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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dreidimensionalen
Messen und eine Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung, die mit
der Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen ausgestattet ist.
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[Hintergrund der Erfindung]
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Wenn
ein elektronisches Bauteil auf einer Leiterplatine befestigt wird,
wird im Allgemeinen zuerst eine Lötpaste auf ein bestimmtes
Elektrodenmuster, das auf der Leiterplatine angeordnet ist, aufgedruckt.
Das Haftvermögen dieser Lötpaste wird dann verwendet,
um das elektronische Bauteil vorübergehend auf der Leiterplatine
zu befestigen. Anschließend wird die oben beschriebene
Leiterplatine in einen Reflow- oder Wiederaufschmelzlötofen
befördert, in dem in einem Standard-Reflow-Schritt ein Lötvorgang
durchgeführt wird. Hierbei ist bisher eine Untersuchung
des Aufdruckzustandes der Lötpaste vor dem Befördern
in den Reflow-Ofen notwendig, die mit Hilfe von Vorrichtungen zum
dreidimensionalen Messen durchgeführt werden. Ferner ist
es bisher, nachdem die Leiterplatine dem Reflow-Schritt Reflowprozess
ausgesetzt wurde, notwendig, den Montage- bzw. Befestigungszustand
der elektronischen Bauteile zu untersuchen, und auch während einer
solchen Untersuchung kann eine Vorrichtung zum dreidimensionalen
Messen verwendet werden.
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In
den vergangenen Jahren sind verschiedene so genannte Nicht-Kontakt-Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen vorgeschlagen worden, die Licht verwenden.
Im Zusammenhang mit dieser Nicht-Kontakt-Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen
ist eine Technologie vorgeschlagen worden, die Vorrichtungen zum
dreidimensionalen Messen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens
(vgl. die Druckschrift 1 und dergleichen) betrifft. In einer Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen, die dieses Phasenverschiebungsverfahren
verwendet, wird ein Bestrahlungs mittel, in dem eine Lichtquelle
und ein Filter zur Erzeugung eines sinusförmigen Wellenmusters
kombiniert sind, verwendet, und dieses Bestrahlungsmittel bestrahlt
die Leiterplatine mit einem Lichtmuster sinusförmigen (streifenförmiger)
Lichtintensitätsverteilung zu bestrahlen. Anschließend
werden Punkte auf dem Messobjekt mit Hilfe einer CCD-Kamera oder
dergleichen, die direkt über der Leiterplatine angeordnet
ist, gemessen. In diesem Fall ist die Intensität I des
Lichts an einem Punkt P auf dem Messobjekt in dem Bild durch folgende
Gleichung gegeben: I = e + f·cos ϕ(wobei
e ein optisches Gleichstromrauschen (Offset-Komponente), f ein sinusförmiger
Kontrast (Reflexionsgrad) und ϕ eine durch eine Ungleichmäßigkeit
des Messobjekts aufgeprägte Phase ist).
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Hierbei
wird das Lichtmuster so bewegt, dass sich die Phase verändert,
was zum Beispiel in vier Stufen erfolgen kann (z. B. ϕ +
0, ϕ + π/2, ϕ + 3/2π und ϕ +
3/2π). Bilder mit Intensitätsverteilungen, die
diesen Phasenverschiebungen entsprechen (z. B. I0, I1, I2 bzw. I3)
werden aufgenommen, und die Modulationskomponente α wird
bestimmt nach der Formel unten. α =
arctan {(I3 – I1)/(I0 – I2)}.
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Diese
Modulationskomponente α kann verwendet werden, um dreidimensionale
Koordinaten (X, Y, Z) an dem Punkt P des Messobjekts, wie etwa Lötpaste
oder dergleichen zu bestimmen, und diese dreidimensionalen Koordinaten
werden verwendet, um die dreidimensionale Form der Lötpaste
zu messen und insbesondere die Höhe der Lötpaste
zu messen.
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Jedoch
umfasst eine tatsächliche Messung sowohl große
als auch kleine Messobjekte. So gibt es z. B. im Fall von Lötpasten
sowohl dünne, schichtförmige Lötpasten
als auch erhabene Lötpasten, die die Form eines Kegelstumpfes
haben. Wenn die Lücken zwischen den Linien des aufgestrahlten
Lichtmusters, vergrößert werden, um eine Anpassung
an die maximale Höhe solcher Messobjekte vorzunehmen, wird
das Auflösungsvermögen schlecht, und es bestehen
dahingehend Bedenken, dass sich die Messgenauigkeit verschlechtern
wird. Andererseits führt dies dann, obwohl es unter Umständen
möglich ist, die Genauigkeit durch Verringerung der Lücken
zwischen den Linien zu erhöhen, dahingehend zu Bedenken,
dass der messbare Höhenbereich ungenügend klein
werden würde (derartige schmale Lücken würden
zu Fehlern durch unterschiedliche Linienordnungen führen).
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Daher
ist vorgeschlagen worden, das oben beschriebene Phasenverschiebungsverfahren
mit dem Verfahren zum räumlichen Kodieren zu kombinieren,
um sowohl einen großen messbaren Bereich als auch eine
hohe Messgenauigkeit zu erreichen (vgl. z. B. Druckschrift 2).
- Druckschrift
1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
H11-211443
- Druckschrift 2: Japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. H11-148810
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[Kurzdarstellung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösendes
Problem]
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Jedoch
muss gemäß der in der Druckschrift 2 beschriebenen
Technologie eine zuvor bestimmte Anzahl von Abbildungsoperationen
selbst dann durchgeführt werden, wenn das Verfahren zum räumlichen
Kodieren zusätzlich zu dem Phasenverschiebungsverfahren
verwendet wird, was zwangsläufig zu einer Erhöhung
der Anzahl an Abbildungsoperationen führt. Aus diesem Grund
hat es dahingehend Bedenken gegeben, dass diese Technologie insgesamt
zu einer Verringerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Notwendigkeit
einer Verlängerung der Messzeit führen könnte.
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Angesichts
der oben beschriebenen Zusammenhänge ist es ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen
und eine Leiterpla tinen-Untersuchungsvorrichtung bereitzustellen,
die dazu geeignet sind, den messbaren Höhenbereich zu vergrößern,
ein sehr genaues Messergebnis zu liefern und die Anzahl an Abbildungsoperationen
zu minimieren, so dass eine Verbesserung der Mess- bzw. Untersuchungseffizienz
erreicht wird.
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[Mittel zum Lösen des Problems]
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Nachfolgend
sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung
der genannten Aufgabe geeignet sind, separat beschrieben. Wenn es
erforderlich ist, können auch die Betriebseffekte und dergleichen
für den entsprechenden Aspekt beschrieben sein.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum dreidimensionalen
Messen ein Bestrahlungsmittel zum Strahlen eines streifenförmigen
Lichtmusters, das für ein Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet wird, und eines streifenförmigen Lichtmusters,
das für ein Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird,
auf einen Messobjektteil auf einem Leiterplatinen-Hauptkörper,
ein Abbildungsmittel zum Abbilden eines mit dem Lichtmuster bestrahlten
Messobjektteils, ein Bildsteuerungsmittel zum Steuern einer Abbildung durch
das Abbildungsmittel, ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen
von wenigstens einer Höhe des Messobjektteils gemäß dem
Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von mehreren durch
das Abbildungsmittel abgebildeter Bilddaten, und ein zweites Berechnungsmittel
zum Identifizieren unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen Kodieren
von einer Linie, die dem Messobjektteil entspricht, aus den Bilddaten
zum Zeitpunkt einer Berechnung durch das erste Berechnungsmittel
mit dem Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von durch
das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten, wobei das Abbildungssteuerungsmittel eine
Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster
ausstrahlt, auf der Grundlage von approximierten Höhendaten
oder Höhendaten des Messobjektteils bestimmt und die Abbildung
mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl entsprechenden Häufigkeit
durchführt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen ein Bestrahlungsmittel zum Strahlen
eines streifenförmigen Lichtmusters, das für ein
Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, und eines
streifenförmigen Lichtmusters, das für ein Phasenverschiebungsverfahren
verwendet wird, auf ein Messobjektteil auf einen Leiterplatinen-Hauptkörper,
ein Abbildungsmittel zum Abbilden eines mit dem Lichtmuster bestrahlten
Messobjektteils, ein Bildsteuerungsmittel zum Steuern einer Abbildung
durch das Abbildungsmittel, ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen
von wenigstens einer Höhe des Messobjektteils gemäß dem
Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von mehreren durch
das Abbildungsmittel abgebildeter Bilddaten, und ein zweites Berechnungsmittel
zum Identifizieren unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren von einer Linie, die dem Messobjektteil entspricht, aus
den Bilddaten zum Zeitpunkt einer Berechnung durch das erste Berechnungsmittel
mit dem Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von durch
das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten, wobei das Abbildungssteuerungsmittel
Höhendaten oder approximierte Höhendaten des Messobjektteils
auf der Grundlage von wenigstens entweder Messdaten oder Produktionsdaten
der Leiterplatine gewinnt, eine Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel
das Lichtmuster ausstrahlt, das für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet wird, auf der Grundlage der Höhendaten
oder der approximierten Höhendaten des Messobjektteils
bestimmt und eine Abbildung mit der der bestimmten Abbildungsanzahl
entsprechenden Häufigkeit durchführt.
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Gemäß dem
ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird wenigstens
eine Höhe des Messobjektteils unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens
durch das erste Berechnungsmittel auf der Grundlage von mehreren, durch
das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten berechnet. Ferner verwendet
das zweite Berechnungsmittel, entweder vorher oder zeitgleich damit, das
Verfahren zum räumlichen Kodieren, um eine Linie, die dem
Messobjektteil entspricht, aus den Bilddaten während der
Berechnung durch das erste Berechnungsmittel unter Verwendung des
Phasenverschiebungsverfahrens auf der Grundlage der durch das Abbildungsmittel
abgebildeten Bilddaten zu identifizieren. Das heißt, die
Linie, die dem Messobjektteil in dem Phasenverschiebungsverfahren
entspricht, wird identifiziert (d. h. die Linienordnung wird identifiziert,
und das erste Berechnungsmittel verwendet diese Linie zur Berechnung
einer Höhe des Messobjektteils durch das erste Berechnungsmittel.
Als Folge davon wird es möglich, beide Effekte, die Erhöhung
des messbaren Höhenbereichs, was ein Vorteil des Verfahrens
zum räumlichen Kodieren ist, und die Realisierung einer
hohen Messgenauigkeit, was ein Vorteil des Phasenverschiebungsverfahrens
ist, zu verwirklichen.
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Die
Steuerungsvorrichtung steuert ferner die Abbildung durch das Abbildungsmittel.
Insbesondere ermittelt das Abbildungssteuerungsmittel gemäß dem
zweiten Aspekt auf der Grundlage von Designdaten und/oder Produktionsdaten
der Leiterplatine Höhendaten oder approximierte Höhendaten
des Messobjektteils. Ferner wird die Abbildungsanzahl, mit der das
oben beschriebene Abbildungsmittel gemäß dem ersten
und zweiten Aspekt das für das oben beschriebene Verfahren
zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmuster ausstrahlt,
auf der Grundlage solcher Höhendaten oder approximierter Höhendaten
bestimmt, und es wird eine Abbildung mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl
entsprechenden Häufigkeit durchgeführt. Daher
kann, wenn das Messobjektteil nicht besonders hoch ist, die Abbildungsanzahl,
mit der das Abbildungsmittel das für das Verfahren zum
räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster ausstrahlt,
weiter verringert werden. Andererseits wird, wenn das Messobjektteil
hoch ist, die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster
ausstrahlt, entsprechend erhöht, so dass es möglich
ist, die Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren,
die dem Höhenbereich entspricht, zu identifizieren. Das
heißt, die geeignetste minimale Abbildungsanzahl kann in Übereinstimmung
mit Höhendaten und dergleichen des zu einem gegebenen Zeitpunkt
gewonnenen Messobjektteils bestimmt werden, so das eine dreidimensionale
Messung durchgeführt werden kann, die sehr genau ist, indem
eine minimaler Gesamtabbildungsanzahl verwendet wird. Als Folge
davon kann die Messeffizienz verbessert werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen eine Bestrahlungsvorrichtung zum Strahlen
eines streifenförmigen Lichtmusters, das für ein
Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, entsprechend
einer vorbestimmten Kodierung einer Lichtintensitätsverteilung,
und eines streifenförmigen Lichtmusters, das für
ein Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird, mit einer im Wesentlichen
sinusförmigen Lichtintensitätsverteilung, auf
einen Messobjektteil auf einem Leiterplatinen-Hauptkörper,
ein Abbildungsmittel zum Abbilden eines mit dem für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmuster
und mit dem für das Phasenverschiebungsverfahren verwendeten
Lichtmuster bestrahlten Messobjektteils, ein Bildsteuerungsmittel
zum Steuern der Abbildung durch das Abbildungsmittel, ein erstes
Berechnungsmittel zum Berechnen von wenigstens einer Höhe
des Messobjektteils durch das Phasenverschiebungsverfahren auf der
Grundlage von mehreren durch das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten,
und ein zweites Berechnungsmittel zum Identifizieren durch Verwendung
des Verfahrens zum räumlichen Kodieren einer Linienordnung
zu einem Zeitpunkt der Berechnung durch das erste Berechnungsmittel
mit dem Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von durch
das Abbildungsmittel abgebildeter Bilddaten, wobei das Abbildungssteuerungsmittel
Höhendaten oder approximierte Höhendaten des Messobjektteils auf
der Grundlage von wenigstens entweder Designdaten oder Produktionsdaten
der Leiterplatine gewinnt, eine Abbildungsanzahl, mit das Abbildungsmittel
das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren
verwendete Lichtmuster ausstrahlt, auf der Grundlage der Höhendaten
oder der approximierten Höhendaten bestimmt und die Abbildung
mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl entsprechenden Häufigkeit
durchführt.
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Die
gleichen grundlegenden Effekte, wie sie durch den oben beschriebenen
ersten und zweiten Aspekt gewonnen werden, werden gemäß dem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung gewonnen. Insbesondere
kann der mit dem Verfahren zum räumlichen Kodieren messbare
Höhenbereich vergrößert werden, und eine
sehr genaue Messung mit dem Phasenverschiebungsverfahren kann durchgeführt werden.
Ferner kann die geeignetste Abbildungsanzahl in Übereinstimmung
mit zu einem Zeitpunkt ermittelten Höhendaten oder dergleichen
identifiziert werden, und eine Verbesserung der Messeffizienz kann
verwirklicht werden.
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Ein
vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis drei, wobei, wenn die gewonnenen Höhendaten oder
approximierten Höhendaten Daten bilden, die anzeigen, dass
das Messobjektteil niedriger als ein vorbestimmter erster Wert ist,
die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster
ausstrahlt, auf Null gesetzt und die Höhe des Messobjektteils
durch das erste Berechnungsmittel ohne Identifizierung durch das
zweite Berechnungsmittel berechnet wird.
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Gemäß dem
vierten Aspekt wird, wenn das Messobjektteil niedriger als ein vorbestimmter
erster Wert ist, die Abbildung unter Verwendung der Ausstrahlung
des Lichtmusters für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren nicht durchgeführt. Das heißt, die Identifizierungsverarbeitung
durch das zweite Berechnungsmittel wird nicht durchgeführt,
und die Höhe des Messobjektteils wird nur mit Hilfe des
Phasenverschiebungsverfahrens berechnet. Somit ist eine sehr genaue
Messung ohne die Durchführung der Abbildung für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich,
wenn das Messobjektteil niedrig ist. Dadurch wird die Messeffizienz
stark erhöht.
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Ein
fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis vier, wobei, wenn die gewonnenen Höhendaten oder
approximierten Höhendaten Daten bilden, die anzeigen, dass
das Messobjektteil höher als oder gleich hoch wie ein vorbestimmter
erster Wert ist, die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel
voneinander verschiedene Lichtmuster ausstrahlt, die in dem Verfahren
zum räumlichen Kodieren verwendet werden, auf größer
oder gleich zwei eingestellt wird.
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Gemäß dem
fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn das
Messobjektteil höher als oder gleich hoch wie der vorbestimmte
erste Wert ist, die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel voneinander
verschiedene Lichtmuster ausstrahlt, die in dem Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet werden, auf größer oder gleich
zwei gesetzt. Auf diese Weise führt die zwei- oder mehrmalige Durchführung
der Abbildung zu zwei oder mehreren Bilddaten, die für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet werden.
Dadurch ist selbst dann, wenn mehrere Höhenkandidaten vorliegen
würden, wenn nur das Phasenverschiebungsverfahren verwendet
wird, eine korrekte Identifizierung der Linienordnung für
das Phasenverschiebungsverfahren möglich, so dass eine
genaue Messung durchgeführt werden kann.
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Ein
sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zum dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis fünf, wobei das für das Phasenverschiebungsverfahren
verwendete streifenförmige Lichtmuster ein Muster ist, das
eine gleiche Periode, aber eine unterschiedliche Phase für
jede Abbildung zum Ausstrahlen des in dem Phasenverschiebungsverfahren
verwendeten streifenförmigen Lichtmusters besitzt.
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Gemäß dem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das für
das Phasenverschiebungsverfahren verwendete streifenförmige
Lichtmuster ein Muster, das die gleiche Periode, aber eine unterschiedliche
Phase während jeder der Abbildungsanzahl-Abbildungsoperationen
unter Verwendung des für das Phasenverschiebungsverfahren
verwendeten, streifenförmigen Lichtmusters besitzt. Daher können
die Berechnungsformeln und das Berechnungsprogramm des Phasenverschiebungsverfahrens
vereinfacht und die Messgenauigkeit somit verbessert werden.
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Ein
siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis sechs, wobei das streifenförmige Lichtmuster,
das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren
verwendet wird, ein Muster ist, bei dem sich hell und dunkel mit
einer Periode umkehren, die ein Vielfaches eines ganzzahligen Wertes
ist, wobei der ganzzahlige Wert für jede Abbildung zum
Ausstrahlen des für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendeten Lichtmusters bezüglich eines Lichtmusters
minimaler Periode verschieden ist.
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Gemäß dem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der messbare Höhenbereich durch
Erhöhen der Abbildungsanzahl vergrößert
werden.
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Ein
achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis sieben, wobei das Bestrahlungsmittel durch eine einzige Lichtquelle
gebildet und dazu geeignet ist, zwischen dem für das Phasenverschiebungsverfahren
verwendeten Lichtmuster und dem für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendeten Lichtmuster umzuschalten.
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Gemäß dem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht keine Notwendigkeit
mehr für ein separates Bestrahlungsmittel für
das Phasenverschiebungsverfahren und das Verfahren zum räumlichen
Kodieren, und der Platzbedarf und die Kosten sind verringert.
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Ein
neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum
dreidimensionalen Messen gemäß einem der Aspekte
eins bis acht, wobei das Bestrahlungsmittel eine Flüssigkristall-Spaltplatte
und eine Lichtquelle umfasst und das Bestrahlungsmittel durch Steuern
einer an mehrere Elektroden an einer Oberflächenseite der
Flüssigkristall-Spaltplatte angelegte Spannung dazu in
der Lage ist, Licht von der Lichtquelle in einer im Wesentlichen sinusförmigen
Intensitätsverteilung zum Ausstrahlen des streifenförmigen
Lichtmusters für das Phasenverschiebungsverfahren und Licht
von der Lichtquelle in einer im Wesentlichen streifenförmigen
Intensitätsverteilung zum Ausstrahlen des streifenförmigen Hell-Dunkel-Lichtmusters
für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auszustrahlen.
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Gemäß dem
neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Flüssigkristall-Spaltplatte
verwendet, und diese Flüssigkristall-Spaltplatte kann zum
Ausstrahlen für das Phasenverschiebungsverfahren und ebenso
zum Ausstrahlen für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet werden. Daher wird der Betriebseffekt, der im
Zusammenhang mit dem achten Aspekt beschrieben ist, zuverlässiger
erzielt.
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Ein
zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung,
die die Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen gemäß einem
der Aspekte eines bis neun enthält.
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Gemäß dem
zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jeder der oben beschriebenen technischen
Konzepte in einer Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung verwirklicht
werden, die mit der Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen ausgestattet
ist.
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[Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform]
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Nachfolgend
ist eine Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren erläutert.
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1 ist
eine vereinfachte Konfigurationszeichnung, die schematisch eine
Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 zeigt, die mit
einer Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen der vorliegenden
Ausführungsform ausgestattet ist. Wie es in 1 gezeigt
ist, ist die Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 mit
einer Bewegungseinrichtung 2 zum Transportieren einer Leiterplatine
K, auf die eine Lötpaste C, die das Messobjekt bildet,
aufgedruckt ist, einem Bestrahlungsvorrichtung 3 zum Strahlen
eines bestimmten Lichtmusters von schräg oben auf eine
Oberfläche der Leiterplatine K und einer CCD-Kamera 4 als
einem Abbildungsmittel zum Abbilden eines durch die oben beschriebene
Bestrahlung bestrahlten Bereichs der Leiterplatine K ausgestattet.
Eine Lötpaste C in der vorliegenden Erfindung ist gebildet
und auf ein Elektrodenmuster aufgedruckt, das aus einer auf der
Leiterplatine K angeordneten Kupferfolie gebildet ist. Ferner ist
eine Lotplattierung auf dem Elektrodenmuster vorgesehen. Die oben
beschriebene Bewegungseinrichtung 2 dient dazu, die Leiterplatine
K während der Untersu chung in einer horizontalen Richtung,
d. h. in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse zu bewegen.
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Nachfolgend
ist das Bestrahlungsmittel 3 ausführlich erläutert.
Das Bestrahlungsmittel 3 umfasst eine als LED gebildete
Lichtquelle 1, eine Kondensorlinse 12 zum Bündeln
eines von der Lichtquelle 11 ausgestrahlten Lichts, eine
Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 und
eine Projektionslinse 14 zum Projizieren des durch die
Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 transmittierten Lichtmusters.
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In
der vorliegenden Erfindung dient das Bestrahlungsmittel 3 der
Ausstrahlung des für das Phasenverschiebungsverfahren bzw.
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters
sowie der Umschaltung zwischen diesen Lichtmustern. Insbesondere
ist das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete
Lichtmuster ein streifenförmiges Lichtmuster, dessen Intensitätsverteilung (Leuchtdichte)
sich sinusförmig mit einer festen Periode ändert.
In dem Phasenverschiebungsverfahren wird die Phase des streifenförmigen
Lichtmusters während der Bestrahlung in Inkrementen von
1/4 Periode verändert.
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Das
für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete
Lichtmuster ist ein Muster, in dem sich helle und dunkle Bereiche
mit einer Periode umkehren, die ein Vielfaches einer ganzen Zahl
ist, die sich während jedes Bestrahlungszählers
relativ zu einem Lichtmuster mit minimaler Periode ändert.
Insbesondere wird, wenn man die minmale Periode als eine Periode
(Periode 1) des für das oben beschriebene Phasenverschiebungsverfahren
verwendeten, streifenförmigen Lichtmusters annimmt, ein
streifenförmiges Lichtmuster, das sich von hell nach dunkel und
umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt, so dass es einen hellen Teil und
einen dunklen Teil pro Periode 1 besitzt. Während einer
zweiten Bestrahlung wird ein streifenförmiges Lichtmuster,
das sich von hell nach dunkel und umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt,
so dass es einen hellen Teil und einen dunklen Teil innerhalb einer
Periode besitzt, die doppelt so lang ist wie die Periode 1. Während
der dritten Bestrahlung wird ein streifenförmiges Lichtmuster,
das sich von hell nach dunkel und umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt,
so dass es einen hellen Teil und einen dunklen Teil innerhalb einer
Periode besitzt, die viermal so lang ist wie die der Periode 1 (viermal
die Länge der oben beschriebenen minimalen Periode).
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Um
in der vorliegenden Ausführungsform die Bestrahlung mit
den oben beschriebenen Lichtmustern zu erhalten, wird die nachfolgend
beschriebene Konfiguration der. Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 verwendet.
Das heißt, wie es in 2 gezeigt
ist, umfasst die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 eine
Flüssigkristall-Spaltplatte 21 und einen Dekoder 22 zum
Dekodieren eines Signalmusters von einem nachfolgend beschriebenen
Flüssigkristall-Kontroller 72 einer Steuerungsvorrichtung 7 und
zum Ändern des Spaltmusters der Flüssigkristall-Spaltplatte 21.
Auf einer Oberfläche der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 sind
mehrere anodenseitig transparente Elektroden 25a, 25b, 25c,
...., 25h (nachfolgend zusammenfassend als „anodenseitig transparente
Elektroden 25'' bezeichnet) angeordnet, die die Flüssigkristall-Spaltplatte 21 in
ihrer Längsrichtung unterteilen. In 2 sind aus
Gründen der Übersichtlichkeit und besseren Verständlichkeit
nur 8 Elektroden dargestellt, obgleich die Anzahl der Elektroden
tatsächlich sehr viel höher ist. Die Elektroden
werden durch den Dekoder 22 einzeln mit elektrischer Energie
versorgt. Eine einzige, gemeinsame, kathodenseitige, transparente
Elektrode 26 ist auf der entgegengesetzten Oberfläche
der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 angeordnet
und geerdet. Das Flüssigkristall, das den Spalt zwischen
diesen Elektroden 25 und 26 ausfüllt,
ist entweder ein Flüssigkristall, das Licht blockiert,
wenn eine Spannung angelegt wird, oder ein Flüssigkristall,
das transparent wird, wenn eine Spannung angelegt wird.
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Nachfolgend
ist das Lichtsteuerungsmuster dieser Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 erläutert.
Wie es oben beschrieben ist, kann die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 verwendet werden,
um zwischen einem Lichtsteuerungsmuster, das für das Phasenverschiebungsverfahren
verwendet wird, und einem Lichtsteuerungsmuster, das für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, umzuschalten.
Das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete Lichtsteuerungsmuster ist,
wie es durch das beispielhafte Lichtsteuerungsmuster der Phasenverschiebun gen
S1 bis S4 von 3 gezeigt ist, so konfiguriert,
dass sich die Lichtdurchlässigkeit stufenweise verändert,
so dass Licht derart transmittiert wird, das es einer Sinuswelle
folgt. Das Lichtsteuerungsmuster wird sukzessive von der Phasenverschiebung
S1 zu der Phasenverschiebung S4 umgeschaltet, wobei die Phase jeweils
um 90° (π/2) inkrementiert wird. Auf diese Weise
strahlt das Bestrahlungsmittel 3 ein streifenförmiges
Lichtmuster aus, das sich im Wesentlichen sinusförmig mit
einer festen Periode ändert, werden vier Bestrahlungen durchgeführt,
deren Phasen jeweils in der oben beschriebenen Weise verschoben
sind, und wird für jede der Bestrahlungen eine Abbildung
für das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
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Wie
es durch das beispielhafte Lichtsteuerungsmuster des räumlichen
Codes (oder Raumcodes) C1 bis räumlichen Codes C3 in 3 gezeigt ist,
ist das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren
verwendete Lichtsteuerungsmuster so ausgelegt, dass sich die Lichtdurchlässigkeit
zwischen „0 (Minimum)” und „4 (Maximum)” ändert.
Für den räumlichen Code C1 wird ein Lichtsteuerungsmuster
verwendet, das eine Streifenform besitzt, die sich derart umkehrt,
dass Helligkeit (Lichttransmission) und Dunkelheit (Lichtblockade)
jeweils einmal pro Periode 1 auftreten, wobei diese Periode 1 die
Periode (minimale Periode) des Lichttransmissionsmusters der Phasenverschiebungen
S1 bis S4 ist. Für den räumlichen Code C2 wird
ein Lichtsteuerungsmuster verwendet, das eine Streifenform besitzt,
die sich derart umkehrt, dass Helligkeit (Lichttransmission) und
Dunkelheit (Lichtblockade) jeweils mit einer Periode auftreten,
die doppelt so lang wie die Periode 1 ist. Für den räumlichen
Code C3 wird ein Lichtsteuerungsmuster verwendet, das eine Streifenform
besitzt, die sich derart umkehrt, dass Helligkeit (Lichttransmission)
und Dunkelheit (Lichtblockade) mit einer Periode auftreten, die
zweimal so lang ist (d. h. viermal diejenige des räumlichen
Codes C1).
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Wenn
in der vorliegenden Ausführungsform eine Messung in dem
Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt wird, werden
für jeden Messpunkt vier Abbildungsoperationen durchgeführt.
Jedoch wird, während der Messung in dem Verfahren zum räumlichen
Kodieren durchgeführt wird, wie es nachstehend erläutert
ist, auf der Grundlage der approximierten Höhendaten der
Lötpaste zu einem gegebenen Zeitpunkt die Abbildungsanzahl,
mit der das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren
verwendete Lichtmuster ausgestrahlt wird, bestimmt, und es wird eine
Abbildung und Ausstrahlung mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl
entsprechenden Häufigkeit durchgeführt. Insbesondere
wird auf der Grundlage der approximierten Höhendaten der
Lötpaste eine Messung in einem ersten Modus durchgeführt, wenn
bestimmt wird, dass die Lötpaste (Messobjektteil) innerhalb
eines Bereichs wie etwa von 0 μm bis 100 μm (100 μm
ausgeschlossen) liegt. Wenn bestimmt wird, dass der Messobjektteil
innerhalb eines Bereichs wie etwa von 100 μm bis 200 μm
(200 μm ausgeschlossen) liegt, wird eine Messung in einem zweiten
Modus durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der Messobjektteil
innerhalb eines Bereichs von etwa von 200 μm bis 400 μm
liegt, wird eine Messung unter in einem dritten Modus durchgeführt.
Zur Vereinfachung der Erläuterung ist nachfolgend die vorliegende
Ausführungsform für einen Fall beschrieben, in
dem die Lötpaste (Messobjektteil) 400 μm nicht überschreitet.
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Wenn
eine Messung in dem ersten Modus durchgeführt wird, wird
die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren auf Null gesetzt. Daher wird in diesem Fall die Messung
nur mit dem Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
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Wenn
eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt, wird die
Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren auf zwei gesetzt. In diesem Fall wird eine Bestrahlung
unter Verwendung des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code
C1 minimaler Periode und des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen
Code C2 der doppelt so langen Periode wie die minimale Periode durchgeführt.
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Wenn
eine Messung in dem dritten Modus durchgeführt, wird die
Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren auf drei gesetzt. In diesem Fall wird eine Bestrahlung
unter Verwendung des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code
C1 minimaler Periode, des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen
Code C2 der doppelt so langen Periode und des Lichtsteuerungsmusters
mit dem räumlichen Code C3 der noch einmal um den Faktor
zwei längeren Periode durchgeführt.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist die Steuerungsvorrichtung 7 zum
Ansteuern des oben beschriebenen Bestrahlungsmittels 3,
der CCD-Kamera 4, der Bewegungseinrichtung 2 und
dergleichen vorgesehen. Die Steuerungsvorrichtung 7 führt
ferner eine Untersuchung und verschiedene Berechnungen (Messungen)
auf der Grundlage der durch die CCD-Kamera 4 abgebildeten
Bilddaten durch. Das heißt, wenn die Leiterplatine K an
einer bestimmten Position auf der Bewegungseinrichtung 2 angeordnet
wird, führt die Steuerungsvorrichtung 7 zuerst eine
Ansteuerung eines nicht dargestellten Stellmotors oder dergleichen
durch, um zu bewirken, dass die Leiterplatine K zu einer wohl definierten
Position bewegt wird, und die Steuerungsvorrichtung 7 bewirkt,
dass die Leiterplatine K zu der Anfangsposition bewegt wird. Diese
Anfangsposition ist zum Beispiel eine Position innerhalb einer Oberfläche
der Leiterplatine K, die zuvor in Einheiten unterteilt worden ist, die
jeweils dem Blickfeld der CCD-Kamera 4 entsprechen. Die
Steuerungsvorrichtung 7 führt ferner eine Ansteuerung
des Bestrahlungsmittels 3 durch, indem sie die Ausstrahlung
des Lichtmusters initiiert, und steuert die aufeinanderfolgende
Umschaltung zwischen den vier Bestrahlungen, indem sie das für
das Phasenverschiebungsverfahren verwendete Lichtmuster in Schritten
von 1/4 Periode verschiebt. Ferner kann, wenn es erforderlich sein
sollte, die Ausstrahlung des für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendeten Lichtmusters durchgeführt werden.
Während die Lichtmuster auf diese Weise ausgestrahlt werden,
steuert die Steuerungsvorrichtung 7 ferner die CCD-Kamera 4 an,
bildet den Untersuchungsbereichsteil für jede dieser Bestrahlungen
ab und gewinnt die jeweils erforderlichen Bilddaten (Abbildungsdaten,
die für das Phasenverschiebungsverfahren verwendet werden,
und Abbildungsdaten, die für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet werden).
-
Die
Steuerungsvorrichtung 7 ist mit einem Bildspeicher ausgestattet
und speichert aufeinanderfolgend alle Bilddaten. Die Steuerungsvorrichtung 7 führt
verschiedene Bildverarbeitungen auf der Grundlage dieser gespeicherten
Bilddaten durch. Wäh rend die Steuerungsvorrichtung 7 diese
Bildverarbeitung durchführt, steuert sie den Stellmotor
an und bewirkt, dass sich die Bewegungseinrichtung 7 (die
Leiterplatine K) zu dem nächsten Untersuchungsbereich bewegt.
Die Steuerungsvorrichtung 7 speichert diese Bilddaten in
dem Bildspeicher. Sobald jedoch die Bildverarbeitung unter Verwendung des
Bildspeichers abgeschlossen ist, werden schon die nächsten
Bilddaten in dem Bildspeicher gespeichert, so dass die Steuerungsvorrichtung 7 schnell die
nächste Bildverarbeitung durchführen kann. Das heißt,
während sich die Untersuchung zu dem nächsten
Untersuchungsbereich (der (n + 1)-te) bewegt und eine Bildeingabe
durchgeführt wird, werden die Bildverarbeitung und Messbestimmung
für den n-ten Untersuchungsbereich durchgeführt.
Anschließend wird die oben beschriebene Parallelverarbeitung
in gleicher Weise solange wiederholt, bis die Untersuchung aller
Untersuchungsbereiche beendet ist. Während der Untersuchungsbereich
gesteuert durch die Steuerungsvorrichtung 7 der Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 der
vorliegenden Ausführungsform auf diese Weise bewegt wird,
wird zeitgleich eine Verarbeitung der aufeinanderfolgenden Abbildungen
durchgeführt, so dass eine dreidimensionale Messung einschließlich
einer Höhenmessung der auf der Leiterplatine K aufgedruckten
Lötpaste durchgeführt wird, wodurch es möglich
ist, einen Bedruckungszustand der Lötpaste schnell und
exakt zu untersuchen.
-
Um
die oben beschriebene Steuerung zu verwirklichen, umfasst die Steuerungsvorrichtung 7 einen
Hauptkontroller 71, einen Flüssigkristall-Kontroller 72,
einen Lichtquellen-Kontroller 73 und einen Kamera-Kontroller 74 als
das Bildsteuerungsmittel. Der Flüssigkristall-Kontroller 72 steuert
hauptsächlich das oben beschriebene Lichtsteuerungsmuster der
Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13. Der Lichtquellen-Kontroller 73 steuert
hauptsächlich die AN/AUS-Steuerung der Lichtquelle 11.
Der Kamera-Kontroller 74 steuert die Abbildung des Untersuchungsbereichsteils
durch die CCD-Kamera 4, wie es oben beschrieben ist. Zusätzlich
zur Abbildung dient der Kamera-Kontroller 74 dem Ermitteln
(Lesen) der approximierten Höhendaten der Lötpaste auf
der Grundlage der Designdaten, Produktionsdaten und dergleichen
der Leiterplatine K. Anschließend bestimmt der Kamera-Kontroller 74 auf
der Grundlage dieser approximierten Höhendaten die Abbildungsanzahl
für die CCD-Kamera 4 auf der Grundlage ei ner Ausstrahlung
des für das Verfahren zum räumlichen Kodieren
verwendeten Lichtmusters, wie es oben beschrieben ist.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform wird die approximierte
Höhe der Lötpaste (jedes Messobjektteils) auf
der Grundlage der Ermittlung (Lesung) von Bibliotheksdaten der Leiterplatine
K als die oben beschriebenen approximierten Höhendaten
gewonnen. Natürlich sind die Bibliotheksdaten nicht auf
Designdaten und Produktionsdaten der Leiterplatine K begrenzt. CAD-Daten,
Montagedaten, Bauteildaten oder jede beliebige Kombination solcher
Daten können als die Bibliotheksdaten verwendet werden.
-
Der
Hauptkontroller 71 überwacht hauptsächlich
alle Steuerungen durch die Kontroller 72 bis 74,
steuert die Bewegungseinrichtung 2 und führt Mess-
und Bildverarbeitungen (Messungen mit dem Phasenverschiebungsverfahren
und dem Verfahren zum räumlichen Kodieren) auf der Grundlage
der durch Abbilden gewonnenen Bilddaten durch. Das heißt,
der Hauptkontroller 71 fungiert sowohl als das erste Berechnungsmittel
als auch als das zweite Berechnungsmittel der vorliegenden Erfindung.
-
Nachfolgend
sind, beginnend mit dem Hauptkontroller 71, die Einzelheiten
der Verarbeitung während der dreidimensionalen Messung
(Leiterplatinenuntersuchung) durch die Steuerungsvorrichtung 7 mit
Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben. 4 zeigt
ein Beispiel von Verarbeitungsinhalten einer Leiterplatinenuntersuchung
eines bestimmten Untersuchungsbereichs. In Schritt S101 liest die
Steuerungsvorrichtung die entsprechenden Bibliotheksdaten der Leiterplatine
K. Im folgenden Schritt S102 werden approximierte Höhen
der Lötpaste (Messobjektteil) gewonnen.
-
Dann,
wenn die gewonnenen approximierten Höhen des Messobjektteils
innerhalb des Bereichs von 0 μm bis 100 μm liegen,
fährt die Verarbeitung mit Schritt S103 fort, und die Messung
wird in dem ersten Modus durchgeführt. Während
der Messung in dem ersten Modus ist die Abbildungsanzahl für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf Null gesetzt,
wie es in 5 gezeigt ist. Daher wird in
diesem Fall die Messung nur unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens
durchgeführt. Das heißt, es wird auf der Grundlage
der oben beschriebenen Lichtsteuerungsmuster mit den Phasenverschiebungen
S1 bis S4 eine Ausstrahlung von Lichtmustern viermal durchgeführt
(d. h. Phasenverschiebungsverfahren IS1 bis IS4), wie es in 5 gezeigt
ist. Danach wird die Höhenmessung des Messobjektteils nur
auf der Grundlage eines bekannten Phasenverschiebungsverfahrens
durchgeführt, wie es oben im Zusammenhang mit dem Stand
der Technik erläutert ist.
-
Wenn
die gewonnenen approximierten Höhen des Messobjektteils
innerhalb des Bereichs von 100 μm bis 200 μm liegen,
fährt die Verarbeitung mit Schritt S104 fort, und die Messung
wird in dem zweiten Modus durchgeführt. Während
der Messung in dem zweiten Modus, ist die Abbildungsanzahl für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf zwei gesetzt.
In diesem Fall wird eine Bestrahlung mit dem Lichtsteuerungsmuster
des räumlichen Codes C1 mit der minimalen Periode und des
räumlichen Codes C2 mit der doppelt so langen Periode wie
die des räumlichen Codes C1 durchgeführt. Das
heißt, es werden zwei Bestrahlungen ausgeführt,
wie es in 6 gezeigt ist: Eine mit dem
Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC1
und eine mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren
KC2, wobei während jeder dieser Bestrahlungen Abbildungen
für das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt
werden. Ferner wird unabhängig von einer solchen Abbildung
eine Ausstrahlung von Lichtmuster viermal durchgeführt
(Phasenverschiebung S1 bis Phasenverschiebung S4), und die jeweilige
Abbildung für das Phasenverschiebungsverfahren wird für jede
Bestrahlung durchgeführt. Anschließend wird zuerst
auf der Grundlage des Verfahrens zum räumlichen Kodieren
die Raumcodenummer des Messobjektteils identifiziert. Auf der Grundlage
dieser Raumcodenummeridentifizierung wird eine Linienordnung des
Phasenverschiebungsverfahrens identifiziert. Anschließend
wird auf der Grundlage der identifizierten Linienordnung das Phasenverschiebungsverfahren
verwendet, um eine Höhenmessung des Messobjektteils durchzuführen.
-
Wenn
die gewonnen, approximierten Höhen des Messobjektteils
innerhalb des Bereichs von 200 μm bis 400 μm liegen,
fährt die Verarbeitung mit Schritt S105 fort, und die Messung
wird im dritten Modus durchgeführt. Während der
Messung im dritten Modus ist die Abbildungsanzahl für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren auf drei gesetzt. In
diesem Fall wird die Bestrahlung mit dem Lichtsteuerungsmuster des
räumlichen Codes C1 mit minimaler Periode, des räumlichen
Codes C2 mit der zweifachen Periode des räumlichen Codes
C1, und des räumlichen Codes C3 mit der zweifachen Periode
des räumlichen Codes C2 durchgeführt. Das heißt,
die Bestrahlung wird dreimal durchgeführt, wie es in 7 gezeigt
ist: einmal mit dem Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC1, einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC2 und einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC3, und während jeder dieser Bestrahlungen wird
ein Abbildungsvorgang für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren durchgeführt. Ferner werden unabhängig
von einem solchen Abbildungsvorgang Bestrahlungen von Lichtmustern
viermal durchgeführt, einmal für jedes der Phasenverschiebungsverfahren
IS1 bis IS4, und für jede Bestrahlung wird ein Abbildungsvorgang
für das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
Anschließend wird auf der Grundlage des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren zuerst die Raumcodenummer des Messobjektteils identifiziert.
Auf der Grundlage dieser Raumcodenummeridentifizierung wird eine
Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren identifiziert.
Anschließend wird auf der Grundlage der identifizierten
Linienordnung das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, um die
Höhenmessung des Messobjektteils durchzuführen.
-
Nach
dem oben beschriebenen Schritt S103, S104 oder S105 erfolgt in Schritt
S106 eine Bestimmung auf der Grundlage von Messergebnissen. Das heißt,
es wird bestimmt, ob die Höhe des Messobjekts gemäß dem
oben beschriebenen Schritt S103, S104 oder S105 innerhalb eines
zuvor eingestellten, erlaubten Bereichs liegt oder nicht. Anschließend wird
in Schritt S107 dieses Bestimmungsergebnis ausgegeben. Danach ist
die Verarbeitung abgeschlossen. Insbesondere wird, wenn die Höhe
des Messobjekts innerhalb des zuvor eingestellten, erlaubten Bereichs
liegt, „OK” als Ergebnis ausgegeben. Wenn die
Höhe des Messobjekts nicht innerhalb des erlaubten Bereichs
liegt, ist das Ergebnis „Fehlfunktion”, und es
werden Operationen wie etwa eine Erzeugung eines Alarmtons, eine
Notabschaltung der Untersuchungsvorrichtung und eine Anzeige solcher
Effekte auf einem Monitor durchgeführt, um den Anwender
zu informieren.
-
Nachfolgend
ist ein spezifischeres Beispiel mit Bezug zu 8 erläutert.
In der oben beschriebenen Weise wird eine endgültige Höhe
des Messobjekts auf der Grundlage des durch das Phasenverschiebungsverfahren
gewonnenen Phasenwinkels θ bestimmt. Zum Beispiel wird,
wie es in 8 gezeigt ist, ein Periodenteil
der Sinuswelle in dem Phasenverschiebungsverfahren als 100 μm
angenommen, und der durch das Phasenverschiebungsverfahren gewonnene
Phasenwinkel θ beträgt 90°. Anschließend,
wie es in 8 gezeigt ist, werden die Kandidatenhöhen „25 μm”, „125 μm”, „225 μm” usw.
Danach, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts in
den Bibliotheksdaten auf 100 μm bis 200 μm geschätzt
wird, wird eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt.
Das heißt, die Abbildungsanzahl für das Verfahren
zum räumlichen Kodieren wird auf zwei gesetzt, und Lichtmuster
werden zweimal ausgestrahlt, einmal unter Verwendung des Raumcodeverfahrens
KC1 und einmal unter Verwendung des Raumcodeverfahrens KC2. Für
jede Bestrahlung wird eine jeweilige Abbildung für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt.
Danach wird, wenn die Raumcodenummer für das Verfahren
zum räumlichen Kodieren „0” ist (wenn
die Linienordnung „0” ist), die tatsächliche
Höhe als „25 μm” angenommen.
Wenn die Raumcodenummer „2” ist (wenn die Linienordnung „1” ist),
wird die tatsächliche Höhe als „125 μm” angenommen.
-
Ferner
werden die Kandidatenhöhen in 8, wenn
der durch das Phasenverschiebungsverfahren in dem oben beschriebenen
Beispiel gewonnene Phasenwinkel θ zum Beispiel 180° ist, „50 μm”, „150 μm”, „250 μm” usw.
Dann, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts in den
Bibliotheksdaten auf 100 μm bis 200 μm geschätzt
wird, wird eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt,
und die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren wird auf zwei gesetzt. Und wenn die Raumcodenummer für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren „0” oder „1” ist
(wenn die Li nienordnung „0” oder „2”)
ist, wird die tatsächliche Höhe als „50 μm” angenommen.
Wenn die Raumcodenummer „2” oder „3” ist
(wenn die Linienordnung „1” ist), wird die tatsächliche
Höhe als „150 μm” angenommen.
-
Nachfolgend
ist ein weiteres Beispiel erläutert. Wenn zum Beispiel,
wie es in 9 gezeigt ist, der durch das
Phasenverschiebungsverfahren gewonnene Phasenwinkel θ 270° beträgt
und wenn eine Periode einer Sinuswelle in dem Phasenverschiebungsverfahren
100 μm beträgt, werden die Kandidatenhöhen „75 μm”, „175 μm”, „275 μm”, „375 μm”,
etc. Ferner, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts
in den Bibliotheksdaten auf 200 μm bis 400 μm
geschätzt wird, wird eine Messung in dem dritten Modus
durchgeführt. Das heißt, in diesem Fall wird die
Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren auf drei gesetzt, und Lichtmuster werden dreimal ausgestrahlt,
einmal mit dem Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC1, einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC2 und einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren KC3. Während jeder dieser Bestrahlungen wird eine
jeweilige Abbildung für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren durchgeführt. Anschließend, wenn die
Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren „1” beträgt (wenn die Linienordnung „0”)
ist, wird die tatsächliche Höhe als „75 μm” angenommen.
Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren „3” ist (wenn die Linienordnung „1” ist),
wird die tatsächliche Höhe als „175 μm” angenommen.
Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren „5” ist (wenn die Linienordnung „2” ist),
wird die tatsächliche Höhe als „275 μm” angenommen.
Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren „7” ist (wenn die Linienordnung „3”)
ist, wird die tatsächliche Höhe als „375 μm” angenommen.
-
Obwohl
die Messung der Höhe des Messobjektteils schließlich
durch das Phasenverschiebungsverfahren gemäß der
vorliegenden Ausführungsform in der oben beschriebenen
Weise durchgeführt wird, wird das Verfahren zum räumlichen
Kodieren zuvor verwendet, um die Raumcodenummer entsprechend der
Linie (Linienordnung) zu identifizieren, die dem Messobjektteil
zugeordnet ist. Das heißt, durch Identifizierung der Linienordnung
wird die Höhe des Messobjektteils gemessen. Als Folge davon
ist es möglich, beide Effekte zu verwirklichen, sowohl
eine Erhöhung des messbaren Höhenbereichs, was
ein Vorteil des Verfahrens zum räumlichen Kodieren ist, als
auch eine hoch genaue Messung, was ein Vorteil des Phasenverschiebungsverfahren
ist.
-
Die
vorliegende Ausführungsform kombiniert nicht nur das Phasenverschiebungsverfahren
mit dem Verfahren zum räumlichen Kodieren, sondern die
vorliegende Ausführungsform gewinnt vielmehr approximierte
Höhen durch Auslesen von Bibliotheksdaten und Verwenden
solcher approximierter Höhendaten, um die für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Abbildungsanzahl
zu bestimmen. Insbesondere wird, wenn die approximierte Höhe
des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 0 μm bis
100 μm liegt, die Messung in dem ersten Modus (Phasenverschiebungsverfahren
allein) durchgeführt. Wenn die approximierte Höhe
des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 100 μm bis
200 μm liegt, wird die Messung unter in dem zweiten Modus
durchgeführt (zwei Abbildungsoperationen unter Verwendung
des Phasenverschiebungsverfahrens und des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren). Wenn die approximierte Höhe des Messobjektteils
innerhalb eines Bereichs von 200 μm bis 400 μm
liegt, wird die Messung in dem dritten Modus (drei Abbildungsoperationen
unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens und des Verfahrens zum
räumlichen Kodieren) durchgeführt. Auf diese Weise
kann, wenn die verschiedenen Messobjektteile nicht besonders hoch
sind, die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das Lichtmuster
ausstrahlt, das für das Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendet wird, auf einen niedrigeren Wert gesetzt werden.
Wenn hingegen der Messobjektteil hoch ist, wird die Abbildungsanzahl,
mit der das Abbildungsmittel das Lichtmuster ausstrahlt, das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, entsprechend
erhöht, wodurch es möglich ist, die Raumcodenummer
(Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren), die
dem Höhenbereich entspricht, zu identifizieren. Das heißt,
es kann der geeignetste minimale Abbildungsanzahl entsprechend den
Höhendaten und dergleichen des zu einem gegebenen Zeitpunkt
gewonnenen Messobjektteils bestimmt werden, so dass eine dreidimensionale
Messung durchgeführt werden kann, die sehr genau ist, indem
ein minimaler Gesamtabbildungsanzahl verwendet wird. Dadurch kann
die Messgenauigkeit verbessert werden.
-
Insbesondere
wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die
approximierte Höhe des Messobjektteils innerhalb des Bereichs
von 0 μm bis 100 μm liegt, die Abbildungsanzahl,
mit der das Lichtmuster ausgestrahlt wird, das für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, auf Null
gesetzt, und die Höhenmessung des Messobjektteils wird
nur mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt.
Daher kann eine höhere Messeffizienz erreicht werden.
-
Wenn
hingegen die approximierte Höhe des Messobjekts größer
als oder gleich 100 μm ist, wird die Abbildungsanzahl,
mit der voneinander verschiedene Lichtmuster ausgestrahlt wird,
unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen Kodieren
auf größer oder gleich zwei gesetzt. Auf diese
Weise sind wegen der Durchführung von zwei oder mehr Abbildungsoperationen
zwei oder mehr Abbildungsdaten zur Verwendung in dem Verfahren zum
räumlichen Kodieren vorhanden. Auf diese Weise ermöglicht
diese Ausführungsform selbst dort, wo mehrere Höhenkandidaten
vorhanden sein würden, wenn das Phasenverschiebungsverfahren
allein verwendet worden wäre, die Identifizierung der Linienordnung für
das Phasenverschiebungsverfahren mit höherer Genauigkeit,
wodurch genaue Messungen durchgeführt werden können.
-
Ferner
werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ein einziges Bestrahlungsmittel 3 und eine einzige CCD-Kamera 4 verwendet.
Mit anderen Worten, es ist eine Abbildung ohne die Verwendung eines
separaten Abbildungsmittels für das Phasenverschiebungsverfahren
und das Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich,
und es ist eine Bestrahlung ohne die Verwendung eines separaten
Bestrahlungsmittels für das Phasenverschiebungsverfahren
und das Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich.
Daher kann der erforderliche Platzbedarf und somit die Kosten verringert
werden. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 mit
der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 als das Bestrahlungsmittel 3 verwendet,
so dass die Anwendung sowohl für die Bestrahlung in dem
Phasenverschiebungsverfahren als auch in dem Verfahren zum räumlichen
Kodieren möglich ist. Dies hat eine erhöhte Zuverlässigkeit
der oben beschriebenen Betriebsleistungen zur Folge.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen
Ausführungsform beschränkt, sondern kann zum Beispiel
auf folgende Weisen implementiert werden.
- (a)
Die oben beschriebene Ausführungsform beschreibt einen
Fall, in dem die Höhe der Lötpaste (Messobjektteil)
400 μm nicht überschreitet. Jedoch ist durch eine
weitere Erhöhung der Abbildungsanzahl für das
Verfahren zum räumlichen Kodieren eine Messung selbst dann
möglich, wenn diese Höhe 400 μm überschreitet.
Das heißt, obwohl die Obergrenze der Abbildungsanzahl für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren in der oben beschriebenen
Ausführungsform drei beträgt, steht der Durchführung
von vier oder noch mehr Abbildungsoperationen nichts Grundsätzliches
im Wege.
- (b) Obwohl es in der oben beschriebenen Ausführungsform
nicht besonders erwähnt ist, ist die Identifizierung der
Hell-Dunkel-Grenze in dem Verfahren zum räumlichen Kodieren
wichtig. Daher kann die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 separat
Lichtsteuerungsmuster mit invertierten Hell-Dunkel-Mustern ausstrahlen.
Auf diese Weise wird das erste Lichtmuster zum Abbilden verwendet,
und ein zweites Lichtmuster mit gegenüber dem ersten Lichtverteilungsmuster
invertierter Hell-Dunkel-Verteilung wird zum Abbilden verwendet.
In 10 wird ein Teil der durch die Bestrahlung mit
dem ersten Lichtmuster gewonnenen Bilddaten mit der Bezeichnung
La bezeichnet, und ein Teil der durch Bestrahlung mit dem zweiten
Lichtmuster gewonnenen Bilddaten wird mit der Bezeichnung Lb bezeichnet.
Der Teil La1 des Bestrahlungsbereichs, der dem Bereich transmittierten
Lichts der unter Verwendung des ersten Lichtmusters gewonnenen Bilddaten
La entspricht, wird zu dem Teil Lb1, der dem abgeschatteten (dunklen)
Bereich der Bilddaten Lb entspricht, wenn das zweite Lichtmuster
verwendet wird. Indem man die Punkte sich gegenseitig überschneidender
Helligkeit dieser Bilddaten La und Lb (Punkte gleicher Lichtintensität)
als die Grenze zwischen Helligkeit und Dunkelheit nimmt, haben selbst
dann, wenn in dem von der Lichtquelle ausgestrahlten Licht Unregelmäßigkeiten
auftreten oder wenn externe Faktoren vorliegen, solche Probleme
keinen Einfluss. Eine genaue Identifizierung der Licht-Dunkel-Grenze
ist dennoch möglich. Dadurch kann eine exakte Berechnung
durch das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt
werden.
- (c) Obwohl die Abbildungsanzahl durch das Phasenverschiebungsverfahren
in der oben beschriebenen Ausführungsform als viermal angenommen
ist, kann diese Abbildungsanzahl auf drei gesetzt werden (vgl. die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-81942 ).
- (d) Obwohl die Messung in der oben beschriebenen Ausführungsform
unter Verwendung einer minimalen Periode von 100 μm durchgeführt
wird, ist dieser Wert nur beispielhaft. Es existiert keine grundsätzliche
Begrenzung dieses Wertes.
- (e) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform
die Lötpaste das Messobjekt bildet, kann die Messung auch
an anderen Messobjekten durchgeführt werden. Weitere Messobjekte können
zum Beispiel Löthöcker, elektronische Komponenten,
etc. sein.
- (f) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform
eine auch nur für einen einzigen Punkt von dem Bereich
abweichende gemessene Höhe als Fehler bestimmt wird, ist
der Bestimmungsstandard nicht begrenzt. Zum Beispiel kann ein Fehler
dann bestimmt werden, wenn Abweichungen in mehreren Bereichen auftreten,
und ein Fehler kann dann bestimmt werden, wenn das Volumen der gesamten
Lötpaste kleiner als oder gleich groß wie ein
vorbestimmter Wert ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
[1]
Dies ist eine vereinfachte Konfigurationszeichnung, die eine Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung
zeigt, die eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen enthält.
-
[2]
Dies ist eine vereinfachte Strukturzeichnung, die eine Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung
zeigt.
-
[3]
Dies ist eine Figur, die ein Lichtsteuerungsmuster für
das Phasenverschiebungsverfahren und das Verfahren zum räumlichen
Kodieren in der Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung
zeigt.
-
[4]
Dies ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Einzelheiten der
Verarbeitung einer LeiterplatinenUntersuchung an einem bestimmten
Untersuchungsbereich zeigt.
-
[5]
Dies ist ein schematisches Diagramm, das das Lichtmuster für
das Phasenverschiebungsverfahren zeigt, das ausgestrahlt wird, wenn
eine Messung in dem ersten Modus durchgeführt wird.
-
[6]
Dies ist ein schematisches Diagramm, das das Lichtmuster für
das Phasenverschiebungsverfahren und das Lichtmuster für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren zeigt, die ausgestrahlt
werden, wenn eine Messung in einem zweiten Modus durchgeführt
wird.
-
[7]
Dies ist eine schematische Diagrammzeichnung, die das Lichtmuster
für das Phasenverschiebungsverfahren und das Lichtmuster
für das Verfahren zum räumlichen Kodieren zeigt,
die ausgestrahlt werden, wenn eine Messung in einem dritten Modus
durchgeführt wird.
-
[8]
Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen bestimmten
Moment einer Höhenmessung zeigt.
-
[9]
Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen anderen
bestimmten Moment einer Höhenmessung zeigt.
-
[10]
Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Moment einer
Bestimmung der Licht-Dunkel-Grenze durch separate Bestrahlung von
Lichtmustern zeigt, wobei die hellen und die dunklen Bereiche in
den Lichtsteuerungsmustern unter Verwendung der Flüssigkristall-Ausstrahlungsvorrichtung
in einer weiteren Ausführungsform invertiert sind.
-
- 1
- Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung
- 3
- Bestrahlungsmittel
- 4
- CCD-Kamera,
die das Abbildungsmittel bildet
- 7
- Steuerungsvorrichtung
- 11
- Lichtquelle
- 12
- Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung
- 21
- Flüssigkristall-Spaltplatte
- 25,
26
- Elektrode
- 71
- Hauptkontroller
- 72
- Flüssigkristall-Kontroller
- 73
- Lichtquellen-Kontroller
- 74
- Kamerakontroller
als das Abbildungssteuerungsmittel
-
Zusammenfassung
-
Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen
und Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung
-
Eine
Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen umfasst ein Bestrahlungsmittel
zum Strahlen eines für ein Verfahren zum räumlichen
Kodieren verwendeten streifenförmigen Lichtmusters und
eines für ein Phasenverschiebungsverfahren verwendeten streifenförmigen
Lichtmusters auf einen Messobjektteil auf einem Leiterplatinen-Hauptkörper,
ein Abbildungsmittel zum Abbilden eines mit dem Lichtmuster bestrahlten
Messobjektteils, ein Bildsteuerungsmittel zum Steuern der Abbildung
durch das Abbildungsmittel, ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen von
wenigstens einer Höhe des Messobjektteils gemäß dem
Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von mehreren durch
das Abbildungsmittel abgebildeter Bilddaten, und ein zweites Berechnungsmittel
zum Identifizieren unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen
Kodieren einer Linie, die dem Messobjektteil entspricht, aus den
Bilddaten zum Zeitpunkt einer Berechnung durch das erste Berechnungsmittel
mit dem Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von durch
das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten, wobei das Steuerungsmittel
eine Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster
ausstrahlt, auf der Grundlage von Höhendaten oder approximierten
Höhendaten des Messobjektteils bestimmt und die Abbildung
mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl entsprechenden Häufigkeit
durchführt, und wobei, wenn die gewonnenen Höhendaten
oder approximierten Höhendaten Daten bilden, die anzeigen, dass
das Messobjektteil niedriger als ein vorbestimmter erster Wert ist,
die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das für
das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster
ausstrahlt, auf Null gesetzt und die Höhe des Messobjektteils
durch das erste Berechnungsmittel ohne Identifizierung durch das
zweite Berechnungsmittel berechnet wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 11-211443 [0007]
- - JP 11-148810 [0007]
- - JP 2002-81942 [0061]