CN100334592C

CN100334592C - 非对应性基材的视觉对位方法

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Publication number: CN100334592C
Application number: CNB2004101009989A
Authority: CN
Inventors: 蔡雅惠; 刘俊贤; 林宏毅; 黄清国; 陈维昱
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: CN1797425A

Abstract

本发明涉及非对应性基材的视觉对位方法，包括：提供一第一对位基材以及一第二对位基材，并分别撷取其影像以形成一第一对位基材影像以及一第二对位基材影像；于该第一对位基材影像上选取至少二第一特征点并计算与该至少二第一特征点具有相对位置关系的至少一第一对位点；于该第二对位基材影像上选取至少二第二特征点并计算与该至少二第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；利用只能连动拖曳位置且不能改变大小的教导框，选择一对应位置并教导该第一对位基材与该第二对位基材对合；于该对合状态下，计算于该至少一第一对位点与该至少一第二对位点的一相对位置。本发明以改善对位基材对应点特征图形非对应或者非对称而难以教导的情况。

Description

非对应性基材的视觉对位方法

技术领域

本发明涉及一种非对应性基材的视觉对位方法，特别涉及一种利用视觉技术处理对位基材对应点的特征图样非对称的一种非对应性基材的视觉对位方法。

背景技术

由于机械视觉技术是利用程序算法处理高分辨率影像，因此可达到精密机械设备的高精度定位或对位的要求，现今已广泛成为精密机械设备的关键模块。

随着电子组件的微小化，对位精度的要求也逐渐增加，在传统机械无法克服的情况下，利用机械视觉技术来解决业界的相关问题也逐渐形成主流，在此领域的中约有下列的技术方式，来达到对位的目的：

(1)对应点直接对位的方式，利用视觉技术以常规的相关搜寻法(Normalized correlation search)的方式寻找欲对位基材的特征，进行对位贴合。

(2)如台湾专利TW00140191所揭露的方式，其利用视觉技术配合独特的算法对欲进行对位其中的一基材进行特征点搜寻，以寻找出该基材中一对位中心点以及旋转角度，而另一基材需预先知道对位点坐标并寻找光学记号补正偏移以进行对位贴合。

虽然如此，综合上述所揭露的方式具有下列几项缺点：

(1)欲对位基材的对位点不明确的情况下，无法进行精确的对位。

(2)如果欲对位基材的对位特征不相对应的话，无法进行精确的对位。

(3)甚至在某些特殊状况下，如果对位基材无可供对位点辨识的图案特征时，也无法预知对位点坐标，现有的方式也无法进行精确的对位。

所以，亟需一种非对应性基材的视觉对位方法来解决上述所列的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种非对应性基材的视觉对位方法，利用个别寻找欲对位基材上的特征点，再利用对位基材的相对位置做补偿，以达到对位的目的。

本发明的次要目的是提供一种非对应性基材的视觉对位方法，利用个别寻找欲对位基材上的特征点，再利用对位基材的相对位置做补偿，以达到解决对位点位置不明确的目的。

本发明的另一目的是提供一种非对应性基材的视觉对位方法，利用个别寻找欲对位基材上的特征点，再利用对位基材的相对位置做补偿，以达到解决对位特征不相同的目的。

本发明的又一目的是提供一种非对应性基材的视觉对位方法，利用个别寻找欲对位基材上的特征点，再利用对位基材的相对位置做补偿，以达到解决无对位特征的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种非对应性基材的视觉对位方法，包括有下列步骤：(a)提供一第一对位基材以及一第二对位基材并分别撷取其影像以形成一第一对位基材影像以及一第二对位基材影像；(b)于该第一对位基材影像上选取至少二第一特征点并计算与各第一特征点具有相对位置关系的至少一第一对位点；(c)于该第二对位基材影像上选取至少二第二特征点并计算与各第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；(d)利用只能连动拖曳位置且不能改变大小的教导框，教导该至少一第一对位点各相对第一特征点位置关系与该至少一第二对位点各相对第二特征点位置关系，教导该第一对位基材与该第二对位基材对合；以及(e)计算出该至少一第一对位点以及该至少一第二对位点的相对位置关系以形成一教导对位位置，并将该教导对位位置存储。

在一实施例中，该非对应性基材的视觉对位方法更包括有一步骤(f)利用储存的该教导对位位置，执行线上制程连续自动对位快速对位。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明非对应性基材的视觉对位方法的第一较佳实施例流程示意图；

图2A为本发明非对应性基材的视觉对位方法对该第一对位基材选取特征点以及计算对应点示意图；

图2B为本发明非对应性基材的视觉对位方法对该第一对位基材选取特征点以及计算对应点的另一实施例示意图；

图2C为本发明非对应性基材的视觉对位方法对该第二对位基材选取特征点、计算对应点以及对应位置示意图；

图2D为本发明非对应性基材的视觉对位方法的该对应位置表示示意图；

图3A为本发明非对应性基材的视觉对位方法的第二较佳实施例流程示意图；

图3B为本发明非对应性基材的视觉对位方法的第二较佳实施例中的连续执行对位流程示意图。

其中，附图标记：

1-非对应性基材的视觉对位方法

11～14-步骤

2-第一对位基材影像

21-第一对位基材

23a、23b-特征影像

24a、24b-特征影像框

25a、25b、25b’-特征点

25c、25c’-对应点

3-第二对位基材影像

31-第二对位基材

33a、33b-特征影像

34a、34b-特征影像框

35a、35b-特征点

35c、-对应点

4-非对应性基材的视觉对位方法

41～45-步骤

451～455-步骤

具体实施方式

请参阅图1所示，该图为本发明非对应性基材的视觉对位方法的第一较佳实施例流程示意图。该非对应性基材的视觉对位方法1，其包括有下列步骤：

步骤11-提供一第一对位基材以及一第二对位基材；

步骤12-于该第一对位基材上选取至少二第一特征点并计算与该至少二第一特征点具有相对位置关系的至少一第一对位点；

步骤13-于该第二对位基材上选取至少二第二特征点并计算与该至少二第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；以及

步骤14选择一对应位置并教导该第一对位基材与该第二对位基材对合，并于该对合状态下，计算以及储存一教导对位位置。

请继续参阅图2A所示，该图为本发明非对应性基材的视觉对位方法对该第一对位基材选取特征点以及计算对应点示意图。以下详述本发明的手段，如步骤12所述，首先，以电荷耦合组件(Charge-Coupled Device，CCD)影像传感器配合视频采集卡(图中未示)撷取该第一对位基材21的影像形成一第一对位基材影像2。通过所撰写的程序于该第一对位基材影像2上形成两个第一教导框24a、24b，并调整该两个第一教导框24a、24b至该第一对位基材影像2上的两个特征影像23a、23b上。

其中，程序会自动纪录教导框的大小、位置以及该两个第一教导框24a、24b所框选的特征影像23a、23b，此外，该教导框可以视需要以多方式呈现，其用意是为了便于框示欲撷取的特征影像，所以该特征影像也可以视需要为多个，以利寻找出恰当的特征影像。选择好特征影像之后，程序会于该两个第一教导框24a、24b中的特征影像中以特征搜寻方法，例如，常规的相关搜寻法(Normalized correlation search)或几何比对法(Geometric Model Finder)，来分别对该两特征影像23a、23b寻找出至少一第一特征点25a、25b(在本实施例中，每一个教导框中各找一第一特征点25a、25b)。当然也可视需要，寻找两个以上的特征点。

该第一特征点25a、25b可选择形成于该基材上的图样(pattern)的几何形心点以及选择形成于该基材上的图样(pattern)的几何形状的端点25b’其中之一，也就是说任何具有特征的位置皆可为本发明所谓的特征点。寻找两个第一特征点25a、25b完毕之后，程序会自动寻找计算与该两个第一特征点25a、25b具有相对位置关系的至少一第一对位点25c。该第一对位点25c，可以为该二第一特征点的连线中心，或者如图2B所示的任何可用笛卡儿坐标或者是极坐标表示的一第一对位点25c’。在本实施例该第一对位点为该二第一特征点的连线中心。虽然在本实施例中，只形成一第一对位点，但是也可以视情况形成两个以上的对位点，以使得对位更准确。

请参阅图2C所示，该图为本发明非对应性基材的视觉对位方法对该第二对位基材选取特征点、计算对应点以及对应位置示意图。如步骤13所述，以电荷耦合组件(Charge-Coupled Device，CCD)影像传感器配合影像撷取卡撷取该第二对位基材31的影像形成一第二对位基材影像3。通过所撰写的程序于该第二对位基材影像3上形成两第二教导框34a、34b，并调整该两第二教导框34a、34b至该第二对位基材影像上的两特征影像33a、33b。选择好特征影像之后，程序会于该两第二教导框34a、34b中以特征搜寻方法，例如，常规的相关搜寻法(Normalized correlation search)或几何比对法(Geometric ModelFinder)，来分别对该两特征影像33a、33b寻找出至少一第二特征点35a、35b(在本实施例中，每一个教导框中各找一第二特征点)。当然也可视需要，寻找两个以上的特征点。

该第二特征点可选择形成于该基材上的图样(pattern)的几何形心点以及选择形成于该基材上的图样(pattern)的几何形状的端点其中之一，也就是说任何具有特征的位置皆可为本发明所谓的特征点。寻找两个第二特征点完毕之后，程序自动寻找计算与该二第二特征点35a、35b具有相对位置关系的至少一第二对位点35c。该第二对位点35c，可以为该二第二特征点35a、35b的连线中心，或者任何可用笛卡儿坐标或者是极坐标表示的位置。在本实施例该第二对位点系为该二第二特征点35a、35b的连线中心。虽然在本实施例中，只形成一第一对位点，但是也可以视情况形成两个以上的对位点，以使得对位更准确。

紧接着如步骤14所述，程序会于该第二对位基材影像31上，重示该二第一教导框24a、24b、该二第一特征点25a、25b以及该至少一第一对位点25c。此时重现的该二第一教导框24a、24b只能连动拖曳位置且不能改变大小以及两教导框之间的位置关系。然后调整该二第一教导框24a、24b的位置至欲对位的一对应位置。此时程序会自动计算出该至少一第一对位点25c以及该至少一第二对位点35c的相对位置关系以形成一教导对位位置，然后将该教导对位位置储存。请参阅图2D所示，该图为本发明非对应性基材的视觉对位方法的该对应位置表示示意图。其中，该相对位置的表示可选择为一笛卡儿坐标以及选择极坐标其中之一。

请继续参阅图3A所示，该图为本发明非对应性基材的视觉对位方法的第二较佳实施例流程示意图。该非对应性基材的视觉对位方法4包括有下列步骤：

步骤41-提供一第一对位基材以及一第二对位基材；

步骤42-于该第一对位基材上选取至少二第一特征点并计算与该至少二第一特征点具有相对位置关系的至少一第一对位点；

步骤43-于该第二对位基材上选取至少二第二特征点并计算与该至少二第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；

步骤44-选择一对应位置并教导该第一对位基材与该第二对位基材对合，并于该对合状态下，计算以及储存一教导对位位置；以及

步骤45-依据该教导对位位置执行线上连续自动对位。

在步骤41至44可称为离线(off_line)教导流程，负责学习对位时特征的相对位置。当相对位置确认之后，可以利用自动化对位执行的方式，即步骤45来完成连续基材连续自动对位的目的。其中该步骤41至该步骤44与本发明的第一较佳实施例的方式相同，所以在此不多作赘述。而该步骤45还包括有下列步骤：

步骤451-提供与该第一对位基材相同的一第三对位基材以及与该第二对位基材相同的一第四对位基材；

步骤452-于该第三对位基材上搜寻该步骤42中的该至少二第一特征点并计算与该至少二第一特征点具有相对位置关系的该至少一第一对位点；

步骤453-于该第四对位基材上搜寻该步骤43中的该至少二第二特征点并计算与该至少二第二特征点具有相对位置关系的该至少一第二对位点；

步骤454-根据该至少一第一对位点、该至少一第二对位点的位置以及该步骤44的该教导对位位置将该第三对位基材以及该第四对位基材补正至该教导对位位置以完成对位；以及

步骤455-重复该步骤451至该步骤455。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能以之限制本发明范围。例如除了上述的实施例以一基板对一基板的情况对位之外，在本发明的精神下，也可以运用多基板对一基板的情况，也就是多个基板要与一基板对合的状况。在此种情形下，利用本发明的精神，可以先将该多个基板和另一基板的特征点以及对位点分别先寻找出来，然后再与另一要被对位的基板进行对合，在对合的位置上纪录各个对位点的相对位置即可达成多对一的对位状况。

综合上述，本发明的方法可以满足业界的需求，进而提高该产业的竞争力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，包括有下列步骤：

(a)提供一第一对位基材以及一第二对位基材并分别撷取其影像以形成一第一对位基材影像以及一第二对位基材影像；

(b)于该第一对位基材影像上选取至少二第一特征点并计算与各第一特征点具有相对位置关系的至少一第一对位点；

(c)于该第二对位基材影像上选取至少二第二特征点并计算与各第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；

(d)利用该至少一第一对位点各相对第一特征点位置关系与该至少一第二对位点各相对第二特征点位置关系，教导该第一对位基材与该第二对位基材对合；以及

(e)计算出该至少一第一对位点以及该至少一第二对位点的相对位置关系以形成一教导对位位置，并将该教导对位位置储存。

2、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该至少二第一特征点以及该至少二第二特征点分别可为该第一对位基材影像以及该第二对位基材影像的图样几何形状的端点。

3、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该至少二第一特征点以及该至少二第二特征点分别可为选择形成于该第一对位基材影像以及该第二对位基材影像上图样的几何形心点。

4、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该第一对位点以及该第二对位点分别为该至少二第一特征点的连线中心以及该至少二第二特征点的连线中心。

5、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该相对位置以及该教导对位位置的表示可选择为一笛卡儿坐标以及选择极坐标其中之一。

6、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该教导对位位置为该至少一第一对位点与该至少一第二对位点于该第一对位基材与该第二对位基材对合时的相对位置。

7、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该选取为撷取形成于该第一对位基材以及该第二对位基材上的特征图样的影像，再配合一特征搜寻方法寻找特征点。

8、如权利要求7所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该特征搜寻方法为常规的相关搜寻法与几何比对法中的一个。

9、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该教导对位位置是在该第二对位基材影像上移动教导框在对合时的相对位置，该教导框是对应该第一对位基材影像上的特征影像。

10、如权利要求9所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该教导框为重示教导第一对位基材影像时的教导框，其只能连动拖曳位置且不能改变大小。

11、如权利要求1所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，还包括有一步骤(f)：

利用储存的该教导对位位置，执行线上制程连续自动快速对位。

12、如权利要求11所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，该步骤(f)还包括有下列步骤：

(f1)提供与该第一对位基材相同的一第三对位基材以及与该第二对位基材相同的一第四对位基材；

(f2)于该第三对位基材上搜寻该步骤(b)中的该至少二第一特征点并计算与各第一特征点具有相对位置关系的该至少一第一对位点；

(f3)于该第四对位基材上搜寻该步骤(c)中的该至少二第二特征点并计算与各第二特征点具有相对位置关系的至少一第二对位点；以及

(f4)根据该至少一第一对位点、该至少一第二对位点的位置以及该步骤(d)的该教导对位位置将该第三对位基材以及该第四对位基材补正至该教导对位位置，以完成对位。

13、如权利要求12所述的非对应性基材的视觉对位方法，其特征在于，还包括有一步骤：

(f5)为重复该步骤(f1)至该步骤(f4)。