JP3602965B2

JP3602965B2 - 非接触三次元測定方法

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Publication number: JP3602965B2
Application number: JP16109798A
Authority: JP
Inventors: 聰一門脇; 智徳後藤; 直治堀内; 浩一小松; 秀光浅野
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JPH11351840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段でワークを撮像して得られた画像から被測定対象の輪郭形状等を測定する非接触画像測定機能と、ワークの測定面との距離を変位量として非接触に検出する非接触変位検出機能とを備えた非接触三次元測定装置を用いてＩＣパッケージのような精密部品の測定を行う際に有効な非接触三次元測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、精密部品の輪郭形状の測定等に画像測定装置が使用されている。画像測定装置は、測定すべきワークをＣＣＤカメラを用いて任意の拡大率で撮像し、得られた二次元画像からエッジを検出し、種々の計測ツールを用いて必要な箇所の座標値を求めるものである。この画像測定装置でワークの高さ方向も含めた三次元測定を行う場合には、測定面の画像のコントラストから合焦判定を行って、この合焦位置を高さ方向の位置とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＳＩパッケージのような微細構造の実装部品は、パッケージの製造品質が歩留まりを決定する大きな要因となる。このため、パッケージの各部を高精度に測定できる装置が望まれている。従来の画像測定装置では、オートフォーカスによって高さ方向（Ｚ軸方向）の位置を測定するようにしているので、測定したい箇所が必ずＸＹ平面に平行でなければならないという制約があり、また、オートフォーカスで測定されるのは、設定した領域の平均的な値でしかない。従って、Ｚ軸方向の細かい凹凸を測るような輪郭形状測定又は表面粗さ測定はできなかった。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ワークの測定箇所が傾いたり、微細な凹凸であって高精度に三次元測定することができる非接触三次元測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非接触三次元測定方法は、ワークを撮像して画像測定用の二次元画像情報を出力する撮像手段及び前記ワーク上の所定の測定点との距離を変位量として検出可能な非接触変位計とを備えた撮像ユニットを測定三次元空間内で移動させることにより三次元点列データを得る非接触三次元測定方法であって、前記撮像手段を用いてワークを画像測定してワークの位置を確認するステップと、この位置に基づいて前記非接触変位計を所定の測定開始点に移動させたのち、指定された測定軌道に沿って倣い測定を実行することにより三次元の点列データを取得するステップと、このステップで得られた点列データに対してトレンド補正を実行するステップと、このステップでトレンド補正された三次元データを二次元データに変換するステップと、このステップで得られた二次元データに定ピッチ化処理を施すステップと、このステップで定ピッチ化された二次元データにフィルタ処理を施すステップとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、撮像手段で得られた二次元画像情報を用いて指定された測定軌道に沿って非接触変位計がワークの変位量を倣い測定していくので、ワークが傾いても、それが測定精度に与える影響は少なく、精度の良い三次元点列データを得ることができる。この三次元点列データに対してトレンド補正を施すことで、その後の処理が簡単になる。また、この発明によれば、得られたデータが三次元点列データであるため、フィルタ処理等が困難になることが考えられるが、フィルタ処理等を可能にするために、トレンド補正された三次元データが二次元データに変換され定ピッチ化処理される。従って、この発明によれば、フィルタ処理された二次元データを用いてＺ軸方向の細かい凹凸や輪郭形状解析、表面粗さ解析等の所定の解析処理を実行することが容易になる。
【０００７】
例えば得られた点列データに対してフィルタ処理のみを施す場合には、フィルタ処理が施された二次元データをもとのピッチに戻すステップと、このステップでもとのピッチに戻った二次元データを三次元データに戻すステップと、このステップで得られた三次元データに逆トレンド補正を施すステップとを更に備えるようにすることにより、もとのデータにフィルタ処理のみが施された点列データを得ることができる。
【０００８】
また、前記フィルタ処理が施された二次元データに対して任意の解析処理を施すステップを更に備えるようにしても良い。例えばＩＣパッケージからなるワークのランドグリッドアレイやボールグリッドアレイの平面度を測定する場合には、フィルタ処理が施された二次元データの複数の頂点部又は谷底部のデータを抽出するステップと、このステップで抽出されたデータを二次元データから三次元データへ変換するステップと、このステップで得られた三次元データから前記ランドグリッドアレイ又はボールグリッドアレイの平面度を算出するステップとを備えるようにすればよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施例に係る非接触三次元測定装置の全体構成を示す斜視図である。
この装置は、非接触画像測定機能と非接触変位測定機能とを備えた三次元測定機１と、この三次元測定機１を駆動制御すると共に、必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２とにより構成されている。
【００１０】
三次元測定機１は、次のように構成されている。即ち、架台１１上には、被測定対象であるワーク１２を載置する測定テーブル１３が装着されており、この測定テーブル１３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動される。架台１１の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム１４，１５が固定されており、この支持アーム１４，１５の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１６が固定されている。このＸ軸ガイド１６には、撮像ユニット１７が支持されている。撮像ユニット１７は、図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド１６に沿って駆動される。コンピュータシステム２は、計測情報処理及び各種制御を司るコンピュータ２１と、各種指示情報を入力するキーボード２２、ジョイスティックボックス２３及びマウス２４と、計測画面、指示画面及び計測結果を表示するＣＲＴディスプレイ２５と、計測結果をプリントアウトするプリンタ２６とを備えて構成されている。
【００１１】
撮像ユニット１７の内部は、図２に示すように構成されている。即ち、Ｘ軸ガイド１６に沿って移動可能にスライダ３１が設けられ、スライダ３１に一体にＺ軸ガイド３２が固定されている。このＺ軸ガイド３２には、支持板３３がＺ軸方向に摺動自在に設けられ、この支持板３３に、画像測定用の撮像手段であるＣＣＤカメラ３４と、非接触変位計であるレーザプローブ３５とが併設されている。これにより、ＣＣＤカメラ３４とレーザプローブ３５とは、一定の位置関係を保ってＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に同時に移動できるようになっている。ＣＣＤカメラ３４には、撮像範囲を照明するための照明装置３６が付加されている。レーザプローブ３５の近傍位置には、レーザプローブ３５のレーザビームによる測定位置を確認するために、測定位置の周辺を撮像するＣＣＤカメラ３８と、レーザプローブ３５の測定位置を照明するための照明装置３９とが設けられている。レーザプローブ３５は、撮像ユニット１７の移動の際にレーザプローブ３５を退避するための上下動機構４０と、レーザビームの方向性を最適な方向に適合させるための回転機構４１とにより支持されている。
【００１２】
図３は、レーザプローブ３５の詳細を示す図である。
半導体レーザ５１から放射された光は、ビームスプリッタ５２及び１／４波長板５３を介したのち、コリメートレンズ５４によって平行光線とされ、ミラー５５，５６及び対物レンズ５７を介してワーク１２の測定部に光スポットを形成する。ワーク１２の測定部から反射された光は、ミラー５６，５５、コリメートレンズ５４及び１／４波長板５３の逆経路を辿ってビームスプリッタ５２で反射され、エッジミラー５８で上下に二分割される。上下に分割された光は、上下に配置された２分割受光素子５９，６０で検出される。検出回路６１は、２分割受光素子５９，６０からの出力信号をもとに対物レンズ５７の焦点位置からワーク１２の測定面６２までのずれ量に応じた信号を出力する。サーボ回路６３は、検出回路６１の検出出力に基づいて駆動機構６４に対物レンズ５７の駆動のための駆動信号を出力する。対物レンズ５７が上下動すると、変位検出器６６の可動部材６７が固定部材６８に対して移動する。この移動量が変位量として出力される。
【００１３】
図４には、三次元測定機１及びコンピュータシステム２の構成を更に詳細に示した装置全体のブロック図が示されている。
三次元測定機１において、画像測定用のＣＣＤカメラ３４及びレーザプローブ３５の測定位置確認用のＣＣＤカメラ３５でワーク１２を撮像して得られた画像信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器７１，７２で多値画像データに変換されたのち、選択回路７３によっていずれか一方が選択されてコンピュータ２１に供給される。ＣＣＤカメラ３４，３８の撮像に必要な照明光は、コンピュータ２１の制御に基づき、照明制御部７４，７５が照明装置３６，３９をそれぞれ制御することにより与えられる。レーザプローブ３５から得られた変位量の信号は、Ａ／Ｄ変換器７６を介してコンピュータ２１に供給される。そして、これらを含む撮像ユニット１７が、コンピュータ２１の制御に基づいて動作するＸＹＺ軸駆動部７７によってＸＹＺ軸方向に駆動される。撮像ユニット１７のＸＹＺ軸方向の位置は、ＸＹＺ軸エンコーダ７８によって検出され、コンピュータ２１に供給される。
【００１４】
一方、コンピュータ２１は、制御の中心をなすＣＰＵ８１と、このＣＰＵ８１に接続される多値画像メモリ８２、プログラム記憶部８３、ワークメモリ８４及びインタフェース８５，８６と、多値画像メモリ８１に記憶された多値画像データをＣＲＴディスプレイ２５に表示するための表示制御部８７とにより構成されている。ＣＰＵ８１は、画像測定モードとレーザ測定モードとで選択回路７３を切り換える。選択回路７３で選択された画像測定用の多値画像データ又はレーザ測定用の多値画像データは、多値画像メモリ８２に格納される。多値画像メモリ８２に格納された多値画像データは、表示制御部８７の表示制御動作によってＣＲＴディスプレイ２５に表示される。一方、キーボード２２，ジョイスティック２３及びマウス２４から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース８５を介してＣＰＵ８１に入力される。また、ＣＰＵ８１には、レーザプローブ３５で検出された変位量やＸＹＺ軸エンコーダ７８からのＸＹＺ座標情報等を取り込む。ＣＰＵ８１は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部８３に格納されたプログラムに基づいて、ＸＹＺ軸駆動部７７によるステージ移動、測定値の演算処理等の各種の処理を実行する。ワークメモリ８４は、ＣＰＵ８１の各種処理のための作業領域を提供する。測定値は、インタフェース８６を介してプリンタ２６に出力される。
【００１５】
次に、このように構成された本実施例に係る非接触三次元測定装置の測定処理及びデータ処理について説明する。この装置では、画像測定モードとレーザ測定モードとを備えている。画像測定モードでは、従来の画像測定装置と同様の動作がなされるので、ここでばレーザ測定モードについて説明する。
【００１６】
図５は、レーザ測定モードによる倣い測定の手順を示すフローチャートである。まず、画像測定用画像とレーザプローブ３５の校正を行う（Ｓ１）。即ち、三次元測定機１のステージ１３上に、図６に示すようなＣＣＤカメラ３４及びレーザプローブ３５で測定可能な平行でない２本の直線成分Ｌ１，Ｌ２を含む治具９１を載置する。この治具９１は、例えば基板９２上に所定幅ｈの台形パターン９３を配置したようなものでよい。ＣＣＤカメラ３４及びレーザプローブ３５によりＺ軸方向の投影面内で直線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ測定してこれら直線の方程式をそれぞれ求め、得られた式を演算処理することにより、ＣＣＤカメラ３４及びレーザプローブ３５の各座標軸間のオフセット値を求め、このオフセット値をＣＣＤカメラ３４及びレーザプローブ３５の位置校正データとして用いる。
【００１７】
校正処理が終了したら、次に、ワーク１２を画像測定してワーク１２の位置を確認し、レーザプローブ３５による測定点を測定開始点に移動する（Ｓ２）。画像測定の際には、レーザプローブ３５がワーク１２と干渉する可能性があるので、画像測定中は、上下動機構４０によってレーザプローブ３５を上に退避させる。制御は例えばエアーシリンダにより行われる。次にレーザ測定モードを選択すると（Ｓ３）、選択回路７３が切り替わり、ＣＲＴディスプレイ２５の画面はＣＣＤカメラ３４からレーザ測定用のＣＣＤカメラ３８の画面となる。この画面により、レーザプローブ３６からのレーザビームスポットの位置（測定位置）を確認する（Ｓ４）。ここで、ジョイスティック２３やマウス２４等を使用してビームスポットの位置を微調整することもできる。なお、ＣＣＤカメラ３８は、レーザビームスポットが正しくワーク１２上の目標位置に当たっているかどうかを確認するためのものであるから、その画像データは測定には使用しない。このため、画像測定用のＣＣＤカメラ３４のように高精細なものである必要はない。また、レーザの光だけでは、レーザスポットの位置だけが明るく見え、その周りは暗くなってきれいな画像が得られないので、専用の照明装置３９に切り換える。勿論、ＣＣＤカメラ３８及び照明装置３９をＣＣＤカメラ３４及び照明装置３６と兼用することも可能である。
【００１８】
次に、倣い測定の経路を与えるため、測定ツールを選択し、必要なパラメータを設定する（Ｓ５）。測定ツールとしては、例えば図７に示すようなものが考えられる。
（ａ）点ツール
現在の測定点（黒丸）のＸ，Ｙ，Ｚ座標値を測定する。
（ｂ）直線ツール
終点位置Ｐｅを与えて、現在の測定点から終点Ｐｅまでの直線上を倣い測定する。
（ｃ）領域ツール
領域検索の幅Ｗ、高さＨ、ピッチＰＴ１，ＰＴ２を与えて、現在の測定点から指定領域内を指定ピッチで往復運動しながら倣い測定する。
（ｄ）円ツール
半径Ｒ、ピッチＰＴ、開始角度θを与えて、現在の測定点から同心円上を倣い測定する。
（ｅ）長方形ツール
幅Ｗと高さＨを与えて、長方形に沿って倣い測定する。
（ｆ）クロスツール
互いに直交する２つの線分の長さＬ１，Ｌ２を与えて、十字上を倣い測定する。
（ｇ）螺旋ツール
最大半径Ｒ及びピッチＲＴ（１回転で増加する半径値）を与えて、螺旋状を倣い測定する。
（ｈ）フォーカスツール
現在位置で単にフォーカスをとる。
【００１９】
測定ツールが選択され、必要なパラメータが設定されたら、倣い測定を実行する（Ｓ６）。レーザプローブ３５の変位検出精度には、若干の方向性がある。このため、軌道に沿って輪郭や表面粗さを測定するときは、この軌道の進む方向に対してレーザプローブ３５が最適な方向を向くように、レーザプローブ３５を回転機構４１によって回転させる。円軌道や螺旋軌道に沿って測定する場合には、レーザプローブ３５を回転させながら測定するとより効果的である。
【００２０】
倣い測定に際しては、レーザプローブ３５の測定範囲内、例えば±０．５ｍｍの範囲を超えてＺ軸方向の座標値が得られるよう、例えば図８に示すように、レーザプローブ３５からの変位量に基づいてＸＹＺ軸駆動部７７を駆動して、撮像ユニット１７のＺ軸方向位置を上下させる。これにより、レーザプローブ３５の合焦位置が常に測定範囲の中心になるように制御する。この場合、ＸＹＺ軸エンコーダ７８で得られるＺ軸座標値がＺ軸方向の変位量となる。Ｚ軸方向の位置制御が間に合わないような高速の測定を行うには、Ｚ軸座標値をレーザプローブ３５の変位量で補正して正しい変位量を算出すればよい。また、レーザプローブ３５の測定範囲内の微小な表面粗さを計測する場合には、図９に示すように、レーザプローブ３５のＺ軸方向位置を固定して、レーザプローブ３５内の対物レンズ５７の駆動制御のみで対応することができ、この場合、更に高速な処理が可能であると共に、Ｚ軸駆動による分解能（例えば０．１μｍ）よりも高分解能（例えば０．０１μｍ）の測定が可能になる。このような倣い測定により、指定された測定軌道に沿って所定の間隔でＺ軸方向の座標値がＸ，Ｙ軸座標値と共に点列データとして求められ、これがワークメモリ８４に格納される。点列データが求められたら点列データの解析処理を実行する（Ｓ７）。
【００２１】
次に、点列データの解析処理について説明する。従来の輪郭形状測定機や表面粗さ測定機は、二次元データであるのに対し、この非接触三次元測定装置で得られる輪郭形状測定データは、三次元データである。しかも、指定二次元軌道に沿った倣い測定を行うため、データ処理はより複雑化する。そこで、データ処理を簡単化するために、次のような点列データの解析処理を実行する。図１０のフローチャート及び図１１の波形図に基づいて、この点列データの解析処理について説明する。
【００２２】
まず、ワーク１２自体が傾いている場合があるので、点列データから平均面（直線の場合は平均線）を求めて、この面に対してデータのトレンド補正を実行する（Ｓ１１）。これにより図１１（ａ）に示すような傾いた点列データから同図（ｂ）に示すトレンド補正された点列データが得られる。次に、測定軌道に沿って進行方向を第１軸方向、上記平均面の法線方向を第２軸方向として、三次元の点列データを二次元の点列データに変換する（Ｓ１２）。これにより、図１１（ｃ）のようなデータが得られる。この点列データは、測定軌道に沿った加減速を伴う走査によって得られているので、定ピッチではない。定ピッチでないとＦＦＴ（高速フーリエ変換）や形状測定機などで通常使用されているガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタ処理を実行することができないので、ここでは定ピッチ化処理を実行する（Ｓ１３：図１１（ｄ））。次に、ガウシアンフィルタ処理を実行する（Ｓ１４：図１１（ｅ））。そして、定ピッチ化されたデータをもとの位置（不定ピッチの位置）に戻す（Ｓ１５：図１１（ｆ））。次に、ステップＳ１２で変換された二次元データをもとの測定軌道位置（ＸＹ位置）上へ戻すための二次元→三次元変換を実行する（Ｓ１６：図１１（ｇ）。最後に、ステップＳ１１のデータトレンド補正により処理された傾きの補正をもとに戻し、本来ワーク１２が傾いている方向へデータを変換する（Ｓ１７：図１１（ｈ））。
【００２３】
以上の処理により、三次元点列データのフィルタリングを容易に行うことができる。また、ステップＳ１４の処理後のデータは、定ピッチでフィルタ処理された二次元データであるから、通常の輪郭形状測定機や表面粗さ測定機等で行われているような各種解析処理が可能になる。
【００２４】
次にワーク１２の一例としてＬＳＩパッケージのＬＧＡ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ）及びＢＧＬ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）のコプラナリティ（平面度）を評価する手順について説明する。
図１２は、ワーク１２としてのＬＳＩパッケージ１０１，１０２の各平面図及び縦断面図である。同図（ａ）のＬＧＡを備えたＬＳＩパッケージ１０１の場合、ランド１０３の高さを、また同図（ｂ）のＢＧＡを備えたＬＳＩパッケージ１０２の場合、ボール１０４の頂点を、それぞれ領域ツールを用いて往復直線走査して点列データを得る。そして、得られた点列データに基づいて、図１３に示すように、その頂点部又は谷底部のコプラナリティーを評価する。
【００２５】
図１４に、ＬＧＡのコプラナリティーを評価する手順を示す。
ここで、ステップＳ２１のデータのトレンド補正からステップＳ２４のガウシアンフィルタの実行までの処理は、図１０で説明した処理と同様であるため、ここでは説明を割愛する。なお、この処理に必要なフィルタ定数等の設定は、例えば図１５に示すようなパラメータ設定用ビュウワーを用いて行う。トレンド補正の有無やフィルタの高域、低域カットオフ周波数、演算条件等を設定することができる。
【００２６】
図１６には、ＬＧＡを走査して定ピッチ化された二次元点列データ（ａ）からフィルタ処理を実行して得られた二次元点列データ（ｂ）が示されている。この点列データから、山谷検出アルゴリズムを用いて各谷（Ｌａｎｄ）の中心位置を抽出して点群データ（図１６（ｃ））を得る（Ｓ２５）。山谷アルゴリズムは、図１７に示すように、予め基準位置からの最低深さｈと最低ピッチｐを与え、最も谷の部分から最低深さｈの範囲に存在する点列データが、最低ピッチｐだけ続いているかどうかの条件判断によって谷部分を検出する。この方法は、設計値ファイルを持たなくても谷部を検出できるという利点がある。
【００２７】
また、図１８に示すように、ランドの横方向の数Ｎｘ、縦方向の数Ｎｙ、走査のスタート位置Ｓｔｘ，Ｓｔｙ、横方向のピッチＰｘ、縦方向のピッチＰｙがそれぞれ設計データとして予め用意されている場合には、この設計データを用いて谷部の点群データを抽出するようにしても良い。
【００２８】
この様な処理によって図１６（ｃ）に示すような点群データが得られたら、これを二次元点群データから三次元点群データに変換し（Ｓ２６）、最後にコプラナリティーを算出する（Ｓ２７）。
【００２９】
同様に、ＢＧＡのコプラナリティーを評価する場合には、図１９に示す処理を実行すればよい。データのトレンド補正（Ｓ３１）からガウシアンフィルタの実行処理（Ｓ３４）までは、図１４のステップＳ２１〜Ｓ２４までの処理と同様であり、フィルタ処理後に、山谷検出アルゴリズムを用いて各ボールの頂点部を検出すればよい。この場合、最低高さｈと、最低ピッチｐとを与えて、条件に当てはまる山を検出することになる。抽出された点群データに対するその後の処理（Ｓ３６，Ｓ３７）も図１４のステップＳ２６，Ｓ２７と同様である。
【００３０】
但し、このＢＧＡ検出に当たっては、図２０（ａ）に示すように、ボール１０４の頂点（最も高い部分）が円中心に位置しない場合もある。また、同図（ｂ）に示すように、レーザプローブ３５には、例えば±１３°といった許容傾斜角があり、走査位置がずれることによってレーザビームの反射光が検出されず正しい測定ができなくなることがある。このような点に留意して、例えば図２１（ａ）に示すように、ボール１０４の上面をジクザグ走査したり、同図（ｂ）に示すように、螺旋走査することが望ましい。具体的には、例えば設計値又は画像測定により、各ボール１０４のＸＹ座標を用意し、図２２に示すように、許容傾斜角の範囲内であるａ点において、ステージを停止し（レーザプローブ３５のフォーカスサーチ）、パターンａｂ間を図２１に示したような頂点部走査パターンで測定する。ｂｃ間は、測定を行わずに高速移動する。なお、図２３は、このようなグリッドアレイの走査の各パラメータや走査パターンを設定するための設定画面を示す図である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、指定された測定軌道に沿って非接触変位計がワークの変位量を倣い測定していくので、ワークが傾いても、それが測定精度に与える影響は少なく、精度の良い三次元点列データを得ることができる。この三次元点列データに対してトレンド補正を施すことで、その後の処理が簡単になる。また、この発明によれば、得られたデータが三次元点列データであるため、フィルタ処理等が困難になることが考えられるが、フィルタ処理等を可能にするために、トレンド補正された三次元データが二次元データに変換され定ピッチ化処理されるので、フィルタ処理された二次元データを用いてＺ軸方向の細かい凹凸や輪郭形状解析、表面粗さ解析等の所定の解析処理を実行することが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る非接触三次元画像測定装置の斜視図である。
【図２】同装置における撮像ユニットの内部の斜視図である。
【図３】同装置におけるレーザプローブの構成を示す図である。
【図４】同装置の全体ブロック図である。
【図５】同装置によるレーザ測定の手順を示すフローチャートである。
【図６】同装置における画像とレーザプローブの校正方法を説明するための図である。
【図７】同装置で使用される測定ツールの例を示す図である。
【図８】同装置の倣い測定の一例を説明するための図である。
【図９】同装置の倣い測定の他の例を説明するための図である。
【図１０】同装置の点列データ解析処理のフローチャートである。
【図１１】同解析処理を説明するための図である。
【図１２】ワークの一例であるＬＳＩパッケージを示す図である。
【図１３】同パッケージのＢＧＡのコプラナリティー測定を説明するための図である。
【図１４】ＬＧＡコプラナリティー評価の手順を示すフローチャートである。
【図１５】同評価を行うためのパラメータ設定画面を示す図である。
【図１６】同評価処理の各時点で得られるデータを示す図である。
【図１７】同評価処理で使用される山谷アルゴリズムを説明するための図である。
【図１８】設計データを使用した同評価処理を説明するための図である。
【図１９】ＢＧＡコプラナリティー評価の手順を示すフローチャートである。
【図２０】ＢＧＡコプラナリティー評価の問題点を説明するための図である。
【図２１】同問題点を解決するための走査方法で使用される頂点走査パターンの例を示す図である。
【図２２】同走査方法の詳細を説明するための図である。
【図２３】同走査方法を実現するためのパラメータ設定画面を示す図である。
【符号の説明】
１…三次元測定機、２…コンピュータシステム、１１…架台、１２…ワーク、１３…測定テーブル、１４，１５…支持アーム、１６…Ｘ軸ガイド、１７…撮像ユニット、２１…コンピュータ、２２…キーボード、２３…ジョイスティックボックス、２４…マウス、２５…ＣＲＴディスプレイ、２６…プリンタ、３４，３８…ＣＣＤカメラ、３５…レーザプローブ、３６，３９…照明装置。

Claims

ワークを撮像して画像測定用の二次元画像情報を出力する撮像手段及び前記ワーク上の所定の測定点との距離を変位量として検出可能な非接触変位計とを備えた撮像ユニットを測定三次元空間内で移動させることにより三次元点列データを得る非接触三次元測定方法であって、
前記撮像手段を用いてワークを画像測定してワークの位置を確認するステップと、
この位置に基づいて前記非接触変位計を所定の測定開始点に移動させたのち、指定された測定軌道に沿って倣い測定を実行することにより三次元の点列データを取得するステップと、
このステップで得られた点列データに対してトレンド補正を実行するステップと、
このステップでトレンド補正された三次元データを二次元データに変換するステップと、
このステップで得られた二次元データに定ピッチ化処理を施すステップと、
このステップで定ピッチ化された二次元データにフィルタ処理を施すステップと
を備えたことを特徴とする非接触三次元測定方法。
前記フィルタ処理が施された二次元データをもとのピッチに戻すステップと、
このステップでもとのピッチに戻った二次元データを三次元データに戻すステップと、
このステップで得られた三次元データに逆トレンド補正を施すステップと
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の非接触三次元測定方法。
前記フィルタ処理が施された二次元データに対して任意の解析処理を施すステップを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の非接触三次元測定方法。
ＩＣパッケージからなるワークを撮像して画像測定用の二次元画像情報を出力する撮像手段及び前記ワーク上の所定の測定点との距離を変位量として検出可能な非接触変位計とを備えた撮像ユニットを測定三次元空間内で移動させることにより三次元点列データを得、この三次元点列データに基づいて前記ＩＣパッケージのランドグリッドアレイ又はボールグリッドアレイの平面度を測定する非接触三次元測定方法であって、
前記撮像手段を用いてワークを画像測定してワークの位置を確認するステップと、
この位置に基づいて前記非接触変位計を所定の測定開始点に移動させたのち、指定された測定軌道に沿って倣い測定を実行することにより三次元の点列データを取得するステップと、
このステップで得られた点列データに対してトレンド補正を実行するステップと、
このステップでトレンド補正された三次元データを二次元データに変換するステップと、
このステップで得られた二次元データに定ピッチ化処理を施すステップと、
このステップで定ピッチ化された二次元データにフィルタ処理を施すステップと、
このステップでフィルタ処理が施された二次元データの複数の頂点部又は谷底部のデータを抽出するステップと、
このステップで抽出されたデータを二次元データから三次元データへ変換するステップと、
このステップで得られた三次元データから前記ランドグリッドアレイ又はボールグリッドアレイの平面度を算出するステップと
を備えたことを特徴とする非接触三次元測定方法。