[发明专利]三维测量装置

说明书

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·cosφ

(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+3π/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I0、I1、I2、I3，根据下述式，求出调制量α：

α＝arctan{(I3-I1)/(I0-I2)}

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，Z)，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1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1照射机构的光栅的同时，在使相位多次发生变化的第1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1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1)，该操作为，在移送等处理第1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1照射机构照射第1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小，故以较短时间(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1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1光栅的移送时间(20ms)+第2光栅的移送时间(20ms)]×4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