精密阻焊剂配准检查方法

专利名称：精密阻焊剂配准检查方法
法技术领域
本发明一般涉及机器视觉检查系统，尤其涉及检查位于荧光材料内的工件特征的方法。
背景技术：
精确机器视觉检查系统(或简称“视觉系统”)可以用于获得检查对象的精确尺寸测量并且检查各种其它对象的特性。这样的系统可以包括计算机、照相机和光学系统，以及精确台架(stage)，该精确台架是在多个方向上可移动的，以允许照相机扫描正在检查的工件的特征。市场上有售的一个示例性现有技术系统是来自位于Aurora，IL的Mitutoyo America公司(MAC)的基于PC的视觉系统和QVPAK 软件的QUICK VISION 系列。总地描述视觉系统和QVPAK 软件的QUICK VKION 系列的特征和操作，例如，在2003年 1 月公开的 QVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine User' s Guide,以及 1996 年 9 月公开的 Q VPAK 3D CNC Vision Measuring Machine Operation Guide，其每一个以参考的方式全部结合于此。如QV-302Pro型号所例示的该产品例如能够使用显微镜型光学系统来以各种放大倍率提供工件图像，并且按照需要移动台架以横跨(traverse)超出任何单个视频图像的限制的工件表面。在这样的系统的给定的期望放大倍率、测量分辨率，以及物理大小限制的情况下，单个视频图像典型地仅仅涵盖正在观察或者检查的工件的一部分。
机器视觉检查系统一般利用自动视觉检查。美国专利第6，M2，180(' 80专利) 教导这样的自动视频检查的各个方面并且以参考的方式全部结合于此。如在'180专利中所教导的，自动视频检查计量仪器一般具有允许用户为每个特定工件配置定义自动检查事件序列的编程能力。这一点可以由以下实现例如基于文本的编程；或通过记录模式，或者通过两种方法的组合，所述记录模式存储与用户在图形用户界面的帮助下执行检查操作序列对应的机器控制指令序列来逐步“学习”检查事件序列。这样的记录模式通常称作“学习模式”或“训练模式”。一旦以“学习模式”定义检查事件序列，则然后可以将这样的序列用于在“运行模式”期间自动获取(以及附加地分析或者检查)工件的图像。
一般将包括特定检查事件序列的机器控制指令(即，如何获取每个图像以及如何分析/检查每个获取的图像)存储为对于具体工件配置特定的“部件加工程序(part program)”或“工件程序(workpiece program)”。例如，部件加工程序定义如何获取每个图像，诸如如何在什么照明等级、在什么放大倍率等级相对工件定位照相机，等等。另外，例如，通过使用诸如边缘/边界检测视频工具之类的一个或多个视频工具，部件加工程序定义如何分析/检查获取的图像。
视频工具(或简称“工具”)以及其它图形用户界面特征可以手动地用于完成手动检查和/或机器控制操作(以“手动模式”)。还可以在学习模式期间记录它们的设置参数和操作，从而创建自动检查程序或“部件加工程序”。视频工具可以包括例如边缘/边界检测工具、自动聚焦工具、形状或者图案匹配工具、尺寸测量工具等等。
机器视觉检查系统的一种应用是对印刷电路板(PCB)进行检查，其中，可以期望5测量阻焊层中的图案(pattern)和意图暴露和/或由阻焊层绝缘(isolate)的导电特征之间的配准(registration)关系。用于测量阻焊剂配准的现有技术方法既不够快、不够精确，也不够鲁棒，以可靠地满足对当前或未来一代PCB技术中出现的日益增加的小的特征的检查需求。一些阻焊剂包括荧光材料。一些已知机器视觉检查系统能够用不引起荧光工件特征发荧光的光和引起荧光工件特征发荧光的光来进行成像。例如，U. S.专利第 5,039,868(' 868专利)公开了这样的检查系统。然而，'868专利一般涉及印刷电路板上特征的图案识别，并且没有解决以下问题聚焦操作和用于对由阻焊层和/或有关边缘间隔等遮蔽(obscure)的工件特征边缘位置生成高分辨率和高可重复测量的手段，这可能需要用10微米级或者更小的精度来测量。将期望改进与用于定位意图被暴露和/或被荧光材料层(诸如阻焊层之类)绝缘的特征有关的检查方法。发明内容
提供该发明内容，从而以简化形式引入在下面的具体实施例中进一步详细描述的构思的选择。该发明内容不意图标识要求保护的主题的关键特征，也不意图用作帮助确定要求保护的主题的范围。
提供一种用于操作机器视觉检查系统的方法，以确定诸如可以用于获取荧光图像的可靠和可重复的荧光成像高度，所述荧光图像用于准确地并且可重复地确定要在荧光材料(例如，荧光材料层)内检查的工件边缘的位置。在一个应用中，方法可以用作用于测量相对于覆盖印刷电路板的导电元件的阻焊层的配准或重叠尺寸的处理的一部分。
在各种实施例中，该方法可以包括步骤(a)定位工件表面的暴露部分，使得可以通过机器视觉检查系统确定其高度，其中，暴露部分没有被荧光材料层覆盖并且相对于荧光材料层内的高度具有沿着聚焦轴的特性表面高度；(b)配置机器视觉检查系统，以确定暴露部分的高度；(c)确定暴露部分的高度；(d)确定要用于位于荧光材料层内的工件特征边缘的荧光成像的荧光成像高度，其中，关于暴露部分的确定高度确定荧光成像高度；以及执行(e)和(f)中的至少一个，其中(e)包括与部件加工程序相关联地存储确定的荧光成像高度，用于以后当获取用于检查位于荧光材料层内的工件特征边缘的荧光图像时使用 (例如，工件特征边缘代表位于使用部件加工程序检查的对应工件上的对应的荧光材料层内的对应工件特征边缘)，以及(f)包括当获取用于检查位于荧光材料层内的工件特征边缘的荧光图像时，在执行部件加工程序期间使用关于暴露部分的确定高度而确定的荧光成像高度。
在一些实施例中，工件是代表性工件并且与机器视觉检查系统的学习模式操作相关联地执行该方法，其用于创建要用于检查与代表性工件类似的工件的部件加工程序，并且方法包括执行步骤(a)、(b)、(C)、(d)和(e)。在一些实施例中，以学习模式执行的方法还可以包括步骤(g)在机器视觉检查系统的视场内定位位于荧光材料层内的工件特征边缘；(h)在确定的荧光成像高度定位机器视觉检查系统；(i)使用引起荧光材料发荧光并且输出荧光成像光的激发波长分布来照射视场；(j)在使用激发波长分布照射视场的同时， 使用荧光成像高度来获取视场的荧光图像；以及(k)基于荧光图像中的对应强度改变的位置，确定位于荧光材料内的工件特征边缘的位置。在一些实施例中，步骤(g)、(h)、(i)和 (j)可以作为步骤(d)的一部分执行，以评估结果并且细化对确定的荧光成像高度的初步CN 102538669 A估计。在一些实施例中，步骤(k)还可以作为步骤(d)的一部分执行，以评估边缘检测结果并且在步骤(d)中可以确定更有效的荧光成像高度。在其它应用中，步骤(g)、(h)、(i)和 (j)，以及在一些情形下(k)可以被简单地执行以评估并且确认对在步骤(d)中确定的荧光成像高度的有效性。在一些学习模式实施例中，步骤(k)包括配置边缘检测视频工具的参数，以及使用该视频工具从而确定代表性工件上的工件特征边缘的位置，并且该方法还包括步骤(1)，其包括与部件加工程序相关联地存储边缘检测视频工具的配置参数，以稍后用于确定与代表性工件类似的工件的荧光图像的工件特征边缘的位置。
在一些实施例中，通过执行部件加工程序来与机器视觉检查系统的操作运行模式相关联地执行方法，所述部件加工程序包括检查位于与用于创建部件加工程序的代表性工件类似的工件上的荧光材料内的工件特征边缘，并且所述方法包括执行步骤(a)、(b)、(c)、 (d)和(f)。在这样的实施例中，在步骤(d)，确定用于工件特征边缘的荧光成像的荧光成像高度可以包括调用与该工件特征边缘相关联地存储在部件加工程序中的荧光成像高度信息，以及基于该信息确定荧光成像高度。例如，在各种实施例中，在学习模式期间，荧光成像高度可以被确定并且在部件加工程序中被存储为与暴露部分的确定高度相关的偏移尺寸。 然后，在运行模式期间，偏移尺寸可以被调用并且被添加到运行模式期间确定的暴露部分的确定高度，从而确定运行模式期间使用的荧光成像高度。在一些实施例中，可以将荧光成像高度确定为与暴露部分的确定高度相同(例如，缺少偏移尺寸或者是零)。
在各种实施例中，以运行模式执行的方法还可以包括步骤(g)在机器视觉检查系统的视场内定位位于荧光材料层内的工件特征边缘；(h)在确定的荧光成像高度定位机器视觉检查系统；(i)使用引起荧光材料发荧光并且输出荧光成像光的激发波长分布来照射视场；(j)在使用激发波长分布照射视场的同时使用荧光成像高度来获取视场的荧光图像；以及(k)基于荧光图像中的对应强度改变的位置，确定位于荧光材料内的工件特征边缘的位置。在一些运行模式实施例中，步骤(k)包括根据存储在该部件加工程序中的相关联的参数来配置机器视觉检查系统的边缘检测视频工具，并且使用边缘检测视频工具从而在荧光图像中确定工件特征边缘的位置。
在包括执行步骤(k)的一些实施例中，该方法还包括步骤(m)确定荧光材料层的边缘的位置；以及(η)确定荧光材料层的层边缘的位置和在荧光材料层下面被遮掩的工件特征边缘的位置之间的尺寸关系测量。在这样的实施例中，荧光材料层的边缘可以有利地是邻近暴露部分的边缘，并且可以使用在步骤(b)建立的机器视觉检查系统的第一配置提供该边缘的图像，并且可以在该图像中确定荧光材料层的边缘。在其它这样的实施例中，可以有利地将荧光材料层的边缘包括在步骤(j)获取的视场的荧光图像中，并且可以在该图像中确定荧光材料层的边缘。
在一些实施例中(例如，当机器视觉检查系统的照相机对于激发波长分布的波长是敏感的时)，机器视觉检查系统可以包括荧光成像滤波器，该荧光成像滤波器在获取荧光图像时阻挡用作照射的激发波长分布的至少一个波长，并且使荧光材料发射的至少一个波长的荧光成像光通过，并且在步骤(j)，获取荧光图像包括使用该荧光成像滤波器来滤波用于形成荧光图像的图像光(例如，通过将荧光成像滤波器插入成像路径)。通过阻挡从各种表面反射的激发光，在作为结果图像中更清楚地看见荧光材料内被荧光照射的特征。
对于某些应用的最佳精度和可靠性，可以有利地使用该方法的实施例，其中，确定荧光成像高度，使得其落入荧光材料层内，和/或其中工件表面的暴露部分具有落入荧光材料层的高度尺寸内的表面高度，和/或选择工件表面的暴露部分，使得其近似 (nominally)位于与具有在荧光材料下面被遮蔽的工件特征边缘的材料层的表面相同的表面高度，虽然在所有的应用中实现这些特征可能不是可行的。
在一些实施例中，机器视觉检查系统包括表面高度传感器，该表面高度传感器包括触摸探头型传感器、光学三角测量型传感器以及聚焦信号传感器中的一个，并且步骤(a) 可以包括在表面高度传感器的工作范围内定位暴露部分，步骤(b)可以包括配置机器视觉检查系统，以使用表面高度传感起来确定暴露部分的高度；以及步骤(c)可以包括使用表面高度传感器来确定暴露部分的高度。
在一些实施例中(例如，当高度传感器不用于确定暴露部分的高度时)，步骤(a) 可以包括在机器视觉检查系统的视场中定位暴露部分，步骤(b)可以包括以第一配置来配置机器视觉检查系统，以提供至少暴露部分的图像，以及步骤(c)可以包括在机器视觉检查系统处于第一配置中的同时、基于在不同高度获取的暴露部分的图像来确定暴露部分的聚焦高度，并且使用该聚焦高度作为暴露部分的确定高度。
在一些实施例中，机器视觉检查系统包括可控制的照明，该可控制的照明不仅输出用于荧光成像的激发波长分布，而且输出照射工件的非激发波长分布，使得工件提供主要的反射图像光以及少量荧光的光量。在一些实施例中，非激发波长分布在第一配置中使用，用于对暴露部分进行成像。然而，由于暴露部分不位于荧光材料内所以不发荧光，在其它实施例中，激发波长分布可以在第一配置中使用，以提供暴露部分的表面的可用图像。
在此公开的各种实施例中，将用于基于其荧光对荧光材料内的特征进行成像的荧光成像高度与基于反射照射被成像的表面的非荧光暴露部分的确定高度相关地确定。换言之，不用荧光材料覆盖表面的“暴露”部分。当成像并且检查位于荧光材料层内的工件特征时，这样的实施例允许提高可靠性、可重复性和/或精度，诸如对于日益具有微米级容差的阻焊剂配准测量，或者包括荧光材料内的基于视觉的检查的其它应用，这可能是期望或者需要的。


本发明的前述方面和很多伴随优点将变得更加容易认识，因为当结合附图时通过参考下面的详细描述它们变得更好理解，在附图中
图1是示出通用精确机器视觉检查系统的各种典型组件的图2是图1的机器视觉检查系统的控制系统部分和视觉组件部分的框图3是示出图2的机器视觉检查系统的视觉组件部分的部分的进一步细节的图4示出通过特征的非荧光图像特征和特征的荧光图像、沿着扫描线与信号强度分布(profile)对齐的代表性工件上的特征的俯视图和横截面图；以及
图5A和5B示出概括用于操作机器视觉检查系统来确定可靠并且可重复的荧光成像高度的方法和例程的流程图。
具体实施方式
图1是根据在此描述的方法可用的一个示例性机器视觉检查系统10的框图。机器视觉检查系统10包括可操作地连接、以与控制计算机系统14交换数据以及控制信号的视觉测量机器12。还可以可操作地连接控制计算机系统14以与监视器或显示器16、打印机18、控制杆22、键盘24、以及鼠标沈交换数据和控制信号。监视器或显示器16可以显示适合控制和/或编程机器视觉检查系统10的操作的用户界面。
视觉测量机器12包括可移动工件台架以及可以包括变焦透镜或可互换透镜的光学成像系统34。变焦透镜或可互换透镜一般为光学成像系统34提供的图像提供各种放大倍率。机器视觉检查系统10 —般相当于上面讨论的视觉系统和QVPAK 软件的 QUICK VISION 系列、以及类似的现有技术状态的市场上有售的精确机器视觉检查系统。 机器视觉检查系统10还在共同转让U. S.专利7，454，053、7，324，682，2008年12月23日提交的U. S.专利申请序列号12/；343，383，以及2009年10月四日提交的12/608，943，其每一个通过引用的方式整体结合于此。
机器视觉检查系统10可以配置用于成像和测量在适当激发光下发荧光的工件特征，以及用于成像和测量如在下面详细概括的不发荧光的工件表面特征和发荧光工件表面特征的组合。
图2是机器视觉检查系统100的控制系统部分120和视觉组件部分200的框图。 如将在下面更详细描述的，利用控制系统部分120来控制视觉组件部分200。视觉组件部分200包括光学组件部分205、光源220、230、230’和M0，以及具有中心透明部分212的工件台架210。工件台架210沿着X和Y轴是可控制地移动，该X和Y轴位于一般平行于工件20可能被定位的台架的表面的平面。光学组件部分205包括照相机系统260和可互换物镜250，并且可以包括具有透镜286和观8的透镜旋转盘(turret lens)组件观0。可替代透镜旋转盘组件，可以包括固定或者手动可互换的放大倍率改变透镜或者变焦透镜配置等等。如下面进一步描述，通过使用可控制马达四4，光学组件部分205沿着一般垂直于X 和Y轴的Z轴可控制地移动。在一些实施例中，可选的表面高度传感器298可以被包括在或者附在光学组件部分205。在一些实施例中，表面高度传感器298可以与光学组件部分 205传感器的其它组件区分。在其它实施例中，可以与其它系统共享某些组件。例如，在一些实施例中，可以通过物镜250投影和/或接收光。在任何情形中，表面高度传感器298可以被配置为使用其示意图示的高度传感部件四8’来确定工件20沿着Z轴或聚焦方向的表面部分的高度。在一些情形中，表面高度传感器298与Z轴运动控制系统组合工作，以确定表面部分的高度。下面将参考图3更详细描述可选的表面高度传感器。
将要使用机器视觉检查系统100成像的工件20或者容纳多个工件20的托盘或者夹具(fixture)放置在工件台架210上。可以控制工件台架210以相对光学组件部分205 移动，使得可互换物镜250在工件20上的位置之间和/或在多个工件20中移动。一个或多个台架灯220、第一共轴灯230、第二共轴230'，以及表面灯MO (例如，环形灯)可以分别发射源光222、232、232'和/或M2，来照射工件或多个工件20。光源230和230‘可以沿着包括镜四0的路径发射光232和232'，如参考图3更详细描述的。第二共轴灯230’ 可以发射源光232’，该源光232’具有引起某些工件材料(例如，阻焊剂)发荧光的波长分布，如将在下面详细描述的。该源光作为工件光255被反射或者透射，或者发射荧光工件光 255’，并且用于成像的工件光通过可互换物镜250以及透镜旋转盘组件280并且被照相机系统260收集。照相机系统260捕捉的(多个)工件20的图像在信号线262上输出给控制系统部分120。光源220、230、230，以及240可以分别通过信号线或总线221,231和241 连接到控制系统部分120。为了改变图像放大倍率，控制系统部分120可以通过信号线或总线281沿着轴284旋转透镜旋转盘组件观0，以选择透镜旋转盘。
在各种示例性实施例中，使用驱动致动器的可控制马达四4、连接线缆等等，光学组件部分205在垂直Z轴方向相对工件台架210可移动，以沿着Z轴移动光学组件部分205， 从而改变照相机系统260捕捉的工件20的图像的聚焦。在此使用的术语Z轴指代意图用于聚焦光学组件部分205获得的图像的轴。可控制马达294在使用时经由信号线296连接至输入/输出接口 130。
如图2所示，在各种示例性实施例中，控制系统部分120包括控制器125、输入/输出接口 130、存储器140、工件程序生成器和执行器170，以及电源部分190。这些组件中的每一个以及下面描述的附加组件可以通过一个或多个数据/控制总线和/或应用编程接口， 或通过各种元件之间的直接连接而互相连接。
输入/输出接口 130包括成像控制接口 131、运动控制接口 132、照明控制接口 133、透镜控制接口 134，以及在包括表面高度传感器四8的实施例中的高度传感器接口 139。运动控制接口 132可以包括位置控制元件13 以及速度/加速度控制元件13沘。然而，应该认识在各种示例性实施例中，这样的元件可以被合并和/或是可区分的。照明控制接口 133包括照明控制元件133a-133n以及133fl，如果适用，其控制机器视觉检查系统 100的各种对应光源的例如选择、功率、开/关切换以及选通脉冲定时。如果适用，照明控制元件133fl可以控制可能激发荧光工件材料发射荧光图像光的第二同轴光230’的选择、功率、开/关切换以及选通脉冲定时。高度传感器139接口可以通过控制和信号总线(未具体示出)与表面高度传感器298和/或其它元件交换控制和/或测量信号。
存储器140包括图像文件存储器部分141、可以包括一个或多个部件加工程序等的工件程序存储器部分142，以及视频工具部分143。视频工具部分143包括工具部分143a 以及其它类似工具部分(例如，143η)，在对于每个对应工具确定⑶I、图像处理操作等的一些实施例中，其可以包括荧光图像边缘检测工具143fl。视频工具部分143还包括感兴趣区域生成器143x，其支持用于定义在视频工具部分143中包括的各种视频工具中可操作的各种ROI的自动、半自动和/或手动操作。
一般地，存储器部分140存储可用于操作视频系统组件部分200的数据，以捕捉或者获取工件20的图像，使得获取的工件20的图像具有期望的图像特性。存储器部分140 还可以存储检查结果数据，可以进一步存储可用于操作机器视觉检查系统100的数据以手动地或者自动地执行对获取的图像的各种检查以及测量操作(例如，作为视频工具部分地实现的)，并且通过输入/输出接口 130输出结果。存储器部分140还可以包含定义通过输入/输出接口 130可操作的图形用户界面的数据。
台架灯220、同轴灯230和230，以及表面灯MO的信号线或总线221、231和Ml、 分别全部连接到输入/输出接口 130。将来自照相机系统沈0的信号线262和来自可控制马达四4的信号线296连接到输入/输出接口 130。除了携带图像数据之外，信号线262可以携带来自初始化图像获取的控制器125的信号。
一个或多个显示装置136(例如，图1的显示器16)以及一个或多个输入装置 138(例如，图1的控制杆22、键盘M和鼠标26)也可以连接到输入/输出接口 130。显示装置136和输入装置138可以用于显示用户界面，该用户界面可以包括可用于执行检查操作和/或创建和/或修改部件加工程序的各种用户界面(GUI)特征，以查看照相机系统沈0 捕捉的图像和/或直接控制视觉系统组件部分200。
在各种示例性实施例中，当用户利用机器视觉检查系统100来创建工件20的部件加工程序时，用户通过使用工件编程语言明确地自动地、半自动地或者手动地编码指令， 和/或通过以学习模式操作机器视觉检查系统100生成指令以提供期望的图像获取训练序列来生成部件加工程序指令。例如，训练序列可以包括在视场(FOV)中定位代表性工件的工件特征、设置灯等级、聚焦或自动聚焦、获取图像，以及提供应用于图像的检查训练序列 (例如，使用视频工具)。操作学习模式，使得(多个)序列被捕捉或记录并且转换为对应的部件加工程序指令。当执行部件加工程序时，这些指令将引起机器视觉检查系统再现训练图像获取和检查操作，以自动地检查与在创建部件加工程序时使用的代表性工件匹配的一个工件或多个工件。
用于检查工件图像中的特征的这些分析和检查方法可以典型地实施在存储器140 的视频工具部分143中包括的各种视频工具中。很多已知的视频工具或者简称“工具”被包括在市场上有售的机器视觉检查系统，诸如上面讨论的视频系统和相关联的QVPAK 软件的QUICK VMION 系列。
通用机器视觉检查系统的特别问题是提供方法和工具，其允许相对不熟练的用户来编程这种可靠地提供准确测量的、具有鲁棒性的检查操作的系统。这一点尤其针对检查荧光涂层(例如，阻焊层)下遮蔽的特征适用。例如，这样的涂层可以是半透明的，和/或可以包括特定填充材料，使得当使用常规照射和聚焦方法时现有技术精确自动聚焦操作不能可靠地提供期望的聚焦图像(特别对于荧光材料下面或者内部的特征)。此外，当使用荧光成像技术时，荧光材料通过其体积(volume)发射光，使得对于从这样的发射光中产生的图像没有精确定义的聚焦高度。由此，现有技术方法还不支持用于检查图像获取的精确并且可靠的聚焦以用于检查荧光涂层下遮蔽的特征，特别是当期望对于一个代表性工件的方法进行编程(例如，学习模式操作期间)并且然后获得经历显著荧光材料产生变化的类似工件的可靠的检查结果。这个问题被进一步加重，因为对于阻焊剂配准误差等的容差被继续缩小，使得在一些应用中，对于位于荧光材料内的特征的有关检查可重复性和精度期望在10微米级或更少。在这些精度级，聚焦、图像获取和图像分析的现有技术方法还没有提供可靠和鲁棒的检查解决方案。在此公开的各种系统特征和/或方法可靠地解决这样类型的测量问题。特别地，提供自动聚焦准则和方法，其以良好的重复性和精度指示下层边缘特征位置(例如，位于荧光材料内的非荧光材料的)的荧光图像。
在一些实施例中，可以通过使用已知组件和/或视频工具(例如，自动聚焦工具和边缘检测工具)的操作实现在此描述的方法。然而，在其它实施例中，通过包括专门的荧光图像边缘检测工具(诸如，荧光图像边缘检测工具143fl)可以实现在此公开的方法。例如，可以配置荧光图像边缘检测工具143fl，以实现在此公开的荧光图像聚焦用户界面特征和/或准则和方法，从而允许相对不老练的用户操作机器视觉检查系统100可靠地并且可重复地测量位于荧光材料内的工件特征的边缘。在一些应用中，这可以使得确定这样的边缘和荧光材料的邻近边缘之间的精确尺寸关系(例如，用于测量相对下层特征的、诸如阻焊层之类的图案化的荧光材料的配准)。荧光图像边缘检测工具143fl可能特别地适合于PCB的检查(例如，测量相对于PCB的下层特征的有关阻焊剂配准)。下面将详细讨论单独可使用的或者与荧光图像边缘检测工具143fl相关联使用的自动荧光图像聚焦特征、准则和操作。
图3是示出视觉组件部分200的可控制照明元件的一个实施例以及表面高度传感器四8的一个实施例的示意图300。除了在图2中示出的元件之外，图300示出可选的激发照射滤波器231’以及可以被包括以增强在此公开的各种方法中可使用的可控制照明的可选的荧光成像滤波器261’。此外，示出工件20，以包括荧光材料20f以及未被荧光材料 20f覆盖的暴露部分20ex。如前面概括的，同轴灯230’可以发射具有引起荧光材料20f发荧光的“激发波长分布”的源光232’。从荧光材料20f发射的荧光工件光255’可以由照相机系统260接收，以提供荧光图像。同轴灯230可以发射源光232，和/或环形灯240可以发射源光M2，其在多数多种多样的实施例中可以每一个具有不引起荧光材料20f显著地发荧光的“非激发波长分布”，虽然这一点不是在所有实施例中是必需的。在任何情形中，由于暴露部分20ex不包括荧光材料，所以在各种配置中，可以通过照相机系统260接收从暴露部分20ex反射的任何源光(例如，源光232、242和/或232’ )，以提供至少暴露部分的非荧光图像，即使源光包括激发波长。
在很多应用中，反射光可以比发射的荧光的光强得多。因此在一些实施例中，荧光图像可以通过使用可选的激发照射滤波器231’来增强，以滤波源230’提供的激发波长，并且进一步使得光232’中的激发波长分布的频带变窄到最有效激励荧光的频带。此外，在一些实施例中，半镀银镜(half-silvered mirror) 290可以包括可选的双色滤波器四0’(例如，薄膜滤波器)，其被设计为反射尽可能多的变窄的激发波长分布，并且使其它波长通过。 由此，当期望荧光图像时，从工件20反射的任何激发波长基本上被阻挡到达照相机系统 2600可选的激发照射滤波器231’可以是可移动的，并且被定位使得当源光232用于提供非荧光图像时，其不滤波来自源230的源光232的内容。
可替代或者除了前述荧光成像手段之外，可选的荧光成像滤波器沈1’可以用于防止除了发射的荧光成像波长之外的所有波长对照相机系统沈0中的图像有贡献。理论上， 荧光成像滤波器261’可以提供可使用的荧光图像，即使从工件20反射大量源光。然而，将阻挡非荧光图像光。因此，可选的激发照射滤波器231’是可移动的，并且被定位使得当系统用于提供非荧光图像时，不滤波反射光。
基于前述，将理解当仅仅输出激发波长分布以对工件进行成像时(例如，从源光 232’)，将最容易提供最清楚的荧光图像。相反地，当仅仅输出非激发波长分布以对工件进行成像(例如，从源光232或对幻时，将最容易提供最清楚的非荧光图像。
将理解，对于提供用于荧光和非荧光成像的源光的光学路径的、上面概括的特定特征和元件仅仅是示例性并且是非限制的。对于本领域的普通技术人员，以在此公开的方法兼容的方式照射和/或成像的很多替代是明显的。
如在下面更详细描述的，为了确定位于荧光材料内的工件特征的荧光图像的可重复和可靠的聚焦高度，诸如暴露部分420ex之类的工件的暴露部分的高度(即，未被荧光材料覆盖的部分)可以被确定，并且参考所确定的暴露部分的高度可以确定荧光成像聚焦高度。这例如可以比基于荧光图像的聚焦更加可靠。在一些实施例中，暴露部分的高度可以基于对应于沿着Z轴方向分布的一组自动聚焦图像的最佳对比度的高度来确定。然而，在其它实施例中，如图3所示，机器视觉检查系统可以包括可选的表面高度传感器四8，并且可以用定位在表面高度传感器四8的工作范围内的暴露部分420ex配置系统，可以操作该表面高度传感器298来使用其示意图示的高度传感部件四8’以确定沿着Z轴或聚焦方向的表面部分暴露部分420ex的高度。在一些实施例中，表面高度传感器298可以包括触摸探头传感器，并且高度传感部件四8’可以包括其的触摸探头触针。在其它实施例中。表面高度传感器298可以包括光学三角测量型传感器，例如，其中相对表面的高度关系确定反射光束(其可以提供传感部件四8’ )在传感器的光敏检测器上的位置的三角测量传感器。 在其它实施例中，表面高度传感器298可以包括聚焦信号传感器，例如，以下的聚焦信号传感器，其中相对表面的高度关系确定通过透镜的反射光束(其可以提供传感部件四8’ )的路径并且对传感器的光敏检测器的位置。在任何情形中，根据已知的技术，在在此公开的方法的各种实施例中、这样的传感器可以用于提供暴露部分20ex的确定高度。
图4示出机器视觉检查系统的视场的俯视图400(其示出代表性工件部分420的特征)和沿着代表性工件部分420上的特征的横截面a_a(在视图400中示出a_a)的横截面视图450。为了图示的清楚，在图4中放大一些尺寸。上坐标轴对应俯视图400以及下坐标轴对应横截面视图450。下面对齐的图400和450对应于信号强度分布450和460。信号强度分布450和460的每个分别代表通过非荧光图像的特征的图像(例如，用第一“非激发”波长分布照射的图像)和特征的第二荧光图像(例如，用“荧光激发”波长分布照射的图像)、沿着扫描线的强度变化。由此，信号强度分布450是对于常规图像，而信号强度分布460是对于荧光图像。在该示例中，扫描线位于每个图像，以对应于截面a-a的位置。如参考图3所概括的，第一波长分布可以通过源光232和/或242中的一个或者二者的(和 /或在一些实施例中，从源光232’产生的反射光)提供，并且可以通过源光232’提供激发波长分布。在一些例子中，代表性工件部分420可以作为用于以学习模式创建部件加工程序的代表性工件的一部分，或者在其它例子中作为以运行模式经历检查操作的工件。
如在视图400和450中示出的特征包括基底、在X轴位置ef 1和ef2处具有边缘的阻焊层420f(也称作荧光材料420f(用点填充示出))、在X轴位置印1和印2处具有边缘的导电垫(pad) 423 (用平行线填充示出)、在X轴位置esl和es2处具有边缘的暴露部分420ex (例如，垫423的暴露电镀(plated)或焊接部分，用交叉阴影填充示出)，以及在X 轴位置etl和et2处具有边缘的导电轨迹424(用平行线填充示出)。当在检查时印刷电路板的导电轨迹没有被电镀或焊接时，暴露部分420ex可以简单地作为导电垫423的暴露部分。视图400还示出在下面详细描述的边缘检测视频工具(简称边缘工具)R0I-flep2 感兴趣的区域以及相关联的自动聚焦视频工具(简称自动聚焦工具)R0I-fl AF感兴趣的区域、以及边缘工具ROI-fl etl感兴趣的区域和相关联的自动聚焦视频工具(简称自动聚焦)ROI-fl AF’感兴趣的区域。如在本领域一般所知，这样的感兴趣的区域(ROI)可以被定尺寸并且位于图像上，以定义要使用作为相关联的视频工具的一部分的图像处理操作来分析的图像的范围(extent)。根据常规，视频工具的ROI (例如，ROI-fl ep2)还可以称作所有相关联的视频工具的操作，不仅仅是其感兴趣的区域，并且基于这样的参考的上下文该意思将是清楚的。
图4是相对“理想”制造的示例。阻焊层420f的边缘与暴露部分420ex的边缘重合，如可以是以下情形如果暴露部分未被电镀或者如果通过之前存在的阻焊层420f应用电镀或者焊剂。阻焊层420f在其外围周围重叠并且绝缘导电垫423，并且还全部绝缘导电轨迹424。在边缘ef2和印2中示出相对于相邻导电元件的边缘对于阻焊层420f的最小期望绝缘“重叠”宽度dmin (典型)的代表性示例。更一般地，全部沿着每个导电元件边缘期望重叠dmin，以防止导电元件之间不希望的电短路。在一些应用中，dmin可以是10微米级，或甚至更少。阻焊层420f具有厚度尺寸T。在一些应用中，厚度T可以在25-150微米级或更多，这可以引起阻焊层420f显著地遮蔽成像的边缘印2。
可以期望在若干代表性位置检查dmin，从而确保阻焊层420f的图案相对导电元件的图案适当的配准。这可能要求通过相对厚的半透明荧光材料层、利用小于10微米的精度可靠地自动成像和/或定位导电元件的边缘，这是一个难题。参考分布450和460讨论相关问题。
如前面指示，信号强度分布450和460分别表示沿着常规图像和荧光图像的位置 a-a的扫描线的强度变化。例如，依据从荧光材料420f和暴露部分420ex的表面反射的图像光而产生信号强度分布450。信号强度分布450示出在边缘esl和/或efl、以及边缘 es2和/或ef2的位置的强度改变。如果提供信号强度分布450的图像是基于位于暴露部分420ex的自动聚焦工具ROI-AF自动聚焦的，那么对于图像的聚焦平面将近似是所确定的高度平面DHP1，并且边缘esl和es2可以主要确定强度改变的位置。如果基于位于荧光材料420f的表面的自动聚焦工具ROI (未示出)来自动聚焦提供信号强度分布450的图像， 那么对于图像的聚焦平面将靠近平面P0，并且边缘efl和ef2可以主要确定强度改变位置。 然而，如果荧光材料420f是半透明的，在一些情形中，可能产生不准确和/或不可靠的自动聚焦结果。然而，在任一情况中，相关联的边缘位置可以根据已知方法基于强度改变(例如，在最大强度改变率位置)来确定。然而，位于荧光材料420f内的特征(例如，边缘)可以在用于信号强度分布450的常规反射光图像中产生很少的信号或不产生信号。相反，荧光图像可以指示这样的遮蔽特征，如信号强度分布460中所示。
可用于获取荧光图像的元件和操作之前已经参考图3概括(例如，当由源光232’ 激发时荧光材料420f发荧光以提供荧光图像光)。为了讨论的目的，信号强度分布460包括指示从聚焦在确定高度DHPl的荧光图像推导出的强度信号的实信号线，以及示出在聚焦高度FP2或FP3中的一个处聚焦的不同荧光图像中观察的强度信号变化的虚信号线。这图示了与确定荧光图像中位于荧光材料内的特征的位置相关联的重要问题。
具体地，荧光图像信号强度在各种位置受以下因素潜在地影响所述因素包括 在特定位置遍及荧光材料420f的厚度发射的散射荧光的光量，以及位于邻近该位置的荧光材料内的工件特征反射的荧光的光，以及由图像聚焦高度和其与荧光材料420f的Z高度范围和邻近荧光材料内的特征的(多个)表面的Z高度(例如，导电垫423的Z高度)的关系。由此，在信号强度分布460中，在设置在DHPl (实线)的聚焦高度提供的强度信号的示例中，存在荧光材料420f是最厚的最大信号以及不存在荧光材料420f的最小信号。在设置在DHPl (实线)的聚焦高度处，在边缘印1、印2、etl以及et2从信号的最大值有一些下降。然而，因为确定的高度平面DHPl的图像远离导电垫423的表面和导电轨迹424，所以与它们相关联的效果被遮蔽并且信号下降不大。基于相关联的信号改变的边缘检测可能更不可靠并且更不精确或者甚至不可能。例如，信号强度分布460中的限制ROIl和ROIr指示ROI-fl印1中的左侧和右侧边缘，并且在边缘印2上的实线指示的强度改变不大。如果训练边缘工具ROI-fl epl,以在对于该边缘特征未被最优化聚焦的荧光图像中找到该薄弱边缘(即，如果基于该代表性信号来确定视频工具边缘检测参数，并且存储在部件加工程序中，用于根据已知视频工具方法来对类似部分检查边缘)，作为结果的部件加工程序可能不可靠地操作。将认识如果聚焦平面在荧光材料420f中较高或者在其表面上(例如，平面 P0)，则该结果可能更糟。相反，在分布460，在设置在FP2或FP3的聚焦高度处提供强度信号的示例中(包括由虚信号线指示的信号偏差)，在边缘epl、ep2以及etl处在信号中存在更明显的下降，因为图像聚焦平面位于相对于导电垫423的表面以及导电轨迹424，使得与它们相关联的效果或者是对于强度信号更有效或者在荧光图像中更遮蔽，或者二者。基于该代表性信号确定视频工具边缘检测参数并且将其存储在部件加工程序中(例如，从最优化聚焦荧光图像中推导出)，可能相对更加可靠并且更加准确。在多数应用中可期望确定荧光成像高度使得在作为结果荧光图像中最大地增强对位于荧光材料内的期望特征的检测。 在一些实施例中，机器视觉检查的图形用户界面中的窗口可以显示类似分布460的强度信号分布，使得最佳荧光成像高度可以更加容易地由用户判断。可替代地，这样的信号分布可以自动地被评估为高度的函数，以确定用于提供期望边缘周围的最大强度信号斜率的荧光图像聚焦高度。
应认识，虽然在该示例中示出在导电垫423和导电轨迹似4之上信号下降，但是对于基底中不同色彩或者反射率或者可能的荧光，或者对于不同于这些导电元件的材料的边缘特征，信号在边缘特征的边缘处可能增加。然而，仍然可以观察到类似的依赖于聚焦的边缘指示信号的改变量。
如上面概括，荧光图像的聚焦平面在提供荧光材料层下的遮蔽特征的位置的可重复和准确检测时可能是重要因素。对于严格的特征容差(例如，10微米)，该因素可能变得关键。然而，使用荧光图像的自动聚焦是不可靠的，因为基于图像对比度的度量通常完成自动聚焦并且对于荧光图像的最高对比度的图像高度可能由于荧光材料层中的平坦度、厚度、气泡含量、特定内容和特定遮蔽特征是不可靠的。当使用代表性工件学习机器视觉检查操作和工具参数(例如，以学习模式)并且然后试图使用相同的操作来检查类似工件时，这一点是特别有问题的，因为与荧光涂层有关的容差和制造控制相较于在小型精密设备中使用的很多其它材料和制造工艺是相对差的。因此，期望根据在此公开的更可重复的方法提供荧光图像的聚焦高度。
例如，在提供对于荧光图像可靠的聚焦高度的方法的各种实施例中，可以确定诸如暴露部分420之类的工件的暴露部分(S卩，未用荧光材料覆盖的部分)的高度，以提供可靠的参考高度。该参考高度然后可以用作用于聚焦荧光图像的基础。在一些实施例中，诸如表面高度传感器298之类的高度传感器可以用于确定如之前概括的暴露部分高度。然而， 在其它实施例中，表面高度传感器298可以被省略和/或可以通过使用参考图3概括的照射和成像方法和/或以下的进一步执行对暴露部分的自动聚焦操作来确定暴露部分高度部分的高度。当确定的暴露部分420ex的高度由自动聚焦操作确定时，自动聚焦高度可能是基于一组非荧光自动聚焦图像(例如，至少在暴露部分的位置的“非荧光”)指示的暴露部分420ex的最佳图像对比度的高度，然后基于暴露部分确定的聚焦高度(例如，其“最佳” 高度或至少聚焦良好的高度)可以被确定的用作荧光成像聚焦高度的基础的高度。
在一个实施例中，基于暴露部分的确定高度(例如其聚焦高度)可以用作荧光成像聚焦高度或平面，特别是如果暴露部分的高度接近邻近位于荧光图像中的边缘特征的表面的高度。在其它应用中，可以期望使用基于暴露部分的确定高度作为参考高度(即，产生 (bear)对于荧光材料的高度或者对于具有位于荧光材料内的边缘特征的表面的相对可预测的高度关系的高度)以及使用通过距该参考高度限定距离偏移的荧光成像聚焦高度或聚焦平面。
例如，图4示出聚焦平面FP2与确定高度平面DHPl的Z高度偏移定义的Z偏移 0ffl2o聚焦平面FP2可能更适合用于获取要用于检测位于边缘工具ROI-fl印2内的边缘 ep2的荧光图像。如果期望，Z偏移0ffl3可以类似地在DHPl和FP3之间建立。聚焦平面 FP3可能更适合获取要用于检测位于边缘工具ROI-fl etl内的边缘etl的荧光图像。然而，用于任何特定边缘检测的最佳偏移可能更加一般地在对代表性工件的学习模式期间由用户确定或者确认，并且被存储在部件加工程序中作为与在运行模式期间获取边缘检测的相关联的荧光图像相关联的参数。
例如，可以手动或者自动确定其中通过荧光图像中的强度改变来良好地定义荧光材料内的期望特征(例如，边缘)的Z高度，以及可以确定对应于暴露部分的确定Z高度 (例如，由高度传感器或者自动聚焦操作确定)，以及可以在学习模式期间确定那些高度之间的Z偏移并且将其存储在部件加工程序中。然后，在运行模式期间，用于对应边缘特征的荧光成像高度可以基土对应的暴露部分的高度来确定(例如，由高度传感器或自动聚焦操作来确定)，移动存储的Z偏移来建立与暴露部分的确定高度相关的荧光成像高度，并且在该荧光成像高度处获得荧光图像，以用于确定荧光材料内的边缘的位置。在各种实施例中， 有利地确定该偏移，使得荧光成像高度落入荧光材料层内。
在一些应用中，更有利地确定暴露部分的高度，选择其具有落入荧光材料的高度尺寸内的表面高度，所述荧光材料覆盖要在荧光成像高度成像的特征。在一些实施例中，更有利地确定暴露部分的高度，选择其具有与材料层的表面相同的表面高度，该材料层的表面具有要在荧光成像高度成像的荧光材料内的边缘特征。在一些这样的实施例中，如果简单设置荧光成像高度与暴露部分的确定高度相同则是足够的。然而，将认识，对于暴露部分荧光成像高度的这样的特定选择不是受限的，并且可能对于所有工件或应用不是可行或者最优的。
对于一些工件，荧光材料层的厚度和/或成分可能是在很大程度上是可变的。由此，在一些实施例中，除了基于上面概括的暴露部分建立的参考高度，可以期望基于关于这样的变化的更多信息确定荧光图像高度。例如，可以建立荧光材料420f的表面的高度和/ 或其厚度(例如，基于表面高度传感器测量或使用非荧光成像的自动聚焦操作，或其它已知方法)。然后上面概括的Z偏移可能至少部分地基于该附加信息来确定(例如，与暴露部分的确定高度相关的厚度成比例或其它期望关系)。
在一些应用中，荧光材料内的特征的位置是期望的检查信息并且可以基于荧光图像确定(例如，通过使用边缘工具ROI-fl印2来识别边缘印2的位置)。在其它应用中，尺寸dmin是期望的检查信息并且可以基于在荧光图像中识别边缘印2的位置以及在荧光图像或者非荧光图像中确定边缘ef2的位置(例如，使用另一边缘工具)以及确定它们位置之间的差异来确定。
在一些实施例中，图4中示出的视频工具可以是已知类型的边缘检测工具以及自动聚焦工具，根据在此公开的方法执行操作的序列中，其与已知运动操作以及编程语句等一起实现。在其它实施例中，图4中示出的视频工具可以是对于荧光图像边缘检测特定的新类型的视频工具。例如，在一个实施例中，用户可以从用户界面的工具栏中选择视频工具 ROI-fl印2，这可能引起ROI-fl印2的用户可调节ROI与ROI-fl AF的“链接的”自动聚焦ROI —起出现在实时视频图像(例如，出现为420)。可以配置视频工具使得用户可以在期望暴露部分上拖动ROI-fl etl的ROI并且对其定尺寸(size)并且使用反射光执行它自动聚焦(例如，如之前概括的)。在一个实施例中，可以配置视频工具以随后实现荧光成像配置并且在当前聚焦高度显示荧光图像。用户可以然后在期望边缘上拖动ROI-fl印2的 ROI并且对其定尺寸，并且如果当前聚焦高度没有产生期望边缘图像则还可以改变聚焦高度。然后可以使用最佳荧光图像训练边缘工具参数，并且训练的参数以及相对于相关联的暴露部分的确定高度的当前Z偏移可以存储在部件加工程序中，以用于以后检查类似的工件。(多个)视频工具R0I-fl etl和R0I-fl AF’可以被类似地相关联并且被训练，或者在一个实施例中，如果其位于相同的视场内，则可以配置视频工具R0I-fl etl，从而使用之前确定的与R0I-fl AF相关联的“暴露部分”参数，并且可以省略视频工具部分R0I-fl AF，。 其它视频工具实施例以及相关联的图形用户界面特征对于具有在此公开的一般教导的益处的本领域的普通技术人员将是明显。
图5A和5B示出概括用于操作机器视觉检查系统以确定可靠的和可重复的荧光成像高度的流程图500A和500B，诸如可以用于获取用以检查位于荧光材料层内的工件边缘的位置的荧光图像。
在一个实施例中，图5A和5B中示出的方法可以通过用户选择并且操作图2中示出荧光图像边缘检测工具143fl和/或参考图4中示出的边缘工具R0I-fl印2的一个实施例描述的来至少部分地实现。在其它实施例中，方法可以使用各种已知工具和/或编程操作来实现。
该方法开始并且在块505，定位工件的暴露部分(即，荧光材料没有覆盖的部分)， 使得通过机器视觉检查系统确定其高度，其中，暴露部分相对在工件上包括的荧光材料层内的高度、沿着聚焦轴方向(例如，Z轴方向)具有特性表面高度。在一些实施例中，其中， 机器视觉检查系统包括表面高度传感器，这可以包括在表面高度传感器的工作范围内定位暴露部分。在一些实施例中，这可以包括在机器视觉检查系统的视场中定位暴露部分(例如，用于自动聚焦操作)。在各种应用中，可以选择暴露部分，以在荧光材料的高度范围之上、之内或之下具有表面高度。当裸(bare)PCB是工件时，工件暴露部分可以包括诸如图4 中示出的暴露部分420ex之类的暴露部分，其可以是电镀的或焊接部分或者导电垫，诸如导电垫423，或者基底或者安装组件的暴露部分等等。
在块510，配置机器视觉检查系统，以确定至少暴露部分的高度。在一些实施例中， 其中，机器视觉检查系统包括表面高度传感器，这可以包括配置机器视觉检查系统，以使用表面高度传感器来确定暴露部分的高度。在一些实施例中，这可以包括以第一配置来配置机器视觉检查系统，以提供至少暴露部分的图像(例如，对于自动聚焦操作配置照射等)。 在这样的实施例中，在使用第一配置获取的图像中，至少暴露部分产生非荧光图像，如上面参考图3所概括的。在一些实施例中，在第一配置中，可以使用不引起荧光材料中的显著荧光的第一“非激发”波长分布来照射视场。之前已经概括与配置机器视觉检查系统来确定暴露部分的高度有关的各种替换实施例和考虑(例如，参考图3)。
在块515，确定暴露部分的高度。在一些实施例中，其中，机器视觉检查系统包括表面高度传感器，这可以包括使用表面高度传感器来确定暴露部分的高度。在一些实施例中， 这可以包括在机器视觉检查系统处于在上面概括的第一配置中的同时、基于在不同高度获取的暴露部分的图像来确定暴露部分的聚焦高度，并且使用该聚焦高度作为暴露部分的确定高度。可以通过已知方法(例如，通过分析作为Z高度的函数的图像对比度)来确定被良好聚焦的暴露部分的这样的聚焦高度。之前已经概括(例如，参考图4)与选择要在块515 使用的暴露部分有关的各种考虑。流程图500A通过图5A和5B示出的块A继续。
图5B示出确定要用于位于荧光材料内的工件特征的荧光成像的期望荧光成像高度的操作，其中与暴露部分的确定高度相关地确定荧光成像高度(例如，如上面确定)。判定块520指示荧光成像高度是否正在被确定并且第一次被存储(例如，在学习模式期间) 或者是否基于之前存储的信息正在以运行模式确定荧光成像高度。具体地，在判定块520， 如果正在执行操作以在学习模式中创建部件加工程序，那么例程继续至块525，否则(例如，在运行模式期间)，例程继续至块530，如下面进一步描述。在块525，要用于位于荧光材料内的工件特征的荧光成像的荧光成像高度被确定-与针对之前描述的原因暴露部分的确定高度相关地，并且与部件加工程序相关联地存储荧光成像高度用于以后使用(例如， 当获取用于检查对应工件上的对应工件特征的荧光图像)。在在块525的操作的一些实施例中，相对之前确定的暴露部分的高度可以以偏移尺寸形式存储荧光成像高度，或者另外地在此概括的方式。
在块530 (例如，如果当前正在以运行模式执行部件加工程序)，与当前工件的暴露部分的确定高度(之前在运行模式期间建立的)相关地确定位于当前工件的荧光材料内的相关联的特征的荧光成像高度，并且在荧光成像高度聚焦机器视觉检查系统。由此，在块530，确定荧光成像高度可以包括调用与要在部件加工程序中检查的当前特征相关联地存储的荧光成像高度信息，并且基于该信息确定与暴露部分的确定高度相关的荧光成像高度。之前已经概括与荧光成像高度有关的各种考虑和替代实施例(例如，参考图3和4)。
例程在块535继续，其中在机器视觉检查系统的视场内定位位于荧光材料层内并且与当前荧光成像高度相关联的工件特征(例如，边缘特征)。然后，在块M0，使用引起荧光材料发荧光的激发波长分布来照射视场，并且在块M5，使用荧光成像高度和激发波长分布来获取视场的荧光图像。之前已经概括与激发照射和荧光成像有关的各种考虑和替代实施例(例如，参考图3和4)。
接下来，在块550，基于确定在块545获取的荧光图像的对应强度改变的位置，来确定位于荧光材料层内的工件特征的位置，并且例程结束。例如，参考图4，可以基于沿着在边缘工具ROI-fl印2的感兴趣区域中的位置a-a的扫描线的强度改变来确定边缘ep2，如分布460指示。在一个实施例中，根据已知方法可以将强度改变检测为边缘ep2的附近的最大强度斜率或者梯度的位置(例如，边缘工具ROI-fl印2的参数可以指示该附近)。
应该认识在此公开的方法提供了比之前实践的方法更加可靠并且可重复的荧光成像高度，并且可以用于获取用以精确地并且可重复地确定要在荧光材料内检查的工件边缘的位置的荧光图像。此外，该方法可以以比使用常规荧光显微镜(microscopy)聚焦技术时可用的速度更高的速度来提供精度以及可重复性。虽然已经图示并且描述本发明的各种优选以及示例性实施例，但将认识在不背离本发明的精神和范围的情况下在此可以做出各种改变。
权利要求
1.一种操作机器视觉检查系统以确定用于获取荧光图像的荧光成像高度的方法，所述荧光图像用于重复地确定位于工件上的荧光材料层内的工件特征边缘的位置，该方法包括(a)定位工件表面的暴露部分，使得可以通过机器视觉检查系统确定其高度，其中，暴露部分没有被荧光材料层覆盖并且相对于荧光材料层内的高度具有沿着聚焦轴的特性表面高度；(b)配置机器视觉检查系统，以确定暴露部分的高度；(c)确定暴露部分的高度；(d)确定要用于对位于荧光材料层内的工件特征边缘进行荧光成像的荧光成像高度， 其中，与确定的暴露部分的高度相关地确定荧光成像高度；以及执行(e)和(f)中的至少一个，其中(e)包括(e)与部件加工程序相关联地存储所确定的荧光成像高度，供稍后在获取用于检查位于荧光材料层内的工件特征边缘的荧光图像时使用，以及(f)包括(f)当获取用于检查位于荧光材料层内的工件特征边缘的荧光图像时，在执行部件加工程序期间使用与所确定的暴露部分的高度相关地确定的荧光成像高度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述工件是代表性工件并且与机器视觉检查系统的学习模式操作相关联地执行该方法，其用于创建要用于检查与所述代表性工件类似的工件的部件加工程序，并且方法包括执行步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(e)。
3.如权利要求2所述的方法，还包括(g)在机器视觉检查系统的视场内定位位于荧光材料层内的工件特征边缘；(h)在确定的荧光成像高度处定位机器视觉检查系统；(i)使用引起荧光材料发荧光并且输出荧光成像光的激发波长分布来照射视场；(j)在使用激发波长分布照射视场的同时，使用荧光成像高度来获取视场的荧光图像；以及(k)基于荧光图像中对应的强度改变的位置确定位于荧光材料内的工件特征边缘的位置。
4.如权利要求3所述的方法，其中，步骤(k)包括配置机器视觉检查系统的边缘检测视频工具的参数，以及使用该边缘检测视频工具以便确定代表性工件上的工件特征边缘的位置，并且该方法还包括(1)与所述部件加工程序相关联地存储所配置的边缘检测视频工具的参数，供稍后用于确定与代表性工件类似的工件的荧光图像中的工件特征边缘的位置。
5.如权利要求1所述的方法，其中，通过执行部件加工程序来与机器视觉检查系统的运行模式操作相关联地执行所述方法，所述部件加工程序包括检查位于与用于创建部件加工程序的代表性工件类似的工件上的荧光材料内的工件特征边缘，并且所述方法包括执行步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(f)，其中，在确定用于工件特征边缘的荧光成像的荧光成像高度的步骤(d)中包括调用与该工件特征边缘相关联地存储在所述部件加工程序中的荧光成像高度信息，以及基于该信息确定荧光成像高度。
6.如权利要求5所述的方法，包括(g)在机器视觉检查系统的视场中定位位于荧光材料层内的工件特征边缘；(h)在所确定的荧光成像高度处定位机器视觉检查系统；(i)使用引起荧光材料发荧光并且输出荧光成像光的激发波长分布来照射视场；(j)在使用激发波长分布照射视场的同时，使用荧光成像高度获取视场的荧光图像；以及(k)基于荧光图像中对应强度改变的位置确定位于荧光材料内的工件特征边缘的位置。
7.如权利要求6所述的方法，其中，步骤(k)包括根据存储在部件加工程序中的相关联的参数来配置机器视觉检查系统的边缘检测视频工具，并且使用该边缘检测视频工具以便在荧光图像中确定工件特征边缘的位置。
8.如权利要求6所述的方法，还包括 (1)确定荧光材料层的边缘位置；以及(m)确定荧光材料层的层边缘的位置和位于荧光材料层内的工件特征边缘的位置之间的尺寸关系的测量。
9.如权利要求8所述的方法，其中，荧光材料层的边缘是在步骤(j)中获取的视场的荧光图像中包括的边缘；以及在步骤(1)中，确定荧光材料层的边缘位置包括在步骤(j)中获取的荧光图像中定位荧光材料层的边缘。
10.如权利要求1所述的方法，其中，机器视觉检查系统包括荧光成像滤波器，该荧光成像滤波器在获取荧光图像时阻挡用作照射的激发波长分布中的至少一个波长，并且使荧光材料发射的荧光成像光的至少一个波长通过，并且在步骤(j)中，获取荧光图像包括使用该荧光成像滤波器来滤波用于形成荧光图像的图像光。
11.如权利要求1所述的方法，其中，荧光成像高度被确定为与所确定的暴露部分的高度有关的偏移尺寸。
12.如权利要求1所述的方法，其中，确定荧光成像高度，使得其落入荧光材料层内。
13.如权利要求1所述的方法，其中，选择暴露部分，使得其具有落入荧光材料层的高度尺寸内的表面高度。
14.如权利要求13所述的方法，其中，选择工件表面的暴露部分，使得其近似地位于与材料层的表面相同的表面高度，所述材料层的表面具有位于荧光材料内的工件特征边缘。
15.如权利要求1所述的方法，其中，机器视觉检查系统包括表面高度传感器，该表面高度传感器包括触摸探头型传感器、 光学三角测量型传感器以及聚焦信号传感器中的一个；步骤(a)包括在表面高度传感器的工作范围内定位暴露部分； 步骤(b)包括配置机器视觉检查系统，以使用表面高度传感器来确定暴露部分的高度；以及步骤(c)包括使用表面高度传感器来确定暴露部分的高度。
16.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)包括在机器视觉检查系统的视场中定位暴露部分；步骤(b)包括以第一配置来配置机器视觉检查系统，以提供至少暴露部分的图像；以及步骤(C)包括在机器视觉检查系统处于第一配置的同时基于在不同高度获取的暴露部分的图像来确定暴露部分的聚焦高度，并且使用该聚焦高度作为所确定的暴露部分的高度。
17.如权利要求16所述的方法，其中，机器视觉检查系统包括可控制的照明，该可控制的照明可进行控制以输出至少两个波长分布，包括非激发波长分布，其照射工件使得工件响应于非激发波长分布主要提供反射图像光以及少量荧光的光，使得非激发波长分布可以用于获取非荧光图像，以及激发波长分布，其引起荧光材料层发荧光并且输出大量荧光成像光，使得激发波长分布可以用于获取荧光图像；以及在步骤(b)，第一配置包括配置可控制的照明以输出非激发波长分布并且不输出激发波长分布。
18.如权利要求17所述的方法，其中，可控制的照明包括环形灯，并且第一配置包括从环形灯输出非激发波长分布。
19.如权利要求17所述的方法，其中，获取荧光图像包括配置可控制的照明以输出激发波长分布并且不输出非激发波长分布。
全文摘要
公开精密阻焊剂配准检查方法，并且公开了一种操作机器视觉检查系统以确定用于获取荧光图像的荧光成像高度的方法，所述荧光图像用于可重复地确定荧光材料内的特征的位置。确定暴露在荧光材料之外的暴露工件部分的高度(例如，使用高度传感器或者自动聚焦操作)。确定的高度是可重复的。暴露部分相对荧光材料和/或位于其中的特征具有特性高度。相对暴露部分的确定高度来确定可能在荧光材料内部的荧光成像高度。确定荧光成像高度，使得其在作为结果的荧光图像中增强对位于荧光材料内的期望特征的检测。对于多种工件，该方法比之前的已知方法提供了更可靠地自动获取适当聚焦的荧光图像。
文档编号G01N21/64GK102538669SQ20111030967
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者M.L.德兰尼 申请人:株式会社三丰