JP2003240539A - Method and apparatus for testing surface shape - Google Patents

Method and apparatus for testing surface shape

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JP2003240539A
JP2003240539A JP2002036755A JP2002036755A JP2003240539A JP 2003240539 A JP2003240539 A JP 2003240539A JP 2002036755 A JP2002036755 A JP 2002036755A JP 2002036755 A JP2002036755 A JP 2002036755A JP 2003240539 A JP2003240539 A JP 2003240539A
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surface gradient
normal vector
gradient map
point
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JP2002036755A
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Japanese (ja)
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Masahiko Uno
真彦 宇野
Hiroyuki Sasai
浩之 笹井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To test a surface shape rapidly and accurately by directly using surface gradient data without an expensive calculation cost such as reconstructing a three-dimensional shape from a surface gradient. <P>SOLUTION: A surface gradient map of an object to be used as a reference is previously stored in a reference database 40 by using a surface gradient map generating means 30 which measures the surface gradient at each point on an object to be tested and maps measured results, and the surface gradient map of the object to be tested generated by using the surface gradient map generating means 30 is compared with the surface gradient map of the reference object by a comparing means 50 when the test is carried out, and the object to be tested is judged good or bad by making a decision on the compared output by a judging means 70. In the comparing means 50, the surface gradient is represented by a surface normal vector that is a unit normal vector of the surface, and an angle formed between the surface normal vector of the reference object and the surface normal vector of the object to be tested is obtained at each point on the map, and a sum total of the angles is calculated to generate the compared output. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、物体の表面の形
状を検査する表面形状検査方法およびその装置に関する
ものであり、特に、基板に実装された電子部品のモール
ド部分、はんだ付け部分等の表面形状検査に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape inspection method and apparatus for inspecting the shape of the surface of an object, and particularly to the surface of a mold part, a soldering part, etc. of an electronic component mounted on a board. It relates to shape inspection.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、特開2000−304520号
公報に示された従来の形状計測方法を示す図である。こ
の従来の形状計測方法は対象物体の表面勾配の天頂角成
分(z軸と表面勾配ベクトルとの成す角度)を求め、そ
の結果を用いて対象物体の3次元形状を復元する方法で
ある。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram showing a conventional shape measuring method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-304520. This conventional shape measuring method is a method of obtaining a zenith angle component (an angle formed by the z-axis and the surface gradient vector) of the surface gradient of the target object and using the result to restore the three-dimensional shape of the target object.

【0003】図6において、1は実装基板、2は対象物
体であるチップ部品、3ははんだフィレット、4はXテ
ーブル、5はYテーブル、6はZテーブル、7はテーブ
ル、8は搬送制御部、9は照明制御部、10はCCDカ
メラ、11〜15は天頂角が異なる照明、17は画像処
理部、18は画像表示部である。この従来例では、照明
11〜15を順次点灯させ、CCDカメラ10により画
像を撮像する。そこで得られた画像の輝度を並べてガウ
ス関数を当てはめることで表面が正反射する角度を推定
し、物体の表面勾配(天頂角成分)を求める。この後、
表面勾配計測結果を懸垂曲線に当てはめて対象物体の3
次元形状を復元する方法である。3次元形状が求まった
後は、高さ方向を検査することで表面形状の検査が可能
である。この様に従来例として、まず表面勾配情報から
形状を復元して検査を行う方法がある。
In FIG. 6, 1 is a mounting substrate, 2 is a chip part which is a target object, 3 is a solder fillet, 4 is an X table, 5 is a Y table, 6 is a Z table, 7 is a table, and 8 is a transfer control section. , 9 is an illumination control unit, 10 is a CCD camera, 11 to 15 are lights with different zenith angles, 17 is an image processing unit, and 18 is an image display unit. In this conventional example, the illuminations 11 to 15 are sequentially turned on, and an image is captured by the CCD camera 10. By arranging the brightness of the obtained images and applying a Gaussian function, the angle at which the surface is specularly reflected is estimated, and the surface gradient (zenith angle component) of the object is obtained. After this,
Apply the surface gradient measurement result to the catenary curve and
This is a method of restoring the three-dimensional shape. After the three-dimensional shape is obtained, the surface shape can be inspected by inspecting in the height direction. Thus, as a conventional example, there is a method in which the shape is first restored from the surface gradient information and the inspection is performed.

【0004】一方、図7、図8、図9は、特開平11−
260874号公報に示された従来の表面形状検査方法
を示す図である。この従来の表面形状検査方法は、レー
ザ光を掃引して、その反射光の位置を受光素子を内面に
とりつけた箱(受光器)で検出して、受光器で検出した
位置につけられた数値を用いて、表面勾配を数列化して
検査するものである。
On the other hand, FIG. 7, FIG. 8 and FIG.
It is a figure which shows the conventional surface shape inspection method shown by 260874 gazette. In this conventional surface shape inspection method, the laser beam is swept, the position of the reflected light is detected by a box (light receiver) with a light receiving element attached to the inner surface, and the numerical value attached to the position detected by the light receiver is detected. It is used to inspect the surface gradient in a sequence.

【0005】図7において、21はレーザ光源、22は
エキスパンダ、23はX軸回転ミラー23aとY軸回転
ミラー23bとを備えたガルバノメータ、24は集光レ
ンズ系、25はqミラー、26はハーフミラー、27は
受光素子、28はレンズ、29は照射孔29aを有する
受光器である。
In FIG. 7, 21 is a laser light source, 22 is an expander, 23 is a galvanometer equipped with an X-axis rotating mirror 23a and a Y-axis rotating mirror 23b, 24 is a condenser lens system, 25 is a q mirror, and 26 is 26. Half mirror, 27 is a light receiving element, 28 is a lens, and 29 is a light receiver having an irradiation hole 29a.

【0006】レーザ光源21から発せられるレーザ光を
ミラー23a,23bを用いて掃引制御し、X−Yステ
ージS上の検査トレイTに載置固定された対象物体Uに
受光器29の照射孔29aを通してレーザ光を照射す
る。受光器29は図8に示すように、センタ部分とサイ
ド部分にC2〜C5、SR、SLの受光素子がそれぞれ
取り付けられており、受光した場合は各々の数値(C3
なら3)が出力される。これを対象物体から見た場合は
図9に示すようになり、これにより対象物体の大まかな
表面勾配を得ることができる。なお、受光素子SR、S
Lはレーザの掃引ずれを検出、補正するためだけに用い
るので、この例も実質的には、物体の表面勾配の天頂角
成分(C2〜C5)を計測している。得られた受光位置
はレーザの掃引順に、数列(例えば24555432)
として出力され、これを読み取りROMメモリ(図示せ
ず)の基準値と比較して良否を判定する。従って、この
従来例では、表面勾配情報を粗い数列に変換して検査を
行っている。
Laser light emitted from the laser light source 21 is sweep-controlled by using mirrors 23a and 23b, and a target object U mounted and fixed on an inspection tray T on an XY stage S is irradiated with an irradiation hole 29a of a light receiver 29. Laser light is radiated through. As shown in FIG. 8, the light receiver 29 has C2-C5, SR, and SL light-receiving elements attached to the center portion and the side portions, respectively, and when receiving light, the respective numerical values (C3
If so, 3) is output. When this is viewed from the target object, it becomes as shown in FIG. 9, whereby a rough surface gradient of the target object can be obtained. The light receiving elements SR and S
Since L is used only to detect and correct the laser sweep deviation, this example also substantially measures the zenith angle component (C2 to C5) of the surface gradient of the object. The obtained light receiving positions are several sequences (for example, 24555432) in the order of laser sweep.
Is read out and compared with a reference value of a read ROM memory (not shown) to judge pass / fail. Therefore, in this conventional example, the inspection is performed by converting the surface gradient information into a coarse number sequence.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
例の場合には、以下のような問題点があった。先ず、特
開2000−304520号公報の場合では、表面勾配
情報から形状を復元して検査を行うため、基本的に形状
復元の計算コストが多くかかってしまう。本来、計測さ
れた1次情報は表面勾配なので、これをもとに検査がで
きるならば、その方が、計算コスト(計算時間)、計算
精度の面からも望ましい。
By the way, the above-mentioned conventional example has the following problems. First, in the case of Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-304520, since the shape is restored from the surface gradient information and the inspection is performed, the calculation cost of the shape restoration is basically high. Originally, the measured primary information is the surface gradient, so if inspection can be performed based on this, it is more desirable from the viewpoint of calculation cost (calculation time) and calculation accuracy.

【0008】また、特開平11−260874号公報の
場合では、表面勾配情報を直接用いているものの、情報
の一部分しか使用できていない。表面勾配情報は各測定
点において独立した2成分をもっている。表面勾配情報
の記述法の一つとして、天頂角(表面の法線ベクトルと
Z軸方向との角度)と、方位角(表面の法線ベクトルを
XY平面に射影し、その射影ベクトルとX軸との角度)
を用いる方法があるが、今回の例の場合、前者、後者の
公報ともに天頂角成分しか扱っていない。さらに、後者
の場合、数値化、数列化の方法は、容易には2成分ある
表面勾配情報に拡張することができない。また、天頂角
情報を数値化する際に表面勾配情報が離散化されるた
め、精度が落ちる欠点もある。
Further, in the case of Japanese Patent Laid-Open No. 11-260874, although the surface gradient information is directly used, only a part of the information can be used. The surface gradient information has two independent components at each measurement point. As one of the description methods of the surface gradient information, the zenith angle (the angle between the surface normal vector and the Z-axis direction) and the azimuth angle (the surface normal vector are projected on the XY plane, and the projection vector and the X-axis are projected. Angle with
However, in the case of this example, both the former and latter publications deal only with the zenith angle component. Furthermore, in the latter case, the method of digitization and sequence conversion cannot be easily extended to surface gradient information having two components. Further, since the surface gradient information is discretized when the zenith angle information is digitized, there is a drawback that the accuracy is lowered.

【0009】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、簡易な構成、方法によ
り、表面勾配情報を直接用いて物体の検査を行うことが
できる表面形状検査方法および表面形状検査装置を提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and a surface shape inspection method capable of inspecting an object by directly using surface gradient information with a simple configuration and method. Another object of the present invention is to provide a surface shape inspection device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る表面形状
検査方法は、検査対象物体の各点において表面勾配を計
測し、その計測結果をマップ化して表面勾配マップを作
成する第1の工程と、あらかじめ基準品である対象物体
の表面勾配マップを基準データベースに保存する第2の
工程と、上記第1の工程で作成した検査対象物体の表面
勾配マップと、上記第2の工程で保存した基準品の表面
勾配マップとを比較する第3の工程と、該第3の工程に
おける比較結果を用いて上記検査対象物体の良否を判定
する第4の工程とを含み、上記第3の工程では、表面勾
配を表面の単位法線ベクトルである表面法線ベクトルで
表現し、マップ上の各点で上記基準品の表面法線ベクト
ルと上記検査対象物体の表面法線ベクトルの成す角度を
求め、その総和を計算して出力するものである。
A surface shape inspection method according to the present invention comprises a first step of measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected and mapping the measurement result into a surface gradient map. , A second step of preliminarily storing a surface gradient map of a target object, which is a reference product, in a reference database; a surface gradient map of the inspection target object created in the first step; and a reference stored in the second step. A third step of comparing the surface gradient map of the product, and a fourth step of judging the quality of the inspection target object by using the comparison result in the third step are included. The surface gradient is expressed by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the angle formed by the surface normal vector of the reference item and the surface normal vector of the object to be inspected is obtained at each point on the map, Sum One in which calculated and output.

【0011】また、この発明に係る表面形状検査方法
は、検査対象物体の各点において表面勾配を計測し、そ
の計測結果をマップ化して表面勾配マップを作成する第
1の工程と、あらかじめ基準品である対象物体の表面勾
配マップを基準データベースに保存する第2の工程と、
上記第1の工程で作成した検査対象物体の表面勾配マッ
プと、上記第2の工程で保存した基準品の表面勾配マッ
プとを比較する第3の工程と、該第3の工程における比
較結果を用いて上記検査対象物体の良否を判定する第4
の工程とを含み、上記第2の工程では、上記基準品の表
面勾配マップに関して、必要な小部分のみテンプレート
マップとして上記基準データベースに登録しておき、上
記第3の工程では、表面勾配を表面の単位法線ベクトル
である表面法線ベクトルで表現し、上記検査対象物体の
表面勾配マップ内で上記テンプレートマップの位置をず
らしながら、マップ上の各点で上記テンプレートマップ
の表面法線ベクトルと上記検査対象物体の表面勾配マッ
プの表面法線ベクトルの成す角度の総和を計算し、その
総和の計算結果のうちで最低値を出力するものである。
Further, the surface shape inspection method according to the present invention includes a first step of measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected, mapping the measurement result to create a surface gradient map, and a reference product in advance. A second step of storing in the reference database a surface gradient map of the target object
The third step of comparing the surface gradient map of the object to be inspected created in the first step with the surface gradient map of the reference product saved in the second step, and the comparison result in the third step Fourth, using the above to judge the quality of the inspection object
In the second step, only a necessary small portion of the surface gradient map of the reference product is registered in the reference database as a template map in the second step. Is expressed by a surface normal vector which is a unit normal vector of, and while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the object to be inspected, at each point on the map the surface normal vector of the template map and the above The sum of the angles formed by the surface normal vectors of the surface gradient map of the object to be inspected is calculated, and the lowest value is output from the calculation results of the sum.

【0012】また、この発明に係る表面形状検査方法
は、上記第1の工程において、表面勾配を記述する2成
分のうち、1成分のみをマップ化し、上記第3の工程に
おいては、マップ化された表面勾配の1成分を、2次元
単位ベクトルである表面法線ベクトルの角度成分とみな
し、マップ上の各点で、比較する両者の表面法線ベクト
ルの成す角度を求め、その総和を計算するものである。
In the surface shape inspection method according to the present invention, only one component of the two components describing the surface gradient is mapped in the first step, and mapped in the third step. One component of the surface gradient is regarded as the angle component of the surface normal vector which is a two-dimensional unit vector, the angle formed by the surface normal vectors of both sides to be compared is calculated at each point on the map, and the sum is calculated. It is a thing.

【0013】また、この発明に係る表面形状検査方法
は、上記第3の工程において、マップ上の各点で比較す
る両者の表面法線ベクトルのなす角度を求める代わり
に、1‐表面法線ベクトルの内積を求め、その総和を計
算するものである。
Further, in the surface shape inspection method according to the present invention, in the third step, instead of obtaining the angle formed by the surface normal vectors of both points to be compared at each point on the map, 1-surface normal vector The inner product of is calculated and the total sum is calculated.

【0014】さらに、この発明に係る表面形状検査方法
は、上記第3の工程において、マップ上の各点で比較す
る両者の表面法線ベクトルのなす角度あるいは1‐表面
法線ベクトルの内積の値を求めた後、その値がしきい値
を超えた場合のみ、総和計算の対象にするものである。
Further, in the surface shape inspection method according to the present invention, in the third step, the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map or the value of the inner product of 1-surface normal vector Only when the value exceeds a threshold value after obtaining, the sum is calculated.

【0015】また、この発明に係る表面形状検査装置
は、検査対象物体の各点において表面勾配を計測し、そ
の計測結果をマップ化して表面勾配マップを作成する表
面勾配マップ作成手段と、あらかじめ基準品である対象
物体の表面勾配マップを保存する基準データベースと、
上記表面勾配マップ作成手段で作成した検査対象物体の
表面勾配マップと、上記基準品の表面勾配マップとを比
較する比較手段と、該比較手段からの比較出力に基づい
て上記検査対象物体の良否を判定するを判定手段とを備
え、上記比較手段は、表面勾配を表面の単位法線ベクト
ルである表面法線ベクトルで表現し、マップ上の各点で
上記基準品の表面法線ベクトルと上記検査対象物体の表
面法線ベクトルの成す角度を求め、その総和を計算して
比較出力とするものである。
Further, the surface shape inspection apparatus according to the present invention measures the surface gradient at each point of the object to be inspected, maps the measurement result and creates a surface gradient map, and a surface gradient map creating means. A reference database that stores a surface gradient map of the target object that is a product,
Comparing means for comparing the surface gradient map of the object to be inspected created by the surface gradient map creating means with the surface gradient map of the reference product, and the quality of the object to be inspected based on the comparison output from the comparing means. The comparison means expresses the surface gradient by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the surface normal vector of the reference product and the inspection at each point on the map. The angle formed by the surface normal vector of the target object is obtained, and the total sum is calculated and used as a comparison output.

【0016】また、この発明に係る表面形状検査装置
は、検査対象物体の各点において表面勾配を計測し、そ
の計測結果をマップ化して表面勾配マップを作成する表
面勾配マップ作成手段と、あらかじめ基準品である対象
物体の表面勾配マップを必要な小部分のみテンプレート
マップとして保存する基準データベースと、上記表面勾
配マップ作成手段で作成した検査対象物体の表面勾配マ
ップと、上記基準品の表面勾配マップとを比較する比較
手段と、該比較手段からの比較出力に基づいて上記検査
対象物体の良否を判定する判定手段とを備え、上記比較
手段は、表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面
法線ベクトルで表現し、上記検査対象物体の表面勾配マ
ップ内でテンプレートマップの位置をずらしながら、マ
ップ上の各点で上記テンプレートマップの表面法線ベク
トルと上記検査対象物体の表面勾配マップの表面法線ベ
クトルの成す角度の総和を計算し、その総和の計算結果
のうちで最低値を比較出力とするものである。
Further, the surface shape inspection apparatus according to the present invention measures the surface gradient at each point of the object to be inspected, and maps the measurement result to create a surface gradient map, and a surface gradient map creating means. A reference database that saves a surface gradient map of a target object that is a product as a template map only for a necessary small portion, a surface gradient map of an inspection target object created by the surface gradient map creating means, and a surface gradient map of the reference product. And a determining means for determining the quality of the object to be inspected based on the comparison output from the comparing means. The comparing means is a surface method in which the surface gradient is a unit normal vector of the surface. Expressed by a line vector, while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the inspection object, at each point on the map The sum of the angle between the surface normal vector of the surface gradient map of the surface normal vector PLATES map and the inspection target object is calculated, it is an comparison output a minimum value among the calculation results of the sum.

【0017】また、この発明に係る表面形状検査装置
は、上記表面勾配マップ作成手段が、表面勾配を記述す
る2成分のうち1成分のみをマップ化し、上記比較手段
が、該表面勾配マップ作成手段でマップ化された表面勾
配の1成分を2次元単位ベクトルである表面法線ベクト
ルの角度成分とみなし、マップ上の各点で、比較する両
者の表面法線ベクトルの成す角度を求め、その総和を計
算するものである。
In the surface shape inspection apparatus according to the present invention, the surface gradient map creating means maps only one of the two components describing the surface gradient, and the comparing means creates the surface gradient map creating means. Considering one component of the surface gradient that is mapped in step 2 as the angle component of the surface normal vector that is a two-dimensional unit vector, at each point on the map, determine the angle formed by the surface normal vectors of both to be compared, and sum the sum. Is to calculate.

【0018】また、この発明に係る表面形状検査装置
は、上記比較手段が、マップ上の各点で比較する両者の
表面法線ベクトルのなす角度を求める代わりに、1‐表
面法線ベクトルの内積を求め、その総和を計算するもの
である。
Further, in the surface shape inspection apparatus according to the present invention, the comparison means does not calculate the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map, but the inner product of 1-surface normal vector. Is calculated and the sum is calculated.

【0019】さらに、この発明に係る表面形状検査装置
は、上記比較手段が、マップ上の各点で比較する両者の
表面法線ベクトルのなす角度あるいは1‐表面法線ベク
トルの内積の値を求めた後、その値がしきい値を超えた
場合のみ、総和計算の対象にするものである。
Further, in the surface shape inspection apparatus according to the present invention, the comparison means obtains the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map or the value of the inner product of 1-surface normal vectors. After that, only when the value exceeds the threshold value, the sum is calculated.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図に基づいて説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1を示す
構成図である。図1において、30は対象物体の表面勾
配を計測して計測結果をマップ化する表面勾配マップ作
成手段である。表面勾配マップ作成手段30は、例え
ば、CCDカメラなどの撮像手段31、照明手段32
a,32b、撮像手段31で撮像された画像を画像処理
し、画像の各点において表面勾配を計算する画像処理手
段33で構成することができる。画像の各点において計
算された表面勾配データは表面勾配マップと同値であ
る。なぜなら表面勾配マップは、対象物体の各点におい
て表面勾配を計測したデータの集合であり、通常、対象
物体の各点は、画像の各点と1:1に対応づけられるた
めである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
It will be described with reference to the drawings. Embodiment 1. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 30 is a surface gradient map creating means for measuring the surface gradient of the target object and mapping the measurement result. The surface gradient map creating means 30 is, for example, an imaging means 31, such as a CCD camera, and an illuminating means 32.
a, 32b, image processing means 33 for image-processing the image captured by the image-capturing means 31 and calculating the surface gradient at each point of the image. The surface gradient data calculated at each point of the image is equivalent to the surface gradient map. This is because the surface gradient map is a set of data obtained by measuring the surface gradient at each point of the target object, and usually each point of the target object is associated with each point of the image in a 1: 1 relationship.

【0021】この様に、画像処理手段33を用いて物体
の表面勾配を計算する場合は、書籍“Shape from Shadi
ng : edited by Berthold K。P。 Horn and Michael J
Brooks、 The MIT Press、 1989”による、陰影からの
形状復元(Shape from Shading)”手法、例えば、照度
差ステレオ法(Photometric Method、 Photometric Ster
eo)などを用いることができる。
As described above, when the surface gradient of an object is calculated using the image processing means 33, the book "Shape from Shadi" is used.
ng: edited by Berthold K. P. Horn and Michael J
Brooks, The MIT Press, 1989 ”,“ Shape from Shading ”method, eg Photometric Method, Photometric Ster
eo) etc. can be used.

【0022】一方、画像処理手段33を用いずに表面勾
配マップ作成手段30を構成することも可能である。例
えば2次元距離センサを用いると、距離画像(画像上の
各座標において、物体輝度の代わりに距離データが入力
されているもの)を得ることができる。この距離画像に
おいて、隣接する3点座標の距離データを用いれば平面
が構成できるので、この平面の法線ベクトルを求めるこ
とで表面勾配データを計算することができる。
On the other hand, the surface gradient map creating means 30 can be constructed without using the image processing means 33. For example, when a two-dimensional distance sensor is used, a distance image (distance data is input instead of object brightness at each coordinate on the image) can be obtained. In this distance image, a plane can be constructed by using the distance data of the coordinates of three adjacent points. Therefore, the surface gradient data can be calculated by obtaining the normal vector of this plane.

【0023】また、40は、あらかじめ基準品に関し
て、表面勾配マップ作成手段30を用いて作成した基準
品の表面勾配マップを保存しておく基準データベースで
あり、50は基準データベース40から取り出した基準
品の表面勾配マップと、現在の検査対象である検査対象
物体60の表面勾配マップを比較する比較手段であり、
70は比較手段50からの出力結果を判定する判定手
段、80は判定結果である。
Reference numeral 40 is a reference database for preliminarily storing a surface gradient map of the reference article prepared by using the surface gradient map creating means 30 with respect to the reference article, and 50 is the reference article retrieved from the reference database 40. Is a comparison means for comparing the surface gradient map of No. 1 and the surface gradient map of the inspection object 60 which is the current inspection object,
Reference numeral 70 is a judging means for judging the output result from the comparing means 50, and 80 is a judgment result.

【0024】次に、動作について、検査時のフローを示
す図2を参照して説明する。まず、あらかじめ、基準品
となる対象物体に関して表面勾配マップ作成手段30を
適用して、基準品の表面勾配マップを作成する。物体の
各点における表面勾配情報は独立した2成分をもつ。そ
の記述の1方法としては、前述した天頂角と方位角の2
成分での表記があり、別の記述方法として3次元単位ベ
クトルの表記もできる。3次元単位ベクトルは要素とし
て3成分を持つが、ベクトルの大きさが1であるという
条件が付加されているので独立した成分は2成分であ
る。
Next, the operation will be described with reference to FIG. 2 showing a flow at the time of inspection. First, the surface gradient map creating means 30 is applied in advance to the target object serving as the reference product to create the surface gradient map of the reference product. The surface gradient information at each point of the object has two independent components. As one method of the description, the above-mentioned zenith angle and azimuth angle 2
There is notation by component, and as another description method, notation by a three-dimensional unit vector can also be performed. The three-dimensional unit vector has three components as elements, but the condition that the magnitude of the vector is 1 is added, and thus the independent components are two components.

【0025】表面勾配マップとは、抽象的には、物体の
各点(各座標)に、測定した表面勾配情報が付属してい
るデータの集合と考えることができる。この際、固定し
た表面勾配情報の記述方法にはよらないものとする。す
なわち、表面勾配マップでは、表面勾配を天頂角と方位
角の2成分で記述してもよいし、表面の法線を表す3次
元単位ベクトルで記述してもよい。具体的な表面勾配マ
ップの実現例としては、物体を撮像した画像データの各
点(各座標)において、3次元ベクトル情報が格納され
ているものである。
The surface gradient map can be abstractly considered as a set of data in which the measured surface gradient information is attached to each point (each coordinate) of the object. At this time, it does not depend on the description method of the fixed surface gradient information. That is, in the surface gradient map, the surface gradient may be described by two components of the zenith angle and the azimuth angle, or may be described by a three-dimensional unit vector representing the surface normal. As a specific implementation example of the surface gradient map, three-dimensional vector information is stored at each point (each coordinate) of image data obtained by capturing an image of an object.

【0026】基準品について表面勾配マップが作成でき
た後は、基準データベース40にこのマップを保存す
る。なお、基準品には通常、検査対象品に関する良品サ
ンプルが用いられる。実際の検査時には、検査対象物体
60に関して表面勾配マップ作成手段30を適用して、
検査対象物体60の表面勾配マップを作成する(ステッ
プS1)。次に、比較手段50において、今作成した検
査対象物体60の表面勾配マップと、基準データベース
40に保存されている基準品の表面勾配マップを比較す
る。比較の際には、表面勾配マップに格納してある表面
勾配情報を、3次元単位ベクトル、すなわち表面法線ベ
クトルで表現し、マップの各点(各座標)において、基
準品の表面法線ベクトルと検査対象物体60の表面法線
ベクトルの成す角度を以下のように計算する(ステップ
S2〜S6)。
After the surface gradient map has been created for the reference product, this map is stored in the reference database 40. In addition, normally, a non-defective sample related to the inspection target product is used as the reference product. At the time of actual inspection, the surface gradient map creating means 30 is applied to the inspection object 60,
A surface gradient map of the inspection object 60 is created (step S1). Next, the comparison means 50 compares the surface gradient map of the object 60 to be inspected just created with the surface gradient map of the reference product stored in the reference database 40. At the time of comparison, the surface gradient information stored in the surface gradient map is expressed by a three-dimensional unit vector, that is, a surface normal vector, and at each point (each coordinate) of the map, the surface normal vector of the reference product is expressed. And the angle formed by the surface normal vector of the inspection object 60 is calculated as follows (steps S2 to S6).

【0027】マップのある一点{座標を(x,y)とす
る}において、基準品の表面法線ベクトルB(x,y)
At a certain point on the map {the coordinates are (x, y)}, the surface normal vector B (x, y) of the reference product
To

【0028】B(x,y)={B1(x,y)、B2
(x,y)、B3(x,y)}
B (x, y) = {B1 (x, y), B2
(X, y), B3 (x, y)}

【0029】とする。なお、ベクトルBおよびその要素
B1、B2、B3は座標(x,y)の関数と考えられる
ため上記の表現になっている。一方、検査対象物体60
の表面法線ベクトルD(x,y)を
[0029] The vector B and its elements B1, B2, B3 are considered to be a function of coordinates (x, y), and thus have the above expression. On the other hand, the inspection object 60
The surface normal vector D (x, y) of

【0030】D(x,y)={D1(x,y)、D2
(x,y)、D3(x,y)}
D (x, y) = {D1 (x, y), D2
(X, y), D3 (x, y)}

【0031】とすると、2つのベクトルの成す角度θ
(x,y)は、
Then, the angle θ formed by the two vectors
(X, y) is

【0032】θ(x,y)=cos−1{<B(x,
y)、D(x,y)>}
Θ (x, y) = cos −1 {<B (x,
y), D (x, y)>}

【0033】となる(ステップS6)。ここで<B、D
>はBとDの内積を示す。
(Step S6). Where <B, D
> Indicates an inner product of B and D.

【0034】この角度θ(x,y)についてマップ上の
各点で総和計算を行う(ステップS7)。総和をSとす
ると
With respect to this angle θ (x, y), the sum is calculated at each point on the map (step S7). If the sum is S

【0035】S=Σθ(x,y) (x,y)∈(マップ内の座標)S = Σθ (x, y) (X, y) ∈ (coordinates in map)

【0036】となる。It becomes

【0037】比較手段50は、このSを計算し比較手段
50の出力とする(ステップS7〜S9)。次に判定手
段70は比較手段50の出力であるSと所定のしきい値
とを比較判定し(ステップS10)、Sがしきい
値SThより小さければ良品として(ステップS1
1)、しきい値以上であれば不良品として(ステップS
12)、判定結果5を出力する。
The comparison means 50 calculates this S and outputs it as the output of the comparison means 50 (steps S7 to S9). Then judging means 70 judges compares the threshold value S T h outputs a S and a predetermined comparison means 50 (step S10), and non-defective smaller S is than the threshold value S Th (step S1
1) If it is above the threshold value, it is determined as a defective product (step S
12), the determination result 5 is output.

【0038】なお、図2のフローで基準品の表面法線ベ
クトルB(x,y)を計算するステップS4は、あらか
じめ基準品の表面勾配マップを作成する際に、表面法線
ベクトルも同時に作成しておき基準データベース40に
保存しておくようにすれば、基準データベース40より
表面法線ベクトルを読み出すだけでよい。
The step S4 of calculating the surface normal vector B (x, y) of the reference product in the flow of FIG. 2 is also performed at the same time when the surface gradient map of the reference product is prepared. If it is stored in the reference database 40 in advance, it is sufficient to read the surface normal vector from the reference database 40.

【0039】検査対象物体60が基準品に対してマップ
上で位置がずれたところに存在しており、かつ、その位
置ずれ量が別の手段で計測可能である場合は、そのずれ
量をマップの座標上のずれ量に変換し、検査対象物体6
0の表面勾配マップまたは基準品の表面勾配マップに関
して、そのずれ量分ずらした座標の表面法線ベクトルを
比較するように比較手段50を構成すればよい。
If the object 60 to be inspected exists at a position displaced from the reference product on the map and the displacement amount can be measured by another means, the displacement amount is mapped. Object to be inspected 6
The comparing means 50 may be configured to compare the surface normal vector of the coordinates of the surface gradient map of 0 or the surface gradient map of the reference product, the coordinates being shifted by the shift amount.

【0040】この手順で検査することにより、表面勾配
情報から3次元形状を復元する必要もなくなり、高速に
処理ができる。また、表面勾配の独立した2成分を同時
に考慮した検査が可能になる。さらに、表面勾配情報を
離散化することもないので、精度が落ちる心配もない。
By performing the inspection in this procedure, it is not necessary to restore the three-dimensional shape from the surface gradient information, and the processing can be performed at high speed. In addition, it is possible to perform an inspection that simultaneously considers two independent components of the surface gradient. Furthermore, since the surface gradient information is not discretized, there is no concern that the accuracy will drop.

【0041】実施の形態2.上記実施の形態1では、検
査対象物体の位置ずれがあった場合には、そのずれ量を
別の手段で計測し、それを比較時に補正することについ
て述べたが、以下に説明する実施の形態2では、ずれ量
を別手段で計測する必要がなくなる。
Embodiment 2. In the first embodiment described above, when there is a positional deviation of the inspection target object, the deviation amount is measured by another means and is corrected at the time of comparison. However, the embodiments described below In No. 2, it is not necessary to measure the amount of deviation by another means.

【0042】この実施の形態2では、まず基準品の表面
勾配マップを作成、保存する際に、必要な小部分のみに
関してだけ作成、保存し、これをテンプレートマップと
する。多くの場合、基準品の表面勾配マップ全体には、
基準品以外の背景部分などが含まれているため、これら
の背景部分を除去して表面勾配マップを作成すればテン
プレートマップは容易に作成できる。当然テンプレート
マップのサイズ(XY座標の最大値)は元の基準品の表
面勾配マップのサイズより小さくなる。
In the second embodiment, first, when the surface gradient map of the reference product is created and saved, it is created and saved only for the necessary small portions, and this is used as the template map. In many cases, the entire reference surface gradient map will
Since the background part other than the reference product is included, the template map can be easily created by removing these background parts and creating the surface gradient map. Naturally, the size of the template map (maximum XY coordinates) is smaller than the size of the surface gradient map of the original reference product.

【0043】実際の検査時においては、検査対象物体の
表面勾配マップを作成した後、テンプレートマップと比
較するが、この際に検査対象物体の表面勾配マップ内で
テンプレートマップの位置をずらしながら(dx,dy
を変えながら)、比較を行う様にする。
At the time of actual inspection, a surface gradient map of the object to be inspected is created and then compared with the template map. At this time, while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the object to be inspected (dx , Dy
While changing), make a comparison.

【0044】dx,dyを固定した場合、2つの表面法
線ベクトルのなす角度θ、総和Sは次の様になる。
When dx and dy are fixed, the angle θ formed by the two surface normal vectors and the sum S are as follows.

【0045】θ(x,y:dx,dy)=cos
−1{<B(x,y)、D(x+dx,y+dy)>}
Θ (x, y: dx, dy) = cos
-1 {<B (x, y), D (x + dx, y + dy)>}

【0046】S(dx,dy)=Σθ(x,y:dx,
dy) (x,y)∈(テンプレートマップ内の座標)
S (dx, dy) = Σθ (x, y: dx,
dy) (x, y) ε (coordinates in the template map)

【0047】ここで、Bはテンプレートマップの表面法
線ベクトル、Dは検査対象物体の表面法線ベクトル、
(dx,dy)は検査対象物体の表面勾配マップに対す
るテンプレートマップのずれ量である。
Here, B is the surface normal vector of the template map, D is the surface normal vector of the inspection object, and
(Dx, dy) is the amount of deviation of the template map from the surface gradient map of the inspection object.

【0048】(dx,dy)を1つ固定することで、上
記の手順でS(dx,dy)が求まる。これを(dx,
dy)の値を変えながら繰り返していき、S(dx,d
y)を求めていく。
By fixing one (dx, dy), S (dx, dy) can be obtained by the above procedure. This is (dx,
It is repeated while changing the value of dy), and S (dx, d
y) will be sought.

【0049】つまり、図3に示すように、検査対象物体
の表面勾配マップに対して、(dx,dy)ずらした位
置で、テンプレートマップと比較し総和を求める。この
様にして、テンプレートマップが検査対象物体の表面勾
配マップからはみださないようにずらしながら{(d
x,dy)の値を変えながら}、法線ベクトルの成す角
度の総和であるS(dx,dy)を計算していくのであ
る。
That is, as shown in FIG. 3, the surface gradient map of the object to be inspected is shifted by (dx, dy) and compared with the template map to obtain the total sum. In this way, while shifting the template map so as not to protrude from the surface gradient map of the inspection object, {(d
While changing the values of (x, dy)}, S (dx, dy), which is the sum of the angles formed by the normal vectors, is calculated.

【0050】最後に、求めたS(dx,dy)の内で、
最小値をとるものをSminとする。すなわち
Finally, in the obtained S (dx, dy),
The one that takes the minimum value is S min . Ie

【0051】Smin=min{S(dx,dy)} (dx,dy)∈(0≦dx≦xd_max−xt_m
ax、0≦dy≦yd_max−yt_max)
S min = min {S (dx, dy)} (dx, dy) ε (0 ≦ dx ≦ xd_max-xt_m
ax, 0 ≦ dy ≦ yd_max-yt_max)

【0052】である。ここで、(xt_max,yt_
max)はテンプレートマップのサイズであり、(xd
_max,yd_max)は検査対象物体の表面勾配マ
ップのサイズである。図3より、dx,dyの制限が上
式の様になるのは明らかである。min(・)は最小値
を選択する関数である。
It is Here, (xt_max, yt_
(max) is the size of the template map, and (xd
_Max, yd_max) is the size of the surface gradient map of the inspection object. From FIG. 3, it is clear that the restrictions on dx and dy are as in the above equation. min (·) is a function that selects the minimum value.

【0053】この総和の最小値を計算することは、検査
対象物体の表面勾配マップのなかから、テンプレートマ
ップにもっとも近い座標と、その場合のSを計算してい
ることになる。Sは本来表面勾配マップの差分とも考え
られるので、最も差分が小さい座標と、その差分の量を
計算しているといってもよい。ここで得られる最も差分
が小さい座標は前記の位置ずれ量に相当することは明ら
かである。
The calculation of the minimum value of the total sum means that the coordinate closest to the template map in the surface gradient map of the object to be inspected and S in that case are calculated. Since S is originally considered to be the difference of the surface gradient map, it can be said that the coordinate with the smallest difference and the amount of the difference are calculated. It is obvious that the coordinates with the smallest difference obtained here correspond to the above-mentioned amount of positional deviation.

【0054】ここで求められたSminを比較手段の出
力とし、判定手段を上記実施の形態1と同様に構成すれ
ば、上で説明した様に、検査対象物体に位置ずれがあっ
ても、それを自動的に補正して検査することができる。
If S min obtained here is used as the output of the comparison means and the determination means is constructed in the same manner as in the first embodiment, as described above, even if there is a displacement in the inspection object, It can be automatically corrected and inspected.

【0055】この検査時のフローを図4に示す。本実施
の形態の場合も、上記実施の形態1と同様、あらかじめ
基準品の表面勾配マップを作成する際に、表面法線ベク
トルも同時に作成しておき基準データベースに保存して
おくようにすれば、ステップS26では、基準データベ
ースより表面法線ベクトルを読み出すだけでよい。ステ
ップS31では、直前に計算したSと現在保持している
minを比較して、小さい方を新しいSminとして
いる。min(Smin、S)は最小値を得る関数であ
る。このような方法でSminを計算しても、Sの最小
値が得られるのは言うまでもない。
The flow of this inspection is shown in FIG. Also in the case of the present embodiment, as in the case of the above-described first embodiment, when the surface gradient map of the reference product is created in advance, the surface normal vector is also created at the same time and stored in the reference database. In step S26, it suffices to read the surface normal vector from the reference database. In step S31, S calculated immediately before is compared with S min currently held, and the smaller one is set as a new S min . min (S min , S) is a function that obtains the minimum value. It goes without saying that the minimum value of S can be obtained even if S min is calculated by such a method.

【0056】実施の形態3.上記実施の形態1、2で
は、表面勾配の2成分をすべて用いて比較を行っている
が、同様の検査方法において、1成分だけを考慮して適
用することも可能である。表面勾配マップの作成および
比較において、特定の成分たとえば、天頂角成分あるい
は方位角成分のどちらかしか計算しない場合であって
も、次の様に本発明を適用できる。例として天頂角φ
(あるいは方位角φ)のみのマップを作成した場合、こ
の値を2次元の表面法線ベクトルの角度成分とみなし
て、2次元ベクトルである(cosφ、sinφ)を表
面法線ベクトルと考える。この様に考えて、基準品の表
面法線ベクトルBを
Embodiment 3. In the first and second embodiments, the comparison is performed by using all the two components of the surface gradient, but it is also possible to apply the same inspection method by considering only one component. The present invention can be applied as follows even when only a specific component such as the zenith angle component or the azimuth angle component is calculated in the generation and comparison of the surface gradient maps. As an example, zenith angle φ
When a map of only (or azimuth angle φ) is created, this value is regarded as an angle component of a two-dimensional surface normal vector, and a two-dimensional vector (cosφ, sinφ) is considered as a surface normal vector. Considering in this way, the surface normal vector B of the standard product is

【0057】 B(x,y)=(cosφ,sinφ) とし、検査対象物体の表面法線ベクトルDを[0057] B (x, y) = ( cosφ b, sinφ b) and the surface normal vector D of the inspection target object

【0058】 D(x,y)=(cosφd,sinφ) とすると、If D (x, y) = (cosφ d, sinφ d )

【0059】 θ(x,y)=cos−1{<B(x,y)、D(x,y)>} =cos−1{cos(φ‐φ)} =(φ‐φΘ (x, y) = cos −1 {<B (x, y), D (x, y)>} = cos −1 {cos (φ b −φ d )} = (φ b −φ d )

【0060】となる。実際にはθは2つのベクトルのな
す角度なので、符号は正をとり、最後の(φ‐φ
は、|(φ‐φ)|とする必要がある。以降は、上
記実施の形態1、2と同様の手順で検査を行うことがで
きる。
It becomes Actually, θ is an angle formed by two vectors, so the sign is positive and the final (φ bd )
Should be | (φ b −φ d ) |. After that, the inspection can be performed in the same procedure as in the first and second embodiments.

【0061】以上の様に構成すれば、表面勾配の2成分
がどちらか1つしか求まらない場合、あるいは精度良く
求まる表面勾配の成分がひとつしか無い場合にでも、本
発明の検査方法を適用することができる。
With the above construction, even when only one of the two components of the surface gradient can be obtained, or even when only one component of the surface gradient can be obtained with high accuracy, the inspection method of the present invention can be performed. Can be applied.

【0062】実施の形態4.上記実施の形態1、2、3
では、表面法線ベクトルの成す角度θを計算し、その総
和を求めていたが、θの計算方法のうちcos−1は計
算コストが多大にかかる。そこで、上記実施の形態1に
おける図2のステップS6や、上記実施の形態2におけ
る図4のステップS28で、角度θを計算する代わり
に、以下のζを計算し、ステップS7やステップS29
で用いてもよい。この様にすれば、計算コストを省くこ
とができ、高速に検査することができる。
Fourth Embodiment Embodiments 1, 2, and 3 above
In the above, the angle θ formed by the surface normal vector was calculated and the total sum thereof was calculated, but cos −1 of the calculation methods of θ requires a large calculation cost. Therefore, instead of calculating the angle θ in step S6 of FIG. 2 in the first embodiment or step S28 of FIG. 4 in the second embodiment, the following ζ is calculated, and steps S7 and S29 are performed.
May be used in. In this way, the calculation cost can be saved and the inspection can be performed at high speed.

【0063】ζ=(1‐<B,D>)Ζ = (1- <B, D>)

【0064】この計算がうまく働くのは次の様な意味が
ある。cosθは次の様に展開できる。
The reason why this calculation works well is as follows. cos θ can be expanded as follows.

【0065】cosθ=1‐(θ/2!)+(θ
4!)‐(θ/6!)+....
[0065] cosθ = 1- (θ 2/2 !) + (Θ 4 /
4! ) - (θ 6/6) +!. . . .

【0066】今回求めるのは差分であるため、θの値が
小さいと仮定すると、次のようになる。
Since the difference is obtained this time, assuming that the value of θ is small, the following is obtained.

【0067】cosθ≒1‐(θ/2!) 変形すると、[0067] cosθ ≒ 1- (θ 2/2 !) And deformed,

【0068】 θ/2!≒1‐cosθ=(1‐<B,D>)[0068] θ 2/2! ≈1-cos θ = (1- <B, D>)

【0069】したがって、θの計算というより、θ
簡易計算を行うことになるが、この場合でも差分の意味
は失われる訳ではなく、検査の意味合いにおいて大きな
障害は生じない。
Therefore, although the simple calculation of θ 2 is performed rather than the calculation of θ, the meaning of the difference is not lost even in this case, and a large obstacle does not occur in the meaning of the inspection.

【0070】実施の形態5.上記実施の形態1、2、
3、4では、そのステップS7(実施の形態1の場
合)、またはステップS29(実施の形態2の場合)
で、Sとしてθの総和(実施の形態4の場合はζの総
和)を求めていたが、総和計算の際に、あるしきい値θ
ThあるいはζThを設けて、θあるいはζが、そのし
きい値以上の場合に限って総和計算を行う様に構成する
こともできる。
Embodiment 5. Embodiments 1 and 2 above
In steps 3 and 4, step S7 (in the case of the first embodiment,
Or) step S29 (in the case of the second embodiment)
Then, as S, the sum of θ (in the case of the fourth embodiment, the sum of ζ
Sum), but when calculating the sum, a certain threshold θ
ThOr ζThAnd θ or ζ is
Configure to calculate the sum only when the threshold value is exceeded
You can also

【0071】すなわち、ステップS7あるいはステップ
S29を図5のフローで示すステップS41〜S43に
置き換えて構成する。これは、計測誤差を考慮し、値が
しきい値よりも小さいものは、表面勾配の違いとして考
慮しないことを意味する。小さい計測誤差についても、
すべての総和をとると、全体の微小な誤差が積算されて
大きな値となってしまう可能性がある。この様に構成す
ることで、計測誤差に左右されにくい検査を行うことが
できる。
That is, step S7 or step S29 is replaced with steps S41 to S43 shown in the flow of FIG. This means that a measurement error is taken into consideration, and a value smaller than the threshold value is not considered as a difference in surface slope. Even for small measurement errors,
If the sum of all is taken, there is a possibility that small errors of the whole will be integrated and become a large value. With this configuration, it is possible to perform an inspection that is unlikely to be affected by measurement errors.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、検査
対象物体の各点において表面勾配を計測し、その計測結
果をマップ化して表面勾配マップを作成する第1の工程
と、あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マップ
を基準データベースに保存する第2の工程と、上記第1
の工程で作成した検査対象物体の表面勾配マップと、上
記第2の工程で保存した基準品の表面勾配マップとを比
較する第3の工程と、該第3の工程における比較結果を
用いて上記検査対象物体の良否を判定する第4の工程と
を含み、上記第3の工程では、表面勾配を表面の単位法
線ベクトルである表面法線ベクトルで表現し、マップ上
の各点で上記基準品の表面法線ベクトルと上記検査対象
物体の表面法線ベクトルの成す角度を求め、その総和を
計算して出力するので、表面勾配情報から3次元形状を
復元する必要もなくなり、高速に処理ができ、また、表
面勾配の独立した2成分を同時に考慮した検査が可能に
なり、さらに、表面勾配情報を離散化することもないた
め、精度が落ちる心配もないという効果がある。
As described above, according to the present invention, the first step of measuring the surface gradient at each point of the object to be inspected and mapping the measurement result to create the surface gradient map, and the reference step in advance. A second step of storing a surface gradient map of a target object, which is a product, in a reference database;
The third step of comparing the surface gradient map of the object to be inspected created in the above step with the surface gradient map of the reference product saved in the second step, and the comparison result in the third step, In the third step, the surface gradient is expressed by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the reference is set at each point on the map. The angle formed by the surface normal vector of the product and the surface normal vector of the object to be inspected is calculated, and the sum is calculated and output. Therefore, there is no need to restore the three-dimensional shape from the surface gradient information, and high-speed processing is possible. Further, it is possible to perform an inspection in which two independent components of the surface gradient are taken into consideration at the same time. Further, since the surface gradient information is not discretized, there is an effect that the accuracy does not decrease.

【0073】また、この発明によれば、検査対象物体の
各点において表面勾配を計測し、その計測結果をマップ
化して表面勾配マップを作成する第1の工程と、あらか
じめ基準品である対象物体の表面勾配マップを基準デー
タベースに保存する第2の工程と、上記第1の工程で作
成した検査対象物体の表面勾配マップと、上記第2の工
程で保存した基準品の表面勾配マップとを比較する第3
の工程と、該第3の工程における比較結果を用いて上記
検査対象物体の良否を判定する第4の工程とを含み、上
記第2の工程では、上記基準品の表面勾配マップに関し
て、必要な小部分のみテンプレートマップとして上記基
準データベースに登録しておき、上記第3の工程では、
表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面法線ベク
トルで表現し、上記検査対象物体の表面勾配マップ内で
上記テンプレートマップの位置をずらしながら、マップ
上の各点で上記テンプレートマップの表面法線ベクトル
と上記検査対象物体の表面勾配マップの表面法線ベクト
ルの成す角度の総和を計算し、その総和の計算結果のう
ちで最低値を出力するので、表面勾配情報から3次元形
状を復元する必要もなくなり、高速に処理ができ、ま
た、表面勾配の独立した2成分を同時に考慮した検査が
可能になり、さらに、表面勾配情報を離散化することも
ないので、精度がおちる心配もなく、加えて、検査対象
物体に位置ずれがあっても、それを自動的に補正して検
査することができるという効果がある。
Further, according to the present invention, the first step of measuring the surface gradient at each point of the object to be inspected and mapping the measurement result to create the surface gradient map, and the object to be the reference object in advance. Comparing the surface gradient map of the object to be inspected created in the first step with the second step of saving the surface gradient map of the reference article in the reference database and the surface gradient map of the reference article saved in the second step. 3rd to do
And a fourth step of determining the quality of the inspection target object by using the comparison result in the third step. In the second step, the surface gradient map of the reference product is required. Only a small portion is registered as a template map in the reference database, and in the third step,
The surface gradient is expressed by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the template map surface method is obtained at each point on the map while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the inspection object. The sum of the angles formed by the line vector and the surface normal vector of the surface gradient map of the object to be inspected is calculated, and the lowest value is output from the calculation results of the sum, so the three-dimensional shape is restored from the surface gradient information. There is no need to do so, high-speed processing is possible, inspection that considers two independent components of the surface gradient at the same time is possible, and since there is no discretization of the surface gradient information, there is no concern that the accuracy will drop. In addition, even if the object to be inspected is displaced, it can be automatically corrected and inspected.

【0074】また、この発明によれば、上記第1の工程
において、表面勾配を記述する2成分のうち、1成分の
みをマップ化し、上記第3の工程においては、マップ化
された表面勾配の1成分を、2次元単位ベクトルである
表面法線ベクトルの角度成分とみなし、マップ上の各点
で、比較する両者の表面法線ベクトルの成す角度を求
め、その総和を計算するので、表面勾配の2成分がどち
らか1つしか求まらない場合、あるいは精度良く求まる
表面勾配の成分がひとつしか無い場合にでも、この発明
の検査方法を適用することができるという効果がある。
According to the present invention, in the first step, only one of the two components describing the surface gradient is mapped, and in the third step, the mapped surface gradient is calculated. One component is regarded as an angle component of the surface normal vector that is a two-dimensional unit vector, the angle formed by the surface normal vectors of both to be compared is calculated at each point on the map, and the sum is calculated. There is an effect that the inspection method of the present invention can be applied even when only one of the two components is obtained, or when there is only one component of the surface gradient that can be obtained with high accuracy.

【0075】また、この発明によれば、上記第3の工程
において、マップ上の各点で比較する両者の表面法線ベ
クトルのなす角度を求める代わりに、1‐表面法線ベク
トルの内積を求め、その総和を計算するので、計算コス
トを省くことができ、高速に検査することができるとい
う効果がある。
Further, according to the present invention, in the third step, instead of obtaining the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map, the inner product of 1-surface normal vector is obtained. Since the sum is calculated, there is an effect that the calculation cost can be saved and the inspection can be performed at high speed.

【0076】さらに、この発明によれば、上記第3の工
程において、マップ上の各点で比較する両者の表面法線
ベクトルのなす角度あるいは1‐表面法線ベクトルの内
積の値を求めた後、その値がしきい値を超えた場合の
み、総和計算の対象にするので、計測誤差に左右されに
くい検査を行うことができるという効果がある。
Further, according to the present invention, in the third step, after the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map or the value of the inner product of 1-surface normal vectors is obtained. Since the sum is calculated only when the value exceeds the threshold value, there is an effect that it is possible to perform an inspection less susceptible to measurement error.

【0077】また、この発明によれば、検査対象物体の
各点において表面勾配を計測し、その計測結果をマップ
化して表面勾配マップを作成する表面勾配マップ作成手
段と、あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マッ
プを保存する基準データベースと、上記表面勾配マップ
作成手段で作成した検査対象物体の表面勾配マップと、
上記基準品の表面勾配マップとを比較する比較手段と、
該比較手段からの比較出力に基づいて上記検査対象物体
の良否を判定するを判定手段とを備え、上記比較手段
は、表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面法線
ベクトルで表現し、マップ上の各点で上記基準品の表面
法線ベクトルと上記検査対象物体の表面法線ベクトルの
成す角度を求め、その総和を計算して比較出力とするの
で、表面勾配情報から3次元形状を復元する必要もなく
なり、高速に処理ができ、また、表面勾配の独立した2
成分を同時に考慮した検査が可能になり、さらに、表面
勾配情報を離散化することもないため、精度が落ちる心
配もないという効果がある。
Further, according to the present invention, the surface gradient is measured at each point of the object to be inspected, and the surface gradient map creating means for mapping the measurement result to create the surface gradient map, and the object which is the reference item in advance. A reference database that stores a surface gradient map of the object, a surface gradient map of the object to be inspected created by the surface gradient map creating means,
Comparing means for comparing the surface gradient map of the reference product,
A determining means for determining the quality of the object to be inspected based on the comparison output from the comparing means, wherein the comparing means represents the surface gradient by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, The angle formed by the surface normal vector of the reference item and the surface normal vector of the object to be inspected is obtained at each point on the map, and the sum is calculated and used as a comparison output. There is no need to restore it, high-speed processing is possible, and the surface gradient is independent.
It is possible to perform an inspection in which components are taken into consideration at the same time, and further, since the surface gradient information is not discretized, there is an effect that there is no fear of deterioration in accuracy.

【0078】また、この発明によれば、検査対象物体の
各点において表面勾配を計測し、その計測結果をマップ
化して表面勾配マップを作成する表面勾配マップ作成手
段と、あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マッ
プを必要な小部分のみテンプレートマップとして保存す
る基準データベースと、上記表面勾配マップ作成手段で
作成した検査対象物体の表面勾配マップと、上記基準品
の表面勾配マップとを比較する比較手段と、該比較手段
からの比較出力に基づいて上記検査対象物体の良否を判
定する判定手段とを備え、上記比較手段は、表面勾配を
表面の単位法線ベクトルである表面法線ベクトルで表現
し、上記検査対象物体の表面勾配マップ内でテンプレー
トマップの位置をずらしながら、マップ上の各点で上記
テンプレートマップの表面法線ベクトルと上記検査対象
物体の表面勾配マップの表面法線ベクトルの成す角度の
総和を計算し、その総和の計算結果のうちで最低値を比
較出力とするので、表面勾配情報から3次元形状を復元
する必要もなくなり、高速に処理ができ、また、表面勾
配の独立した2成分を同時に考慮した検査が可能にな
り、さらに、表面勾配情報を離散化することもないの
で、精度がおちる心配もなく、加えて、検査対象物体に
位置ずれがあっても、それを自動的に補正して検査する
ことができるという効果がある。
According to this invention, the surface gradient is measured at each point of the object to be inspected, and the surface gradient map creating means for mapping the measurement result to create the surface gradient map, and the object which is the reference item in advance. A comparison comparing a reference database that saves the surface gradient map of an object as a template map only for the necessary small portion, the surface gradient map of the object to be inspected created by the surface gradient map creating means, and the surface gradient map of the reference product Means and a determining means for determining the quality of the object to be inspected based on the comparison output from the comparing means, wherein the comparing means represents the surface gradient by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface. Then, while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the object to be inspected, the template map is moved at each point on the map. Of the surface normal vector of the object to be inspected and the sum of the angles formed by the surface normal vector of the surface gradient map of the object to be inspected, and the lowest value among the calculation results of the total is used as the comparison output. There is no need to restore the dimensional shape, high-speed processing is possible, inspection that considers two independent components of the surface gradient at the same time is possible, and since the surface gradient information is not discretized, accuracy is improved. There is no fear of dropping, and in addition, there is an effect that even if the object to be inspected is displaced, it can be automatically corrected and inspected.

【0079】また、この発明に係る表面形状検査装置
は、上記表面勾配マップ作成手段は、表面勾配を記述す
る2成分のうち1成分のみをマップ化し、上記比較手段
は、該表面勾配マップ作成手段でマップ化された表面勾
配の1成分を2次元単位ベクトルである表面法線ベクト
ルの角度成分とみなし、マップ上の各点で、比較する両
者の表面法線ベクトルの成す角度を求め、その総和を計
算するので、表面勾配の2成分がどちらか1つしか求ま
らない場合、あるいは精度良く求まる表面勾配の成分が
ひとつしか無い場合にでも、この発明の検査方法を適用
することができるという効果がある。
In the surface shape inspection apparatus according to the present invention, the surface gradient map creating means maps only one of the two components describing the surface gradient, and the comparing means maps the surface gradient map creating means. Considering one component of the surface gradient that is mapped in step 2 as the angle component of the surface normal vector that is a two-dimensional unit vector, at each point on the map, determine the angle formed by the surface normal vectors of both to be compared, and sum the sum. Therefore, even when only one of the two components of the surface gradient can be obtained, or even when there is only one component of the surface gradient that can be obtained with high accuracy, the inspection method of the present invention can be applied. effective.

【0080】また、この発明によれば、上記比較手段
は、マップ上の各点で比較する両者の表面法線ベクトル
のなす角度を求める代わりに、1‐表面法線ベクトルの
内積を求め、その総和を計算するので、計算コストを省
くことができ、高速に検査することができるという効果
がある。
Further, according to the present invention, the comparison means obtains the inner product of 1-surface normal vector, instead of obtaining the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map. Since the sum is calculated, there is an effect that the calculation cost can be saved and the inspection can be performed at high speed.

【0081】さらに、この発明によれば、上記比較手段
は、マップ上の各点で比較する両者の表面法線ベクトル
のなす角度あるいは1‐表面法線ベクトルの内積の値を
求めた後、その値がしきい値を超えた場合のみ、総和計
算の対象にするので、計測誤差に左右されにくい検査を
行うことができるという効果がある。
Further, according to the present invention, the comparison means obtains the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map or the value of the inner product of 1-surface normal vectors, and then the Only when the value exceeds the threshold value, the sum is calculated, so that it is possible to perform an inspection that is not easily affected by the measurement error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1を示す構成図図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による表面形状検査
の処理フローを説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a processing flow of a surface shape inspection according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態2における、検査対象
物体に対してテンプレートマップをずらしながら比較し
ていく説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for comparing the object to be inspected while shifting the template map in the second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態2による表面形状検査
の処理フローを説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a processing flow of a surface shape inspection according to the second embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態5の動作説明に供する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the fifth embodiment of the present invention.

【図6】 従来の形状計測方法を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional shape measuring method.

【図7】 従来の表面検査方法を説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional surface inspection method.

【図8】 従来の表面検査方法を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional surface inspection method.

【図9】 従来の表面検査方法を説明するための図であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional surface inspection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 表面勾配マップ作成手段、31 撮像手段、32
a 照明手段、32b照明手段、33 画像処理手段、
40 基準データベース、50 比較手段、60 検査
対象物体、70 判定手段、80 判定結果。
30 surface gradient map creating means, 31 imaging means, 32
a illumination means, 32b illumination means, 33 image processing means,
40 reference database, 50 comparison means, 60 inspection object, 70 determination means, 80 determination result.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA35 BB05 CC25 CC26 DD06 FF42 FF61 JJ03 JJ26 QQ00 QQ13 QQ17 QQ21 QQ25 QQ27 RR05 RR08 2F069 AA77 BB13 DD15 GG04 GG07 NN00 NN15 NN20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2F065 AA35 BB05 CC25 CC26 DD06                       FF42 FF61 JJ03 JJ26 QQ00                       QQ13 QQ17 QQ21 QQ25 QQ27                       RR05 RR08                 2F069 AA77 BB13 DD15 GG04 GG07                       NN00 NN15 NN20

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検査対象物体の各点において表面勾配を
計測し、その計測結果をマップ化して表面勾配マップを
作成する第1の工程と、 あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マップを基
準データベースに保存する第2の工程と、 上記第1の工程で作成した検査対象物体の表面勾配マッ
プと、上記第2の工程で保存した基準品の表面勾配マッ
プとを比較する第3の工程と、 該第3の工程における比較結果を用いて上記検査対象物
体の良否を判定する第4の工程とを含み、上記第3の工
程では、表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面
法線ベクトルで表現し、マップ上の各点で上記基準品の
表面法線ベクトルと上記検査対象物体の表面法線ベクト
ルの成す角度を求め、その総和を計算して出力すること
を特徴とする表面形状検査方法。
1. A first step of measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected and mapping the measurement result to create a surface gradient map, and a surface gradient map of a target object which is a reference product in advance. A second step of storing in a database, a third step of comparing the surface gradient map of the inspection object created in the first step with the reference surface gradient map of the reference article saved in the second step And a fourth step of judging the quality of the inspection object by using the comparison result in the third step, in the third step, the surface gradient is a surface normal which is a unit normal vector of the surface. Expressed as a vector, the angle between the surface normal vector of the reference item and the surface normal vector of the object to be inspected at each point on the map is calculated, and the sum is calculated and output. Inspection method .
【請求項2】 検査対象物体の各点において表面勾配を
計測し、その計測結果をマップ化して表面勾配マップを
作成する第1の工程と、 あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マップを基
準データベースに保存する第2の工程と、 上記第1の工程で作成した検査対象物体の表面勾配マッ
プと、上記第2の工程で保存した基準品の表面勾配マッ
プとを比較する第3の工程と、 該第3の工程における比較結果を用いて上記検査対象物
体の良否を判定する第4の工程とを含み、上記第2の工
程では、上記基準品の表面勾配マップに関して、必要な
小部分のみテンプレートマップとして上記基準データベ
ースに登録しておき、上記第3の工程では、表面勾配を
表面の単位法線ベクトルである表面法線ベクトルで表現
し、上記検査対象物体の表面勾配マップ内で上記テンプ
レートマップの位置をずらしながら、マップ上の各点で
上記テンプレートマップの表面法線ベクトルと上記検査
対象物体の表面勾配マップの表面法線ベクトルの成す角
度の総和を計算し、その総和の計算結果のうちで最低値
を出力することを特徴とする表面形状検査方法。
2. A first step of measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected and mapping the measurement result to create a surface gradient map, and a surface gradient map of the target object which is a reference product in advance. A second step of storing in a database, a third step of comparing the surface gradient map of the inspection object created in the first step with the reference surface gradient map of the reference article saved in the second step And a fourth step of judging whether the object to be inspected is good or bad by using the comparison result in the third step. In the second step, only a small portion necessary for the surface gradient map of the reference product is included. It is registered in the reference database as a template map, and in the third step, the surface gradient is expressed by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the surface gradient of the inspection target object is expressed. While shifting the position of the template map in the distribution map, calculate the sum of the angles formed by the surface normal vector of the template map and the surface normal vector of the surface gradient map of the object to be inspected at each point on the map, A surface shape inspection method characterized by outputting the lowest value among the calculation results of the sum.
【請求項3】 上記第1の工程において、表面勾配を記
述する2成分のうち、1成分のみをマップ化し、上記第
3の工程においては、マップ化された表面勾配の1成分
を、2次元単位ベクトルである表面法線ベクトルの角度
成分とみなし、マップ上の各点で、比較する両者の表面
法線ベクトルの成す角度を求め、その総和を計算するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の表面形状
検査方法。
3. In the first step, of the two components describing the surface gradient, only one component is mapped, and in the third step, one component of the mapped surface gradient is two-dimensionally mapped. The angle is defined as an angle component of a surface normal vector which is a unit vector, the angle formed by both surface normal vectors to be compared at each point on the map is calculated, and the sum is calculated. Item 2. The surface shape inspection method according to item 2.
【請求項4】 上記第3の工程において、マップ上の各
点で比較する両者の表面法線ベクトルのなす角度を求め
る代わりに、1‐表面法線ベクトルの内積を求め、その
総和を計算することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の表面形状検査方法。
4. In the third step, instead of obtaining the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map, the inner product of 1-surface normal vectors is obtained and the sum is calculated. The surface shape inspection method according to claim 1, wherein:
【請求項5】 上記第3の工程において、マップ上の各
点で比較する両者の表面法線ベクトルのなす角度あるい
は1‐表面法線ベクトルの内積の値を求めた後、その値
がしきい値を超えた場合のみ、総和計算の対象にするこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面形
状検査方法。
5. In the third step, the angle formed by the surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map or the value of the inner product of 1-surface normal vectors is obtained, and then the threshold value is determined. The surface shape inspection method according to any one of claims 1 to 4, wherein only when the value is exceeded, the sum is calculated.
【請求項6】 検査対象物体の各点において表面勾配を
計測し、その計測結果をマップ化して表面勾配マップを
作成する表面勾配マップ作成手段と、 あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マップを保
存する基準データベースと、 上記表面勾配マップ作成手段で作成した検査対象物体の
表面勾配マップと、上記基準品の表面勾配マップとを比
較する比較手段と、 該比較手段からの比較出力に基づいて上記検査対象物体
の良否を判定するを判定手段とを備え、上記比較手段
は、表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面法線
ベクトルで表現し、マップ上の各点で上記基準品の表面
法線ベクトルと上記検査対象物体の表面法線ベクトルの
成す角度を求め、その総和を計算して比較出力とするこ
とを特徴とする表面形状検査装置。
6. A surface gradient map creating means for measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected and mapping the measurement result to create a surface gradient map, and a surface gradient map of a target object which is a reference product in advance. A reference database to be stored, a comparison means for comparing the surface gradient map of the object to be inspected created by the surface gradient map creation means with the surface gradient map of the reference product, and the above-mentioned based on the comparison output from the comparison means. The comparison means expresses the surface gradient by a surface normal vector which is a unit normal vector of the surface, and the comparison means expresses the surface of the reference product at each point on the map. An apparatus for inspecting a surface shape, characterized in that an angle formed between a normal vector and a surface normal vector of an object to be inspected is obtained, and a total sum thereof is calculated and used as a comparison output.
【請求項7】 検査対象物体の各点において表面勾配を
計測し、その計測結果をマップ化して表面勾配マップを
作成する表面勾配マップ作成手段と、 あらかじめ基準品である対象物体の表面勾配マップを必
要な小部分のみテンプレートマップとして保存する基準
データベースと、 上記表面勾配マップ作成手段で作成した検査対象物体の
表面勾配マップと、上記基準品の表面勾配マップとを比
較する比較手段と、 該比較手段からの比較出力に基づいて上記検査対象物体
の良否を判定する判定手段とを備え、上記比較手段は、
表面勾配を表面の単位法線ベクトルである表面法線ベク
トルで表現し、上記検査対象物体の表面勾配マップ内で
テンプレートマップの位置をずらしながら、マップ上の
各点で上記テンプレートマップの表面法線ベクトルと上
記検査対象物体の表面勾配マップの表面法線ベクトルの
成す角度の総和を計算し、その総和の計算結果のうちで
最低値を比較出力とすることを特徴とする表面形状検査
装置。
7. A surface gradient map creating means for measuring a surface gradient at each point of an object to be inspected and mapping the measurement result to create a surface gradient map, and a surface gradient map of a target object which is a reference product in advance. A reference database for storing only a necessary small portion as a template map, a comparison means for comparing the surface gradient map of the object to be inspected created by the surface gradient map creation means, and the surface gradient map of the reference product, and the comparison means. And a determination means for determining the quality of the inspection object based on the comparison output from, the comparison means,
The surface gradient is expressed by a surface normal vector that is a unit normal vector of the surface, and while shifting the position of the template map in the surface gradient map of the object to be inspected, the surface normal of the template map at each point on the map A surface shape inspection apparatus characterized in that a sum of angles formed by a vector and a surface normal vector of a surface gradient map of the object to be inspected is calculated, and a lowest value among the calculation results of the sum is used as a comparison output.
【請求項8】 上記表面勾配マップ作成手段は、表面勾
配を記述する2成分のうち1成分のみをマップ化し、上
記比較手段は、該表面勾配マップ作成手段でマップ化さ
れた表面勾配の1成分を2次元単位ベクトルである表面
法線ベクトルの角度成分とみなし、マップ上の各点で、
比較する両者の表面法線ベクトルの成す角度を求め、そ
の総和を計算することを特徴とする請求項6または請求
項7記載の表面形状検査装置。
8. The surface gradient map creating means maps only one of the two components describing the surface gradient, and the comparing means maps one component of the surface gradient mapped by the surface gradient map creating means. Is regarded as an angle component of the surface normal vector which is a two-dimensional unit vector, and at each point on the map,
The surface shape inspection apparatus according to claim 6 or 7, wherein an angle formed by both surface normal vectors to be compared with each other is obtained, and a sum thereof is calculated.
【請求項9】 上記比較手段は、マップ上の各点で比較
する両者の表面法線ベクトルのなす角度を求める代わり
に、1‐表面法線ベクトルの内積を求め、その総和を計
算することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載
の表面形状検査装置。
9. The comparing means calculates an inner product of 1-surface normal vectors and calculates a sum thereof, instead of calculating an angle formed by surface normal vectors of the two to be compared at each point on the map. The surface shape inspection device according to any one of claims 6 to 8.
【請求項10】 上記比較手段は、マップ上の各点で比
較する両者の表面法線ベクトルのなす角度あるいは1‐
表面法線ベクトルの内積の値を求めた後、その値がしき
い値を超えた場合のみ、総和計算の対象にすることを特
徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の表面形状検査
装置。
10. The comparing means comprises an angle formed by the surface normal vectors of both points to be compared at each point on the map or 1-
The surface shape inspection according to any one of claims 6 to 9, wherein after the value of the inner product of the surface normal vectors is obtained, the sum is calculated only when the value exceeds a threshold value. apparatus.
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