专利名称：三维测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维测量装置。
背景技术：
一般，在将电子器件安装于印刷电路板上的场合，首先在设置于印刷电路板上的规定的电极布图上印刷焊锡膏。接着，根据该焊锡膏的粘性，将电子器件临时固定于印刷电路板上。然后，将上述印刷电路板导向回流焊炉，经由规定的回流步骤进行焊接。最近，在导向到回流焊炉的前一阶段，有必要检查焊锡膏的印刷状态，在上述检查时，有时采用三维测量装置。
近年来，人们提出有多种采用光的所谓非接触式的三维测量装置，比如，提出了涉及采用相移法的三维测量装置的技术。
在采用该相移法的三维测量装置中，通过由发出规定光的光源与光栅组合构成的照射机构，将光图案照射到被测量物(在该场合，为印刷电路板)，其中，光栅将来自该光源的光变换为光图案，该光图案具有正弦波状(条纹状)的光强度分布。接着，采用设置于正上方的摄像机构，观测基板上的点。摄像机构采用由透镜和摄像元件等构成的CCD照相机等。在此场合，画面上的测量对象点P的光的强度I由下述式表示:
I = e+f.cos Φ
(其中，e:直流光噪音(偏差成分)，f:正弦波的对比度(反射率)，Φ:因物体的凹凸而具有的相位)
在这里，通过对上述光栅进行移送或切换控制，例如按照4个阶段(Φ+0，φ + π/2，Φ + π，Φ+3 3Ι/2)使光图案的相位变化，获取图像，该图像具有与上述角度相对应的强度分布10、I1、12、13，根据下述式，求出调制量α:
a = arctan {(13-11) / (10-12)}
采用该调制量α，能求出印刷电路板上的焊锡膏等的测量对象点P的三维坐标(X，Y，Ζ)，由此，对测量对象的三维形状，特别是高度进行测量。
但是，上述照射机构仅仅为I个的情况下，由于会在被测量物(测量对象)产生没有被照射光图案的阴影的部分，故具有一种危险，即，无法进行该阴影部分的合理的测量。
针对该情况，一直以来，为了谋求测量精度的提高等效果，人们还提出从两个方向照射光图案进行测量的技术。
在此场合，在过去，形成了下述的方案，其中，在依次移送(或切换)第I照射机构的光栅的同时，在使相位多次发生变化的第I光图案的条件下，对规定的测量对象范围(摄像范围)的一组图像数据(比如，4个图像数据)全部进行摄像后，在依次移送等处理第2照射机构的光栅的同时，在使相位多次发生变化的第2光图案的条件下，对该测量对象范围的I组图像数据全部进行摄像。
相对该情况，近年，人们还提出有下述的技术，其中，通过交替反复地进行下述的操作，谋求测量时间的缩短(比如，参照专利文献I)，该操作为，在移送等处理第I照射机构的光栅的期间，从第2照射机构照射第2光图案，进行摄像，另一方面，在移送等处理第2照射机构的光栅的期间，从第I照射机构照射第I光图案，进行摄像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-276607号公报发明内容
发明要解决的课题
但是，通常，在照相机等的摄像在较强的照明条件下短时间地进行的场合，受到机械振动的影响变�。室越隙淌奔�(比如，2msec)进行。
另一方面，为了避免振动等，照明机构的光栅的移送花费较长的时间(比如，20msec)进行。另外，即使在光栅采用液晶快门等的情况下，与上述情况相同，其切换控制需要较长的时间。
因此，在上述专利文献I的方案的条件下，比如，针对规定的测量对象范围，假定在两个光图案的条件下摄像的次数共计为8次(针对各光图案，每个4次)，一次摄像所花费的时间分别为‘2msec’，一次光栅的移送所花费的时间分别为‘20msec’的场合，像图6所示的那样，在规定的测量对象范围的全部的处理结束为止，要求较长的测量时间，即，[第I光栅的移送时间(20ms) +第2光栅的移送时间(20ms) ] X4次=共计‘160msec’。
此外，在于一块印刷电路板上设定多个测量对象范围的场合，该一块印刷电路板的测量所需要的时间进一步地变为其数倍。由此，要求测量时间进一步的缩短。
还有，上述课题不必限于印刷于印刷电路板上的焊锡膏等的高度测量，也包括其它的三维测量装置的领域。
本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种三维测量装置，其中，在采用相移法而进行三维测量时，能谋求测量精度的提高，并且能谋求测量时间的缩短。
用于解决课题的技术方案
下面分项地对适合于解决上述课题的各技术方案进行说明。此外，根据需要，在相应的技术方案的后面，记载有特有的作用效果。
机构I涉及一种三维测量装置，其包括:
第I照射机构，该第I照射机构具有发出规定的光的第I光源与第I光栅，该第I光栅将来自该第I光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第I光图案，该第I照射机构能将该第I光图案从第I位置照射到被测量物；
第I光栅控制机构，该第I光栅控制机构控制上述第I光栅的移送或切换，多次地改变从上述第I照射机构照射的上述第I光图案的相位；
第2照射机构，该第2照射机构具有发出规定的光的第2光源与第2光栅，该第2光栅将来自该第2光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第2光图案，该第2照射机构能将该第2光图案从与第I位置不同的第2位置照射到被测量物；
第2光栅控制机构，该第2光栅控制机构控制上述第2光栅的移送或切换，多次地改变从上述第2照射机构照射的上述第2光图案的相位；
摄像机构，该摄像机构能对来自照射了上述第I光图案或第2光图案的上述被测量物的反射光进行摄像；
图像处理机构，该图像处理机构依据多个图像数据通过相移法进行三维测量，该多个图像数据依据相位多次发生变化的上述第I光图案或第2光图案的照射而获得，其特征在于，
在进行第I摄像处理之后进行第2摄像处理，在上述第I摄像处理和上述第2摄像处理结束后，同时地进行上述第I光栅和上述第2光栅的移送或切换处理，
上述第I摄像处理为，照射上述相位不同的多个第I光图案而进行的多次摄像处理中的一次，
上述第2摄像处理为，照射上述相位不同的多个第2光图案而进行的多次摄像处理中的一次。
按照上述机构1，通过从两个方向照射光图案，能尽可能地防止在被测量物上产生没有照射光图案的阴影的部分的情况。其结果是，能谋求测量精度的提高。
此外，在本机构中，形成下述的方案，其中，在进行第I光图案的一次第I摄像处理后，进行第2光图案的一次第2摄像处理，在这些处理结束后，集中地同时进行第I光栅和第2光栅的移送或切换处理。
由此，针对规定的测量对象范围，能缩短到获得进行三维测量所必需的全部的图像数据为止所需要的时间。
比如，在针对规定的测量对象范围，假定在两个光图案的条件下摄像的次数共计为8次(针对各光图案，每个4次)，一次摄像所花费的时间分别为‘2msec’，一次光栅的移送或切换所花费的时间分别为‘20msec’的场合，在本机构中，结束规定的测量对象范围的全部的处理为止所必需的时间为[第I光图案照射时的摄像时间(2ms) +第2光图案照射时的摄像时间(2ms) +第I光栅和第2光栅的移送时间(20ms)] X 4次=共计‘96msec’。即，与分别进行第I光栅和第2光栅的移送等处理的上述专利文献I的方案相比较，能实现‘64msec (40% )，的缩短。
其结果是，按照本机构，能以更短的时间，实现更高精度的测量。
此外，在上述专利文献I的方案中，由于在移送等处理一个照射机构的光栅的期间，从另一照射机构照射光图案进行摄像，故还具有受到下述机械的振动或电噪音的影响产生测量误差等的危险，即，通过促动器等移送光栅时的机械的振动或在切换控制构成光栅的液晶快门等时产生的电噪音的影响。
对于该情况，在本机构中，由于在第I摄像处理或第2摄像处理中的处理中，无法进行第I光栅和第2光栅的移送或切换处理，故能抑制上述缺陷的发生。其结果是，能谋求测量精度的进一步提闻。
机构2涉及一种三维测量装置，其包括:
第I照射机构，该第I照射机构具有第I光源与第I光栅，该第I光源发出具有第I波长成分的光，该第I光栅将来自该第I光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第I光图案，该第I照射机构能将该第I光图案从第I位置照射到被测量物；
第I光栅控制机构，该第I光栅控制机构控制上述第I光栅的移送或切换，多次改变从上述第I照射机构照射的上述第I光图案的相位；
第2照射机构，该第2照射机构具有第2光源与第2光栅，该第2光源发出具有与上述第I波长成分不同的第2波长成分的光,该第2光栅将来自该第2光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第2光图案，该第2照射机构能将该第2光图案从与上述第I位置不同的第2位置照射到被测量物；
第2光栅控制机构，该第2光栅控制机构控制上述第2光栅的移送或切换，多次地改变从上述第2照射机构照射的上述第2光图案的相位；
摄像机构，该摄像机构能针对每个光成分，将反射光分离，进行摄像，该反射光来自照射了上述第I光图案和第2光图案的上述被测量物；
图像处理机构，该图像处理机构依据多个图像数据通过相移法进行三维测量，该多个图像数据依据相位多次发生变化的上述第I光图案或第2光图案的照射而获得，其特征在于，在进行第I摄像处理的同时，进行第2摄像处理，在上述第I摄像处理和上述第2摄像处理结束后，同时地进行上述第I光栅和上述第2光栅的移送或切换处理，
上述第I摄像处理为，照射上述相位不同的多个第I光图案而进行的多次摄像处理中的一次，
上述第2摄像处理为，照射上述相位不同的多个第2光图案而进行的多次摄像处理中的一次。
按照上述机构2，实现与上述机构I相同的作用效果。此外，本机构形成下述的方案，其中，同时照射波长成分相互不同的多个光图案，可针对每个光成分，将来自照射了这些光图案的被测量物的反射光分离，进行摄像。其结果是，能同时地进行第I摄像处理和第2摄像处理，能进一步缩短测量时间。
比如，针对规定的测量对象范围，假定在两个光图案的条件下摄像的次数共计为8次(针对各光图案，每个4次)，一次摄像所花费的时间分别为‘2msec’，一次光栅的移送或切换所花费的时间分别为‘20msec’的场合，在本机构中，结束规定的测量对象范围的全部的处理为止所必需的时间为[第I光图案和第2光图案的照射时的摄像时间(2ms) +第I光栅和第2光栅的移送时间(20ms)]X4次=共计‘88msec’。即，与分别进行第I光栅和第2光栅的移送等处理的上述专利文献I的方案相比较，能实现‘72mSec(45% ) ’的缩短。
其结果是，按照本机构，能以更短的时间，实现更高精度的测量。
机构3涉及一种机构I或2所述的三维测量装置，其特征在于，在至少进行上述各摄像处理的期间，将上述摄像机构和上述被测量物的位置关系固定。
按照上述机构3，由于摄像中的摄像机构和被测定物的位置关系没有变化，故能防止测量对象范围变窄等情况。其结果是，能谋求被测量物全体的测量所花费的测量时间的缩短，该被测量物为设定多个测量对象范围的印刷电路板等。
机构4涉及根据机构I 3中的任意一项所述的三维测量装置，其特征在于，上述第I光图案为第I周期的光图案，并且上述第2光图案为与上述第I周期不同(比如，长于第I周期)的第2周期的光图案。
按照上述机构4，能获得两个效果，该两个效果为，能增加可测量的高度范围，其作为采用较长的周期的光图案(比如，第2光图案)的优点；以及可实现分辨率高的高精度的测量，其作为采用周期短的光图案(比如，第I光图案)的优点。其结果是，能在较宽动态范围内进行高分辨率的测量，能实现更高精度的测量。
图1为以示意方式表示基板检查装置的外观结构立体图2为表示基板检查装置的电路结构的方框图3为用于说明照相机和照明装置的处理动作的时序图4为用于说明另一实施方式的照相机和照明装置的处理动作的时序图5(a) 图5(c)为用于说明照相机的曝光和数据转送的处理动作的时序图6为用于说明现有的照相机和照明装置的处理动作的时序图。
具体实施方式
下面参照附图，对一个实施方式进行说明。
图1为以示意方式表示具有本实施方式的三维测量装置的基板检查装置I的外观结构图。像该图所示的那样，基板检查装置I包括:装载台3，该装载台3用于装载作为被测量物的印刷电路板2，该被测量物为被印刷的作为测量对象的焊锡膏；两个照明装置(作为第I照射机构的第I照明装置4A，和作为第2照射机构的第2照明装置4B)，其用于对于印刷电路板2的表面从斜上方照射规定的光图案；作为摄像机构的照相机5，其用于对印刷电路板2上的照射了光图案的部分进行摄像；控制装置6，其用于进行基板检查装置I内的各种控制、图像处理、运算处理。控制装置6构成本实施方式的图像处理机构。
第I照明装置4A包括发出规定光的第I光源4Aa，与形成第I光栅的第I液晶快门4Ab，该第I光栅用于将来自该第I光源4Aa的光变换为具有条纹状的光强度分布的第I光图案，能使相对于印刷电路板2，从斜上方按照每次四分之一的间距进行相位变化的条纹状的第I光图案照射。在这里，对液晶快门4Ab中的光栅形态进行切换控制的机构相当于第I光栅控制机构。
同样，第2照明装置4B包括发出规定光的第2光源4Ba，与形成第2光栅的第2液晶快门4Bb，该第2光栅用于将来自该第2光源4Ba的光变换为具有条纹状的光强度分布的第2光图案，能使相对于印刷电路板2，从斜上方按照每次四分之一的间距进行相位变化的条纹状的第2光图案照射。在这里，对液晶快门4Bb中的光栅形态进行切换控制的机构相当于第2光栅控制机构。
更具体地说，在各照明装置4A、4B中，从光源4Aa、4Ba发出的光通过光纤导向一对聚光透镜，在这里形成平行光。该平行光经由液晶快门4Ab、4Bb导向投影透镜。接着，将条纹状的光图案从投影透镜照射到印刷电路板2上。像这样，通过在各照明装置4A、4B中采用液晶快门4Ab、4Bb制作条纹的光图案的场合，能得到其照度接近理想的正弦波的条纹的光图案，由此，提高了三维测量的测量分辨率。另外，能进行光图案的相位变化的电控制，能谋求控制系统的紧凑化。
此外，在本实施方式中，在各照明装置4A、4B中，各光图案按照与矩形的印刷电路板2的一对边平行，沿X轴方向照射的方式设定。即，光图案的条纹按照与X轴方向相垂直，并且沿Y轴方向平行的方式照射。
另外，两个照明装置4A、4B按照沿照相机5的摄像方向的基本垂直方向(Z轴方向)观看的平面图(X-Y平面)中，设置于夹持印刷电路板2而互相面对的位置。在这里，设置第I照明装置4A的位置相当于本实施方式的第I位置，设置第2照明装置4B的位置相当于第2位置。
在装载台3上设置电动机15、16，该电动机15、16通过控制装置6被驱动控制，由此，装载于装载台3上的印刷电路板2能向任意的方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。
照相机5由透镜、摄像元件等构成。摄像元件采用CMOS传感器。显然，摄像元件并不限于此，也可采用比如CXD传感器等。
下面对控制装置6的电路结构进行说明。像图2所示的那样，控制装置6包括:CPU,该CPU管控基板检查装置I的整体控制；输入输出界面21 ;输入装置22，该输入装置22为由键盘、鼠标或接触面板构成的‘输入机构’；显示装置23,该显示装置23为CRT、液晶等的具有显示画面的‘显示机构’；图像数据存储装置24，该图像数据存储装置24用于存储基于照相机5的摄像的图像数据；用于存储各种运算结果的运算结果存储装置25 ;预先存储各种信息的设定数据存储装置26。另外，各装置22 26与CPU和输入输出界面21进行电连接。
下面参照图3的时序图，对通过控制装置6进行的三维测量处理的步骤进行详细说明。
控制装置6首先驱动控制电动机15、16，使印刷电路板2移动，将照相机5的视野对准印刷电路板2上的规定的检查区域(测量对象范围)。另外，检查区域为以照相机5的视野的尺寸为I个单位，预先分割印刷电路板2的表面后产生的区域中的I个区域。
并且，控制装置6切换控制两个照明装置4A、4B的液晶快门4Ab、4Bb，将形成于该两个液晶快门4Ab、4Bb上的第I光栅和第2光栅的位置设置在规定的基准位置。
如果第I光栅和第2光栅的切换设定完成，则控制装置6在规定的时刻Tl开始第I摄像处理。具体来说，使第I照明装置4A的第I光源4Aa发光，开始第I光图案的照射，并且驱动控制照相机5，开始照射了该第I光图案的检查区域部分的摄像。
接着,控制装置6在从摄像开始,经过规定时间(在本实施方式中，为2msec)后的时刻T2，结束第I摄像处理。即，结束第I光图案的照射，并且结束该第I光图案的第I次的摄像。另外，将通过照相机5拍摄的图像数据转送而存储于图像数据存储装置24中。
然后，控制装置6在上述第I摄像处理结束的同时，于时刻T2开始第2摄像处理。具体来说，使第2照明装置4B的第2光源4Ba发光，开始第2光图案的照射，并且驱动控制照相机5，开始照射了该第2光图案的检查区域部分的摄像。
之后，控制装置6在从摄像开始，经过规定时间(在本实施方式中，为2msec)后的时刻T3，结束第2摄像处理。即，结束第2光图案的照射，并且结束该第2光图案的第I次的摄像。
然后，控制装置6在上述第2摄像处理结束的同时，于时刻T3，开始两个照明装置4A、4B的液晶快门4Ab、4Bb的切换处理。具体来说，将形成于两个液晶快门4Ab、4Bb的第I光栅和第2光栅的位置分别从上述基准位置切换设定到各光图案的相位按照四分之一间距(η/2)错开的第2位置。
接着，控制装置6在从上述切换处理的开始，经过规定时间(在本实施方式中为20msec)后的时刻T4，结束该切换处理。
如果该切换处理结束，则控制装置6在时刻T4，再次进行与上述时刻Tl的处理相同的处理。即，控制装置6在相对上述第I次的第I摄像处理时，按照四分之一间距错开的第I光图案的条件下，开始第2次的第I摄像处理。然后，多次反复地进行与上述时刻Tl T4的处理相同的处理。
像这样，反复4次地进行上述一系列的处理，由此，能获得针对规定的检查区域，进行三维测量所必要的全部的图像数据(在本实施方式中，每次4画面量，共计8画面量的图像数据)。
接着，控制装置6根据基于相位发生4次变化的各光图案的照射而获得的4个图像数据，通过同样在背景技术中描述的公知的相移法，进行高度测量(三维测量)。
像这样获得的各检查区域的测量数据存储于控制装置6的运算结果存储装置25中。接着，根据该每个检查区域的测量数据，测量高于基准面的焊锡膏的印刷范围，对该范围内的各部位的高度进行积分，由此，计算已印刷的焊锡膏的量。接着，对像这样求出的焊锡膏的位置、面积、高度或量等的数据与预先存储于设定数据存储装置26中的基准数据进行比较判断，根据该比较结果是否在允许范围内，判断该检查区域中的焊锡膏的印刷状态是否良好。
在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制电动机15、16，将印刷电路板2移动到下一检查区域，然后，在全部的检查区域，反复进行上述一系列的处理。
像在上面具体描述的那样，按照本实施方式，通过从两个方向照射光图案，能尽可能地防止在印刷电路板2上的下述情况，S卩，产生没有被照射光图案的阴影的部分。其结果是，能谋求测量精度的提高。
另外，本实施方式为下述的方案，其中，在进行第I光图案的一次第I摄像处理后，进行第2光图案的一次第2摄像处理，在这些处理结束后，集中地同时进行第I光栅和第2光栅的切换处理。
由此，针对规定的检查区域，能缩短到获得进行三维测量所必需的全部的图像数据为止所需要的时间，能以更短的时间，实现更高精度的测量。
如，在本实施方式中，在结束规定的检查区域的全部的处理为止所必需的时间为[第I摄像处理所需要的时间(2ms) +第2摄像处理所需要的时间(2ms) +第I光栅和第2光栅的切换所需要的时间(20ms)]X4次=共计‘96msec’。
另外，在切换控制两个照明装置4A、4B中的一个的液晶快门4Ab、4Bb的期间，从另一照明装置4A、4B照射光图案，进行摄像的方案的场合，还具有受到在切换控制液晶快门4Ab、4Bb时产生的电噪音的影响，产生测量误差等的危险。
对于该情况，在本实施方式中，由于在第I摄像处理或第2摄像处理的处理中，不进行两个液晶快门4Ab、4Bb (第I光栅和第2光栅)的切换处理，故能抑制上述缺陷的发生。其结果是，能谋求测量精度的进一步提高。
此外，在本实施方式中，在至少进行规定的检查区域的数据获得的期间(进行上述各摄像处理的期间)，使印刷电路板2停止，将照相机5和印刷电路板2的位置关系固定。即，由于摄像中的照相机5和印刷电路板2的位置关系没有改变，故能防止检查区域的变窄等的情况。其结果是，像本实施方式那样，在设定多个检查区域的印刷电路板2的测量中，能谋求测量时间的缩短。
还有，并不限于上述实施方式的记载内容，也可比如，像下述那样实施。显然，在下面没有列举的其它的应用例子、变更例子当然也是可能的。
(a)在上述实施方式中，在测量印刷而形成于印刷电路板2上的焊锡膏的高度的基板检查装置I中，具体实现三维测量装置，但是，并不限于此，也可在测量比如，印刷于基板上的焊锡球、安装于基板上的电子器件等其它部件的高度的方案中具体实现。
(b)在上述实施方式的相移法中，有形成光图案的相位每次按照四分之一间距变化的方案，但是，并不限于此，也可形成光图案的相位每次按照三分之一间距变化的方案。
(c)在上述实施方式中，有下述的方案，其中，用于将来自光源4Aa、4Ba的光变换为条纹状的光图案的光栅由液晶快门4Ab、4Bb构成，并且通过对其进行切换控制，使光图案的相位移动。并不限于此，比如，也可形成比如，通过压电促动器等移送机构移送光栅部件，改变光图案的相位的方案。
(d)在上述实施方式中，没有特别谈及光源4Aa、4Ba的波长，但是，也可形成使各光源4Aa、4Ba的波长不同的方案。比如，也可使第I光源4Aa为发出具有第I波长成分(红色成分)的光的光源，并且使第2光源4Ba为发出具有第2波长成分(绿色成分)的光的光源。
在本场合，作为照相机5,其能针对各光成分,将来自照射有第I光图案和第2光图案的印刷电路板2的反射光分离，进行摄像，由此，能同时照射波长成分相互不同的第I光图案和第2光图案，能同时进行第I摄像处理和第2摄像处理。
在这里，参照图4的时序图，对通过本方案进行的处理步骤进行具体描述。另外，作为能针对上述各光成分进行分离、摄像的照相机，采用比如具有与各波长区域相对应的多个二向色镜和摄像部的CCD彩色照相机、或针对各像素能摄像的波长区域不同的单片式彩色照相机等。
如果第I光栅和第2光栅的初始设定完成，则首先，控制装置6同时开始第I摄像处理和第2摄像处理(时刻SI)。
接着，控制装置6在经过规定时间2msec时，同时结束第I摄像处理和第2摄像处理(时刻S2)。
然后，控制装置6在两个摄像处理的结束的同时(时刻S2)，开始两个照明装置4A、4B的液晶快门4Ab、4Bb的切换处理，如果由此，经过规定时间20msec，则结束该切换处理(时刻S3)。
另外，在该切换处理结束的同时(时刻S3)，控制装置6开始第2次的第I摄像处理和第2摄像处理。然后，按照多次反复进行与上述时刻SI S3的处理相同的处理。
像这样，采用本方案，则在结束规定的检查区域的全部的处理为止所必需的时间为[第I摄像处理和第2摄像处理所需要的时间(2ms) +第I光栅和第2光栅的切换所需要的时间(20ms) ] X4次=共计‘88msec’，与上述实施方式相比较,能进一步缩短测量时间。
(e)在上述实施方式中，关于照相机5的摄像处理，仅仅记载“摄像”，但是，更具体地说，分为实质的摄像时的曝光处理和已拍摄的数据的转送处理。
于是，在照相机5采用普通的CCD照相机等的场合，由于无法在曝光中进行数据转送，故在像上述实施方式那样，连续地进行第I摄像处理和第2摄像处理的场合，像图5(a)所示的例子那样，交替反复进行曝光处理和数据转送处理。
相于该情况，在照相机5采用CMOS照相机、或具有能在数据转送中曝光的功能的CCD照相机等的场合，由于能部分重复地进行曝光处理和数据转送处理，故能谋求摄像时间及测量时间的缩短。
具体来说，在曝光时间按照短于转送时间的方式设定的场合，像图5(b)所示的例子的那样，在通过第I曝光获得的第I数据转送中，如果在第2曝光没有结束的最终限度的时刻，如果开始该第2曝光，则在一边防止通过第I曝光获得的数据的消失，一边能尽可能地缩短第I摄像处理和第2摄像处理所需要的摄像时间。
另一方面，在曝光时间按照长于转送时间的方式设定的场合，像图5(c)所示的例子的那样，如果在第I曝光结束后，如果立刻开始第2曝光，则能尽可能地缩短第I摄像处理和第2摄像处理所需要的摄像时间。
(f)在上述实施方式中，形成了在与第I摄像处理的结束的同时，开始第2摄像处理的方案，但是，并不限于此，也可形成比如，在第I摄像处理结束后，在经过规定时间(比如，Imsec)后，开始第2摄像处理。
同样，在上述实施方式中，形成下述的方案，该方案为在第2摄像处理的结束的同时，开始两个液晶快门4Ab、4Bb的切换处理，但是，并不限于此，也可形成下述的方案，该方案为比如，第2摄像处理结束后，在经过规定时间(比如，lmsec)后，开始两个液晶快门4Ab、4Bb的切换处理。
(g)在上述实施方式中，没有特别谈及各光图案的周期(条纹间距)，但是，也可形成使各光图案的周期不同的方案。如，将第I光图案作为第I周期(比如，600μπι)的光图案，并且将第2光图案也可作为比上述第I周期长的第2周期(比如，800 μ m)的光图案。如果像这样，将周期短的第I光图案与周期长的第2光图案组合，进行测量，则能获得两个效果，该两个效果为；能增加可测量的高度范围，其作为采用较长的周期的第2光图案的优点；以及能实现分辨率的高精度的测量，其作为采用周期短的第I光图案的优点。其结果是，能在较宽的动态的范围内进行高分辨率的测量，能实现更高精度的测量。
在这里，不仅仅为I种、I个方向，也可形成从多个方向照射同种(相同周期)的光图案的方案。比如，也可形成像上述实施方式那样，具有两组的面对地设置的第I照明装置4A和第2照明装置4B,该4个照明装置4A和照明装置4B以印刷电路板2为中心,按照90°间隔设置的方案。
但是，在该方案中，也具有产生仅仅照射第I光图案、第2光图案中的任意一者的区域的危险。
对于该情况，也可形成下述的方案，该方案为比如，分别每次两个地具有第I照明装置4A和第2照明装置4B，并且该第I照明装置4A和第2照明装置4B以印刷电路板2为中心，按照90°间隔交替地设置，即，形成两个第I照明装置4A按照面对的方式设置，并且两个第2照明装置4B按照面对的方式设置。
通过该方案，能尽可能地减小产生仅仅照射第I光图案，第2光图案中的任意一者的区域的比例。其结果是，能进行精度更高的测量。
(h)在上述实施方式中，各光图案与矩形的印刷电路板2的一对边平行地沿X轴方向照射。即，光图案的条纹与X轴方向相垂直，并且与Y轴方向平行地照射的方案。并不限于此，也可形成比如，光图案的条纹按照与矩形的印刷电路板2或照相机5的摄像视野(检查区域)的各边倾斜地(比如，从平面倾斜45度)交叉的方式照射的方案。
(i)在上述实施方式中，就沿作为照相机5的摄像方向的基本垂直的方向(Z轴方向)观看的平面(X-Y平面)而观看来说，照明装置4A、4B以印刷电路板2为中心而从平面看以等间距地设置于夹持印刷电路板2而面对的位置。并不限于此，照明装置4A、4B的设置能按照不产生未照射各光图案的阴影的部分的方式，对应于印刷电路板2的结构等，任意地设定。
标号说明
标号I表示基板检查装置；
标号2表不印刷电路板；
标号4A表示第I照明装置；
标号4Aa表不第I光源；
标号4Ab表示第I液晶快门；
标号4B表示第2照明装置；
标号4Ba表不第2光源；
标号4Bb表示第2液晶快门；
标号5表示照相机；
标号6表示控制装置。
权利要求
1.一种三维测量装置，其包括: 第I照射机构，该第I照射机构具有发出规定的光的第I光源与第I光栅，该第I光栅将来自该第I光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第I光图案，该第I照射机构能将该第I光图案从第I位置照射到被测量物； 第I光栅控制机构，该第I光栅控制机构控制上述第I光栅的移送或切换，多次地改变从上述第I照射机构照射的上述第I光图案的相位； 第2照射机构，该第2照射机构具有发出规定的光的第2光源与第2光栅，该第2光栅将来自该第2光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第2光图案，该第2照射机构能将该第2光图案从与第I位置不同的第2位置照射到被测量物； 第2光栅控制机构，该第2光栅控制机构控制上述第2光栅的移送或切换，多次地改变从上述第2照射机构照射的上述第2光图案的相位； 摄像机构，该摄像机构能对来自照射了上述第I光图案或第2光图案的上述被测量物的反射光进行摄像； 图像处理机构，该图像处理机构依据多个图像数据通过相移法进行三维测量，该多个图像数据依据相位多次发生变化的上述第I光图案或第2光图案的照射而获得，其特征在于， 在进行第I摄像处理之后进行第2摄像处理，在上述第I摄像处理和上述第2摄像处理结束后，同时地进行上述第I光栅和上述第2光栅的移送或切换处理， 上述第I摄像处理为，照射上述相位不同的多个第I光图案而进行的多次摄像处理中的一次， 上述第2摄像处理为，照射上述相位不同的多个第2光图案而进行的多次摄像处理中的一次。
2.—种三维测量装置，其包括: 第I照射机构，该第I照射机构具有第I光源与第I光栅，该第I光源发出具有第I波长成分的光，该第I光栅将来自该第I光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第I光图案，该第I照射机构能将该第I光图案从第I位置照射到被测量物； 第I光栅控制机构，该第I光栅控制机构控制上述第I光栅的移送或切换，多次地改变从上述第I照射机构照射的上述第I光图案的相位； 第2照射机构，该第2 照射机构具有第2光源与第2光栅，该第2光源发出具有与上述第I波长成分不同的第2波长成分的光,该第2光栅将来自该第2光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的第2光图案，该第2照射机构能将该第2光图案从与上述第I位置不同的第2位置照射到被测量物； 第2光栅控制机构，该第2光栅控制机构控制上述第2光栅的移送或切换，多次地改变从上述第2照射机构照射的上述第2光图案的相位； 摄像机构，该摄像机构能针对每个光成分，将反射光分离，进行摄像，该反射光来自照射了上述第I光图案和第2光图案的上述被测量物； 图像处理机构，该图像处理机构依据多个图像数据通过相移法进行三维测量，该多个图像数据依据相位多次发生变化的上述第I光图案或第2光图案的照射而获得，其特征在于，在进行第I摄像处理的同时，进行第2摄像处理，在上述第I摄像处理和上述第2摄像处理结束后，同时地进行上述第I光栅和上述第2光栅的移送或切换处理， 上述第I摄像处理为，照射上述相位不同的多个第I光图案而进行的多次摄像处理中的一次， 上述第2摄像处理为，照射上述相位不同的多个第2光图案而进行的多次摄像处理中的一次。
3.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，至少在进行上述各摄像处理的期间，将上述摄像机构和上述被测量物的位置关系固定。
4.根据权利要求2所述的三维测量装置，其特征在于，至少在进行上述各摄像处理的期间，将上述摄像机构和上述被测量物的位置关系固定。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的三维测量装置，其特征在于，将上述第I光图案作为第I周期的光图案，并且将上述第2光图案作为与第I周期不同的第2周期的光图案。
全文摘要
本发明提供一种三维测量装置，其中，在采用相移法而进行三维测量时，能谋求测量精度的提高，并且能谋求测量时间的缩短。基板检查装置包括对印刷电路板照射条纹状的光图案的照射装置；对其摄像的照相机；根据已拍摄的图像数据进行三维测量的控制装置。照射装置包括发出规定光的光源与液晶快门，该液晶快门形成用于将该光变换为条纹状的光图案的光栅。控制装置在进行第1摄像处理后进行第2摄像处理，在两个摄像处理结束后，同时进行两个照射装置的光栅的切换处理，其中，上述第1摄像处理为从第1照射装置照射第1光图案而进行的多次摄像处理中的一次，该第2摄像处理为从第2照射装置照射第2光图案而进行的多次摄像处理中的一次。
文档编号G01B11/25GK103162642SQ201210132219
公开日2013年6月19日 申请日期2012年4月27日 优先权日2011年12月15日
发明者石垣裕之 申请人:Ckd株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
