本發(fā)明涉及基于通過拍攝對計測對象物照射的規(guī)定的圖案的光而取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測的技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、在專利文獻1、2中，記載了通過所謂相移法來對計測對象物的三維形狀進行計測的三維計測技術(shù)。在該三維計測技術(shù)中，基于通過將從投影機向計測對象物照射的規(guī)定的圖案的光利用相機拍攝而取得的圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測。

2、另外，在專利文獻2中，提出了抑制在構(gòu)成計測對象物的物體中

3、存在高度高的物體的情況下產(chǎn)生的二次反射的影響而計測三維形狀的技術(shù)。也就是說，若產(chǎn)生從投影機射出且由高度高的物體的側(cè)面反射后的光由其他的物體進一步反射之類的二次反射，則難以準(zhǔn)確地計測三維形狀。因此，在專利文獻2中，以使來自投影機的光不向成為二次反射的產(chǎn)生原因的高度高的物體(原因物體)入射的方式，限制從投影機照射光的范圍。

4、現(xiàn)有技術(shù)文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：日本特開2012-112952號公報

7、專利文獻2：日本特開2016-130663號公報

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的課題

2、不過，為了如專利文獻2那樣限制從投影機照射光的范圍，需要控制三維計測裝置所具備的投影機等硬件，因此控制容易變得復(fù)雜。另外，作為對三維形狀的計測造成影響的光的照射不良，除了上述的二次反射之外，還可舉出所謂遮蔽。該遮蔽是指因被構(gòu)成計測對象物的物體遮擋而產(chǎn)生來自投影機的光不到達的影子的現(xiàn)象。專利文獻2對于這樣的遮蔽無法應(yīng)對。

3、相對于此，若能夠知道在計測對象物中產(chǎn)生光的照射不良的照射不良區(qū)域，則在基于由三維計測裝置取得的圖案圖像來算出三維形狀的運算中，能夠參照該照射不良區(qū)域。其結(jié)果，能夠執(zhí)行一邊抑制光的照射不良的影響一邊算出三維形狀的運算。

4、本發(fā)明鑒于上述課題而完成，目的在于在基于通過拍攝對計測對象物照射的規(guī)定的圖案的光而取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測時能夠取得產(chǎn)生光的照射不良的照射不良區(qū)域。

5、用于解決課題的手段

6、本發(fā)明涉及的三維計測用運算裝置執(zhí)行用于基于由具備支承具有基板及安裝于該基板的部件的計測對象物的對象物支承部、對支承于對象物支承部的計測對象物照射規(guī)定的圖案的光的圖案照射部、及通過拍攝從圖案照射部向計測對象物照射的光而取得二維的圖案圖像的拍攝部的三維計測裝置取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測的運算，其中，具備：基準(zhǔn)模型取得部，取得表示基板中的供部件安裝的部件安裝范圍及向部件安裝范圍安裝的部件的外形的基準(zhǔn)模型；及區(qū)域算出部，將陰影區(qū)域及二次反射區(qū)域中的至少一方的照射不良區(qū)域基于表示在三維計測裝置中向部件照射光的方向的照射方向信息和基準(zhǔn)模型而算出，陰影區(qū)域是因從拍攝部向部件照射的光被部件遮擋而在基板中產(chǎn)生部件的影子的區(qū)域，二次反射區(qū)域是從拍攝部照射且由部件反射后的光向基板入射的區(qū)域。

7、本發(fā)明涉及的三維計測用程序使計算機作為上述的三維計測用運算裝置發(fā)揮功能。

8、本發(fā)明涉及的記錄介質(zhì)將上述的三維計測用程序以可由計算機讀出的方式記錄。

9、本發(fā)明涉及的三維計測裝置具備：對象物支承部，支承具有基板及安裝于該基板的部件的計測對象物；圖案照射部，對支承于對象物支承部的計測對象物照射規(guī)定的圖案的光；拍攝部，通過拍攝從圖案照射部向計測對象物照射的光而取得二維的圖案圖像；及上述的三維計測用運算裝置，執(zhí)行用于基于圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測的運算。

10、本發(fā)明涉及的三維計測用運算方法執(zhí)行用于基于由具備支承具有基板及安裝于該基板的部件的計測對象物的對象物支承部、對支承于對象物支承部的計測對象物照射規(guī)定的圖案的光的圖案照射部、及通過拍攝從圖案照射部向計測對象物照射的光而取得二維的圖案圖像的拍攝部的三維計測裝置取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測的運算，其中，具備：取得表示基板中的供部件安裝的部件安裝范圍及向部件安裝范圍安裝的部件的外形的基準(zhǔn)模型的工序；及將陰影區(qū)域及二次反射區(qū)域中的至少一方的照射不良區(qū)域基于表示在三維計測裝置中向部件照射光的方向的照射方向信息和基準(zhǔn)模型而算出的工序，陰影區(qū)域是因從拍攝部向部件照射的光被部件遮擋而在基板中產(chǎn)生部件的影子的區(qū)域，二次反射區(qū)域是從拍攝部照射且由部件反射后的光向基板入射的區(qū)域。

11、在這樣構(gòu)成的本發(fā)明(三維計測用運算裝置、三維計測用程序、記錄介質(zhì)、三維計測裝置及三維計測用運算方法)中，取得表示基板中的供部件安裝的部件安裝范圍及向部件安裝范圍安裝的部件的外形的基準(zhǔn)模型。然后，基于表示在三維計測裝置中向部件照射光的方向的照射方向信息和基準(zhǔn)模型來算出照射不良區(qū)域。這樣，在基于通過拍攝對計測對象物照射的規(guī)定的圖案的光而取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測時，能夠取得產(chǎn)生光的照射不良的照射不良區(qū)域。

12、在此，照射不良區(qū)域是因從拍攝部向部件照射的光被部件遮擋而在基板中產(chǎn)生部件的影子的陰影區(qū)域及從拍攝部照射且由部件反射后的光向基板入射的二次反射區(qū)域中的至少一方。

13、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：基準(zhǔn)模型取得部根據(jù)檢查數(shù)據(jù)及cad(computer-aided?design：計算機輔助設(shè)計)數(shù)據(jù)中的至少一方的數(shù)據(jù)來制作基準(zhǔn)模型，檢查數(shù)據(jù)是表示用于檢查安裝于部件安裝范圍的部件與部件安裝范圍的位置關(guān)系的合適與否的基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，cad數(shù)據(jù)是表示基板的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。在該結(jié)構(gòu)中，能夠活用基板的檢查數(shù)據(jù)或cad數(shù)據(jù)之類的現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來制作基準(zhǔn)模型，基于該基準(zhǔn)模型來算出照射不良區(qū)域。需要說明的是，檢查數(shù)據(jù)所表示的信息不限于上述的基準(zhǔn)，也能夠包括用于檢查部件自身的合適與否的基準(zhǔn)、用于檢查部件與基板的接合的合適與否的基準(zhǔn)。

14、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：區(qū)域算出部進一步基于識別了向三維計測裝置運入且支承于對象物支承部的基板的位置的結(jié)果來算出照射不良區(qū)域。在該結(jié)構(gòu)中，能夠根據(jù)運入到三維計測裝置的基板的實際的位置而確切地算出照射不良區(qū)域。

15、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：支承于對象物支承部的基板的位置基于利用拍攝部拍攝了標(biāo)注于基板的基準(zhǔn)標(biāo)記的結(jié)果而識別。在該結(jié)構(gòu)中，能夠根據(jù)運入到三維計測裝置的基板的位置而確切地算出照射不良區(qū)域。

16、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：區(qū)域算出部進一步基于檢查了安裝于部件安裝范圍的部件的位置的結(jié)果來算出照射不良區(qū)域。在該結(jié)構(gòu)中，能夠根據(jù)安裝于部件安裝范圍的部件的實際的位置而確切地算出照射不良區(qū)域。

17、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：安裝于部件安裝范圍的部件的位置基于拍攝了部件的結(jié)果而檢測。在該結(jié)構(gòu)中，能夠根據(jù)安裝于部件安裝范圍的部件的實際的位置而確切地算出照射不良區(qū)域。

18、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：圖案照射部具有從互相不同的方向向部件照射光的多個投影機，照射方向信息將從投影機向部件照射光的方向關(guān)于多個投影機分別示出，區(qū)域算出部關(guān)于多個投影機分別算出照射不良區(qū)域。在該結(jié)構(gòu)中，能夠取得在從多個投影機分別向部件照射了光時產(chǎn)生的照射不良區(qū)域。

19、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：還具備通過關(guān)于多個投影機分別執(zhí)行以下的運算而算出多個單方向形狀數(shù)據(jù)的形狀算出部，所述運算是：基于通過將從投影機向基板照射的光利用拍攝部拍攝而取得的圖案圖像，算出將與三維形狀相關(guān)的值即形狀關(guān)聯(lián)值針對每個像素表示的單方向形狀數(shù)據(jù)，形狀算出部執(zhí)行通過將多個單方向形狀數(shù)據(jù)分別表示的形狀關(guān)聯(lián)值的平均針對每個像素算出而統(tǒng)合多個單方向形狀數(shù)據(jù)從而算出計測對象物的三維形狀的第一統(tǒng)合運算處理，在第一統(tǒng)合運算處理中，通過對單方向形狀數(shù)據(jù)所表示的形狀關(guān)聯(lián)值中的、包含于照射不良區(qū)域的像素的形狀關(guān)聯(lián)值乘以小于1且0以上的權(quán)重系數(shù)的加權(quán)平均來算出計測對象物的三維形狀。

20、在該結(jié)構(gòu)中，基于通過將從投影機向基板照射的光利用拍攝部拍攝而取得的圖案圖像來算出將與三維形狀相關(guān)的值(形狀關(guān)聯(lián)值)針對每個像素示出的單方向形狀數(shù)據(jù)。也就是說，單方向形狀數(shù)據(jù)是基于拍攝了從一個投影機向部件照射的光的圖案圖像而算出的與三維形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。算出該單方向形狀數(shù)據(jù)的運算關(guān)于多個投影機分別執(zhí)行。由此，取得從多個投影機分別向部件照射了光的情況下的單方向形狀數(shù)據(jù)。這樣取得的多個單方向形狀數(shù)據(jù)基于一邊從分別不同的方向向部件照射光一邊取得的圖案圖像。因此，在一個單方向形狀數(shù)據(jù)中符合照射不良區(qū)域的像素在其他的單方向形狀數(shù)據(jù)中可能符合良好地被照射了光的區(qū)域。由此，能夠通過將多個單方向形狀數(shù)據(jù)分別表示的形狀關(guān)聯(lián)值的加權(quán)平均針對每個像素算出而統(tǒng)合多個單方向形狀數(shù)據(jù)從而算出計測對象物的三維形狀。而且，在第一統(tǒng)合運算處理中，通過對單方向形狀數(shù)據(jù)所表示的形狀關(guān)聯(lián)值中的、包含于照射不良區(qū)域的像素的形狀關(guān)聯(lián)值乘以小于1且0以上的權(quán)重系數(shù)的加權(quán)平均來算出計測對象物的三維形狀。由此，能夠一邊抑制照射不良區(qū)域的影響一邊合適地算出計測對象物的三維形狀。

21、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：在第一統(tǒng)合運算處理中，通過對包含于照射不良區(qū)域的像素的形狀關(guān)聯(lián)值乘以0的權(quán)重系數(shù)的加權(quán)平均來算出計測對象物的三維形狀。這樣，乘以0的權(quán)重系數(shù)的操作即是將照射不良區(qū)域除外的操作。由此，能夠一邊排除照射不良區(qū)域的影響一邊合適地算出計測對象物的三維形狀。

22、需要說明的是，形狀關(guān)聯(lián)值的具體的內(nèi)容可各種設(shè)想。例如，形狀關(guān)聯(lián)值可以以基于圖案圖像而算出的三維形狀的算出值與該算出值的可靠度之積給出，形狀關(guān)聯(lián)值也可以是基于圖案圖像而算出的三維形狀的算出值。

23、另外，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：形狀算出部將第二統(tǒng)合運算處理和第一統(tǒng)合運算處理的雙方對同一計測對象物執(zhí)行，將評價處理對在三維計測裝置中成為了圖案圖像的取得對象的規(guī)定數(shù)量的計測對象物執(zhí)行，由此執(zhí)行判定第一統(tǒng)合運算處理的需要與否的需要與否判定，第二統(tǒng)合運算處理是不進行與照射不良區(qū)域?qū)?yīng)的加權(quán)且通過將多個單方向形狀數(shù)據(jù)所表示的形狀關(guān)聯(lián)值的代表值針對每個像素算出而統(tǒng)合多個單方向形狀數(shù)據(jù)從而算出計測對象物的三維形狀的處理，評價處理是評價在第一統(tǒng)合運算處理及第二統(tǒng)合運算處理中分別算出的計測對象物的三維形狀之差的處理，在需要與否判定中判定為不需要第一統(tǒng)合運算處理后，形狀算出部不執(zhí)行第一統(tǒng)合運算處理，通過第二統(tǒng)合運算處理來算出計測對象物的三維形狀。在該結(jié)構(gòu)中，在照射不良區(qū)域不會成為問題的情況下，能夠通過比第一統(tǒng)合運算處理簡單的第二統(tǒng)合運算處理來確切地算出計測對象物的三維形狀。在此，不進行與照射不良區(qū)域?qū)?yīng)的加權(quán)的、多個單方向形狀數(shù)據(jù)所表示的形狀關(guān)聯(lián)值的代表值包括基于簡單平均的平均值或中央值等。

24、需要說明的是，可以將三維計測用運算裝置構(gòu)成為：還具備接受設(shè)定規(guī)定數(shù)量的操作的設(shè)定操作部。在該結(jié)構(gòu)中，用戶能夠適當(dāng)調(diào)整執(zhí)行第一統(tǒng)合運算處理及第二統(tǒng)合運算處理的雙方的期間。

25、發(fā)明效果

26、根據(jù)本發(fā)明，在基于通過拍攝對計測對象物照射的規(guī)定的圖案的光而取得的圖案圖像來對計測對象物的三維形狀進行計測時，能夠取得產(chǎn)生光的照射不良的照射不良區(qū)域。