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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zur Messung eines
Messungsziels. Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Messungsziels, das zur
Erhöhung
der Genauigkeit ausgebildet ist.
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DISKUSSION DES HINTERGRUNDS
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Im
Allgemeinen wird in einer elektronischen Vorrichtung zumindest eine
Leiterplatte verwendet. Die Leiterplatte weist typischerweise eine
Grundplatte, einen Anschlussflächenteil
und einen mit dem Anschlussflächenteil
elektrisch verbundenen Treiberchip auf.
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Eine
Anschlussklemme ist unter dem Treiberchip zur elektrischen Verbindung
mit dem Anschlussflächenteil
angeordnet, und die Anschlussklemme ist typischerweise über ein
auf dem Anschlussflächenteil
ausgebildetes Lot mit dem Anschlussflächenteil elektrisch verbunden.
Daher weist ein Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte notwendigerweise
die Ausbildung des Lots auf dem Anschlussflächenteil auf.
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Eine
Quantität
des auf dem Anschlussflächenteil
ausgebildeten Lots kann sich auf die elektrische Verbindung zwischen
dem Anschlussflächenteil
und der Anschlussklemme auswirken. Ist das Lot zu groß ausgebildet,
so kann es zwischen benachbarten Anschlussflächenteilen zu einem Kurzschlussdefekt
kommen; ist das Lot relativ klein ausgebildet, so kann dies eine
schlechte elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussflächenteil
und der Anschlussklemme hervorrufen.
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Da,
wie oben beschrieben, die Quantität des auf dem Anschlussflächenteil
ausgebildeten Lots eine erhebliche Auswirkung auf die elektrische
Verbindung zwischen dem Anschlussflächenteil und der Anschlussklemme
haben kann, besteht Bedarf an einem Verfahren zur genauen Messung
einer Quantität
des auf der Leiterplatte ausgebildeten Lots.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Messung eines
Messungsziels bereit, das zur genauen Messung eines Bereichs des
Messungsziels ausgebildet ist.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen weiterhin ein Verfahren zur Messung
eines Lötbereichs
bereit, das zur genauen Messung eines Bereichs eines auf einer Leiterplatte
ausgebildeten Lots ausgebildet ist.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen weiterhin ein Verfahren zur Korrektur
der Gleichmäßigkeit
für jede
Farbe vor der Messung eines Lötbereichs
für jede
Farbe bereit, so dass sich die Genauigkeit der Messung des Lötbereichs
erhöht.
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Zusätzliche
Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
dargelegt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder ergeben
sich aus der praktischen Anwendung der Erfindung.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Messung eines
Messungsziels auf einer Leiterplatte offenbart. Das Verfahren weist
den Erhalt einer dreidimensionalen Höheninformation der Leiterplatte
mittels eines ersten Bildes, das fotografiert wird, während Gittermusterlicht
mittels einer ersten Beleuchtungseinheit auf die Leiterplatte eingestrahlt
wird, die Bestimmung eines ersten Bereichs, der auf der Leiterplatte
in einer Höhe
hervorragt, die größer als
eine oder gleich einer Referenzhöhe
ist, als Messungsziel anhand der erhaltenen Höheninformation, Erhalt einer
Farbinformation der Leiterplatte mittels eines zweiten Bildes, das
fotografiert wird, während
Licht, das von einer zweiten Beleuchtungseinheit erzeugt wird, auf
die Leiterplatte eingestrahlt wird, Festlegen der ersten Farbinformation
des ersten Bereichs, der anhand der erhaltenen Farbinformation der
Leiterplatte als Messungsziel bestimmt wurde, als Referenzfarbinformation,
und Vergleich der Referenzfarbinformation mit einer Farbinformation
eines Bereichs, von dem der erste Bereich ausgenommen ist, zur Beurteilung,
ob das Messungsziel in dem Bereich, von dem erste Bereich ausgenommen
ist, ausgebildet ist oder nicht, auf.
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Das
Verfahren kann weiterhin die Unterteilung der Referenzfarbinformation
des ersten Bereichs und der Farbinformation des Bereichs, von dem
der erste Bereich ausgenommen ist, in einen ersten und zweiten Cluster
aufweisen. Der Vergleich der Referenzfarbinformation mit der Farbinformation
des Bereichs, von dem der erste Bereich ausgenommen ist, zur Beurteilung,
ob das Messungsziel in dem Bereich, von dem der erste Bereich ausgenommen
ist, ausgebildet ist oder nicht, kann das Überprüfen, ob der zweite Cluster
dem ersten Cluster angehört
oder nicht, aufweisen, und, falls der zweite Cluster dem ersten
Cluster angehört,
die Beurteilung, dass ein dem zweiten Cluster entsprechender Bereich
dem Messungszielbereich angehört,
aufweisen.
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Der
erste und zweite Cluster können
ein Merkmal aufweisen, das mittels eines Farbkoordinatensystems
aus der erhaltenen Farbinformation extrahiert wird, wobei das Merkmal
Farbton und/oder Farbsättigung und/oder
Lichtintensität
aufweist.
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Das
Verfahren kann weiterhin aufweisen: Erhalt einer zweiten Farbinformation
eines zweiten Bereichs, in dem ein vorbestimmtes Vergleichsobjekt
derart angeordnet ist, dass es auf der Leiterplatte hervorragt,
anhand der gemessenen Farbinformation der Leiterplatte, Erhalt einer
dritten Farbinformation eines dritten Bereichs, in dem das Messungsziel
nicht ausgebildet ist, anhand der gemessenen Farbinformation der
Leiterplatte, und die Unterteilung der ersten, zweiten und dritten
Farbinformation des ersten, zweiten und dritten Bereichs jeweils
in einen ersten, zweiten und dritten Cluster. Der Vergleich der
Referenzfarbinformation mit der Farbinformation des Bereichs, von
dem der erste Bereich ausgenommen ist, zur Beurteilung, ob das Messungsziel
in dem Bereich, von dem der erste Bereich ausgenommen ist, ausgebildet
ist oder nicht, kann das Überprüfen, ob
eine Farbinformation eines vorbestimmten Abschnitts auf der Leiterplatte,
von dem der erste, zweite und dritte Bereich ausgenommen sind, dem
ersten Cluster angehört,
und, falls die Farbinformation dem ersten Cluster angehört, die
Beurteilung, dass das Messungsziel auf dem vorbestimmten Abschnitt
ausgebildet ist, aufweisen.
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Das
Verfahren kann weiterhin den Erhalt einer Sichtbarkeitsinformation
auf der Basis von N Gittermusterlichtern entsprechend einer Bewegung
einer Gittereinheit sowie den Vergleich einer Sichtbarkeitsinformation
des ersten Bereichs und einer Sichtbarkeitsinformation eines Bereichs,
von dem der erste Bereich ausgenommen ist, zur Beurteilung, ob das
Messungsziel in dem Bereich, von dem der erste Bereich ausgenommen ist,
ausgebildet ist oder nicht, aufweisen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Messung eines
Messungsziels auf einer Leiterplatte offenbart. Das Verfahren weist
den Erhalt einer dreidimensionalen Höheninformation und einer Sichtbarkeitsinformation
der Leiterplatte mittels eines ersten Bildes, das fotografiert wird,
während
Gittermusterlicht mittels einer ersten Beleuchtungseinheit auf die
Leiterplatte eingestrahlt wird, die Bestimmung eines ersten Bereichs,
der auf der Leiterplatte in einer Höhe, die größer als eine oder gleich einer
Referenzhöhe
ist, hervorragt, als Messungsziel mittels der erhaltenen Höheninformation,
und den Vergleich einer ersten Sichtbarkeitsinformation des ersten
Bereichs mit einer zweiten Sichtbarkeitsinformation eines Bereichs,
von dem der erste Bereich ausgenommen ist, zur Beurteilung, ob das
Messungsziel in dem Bereich, von dem der erste Bereich ausgenommen
ist, ausgebildet ist oder nicht, auf.
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In
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Messung eines
Lötbereichs
offenbart. Das Verfahren weist die Einstrahlung einer Vielzahl von
Farbbeleuchtungen auf eine Leiterplatte zum Erhalt einer Vielzahl
von Farbbildern, die Erstellung einer Sättigungskarte mittels der erhaltenen
Farbbilder und die Extraktion eines Lötbereichs mittels der Sättigungskarte
auf.
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Die
Einstrahlung der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum Erhalt
der Farbbilder kann die Einstrahlung einer roten Beleuchtung, einer
grünen
Beleuchtung und einer blauen Beleuchtung zum Erhalt jeweils eines
roten Bildes, eines grünen
Bildes und eines blauen Bildes aufweisen.
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Die
Erstellung der Sättigungskarte
mittels der erhaltenen Farbbilder kann den Erhalt einer Farbtoninformation
und/oder einer Sättigungsinformation
und/oder einer Lichtintensitätsinformation
für jede
Farbe durch eine Farbkoordinatenumwandlung der Farbbilder und die
Erstellung der Sättigungskarte
mittels der Sättigungsinformation
für jede
Farbe aufweisen.
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Die
Extraktion des Lötbereichs
mittels der Sättigungskarte
kann den Ausschluss eines Verdrahtungsmusterbereichs und/oder eines
dunklen Lötstopplackbereichs
aus der Sättigungskarte
mittels der Lichtintensitätsinformation
für jede
Farbe und die Festlegung des Lötbereichs
aufweisen.
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Die
Extraktion des Lötbereichs
mittels der Sättigungskarte
kann die Herstellung eines Sättigungsmittelwerts
für jede
Farbe im Lötbereich,
die Erstellung einer Varianzkarte mittels der Sättigungsinformation für jede Farbe
und des Sättigungsmittelwerts
für jede
Farbe, und den Vergleich eines Varianzwertes auf der Varianzkarte
zur Erstellung einer Lötkarte,
auf der der Lötbereich
dargestellt ist, in dem ein Lot ausgebildet ist, aufweisen. Jeder
der Varianzwerte für
Pixel lässt
sich anhand der Gleichung „Varianzwert
für jeden
Pixel = (abs(R – RA)
+ abs(G – GA)
+ abs(B – BA)” erhalten.
,R', ,G' und ,B' sind Sättigungsinformationen
für jeden
Pixel, während
,RA', ,GA' und ,BA' Sättigungsmittelwerte
für jede
Farbe sind.
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Vor
der Einstrahlung der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum
Erhalt der Farbbilder kann das Verfahren weiterhin die Einstrahlung
der Farbbeleuchtungen auf ein Ziel zum Erhalt einer Vielzahl von
Beleuchtungsbildern für
Farben, den Erhalt einer Lichtintensität für jeden Pixel bezüglich jedes
der Beleuchtungsbilder für
Farben, und das Festlegen eines Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe entsprechend einem Verhältnis zwischen
der Lichtintensität
für jeden
Pixel und einer willkürlichen
Referenzlichtintensität
für jeden Pixel
aufweisen. Vor der Erstellung der Sättigungskarte mittels der erhaltenen
Farbbilder kann das Verfahren die Kompensation der Farbbilder mittels
des Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe aufweisen. Die Referenzlichtintensität kann einer mittleren Lichtintensität jedes
der Farbbilder entsprechen.
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Vor
der Einstrahlung der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum
Erhalt der Farbbilder kann das Verfahren die Einstrahlung der Farbbeleuchtungen
auf ein auf der Leiterplatte ausgebildetes Lot zum Erhalt einer
Vielzahl von Lötbildern
für jede
Farbe, den Erhalt einer Lichtintensität für jede Farbe des Lots aufgrund jedes
der Lötbilder
für jede
Farbe, und das Festlegen eines Kompensationsverhältnisses für jede Farbe des Lots entsprechend
einem Verhältnis
zwischen der Lichtintensität
für jede
Farbe des Lots und einer willkürlichen Referenzlichtintensität aufweisen.
Vor der Erstellung der Sättigungskarte
mittels der erhaltenen Farbbilder kann das Verfahren die Kompensation
der Farbbilder mittels des Kompensationsverhältnisses für jede Farbe des Lots aufweisen.
Die Referenzlichtintensität
kann einer mittleren Lichtintensität einer Vielzahl von Lötlichtintensitäten für jede Farbe
entsprechen.
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Vor
der Einstrahlung der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum
Erhalt der Farbbilder kann das Verfahren das Festlegen eines Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe der Farbbeleuchtungen zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen und das Festlegen eines Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe eines Lots zur Korrektur der Lötgleichmäßigkeit für die Farbbeleuchtungen aufweisen.
Vor der Erstellung der Sättigungskarte
mittels der erhaltenen Farbbilder kann das Verfahren die Multiplikation
jedes Farbbildes mit dem Kompensationsverhältnis für jede Farbe der Farbbeleuchtungen
und dem Kompensationsverhältnis
für jede
Farbe des Lots aufweisen.
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Gemäß der vorangehenden
Beschreibung wird ein Bereich, der einer Höhe entspricht, die größer als eine
oder gleich einer vorbestimmte/n Referenzhöhe H1 ist, als Lötbereich
bestimmt, wobei eine Farbinformation des Lötbereichs als Referenzfarbinformation
zum Vergleich der Farbinformation des Lötbereichs mit einem anderen
Bereich festgelegt wird. Ein Bereich, der einer Höhe unterhalb
der Referenzhöhe
H1 entspricht, die entfallen kann, ist somit Bestandteil des Lötbereichs,
wodurch sich der Lötbereich
genau messen lässt.
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Obwohl
das Lot dünn
auf der Grundplatte verteilt wird, was bei der Ausbildung eines
Lots häufig
vorkommt, kann zudem der Lötbereich
genau gemessen werden.
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Wenn
die Farbinformation des ersten Bereichs AR1, eines Lötbereichs,
der einer Höhe
entspricht, die größer als
eine oder gleich einer vorbestimmte/n Referenzhöhe H1 ist, und die Farbinformation
des zweiten und dritten Bereichs AR2 und AR3 erhalten und in Cluster
verpackt werden, kann zudem ein Abschnitt, dessen Integration in
den Lötbereich
unklar ist, eindeutiger beurteilt werden.
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Weiterhin
lässt sich
ein Lötbereich
mittels einer Sichtbarkeitsinformation genauer bestimmen.
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Weiterhin
lässt sich
ein Lötbereich
durch die Einstrahlung von Gittermustern in verschiedene Richtungen
genauer bestimmen.
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Weiterhin
wird eine Form präzise
dreidimensional gemessen und ein Bereich präzise zweidimensional beurteilt
und lässt
sich ein Bereich in Echtzeit dreidimensional und zweidimensional
bestimmen, so dass sich von der Ausstattung, wie von Beleuchtungen,
oder von einem Zustand einer Leiterplatte abhängige Auswirkungen verringern
und Robustheit in Bezug auf Geräusche
erzielen lassen.
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Weiterhin
werden die Sättigungskarte
und die Varianzkarte mittels der Farbbilder, die man durch die Farbbeleuchtungen
erhält,
erstellt und wird der Lötbereich
mittels der Sättigungskarte
und der Varianzkarte festgelegt, wodurch sich die Genauigkeit der
Messung des Lötbereichs
erhöht.
Zudem wird vor der Messung des Lötbereichs
zumindest ein Verfahren zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen und zur Korrektur der Lötgleichmäßigkeit für die Farbbeleuchtungen durchgeführt, wodurch
sich die Genauigkeit der Messung des Lötbereichs erhöht.
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Die
vorangehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende ausführliche
Beschreibung dienen als Beispiel und Erläuterung und haben den Zweck,
die beanspruchte Erfindung näher
zu erläutern.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
angehängten
Figuren, die zum besseren Verständnis
der Erfindung beigefügt
sind und als ein Bestandteil dieser Patentschrift in die Patentschrift
aufgenommen sind, stellen Ausführungsformen
der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu,
die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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1 ist
eine schematische Darstellung, in der eine Vorrichtung zur Messung
einer dreidimensionalen Form dargestellt ist, die für ein Verfahren
zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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2 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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3 ist
eine Querschnittdarstellung, in der ein Abschnitt einer Leiterplatte
dargestellt ist, auf dem ein Lot ausgebildet ist.
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4 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Erhalt einer zweidimensionalen Farbinformation, das in dem Verfahren
zur Messung des Lötbereichs
in 2 enthalten ist, gezeigt ist.
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5 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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6 ist
eine schematische Darstellung, in der eine Vorrichtung zur Messung
einer dreidimensionalen Form dargestellt ist, die für ein Verfahren
zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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7 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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8 zeigt
ein rotes Bild, ein grünes
Bild und ein blaues Bild entsprechend jeweils einer roten Beleuchtung,
einer grünen
Beleuchtung und einer blauen Beleuchtung.
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9 ist
ein Bild, das ein Beispiel einer Sättigungskarte zeigt.
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10 ist
ein Bild, das ein Beispiel einer Varianzkarte zeigt.
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11 ist
ein Bild, das ein Beispiel einer Lötkarte zeigt.
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12 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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13 ist
ein Bild, das eine rote Beleuchtung zeigt, die man durch die Verwendung
eines grauen Ziels als Zielobjekt erhält.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Figuren ausführlicher
beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung
kann indes auf mehrerlei verschiedene Weise ausgeführt werden
und sollte nicht als auf die hier angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt
werden. Diese Ausführungsbeispiele
dienen vielmehr der Gründlichkeit
und Vollständigkeit
dieser Offenbarung und vermitteln dem Fachmann den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung. Größe und relative
Größe von Schichten
und Regionen können
in den Figuren um der Klarheit willen vergrößert dargestellt sein.
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Wird
ein Element oder eine Schicht als „auf” einem anderen Element oder
einer anderen Schicht befindlich oder als „verbunden mit” oder „verkoppelt
mit” einem
anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet, so kann es
sich unmittelbar auf dem anderen Element oder der anderen Schicht
befinden, bzw. mit diesen verbunden oder verkoppelt sein, oder es
kann dazwischen befindliche Elemente oder Schichten geben. Wird
dagegen ein Element als „unmittelbar
auf” einem
anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als „unmittelbar
verbunden mit” oder „unmittelbar
verkoppelt mit” einem
anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet, so gibt es
keine dazwischen befindlichen Elemente oder Schichten. Gleiche Bezugszeichen
beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente. So wie der Begriff „und/oder” hier verwendet
wird, umfasst er eine und alle Kombinationen eines oder mehrerer
der zugehörigen
aufgeführten
Elemente.
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Auch
wenn die Begriffe „erste/r/s”, „zweite/r/s”, „dritte/r/s”, usw.
hier zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Regionen,
Schichten und/oder Abschnitten verwendet werden, sollen diese Elemente,
Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht auf diese
Begriffe beschränkt
sein. Diese Begriffe dienen lediglich der Unterscheidung eines Elements,
einer Komponente, Region, Schicht oder eines Abschnitts von einer
anderen Region, Schicht oder einem anderen Abschnitt. Ein erstes
Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht
oder ein erster Abschnitt, von denen nachfolgend die Rede ist, könnten also
auch als zweites Element, zweite Komponente, zweite Region, zweite
Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Auf
den Raum bezogene Begriffe wie „unterhalb”, „unter”, „untere/r/s”, „über”, „obere/r/s” und dergleichen
können
hier zur leichteren Beschreibung eines Verhältnisses eines Elements oder
Merkmals zu einem anderen Element/anderen Elementen oder einem anderen
Merkmal/anderen Merkmalen gemäß der Darstellung
in den Figuren verwendet werden. Auf den Raum bezogene Begriffe
sollen neben der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene
Ausrichtungen der Vorrichtung in Gebrauch oder in Betrieb umfassen. Steht
zum Beispiel die Vorrichtung in den Figuren auf dem Kopf, so waren
Elemente, die als „unter” oder „unterhalb” anderen
Elemente oder Merkmalen beschrieben werden, „über” den anderen Elementen oder
Merkmalen ausgerichtet. Der Beispielbegriff „unter” kann mithin sowohl eine Ausrichtung „über” und „unter” umfassen.
Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet sein (um 90° oder anderweitig
gedreht), und die hier verwendeten Angaben zur räumlichen Beschreibung können dementsprechend
ausgelegt werden.
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Der
hier verwendete Fachwortschatz dient lediglich der Beschreibung
bestimmter Ausführungsbeispiele
und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die nachfolgend verwendeten
Singularformen „ein/e/r” und „der/die/das” sollen
auch den Plural umfassen, sofern dies nicht durch den Kontext eindeutig
anders vorgegeben ist. Werden in dieser Patentschrift die Begriffe „aufweist”, bzw. „aufweisend” verwendet,
so wird mit ihnen das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen,
Schritte, Arbeitsvorgänge,
Elemente und/oder Komponenten bezeichnet, wobei indes nicht ausgeschlossen
ist, dass es noch ein oder mehrere weitere Merkmale, Ganzzahlen,
Schritte, Arbeitsvorgänge,
Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben gibt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Querschnittansichten,
die schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsbeispiele
(und dazwischen liegender Strukturen) der vorliegenden Erfindung
sind, beschrieben. Es ist daher mit, zum Beispiel durch die Herstellungstechnik und/oder
Toleranzen bedingten, Abweichungen von den Formen der Darstellungen
zu rechnen. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sollten mithin nicht als Einschränkung auf
bestimmte hier dargestellte Formen oder Regionen begriffen werden,
sondern können,
beispielsweise durch die Herstellung bedingte, Abweichungen in Bezug
auf die Formen aufweisen. So weist zum Beispiel eine als Rechteck
dargestellte implantierte Region typischerweise abgerundete oder
gekrümmte
Merkmale und/oder eine Steigung der Konzentration der Implantation
an ihren Rändern
anstelle einer binären Änderung
von einer implantierten zu einer nicht implantierten Region auf.
Ebenso kann es bei einer durch Implantation ausgebildeten eingebetteten
Region zu einer Implantation in der Region zwischen der eingebetteten
Region und der Oberfläche,
durch die hindurch die Implantation erfolgt, kommen. Die in den
Figuren dargestellten Regionen sind mithin schematisch, und ihre Formen
sollen nicht die tatsächliche
Form einer Region oder einer Vorrichtung darstellen und sollen den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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Alle
hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher
Begriffe) haben – sofern
dies nicht anderweitig definiert ist – die Bedeutung, die ein Fachmann
auf dem Gebiet, dem diese Erfindung angehört, darunter versteht. Die
Bedeutung von Begriffen, die in allgemeingebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, sollte
der Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik entsprechend
und nicht idealisiert oder allzu formal ausgelegt werden, sofern
dies hier nicht ausdrücklich
so definiert ist.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
ausführlich
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Darstellung, in der eine Vorrichtung zur Messung
einer dreidimensionalen Form dargestellt ist, die für ein Verfahren
zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Gemäß 1 kann
eine Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form, die zur
Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einen Messstufenabschnitt 100,
einen Bildfotografierabschnitt 200, eine erste Beleuchtungseinheit,
die einen ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 aufweist,
eine zweite Beleuchtungseinheit 450, einen Bilderhaltabschnitt 500,
einen Modulsteuerabschnitt 600 und einen zentralen Steuerabschnitt 700 aufweisen.
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Der
Messstufenabschnitt 100 kann eine Stufe 110, die
ein Messungsziel 10 trägt,
und eine Stufenübertragungseinheit 120,
die die Stufe 110 überträgt, aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel
kann ein Messungsort im Messungsziel 10 gemäß einer
Bewegung des Messungsziels 10 bezüglich des Bildfotografierabschnitts 200 und
des ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitts 300 und 400 durch
die Stufe 110 verändert werden.
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Der
Bildfotografierabschnitt 200 ist über der Stufe 110 angeordnet,
so dass er vom Messungsziel 10 reflektiertes Licht erhält und ein
Bild des Messungsziels 10 misst. Der Bildfotografierabschnitt 200 erhält somit das
Licht, das aus dem ersten und zweiten Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 austritt
und vom Messungsziel 10 reflektiert wird, und fotografiert
ein Planbild des Messungsziels 10.
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Der
Bildfotografierabschnitt 200 kann eine Kamera 210,
eine Abbildungslinse 220, einen Filter 230 und eine
Lampe 240 aufweisen. Die Kamera 210 erhält das vom
Messungsziel 10 reflektierte Licht und fotografiert das
Planbild des Messungsziels 10. Die Kamera 210 kann
zum Beispiel eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera aufweisen. Die
Abbildungslinse 220 ist unter der Kamera 210 angeordnet,
so dass sie das vom Messungsziel 10 reflektierte Licht
auf der Kamera 210 abbildet. Der Filter 230 ist
unter der Abbildungslinse 220 angeordnet, so dass er das
vom Messungsziel 10 reflektierte Licht filtert und die
Abbildungslinse 220 mit dem gefilterten Licht versorgt.
Der Filter 230 kann zum Beispiel einen Frequenzfilter,
einen Farbfilter oder einen Filter zur Steuerung der Lichtintensität aufweisen.
Die Lampe 240 kann kreisförmig unter dem Filter 230 angeordnet
sein, so dass sie das Messungsziel 10 mit Licht versorgt,
so dass ein bestimmtes Bild, wie eine zweidimensionale Form des
Messungsziels 10, fotografiert wird.
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Der
erste Beleuchtungsabschnitt 300 kann zum Beispiel auf einer
rechten Seite des Bildfotografierabschnitts 200 angeordnet
sein, so dass er bezüglich
der Stufe 110, die das Messungsziel 10 trägt, schräg ist. Der
erste Beleuchtungsabschnitt 300 kann eine erste Lichtquelleneinheit 310,
eine erste Gittereinheit 320, eine erste Gitterübertragungseinheit 330 und
eine erste Kondensorlinse 340 aufweisen. Die erste Lichtquelleneinheit 310 kann
eine Lichtquelle und zumindest eine Linse zur Lichterzeugung aufweisen,
wobei die erste Gittereinheit 320 unter der ersten Lichtquelleneinheit 310 angeordnet
ist, so dass sie das von der ersten Lichtquelleneinheit 310 erzeugte
Licht in ein erstes Gittermusterlicht, das ein Gittermuster aufweist,
umwandelt. Die erste Gitterübertragungseinheit 330 ist
mit der ersten Gittereinheit 320 verbunden, so dass sie
die erste Gittereinheit 320 überträgt, und kann zum Beispiel eine
piezoelektrische Übertragungseinheit
oder eine genaue lineare Übertragungseinheit
aufweisen. Die erste Kondensorlinse 340 ist unter der ersten
Gittereinheit 320 angeordnet, so dass sie das erste Gittermusterlicht,
das aus der ersten Gittereinheit 320 austritt, auf dem
Messungsziel 10 sammelt.
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Der
zweite Beleuchtungsabschnitt 400 kann zum Beispiel auf
einer linken Seite des Bildfotografierabschnitts 200 angeordnet
sein, so dass er bezüglich
der Stufe 110, die das Messungsziel 10 trägt, schrägt ist. Der
zweite Beleuchtungsabschnitt 400 kann eine zweite Lichtquelleneinheit 410,
eine zweite Gittereinheit 420, eine zweite Gitterübertragungseinheit 430 und
eine zweite Kondensorlinse 440 aufweisen. Der zweite Beleuchtungsabschnitt 400 entspricht
im Wesentlichen dem oben beschriebenen ersten Beleuchtungsabschnitt 300,
wodurch nähere
Erläuterungen
unterbleiben können.
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Wenn
die erste Gitterübertragungseinheit 330 die
erste Gittereinheit 320 nacheinander N-mal bewegt und im
ersten Beleuchtungsabschnitt 300 N erste Gittermusterlichter
auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, kann der Bildfotografierabschnitt 200 nacheinander
die N ersten Gittermusterlichter, die vom ersten Messungsziel 10 reflektiert
werden, erhalten und N erste Musterbilder fotografieren. Wenn die
zweite Gitterübertragungseinheit 430 die
zweite Gittereinheit 420 nacheinander N-mal bewegt und
im zweiten Beleuchtungsabschnitt 400 N erste Gittermusterlichter
auf das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, kann zudem
der Bildfotografierabschnitt 200 nacheinander die N zweiten
Gittermusterlichter, die vom ersten Messungsziel 10 reflektiert
werden, erhalten und N zweite Musterbilder fotografieren. ,N” ist eine
natürliche
Zahl und kann zum Beispiel 4 sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
werden der erste und zweite Beleuchtungsabschnitt 300 und 400 als eine
Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, die erste und zweite Gittermusterlichter
erzeugt. Alternativ kann es mehr als drei oder drei Beleuchtungsabschnitte
geben. Anders ausgedrückt,
kann das Gittermusterlicht in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt
werden und es können
verschiedene Musterbilder fotografiert werden. Sind zum Beispiel
drei Beleuchtungsabschnitte in einer gleichseitigen Dreieckform
angeordnet, wobei der Bildfotografierabschnitt 200 das
Zentrum der gleichseitigen Dreieckform bildet, so können drei
Gittermusterlichter in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt
werden. Sind zum Beispiel vier Beleuchtungsabschnitte in einer Quadratform
angeordnet, wobei der Bildfotografierabschnitt 200 das
Zentrum der Quadratform bildet, so können vier Gittermusterlichter
in verschiedenen Richtungen auf das Messungsziel 10 eingestrahlt
werden. Die erste Beleuchtungseinheit kann außerdem acht Beleuchtungsabschnitte
aufweisen, und Gittermusterlichter können in acht Richtungen auf
das Messungsziel 10 eingestrahlt werden, so dass ein Bild
fotografiert wird.
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Die
zweite Beleuchtungseinheit 450 strahlt Licht zum Erhalt
eines zweidimensionalen Bildes des Messungsziels 10 auf
das Messungsziel 10 ein. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite
Beleuchtungseinheit 450 eine rote Beleuchtung 452,
eine grüne
Beleuchtung 454 und eine blaue Beleuchtung 456 aufweisen.
Die rote Beleuchtung 452, die grüne Beleuchtung 454 und
die blaue Beleuchtung 456 können kreisförmig über dem Messungsziel 10 angeordnet
sein, so dass jeweils rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht
eingestrahlt wird, wobei sie, wie in 1 gezeigt,
in verschiedenen Höhen
angeordnet sein können.
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Der
Bilderhaltabschnitt 500 ist mit der Kamera 210 des
Bildfotografierabschnitts 200 elektrisch verbunden, so
dass man die Musterbilder entsprechend der ersten Beleuchtungseinheit
von der Kamera 210 erhält und
die erhaltenen Musterbilder gespeichert werden. Weiterhin erhält der Bilderhaltabschnitt 500 die
zweidimensionalen Bilder entsprechend der zweiten Beleuchtungseinheit
von der Kamera 210 und speichert die erhaltenen zweidimensionalen
Bilder. Der Bilderhaltabschnitt 500 kann zum Beispiel ein Bildsystem
aufweisen, das die in der Kamera 210 fotografierten N ersten
Musterbilder und N zweiten Musterbilder erhält und die Bilder speichert.
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Der
Modulsteuerabschnitt 600 ist zur Steuerung des Messstufenabschnitts 100,
des Bildfotografierabschnitts 200, des ersten Beleuchtungsabschnitts 300 und
des zweiten Beleuchtungsabschnitts 400 mit dem Messstufenabschnitt 100,
dem Bildfotografierabschnitt 200, dem ersten Beleuchtungsabschnitt 300 und
dem zweiten Beleuchtungsabschnitt 400 elektrisch verbunden.
Der Modulsteuerabschnitt 600 kann zum Beispiel eine Beleuchtungssteuervorrichtung,
eine Gittersteuervorrichtung und eine Stufensteuervorrichtung aufweisen.
Die Beleuchtungssteuervorrichtung steuert die erste und zweite Lichtquelleneinheit 310 und 410 derart, dass
sie Licht erzeugen, und die Gittersteuervorrichtung steuert die
erste und zweite Gitterübertragungseinheit 330 und 430 derart,
dass sie die erste und zweite Gittereinheit 320 und 420 bewegen.
Die Stufensteuervorrichtung steuert die Stufenübertragungseinheit 120 derart,
dass sie die Stufe 110 auf und ab und nach links und rechts
bewegt.
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Der
zentrale Steuerabschnitt 700 ist zur Steuerung des Bilderhaltabschnitts 500 und
des Modulsteuerabschnitts 600 mit dem Bilderhaltabschnitt 500 und
dem Modulsteuerabschnitt 600 elektrisch verbunden. Insbesondere
erhält
der zentrale Steuerabschnitt 700 die N ersten Musterbilder
und die N zweiten Musterbilder vom Bildsystem des Bilderhaltabschnitts 500,
um die Bilder zu verarbeiten, so dass eine dreidimensionale Form
des Messungsziels gemessen werden kann. Weiterhin kann der zentrale
Steuerabschnitt 700 eine Beleuchtungssteuervorrichtung,
eine Gittersteuervorrichtung und eine Stufensteuervorrichtung des
Modulsteuerabschnitts 600 aufweisen. Der zentrale Steuerabschnitt
kann mithin eine Bildverarbeitungsplatte, eine Steuerplatte und
eine Interface-Platte aufweisen.
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Nachfolgend
soll ein Verfahren zur Messung des auf einer Leiterplatte ausgebildeten
Messungsziels 10 mittels der oben beschriebenen Vorrichtung
zum Messen einer dreidimensionalen Form ausführlich beschrieben werden,
und zwar, indem ein Lot als Beispiel für das Messungsziel 10 verwendet
wird.
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2 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. 3 ist eine
Querschnittdarstellung, in der ein Abschnitt einer Leiterplatte
dargestellt ist, auf dem ein Lot ausgebildet ist.
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Gemäß 1 bis 3 erhält man zur
Messung eines Lötbereichs
zunächst
eine dreidimensionale Höheninformation
der Leiterplatte 900 mittels eines ersten Bildes, das fotografiert
wird, während
Gittermusterlicht mittels einer ersten Beleuchtungseinheit auf die
Leiterplatte 900 eingestrahlt wird (vgl. Schritt S1110).
Das Gittermusterlicht kann zum Beispiel in mindestens zwei Richtungen
eingestrahlt werden.
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Die
dreidimensionale Höheninformation
lässt sich
durch die Ausführung
eines Bucket-Algorithmus bezüglich
des ersten Bildes erhalten, das man durch die Einstrahlung von Gittermusterlichtern
entsprechend der N-mal nacheinander erfolgenden Bewegung der ersten
und zweiten Gittereinheit 320 und 420 erhält.
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Dann
wird ein erster Bereich AR1, der in einer Höhe, die größer als eine oder gleich einer
Referenzhöhe
H1 ist, auf einer Grundplatte 910 der Leiterplatte 900 hervorragt,
mittels der erhaltenen Höheninformation als
Lötbereich
bestimmt (vgl. Schritt S1120).
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Kann
ein Bereich, der einer Höhe
entspricht, die größer als
eine vorbestimmte oder gleich einer vorbestimmte/n Mindesthöhenschwelle
ist, allgemein als Lötbereich
angesehen werden, so lässt
sich die Referenzhöhe
H1 als die vorbestimmte Mindesthöhenschwelle
festlegen.
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Danach
erhält
man eine Farbinformation der Leiterplatte 900 mittels eines
zweiten Bildes, das fotografiert wird, während ein Licht, das von einer
zweiten Beleuchtungseinheit 450 erzeugt wird, auf die Leiterplatte 900 eingestrahlt
wird (vgl. Schritt S1130).
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Die
zweite Beleuchtungseinheit 450 erzeugt Licht zum Erhalt
eines zweidimensionalen Bildes des Messungsziels 10. In
einem Ausführungsbeispiel
kann die zweite Beleuchtungseinheit 450 eine rote Beleuchtung 452,
eine grüne
Beleuchtung 454 und eine blaue Beleuchtung 456 aufweisen,
die jeweils rotes Licht, grünes
Licht und blaues Licht erzeugen. Das zweite Bild lässt sich
erhalten, indem nicht nur eine Farbkamera, sondern auch eine Schwarz-Weiß-Kamera
verwendet wird. Die in 1 gezeigte Kamera 210 kann
somit eine Schwarz-Weiß-Kamera
aufweisen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zweite
Beleuchtungseinheit 250 eine Beleuchtungseinheit mit monochromatischem
Licht aufweisen. Das zweite Bild lässt sich mittels einer Farbkamera
erhalten, wobei die in 1 gezeigte Kamera 210 eine
Farbkamera aufweisen kann.
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Die
Farbinformation kann zum Beispiel eine RGB-Information (rot, grün und blau)
oder eine CMY-Information (C = cyan, M = magenta, Y = gelb) aufweisen.
Die erste Farbinformation kann zudem eine Farbinformation aufweisen,
die einer anderen Farbkombination entspricht. Die erste Farbinformation
lässt sich
durch eine Pixeleinheit des ersten Bereichs AR1 erhalten.
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Dabei
lässt sich
die Farbinformation der Leiterplatte 900 wie folgt erhalten:
4 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Erhalt einer zweidimensionalen Farbinformation, das in dem Verfahren
zur Messung des Lötbereichs
in 2 enthalten ist, gezeigt ist.
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Gemäß 4 wird
zum Erhalt der Farbinformation der Leiterplatte 900 zunächst das
von der zweiten Beleuchtungseinheit 450 erzeugte Licht
auf die Leiterplatte 900 eingestrahlt, so dass das zweite
Bild fotografiert wird (vgl. Schritt S1132).
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Dann
wird die die RGB-Information oder die CMY-Information aus dem fotografierten
zweiten Bild extrahiert (vgl. Schritt S1133). In einem Ausführungsbeispiel
kann nach Erhalt des fotografierten zweiten Bildes durch den in 1 gezeigten
Bilderhaltabschnitt 500 die RGB-Information oder die CMY-Information mittels der
in 1 gezeigten Bildverarbeitungsplatte extrahiert
werden.
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Danach
wird die extrahierte RGB-Information oder CMY-Information gefiltert,
so dass man die gefilterte RGB-Information oder CMY-Information
erhält
(vgl. Schritt S1134). In einem Ausführungsbeispiel werden in der Bildverarbeitungsplatte
von einem Mittelwert abweichende Daten anhand eines gewählten Kriteriums
von der extrahierten RGB-Information oder CMY-Information ausgeschlossen, und die
verbleibenden Daten mit Ausnahme der abweichenden Daten werden schließlich als
RGB-Information oder als CMY-Information
bestimmt.
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Gemäß 1 bis 3 wird
dann eine erste Farbinformation des ersten Bereichs AR1, der anhand der
erhaltenen Farbinformation der Leiterplatte 900 als Lötbereich
bestimmt wurde, als Referenzfarbinformation festgelegt (vgl. Schritt
S1140).
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Danach
werden die Referenzfarbinformation und eine Farbinformation eines
Bereichs, von dem der erste Bereich AR1 ausgenommen ist, verglichen,
um zu beurteilen, ob das Lot in dem Bereich, von dem der erste Bereich
AR1 ausgenommen ist, ausgebildet ist oder nicht (vgl. Schritt S1150).
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Um
einen Bereich zu erhalten, der eine Farbinformation aufweist, die
im Wesentlichen der Referenzfarbinformation entspricht, kann dabei
die Farbinformation anderer Bereiche verwendet werden.
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5 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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Gemäß 3 und 5 erhält man nach
dem Festlegen der ersten Farbinformation des ersten Bereichs AR1
als Referenzfarbinformation in Schritt S1140 eine zweite Farbinformation
eines zweiten Bereichs AR2, in dem ein vorbestimmtes hervorragendes
Vergleichsobjekt 920 angeordnet ist, anhand der gemessenen Farbinformation
der Leiterplatte 900 (vgl. Schritt S1142). Das Vergleichsobjekt 920 kann
einer Kontaktstelle der Leiterplatte entsprechen.
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Da
sich die zweite Farbinformation des zweiten Bereichs AR2 anhand
der Farbinformation erhalten lässt,
kann die zweite Farbinformation im Wesentlichen in der gleichen
Form vorliegen wie die erste Farbinformation. Die zweite Farbinformation
kann eine RGB-Information oder eine CMY-Information aufweisen. Die zweite
Farbinformation kann zudem eine Farbinformation entsprechend einer
anderen Farbkombination aufweisen.
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Danach
erhält
man eine dritte Farbinformation eines dritten Bereichs AR3, in dem
kein Messungsziel ausgebildet ist, anhand der gemessenen Farbinformation
der Leiterplatte 900 (vgl. Schritt S1144). Der dritte Bereich
AR3 entspricht einem Oberflächenbereich,
der keine Höhe
aufweist.
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Da
sich die dritte Farbinformation des dritten Bereichs AR3 anhand
der Farbinformation erhalten lässt, kann
die dritte Farbinformation im Wesentlichen die gleiche Form wie
die erste Farbinformation und die zweite Farbinformation aufweisen.
Zum Beispiel kann die dritte Farbinformation eine RGB-Information
oder eine CMY-Information aufweisen. Die dritte Farbinformation
kann zudem eine Farbinformation entsprechend einer anderen Farbkombination
aufweisen.
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Dann
werden die erste, zweite und dritte Farbinformation des ersten,
zweiten und dritten Bereichs AR1, AR2 und AR3 in einen ersten, zweiten
und dritten Cluster unterteilt (vgl. Schritt S1146).
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Die
erste, zweite und dritte Farbinformation geben die Farbinformation
jedes Bereichs an, wobei die Farbinformation für jeden Bereich eine charakteristische
Tendenz aufweist. Die erste, zweite und dritte Farbinformation können somit
einen spezifischen Cluster für
jeden Bereich ausbilden.
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Der
Cluster kann ein Merkmal aufweisen, das mittels eines Farbkoordinatensystems
aus der erhaltenen Farbinformation extrahiert wird. Der erste, zweite
und dritte Cluster können
zum Beispiel Farbton und/oder Farbsättigung und/oder Lichtintensität (HSI)
aufweisen, die von der RGB-Information
oder der CMY-Information umgewandelt werden. Das Verfahren zur Umwandlung
der RGB-Information oder der CMY-Information in die HSI-Information kann
mittels bekannter Verfahren erfolgen, so dass nähere Erläuterungen unterbleiben können.
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Ein
Clusteralgorithmus kann auf den ersten, zweiten und dritten Bereich
AR1, AR2 und AR3 mit zumindest einer Information jeder HSI-Information
der Bereiche angewendet werden, so dass sich der erste, zweite und
dritte Bereich AR1, AR2 und AR3 jeweils in den ersten, zweiten und
dritten Cluster unterteilen lassen.
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Wie
oben beschrieben, wird nach der Unterteilung des ersten, zweiten
und dritten Bereichs AR1, AR2 und AR3 in die Cluster entsprechend
der Farbinformation beim Vergleich der Referenzfarbinformation und
der Farbinformation des Bereichs, von dem der erste Bereich AR1
ausgenommen ist, zum Beurteilen, ob das Lot im Bereich, von dem
der erste Bereich AR1 ausgenommen ist (vgl. Schritt S1150), überprüft, ob eine
Farbinformation eines vorbestimmten Abschnitts der Leiterplatte 900,
von dem der erste, zweite und dritte Bereich AR1, AR2 und AR3 ausgenommen
sind, dem ersten Cluster angehört
oder nicht, wobei, falls die Farbinformation dem ersten Cluster
angehört,
beurteilt werden kann, dass das Lot auf dem vorbestimmten Abschnitt
ausgebildet ist.
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Falls
ein vorbestimmter Abschnitt auf der Grundplatte 910, der
nicht dem ersten, zweiten und dritten Bereich AR1, AR2 und AR3 angehört, einem
Bereich AR4 eines unterhalb der Referenzhöhe H1 (im Folgenden „vierter
Bereich” genannt)
vorliegenden Lots entspricht, gehört der vierte Bereich AR4 einer
Gruppe an, die der Gruppe des gemäß der ersten Farbinformation
in den ersten Cluster unterteilten ersten Bereichs AR1 entspricht,
da eine Farbinformation des vierten Bereichs AR4 der ersten Farbinformation
des ersten Bereichs AR1 ähnlich
ist. Das heißt,
dass der vierte Bereich AR4 in den ersten Cluster unterteilt werden
kann, der gleich dem ersten Bereich AR1 ist.
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Im
Vergleich zu einem Verfahren zur Beurteilung eines Bereichs, der
nur einer Höhe
entspricht, die größer als
eine oder gleich einer vorbestimme/n Referenzhöhe ist, als Lötbereich
kann dementsprechend ein Bereich, der einer Höhe entspricht, die kleiner
als die vorbestimmte Referenzhöhe
ist, als Lötbereich
ebenfalls im Lötbereich
enthalten sein, so dass sich der Lötbereich korrekter bestimmen
lässt.
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Obwohl
in 5 ein Beispiel für eine Unterteilung von Bereichen
in drei Cluster beschrieben ist, kann die Anzahl der Cluster zwei
oder mehr als vier oder vier betragen.
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Beträgt zum Beispiel
die Anzahl der Cluster vier, lässt
sich der Lötbereich
wie folgt bestimmen:
Zuerst erhält man eine Farbinformation
eines als Lötbereich
vorbestimmten Bereichs, von dem der erste Bereichs AR1 ausgenommen
ist, um die Referenzfarbinformation des ersten Bereichs AR1 und
die Farbinformation des vorbestimmten Bereichs jeweils in einen
ersten und zweiten Cluster zu unterteilen. Dann wird beim Vergleich
der Referenzfarbinformation und der Farbinformation des Bereichs,
von dem der erste Bereich AR1 ausgenommen ist, zur Beurteilung,
ob das Lot in dem Bereich, von dem der erste Bereich AR1 ausgenommen ist,
ausgebildet ist oder nicht (vgl. Schritt S1150), überprüft, ob der
zweite Cluster dem ersten Cluster angehört oder nicht, wobei, falls
der zweite Cluster dem ersten Cluster angehört, beurteilt werden kann,
dass der dem zweiten Cluster entsprechende Bereich dem Lötbereich
angehört.
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Beim
Erhalt der Farbinformation der Leiterplatte 900 in Schritt
S1130 kann zusätzlich
eine Sichtbarkeitsinformation verwendet werden. Die Sichtbarkeit
repräsentiert
ein Verhältnis
der Amplitude Bi(x, y) zum Mittelwert Ai(x, y) in Helligkeitssignalen eines Bildes,
und hat eine ungefähre
Tendenz, sich zu erhöhen,
indem sich der Reflexionsgrad erhöht. Die Sichtbarkeit Vi(x, y) wird wie folgt definiert: Vi(x, y) = Bi(x,
y)/Ai(x, y)
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Das
Gittermusterlicht wird in verschiedenen Richtungen auf die Leiterplatte 900 eingestrahlt,
so dass verschiedene Arten von Musterbildern fotografiert werden.
Wie in 1 gezeigt, extrahiert der Bilderhaltabschnitt 500 N
Helligkeitsgrade I'1, I'2, ..., I'N in jeder Position i(x, y) in einem X-Y-Koordinatensystem
von N in der Kamera 210 fotografierten Musterbildern und
stellt mittels eines N-Bucket-Algorithmus eine mittlere Helligkeit
Ai(x, y) und Sichtbarkeit Vi(x,
y) her.
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Wenn
zum Beispiel N = 3 und N = 4, lässt
sich die Sichtbarkeit wie folgt herstellen:
-
Wenn
N = 4, wird die Sichtbarkeit wie folgt hergestellt:
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Die
Farbinformationen, wie die oben beschriebene erste, zweite und dritte
Farbinformation, weisen für jeden
Bereich eine charakteristische Tendenz auf, und auch die wie oben
beschrieben hergestellte Sichtbarkeitsinformation weist für jeden
Bereich eine charakteristische Tendenz auf. Daher kann zusätzlich zur
Farbinformation optional die Sichtbarkeitsinformation zur Messung
des Lötbereichs
verwendet werden. Ebenso kann nur die Sichtbarkeitsinformation ohne
Farbinformation zur Messung des Lötbereichs verwendet werden.
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Insbesondere
lässt sich
die Sichtbarkeitsinformation auf der Basis von N Gittermusterlichtern
entsprechend der Bewegung der Gittereinheit erhalten, wobei dann
die Sichtbarkeitsinformation für
den ersten Bereich und die Sichtbarkeitsinformation für den Bereich,
von dem der erste Bereich ausgenommen ist, miteinander verglichen
werden, um zu beurteilen, ob das Messungsziel in dem Bereich, von
dem der erste Bereich ausgenommen ist, ausgebildet ist oder nicht.
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Die
Sichtbarkeitsinformation der Leiterplatte lässt sich mittels des in 2 beschriebenen
ersten Bildes erhalten. Denn da das erste Bild sämtliche Informationen zum Erhalt
der oben beschriebenen Sichtbarkeitsinformation aufweist, lässt sich
die Sichtbarkeitsinformation anhand des ersten Bildes erhalten.
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Wie
in 5 beschrieben, lässt sich der erste, zweite
und dritte Bereich AR1, AR2 und AR3 mittels der erhaltenen Sichtbarkeitsinformation
in den ersten, zweiten und dritten Cluster unterteilen, wodurch
beurteilt werden kann, ob ein vorbestimmter Abschnitt der Grundplatte 910,
von dem der erste, zweite und dritte Bereich AR1, AR2 und AR3 ausgenommen
sind, dem ersten Cluster angehört
oder nicht.
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Nach
der Bestimmung des Lötbereichs
auf die oben beschriebene Art und Weise kann der vorbestimmte Lötbereich
in verschiedenen Verfahren verwendet werden. So wird zum Beispiel
die Quantität
des als Lötbereich
bestimmten Bereichs hergestellt, und es lässt sich mittels der hergestellten
Quantität
beurteilen, ob die Leiterplatte, auf der das Lot ausgebildet ist,
gut oder schlecht ist.
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Wie
oben beschrieben, wird ein Bereich, der einer Höhe entspricht, die größer als
eine oder gleich einer vorbestimmte/n Referenzhöhe H1 ist, als Lötbereich
bestimmt und wird eine Farbinformation des Lötbereichs als Referenzfarbinformation
festgelegt, so dass die Farbinformation des Lötbereichs mit einem anderen Bereich
verglichen wird. Ein Bereich, der einer Höhe unterhalb der Referenzhöhe H1, entspricht,
die entfallen kann, ist daher Bestandteil des Lötbereichs, wodurch sich der
Lötbereich
genau messen lässt.
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Obwohl
das Lot dünn
auf der Grundplatte verteilt ist, was bei der Ausbildung eines Lots
häufig
vorkommt, kann zudem der Lötbereich
genau gemessen werden.
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Wenn
man die Farbinformation des ersten Bereichs AR1, eines Lötbereichs,
der einer Höhe
entspricht, die größer als
eine oder gleich einer vorbestimmte/n Referenzhöhe H1 ist, und die Farbinformation
des zweiten und dritten Bereichs AR1 und AR2 erhält und in Cluster verpackt,
lässt sich
zudem ein Abschnitt, dessen Integration in den Lötbereich unklar ist, eindeutiger
beurteilen.
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Weiterhin
lässt sich
ein Lötbereich
mittels einer Sichtbarkeitsinformation genauer bestimmen.
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Weiterhin
lässt sich
ein Lötbereich
durch die Einstrahlung von Gittermusterlichtern in verschiedenen Richtungen
genauer bestimmen.
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Weiterhin
wird eine Form präzise
dreidimensional gemessen und ein Bereich präzise zweidimensional beurteilt
und lässt
sich ein Bereich in Echtzeit dreidimensional und zweidimensional
bestimmen, so dass sich von der Ausstattung, wie von Beleuchtungen,
oder von einem Zustand einer Leiterplatte abhängige Auswirkungen verringern
und Robustheit in Bezug auf Geräusche
erzielen lassen.
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6 ist
eine schematische Darstellung, in der eine Vorrichtung zur Messung
einer dreidimensionalen Form dargestellt ist, die für ein Verfahren
zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Gemäß 6 kann
eine Vorrichtung 1100 zur Messung einer dreidimensionalen
Form, die für
ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Stufe 1120,
einen Bildfotografierabschnitt 1130, eine erste Beleuchtungseinheit 1140,
eine zweite Beleuchtungseinheit 1150 und einen Steuerabschnitt 1160 aufweisen.
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Die
Stufe 1120 trägt
ein Messungsziel 1110, wie eine Leiterplatte, und bewegt
sich entsprechend einer Steuerung des Steuerabschnitts 1160,
so dass das Messungsziel 1110 zu einem Messungsort befördert wird. Ein
Messungsort im Messungsziel 1110 kann gemäß einer
Bewegung des Messungsziels 1110 bezüglich des Bildfotografierabschnitts 1130 und
des ersten Beleuchtungsabschnitts 1140 durch die Stufe 1120 verändert werden.
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Der
Bildfotografierabschnitt 1130 ist über der Stufe 1120 angeordnet
und erhält
vom Messungsziel 1110 reflektiertes Licht, so dass ein
Bild des Messungsziels 1110 fotografiert wird. Der Bildfotografierabschnitt 1130 ist
zum Beispiel in einer Richtung über
der Stufe 1110 angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht
zu einer Referenzoberfläche
der Stufe 1120 ist.
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Der
Bildfotografierabschnitt 1130 kann eine Kamera und eine
Abbildungslinse zum Fotografieren des Bildes des Messungsziels 1110 aufweisen.
Die Kamera erhält
das vom Messungsziel 1110 reflektierte Licht, so dass das
Bild des Messungsziels 1110 fotografiert wird, und kann
zum Beispiel eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera aufweisen. Die
Abbildungslinse ist unter der Kamera angeordnet, so dass das vom
Messungsziel 1110 reflektierte Licht auf der Kamera abgebildet
wird.
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Der
Bildfotografierabschnitt 1130 erhält vom Messungsziel 1110 reflektiertes
Licht, auf das eine Musterbeleuchtung fällt, die von einer ersten Beleuchtungseinheit 1140 eingestrahlt
wird, und fotografiert ein Musterbild des Messungsziels 1110.
Zudem erhält
der Bildfotografierabschnitt 1130 vom Messungsziel 1110 reflektiertes
Licht, auf das eine Farbbeleuchtung fällt, die von einer zweiten
Beleuchtungseinheit 1150 eingestrahlt wird, und fotografiert
ein Farbbild des Messungsziels 1110.
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Die
erste Beleuchtungseinheit 1140 ist derart über der
Stufe 1120 angeordnet, dass sie bezüglich der Stufe 1120 in
einem vorbestimmten Winkel schräg
ist. Die erste Beleuchtungseinheit 1140 dient der Messung einer
dreidimensionalen Form des Messungsziels 1110 und erzeugt
eine Musterbeleuchtung zur Beleuchtung des Messungsziels 1110.
Die erste Beleuchtungseinheit 1140 strahlt zum Beispiel
die Musterbeleuchtung in einer Neigung von etwa 30 Grad bezüglich einer
normalen Linie der Referenzoberfläche der Stufe 1120 ein.
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Zur
Erhöhung
der Messgenauigkeit können
mehrere erste Beleuchtungseinheiten 1140 vorliegen, die die
Musterbeleuchtung in verschiedene Richtungen strahlen. Eine Vielzahl
erster Beleuchtungseinheiten 1140 kann entlang einer Umfangsrichtung
in im Wesentlichen dem gleichen Winkel von der Mine des Bildfotografierabschnitts 1130 aus
betrachtet angeordnet sein. Die Vorrichtung 1100 zur Messung
einer dreidimensionalen Form kann zum Beispiel sechs erste Beleuchtungseinheiten 1140 aufweisen,
die um etwa 60 Grad voneinander beabstandet sind. Alternativ kann
die Vorrichtung 1100 zur Messung einer dreidimensionalen
Form erste Beleuchtungseinheiten 1140 verschiedener Anzahl,
wie 2, 3, 4, 8, etc. aufweisen. Die ersten Beleuchtungseinheiten 1140 strahlen
die Musterbeleuchtung im im Wesentlichen gleichen Zeitintervall
in verschiedenen Richtungen bezüglich
des Messungsziels 1110 ein.
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Jede
erste Beleuchtungseinheit 1140 kann eine Lichtquelle 1142 und
ein Gitterelement 1144 zur Erzeugung der Musterbeleuchtung
aufweisen. Die von der Lichtquelle 1142 erzeugte Beleuchtung
wird in die Musterbeleuchtung umgewandelt, während sie durch das Gitterelement 1144 tritt.
Das Gitterelement 1144 bewegt sich n-mal um 2π/n mittels
einer Gitterübertragungseinheit,
wie ein Piezoaktor (PZT-Aktor), so dass die Musterbeleuchtung, bei
der der Phasenübergang
erfolgt ist, erzeugt wird. „N” ist eine
natürliche
Zahl größer oder
gleich 2. Die erste Beleuchtungseinheit 1140 strahlt die
Musterbeleuchtung für
jede Bewegung auf das Messungsziel 1110 ein, während sie
das Gitterelement 1144 n-mal bewegt. Die erste Beleuchtungseinheit 1140 kann
weiterhin eine (nicht gezeigte) Projektionslinse zur Fokussierung
der vom Gitterelement 1144 ausgebildeten Musterbeleuchtung
und zur Projektion der fokussierten Musterbeleuchtung auf das Messungsziel 1110 aufweisen.
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Die
zweite Beleuchtungseinheit 1150 dient dem Erhalt eines
zweidimensionalen Bildes des Messungsziels 1110 und erzeugt
die Farbbeleuchtung und strahlt sie auf das Messungsziel 1110 ein.
Die zweite Beleuchtungseinheit 1150 kann eine Vielzahl
von Farbbeleuchtungsteilen zur Erzeugung verschiedener Farbbeleuchtungen
aufweisen. Die zweite Beleuchtungseinheit 1150 kann zum
Beispiel einen roten Beleuchtungsteil 1152, der eine rote
Beleuchtung erzeugt, einen grünen
Beleuchtungsteil 1154, der eine grüne Beleuchtung erzeugt, und
einen blauen Beleuchtungsteil 1156, der eine blaue Beleuchtung
erzeugt, aufweisen. Der rote Beleuchtungsteil 1152, der
grüne Beleuchtungsteil 1154 und
der blaue Beleuchtungsteil 1156 sind kreisförmig über dem
Messungsziel 1110 angeordnet, so dass jeweils die rote
Beleuchtung, die grüne
Beleuchtung und die blaue Beleuchtung auf das Messungsziel 1110 eingestrahlt
werden.
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Der
Steuerabschnitt 1160 steuert die oben beschriebenen Elemente
komplett. Insbesondere steuert der Steuerabschnitt 1160 die
Bewegung der Stufe 1120 derart, dass das Messungsziel 1110 am
Messungsort angeordnet wird. Der Steuerabschnitt 1160 betreibt
nacheinander die ersten Beleuchtungseinheiten 1140. Der Steuerabschnitt 1160 bewegt
das Gitterelement 1144 jeder ersten Beleuchtungseinheit 1140 schrittweise
und steuert die erste Beleuchtungseinheit 1140 derart,
dass die Farbbeleuchtung für
jede Bewegung auf das Messungsziel 1110 eingestrahlt wird.
Der Steuerabschnitt 1160 steuert die zweite Beleuchtungseinheit 1150 derart, dass
die Farbbeleuchtung auf das Messungsziel 1110 eingestrahlt
wird, so dass man ein zweidimensionales Bild des Messungsziels 1110 erhält. Der
Steuerabschnitt 1160 steuert den Bildfotografierabschnitt 1130 derart, dass
er das Musterbild, das mittels der Musterbeleuchtung, die von der
ersten Beleuchtungseinheit 1140 eingestrahlt und vom Messungsziel 1110 reflektiert
wird, fotografiert und dass er das Farbbild, das mittels der Musterbeleuchtung,
die von der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 eingestrahlt
und vom Messungsziel 1110 reflektiert wird, fotografiert.
Weiterhin misst der Steuerabschnitt 1160 mittels des Musterbildes
und des Farbbildes, die im Bildfotografierabschnitt 1130 fotografiert
wurden, die dreidimensionale Form des Messungsziels 1110.
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Nachfolgend
soll ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs auf einer Leiterplatte
mittels der Vorrichtung zur Messung einer dreidimensionalen Form
beschrieben werden.
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7 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Messung eines Lötbereichs
gemäß noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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Gemäß 6 und 7 wird
zur Messung eines Lötbereichs
auf einer Leiterplatte 1110 zuerst eine Vielzahl von Farbbeleuchtungen
auf die Leiterplatte 1110 eingestrahlt, so dass man eine
Vielzahl von Farbbildern erhält
(vgl. Schritt S1100). Nach der nacheinander erfolgenden Einstrahlung
der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte 1110 mittels
der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 erhält man also
das Farbbild entsprechend jeder Farbbeleuchtung mittels des Bildfotografierabschnitts 1130.
Nach der Einstrahlung einer roten Beleuchtung, einer grünen Beleuchtung
und einer blauen Beleuchtung auf die Leiterplatte 1100 mittels
des roten Beleuchtungsteils 1152, des grünen Beleuchtungsteils 1154 und
des blauen Beleuchtungsteils 1156, die in der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 enthalten
sind, erhält
man zum Beispiel entsprechend jeder Farbbeleuchtung ein rotes Bild,
ein grünes
Bild und ein blaues Bild.
-
8 zeigt
ein rotes Bild, ein grünes
Bild und ein blaues Bild entsprechend jeweils einer roten Beleuchtung,
einer grünen
Beleuchtung und einer blauen Beleuchtung.
-
Aus 8 wird
ersichtlich, dass sich Verteilungen eines roten Bildes 1210,
eines grünen
Bildes 1220 und eines blauen Bilds 1230 innerhalb
eines Sichtfeldes voneinander unterscheiden, da die chromatische
Aberration entsprechend der Verwendung der roten Beleuchtung, der
grünen
Beleuchtung und der blauen Beleuchtung, verschiedene Wellenlängen aufweist.
-
Dann
erhält
man eine den Farbton, die Farbsättigung
und die Lichtintensität
enthaltende HSI-Information für
jede Farbe durch die Farbkoordinatenumwandlung der erhaltenen Farbbilder.
Das Verfahren zur Umwandlung einer RGB-Information in die HSI-Information
kann mittels bekannter Verfahren erfolgen, so dass nähere Erläuterungen
unterbleiben können.
-
Vor
der Farbkoordinatenumwandlung der erhaltenen Farbbilder kann die
Farbsättigung
durch die Anwendung eines Mittelwertfilters auf die erhaltenen Farbbilder
erleichtert werden.
-
Danach
wird mittels einer Sättigungsinformation
für jede
Farbe der HSI-Information
eine Sättigungskarte 1300 erstellt
(vgl. Schritt S1100). Ein Beispiel der erstellten Sättigungskarte 1300 ist
in 9 gezeigt.
-
Die
Sättigungskarte 1300 kann
mittels der Sättigungsinformation
für jeden
Pixel bezüglich
des roten Bildes 1210, des grünen Bildes 1220 und
des blauen Bildes 1230 erstellt werden. Insbesondere kann
die Sättigungskarte 1300 auf
der Basis der Farbsättigung
für jeden
Pixel, die man durch die folgende Gleichung 1 erhält, erstellt
werden.
-
Gleichung 1
-
-
Farbsättigung = (11 – 3·Min(R,
G, B)/(R + G + B)
-
Gemäß Gleichung
1 entspricht ,R' einer
Sättigungsinformation
für jeden
Pixel im roten Bild 1210, ,G' einer Sättigungsinformation für jeden
Pixel im grünen
Bild 1220, und ,B' einer
Sättigungsinformation
für jeden Pixel
im blauen Bild 1230.
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Die
anhand Gleichung 1 erstellte Sättigungskarte
weist einen Bereich von etwa 0 bis etwa 1 auf und stellt eine Grundfarbe
dar, wenn sich die Sättigungskarte 1300 1
nähert.
Da sich das Lot 1310 typischerweise einer achromatischen
Farbe annähert,
kann ein Bereich, der auf der Sättigungskarte 1300 einen
Wert nahe 0 aufweist, im Wesentlichen als Lötbereich beurteilt werden.
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Da
sich jedoch neben dem Lot 1310 auch ein Verdrahtungsmuster 1320,
ein dunkler Lötstopplack 1330,
usw. einer achromatischen Farbe annähern, können ein Bereich des Verdrahtungsmusters 1320,
ein Bereich des dunklen Lötstopplacks 1330,
usw. in der Sättigungskarte 1300 mit
dem Lötbereich
verwechselt werden.
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Daher
kann nach der Erstellung der Sättigungskarte 1300 ein überflüssiger Bereich,
wie das Verdrahtungsmuster 1320, der dunkle Lötstopplack 1330,
usw. aus der Sättigungskarte 1300 ausgeschlossen
werden.
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Der
Bereich des Verdrahtungsmusters 1320 und/oder der Bereich
des Lötstopplacks 1330 werden
mithin mittels der Lichtintensitätsinformation
für jede
Farbe der HSI-Information aus der Sättigungskarte 1300 ausgeschlossen,
so dass ein erster Lötbereich
festgelegt wird (vgl. Schritt S1120).
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Der
erste Lötbereich
lässt sich
mittels der Lichtintensitätsinformation
aufgrund der HSI-Information, die durch die Farbkoordinatenumwandlung
der Farbbilder erzielt wurde, festlegen. Insbesondere im Hinblick
auf die Farbsättigung
können
sich das Lot 1310, das Verdrahtungsmuster 1320 und
der dunkle Lötstopplack 1330 nur
geringfügig
voneinander unterscheiden, während
der Unterschied im Hinblick auf die Lichtintensität groß ist. Da
nämlich
die Reflexivität
des Metall aufweisenden Verdrahtungsmusters 1320 im Vergleich
zum Lot 1310 hoch ist, wird ermittelt, dass die Lichtintensität des Verdrahtungsmusters 1320 größer als
diejenige des Lots 1310 ist, und da die Reflexivität des dunklen
Lötstopplacks 1330 im
Vergleich zum Lot 1310 gering ist, wird ermittelt, dass
die Lichtintensität
des dunklen Lötstopplacks 1330 deutlich
geringer als diejenige des Lots 1310 ist. Daher kann ein
Bereich, in dem die Lichtintensität im Vergleich zum Lot 1310 groß oder klein
ist, aufgrund des Unterschieds bei der Lichtintensität entfernt
werden, so dass der überflüssige Bereich,
wie das Verdrahtungsmuster 1320, der dunkle Lötstopplack 1330,
usw. aus der Sättigungskarte 1300 entfernt
werden können.
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Dann
wird ein Sättigungsmittelwert
für jede
Farbe im ersten Lötbereich
erstellt (vgl. Schritt S1130). Das heißt, auf der Grundlage des festgelegten
ersten Lötbereichs
wird der Sättigungsmittelwert
für jede
Farbe jeweils für
das rote Bild 1210, das grüne Bild 1220 und das
blaue Bild 1230, die in 8 gezeigt
sind, hergestellt. Da der hergestellte Sättigungsmittelwert für jede Farbe
dem Sättigungsmittelwert
für den
ersten Lötbereich entspricht,
in dem nach der Beurteilung das Lot 1310 im Wesentlichen
ausgebildet ist, lässt
sich der hergestellte Sättigungsmittelwert
als Kriterium für
die Farbsättigung
des Lots 1310 betrachten.
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Danach
wird mittels der Sättigungsinformation
für jede
Farbe und des Sättigungsmittelwertes
für jede Farbe
eine Varianzkarte 1400 erstellt (vgl. Schritt S1140). Ein
Beispiel der erstellten Varianzkarte 1400 ist in 10 dargestellt.
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Die
Varianzkarte 1400 lässt
sich mittels der Sättigungsinformation
für jeden
Pixel des roten Bildes 1210, des grünen Bildes 1220 und
des blauen Bildes 1230 und des Sättigungsmittelwerts für jede Farbe
des roten Bildes 1210, des grünen Bildes 1220 und
des blauen Bildes 1230 erstellen. Insbesondere lässt sich
die Varianzkarte 1400 auf der Basis eines durch die folgende
Gleichung 2 dargestellten Varianzwerts für jeden Pixel erstellen:
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Gleichung 2
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Varianz = abs(R – RA) + abs(G – GA) +
abs(B – BA)
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Gemäß Gleichung
2 entspricht ,R' einer
Sättigungsinformation
für jeden
Pixel im roten Bild 1210, ,G' einer Sättigungsinformation für jeden
Pixel im grünen
Bild 1220, und ,B' einer
Sättigungsinformation
für jeden Pixel
im blauen Bild 1230. Weiterhin entspricht ,RA' einem Sättigungsmittelwert
für den
ersten Lötbereich
im roten Bild 1210, ,GA' einem
Sättigungsmittelwert
für den
ersten Lötbereich
im grünen
Bild 1220 und ,BA' einem Sättigungsmittelwert
für den
ersten Lötbereich
im blauen Bild 1230.
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Gemäß Gleichung
2 wird, wenn die Differenz zwischen der Farbsättigung und dem Sättigungsmittelwert
des Farbbildes für
jeden Pixel größer wird,
ermittelt, dass der Varianzwert des zugehörigen Pixels größer ist,
und wird, wenn eine Differenz zwischen der Farbsättigung und dem Sättigungsmittelwert
des Farbbildes für
jeden Pixel kleiner wird, ermittelt, dass der Varianzwert des zugehörigen Pixels
kleiner ist. Das heißt,
dass sich die Eventualität,
dass der zugehörige
Pixel dem Lot entspricht, erhöht,
wenn der Varianzwert für
jeden Pixel kleiner ist, und dass sich umgekehrt die Eventualität, dass
der zugehörige
Pixel dem Lot entspricht, verringert, wenn der Varianzwert für jeden
Pixel größer ist.
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Danach
werden die Varianzwerte für
Pixel auf der Varianzkarte 1400 miteinander verglichen,
um eine Lötkarte 1500 zu
erstellen, auf der der zweite Lötbereich
dargestellt ist, in dem das Lot im Wesentlichen ausgebildet ist
(vgl. Schritt S1150). Ein Beispiel der erstellten Lötkarte 1500 ist
in 11 dargestellt.
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Ein
Verfahren zur Festlegung des zweiten Lötbereichs kann die Festlegung
eines willkürlichen
kritischen Werts als Varianzwert durch einen Benutzer, die Beurteilung,
dass der zugehörige
Pixel dem Lötbereich nicht
entspricht, wenn der Varianzwert für den zugehörigen Pixel den kritischen
Wert überschreitet,
und die Beurteilung, dass der zugehörige Pixel dem Lötbereich
entspricht, wenn der Varianzwert für den zugehörigen Pixel den kritischen
Wert nicht überschreitet,
aufweisen. Dabei kann ein Otsu-Algorithmus, bei dem ein statistisches
Verfahren verwendet wird, zur Festlegung des kritischen Werts als
Varianzwert verwendet werden. Der Algorithmus von Otsu entspricht
einem Verfahren, das die Festlegung einer Kostenfunktion und das
Betrachten eines Werts, der den Mindestwert der Kostenfunktion als
kritischen Wert angibt, bei der Festlegung des kritischen Werts
aufweist. Wird ein Grauwert in einem Bild in zwei Klassen unterteilt,
entspricht aufgrund der Abbildung der Verteilung des Grauwerts im
Bild in einem Histogramm der kritische Wert einem diskreten Pegelwert
im Histogramm, und lässt
sich ein Abschnitt unterhalb des Pegelwertes in die Klasse 1 und
ein Bereich oberhalb des Pegelwertes in die Klasse 2 einteilen.
Somit kann Klasse 1 als Lötbereich
beurteilt werden und kann Klasse 2 als ein nicht dem Lötbereich
zugehöriger
Bereich beurteilt werden, so dass auf diese Weise der zweite Lötbereich
festgelegt wird.
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Wird,
wie oben beschrieben, der zweite Lötbereich durch den Vergleich
auf der Varianzkarte 1400 festgelegt, so können Bereiche,
von denen der Lötbereich
ausgenommen ist, wie ein Musterbereich, wirksam entfernt werden,
so dass der Lötbereich
eventuell genau festgelegt werden kann. Bei der Ausbildung der Lötkarte 1500 lässt sich
die Lötkarte
durch ein Verfahren der Entfernung eines kleinen Flecks, eines Grenzgewichtungsverfahrens,
usw. genauer ausbilden.
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Da
die zweite Beleuchtungseinheit 1150 zur Einstrahlung der
Farbbeleuchtung kreisförmig über der Leiterplatte
angeordnet ist, kann es sein, dass die Lichtintensität für jeden
Bereich auf dem im Bildfotografierabschnitt 1130 fotografierten
Farbbild ungleichmäßig erfasst
wird. Die Farbgleichmäßigkeit
wird für
jede Farbbeleuchtung korrigiert, um die Ungleichmäßigkeit
der Lichtintensität
für jeden
Bereich zu verringern, so dass sich die Zuverlässigkeit für die Messung des Lötbereichs
erhöhen
lässt.
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Die
Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
erfolgt für
die Farbbeleuchtungen vor dem Erhalt der Farbbilder in 8,
und es wird durch eine Kalibrierung eines grauen Ziels eine Kompensationsinformation
für jede
Farbe zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit erstellt, wobei die
Lichtintensitätsinformation
für jede
Farbe durch die Kompensationsinformation für jede Farbe korrigiert werden
kann.
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12 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. 13 ist
ein Bild, das eine rote Beleuchtung zeigt, die man durch die Verwendung
eines grauen Ziels als Zielobjekt erhält.
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Gemäß 6, 12 und 13 werden
zunächst
zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
die Farbbeleuchtungen auf ein graues Ziel eingestrahlt, so dass
man eine Vielzahl von Beleuchtungsbildern für jede Farbe erhält (vgl.
Schritt S1200). Nach der nacheinander erfolgenden Einstrahlung der
Farbbeleuchtungen auf das graue Ziel mittels der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 erhält man also
die Beleuchtungsbilder für
Farben entsprechend den Farbbeleuchtungen mittels des Bildfotografierabschnitts 1130.
Nach Einstrahlung der roten Beleuchtung, der grünen Beleuchtung und der blauen
Beleuchtung auf das graue Ziel mittels des roten Beleuchtungsteils 1152,
des grünen
Beleuchtungsteils 1154 und des blauen Beleuchtungsteils 1156,
die in der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 enthalten sind,
erhält
man zum Beispiel ein rotes Beleuchtungsbild, ein grünes Beleuchtungsbild
und ein blaues Beleuchtungsbild entsprechend jeder Farbbeleuchtung.
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So
wird zum Beispiel aus 13, in der das erhaltene rote
Beleuchtungsbild gezeigt ist, ersichtlich, dass die Lichtintensität an Orten
innerhalb des Sichtfeldes variiert.
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Dann
erhält
man die Lichtintensität
für jeden
Pixel bezüglich
des Beleuchtungsbildes für
jede Farbe (vgl. Schritt S1210). Das heißt, dass man die Lichtintensitätsinformation
für jeden
Pixel aufgrund des roten Beleuchtungsbildes, des grünen Beleuchtungsbildes
und des blauen Beleuchtungsbildes erhält und speichert.
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Danach
wird ein Kompensationsverhältnis
für jede
Farbe entsprechend einem Verhältnis
zwischen der Lichtintensität
für jeden
Pixel und einer willkürlichen
Referenzlichtintensität
für jeden
Pixel festgelegt (vgl. Schritt S1220). Die Referenzlichtintensität kann als
mittlere Lichtintensität
des Beleuchtungsbildes für
jede Farbe festgelegt werden. Zum Beispiel wird eine mittlere Lichtintensität sämtlicher
Pixel innerhalb des Sichtfeldes des Beleuchtungsbildes für jede Farbe
als Referenzlichtintensität
festgelegt. Alternativ kann die Referenzlichtintensität als vom
Benutzer gewünschter
arbiträrer
Wert festgelegt werden. Das Kompensationsverhältnis für jede Farbe bezüglich jedes
Pixels lässt
sich zum Beispiel in Gleichung 3 ausdrücken.
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Gleichung 3
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Kompensationsverhältnis = (mittlere Lichtintensität des Beleuchtungsbildes
für jede
Farbe)/(Lichtintensität
des zugehörigen
Pixels)
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Dann
werden die Kompensationsverhältnisse
für jede
Farbe sämtlicher
Pixel innerhalb des Sichtfeldes datenbankgestützt erhoben, so dass die Kompensationsinformation
für jede
Farbe erstellt und gespeichert wird (vgl. Schritt S1230). Die gespeicherte
Kompensationsinformation für
jede Farbe kann zur Erhöhung
der Genauigkeit der Messung des Lötbereichs, die später verarbeitet
wird, verwendet werden. Zum Beispiel wird nach der Einstrahlung
der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum Erhalt der Farbbilder
und vor der Erstellung der Sättigungskarte
mittels der Farbbilder jeder Pixel der Farbbilder mittels des Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe kompensiert. Das heißt,
jeder Pixel der Farbbilder wird mit dem Kompensationsverhältnis für jede Farbe
multipliziert, so dass die Ungleichmäßigkeit der Lichtintensität der Farbbeleuchtung
selbst kompensiert wird und ein Irrtum bei der Messung des Lötbereichs
verringert wird.
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Eigenschaften
einer im Lot enthaltenen Lotkugel entsprechend kann es dabei zu
einer Abweichung der Lichtintensität für jede Farbe im Lötbereich
kommen. Zur Verringerung der Abweichung der Lichtintensität für jede Farbe
des Lots kann die Lötgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen korrigiert werden, so dass sich die Zuverlässigkeit
der Messung des Lötbereichs
erhöhen
lässt.
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Die
Korrektur der Lötgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen kann vor dem Erhalt der in 8 gezeigten
Farbbilder erfolgen. Insbesondere werden die Farbbeleuchtungen auf
das auf der Leiterplatte ausgebildete Lot eingestrahlt, so dass
man Lötbilder
für jede
Farbe erhält.
Zum Beispiel erhält
man nach der Einstrahlung der roten Beleuchtung, der grünen Beleuchtung
und der blauen Beleuchtung auf das auf der Leiterplatte ausgebildete
Lot mittels des roten Beleuchtungsteils 1152, des grünen Beleuchtungsteils 1154 und
des blauen Beleuchtungsteils 1156, die in der zweiten Beleuchtungseinheit 1150 enthalten
sind, ein rotes Lötbild, ein
grünes
Lötbild
und ein blaues Lötbild
entsprechend jeder Farbbeleuchtung. Danach erhält man die Lichtintensität für jede Farbe
des Lots aufgrund jedes der Lötbilder
für Farben.
Das heißt,
dass man die Lichtintensität für jede Farbe
des Lots aufgrund des roten Lötbilds,
des grünen
Lötbilds
und des blauen Lötbilds
erhält.
Die Lichtintensität
für jede
Farbe des Lots lässt
sich von einem Pixel entsprechend dem Lot oder von einer Vielzahl von
Pixeln, die in einem vorbestimmten Bereich des Lots enthalten sind,
erhalten. Dann wird ein Kompensationsverhältnis für jede Farbe des Lots entsprechend
einem Verhältnis
zwischen der Lichtintensität
für jede
Farbe des Lots und einer willkürlichen
Referenzlichtintensität
festgelegt, und das festgelegte Kompensationsverhältnis für jede Farbe
des Lots wird gespeichert. Die Referenzlichtintensität kann als
mittlere Lichtintensität
einer Vielzahl von Lötlichtintensitäten für jede Farbe
festgelegt werden. Zum Beispiel wird die Referenzlichtintensität als eine
mittlere Lichtintensität
einer roten Lötlichtintensität, die man
aufgrund des roten Lötbilds
erhält, einer
grünen
Lötlichtintensität, die man
aufgrund des grünen
Lötbild
erhält,
und einer blauen Lötlichtintensität, die man
aufgrund des blauen Lötbilds
erhält,
festgelegt.
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Das
durch das oben beschriebene Verfahren erhaltene Kompensationsverhältnis für jede Farbe
des Lots kann zur Erhöhung
der Genauigkeit der Messung des Lötbereichs, die später verarbeitet
wird, verwendet werden. Zum Beispiel werden nach der Einstrahlung
der Farbbeleuchtungen auf die Leiterplatte zum Erhalt der Farbbilder
und vor der Erstellung der Sättigungskarte
mittels der Farbbilder die Farbbilder mittels des Kompensationsverhältnisses
für jede
Farbe des Lots kompensiert. Das heißt, dass jedes der Farbbilder
mit dem Kompensationsverhältnis
für jede
Farbe des Lots multipliziert wird, so dass die Ungleichmäßigkeit
der Lichtintensität
für Farben
des Lots kompensiert wird und ein Irrtum bei der Messung des Lötbereichs
verringert wird.
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Vor
dem Erhalt der Farbbilder werden dabei das Kompensationsverhältnis für jede Farbe
der Farbbeleuchtungen zur Korrektor der Farbgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen und das Kompensationsverhältnis für jede Farbe des Lots zur Korrektur
der Lötgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen durch das oben beschriebene Verfahren vorab festgelegt,
und vor der Erstellung der Sättigungskarte
wird jedes der Farbbilder mit dem Kompensationsverhältnis für jede Farbe
der Farbbeleuchtung und dem Kompensationsverhältnis für jede Farbe des Lots multipliziert,
so dass die Zuverlässigkeit
der Messung des Lötbereichs
erheblich erhöht wird.
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Wie
oben beschrieben, werden die Sättigungskarte
und die Varianzkarte mittels der durch die Farbbeleuchtungen erhaltenen
Farbbilder erstellt, und wird der Lötbereich mittels der Sättigungskarte
und der Varianzkarte festgelegt, wodurch sich die Genauigkeit der
Messung des Lötbereichs
erhöht.
Zudem wird vor der Messung des Lötbereichs
zumindest ein Verfahren zur Korrektur der Farbgleichmäßigkeit
für die
Farbbeleuchtungen und zur Korrektur der Lötgleichmäßigkeit für die Farbbeleuchtungen durchgeführt, wodurch
sich die Genauigkeit der Messung des Lötbereichs erhöht.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
in dem Fachmann geläufiger
Weise verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden,
ohne den Geist oder Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die
vorliegende Erfindung deckt mithin die Modifikationen und Variationen
dieser Erfindung ab, sofern sie innerhalb des Schutzbereichs der
anhängenden
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
liegen.