JP2021124374A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノイズデータ部分を含まない表面形状データを実現する測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】第1の表面形状データas1dにおける仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分をデータから除外する処理を行った第1のノイズレス表面形状データas1d−Nを生成し、第1のノイズレス表面形状データas1d−Nにおける、仮想テーブル面DT2から測定対象物の表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面形状を表す第2のノイズレス表面形状データを生成する。
【選択図】図3

Description

本発明は、上面に測定対象物を載置した透明テーブルの下方から撮像装置によって測定対象物の表面(下面)を測定する測定装置及び測定方法に関する。
従来、三角測量である位相シフト法によって測定する測定装置であって、透明テーブルの上面に載置した複数の突起部を有する測定対象物の表面(下面)の画像を処理して、前記測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、各位置(x、y)における、前記透明テーブルの上面からの距離で表される表面形状データを生成し、前記表面形状データにより表されるXY平面において、前記測定対象物における前記複数の突起部それぞれが含まれる領域を特定し、特定された各領域において、前記透明テーブルの上面からの距離の値の代表値を決定し、前記複数の突起部それぞれにおける前記代表値の分布が予め設定された基準を満たしているかを判定する測定装置ないし測定方法が知られている。(例えば、特許文献1)
特許第5385703号公報
上述した従来技術は、例えば、本願の図3の(a)図に示すディスプレイに表示されたデータ画面(各突起部の測定データである突起部データwtd)において、著しく撮像部側に向かって突出したデータ部分(図3の(a)のノイズデータNGdが該当)が生じる。
この突出したデータ部分が、突起部wtの正確な測定データ部分なのか不正確なデータ部分なのかを判断することなく、代表値を決定し判定を行っていた。
よって、突出したデータ部分が不正確なノイズデータNGdである場合は、ノイズデータNGdを含んだ測定データによって代表値が決定され判定がされてしまうことになる。
上述した従来技術は、例えば、本願の図3の(a)図のデータの表示に示すような、各突起部の測定データにおいて、突起部wtの実際の高さを超えていると思われる測定データ部分(以下、「ノイズデータNGd」ともいう。)が、撮像部側に向かって異常に突出したデータ部分として検出されることが発生する。測定データがノイズデータNGdを含んだ可能性があることから信頼性に不安が生じ、また、ノイズデータNGdを含んだ測定データによって代表値が決定され判定がされると、その判定結果の信頼性に不安が生じる。
例として、照射光4がZ軸方向に垂直に照射(投光)される撮像装置を有し、光切断法(三角測量)による測定を行う測定装置で、BGA(Ball grid array)の半田ボールからなる突起部wtが隣形態ないし隣接形態で配置(配列を含む)されたものを測定した場合における、ノイズの発生メカニズム例を、本願の図24により説明する。
本願の図24の(a)図
照射部5からZ軸方向に垂直に照射された照射光4は突起部wt1の側面の照射点p1に当たり、該照射点p1において反射光である第1の散乱光が生じ、その第1の散乱光の一部が反射光4aとなって撮像部6で受光可能となり、第1の散乱光の一部の反射光4bが突起部wt1の隣の突起部wt2の側面の照射点p2に当って第2の散乱光が生じ、その第2の散乱光の一部が反射光4cとなって撮像部6で受光可能となる。
反射光4aの光強度や光量等が反射光4cより大きい場合には、撮像部6は反射光4aの撮像画像データを三角測量の原理に基づいて演算を行って撮像装置基準DT1から照射点p1までの距離Za(正しい距離)を算出する。
本願の図24の(b)図
しかし、反射光4aの光強度や光量等が反射光4cより小さい場合には、撮像部6は反射光4c側を演算処理する。その場合の照射点は照射光4と反射光4cの交点である誤認照射点p3としてしまい(誤認してしまい)、結果、その撮像画像データを三角測量の原理に基づいて演算を行うことになり、撮像装置基準DT1から誤認照射点p3までの誤認距離Zb(誤った距離)を算出してしまう。本願の図3の(a)図及び図4の(a)図の符号p3は誤認照射点p3を示している。
よって、ここでは、誤認照射点p3からの誤認距離Zbとされてしまい、それは、照射点p1までの正確な距離ではない誤った誤認距離データ部分(ノイズデータ)である。
BGAの半田ボールの場合だけでなく、面実装タイプのICや面実装タイプのコネクタの端子部分の端部分(影の堺)でも同様にノイズデータが発生するし、プリント基板のパッドなどにおいても発生する。
このような、ノイズデータの発生現象は、特に電気的接続をとるための金属端子が隣形態ないし隣接形態で二次元的に配置(配列を含む)された電子部品等で発生する。
更に、上述した従来技術は、情報量が大きい、透明テーブルの上面から測定対象物の表面の3次元を表す表面形状データの生成と、該表面形状データにおいて領域特定をする処理を行わなければならないという問題、すなわち大きいデータの生成と使用処理を行わなければならないという問題を有していた。
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、ノイズデータ部分を含まない表面形状データを実現する測定装置及び測定方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は次に述べるような構成としている。
[第1の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
前記測定対象物(W)の表面の前記撮像装置(10)からの距離を示すデータを生成するデータ生成部と、
前記データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレスデータを生成するノイズレスデータ生成部と、を備えるとともに、
前記仮想テーブル面が、下記(ア)〜(エ)のいずれかであることを特徴とする測定装置である。
(ア)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
(イ)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データを使用して設定されたものである。
(ウ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
(エ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データを使用して設定されたものである。
「前記データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、」の「を超えるデータ部分」とは、撮像部側に向かって透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分、という意味である。
ディスプレイにデータを表示する場合では、表示の仕方で、撮像部側が測定データの上方に位置したり、下方に位置したり、又は左右方向のいずれかに位置したりできるが、ノイズデータ(NGd)部分は撮像部側に向かって突出したデータとなる。
実際の測定形態は、透明テーブル(2)の上面に測定対象物(W)を載置して、透明テーブル(2)の下方から撮像装置(10)で撮像するものであるので、ノイズデータ(NGd)は下方に位置する撮像装置(10)側に向かって突出したもの、すなわち下方に向かって突出したものとなる。
[第2の発明]
前記データ生成部が表面形状データ生成部であり、
前記ノイズレスデータ生成部がノイズレス表面形状データ生成部であり、
前記表面形状データ生成部は、前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)からの距離を示す表面形状データを生成するデータ生成部であり、
前記ノイズレス表面形状データ生成部は、前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレスデータ生成部であり、
以上のように構成されたことを特徴とする前記発明1記載の測定装置である。
[第3の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
前記測定対象物(W)の最下部位に近い位置に、前記撮像装置(10)からの距離で表される仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部と、
前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成する表面形状データ生成部と、
前記表面形状データにおいて、前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレス表面形状データ生成部と、を備えるとともに、
前記仮想テーブル面(DT2)は、前記撮像装置(10)から前記反射部材(3)の表面までの距離で表される反射部材表面形状データ(Red)に基づいて設定される、又は、前記反射部材表面形状データ(Red)を使用して設定されるものであることを特徴とする測定装置である。
[第4の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記測定対象物(W)の特定された測定領域の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記透明テーブル(2)の上面から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成する表面形状データ生成部と、
前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレス表面形状データ生成部と、を備えたことを特徴とする測定装置である。
[第5の発明]
前記仮想テーブル面(DT2)の値が、前記反射部材表面形状データ(Red)において、少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれが離れた位置に特定し、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の域を非測定域とし、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域それぞれの値の代表とする第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値三点を通る平面を生成して、該平面の値を測定域の値としたことを特徴とする前記第3、4の発明のいずれかに記載の測定装置である。
[第6の発明]
前記測定対象物(W)が金属製の端子、半田ボール等の金属製突起部が隣形態ないし隣接形態で配置された、電子部品又はコネクタ部品等の突起部隣接配置部材であることを特徴とする前記第1の発明〜第5の発明のいずれかに記載の測定装置である。
[第7の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
前記測定対象物(W)の表面の前記撮像装置(10)からの距離を示すデータを生成するステップと、
前記データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレスデータを生成するステップと、を有するとともに、
前記仮想テーブル面が、下記(ア)〜(エ)のいずれかであることを特徴とする測定方法である。
(ア)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
(イ)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データを使用して設定されたものである。
(ウ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
(エ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データを使用して設定されたものである。
[第8の発明]
前記データ生成するステップが表面形状データを生成するステップであり、
前記ノイズレスデータを生成するステップがノイズレス表面形状データ生成するステップであり、
前記表面形状データを生成するステップは、前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)からの距離を示す表面形状データを生成するステップであり、
前記ノイズレス表面形状データを生成するステップは、前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップであり、
以上のように構成されたことを特徴とする第7の発明に記載の測定方法である。
[第9の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
前記測定対象物(W)の最下部位に近い位置に、前記撮像装置(10)からの距離で表される仮想テーブル面(DT2)を設定するステップと、
前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成するステップと、
前記表面形状データにおいて、前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップと、を備えるとともに、
前記仮想テーブル面(DT2)は、前記撮像装置(10)から前記反射部材(3)の表面までの距離で表される反射部材表面形状データ(Red)に基づいて設定される、又は、前記反射部材表面形状データ(Red)を使用して設定されるものであることを特徴とする測定方法である。
[第10の発明]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記測定対象物(W)の特定された測定領域の3次元形状を表すデータであって、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離で表される又は前記透明テーブル(2)の上面から前記測定対象物(W)までの距離で表される表面形状データを生成するステップと、
前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップと、を有することを特徴とする測定方法である。
[第11の発明]
前記仮想テーブル面(DT2)の値が、前記反射部材表面形状データ(Red)において、少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれが離れた位置に特定し、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の域を非測定域とし、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域それぞれの値の代表とする第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値三点を通る平面を生成して、該平面の値を測定域の値としたことを特徴とする前記第9の発明又は前記第10の発明の測定方法である。
[第12の発明]
前記測定対象物(W)が金属製の端子、半田ボール等の金属製突起部が隣形態ないし隣接形態で配置された、電子部品又はコネクタ部品等の突起部隣接配置部材であることを特徴とする前記第7の発明〜第11の発明のいずれかに記載の測定方法である。
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、ノイズデータ(NGd)部分の無いノイズレスデータ(「ノイズレス表面形状データ」を含む。)を生成できるとともに、該ノイズレスデータに基づく代表値の決定や良否の判定等を可能とする。
データの突出部分等がノイズなのか有効データなのか判断する方法がなかった。
透明テーブルの上面に測定対象物を載置し該透明テーブルの下方から測定対象物を測定する構成においては、透明テーブルの上面位置より低いデータは存在するはずが無いデータであることから、透明テーブルの上面位置あるいは該上面位置近傍に設定した仮想テーブル面より低いデータはノイズデータと明確に判断可能となることに着目し、測定対象物を載置する透明テーブルと該透明テーブルの下方からの撮像装置による測定とを組み合わせることにより、ノイズデータを明確に判断することを可能にしたところに本発明の技術的思想がある。
本発明の実施例1の構成を概念的に示す正面図。 本発明の実施例1の反射部材を設け測定対象物を載置した透明テーブルの平面図。 本発明の実施例1の表面形状データの一部の断面データにおけるノイズ処理をイメージ的に示す模式図。 図3の一部の拡大図。 本発明の実施例1の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例1の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例2の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例2の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例3の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例3の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例4の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例4の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例5の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例5の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例6の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例6の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例7の構成を概念的に示す正面図((a)図)、表面形状データの一部の断面データにおけるノイズ処理をイメージ的に示す模式図((b)図、(c)図)。 本発明の実施例7の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例7の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例8の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例8の処理ステップを示すフローチャート図。 本発明の実施例9の制御部を示すブロック図。 本発明の実施例9の処理ステップを示すフローチャート図。 ノイズの発生メカニズムの説明模式図。
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例について説明する。但し、本発明をこれら実施例のみに限定する趣旨のものではない。また、後述する実施例の説明に当って、前述した実施例の同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
本実施例及び他の実施例は三角測量によって距離を算出している。
三角測量においては、各位置における測定対象物までの距離は、撮像装置から測定対象物までの距離で表される。
上記「撮像装置から測定対象物までの距離」の該撮像装置における位置(以下「撮像装置基準」ともいう。)は、(ア)撮像素子(撮像部)と照射部を結ぶ基線長ないし該基線長の延長線を撮像装置基準とする、(イ)照射部から発信する光束を投光レンズによって集光して、測定対象物の表面に照射し、その反射光束を受光レンズによって集光し、受光レンズの後方に配置された撮像素子に受光する構成で、投光レンズと受光レンズを結ぶ線を基線長とし、この基線長ないし該基線長の延長線を撮像装置基準とする(例えば、特許第3965088号公報)、(ウ)投影光学系の光軸と撮影光学系の光軸との距離(間隔)を三角測量の際の基線長とし、この基線長を撮像装置基準とする(例えば、特許第6376809号公報)などがある。
以下に述べる本発明の各実施例は、三角測量(三角測距)の計測原理を応用して、測定対象物の表面の全ての点の高さを算出することにより測定対象物の3次元的な形状が測定される、または、指定した測定領域の測定対象物の表面の指定した測定領域の全て点のみの高さを算出(測定領域外の点の高さは算出しない)することにより該測定領域の3次元的な形状が測定される。
本発明の実施例は光切断法を使用しているが、他の三角測量の原理の測定手法(例えば、スポットレーザ光で三角測量を行う方法、パターン投影法など。)でもよい。
撮像部と照射部と有する撮像装置を利用することで得られる「距離画像」とは、測定対象物を撮像する撮像装置から(例えば「撮像部」から)、測定対象物までの距離に応じて各画素の濃淡値が変化する画像をいう。換言すれば、撮像装置から測定対象物までの距離に基づいて濃淡値が決定される画像ともいえるし、測定対象物までの距離に応じた濃淡値を有する多値画像ともいえるし、或いは測定対象物の高さに応じた濃淡値を有する多値画像ともいえる。さらに、輝度画像の画素ごとに、撮像装置からの距離を濃淡値に変換した多値画像ともいえる。
光切断法について述べる。
光切断法による3次元画像の生成方法は、照射部から照射光を照射された測定対象物を撮像部で撮像した距離画像を取得することから始まる。
光切断法とは、表面の形状や粗さ等を光学的に測定する方法であり、測定対象物の面に対し、約45°の角度で細いスリット像を投影し、その像を正反射方向から観察する方法や、細いスリット状の光線束(輝線)で測定対象物を切断するように照射し、表面に生じる光切断線(スリットレーザ光線の輝線)の形状を側方から観測する方法などが知られている。
光切断法は、ライン状の切断面の形状(プロファイル)を取得する方法であるため、一方向に長い測定対象物に対して、光切断を行う切断位置を連続的に変化させて(本実施例では撮像装置をY軸方向に走査移動)連続的にプロファイル(ライン状の切断面の形状)を取得し、得られたプロファイルを合成することで距離画像を取得できる。
光切断法は、対応点の決定が不要であるので安定した計測が可能である。
パターン投影法は、測定対象物に投影された所定パターンの形状や位相等をずらして複数枚の画像を撮像し、撮像した複数枚の画像を解析することで測定対象物の3次元形状を復元するものである。パターン投影法には幾つか種類があり、位相シフト法や、2つの規則的なパターンが合成されるときに生じる一種の空間周波数のうねり現象を利用して3次元形状を復元するモアレトポグラフィ法、測定対象物に投影するパターン自体を撮影毎に異ならせ、例えば白黒デューティ比50%で縞幅が画面半分、4分の1、8分の1、、、と細くなっていく縞パターンを順次投影し、それぞれのパターンにてパターン投影画像の撮影を行い、測定対象物の高さの絶対位相を求める空間コード化法、測定対象物に複数の細線状のパターン照明(マルチスリット)を投影し、スリット周期より狭いピッチでパターンを移動させ、複数回撮影を行うマルチスリット法等が代表的である。
位相シフト法は、正弦波縞模様パターンの位相をずらして複数枚(最低3枚以上)の画像を撮像し、複数枚の画像から画素ごとに正弦波の位相を求め、求めた位相を利用して測定対象物表面上の3次元座標を求める。
より詳しくは、照度分布を正弦波状に変動させた格子パターンをもつ光線を測定対象物に投影する。しかも、正弦波の位相の異なる3つ以上の格子パターンで投影し、高さ計測点の各明度値を光線の投影方向とは別の角度から各パターン毎に撮像し、各明度値より格子パターンの位相値を計算する。計測点の高さに応じて、計測点に投影され、格子パターンの位相が変化し、基準となる位置で反射された光線により観察される位相とは異なった位相の光線が観察される。そこで、計測点における光線の位相を計算し、三角測量の原理を利用して、光学装置の幾何関係式に代入することにより計測点(物体)の高さを計測し、3次元形状を求める。
以上述べた光切断法、パターン投影法、位相シフト法等に関する知見は特許6506914号公報、特許5271427公報等を参考にしている。
図1〜図6に示す本発明の実施例において、測定装置1は次のようである。
下面又は側部に複数の突起部wtを隣形態ないし隣接形態で配置(配列を含む)している測定対象物Wを上面に載置する透明テーブル2と、
透明テーブル2の上面に設けられた反射部材3と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物W及び前記反射部材3に照射光4を照射(投光)する照射部5と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物Wの反射光及び反射部材3の反射光を受光して測定対象物Wの表面(下面)及び反射部材3の表面(下面)を撮像する撮像部6と、
照射部5と撮像部6を備えた撮像装置10(XY駆動テーブル(図示せず)によってX軸方向(非走査移動)とY軸方向(走査移動)に水平移動する)と、
制御部11とからなっている。
測定対象物Wは、例えば、ボールグリッドアレイ(BGA)基板やIC、コネクタなど、電気的接続をとるための金属端子が隣形態ないし隣接形態で二次元的に配置(配列を含む)された電子部品である。
照射部5のレーザダイオード(図示せず)からZ軸方向に垂直に発せられた照射光4(ここでは、405nmの紫色レーザ光)は、投光レンズ(図示せず)を通り測定対象物Wに照射される。測定対象物Wで反射した照射光の一部は、撮像部6において受光レンズ(図示せず)を通って撮像部6の2次元受光素子(図示せず)に入射(受光)する。前記2次元受光素子は、複数の画素構成部が平面状に配列されたCCD又はCMOSイメージセンサ等であり、受光量に相当する電荷が画素構成部ごとに蓄積され、各画素構成部に蓄積された電荷は、読み出し回路(図示せず)によって読み出される。前記読み出し回路は、読み出し用パルス信号である画素選択信号を2次元受光素子に与えて各画素構成部を順次走査することによって、一次元の受光量分布に相当する時系列の電圧信号を得る。
照射部5から撮像部6の2次元受光素子の各画素までの距離を特定して、各画素のZ軸方向の距離値(高さ値)を予め特定するキャリブレーションを行い、各画素の位置および該各画素のZ軸方向の距離値のデータがメモリーに記憶されている。測定対象物の測定点からの反射光を受光した受光画素情報で、前記メモリーに記憶されている該受光画素のZ軸方向の距離値が読みだされ、撮像装置から測定対象物の前記測定点までのZ軸方向の距離値が特定される。
前記レーザダイオード及び前記投光レンズは照射部5を構成しているものであり、前記2次元受光素子及び前記受光レンズは撮像部6を構成しているものであり、照射部5及び撮像部6は撮像装置10を構成しているものである。
以下の説明において、「撮像装置10から測定対象物までの距離」の該撮像装置10における位置を撮像装置基準DT1として説明する。
制御部11は(図5参照)、
撮像部6の撮像した画像データである、測定対象物の表面(下面)の測定対象物距離画像データWGd、反射部材3の表面(下面)の距離画像データである反射部材距離画像データRGd、測定対象物Wの表面(下面)の2次元の濃淡画像データHGdを記憶する画像データ記憶部45と、
濃淡画像データHGdにおいて、測定対象物Wの測定する領域(ここでは、突起部wtを含む領域)である測定領域kt(データは測定領域データktd)を特定する領域特定部46と、
撮像部6の撮像によって取得された反射部材3の反射部材距離画像データRGdを処理して、各位置における撮像装置基準DT1から反射部材3の表面(下面)までの距離で表される、反射部材3の表面の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データRedを生成する反射部材表面形状データ生成部50と、
反射部材表面形状データRedに基づいて又は使用して、撮像装置基準DT1からの距離で表される仮想テーブル面データDT2d、この仮想テーブル面データDT2dによって表される仮想テーブル面DT2を設定する仮想テーブル面設定部51と、
測定対象物距離画像データWGdを処理して、測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータであって、各位置における、撮像装置基準DT1から測定対象物の表面(下面)までの距離で表される第1の表面形状データas1dを生成する第1の表面形状データ生成部52と、
第1の表面形状データas1dにおいて、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分をデータから除外する処理を行った第1のノイズレス表面形状データas1d−N(測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータ)を生成する第1のノイズレス表面形状データ生成部53と(図3、図4参照)、
第1のノイズレス表面形状データas1d−Nにおいて、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2のノイズレス表面形状データas2d−Nを生成する第2のノイズレス表面形状データ生成部54と
第2のノイズレス表面形状データas2d−Nにおいて、測定領域ktを特定し該測定領域kt以外の域を非測定域とした第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部55と、
第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部56と、
第2の代表値G2の良否判定、第2の基準代表値G2が所定の範囲内であるのか所定の範囲外であるのか等を行う判定部57と、からなっている。
<処理ステップ(流れ)>
・図6のstep1
撮像装置10を走査して、測定対象物距離画像データWGd、反射部材距離画像データRGd、濃淡画像データHGdを取得し画像データ記憶部45に記憶する。
・図6のstep2
領域特定部46において、濃淡画像データHGdにおける測定領域kt(そのデータは測定領域データktd)を特定する。
・図6のstep3、
反射部材表面形状データ生成部50において、反射部材距離画像データRGdを処理して、反射部材3の表面の3次元形状を表すデータであって、各位置における、撮像装置基準DT1から反射部材3の表面(下面)までの距離で表される反射部材表面形状データRedを生成する。
・図6のstep4
仮想テーブル面設定部51において、反射部材表面形状データRedに基づいて、仮想的なテーブル面を示す仮想テーブル面データDT2dによって表される仮想テーブル面DT2を設定する。仮想テーブル面データDT2dの各位置の各値は撮像装置基準DT1からの距離である。
・図6のstep5
第1の表面形状データ生成部52において、撮像部6の撮像によって取得された測定対象物Wの測定対象物距離画像データWGdを処理して、測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータであって、各位置における、撮像装置基準DT1から前記測定対象物Wの表面(下面)までの距離で表される第1の表面形状データas1dを生成する。
・図6のstep6(図3、図4参照)
図4における両端矢印縦線は撮像装置基準DT1から突起部wtまでの距離をイメージ的・模式的に表現したものであり、ノイズデータNGdと判断された両端矢印縦線で示すデータ部分全てが除外されて無くなる。
第1のノイズレス表面形状データ生成部53において、第1の表面形状データas1dにおける、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGd(ここでは、突起部wtのデータである突起部データwtdの一部となっている)と判断し(図3の(a)図参照)、該ノイズデータNGd部分をデータから除外する処理を行った第1のノイズレス表面形状データas1d−N(測定対象物Wの表面の3次元形状を表す)を生成する。第1のノイズレス表面形状データas1d−Nの突起部データwtdは、ノイズデータNGd部分が除外されたノイズレス突起部データwtd−Nとなる(図3の(b)図、図4の(b)図参照)。
・図6のstep7
第2のノイズレス表面形状データ生成部54において、第1のノイズレス表面形状データas1d−Nにおける、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離(高さ距離)で、該測定対象物Wの表面形状(測定対象物Wの表面の3次元形状)を表す第2のノイズレス表面形状データas2d−Nを生成する。
・図6のstep8
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部55において、第2のノイズレス表面形状データas2d−Nにおける、測定領域ktを特定し該測定領域kt以外の域を非測定域とした第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する。
・図6のstep9
第2の代表値決定部56において、第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図6のstep10
第2の代表値G2の良否判定を行う。
図6のstep6において、図4に示すように、ノイズデータNGd部分の除外とともに、ノイズデータNGdとはなっていない該ノイズデータNGdの隣のデータd1も除外するようにしている。(図6の(b)図参照)
隣のデータd1〜dnで1つ以上である。
これは、隣のデータd1〜dnがノイズデータNGdである可能性があるからである。制御部には、どこまでを隣のデータd1〜dnとするかを任意に設定する除去範囲拡大設定部が設けられている。
本実施例の測定手法は三角測量である。
光測定における三角測量には、例えば、光投影法、受動型ステレオ法、能動型ステレオ法、モアレトポグラフィ(Moire Topography)、Depth from Focusing / Defocus、スポット投影法、スリット投影法(光切断法)、傾斜光投影法、コード化パターン光投影法、空間コード化法、位相シフト法、モアレ法などが知られている。
本発明は上記手法のみに限定されるものではなく、透明テーブル2の上面に載置した測定対象物を三角測量の測定手法により測定するものは全て含むものである。例えば、走査ごとに一本のレーザ光線を測定対象物にスポット照射して三角測量を行う測定手法などを含むものである。
<反射部材3>
反射部材3は、透明テーブル2の上面に直接塗布した形態で設けられているが、設ける箇所はこれに限定されず、例えば、透明テーブル2の下面に塗布する形態、透明テーブル2の上面又は下面から離れた箇所に設けた形態などでもよい。また、反射部材の形態は塗布形態に限定されず、基準ブロック、基準プレート、基準シート等でもよい。
反射部材3の主な材料は、ここでは、数百度の高温に耐えるセラミックス系塗料であるが、これに限定されない。
反射部材3の配置形態および形は、複数の四角形(形状は限定されない)の反射部材片を、ほぼ同じ間隔で測定対象物Wの載置域全体を囲う配置形態で設けられているが、これに限定されず、例えば、走査方向の対向する側にそれぞれ一本の帯状ないし線状の形態で設けたものなどでもよい。また、測定対象物Wの載置域内に反射部材3を設ける形態もよい。
<仮想テーブル面設定部51における処理>
仮想テーブル面設定部51において、撮像装置基準DT1から反射部材3の表面までの距離で表される反射部材表面形状データRedに基づいて、又は、反射部材表面形状データRedを使用して仮想テーブル面DT2を設定する。
詳しくは、反射部材表面形状データRedにおいて、離れた箇所にある三領域以上(ここでは、第1の領域、第2の領域、第3の領域の三領域)を特定し、各領域の値の代表値(平均値、最大高さ値、最低高さ値等)である第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、前記第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値三点を通る仮想的な平面(平坦度0)を作成し、必要に応じて高さ位置(撮像装置基準DT1からの距離)を調節して(調節しない場合もある)その仮想的な平面の値を測定域の値とした仮想テーブル面DT2(そのデータは仮想テーブル面データDT2d)を設定する。
よって、仮想テーブル面DT2は、反射部材表面形状データRedに基づいて設定している、又は、反射部材表面形状データRedを使用して設定しているものである。
仮想的な平面の、必要に応じての高さ位置(撮像装置基準DT1からの距離)の調節の仕方例を以下に述べる。
測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表す第1の表面形状データas1dによる3D画像をディスプレイに表示する。表示された3D画像は高さ(撮像装置基準DT1からの距離)を色の濃さや色の違いによって色分け表示している。オペレーター(操作者)は最も色の濃い部位(ここでは、最も撮像装置基準DT1との距離が短い部位=撮像部側に向かって最も突出した位置)を特定(拡大して詳細に色の濃さを識別することが可能とされている)し、特定した色の濃い部位を平面表示(底面図的表示)にし、最も突出していると視認した箇所にマウス操作やキーボード操作等で切断線を引いて切断箇所として指示し、図3に示すような切断線箇所の切断データの画像を画面に表示させる。オペレーターは、仮想的な平面を作成する線である平面線を、切断データの画像の最下点(画像を上下反転させた上向き表示では頂点)より離れた距離(オフセット距離)の任意の位置に調節し、該調節した位置(オフセット位置)が仮想テーブル面DT2として設定される。
以上の操作を手動オフセット操作という。
上述した手動オフセット操作の手順を自動的に行う自動オフセット操作とする機能も有している。
ディスプレイ画面で、自動オフセット指示部において、自動オフセットを指示するステップ、
最大突出箇所特定部において、第1の表面形状データas1dにおいて最も突出している最大突出箇所を特定するステップ、
仮想テーブル面設定部において、前記最大突出箇所から予め指定ないし定められたオフセット距離だけ離れたオフセット位置に、仮想的な平面を位置させて、その位置を仮想テーブル面DT2(そのデータは仮想テーブル面データDT2d)に設定するステップ、
以上のステップによる。
測定指示によって、自動的にオフセットが実行されるようにするのもよい。
前記オフセット距離は、一つに固定したものでもよいし、オペレーターが任意に指示するものでもよい。オペレーターが、数字入力やカーソル操作で任意の値を指示する、指定されている複数のパターンから選択指示するなどがよい。
「仮想テーブル面」とは、透明テーブル2の上面の測定データ及び該測定データに基づかないものであり、かつ、透明テーブル2の面以外の反射面を測定した透明テーブル2以外の測定データ、この透明テーブル2以外の測定データを使用して平坦度0の仮想的な平面(水平とは限らない)を作成して、該仮想的な平面の撮像装置基準DT1からの距離を調節して又は調節しないで設定した仮想的な平面である。
しかるに、撮像部6は透過性の透明テーブル2の上面を測定することはできないものであり、また、透明テーブル2の上面を測定できない又はでき難い構成であり、よって透明テーブル2の距離画像データや距離を示す測定データが無いものないし取得しないものである。
透明体(透明テーブル2)では、照射光はその表面ではなく透明物体の内部で反射・屈折・通過するため、その透明体や環境によって反射が大きく変化してしまい、ミクロの単位で正確に撮影することができ難いものである。
そもそも、本実施例では、透明テーブル2の上面に載置した測定対象物Wの下面を該透明テーブル2越しに撮像部5によって撮影するものであるので、透明テーブル2が撮像部5で撮像されたのでは測定対象物Wの撮影は不可能ないし不正確となるので、透明テーブル2(上面を含む)そのものを測定することは行わない又は出来ないものであり、透明テーブル2が載置されていない状態でも撮影は行わない又は出来ないものである。
反射部材3を透明テーブル2の下面に設けた構成とするのもよく、該下面に設けた反射部材3の反射部材距離画像を処理して、反射部材表面形状データRedを生成し、仮想テーブル面DT2を設定するプロセスは透明テーブル2の上面に反射部材3を設けたと同じであり異なる点はオフセット距離が長くなることである。
<走査及び画像データの取得>
測定対象物Wを透明テーブル2の上面に載置し、測定開始を指示し、測定対象物W及び反射部材3の表面(下面)を走査し、測定対象物Wの距離画像である測定対象物距離画像データWGd、反射部材3の距離画像である反射部材距離画像データRGd及び測定対象物Wの濃淡画像HGdを取得し画像データ記憶部45に記憶する。
<領域特定部46における処理>
領域特定部46は、濃淡画像HGdをディスプレイに表示し(ここでは白黒濃淡画像であり、ディスプレイに表示された画像は、視認では白黒写真画像と同じように見える)、オペレーターがマウス等により測定する突起部wtを枠線で囲う形で突起部wtのそれぞれが含まれる領域である、又は、突起部wtの一部が含まれる領域である測定領域ktを特定しその測定領域データktdを記憶する。次に測定する同一形状の測定対象物は、記憶されている同じ測定領域データktdを使用しても良い。
測定領域データktdは、例えばCADデータなどに基づいて予め作成し記憶してあるものでもよい。
濃淡画像HGdは、測定対象物Wの表面を撮像部6で受光した輝度情報を濃淡で表したものをいう。
領域特定部46は、測定対象物の距離画像において測定領域ktを特定しても良い。
測定手法として405nmの紫色レーザ光線を用いた光切断法を用いるのがよい。これによって、金属と該金属とは、反射率が異なる素材(エポキシ樹脂などの樹脂製部材)とで構成された電子部品(測定対象物)の測定に好適な装置を実現する。すなわち、赤色レーザ光線よりも高い周波数とライン光に絞った高光度(高光量)によって、光沢のある金属面においても樹脂素材面においても良好な拡散光が得られるので、いずれの素材部位でも高精度の測定を実現する。
ガラスエポキシ基板は、ガラス繊維を布状に編んだガラス織布にエポキシ樹脂を滲みこませたものであり、赤色レーザ(650nm前後)を照射すると、うまく表面形状を捉えられないことがある。405nmの波長のレーザを用いることで正確に表面形状を得ることが出来るようになる。これは、この波長は、ガラスエポキシ基板内部で吸収されるため、沈み込んだ光が受光部に返ってくる量は弱く、表面からの反射光量が相対的に多くなるためである。その結果、沈み込みの影響による精度の悪化は少ないこととなる。そのようなガラスエポキシ基板の各部の高さを測る場合、従来の赤色レーザに比べると測定精度が確実に向上する。特に光の沈み込みの無い金属部分のランドやパッド部分との測定誤差が少なくなる。
電子部品の端子、特に面実装タイプのコネクタの端子においては測定面が平面であり、鏡面に近いものがある。この場合、拡散反射光を撮像しにくくなり端子の高さデータが不正確となる。しかしながら、鏡面に近いといえども、めっきの荒れ等があるので、レーザ光の光度を上げてより強い照射光とすれば、良好な反射光が得られる。通常知られている位相シフト法等のパターン光を照射する方式は、光を広く投影することから、光の面積が広くなり、その分高光度にするには不利であり、光切断法はライン光であるから、光の強度を高めやすい構造であるから有利といえる。
405nmの波長のレーザ光を用いることで、これより長波長の赤色レーザ光線(650nm前後)より光強度を向上させることが可能となる。これは、焦点距離とレンズの径が一定であれば、スポット径の大きさはレーザ波長に比例する関係から光を集約しやすいこととなり、結局単位面積当たりの光量を増やすことが可能となるからである。すなわち、赤色レーザ光線(650nm前後)よりも高い周波数とライン光に絞った高光度(高光量)によって、光沢のある金属面においても樹脂素材面においても良好な拡散光が得られるので、いずれの素材部位でも高精度の測定を実現する。
レーザの周波数による分類は、315nm〜400nm:近紫外線レーザ、405nm〜410nm:紫色レーザ、445nm〜488nm:青色(ブルー)レーザ、500nm〜532nm:緑色(グリーン)レーザ、638nm〜680nm:赤色(レッド)レーザ、700nm〜780nm:赤外線レーザである。
本発明においては、405nm〜410nmの紫色レーザ光線を用いるのが好適である。
撮像装置10は、走査移動しない固定とし、透明テーブル2が走査移動する構成とするのもよい。
透明テーブル2の上面の全面ないし一部を加熱炉ないし冷却炉で覆い、測定対象物の温度の変化における形状変化挙動を測定するようにするのもよい。
透明テーブル2の光の屈折率による測定誤差が発生することから、補正して算出することにより高精度の測定することを可能としている。補正方法は、形状が正確に測定されている測定対象物の実測値で補正する方法や透明テーブル2と使用する照射光の波長と三角測量の構成に基づき理論値で補正する方法であっても良い。(参考文献特開平8-247735号等)
反射部材3を設けない構成とし、仮想テーブル面の設定を、透明テーブル2の上面に載置されている測定対象物Wの該透明テーブル2の上面に接触している部位(ここでは、突起部wt)の表面(下面)の測定データに基づいてあるいは該測定データを使用して設定するのもよい。
具体的には、透明テーブル2の上面に接触している三点(ここでは、接触している三つの突起部wtのそれぞれの代表点)を特定し、その三つの代表点を通る平面に基づいてあるいは該三つの代表点を通る平面を使用して設定するのがよい。
図7、図8に示す本発明の実施例6において、前記実施例1と主に異なる点は、第1のノイズレス表面形状データ生成部53及び第2のノイズレス表面形状データ生成部54を設けない構成とし、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部60とした測定装置30を形成した点にある。
第1の領域表面形状データ生成部58は、第1の表面形状データas1dにおいて、測定領域kt以外の域を非測定域とした該測定領域ktにおける測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データam1dを生成する。
第1のノイズレス領域表面形状データ生成部59は、第1の領域表面形状データam1dにおいて、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データam1d−Nを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部60は、第1のノイズレス領域表面形状データam1d−Nにおいて仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの該測定領域ktにおける測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する。
<処理ステップ>
図8のstep1〜step5は、前記実施例1の図6のstep1〜step5と同じであるので説明を省略する。
・図8のstep6
第1の領域表面形状データ生成部58において、第1の表面形状データas1dにおける、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データam1dを生成する。
・図8のstep7
第1のノイズレス領域表面形状データ生成部59において、第1の領域表面形状データam1dにおける、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データam1d−Nを生成する。
・図8のstep8
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部60において、第1のノイズレス領域表面形状データam1d−Nにおける、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離によって、該測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する。
・図8のstep9
第2の代表値決定部56において、第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図8のstep10
第2の代表値G2の良否判定を行う。
図9、図10に示す本発明の実施例3において、前記実施例1と主に異なる点は、第1の表面形状データ生成部52、第1のノイズレス表面形状データ生成部53及び第2のノイズレス表面形状データ生成部54を設けない構成とし、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部63とし、第2の代表値決定部を第2の代表値決定部64とした測定装置31を形成した点にある。
第1の領域表面形状データ生成部61は、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの距離画像の処理によって、該測定対象物Wの測定領域ktの3次元形状を表すデータであって、各位置における、撮像装置基準DT1から前記測定対象物Wの表面(下面)までの距離で表される第1の領域表面形状データbm1dを生成する。
第1のノイズレス領域表面形状データ生成部62は、第1の領域表面形状データbm1dにおいて、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データbm1d−Nを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部63は、第1のノイズレス領域表面形状データbm1d−Nにおいて、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nを生成する。
第2の代表値決定部64は、第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
<処理プロセス>
図10のstep1〜step4は、前記実施例1の図6のstep1〜step4と同じであるので説明を省略する。
・図10のstep5
第1の領域表面形状データ生成部61において、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの距離画像の処理によって、該測定対象物Wの測定領域ktの3次元形状を表すデータであって、各位置における、撮像装置基準DT1から前記測定対象物Wの表面(下面)までの距離で表される第1の領域表面形状データbm1dを生成する。
・図10のstep6
第1のノイズレス領域表面形状データ生成部62において、第1の領域表面形状データbm1dにおける、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データbm1d−Nを生成する。
・図10のstep7
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部63において、第1のノイズレス領域表面形状データbm1d−Nにおける、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nを生成する。
・図10のstep8
第2の代表値決定部64において、第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図10のstep9
判定部57において良否判定等を行う。
図11、図12に示す本発明の実施例4において、前記実施例1と主に異なる点は、第1のノイズレス表面形状データ生成部53を設けない構成とし、第2の表面形状データ生成部65を設けた測定装置32を形成した点にある。
第2の表面形状データ生成部65は、第1の表面形状データas1dの値から仮想テーブル面データDT2dの値を引き演算して、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データas2dを生成する。
<処理ステップ>
前記実施例1の図6のstepと異なる点は、図12のstep6においての第2の表面形状データas2dの生成が、第2の表面形状データ生成部65において、第1の表面形状データas1dの値から仮想テーブル面データDT2dの値を引き演算して生成される点である。
図13、図14に示す本発明の実施例5において、前記実施例4と主に異なる点は、第2のノイズレス表面形状データ生成部54を設けない構成とし、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部67とした測定装置33を形成した点にある。
第2の領域表面形状データ生成部66は、第2の表面形状データas2dにおいて、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データam2dを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部67は、第2の領域表面形状データam2dにおいて、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する。
<処理ステップ>
図14のstep1〜6は前記実施例4の図12のstep1〜6と同じであるので説明を省略する。
・図14のstep7
第2の領域表面形状データ生成部66において、第2の表面形状データas2dにおける、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データam2dを生成する。
・図14のstep8
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部67において、第2の領域表面形状データam2dにおける、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nを生成する。
・図14のstep9
第2の代表値決定部56において、第2のノイズレス領域表面形状データam2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図14のstep10
第2の代表値G2の良否判定を行う。
図15、図16に示す本発明の実施例6において、前記実施例3と主に異なる点は、第2のノイズレス表面形状データ生成部54を設けない構成とし、第1のノイズレス領域表面形状データ生成部62を設けない構成とし、第2の領域表面形状データ生成部68を設け、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部69とした測定装置34を形成した点にある。
第2の領域表面形状データ生成部68は、第1の領域表面形状データbm1dの値から仮想テーブル面データDT2dの値を引き演算して、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、測定領域ktおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データbm2dを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部69は、第2の領域表面形状データbm2dにおいて、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nを生成する。
<処理ステップ>
図16のstep1〜5は前記実施例3の図10のstep1〜5と同じであるので説明を省略する。
・図16のstep6
第2の領域表面形状データ生成部68において、第1の領域表面形状データbm1dの値から仮想テーブル面データDT2dの値を引き演算して、仮想テーブル面DT2から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データbm2dを生成する。
・図16のstep7
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部69において、第2の領域表面形状データbm2dにおける、撮像装置10に向く方向で仮想テーブル面DT2を超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nを生成する。
・図16のstep8
第2の代表値決定部64において、第2のノイズレス領域表面形状データbm2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図16のstep9
判定部57において良否判定等を行う。
図17〜図19に示す本発明の実施例7において、前記実施例1と主に異なる点は、反射部材3を設けない構成とし、透明テーブル2の上面を測定(実測)して取得した実測データ又は該実測データに基づくデータであって、撮像装置基準DT1からテーブル上面TFまでの距離のデータであるテーブル上面データTFdを予め記憶しておくテーブル上面データ記憶部78を設け、ノイズデータNGdの判断基準をテーブル上面TF(テーブル上面データTFdによって表される)にした測定装置35を形成した点にある。
ノイズデータNGdの判断基準をテーブル上面TF(テーブル上面データTFd)にした、制御部11の構成及び処理ステップは次のようになっている。
<制御部の構成>
撮像によって取得された測定対象物Wの測定対象物距離画像データWGdを処理して、撮像装置基準DT1から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状のデータである第1の表面形状データTf1dを生成する第1の表面形状データ生成部80と、
第1の表面形状データTf1dの値からテーブル上面データTFdの値を引き演算して、テーブル上面TFから測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データTf2dを生成する第2の表面形状データ生成部81と、
第2の表面形状データTf2dにおいて、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス表面形状データTf2d−Nを生成する第2のノイズレス表面形状データ生成部82と、
第2のノイズレス表面形状データTf2d−Nにおいて、測定領域ktを特定し該測定領域kt以外の域を非測定域とした第2のノイズレス領域表面形状データTm2d−Nを生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部83と、
第2のノイズレス領域表面形状データTm2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部84と、
第2の代表値G2の良否判定、第2の基準代表値G2が所定の範囲内であるのか所定の範囲外であるのか等を行う判定部85と、からなっている。
<処理ステップ>
・図19のstep1
透明テーブル2の上面を測定(実測)して、撮像装置基準DT1からテーブル上面TFまでの距離のデータであるテーブル上面データTFdをテーブル上面データ記憶部78に予め記憶しておく。
・図19のstep2
撮像装置10を走査して、測定対象物距離画像データWGd、反射部材の反射部材距離画像データRGd、濃淡画像データHGdを取得し画像データ記憶部45に記憶する。
・図19のstep3
領域特定部46において、濃淡画像データHGdにおける測定領域kt(そのデータは測定領域データktd)を特定する。
・図19のstep4
第1の表面形状データ生成部80において、撮像によって取得された測定対象物Wの測定対象物距離画像データWGdを処理して、撮像装置基準DT1から測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データTf1dを生成する。
・図19のstep5
第2の表面形状データ生成部81において、第1の表面形状データTf1dの値からテーブル上面データTFdの値を引き演算して、テーブル上面TFから測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、該測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データTf2dを生成する。
・図19のstep6
第2のノイズレス表面形状データ生成部82において、第2の表面形状データTf2dにおける、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス表面形状データTf2d−Nを生成する。
・図19のstep7
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部83において、第2のノイズレス表面形状データTf2d−Nにおける、測定領域ktを特定し該測定領域kt以外の域を非測定域とした第2のノイズレス領域表面形状データTm2d−Nを生成する。
・図19のstep8
第2の代表値決定部84において、第2のノイズレス領域表面形状データTm2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図19のstep9
判定部85において、第2の代表値G2の良否又は第2の基準代表値G2が所定の範囲内あるのか等の判定を行う。
テーブル上面TF(テーブル上面データTFd)には、透明テーブル2の上面の実測データからなるもの、前記実測データに基づいて作成された例えば、各位置の距離の値の平均値データからなるもの、前記実測データの最大値と最低値の間の値からなるものなどが含まれる。
図20、図21に示す本発明の実施例8において、前記実施例7と主に異なる点は、第2のノイズレス表面形状データ生成部82を設けない構成とし、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部88とし、第2の代表値決定部を第2の代表値決定部89とした測定装置36を形成した点にある。
第2の領域表面形状データ生成部87は、第2の表面形状データTf2dにおいて、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データTe2dを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部88は、第2の領域表面形状データTe2dにおいて、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データTe2d−Nを生成する。
第2の代表値決定部89は、第2のノイズレス領域表面形状データTe2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
判定部85は、第2の代表値G2の良否判定、第2の基準代表値G2が所定の範囲内であるのか所定の範囲外であるのかの判定等を行う。
<処理ステップ>
図21のstep1〜5は前記実施例7の図19のstep1〜5と同じであるので説明を省略する。
・図21のstep6
第2の領域表面形状データ生成部87において、第2の表面形状データTf2dにおける、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データTe2dを生成する。
・図21のstep7
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部88において、第2の領域表面形状データTe2dにおける、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データTe2d−Nを生成する。
・図21のstep8
第2の代表値決定部89において、第2のノイズレス領域表面形状データTe2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図21のstep9
判定部85において、第2の代表値G2の良否判定、第2の基準代表値G2が所定の範囲内であるのか所定の範囲外であるのか等を行う。
図22、図23に示す本発明の実施例9において、前記実施例7と主に異なる点は、第1の表面形状データ生成部80、第2の表面形状データ生成部81及び第2のノイズレス表面形状データ生成部82を設けない構成とし、第1の領域表面形状データ生成部91を設け、第2の領域表面形状データ生成部92を設け、第2のノイズレス領域表面形状データ生成部を第2のノイズレス領域表面形状データ生成部93とし、第2の代表値決定部を第2の代表値決定部94とした測定装置37を形成した点にある。
第1の領域表面形状データ生成部91は、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの距離画像の処理によって、撮像装置基準DT1から測定対象物Wまでの各位置の距離で、該測定対象物Wの測定領域ktにおける表面を表す3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データTc1dを生成する。
第2の領域表面形状データ生成部92は、第1の領域表面形状データTc1dの値からテーブル上面TFの値を引き演算して、該テーブル上面TFから測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データTc2dを生成する。
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部93は、第2の領域表面形状データTc2dにおいて、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データTc2d−Nを生成する。
第2の代表値決定部94は、第2のノイズレス領域表面形状データTc2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
<処理ステップ>
図23のstep1〜3は前記実施例7の図18のstep1〜3と同じであるので説明を省略する。
・図23のstep4
第1の領域表面形状データ生成部91において、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの距離画像の処理によって、撮像装置基準DT1から測定対象物Wまでの各位置の距離で、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データTc1dを生成する。
・図23のstep5
第2の領域表面形状データ生成部92において、第1の領域表面形状データTc1dの値からテーブル上面TFの値を引き演算して、該テーブル上面TFから測定対象物Wの表面までの各位置の距離で、測定領域ktにおける測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データTc2dを生成する。
・図23のstep6
第2のノイズレス領域表面形状データ生成部93において、第2の領域表面形状データTc2dにおける、撮像装置10に向く方向でテーブル上面TFを超えるデータ部分をノイズデータNGdと判断し、該ノイズデータNGd部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データTc2d−Nを生成する。
・図23のstep7
第2の代表値決定部94において、第2のノイズレス領域表面形状データTc2d−Nにおける値の代表値である、各測定領域ktにおける第2の代表値G2を決定する。
・図23のstep8
判定部85において、第2の代表値G2の良否判定、第2の基準代表値G2が所定の範囲内であるのか所定の範囲外であるのか等の判定を行う。
[付記B1]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離(高さ距離)で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(as1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(52)と、
前記第1の表面形状データ(as1d)において、前記仮想テーブル面(DT2)を前記撮像部(6)側に向く方向で超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第1のノイズレス表面形状データ(as1d−N)を生成する第1のノイズレス表面形状データ生成部(53)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記B2]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(as1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(52)と、
前記第1の表面形状データ(as1d)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした該測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データ(am1d)を生成する第1の領域表面形状データ生成部(58)と、
前記第1の領域表面形状データ(am1d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データ(am1d−N)を生成する第1のノイズレス領域表面形状データ生成部(59)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記B3]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした前記測定対象物(W)の距離画像の処理によって、前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)までの距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データ(bm1d)を生成する第1の領域表面形状データ生成部(61)と、
前記第1の領域表面形状データ(bm1d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第1のノイズレス領域表面形状データ(bm1d−N)を生成する第1のノイズレス領域表面形状データ生成部(62)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
前記付記B2、B3の発明は、測定領域(kt)以外の域を非測定域とした測定対象物(W)の距離画像の処理によって、各位置における、基線長(DT1)側から測定対象物(W)までの距離で、該測定対象物(W)の測定領域(kt)における測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データ(bm1d)を生成するものであるので、それは、特許文献1の中核的構成である、透明テーブルの上面から測定対象物の表面の3次元を表す表面形状データの生成し、該表面形状データにおいて領域特定する処理はなされず、既に領域特定された透明テーブルから測定対象物の領域表面形状データによって代表値の決定可能等するものであり、それは、処理情報量を大幅に軽減でき処理速度を早くするという効果を奏するものである。このことは、後記している付記C3、付記D3の発明にも言える。
[付記C1]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(as1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(52)と、
前記第1の表面形状データ(as1d)の値から前記仮想テーブル面データ(DT2d)の値を引き演算して、前記各位置における、前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データ(as2d)を生成する第2の表面形状データ生成部(65)と、
前記第2の表面形状データ(as2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス表面形状データ(as2d−N)を生成する第2のノイズレス表面形状データ生成部(54)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記C2]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(as1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(52)と、
前記第1の表面形状データ(as1d)の値から前記仮想テーブル面データ(DT2d)の値を引き演算して、前記各位置における、前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データ(as2d)を生成する第2の表面形状データ生成部(65)と、
前記第2の表面形状データ(as2d)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした該測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データ(am2d)を生成する第2の領域表面形状データ生成部(68)と、
前記第2の領域表面形状データ(am2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データ(am2d−N)を生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部(67)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記C3]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光及び前記反射部材(3)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)と、
各位置における、基線長(DT1)側から前記反射部材(3)までの距離で表される、前記反射部材(3)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記反射部材(3)の表面の特定された領域の3次元形状を表すデータである反射部材表面形状データ(Red)を生成する反射部材表面形状データ生成部(50)と、
前記反射部材表面形状データ(Red)に基づいて、仮想的なテーブル面である仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部(51)と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした前記測定対象物(W)の距離画像の処理によって、前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)までの距離で、前記測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データ(bm1d)を生成する第1の領域表面形状データ生成部(61)と、
前記第1の領域表面形状データ(bm1d)の値から前記仮想テーブル面データ(DT2d)の値を引き演算して、前記各位置における、前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、前記測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データ(bm2d)を生成する第2の領域表面形状データ生成部(68)と、
前記第2の領域表面形状データ(bm2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データ(bm2d−N)を生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部(69)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記D1]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(6)と、
前記透明テーブル(2)の上面であるテーブル上面(TF)を実測定して取得した、各位置における、基線長(DT1)側から前記テーブル上面(TF)までの距離のデータであるテーブル上面データ(TFd)と、
前記各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(Tf1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(80)と、
前記第1の表面形状データ(Tf1d)の値から前記テーブル上面データ(TFd)の値を引き演算して、前記各位置における、前記テーブル上面(TF)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データ(Tf2d)を生成する第2の表面形状データ生成部(81)と、
前記第2の表面形状データ(Tf2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記テーブル上面(TF)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス表面形状データ(Tf2d)を生成する第2のノイズレス表面形状データ生成部(82)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記D2]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(6)と、
前記撮像部(6)の位置である又は該撮像部(6)側に設定された基線長(DT1)側と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記透明テーブル(2)の上面であるテーブル上面(TF)を実測定して取得した、各位置における、基線長(DT1)側から前記テーブル上面(TF)までの距離のデータであるテーブル上面データ(TFd)と、
前記各位置における、前記テーブル上面(TF)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の表面形状データ(Tf1d)を生成する第1の表面形状データ生成部(80)と、
前記第1の表面形状データ(Tf1d)の値から前記テーブル上面データ(TFd)の値を引き演算して、前記各位置における、前記テーブル上面(TF)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、該測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の表面形状データ(Tf2d)を生成する第2の表面形状データ生成部(81)と、
前記第2の表面形状データ(Tf2d)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした該測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データ(Te2d)を生成する第2の領域表面形状データ生成部(87)と、
前記第2の領域表面形状データ(Te2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記テーブル上面(TF)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データ(Te2d−N)を生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部(88)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
[付記D3]
測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)照射光(4)を照射する照射部(5)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)の反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(6)と、
前記透明テーブル(2)の上面であるテーブル上面(TF)を実測定して取得した、基線長(DT1)側から前記テーブル上面(TF)までの距離のデータであるテーブル上面データ(TFd)と、
前記測定対象物(W)の測定する領域である測定領域(kt)を特定する又は該測定領域(kt)が予め記憶されている領域特定部(46)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした前記測定対象物(W)の距離画像の処理によって、各位置における、前記基線長(DT1)側から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、前記測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第1の領域表面形状データ(Tc1d)を生成する第1の領域表面形状データ生成部(91)と、
前記第1の領域表面形状データ(Tc1d)の値から前記テーブル上面(TF)の値を引き演算して、前記各位置における、前記テーブル上面(TF)から前記測定対象物(W)の表面までの距離で、前記測定領域(kt)における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである第2の領域表面形状データ(Tc2d)を生成する第2の領域表面形状データ生成部(92)と、
前記第2の領域表面形状データ(Tc2d)において、前記撮像部(6)側に向く方向で前記テーブル上面(TF)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行った第2のノイズレス領域表面形状データ(Tc2d−N)を生成する第2のノイズレス領域表面形状データ生成部(93)と、を備えたことを特徴とする測定装置。
本発明は、主に電子部品を測定する産業で利用される。
wt:突起部、
wtd:突起部データ
wtd−N:ノイズレス突起部データ
W:測定対象物、
WGd:測定対象物距離画像データ、
HGd:濃淡画像データ、
RGd:反射部材距離画像データ、
Red:反射部材表面形状データ、
kt:測定領域、
ktd:測定領域データ、
DT1:撮像装置基準、
DT2d:仮想テーブル面データ、
DT2:仮想テーブル面、
as1d:第1の表面形状データ、
NGd:ノイズデータ、
as1d−N:第1のノイズレス表面形状データ、
as2d−N:第2のノイズレス表面形状データ、
am2d−N:第2のノイズレス領域表面形状データ、
G2:第2の代表値、
TF:テーブル上面、
TFd:テーブル上面データ、
Tf1d:第1の表面形状データ、
Tf2d:第2の表面形状データ、
Tf2d−N:第2のノイズレス表面形状データ、
Tm2d−N:第2のノイズレス領域表面形状データ、
Tf2d:第2の表面形状データ、
Te2d:第2の領域表面形状データ、
Te2d−N:第2のノイズレス領域表面形状データ、
1:測定装置、
2:透明テーブル、
3:反射部材、
4:照射光、
5:照射部、
6:撮像部、
10:撮像装置、
11:制御部、
30:測定装置、
31:測定装置、
32:測定装置、
33:測定装置、
34:測定装置、
35:測定装置、
36:測定装置、
37:測定装置、
45:画像データ記憶部、
46:領域特定部、
50:反射部材表面形状データ生成部、
51:仮想テーブル面設定部、
52:第1の表面形状データ生成部、
53:第1のノイズレス表面形状データ生成部、
54:第2のノイズレス表面形状データ生成部、
55:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
56:第2の代表値決定部、
57:判定部、
58:第1の領域表面形状データ生成部、
59:第1のノイズレス領域表面形状データ生成部、
60:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
61:第1の領域表面形状データ生成部、
62:第1のノイズレス領域表面形状データ生成部、
63:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
64:第2の代表値決定部、
65:第2の表面形状データ生成部、
66:第2の領域表面形状データ生成部、
67:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
68:第2の領域表面形状データ生成部、
69:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
78:テーブル上面データ記憶部、
80:第1の表面形状データ生成部、
81:第2の表面形状データ生成部、
82:第2のノイズレス表面形状データ生成部、
83:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
84:第2の代表値決定部、
85:判定部、
87:第2の領域表面形状データ生成部、
88:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
89:第2の代表値決定部、
91:第1の領域表面形状データ生成部、
92:第2の領域表面形状データ生成部、
93:第2のノイズレス領域表面形状データ生成部、
94:第2の代表値決定部。

Claims (12)

  1. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
    前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
    前記測定対象物(W)の表面の前記撮像装置(10)からの距離を示すデータを生成するデータ生成部と、
    前記データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレスデータを生成するノイズレスデータ生成部と、を備えるとともに、
    前記仮想テーブル面が、下記(ア)〜(エ)のいずれかであることを特徴とする測定装置。
    (ア)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
    (イ)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データを使用して設定されたものである。
    (ウ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
    (エ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データを使用して設定されたものである。
  2. 前記データ生成部が表面形状データ生成部であり、
    前記ノイズレスデータ生成部がノイズレス表面形状データ生成部であり、
    前記表面形状データ生成部は、前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)からの距離を示す表面形状データを生成するデータ生成部であり、
    前記ノイズレス表面形状データ生成部は、前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレスデータ生成部であり、
    以上のように構成されたことを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  3. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
    前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、
    前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
    前記測定対象物(W)の最下部位に近い位置に、前記撮像装置(10)からの距離で表される仮想テーブル面(DT2)を設定する仮想テーブル面設定部と、
    前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成する表面形状データ生成部と、
    前記表面形状データにおいて、前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレス表面形状データ生成部と、を備えるとともに、
    前記仮想テーブル面(DT2)は、前記撮像装置(10)から前記反射部材(3)の表面までの距離で表される反射部材表面形状データ(Red)に基づいて設定される、又は、前記反射部材表面形状データ(Red)を使用して設定されるものであることを特徴とする測定装置。
  4. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、
    前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、
    前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記測定対象物(W)の特定された測定領域の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記透明テーブル(2)の上面から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成する表面形状データ生成部と、
    前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するノイズレス表面形状データ生成部と、を備えたことを特徴とする測定装置。
  5. 前記仮想テーブル面(DT2)の値が、前記反射部材表面形状データ(Red)において、少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれが離れた位置に特定し、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の域を非測定域とし、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域それぞれの値の代表とする第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値三点を通る平面を生成して、該平面の値を測定域の値としたことを特徴とする請求項3、4のいずれか1項に記載の測定装置。
  6. 前記測定対象物(W)が金属製の端子、半田ボール等の金属製突起部が隣形態ないし隣接形態で配置された、電子部品又はコネクタ部品等の突起部隣接配置部材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の測定装置。
  7. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
    前記測定対象物(W)の表面の前記撮像装置(10)からの距離を示すデータを生成するステップと、
    前記データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレスデータを生成するステップと、を有するとともに、
    前記仮想テーブル面が、下記(ア)〜(エ)のいずれかであることを特徴とする測定方法。
    (ア)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
    (イ)前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)の表面の測定データを使用して設定されたものである。
    (ウ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データに基づいて設定されたものである。
    (エ)前記透明テーブル(2)の上面に載置されている前記測定対象物(W)の該透明テーブル(2)の上面に接触している部位の表面の測定データを使用して設定されたものである。
  8. 前記データ生成するステップが表面形状データを生成するステップであり、
    前記ノイズレスデータを生成するステップがノイズレス表面形状データ生成するステップであり、
    前記表面形状データを生成するステップは、前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)からの距離を示す表面形状データを生成するステップであり、
    前記ノイズレス表面形状データを生成するステップは、前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面又は仮想テーブル面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップであり、
    以上のように構成されたことを特徴とする請求項7記載の測定方法。
  9. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記透明テーブル(2)の上面又は下面に設けられた反射部材(3)と、前記測定対象物(W)及び前記反射部材(3)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面及び前記反射部材(3)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
    前記測定対象物(W)の最下部位に近い位置に、前記撮像装置(10)からの距離で表される仮想テーブル面(DT2)を設定するステップと、
    前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は特定された測定領域における前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータである、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離を示す又は前記仮想テーブル面(DT2)から前記測定対象物(W)までの距離を示す表面形状データを生成するステップと、
    前記表面形状データにおいて、前記仮想テーブル面(DT2)を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップと、を備えるとともに、
    前記仮想テーブル面(DT2)は、前記撮像装置(10)から前記反射部材(3)の表面までの距離で表される反射部材表面形状データ(Red)に基づいて設定される、又は、前記反射部材表面形状データ(Red)を使用して設定されるものであることを特徴とする測定方法。
  10. 測定対象物(W)を上面に載置する透明テーブル(2)と、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(4)を照射する照射部(5)、前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(6)とを有する、前記透明テーブル(2)の下方に設けられた撮像装置(10)と、を備えた測定装置の測定方法であって、
    前記測定対象物(W)の表面の3次元形状を表すデータ又は前記測定対象物(W)の特定された測定領域の3次元形状を表すデータであって、各位置における、前記撮像装置(10)から前記測定対象物(W)までの距離で表される又は前記透明テーブル(2)の上面から前記測定対象物(W)までの距離で表される表面形状データを生成するステップと、
    前記表面形状データにおいて、前記透明テーブル(2)の上面を超えるデータ部分をノイズデータ(NGd)と判断し、該ノイズデータ(NGd)部分を除外する処理を行ったノイズレス表面形状データを生成するステップと、を有することを特徴とする測定方法。
  11. 前記仮想テーブル面(DT2)の値が、前記反射部材表面形状データ(Red)において、少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれが離れた位置に特定し、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の域を非測定域とし、前記第1の領域、第2の領域、第3の領域それぞれの値の代表とする第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値三点を通る平面を生成して、該平面の値を測定域の値としたことを特徴とする請求項9、10のいずれか1項に記載の測定方法。
  12. 前記測定対象物(W)が金属製の端子、半田ボール等の金属製突起部が隣形態ないし隣接形態で配置された、電子部品又はコネクタ部品等の突起部隣接配置部材であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の測定方法。


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