DE102020201476A1

DE102020201476A1 - Inspektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020201476A1
Application number: DE102020201476.0A
Authority: DE
Inventors: Shuhei Ono
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2020-08-13
Also published as: CN111551130A; US10909702B2; JP7257162B2; US20200258246A1; JP2020128931A

Abstract

Bereitstellung einer Inspektionsvorrichtung, mit der sich die Form und der Oberflächenzustand eines Messziels bei gleichzeitiger Umsetzung der Verkleinerung leicht erfassen lässt. Grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht werden von den Lichtquellen 111 bis 113 emittiert, um weißes Licht zu erzeugen. Das weiße Licht wird von einem Muster, das Teil 118 erzeugt, reflektiert, und eine Vielzahl von Stücken strukturierten weißen Lichts wird nacheinander auf das Messziel projiziert. Ein Abbildungsteil 120 empfängt das vom Messziel reflektierte Licht, und eine Vielzahl von Musterbilddaten werden erzeugt. Die Höhendaten werden auf der Grundlage der Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten erzeugt. Grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht werden nacheinander von den Lichtquellen 111 bis 113 ausgesendet und von dem mustererzeugenden Teil 118 reflektiert, und gleichmäßiges Licht des grünen Lichts, gleichmäßiges Licht des blauen Lichts und gleichmäßiges Licht des roten Lichts werden nacheinander auf das Messobjekt projiziert. Das Abbildungsteil 120 empfängt das vom Messziel reflektierte gleichmäßige Licht, und eine Vielzahl von Textur-Bilddaten werden nacheinander erzeugt. Die Vielzahl der Texturbilddaten wird synthetisiert, wobei Farbtexturbilddaten erzeugt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung, die die Höhe eines Messobjekts inspiziert.
Beschreibung der verwandten Technik
In einer Inspektionsvorrichtung eines Triangulationsverfahrens bestrahlt ein lichtprojizierendes Teil eine Oberfläche eines Messziels mit Licht, und ein lichtempfangendes Teil mit ein- oder zweidimensional angeordneten Pixeln empfängt das reflektierte Licht. Die Höhendaten, die ein Höhenbild des Messziels anzeigen, werden auf der Grundlage von Daten über eine empfangene Lichtmengenverteilung erzeugt, die vom Lichtempfangsteil erhalten wird. Solche Höhendaten werden verwendet, um die Höhe der produzierten Messziele in Produktionsstätten, wie beispielsweise in Fabriken, zu überprüfen (In-Line-Inspektion).
Inzwischen ist es in der oben genannten Inspektionsvorrichtung möglich, zusätzlich zu den Höhendaten, wenn Texturbilddaten, die ein Bild des Messziels anzeigen, erfasst werden können, mehr Informationen über das Messziel zu erfassen.
Zum Beispiel wird in einer in JP-A-2006-284215 beschriebenen Inspektionsvorrichtung in einem Zustand, in dem eine dreidimensionale Messbestrahlungseinheit ein Messziel mit dreidimensionalem Messlicht bestrahlt, das Messziel durch eine CCD-Kamera (charge coupled device) abgebildet. Auf der Grundlage der durch diese Bildgebung zu erfassenden Bilddaten werden dreidimensionale Daten über das Messziel erzeugt. Darüber hinaus wird in der Inspektionsvorrichtung in einem Zustand, in dem eine zweidimensionale, abbildende Bestrahlungseinheit das Messziel mit bildgebendem Licht bestrahlt, das Messziel von der CCD-Kamera abgebildet. Auf der Grundlage der Bilddaten, die mit dieser Bildgebung erfasst werden sollen, werden zweidimensionale Daten erzeugt, die eine Oberfläche des Messziels anzeigen.
Die zweidimensionalen Daten werden in Bezug auf die dreidimensionalen Daten abgebildet, wobei das Höhenbild einschließlich der Licht- und Schatteninformationen auf einer Anzeigeeinheit dargestellt wird.
Das auf diese Weise angezeigte Höhenbild macht es leicht, die Texturen und die Realität des Messziels zu erfassen.
Um die in JP-A-2006-284215 beschriebene Inspektionsvorrichtung für die Inspektion eines auf einem Förderband fließenden Messzieles zu verwenden, müssen beispielsweise ein Bauraum der dreidimensionalen Messbestrahlungseinheit, die zweidimensionale Abbildungs-Bestrahlungseinheit und die CCD-Kamera über dem Förderband befestigt werden. In diesem Fall ist eine Verkleinerung der Inspektionsvorrichtung gewünscht, um die Flexibilität der Anordnung der Inspektionsvorrichtung zu verbessern.
Darüber hinaus werden in der oben genannten Inspektionsvorrichtung die Bildgebung zur Erfassung der dreidimensionalen Daten und die Bildgebung zur Erfassung der zweidimensionalen Daten einzeln mit den beiden voneinander verschiedenen Bestrahlungseinheiten durchgeführt. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, dass zwischen einer der Bestrahlungseinheiten und der anderen Bestrahlungseinheit ein Unterschied in den möglichen Bestrahlungsbereichen auf der Oberfläche des Messziels auftreten kann. In diesem Fall stimmt ein nicht messbarer Bereich in den erzeugten dreidimensionalen Daten nicht mit einem nicht messbaren Bereich in den zweidimensionalen Daten überein. Dies macht es schwierig, genaue Informationen über die Form und den Oberflächenzustand des Messziels zu erfassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Inspektionsvorrichtung bereitzustellen, die es leicht macht, die Form und den Oberflächenzustand eines Messziels genau zu erfassen und gleichzeitig dessen Verkleinerung zu realisieren.
(1) Eine Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Vielzahl von Lichtquellen, die so konfiguriert sind, dass sie so bereitgestellt werden, dass sie jeweils eine Vielzahl von Lichtstücken mit gegenseitig unterschiedlichen Wellenlängen aussenden und so bewirken, dass die ausgesendete Vielzahl von Lichtstücken in einem voreingestellten gemeinsamen optischen Weg fortschreitet; ein Mustererzeugungsteil, das auf dem gemeinsamen optischen Weg bereitgestellt und so konfiguriert ist, dass es das in dem gemeinsamen optischen Weg fortschreitende Licht empfängt und selektiv strukturiertes Licht und gleichförmiges Licht auf der Basis des empfangenen Lichts erzeugt, um so zu bewirken, dass das erzeugte strukturierte Licht oder gleichförmige Licht in dem gemeinsamen optischen Weg fortschreitet und auf ein Messziel projiziert wird; ein Lichtprojektionssteuerteil, das so konfiguriert ist, dass es Licht von wenigstens einer Lichtquelle aus der Vielzahl der Lichtquellen emittiert, die Vielzahl der Lichtquellen und das mustererzeugende Teil so steuert, dass es eine Vielzahl von Stücken des strukturierten Lichts erzeugt, während es eine Phase unter Verwendung des von der wenigstens einen Lichtquelle emittierten Lichts verschiebt, und die Vielzahl der Lichtquellen und das mustererzeugende Teil so steuert, dass es nacheinander eine Vielzahl von Stücken des gleichförmigen Lichts erzeugt, die jeweils die Vielzahl der Wellenlängen von der Vielzahl der Lichtquellen haben; ein Abbildungsteil, das so konfiguriert ist, dass es durch aufeinanderfolgendes Empfangen der Vielzahl von Stücken des strukturierten Lichts, das von dem Messziel reflektiert wird, nacheinander eine Vielzahl von Stücken von Musterbilddaten erzeugt, die ein Bild des Messziels anzeigen, und durch aufeinanderfolgendes Empfangen der Vielzahl von Stücken des gleichförmigen Lichts, das von dem Messziel reflektiert wird, nacheinander eine Vielzahl von Stücken von Texturbilddaten erzeugt, die das Bild des Messziels anzeigen; ein Bilddatenerzeugungsteil, das so konfiguriert ist, dass es auf der Grundlage der Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten Höhendaten erzeugt, die ein Höhenbild des Messziels anzeigen, und durch Synthetisieren der Vielzahl von Teilen der Texturbilddaten Farbtexturbilddaten erzeugt, die das Bild des Messziels mit einer Vielzahl von Farben anzeigen, die der Vielzahl von Wellenlängen entsprechen; und ein Inspektionsteil, das so konfiguriert ist, dass es auf der Grundlage der Höhendaten und der Farbtexturbilddaten eine Inspektion des Messziels ausführt.
In der Inspektionsvorrichtung wird Licht von wenigstens einer Lichtquelle aus der Vielzahl der Lichtquellen emittiert. Das emittierte wenigstens eine Licht tritt in den mustererzeugenden Teil ein, wobei das Messziel nacheinander von den mehreren Stücken des strukturierten Lichts bestrahlt wird, die unter Verschiebung einer Phase erzeugt werden. Bei diesem Verfahren empfängt der Abbildungsteil nacheinander die Vielzahl von Stücken des vom Messziel reflektierten strukturierten Lichts, und es werden nacheinander eine Vielzahl von Musterbilddaten erzeugt. Die Höhendaten werden auf der Grundlage der erzeugten Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten erzeugt.
Darüber hinaus werden die mehreren Lichtstücke mit voneinander verschiedenen Wellenlängen nacheinander von den mehreren Lichtquellen emittiert und treten in den mustererzeugenden Teil ein. Daher wird das Messziel nacheinander von einer Vielzahl von Stücken des gleichförmigen Lichts mit voneinander verschiedenen Wellenlängen aus dem mustererzeugenden Teil bestrahlt. Das Abbildungsteil empfängt nacheinander mehrere Teile des vom Messziel reflektierten gleichmäßigen Lichts, und es werden nacheinander mehrere Teile der Texturbilddaten erzeugt. Die erzeugte Vielzahl von Teilen der Texturbilddaten wird synthetisiert, wobei Farbtexturbilddaten erzeugt werden. Auf der Grundlage der Höhendaten und der Farbtextur-Bilddaten wird eine Inspektion des Messziels durchgeführt.
In diesem Fall werden üblicherweise der mustererzeugende Teil und das Abbildungsteil verwendet, um Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten zu erzeugen. Daher müssen die Konfiguration zur Erzeugung von Höhendaten und die Konfiguration zur Erzeugung von Farbtextur-Bilddaten nicht individuell erstellt werden. Insbesondere müssen ein Lichtprojektionssystem, das das Messziel mit strukturiertem Licht bestrahlt, und ein Lichtprojektionssystem, das das Messziel mit gleichmäßigem Licht bestrahlt, nicht individuell vorbereitet werden. Darüber hinaus müssen ein Lichtempfangssystem, das vom Messziel reflektiertes strukturiertes Licht empfängt, und ein Lichtempfangssystem, das vom Messziel reflektiertes gleichmäßiges Licht empfängt, nicht individuell vorbereitet werden. Dadurch kann die Anzahl der Komponenten in der Vielzahl der Lichtprojektions- und Empfangssysteme zur Erzeugung von Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten reduziert werden. Dies ermöglicht die Verkleinerung und die Reduzierung der Kosten der Inspektionsvorrichtung.
Darüber hinaus laufen bei der oben genannten Konfiguration das strukturierte Licht, das bei der Erzeugung von Höhendaten verwendet wird, und das gleichmäßige Licht, das bei der Erzeugung von Farbtextur-Bilddaten verwendet wird, im gemeinsamen optischen Weg weiter und werden auf das Messziel projiziert. Daher wird kein Unterschied einer Region, wie beispielsweise eines auf dem Messziel zu bildenden Schattens, zwischen der Erzeugung von Höhendaten und der Erzeugung von Farbtextur-Bilddaten erzeugt. Dementsprechend werden der nicht messbare Bereich in den Höhendaten und der nicht messbare Bereich in den Farbtextur-Bilddaten beibehalten, während sie aufeinander abgestimmt werden. Dadurch ist es möglich, anhand der Höhendaten und der Farbtextur-Bilddaten auf einfache Weise genaue Informationen über die Form und den Oberflächenzustand des Messziels zu erfassen.
(2) Die Vielzahl der Lichtquellen kann die Lichtquelle, die grünes Licht emittiert, die Lichtquelle, die blaues Licht emittiert, und die Lichtquelle, die rotes Licht emittiert, umfassen, und der Lichtprojektionssteuerteil kann die Vielzahl der Lichtquellen und den Mustererzeugungsteil so steuern, dass das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert werden und die Vielzahl der Stücke des strukturierten Lichts unter Verschiebung einer Phase unter Verwendung von weißem Licht, das aus dem grünen Licht, dem blauen Licht und dem emittierten roten Licht erhalten wird, erzeugt werden.
Wird Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf das Messobjekt projiziert, wird das projizierte Licht je nach Farbe des Messobjekts teilweise auf einer Oberfläche des Messobjekts absorbiert. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass selbst wenn die Vielzahl der Teile des strukturierten Lichts auf das Messziel projiziert wird, aufgrund der geringen Menge an strukturiertem Licht, das im Messziel reflektiert wird, keine Höhendaten erfasst werden.
Bei der oben genannten Konfiguration wird bei der Erzeugung von Höhendaten die Vielzahl der Stücke des strukturierten weißen Lichts mit Komponenten mehrerer Wellenlängen auf das Messziel projiziert. Unabhängig von der Farbe des Messobjekts kann daher wenigstens ein Teil der Komponenten der Wellenlänge an der Oberfläche des Messobjekts reflektiert werden. Dadurch können Höhendaten in einem erweiterten Bereich auf dem Messziel erzeugt werden.
(3) Die Inspektionsvorrichtung umfasst des Weiteren: ein optisches Lichtempfangssystem, das so konfiguriert ist, dass es eine Lichtempfangslinse mit einer optischen Achse umfasst, die sich in einer Auf- und Abwärtsrichtung erstreckt und strukturiertes Licht oder gleichförmiges Licht, das von dem Messziel nach oben reflektiert wird, zu dem Abbildungsteil leitet; ein Halteelement, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl der Lichtquellen hält, um zu bewirken, dass die Vielzahl der Lichtstücke, die jeweils von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert werden, in dem gemeinsamen optischen Weg von einer Aufwärtsrichtung zu einer Abwärtsrichtung fortschreiten; und ein reflektierendes Element, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl von Lichtstücken, die jeweils von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert werden und von der Aufwärtsrichtung zur Abwärtsrichtung fortschreiten, in einer schräg nach oben gerichteten Richtung reflektiert, um sich von der optischen Achse der Lichtempfangslinse wegzubewegen, wobei der mustererzeugende Teil eine Lichterzeugungsfläche umfassen kann, die selektiv strukturiertes Licht und gleichförmiges Licht erzeugt, indem wenigstens ein Teil der Vielzahl von Lichtstücken, die von dem reflektierenden Element reflektiert werden, in einer schräg nach unten gerichteten Richtung reflektiert wird, um sich der optischen Achse der Lichtempfangslinse anzunähern.
In diesem Fall bewegt sich jedes der mehreren Lichtstücke, die von den mehreren Lichtquellen, die von dem Halteelement gehalten werden, emittiert werden, auf dem gemeinsamen optischen Weg von der Aufwärtsrichtung zur Abwärtsrichtung und wird von dem reflektierenden Element schräg nach oben reflektiert, so dass es sich von der optischen Achse der Lichtempfangslinse wegbewegt. Zumindest ein Teil des vom reflektierenden Element reflektierten Lichts wird von der lichterzeugenden Fläche schräg nach unten reflektiert, um sich der optischen Achse der Lichtempfangslinse zu nähern. Dabei wird das in der Lichterzeugungsfläche reflektierte Licht als strukturiertes Licht oder gleichmäßiges Licht auf das Messziel projiziert. Das strukturierte Licht oder das gleichmäßige Licht, das vom Messziel nach oben reflektiert wird, tritt durch die Lichtempfangsoptik in den Abbildungsteil ein.
Bei der oben genannten Konfiguration wird der den mehreren Lichtstücken gemeinsame Lichtweg gebeugt. Dadurch wird verhindert, dass die Konfiguration zur Bestrahlung des Messziels mit dem strukturierten Licht und dem gleichmäßigen Licht in einer Einstrahlrichtung des Messziels aufsteigt. Außerdem sind bei der oben genannten Konfiguration in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des optischen Lichtempfangssystems die mehreren Lichtquellen, das Halteelement und das reflektierende Element zwischen dem mustererzeugenden Teil und der optischen Achse des optischen Lichtempfangssystems angeordnet. Daher ist es möglich, einen Raum zwischen dem mustererzeugenden Teil und der optischen Achse des optischen Lichtempfangssystems in der Richtung orthogonal zur optischen Achse des optischen Lichtempfangssystems effektiv zu nutzen.
Dementsprechend kann die Konfiguration der Vielzahl der Lichtprojektions- und Empfangssysteme einschließlich der Vielzahl der Lichtquellen, des Halteelements, des reflektierenden Elements, des mustererzeugenden Teils, des optischen Systems für den Lichtempfang und des Abbildungsteils weiter verkleinert werden.
(4) Die Inspektionsvorrichtung ist des Weiteren mit einem optischen Lichtprojektionssystem ausgestattet, das so konfiguriert ist, dass es eine Lichtprojektionslinse mit einer optischen Achse umfasst, die sich schräg nach unten erstreckt, um sich der optischen Achse der Lichtempfangslinse zu nähern, und das strukturierte Licht oder das mit der Lichterzeugungsfläche erzeugte gleichmäßige Licht zum Messziel leitet, bei dem das Messziel auf einer vorgegebenen Platzierungsfläche platziert werden kann und das mustererzeugende Teil und das optische Lichtprojektionssystem so angeordnet werden können, dass die Lichterzeugungsfläche des mustererzeugenden Teils und die Platzierungsfläche relativ zu einer Hauptebene des optischen Lichtprojektionssystems nach dem Scheimpflug-Prinzip arbeiten.
In diesem Fall wird das strukturierte Licht oder das in der Lichterzeugungsfläche erzeugte gleichmäßige Licht durch die Lichtprojektionsoptik auf das Messziel projiziert. Dabei folgen die Lichterzeugungsfläche des mustererzeugenden Teils und die Platzierungsfläche dem Scheimpflug-Prinzip, relativ zur Hauptebene der Lichtprojektionsoptik, so dass es möglich ist, den Brennpunkt der gesamten Lichterzeugungsfläche auf die Platzierungsfläche zu fokussieren. Dementsprechend wird auch bei einem kleinen f-Wert des Lichtprojektionsobjektivs der Brennpunkt der gesamten Lichterzeugungsfläche auf die Platzierungsfläche fokussiert, so dass eine hellere Gestaltung der Beleuchtung möglich ist.
(5) Die Inspektionsvorrichtung kann des Weiteren mit einem Gehäuse versehen werden, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl der Lichtquellen, das Halteelement, das reflektierende Element, den mustererzeugenden Teil, das optische System zur Lichtprojektion, das optische System zum Lichtempfang und den Abbildungsteil aufnimmt.
In diesem Fall ist es möglich, die Vielzahl der Lichtprojektions- und Empfangssysteme einschließlich der Vielzahl der Lichtquellen, des Halteelements, des reflektierenden Elements, des mustererzeugenden Teils, des optischen Lichtprojektionssystems, des optischen Lichtempfangssystems und des Abbildungsteils kompakt im Gehäuse unterzubringen. Dadurch kann das Gehäuse verkleinert und der Einbauraum für das Gehäuse reduziert werden. Außerdem wird die Handhabung, wie beispielsweise die Installation der Inspektionsvorrichtung, einfach.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Verkleinerung der Inspektionsvorrichtung durchgeführt, und das genaue Erfassen der Form und des Oberflächenzustandes des Messziels wird einfach.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Inspektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer grundlegenden inneren Struktur eines Kopfteils in 1;
3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Prinzips einer Triangulationsmethode;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Inspektionsverarbeitung durch die Inspektionsvorrichtung in 1 zeigt;
5A und 5B sind Diagramme zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen einer Einstrahlungsrichtung von strukturiertem Licht und einer Einstrahlungsrichtung von gleichmäßigem Licht und einem nicht messbaren Bereich auf einem Messziel;
6 ist ein Diagramm, das eine bevorzugte Positionsbeziehung zwischen einem mustererzeugenden Teil und einer Lichtprojektionslinse veranschaulicht;
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Inspektionsvorrichtung gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel veranschaulicht; und
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Inspektionsvorrichtung nach einem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Inspektionsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Konfiguration der Inspektionsvorrichtung
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Inspektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, ist eine Inspektionsvorrichtung 300 mit einem Kopfteil 100, einem Steuerteil 200, einem Bedienteil 310 und einem Anzeigeteil 320 ausgestattet. Der Steuerteil 200 ist an eine externe Vorrichtung 400, wie beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung, angeschlossen.
Wie dicke Pfeile in 1 zeigen, werden mehrere Messziele S nacheinander von einem Förderband 301 befördert, um durch einen Raum unterhalb des Kopfteils 100 zu laufen. Wenn jedes der Messziele S den Raum unter dem Kopfteil 100 durchläuft, stoppt das Förderband 301 in einer bestimmten Zeitspanne, so dass das entsprechende Messziel S vorübergehend an einer vorgeschriebenen Position unter dem Kopfteil 100 stehen bleibt.
Das Kopfteil 100 ist beispielsweise eine lichtemittierende und lichtempfangende integrierte Abbildungsvorrichtung und hat eine Konfiguration, bei der ein Beleuchtungsteil 110, ein Abbildungsteil 120 und ein Rechenteil 130 in einem Kopfgehäuse 100c untergebracht sind. Das Beleuchtungsteil 110 ist so konfiguriert, dass es eine selektive Einstrahlung von Licht zwischen dem Licht von Rot, Blau, Grün oder Weiß, das ein beliebiges Muster aufweist, und dem Licht von Rot, Blau, Grün oder Weiß, das kein Muster aufweist und gleichmäßig ist, auf das Messziel S aus einer schräg nach oben gerichteten Richtung ermöglicht. Im Folgenden wird das Licht, das ein beliebiges Muster hat, als strukturiertes Licht bezeichnet, und Licht, das gleichmäßig ist, wird als gleichmäßiges Licht bezeichnet. Die Konfiguration des Beleuchtungsteils 110 wird später beschrieben.
Der Abbildungsteil 120 umfasst ein Abbildungselement 121 und die Lichtempfangslinsen 122 und 123. Zumindest das Lichtempfangsobjektiv 122 in den Lichtempfangslinsen 122 und 123 ist eine telezentrische Linse. Das strukturierte oder gleichmäßige Licht, das vom Messziel S nach oben reflektiert wird, wird von den Lichtempfangslinsen 122 und 123 des Abbildungsteils 120 gebündelt und abgebildet und anschließend vom Abbildungselement 121 empfangen. Das Abbildungselement 121 ist beispielsweise ein monochromes ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) und gibt analoge elektrische Signale aus, die der von den jeweiligen Pixeln empfangenen Lichtmenge entsprechen, wodurch Bilddaten erzeugt werden. Das Abbildungselement 121 kann ein weiteres Abbildungselement sein, beispielsweise ein komplementärer Metalloxid-Halbleiter-(CMOS-)Bildsensor.
In der vorliegenden Ausführungsform werden Bilddaten, die ein Bild des Messziels S anzeigen, wenn das Messziel S mit strukturiertem Licht bestrahlt wird, als Musterbilddaten bezeichnet. Währenddessen werden Bilddaten, die ein Bild des Messziels S anzeigen, wenn das Messziel S mit gleichmäßigem Licht mit einer Wellenlänge von Rot, Blau oder Grün bestrahlt wird, als Texturbilddaten bezeichnet.
Das Rechenteil 130 ist beispielsweise durch ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA) implementiert und umfasst ein Abbildungsverarbeitungsteil 131, ein Bilddatenerzeugungsteil 132, ein Speicherteil 133 und einen Ausgabeverarbeitungsteil 134. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Rechenteil 130 durch ein FPGA implementiert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das Rechenteil 130 kann durch eine zentrale Recheneinheit (CPU) und einen Arbeitsspeicher (RAM) oder durch einen Mikrocomputer realisiert werden.
Das Abbildungsverarbeitungsteil 131 steuert die Funktionen des Beleuchtungsteils 110 und des Abbildungsteils 120. Das Bilddatenerzeugungsteil 132 erzeugt auf der Basis einer Vielzahl von Musterbilddaten Höhendaten, die ein Höhenbild des Messziels S anzeigen. Darüber hinaus erzeugt das Bilddatenerzeugungsteil 132 durch Synthese von Texturbilddaten von Rot, Blau und Grün, die aus dem gleichmäßigen Licht von Rot, Blau und Grün erzeugt werden, Farbtexturbilddaten, die ein Farbbild des Messziels S anzeigen. Das Speicherteil 133 speichert darin vorübergehend die Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten und die Vielzahl von Teilen der Texturbilddaten, die vom Abbildungsteil 120 erzeugt werden. Darüber hinaus werden im Speicherteil 133 die Höhendaten und die Farbtextur-Bilddaten, die von dem Bilddatenerzeugungsteil 132 erzeugt werden, zwischengespeichert. Das Ausgabeverarbeitungsteil 134 gibt die im Speicherteil 133 gespeicherten Höhendaten oder die Farbtextur-Bilddaten aus. Details zum Rechenteil 130 werden später beschrieben.
Das Steuerteil 200 umfasst ein Kopfsteuerteil 210, einen Bildspeicher 220 und ein Inspektionsteil 230. Das Kopfsteuerteil 210 steuert den Betrieb des Kopfteils 100 auf der Grundlage eines Befehls, der von der externen Vorrichtung 400 gegeben wird. Der Bildspeicher 220 speichert darin die vom Rechenteil 130 ausgegebenen Höhendaten oder die Farbtextur-Bilddaten.
Das Inspektionsteil 230 führt die Verarbeitung, wie beispielsweise die Kantenerkennung oder die Größenmessung, in Bezug auf die im Bildspeicher 220 gespeicherten Höhendaten oder die Farbtextur-Bilddaten auf der Grundlage eines vom Benutzer festgelegten Prüfinhalts durch. Darüber hinaus bestimmt das Inspektionsteil 230 die Qualität des Messziels S durch den Vergleich eines Messwertes mit einem vorgeschriebenen Schwellenwert und liefert ein Bestimmungsergebnis an die externe Vorrichtung 400.
Das Bedienteil 310 und das Anzeigeteil 320 sind mit dem Steuerteil 200 verbunden. Der Bedienteil 310 umfasst eine Tastatur, ein Zeigegerät oder eine spezielle Konsole. Als Zeigegerät wird eine Maus, ein Joystick oder ähnliches verwendet. Der Benutzer kann dem Steuerteil 200 einen gewünschten Inspektionsinhalt vorgeben, indem er das Bedienteil 310 bedient.
Das Anzeigeteil 320 umfasst beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine organische Elektrolumineszenzanzeige (EL). Das Anzeigeteil 320 zeigt ein Höhenbild auf Basis der im Bildspeicher 220 gespeicherten Höhendaten an. Darüber hinaus zeigt das Displayteil 320 ein Farbbild des Messziels S auf Basis der im Bildspeicher 220 gespeicherten Farbtextur-Bilddaten an. Zusätzlich zeigt das Anzeigeteil 320 das Bestimmungsergebnis der Messvorgabe S durch das Inspektionsteil 230 an.
Innere Grundstruktur des Kopfteils 100
2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer grundlegenden inneren Struktur des Kopfteils 100 in 1. Wie in 2 dargestellt, ist das Abbildungsteil 120 in einer Innenseite des Kopfgehäuses 100c so befestigt, dass eine gemeinsame optische Achse ax0 der Lichtempfangslinsen 122 und 123 in Auf- und Abwärtsrichtung verläuft. Das Abbildungselement 121 ist oberhalb der Lichtempfangslinsen 122 und 123 befestigt, um Licht zu empfangen, das in der gemeinsamen optischen Achse ax0 der Lichtempfangslinsen 122 und 123 von einer Abwärtsrichtung in eine Aufwärtsrichtung verläuft. Darüber hinaus ist im vorliegenden Beispiel das Rechenteil 130 in einem auf einem Substrat montierten Zustand innerhalb des Kopfgehäuses 100c so befestigt, dass es sich über dem Abbildungsteil 120 befindet.
Im Inneren des Kopfgehäuses 100c ist das Beleuchtungsteil 110 so angeordnet, dass es in horizontaler Richtung neben dem Abbildungsteil 120 liegt. Das Beleuchtungsteil 110 umfasst die Lichtquellen 111, 112 und 113, die dichroitischen Spiegel 114 und 115, eine Beleuchtungslinse 116, einen Spiegel 117, ein mustererzeugendes Teil 118, eine Lichtprojektionslinse 119, ein erstes Halteelement 110a und ein zweites Halteelement 110b.
Das erste Halteelement 110a hält die Lichtquellen 111, 112 und 113, die dichroitischen Spiegel 114 und 115 sowie die Beleuchtungslinse 116 fest. Das zweite Halteelement 110b hält den Spiegel 117, den mustererzeugenden Teil 118 und die Lichtprojektionslinse 119 fest. Das erste Halteelement 110a ist mit dem zweiten Halteelement 110b so verbunden, dass es sich über dem zweiten Halteelement 110b befindet. Das erste Halteelement 110a und das zweite Halteelement 110b, die miteinander verbunden sind, werden innerhalb des Kopfgehäuses 100c so befestigt, dass sie eine bestimmte Positionsbeziehung zum bildgebenden Teil 120 haben.
Die Lichtquellen 111, 112 und 113 sind beispielsweise Leuchtdioden (LED), die grünes, blaues und rotes Licht ausstrahlen. Jede der Lichtquellen 111 bis 113 kann eine andere Lichtquelle als die LED sein.
Der dichroitische Spiegel 114 wird durch das erste Halteelement 110a gehalten, so dass das von der Lichtquelle 111 ausgesandte grüne Licht und das von der Lichtquelle 112 ausgesandte blaue Licht einander überlagern. Der dichroitische Spiegel 115 wird vom ersten Halteteil 110a so gehalten, dass das vom dichroitischen Spiegel 114 überlagerte Licht und das von der Lichtquelle 113 ausgesandte rote Licht einander überlagern. Entsprechend werden das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht, die gleichzeitig von den Lichtquellen 111 bis 113 emittiert werden, auf einem gemeinsamen optischen Weg überlagert, wodurch weißes Licht erzeugt wird.
Darüber hinaus werden in der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquellen 111 bis 113 und die dichroitischen Spiegel 114 und 115 durch das erste Halteelement 110a so gehalten, dass eine Vielzahl von Lichtstücken, die jeweils von den Lichtquellen 111 bis 113 emittiert werden, auf dem gemeinsamen optischen Weg von der Aufwärts- zur Abwärtsrichtung fortschreiten.
Die Beleuchtungslinse 116 wird von dem ersten Halteelement 110a an einer Stelle unterhalb des dichroitischen Spiegels 115 gehalten, um das durch den dichroitischen Spiegel 115 hindurchgegangene oder von diesem reflektierte Licht zu kondensieren. Im Inneren des Kopfgehäuses 100c verläuft das von der Beleuchtungslinse 116 gebündelte Licht weiter von der Aufwärts- zur Abwärtsrichtung.
Der Spiegel 117 wird von dem zweiten Halteelement 110b so gehalten, dass das durch die Beleuchtungslinse 116 hindurchgegangene Licht schräg nach oben reflektiert wird, während das Licht von der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 ferngehalten wird. Das mustererzeugende Teil 118 wird von dem zweiten Halteelement 110b gehalten, um das vom Spiegel 117 reflektierte Licht zu empfangen. Das mustererzeugende Teil 118 ist beispielsweise eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) und umfasst eine lichterzeugende Oberfläche, die wenigstens einen Teil des empfangenen Lichts schräg nach unten reflektiert, um sich der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 zu nähern und dadurch selektiv strukturiertes Licht und gleichmäßiges Licht zu erzeugen. Das mustererzeugende Teil 118 kann ein LCD oder ein reflektierendes Flüssigkristallelement (LCOS) sein.
Die Lichtprojektionslinse 119 wird durch das zweite Halteelement 110b so gehalten, dass eine optische Achse ax1 der Lichtprojektionslinse 119 schräg nach unten verläuft, während sie sich der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 nähert. In der vorliegenden Ausführungsform bestrahlt die Lichtprojektionslinse 119 das Messziel S in 1 mit Licht aus dem mustererzeugenden Teil 118, während sie das Licht ausdehnt. Man beachte, dass die Lichtprojektionslinse 119 ein telezentrisches optisches System enthalten kann und so konfiguriert werden kann, dass es strukturiertes Licht oder gleichmäßiges Licht parallel vom mustererzeugenden Teil 118 ausstrahlt und das Einstrahlen des strukturierten Lichts oder des gleichmäßigen Lichts auf das Messziel S ermöglicht.
Bei der oben genannten Konfiguration wird der optische Weg, der den mehreren Lichtstücken gemeinsam ist, die von den Lichtquellen 111, 112 und 113 emittiert werden, gebogen, und das Messziel S wird auf dem optischen Weg mit dem Licht bestrahlt. Daher richten sich die jeweiligen optischen Systeme, die durch das erste Halteelement 110a gehalten werden, nicht auf der optischen Achse ax1 der Lichtprojektionslinse 119 aus, die durch das zweite Halteelement 110b gehalten wird. Dadurch wird verhindert, dass die Konfiguration zur Bestrahlung des Messziels S mit dem strukturierten Licht und dem gleichmäßigen Licht in dessen Bestrahlungsrichtung aufgeweitet wird.
Außerdem befinden sich bei der oben genannten Konfiguration in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 die jeweiligen optischen Systeme, die vom ersten Halteelement 110a gehalten werden, zwischen dem mustererzeugenden Teil 118 und der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120. Daher ist es möglich, einen Raum zwischen dem mustererzeugenden Teil 118 und der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 in der Richtung senkrecht zur optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 effektiv zu nutzen. Die kompakte Anordnung des Beleuchtungsteils 110 und des Abbildungsteils 120 im Inneren des Kopfgehäuses 100c setzt dementsprechend die Verkleinerung des Kopfteils 100 um und verbessert die Flexibilität der Anordnung des Kopfteils 100.
Das Abbildungsverarbeitungsteil 131 des Rechenteils 130 in 1 steuert individuell die Lichtemission der Lichtquellen 111 bis 113 entsprechend eines später beschriebenen Ablaufs der Inspektionsverarbeitung. Darüber hinaus steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 das mustererzeugende Teil 118 so, dass dem vom Beleuchtungsteil 110 ausgehenden Licht ein gewünschtes Muster zugeordnet wird. Mit dieser Steuerung strahlt das Beleuchtungsteil 110 selektiv strukturiertes Licht in weißer Farbe mit einem vorgeschriebenen Muster und gleichmäßiges Licht in grün, blau oder rot ab. Darüber hinaus steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 den Abbildungsteil 120, um das Messziel S synchron mit der Emission des strukturierten Lichts oder des gleichmäßigen Lichts im Beleuchtungsteil 110 abzubilden, entsprechend dem Ablauf der Inspektionsverarbeitung, der später beschrieben wird.
Erzeugung von Höhendaten
In der Inspektionsvorrichtung 300 wird ein eindeutiges dreidimensionales Koordinatensystem (im Folgenden als Vorrichtungskoordinatensystem bezeichnet) zum Kopfteil 100 definiert. Das Vorrichtungskoordinatensystem in diesem Beispiel umfasst einen Ursprungspunkt und eine X-, eine Y- und eine Z-Achse, die orthogonal zueinander stehen. In der folgenden Erläuterung wird eine Richtung parallel zur X-Achse des Vorrichtungskoordinatensystems als X-Richtung, eine Richtung parallel zu dessen Y-Achse als Y-Richtung und eine Richtung parallel zur Z-Achse als Z-Richtung bezeichnet. Die X-Richtung und die Y-Richtung sind in einer Ebene parallel zu einer Oberseite (im Folgenden als Bezugsebene bezeichnet) des Förderbands 301 rechtwinklig zueinander. Die Z-Richtung ist orthogonal zur Bezugsebene.
Im Kopfteil 100 werden durch das Triangulationsverfahren Höhendaten erzeugt, die ein Höhenbild des Messziels S anzeigen. 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Prinzips des Triangulationsverfahrens. In 3 sind die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung jeweils als Pfeile dargestellt. Wie in 3 dargestellt, wird ein Winkel α zwischen der optischen Achse ax1 des optischen Systems (der Lichtprojektionslinse 119 in 2) im Beleuchtungsteil 110 und der optischen Achse ax0 des optischen Systems (den Lichtempfangslinsen 122 und 123 in 2) im Abbildungsteil 120 im Voraus eingestellt. Der Winkel α ist größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad.
Wenn kein Messziel S unterhalb des Kopfteils 100 vorhanden ist, wird das vom Beleuchtungsteil 110 emittierte Licht von einem Punkt O auf einer Bezugsebene R reflektiert und tritt in das Abbildungsteil 120 ein. Ist dagegen das Messziel S unterhalb des Kopfteils 100 vorhanden, wird das vom Beleuchtungsteil 110 emittierte Licht von einem Punkt A auf einer Oberfläche des Messziels S reflektiert und tritt in das Abbildungsteil 120 ein. Dadurch wird das Messziel S abgebildet und es werden Bilddaten erzeugt, die ein Bild des Messziels S anzeigen.
Wenn ein Abstand zwischen dem Punkt O und dem Punkt A in X-Richtung als d festgelegt wird, ist eine Höhe h des Punktes A im Messziel S relativ zur Bezugsebene R durch h = d = tan(a) gegeben. Das Rechenteil 130 berechnet den Abstand d auf der Grundlage der vom Bildteil 120 erzeugten Bilddaten. Darüber hinaus berechnet das Rechenteil 130 die Höhe h des Punktes A auf der Oberfläche des Messziels S auf der Grundlage der berechneten Entfernung d. Durch die Berechnung der Höhen aller Punkte auf der Oberfläche des Messziels S ist es möglich, für alle Punkte, auf die das Licht gestrahlt wurde, Koordinaten zu ermitteln, die durch das Vorrichtungskoordinatensystem angegeben werden. Mit der Identifikation werden Höhendaten des Messziels S erzeugt.
Um alle Punkte auf der Oberfläche des Messziels S mit Licht zu bestrahlen, werden verschiedene Arten von strukturiertem Licht aus dem Beleuchtungsteil 110 emittiert. In der vorliegenden Ausführungsform strahlt das Beleuchtungsteil 110 mehrfach streifenförmig strukturiertes Licht (im folgenden als Streifenlicht bezeichnet) aus, dessen lineare Querschnitte parallel zur Y-Richtung und in X-Richtung angeordnet sind, während eine räumliche Phase verändert wird. Darüber hinaus emittiert das Beleuchtungsteil 110 mehrfach kodiertes strukturiertes Licht (im Folgenden als kodiertes Licht bezeichnet) mit linearen Querschnitten, die parallel zur Y-Richtung verlaufen und helle Abschnitte und dunkle Abschnitte aufweisen, die in X-Richtung angeordnet sind, während die hellen Abschnitte und die dunklen Abschnitte in grau kodierte Abschnitte umgewandelt werden.
Inspektionsverarbeitung
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Inspektionsverarbeitung mit der Inspektionsvorrichtung 300 in 1 zeigt. Nachfolgend wird die Inspektionsverarbeitung anhand der jeweiligen Komponenten der Inspektionsvorrichtung 300 in 1 und des Flussdiagramms in 4 erläutert. Zunächst steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 im Kopfteil 100 das Beleuchtungsteil 110 so, dass es strukturiertes weißes Licht mit einem vorgeschriebenen Muster ausstrahlt (Schritt S1). Darüber hinaus steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 das Abbildungsteil 120 so, dass das Messziel S in Synchronisation mit der Emission des strukturierten Lichts in Schritt S1 abgebildet wird (Schritt S2). Dementsprechend erzeugt das Abbildungsteil 120 Musterbilddaten des Messziels S.
Als nächstes veranlasst der Abbildungsverarbeitungsteil 131 den Speicherteil 133, die im vorherigen Schritt S2 erzeugten Musterbilddaten darin zu speichern (Schritt S3). Darüber hinaus bestimmt das Abbildungsverarbeitungsteil 131, ob die Bildgebung die vorgeschriebene Anzahl von Malen ausgeführt wurde (Schritt S4). Wenn die Bildgebung nicht die vorgeschriebene Anzahl von Malen ausgeführt wurde, steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 das mustererzeugende Teil 118 in 2, um das Muster des strukturierten Lichts zu ändern (Schritt S5), und veranlasst die Verarbeitung, zu Schritt S1 zurückzukehren. Hier umfasst die Änderung des Musters des strukturierten Lichts die Verschiebung einer Phase des Musters des strukturierten Lichts. Bevor die Bildgebung die vorgeschriebene Anzahl von Malen ausgeführt wurde, werden die Prozesse der Schritte S1 bis S5 wiederholt. Dementsprechend werden mehrere Musterbilddaten, wenn das Messziel S nacheinander mit Streifenlicht und kodiertem Licht bestrahlt wird, während das Muster geändert wird, im Speicherteil 133 gespeichert. Man beachte, dass sowohl das gestreifte Licht als auch das kodierte Licht zuerst ausgestrahlt werden kann.
Wenn die Bildgebung in Schritt S4 die vorgeschriebene Anzahl von Malen ausgeführt wurde, erzeugt das Bilddatenerzeugungsteil 132 Höhendaten, indem es eine Berechnung in Bezug auf die Vielzahl der im Speicherteil 133 gespeicherten Musterbilddaten durchführt (Schritt S6). Danach gibt das Ausgabeverarbeitungsteil 134 die im Schritt S6 erzeugten Höhendaten an das Steuerungsteil 200 aus (Schritt S7). Dementsprechend werden die Höhendaten im Bildspeicher 220 des Steuerteils 200 gesammelt.
Als nächstes wählt der Abbildungsverarbeitungsteil 131 eine Lichtquelle aus der Vielzahl der Lichtquellen 111, 112 und 113 in 2 aus und steuert das Beleuchtungsteil 110 so, dass es gleichmäßiges Licht der Farbe ausstrahlt, die der ausgewählten einen Lichtquelle entspricht (Schritt S8). Darüber hinaus steuert das Abbildungsverarbeitungsteil 131 das Abbildungsteil 120, um das Messziel S abzubilden, und zwar synchron mit der Emission des gleichmäßigen Lichts in Schritt S8 (Schritt S9). Dementsprechend erzeugt das Abbildungsteil 120 Texturbilddaten der Farbe, die der einen Lichtquelle entspricht.
Anschließend veranlasst das Abbildungsverarbeitungsteil 131 das Speicherteil 133, die im vorherigen Schritt S9 erzeugten Texturbilddaten darin zu speichern (Schritt S10). Darüber hinaus wird im Abbildungsverarbeitungsteil 131 festgestellt, ob die Abbildung mit allen Lichtquellen 111 bis 113 durchgeführt wurde (Schritt S11). Wenn die Bildgebung mit allen Lichtquellen 111 bis 113 nicht ausgeführt wurde, bestimmt das Abbildungsverarbeitungsteil 131 eine Lichtquelle, die Licht aus einer oder mehreren Lichtquellen emittiert, aus denen das Licht nach dem Prozess im vorherigen Schritt S7 nicht emittiert wurde (Schritt S12), und führt die Verarbeitung zu Schritt S8 zurück. Bevor die Belichtung mit allen Lichtquellen 111 bis 113 durchgeführt wurde, werden die Vorgänge der Schritte S8 bis S12 wiederholt. Dementsprechend werden eine Vielzahl von Texturbilddaten, wenn das Messziel S nacheinander mit gleichmäßigem Licht bestrahlt wird, während die Farbe des Lichts, mit dem das Messziel S bestrahlt wird, geändert wird, im Speicherteil 133 gespeichert.
Wenn die Bildgebung mit allen Lichtquellen 111 bis 113 in Schritt S11 ausgeführt wurde, erzeugt das Bilddatenerzeugungsteil 132 Farbtextur-Bilddaten, indem die Vielzahl der im Speicherteil 133 gespeicherten Textur-Bilddaten synthetisiert werden (Schritt S13). Danach gibt das Ausgabeverarbeitungsteil 134 die in Schritt S13 erzeugten Farbtextur-Bilddaten an den Reglerteil 200 aus (Schritt S14). Dementsprechend werden die Farbtextur-Bilddaten im Bildspeicher 220 des Steuerteils 200 gesammelt.
Als nächstes führt das Inspektionsteil 230 im Steuerteil 200 die Bildverarbeitung zu den im Bildspeicher 220 angesammelten Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten in den Schritten S7 und S14 aus (Schritt S15). Dementsprechend wird auf der Grundlage des vom Benutzer vorab festgelegten Prüfinhalts die Messung für einen vorgegebenen Anteil der Höhendaten oder der Farbtextur-Bilddaten durchgeführt. Insbesondere wird die Messung in Bezug auf die Höhenrichtung (Z-Richtung) unter Verwendung der Höhendaten und die Messung in Bezug auf die X- oder Y-Richtung unter Verwendung der Farbtextur-Bilddaten durchgeführt.
Anschließend ermittelt das Inspektionsteil 230 durch Vergleich des im Schritt S15 erhaltenen Messwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert die Qualität des Messziels S und beendet die Messwertverarbeitung (Schritt S16).
Dabei kann das Inspektionsteil 230 das Bestimmungsergebnis im Schritt S16 auf dem Anzeigeteil 320 anzeigen oder der externen Vorrichtung 400 zur Verfügung stellen. Darüber hinaus kann das Inspektionsteil 230 das Anzeigeteil 320 dazu veranlassen, ein Höhenbild auf Basis der Höhendaten, die im oben genannten Schritt S6 im Prozess erzeugt werden, anzuzeigen. Zusätzlich kann der Anzeigeteil 320 bewirken, dass der Anzeigeteil 320 ein Farbbild des Messziels S basierend auf den Farbtextur-Bilddaten anzeigt, die im oben genannten Schritt S13 erzeugt werden.
In der oben genannten Inspektionsverarbeitung werden nach der Ausführung der Prozesse der Schritte S1 bis S7 die Prozesse der Schritte S8 bis S14 ausgeführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Prozesse der Schritte S1 bis S7 können nach den Prozessen der Schritte S8 bis S14 ausgeführt werden. Darüber hinaus können die Prozesse in Schritt S7 und S14 zu beliebigen Zeitpunkten vor der Messung ausgeführt werden und gleichzeitig mit einem anderen Prozess ausgeführt werden.
Wirkung der Ausführungsform
(a) In dem oben erwähnten Kopfteil 100 wird das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht von den mehreren Lichtquellen 111, 112 und 113 ausgesendet und weißes Licht erzeugt. Das erzeugte weiße Licht tritt in den mustererzeugenden Teil 118 ein, wobei das Messziel S nacheinander von einer Vielzahl zu erzeugender strukturierter Lichtstücke bestrahlt wird. Dabei empfängt das Abbildungsteil 120 nacheinander die Vielzahl der Stücke des vom Messziel S reflektierten strukturierten Lichts, und es werden nacheinander mehrere Stücke von Musterbilddaten erzeugt. Die Höhendaten werden auf der Grundlage der erzeugten Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten erzeugt.
Darüber hinaus werden das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht nacheinander von der Vielzahl der Lichtquellen 111, 112 und 113 abgestrahlt und treten in das mustererzeugende Teil 118 ein. Dabei reflektiert das mustererzeugende Teil 118 das grüne Licht, das blaue Licht und das eingegebene rote Licht, wobei das Messziel S nacheinander mit gleichmäßigem Licht des grünen Lichts, gleichmäßigem Licht des blauen Lichts und gleichmäßigem Licht des roten Lichts bestrahlt wird. Das Abbildungsteil 120 empfängt nacheinander die Vielzahl der Stücke des vom Messziel S reflektierten gleichmäßigen Lichts, und es werden nacheinander mehrere Stück Texturbilddaten erzeugt. Die erzeugte Vielzahl von Teilen der Texturbilddaten werden synthetisiert, wodurch Farbtexturbilddaten erzeugt werden. Auf Basis der Höhendaten und der Farbtextur-Bilddaten wird eine Inspektion des Messziels S durchgeführt.
In diesem Fall werden üblicherweise das mustererzeugende Teil 118 und das Abbildungsteil 120 verwendet, um Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten zu erzeugen. Daher müssen die Konfiguration zur Erzeugung von Höhendaten und die Konfiguration zur Erzeugung von Farbtextur-Bilddaten nicht individuell vorbereitet werden. Insbesondere müssen ein Lichtprojektionssystem, das das Messziel S mit strukturiertem Licht bestrahlt, und ein Lichtprojektionssystem, das das Messziel S mit gleichmäßigem Licht bestrahlt, nicht individuell vorbereitet werden. Darüber hinaus müssen ein Lichtempfangssystem, das vom Messziel S reflektiertes strukturiertes Licht empfängt, und ein Lichtempfangssystem, das vom Messziel S reflektiertes gleichmäßiges Licht empfängt, nicht individuell vorbereitet werden. Dadurch kann die Anzahl der Komponenten in der Vielzahl der Lichtprojektions- und Empfangssysteme zur Erzeugung von Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten reduziert werden. Dies ermöglicht die Verkleinerung und Kostenreduzierung des Kopfteils 100 der Inspektionsvorrichtung 300.
(b) Außerdem verlaufen bei der oben genannten Konfiguration strukturiertes Licht, das bei der Erzeugung von Höhendaten verwendet wird, und gleichmäßiges Licht, das bei der Erzeugung von Farbtextur-Bilddaten verwendet wird, in einem gemeinsamen optischen Weg und werden auf das Messziel S projiziert. Ein daraus resultierender Effekt wird beschrieben.
5A und 5B sind Diagramme zur Erklärung eines Zusammenhangs zwischen einer Einstrahlungsrichtung von strukturiertem Licht und einer Einstrahlungsrichtung von gleichmäßigem Licht und einem nicht messbaren Bereich auf dem Messziel S. 5A zeigt als Referenzbeispiel ein Beispiel für die individuelle Erzeugung von Höhendaten und Texturbilddaten unter Verwendung eines Beleuchtungsteils 110P, das das Messziel S mit strukturiertem Licht bestrahlt, und eines Beleuchtungsteils 110Q, das das Messziel S mit gleichmäßigem Licht bestrahlt.
Um im Beispiel von 5A zu verhindern, dass sich die Beleuchtungsteile 110P und 110Q und das Abbildungsteil 120 gegenseitig stören, sind im Beispiel von 5A die Beleuchtungsteile 110P und 110Q und das Abbildungsteil 120 so angeordnet, dass sie sich in horizontaler Richtung ausrichten. Bei einer solchen Konfiguration unterscheidet sich je nach Form des Messziels S ein Bereich eines auf dem Messziel S zu bildenden Schattens zwischen einem Fall, bei dem strukturiertes Licht in Bezug auf das Messziel S projiziert wird, und einem Fall, bei dem gleichmäßiges Licht in Bezug auf das Messziel S projiziert wird. In diesem Fall stimmt ein nicht messbarer Bereich in den Höhendaten nicht mit einem nicht messbaren Bereich in den Farbtextur-Bilddaten überein.
5B zeigt ein Beispiel für die Erzeugung von Höhendaten und Texturbilddaten unter Verwendung des Beleuchtungsteils 110, das das Messziel S selektiv mit strukturiertem Licht und gleichmäßigem Licht bestrahlt, in der Inspektionsvorrichtung 300 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 5B dargestellt, werden mit dem Beleuchtungsteil 110 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Konfigurationen des Aufbringens von strukturiertem Licht bzw. gleichmäßigem Licht auf das Messziel S gemeinsam gemacht. Daher sind die Einstrahlungsrichtungen des strukturierten Lichts und des gleichmäßigen Lichts in Bezug auf das Messziel S deckungsgleich. Bei einer solchen Konfiguration passen unabhängig von der Form des Messziels S die auf dem Messziel S zu bildenden Schattenbereiche zwischen einem Fall, bei dem strukturiertes Licht in Bezug auf das Messziel S projiziert wird, und einem Fall, bei dem gleichmäßiges Licht in Bezug auf das Messziel S projiziert wird, zusammen. Dementsprechend werden der nicht messbare Bereich in den Höhendaten und der nicht messbare Bereich in den Farbtextur-Bilddaten beibehalten, während sie aufeinander abgestimmt werden. Dadurch ist es möglich, auf der Grundlage der Höhendaten und der Farbtextur-Bilddaten genaue Informationen über die Form und den Oberflächenzustand des Messziels S zu erfassen.
(c) In dem oben genannten Beleuchtungsteil 110 wird bei der Erzeugung von Höhendaten strukturiertes Licht aus weißem Licht auf das Messziel S projiziert.
Wenn Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf das Messziel S projiziert wird, wird das projizierte Licht je nach Farbe des Messziels S in einigen Fällen auf einer Oberfläche des Messziels S absorbiert. In diesem Fall besteht selbst dann, wenn das strukturierte Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf das Messziel S projiziert wird, die Möglichkeit, dass aufgrund der geringen Menge an strukturiertem Licht, das im Messziel S reflektiert wird, keine Höhendaten erfasst werden.
Bei der oben genannten Konfiguration wird bei der Erzeugung von Höhendaten die Vielzahl der Stücke des strukturierten weißen Lichts mit Komponenten mehrerer Wellenlängen auf das Messziel S projiziert. Unabhängig von der Farbe des Messziels S kann daher wenigstens ein Teil der Komponenten der Wellenlänge an der Oberfläche des Messziels S reflektiert werden. Dadurch wird ein Bereich auf dem Messziel S vergrößert, auf dem die Höhendaten erzeugt werden können.
(d) In dem oben genannten Kopfteil 100 sind mehrere Lichtprojektions- und Empfangssysteme für Höhendaten und Farbtextur-Bilddaten kompakt im Inneren des Kopfgehäuses 100c untergebracht. Dadurch kann das Kopfteil 100 verkleinert und der Einbauraum für das Kopfteil 100 reduziert werden. Außerdem wird die Handhabung, wie beispielsweise die Installation des Kopfteils 100, einfach.
Bevorzugte Positionsbeziehung zwischen mustererzeugendem Teil 118 und Lichtprojektionslinse 119
In der folgenden Erläuterung wird in einem Zustand, in dem kein Messziel S auf der Oberseite des Förderbands 301 platziert ist, ein Bereich auf der Oberseite des Förderbands 301, der mit strukturiertem Licht oder gleichmäßigem Licht aus dem Beleuchtungsteil 110 bestrahlt wird, als Bestrahlungsbereich bezeichnet.
Im Kopfteil 100 ist zur Durchführung einer Formmessung nach dem Triangulationsverfahren die optische Achse ax1 des Beleuchtungsteils 110 gegenüber der optischen Achse ax0 des Abbildungsteils 120 geneigt. In einer solchen Konfiguration, wenn die Brennpunktflächen auf einer Bildseite und einer Objektseite des Lichtprojektionsobjektivs 119 senkrecht zur optischen Achse ax1 stehen, ist es unmöglich, den Brennpunkt der gesamten Lichterzeugungsfläche des mustererzeugenden Teils 118 auf die Oberseite des Förderbandes 301 zu fokussieren.
Im oben genannten Kopfteil 100 können daher das mustererzeugende Teil 118 und die Lichtprojektionslinse 119 vorzugsweise relativ zur Oberseite des Förderbandes 301 angeordnet werden, auf der das Messziel S nach einem Scheimpflug-Prinzip aufgesetzt wird.
6 ist ein Diagramm, das eine bevorzugte Positionsbeziehung zwischen dem mustererzeugenden Teil 118 und der Lichtprojektionslinse 119 zeigt. Im Beispiel von 6 wird die Anordnung einer Lichterzeugungsfläche 118S des mustererzeugenden Teils 118, der Lichtprojektionslinse 119 und der Oberseite des Förderbandes 301 nach dem Scheimpflug-Prinzip bestimmt.
Insbesondere sind der mustererzeugende Teil 118 und die Lichtprojektionslinse 119 so angeordnet, dass eine Oberfläche PP einschließlich einer Hauptebene der Lichtprojektionslinse 119, eine Oberfläche IS einschließlich der Lichterzeugungsoberfläche 118S des mustererzeugenden Teils 118 und eine Oberfläche SS einschließlich der oberen Oberfläche des Förderbands 301 sich gegenseitig auf einer gemeinsamen geraden Linie LP schneiden.
Wenn die Lichterzeugungsfläche 118S in der Brennpunktfläche auf der Bildseite des Lichtprojektionsobjektivs 119 enthalten ist und die Oberseite des Förderbands 301 in der Brennpunktfläche auf der Objektseite des Lichtprojektionsobjektivs 119 enthalten ist, wird der Brennpunkt der gesamten Lichterzeugungsfläche 118S auf einen Bestrahlungsbereich 301S auf der Oberseite des Förderbands 301 fokussiert. Dementsprechend wird auch bei einem kleinen f-Wert der Lichtprojektionslinse 119 der Brennpunkt der gesamten Lichterzeugungsfläche 118S auf den Einstrahlungsbereich 301S fokussiert, so dass die Beleuchtung heller gestaltet werden kann.
Modifikationsbeispiele
(a) Das Kopfteil 100 umfasst ein Beleuchtungsteil 110 und ein Abbildungsteil 120, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Inspektionsvorrichtung 300 nach einem ersten Modifikationsbeispiel zeigt. Wie in 7 dargestellt, umfasst das Kopfteil 100 im ersten Modifikationsbeispiel vier Beleuchtungsteile 110. Man beachte, dass in 7 die Abbildung des Rechenteils 130 weggelassen wurde.
In der folgenden Erläuterung werden die vier Beleuchtungsteile 110 voneinander unterschieden, wobei die vier Beleuchtungsteile 110 jeweils als Beleuchtungsteile 110A bis 110D bezeichnet werden. Die Beleuchtungsteile 110A bis 110D haben gegenseitig den gleichen Aufbau und sind so vorgesehen, dass sie das Abbildungsteil 120 in Abständen von 90 Grad umgeben. Insbesondere sind das Beleuchtungsteil 110A und das Beleuchtungsteil 110B so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, indem das Abbildungsteil 120 dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus sind das Beleuchtungsteil 110C und das Beleuchtungsteil 110D so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, indem das Abbildungsteil 120 dazwischen angeordnet ist. Zusätzlich sind die vier Beleuchtungsteile 110A bis 110D und das Abbildungsteil 120 zusammen mit dem Rechenteil 130 im Inneren des Kopfgehäuses 100c untergebracht.
In dieser Konfiguration können die vier Beleuchtungsteile 110A bis 110D Licht in Bezug auf das Messziel S aus vier voneinander verschiedenen Richtungen ausstrahlen. Dementsprechend kann selbst dann, wenn ein nicht messbarer Anteil des Lichts, das von einem der Beleuchtungsteile 110 ausgesendet wird, vorhanden ist, eine Form des nicht messbaren Anteils durch das Licht, das von einem anderen Beleuchtungsteil 110 ausgesendet wird, gemessen werden. Daher ist es durch die Synthese von Höhendaten, die jedem der vier Beleuchtungsteile 110A bis 110D entsprechen, möglich, synthetische Höhendaten mit dem weiter reduzierten nicht messbaren Anteil zu erzeugen. Darüber hinaus ist es durch die Synthese von Farbtextur-Bilddaten, die entsprechend jedem der vier Beleuchtungsteile 110A bis 110D erzeugt werden, möglich, Farbtextur-Bilddaten mit dem weiter reduzierten nicht messbaren Anteil zu erzeugen.
(b) In dem oben genannten Kopfteil 100 erstreckt sich die optische Achse ax0 des Abbildungsteils 120 in Auf- und Abwärtsrichtung, und die optische Achse ax1 des Beleuchtungsteils 110 ist gegenüber der optischen Achse ax0 geneigt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das Kopfteil 100 kann so konfiguriert werden, dass die Positionsbeziehung zwischen dem Beleuchtungsteil 110 und dem Abbildungsteil 120 die umgekehrte ist wie im oben genannten Beispiel. Mit anderen Worten, das Kopfteil 100 kann so konfiguriert werden, dass die optische Achse ax1 des Beleuchtungsteils 110 in Auf- und Abwärtsrichtung verläuft und die optische Achse ax0 des Abbildungsteils 120 gegenüber der optischen Achse ax1 geneigt ist.
Darüber hinaus können in diesem Fall eine Vielzahl der Abbildungsteile 120 in Bezug auf ein Beleuchtungsteil 110 vorgesehen werden. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Inspektionsvorrichtung 300 nach einem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt. Wie in 8 dargestellt, umfasst das Kopfteil 100 im zweiten Modifikationsbeispiel vier Abbildungsteile 120. Man beachte, dass in 8 die Abbildung des Rechenteils 130 weggelassen wurde.
In der folgenden Erklärung werden die vier Abbildungsteile 120 bei der Unterscheidung der vier Abbildungsteile 120 jeweils als Abbildungsteile 120A bis 120D bezeichnet. Die Abbildungsteile 120A bis 120D haben gegenseitig den gleichen Aufbau und sind so vorgesehen, dass sie das beleuchtende Teil 110 in Abständen von 90 Grad umgeben. Insbesondere sind das Abbildungsteil 120A und das Abbildungsteil 120B so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, indem das Beleuchtungsteil 110 dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus sind das Abbildungsteil 120C und das Abbildungsteil 120D so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, indem das Beleuchtungsteil 110 dazwischen angeordnet ist. Zusätzlich sind die vier Abbildungsteile 120A bis 120D und das Beleuchtungsteil 110 zusammen mit dem Rechenteil 130 im Inneren des Kopfgehäuses 100c untergebracht.
In dieser Konfiguration können die vier Abbildungsteile 120A bis 120D das Messziel S aus vier voneinander verschiedenen Richtungen abbilden. Dementsprechend kann selbst dann, wenn ein Teil, der von keinem der Abbildungsteile 120 abgebildet werden kann, von einem anderen Abbildungsteil 120 abgebildet werden, der nicht abgebildet werden kann. Daher ist es durch die Synthese von Höhendaten, die jedem der vier Abbildungsteile 120A bis 120D entsprechen, möglich, synthetische Höhendaten mit dem weiter reduzierten nicht messbaren Anteil zu erzeugen. Darüber hinaus ist es möglich, durch die Synthese von Farbtextur-Bilddaten, die jedem der vier Abbildungsteile 120A bis 120D entsprechen, synthetisierte Farbtextur-Bilddaten mit dem weiter reduzierten nicht messbaren Anteil zu erzeugen.
Andere Ausführungsformen
(a) In der oben genannten Ausführungsform wird zur Erzeugung von Höhendaten strukturiertes weißes Licht auf das Messziel S projiziert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Strukturiertes Licht zur Erzeugung von Höhendaten ist nicht auf strukturiertes Licht von weißer Farbe beschränkt, sondern es kann strukturiertes Licht der Farben rot, blau, grün oder eine Kombination der beiden Farben unter den Farben verwendet werden. In diesem Fall kann die Farbe des strukturierten Lichts von einem Benutzer ausgewählt werden. Dies ermöglicht dem Benutzer, die Höhe des Messziels S mit Licht geeigneter Wellenlänge in Abhängigkeit von der Farbe, dem Oberflächenzustand, der Form und ähnlichem des Messziels S zu prüfen.
Auf diese Weise kann bei wählbarer Farbe des strukturierten Lichtes die Kalibrierung der Inspektionsvorrichtung 300 vorzugsweise in Übereinstimmung mit der gewählten Farbe durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, Höhendaten zu erzeugen, aus denen ein Einfluss wie beispielsweise eine chromatische Aberration entfernt wird.
b) In dem Beleuchtungsteil 110 gemäß der vorgenannten Ausführungsform wird der den Lichtquellen 111, 112 und 113 gemeinsame Lichtweg durch den Spiegel 117 und das mustererzeugende Teil 118 gebogen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Der den Lichtquellen 111, 112 und 113 gemeinsame Lichtweg kann sich linear ausdehnen, ohne gebogen zu werden. In diesem Fall wird der Spiegel 117 aus dem oben erwähnten Beleuchtungsteil 110 überflüssig. Außerdem wird in diesem Fall ein transmissives Element wie ein LCD als mustererzeugendes Teil 118 verwendet. Dies vereinfacht den Aufbau des Beleuchtungsteils 110.
Korrespondenzbeziehung zwischen jeder Komponente in Ansprüchen und jeder Einheit in Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Korrespondenzbeziehung zwischen jedem Bestandteil in den Ansprüchen und jeder Einheit in Ausführungsformen erläutert. In der oben genannten Ausführungsform ist das Messziel S ein Beispiel für das Messziel, die Lichtquellen 111, 112 und 113 sind Beispiele für die Vielzahl der Lichtquellen, der mustererzeugende Teil 118 ist ein Beispiel für das mustererzeugende Teil, der Abbildungsverarbeitungsteil 131 ist ein Beispiel für den Lichtprojektionssteuerteil, das Abbildungsteil 120 ist ein Beispiel für den Abbildungsteil, der Bilddatenerzeugungsteil 132 ist ein Beispiel für das Bilddatenerzeugungsteil, der Inspektionsteil 230 ist ein Beispiel für das Inspektionsteil, und die Inspektionsvorrichtung 300 ist ein Beispiel für die Inspektionsvorrichtung.
Darüber hinaus sind die Lichtempfangslinsen 122 und 123 Beispiele für die Lichtempfangslinse und das optische Lichtempfangssystem, das erste Halteelement 110a ist ein Beispiel für das Halteelement, der Spiegel 117 ist ein Beispiel für das reflektierende Element, die Lichterzeugungsfläche 118S des mustererzeugenden Teils 118 ist ein Beispiel für die Lichterzeugungsfläche, die Lichtprojektionslinse 119 ist ein Beispiel für die Lichtprojektionslinse und das optische Lichtprojektionssystem, die Oberseite des Förderbands 301 ist ein Beispiel für die Platzierungsfläche, und das Kopfgehäuse 100c ist ein Beispiel für das Gehäuse.
Als entsprechende Komponenten in Ansprüchen können auch andere verschiedene Elemente mit den in Ansprüchen beschriebenen Konfigurationen oder Funktionen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006284215 A [0004, 0007]

Claims

Inspektionsvorrichtung, die umfasst: eine Vielzahl von Lichtquellen, die so konfiguriert sind, dass sie so bereitgestellt werden, dass sie jeweils eine Vielzahl von Lichtstücken mit gegenseitig unterschiedlichen Wellenlängen aussenden, und dass sie bewirken, dass die ausgesendete Vielzahl von Lichtstücken in einem voreingestellten gemeinsamen optischen Weg fortschreitet; ein mustererzeugendes Teil, das auf dem gemeinsamen optischen Weg bereitgestellt wird und so konfiguriert ist, dass es das im gemeinsamen optischen Weg fortschreitende Licht empfängt und selektiv strukturiertes Licht und gleichförmiges Licht auf der Grundlage des empfangenen Lichts erzeugt, um zu bewirken, dass das erzeugte strukturierte Licht oder gleichförmige Licht im gemeinsamen optischen Weg fortschreitet und auf ein Messziel projiziert wird; ein Lichtprojektionssteuerteil, das so konfiguriert ist, dass es Licht von wenigstens einer Lichtquelle aus der Vielzahl der Lichtquellen emittiert, die Vielzahl der Lichtquellen und den mustererzeugenden Teil so steuert, dass eine Vielzahl von Stücken des strukturierten Lichts erzeugt wird, während eine Phasenverschiebung unter Verwendung des von der wenigstens einen Lichtquelle emittierten Lichts erfolgt, und die Vielzahl der Lichtquellen und den mustererzeugenden Teil so steuert, dass nacheinander eine Vielzahl von Stücken des gleichförmigen Lichts erzeugt wird, die jeweils die Vielzahl der Wellenlängen aus der Vielzahl der Lichtquellen haben; ein Abbildungsteil, das so konfiguriert ist, dass es durch aufeinanderfolgendes Empfangen der Vielzahl von Stücken des strukturierten Lichts, das von dem Messziel reflektiert wird, nacheinander eine Vielzahl von Stücken von Musterbilddaten erzeugt, die ein Bild des Messziels anzeigen, und durch aufeinanderfolgendes Empfangen der Vielzahl von Stücken des gleichförmigen Lichts, das von dem Messziel reflektiert wird, nacheinander eine Vielzahl von Stücken von Texturbilddaten erzeugt, die das Bild des Messziels anzeigen; ein Bilddatenerzeugungsteil, das so konfiguriert ist, dass es auf der Grundlage der Vielzahl von Teilen der Musterbilddaten Höhendaten erzeugt, die ein Höhenbild des Messziels anzeigen, und durch Synthetisieren der Vielzahl von Teilen der Texturbilddaten Farbtexturbilddaten erzeugt, die das Bild des Messziels mit einer Vielzahl von Farben anzeigen, die der Vielzahl von Wellenlängen entsprechen; und ein Inspektionsteil, das so konfiguriert ist, dass es auf der Grundlage der Höhendaten und der Farbtextur-Bilddaten eine Inspektion des Messziels durchführt.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Lichtquellen die Lichtquelle, die grünes Licht ausstrahlt, die Lichtquelle, die blaues Licht ausstrahlt, und die Lichtquelle, die rotes Licht ausstrahlt, umfasst, und das Lichtprojektionssteuerteil die Vielzahl der Lichtquellen und den Mustererzeugungsteil steuert, um zu bewirken, dass das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert wird und um die Vielzahl von Stücken des strukturierten Lichts zu erzeugen, während eine Phasenverschiebung unter Verwendung von weißem Licht, das aus dem grünen Licht, dem blauen Licht und dem roten Licht, das emittiert wurde, erhalten wird, durchgeführt wird.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: ein optisches Lichtempfangssystem, das so konfiguriert ist, dass es eine Lichtempfangslinse mit einer optischen Achse umfasst, die sich in einer Auf- und AbRichtung erstreckt und strukturiertes Licht oder gleichmäßiges Licht, das vom Messziel nach oben reflektiert wird, zum Abbildungsteil leitet; ein Halteelement, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl der Lichtquellen hält, um zu bewirken, dass die Vielzahl der Lichtstücke, die jeweils von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert werden, in dem gemeinsamen optischen Weg von einer Aufwärtsrichtung zu einer Abwärtsrichtung fortschreiten; und ein reflektierendes Element, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl von Lichtstücken reflektiert, die jeweils von der Vielzahl der Lichtquellen emittiert werden und von der Aufwärtsrichtung zur Abwärtsrichtung in einer schräg nach oben gerichteten Richtung fortschreiten, so dass sie sich von der optischen Achse der Lichtempfangslinse weg bewegen, wobei das mustererzeugende Teil eine Lichterzeugungsfläche umfasst, die selektiv strukturiertes Licht und gleichmäßiges Licht erzeugt, indem wenigstens ein Teil der Vielzahl von Teilen des von dem reflektierenden Element reflektierten Lichts schräg nach unten reflektiert wird, um sich der optischen Achse der Lichtempfangslinse zu nähern.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren ein optisches Lichtprojektionssystem umfasst, das so konfiguriert ist, dass es eine Lichtprojektionslinse mit einer optischen Achse umfasst, die sich schräg nach unten erstreckt, um sich der optischen Achse der Lichtempfangslinse zu nähern, und das strukturierte Licht oder das mit der Lichterzeugungsfläche erzeugte gleichförmige Licht zum Messziel leitet, wobei das Messziel auf einer voreingestellten Platzierungsfläche platziert wird, und das mustererzeugende Teil und die Lichtprojektionsoptik so angeordnet sind, dass die Lichterzeugungsfläche des mustererzeugenden Teils und die Platzierungsfläche relativ zu einer Hauptebene der Lichtprojektionsoptik nach dem Scheimpflug-Prinzip angeordnet sind.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 4, die des Weiteren ein Gehäuse umfasst, das so konfiguriert ist, dass es die Vielzahl der Lichtquellen, das Halteelement, das reflektierende Element, den mustererzeugenden Teil, das optische Lichtprojektionssystem, das optische Lichtempfangssystem und den Abbildungsteil aufnimmt.