KR960013683B1

KR960013683B1 - 리드형상 계측장치

Info

Publication number: KR960013683B1
Application number: KR1019920013354A
Authority: KR
Inventors: 가즈유키 야마나카
Original assignee: 가부시키가이샤 도시바; 사토 후미오
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-25
Publication date: 1996-10-10
Also published as: KR930002838A; JPH0526640A; JP2714277B2; US5347363A

Abstract

내용 없음.

Description

리드형상 계측장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 리드형상 계측장치의 시스템구성 설명도.

제2도는 제1도에 나타낸 시스템에 의한 한 계측방식을 설명하기 위한 외부리드상의 확대도.

제3도는 제1도에 나타낸 시스템에 의한 다른 계측방식을 설명하기 위한 외부리드상의 확대도.

제4도는 제2도, 제3도에 나타낸 계측방식의 원리설명도.

제5도는 제2도, 제3도에 나타낸 계측방식의 원리설명도.

제6도는 입체시각에 의한 3차원 계측에 의해 점형상물체를 계측할 때의 원리설명도.

제7도는 입체시각에 의한 3차원 계측에 의해 점형상물체를 계측할 때의 원리설명도.

제8도는 애피폴라 라인(epipola line)을 이용한 3차원 계측에 의해 점형상물체를 계측할 때의 원리설명도.

제9도는 에피폴라 라인을 이용한 3차원 계측에 의해 선형상물체를 계측할 때의 원리설명도.

제10도는 본 발명의 제2실시예에 따른 리드형상 계측장치의 시스템구성 설명도.

제11도는 제10도에 나타낸 시스템의 스포트(Spot)투영 및 촬상상태를 나타낸 정면도.

제12도는 제10도에 나타낸 시스템의 스포트투영 및 촬상상태를 나타낸 측면도.

제13도는 제10도에 나타낸 시스템의 스포트투영 및 촬상상태를 나타낸 사시도.

제14도는 제10도에 나타낸 시스템의 텔레비젼 카메라에 의한 화상평면의 설명도.

제15도는 투영 스포트열을 2열로 한 상태를 나타낸 외부리드의 사시도.

제16도는 투영 스포트를 십자형상으로 배치한 상태를 나타낸 외부리드의 사시도.

제17도는 본 발명의 제3실시예에 따른 리드형상 계측장치의 시스템구성 설명도.

제18도는 종래의 한 계측장치의 시스템구성 설명도.

제19도는 종래의 다른 계측장치의 시스템구성 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 패키지(package) 1a : 피계측 외부리드

10, 11 : 텔레비전 카메라 12, 13 : 화상평면

121a, 131a : 외부리드상(像) 14 : 화상처리장치

38 : XYZ 테이블 2-1,2-6,3-1,3-6 : 계측용 가상선

2-2, 2-3,2-7,2-8 : 교점 2-4,2-9,3-4,3-9 : 계측 샘플링점

2-5,3-5 : 에피폴라 라인(epipola line) 15 : XYZ 테이블

16 : 제어장치 17 : 화상처리장치

18,22,23 : 텔레비전 카메라 19 : 조명장치

24 : 레이저 스포트(spot) 투광기 25,29∼35 :투영 스포트

26,27,28 : 화상평면 261a,271a,281a :외부리드상

2625,2725,2825 : 투영 스포트상 31,32 : 텔레비전 카메라

33 : 레이저 슬릿(slit) 투광기 34 : 투영 슬릿

35,36 : 화상평면 351a,361a : 외부리드상

3534,3634 : 투영 슬릿상 37 : 화상처리장치

16-1, 16-3 : 계측샘플링점 16-2 : 에피폴라 라인

[산업상의 이용분야]

본 발명은 QFP(4방향 리드붙임 플랫(flat) 패키지) 등의 크랭크(crank)형상으로 굽어진 외부리드나 J형 외부리드 등과 같은 외부리드의 형상을 계측하는데 사용되는 리드형상 계측장치에 관한 것으로, 특히 화상인식에 의해 리접촉으로 외부리드가 붙어 있는 부근으로부터 선단까지 거의 전영역에 걸쳐 구부러진 형상을 정밀도 좋게 계측할 때에 사용되는 리드형상 계측장치에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

종래, 반도체 패키지에서의 외부리드의 횡방향의 구부러짐, 길이, 상하방향의 구부러짐 등을 계측하는 장치가 있었다. 그 계측결과는, 제품의 품질관리에 있어서 제품이 기준을 명확하게 하고 있는지의 여부 등을 확인하는데 사용된다. 또, 생산기계의 조정에도 사용된다, 예컨대, 외부리드에는 이를 소정의 형상으로 정형하기 위해 프레스가공이 실시되지만, 이 프레스의 압력, 스트로크(stroke) 등의 파라메터나 금형의 형상등의 조정에 사용된다. 이와 같은 리드형상 계측장치에는 반도체 패키지를 임의의 방향(상태), 예컨대 수평으로 놓고서 외부리드의 선단위치를 인식함으로써 계측하는 장치가 있다.

제18도는 반도체 패키지를 수평으로 놓고서 그 크랭크형상으로 구부러진 외부리드의 계측을 수행하는 장치의 일례를 나타낸 것이다. 이 도면에 있어서, 부호 1은 피계측 반도체 패키지, 1a는 그 외부리드, 2, 3 은 텔레비전 카메라인 바, 패키지(1)는 수평으로 놓이고, 그 외부리드(1a,1a,…)가 텔레비전 카메라(2,3)에 의해 촬상된다. 한쪽의 텔레비전 카메라(2)는 패키지(1)의 위로부터 외부리드(1a,1a…)의 평면상을 촬상하고, 다른쪽의 텔레비전 카메라(3)는 패키지(1)의 옆으로부터 외부리드(1a,1a…)의 정면상을 촬상한다.

부호 4는 텔레비전 카메라(2)에 의한 화상평면이고, 부호 41a, 41a,…는 그 화상평면(4)내의 외부리드(1a,1a…)를 나타내고 있다. 이 화상평면(4)을 보면 알 수 있는 바와 같이, 텔레비전 카메라(2)로부터의 화상정보에 의하면, 외부리드(1a,1a…)의 스큐(skew)라 불리우는 횡방향의 구부러짐이나 길이를 계측할 수 있다.

부호 5는 텔레비전 카메라(3)에 의한 화상평면이고, 부호 51a, 51a…는 그 화상평면(5)내의 외부리드(1a,1a…)를 나타내고 있다. 마찬가지로, 이 화상평면(5)을 보면 알 수 있는 바와 같이, 텔레비전 카메라(3)로부터의 화상정보에 의하면, 외부리드(1a,1a…)의 상하방향의 부침(浮沈)을 계측할 수 있다.

부호 6은 화상처리장치로서, 각각 화상평면(4,5)으로서 나타낸 텔레비전 카메라(2,3)로부터의 화상정보에 기초하여 상기 횡방향의 구부러짐이나 길이 및 상하 방향의 부침을 계산하여 그 데이터를 출력하는 것이다.

그렇지만, 이 장치에 의해 계측할 수 있는 것은 결국 모든 외부리드의 선단부(先端部)의 3차원 위치에 귀착된다. 즉, 외부리드의 전체 형상중 하나의 특징량은 계측할 수 있지만, 예컨대 크랭크형상으로 구부러진 외부리드의 각 변의 각도, 구부러진 부분의 곡률반경 등 전체 형상을 계측할 수는 없다.

그래서, 제19도에 나타낸 바와 같이 장치를 구성하는 것이 고려되어 실제로 사용도 되고 있다. 이 도면에 있어서, 부호 7은 텔레비전 카메라로서, 패키지(1)를 수평으로 놓고, 그 외부리드(1a)를 패키지(1)의 곁에서 외부리드(1a)의 옆으로부터 본 상(像)을 텔레비전 카메라(7)에 의해 포착한다. 또, 부호 8은 그 화상평면이고, 부호 81a는 이 화상평면(8)내에서의 외부리드(1a)의 상, 부호 9는 이 화상평면(8)에서 나타낸 바와 같은 화상정보를 기초로 부합하는 특징량을 계산하는 화상처리장치이다. 이 화상평면(8)을 보면 알 수 있는 바와 같이, 텔레비전 카메라(7)로부터의 화상정보에 의하면, 외부리드(1a)의 각 변의 각도, 구부러진 부분의 곡률반경 등 전체 형상을 계측하는 것이 가능하다.

그러나, 이 장치에 의한 경우, 외부리드(1a,1a…)중 텔레비전 카메라(7)에 대해 가장 앞부분에 위치하는 것밖에 계측할 수 없고, 모든 부분에 대한 계측이 불가능하다는 결점이 있다. 어떻게 해서라도 전 부분의 형상을 알고자 하는 경우, 종래에 있어서는 고육책으로서 한번 계측이 끝날 때마다 그 계측이 끝난 외부리드(1a)를 절취하고 다음의 외부리드(1a)를 선두에 위치시켜 그 계측을 수행하는 비능률적 작업을 끝없이 수행하고 있었다. 또, 이와 같은 작업시의 취급상의 부주의에 의해 외부리드를 변형시켜 본래의 계측치가 얻어지지 않게 되는 문제도 있다.

이상과 같이 종래의 리드형상 계측장치에 있어서는, 외부리드의 전체 형상을 능률적으로 자동계측할 수 없었다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 1패키지에 붙어 있는 모든 외부리드의 3차원 형상을 자동계측할 수 있는 리드형상 계측장치를 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기한 목적을 달성하기 위해 청구항 제1항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 피계측 외부리드를 경사방향으로부터 촬상하는 제1경사촬상장치와, 상기 피계측 외부리드를 상기 제1결사촬상장치와 동일한 촬상시야를 포함하도록 상기 제1경사촬상장치와는 다른 경사방향으로부터 촬상하는 제2경사촬상장치, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 2개의 능선과 교차하는 가상직선에서의 그 2개의 교점간 선분의 중점을 계측 셈플링점으로서 결정하는 제1계측점 특정수단 및, 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 제1경사촬상장치의 상기 계측 샘플링점을 비출때의 시선에 기초한 에피폴라 라인을 설정함과 더불어 이 에피폴라 라인에 존재하면서 당해 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 2개의 능선과 교차하는 가상직선에서의 상기 2개의 교점간 선분의 중점으로 되는점을 상기 제1화상평면내의 상기 계측 샘플링점과 동일한 점으로서 특정하는 제2계측점 특정수단을 구비하고서, 상기 계측 샘플링점을 복수 설정하여 그 각각의 3차원 좌표를 구하고, 그 3차원 좌표군을 기초로 상기 피계측 외부리드의 3차원 형상을 계측하는 것을 특징으로 한다.

청구항 제2항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제1항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 제1 및 제2계측점 특정수단으로서 피계측 외부리드의 윤곽선을 인식대상 능선으로서 취급하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제3항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제1항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 제1 및 제2계측점 특정수단으로서 피계측 외부리드의 측면테두리선을 인식대상 능선으로서 취급하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제4항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 피계측 외부리드와 상기 제1 및 제 2경사촬상장치의 상대위치관계를 가변으로 하는 위치조절수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제5항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 피계측 외부리드를 바로 위로부터 촬상하는 상면촬상장치와, 이 상면촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 수평방향의 2차원 형상을 계측하는 2차원 계측수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제6항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 피계측 외부리드를 경사방향으로부터 촬상하는 제1경사촬상장치와, 상기 피계측 외부리드를 상기 제1경사촬상장치와 동일한 촬상시야를 포함하도록 상기 제1경사촬상장치와는 다른 경사방향으로부터 촬상하는 제2경사촬상장치, 상기 피계측 외부리드에서의 상기 촬상시야내에 들어가는 부위에 점 또는 선 혹은 그들의 조합으로 이루어진 계측용 도형을 투영하는 레이저 투광수단 및 상기 제 1촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과 상기 제2촬상장치의 촬상에 의한 화상평면의 양쪽에 있어서 동일 점으로 되는 계측 샘플링점을 상기 계측용 도형을 이용하여 특정하는 계측점 특정수단을 구비하고서, 상기 계측 샘플링점을 복수 설정하여 그 각각의 3차원 좌표를 구하고, 그 3차원 좌표군을 기초로 상기 피계측 외부리드의 3차원 형상을 계측하는 것을 특징으로 한다.

청구항 제7항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 레이저 투광수단으로서 계측용 도형이 선형상을 나타내도록 이 계측용 도형을 투영하면서 그 선형상 투영을 복수열 형성하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제8항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 레이저 투광수단으로서 계측용 도형이 십자형상을 나타내도록 이 계측용 도형을 투영하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제9항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 피계측 외부리드의 제1 및 제2경사촬상장치의 상대위치관계를 가변으로 하는 위치조절수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제10항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 이어서의 구성에 더하여, 상기 계측용 도형으로서 점을 투영하는 레이저 스포트 투광기를 레이저 투광수단으로서 갖추고, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과의 양쪽에서의 상기 계측용 점도형을 계측 샘플링점으로서 결정하는 수단을 계측점 특정수단으로서 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제11항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 계측용 도형으로서 선을 투영하는 레이저 슬릿 투광기를 레이저 투광수단으로서 갖추고, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 그 계측용 선도형 위의 1점을 계측 샘플링점으로서 결정하고, 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 제1경사촬상장치의 상기 계측 샘플링점을 비출 때의 시선을 기초로 에피폴라 라인을 설정하며, 이 에피폴라 라인과 상기 계측용 선도형과의 교점을 상기 제1화상평면내의 상기 계측 샘플링점과 동일한 점으로서 특정하는 수단을 계측점 특정수단으로서 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 제12항에 있어서의 본 발명의 리드형상 계측장치는, 청구항 제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서의 구성에 더하여, 상기 피계측 외부리드를 바로 위로부터 촬상하는 상면촬상장치와, 이 상면촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 수평방향의 2차원 형상을 계측하는 2차원 계측수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

(작용)

청구항 제1항에 기재된 본 발명에 의하면, 경사촬상에 의해 외부리드의 3차원 형상을 계측할 수 있기 때문에, 모든 외부리드에 대해 이것을 패키지에 붙인 채로 자동계측할 수 있다.

청구항 제2항에 기재된 본 발명에 의하면, 인식대상 능선(稜線)으로서 윤곽선을 이용하여 외부리드의 단면에서의 중심을 계측하도록 하고 있기 때문에, 외부리드의 단면형상이 정확히 사각형인 한 화상의 핀트가 다소 어긋나 있어도 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제3항에 기재된 본 발명에 의하면, 인식대상 능선으로서 측면테두리선을 이용하여 외부리드 표면의 폭방향 중심을 계측하도록 하고 있기 때문에, 외부리드의 단면형상이 정확히 사각형이 아니라도 화상의 핀트가 일치되어 있으면, 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제4항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드와 촬상장치와의 상대위치관계가 가변으로 되어 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지기 때문에, 대단히 고정밀도의 계측을 수행할 수 있다. 더욱이, 촬상장치의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상을 복수의 화상으로 분할하고, 계측 샘츨링점을 세밀하게 설정하여 상세한 계측을 수행하는 것도 가능하다. 특히, 그 피계측 외부리드와 촬상장치와의 위치관계를 조정할 수 있으므로 광학계의 촛점심도의 문제에 의한 사용상의 제약은 발생하지 않게 되기 때문에, 고배율, 고해상도의 광학계를 이용하여 고정밀도의 계측이 가능하게 된다.

청구항 제5항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드를 바로 위로부터 포착한 화상도 계측재료로 했기 때문에, 그것만으로 외부리드의 횡방향의 구부러짐 등 2차원 형상도 계측할 수 있게 된다. 따라서, 그 결과에 데이터를 에피폴라 라인에 의한 계측결과와 조합하여 계측을 보다 고정밀도로 수행할 수 있다.

청구항 제6항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 점 또는 선 혹은 그들의 조합으로 이루어진 계측용 도형을 외부리드에 투영하고, 이 투영에 의해 화상중에 선명한 계측 샘플링점을 나타낼 수 있기 때문에, 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다. 또, 청구항 제1항 내지 제5항에 기재된 본 발명에서의 인식대상 능선의 인식이 불필요하게 되는 만큼 계측 프로세스를 간단하계 할 수 있다.

청구항 제7항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 계측용 도형이 선형상을 나타내도록 그 계측용 도형을 투영하면서 그 선형상 투영을 복수열 형성하고, 2 이상의 선이 이루는 형상을 포착하도록 했기 때문에, 외부리드의 비틀어짐을 계측할 수 있다.

청구항 제8항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 계측용 도형이 십자형상을 나타내도록 투영하고 있기 때문에, 외부리드의 국부적인 면의 기울어짐 등을 계측할 수 있게 된다.

청구항 제9항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드와 촬상장치와의 상대위치관계가 가변으로 되어 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지기 때문에, 대단히 고정밀도의 계측을 수행할 수 있다. 더욱이, 촬상장치의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상을 복수의 화상으로 분할하고, 계측 샘플링점을 세밀하게 설정하여 상세한 계측을 수행하는 것도 가능하다.

청구항 제10항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의한 계측용 점도형을 그대로 계측 샘플링점으로서 사용할 수 있다.

청구항 제11항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 계측용 도형을 선으로서 나타내도록 되어 있기 때문에, 각 화상평면내에 계측용 가상선을 설정하지 않고 에피폴라 라인을 이용한 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제12항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드를 바로 위로부터 포착한 화상도 계측재료로 했기 때문에, 그것만으로 외부리드의 횡방향의 구부러짐 등 2차원 형상도 계측할 수 있게 된다. 따라서, 에피폴라 라인을 이용한 계측을 수행하지 않더라도 외부리드의 패키지 횡방향의 형상을 계측하는 것이 가능하게 된다. 또, 에피폴라 라인에 의한 계측과 병용하면, 바로 위로부터 화상정보에 의한 계측결과와 에피폴라 라인에 의한 계측결과를 조합하여 계측을 보다 고정밀도로 수행할 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1실시예에 따른 리드형상 계측장치의 설명도이고, 제6도 및 제7도는 그 장치에서 사용하는 입체시각(stereoscopic vision)이라고 불리우는 계측방법의 원리설명도이며, 제8도 및 제9도는 더 발전하여 에피폴라 라인을 이용하는 계측방법의 원리설명도이다.

본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 입체시각, 예컨대 2대의 텔레비전 카메라에 의해 다른 방향으로부터 동일 리드를 촬상하여 양 텔레비전 카메라에 의한 각 2차원 화상평면상에서 서로 동일한 점을 복수개 특정하고, 이 점열이 이루는 형상에 의해 리드의 형상을 계측하고자 하는 것이다. 이 기술을 채용함에 있어서는 2개의 2차원 화상평면내의 동일 점을 어떻게 특정하는가가 중요한 요소로 되는데, 본 실시예에서는 이 동일점의 특정에 적당한 에피폴라 라인을 이용하는 수법을 이용한다.

그래서, 본 실시예를 설명하기 전에 제6도 내지 제9도를 참조하여 그 입체시각에서의 동일점 특정의 문제 내지는 그 문제를 해결하는 에피폴라 라인에 의한 방법의 기본원리에 대해 설명하기로 한다.

입체시각이란 제6도에 나타낸 바와 같이 3차원 공간상의 물체(6-1)를 2대의 텔레비전 카메라(6-2,6-4)에 의해 촬상하고, 양 화상평면내의 2차원 위치로부터 3차원 좌표를 구하는 것이다. 여기서, 6-3, 6-5는 각 텔레비전 카메라(6-2,6-4)의 화상평면이다.

이 방법에서는, 대상물체가 물체(6-1)와 같이 점형상의 것이면, 비교적 용이하게 각각의 화상평면내에서의 2차원 위치를 구하여 공간상의 3차원 위치를 도출할 수 있다. 그러나, 제7도에 나타낸 바와 같이 대상물체가 물체(7-1)와 같이 선형상의 것인 경우, 각각의 화상평면내에서 물체(7-1)상의 동일 점을 특정하는 것이 곤란하게 되고, 따라서 용이하게 선형상의 물체(7-1)의 3차원 위치를 도출할 수 없다.

그래서, 이를 해결하기 위한 수법으로서, 에피폴라 라인이라고 하는 것을 이용하는 방법이 알려져 있다.

이 에피폴라 라인이라고 하는 것은 제8도에 나타낸 바와 같이 한쪽이 텔레비전 카메라(8-4)가 물체(8-1)를 보고 있는 시선(8-6)을 가상적으로 또 한쪽의 텔레비전 카메라(8-3)로 비춤으로써 얻어지는 선으로, 텔레비전 카메라(8-3)의 화상평면상에 에피폴라 라인(8-7)으로서 구할 수 있다. 이 에피폴라 라인이 갖는 의미는, 물체(8-1)가 시선(8-6)상에 존재하고, 그리고 그 시선(8-6)을 비춘 선이 에피폴라 라인(8-7)이기 때문에, 텔레비전 카메라(8-2)의 화상평면상에서 물체(8-1)의 상은 반드시 에피폴라 라인(8-7)상에 찍힌다고 하는 것이다.

이를 응용하여 제9도에 나타낸 바와 같은 선형상의 물체(9-1)가 대상인 경우, 먼저 텔레비전 카메라(9-4)의 화상평면상에서 물체(9-1)의 상(像) 위의 1점 (9-8)을 결정하고, 그것에 대응하는 에피폴라 라인(9-7)을 텔레비전 카메라(9-2)의 화상평면상에 구하며, 그 텔레비전 카메라(9-2)의 화상평면내에서의 물체(9-1)의 상과 에피폴라 라인(9-7)의 교점(9-9)을 구하면, 점 (9-8)과 점(9-9)은 물체(9-1)상의 동일점이라고 할 수 있을 것이다. 따라서, 물체(9-1)상의 어떤 1점의 3차원 위치를 구할 수 있게 된다. 이와같이, 에피폴라 라인을 이용한 방법에 의하면, 확실히 다른 2개의 2차원 화상평면내의 상호의 동일점을 구할 수 있다.

제1도는 그 방법을 이용하는 본 실시예의 리드형상 계측장치의 시스템 구성을 나타낸 것이다.

이 도면에 있어서, 부호 10, 11은 텔레비전 카메라이고, 반도체 패키지(1)의 외부리드(1a,1a…)는 1갰기 각 텔레비전 카메라(10,11)에 의해 다른 방향에서 촬상된다. 부호 12는 텔레비전 카메라(10)에 의한 화상평면, 부호 121은 이 화상평면(12)내의 캐키지(1)의 상, 부호 121a는 화상평면(12)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 13은 텔레비전 카메라(11)에 의한 화상평면, 부호 131은 이 화상평면(13)내의 패키지(1)의 상, 부호 131a는 화상평면(13)내에서의 외부리드(1a)의 상, 부호 14는 화상평면(12,13)으로서 나타낸 영상정보에 기초하여 외부리드(1a)의 형상특징량을 산출하는 화상처리장치이다. 이 화상처리장치(14)는 에피폴라 라인을 이용한 방법으로 화상평면(13,14)내에서 서로 동일 점을 복수개 특정하고, 그 점열이 이루는 형상에 의해 리드형상(3차원 형상)의 특징량을 산출하는 것이다.

부호 38은 XYZ 테이블인 바, 패키지(1)가 이 XYZ 테이블(38)상에 놓여진 상태에서 그 계측이 수행된다. 따라서, 이 XYZ 테이블(38)에 의해 외부리드(1a)와 텔레비전 카메라(10,11)의 상대위치관계를 조절할 수 있게 되어 있다.

다음에, 화상처리장치에 의한 화상처리를 상세히 설명한다. 기본적으로는, 동일 점만 특정할 수 있으면, 그 점열로 3차원 형상은 파악할 수 있다. 그래서, 어떻게 해서 동일 점을 특정하는가를 다음에 설명한다. 여기서는 그 방법을 2가지로 나타내기로 한다.

제1예는 외부리드(1a)의 단면의 중심을 측정하는 방법이다.

제2도에 나타낸 바와 같이, 먼저 한쪽의 텔레비전 카메라(11)로부터의 2차원 화상평면에서의 외부리드상(131a)의 임의의 부위에 주목하여 패키지상(131)의 본체의 윤곽선(131b)에 평행한 선(2-1)을 상정한다.

그리고, 이 선(2-1)과 외부리드상(131a)의 윤곽선의 교점(2-2,2-3)을 구하고, 더욱이 그 중점(2-4)을 구한다. 이 중점(2-4)를 외부리드(1a)의 계측 샘플링점으로서 결정한다.

다음에, 다른쪽의 텔레비전 카메라(10)로부터의 2차원 화상평면내에서 텔레비전 카메라(11)의 시선으로되는 에피폴라 라인(2-5)을 구하고, 이 에피폴라 라인(2-5)이 통하는 점이면서 패키지상(121)의 본체의 윤곽선(121b)에 평행한 선(2-6)과 외부러드상(121a)의 윤곽과의 교점(2-7,2-8)간의 중점으로 되는 점(2-9)을 구한다. 이 점(2-9)은 점(2-4)과 동일 점으로 되고, 이들 점(2-4,2-9)에 의해 특정되는 3차원 좌표를 구함으로써, 외부리드(1a)의 어떤 부위의 단면의 중심을 계측한다.

즉, 외부리드(1a)의 단면에 제4도에 나타낸 직사각형 도형을 맞추어 넣으면, 선(2-1)은 그 하나의 대각선(4-1)에 대응하고, 점(2-2,2-3)은 이 대각선(4-1)의 양단의 점(4-2,4-3)에 각각 대응한다. 그리고, 중점(2-4)은 대각선(4-1)의 중점(4-4)에 대응한다. 또, 선(2-6)은 또 한쪽의 대각선(4-5)에 대응하고, 점(2-7,2-8)은 이 대각선(4-5)의 양단의 점(4-6,4-7)에 각각 대응한다.

그리고, 중점(2-9)은 대각선(4-5)의 중점(4-4)에 대웅한다. 직사각형의 2개의 대각선(4-1,4-5)의 중점은 점(4-4)으로 동일한 바, 제3도에 나타낸 방법은 이 법칙을 이용하여 점(2-9)을 구하는 것이다.

제2예는 외부리드(1a)의 표면상의 중점을 계측하는 방법이다.

제3도에 나타낸 바와 같이, 먼저 한쪽의 텔레비전 카메라(11)로부터의 2차원 화상평면에서의 외부리드상(131a)의 임의의 부위에 주목하여 패키지상(131)의 본체의 윤곽선(131b)에 평행한 선(3-1)을 상정한다. 이 선(3-1)과 외부리드상(131a)의 표면의 측면테두리부와의 교점(3-2,3-3)을 구하고, 더욱이 그 중점(3-4)을 구한다. 이 중점(3-4)을 외부리드(1a)의 계측 샘플링점으로서 결정한다.

다음에, 다른쪽이 텔레비전 카메라(10)로부터의 2차원 화상평면내에서 텔레비전 카메라(11)의 시선으로 되는 에피폴라 라인(3-5)을 구하고, 이 에피폴라 라인(3-5)이 통하는 점이면서 패키지상(121)의 본체의 윤곽선(121b)에 평행한 선(3-6)과 외부리드상(121a)의 윤곽과의 교점(3-7,3-8)간의 중점으로 되는 점(3-9)을 구한다. 이 점(3-9)은 점(3-4)과 동일 점으로 되고, 이들 점(3-4,3-9)에 의해 특정되는 3차원 좌표를 구함으로써, 외부리드(1a)의 어떤 부위의 표면의 중심을 계측한다.

이상과 같이 하여 제1예 또는 제2예에 나타낸 방법에 의해 복수의 계측 샘플링점을 특정한다. 그러면, 그들 샘플링점의 열은 외부리드(1a)에 따른 형상을 나타내기 때문에, 이를 가지고 외부리드(1a)의 형상의 특징량을 산출한다.

즉, 외부리드(1a)의 단면에 제4도에 나타낸 직사각형 도형을 맞추어 넣으면, 선(3-1)은 1변(4-8)에 대응하고, 점(3-2,3-3)은 변(4-8)의 양단의 점(4-2,4-6)에 각각 대응한다. 그리고, 중점(3-4)은 변(4-8)의 중점(4-9)에 대응한다. 또, 선(3-6)도 변(4-8)에 대웅하고, 점(3-7,3-8)도 변(4-8)의 양단의 점(4-6,4-2)에 각각 대응한다. 그리고, 중점(3-9)도 변(4-8)의 중점(4-9)에 대응한다. 따라서, 제4도에 나타낸 방법은 직사각형의 동일 변(4-8)의 중점 (4-9)을 구하는 것이다.

상기한 바와 같은 시스템에 의해 계측한 결과는, 제품의 품질관리에 있어서 제품이 기준을 명확하게 하고 있는지의 여부 등을 확인하는데 사용할 수 있다. 또, 생산기계의 조정에도 사용된다. 예컨대, 외부리드에는 이것을 소정의 형상으로 정형하기 위해 프레스가공이 실시되지만, 이 프레스의 압력, 스트로크 등의 파라메터나 금형의 형상 등의 조정에 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 경사촬상에 의해 외부리드의 3차원 형상을 계측할 수 있기때문에, 모든 외부리드에 대해 이것을 패키지에 붙인 채로 자동계측할 수 있다. 또, 2개의 촬상장치(10, 11)에 의한 화상평면(12, 13)에 있어서 인식하는 능선으로서 윤곽선을 이용하고, 상술한 제 1예에 나타낸 바와같이 외부리드(1a)의 단면에서의 중심을 계측하면, 외부리드의 단면형상이 정확히 사각형인 한 화상의 핀트가 다소 어긋나 있어도 정밀도 좋게 계측을 행할 수 있다.

한편, 화상평면(12,13)에 있어서 인식하는 능선으로서 외부리드(1a)의 측면테두리선을 이용하여 상기한 제2예에 나타낸 바와 같이 외부리드(1a)의 표면의 폭방향 중심온 계측하도록 하면, 외부리드(1a)의 단면형상이 정확히 사각형이 아니라도 화상의 핀트가 일치되어 있으면 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

즉 전자의 방식에 의한 경우, 제4도에 나타낸 바와 같이 외부리드(1a)의 단면의 양호한 사각형이면 선(2-1)의 중점과 선(2-6)의 중점이 합치되지만, 제5도(a)에 나타낸 바와 같이 외부리드(1a)의 단면이 왜곡되어 있는 경우, 선(2-1)의 중점과 선(2-6)의 중점은 반드시 합치되지 않는다.

이 점에 관하여, 후자의 방식에 의한 경우에는 동일 선의 중점은 검출하도록 되어 있기 때문에, 안면(顔面)이 왜곡되어 있더라도 확실허 동일 점을 특정할 수 있다.

따라서, 외부리드(13)의 단면형상으로서 확실히 왜곡이 없는 사각형이 보증되지 않는 경우에는 후자의 방식쪽이 바람직하다고 할 수 있다.

단, 후자의 방식을 채용하는 경우에는, 화상의 핀트가 정확히 조정되어 있는 것이 필요로 되고, 또 외부리드(1a)의 능선이 확실히 되어 있는 것이 필요로 된다. 왜냐하면, 화상내에 있어서 외부리드(1a)의 측면 테두리선의 한쪽은 윤곽선으로 되는 배경과는 명확히 구별이 되지만, 다른쪽의 측면테두리선은 외부리드(1a)의 상(121a,131a)안에 들어가 있어서 윤곽처림 명확한 선으로서는 화상내에 표현되지 않는다. 따라서, 핀트가 합치되어 있지 않다거나, 흑은 제5도(b)에 나타낸 바와 같이 외부리드(1a)의 각이 둥글어져 버린 경우, 불선명성을 증가시켜 버려 포착할 수 없게 되기 때문이다.

이와 같은 관점에 있어서는, 전자의 방식은 화상내에서 선명하게 나타나는 외부리드(1a)의 윤곽을 포착하도록 되어 있기 때문에, 어느 정도의 핀트의 어긋남이나 외부리드(1a)의 각의 둥글어짐은 허용되어 그 만큼 정밀도가 얻어지게 된다.

따라서, 상기 2방식은 케이스별로 선택할 수 있는 시스템으로 되어 있는 편이 바람직하다.

그리고, 상기 실시예에 의하면, 피계측 외부리드(1a)는 XYZ 테이블(38)상에 놓이고, 외부리드(1a)와 텔레비전 카메라(10,11)와의 상대위치관계가 가변으로 되어 있기 때문에, 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지므로, 대단히 고정밀도의 계측을 수행할 수 있다.

더욱이, 텔레비전 카메라(10,11)의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상을 부분적으로 확대하여 촬상하고, 그 화상평면내에서 계측 샘플링점을 세밀하게 설정함으로써 상세한 계측을 수행하는 것도 가능하다.

특히, 촬상계와 피계측물과의 상대위치가 가변이기 때문에 고배율, 고해상도의 광학계를 가용할 수 있게되고, 이 점에서 계측의 정밀도는 현격하게 향상시킬 수 있게 된다.

또, 상기 실시예의 장치에 있어서, 제18도의 텔레비전 카메라(2)와 같이 피계측 외부리드(1a)를 그 바로 위로부터 촬상하는 텔레비전 카메라를 가설하고, 이 텔레비전 카메라의 환상에 의한 화상평면내에 있어서 피계측 외부리드의 수평방향의 2차원 형상을 계측하는 수단을 구비하고 있어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 피계측 외부리드(1a)를 바로 위로부터 포착한 화상만으로 외부리드(1a)의 횡방향의 구부러짐 등의 2차원 형상도 계측할 수 있게 된다. 따라서, 그 결과에 데이터를 에피폴라 라인에 의한 계측결과와 조합하면, 계측을 보다 고정밀도로 수행할 수 있게 된다.

제10도 내지 제16도는 본 발명의 제2실시예에 따른 리드형상 계측장치의 설명도로서, 본 실시예의 특징은 선명한 계측부위를 점으로서 화상평면내에 적극적으로 형성하도록 한 점에 있다.

여기서, 부호 15는 XYZ 테이블이고, 패키지(1)는 이 XYZ 테이블(15)상에 그 각 변이 Y=X 또는 Y=-X로 되는 면에 평행으로 되면서 Z축에 대해서는 수직으로 되는 상태, 예컨대 XY축에 대해서는 이것을 45도 회전시킨 상태이면서 수평의 상태로 놓인 상태에서 그 계측이 수행된다.

한편, 도면에서는 XYZ 3차원 영역의 원점(0)보다 아래쪽에 패키지(1)가 존재하도록 나타내어져 있지만, 이는 도시가 복잡해지는 것을 방지하기 위함이고, 계측시에는 XYZ 테이블(15)의 동작에 의해 패키지(1)의 모든 외부리드(1a,1a…)에 대해 1개씩 그 기단부(基端部)로부터 선단부(先端部)까지를 원점(0)의 위치로 이동시켜서 얻도록되어 있다.

여기서, X축을 축선(x ; 0)과 원점(0) 및 축선(x' ; 0)으로 나누고, Y축을 축선(y ; 0)과 원점(0) 및 축선(y' ; 0)으로 나누며, Z축을 축선(z ; 0)과 원점(0) 및 축선(z' ; 0)으로 나누어 상기 좌표계를 생각한다.

이 좌표계에서의 축선 z상의 1점(10-1 ; 즉, 원점(0)의 바로 위의 위치)과, yOz평면(즉, YZ평면의 제1상한)상의 1점(10-2)으로 나타낸 위치, xOz평면(즉, XZ평면의 제1상한)상의 1점(10-3)으로 나타낸 위치 및, y'Oz평면(즉, YZ평면의 제2상한)상의 1점(10-4)으로 나타낸 위치, x'Oz평면(즉, XZ평면의 제2상한)상의 1점(10-5)으로 나타낸 위치에는 각 1대씩 탤레비전 카메라가 설치되어 있다.

그리고, 점(10-2)과 점(10-3)을 연결하는 직선의 중점(10-6)으로서 나타낸 위치와, 점(10-3)과 점(10-4)을 연결하는 직선의 중점(10-7)으로서 나타낸 위치와, 점(10-4)과 점(10-5)을 연결하는 직선의 중점(10-8)으로서 나타낸 위치 및, 점(10-5)과 점(10-2)을 연결하는 직선의 중점(10-9)으로서 나타낸 위치에는 각 1대씩의 레이저 스포트 투광기가 설치된다.

모든 텔레비전 카메라 및 투광기는 그 광축이 원점(0)에서 교차하도록 지향되고, 그 방향성 및 상호위치 관계가 어긋나지 않도록 그 각 위치에 고정되어 있다.

상기 점(10-1)으로 나타낸 위치의 텔레비전 카메라에는 조명장치가 내장되고, 이 조명장치는 원점(0)으로 지향되어 원점(0)을 중심에 포함하고 그 주변을 조명하도륵 되어 있다.

따라서, 외부리드(1a)가 원점(0)에 위치결정된 때, 그 외부리드(1a)를 경계로 정면, 배면을 생각하면, 외부리드(1a)의 정면측의 영역에 위치하는 투광기에 의해 스포트광이 조사되고, 마찬가지로 정면측의 영역에 위치하는 텔레비전 카메라에 의해 그 외부리드(1a)의 스포트광 조사위치를 포함한 일부분 또는 전체가 촬상된다. 여기서, 스포트광의 밝기(명도)는 조명보다도 층분히 높아 텔레비전 카메라의 영상내에 선명하게 영출(映出)되는 정도의 것이다.

제11도 내지 제13도는 그 상태를 나타낸 것으로, 이들 도면에 있어서 부호 18은 점(10-1)에 나타낸 위치의 텔레비전 카메라, 부호 19는 이 텔레비전 카메라(18)에 내장된 조명장치, 부호 22, 23은 계측대상 외부리드(1a)의 정면측에 위치하는 텔레비전 카메라, 부호 24는 계측대상 외부리드(1a)의 정면측에 위치하는 레이저 스포트 투광기, 부호 25는 투광기(24)에 의해 투영된 스포트이다. 예컨대, 패키지 (1)의 중심이 원점과 일치하도록 놓여 있는 상태에 있어서, 제11도는 제9도의 화살표 A방향으로부터 본 도면이고, 제12도는 제9도의 화살표 B방향으로부터 본 도면으로서 생각하면, 외부리드(1a)는 XY평면의 제1상한에 위치하고, 텔레비전 카메라(22)는 점(10-2)으로서 나타낸 위치의 텔레비전 카메라, 텔레비전 카메라(23)는 점(10-3)으로서 나타낸 위치의 텔레비전 카메라, 투광기(24)는 점(10-6)으로서 나타낸 위치의 투광기로 되며, 제1상한에 위치한 외부리드(1a)에 대해서는 점 (10-1,10-2,10-3)에 위치하는 텔레비전 카메라 및 점(10-6)에 위치하는 투광기를 사용한다. 또, XY평면의 제2상한에 위치하는 외부리드(1a)에 대해서는, 점(10-1,10-2, 10-5)에 위치하는 텔레비전 카메라 및 점(10-9)에 위치하는 투광기를 사용하고, XY평면의 제3상한에 위치하는 외부리드(1a)에 대해서는 점(10-1,10-4,10-5)에 위치하는 텔레비전 카메라 및 점(10-8)에 위치하는 투광기를 사용하며, XY평면의 제4상한에 위치하는 외부리드(1a)에 대해서는 점(10-1,10-3,10-4)에 위치하는 텔레비전 카메라 및 점(10-7)에 위치하는 투광기를 사용한다.

조명장치(19)는 광원라이트(20)와 미러(21)로 이루어져 있고, 라이트(20)로부터의 광을 미러(21)로 반사시켜 원점(0) 주변에 투광하도록 되어 있다. 이 미러(21)는 하프미러로 이루어지고, 그 이면축(裏面側)에 위치하는 텔레비전 카메라(18)가 이 미러(21)를 통해 원점(0) 주변을 촬상할 수 있도록 되어 있다.

제14도는 각 텔레비전 카메라(18,22,23)로부터의 화상정보의 내용을 나타낸 것으로, 여기서 부호 26은 텔레비전 카메라(18)의 화상평면, 부호 261은 이 화상평면(26)내의 패키지(1)의 상, 부호 261a는 동 화상평면(26)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 26251b는 동 화상평면(26)내의 스포트(25)의 상, 부호 27은 텔레비전 카메라(22)의 화상평면, 부호 271은 이 화상평면(27)내의 패키지(1)의 상, 부호 271a는 동 화상평면(27)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 27251b는 동 화상평면(27)내의 스포트(25)의 상, 부호 28은 텔레비전 카메라(25)의 화상평면, 부호 281은 이 화상평면(28)내의 패키지(1)의 상, 부호 281a는 동 화상평면(28)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 28251b는 동 화상평면(28)내의 스포트(25)의 상이다.

부호 16은 테이블 제어장치로, 다음에 설명하는 화상처리장치로부터의 동작지령에 기초하여 XYZ 테이블(15)과 조명장치 및 투광기의 구동제어를 수행하는 것이다. 또, 부호 17은 화상처리장치로, 이 화상처리장치(17)는 외부리드(1a)의 원점(0)으로의 위치결정제어와 투광기의 조광·선택 온/오프제어, 조광 온/오프제어 및 텔레비전 카메라로부터의 화상정보에 기초하여 외부리드(1a)의 형상계측연산을 수행하는 기능을 갖는다.

즉, 화상처리장치(17)는 계측 개시전의 임의의 타이밍에서 조명장치를 온시켜 소정의 밝기로 조광한다.

또, 화상처리장치(17)에는 외부리드(1a) 각각에 대한 정보를 포함한 패키지 (1) 전체의 개략의 정보가 미리 입력되어 있고, 화상처리장치(17)는 이 정보와 패키지(1) 전체가 어떠한 방향(상태)으로 설정되어 있는가에 따라 외부리드(1a) 개개의 개략의 3차원 위치 및 형상을 산출해 낸다. 상기 화상처리장치(17)는, 이 프리셋트 정보에 기초하여 위치결정된 외부리드(1a)의 방향성에 따라, 이 외부리드(18)의 정면측에 존재하고 이것에 스포트투광하는데 가장 상응(相應)하는 투광기틀 투광기(24)로서 선출하고, 이를 온시키기 위해 투광기 구동명령을 제어장치(16)에 전달한다. 그러면, 제어장치(16)에 의해 해당하는 투광기(24)가 온되고, 외부리드(1a)의 계측 샘플링점에 이 투광기(24)로부터의 레이저광에 의한 스포트가 투영되어 이 계측 샘플링 점으로부터 난반사된다.

그리고, 화상처리장치(17)는 계측대상 외부리드(1a)의 계측 개시와 동시에 상기 프리셋트정보에 기초한 개략적인 궤적에 따라 계측대상 외부리드(1a)가 개략적인 원점(0)을 통하도록 제어장치(16)를 통해 스테이지(15)를 이동시키고, 이 이동중 스테이지(15)를 간헐적으로 정지시키며, 그 정지시에 텔레비전 카메라(18)로부터의 화상정보를 취입하여 계측대상 외부리드(1a)의 양 측면테두리의 윤곽선(261b,261c)을 인식한다.

이때의 정지간격은 요구되는 정밀도에 따라 다른 바, 예컨대 외부리드(1a)의 굴곡부위를 확실히 또는 그 구부러진 상태를 상세히 포착하고자 하는 경우, 그것이 가능한 정도로 설정하는 것으로, 정지간격이 세밀할수록 고정밀도로 계측이 가능하다.

또, 이 간헐 이동시에 프리셋트정보에 의해 주어지는 형상은 3차원 형상이기 때문에 스테이지(15)는 XY방향으로 외부리드(1a)의 밑부분에서부터 선단까지 이동시켜 감에 따라 Z방향도 이동하여 항상 핀트가 맞은 상태에서 촬상가능하게 되어 있다.

이와 같이하여, 외부리드(1a)의 2차원적인 형상을 계측한 후, 화상처리장치 (17)는 그 계측결과를 이용해서 레이저 스포트(25)가 외부리드(1a)의 폭방향 중심위치에 맞도록 외부리드(1a)의 밑부분으로부터 선단까지 스테이지(15)를 간헐적으로 이동시켜 간다. 이 간헐 이동시의 정지간격도 요구되는 정밀도에 따라 임의로 설정하는 것이다.

또, 텔레비전 카메라(18)의 화상정보에 의한 계측으로 외부리드(1a)의 2차원적 윤곽이 인식되고 있기 때문에, 횡방향으로 구부러져 있는 외부리드(1a)에 대해서도 외부리드(1a)의 폭방향 중심위치에 항상 스포트를 맞추도록 제어하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 화상처리장치(17)는 그 간헐 이동중의 정지의 도중에 텔레비전 카메라(22,23)로부터의 화상정보에 기초해서 레이저 스포트(25)를 목표로 하여 그 3차원 위치를 순차계측해 간다. 이 결과로부터, 화상처리장치(17)는 계측대상 외부리드(1a)의 레이저 스포트(25)에 의한 점열이 이루는 3차원 형상을 구하는 것이다.

이상과 같은 순서로 각 외부리드(18)에 대해 순차 반복함으로써 모든 리드(1a)에 대해 계측을 종료한다. 이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 레이저 투광기(24)에 의해 계측용의 도형을 외부리드(1a)에 투영하고, 이 투영에 의해 화상중에 선명한 계측 샘플링점을 줄 수 있기 때문에, 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다. 또, 제1실시예와 같이 에피폴라 라인을 사용하는 기술에서의 능선인식 프로세스가 볼필요하기 때문에, 그 만큼의 계측 프로세스를 간단하게 할 수 있다.

더욱이, 피계측 외부리드(1a)와 텔레비전 카메라(22,23)의 상대위치관계가 가변으로 되어 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지기 때문에, 대단히 고정밀도의 계측을 행할 수 있다.

그리고, 텔레비전 카메라(22,23)의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상(271a,281a)과 같이 시야를 좁은 영역에 모아서 확대화상으로 하고, 계측 샘플링점을 세밀하게 설정함으로써 상세한 계측을 수행하는 것도 가능하게 된다.

더욱이, 레이저 투광기(24)는 계측용의 도형으로서 점을 투영하기 때문에, 그대로 계측 샘플링점으로서 사용할 수 있다.

이 제2실시예에서는, 5대의 텔레비전 카메라와 4대의 레이저 스포트 투광기를 준비하고, 이들을 교체·사용하도록 되어 있지만, 그 수를 줄이고, 반도체 패키지(1), 혹은 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기의 군(群)을 90도, 180도 등의 단위로 회전시켜도 좋다.

또, 반도체 패키지(1)를 XYZ 방향으로 이동시켰지만, 텔레비젼 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기의 군을 이동시켜도 좋다.

또, 예컨대 XY방향은 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기군이 이동하고, 2방향은 반도체 패키지가 이동하도록, XYZ의 이동기능을 반도체 패키지측과 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기군측으로 분할시켜 갖게 해도 좋다.

텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기의 확대위치관계를 변화시킬 수 있는 기구를 구비하여도 좋다. 예컨대, 제13도에 나타낸 바와 같은 점열을 측정하도록 이동시키는 경우, 텔레비전 카메라(22,23)는 이동시키지 않고, 레이저 스포트 투광기(24)만을 기계적으로 또는 미러를 트는 등으로 하여 광학적으로 이동시켜도 좋다.

또한, 입체시각에 의한 3차원 계측에서는 사용하는 텔레비전 카메라의 위치관계는 정확히 교정되어 있을 필요가 있고, 텔레비전 카메라끼리의 위치관계를 변환시키는 것은 좋은 방법은 아니지만, 레이저 스포트는 단순한 목표표시(target mart)의 역할을 할 뿐이므로 이동시키도록 하여도 문제는 없으며, 오히려 스포트의 이동시간의 단축, 즉 계측시간의 단축에 기여하게 된다.

이 제2실시예에서는 짐열을 1열만 취해서 계측을 수행했지만, 제15도에 나타낸 바와 같이 점열을 외부리드(1a)의 폭방향으로 간격을 두고서 2열을 취하도록 할 수도 있다. 이 경우, 동시에 2개의 평행 레이저광을 발생하는 투광기에 의해 동시에 2개의 레이저 스포트(29,30)를 형성하거나, 또는 1개의 투광기(24)를 이용하여 1열씩 2열의 계측을 수행하도록 함으로써, 외부리드(1a)의 비틀어짐도 계측할 수 있게 된다.

또, 스포트열은 1열, 2열에 한정되지 않고, 3열 이상, 그리고 어떠한 배열로 배열해도 좋다. 그 배열의 차제에서는 독특한 제측이 가능하게 된다.

예컨대, 제16도에 나타낸 바와 같이, 외부리드(1a)의 표면상에 십자를 생각한 경우, 이것을 구성하는 2개의 선의 교점에 대응하는 각 위치에 스포트(31)를 설치함과 더불어 십자를 구성하는 각 선의 양단에 대응하는 각 위치에 스포트(32∼35)를 배치하고, 이들 5개의 스포트(31∼35)를 목표로 하여 계측하도록 해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 그 십자영역의 국소적인 면의 기울어짐을 계측할 수도 있다.

더욱이, 반도체 패키지와, 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기군과의 위치관계 및 그 계측기군내의 상호위치관계는 특별히 상기 실시예의 태양에 한정되지 않고, 외부리드의 계측을 원하는 부위를 입체촬상 및 스포트 투광할 수 있으며, 요구되는 정일도가 얻어진다면, 그 위치관계는 어느 정도 변형예가 존재한다.

또, 상기 실시예에서는 반도체 패키지를 계측기군에 대해 표면을 향하여 수평으로 셋트했지만, 이면을 향하거나 옆을 향하는 등 외부리드의 형상이나 패키지 본체에 대한 위치에 따라 여러 방향으로 설정가능하다. 상기 실시예에서는 크랭크형상으로 구부러지고, 패키지 본체의 옆으로 전체가 나와 있는 외부리드를 대상으로 했기 때문에, 표면을 향하여 수평으로 셋트한 상태에서 계측할 수 있었지만, 예컨대 J형으로 패키지 본체의 이면쪽에까지 펼쳐진 J벤드(bend)라 불리우는 외부리드는 패키지를 이면측으로 하거나 또는 옆을 향하도록 하여 계측을 수행하게 된다.

상기 실시예에서는 사각형의 패키지(1)의 외부리드(1a)를 계측대상으로 하고 있지만, 반도체 패키지의 외경이 5각형 이상이거나, 외형의 변에 대해 직각이외의 방향으로 외부리드가 부착되어 있는 등의 경우와 같이, 외부리드의 펼쳐진 방향이 4방향 이상의 반도체 패키지에도 대응할 수 있도록 90도 보다 세밀한 단위로 텔레비전 카메라, 조명장치, 투광기군과 반도체 패키지와의 위치관계를 회전이동할 수 있는 수단을 구비하여도 좋다.

제17도는 본 발명의 제3실시예에 따른 리드형상 계측장치의 시스템 구성을 나타낸 것으로, 본 실시예의 특징은 선명한 계측부위를 선으로서 화상평면내에 적극적으로 헝성하고, 이 계측부위를 목표로 하여 에피폴라 라인 사용법으로 계측을 행하도록 한 것이다.

여기서, 부호 31, 32는 텔레비전 카메라, 부호 33은 레이저 투광기이다. 투광기(33)는 단면이 라인형상인 슬릿형상의 레이저광을 발생하는 것으로, 이 레이저광에 의해 외부리드(1a)의 표면에 라인(34)이 형성되게 된다. 부호 35는 텔레비전 카메라(32)에 의한 화상평면, 부호 351a는 그 화상평면(35)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 3534는 화상평면(35)내의 라인(34)의 상, 또 부호 36은 텔레비전 카메라(33)에 의한 화상평면, 부호 361a는 화상평면(36)내의 외부리드(1a)의 상, 부호 3634는 화상평면(36)내의 라인(34)의 상이며, 부호 37은 화상처리장치이다.

화상처리장치(37)는 화상펑면(35,36)으로서 각각 나타낸 2차원 화상정보로부터 외부리드(1a)의 형상계측을 행하는 것이다. 또한, 도시하지는 않았지만, 본 실시예의 경우도 패키지(1)는 XYZ 테이블상에 놓여진 상태에서 계측이 수행된다. 그에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.

먼저, 텔레비전 카메라(32)의 화상평면상에 있어서 라인(3534) 상의 임의의 1점 (16-1)을 정하고, 이를 계측 샘플링점으로서 결정한다. 다음에, 텔레비전 카메라(31)의 화상평면상에 있어서 텔레비전 카메라(32)의 시선에 기초한 에피폴라 라인(16-2)을 구하고, 이 에피폴라 라인(16-2)과 라인(3634)과의 교점(16-3)을 구한다. 그러면, 이 점(16-3)은 점(16-1)과 동일 점으로 된다. 이와 같은 처리를 외부리드(1a)의 밑부분 부근으로부터 선단까지 일정 간격을 두고서 반복하여 외부리드(1a) 전체의 형상계측을 수행한다.

본 실시예에 의해서도 제2실시예와 동일한 효과를 발휘한다. 또, 본 실시예에 의하면, 레이저 투광기(33)에 의해 계측용 도형을 선으로서 나타내도록 되어 있기 때문에, 각 화상형면(35,36)내에 계측용 가상선을 설정하지 않고 에피폴라 라인을 이용한 계측을 수행할 수 있다.

또한, 제2실시예와 마찬가지로 텔레비전 카메라나 레이저 투광기의 수를 줄이고, 반도체 패키지(1), 또는 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기의 군을 90도, 180도 등의 단위로 회전시켜도 좋다.

또, 반도체 패키지(1)를 XYZ방향으로 이동시키는 대신에 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기의 군을 이동시켜도 좋고, 또 XYZ의 이동기능을 반도체 패지측과 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기군측으로 분할시켜 갖게 해도 좋다. 더욱이, 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 투광기의 상대위치관계를 변화시킬 수 있는 기구를 구비하여도 좋다.

그리고, 상기 제3실시예에서는 투영 슬릿(34)을 1개만 이용하여 계측을 수행하고 있지만, 스포트의 경우 마찬가지로 2개 이상을 외부리드(1a)의 폭방향으로 간격을 두고서 투영하도록 할 수도 있다. 이 경우, 동시에 복수개의 평행 레이저광을 발생시키는 투광기에 의해 동시에 복수의 레이저 슬릿을 형성하거나, 또는 1개의 투광기(33)를 이용하여 1열씩 복수열의 계측을 수행하도록 함으로써, 외부리드(1a)의 비틀어짐을 계측할 수 있게 된다.

또, 외부리드(1a)의 표면상에 십자형상의 슬릿 투영을 행하여도 좋다. 이것에 의해 스포트의 경우와 마찬가지로 그 십자영역의 국소적인 면의 기울어짐을 계측할 수도 있다.

더욱이, 반도체 패키지와, 텔레비전 카메라, 조명장치, 레이저 스포트 투광기군과의 위치관계 및 그 계측기군내의 상호의 위치관계나, 반도체 패키지의 계측기군에 대한 방향 등도 여러 가지로 설정가능하다.

특히, 투영선을 분할하여 나타내도록 하는 것도 가능하다.

즉, 상기 제 실시예에서는 투광기(33)에 의해 슬릿(34)을 한번에 형성하도록 되어 있지만, 투광기(33)에도 촛점심도가 있어 외부리드(1a)의 형상과의 관계에서 반드시 가늘고 선명한 선이 얻어진다고는 할 수 없고, 도중이 굵고 흐려지는 것도 생각할 수 있다.

그래서, 슬릿(34)을 한번에 형성하지 않고, 그것보다 짧은 슬릿을 이어지도록 형성하는 것이다. 이 경우, 투광기(33)에 의해 짧은 슬릿(34)을 외부리드(1a)에 투영하고, 이것에 의한 계측이 종료하면, 투광기(33)와 외부리드(1a)의 상대위치를 변경하거나, 또는 미러 등의 반사판을 이용하여 그 슬릿의 외부리드(1a)상에서의 투영위치를 이동시키도록 함으로써 항상 선명한 슬릿을 사용할 수 있게 되어 고정밀도의 계측이 가능하게 된다.

더욱이, 제1, 제2, 제3실시예에서의 모든 계측방식에 의한 계측능력을 하나의 시스템으로 모아 가지고, 케이스별로 선택하여 사용하거나, 또는 병용하여 각 계측결과를 조합함으로써, 정밀도 향상을 도모하도록 할 수도 있다.

[발명의 효과]

이상 설명한 것으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 여러가지의 효과를 발휘 한다.

먼저, 청구항 제1항에 기재된 본 발명에 의하면, 경사촬상에 의해 외부리드의 3차원 형상을 계측함으로써, 모든 외부리드에 대해 이것을 패키지에 붙인채로 자동계측할 수 있다.

청구항 제2항에 기재된 본 발명에 의하면, 인식대상 능선으로서 윤곽선을 이용하여 외부리드의 단면에서의 중심을 계측하도록 하고 있기 때문에, 외부리드의 단면형상이 정확히 사각형인 한 화상의 핀트가 다소 어긋나 있어도 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제3항에 기재된 본 발명에 의하면, 인식대상 능선으로서 측면테두리선을 이용하여 외부리드 표면의 폭방향 중심을 계측하도록 하고 있기 때문에, 외부리드의 단면형상이 정확히 사각형이 아니라도 화상의 핀트가 일치되어 있으면 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제4항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드와 촬상장치와의 상대위치관계가 가변으로 되어 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지기 때문에, 대단히 고정밀도의 계측을 수행할 수 있다. 더욱이, 촬상장치의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상을 복수의 화상으로 분할하고, 계측 샘플링점을 세밀하게 설정하여 상세한 계측을 수행할 수도 있게 된다. 또한, 피계측 외부리드와 촬상장치와의 상대위치관계가 가변으로 되어 있기 때문에, 계측에 사용하는 광학계의 촛점심도의 문제에 의한 제약이 현저히 완화되고, 그만큼 고배율, 고해상도의 광학계를 계측에 사용할 수 있게 되어 정밀도가 높은 치밀한 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제5항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드를 바로 위로부터 포착한 화상도 계측재료로했기 때문에, 그것만으로 외부리드의 횡방향의 구부러짐 등의 2차원 형상도 계측할 수 있게 된다. 따라서, 그 결과의 데이터를 에피폴라 라인에 의한 계측결과와 조합하여 계측을 보다 고정밀도로 수행할 수 있다.

청구항 제6항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 점 또는 선 혹은 그들의 조합으로 이루어진 계측용 도형을 외부리드에 투영하고, 이 투영에 의해 화상중에 선명한 계측 샘플링점을 나타낼 수 있기 때문에, 정밀도 좋게 계측을 수행할 수 있다.

청구항 제7항에 기재된 본 발명에 의하면, 그 레이저 투광수단에 의해 계측용 도형이 선형상을 나타내도록 그 계측용 도형을 투영하면서 그 선형상 투영을 복수열 형성하고, 2 이상의 선이 이루는 형상을 포착하도록 했기 때문에, 외부리드의 비틀어짐을 계측할 수 있다.

청구항 제8항에 기재된 본 발명에 의하면, 레이저 투광수단에 의해 계측용 도형이 십자형상을 나타내도록 투영하도록 했기 때문에, 외부리드의 국부적인 면의 기울어짐 등을 계측할 수 있게 된다.

청구항 제9항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드와 촬상장치의 상대위치관계가 가변으로 되어 항상 최상의 핀트로 화상정보가 얻어지기 때문에, 대단히 고정밀도의 계측을 수행할 수 있다. 더욱이, 촬상장치의 시야를 작은 영역으로 하여 외부리드상을 복수의 화상으로 분할하고, 계측 샘플링점을 세밀하게 설정하여 상세한 계측을 수행하는 것도 가능하게 된다.

청구항 제12항에 기재된 본 발명에 의하면, 피계측 외부리드를 바로 위로부터 포착한 화상도 계측재료로 했기 때문에, 그것만으로 외부리드의 횡방향의 구부러짐 등의 2차원 형상도 계측할 수 있게 된다.

따라서, 에피폴라 라인을 이용한 계측을 행하지 않더라도 외부리드의 패키지 횡방향의 형상을 계측할 수 있게 된다.

또, 에피폴라 라인에 의한 계측과 병용하면, 바로 위로부터 화상정보에 의한 계측결과와 에피폴라 라인에 의한 계측결과를 조합하여 계측을 보다 고정밀도로 수행할 수 있게 된다.

Claims

피계측 외부리드를 경사방향으로부터 촬상하는 제1경사촬상장치와, 상기 피계측 외부리드를 상기 제1경사촬상장치와 동일한 촬상시야를 포함하도록 상기 제1경사촬상장치와는 다른 경사방향으로부터 촬상하는 제2경사촬상장치, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 2개의 능선과 교차하는 가상직선의 상기 2개의 교점간 선분의 중점을 계측 샘플링점으로서 결정하는 제1계측점 특정수단, 및, 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 제1경사촬상장치의 상기 계측 샘플링점을 비출 때의 시선에 기초한 에피폴라 라인을 설정하고 이 에피폴라 라인에 존재하면서 상기 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 2개의 능선과 교차하는 가상직선의 상기 2개의 교점간 선분의 중점으로되는 점을 상기 제1화상평면내의 상기 계측 샘플링점과 동일한 점으로서 특정하는 제2계측점 특정수단을 구비하고, 상기 계측 샘플링점을 복수 설정하여 그 각각의 3차원 좌표를 구하고, 그 3차원 좌표군을 기초로 상기 피계측 외부리드의 3차원 형상을 계측하는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2계측점 특정수단으로서, 피계측 외부리드의 윤곽선을 인식대상 능선으로서 취급하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2계측점 특정수단으로서, 피계측 외부리드의 측면테두리선을 인식대상 능선으로서 취급하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피계측 외부리드와 상기 제1 및 제2경사촬상장치의 상대위치관계를 가변으로 하는 위치조절수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피계측 외부리드를 바로 위로부터 촬상하는 상면촬상장치와, 이 상면촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 수평방향의 2차원 형상을 계측하는 2차원 계측수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
피계측 외부리드를 경사방향으로부터 촬상하는 제1경사촬상장치와, 상기 피계측 외부리드를 상기 제1경사촬상장치와 동일한 촬상시야를 포함하도록 상기 제1경사촬상장치와는 다른 경사방향으로부터 촬상하는 제2경사촬상장치, 상기 피계측 외부리드에서의 상기 촬상시야내에 들어가는 부위에 점 또는 선 혹은 그들의 조합으로 이루어진 계측용 도형을 투영하는 레이저 투광수단 및 상기 제1촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과 상기 제2촬상장치의 촬상에 의한 화상평면의 양쪽에 있어서 동일 점으로 되는 계측 샘플링점을 상기 계측용 도형을 이용하여 특정하는 계측점 특정수단을 구비하고, 상기 계측 샘플링점을 복수 설정하여 그 각각의 3차원 좌표를 구하고, 그 3차원 좌표군을 기초로 상기 피계측 외부리드의 3차원 형상을 계측하는것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항에 있어서, 상기 레이저 투광수단으로서, 계측용 도형이 선형상을 나타내도록 상기 계측용 도형을 투영하면서 그 선형상 투영을 복수열 형성하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항에 있어서, 상기 레이저 투광수단으로서, 계측용 도형이 선형상을 나타내도록 상기 계측용 도형을 투광하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피계측 외부리드와 상기 제1 및 제2경사촬상장치의 상대위치관계를 가변으로 하는 위치조절수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 계측용 도형으로서 점을 투영하는 레이저 스포트 투광기를 레이저 투광수단으로서 갖추고, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면과의 양쪽에서의 상기 계측용 점도형을 계측 샘플링점으로서 결정하는 수단을 계측점 특정수단으로서 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 계측용 도형으로서 선을 투영하는 레이저 슬릿 투광기를 레이저 투광수단으로서 갖추고, 상기 제1경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 계측용 선도형 위의 1점을 계측 샘플링점으로서 결정하고, 상기 제2경사촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 제1경사촬상장치의 상기 계측 샘플링점을 비출 때의 시선에 기초한 에피폴라 라인을 설정하며, 이 에피폴라 라인과 상기 계측용 선도형과의 교점을 상기 제1화상평면내의 상기 계축 샘플링점과 동일한 점으로서 특정하는 수단을 계측점 특정구단으로서 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.
제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피계측 외부리드를 바로 위로부터 촬상하는 상면촬상장치와, 이 상면촬상장치의 촬상에 의한 화상평면내에서 상기 피계측 외부리드의 수평방향의 2차원 형상을 계측하는 2차원 계측수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리드형상 계측장치.