10控制模块控制部20具有的照明控制器23使第一照明源41a断开而使第二照明源50接通。当第二照明源50被接通时，实施步骤S644，由中央控制部10控制图像获取部30通过摄影机70获得相对于裸板63的特殊形状的图像并进行存储，使用存储的图像和高度相位信息算出相对于裸板特定部分的位置信息和图像信息并作为裸板信息存储到DB80中，裸板学习结束。

在确认有没有裸板信息的步骤S500中，在有裸板信息的情况下，使用附图1至图3、图8A、图8B测量与学习检查模式相应的板62的三维形状的步骤S700说明如下。

测量与学习检查模式相应的板62的目标对象物的三维形状的步骤S700，首先实施步骤S710，在DB80中检索与板62适合的裸板信息并读取一致的裸板信息。当与板62适合的裸板信息被读取时，实施步骤S720，由中央控制部10控制模块控制部20具有的照明控制器23，如果第二照明源50处于接通状态则使第二照明源50断开。当第二照明源50被断开时，实施步骤S730，由中央控制部10通过驱动台移送装置60的台控制器21来驱动X-Y台61使板62移送到测量位置。

当板62被移送到测量位置时，实施步骤S740，通过选择的调整命令值由中央控制部10控制照明控制器23来调节第一照明源41a的亮度。当第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S750，由中央控制部10控制模块控制部20和图像获取部30以获得板62的相位图并算出相对于第一基准面m的相对高度相位。当相对于第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S760，由中央控制部10使用该相对高度相位算出相位柱状图并算出相对于板62的特定部分的三维形状。

使用相对于第一基准面m的相对高度相位算出相位柱状图并算出板62的三维形状的步骤S760存在只具有一个第一照明源41a的情况和具有多个的情况。

在只具有一个第一照明源41a的情况下，使用相对于第一基准面m的相对高度相位算出相位柱状图并算出板62的三维形状的步骤S760，当相对于与由第一照明源41a产生的光栅图案照明相应的板62的第一基准面m的相对高度相位被算出时，实施步骤S762，由中央控制部10将算出的相对于第一基准面m的相对高度相位作为板62的高度相位信息进行存储。当高度相位信息被存储时，实施步骤S763，由中央控制部10使用学习并存储在DB80中的裸板63的高度相位信息和步骤S762中存储的板62的高度相位信息，分离焊料62e的高度相位信息。当在该检查位置焊料62e的高度相位信息被分离时，中央控制部10从算出的焊料62e的高度相位信息中算出实际高度，使用该实际高度算出焊料62e的体积、高度分布和位置偏移。为此，当焊料62e的高度相位信息被分离时，实施步骤S764，由中央控制部10从分离的焊料62e的高度相位信息中算出实际高度信息，算出焊料62e的体积、高度分布和位置偏移。

在具有多个第一照明源41a的情况下使用相对于第一基准面m的相对高度相位算出相位柱状图并算出板62的三维形状的步骤S760首先，当相对于与多个第一照明源41a中的任一个第一照明源41a相应的板62的第一基准面m的相对高度相位和相对于与其他的第一照明源41a相应的板62的第一基准面m的相对高度相位分别被算出时，实施步骤S761，由中央控制部10在算出的相对于各第一基准面m的相对高度相位中去除噪音来算出综合高度相位。以后的过程与只具有一个第一照明源41a的情况相同，其余的过程大致说明如下。

当综合高度相位被算出时，实施步骤S762，由中央控制部10将综合高度相位作为高度相位信息进行存储。当高度相位信息被存储时，则实施步骤S763，由中央控制部10使用学习并存储在DB80中的裸板63的高度相位信息和步骤S762中存储的板62的高度相位信息，分离焊料62e的高度相位信息。当焊料62e的高度相位信息被分离时，则实施步骤S764，由中央控制部10从分离的焊料62e的高度相位信息中算出实际高度信息，算出焊料62e的体积、高度分布和位置偏移。

使用附图6A至图8B对在测量三维形状的方法中按照可以判别板62有没有不良的方式调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740更详细地说明如下。

调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740根据第一照明源41a为一个的情况和为多个的情况不同而不同，在第一照明源41a为一个的情况下，使用附图6A、图7A和图8A对调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740说明如下。

调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740分别首先实施步骤S422、S622、S742，由中央控制部10控制照明控制器23使第一照明源41a接通。当第一照明源41a被接通时，实施步骤S423、S623、S743，由中央控制部10选择预先输入的调整命令值。当调整命令值被选择时，实施步骤S424、S624、S744，由中央控制部10控制照明控制器23以与选择的调整命令值相应的照明亮度对第一照明源41a的亮度进行调节，从而调节第一照明源41a的亮度。

在第一照明源41a为多个的情况下，使用附图6B、图7B和图8B对调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740说明如下。

在第一照明源41a为多个的情况下，调节第一照明源41a亮度的步骤S420、S620、S740分别首先实施步骤S421、S621、S741，由中央控制部10确认多个第一照明源41a中的任一个第一照明源41a是否被选择。当确认一个第一照明源41a被选择时，实施步骤S422、S622、S742，由中央控制部10控制照明控制器23使被选择的一个第一照明源41a接通。当该一个第一照明源41a被接通时，实施步骤S423、S623、S743，由中央控制部10选择预先输入的调整命令值。当调整命令值被选择时，实施步骤S424、S624、S744，由中央控制部10控制照明控制器23以与选择的调整命令值相应的照明亮度对该一个第一照明源41a的亮度进行调节。

当确认该一个第一照明源41a是否被选择的结果是该一个第一照明源41a未被选择时，实施步骤S425、S625、S745，由中央控制部10控制照明控制器23使该其他的第一照明源41a接通。当该其他的第一照明源41a被接通时，实施步骤S426、S626、S746，由中央控制部10选择预先输入的调整命令值。当调整命令值被选择时，实施步骤S427、S627、S747，由中央控制部10控制照明控制器23以与选择的调整命令值相应的照明亮度对该其他的第一照明源41a的亮度进行调节。

当第一照明源41a的亮度被调节时，分别实施步骤S430、S630、S750，算出相对于第一基准面m的相对高度相位。算出相对于第一基准面m的相对高度相位的步骤S430、S630、S750根据第一照明源41a为一个的情况和为多个的情况不同而不同，在第一照明源41a为一个的情况下，使用附图6A、图7A和图8A对算出相对于第一基准面m的相对高度相位的步骤S430、S630、S750说明如下。

当第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S431、S631、S751，通过驱动光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，同时当每一次移送时照射与由第一照明源41a产生的照明相应的光栅图案照明而被反射的图像由摄影机70拍摄时，由图像获取部30获得该图像。在图像获取部30获得图像时，为了扩展检查区域而反复实施图像获取部30获得图像的步骤S431、S631、S751，实施扩展设定的检查区域的步骤S432、S632、S752。如图2A所示，扩展检查区域的概念适用于为了在由形成于基板62a上的导电图62b、焊接掩模62c、导电衬垫62d和焊料62e构成的板62中以第二基准面n为基准来求解焊料62e的高度。第二基准面n表示从板的底面至焊接掩模62c和导电衬垫62d的高度，即与从第一基准面m至焊接掩模62c和导电衬垫62d的重量中心适合的高度。此外，如图2A和图2B所示，在板62和裸板63中，当A区域被设定为检查区域而检查开始时，为了算出第二基准面n的高度需要将检查区域扩展至B区域。

当在由图像获取部30获得图像的步骤S431、S631、S751和设定的扩展检查区域的步骤S432、S632、S752中图像获取部30分别获得图像时，实施步骤S433、S633、S753，由中央控制部10使用N-相移算法算出相位图进行存储。当相位图被算出并被存储时，实施步骤S434、S634、S754，使用预先存储的第一基准面m的相位图与存储于中央控制部10的相位图的差算出在该检查位置相对于第一基准面m的相对高度相位。

在第一照明源41a为多个的情况下，使用附图6B、图7B和图8B对算出相对于第一基准面m的相对高度相位的步骤S430、S630、S750说明如下。

当多个第一照明源41a中的任一个第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S431、S631、S751，通过驱动光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，同时当每一次移送时照射与由该一个第一照明源41a产生的照明相应的光栅图案照明而反射的图像由摄影机70拍摄时，由图像获取部30获得该图像。在图像获取部30获得图像时，为了扩展检查区域而反复实施图像获取部30获得图像的步骤S431、S631、S751，实施扩展设定的检查区域的步骤S432、S632、S752。当在由图像获取部30获得图像的步骤S431、S631、S751和设定的扩展检查区域的步骤S432、S632、S752中图像获取部30分别获得图像时，实施步骤S433、S633、S753，由中央控制部10使用N-相移算法算出相位图进行存储。当相位图被算出时，实施步骤S434、S634、S754，使用预先存储的第一基准面m的相位图与存储于中央控制部10的相位图的差算出在该检查位置相对于第一基准面m的相对高度相位。

当多个第一照明源41a中其他的第一照明源41a的亮度被调节时，实施步骤S435、S635、S755，通过驱动光栅移送装置42的光栅控制器22使光栅装置43移送N次，同时当每一次移送时照射与由该其他的第一照明源41a产生的照明相应的光栅图案照明而反射的图像由摄影机70拍摄时，由图像获取部30获得该图像。当图像获取部30获得与该其他的第一照明源41a相应的图像时，实施对设定的检查区域进行扩展的步骤S436、S636、S756、使用N-相移算法算出相位图并进行存储的步骤S437、S637、S757，和算出相对于第一基准面m的相对高度相位的步骤S438、S638、S758，从而算出与该其他的第一照明源41a相应的相对高度相位。

当对于在三维形状测量系统中设置一个第一照明源41a的情况和设置多个第一照明源41a的情况被计算出各个相对高度相位时，使用该相对高度相位来测量板62的目标对象物的三维形状，使用测量的结果可以判别板62的焊料62e是否存在不良。

如以上所说明，本发明的三维形状测量方法具有以下优点，在检查对象物处于正常检查模式时可以测量与正常检查模式相应的板的三维形状，在不处于正常检查模式时通过DB检索与板一致的裸板信息或者当检查对象物为由没有裸板信息的供应厂商供应的板时通过学习模式来测量板的三维形状，由此可以改善三维形状测量作业的生产率。

本发明的另一目的在于提供以下优点，即在不同阶段使三维形状测量时使用的照明源的亮度恒定地维持来测量三维形状，由此可以改善三维形状的测量质量。

Claims (1)

1.三维形状测量方法，包括下述步骤：

由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量第一照明源的亮度；

当所述第一照明源的亮度测量结束时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量将相位变换为高度的因数；

当所述第一照明源的亮度和将所述相位变换为高度的因数被测量时，由中央控制部确认测量作业是否为正常检查模式；

当在确认是否为所述正常检查模式的步骤中确认为正常检查模式时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量基于正常检查模式的板的目标对象物的三维形状；

当在确认是否为所述正常检查模式的步骤中确认为不是正常检查模式时，由中央控制部检索数据库以确认是否存在相对于板的裸板信息；

在确认是否存在所述裸板信息的步骤中，当不存在裸板信息时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，实施裸板学习；

在确认是否存在所述裸板信息的步骤中，当存在裸板信息时或者当实施裸板学习的步骤产生裸板学习信息时，由中央控制部控制模块控制部和图像获取部，以测量基于学习检查模式的板的三维形状；

当在测量基于所述正常检查模式的板的三维形状的步骤中和在测量基于所述学习检查模式的板的目标对象物的三维形状的步骤中板的目标对象物的三维形状被分别测量时，中央控制部利用所测量的三维形状信息分析板是否为正常。

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