测量装置、基板检查装置以及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检查在印刷基板上安装的部件的焊点的状态的技术，特别是涉及一种测量焊锡的三维形状的技术。
【背景技术】
[0002]在印刷基板的表面安装流水线上，广泛地使用一种检测回流焊后的焊点优劣的基板检查装置(也称为“外观检查装置”)。基板检查装置根据拍摄基板得到的图像，测量与焊锡的形状相关的各种指数，基于该测量值，检查与电极或者焊盘(焊垫)相对应的焊锡的接合状态。此时，由于必需使用作为二维信息的图像来检查焊锡的三维形状，所以从现有技术中提出了各种各样的处理方法。
[0003]已知其中有一种彩色亮度照明法。彩色亮度照明法是指，通过将多种颜色的光以互不相同的入射角照射至基板，在与其倾斜角相对应的颜色信息(从摄像头观察，沿着正反射方向的光源的颜色)显现于焊锡表面的状态下进行拍摄，来将焊锡表面的三维形状提取为二维的色调信息的方法。已知，这种方法在通常的焊锡检查中，在提取焊脚的形状方面极其有效。另外，还提出了根据图像的颜色信息求出焊锡表面的倾斜角(梯度)，通过将梯度积分，恢复焊锡表面的三维形状的方法(例如，参照专利文献1、2)。但是，在最近的表面安装中，出现了使用助焊剂较多的焊锡的倾向，产生因助焊剂的影响而导致焊锡表面的光泽度(镜面度)局部下降的问题。在焊锡表面的光泽度下降的部分，通过照明光的扩散反射或者漫反射，有时观测到与扩散光(白色光)接近的颜色，有时观测到与实际倾斜角不同的颜色。在使用局部包含如这样错误颜色信息的图像的情况下，会导致误认为焊锡表面的倾斜角(梯度)，三维形状的恢复精度下降。
[0004]另一方面，还已知一种称为相移法的方法(例如，参照专利文献2、3、4)。相移法是指，通过解析当将图案光投射至物体表面时的图案变形(相位的变化)，来恢复物体表面三维形状的方法。但是，这种方法虽然对扩散物体(部件、电极、焊锡膏等)或者光泽度较低的焊锡有效，但在焊锡表面的光泽度较高的情况下，难以恰当解析图案光的相位，存在焊锡表面的三维形状(高度信息)的测量误差变大的问题。
[0005]这样，现有技术中提出的方法各自具有优点和缺点，没有无论对光泽度(镜面度)较高的焊锡还是较低的焊锡都能够准确地测量的方法。
[0006]此外，在专利文献2中，提出了一种将彩色亮度照明法与相移法的优点相互组合起来的方法。但是，该方法只不过是将通过彩色亮度照明法恢复的焊锡表面的三维形状，定位于通过相移法得到的高度，在因助焊剂的影响等导致焊锡表面光泽度下降的情况下，无法防止三维形状的恢复精度下降。
[0007]专利文献1:JP特开2010-71844号公报
[0008]专利文献2:JP特表2013-543591号公报
[0009]专利文献3:JP特开2012-145484号公报
[0010]专利文献4:JP特开2013-221861号公报
【发明内容】
[0011]本发明鉴于上述实际情况，其目的在于，提供一种测量焊锡表面的三维形状的技术，无论焊锡表面的光泽度(镜面度)高低，或者，即使在焊锡表面上光泽度(镜面度)较高的部分与较低的部分混在一起的情况下，该技术也能够高精度地进行测量。
[0012]用于达成上述目的的本发明采用如下的结构，该结构通过不同的方法，取得焊锡的颜色信息和相位信息，使用颜色信息与相位信息中的可靠度较高的一种信息，生成焊锡的三维形状。
[0013]具体地，本发明的测量装置是一种测量焊锡的三维形状的测量装置，具有:图像取得部，取得第一图像和第二图像，所述第一图像，是在以互不相同的入射角照射多种颜色的光，从而在焊锡的表面显现与其倾斜角相对应的颜色信息的状态下拍摄的，所述第二图像，是在投射图案光，从而在焊锡的表面显现与该焊锡的高度相对应的图案的相位信息的状态下拍摄的；颜色可靠度计算部，针对焊锡的表面上的各点，求出所述第一图像的颜色信息的可靠度；相位可靠度计算部，针对焊锡的表面上的各点，求出所述第二图像的相位信息的可靠度；焊锡形状测量部，通过使用所述第一图像的颜色信息和所述第二图像的相位信息中可靠度高的一种信息，求出焊锡的表面上的各点的三维信息，来生成焊锡的三维形状。
[0014]在本发明中，使用通过不同的照明法拍摄的两种图像(第一图像、第二图像)。在第一图像中，将焊锡的表面的倾斜角表现为颜色信息，在第二图像中，将焊锡的表面的高度表现为相位信息。虽然能够仅利用任一种信息生成焊锡的三维形状，但是在本发明中，分别求出颜色信息的可靠度和相位信息的可靠度，利用可靠度更高的一种信息来生成焊锡的三维形状。第一图像的照明法在原理上是焊锡的光泽度越高，精度越高；第二图像的照明法在原理上是焊锡的光泽度越低，精度越高。因此，若如本发明这样，优先地利用两个方法中可靠度较高的一者(精度高的一者)，则无论焊锡表面光泽度(镜面度)高低，都能够高精度测量焊锡表面的三维形状，进一步，即使在焊锡表面中光泽度(镜面度)较高的部分和较低的部分混在一起，也能够高精度地测量焊锡表面的三维形状。
[0015]本发明也可以还具有:结果输出部，在显示装置上显示出表示由所述焊锡形状测量部得到的焊锡的三维形状的图像。通过观察如这样的显示图像，用户能够准确且直观地把握测量对象的焊锡的三维形状。该显示图像能够用于焊脚形状的检查、基板检查装置的教学(检查程序、判断基准等设定)等。
[0016]所述颜色可靠度计算部，也可以基于所述第一图像的像素的彩度或者亮度，求出与该像素相对应的焊锡的表面上的点的颜色信息的可靠度。这是因为，在第一图像的照明法中，焊锡的表面的光泽度越高(越接近镜面反射)，观测到的颜色的彩度或者亮度越高。因此，能够以保持与彩度或者亮度的高度正相关的方式，来设定颜色信息的可靠度。可靠度可以是连续值，也可以是二值或者多值。
[0017]所述第二图像也可以是改变图案光的相位而拍摄的多个图像，所述相位可靠度计算部，基于所述多个图像之间的同一个像素的亮度的变化量，求出与该像素相对应的焊锡的表面上的点的相位信息的可靠度。这是因为，在第二图像的照明法中，焊锡的表面的光泽度越低(越接近扩散反射)，图案光的相位的变化越清楚地显现，同一个像素的亮度的变化量变得越大。因此，能够以保持与同一像素的亮度的变化量正相关的方式，来设定相位信息的可靠度。可靠度可以是连续值，也可以是二值或者多值。
[0018]本发明也可以还具有:颜色信息解析部，通过进行将所述第一图像分割为各个色调的区域的多值化处理，生成由各像素值表示互不相同的倾斜角范围的多值图像；相位信息解析部，根据所述第二图像的相位信息，求出与各像素相对应的焊锡的表面的高度信息；所述焊锡形状测量部进行如下处理:在所述多值图像的像素中，针对相位信息的可靠度比颜色信息高的像素的像素值，基于倾斜角进行修正，所述倾斜角，是根据由所述相位信息解析部求出的该像素和该像素附近像素的高度信息而计算出的，使用所述修正后的多值图像，生成焊锡的三维形状。通过将第一图像进行多值化处理，消除噪声。因此，通过基于多值图像来拼凑倾斜角(梯度)等，能够简单且高精度地恢复焊锡的三维形状。但是，当因助焊剂的影响等导致焊锡表面的一部分中包含光泽度下降的部分时，该部分的颜色信息有可能不准确(示出错误的倾斜角)，会降低三维形状的恢复精度。因此，因光泽度低，导致颜色信息的可靠度地，相反地，针对相位信息的可靠度变高的像素，基于根据相位信息计算出的倾斜角，来修正多值图像的颜色。通过这样，能够利用相位信息来增补光泽度低的部分的颜色信息(倾斜角信息)，即使光泽度较高的部分与较低的部分混在一起，也能够准确地恢复焊锡表面整体的三维形状。
[0019]优选地，本发明还具有:颜色信息解析部，通过进行将所述第一图像分割为各个色调的区域的多值化处理，生成由各像素值表示互不相同的倾斜角范围的多值图像，相位信息解析部，根据所述第二图像的相位信息，求出与各像素相对应的焊锡的表面的高度信息；所述焊锡形状测量部进行如下处理:在由所述相位信息解析部求出的各像素的高度信息中，针对颜色信息的可靠度比相位信息的更高的像素的高度信息，基于根据所述多值图像得到的该像素的倾斜角的信息来进行修正，使用进行了所述修正后的各像素的高度信息，生成焊锡的三维形状。若使用第二图像的相位信息，则能够求出焊锡的表面的高度信息。但是，在焊锡表面的光泽度较低的情况下，高度信息的精度可能很高，但是光泽度较高的部分的相位信息有可能不准确，降低三维形状的恢复精度。因此，针对因为光泽度较高而相位信息的可靠度下降的像素，基于根据可靠度较高的颜色信息得到的倾斜角信息，进行高度的修正。通过这样，能够利用颜色信息完成光泽度较高的部分的相位信息(高度信息)，即使光泽度较高的部分与较低的部分混在一起，也能够准确地恢复焊锡表面整体的三维形状。
[0020]此外，本发明能够理解为具有上述手段至功能的至少一部分的测量装置。另外，本发明也能够理解为使用由该测量装置得到的焊锡的三维形状，来检查焊锡的接合状态的基板检查装置。另外，本发明也能够理解为测量装置或者基板检查装置的控制方法、用于使计算机执行该方法的各步骤的计算机程序