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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine 3D-Gestaltmessvorrichtung, insbesondere eine 3D-Gestaltmessvorrichtung, die Höheninformation eines Messobjekts erfassen kann.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Als eine herkömmliche Technologie, unter Einsatz von Bildern die dreidimensionale Gestalt eines Körpers zu messen, ist das Phasenschiebeverfahren (engl.: «phase shift method») bekannt, bei dem von einem Projektor oder ähnlichen Projektionsmittel aus ein Muster, das eine Periodizität aufweist, auf ein Messobjekt projiziert und das Messobjekt im Zustand mit aufprojiziertem Muster durch eine Kamera oder ein ähnliches Photographiermittel photographiert wird, um mittels des photographierten zweidimensionalen Bilds die plastische Gestalt des Messobjekts zu berechnen. Konkret wird die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts dadurch gemessen, dass man abhängig von der Gestalt (z. B. Unebenheiten) der Messobjektoberfläche entstehende Verzerrungen des Musters analysiert.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren gibt es allerdings das Problem, dass es bedingt durch die Gestalt der Oberfläche des Messobjekts vorkommt, dass das Muster blockiert wird, Schatten entsteht, und aus diesem Grunde die Messung der plastischen Gestalt unmöglich ist.
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Bezüglich dieses Problems wurde eine Technik vorgeschlagen, die abgeschatteten Gebiete zu verringern, indem mehrere Projektionsmittel angeordnet werden, um Muster aus unterschiedlichen Richtungen auf das Messobjekt zu projizieren (z. B. Patentdokument 1, 2).
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Die
JP 2015 001381 A und
JP 2015 21763 sind Dokumente aus dem Stand der Technik.
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Mit dem Verfahren, wobei entsprechend dem Stand der Technik in einer Vorrichtung Projektionsmittel angeordnet würden, wäre jedoch für eine hinreichende Verringerung der abgeschatteten Gebiete die Anordnung einer großen Zahl an Projektionsmitteln erforderlich, wodurch sich die Messvorrichtung insgesamt vergrößert und auch die Kosten steigen.
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Selbst wenn man versucht, viele Projektionsmittel anzuordnen, ist dies aufgrund unvermeidlicher Interferenzen zwischen den Projektionsmitteln in dem für eine Musterprojektion aus allen Azimutrichtungen erforderlichen Maße unmöglich, so dass die Gebiete, in denen Schatten entsteht, nicht hinreichend verringert werden können.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts eines Sachverhalts wie dem oben beschriebenen gemacht und setzt sich zum Ziel, eine Technologie bereitzustellen, welche es beim Messen der dreidimensionalen Gestalt eines Körpers durch Projektion von Mustern ermöglicht, auch ohne Erhöhung der Anzahl von Projektionsmitteln zu verhindern, dass abgeschattete Gebiete entstehen.
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Um dieses Ziel zu erreichen, bedient sich die vorliegende Erfindung des folgenden Aufbaus.
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Eine 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass sie ein Projektionsmittel zum Projizieren eines Musters auf ein Messobjekt, ein Photographiermittel, welches ausgebildet ist, das Messobjekt mit dem aufprojizierten Muster zu photographieren, ein Messmittel, welches ausgebildet ist, durch Verarbeiten des vom Photographiermittel erfassten Bildes eine dreidimensionale Gestalt des Messobjekts zu messen, sowie ein Bewegungsmittel zum Bewegen des Projektionsmittels aufweist.
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Mit einem solchen Aufbaus wird es möglich, auch wenn bei Projektion von einer bestimmten Position aus abgeschattete Bereiche entstanden sein sollten, durch Bewegen des Projektionsmittels derart, dass auch in den betreffenden Schattengebieten das Muster aufprojiziert wird, das Messobjekt in einem Zustand mit auch in den betreffenden Gebieten aufprojiziertem Muster zu photographieren. Gemäß einer Weiterbildung ist daher das Bewegungsmittel ausgebildet, das Projektionsmittel an eine Position zu bewegen, welche es dem Photographiermittel ermöglicht, ein Muster zu photographieren, mit dem die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts durch das Messmittel messbar ist.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung das Bewegungsmittel ausgebildet, das Projektionsmittel in eine Rotationsbewegung auf einem Kreisumfang zu versetzen, welcher in seinem Innern das Messobjekt einschließt. Ein solcher Aufbau ermöglicht, insbesondere wenn das Messobjekt sich in der Nähe des Zentrums des Kreises befindet, Schwankungen der Entfernung zwischen dem Photographiermittel und dem Messobjekt geringzuhalten, wenn das Photographiermittel bewegt wird. Somit wird es möglich, die Fokussierung des Musters im Großen und Ganzen aufrechtzuerhalten, wenn der Einfallswinkel in bezug auf das Messobjekt verändert wird, um auch in den abgeschattet gewesenen Gebieten das Muster aufzuprojizieren.
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Ferner kann die 3D-Gestaltmessvorrichtung auch mehrere Projektionsmittel aufweisen. Ein solcher Aufbau ermöglicht, gleichzeitig mehrere Muster auf das Messobjekt zu projizieren, so dass die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts noch effizienter gemessen werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das Bewegungsmittel ein zylindrischer Rotationsmechanismus mit einem inneren Hohlraum, der in einer Achsrichtung eine Öffnung aufweist, wobei das Bewegungsmittel derart angeordnet ist, dass die Öffnung oberhalb des Messobjekts positioniert ist, und das Photographiermittel das Messobjekt aus einer bezüglich des Messobjekts senkrechten Richtung durch die Öffnung des Rotationsmechanismus photographiert. Ein solcher Aufbau ermöglicht, das Messobjekt direkt von oben zu photographieren sowie weiter eine Miniaturisierung der Vorrichtung insgesamt anzustreben.
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Angemerkt wird, dass die vorliegende Erfindung als eine 3D-Gestaltmessvorrichtung aufgefasst werden kann, die zumindest einen Teil der oben beschriebenen Strukturen oder Funktionen aufweist. Ebenso kann die Erfindung als eine Prüfvorrichtung, ein 3D-Scanner, eine Objekterkennungsvorrichtung oder dergleichen mit einer solchen 3D-Gestaltmessvorrichtung aufgefasst werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht, Technologie bereitzustellen, welche es beim Messen der dreidimensionalen Gestalt eines Körpers durch Projektion von Mustern ermöglicht, auch ohne Erhöhung der Anzahl von Projektionsmitteln zu verhindern, dass abgeschattete Gebiete entstehen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Skizze des Hardwareaufbaus einer 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordungsbeziehung eines Messobjekts sowie eines Photographiermittels, eines Projektionsmittels und eines Bewegungsmittels der 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt.
- 3 ist eine schematische Darstellung, die die innere Struktur des Bewegungsmittels wiedergibt.
- 4 ist ein Blockdiagramm von Funktionen der 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 5 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs einer 3D-Gestaltmessverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 6 ist eine schematische Darstellung eines ersten Abwandlungsbeispiels der 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 7 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Abwandlungsbeispiels der 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 8 ist eine schematische Darstellung einer Leiterplattensichtprüfvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 9 ist eine schematische Darstellung, die die innere Struktur des Bewegungsmittels sowie eines Beleuchtungsmittels zeigt.
- 10 ist ein Blockdiagramm der hauptsächlichen Funktionen der Leiterplattensichtprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 11 ist ein Flussdiagramm eines Prüfungsablaufs in der Leiterplattensichtprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Anhand der Zeichnungen werden nachfolgend im Detail beispielhaft Formen, die Erfindung auszuführen, auf der Grundlage von Ausführungsbeispielen beschrieben. Allerdings ist, sofern nicht ausdrücklich angegeben, bei Abmessungen, Werkstoffen, Formen, relativen Anordnungen usw. der Strukturelemente, die in den Ausführungsbeispielen erwähnt werden, nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung auf bloß diese zu beschränken.
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<Ausführungsbeispiel 1>
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Aufbau einer 3D-Gestaltmessvorrichtung
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Zunächst soll unter Verwendung von 1 bis 3 ein Aufbaubeispiel einer 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erläutert werden. 1 ist eine schematische Skizze, die den Hardwareaufbau der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt, und 2 eine schematische Darstellung, die eine Anordungsbeziehung eines Messobjekts sowie eines Photographiermittels, eines Projektionsmittels und eines Bewegungsmittels der 3D-Gestaltmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wiedergibt. 3 ist eine schematische Darstellung, die die innere Struktur des Bewegungsmittels 13 zeigt.
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Wie 1 wiedergibt, weist die 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrem grundlegenden Aufbau einen Projektor 10 als Projektionsmittel, eine Kamera 11 als Photographiermittel, eine Steuervorrichtung 12 (z. B. ein Computer) als Messmittel und einen Bewegungsmechanismus 13 als Bewegungsmittel auf.
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Der Projektor 10 ist ein Mittel zum Projizieren eines Musters auf das Messobjekt. In diesem Zusammenhang bezeichnet „Muster“ z. B. ein Streifenmuster, dessen Helligkeitsänderungen eine Periodizität zeigen, mit zeitlich variierbarer Phase. Da Verarbeitungen zum Messen einer dreidimensionalen Gestalt mittels dieses Musters bekannt sind, wird auf eine Erläuterung verzichtet. Angemerkt wird, dass wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein einzelner Projektor 10 vorgesehen sein kann, aber auch zwei oder mehr möglich sind.
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Die Kamera 11 ist ein Mittel zum Photographieren des Messobjekts, im Zustand mit aufprojiziertem Muster, um ein digitales Bild auszugeben. Die Kamera 11 ist z. B. mit einem optischen System und einem Bildsensor aufgebaut. Beim Durchführen der Messung einer dreidimensionalen Gestalt nimmt sie, während die Phase des vom Projektor 10 projizierten Musters variiert wird, mehrere Bilder auf.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 2 und 3 gezeigt, die Kamera 11 im Hohlabschnitt eines hohlzylindrischen Rotationsmechanismus 131, der ein Teil des Bewegungsmechanismus 13 ist, untergebracht und photographiert das Messobjekt O durch eine kreisförmige Öffnung im Zentrum einer Orientierungsscheibe 132, die ebenso ein Teil des Bewegungsmechanismus 13 ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nämlich zur Messung das Messobjekt so angeordnet, dass es sich direkt unterhalb der Kamera 11 befindet.
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Man beachte, dass in der vorliegenden Beschreibung die durch das Photographiermittel photographierten Bilder als „Beobachtungsbilder“ bezeichnet werden.
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Die Steuervorrichtung 12, die in den Patentansprüchen dem „Steuermittel“ entspricht, beinhaltet die Steuerung des Projektors 10, der Kamera 11 und des noch zu beschreibenden Bewegungsmechanismus 13, die Verarbeitung der von der Kamera 11 aufgenommenen Bilder, die Messung der dreidimensionalen Gestalt und dergleichen Funktionen. Die Steuervorrichtung 12 kann durch einen Computer gebildet werden, der eine CPU (einen Prozessor), Arbeitsspeicher, eine nichtflüchtige Speichervorrichtung (z. B. eine Festplatte oder Flash-Speicher), eine Eingabevorrichtung (z. B. Tastatur, Maus, Tastfeld o. ä.), eine Anzeigevorrichtung (z. B. eine Flüssigkristallanzeige) aufweist. Die im Folgenden beschriebenen Funktionen der Steuervorrichtung 12 können dadurch verwirklicht werden, dass ein in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung abgelegtes Programm in den Arbeitsspeicher gelesen wird und die CPU das betreffende Programm ausführt. Es macht aber auch nichts aus, wenn ein Teil oder die Gesamtheit der Funktionen der Steuervorrichtung 12 durch dedizierte Hardware ersetzt werden. Ebenso macht es nichts aus, wenn Funktionen der Steuervorrichtung 12 unter Verwendung von Technologien wie verteiltem Rechnen, Cloud-Computing o. ä. durch Zusammenarbeit mehrerer Computer verwirklicht werden.
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Der Bewegungsmechanismus 13 ist ein Mittel zum Veranlassen des Projektors 10, sich relativ gegenüber dem Messobjekt O zu bewegen. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist der Bewegungsmechanismus 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den durch einen Motor (nicht bildlich dargestellt) bewegten hohlzylindrischen Rotationsmechanismus 131 und die mit dem Rotationsmechanismus 131 zusammengebaute Orientierungsscheibe 132 zur Abstützung des Projektors 10 auf. Der Rotationsmechanismus 131, der aus einem Gehäuse 131a und einem Rotationskörper 131b besteht, ist mit dem oberen Teil des Gehäuses 131a an einem Rahmen 14 der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 befestigt.
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Der Rotationsmechanismus 131 ist so aufgebaut, dass der Rotationskörper 131b, indem z. B. die Rotation des Motors durch ein Getriebe übertragen wird, in einem Bereich von 360° um eine sich in der Z-Achsrichtung erstreckende Rotationsachse rotiert. Wenn der Rotationskörper 131b rotiert, dann rotiert auch die mit dem Rotationsmechanismus 131 zusammengebaute Orientierungsscheibe 132, wodurch der an der Orientierungsscheibe 132 verankerte Projektor 10 eine Rotationsbewegung auf einem Kreisumfang um die Rotationsachse des zylindrischen Rotationsmechanismus 131 vollführt. Das heißt, wenn das Messobjekt O auf einer mit der Rotationsachse des Rotationsmechanismus 131 übereinstimmenden Achse angeordnet ist, bewegt der Projektor 10 sich rotierend auf einer durch die X- und Y-Achse definierten Ebene um das Messobjekt O.
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Funktionen der Steuereinheit
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Als nächstes sollen auf der Grundlage von 4 die Funktionen der Steuervorrichtung 12 erläutert werden, die mit der 3D-Gestaltmessung zu tun haben. Die Steuervorrichtung 12 weist als Funktionen, die mit der 3D-Gestaltmessung zu tun haben, eine Bilderfassungseinheit 20, eine 3D-Gestaltmesseinheit 21, eine Projektionsmittelpositionssteuereinheit 22 und eine Schattengebietsbeurteilungseinheit 23 auf.
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Die Bilderfassungseinheit 20 ist eine Funktion zum Importieren mehrerer Beobachtungsbilder für eine 3D-Gestaltmessung aus der Kamera 11, wobei z. B. vier Bilder importiert werden, bei denen die Phasen des auf das Messobjekt O projizierten Musters um je π/4 voneinander abweichen.
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Die 3D-Gestaltmesseinheit 21 ist eine Funktion, um auf der Grundlage der erfassten Beobachtungsbilder die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O zu berechnen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet sie basierend auf der zweidimensional vorhandenen Phasendifferenz eines Pixels, das die Position eines Punktes auf der Oberfläche des Messobjekts O ausdrückt, die dreidimensionale Position des betreffenden Punktes, um so über die erfassten zweidimensionale Bilder die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O zu messen.
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Die Projektionsmittelpositionssteuereinheit 22 gibt basierend auf eingegebener Projektionsmittelpositionsinformation ein Signal aus, um den Bewegungsmechanismus 13 so zu steuern, dass er das Projektionsmittel an die betreffende Position bewegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn der Nutzer mittels der Eingabevorrichtung eine beliebige Projektionsmittelpositionsinformation eingibt, ein Signal ausgegeben, um den Rotationsmechanismus 131 so anzutreiben, dass er den Projektor 10 an die betreffende Position bewegt. Angemerkt wird, dass die Projektionsmittelpositionsinformation sowohl ein Absolutwert sein kann, unter Annahme einer bestimmten Position als Ausgangspunkt, als auch ein Wert sein kann, der eine relative Position bezogen auf die Position des Projektors 10 zum Zeitpunkt der Positionsinformationseingabe anzeigt.
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Die Schattengebietsbeurteilungseinheit 23 ist eine Funktion zum Beurteilen, ob in einem von der Bilderfassungseinheit 20 erfassten Beobachtungsbild ein Schattengebiet existiert, in welchem das Muster nicht aufprojiziert ist. Die Grundlage für die Beurteilung unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Beispielsweise kann für die Helligkeitswerte des Beobachtungsbilds ein vorbestimmter Schwellwert als Norm festgelegt sein, so dass wenn es einen Abschnitt gibt, wo die Helligkeitswerte des Beobachtungsbilds den Schwellwert unterschreiten, dieser Abschnitt als Schattengebiet beurteilt wird. Oder es kann das projizierte Muster mit dem Muster im Beobachtungsbild verglichen werden, um in dem Fall, dass im Beobachtungsbild ein fehlender Abschnitt des Musters detektiert werden kann, zu urteilen, dass ein Schattengebiet existiert.
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Fluss der 3D-Gestaltmessverarbeitung
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Als nächstes soll, unter Bezugnahme auf 5, der Ablauf einer 3D-Gestaltmessung im vorliegenden Ausführungsbeispiel erläutert werden. Zuerst wird vom Projektor 10 aus ein Muster auf das Messobjekt O projiziert (Schritt S11). Danach wird das Messobjekt O im Zustand mit aufprojiziertem Muster durch das Photographiermittel 11 photographiert, worauf die Steuervorrichtung 12 mittels der Bilderfassungseinheit 20 das betreffende Bild erfasst (Schritt S12).
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Anschließend wird in Schritt S13 entschieden, ob in dem in Schritt S12 erfassten Bild ein Schattengebiet ohne aufprojiziertes Muster existiert. Falls an dieser Stelle im Beobachtungsbild ein Schattengebiet existiert, wird zu Schritt S14 weitergegangen und an den Nutzer eine Warnung ausgegeben, die ihm die Existenz des Schattengebiets im Beobachtungsbild mitteilt. Die Warnung kann z. B. darin bestehen, dass an der Anzeigevorrichtung eine Fehlermeldung angezeigt wird, oder auch darin bestehen, dass ein Warnton durch einen Lautsprecher ausgegeben wird. Ebenso macht es nichts aus, beides miteinander zu kombinieren.
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In Schritt S15 gibt der Nutzer, der die Warnung erhalten hat, in die Steuervorrichtung 12 eine beliebige Projektionsmittelpositionsinformation ein, um den Projektor 10 zu bewegen. Anschließend wird wieder ein Muster auf das Messobjekt O projiziert, photographiert und die Verarbeitung der Schritte S11 bis S15 wiederholt ausgeführt, bis im Beobachtungsbild kein Schattengebiet mehr ist.
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Falls andererseits in Schritt S13 entschieden wird, dass es im Beobachtungsbild kein Schattengebiet gibt, wird von der 3D-Gestaltmesseinheit 21 der Steuervorrichtung 12 eine dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O berechnet (Schritt S16) und die Verarbeitung für die 3D-Gestaltmessung beendet.
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Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird es möglich, mit einem einzigen Projektor 10 von jeder beliebigen Position auf einem Kreisumfang um das Messobjekt O aus ein Muster auf das Messobjekt O zu projizieren. Dies ermöglicht 3D-Gestaltmessungen hoher Präzision, ohne zahlreiche Projektionsmittel anzuordnen, so dass eine Vergrößerung und Verteuerung der Vorrichtung verhindert werden kann.
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<Abwandlungsbeispiele>
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In der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel war nur ein Projektor 10 angeordnet. Man muss dies aber nicht unbedingt so halten, sondern kann auch zwei oder mehr Projektionsmittel vorsehen. Beispielsweise lassen sich wie in 6 gezeigt zwei Projektoren 10a, 10b an gegenüberliegenden Positionen der Orientierungsscheibe 132 anordnen, um auf das Messobjekt O gleichzeitig Muster zu projizieren. In diesem Fall können 180° für den Antriebswinkel (Rotationswinkel) des Rotationsmechanismus 131 festgesetzt werden.
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Wenn ein Muster von mehreren Projektionsmitteln aus projiziert wird, entsteht um so schwerer ein Schattengebiet auf dem Messobjekt O, was eine erhöhte Messeffizienz ermöglicht. Und auch wenn die Projektionsmittel bewegt werden, kann der Rotationswinkel des Bewegungsmittels verkleinert werden, was eine verkürzte Zeit für die Bewegung ermöglicht. Daher lässt sich die Balance zwischen Messeffizienzsteigerung, Kostensenkung usw. in Betracht ziehen, um eine gewünschte Anzahl von Projektionsmitteln anzuordnen.
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Ferner kann, wie in 7 gezeigt ist, in der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Perspektivkamera 112 vorgesehen sein, um schräg von oben photographierte Perspektivbilder des Messobjekts O zu erfassen und die betreffenden Bilder für die 3D-Gestaltmessung zu verwenden. Auf diese Weise werden 3D-Gestaltmessungen mit höherer Präzision möglich, weil auch Stellen des Messobjekts O, die beim Photographieren senkrecht von oben im toten Winkel zu liegen kommen, mittels der Perspektivbilder beobachtbar sind.
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Man beachte, dass bei der 3D-Gestaltmessverarbeitung des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Schritt S13 die Entscheidung, ob es im Beobachtungsbild ein Schattengebiet gibt oder nicht, zwar von der Steuereinheit 12 durchgeführt wurde, diese Entscheidung aber auch, nachdem man das Beobachtungsbild an der Anzeigevorrichtung hat anzeigen lassen, vom Nutzer per Augenschein getroffen werden kann.
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Ferner wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Schritt S13 entschieden, ob es ein Schattengebiet gibt oder nicht. In diesem Schritt kann aber auch entschieden werden, ob die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O sich auf der Grundlage des Beobachtungsbilds messen lässt oder nicht. Mit anderen Worten kann man festlegen, dass wenn die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O aufgrund mindestens eines Schattengebiets als nicht messbar beurteilt wurde, zu Schritt S14 weitergegangen werden soll. Selbst unter der Annahme, dass es ein oder mehrere Schattengebiete gibt, besteht nämlich keine Notwendigkeit, den Projektor 10 zu bewegen, sofern die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O gemessen werden kann.
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<Ausführungsbeispiel 2>
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Als nächstes soll eine Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 erläutert werden, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 handelt es sich um eine Sichtprüfvorrichtung für Leiterplatten, in der die 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 von Ausführungsbeispiel 1 mit einer Sichtprüfung nach der sogenannten Farblichtreflexmethode kombiniert wurde. Teile, die mit der Messung der 3D-Gestalt durch die 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 zu tun haben, sind aus diesem Grunde, da sie den gleichen Aufbau wie in Ausführungsbeispiel 1 haben, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsbeispiel 1 versehen, wobei auf eine Erläuterung verzichtet wird.
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FIG. 8 ist eine schematische Darstellung der
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Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 9 eine schematische Darstellung ist, die die innere Struktur einer Beleuchtungsvorrichtung 51 wiedergibt. Wie in 8 gezeigt ist, ist die Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgebaut, indem die Beleuchtungsvorrichtung 51 an die Unterseite der Orientierungsscheibe 132 der 3D-Gestaltmessvorrichtung 1 montiert wurde. Ferner ist die Beleuchtungsvorrichtung 51, wie in 9 gezeigt, ein hohles Beleuchtungsmittel, worin in unterschiedlichen Höhen eine jeweils ringförmige Rotlichtleuchte (R) 511, Grünlichtleuchte (G) 512 und Blaulichtleuchte (B) 513 angeordnet sind.
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10 ist ein Blockdiagramm, das die hauptsächlichen Funktionen der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 zeigt. Wie in 10 gezeigt ist, weist bei der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Steuereinheit 12, zusätzlich zu den Funktionen aus Ausführungsbeispiel 1, eine 3D-Gestaltbeurteilungseinheit 24, eine Lotzustandsmesseinheit 25 und eine Lotzustandsbeurteilungseinheit 26 auf.
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Die 3D-Gestaltbeurteilungseinheit 24 ist eine Funktion zum Beurteilen, ob eine gemessene dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O ein vorbestimmtes Prüfkriterium erfüllt oder nicht. Die Lotzustandsmesseinheit 25 ist eine Funktion, die auf der Grundlage eines von der Photographiervorrichtung 11 photographierten Bildes eine Lotoberfläche auf dem Messobjekt O misst. Die Lotzustandsbeurteilungseinheit 26 ist eine Funktion zum Beurteilen, ob der gemessene Zustand der Lotoberfläche ein vorbestimmtes Prüfkriterium erfüllt oder nicht.
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Als nächstes soll der Fluss einer Verarbeitung zur Leiterplattensichtprüfung mittels der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert werden. 11 ist ein Flussdiagramm, das den Prüfungsablauf in der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 zeigt. Wie in 11 gezeigt ist, misst die Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 zunächst die dreidimensionale Gestalt des Messobjekts O (Schritt S21). Man beachte, dass die Einzelheiten der Messverarbeitung für die dreidimensionale Gestalt mit dem in Ausführungsbeispiel 1 erläuterten Verarbeitungsfluss (siehe 5) übereinstimmen, weswegen auf eine Erläuterung verzichtet wird.
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Dann wird in Schritt S22 entschieden, ob die betreffende Gestalt ein vorbestimmtes Prüfkriterium erfüllt. Falls die betreffende Gestalt hier das vorbestimmte Prüfkriterium nicht erfüllt, wird das Messobjekt O als Ausschuss beurteilt und die Verarbeitung beendet (Schritt S23).
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Falls dagegen in Schritt S22 entschieden wird, dass das vorbestimmte Prüfkriterium erfüllt ist, wird zu Schritt S24 weitergegangen und eine Messung eines Lotzustandes im Rahmen der Farblichtreflexmethode durchgeführt. Weil es sich bei der Messung des Lotzustands nach der Farblichtreflexmethode um eine bekannte Technik handelt, werden die Details ausgelassen. Im Groben wird jedoch nach folgendem Verfahren vorgegangen.
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Von der R-Leuchte 511, der G-Leuchte 512 und der B-Leuchte 513 der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 aus wird jeweils Beleuchtungslicht auf die Lotoberfläche des Messobjekts O eingestrahlt, so dass entsprechend dem Winkel der Lotoberfläche auf dem Messobjekts O Reflexionslicht der jeweils unter verschiedenem Winkel einfallenden Beleuchtung der drei Farben R, G, und B von der Photographiervorrichtung 11 photographiert wird. Weil sich die Art der Reflexion in den einzelnen Farben Rot, Grün und Blau abhängig von dem Zustand (der Gestalt) des Lots entscheidet, ist es möglich, den Zustand des Lots dadurch zu messen, dass Anteile und Positionen der drei Farben im photographierten Bild ermittelt werden.
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Dann wird als nächstes in Schritt S25 entschieden, ob der wie oben beschrieben gemessene Lotzustand ein vorbestimmtes Prüfkriterium erfüllt oder nicht. Falls an dieser Stelle der Zustand des Lots das Prüfkriterium erfüllt, wird das Messobjekt O als mangelfreies Produkt beurteilt (Schritt S26) und die Verarbeitung beendet. Falls dagegen entschieden wird, dass der Zustand des Lots das Prüfkriterium nicht erfüllt, wird das Messobjekt O als Ausschuss beurteilt (Schritt S23) und danach die Verarbeitung beendet.
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Auf die obige Weise ermöglicht es ein Aufbau wie derjenige der Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welche zur Ausführung einer Sichtprüfung nach dem Phasenschiebeverfahren, mit der bei geringgehaltener Anzahl von Projektionsmitteln eine 3D-Gestaltmessung mit hoher Präzision möglich ist, und einer Messung eines Lotzustands nach der Farblichtreflexmethode in einer einzigen, viele Elemente vereinigenden Vorrichtung ausgebildet ist, eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Prüfgenauigkeit aufweist und zugleich eine Vergrößerung der Vorrichtung vermeidet.
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<Abwandlungsbeispiele>
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Angemerkt wird, dass Leiterplattensichtprüfvorrichtung 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwar ausgebildet war, die Farblichtreflexmethodenprüfung nach der Prüfung gemäß der Phasenschiebemethode durchzuführen, es jedoch nichts ausmacht, wenn die Reihenfolge umgekehrt ist. Ebenso lässt es sich so einrichten, dass die einzelnen Prüfungen parallel ausgeführt und die Prüfergebnisse am Ende verglichen werden, um die Beurteilung als mangelfreies Produkt oder Ausschuss vorzunehmen.
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<Sonstiges>
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen nur zur beispielhaften Erläuterung der vorliegenden Erfindung, die durch die obigen konkreten Formen nicht beschränkt wird. Die Erfindung lässt innerhalb des Bereichs ihrer technischen Idee mannigfaltige Abwandlungen zu. Beispielsweise war in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Bewegungsmechanismus 13 aus einem Motor sowie einem zylindrischen Rotationsmechanismus und einer Orientierungsscheibe, die durch die Drehung des Motors angetrieben werden, aufgebaut, wobei eine Beschränkung hierauf aber nicht nötig ist. Beispielsweise kann als Motor statt des Rotationsmotors auch ein Linearmotor benutzt werden. Oder es kann an Stelle eines Motors ein anderes Mittel (z. B. ein mit Luftdruck oder Öldruck arbeitender Aktor) verwendet werden. Außerdem braucht der Rotationsmechanismus nicht zylindrisch zu sein, und auch ein Aufbau ohne Verwendung einer Orientierungsscheibe ist möglich.
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Ferner war die Bewegung des Projektionsmittels 10 zwar in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Rotationsbewegung auf einer durch die X- und Y-Achse definierten Ebene, muss sich jedoch hierauf nicht beschränken, sondern kann z. B. auch eine Rotationsbewegung auf einer durch die Z- und X-Achse definierten Ebene sein, ebenso wie auch eine Kombination aus beidem möglich ist. Auch ist die Art der Bewegung nicht auf eine Rotationsbewegung beschränkt, sondern kann auch eine Bewegung entlang einer geraden Linie oder einer anderen Kurve als einem Kreisbogen sein.
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- 1
- ... 3D-Gestaltmessvorrichtung
- 5
- ... Leiterplattensichtprüfvorrichtung
- 10
- ... Projektor
- 11
- ... Kamera
- 12
- ... Steuervorrichtung
- 13
- ... Bewegungsmechanismus
- 20
- ... Bilderfassungseinheit
- 21
- ... 3D-Gestaltmesseinheit,
- 22
- ... Projektionsmittelpositionssteuereinheit,
- 23
- ... Schattengebietsbeurteilungseinheit
- 51
- ... Beleuchtungsvorrichtung
- O
- ... Messobjekt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015001381 A [0005]
- JP 2015021763 [0005]
