DE112016002639T5

DE112016002639T5 - 3d-messgerät

Info

Publication number: DE112016002639T5
Application number: DE112016002639.0T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Ohyama; Norihiko Sakaida; Takahiro Mamiya; Hiroyuki Ishigaki
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2018-03-01
Also published as: JP2017003479A; WO2016199439A1; MX2017008749A; TWI589838B; JP5957575B1; US20170248413A1; CN107110643A; CN107110643B; US10514253B2; TW201643371A

Abstract

Eine Aufgabe ist es, ein 3D-Messgerät zur Verfügung zu stellen, das eine genauere Messung in einem kürzeren Zeitraum bei dreidimensionaler Messung unter Verwendung eines Phasenverschiebungsverfahrens gewährleistet. Eine Leiterplattenprüfvorrichtung 1 beinhaltet eine Beleuchtungseinrichtung 4, die so konfiguriert ist, dass sie eine Leiterplatte 2 mit einem streifenartigen Lichtmuster bestrahlt, eine Kamera 5, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines Abschnitts aufnimmt, der mit dem Lichtmuster auf der Leiterplatte 2 bestrahlt wird, und eine Steuereinrichtung 6, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung auf der Grundlage von aufgenommenen Bilddateien durchführt. Die Steuereinrichtung 6 berechnet einen ersten Höhenmesswert basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode an einer ersten Position aufgenommen wurden, und erlangt Werte einer Verstärkung und eines Versatzes aus den Bilddateien. Die Steuereinrichtung 6 berechnet auch einen zweiten Höhenmesswert aus den Werten der Verstärkung und des Versatzes, basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um den Abstand eines halben Pixels schräg verschoben ist. Die Steuereinrichtung 6 erlangt dann die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert spezifizierten Höhendaten als wahre Höhendaten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein 3D-Messgerät, das eine dreidimensionale Messung mit Hilfe eines Phasenverschiebungsverfahrens durchführt.
Hintergrund
Bei der Bestückung einer Leiterplatte mit elektronischen Komponenten wird als erstes in einem allgemeinen Verfahren Lotpaste auf ein vorgegebenes Elektrodenmuster gedruckt, das auf der Leiterplatte aufgebracht wird. Die elektronischen Komponenten werden dann unter Ausnutzung der Viskosität der Lotpaste temporär auf der Leiterplatte befestigt. Die Leiterplatte wird anschließend in einen Reflow-Ofen eingeführt und durchläuft eine vorgegebene Reflow-Verarbeitung zum Löten. In letzter Zeit besteht die Notwendigkeit, den Druckzustand der Lotpaste in einem Schritt vor der Einführung in den Reflow-Ofen zu überprüfen. Für diese Prüfung kann ein 3D-Messgerät verwendet werden.
Verschiedene berührungslose 3D-Messgeräte, die Licht verwenden, wurden kürzlich vorgeschlagen. Zum Beispiel wurden Techniken im Hinblick auf ein 3D-Messgerät mit einem Phasenverschiebungsverfahren vorgeschlagen.
Das 3D-Messgerät, das das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, bestrahlt ein Messobjekt (in diesem Fall Lotpaste, die auf einer Leiterplatte gedruckt ist) mit einem Lichtmuster mittels einer Bestrahlungseinheit, die als Kombination aus einer Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie ein vorgegebenes Licht emittiert, und Rastern, die so konfiguriert sind, dass sie das von der Lichtquelle emittierte Licht in ein Lichtmuster mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer sinusförmigen Wellenform (Streifenmuster) umwandeln, vorgesehen ist. Entsprechende Punkte auf der Platine werden dann mit Hilfe einer Bildgebungseinheit, die direkt über der Platine platziert ist, beobachtet. Die verwendete Bildgebungseinheit kann z. B. eine CCD-Kamera mit Linsen und Bildgebungselementen sein.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Intensität (Luminanz) I von Licht in jedem Pixel von Bilddateien, die von der Bildgebungseinheit aufgenommen wurden, durch eine unten angegebene Gleichung (R1) ausgedrückt: I = f·sinϕ + e (R1), wobei f eine Verstärkung bezeichnet, e einen Versatz bzw. Offset bezeichnet und ϕ eine Phase eines Lichtmusters bezeichnet.
Die Phase des Lichtmusters wird in vier verschiedenen Stufen (ϕ + 0, ϕ + 90°, ϕ + 180°, ϕ + 270°) durch Steuerung der Umschaltung der obigen Raster verändert und es werden Bilddateien mit entsprechenden Intensitätsverteilungen I0, I1, I2 und I3 aufgenommen. Die Phase ϕ wird dann durch Ersetzen von f (Verstärkung) und e (Versatz) nach einer unten angegebenen Gleichung (R2) bestimmt: ϕ = tan^–1[(I₁ – I₃)/(I₂ – I₀)] (R2)
Mit Hilfe dieser Phase ϕ wird dann eine Höhe (Z) an den jeweiligen Koordinaten (X, Y) des Messobjekts, wie z. B. Lotpaste, nach dem Prinzip der Triangulation ermittelt.
Ein kürzlich vorgeschlagenes 3D-Messgerät ist so konfiguriert, dass es erste Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel auf der Grundlage von Bilddateien berechnet, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster an einer ersten Position erlangt wurden, und zweite Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel auf der Grundlage von Bilddateien berechnet, die durch Bestrahlung mit einem zweiten Lichtmuster an einer zweiten Position erlangt wurden, die um den Abstand eines halben Pixels in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, um eine genauere Messung zu gewährleisten (zum Beispiel, wie in Patentliteratur 1 beschrieben).
Literaturliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2010-169433A

Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben, erfordert die dreidimensionale Messung mit dem Phasenverschiebungsverfahren jedoch, dass die Phase des emittierten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen) geändert wird, um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen.
Bei der Messung an zwei verschiedenen Positionen bestrahlt dieses Verfahren als erstes ein Messobjekt mit einem ersten Lichtmuster an einer ersten Position und ändert die Phase des ersten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen), um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen. Das Verfahren ändert anschließend die Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt, bestrahlt das Messobjekt mit einem zweiten Lichtmuster an einer zweiten Position und ändert die Phase des zweiten Lichtmusters in vier verschiedenen Stufen (oder drei verschiedenen Stufen), um vier (oder drei) Bilddateien aufzunehmen. Für dieses Verfahren sind dementsprechend vier (oder drei) Bildgebungsoperationen an jeder Position erforderlich, d. h. insgesamt acht (oder sechs) Bildgebungsoperationen. Dies dürfte die Bildgebungszeit erheblich verlängern.
Wenn auf einer Leiterplatte eine große Anzahl von Messobjektbereichen festgelegt ist, verlängert sich die für die Messung der einen Leiterplatte benötigte Zeit um ein Vielfaches. Dementsprechend besteht die Forderung nach einer weiteren Verkürzung der Messzeit.
Das vorstehend beschriebene Problem beschränkt sich nicht notwendigerweise auf die Messung der Höhe von z. B. Lotpaste, die auf der Leiterplatte gedruckt ist, sondern kann im Bereich anderer 3D-Messgeräte beobachtet werden.
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein 3D-Messgerät bereitzustellen, das eine genauere Messung in kürzerer Zeit bei der dreidimensionalen Messung unter Verwendung eines Phasenverschiebungsverfahrens sicherstellt.
Lösung der Aufgabe
Im Folgenden werden die verschiedenen Aspekte beschrieben, die zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme bzw. Aufgabe angemessen zur Verfügung stehen. Funktionen und vorteilhafte Effekte, die für jeden der Aspekte charakteristisch sind, werden ebenfalls als angemessen beschrieben.
Aspekt 1: Ein 3D-Messgerät wird bereitgestellt. Das 3D-Messgerät weist eine Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Messobjekt mit mindestens einem Lichtmuster bestrahlt, das eine streifenartige Lichtintensitätsverteilung aufweist; einen Phasenkontroller, der so konfiguriert ist, dass er eine Phase des von der Bestrahlungseinheit emittierten Lichtmusters in eine Vielzahl verschiedener Phasen ändert; eine Bildgebungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild von reflektiertem Licht von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messobjekt aufnimmt; eine Verschiebeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt relativ verschiebt; und eine Bildverarbeitungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von Bilddateien, die von der Bildverarbeitungseinheit aufgenommen wurden, durchführt. Die Bildverarbeitungseinheit weist eine erste Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf einer ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit der ersten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer ersten Position aufgenommen wurden; eine Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Wert einer Verstärkung und/oder eines Versatzes in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf der ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden; eine zweite Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen zweiten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, indem sie den Wert der Verstärkung und/oder des Versatzes verwendet, der durch die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit erlangt wird, basierend auf einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten vorgegebenen Lichtmuster mit der zweiten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um einen Abstand von einem halben Pixel in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, wobei die zweite vorbestimmte Zahl kleiner ist als die erste vorbestimmte Zahl; und eine Höhendatenerlangungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.
Die Konfiguration des Aspektes 1 führt dreidimensionale Messung basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung des Messobjekts mit dem ersten Lichtmuster an der ersten Position erlangt werden, aus und erlangt das Ergebnis der Messung als ersten Messwert. Diese Konfiguration führt auch eine dreidimensionale Messung durch, die z. B. auf Bilddateien beruht, die durch Bestrahlung des Messobjekts mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position erlangt werden, die um den Abstand eines halben Pixels in der vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben wird, und erlangt das Messergebnis als zweiten Messwert. Diese Konfiguration erlangt dann die Höhendaten, die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert spezifiziert wurden, als wahre Höhendaten bezüglich jedes Pixels.
Diese Konfiguration kann somit Bilddateien (einschließlich Bilddateien nach der Bildverarbeitung wie beispielsweise Messdaten einschließlich Höhendaten, die in Bezug auf die jeweiligen Pixel angeordnet sind) mit einer höheren Auflösung als die Auflösung der Bildgebungseinheit (Bildgebungselement) erzeugen und sorgt so für eine genauere dreidimensionale Messung.
Darüber hinaus nutzt die Konfiguration dieses Aspektes die Werte der Verstärkung und des Versatzes, die aus den Bilddateien erlangt werden, die bei der Messung an der ersten Position (mit dem ersten Lichtmuster) aufgenommen wurden, um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Häufigkeit der Bildgebung) bei der Messung an der zweiten Position (mit dem zweiten Lichtmuster) so zu reduzieren, dass sie kleiner ist als die Anzahl der an der ersten Position zu bebildernden Pixel.
Die Konfiguration kann z. B. vier Bilddateien durch Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen an der ersten Position aufnehmen und anschließend einer Bilddatei durch Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster mit einer Phase an der zweiten Position aufnehmen. Dies erfordert insgesamt fünfmalige Bildgebung und verkürzt somit die Bildgebungszeit erheblich.
Im Vergleich zu einer Konfiguration, die einfach Messungen an zwei verschiedenen Positionen durchführt, reduziert diese Konfiguration die Gesamthäufigkeit der Bildgebung und verkürzt die Bildgebungszeit. Dadurch verkürzt sich die Messzeit erheblich.
Ein Beispiel für die ”zweite Position, die um den Abstand eines halben Pixels in der vorgegebenen Richtung von der ersten Position aus verschoben wird”, ist eine ”Position, die um den Abstand eines halben Pixels von der ersten Position schräg verschoben wird”. Diese Konfiguration liefert Bilddateien mit der vierfachen Auflösung eines Bildgebungselements, durch ledigliches Messen an zwei verschiedenen Positionen, d. h. an der ersten Position und an der zweiten Position. Die um den Abstand eines halben Pixels schräg verschobene Position bezeichnet eine um ein halbes Pixel in diagonaler Richtung (in einer schrägen Richtung relativ zur Array-Richtung) verschobene Position von Pixeln in einer Quadratform, die in den Bilddateien in Rastern angeordnet sind.
Aspekt 2: In dem im obigen Aspekt 1 beschriebenen dreidimensionalen Messgerät kann die Bestrahlungseinheit so konfiguriert werden, dass sie das Messobjekt durch Umschalten einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden bestrahlt. Das Messobjekt kann an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode bestrahlt werden; und das Messobjekt kann an der zweiten Position mit dem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode bestrahlt werden, die sich von der ersten Periode unterscheidet.
Das tatsächliche Messobjekt kann eine große Höhe oder eine kleine Höhe haben. So kann z. B. Lotpaste dünnfilmig sein oder kegelstumpfförmig vorstehen. Die Verlängerung der Periode (des Streifenabstands) eines emittierten Lichtmusters entsprechend der maximalen Höhe des Messobjekts wird wahrscheinlich eine niedrige Auflösung liefern und die Messgenauigkeit verringern. Eine Verengung der Periode des Lichtmusters hingegen verbessert die Genauigkeit, bietet aber wahrscheinlich einen unzureichenden Messbereich für die Messung der Höhe (Bereitstellen eines anderen Streifenrangs).
Gemäß obigem Aspekt 2 spezifiziert die Höhendatenerlangungseinheit jedoch den Streifenrang des anderen Messwertes (z. B. erster Messwert), der mit dem anderen Lichtmuster (z. B. erstes Lichtmuster) der kürzeren Periode erlangt wurde, basierend auf einem Messwert (z. B. zweiter Messwert), der mit einem Lichtmuster (z. B. zweites Lichtmuster) der längeren Periode erlangt wurde, und ersetzt den anderen Messwert durch einen Wert unter Berücksichtigung des spezifizierten Streifenrangs (Datenersatzeinheit). Diese Konfiguration kann somit wahre Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangen.
Diese Konfiguration bietet sowohl den vorteilhaften Effekt der Erweiterung des messbaren Höhenbereiches, was der Verdienst der Verwendung des Lichtmusters der längeren Periode ist, als auch den vorteilhaften Effekt der Sicherstellung einer genauen Messung mit der hohen Auflösung, was der Verdienst der Verwendung des Lichtmusters der kürzeren Periode ist. Dies ermöglicht die Messung mit der hohen Auflösung in dem weiten Messbereich und sorgt für eine genauere Messung.
Aspekt 3: In dem 3D-Messgerät, das entweder in dem obigen Aspekt 1 oder dem obigen Aspekt 2 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit einen Mittelwert der Verstärkung und/oder einen Mittelwert des Versatzes an peripheren Lagen eines vorgegebenen Pixels verwenden, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorbestimmte Pixel zu erlangen.
Die an der ersten Position aufgenommenen Bilddateien und die an der zweiten Position aufgenommenen Bilddateien sind Bilddateien, die an den um einen halben Pixel verschobenen Positionen aufgenommen wurden. Dementsprechend sind die in jedem Pixel der jeweiligen Bilddateien enthaltenen Abbildungsbereiche (Oberflächen des Messobjekts) nicht identisch. Die Werte der Verstärkung und des Versatzes in Bezug auf jedes Pixel hängen von der Charakteristik (z. B. Reflektivität) auf der Oberfläche des Messobjekts ab, die im Bereich des Pixels enthalten ist. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Werte der Verstärkung und des Versatzes in Bezug auf ein vorgegebenes Pixel, das auf der Grundlage der an der ersten Position aufgenommenen Bilddateien erlangt wurde, nicht optimal sind, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorgegebene Pixel zu erlangen.
Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 3 ist jedoch so konfiguriert, dass sie den Mittelwert der Verstärkung und/oder den Mittelwert des Versatzes in den peripheren Lagen des vorgegebenen Pixels verwendet, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorbestimmte Pixel zu erlangen. Mit dieser Konfiguration kann der geeignetere zweite Messwert ermittelt werden.
Aspekt 4: In dem 3D-Messgerät, das in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 3 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 1 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnen, die mindestens eine Beziehung erfüllt, die durch eine unten angegebene Gleichung (S1) ausgedrückt wird, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (S1), wobei V₀ einen Luminanzwert, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.
Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 4 erfordert nur einmalige Bildgebung an der zweiten Position. Dadurch werden die Funktionen und die vorteilhaften Effekte des vorstehend genannten Aspekts oder ähnlichem effektiver zur Verfügung gestellt.
Eine unten angegebene Gleichung (S2) ergibt sich aus Auflösung der obigen Gleichung (S1) nach ”sinθ”: sinθ = (V₀ – B)/A (S2)
Eine unten angegebene Gleichung (S3) wird durch Auflösen der obigen Gleichung (S2) nach der Phase θ abgeleitet: θ = sin^–1{(V₀ – B)/A} (S3)
Wie vorstehend gezeigt, wird die Phase θ basierend auf dem bekannten Luminanzwert V0, der mit dem zweiten Lichtmuster erlangt wurde, und der bekannten Verstärkung A und dem bekannten Versatz B, die mit dem ersten Lichtmuster erlangt wurden, spezifiziert.
Aspekt 5: In dem 3D-Messgerät, das in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 3 beschrieben ist, kann die zweite Messwerterlangungseinheit, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 2 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnen, die zumindest die durch die unten angegebenen Gleichungen (T1) und (T2) ausgedrückten Beziehungen erfüllt, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (T1) V₁ = Asin(θ + 90°) + B (T2), wobei V₀ und V₁ Luminanzwerte von zwei Bilddateien bezeichnen, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.
Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 5 erfordert nur eine zweimalige Abbildung mit dem zweiten Lichtmuster mit zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen. Dadurch werden die Funktionen und die vorteilhaften Effekte des vorstehend genannten Aspekts oder ähnlichem effektiver zur Verfügung gestellt.
Aus der obigen Gleichung (T2) wird eine unten angegebene Gleichung (T3) abgeleitet: V₁ = Asin(θ + 90°) + B = Acosθ + B (T3)
Eine nachstehende Gleichung (T4) ergibt sich aus der Auflösung der obigen Gleichung (T3) nach ”cosθ”: cosθ = (V₁ – B)/A (T4)
Eine unten angegebene Gleichung (T5) wird abgeleitet, indem die obige Gleichung (T1) nach ”sinθ” aufgelöst wird: sinθ = (V₀ – B)/A (T5)
Eine unten gegebene Gleichung (T7) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (T4) und (T5) in eine unten gegebene Gleichung (T6) eingesetzt werden: tanθ = sinθ/cosθ (T6) = {(V₀ – B)/A}/{(V₁ – B)/A} = (V₀ – B)/(V₁ – B) (T7)
Eine unten angegebene Gleichung (T8) wird durch Lösen der obigen Gleichung (T7) in Bezug auf die Phase θ abgeleitet: θ = tan^–1{(V₀ – B)/(V₁ – B)} (T8)
Wie vorstehend gezeigt, wird die Phase θ basierend auf den bekannten Luminanzwerten V0 und V1, die mit dem zweiten Lichtmuster erlangt werden, und dem bekannten Versatz B, der mit dem ersten Lichtmuster erlangt wurde, spezifiziert.
Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts bestimmt die Phase θ gemäß der arithmetischen Gleichung unter Verwendung von ”tan^–1”. Dies ermöglicht die Messung der Höhe im Bereich von 360 Grad von –180 Grad bis 180 Grad und erweitert damit den Messbereich weiter.
Aspekt 6: In der dreidimensionalen Messapparatur, die in einem der oben genannten Aspekte 1 bis 5 beschrieben ist, kann das Messobjekt eine Lotpaste sein, die auf einer gedruckten Leiterplatte gedruckt ist, und kann eine Lötstelle sein, die auf einem Wafersubstrat gebildet ist.
Die Konfiguration des vorstehenden Aspekts 5 kann die Messung der Höhe oder dergleichen der auf der Leiterplatte gedruckten Lotpaste oder der auf dem Wafersubstrat gebildeten Lotperle durchführen. Bei der Prüfung der Lotpaste bzw. der Lotperle kann diese Konfiguration somit anhand des Messwertes feststellen, ob die Lotpaste bzw. die Lotperle gut oder schlecht ist. Bei einer solchen Prüfung werden die Funktionen und die vorteilhaften Auswirkungen jedes der vorstehend beschriebenen Aspekte bereitgestellt. Dies gewährleistet eine Gut-/Schlecht-Bestimmung mit der hohen Genauigkeit. Dadurch wird die Prüfgenauigkeit einer Lötdruckprüfvorrichtung oder einer Lötstellenprüfvorrichtung verbessert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine Leiterplattenprüfvorrichtung schematisch veranschaulicht;
ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Konfiguration der Leiterplattenprüfvorrichtung veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das die Auflösungen der jeweiligen Lichtmuster und dergleichen zeigt;
und sind Diagramme, die Datenfelder erlangter Höhenmesswerte veranschaulichen;
ist ein Diagramm, das ein Datenfeld aus kombinierten ersten Höhenmesswerten und zweiten Höhenmesswerten veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Datenersatzverarbeitung zeigt;
ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Korrekturverarbeitung veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für eine Interpolationsverarbeitung veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das Genauigkeiten jeweiliger Höhendaten in Relation zu wahren Werten veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das ein Datenfeld von kombinierten ersten bis vierten Höhenmesswerten gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel der Datenersatzverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel für die Korrekturverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
ist ein Diagramm, das Genauigkeiten jeweiliger Höhendaten in Bezug auf wahre Werte gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und
ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Pixel als Messobjekt und Verstärkungen und Versätzen veranschaulicht, die zur Bestimmung eines Messwertes gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet werden.
Beschreibung der Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das schematisch eine Leiterplattenprüfvorrichtung 1 darstellt, die mit einem 3D-Messgerät gemäß dieser Ausführungsform ausgestattet ist. Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, beinhaltet die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 einen Montagetisch 3, auf dem eine Leiterplatte 2 mit darauf gedruckter Lötpaste als Messobjekt angeordnet ist, eine Beleuchtungseinrichtung 4, die als der Bestrahler bereitgestellt wird, der konfiguriert ist, um eine Oberfläche der Leiterplatte 2 mit einem vorgegebenen Lichtmuster zu bestrahlen, das schräg nach unten emittiert wird, eine Kamera 5, die als Bildgebungseinheit vorgesehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines bestrahlten Abschnitts auf der Leiterplatte 2 aufnimmt, der mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, und eine Steuereinrichtung 6, die konfiguriert ist, um unterschiedliche Steuerungen, Bildverarbeitung, arithmetische Verarbeitung in der Leiterplattenprüfvorrichtung auszuführen.
Motoren 15 und 16 sind als Verschiebeeinheit auf dem Montagetisch 3 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) treibt diese Motoren 15 und 16 an und steuert sie, um die auf dem Montagetisch 3 montierte Leiterplatte 2 in beliebiger Richtung (in X- und Y-Achsrichtung) zu schieben.
Die Beleuchtungseinrichtung 4 beinhaltet eine Lichtquelle 4a, die so konfiguriert ist, dass sie ein vorgegebenes Licht emittiert, und Flüssigkristallraster 4b, die so konfiguriert sind, dass sie das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein Lichtmuster umwandeln, das eine Lichtintensitätsverteilung mit einer sinusförmigen Wellenform (Streifenmuster) aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist dementsprechend so konfiguriert, dass sie die Leiterplatte 2 mit einem Streifenlichtmuster bestrahlt, das schräg nach unten abgestrahlt wird und seine Phase in eine Vielzahl unterschiedlicher Phasen ändert.
Insbesondere wird das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein Paar von Kondensorlinsen durch Lichtleiter eingeführt, um in parallele Lichtstrahlen umgewandelt zu werden. Die parallelen Lichtstrahlen werden über die Flüssigkristallraster 4b einer Projektionslinse zugeführt. Anschließend wird die Leiterplatte 2 mit dem von der Projektionslinse emittierten, Streifenlichtmuster bestrahlt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das Lichtmuster eingestellt, um entlang der X-Achse und parallel zu einem Seitenpaar der Leiterplatte 2 in rechteckiger Form emittiert zu werden. Dementsprechend wird das Lichtmuster so emittiert, dass die Streifen des Lichtmusters senkrecht zur X-Achsenrichtung und parallel zur Y-Achsenrichtung verlaufen.
Die Flüssigkristallraster 4b beinhalten eine Flüssigkristallschicht, die zwischen einem Paar transparenter Substrate gebildet ist, eine gemeinsame Elektrode, die auf einem der transparenten Substrate platziert ist, und eine Vielzahl von Streifenelektroden, die parallel auf dem anderen transparenten Substrat angeordnet sind, um der gemeinsamen Elektrode gegenüberzuliegen. Schaltelemente (z. B. Dünnschichttransistoren), die jeweils mit den jeweiligen Streifenelektroden verbunden sind, werden durch eine Antriebsschaltung ein- und ausgeschaltet, um eine Spannung zu regeln, die an jede der Streifenelektroden anzulegen ist. Dies ändert die Lichtdurchlässigkeit jeder Rasterlinie entsprechend jeder Streifenelektrode, so dass ein streifenartiges Rastermuster gebildet wird, das aus ”hellen Teilen” mit hoher Lichtdurchlässigkeit und ”dunklen Teilen” mit geringer Lichtdurchlässigkeit besteht. Das zur Bestrahlung der Leiterplatte 2 mittels des Flüssigkristallrasters 4b emittierte Licht liefert ein Lichtmuster mit einer Lichtintensitätsverteilung in sinusförmiger Wellenform, die z. B. auf Unschärfe durch Beugung zurückzuführen ist.
Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist so konfiguriert, dass sie ein zu emittierendes Lichtmuster unter einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden (unterschiedliche Streifenabstände) umschaltet. Gemäß dieser Ausführungsform schaltet die Beleuchtungseinrichtung 4 ein zu emittierendes Lichtmuster zwischen zwei Lichtmustern um, d. h. einem ersten Lichtmuster mit einer Periode von 10 μm (Höhenauflösung von 2 μm) und einem zweiten Lichtmuster mit einer doppelten Periode von 20 μm (Höhenauflösung von 4 μm). In dieser Ausführungsform entspricht ”10 μm” der ”ersten Periode” und ”20 μm” der ”zweiten Periode”.
Genauer gesagt kann das erste Lichtmuster mit der Periode von 10 μm emittiert werden, indem die Flüssigkristallraster 4b gesteuert werden, um z. B. ein Lichtmuster in einer sinusförmigen Wellenform mit einer Breite von vier Rasterlinien (zwei Rasterlinien von ”hellen Abschnitten” und zwei Rasterlinien von ”dunklen Abschnitten”) als eine Periode zu erzeugen.
Das zweite Lichtmuster mit der Periode von 20 μm kann dagegen emittiert werden, indem ein Lichtmuster in einer sinusförmigen Wellenform mit einer Breite von acht Rasterlinien (vier Rasterlinien von ”hellen Abschnitten” und vier Rasterlinien von ”dunklen Abschnitten”) als eine Periode erzeugt wird.
Wie in dargestellt ist, kann mit dem ersten Lichtmuster die Höhe in einem Bereich von 0 μm bis 10 μm (10 μm entspricht 0 μm in einem höheren Streifenrang) alle ”2 (μm)” mit einer Genauigkeit in einem Fehlerbereich von ±1 (μm) gemessen werden, z. B. ”0 ± 1 (μm)”, ”2 ± 1 (μm)” und ”4 ± 1 (μm)”. Das zweite Lichtmuster kann dagegen verwendet werden, um die Höhe in einem Bereich von 0 μm bis 20 μm alle ”4 (μm)” mit einer Genauigkeit in einem Fehlerbereich von ±2 (μm) zu messen, z. B. ”0 ± 2 (μm)”, ”4 ± 2 (μm)” und ”8 ± 2 (μm)”.
Die Kamera 5 beinhaltet beispielsweise Linsen und Bildgebungselemente. Die hier verwendeten Bildgebungselemente sind CMOS-Sensoren. Die verwendeten Bildgebungselemente sind jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und können beispielsweise CCD-Sensoren sein. Die Kamera 5 dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Bild mit einer Auflösung von 512 Pixeln in der X-Richtung und 480 Pixeln in der Y-Richtung erzeugen. Die horizontale Auflösung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden in ein digitales Signal innerhalb der Kamera 5 umgewandelt und in Form eines digitalen Signals in die Steuereinrichtung 6 (Bilddateienspeichereinheit 24) eingegeben. Die Steuereinrichtung 6 führt dann beispielsweise eine später beschriebene Bildverarbeitung und eine später beschriebene Prüfverarbeitung auf Basis der eingegebenen Bilddateien durch. In diesem Sinne realisiert die Steuereinrichtung 6 die Bildverarbeitungseinheit.
Im Folgenden wird die elektrische Konfiguration der Steuereinrichtung 6 beschrieben. Wie in dargestellt, beinhaltet die Steuereinrichtung 6 einen Kamerakontroller 21, der zur Steuerung der Bildgebungszeitgebung der Kamera 5 konfiguriert ist, einen Beleuchtungskontroller 22, der zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 4 konfiguriert ist, einen Motorkontroller 23, der zur Steuerung der Motoren 15 und 16 konfiguriert ist, eine Bilddateienspeichereinheit 24, die zur Speicherung von Bilddateien (Luminanzdateien) konfiguriert ist, die von der Kamera 5 aufgenommen wurden, eine Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25, die zur Speicherung der Werte einer Verstärkung A und eines Versatzes B konfiguriert ist, die auf Basis der Bilddateien berechnet wurden, wie später beschrieben wird, eine 3D-Messeinheit 26, die konfiguriert ist, um dreidimensionale Messung basierend auf mindestens den Bilddateien auszuführen, eine Messwertspeichereinheit 27, die konfiguriert ist, um Messergebnisse der 3D-Messeinheit 26 zu speichern, eine Höhendatenerlangungseinheit 28, die konfiguriert ist, um wahre Höhendaten (absolute Höhendaten) basierend auf den Messwerten, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, zu erlangen, und eine Bestimmungseinheit 30, die konfiguriert ist, den Druckzustand von Lotpaste 4 basierend auf den Höhendaten zu prüfen, die durch die Höhendatenerlangungseinheit 28 erlangt werden. Der für die Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 4 (Flüssigkristallraster 4b) konfigurierte Beleuchtungscontroller 22 implementiert den Phasenkontroller gemäß dieser Ausführungsform.
Obwohl nicht speziell illustriert, beinhaltet die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 beispielsweise eine Eingabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise eine Tastatur und ein Berührungsfeld beinhaltet, eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bildschirm wie eine Kathodenstrahlröhre oder Flüssigkristallbildschirm beinhaltet, eine Speichereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise Prüfergebnisse speichert, und eine Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie beispielsweise die Prüfergebnisse an eine Lötdruckmaschine ausgibt.
Im Folgenden wird ein Prüfverfahren für die Leiterplatte 2 durch die Leiterplattenprüfvorrichtung 1 mit Bezug auf eine für jeden Prüfbereich durchgeführte Prüfroutine beschrieben. Diese Prüfroutine wird von der Steuereinrichtung 6 durchgeführt.
Die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) treibt erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine erste Position in einem vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen. Der Prüfbereich bezeichnet jeden von Teilbereichen, die durch die vorherige Unterteilung der Oberfläche der Leiterplatte 2 als Größe des Sichtfeldes der Kamera 5 als eine Einheit vorgesehen sind.
Die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) steuert anschließend Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Umschaltung und Einstellung der Flüssigkristallraster 4b löst die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) Lichtemission der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, und verschiebt die Phase des ersten Lichtmusters um jeweils 90 Grad auf vier verschiedene Phasen (Phase ”0 Grad”, Phase ”90 Grad”, Phase ”180 Grad” und Phase ”270 Grad”).
Die Steuereinrichtung 6 (Kamerakontroller 21) treibt die Kamera 5 an und steuert diese zur Aufnahme eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (erste Position) jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird. Die Steuereinrichtung 6 erlangt dementsprechend vier Bilddateien, die mit dem ersten um jeweils 90 Grad phasenverschobenen Lichtmuster bezogen auf die erste Position im vorgegebenen Prüfbereich aufgenommen wurden. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.
Die Steuereinrichtung 6 (3D-Messeinheit 26) berechnet dann aus den obigen vier Bilddateien (Luminanzwerte) nach dem Phasenverschiebungsverfahren eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels.
Die Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der obigen vier Bilddateien in Bezug auf jedes Pixel werden durch die unten angegebenen Gleichungen (H1), (H2), (H3) und (H4) ausgedrückt:
[Formel 1]

V₁₀ = Asinθ₁ + B (H1) V₁₁ = Asin(θ₁ + 90°) + B = Acosθ₁ + B (H2) V₁₂ = Asin(θ₁ + 180°) + B = –Asinθ₁ + B (H3) V₁₃ = Asin(θ₁ + 270°) + B = –Acosθ₁ + B (H4), wobei A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.

Eine unten angegebene Gleichung (H5) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (H1), (H2), (H3) und (H4) in Bezug auf die Phase θ₁ aufgelöst werden:
[Formel 2]

θ₁ = tan^–1{(V₁₀ – V₁₂)/(V₁₁ – V₁₃)} (H5)

Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen ersten Höhenmesswert (erster Messwert) mit der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₁ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten ersten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27. Mit dieser Reihe von Verarbeitungsfunktionen wird die erste Messwerterlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform realisiert.
Die Steuereinrichtung 6 spezifiziert dann für jedes Pixel eine Verstärkung A und einen Versatz B aus den vier Bilddateien, die an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster aufgenommen wurden. Diese Verarbeitungsfunktion implementiert die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform. Die Berechnung der Verstärkung A und des Versatzes B erfolgt parallel zu der vorstehend beschriebenen Berechnung des ersten Höhenmesswertes nach Erfassung der vier Bilddateien wie vorstehend beschrieben.
Im Folgenden wird ein detailliertes Verfahren zur Berechnung der Verstärkung A und des Versatzes B beschrieben. Die Beziehungen der Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier Bilddateien bezüglich jedes Pixels zur Verstärkung A und zum Versatz B werden durch die obigen Gleichungen (H1) bis (H4) ausgedrückt.
Eine unten angegebene Gleichung (H6) wird abgeleitet, indem man die Luminanzwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂ und V₁₃ der vier Bilddateien aufsummiert und die obigen Gleichungen (H1) bis (H4) wie nachfolgend in [Formel 3] gezeigt auflöst:
[Formel 3]

V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃ = (Asinθ₁ + B) + (Acosθ₁ + B) + (–Asinθ₁ + B) + (–Acosθ₁ + B) = 4B B = (V₁₀ + V₁₁ + V₁₂ + V₁₃)/4 (H6)

Aus den obigen Gleichungen (H1) und (H3) wird eine unten angegebene Gleichung (H7) abgeleitet:
[Formel 4]

sinθ₁ = (V₁₀ – V₁₂)/2A (H7), da gilt V₁₀ – V₁₂ = 2Asinθ₂.

Aus den obigen Gleichungen (H2) und (H4) wird ebenfalls eine Gleichung (H8) abgeleitet:
[Formel 5]

cosθ₁ = (V₁₁ – V₁₃)/2A (H8), da gilt V₁₁ – V₁₃ = 2Acosθ₁.

Eine unten gegebene Gleichung (H10) wird abgeleitet, indem die obigen Gleichungen (H7) und (H8) in eine unten gegebene Gleichung (H9) eingesetzt werden und die Gleichung (H9) wie in der nachfolgenden [Formel 6] gezeigt aufgelöst wird: [Formel 6]
, wobei A > 0.
Die in Bezug auf die jeweiligen Pixel berechneten Verstärkung A und Versatz B werden im Verstärkung-Versatz-Speicher 25 gespeichert.
Nach Beendigung einer Serie von Bildgebungsverarbeitungen unter Verwendung des obigen ersten Lichtmusters oder genauer gesagt während der Verarbeitung zum Berechnen des ersten Höhenmesswertes und der vorstehend beschriebenen Verarbeitung zum Berechnen der Verstärkung A und des Versatzes B treibt die Steuereinrichtung 6 (Motorkontroller 23) die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 von der obigen ersten Position schräg um den Abstand eines halben Pixels zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich einzustellen. Jedes Pixel gemäß dieser Ausführungsform hat eine quadratische Form mit parallelen Seiten sowohl in der X-Achsen-Richtung als auch in der Y-Achsen-Richtung. Dementsprechend bedeutet eine schräge Bewegung um den Abstand eines halben Pixels, dass man sich in einer diagonalen Richtung eines Pixels um den halben Abstand einer diagonalen Linie bewegt.
Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 (Beleuchtungskontroller 22) Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem zweiten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.
Konkret löst die Steuereinrichtung 6 die Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (zweite Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.
Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster gemäß dieser Ausführungsform wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 (3D-Messeinheit 26) berechnet dann eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.
Ein Luminanzwert V20 der oben genannten einen Bilddatei in Bezug auf jedes Pixel wird durch eine unten angegebene Gleichung (H11) ausgedrückt:
[Formel 7]

V₂₀ = Asinθ₂ + B (H11)

Eine unten angegebene Gleichung (H12) wird durch Auflösen der obigen Gleichung (H11) nach Phase θ₂ abgeleitet:
[Formel 8]

sinθ₂ = (V₂₀ – B)/A θ₂ = sin^–1{(V₂₀ – B)/A} (H12)

Gemäß dieser Ausführungsform werden die Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die hier verwendet werden, an einer identischen Position der Koordinaten (identisches Pixel) des Bildgebungselements erlangt.
Die Steuereinrichtung 6 errechnet anschließend für jedes Pixel einen zweiten Höhenmesswert (zweiter Messwert) mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₂ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten zweiten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27. Diese Reihe von Verarbeitungsfunktionen implementiert die zweite Messwerterlangungseinheit gemäß dieser Ausführungsform.
Die Steuereinrichtung 6 (Höhendatenerlangungseinheit) erlangt anschließend auf Basis der ersten Messwerte und der zweiten Messwerte, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, wahre Höhendaten über den gesamten Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 (Höhendatenerlangungseinheit 28) kombiniert als erstes die an der ersten Position erlangten Messergebnisse (erste Höhenmesswerte) und die an der zweiten Position erlangten Messergebnisse (zweite Höhenmesswerte) und führt eine Bildverarbeitung durch, um die zusammengesetzten Ergebnisse als ein Messergebnis in Bezug auf den Prüfbereich zusammenzufassen. Diese Verarbeitung liefert das Messergebnis, das dem Messergebnis entspricht, das durch die Bildgebung mit einer Bildgebungseinheit erzielt wird, die die vierfache Auflösung der Kamera 5 hat. Im Folgenden werden die Details dieser Bildverarbeitung beschrieben.
Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass die Auflösung der Kamera 5 4×4 Pixel pro Bildgebungssichtfeld beträgt. In diesem Fall werden als Messergebnisse der ersten Position die ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ bezüglich der jeweiligen Pixel gespeichert, wie in dargestellt ist. Analog zu den Messergebnissen der zweiten Position werden die zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆ bezüglich der jeweiligen Pixel gespeichert, wie in Bild 4B dargestellt ist. und sind Diagramme, die schematisch Datenfelder darstellen (das gleiche gilt für die bis ).
In diesem Fall erzeugt die Kombinierverarbeitung als erstes Daten einschließlich der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ und der zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆, die in einem Schachbrettmuster in 8×8 Quadraten angeordnet sind, wie in dargestellt. Die leeren Quadrate in zeigen an, dass zu diesem Zeitpunkt Daten fehlen. Für ein besseres Verständnis sind der Einfachheit halber Quadrate mit Punkten im Schachbrettmuster in gefüllt (das Gleiche gilt für die bis ).
Anschließend wird bezüglich der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ eine Datenersatzverarbeitung durchgeführt, um die ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ durch die Werte unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu ersetzen. Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Datenersatzeinheit gemäß dieser Ausführungsform.
Konkret wird, wie in dargestellt ist, beispielsweise auf einen ersten Höhenmesswert N₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der ersten Position erlangter Wert ”4” wird als erster Höhenmesswert N₆ gespeichert. Werte ”16”, ”12”, ”16” und ”12” werden jeweils als vier umgebende zweite Höhenmesswerte M₆, M₇, M₁₀ und M₁₁ neben dem ersten Höhenmesswert N₆ gespeichert. Obwohl in nur diese Werte dargestellt sind, werden jeweilige Höhenmesswerte in allen anderen Positionen im tatsächlichen Zustand ähnlich gespeichert (das gleiche gilt für und ).
Wie aus der Tabelle in deutlich hervorgeht, liefern verschiedene Streifenränge, wenn der Wert von ”4(±1) μm” als erster Höhenmesswert ermittelt wird, unterschiedliche Kandidatenwerte ”4(±1) μm” und ”14(±1) μm” für die wahre Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten). Der Streifenrang gibt ”4(±1) μm” als die wahre Höhe an und der Streifenrang 2 gibt ”14(±1) μm” als die wahre Höhe an. Gemäß dieser Ausführungsform beruht der Einfachheit halber die Beschreibung auf der Annahme, dass die Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten) nicht mehr als 20 μm ist.
Die Datenersatzverarbeitung verwendet einen Wert, der näher an einem Mittelwert [(16 + 12 + 16 + 12)/4 = 14] der zweiten Höhenmesswerte M₆, M₇, M₁₀ und M₁₁ liegt, die den ersten Höhenmesswert N₆ umgeben, zwischen diesen Kandidatenwerten ”4” und ”14” als Optimalwert. In anderen Worten spezifiziert dies einen Streifenrang in dem Phasenverschiebungsverfahren. Die Datenersatzverarbeitung ersetzt dann den ersten Höhenmesswert N₆ durch den Wert ”14” unter Berücksichtigung des Streifenrangs. Diese Serie von Verarbeitungen wird ebenfalls für die jeweiligen ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ durchgeführt.
Anschließend wird eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, um die zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆, basierend auf den ersten Höhenmesswerten N₁ bis N₁₆ unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu korrigieren. Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Korrektureinheit gemäß dieser Ausführungsform.
Konkret wird, wie in dargestellt ist, beispielsweise auf einen zweiten Höhenmesswert M₁₁ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der zweiten Position erlangter Wert ”12” wird als der zweite Höhenmesswert M₁₁ gespeichert. Die Werte ”14”, ”12”, ”14” und ”12” nach der vorstehenden Ersatzverarbeitung werden jeweils als vier umgebende erste Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁ neben dem zweiten Höhenmesswert M₁₁ gespeichert.
Die Korrekturverarbeitung berechnet als erstes einen Mittelwert [(14 + 12 + 14 + 12)/4 = 13] dieser vier umgebenden ersten Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁. Die Korrekturverarbeitung bestimmt anschließend, ob der zweite Höhenmesswert M₁₁ innerhalb des Fehlerbereiches ”±2” dieses Mittelwertes liegt.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert M₁₁ im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird geschätzt, dass die Form der Lotpaste (zu messende Koordinaten), die diesem zweiten Höhenmesswert M₁₁ und dessen Peripherie entspricht, eine relativ sanfte kontinuierliche Form ist. Der Mittelwert der ersten Höhenmesswerte N₆, N₇, N₁₀ und N₁₁ wird dementsprechend als Optimalwert für den zweiten Höhenmesswert M₁₁ verwendet.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert M₁₁ nicht im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird andererseits geschätzt, dass die Form der Lotpaste (zu messende Koordinaten), die diesem zweiten Höhenmesswert M₁₁ und dessen Peripherie entspricht, eine relativ grobe diskontinuierliche Form ist. Die Beobachtungsdaten des zweiten Höhenmesswertes M₁₁ werden dementsprechend als Optimalwert verwendet.
Anschließend wird eine Dateninterpolationsverarbeitung durchgeführt, um Daten in den fehlenden Datenteilen zu interpolieren (leere Quadrate in ). Diese Verarbeitung implementiert die Funktion der Interpolationseinheit gemäß dieser Ausführungsform.
Beispielsweise berechnet die Dateninterpolationsverarbeitung, wie in gezeigt ist, einen Mittelwert auf der Grundlage der jeweiligen Daten der ersten Höhenmesswerte N₁ bis N₁₆ nach der Ersatzverarbeitung und der zweiten Höhenmesswerte M₁ bis M₁₆ nach der Korrekturverarbeitung, die benachbart zu einem vorgegebenen fehlenden Datenteil angeordnet sind und diesen umgeben, und verwendet den berechneten Mittelwert als Interpolationswert des vorgegebenen fehlenden Datenteils.
Die vorstehende Serie von Verarbeitungen führt zur Erzeugung von Messdaten mit einer Genauigkeit, die äquivalent zu der Genauigkeit von Messdaten ist, die aus Bilddateien gewonnen werden, die in 8×8 Pixeln bezogen auf das gesamte Bildgebungssichtfeld (Prüfbereich) aufgenommen wurden.
Die Steuereinrichtung 6 (Bestimmungseinheit 30) erfasst einen Druckbereich der Lotpaste, der höher als eine Bezugsebene ist, basierend auf den Messdaten des so erlangten Prüfbereichs (wahre Höhendaten bezüglich der jeweiligen Pixel) und integriert die Höhen der jeweiligen Stellen in den erfassten Bereich, um die Menge der gedruckten Lotpaste zu berechnen.
Die Steuereinrichtung 6 (Bestimmungseinheit 30) vergleicht anschließend die erlangten Daten hinsichtlich beispielsweise der Position, Fläche, Höhe oder Menge der Lotpaste mit vorab gespeicherten Referenzdaten und bestimmt, ob der Druckzustand von Lotpaste im Prüfbereich gut oder schlecht ist, basierend darauf, ob das Vergleichsergebnis innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
Dabei treibt und steuert die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an, um die Leiterplatte 2 in einen nächsten Prüfbereich zu bewegen. Die vorstehende Serie von Verarbeitungen wird wiederholt für alle Prüfbereiche durchgeführt, so dass die Prüfung der gesamten Leiterplatte 2 beendet wird.
Wie oben im Detail beschrieben, führt diese Ausführungsform dreidimensionale Messungen durch, basierend auf Bilddateien, die durch Bestrahlung der Leiterplatte 2 mit dem ersten Lichtmuster der ersten Periode (Periode von 10 μm) an der ersten Position gewonnen wurden, und erlangt das Messergebnis als ersten Messwert. Die Ausführungsform führt auch eine dreidimensionale Messung durch, die beispielsweise auf Bilddateien beruht, die durch Bestrahlung der Leiterplatte 2 mit dem zweiten Lichtmuster der zweiten Periode (Periode von 20 μm) an der zweiten Position gewonnen wurden, die um den Abstand von einem halben Pixel von der ersten Position schräg verschoben ist, und erlangt das Messergebnis als zweiten Messwert. Diese Ausführungsform erlangt dann Höhendaten, die aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als wahre Höhendaten spezifiziert wurden. Dies erzeugt Bilddateien (Messdaten) mit der vierfachen Auflösung der Kamera 5 und sorgt so für eine genauere dreidimensionale Vermessung.
Darüber hinaus verwendet diese Ausführungsform die Werte der Verstärkung und des Versatzes, die aus den Bilddateien erlangen werden, die bei der Messung an der ersten Position (mit dem ersten Lichtmuster) aufgenommen wurden, um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Bildfrequenz) bei der Messung an der zweiten Position (mit dem zweiten Lichtmuster) so zu reduzieren, dass sie kleiner ist als die Anzahl der an der ersten Position zu bebildernden Pixel.
Diese Ausführungsform nutzt auch die Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die aus den Bilddateien, die bei der Messung mit dem ersten Lichtmusteraufgenommen wurden, erlangt werden um die Anzahl der zu bebildernden Pixel (Häufigkeit der Bildgebung) bei der Messung mit dem zweiten Lichtmuster zu verringern, so dass sie kleiner ist als die Anzahl der zu bebildernden Pixel bei der Messung mit dem ersten Lichtmuster.
In einem konkreten Beispiel kann die Ausführungsform vier Bilddateien durch Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen an der ersten Position und anschließend eine Bilddatei durch Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster mit einer Phase an der zweiten Position aufnehmen. Dies erfordert insgesamt fünfmalige Bildgebung und verkürzt somit die Bildgebungszeit erheblich.
Im Vergleich zu einer Konfiguration, die lediglich Messungen an zwei verschiedenen Positionen durchführt, reduziert diese Konfiguration die Gesamthäufigkeit der Bildgebung und verkürzt die Bildgebungszeit. Dadurch verkürzt sich die Messzeit erheblich.
Zusätzlich spezifiziert diese Ausführungsform den Streifenrang der ersten Höhenmesswerte, die mit dem ersten Lichtmuster der kürzeren Periode (Periode von 10 μm) erlangt wurden, basierend auf den zweiten Höhenmesswerten, die mit dem zweiten Lichtmuster der längeren Periode (Periode von 20 μm) erlangt wurden. Die Ausführungsform ersetzt anschließend die ersten Höhenmesswerte durch geeignete Werte unter Berücksichtigung des spezifizierten Streifenrangs, um wahre Höhendaten in Bezug auf die jeweiligen Pixel zu erlangen.
Diese Konfiguration bietet sowohl den vorteilhaften Effekt der Erweiterung des messbaren Höhenbereichs, was der Verdienst der Verwendung des zweiten Lichtmusters der längeren Periode ist, als auch den vorteilhaften Effekt der Sicherstellung einer genauen Messung mit der hohen Auflösung, was der Verdienst der Verwendung des ersten Lichtmusters der kürzeren Periode ist. Dadurch wird die Messung der hohen Auflösung im weiten Messbereich, wie in dargestellt, ermöglicht und eine genauere Messung gewährleistet.
Die Ausführungsform führt auch die Dateninterpolationsverarbeitung durch, um den Mittelwert auf der Grundlage der jeweiligen Daten der ersten Höhenmesswerte nach der Ersatzverarbeitung und der zweiten Höhenmesswerte nach der Korrekturverarbeitung zu berechnen, die benachbart zu einem vorgegebenen Bereich fehlender Datenteile angeordnet sind und diesen umgeben, und um den berechneten Mittelwert als den Interpolationswert des vorgegebenen Bereichs fehlender Datenteile zu verwenden. Diese Konfiguration unterdrückt das Auftreten eines Problems, d. h. das Auftreten fehlender Datenanteile, bei der Erzeugung von Daten mit der hohen Auflösung durch Kombinieren der ersten Höhenmesswerte und der zweiten Höhenmesswerte.
Darüber hinaus führt die Ausführungsform die Korrekturverarbeitung zum Korrigieren des zweiten Höhenmesswerts basierend auf den ersten Höhenmesswerten mit der höheren Genauigkeit unter Berücksichtigung des Streifenrangs durch. Dadurch nähert sich der zweite Höhenmesswert dem wahren Wert an.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Hinsichtlich der Konfiguration, die sich mit der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform überschneidet, entfällt die Beschreibung bei Verwendung der gleichen Komponentennamen und der gleichen Bezugszeichen. Im Folgenden wird hauptsächlich die von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Konfiguration beschrieben.
Bei der dreidimensionalen Messung gemäß dieser Ausführungsform treibt die Steuereinrichtung 6 als erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine erste Position in einem vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen.
Die Steuereinrichtung 6 steuert anschließend Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) eines ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Umschaltung und Einstellung der Flüssigkristallraster 4b löst die Steuereinrichtung 6 die Lichtemission der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, und verschiebt die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell um jeweils 90 Grad auf vier verschiedene Phasen (Phase ”0 Grad”, Phase ”90 Grad”, Phase ”180 Grad” und Phase ”270 Grad”).
Die Steuereinrichtung 6 nimmt jedes Mal, wenn die Phase des ersten Lichtmusters sequentiell verschoben wird, ein Bild eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (erste Position) auf, um vier Bilddateien zu erlangen.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann aus den obigen vier Bilddateien (Luminanzwerte) durch das Phasenverschiebungsverfahren eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen ersten Höhenmesswert mit der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₁ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten ersten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.
Die Steuereinrichtung 6 spezifiziert auch eine Verstärkung A und einen Versatz B bezüglich jedes Pixels aus den obigen vier Bilddateien und speichert die spezifizierte Verstärkung A und den spezifizierten Versatz B in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25.
Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels in X-Achsen-Richtung von der obigen ersten Position verschoben ist, und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 zu verstellen.
Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 die Umschaltung der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) eines zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf eine vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem zweiten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.
Konkret löst die Steuereinrichtung 6 die Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (zweite Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.
Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die zweite Position im vorgegebenen Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen zweiten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₂ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten zweiten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.
Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels von der obigen ersten Position schräg verschoben ist (d. h. eine Position, die um den Abstand eines halben Pixels in Y-Achsenrichtung von der obigen zweiten Position verschoben ist), und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine dritte Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen.
Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des ersten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf die vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem ersten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.
Konkret löst die Steuereinrichtung 6 Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem ersten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (dritte Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.
Die Bildgebungsverarbeitung mit dem ersten Lichtmuster an der dritten Position wird nur einmal mit dem ersten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem ersten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die dritte Position im vorgegebenen Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₃ des ersten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerten), die mit dem ersten Lichtmuster an der dritten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen dritten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₃ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten dritten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.
Während dieser Verarbeitung treibt die Steuereinrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 an eine Position zu bewegen, die um den Abstand eines halben Pixels in Y-Achsenrichtung von der obigen ersten Position (d. h. um den Abstand eines halben Pixels in X-Achsenrichtung von der obigen dritten Position) verschoben ist, und das Sichtfeld der Kamera 5 auf eine vierte Position im vorgegebenen Prüfbereich auf der Leiterplatte 2 einzustellen.
Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 6 Umschalten der Flüssigkristallraster 4b der Beleuchtungseinrichtung 4, um die Konfiguration der von den Flüssigkristallrastern 4b gebildeten Raster entsprechend der Periode (Streifenabstand) des zweiten Lichtmusters einzustellen und die Position der Raster auf die vorgegebene Referenzposition (Phase ”0 Grad”) einzustellen.
Nach Abschluss der Positionierung der Leiterplatte 2 und der Umschaltung und Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 startet die Steuereinrichtung 6 mit dem zweiten Lichtmuster eine Bildgebungsverarbeitung.
Konkret löst die Steuereinrichtung Lichtemission von der Lichtquelle 4a der Beleuchtungseinrichtung 4 mittels des Beleuchtungskontrollers 22 aus, um die Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster zu starten, während die Kamera 5 mittels des Kamerakontrollers 21 angetrieben und gesteuert wird, um ein Bild eines mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlten Prüfbereichabschnitts (vierte Position) aufzunehmen. Die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilddateien werden an die Bilddateienspeichereinheit 24 übertragen und dort gespeichert.
Die Bildgebungsverarbeitung mit dem zweiten Lichtmuster an der vierten Position wird nur einmal mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform erlangt man nur eine Bilddatei, die mit dem zweiten Lichtmuster mit der Phase ”0 Grad” aufgenommen wurde, bezogen auf die vierte Position im vorgegebenen Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ₄ des zweiten Lichtmusters bezüglich jedes Pixels bzw. für jedes Pixel, basierend auf der einen Bilddatei (Luminanzwerte), die mit dem zweiten Lichtmuster an der vierten Position aufgenommen wurde, und den Werten der Verstärkung A und des Versatzes B, die in der Verstärkung-Versatz-Speichereinheit 25 gespeichert sind.
Die Steuereinrichtung 6 berechnet anschließend für jedes Pixel einen vierten Höhenmesswert mit Hilfe der wie vorstehend beschrieben berechneten Phase θ₄ nach dem Triangulationsprinzip und speichert den berechneten vierten Höhenmesswert in der Messwertspeichereinheit 27.
Basierend auf den ersten Messwerten, den zweiten Messwerten, den dritten Messwerten und den vierten Messwerten, die in der Messwertspeichereinheit 27 gespeichert sind, erlangt die Steuereinrichtung 6 anschließend wahre Höhendaten über den gesamten Prüfbereich.
Die Steuereinrichtung 6 kombiniert als erstes die Messergebnisse, die an der ersten Position erlangt werden (erste Höhenmesswerte), die Messergebnisse, die an der zweiten Position erlangt werden (zweite Höhenmesswerte), die Messergebnisse, die an der dritten Position erlangt werden (dritte Höhenmesswerte), und die Messergebnisse, die an der vierten Position erlangt werden (vierte Höhenmesswerte), und führt eine Bildverarbeitung durch, um die zusammengesetzten Ergebnisse als ein Messergebnis in Bezug auf den Prüfbereich zusammenzufassen. Diese Verarbeitung liefert das Messergebnis, das äquivalent zu dem Messergebnis ist, das durch Bildgebung mit einer Bildgebungseinheit erzielt wird, die die vierfache Auflösung der Kamera 5 hat. Im Folgenden werden die Details dieser Bildverarbeitung beschrieben.
Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass die Auflösung der Kamera 5 4×4 Pixel pro Bildgebungssichtfeld beträgt. In diesem Fall erzeugt die Kombinierverarbeitung als erstes Daten einschließlich der ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆, der zweiten Höhenmesswerte D₁ bis D₁₆, der dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ und der vierten Höhenmesswerte F₁ bis F₁₆ in Bezug auf die jeweils an der ersten bis vierten Position erlangten Pixel, die in 8×8 Quadraten angeordnet sind, wie in dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung sind in die Quadrate mit Punkten in einem schraffierten Muster gefüllt (das gleiche gilt für die und ).
Anschließend wird bezüglich der ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und bezüglich der dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ eine Datenersatzverarbeitung durchgeführt, um die ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und die dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ durch die Werte unter Berücksichtigung des Streifenrangs zu ersetzen.
Konkret wird, wie in dargestellt, beispielsweise auf einen ersten Höhenmesswert C₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der ersten Position erlangter Wert ”4” wird als erster Höhenmesswert C₆ gespeichert. Die Werte ”16”, ”12”, ”12” und ”16” werden jeweils als umgebende zweite Höhenmesswerte D₅ und D₆ und vierte Höhenmesswerte F₂ und F₆ neben dem ersten Höhenmesswert C₆ gespeichert. Obwohl in nur diese Werte dargestellt sind, werden die jeweiligen Höhenmesswerte in allen anderen Positionen im tatsächlichen Zustand ähnlich gespeichert (das gleiche gilt für ).
Wie bei der obigen Ausführungsform, wenn der Wert von ”4(±1) μm” als erster Höhenmesswert ermittelt wird, liefern verschiedene Streifenränge unterschiedliche Kandidatenwerte ”4(±1) μm” und ”14(±1) μm” für die wahre Höhe der Lotpaste (zu messende Koordinaten). Der Streifenrang 1 gibt ”4(±1) μm” als wahre Höhe an, und der Streifenrang 2 gibt ”14(±1) μm” als wahre Höhe an.
Die Datenersatzverarbeitung verwendet einen Wert, der näher an einem Mittelwert [(16 + 12 + 12 + 16)/4 = 14] der zweiten Höhenmesswerte D₅ und D₆ liegt, und die vierten Höhenmesswerte F₂ und F₆, die den ersten Höhenmesswert C₆ umgeben, zwischen diesen Kandidatenwerten ”4” und ”14” als Optimalwert. In anderen Worten spezifiziert dies einen Streifenrang in dem Phasenverschiebungsverfahren. Die Datenersatzverarbeitung ersetzt dann den ersten Höhenmesswert C₆ durch den Wert ”14” unter Berücksichtigung des Streifenrangs. Diese Serie von Verarbeitung wird analog für die jeweiligen ersten Höhenmesswerte C₁ bis C₁₆ und die jeweiligen dritten Höhenmesswerte E₁ bis E₁₆ durchgeführt.
Anschließend wird ein Korrekturverarbeitung zur Korrektur der zweiten Höhenmesswerte D₁ bis D₁₆ und der vierten Höhenmesswerte F₁ bis F₁₆ durchgeführt, basierend auf den ersten Höhenmesswerten C₁ bis C₁₆ und den dritten Höhenmesswerten E₁ bis E₁₆ unter Berücksichtigung des Streifenrangs.
Konkret wird, wie in dargestellt, beispielsweise auf einen zweiten Höhenmesswert D₆ in einem von der dicken Linie umgebenen Quadrat geachtet. Ein durch die Messung an der zweiten Position erlangter Wert ”12” wird als zweiter Höhenmesswert D₆ gespeichert. Werte ”14”, ”12”, ”12”, ”12” und ”14” nach der vorstehenden Ersatzverarbeitung werden jeweils als umgebende erste Höhenmesswerte C₆ und C₇ und dritte Höhenmesswerte E₂ und E₆ neben dem zweiten Höhenmesswert D₆ gespeichert.
Der Korrekturverarbeitung berechnet als erstes einen Mittelwert [(14 + 12 + 12 + 14)/4 = 13] aus diesen vier umgebenden ersten Höhenmesswerten D₆ und C₇ und dritten Höhenmesswerten E₂ und E₆. Der Korrekturverarbeitung ermittelt anschließend, ob der zweite Höhenmesswert D₆ innerhalb des Fehlerbereiches ”±2” dieses Mittelwertes liegt.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert D₆ im Fehlerbereich ”±2” liegt, wird wie bei der obigen ersten Ausführungsform der Mittelwert aus den ersten Höhenmesswerten D₆ und C₇ und dritten Höhenmesswerten E₂ und E₆ als Optimalwert für den zweiten Höhenmesswert D₆ verwendet.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Höhenmesswert D₆ nicht im Fehlerbereich ”±2” liegt, werden dagegen wie bei der obigen ersten Ausführungsform die beobachteten Daten des zweiten Höhenmesswertes D₆ als Optimalwert verwendet.
Die vorstehende Serie von Verarbeitungen führt zur Erzeugung von Messdaten mit einer Genauigkeit, die äquivalent zu der Genauigkeit von Messdaten ist, die aus Bilddateien gewonnen werden, die mit 8×8 Pixeln bezogen auf das gesamte Bildgebungssichtfeld (Prüfbereich) aufgenommen wurden.
Wie oben im Detail beschrieben, bietet diese Ausführungsform die gleichen Funktionen und vorteilhaften Effekte wie die erste Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurde. Diese Ausführungsform ermöglicht die Messung mit der hohen Auflösung im weiten Messbereich, wie in dargestellt, und gewährleistet eine genauere Messung.
Diese Ausführungsform ist frei von dem Problem, d. h., dem Auftreten fehlender Datenanteile bei der Erzeugung von Daten der hohen Auflösung durch Kombinieren der jeweiligen Höhenmesswerte und muss somit keinen Dateninterpolationsverarbeitung zur Interpolation von Daten durchführen. Dadurch werden die Messdaten noch näher an die wahren Werte herangeführt.
Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf die Beschreibung der oben genannten Ausführungsformen, sondern kann beispielsweise durch die nachfolgend beschriebenen Aspekte umgesetzt werden. Die nachfolgende Beschreibung ist aber auch nur beispielhaft und die vorliegende Offenbarung kann selbstverständlich auch durch andere Anwendungen und Modifikationen umgesetzt werden.

(a) Jede der oben genannten Ausführungsformen beschreibt die Leiterplattenprüfvorrichtung 1, die so konfiguriert ist, dass sie die Höhe der auf der Leiterplatte 2 gedruckten und gebildeten Lotpaste als eine Implementierung des 3D-Messgeräts misst. Das 3D-Messgerät ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern kann durch eine Konfiguration realisiert werden, die die Höhe eines anderen Objekts misst, beispielsweise eine Lötstelle, die auf einer Leiterplatte gedruckt ist oder ein elektronisches Bauteil, das auf einer Leiterplatte montiert ist.
(b) Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Flüssigkristallraster 4b verwendet, um die Raster zu bilden, die dazu dienen, das von der Lichtquelle 4a emittierte Licht in ein streifenartiges Lichtmuster umzuwandeln, und dass sie Umschalten der Flüssigkristallraster 4b steuert, um die Phase des Lichtmusters zu verschieben. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann beispielsweise ein Rasterelement durch eine Transporteinheit wie einen Piezoaktuator transportieren und dadurch die Phase des Lichtmusters verschieben.
(c) Jede der obigen Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die auf dem Montagetisch 3 montierte Leiterplatte 2 bewegt, um die Lagebeziehung zwischen der Kamera 5 und der Leiterplatte 2 relativ zu verschieben. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Kamera 5 bewegen, um diese Lagebeziehung relativ zu verschieben.
(d) Bei der Messung an der ersten Position ist jede der oben genannten Ausführungsformen so konfiguriert, dass sie die Höhe nach dem Phasenverschiebungsverfahren misst, basierend auf vier Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster mit den vier verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, die jeweils um 90 Grad versetzt sind. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Höhe messen, beispielsweise basierend auf drei Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster mit drei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, die jeweils um 120 Grad versetzt sind. Dementsprechend kann die ”erste vorgegebene Zahl”, die die Häufigkeit der Bildgebung an der ersten Position bezeichnet, mindestens eine Zahl sein, die eine Messung der Höhe durch das Phasenverschiebungsverfahren ermöglicht.
(e) Die Konfiguration zum Messen der Höhe unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und des Versatzes B auf der Grundlage einer Bilddatei, die durch Bestrahlung mit einem vorgegebenen Lichtmuster bei nur einer Phase ohne Phasenverschiebung aufgenommen wurde, wird bei der Messung an der zweiten Position gemäß der obigen ersten Ausführungsform und bei der Messung an der zweiten bis vierten Position gemäß der obigen zweiten Ausführungsform verwendet. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Höhe messen, indem sie bekannte Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B verwendet, die auf zwei Bilddateien basieren, die mit einem Lichtmuster mit zwei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden.

Dementsprechend kann die ”zweite vorbestimmte Zahl”, die die Häufigkeit der Bildgebung an der zweiten Position gemäß der obigen ersten Ausführungsform bezeichnet und die Häufigkeit der Bildgebung an der zweiten bis vierten Position gemäß der obigen zweiten Ausführungsform bezeichnet, mindestens eine kleinere Zahl als die ”erste vorbestimmte Zahl” sein, die die Häufigkeit der Bildgebung an der ersten Position bezeichnet. Wenn beispielsweise eine verwendete Konfiguration die Höhe auf der Grundlage von vier Bilddateien misst, die mit einem Lichtmuster mit vier verschiedenen Phasen der Messung an der ersten Position aufgenommen wurden, kann die Konfiguration die Höhe unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von drei Bilddateien messen, die mit einem Lichtmuster mit drei verschiedenen Phasen der Messung an der zweiten Position oder ähnlichem aufgenommen wurden. Auch diese Konfiguration kann die Phase des Lichtmusters anhand einer relativ einfachen arithmetischen Gleichung bestimmen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Konfiguration erhöhen.

(f) Ein Beispiel für die Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung bekannter Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von zwei Bilddateien, die mit einem Lichtmuster mit zwei verschiedenen Phasen aufgenommen wurden, kann eine Konfiguration sein, die die Höhe auf der Grundlage von zwei Bilddateien misst, die mit einem Lichtmuster mit zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen aufgenommen wurden.

Diese Konfiguration spezifiziert eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters, basierend auf den bekannten Luminanzwerten V₂₀ und V₂₁ in Bezug auf jedes Pixel auf zwei Bilddateien, die mit dem zweiten Lichtmuster an der zweiten Position oder ähnlichem erlangt wurden, und einem bekannten Wert des Versatzes B, der mit dem ersten Lichtmuster an der ersten Position erlangt wurde (wie durch die oben angegebene Gleichung (T8) gezeigt). Diese Konfiguration bestimmt die Phase θ₂ nach der arithmetischen Gleichung mit ”tan^–1”. Dies ermöglicht die Messung der Höhe im Bereich von 360 Grad von –180 Grad bis 180 Grad und erweitert damit den Messbereich weiter.
Diese Konfiguration beschränkt sich jedoch nicht auf die Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung der bekannten Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage der beiden Bilddateien, die mit dem Lichtmuster aufgenommen wurden, das die zwei um 90 Grad verschiedenen Phasen aufweist, sondern kann beispielsweise eine Konfiguration der Höhenmessung unter Verwendung der bekannten Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B auf der Grundlage von zwei Bilddateien sein, die mit einem Lichtmuster aufgenommen wurden, das zwei um 180 Grad verschiedene Phasen aufweist.

(g) Jede der oben genannten Ausführungsformen beschreibt die Konfiguration der Messung der Höhe der Lotpaste bis zu 20 μm durch Kombinieren des ersten Lichtmusters mit der Periode von 10 μm (Höhenauflösung von 2 μm) und des zweiten Lichtmusters mit der Periode von 20 μm (Höhenauflösung von 4 μm). Die Perioden und Messbereiche der jeweiligen Lichtmuster sind jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.

Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B erlangt, basierend auf vier Bilddateien, die mit dem ersten Lichtmuster der kürzeren Periode (Periode von 10 μm) aufgenommen wurden. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere einsetzbare Konfiguration kann die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B erlangen, basierend auf Bilddateien, die mit dem zweiten Lichtmuster der längeren Periode (Periode von 20 μm) aufgenommen wurden.

(h) Jede der oben genannten Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie den Messbereich durch Bestrahlung mit zwei verschiedenen Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden erweitert. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern das erste Lichtmuster und das zweite Lichtmuster können Lichtmuster mit identischer Periode sein (beispielsweise beide mit einer Periode von 10 μm).

Die obige zweite Ausführungsform kann so konfiguriert werden, dass der Messbereich durch Bestrahlung mit drei oder mehr verschiedenen Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden erweitert wird. Beispielsweise kann die Konfiguration eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode α an der ersten Position, eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode β an der zweiten Position, eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode γ an der dritten Position und eine Bestrahlung mit einem Lichtmuster mit einer Periode σ an der vierten Position durchführen.

(i) Jede der obigen Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie die Höhenmesswerte als ersten Messwert und den zweiten Messwert in der Messwertspeichereinheit 27 speichert. Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere verwendbare Konfiguration kann Phasenmesswerte (beispielsweise Phasen θ₁ und θ₂) als ersten Messwert und zweiten Messwert speichern.
(j) Die Verfahren der Korrekturverarbeitung z. B. der Höhenmesswerte und der Interpolationsverarbeitung der fehlenden Datenteile beschränken sich nicht auf die in den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren, sondern es können auch andere Techniken für den gleichen Zweck eingesetzt werden.
(k) Jede der oben genannten Ausführungsformen verwendet die Konfiguration der Verwendung der Werte der Verstärkung A und des Versatzes B, die an einer identischen Position von Koordinaten (identische Pixel) des Bildgebungselements der Kamera 5 erlangen werden, um beispielsweise einen Höhenmesswert in Bezug auf ein vorgegebenes Pixel zu erlangen, basierend auf einem an der zweiten Position aufgenommenen Bilddatei oder dergleichen, wobei die Werte der Verstärkung A und/oder des Versatzes B verwendet werden.

Diese Konfiguration ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Um einen Höhenmesswert bezüglich eines vorgegebenen Pixels zu erlangen, kann eine andere verwendbare Konfiguration einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B an peripheren Lagen des vorgegebenen Pixels verwenden. Um beispielsweise, wie in gezeigt, einen zweiten Höhenmesswert in Bezug auf ein Pixel Q₁ in Bilddateien zu erlangen, die an der zweiten Position aufgenommen wurden (Bereich, der von der dicken Linie umgeben ist), kann die Konfiguration einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B in Bezug auf vier Pixel P₁, P₂, P₃ und P₄ (Bereiche, die mit Punkten in der Zeichnung gefüllt sind) verwenden, die jeweils Teile des Abbildungsbereichs des Pixels Q₁ in den Bilddateien enthalten, die an peripheren Lagen des Pixels Q₁ aufgenommen wurden, d. h., Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden.
Diese Konfiguration ist natürlich nicht zwingend erforderlich, sondern eine andere verwendbare Konfiguration kann einen Mittelwert der Verstärkung A und/oder einen Mittelwert des Versatzes B in Bezug auf zwei oder drei Pixel zwischen den Pixeln P₁, P₂, P₃ und P₄ verwenden.
Bezugszeichenliste

1 Leiterplattenprüfvorrichtung, 2 Leiterplatte, 4 Beleuchtungseinrichtung, 4a Lichtquelle, 4b Flüssigkristallraster, 5 Kamera, 6 Steuereinrichtung, 22 Beleuchtungskontroller, 23 Motorkontroller, 24 Bilddateienspeicher, 25 Verstärkung-Versatz-Speichereinheit, 26 3D-Messeinheit, 27 Messwertspeichereinheit, 28 Höhendatenerlangungseinheit, A Verstärkung, B Versatz

Claims

3D-Messgerät, aufweisend: eine Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Messobjekt mit mindestens einem Lichtmuster bestrahlt, das eine streifenartige Lichtintensitätsverteilung aufweist; einen Phasenkontroller, der so konfiguriert ist, dass er eine Phase des von der Bestrahlungseinheit emittierten Lichtmusters in eine Vielzahl verschiedener Phasen ändert; eine Bildgebungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild von reflektiertem Licht von dem mit dem Lichtmuster bestrahlten Messobjekt aufnimmt; eine Verschiebeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lagebeziehung zwischen der Bildgebungseinheit und dem Messobjekt relativ verschiebt; und eine Bildverarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von Bilddateien, die von der Bildverarbeitungseinheit aufgenommen wurden, durchführt, wobei die Bildverarbeitungseinheit aufweist: eine erste Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf einer ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem ersten Lichtmuster mit der ersten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer ersten Position aufgenommen wurden; eine Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Wert einer Verstärkung und/oder eines Versatzes in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf der ersten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die an der ersten Position aufgenommen wurden; eine zweite Messwerterlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen zweiten Messwert in Bezug auf jedes Pixel erlangt, indem sie den Wert der Verstärkung und/oder des Versatzes verwendet, der durch die Verstärkung-Versatz-Erlangungseinheit erlangt wird, basierend auf einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Bilddateien, die durch Bestrahlung mit einem zweiten vorgegebenen Lichtmuster mit der zweiten vorgegebenen Anzahl von Phasen an einer zweiten Position aufgenommen wurden, die um einen Abstand von einem halben Pixel in einer vorgegebenen Richtung von der ersten Position verschoben ist, wobei die zweite vorbestimmte Zahl kleiner ist als die erste vorbestimmte Zahl; und eine Höhendatenerlangungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Höhendaten in Bezug auf jedes Pixel erlangt, basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.
3D-Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Bestrahlungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das Messobjekt durch Umschalten einer Vielzahl von Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden bestrahlt, wobei das Messobjekt an der ersten Position mit dem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode bestrahlt wird; und das Messobjekt an der zweiten Position mit dem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten Periode bestrahlt wird, die sich von der ersten Periode unterscheidet.
3D-Messgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Messwerterlangungseinheit einen Mittelwert der Verstärkung und/oder einen Mittelwert des Versatzes an peripheren Lagen eines vorgegebenen Pixels verwendet, um den zweiten Messwert in Bezug auf das vorgegebene Pixel zu erlangen.
3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 1 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnet, die mindestens eine Beziehung erfüllt, die durch eine unten angegebene Gleichung (S1) ausgedrückt wird, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (S1), wobei V₀ einen Luminanzwert, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.
3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die zweite vorbestimmte Zahl gleich 2 ist, die zweite Messwerterlangungseinheit eine Phase θ des zweiten Lichtmusters berechnet, die zumindest die durch die unten angegebenen Gleichungen (T1) und (T2) ausgedrückten Beziehungen erfüllt, um den zweiten Messwert zu erlangen: V₀ = Asinθ + B (T1) V₁ = Asin(θ + 90°) + B (T2), wobei V₀ und V₁ Luminanzwerte von zwei Bilddateien bezeichnen, A eine Verstärkung und B einen Versatz bezeichnet.
3D-Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Messobjekt eine Lotpaste ist, die auf einer gedruckten Leiterplatte gedruckt ist, und eine Lötstelle, die auf einem Wafersubstrat gebildet ist.