СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ

1. Устройство (10) для оптического измерения поверхности тестируемого изделия (5), в частности изделия печатной платы (PCB), в отношении контроля пасты для пайки расплавлением полуды, содержащее по меньшей мере один источник (1) белого света для излучения луча белого света, по меньшей мере один коллимационный блок (4) для коллимирования упомянутого луча белого света (30), по меньшей мере один блок спектрометра, предпочтительно оптическую призму (2) или оптическую дифракционную решетку (51) для расщепления упомянутого луча белого света (30) на луч мультихроматического света (31), направляемый на упомянутое тестируемое изделие (5) под предварительно заданным углом γ падения, и по меньшей мере одну камеру (3) для записи отраженного луча монохроматического света (32) упомянутого тестируемого изделия (5), так что информация о высоте поверхности по оси z упомянутого тестируемого изделия (5) может извлекаться из значения оттенка упомянутого отраженного луча монохроматического света (32) при относительном перемещении упомянутого тестируемого изделия (5) по направлению (9) сканирования по оси x,
отличающееся тем, что
упомянутый источник (1) белого света представляет собой LED-полоску (40), которая выполнена с возможностью получения ленточного луча белого света, в которой по меньшей мере одна микролинза (41) оптически соединена с по меньшей мере одним LED для предварительного выпрямления упомянутого луча белого света (30), и упомянутый коллимационный блок (4) выполнен с возможностью коллимирования упомянутого луча (30) белого света на 360° с качеством коллимирования 2° или менее и формирования ленточного луча белого света, перпендикулярного упомянутому направлению (9) сканирования, и содержит по меньшей мере одну линзу (42, 43, 44, 45), предпочтительно цилиндрическую линзу (42), и по меньшей мере одно средство (50) апертуры, предпочтительно регулируемую апертуру щелевой диафрагмы.
2. Устройство по п.1, в котором упомянутый источник (1) белого света имеет непрерывный спектр (55) и/или полоса частот спектра (55) является изменяемой предпочтительно в диапазоне длин волн 350-850 нм и/или интенсивность источника (1) белого света является регулируемой предпочтительно посредством затемнения упомянутого источника (1) света или посредством селективного включения или выключения двух или более источников (1) света параллельно.
3. Устройство (10) по п.1 или 2, в котором многочисленные LED из LED-полоски (40) могут селективно включаться или выключаться для увеличения интенсивности и/или длины луча (30) белого света по направлению оси y, перпендикулярному упомянутому направлению (9) сканирования.
4. Устройство (10) по п.1 или 2, дополнительно содержащее средство транспортировки при сканировании для относительной транспортировки упомянутого тестируемого изделия (5) или упомянутого источника (1) света, блока спектрометра, коллимационного блока (4) и камеры (3) по направлению (9) сканирования.
5. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутой камерой (3) является камера сканирования строки, предпочтительно содержащая блок (24) апертуры камеры и/или блок параллаксной линзы для уменьшения эффектов параллакса, в частности блок цилиндрической линзы или круглой линзы, для приема луча монохроматического света (32), отраженного от упомянутого луча мультихроматического света (31) упомянутым тестируемым изделием (5), и/или упомянутой камерой (3) является цифровая камера с разрешающей способностью оттенков по меньшей мере 8 бит, предпочтительно регулируемой разрешающей способностью оттенков 10, 12 бит или более, и/или упомянутая камера (3) содержит два или более ряда сканирования строки, причем каждый ряд содержит цветной фильтр для увеличения чувствительности к оттенкам, и/или упомянутая камера (3) содержит по меньшей мере один серый или черный/белый ряд сканирования для повышения качества сканирования, или упомянутой камерой (3) является камера сканирования области, посредством чего единственный или многочисленные ряды сканирования упомянутой области сканирования могут извлекаться для обработки информации о высоте оттенков.
6. Устройство по п.1 или 2, содержащее по меньшей мере две или более камеры (3), расположенные по направлению оси y, перпендикулярному упомянутому направлению (9) сканирования x, для параллельного сканирования, таким образом увеличивая ширину сканирования упомянутого изделия (5), и/или упомянутые камеры (3) стереометрически располагаются для 3D-сканирования упомянутого изделия (5) для уменьшения эффектов затенения и освещения.
7. Устройство по п.1 или 2, дополнительно содержащее блок (21) управления с электрическим соединением с по меньшей мере упомянутой камерой (3), упомянутый блок (21) управления содержит средство (22) управления и средство (23) отображения высоты оттенков, выполненные с возможностью по меньшей мере управления упомянутой камерой (3) и отображения значений оттенков изображения, захваченного упомянутой камерой (3), на информацию о высоте поверхности упомянутого изделия (5).
8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее средство регулировки, управляемое упомянутым средством (22) управления упомянутого блока (21) управления для регулировки ширины d (6) спектра цветов упомянутого мультихроматического луча (31), в частности для регулировки ширины w (17) апертуры упомянутого коллимационного блока (4), и/или для регулировки высоты b расщепления луча, расстояния a между оптической линией источника (1) и камеры (3) или упомянутого угла α призмы упомянутого блока спектрометра для регулировки чувствительности измерения высоты.
9. Способ оптического измерения поверхности тестируемого изделия (5), в частности изделия PCB для контроля пасты для пайки расплавлением полуды, используя устройство по любому из вышеупомянутых пунктов,
в котором луч белого света излучается упомянутым источником (1) белого света и выпрямляется и коллимируется упомянутым коллимационным блоком (4) в параллельный узкий луч (30), проходящий через упомянутый блок (2, 51) спектрометра, посредством которого он расщепляется на спектр (55) цветов, отражение которого на упомянутом изделии (5) или его компонентах записывается упомянутой камерой (3) при перемещении упомянутого изделия (5) по направлению (9) сканирования относительно упомянутой камеры (5), так что изображение, составленное упомянутой камерой (3) из индивидуальных изображений, отображает все части на поверхности упомянутого изделия (5), и размеры изображения по направлению оси x и y соответствуют фактическим размерам упомянутого изделия (5), и одновременно значения оттенков изображения, т.е. значения цветовой части [R,G,B] индивидуальных пикселей, назначаются значениям высоты поверхности упомянутого изделия (5).
10. Способ по п.9, в котором отображение высоты оттенков значений оттенка спектра (55) цветов на значения высоты z поверхности калибруется по меньшей мере одной последовательной записью наклонной поверхности объекта (19) калибровки, причем угол β (20) калибровки известен заранее с высокой точностью, и сохранением карты высоты оттенков в средстве (23) отображения высоты оттенков.
11. Способ по п.9 или 10,
в котором геометрическое положение упомянутой камеры (3) и упомянутого источника (1) света являются статичными в процессе всего времени сканирования и/или отображение высоты оттенков в реальном времени выполняется во время сканирования, используя упомянутую карту высоты оттенков.
12. Способ по п.9 или 10,
в котором упомянутая камера (3) последовательно записывает построчно значения оттенков поверхности упомянутого изделия (5) при относительном перемещении упомянутой камеры (3) по отношению к упомянутому изделию (5) по направлению (9) сканирования.
13. Способ по п.9 или 10,
в котором упомянутая камера (3) и упомянутый белый свет (1) регулируются так, что начало (7) упомянутого спектра (55) цветов отображается на нулевую высоту, и/или значения оттенков, записанных упомянутой камерой (3), преобразуются посредством функции калибровки, предпочтительно посредством карты высоты оттенков, в фактическую высоту поверхности изделия (5) или его компонентов.
14. Способ по п.9 или 10,
в котором 3D-модель изделия (5) создается на основе измеренных значений x и y изображения упомянутой камеры (3) и значения высоты z на основе значений оттенков упомянутого изображения на оси x и y.
15. Способ по п.9 или 10, который используется для измерения размеров изделия (5), в частности для измерения и контроля положения и высоты пасты для пайки расплавлением полуды на изделии PCB или солнечного элемента, и/или для измерения шероховатости поверхности упомянутого изделия (5).