專利名稱：外觀檢查用照明裝置和外觀檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外觀檢查用照明裝置和外觀檢查裝置。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)提出了以攝像裝置拍攝檢查對(duì)象并基于所獲得的圖像來(lái)檢查檢查對(duì)象 的多種外觀檢查裝置。外觀檢查裝置設(shè)置有向檢查對(duì)象照射照明光的外觀檢查用照明裝置。作為這種外觀檢查裝置之一，提出了采用所謂光切法(optical cuttingmethod) 的外觀檢查裝置，其通過(guò)外觀檢查用照明裝置向檢查對(duì)象投射激光束，同時(shí)以激光束 掃描檢查對(duì)象，來(lái)進(jìn)行拍攝，并基于獲得的圖像數(shù)據(jù)來(lái)獲得檢查對(duì)象的三維圖像(見(jiàn) JP-A-2000-193432)。然而，當(dāng)使用光切法時(shí)，因?yàn)橥庥^檢查用照明裝置在掃描激光束的同時(shí)投射激光 束，所以存在外觀檢查裝置大型化的缺點(diǎn)。因此，可以設(shè)想使用光度立體法(photometric stereo method,見(jiàn) JP-A-2001-245323)來(lái)從通過(guò)改變光源相對(duì)于檢查對(duì)象的照射方向所獲得的多個(gè)圖像數(shù) 據(jù)，獲得檢查對(duì)象的三維數(shù)據(jù)。這是因?yàn)?，在光度立體法中，光源相對(duì)于檢查對(duì)象的照射方向只須通過(guò)切換多個(gè) 光源來(lái)改變，與掃描激光束的外觀檢查用照明裝置相比，外觀檢查用照明裝置的構(gòu)造得以簡(jiǎn)化。提出了使用光度立體法來(lái)進(jìn)行外觀檢查的外觀檢查用照明裝置(見(jiàn) JP-A-2005-17234)。當(dāng)以這種方法對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行外觀檢查時(shí)，根據(jù)獲得圖像的方法，具有不同構(gòu)造 的外觀檢查用照明裝置成為必要。對(duì)于例如印刷在電子線路板上的焊膏和安裝在電路板上的電子部件等要求嚴(yán)格 精度管理的檢查對(duì)象，只基于三維圖像進(jìn)行外觀檢查并不足夠。需要與基于三維圖像的外 觀檢查一起進(jìn)行基于二維圖像的外觀檢查。然而，過(guò)去，為了進(jìn)行基于三維圖像和二維圖像的外觀檢查必須分別準(zhǔn)備用于三 維圖像的外觀檢查用照明裝置和用于二維圖像的外觀檢查用照明裝置。因此，不利于減少檢查所必需的工時(shí)和設(shè)備成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望提供一種外觀檢查用照明裝置和外觀檢查裝置，其有利于減少外觀檢 查所必需的工時(shí)和成本，同時(shí)能應(yīng)對(duì)使用三維圖像和二維圖像所進(jìn)行的多種外觀檢查。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種外觀檢查用照明裝置，其包括透射性反射板， 由透光材料形成，在中心具有開(kāi)口，呈以所述開(kāi)口的中心軸為中心且半徑向下逐漸變大的 圓頂形狀，并具有下表面和位于該下表面的相反側(cè)的上表面，所述下表面由反射面形成，該
4反射面形成有用于漫射并反射來(lái)自下方的光的細(xì)微凹凸；第一光源單元、第二光源單元和 第三光源單元，用于照射檢查對(duì)象，設(shè)置在所述透射性反射板的上表面上，并布置在位于所 述開(kāi)口下方且經(jīng)過(guò)所述中心軸的位置；和第四光源單元，用于照射所述檢查對(duì)象，并設(shè)置在 透射性反射板下方，其中所述第一光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上 的以所述中心軸為中心的第一環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射 板，并以第一角度與垂直于所述中心軸并通過(guò)所述檢查對(duì)象的虛擬平面相交，以照射所述 檢查對(duì)象；所述第二光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心 軸為中心且半徑大于第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述 透射性反射板，并以小于所述第一角度的第二角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查 對(duì)象；所述第三光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為 中心且位于所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的第三環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光 源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以介于所述第一角度與所述第二角度之間的第三角 度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；并且所述第四光源單元包括沿所述透射性 反射板的外周的下部布置的多個(gè)光源，從這些光源發(fā)出的光被所述透射性反射板的下表面 漫射并反射，以照射所述檢查對(duì)象。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，提供了一種外觀檢查裝置，其包括基臺(tái)，包括載置檢查 對(duì)象的基臺(tái)本體和從所述基臺(tái)本體直立的支柱；攝像裝置，被所述支柱支承，并且該攝像裝 置的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光軸指向下方；透射性反射板，被所述支柱支承，由透光材料形成，在 中心具有供所述攝像裝置從上方插入的開(kāi)口，呈以所述開(kāi)口的中心軸為中心且半徑向下逐 漸變大的圓頂形狀，并具有下表面和位于該下表面的相反側(cè)的上表面，所述下表面由反射 面形成，該反射面形成有用于漫射并反射來(lái)自下方的光的細(xì)微凹凸；第一光源單元、第二光 源單元和第三光源單元，用于照射檢查對(duì)象，設(shè)置在所述透射性反射板的上表面上，并布置 在位于所述開(kāi)口下方且經(jīng)過(guò)所述中心軸的位置；和第四光源單元，用于照射所述檢查對(duì)象， 并設(shè)置在透射性反射板下方，其中所述第一光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述 上表面上的以所述中心軸為中心的第一環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透 射性反射板，并以第一角度與垂直于所述中心軸并通過(guò)所述檢查對(duì)象的虛擬平面相交，以 照射所述檢查對(duì)象；所述第二光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以 所述中心軸為中心且半徑大于第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光 穿過(guò)所述透射性反射板，并以小于所述第一角度的第二角度與所述虛擬平面相交，以照射 所述檢查對(duì)象；所述第三光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述 中心軸為中心且位于所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的第三環(huán)形區(qū)域中，并且 從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以介于所述第一角度與所述第二角度之間 的第三角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；并且所述第四光源單元包括沿所 述透射性反射板的外周的下部布置的多個(gè)光源，從這些光源發(fā)出的光被所述透射性反射板 的下表面漫射并反射，以照射所述檢查對(duì)象。根據(jù)所述實(shí)施例，由于第一、第二、第三和第四光源單元被選擇使用，所以能夠應(yīng) 對(duì)通過(guò)使用三維圖像和二維圖像所進(jìn)行的多種外觀檢查。因此，本外觀檢查用照明裝置和 外觀檢查裝置有利于減少外觀檢查所必需的工時(shí)和成本。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置16的構(gòu)造的局部剖切透視圖；圖2是該實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置16的構(gòu)造的截面圖；圖3是該實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置16的構(gòu)造的俯視圖；圖4示出了該實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置16和外觀檢查裝置10的構(gòu)造；圖5是印刷線路板402上印刷有焊膏404的狀態(tài)的俯視圖；圖6A是焊膏404的俯視圖；圖6B是焊膏404的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面參考圖1 6來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。首先，說(shuō)明該實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置和外觀檢查裝置。如圖4所示，外觀檢查裝置10包括基臺(tái)12、攝像裝置14、根據(jù)本實(shí)施例的外觀檢 查用照明裝置、圖像處理單元18、驅(qū)動(dòng)單元20、控制單元22等。基臺(tái)12包括平板狀基臺(tái)本體24和在基臺(tái)本體24的后部直立的支柱26。在基臺(tái)本體24的上表面設(shè)置有能夠相對(duì)于基臺(tái)本體24在水平面中沿彼此垂直的 兩個(gè)方向移動(dòng)的XY平臺(tái)28。XY平臺(tái)28的上表面形成為平坦的載置面30。載置面30上載置檢查對(duì)象2。攝像裝置安裝部2602沿上下方向可調(diào)節(jié)位置地接合至支柱26的上部。外觀檢查用照明裝置安裝部2604沿上下方向可調(diào)節(jié)位置地接合至支柱26的中間 部。攝像裝置14包括長(zhǎng)方體狀本體1402和從本體1402的前表面突出的圓筒形透鏡 鏡筒1404。透鏡鏡筒1404容納保持有拍攝被攝體圖像的攝像光學(xué)系統(tǒng)1406。本體1402容納有拍攝通過(guò)攝像光學(xué)系統(tǒng)1406聚焦的被攝體圖像的攝像元件 1408、和基于攝像元件1408所生成的攝像信號(hào)生成視頻信號(hào)的信號(hào)處理單元1410。本體1402的一側(cè)安裝至攝像裝置安裝部2602，由此，攝像裝置14在攝像光學(xué)系統(tǒng) 1406的光軸L指向下方的情況下得到基臺(tái)12的支承。處于這種被支承狀態(tài)的攝像裝置14 定位在載置面30上方間隔開(kāi)的位置處。攝像光學(xué)系統(tǒng)1406的光軸L垂直于載置面30。因此，當(dāng)載置在載置面30上的檢查對(duì)象2的圖像被攝像光學(xué)系統(tǒng)1406聚焦在攝 像元件1408上時(shí)，攝像元件1408將攝像信號(hào)供給至信號(hào)處理單元1410。信號(hào)處理單元 1410生成表示檢查對(duì)象2的圖像的視頻信號(hào)?；诳刂茊卧?2的控制，圖像處理單元18對(duì)從信號(hào)處理單元1410供給的視頻信 號(hào)施加基于過(guò)去的各種公知方法的圖像處理，從而生成檢查對(duì)象2的三維圖像數(shù)據(jù)和二維 圖像數(shù)據(jù)?；诳刂茊卧?2的控制，驅(qū)動(dòng)單元20對(duì)向外觀檢查用照明裝置16的光源的驅(qū)動(dòng) 電流的供給進(jìn)行控制?；趶膱D像處理單元18供給的三維圖像數(shù)據(jù)和二維圖像數(shù)據(jù)，控制單元22根據(jù) 檢查對(duì)象2是否滿足提前設(shè)定的條件來(lái)判斷檢查對(duì)象2的質(zhì)量?？刂茊卧?2將判定結(jié)果
6供給至外部裝置(未示出)。該外部裝置是例如基于判定結(jié)果顯示質(zhì)量的顯示裝置、或者基于判定結(jié)果將檢查 對(duì)象2分為良品或不良品的搬運(yùn)裝置。下面說(shuō)明檢查對(duì)象2。在本實(shí)施例中，如圖2和5所示，檢查對(duì)象2是電子線路板4。在以下說(shuō)明中，將如圖5所示的通過(guò)印刷施加有焊膏404的印刷線路板402作為 電子線路板4進(jìn)行外觀檢查。或者，將如圖2所示的安裝有片狀部件406的施加有焊膏404的印刷線路板402 作為外觀檢查對(duì)象。如圖5所示，在多數(shù)情況下，在印刷線路板402的表面上形成由銅箔制成的布線圖 案410和由銅箔制成的用于焊接的襯墊412。印刷線路板402表面上的除襯墊412外的部分覆蓋有由絕緣材料制成的抗蝕劑 420。在印刷線路板402的表面上形成有指示布線圖案410和襯墊412的基準(zhǔn)位置的多 個(gè)定位標(biāo)記430。各定位標(biāo)記430按如下方式形成。布線圖案410和襯墊412在印刷線路板402上由銅箔432形成。銅箔432殘留在 形成定位標(biāo)記430的位置。在形成抗蝕劑420的過(guò)程中，在殘留的銅箔432的區(qū)域的內(nèi)側(cè) 形成由抗蝕劑形成的矩形抗蝕劑部分436。當(dāng)形成矩形抗蝕劑部分436后，在矩形抗蝕劑部 分436的中心形成暴露銅箔432的圓孔434。因此，形成了矩形抗蝕劑部分436和位于抗蝕劑部分436中心的圓形銅箔部分 438。定位標(biāo)記430由抗蝕劑部分436和銅箔部分438形成。下面說(shuō)明本實(shí)施例的外觀檢查用照明裝置16。 如圖1 3所示，外觀檢查用照明裝置16包括透射性反射板32、蓋34、框36、第一 光源單元38、第二光源單元40、第三光源單元42、第四光源單元44、第五光源單元46、和漫 射板48。透射性反射板32由透光材料形成，在中心具有開(kāi)口 3202，并呈以開(kāi)口 3202的中心 軸3204為中心而半徑向下逐漸變大的圓頂形狀。透射性反射板32具有下表面3206和位于下表面3206相反側(cè)的上表面3208。下表面3206由反射面32A形成，在反射面32A上形成有漫射并反射來(lái)自下方的光 的細(xì)微凹凸。透射性反射板32的開(kāi)口 3202的部分是向上直立的直立部分3210。蓋34具有位于中心的開(kāi)口 3402，并具有圍繞開(kāi)口 3402的由環(huán)形平面形成的內(nèi)周 部3404、從內(nèi)周部3404的外端朝徑向方向外側(cè)向下移位的傾斜部3406、和從傾斜部3406 的外端垂直設(shè)置成圓筒形狀的外周部3408。蓋34布置在透射性反射板32上方，并在蓋34與透射性反射板32之間形成容納 空間S。蓋34的與透射性反射板32相對(duì)的下表面由反射面34A形成。透射性反射板32的直立部分3210的上端與蓋34的內(nèi)周部3404的內(nèi)端結(jié)合。
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透射性反射板32的位于徑向方向外側(cè)的外端和蓋34的外周部3408的下端被框 36支承。框36呈環(huán)形形狀，并保持透射性反射板32的外周部和蓋34的外周部3408。在框36中設(shè)置有環(huán)形板部3602，環(huán)形板部3602位于透射性反射板32的外周部的 下方，并沿透射性反射板32的外周部延伸?？?6被外觀檢查用照明裝置安裝部2604支承(圖4)。開(kāi)口 3202的中心軸3204與攝像裝置14的攝像光學(xué)系統(tǒng)1406的光軸L彼此重合。如圖1 3所示，第一光源單元38包括多個(gè)光源3802，這些光源3802布置在上表 面3208上的以中心軸3204作為中心的第一環(huán)形區(qū)域50中。在第一光源單元38中，從多個(gè)光源3802發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以第一 角度0 1與垂直于中心軸3204且通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面是通過(guò)印刷線路板402的表面的平面。所述多個(gè)光源3802經(jīng)由支承構(gòu)件3804被蓋34支承(圖1)。如圖1 3所示，第二光源單元40包括多個(gè)光源4002，這些光源4002布置在上表 面3208上的以中心軸3204作為中心且半徑大于第一環(huán)形區(qū)域50的第二環(huán)形區(qū)域52中。在第二光源單元40中，從多個(gè)光源4002發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以小于 第一角度0 1的第二角度0 2與虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。所述多個(gè)光源4002經(jīng)由支承構(gòu)件4004被蓋34支承。如圖1 3所示，第三光源單元42包括多個(gè)光源4202，這些光源4202布置在上表 面3208上的以中心軸3204作為中心且位于第一環(huán)形區(qū)域50與第二環(huán)形區(qū)域52之間的第 三環(huán)形區(qū)域54中。在第三光源單元42中，從多個(gè)光源4202發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以介于 第一角度9 1與第二角度0 2之間的第三角度0 3與虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。第三環(huán)形區(qū)域54沿圓周方向被分成多個(gè)照明區(qū)域54A、54B、54C等。第三光源單元42被驅(qū)動(dòng)單元20將位于照明區(qū)域54A、54B、54C等中的多個(gè)光源 4202中的每一個(gè)選擇性地打開(kāi)。所述多個(gè)光源4202經(jīng)由支承構(gòu)件4204被蓋34支承。如圖1 3所示，第四光源單元44包括沿透射性反射板32的外周的下部布置的 多個(gè)光源4402。在第四光源單元44中，從多個(gè)光源4402發(fā)出的光被透射性反射板32的下表面漫 射并反射，以照射檢查對(duì)象2。所述多個(gè)光源4402被環(huán)形板部3602支承。如圖1和2所示，在第四光源單元44下方，在本實(shí)施例中為環(huán)形板部3602的下方， 設(shè)置有以中心軸3204作為中心、呈環(huán)形形狀延伸的半透射性漫射板48。漫射板48具有與檢查對(duì)象2相對(duì)的前表面4802和位于前表面4802相反側(cè)的后 表面4804。第五光源單元46布置在后表面4804上。因此，如圖3所示，第五光源單元46布 置在以中心軸3204作為中心的環(huán)形區(qū)域56中。第五光源單元46包括布置在環(huán)形區(qū)域56中的多個(gè)光源4602。
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環(huán)形區(qū)域56沿圓周方向被分成多個(gè)照明區(qū)域56A、56B、56C等。漫射板48經(jīng)由框36得到支承。多個(gè)光源4602經(jīng)由支承構(gòu)件(未示出)被框36 支承。在第五光源單元46中，從多個(gè)光源4602發(fā)出的光穿過(guò)透射性漫射板48，并以大于 第三角度0 3的第四角度0 4與虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。第五光源單元46被驅(qū)動(dòng)單元20將位于照明區(qū)域56A、56B、56C等中的多個(gè)光源 4602中的每一個(gè)選擇性地打開(kāi)。下面說(shuō)明使用外觀檢查用照明裝置16進(jìn)行外觀檢查的操作。首先，在以下說(shuō)明中，如圖5所示，檢查對(duì)象2是施加有焊膏404的印刷線路板 402。假定檢查對(duì)象2被提前載置于載置面30上。根據(jù)控制單元22的控制，從驅(qū)動(dòng)單元20將驅(qū)動(dòng)電流供給至第一光源單元38，由此 只打開(kāi)第一光源單元38。然后，從第一光源單元38的多個(gè)光源3802發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以第 一角度0 1與垂直于中心軸3204且通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。在該狀態(tài)下，攝像裝置14進(jìn)行拍攝，并且圖像處理單元18生成檢查對(duì)象2的二維 圖像數(shù)據(jù)D1。然后，關(guān)閉第一光源單元38，并根據(jù)控制單元22的控制，從驅(qū)動(dòng)單元20將驅(qū)動(dòng)電 流供給至第二光源單元40，由此只打開(kāi)第二光源單元40。然后，從第二光源單元40的多個(gè)光源4002發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以第 二角度0 2與垂直于中心軸3204且通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。在該狀態(tài)下，攝像裝置14進(jìn)行拍攝，并且圖像處理單元18生成檢查對(duì)象2的二維 圖像數(shù)據(jù)D2。從第一光源單元38和第二光源單元40發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，發(fā)生一定 程度的漫射，并變成大致平行的光線來(lái)照射檢查對(duì)象2。從第一和第二光源單元38、40發(fā)出的光的一部分被透射性反射板32的上表面 3208反射。反射光再次被蓋34的反射面34A朝透射性反射板32反射，并穿過(guò)透射性反射 板32，以照射檢查對(duì)象2。該這有利于確保照射檢查對(duì)象2的光的光量。當(dāng)以這種方法獲得了通過(guò)改變照射檢查對(duì)象2的光的角度而獲得的兩個(gè)二維圖 像數(shù)據(jù)Dl、D2時(shí)，控制單元22計(jì)算這兩個(gè)二維圖像數(shù)據(jù)D1與D2之間的差異，從而獲得檢 查對(duì)象2的表面圖像的輪廓。更具體地說(shuō)，精確地獲得了定位標(biāo)記430的輪廓、襯墊412的輪廓、和焊膏404的 輪廓。因此，控制單元22參考定位標(biāo)記430的位置，指定襯墊412的位置?？刂茊卧?2 判斷焊膏404的輪廓相對(duì)于所指定的襯墊412的輪廓的位置、或者焊膏404的輪廓的面積 是否滿足提前設(shè)定的檢查標(biāo)準(zhǔn)，并將判定結(jié)果供給至外部裝置(未示出)。下面說(shuō)明使用通過(guò)將照射檢查對(duì)象2的光的角度變成第一角度e 1和第二角度 e 2而獲得的兩個(gè)二維圖像數(shù)據(jù)D1和D2的原因。當(dāng)光以第一角度e 1照射時(shí)，由于焊膏404和抗蝕劑420所反射的光量之間的差
9異小，所以獲得焊膏404與抗蝕劑420之間的對(duì)比度相對(duì)較低的二維圖像數(shù)據(jù)D1。另一方面，當(dāng)光以小于第一角度0 1的第二角度9 2照射時(shí)，由于焊膏404和抗蝕 劑420所反射的光量之間的差異大，所以獲得焊膏404與抗蝕劑420之間的對(duì)比度相對(duì)較 高的二維圖像數(shù)據(jù)D2。計(jì)算具有這種對(duì)比度差異的兩個(gè)二維圖像數(shù)據(jù)D1與D2之間的差異，有利于清楚 地獲得檢查對(duì)象2的表面圖像的輪廓。相同原理適用于檢查安裝在焊膏404上的片狀部件的場(chǎng)合。具體說(shuō)，計(jì)算兩個(gè)二 維圖像數(shù)據(jù)D1與D2之間的差異，有利于清楚地獲得安裝在印刷線路板402表面上的片狀 部件的圖像的輪廓。此外，為了使控制單元22的圖像處理所生成的檢查對(duì)象2的表面圖像的輪廓更精 確，希望進(jìn)一步加大攝像裝置14所拍攝的檢查對(duì)象2的圖像的對(duì)比度。當(dāng)施加于檢查對(duì)象2的表面上的抗蝕劑420是綠色時(shí)，如果將紅色用作照射檢查 對(duì)象2的表面的光的顏色，則抗蝕劑420的部分拍攝得較暗，而由銅箔形成的襯墊412的部 分拍攝得較亮。相似地，定位標(biāo)記430的抗蝕劑部分436拍攝得較暗，而銅箔部分438拍攝 得較亮。因此，希望通過(guò)從第一光源單元38和第二光源單元42照射的光為紅色，來(lái)確保較 大的對(duì)比度。根據(jù)控制單元22的控制，從驅(qū)動(dòng)單元20將驅(qū)動(dòng)電流供給至第三光源單元42，由此 只打開(kāi)第三光源單元42。具體說(shuō)，第三光源單元42被驅(qū)動(dòng)單元20將位于照明區(qū)域54A、54B、54C等中的多 個(gè)光源4202中的每一個(gè)選擇性地打開(kāi)。然后，從第三光源單元42的多個(gè)光源4202發(fā)出的光穿過(guò)透射性反射板32，并以第 三角度0 3與垂直于中心軸3204且通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。每次位于照明區(qū)域54A、54B、54C等中的多個(gè)光源4202被選擇性地打開(kāi)時(shí)，攝像裝 置14進(jìn)行拍攝，并且圖像處理單元18生成檢查對(duì)象2的二維圖像數(shù)據(jù)D3。通過(guò)使用過(guò)去公知的方法，例如光度立體法，來(lái)組合多個(gè)二維圖像數(shù)據(jù)D3，由此生 成三維圖像數(shù)據(jù)D4。也就是說(shuō)，生成了在檢查對(duì)象2的高度方向上具有分量的三維圖像數(shù) 據(jù)D4，并且獲得了檢查對(duì)象2的立體形狀。然而，由于位于照明區(qū)域54A、54B、54C等中的多個(gè)光源4202被選擇性地打開(kāi)，所 以在檢查對(duì)象2中有陰影形成。含有陰影的圖像生成為二維圖像數(shù)據(jù)D3。因此，基于含有陰影的二維圖像數(shù)據(jù)D3所生成的三維圖像數(shù)據(jù)D4包含有誤差。具體說(shuō)，假定焊膏404的實(shí)際立體形狀如圖6A和6B中的虛線所示?；诤嘘?影的二維圖像數(shù)據(jù)D3所生成的三維圖像數(shù)據(jù)D4看起來(lái)好像在焊膏404的周?chē)纬闪巳鐚?shí) 線所示的凹部405。根據(jù)控制單元22的控制，從驅(qū)動(dòng)單元20將驅(qū)動(dòng)電流供給至第四光源單元44，由此 只打開(kāi)第四光源單元44。然后，從第四光源單元44的多個(gè)光源4402發(fā)出的光被透射性反射板32的下表面 漫射和反射，以照射檢查對(duì)象2。由于被透射性反射板32的下表面漫射和反射的光從檢查對(duì)象2的整個(gè)周緣照射
10檢查對(duì)象2，所以在檢查對(duì)象2中不會(huì)形成陰影。在該狀態(tài)下，攝像裝置14進(jìn)行拍攝，并且圖像處理單元18生成檢查對(duì)象2的二維 圖像數(shù)據(jù)D5?？刂茊卧?2使用不含陰影的二維圖像數(shù)據(jù)D5來(lái)修正三維圖像數(shù)據(jù)D4，從而獲得 如圖6B所示的檢查對(duì)象2 (焊膏404)的精確的三維圖像數(shù)據(jù)D6。然后，控制單元22判斷檢查對(duì)象2的立體形狀是否滿足提前設(shè)定的檢查標(biāo)準(zhǔn)，并 將判定結(jié)果供給至外部裝置(未示出)。具體說(shuō)，控制單元22判斷焊膏404的量是否過(guò)少或過(guò)多、或者焊膏404是否分布 不均勻(發(fā)生印刷模糊)，并將判定結(jié)果供給至外部裝置(未示出)。基于檢查對(duì)象2的高度，當(dāng)在從第三光源單元42發(fā)出的光以第三角度e3與虛擬 平面相交以照射檢查對(duì)象2的狀態(tài)下進(jìn)行拍攝時(shí)，可能無(wú)法獲得具有生成三維圖像數(shù)據(jù)所 需的充分信息的二維圖像數(shù)據(jù)。在該情況下，使用第五光源單元46代替第三光源單元42來(lái)照射檢查對(duì)象2。具體說(shuō)，根據(jù)控制單元22的控制，從驅(qū)動(dòng)單元20將驅(qū)動(dòng)電流供給至第五光源單元 46，由此只打開(kāi)第五光源單元46。第五光源單元46被驅(qū)動(dòng)單元20將位于照明區(qū)域56A、56B、56C等中的多個(gè)光源 4602中的每一個(gè)選擇性地打開(kāi)。然后，從第五光源單元46的多個(gè)光源4602發(fā)出的光穿過(guò)漫射板48，并以第四角度 0 4與垂直于中心軸3204且通過(guò)檢查對(duì)象2的虛擬平面相交，以照射檢查對(duì)象2。每次位于照明區(qū)域56A、56B、56C等中的多個(gè)光源4602被選擇性地打開(kāi)時(shí)，攝像裝 置14進(jìn)行拍攝，并且圖像處理單元18生成檢查對(duì)象2的二維圖像數(shù)據(jù)D3。然后，進(jìn)行與前述相同的操作。為了以攝像裝置14精確地拍攝檢查對(duì)象2的表面形狀，從第三光源單元42和第 五光源單元46發(fā)出的光優(yōu)選為具有短波分量的光。具體說(shuō)，優(yōu)選為藍(lán)光，或者優(yōu)選為包括 藍(lán)色波長(zhǎng)分量的白光。這是因?yàn)椋獾牟ㄩL(zhǎng)分量越短，光越不容易受衍射的影響。為了以攝像裝置14精確地辨別檢查對(duì)象2的顏色，從第四光源單元44發(fā)出的光 優(yōu)選為白光。這是因?yàn)閷?duì)檢查對(duì)象2的顏色的辨別使區(qū)分檢查對(duì)象2與除檢查對(duì)象2外的部分 變得容易。根據(jù)本實(shí)施例，由于第一、第二、第三和第四光源單元38、40、42和44被選擇使用， 所以能夠應(yīng)對(duì)通過(guò)使用三維圖像和二維圖像所進(jìn)行的多種外觀檢查。因此，不同于過(guò)去，不必分別準(zhǔn)備用于三維圖像的外觀檢查用照明裝置和用于二 維圖像的外觀檢查用照明裝置。這有利于減少外觀檢查所必需的工時(shí)和成本。本申請(qǐng)包含2009年3月31日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng) JP2009-085257所涉及的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解的是，在所附權(quán)利要求書(shū)或其等同方案的范圍內(nèi)，可 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。
1權(quán)利要求
一種外觀檢查用照明裝置，包括透射性反射板，由透光材料形成，在中心具有開(kāi)口，呈以所述開(kāi)口的中心軸為中心且半徑向下逐漸變大的圓頂形狀，并具有下表面和位于該下表面的相反側(cè)的上表面，所述下表面由反射面形成，該反射面形成有用于漫射并反射來(lái)自下方的光的細(xì)微凹凸；第一光源單元、第二光源單元和第三光源單元，用于照射檢查對(duì)象，設(shè)置在所述透射性反射板的上表面上，并布置在位于所述開(kāi)口下方且經(jīng)過(guò)所述中心軸的位置；和第四光源單元，用于照射所述檢查對(duì)象，并設(shè)置在透射性反射板下方，其中所述第一光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中心的第一環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以第一角度與垂直于所述中心軸并通過(guò)所述檢查對(duì)象的虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；所述第二光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中心且半徑大于第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以小于所述第一角度的第二角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；所述第三光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中心且位于所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的第三環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以介于所述第一角度與所述第二角度之間的第三角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；并且所述第四光源單元包括沿所述透射性反射板的外周的下部布置的多個(gè)光源，從這些光源發(fā)出的光被所述透射性反射板的下表面漫射并反射，以照射所述檢查對(duì)象。
2.如權(quán)利要求1所述的外觀檢查用照明裝置，其中，在所述透射性反射板上方設(shè)置有蓋，在該蓋與所述透射性反射板之間形成有容納空 間，并且所述第一光源單元、第二光源單元和第三光源單元被所述蓋支承，并容納在所述容納 空間中。
3.如權(quán)利要求2所述的外觀檢查用照明裝置，其中，所述蓋的與所述透射性反射板相 對(duì)的下表面由反射面形成。
4.如權(quán)利要求1所述的外觀檢查用照明裝置，其中，在所述透射性反射板上方設(shè)置有蓋，在該蓋與所述透射性反射板之間形成有容納空間，設(shè)置有保持所述透射性反射板的外周和所述蓋的外周的環(huán)形框， 在所述框中設(shè)置有位于所述透射性反射板的外周的下方并沿所述透射性反射板的外 周延伸的環(huán)形板部，并且所述第四光源單元被所述環(huán)形板部支承。
5.如權(quán)利要求1所述的外觀檢查用照明裝置，其中，在所述第四光源單元下方設(shè)置有以所述中心軸為中心并呈環(huán)形形狀延伸的半透射性 漫射板，所述漫射板具有與所述檢查對(duì)象相對(duì)的前表面和位于該前表面相反側(cè)的后表面， 在所述后表面上布置有第五光源單元，并且從所述第五光源單元發(fā)出的光穿過(guò)所述漫射板，并以小于所述第二角度的第四角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象。
6.如權(quán)利要求1所述的外觀檢查用照明裝置，其中，所述第三環(huán)形區(qū)域沿圓周方向被分成多個(gè)照明區(qū)域，并且 在所述第三光源單元中，位于各照明區(qū)域中的各光源被選擇性地打開(kāi)。
7.如權(quán)利要求5所述的外觀檢查用照明裝置，其中，所述第五光源單元布置成以所述中心軸為中心的環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域沿圓周方向被分成多個(gè)照明區(qū)域，所述第五光源單元包括布置在該環(huán)形區(qū)域中的多個(gè)光源，并且在所述第五光源單元中，位于各照明區(qū)域中的各光源被選擇性地打開(kāi)。
8.一種外觀檢查裝置，包括基臺(tái)，包括載置檢查對(duì)象的基臺(tái)本體和從所述基臺(tái)本體直立的支柱； 攝像裝置，被所述支柱支承，并且該攝像裝置的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光軸指向下方； 透射性反射板，被所述支柱支承，由透光材料形成，在中心具有供所述攝像裝置從上方 插入的開(kāi)口，呈以所述開(kāi)口的中心軸為中心且半徑向下逐漸變大的圓頂形狀，并具有下表 面和位于該下表面的相反側(cè)的上表面，所述下表面由反射面形成，該反射面形成有用于漫 射并反射來(lái)自下方的光的細(xì)微凹凸；第一光源單元、第二光源單元和第三光源單元，用于照射檢查對(duì)象，設(shè)置在所述透射性 反射板的上表面上，并布置在位于所述開(kāi)口下方且經(jīng)過(guò)所述中心軸的位置；和 第四光源單元，用于照射所述檢查對(duì)象，并設(shè)置在透射性反射板下方，其中 所述第一光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中 心的第一環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以第一角度與 垂直于所述中心軸并通過(guò)所述檢查對(duì)象的虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；所述第二光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中 心且半徑大于第一環(huán)形區(qū)域的第二環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性 反射板，并以小于所述第一角度的第二角度與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；所述第三光源單元包括多個(gè)光源，這些光源布置在所述上表面上的以所述中心軸為中 心且位于所述第一環(huán)形區(qū)域與所述第二環(huán)形區(qū)域之間的第三環(huán)形區(qū)域中，并且從這些光源 發(fā)出的光穿過(guò)所述透射性反射板，并以介于所述第一角度與所述第二角度之間的第三角度 與所述虛擬平面相交，以照射所述檢查對(duì)象；并且所述第四光源單元包括沿所述透射性反射板的外周的下部布置的多個(gè)光源，從這些光 源發(fā)出的光被所述透射性反射板的下表面漫射并反射，以照射所述檢查對(duì)象。
全文摘要
本發(fā)明涉及外觀檢查用照明裝置和外觀檢查裝置，所述外觀檢查用照明裝置包括透射性反射板，由透光材料形成，在中心具有開(kāi)口，呈以所述開(kāi)口的中心軸為中心且半徑向下逐漸變大的圓頂形狀，并具有下表面和位于該下表面相反側(cè)的上表面，所述下表面由形成有漫射并反射來(lái)自下方的光的細(xì)微凹凸的反射面形成；第一、第二和第三光源單元，用于照射檢查對(duì)象，設(shè)置在所述透射性反射板的上表面上，并布置在位于所述開(kāi)口下方且經(jīng)過(guò)所述中心軸的位置；和第四光源單元，用于照射所述檢查對(duì)象，并設(shè)置在透射性反射板下方。
文檔編號(hào)F21V7/10GK101852370SQ20101014511
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者井戶勝也, 太田真之, 立木隆好 申請(qǐng)人:索尼公司