DE112018008035T5

DE112018008035T5 - Dreidimensionale Messvorrichtung

Info

Publication number: DE112018008035T5
Application number: DE112018008035.8T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki TABATA
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2021-06-24
Also published as: CN112639395B; KR102515369B1; US11982522B2; WO2020065850A1; JPWO2020065850A1; KR20210016612A; JP7174768B2; US20210348918A1; CN112639395A

Abstract

Eine Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung (100) (eine dreidimensionale Messvorrichtung) umfasst eine erste Messeinheit (30), die darauf ausgelegt ist, mittels eines Phasenverschiebungsverfahrens dreidimensionale Informationen zu messen, eine zweite Messeinheit (40), die darauf ausgelegt ist, mittels eines optischen Schnittverfahrens dreidimensionale Informationen zu messen, und eine Steuervorrichtung (50), die so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie anhand von Messergebnissen sowohl der ersten Messeinheit als auch der zweiten Messeinheit dreidimensionale Informationen zu einem Messziel ermittelt.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dreidimensionale Messvorrichtung.
Technischer Hintergrund
Herkömmlicherweise ist eine dreidimensionale Messvorrichtung bekannt. Eine derartige dreidimensionale Messvorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-193432 offenbart.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-193432 ist eine dreidimensionale Messvorrichtung offenbart, die eine Messeinheit umfasst, die eine dreidimensionale Form mittels eines optischen Schnittverfahrens misst, bei dem linienförmiges Laserlicht zum Ausführen einer Bilderzeugung in Bezug auf eine Bezugsebene in eine schräge Richtung projiziert wird.
Stand der Technik
Patentschrift
Patentschrift 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-193432
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-193432 offenbarten dreidimensionalen Messvorrichtung wird das linienförmige Laserlicht in Bezug auf die Bezugsebene in der schrägen Richtung projiziert, und daher entsteht aufgrund der dreidimensionalen Form des Messziels, auf das das Laserlicht projiziert wird, ein abgeschatteter Bereich. Daher besteht das Problem, dass es aufgrund des Einflusses eines Schattens schwierig ist, die dreidimensionale Form des Messziels präzise zu messen.
Die vorliegende Erfindung wird zur Lösung des vorstehend aufgeführten Problems vorgeschlagen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dreidimensionale Messvorrichtung bereitzustellen, die zum präzisen Messen dreidimensionaler Informationen zu einem Messziel geeignet ist.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Messeinheit, die darauf ausgelegt ist, dreidimensionale Informationen mittels eines Phasenverschiebungsverfahrens zu messen, eine zweite Messeinheit, die darauf ausgelegt ist, dreidimensionale Informationen mittels eines optischen Schnittverfahrens zu messen, und eine Steuerung, die so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie dreidimensionale Informationen zu einem Messziel anhand von Messergebnissen sowohl der ersten Messeinheit als auch der zweiten Messeinheit ermittelt. Bei dem Phasenverschiebungsverfahren wird ein gleichmäßig beabstandetes gitterförmiges Licht-Dunkel-Muster (Licht in einem Streifenmuster), das eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung aufweist, auf das Messziel projiziert, mehrere Bilder, in denen die Positionen (Phasen) der Licht-Dunkel-Muster verschoben sind, werden aufgenommen, und die dreidimensionale Form (die Höhe) des Messziels wird anhand einer Differenz zwischen Pixelwerten der gleichen Abschnitte in den mehreren aufgenommenen Bildern berechnet. Bei dem optischen Schnittverfahren wird linienförmiges Licht auf das Messziel projiziert, ein Bild wird aufgenommen, und die dreidimensionale Form (die Höhe) des Messziels wird anhand einer Verformung (einer Parallaxe) der Linie in dem Bild berechnet.
Die dreidimensionale Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert, dass das Messziel sowohl mittels des optischen Schnittverfahrens als auch mittels des Phasenverschiebungsverfahrens gemessen wird, und dadurch können die Höheninformationen selbst an einer Position, an der die Bestrahlung mit Licht mittels des optischen Schnittverfahrens einen Schatten verursacht, durch die Messung mittels des Phasenverschiebungsverfahrens ergänzt werden. Darüber hinaus können die dreidimensionalen Informationen mittels mehrerer Verfahren ermittelt werden, die das optische Schnittverfahren und das Phasenverschiebungsverfahren umfassen, und dadurch kann die Genauigkeit der Ermittlung der dreidimensionalen Informationen verbessert werden. Dementsprechend können die dreidimensionalen Informationen zu dem Messziel präzise gemessen werden.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt umfasst die erste Messeinheit vorzugsweise eine erste Abbildungsvorrichtung und einen ersten Projektor, der darauf ausgelegt ist, ein von der ersten Abbildungsvorrichtung abgebildetes erstes Messmuster zu projizieren, entweder die erste Abbildungsvorrichtung oder der erste Projektor weist vorzugsweise eine optische Achse auf, die in einer zu einer Bezugsebene senkrechten Richtung angeordnet ist, die bzw. der andere unter der ersten Abbildungsvorrichtung und dem ersten Projektor weist vorzugsweise eine optische Achse auf, die in einer in Bezug auf eine Richtung der optischen Achse entweder der ersten Abbildungsvorrichtung oder des ersten Projektors geneigten Richtung angeordnet ist, und umfasst mehrere erste Abbildungsvorrichtungen oder mehrere erste Projektoren, und die zweite Messeinheit umfasst vorzugsweise eine zweite Abbildungsvorrichtung, die eine optische Achse aufweist, die in einer in Bezug auf eine vertikale Richtung der Bezugsebene geneigten Richtung angeordnet ist, wobei die zweite Abbildungsvorrichtung ein telezentrisches optisches System umfasst, und einen zweiten Projektor, der an einer Position in einer Richtung angeordnet ist, in der die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung von der Bezugsebene spiegelnd reflektiert wird, wobei der zweite Projektor darauf ausgelegt ist, ein linienförmiges zweites Messmuster zu projizieren, das von der zweiten Abbildungsvorrichtung abgebildet wird. Dementsprechend kann das von dem zweiten Projektor projizierte zweite Messmuster selbst dann zuverlässig von der an der Position in der Spiegelreflexionsrichtung angeordneten zweiten Abbildungsvorrichtung abgebildet werden, wenn das Messziel eine reflektierende Oberfläche wie eine Spiegelfläche oder eine Glasfläche aufweist. Darüber hinaus umfasst die zweite Abbildungsvorrichtung das telezentrische optische System, und dadurch kann das von der reflektierenden Oberfläche des Messziels reflektierte zweite Messmuster von dem optischen System parallel abgebildet werden, ohne verformt zu werden. Daher können die dreidimensionalen Informationen selbst bei dem Messziel präzise gemessen werden, das eine reflektierende Oberfläche aufweist. Überdies sind die mehreren ersten Projektoren oder die mehreren ersten Abbildungsvorrichtungen so in der ersten Messeinheit vorgesehen, dass das erste Messmuster in mehreren Richtungen projiziert oder abgebildet werden kann. Dementsprechend wird selbst dann, wenn eine Projektion in einer Richtung an einer bestimmten Position einen Schatten verursacht, eine Projektion in einer anderen Richtung ausgeführt, so dass ein Schatten erheblich reduziert oder verhindert werden kann. Daher können die dreidimensionalen Informationen an einer bestimmten Position zuverlässig gemessen werden.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand der Messung der ersten Messeinheit Höheninformationen, die eine Höhe des Messziels an jeder Position angeben, und Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt, die die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an jeder Position angeben, anhand der Messung der zweiten Messeinheit die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ein Element der Höheninformationen ermittelt. Dementsprechend kann selbst dann, wenn sich die auf der Messung der ersten Messeinheit basierenden Höheninformationen und die auf der Messung der zweiten Messeinheit basierenden Höheninformationen signifikant voneinander unterscheiden, anhand der jeweiligen Zuverlässigkeitsinformationen ein Element der Höheninformationen mit einer höheren Zuverlässigkeit ermittelt werden.
In diesem Fall ist die erste Messeinheit vorzugsweise darauf ausgelegt, zum Messen der dreidimensionalen Informationen ein erstes Messmuster von mehreren Richtungen zu projizieren, und die Steuerung ist vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand der Messung der ersten Messeinheit mehrere Elemente der Höheninformationen und mehrere Elemente der Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt und anhand der mehreren Elemente der Höheninformationen und der mehreren Elemente der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ein Element der Höheninformationen ermittelt. Dementsprechend werden die mehreren Elemente der Höheninformationen von der ersten Messeinheit unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens ermittelt, und dadurch kann ein Element der Höheninformationen mit einer höheren Zuverlässigkeit ermittelt werden.
Bei der vorstehend aufgeführten Konfiguration, bei der die erste Messeinheit das erste Messmuster zum Messen der dreidimensionalen Informationen in den mehreren Richtungen projiziert, ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie die von der zweiten Messeinheit gemessenen Höheninformationen mit geringer Zuverlässigkeit der Zuverlässigkeitsinformationen durch die von der ersten Messeinheit gemessenen Höheninformationen ergänzt. Dementsprechend können die Höheninformationen bei der Messung durch die zweite Messeinheit unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens selbst dann durch die Messung durch die erste Messeinheit unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens ergänzt werden, wenn die Zuverlässigkeit beispielsweise aufgrund des Einflusses eines Schattens verringert ist.
In diesem Fall ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie das Messergebnis von einer Richtung ausschließt, in der ein Schatten verursacht wird, und die Höheninformationen ergänzt, wenn angenommen wird, dass eine Projektion von einer Richtung, von der das erste Messmuster der ersten Messeinheit projiziert wird, aufgrund des Messziels den Schatten verursacht. Dementsprechend kann das Messergebnis in der Projektionsrichtung, in der die Genauigkeit aufgrund des Einflusses eines Schattens vermindert ist, unter den mehreren Projektionsrichtungen des ersten Messmusters bei dem Phasenverschiebungsverfahren ausgeschlossen werden, und dadurch können die auf der Messung der zweiten Messeinheit unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens basierenden Höheninformationen durch die mehreren Elemente der von der ersten Messeinheit unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens gemessenen Höheninformationen präziser ergänzt werden.
Bei der vorstehend aufgeführten Konfiguration, bei der die Steuerung ein Element der Höheninformationen anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand einer aus mehreren Messungen der ersten Messeinheit resultierenden Luminanzdifferenz ermittelt. Dementsprechend können die Zuverlässigkeitsinformationen anhand der aus den mehreren Messungen durch die erste Messeinheit unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens resultierenden Luminanzdifferenz leicht ermittelt werden.
Bei der vorstehend aufgeführten Konfiguration, bei der die Steuerung ein Element der Höheninformationen anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand eines Luminanzwerts ermittelt, der auf der Messung der zweiten Messeinheit basiert. Dementsprechend können die Zuverlässigkeitsinformationen leicht anhand des Luminanzwerts ermittelt werden, der auf der Messung der zweiten Messeinheit unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens basiert.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit bestimmt, ob eine dem Messergebnis der ersten Messeinheit entsprechende vorstehende Form eine Störung oder eine Struktur ist. Dementsprechend ist es möglich, mittels des optischen Schnittverfahrens der zweiten Messeinheit zu bestimmen, dass ein durch die Bilderzeugung mittels des Phasenverschiebungsverfahrens der ersten Messeinheit als vorstehende Form erscheinendes virtuelles Bild eine Störung ist, und dadurch wird die Störung entfernt, so dass die Höheninformationen präziser ermittelt werden können.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit eine Messung mittels der zweiten Messeinheit ausführt und dass sie entsprechend dem Messergebnis der zweiten Messeinheit eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit gemessenen Höhenposition ausführt. Dementsprechend kann anhand der von der zweiten Messeinheit unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens gemessenen dreidimensionalen Informationen die von der ersten Messeinheit unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens gemessene Höhenposition leicht längs der dreidimensionalen Form des Messziels berichtigt werden, und dadurch ist es möglich, das Bild leicht scharfzustellen.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert oder programmiert, dass sie zur Ermittlung von Ebenenpositionsinformationen zu dem Messziel anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit eine Messung mittels der zweiten Messeinheit ausführt und eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit gemessenen Ebenenposition ausführt. Dementsprechend kann auf den Arbeitsablauf der ersten Messeinheit zur Ermittlung der Ebenenpositionsinformationen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens verzichtet werden, und somit kann eine Zunahme der für den Messvorgang erforderlichen Zeit im Vergleich zu einem Fall, in dem die Ebenenpositionsinformationen von der ersten Messeinheit erneut ermittelt werden, erheblich reduziert oder verhindert werden.
Bei der vorstehend aufgeführten dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß diesem Aspekt umfasst das Messziel vorzugsweise eine Platine, auf der eine elektronische Komponente montiert ist. Dementsprechend können die dreidimensionalen Informationen zu der Platine, auf der die elektronische Komponente montiert ist, präzise gemessen werden.
Ergebnis der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wie vorstehend beschrieben, möglich, die dreidimensionalen Informationen zu dem Messziel präzise zu messen.
Figurenliste

[1] Ein Blockdiagramm, das eine Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] Ein Diagramm, das eine zweite Messeinheit der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[3] Ein Diagramm, das eine erste Messeinheit der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[4] Ein Diagramm zur Darstellung der Ermittlung von Höheninformationen durch die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[5] Ein Diagramm zur Darstellung einer Höhenmessung durch die zweite Messeinheit der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[6] Ein Diagramm zur Darstellung der Zuverlässigkeit der Höhenmessung durch die zweite Messeinheit der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] Ein Diagramm zur Darstellung der Bestimmung der Zuverlässigkeit der Höhenmessung durch die zweite Messeinheit der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[8] Ein Diagramm zur Darstellung der Entfernung einer Störung aus den Höheninformationen bei der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[9] Ein Diagramm zur Darstellung von Schattenbereichen bei der Messung durch die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[10] Ein Diagramm zur Darstellung der Bestimmung der Schattenbereiche bei der Messung durch die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[11] Ein Diagramm zur Darstellung des Ausschlusses der Messergebnisse zu den Schattenbereichen bei der Messung durch die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[12] Ein Diagramm zur Darstellung der Gruppierung von Messergebnissen der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[13] Ein Diagramm zur Darstellung einer Integration von Messergebnissen in einem Fall, in dem die Zuverlässigkeit von Messergebnissen eines optischen Schnittverfahrens bei der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gering ist.
[14] Ein Diagramm zur Darstellung einer Integration von Messergebnissen in einem Fall, in dem die Zuverlässigkeit der Messergebnisse des optischen Schnittverfahrens bei der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittel ist.
[15] Ein Diagramm zur Darstellung einer Integration von Messergebnissen in einem Fall, in dem ein Ausreißer in den Messergebnissen der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorhanden ist.
[16] Ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Prozesses zur Ermittlung dreidimensionaler Informationen mittels einer Steuervorrichtung der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[17] Ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines ersten Beispiels eines Prozesses zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld mittels der Steuervorrichtung der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[18] Ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines zweiten Beispiels des Prozesses zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld mittels Steuervorrichtung der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[19] Ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Bildintegrationsprozesses der Steuervorrichtung der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[20] Ein Diagramm, das eine zweite Messeinheit einer Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[21] Ein Diagramm, das eine zweite Messeinheit einer Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[22] Ein Diagramm, das eine erste Messeinheit einer Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung gemäß einem dritten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Modi zur Umsetzung der Erfindung
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Konfiguration einer Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 beschrieben. Die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 ist ein Beispiel einer „dreidimensionalen Messvorrichtung“ gemäß den Ansprüchen.
Wie in 1 gezeigt, bildet die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform eine (nachstehend als „Platine“ bezeichnete) gedruckte Leiterplatte 110 als Überprüfungsziel bei oder nach der Fertigung in einem Platinenfertigungsprozess ab und führt unterschiedliche Überprüfungen an der Platine 110 und elektronischen Komponenten 111 (siehe 2) auf der Platine 110 aus. Die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 ist ein Abschnitt einer Platinenfertigungsstraße zur Fertigung einer Leiterplatte durch die Montage der elektronischen Komponenten 111 auf der Platine 110. Die Platine 110 ist ein Beispiel eines „Messziels“ gemäß den Ansprüchen.
Um den Platinenfertigungsprozess zu umreißen, wird zunächst von einer (nicht gezeigten)
Lötmetalldruckvorrichtung ein Lötmetall (eine Lötpaste) in einem vorgegebenen Muster auf die Platine 110 aufgedruckt (aufgebracht), auf der ein Leitermuster erzeugt wird, (Lötmetalldruckschritt). Dann werden nach dem Lötmetalldruckschritt von einer (nicht gezeigten) Oberflächenmontagevorrichtung elektronische Komponenten 111 so auf der Platine 110 montiert (Montageschritt), dass Anschlüsse der elektronischen Komponenten 111 auf dem Lötmetall angeordnet sind. Anschließend wird die Platine 110, auf der die elektronischen Komponenten 111 montiert wurden, zum Schmelzen und Aushärten (Kühlen) des Lötmetalls zu einem (nicht gezeigten) Aufschmelzofen befördert (Aufschmelzschritt), wodurch die Anschlüsse der elektronischen Komponenten 111 an die Verdrahtung der Platine 110 gelötet werden. Dadurch werden die elektronischen Komponenten 111 in einem Zustand, in dem die elektronische Komponenten 111 elektrisch an die Verdrahtung angeschlossen sind, auf der Platine 110 befestigt, und die Fertigung der Platine ist abgeschlossen.
Die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 wird beispielsweise nach dem Lötmetalldruckschritt zur Überprüfung des Druckzustands des Lötmetalls auf der Platine 110, nach dem Montageschritt zur Überprüfung der Montagezustände der elektronischen Komponenten 111 oder nach dem Aufschmelzschritt zur Überprüfung der Montagezustände der elektronischen Komponenten 111 verwendet. Daher sind ein oder mehr Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtungen 100 in der Platinenfertigungsstraße vorgesehen. Als Druckzustand des Lötmetalls werden ein Druckversatz in Bezug auf eine Konstruktionsdruckposition, die Form, das Volumen und die Höhe (die Auftragsmenge) des Lötmetalls, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Brücke (eines Kurzschlusses), etc. überprüft. Als Montagezustände der elektronischen Komponenten 111 wird überprüft, ob die Typen und Ausrichtungen (Polaritäten) der elektronischen Komponenten 111 korrekt sind oder nicht, ob die Größe eines Versatzes in Bezug auf Konstruktionsmontagepositionen der elektronischen Komponenten 111 innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht, ob die Lötmetallverbindungszustände der Anschlüsse normal sind oder nicht, etc. Als gemeinsame Überprüfungsinhalte zwischen den Schritten werden auch Fremdkörper wie Staub und andere Ablagerungen erfasst.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 einen Platinentransportförderer 10 zum Befördern der Platine 110, einen Kopfbewegungsmechanismus 20, der geeignet ist, sich über dem Platinentransportförderer 10 in eine X- und eine Y-Richtung (eine horizontale Richtung) und eine Z-Richtung (eine Richtung nach oben und unten) zu bewegen, eine erste Messeinheit 30 und eine zweite Messeinheit 40, die von dem Kopfbewegungsmechanismus 20 gehalten werden, und eine Steuervorrichtung 50, die so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 steuert. Die Steuervorrichtung 50 ist ein Beispiel einer „Steuerung“ gemäß den Ansprüchen.
Der Platinentransportförderer 10 ist darauf ausgelegt, die Platine 110 in der horizontalen Richtung zu befördern und anzuhalten und die Platine 110 an einer vorgegebenen Überprüfungsposition zu halten. Darüber hinaus ist der Platinentransportförderer 10 darauf ausgelegt, die Platine 110, die überprüft wurde, in der horizontalen Richtung aus der vorgegebenen Überprüfungsposition zu befördern und die Platine 110 aus der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 zu transportieren.
Der Kopfbewegungsmechanismus 20 ist über dem Platinentransportförderer 10 vorgesehen und umfasst einen Roboter mit drei zueinander rechtwinkligen Achsen (einer X-, einer Y- und einer Z-Achse), für den beispielsweise Kugelrollspindelachsen und Servomotoren verwendet werden. Der Kopfbewegungsmechanismus 20 umfasst einen X-Achsen-Motor, einen Y-Achsen-Motor und einen Z-Achsen-Motor zum Antreiben der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse. Der Kopfbewegungsmechanismus 20 ist darauf ausgelegt, die erste Messeinheit 30 und die zweite Messeinheit 40 mittels des X-Achsen-Motors, des Y-Achsen-Motors und des Z-Achsen-Motors über dem Platinentransportförderer 10 (der Platine 110) in der X- und der Y-Richtung (der horizontalen Richtung) und der Z Richtung (der Richtung nach oben und unten) zu bewegen.
Die erste Messeinheit 30 ist darauf ausgelegt, mittels eines Phasenverschiebungsverfahrens dreidimensionale Informationen zu messen. Die erste Messeinheit 30 umfasst eine erste Abbildungsvorrichtung 31 und erste Projektoren 32. Die erste Messeinheit 30 ist darauf ausgelegt, von dem Kopfbewegungsmechanismus 20 an eine vorgegebene Position über der Platine 110 bewegt zu werden und unter Verwendung der ersten Abbildungsvorrichtung 31, der ersten Projektoren 32, etc. eine Bilderzeugung zur Überprüfung beispielsweise des Erscheinungsbilds der Platine 110 und der elektronischen Komponenten 111 auf der Platine 110 auszuführen.
Die erste Abbildungsvorrichtung 31 ist darauf ausgelegt, die von den ersten Projektoren 32 mit Licht in einem Streifenmuster bestrahlte Platine 110 abzubilden. Die erste Abbildungsvorrichtung 31 umfasst eine Bilderzeugungsvorrichtung wie einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor. Die erste Abbildungsvorrichtung 31 ist darauf ausgelegt, die Platine 110 in einem im Wesentlichen rechteckigen Abbildungsbereich abzubilden. Darüber hinaus ist die optische Achse 311 der ersten Abbildungsvorrichtung 31 in einer zu einer Bezugsebene in der horizontalen Richtung senkrechten Richtung angeordnet. Dies bedeutet, dass die erste Abbildungsvorrichtung 31 darauf ausgelegt ist, von einer im Wesentlichen vertikal über der Oberseite der Platine 110 befindlichen Position ein zweidimensionales Bild der Oberseite der Platine 110 aufzunehmen. Durch diese erste Abbildungsvorrichtung 31 kann unter dem Beleuchtungslicht der ersten Projektoren 32 ein zweidimensionales Bild erhalten werden.
Mehrere erste Projektoren 32 sind vorgesehen. Jeder der mehreren ersten Projektoren 32 ist darauf ausgelegt, in einer in Bezug auf die Richtung der optischen Achse 311 der ersten Abbildungsvorrichtung 31 geneigten Richtung ein erstes Messmuster zu projizieren, das von der ersten Abbildungsvorrichtung 31 abgebildet wird. Dies bedeutet, dass die erste Messeinheit 30 darauf ausgelegt ist, das erste Messmuster zum Messen dreidimensionaler Informationen in mehrere Richtungen zu projizieren. Wie in 3 gezeigt, sind die mehreren (vier) ersten Projektoren 32 so angeordnet, dass sie die erste Abbildungsvorrichtung 31 von oben gesehen umgeben. Darüber hinaus sind die vier ersten Projektoren 32 in im Wesentlichen gleichen Winkelabständen (von ca. 90 Grad) an von einer Abbildungsmitte (der ersten Abbildungsvorrichtung 31) abstandsgleichen Positionen angeordnet. Die vier ersten Projektoren 32 sind darauf ausgelegt, das erste Messmuster jeweils in einer Richtung A1, einer Richtung A2, einer Richtung A3 und einer Richtung A4 zu projizieren. wie in 1 gezeigt, ist jeder der ersten Projektoren 32 darauf ausgelegt, das erste Messmuster in Bezug auf die optische Achse 311 der ersten Abbildungsvorrichtung 31 in eine schräge Richtung zu projizieren. Darüber hinaus sind die ersten Projektoren 32 darauf ausgelegt, als erstes Messmuster ein gleichmäßig beabstandetes, gitterförmiges Licht-Dunkel-Muster (Licht in einem Streifenmuster) zu projizieren, das eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung aufweist. Die ersten Projektoren 32 sind darauf ausgelegt, die Position (die Phase) des Licht-Dunkel-Musters zu verschieben und es zu projizieren.
Die zweite Messeinheit 40 ist darauf ausgelegt, dreidimensionale Informationen mittels eines optischen Schnittverfahrens zu messen. Die zweite Messeinheit 40 umfasst eine zweite Abbildungsvorrichtung 41 und einen zweiten Projektor 42. Die zweite Messeinheit 40 ist darauf ausgelegt, von dem Kopfbewegungsmechanismus 20 an eine vorgegebene Position über der Platine 110 bewegt zu werden und unter Verwendung der zweiten Abbildungsvorrichtung 41, des zweiten Projektors 42, etc. eine Bilderzeugung zur Überprüfung beispielsweise des Erscheinungsbilds der Platine 110 und der elektronischen Komponenten 111 auf der Platine 110 auszuführen.
Die zweite Abbildungsvorrichtung 41 ist darauf ausgelegt, die von dem zweiten Projektor 42 mit Licht in einem linienförmigen Muster bestrahlte Platine 110 abzubilden. Die zweite Abbildungsvorrichtung 41 umfasst eine Bilderzeugungsvorrichtung wie einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor. Darüber hinaus ist die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 in einer gegenüber der zu der Bezugsebene in der horizontalen Richtung vertikalen Richtung geneigten Richtung angeordnet. Die zweite Abbildungsvorrichtung 41 umfasst ein telezentrisches optisches System 411, wie in 2 gezeigt. Das telezentrische optische System 411 ist darauf ausgelegt, den Eintritt von zu der optischen Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 parallelem Licht zu veranlassen.
Der zweite Projektor 42 ist an einer Position in einer Richtung angeordnet, in der die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 von der Bezugsebene in der horizontalen Richtung spiegelnd reflektiert wird. Der zweite Projektor 42 ist darauf ausgelegt, ein linienförmiges zweites Messmuster zu projizieren, das von der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 abgebildet wird. Darüber hinaus ist der zweite Projektor 42 darauf ausgelegt, Laserlicht abzustrahlen. Der zweite Projektor 42 ist darauf ausgelegt, das Laserlicht auf einer Linie telezentrisch (parallel) abzustrahlen. Der zweite Projektor 42 und die zweite Abbildungsvorrichtung 41 sind darauf ausgelegt, die Platine 110 abzubilden, während das linienförmige Laserlicht gleichzeitig abtastet (bewegt wird). Wie in 2 gezeigt, ist die optische Achse des zweiten Projektors 42 in Bezug auf die vertikale Richtung um einen Winkel θ geneigt angeordnet. Die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 ist in Bezug auf die vertikale Richtung um einen Winkel θ geneigt auf der dem zweiten Projektor 42 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Daher kann das zweite Messmuster selbst dann von der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 abgebildet werden, wenn die elektronischen Komponenten 111 Spiegelflächen aufweisen und das zweite Messmuster im Wesentlichen vollständig reflektiert wird.
Wie in 1 gezeigt, ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie jeden Teilbereich der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 steuert. Die Steuervorrichtung 50 umfasst eine Steuerung 51, einen Speicher 52, einen Bilderzeugungsprozessor 53, eine Bilderzeugungssteuerung 54, eine Projektionssteuerung 55 und eine Motorsteuerung 56.
Die Steuerung 51 umfasst einen Prozessor wie eine Zentraleinheit (CPU, central processing unit), die logische Operationen ausführt, einen Festspeicher (ein ROM, read-only memory), in dem beispielsweise Programme zur Steuerung der CPU gespeichert sind, einen Direktzugriffsspeicher (ein RAM, random access memory), in dem während des Betriebs der Vorrichtung unterschiedliche Daten temporär gespeichert werden, etc. Die Steuerung 51 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie jeden Teilbereich der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 über den Bilderzeugungsprozessor 53, die Bilderzeugungssteuerung 54, die Projektionssteuerung 55 und die Motorsteuerung 56 entsprechend den in dem ROM oder in der in dem Speicher 52 gespeicherten Software (den Programmen) gespeicherten Programmen steuert. Die Steuerung 51 steuert zum Ausführen unterschiedlicher Erscheinungsbildüberprüfungen an der Platine 110 die erste Messeinheit 30 und die zweite Messeinheit 40.
Der Speicher 52 ist eine nicht flüchtige Speichervorrichtung, in der unterschiedliche Daten gespeichert sind und die der Steuerung 51 das Lesen der Daten ermöglicht. In dem Speicher 52 sind von der ersten Abbildungsvorrichtung 31 und der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 aufgenommene Bilddaten, Platinendaten, die Konstruktionspositionsinformationen zu den auf der Platine 110 zu montierenden elektronischen Komponenten 111 definieren, eine Komponentenformdatenbank, die die Formen der auf der Platine 110 zu montierenden elektronischen Komponenten 111 definiert, Informationen zu von den ersten Projektoren 32 und dem zweiten Projektor 42 zu erzeugenden Projektionsmustern (dem ersten Messmuster und dem zweiten Messmuster), etc. gespeichert. Die Steuerung 51 überprüft anhand einer dreidimensionalen Überprüfung (der dreidimensionalen Form) mittels einer Messung der dreidimensionalen Form durch die erste Messeinheit 30 und die zweite Messeinheit 40 beispielsweise das Lötmetall auf der Platine 110, die Montagezustände der auf der Platine 110 montierten elektronischen Komponenten 111 und die fertiggestellte Platine 110.
Der Bilderzeugungsprozessor 53 ist darauf ausgelegt, zur Erstellung von Bilddaten, die zur Erkennung (Bilderkennung) der elektronischen Komponenten 111 und der Lötmetallverbindungen (des Lötmetalls) auf der Platine 110 geeignet sind, von der ersten Abbildungsvorrichtung 31 und der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 aufgenommene Bilder (Bildgebungssignale) zu verarbeiten.
Die Bilderzeugungssteuerung 54 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie mit der vorgegebenen Zeitvorgabe entsprechend einem von der Steuerung 51 ausgegebenen Steuersignal die Bildgebungssignale von der ersten Abbildungsvorrichtung 31 und der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 liest und die gelesenen Bildgebungssignale an den Bilderzeugungsprozessor 53 ausgibt. Die Projektionssteuerung 55 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Projektion durch den ersten Projektor 32 und den zweiten Projektor 42 entsprechend einem von der Steuerung 51 ausgegebenen Steuersignal steuert.
Die Motorsteuerung 56 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie den Antrieb der Servomotoren (des X-Achsen-Motors, des Y-Achsen-Motors und des Z-Achsen-Motors des Kopfbewegungsmechanismus 20, eines (nicht gezeigten) Motors zum Antreiben des Platinentransportförderers 10, etc.) der Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung 100 entsprechend von der Steuerung 51 ausgegebenen Steuersignalen steuert. Darüber hinaus ist die Motorsteuerung 56 so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Positionen der ersten Messeinheit 30, der zweiten Messeinheit 40, der Platine 110, etc. entsprechend Signalen von (nicht gezeigten) Wertgebern der Servomotoren ermittelt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie dreidimensionale Informationen zu dem Messziel anhand der Messergebnisse sowohl der ersten Messeinheit 30 als auch der zweiten Messeinheit 40 ermittelt.
Genauer ermittelt die Steuervorrichtung 50, wie in 4 gezeigt, anhand der Messung der ersten Messeinheit 30 Höheninformationen, die die Höhe des Messziels an jeder Position angeben, und Zuverlässigkeitsinformationen, die die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an jeder Position angeben. Darüber hinaus ermittelt die Steuervorrichtung 50 anhand der Messung der zweiten Messeinheit 40 Höheninformationen und Zuverlässigkeitsinformationen. Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit 30 basieren, ein Element der Höheninformationen und anhand der Messung der zweiten Messeinheit 40 die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt.
Zunächst ermittelt die Steuervorrichtung 50 mittels des optischen Schnittverfahrens der zweiten Messeinheit 40 optische Schnitthöheninformationen. Die zweite Messeinheit 40 führt eine Laserabtastung mit einer vorgegebenen Abtastbreite aus und misst dreidimensionale Informationen auf der gesamten Platine 110. Die Höheninformationen umfassen die Höhe betreffende numerische Informationen für jede Position (die einem Pixel entspricht). Darüber hinaus ermittelt die Steuervorrichtung 50 optische Schnittzuverlässigkeitsinformationen. Die Zuverlässigkeitsinformationen umfassen Informationen zu jeder Position (die einem Pixel entspricht), die die Zuverlässigkeit der Höhe an dieser Position betreffen. Die Informationen, die die Zuverlässigkeit betreffen, sind beispielsweise in drei Grade eingeteilt: hoch, mittel und gering.
Als nächstes ermittelt die Steuervorrichtung 50 mittels des Phasenverschiebungsverfahrens der ersten Messeinheit 30 Phasenverschiebungs-Höheninformationen. Die erste Messeinheit 30 bildet nacheinander erforderliche Positionen auf der Platine 110 ab. In diesem Fall führt die erste Messeinheit 30 die Bilderzeugung mittels der ersten Abbildungsvorrichtung 31 aus, wobei sie die Projektion durch die vier ersten Projektoren 32 ausführt, und somit können für jede Position vier Elemente von Höheninformationen und vier Elemente von Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt werden. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50 anhand der Messung der ersten Messeinheit 30 mehrere Elemente von Höheninformationen und mehrere Elemente von Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt.
Dann ermittelt die Steuervorrichtung 50 anhand der mehreren Elemente von Höheninformationen und der mehreren Elemente von Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit 30 basieren, ein Element der Höheninformationen, und anhand der Messung der zweiten Messeinheit 40 die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen.
Bei dem Phasenverschiebungsverfahren der ersten Messeinheit 30 wird das gleichmäßig beabstandete gitterförmige Licht-Dunkel-Muster (das Licht in einem Streifenmuster), das die sinusförmige Lichtintensitätsverteilung aufweist, auf das Messziel projiziert, mehrere Bilder, in denen die Positionen (die Phasen) des Licht-Dunkel-Musters verschoben sind, werden aufgenommen, und die dreidimensionale Form (die Höhe) des Messziels wird anhand einer Differenz zwischen den Pixelwerten der gleichen Abschnitte in den mehreren aufgenommen Bildern berechnet.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position bei dem Phasenverschiebungsverfahren der ersten Messeinheit 30 anhand einer Luminanzdifferenz bei mehreren Messungen der ersten Messeinheit 30 ermittelt. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen anhand einer Luminanzdifferenz bei mehreren phasenverschobenen Messungen ermittelt. Genauer sind, wenn die Bilderzeugung vier Mal ausgeführt wird, wobei die Phase um n/2 verschoben wird, die jeweiligen Luminanzwerte als d0, d1, d2 und d3 definiert. Der Phasenverschiebungswinkel α wird durch α = atan((d2 - d0)/(d3 - d1)) berechnet. Die Zuverlässigkeit R wird durch R = √((d2 - d0)² + (d3 - d1)²) berechnet.
Bei dem optischen Schnittverfahren der zweiten Messeinheit 40 wird linienförmiges Licht auf das Messziel projiziert, ein Bild wird aufgenommen, und die dreidimensionale Form (die Höhe) des Messziels wird anhand der Verformung (der Parallaxe) der Linie in dem Bild berechnet. Wie in 5 gezeigt, weichen ein Muster auf der Oberseite der elektronischen Komponente 111 und ein Muster auf der Oberseite der Platine 110 auf einer Abbildungsfläche beispielsweise um eine Parallaxe P voneinander ab. Unter Verwendung dieser Parallaxe P wird die Höhe h der elektronischen Komponente 111 durch h = P/2sinθ berechnet.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position bei dem optischen Schnittverfahren der zweiten Messeinheit 40 anhand eines auf der Messung der zweiten Messeinheit 40 basierenden Luminanzwerts ermittelt. Genauer wird, wie in 6 gezeigt, wenn die elektronische Komponente 111, die eine Spiegelfläche aufweist, auf der Platine 110 montiert ist, von der elektronischen Komponente 111 reflektiertes Laserlicht spiegelnd reflektiert und erreicht die zweite Abbildungsvorrichtung 41. In diesem Fall ist, wie in 7 gezeigt, der Spitzenwert des Luminanzwerts auf der gleichen Linie hoch. Wenn der Spitzenwert des Luminanzwerts höher als „hoch“ gemäß einem Zuverlässigkeitsbestimmungs-Schwellenwert ist, setzt die Steuervorrichtung 50 die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an dieser Position auf „hoch“.
Wie in 6 gezeigt, diffundiert von der Platine 110 reflektiertes Laserlicht und erreicht die zweite Abbildungsvorrichtung 41. In diesem Fall wird, wie in 7 gezeigt, der Spitzenwert des Luminanzwerts auf der gleichen Linie mittel. Wenn der Spitzenwert des Luminanzwerts geringer als „hoch“ gemäß dem Zuverlässigkeitsbestimmungs-Schwellenwert und „mittel“ oder höher ist, setzt die Steuervorrichtung 50 die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an dieser Position auf „mittel“. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an anderen Positionen der Komponente als der Spiegelfläche ebenfalls „mittel“ wird.
Wie in 6 gezeigt, erreicht in Schattenabschnitten der elektronischen Komponente 111 kein Laserlicht die zweite Abbildungsvorrichtung 41. In diesem Fall wird, wie in 7 gezeigt, der Spitzenwert des Luminanzwerts auf der gleichen Linie gering. Wenn der Spitzenwert des Luminanzwerts geringer als „mittel“ gemäß dem Zuverlässigkeitsbestimmungs-Schwellenwert ist, setzt die Steuervorrichtung 50 die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an dieser Position auf „gering“. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zuverlässigkeit der Höheninformationen in Schatten, Öffnungen, Vertiefungen, etc. der elektronischen Komponente 111 ebenfalls „gering“ wird. Die Menge an Laserlicht des zweiten Projektors 42 wird so verändert, dass sie größer wird, so dass die Luminanz des von der Oberfläche der Platine 110 reflektierten Lichts auf ein Niveau eingestellt werden kann, bei dem die Zuverlässigkeit hoch wird. In diesem Fall wird jedoch die Luminanz des von der Spiegelfläche reflektierten Lichts zu hoch, und dadurch kann der Lichtaufnahmestatus der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 gesättigt werden, und eine genaue Messung kann unmöglich sein. Daher ist es vorteilhaft, die Menge an Laserlicht auf ein geeignetes Niveau einzustellen, damit die Luminanz des von der Spiegelfläche reflektierten Lichts für eine Messung ausreicht, der Lichtaufnahmezustand der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 nicht gesättigt ist und die Zuverlässigkeit hoch ist. In diesem Fall nimmt die Luminanz des reflektierten Lichts auf der Oberfläche der Platine 110 und der nicht spiegelnden Oberseite der Komponente ab, und die Zuverlässigkeit tendiert dazu, bei einem mittleren Grad zu liegen. In einigen Fällen können sowohl das von der Spiegelfläche reflektierte Licht als auch das von der Oberfläche der Platine 110 oder dergleichen reflektierte Licht eine Luminanz aufweisen, bei der die Zuverlässigkeit hoch wird und der Lichtaufnahmezustand der Kamera nicht gesättigt ist.
Wie in 8 gezeigt, ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 bestimmt, ob eine dem Messergebnis der ersten Messeinheit 30 entsprechende vorstehende Form eine Störung oder eine Struktur ist. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50, wie in 8 gezeigt, bestimmt, dass es sich um eine Störung handelt und sie entfernt, wenn die mittels des Phasenverschiebungsverfahrens festgestellte vorstehende Form mittels des optischen Schnittverfahrens nicht festzustellen ist. Wenn die vorstehende Form mittels des Phasenverschiebungsverfahrens und auch mittels des optischen Schnittverfahrens festgestellt wird, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die vorstehende Form eine Struktur (eine elektronische Komponente 111) ist und schließt sie aus der Störungsentfernung aus. Eine Störung bei dem Phasenverschiebungsverfahren wird beispielsweise hervorgebracht, wenn die Umgebung von der gewölbten Oberfläche eines Lötmetallstreifens reflektiert wird. Genauer weist der Lötmetallstreifen der Komponentenverbindung eine halb spiegelnde gewölbte Oberfläche auf. Die umgebende Oberfläche der Platine 110 und die Komponente werden in dem Lötmetallstreifenabschnitt zusammen mit dem Streifenmuster reflektiert. Daher werden Phasenränder des umgebenden Umfelds in dem Lötmetallstreifenabschnitt festgestellt, und eine Störung wird verursacht.
Die Störung bei dem Phasenverschiebungsverfahren wird auch durch Mehrfachreflexionen hervorgebracht. So werden beispielsweise von einer Seitenfläche der Komponente reflektierte Ränder (sekundär reflektierte Ränder) auf die umgebende Oberfläche der Platine 110 oder die Komponente projiziert. In diesem Fall überlagern in dem relevanten Bereich sekundäre Ränder primäre Ränder, und eine Störung wird verursacht. Die Entstehung einer Störung wie vorstehend beschrieben wird für einen der Gründe für die Messung mehrerer gemessener Werte mit unterschiedlichen Höhen gehalten.
Wie in 9 bis 11 gezeigt, ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie die von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Höheninformationen, bei denen die Zuverlässigkeit in den Zuverlässigkeitsinformationen gering ist, mit den von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Höheninformationen ergänzt. Genauer ergänzt die Steuervorrichtung 50 die Höheninformationen an einer Position, an der die Zuverlässigkeit gering ist, so dass das Laserlicht von dem zweiten Projektor 42 ein Schatten wird, mit den mittels des Phasenverschiebungsverfahrens der ersten Messeinheit 30 gemessenen Höheninformationen.
Die Steuervorrichtung 50 vergleicht die Höhen der Bereiche B1 bis B4 um die Schattenbereiche miteinander und bestimmt, in welcher Richtung die Projektion einen Schatten verursacht. Wenn angenommen wird, dass die Projektion in einer Richtung, in der das erste Messmuster der ersten Messeinheit 30 projiziert wird, aufgrund des Messziels einen Schatten verursacht, schließt die Steuervorrichtung 50 das Messergebnis in der Richtung aus, in der der Schatten verursacht wird, und ergänzt die Höheninformationen.
Genauer bestimmt die Steuervorrichtung 50, wie in 10 gezeigt, dass die Projektion von der rechen Seite einen Schatten verursacht, wenn die Höhe des rechten Bereichs B2 (B4) des Schattenbereichs höher als die des linken Bereichs B1 (B3) ist. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50, wie in 11 gezeigt, bestimmt, dass die Projektion durch den ersten Projektor 32 in einer Richtung A1 einen Schatten verursacht. In diesem Fall wird ein in diesem durch die Projektion durch den ersten Projektor 32 in der Richtung A1 abgeschatteten Bereich aufgenommenes Bild nicht zur Bildvervollständigung (Integration) verwendet.
Wenn die Höhe des linken Bereichs B1 (B3) des Schattenbereichs höher als die des rechten Bereichs B2 (B4) ist, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Projektion von der linken Seite einen Schatten verursacht. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die Projektion durch den ersten Projektor 32 in einer Richtung A3 einen Schatten verursacht. In diesem Fall wird ein in diesem durch die Projektion durch den ersten Projektor 32 in der Richtung A3 abgeschatteten Bereich aufgenommenes Bild nicht zur Bildvervollständigung (Integration) verwendet.
Wenn die Höhen des linken Bereichs B1 (B3) und des rechten Bereichs B2 (B4) des Schattenbereichs miteinander übereinstimmen, bestimmt die Steuervorrichtung 50, dass die Projektion von der rechten Seite und die Projektion von der linken Seite Schatten verursachen. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50 bestimmt, dass die Projektion durch die ersten Projektoren 32 in der Richtung A1 und der Richtung A3 Schatten verursacht. In diesem Fall werden die in diesen durch die Projektionen durch die ersten Projektoren 32 in der Richtung A1 und der Richtung A3 abgeschatteten Bereichen aufgenommenen Bilder nicht für die Bildvervollständigung (Integration) verwendet.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Messung mittels der zweiten Messeinheit 40 vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit 30 steuert. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Höhenposition ausführt. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 50 die Höhenposition der ersten Messeinheit 30 anhand der von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Höhenposition der Platine 110 auf eine Position einstellt, an der die Bilderzeugung durch die erste Messeinheit 30 leicht fokussiert werden kann.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Messung mittels der zweiten Messeinheit 40 vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit 30 ausführt und anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 Ebenenpositionsinformationen zu dem Messziel ermittelt. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 50 so konfiguriert oder programmiert, dass sie eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Ebenenposition ausführt. Genauer erkennt die Steuervorrichtung 50 anhand der Abbildung durch die zweite Messeinheit 40 Bezugsmarkierungen auf der Platine 110. Dann stellt die Steuervorrichtung 50 eine von der ersten Messeinheit 30 gemessene horizontale Position entsprechend den erkannten Bezugsmarkierungen ein.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie zur Ermittlung eines Messwerts (von Höheninformationen) an jeder Position (jedem Pixel von Interesse) mehrere von der ersten Messeinheit 30 gemessene Messwerte (Höheninformationen) und einen von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwert (Höheninformationen) integriert. Die Steuervorrichtung 50 gruppiert beispielsweise, wie in 12 gezeigt, von der ersten Messeinheit 30 gemessene Messwerte (Höheninformationen) (P1, P2, P3 und P4) und einen von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwert (Höheninformationen) (L1) und integriert sie dann. Bei der Gruppierung werden gemessene Werte innerhalb eines Zwischendatenbereichs-Schwellenwerts mit jedem gemessen Wert als Mitte in der gleichen Gruppe gruppiert. Eine Gruppe des gemessenen Werts L1 ist eine Gruppe aus nur dem gemessen Wert L1 (einem Datenelement). Eine Gruppe des gemessenen Werts P1 ist eine Gruppe aus den gemessen Werten P1 und P2 (zwei Datenelementen). Eine Gruppe des gemessenen Werts P2 ist eine Gruppe aus den gemessenen Werten P1, P2 und P3 (drei Datenelementen). Eine Gruppe des gemessenen Werts P3 ist eine Gruppe aus den gemessenen Werten P2 und P3 (zwei Datenelementen). Eine Gruppe des gemessenen Werts P4 ist eine Gruppe aus nur dem gemessenen Wert P4 (einem Datenelement).
Unter den Gruppen der gemessenen Werte L1 und P1 bis P4 ist die Gruppe mit einer großen Anzahl an Daten die Gruppe des gemessenen Werts P2. Daher nutzt die Steuervorrichtung 50 die gemessen Werte der Gruppe mit der höchsten Anzahl an Daten (die Gruppe des gemessenen Werts P2) als integrierten gemessenen Wert zu den Höheninformationen. Dies bedeutet, dass als integrierter gemessener Wert H H = (P1 + P2 + P3)/3 berechnet wird.
Die Steuervorrichtung 50 ist so konfiguriert oder programmiert, dass sie die gemessenen Werte (die Höheninformationen) an jeder Position (jedem Pixel von Interesse) entsprechend der Zuverlässigkeit des von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwerts (der Höheninformationen) integriert. Die Steuervorrichtung 50 schließt beispielsweise, wie in 13 gezeigt, den von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwert L1 mit einer geringen Zuverlässigkeit aus, wenn die Zuverlässigkeit des von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwerts L1 gering ist, und integriert dann die von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Messwerte P1 bis P4 mit einer Zuverlässigkeit innerhalb eines zulässigen Bereichs. Genauer nutzt die Steuervorrichtung 50 mehrere gemessene Werte, die entsprechend einer eingestellten Toleranz extrahiert werden, unter den gemessenen Werten P1 bis P4 als integrierten gemessenen Wert der Höheninformationen. Im Fall eines Beispiels gemäß 13 liegt ein Abstand zwischen den gemessen Werten P1 und P2 innerhalb eines Toleranzbereichs, und daher wird als integrierter gemessener Wert H H = (P1 + P2)/2 berechnet.
Wie in 14 gezeigt, nutzt die Steuervorrichtung 50, wenn die Zuverlässigkeit des von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwerts L1 mittel ist, die gemessenen Werte innerhalb der Toleranz mit dem gemessenen Wert L1 als Mitte als integrierten gemessenen Wert der Höheninformationen. Dies erfolgt aufgrund des Umstands, dass der von der zweiten Messeinheit 40 unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens gemessene Messwert der zuverlässigste ist. Im Fall eines Beispiels gemäß 14 liegen die gemessenen Werte P3 und P4 innerhalb eines Toleranzbereichs des gemessenen Werts L1, und daher wird als integrierter gemessener Wert H H = (P3 + P4 + Ll)/3 berechnet.
Wie in 15 gezeigt, schließt die Steuervorrichtung 50 den gemessenen Wert L1 selbst dann aus, wenn die Zuverlässigkeit des von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Messwerts L1 mittel bis hoch ist, und integriert dann die gemessenen Werte unter Berücksichtigung des Gesamtstatus der von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Messwerte P1 bis P4. Im Fall eines Beispiels gemäß 15 häufen sich die gemessenen Werte P1 bis P3, die die Mehrzahl der gemessen Werte P1 bis P4 sind, innerhalb des Toleranzbereichs. Daher wird der gemessene Wert L1, dessen Abstand zu den gemessenen Werten P1 bis P3 der Toleranz entspricht oder größer als diese ist, als Ausreißer betrachtet. Ähnlich wird der gemessene Wert P4, dessen Abstand zu den gemessenen Werten P1 bis P3 der Toleranz entspricht oder größer als diese ist, als Ausreißer betrachtet. Als integrierter gemessener Wert H wird H = (PI + P2 + P3)/3 berechnet.
(Beschreibung des Prozesses zur Ermittlung dreidimensionaler Informationen)
Ein Prozess zur Ermittlung dreidimensionaler Informationen durch die Steuervorrichtung 50 wird nun unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
In Schritt S1 gemäß 16 wird die Platine 110 von dem Platinentransportförderer 10 herein befördert. In Schritt S2 führt die zweite Messeinheit 40 die Bilderzeugung mittels des optischen Schnittverfahrens aus. In diesem Fall wird eine Abtastung (Abbildung) der gesamten Platine 110 ausgeführt.
In Schritt S3 wird das Gesichtsfeld für die Bilderzeugung durch die erste Messeinheit 30 bewegt. In Schritt S4 führt die erste Messeinheit 30 die Bilderzeugung mittels des Phasenverschiebungsverfahrens in dem bewegten Gesichtsfeld aus.
In Schritt S5 werden die Höheninformationen zu dem abgebildeten Gesichtsfeld synthetisiert. In Schritt S6 wird bestimmt, ob die Abbildung des vollständigen Gesichtsfelds durch die erste Messeinheit 30 abgeschlossen ist oder nicht. Wenn die Abbildung des vollständigen Gesichtsfelds nicht abgeschlossen ist, wird der Prozess auf Schritt S3 zurückgesetzt. Wenn die Abbildung des vollständigen Gesichtsfelds abgeschlossen ist, wird der Prozess mit Schritt S7 fortgesetzt.
In Schritt S7 wird die Platine 110 von dem Platinentransportförderer 10 hinausbefördert. Dann wird der Prozess zur Ermittlung dreidimensionaler Informationen beendet.
(Beschreibung des Prozesses zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld (erstes Beispiel))
Ein Prozess zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld (erstes Beispiel) durch die Steuervorrichtung 50 in Schritt S5 gemäß 16 wird nun unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
In Schritt S11 gemäß 17 wird ein durch Integrieren in jeweiligen Richtungen phasenverschobener Bilder erhaltenes Bild (werden Höheninformationen) erstellt. Genauer werden Höheninformationen erstellt, bei denen die in vier Richtungen aufgenommen phasenverschobenen Bilder integriert wurden.
In Schritt S12 wird die Zuverlässigkeit eines Pixels von Interesse in dem mittels des Phasenverschiebungsverfahrens erhaltenen integrierten Bild bestimmt. Wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse gering ist, wird der Prozess mit Schritt S13 fortgesetzt, und wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse hoch ist, wird der Prozess mit Schritt S17 fortgesetzt.
In Schritt S13 wird die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse in dem mittels des optischen Schnittverfahrens erhaltenen Bild bestimmt. Wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse gering ist, wird der Prozess mit Schritt S14 fortgesetzt, und wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse hoch ist, wird der Prozess mit Schritt S15 fortgesetzt. In Schritt S14 werden die Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse entfernt (kein Wert).
In Schritt S15 werden die Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse durch den gemessenen Wert des mittels des optischen Schnittverfahrens erhaltenen Bilds ersetzt. In Schritt S16 wird bestimmt, ob die Synthese (Integration) der Höheninformationen zu sämtlichen Pixeln in dem Gesichtsfeld abgeschlossen ist oder nicht. Wenn sie abgeschlossen ist, wird der Prozess zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld beendet. Wenn sie nicht abgeschlossen ist, wird der Prozess mit Schritt S17 fortgesetzt.
In Schritt S17 wechselt der Prozess der Synthese der Höheninformationen zu dem nächsten Pixel. Dann wird der Prozess auf Schritt S12 zurückgesetzt.
(Beschreibung des Prozesses zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld (zweites Beispiel))
Der Prozess zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld (zweites Beispiel) durch die Steuervorrichtung 50 in Schritt S5 gemäß 16 wird nun unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
In Schritt S21 gemäß 18 wird die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse in dem mittels des optischen Schnittverfahrens erhaltenen Bild bestimmt. Wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse hoch ist, wird der Prozess mit Schritt S22 fortgesetzt. Wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse mittel ist, wird der Prozess mit Schritt S23 fortgesetzt. Wenn die Zuverlässigkeit des Pixels von Interesse gering ist, wird der Prozess mit Schritt S24 fortgesetzt. In Schritt S22 werden die Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse als gemessener Wert des mittels des optischen Schnittverfahrens erhaltenen Bilds herangezogen. Dann wird der Prozess mit Schritt S25 fortgesetzt.
In Schritt S23 wird ein durch Synthetisieren (Integrieren) der gemessen Werte der mittels des Phasenverschiebungsverfahrens in den jeweiligen Richtungen erhaltenen Bilder und des gemessenen Werts des mittels des optischen Schnittverfahrens erhaltenen Bilds ermittelter gemessener Wert berechnet. Dann wird der berechnete gemessene Wert als Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse herangezogen. Anschließend wird der Prozess mit Schritt S25 fortgesetzt. In Schritt S24 wird ein durch Synthetisieren (Integrieren) der gemessen Werte der mittels des Phasenverschiebungsverfahrens in den jeweiligen Richtungen erhaltenen Bilder ermittelter gemessener Wert berechnet. Dann wird der berechnete gemessene Wert als Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse herangezogen. Anschließend wird der Prozess mit Schritt S25 fortgesetzt.
In Schritt S25 wird bestimmt, ob die Synthese (Integration) der Informationen zu sämtlichen Pixeln in dem Gesichtsfeld abgeschlossen ist oder nicht. Wenn sie abgeschlossen ist, wird der Prozess zur Synthese von Höheninformationen pro Gesichtsfeld beendet. Wenn sie nicht abgeschlossen ist, wird der Prozess mit Schritt S26 fortgesetzt. In Schritt S26 wechselt der Prozess der Synthese der Höheninformationen zu dem nächsten Pixel. Anschließend wird der Prozess auf Schritt S21 zurückgesetzt.
(Beschreibung des Bildintegrationsprozesses)
Ein Bildintegrationsprozess durch die Steuervorrichtung 50 wird nun unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. Bei diesem Bildintegrationsprozess werden die an jeder Position gemessenen Höheninformationen (gemessen Werte) integriert (synthetisiert).
In Schritt S31 gemäß 19 werden die Höheninformationsdaten mit geringer Zuverlässigkeit aus den Integrationszielen ausgeschlossen. In Schritt S32 wird die Anzahl der gültigen Daten bestimmt. Wenn die Anzahl der gültigen Daten zwei oder mehr beträgt, wird der Prozess mit Schritt S33 fortgesetzt. Wenn die Anzahl der gültigen Daten eins beträgt, wird der Prozess mit Schritt S39 fortgesetzt. Wenn die Anzahl der gültigen Daten null beträgt, wird der Prozess mit Schritt S40 fortgesetzt.
In Schritt S33 werden, wie in 12 gezeigt, die gültigen Daten entsprechend einem Zwischendatenbereichs-Schwellenwert gruppiert. Dies bedeutet, dass die gültigen Daten innerhalb des Zwischendatenbereichs-Schwellenwerts als Gruppe mit bestimmten gültigen Daten als Mittelpunkt gruppiert werden. Die höchste Anzahl an erstellten Gruppen ist die Anzahl der gültigen Daten. In Schritt S34 wird bestimmt, ob mehrere Gruppen mit der höchsten Anzahl an Daten existieren oder nicht. Wenn nicht mehrere Gruppen mit der höchsten Anzahl an Daten vorhanden sind (eine Gruppe vorhanden ist), wird der Prozess mit Schritt S35 fortgesetzt, und wenn mehrere Gruppen mit der höchsten Anzahl an Daten vorhanden sind, wird der Prozess mit Schritt S36 fortgesetzt.
In Schritt S35 wird der Mittelwert der gemessen Werte einer Gruppe mit der höchsten Anzahl an Daten als integrierter gemessener Wert herangezogen. Anschließend wird der Bildintegrationsprozess beendet.
In Schritt S36 wird bestimmt, ob eine Gruppe, die den mittels des optischen Schnittverfahrens gemessen Wert enthält, existiert oder nicht. Wenn keine Gruppe existiert, die den mittels des optischen Schnittverfahrens gemessen Wert enthält, wird der Prozess mit Schritt S37 fortgesetzt, und wenn eine Gruppe existiert, die den mittels des optischen Schnittverfahrens gemessen Wert enthält, wird der Prozess mit Schritt S38 fortgesetzt. In Schritt S37 wird der Mittelwert der gemessen Werte einer Gruppe mit dem geringsten Gesamtabstand zwischen mehreren Elementen der Daten in der Gruppe als integrierter gemessener Wert herangezogen. Anschließend wird der Bildintegrationsprozess beendet.
In Schritt S38 wird der Mittelwert der gemessen Werte der Gruppe, die den mittels des optischen Schnittverfahrens gemessen Wert enthält, als integrierter gemessener Wert herangezogen. Anschließend wird der Bildintegrationsprozess beendet.
In Schritt S39 wird ein Element gültiger Daten, das verbleibt, ohne ausgeschlossen zu werden, als integrierter gemessener Wert herangezogen. Anschließend wird der Bildintegrationsprozess beendet.
In Schritt S40 werden die Höheninformationen zu dem Pixel von Interesse entfernt (kein Wert). Anschließend wird der Bildintegrationsprozess beendet.
(Vorteilhafte Ergebnisse der Ausführungsform)
Durch diese Ausführungsform werden die folgenden vorteilhaften Ergebnisse erzielt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben, das Messziel sowohl mittels des optischen Schnittverfahrens als auch mittels des Phasenverschiebungsverfahrens gemessen, und daher können die Höheninformationen selbst an einer Position, an der die Lichtbestrahlung mittels des optischen Schnittverfahrens einen Schatten verursacht, durch die Messung mittels des Phasenverschiebungsverfahrens ergänzt werden. Darüber hinaus können die dreidimensionalen Informationen mittels mehrerer Verfahren ermittelt werden, die das optische Schnittverfahren und das Phasenverschiebungsverfahren umfassen, und daher kann die Genauigkeit der Ermittlung der dreidimensionalen Informationen verbessert werden. Dementsprechend können die dreidimensionalen Informationen zu dem Messziel präzise gemessen werden.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die erste Messeinheit 30, wie vorstehend beschrieben, die erste Abbildungsvorrichtung 31, die eine optische Achse aufweist, die in der zu der Bezugsebene senkrechten Richtung angeordnet ist, und die mehreren ersten Projektoren 32, die darauf ausgelegt sind, das von der ersten Abbildungsvorrichtung 31 abgebildete erste Messmuster in der in Bezug auf die Richtung der optischen Achse der ersten Abbildungsvorrichtung 31 geneigten Richtung zu projizieren. Die zweite Messeinheit 40 umfasst die zweite Abbildungsvorrichtung 41, die eine optische Achse aufweist, die in der in Bezug auf die vertikale Richtung der Bezugsebene geneigten Richtung angeordnet ist und das telezentrische optischen System 411 umfasst, und den zweiten Projektor 42, der an der Position in der Richtung angeordnet ist, in der die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 von der Bezugsebene spiegelnd reflektiert wird, und der darauf ausgelegt ist, das von der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 abgebildete linienförmige zweite Messmuster zu projizieren. Dementsprechend kann selbst dann, wenn das Messziel eine reflektierende Oberfläche wie eine Spiegelfläche oder eine Glasfläche aufweist, das von dem zweiten Projektor 42 projizierte zweite Messmuster von der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 zuverlässig abgebildet werden, die an der Position in der Spiegelreflexionsrichtung angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst die zweite Abbildungsvorrichtung 41 das telezentrische optische System 411, und daher kann das von der reflektierenden Oberfläche des Messziels reflektierte zweite Messmuster von dem optischen System parallel abgebildet werden, ohne verformt zu werden. Somit können die dreidimensionalen Informationen selbst bei dem Messziel präzise gemessen werden, das eine reflektierende Oberfläche aufweist. Überdies sind in der ersten Messeinheit 30 die mehreren ersten Projektoren 32 so vorgesehen, dass das erste Messmuster in mehrere Richtungen projiziert werden kann. Dementsprechend wird selbst dann, wenn die Projektion in einer Richtung an einer bestimmten Position einen Schatten verursacht, eine Projektion in einer anderen Richtung ausgeführt, so dass ein Schatten erheblich reduziert oder verhindert werden kann. Dadurch können die dreidimensionalen Informationen an einer bestimmten Position zuverlässig gemessen werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie ein Element der Höheninformationen anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit 30 basieren, und die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen anhand der Messung der zweiten Messeinheit 40 ermittelt. Dementsprechend kann selbst dann, wenn sich die auf der Messung der ersten Messeinheit 30 basierenden Höheninformationen und die auf der der Messung der zweiten Messeinheit 40 basierenden Höheninformationen erheblich voneinander unterscheiden, anhand der jeweiligen Zuverlässigkeitsinformationen ein Element der Höheninformationen mit einer höheren Zuverlässigkeit ermittelt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie ein Element der Höheninformationen anhand der mehreren Elemente von Höheninformationen und der mehreren Elemente von Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit 30 basieren, und die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen anhand der Messung der zweiten Messeinheit 40 ermittelt. Dementsprechend werden die mehreren Elemente der Höheninformationen von der ersten Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens ermittelt, und dadurch kann ein Element der Höheninformationen mit einer höheren Zuverlässigkeit ermittelt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie die von der zweiten Messeinheit 40 gemessenen Höheninformationen mit geringer Zuverlässigkeit in den Zuverlässigkeitsinformationen mit den von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Höheninformationen ergänzt. Dementsprechend können bei der Messung durch die zweite Messeinheit 40 unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens die Höheninformationen selbst dann durch die Messung durch die erste Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens ergänzt werden, wenn die Zuverlässigkeit beispielsweise aufgrund des Einflusses eines Schattens geringer ist.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie das Messergebnis in der Richtung ausschließt, in der ein Schatten verursacht wird, und die Höheninformationen ergänzt, wenn angenommen wird, dass eine Projektion in der Richtung, in der das erste Messmuster der ersten Messeinheit 30 projiziert wird, aufgrund des Messziels einen Schatten verursacht. Dementsprechend kann das Messergebnis in der Projektionsrichtung, in der die Genauigkeit aufgrund des Einflusses eines Schattens vermindert ist, unter den mehreren Projektionsrichtungen des ersten Messmusters ausgeschlossen werden, und dadurch können die auf der Messung der zweiten Messeinheit 40 unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens basierenden Höheninformationen präziser durch die mehreren Elemente der von der ersten Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens gemessenen Höheninformationen ergänzt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand der aus den mehreren Messungen der ersten Messeinheit 30 resultierenden Luminanzdifferenz ermittelt. Dementsprechend können die Zuverlässigkeitsinformationen anhand der aus den mehreren Messungen durch die erste Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens resultierenden Luminanzdifferenz leicht ermittelt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand des auf der der Messung der zweiten Messeinheit 40 basierenden Luminanzwerts ermittelt. Dementsprechend können die Zuverlässigkeitsinformationen anhand des auf der Messung der zweiten Messeinheit 40 unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens basierenden Luminanzwerts leicht ermittelt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 bestimmt, ob die dem Messergebnis der ersten Messeinheit 30 entsprechende vorstehende Form eine Störung oder eine Struktur ist. Dementsprechend ist es möglich, mittels des optischen Schnittverfahrens der zweiten Messeinheit 40 zu bestimmen, dass ein durch die Bilderzeugung mittels des Phasenverschiebungsverfahrens der ersten Messeinheit 30 in der vorstehenden Form erscheinendes virtuelles Bild eine Störung ist, und dadurch wird die Störung entfernt, so dass die Höheninformationen präziser ermittelt werden können.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie die Messung mittels der zweiten Messeinheit 4 vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit 30 ausführt und anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 eine Steuerung zur Einstellung der von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Höhenposition ausführt. Dementsprechend kann die von der ersten Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens gemessene Höhenposition anhand der von der zweiten Messeinheit 40 unter Verwendung des optischen Schnittverfahrens gemessenen dreidimensionalen Informationen längs der dreidimensionalen Form des Messziels leicht berichtigt werden, und dadurch ist es möglich, das Bild leicht scharfzustellen.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 50, wie vorstehend beschrieben, so konfiguriert oder programmiert, dass sie eine Messung mittels der zweiten Messeinheit 4 vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit 30 ausführt, die Ebenenpositionsinformationen zu dem Messziel anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit 40 ermittelt und eine Steuerung zur Einstellung der von der ersten Messeinheit 30 gemessenen Ebenenposition ausführt. Dementsprechend kann auf den Arbeitsablauf der ersten Messeinheit 30 unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens zur Ermittlung der Ebenenpositionsinformationen verzichtet werden, und dadurch kann eine Zunahme der für den Messvorgang erforderlichen Zeit im Vergleich zu einem Fall erheblich reduziert oder verhindert werden, in dem die Ebenenpositionsinformationen von der ersten Messeinheit 30 erneut ermittelt werden.
(Modifizierte Beispiele)
Die diesmal offenbarte Ausführungsform ist in sämtlichen Punkten als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die vorstehende Beschreibung der Ausführungsform aufgezeigt, sondern durch den Umfang der Ansprüche für das Patent, und sämtliche Modifikationen (modifizierten Beispiele) innerhalb der Bedeutung und des Rahmens, der dem Umfang der Ansprüche für das Patent entspricht, sind ferner eingeschlossen.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform beispielsweise das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem der zweite Projektor an der Position in der Richtung angeordnet ist, in der die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung von der Bezugsebene spiegelnd reflektiert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie bei einem in 20 gezeigten ersten modifizierten Beispiel der Ausführungsform eine zweite Abbildungsvorrichtung 41 so angeordnet sein, dass sie eine zu einer Bezugsebene senkrechte optische Achse aufweist, und der zweite Projektor 42 kann in einer in Bezug auf die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 um einen vorgegebenen Winkel geneigten Richtung angeordnet sein.
Darüber hinaus kann wie bei einem in 21 gezeigten zweiten modifizierten Beispiel der Ausführungsform eine zweite Abbildungsvorrichtung 41 so angeordnet sein, dass sie eine zu einer Bezugsebene senkrechte optische Achse aufweist, und mehrere zweite Projektoren 42 können in in Bezug auf die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung 41 um einen vorgegebenen Winkel geneigten Richtungen angeordnet sein.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem die erste Messeinheit die erste Abbildungsvorrichtung, die eine optischen Achse aufweist, die in der zu der Bezugsebene senkrechten Richtung angeordnet ist, und die mehreren ersten Projektoren umfasst, die optische Achsen aufweisen, die in den in Bezug auf die Richtung der optischen Achse der ersten Abbildungsvorrichtung geneigten Richtungen angeordnet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie bei einem in 22 gezeigten dritten modifizierten Beispiel der Ausführungsform eine erste Messeinheit 30 einen ersten Projektor 32, der eine optischen Achse aufweist, die in einer zu einer Bezugsebene senkrechten Richtung angeordnet ist, und mehrere erste Abbildungsvorrichtungen 31 umfassen, die optische Achsen aufweisen, die in in Bezug auf die Richtung der optischen Achse des ersten Projektors 32 geneigten Richtungen angeordnet sind. In diesem Fall kann ein telezentrisches optisches System 321 in dem ersten Projektor 32 vorgesehen sein. Dadurch wird ein erstes Messmuster senkrecht zu der Bezugsebene projiziert. Dementsprechend kann eine sekundäre Reflexion erheblich reduziert oder verhindert werden, und dadurch kann das Auftreten sekundärer Ränder erheblich reduziert oder verhindert werden. Darüber hinaus können die mehreren ersten Abbildungsvorrichtungen 31 so angeordnet sein, dass sie den ersten Projektor 32 von oben gesehen umgeben. Überdies können die mehreren ersten Abbildungsvorrichtungen 31 in im Wesentlichen gleichen Winkelabständen an von einem Projektionsmittelpunkt (ersten Projektoren 31) abstandsgleichen Positionen angeordnet sein. Dadurch führen die mehreren ersten Abbildungsvorrichtungen 31 die Bilderzeugung gleichzeitig aus, so dass die Bilderzeugungsdauer im Vergleich zu einem Fall verkürzt werden kann, in dem die Bilderzeugung separat ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass eine Erhöhung der Bilderzeugungsdauer selbst dann erheblich reduziert oder verhindert werden kann, wenn die Abbildungsrichtungen vermehrt werden.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem die dreidimensionale Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung angewendet wird, die die Platine überprüft, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine andere dreidimensionale Messung durch eine Fremdkörperprüfungvorrichtung, eine Lötmetalldruck-Prüfvorrichtung, eine Komponentenprüfvorrichtung oder dergleichen anwendbar. Alternativ ist die vorliegende Erfindung auch auf eine andere Vorrichtung als die Vorrichtung anwendbar, die die Platine überprüft.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem die erste Messeinheit die vier ersten Projektoren umfasst, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die erste Messeinheit statt vier ein oder mehrere erste Projektoren umfassen.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem die zweite Abbildungsvorrichtung das telezentrische optischen System umfasst und der zweite Projektor das Licht telezentrisch projiziert, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann von dem zweiten Projektor Licht projiziert werden, das sich nicht telezentrisch ausbreitet, oder die zweite Abbildungsvorrichtung muss das telezentrische optische System nicht umfassen.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform das Beispiel aufgezeigt wurde, bei dem die Zuverlässigkeitsinformationen der zweiten Messeinheit die drei Grade hoch, mittel und gering eingeteilt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Zuverlässigkeitsinformationen der zweiten Messeinheit in zwei Grade oder vier oder mehr Grade eingeteilt sein. Alternativ können die Zuverlässigkeitsinformationen der zweiten Messeinheit numerische Werte ohne Grade sein.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend aufgeführten Ausführungsform die von der Steuervorrichtung (Steuerung) ausgeführten Steuerungsprozessabläufe zur Zweckmäßigkeit der Darstellung unter Verwendung der Ablaufdiagramme beschrieben wurden, die auf eine von einem Ablauf gesteuerte Weise beschrieben wurden, bei dem Prozesse einem Prozessablauf folgend der Reihe nach ausgeführt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die von der Steuerung ausgeführten Prozessabläufe auf eine ereignisgesteuerte Weise ausgeführt werden, bei der Prozesse auf der Basis von Ereignissen ausgeführt werden. In diesem Fall können die Prozessabläufe auf vollständig ereignisgesteuerte Weise oder durch eine Kombination aus einem ereignisgesteuerten Ansatz und einer durch einen Ablauf gesteuerten Art und Weise ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

30:: erste Messeinheit

31:: erste Abbildungsvorrichtung
32:: erster Projektor
40:: zweite Messeinheit
41:: zweite Abbildungsvorrichtung
42:: zweiter Projektor
50:: Steuervorrichtung (Steuerung)
100:: Erscheinungsbild-Überprüfungsvorrichtung (dreidimensionale Messvorrichtung)
110:: Platine (Messziel)
111:: elektronische Komponente
411:: telezentrisches optisches System

Claims

Dreidimensionale Messvorrichtung, die umfasst: eine erste Messeinheit, die darauf ausgelegt ist, dreidimensionale Informationen mittels eines Phasenverschiebungsverfahrens zu messen; eine zweite Messeinheit, die darauf ausgelegt ist, dreidimensionale Informationen mittels eines optischen Schnittverfahrens zu messen; und eine Steuerung, die so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie anhand von Messergebnissen sowohl der ersten Messeinheit als auch der zweiten Messeinheit dreidimensionale Informationen zu einem Messziel ermittelt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Messeinheit eine erste Abbildungsvorrichtung und einen ersten Projektor umfasst, der darauf ausgelegt ist, ein erstes Messmuster zu projizieren, das von der ersten Abbildungsvorrichtung abgebildet wird; entweder die erste Abbildungsvorrichtung oder der erste Projektor eine optische Achse aufweist, die in einer zu einer Bezugsebene senkrechten Richtung angeordnet ist; die bzw. der andere unter der ersten Abbildungsvorrichtung und dem ersten Projektor eine optische Achse aufweist, die in einer in Bezug auf eine Richtung der optischen Achse entweder der ersten Abbildungsvorrichtung oder des ersten Projektors geneigten Richtung angeordnet ist, und mehrere erste Abbildungsvorrichtungen oder mehrere erste Projektoren umfasst; und die zweite Messeinheit eine zweite Abbildungsvorrichtung, die eine optische Achse aufweist, die in einer in Bezug auf eine vertikale Richtung der Bezugsebene geneigten Richtung angeordnet ist, wobei die zweite Abbildungsvorrichtung ein telezentrisches optisches System umfasst, und einen zweiten Projektor umfasst, der an einer Position in einer Richtung angeordnet ist, in der die optische Achse der zweiten Abbildungsvorrichtung von der Bezugsebene spiegelnd reflektiert wird, wobei der zweite Projektor darauf ausgelegt ist, ein linienförmiges zweites Messmuster zu projizieren, das von der zweiten Abbildungsvorrichtung abgebildet wird.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie anhand der Messung der ersten Messeinheit Höheninformationen, die eine Höhe des Messziels an jeder Position angeben, und Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt, die die Zuverlässigkeit der Höheninformationen an jeder Position angeben, anhand der Messung der zweiten Messeinheit die Höheninformationen und die Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ein Element der Höheninformationen ermittelt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Messeinheit darauf ausgelegt ist, zum Messen der dreidimensionalen Informationen ein erstes Messmuster von mehreren Richtungen zu projizieren; und die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie anhand der Messung der ersten Messeinheit mehrere Elemente der Höheninformationen und mehrere Elemente der Zuverlässigkeitsinformationen ermittelt und anhand der mehreren Elemente der Höheninformationen und der mehreren Elemente der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der ersten Messeinheit basieren, und anhand der Höheninformationen und der Zuverlässigkeitsinformationen, die auf der Messung der zweiten Messeinheit basieren, ein Element der Höheninformationen ermittelt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie die von der zweiten Messeinheit gemessenen Höheninformationen mit geringer Zuverlässigkeit der Zuverlässigkeitsinformationen mit den von der ersten Messeinheit gemessenen Höheninformationen ergänzt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie das Messergebnis von einer Richtung ausschließt, in der ein Schatten verursacht wird, und die Höheninformationen ergänzt, wenn angenommen wird, dass eine Projektion von einer Richtung, von der das erste Messmuster der ersten Messeinheit projiziert wird, aufgrund des Messziels den Schatten verursacht.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand einer aus mehreren Messungen der ersten Messeinheit resultierenden Luminanzdifferenz ermittelt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie die Zuverlässigkeitsinformationen an jeder Position anhand eines auf der Messung der zweiten Messeinheit basierenden Luminanzwerts ermittelt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit bestimmt, ob eine dem Messergebnis der ersten Messeinheit entsprechende vorstehende Form eine Störung oder eine Struktur ist.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit eine Messung mittels der zweiten Messeinheit ausführt und dass sie entsprechend dem Messergebnis der zweiten Messeinheit eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit gemessenen Höhenposition ausführt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuerung so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie vor einer Messung mittels der ersten Messeinheit eine Messung mittels der zweiten Messeinheit ausführt, anhand des Messergebnisses der zweiten Messeinheit Ebenenpositionsinformationen zu dem Messziel ermittelt und eine Steuerung zur Einstellung einer von der ersten Messeinheit gemessenen Ebenenposition ausführt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Messziel eine Platine umfasst, auf der eine elektronische Komponente montiert ist.