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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Messvorrichtung (im
Folgenden kurz „Messvorrichtung” genannt).
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Wenn
ein elektronisches Bauteil auf einer Leiterplatine befestigt wird,
wird im Allgemeinen zuerst eine Lötpaste auf ein bestimmtes
Elektrodenmuster, das auf der Leiterplatine angeordnet ist, aufgedruckt.
Das Haftvermögen dieser Lötpaste wird dann verwendet,
um das elektronische Bauteil vorübergehend auf der Leiterplatine
zu befestigen. Anschließend wird diese Leiterplatine in
einen Reflow- oder Wiederaufschmelzlötofen befördert,
in dem in einem Reflow-Schritt ein Lötvorgang durchgeführt wird.
Hierbei ist bisher eine Untersuchung des Aufdruckzustandes der Lötpaste
vor dem Befördern in den Reflow-Ofen notwendig, die bisher
mit Hilfe von Vorrichtungen zum dreidimensionalen Messen durchgeführt
werden.
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In
den vergangenen Jahren sind verschiedene Typen von so genannten
Nichtkontakt-Messvorrichtung vorgeschlagen worden, die Licht verwenden.
Eine Technologie ist vorgeschlagen worden, die zum Beispiel auf
Verfahren der Phasenverschiebung oder Zwischenraumkodierung basiert.
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In
der oben genannten Technologie wird in der Messvorrichtung eine
CCD-Kamera oder dergleichen als Abbildungsmittel verwendet. Wenn
zum Beispiel das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird, wird
ein Bestrahlungsmittel, in dem eine Lichtquelle und ein Filter zur
Erzeugung eines sinusförmigen Wellenmusters kombiniert
sind, verwendet, um das Messobjekt (in diesem Fall die Leiterplatine)
mit einem Licht sinusförmiger Intensitätsverteilung
zu bestrahlen. Anschließend werden Punkte auf dem Messobjekt
mit Hilfe der CCD-Kamera oder dergleichen, die direkt über
dem Messobjekt angeordnet ist, gemessen. In diesem Fall ist die
Intensität I des Lichts an einem bestimmten Messpunkt (im
Folgenden kurz „Messpunkt” genannt) in dem Bild
gegeben durch: I = e + f·cos ϕ.
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Darin
bedeuten e ein optisches Gleichstromrauschen (Offset-Komponente),
f ein sinusförmiger Kontrast (Reflektionsgrad) und ϕ eine
durch Unregelmäßigkeiten des Objekts aufgeprägte
Phase. Hierbei wird das Lichtmuster so bewegt, dass sich die Phase verändert,
was zum Beispiel in vier Stufen erfolgen kann: ϕ + 0, ϕ + π/2, ϕ +
3/2π und ϕ + 3/2π. Bilder der Intensitätsverteilungen,
die diesen Phasenverschiebungen entsprechen (d: h. I0,
I1, I2 bzw. I3) werden aufgenommen, und eine Modulationskomponente α wird
bestimmt nach der Beziehung: α = arctan{I0 – I1)/(I0 – I2)}.
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Die
Modulationskomponente α wird verwendet, um Koordinaten
X, Y, die eine Objektebene der CCD-Kamera definieren, und eine Höhe
Z eines Messpunkts (z. B. Lötpaste) über der Objektebene
zu bestimmen. Die Koordinaten X, Y und die Höhe Z werden
verwendet, um die dreidimensionale Oberflächenform der
Lötpaste zu messen.
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Jedoch
weichen bei bekannten Messvorrichtungen die gemessenen Werte X,
Y, Z aufgrund des Bildwinkels der Kameralinse des Abbildungsmittels von
den tatsächlichen Werten ab bzw. sind die entsprechenden
Daten verschieden. Die Ursache der Abweichungen ist nachstehend
mit Bezug auf 4 erläutert.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, wird ein Lichtmuster H, das von
einem Bestrahlungsmittel (nicht gezeigt) ausgestrahlt wird und in
einem von Null verschiedenen Einfallswinkel auf ein Messobjekt auftrifft, an
einem Messpunkt A des Messobjekts reflektiert, und dieses reflektierte
Licht H' wird durch eine Kamera 70 abgebildet. Auf diese
Weise ist die Messvorrichtung dazu in der Lage, den Messpunkt A
mit der Koordinate x0 und der Höhe
z0 = 0 in der Objektebene (Standardebene
oder xy-Ebene) M der Kamera 70, in der sich das Messobjekt
im Wesentlichen erstreckt, zu erfassen. Die Koordinate x0 bezieht sich auf einen Durchstoßpunkt
O' der optischen Achse der Kamera 70 durch die Objektebene
M, der somit den Nullpunkt eines xy-Koordinatensytems bildet.
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Im
Gegensatz dazu erfasst die Kamera 70 der Messvorrichtung,
wenn das Lichtmuster H an einem Messpunkt B des Messobjekts mit
der Koordinate x1 und der Höhe
z1 > 0 über
der Objektebene M reflektiert wird, ein von dem Messpunkt B reflektiertes Licht
fälschlicherweise als von einem Messpunkt C mit der Koordinate
x0 und der Höhe z2 kommend.
Auf diese Weise kommt ein Messfehler zustande, der eine Verringerung
der Messgenauigkeit zur Folge hat.
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Als
Stand der Technik sei hier auf die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2003-527582 verwiesen.
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Optische
Systeme mit telezentrischem Strahlengang, kurz telezentrische optische
Systeme, sind im Allgemeinen groß und teuer und haben ein enges
Bildfeld. Die vorliegende Erfindung stellt eine Messvorrichtung
ohne telezentrischen Strahlengang bereit, die eine ausgezeichnete
Messgenauigkeit besitzt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Messvorrichtung eine Bestrahlungsvorrichtung, die
ein Lichtmuster, das eine streifenförmigen Intensitätsverteilung
besitzt, auf ein Messobjekt strahlt (bzw. ein Bestrahlungsmittel
zum Strahlen eines Lichtmusters, das eine streifenförmige
Intensitätsverteilung besitzt, auf ein Messobjekt), eine
Abbildungsvorrichtung, die ein von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster
bestrahlt wird, reflektiertes Licht abbildet (bzw. ein Abbildungsmittel
zum Abbilden eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt
wird, reflektierten Lichts), um Bilddaten zu gewinnen, eine Bildverarbeitungsvorrichtung,
die eine Höhenmessung an verschiedenen Koordinatenpositionen
des Messobjekts auf der Grundlage der durch die Abbildungsvorrichtung
gewonnenen Bilddaten durchführt (bzw. ein Bildverarbeitungsmittel
zum Durchführen einer Höhenmessung an verschiedenen Koordinatenpositionen
des Messobjekts auf der Grundlage der durch das Abbildungsmittel
gewonnenen Bilddaten), und eine Korrekturberechnungsvorrichtung,
die eine Verzerrung bezüglich Höhendaten und Koordinatendaten
eines durch die Bildverarbeitungsvorrichtung gemessenen Messpunkts
des Messobjekts, die aufgrund eines Bildwinkels einer Linse der
Abbildungsvorrichtung auftritt, auf der Grundlage von wenigstens
einer Höheninformation der Abbildungsvorrichtung und einer
Bestrahlungswinkelinformation des auf das Messobjekt gestrahlten
Lichtmusters korrigiert (bzw. ein Korrekturberechnungsmittel zum
Korrigieren einer Verzerrung bezüglich Höhendaten
und Koordinatendaten eines durch das Bildverarbeitungsmittel gemessenen
Messpunkts des Messobjekts, die aufgrund eines Bildwinkels einer
Linse des Abbildungsmittels auftritt, auf der Grundlage von wenigstens
einer Höheninformation des Abbildungsmittels und einer
Bestrahlungswinkelinformation des auf das Messobjekt gestrahlten Lichtmusters).
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Messgenauigkeit möglich,
ohne ein telezentrisches optisches System zu verwenden, indem mit
Hilfe einer geeigneten Software die Verzerrung der Abbildung (Verfälschung
der Messdaten), die durch den Bildwinkel der Linse des Abbildungssystems
(bzw. des Abbildungsmittels) verursacht wird, rechnerisch korrigiert
wird. Dadurch wird die Verwendung einer herkömmlichen Makrolinse
oder dergleichen möglich, durch die der Bildwinkel vergrößert
wird. Somit können Größe und Komplexität
und damit die Herstellungskosten der Messvorrichtung verringert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Abbildungsvorrichtung
(bzw. das Abbildungsmittel) direkt über dem Messobjekt angeordnet,
und die Bestrahlungsvorrichtung (bzw. das Bestrahlungsmittel) ist
derart über dem Messobjekt angeordnet, dass ein schräger
Lichteinfall des Lichtmusters auf das Messobjekt erzeugt werden kann.
Die dadurch entstehende, durch den Bildwinkel der Linse der Abbildungsvorrichtung
(bzw. des Abbildungsmittels) bewirkte Verzerrung ist zwar groß, kann
jedoch mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
korrigiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Höhe
Lco des Hauptpunktes der Linse der Abbildungsvorrichtung (bzw. des
Abbildungsmittels) bezüglich einer Objektebene des Messobjekts
als die Höhendaten der Abbildungsvorrichtung (bzw. des
Abbildungsmittels) verwendet, ein Winkel α zwischen der
Objektebene und einem Lichtstrahl des Lichtmusters, das von der
Bestrahlungsvorrichtung (bzw. dem Bestrahlungsmittel) ausgesendet
wird, wird als die Bestrahlungswinkeldaten des Lichtmusters verwendet,
und die Korrekturberechnungsvorrichtung (bzw. das Korrekturberechnungsmittel)
berechnet eine wahre Koordinateninformation x0 und
eine wahre Höheninformation z0 des Messpunktes
des Messobjekts aus einer scheinbaren Koordinateninformation x1 und einer scheinbaren Höheninformation
z1 des Messpunktes des Messobjekts auf der
Grundlage der Beziehungen:
- (a) z0 =
Lco·z1/(Lco – x1·tan α),
und
- (b) x0 = {1 – z1/(Lco – x1·tan α)}·x1.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum dreidimensionalen
Messen (im Folgenden kurz „Messverfahren” genannt)
die Schritte: Bestrahlen eines Messobjekts mit einem Lichtmuster,
das eine streifenförmige Intensitätsverteilung besitzt,
Erfassen eines von dem Messobjekt, das mit dem Lichtmuster bestrahlt
wird, reflektierten Lichts, um Bilddaten zu gewinnen, Messen einer
Höhe an verschiedenen Koordinatenpositionen des Messobjekts
auf der Grundlage der Bilddaten, um entsprechende Koordinatendaten
und Höhendaten zu gewinnen, und Korrigieren einer Verzerrung
bezüglich Höhendaten und Koordinatendaten eines
Messpunkts des Messobjekts aufgrund eines Bildwinkels einer in der
Abbildungsvorrichtung verwendeten Linse auf der Grundlage von wenigstens
einer Höheninformation der Abbildungsvorrichtung und einer
Bestrahlungswinkelinformation des Lichtmusters, mit dem das Messobjekt
bestrahlt wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Messverfahren
einen Schritt zum Anordnen der Abbildungsvorrichtung direkt über
dem Messobjekt und Anordnen der Bestrahlungsvorrichtung derart,
dass ein schräger Lichteinfall des Lichtmusters erzeugt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Höhe
Lco des Hauptpunktes der Linse der Abbildungsvorrichtung bezüglich
einer Objektebene des Messobjekts als die Höhendaten der
Abbildungsvorrichtung verwendet, ein Winkel α zwischen
der Objektebene und eines Lichtstrahls (Ausbreitungsrichtung) des
Lichtmusters, das von der Bestrahlungsvorrichtung ausgesendet wird, wird
als die Bestrahlungswinkeldaten des Lichtmusters verwendet, und
eine wahre Koordinateninformation x0 und
eine wahre Höheninformation z0 des
Messpunktes des Messobjekts werden aus einer scheinbaren Koordinateninformation
x1 und einer scheinbaren Höheninformation
z1 des Messpunktes auf der Grundlage der
folgenden Beziehungen berechnet:
- (a) z0 = Lco·z1/(Lco – x1·tan α), und
- (b) x0 = {1 – z1/(Lco – x1 tan α)}·x1.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich
aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug
auf die beigefügte Zeichnungen. In der Zeichnung ist:
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1 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht, die schematisch eine Vorrichtung
zur Untersuchung einer Leiterplatine (im Folgenden kurz „Untersuchungsvorrichtung”)
zeigt, die eine Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ein
Blockschaltbild, das eine elektrische Struktur der Untersuchungsvorrichtung
von 1 zeigt;
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3 eine
Figur zur Erläuterung der Prinzipien der in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Rechenprozesse; und
-
4 eine
Figur zur Erläuterung der Entstehung einer Verfälschung
der Messdaten (Verzerrung der Abbildung) aufgrund des Bildwinkels
einer Kameralinse.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich
beschrieben. Obwohl in den jeweiligen Ausführungsformen
bestimmte konstruktive und funktionale Details beschrieben sind,
ist es für den Fachmann klar, dass Abweichungen hiervon,
die innerhalb des in den beiliegenden Ansprüchen definierten
Schutzbereichs liegen, möglich sind.
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1 ist
eine vereinfachte Darstellung einer Untersuchungsvorrichtung 1,
die mit der Messvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist. Wie es in 1 gezeigt
ist, umfasst die Untersuchungsvorrichtung 1 eine Basis 3 zum
Tragen/Halten und Positionieren einer Leiterplatine 2 als das
Messobjekt, die bzw. das mit einer Lötpaste bedruckt wird,
ein Bestrahlungsmittel 4 zum Bestrahlen einer Oberfläche
der Lei terplatine 2 mit einem wohl definierten streifenförmigen
Lichtmuster, wobei der Einfallswinkel größer Null
ist, eine CCD-Kamera 5 als ein Abbildungsmittel zum Abbilden
des bestrahlten Teils der Leiterplatine 2 und eine Steuerungs-
bzw. Steuerungsvorrichtung (im Folgenden subsummierend „Steuerungsvorrichtung”;
entsprechend in äquivalenten Ausdrücken) 6 zur
Durchführung verschiedener Steuerungsprozesse zur Bildverarbeitung
und Berechnung.
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Das
Bestrahlungsmittel 4 umfasst eine bekannte optische Flüssigkristallblende
und ist so ausgelegt, dass sie das streifenförmige Lichtmuster,
das in Stufen von 1/4 des Linienabstandes (Periode) variiert, schräg
von oben auf die Leiterplatine 2 strahlt. Wie es in 1 gezeigt
ist, ist die Leiterplatine 2 rechteckig ausgebildet, wobei
sich die Seiten des Rechtecks entlang einer x-Achse bzw. einer y-Achse eines
kartesischen Koordinatensystems erstrecken, und die Ausbreitungsrichtung
des Lichtmusters ist senkrecht zu der y-Achse. Alternativ kann die
Ausbreitungsrichtung des Lichtmusters parallel zur x-Achse sein
und sich das Lichtmuster parallel zur y-Achse erstrecken.
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In
dem Bestrahlungsmittel 4 wird Licht von einer Lichtquelle
(nicht gezeigt) mit Hilfe von Lichtleitfasern zu einem Paar von
Kondensorlinsen geleitet, die es kollimieren, d. h. ein paralleles
Strahlenbündel erzeugen. Das kollimierte Licht wird durch
die Flüssigkristallblende einer Projektionslinse 4a (vgl. 3),
die innerhalb einer isothermen Steuerungsvorrichtung angeordnet
ist, zugeführt. Die Projektionslinse 4a sendet
dann das Lichtmuster in vier verschiedenen Phasen aus. Durch Verwenden
der optischen Flüssigkristallblende in dem Bestrahlungsmittel 4 ist
die Intensitätsverteilung der Lichtmusters nahezu ideal
sinusförmig. Somit kann die Messauflösung der
Messvorrichtung verbessert werden. Ferner kann eine Steuerung der
Phasenverschiebung des Lichtmusters elektrisch durchgeführt
werden, so dass eine Verkleinerung des Steuerungssystems möglich
ist.
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Die
Basis 3 umfasst Stellmotoren 15 und 16, die
durch die Steuerungsvorrichtung 6 angesteuert werden und
durch die die auf der Basis 3 aufliegende Leiterplatine 2 beliebig
in der xy-Ebene bewegt werden kann. Durch diese Bewegung kann das
Bildfeld (der Aufnahmebereich) der über der Leiterplatine 2 ortsfest
angeordneten CCD-Kamera 5 gegenüber der Leiterplatine 2 verschoben
und somit die Position des Untersuchungsfeldes verändert
werden.
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Nachfolgend
ist die elektrische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 6 erläutert.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, umfasst die Steuerungsvorrichtung 6 eine
CPU mit einer Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 21 zur
gesamten Steuerung der Untersuchungsvorrichtung 1, eine
Eingabevorrichtung 22 in Form einer Tastatur und einer
Maus oder eines Bildschirm-Tastfeldes (touch Panel), eine Anzeigevorrichtung 23 mit
einem Anzeigebildschirm wie etwa eine Kathodenstrahlröhre
(CRT = cathode ray tube) oder eine Flüssigkristallanzeige,
eine Bilddaten-Speichervorrichtung 24 zum Speichern von Bilddaten
eines Bildes von der CCD-Kamera 5, eine Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 25 zum Speichern
von verschiedenen Arten von Berechnungsergebnissen, und eine Einstelldaten-Speichervorrichtung 26 zum
vorherigen Speichern von verschiedenen Arten von Daten zur Durchführung
der oben beschriebenen Berechnungsoperationen und dergleichen. Die
Vorrichtungen 22 bis 26 sind jeweils elektrisch über
die Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 21 mit der CPU
verbunden.
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Zusätzlich
zur Steuerung des Bestrahlungsmittels 4 und der Aussendung
des Lichtmusters bewirkt die Steuerungsvorrichtung 6 eine
Verschiebung der Phase des Lichtmusters in Schritten von 1/4 der Periode,
um die vier Bestrahlungsarten oder – modi einzustellen
und zwischen ihnen umzuschalten. Während der Ausstrahlung
des Lichtmusters mit entsprechenden Phasen steuert die Steuerungsvorrichtung 6 zudem
die CCD-Kamera 5, der Untersuchungsbereich wird für
jede Bestrahlungsart abgebildet, und die Bilddaten für
die vier Bildschirmteile werden gewonnen.
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Anschließend
verwendet die Steuerungsvorrichtung 6 das Phasenverschiebungsverfahren,
um auf der Grundlage der Untersuchungsbereich-Bilddaten (Bilddaten
der viert Bildschirmteile) an jeder Position (x, y) innerhalb des
Untersuchungsbereichs Höhendaten (z) zu berechnen. Durch
Wiederholung der oben beschriebenen Prozesse für jedes
Pixel können Höhendaten (z) des gesamten Untersuchungsbereichs
gewonnen werden.
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Danach
führt die Steuerungsvorrichtung 6 für die
auf diese Weise für jede Position gewonnenen Koordinatendaten
(x, y) und Höhendaten (z) eine Korrekturberechnung durch,
um die Verzerrung, die aufgrund des großen Bildwinkels
des Linse 5a der CCD-Kamera 5 auftreten kann,
zu korrigieren.
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Die
Prinzipien einer solchen Korrektur sind nachfolgend mit Bezug auf 3 erläutert,
ebenso die darin eingezeichneten Punkte. Es ist zu beachten, dass
die Bezeichnungen nicht den in 4 verwendeten
entsprechen.
- P
- = Hauptpunkt der Projektionslinse 4a des
Bestrahlungsmittels 4
- O
- = Schnittpunkt zwischen
der Objektebene (Leiterplatinen-Standardebene) M und einer vertikalen
Linie, die durch den Hauptpunkt P des Bestrahlungsmittels 4 führt
- A
- = Punkt der Objektebene
M, der von einem Lichtstrahl des Lichtmusters bestrahlt wird, der
auch durch einen Messpunkt C des Messobjekts führt
- B(x1,
z1)
- = Scheinbarer Messpunkt
- C(x0,
z0)
- = Wahrer Messpunkt
- D
- = Hauptpunkt der Linse 5a der
Kamera 5
- E
- = Schnittpunkt zwischen
der Objektebene M und einer vertikalen Linie, die durch den scheinbaren
Messpunkt B des Messobjekts führt
- F
- = Schnittpunkt zwischen
der Objektebene M und einer vertikalen Linie, die durch den wahren
Messpunkt führt
- x0
- = Abstand zwischen
der Mitte O' der Objektebene und dem Schnittpunkt F
- x1
- = Abstand zwischen
der Mitte O' der Objektebene und dem Schnittpunkt E
- z0
- = Höhe von
der Objektebene M bis zu dem wahren Messpunkt C des Messobjekts
- z1
- = Höhe von
der Objektebene M bis zu dem scheinbaren Messpunkt B des Messobjekts
- Lpop
- = Höhe des
Hauptpunktes P der Projektionslinse 4a von der Objektebene
M
- Lpc
- = horizontaler Abstand
zwischen dem Hauptpunkt D der Linse 5a der CCD-Kamera 5 und
dem Hauptpunkt P der Projektionslinse 4a des Bestrahlungsmittels 4
- Lco
- = Höhe (Höhendaten
der CCD-Kamera 5) des Hauptpunktes D der Linse 5a der CCD-Kamera 5 über
der Objektebene M
- α
- = Winkel (Bestrahlungswinkeldaten)
zwischen der Objektebene M und dem Lichtstrahl H, der von dem Bestrahlungsmittel 4 ausgestrahlt
wird
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Die
oben genannten Formeln (a) und (b), die während des Korrekturprozesses
verwendet werden, können wie folgt abgeleitet werden:
Die
nachfolgende Formel (1) ist aus den Formeln OP/OA = tan α und
OP = Lpop abgeleitet: OA = Lpop/tan α (1)
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Der
Abstand OF in horizontaler Richtung zwischen dem Bestrahlungsmittel 4 und
Messpunkt C des Messobjekts ist gegeben durch: OP = Lpc + x0 (2)
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Ferner
gilt, da CF/AF = tan α und CF = z0 ist: z0/(OA – OF) = tan α. Somit
ergibt sich die nachfolgende Formel (3) aus Z0 =
(OA – OF)·tan α und den Formeln (1) und,
(2) zu: z0 =
(Lpop/tan α – Lpc – x0)·tan α (3)
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Ferner
gilt angesichts des Dreiecks DO'E die Beziehung Lco/x1 =
z0/(x1 – x0). Daraus folgt mit der Umstellung (x1 – x0)·Lco = z0 x1: –x0·Lco =
z0·x1 – x1·Lco
x0 = (Lco – z0)·x1/Lco
x0 = (1 – z0/Lco)·x1 (4)
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Ferner
folgt aus der Substitution von (4) in (3): z0 =
{Lpop/tan α – Lpc – (1 – z0/Lco) x1}·tan α.
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Die
z0-Terme können zusammengefasst
werden, so dass sich ergibt: z0 = Lpop – Lpc·tan α – x1·tan α +
(x1·z0/Lco)·tan α und (1 – x1·tan α/Lco)·z0 = Lpop – (Lpc + x1)· tan α.
Da die rechte Seite dieser Gleichung z1 ist,
ergibt sich: z0 =
Lco·z1/(Lco – x1·tan α) (a)
-
Und
durch Substitution von (a) in (4) ergibt sich: x0 = {1 – z1/(Lco – x1·tan α)}·x1 (b).
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Auf
der Grundlage der Formeln (a) und (b) ist die Steuerungsvorrichtung 6 dazu
in der Lage, die Koordinateninformation x0 und
die Höheninformation z0 des wahren
Messpunkts C aus der Koordinateninformation x1 und
der Höheninformation z1 des aus den
Bilddaten abgeleiteten scheinbaren Messpunkts B zu berechnen.
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Gemäß der
Ausführungsform werden die Höhendaten Lco der
CCD-Kamera 5, der Bestrahlungswinkel α und die
obigen Formeln (a) und (b), die zur Korrektur erforderlich sind,
vor der Messung in der Einstelldaten-Speichervorrichtung 26 gespeichert.
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Die
auf diese Weise gewonnenen Nachkorrektur-Messdaten (z. B. Koordinatendaten
und Höhendaten) für jeden Bereich werden in der
Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 25 der Steuerungsvorrichtung
gespeichert. Anschließend wird auf der Grundlage der Messdaten
für einen jeden derartigen Bereich der Druckbereich von
Lötpaste, der höher als die Standardebene ist,
erfasst, und durch Integration der Höhen jedes Gebiets
innerhalb dieses Bereichs wird die Menge an aufgedruckter Lötpaste berechnet.
Anschließend wird ein Vergleich zwischen zuvor in der Einstelldaten-Speichervorrichtung 26 berechneten
Standarddaten und der Position, dem Oberflächenbereich,
der Höhe, der Menge oder dergleichen Daten der so ermittelten
Lötpaste durchgeführt. Auf der Grundlage davon,
ob die Ergebnisse eines solchen Vergleichs innerhalb erlaubter Grenzen liegt,
wird die Qualität des Druckzustandes der Lötpaste
innerhalb des Untersuchungsbereichs bestimmt.
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Wie
es oben beschrieben ist kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Messgenauigkeit verbessert werden, und die Verfälschung
der Messdaten, die aufgrund des Bildwinkels der Linse 5a der CCD-Kamera 5 auftreten
kann, kann auf Software-Ebene durch die oben beschriebenen Rechenprozesse
korrigiert werden, ohne ein optisches System mit telezentrischem
Strahlengang zu verwenden. Dies ermöglicht die Verwendung
einer handelsüblichen Makrolinse oder dergleichen als die
Linse 5a der CCD-Kamera 5, so dass der Abbildungsbereich ausgedehnt
werden kann. Daher kann sowohl die Größe als auch
die Komplexität der Vorrichtung verringert werden, was
sich positiv auf die Kosten auswirkt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
begrenzt. Insbesondere sind zum Beispiel folgende Modifikationen
(Ausführungsformen) und Kombination von Merkmalen erlaubt:
- (a) Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform
das Phasenverschiebungsverfahren als das Verfahren zum dreidimensionalen
Messen verwendet wird, so kann jedes andere bekannte Messverfahren
wie etwa das Lichtschnittverfahren, das Zwischenraumkodierungsverfahren,
das Fokussierungsverfahren und dergleichen verwendet werden.
- (b) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform
die Messvorrichtung durch die Untersuchungsvorrichtung 1,
die eine Höhe der auf die Leiterplatine 2 gedruckten
Lötpaste misst, verkörpert ist, ist die vorliegende
Erfindung nicht hierauf beschränkt. Alternativ können
erfindungsgemäß Höhen von Löthöckern,
elektronischen Bauteilen und dergleichen, die auf der Leiterplatine
montiert sind, gemessen werden.
- (c) Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform so
ausgelegt ist, dass sie den Korrekturprozess unter Verwendung der
Formeln (a) und (b) durchführt, sind die Berechnungsformeln
nicht auf die Formeln (a) und (b) beschränkt.
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Ferner
kann der Wert des Bestrahlungswinkels α direkt durch Messung
des Lichtmusters oder dergleichen bestimmt werden. Ferner kann auf
der Grundlage des Triangulationsprinzips der Wert des Bestrahlungswinkels α indirekt
durch Berechnung aus den Werten der Höhe (Lpop)
des Hauptpunkts P der Projektionslinse 4a bestimmt werden.
In diesem Fall kann die Formel tan α = (Lpop – z1)/(Lpc + x1) in die Formeln (a) und (b) substituiert
werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen
offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu
ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung
auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang
der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart
verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen
und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen
beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang
der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen
dargelegt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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