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JP6317296B2 - ３次元形状の測定方法及び測定装置 - Google Patents

３次元形状の測定方法及び測定装置 Download PDF

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Description

本発明は、３次元形状の測定方法及び測定装置に関し、より詳細には、ベアボードに対するＣＡＤ情報から抽出されたフィーチャー情報（ｆｅａｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）または、ベアボードの学習（ｌｅａｒｎｉｎｇ）を通じて抽出されたフィーチャー情報を用いてボードの検査領域を再設定（ｒｅａｌｉｇｎ）し、ボードの３次元形状を測定することができる３次元形状の測定方法及び測定装置に関する。
従来の３次元形状の測定方法及び測定装置を概略的に説明すると、下記のようである。
従来の３次元形状の測定方法は、印刷回路基板(ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：以下、「ボード」と称し、「ボード」は、はんだ(ｓｏｌｄｅｒ)がつけられた状態を示すものとする)の３次元形状を測定するために、２次元検査及び３次元検査を実施する。
２次元検査は、２次元光をボードに照射した後、ボードで反射される２次元イメージをカメラで撮影して検査し、３次元検査は、プロジェクター(ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ)でパターン光（ｐａｔｔｅｒｎ ｌｉｇｈｔ）を発生させてボードに照射し、反射されるパターンイメージ(ｐａｔｔｅｒｎ ｉｍａｇｅ)をカメラで撮影して検査する。
３次元検査の際に、Ｎ−バケットアルゴリズム(ｂｕｃｋｅｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を用いて位相情報を算出する場合には、プロジェクターの格子を一定の間隔でｎ回（ｎは２以上の自然数）移送して、ｎ個のパターンイメージを取得する。ｎ個のパターンイメージが取得されると、Ｎ−バケットアルゴリズムを用いて位相情報を取得し、取得された位相情報を用いてボードの検査領域に位置する検査対象物の高さ情報を算出して３次元形状を測定する。
Ｎ−バケットアルゴリズムを用いて位相情報を算出し、ボードの３次元形状を測定する場合、ボードにはんだをつける過程で、またはその他の原因により、ボードが歪む(ｗａｒｐ)か、或いは収縮する（ｃｏｎｔｒａｃｔ）ことがある。
前記のように、ボードが歪むか収縮する場合に、設定された検査領域が歪曲（ｄｉｓｔｏｒｔ）してしまうことがある。このように、検査領域が歪曲してしまう場合に、従来の３次元形状の測定方法では、検査領域の歪曲状態を感知できず、３次元形状を正確に測定できなくなる問題があった。
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ベアボードに対するＣＡＤ情報から抽出されたフィーチャー情報や、ベアボードの学習を通じて抽出されたフィーチャー情報を用いてボードの検査領域を再設定し、ボードの３次元形状を測定することが可能な、新規かつ改良された３次元形状の測定方法及び測定装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ボードの３次元形状の測定時にＣＡＤ情報から抽出されたフィーチャー情報や学習を通じて抽出されたベアボードのフィーチャー情報を用いて、ボードの検査領域を再設定して検査することによって、ボードの３次元形状を正確に測定できる３次元形状の測定方法及び測定装置を提供することにある。
本発明の一実施例による３次元形状の測定方法は、次の通りに行われる。まず、データベースからフィーチャー情報を読み出す（ｒｅａｄ）。その後、ボードを測定位置に移動させる。続いて、測定ヘッドを前記ボードの検査領域に移動させる。続いて、３次元測定のための第１光と２次元測定のための第２光とを前記検査領域に照射して、反射された第１反射イメージと第２反射イメージとを撮影する。その後、前記フィーチャー情報と、前記第１反射イメージおよび前記第２反射イメージのうち少なくとも一つ以上とを比較して前記検査領域の歪曲を検査し、前記検査領域を再設定する。続いて、前記再設定された検査領域を検査する。
本発明の一実施例による３次元形状の測定装置は、測定ボードを測定位置に移送するステージと、前記測定ボードの検査領域にパターン光を照射するプロジェクターと、前記測定基板の検査領域に２次元測定のための光を照射する２次元照明部と、前記測定基板によって反射されるパターンイメージおよび２次元イメージを撮影するカメラ部と、データベースから検査領域のフィーチャー情報を読み出す制御部を含む。前記制御部は、前記フィーチャー情報と、前記撮影された反射パターンイメージおよび２次元イメージのうち少なくとも一つ以上とを比較して前記検査領域の歪曲を検査し、前記検査領域を再設定する。
本発明の３次元形状の測定方法及び測定装置によれば、ボードの３次元形状の測定のとき、ＣＡＤ情報から抽出されたフィーチャー情報及び学習を通じて抽出されたベアボードのフィーチャー情報を用いて、ボードの検査領域を再設定して検査することによって、ボードが歪む、或いは収縮する場合にもボードの３次元形状をより正確に測定することができる効果を奏する。
本発明の３次元形状の測定方法が適用される３次元測定装置の構成図である。 本発明の３次元形状の測定方法を示すフローチャートである。 図２に示したベアボードの学習方法を詳細に示したフローチャートである 図３に示したフィーチャー情報の学習方法を詳細に示したフローチャートである。 図３に示したフィーチャー情報の学習方法を詳細に示したフローチャートである。 図３に示したフィーチャー情報の学習方法を詳細に示したフローチャートである。 図１に示したベアボードの平面図である。 図７に示したベアボード及びボードの検査領域の拡大平面図である。 図７に示したベアボード及びボードの検査領域の拡大平面図である。 図７に示したベアボード及びボードの検査領域の拡大平面図である。 図７に示したベアボード及びボードの関心領域の拡大断面図である。 図７に示したベアボード及びボードの関心領域の拡大断面図である。
本発明の３次元形状の測定方法及び測定装置を添付する図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の３次元形状の測定方法が適用される３次元測定装置の構成図であり、図２は、本発明の３次元形状の測定方法を示したフローチャートであり、図３は、図２に示したベアボードの学習方法を詳細に示したフローチャートである。
図１乃至図３に示した本発明の３次元形状の測定方法を説明する前に、本発明の３次元形状の測定方法が適用される３次元測定装置を概略的に説明すると下記のようである。
図１のように、３次元測定装置は、測定ヘッド１００、制御部２００、データベース３００、測定ヘッド移送部４００、及び表示装置５００を含む。
測定ヘッド１００は、移送ステージ１０、複数のプロジェクター２０、及びカメラ部３０を含む。移送ステージ１０は、Ｘ／Ｙステージ１１と、Ｘ／Ｙステージ１１をＸ／Ｙ軸方向に移送してベアボード１(図８および図１１に図示)及びボード２(図９および図１２に図示)を移送するステージ移送器１２とを含み、ボード２はベアボード１にはんだ２ａ (図９に図示)がつけられた状態を示す。
複数のプロジェクター２０はそれぞれ、照明部２１、格子部２２、および集光レンズ２３を含む。格子部２２は、格子２２ａおよび格子移送器２２ｂを含む。格子２２ａは、光をパターン光に変換してベアボード１またはボード２に照射する。格子移送器２２ｂは、格子２２ａを一定の間隔で移送する。集光レンズ２３は、格子部２２の下側に設置され、パターン光が照射されると、パターン光を集光してベアボード１またはボード２に照射する。格子移送器２２ｂは、格子２２ａを所定の間隔でｎ回移動させ、パターン光を検査領域にｎ回照射するようにしてもよい。
カメラ部３０は、フィルター３１、結像レンズ３２、及びカメラ３３を含み、２次元イメージやパターンイメージを撮影し、カメラ部３０の下側に２次元照明部４０が設置される。２次元照明部４０は、２次元検査のときに、ベアボード１またはボード２に２次元光を発生させて照射する。このような構成を有する測定ヘッド１００は、測定ヘッド移送部４００によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移送される。
制御部２００は、本発明の多重波長を用いた３次元形状の測定装置を全般的に制御するために、メイン制御器２１０、ステージ制御器２２０、格子制御器２３０、照明制御器２４０、及びイメージ取得部２５０を含む。ステージ制御器２２０は、移送ステージ１０の移送を制御し、格子制御器２３０は格子移送器２２ｂを制御する。照明制御器２４０は、プロジェクター２０の照明部２１と２次元照明部４０をそれぞれ制御し、イメージ取得部２５０は、カメラ部３０で撮影されたパターンイメージ及び２次元イメージをそれぞれ処理してメイン制御器２１０に伝送する。
データベース３００には、ベアボード１の２次元情報および３次元情報を有するＣＡＤ情報が保存され、ＣＡＤ情報の２次元情報は、２次元データベース３１０に保存され、ＣＡＤ情報の３次元情報は３次元データベース３２０に保存される。このようなデータベース３００は、メイン制御器２１０と連結され、メイン制御器２１０の要請によりメイン制御器２１０にＣＡＤ情報を送る。或いは、メイン制御器２１０からベアボード１の２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報が算出されると、データベース３００は、２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報の伝送を受けてＣＡＤ情報をアップテート(ｕｐｄａｔｅ)する。
表示装置５００は、制御部２００の制御により本発明の３次元測定装置の動作状態などを示すか、或いはメイン制御器２１０で発生する２次元および３次元検査の結果を表示してもよい。
前記構成を有する３次元測定装置を用いてボード２の３次元形状を測定する方法を説明すると、次のようである。
図１乃至図３に示すように、まず、測定しようとするボード２のベアボード１に対するＣＡＤファイルがあると、設定された検査領域(ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ)の情報によりＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)のフィーチャー情報を抽出し、データベース３００に保存する(ステップＳ１１０)。ＣＡＤファイルは、ＣＡＤプログラムを用いてベアボード１を設計したファイルであり、このようなＣＡＤファイルから予めベアボード１に設定された各検査領域(ＦＯＶ)のフィーチャー情報を制御部２００から抽出する。検査領域(ＦＯＶ)は、図７に示すように一つのベアボード１に基準マーク(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍａｒｋ)１ａを基準として複数設定され、各検査領域(ＦＯＶ)には、それぞれ複数の関心領域(ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ)が設定される。このような検査領域(ＦＯＶ)と関心領域(ＲＯＩ)の設定は、制御部２００を用いて予め設定する。
ＣＡＤファイルから抽出されたベアボード１の各検査領域に対するフィーチャー情報が保存されると、ボード２を検査する前に、制御部２００は、データベース３００から、ＣＡＤファイルから抽出されたベアボード１の各検査領域に対するフィーチャー情報を読み出す(ｒｅａｄ)。
データベースにベアボード１に対するＣＡＤファイルがない場合、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報によりベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を２次元および３次元に検査してベアボード１に対するフィーチャー情報を学習し、学習された結果をデータベースにアップデート(ｕｐｄａｔｅ)する(ステップＳ１２０)。すなわち、制御部２００は、データベース３００にベアボード１のフィーチャー情報がないと、ベアボード１のフィーチャー情報を抽出するために学習を実施する。
前記した過程によってベアボード１のフィーチャー情報が抽出されると、ＣＡＤファイルから抽出されて保存されたフィーチャー情報または学習によって抽出されてアップデートされたフィーチャー情報を用いて、ボード２の歪みや収縮によりボード２の各検査領域(ＦＯＶ)が歪曲されているか否かを検査した後、ボード２の各検査領域(ＦＯＶ)を調整（ａｌｉｇｎ）してボード２の検査領域情報として保存する(ステップＳ１３０)。ボード２の検査領域情報が保存されると、ボード２の検査領域情報を用いてボード２を２次元検査および３次元検査が実施されえ、ボード２の３次元形状を測定する(ステップＳ１４０)。
前記本発明の３次元形状の測定方法の各ステップをより詳細に説明すると次のようになる。
ＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)のフィーチャー情報を抽出した後、データベースに保存し(ステップＳ１１０)、ボード２のベアボード１に対する２次元ＣＡＤファイルがあれば、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報により２次元ＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の２次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ１１１)。２次元ＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の２次元フィーチャー情報が抽出されると、２次元フィーチャー情報をデータベース３００に保存する(ステップＳ１１２)。
２次元フィーチャー情報がデータベースに保存されると、測定しようとするボード２のベアボード１に対する３次元ＣＡＤファイルがある場合、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報により３次元ＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の３次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ１１３)。３次元ＣＡＤファイルからベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の３次元フィーチャー情報が抽出されると、３次元フィーチャー情報をデータベース３００に保存する(ステップＳ１１４)。
２次元ＣＡＤファイルにおけるベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の２次元フィーチャー情報、および３次元ＣＡＤファイルにおけるベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の３次元フィーチャー情報は、それぞれ図８のように、ＣＡＤファイルにおけるベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)に配置された基準マーク１ａ、ホール(ｈｏｌｅ)１ｂ、リードパターン(ｌｅａｄ ｐａｔｔｅｒｎ)１ｃ、パッド(ｐａｄ)１ｄ、及びシルクパターン(ｓｉｌｋ ｐａｔｔｅｒｎ)１ｅの位置座標、大きさ、イメージ、及び境界線の情報を含み、イメージ情報は、検査領域(ＦＯＶ)を関心領域(ＲＯＩ)に細分して保存される。このようなＣＡＤファイルを用いたベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)の３次元フィーチャー情報の取得は、学習過程を通じて抽出されるフィーチャー情報にも同様に適用される。
ベアボード１に対するフィーチャー情報を学習し、学習された結果をデータベース３００にアップデートし（ステップＳ１２０)、データベース３００にベアボード１に対する２次元および３次元フィーチャー情報のいずれもが含まれないかを検査する (ステップＳ１２１)。２次元および３次元フィーチャー情報のいずれもが含まれない場合、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報によりベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を、２次元検査および３次元検査をしてベアボード１に対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２２)。ベアボード１に対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報が学習されると、学習されたベアボード１に対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報をデータベース３００にアップデート(ｕｐｄａｔｅ)する(ステップＳ１２３)。
ベアボード１に対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報のいずれもがないかを検査し(ステップＳ１２１)、データベース３００がベアボード１に対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報のいずれかを含む場合には、データベース３００にベアボード１に対する２次元フィーチャー情報のみがないかを検査する(ステップＳ１２４)。２次元フィーチャー情報のみがなければ、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報によりベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を２次元検査してベアボード１に対する２次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２５)。ベアボード１に対する２次元フィーチャー情報が学習されると、学習されたベアボード１に対する２次元フィーチャー情報をデータベース３００にアップデートする(ステップＳ１２６)。
ベアボード１に対する２次元フィーチャー情報のみがないかを検査し(ステップＳ１２４)、２次元フィーチャー情報のみがないということではない場合、データベース３００にベアボード１に対する３次元フィーチャー情報のみがないかを検査する(ステップＳ１２７)。３次元フィーチャー情報のみがなければ、設定された検査領域(ＦＯＶ)の情報によりベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を３次元検査してベアボード１に対する３次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２８)。ベアボード１に対する３次元フィーチャー情報が学習されると、学習されたベアボード１に対する３次元フィーチャー情報をデータベース３００にアップデートする(ステップＳ１２９)。
前記ステップＳ１２１〜Ｓ１２９のうち、ステップＳ１２２、Ｓ１２５、Ｓ１２８について、図１、図４乃至図６を参照してより詳細に説明すると次のようになる。
ベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を２次元および３次元検査してベアボード１に対する２次元および３次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２２)にあたり、まず、データベース３００にベアボード１に対する２次元および３次元フィーチャー情報のいずれもがない場合には、ステージ移送器１０によりベアボード１を測定位置に移送させる(ステップＳ１１)。ベアボード１が移送されると、測定ヘッド１００を用いてベアボード１の基準マーク１ａ(図７に図示)を検査する(ステップＳ１２)。ベアボード１の基準マーク１ａが検査されると、基準マーク１ａを基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる(ステップＳ１３)。測定ヘッド１００の移動は、測定ヘッド移送器４００により移送する。
測定ヘッド１００がベアボード１の検査領域(ＦＯＶ)に移動されると、プロジェクター２０と２次元照明部４０とを交互に駆動させてパターン光と２次元光を発生させて検査領域(ＦＯＶ)に照射した後、反射されるパターンイメージと２次元イメージとをカメラ部３０で撮影して検査領域(ＦＯＶ)の２次元および３次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ１４、Ｓ１５)。２次元および３次元フィーチャー情報が抽出されると、２次元および３次元フィーチャー情報を保存する(ステップＳ１６)。２次元および３次元フィーチャー情報が保存されると、２次元および３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後の検査領域(ＦＯＶ)なのかを検査する(ステップＳ１７)。２次元および３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後であると確認されると、ベアボード１が取り出される（ｕｎｌｏａｄ）(ステップＳ１８)。一方、２次元および３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後でないことが確認されると、基準マーク１ａを基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させるステップＳ１３に戻る(ｒｅｔｕｒｎ)。
ベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を２次元検査してベアボード１に対する２次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２５)にあたり、まず、データベース３００にベアボード１に対する２次元フィーチャー情報のみがない場合には、ステージ移送器１０によりベアボード１を測定位置に移送させる(ステップＳ２１)。ベアボード１が移送されると、測定ヘッド１００を用いてベアボード１の基準マーク１ａを検査する(ステップＳ２２)。ベアボード１の基準マーク１ａが検査されると、基準マーク１ａを基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる(ステップＳ２３)。
測定ヘッド１００がベアボード１の検査領域(ＦＯＶ)に移動すると、２次元照明部４０を駆動させて２次元光を発生させて検査領域(ＦＯＶ)に照射した後、反射される２次元イメージをカメラ部３０で撮影して検査領域(ＦＯＶ)の２次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ２４)。
２次元フィーチャー情報が抽出されると、２次元フィーチャー情報を保存する(ステップＳ２５)。２次元フィーチャー情報が保存されると、２次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後の検査領域(ＦＯＶ)であるかを検査する(ステップＳ２６)。２次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後であると確認されると、ベアボード１が取り出される(ステップＳ２７)。一方、２次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後ではないと確認されると、基準マーク(１ａ)を基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる段階(ステップＳ２３)に戻る。
ベアボード１の各検査領域(ＦＯＶ)を３次元検査してベアボード１に対する３次元フィーチャー情報を学習する(ステップＳ１２８)にあたり、まず、データベース３００にベアボード１に対する３次元フィーチャー情報のみがない場合には、ステージ移送器１０によりベアボード１を測定位置に移送させる(ステップＳ３１)。ベアボード１が移送されると、測定ヘッド１００を用いてベアボード１の基準マーク１ａを検査する(ステップＳ３２)。ベアボード１の基準マーク１ａが検査されると、基準マーク１ａを基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる(ステップＳ３３)。
測定ヘッド１００がベアボード１の検査領域(ＦＯＶ)に移動されると、プロジェクター２０を駆動させてパターン光を発生させて検査領域(ＦＯＶ)に照射した後、反射されるパターンイメージをカメラ部３０で撮影し、検査領域(ＦＯＶ)の３次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ３４)。３次元フィーチャー情報が抽出さると、３次元フィーチャー情報を保存する(ステップＳ３５)。３次元フィーチャー情報が保存されると、３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後の検査領域(ＦＯＶ)であるかを検査する(ステップＳ３５)。３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後であると確認されると、ベアボード１が取り出される（ステップＳ３６)。一方、３次元フィーチャー情報が抽出されて保存された検査領域(ＦＯＶ)が最後でないと確認されると、基準マーク(１ａ)を基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる段階(ステップＳ３３)に戻る。
ボード２の各検査領域(ＦＯＶ)が歪曲されているかを検査した後、ボード２の各検査領域(ＦＯＶ)を調整してボード２の検査領域情報として保存し、ボード２の検査領域情報を用いて２次元および３次元検査を実施すること(ステップＳ１３０)は、図１および図２に示すように、まず、ステージ移送器１０によりボード２(図８に図示)を測定位置に移送させる(ステップＳ１３１)。ボード２が移送されると、測定ヘッド１００を用いてボード２の基準マーク１ａを検査する(ステップＳ１３２)。ボード２の基準マーク１ａが検査されると、基準マーク１ａを基準として測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させる(ステップＳ１３３)。ボード２０の検査領域(ＦＯＶ)の設定は、図７に示したベアボード１の検査領域(ＦＯＶ)の設定と同様に設定される。
測定ヘッド１００が検査領域(ＦＯＶ)に移動すると、プロジェクター２０と２次元照明部４０とを交互に駆動させてパターン光と２次元光を発生させてボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)に照射した後、反射されるパターンイメージと２次元イメージを、カメラ部３０で撮影する２次元および３次元検査によって当該検査領域(ＦＯＶ)の２次元および３次元フィーチャー情報を抽出する(ステップＳ１３４、Ｓ１３５)。
ここで、ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)の２次元および３次元フィーチャー情報は、図９および図１２に示すような、ボード２の各検査領域(ＦＯＶ)に配置された基準マーク１ａ、ホール１ｂ、リードパターン１ｃ、パッド１ｄ、及びシルクパターン１ｄに対する位置座標、大きさ、イメージ、及び境界線の情報であり、イメージ情報は、検査領域(ＦＯＶ)を関心領域(ＲＯＩ)に細分して保存される。
当該検査領域(ＦＯＶ)の２次元および３次元フィーチャー情報が抽出されると、ＣＡＤファイルから抽出されて保存されたフィーチャー情報または学習を通じて抽出されてアップデートされたフィーチャー情報を用いてボード２の歪みや収縮により設定された当該検査領域(ＦＯＶ)が歪曲されているかを検査してボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)を再設定する(ステップＳ１３６)。すなわち、ステップＳ１３６は、２次元および３次元検査によって抽出された当該検査領域(ＦＯＶ)の２次元および３次元フィーチャー情報と、ＣＡＤファイルから抽出されて保存されたフィーチャー情報または学習を通じて抽出されてアップデートされたフィーチャー情報とを比較して差が発生する場合に、歪みや収縮によってボード２が歪曲したと判断し、ボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)を再設定する。
当該検査領域(ＦＯＶ)の再設定は、制御部２００で算出される。制御部２００は図９および図１２に示したボード２の検査領域(ＦＯＶ)に配置された、基準マーク１ａ、ホール１ｂ、リードパターン１ｃ、パッド１ｄ、およびシルクパターン１ｅなどが図１０に示すようにｘ軸及びｙ軸方向に変形される場合に、図８に示したベアボード１のフィーチャー情報またはＣＡＤファイルから抽出されたフィーチャー情報を用いてボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)の変形量をｘ及びｙ軸座標関係、すなわち、差として算出されるフィーチャー情報として抽出すると、抽出されたフィーチャー情報を用いてボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)が補正されて再設定される。ここで、ベアボード１のフィーチャー情報を用いて、ボード２の検査領域(ＦＯＶ)を再設定する場合に、ベアボード１は歪曲のない正常に製造された状態のものを用いる。
ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)が再設定されると、これをボード２の検査領域情報に保存する(ステップＳ１３７)。すなわち、ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)のフィーチャー情報によりボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)が再設定されると、この情報を検査領域情報に保存する。
ボード２の検査領域情報が保存されると、検査領域情報によるボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)に測定ヘッド１００のプロジェクター２０と２次元照明部４０とを交互に駆動させて、パターン光と２次元光を発生させて照射した後、反射するパターンイメージと２次元イメージとをカメラ部３０で撮影して、ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)に対して２次元および３次元検査を実施する(ステップＳ１３８)。すなわち、ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)が歪曲されている場合に、これを補正して検査領域(ＦＯＶ)が再設定されると、ボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)に対して２次元および３次元検査を交互に実施する。
ボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)に対して２次元および３次元検査を交互に実施する場合に、２次元検査は、図７乃至図１２に示したように、リードパターン１ｃ、パッド１ｄ、及びシルクパターン１ｅを容易に区別することができるため、３次元検査をより正確に実施することができる。また、３次元検査はリードパターン１ｃ、パッド１ｄ、及びはんだ２ａの形状を容易に抽出することができるため、２次元検査のときに区別しにくい異物２ｂをより容易に抽出することができる。
２次元および３次元検査が完了すると、ボード２の当該検査領域(ＦＯＶ)が最後であるかを検査する(ステップＳ１３９)。検査の結果、ボード２の該当検査領域(ＦＯＶ)が最後でないと確認されると、測定ヘッド１００を検査領域(ＦＯＶ)に移動させるステップＳ１３３に戻ることになる。すなわち、ボード２の検査領域(ＦＯＶ)に対する検査結果が検査領域情報として保存されると、ボード２の検査領域(ＦＯＶ)が補正され、補正された検査領域(ＦＯＶ)に対してボード２の３次元形状を測定するために２次元および３次元検査が実施され、順次にボード２のすべての検査領域(ＦＯＶ)が検査されることになる。
ボード２の検査領域情報を用いて、２次元および３次元検査が完了すると、２次元および３次元検査の結果が保存されて表示される(ステップＳ１４０、Ｓ１５０)。すなわち、制御部２００は、２次元および３次元検査が完了すると、この結果を保存し、表示装置５００に表示して作業者が容易に確認できるようにし、ボード２に対する２次元検査及び３次元形状の測定作業が完了する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
本発明の３次元形状の測定方法は、印刷回路基板や電子部品などの３次元形状の測定分野に適用することができる。
１０ 移送ステージ２０ プロジェクター
３０ カメラ部
１００ 測定ヘッド
２００ 制御部
３００ データベース
３１０ ２次元データベース
３２０ ３次元データベース
４００ 測定ヘッド移送部
５００ 表示装置

Claims (12)

  1. データベースからボードのベアボードに関し、前記ボードの検査領域に配置されたオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報を含むフィーチャー情報を読み出し、
    前記ボードを測定位置に移動し、
    測定ヘッドを前記ボードの検査領域に移動し、
    ３次元測定のための第１光と２次元測定のための第２光とを前記検査領域に照射して、反射された第１反射イメージと第２反射イメージとを撮影し、
    前記第１反射イメージおよび前記第２反射イメージから、前記ボードの検査領域に配置されたオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報を含む２次元および３次元のフィーチャー情報を抽出し、
    前記データベースから読み出されたフィーチャー情報に含まれるオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報と、前記第１反射イメージおよび前記第２反射イメージから抽出された前記２次元および３次元のフィーチャー情報に含まれるオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報の座標関係を相互に比較して変形量を求め、前記変形量を用いて前記検査領域を補正することにより、前記検査領域の３次元的な歪曲を検査して前記検査領域を再設定し、
    前記再設定された検査領域を検査することを含み、
    前記フィーチャー情報は、ホール、リードパターン、パッド、及びシルクパターンのそれぞれの情報のうち、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする３次元形状の測定方法。
  2. 前記データベースから読み出されたフィーチャー情報は、２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報のうち、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状の測定方法。
  3. 前記データベースに前記フィーチャー情報が含まれない場合、前記ボードのベアボードにおける前記フィーチャー情報を学習して保存することを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状の測定方法。
  4. 前記ベアボードに対する２次元フィーチャー情報および３次元フィーチャー情報のうち、少なくとも一つ以上を学習して保存することを含み、当該学習することは、
    ステージ移送器によって前記ベアボードを測定位置に移送し、
    前記ベアボードが移送されると、前記測定ヘッドを用いて前記ベアボードの基準マークを検査し、
    前記ベアボードの基準マークが検査されると、前記基準マークを基準として前記測定ヘッドを前記検査領域に移動し、
    前記測定ヘッドがベアボードの検査領域に移動すると、パターン光である前記第１光を照射する第１照明部および／または２次元光である前記第２光を照射する第２照明部を駆動させて、前記第１光および／または前記第２光を発生させて前記検査領域で照射した後、反射されるパターンイメージおよび／または２次元イメージをカメラ部で撮影して、前記検査領域の２次元フィーチャー情報または３次元フィーチャー情報を抽出し、
    前記フィーチャー情報が抽出された検査領域が最後の検査領域であるか否かを検査し、最後の検査領域でなければ前記測定ヘッドを次の検査領域に移動させて、次の検査領域の２次元フィーチャー情報または３次元のフィーチャー情報を抽出することを含むことを特徴とする請求項３に記載の３次元形状の測定方法。
  5. 前記検査領域を複数の関心領域に細分し、前記検査領域の再設定は、前記関心領域単位にすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状の測定方法。
  6. 前記第１光を前記ボードの検査領域に照射することは、測定ヘッドを前記検査領域に移動し、
    格子を所定の間隔で移動させ、パターン光を前記検査領域にｎ回照射することを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状の測定方法。
  7. ボードを測定位置に移送するステージと、
    前記ボードの検査領域に３次元測定のためのパターン光を照射するプロジェクターと、
    前記ボードの検査領域に２次元測定のための２次元光を照射する２次元照明部と、
    前記ボードによって反射されるパターンイメージおよび２次元イメージを撮影するカメラ部と、
    データベースから検査領域における前記ボードのベアボードに関し、前記ボードの検査領域に配置されたオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報を含むフィーチャー情報を読み出す制御部と、を含み、
    前記制御部は、前記撮影された反射パターンイメージおよび２次元イメージから、前記ボードの検査領域に配置されたオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報を含む２次元および３次元のフィーチャー情報を抽出し、前記データベースから読み出されたフィーチャー情報に含まれるオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報と、前記撮影された反射パターンイメージおよび２次元イメージから抽出された前記２次元および３次元のフィーチャー情報に含まれるオブジェクトの大きさ、イメージ、及び境界線の情報の座標関係を相互に比較して変形量を求め、前記変形量を用いて前記検査領域を補正することにより、前記検査領域の３次元的な歪曲を検査して前記検査領域を再設定し、
    前記フィーチャー情報は、ホール、リードパターン、パッド、及びシルクパターンのそれぞれの情報のうち、少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする３次元形状の測定装置。
  8. 前記データベースに前記フィーチャー情報が含まれない場合、前記ボードのベアボードにおける前記フィーチャー情報を学習して保存することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状の測定装置。
  9. 前記プロジェクターは、照明部、格子、前記格子をｎ回移送させる格子移送部、および集光レンズを含むことを特徴とする請求項７に記載の３次元形状の測定装置。
  10. 前記プロジェクターは、複数個あり、前記複数個の前記プロジェクターは、前記検査領域に対して互いに異なる方向にパターン光を照射することを特徴とする請求項９に記載の３次元形状の測定装置。
  11. 前記複数個の前記プロジェクターは、多波長を用いることを特徴とする請求項１０に記載の３次元形状の測定装置。
  12. 前記制御部は、前記検査領域を複数の関心領域に細分し、前記関心領域単位に前記検査領域を再設定することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状の測定装置。
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