[發明專利]測量物體凸紋的方法和系統

無效

• 申請號: 00812901.0
• 申請日: 2000-07-14
• 公開（公告）號: CN1375053A
• 公開（公告）日: 2002-10-16
• 發明（設計）人: A·考奧貝;M·坎逖恩;A·尼克蒂恩
• 申請（專利權）人: 索威森公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 于靜,楊曉光

技術領域

本發明一般地涉及用于測量物體凸紋的方法。更具體地，本發明是關于使用這樣的系統和方法來檢查電路板上引線共面性的。

背景技術

使用干涉測量方法來檢查物體表面的瑕疵或測量物體的凸紋是眾所周知的。一般地說，這些方法包括在物體表面生成干涉測量圖案，然后分析產生的干涉測量圖像(或干涉圖)來獲得物體表面的凸紋。干涉測量圖像一般包括一系列黑白條紋。

需要使用激光來生成干涉測量圖案的干涉測量方法被稱作“傳統干涉測量方法”。在這些傳統方法中，激光的波長和測量裝置的配置一般決定了產生的干涉圖的周期。傳統干涉測量方法一般被用在可視光譜中來測量微米級的高度變化。

但是，當這些方法在可見光譜中實施時，被發現很難使用它們來測量表現為超過0.5-1μm的變化的表面高度變化(凸紋)。實際上，產生的干涉圖的黑白條紋的亮度的增加，導致其分析變得冗長。

傳統干涉測量方法的另一個缺點是他們需要測量裝置對噪聲和振動特別敏感。

基于莫爾條紋干涉測量法的表面檢查方法允許比傳統干涉測量方法更精確地在可見光譜中測量物體凸紋。這些方法是基于對在以下兩者之間獲得的頻率拍差的分析：1)位于被測物體上的柵格和在該物體上的影子(“影子莫爾條紋技術”)或者2)該物體上的柵格和位于該物體及用來拍照結果干涉圖的攝像機之間的另一柵格的投影(“投影莫爾條紋技術”)。在兩種情況中，兩柵格間的頻率拍差產生結果干涉圖的條紋。

更具體地，影子莫爾條紋技術包括以下步驟：在被測物體附近放置一個柵格，從與該物體平面成第一角度(例如45度)的方向提供照明以及用一個位于第二角度(例如與該物體平面成90度)的攝像機拍攝干涉圖照片。

由于柵格和該物體間的距離變化，這一高度的變化產生了干涉圖圖案的變化。該圖案變化可以進而被分析獲得該物體的凸紋。

使用影子莫爾條紋技術測量物體凸紋的缺點是柵格必須被放置得離物體很近以獲得精確結果，導致了測量裝置的結構上的限制。

投影莫爾條紋技術與影子莫爾條紋技術非常近似，因為位于攝像機和物體之間的柵格具有和影子莫爾條紋技術中柵格的影子相似的功能。但是，投影莫爾條紋技術的缺點是它需要許多調整，從而導致結果中存在更多不精確，因為它需要定位和跟蹤兩個柵格。而且，第二個柵格傾向于使攝像機模糊，使其無法同時進行其他測量。

因此需要一種方法和系統來測量物體的凸紋而不存在現有技術中的上述缺點。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種改進的方法和系統用于測量物體的凸紋。

本發明的另一個目的是提供一種適合用于引線共面性檢查的系統。

更具體地，根據本發明提供了一種使用一個提供了像素陣列的攝像機測量物體凸紋的方法，該方法包括：

a)在一個參照物體上投影柵格；該柵格位于相對于該攝像機和參

??照物體的一個第一位置；

b)用該攝像機拍攝一個被投影柵格照射的參照物體的圖像；該參

??照物體的圖像具有每個像素的亮度值；

c)對于位于相對于該攝像機和參照物體的兩個不同的已知位置

??的柵格，重復步驟a)和b)至少兩次，以對每個像素獲得至

??少三個亮度值；

d)使用對應像素的至少三個參照物體亮度值，計算每個像素的參

??照物體相位；

e)在物體上投影柵格；該柵格位于該第一位置；

f)用攝像機拍攝被投影的柵格照射的物體的圖像；該物體的圖像

??具有每個像素位置的亮度值；

g)對于位于該兩個不同的位置的柵格，重復步驟e)和f)至少兩

??次，以對于每個像素獲得至少三個亮度值；

h)使用對應像素的至少三個物體亮度值，計算每個像素位置的物

??體相位；

i)使用對應像素的參照物體相位和物體相位，計算每個像素的物

??體和參照物體間的高度差。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于測量物體凸紋的系統，該系統包括：

柵格投影組件；

圖像獲取設備，包括帶有像素陣列的攝像機；

計算機，被配置用來：

a)從圖像獲取設備接收被投影到物體上的柵格的至少三個圖像

??和被投影到參照物體上的柵格的至少三個圖像；被投影到物體

??上的柵格的每個圖像對應柵格的一個不同的已知位置；被投影

??到參照物體上的柵格的每個圖像對應柵格的一個該已知位置；

b)使用對應像素的至少三個參照物體亮度值，計算每個像素的參