JP5683002B2 - 3次元測定装置、3次元測定方法及びプログラム - Google Patents
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Description
φ(x、y)=Tan−1{I3π/2(x、y)−Iπ/2(x、y)}/{I0(x、y)−Iπ(x、y)}・・・(1)
前記投影部は、照度を変化可能な照明を有し、前記照明からの光により測定対象物に縞を投影し、前記測定対象物に投影される前記縞の位相をシフトする。
前記撮像部は、前記縞が投影された前記測定対象物の画像を撮像する。
前記制御部は、前記測定対象物に投影される前記縞の位相を前記投影部により複数回シフトさせて前記撮像部に複数の前記画像を撮像させ、撮像された前記複数の画像から輝度値を抽出し、抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率を算出し、前記照明の照度を変化させて前記エラー率を前記照度毎に算出し、算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度を決定する。
この場合、前記制御部は、前記第1の領域及び第2の領域の前記エラー率である第1のエラー率及び第2のエラー率を、前記照明の照度を変化させて前記照度毎に算出し、算出された照度毎の前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率に基づいて、前記測定照度を決定してもよい。
前記測定対象物に投影される前記縞の位相を複数回シフトさせて複数の画像が撮像される。
撮像された前記複数の画像から輝度値が抽出される。
抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率が算出される。
前記照明の照度を変化させて前記エラー率が前記照度毎に算出される。
算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度が決定される。
前記測定対象物に投影される前記縞の位相を複数回シフトさせて複数の画像を撮像するステップを実行させる。
撮像された前記複数の画像から輝度値を抽出するステップを実行させる。
抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率を算出するステップを実行させる。
前記照明の照度を変化させて前記エラー率を前記照度毎に算出するステップを実行させる。
算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度を決定するステップを実行させる。
図1は、本発明の一実施形態に係る3次元測定装置100を示す図である。図1に示すように、3次元測定装置100は、測定対象物1を載置するステージ10と、投影部20と、撮像部15と、2次元画像取得用の照明部14と、制御部16と、記憶部17と、表示部18と、入力部19とを有する。
次に、3次元測定装置100の動作について説明する。
図2は、3次元測定装置100の動作を示すフローチャートである。
図3に示すように、測定対象物1としての基板1は、基板領域2(第1の領域)と、半田が形成された半田形成領域3(第2の領域)とを有している。
φ(x、y)=Tan−1{I3π/2(x、y)−Iπ/2(x、y)}/{I0(x、y)−Iπ(x、y)}・・・(2)
次に、図2のステップ110、111で説明した、位相φ(x、y)に基づく高さへの変換が不可(エラー)とされる条件や、高さへの変換が不可とされる画素の割合(エラー率)の算出方法について、詳細に説明する。
次に、図2のステップ114で説明した、投影部20の測定照度の決定方法について詳細に説明する。
図9に示すように、制御部16は、照度毎に、基板選択領域4のエラー率(第1のエラー率)と半田選択領域5のエラー率(第2のエラー率)との和を算出する。照度毎に、選択領域4、5のエラー率の和を算出すると、制御部16は、エラー率の和が最小となる照度を、投影部20の測定照度として決定する(ステップ302)。
以上説明したように、本実施系形態に係る3次元測定装置100では、投影部20の照度を変化させて3次元測定におけるエラー率を照度毎に算出し、算出された照度毎のエラー率に基づいて、測定対象物1を3次元測定するための測定照度を決定することができる。これにより、本実施形態に係る3次元測定装置100では、測定対象物1を3次元測定する際に、エラー率が小さい(エラーでない有効な画素数が多い)適切な測定照度で、測定対象物1を3次元測定することができる。
以上の説明では、測定対象物1として、実装部品を半田付けするための半田が形成された基板1(白基板1、青基板1)を例に挙げて説明した。しかし、測定対象物1は、これに限られない。測定対象物1の他の例としては、実装部品を接着するための接着剤が形成された基板が挙げられる。また、配線パターンが形成された配線基板、ランドが形成された基板、ガラスが印刷された基板、蛍光体が印刷された基板等が挙げられる。また、ナノ銀インク、ポリイミドインク、カーボンナノチューブインク等のインクが印刷された基板、シルク印刷が施された基板、アルミニウム電極が形成されたガラス基板(TFT(Thin Film Transistor)として用いられる)等が挙げられる。
Th1、Th2、Th3、Th4…閾値
1…測定対象物(基板)
2…基板領域
3…半田形成領域
4…基板選択領域
5…半田選択領域
15…撮像部
16…制御部
20…投影部
21…光源
22…集光レンズ
23…回折格子
24…投影レンズ
25…照度調整機構
26…格子移動機構
100…3次元測定装置
Claims (12)
- 照度を変化可能な照明を有し、前記照明からの光により測定対象物に縞を投影し、前記測定対象物に投影される前記縞の位相をシフトする投影部と、
前記縞が投影された前記測定対象物の画像を撮像する撮像部と、
前記測定対象物に投影される前記縞の位相を前記投影部により複数回シフトさせて前記撮像部に複数の前記画像を撮像させ、撮像された前記複数の画像から輝度値を抽出し、抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率を算出し、前記照明の照度を変化させて前記エラー率を前記照度毎に算出し、算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度を決定する制御部と
を具備する3次元測定装置。 - 請求項1に記載の3次元測定装置であって、
前記測定対象物は、第1の領域と、前記第1の領域とは前記エラー率が異なる第2の領域とを有し、
前記制御部は、前記第1の領域及び第2の領域の前記エラー率である第1のエラー率及び第2のエラー率を、前記照明の照度を変化させて前記照度毎に算出し、算出された照度毎の前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率に基づいて、前記測定照度を決定する
3次元測定装置。 - 請求項2に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記照度毎に前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率の和を算出し、前記照度毎の前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率の和に基づいて、前記測定照度を決定する
3次元測定装置。 - 請求項3に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率の和が、所定の閾値未満となる前記照度の範囲を判定し、前記照度の範囲の中間値を測定照度として決定する
3次元測定装置。 - 請求項3に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記照度の変化に対する、前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率の和の変化率に基づいて、前記測定照度を決定する
3次元測定装置。 - 請求項3に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率の和が最小となる照度を前記測定照度として決定する
3次元測定装置。 - 請求項3に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記第1のエラー率及び前記第2のエラー率のうち、少なくとも一方に重み係数を乗じて、第1のエラー率及び前記第2のエラー率のうち一方を優先させた上で、前記第1のエラー率及び第2のエラー率の和を算出する
3次元測定装置。 - 請求項1に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記縞の位相をシフトさせて撮像された前記複数の画像から抽出された前記輝度値について、前記複数の画像間で同じ画素に対応する輝度値の差を算出し、算出された前記輝度値の差が第1の閾値未満であるかを判定し、前記輝度の差が前記第1の閾値未満となる前記画素の割合を前記エラー率として算出する
3次元測定装置。 - 請求項8に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記複数の画像から抽出された、前記複数の画像間で同じ画素に対応する前記輝度値のうち、少なくとも1つの前記輝度値が第2の閾値以上であるかを判定し、前記輝度値が前記第2の閾値以上となる割合を前記エラー率として算出する
3次元測定装置。 - 請求項1に記載の3次元測定装置であって、
前記制御部は、前記縞の位相をシフトさせて撮像された前記複数の画像から抽出された、前記複数の画像間で同じ画素に対応する前記輝度値のうち、少なくとも1つの前記輝度値が所定の閾値以上であるかを判定し、前記輝度値が前記閾値以上となる割合を前記エラー率として算出する
3次元測定装置。 - 光の照度を変化可能な照明からの光により測定対象物に縞を投影し、
前記測定対象物に投影される前記縞の位相を複数回シフトさせて複数の画像を撮像し、
撮像された前記複数の画像から輝度値を抽出し、
抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率を算出し、
前記照明の照度を変化させて前記エラー率を前記照度毎に算出し、
算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度を決定する
3次元測定方法。 - 3次元測定装置に、
光の照度を変化可能な照明からの光により測定対象物に縞を投影するステップと、
前記測定対象物に投影される前記縞の位相を複数回シフトさせて複数の画像を撮像するステップと、
撮像された前記複数の画像から輝度値を抽出するステップと、
抽出された前記輝度値に基づいて、前記測定対象物の3次元測定におけるエラー率を算出するステップと、
前記照明の照度を変化させて前記エラー率を前記照度毎に算出するステップと、
算出された前記照度毎の前記エラー率に基づいて、前記測定対象物を3次元測定するための測定照度を決定するステップと
を実行させるプログラム。
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