JPH07117387B2 - Shape detection method - Google Patents
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- JPH07117387B2 JPH07117387B2 JP1302431A JP30243189A JPH07117387B2 JP H07117387 B2 JPH07117387 B2 JP H07117387B2 JP 1302431 A JP1302431 A JP 1302431A JP 30243189 A JP30243189 A JP 30243189A JP H07117387 B2 JPH07117387 B2 JP H07117387B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子回路基板上の電子部品の実装状態の非接
触外観検査などに好適な、平板上の凹凸形状を検出する
ための形状検出方法に関する。The present invention relates to shape detection for detecting uneven shapes on a flat plate, which is suitable for non-contact visual inspection of the mounting state of electronic components on an electronic circuit board. Regarding the method.
(従来の技術) 従来、レーザ光などの光ビームを投光して平板上の凹凸
形状を検出する方法としては、本願出願人によって既に
提案され「形状検出装置」として題された先行出願(特
願平1−5650号)などがあり、第4図に示すように構成
をとっていた。図において、20はレーザ光源で、このレ
ーザ光源20より発するレーザ光をコリメータ21を介して
同期振動ミラー22により屈折し、レンズ23を通して被検
出物24に照射する。こ被検出物24上に照射されたスポッ
ト光を検出するため別に設けたレンズ25を介して、同期
振動ミラー26により反射されたスポット光を屈折して光
位置検出部27によって検出するように構成されていた。
この場合、同期振動ミラー22と26とは同期して光を同じ
角度に屈折させるもので、これによってX方向へのレー
ザ光走査を行わせるようになっていた。また、被検出物
体は前記X方向への走査とは異なるY方向へ移動される
ようになっていた。このような構成で、レーザ光をX方
向に走査してX方向のビームスポット高さ位置を投光走
査に同期した受光系で検出し、Y方向には被検出物体を
移動させることでX,Yの二次平面上の物体の高さを測定
していた。(Prior Art) Conventionally, as a method for projecting a light beam such as a laser beam to detect an uneven shape on a flat plate, a prior application (Patent Document 1) already proposed by the applicant of the present application and entitled “Shape Detection Device” (Japanese Patent Application No. 1-5650) and had a configuration as shown in FIG. In the figure, reference numeral 20 denotes a laser light source which refracts laser light emitted from the laser light source 20 through a collimator 21 by a synchronous oscillating mirror 22 and irradiates an object to be detected 24 through a lens 23. The spot light reflected by the synchronous oscillating mirror 26 is refracted through a lens 25 separately provided to detect the spot light radiated on the object to be detected 24 and is detected by the light position detection unit 27. It had been.
In this case, the synchronous oscillating mirrors 22 and 26 synchronously refract light at the same angle so that laser light scanning in the X direction is performed. Further, the detected object is moved in the Y direction, which is different from the scanning in the X direction. With such a configuration, the laser beam is scanned in the X direction, the beam spot height position in the X direction is detected by the light receiving system synchronized with the light projection scanning, and the object to be detected is moved in the Y direction by moving the X, The height of the object on the quadratic plane of Y was measured.
このような形状検出装置で電子回路基板上の電子部品の
実装状態を外観検査する場合等においては、半田付け部
分等の光沢や鏡面性を有する表面に光ビームを投光する
と、第5図に示すように光ビームの2次反射S2や3次反
射S3などの異常反射が発生し、ビームスポット高さ位置
を検出する受光素子28には複数のビームスポットが結像
されることがあった。When performing a visual inspection of the mounting state of electronic components on an electronic circuit board with such a shape detection device, when a light beam is projected onto a glossy or mirror-finished surface such as a soldered portion, the result shown in FIG. As shown, abnormal reflection such as secondary reflection S 2 and tertiary reflection S 3 of the light beam may occur, and a plurality of beam spots may be imaged on the light receiving element 28 that detects the beam spot height position. It was
また、他の従来例において、前記受光素子にポジション
センシティブディテクター(PSD)を使用するものもあ
ったが、このPSDでは受光面全体での照度重心位置を検
出するため2次反射や3次反射等による影響が大きかっ
た。In another conventional example, a position sensitive detector (PSD) was used for the light receiving element, but in this PSD, secondary reflection, third order reflection, etc. are performed to detect the illuminance barycentric position on the entire light receiving surface. Was greatly influenced by.
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の形状検出における複数のビームスポット
に対しては、検出すべきビームスポット(1次反射ビー
ムスポットS1)を正しく選択して検出することが必要で
あるが、従来例においては受光素子出力の最大光量位置
を検出することで1次反射ビームスポットS1を検出して
いたが、1次反射ビームスポットS1より2次反射や3次
反射のビームスポットS1,S3の方が受光出力PS1〜PS3か
らわかるように明るく、受光素子出力が大きくなる場合
は誤検出してしまう欠点があった。(Problems to be Solved by the Invention) With respect to a plurality of beam spots in the above-described conventional shape detection, it is necessary to correctly select and detect a beam spot (first-order reflected beam spot S 1 ) to be detected. However, in the conventional example, the primary reflected beam spot S 1 was detected by detecting the maximum light amount position of the light receiving element output, but the beam of secondary reflection or tertiary reflection is detected from the primary reflected beam spot S 1. The spots S 1 and S 3 are brighter as can be seen from the light receiving outputs P S1 to P S3, and there is a drawback that erroneous detection occurs when the light receiving element output becomes large.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、2次反射,3次反射を発生するよう
な光沢面や鏡面性を有する物体の3次元的な位置,形
状,寸法の測定や検出を簡単な構成で可能とする形状検
出方法を提出しようとするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional position and shape of an object having a glossy surface or specularity that causes secondary reflection and tertiary reflection. We are going to submit a shape detection method that enables measurement and detection of dimensions with a simple configuration.
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の形状検出方法は、レー
ザ光の走査方向と被検出物体の移動方法とを相対的にX,
Y方向に移動させながら、上方より光ビームを被検出物
体上に照射してビームスポットを生成し、三角測量法に
より各X,Y位置でのビームスポットの高さおよび位置を
検出して形状を検出する方法において、受光素子が2個
以上のビームスポット像位置を検出したときは、投光走
査部のタイミング信号を受け検出タイミング制御部によ
り制御されて得られるビームスポット位置出力の前回の
タイミング信号によるビームスポット位置出力との差△
dを求め、この△dが最小となるビームスポット像位置
を選択し、ビームスポット高さ位置とすることを特徴と
するものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the shape detecting method of the present invention is configured such that the scanning direction of the laser light and the moving method of the detected object are relatively X,
While moving in the Y direction, a light beam is emitted from above to the object to be detected to generate a beam spot, and the height and position of the beam spot at each X, Y position is detected by triangulation to determine the shape. In the detection method, when the light receiving element detects two or more beam spot image positions, the previous timing signal of the beam spot position output obtained by being controlled by the detection timing control unit upon receiving the timing signal of the light projection scanning unit Difference from beam spot position output due to
It is characterized in that d is obtained, and the beam spot image position where this Δd is the minimum is selected as the beam spot height position.
(作用) 本発明の形状検出方法では、受光素子が2個以上のビー
ムスポット像位置を検出したとき、投光走査部のタイミ
ング信号を受け検出タイミング制御部により制御されて
得られるビームスポット位置出力の前回のタイミング信
号によるビームスポット位置出力との差△dを求め、こ
の△dが最小となるビームスポット像位置を選択するた
めの1次元の撮像素子(ラインイメージセンサー)を使
用し、検出タイミング制御部,ラインイメージセンサー
駆動検出部,ビームスポット位置検出部,ビームスポッ
ト位置記憶部から構成された光位置検出部と検出処理方
法を変え、また投光走査部のタイミング信号を受け検出
タイミング制御部はラインイメージセンサー駆動検出
部,ビームスポット位置検出部,ビームスポット位置記
憶部の動作タイミングを制御するようにしたので、最も
近いピームスポット像位置を選択可能としたものであ
る。(Operation) In the shape detecting method of the present invention, when the light receiving element detects two or more beam spot image positions, the beam spot position output obtained by being controlled by the detection timing control unit upon receiving the timing signal of the projection scanning unit Using the one-dimensional image sensor (line image sensor) to determine the difference Δd from the beam spot position output by the previous timing signal of, and select the beam spot image position where this Δd is the minimum, A detection timing control unit that changes the detection processing method from the light position detection unit configured by the control unit, the line image sensor drive detection unit, the beam spot position detection unit, and the beam spot position storage unit, and also receives the timing signal of the light emission scanning unit. Is the operation of the line image sensor drive detector, beam spot position detector, and beam spot position memory Since the timing is controlled, the closest spot spot image position can be selected.
(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第3図によって
説明する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
第1図は本発明の形状検出方法を実施するための構成
で、1は1次元の撮像素子としてのラインイメージセン
サーである。このラインイメージセンサー1を従来の形
状検出装置(第4図参照)の光位置検出部の代りに用
い、他の基本的構成は同様である。このラインイメージ
センサー1の信号はラインイメージセンサー駆動検出部
2へ入力され、これに対して出力側にはピーク値として
の信号がビームスポット位置検出部3へ入力される。こ
れに対して投光走査部のタイミング信号(第4図の同期
振動ミラー22のタイミング信号)が別に設けられた検出
タイミング制御部4へ送られ、この信号の出力側は前記
ラインイメージセンサー駆動検出部2とビームスポット
位置検出部3へそれぞれ入力される。また検出タイミン
グ制御部4の出力信号の1つはビームスポット位置記憶
部5へ入力され、その出力側はビームスポット位置検出
部3へ入力される。また、このビームスポット位置検出
部3の出力はビームスポット位置記憶部5へ入力される
構成になっている。FIG. 1 is a configuration for carrying out the shape detecting method of the present invention, and 1 is a line image sensor as a one-dimensional image sensor. This line image sensor 1 is used in place of the optical position detecting section of the conventional shape detecting device (see FIG. 4), and the other basic structure is the same. The signal of the line image sensor 1 is input to the line image sensor drive detection unit 2, while the signal as a peak value is input to the beam spot position detection unit 3 on the output side. On the other hand, the timing signal of the projection scanning unit (timing signal of the synchronous vibration mirror 22 in FIG. 4) is sent to the separately provided detection timing control unit 4, and the output side of this signal is the line image sensor drive detection. It is input to the unit 2 and the beam spot position detection unit 3, respectively. Also, one of the output signals of the detection timing control unit 4 is input to the beam spot position storage unit 5, and its output side is input to the beam spot position detection unit 3. The output of the beam spot position detection unit 3 is input to the beam spot position storage unit 5.
このような構成による動作を第2図によって説明する。
検出タイミング制御部4から出力される検出タイミング
信号aはti,ti+1,・・・と同じタイミングをとって発信
され、この検出タイミング信号aに応じたラインイメー
ジセンサー駆動検出部2の出力信号bはラインイメージ
センサー1の受光したスポット光のピーク値を出力す
る。この出力はビームスポット位置検出部3において立
下りの信号としてビームスポット位置出力cを発信す
る。いま、時刻tiではラインイメージセンサー検出出力
bがピーク波形が1個なので、これをビームスポット位
置D0とする。時刻ti+1ではピーク波形が3個発生したと
して、そのピーク位置をそれぞれD1,D2,D3とする。この
とき、前回(ti時刻)のビームスポット位置出力D0との
差を演算し、 △d1=|D1−D0| △d2=|D2−D0| △d3=|D3−D0| を求め、一番小さな△dを選択する。第2図においては
△d1が最小となるのでD1をti+1時刻のビームスポット位
置出力とする。The operation of such a configuration will be described with reference to FIG.
The detection timing signal a output from the detection timing control unit 4 is transmitted at the same timing as t i , t i + 1 , ... And the line image sensor drive detection unit 2 according to the detection timing signal a The output signal b outputs the peak value of the spot light received by the line image sensor 1. This output transmits the beam spot position output c as a falling signal in the beam spot position detector 3. Now, at time t i , the line image sensor detection output b has one peak waveform, so this is designated as the beam spot position D 0 . It is assumed that three peak waveforms occur at time t i + 1 , and the peak positions are D 1 , D 2 , and D 3 , respectively. At this time, the difference from the previous beam spot position output D 0 (time t i ) is calculated, and Δd 1 = | D 1 −D 0 | Δd 2 = | D 2 −D 0 | Δd 3 = | D 3 −D 0 | is found and the smallest Δd is selected. In FIG. 2, since Δd 1 is the minimum, D 1 is the beam spot position output at time t i + 1 .
以下、同様の動作をti+2,ti+3,・・・と繰り返して検出
処理を行いビームスポット位置出力を見出しばよい。こ
れらの検出操作は第3図に示すような工程で行われる。
検出スタートによりビームスポット位置測定が行われ、
ビームスポットが単数であれば1次反射ビームスポット
位置出力として検出し、ビームスポットが複数であれ
ば、前回のビームスポット位置に近いビームスポット位
置を選択して1次反射ビームスポット位置出力として検
出する。そして、上記した比較する前回のビームスポッ
ト位置は、検出点近傍の値や平均値を用いても同様の結
果を得ることができる。Hereinafter, the same operation is repeated t i + 2 , t i + 3 , ... To detect the beam spot position output. These detection operations are performed in the steps shown in FIG.
Beam spot position measurement is performed by detection start,
If there is a single beam spot, it is detected as the primary reflected beam spot position output, and if there are multiple beam spots, the beam spot position close to the previous beam spot position is selected and detected as the primary reflected beam spot position output. . Then, for the previous beam spot position to be compared, the same result can be obtained by using a value near the detection point or an average value.
さらに、本発明の形状検出方法は2個の同期振動ミラー
で走査することで、受光素子を固定して高さ方向の光ビ
ームスポット位置変化を検出しているが、投光,受光の
走査系を含まない光学系においても、被検出物体を相対
的に移動させることで検出可能であり、本発明の形状検
出方法を適用することができる。Further, according to the shape detecting method of the present invention, the light receiving element is fixed and the change of the light beam spot position in the height direction is detected by scanning with the two synchronous oscillating mirrors. Even in an optical system not including, it is possible to detect by relatively moving the object to be detected, and the shape detection method of the present invention can be applied.
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明の形状検出方法は、レ
ーザ光の走査方向と被検出物体の移動方向とを相対的に
X,Y方向に移動させながら、上方より光ビームを被検出
物体上に照射してビームスポットを生成し、三角測量法
により各X,Y位置でのビームスポットの高さおよび位置
を検出して形状を検出する方法において、受光素子が2
個以上のビームスポット像位置を検出したときは、投光
走査部のタイミング信号を受け検出タイミング制御部に
より制御されて得られるビームスポット位置出力の前回
のタイミング信号によるビームスポット位置出力との差
△dを求め、この△dが最小となるビームスポット像位
置を選択し、ビームスポット高さ位置とすることを特徴
としたので、2次反射や3次反射等を発生するような形
状や光沢面,鏡面性を有する物体の3次元的て位置,形
状,寸法の測定や検出を簡単な構成で容易に可能とする
利点がある。(Effects of the Invention) As described in detail above, the shape detection method of the present invention makes the scanning direction of the laser beam and the moving direction of the detected object relatively.
While moving in the X and Y directions, a light beam is emitted from above to the object to be detected to generate a beam spot, and the height and position of the beam spot at each X and Y position is detected by triangulation. In the method of detecting the shape, the number of light receiving elements is 2
When more than one beam spot image position is detected, the difference between the beam spot position output obtained by controlling the detection timing control unit receiving the timing signal of the light emission scanning unit and the beam spot position output by the previous timing signal Δ The characteristic is that the beam spot image position where Δd is minimized is selected and the beam spot height position is set as the beam spot height position, so that a shape or glossy surface that causes secondary reflection or tertiary reflection, etc. There is an advantage that it is possible to easily measure and detect the three-dimensional position, shape, and dimension of a specular object with a simple configuration.
第1図ないし第3図は本発明の一実施例で、第1図は光
位置検出部のブロック図、第2図は第1図の動作を示す
タイミングチャート、第3図は動作説明図、第4図およ
び第5図は従来例で、第4図は形状検出装置の斜視図、
第5図は異常反射状態を示す平面図である。 1……ラインイメージセンサー受光部1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of an optical position detector, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of FIG. 1, and FIG. 4 and 5 are conventional examples, and FIG. 4 is a perspective view of the shape detecting device,
FIG. 5 is a plan view showing an abnormal reflection state. 1 ... Line image sensor light receiving part
Claims (1)
向とを相対的にX,Y方向に移動させながら、上方より光
ビームを被検出物体上に照射してビームスポットを生成
し、三角測量法により各X,Y位置でのビームスポットの
高さおよび位置を検出して形状を検出する方法におい
て、 受光素子が2個以上のビームスポット像位置を検出した
ときは、投光走査部のタイミング信号を受け検出タイミ
ング制御部により制御されて得られるビームスポット位
置出力の前回のタイミング信号によるビームスポット位
置出力との差△dを求め、この△dが最小となるビーム
スポット像位置を選択し、ビームスポット高さ位置とす
ることを特徴とする形状検出方法。1. A beam spot is generated by irradiating a light beam onto the object to be detected from above while moving the scanning direction of the laser light and the moving direction of the object to be detected in relative X and Y directions. In the method of detecting the height and position of the beam spot at each X and Y position by the triangulation method to detect the shape, when the light receiving element detects two or more beam spot image positions, the projection scanning unit The difference Δd between the beam spot position output obtained by controlling the detection timing control unit and the beam spot position output by the previous timing signal is calculated, and the beam spot image position that minimizes this Δd is selected. Then, the shape detection method is characterized in that the beam spot height position is set.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302431A JPH07117387B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Shape detection method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1302431A JPH07117387B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Shape detection method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03162609A JPH03162609A (en) | 1991-07-12 |
| JPH07117387B2 true JPH07117387B2 (en) | 1995-12-18 |
Family
ID=17908843
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1302431A Expired - Fee Related JPH07117387B2 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Shape detection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117387B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH071165B2 (en) * | 1986-01-24 | 1995-01-11 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | Visual sensor using optical beam |
-
1989
- 1989-11-21 JP JP1302431A patent/JPH07117387B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH03162609A (en) | 1991-07-12 |
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