專利名稱：利用陰影莫阿干涉紋技術(shù)測(cè)量表面平度的系統(tǒng)的制作方法
本申請(qǐng)與1996年1月5日提交的第60/009637號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)有關(guān)。該申請(qǐng)的權(quán)益被轉(zhuǎn)讓給本受讓人以提出本申請(qǐng)。
本發(fā)明總體上涉及一種辨別平整和不平整表面，尤其是利用陰影莫阿干涉紋技術(shù)來(lái)分析電學(xué)互連元件，比如印刷電路板，的表面特征的系統(tǒng)。
印刷電路板和其它電子互連器件的制造是一個(gè)產(chǎn)值達(dá)數(shù)十億美元的全球性產(chǎn)業(yè)。對(duì)于這些產(chǎn)品繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)制造步驟的能力，以及它們最終作為計(jì)算機(jī)、汽車和其它電子系統(tǒng)的部件運(yùn)行的可靠性，其平度是個(gè)關(guān)鍵。但是，在制造過(guò)程中，由于電子互連器件比如印刷電路板(它們一般都是含有幾種不同材料的復(fù)雜的器件)的設(shè)計(jì)和工藝的不足，不平或者翹曲變形是一般都存在的問(wèn)題。
在電子裝配工業(yè)中，為進(jìn)行印刷電路板的翹曲測(cè)量，存在三種主要的技術(shù)。根據(jù)第一種現(xiàn)有技術(shù)，是用手工進(jìn)行測(cè)量，即將印刷電路板擱在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面上，然后用測(cè)隙規(guī)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)平面和印刷電路板底部之間的間隙。這種方法需要人作為操作員，緩慢，而且十分依賴于操作員的技能。
第二種現(xiàn)有技術(shù)是這樣的。用傳感器在擱置在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面上的印刷電路板的表面上進(jìn)行物理掃描，由該傳感器描繪出印刷電路板的輪廓。傳感器測(cè)量該印刷電路板的上表面在標(biāo)準(zhǔn)平面以上的高度，工作方式可以是對(duì)該上表面進(jìn)行接觸的或不接觸的檢測(cè)。該方法比較慢，因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)刻該傳感器只能測(cè)量印刷電路板表面上的一個(gè)點(diǎn)，而為了確認(rèn)有無(wú)翹曲，必須要采大量的樣本以確立分辨率足夠高的表面輪廓。
第三種現(xiàn)有技術(shù)是用一個(gè)傳送裝置使平放的印刷電路板從一束光下面通過(guò)。如果印刷電路板的翹曲程度足以遮蔽該光束，該印刷電路板就被報(bào)廢。一種相似的技術(shù)系基于一種物理障礙。如果印刷電路板不能從設(shè)置在傳送裝置表面上方一定距離的障礙下通過(guò)，就可以阻止該印刷電路板繼續(xù)進(jìn)行裝配操作。這些技術(shù)不提供關(guān)于印刷電路板的翹曲的量化信息，對(duì)于局部區(qū)域的高翹曲不那么敏感，并且，有報(bào)告說(shuō)，因?yàn)橛∷㈦娐钒逶趥魉瓦^(guò)程中的移動(dòng)而容易出錯(cuò)。
在光機(jī)械學(xué)領(lǐng)域，陰影莫阿干涉紋測(cè)量技術(shù)是眾所周知的，此前也已應(yīng)用于印刷電路板和其它電子裝配元件的翹曲測(cè)量中。例如，當(dāng)通過(guò)一個(gè)光柵來(lái)觀察印刷電路板而且光柵的陰影被投到印刷電路板的表面上時(shí)，陰影和光柵的干涉可以產(chǎn)生陰影莫阿干涉紋圖譜，該圖譜可以指示印刷電路板表面上的翹曲。例如，陰影莫阿紋測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被用來(lái)生成印刷電路板的三維圖像。在

圖1中簡(jiǎn)要描繪了現(xiàn)有的三維成像系統(tǒng)30?，F(xiàn)有成像系統(tǒng)30包括一個(gè)懸于通常固定的印刷電路板34的上方的光柵32。光柵32通常是一個(gè)透明材料36組成的平板，其表面上分布有多道平行而間隔均勻的不透明暗線38。光柵32和印刷電路板34通常相互平行。一束光線48以入射角“A”照射光柵32和印刷電路板34，如圖中箭頭50所示。該光線將光柵32的陰影(即暗線38的陰影)投到印刷電路板34上。一個(gè)電荷耦合攝像機(jī)52用來(lái)觀測(cè)光柵32、印刷電路板34和投在印刷電路板34上的陰影，如箭頭54所示。攝像機(jī)52系通過(guò)光柵32來(lái)觀測(cè)印刷電路板34及其上的陰影。如果印刷電路板34有翹曲，投在印刷電路板34上的陰影和光柵32之間的干涉就導(dǎo)致攝像機(jī)52接收到的圖像含有指示有翹曲的陰影莫阿干涉紋圖譜。在攝像機(jī)52接收?qǐng)D像期間，印刷電路板34由一固定支承結(jié)構(gòu)固定。
圖2簡(jiǎn)要示出了可能由上述條件下的攝像機(jī)52(圖1)接收到的陰影莫阿干涉紋圖譜54的一個(gè)例子。該陰影莫阿干涉紋圖譜54指示印刷電路板34(圖1)存在翹曲。在圖2中，每一暗區(qū)和亮區(qū)都被視為半個(gè)干涉紋56。在圖2中，為了圖面清晰起見(jiàn)，只特別指出了少數(shù)幾個(gè)半干涉紋56。如果印刷電路板34是平的，陰影莫阿干涉紋圖譜54只包括幾個(gè)寬的半干涉紋56。如果印刷電路板34有翹曲(即，印刷電路板34的表面35(圖1)被扭曲而與光柵32不平行)，陰影莫阿干涉紋圖譜54就包括一系列間隔緊縮的、窄的暗半干涉紋56和亮半干涉紋56。一般，印刷電路板34的翹曲越嚴(yán)重，半干涉紋56的數(shù)目就越多。
參圖1和圖2，與在等高線圖上確定高差的方式相似，可以利用陰影莫阿干涉紋圖譜54來(lái)確定表面上兩點(diǎn)間的高差。例如，印刷電路板34表面35上的第一點(diǎn)和該表面35上的第二點(diǎn)之間的高差，是該兩點(diǎn)所確定的半干涉紋56的數(shù)目、光柵32的柵距以及攝像機(jī)52和光源48相對(duì)于表面35的入射角的函數(shù)。
現(xiàn)有成像系統(tǒng)30還包括一個(gè)計(jì)算機(jī)58，后者與攝像機(jī)52相連，并將攝像機(jī)52拍攝到的陰影莫阿干涉紋圖譜54的圖像數(shù)字化。計(jì)算機(jī)58對(duì)圖像進(jìn)行處理，以輔助印刷電路板34的三維圖像的生成，后者的分辨率一般為千分之幾英寸。生成的三維圖像可以在與計(jì)算機(jī)58相連的顯示器60上顯示。陰影莫阿干涉紋圖譜54可以用來(lái)確定印刷電路板34的詳細(xì)三維輪廓，但這種分析需要拍攝多幅圖像，需要進(jìn)行大量的計(jì)算機(jī)計(jì)算，在實(shí)踐中還需要某種程度的人工介入。因此，這種分析難以以生產(chǎn)線速度進(jìn)行，后者一般大約為每秒鐘一塊印刷電路板。當(dāng)被分析表面存在背景圖案，比如印刷電路板的特征圖案時(shí)，這種分析還有一些麻煩。例如，印刷電路板表面一般都包括反射性的金屬區(qū)和反射性較弱的區(qū)域。因此，為獲取印刷電路板的陰影莫阿像，通常要向印刷電路板噴涂一層白色顏料。但是，可以理解，當(dāng)印刷電路板還在生產(chǎn)線上時(shí)，是不希望對(duì)之噴涂顏料的。
鑒于測(cè)量印刷電路板翹曲的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，需要有一種改進(jìn)的測(cè)量印刷電路板翹曲的方法和設(shè)備。
本發(fā)明提供一種測(cè)量表面平度的方法和設(shè)備，測(cè)量對(duì)象比如是印刷電路板。特別地，本發(fā)明提供一種迅速生成、拍攝和鑒定陰影莫阿干涉紋圖譜，從而順序檢測(cè)一系列在生產(chǎn)線上或生產(chǎn)線下游移動(dòng)的印刷電路板的方法和設(shè)備。本發(fā)明還提供一種方法和設(shè)備，用來(lái)算術(shù)合成圖像，以獲得高對(duì)比度的陰影莫阿干涉紋圖譜。這種高對(duì)比度圖譜可以加快鑒定過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，測(cè)量對(duì)象比如印刷電路板被依次載在位于一個(gè)光柵下方的傳送系統(tǒng)上。對(duì)于每一塊印刷電路板，用一個(gè)脈沖光源來(lái)生成一個(gè)陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像，一個(gè)探測(cè)器(例如攝像機(jī))則被用來(lái)拍攝該圖像。陰影莫阿干涉紋圖譜是由光線、印刷電路板和光柵的干涉形成的。當(dāng)印刷電路板被確認(rèn)位于光柵之下的合適位置并位于攝像機(jī)的視野之內(nèi)時(shí)，脈沖光源和攝像機(jī)被啟動(dòng)。所述確認(rèn)部分地是由一個(gè)探測(cè)印刷電路板的傳感器來(lái)完成的。當(dāng)生成和拍攝陰影莫阿干涉紋圖譜時(shí)，印刷電路板最好在傳送裝置上處于移動(dòng)狀態(tài)。
對(duì)于每一印刷電路板，有關(guān)的陰影莫阿干涉紋圖譜由一計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)字化，該計(jì)算機(jī)分析所述圖譜，給出一個(gè)該印刷電路板是否有不可忽略的翹曲的信號(hào)。具體地，沿一條或多條分析路徑，陰影莫阿干涉紋圖譜的半干涉紋之間的轉(zhuǎn)換被量化(即被計(jì)數(shù))，從而確定出一個(gè)與所述路徑穿過(guò)的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)。該參數(shù)指示出印刷電路板表面的平度。將這個(gè)參數(shù)與一個(gè)閾值相比較，以確定印刷電路板的翹曲是否不可忽略，如果是，就生成一個(gè)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，對(duì)于每一印刷電路板，拍攝一系列圖像，將它們數(shù)學(xué)合成，以生成增強(qiáng)的陰影莫阿干涉紋圖譜。這種增強(qiáng)是為了消除印刷電路板特有的背景圖案的影響，后者有時(shí)可能干擾對(duì)陰影莫阿干涉紋圖譜的分析。所述數(shù)學(xué)合成最好包括圖像消減。所謂圖像消減是一種用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的方法計(jì)算機(jī)取得兩幅印刷電路板的圖像(例如一幅是帶有干涉紋的，一幅是沒(méi)有干涉紋的)的數(shù)字化像素值，將一組數(shù)字化值從另一組中減去而生成一幅新圖像，就可以大大消除永久表面特征的影響，從而增強(qiáng)干涉紋的對(duì)比度?；蛘?，可以通過(guò)將光柵提高或降低一個(gè)固定距離而將干涉紋圖譜的極性反轉(zhuǎn)。通過(guò)從具有極性反轉(zhuǎn)了的干涉紋圖譜的圖像中減去具有陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像，就可以獲得高對(duì)比度的干涉紋圖譜。這樣就消除了印刷電路板固有的背景圖案的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和大量可選用的替代實(shí)施例，用一個(gè)滾軸(reel-to-reel)傳送帶輸送系統(tǒng)來(lái)代替上面提到的傳送系統(tǒng)。根據(jù)上面討論的每一種方法，來(lái)對(duì)在滾軸傳送帶輸送系統(tǒng)的滾軸之間移動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)柔性電路的表面平度一般地進(jìn)行分析。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)了的測(cè)量表面平度的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在生產(chǎn)線上或者在生產(chǎn)線下游測(cè)量印刷電路板的表面平度的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一目的是提供用來(lái)測(cè)量大量產(chǎn)品的表面翹曲的自動(dòng)化方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一目的是消除在對(duì)印刷電路板的翹曲進(jìn)行分析之前對(duì)其表面進(jìn)行準(zhǔn)備處理的需要。
本發(fā)明的又一目的是提供陰影莫阿干涉紋圖譜的增強(qiáng)圖像。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用來(lái)分析各種對(duì)象包括印刷電路板和連續(xù)柔性電路的表面平度的通用系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一目的是增強(qiáng)印刷電路板和連續(xù)柔性電路的性能。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文對(duì)實(shí)施例的描述和附圖及權(quán)利要求中體現(xiàn)出來(lái)。
圖1是陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的一種現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)要視圖。
圖2圖示了一個(gè)陰影莫阿干涉紋圖譜。
圖3是本發(fā)明第一種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
圖4是圖3中的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要俯視圖。
圖5是圖3中的成像系統(tǒng)的框圖。
圖6是本發(fā)明第二種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
圖7是圖6中的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要俯視圖。
圖8是本發(fā)明第三種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
圖9是圖8中的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要俯視圖。
圖10是本發(fā)明第四種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
圖11是圖10中的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要俯視圖。
圖12是本發(fā)明第五種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。
圖13是圖12中的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)要俯視圖。
圖14是用來(lái)闡釋本發(fā)明一種實(shí)施例采用的一種方法例的流程圖。
圖15是用來(lái)闡釋本發(fā)明一種實(shí)施例采用的一個(gè)子程序的方法例的流程圖。
圖16繪出了陰影莫阿干涉紋圖譜的外圍，以及若干穿越該陰影莫阿干涉紋圖譜的分析路徑。
圖17是一個(gè)曲線圖，示出了沿圖16中的一條代表性分析路徑確定亮度轉(zhuǎn)換的方式。
圖18是一個(gè)流程圖，用來(lái)闡釋圖6中的成像系統(tǒng)實(shí)施例所采用的一種方法例。
圖19是一個(gè)流程圖，用來(lái)闡釋圖8中的成像系統(tǒng)實(shí)施例所采用的一種方法例。
圖20是一個(gè)流程圖，用來(lái)闡釋圖10中的成像系統(tǒng)實(shí)施例所采用的一種方法例。
圖21是一個(gè)流程圖，用來(lái)闡釋圖12中的成像系統(tǒng)實(shí)施例所采用的一種方法例。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，測(cè)量對(duì)象比如電子元件被依次從一個(gè)光柵下面?zhèn)魉屯ㄟ^(guò)。對(duì)每一測(cè)量對(duì)象，用一脈沖光源來(lái)生成陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像，并用一個(gè)探測(cè)器(例如攝像機(jī))來(lái)拍攝該圖像。用一計(jì)算機(jī)將每一陰影莫阿干涉紋圖譜數(shù)字化，并將干涉圖的干涉紋計(jì)數(shù)，從而給出一個(gè)與干涉圖有關(guān)的測(cè)量對(duì)象的表面平度的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，對(duì)于每一測(cè)量對(duì)象，拍攝一系列圖像，將它們數(shù)學(xué)合成，從而生成增強(qiáng)的陰影莫阿干涉紋圖譜，然后用上面提到的計(jì)算機(jī)對(duì)之進(jìn)行分析。
本發(fā)明提供對(duì)測(cè)量對(duì)象比如在生產(chǎn)線上或生產(chǎn)線下游移動(dòng)的印刷電路板進(jìn)行的快速、自動(dòng)的陰影干涉紋分析。本發(fā)明還設(shè)法通過(guò)增強(qiáng)陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像來(lái)加強(qiáng)所述分析。所述對(duì)陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的增強(qiáng)是這樣進(jìn)行的設(shè)法消除被分析對(duì)象的永久表面特征的不利影響。
下面參照附圖。附圖中，相似的部件或步驟用相同的編號(hào)標(biāo)示。其中，圖3是本發(fā)明第一種實(shí)施例的陰影莫阿紋成像系統(tǒng)70的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。成像系統(tǒng)70拍攝陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，參見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜)的圖像，對(duì)之進(jìn)行處理，以確定被傳送的檢測(cè)對(duì)象比如印刷電路板34是否有不可忽略的翹曲。具體地，成像系統(tǒng)70包括一個(gè)懸在傳送系統(tǒng)72的連續(xù)傳送帶82上方的成像子系統(tǒng)90。傳送系統(tǒng)72在成像子系統(tǒng)90的下方依次傳送檢測(cè)樣本比如印刷電路板34。成像子系統(tǒng)90拍攝代表印刷電路板34的表面特征的陰影莫阿干涉紋圖譜。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104對(duì)陰影莫阿干涉紋圖譜進(jìn)行處理，并與一個(gè)顯示系統(tǒng)106相配合，以向成像系統(tǒng)70的使用者提供各個(gè)印刷電路板34是否有不可忽略的翹曲的指示信息。對(duì)于每一個(gè)陰影莫阿干涉紋圖譜，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104執(zhí)行一個(gè)軟件，來(lái)測(cè)定與陰影莫阿干涉紋圖譜的至少一個(gè)區(qū)域內(nèi)所限定的半干涉紋56(圖2)的數(shù)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。由該數(shù)據(jù)給出關(guān)于表面平度翹曲的指示信息。
傳送系統(tǒng)72最好是制造印刷電路板34的生產(chǎn)線74的一部分，或者在緊接該生產(chǎn)線74的下游。生產(chǎn)線74最好包括一個(gè)產(chǎn)品傳送裝置76，該裝置將印刷電路板34直接輸出到成像系統(tǒng)70的傳送系統(tǒng)72上。在圖3和其它類似的附圖中，生產(chǎn)線74和產(chǎn)品傳送裝置76被部分地省略了。傳送系統(tǒng)72包括一個(gè)支承滾軸80的支架78。連續(xù)傳送帶82繞在滾軸80上。印刷電路板34沿箭頭89所示方向隨傳送帶82的上表面一同移動(dòng)。其中一個(gè)滾軸80由一個(gè)驅(qū)動(dòng)帶84或者類似裝置驅(qū)動(dòng)，后者繞在裝在支架78上的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)88的輸出軸86上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，傳送帶82最好以大致恒定的速度連續(xù)移動(dòng)。例如，成像系統(tǒng)70可以約每秒鐘處理一塊印刷電路板。
成像子系統(tǒng)90裝在支架78上，并懸在傳送系統(tǒng)72的傳送帶82的上方。傳送系統(tǒng)72在成像子系統(tǒng)90的下方依次傳送印刷電路板34。成像子系統(tǒng)90包括一個(gè)護(hù)罩裝置92，后者限定并基本上封閉了一個(gè)內(nèi)部腔94。護(hù)罩裝置92固定在緊靠傳送帶82的上表面處，只在護(hù)罩裝置92和傳送帶82的上表面之間留有小間隙96。因此，腔94基本上屏蔽開了環(huán)境光線。
成像子系統(tǒng)90還包括一個(gè)傳感器98，后者與護(hù)罩裝置92相連，用來(lái)探測(cè)通過(guò)入口間隙96進(jìn)入腔94的印刷電路板34。成像子系統(tǒng)90還包括一個(gè)與護(hù)罩裝置92相連的探測(cè)器100(例如電荷耦合攝像機(jī))，用來(lái)觀測(cè)在腔94內(nèi)部的印刷電路板34。成像子系統(tǒng)90還包括一個(gè)與護(hù)罩裝置92相連的光源102，用來(lái)在腔94內(nèi)部照射印刷電路板34。根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施例，在腔94內(nèi)印刷電路板34通過(guò)該腔94的路徑的上方，置有一個(gè)光柵32(參見(jiàn)圖1中的光柵32)。光源102發(fā)出閃光，透過(guò)光柵32照射到印刷電路板34上，從而形成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。探測(cè)器100觀測(cè)并拍攝所形成的陰影莫阿干涉紋圖譜。當(dāng)印刷電路板34如圖3和圖4所示定位時(shí)，印刷電路板34基本上被護(hù)罩裝置92屏蔽掉了環(huán)境光線，而且印刷電路板34和光柵32都在探測(cè)器100的視野和景深之內(nèi)。
圖4是第一種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70的簡(jiǎn)要俯視圖，其中只示出了成像系統(tǒng)70的選擇部件輪廓，以從總體上明確這些部件的相對(duì)位置。圖5是描述本發(fā)明第一種實(shí)施例中的成像系統(tǒng)70的選擇部件的框圖。如圖5所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104包括一個(gè)通過(guò)總線110與存儲(chǔ)器112和接口114通信的中央處理器108。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104的接口114通過(guò)電纜116與探測(cè)器100、光源102、傳感器98和成像系統(tǒng)70的任何輔助設(shè)備118相連。在圖3和圖4中盡管沒(méi)有繪出輔助設(shè)備118，但應(yīng)當(dāng)理解為，成像系統(tǒng)70可以裝上任何輔助設(shè)備118，從而形成本發(fā)明的另外的實(shí)施例。另外，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)88(圖3)可以被視為或者稱為與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104相連并受之控制的輔助設(shè)備118。
電纜116還將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104的接口114與顯示系統(tǒng)106的指示燈120、視頻監(jiān)視器122和盒式磁帶錄像機(jī)124相連。盡管此處描述的成像系統(tǒng)70包括顯示系統(tǒng)106，但沒(méi)有顯示系統(tǒng)106的某些組件成像系統(tǒng)70也可照常運(yùn)作。同時(shí)，盡管此處描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104和顯示系統(tǒng)106都安裝在圖3中的支架78上，它們也可以安裝在其它地方，比如遠(yuǎn)離傳送系統(tǒng)72和成像子系統(tǒng)90的地方。
再看圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施例，光柵32大約比傳送鏈帶寬兩英寸，并在兩相對(duì)的邊被支承住，以使得傳送帶82從其下通過(guò)。光柵32大約在傳送帶82上表面上方0.25英寸處，并與之平行。探測(cè)器100直接安裝在光柵32的上方，朝向下方，離光柵32約有3英尺。光柵32上的暗線38(圖1)的延伸方向平行于傳送帶82的上表面，并垂直于印刷電路板34的移動(dòng)方向89。脈沖光源102，以及下面將要提到的脈沖光源126(圖8和圖9)以大約45度的角度照射光柵32，并都安裝在離光柵32約3英尺處。護(hù)罩裝置92最好是基本上不透光的薄皮金屬罩，其中放置印刷電路板34、光柵32、探測(cè)器100和光源102及126(圖8和圖9)。這可以防止環(huán)境光線干擾陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)的形成，并使成像系統(tǒng)70的使用者不暴露在光源102和126的高強(qiáng)度閃光之下。護(hù)罩裝置92上僅有的開口是允許印刷電路板34出入腔94的出入間隙96。在本實(shí)施例中，間隙96(即出入口)大約為四分之一英寸高、12英寸寬。
成像系統(tǒng)70可以由如下所述的一系列市售組件組裝而成，當(dāng)然不僅限于下面這些特定的組件。參圖3，探測(cè)器100和由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104執(zhí)行以計(jì)數(shù)半干涉紋56(圖2)間的轉(zhuǎn)換次數(shù)的軟件是“機(jī)床視頻系統(tǒng)”(MachineVision System)的一部分。機(jī)床視頻系統(tǒng)可以是Dickerson視頻技術(shù)公司(佐治亞州，亞特蘭大)生產(chǎn)的820型光學(xué)傳感器系統(tǒng)。該820型光學(xué)系統(tǒng)(以及Dickerson視頻技術(shù)公司生產(chǎn)的其它型號(hào)的“靈巧圖像”(SmartImage)光學(xué)傳感器系統(tǒng))包括一個(gè)“FRAMEWORK”軟件包，后者還包括一個(gè)“特征計(jì)數(shù)”(FeatureCount)模塊。本發(fā)明最好使用加以改進(jìn)的“FRAMEWORK”軟件包。
該系統(tǒng)可以在使用視窗操作系統(tǒng)的英特爾486微機(jī)上運(yùn)行。光源102，以及下面將要說(shuō)明的光源126(圖8和圖9)都是脈沖光源(即頻閃燈)，都可以是帶有MVS3007電源和電子觸發(fā)設(shè)備的MVS62機(jī)床視頻頻閃放電管(Machine Vision Strobe)，可以從EG&G光電儀器公司(馬薩諸塞州，Salem)購(gòu)得。光柵32可以是分辨率為每英寸100線的氧化鉻結(jié)構(gòu)的Ronchi型光柵，這種光柵可以從Max Levy自動(dòng)繪圖儀公司(賓州，費(fèi)城)購(gòu)得。可以使用14×14平方英寸的堿石灰玻璃光柵。傳送系統(tǒng)72可以是傳送鏈帶寬12英寸、帶直流馬達(dá)88和使傳送帶速度在0到60英尺每分鐘的減速器的標(biāo)準(zhǔn)桌面?zhèn)魉拖到y(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以從Hytrol公司(加州，Manteca)購(gòu)得。傳感器98可以是光電傳感器。光電傳感器是可以從許多銷售商買到的標(biāo)準(zhǔn)化部件。該傳感器可以是Honeywell微型開關(guān)公司(伊利諾宜州，F(xiàn)reeport)生產(chǎn)的微型漫反射光電傳感器。
可以理解，本發(fā)明包括大量的實(shí)施例。其它實(shí)施例的部件、結(jié)構(gòu)和操作與第一種實(shí)施例的部件、結(jié)構(gòu)和操作總體上都相同，只是有本公開文件所闡述的差異，或者本公開文件所涉及的領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員所能想象到的差異。
圖6是本發(fā)明第二種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70′的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。圖7是該第二種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70′的簡(jiǎn)要俯視圖，其中只示出了成像系統(tǒng)70′的選擇部件輪廓，以從總體上明確這些部件的相對(duì)位置。成像系統(tǒng)70′包括一個(gè)第一成像子系統(tǒng)90a，在該子系統(tǒng)的腔94內(nèi)懸有一個(gè)光柵32。該子系統(tǒng)與第一種實(shí)施例中的成像子系統(tǒng)90(圖3)的工作方式一樣，用來(lái)形成和拍攝代表印刷電路板34的表面平度的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在許多要考慮的類型的印刷電路板34中，印刷電路板表面有大量的背景光學(xué)特征，它們會(huì)干擾光源100a和光柵32形成的陰影莫阿干涉紋圖譜。例如，印刷電路板可能具有金紅色銅、綠色焊劑膜層和白色顏料組成的背景表面區(qū)域。在這樣的情況下，普通表面特征與其上疊加的陰影莫阿干涉紋圖譜的組合就使得難以可靠地“計(jì)數(shù)”半干涉紋56(圖2)間的轉(zhuǎn)換次數(shù)，從而難以可靠地量化表面翹曲。本發(fā)明的一個(gè)發(fā)明點(diǎn)就是增強(qiáng)陰影莫阿干涉紋圖譜。這種增強(qiáng)例如是通過(guò)算術(shù)合成圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體地，包括一個(gè)圖像消減的過(guò)程，以對(duì)印刷電路板34表面上的背景光學(xué)特征進(jìn)行補(bǔ)償。圖像消減一般是一種軟件執(zhí)行或者計(jì)算機(jī)執(zhí)行的方法，該方法取出兩幅印刷電路板圖像，例如一幅有半干涉紋56而另一幅沒(méi)有半干涉紋56，的數(shù)字化像素值。從一組數(shù)字化值中減去另一組數(shù)字化值，從而生成一幅新的圖像，這樣就大大消減了永久性表面特征的影響，增強(qiáng)了半干涉紋56的對(duì)比度。
為了便于進(jìn)行圖像消減，成像系統(tǒng)70′還包括一個(gè)緊挨在成像子系統(tǒng)90a上游的成像子系統(tǒng)90b。在成像子系統(tǒng)90b的腔94b中不放置光柵32，因此探測(cè)器100b拍攝到的圖像就只是含有印刷電路板34而沒(méi)有光柵32或者陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。對(duì)于成像系統(tǒng)70′所處理的每一印刷電路板34，成像子系統(tǒng)90b拍攝一個(gè)該印刷電路板34的第一幅圖像，成像子系統(tǒng)90a則拍攝一個(gè)該印刷電路板34的第二幅圖像。第一幅圖像只包括印刷電路板34的正常表面特征，而第二幅圖像則是所述正常表面特征與陰影莫阿干涉紋圖譜的復(fù)合。計(jì)算機(jī)104接收到所述第一幅圖像和第二幅圖像，對(duì)它們進(jìn)行一次矩陣減法。這樣就生成了一幅大大減弱了來(lái)自印刷電路板34的表面光學(xué)特征的干擾的圖像。然后用所得到的該圖像來(lái)分析表面翹曲度。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施例進(jìn)行圖像消減和翹曲分析的成像系統(tǒng)70″的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。圖9是該第三種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70″的簡(jiǎn)要俯視圖，其中只示出了成像系統(tǒng)70″的選擇部件輪廓，以從總體上明確這些部件的相對(duì)位置。在本設(shè)計(jì)中，只有一個(gè)探測(cè)器100，但有兩個(gè)光源102、126。第二光源126和第一光源102繞光柵32成90度。對(duì)于第二光源126，光線從光源126到印刷電路板34，然后再到攝像機(jī)100的光路所確定的平面平行于光柵暗線38(圖1)，因此該光源126的光線不產(chǎn)生半干涉紋56(圖2)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，傳感器98控制光源126發(fā)出一個(gè)光脈沖，從而使探測(cè)器100拍攝到不包括陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)的第一幅圖像。在一個(gè)非常短的預(yù)定遲延之后，光源102發(fā)出光脈沖，探測(cè)器100拍攝到包括陰影莫阿干涉紋圖譜的第二幅圖像。與第二種實(shí)施例(圖6和圖7)一樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104對(duì)所述第一和第二幅圖像進(jìn)行算術(shù)復(fù)合(例如圖像消減)，生成一幅大大消減了來(lái)自被檢測(cè)印刷電路板34表面光學(xué)特征的干擾的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。然后用所得到的該圖像來(lái)分析表面翹曲度。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第四種實(shí)施例進(jìn)行圖像消減和翹曲分析的成像系統(tǒng)70的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。圖11是該第四種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70的簡(jiǎn)要俯視圖，其中只示出了成像系統(tǒng)70的選擇部件輪廓，以從總體上明確這些部件的相對(duì)位置。除了第一種實(shí)施例(圖3到圖5)中的部件之外，成像系統(tǒng)70還包括一個(gè)用來(lái)提升和降低光柵32的電機(jī)系統(tǒng)。在第一位置，光柵32總體上平行于上面所述的傳送帶82的上表面。在第二位置，光柵32總體上也平行于傳送帶82的上表面，但與其第一位置相比，光柵離傳送帶82更遠(yuǎn)了。
提升和降低光柵32的電機(jī)系統(tǒng)包括連接在支架78上的螺線管128a,b。臂130a,b分別連接在螺線管128a,b和光柵32之間。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104控制螺線管128的運(yùn)作。當(dāng)螺線管128a,b通電時(shí)，它們的鐵芯移動(dòng)，臂130則將鐵芯的運(yùn)動(dòng)傳遞給光柵32。因此，當(dāng)通電時(shí)，螺線管128就將光柵32向上推到一個(gè)上部機(jī)械擋塊處。當(dāng)使螺線管128斷電時(shí)，重力就使光柵32回落到一個(gè)下部機(jī)械擋塊處。在本第四實(shí)施例中，所述下部和上部擋塊之間的距離為0.005英寸。
在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，當(dāng)被檢測(cè)的印刷電路板34從光柵32下面通過(guò)時(shí)，該印刷電路板34被拍攝到兩個(gè)時(shí)間上前后緊緊相鄰的圖像。在第一幅圖像中，光柵32位于其較低的位置，圖像包括印刷電路板的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如，見(jiàn)圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在拍攝到第一幅圖像后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104發(fā)出一個(gè)電信號(hào)，使螺線管128通電。結(jié)果就使光柵32上升到其較高位置。在拍攝到第二幅圖像后，光柵32再回到其初始(即較低的)位置。第二幅圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜是“一樣”的，但與第一幅圖像相比，陰影莫阿干涉紋圖譜的極性反轉(zhuǎn)了。也就是說(shuō)，如果第一幅圖像具有象圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54那樣的陰影莫阿干涉紋圖譜，第二幅圖像就也具有與圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54形狀相似的陰影莫阿干涉紋圖譜，但在第二幅圖像中，在圖2中是黑色的半干涉紋56將變成白色，而在圖2中是白色的半干涉紋56將變成黑色。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將兩幅圖像都數(shù)字化，然后將它們算術(shù)合成，生成一幅新圖像，該圖像具有第一幅圖像那樣的陰影莫阿干涉紋圖譜，但大大消減了來(lái)自被檢測(cè)印刷電路板34表面的光學(xué)特征的干擾。更具體地，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104對(duì)兩幅圖像進(jìn)行一次矩陣減法，從而生成具有大大消減了來(lái)自被檢測(cè)印刷電路板34表面的光學(xué)特征的干擾的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。然后用所得到的該圖像來(lái)分析表面翹曲度。
根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施例，光柵32在其較高和較低位置間移動(dòng)的距離約等于
其中，角A是光源102發(fā)出的光線在光柵32和被檢測(cè)印刷電路板34上的入射角，角B則是探測(cè)器100觀測(cè)光柵32和被檢測(cè)印刷電路板34的入射角。如圖10和圖1l所示，角B約等于零度，角A約等于45度(例如，見(jiàn)圖1中的角A)。
圖12是本發(fā)明第五種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70″″的簡(jiǎn)要側(cè)視圖。圖13是該第五種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70″″的簡(jiǎn)要俯視圖，其中只示出了成像系統(tǒng)70″″的選擇部件輪廓，以從總體上明確這些部件的相對(duì)位置。第五種實(shí)施例的成像系統(tǒng)70″″與第一種實(shí)施例中的成像系統(tǒng)70(圖3到圖5)不同，因?yàn)槠鋫魉拖到y(tǒng)132是一個(gè)滾軸傳送帶輸送系統(tǒng)132，該系統(tǒng)傳送的被檢測(cè)對(duì)象是細(xì)長(zhǎng)的柔性電路。該滾軸傳送帶輸送機(jī)構(gòu)132包括滾軸134和滾軸136，二者之間，在支架78′之上，就是所述細(xì)長(zhǎng)柔性電路。驅(qū)動(dòng)滾軸136以使其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在滾軸134和136之間沿箭頭89所示方向輸送所述細(xì)長(zhǎng)柔性電路138。細(xì)長(zhǎng)柔性電路138一邊從滾軸134上展開，一邊又繞到滾軸136上。滾軸136是通過(guò)一由安裝在支架78上的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)88′驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)帶84′驅(qū)動(dòng)的。細(xì)長(zhǎng)柔性電路138在檢測(cè)時(shí)(例如，在生成和拍攝與之有關(guān)的每一陰影莫阿干涉紋圖譜時(shí))最好處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明其它的實(shí)施例，滾軸傳送帶輸送系統(tǒng)132可以用在第二、第三、第四種實(shí)施例的成像系統(tǒng)中。
系統(tǒng)的運(yùn)作現(xiàn)在來(lái)看圖14，并參照?qǐng)D3到圖5，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第一種實(shí)施例中的成像系統(tǒng)70的工作方法200(圖14)的一個(gè)例子。方法200從步驟205開始，然后到步驟210。在步驟210，用傳送帶82傳送印刷電路板34，以使其最終到達(dá)光柵32之下并在探測(cè)器100的視野內(nèi)的位置。在步驟215，判斷印刷電路板34是否在光柵32下面并在探測(cè)器100的視野內(nèi)。在步驟215，傳感器98發(fā)揮作用，探測(cè)在其下通過(guò)的印刷電路板34并將印刷電路板34的存在通知給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104。在印刷電路板34進(jìn)入成像子系統(tǒng)90的腔94之前，使用者將傳送帶82上表面在方向89移動(dòng)的速度輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104?；谠摂?shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104計(jì)算出印刷電路板34最終如圖3和圖4所示合適地定位于探測(cè)器100下面的時(shí)刻。在步驟215持續(xù)進(jìn)行檢核，直到傳感器98探測(cè)到一個(gè)待檢測(cè)印刷電路板34，然后有一個(gè)合適的時(shí)間遲延，以便印刷電路板34如上所述正確地定位?；蛘撸梢栽诔上裣到y(tǒng)70中設(shè)置一件輔助設(shè)備118(圖5)，來(lái)探測(cè)傳送帶82的速度，然后用該探測(cè)到的速度來(lái)確定電路板34何時(shí)可以正確地定位?；蛘?，可以僅由傳感器98單獨(dú)判斷印刷電路板34是否已正確定位，即，如此設(shè)置傳感器98，使得只有當(dāng)待檢測(cè)印刷電路板34位于其正確位置時(shí)，傳感器98才能檢測(cè)到它。
一旦在步驟215作出印刷電路板34已正確地定位于光柵32下面的判斷，本方法就進(jìn)入步驟220。在步驟220，光源102發(fā)出一個(gè)短光脈沖，以產(chǎn)生能夠指示被檢測(cè)印刷電路板34的翹曲度的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。步驟220和步驟225幾乎在同一時(shí)刻完成。在步驟225，探測(cè)器100拍攝在步驟220產(chǎn)生的陰影莫阿干涉紋圖譜。在步驟230，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將在步驟225拍攝到的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。在步驟235，由一個(gè)對(duì)被檢測(cè)印刷電路板34的翹曲度進(jìn)行量化的分析子過(guò)程300(圖15)對(duì)步驟230所得的數(shù)字化圖像進(jìn)行處理。在分析子過(guò)程300執(zhí)行后，方法200就進(jìn)入步驟240，終止方法200的第一次循環(huán)。在步驟240之后，返回步驟205，對(duì)到達(dá)成像子系統(tǒng)90的下一個(gè)印刷電路板34再次執(zhí)行方法200。根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施例，一系列印刷電路板34被依次傳送到光柵32的下面。對(duì)于到達(dá)成像子系統(tǒng)90的各個(gè)相繼的印刷電路板34，方法200分別執(zhí)行一次。
圖15是用來(lái)闡釋對(duì)印刷電路板34的翹曲度進(jìn)行量化的分析子過(guò)程300的一個(gè)方法例的流程圖。該分析子過(guò)程300由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104(圖3和圖5)針對(duì)包含代表被檢測(cè)印刷電路板34表面平度的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)的數(shù)字化圖像執(zhí)行。在此，盡管是在本發(fā)明第一種實(shí)施例的情形下討論所述分析子過(guò)程300，但如下面所指出的，該分析子過(guò)程300也可以用在本發(fā)明的其它實(shí)施例中。在分析子過(guò)程300中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104(圖3和圖5)“掃描”所述數(shù)字化圖像，以確定有關(guān)被該圖像的有限區(qū)域或若干有限區(qū)域所限定的半干涉紋56(圖2)數(shù)目的數(shù)據(jù)。為提高效率，只“掃描”有限的區(qū)域。所“掃描”的有限區(qū)域如此選擇，以使得它們能夠良好地指示被檢測(cè)印刷電路板34的表面翹曲度。有關(guān)被檢測(cè)印刷電路板34平度的指標(biāo)，由所述有關(guān)半干涉紋56數(shù)目的數(shù)據(jù)提供。被檢測(cè)印刷電路板34表面上的第一點(diǎn)和被檢測(cè)印刷電路板34表面上的第二點(diǎn)之間的高差是這兩點(diǎn)所限定的半干涉紋數(shù)目的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104(圖3和圖5)沿使用者所確定的一條或者多條不同的路徑“掃描”所述數(shù)字化圖像。圖16簡(jiǎn)要示出了一個(gè)對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)印刷電路板34表面的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)的輪廓。在過(guò)程300之前，使用者最好確定出一系列路徑350，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104沿這些路徑來(lái)“掃描”從而量化表面平度。在圖16中簡(jiǎn)要示出了一些路徑350a-d。路徑350最好分散在被檢測(cè)印刷電路板34的整個(gè)圖像上。其中某些或者全部路徑的設(shè)置可以用來(lái)測(cè)量被檢測(cè)印刷電路板34的整體翹曲度?；蛘?，其中某些路徑的設(shè)置可以用來(lái)測(cè)量被檢測(cè)印刷電路板34的整體翹曲度，而其它的路徑則可以特別地設(shè)置，以針對(duì)關(guān)鍵區(qū)域，比如被檢測(cè)印刷電路板34上設(shè)置單個(gè)大型元件的地方，進(jìn)行測(cè)量。
對(duì)于單個(gè)或者一系列被檢測(cè)印刷電路板34，“掃描”的路徑350是在一個(gè)校準(zhǔn)步驟中確定的，該步驟最好由使用者在檢測(cè)不同批次的印刷電路板34之前進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)校準(zhǔn)步驟的例子，由一成像系統(tǒng)(例如，本發(fā)明實(shí)施例中的成像子系統(tǒng)90之一)拍攝一個(gè)跟被檢測(cè)印刷電路板一樣大小和型號(hào)的印刷電路板的圖像(即校準(zhǔn)圖像)。在校準(zhǔn)中，不需要使用印刷電路板34進(jìn)行平面性校正。但是，用作校準(zhǔn)目的的印刷電路板34應(yīng)當(dāng)與實(shí)際被檢測(cè)的印刷電路板34的尺寸一樣。而且，用作校準(zhǔn)目的的印刷電路板34的取向，與被檢測(cè)印刷電路板34的取向應(yīng)當(dāng)大體一致。使用，例如“FRAMEWORK”軟件，在校準(zhǔn)圖像上畫出一條或者多條分析路徑350，這些路徑覆蓋印刷電路板34上希望進(jìn)行翹曲度檢測(cè)的區(qū)域。校準(zhǔn)圖像連同在上面畫的路徑350被存進(jìn)存儲(chǔ)器112(圖5)。圖16示出了一組路徑350的例子。
再看圖15中由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104執(zhí)行的分析子過(guò)程300。過(guò)程300從步驟305開始，進(jìn)入步驟310。在步驟310，對(duì)已由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104數(shù)字化了的一幅陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)進(jìn)行操作。在步驟310，由圖16中的一系列路徑350確定的圖形被從存儲(chǔ)器112(圖5)中取出，并被疊加到正由過(guò)程300進(jìn)行測(cè)定的陰影莫阿干涉紋圖譜上。為了進(jìn)行正確的疊加，如果需要的話，可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104對(duì)正被測(cè)定的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)要取決于被檢測(cè)的印刷電路板34的取向。在步驟310，沿每一條路徑350進(jìn)行一系列亮度測(cè)量。
在步驟315，沿每一條路徑350(圖16)計(jì)數(shù)亮度的轉(zhuǎn)換。這種亮度轉(zhuǎn)換可以使用公知的特征計(jì)數(shù)技術(shù)(feature counting techniques)來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣的技術(shù)也叫做“轉(zhuǎn)換探測(cè)直線閾值法(straight-line thresholdingusing transition detection)”。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，亮度轉(zhuǎn)換由“特征計(jì)數(shù)”模塊來(lái)判定，該模塊是Dickerson視頻技術(shù)公司(佐治亞州，亞特蘭大)生產(chǎn)的820型光學(xué)傳感器系統(tǒng)中“FRAMEWORK”軟件的一部分。
圖17是一個(gè)曲線圖，示出了沿分析路徑350中的一條代表性路徑是如何判定亮度的轉(zhuǎn)換的。曲線356表示光亮度沿所述代表性分析路徑的變化。計(jì)算出一個(gè)閾值亮度，這在圖17中用虛線354表示。該閾值亮度最好是一個(gè)介于曲線356的最大亮度和最小亮度之間的值，并且一般由使用者在檢測(cè)方案設(shè)計(jì)步驟中(即在初始化設(shè)置過(guò)程中)設(shè)定，以使探測(cè)出所有半干涉紋56的能力最大化，而使噪聲最小化。
在正常操作中，對(duì)于路徑350中的一條代表性路徑，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104“繪制”出一系列代表沿該代表性路徑的每一像素的亮度的點(diǎn)(即，亮度曲線356)，計(jì)算并“繪制”出介于曲線356的最大和最小亮度之間的閾值亮度直線354，并計(jì)算出亮度曲線356穿越閾值亮度直線354的次數(shù)。換句話說(shuō)，該代表性路徑每次從被分析的陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)的亮區(qū)進(jìn)入暗區(qū)(或者，從暗區(qū)進(jìn)入亮區(qū))，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104就探測(cè)出這種變化，將之視為半干涉紋56的轉(zhuǎn)換并對(duì)之計(jì)數(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104完成前述動(dòng)作后，就總計(jì)出(即加出)每一條分析路徑350上的半干涉紋數(shù)目。
對(duì)于確立分析路徑350(圖16)，上面已部分地討論了校準(zhǔn)步驟的例子，根據(jù)該例子，使用者另外還要確定閾值。該閾值對(duì)應(yīng)于沿每一條分析路徑350所能允許的半干涉紋數(shù)目(即明暗轉(zhuǎn)換及暗明轉(zhuǎn)換次數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，每一條分析路徑350所允許的最大干涉紋數(shù)目等于該路徑長(zhǎng)度(英寸)乘以光柵分辨率(線每英寸)，再乘以允許的翹曲度(％)，最后除以100。印刷電路板的容許翹曲度規(guī)格通常表示為一個(gè)最大百分比，等于所允許的最大的平面垂直變形(vertical distortion from planrity)除以樣品兩對(duì)角之間的距離。現(xiàn)在在工業(yè)界，一般的翹曲度規(guī)格為1％、0.7％和0.4％。例如，假設(shè)路徑長(zhǎng)度為4英寸，光柵分辨率為100線每英寸，容許翹曲度為1％，則，沿該路徑所允許的干涉紋最大數(shù)目為4×100×1÷100=4條干涉紋。對(duì)于每一條路徑350，干涉紋數(shù)目的該最大值可以分別輸入“FRAMEWORK”軟件。路徑350的位置和干涉紋的最大數(shù)目最后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112(圖5)中。
在步驟320，從存儲(chǔ)器112(圖5)中取出使用者確定的閾值，將步驟315所計(jì)算出的亮度轉(zhuǎn)換次數(shù)與之對(duì)比。如果有計(jì)算值超過(guò)相應(yīng)的閾值，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟325。即，如果發(fā)現(xiàn)有分析路徑350具有超過(guò)該路徑350的容許值的干涉紋數(shù)目，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟325。在步驟325，由燈光120(圖5)的發(fā)光來(lái)指示被檢測(cè)的印刷電路板34(圖3和圖4)具有不可忽略的翹曲。或者，不用指示光源120，或除了使該指示光源120發(fā)光之外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104(圖3和圖5)還可以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，使有缺陷的印刷電路板34被標(biāo)記為“不合格”，或者將有缺陷的該印刷電路板34推出傳送帶82(圖3和圖4)，放進(jìn)一個(gè)放置報(bào)廢印刷電路板的儲(chǔ)存箱。
如果針對(duì)印刷電路板34(圖3和圖4)計(jì)算出的亮度轉(zhuǎn)換次數(shù)合格，就從步驟320轉(zhuǎn)到步驟330。在步驟330，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104(圖3和圖5)生成一個(gè)合格信號(hào)，使指示燈120(圖5)不發(fā)光?；蛘?，在步驟330，可以將該印刷電路板34標(biāo)記為“合格”。在步驟325和步驟330之后，過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟340，在該步驟，針對(duì)被檢測(cè)印刷電路板34收集到的數(shù)據(jù)被存到存儲(chǔ)器112(圖5)中，以便以后能夠?yàn)榱粟厔?shì)分析的目的而訪問(wèn)該數(shù)據(jù)。進(jìn)行趨勢(shì)分析，例如是為了查看，對(duì)于一組印刷電路板34，沿各條路徑350(圖16)的表面平度是否有質(zhì)量下降的趨勢(shì)。該信息可以用來(lái)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)工作。過(guò)程300在步驟345終止。
圖18是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施例，成像系統(tǒng)70′(圖6和圖7)的工作方法400的例子。方法400開始于步驟405，進(jìn)而到步驟410。參圖6和圖7，在步驟410，由傳送帶82傳送印刷電路板34a。在步驟415，判定傳感器98b是否探測(cè)到了印刷電路板34a，并延遲足夠的時(shí)間，以便印刷電路板34a處于探測(cè)器100b的理想視野內(nèi)。如果步驟415的判定是肯定的，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟420。在步驟420，光源102b發(fā)出閃光，并由探測(cè)器100b在步驟425拍攝到印刷電路板34a的一個(gè)圖像。在步驟425拍攝到的圖像不包括陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104在步驟430將步驟425拍攝到的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。在步驟435，印刷電路板34a繼續(xù)向光柵32傳送。
在步驟440，判定傳感器98a是否探測(cè)到了印刷電路板34a，并判定是否已經(jīng)歷一段時(shí)間遲延以便印刷電路板34a在光柵32下正確地定向并位于探測(cè)器100a的視野內(nèi)。如果步驟440的判定是肯定的，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟445。在步驟445，光源102a透過(guò)光柵32向印刷電路板34a發(fā)出閃光，生成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)，該圖譜被探測(cè)器100a在步驟450拍攝到。在步驟455，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將步驟450拍攝到的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。在步驟460，從步驟455數(shù)字化的圖像中減去步驟430數(shù)字化的圖像，從而生成第三幅增強(qiáng)了的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像(即，圖像被算術(shù)合成，或者更具體地說(shuō)，如上所述，對(duì)圖像進(jìn)行了圖像消減)。本發(fā)明所使用的改進(jìn)的“FRAMEWORK”軟件包包括一個(gè)進(jìn)行圖像消減的減法模塊。在步驟465，對(duì)步驟460所生成的圖像執(zhí)行分析子過(guò)程300(圖15)。在步驟470，方法400終止。根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施例，一系列印刷電路板34被依次傳送到光柵32下面。對(duì)于每一塊通過(guò)成像系統(tǒng)70′的印刷電路板34，方法400被依次執(zhí)行。
圖19是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施例，成像系統(tǒng)70″(圖8和圖9)的工作方法500的例子。方法500開始于步驟505，進(jìn)而到步驟510。參圖8和圖9，在步驟510，由傳送帶82向成像子系統(tǒng)90′傳送待檢測(cè)印刷電路板34。在步驟515，判定印刷電路板34是否已從傳感器98下面通過(guò)，并判定是否已過(guò)去足夠的時(shí)間以便印刷電路板34正確地定位于光柵32之下并處于探測(cè)器100的理想視野內(nèi)。如果步驟515的判定是肯定的，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟520。在步驟520，光源102b發(fā)出閃光，透過(guò)光柵32照射印刷電路板34。但由于光源126的設(shè)置，此時(shí)不形成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在步驟520執(zhí)行的近似同一時(shí)刻，步驟525被執(zhí)行，透過(guò)光柵32，探測(cè)器100拍攝到印刷電路板34的一幅圖像。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104在步驟530將步驟525拍攝到的圖像數(shù)字化。在步驟535，來(lái)自光源102的閃光透過(guò)光柵32照射印刷電路板34，生成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在步驟540，探測(cè)器100拍攝到步驟535生成的陰影莫阿干涉紋圖譜。從步驟520直到步驟540，每一步都是緊湊地連續(xù)進(jìn)行的。在步驟545，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將步驟540拍攝到的圖像數(shù)字化。在步驟550，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104從步驟545數(shù)字化的圖像中減去步驟530數(shù)字化的圖像，從而生成增強(qiáng)了的陰影莫阿干涉紋圖譜(即，圖像被算術(shù)合成，或者更具體地說(shuō)，如上所述，對(duì)圖像進(jìn)行了圖像消減)。在步驟555，對(duì)步驟550所生成的圖像執(zhí)行分析子過(guò)程300(圖15)。在步驟560，方法500終止。根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施例，一系列印刷電路板34被依次傳送到光柵32下面。對(duì)于每一塊在傳送帶82上相繼通過(guò)的印刷電路板34，方法500都被執(zhí)行。
圖20是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第四種實(shí)施例，成像系統(tǒng)70(圖10和圖11)的工作方法600的例子。方法600開始于步驟605，進(jìn)而到步驟610。參圖10和圖11，在步驟610，向成像子系統(tǒng)90′傳送待檢測(cè)印刷電路板34。在步驟615，判定傳感器98是否探測(cè)到了印刷電路板34，并判定是否已有足夠的時(shí)間遲延以便印刷電路板34正確地定位于光柵32之下并處于探測(cè)器100的視野內(nèi)。如果步驟615的判定是肯定的，過(guò)程就轉(zhuǎn)到步驟620。在步驟620，光源102發(fā)出閃光，透過(guò)光柵32照射印刷電路板34，生成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在步驟625，探測(cè)器100拍攝到在步驟620生成的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。在步驟630，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將步驟625拍攝到的圖像數(shù)字化。在步驟635，操縱電子螺線管128以提升光柵32。在步驟640，光源102再次發(fā)出閃光，透過(guò)光柵32照射印刷電路板34，生成與步驟625的陰影莫阿干涉紋圖譜大致相同的陰影莫阿干涉紋圖譜，只不過(guò)如上所述，其極性被反轉(zhuǎn)了。在步驟645，探測(cè)器100拍攝到步驟640生成的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。從步驟620直到步驟645，每一步都是緊湊地連續(xù)進(jìn)行的。在步驟650，光柵32被降低。在步驟655，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)104將步驟645拍攝到的圖像數(shù)字化。在步驟660，從步驟655的圖像中減去步驟630的圖像，從而生成增強(qiáng)的陰影莫阿干涉紋圖譜(即，圖像被算術(shù)合成，或者更具體地說(shuō)，如上所述，對(duì)圖像進(jìn)行了圖像消減)。在步驟665，對(duì)步驟660所生成的圖像執(zhí)行分析子過(guò)程300(圖15)。在步驟670，方法600終止。根據(jù)本發(fā)明第四種實(shí)施例，一系列印刷電路板34被依次傳送到光柵32下面。對(duì)于相繼通過(guò)的每一塊印刷電路板34都執(zhí)行方法600。
圖21是一個(gè)流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第五種實(shí)施例，成像系統(tǒng)70″″(圖12和圖13)的工作方法700的例子。方法700開始于步驟705，進(jìn)而到步驟710。參圖12和圖13，在步驟710，運(yùn)轉(zhuǎn)滾軸傳送帶輸送機(jī)構(gòu)132，從而移動(dòng)細(xì)長(zhǎng)柔性電路138。在傳感器98探測(cè)到電路138上的一個(gè)標(biāo)記，并且經(jīng)歷了一段時(shí)間遲延以便電路138的第一部分到達(dá)光柵32之下并處于探測(cè)器100的視野之內(nèi)后，方法700從步驟715進(jìn)到步驟720。在步驟720，光源102發(fā)出閃光，透過(guò)光柵32照射電路138，生成陰影莫阿干涉紋圖譜(例如圖2中的陰影莫阿干涉紋圖譜54)。在步驟725，由探測(cè)器100拍攝在步驟720生成的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。在步驟730，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107將步驟725拍攝到的圖像數(shù)字化。在步驟735，對(duì)步驟730的數(shù)字化圖像執(zhí)行分析子過(guò)程300(圖15)。在步驟740，請(qǐng)求傳感器198判斷是否已到達(dá)電路138的終端。若還沒(méi)有，就對(duì)電路138的下一段重復(fù)步驟720到735。當(dāng)在步驟740判斷出已到達(dá)電路的終端時(shí)，過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟745，方法700終止。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)探測(cè)器100拍攝圖像時(shí)，印刷電路板34和細(xì)長(zhǎng)柔性電路138處于移動(dòng)狀態(tài)中。對(duì)于探測(cè)器100拍攝到的每一幅圖像，相應(yīng)的脈沖光源102、126最好發(fā)出一個(gè)短光脈沖，以便將被成像的印刷電路板34或柔性電路138的運(yùn)動(dòng)“固定”下來(lái)，從而使得印刷電路板34或柔性電路138的運(yùn)動(dòng)對(duì)拍攝到的圖像的負(fù)面影響最小(即，探測(cè)器100拍攝到基本上不模糊的圖像，或者說(shuō)基本上清晰的圖像)。
在本發(fā)明的本公開文件中，印刷電路板34和細(xì)長(zhǎng)柔性電路138應(yīng)當(dāng)視為包括但不僅限于用聚合物、聚合物纖維復(fù)合材料、金屬、陶瓷以及這些材料的組合制造的電子互連器件，以及處于制造中間步驟的這類電子互連器件(例如，在銅箔被刻圖為電路布圖之前的銅箔疊層板材料)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，盡管在本公開文件中主要是針對(duì)印刷電路板34和細(xì)長(zhǎng)柔性電路138闡述本發(fā)明，但本發(fā)明可以應(yīng)用于任何類型的需要測(cè)量表面平度的樣品。本領(lǐng)域技術(shù)人員還知道，為執(zhí)行上面所描述的步驟和方法，可以編寫出計(jì)算機(jī)程序，然后由中央處理器108(圖5)來(lái)執(zhí)行。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，在上面所描述的任何方法中，如果沒(méi)有接收到所需要的輸入數(shù)據(jù)，過(guò)程將被終止。
本發(fā)明是結(jié)合特定的實(shí)施例描述的，但這些實(shí)施例在各個(gè)方面都只是說(shuō)明性的，而不是限制性的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從屬于本發(fā)明而并不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍的其它的實(shí)施例是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的范圍不是由前述說(shuō)明所限定的，而是由附后的權(quán)利要求所限定的。
權(quán)利要求
1.一種量化被測(cè)量對(duì)象的表面平度的方法，包括下列步驟將一個(gè)測(cè)量對(duì)象傳送到一個(gè)光柵下；生成指示被測(cè)量對(duì)象表面平度的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像，包括下列步驟透過(guò)所述光柵照射被測(cè)量對(duì)象，生成陰影莫阿干涉紋圖譜，和用一個(gè)探測(cè)器觀測(cè)所述陰影莫阿干涉紋圖譜；和確定出一個(gè)與所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)區(qū)域所限定的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)，從而由該參數(shù)指示被測(cè)量對(duì)象的表面平度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟將所述參數(shù)與一個(gè)閾值相比較，以確定被測(cè)量對(duì)象是否有不可忽略的翹曲；和根據(jù)比較步驟的結(jié)果生成一個(gè)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，生成圖像的步驟還包括下列步驟拍攝一系列圖像，并從所述圖像中的一張圖像中減去另一張圖像，以便增強(qiáng)所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，傳送步驟包括依次傳送一系列被測(cè)量對(duì)象到所述光柵下的步驟，并且對(duì)于所述系列被測(cè)量對(duì)象中的每一個(gè)，都重復(fù)進(jìn)行所述圖譜生成、參數(shù)確定和信號(hào)生成步驟。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，傳送步驟包括下述步驟將被測(cè)量對(duì)象放置到一個(gè)從所述光柵下通過(guò)的移動(dòng)的傳送裝置的表面，以便該被測(cè)量對(duì)象隨所述傳送裝置表面一同從所述光柵下通過(guò)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，圖像生成步驟依據(jù)下述步驟的結(jié)果自動(dòng)運(yùn)作判定被測(cè)量對(duì)象位于所述光柵之下，并位于探測(cè)器的視野之內(nèi)，該步驟又包括用一個(gè)傳感器探測(cè)被測(cè)量對(duì)象的位置的步驟。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，參數(shù)確定步驟包括下述步驟確定一條穿越所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)部分的路徑，并確定出一個(gè)與該路徑所穿過(guò)的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，參數(shù)確定步驟包括下述步驟確定一系列穿越所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)部分的路徑，并確定出與所述系列路徑所穿過(guò)的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述被測(cè)量對(duì)象是細(xì)長(zhǎng)的，所述傳送步驟包括下述步驟將所述細(xì)長(zhǎng)被測(cè)量對(duì)象的一端往一個(gè)第一滾軸上盤繞，同時(shí)將該細(xì)長(zhǎng)被測(cè)量對(duì)象的另一端從一個(gè)第二滾軸上展開，以此將細(xì)長(zhǎng)被測(cè)量對(duì)象向所述光柵下移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像生成步驟包括一個(gè)圖像拍攝步驟，并且，其中所述照射步驟包括下述步驟用一個(gè)光脈沖照射被測(cè)量對(duì)象，以便所述傳送步驟所造成的被測(cè)量對(duì)象的運(yùn)動(dòng)對(duì)被拍攝到的圖像的模糊效應(yīng)最弱。
11.一種量化被測(cè)量對(duì)象的表面平度的方法，包括下列步驟將一個(gè)測(cè)量對(duì)象放置到一個(gè)光柵下；生成指示被測(cè)量對(duì)象表面平度的陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像，包括下列步驟透過(guò)所述光柵照射被測(cè)量對(duì)象，生成陰影莫阿干涉紋圖譜，和用一個(gè)探測(cè)器觀測(cè)所述陰影莫阿干涉紋圖譜；和確定出一個(gè)與所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)區(qū)域所限定的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)，從而由該參數(shù)指示被測(cè)量對(duì)象的表面平度；將所述參數(shù)與一個(gè)閾值相比較，以確定被測(cè)量對(duì)象是否有不可忽略的翹曲；和根據(jù)比較步驟的結(jié)果生成一個(gè)信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，生成圖像的步驟還包括下列步驟拍攝一系列圖像，并從所述圖像中的一張圖像中減去另一張圖像，以便增強(qiáng)所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像。
13.一種生成陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的方法，包括下列步驟拍攝一幅第一圖像，該圖像包括指示表面平度的陰影莫阿干涉紋圖譜；拍攝一幅所述表面的第二圖像；和將所述第一圖像和第二圖像算術(shù)合成，生成一幅含陰影莫阿干涉紋圖譜的第三圖像，其中，所述合成步驟增強(qiáng)了所述第三圖像，以便第三圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜比所述第一圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜更加容易辨別。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括下列步驟確定出一個(gè)與所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)區(qū)域所限定的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)，從而由該參數(shù)指示被測(cè)量對(duì)象的表面平度；將所述參數(shù)與一個(gè)閾值相比較，以確定被測(cè)量對(duì)象是否有不可忽略的翹曲；和根據(jù)比較步驟的結(jié)果生成一個(gè)信號(hào)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，拍攝第一圖像的步驟包括下列步驟將被測(cè)量對(duì)象傳送到一個(gè)光柵下；透過(guò)所述光柵照射被測(cè)量對(duì)象，生成陰影莫阿干涉紋圖譜，和用一個(gè)探測(cè)器拍攝所述陰影莫阿干涉紋圖譜。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一圖像還包括被測(cè)量對(duì)象的表面特征，其中所述第二圖像包括被測(cè)量對(duì)象的表面特征，并且其中，所述合成步驟包括下述步驟從第一圖像中減去第二圖像，以便第三圖像中不包括第一圖像和第二圖像中的至少部分表面特征，從而使得第三圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜比第一圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜更加容易辨別。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述陰影莫阿干涉紋圖譜是第一陰影莫阿干涉紋圖譜，所述第一圖像則包括該第一陰影莫阿干涉紋圖譜，其中所述第二圖像包括一個(gè)第二陰影莫阿干涉紋圖譜，該圖譜與所述第一陰影莫阿干涉紋圖譜相比大致相似，但極性被反轉(zhuǎn)，并且其中，所述合成步驟包括下述步驟從第一圖像中減去第二圖像，以便第三圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜比第一圖像中的陰影莫阿干涉紋圖譜更加容易辨別。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該方法還包括下列步驟將被測(cè)量對(duì)象傳送到一個(gè)光柵下；并在一個(gè)第一高度和一個(gè)第二高度之間移動(dòng)該光柵，其中，當(dāng)光柵位于所述第一高度時(shí)，執(zhí)行拍攝第一圖像的步驟，該步驟包括下述步驟透過(guò)所述光柵照射被測(cè)量對(duì)象，生成第一陰影莫阿干涉紋圖譜，和用一個(gè)探測(cè)器拍攝所述第一陰影莫阿干涉紋圖譜；和其中，當(dāng)光柵位于所述第二高度時(shí)，執(zhí)行拍攝第二圖像的步驟，該步驟包括下述步驟透過(guò)所述光柵照射被測(cè)量對(duì)象，生成第二陰影莫阿干涉紋圖譜，和用一個(gè)探測(cè)器拍攝所述第二陰影莫阿干涉紋圖譜。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，算術(shù)合成步驟包括從所述第二圖像中減去所述第一圖像的步驟。
20.一個(gè)用來(lái)測(cè)量被測(cè)量對(duì)象的表面平度的系統(tǒng)，包括一個(gè)沿一條路徑移動(dòng)被測(cè)量對(duì)象的傳送裝置；一個(gè)懸在所述路徑上方的光柵；一個(gè)照射裝置，該裝置懸在所述光柵上方，用來(lái)在被測(cè)量對(duì)象位于傳送裝置上的同時(shí)透過(guò)所述光柵至少部分地照射所述被測(cè)量對(duì)象的一個(gè)表面，以生成該表面的一個(gè)陰影莫阿干涉紋圖譜；和一個(gè)用來(lái)拍攝所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的探測(cè)器。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述傳送裝置包括一個(gè)連續(xù)傳送帶，該傳送帶有一個(gè)移動(dòng)的上表面，由它確定所述路徑。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括用來(lái)在一個(gè)所述路徑上的第一高度和一個(gè)所述路徑上的第二高度之間移動(dòng)所述光柵的裝置，以生成極性大致反轉(zhuǎn)的陰影莫阿干涉紋圖譜。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)傳感器，用來(lái)探測(cè)在所述傳送裝置上移動(dòng)的被測(cè)量對(duì)象，并指示該被測(cè)量對(duì)象何時(shí)能位于光柵之下并位于所述探測(cè)器視野內(nèi)，所述照射裝置和所述探測(cè)器的運(yùn)作都要依據(jù)該傳感器的探測(cè)結(jié)果。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)裝置，用來(lái)確定出一個(gè)與所述陰影莫阿干涉紋圖譜的圖像的至少一個(gè)區(qū)域所限定的干涉紋數(shù)目有關(guān)的參數(shù)，從而由該參數(shù)指示被測(cè)量對(duì)象的表面平度；將所述參數(shù)與一個(gè)閾值相比較，以確定被測(cè)量對(duì)象是否有不可忽略的翹曲；和根據(jù)比較步驟的結(jié)果生成一個(gè)信號(hào)。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述傳送裝置包括一個(gè)連續(xù)傳送帶，該傳送帶有一個(gè)移動(dòng)的上表面，由它確定所述路徑，并且，其中，該系統(tǒng)還包括一個(gè)傳感器，用來(lái)探測(cè)在所述傳送裝置上移動(dòng)的被測(cè)量對(duì)象，并指示該被測(cè)量對(duì)象何時(shí)能位于光柵之下并位于所述探測(cè)器視野內(nèi)，所述照射裝置和所述探測(cè)器的運(yùn)作都要依據(jù)該傳感器的探測(cè)結(jié)果。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述被測(cè)量對(duì)象是一印刷電路板。
27.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述被測(cè)量對(duì)象是細(xì)長(zhǎng)的，所述傳送裝置包括有滾軸，該被測(cè)量對(duì)象盤繞在所述滾軸上并在其間被傳送。
28.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述照射裝置包括一個(gè)頻閃燈。
全文摘要
一種用來(lái)通過(guò)分析陰影莫阿干涉紋圖譜來(lái)測(cè)量電子互連元件比如印刷電路板(34)的表面特征的系統(tǒng)。印刷電路板(34)載在一個(gè)位于一光柵(32)下方的連續(xù)傳送裝置(82)上。對(duì)于每一塊印刷電路板(34),依據(jù)所述印刷電路板(34)已正確地定位于一光柵(32)之下并在一攝像機(jī)(100)的視野范圍內(nèi)的判定,生成一幅陰影莫阿干涉紋圖譜。在一條或者多條分析路徑上,所述陰影莫阿干涉紋圖譜的干涉紋被量化,以判斷所述印刷電路板(34)是否有不可忽略的翹曲,并在該情形下生成一個(gè)信號(hào)。對(duì)于每一塊印刷電路板(34),可以拍攝多幅圖像并將它們用圖像消減法進(jìn)行數(shù)學(xué)合成,以生成增強(qiáng)的陰影莫阿干涉紋圖譜,然后由之分析表面翹曲度。
文檔編號(hào)G01B11/30GK1210585SQ97192108
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1997年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月5日
發(fā)明者德克·A·茲韋默, 帕特里克·B·哈塞爾 申請(qǐng)人:電子器件封裝有限責(zé)任公司