三维形状测量设备和三维形状测量方法

专利名称：三维形状测量设备和三维形状测量方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及一种三维形状测量设备和一种三维形状测量方法。更 具体地讲，本发明的示例性实施例涉及能够减少测量时间的一种三维形状测量设备和一种 三维形状测量方法。
背景技术：
通常，三维形状测量设备通过利用拍摄的图像对测量目标的三维形状进行测量。 三维形状测量设备可包括投影部，将光照射到测量目标；照相机部，利用被测量目标反射 的光来拍摄图像；控制部，控制投影部和照相机部，并对图像进行算术处理以测量三维形 状。如上所描述的，由于三维形状测量设备对拍摄的测量目标的图像进行算术处理以 测量三维形状，所以减少对测量目标的三维形状测量的时间提高了工作的速度和效率，从 而减少测量成本。因此，测量时间是非常重要的因素。在传统的三维形状测量设备中，下面的例子会是增加上述测量时间的因素。首先，测量时间根据拍摄方法和光栅移动方法而增加。图1是示出使用传统的三维形状测量设备测量三维形状的方法的框图。参照图1，当使用两个投影部时，通常地，在第一投影部的光栅移动时拍摄多个图 像，然后在第二投影部的光栅移动时拍摄多个图像。然而，由于光栅在照相机拍摄之后移动，所以独立地需要拍摄时间和光栅的移动 时间。因此，增加了总的测量时间，而且总的测量时间随着投影部的数量的增加而更多地增 加。第二，当具有相对大的区域的测量目标被分成多个测量区域并被测量时，需要长 的测量时间。在相对具有相对大区域的测量目标为每个测量区域拍摄图像并利用所述图像对 测量目标的三维形状进行测量的情况下，需要照相机部为任一个测量区域拍摄图像，此后， 对图像进行算术处理，以测量出测量区域中的三维形状。然而，在对拍摄的图像进行的算术处理变得有点长的情况下，将测量目标区域移 动到测量目标的每一个测量区域会需要长的时间，另外，三维形状测量设备测量所有测量 区域的三维形状。第三，减少照相机的拍摄时间和光栅元件的移动时间受到限制。为了快速地检查板，需要减少照相机的拍摄时间和光栅元件的移动时间。然而，当 减少照相机的拍摄时间时，没有充分地接收反射光栅图像，从而妨碍了精确的检查。另外， 光栅元件的移动时间极大地受限。因此，难以显著地减少检查时间。第四，在测量目标具有相对小尺寸的情况下，测量时间不必要地增加了。为了检查具有相对小尺寸的测量目标，例如，LED条，在测量目标被安装在诸如夹 具的检查板上的状况下检查多个测量目标。因此，测量目标存在的部分和测量目标不存在的部分均在照相机的视场中。

发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种能够缩短对三维形状的测量时间的三维形状 测量设备。本发明的示例性实施例还提供了一种能够缩短对三维形状的测量时间的三维形 状测量方法。本发明的示例性实施例还提供了能够缩短测量时间并提高测量质量的一种板检 查设备和一种使用该板检查设备对板进行测量的方法。本发明的示例性实施例还提供了一种测量三维形状的方法，所述方法能够仅对测 量目标存在的区域进行选择性的测量，从而缩短了测量时间。本发明的示例性实施例公开了一种三维形状测量设备。所述三维形状测量设备包 括:m个投影部，每个投影部包括光源和光栅元件，并且每个投影部在光栅元件移动η次时 对每次移动将光栅图案光投影到测量目标上，其中，η和m是大于或等于2的自然数；成像 部，拍摄被测量目标反射的光栅图案图像；控制部，在利用m个投影部之一拍摄光栅图案图 像的同时控制至少另一个投影部的光栅元件移动。当m为2时，在利用第一个投影部对光栅图案图像进行一次拍摄的同时，控制部可 以使第二个投影部的光栅元件移动2 π/n，然后在利用第二个投影部对光栅图案图像进行 一次拍摄的同时，控制部可以使第一个投影部的光栅元件移动2 π /η。当m大于或等于3时，控制部可以从第一个投影部到第m个投影部分别利用一次 投影部对光栅图案图像进行m次的拍摄，并可以在非拍摄时间内将m次中的在拍摄时间内 没有使用的投影部的光栅元件移动2 π /η。控制部可以控制每个投影部在至少两次拍摄时 间之前使该投影部的光栅元件在投影光栅图案光之前移动。控制部可以进行如下控制利用m个投影部中的一个投影部拍摄光栅图案图像， 然后在紧接着的另一投影部的拍摄时间内，移动所述一个投影部的光栅元件。本发明的示例性实施例公开了一种测量三维形状的方法。所述方法包括如下步 骤拍摄测量目标的第一测量区域中的第一图像；通过第一中央处理单元对第一图像进行 算术处理，以生成第一测量区域中的三维形状；在第一中央处理单元对第一图像进行算术 处理的同时，拍摄测量目标的第二测量区域中的第二图像；通过第二中央处理单元对第二 图像进行算术处理，以生成第二测量区域中的三维形状。所述方法还可以包括在第二中央处理单元对第二图像进行算术处理的同时，拍 摄测量目标的第三测量区域中的第三图像；通过第一中央处理单元对第三图像进行算术处 理，以生成第三测量区域中的三维形状。第一图像和第二图像均包括相对于测量目标沿不同的方向拍摄的多路图像。对第 一图像和第二图像中的每个图像进行算术处理的步骤是通过对每个图像独立地进行算术 处理并对第一图像和第二图像的算术处理的数据进行合并来执行的。本发明的示例性实施例公开了一种测量三维形状的方法。所述方法包括如下步 骤沿第一方向和第二方向拍摄测量目标的第一测量区域中的第一图像；在拍摄第一图像 之后，至少沿第一方向和第二方向拍摄测量目标的第二测量区域中的第二图像；将第一图
6像划分为与第一方向对应的图像和与第二方向对应的图像，并通过多个中央处理单元对所 划分的图像进行算术处理，以生成第一测量区域中的三维形状。所述中央处理单元可以包括第一中央处理单元，对与第一方向对应的图像进行 算术处理；第二中央处理单元，对与第二方向对应的图像进行算术处理。第一中央处理单元 和第二中央处理单元中的至少一个可以将与第一方向对应的图像的算术处理过的数据和 与第二方向对应的图像的算术处理过的数据进行合并。划分第一图像并对所划分的图像进行算术处理以生成三维形状的步骤可以包括 将第一图像划分为多个片断，并通过中央处理单元对所划分的片断进行算术处理。本发明的示例性实施例公开了一种板检查设备。所述板检查设备包括台，支撑 板；投影部，包括光源和光栅元件，投影部将光栅图案光照射到板上；照相机，从第一线到 最后一线顺序地打开，以接收被板反射的反射光栅图像。至少在照相机从第一线到最后一 线打开的时间间隔内移动光栅元件。在所有行的照相机同时接收反射光栅图像的时间间隔内，光栅元件可以不移动。 在最后一线打开的时间和第一线关闭的时间之间存在的预定的时间间隔内，可以通过投影 部照射光栅图案光。光栅元件可以每一次移动2 π /n并且总共移动n-1次，照相机可以对 应于光栅元件的移动接收反射光栅图像η次，其中，η为大于或等于2的自然数。本发明的示例性实施例公开了一种利用至少两个投影部和照相机对板进行检查 的方法，每个投影部包括光源和光栅元件。所述方法包括如下步骤从第一线到最后一线顺 序地打开照相机；利用投影部中的第一投影部将光栅图案光照射到板上；在最后一线打开 的时间和第一线关闭的时间之间存在的预定的时间间隔内，使包括在不同于第一投影部的 至少一个第二投影部中的光栅元件移动。在最后一线打开的时间和第一线关闭的时间之间存在的预定的时间间隔内，第一 投影部可以照射光栅图案光。本发明的示例性实施例公开了一种对板进行检查的方法。所述方法包括如下步 骤将设置有多个测量目标的检查板装载到检查设备；划分测量目标在照相机的视场中所 处的检查区域，以获取每个检查区域的图像数据；利用所获取的每个检查区域的图像数据 检查测量目标的形状。划分检查区域以获取图像数据的步骤可以包括将图案光照射到测量目标上，并 利用照相机接收被测量目标反射的反射图案光。测量目标可以对应于沿预定的方向设置成多行的板。检查板可以对应于用来固定 测量目标的固定支撑件。检查测量目标的形状的步骤可以包括将所获取的每个检查区域的图像数据进行 映射，以生成每个测量目标的整个图像。根据本发明，同时执行照相机的拍摄和光栅的移动，从而极大地缩短了对三维形 状的测量时间。另外，由于缩短了测量时间，所以可以充分地增加照相机的拍摄时间，从而 确保拍摄所需的光量。此外，通过使用多个中央处理单元对多个图像进行算术处理，从而提高了对图像 的处理速度。此外，在利用一个投影部和照相机移动光栅元件和拍摄多个相位变化的图像的过程中，在照相机的没有执行拍摄图像的卷帘时间内使光栅元件移动，从而缩短了测量时间。此外，在利用至少两个投影部拍摄测量目标的图像的过程中，在相关的投影部不 照射光的帧间隔内使光栅元件移动，从而更多地缩短了测量时间。此外，在测量安装有多个测量目标的检查板的过程中，仅仅测量测量目标所处的 检查区域，从而缩短了照相机的拍摄时间。此外，仅使用了检查区域的图像数据，可以缩短需要处理的数据量，尤其是，可以 缩短在映射图像时用于比较的数据量，从而极大地缩短了测量时间。应该理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述都是示例性的和说明性的，并 且意图对所要求保护的本发明提供进一步的解释。


附图示出了本发明的各实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理，包括所述 附图以提供对本发明的进一步的理解，所述附图被并入且构成说明书的一部分。图1是示出使用传统的三维形状测量设备测量三维形状的方法的框图。图2是示出根据本发明的示例性实施例的三维形状测量设备的示意图。图3是示出根据本发明的示例性实施例的驱动包括三个投影部的三维形状测量 设备的方法的框图。图4是示出根据本发明的示例性实施例的驱动包括三个投影部的三维形状测量 设备的方法框图。图5是示出根据本发明的示例性实施例的三维形状测量设备的示意图。图6和图7是示出根据本发明的示例性实施例的对多个图像进行算术处理的方法 的框图。图8是示出通过使用单CPU来对多个图像进行算术处理的过程的框图。图9是示出根据本发明的示例性实施例的对多个图像进行算术处理的方法的框 图。图10是示出根据本发明的示例性实施例的对多个图像进行算术处理的方法的框 图。图11是示出根据本发明的示例性实施例的板检查设备的示意图。图12是示出根据本发明的示例性实施例的对板进行检查的方法的时序图。图13是示出根据本发明的示例性实施例的对板进行检查的方法的时序图。图14是示出根据本发明的示例性实施例的板检查设备的示意图。图15是示出根据本发明的示例性实施例的对板进行检查的方法的流程图。图16是示出根据本发明的示例性实施例的检查板的平面图。图17是示出图16中的检查板的局部图像的平面图，所述局部图像由照相机拍摄。
具体实施例方式在下文中参照示出本发明的示例实施例的附图来更充分地描述本发明。然而，本 发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释成局限于这里阐述的示例实施例。相 反，提供这些示例实施例以使本公开将是彻底的和完全的，并将把本发明的范围充分传递给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可能夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解，当元件或层被指出“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另 一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层上、直接连接到或直接结合到另一元件 或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被指出“直接在”另一元件或层“上”、 “直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。相同的标号始 终表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任 意组合和所有组合。应当理解，虽然在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述各个元件、组件、区 域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些 术语仅仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开来。因此， 在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第 一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。可在这里使用诸如“在· · ·之下”、“在· · ·下方”、“下面的”、“在· · ·上方”、“上面 的”等空间关系术语来容易地描述图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。 应当理解，除了附图中描述的方位以外，空间关系术语还意图包括装置在使用或操作中的 不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下” 的元件的方位随后将被定位在其他元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“在...下方” 可以包括“在...上方”和“在...下方”两种方位。装置可以位于另外的方位(旋转90度 或者在其他方位)，进而这里使用的空间关系描述符应该被相应地解释。这里使用的术语仅仅是为了描述特定的示例实施例，而非意图限制本发明。如这 里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的 是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操 作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组 件和/或它们的组。这里参照剖视图来描述本发明的示例实施例，所述剖视图是本发明的理想化示例 实施例(和中间结构)的示意图。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图 示的形状变化。因此，本发明的示例实施例不应该被解释为局限于在此示出的区域的具体 形状，而应该包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，示出为矩形的注入区域在其边缘 通常具有倒圆或曲线的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二 元变化。同样地，通过注入形成的埋区可导致在埋区和通过其发生注入的表面之间的区域 中出现一定程度的注入。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意图 示出装置的区域的实际形状，也不意图限制本发明的范围。除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本 发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明 确定义，否则术语(例如在通用的字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的上 下文中它们的意思相同的意思，而不是理想地或者过于形式化地解释它们的意思。以下，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。图2是示出根据本发明的示例性实施例的三维形状测量设备的示意图。参照图2，根据本发明的示例性实施例的三维形状测量设备100包括投影部110，
9其数量是“m” ；成像部120 ；控制部130。所述“m”是大于或等于2的自然数。m个投影部110中的每一个将光栅图案光投影到固定于工作台140的测量目标 150上。投影部110可布置成照射相对于测量目标150的法线以预定的角度倾斜的光栅图 案光。例如，三维形状测量设备100可包括2、3、4或6个投影部110，多个投影部110可相 对于测量目标的法线对称地布置。投影部110中的每一个包括光源111和光栅元件112。每个投影部110还可包括 投影透镜部件113。光源111朝着测量目标150照射光。光栅元件112将从光源111产生 的光转换成根据它的光栅图案的光栅图案光。利用诸如致动器的光栅移动器件(未示出) 使光栅元件112每一次移动2 Ji /n并且总共移动η次，以产生相位变化(phase-transited) 的光栅图案光。“η”是大于或等于2的自然数。投影透镜部件113将光栅元件112产生的 光栅图案光投影到测量目标150上。投影透镜部件113可包括例如多个透镜的组合并聚焦 光栅元件112产生的光栅图案光，以将经聚焦的光栅图案光投影到测量目标150上。因此， 在光栅元件112移动η次时，每一个投影部110针对每次移动将光栅图案光投影到测量目 标150上。成像部120拍摄因投影到测量目标150上的光栅图案光而从测量目标150反射的 光栅图案图像。由于三维形状测量设备100包括m个投影部110并相对于每个投影部110 执行拍摄η次，所以图像部120拍摄光栅图案图像nXm次。成像部120可包括照相机121 和成像透镜部件122，以拍摄光栅图案图像。照相机121可采用CXD或CMOS照相机。因此， 被测量目标150反射的光栅图案图像经由成像透镜部件122被照相机121拍摄。控制部130通常控制包括在三维形状测量设备100中的组件。控制部130移动光 栅元件η次，并控制投影部110，以针对每次移动将光栅图案光投影到测量目标150上。另 外，控制部130控制成像部120，以拍摄被测量目标150反射的光栅图案图像。为了减少三维形状测量设备100的总测量时间，当利用m个投影部110中的一个 拍摄光栅图案图像时，控制部130控制移动至少一个其他的投影部110的光栅元件112。例 如，通过利用m个投影部110中的一个投影部110拍摄光栅图案图像，然后对于紧接着的另 一投影部110的拍摄时间，控制部130可使一个投影部110的光栅元件112移动2 π /η。图3是示出根据本发明的示例性实施例的驱动包括两个投影部的三维形状测量 设备的方法的框图。参照图2和图3，根据本发明的示例性实施例的三维形状测量设备100包括两个投 影部110，例如第一投影部IlOa和第二投影部110b。在利用第一投影部IlOa拍摄图案图像1 一次的同时，控制部130使第二投影部 IlOb的光栅元件112移动与2 π /n的相位对应的距离。然后，在利用第二投影部IlOb拍摄 图案图像2 —次的同时，控制部130使第一投影部IlOa的光栅元件112移动与2 π /n的相 位对应的距离。换句话说，通过利用第一投影部IlOa拍摄光栅图案图像1，然后对于紧接着 的第二投影部IlOb的拍摄时间，控制部130移动第一投影部IlOa的光栅元件112。然后， 控制部130通过使用第一投影部IlOa和第二投影部IlOb重复上述过程，以控制光栅图案 图像3至光栅图案图像8的拍摄。此后，控制部130组合通过使用第一投影部IlOa拍摄的光栅图案图像1、光栅图案 图像3、光栅图案图像5和光栅图案图像7，以获取第一相位信息，并且组合通过使用第二投
10影部IlOb拍摄的光栅图案图像2、光栅图案图像4、光栅图案图像6和光栅图案图像8，以获 取第二相位信息，然后通过利用第一相位信息和第二相位信息来测量出测量目标150的三 维形状。如上所描述的，当照相机的拍摄和光栅的移动同时执行时，与图1中描述的方法 相比，大大减少了测量时间。另外，由于测量时间的减少，可以充分增加照相机的拍摄时间， 从而可获取拍摄所需要的光量。在图3中，例如，描述了对于每个投影部110执行四次拍摄的4桶方法(4-bucket method)。可选择地，可将上述方法应用到诸如3桶的各种桶方法。同时，当三维形状测量设备100包括三个或更多个投影部110时，控制部130通过 分别使用第一个投影部至最后一个投影部(即，第m投影部)一次，来控制光栅图案图像的 拍摄m次，同时，在第m次的拍摄时间中的没有使用的投影部的光栅元件在非拍摄时间中移 动2 π /η。例如，将参照图4来描述针对在三维形状测量设备包括三个投影部的情况下的驱 动方法。图4是示出根据本发明示例性实施例的驱动包括三个投影部的三维形状测量设 备的框图。参照图4，三维形状测量设备可包括三个投影部，例如，第一投影部、第二投影部和 第三投影部。例如，三个投影部可被布置为关于测量目标的中心相互分离120度角。当使用三个投影部中的第一投影部来拍摄光栅图案图像1时，将剩余投影部中的 一个(例如，第三投影部)的光栅元件移动与2 π/n的相位对应的距离。然后，当使用第二 投影部来拍摄光栅图案图像2时，将剩余投影部中的一个(例如，第一投影部)的光栅元件 移动与2 π /n的相位对应的距离。然后，当使用第三投影部来拍摄光栅图案图像3时，将剩 余投影部中的一个(例如，第二投影部)的光栅元件移动与2 π/n的相位对应的距离。然 后，使用第一投影部、第二投影部和第三投影部来重复上述过程以拍摄光栅图案图像4至 光栅图案图像12。由于拍摄时间的减少，可相对地增加光栅元件的移动时间。例如，当拍摄时间是大 约5ms，并且光栅元件的移动时间是大约7ms时，光栅元件的移动时间变得比拍摄时间长大 约2ms。因此，由于在一个拍摄时间内光栅元件是不能移动的，所以对于两个拍摄时间来移 动光栅元件的移动。因此，在投影光栅图案光之前的至少两个拍摄时间之前，每个投影部可 优选地移动该投影部的光栅元件。例如，在拍摄光栅图案图像4之前，第一投影部可优选地 对于光栅图案图像2和光栅图案图像3的两个拍摄时间移动第一投影部的光栅元件。为此， 直接在拍摄光栅图案图像之后，每个投影部可优选地移动该投影部的光栅元件。在完成光栅图案图像1至光栅图案图像12的拍摄之后，将使用第一投影部拍摄的 光栅图案图像1、4、7和10组合以获取第一相位信息，将使用第二投影部拍摄的光栅图案图 像2、5、8和11组合以获取第二相位信息，将使用第三投影部拍摄的光栅图案图像3、6、9和 12组合以获取第三相位信息。然后，使用第一相位信息、第二相位信息和第三相位信息来测 量测量目标的三维形状。在图4中，例如，描述了 4桶方法，在该方法中对每个投影部执行4次拍摄。可选 的，可将上述方法应用到各种桶方法，例如，3桶。另外，可将图4中的方法应用到包括4个 或4个以上投影部的三维形状测量设备。
图5是示出根据本发明示例性实施例的三维形状测量设备的示意图。参照图5，根据本发明示例性实施例的三维形状测量设备300包括投影部310、照 相机部320和控制部330。例如，三维形状测量设备300测量形成在基础板10上的预定测 量目标20的三维形状。投影部310被设置在基础板10上方以将光照射到形成在基础板10上的测量目标 20。投影部310包括至少一个照射单元，例如，可包括第一照射单元312和第二照射单元 314。第一照射单元312被设置在基础板10上方以针对沿相对于测量目标20倾斜的第 一方向照射第一光。第二照射单元314针对基础板10以与第一方向相对于基础板10对称 的第二方向照射第二光。具体地，第一照射单元312可向测量目标20照射第一光栅图案光，第二照射单元 314可向测量目标20照射第二光栅图案光。在示例性实施例中，第一照射单元312和第二照射单元314中的每一个可包括光 源(未示出)，产生光；光栅单元，来自光源的光穿过该光栅单元以形成第一光栅图案光或 第二光栅图案光；投影透镜(未示出)，将第一光栅图案光或第二光栅图案光照射在测量目 标20上。光栅单元可具有各种形状。例如，可在玻璃基底上图案化具有屏蔽部分和透射部 分的光栅图案，以形成光栅单元，或者可使用液晶显示面板形成光栅单元。第一照射单元 312和第二照射单元314中的每一个还可包括精密地移动光栅单元的致动器(未示出)。例如，可通过组合多个透镜来形成投影透镜，投影透镜将光栅单元产生的第一光 栅图案光或第二光栅图案光聚焦在测量目标20上。照相机部320被设置在基础板10上方，以拍摄被测量目标20反射的反射光。换 言之，照相机部320可捕获被测量目标20反射的第一光栅图案光或第二光栅图案光。照相 机部320可被设置在第一照射单元312和第二照射单元314之间的中部。照相机部320可包括例如，照相机单元(未示出)，捕获第一光栅图案光或第二 光栅图案光；接收透镜，聚焦第一光栅图案光或第二光栅图案光以提供照相机。控制部330控制投影透镜310和照相机部320，并处理照相机部320捕获的第一光 栅图案光和第二光栅图案光以测量二维形状和/或三维形状。具体地，控制部330将第一照射控制信号Sl和第二照射控制信号S2分别提供给 第一投影部312和第二投影部314，从而控制第一光栅图案光和第二光栅图案光的产生、光 量、强度等。另外，控制部330将拍摄控制信号Con提供给照相机部320，从而控制照相机 部320以在适当的时间捕获第一光栅图案光和第二光栅图案光，并从照相机部320接收包 括捕获的光栅图案光的数据Dat。三维形状测量设备300还可测量与图5中的测量目标不同的具有相对大面积的大 面积测量目标(未示出)。为了测量大面积测量目标的三维形状，可需要将大面积测量目标 划分为多个测量区域。换言之，三维形状测量设备300测量并组合测量区域的三维形状，从 而测量大面积测量目标的三维形状。因此，三维形状测量设备300拍摄在任一个测量区域 中的图像，然后可需要拍摄在另一测量区域中的图像。当在先前时间拍摄的在“一个测量区域”中的图像定义为“先前图像”时，在下一
12时间拍摄的在“另一测量区域”中的图像定义为“当前图像”，三维形状测量设备300在拍摄 当前图像时使用多个中央处理单元算术地处理已经拍摄的先前图像。例如，控制部330可 包括第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2以在拍摄当前图像时算术地处理先 前图像。图6和图7是示出根据本发明示例性实施例的算术地处理多个图像的方法的框 图。具体地，图6示出使用两个中央处理单元CPUl和CPU2算术地处理多个图像的过程，图 7示出使用三个中央处理单元CPU1、CPU2和CPU3算术地处理多个图像的过程。在示例性实施例中，三维形状测量设备基本上与图5中示出的三维形状测量设备 300相同，因此将省略任何进一步的描述。参照图6，在示例性实施例中，可通过将测量目标划分为多个测量区域F0V1、 F0V2、F0V3、F0V4、...等来测量测量目标。例如，三维形状测量设备测量在第一测量区域 FOVl中的三维形状，然后将测量目标区域移动到第二测量区域F0V2。然后，三维形状测量 设备测量在第二测量区域F0V2中的三维形状，然后将测量目标区域移动到第三测量区域 F0V3。如上所述，三维形状测量设备可重复对每个测量区域的三维形状测量和测量目标区 域的移动。在根据本发明示例性实施例的算术地处理多个图像的方法中，首先，使用三维形 状测量设备在测量目标的第一测量区域FOVl拍摄第一图像。第一图像可包括针对测量目 标沿不同方向拍摄的多路图像(way image)。例如，第一图像可包括第一路图像和第二路图 像。通过来自图5中的第一照射单元312的光形成第一路图像，通过来自图5中的第二照 射单元314的光形成第二路图像。在第一测量区域FOVl拍摄第一图像之后，第一中央处理单元CPUl算术地处理第 一图像。算术地处理第一图像的方法可包括算术地处理第一路图像的步骤、算术地处理第 二路图像的步骤、合并第一路图像和第二路图像的步骤。第一中央处理单元CPUl可被包括 在图5中的控制部330中。当第一中央处理单元CPUl算术地处理第一图像时，三维形状测量设备的测量目 标区域从第一测量区域FOVl移动到第二测量区域F0V2，并在第二测量区域F0V2中拍摄第 二图像。与第一图像相同，第二图像可包括两路图像。在第二测量区域F0V2中拍摄第二图像之后，与第一中央处理单元CPUl不同的第 二中央处理单元CPU2算术地处理第二图像。算术地处理第二图像的方法与算术地处理第 一图像的方法基本相同。当第二中央处理单元CPU2算术地处理第二图像时，三维形状测量设备的测量目 标区域从第二测量区域F0V2移动到第三测量区域F0V3，并在第三测量区域F0V3中拍摄第 三图像。与第一图像和第二图像相同，第三图像可包括两路图像。同时，在示例性实施例中，在拍摄第三图像完成之前，结束第一中央处理单元CPUl 算术地处理第一图像的处理。在第三测量区域F0V3中拍摄第三图像之后，第一中央处理单元CPUl算术地处理 第三图像。算术地处理第三图像的方法与算术地处理第一图像和第二图像的方法基本相 同。如上所述，当三维形状测量设备的测量目标区域对每个测量区域移动时，测量多个图像，并且图像可被划分并使用第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2算术 地处理。换言之，第一中央处理单元CPUl可算术地处理在奇数测量区域中拍摄的图像，第 二中央处理单元CP2可算术地处理在偶数测量区域中拍摄的图像。参照图7，可使用三个中央处理单元CPU1、CPU2和CPU3对在测量目标的测量区 域中拍摄的图像进行图像处理。换言之，第一中央处理单元CPUl可算术地处理在标号为 1、4、7、...等测量区域中拍摄的图像，第二中央处理单元CPU2可算术地处理在标号为2、 5、8、...等测量区域中拍摄的图像，第三中央处理单元CPU3可算术地处理在标号为3、6、 9、...等测量区域中拍摄的图像。结果，从在第一测量区域FOVl中的拍摄结束的时间至在 第四测量区域F0V4中的拍摄结束的时间，第一中央处理单元CPUl可算术地处理在第一测 量区域FOVl中拍摄的第一图像。另外，对于与第一中央处理单元CPUl可进行算术的处理 的时间基本上相同的时间，第二中央处理单元CPU2和第三中央处理单元CPU3可算术地处 理在每个测量区域中的图像。在图6和图7中，使用两个或三个中央处理单元来算术地处理每个测量区域的图 像。可选地，可使用四个或四个以上的中央处理单元来算术地处理对于每个测量区域的图像。图8是示出使用单个中央处理单元算术地处理多个图像的过程的框图。参照图8，当使用单个中央处理单元CPU来算术地处理在每个测量区域中拍摄的 多个图像时，可延长对测量目标的三维形状进行测量时的测量时间。即，由于单个中央处理 单元CPU算术地处理的在每个测量区域中拍摄的所有图像，所以三维形状测量设备可具有 在测量区域的拍摄区域之间的等待时间。因此，用于拍摄测量目标的三维形状的测量时间 可被延长。然而，在本实施例中，使用多个中央处理单元来算术的处理每个测量区域的图像， 因此，可去除在测量区域的拍摄处理之间的等待时间，从而减少对测量目标的三维形状进 行测量的时间。图9是示出根据本发明示例性实施例的算术地处理多个图像的方法的框图。除第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2的算术处理之外，图9中的 算术地处理多个图像的方法与图6中描述的算术地处理多个图像的方法基本相同。因此， 将省略除第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2的算术处理之外的任何进一步 描述。参照图9，第一中央处理单元CPUl算术地处理在每个测量区域中拍摄的图像的一 部分，第二中央处理单元CPU2算术地处理图像的剩余部分。例如，第一中央处理单元CPUl 算术地处理在第一测量区域中拍摄的第一图像的一部分，第二中央处理单元CPU2算术地 处理第一图像的剩余部分。在示例性实施例中，在每个测量区域中拍摄的图像包括沿不同方向拍摄的第一路 图像和第二路图像，因此，第一中央处理单元CPUl可算术处理第一路图像，第二中央处理 单元CPU2可算术地处理第二路图像。第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2 中的一个算术地处理用于第一路图像和第二路图像的算术地处理过的数据的合并。根据本实施例，当在每个测量区域中拍摄的图像包括多路图像时，中央处理单元 (中央处理单元的数量与多路图像的数量相同)分别算术地处理多路图像。因此，可减少用
14于测量目标的三维形状的测量时间。图10是示出根据本发明示例性实施例的算术地处理多个图像的方法。除第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2的算术处理之外，图10中的 算术地处理多个图像的方法与图6中的算术地处理多个图像的方法基本相同。因此，将省 略除第一中央处理单元CPUl和第二中央处理单元CPU2的算术处理之外的任何进一步描 述。参照图10，在每个测量区域中拍摄的图像被划分为多个片段(segment)，并且多 个中央处理单元算术地处理划分的片段。例如，当在每个测量区域中拍摄的图像包括沿不同方向拍摄的第一路图像和第二 路图像时，用于第一路图像和第二路图像中的每一个的算术处理可被划分为八个片段F1、 F2、F3、F4、F5、F6、F7和F8。第一中央处理单元CPUl可算术地处理奇数片段Fl、F3、F5和 F7，第二中央处理单元CPU2可算术地处理偶数片段F2、F4、F6和F8。合并用于第一路图像和第二路图像的算术地处理过的数据的处理也可被划分为 多个片段。例如，合并处理可被划分为四个片段M1、M2、M3和M4。第一中央处理单元CPUl 可合并第一片段Ml和第三片段M3，第二中央处理单元CPU2可合并第二片段M2和第四片段 M4。根据本实施例，在每个测量区域中拍摄的图像被划分为多个片段，并且多个中央 处理器单元算术地处理片段。因此，可减少用于测量目标的三维测量形状的测量时间。图11是示出根据本发明示例性实施例的板检查设备。参照图11，根据本发明示例性实施例的板检查设备500包括台540，支撑并移动 形成有测量目标的板550 ；至少一个投影部510，将光栅图案光照射到板550 ；照相机530， 拍摄被板550反射的反射光栅图像。此外，板检查设备500还可包括照射部520，设置为 与台540相邻以与投影部510无关地将光照射到板550。投影部510将用于获取三维信息(例如，高度信息、可见度信息等)的光栅图案光 照射到板550上，以测量形成在板550上的测量目标的三维形状。例如，投影部510包括光 源512，产生光；光栅元件514，将来自光源512的光转换为光栅图案光；光栅移动器件516， 栅距式移动光栅元件514 ；投影透镜518，将光栅元件514转换的光栅图案光照射到测量目 标上。为了光栅图案光的相位变化，可使用光栅移动器件516(例如，压电(PZT)致动器) 来移动光栅元件514每次2 π/n并总共移动n-1次。“η”是大于或等于2的自然数。多个 投影部710可被设置为关于照相机530的中心相互分离为基本恒定角度，从而增加检查精 度。照射部520可具有圆环形状，并安装为与台540相邻。照射部520将光照射到板 550以设置板550的初始对齐、检查区域等。例如，照射部520可包括产生白光的荧光灯或 包括分别产生红光、绿光和蓝光的红色发光二极管(LED)、绿色LED和蓝色LED中的至少一 个的LED。照相机530通过来自投影部510的光栅图案光来拍摄板550的反射光栅图像，并 通过来自照射部520的光来拍摄板550的反射图像。例如，照相机530可设置在板550上方。在示例性实施例中，照相机530可采用具有卷帘式快门模式(rolIingshutter
15mode)的使用CMOS传感器的照相机。具有卷帘式快门的照相机530不拍摄整个图像的用于 测量目标的一个帧的快照(snapshot)，而是沿从上至下的线或行顺序地扫描用于测量目标 的一个帧的图像，以获取图像数据。具有上述结构的板检查设备500使用投影部510或照射部520将光照射到板550 上并且使用照相机550拍摄板550的图像，从而测量板550的三维图像和二维图像。图11 中示出的板检查设备500仅是示例，并且可将板检查设备500不同地修改为包括一个或多 个投影部和照相机。以下，将详细描述使用具有上述结构的板检查设备500检查板的方法。图12是示出根据本发明示例性实施例的检查板的方法的时序图。在图12中，描 述了使用一个投影部和具有卷帘式快门的照相机来检查板的方法。参照图11和图12，为了拍摄形成在板550上的测量目标的图像，照相机530对从 按矩阵排列来形成一个帧的像素的第一线610至最后一线620的每条线顺序的打开快门， 以接收被板550反射的反射光栅图像。S卩，CMOS图像传感器具有电子快门功能，并且由于 该功能与对每条线顺序地扫描二维地排列的像素并获得其信号的卷帘式快门模式对应，所 以曝光时间对于每条线不同。因此，从第一线610至最后一线620，越来越迟地打开照相机 530的快门。例如，从第一线610的打开时间PO至最后一线620的打开时间Pl延迟卷帘时 间RT。投影部510对于在第一时间Pl与第二时间P2之间存在的预定第一时间间隔tl 将光栅图案光照射到测量目标上，其中，快门在第一时间Pl对于最后一线620打开，快门在 第二时间P2对于第一线610关闭。换言之，包括在投影部510中的光源512产生用于第一 时间间隔tl的光，并且从光源512产生的光被光栅元件514转换为光栅图案光以照射形成 在板550上的测量目标。当对于与打开时间PO和第一时间Pl之间的时间间隔对应的卷帘时间RT照射光 时，其中，快门在打开时间PO对于第一线610打开，快门在第一时间Pl对于最后一线620 打开，照相机530无法完整地拍摄一个帧的全部图像。因此，可照射光栅图案光除卷帘时间 RT之外的时间，从而保持测量质量。此外，为了保持测量质量并允许测量时间尽可能得短， 例如，从快门对于最后一线620打开的第一时间P1，对于第一时间间隔tl投影部510将光 栅图案光照射到测量目标。第一时间间隔tl表示照相机530可充分地拍摄一个帧的图像 的所需的最少时间。投影部510可对于比第一时间间隔tl长的时间将光栅图案光照射到 测量目标上。当通过一次照射光栅图案光来完成一个帧的拍摄反射光栅图像时，使用光栅移动 器件516来移动光栅元件514达2 π /n,并对下一帧拍摄反射光栅图像。“η”是大于等于2 的自然数。为了减少检查时间，对于这种时间间隔移动光栅元件514，即，对于该时间间隔从 第一线610至最后一线620打开快门。例如，对于第三时间Ρ3与第四时间Ρ4之间的第二 时间间隔t2移动光栅元件514，其中，在第三时间P3完成投影部510的照射，在第四时间 P4对于最后一线620关闭快门。换言之，使用光源512不产生光的时间和快门的卷帘时间 RT来移动光栅元件514。换言之，对于照相机530的所有线同时地接收反射光栅图像的时 间间隔，不移动光栅元件514。通常，使用光栅移动器件516(例如，压电(PZT)致动器)移动一次光栅元件514的第二时间间隔t2大于为了获取图像而执行照射的第一时间间隔tl， 并且大于或等于照相机530的卷帘时间RT。因此，拍摄用于一个帧的图像所需的时间与第一时间间隔tl加上移动光栅元件 514的第二时间间隔t2的时间对应。同时，由于板检查设备500采用η桶算法，所以光栅元件514每次移动2 π /n并且 总共移动n-1次，照相机530接收与光栅元件514的移动对应的反射光栅图像η次。如上所述，在利用一个投影部510和照相机530在光栅元件514移动时拍摄多个 相位变化的图像的过程中，光栅元件514移动照相机530的实际上没有拍摄图像的卷帘时 间RT，从而保持测量质量并缩短测量时间。图13是示出了根据本发明示例性实施例的检查板的方法的时序图。在图13中， 描述了利用两个或两个以上的投影部和具有卷帘式快门(rollingshutter)模式的照相机 来检查板的方法。参照图11和图13，为了拍摄形成在板550上的测量目标的图像，对于一帧，照相机 530对按矩阵形式布置的像素的从第一线610至最后一线620的每条线顺序地打开快门。 从第一线610打开的打开时间PO到最后一线620打开的打开时间Pl延迟卷帘时间RT。例如，在第一帧中，在用于最后一线620的快门打开的第一时间Pl和用于第一线 610的快门关闭的第二时间P2之间的第一时间间隔tl内，与至少两个投影部510之一对应 的第一投影部510a将光栅图案光照射到测量目标上。换言之，在第一时间间隔tl，包括在 第一投影部510a中的光源512产生光，光栅元件514将光源512产生的光转换为光栅图案 光以照射形成在板550上的测量目标。投影部510可以根据产品规格而照射光栅图案光的 时间间隔比第一时间间隔tl长。为了保持测量质量并使测量时间能够尽可能得短，例如，第一投影部510a从用于 最后一线620的快门打开的第一时间Pl将光栅图案光照射到测量目标上达第一时间间隔 tl。第一时间间隔tl表示照相机530可以充分地拍摄一帧的图像的最少时间。当利用第一投影部510a对第一帧完成拍摄图像时，移动光栅元件514，需要再次 对图像进行拍摄。如图12所示，当顺序地执行光源512的照射和光栅元件514的移动时， 拍摄一帧的图像所需要的最少时间对应于光源512的照射时间加上光栅元件514移动的时 间。然而，在图12中，当使用至少两个投影部510时，交替地使用投影部510来拍摄图像， 从而更多地缩短了测量时间。具体地讲，利用第一投影部510a拍摄第一帧的图像，利用除第一投影部510a之外 的另一投影部510 (例如，第二投影部510b)拍摄接下来第二帧的图像。也就是说，在第二 帧内，在用于最后一线620的快门打开的第一时间Pl和用于第一线610的快门关闭的第二 时间P2之间的第一时间间隔tl内，第二投影部510b将光栅图案光照射到测量目标上。换 言之，在第一时间间隔tl包括在第二投影部510b中的光源512产生光，光栅元件514将光 源512产生的光转换为光栅图案光以沿着与第一投影部510a的方向不同的方向照射形成 在板550上的测量目标。为了缩短检查时间，在投影部510不照射光的帧间隔移动光栅元件514。例如，在 使用第一投影部510a拍摄反射光栅图像的第一帧，移动包括在第二投影部510b中的第二 光栅元件514 ；在使用第二投影部510b拍摄反射光栅图像的第二帧，移动包括在第一投影部510a中的第一光栅元件514。换言之，在第一帧内，在存在于用于最后一线620的快门打 开的第一时间Pl和用于最后一线620的快门关闭的第三时间P3之间的预定的第二时间间 隔t2内，移动包括在第二投影部510b中的第二光栅元件514。例如，从第一时间Pl在第 二时间间隔t2内移动第二光栅元件514。通常，使用诸如压电(PZT)致动器的光栅移动器 件516将光栅元件514移动一次的第二时间间隔t2大于为获取图像而执行照射的第一时 间间隔tl，且大于或等于照相机530的卷帘时间RT。因此，拍摄一帧的图像所需的时间对应于光源512照射光的第一时间间隔tl加上 从第一线610打开的打开时间PO到最后一线620打开的打开时间Pl的卷帘时间RT。在本实施例中，采用了两个投影部510作为示例。可选择地，当采用三个或三个以 上的投影部510时，可以应用基本相同的投影方法。如上所述，在利用两个或两个以上的投影部510拍摄测量目标的图像的过程中， 在相关的投影部510不照射光的帧间隔内移动光栅元件514，从而保持测量质量并更多地 缩短测量时间。图14是示出了根据本发明示例性实施例的板检查设备的示意图。在图14中，可 以对板或检查板以标号750标示。参照图14，根据本发明示例性实施例的板检查设备700包括台740，支撑并移动 形成有测量目标的板750 ；至少一个投影部710，将图案光照射到板750上；照相机730，拍 摄板750的图像。此外，板检查设备700还可以包括与台740相邻设置的照明部720，以独 立于投影部710地将光照射到板750上。投影部710将用来获取诸如高度信息、可见度信息等的三维信息的图案光照射到 板750上，以对形成在板750上的测量目标的三维形状进行测量。例如，投影部710包括产 生光的光源712、将光源712的光转换为图案光的光栅元件714、使光栅元件714栅距式移 动的光栅移动器件716和将光栅元件714转换的图案光投影到测量目标上的投影透镜718。 对于图案光的相位变化，可以利用诸如压电(PZT)致动器的光栅移动器件716使光栅元件 714每一次移动2 π/n，并且总共移动n次。“η”为大于或等于2的自然数。可以将多个投 影部710相对于照相机730的中心以基本恒定的角度彼此分隔开设置，以提高测量精度。照明部720可以呈圆环形，并且可以与台740相邻地设置。照明部720将光照射 到板750上，以建立板750的初始对齐、检查区域等。例如，照明部720可以包括产生白光 的荧光灯，或者包括具有产生红光的红色发光二极管(LED)、产生绿光的绿色LED和产生蓝 光的蓝色LED中的至少一种的LED。照相机730通过来自投影部710的图案光拍摄板750的图像，通过来自照明部720 的光拍摄板750的图像。例如，照相机730可以设置在板750的上方。照相机730可以采 用使用CMOS传感器的具有卷帘式快门模式的照相机。具有卷帘式快门模式的照相机730 以线为单位对二维布置的像素进行扫描，以获取图像数据。可选择地，照相机730可以采用 使用C⑶传感器的具有全局快门(global shutter)模式的照相机。具有全局快门模式的 照相机730在对视场内的图像拍摄快照，以一次性获取图像数据。具有以上结构的板检查设备700利用投影部710或照明部720将光照射到板750 上，利用照相机730拍摄板750的图像，从而测量板750的三维图像和二维图像。图14中 示出的板检查设备700只是示例，可以对板检查设备700进行各种方式的修改，以包括一个
18或多个投影部710及照相机730。在下文中，将详细描述使用具有以上结构的板检查设备700对板进行检查的方 法。在示例性实施例中，将描述对各种测量目标例如安装在检查板(如夹具)上的LED条 (bar)进行检查的方法。图15是示出了根据本发明示例性实施例的对板进行检查的方法的流程图。图16 是示出了根据本发明示例性实施例的检查板的平面图。参照图14、图15和图16，为了检查测量目标，在步骤S100，将其上设置了多个测量 目标810的检查板750装载到板检查设备700上。例如，测量目标810可以包括以规则的 间隔安装了 LED芯片812的LED条。检查板750可以对应于例如固定支撑件，在固定支撑 件处形成有凹槽用来容纳测量目标810。例如，可以将测量目标810设置在检查板750上而 沿恒定的方向布置成多行。在将检查板750装载到板检查设备700上之后，使检查板750根据台740的移动 而移动到测量位置。在检查板750移动到测量位置之后，利用投影部710或照明部720以及照相机730 拍摄检查板750的图像。即，在利用投影部710将图案光照射到检查板750上之后，照相机 730捕获被测量目标810反射的图案光，以拍摄检查板750的图像。当检查板750的尺寸大 时，检查板750的全部区域可能不在照相机730的视场FOV内。因此，如图16所示，将检查 板750分成与照相机730的视场FOV对应的多个区域，并对检查板750进行测量。图17是示出了由照相机拍摄的图16中的检查板的局部图像的平面图。参照图14、图15和图17，当利用照相机730拍摄检查板750的特定区域时，如图 17所示，存在有测量目标810存在于照相机730的视场FOV内的部分和测量目标810没有 存在于照相机730的视场FOV内的部分。因此，板检查设备700仅仅检查除了测量目标810 不存在的部分之外的存在有测量目标810的部分，从而缩短测量时间。具体地讲，在步骤Sl 10，板检查设备700划分测量目标810在照相机730的视场 FOV内所处的检查区域(可设定界面窗，window of interest)WOI,以获取每个检查区域 WOI的图像数据。检查区域WOI被确定得与测量目标810至少相同或比测量目标810稍大， 以对测量目标810进行测量。随着检查区域WOI变大，用来处理的图像数据增多，因此将检 查区域WOI确定得与测量目标810的基本上被测量的范围相似，从而减少用来处理的数据 并缩短数据处理时间。在获取图像数据之前确定检查区域W0I。例如，可以通过用户自己对板检查设备 700输入测量目标810在检查板750上的位置的方法来确定检查区域WOI。可选择地，可以 利用板检查设备700对检查板750的示教来确定检查区域WOI。即，通过照相机730对装载 到板检查设备700上的检查板750进行拍摄来区分测量目标810存在的区域，并将所区分 出的区域确定为检查区域W0I。如上所述获得的对于检查区域WOI的信息可以用作随后执 行的映射的基础数据。获取图像数据的方法可以根据照相机730的种类而不同。例如，照相机730可以采用使用CMOS图像传感器的具有卷帘式快门模式的照相 机。具有卷帘式快门模式的照相机730以线为单位对二维布置的像素进行顺序的扫描，以 获取图像数据。具有卷帘式快门模式的照相机730并不扫描照相机730的视场FOV的整个区域，而只是以线为单位来扫描所确定的检查区域W0I，以获取每个检查区域WOI的图像数据。如上所述，通过具有卷帘式快门模式的照相机730在照相机730的视场FOV内对 检查区域WOI进行选择性的扫描，以获取测量目标810的图像数据，从而缩短了照相机730 的扫描时间和照相机730的总体拍摄时间。可选择地，照相机730可以采用使用CXD图像传感器的具有全局快门模式的照相 机。具有全局快门模式的照相机730对视场FOV的全部区域拍摄快景，以选择性地获取视 场FOV的全部区域中的检查区域WOI的图像数据。在获取每个检查区域WOI的图像数据之后，在步骤S120中，利用图像数据来检查 测量目标810的形状。在检查测量目标810时，根据照相机730的视场FOV将一个测量目标810分成多 个要被拍摄的区域。因此，组合对每个区域的拍摄图像，以形成测量目标810的整个图像。具体地讲，在将检查板750分为多个视场FOV并拍摄视场FOV之后，板检查设备 700拍摄有少许叠置的视场F0V，并将所拍摄的图像进行映射，从而形成测量目标810的整 个图像。在映射图像的过程中，将叠置区域中的图像数据相互进行比较，以形成视场FOV 之间的边界部分的图像。在映射图像的过程中，关于叠置区域的全部区域的图像数据不进 行比较，而比较仅仅与检查区域WOI对应的图像数据。换言之，利用通过测量检查区域WOI 而获取的每个检查区域WOI的图像数据来映射图像。如上所述，在将相对于照相机730的视场FOV之间的叠置区域的图像进行映射的 过程中，比较的是仅仅对应于检查区域WOI而非全部区域的图像数据，从而减少了用来处 理的数据，并缩短了数据处理时间。利用通过上述的图像映射而获取的测量目标810的整个图像的图像数据来检查 测量目标810。例如，在测量目标810是LED条的情形下，检查的是LED芯片812精确地安 装在板上。除了测量目标分开地安装在检查板上的情形之外，还可以将上面描述的对板进行 检查的方法应用于用于检查的区域在一个板上是分开的情形。如上所述，在对安装有多个测量目标的检查板进行测量的过程中，对测量目标所 处的检查区域仅仅进行选择性的测量，从而缩短了照相机的拍摄时间。此外，由于仅仅使用 了检查区域的图像数据，所以减少了用来处理的数据，尤其是，减少了在将图像映射时用来 比较的数据，从而极大地缩短了测量时间。对于本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可 以在本发明中做出各种修改和变形。因此，本发明意图覆盖本发明的修改和变形，只要这些 修改和变形落在权利要求书及其等同物的范围内。
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权利要求
一种三维形状测量设备，所述三维形状测量设备包括m个投影部，每个投影部包括光源和光栅元件，并且每个投影部在光栅元件移动n次时对每次移动将光栅图案光投影到测量目标上，其中，n和m是大于或等于2的自然数；成像部，拍摄被测量目标反射的光栅图案图像；控制部，在利用m个投影部之一拍摄光栅图案图像的同时控制至少另一个投影部的光栅元件移动。
2.如权利要求1所述的三维形状测量设备，其中，当m为2时，在利用第一个投影部对 光栅图案图像进行一次拍摄的同时，控制部使第二个投影部的光栅元件移动2 π /η，然后在 利用第二个投影部对光栅图案图像进行一次拍摄的同时，控制部使第一个投影部的光栅元 件移动2 π/η。
3.如权利要求1所述的三维形状测量设备，其中，当m大于或等于3时，控制部从第一 个投影部到第m个投影部分别利用一次投影部对光栅图案图像进行m次的拍摄，并在非拍 摄时间内将m次中的在拍摄时间内没有使用的投影部的光栅元件移动2 π /η。
4.如权利要求3所述的三维形状测量设备，其中，控制部控制每个投影部在至少两次 拍摄时间之前使该投影部的光栅元件在投影光栅图案光之前移动。
5.如权利要求1所述的三维形状测量设备，其中，控制部进行如下控制利用m个投影 部中的一个投影部拍摄光栅图案图像，然后在紧接着的另一投影部的拍摄时间内，移动所 述一个投影部的光栅元件。
6.一种测量三维形状的方法，所述方法包括如下步骤 拍摄测量目标的第一测量区域中的第一图像；通过第一中央处理单元对第一图像进行算术处理，以生成第一测量区域中的三维形状；在第一中央处理单元对第一图像进行算术处理的同时，拍摄测量目标的第二测量区域 中的第二图像；通过第二中央处理单元对第二图像进行算术处理，以生成第二测量区域中的三维形状。
7.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括如下步骤在第二中央处理单元对第二图像进行算术处理的同时，拍摄测量目标的第三测量区域 中的第三图像；通过第一中央处理单元对第三图像进行算术处理，以生成第三测量区域中的三维形状。
8.如权利要求6所述的方法，其中，第一图像和第二图像均包括相对于测量目标沿不 同的方向拍摄的多路图像，对第一图像和第二图像中的每个图像进行算术处理的步骤是通过对每个图像独立地 进行算术处理并对第一图像和第二图像的算术处理的数据进行合并来执行的。
9.一种测量三维形状的方法，所述方法包括如下步骤沿第一方向和第二方向拍摄测量目标的第一测量区域中的第一图像； 在拍摄第一图像之后，至少沿第一方向和第二方向拍摄测量目标的第二测量区域中的 第二图像；将第一图像划分为与第一方向对应的图像和与第二方向对应的图像，并通过多个中央 处理单元对所划分的图像进行算术处理，以生成第一测量区域中的三维形状。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述中央处理单元包括 第一中央处理单元，对与第一方向对应的图像进行算术处理； 第二中央处理单元，对与第二方向对应的图像进行算术处理，其中，第一中央处理单元和第二中央处理单元中的至少一个将与第一方向对应的图像 的算术处理过的数据和与第二方向对应的图像的算术处理过的数据进行合并。
11.如权利要求9所述的方法，其中，划分第一图像并对所划分的图像进行算术处理以 生成三维形状的步骤包括将第一图像划分为多个片断，并通过中央处理单元对所划分的 片断进行算术处理。
12.一种板检查设备，所述板检查设备包括 台，支撑板；投影部，包括光源和光栅元件，投影部将光栅图案光照射到板上； 照相机，从第一线到最后一线顺序地打开，以接收被板反射的反射光栅图像， 其中，至少在照相机从第一线到最后一线打开的时间间隔内移动光栅元件。
13.如权利要求12所述的板检查设备，其中，在所有行的照相机同时接收反射光栅图 像的时间间隔内，光栅元件不移动。
14.如权利要求13所述的板检查设备，其中，在最后一线打开的时间和第一线关闭的 时间之间存在的预定的时间间隔内，通过投影部照射光栅图案光。
15.如权利要求13所述的板检查设备，其中，光栅元件每一次移动2π /n并且总共移动 n-1次，照相机对应于光栅元件的移动接收反射光栅图像η次，其中，η为大于或等于2的自 然数。
16.一种利用至少两个投影部和照相机对板进行检查的方法，每个投影部包括光源和 光栅元件，所述方法包括如下步骤从第一线到最后一线顺序地打开照相机；利用投影部中的第一投影部将光栅图案光照射到板上；在最后一线打开的时间和第一线关闭的时间之间存在的预定的时间间隔内，使包括在 不同于第一投影部的至少一个第二投影部中的光栅元件移动。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在最后一线打开的时间和第一线关闭的时间之 间存在的预定的时间间隔内，第一投影部照射光栅图案光。
18.—种对板进行检查的方法，所述方法包括如下步骤 将设置有多个测量目标的检查板装载到检查设备；划分测量目标在照相机的视场中所处的检查区域，以获取每个检查区域的图像数据； 利用所获取的每个检查区域的图像数据检查测量目标的形状。
19.如权利要求18所述的方法，其中，划分检查区域以获取图像数据的步骤包括 将图案光照射到测量目标上，并利用照相机接收被测量目标反射的反射图案光。
20.如权利要求18所述的方法，其中，测量目标对应于沿预定的方向设置成多行的板。
21.如权利要求20所述的方法，其中，检查板对应于用来固定测量目标的固定支撑件。
22.如权利要求18所述的方法，其中，检查测量目标的形状的步骤包括将所获取的每个检查区域的图像数据进行映射，以生成每个测量目标的整个图像。
全文摘要
本发明公开了一种三维形状测量设备和一种三维形状测量方法。三维形状测量设备包括m个投影部，每个投影部包括光源和光栅元件，并且每个投影部在光栅元件移动n次时对每次移动将光栅图案光投影到测量目标上，其中，n和m是大于或等于2的自然数；成像部，拍摄被测量目标反射的光栅图案图像；控制部，在利用m个投影部之一拍摄光栅图案图像的同时控制至少另一个投影部的光栅元件移动。因此，可以缩短测量时间。
文档编号G01B11/25GK101900534SQ20101019490
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者宋在明, 柳希昱, 金浩, 高光一 申请人:株式会社高永科技