JPH11351840A - Noncontact type three-dimensional measuring method - Google Patents

Noncontact type three-dimensional measuring method

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JPH11351840A
JPH11351840A JP16109798A JP16109798A JPH11351840A JP H11351840 A JPH11351840 A JP H11351840A JP 16109798 A JP16109798 A JP 16109798A JP 16109798 A JP16109798 A JP 16109798A JP H11351840 A JPH11351840 A JP H11351840A
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dimensional data
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聰一 門脇
Tomonori Goto
智徳 後藤
Naoharu Horiuchi
直治 堀内
Koichi Komatsu
浩一 小松
Hidemitsu Asano
秀光 浅野
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a high-accuracy three-dimensional measurement even for inclined measuring points of a work or fine irregularities. SOLUTION: Two types of measuring means, i.e., a CCD camera 34 used in a picture measuring unit and laser probe 35 for noncontactly measuring the displacement, utilizing a laser beam, are provided to constitute a photographing unit 17 which is driven in directions X, Y, Z, based on each measured value to measure the displacement of a work 12 along a set measuring path, using the laser probe 34. For the obtd. dot array data, the trend correction is executed to convert three-dimensional data to two-dimensional data which are then processed into fixed-pitch data and filtered.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、CCDカメラ等
の撮像手段でワークを撮像して得られた画像から被測定
対象の輪郭形状等を測定する非接触画像測定機能と、ワ
ークの測定面との距離を変位量として非接触に検出する
非接触変位検出機能とを備えた非接触三次元測定装置を
用いてICパッケージのような精密部品の測定を行う際
に有効な非接触三次元測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact image measurement function for measuring a contour shape or the like of an object to be measured from an image obtained by imaging a work by an imaging means such as a CCD camera. Non-contact three-dimensional measurement method effective when measuring precision parts such as IC packages using a non-contact three-dimensional measurement device equipped with a non-contact displacement detection function that detects the distance of the object as a displacement amount in a non-contact manner About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、精密部品の輪郭形状の測定等
に画像測定装置が使用されている。画像測定装置は、測
定すべきワークをCCDカメラを用いて任意の拡大率で
撮像し、得られた二次元画像からエッジを検出し、種々
の計測ツールを用いて必要な箇所の座標値を求めるもの
である。この画像測定装置でワークの高さ方向も含めた
三次元測定を行う場合には、測定面の画像のコントラス
トから合焦判定を行って、この合焦位置を高さ方向の位
置とする。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image measuring device has been used for measuring a contour shape of a precision part. The image measuring device captures an image of a workpiece to be measured at an arbitrary magnification using a CCD camera, detects an edge from the obtained two-dimensional image, and obtains coordinate values of a necessary portion using various measurement tools. Things. When three-dimensional measurement including the height direction of the work is performed by the image measurement device, focus determination is performed based on the contrast of the image on the measurement surface, and the focus position is set as a position in the height direction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】LSIパッケージのよ
うな微細構造の実装部品は、パッケージの製造品質が歩
留まりを決定する大きな要因となる。このため、パッケ
ージの各部を高精度に測定できる装置が望まれている。
従来の画像測定装置では、オートフォーカスによって高
さ方向(Z軸方向)の位置を測定するようにしているの
で、測定したい箇所が必ずXY平面に平行でなければな
らないという制約があり、また、オートフォーカスで測
定されるのは、設定した領域の平均的な値でしかない。
従って、Z軸方向の細かい凹凸を測るような輪郭形状測
定又は表面粗さ測定はできなかった。
In the case of a mounted component having a fine structure such as an LSI package, the manufacturing quality of the package is a major factor that determines the yield. For this reason, a device that can measure each part of the package with high accuracy is desired.
In the conventional image measuring device, the position in the height direction (Z-axis direction) is measured by auto focus. Therefore, there is a restriction that the position to be measured must be parallel to the XY plane. What is measured by focus is only the average value of the set area.
Therefore, it was not possible to measure the contour shape or the surface roughness such as to measure fine irregularities in the Z-axis direction.

【0004】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ワークの測定箇所が傾いたり、微細な凹凸であっ
て高精度に三次元測定することができる非接触三次元測
定方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a non-contact three-dimensional measuring method in which a measuring part of a workpiece is inclined or has fine irregularities, and can perform three-dimensional measurement with high accuracy. The purpose is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る非接触三次
元測定方法は、ワークを撮像して画像測定用の二次元画
像情報を出力する撮像手段及び前記ワーク上の所定の測
定点との距離を変位量として検出可能な非接触変位計と
を備えた撮像ユニットを測定三次元空間内で移動させる
ことにより三次元点列データを得る非接触三次元測定方
法であって、前記撮像手段を用いてワークを画像測定し
てワークの位置を確認するステップと、この位置に基づ
いて前記非接触変位計を所定の測定開始点に移動させた
のち、指定された測定軌道に沿って倣い測定を実行する
ことにより三次元の点列データを取得するステップと、
このステップで得られた点列データに対してトレンド補
正を実行するステップと、このステップでトレンド補正
された三次元データを二次元データに変換するステップ
と、このステップで得られた二次元データに定ピッチ化
処理を施すステップと、このステップで定ピッチ化され
た二次元データにフィルタ処理を施すステップとを備え
たことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a non-contact three-dimensional measuring method, comprising: an image pickup means for picking up an image of a work and outputting two-dimensional image information for image measurement; A non-contact three-dimensional measurement method for obtaining three-dimensional point sequence data by moving an imaging unit having a non-contact displacement meter capable of detecting a distance as a displacement amount in a measurement three-dimensional space, Confirming the position of the work by image-measuring the work using the method, and moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on the position, and then performing scanning measurement along a specified measurement trajectory. Obtaining three-dimensional point sequence data by executing;
Performing a trend correction on the point sequence data obtained in this step, converting the three-dimensional data trend corrected in this step into two-dimensional data, and converting the two-dimensional data obtained in this step into two-dimensional data. The method is characterized by comprising a step of performing a constant pitch process and a step of performing a filter process on the two-dimensional data that has been converted to a constant pitch in this step.

【0006】本発明によれば、撮像手段で得られた二次
元画像情報を用いて指定された測定軌道に沿って非接触
変位計がワークの変位量を倣い測定していくので、ワー
クが傾いても、それが測定精度に与える影響は少なく、
精度の良い三次元点列データを得ることができる。この
三次元点列データに対してトレンド補正を施すことで、
その後の処理が簡単になる。また、この発明によれば、
得られたデータが三次元点列データであるため、フィル
タ処理等が困難になることが考えられるが、フィルタ処
理等を可能にするために、トレンド補正された三次元デ
ータが二次元データに変換され定ピッチ化処理される。
従って、この発明によれば、フィルタ処理された二次元
データを用いてZ軸方向の細かい凹凸や輪郭形状解析、
表面粗さ解析等の所定の解析処理を実行することが容易
になる。
According to the present invention, the non-contact displacement meter follows and measures the displacement of the work along the specified measurement trajectory using the two-dimensional image information obtained by the imaging means, so that the work is inclined. However, it has little effect on measurement accuracy,
Accurate three-dimensional point sequence data can be obtained. By performing trend correction on this 3D point sequence data,
Subsequent processing is simplified. According to the invention,
Since the obtained data is three-dimensional point sequence data, it may be difficult to perform filtering, etc., but in order to enable filtering, etc., the trend-corrected three-dimensional data is converted to two-dimensional data. Then, a constant pitch processing is performed.
Therefore, according to the present invention, fine irregularities and contour shapes in the Z-axis direction can be analyzed using filtered two-dimensional data.
It becomes easy to execute a predetermined analysis process such as a surface roughness analysis.

【0007】例えば得られた点列データに対してフィル
タ処理のみを施す場合には、フィルタ処理が施された二
次元データをもとのピッチに戻すステップと、このステ
ップでもとのピッチに戻った二次元データを三次元デー
タに戻すステップと、このステップで得られた三次元デ
ータに逆トレンド補正を施すステップとを更に備えるよ
うにすることにより、もとのデータにフィルタ処理のみ
が施された点列データを得ることができる。
For example, when only the filter processing is performed on the obtained point sequence data, the step of returning the filtered two-dimensional data to the original pitch, and the step of returning to the original pitch in this step. By further providing a step of returning the two-dimensional data to three-dimensional data and a step of performing an inverse trend correction on the three-dimensional data obtained in this step, only the filter processing was performed on the original data. Point sequence data can be obtained.

【0008】また、前記フィルタ処理が施された二次元
データに対して任意の解析処理を施すステップを更に備
えるようにしても良い。例えばICパッケージからなる
ワークのランドグリッドアレイやボールグリッドアレイ
の平面度を測定する場合には、フィルタ処理が施された
二次元データの複数の頂点部又は谷底部のデータを抽出
するステップと、このステップで抽出されたデータを二
次元データから三次元データへ変換するステップと、こ
のステップで得られた三次元データから前記ランドグリ
ッドアレイ又はボールグリッドアレイの平面度を算出す
るステップとを備えるようにすればよい。
The method may further include a step of performing an arbitrary analysis process on the two-dimensional data on which the filter process has been performed. For example, when measuring the flatness of a land grid array or a ball grid array of a workpiece formed of an IC package, a step of extracting data of a plurality of vertexes or valleys of the filtered two-dimensional data, Converting the data extracted in the step from two-dimensional data to three-dimensional data, and calculating the flatness of the land grid array or ball grid array from the three-dimensional data obtained in this step. do it.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
好ましい実施の形態について説明する。図1は、この発
明の一実施例に係る非接触三次元測定装置の全体構成を
示す斜視図である。この装置は、非接触画像測定機能と
非接触変位測定機能とを備えた三次元測定機1と、この
三次元測定機1を駆動制御すると共に、必要なデータ処
理を実行するコンピュータシステム2とにより構成され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an entire configuration of a non-contact three-dimensional measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. This apparatus includes a coordinate measuring machine 1 having a non-contact image measuring function and a non-contact displacement measuring function, and a computer system 2 which drives and controls the coordinate measuring machine 1 and executes necessary data processing. It is configured.

【0010】三次元測定機1は、次のように構成されて
いる。即ち、架台11上には、被測定対象であるワーク
12を載置する測定テーブル13が装着されており、こ
の測定テーブル13は、図示しないY軸駆動機構によっ
てY軸方向に駆動される。架台11の両側縁中央部には
上方に延びる支持アーム14,15が固定されており、
この支持アーム14,15の両上端部を連結するように
X軸ガイド16が固定されている。このX軸ガイド16
には、撮像ユニット17が支持されている。撮像ユニッ
ト17は、図示しないX軸駆動機構によってX軸ガイド
16に沿って駆動される。コンピュータシステム2は、
計測情報処理及び各種制御を司るコンピュータ21と、
各種指示情報を入力するキーボード22、ジョイスティ
ックボックス23及びマウス24と、計測画面、指示画
面及び計測結果を表示するCRTディスプレイ25と、
計測結果をプリントアウトするプリンタ26とを備えて
構成されている。
The coordinate measuring machine 1 is configured as follows. That is, a measurement table 13 on which the work 12 to be measured is placed is mounted on the gantry 11, and the measurement table 13 is driven in the Y-axis direction by a Y-axis driving mechanism (not shown). Support arms 14 and 15 extending upward are fixed to the center of both sides of the gantry 11.
An X-axis guide 16 is fixed so as to connect both upper ends of the support arms 14 and 15. This X-axis guide 16
Supports an imaging unit 17. The imaging unit 17 is driven along the X-axis guide 16 by an X-axis driving mechanism (not shown). Computer system 2
A computer 21 for measuring information processing and various controls;
A keyboard 22, a joystick box 23, and a mouse 24 for inputting various instruction information; a CRT display 25 for displaying a measurement screen, an instruction screen, and a measurement result;
And a printer 26 for printing out the measurement results.

【0011】撮像ユニット17の内部は、図2に示すよ
うに構成されている。即ち、X軸ガイド16に沿って移
動可能にスライダ31が設けられ、スライダ31に一体
にZ軸ガイド32が固定されている。このZ軸ガイド3
2には、支持板33がZ軸方向に摺動自在に設けられ、
この支持板33に、画像測定用の撮像手段であるCCD
カメラ34と、非接触変位計であるレーザプローブ35
とが併設されている。これにより、CCDカメラ34と
レーザプローブ35とは、一定の位置関係を保ってX,
Y,Zの3軸方向に同時に移動できるようになってい
る。CCDカメラ34には、撮像範囲を照明するための
照明装置36が付加されている。レーザプローブ35の
近傍位置には、レーザプローブ35のレーザビームによ
る測定位置を確認するために、測定位置の周辺を撮像す
るCCDカメラ38と、レーザプローブ35の測定位置
を照明するための照明装置39とが設けられている。レ
ーザプローブ35は、撮像ユニット17の移動の際にレ
ーザプローブ35を退避するための上下動機構40と、
レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるための
回転機構41とにより支持されている。
The inside of the image pickup unit 17 is configured as shown in FIG. That is, the slider 31 is provided so as to be movable along the X-axis guide 16, and the Z-axis guide 32 is fixed to the slider 31 integrally. This Z-axis guide 3
2, a support plate 33 is provided slidably in the Z-axis direction,
The support plate 33 is provided with a CCD as an image pickup device for image measurement.
A camera 34 and a laser probe 35 which is a non-contact displacement meter
And are attached. Accordingly, the CCD camera 34 and the laser probe 35 maintain a fixed positional relationship between X and X.
It can be moved simultaneously in three directions of Y and Z axes. An illumination device 36 for illuminating the imaging range is added to the CCD camera 34. In the vicinity of the laser probe 35, a CCD camera 38 for imaging the periphery of the measurement position to confirm the measurement position of the laser probe 35 by the laser beam, and an illumination device 39 for illuminating the measurement position of the laser probe 35 Are provided. A vertical movement mechanism 40 for retracting the laser probe 35 when the imaging unit 17 moves;
It is supported by a rotation mechanism 41 for adjusting the directionality of the laser beam to an optimal direction.

【0012】図3は、レーザプローブ35の詳細を示す
図である。半導体レーザ51から放射された光は、ビー
ムスプリッタ52及び1/4波長板53を介したのち、
コリメートレンズ54によって平行光線とされ、ミラー
55,56及び対物レンズ57を介してワーク12の測
定部に光スポットを形成する。ワーク12の測定部から
反射された光は、ミラー56,55、コリメートレンズ
54及び1/4波長板53の逆経路を辿ってビームスプ
リッタ52で反射され、エッジミラー58で上下に二分
割される。上下に分割された光は、上下に配置された2
分割受光素子59,60で検出される。検出回路61
は、2分割受光素子59,60からの出力信号をもとに
対物レンズ57の焦点位置からワーク12の測定面62
までのずれ量に応じた信号を出力する。サーボ回路63
は、検出回路61の検出出力に基づいて駆動機構64に
対物レンズ57の駆動のための駆動信号を出力する。対
物レンズ57が上下動すると、変位検出器66の可動部
材67が固定部材68に対して移動する。この移動量が
変位量として出力される。
FIG. 3 is a diagram showing details of the laser probe 35. The light emitted from the semiconductor laser 51 passes through a beam splitter 52 and a quarter-wave plate 53,
The light is collimated by the collimator lens 54 and forms a light spot on the measurement section of the work 12 via the mirrors 55 and 56 and the objective lens 57. The light reflected from the measurement section of the work 12 is reflected by the beam splitter 52 along the reverse path of the mirrors 56 and 55, the collimator lens 54 and the quarter-wave plate 53, and is vertically split by the edge mirror 58. . The light divided vertically is divided into two vertically arranged lights.
The light is detected by the divided light receiving elements 59 and 60. Detection circuit 61
Is based on the output signals from the two-divided light receiving elements 59 and 60, and from the focal position of the objective lens 57 to the measurement surface 62
And outputs a signal corresponding to the amount of deviation up to. Servo circuit 63
Outputs a drive signal for driving the objective lens 57 to the drive mechanism 64 based on the detection output of the detection circuit 61. When the objective lens 57 moves up and down, the movable member 67 of the displacement detector 66 moves with respect to the fixed member 68. This movement amount is output as a displacement amount.

【0013】図4には、三次元測定機1及びコンピュー
タシステム2の構成を更に詳細に示した装置全体のブロ
ック図が示されている。三次元測定機1において、画像
測定用のCCDカメラ34及びレーザプローブ35の測
定位置確認用のCCDカメラ35でワーク12を撮像し
て得られた画像信号は、それぞれA/D変換器71,7
2で多値画像データに変換されたのち、選択回路73に
よっていずれか一方が選択されてコンピュータ21に供
給される。CCDカメラ34,38の撮像に必要な照明
光は、コンピュータ21の制御に基づき、照明制御部7
4,75が照明装置36,39をそれぞれ制御すること
により与えられる。レーザプローブ35から得られた変
位量の信号は、A/D変換器76を介してコンピュータ
21に供給される。そして、これらを含む撮像ユニット
17が、コンピュータ21の制御に基づいて動作するX
YZ軸駆動部77によってXYZ軸方向に駆動される。
撮像ユニット17のXYZ軸方向の位置は、XYZ軸エ
ンコーダ78によって検出され、コンピュータ21に供
給される。
FIG. 4 is a block diagram of the entire apparatus showing the configuration of the coordinate measuring machine 1 and the computer system 2 in more detail. In the coordinate measuring machine 1, image signals obtained by imaging the work 12 with the CCD camera 34 for image measurement and the CCD camera 35 for confirming the measurement position of the laser probe 35 are converted into A / D converters 71 and 7, respectively.
After being converted into multi-valued image data in 2, one of them is selected by the selection circuit 73 and supplied to the computer 21. Illumination light necessary for imaging by the CCD cameras 34 and 38 is supplied to the illumination controller 7 based on the control of the computer 21.
4,75 are provided by controlling the lighting devices 36,39, respectively. The signal of the displacement amount obtained from the laser probe 35 is supplied to the computer 21 via the A / D converter 76. Then, the imaging unit 17 including these operates under the control of the computer 21.
It is driven in the XYZ-axis directions by the YZ-axis driving unit 77.
The position of the imaging unit 17 in the XYZ-axis direction is detected by the XYZ-axis encoder 78 and supplied to the computer 21.

【0014】一方、コンピュータ21は、制御の中心を
なすCPU81と、このCPU81に接続される多値画
像メモリ82、プログラム記憶部83、ワークメモリ8
4及びインタフェース85,86と、多値画像メモリ8
1に記憶された多値画像データをCRTディスプレイ2
5に表示するための表示制御部87とにより構成されて
いる。CPU81は、画像測定モードとレーザ測定モー
ドとで選択回路73を切り換える。選択回路73で選択
された画像測定用の多値画像データ又はレーザ測定用の
多値画像データは、多値画像メモリ82に格納される。
多値画像メモリ82に格納された多値画像データは、表
示制御部87の表示制御動作によってCRTディスプレ
イ25に表示される。一方、キーボード22,ジョイス
ティック23及びマウス24から入力されるオペレータ
の指示情報は、インタフェース85を介してCPU81
に入力される。また、CPU81には、レーザプローブ
35で検出された変位量やXYZ軸エンコーダ78から
のXYZ座標情報等を取り込む。CPU81は、これら
の入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部8
3に格納されたプログラムに基づいて、XYZ軸駆動部
77によるステージ移動、測定値の演算処理等の各種の
処理を実行する。ワークメモリ84は、CPU81の各
種処理のための作業領域を提供する。測定値は、インタ
フェース86を介してプリンタ26に出力される。
On the other hand, the computer 21 comprises a CPU 81 which is the center of control, a multi-valued image memory 82, a program storage unit 83, and a work memory 8 connected to the CPU 81.
4 and interfaces 85 and 86, and multi-valued image memory 8
The multi-valued image data stored in the CRT display 1
And a display control section 87 for displaying the image on the display 5. The CPU 81 switches the selection circuit 73 between the image measurement mode and the laser measurement mode. The multivalued image data for image measurement or the multivalued image data for laser measurement selected by the selection circuit 73 is stored in the multivalued image memory 82.
The multivalued image data stored in the multivalued image memory 82 is displayed on the CRT display 25 by the display control operation of the display control unit 87. On the other hand, operator's instruction information input from the keyboard 22, the joystick 23 and the mouse 24 is transmitted to the CPU 81 via the interface 85.
Is input to Further, the CPU 81 captures the displacement amount detected by the laser probe 35, XYZ coordinate information from the XYZ axis encoder 78, and the like. The CPU 81 stores the input information, the operator's instructions, and the program storage unit 8.
Based on the program stored in 3, various processes such as stage movement by the XYZ axis driving unit 77 and calculation processing of measured values are executed. The work memory 84 provides a work area for various processes of the CPU 81. The measured value is output to the printer 26 via the interface 86.

【0015】次に、このように構成された本実施例に係
る非接触三次元測定装置の測定処理及びデータ処理につ
いて説明する。この装置では、画像測定モードとレーザ
測定モードとを備えている。画像測定モードでは、従来
の画像測定装置と同様の動作がなされるので、ここでば
レーザ測定モードについて説明する。
Next, measurement processing and data processing of the non-contact three-dimensional measuring apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described. This device has an image measurement mode and a laser measurement mode. In the image measurement mode, the same operation as that of the conventional image measurement device is performed, and therefore, the laser measurement mode will be described here.

【0016】図5は、レーザ測定モードによる倣い測定
の手順を示すフローチャートである。まず、画像測定用
画像とレーザプローブ35の校正を行う(S1)。即
ち、三次元測定機1のステージ13上に、図6に示すよ
うなCCDカメラ34及びレーザプローブ35で測定可
能な平行でない2本の直線成分L1,L2を含む治具9
1を載置する。この治具91は、例えば基板92上に所
定幅hの台形パターン93を配置したようなものでよ
い。CCDカメラ34及びレーザプローブ35によりZ
軸方向の投影面内で直線L1,L2をそれぞれ測定して
これら直線の方程式をそれぞれ求め、得られた式を演算
処理することにより、CCDカメラ34及びレーザプロ
ーブ35の各座標軸間のオフセット値を求め、このオフ
セット値をCCDカメラ34及びレーザプローブ35の
位置校正データとして用いる。
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of scanning measurement in the laser measurement mode. First, the image for image measurement and the laser probe 35 are calibrated (S1). That is, a jig 9 including two non-parallel linear components L1 and L2 that can be measured by a CCD camera 34 and a laser probe 35 as shown in FIG.
1 is placed. The jig 91 may be, for example, such that a trapezoidal pattern 93 having a predetermined width h is arranged on a substrate 92. CCD camera 34 and laser probe 35
The straight lines L1 and L2 are measured in the projection plane in the axial direction, the equations of these straight lines are obtained, and the obtained equations are processed to calculate the offset value between the coordinate axes of the CCD camera 34 and the laser probe 35. This offset value is used as position calibration data for the CCD camera 34 and the laser probe 35.

【0017】校正処理が終了したら、次に、ワーク12
を画像測定してワーク12の位置を確認し、レーザプロ
ーブ35による測定点を測定開始点に移動する(S
2)。画像測定の際には、レーザプローブ35がワーク
12と干渉する可能性があるので、画像測定中は、上下
動機構40によってレーザプローブ35を上に退避させ
る。制御は例えばエアーシリンダにより行われる。次に
レーザ測定モードを選択すると(S3)、選択回路73
が切り替わり、CRTディスプレイ25の画面はCCD
カメラ34からレーザ測定用のCCDカメラ38の画面
となる。この画面により、レーザプローブ36からのレ
ーザビームスポットの位置(測定位置)を確認する(S
4)。ここで、ジョイスティック23やマウス24等を
使用してビームスポットの位置を微調整することもでき
る。なお、CCDカメラ38は、レーザビームスポット
が正しくワーク12上の目標位置に当たっているかどう
かを確認するためのものであるから、その画像データは
測定には使用しない。このため、画像測定用のCCDカ
メラ34のように高精細なものである必要はない。ま
た、レーザの光だけでは、レーザスポットの位置だけが
明るく見え、その周りは暗くなってきれいな画像が得ら
れないので、専用の照明装置39に切り換える。勿論、
CCDカメラ38及び照明装置39をCCDカメラ34
及び照明装置36と兼用することも可能である。
After the calibration process is completed, the work 12
Is image-measured to confirm the position of the work 12, and the measurement point by the laser probe 35 is moved to the measurement start point (S
2). At the time of image measurement, the laser probe 35 may interfere with the work 12. Therefore, during image measurement, the laser probe 35 is retracted upward by the vertical movement mechanism 40. The control is performed by, for example, an air cylinder. Next, when the laser measurement mode is selected (S3), the selection circuit 73
Is switched, and the screen of the CRT display 25 is CCD
The screen changes from the camera 34 to the CCD camera 38 for laser measurement. On this screen, the position (measurement position) of the laser beam spot from the laser probe 36 is confirmed (S
4). Here, the position of the beam spot can be finely adjusted using the joystick 23, the mouse 24, or the like. Since the CCD camera 38 is for confirming whether or not the laser beam spot is correctly hitting the target position on the work 12, the image data is not used for the measurement. For this reason, it is not necessary to have a high-definition camera like the CCD camera 34 for image measurement. In addition, only the position of the laser spot looks bright only with the laser light, and the surrounding area becomes dark and a clear image cannot be obtained. Of course,
The CCD camera 38 and the lighting device 39 are connected to the CCD camera 34
The lighting device 36 can also be used.

【0018】次に、倣い測定の経路を与えるため、測定
ツールを選択し、必要なパラメータを設定する(S
5)。測定ツールとしては、例えば図7に示すようなも
のが考えられる。 (a)点ツール 現在の測定点(黒丸)のX,Y,Z座標値を測定する。 (b)直線ツール 終点位置Peを与えて、現在の測定点から終点Peまで
の直線上を倣い測定する。 (c)領域ツール 領域検索の幅W、高さH、ピッチPT1,PT2を与え
て、現在の測定点から指定領域内を指定ピッチで往復運
動しながら倣い測定する。 (d)円ツール 半径R、ピッチPT、開始角度θを与えて、現在の測定
点から同心円上を倣い測定する。 (e)長方形ツール 幅Wと高さHを与えて、長方形に沿って倣い測定する。 (f)クロスツール 互いに直交する2つの線分の長さL1,L2を与えて、
十字上を倣い測定する。 (g)螺旋ツール 最大半径R及びピッチRT(1回転で増加する半径値)
を与えて、螺旋状を倣い測定する。 (h)フォーカスツール 現在位置で単にフォーカスをとる。
Next, in order to provide a path for scanning measurement, a measurement tool is selected and necessary parameters are set (S
5). As the measurement tool, for example, the one shown in FIG. 7 can be considered. (A) Point tool The X, Y, and Z coordinate values of the current measurement point (black circle) are measured. (B) Straight line tool Given the end point position Pe, follow and measure on a straight line from the current measurement point to the end point Pe. (C) Area tool Given the width W, height H, and pitches PT1 and PT2 of the area search, perform scanning measurement while reciprocating within the specified area at the specified pitch from the current measurement point. (D) Circle tool The radius R, the pitch PT, and the start angle θ are given, and the concentric circle is measured from the current measurement point. (E) Rectangular tool Given a width W and a height H, perform scanning measurement along a rectangle. (F) Cross tool Given the lengths L1 and L2 of two line segments orthogonal to each other,
Follow the cross and measure. (G) Spiral tool Maximum radius R and pitch RT (radius value increased in one rotation)
To measure the helical shape. (H) Focus tool Simply focuses at the current position.

【0019】測定ツールが選択され、必要なパラメータ
が設定されたら、倣い測定を実行する(S6)。レーザ
プローブ35の変位検出精度には、若干の方向性があ
る。このため、軌道に沿って輪郭や表面粗さを測定する
ときは、この軌道の進む方向に対してレーザプローブ3
5が最適な方向を向くように、レーザプローブ35を回
転機構41によって回転させる。円軌道や螺旋軌道に沿
って測定する場合には、レーザプローブ35を回転させ
ながら測定するとより効果的である。
When a measurement tool is selected and necessary parameters are set, scanning measurement is executed (S6). The displacement detection accuracy of the laser probe 35 has some directionality. Therefore, when measuring the contour and surface roughness along the track, the laser probe 3
The laser probe 35 is rotated by the rotation mechanism 41 so that 5 is oriented in the optimal direction. In the case of measuring along a circular orbit or a spiral orbit, it is more effective to measure while rotating the laser probe 35.

【0020】倣い測定に際しては、レーザプローブ35
の測定範囲内、例えば±0.5mmの範囲を超えてZ軸
方向の座標値が得られるよう、例えば図8に示すよう
に、レーザプローブ35からの変位量に基づいてXYZ
軸駆動部77を駆動して、撮像ユニット17のZ軸方向
位置を上下させる。これにより、レーザプローブ35の
合焦位置が常に測定範囲の中心になるように制御する。
この場合、XYZ軸エンコーダ78で得られるZ軸座標
値がZ軸方向の変位量となる。Z軸方向の位置制御が間
に合わないような高速の測定を行うには、Z軸座標値を
レーザプローブ35の変位量で補正して正しい変位量を
算出すればよい。また、レーザプローブ35の測定範囲
内の微小な表面粗さを計測する場合には、図9に示すよ
うに、レーザプローブ35のZ軸方向位置を固定して、
レーザプローブ35内の対物レンズ57の駆動制御のみ
で対応することができ、この場合、更に高速な処理が可
能であると共に、Z軸駆動による分解能(例えば0.1
μm)よりも高分解能(例えば0.01μm)の測定が
可能になる。このような倣い測定により、指定された測
定軌道に沿って所定の間隔でZ軸方向の座標値がX,Y
軸座標値と共に点列データとして求められ、これがワー
クメモリ84に格納される。点列データが求められたら
点列データの解析処理を実行する(S7)。
At the time of scanning measurement, the laser probe 35
In order to obtain a coordinate value in the Z-axis direction within a measurement range of, for example, ± 0.5 mm, for example, as shown in FIG.
By driving the axis driving unit 77, the position of the imaging unit 17 in the Z-axis direction is moved up and down. Thus, control is performed such that the focus position of the laser probe 35 is always at the center of the measurement range.
In this case, the Z-axis coordinate value obtained by the XYZ-axis encoder 78 is the displacement amount in the Z-axis direction. In order to perform a high-speed measurement in which the position control in the Z-axis direction cannot be performed in time, it is only necessary to correct the Z-axis coordinate value with the displacement amount of the laser probe 35 and calculate a correct displacement amount. When measuring the minute surface roughness in the measurement range of the laser probe 35, as shown in FIG. 9, the position of the laser probe 35 in the Z-axis direction is fixed,
This can be dealt with only by controlling the driving of the objective lens 57 in the laser probe 35. In this case, further high-speed processing is possible, and the resolution (for example, 0.1
μm) can be measured with a higher resolution (eg, 0.01 μm). By such scanning measurement, the coordinate values in the Z-axis direction are X and Y at predetermined intervals along the designated measurement trajectory.
The data is obtained as point sequence data together with the axis coordinate values, and is stored in the work memory 84. When the point sequence data is obtained, an analysis process of the point sequence data is executed (S7).

【0021】次に、点列データの解析処理について説明
する。従来の輪郭形状測定機や表面粗さ測定機は、二次
元データであるのに対し、この非接触三次元測定装置で
得られる輪郭形状測定データは、三次元データである。
しかも、指定二次元軌道に沿った倣い測定を行うため、
データ処理はより複雑化する。そこで、データ処理を簡
単化するために、次のような点列データの解析処理を実
行する。図10のフローチャート及び図11の波形図に
基づいて、この点列データの解析処理について説明す
る。
Next, the analysis of the point sequence data will be described. Conventional contour shape measuring instruments and surface roughness measuring instruments are two-dimensional data, whereas contour shape measuring data obtained by this non-contact three-dimensional measuring device is three-dimensional data.
Moreover, since the scanning measurement is performed along the designated two-dimensional trajectory,
Data processing becomes more complex. Therefore, in order to simplify the data processing, the following point string data analysis processing is executed. The analysis process of this point sequence data will be described based on the flowchart of FIG. 10 and the waveform diagram of FIG.

【0022】まず、ワーク12自体が傾いている場合が
あるので、点列データから平均面(直線の場合は平均
線)を求めて、この面に対してデータのトレンド補正を
実行する(S11)。これにより図11(a)に示すよ
うな傾いた点列データから同図(b)に示すトレンド補
正された点列データが得られる。次に、測定軌道に沿っ
て進行方向を第1軸方向、上記平均面の法線方向を第2
軸方向として、三次元の点列データを二次元の点列デー
タに変換する(S12)。これにより、図11(c)の
ようなデータが得られる。この点列データは、測定軌道
に沿った加減速を伴う走査によって得られているので、
定ピッチではない。定ピッチでないとFFT(高速フー
リエ変換)や形状測定機などで通常使用されているガウ
シアン(Gaussian)フィルタ処理を実行することができ
ないので、ここでは定ピッチ化処理を実行する(S1
3:図11(d))。次に、ガウシアンフィルタ処理を
実行する(S14:図11(e))。そして、定ピッチ
化されたデータをもとの位置(不定ピッチの位置)に戻
す(S15:図11(f))。次に、ステップS12で
変換された二次元データをもとの測定軌道位置(XY位
置)上へ戻すための二次元→三次元変換を実行する(S
16:図11(g)。最後に、ステップS11のデータ
トレンド補正により処理された傾きの補正をもとに戻
し、本来ワーク12が傾いている方向へデータを変換す
る(S17:図11(h))。
First, since the work 12 itself may be inclined, an average plane (average line in the case of a straight line) is obtained from the point sequence data, and data trend correction is performed on this plane (S11). . Thus, the trend-corrected point sequence data shown in FIG. 11B is obtained from the inclined point sequence data as shown in FIG. Next, the traveling direction along the measurement trajectory is the first axis direction, and the normal direction of the average surface is the second axis direction.
As the axial direction, the three-dimensional point sequence data is converted into two-dimensional point sequence data (S12). As a result, data as shown in FIG. 11C is obtained. Since this point sequence data is obtained by scanning with acceleration / deceleration along the measurement trajectory,
Not a constant pitch. If the pitch is not constant, Gaussian filter processing generally used in an FFT (Fast Fourier Transform) or a shape measuring instrument cannot be executed. Therefore, constant pitch processing is executed here (S1).
3: FIG. 11 (d)). Next, Gaussian filter processing is executed (S14: FIG. 11E). Then, the fixed-pitch data is returned to the original position (position of an unfixed pitch) (S15: FIG. 11 (f)). Next, two-dimensional to three-dimensional conversion for returning the two-dimensional data converted in step S12 to the original measurement trajectory position (XY position) is executed (S12).
16: FIG. 11 (g). Lastly, the inclination correction performed by the data trend correction in step S11 is restored, and the data is converted in the direction in which the work 12 is originally inclined (S17: FIG. 11 (h)).

【0023】以上の処理により、三次元点列データのフ
ィルタリングを容易に行うことができる。また、ステッ
プS14の処理後のデータは、定ピッチでフィルタ処理
された二次元データであるから、通常の輪郭形状測定機
や表面粗さ測定機等で行われているような各種解析処理
が可能になる。
With the above processing, filtering of the three-dimensional point sequence data can be easily performed. Further, since the data after the processing in step S14 is two-dimensional data filtered at a constant pitch, various analysis processes such as those performed by a normal contour shape measuring device or a surface roughness measuring device can be performed. become.

【0024】次にワーク12の一例としてLSIパッケ
ージのLGA(Land Grid Array)及びBGL(Ball Gr
id Array)のコプラナリティ(平面度)を評価する手順
について説明する。図12は、ワーク12としてのLS
Iパッケージ101,102の各平面図及び縦断面図で
ある。同図(a)のLGAを備えたLSIパッケージ1
01の場合、ランド103の高さを、また同図(b)の
BGAを備えたLSIパッケージ102の場合、ボール
104の頂点を、それぞれ領域ツールを用いて往復直線
走査して点列データを得る。そして、得られた点列デー
タに基づいて、図13に示すように、その頂点部又は谷
底部のコプラナリティーを評価する。
Next, as examples of the work 12, LGA (Land Grid Array) and BGL (Ball Gr
The procedure for evaluating the coplanarity (flatness) of (id Array) will be described. FIG. 12 shows LS as the work 12
FIG. 2 is a plan view and a vertical cross-sectional view of each of the I packages 101 and 102. An LSI package 1 having the LGA shown in FIG.
In the case of 01, the height of the land 103 is obtained, and in the case of the LSI package 102 having the BGA shown in FIG. . Then, based on the obtained point sequence data, as shown in FIG. 13, the coplanarity of the vertex or the valley bottom is evaluated.

【0025】図14に、LGAのコプラナリティーを評
価する手順を示す。ここで、ステップS21のデータの
トレンド補正からステップS24のガウシアンフィルタ
の実行までの処理は、図10で説明した処理と同様であ
るため、ここでは説明を割愛する。なお、この処理に必
要なフィルタ定数等の設定は、例えば図15に示すよう
なパラメータ設定用ビュウワーを用いて行う。トレンド
補正の有無やフィルタの高域、低域カットオフ周波数、
演算条件等を設定することができる。
FIG. 14 shows a procedure for evaluating the coplanarity of the LGA. Here, the processing from the trend correction of the data in step S21 to the execution of the Gaussian filter in step S24 is the same as the processing described with reference to FIG. 10, and a description thereof will be omitted. The setting of the filter constants and the like necessary for this processing is performed using, for example, a parameter setting viewer as shown in FIG. Whether or not there is trend correction, the high and low cutoff frequencies of the filter,
Calculation conditions and the like can be set.

【0026】図16には、LGAを走査して定ピッチ化
された二次元点列データ(a)からフィルタ処理を実行
して得られた二次元点列データ(b)が示されている。
この点列データから、山谷検出アルゴリズムを用いて各
谷(Land)の中心位置を抽出して点群データ(図16
(c))を得る(S25)。山谷アルゴリズムは、図1
7に示すように、予め基準位置からの最低深さhと最低
ピッチpを与え、最も谷の部分から最低深さhの範囲に
存在する点列データが、最低ピッチpだけ続いているか
どうかの条件判断によって谷部分を検出する。この方法
は、設計値ファイルを持たなくても谷部を検出できると
いう利点がある。
FIG. 16 shows two-dimensional point sequence data (b) obtained by executing a filtering process from the two-dimensional point sequence data (a) which is scanned at a constant pitch and scanned by the LGA.
From this point sequence data, the center position of each valley (Land) is extracted by using a valley detection algorithm, and point group data (FIG. 16)
(C)) is obtained (S25). The Yamatani algorithm is shown in Fig. 1.
As shown in FIG. 7, the minimum depth h and the minimum pitch p from the reference position are given in advance, and it is determined whether or not the point sequence data existing in the range from the lowest valley to the minimum depth h continues by the minimum pitch p. The valley is detected by the condition judgment. This method has an advantage that a valley can be detected without having a design value file.

【0027】また、図18に示すように、ランドの横方
向の数Nx、縦方向の数Ny、走査のスタート位置St
x,Sty、横方向のピッチPx、縦方向のピッチPy
がそれぞれ設計データとして予め用意されている場合に
は、この設計データを用いて谷部の点群データを抽出す
るようにしても良い。
As shown in FIG. 18, the number Nx of the lands in the horizontal direction, the number Ny of the lands in the vertical direction, and the scanning start position St
x, Sty, horizontal pitch Px, vertical pitch Py
May be prepared as design data in advance, the point data of the valley may be extracted using the design data.

【0028】この様な処理によって図16(c)に示す
ような点群データが得られたら、これを二次元点群デー
タから三次元点群データに変換し(S26)、最後にコ
プラナリティーを算出する(S27)。
When point cloud data as shown in FIG. 16 (c) is obtained by such processing, it is converted from two-dimensional point cloud data to three-dimensional point cloud data (S26), and finally the coplanarity is converted. It is calculated (S27).

【0029】同様に、BGAのコプラナリティーを評価
する場合には、図19に示す処理を実行すればよい。デ
ータのトレンド補正(S31)からガウシアンフィルタ
の実行処理(S34)までは、図14のステップS21
〜S24までの処理と同様であり、フィルタ処理後に、
山谷検出アルゴリズムを用いて各ボールの頂点部を検出
すればよい。この場合、最低高さhと、最低ピッチpと
を与えて、条件に当てはまる山を検出することになる。
抽出された点群データに対するその後の処理(S36,
S37)も図14のステップS26,S27と同様であ
る。
Similarly, when evaluating the BGA coplanarity, the processing shown in FIG. 19 may be executed. From the data trend correction (S31) to the Gaussian filter execution processing (S34), step S21 in FIG.
To S24, and after the filtering process,
What is necessary is just to detect the vertex part of each ball using the valley detection algorithm. In this case, a minimum height h and a minimum pitch p are given to detect a mountain that satisfies the condition.
Subsequent processing on the extracted point cloud data (S36,
S37) is the same as steps S26 and S27 in FIG.

【0030】但し、このBGA検出に当たっては、図2
0(a)に示すように、ボール104の頂点(最も高い
部分)が円中心に位置しない場合もある。また、同図
(b)に示すように、レーザプローブ35には、例えば
±13°といった許容傾斜角があり、走査位置がずれる
ことによってレーザビームの反射光が検出されず正しい
測定ができなくなることがある。このような点に留意し
て、例えば図21(a)に示すように、ボール104の
上面をジクザグ走査したり、同図(b)に示すように、
螺旋走査することが望ましい。具体的には、例えば設計
値又は画像測定により、各ボール104のXY座標を用
意し、図22に示すように、許容傾斜角の範囲内である
a点において、ステージを停止し(レーザプローブ35
のフォーカスサーチ)、パターンab間を図21に示し
たような頂点部走査パターンで測定する。bc間は、測
定を行わずに高速移動する。なお、図23は、このよう
なグリッドアレイの走査の各パラメータや走査パターン
を設定するための設定画面を示す図である。
However, in this BGA detection, FIG.
As shown in FIG. 0 (a), the vertex (highest part) of the ball 104 may not be located at the center of the circle. In addition, as shown in FIG. 3B, the laser probe 35 has an allowable inclination angle of, for example, ± 13 °, and if the scanning position shifts, the reflected light of the laser beam is not detected and correct measurement cannot be performed. There is. In consideration of such a point, for example, as shown in FIG. 21A, the upper surface of the ball 104 is zigzag-scanned, or as shown in FIG.
Spiral scanning is desirable. Specifically, the XY coordinates of each ball 104 are prepared by, for example, design values or image measurement, and as shown in FIG. 22, the stage is stopped at a point a within the range of the allowable inclination angle (the laser probe 35).
, The distance between the patterns ab is measured by the vertex scanning pattern as shown in FIG. Between bc, it moves at high speed without performing measurement. FIG. 23 is a diagram showing a setting screen for setting each parameter and scanning pattern of such a grid array scanning.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、指
定された測定軌道に沿って非接触変位計がワークの変位
量を倣い測定していくので、ワークが傾いても、それが
測定精度に与える影響は少なく、精度の良い三次元点列
データを得ることができる。この三次元点列データに対
してトレンド補正を施すことで、その後の処理が簡単に
なる。また、この発明によれば、得られたデータが三次
元点列データであるため、フィルタ処理等が困難になる
ことが考えられるが、フィルタ処理等を可能にするため
に、トレンド補正された三次元データが二次元データに
変換され定ピッチ化処理されるので、フィルタ処理され
た二次元データを用いてZ軸方向の細かい凹凸や輪郭形
状解析、表面粗さ解析等の所定の解析処理を実行するこ
とが容易になるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the non-contact displacement meter measures the displacement of the work along the designated measurement trajectory, so that even if the work is inclined, it can be measured. There is little influence on accuracy, and highly accurate three-dimensional point sequence data can be obtained. By performing trend correction on the three-dimensional point sequence data, subsequent processing is simplified. Further, according to the present invention, since the obtained data is three-dimensional point sequence data, it is conceivable that filtering and the like may be difficult. Since the original data is converted to two-dimensional data and subjected to constant pitch processing, predetermined analysis processing such as fine unevenness in the Z-axis direction, contour shape analysis, and surface roughness analysis is performed using the filtered two-dimensional data. This has the effect of making it easier to perform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る非接触三次元画像測
定装置の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a non-contact three-dimensional image measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同装置における撮像ユニットの内部の斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view of the inside of an imaging unit in the apparatus.

【図3】 同装置におけるレーザプローブの構成を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a laser probe in the apparatus.

【図4】 同装置の全体ブロック図である。FIG. 4 is an overall block diagram of the same device.

【図5】 同装置によるレーザ測定の手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of laser measurement by the apparatus.

【図6】 同装置における画像とレーザプローブの校正
方法を説明するための図である。
FIG. 6 is a view for explaining a method of calibrating an image and a laser probe in the apparatus.

【図7】 同装置で使用される測定ツールの例を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a measurement tool used in the apparatus.

【図8】 同装置の倣い測定の一例を説明するための図
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of scanning measurement of the same apparatus.

【図9】 同装置の倣い測定の他の例を説明するための
図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining another example of the scanning measurement of the same apparatus.

【図10】 同装置の点列データ解析処理のフローチャ
ートである。
FIG. 10 is a flowchart of a point sequence data analysis process of the apparatus.

【図11】 同解析処理を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the analysis processing.

【図12】 ワークの一例であるLSIパッケージを示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an LSI package as an example of a work.

【図13】 同パッケージのBGAのコプラナリティー
測定を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating coplanarity measurement of a BGA of the same package.

【図14】 LGAコプラナリティー評価の手順を示す
フローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of LGA coplanarity evaluation.

【図15】 同評価を行うためのパラメータ設定画面を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a parameter setting screen for performing the evaluation.

【図16】 同評価処理の各時点で得られるデータを示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing data obtained at each point in the evaluation processing.

【図17】 同評価処理で使用される山谷アルゴリズム
を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a valley algorithm used in the evaluation processing.

【図18】 設計データを使用した同評価処理を説明す
るための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the same evaluation process using design data.

【図19】 BGAコプラナリティー評価の手順を示す
フローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure of BGA coplanarity evaluation.

【図20】 BGAコプラナリティー評価の問題点を説
明するための図である。
FIG. 20 is a diagram for explaining a problem of BGA coplanarity evaluation.

【図21】 同問題点を解決するための走査方法で使用
される頂点走査パターンの例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of a vertex scanning pattern used in a scanning method for solving the problem.

【図22】 同走査方法の詳細を説明するための図であ
る。
FIG. 22 is a diagram for explaining details of the scanning method.

【図23】 同走査方法を実現するためのパラメータ設
定画面を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a parameter setting screen for realizing the same scanning method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…三次元測定機、2…コンピュータシステム、11…
架台、12…ワーク、13…測定テーブル、14,15
…支持アーム、16…X軸ガイド、17…撮像ユニッ
ト、21…コンピュータ、22…キーボード、23…ジ
ョイスティックボックス、24…マウス、25…CRT
ディスプレイ、26…プリンタ、34,38…CCDカ
メラ、35…レーザプローブ、36,39…照明装置。
1 ... three-dimensional measuring machine, 2 ... computer system, 11 ...
Stand, 12: Workpiece, 13: Measurement table, 14, 15
... Support arm, 16 ... X-axis guide, 17 ... Imaging unit, 21 ... Computer, 22 ... Keyboard, 23 ... Joystick box, 24 ... Mouse, 25 ... CRT
Display, 26 printer, 34, 38 CCD camera, 35 laser probe, 36, 39 lighting device.

フロントページの続き (72)発明者 堀内 直治 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 小松 浩一 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 浅野 秀光 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社ミツトヨ内Continued on the front page (72) Inventor Naoji Horiuchi 1-20-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Mitutoyo Corporation (72) Inventor Koichi Komatsu 1-1-20-1, Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Corporation Mitutoyouchi (72) Inventor Hidemitsu Asano 1-20-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Mitutoyo-uchi Inc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークを撮像して画像測定用の二次元画
像情報を出力する撮像手段及び前記ワーク上の所定の測
定点との距離を変位量として検出可能な非接触変位計と
を備えた撮像ユニットを測定三次元空間内で移動させる
ことにより三次元点列データを得る非接触三次元測定方
法であって、 前記撮像手段を用いてワークを画像測定してワークの位
置を確認するステップと、 この位置に基づいて前記非接触変位計を所定の測定開始
点に移動させたのち、指定された測定軌道に沿って倣い
測定を実行することにより三次元の点列データを取得す
るステップと、 このステップで得られた点列データに対してトレンド補
正を実行するステップと、 このステップでトレンド補正された三次元データを二次
元データに変換するステップと、 このステップで得られた二次元データに定ピッチ化処理
を施すステップと、 このステップで定ピッチ化された二次元データにフィル
タ処理を施すステップとを備えたことを特徴とする非接
触三次元測定方法。
1. An image pickup means for picking up an image of a work and outputting two-dimensional image information for image measurement, and a non-contact displacement meter capable of detecting a distance from a predetermined measurement point on the work as a displacement amount. A non-contact three-dimensional measurement method for obtaining three-dimensional point sequence data by moving an imaging unit in a measurement three-dimensional space, comprising: a step of measuring an image of a work using the imaging unit to confirm a position of the work; Acquiring the three-dimensional point sequence data by moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on this position, and then performing scanning measurement along a specified measurement trajectory; Performing a trend correction on the point sequence data obtained in this step; converting the three-dimensional data trend-corrected in this step into two-dimensional data; Non-contact three-dimensional measuring method comprising the steps of applying a constant pitch processing in a two-dimensional data obtained, further comprising the step of applying a filtering process on the two-dimensional data constant pitch in the steps.
【請求項2】 前記フィルタ処理が施された二次元デー
タをもとのピッチに戻すステップと、 このステップでもとのピッチに戻った二次元データを三
次元データに戻すステップと、 このステップで得られた三次元データに逆トレンド補正
を施すステップとを更に備えたことを特徴とする請求項
1記載の非接触三次元測定方法。
A step of returning the filtered two-dimensional data to the original pitch; a step of returning the two-dimensional data returned to the original pitch in this step to three-dimensional data; Performing a reverse trend correction on the obtained three-dimensional data. The non-contact three-dimensional measurement method according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記フィルタ処理が施された二次元デー
タに対して任意の解析処理を施すステップを更に備えた
ことを特徴とする請求項1記載の非接触三次元測定方
法。
3. The non-contact three-dimensional measurement method according to claim 1, further comprising a step of performing an arbitrary analysis process on the two-dimensional data subjected to the filter process.
【請求項4】 ICパッケージからなるワークを撮像し
て画像測定用の二次元画像情報を出力する撮像手段及び
前記ワーク上の所定の測定点との距離を変位量として検
出可能な非接触変位計とを備えた撮像ユニットを測定三
次元空間内で移動させることにより三次元点列データを
得、この三次元点列データに基づいて前記ICパッケー
ジのランドグリッドアレイ又はボールグリッドアレイの
平面度を測定する非接触三次元測定方法であって、 前記撮像手段を用いてワークを画像測定してワークの位
置を確認するステップと、 この位置に基づいて前記非接触変位計を所定の測定開始
点に移動させたのち、指定された測定軌道に沿って倣い
測定を実行することにより三次元の点列データを取得す
るステップと、 このステップで得られた点列データに対してトレンド補
正を実行するステップと、 このステップでトレンド補正された三次元データを二次
元データに変換するステップと、 このステップで得られた二次元データに定ピッチ化処理
を施すステップと、 このステップで定ピッチ化された二次元データにフィル
タ処理を施すステップと、 このステップでフィルタ処理が施された二次元データの
複数の頂点部又は谷底部のデータを抽出するステップ
と、 このステップで抽出されたデータを二次元データから三
次元データへ変換するステップと、 このステップで得られた三次元データから前記ランドグ
リッドアレイ又はボールグリッドアレイの平面度を算出
するステップとを備えたことを特徴とする非接触三次元
測定方法。
4. An image pickup means for picking up an image of a work made of an IC package and outputting two-dimensional image information for image measurement, and a non-contact displacement meter capable of detecting a distance from a predetermined measurement point on the work as a displacement amount. The three-dimensional point sequence data is obtained by moving the imaging unit provided with the three-dimensional point sequence data in the measurement three-dimensional space, and the flatness of the land grid array or ball grid array of the IC package is measured based on the three-dimensional point sequence data. A non-contact three-dimensional measuring method, wherein the step of measuring the image of the work using the imaging means to confirm the position of the work; and moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on the position. After that, a step of acquiring three-dimensional point sequence data by performing scanning measurement along a specified measurement trajectory, and the point sequence data obtained in this step Performing a trend correction on the three-dimensional data, converting the three-dimensional data trend-corrected in this step into two-dimensional data, performing a constant pitch process on the two-dimensional data obtained in this step, Performing a filtering process on the two-dimensional data having the constant pitch in this step; extracting a plurality of apexes or valley bottom data of the two-dimensional data subjected to the filtering process in this step; Converting the extracted data from two-dimensional data to three-dimensional data; and calculating the flatness of the land grid array or ball grid array from the three-dimensional data obtained in this step. Non-contact three-dimensional measurement method.
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