CN101738162B - 对被悬浮搬送的对象物的状态进行检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对被悬浮搬送的对象物的状态进行检测的方法和装置。该对象物相比于搬送面向上方浮起并被搬送、而且具有多个标识。该检测装置通过彼此分离地配置的多个照相机对悬浮搬送的路径中的区域分别进行拍摄，在通过所述照相机拍摄到的各图像中，分别确定与所述对象物中的所述标识对应的像素的位置，根据所确定的所述像素的各所述位置计算出所述对象物的三维位置。

Description

对被悬浮搬送的对象物的状态进行检测的方法和装置

技术领域

本发明涉及在使对象物悬浮的同时对该对象物进行搬送的悬浮搬送装置中检测被悬浮搬送的对象物的状态的方法和装置。

背景技术

半导体设备和液晶面板的制造中会使用玻璃制成的基板。通常，玻璃制成的基板通过压缩空气等流体在悬浮的同时进行搬送，以防止基板受伤。但是，虽然很少见，但是还是会发生以下情况：由于悬浮高度不足等各种原因，玻璃基板与悬浮搬送装置的某个部位接触而使得玻璃制成的基板受伤。

为了确认是否有伤，人们可以通过目视来进行检查。这样的作业需要中断工序，因此，会明显损害高度自动化的工序的效率。从而需要自动检测有无接触的方法和装置。

日本国专利申请公开2007-076836号公报公开了一种气体悬浮搬送装置，其具有对与搬送面接触时在检测用搬送体与搬送面之间流过的电流进行检测的检测器。根据该技术，需要对搬送面预先附加导电性覆膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对被悬浮搬送的对象物的状态进行检测的方法和装置，以便能够对对象物与悬浮搬送装置有无接触自动进行检测。

根据本发明的第一方面，一种检测对象物的状态的方法，该对象物相比于搬送面向上方浮起并被搬送、而且具有多个标识，在上述方法中，通过彼此分离地配置的多个照相机对悬浮搬送的路径中的区域分别进行拍摄，在通过所述照相机拍摄到的各图像中，分别确定与所述对象物中的所述标识对应的像素的位置，根据所确定的所述像素的各所述位置计算出所述对象物的三维位置。

优选的是，上述方法还包括：根据所述三维位置来检测所述对象物与所述搬送面有无接触、或检测所述对象物与所述搬送面接触的部位。另外，优选的是，上述方法还包括：根据所述三维位置的随时间变化来计算出所述对象物的速度。或者优选的是，上述方法还包括：根据所述三维位置的随时间变化来检测所述对象物有没有失控、或计算所述对象物的失控量。

根据本发明的第二方面，一种检测对象物的状态的装置，该对象物相比于搬送面向上方浮起并被搬送、而且具有多个标识，在上述装置中，具备：多个照相机，它们彼此分离地配置，用于对悬浮搬送的路径中的区域分别进行拍摄；以及控制装置，其用于在通过所述照相机拍摄到的各图像中，分别确定与所述对象物中的所述标识对应的像素，并根据所确定的各所述像素的位置和所述照相机的位置，来计算出所述对象物的三维位置。

优选的是，所述控制装置还用于根据所述三维位置来检测所述对象物与所述搬送面有无接触、或检测所述对象物与所述搬送面接触的部位。另外优选的是，所述控制装置还用于根据所述三维位置的随时间变化来计算出所述对象物的速度。或者优选的是，所述控制装置还用于根据所述三维位置的随时间变化来检测所述对象物有没有失控、或计算所述对象物的失控量。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的检测装置的概要立体图。

图2是上述检测装置中的电连接的概要图。

图3是与利用上述检测装置的检测方法有关的流程图。

图4是表示图3的流程图中的图像数据解析处理的详细内容的流程图。

图5是表示图3的流程图中的悬浮搬送状态检测处理的详细内容的流程图。

图6是应用上述检测装置的悬浮搬送装置的局部俯视图。

图7是上述悬浮搬送装置的侧视图。

图8是上述悬浮搬送装置的局部纵剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。为了便于说明，如图1所图示，定义出X、Y、Z轴，并且定义X、Y、Z方向为沿着X、Y、Z轴的方向。这样的定义是为了便于说明，本发明并不一定要限定于此。

如图1以及图6到图8所示，本发明的实施方式中涉及的悬浮搬送装置10是用于使对象物W在垂直方向上(图中的Z方向)上悬浮起来并沿水平的搬送方向(图中的X方向)搬送该对象物W的装置。

在本说明书和权利要求书中，通篇将“失控”一词定义成对象物W向与本来计划的搬送方向不同的方向运动的情况来进行使用。例如，在本来计划的搬送方向为X方向时，当对象物W的轨迹正确地与X方向一致而不向Y方向移位时，认为“对象物W没有失控”。然而，即使对象物W的轨迹与X方向大致一致，在向Y方向移位的情况下，认为“对象物W失控”。对象物W蜿蜒行进当然包含在失控的范畴内。

作为对象物W，优选是整体为平面状的比较薄的物体，例如是液晶面板用的玻璃基板等薄板。对象物W并非必须是整体为平面状，只要是其下表面的至少一部分为平面状即可。为了使其悬浮，例如使用空气之类的流体。悬浮搬送装置10根据需要设置在无尘室(clean room)内等进行使用。

悬浮搬送装置10具有：沿X方向延伸的基座B；在基座B上沿X方向排成列的搬送装置11；在基座B上沿X方向和Y方向两个方向排成列的多个悬浮装置37；以及检测装置。

搬送装置11在基座B上的左端和右端附近，具有沿X方向分别排成列的多个辊子13。各辊子13分别经旋转轴13a与蜗轮17一体地连接起来，各辊子13由支架33支撑成能够旋转。以沿X方向横贯基座B的方式具有一对驱动轴19，各驱动轴19具有与蜗轮17以能够进行驱动的方式啮合的蜗杆21。在各驱动轴19的前端，经连接器(coupling)等连接有电动机23的输出轴，该电动机23的输出轴能够进行驱动。由此，各辊子13受到电动机23的驱动力而以相同的旋转速度旋转。

如图7所示，上述各辊子13的上端部比上述悬浮装置37的上表面略微向上方凸出，并且配置成在单一的面上对齐。对象物W即使在悬浮起来的状态下，也如图7所示，为了受到驱动力而能够与辊子13接触。也可以将能够进行驱动的夹持器(clamper)或带式输送机(belt conveyor)等搬送单元应用于搬送装置11，来代替辊子。

参照图6到图8，悬浮装置37具有能够使空气进行流通的多个或者单个腔(chamber)25。腔25在其下部具有能够容许空气流入的的一个以上的进入口27，腔25在其上部具有与悬浮装置37连通的多个开口29。各进入口27具有经支架33支撑在基座B上的送风装置31。送风装置31是用于供给空气之类的流体的装置，送风装置31可以使用由电动机驱动的风扇，但是并不限定于此。可以通过压缩机来供给空气，也可以利用贮存了预先压缩好的空气、氮气或者氩气的储气瓶等。在相邻的腔25之间也可以设置有与送风装置31连通的开口35。

各悬浮装置37具有：上表面为平面的上部体39；和与上部体39的下部连接的支脚部43。上部体39和支脚部43均为中空体，它们的内部相互连通。支脚部43以各自的内部与腔25的开口29连通的方式固定在基座B上。如图6所示，上部体39具有与其内部连通的喷出孔41。多个悬浮装置37以其上表面彼此构成单个平面的方式使高度对齐。下文中将该平面称为搬送面S。

参照图1、2，检测装置具有：多个照相机3R、3L；和对通过照相机3R、3L拍摄到的图像进行处理的控制装置5。在该示例中，照相机有两台，但是也可以是三台以上。

照相机3R、3L分别安装在框架7上，该框架7配置成跨越已排列好的悬浮装置37。照相机3R和照相机3L以在Y方向上具有适当的间隔的方式彼此分离地配置。

作为照相机，优选是具有CCD等固体摄像元件、能够断续地进行拍摄的数字照相机。也可以使用能够连续地进行拍摄的摄像机或模拟照相机来代替数字照相机。在模拟照相机中也可以组合模拟-数字转换装置。照相机3R、3L彼此同步，照相机3R、3L对悬浮搬送的路径中的共同的区域进行拍摄。另外，照相机3R、3L以数字数据的形式周期性地输出拍摄到的图像。

照相机3R、3L所拍摄的区域是图1中用虚线A示例性地表示的区域。在通过悬浮搬送装置10沿X方向悬浮搬送对象物W的路径中根据需要适当地设定该区域A。照相机3R和照相机3L在Y方向彼此分离地配置，并且对悬浮搬送路径中的共同的区域A进行拍摄，因此，拍摄到的各图像包含所谓的视差。

对象物W上也可以具有贴付在其表面上的一个以上的标识9。在对象物W如玻璃那样由透明的材料构成的情况下，不能清楚地检测到上述视差，但是这样的标识9有助于使上述视差清楚。另外，也可以使用印刷在对象物上的标识、对象物的轮廓、对象物的表面花纹、形状、全息图(hologram)等在图像中能够清楚地识别出来的任何对象来代替贴付的标识。

控制装置5具有执行数据的运算和处理的CPU5a、临时保存数据的RAM5b、和持续地存储程序等的ROM5c等。控制装置5还可以进一步具有硬盘或固体盘等存储装置、或者是显示器等显示装置等。CPU5a与照相机3R、3L连接，CPU5a能够读取从照相机输出的图像数据。RAM5b具有存储CPU5a所读取的数据的数据区域和用于执行各种处理的工作区域。ROM5c保存使CPU5a执行的控制程序。CPU5a按照控制程序来解析从照相机3R、3L输出的图像数据。

在RAM5b的数据区域中，保存从存储装置或者ROM5c读取到的坐标变换数据。坐标变换数据用于将图像中的特定要素的三维位置作为坐标值计算出来。另外，在RAM5b的数据区域中，保存后述的搬送面S的三维位置的坐标值的数据和对象物W的形状数据等。

在RAM5b的工作区域中，确保有用于以帧为单位来存储从照相机3R、3L输出的图像数据的帧存储区域。也可以对应于两台照相机3R、3L而确保两个帧存储区域。向两个帧存储区域中交替地写入图像数据，而在向一个帧存储区域中进行图像数据的写入的期间，对于另一个帧存储区域能够执行图像数据的解析。

CPU5a按照存储在ROM5c中的控制程序来执行图像数据的解析。图3到图5表示其流程。

参照图3，当电源闭合时，控制装置5启动，CPU5a从照相机3R、3L分别读取图像数据(步骤S1)，对读取到的图像数据进行解析(步骤S3)，根据解析结果计算出对象物W的位置(步骤S5)，检测对象物的状态(步骤S7)。这一连串的步骤能够反复执行。

更详细地说，在步骤S1中，CPU5a将照相机3R、3L所输出的图像数据分别写入到RAM5b中的两个帧存储区域中。这些写入交替地执行。在步骤S3中，CPU5a在向一个帧存储区域进行图像数据的写入的期间，对另一个帧存储区域执行图像数据的解析。

参照图4，对步骤S3进行更加详细的说明。在步骤S3中，CPUSa提取通过照相机3R、3L拍摄到的各图像中的标识(步骤S31)。标识的提取可以通过边缘提取法或图形识别法等公知的方法来进行。接着，CPU5a判断所提取到的标识的数量是否在计算三维位置所需的个数以上(步骤S33)。在数量不足所需个数时(在步骤S33中为否)，CPU5a结束解析处理。

在所提取到的标识的数量在所需个数以上时(在步骤S33中为是)，CPU5a分别确定与各标识对应的像素的位置(步骤S35)，并根据所确定的所述像素的各所述位置计算出所述对象物的三维位置。三维位置根据因视差而产生的各图像中的像素的位置的不同，利用坐标变换数据来作为坐标值而计算出来。坐标值被作为正交坐标系或极坐标系等适当的三维坐标系中的值计算出来。坐标系可以是世界坐标系和本地坐标系中的任意一种。通过坐标值的计算完毕，图像数据解析处理步骤S3完毕。

返回图3，在步骤S5中，CPU5a根据在步骤S35中计算出的各标识的三维位置的坐标值来计算出区域A中对象物W的下表面的三维位置的坐标值的组。各标识的正下方的下表面的坐标值可以通过在各标识的坐标值上加上对象物W的板厚值来得出。对于标识间的中间点，通过在标识的坐标值的组中应用适当的插补法，来推测其坐标值，然后通过加上对象物W的板厚值来得出。或者，也可以使用预先准备好的对象物W的形状数据来代替一定的板厚值。这样，对对象物W整体计算出三维位置。

对于后续于步骤S5的步骤S7，参照图5对其详细内容进行说明。CPU5a对在步骤S5中计算出的对象物W的下表面的三维位置的坐标值的组和预先准备好的搬送面S的三维位置的坐标值的组进行比较，由此，来检测对象物W和搬送面S有无接触(步骤S71)。即，对于对象物W的下表面的一个点，将其Z方向的坐标值(高度)与搬送面S的Z方向的坐标值(高度)的组进行比较，判断是相同或者是较低的值。在是相同或者是较低的值的情况下，判断该点是对象物W与搬送面接触的部位。对于对象物W的下表面的所有点反复执行该判断。当在任何点都没有接触的情况下，能够检测出对象物W与搬送面S没有接触。

接着，CPU5a根据在步骤S5中计算出的对象物W的三维位置的坐标值的随时间变化来计算对象物W的速度(步骤S73)。即，CPU5a通过从某时刻的坐标值减去以前某时刻的坐标值来计算出X方向的坐标值的变化。通过将其除以所经过的时间来算出对象物W(在X方向)的速度。

同样地，CPU5a根据在步骤S5中算出的对象物W的三维位置的坐标值的随时间变化来检测对象物W有没有失控(步骤S75)。即，CPU5a从某时刻的坐标值减去以前某时刻的坐标值，由此来算出Y方向的坐标值的变化。所算出的变化的值是对象物W的失控量。在对象物W的失控量比预先适当设定的阈值大的情况下，检测出对象物W发生了失控。

由此结束步骤S7，就此完成检测对象物W的状态的处理。

根据上述实施方式，具有检测装置的悬浮搬送装置10如下进行动作。

当从送风装置31向腔25供给空气时，腔25向各悬浮装置37均匀地分配空气，空气从各喷出孔41喷出。喷出的空气在上部体39的上表面与对象物W的下表面之间在由喷出口41的开口所包围的空间中产生均匀的压力，就此对上述对象物W提供浮力，对象物W相比于搬送面S向上方浮起。另一方面，通过驱动一对电动机23，一对驱动轴19同步地旋转。通过蜗轮17和蜗杆21的啮合，驱动轴19的旋转传递到各辊子13。对象物W通过与旋转的辊子13接触，而在悬浮的状态下沿X方向进行搬送。

照相机3R、3L始终对区域A进行拍摄。当对象物W通过区域A时，对象物W与标识9一起被照相机3R、3L拍摄。照相机3R、3L将拍摄到的图像以数字数据的形式输出给控制装置5。控制装置5利用图像所具有的视差如上所述地算出上述对象物的三维位置。然后，控制装置5将计算出的三维位置与预先准备好的搬送面S的三维位置进行比较。接着，控制装置5根据该比较来检测对象物W与搬送面S有无接触，和/或检测对象物W与搬送面S接触的部位。

另外，控制装置5根据计算出的三维位置的随时间变化来计算出对象物W的速度。并且，控制装置5根据计算出来的三维位置的随时间变化来检测所述对象物W有没有失控，和/或计算所述对象物W的失控量。

另外，在图3的步骤S7之后，也可以执行控制对象物W的悬浮高度的处理。即，控制装置5根据所计算出的三维位置的坐标值计算出区域A中的对象物W的下表面与搬送面S之间的距离(即，对象物W的悬浮高度)。控制装置5对送风装置31的输出进行控制以使计算出的悬浮高度与预先准备好的基准高度一致，就此，对象物W的悬浮高度被控制成与基准高度一致。

由上述内容可以理解到：根据本实施方式，能够检测出对象物的三维位置，进而检测出对象物的速度、对象物有没有失控、失控量等对象物的状态。如上所述，根据对象物的三维位置能够检测出对象物与悬浮搬送装置是否有接触，但是也能够进行如下所述的各种控制。

根据计算出的对象物W的速度，能够进行对象物W的速度的反馈控制。即，控制装置5对计算出的对象物W的速度和预先准备好的基准速度进行比较。在对象物W的速度小于基准速度的情况下，控制装置5对电动机23进行增速控制，在对象物W的速度大于基准速度的情况下，控制装置5对电动机23进行减速控制。由此，对象物W的速度被控制成与基准速度一致。或者，也可以控制送风装置31的输出来代替对电动机23的控制。通过对送风装置31的控制，当悬浮高度变化时，对象物W通过与辊子13的接触而受到的驱动力发生变化，因此，从结果上来说控制了对象物W的速度。

另外，根据对象物W有没有失控的检测、以及上述对象物W的失控量的计算，能够防止对象物W的失控。即，如果使右边一列的辊子13和左边一列的辊子13之间产生速度差，则能够向抵抗失控的方向对对象物W提供驱动力。或者，如果通过对送风装置31的控制来改变各悬浮装置37中的每个喷出的流体的量，能够向抵抗失控的方向对对象物W提供驱动力。即，能够进行消除失控的控制。

如上所述，标识9并不是必需的，也可以使用在拍摄到的图像中能够清楚地识别的任何对象。这种图像中的对象的提取例如能够使用公知的图形识别技术来容易地执行。并且，提取的对象能够用于根据上述方法来算出对象物的三维位置。

另外，在上述的说明中，贴付的标识9在X方向上和Y方向上分别隔开相等间隔地正交排列。代替这种排列，也可以是六方排列、随机排列等适当的排列。标识9的密度优选是均匀的，但是并不是必须限定于此。另外，标识9不需要遍布整个对象物W地进行分布，也可以限定于其一部分。

参照优选实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。根据上述公开内容，具有本领域的普通技术的人员能够通过对实施方式的修正和变形来实施本发明。

产业上的可利用性

提供一种能够自动检测出对象物和悬浮搬送装置有无接触的、对被悬浮搬送的对象物的状态进行检测的方法和装置。

Claims (8)

1.一种检测对象物的状态的方法，该对象物相比于搬送面向上方浮起并被搬送、而且具有多个标识，在上述方法中，

通过彼此分离地配置的多个照相机对悬浮搬送的路径中的区域分别进行拍摄，

在通过所述照相机拍摄到的各图像中，分别确定与所述对象物中的所述标识对应的像素的位置，

根据所确定的所述像素的各所述位置计算出所述对象物的三维位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

根据所述三维位置来检测所述对象物与所述搬送面有无接触、或检测所述对象物与所述搬送面接触的部位。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

根据所述三维位置的随时间变化来计算出所述对象物的速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

根据所述三维位置的随时间变化来检测所述对象物有没有失控、或计算所述对象物的失控量，其中所述失控是指所述对象物向与本来计划的搬送方向不同的方向的运动。

5.一种检测对象物的状态的装置，该对象物相比于搬送面向上方浮起并被搬送、而且具有多个标识，在上述装置中，具备：

多个照相机，它们彼此分离地配置，用于对悬浮搬送路径中的区域分别进行拍摄；以及

控制装置，其用于在通过所述照相机拍摄到的各图像中，分别确定与所述对象物中的所述标识对应的像素，并根据所确定的各所述像素的位置和所述照相机的位置，来计算出所述对象物的三维位置。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述控制装置还用于根据所述三维位置来检测所述对象物与所述搬送面有无接触、或检测所述对象物与所述搬送面接触的部位。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述控制装置还用于根据所述三维位置的随时间变化来计算出所述对象物的速度。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述控制装置还用于根据所述三维位置的随时间变化来检测所述对象物有没有失控、或计算所述对象物的失控量，其中所述失控是指所述对象物向与本来计划的搬送方向不同的方向的运动。

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