[发明专利]三维测量系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种三维测量系统，且特别是有关于一种三维测量系统中的光学投影设置。

背景技术

近年来由于元件尺寸缩小，发展出许多自动化高精度检测设备，用来检测电子元件的外观、线路连接、对位关系等是否妥善。其中如自动锡膏检测机(Solder Paste Inspection,SPI)便利用了三维测量技术，已被广泛采用在产线上精确测量基板上的锡膏尺寸，以作为印刷电路板制程管控的一个必要工具。

在测量待测物件的三维形状的方法中，已知常见的测量方法如采用摩尔纹(Moire Pattern)投射，利用投影模块将条纹图案光线投射至待测物件上，更进一步基于相位平移法，由待测物件反射的影像而得到待测物件的三维形状。

根据该相位平移法，先取得多个在条纹图案光线下的反射影像，并且在考虑条纹图案光线的形式及测量平面的高度情况下，这些反射影像可被分析以得知待测物件的三维形状。

同时，为因应业界的应用需求，SPI相关技术也持续改善。例如，部分已知的做法中是由多个投射角度依序产生条纹图案光线，并分别投射至待测物体上，并对应地由反射影像而得到待测物件的三维形状，借此，追求更快的测量速度以及更高的测量精确度。

一般来说，产生多个投射角度的条纹图案光线的方式主要包含同时设置多个投影模块以及单一投影模块搭配光路切换结构。

其中，在不同角度上设置多个投影模块以产生相异入射角的多个条纹图案光线，其实现方式简单且操作容易，然而，这种已知作法，须要在同一三维影像测量装置须同时设置有多组投影模块，各自须具备发光源、光栅单元、投影透镜等内部元件。如此一来，将形成额外的制造成本，且多个投影模块可能占用额外装置空间。

另一方面，部分已知作法以单一投影模块搭配光路切换结构解决前述问题，请参阅图1以及图2，图1绘示目前已知的三维测量系统100及其所采用的光路切换结构的示意图。

如图1所示，已知的三维测量系统100其投射模块的发光源120产生光线L0，光线L0照射至旋转反射镜140上，其旋转反射镜140可被转动于不同位置，例如当旋转反射镜140转动至第一位置P1时，光线L0被折射往左侧的第一光路L1，随后经折射至待侧物体200上。例如当旋转反射镜140转动至第二位置P2时，光线L0被折射往右侧的第二光路L2，随后经折射至待侧物体200上。图2绘示图1中的旋转反射镜140的结构示意图。

然而，如图2所示，已知技术中旋转反射镜140为光路作用件同时又为机构移动件。然而，旋转反射镜140其反射镜片在制程上可能存在光学误差，且旋转机构又可能存在机械偏移，因此，使旋转反射镜140存在双重精度疑虑(光学精度与机械精度)，使得测量结果可能产生误差而失准。

请参阅图3以及图4，图3绘示三维测量系统100及其所采用另一种已知的光路切换结构142的示意图。图4绘示图3中的光路切换结构142的结构示意图。

如图3与图4所示，光路切换结构142具有斜面棱镜144，通过轨道改变斜面棱镜144的位置来进行光路的切换，例如当斜面棱镜144中滑动至第一位置P1时，光线L0被折射往左侧的第一光路L1，随后经折射至待侧物体200上。例如当斜面棱镜144滑动至第二位置P2时，光线L0被折射往右侧的第二光路L2，随后经折射至待侧物体200上。同样地，在斜面棱镜144的光学打磨制程上可能存在光学偏移，且滑动机构又可能存在机械偏移，在上述已知方式下同样具有双重精度疑虑。

发明内容

为解决已知技术的问题，本发明的是在提供一种三维测量系统，于其中一技术方案中是通过投影模块中的遮光转盘相对旋转，进而使光线通过遮光转盘上的孔洞的区段光线随时间朝向不同的方向，各区段光线经转换为条纹光线后，经由固定的光反射结构将各条纹光线投射至待侧物体上。或于另一技术方案中，以多个发光二极管分别产生光线，各光线经转换为条纹光线后，经由固定的光反射结构将各条纹光线投射至待侧物体上。通过上述技术态样，可避免重复设置许多套投影模块，可节省制造成本与空间。此外，在光反射结构将通过孔洞的条纹光线反射至待测物体的过程中，光反射结构为固定结构而非机构移动件。因此，本发明可避免双重精度的问题，使测量误差能够尽可能降低，并获得更精准的三维测量结果。