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JP3602965B2 - Non-contact three-dimensional measurement method - Google Patents

Non-contact three-dimensional measurement method Download PDF

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JP3602965B2
JP3602965B2 JP16109798A JP16109798A JP3602965B2 JP 3602965 B2 JP3602965 B2 JP 3602965B2 JP 16109798 A JP16109798 A JP 16109798A JP 16109798 A JP16109798 A JP 16109798A JP 3602965 B2 JP3602965 B2 JP 3602965B2
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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(Land Grid Array)及びBGL(Ball Grid Array)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。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a non-contact image measurement function for measuring a contour shape or the like of an object to be measured from an image obtained by imaging a work by an imaging means such as a CCD camera, and a non-contact image measurement function that uses a distance from a measurement surface of the work as a displacement. The present invention relates to a non-contact three-dimensional measuring method which is effective when measuring a precision component such as an IC package using a non-contact three-dimensional measuring device having a non-contact displacement detecting function for detecting contact.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image measuring device has been used for measuring a contour shape of a precision part. The image measurement device captures an image of a workpiece to be measured at an arbitrary magnification using a CCD camera, detects edges from the obtained two-dimensional image, and obtains coordinate values of a necessary portion using various measurement tools. Things. When three-dimensional measurement including the height direction of the work is performed by the image measurement device, focus determination is performed based on the contrast of the image on the measurement surface, and the focus position is set as a position in the height direction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a mounted component having a fine structure such as an LSI package, the manufacturing quality of the package is a major factor that determines the yield. For this reason, a device that can measure each part of the package with high accuracy is desired. In the conventional image measuring device, the position in the height direction (Z-axis direction) is measured by autofocus, so that there is a restriction that a portion to be measured must be parallel to the XY plane. What is measured by focus is only the average value of the set area. Therefore, it was not possible to measure the contour shape or the surface roughness such as to measure fine irregularities in the Z-axis direction.
[0004]
The present invention has been made in view of such a point, and provides a non-contact three-dimensional measuring method in which a measuring part of a work is inclined, or three-dimensional measurement can be performed with high accuracy with fine irregularities. Aim.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The non-contact three-dimensional measurement method according to the present invention includes an imaging unit that captures an image of a workpiece and outputs two-dimensional image information for image measurement, and a non-contact three-dimensional measurement method that can detect a distance from a predetermined measurement point on the workpiece as a displacement amount. A non-contact three-dimensional measurement method for obtaining three-dimensional point sequence data by moving an imaging unit having a contact displacement meter and a measurement three-dimensional space, wherein the workpiece is image-measured using the imaging means. Confirming the position of the three-dimensional point sequence by moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on this position, and then performing scanning measurement along a specified measurement trajectory. A step of acquiring data, a step of performing a trend correction on the point sequence data obtained in this step, and a step of converting the three-dimensional data corrected in this step into two-dimensional data. And-up, the steps of applying a constant pitch processing in a two-dimensional data obtained in this step, characterized by comprising the step of applying a filtering process on the two-dimensional data constant pitch in this step.
[0006]
According to the present invention, since the non-contact displacement meter follows and measures the displacement of the work along the specified measurement trajectory using the two-dimensional image information obtained by the imaging means, even if the work is inclined, The influence on the measurement accuracy is small, and high-accuracy three-dimensional point sequence data can be obtained. By performing the trend correction on the three-dimensional point sequence data, the subsequent processing is simplified. Further, according to the present invention, since the obtained data is three-dimensional point sequence data, it is conceivable that filter processing or the like may be difficult. The original data is converted to two-dimensional data and subjected to constant pitch processing. Therefore, according to the present invention, it is easy to execute predetermined analysis processing such as analysis of fine irregularities in the Z-axis direction, contour shape analysis, and surface roughness analysis using the filtered two-dimensional data.
[0007]
For example, when only filtering is performed on the obtained point sequence data, a step of returning the filtered two-dimensional data to the original pitch, and a step of returning the two-dimensional data to the original pitch in this step To the three-dimensional data, and a step of performing an inverse trend correction on the three-dimensional data obtained in this step. Can be obtained.
[0008]
Further, the method may further include a step of performing an arbitrary analysis process on the two-dimensional data on which the filter process has been performed. For example, when measuring the flatness of a land grid array or a ball grid array of a workpiece made of an IC package, a step of extracting data of a plurality of vertexes or valleys of the filtered two-dimensional data, Converting the data extracted in the step from two-dimensional data to three-dimensional data, and calculating the flatness of the land grid array or ball grid array from the three-dimensional data obtained in this step. do it.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an entire configuration of a non-contact three-dimensional measuring device according to one embodiment of the present invention.
This apparatus includes a three-dimensional measuring machine 1 having a non-contact image measuring function and a non-contact displacement measuring function, and a computer system 2 for controlling the driving of the three-dimensional measuring machine 1 and executing necessary data processing. It is configured.
[0010]
The coordinate measuring machine 1 is configured as follows. That is, a measurement table 13 on which the work 12 to be measured is placed is mounted on the gantry 11, and the measurement table 13 is driven in the Y-axis direction by a Y-axis drive mechanism (not shown). Support arms 14 and 15 extending upward are fixed to the center of both side edges of the gantry 11, and an X-axis guide 16 is fixed so as to connect both upper ends of the support arms 14 and 15. An imaging unit 17 is supported by the X-axis guide 16. The imaging unit 17 is driven along the X-axis guide 16 by an X-axis driving mechanism (not shown). The computer system 2 includes a computer 21 for performing measurement information processing and various controls, a keyboard 22, a joystick box 23 and a mouse 24 for inputting various instruction information, a CRT display 25 for displaying a measurement screen, an instruction screen, and a measurement result. And a printer 26 for printing out the measurement results.
[0011]
The inside of the imaging unit 17 is configured as shown in FIG. That is, the slider 31 is provided movably along the X-axis guide 16, and the Z-axis guide 32 is fixed to the slider 31 integrally. A support plate 33 is slidably provided in the Z-axis guide 32 in the Z-axis direction. The support plate 33 has a CCD camera 34 as an image pickup means for image measurement and a laser probe as a non-contact displacement meter. 35 are provided side by side. Thus, the CCD camera 34 and the laser probe 35 can be simultaneously moved in the X, Y, and Z axes while maintaining a fixed positional relationship. An illumination device 36 for illuminating the imaging range is added to the CCD camera 34. In the vicinity of the laser probe 35, a CCD camera 38 for imaging the periphery of the measurement position to confirm the measurement position of the laser probe 35 by the laser beam, and an illumination device 39 for illuminating the measurement position of the laser probe 35 Are provided. The laser probe 35 is supported by a vertical movement mechanism 40 for retracting the laser probe 35 when the imaging unit 17 moves, and a rotation mechanism 41 for adjusting the directionality of the laser beam to an optimal direction. .
[0012]
FIG. 3 is a diagram showing details of the laser probe 35.
The light emitted from the semiconductor laser 51 passes through a beam splitter 52 and a quarter-wave plate 53, is converted into a parallel light beam by a collimator lens 54, and passes through mirrors 55 and 56 and an objective lens 57 to measure the work 12. To form a light spot. The light reflected from the measurement section of the work 12 is reflected by the beam splitter 52 along a reverse path of the mirrors 56 and 55, the collimator lens 54 and the quarter-wave plate 53, and is vertically split by the edge mirror 58. . The vertically split light is detected by the vertically split light receiving elements 59 and 60. The detection circuit 61 outputs a signal corresponding to the amount of deviation from the focal position of the objective lens 57 to the measurement surface 62 of the workpiece 12 based on the output signals from the two-divided light receiving elements 59 and 60. The servo circuit 63 outputs a drive signal for driving the objective lens 57 to the drive mechanism 64 based on the detection output of the detection circuit 61. When the objective lens 57 moves up and down, the movable member 67 of the displacement detector 66 moves with respect to the fixed member 68. This movement amount is output as a displacement amount.
[0013]
FIG. 4 is a block diagram of the entire apparatus showing the configuration of the coordinate measuring machine 1 and the computer system 2 in more detail.
In the coordinate measuring machine 1, image signals obtained by imaging the work 12 with the CCD camera 34 for image measurement and the CCD camera 35 for confirming the measurement position of the laser probe 35 are converted into A / D converters 71 and 72, respectively. Is converted into multi-valued image data by the selector, and one of them is selected by the selection circuit 73 and supplied to the computer 21. Illumination light necessary for imaging by the CCD cameras 34 and 38 is given by the illumination control units 74 and 75 controlling the illumination devices 36 and 39, respectively, under the control of the computer 21. The signal of the displacement amount obtained from the laser probe 35 is supplied to the computer 21 via the A / D converter 76. Then, the imaging unit 17 including these is driven in the XYZ-axis directions by the XYZ-axis driving unit 77 that operates based on the control of the computer 21. The position of the imaging unit 17 in the XYZ-axis direction is detected by the XYZ-axis encoder 78 and supplied to the computer 21.
[0014]
On the other hand, the computer 21 has a central processing unit (CPU) 81, a multi-valued image memory 82, a program storage unit 83, a work memory 84, interfaces 85 and 86 connected to the CPU 81, and a multi-valued image memory 81. A display control unit 87 for displaying the multi-valued image data on the CRT display 25. The CPU 81 switches the selection circuit 73 between the image measurement mode and the laser measurement mode. The multivalued image data for image measurement or the multivalued image data for laser measurement selected by the selection circuit 73 is stored in the multivalued image memory 82. The multivalued image data stored in the multivalued image memory 82 is displayed on the CRT display 25 by the display control operation of the display control unit 87. On the other hand, operator's instruction information input from the keyboard 22, the joystick 23 and the mouse 24 is input to the CPU 81 via the interface 85. Further, the CPU 81 captures the displacement amount detected by the laser probe 35, the XYZ coordinate information from the XYZ axis encoder 78, and the like. The CPU 81 executes various processes such as stage movement by the XYZ-axis driving unit 77 and arithmetic processing of measured values, based on the input information, the instructions of the operator, and the programs stored in the program storage unit 83. The work memory 84 provides a work area for various processes of the CPU 81. The measured values are output to the printer 26 via the interface 86.
[0015]
Next, measurement processing and data processing of the non-contact three-dimensional measuring apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described. This device has an image measurement mode and a laser measurement mode. In the image measurement mode, the same operation as that of the conventional image measurement device is performed. Therefore, the laser measurement mode will be described here.
[0016]
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of scanning measurement in the laser measurement mode. First, calibration of the image for image measurement and the laser probe 35 is performed (S1). That is, a jig 91 including two non-parallel linear components L1 and L2 that can be measured by the CCD camera 34 and the laser probe 35 as shown in FIG. 6 is placed on the stage 13 of the coordinate measuring machine 1. The jig 91 may be, for example, such that a trapezoidal pattern 93 having a predetermined width h is arranged on a substrate 92. The CCD camera 34 and the laser probe 35 measure the straight lines L1 and L2 in the projection plane in the Z-axis direction by the CCD camera 34 and the laser probe 35, obtain the equations of these straight lines, and calculate the obtained equations. An offset value between the coordinate axes 35 is obtained, and this offset value is used as position calibration data of the CCD camera 34 and the laser probe 35.
[0017]
When the calibration processing is completed, next, the position of the work 12 is confirmed by measuring the image of the work 12, and the measurement point by the laser probe 35 is moved to the measurement start point (S2). At the time of image measurement, the laser probe 35 may interfere with the work 12. Therefore, during image measurement, the laser probe 35 is retracted upward by the vertical movement mechanism 40. The control is performed by, for example, an air cylinder. Next, when the laser measurement mode is selected (S3), the selection circuit 73 is switched, and the screen of the CRT display 25 changes from the CCD camera 34 to the screen of the CCD camera 38 for laser measurement. On this screen, the position (measurement position) of the laser beam spot from the laser probe 36 is confirmed (S4). Here, the position of the beam spot can be finely adjusted using the joystick 23, the mouse 24, or the like. Since the CCD camera 38 is for confirming whether or not the laser beam spot is correctly hitting the target position on the work 12, the image data is not used for the measurement. For this reason, it is not necessary to have a high-definition camera like the CCD camera 34 for image measurement. Further, only the position of the laser spot looks bright only with the laser light, and the surrounding area becomes dark, so that a clear image cannot be obtained. Of course, the CCD camera 38 and the illuminating device 39 can also be used as the CCD camera 34 and the illuminating device 36.
[0018]
Next, a measurement tool is selected and necessary parameters are set to provide a path for scanning measurement (S5). As the measurement tool, for example, the one shown in FIG. 7 can be considered.
(A) Point tool
The X, Y, and Z coordinate values of the current measurement point (black circle) are measured.
(B) Straight line tool
Given the end point position Pe, measurement is performed along a straight line from the current measurement point to the end point Pe.
(C) Area tool
Given the width W, height H, and pitches PT1 and PT2 of the area search, scanning measurement is performed while reciprocating within the specified area at the specified pitch from the current measurement point.
(D) Circle tool
Given a radius R, a pitch PT, and a start angle θ, the measurement is performed on a concentric circle from the current measurement point.
(E) Rectangular tool
Given a width W and a height H, the scanning measurement is performed along a rectangle.
(F) Cross tool
Given the lengths L1 and L2 of two line segments orthogonal to each other, the measurement is performed while following the cross.
(G) Spiral tool
Given a maximum radius R and a pitch RT (radius value that increases in one rotation), a spiral measurement is performed.
(H) Focus tool
Just focus on the current position.
[0019]
When a measurement tool is selected and necessary parameters are set, scanning measurement is executed (S6). The displacement detection accuracy of the laser probe 35 has some directionality. For this reason, when measuring the contour and the surface roughness along the track, the laser probe 35 is rotated by the rotating mechanism 41 so that the laser probe 35 is oriented in the optimum direction with respect to the direction of the track. When measuring along a circular orbit or a spiral orbit, it is more effective to measure while rotating the laser probe 35.
[0020]
At the time of scanning measurement, the displacement amount from the laser probe 35 is, for example, as shown in FIG. The XYZ-axis driving unit 77 is driven based on this, and the position of the imaging unit 17 in the Z-axis direction is moved up and down. Thereby, control is performed such that the focus position of the laser probe 35 is always at the center of the measurement range. In this case, the Z-axis coordinate value obtained by the XYZ-axis encoder 78 is the displacement amount in the Z-axis direction. In order to perform high-speed measurement in which the position control in the Z-axis direction cannot be performed in time, it is only necessary to correct the Z-axis coordinate value with the displacement amount of the laser probe 35 and calculate a correct displacement amount. When measuring the minute surface roughness within the measurement range of the laser probe 35, as shown in FIG. 9, the position of the laser probe 35 in the Z-axis direction is fixed, and the objective lens 57 in the laser probe 35 is fixed. In this case, it is possible to perform processing at a higher speed and to measure at a higher resolution (eg, 0.01 μm) than the resolution (eg, 0.1 μm) by Z-axis driving. Become. By such scanning measurement, coordinate values in the Z-axis direction are obtained as point sequence data along with the X- and Y-axis coordinate values at predetermined intervals along a designated measurement trajectory, and are stored in the work memory 84. When the point sequence data is obtained, an analysis process of the point sequence data is executed (S7).
[0021]
Next, an analysis process of the point sequence data will be described. A conventional contour shape measuring device and a surface roughness measuring device are two-dimensional data, whereas the contour shape measuring data obtained by this non-contact three-dimensional measuring device is three-dimensional data. In addition, since the scanning measurement is performed along the designated two-dimensional trajectory, data processing becomes more complicated. Therefore, in order to simplify the data processing, the following point string data analysis processing is executed. The analysis process of this point sequence data will be described based on the flowchart of FIG. 10 and the waveform diagram of FIG.
[0022]
First, since the work 12 itself may be inclined, an average plane (an average line in the case of a straight line) is obtained from the point sequence data, and data trend correction is performed on this plane (S11). Thereby, the trend-corrected point sequence data shown in FIG. 11B is obtained from the inclined point sequence data as shown in FIG. Next, three-dimensional point sequence data is converted into two-dimensional point sequence data with the traveling direction along the measurement trajectory being the first axis direction and the normal direction of the average plane being the second axis direction (S12). As a result, data as shown in FIG. 11C is obtained. Since this point sequence data is obtained by scanning with acceleration / deceleration along the measurement trajectory, it is not a constant pitch. If the pitch is not constant, Gaussian (Gaussian) filter processing generally used in an FFT (Fast Fourier Transform) or a shape measuring instrument cannot be executed. Therefore, a constant pitch processing is executed here (S13: FIG. 11 ( d)). Next, Gaussian filter processing is executed (S14: FIG. 11E). Then, the fixed pitch data is returned to the original position (position of an unfixed pitch) (S15: FIG. 11 (f)). Next, two-dimensional to three-dimensional conversion for returning the two-dimensional data converted in step S12 to the original measurement trajectory position (XY position) is executed (S16: FIG. 11 (g). The inclination correction performed by the data trend correction in S11 is restored, and the data is converted in the direction in which the work 12 is originally inclined (S17: FIG. 11H).
[0023]
With the above processing, filtering of the three-dimensional point sequence data can be easily performed. Further, since the data after the processing in step S14 is two-dimensional data filtered at a constant pitch, various analysis processes such as those performed by a normal contour shape measuring device or a surface roughness measuring device can be performed. become.
[0024]
Next, as an example of the work 12, a procedure for evaluating the coplanarity (flatness) of an LGA (Land Grid Array) and a BGL (Ball Grid Array) of an LSI package will be described.
FIG. 12 is a plan view and a longitudinal sectional view of the LSI packages 101 and 102 as the work 12. In the case of the LSI package 101 having the LGA shown in FIG. 7A, the height of the land 103 is used. In the case of the LSI package 102 having the BGA shown in FIG. To perform point reciprocal linear scanning to obtain point sequence data. Then, based on the obtained point sequence data, as shown in FIG. 13, the coplanarity of the vertex or the valley bottom is evaluated.
[0025]
FIG. 14 shows a procedure for evaluating LGA coplanarity.
Here, the processing from the trend correction of the data in step S21 to the execution of the Gaussian filter in step S24 is the same as the processing described with reference to FIG. 10, and a description thereof will be omitted. The setting of filter constants and the like necessary for this processing is performed using, for example, a parameter setting viewer as shown in FIG. The presence / absence of trend correction, the high-frequency and low-frequency cutoff frequencies of the filter, and the calculation conditions can be set.
[0026]
FIG. 16 shows two-dimensional point sequence data (b) obtained by performing a filtering process from the two-dimensional point sequence data (a) that has been scanned at a constant pitch and scanned by the LGA. From this point sequence data, the center position of each valley (Land) is extracted by using a valley detection algorithm to obtain point cloud data (FIG. 16C) (S25). As shown in FIG. 17, the mountain valley algorithm gives the minimum depth h and the minimum pitch p from the reference position in advance, and the point sequence data existing in the range of the minimum depth h from the valley portion is only the minimum pitch p. The valley portion is detected by determining whether or not the valley is continued. This method has an advantage that a valley can be detected without having a design value file.
[0027]
As shown in FIG. 18, the number Nx of the lands in the horizontal direction, the number Ny of the lands in the vertical direction, the scan start positions Stx and Sty, the pitch Px in the horizontal direction, and the pitch Py in the vertical direction are prepared in advance as design data. In this case, the point data of the valley may be extracted using the design data.
[0028]
When point cloud data as shown in FIG. 16 (c) is obtained by such processing, it is converted from two-dimensional point cloud data to three-dimensional point cloud data (S26), and finally coplanarity is calculated (S26). S27).
[0029]
Similarly, when evaluating the coplanarity of the BGA, the processing shown in FIG. 19 may be executed. The process from the data trend correction (S31) to the Gaussian filter execution process (S34) is the same as the process from steps S21 to S24 in FIG. 14. After the filtering process, the peaks of each ball are determined using the mountain and valley detection algorithm. What is necessary is just to detect. In this case, a minimum height h and a minimum pitch p are given to detect a peak that satisfies the condition. Subsequent processes (S36, S37) for the extracted point cloud data are the same as steps S26, S27 in FIG.
[0030]
However, in this BGA detection, the vertex (the highest part) of the ball 104 may not be located at the center of the circle as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 3B, the laser probe 35 has an allowable inclination angle of, for example, ± 13 °, and if the scanning position shifts, the reflected light of the laser beam is not detected and correct measurement cannot be performed. There is. In consideration of such a point, it is desirable to perform zigzag scanning on the upper surface of the ball 104 as shown in FIG. 21A or spiral scanning as shown in FIG. Specifically, the XY coordinates of each ball 104 are prepared by, for example, design values or image measurement, and as shown in FIG. 22, the stage is stopped at a point a within the range of the allowable tilt angle (the laser probe 35). , The distance between the patterns ab is measured by the vertex scanning pattern as shown in FIG. Between bc, it moves at high speed without performing measurement. FIG. 23 is a diagram showing a setting screen for setting each parameter and scanning pattern of such a grid array scanning.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the non-contact displacement meter follows and measures the displacement of the work along the specified measurement trajectory, even if the work is tilted, its influence on the measurement accuracy is not affected. Small and accurate three-dimensional point sequence data can be obtained. By performing the trend correction on the three-dimensional point sequence data, the subsequent processing is simplified. According to the present invention, since the obtained data is three-dimensional point sequence data, it may be difficult to perform a filtering process or the like. Since the original data is converted to two-dimensional data and subjected to constant pitch processing, predetermined analysis processing such as fine unevenness and contour shape analysis and surface roughness analysis in the Z-axis direction is performed using the filtered two-dimensional data. This has the effect of making it easier to perform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a non-contact three-dimensional image measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the inside of an imaging unit in the apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a laser probe in the same device.
FIG. 4 is an overall block diagram of the device.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of laser measurement by the apparatus.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calibrating an image and a laser probe in the apparatus.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a measurement tool used in the apparatus.
FIG. 8 is a view for explaining an example of scanning measurement of the apparatus.
FIG. 9 is a view for explaining another example of the scanning measurement of the same apparatus.
FIG. 10 is a flowchart of a point sequence data analysis process of the apparatus.
FIG. 11 is a diagram for explaining the analysis processing.
FIG. 12 is a diagram showing an LSI package as an example of a work.
FIG. 13 is a diagram illustrating coplanarity measurement of a BGA of the package.
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of LGA coplanarity evaluation.
FIG. 15 is a diagram showing a parameter setting screen for performing the same evaluation.
FIG. 16 is a diagram showing data obtained at each point in the evaluation processing.
FIG. 17 is a diagram for explaining a mountain-valley algorithm used in the evaluation processing.
FIG. 18 is a diagram illustrating the same evaluation process using design data.
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure of BGA coplanarity evaluation.
FIG. 20 is a diagram for explaining a problem of BGA coplanarity evaluation.
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a vertex scanning pattern used in a scanning method for solving the same problem.
FIG. 22 is a diagram for explaining details of the scanning method.
FIG. 23 is a diagram showing a parameter setting screen for realizing the same scanning method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coordinate measuring machine, 2 ... Computer system, 11 ... Stand, 12 ... Work, 13 ... Measurement table, 14, 15 ... Support arm, 16 ... X-axis guide, 17 ... Imaging unit, 21 ... Computer, 22 ... Keyboard , 23 joystick box, 24 mouse, 25 CRT display, 26 printer, 34, 38 CCD camera, 35 laser probe, 36, 39 lighting device.

Claims (4)

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。
A tertiary measurement unit comprising: an imaging unit that captures a workpiece and outputs two-dimensional image information for image measurement and a non-contact displacement meter that can detect a distance from a predetermined measurement point on the workpiece as a displacement amount. A non-contact three-dimensional measurement method of obtaining three-dimensional point sequence data by moving in the original space,
Confirming the position of the work by measuring the image of the work using the imaging means,
After moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on this position, acquiring three-dimensional point sequence data by performing scanning measurement along a specified measurement trajectory,
Performing a trend correction on the point sequence data obtained in this step;
Converting the three-dimensional data trend-corrected in this step into two-dimensional data;
Performing a constant pitch process on the two-dimensional data obtained in this step;
Performing a filtering process on the two-dimensional data having a constant pitch in this step.
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。
Returning the filtered two-dimensional data to the original pitch,
Returning the two-dimensional data returned to the original pitch in this step to three-dimensional data,
Performing a reverse trend correction on the three-dimensional data obtained in this step.
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。The non-contact three-dimensional measurement method according to claim 1, further comprising a step of performing an arbitrary analysis process on the two-dimensional data subjected to the filter process. 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。
An image pickup device that picks up a work made of an IC package and outputs two-dimensional image information for image measurement, and a non-contact displacement meter that can detect a distance from a predetermined measurement point on the work as a displacement amount. A non-contact three-dimensional method for obtaining three-dimensional point sequence data by moving a unit in a measurement three-dimensional space and measuring the flatness of a land grid array or a ball grid array of the IC package based on the three-dimensional point sequence data A measuring method,
Confirming the position of the work by measuring the image of the work using the imaging means,
After moving the non-contact displacement meter to a predetermined measurement start point based on this position, acquiring three-dimensional point sequence data by performing scanning measurement along a specified measurement trajectory,
Performing a trend correction on the point sequence data obtained in this step;
Converting the three-dimensional data trend-corrected in this step into two-dimensional data;
Performing a constant pitch process on the two-dimensional data obtained in this step;
Performing a filtering process on the two-dimensional data converted into a constant pitch in this step;
Extracting data of a plurality of vertices or valleys of the two-dimensional data filtered in this step;
Converting the data extracted in this step from two-dimensional data to three-dimensional data;
Calculating the flatness of the land grid array or ball grid array from the three-dimensional data obtained in this step.
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