DE112021007975T5

DE112021007975T5 - Werkstückhöhenmessvorrichtung und prüfvorrichtung für bestückte leiterplatten, die diese verwendet

Info

Publication number: DE112021007975T5
Application number: DE112021007975.1T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Arai; Takahiro Matsukubo
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2024-05-08
Also published as: TWI818349B; KR20240042042A; WO2023032095A1; TW202311702A; CN117881941A; JPWO2023032095A1

Abstract

Eine Werkstückhöhenmessvorrichtung umfasst eine Bildaufnahmeeinheit, die eine Bildaufnahme eines Werkstücks erstellt, eine Linienlichtprojektionseinheit mit einer optischen Projektionsachse mit einem festgelegten Schnittwinkel in Bezug auf eine optische Aufnahmeachse, die das Werkstück aus mehreren Richtungen mit Linienlicht bestrahlen kann, eine Abtastungsantriebseinheit, die die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit verlagert, um eine Abtastung des Werkstücks zu bewirken, und eine Messeinheit, die auf Grundlage von mittels der Abtastung erlangten Bildern in einem Lichtschnittverfahren Höhendaten des Werkstücks ermittelt. Die Messeinheit führt eine erste Abtastung aus, bei der Linienlicht aus einer festgelegten Bestrahlungsrichtung auf das Werkstück gestrahlt wird, beurteilt, ob in den auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder ermittelten Höhendaten ein fehlender Teil in den Höhendaten des Werkstücks vorliegt, und führt für den Fall, dass ein fehlender Teil erfasst wird, eine zweite Abtastung aus, bei der sich die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts von der ersten Abtastung unterscheidet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Höhenmessvorrichtung für Werkstücke wie beispielsweise elektronische Bauelemente, die auf einer Leiterplatte montiert sind, und eine Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten, die diese verwendet.
Allgemeiner Stand der Technik
In einer Produktionslinie für mit Bauelementen bestückte Leiterplatten, in der Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen (Werkstücken) bestückt werden, muss beispielsweise geprüft werden, ob die elektronischen Bauelemente wie vorgesehen auf den Leiterplatten montiert werden. Wenn an den mit Bauelementen bestückten Leiterplatten eine Höhenmessung durchgeführt wird, können Montagemängel der elektronischen Bauelemente wie beispielsweise zu weit vorstehende Bauelemente, Montagepositionsabweichungen, nicht erfolgte Montage und dergleichen erfasst werden. Als ein Verfahren für eine kontaktfreie Höhenmessung eines Werkstücks ist das Lichtschnittverfahren bekannt. Im Lichtschnittverfahren werden Bildaufnahmen eines schräg mit Linienlicht bestrahlten Werkstücks erstellt und aus den aufgenommenen Bildern nach dem Prinzip der Triangulation die Höhe des Werkstücks ermittelt. In Patentdokument 1 ist eine 3D-Profilmessvorrichtung für Werkstücke unter Verwendung des Lichtschnittverfahrens offenbart. Die Vorrichtung aus Patentdokument 1 umfasst einen Mechanismus, der eine Lichtschnittsonde mit einer Linienlichtquelle und einer Aufnahmekamera dreht.
Beim Messen der Werkstückhöhe wird eine Abtastung ausgeführt, bei der eine Vielzahl von Aufnahmen erstellt wird, während die Linienlichtquelle und die Aufnahmekamera in Bezug auf das Werkstück horizontal verlagert werden. Aus den einzelnen durch die Abtastung erlangten Bildern werden Höhendaten ermittelt, und durch Zusammenführen der Höhendaten kann das Profil des Werkstücks gemessen werden. Wenn dabei beispielsweise mehrere Werkstücke dicht beieinander angeordnet sind oder benachbart zu einem hohen Werkstück ein niedriges Werkstück angeordnet ist, kommt es vor, dass das Linienlicht, mit dem ein Zielwerkstück bestrahlt werden soll, durch ein benachbartes Werkstück blockiert wird. In diesem Fall ergibt sich das Problem, dass die Höhenmessung des Zielwerkstücks nicht präzise durchgeführt werden kann.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 2015-72197 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Werkstückhöhenmessvorrichtung und eine Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten, die diese verwendet, bereitzustellen, mit denen ungeachtet des Anordnungszustands der Werkstücke die Höhe der Werkstücke präzise gemessen werden kann.
Eine Werkstückhöhenmessvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bildaufnahmeeinheit mit einer in vertikaler Richtung verlaufenden optischen Aufnahmeachse, die eine Bildaufnahme eines Werkstücks erstellt, eine Linienlichtprojektionseinheit mit einer optischen Projektionsachse mit einem festgelegten Schnittwinkel in Bezug auf eine optische Aufnahmeachse, die das Werkstück aus mehreren Richtungen mit Linienlicht bestrahlen kann, eine Abtastungsantriebseinheit, die die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit verlagert, um eine Abtastung des Werkstücks zu bewirken, und eine Messeinheit, die die Abtastungsantriebseinheit steuert und bewirkt, dass diese die Abtastung ausführt, und auf Grundlage von mittels der Abtastung erlangten Bildern in einem Lichtschnittverfahren Höhendaten des Werkstücks ermittelt. Die Messeinheit führt eine erste Abtastung aus, bei der Linienlicht aus einer festgelegten Bestrahlungsrichtung auf das Werkstück gestrahlt wird, beurteilt, ob in den auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder ermittelten Höhendaten ein fehlender Teil in den Höhendaten des Werkstücks vorliegt, und führt für den Fall, dass ein fehlender Teil erfasst wird, eine zweite Abtastung aus, bei der sich die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts von der ersten Abtastung unterscheidet.
Eine Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Prüfstation, zu der eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte transportiert wird, und die Werkstückhöhenmessvorrichtung, die eine Höhenmessung durchführt, wobei die Bauelemente, mit denen die zu der Messstation transportierte bestückte Leiterplatte bestückt ist, die Werkstücke sind.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:

1 ein Blockschaubild der Konfiguration einer Produktionslinie für bestückte Leiterplatten, in die die erfindungsgemäße Werkstückhöhenmessvorrichtung als ein Sichtprüfgerät eingebaut ist;
2(A)-(C) schematische Ansichten, die Verfahrensweisen zur Höhenmessung von Bauelementen mittels des Lichtschnittverfahrens veranschaulichen;
3(A) und (B) Ansichten, die die Nachteile der Bauelementhöhenmessung mittels des Lichtschnittverfahrens erläutern, und 3(C) Maßnahmen zu deren Behebung;
4 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Hardwarekonfiguration des Sichtprüfgeräts veranschaulicht;
5 ein Blockschaubild, das die elektrische Konfiguration des Sichtprüfgeräts veranschaulicht;
6(A)-(C) perspektivische Ansichten eines Drehungszustands eines Kopfes, der eine Kameraeinheit und eine Linienlichtquelle umfasst;
7 eine perspektivische Ansicht eines Kopfes gemäß einem Abwandlungsbeispiel;
8 (A)-(D) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer ersten Ausführungsform;
9 ((A)-(D) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der ersten Ausführungsform;
10 (A)-(D) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11 (A)-(C) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der zweiten Ausführungsform;
12 ein Ablaufdiagramm einer Abtastrichtungsfestlegungsverarbeitung bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der zweiten Ausführungsform;
13 (A)-(E) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer dritten Ausführungsform;
14 (A) und (B) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer vierten Ausführungsform;
15 (A) und (B) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der vierten Ausführungsform;
16 ein Ablaufdiagramm einer Bereichsfestlegungsverarbeitung bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der vierten Ausführungsform;
17 (A)-(C) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer fünften Ausführungsform;
18 (A)-(C) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der fünften Ausführungsform;
19 ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Festlegen der Abtastrichtung pro Bauelement bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der fünften Ausführungsform;
20 (A)-(C) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einem Abwandlungsbeispiel der fünften Ausführungsform;
21 ein Ablaufdiagramm der zum Festlegen der Abtastrichtung pro Bauelement bei der Bauelementhöhenmessung gemäß dem Abwandlungsbeispiel der fünften Ausführungsform;
22 (A)-(D) schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
23 ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Erstellen detaillierter Bauelementhöhendaten bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der sechsten Ausführungsform;
24 (A) und (B) Ansichten eines Abwandlungsbeispiels des Abtastungsvorgangs; und
25 eine Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der Bilddatenerlangung.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Die Werkstückhöhenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf die unterschiedlichsten Profilmessungen an Werkstücken wie verschiedenen Industrieprodukten, Halbfertigprodukten, mechanischen Bauteilen, elektronischen Bauelementen, Lebensmitteln, Agrarprodukten und dergleichen angewandt werden. In der nachfolgenden Ausführungsform erfolgt die Beschreibung am Beispiel einer Höhenmessung eines auf eine Leiterplatte montierten Bauelements als das Werkstück. Hier wird das Beispiel gezeigt, dass die Werkstückhöhenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer Produktionslinie für bestückte Leiterplatten bei einer Sichtprüfung für fertig bestückte Leiterplatten angewandt wird.
Produktionslinie für bestückte Leiterplatten
1 ist ein Blockschaubild, das die Konfiguration einer Produktionslinie 1 für bestückte Leiterplatten veranschaulicht, in der Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen bestückt werden. Die Produktionslinie 1 für bestückte Leiterplatten umfasst einen Drucker 11, ein Druckprüfgerät 12, einen Bestückungsautomaten 13, einen Refluxofen 14 und ein Sichtprüfgerät 15 (Werkstückhöhenmessvorrichtung/Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten), die der Reihe nach von einer Stromaufwärtsseite zu einer Stromabwärtsseite einer Transportrichtung der Leiterplatten angeordnet sind.
Der Drucker 11 trägt Lötpaste auf Anschlussflächen der Leiterplatte auf. Beispielsweise legt der Drucker 11 eine Schablone auf die Leiterplatte, in der die Teile, auf die Lötpaste aufgetragen werden soll, offen sind, und trägt von oben Lötpaste auf die Schablone auf. Das Druckprüfgerät 12 prüft, ob die Position und die Menge der auf die Leiterplatte aufgetragenen Lötpaste korrekt sind. Der Bestückungsautomat 13 umfasst einen Kopf für die Bauelementmontage und bestückt die Leiterplatte mit den erforderlichen Bauelementen. Der Refluxofen 14 erwärmt die mit Bauelementen bestückte Leiterplatte, wodurch die Lötpaste schmilzt, sodass die Bauelemente auf der Leiterplatte fixiert werden.
Das Sichtprüfgerät 15 prüft, ob die Bauelemente ohne Auslassungen an den richtigen Positionen auf der Leiterplatte montiert wurden. Konkret prüft das Sichtprüfgerät 15 unter anderem auf Montagepositionsabweichungen der auf die Leiterplatte montierten Bauelemente, zu weit vorstehende Bauelemente, nicht erfolgte Montage und Mängel beim Auftragen der Lötpaste. Für diese Prüfungen reicht es aus, eine Sichtprüfung der bestückten Leiterplatte, also eine Höhenmessung an der bestückten Leiterplatte, durchzuführen. Das Sichtprüfgerät 15 erfasst Montagemängel durch Abgleichen der in der Höhenmessung erlangten Höhendaten und der Auslegungsdaten der Leiterplatte. Das Sichtprüfgerät 15 der vorliegenden Ausführungsform führt die Höhenmessung unter Verwendung eines Lichtschnittverfahrens durch.
Höhenmessung im Lichtschnittverfahren
Unter Bezugnahme auf 2(A)-(C) folgt eine Beschreibung der von dem Sichtprüfgerät 15 angewandten Höhenmessung im Lichtschnittverfahren. Wie in 2(A) gezeigt, handelt es sich bei dem Messobjekt um ein Bauelement C (Werkstück), das auf eine Leiterplattenoberfläche PS einer bestückten Leiterplatten P montiert ist. Obwohl die Hardwarekonfiguration an späterer Stelle ausführlich erörtert wird, umfasst das Sichtprüfgerät 15 eine Kameraeinheit 4 (Bildaufnahmeeinheit) und eine Linienlichtquelle 5 (Linienlichtprojektionseinheit).
Die Kameraeinheit 4 weist eine optische Aufnahmeachse AX auf, die in Bezug auf eine Leiterplattenoberfläche PS in vertikaler Richtung verläuft, und erstellt Bildaufnahmen des Bauelements C. Die Linienlichtquelle 5 weist eine optische Projektionsachse mit einem festgelegten Schnittwinkel θ in Bezug auf die optische Aufnahmeachse AX auf und erzeugt an der optischen Projektionsachse entlang verlaufendes Linienlicht SL. Das Linienlicht SL wird auf das zu messende Bauelement C gestrahlt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Modul, in dem die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 installiert sind, einen Mechanismus, der sich um die optische Aufnahmeachse AX dreht. Durch diesen Mechanismus kann die Linienlichtquelle 5 das zu messende Bauelement C aus mehreren Richtungen mit Linienlicht SL bestrahlen.
2(B) zeigt ein Bild IM, das an einer Abtastposition SC1 durch die Kameraeinheit 4 erlangt wird, wenn das Bauelement C mit Linienlicht SL bestrahlt wird. Wenn das Linienlicht SL auf einen Bereich gestrahlt wird, der das Bauelement C enthält, werden Reflexionslicht RL1 von der Leiterplattenoberfläche PS in der Umgebung des Bauelements C und Reflexionslicht RL2 von der oberen Fläche des Bauelements C von der Kameraeinheit 4 aufgenommen. Da das Linienlicht SL schräg einfällt und das Bauelement C eine Höhe aufweist, sind in dem Bild IM die X-Koordinaten des Reflexionslichts RL1, RL2 an unterschiedlichen Positionen zu sehen. Konkret erscheint das Reflexionslicht RL1 an der Koordinate x11, während das Reflexionslicht RL2 an der Koordinate x12 erscheint, die in Abtastrichtung stromabwärts der Koordinate x11 liegt.
Wenn das Linienlicht SL auf den Punkt P0 aus 2(A) gestrahlt wird, wird dieser als eine Position mit einer rechnerischen Höhe von 0 behandelt. Wie in 2(C) gezeigt, können somit aufgrund des Prinzips der Triangulation unter Verwendung des Schnittwinkels θ Höhendaten mit einer Höhe h1 an der Koordinate x11 und einer Höhe h2 an der Koordinate x12 erlangt werden. Anschließend erfolgen der Reihe nach Aufnahmen mit der Kameraeinheit 4 an den Abtastpositionen SC2, SC3, während die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 von der Abtastposition SC1 aus stromabwärts verlagert werden. Auf diese Weise werden an der Abtastposition SC2 Höhendaten der Koordinaten x21, x22 und an der Abtastposition SC3 Höhendaten der Koordinaten x31, x32 erlangt. Selbstverständlich ist der tatsächliche Abtastabstand wesentlich kleiner als der beispielhaft gezeigte.
Die mehreren Höhendatensätze aus den Abtastungen werden zusammengeführt, wodurch sich 3D-Profildaten des Bauelements C ermitteln lassen. Die an den Abtastpositionen SC1, SC2, SC3 erlangten Höhendaten beruhen auf dem Ergebnis des Bestrahlens von unterschiedlichen X-Koordinatenpositionen mit dem Reflexionslicht RL1, RL2. Bei der Datenzusammenführung wird daher eine Höhentabelle erstellt, mit der beispielsweise die an der Abtastposition SC1 im Bereich des Bauelements C erlangten Höhendaten der Koordinate x12 und die an einer darauf folgenden Abtastposition im Bereich der Leiterplattenoberfläche PS erlangten Höhendaten der Koordinate x12 aufeinander abgestimmt werden.
3(A) und (B) sind Ansichten, die die Nachteile der Bauelementhöhenmessung im Lichtschnittverfahren erläutern. Die optische Projektionsachse des Linienlichts SL von der Linienlichtquelle 5 ist in Bezug auf die vertikale Achse geneigt. Wie in 3 (A) gezeigt, entsteht daher beim Bestrahlen des Höhe aufweisenden Bauelements C mit dem Linienlicht SL ein Schattenabschnitt SH, der ein Schatten des Bauelements C ist und den das Linienlicht SL nicht erreichen kann. Da von diesem Bereich des Schattenabschnitts SH kein Reflexionslicht einer bestimmten Helligkeit in die Kameraeinheit 4 einfällt, ist keine Höhenmessung möglich. 3(B) zeigt ein Messergebnis von Höhendaten der in 3(A) gezeigten bestückten Leiterplatte P. Zwar kann die Höhe des Bauelements C und der Leiterplattenoberfläche PS gemessen werden, doch existiert für den Schattenabschnitt SH ein fehlender Teil in den Höhendaten.
3(C) ist eine Ansicht, die eine Maßnahme veranschaulicht, um zu verhindern, dass in den Höhendaten ein fehlender Teil auftritt. Als die Linienlichtquelle 5 werden eine erste Linienlichtquelle 5A und eine zweite Linienlichtquelle 5B verwendet, die einander in einer Abtastrichtung F gegenüberliegen. Die erste Linienlichtquelle 5A strahlt erstes Linienlicht SL1 mit einem festgelegten Schnittwinkel θ in Richtung der Leiterplattenoberfläche PS. Die zweite Linienlichtquelle 5B ist der ersten Linienlichtquelle 5A mit der optischen Aufnahmeachse AX dazwischen gegenüberliegend angeordnet. Die zweite Linienlichtquelle 5B strahlt in einem Schnittwinkel θ, der der gleiche wie der des ersten Linienlichts SL1 ist, aus einer in Bezug auf das erste Linienlicht SL um 180 Grad abweichenden Richtung zweites Linienlicht SL2 in Richtung der Leiterplattenoberfläche PS.
Wenn das zweite Linienlicht SL2 verwendet wird, kann der Schattenabschnitt SH bestrahlt werden. Durch Kombinieren des Höhenmessergebnisses von dem ersten Linienlicht SL1 und des Höhenmessergebnisses von dem zweiten Linienlicht SL2 kann der fehlende Teil in den Höhendaten beseitigt werden. Allerdings kommt es vor, dass auch bei Verwendung der beiden Linienlichtquellen 5A, 5B ein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Höhenmessung auch für den Fall ermöglicht, dass bei Verwendung der beiden Linienlichtquellen 5A, 5B ein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt.
Beschreibung der Vorrichtungskonfiguration
4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Hardwarekonfiguration des Sichtprüfgeräts 15 veranschaulicht, und 5 ist ein Blockschaubild, das die elektrische Konfiguration des Sichtprüfgeräts 15 veranschaulicht. Das Sichtprüfgerät 15 beinhaltet einen Messvorrichtungsgrundkörper 2, eine Steuervorrichtung 3 (Messeinheit) und eine Servervorrichtung 30. Der Messvorrichtungsgrundkörper 2 führt den Höhenmessvorgang an der bestückten Leiterplatte P aus. Der Messvorrichtungsgrundkörper 2 beinhaltet einen Sockel 21, einen Verlagerungsrahmen 22, einen Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 (Abtastungsantriebseinheit/zweiter Verlagerungsmechanismus), einen X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 (Abtastungsantriebseinheit/erster Verlagerungsmechanismus), einen Schieber 25 und einen Kopf 25H. An dem Kopf 25H sind die oben beschriebene Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 installiert.
Der Sockel 21 ist ein plattenförmiges Rahmengestell, das den Y Achsenverlagerungsmechanismus 23 trägt und als eine Messstation 21S für die bestückte Leiterplatte P dient. Ein nicht dargestelltes Förderband transportiert die der Sichtprüfung zu unterziehende bestückte Leiterplatte P aus dem Refluxofen 14 zur Messstation 21S und transportiert die bestückte Leiterplatte P nach der Prüfung ab. Der Verlagerungsrahmen 22 ist ein torförmiger Rahmen, der sich in X-Richtung erstreckt, und verlagert sich oberhalb des Sockels 21 in Y-Richtung. Der Verlagerungsrahmen 22 hält den Kopf 25H mittels des Schiebers 25.
Der Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und der X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 dienen als Abtastungsantriebseinheiten, die die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 verlagern, um eine Abtastung des Bauelements C (Werkstück) zu bewirken. Der Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 ist paarweise an beiden Endabschnitten in X-Richtung des Sockels 21 angeordnet und ist ein Mechanismus, der den den Kopf 25H (Kameraeinheit 4 und Linienlichtquelle 5) haltenden Verlagerungsrahmen 22 in Y-Richtung (zweite Verlagerungsrichtung, die in der horizontalen Ebene zu der ersten Verlagerungsrichtung orthogonal ist) horizontal verlagert. Der Y Achsenverlagerungsmechanismus 23 umfasst einen Y-Achsenmotor 231, bei dem es sich um einen Servomotor oder dergleichen handelt, und eine an den Y-Achsenmotor 231 gekoppelte nicht dargestellte Y-Achsenkugelspindel. Die Y-Achsenkugelspindel ist mit einer Spindelmutter verschraubt, die an den Verlagerungsrahmen 22 angebaut ist. Der X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 ist an dem Verlagerungsrahmen 22 bereitgestellt und ist ein Mechanismus, der den Kopf 25H in X-Richtung (erste Verlagerungsrichtung) horizontal verlagert. Der X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 umfasst einen X-Achsenmotor 241 und eine an den X-Achsenmotor 241 gekoppelte nicht dargestellte X-Achsenkugelspindel.
Der Schieber 25 ist ein Plattenelement, das den Kopf 25H hält, und ist in Bezug auf den Verlagerungsrahmen 22 in X-Richtung (Abtastrichtung) verlagerbar angebaut. Die X-Achsenkugelspindel ist mit einer Spindelmutter verschraubt, die an den Schieber 25 angebaut ist. Indem der X-Achsenmotor 241 die X-Achsenkugelspindel drehend antreibt, verlagert sich der Schieber 25 am Verlagerungsrahmen 22 entlang in X-Richtung. Der Verlagerungsrahmen 22 wiederum verlagert sich in Y-Richtung, indem der Y-Achsenmotor 231 die Y-Achsenkugelspindel drehend antreibt. Der durch den Schieber 25 gehaltene Kopf 25H ist also mittels des Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und des X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 in XY-Richtung verlagerbar.
Der Kopf 25H beinhaltet die Kameraeinheit 4 und die beiden Linienlichtquellen 5 (erste Linienlichtquelle 5A und zweite Linienlichtquelle 5B), mit denen die Höhenmessung des Bauelements C durchgeführt wird, eine Trägerplatte 251, eine Lichtquellenhalterung 51 und einen Drehmechanismus 6. Die Trägerplatte 251 ist eine Platte, die sich in Y-Richtung von dem Schieber 25 erstreckt, und trägt die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 so, dass diese sich um die optische Aufnahmeachse AX drehen können. Die Lichtquellenhalterung 51 ist ein einstückig mit der Kameraeinheit 4 gebildeter rotorförmiger Trägerrahmen, wobei auf dem einen Rotorblatt die erste Linienlichtquelle 5A und auf dem anderen Rotorblatt die zweite Linienlichtquelle 5B getragen wird. Der Drehmechanismus 6 ist an der Trägerplatte 251 montiert und ist ein Mechanismus, der die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 einstückig um die optische Aufnahmeachse AX dreht. Der Drehmechanismus 6 kann auch ein Mechanismus sein, der die Kameraeinheit 4 und die Lichtquellenhalterung 51, welche die Linienlichtquelle 5 hält, voneinander unabhängig dreht.
Die Steuervorrichtung 3 steuert die verschiedenen Betriebsvorgänge des Messvorrichtungsgrundkörpers 2. Konkret steuert die Steuervorrichtung 3 den Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und den X-Achsenverlagerungsmechanismus 24, um eine Abtastung der bestückten Leiterplatte P durch den Kopf 25H zu bewirken, und ermittelt auf Grundlage der durch die Abtastung erlangten Bilder im Lichtschnittverfahren die Höhendaten der Bauelemente C, die auf der bestückten Leiterplatte P montiert sind. Die Servervorrichtung 30 vermittelt die Datenübertragung zwischen der Steuervorrichtung 3 und dem Messvorrichtungsgrundkörper 2.
Unter Bezugnahme auf 5 folgt nun eine Beschreibung der elektrischen Konfiguration des Sichtprüfgeräts 15. Die Servervorrichtung 30 wurde in 5 weggelassen. Der Messvorrichtungsgrundkörper 2 umfasst einen Z-Achsenmotor 261 und einen R-Achsenmotor 61, welche Elemente sind, die in 4 nicht erscheinen. Der Z-Achsenmotor 261 ist eine Antriebsquelle, die den Kopf 25H in Z-Richtung anhebt und absenkt. Wenn eine starke Aufwärtskrümmung der zu messenden bestückten Leiterplatte P vorliegt, hebt der Z-Achsenmotor den Kopf 25H nach Bedarf an. Wenn nicht mit einer starken Aufwärtskrümmung der bestückten Leiterplatte P gerechnet wird, kann der Z-Achsenmotor 261 auch weggelassen werden. Der R-Achsenmotor 61 ist ein Motor, der die Antriebsquelle des Drehmechanismus 6 bildet, und erzeugt eine Antriebskraft, um den Kopf 25H um die optische Aufnahmeachse AX zu drehen.
Die Kameraeinheit 4 beinhaltet einen Kameragrundkörper 41 mit einem Aufnahmeelement wie einem CMOS-Sensor oder dergleichen, eine Aufnahmelinse 42, die das optische Bild der bestückten Leiterplatte P in die Kameraeinheit 4 einfallen lässt, und einen Tubusabschnitt 43, um das optische Bild auf der Aufnahmefläche des Aufnahmeelements abzubilden. Die Lichtquellenhalterung 51 ist am Tubusabschnitt 43 angebracht. Auch der Drehmechanismus 6 ist an dem Tubusabschnitt 43 befestigt. Wenn der Drehmechanismus 6 den Tubusabschnitt 43 dreht, dreht sich die Kameraeinheit 4 insgesamt um die optische Aufnahmeachse AX, und die an der Lichtquellenhalterung 51 befestigten beiden Linienlichtquellen 5A, 5B drehen sich.
6(A)-(C) sind perspektivische Ansichten des Drehungszustands des Kopfes 25H. 6(A) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 0 Grad beträgt. In diesem Zustand sind die beiden Linienlichtquellen 5A, 5B in X-Richtung aufgereiht. Das jeweils von den Linienlichtquellen 5A, 5B erzeugte Linienlicht SL ist in Y-Richtung verlaufendes Linienlicht. 6 (B) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 45 Grad beträgt. In diesem Fall sind die Linienlichtquellen 5A, 5B auf einer in Bezug auf die X-Richtung und die Y-Richtung um 45 Grad geneigten Linie aufgereiht, und auch das Linienlicht SL ist Linienlicht, das in einer in Bezug auf die X-Richtung und die Y-Richtung um 45 Grad geneigten Richtung verläuft. 6(C) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 90 Grad beträgt. In diesem Zustand sind die beiden Linienlichtquellen 5A, 5B in der Y-Richtung aufgereiht, und das Linienlicht SL ist in X-Richtung verlaufendes Linienlicht. Indem der Drehmechanismus 6 den Kopf 25H dreht, kann auf diese Weise die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL auf eine benötigte Richtung eingestellt werden.
An dem Y-Achsenmotor 231, dem X-Achsenmotor 241, dem Z-Achsenmotor 261 und dem R-Achsenmotor 61 sind jeweils ein Y-Achsenmessgeber 232 (zweiter Messgeber), ein X-Achsenmessgeber 242 (erster Messgeber), ein Z-Achsenmessgeber 262 und ein R-Achsenmessgeber 62 bereitgestellt. Der Y-Achsenmessgeber 232 gibt ein Positionserfassungssignal aus, um eine Position des Verlagerungsrahmens 22 (Kopf 25H) in Y-Richtung mit einer festgelegten Auflösung zu erfassen. Der X-Achsenmessgeber 242 gibt ein Positionserfassungssignal aus, um eine Position des Kopfes 25H in X-Richtung mit einer festgelegten Auflösung zu erfassen. Der Z-Achsenmessgeber 262 gibt ein Positionserfassungssignal aus, um eine Position des Kopfes 25H in Z-Richtung zu erfassen. Der R-Achsenmessgeber 62 gibt ein Positionserfassungssignal aus, um eine Position des Kopfes 25H in R-Richtung zu erfassen.
Die Steuervorrichtung 3 ist durch einen Mikrocomputer und dergleichen ausgebildet und arbeitet derart, dass sie durch Ausführen eines festgelegten Programms funktionell eine Aufnahmesteuereinheit 31, eine Abtaststeuereinheit 32, eine Messverarbeitungseinheit 33 und eine Bestückungsdatenspeichereinheit 34 bereitstellt. In die Steuervorrichtung 3 werden mittels der Servervorrichtung 30 die Positionserfassungssignale des X-, Y-, Z- und R-Achsenmessgebers 232, 242, 262, 62 eingegeben.
Die Aufnahmesteuereinheit 31 steuert den Betrieb der Kameraeinheit 4 und der Linienlichtquelle 5. Konkret bewirkt die Aufnahmesteuereinheit 31, dass die Linienlichtquelle 5 Linienlicht SL abstrahlt, während sie zu einem festgelegten Zeitpunkt einen Aufnahmebefehl an die Kameraeinheit 4 ausgibt, damit diese einen Aufnahmebetriebsvorgang durchführt, und empfängt die in dieser Aufnahme erlangten Bilddaten als Messdaten. Die Aufnahmesteuereinheit 31 veranlasst im Zuge der Verlagerung des Kopfes 25H die Kameraeinheit 4, Aufnahmen des Bauelements C in Synchronisation mit den von dem Y-Achsenmessgeber 232 und dem X-Achsenmessgeber 242 ausgegebenen Positionserfassungssignalen zu erstellen, und bewirkt so eine Abtastung des Bauelements C. Beispielsweise gibt die Aufnahmesteuereinheit 31 den Aufnahmebefehl immer dann aus, wenn das Positionserfassungssignal einen im Voraus festgelegten Zählwert erreicht. Auf diese Weise können die Abtaststrecke und die Größe in Abtastrichtung in den Aufnahmedaten auf ein beliebiges proportionales Verhältnis eingestellt werden. Infolgedessen können aus jeder Abtastrichtung in den gleichen Abständen Höhendaten des Bauelements C erlangt werden.
Indem die Abtaststeuereinheit 32 den Y-Achsenmotor 231 und den X-Achsenmotor 241 steuert, verlagert sie mittels des Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und des X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 den Kopf 25H, an dem die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquelle 5 installiert sind. Auch betreibt die Abtaststeuereinheit 32 nach Bedarf den Z-Achsenmotor 261, um eine Höhenanpassung des Kopfes 25H durchzuführen. Auch steuert die Abtaststeuereinheit 32 den R Achsenmotor 61, um den Kopf 25H zu drehen, und stellt so die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL von der Linienlichtquelle 5 auf eine benötigte Richtung ein.
Die Messverarbeitungseinheit 33 führt eine Rechenverarbeitung durch, um auf Grundlage der bei der Abtastung durch die Kameraeinheit 4 erlangten Bilder im Lichtschnittverfahren die Höhendaten des Bauelements C zu ermitteln. Die Messverarbeitungseinheit 33 erfasst das Reflexionslicht RL1, RL2 wie in 2(B) beispielhaft gezeigt zum Beispiel unter Verwendung von Bildverarbeitungsverfahrensweisen wie einer Kantenerfassungsverarbeitung. Außerdem führt die Messverarbeitungseinheit 33 eine Verarbeitung durch, um zu erfassen, ob in den Höhendaten fehlende Teile vorliegen. Ein fehlender Teil entspricht einer Stelle, an der keine Höhendaten gemessen werden konnten, wie beispielsweise in dem Schatten des in 3(A) gezeigten Schattenabschnitts SH. Es sei angenommen, dass eine Abtastung (erste Abtastung) mit einer Abtastrichtung/Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL ausgeführt wird und in den Höhendaten, die auf Grundlage der bei dieser Abtastung erlangten Bilder ermittelt wurden, ein fehlender Teil erfasst wird. In diesem Fall veranlasst die Messverarbeitungseinheit 33 die Aufnahmesteuereinheit 31 und die Abtaststeuereinheit 32, eine erneute Abtastung (zweite Abtastung) mit einer anderen Abtastrichtung/Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL auszuführen.
In der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 sind Bestückungsdaten bezüglich der bestückten Leiterplatte P gespeichert. Die Bestückungsdaten beinhalten beispielsweise unter anderem Art, XY-Größe, Höhe, Anzahl und Position des Bauelements C auf der Leiterplatte. In nachstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die in der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 abgelegten Bestückungsdaten genutzt.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Kopfes 25HA gemäß einem Abwandlungsbeispiel. In 4 ist beispielhaft gezeigt, dass die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL geändert wird, indem der Kopf 25H mittels des Drehmechanismus 6 um die optische Aufnahmeachse AX gedreht wird. In 7 ist beispielhaft ein Kopf 25HA gezeigt, bei dem auf den Drehmechanismus 6 verzichtet werden kann. An dem Kopf 25HA sind auf einem Kreisumfang um die optische Aufnahmeachse AX einer einzelnen Kameraeinheit 4 mehrere Linienlichtquellen 5 in festgelegten Abständen aufgereiht. Hier ist das Beispiel gezeigt, dass zehn Linienlichtquellen 5a1, 5a2, 5b1, 5b2, 5c1, 5c2, 5d1, 5d2, 5e1, 5e2 in gleichmäßigen Abständen auf dem Kreisumfang aufgereiht sind. Die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL kann geändert werden, indem aus diesen Linienlichtquellen 5a1-5e2 ein Paar ausgewählt wird, das einander mit der optischen Aufnahmeachse AX dazwischen gegenüberliegend angeordnet ist, beispielsweise die Linienlichtquellen 5a1, 5a2 oder die Linienlichtquellen 5b1, 5b2.
Erste Ausführungsform der Höhenmessung
8(A)-(D) sind schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß einer ersten Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform ist das Beispiel gezeigt, dass die erste Abtastung mit der Standardeinstellung für die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL ausgeführt wird, woraufhin der Kopf 25H gedreht wird und die zweite Abtastung mit einer anderen Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL ausgeführt wird. In 8 und den folgenden Ansichten sind zum Zweck der vereinfachten Darstellung schematisch der Kopf 25H, die im Wesentlichen quadratisch dargestellte Kameraeinheit 4 und das mit länglichen Rechtecken dargestellte Paar Linienlichtquellen 5A, 5B gezeigt, die mit der Kameraeinheit 4 zwischen sich angeordnet sind. Es werden auch die Positionierung eines Aufnahmebereichs der Kameraeinheit 4 und die Bestrahlungsrichtung des von den Linienlichtquellen 5A, 5B erzeugten Linienlichts SL1, SL2 schematisch veranschaulicht.
8(A) zeigt, wie die erste Abtastung erfolgt. Das Objekt der Höhenmessung ist eine bestückte Leiterplatte P, auf der verhältnismäßig hohe Bauelemente C1 und ein verhältnismäßig niedriges Bauelement C2 montiert sind. Das niedrige Bauelement C2 ist in einem von den hohen Bauelementen C1 umgebenen Bereich montiert. Bei der ersten Abtastung betreibt die Abtaststeuereinheit 32 den Y-Achsenmotor 231 und/oder den X-Achsenmotor 241, um die Drehposition des Kopfes 25H in die Position der Standardeinstellung zu bringen. Auf diese Weise wird der Kopf 25H in die festgelegte Abtastrichtung F verlagert. Außerdem veranlasst die Aufnahmesteuereinheit 31 die Kameraeinheit 4, einen Aufnahmevorgang auszuführen, während von der ersten Linienlichtquelle 5A oder der zweiten Linienlichtquelle 5B erstes Linienlicht SL1 oder zweites Linienlicht SL2 abgestrahlt wird. Dasselbe gilt für die anschließend ausgeführte zweite Abtastung.
Bei der ersten Abtastung ist die Abtastrichtung F die X-Richtung (erste Abtastrichtung), und auch die beiden Linienlichtquellen 5A, 5B sind einander in X-Richtung zugewandt. Die optische Projektionsachse des ersten Linienlichts SL1 oder des zweiten Linienlichts SL2 ist also eine der X-Richtung folgende Richtung, und die Richtung, in der das auf das Messobjekt projizierte erste Linienlicht SL1 oder zweite Linienlicht SL2 verläuft, ist die zur Abtastrichtung F orthogonale Y-Richtung. Wie aus 8(A) hervorgeht, wird für den Fall, dass die X-Richtung die Abtastrichtung F ist, der Bereich abgetastet, in dem das niedrige Bauelement C2 zwischen zwei hohen Bauelementen C1 liegt. Die Messverarbeitungseinheit 33 führt eine Verarbeitung aus, um auf Grundlage der aus der ersten Abtastung erlangten Bilder im Lichtschnittverfahren die Höhendaten der hohen Bauelemente C1 und des niedrigen Bauelements C2 zu ermitteln.
8(B) zeigt die Situation der Bestrahlung mit dem ersten Linienlicht SL1 oder dem zweiten Linienlicht SL2 für den Fall, dass die erste Abtastung mit der Abtastrichtung F und der Linienlichtprojektionsrichtung aus 8(A) erfolgt. Das von der ersten Linienlichtquelle 5A erzeugte erste Linienlicht SL1 wird durch das in der Ansicht links gezeigte hohe Bauelement C1 blockiert und kann das niedrige Bauelement C2 nicht bestrahlen. Das von der zweiten Linienlichtquelle 5B erzeugte zweite Linienlicht SL2 wird durch das in der Ansicht rechts gezeigte hohe Bauelement C1 blockiert und kann das niedrige Bauelement C2 nicht bestrahlen.
Wenn nur auf einer Seite des niedrigen Bauelements C2 ein hohes Bauelement C1 vorhanden ist, kann, wie in 3(B) gezeigt, eines von dem ersten Linienlicht SL1 und dem zweiten Linienlicht SL2 das niedrige Bauelement C2 bestrahlen. Wenn allerdings auf beiden Seiten des niedrigen Bauelements C2 ein hohes Bauelement C1 vorhanden ist, kann es sein, dass weder das erste Linienlicht SL1 noch das zweite Linienlicht SL2 das niedrige Bauelement C2 bestrahlen kann. Da in diesem Fall kein von dem niedrigen Bauelement C2 zurückgeworfenes Licht in die Kameraeinheit 4 einfällt, kann die Messverarbeitungseinheit 33 keine Höhendaten für den Montagebereich des niedrigen Bauelements C2 ermitteln. In diesem Fall urteilt die Messverarbeitungseinheit 33, dass bei der Höhenmessung auf Grundlage der ersten Abtastung ein fehlender Teil in den Höhendaten vorliegt.
Wenn ein fehlender Teil in den Höhendaten erfasst wird, veranlasst die Messverarbeitungseinheit 33 wenigstens eine zweite Abtastung mit einer anderen Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2. 8(C) zeigt ein erstes Beispiel für die zweite Abtastung. In diesem ersten Beispiel wird die X-Richtung wie bei der ersten Abtastung als die Abtastrichtung F beibehalten, aber der Kopf 25H um etwa 45 Grad gedreht. Bei Betrachtung aus der X-Richtung und der Y-Richtung liegt das niedrige Bauelement C2 zwischen den hohen Bauelemente C1, doch bei Betrachtung aus einer Richtung zwischen der X-Richtung und der Y-Richtung existiert ein Positionsverhältnis, in dem es nicht zwischen den hohen Bauelementen C1 liegt.
Durch die Drehung des Kopfes 25H wird auch der Aufnahmebereich der Kameraeinheit 4 so positioniert, dass er um 45 Grad um die optische Aufnahmeachse AX gedreht ist. Auch die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 (optische Projektionsachse) wird um die optische Aufnahmeachse AX gedreht. Die Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 und der Positionierung des Aufnahmebereichs bleibt also die gleiche wie bei der ersten Abtastung. Die Verlaufsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 ist eine zur X-Richtung um etwa 45 Grad geneigte Richtung. Indem die zweite Abtastung mit dieser Bestrahlungsrichtung ausgeführt wird, können das erste Linienlicht SL1 und das zweite Linienlicht SL2 beide das niedrige Bauelement C2 bestrahlen. Folglich kann die Messverarbeitungseinheit 33 auf Grundlage der aus der zweiten Abtastung erlangten Bilder die Höhendaten des niedrigen Bauelements C2 ermitteln, in dessen Höhendaten der fehlende Teil vorlag. Da bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung die Beziehung zwischen der Positionierung des Aufnahmebereichs der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 beibehalten wird, können die Höhendaten mit hoher Effizienz abgeleitet werden.
8 (D) zeigt ein zweites Beispiel für die zweite Abtastung. In diesem zweiten Beispiel ist als Beispiel gezeigt, dass die zweite Abtastung unter Einstellung der Abtastrichtung F auf eine andere Richtung als bei der ersten Abtastung ausgeführt wird. Die Abtastrichtung F der zweiten Abtastung ist eine in Bezug auf die X-Richtung, also die Abtastrichtung F, um etwa 45 Grad geneigte Richtung (zweite Abtastrichtung). Der Kopf 25H wird ebenso wie im ersten Beispiel gedreht, und auch der Aufnahmebereich der Kameraeinheit 4 und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 werden in Bezug auf die Einstellung der ersten Abtastung um etwa 45 Grad gedreht. Im zweiten Beispiel wird sowohl bei der ersten Abtastung als auch der zweiten Abtastung die Beziehung beibehalten, dass die Abtastrichtung F und die Verlaufsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 orthogonal zueinander sind. Auch mit diesem zweiten Beispiel bestrahlt bei der zweiten Abtastung eines von dem ersten Linienlicht SL1 und dem zweiten Linienlicht SL2 das niedrige Bauelement C2, sodass die Höhendaten des niedrigen Bauelements C2, in dessen Höhendaten der fehlende Teil vorlag, ermittelt werden können.
9(A)-(D) sind schematische Ansichten, die ein weiteres Beispiel für das Auftreten eines fehlenden Teils in den Höhendaten und ein Beispiel für die Bauelementhöhenmessung in diesem Fall veranschaulichen. Wie in 9(A) gezeigt, geschieht es in der Praxis, dass Bauelemente C in einem engen Bauelementabstand W auf einer bestückten Leiterplatte P montiert sind. Wenn bei einer solchen bestückten Leiterplatte P eine Abtastung durchgeführt wird, bei der die Aufreihungsrichtung der Bauelemente C und die Abtastrichtung F übereinstimmen, kommt es vor, dass sich keine Höhendaten zwischen den Bauelementen C erlangen lassen.
Bezug nehmend auf 9(B) entsteht, wenn zwei Bauelemente C in der Abtastrichtung F in einem engen Bauelementabstand W auf der bestückten Leiterplatte P angeordnet sind, ein Bereich, in dem weder das erste Linienlicht SL1 noch das zweite Linienlicht SL2 die Leiterplattenoberfläche PS erreicht. Wenn für den Fall, dass das Linienlicht SL1, SL2 mit einem Schnittwinkel θ (2) in Richtung der Leiterplattenoberfläche PS gestrahlt wird, die Höhe der Bauelemente C H ist, so wird ab einem Bauelementabstand W $W = H/tanB$
oder darunter das Linienlicht SL1, SL2 durch die Bauelemente C blockiert. In diesem Fall entsteht in dem Bereich des Bauelementabstands W ein fehlender Teil in den Höhendaten.
9(C) und (D) zeigen ein Beispiel für die Höhenmessung einer bestückten Leiterplatte P, die eine solche Anordnung der Bauelemente C beinhaltet. Hier ist das Beispiel einer bestückten Leiterplatte P gezeigt, auf der mehrere Bauelemente C matrixartig in engen Abständen in XY-Richtung angeordnet sind. Bei der in 9(C) gezeigten ersten Abtastung ist die Abtastrichtung F auf die X-Richtung (erste Abtastrichtung) eingestellt. Auch die beiden Linienlichtquellen 5A, 5B liegen einander in der X-Richtung gegenüber. Die Verlaufsrichtung des auf die Leiterplattenoberfläche PS projizierten ersten Linienlichts SL1 oder zweiten Linienlichts SL2 ist dagegen die Y-Richtung. Bei der ersten Abtastung besteht die Möglichkeit, dass der Bereich der mit einem Abstand Wx in X-Richtung nebeneinander liegenden Bauelemente C zu einem fehlenden Teil in den Höhendaten wird, während für den Bereich der mit einem Abstand Wy in Y-Richtung nebeneinander liegenden Bauelemente C Höhendaten erlangt werden können.
9(D) zeigt, wie die zweite Abtastung erfolgt. Die Abtastrichtung F der zweiten Abtastung ist auf die aus der X Richtung um 90 Grad gedrehte Y-Richtung eingestellt. Der Kopf 25H ist also um 90 Grad gedreht. Daher ist der Aufnahmebereich der Kameraeinheit 4 in Bezug auf die erste Abtastung um etwa 90 Grad um die optische Aufnahmeachse AX gedreht positioniert, und auch die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 ist um 90 Grad um die optische Aufnahmeachse AX gedreht. Bei der zweiten Abtastung besteht die Möglichkeit, dass der Bereich der mit dem Abstand Wy in Y-Richtung nebeneinander liegenden Bauelemente C zu einem fehlenden Teil in den Höhendaten wird. Dagegen können für den Bereich der mit dem Abstand Wx in X-Richtung nebeneinander liegenden Bauelemente C, bei denen in der ersten Abtastung ein fehlender Teil in den Höhendaten aufgetreten ist, Höhendaten erlangt werden. Durch Zusammenführen der Messergebnisse aus der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung kann somit der fehlende Teil in den Höhendaten beseitigt werden.
Zweite Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in dem zur Vereinfachung der Verlagerungssteuerung des Kopfes 25H die Abtastrichtung F auf entweder die X-Richtung oder die Y-Richtung beschränkt ist. Es ist also ein Beispiel gezeigt, in dem die Steuervorrichtung 3 beim Ausführen der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung einen von dem Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und dem X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 auswählt und betätigt. Bei dieser Auswahl werden die abtastbare Breite und die Abtastungsstrecke berücksichtigt.
Bei der Höhenmessung eines Messobjekts wie der bestückten Leiterplatte P muss der Kopf 25H so verlagert werden, dass das Linienlicht SL den gesamten Bereich des Messobjekts bestrahlt. Wenn dabei der Y-Achsenverlagerungsmechanismus 23 und der X-Achsenverlagerungsmechanismus 24 gleichzeitig betätigt werden, ist eine vielseitige Einstellung der Abtastrichtung F möglich. Wie in dem Beispiel aus 8(D) gezeigt, kann die Abtastrichtung F beispielsweise auf die Richtung zwischen der X-Richtung und der Y-Richtung eingestellt werden. In diesem Fall muss die Abtaststeuereinheit 32 jedoch den Y-Achsenmotor 231 und den X-Achsenmotor 241 synchron steuern, wodurch die Antriebssteuerung komplizierter wird. Zur Vereinfachung der Antriebssteuerung ist es wünschenswert, bei der Abtastung nur einen von dem Y-Achsenmotor 231 und dem X-Achsenmotor 241 zu betätigen. Ob als die Abtastrichtung F die X-Richtung oder die Y-Richtung ausgewählt wird, wird vorzugsweise anhand des Beurteilungsfaktors bestimmt, bei welcher der Richtungen die für die Abtastung des gesamten Bereichs des Messobjekts benötigte Zeit kürzer ist.
Wie anhand von 3(C) beschrieben, muss zum Vermeiden des Schattens des Schattenabschnitts SH des Bauelements C die Abtastung so durchgeführt werden, dass beide Linienlichter SL1, SL2 über das Messobjekt fahren. Je nach Drehwinkel des Kopfes 25H entsteht jedoch zwischen der X-Richtung und der Y-Richtung eine Abmessungsdifferenz der abtastbaren Breite. Dieser Punkt wird anhand von 10(A)-(D) beschrieben. In 10 sind der Aufnahmebereich 4A der Kameraeinheit 4 und das in diesen Aufnahmebereich 4A projizierte Linienlicht SL1, SL2 gezeigt.
10(A) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 0 Grad beträgt. Im Zustand mit 0 Grad verläuft das Linienlicht SL1, SL2 in Y-Richtung. Bei einer X-Abtastung, bei der die X-Richtung als Abtastrichtung F ausgewählt wird, weist somit die abtastbare Breite X ein Maximum max auf. Bei einer Y-Abtastung, bei der die Y-Richtung als Abtastrichtung F ausgewählt wird, ist die abtastbare Breite Y dagegen null und die Messung unmöglich.
10(B) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 30 Grad beträgt. Im Zustand mit 30 Grad ist der Bereich, der bei der X-Abtastung durch die beiden Linienlichter SL1, SL2 bestrahlt werden kann, enger als in dem Zustand mit 0 Grad. Daher ist die abtastbare Breite X kleiner als das Maximum max, nämlich X=x1. Bei der Y-Abtastung ist der Bereich, der durch die beiden Linienlichter SL1, SL2 bestrahlt werden kann, nicht mehr null, und es ergibt sich eine abtastbare Breite Y=y1. Allerdings gilt y1<x1. 10(C) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 60 Grad beträgt. Im Zustand mit 60 Grad ist die Verlaufsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 an die Y-Richtung angenähert, weshalb die abtastbare Breite Y in Y-Richtung zunimmt, während die abtastbare Breite X in X-Richtung abnimmt.
Es ergeben sich somit die Beziehungen abtastbare Breite X=x2, abtastbare Breite Y=y2, y2>x2.
10(D) zeigt einen Zustand, in dem der Drehwinkel des Kopfes 25H 90 Grad beträgt. Im Zustand mit 90 Grad ist die Verlaufsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 die X-Richtung. Daher ist die abtastbare Breite Y der Y-Abtastung das Maximum max, während die abtastbare Breite X der X-Abtastung null ist und keine Messung möglich ist. Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass je nach Drehwinkel des Kopfes 25H die passende Richtung aus der X-Richtung und der Y-Richtung als Abtastrichtung F ausgewählt werden muss.
11(A)-(C) sind Ansichten, die eine Verfahrensweise zum Bestimmen der Abtastrichtung F erläutern. Die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Kopfes 25H und der messbaren Breite bei der X-Abtastung oder der Y-Abtastung lässt sich wie folgt ermitteln. Wie in 10(A) gezeigt, wird der Drehwinkel des Kopfes 25H als α, die messbare Breite im Fall von α=0 Grad als L und die Entfernung zwischen dem Linienlicht SL1 und dem Linienlicht SL2 als D bezeichnet.
Wie in 11(B) gezeigt, wird bei Ausführung der X-Abtastung mit einem Drehwinkel des Kopfes 25H von α die messbare Breite Lx durch den folgenden Ausdruck angegeben. Dabei ist „abs“ ein Absolutwert, während „•“ jeweils eine Multiplikation angibt. $Lx = abs (L \cdot cos α) - abs (D \cdot sin α)$
Wie in 11 (C) gezeigt, wird dagegen bei Ausführung der Y-Abtastung mit einem Drehwinkel des Kopfes 25H von α die messbare Breite Ly durch den folgenden Ausdruck angegeben. $Ly = abs (L \cdot sin α) - abs (D \cdot cos α)$
Je größer die oben aufgeführte messbare Breite Lx, Ly ist, desto größer ist die Messbreite bei einer einmaligen Abtastung. Indem also die Werte der messbaren Breite Lx in X-Richtung und der messbaren Breite Ly in Y-Richtung verglichen werden und die Richtung mit dem größeren Wert als Abtastrichtung F ausgewählt wird, kann eine effiziente Höhenmessung durchgeführt werden. Bei einem Drehwinkel von 45 Grad sind die Werte der messbaren Breiten Lx, Ly gleich. Da sich die für die Abtastung benötigte Zeit in diesem Fall verkürzen lässt, wenn die Abtastungsstrecke kürzer ist, wird vorzugsweise aus der X-Abtastung oder Y-Abtastung diejenige ausgewählt, deren Abtastungsstrecke kürzer ist.
12 ist ein Ablaufdiagramm einer Abtastrichtungsfestlegungsverarbeitung bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Abtaststeuereinheit 32 der Steuervorrichtung 3 bewirkt, dass der Kopf 25H um einen notwendigen Drehwinkel α um die optische Aufnahmeachse AX gedreht wird (Schritt S1). Dieser Drehwinkel α ist ein Drehwinkel, bei dem das Linienlicht SL das durch die hohen Bauelemente C1 umgebene niedrige Bauelement C2 bestrahlen kann, wie beispielsweise in 8(C) beispielhaft gezeigt ist. Im Anschluss wird die Verarbeitung zum Auswählen der X-Abtastung oder der Y-Abtastung durchgeführt.
Nun berechnet die Abtaststeuereinheit 32 auf Grundlage des in Schritt S1 eingestellten Drehwinkels α mithilfe des oben aufgeführten Rechenausdrucks die messbare Breite Lx in X-Richtung und die messbare Breite Ly in Y-Richtung (Schritt S2) . Dann vergleicht die Abtaststeuereinheit 32 die Werte der messbaren Breiten Lx, Ly. Zunächst wird beurteilt, ob die Ungleichung Lx>Ly erfüllt ist (Schritt S3). Wenn Lx>Ly erfüllt ist (JA in Schritt S3), wählt die Abtaststeuereinheit 32 die X-Abtastung, deren Messbreite größer ist (Schritt S4). Wenn dagegen Lx>Ly nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S3), wird beurteilt, ob die Ungleichung Lx<Ly erfüllt ist (Schritt S5). Wenn Lx<Ly erfüllt ist (JA in Schritt S5), wählt die Abtaststeuereinheit 32 die Y-Abtastung (Schritt S6).
Wenn aber Lx<Ly ebenfalls nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S5), bedeutet dies Lx=Ly. In diesem Fall vergleicht die Abtaststeuereinheit 32 die Abtastungsstrecke bei Anwendung der X-Abtastung mit der Abtastungsstrecke bei Anwendung der Y-Abtastung (Schritt S7). Im Beispiel von 8(B) beispielsweise ergibt sich in der ersten Abtastung in dem Bereich zwischen zwei hohen Bauelementen C1 ein fehlender Teil in den Höhendaten. Wenn dieser Bereich mit dem fehlenden Teil in der zweiten Abtastung erneut gemessen wird, wird von der X-Abtastung und der Y-Abtastung diejenige angewandt, deren Abtastungsstrecke als kürzer beurteilt wird. Wenn der Bereich mit dem fehlenden Teil beispielsweise ein in X-Richtung länglicher rechteckiger Bereich ist, ist die Abtastungsstrecke für den Bereich mit dem fehlenden Teil bei der Y-Abtastung kürzer, was zu einer Beschleunigung der Höhenmessung beitragen kann. Wenn also die X-Abtastungsstrecke länger als die Y-Abtastungsstrecke ist (JA in Schritt S7), wählt die Abtaststeuereinheit 32 die Y-Abtastung aus (Schritt S8). Wenn dagegen die Y-Abtastungsstrecke länger als die X-Abtastungsstrecke ist (NEIN in Schritt S7), wählt die Abtaststeuereinheit 32 die X-Abtastung aus (Schritt S9).
Dritte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Abtastrichtung F unter Verwendung der Bestückungsdaten des Bauelements C bestimmt wird. Durch die Bestückungsdaten wird vorgegeben, welche Bauelemente C in welchem Layout auf die bestückte Leiterplatte P montiert werden. Bei den Bestückungsdaten handelt es sich um Informationen zum Profil der Bauelemente C und zu ihrer Montageposition auf der Leiterplatte, die in der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 abgelegt sind. Durch Nutzung der Bestückungsdaten ist es möglich, die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL bzw. die Abtastrichtung F zu ermitteln, bei der kein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt oder der fehlende Teil in den Höhendaten am kleinsten ist. In der dritten Ausführungsform ist das Beispiel gezeigt, dass die Messverarbeitungseinheit 33 die Bestückungsdaten aus der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 ausliest und beurteilt, ob ein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt.
13(A)-(E) sind schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der dritten Ausführungsform. Es sei angenommen, dass die Positionierung des Kopfes 25H mit der Kameraeinheit 4 und den Linienlichtquellen 5A, 5B und die Abtastungsrichtung F auf den in 13(A) gezeigten Standardzustand festgelegt sind. Vor dem Ausführen der Abtastung erlangt die Messverarbeitungseinheit 33 von der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 die Bestückungsdaten zu der das Messobjekt darstellenden bestückten Leiterplatte P. Das einfachste Beispiel ist der Fall, dass bei Ausführung der Abtastung im Standardzustand kein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt. In diesem Fall wird die erste Abtastung im Standardzustand ausgeführt, womit die Höhenmessung beendet ist. Die zweite Abtastung ist nicht erforderlich.
13(B) und (C) zeigen Beispiele zum Erlangen der Bestückungsdaten. 13(B) entspricht dem Anordnungsbeispiel der Bauelemente C1, C2 aus 8(A) und 13(C) dem Beispiel der matrixartigen Anordnung der Bauelemente C aus 9(C). Wenn die Bestückungsdaten erlangt werden, kann ein dreidimensionales Modell der bestückten Leiterplatte P mit daran montierten Bauelementen erstellt werden. Die Messverarbeitungseinheit 33 legt anhand dieses dreidimensionalen Modells die Abtastungsform fest. In den Beispielen von 13(B) und (C) entsteht, wie oben erörtert, ein fehlender Teil in den Höhendaten, wenn die Abtastung im Standardzustand ausgeführt wird.
In diesem Fall führt die Messverarbeitungseinheit 33 verschiedene Simulationen zum Ändern der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL und der Abtastrichtung F durch, um zu der optimalen Abtastungsform zu gelangen. 13(D) und (E) zeigen jeweils Beispiele für die Festlegung der Abtastungsform, wenn die Bestückungsdaten von 13(B) und (C) erlangt wurden. 13(D) entspricht der Abtastungsform für 8(C) und 13(E) der Abtastungsform für 9(C).
Wenn die Bestückungsdaten von 13(B) erlangt wurden, zeigt sich, dass bei der Abtastungsform, bei der der Drehwinkel des Kopfes 25H der in 13 (D) gezeigte Drehwinkel ist, kein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt. In diesem Fall wird nur die erste Abtastung mit der Abtastungsform aus 13(D) ausgeführt, womit die Höhenmessung der betreffenden bestückten Leiterplatte P endet. Wenn bei der Abtastungsform aus 13(D) an einer anderen Stelle ein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt, wird die erste Abtastung beispielsweise mit der Abtastungsform des Standardzustands aus 13(A) ausgeführt und die zweite Abtastung mit der Abtastungsform aus 13(D) ausgeführt, um die Höhendaten zu ergänzen. Wenn die Bestückungsdaten aus 13(C) erlangt wurden, entsteht bei der Abtastungsform aus 13(E) im Abstand zwischen den Bauelementen in Y-Richtung ein fehlender Teil in den Höhendaten. Folglich wird festgelegt, die erste Abtastung mit der Abtastungsform des Standardzustands aus 13(A) auszuführen und die zweite Abtastung mit der Abtastungsform aus 13(E) auszuführen.
Vierte Ausführungsform
In der vierten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in dem für den Fall, dass bei der ersten Abtastung ein fehlender Teil in den Höhendaten erfasst wird, beurteilt wird, ob die Ursache für das Auftreten des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist, wobei die zweite Abtastung ausgeführt wird, wenn die Ursache des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist. Die Ursache für einen fehlenden Teil in den Höhendaten ist nicht unbedingt nur der Schattenabschnitt SH des Bauelements. Wenn beispielsweise in der bestückten Leiterplatte P ein Öffnungsabschnitt oder ein Aussparungsabschnitt vorliegt, kann an diesem Teil kein Licht von der Leiterplattenoberfläche PS zurückgeworfen werden, sodass ein fehlender Teil in den Höhendaten entsteht. Auch wenn für einen solchen fehlenden Teil eine zweite Abtastung ausgeführt wird, lassen sich keine Höhendaten erlangen, was einen unnötigen Anstieg der Anzahl von Arbeitsschritten bedeutet. Wenn ein Bereich mit einem fehlenden Teil in den Höhendaten auftritt, ist es somit wünschenswert, die zweite Abtastung für den Bereich mit dem fehlenden Teil nur dann auszuführen, wenn festgestellt wird, dass die Höhenmessung fehlgeschlagen ist, weil die Abtastrichtung die Ursache für den fehlenden Teil ist.
Es wird ein Beispiel für die Beurteilung gezeigt, ob die zweite Abtastung für einen fehlender Teil in den Höhendaten ausgeführt werden soll. 14(A) und (B) sind schematische Ansichten, die eine Form dieser Beurteilung veranschaulichen. Hier wird geurteilt, dass es sich um einen fehlenden Teil handelt, bei dem die Abtastrichtung die Ursache für den fehlenden Teil ist, wenn der fehlende Teil in den Höhendaten in der Abtastrichtung F an einen Bereich mit Daten angrenzt, in dem Höhendaten erlangt wurden.
14(A) zeigt den Fall eines Bauelementelayouts, bei dem auf der das Messobjekt darstellenden bestückten Leiterplatte P1 ein niedriges Bauelement C2 zwischen hohen Bauelementen C1 angeordnet ist. Wie unter (A-1) von 14(A) gezeigt, ist die Aufreihungsrichtung der zwei hohen Bauelemente C1 die Abtastrichtung, wobei angenommen wird, dass die erste Abtastung zur Höhenmessung der bestückten Leiterplatte P1 durchgeführt wurde. (A-2) von 14 (A) zeigt ein Bild IM1 der Höhendaten, die auf Grundlage der ersten Abtastung ermittelt wurden. Die zwei hohen Bauelement C1 sind als Bereich mit Daten angegeben, in dem Höhendaten mit einer größeren Höhe als die Leiterplattenoberfläche PS (Ablagefläche) erlangt wurden. Außerdem sind in dem Bild IM1 zwei Schattenabschnitte SH1, SH2 angegeben, in denen keine Höhe erfasst wurde. In dem einen Schattenabschnitt SH1 erscheint ein sich schmal in einer Richtung orthogonal zur Abtastrichtung erstreckender Ausreißerbereich CA.
Der eine Schattenabschnitt SH1 ist ein Schattenabschnitt, der in Abtastrichtung an die zwei hohen Bauelemente C1, also den Bereich mit Daten, angrenzt. In diesem Fall lässt sich sagen, dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Messung fehlgeschlagen ist, weil in dem Schattenabschnitt SH1 das Linienlicht SL durch die hohen Bauelemente C1 blockiert wurde. Tatsächlich wurden für das zwischen den hohen Bauelementen C1 gelegene niedrige Bauelement C2 keine Höhendaten erlangt. Der Ausreißerbereich CA ist ein Fehlerbereich, der aufgrund von diffuser Reflexion des Linienlichts SL als Bereich mit Daten erfasst wurde. Da in der Regel keine Bauelemente mit einem solchen Profil existieren, wird er als Rauschen entfernt. Der andere Schattenabschnitt SH2 ist jedoch kein Schattenabschnitt, der in Abtastrichtung an eines der hohen Bauelemente C1 angrenzt.
(A-3) von 14 (A) zeigt ein Beispiel der Bestimmung des Ausführungsbereichs der zweiten Abtastung für den Fall, dass sich die Situation aus (A-2) ergeben hat. Der Schattenabschnitt SH1, der in Abtastrichtung an den Bereich angrenzt, der den zwei hohen Bauelementen C1 entspricht, wird als ein Neuabtastungsbereich RS1 für die zweite Abtastung bestimmt. Der Schattenabschnitt SH2 dagegen, der nicht in Abtastrichtung an einen Bereich mit Daten angrenzt, wird nicht als Neuabtastungsbereich RS1 behandelt. Bei der anschließend durchgeführten zweiten Abtastung wird unter Änderung der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL und dergleichen eine Höhenmessung des Neuabtastungsbereichs RS1 durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform wird die zweite Abtastung nicht unnötig ausgeführt, wodurch eine schnellere Höhenmessung erzielt wird.
14(B) zeigt den Fall, dass die das Messobjekt darstellende bestückte Leiterplatte P2 einen Aussparungsabschnitt PD2 aufweist. Wie unter (B-1) von 14(B) gezeigt, weist die bestückte Leiterplatte P2 einen Aussparungsabschnitt PD2 auf, an dem ein Teil der bestückten Leiterplatte P2, der in Abtastrichtung stromabwärts an das auf die bestückte Leiterplatte P2 montierte Bauelement C angrenzt, ausgespart ist. (B-2) von 14(B) zeigt ein Bild IM2 der Höhendaten, die auf Grundlage der ersten Abtastung ermittelt wurden. Der Montagebereich des Bauelements C wird als Bereich mit Daten angegeben, der Höhendaten aufweist, die höher als die Leiterplattenoberfläche PS sind. Der Bereich des Aussparungsabschnitts PD2 dagegen ist ein Schattenabschnitt SH3 ohne Höhendaten.
(B-3) von 14 (B) zeigt ein Beispiel der Bestimmung des Ausführungsbereichs der zweiten Abtastung für den Fall, dass sich die Situation aus (B-2) ergeben hat. In diesem Fall grenzt der Schattenabschnitt SH3 zwar an den dem Bauelement C entsprechenden Bereich mit Daten an, doch ist nicht sein gesamter Bereich Zielbereich der zweiten Abtastung. Von dem Schattenabschnitt SH3 wird nur derjenige Bereich, der in Abtastrichtung tatsächlich an den Bereich mit Daten des Bauelements C angrenzt, also der in Abtastrichtung auf der Stromabwärtsseite gelegene Bereich, als Neuabtastungsbereich RS2 bestimmt. Da auch dieser Neuabtastungsbereich RS2 ein dem Aussparungsabschnitt PD2 entsprechender Bereich ist, werden im Ergebnis auch bei der zweiten Abtastung keine Höhendaten gemessen. Allerdings ist der Ausführungsbereich der zweiten Abtastung eingeschränkt, weshalb trotzdem ein Beitrag zu einer schnelleren Höhenmessung geleistet werden kann.
15(A) und (B) sind schematische Ansichten, die ein weiteres Beispiel für die Beurteilung veranschaulichen, ob die zweite Abtastung für einen fehlender Teil in den Höhendaten ausgeführt werden soll. Hier ist ein Beispiel gezeigt, in dem für den Fall, dass der fehlende Teil in den Höhendaten, der in Abtastrichtung F an den Bereich mit Daten angrenzt, ein fehlender Teil mit weniger als einer festgelegten Pixelanzahl in den bei der ersten Abtastung erlangten Bildern ist, geurteilt wird, dass die Ursache des fehlenden Teil die Abtastrichtung ist. In dem Beispiel aus 14 wird, solange in Abtastrichtung ein Angrenzen an den Bereich mit Daten vorliegt, auch der Aussparungsabschnitt PD2 als Objekt der zweiten Abtastung bestimmt. In diesem Beurteilungsbeispiel ist ein Beispiel gezeigt, das diese Problematik unterbindet.
15 (A) zeigt ebenso wie 14 (A) den Fall eines Bauelementelayouts, bei dem auf der das Messobjekt darstellenden bestückten Leiterplatte P1 ein niedriges Bauelement C2 zwischen hohen Bauelementen C1 angeordnet ist. Die Aufreihungsrichtung der zwei hohen Bauelemente C1 ist die Abtastrichtung, wobei angenommen wird, dass die erste Abtastung zur Höhenmessung der bestückten Leiterplatte P1 durchgeführt wurde. Wie unter (A-2) von 15(A) gezeigt, ist der den zwei hohen Bauelementen C1 entsprechende Bereich ein Bereich mit Daten, während dazwischen ein Schattenabschnitt SH1 ohne Höhenerfassung und ein Ausreißerbereich CA erscheinen. Wenn beurteilt wird, ob die Ausführung der zweiten Abtastung erforderlich ist, wird der Ausreißerbereich CA als Rauschen ignoriert, und eine Breite d1 des Schattenabschnitts SH1 in Abtastrichtung, der ein fehlender Teil in den Höhendaten ist, wird anhand der Anzahl der Pixel in den Bildern bewertet. Da die Breite d1 des Schattenabschnitts SH1 ein fehlender Teil ist, der weniger als eine im Voraus festgelegte Pixelanzahl n aufweist, wird hierbei geurteilt, dass dieser Schattenabschnitt SH1 als Objekt für die zweite Abtastung zu behandeln ist.
15 (B) zeigt ebenso wie 14 (B) den Fall, dass die das Messobjekt darstellende bestückte Leiterplatte P2 einen Aussparungsabschnitt PD2 aufweist. Die bestückte Leiterplatte P2 weist einen Aussparungsabschnitt PD2 auf, der in Abtastrichtung stromabwärts an das Bauelement C angrenzt. Wie unter (B-2) von 15(B) gezeigt, ist der dem Bauelement C entsprechende Bereich ein Bereich mit Daten, während der Bereich des Aussparungsabschnitts PD2 ein Schattenabschnitt SH3 ohne Höhendaten ist. Ebenso wie oben beschrieben wird eine Breite d2 in Abtastrichtung des Schattenabschnitts SH3 anhand der Pixelanzahl in den Bildern bewertet. Da die Breite d2 des Schattenabschnitts SH3 ein fehlender Teil ist, der mindestens die im Voraus festgelegte Pixelanzahl n aufweist, wird geurteilt, dass dieser Schattenabschnitt SH3 nicht als Objekt für die zweite Abtastung zu behandeln ist.
Als die Pixelanzahl n kann ein beliebiger Wert von 0 oder mehr eingestellt werden. Wenn beispielsweise bei Erfassung eines fehlenden Teils in den Höhendaten für den gesamten Teil eine erneute Abtastung erfolgen soll, kann n=0 eingestellt werden. Die Pixelanzahl n kann auch anhand der Beziehung zwischen einer durchschnittlichen Höhe in der Umgebung des fehlenden Teils in den Höhendaten und dem Bestrahlungswinkel des Linienlichts SL dynamisch eingestellt werden. Auch ist es möglich, die Pixelanzahl n einzustellen, indem die Pixelanzahl, bei der bei der Bildverarbeitung die Höhendaten ergänzt werden, als Bezugswert herangezogen wird. Wenn die Pixel ohne Höhendaten beispielsweise drei Pixel oder weniger sind, wird bei der Einstellung zum Ableiten der Höhendaten für Pixel ohne Daten bei der Ergänzungsverarbeitung n=4 eingestellt. Der Bezugswert, anhand dessen geurteilt wird, dass es sich um einen fehlenden Teil in den Höhendaten handelt, der die Ausführung einer zweiten Abtastung auslöst, kann mittels der Pixelanzahl n nach Belieben eingestellt werden.
16 ist ein Ablaufdiagramm einer Bereichsbestimmungsverarbeitung bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der vierten Ausführungsform. Die Abtaststeuereinheit 32 der Steuervorrichtung 3 bewirkt eine durch die Standardeinstellung vorgegebene erste Abtastung, um eine Höhenmessung an der das Messobjekt darstellenden bestückten Leiterplatte P durchzuführen (Schritt S11). Dann ermittelt die Messverarbeitungseinheit 33 auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder die Höhendaten sowie fehlende Teile in den Höhendaten (Schritt S12).
Als Nächstes beurteilt die Messverarbeitungseinheit 33, ob in dem fehlenden Teil in den Höhendaten wie in 14(A) gezeigt ein unnatürlich aus den Höhendaten hervorstechender Ausreißerbereich CA vorliegt (Schritt S13). Wenn ein Ausreißerbereich CA erfasst wird (JA in Schritt S13), ist dieser Bereich Rauschen, weshalb die Messverarbeitungseinheit 33 eine Verarbeitung zum Entfernen des Ausreißerbereichs CA durchführt (Schritt S14). Wenn kein Ausreißerbereich CA erfasst wird (NEIN in Schritt S13), beurteilt die Messverarbeitungseinheit 33, ob angrenzend an den fehlenden Teil in den Höhendaten ein Bereich mit Daten vorliegt, in dem Höhendaten erfasst wurden, die höher als die Leiterplattenoberfläche PS sind (Schritt S15).
Wenn ein solcher Bereich mit Daten vorliegt (JA in Schritt S15), beurteilt die Messverarbeitungseinheit 33, ob der fehlende Teil in den Höhendaten ein fehlender Teil ist, der einem Schatten in Abtastrichtung entspricht (Schritt S16). Das heißt, die Messverarbeitungseinheit 33 beurteilt, ob der in Schritt S2 erfasste fehlende Teil in den Höhendaten ein fehlender Teil ist, der in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzt. Wenn es ein in Abtastrichtung angrenzender fehlender Teil ist (JA in Schritt S16), beurteilt die Messverarbeitungseinheit 33, ob der fehlende Teil in den Höhendaten ein fehlender Teil ist, der in den Bildern in Abtastrichtung eine Breite mit der im Voraus festgelegten Pixelanzahl aufweist (Schritt S17).
Wenn geurteilt wird, dass es sich um einen fehlenden Teil mit einer Breite von mindestens der Pixelanzahl n handelt (JA in Schritt S17), so urteilt die Messverarbeitungseinheit 33, dass der fehlende Teil in den Höhendaten ein fehlender Teil ist, an dem eine erneute Abtastung erforderlich ist. In diesem Fall wird beurteilt, ob alle vorgegebenen Höhenmessungen beendet wurden (Schritt S18) . Wenn die Höhenmessung noch nicht beendet ist (NEIN in Schritt S18), ändert die Abtaststeuereinheit 32 entsprechend der Änderung des Drehwinkels des Kopfes 25H und dem Bedarf die Abtastrichtung F (Schritt S20), kehrt zu Schritt S11 zurück und veranlasst die Ausführung der zweiten Abtastung als die erneute Abtastung. Die erneute Abtastung wird beispielsweise ausgeführt, indem der Drehwinkel um je 15 Grad geändert wird.
Wenn alle Höhenmessungen beendet wurden (JA in Schritt S18), legt die Messverarbeitungseinheit 33 die Höhenmessdaten für die das Messobjekt darstellende bestückte Leiterplatte P im Speicherbereich der Steuervorrichtung 3 ab und aktualisiert die Daten (Schritt S19). Wenn dagegen in Schritt S15 kein Bereich mit Daten vorliegt (NEIN in Schritt S15), es sich in Schritt S16 nicht um einen in Abtastrichtung angrenzenden fehlenden Teil handelt (NEIN in Schritt S16) oder es sich in Schritt S17 um einen fehlenden Teil mit einer Breite von mindestens der Pixelanzahl n handelt (JA in Schritt S17), so urteilt die Messverarbeitungseinheit 33, dass keine erneute Abtastung nötig ist (Schritt S21), und beendet die Verarbeitung.
Fünfte Ausführungsform
In der fünften Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in dem anhand einer Modellleiterplatte im Voraus eine wünschenswerte Abtastungsform ermittelt wird. Grob ausgedrückt veranlasst die Abtaststeuereinheit 32 an einer Modellleiterplatte mehrere Abtastungen mit unterschiedlichen Bestrahlungsrichtungen des Linienlichts SL1, SL2 und wählt aus den mehreren Abtastungen eine bevorzugte Abtastung als erste Abtastung aus. Bei einer anschließenden Höhenmessung an einer bestückten Leiterplatte P, die mit der Modellleiterplatte identisch ist, erfolgt dann die Höhenmessung mit der ausgewählten Abtastungsform.
17(A)-(C) sind schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der fünften Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Modellleiterplatte PM vorbereitet, wie sie in 17(A) gezeigt ist. Die Modellleiterplatte PM ist eine einwandfreie Leiterplatte für ein Leiterplattenprodukt, an der Bauelemente C der Leiterplattenauslegung gemäß an festgelegten Positionen der Leiterplatte montiert sind. Ebenso wie bei den Beispielelementen aus 8(A) weist sie hier ein Layout auf, bei der ein niedriges Bauelement C2 von hohen Bauelementen C1 umgeben ist.
Vor dem Durchführen der Höhenmessung an dem Leiterplattenprodukt führt die Steuervorrichtung 3 an der Modellleiterplatte PM einen Höhenmessvorgang aus. Bei dieser Höhenmessung führt die Abtaststeuereinheit 32 mehrere Höhenmessungen durch, wobei sie beispielsweise den Kopf 25H nach und nach dreht und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 auf eine andere Richtung einstellt. In 17(A) ist das Beispiel gezeigt, dass der Drehwinkel des Kopfes 25H der Reihe nach auf 0 Grad, 45 Grad und 90 Grad geändert wird und jeweils eine Abtastung der Modellleiterplatte PM in den Abtastrichtungen F1, F2, F3 durchgeführt wird. In der Praxis ist es wünschenswert, die Abtastung der Modellleiterplatte PM unter Änderung des Drehwinkels des Kopfes 25H in kleinen Stufen von je etwa 15 Grad durchzuführen.
Auf Grundlage der bei den einzelnen Abtastungen erlangten Bilder ermittelt die Messverarbeitungseinheit 33 die Höhendaten der Modellleiterplatte PM. Dabei bestimmt die Messverarbeitungseinheit 33 die in den Höhendaten der einzelnen Abtastungen fehlenden Teile und bewertet auf Grundlage der Bestückungsdaten, wie korrekt die Höhenmessung ausgeführt wird. In 17(A) kann bei einem Drehwinkel des Kopfes 25H von 0 Grad und 90 Grad keine Höhenmessung des niedrigen Bauelements C2 durchgeführt werden, weshalb keine Bewertung als optimale Abtastungsform möglich ist. Bei einem Drehwinkel von 45 Grad dagegen ist eine Höhenmessung einschließlich des niedrigen Bauelements C2 möglich. Folglich wendet die Messverarbeitungseinheit 33 für den Fall, dass eine bestückte Leiterplatte P, auf der die Bauelemente C1, C2 in der gleichen Anordnung wie bei der Modellleiterplatte PM montiert sind, das Objekt einer Höhenmessung ist, den Drehwinkel des Kopfes 25H von 45 Grad als Abtastungsform an.
17(B), (C) zeigen Abtastungsformen, die im Anschluss an der bestückten Leiterplatte P ausgeführt werden, welche mit der Modellleiterplatte PM identisch ist. Sie entsprechen den in 8(C), (D) der ersten Ausführungsform gezeigten Abtastungsformen. 17(B) zeigt das Beispiel, dass die Abtastung unter Beibehaltung der Abtastrichtung F1 für den Drehwinkel von 0 mit einem Drehwinkel des Kopfes 25H von 45 Grad durchgeführt wird. 17(C) zeigt das Beispiel, dass der Drehwinkel des Kopfes 25H auf 45 Grad eingestellt wird und die Abtastrichtung F2 diesem Drehwinkel entsprechend eingestellt wird.
Gemäß der fünften Ausführungsform werden anhand der Modellleiterplatte PM im Voraus mehrere Abtastungen ausgeführt, sodass eine optimale Abtastung ermittelt werden kann, in der fehlende Teile in den Höhendaten mit der geringsten Wahrscheinlichkeit auftreten. An einer bestückten Leiterplatte P, die mit der Modellleiterplatte PM identisch ist, kann, indem die optimale Abtastung wenigstens auf die erste Abtastung angewandt wird, eine sinnvolle Höhenmessung durchgeführt werden.
Wenn in der fünften Ausführungsform für das Bauelement C Bestückungsdaten vorliegen, aus denen seine Höhe, sein Volumen und seine Oberfläche errechnet werden können, so kann eine Abtastungsform ausgewählt werden, bei der die Höhe, das Volumen und die Oberfläche, die aus den Messwerten der einzelnen Abtastungen erlangt werden, nah an den Bestückungsdaten liegen. 18 zeigt ein Beispiel, bei dem für ein niedriges Bauelement C2 und ein hohes Bauelement C1 eine Bewertung der Abtastrichtung anhand eines Volumenanteils durchgeführt wird, welcher das Verhältnis zwischen dem aus den Bestückungsdaten ermittelten Volumen und dem bei den einzelnen Abtastungen durch tatsächliche Messung ermittelten Volumen ist. Je näher der Volumenanteil bei 100 % liegt, desto besser kann die Genauigkeit der Messung gewährleistet werden.
18(A) zeigt das Volumenverhältnis des niedrigen Bauelements C2 und des hohen Bauelements C1 bei der Abtastrichtung und dem Drehwinkel des Kopfes 25H von 0 Grad. Wie vorstehend erörtert, liegt das niedrige Bauelement C2 im Falle von 0 Grad im Schatten des hohen Bauelements C1, weshalb keine korrekte Höhenmessung möglich ist. Daher ist der Volumenanteil des niedrigen Bauelements C2 auf dem niedrigen Wert von 1 %. Da andererseits die Messung des hohen Bauelements C1 nicht beeinträchtigt wird, wird für seinen Volumenanteil der hohe Wert von 95 % erlangt.
18(A) zeigt das Volumenverhältnis bei der Abtastrichtung und dem Drehwinkel des Kopfes 25H von 45 Grad. Bei 45 Grad kann auch das niedrige Bauelement C2 mit Linienlicht SL1, SL2 bestrahlt werden. Daher wird als Volumenanteil des niedrigen Bauelements C2 der hohe Wert von 99 % erlangt. Auch für den Volumenanteil des hohen Bauelements C1 wird der hohe Wert von 97 % erlangt. 18(C) zeigt das Volumenverhältnis dem Drehwinkel von 90 Grad. Auch in diesem Fall liegt das niedrige Bauelement C2 im Schatten des hohen Bauelements C1, weshalb keine korrekte Höhenmessung möglich ist. Folglich wird für den Volumenanteil des hohen Bauelements C1 der hohe Wert von 94 % erlangt, während der Volumenanteil des niedrigen Bauelements C2 auf dem niedrigen Wert von 2 % liegt.
Diesem Ergebnis zufolge kann bei den Drehwinkeln von 0 Grad und 90 Grad wenigstens in dem Bestückungsbereich des niedrigen Bauelements C2 und des hohen Bauelements C1 keine korrekte Höhenmessung durchgeführt werden. Daher wird die Abtastung bei dem Drehwinkel von 45 Grad ausgewählt. In der Praxis liegen auf der bestückten Leiterplatte P mehrere Bestückungsbereiche vor, und für jeden dieser Bestückungsbereich existiert eine wünschenswerte Abtastrichtung. Bestückungsbereiche bzw. Bauelemente, für die dieselbe Abtastrichtung wünschenswert ist, werden geordnet usw., um die optimale Abtastungsform für die bestückte Leiterplatte P insgesamt einzustellen.
19 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Festlegen der Abtastrichtung, die bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der fünften Ausführungsform verwendet werden kann, wenn die Bestückungsdaten genutzt werden können. Die Abtaststeuereinheit 32 der Steuervorrichtung 3 führt an der Modellleiterplatte PM eine durch die Standardeinstellung vorgegebene Abtastung aus und führt so eine Höhenmessung der montierten Bauelemente C durch (Schritt S31). Dann ermittelt die Messverarbeitungseinheit 33 die Höhendaten für die einzelnen Bauelemente C auf der Modellleiterplatte PM. Außerdem liest die Messverarbeitungseinheit 33 aus der Bestückungsdatenspeichereinheit 34 die Bestückungsdaten aus und errechnet aus dem Volumen, das auf den Höhendaten der tatsächlich gemessenen Bauelemente C beruht, und dem Volumen des Bauelements C1, das aus den tatsächlichen Messdaten abgeleitet wurde, den Volumenanteil (Schritt S32).
Dann wird überprüft, ob die Höhenmessungen der Modellleiterplatte PM in den im Voraus vorgegebenen Drehwinkeln des Kopfes 25H und den im Voraus vorgegebenen Abtastrichtungen beendet wurden (Schritt S33). Wenn noch nicht alle Höhenmessungen beendet wurden (NEIN in Schritt S33), ändert die Abtaststeuereinheit 32 den Drehwinkel des Kopfes 25H bzw. die Abtastrichtung (Schritt S35) und führt eine erneute Abtastung aus (Schritt S31). Wenn dagegen alle Höhenmessungen beendet wurden (JA in Schritt S33), bestimmt die Messverarbeitungseinheit 33 für jedes Bauelement C unter allen versuchten Abtastungen diejenige Abtastrichtung, mit der ein Ergebnis erzielt wird, das den Bestückungsdaten am nächsten kommt, und speichert sie (Schritt S34).
Das Vorstehende ist ein Verfahren zum Bestimmen der Abtastrichtung für den Fall, dass die Bestückungsdaten genutzt werden können. Falls die Bestückungsdaten nicht genutzt werden können, kann die optimale Abtastrichtung anhand der Beziehung zwischen der Oberfläche des fehlenden Teils der Höhendaten und der Abtastrichtung gewählt werden. 20(A)-(C) zeigen die Beziehung zwischen den Schattenabschnitten SH1, SH21, SH22, SH3, in denen bei der Höhenmessung der Bauelemente C fehlende Teile in den Höhendaten vorliegen, und der Abtastrichtung. 20(A), (B), (C) zeigen jeweils die Messergebnisse für den Fall einer Abtastrichtung und eines Drehwinkels des Kopfes 25H von 0 Grad, 45 Grad und 90 Grad.
Auf Grundlage der in den einzelnen Abtastungen von 20(A)-(C) erlangten Bilder wird der Bereich mit Daten bestimmt, bei dem es sich um den Bereich der Bauelemente C handelt. Dann wird die Oberfläche des Teils mit fehlenden Höhendaten ermittelt, der in Abtastrichtung an diesen Bereich mit Daten angrenzt. Wie in 20 (A) gezeigt, ist bei einem Drehwinkel von 0 Grad die lange Seite des Bauelements C zur Abtastrichtung orthogonal, weshalb der Schattenabschnitt SH1, also der fehlende Teil, mit verhältnismäßig großer Oberfläche angegeben wird. Bei dem Drehwinkel von 45 Grad aus 20 (B) dagegen sind an dem in Abtastrichtung stromabwärtigen Eckteil des Bauelements C1 die Schattenabschnitte SH21, SH22 angegeben, deren Oberfläche verhältnismäßig klein ist. Bei dem Drehwinkel von 90 Grad aus 20 (C) ist auf der kurzen Seite des Bauelements C ein Schattenabschnitt SH3 angegeben, dessen Oberfläche größer als die Summe von SH21, SH22 ist.
Aus den Abtastungen von 20(A)-(C) wird diejenige Abtastung, bei der die Oberfläche des fehlenden Teils am kleinsten ist, als die erste Abtastung ausgewählt. In diesem Beispiel ist die Oberfläche der in der Abtastung mit dem Drehwinkel von 45 Grad aus 20(B) erfassten Schattenabschnitte SH21, SH22 im Vergleich zu den anderen am kleinsten. Bei dem Drehwinkel von 45 Grad ergibt sich somit eine Abtastung, bei der der fehlende Teil in den Höhendaten am wenigsten auftritt. Folglich wird die Abtastung mit dem Drehwinkel des Kopfes 25H von 45 Grad wenigstens als die erste Abtastung gewählt.
21 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Festlegen der Abtastrichtung, die bei der Bauelementhöhenmessung gemäß der fünften Ausführungsform verwendet werden kann, wenn die Bestückungsdaten nicht genutzt werden können. Die Abtaststeuereinheit 32 der Steuervorrichtung 3 führt an der Modellleiterplatte PM eine durch die Standardeinstellung vorgegebene Abtastung aus und führt so eine Höhenmessung der montierten Bauelemente C durch (Schritt S41). Dann führt die Messverarbeitungseinheit 33 eine Verarbeitung aus, um fehlende Teile in den Höhendaten der Modellleiterplatte PM zu ermitteln (Schritt S42) . Diese Verarbeitung von Schritt S42 ist die gleiche wie die Verarbeitung der Schritte S12-S17 aus der zuvor beschriebenen 16. Auf ihre Beschreibung wird an dieser Stelle verzichtet.
Anschließend führt die Messverarbeitungseinheit 33 eine Verarbeitung zum Ermitteln der Oberfläche der bei der betreffenden Abtastung aufgetretenen fehlenden Teile in den Höhendaten durch (Schritt S43). Dann wird überprüft, ob die Höhenmessungen der Modellleiterplatte PM in den im Voraus vorgegebenen Drehwinkeln des Kopfes 25H und den im Voraus vorgegebenen Abtastrichtungen beendet wurden (Schritt S44). Wenn noch nicht alle Höhenmessungen beendet wurden (NEIN in Schritt S44), ändert die Abtaststeuereinheit 32 den Drehwinkel des Kopfes 25H bzw. die Abtastrichtung (Schritt S46) und führt eine erneute Abtastung aus (Schritt S41). Wenn dagegen alle Höhenmessungen beendet wurden (JA in Schritt S44), wählt die Messverarbeitungseinheit 33 die Abtastung, bei der Oberfläche der fehlenden Teile in den Höhendaten am kleinsten ist (Schritt S45). Bei einer anschließenden Höhenmessung einer bestückten Leiterplatte P, die mit der Modellleiterplatte PM identisch ist, wird die hier gewählte Abtastungsform verwendet.
Sechste Ausführungsform
Die sechste Ausführungsform zeigt ein Beispiel zum Erlangen von detaillierten Höhendaten für ein bestimmtes Bauelement. Bei einem Bauelement von großer Wichtigkeit kann verlangt werden, dessen Profil mit hoher Detailliertheit zu ermitteln. In diesem Fall wird an dem betreffenden Bauelement die erste Abtastung ausgeführt und in der Annahme, dass in der ersten Abtastung fehlende Teile in den Höhendaten vorliegen, wenigstens eine zweite Abtastung ausgeführt. Mit anderen Worten, unabhängig davon, ob ein fehlender Teil in den Höhendaten vorliegt oder nicht, werden mehrere Abtastungen ausgeführt. Dann werden die Höhendaten, die aus den wenigstens bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung erlangten Bildern erlangt wurden, zusammengeführt, um die Höhendaten des Bauelements zu ermitteln.
22(A)-(D) sind schematische Ansichten zum Erläutern der Bauelementhöhenmessung gemäß der sechsten Ausführungsform. Das Messobjekt ist ein spezifisches Bauelement CP, das auf der bestückten Leiterplatte P montiert wurde. Das spezifische Bauelement CP ist beispielsweise ein wichtiges Bauelement wie etwa ein großes integriertes Schaltungsbauelement. Wie in 22(A) gezeigt, werden an dem spezifischen Bauelement CP mehrere Abtastungen ausgeführt, während der Drehwinkel des Kopfes 25H, also die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2, abgeändert wird. In 22(A) ist das Beispiel gezeigt, dass an dem spezifischen Bauelement CP eine erste Abtastung, bei der eine Abtastrichtung F1 die X-Richtung ist, und eine zweite Abtastung ausgeführt werden, bei der eine Abtastrichtung F2 die Y-Richtung ist.
22(B) zeigt die auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder ermittelten Höhendaten des spezifischen Bauelements CP und einen Schattenabschnitt SHx, bei dem es sich um einen fehlenden Teil in den Höhendaten handelt. Der Schattenabschnitt SHx erscheint auf der X-Seite XS des spezifischen Bauelements CP, während auf der Y-Seite YS kein Schattenabschnitt vorhanden ist. 22(B) zeigt die auf Grundlage der zweiten Abtastung beruhenden Höhendaten des spezifischen Bauelements CP und einen Schattenabschnitt SHy. Der Schattenabschnitt SHy erscheint auf der Y-Seite YS des spezifischen Bauelements CP, während auf der X-Seite XS kein Schattenabschnitt vorhanden ist. Bei der Höhenmessung der ersten Abtastung werden auf der X-Seite XS keine Höhendaten bestimmt. Bei der Höhenmessung der zweiten Abtastung wiederum werden auf der Y-Seite YS keine Höhendaten bestimmt. Wie jedoch in 22(D) gezeigt ist, können die Teile, an denen aufgrund der Schattenabschnitte SHx, SHy keine Bestimmung erfolgt ist, beseitigt werden, indem die jeweils bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung erlangten Höhendaten zusammengeführt werden. Somit können die Höhendaten des spezifischen Bauelements CP mit hoher Detailliertheit ermittelt werden.
23 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Erstellen hochdetaillierter Bauelementhöhendaten gemäß der sechsten Ausführungsform. Die Abtaststeuereinheit 32 der Steuervorrichtung 3 führt an dem spezifischen Bauelement CP eine durch die Standardeinstellung vorgegebene Abtastung aus und führt so eine Höhenmessung des spezifischen Bauelements CP durch (Schritt S51). Auf Grundlage dieser Höhenmessung ermittelt die Messverarbeitungseinheit 33 die Höhendaten und die Schattenabschnitte SHx, SHy des spezifischen Bauelements CP (Schritt S52).
Dann wird überprüft, ob die für die Datenzusammenführung erforderlichen Höhenmessungen wie beispielhaft in 22(B)-(D) gezeigt beendet wurden (Schritt S53). Wenn noch nicht alle Höhenmessungen beendet wurden (NEIN in Schritt S53), ändert die Abtaststeuereinheit 32 den Drehwinkel des Kopfes 25H bzw. die Abtastrichtung (Schritt S54) und führt eine erneute Abtastung aus (Schritt S51). Wenn dagegen alle Höhenmessungen beendet wurden (JA in Schritt S53), führt die Messverarbeitungseinheit 33 eine Zusammenführungsverarbeitung für die Höhendaten aus (Schritt S55).
Wenn, wie beispielhaft in 22(C) und (D) gezeigt, nur auf der X-Seite XS oder der Y-Seite YS des spezifischen Bauelements CP ein Schattenabschnitt SHx, SHy vorhanden ist, wird in Schritt S55 die Zusammenführungsverarbeitung durchgeführt, wobei die Höhendaten der anderen Seite unverändert übernommen werden. Die bei der ersten Abtastung erlangten Höhendaten der Y-Seite YS und die bei der zweiten Abtastung erlangten Höhendaten der X-Seite XS werden also unverändert verwendet, um die Höhendaten des spezifischen Bauelements CP zu erstellen. Es kommt jedoch vor, dass in den mehreren Abtastung sowohl auf der X-Seite XS als auch der Y-Seite YS Schattenabschnitte SHx, SHy erscheinen. In diesem Fall können die Höhendaten unter Verwendung eines Mittelwerts, eines Zwischenwerts, eines Höchstwerts oder eines Mindestwerts der in den mehreren Abtastungen erlangten Höhendaten erstellt werden.
Weitere Abwandlungsbeispiele
Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und es können beispielsweise auch die folgenden Abwandlungsbeispiele angewandt werden.
(1) In den oben beschriebenen Ausführungsform wurde das Beispiel gezeigt, dass durch Drehen des Kopfes 25H um die optische Aufnahmeachse AX auch die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquellen 5A, 5B einstückig gedreht werden. Stattdessen können auch nur die Linienlichtquellen 5A, 5B gedreht werden, um die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL zu ändern. In dem obenstehenden Beispiel werden, wie in 24(A) gezeigt, die Kameraeinheit 4 und die Linienlichtquellen 5A, 5B so gedreht, dass die Beziehung zwischen der Positionierung des Aufnahmebereichs 4A der Kameraeinheit 4 und der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 beibehalten wird. In dem in 24(B) gezeigten Abwandlungsbeispiel jedoch ist das Beispiel gezeigt, dass die Kameraeinheit 4 nicht gedreht wird, sondern nur die Linienlichtquellen 5A, 5B gedreht werden. Die Beziehung zwischen der Positionierung des Aufnahmebereichs 4A und der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 ist dabei gegenüber 24(A) verändert. Die Abtastrichtung kann auf eine mit der Verlaufsrichtung des Linienlichts SL1, SL2 fortlaufende Richtung eingestellt werden.
(2) Im Allgemeinen werden alle Pixel der von der Kameraeinheit 4 aufgenommenen Bilddaten an die Steuervorrichtung 3 gesendet. Zur schnelleren Verarbeitung kann jedoch auch nur ein Teil der Bilddaten gesendet werden. 25 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Beschränkung der genutzten Bilddaten veranschaulicht. Im Lichtschnittverfahren werden die Bilddaten für den Umgebungsbereich des Linienlichts SL1, SL2 benötigt. Es sei angenommen, dass das Linienlicht SL1, SL2 wie in 24(B) gezeigt abgestrahlt wird. In diesem Fall werden nicht die Bilddaten des gesamten Aufnahmebereichs 4A des CMOS-Sensors des Kameragrundkörpers 41 gesendet, sondern es werden nur die Daten der in einem Aufnahmebereich ROI des Linienlichts SL1, SL2 liegenden Bilder ausgeschnitten und gesendet. Auf diese Weise kann eine Beschleunigung der Datenverarbeitung erreicht werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen enthaltene Erfindung
Eine Werkstückhöhenmessvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bildaufnahmeeinheit mit einer in vertikaler Richtung verlaufenden optischen Aufnahmeachse, die eine Bildaufnahme eines Werkstücks erstellt, eine Linienlichtprojektionseinheit mit einer optischen Projektionsachse mit einem festgelegten Schnittwinkel in Bezug auf eine optische Aufnahmeachse, die das Werkstück aus mehreren Richtungen mit Linienlicht bestrahlen kann, eine Abtastungsantriebseinheit, die die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit verlagert, um eine Abtastung des Werkstücks zu bewirken, und eine Messeinheit, die die Abtastungsantriebseinheit steuert und bewirkt, dass diese die Abtastung ausführt, und auf Grundlage von mittels der Abtastung erlangten Bildern in einem Lichtschnittverfahren Höhendaten des Werkstücks ermittelt, wobei die Messeinheit eine erste Abtastung ausführt, bei der Linienlicht aus einer festgelegten Bestrahlungsrichtung auf das Werkstück gestrahlt wird, beurteilt, ob in den auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder ermittelten Höhendaten ein fehlender Teil in den Höhendaten des Werkstücks vorliegt, und für den Fall, dass ein fehlender Teil erfasst wird, eine zweite Abtastung ausführt, bei der sich die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts von der ersten Abtastung unterscheidet.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung wird für den Fall, dass in den bei der ersten Abtastung erlangten Höhendaten ein fehlender Teil erfasst wird, eine zweite Abtastung ausgeführt, bei der sich die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts von der ersten Abtastung unterscheidet. Wenn Werkstücke unterschiedlicher Größe vorhanden sind oder die Werkstücke eng beieinander liegen, können Werkstücke vorkommen, die bei der ersten Abtastung nicht durch das Linienlicht bestrahlt werden, etwa weil sie im Schatten eines anderen Werkstücks liegen. Im Fall eines Werkstücks mit einer unebenen Oberfläche wiederum können Schattenteile auftreten, die bei der ersten Abtastung nicht mit Linienlicht bestrahlt werden, da sie etwa durch einen erhöhten Abschnitt blockiert werden. Indem jedoch die zweite Abtastung ausgeführt wird, wird eine erneute Höhenmessung für diese im Schatten liegenden Bereiche ermöglicht. Somit kann die Höhe des Werkstücks korrekt gemessen werden.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die Messeinheit die erste Abtastung, bei der die Abtastrichtung auf eine festgelegte erste Abtastrichtung eingestellt ist, in einem Zustand ausführen, in dem eine Positionierung eines Aufnahmebereichs der Bildaufnahmeeinheit und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf festgelegte Bedingungen eingestellt sind, und die zweite Abtastung ausführen, bei der für die Abtastrichtung die erste Abtastrichtung beibehalten wird, während der Aufnahmebereich um die optische Aufnahmeachse gedreht wird, und wobei die Richtung der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts so geändert wird, dass eine Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts und der Positionierung des Aufnahmebereichs so wie bei der ersten Abtastung beibehalten wird.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung können die erste Abtastung und die zweite Abtastung ohne Änderung der Abtastrichtung ausgeführt werden. Bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung sind die Ausrichtung des Aufnahmebereichs und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts unterschiedlich, auch wenn die Abtastrichtung nicht geändert wird. Folglich kann bei der zweiten Abtastung eine Höhenmessung für den Bereich des Werkstücks durchgeführt werden, in dem ein fehlender Teil in den Höhendaten aufgetreten ist. Da bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung die Beziehung zwischen der Positionierung des Aufnahmebereichs der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts beibehalten wird, können die Höhendaten mit hoher Effizienz abgeleitet werden.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die Messeinheit die erste Abtastung, bei der die Abtastrichtung auf eine festgelegte erste Abtastrichtung eingestellt ist, in einem Zustand ausführen, in dem eine Positionierung eines Aufnahmebereichs der Bildaufnahmeeinheit und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf festgelegte Bedingungen eingestellt sind, und die zweite Abtastung ausführen, bei der die Abtastrichtung auf eine zweite Abtastrichtung eingestellt wird, die sich von der ersten Abtastrichtung unterscheidet, und der Aufnahmebereich entsprechend der zweiten Abtastrichtung um die optische Aufnahmeachse gedreht wird, und wobei die Richtung der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts so geändert wird, dass eine Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts und der Positionierung des Aufnahmebereichs so wie bei der ersten Abtastung beibehalten wird.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung kann allein durch Ändern der Abtastrichtung bei der zweiten Abtastung eine Höhenmessung für den Bereich des Werkstücks durchgeführt werden, in dem ein fehlender Teil in den Höhendaten aufgetreten ist.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung beinhaltet die Abtastungsantriebseinheit einen ersten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung der Bildaufnahmeeinheit und der Linienlichtprojektionseinheit in einer ersten Verlagerungsrichtung und einen zweiten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung in einer zweiten Verlagerungsrichtung, die in der horizontalen Ebene orthogonal zu der ersten Verlagerungsrichtung ist, wobei die Messeinheit vorzugsweise beim Ausführen der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung einen von dem ersten Verlagerungsmechanismus und dem zweiten Verlagerungsmechanismus auswählt und betätigt.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die Abtastungsantriebseinheit beim Durchführen des Abtastvorgangs nur einen von dem ersten Verlagerungsmechanismus und dem zweiten Verlagerungsmechanismus betätigen. Folglich kann die Antriebssteuerung der Abtastungsantriebseinheit vereinfacht werden.
In diesem Fall wählt die Messeinheit beim Auswählen des ersten Verlagerungsmechanismus oder des zweiten Verlagerungsmechanismus vorzugsweise denjenigen, dessen Abtastungsstrecke kürzer ist. Gemäß diesem Aspekt kann die für die Abtastung des Werkstücks erforderliche Gesamtabtastungsstrecke verkürzt werden, sodass zu einer Beschleunigung der Höhenmessung beigetragen werden kann.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung handelt es sich bei dem Werkstück um eine mit mehreren Bauelementen bestückte Leiterplatte, wobei die Messeinheit vorzugsweise Bauelementbestückungsdaten erlangt, die Informationen zu einer Form der Bauelemente und ihrer Montageposition auf der Leiterplatte beinhalten, wobei auf Grundlage der Bauelementbestückungsdaten beurteilt wird, ob ein fehlender Teil in den Höhendaten vorliegt.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung ist es möglich, auf Grundlage der Bauelementbestückungsdaten eine Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts bzw. der Abtastrichtung und einer Stelle, an der ein fehlender Teil in den Höhendaten auftritt, im Voraus zu erkennen. Daher kann bereits im Voraus eine Bestrahlungsrichtung des Linienlichts bzw. eine Abtastrichtung eingestellt werden, bei der wenige fehlende Teile vorliegen.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung beurteilt die Messeinheit vorzugsweise für den Fall, dass bei der ersten Abtastung ein fehlender Teil in den Höhendaten erfasst wird, ob die Ursache für das Auftreten des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist, und führt die zweite Abtastung aus, wenn die Ursache des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist.
Es kann auch ein fehlender Teil in den Höhendaten auftreten, wenn beispielsweise in dem Installationsträger des Werkstücks ein Öffnungsabschnitt oder ein Aussparungsabschnitt vorliegt. Gemäß der oben beschrieben Werkstückhöhenmessvorrichtung wird die zweite Abtastung nur dann ausgeführt, wenn die Abtastrichtung die Ursache des fehlenden Teils in den Höhendaten ist. Folglich kann ein überflüssiges Ausführen der zweiten Abtastung vermieden werden.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung handelt es sich bei dem Werkstück um ein auf einer Ablagefläche einer Leiterplatte montiertes Werkstück, wobei die Messeinheit einen Bereich mit Daten, in dem Höhendaten erlangt werden, die höher als eine Höhe der Ablagefläche sind, bestimmt und die zweite Abtastung dann ausführt, wenn der fehlende Teil in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzt.
Wenn der fehlende Teil in den Höhendaten in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzt, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Ursache für das Auftreten des fehlenden Teils ein Schatten beim Bestrahlen mit Linienlicht ist. Gemäß der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung wird in diesem Fall geurteilt, dass der Teil mit fehlenden Daten ein fehlender Teil ist, dessen Ursache die Abtastrichtung ist. Folglich kann präzise beurteilt werden, ob die zweite Abtastung erforderlich ist.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die Messeinheit die zweite Abtastung ausführen, wenn der in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzende fehlende Teil ein fehlender Teil mit weniger als einer festgelegten Pixelanzahl in den bei der ersten Abtastung erlangten Bildern ist.
Gemäß der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung kann der Bezugswert, anhand dessen geurteilt wird, dass es sich um den fehlenden Teil handelt, der die Ausführung der zweiten Abtastung auslöst, mittels der Pixelanzahl nach Belieben eingestellt werden.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung handelt es sich bei dem Werkstück um auf einer Ablagefläche einer Leiterplatte montierte Werkstücke, wobei die Messeinheit die Abtastungsantriebseinheit veranlassen kann, an einer Modellleiterplatte, bei der die Werkstücke in einer festgelegten Anordnung auf der Leiterplatte montiert sind, mehrere Abtastungen auszuführen, bei denen die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf unterschiedliche Richtungen eingestellt ist, wobei für den Fall, dass Werkstücke einer Höhenmessung unterzogen werden, die in der gleichen Anordnung wie bei der Modellleiterplatte auf einer Leiterplatte montiert sind, aus den mehreren Abtastungen eine Abtastung ausgewählt wird, die wenigstens als die erste Abtastung verwendet wird, um die Höhendaten zu ermitteln.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung werden anhand der Modellleiterplatte mehrere Abtastungen ausgeführt, sodass eine optimale Abtastung ermittelt werden kann, in der fehlende Teile in den Höhendaten mit der geringsten Wahrscheinlichkeit auftreten. Auf eine bestückte Leiterplatte, die mit der Modellleiterplatte identisch ist, kann dann die im Voraus ermittelte optimale Abtastung angewandt werden.
In diesem Fall bestimmt die Messeinheit vorzugsweise bei den mehreren Abtastungen einen Bereich mit Daten, in dem Höhendaten erlangt werden, die höher als die Höhe der Ablagefläche sind, ermittelt eine Oberfläche des in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzenden fehlenden Teils in den Höhendaten und wählt aus den mehreren Abtastungen diejenige Abtastung als die erste Abtastung aus, bei der die Oberfläche des fehlenden Teils am kleinsten ist.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die erste Abtastung mit einer Abtastungsform ausgeführt werden, bei der die Oberfläche des fehlenden Teils in den Höhendaten am kleinsten ist.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung führt die Messeinheit vorzugsweise an einem einzelnen Werkstück die erste Abtastung und in der Annahme, dass ein fehlender Teil vorliegt, die zweite Abtastung aus, führt die Höhendaten zusammen, die aus den Bildern erlangt werden, die bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung erlangt wurden, und ermittelt so die Höhendaten für das Werkstück.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung wird durch das Zusammenführen der in zwei Abtastungen erlangten Höhendaten eine detaillierte Ermittlung der Höhendaten des Werkstücks ermöglicht.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung beinhaltet die Abtastungsantriebseinheit einen ersten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung der Bildaufnahmeeinheit und der Linienlichtprojektionseinheit in einer ersten Verlagerungsrichtung und einen zweiten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung in einer zweiten Verlagerungsrichtung, die in der horizontalen Ebene orthogonal zu der ersten Verlagerungsrichtung ist, wobei vorzugsweise der erste Verlagerungsmechanismus einen ersten Messgeber umfasst, der eine Position in der ersten Verlagerungsrichtung mit einer festgelegten Auflösung erfasst, und der zweite Verlagerungsmechanismus einen zweiten Messgeber umfasst, der eine Position in der zweiten Verlagerungsrichtung mit der festgelegten Auflösung erfasst, wobei die Bildaufnahmeeinheit bei der Abtastung Bildaufnahmen des Werkstücks unter Synchronisation mit von dem ersten Messgeber und dem zweiten Messgeber ausgegebenen Positionserfassungssignalen erstellt.
Da gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung die Bildaufnahmen in Synchronisation mit den von dem ersten und dem zweiten Messgeber ausgegebenen Positionserfassungssignalen erstellt werden, können aus jeder Abtastrichtung in den gleichen Abständen Höhendaten des Werkstücks erlangt werden.
Die oben beschriebene Werkstückhöhenmessvorrichtung umfasst vorzugsweise ferner einen in Abtastrichtung verlagerbaren Schieber, einen Kopf, der durch den Schieber getragen wird und die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit so hält, dass sie um die optische Aufnahmeachse drehbar sind, und einen Drehmechanismus, der die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit einstückig dreht oder beide separat dreht.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung können die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit einstückig oder separat gedreht werden. Daher können der Drehwinkel des Aufnahmebereichs und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts frei eingestellt werden.
Bei der oben beschriebenen Werkstückhöhenmessvorrichtung ist eine Konfiguration möglich, bei der auf einem Kreisumfang um die optische Aufnahmeachse einer einzelnen Bildaufnahmeeinheit mehrere Linienlichtprojektionseinheiten in festgelegten Abständen aufgereiht sind.
Gemäß dieser Werkstückhöhenmessvorrichtung kann die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts durch Auswählen einer der mehreren auf dem Kreisumfang aufgereihten Linienlichtprojektionseinheit geändert werden.
Eine Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Messstation, zu der eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte transportiert wird, und die Werkstückhöhenmessvorrichtung, die eine Höhenmessung durchführt, wobei die Bauelemente, mit denen die zu der Messstation transportierte bestückte Leiterplatte bestückt ist, die Werkstücke sind.
Gemäß dieser Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten kann die Bauelementhöhe unabhängig vom Anordnungszustand der Bauelemente korrekt gemessen werden, weshalb eine präzise Prüfung der bestückten Leiterplatte durchgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201572197 A [0004]

Claims

Werkstückhöhenmessvorrichtung, umfassend: eine Bildaufnahmeeinheit mit einer in vertikaler Richtung verlaufenden optischen Aufnahmeachse, die eine Bildaufnahme eines Werkstücks erstellt, eine Linienlichtprojektionseinheit mit einer optischen Projektionsachse mit einem festgelegten Schnittwinkel in Bezug auf eine optische Aufnahmeachse, die das Werkstück aus mehreren Richtungen mit Linienlicht bestrahlen kann, eine Abtastungsantriebseinheit, die die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit verlagert, um eine Abtastung des Werkstücks zu bewirken, und eine Messeinheit, die die Abtastungsantriebseinheit steuert und bewirkt, dass diese die Abtastung ausführt, und auf Grundlage von mittels der Abtastung erlangten Bildern in einem Lichtschnittverfahren Höhendaten des Werkstücks ermittelt, wobei die Messeinheit eine erste Abtastung ausführt, bei der Linienlicht aus einer festgelegten Bestrahlungsrichtung auf das Werkstück gestrahlt wird, beurteilt, ob in den auf Grundlage der bei der ersten Abtastung erlangten Bilder ermittelten Höhendaten ein fehlender Teil in den Höhendaten des Werkstücks vorliegt, und für den Fall, dass ein fehlender Teil erfasst wird, eine zweite Abtastung ausführt, bei der sich die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts von der ersten Abtastung unterscheidet.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messeinheit die erste Abtastung, bei der die Abtastrichtung auf eine festgelegte erste Abtastrichtung eingestellt ist, in einem Zustand ausführt, in dem eine Positionierung eines Aufnahmebereichs der Bildaufnahmeeinheit und die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf festgelegte Bedingungen eingestellt sind, und die zweite Abtastung ausführt, bei der für die Abtastrichtung die erste Abtastrichtung beibehalten wird, während der Aufnahmebereich um die optische Aufnahmeachse gedreht wird, und wobei die Richtung der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts so geändert wird, dass eine Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts und der Positionierung des Aufnahmebereichs so wie bei der ersten Abtastung beibehalten wird.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messeinheit die erste Abtastung, bei der die Abtastrichtung auf eine festgelegte erste Abtastrichtung eingestellt ist, in einem Zustand ausführt, in dem eine Positionierung eines Aufnahmebereichs der Bildaufnahmeeinheit und eine Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf festgelegte Bedingungen eingestellt sind, und die zweite Abtastung ausführt, bei der die Abtastrichtung auf eine zweite Abtastrichtung eingestellt wird, die sich von der ersten Abtastrichtung unterscheidet, und der Aufnahmebereich entsprechend der zweiten Abtastrichtung um die optische Aufnahmeachse gedreht wird, und wobei die Richtung der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts so geändert wird, dass eine Beziehung zwischen der Bestrahlungsrichtung des Linienlichts und der Positionierung des Aufnahmebereichs so wie bei der ersten Abtastung beibehalten wird.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtastungsantriebseinheit einen ersten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung der Bildaufnahmeeinheit und der Linienlichtprojektionseinheit in einer ersten Verlagerungsrichtung und einen zweiten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung in einer zweiten Verlagerungsrichtung beinhaltet, die in der horizontalen Ebene orthogonal zu der ersten Verlagerungsrichtung ist, wobei die Messeinheit beim Ausführen der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung einen von dem ersten Verlagerungsmechanismus und dem zweiten Verlagerungsmechanismus auswählt und betätigt.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Messeinheit beim Auswählen des ersten Verlagerungsmechanismus oder des zweiten Verlagerungsmechanismus denjenigen auswählt, dessen Abtastungsstrecke kürzer ist.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Werkstück um eine mit mehreren Bauelementen bestückte Leiterplatte handelt, wobei die Messeinheit Bauelementbestückungsdaten erlangt, die Informationen zu einem Profil der Bauelemente und ihrer Montageposition auf der Leiterplatte beinhalten, wobei auf Grundlage der Bauelementbestückungsdaten beurteilt wird, ob ein fehlender Teil in den Höhendaten vorliegt.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messeinheit für den Fall, dass bei der ersten Abtastung ein fehlender Teil in den Höhendaten erfasst wird, beurteilt, ob die Ursache für das Auftreten des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist, und die zweite Abtastung ausführt, wenn die Ursache des fehlenden Teils die Abtastrichtung ist.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem Werkstück um auf einer Ablagefläche einer Leiterplatte montierte Werkstücke handelt, wobei die Messeinheit einen Bereich mit Daten, in dem Höhendaten erlangt werden, die höher als eine Höhe der Ablagefläche sind, bestimmt und die zweite Abtastung dann ausführt, wenn der fehlende Teil in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzt.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Messeinheit die zweite Abtastung ausführt, wenn der in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzende fehlende Teil ein fehlender Teil mit weniger als einer festgelegten Pixelanzahl in den bei der ersten Abtastung erlangten Bildern ist.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Werkstück um auf einer Ablagefläche einer Leiterplatte montierte Werkstücke handelt, wobei die Messeinheit die Abtastungsantriebseinheit veranlasst, an einer Modellleiterplatte, bei der die Werkstücke in einer festgelegten Anordnung auf der Leiterplatte montiert sind, mehrere Abtastungen auszuführen, bei denen die Bestrahlungsrichtung des Linienlichts auf unterschiedliche Richtungen eingestellt ist, wobei für den Fall, dass Werkstücke einer Höhenmessung unterzogen werden, die in der gleichen Anordnung wie bei der Modellleiterplatte auf einer Leiterplatte montiert sind, aus den mehreren Abtastungen eine Abtastung ausgewählt wird, die wenigstens als die erste Abtastung verwendet wird, um die Höhendaten zu ermitteln.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Messeinheit bei den mehreren Abtastungen einen Bereich mit Daten bestimmt, in dem Höhendaten erlangt werden, die höher als die Höhe der Ablagefläche sind, eine Oberfläche bzw. Flächeninhalt des in Abtastrichtung an den Bereich mit Daten angrenzenden fehlenden Teils in den Höhendaten ermittelt und aus den mehreren Abtastungen diejenige Abtastung als die erste Abtastung auswählt, bei der die Oberfläche des fehlenden Teils am kleinsten ist.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messeinheit an einem einzelnen Werkstück die erste Abtastung und in der Annahme, dass ein fehlender Teil vorliegt, die zweite Abtastung ausführt, die Höhendaten zusammenführt, die aus den Bildern erlangt werden, die bei der ersten Abtastung und der zweiten Abtastung erlangt wurden, und so die Höhendaten für das Werkstück ermittelt.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtastungsantriebseinheit einen ersten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung der Bildaufnahmeeinheit und der Linienlichtprojektionseinheit in einer ersten Verlagerungsrichtung und einen zweiten Verlagerungsmechanismus für eine horizontale Verlagerung in einer zweiten Verlagerungsrichtung beinhaltet, die in der horizontalen Ebene orthogonal zu der ersten Verlagerungsrichtung ist, wobei der erste Verlagerungsmechanismus einen ersten Messgeber umfasst, der eine Position in der ersten Verlagerungsrichtung mit einer festgelegten Auflösung erfasst, und der zweite Verlagerungsmechanismus einen zweiten Messgeber umfasst, der eine Position in der zweiten Verlagerungsrichtung mit der festgelegten Auflösung erfasst, wobei die Bildaufnahmeeinheit bei der Abtastung Bildaufnahmen des Werkstücks unter Synchronisation mit von dem ersten Messgeber und dem zweiten Messgeber ausgegebenen Positionserfassungssignalen erstellt.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend einen in Abtastrichtung verlagerbaren Schieber, einen Kopf, der durch den Schieber getragen wird und die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit so hält, dass sie um die optische Aufnahmeachse drehbar sind, und einen Drehmechanismus, der die Bildaufnahmeeinheit und die Linienlichtprojektionseinheit einstückig dreht oder beide separat dreht.
Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei auf einem Kreisumfang um die optische Aufnahmeachse einer einzelnen Bildaufnahmeeinheit mehrere Linienlichtprojektionseinheiten in festgelegten Abständen aufgereiht sind.
Prüfvorrichtung für bestückte Leiterplatten, umfassend eine Messstation, zu der eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte transportiert wird, und die Werkstückhöhenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die eine Höhenmessung durchführt, wobei die Bauelemente, mit denen die zu der Messstation transportierte bestückte Leiterplatte bestückt ist, die Werkstücke sind.