JP2010266445A - プリント回路基板上における測定対象物の測定方法 - Google Patents

プリント回路基板上における測定対象物の測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プリント回路基板上における測定対象物の測定方法を提供すること。
【解決手段】プリント回路基板上の測定対象物を測定するために、第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板に照射して撮影された第１画像を利用してプリント回路基板の３次元高さ情報を取得する。その後、取得された高さ情報を利用してプリント回路基板上に基準高さ以上で突出した第１領域を測定対象物として確定する。その後、第２照明ユニットから発生した光をプリント回路基板に照射して撮影された第２画像を利用して、プリント回路基板のカラー情報を取得する。取得されたプリント回路基板のカラー情報のうち、測定対象物に確定された第１領域の第１カラー情報を基準カラー情報に設定する。その後、基準カラー情報と第１領域以外の領域でのカラー情報とを比較して第１領域以外の領域で測定対象物が形成されているかを判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント回路基板上における測定対象物の測定方法に関わり、より詳細には、正確性を向上させることができるプリント回路基板上における測定対象物の測定方法に関する。
一般的に、電子装置内には少なくとも一枚のプリント回路基板(ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ)が具備される。このようなプリント回路基板は、普通、ベース基板、前記ベース基板上に形成された接続パッド部、および前記接続パッド部と電気的に接続された駆動チップを含む。
前記駆動チップの下面には、前記接続パッド部と電気的に接続されるための接続端子が具備され、このような接続端子は、一般的に前記接続パッド部の上に塗布された半田によって前記接続パッド部と電気的に接続される。したがって、前記プリント回路基板を製造する方法のうちには、前記半田を前記接続パッド部の上に塗布する段階が必然的に含まれる。
一方、前記接続パッド部の上に塗布された前記半田の量は、前記接続パッド部と前記接続端子との電気的な接続関係に影響を与える可能性がある。すなわち、過度に多い量の半田が塗布される場合、互いに隣接した接続パッド部の間で短絡（ｓｈｏｒｔｎｉｎｇ)不良が発生する恐れがあり、相対的に少ない量の半田が塗布される場合、前記接続パッド部と前記接続端子との間に電気的な接続不良が発生する恐れがある。
このように、前記接続パッド部の上に塗布された前記半田の量が前記接続パッド部と前記接続端子との電気的な連結関係に重大な影響を与える可能性があるため、塗布される前記半田の体積を正確に測定する過程が必要である。
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、正確な領域を測定しうるプリント回路基板上における測定対象物の測定方法を提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、プリント回路基板の上に塗布された半田領域を正確に測定しうるプリント回路基板上の半田領域の測定方法を提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、半田領域の測定精度を高めるためにカラー別半田領域を測定する前にカラー別均一性を補正する方法を提供することにある。
本発明の一実施形態に係るプリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板に照射して撮影された第１画像を利用して、前記プリント回路基板の３次元高さ情報を取得し、取得された前記高さ情報を利用して前記プリント回路基板の上に基準高さ以上に突出した第１領域を測定対象物として確定し、第２照明ユニットから発生した光を前記プリント回路基板に照射して撮影された第２画像を利用して、前記プリント回路基板のカラー情報を取得し、取得された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、測定対象物に確定された前記第１領域の第１カラー情報を基準カラー情報として設定し、前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域におけるカラー情報とを比較して、前記第１領域以外の領域で測定対象物が形成されているかを判断すること、を含む。
前記プリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、前記第１領域に対する基準カラー情報および第１領域を除いた領域におけるカラー情報を第１および第２クラスタ(ｃｌｕｓｔｅｒ)に分類することを含めてもよい。この場合、前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域におけるカラー情報とを比較して、前記第１領域以外の領域で測定対象物が形成されているかを判断する際に、前記第２クラスタが、前記第１クラスタに属するかを判断して、前記第２クラスタが前記第１クラスタに属する場合、前記第２クラスタに対応する領域を前記測定対象物領域として判断してもよい。
前記第１および第２クラスタは、前記取得されたカラー情報から色座標系を利用して抽出した特徴値を含めてもよく、前記特徴値は、色(ｈｕｅ)、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)のうち、少なくとも一つを含んでもよい。
前記プリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、測定された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、突出された所定の比較物体が配置された第２領域の第２カラー情報を取得し、測定された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、測定対象物の形成されていない第３領域の第３カラー情報を取得し、前記第１、第２、および第３領域の第１、第２、および第３カラー情報をそれぞれ第１、第２、および第３クラスタに分類すること、を更に含めてもよい。この場合、前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域におけるカラー情報とを比較して前記第１領域以外の領域で測定対象物が形成されているかを判断する際に、前記第１、第２、および第３領域を除いたプリント回路基板の所定部分のカラー情報が前記第１クラスタに属するかを判断して、前記カラー情報が前記第１クラスタに属する場合、所定部分に前記測定対象物が形成されていると判断してもよい。
前記プリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、格子ユニットの移動に応じてＮ個の格子パターン光に基づいて可視(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)情報を取得し、前記第１領域可視情報と前記第１領域を除いた領域における可視情報とを比較して前記第１領域以外の領域に前記測定対象物が形成されているかを判断すること、を含めてもよい。
本発明の他の実施形態に係るプリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板に照射して撮影された第１画像を利用して、前記プリント回路基板の３次元的高さ情報および可視情報を取得し、取得された前記記高さ情報を利用して前記プリント回路基板上に基準高さ以上に突出した第１領域を測定対象物として確定し、前記第１領域の可視情報と前記第１領域以外の領域における可視情報とを比較して前記第１領域以外の領域に前記測定対象物が形成されているかを判断すること、を含む。
本発明の他の実施形態に係るプリント回路基板上における測定対象物の測定方法は、複数のカラー照明をプリント回路基板に照射して複数のカラーイメージを取得し、取得された前記カラーイメージを利用して彩度マップ(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｐ)を生成し、前記彩度マップを利用して半田領域を抽出すること、を含む。
前記カラーイメージを取得する際は、赤色照明、緑色照明、および青色照明をそれぞれ照射して、赤色イメージ、緑色イメージ、および青色イメージをそれぞれ取得してもよい。
前記彩度マップを生成する際は、前記カラーイメージに対する色座標変換によってカラー別の色(ｈｕｅ)情報、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)情報、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)情報のうち、少なくとも一つの情報を取得し、前記カラー別の彩度情報を利用して前記彩度マップを生成すること、を含めてもよい。
前記半田領域を抽出する際は、前記カラー別の明度情報を利用して前記彩度マップから配線パターン領域およびダークソルダーレジスト領域のうち、少なくとも１つ以上の領域を除いて半田領域を設定すること、を含めてもよい。
前記彩度マップを利用して前記半田領域を抽出する際は、前記半田領域内におけるカラー別の彩度平均を算出し、前記カラー別の彩度情報と前記カラー別の彩度平均とを利用して分散マップ(ｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｐ)を生成し、前記分散マップの分散値を臨界値と比較して半田の塗布された半田領域を示す半田マップを生成すること、を含めてもよい。ピクセル毎の分散値は、下記数式によって求められる。
ピクセル別の分散値＝ａｂｓ(Ｒ−ＲＡ)＋ａｂｓ(Ｇ−ＧＡ)＋ａｂｓ(Ｂ−ＢＡ)
(ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂは各ピクセルに対するカラー別の彩度情報であり、ＲＡ、ＧＡ、ＢＡはカラー別の彩度平均である)
前記半田領域の測定方法は、前記カラー照明を前記プリント回路基板上に照射して前記カラーイメージを取得する前に、前記複数のカラー照明をターゲットに照射して複数のカラー別照明イメージを取得し、前記カラー別照明イメージそれぞれに対してピクセル別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を求め、それぞれのピクセルに対して前記ピクセル別明度と任意の基準明度の割合に該当するカラー別補償率を設定することを更に含み、前記彩度マップを生成する前に、前記カラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償すること、を更に含めてもよい。ここで、前記基準明度は、前記カラーイメージそれぞれの平均明度に対応するものであってもよい。
前記半田領域の測定方法は、前記カラー照明を前記プリント回路基板上に照射して前記カラーイメージを取得する前に、前記複数のカラー照明を前記プリント回路基板に塗布された半田に照射して複数のカラー別半田イメージを取得、前記カラー別半田イメージそれぞれから前記半田のカラー別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を求め、前記半田のカラー別明度と任意の基準明度の割合に該当する半田のカラー別補償率を設定すること、を更に含めてもよい。前記彩度マップを生成する前に、前記半田のカラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償することを更に含めてもよい。ここで、前記基準明度は、複数の前記カラー別半田明度の平均明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)に対応するものであってもよい。
前記半田領域の測定方法は、前記カラー照明を前記プリント回路基板上に照射して前記カラーイメージを取得する前に、前記複数のカラー照明に対するカラー別均一性を補正するためのカラー照明のカラー別補償率を設定し、前記複数のカラー照明に対する半田の均一性を補正のための半田のカラー別補償率を設定すること、を更に含み、前記彩度マップを生成する前に、前記カラーイメージそれぞれに前記カラー照明のカラー別補償率と前記半田のカラー別補償率とを乗算することを更に含めてもよい。
本発明によると、所定の基準高さ以上の領域を半田領域として確定し、前記半田領域の２次元的カラー情報を基準カラー情報に設定して他の領域と比較することによって、前記基準高さ以下から抜ける可能性がある領域を半田領域へ編入することができるため、より正確に半田領域を測定することができる。
また、半田を塗布する際に、半田がベース基板上で薄く塗布されて広がっている場合にも半田領域を正確に測定することができる。
また、所定の基準高さ以上の半田領域のカラー情報と他の領域のカラー情報を取得してそれぞれクラスタリングする場合、半田領域として含ませることが明確でない部分もより明確に判断することができる。
また、可視情報を利用してより正確に半田領域を判定することができる。
また、格子パターン光を多数の方向から走査することによって、半田領域をより正確に判定することが可能である。
また、３次元的に形状を測定すると共に２次元的に半田領域を精密に判断することができ、リアルタイムで３次元的および２次元的に半田領域を判断することができるため、半田領域を判断する際の照明灯の設備やプリント回路基板の状態による影響を少なくし、かつノイズにも強い。
また、複数のカラー照明を通じて得られたカラーイメージを利用して彩度マップおよび分散マップを生成し、これらを通じて半田領域を設定することによって、半田領域の測定精度を向上させることができる。また、半田領域を測定する前に、カラー照明に対するカラー別均一性を補正する過程およびカラー照明に対する半田の均一性を補正する過程のうち、少なくとも一つの補正過程を経ることによって、半田領域の測定精度をより向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を例示した概略図である。 本発明の一実施形態に係る半田領域の測定方法を示すフローチャートである。 半田が形成されたプリント回路基板の一部を示した断面図である。 図２の半田領域の測定方法において２次元的カラー情報を取得する過程の一例を示したフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る半田領域の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を例示した概略図である。 本発明の他の実施形態に係る印刷回路基板上の半田領域の測定方法を示すフローチャートである。 赤色照明、緑色照明、および青色照明にそれぞれ対応する赤色イメージ、緑色イメージ、および青色イメージを示した図である。 彩度マップの一例を示した図である。 分散マップの一例を示した図である。 半田マップの一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係るカラー別均一性を補正する方法を示したフローチャートである。 グレーターゲットを対象にして取得した赤色照明イメージを示した図である。
以下、本発明に実施形態について図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で実施でき、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素に称されてもよい。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。
一般的に用いられる辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本明細書において明白に定義されない限り、理想的または過度に形式的な意味には解釈されない。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を例示した概略図である。
図１を参照すると、本実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置は、測定ステージ部１００、画像撮影部２００、第１および第２照明部(３００、４００)を含む第１照明ユニット、第２照明ユニット４５０、画像取得部５００、モジュール制御部６００、および中央制御部７００を含む。
前記測定ステージ部１００は、測定対象物１０を支持するステージ１１０および前記ステージ１１０を移動させるステージ移動ユニット１２０を含む。本実施形態では、前記ステージ１１０によって前記測定対象物１０が前記画像撮影部２００と前記第１および第２照明部(３００、４００)に対して移動することによって、前記測定対象物１０での測定位置が変更される。
前記画像撮影部２００は、前記ステージ１１０の上部に配置され、前記測定対象物１０から反射された光を受けて、前記測定対象物１０の画像を測定する。すなわち、前記画像撮影部２００は、前記第１および第２照明部(３００、４００)で出射されて前記測定対象物１０で反射された光を受けて、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。
前記画像撮影部２００は、カメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルタ２３０、および円形ランプ２４０を含む。前記カメラ２１０は、前記測定対象物１０から反射される光を受けて、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。前記カメラ２１０は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかを採用する。前記結像レンズ２２０は、前記カメラ２１０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を前記カメラ２１０で結像させる。前記フィルタ２３０は、前記結像レンズ２２０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を透過させて前記結像レンズ２２０に提供する。前記フィルタ２３０は、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、および光強度調節フィルタのうち、いずれか一つからなる。前記円形ランプ２４０は、前記フィルタ２３０の下部に配置され、前記測定対象物１０の２次元形状のような特定画像を撮影するために、前記測定対象物１０に光を提供する。
前記第１照明部３００は、例えば、前記画像撮影部２００の右側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第１照明部３００は、第１光源ユニット３１０、第１格子ユニット３２０、第１格子移動ユニット３３０、および第１集光レンズ３４０を含む。前記第１光源ユニット３１０は、光源と少なくとも一つのレンズで構成されて光を発生させ、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１光源ユニット３１０の下部に配置されて前記第１光源ユニット３１０で発生した光を格子紋パターンを有する第１格子パターン光に変更させる。前記第１格子移動ユニット３３０は、前記第１格子ユニット３２０と連結されて前記第１格子ユニット３２０を移動させ、ＰＺＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）移動ユニットや微細直線移動ユニットのうち、いずれか一つを採用する。前記第１集光レンズ３４０は、前記第１格子ユニット３２０の下部に配置されて前記第１格子ユニット３２０から出射された前記第１格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。
前記第２照明部４００は、例えば、前記画像撮影部２００の左側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第２照明部４００は、第２光源ユニット４１０、第２格子ユニット４２０、第２格子移動ユニット４３０、および第２集光レンズ４４０を含む。前記第２照明部４００は、上述の前記第１照明部３００と実質的に同一であるため、重複する詳細な説明は省略する。
前記第１照明部３００は、前記第１格子移動ユニット３３０が前記第１格子ユニット３２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０に第１格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ回の第１格子パターン光を順次受けてＮ個の第１パターン画像を撮影する。また、前記第２照明部４００は、前記第２格子移動ユニット４３０が前記第２格子ユニット４２０をＮ回順次移動しながら前記測定対象物１０に第２格子パターン光をＮ回照射する時、前記画像撮影部２００は、前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ回の第２格子パターン光を順次受けてＮ個の第２パターン画像を撮影する。ここで、前記Ｎは自然数であって、例えば、４である。
一方、本実施形態では、前記第１および第２格子パターン光を発生させる照明装置として前記第１および第２照明部(３００、４００)のみを説明したが、前記照明部の数は３つ以上でもよい。すなわち、前記測定対象物１０に照射される格子パターン光が多様な方向から照射され、多様な種類のパターン画像が撮影される。例えば、３つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正三角形の形態に配置される場合、３つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０に照射され、４つの照明部が前記画像撮影部２００を中心に正四角形の形態に配置される場合、４つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０に照射される。また、前記第１照明ユニットは、８つの照明部を含んでもよく、この場合、８つの方向から前記測定対象物１０に格子パターン光を照射して画像を撮影する。
前記第２照明ユニット４５０は、前記測定対象物１０の２次元的画像を獲得するための光を前記測定対象物１０に照射する。本実施形態では、前記第２照明ユニット４５０は、赤色照明４５２、緑色照明４５４、および青色照明４５６を含む。例えば、前記赤色照明４５２、前記緑色照明４５４、および前記青色照明４５６は、前記測定対象物１０の上部で円形に配置されて前記測定対象物１０にそれぞれ赤色光、緑色光、および青色光を各々照射して、図１に示したようにそれぞれ高さの異なるように配置されてもよい。
前記画像取得部５００は、前記画像撮影部２００のカメラ２１０と電気的に接続され、前記カメラ２１０から前記第１照明ユニットにより撮影されるパターン画像を取得して保存する。また、前記画像取得部５００は、前記カメラ２１０から前記第２照明ユニット４５０により撮影される２次元的画像を取得して保存する。例えば、前記画像取得部５００は、前記カメラ２１０で撮影された前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて保存するイメージシステムを含む。
前記モジュール制御部６００は、前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、前記第１照明部３００、および前記第２照明部４００と電気的に接続されて、前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、前記第１照明部３００、および前記第２照明部４００を制御する。前記モジュール制御部６００は、例えば、照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラを含む。前記照明コントローラは、前記第１および第２光源ユニット(３１０、４１０)をそれぞれ制御して光を発生させ、前記格子コントローラは、前記第１および第２格子移送ユニット(３３０、４３０)をそれぞれ制御して前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移動させる。前記ステージコントローラは、前記ステージ移動ユニット１２０を制御して前記ステージ１１０を上下左右に移動させる。
前記中央制御部７００は、前記画像取得部５００、および前記モジュール制御部６００と電気的に接続されて、前記画像取得部５００、および前記モジュール制御部６００を制御する。具体的に、前記中央制御部７００は、前記画像取得部５００のイメージシステムから前記Ｎ個の第１パターン画像および前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて、これを処理して前記測定対象物の３次元形状を測定する。また、前記中央制御部７００は、前記モジュール制御部６００の照明コントローラ、格子コントローラ、およびステージコントローラをそれぞれ制御する。このように、前記中央制御部は、イメージ処理ボード、制御ボード、およびインターフェースボードを含んでもよい。
以下、上記のような３次元形状測定装置を利用してプリント回路基板に塗布された前記測定対象物１０の領域を測定する方法をより詳細に説明する。以下、前記測定対象物１０は、半田を例として説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る半田領域の測定方法を示すフローチャートであり、図３は、半田が形成されたプリント回路基板の一部を示した断面図である。
図１ないし図３を参照すると、半田領域の測定のために、まず第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板９００に照射して撮影された第１画像を利用して、前記プリント回路基板９００の３次元高さ情報を取得する(ステップＳ１１０)。例えば、前記格子パターン光は、少なくとも２つの方向から照射されてもよい。
前記３次元高さ情報は、前記第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)のＮ回の順次移動による格子パターン光を照射して取得した第１画像をバケットアルゴリズム（ｂｕｃｋｅｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を利用して取得することができる。
その後、取得された前記高さ情報を利用して前記プリント回路基板９００のベース基板９１０上に基準高さ(Ｈ１)以上に突出した第１領域(ＡＲ１)を半田領域として確定する(ステップＳ１２０)。
前記基準高さ(Ｈ１)は、一般的にそれ以上の高さに該当する領域を半田領域として見なされる所定の臨界高さ(ｍｉｎｉｍｕｍ ｈｅｉｇｈｔ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ)に設定される。
次に、前記第２照明ユニット４５０から発生した光を前記プリント回路基板９００に照射して撮影された第２画像を利用して、前記プリント回路基板９００のカラー情報を取得する(ステップＳ１３０)。
前記第２照明ユニット４５０は、前記測定対象物１０の２次元画像を取得するための光を発生させる。一実施例では、前記第２照明ユニット４５０は、赤色光、緑色光、および白色光(ＲＧＢ)をそれぞれ発生させる赤色照明４５２、緑色照明４５４、および青色照明４５６を含む。この場合、前記第２画像は、カラーカメラを利用して取得されるだけでなく、白黒カメラを利用して取得することもできる。したがって、図１に示した前記カメラ２１０は、白黒カメラも含まれる。他の実施例では、前記第２照明ユニット２５０は、単色光照明ユニットを含めてもよい。この場合、前記第２画像は、カラーカメラを利用して取得され、図１に示した前記カメラ２１０は、カラーカメラを含む。
前記カラー情報は、例えば、ＲＧＢ(ｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅ)情報またはＣＭＹ(ｃｙａｎ、ｍａｇｅｎｔａ、ｙｅｌｌｏｗ)情報を含む。その他、前記第１カラー情報は、他の色の組合せによるカラー情報が含まれてもよい。一方、前記第１カラー情報は、前記第１領域(ＡＲ１)のピクセル単位で取得されてもよい。
一方、この場合、前記プリント回路基板９００のカラー情報は、次のように取得してもよい。
図４は、図２の半田領域の測定方法のうち、カラー情報を取得する過程の一実施例を示したフローチャートである。
図４を参照すると、前記プリント回路基板９００のカラー情報を取得するために、まず、前記第２照明ユニット４５０から発生した光を前記プリント回路基板９００に照射して第２画像を撮影する(ステップＳ１３２)。
その後、撮影された前記第２画像から前記ＲＧＢ情報、または、前記ＣＭＹ情報を抽出する(ステップＳ１３３)。一実施例では、前記のように撮影された第２画像は、図１に示した画像取得部５００によって取得された後、図１に示したイメージ処理ボードを利用して前記ＲＧＢ情報または前記ＣＭＹ情報を抽出してもよい。
次に、抽出された前記ＲＧＢ情報または前記ＣＭＹ情報をフィルタリング(ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ)してフィルタリングされたＲＧＢ情報またはＣＭＹ情報を取得する(ステップＳ１３４)。一実施例では、前記イメージ処理ボードでは、抽出された前記ＲＧＢ情報または前記ＣＭＹ情報のデータのうち、平均から大きく外れたデータを一定の基準によって除外させる作業を遂行し、平均から大きく外れたデータを除いた残りのデータを前記ＲＧＢ情報または前記ＣＭＹ情報として最終的に確定する。
再び図１ないし図３を参照すると、続いて取得された前記プリント回路基板９００のカラー情報のうち、半田領域として確定された前記第１領域(ＡＲ１)の第１カラー情報を基準カラー情報に設定する(ステップＳ１４０)。
次に、前記基準カラー情報と前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域のカラー情報を比較して前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域で半田が形成されているかを判断する(ステップＳ１５０)。
一方、前記基準カラー情報と同一のカラー情報を有する領域を取得するために、他の領域のカラー情報を利用してもよい。
図５は、本発明の他の実施形態に係る半田領域の測定方法を示したフローチャートである。
図３および図５を参照すると、前記第１領域(ＡＲ１)の第１カラー情報を基準カラー情報に設定した後(ステップＳ１４０)、測定された前記プリント回路基板９００のカラー情報のうち、突出した所定の比較物体９２０が配置された第２領域(ＡＲ２)の第２カラー情報を取得する(ステップＳ１４２)。この際、前記比較物体９２０は、プリント回路基板上のパッド(ｐａｄ)であってもよい。
前記第２領域(ＡＲ２)の第２カラー情報は、前記カラー情報から取得されるため、前記第１カラー情報と略同一の形態を有する。例えば、前記第２カラー情報は、それぞれＲＧＢ(ｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅ)情報またはＣＭＹ(ｃｙａｎ、ｍａｇｅｎｔａ、ｙｅｌｌｏｗ)情報を含む。その他、前記第２カラー情報は、他の色の組合せによるカラー情報が含まれてもよい。
その後、測定された前記プリント回路基板９００のカラー情報のうち、測定対象物が形成されていない第３領域(ＡＲ３)の第３カラー情報を取得する(ステップＳ１４４)。前記第３領域(ＡＲ３)は、高さのない基板の表面領域を示す。
前記第３領域(ＡＲ３)の第３カラー情報は、前記カラー情報から取得されるため、前記第１および第２カラー情報と同一の形態を有する。例えば、前記第３カラー情報は、それぞれＲＧＢ(ｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅe)情報またはＣＭＹ(ｃｙａｎ、ｍａｇｅｎｔａ、ｙｅｌｌｏｗ)情報を含む。その他、前記第３カラー情報は、他の色の組合せによるカラー情報であってもよい。
続いて、前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)の第１、第２、および第３カラー情報をそれぞれ第１、第２、および第３クラスタ(ｃｌｕｓｔｅｒ)に分類する(ステップＳ１４６)。
前記第１、第２、および第３カラー情報は、各領域に対するカラー情報を示し、前記カラー情報は、各領域別に特徴的な傾向を示すようになる。したがって、前記第１、第２、および第３カラー情報は、各領域別に特有のクラスタを形成する。
前記クラスタは、前記取得されたカラー情報を色座標系を利用して抽出した特徴値を含む。例えば、前記第１、第２、および第３クラスタは、それぞれＲＧＢ情報またはＣＭＹ情報から変換された色(ｈｕｅ)、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)(ＨＳＩ)のうち、少なくとも一つを含む。前記ＲＧＢ情報またはＣＭＹ情報から前記ＨＳＩ情報に変換する過程は周知の方法を通じて実行することができるため、これに対する詳細な説明は省略する。
前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)は、前記領域それぞれのＨＳＩ情報のうち、少なくとも１つの情報を有し、クラスタリング(ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ)アルゴリズムを適用してそれぞれ第１、第２、および第３クラスタに分類してもよい。
このように、前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)がカラー情報によりクラスタに分類されると、前記基準カラー情報と前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域のカラー情報を比較して前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域で半田が形成されているかを判断するために(ステップＳ１５０)、前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)を除いた前記プリント回路基板９００の所定部分のカラー情報が前記第１クラスタに属するかを判断して前記第１クラスタに属する場合、前記半田が形成されていると判断する。
前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)に属しない前記ベース基板９１０上の所定部分が前記基準高さ(Ｈ１)より下に存在する半田領域(以下「第４領域」という;ＡＲ４)に該当する場合、前記第４領域(ＡＲ４)のカラー情報は、前記第１領域(ＡＲ１)の第１カラー情報と類似するため、前記第４領域(ＡＲ４)は、前記第１カラー情報によって前記第１クラスタに分類された前記第１領域(ＡＲ１)と同一のグループに属するようになる。すなわち、前記第４領域(ＡＲ４)は、前記第１領域(ＡＲ１)と同様に前記第１クラスタに分類される。
したがって、所定の基準高さ以上の領域のみを半田領域として判定する方法に比べて、前記基準高さ以下の領域に存在する部分も半田領域に含ませることができるため、より正確に半田領域を判定することができる。
図５では、クラスタを３つに分類する例を説明したが、前記クラスタは２つや４つ以上であってもよい。
例えば、前記クラスタが４つである場合、次のような方法で前記半田領域を判断してもよい。
まず、半田領域として確定された前記第１領域(ＡＲ１)を除いた所定領域でのカラー情報を取得して前記第１領域(ＡＲ１)の基準カラー情報および前記所定領域のカラー情報を第１および第２クラスタに分類する。その後、前記基準カラー情報と前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域のカラー情報を比較して前記第１領域(ＡＲ１)以外の領域で測定対象物が形成されているかを判断する場合(ステップＳ１５０)、前記第２クラスタが前記第１クラスタに属するかを判断して前記第１クラスタに属する場合、前記第２クラスタに該当する領域を半田領域に属すると判断する。
一方、前記プリント回路基板９００のカラー情報を取得すること(ステップＳ１３０)において、可視(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)情報を追加して利用してもよい。前記可視情報は、画像の明るさ信号において振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比を示し、徐々に反射率が増加することによって増加する傾向がある。前記可視情報(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は次のように定義される。
Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ)
格子パターン光が多様な方向から前記プリント回路基板９００に照射されて多様な種類のパターン画像が撮影されるものの、図１に示したように前記画像取得部５００が前記カメラ２１０で撮影されたＮ個のパターン画像からＸ−Ｙ座標系の各位置(ｉ(ｘ、ｙ))でのＮ個の輝度(Ｉｉ 1、Ｉｉ 2、… 、Ｉｉ N)を抽出し、Ｎ−バケットアルゴリズム(Ｎ−ｂｕｃｋｅｔ ａｌｇｏｒｉｓｍ)を利用して平均輝度(Ａｉ(ｘ、ｙ))およびビジビリティー(Ｖｉ(ｘ、ｙ))を算出する。
例えば、Ｎ＝３である場合と、Ｎ＝４である場合は、それぞれ次のように可視情報を算出する。
すなわち、Ｎ＝３である場合は、以下の数式（１）及び（２）より可視情報を算出する。

Ｎ＝４である場合は、以下の数式（３）より可視情報を算出する。
前述した前記第１、第２、および第３カラー情報のようなカラー情報が各領域に対して特徴的な傾向を示すだけでなく、前記のように算出された可視情報も各領域に対して特徴的な傾向を示す。したがって、前記カラー情報に加えて可視情報を選択的に利用して半田領域を測定してもよい。また、前記カラー情報なしに前記可視情報のみを利用して前記半田領域を測定してもよい。
具体的に、格子ユニット移動によるＮ個の格子パターン光に基づいて可視情報を取得し、その後、前記第１領域に対する可視情報と前記第１領域を除いた領域の可視情報とを比較して前記第１領域以外の領域で前記測定対象物が形成されているかを判断する。
前記可視情報を取得するために、図２で説明された前記第１画像を利用して前記プリント回路基板の可視情報を取得してもよい。すなわち、前記第１画像は、前述した可視情報を取得するためのすべての情報を含むため、前記第１画像から前記可視情報を取得してもよい。
一方、このように取得された可視情報を利用して、図５で説明された前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)を第１、第２、および第３クラスタに分類し、これを利用して前記第１、第２、および第３領域(ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３)を除いた前記ベース基板９１０上の所定部分が前記第１クラスタに属するかを判断してもよい。
前記のように半田領域を確定した後は、多様な方法で確定した前記半田領域を活用することができる。例えば、半田領域として確定された領域の体積を算出し、前記算出された体積を利用して前記半田が塗布されたプリント回路基板の不良可否を判断することができる。
このように、所定の基準高さ(Ｈ１)以上の領域を半田領域として確定し、前記半田領域のカラー情報を基準カラー情報として設定して他の領域と比較することによって、前記基準高さ(Ｈ１)より下の高さで抜ける恐れのある領域を半田領域に含ませることができるため、より正確に半田領域を測定することができる。
また、半田塗布の時、半田が前記ベース基板上で薄く塗布されて広がっている場合にも半田領域を正確に測定することができる。
また、所定の基準高さ(Ｈ１)以上の半田領域の第１領域(ＡＲ１)のカラー情報と第２および第３領域(ＡＲ２、ＡＲ３)のカラー情報を取得してそれぞれクラスタリングする場合、半田領域に含ませるのに明確でない部分もより明確に判断することができる。
また、可視情報を利用してより正確に半田領域を判定することができる。
また、格子パターン光を多数の方向から走査することによって、半田領域をより正確に判定することができる。
また、３次元的に形状を測定すると共に２次元的に領域を精確に判断することができ、リアルタイムで３次元的および２次元的に領域を判断するできるため、照明灯の設備やプリント回路基板の状態による影響を軽減し、かつノイズにも強い。
図６は、本発明の他の実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を例示した概略図である。
図６を参照すると、本実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置１１００は、ステージ１１２０、画像撮影部１１３０、第１照明ユニット１１４０、第２照明ユニット１１５０、および制御部１１６０を含む。
ステージ１１２０は、プリント回路基板などの測定対象物１１１０を支持し、制御部１１６０の制御によって移動しながら測定対象物１１１０を測定位置に移動させる。ステージ１１２０によって測定対象物１１１０が画像撮影部１１３０および第１照明ユニット１１４０に対して移動することによって、測定対象物１１１０での測定位置が変更される。
画像撮影部１１３０は、ステージ１１２０の上部に設置され、測定対象物１１１０から反射された光を受けて測定対象物１１１０に対するイメージを撮影する。画像撮影部１１３０は、例えば、ステージ１１１０の上部でステージ１１２０の基準面に対して垂直方向に設置される。
画像撮影部１１３０は、検査対象物１１１０のイメージ撮影のためのカメラおよび結像レンズを含む。前記カメラは、測定対象物１１１０から反射される光を受けて測定対象物１１１０のイメージを撮影し、例えば、ＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラであってもよい。前記結像レンズは、前記カメラの下部に配置され、測定対象物１１１０で反射される光を前記カメラで結像させる。
画像撮影部１１３０は、第１照明ユニット１１４０から照射されたパターン照明が測定対象物１１１０で反射される光を受けて測定対象物１１１０のパターンイメージを撮影する。また、画像撮影部１１３０は、第２照明ユニット１１５０から照射されたカラー照明が測定対象物１１１０で反射する光を受けて測定対象物１１１０のカラーイメージを撮影する。
第１照明ユニット１１４０は、ステージ１１２０の上部に一定の角度に傾くように設置される。第１照明ユニット１１４０は、測定対象物１１１０の３次元形状を測定するための照明であって、パターン照明を生成して測定対象物１１１０に照射する。例えば、第１照明ユニット１１４０は、ステージ１１２０基準面の法線を基準にして約３０°傾いた角度にパターン照明を照射する。
第１照明ユニット１１４０は、測定精度を高めるために、多様な方向からパターン照明を照射するように複数にしてもよい。この際、複数の第１照明ユニット１１４０は、画像撮影部１１３０を中心に円周方向に沿って互いに一定角度に離隔されるように設置される。例えば、３次元形状測定装置１１００は、６０°の角度に離隔されるように設置された６つの第１照明ユニット１１４０が含まれてもよい。これとは異なり、３次元形状測定装置１１００は、２つ、３つ、４つ、または、８つなどの多様な数の第１照明ユニット１１４０を含めてもよい。複数の第１照明ユニット１１４０は、一定の時間間隔を置いて測定対象物１１１０に対して互いに異なる方向からパターン照明を照射する。
各第１照明ユニット１１４０は、パターン照明を生成するために光源１１４２および格子素子１１４４を含む。光源１１４２から発生した照明は、格子素子１１４４を通過しながらパターン照明に変換される。格子素子１１４４は、位相遷移されたパターン照明を発生させるためにピエゾアクチェエータ(ｐｉｅｚｏ ａｃｔｕａｔｏｒ：ＰＺＴ)等の格子移動ユニットを利用して２π／ｎだけｎ回移動される。ここで、Ｎは２以上の自然数である。第１照明ユニット１１４０は、格子素子１１４４をＮ回移動させながら移動毎に測定対象物１１１０にパターン照明を照射する。一方、第１照明ユニット１１４０は、格子素子１１４４を通じて形成されたパターン照明をフォーカシングして測定対象物１１１０に投影するための投影レンズ(図示せず)を更に含めてもよい。
第２照明ユニット１１５０は、測定対象物１１１０の２次元的画像を取得するためのものであって、カラー照明を発生させて測定対象物１１１０に照射する。第２照明ユニット１１５０は、互いに異なる色の光を発生させる複数のカラー照明部を含む。例えば、第２照明ユニット１１５０は、赤色照明を発生させる赤色照明部１１５２、緑色照明を発生させる緑色照明部１１５４、および青色照明を発生させる青色照明部１１５６を含む。赤色照明部１１５２、緑色照明部１１５４、および青色照明部１１５６は、測定対象物１１１０の上部で円形に配置されて測定対象物１１１０にそれぞれ赤色照明、緑色照明、および青色照明を照射する。
制御部１１６０は、上述した構成要素の動作を全体的に制御する。具体的に、制御部１１６０は、測定対象物１１１０を測定位置に配置させるためにステージ１１２０の移動を制御する。制御部１１６０は、複数の第１照明ユニット１１４０を順次動作させ、各第１照明ユニット１１４０の格子素子１１４４をピッチで移動させながら移動毎に測定対象物１１１０にパターン照明を照射するように第１照明ユニット１１４０を制御する。制御部１１６０は、測定対象物１１１０の２次元イメージを取得するために測定対象物１１１０にカラー照明を照射するように第２照明ユニット１１５０の動作を制御する。制御部１１６０は、第１照明ユニット１１４０から照射されたパターン照明が測定対象物１１１０によって反射されたパターンイメージおよび第２照明ユニット１１５０から照射されたカラー照明が測定対象物１１１０により反射されたカラーイメージを撮影するように画像撮影部１１３０を制御する。また、制御部１１６０は、画像撮影部１１３０で撮影されたパターンイメージおよびカラーイメージを利用して測定対象物１１１０の３次元形状を測定する。
以下、上述した３次元形状測定装置を利用してプリント回路基板に塗布された半田領域を測定する方法を説明する。
図７は、本発明の他の実施形態に係るプリント回路基板上の半田領域の測定方法を示したフローチャートである。
図６および図７を参照すると、プリント回路基板１１１０上に塗布された半田領域を測定するために、まず複数のカラー照明をプリント回路基板１１１０に照射して複数のカラーイメージを取得する(ステップＳ１１００)。すなわち、第２照明ユニット１１５０を利用して複数のカラー照明をプリント回路基板１１１０に順次に照射した後、画像撮影部１１３０を利用して各カラー照明に対応するカラーイメージを取得する。例えば、第２照明ユニット１１５０に具備された赤色照明部１１５２、緑色照明部１１５４、および青色照明部１１５６を利用して赤色照明、緑色照明、および青色照明をプリント回路基板１１１０にそれぞれ照射した後、それぞれのカラー照明に対応する赤色イメージ、緑色イメージ、および青色イメージを取得する。
図８は、赤色照明、緑色照明、および青色照明にそれぞれ対応する赤色イメージ、緑色イメージ、および青色イメージを示した図である。
図８を参照すると、互いに異なる波長を有する赤色照明、緑色照明、および青色照明を用いることによって、色収差によって視野範囲(ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ：ＦＯＶ)内での赤色イメージ１２１０、緑色イメージ１２２０、および青色イメージ１２３０の分布を確認することができる。
その後、取得されたカラーイメージに対する色座標変換を通じてカラー別の色(ｈｕｅ)、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)等が含まれたＨＳＩ情報を取得する。このようなＲＧＢ情報からＨＳＩ情報に変換する過程は周知の方法を通じて実行できるため、これに対する詳細な説明は省略する。
取得されたカラーイメージに対する色座標変換をする前に、取得されたカラーイメージにそれぞれ平均化フィルタを適用して彩度を緩和させるようにしてもよい。
その後、前記ＨＳＩ情報のうち、カラー別の彩度情報を利用して彩度マップ(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｐ)１３００を生成する(ステップＳ１１１０)。生成された彩度マップ１３００の一例を図９に示す。
前記彩度マップ１３００は、赤色イメージ１２１０、緑色イメージ１２２０、および青色イメージ１２３０の各ピクセル別の彩度情報を利用して生成される。具体的に、彩度マップ１３００は、下記の数式（４）により算出されたピクセル別彩度に基づいて生成される。
ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ＝ (１１−３×Ｍｉｎ(Ｒ、Ｇ、Ｂ)／(Ｒ＋Ｇ＋Ｂ))・・・・（４）
前記数式（４）において、Ｒは赤色イメージ１２１０での各ピクセルに対する彩度情報であり、Ｇは緑色イメージ１２２０での各ピクセルに対する彩度情報であり、Ｂは青色イメージ１２３０での各ピクセルに対する彩度情報である。
前記数式（４）から生成された彩度マップ１３００は、０〜１の値を有し、１に近いほど原色であることを示す。一般的に、半田１３１０は、無彩色に近いため、彩度マップ１３００上で０に近い値を有する領域を一次的に半田領域として判断する。
しかし、半田１３１０以外に配線パターン１３２０およびダークソルダーレジスト(ｄａｒｋ ｓｏｌｄｅｒ ｒｅｓｉｓｔ)１３３０等も無彩色に近いため、彩度マップ１３００上で配線パターン１３２０領域およびダークソルダーレジスト１３３０領域などが半田領域として誤認される可能性がある。
よって、サチュレーションマップ１３００の生成後、サチュレーションマップ１３００から配線パターン１３２０およびダークソルダーレジスト１３３０等の不必要な領域を除去する必要がある。
このために、前記ＨＳＩ情報のうち、カラー別の明度情報を利用して彩度マップ１３００から配線パターン１３２０およびソルダーレジスト１３３０領域のうち、少なくとも一つの領域を除いて１次半田領域を設定する(ステップＳ１１２０)。
前記１次半田領域は、カラーイメージの色座標変換を通じて得られたＨＳＩ情報のうち、明度情報を利用して設定する。具体的に、半田１３１０、配線パターン１３２０、およびダークソルダーレジスト１３３０は、彩度の側面からは大きい差がないこともあるが、明度の側面からは相当な差を有する。すなわち、金属からなる配線パターン１３２０は、半田１３１０に比べて反射率が高く半田１３１０に比べて明度が高くなり、ダークソルダーレジスト１３３０は、半田１３１０に比べて反射率が低く半田１３１０に比べて明度が相当に低くなる。よって、このような明度の差を利用して半田１３１０に比べて明度が高いか或いは低い領域を除去することによって、配線パターン１３２０およびダークソルダーレジスト１３３０等の不必要な領域を彩度マップ１３００から除去することができる。
その後、前記１次半田領域内のカラー別彩度平均を算出する(ステップＳ１１３０)。すなわち、設定された前記１次半田領域を基準として、図８に示した赤色イメージ１２１０、緑色イメージ１２２０、および青色イメージ１２３０それぞれに対するカラー別彩度平均を算出する。このように算出された前記カラー別彩度平均は、実質的に半田１３１０が存在すると判断された前記１次半田領域に対する彩度平均であるため、実質的な半田１３１０の彩度に対する基準とすることができる。
その後、前記カラー別彩度情報と前記カラー別彩度平均を利用して分散マップ(ｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｐ)１４００を生成する(ステップＳ１１４０)。生成された分散マップ１４００の一例を図１０に示す。
前記分散マップ１４００は、赤色イメージ１２１０、緑色イメージ１２２０、および青色イメージ１２３０の各ピクセル別彩度情報と赤色イメージ１２１０、緑色イメージ１２２０、および青色イメージ１２３０の前記カラー別彩度平均を利用して生成される。具体的に、分散マップ１４００は、下記の数式（５）をよって算出されたピクセル別バリアンス値に基づいて生成される。
ｖａｒｉａｎｃｅ＝ａｂｓ(Ｒ−ＲＡ)＋ａｂｓ(Ｇ−ＧＡ)＋ａｂｓ(Ｂ−ＢＡ)・・・・（５）
前記数式（５）において、Ｒは赤色イメージ１２１０の各ピクセルに対する彩度情報であり、Ｇは緑色イメージ１２２０の各ピクセルに対する彩度情報であり、Ｂは青色イメージ１２３０の各ピクセルに対する彩度情報である。また、ＲＡは赤色イメージ１２１０の前記１次半田領域に対する彩度平均であり、ＧＡは緑色イメージ１２２０の前記１次半田領域に対する彩度平均であり、ＢＡは青色イメージ１２３０の前記１次半田領域に対する彩度平均である。
前記数式（５）において、各ピクセルに対するカラーイメージの彩度と彩度平均との差が大きくなるほど該当ピクセルの分散値は大きくなり、各ピクセルに対するカラーイメージの彩度と彩度平均との差が小さくなるほど該当ピクセルの分散値は小さくなる。すなわち、各ピクセルの分散値が小さいほど該当ピクセルは半田である可能性が高い反面、各ピクセルの分散値が大きいほど該当ピクセルは半田でない可能性が高いことを示す。
その後、分散マップ１４００のピクセル別分散値を比較して実質的に半田が塗布された２次半田領域を示す半田マップ１５００を生成する(ステップＳ１１５０)。生成された半田マップ１５００の一例を図１１に示す。
前記２次半田領域を設定する方法は、分散値に対する任意の臨界値を使用者が設定した後、該当ピクセルの分散値が臨界値を超えると、該当ピクセルは半田領域ではないと判断し、該当ピクセルの分散値が臨界値を超えないと、該当ピクセルは半田領域であると判断する。一方、分散値に対する臨界値を設定する方法で、統計的な方法を利用したＯｔｓｕアルゴリズムを用いてもよい。Ｏｔｓｕアルゴリズムは、臨界値を設定することにおいて、費用関数を設定してその費用関数の最小値をあたえる値として臨界値を設定する方式である。イメージ上に示されるグレー値を２つのクラスに分類する時、イメージ上のグレー値の分布はヒストグラムで表現されるため、臨界値はヒストグラムにおいて分離するレベル値であり、その値より小さい部分はクラス１に分類され、その値より大きい部分はクラス２に分類される。したがって、クラス１部分は、半田領域として判断し、クラス２部分は半田ではない領域として判断することによって、前記２次半田領域を設定することができる。
このように、分散マップ１４００の比較を通じて前記２次半田領域を設定すると、半田領域以外のパターン領域などをより効果的に除去できるため、正確な半田領域の設定が可能になる。一方、半田マップ１５００を形成する際に、小さいむらを除去し、境界重み付け(ｂｏｕｎｄａｒｙ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ)過程等を通してより明確な半田マップを形成することができる。
一方、カラー照明を照射するための第２照明ユニット１１５０がプリント回路基板の上部に円形に設置されているため、画像撮影部１１３０で撮影されたカラーイメージ上では領域別に明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)が不均一に示される。このような、領域別明度の不均一を解消するために、カラー照明それぞれに対するカラー別均一性を補正することによって、半田領域測定の信頼性をより向上させることができる。
カラー照明に対するカラー別均一性の補正は、図８に示されたカラーイメージを取得する前に行われ、グレーターゲットキャリブレーション(ｇｒａｙ ｔａｒｇｅｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ)を通じてカラー別均一性の補正のためのカラー別補償情報を生成し、前記カラー別補償情報を通じてカラー別に明度の均一性を補正する。
図１２は、本発明の一実施形態に係るカラー別均一性を補正する方法を示したフローチャートであり、図１３は、グレーターゲットを対象にして取得した赤色照明イメージを示した図である。
図６、図１２、および図１３を参照すると、カラー別均一性を補正するために、まず複数のカラー照明をグレーターゲットに照射して複数のカラー別照明イメージを取得する(ステップＳ１２００)。すなわち、第２照明ユニット１１５０を利用して複数のカラー照明をグレーターゲットに順次に照射した後、画像撮影部１１３０を利用して各カラー照明に対応するカラー別照明イメージを取得する。例えば、第２照明ユニット１１５０に具備された赤色照明部１１５２、緑色照明部１１５４、および青色照明部１１５６を利用して、赤色照明、緑色照明、および青色照明をグレーターゲットにそれぞれ照射した後、それぞれのカラー照明に対応する赤色照明イメージ、緑色照明イメージ、および青色照明イメージを取得する。
例えば、取得された赤色照明イメージを示す図１３を参照すると、視野範囲(ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ：ＦＯＶ)内で明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)が位置によって異なることが確認される。
その後、それぞれのカラー別照明イメージに対してピクセル別明度を求める(ステップＳ１２１０)。すなわち、赤色照明イメージ、緑色照明イメージ、および青色照明イメージそれぞれからピクセル別明度情報を求めて保存する。
その後、それぞれのピクセルに対して前記ピクセル別明度と任意の基準明度との割合に該当するカラー別補償率を設定する(ステップＳ１２２０)。この際、前記基準明度は、カラー別照明イメージそれぞれの平均明度として設定される。例えば、各カラー別照明イメージの視野範囲(ＦＯＶ)内の全体ピクセルに対する平均明度を前記基準明度に設定する。これとは異なり、前記基準明度は、使用者の希望する任意の明度値に設定してもよい。例えば、各ピクセルに対する前記カラー別補償率は、次の数式（６）として表現される。
補償率＝(各カラー別照明イメージの平均明度)／(該当ピクセルの明度)・・・（６）
その後、視野範囲(ＦＯＶ)内の全体ピクセルに対する前記カラー別補償率をデータベース化してカラー別補償情報を生成した後、これを保存する(ステップＳ１２３０)。このように保存された前記カラー別補償情報は、後で処理される半田領域の測定の正確性を高めるために用いられる。例えば、カラー照明をプリント回路基板に照射してカラーイメージを取得した後、前記カラーイメージを利用して彩度マップを生成する前に、前記カラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償する。即ち、前記カラーイメージのそれぞれのピクセルに前記カラー別補償率を乗算することによって、カラー照明そのものの位置別明度不均一を補償し、半田領域測定の誤りを減少させることができる。
一方、半田に含まれた半田ボールの特徴によって半田領域内でカラー別に明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)の偏差が発生することがある。このような、半田のカラー別明度偏差を解消するために、カラー照明に対する半田の均一性を補正することによって、半田領域測定の信頼性をより向上させることができる。
カラー照明に対する半田の均一性補正は、図８に示したカラーイメージを取得する前に行われてもよい。具体的に、複数のカラー照明をプリント回路基板に塗布された半田に照射して複数のカラー別ソルダーイメージを取得する。例えば、第２照明ユニット１１５０に具備された赤色照明部１１５２、緑色照明部１１５４、および青色照明部１１５６を利用して、赤色照明、緑色照明、および青色照明を半田の塗布されたプリント回路基板にそれぞれ照射した後、それぞれのカラー照明に対応する赤色ソルダーイメージ、緑色ソルダーイメージ、および青色ソルダーイメージを取得する。その後、カラー別ソルダーイメージそれぞれから半田のカラー別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を求める。すなわち、赤色ソルダーイメージ、緑色ソルダーイメージ、および青色ソルダーイメージそれぞれから半田のカラー別明度を求める。この際、前記半田のカラー別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)は、半田に該当する一つのピクセルから求めるか、または半田の一定領域内に含まれた多数のピクセルから求めてもよい。その後、半田のカラー別明度と任意の基準明度との割合に該当する半田のカラー別補償率を設定し、設定された前記半田のカラー別補償率を保存する。この際、前記基準明度は、複数のカラー別ソルダー明度の平均明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)として設定される。例えば、前記基準明度は、前記赤色ソルダーイメージから求めた赤色ソルダー明度、前記緑色ソルダーイメージから求めた緑色ソルダー明度、および前記青色ソルダーイメージから求めた青色ソルダー明度に対する平均明度として設定される。
上記のような方法によって取得された前記半田のカラー別補償率は、後で処理される半田領域の測定の正確性を高めるために用いられる。例えば、カラー照明をプリント回路基板に照射してカラーイメージを取得した後、前記カラーイメージを利用して彩度マップを生成する前に、前記カラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償する。即ち、前記カラーイメージのそれぞれに前記半田のカラー別補償率を乗算することによって、半田によるカラー別明度の不均一を補償し、半田領域の測定の誤りを減少させることができる。
一方、カラーイメージを取得する前に、前記方法によって複数のカラー照明に対するカラー別均一性を補正するためのカラー照明のカラー別補償率と、複数のカラー照明に対する半田の均一性を補正するための半田のカラー別補償率をあらかじめ設定し、彩度マップを生成する前に、前記カラーイメージそれぞれに前記カラー照明のカラー別補償率と前記半田のカラー別補償率とを乗算することによって、半田領域の測定の信頼性を大幅に向上させることができる。
以上のように、複数のカラー照明を通じて得られたカラーイメージを利用して彩度マップおよび分散マップを生成し、これらを通じて半田領域を設定することによって、半田領域測定の精度を高めることができる。また、半田領域を測定する前にカラー照明に対するカラー別均一性を補正する過程およびカラー照明に対する半田の均一性を補正する過程のうち、少なくとも一つの補正過程を経ることによって、測定の精度をより向上させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０ 測定対象物
１００ 測定ステージ部
２００ 画像撮影部
３００ 第１照明部
４００ 第２照明部
４５０ 第２照明ユニット
５００ 画像取得部
６００ モジュール制御部
７００ 中央制御部
９００ プリント回路基板
９１０ ベース基板
９２０ 比較物体
ＡＲ１ 第１領域
ＡＲ２ 第２領域
ＡＲ３ 第３領域
ＡＲ４ 第４領域
Ｈ１ 基準高さ
１１００ ３次元形状測定装置
１１２０ ステージ
１１３０ 画像撮影部
１１４０ 第１照明ユニット
１１５０ 第２照明ユニット
１１５２ 赤色照明部
１１５４ 緑色照明部
１１５６ 青色照明部
１２１０ 赤色イメージ
１２２０ 緑色イメージ
１２３０ 青色イメージ
１３００ 彩度マップ
１４００ 分散マップ
１５００ 半田マップ

Claims (17)

  1. 第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板に照射して撮影された第１画像を利用して前記プリント回路基板の３次元的高さ情報を取得し、
    取得された前記高さ情報を利用して前記プリント回路基板上に基準高さ以上に突出した第１領域を測定対象物として確定し、
    第２照明ユニットから発生した光を前記プリント回路基板に照射して撮影された第２画像を利用して前記プリント回路基板のカラー情報を取得し、
    取得された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、前記測定対象物として確定された前記第１領域の第１カラー情報を基準カラー情報として設定し、
    前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域のカラー情報とを比較して、前記第１領域以外の領域に前記測定対象物が形成されているかを判断すること、を含むことを特徴とするプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  2. 前記第１領域の前記基準カラー情報および前記第１領域を除いた領域におけるカラー情報を第１および第２クラスタ(ｃｌｕｓｔｅｒ)に分類することを更に含み、
    前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域における前記カラー情報とを比較して、前記第１領域以外の領域に前記測定対象物が形成されているかを判断することは、
    前記第２クラスタが、前記第１クラスタに属するかを判断し、前記第２クラスタが前記第１クラスタに属する場合、前記第２クラスタが前記測定対象物領域に該当する領域であると判断することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  3. 前記第１および第２クラスタは、前記取得されたカラー情報を色座標系を利用して抽出した特徴値を含み、前記特徴値は、色(ｈｕｅ)、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  4. 測定された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、突出した所定の比較物体が配置された第２領域の第２カラー情報を取得し、
    測定された前記プリント回路基板のカラー情報のうち、前記測定対象物が形成されていない第３領域の第３カラー情報を取得し、
    前記第１、第２、および第３領域の第１、第２、および第３カラー情報をそれぞれ第１、第２、および第３クラスタに分類すること、を更に含み、
    前記基準カラー情報と前記第１領域以外の領域におけるカラー情報とを比較して前記第１領域以外の領域において前記測定対象物が形成されているかを判断し、
    前記第１、第２、および第３領域を除いた前記プリント回路基板の所定部分のカラー情報が前記第１クラスタに属するかを判断し、前記第１クラスタに属する場合、前記所定部分に前記測定対象物が形成されていることを判断することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  5. 格子ユニットの移動によるＮ個の格子パターン光に基づいて可視(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)情報を取得し、
    前記第１領域の可視情報と前記第１領域を除いた領域における可視情報とを比較して前記第１領域以外の領域において前記測定対象物が形成されているかを判断すること、を含むことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  6. 第１照明ユニットを利用して格子パターン光をプリント回路基板に照射して撮影された第１画像を利用して前記プリント回路基板の３次元高さ情報および可視情報を取得し、
    取得された前記記高さ情報を利用して前記プリント回路基板上に基準高さ以上に突出した第１領域を測定対象物として確定し、
    前記第１領域の可視情報と前記第１領域以外の領域における可視情報とを比較して前記第１領域以外の領域に前記測定対象物が形成されているかを判断すること、を含むことを特徴とするプリント回路基板上における測定対象物の測定方法。
  7. 複数のカラー照明をプリント回路基板に照射して複数のカラーイメージを取得し、
    取得された前記カラーイメージを利用して彩度マップ(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｐ)を生成し、
    前記彩度マップを利用して半田領域を抽出すること、を含むことを特徴とする半田領域の測定方法。
  8. 前記カラーイメージを取得することは、
    赤色照明、緑色照明、および青色照明をそれぞれ前記プリント回路基板に照射して、赤色イメージ、緑色イメージ、および青色イメージをそれぞれ取得することを特徴とする請求項７に記載の半田領域の測定方法。
  9. 前記彩度マップを生成することは、
    前記カラーイメージに対する色座標変換によってカラー別の色(ｈｕｅ)、彩度(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)、および明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)情報のうち、少なくとも一つの情報を取得し、
    前記カラー別彩度情報を利用して前記彩度マップを生成すること、を含むことを特徴とする請求項７に記載の半田領域の測定方法。
  10. 前記半田領域を抽出することは、
    前記カラー別明度情報を利用して前記彩度マップから配線パターン領域およびダークソルダーレジスト領域のうち、少なくとも１つの領域を除いて半田領域を設定することを含むことを特徴とする請求項９に記載の半田領域の測定方法。
  11. 前記半田領域を抽出することは、
    前記半田領域内におけるカラー別彩度平均を算出し、
    前記カラー別彩度情報と前記カラー別彩度平均とを利用して分散マップ(ｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｐ)を生成し、
    前記分散マップの分散値を臨界値と比較して半田の塗布された半田領域を示す半田マップを生成すること、を含むことを特徴とする請求項９に記載の半田領域の測定方法。
  12. ピクセル別分散値は、下記の数式によって取得されることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板上における半田領域の測定方法。
    ピクセル別分散値＝ａｂｓ(Ｒ−ＲＡ)＋ａｂｓ(Ｇ−ＧＡ)＋ａｂｓ(Ｂ−ＢＡ)
    (ここで、前記Ｒ、Ｇ、Ｂは各ピクセルに対するカラー別彩度情報であり、前記ＲＡ、ＧＡ、ＢＡはカラー別彩度平均である。)
  13. 前記カラー照明を前記プリント回路基板に照射して前記カラーイメージを取得する前に、
    前記複数のカラー照明をターゲットに照射して複数のカラー別照明イメージを取得し、
    前記カラー別照明イメージそれぞれに対してピクセル別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を求め、
    それぞれのピクセルに対して前記ピクセル別明度と任意の基準明度の割合に該当するカラー別補償率を設定すること、を更に含み、
    前記取得されたカラーイメージを用いて前記彩度マップを生成する前に、
    前記カラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償することを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の半田領域の測定方法。
  14. 前記基準明度は、前記カラーイメージそれぞれの平均明度であることを特徴とする請求項１３に記載の半田領域の測定方法。
  15. 前記カラー照明を前記プリント回路基板に照射して前記カラーイメージを取得する前に、
    前記複数のカラー照明を前記プリント回路基板に塗布された半田に照射して複数のカラー別ソルダーイメージを取得し、
    前記カラー別ソルダーイメージそれぞれから前記半田のカラー別明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を求め、
    前記半田のカラー別明度と任意の基準明度の割合に該当する半田のカラー別補償率を設定すること、を更に含み、
    前記彩度マップを生成する前に、
    前記半田のカラー別補償率を用いて前記カラーイメージを補償することを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の半田領域の測定方法。
  16. 前記基準明度は、複数の前記カラー別ソルダー明度の平均明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)であることを特徴とする請求項１５に記載の半田領域の測定方法。
  17. 前記カラー照明を前記プリント回路基板に照射して前記カラーイメージを取得する前に、
    前記複数のカラー照明に対するカラー別均一性を補正するためのカラー照明のカラー別補償率を設定し、
    前記複数のカラー照明に対する半田の均一性を補正するための半田のカラー別補償率を設定すること、を更に含み、
    前記取得されたカラーイメージを用いて前記彩度マップを生成する前に、
    前記カラーイメージそれぞれに前記カラー照明の前記カラー別補償率と前記半田の前記カラー別補償率とを乗算することを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の半田領域の測定方法。
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