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DE102010000122A1 - Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen - Google Patents

Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen Download PDF

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DE102010000122A1
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Nobuyuki Komaki-shi Umemura
Hiroyuki Komaki-shi Ishigaki
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Abstract

Eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen umfasst eine Bestrahlungsvorrichtung zum Strahlen von mehreren Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden und einer streifenförmigen Intensitätsverteilung auf wenigstens ein Messobjekt und Umschalten zwischen den einzelnen Lichtmustern, eine Kamera, die ein Abbildungselement zum Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, reflektierten Lichts umfasst, eine Basis zum Ändern einer räumlichen Beziehung zwischen dem Abbildungselement und dem Messobjekt, und eine Steuerungsvorrichtung zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung auf der Grundlage der durch die Kamera abgebildeten Bilddaten. Die Steuerungsvorrichtung führt die dreidimensionale Messung durch, indem sie in einem Phasenverschiebungsverfahren eine Berechnung von Höhendaten als ersten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehreren phasenverschobenen ersten Lichtmustern mit einer ersten Periode auf eine erste Position gewonnenen phasenverschobenen Bilddaten durchführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen (im Folgenden kurz „Messvorrichtung” genannt).
  • Wenn ein elektronisches Bauteil auf einer Leiterplatine befestigt wird, wird im Allgemeinen zuerst eine Lötpaste auf ein bestimmtes Elektrodenmuster, das auf der Leiterplatine angeordnet ist, aufgedruckt. Das Haftvermögen dieser Lötpaste wird dann verwendet, um das elektronische Bauteil vorübergehend auf der Leiterplatine zu befestigen. Anschließend wird diese Leiterplatine in einen Reflow- oder Wiederaufschmelzlötofen befördert, in dem in einem Standard-Reflow-Schritt ein Lötvorgang durchgeführt wird. Hierbei ist bisher eine Untersuchung des Aufdruckzustandes der Lötpaste vor dem Befördern in den Reflow-Ofen notwendig, die bisher mit Hilfe von Vorrichtungen zum dreidimensionalen Messen durchgeführt werden.
  • In den vergangenen Jahren sind verschiedene Arten von so genannten Nichtkontakt-Messvorrichtung vorgeschlagen worden, die Licht verwenden. Eine Technologie ist vorgeschlagen worden, die zum Beispiel auf Verfahren der Phasenverschiebung basiert.
  • In einer Messvorrichtung, die dieses Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein Bestrahlungsmittel, in dem eine Lichtquelle und ein Filter zur Erzeugung eines sinusförmigen Wellenmusters kombiniert sind, verwendet, um das Messobjekt (wie etwa ein Substrat oder eine Leiterplatine) mit einem Lichtmuster sinusförmiger (streifenförmiger) Intensitätsverteilung zu bestrahlen. Anschließend werden Punkte auf dem Messobjekt (im Folgenden kurz als „Messpunkte” bezeichnet) mit Hilfe eines Abbildungsmittels, das direkt über dem Messobjekt angeordnet ist, gemessen. Eine CCD-Kamera mit einer Linse und Abbildungselementen kann als das Abbildungsmittel verwendet werden. In diesem Fall ist die Intensität I des Lichts an einem Punkt (Messpunkt) P des Bildes durch folgende Gleichung gegeben: I = e + f·cosϕwobei e ein optisches Gleichstromrauschen (Offset-Komponente), f ein sinusförmiger Kontrast (Reflexionsgrad) und ϕ eine durch eine Ungleichmäßigkeit des Messobjekts aufgeprägte Phase ist.
  • Hierbei wird das Lichtmuster so bewegt, dass sich die Phase verändert, was zum Beispiel in vier Stufen erfolgen kann: ϕ + 0, ϕ + π/2, ϕ + 3/2π und ϕ + 3/2π, und Bilder mit Intensitätsverteilungen, die diesen Phasenverschiebungen entsprechen (d. h. I0, I1, I2 bzw. I3) werden aufgenommen, und eine Modulationskomponente α wird bestimmt nach der Beziehung: α = arctan{I3 – I1)/(I0 – I2)}.
  • Die Modulationskomponente α kann verwendet werden, um Koordinaten x, y, die eine Objektebene der CCD-Kamera definieren, und eine Höhe z eines Messpunkts (z. B. Lötpaste) P über der Objektebene zu bestimmen. Die Koordinaten x, y und die Höhe z werden verwendet, um die dreidimensionale Oberflächenform der Lötpaste zu messen.
  • Jedoch umfasst eine tatsächliche Messung sowohl große als auch kleine Messobjekte. So gibt es z. B. im Fall einer Lötpaste sowohl dünnschichtige als auch erhabene Bereiche, die kegelstumpfartig ausgebildet sein können. Wenn die Lücken zwischen den Linien der Lichtmusters, das auf das Messobjekt gestrahlt wird, vergrößert werden, um eine Anpassung auf die maximale Höhe solcher Messobjekte vorzunehmen, so ist das Auflösungsvermögen schlecht und somit die Messgenauigkeit gering. Andererseits würde, obwohl die Genauigkeit durch Verringerung der Lücken zwischen den Linien verbessert werden kann, der messbare Höhenbereich ungenügend klein; derartige schmale Lücken würden zu Fehlern durch unterschiedliche Linienordnungen führen.
  • Daher ist zum Beispiel eine Technologie vorgeschlagen worden, um Bilddaten mit höherer Auflösung dadurch zu gewinnen, dass die erste Abbildung durchgeführt wird und dann eine relative Verlagerung zwischen dem Abbildungselement und dem Messobjekt um eine halbe Pixelbreite des Abbildungselements erzeugt wird, bevor die zweite Abbildung durchgeführt wird (vgl. z. B. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H6-6794 ).
  • Ferner ist zur Lösung des Problems des zu kleinen messbaren Höhenbereichs eine Technologie vorgeschlagen worden, die ein Lichtmuster einer kurzen Periode (Linienabstand) mit einem Lichtmuster einer langen Periode kombiniert (vgl. z. B. die j apanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-98884 ).
  • Wenn jedoch die oben beschriebenen herkömmlichen Technologien in dem Bestreben kombiniert werden, den messbaren Höhenbereich zu erweitern und die horizontale Auflösung zu erhöhen, ohne dabei die Auflösung in der Höhenrichtung zu verringern, müssen zum Beispiel insgesamt vier Messungen durchgeführt werden: Eine erste Messung, bei der ein Lichtmuster mit einer kurzen Periode an einer ersten Position verwendet wird, eine zweite Messung, bei der ein Lichtmuster einer langen Periode an einer zweiten Position verwendet wird, eine dritte Messung, bei der ein Lichtmuster der kurzen Periode an einer von der ersten Position um einen halben Pixelabstand verschobenen Position verwendet wird, und eine vierte Messung, bei der ein Lichtmuster der langen Periode an einer gegenüber der zweiten Position um einen halben Pixelabstand verschobenen Position verwendet wird.
  • In der herkömmlichen Messvorrichtung, die auf dem Phasenverschiebungsverfahren in der oben beschriebenen Weise basiert, müssen, wenn die Phase zum Beispiel in vier Stufen geändert wird, vier Sätze von Bilddaten mit Intensitätsverteilungen, die einer jeweiligen Stufe entsprechen, ermittelt werden. Das heißt, nach jedem Phasenwechsel muss eine Abbildung durchgeführt werden, und für eine einzelne Messposition muss der Abbildungsvorgang viermal durchgeführt werden. Daher ist, wenn jeweilige Messungen durch zwei verschiedene Lichtmuster in der oben beschriebenen Weise an zwei Orten durchgeführt werden, die Gesamtanzahl von Abbildungsoperationen 16.
  • Es besteht somit dahingehend ein Nachteil, dass eine einfache Kombination der oben beschriebenen herkömmlichen Technologien zur Vergrößerung des messbaren Höhenbereichs und der horizontalen Auflösung aufgrund der Erhöhung der Anzahl von Abbildungsoperationen die Gesamtmesszeit verlängert und somit die Messeffizienz herabsetzt.
  • Das oben beschriebene Problem ist nicht auf eine Höhenmessung von Lötpaste und dergleichen, die auf einer Leiterplatine aufgedruckt ist, begrenzt, sondern besteht auch auf anderen Gebieten, die Vorrichtungen zum dreidimensionalen Messen verwenden.
  • Angesichts der oben genannten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, während einer kürzeren Zeitspanne, in der eine dreidimensionale Messung mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt wird, diese Messung genauer durchzuführen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Messvorrichtung eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen wenigstens eines Messobjekts mit mehreren Lichtmustern, die unterschiedliche Perioden und eine streifenförmige Intensitätsverteilung besitzen, wobei die Bestrahlung zwischen den mehreren Lichtmustern umschaltbar ist, eine Kamera mit einem Abbildungselement zum Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, reflektierten Lichts, einer Basis zum Durchführen einer Relativbewegung zwischen dem Abbildungselement und dem Messobjekt, und eine Steuerungs- bzw. Regelungsvorrichtung (im Folgenden kurz „Steuerungsvorrichtung”; ebenso in äquivalenten Ausdrücken) zum Durchführen von dreidimensionalen Messungen auf der Grundlage von Bilddaten, die von der Kamera geliefert werden, wobei die Steuerungsvorrichtung die dreidimensionalen Messungen in folgenden Schritten durchführt: Durchführen einer Berechnung in einem Phasenverschiebungsverfahren von Höhendaten als erste Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von Daten eines mehrfach phasenverschobenen Bildes, die durch Strahlen des mehrfach phasenverschobenen Lichtmusters mit einer ersten Periode auf eine erste Position gewonnen werden, Durchführen einer Berechnung in einem Phasenverschiebungsverfahren von Höhendaten als zweite Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von Daten eines mehrfach phasenverschobenen Bildes, die durch Strahlen des mehrfach phasenverschobenen Lichtmusters mit einer zweiten Periode auf eine zweite Position gewonnen werden, wobei die zweite Periode länger als die erste Periode ist und die zweite Position um eine halbe Pixelbreite in eine vorbestimmte Richtung gegenüber der ersten Position verschoben ist, und Austauschen der ersten Höhendaten nach einer Identifizierung einer Linienordnung von allen ersten Höhendaten auf der Grundlage der zweiten Höhendaten mit einem Wert, der die identifizierte Linienordnung berücksichtigt.
  • Gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt werden die ersten Höhendaten durch das Phasenverschiebungsverfahren für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren Bilddaten berechnet, die durch Strahlen eines ersten Lichtmusters mit der ersten Periode auf die erste Position gewonnen werden. Ferner werden zweiten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten durch das Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage von mehreren Bilddaten berechnet, die durch Strahlen des zweiten Lichtmusters mit der zweiten Periode, die länger als die erste Periode ist, auf die zweite Position, die gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in einer vorbestimmten Richtung verschoben ist, gewonnen werden. Durch Kombination dieser Daten (einschließlich Nachverarbeitungs-Bilddaten wie etwa Messdaten, die für jede Koordinate als Höhendaten angeordnet sind) ist es möglich, Bilddaten mit einer hohen Auflösung zu erzeugen, die die Auflösung des Abbildungselements überschreitet, so dass eine dreidimensionale Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
  • Ferner wird gemäß dem vorliegenden Aspekt auf der Grundlage der unter Verwendung des zweiten Lichtmusters mit der langen Periode gewonnenen zweiten Höhendaten die Linienordnung (Randzone entsprechend der Messobjektkomponente in dem Phasenverschiebungsverfahren) aller ersten Höhendaten bestimmt. Anschließend wird der Wert der ersten Höhendaten durch einen korrigierten Wert ersetzt, der diese Linienordnung berücksichtigt. Das heißt, es kann sowohl die Fähigkeit zur Vergrößerung des messbaren Höhenbereichs, was ein Vorteil bei der Verwendung des zweiten Lichtmusters mit der langen Periode ist, als auch die Fähigkeit, hoch genaue Messungen mit hoher Auflösung zu gewinnen, was ein Vorteil bei der Verwendung des ersten Lichtmusters mit der kurzen Periode ist, erreicht werden. Als Folge davon ist eine Ver größerung des messbaren Höhenbereichs möglich, wobei die horizontale Auflösung erhöht ist, ohne dabei die Auflösung in der Höhenrichtung herabzusetzen.
  • In dem vorliegenden Aspekt verwendet jede Messung, die unter Verwendung der ersten Position oder der zweiten Position durchgeführt wird, nur das erste Lichtmuster oder das zweite Lichtmuster. Das heißt, es besteht keine Notwendigkeit, Messungen unter Verwendung von Lichtmustern von zwei Arten, jede für zwei Orte, durchzuführen, so dass die Anzahl der Abbildungsoperationen und die Erhöhung der Gesamtmesszeit verringert werden kann. Dies ermöglicht die Durchführung von Messungen mit höherer Genauigkeit über eine kürzere Zeitspanne.
  • Da die obige Konfiguration mit Bildverarbeitung, d. h. auf einer entsprechenden Berechnungssoftware basierend, implementiert werden kann, wird es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, ohne die Hardware zu modifizieren.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Messvorrichtung wie sie im ersten Aspekt dargelegt ist, wobei die zweite Position eine gegenüber der ersten Position schräg um einen halben Pixelabstand verlagerte Position ist.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt ist es möglich, Bilddaten mit der vierfachen Auflösung des Abbildungselements mit zwei Messungen zu erhalten: Eine an der ersten Position und eine weitere an der zweiten Position. Ferner bezieht sich der Ausdruck „schräg um einen halben Pixelabstand versetzte Position” auf eine Position, die um eine halbe Pixeleinheit in eine Richtung diagonal (eine bezüglich der Richtung der Arrays schräge Richtung) bezüglich der rechteckigen Form der Pixel, die für die Bilddaten gitterförmig angeordnet sind, versetzt ist.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Messvorrichtung wie sie im zweiten Aspekt dargelegt ist, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner einen Teil fehlender Daten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die wenigstens die Linienordnung am Umfang des Teils fehlender Daten berücksichtigen, interpoliert.
  • Die Teile fehlender Daten tauchen in den Daten auf, wenn die ersten Höhendaten und die zweiten Höhendaten kombiniert werden, um die hochauflösenden Daten zu erzeugen. Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein solcher Nachteil verhindert werden.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Messvorrichtung, wie sie in einem der Aspekte eins bis drei dargelegt ist, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner den Wert der zweiten Höhendaten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, korrigiert.
  • Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Wert der zweiten Höhendaten (die tatsächlichen Messdaten), der durch das zweite Berechnungsmittel gewonnen wird, auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, korrigiert werden, und dieser Wert kann so eingestellt werden, dass er weniger von dem tatsächlichen Wert der zweiten Höhendaten abweicht.
  • Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Messvorrichtung wie sie in dem vierten Aspekt dargelegt ist, wobei die Korrektur, die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird, folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob ein Wert der durch die Steuerungsvorrichtung an einer vorbestimmten Position berechneten zweiten Höhendaten innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs eines Durchschnittswerts der ersten Höhendaten, die die Linienordnung an einer Umfangsposition der vorbestimmten Position berücksichtigen, liegt; Verwenden der ersten Höhendaten, die die Linienordnung als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position berücksichtigen, falls der Wert innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt; und Verwenden der durch die Steuerungsvorrichtung berechneten zweiten Höhendaten als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position, falls der Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt.
  • Auf die oben beschriebene Weise ist es möglich, wenn der Wert der zweiten Höhendaten einer vorbestimmten Position innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs des Durchschnittswerts der ersten Höhendaten, die die Linienordnung an einer Umfangsposition dieser vorbestimmten Position berücksichtigen, liegt, einen genaueren Wert zu gewinnen, indem der Durchschnittswert der genaueren ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigten, als der optimale Wert verwendet wird, da die Form an der vorbestimmten Position und die angrenzende Form als vergleichsweise stetig angenommen wird.
  • Wenn hingegen der Wert der zweiten Höhendaten nicht innerhalb des Fehlerbereichs liegt, wird die Verwendung der zweiten Höhendaten, die als tatsächliche Messdaten gewonnen werden, die durch das zweite Berechnungsmittel berechnet werden, zu einem genaueren Wert führen, da die Form an der vorbestimmten Position und die angrenzende Form als nichtstetig und vergleichsweise rau und uneben angenommen werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung. In der Zeichnung sind:
  • 1 eine vereinfachte, perspektivische Ansicht, die schematisch eine Leiterplatinenuntersuchungsvorrichtung (im Folgenden kurz „Untersuchungsvorrichtung”) zeigt, die eine Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 2 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Untersuchungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 eine Tabelle, die die Auflösung gemäß einem jeweiligen Muster gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4(a) und 4(b) Datenfelder (arrays) der gemessenen Höhendaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ein Datenfeld der kombinierten ersten und zweiten Höhendaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ein spezifisches Beispiel einer Datenaustauschverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ein spezifisches Beispiel einer Korrekturverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ein spezifisches Beispiel einer Interpolationsverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Tabelle, die die Genauigkeit von verschiedenen Höhendaten bezüglich wahrer Werte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 ein Datenfeld der kombinierten ersten bis vierten Höhendaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ein spezifisches Beispiel einer Datenaustauschverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ein spezifisches Beispiel einer Korrekturverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine Tabelle, die eine Genauigkeit verschiedener Höhendaten bezüglich wahrer Werte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Erste Ausführungsform
  • Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
  • 1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Untersuchungsvorrichtung 1, die mit der Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Untersuchungsvorrichtung 1 eine Basis 3 zum Tragen/Halten und Positionieren einer Leiterplatine 2 als das Messobjekt, die bzw. das mit einer Löt paste als dem Teil des Messobjekts, der erfindungsgemäß beurteilt werden soll, bedruckt ist, ein Bestrahlungsmittel 4 zum Bestrahlen einer Oberfläche der Leiterplatine 2 mit einem wohl definierten streifenförmigen Lichtmuster, wobei der Einfallswinkel größer Null ist (hierin auch als „Bestrahlung von schräg oben bezeichnet”), eine CCD-Kamera 5 als ein Abbildungsmittel zum Abbilden des bestrahlten Teils der Leiterplatine 2 und eine Steuerungs- bzw. Steuerungsvorrichtung (im Folgenden subsummierend „Steuerungsvorrichtung”; entsprechend in äquivalenten Ausdrücken) 6 zur Durchführung verschiedener Steuerungsprozesse zur Bildverarbeitung und Berechnung.
  • Die Bestrahlungsvorrichtung 4 ist mit einer bekannten Flüssigkristallblende (englisch: liquid crystal shutter (LCS)) ausgestattet und dient dem Strahlen eines streifenförmigen Lichtmusters, das eine Phase besitzt, die sich alle 1/4 Periode ändert, von schräg oben auf die Leiterplatine 2. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Lichtmuster so eingestellt, dass die optische Achse der Bestrahlung in der xz-Ebene liegt, wobei sich die x-Achse parallel zu zwei gegenüberliegenden Rändern der rechteckig ausgebildeten Leiterplatine 1 und die z-Achse senkrecht zu der Leiterplatine 1 erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die Leiterplatine in einer durch die x-Achse und einer dazu orthogonalen y-Achse definierten Ebene, und die Linien des Lichtmusters erstrecken sich orthogonal zu der x-Achse und parallel zu der y-Achse auf der Leiterplatine 1.
  • Die Bestrahlung mit Hilfe der Bestrahlungsvorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann zwischen zwei Lichtmustern mit unterschiedlich langen Linienabständen (den oben genannten Perioden) umgeschaltet werden. Insbesondere ist die Bestrahlungsvorrichtung 4 dazu geeignet, zwischen einem ersten Lichtmuster mit einer ersten Periode von 2 μm und einem zweiten Lichtmuster mit einer zweiten, gegenüber der ersten Periode um einen Faktor von 2 größeren Periode von 4 μm umzuschalten. Auf diese Weise kann zum Beispiel, wie es in 3 gezeigt ist, das erste Lichtmuster mit einem Fehlerbereich (einer Genauigkeit) von ±1μm in Intervallen von 2 μm zur Höhenmessung als „0 ± 1 μm”, „2 ± 1 μm”, „4 ± 1 μm” etc. innerhalb eines Höhenbereichs von 0 μm bis 10 μm (wobei 10 μm dem Wert von 0 μm der nächsten Linienordnung entspricht) verwendet werden. Andererseits kann das zweite Linienmuster mit einem Fehlerbereich (einer Genauigkeit) von ±2 μm in Intervallen von 4 μm zur Höhenmessung als „0 ± 2 μm”, „4 ± 2 μm”, „8 ± 2 μm” etc. innerhalb eines Höhenbereichs von 0 μm bis 20 μm verwendet werden.
  • In dem Bestrahlungsmittel 4 wird Licht von einer Lichtquelle (nicht gezeigt) mit Hilfe von Lichtleitfasern zu einem Paar von Kondensorlinsen geleitet, die es kollimieren, d. h. aus ihm ein paralleles Strahlenbündel erzeugen. Das kollimierte Licht wird durch die Flüssigkristallblende einer Projektionslinse, die innerhalb einer isothermen Steuerungsvorrichtung angeordnet ist, zugeführt. Durch die Projektionslinse wird dadurch das Lichtmuster in vier verschiedenen Phasen aus. Durch Verwenden der optischen Flüssigkristallblende in dem Bestrahlungsmittel 4 ist die Intensitätsverteilung der Lichtmusters nahezu ideal sinusförmig. Dadurch ist die Messauflösung der Messvorrichtung verbessert. Ferner kann eine Steuerung der Phasenverschiebung des Lichtmusters elektrisch durchgeführt werden, so dass eine kompaktere Auslegung des Steuerungssystems möglich ist.
  • Die Basis 3 umfasst Stellmotoren 15 und 16, die durch die Steuerungsvorrichtung 6 angesteuert werden und durch die die auf der Basis 3 aufliegende Leiterplatine 2 beliebig in der xy-Ebene bewegt werden kann.
  • Die CCD-Kamera 5 umfasst eine Linse, ein Abbildungselement, z. B. ein CCD-Sensor und dergleichen. Die CCD-Kamera 5 der vorliegenden Ausführungsform erzeugt ein Bild, das zum Beispiel eine Auflösung in Richtung der x-Achse von 512 Pixel und eine Auflösung in Richtung der y-Achse von 480 Pixel besitzt.
  • Nachfolgend ist die elektrische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 6 beschrieben.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst die Steuerungsvorrichtung 6 eine CPU mit einer Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 21 zur gesamten Steuerung der Untersuchungsvorrichtung 1, eine Eingabevorrichtung 22 in Form zum Beispiel einer Tastatur und einer Maus oder eines Bildschirm-Tastfeldes (touch panel), eine Anzeigevorrichtung 23 mit einem Anzeigebildschirm wie etwa eine Kathodenstrahlröhre (CRT = cathode ray tube) oder eine Flüssigkristallanzeige, eine Bilddaten-Speichervorrichtung 24 zum Speichern von Bilddaten auf der Grundlage eines Bildes von der CCD-Kamera 5, eine Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 25 zum Speichern von verschiedenen Berechnungsergebnissen, und eine Einstelldaten-Speichervorrichtung 26 zum vorherigen Speichern von verschiedenen Daten. Die Vorrichtungen 22 bis 26 sind jeweils elektrisch über die Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 21 mit der CPU verbunden.
  • Nachfolgend sind Einzelheiten der Verarbeitung durch die Steuerungsvorrichtung 6 während der dreidimensionalen Messung erläutert.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 bewegt zunächst durch Ansteuern der Stellmotoren 15 und 16 die Leiterplatine 2 und positioniert so das Blickfeld der CCD-Kamera 5 an der ersten Position eines bestimmten Untersuchungsbereichs der Leiterplatine 2. Der Untersuchungsbereich ist ein Bereich von mehreren Bereichen, in die die Oberfläche der Leiterplatine 2 zuvor unterteilt wurde. Der Untersuchungsbereich liegt in der Objektebene der CCD-Kamera 5 und hat die Größe von deren Blickfeld.
  • Anschließend beginnt die Steuerungsvorrichtung 6 durch Ansteuern der Bestrahlungsvorrichtung 4 die Ausstrahlung des ersten Lichtmusters mit der Periode 2 μm und führt eine Steuerung zur aufeinanderfolgenden Umschaltung zwischen vier Bestrahlungsarten durch, wobei eine Phase des ersten Lichtmusters in Schritten von 1/4 Periode inkrementiert wird. Während auf diese Weise unter Verwendung des phasenverschobenen ersten Lichtmusters eine Bestrahlung durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die CCD-Kamera 5 an, und Bilddaten von vier Bildern werden für den Untersuchungsbereichsteil (erste Position) bei der Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster gewonnen.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt an den Bilddaten der vier gewonnen Bilder jeweils Bildverarbeitungen aus, und auf der Grundlage des oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläuterten bekannten Phasenverschiebungsverfahrens wird eine Höhenmessung für jede Koordinate (jedes Pixel) durchgeführt. Die Höhenmessungen werden als erste Höhendaten gespeichert. Diese Verarbeitung ist eine Funktion eines ersten Berechnungsmittels in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Während dieser Verarbeitung steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so an, dass die Leiterplatine 2 von der oben beschriebenen ersten Position um einen halben Pixelabstand in einer schräger Richtung bewegt wird, und positioniert das Blickfeld der CCD-Kamera 5 an der zweiten Position desselben Untersuchungsbereichs der Leiterplatine 2. Jedes der Pixel in der vorliegenden Ausführungsform ist quadratisch und hat Ränder, die sich parallel zu der x-Achse bzw. der y-Achse erstrecken. Somit bedeutet eine Bewegung „in einer schrägen Richtung” eine Bewegung in Richtung der Diagonalen eines Pixels um den Betrag der halben Diagonale des Pixels.
  • Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bestrahlungsvorrichtung 4 so an, dass diese das zweite Lichtmuster der doppelten Periode 4 μm ausstrahlt. Die Steuerungsvorrichtung 6 schaltet wiederum aufeinanderfolgend zwischen vier Arten der Bestrahlung um, wobei wiederum eine Phase des zweiten Lichtmusters in Schritten von 1/4 der Periode inkrementiert wird. Während auf diese Weise die phasenverschobenen Bestrahlung durch das zweite Lichtmuster durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die CCD-Kamera 5 an, und Bilddaten von vier Bildern werden für den Untersuchungsbereichsteil (zweite Position) bei der Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster gewonnen.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt an den Bilddaten der vier gewonnen Bilder jeweils Bildverarbeitungen aus, und auf der Grundlage des oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläuterten bekannten Phasenverschiebungsverfahrens wird eine Höhenmessung für jede Koordinate (jedes Pixel) durchgeführt. Die Höhenmessungen werden als zweite Höhendaten gespeichert. Diese Verarbeitung ist eine Funktion eines zweiten Berechnungsmittels in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Anschließend kombiniert die Steuerungsvorrichtung 6 die Messdaten an der ersten Position (erste Höhendaten) mit den Messdaten an der zweiten Position (zweite Höhendaten), d. h. sie führt eine Bildverarbeitung durch, um ein einziges Messergebnis für diesen Untersuchungsbereich zu erhalten. Durch eine solche Verarbeitung ist es möglich, Messdaten zu gewinnen, die zu Messdaten äquivalent sind, die unter Verwendung eines Abbildungsmittels gewonnen worden wären, das die vierfache Auflösung der CCD-Kamera 5 besitzt. Eine solche Bildverarbeitung ist nachfolgend ausführlich erläutert.
  • Die Erläuterung der Bildverarbeitung bezieht sich hier auf eine CCD-Kamera 5, deren Auflösung zum Beispiel 4×4 Pixel pro einzelnes Bildfeld beträgt. In diesem Fall werden an der ersten Position gewonnene Daten, wie es in 4(a) gezeigt ist, für jede der Koordinaten (jedes Pixel) als die ersten Höhendaten A1 bis A16 in einem Speicher gespeichert. Auf die gleiche Weise werden an der zweiten Position gewonnene Daten, wie es in 4(b) gezeigt ist, für jede der Koordinaten (jedes Pixel) als die zweiten Höhendaten B1 bis B16 in einem Speicher gespeichert. Die 4(a) und 4(b) (und entsprechend die 5 und 8) zeigen schematisch das Datenfeld.
  • Anschließend werden in dem Verbindungsprozess, wie es in 5 gezeigt ist, zuerst durch Anordnen der oben beschriebenen ersten Höhendaten A1 bis A16 und zweiten Höhendaten B1 bis B16 in einem Schachbrettmuster auf einem 8×8-Gitter Daten erzeugt. Die leeren Felder in 5 sind ein Teil fehlender Daten in dieser Stufe. Zur Verbesserung der Deutlichkeit sind die nicht leeren Felder in 5 (und entsprechend in den 6 bis 8) schraffiert dargestellt.
  • Anschließend wird eine Datenaustauschverarbeitung durchgeführt, in der die ersten Höhendaten A1 bis A16 durch Werte ersetzt werden, die die Linienordnung der ersten Höhendaten A1 bis A16 berücksichtigen. Diese Datenaustauschverarbeitung ist eine Funktion des Datenaustauschmittels in der vorliegenden Erfindung.
  • Betrachtet man zum Beispiel die ersten Höhendaten A6 in 6, die durch eine dicke Umrandung hervorgehoben sind, so beträgt in diesem Beispiel deren durch Messung gewonnener und gespeicherter Wert „4”, und die Werte der an die ersten Höhendaten A6 angrenzenden zweiten Höhendaten B6, B7, B10 und B11 werden als „16”, „12”, „16” bzw. „12” gespeichert. Obwohl in 6 nur diese Werte als die gespeicherten Werte gezeigt sind, werden die Höhendaten aller weiteren Positionen ebenso wie diese Höhendaten in dem Speicher gespeichert. Entsprechendes gilt für die 7 und 8.
  • Wie es aus 3 klar hervorgeht, werden, wenn der als die ersten Höhendaten gewonnene Wert „4 ± 1 μm” ist, die Kandidatenwerte für die tatsächlichen Höhen der Lötpaste (das Messobjekt) aufgrund der unterschiedlichen Linienordnung „4 ± 1 μm” und „14 ± 1 μm”. Das heißt, wenn die Linienordnung 1 ist, wird für die tatsächliche Höhe „4 ± 1 μm” genommen, und wenn die Linienordnung 2 ist, wird für die tatsächliche Höhe „14 ± 1 μm” genommen. Zur Vereinfachung sei ein Fall erläutert, in dem die Höhe der Lötpaste (Messobjekt) 20 μm nicht überschreitet.
  • Danach wird in dem Datenaustauschprozesses durch Austausch von einem der Kandidatenwerte „4” und „14” der geeignetste Kandidatenwert als der Wert ausgesucht, der von dem Mittelwert der diese ersten Höhendaten A6 umgebenden zweiten Höhendaten B6, B7, B10 und B11 ((16 + 12 + 16 + 12)/4= 14) am wenigstens abweicht. Das heißt, die Linienordnung des Phasenverschiebungsverfahrens wird bestimmt. Anschließend wird der Wert der ersten Höhendaten A6 durch den Wert „14”, der die Linienordnung berücksichtigt, ausgetauscht. Die oben genannte Verarbeitung wird für alle ersten Höhendaten A1 bis A16 in gleicher Weise ausgeführt.
  • Anschließend wird auf der Grundlage der ersten Höhendaten A1 bis A16, die die Linienordnung berücksichtigten, eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, indem die zweiten Höhendaten B1 bis B16 korrigiert werden. Diese Datenaustauschverarbeitung ist eine Funktion des Korrekturmittels in der vorliegenden Ausführungsform.
  • Betrachtet man die zweiten Höhendaten B11, die in 7 durch eine dicke Umrandung hervorgehoben sind, so beträgt deren gespeicherter Wert, der durch Messung an der zweiten Position gewonnen wurde, „12”. Die an diese zweiten Höhendaten B11 angrenzenden vier ersten Höhendaten A6, A7, A10 und A11 werden nach der oben beschriebenen Austauschverarbeitung als die Werte „14”, „12”, „14” bzw. „12” gespeichert.
  • Zuerst wird der Mittelwert dieser umgebenden ersten Höhendaten A6, A7, A10 und A11 berechnet: (14 + 12 + 14 + 12)/4 = 13. Danach wird bestimmt, ob der Wert der zweiten Höhendaten B11 innerhalb einer Fehlerbereichs von „±2” dieses Mittelwerts liegt.
  • Anschließend, wenn bestimmt wurde, dass dieser Mittelwert innerhalb des Fehlerbereichs von „±2” liegt, wird angenommen, dass die Lötpaste (das Messobjekt), die diesen zweiten Höhendaten B11 entspricht, und die Form in der Umgebung dieser zweiten Höhendaten B11 relativ kontinuierlich oder stetig sind, und der Mittelwert dieser ersten Höhendaten A6, A7, A10 und All wird als der geeignetste Wert für die zweiten Höhendaten B11 verwendet.
  • Wenn hingegen bestimmt wurde, dass dieser Mittelwert nicht innerhalb des Fehlerbereichs von „±2” liegt, wird angenommen, dass die Lötpaste (das Messobjekt), die diesen zweiten Höhendaten B11 entspricht, und die Form in der Umgebung dieser zweiten Höhendaten B11 eine relativ große, nicht stetige bzw. nicht kontinuierliche Form ist, so dass die nicht eingestellten zweiten Höhendaten B11 (tatsächliche Daten) als der geeignetste Wert für die zweiten Höhendaten B11 verwendet werden.
  • Danach wird eine Interpolationsverarbeitung durchgeführt, um Daten der Teile ohne Daten (in 5 als leere Felder gezeigt) zu interpolieren. Diese Verarbeitung ist eine Funktion des Interpolationsmittels der vorliegenden Ausführungsform.
  • Während der Dateninterpolationsverarbeitung, wie es z. B. in 8 gezeigt ist, werden die nach der Austauschverarbeitung vorliegenden ersten Höhendaten A1 bis A16, die einen bestimmten Teil ohne Daten umgeben und an diesen angrenzen, gemittelt, um einen Mittelwert zu erhalten, der als der Interpolationswert für diesen fehlenden Teil verwendet wird, oder es werden die nach der Austauschverarbeitung vorliegenden zweiten Höhendaten B1 bis B16, die einen bestimmten Teil ohne Daten umgeben und an diesen angrenzen, gemittelt, um einen Mittelwert zu gewinnen, der als der Interpolationswert für diesen Teil ohne Daten verwendet wird.
  • Wenn die oben beschriebene Verarbeitungsabfolge abgeschlossen ist, sind die Messdaten vollständig, die jetzt eine Genauigkeit besitzen, die einer Datenmessung äquivalent ist, die durch abgebildete Bilddaten von 8×8 Pixel in dem gesamten Abbildungsfeld (Untersuchungsbereich) gewonnen wird.
  • Diese Messdaten für jeden der auf diese Weise gewonnenen Untersuchungsbereiche werden durch die Berechnungsergebnis-Speicherungsvorrichtung 25 der Steuerungsvorrichtung 6 gespeichert. Anschließend wird auf der Grundlage dieser Messdaten für jeden der Untersuchungsbereiche der Druckbereich, in dem die Lötpaste höher als die Standardoberfläche ist, erfasst, und durch Integration der Höhe aller Teile innerhalb dieses Bereichs wird die Menge an Lötpaste berechnet. Anschließend werden die Position, der Oberflächenbereich, die Höhe, das Volumen und dergleichen, die auf diese Weise gewonnen wurden, mit zuvor in der Einstelldaten-Speicherungsvorrichtung 26 gespeicherten Standarddaten verglichen, und in Abhängigkeit davon, ob dieses Vergleichsergebnis innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht, wird bestimmt, ob die Druckbedingungen der Lötpaste in diesem Untersuchungsbereich gut oder schlecht sind.
  • Während der Durchführung dieser Verarbeitung steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so an, dass die Leiterplatine 2 zu dem nächsten Untersuchungsbereich bewegt wird. Anschließend wird die oben beschriebene Verarbeitungsabfolge für alle weiteren Untersuchungsbereiche wiederholt.
  • Auf diese Weise führt die Untersuchungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, indem sie die aufeinanderfolgende Bildverarbeitung durchführt, während der Untersuchungsbereich mit Hilfe der Steuerungsvorrichtung 6 verlagert wird, eine dreidimensionale Messung der Lötpaste auf der Leiterplatine 2 durch. Als Folge davon kann die Untersuchungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform den Druckzustand der Lötpaste schnell und zuverlässig untersuchen.
  • Wie es oben ausführlich beschrieben ist, werden in der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage einer Mehrzahl von Bilddaten, die durch Strahlen eines ersten Lichtmusters mit einer ersten Periode von 2 μm auf die erste Position gewonnen werden, Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten durch das Phasenverschiebungsverfahren als die ersten Höhendaten A1 bis A16 berechnet. Auf die um einen halben Pixelabstand schräg gegenüber der ersten Position verschobene zweite Position wird das zweite Lichtmuster mit einer zweiten Periode von 4 μm gestrahlt, um eine Mehrzahl von Bilddaten zu gewinnen, und auf der Grundlage dieser Mehrzahl von Bild daten werden Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten durch das Phasenverschiebungsverfahren als die zweiten Höhendaten B1 bis B16 berechnet. Die Kombination dieser Daten ermöglicht die Erzeugung von Bilddaten (Messdaten) mit einer Auflösung, die das Vierfache derjenigen der CCD-Kamera 5 ist, so dass eine dreidimensionale Messung mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden kann.
  • Ferner werden gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der zweiten Höhendaten B1 bis B16, die unter Verwendung des zweiten Lichtmusters mit der längeren zweiten Periode gewonnen werden, die Linienordnungen aller ersten Höhendaten A1 bis A16 bestimmt. Anschließend werden die Werte der ersten Höhendaten A1 bis A16 durch kompensierte Werte, die diese Linienordnungen berücksichtigen ausgetauscht. Das heißt, die Fähigkeit, den messbaren Höhenbereich zu vergrößern, was ein Vorteil der Verwendung des zweiten Lichtmusters mit der längeren zweiten Periode ist, und die Fähigkeit, eine hoch genaue Messung durchzuführen, was ein Vorteil der Verwendung des ersten Lichtmusters mit der kürzeren ersten Periode ist, können gemeinsam verwirklicht werden. Als Folge davon wird die horizontale Auflösung erhöht, und der messbare Höhenbereich wird erhöht, ohne die Auflösung in der Höhenrichtung zu verringern.
  • Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Messung an der ersten oder der zweiten Position dadurch durchgeführt, dass entweder nur das erste oder nur das zweite Lichtmuster ausgestrahlt wird. Das heißt, da keine Notwendigkeit besteht, eine Bestrahlung und Messung von zwei Arten von Lichtmustern an den zwei Orten durchzuführen, ist es möglich, die Anzahl von Abbildungsoperationen zu verringern und somit die Gesamtmesszeit zu verkürzen. Dadurch kann eine höhere Messgenauigkeit während einer kürzeren Zeitspanne erreicht werden.
  • Da die obige Konfiguration mit Bildverarbeitung implementiert werden kann, also auf einer entsprechenden Berechnungssoftware basiert, ist es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, ohne dabei die Hardware zu modifizieren.
  • Ferner werden gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform die ersten Höhendaten A1 bis A16 nach der Austauschverarbeitung für die bestimmten Tei le fehlender Daten, die um die jeweiligen Daten angeordnet sind, berechnet, ein Mittelwert wird auf der Grundlage aller korrigierten zweiten Höhendaten B1 bis B16 berechnet, und eine Dateninterpolationsverarbeitung unter Verwendung von Interpolationswerten für diese Teile fehlender Daten wird durchgeführt.
  • Ferner noch wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage der ersten Höhendaten A1 bis A16, die aufgrund der Berücksichtigung der Linienordnung eine hohe Genauigkeit besitzen, eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, indem die zweiten Höhendaten B1 bis B16 korrigiert werden. Dadurch können die Werte der zweiten Höhendaten B1 bis B16 auf Werte gesetzt werden, die näher an den tatsächlichen Werten liegen.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Hierbei sind gleiche Elemente mit gleichen Bezeichnungen belegt und nicht erneut beschrieben; die Beschreibung konzentriert sich auf die von der ersten Ausführungsform verschiedenen Elemente.
  • Gemäß einer dreidimensionalen Messung der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so an, dass die Leiterplatine 2 bewegt und das Blickfeld der CCD-Kamera 5 mit der ersten Position eines bestimmten Untersuchungsbereichs auf der Leiterplatine 2 zur Deckung gebracht wird.
  • Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bestrahlungsvorrichtung 4 so, dass diese das erste Lichtmuster mit der Periode von 2 μm ausstrahlt, und führt eine Steuerung zur aufeinanderfolgenden Umschaltung zwischen vier Bestrahlungsarten durch, wobei eine Phase des ersten Lichtmusters in Schritten von 1/4 Periode inkrementiert wird. Während die Ausstrahlung des ersten Lichtmusters mit sich verschiebender Phase auf diese Weise durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die CCD-Kamera 5, bildet den Untersuchungsbereichsteil (erste Position) für jede der Bestrahlungsarten ab und gewinnt Bilddaten als vier jeweilige Bilder.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt auf der Grundlage von jedem der gewonnenen vier Bilder von Bilddaten verschiedene Bildverarbeitungen und auf der Grundlage des oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläuterten bekannten Phasenverschiebungsverfahrens eine Höhenmessung für jede Koordinate (Pixel) aus. Die Steuerungsvorrichtung speichert dann die Höhenmessungen als die ersten Höhendaten.
  • Während dieser Verarbeitung steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so, dass die Leiterplatine 2 in der xy-Ebene schräg zu einer um einen halben Pixelabstand von der oben beschriebenen ersten Position liegenden Position bewegt wird. Danach bewirkt die Steuerungsvorrichtung 6, dass das Blickfeld der CCD-Kamera 5 mit der zweiten Position des bestimmten Untersuchungsbereichs der Leiterplatine 2 zur Deckung gebracht wird.
  • Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bestrahlungsvorrichtung 4 so an, dass diese das zweite Lichtmuster mit der Periode von 4 μm ausstrahlt, und führt eine Steuerung zur aufeinanderfolgenden Umschaltung zwischen vier Bestrahlungsarten durch, wobei wiederum eine Phase des ersten Lichtmusters in Schritten von 1/4 der Periode inkrementiert wird. Während die Ausstrahlung des zweiten Lichtmusters mit sich verschiebender Phase auf diese Weise durchgeführt wird, steuert die Steuerungsvorrichtung 6 ferner die CCD-Kamera 5 an, bildet den Untersuchungsbereichsteil (zweite Position) für jede der Bestrahlungsarten ab und gewinnt Bilddaten als vier jeweilige Bilder.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt auf der Grundlage von jedem der gewonnenen vier Bilder von Bilddaten verschiedene Arten der Bildverarbeitung und auf der Grundlage des Phasenverschiebungsverfahrens eine Höhenmessung für jede der Koordinaten (Pixel) durch. Die Steuerungsvorrichtung 6 speichert dann die Höhenmessungen als die zweiten Höhendaten.
  • Während dieser Verarbeitung steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so, dass die Leiterplatine 2 schräg in der xy-Ebene zu einer um einen halben Pixelabstand von der oben beschriebenen ersten Position liegenden Position bewegt wird. Danach bewirkt die Steuerungsvorrichtung 6, dass das Blickfeld der CCD- Kamera 5 mit der dritten Position des bestimmten Untersuchungsbereichs der Leiterplatine 2 in Deckung gebracht wird.
  • Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bestrahlungsvorrichtung 4 so, dass diese das erste Lichtmuster mit der Periode von 2 μm ausstrahlt, und führt eine Steuerung zur aufeinanderfolgenden Umschaltung zwischen vier Bestrahlungsarten durch, wobei eine Phase des ersten Lichtmusters in Schritten von 1/4 der Periode inkrementiert wird. Ferner steuert die Steuerungsvorrichtung 6, Während die Ausstrahlung des ersten Lichtmusters mit sich verschiebender Phase auf diese Weise durchgeführt wird, die CCD-Kamera 5 an, bildet den Untersuchungsbereichsteil (dritte Position) für jede der Bestrahlungsarten ab und gewinnt Bilddaten als vier jeweilige Bilder.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt auf der Grundlage von jedem der gewonnenen vier Bilder von Bilddaten verschiedene Arten der Bildverarbeitung auf der Grundlage des Phasenverschiebungsverfahrens eine Höhenmessung für jede der Koordinaten (Pixel) durch. Die Steuerungsvorrichtung 6 speichert dann die Höhenmessungen als die dritten Höhendaten.
  • Während dieser Verarbeitung steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Stellmotoren 15 und 16 so, dass die Leiterplatine 2 schräg in der xy-Ebene zu einer um einen halben Pixelabstand von der oben beschriebenen ersten Position liegenden Position bewegt wird. Danach bewirkt die Steuerungsvorrichtung 6, dass das Blickfeld der CCD-Kamera 5 mit der vierten Position des bestimmten Untersuchungsbereichs der Leiterplatine 2 ausgerichtet wird.
  • Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 6 die Bestrahlungsvorrichtung 4 so, dass diese das zweite Lichtmuster mit einer Periode von 4 μm ausstrahlt, und führt eine Steuerung zur aufeinanderfolgenden Umschaltung zwischen vier Bestrahlungsarten durch, wobei eine Phase des ersten Lichtmusters um 1/4 Periode inkrementiert wird. Ferner steuert die Steuerungsvorrichtung 6, während die Ausstrahlung des zweiten Lichtmusters mit sich verschiebender Phase auf diese Weise durchgeführt wird, die CCD-Kamera 5 an, bildet den Untersuchungsbereichsteil (vierte Position) für jede der Bestrahlungsarten ab und gewinnt Bilddaten als vier jeweilige Bilder.
  • Die Steuerungsvorrichtung 6 führt auf der Grundlage von jedem der gewonnenen vier Bilder von Bilddaten verschiedene Arten der Bildverarbeitung und auf der Grundlage des Phasenverschiebungsverfahrens eine Höhenmessung für jede der Koordinaten (Pixel) durch. Die Steuerungsvorrichtung 6 speichert dann die Höhenmessungen als die vierten Höhendaten.
  • Anschließend kombiniert die Steuerungsvorrichtung 6 die Messdaten an der ersten Position (erste Höhendaten), die Messdaten an der zweiten Position (zweite Höhendaten), die Messdaten an der dritten Position (dritte Höhendaten) und die Messdaten an der vierten Position (vierte Höhendaten). Eine Bildverarbeitung wird ausgeführt, indem diese Messdaten als ein einziges Messergebnis für diesen bestimmten Untersuchungsbereich kombiniert werden. Diese Bildverarbeitung ist nachfolgend ausführlich erläutert.
  • Die Bildverarbeitung ist nachfolgend anhand einer CCD-Kamera 5 erläutert, die eine Auflösung von zum Beispiel 4×4 Pixel pro Bildfeld beträgt.
  • Während der Kombinierungsverarbeitung werden in diesem Fall zuerst, wie es in 10 gezeigt ist, die ersten Höhendaten C1 bis C16, die zweiten Höhendaten D1 bis D16, die dritten Höhendaten E1 bis E16 und die vierten Höhendaten F1 bis F16 für jedes Pixel, das an einer jeweiligen der ersten bis vierten Position gewonnen wird, angeordnet, um Daten in einem 8×8-Gitter zu erzeugen. Zur deutlicheren Darstellung sind entsprechende Felder einer schachbrettmusterförmigen Anordnung in 10 (und ebenso in den 11 und 12) schraffiert dargestellt.
  • Anschließend wird eine Datenaustauschverarbeitung durchgeführt, in der die ersten Höhendaten C1 bis C16 und die dritten Höhendaten E1 bis E16 mit solchen ersten Höhendaten C1 bis C16 bzw. dritten Höhendaten E1 bis E16 ausgetauscht werden, die die Linienordnung berücksichtigen.
  • Betrachtet man zum Beispiel die ersten Höhendaten C6 in 11, die darin durch eine dicke Umrandung hervorgehoben sind, so beträgt der gespeicherte Wert, der durch Messung an der ersten Position gewonnen wurde, „4”. Die zweiten Höhendaten D5 und D6 und die vierten Höhendaten F2 und F6, die die ersten Höhendaten C6 umgeben und an diese angrenzen, werden als „16”, „12”, „12” bzw. „16” gespeichert. Obwohl in 11 nur diese Werte als die gespeicherten Werte gezeigt sind, werden die Höhendaten aller weiteren Positionen ebenso wie diese Höhendaten in dem Speicher gespeichert. Entsprechendes gilt für 12.
  • Auf die gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform sind, wenn der als die ersten Höhendaten gewonnene Wert „4 ± 1 μm” ist, die Kandidatenwerte der tatsächlichen Höhe für Lötpaste (Messobjekt) „4 ± 1 μm” und „14 ± 1 μm”. Das heißt, wenn die Linienordnung 1 ist, wird die tatsächliche Höhe als „4 ± 1 μm” genommen, und wenn die Linienordnung 2 ist, wird die tatsächliche Höhe als „14 ± 1 μm” genommen.
  • Danach, während der Datenaustauschverarbeitung durch Austausch von einem dieser Kandidatenwerte „4” and „14”, wird der geeignetste Kandidatenwert als der Wert ausgesucht, der von dem Mittelwert der zweiten Höhendaten D5 und D6 und der vierten Höhendaten F2 und F6 ((16 + 12 + 12 + 16)/4= 14), die diese ersten Höhendaten C6 umgeben, am wenigsten abweicht. Das heißt, die Linienordnung des Phasenverschiebungsverfahrens wird bestimmt. Anschließend wird der Wert der ersten Höhendaten C6 durch den Wert „14”, der die Linienordnung berücksichtigt, ausgetauscht. Die oben beschriebene Verarbeitung wird für alle ersten Höhendaten C1 bis C16 und dritten Höhendaten E1 bis E16 in gleicher Weise durchgeführt.
  • Anschließend wird auf der Grundlage der ersten Höhendaten C1 bis C16 und der dritten Höhendaten E1 bis E16, die die Linienordnung berücksichtigten, eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, indem die zweiten Höhendaten D1 bis D16 und die vierten Höhendaten F1 bis F16 korrigiert werden.
  • Betrachtet man zum Beispiel die zweiten Höhendaten D6 in 12, die darin durch eine dicke Umrandung hervorgehoben sind, so beträgt der gespeicherte Wert, der durch Messung an der zweiten Position gewonnen wurde, „12”. Die ersten Höhendaten C6 und C7 und die dritten Höhendaten E2 und E6, die die zweiten Höhendaten D6 umgeben und an diese angrenzen, werden in der oben beschriebenen Austauschverarbeitung als „16”, „12”, „12” bzw. „16” gespeichert.
  • Zuerst wird der Mittelwert ((14 + 12 + 12 + 14)/4 = 13) dieser 4, die zweiten Höhendaten D6 umgebenden ersten Höhendaten C6 und C7 und dritten Höhendaten E2 und E6 berechnet. Anschließend wird bestimmt, ob dieser Mittelwert innerhalb des Fehlerbereichs von „±2” der zweiten Höhendaten D6 liegt.
  • Anschließend, wenn bestimmt wurde, dass die zweiten Höhendaten D6 innerhalb dieses Fehlerbereichs „±2” liegen, wird, ebenso wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, der Mittelwert der ersten Höhendaten C6 und C7 und dritten Höhendaten E2 und E6 als der geeignetste Wert für die zweiten Höhendaten D6 verwendet.
  • Andererseits werden, wenn bestimmt wurde, dass die zweiten Höhendaten D6 nicht innerhalb dieses Fehlerbereichs „±2” liegen, in der gleichen Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die zweiten Höhendaten D6 (tatsächliche Messdaten) ohne Modifikation als der meist geeignete Wert für die zweiten Höhendaten D6 verwendet.
  • Wenn die oben beschriebene Verarbeitungsabfolge abgeschlossen ist, sind die Messdaten über das gesamte Blickfeld (Untersuchungsbereich) gewonnen, die eine Genauigkeit besitzen, die derjenigen von Messdaten äquivalent ist, die von abgebildeten Bilddaten von 8×8 Pixel gewonnen worden sind.
  • Wie es oben ausführlich beschrieben ist, hat die vorliegende Ausführungsform einen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform vergleichbaren Effekt. Das heißt, wie es in 13 gezeigt ist, kann zusätzlich zu einer Erhöhung der horizontalen Auflösung der messbare Höhenbereich vergrößert werden, ohne dabei die Auflösung in der Höhenrichtung zu verringern. In der vorliegenden Ausführungsform besteht, da das Problem der Teile fehlender Daten während der Kombination aller Höhendaten zur Erzeugung der hoch auflösenden Daten nicht besteht, auch nicht die Notwendigkeit zur Durchführung der Dateninterpolationsverarbeitung zur Interpolation von Daten. Dies hat zur Folge, dass Messdaten gewonnen werden können, die von den tatsächlichen Werten weniger abweichen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Einzelheiten der jeweiligen Ausführungsformen begrenzt. Zum Beispiel können eine Ausführungsform oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den nachfolgend beschriebenen Weisen implementiert sein.
    • (a) In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Messvorrichtung durch die Untersuchungsvorrichtung 1 zur Höhenmessung von Lötpaste, die auf der Leiterplatine 2 aufgedruckt ist, verkörpert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt. Zum Beispiel kann die Messvorrichtung durch eine Struktur zur Messung der Höhe von auf eine Leiterplatine gedruckten Löthöckern, elektronischen Komponenten und dergleichen verkörpert sein.
    • (b) In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele genannt, wo ein erstes Lichtmuster mit einer Periode von 2 μm und ein zweites Lichtmuster mit einer Periode von 4 μm kombiniert sind, und die Lötpaste (das Messobjekt) wird bis zu einer Höhe von 20 μm gemessen. Jedoch ist die Messvorrichtung nicht auf bestimmte Lichtmusterperioden oder Messbereiche beschränkt. Zum Beispiel ist eine Konfiguration möglich, in der die Periode des zweiten Lichtmusters vergrößert (z. B. auf ≥ 6 μm) und die Linienordnung des ersten Lichtmusters größer oder gleich 3 ist.
    • (c) Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass die räumliche Beziehung zwischen der CCD-Kamera 5 (Abbildungselement) und der Leiterplatine 2 (Messobjekt) durch relative Verlagerung geändert wird, indem die von der Basis 3 getragene Leiterplatine 2 bewegt wird. Jedoch ist die Messvorrichtung nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Es ist vielmehr eine Konfiguration möglich, die zum Beispiel eine relative Verlagerung dadurch realisiert, dass nur die CCD-Kamera 5 bewegt wird.
    • (d) Obwohl in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein CCD-Sensor (CCD-Kamera 5) als das Abbildungselement (Abbildungsmittel) verwendet wird, ist das Abbildungselement nicht auf diesen CCD-Sensor begrenzt. Zum Beispiel kann ein CMOS-Sensor oder dergleichen als das Abbildungselement verwendet werden. Ferner hat die CCD-Kamera 5 jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen eine Auflösung von 512 Pixel in Richtung der x-Achse und von 480 Pixel in Richtung der y-Achse. Jedoch ist die CCD-Kamera 5 nicht auf diese besondere Auflösung begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann wirksam auch auf Systeme angewendet werden, deren Auflösung niedriger oder höher ist.
    • (e) Das Verfahren der Korrekturverarbeitung der zweiten Höhendaten etc. und das Verfahren der Interpolationsverarbeitung der Teile fehlender Daten ist nicht auf die in jeder der oben beschriebenen Ordnungen begrenzt. Vielmehr kann eine Konfiguration verwendet werden, die eine solche Verarbeitung nach einem anderen Algorithmus durchführt.
  • 1
    Untersuchungsvorrichtung
    2
    Leiterplatine
    4
    Bestrahlungsvorrichtung
    5
    CCD-Kamera
    6
    Steuerungsvorrichtung
    15, 16
    Stellmotoren
    A1–A16
    erste Höhendaten
    B1–B16
    zweite Höhendaten
    C1–C16
    erste Höhendaten
    D1–D16
    zweite Höhendaten
    E1–E16
    dritte Höhendaten
    F1–F16
    vierte Höhendaten
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 6-6794 [0008]
    • - JP 2005-98884 [0009]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen mit: – einem Bestrahlungsmittel zum Strahlen von mehreren Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden und einer streifenförmigen Intensitätsverteilung auf wenigstens ein Messobjekt und Umschalten zwischen den einzelnen Lichtmustern; – einem Abbildungsmittel, das ein Abbildungselement zum Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, reflektierten Lichts umfasst; – einem Verlagerungselement zum Ändern einer räumlichen Beziehung zwischen dem Abbildungselement und dem Messobjekt; und – einem Bildverarbeitungsmittel zur Durchführung einer dreidimensionalen Messung auf der Grundlage der durch das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten, wobei das Bildverarbeitungsmittel umfasst: – ein erstes Berechnungsmittel zum Durchführen in einem Phasenverschiebungsverfahren von Berechnungen von Höhendaten als ersten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehren phasenverschobenen, ersten Lichtmustern mit einer ersten Periode gewonnenen phasenverschobenen Bilddaten auf eine erste Position; – ein zweites Berechnungsmittel zur Durchführung von Berechnungen in einem Phasenverschiebungsverfahren von Höhendaten als zweiten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehren phasenverschobenen, zweiten Lichtmustern mit einer zweiten Periode gewonnenen phasenverschobenen Bilddaten auf eine zweite Position, wobei die zweite Periode länger als die erste Periode und die zweite Position um einen halben Pixelabstand in einer vorbestimmten Richtung gegenüber der ersten Position verlagert ist; und – ein Datenaustauschmittel zum Austausch der ersten Höhendaten nach Identifizierung einer Linienordnung von allen ersten Höhendaten auf der Grundlage der zweiten Höhendaten, gegen einen Wert, der die identifizierte Linienordnung berücksichtigt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position eine Position ist, die gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in einer schrägen Richtung verlagert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Interpolationsmittel zur Interpolation eines Teils fehlender Daten auf der Grundlage der ersten Daten, die wenigstens die Linienordnung am Umfang des Teils fehlender Daten berücksichtigen, umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Korrekturmittel zur Korrektur des Werts der zweiten Höhendaten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel: – bestimmt, ob ein durch das zweite Berechnungsmittel berechneter Wert der zweiten Höhendaten an einer vorbestimmten Position innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs eines Mittelwerts der ersten Höhendaten, die die Linienordnung an einer Umfangsposition der vorbestimmten Position berücksichtigen, liegt; – die ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position verwendet, wenn der Wert innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt; und – die durch das zweite Berechnungsmittel berechneten zweiten Höhendaten als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position verwendet, wenn der Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt.
  6. Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen, mit: – einer Bestrahlungsvorrichtung zum Strahlen von mehreren Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden und einer streifenförmigen Intensitätsverteilung auf wenigstens ein Messobjekt und Umschalten zwischen den einzelnen Lichtmustern; – einer Kamera, die ein Abbildungselement zum Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, reflektierten Lichts umfasst; – einer Basis zum Ändern einer räumlichen Beziehung zwischen dem Abbildungselement und dem Messobjekt; und – einer Steuerungsvorrichtung zum Durchführen von dreidimensionalen Messungen auf der Grundlage von durch die Kamera abgebildeten Bilddaten, wobei die Steuerungsvorrichtung die dreidimensionalen Messungen durchführt, indem sie: – in einem Phasenverschiebungsverfahren eine Berechnung von Höhendaten als ersten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehreren phasenverschobenen ersten Lichtmustern mit einer ersten Periode auf eine erste Position gewonnenen phaseverschobenen Bilddaten durchführt; – in dem Phasenverschiebungsverfahren eine Berechnung von Höhendaten als zweiten Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehreren phasenverschobenen zweiten Lichtmustern mit einer zweiten Periode auf eine zweiten Position gewonnenen phaseverschobenen Bilddaten durchführt, wobei die zweite Periode länger als die erste Periode und die zweite Position gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in eine vorbestimmten Richtung verlagert ist; und – die ersten Höhendaten nach Identifizierung einer Linienordnung von allen ersten Höhendaten auf der Grundlage der zweiten Höhendaten, gegen einen Wert, der die identifizierte Linienordnung berücksichtigt, austauscht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position eine Position ist, die gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in einer schrägen Richtung verlagert ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ferner einen Teil fehlender Daten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die wenigstens die Linienordnung am Umfang des Teils fehlender Daten berücksichtigen, interpoliert.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung den Wert der zweiten Höhendaten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, korrigiert.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführte Korrektur umfasst: – Bestimmen, ob ein durch die Steuerungsvorrichtung berechneter Wert der zweiten Höhendaten an einer vorbestimmten Position innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs eines Mittelwerts der ersten Höhendaten, die die Linienordnung an einer Umfangsposition der vorbestimmten Position berücksichtigen, liegt; – Verwenden der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position, wenn der Wert innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt; und – Verwenden der durch die Steuerungsvorrichtung berechneten zweiten Höhendaten als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position, wenn der Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt.
  11. Verfahren zur Durchführung einer dreidimensionalen Messung, das die Schritte umfasst: – Strahlen von mehreren Lichtmustern mit unterschiedlichen Perioden und einer streifenförmigen Lichtverteilung auf wenigstens ein Messobjekt und Umschalten zwischen den mehreren Lichtmustern; – Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt wird, reflektierten Lichts; – Ändern einer räumlichen Beziehung zwischen einem Abbildungselement und dem Messobjekt; – Berechnen in einem Phasenverschiebungsverfahren von Höhendaten als erste Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehreren phasenverschobenen Lichtmustern mit einer ersten Periode auf eine erste Position gewonnenen phasenverschobenen Bilddaten; – Berechnen in einem Phasenverschiebungsverfahren Höhendaten als zweite Höhendaten für jede Pixeleinheit von Bilddaten auf der Grundlage von mehreren, durch Strahlen von mehreren phasenverschobenen Lichtmustern mit einer zweiten Periode auf eine zweite Position gewonnenen phasenverschobenen Bilddaten, wobei die zweite Periode länger als die erste Periode und die zweite Position gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in eine vorbestimmte Richtung verlagert ist; – Austauschen der ersten Daten nach Identifizieren einer Linienordnung von allen ersten Höhendaten auf der Grundlage der zweiten Höhendaten gegen einen Wert, der die identifizierte Linienordnung berücksichtigt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Position gegenüber der ersten Position um einen halben Pixelabstand in eine schräge Richtung verlagert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt zur Interpolation eines Teils fehlender Daten auf der Grundlage der ersten Höhendaten, die wenigstens die Linienordnung am Umfang des Teils fehlender Daten berücksichtigen, umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt zur Korrektur des Werts der zweiten Höhendaten auf der Grundlage der ersten Daten, die die Linienordnung berücksichtigen, umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: – Bestimmen, ob ein Wert der an einer vorbestimmten Position berechneten zweiten Höhendaten innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs eines Mittelwerts der ersten Höhendaten, die die Linienordnung an einer Umfangsposition der vorbestimmten Position berücksichtigen, liegt; – Verwenden der ersten Höhendaten, die die Linienordnung berücksichtigen, als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position, wenn der Wert innerhalb des vorbestimmte Fehlerbereichs liegt; und – Verwenden der berechneten zweiten Höhendaten als die zweiten Höhendaten der vorbestimmten Position, wenn der Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs liegt.
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