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AUSGANGSSITUATION DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Leiterplattenprüfverfahren zum Prüfen eines auf einer Leiterplatte montierten Bauelements. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen insbesondere ein Leiterplattenprüfverfahren, mit dem es möglich ist, einen montierten Zustand eines Bauelements durch genaues Ermitteln einer Anschlussfläche eines Bauelements zu prüfen.
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ERÖRTERUNG DER AUSGANGSSITUATION
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Im Allgemeinen wird mindestens eine Leiterplatte (PCB) in einer elektronischen Vorrichtung verwendet und schließt die PCB ein auf ihr ausgebildetes Element (z.B. ein Chip) ein.
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Das Element (z.B. ein Chip) wird typischerweise unter Verwendung von Lot auf der PCB montiert. Um zu beurteilen, ob ein auf der PCB montiertes Element von guter oder schlechter Qualität ist, oder zu beurteilen, ob ein mit dem Element verbundenes Lötauge usw. von guter oder schlechter Qualität ist, müssen eine Anschlussfläche und eine Lotfläche des Chips korrekt festgestellt werden.
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Herkömmlicherweise wird nach der Erfassung eines zweidimensionalen Bildes das erfasste zweidimensionale Bild zur Bestimmung der guten oder schlechten Qualität des Elements verwendet. Es ist jedoch schwierig, in dem zweidimensionalen Bild die Anschlussfläche von der Lotfläche scharf zu unterscheiden, weil für jede Fläche Farben des zweidimensionalen Bildes ähnlich sind und das zweidimensionale Bild beleuchtungsempfindlich ist, und wegen eines durch Kamerarauschen hervorgerufenen Effekts erfolgt keine korrekte scharfe Unterscheidung der Flächen.
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Aus der
US 2007/0017959 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen von Lötverbindungen bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Scannens einer Oberfläche der Elektrode mit einem Lichtstrahl; Detektierens einer Höhe der Elektrode relativ zu einer Leiterplatte aus den erfassten Elektroden-Scandaten; Scannens einer Oberfläche der Lötstelle in der Nähe der Elektrode mit Hilfe des Lichtstrahls; Detektierens einer Höhe des Lots relativ zur Leiterplatte aus den erfassten Lot-Scandaten; und des Bestimmens einer Beschaffenheit der Lötverbindung auf der Grundlage der erfassten Höhe der Elektrode und Höhe des Lots relativ zur Leiterplatte.
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Somit bedarf es eines Prüfverfahrens eines Anschlusses, das dazu geeignet ist, die oben beschriebenen Probleme zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses bereit, das dazu geeignet ist, durch korrektes Erfassen einer Position der Spitze eines Anschlusses eine Anschlussfläche von einer Lotfläche korrekt scharf zu unterscheiden.
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Zusätzliche Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und erschließen sich teilweise aus der Beschreibung oder können durch praktische Ausführung der Erfindung erschlossen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart ein Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses. Das Verfahren schließt ein das Feststellen einer virtuellen Spitzenlinie durch Messen einer Höhe einer Leiterplatte, auf der ein Bauelement mit einem Anschluss und einem Körper montiert ist, und Vergleichen der gemessenen Messhöhe mit einer vorgegebenen Bezugshöhe, das Feststellen einer Mittellinie bezüglich einer Breitenrichtung des Anschlusses entlang einer Längsrichtung des Anschlusses und das Feststellen einer Position der Spitze des Anschlusses unter Verwendung der Messhöhe entlang der Mittellinie von einem Schnittpunkt zwischen virtueller Spitzenlinie und Mittellinie aus.
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Beispielsweise kann die Bezugshöhe einer Dicke der Spitze des Anschlusses entsprechen und kann die Dicke der Spitze des Anschlusses aus CAD-Informationen oder Bauelementinformationen der Leiterplatte entnommen werden.
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Die virtuelle Spitzenlinie kann festgestellt werden durch Ausdehnen eines Punktes basierend auf einer spezifischen Messhöhe, die einer Höhe gleich der Bezugshöhe entspricht, oder basierend auf einer spezifischen Messhöhe, die einer Höhe entspricht, die ein Benutzer aus Höhen auswählt, die geringer als die Bezugshöhe sind, in der Breitenrichtung.
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Die Feststellung der Mittellinie kann das Festsetzen eines ersten Suchabschnitts in der Breitenrichtung des Anschlusses, das Erfassen eines Höhenprofils bezüglich der Breitenrichtung des Anschlusses im ersten Suchabschnitt und das Feststellen der Mittellinie bezüglich der Breitenrichtung des Anschlusses unter Verwendung des Höhenprofils einschließen.
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Die Feststellung der Mittellinie kann ferner das Festsetzen eines zweiten Suchabschnitts in der Längsrichtung des Anschlusses nach dem Festsetzen des ersten Suchabschnitts in der Breitenrichtung des Anschlusses einschließen, und das Höhenprofil bezüglich der Breitenrichtung des Anschlusses kann erfasst werden, indem sein Mittelwert für den zweiten Suchabschnitt genommen wird. Der zweite Suchabschnitt kann festgesetzt werden, indem eine Position, die von der virtuellen Spitzenlinie eine vorgegebene Distanz in Richtung auf den Körper des Bauelements entfernt ist, als Ausgangsposition betrachtet wird, um eine Fläche, auf der Lot ausgebildet ist, auszuschließen.
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Die Feststellung der Mittellinie bezüglich der Breitenrichtung des Anschlusses unter Verwendung des Höhenprofils kann einschließen das Extrahieren eines Profils größer als oder gleich eine/r vorgegebene/n kritische/n Höhe aus dem Höhenprofil und das Feststellen der Mittellinie durch Ausdehnen eines Punktes mit einer Maximalhöhe in dem extrahierten Profil mit dem Ergebnis eines mit der Längsrichtung des Anschlusses im Wesentlichen parallelen Verlaufs.
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In einem Ausführungsbeispiel kann die Feststellung einer Position der Spitze des Anschlusses unter Verwendung der Messhöhe entlang der Mittellinie von einem Schnittpunkt zwischen virtueller Spitzenlinie und Mittellinie aus einschließen das sequentielle Erfassen einer Änderung der Messhöhe entlang der Mittellinie von dem Schnittpunkt aus und, falls die Änderung der Messhöhe einen Bezugswert überschreitet, das Feststellen des überschrittenen Punktes als die Position der Spitze des Anschlusses.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Feststellung der Position der Spitze des Anschlusses unter Verwendung der Messhöhe entlang der Mittellinie von dem Schnittpunkt zwischen virtueller Spitzenlinie und Mittellinie aus einschließen das Festsetzen eines Änderungssuchabschnitts basierend auf dem Schnittpunkt, das Erfassen der Änderung der Messhöhe entlang der Mittellinie in dem Änderungssuchabschnitt und das Feststellen eines Punktes, an dem die Änderung der Messhöhe maximal ist, als die Position der Spitze des Anschlusses.
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Erfindungsgemäß werden zwei Schritte, in denen eine Spitzenlinie eines Anschlusses eines auf einer Leiterplatte ausgebildeten Bauelements im Voraus grob und dann genau und korrekt festgestellt wird, ausgeführt, um dadurch eine Position der Spitze des Anschlusses korrekt festzustellen und auch die für die Feststellung der Position der Spitze des Anschlusses erforderliche Rechenzeit zu reduzieren.
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Außerdem kann eine Fläche des Anschlusses korrekt festgestellt werden, indem die Position der Spitze des Anschlusses korrekt festgestellt wird, um dadurch korrekt zu prüfen, ob der Anschluss von guter oder schlechter Qualität ist.
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Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Verfahren, im Vergleich zu einer Bestimmung einer Anschlussfläche unter Verwendung eines zweidimensionalen Bildes, nur geringfügig durch Farbe für jede Fläche beeinflusst wird und beleuchtungsunempfindlich ist, da die Position der Spitze des Anschlusses unter Verwendung von dreidimensionalen Daten basierend auf der Höhe festgestellt wird. Somit kann die Position der Spitze des Anschlusses genauer und leichter festgestellt und ein durch Kamerarauschen hervorgerufener Effekt reduziert werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung beispielhafter und erläuternder Natur sind und der weiteren Erläuterung der beanspruchten Erfindung dienen sollen.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen, die eingeschlossen sind, um die Erfindung verständlicher zu machen, und in diese Beschreibung integriert sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
- 1 ist eine schematische Ansicht, veranschaulichend eine Vorrichtung zur Messung von dreidimensionalen Formen, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
- 2 ist ein Flussdiagramm, veranschaulichend ein Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Anschluss und für auf einer Leiterplatte ausgebildetes Lot veranschaulicht.
- 4 ist eine Draufsicht, die das Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses in 2 veranschaulicht.
- 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Feststellung einer Mittellinie in 2 veranschaulicht.
- 6 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zur Feststellung der Mittellinie in 5 veranschaulicht.
- 7 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel für ein in 6 erfasstes Höhenprofil veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt aufgefasst werden. Diese Ausführungsbeispiele sind vielmehr angegeben, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig dargestellt wird und Fachleuten den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung vollständig vermittelt. In den Zeichnungen können die Größen und relativen Größen von Schichten und Bereichen im Interesse der Klarheit übertrieben dargestellt sein.
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Es sei darauf hingewiesen, dass ein Element oder eine Schicht, wenn es heißt, dass es/sie sich „auf“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindet, „mit“ einem/einer solchen „verbunden“ ist oder „an“ ein/eine solche/s gekoppelt“ ist, sieh direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden; direkt mit diesem/dieser verbunden oder direkt an dieses/diese gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente oder -schichten vorhanden sein können. Wenn es dagegen heißt, dass ein Element sich „direkt auf‟ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindet, „direkt mit“ einem/einer solchen „verbunden“ ist oder „direkt an“ ein/eine solche/s „gekoppelt“ ist, sind keine Zwischenelemente oder -schichten vorhanden. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf gleiche Elemente. Der Begriff „und/oder“ schließt in seiner hierin verwendeten Bedeutung sämtliche Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Gegenstände ein.
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Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die Begriffe „erste/erster/erstes/ersten“, „zweite/zweiter/zweites/zweiten“, „dritte/dritter/drittes/dritten“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Elemente, Bauelemente, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Bauelemente, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt sein sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element, ein Bauelement, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Somit könnte ein/e weiter unten erörtertes/erörterter/erörterte erstes Element, erstes Bauelement, erster Bereich, erste Schicht oder erster Abschnitt auch als zweites Element, zweites Bauelement, zweiter Bereich, zweite Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Begriffe, die räumliche Beziehungen beschreiben, z.B. „unter“, „unterhalb“, „untere/unterer/unteres/unteren“, „oberhalb“, „obere/oberer/oberes/oberen“ und dergleichen, können hierin verwendet sein, um die Beschreibung der Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem anderen Element oder zu anderen Elementen oder zu einem anderen Merkmal oder zu anderen Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, zu erleichtern. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe, die räumliche Beziehungen beschreiben, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung während des Gebrauchs oder Betriebs einschließen sollen, zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Ausrichtung. Wenn zum Beispiel die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, befinden sich Elemente, die als „unterhalb von“ oder „unter“ anderen Elementen oder Merkmalen befindlich beschrieben sind, „oberhalb“ der anderen Elemente oder Merkmale. Somit kann der beispielhafte Begriff „unterhalb“ sowohl eine Ausrichtung im Sinne von „oberhalb“ als auch eine Ausrichtung im Sinne von „unterhalb“ einschließen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder andere Ausrichtungen) und die hierin verwendeten Begriffe, die räumliche Beziehungen beschreiben, dementsprechend interpretiert werden.
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Die hierin verwendete Terminologie soll lediglich bestimmte Ausführungsbeispiele beschreiben, aber die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die Singularformen des unbestimmten und des bestimmten Artikels sollen in der hierin verwendeten Bedeutung auch jeweils die Pluralformen mit einschließen, es sei denn, der Kontext weist deutlich auf etwas anderes hin. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von erwähnten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsvorgängen, Elementen und/oder Bestandteilen angeben, das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsvorgängen, Elementen, Bestandteilen und/oder Gruppen davon aber nicht ausschließen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Querschnittsabbildungen beschrieben, die schematische Abbildungen von idealisierten Ausführungsbeispielen (und Zwischenstrukturen) der vorliegenden Erfindung sind. Von daher sind Abweichungen von den in den Abbildungen gezeigten Formen infolge von z.B. Fertigungsverfahren und/oder -toleranzen zu erwarten. Somit sollten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht als auf die hierin veranschaulichten besonderen Formen von Bereichen beschränkt aufgefasst werden, sondern sollen Formabweichungen einschließen, die sich z.B. aus der Fertigung ergeben. So weist z.B. ein implantierter Bereich, der als Rechteck veranschaulicht ist, typischerweise Abrundungen oder Krümmungen und/oder einen Gradienten der Implantatkonzentration an seinen Kanten auf und keinen binären Wechsel von einem implantierten Bereich zu einem nichtimplantierten Bereich. Desgleichen kann ein durch Implantation gebildeter vergrabener Bereich zu einer gewissen Implantation im Bereich zwischen dem vergrabenen Bereich und der Oberfläche, durch die die Implantation stattfindet, führen. Somit sind die in den Figuren veranschaulichten Bereiche schematischer Natur und ihre Formen sollen nicht die tatsächliche Form eines Bereiches einer Vorrichtung veranschaulichen und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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Alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich der technischen und wissenschaftlichen Begriffe) haben, sofern nichts anderes festgelegt ist, die Bedeutung, die ihnen eine Person, die Fachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung ist, für gewöhnlich zuordnet. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Begriffe (z.B. die Begriffe, die in für gewöhnlich verwendeten Wörterbüchern definiert sind) so interpretiert werden sollten, dass ihre Bedeutung mit der Bedeutung, die sie im Kontext des relevanten Fachgebiets haben, übereinstimmt, und nicht in einem idealisierten oder allzu formalen Sinne interpretiert werden, es sei denn, dies ist hierin ausdrücklich so festgelegt.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist eine schematische Ansicht, veranschaulichend eine Vorrichtung zur Messung von dreidimensionalen Formen, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Wie 1 zeigt, kann eine Vorrichtung zur Messung von dreidimensionalen Formen, die für ein Verfahren zur Messung einer dreidimensionalen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einen Messobjekttischabschnitt 100, einen Bilderfassungsabschnitt 200, eine erste Beleuchtungseinheit, die einen ersten Projektionsabschnitt 300 und einen zweiten Projektionsabschnitt 400 einschließt, eine zweite Beleuchtungseinheit 450, einen Bildgewinnungsabschnitt 500, einen Modulsteuerungsabschnitt 600 und einen zentralen Steuerungsabschnitt 700 einschließen.
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Der Messobjekttischabschnitt 100 kann einen Objekttisch 110, der ein Messziel 10 trägt, und eine Objekttischversetzungseinheit 120, die den Objekttisch 110 versetzt, einschließen. In einem Ausführungsbeispiel kann, je nachdem, wie das Messziel 10 durch den Objekttisch 110 bezüglich des Bilderfassungsabschnitts 200, des ersten Projektionsabschnitts 300 und des zweiten Projektionsabschnitts 400 bewegt wird, eine Messstelle in dem Messziel 10 geändert werden.
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Der Bilderfassungsabschnitt 200 ist über dem Objekttisch 110 angeordnet, um Licht, das durch das Messziel 10 reflektiert wird, zu empfangen und ein Bild des Messziels 10 aufzunehmen. Das heißt, dass der Bilderfassungsabschnitt 200 das Licht empfängt, das aus dem ersten Projektionsabschnitt 300 und dem zweiten Projektionsabschnitt 400 austritt und durch das Messziel 10 reflektiert wird, und ein Bild erfasst, das eine Draufsicht des Messziels 10 darstellt.
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Der Bilderfassungsabschnitt 200 kann eine Kamera 210, eine abbildende Linse 220, ein Filter 230 und eine Lampe 240 einschließen. Die Kamera 210 empfängt das Licht, das durch das Messziel 10 reflektiert wird, und erfasst das Bild, das eine Draufsicht des Messziels 10 darstellt. Die Kamera 210 kann zum Beispiel eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera einschließen. Die abbildende Linse 220 ist unter der Kamera 210 angeordnet, um das Licht, das durch das Messziel 10 reflektiert wird, auf der Kamera 210 abzubilden. Das Filter 230 ist unter der abbildenden Linse 220 angeordnet, um das durch das Messziel 10 reflektierte Licht zu filtern und der abbildenden Linse 220 das gefilterte Licht zuzuführen. Das Filter 230 kann zum Beispiel ein Frequenzfilter oder ein Farbfilter oder ein Filter zur Steuerung der Lichtstärke einschließen. Die Lampe 240 kann in kreisrunder Form unter dem Filter 230 angeordnet sein, um das Licht dem Messziel 10 zuzuführen, um ein besonderes Bild, zum Beispiel eine zweidimensionale Form des Messziels 10, zu erfassen.
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Der erste Projektionsabschnitt 300 kann zum Beispiel rechts von dem Bilderfassungsabschnitt 200 angeordnet sein, so dass er bezüglich des Objekttisches 110, der das Messziel 10 trägt, geneigt ist. Der erste Projektionsabschnitt 300 kann eine erste Lichtquelleneinheit 310, eine erste Gittereinheit 320, eine erste Gitterversetzungseinheit 330 und eine erste Kollektivlinse 340 einschließen. Die erste Lichtquelleneinheit 310 kann eine Lichtquelle und mindestens eine Linse zur Lichterzeugung einschließen, und die erste Gittereinheit 320 ist unter der ersten Lichtquelleneinheit 310 angeordnet, um das durch die erste Lichtquelleneinheit 310 erzeugte Licht in ein erstes Gittermusterlicht, das ein Gittermuster aufweist, umzuwandeln. Die erste Gitterversetzungseinheit 330 ist mit der ersten Gittereinheit 320 verbunden, um die erste Gittereinheit 320 zu versetzen, und kann zum Beispiel eine piezoelektrische Versetzungseinheit oder eine Feinlinearversetzungseinheit einschließen. Die erste Kollektivlinse 340 ist unter der ersten Gittereinheit 320 angeordnet, um das erste Gittermusterlicht, das aus der ersten Gittereinheit 320 austritt, auf dem Messziel 10 zu konzentrieren.
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Der zweite Projektionsabschnitt 400 kann zum Beispiel links von dem Bilderfassungsabschnitt 200 angeordnet sein, so dass er bezüglich des Objekttisches 110, der das Messziel 10 trägt, geneigt ist. Der zweite Projektionsabschnitt 400 kann eine zweite Lichtquelleneinheit 410, eine zweite Gittereinheit 420, eine zweite Gitterversetzungseinheit 430 und eine zweite Kollektivlinse 440 einschließen. Der zweite Projektionsabschnitt 400 gleicht im Wesentlichen dem oben beschriebenen ersten Projektionsabschnitt 300 und wird somit nicht weiter beschrieben.
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Wenn die erste Gitterversetzungseinheit 330 die erste Gittereinheit 320 N Mal sequentiell bewegt und das Messziel 10 mit N ersten Gittermusterlichtern aus dem ersten Projektionsabschnitt 300 beleuchtet wird, kann der Bilderfassungsabschnitt 200 die N ersten Gittermusterlichter, die durch das Messziel 10 reflektiert werden, sequentiell empfangen und N erste Musterbilder erfassen. Außerdem kann, wenn die zweite Gitterversetzungseinheit 430 die zweite Gittereinheit 420 N Mal sequentiell bewegt und das Messziel 10 mit N zweiten Gittermusterlichtern aus dem zweiten Projektionsabschnitt 400 beleuchtet wird, der Bilderfassungsabschnitt 200 die N zweiten Gittermusterlichter, die durch das Messziel 10 reflektiert werden, sequentiell empfangen und N zweite Musterbilder erfassen. N ist eine natürliche Zahl (z.B. 4).
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In einem Ausführungsbeispiel sind der erste Projektionsabschnitt 300 und der zweite Projektionsabschnitt 400 als Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, die die ersten und zweiten Gittermusterlichter erzeugt. Als Alternative dazu können drei oder mehr Projektionsabschnitte vorhanden sein. Mit anderen Worten kann das Messziel 10 aus verschiedenen Richtungen mit dem Gittermusterlicht beleuchtet und können verschiedene Musterbilder erfasst werden. Wenn zum Beispiel drei Projektionsabschnitte in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit dem Bilderfassungsabschnitt 200 im Zentrum des gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, kann das Messziel 10 mit drei Gittermusterlichtern aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet werden. Wenn zum Beispiel vier Projektionsabschnitte in Form eines Quadrats mit dem Bilderfassungsabschnitt 200 im Zentrum des Quadrats angeordnet sind, kann das Messziel 10 mit vier Gittermusterlichtern aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet werden. Außerdem kann die erste Beleuchtungseinheit acht Projektionsabschnitte einschließen und das Messziel 10 kann mit Gittermusterlichtern aus acht Richtungen beleuchtet werden, um ein Bild zu erfassen.
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Die zweite Beleuchtungseinheit 450 beleuchtet das Messziel 10 mit Licht zur Gewinnung eines zweidimensionalen Bildes des Messziels 10. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Beleuchtungseinheit 450 eine Teileinheit zur Beleuchtung mit rotem Licht 452, eine Teileinheit zur Beleuchtung mit grünem Licht 454 und eine Teileinheit zur Beleuchtung mit blauem Licht 456 einschließen. Die Teileinheit zur Beleuchtung mit rotem Licht 452, die Teileinheit zur Beleuchtung mit grünem Licht 454 und die Teileinheit zur Beleuchtung mit blauem Licht 456 können zum Beispiel kreisförmig über dem Messziel 10 angeordnet sein, um rotes, grünes bzw. blaues Licht auszusenden, und können in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein (siehe 1).
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Der Bildgewinnungsabschnitt 500 ist an die Kamera 210 des Bilderfassungsabschnitts 200 elektrisch angeschlossen, um die Musterbilder gemäß der ersten Beleuchtungseinheit aus der Kamera 210 zu gewinnen und die gewonnenen Musterbilder zu speichern. Außerdem gewinnt der Bildgewinnungsabschnitt 500 die zweidimensionalen Bilder gemäß der zweiten Beleuchtungseinheit aus der Kamera 210 und speichert die gewonnenen zweidimensionalen Bilder. Der Bildgewinnungsabschnitt 500 kann zum Beispiel ein Bildsystem einschließen, das die N ersten Musterbilder und die N zweiten Musterbilder, die in der Kamera 210 erfasst wurden, empfängt und die Bilder speichert.
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Der Modulsteuerungsabschnitt 600 ist an den Messobjekttischabschnitt 100, den Bilderfassungsabschnitt 200, den ersten Projektionsabschnitt 300 und den zweiten Projektionsabschnitt 400 elektrisch angeschlossen, um den Messobjekttischabschnitt 100, den Bilderfassungsabschnitt 200, den ersten Projektionsabschnitt 300 und den zweiten Projektionsabschnitt 400 zu steuern. Der Modulsteuerungsabschnitt 600 kann zum Beispiel ein Beleuchtungssteuergerät, ein Gittersteuergerät und ein Objekttischsteuergerät einschließen. Das Beleuchtungssteuergerät steuert die erste Lichtquelleneinheit 310 und die zweite Lichtquelleneinheit 410, um Licht zu erzeugen, und das Gittersteuergerät steuert die erste Gitterversetzungseinheit 330 und die zweite Gitterversetzungseinheit 430, um die erste Gittereinheit 320 und die zweite Gittereinheit 420 zu bewegen. Das Objekttischsteuergerät steuert die Objekttischversetzungseinheit 120, um den Objekttisch 110 nach oben und unten und nach links und rechts zu bewegen.
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Der zentrale Steuerungsabschnitt 700 ist an den Bildgewinnungsabschnitt 500 und den Modulsteuerungsabschnitt 600 elektrisch angeschlossen, um den Bildgewinnungsabschnitt 500 und den Modulsteuerungsabschnitt 600 zu steuern. Insbesondere empfängt der zentrale Steuerungsabschnitt 700 die N ersten Musterbilder und die N zweiten Musterbilder von dem Bildsystem des Bildgewinnungsabschnitts 500, um die Bilder zu verarbeiten, so dass eine dreidimensionale Form des Messziels gemessen werden kann. Außerdem kann der zentrale Steuerungsabschnitt 700 ein Beleuchtungssteuergerät, ein Gittersteuergerät und ein Objekttischsteuergerät des Modulsteuerungsabschnitts 600 steuern. Somit kann der zentrale Steuerungsabschnitt eine Bildverarbeitungskarte, eine Steuerkarte und eine Schnittstellenkarte einschließen.
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Es folgt eine ausführliche Beschreibung eines Verfahrens zum Prüfen eines Anschlusses eines auf einer Leiterplatte montierten Bauelements, verwendet als Messziel 10, unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zur Messung von dreidimensionalen Formen.
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2 ist ein Flussdiagramm, veranschaulichend ein Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Anschluss und für auf einer Leiterplatte ausgebildetes Lot veranschaulicht. 4 ist eine Draufsicht, die das Verfahren zur Feststellung einer Position der Spitze eines Anschlusses in 2 veranschaulicht.
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Nun wird auf 2 bis 4 Bezug genommen. Um einen Anschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu prüfen, wird zuerst eine virtuelle Spitzenlinie VTL festgestellt durch Messen einer Höhe einer Leiterplatte 50, auf der ein Bauelement 900 mit einem Anschluss und einem Körper montiert ist, und Vergleichen der gemessenen Messhöhe mit einer vorgegebenen Bezugshöhe RH (Schritt S110). Die virtuelle Spitzenlinie VTL wird zum Beispiel festgestellt durch Vergleichen der Messhöhe für einen Anschluss 910 des Bauelements 900, das auf der Leiterplatte 50 ausgebildet ist, und Lot 920, das benachbart zu dem Anschluss 910 ausgebildet ist, mit der Bezugshöhe RH.
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Im vorliegenden Schritt wird eine Spitzenposition TL des Anschlusses 910 grob festgestellt, und die virtuelle Spitzenlinie VTL entspricht der groben Spitzenposition TL.
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In einem Ausführungsbeispiel kann die Messhöhe unter Verwendung einer Messvorrichtung wie der in 1 veranschaulichten Vorrichtung zur Messung von dreidimensionalen Formen gemessen werden.
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Die Bezugshöhe RH entspricht einer Höhe eines Punktes, an dem die ungefähre Position einer Spitze des Anschlusses 910 vermutet wird, und die Bezugshöhe RH kann zum Beispiel als im Wesentlichen einer Spitzendicke TT des Anschlusses 910 entsprechend festgestellt werden. Die Spitzendicke TT des Anschlusses 910 kann aus grundlegenden Konstruktionsinformationen der Leiterplatte 50, zum Beispiel CAD-Informationen oder Bauelementinformationen, entnommen werden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann der Vergleich der Messhöhe mit der Bezugshöhe RH erfolgen durch Vergleichen der in 3 von links nach rechts ansteigenden Messhöhen mit der Bezugshöhe RH. Bei der Erfassung der Messhöhe wird basierend auf einer Linie, von der vermutet wird, dass sie die Mitte der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 darstellt, ein Querschnitt gebildet, und die Messhöhe kann erfasst werden durch das Messen von Höhen des Lots 920 für den Querschnitt. Die Linie, von der vermutet wird, dass sie die Mitte der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 darstellt, kann aus grundlegenden Konstruktionsinformationen der Leiterplatte 50, zum Beispiel CAD-Informationen oder Bauelementinformationen, entnommen werden.
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Die Spitze des Anschlusses 910 kann wegen des Lots 920, das sich unter der Spitze des Anschlusses 910 befinden kann, etwas höher gelegen sein. Somit kann zum Beispiel, falls festgestellt wird, dass die Bezugshöhe RH der Spitzendicke TT des Anschlusses 910 entspricht, ein Punkt, an dem die Messhöhe der Bezugshöhe RH entspricht, beinahe gleich einer Position sein, an der sich die Spitze des Anschlusses 910 befindet. Somit kann die virtuelle Spitzenlinie VTL festgestellt werden durch Ausdehnen eines Punktes basierend auf einer spezifischen Messhöhe, die einer Höhe gleich der Bezugshöhe RH entspricht, in der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910.
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Als Alternative dazu kann die virtuelle Spitzenlinie VTL festgestellt werden durch Ausdehnen eines Punktes basierend auf einer spezifischen Messhöhe, die einer Benutzerhöhe UH entspricht, die ein Benutzer aus Höhen auswählt, die geringer als die Bezugshöhe RH sind, in der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910. Zum Beispiel kann, falls festgestellt wird, dass die Bezugshöhe RH der Spitzendicke TT des Anschlusses 910 entspricht, da die Benutzerhöhe UH aus Höhen ausgewählt wird, die geringer als die Bezugshöhe RH sind, die Messhöhe unter Halten einer Reservehöhe gesucht werden. Dementsprechend kann in einem Schritt, der später noch beschrieben werden wird, die Position der Spitze gesucht werden, indem die Benutzerhöhe UH, die aus Höhen ausgewählt wird, die geringer als die Bezugshöhe RH sind, als Ausgangsposition betrachtet wird, ohne dass ein Fehler bei der Auswahl eines Suchabschnitts auftritt.
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Dann wird in Schritt S120 entlang einer Längsrichtung LD des Anschlusses 910 eine Mittellinie CL bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 festgestellt.
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Ein Beispiel für ein Verfahren zur Feststellung der Mittellinie CL wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Feststellung einer Mittellinie in 2 veranschaulicht. 6 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zur Feststellung der Mittellinie in 5 veranschaulicht. 7 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel für ein in 6 erfasstes Höhenprofil veranschaulicht.
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Nun wird auf 5 bis 7 Bezug genommen. Um die Mittellinie CL festzustellen, wird zuerst in Schritt S122 in der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 ein erster Suchabschnitt SS1 festgesetzt.
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Da der erste Suchabschnitt SS1 einem Abschnitt zur Feststellung der Mittellinie CL entspricht, kann festgesetzt werden, dass der erste Suchabschnitt SS1 die gesamte Breite des Anschlusses 910 einschließt.
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Dann wird in Schritt S124 in der Längsrichtung LD des Anschlusses 910 ein zweiter Suchabschnitt SS2 festgesetzt.
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Der zweite Suchabschnitt SS2 kann so festgesetzt werden, dass er eine vorgegebene Fläche des Anschlusses 910 zur Sicherung von Daten, die zur Feststellung der Mittellinie CL ausreichen, einschließt. In einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Suchabschnitt SS2 festgesetzt werden, indem die virtuelle Spitzenlinie VTL als Ausgangsposition in Richtung auf den Körper des Bauelements betrachtet wird.
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Danach wird in Schritt S126 im ersten Suchabschnitt SS1 ein Höhenprofil bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 erfasst.
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Das Höhenprofil bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 kann erfasst werden, indem sein Mittelwert für den zweiten Suchabschnitt SS2 genommen wird. Ein Profil, das Höhenabweichungen im ersten Suchabschnitt SS1 ausdrückt, kann eine etwas andere Form gemäß verschiedenen Positionen des zweiten Suchabschnitts SS2 haben. Außerdem kann in dem Profil, das Höhenabweichungen ausdrückt, ein durch Rauschen hervorgerufener Fehler auftreten. Somit wird das Höhenprofil bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 erfasst, indem sein Mittelwert für den zweiten Suchabschnitt SS2 genommen wird, um dadurch zusätzlich zu der Berücksichtigung aller verschiedenen Positionen des zweiten Suchabschnitts SS2 einen durch Rauschen hervorgerufenen Effekt zu minimieren. Das Höhenprofil kann zum Beispiel in Form einer Kurve ausgedrückt werden (siehe 7) und ein Punkt MP, der die maximale Höhe hat, kann als ein Punkt betrachtet werden, der der Mittellinie CL entspricht.
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Falls das Lot 920 unsymmetrisch ausgebildet ist, kann auch das Höhenprofil unsymmetrisch ausgebildet sein. Somit kann ein Abschnitt, in dem das Lot 920 ausgebildet ist, oder ein Abschnitt, von dem vermutet wird, dass in ihm das Lot 920 ausgebildet ist, aus dem zweiten Suchabschnitt SS2 ausgeschlossen werden. Zum Beispiel kann bei der Festsetzung des zweiten Suchabschnitts SS2 (Schritt S124) der zweite Suchabschnitt SS2 festgesetzt werden, indem eine Position, die von der virtuellen Spitzenlinie VTL eine vorgegebene Distanz in Richtung auf den Körper des Bauelements entfernt ist, als Ausgangsposition betrachtet wird. Somit kann ein Fehler bei der Feststellung der Mittellinie CL, der durch unsymmetrische Ausbildung des Lots 920 verursacht sein kann, vermieden werden.
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Dann wird in Schritt S128 unter Verwendung des Höhenprofils die Mittellinie CL bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 festgestellt.
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Um die Mittellinie CL bezüglich der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 unter Verwendung des Höhenprofils festzustellen, kann die Mittellinie CL festgestellt werden durch Ausdehnen des Punktes MP, der die maximale Höhe hat, mit dem Ergebnis eines mit der Längsrichtung LD des Anschlusses 910 im Wesentlichen parallelen Verlaufs.
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In einem Ausführungsbeispiel wird zur Beseitigung des Rauschens und zur Steigerung der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit eine kritische Höhe Hcrit im Voraus festgesetzt und ein Profil, das größer als oder gleich die/der kritische/n Höhe Hcrit ist, aus dem Höhenprofil extrahiert. Dann kann die Mittellinie CL festgestellt werden durch Ausdehnen des Punktes MP mit der Maximalhöhe in dem extrahierten Profil mit dem Ergebnis eines mit der Längsrichtung LD des Anschlusses 910 im Wesentlichen parallelen Verlaufs.
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Anstelle der Mittellinie CL kann eine Teilungslinie, die für die Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 in einem vorgegebenen Verhältnis geteilt ist, verwendet werden. In diesem Fall kann eine in einem weiter unten beschriebenen Prozess erfasste Spitzenposition in dem vorgegebenen Verhältnis in der Breitenrichtung WD vergrößert werden, um eine weiter unten beschriebene reale Spitzenlinie zu erfassen. Das heißt, dass die Mittellinie CL ein Beispiel für die Teilungslinie sein kann und einer Teilungslinie entsprechen kann, die die Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 im Verhältnis 1:1 teilt.
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Danach wird (siehe wieder 2 bis 4) in Schritt S130 die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 festgestellt unter Verwendung der Messhöhe entlang der Mittellinie CL von einem Schnittpunkt IP zwischen virtueller Spitzenlinie VTL und Mittellinie CL aus.
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Im vorliegenden Schritt wird die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 genau festgestellt, indem der Schnittpunkt IP zwischen virtueller Spitzenlinie VTL und Mittellinie CL, der in den vorhergehenden Schritten S110 und S120 festgestellt wird, als Ausgangsposition betrachtet wird. Das heißt, dass die Messhöhe entlang der Mittellinie CL von dem Schnittpunkt IP aus genau geprüft wird und eine Position, die eine plötzliche Änderung der Messhöhe aufweist, gefunden wird, um dadurch die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 zu erfassen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird, um die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 genau festzustellen, zuerst entlang der Mittellinie CL von dem Schnittpunkt IP aus eine Änderung der Messhöhe sequentiell erfasst. Danach wird, falls die Änderung der Messhöhe einen Bezugswert überschreitet, der überschrittene Punkt als die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 festgestellt. Der Bezugswert kann als ein Wert festgesetzt werden, der ausreicht, um einen Punkt zu finden, an dem eine Änderung der Höhe plötzlich auftritt. Die Änderung der Messhöhe kann zum Beispiel eine Änderung der Höhe selbst, eine Rate der Änderung der Höhe, ein Differentialquotient der Höhe usw. sein.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel wird, um die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 genau festzustellen, zuerst ein Änderungssuchabschnitt basierend auf dem Schnittpunkt IP festgesetzt. Der Änderungssuchabschnitt kann so ausgewählt werden, dass er einen Abschnitt aufweist, der ausreicht, um die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 mit Gewissheit einzuschließen. Dann wird die Änderung der Messhöhe entlang der Mittellinie CL in dem Änderungssuchabschnitt erfasst. Danach wird ein Punkt, an dem die Änderung der Messhöhe maximal ist, als die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 festgestellt. Die Änderung der Messhöhe kann zum Beispiel eine Änderung der Höhe selbst, eine Rate der Änderung der Höhe, ein Differentialquotient der Höhe usw. sein.
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Nachdem die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 wie oben beschrieben festgestellt worden ist, kann die Spitzenposition TL in der Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 vergrößert werden, um eine reale Spitzenlinie zu erfassen. In diesem Fall, falls eine Teilungslinie, die für die Breitenrichtung WD des Anschlusses 910 in einem vorgegebenen Verhältnis geteilt ist, anstelle der Mittellinie CL verwendet wird, um die Spitzenposition TL des Anschlusses 910 festzustellen, entspricht ein Vergrößerungsverhältnis der Breitenrichtung WD zur Erfassung der realen Spitzenlinie dem vorgegebenen Verhältnis der Teilung.
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Nachdem die Spitzenposition TL oder die Spitzenlinie des Anschlusses 910 wie oben beschrieben festgestellt worden ist, kann basierend auf der Spitzenposition TL oder der Spitzenlinie eine Fläche des Anschlusses 910 korrekt festgestellt werden. Somit kann geprüft werden, ob ein Bauelement hinsichtlich der festgestellten Fläche des Anschlusses 910 gut oder schlecht montiert ist.
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Wie oben beschrieben, werden zwei Schritte, in denen eine Spitzenlinie eines Anschlusses eines auf einer Leiterplatte ausgebildeten Bauelements im Voraus grob und dann genau und korrekt festgestellt wird, ausgeführt, um dadurch eine Position der Spitze des Anschlusses korrekt festzustellen und auch die für die Feststellung der Position der Spitze des Anschlusses erforderliche Rechenzeit zu reduzieren.
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Außerdem kann eine Fläche des Anschlusses korrekt festgestellt werden, indem die Position der Spitze des Anschlusses korrekt festgestellt wird, um dadurch korrekt zu prüfen, ob der Anschluss von guter oder schlechter Qualität ist.
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Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Verfahren, im Vergleich zu einer Bestimmung einer Anschlussfläche unter Verwendung eines zweidimensionalen Bildes, nur geringfügig durch Farbe für jede Fläche beeinflusst wird und beleuchtungsunempfindlich ist, da die Position der Spitze des Anschlusses unter Verwendung von dreidimensionalen Daten basierend auf der Höhe festgestellt wird. Somit kann die Position der Spitze des Anschlusses genauer und leichter festgestellt und ein durch Kamerarauschen hervorgerufener Effekt reduziert werden.
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Wie oben beschrieben, schließt die Leiterplattenprüfvorrichtung eine Mehrzahl von Objekttischen ein und führt eine Leiterplattenprüfung unabhängig für jeden Objekttisch durch, um dadurch die für die Leiterplattenprüfung erforderliche Zeit stark zu reduzieren. Außerdem ist ein Teil zum Bewegen eines optischen Moduls zum Bewegen eines optischen Moduls einschließlich Projektionsteilen über dem optischen Modul angeordnet, und ein Bilderfassungsteil, das Gittermusterlicht, das durch das Projektionsteil erzeugt wird, empfängt, ist an einem seitlichen Abschnitt des Projektionsteils angeordnet, um Platz zu sichern, der sich durch die Installierung der Objekttische verkleinert.
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Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne dabei von dem Erfindungsgedanken oder Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung die Modifizierungen und Änderungen dieser Erfindung einschließen, vorausgesetzt, dass diese innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche und ihrer Entsprechungen liegen.