DE2404183A1

DE2404183A1 - Vorrichtung zur erkennung der lage eines musters

Info

Publication number: DE2404183A1
Application number: DE2404183A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Ejiri; Seiji Kashiwaoka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-09-19
Also published as: NL7402481A; GB1456549A; US3898617A; FR2219398B1; NL165590C; DE2404183B2; NL165590B; JPS5214112B2; FR2219398A1; DE2404183C3; JPS49111665A

Description

PATENTANWÄLTE	2 ■- '■	*' i ■» O**	D-8 MÜNCHEN OO
		MARIAHILFPLATZ 2 & 3
dr. O. DITTMAN]Nr		POSrA))HEi^SB
K. L·. SCHIFF		E>-8 MUNCl¹EN 05
DH. A. v. FÜNBR		POSTFACH 95 Ol 60

TELEFON (08Θ) 45 83 54

dr. U. SCHUBEWiOPF TELEGR. aoromarcpat München

DIPL. ING. D. EBBINGHATJS TELEX 5-23565 AURO D

HITACHI, LTD.

DA-11035 29. Januar 1974

PS/k

Priorität: 22. Februar 1973, Japan, ITr. 21636 Vorrichtung zur Erkennung der Lage eines Musters

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf ein System zur Erkennung der Lage eines Musters und "betrifft insbesondere ein Lageerkennungssystem, das die Lage eines zweidimensionalen Musters in einer zweidimensionalen Ebene ohne Berührung und automatisch ermittelt.

Um die zweidimensionale Lage eines Gegenstands ohne Berührung festzustellen, ist "bisher ein Verfahren angewendet worden, das differentiell Ausgangssignale -von lichtempfindlichen Ebenen aus Solarzellen oder dergleichen erzeugt. Hat der Gegenstand rechteckige oder eine sonstige einfache Form, so sind die lichtempfindlichen Elemente sowohl in der x- als auch in der y- Richtung jeweils zu zweit angeordnet. Mit diesem Verfahren sind jedoch Probleme hinsichtlich der Genauigkeit -verbunden. Außerdem handelt es sich dabei im wesentlichen um die sogenannte "ITullabgleich-Methode", bei der es erforderlich ist, den Gegenstand mittels eines Servomechanismus zu zentrieren, so daß das Differential-Ausgangs signal der lichtempfindlichen Ebenen Null wird. Die Lage wird dabei aus der Verstellung des Servomechanismus beispielsweise mittels einer Codierscheibe ermittelt.

Die zur Erkennung erforderliche Zeit ist demgemäß lang. Infolge der Verwendung der Hullabgleich-Methode spricht das bekannte Verfahren selbst auf einen falschen in den Detektor eingebrach-

40983 8/0253 """»*· WWoia

- ²r404183

ten Gegenstand an und ermittelt eine glaubhafte Lage. Das bedeutet, daß es mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, zu erkennen, ob ein Gegenstand vorhanden ist oder nicht.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, ein System zur Erkennung der Lage eines Musters zu schaffen, bei dem die Fachteile des Standes der Technik beseitigt oder wenigstens vermindert sind. In Anbetracht des oben geschilderten Standes der Technik kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin gesehen werden, ein System zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Lage von Gegenständen selbst mit komplizierten Mustern genau und mit sehr hoher Geschwindigkeit festzustellen, um dadurch beispielsweise den Zusammenbau und/oder die Prüfung von Transistoren, integrierten Schaltungen kleineren oder größeren Maßstabs oder ähnliche Vorgänge zu automatisieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Lageerkennungssystem so aufgebaut, daß ein oder mehrere örtliche Muster eines Gegenstand als Standardmuster gespeichert v/erden, daß die örtlichen Muster und die zweidimensionalen Muster des Gegenstands, v/ie sie von einer Bildaufnahmeröhre, etwa einem Vidikon, eingegeben werden, ständig verglichen werden und daß die Koordinatenlage mit der besten Koinzidenz ermittelt wird.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines

Transistorplättchens als Beispiel für einen Gegenstand, bei dem sich die vorliegende Erfindung anwenden läßt;

Pig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der lagemäßigen Beziehungen zwischen den Punk-

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/ U

■-.:■■ < · \bo

ten A, B, C, P1 und P2 nach Pig. 1;

Pig. 3a bis 3i schema tische Darstellungen von Teilmustern aus Fig. 1;

Pig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lageerkennungssystems;

Pig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Zeitsignale zur Steuerung der Schaltung nach Pig. 4»

Pig. 6 ein Schaltbild für ein konkretes Ausführungsbeispiel eines -Synchronsigna1- und Koordinatensignal-Generators in der Schaltung nach Pig. 4;

Pig. 7 ein Schaltbild für ein konkretes Ausführung sbeispiel einer Bildeingabestufe für die Schaltung nach Pig. 4;

Pig. 8 ein Schaltbild für ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Koinzidenz-Erkennungsstufe in der Schaltung nach.' Pig. 4;

Pig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Teilmustern;

Pig. 10 die Anordung einer Bildaufnahmeeinrichtung und zugehöriger Einrichtungen zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen System; und

Pig. 11 ein Schaltbild des gesamten Aufbaus eines zur Verwendung bei der Fertigung von Transistoren bestimmten erfindungsgemäßen Systems.

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In der schematischen Darstellung eines Transistorplättchens nach Fig. 1 bedeuten die schraffierten Teile Siliciumoxid-Oberflächen, während die nicht-schraffierten Teile Elektrodenabschnitte sind, die durch Alurainiumbedämpfung erzeugt worden sind. Werden derartige Transistoren nacheinander einer Montiervorrichliing zugeführt, so ist es erforderlich, daß diejenigen Stellen P1 und P2 in den Elektrodenabschnitten, an denen Golddrähte befestigt werden sollen, automatisch erkannt werden, um der Vorrichtung die Eoordinatv/erte der Positionen zuzuführen und die betreffende Wärmedruckmaschine für die Golddrähte beispielsweise durch einen Servomechanismus genau einzustellen.

Zur Ermittlung der bestimmten Positionen P1 und P2 des Transistors werden zunächst örtliche Muster ausgewählt, die in dem gesamten komplizierten Muster keine ähnlichen Stellen haben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können die drei in gestrichelten Kästchen gezeigten örtlichen Muster ausgewählt werden.

Die Repräsentativlagen dieser drei örtlichen Muster sind beispielsweise durch die Mittelpunkte gegeben. Zur Vereinfachung der Erläuterung seien jedoch im vorliegenden Fall als Repräsentativlagen die Stellen A, B und C gewählt, die sich jeweils an der rechten unteren Ecke der Kästchen befinden.

Gleichzeitig werden die Koordinaten-Zuordnungen entnommen und gemäß Fig. 2 aufgezeichnet. Es wird angenommen, daß der Transistor so genau in das Erkennungsfeld eines Detektors eingeführt wird, daß nur Verschiebungen in x- und y-Richtung auftreten, jedoch keine Drehung in der xy-Ebene (d.h. keine Neigung). Sind nun die Koordinaten für die Lage eines örtlichen Musters, beispielsweise die Koordinaten (XA, YA) des Punktes A, ermittelt, so lassen sich die Koordinaten (X1, Y1) für den Befestigung spunkt P1 sowie die Koordinaten (X2, Y2) für den Punkt 2 dadurch berechnen, daß gewisse vorgegebene Vierte zu den ermittelten Koordinaten-Werten addiert bzw. davon subtrahiert werden.

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2 /- Π /--183

Dabei ist jedoch nicht sichergestellt, daß es sich bei den ermittelten Koordinaten (XA, YA) in diesem Pail tatsächlich um die Koordinaten des Punktes A handelt. Beispielsweise kann es sein, daß eine von dem ursprünglichen Teilmuster verschiedene Stelle infolge Verschmutzens oder Abblätterns der Transistoroberflache eine bessere Koinzidenz aufweist.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden die Lagen zweier örtlicher Muster, beispielsweise die Punkte A und B, festgestellt. Sind die Koordinaten der Punkte A und B gefunden, so wird sichergestellt, daß der Abstand zwischen den Punkten

A und B j

>J(XA - XB)² + (YA - YB)²

sowie die Richtung

cot T^A -

XA-XB

innerhalb gewisser vorgegebener Grenzen liegen. Ist dies der !Fall, so wird festgestellt, daß die Koordinaten der Punkte A und B tatsächlich diejenigen der beiden örtlichen Muster A und B sind. Sodann können die Koordinateider Punkte P1 und P2 beispielsweise unter Bezugnahme auf die Koordinaten des Mittelpunkts einer die Punkte A und B verbindenden Linie · ermittelt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, daß Fehler in der Bestimmung der Punkte A und B ausgemittelt werden.

Im vorliegenden Pail ist die Richtung der Verbindungslinie zwischen den Punkten A und B bekannt. Daher lassen sich die Koordinaten der Punkte P1 und P2 selbst dann, wenn das Transist or plättchen eine leichte Verdrehung aufweist, als Werte mit korrigierter Neigung ermitteln, so daß eine genauere Lageerkennung möglich wird.

Überschreiten der Abstand und/oder der Winkel der Verbindungslinie zwischen den Punkten A und B den vorgegebenen Bereich, so sind der Punkt A₁ der Punkt B oder beide fehlerhaft er-

ORfGiNAL INSPECTED

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mittelt und die Koordinaten eines oder zweier falscher Punkte angegeben worden. In diesem Pail werden die Koordinate C eines weiteren örtlichen Musters festgestellt, und die oben genannte Untersuchung wird anhand der Punkte A und 0 durchgeführt. Ist das Ergebnis in Ordnung, so lassen sich nun die Koordinaten der Punkte P1 und P2 feststellen. Ist das Ergebnis schlecht, so kann die oben genannte Prüfung weiterhin zwischen den Punkten B und C durchgeführt v/erden.

Da hierbei im allgemeinen die Anzahl der vorher gespeicherten örtlichen Muster groß wird, nehmen im gleichen Maße die Kombinationen der Untersuchungsmöglichkeiten zu, und die Zuverlässigkeit läßt sich entsprechend steigern. Darüberhinaus ist die Winkellage des zugeführten Transistorplättchens aus dem Winkel zwischen den beiden ermittelten Positionen bekannt, und die Koordinaten der Punkte P1 und P2 lassen sich als Werte berechnen, bei denen der Zuführfehler berichtigt ist.

Die Prüfungen können der Reihe nach durchgeführt werden. Als Alternative ist es möglich, sie gleichzeitig und zwar derart durchzuführen, daß für einige betrachtete Kombinationen Rechenschaltungen parallel geschaltet werden. Selbst wenn das Transistorplättchen innerhalb der xy-Ebene in gewissem Maße schräg zugeführt wird, läßt sich die Position nach dem Grad der Koinzidenz mit dem in Formallage gespeicherten Standardmuster hinreichend genau bestimmen. Obwohl das Maß der Koinzidenz in diesem Pail natürlich etwas geringer ist, kann die Normallage festgestellt werden, da das richtige Muster eine kleinere Differenz aufweist als das Muster irgendeines anderen Teils.

Wird jedoch die Verdrehung des Transistors noch größer, beispielsweise etwa 20°, so ist das Maß der Koinzidenz mit dem Standardmuster in Formallage noch geringer, und es besteht die Möglichkeit, daß irgendein anderer Teil ähnlicher wird. Aus diesem Grund werden zusätzlich zu den örtlichen Mustern

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7 LVL 1 Rl

in der in Fig. 3a, 3b und 3c gezeigten Normallage Muster, bei denen gemäß Fig. 3d, 3e und 3f die jeweiligen Standardmuster nach links um etwa 10° verdreht sind, sowie weitere Muster vorbereitet, bei denen gemäß Fig. 3g, 3h und 3i die jeweiligen Standardmuster nach rechts um den gleichen Winkel verdreht sind. Die Positionen lassen sich nun durch Standardmuster ermitteln, deren Anzahl in diesem Fall 9 beträgt. Bei der Prüfung anhand der verdrehten Muster, beispielsweise anhand der Muster nach Fig. 3d und 3e läßt sich ein vorgegebe-

VT} _—Y""p

ner eigener Bereich angeben, in dem cot "von dem Fall

YA-YB Au-ΛΛ

^co"k ¹ ^uin ^en ^der Neigung der Muster entsprechenden Winkel, d.h. im vorliegenden Pail etwa 10°, verschieden ist, und es läßt sich, prüfen, ob die Richtung innerhalb dieses Bereichs liegt oder nicht.

Man hat experimentell ferner festgestellt, daß sich im Falle eines Transistors bei Fehlern in der Orientierung der Zuführung von etwa + 20° die Positionen hinreichend genau feststellen lassen, indem derartige geneigte örtliche Muster als Standardmuster erzeugt werden. Soll die Möglichkeit berücksichtigt werden, daß ein Transistor umgedreht zugeführt wird, so könnnen weiterhin umgekehrte Standardmuster vorgesehen werden.

In der obigen Beschreibung ist auf denjenigen Fall eingegangen worden, daß die Koordinaten der endgültigen Positionen P1 und P2 mit einem einzigen oder mit mehreren örtlichen Mustern festgestellt werden, wobei auch das Rechensystem angegeben wurde. Wird die Position nur inform von Analogsignalen oder von Digitalsignalen mit einigen Bitstellen ermittelt, so ist es sehr einfach, eine Rechenschaltung für den speziellen Verwendungsfall zu bauen, für den die Signale eingegeben werden.

In der letzten Zeit sind Kleinrechner in bemerkenswertem Umfang auch für Transistor-Fertigungsverfahren der genannten Art eingesetzt worden. Wird ein Kleinrechner zu diesem Zweck verwendet,

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Z '■; ■.-· -s i CS J

so läßt sich, die Berechnung mit hoher Geschwindigkeit und ohne Schwierigkeiten mittels eines Allzweck-Rechengerätes durchführen.

Gemäß der oMgen Beschreibung v/erden die Prüfungen des Abstandes und des Winkels anhand von genauen Gleichungen durchgeführt. Ist jedoch der Zuführ-Winkelfehler für die Transistoren klein, beispielsweise innerhalb von +20°, so können die verschiedensten Häherungsgleichungen verwendet werden, wobei die Wurzelberechnung, die Quadrierung und die Cotangensberechnung wegfallen. Außerdem kann das Rechenverfahren verschiedenen Modifikationen unterzogen v/erden. Ergeben die Prüfungen ferner eine Zurückweisung in sämtlichen vorbereiteten Kombinationen, so besteht gewöhnlich der Pail, daß entweder kein Gegenstand vorhanden ist oder daß, wenn ein Gegenstand vorliegt, dieser sehr schmutzig und/oder sehr verdorben ist. In diesem Fall kann ein Zurückweisungs-Signal erzeugt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung

Gemäß Fig. 4 wird angenommen, daß eine Bildaufnahmeeinrichtung 1, die beispielsweise von einem Vidikon gebildet wird, ähnlich wie herkömmliche Bildaufnahmeeinrichtungen eine Rastertastung ausführt und von Ausgangssignalen eines Synchronsignalgenerators 2 gesteuert wird. Bezüglich der Lage eines TastStrahls sei angenommen, daß die x- und y-Koordinaten in jedem Zeitpunkt kontinuierlich von einem Koordinaten-Generator 3 erzeugt werden.

Das von der Bildaufnahmeeinrichtung 1 abgegebene Bildsignal 4 wird über eine Vorverarbeitungsstufe 5, die beispielsweise aus einer Schwellenwert-Schaltung zur Umwandlung des Bildsignals in einen Binärwert besteht, einem Temporärspeicher 6 zugeführt, der beispielsweise von einem Schieberegister gebildet ist. Der Temporärspeicher 6 bildet den später beschriebenen, soge-

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ORiGlMAL iN'SPECTED

nannten dynamischen Speicher, der so aufgebaut ist, daß zweidimensionale Informationen parallel mittels einer in der nachfolgenden Stufe befindlichen zweidiinensionalen Muster-Gruppierungsstufe 7 gelesen v/erden.

In der Stufe 7 werden gleichzeitig das an der gegenwärtigen Taststelle der Bildaufnahmeeinrichtung 1 zur Verfugung stehende Videosignal sowie die an den vorherigen Stellen getasteten Informationen abgeleitet. Wie wenn also ein rechteckiger Rahmen mit bestimmten Abmessungen in Längs- und Querrichtung sequentiell innerhalb des Meßbereichs der Bildaufnahmeeinrichtung bewegt würde,werden die Informationen innerhalb des Rahmens kontinuierlich parallel gewonnen. Die Informationen innerhalb des Rahmens v/erden dabei nacheinander im Zuge der Tastung erneuert. Ein Ausführungsbeispiel für die konkrete Schaltungsanordnung der zweidimensionalen Muster-Gruppierungsstufe 7 soll weiter unten beschrieben werden.

Die für die zweidimensionalen örtlichen Muster innerhalb des Meßfeldes der Bildaufnahmeeinrichtung repräsentativen Informationen, die bei fortschreitender Tastung nacheinander von der Gruppierungsstufe 7 gewonnen werden, werden zusammen mit dem Inhalt eines Teilmusterspeichers 8, in dem die als Standardmuster dienenden Teilmuster vorher gespeichert worden sind, einem Koinzidenzdetektor 9 zugeführt. Diese beiden Informationen werden miteinander verglichen, und es wird fortlaufend jeweils das Maß der Koinzidenz zwischen den Informationen ermittelt.

In einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel ist das Meßfeld der Bildaufnahmeröhre 1 in Form eines Rasters mit 240 und 320 Bildelementen der Länge bzw. der Breite nach ausgebildet, wobei das von der Stufe 7 entnommene Muster in ein Feld in Form eines regelmäßigen Quadrates von 12 mal 12 Bildelementen gebracht wird. Dabei braucht das Feld nicht immer als regelmäßiges Quadrat gewählt zu werden, vielmehr ist es auch möglich,

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24^4183

gemäß dem jeweiligen speziellen Zweck jede "beliebige Figur von beispielsweise 10 mal 14 oder 8 mal 7 Bildelementen willkürlich zu verwenden.

Im Falle von 12 mal 12 Bildelementen weist praktischer Weise auch der Teilmusterspeicher 8 12 mal 12 Bildelemente auf. In dem Speicher werden also 12 mal 12 = 144 Informationen gespeichert. Das Maß der Koinzidenz des gesamten Teilmusters wird durch den Koinzidenzdetektor 9 in. Form der Summe der Koinzidenzwerte zwischen den 144 Informationseinheiten aus der Gruppierungsstufe 7 und den entsprechenden in dem Speicher 8 gespeicherten Informationseinheiten ermittelt. Zu Beginn der Ermittlung, d.h. am Beginn eines Bild-"Rahmens" wird das Ausgangssignal des Koinzidenzdetektors 9 in einem Komparator mit einer Koinzidenzinformation verglichen, die einer starken Fehlkoinzidenz entspricht, wie sie vorher in einen Koinzidenzwert-Haltekreis oder in ein Koinzidenzv/ert-Speicherregister eingegeben worden ist.

Ist das gegenwärtige Maß der Koinzidenz besser als der in dem Register 12 vorher gespeicherte Inhalt, so gibt der Komparator 10 ein Ausgangssignal ab, das einer logischen "1" entspricht. Dadurch wird ein Gatter 11 geöffnet, so daß der gegenwärtige Koinzidenzwert an das Register 12 weitergegeben und als dessen neuer Inhalt gespeichert wird. Das Ausgangssignal des Komparators 10 wird außerdem einem Gatter 13 zugeführt, das die gegenwärtige Ausgangsgröße des Koordinatengenerators 3, d.h. die der Lage des Taststrahls entsprechenden x- und y-Koordinatenwerte,einem Koordinatenwert-Register 14 zuführt und die dort vorher gespeicherten Koordinatenwerte erneuert.

Bei Beendigung der Tastung des "Rahmens" ist also in dem Koordinatenregister 14 die Koordinatenlage X, Y in dem Bild, in der das mit dem vorher gespeicherten Teilmuster am besten koinzidierende Teilmuster vorhanden ist, gespeichert, während

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ORIGINAL !N3PECTED

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in dem Koinzidenzwert-Speicherregister 12 diejenige Information enthalten ist, die das Maß der in diesem Zeitpunkt vorhandenen Koinzidenz darstellt.

Auf diese Art und Weise lassen sich während der Tastzeit eines Rahmens oder Bildes die Lagekoordinaten desjenigen Teilmusters erhalten, das die größte Korrelation zu einem als Standardmuster dienenden Teilrauster aufweist.

Wird nun der Inhalt des Teilmusterspeichers 8 mit jedem Bild laufend erneuert, so ist es möglich, hei den jeweiligen Bildern die Koordinaten so zu gewinnen, daß die Koordinaten des Punktes A nach Fig. 1 im ersten Bild oder "Rahmen", die Koordinaten des Punktes B im zweiten und die des Punktes G im dritten Bild erhalten werden. Zu diesem Zweck kann der Inhalt von gegen Einschreiben gesperrten Speichern in einer Verarbeitungseinheit 30 "bzw. der Inhalt von in einem Hauptspeicher vorgesehenen Teilmusterspeichern26, 27 und 28 vorher über eine Schaltstufe 29 für jedes Bild in den Teilmusterspeicher übertragen werden. Die dabei verwendeten Zeitsteuersignale sind in Fig. 5 dargestellt.

Zeigt ein Signal (b) an, daß ein Transistor als abzutastender Gegenstand eingeführt worden ist, so werden unter Verwendung eines Synchronisationssignals (a) der Bildaufnahmeröhre, die sich unabhängig von dem Transistor bewegt, ein Signal (c) erzeugt, das nur beim ersten Rahmen auf "1" schaltet, ferner ein Signal (d), das nur beim zweiten Rahmen auf "1" schaltet, ein Signal (e), das nur beim dritten Rahmen auf "1" schaltet, usw. Um beispielsweise das Signal (c) zu erzeugen, kann ein Schaltkreis vorgesehen sein, in dem ein Flip-Flop durch das Signal (b) getriggert wird, wobei das Ausgangssignal des Flip-Flops und der Impuls (a) einem UlTD-Gatter zugeführt werden, und wobei ferner vom Ausgangssignal des UND-Gatters ein weiteres Flip-Flop getriggert wird, das durch das Ausgangssignal des UND-Gatters zwischen seinem Ausgangssignal und dem Impuls

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(a) gelöscht wird.

TJm das Signal (d) zu erzeugen, kann eine Flip-Flop-Schaltung dienen, die durch den Abfall des Signals (c) auf "1" geschaltet und durch den nächsten Impuls (a) gelöscht wird.

Vorhanden sind ferner ein Synchronisationssignal (f) sowie ein Synehronisationssignal (g), von denen das erstere dem Synchronisationssignal (a) in der Phase nacheilt und das letztere voreilt. Die Ein-Aus-Steuerung der Schaltstufe 29 in Pig. 4 erfolgt durch die Signale (c), (d) und (e). Die Schaltstufe 29 umfaßt drei Gatter, und die Signale (c), (d) und (e) dienen als Signale zum Öffnen und Schließen dieser Gatter. Als Signale zur Einleitung der Übertragung können die TJND-Ausgangs Signa le zwischen dem Signal (f) und den Signalen (c), (d), (e) benutzt werden.

Andererseits dient das Signal (f) dazu, den Inhalt des Koinzidenzwert-Speicherregisters 12 nach Pig. 4 zunächst auf den niedrigen Koinzidenzwert zurückzustellen. Dabei wird vorher zu Beginn jedes Rahmens die der starken Diskoinzidenz entsprechende Information eingegeben, um Vorbereitungen für die Wahrnehmung eines Koinzidenzpunktes in dem bestimmten Rahmen zu treffen. Das Signal (g) kann als Schreibimpuls dienen, das von den UlID-Schaltkreisen in Verbindung mit den Signalen (c), (d) und (e) am Ende der jeweiligen Rahmen benützt wird, um die Information über Schaltstufen 15 und 16 in einen der Koinzidenzwert-Speicher 17, 18 und 19 und einen der Koordinatenspeicher 20, 21 und 22 zu übertragen. Die Steuerung der Schaltstufen 15 und 16 kann dabei ähnlich wie die Steuerung der Schaltstufe 29 erfolgen.

Auf diese Art und Weise werden die warscheinlichsten Lagen für die drei Standard-Teilmuster durch Abtasten der drei Rahmen ermittelt, wobei die Koordinatenlagen in den Registern 20, 21 und 22 gehalten werden.

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Gleichzeitig werden die Koinzidenzwert-Informationen für die betreffenden Teilmuster in den Registern 17₉ 18 und 19 gehalten, und die Ergebnisse werden in einer Entscheidungsstufe 23 miteinander verglichen. Bei dieser Stufe handelt es sich um einen Detektor für beispielsweise den höchsten und den zweithöchsten Wert. Die Stufe 23 wählt diese beiden Werte in der Reihenfolge ihres Koinzidenzmaßes aus und öffnet bzw. schließt entsprechend den Ergebnissen eine Auswahlstufe

Die Ausgangssignale der Auswahlstufe 24 sind demgemäß zwei der in den Speichern 20, 21 und 22 enthaltenen Koordinatenwerte, und zwar die Koordinaten für die repräsentativen Lagen der beiden Teilmuster mit dem höchsten Koinzidenzgrad. Unter Bezugnahme auf das Muster in Pig. 4 handelt es sich dabei um die Koordinaten der Punkte A und B.

Eine Rechenstufe 25 berechnet die Koordinaten der endgültigen Stellen P.. und Pp durch Kombinationen aus Addier-, Subtraktions-, Multiplikations- und Divisionsschaltungen auf der Basis der Koordinaten dieser beiden Punkte und stellt am Ausgang die berechneten Ergebnisse zur Verfügung. Da in diesem Falle die Koordinaten der repräsentativen Lagen der beiden am warseheinlichsten Teilmuster gemäß dem Koinzidenzgrad ausgewertet werden, können die vorherigen Verarbeitungsstufen, in denen die betreffenden repräsentativen Lagen für gewisse Kombinationen der Muster ausgewertet werden, weggelassen werden.

Es ist oben beschrieben worden, daß die Koordinatenwerte dreier Teilmuster aus den Bildern dreier aufeinanderfolgender Rahmen erzielt werden, woraufhin die Koordinaten mittels der Entscheidungsstufe 23, der Auswahlstufe 24 und der Rechenstufe erzeugt werden.

Es ist jedoch eine Vielzahl von Abänderungen möglich. Werden beispielsweise die Koordinaten der repräsentativen Lagen des Musters A und des Musters B beim ersten bzw. zweiten Rahmen

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-H-

erhalten, so erfolgt die Entscheidung unmittelbar anhand der Koordinaten der beiden Lagen. Hält das Ergebnis der Prüfung nicht stand, so wird die Information für das Muster A übergangen und beim nächsten Rahmen die Information für das Muster C anschließend eingegeben. In alternativer Ausführung können auch die Informationen beider Muster A und B vernachlässigt werden und die Entscheidung mit einem neuen Satz von Mustern C und D durchgeführt werden. In einem solchen Fall wird die Entscheidungsstufe 23, die mit dem Koinzidenzgrad arbeitet, überflüssig, wobei jedoch die Steuerung der Informationseingabe etwas verwickelter wird.

Die Verarbeitungen in der oben genannten Verarbeitungseinheit 30 erfolgen mit hoher Geschwindigkeit durch Verwendung von Spezialschaltungen. Aber selbst bei Verwendung eines Kleinrechners mit herkömmlicher Allzweck-Hardware können sämtliche Entscheidungsvorgänge in sehr kurzer Zeit am Ende des betreffenden Rahmens, und zwar in der Rücklaufzeit der Bildaufnahmeeinrichtung ,vorgenommen werden.

Jedenfalls können nach Aufnahme des Teilmusters in einem bestimmten Rahmen die Berechnung zur Erzielung der repräsentativen Lage des Teilmusters sowie die Berechnung zur Gewinnung der gewünschten Punkte P^ und Pp auf der Grundlage der repräsentativen Lagen in Realzeit durchgeführt werden. In sehr vielen Fällen werden daher die endgültigen Koordinaten-Lagen aus dem berechneten Ergebnis in dem Zeitpunkt ausgewertet, in dem beispielsweise die Muster A und B empfangen sind. Falls in Wirklichkeit der Gegenstand nicht örtlich sehr verschmutzt ist, so tritt im allgemeinen die Notwendigkeit, anschließend neue örtliche Muster aus den Bildern der dritten, vierten usw. Rahmen zu entnehmen und aus ihnen die Lagen zu ermitteln, nicht auf.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur ein Koinzidenzdetektor 9 verwendet. In diesem Fall wird die Lage

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eines Teilmusters grundsätzlich mit einem Rahmen festgestellt. Sind die Stellen von Teilmustern auf "bestimmte Teile des Meßfeldes "beschränkt und grobe Suchbereiche "bekannt, so ist es möglich, den Inhalt des Teilmusterspeichers 8 derart umzuschalten, daß dann, wenn die obere Hälfte des Bildrahmens getastet wird, das Muster A und dann, wenn die untere Hälfte getastet wird, das Muster B in dem Speicher enthalten ist.

Ferner können natürlich dann, wenn drei Schaltungsgruppen, die jeweils einen Koinzidenzdetektor 9, einen Komparator 10, ein Gatter 11, eine Koinzidenzwert-Speicherstufe 12, ein Gatter 13 und ein Koordinatenwert-Register 14 umfassen, Torgesehen sind, die Positionen für die drei Muster A, B und C "bei ein und demselben Rahmen mittels der drei Koinzidenzdetektoren 9 gleichzeitig ermittelt werden.

In diesem Fall entsprechen die drei Koinzidenzwert-Speicherregister 12 und die drei Koordinatenwert-Register 14 jeweils den Koinzidenzwert-Speichern 17, 18, 19 bzw. den Koordinatenspeichern 20, 21, 22, so daß die Schaltstufen 15 und 16 überflüssig werden.

In Pig. 6 bis 8 sind Beispiele von konkreteren Ausführungsformen der Hauptteile der in Pig. 4 dargestellten Gesamtschaltung gezeigt. Pig. 6 zeigt dabei ein konkretes Ausführungsbeispiel für den Synchronsignalgenerator 2 und den Koordinatengenerator 3 gemäß Pig. 4. Die Schaltungsanordnung nach Pig. 6 ist so aufgebaut, daß Impulse von beispielsweise etwa 6 MHz aus einem Taktimpulsgenerator 31 von einem Zähler (der als X-Zähler bezeichnet wird) gezählt werden, der sich bei Erreichen eines gewissen festen Wertes selbst zurückstellt und gleichzeitig einen (als Y-Zähler bezeichneten) Zähler 33 um "1" erhöht. Der Zähler 33 ist wiederum so aufgebaut, daß er sich bei Erreichen eines gewissen festen Wertes selbst und außerdem den X-Zähler 32 zurückstellt.

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Die Ausgangsimpulse der jeweiligen Zähler dienen als X- und Y-Synchronisationssignale, wobei die Spannungswerte der Impulse unter Bezugnahme auf die Synchronisationsimpulse in geeigneter Weise umgeformt werden, um die mit einem Vidikon oder dergleichen arbeitende Bildaufnahmeeinrichtung auszusteuern.

Andererseits dienen die Inhalte der X- und Y-Zähler selbst als Informationen über die Lage des Strahls und ergeben die Koordinatenwerte der Tastung.

In Fig. 7 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Bildeingabesystems gemäß Fig. 4 dargestellt. Die Videοinformation bzw. das Bildsignal 4 aus der Bildaufnahmeeinrichtung 1 wird dabei über einen Differentialverstärker 34 in eine Schwellenschaltung 35 eingegeben. Dabei wird ein auf "1" schaltendes Signal 36 nur dann separat erzeugt, wenn ein gewisser Bildrahmenteil beispielsweise der Mittelteil, getastet wird Nur zu diesem Zeitpunkt wird das Bildsignal 4 über ein Gatter 37 einem Integrator 38 zugeführt, wobei das Ausgangssignal des Integrators 38 am Ende des betreffenden Rahmens in einer Haltestufe 39 gespeichert wird. Das Ausgangssignal der Haltestufe 39 wird bei Bedarf über ein geeignetes Dämpfungsglied in den Differentialverstärker 34 eingegeben.

Die Funktion der Schaltkreise 37, 38, 39 und 34 besteht darin, kontinuierlich einen Schwellenwert auszuwerten, der der mittleren Helligkeit des speziellen Bildrahmenteils des unmittelbar vorhergehenden Rahmens entspricht. Unter Verwendung dieser Schaltkreise und der Schwellenschaltung 35 lassen sich Zwischenwerte zwischen dem dunklen und dem hellen Pegel mit Erfolg in Binärwerte umformen. Die oben erwähnten Schaltkreise entsprechen der Vorverarbeitungsstufe 5 nach Fig. 4.

Im Verlaufe der Tastung werden die in Binärwerte umgeformten Bildinformationen nacheinander in ein Schieberegister 37-1

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sowie in (n-1) weitere Schieberegister 36-1, 36-2,... und 36-(n-1) eingegeben. Aus diesen letztgenannten Schieberegistern v/erden die Informationen der Reihe nach in weitere Schieberegister 37-2, 37-3»... bzw. 37-n übertragen. Die Schieberegister 36-1,... weisen eine Anzahl von Bitstellen auf, die der Anzahl von Bildelementen einer horizontalen Tastung entspricht, wobei für die oben erwähnten Teilmuster von 12 mal 12 Bildelementen die Zahl η = 12 ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind demgemäß elf Schieberegister 36-1,... und zwölf Schieberegister 37-1,... vorhanden, und die Anzahl der Bitstellen in den Schieberegistern 37-1,... beträgt 12.

Auf diese V/eise werden von dem Schieberegister ,36-1 die Informationen der unmittelbar vorhergehenden Tastung, von dem Schieberegister 36-2 die Informationen der vorletzten Tastung usvi. abgegeben. Somit erscheinen in den Schieberegistern 37-1, 37-2,... und 37-n mit fortschreitender Tastung die Informationen entsprechend zwölf horizontalen Rasterzeilen, d.h. die Informationen einer 12-mal-12-Ebene. Der Inhalt dieser 12 mal 12 Bildelemente kann somit dem Koinzidenztedektor 9 zugeführt werden.

Fig. 8 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Schaltungsteils zur Ermittlung des Koinzidenzgrades. In Fig. 8 ist der Teilmuster-Ebenenspeicher 8 als eine Vielzahl von Registern 8-1, 8-2,... und 8-n dargestellt, die jeweils den Schieberegistern 37-1, 37-2,... bzw. 37-n gegenüberstehen.

Unter Verwendung logischer Schaltkreise 38', die Exklusiv-Oder -Verknüpfungen für jeweils entsprechende Bits bilden, lassen sich nur dann, wenn keine Koinzidenz festgestellt wird, logische "1"-Ausgangssignale für die betreffenden Bits erzeugen.

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Die Ausgangssignale werden von einem Addierer 39' addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 39' ist dabei größer, wenn das Muster geringere Koinzidenz aufweist, während es kleiner ist und näher an Null liegt, wenn das Muster stärker koinzidiert.

Wird nun das Ausgangssignal des Addierers 39' in Verbindung mit einer Analoginformation, in die der in dem Koinzidenzwert-Speicherregister 12 digital gespeicherte Inhalt durch einen Digital/Analog-Wandler 40 umgewandelt wird, in einen Differentialverstärker 41 eingegeben, so wird das Ausgangssignal einer Schwellenschaltung 42 zu "1" nur dann, wenn der Koinzidenzgrad höher ist. Der Wert des Koinzidenzgrades wird gleichzeitig in einer Tastspeicherstufe 45 gehalten, in die er beim Auftreten eines mit dem Taktimpuls synchronisierten Zeitsteuerimpulses 43 über ein Gatter 44 eingegeben wird. Nach Umwandlung in digitale Form mittels eines Analog/Digital-Umsetzers wird der Viert des Koinzidenzgrades in das Kcinzidenswert-Speicherregister 12 eingespeichert, so daß der darin enthaltene Koinzidenzwert erneuert wird.

Andererseits öffnet das Ausgangssignal aus dem Gatter 44 das in Fig. 4 gezeigte Gatter 13 und speichert die Koordinatenlage gleichzeitig in das Koordinatenwert-Register 14 ein.

In dem obigen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Bildwerte in Binärwerte umgeformt werden. Dies ist für Gegenstände mit Mustern vorteilhaft, deren helle und dunkle Bereiche verhältnismäßig klar sind, wie dies beispielsweise bei Transistoren der Fall ist. Die Umwandlung in Binärwerte ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Es ist auch möglich, die Bildwerte als mehrwertige Informationen zu berechnen. In diesem Fall ist es erforderlich, daß die Schieberegister 36-1,... und 37-1,... gemäß Fig. 7 als mehrwertige Schieberegister mit gewissen "Tiefen" ausgeführt sind. Jeder logische Schaltkreis 38' nach Fig. 8 zur Ermittlung des Koinzidenzgrades kann dabei so angeordnet sein, daß eine Sub-

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traktionsschaltung sowie eine Schaltung zur Erzielung von Absolutwerten in Reihe geschaltet sind. Auf diese Art und Weise werden von dem Addierer 39 die Differenzen der Muster für die jeweiligen Bits addiert.

Der Addierer 39' kann so aufgebaut sein, daß ein Strom von einer Konstantstromquelle durch einen gewissen V/iderstand fließt und der Strom proportional zu den jeweils gebildeten Differenzen gesteuert wird.

In der obigen Beschreibung ist der Pail angenommen worden, daß die in dem komplizierten Muster des Gegenstands örtlich vorhandenen Teilmuster selbst als Standardmuster verwendet werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich; vielmehr können gelegentlich auch spezielle Muster zum Zwecke der Erkennung in,den Gegenstand eingeführt werden.

Fig. 9 zeigt Beispiele einer derartigen Markierung. Danach sind auf der Oberfläche eines Transistors gleichzeitig mit den Elektroden Erkennungsmarken durch Aluminiumbedampfung und Fotoätzung erzeugt worden. In Pig. 9 bedeuten die schraffierten Bereiche Siliciumoxid-Teile, während die nichtschraffierten Bereiche aufgedampfte Aluminiumteile sind. In den gestrichelten Kästchen sind Markierungen eingezeichnet, die die Größen der als Standardmuster zu speichernden örtlichen Muster angeben.

Da die Muster A und B als konzentrische Ringe ausgebildet sind, eignen sie sich auch für Verdrehungen des Transistors innerhalb der xy-Ebene. "Diese Muster sind insofern vorteilhaft, als die in den Figuren 3d bis 3i dargestellten gerneigten Muster nicht eigens vorgesehen werden müssen. Außerdem haben in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Muster A und B ähnliche Größe und befinden sich einander gegenüber an Stellen der hellen und dunklen Teile. Bei einer solchen Maßnahme können die logischen Schaltungen 38' und der Addierer 39' gemäß Fig. 8 von herkömmlichem Aufbau sein, und die

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beiden Schaltungen zur Ermittlung des Maximalwertes und des Minimalwertes des Koinzidenzgrades können als anschließende Schaltungen vorgesehen sein.

In diesem EaIl ist es daher möglich, die Lagen der Muster A und B parallel bei ein und demselben Rahmen lediglich durch Vertauschen des Schaltungsteils zu gewinnen.

Das Muster C in Fig. 9 bildet ein komplizierteres Beispiel. Wird die Form des Musters C in einen geeigneten Code gebracht, so ist es möglich, daß die Lage nur dann ermittelt wird, wenn ein gewisses spezielles Codemuster eingegeben wird. Dieses System kann also dazu verwendet werden, eine bestimmte Sorte von Gegenständen auszuwählen.

Ferner bildet das Muster C ein Beispiel, bei dem ein Teil des auf dem Gegenstand an sich vorhandenen Musters sowie ein eigens vorgesehener Teil zu einem einzigen örtlichen Muster kombiniert sind. Auf diese Art und V7eise ist es möglich, daß örtliche Muster absichtlich variierenden Aufbau haben. Die Erkennung kann bei einem derartigen System so erfolgen, daß Standardmuster für sämtliche örtlichen Muster gespeichert werden.

Eine Schwierigkeit bei diesem System besteht jedoch darin, daß die Bildsignale möglicherweise verschoben werden, wenn das System an einem Ort verwendet wird, an dem die Schwankungen der Umgebungstemperatur stark sind. Selbst wenn am Anfang die Mitte eines optischen Systems so eingestellt worden ist, daß sie mit der Mitte des Bildrahmens übereinstimmt, besteht bei einer mit einem Vidikon arbeitenden Bildaufnahmeeinrichtung die Möglichkeit, daß durch Verschiebung der Strahlmitte oder durch Schwnakungen in der Schwingungsbreite des Strahls die Bildmitte und die optische Mitte gegeneinander verschoben werden oder daß die VergrößerungsVerhältnisse des Bildes und des Gegenstandes unterschiedlich werden.

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Handelt es sich "bei der Bildaufnahmeeinrichtung um eine Pestkörpereinrichtung, "beispielsweise eine Anordnung aus fotoelektrischen Elementen, so treten nur die Temperaturvers chiebungen des optischen Systems auf, was bei normaler Verwendung praktisch keine Probleme mit sich bringt.

Pig. 10 veranschaulicht ein Kompensationsverfahren für derartige Verschiebungen in dem EaIl, daß eine Vidikon-Bildaufnahmeeinrichtung oder dergleichen verwendet wird. Wird die Erfindung beispielsv/eise bei einer automatischen Montiervorrichtung für transistoren verwendet, so ist es zweckmäßig, die Verschiebungskompensation in Zeitabständen von etwa einer Stunde durchzuführen. In einem solchen Pail schließt die Verarbeitungseinheit 30 einen Verschluß 50 und öffnet einen Verschluß 51 gemäß Pig. 10, sooft eine gewisse, von einem Zeitgeber vorgegebene feste Zeitspanne abgelaufen ist oder eine Bedienungsperson oder die automatische Montiervorrichtung einen entsprechenden Befehl gibt.

Normalerweise ist der Zustand entgegengesetzt, und die Bildaufnahmeröhre 1 ist durch ein optisches System, das Linsen und dergleichen sowie einen Halbspiegel 53 umfaßt, auf einen Gegenstand 60 gerichtet, der durch eine Linse 55 von einer Lichtquelle 54 beleuchtet wird. Im Zeitpunkt der Korrektur fällt das Licht aus der Lichtquelle 54 durch den geöffneten Verschluß 51 auf eine Bezugsplatte 56, deren optische Achse genau eingestellt ist, und die Bildaufnahmeeinrichtung 1 ist über den Halbspiegel 53 auf die Bezugsplatte 56 gerichtet. Auf der Bezugsplatte 56 sind beispielsweise fünf verschiedene binäre Hell/Dunkel-Muster aufgezeichnet, von denen eines in dem mittleren Teil und die übrigen in den vier Ecken der Platte angeordnet sind. Daher lassen sich mittels der Bildsignale aus der Bildaufnahmeeinrichtung 1 die Lagen der örtlichen Muster der Reihe nach über einige Rahmen unter Verwendung der oben genannten Schaltung ermitteln, wobei die Ergebnisse an die Verarbeitungseinheit 30 weitergegeben werden,

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bei der es sich, beispielsweise um einen Kleinrechner handelt. Auf der Basis dieser Lageinformationen errechnet die Verarbeitungseinheit 30 beispielsweise die Größe der Bildverschiebung gegenüber dem mittleren Muster sowie Schwankungen in der Bildvergrößerung aus dem Mittel der vier Eckmuster. Dadurch, lassen sich die in der Rechenschaltung nach Fig. 4 verwendeten Parameter korrigieren. Periodische Korrekturen lassen sich, auf diese Art und Weise automatisch durchführen.

Fig. 11 zeigt ein Schaltbild der gesamten Vorrichtung für den Fall, daß das erfindungsgemäße System bei der Fertigung von Transistoren angewandt wird. Außer der Verarbeitungseinheit 30 sind die übrigen Teile der Fig. 4 als ein Detektor 61 in Form eines Blockes dargestellt. Mit dem Detektor sind mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen 1-1, 1-2,... und 1-m beispielsweise über einen elektronischen Schalter 62 gekoppelt, Die jeweiligen Bildaufnahmeeinrichtungen gehören zu m automatischen Verbindungs- oder Montiervorrichtungen 63-1, 63-2,... und 63-m und dienen dazu, die den jeweiligen Vorrichtungen zugeführten Gegenstände oder Transistoren 60 zu überwachen.

Gibt die betreffende Vorrichtung ein Signal ab, das angibt, daß ein Transistor als Gegenstand zugeführt worden ist, so wird dieses Signal über eine Sammelleitung 64 als Unterbreehungssignal der Verarbeitungseinheit 30 zugeführt. Dieses Signal wird von einer Unterbrechungs-Erkennungsstufe wahrgenommen. Daraufhin wird der Inhalt eines Statusregisters 66, der angibt, welche Montiervorrichtung 63-1»... 63-m der Detektor 61 bedient, mit Hilfe einer Belegt-Entscheidungsstufe 67 beurteilt. Bedient der Detektor 61 eine der Vorrichtungen, so wird ein Belegt-Signal erzeugt, das als Befehl an die Unterbrechungs-Erkennungsstufe 65 rückgeführt. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis der Belegt-Zustand aufgehoben ist. Ist der Detektor 61 nicht belegt, so kann er verwendet werden. Sodann wird in der nächsten Stufe von einem Steuersignalgenerator 68 ein Steuersignal

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an die das Unterbrechungssignal aufweisende Vorrichtung abgegeben, so daß der Schalter 62 sowie ein Schalter 69 für die entsprechende Vorrichtung umgeschaltet werden. Gleichzeitig wird diejenige Bitstelle in dem Statusregister 66, die der Vorrichtung mit dem Unterbrechungssignal entspricht, auf "1" geschaltet, um anzuzeigen, daß der Detektor 61 belegt ist, und die anschließende Unterbrechung auszuschalten. In diesem Falle ist üblicherweise in der Unterbrechungs-Erkennungsstufe 75 ein Register vorgesehen, das nur das Unterbrechungssignal speichert.

Beim nächsten Schritt wird von einem Teilmusterspeicher 70 (der mit der Kombination aus den Stufen 26, 27 und 28 nach Pig. 4 äquivalent ist) ein Standard-Teilmuster über einen Standardmuster-Sender 71 an den Detektor 61 übertragen. Dabei erzeugte Koordinaten- und Koinzidenzwert-Signale werden von einer Dateneingabe- und Steuerstufe 72 empfangen. Im Anschluß daran wird, wie oben erwähnt, unter Verwendung dieser Daten diese Rechnung durchgeführt. Das Endergebnis wird mittels einer Entscheidungsstufe 73 und öiner Koordinatenrechens cha It ung 74 ausgegeben.

Die endgültige Koordinatenlage wird dem entsprechenden von m Registern 75-1» 75-2,... und 75-m gemäß dem jeweils gewählten Zustand des Schalters 69 eingegeben. Auf der Grundlage dieser Werte wird der entsprechend zugeordnete XY-Servomechanismus 76 ausgesteuert.

Gemäß der Darstellung in Pig. 11 bewegt der Servomechanismus 76 den Gegenstand 60. In einer Transistor-Montiervorrichtung ist es jedoch von Vorteil, den Gegenstand festzuhalten, eine nach dem Thermokompressionsverfahren arbeitende Golddraht-Lötvorrichtung mit Hilfe des Servomechanismus einzustellen und danach die vorgeschriebene Polge von Verfahrensschritten des Thermokompressions-Lötvorgangs nach vorbe-.stimmten nockengesteuerten Arbeitsabläufen durchzuführen.

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In der obigen Beschreibung ist ein Transistor als Gegenstand angenommen worden. Diese Annahme wurde jedoch nur zur Erläuterung gewählt, während es sich bei dem Gegenstand um jeden beliebigen für das vorliegende System geeigneten Gegenstand handeln kann. Bei der Erkennung der Lage eines Gegenstands liegt gewöhnlich eine große Anzahl von Informationen vor, und es ist nahezu unmöglich, den gesamten Gegenstand als ein Muster zu speichern; selbst wenn die Speicherung möglich ist, so wird die Vorrichtung sehr unhandlich.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist als wichtiges Merkmal die Tatsache auf, daß die Lage durch Speicherung nur von verhältnismäßig kleinen Teilmustern ermittelt wird. Daraus ergeben sich leistungsfähige Anwendungsmöglichkeiten mit einer verhältnismäßig kleinen Apparatur.

Gemäß der obigen Beschreibung sind die Teilmuster quadratisch oder rechteckig. Werden jedoch bei Teilmustern,die aus beispielsweise 12 mal 12 = 144 Bildeleraenten bestehen, die Werte in der Umgebung der vier Ecken des quadratischen Feldes vernachlässigt und beispielsweise die logischen Schaltungen 38' in Pig. 8 weggelassen oder ihre Ausgangssignale unterdrückt, so entspricht dies der Verwendung von kreisförmigen Teilmustern.

Obwohl Fehler auftreten, die einer derartigen Digitalisierung einer Ebene zuzuschreiben sind, lassen sich Teilmuster jeder beliebigen Form verarbeiten.

Wie oben erwähnt,vermittelt die vorliegende Erfindung eine Musterübereinstimmung mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die Bildaufnahmeeinrichtung tastet, wobei dies mit einer verhältnismäßig wenig umfangreichen Apparatur möglich wird. Da sich die Muster auf Teilmuster beschränken, kann außerdem

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die Speicherkapazität klein sein.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung wird daher die Erkennung der Lage eines Gegenstands mittels eines optischen Gerätes möglich, was "bisher nahezu unmöglich war. Da diese Möglichkeit sich ferner in wirtschaftlicher Weise realisieren läßt, wird die Automatisierung von Fertigungseinrichtungen und dergleichen ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche

,/ System zur Erkennung der Lage eines Musters, gekennzeichnet durch eine Biidaufnahmeeinrichtung (1) zur Aufnahme von Bildern eines Gegenstands, einen Speicher (8) zum vorherigen Speichern des Musters eines bestimmten Teils in einem zweidimensionalen Muster des Gegenstands als Standard-Muster, eine Einrichtung (7), die von dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung (1) aufgenommenen zweidimensionalen Muster des Gegenstands der Reihe nach zweidimensionale Teilmuster entnimmt, eine Einrichtung zur Erzeugung von Signalen, die die repräsentativen Lagen der entnommenen zweidimensionalen Muster darstellen, eine Einrichtung (9)» die die entnommenen Teilmuster mit dem Standardmuster vergleicht und das Teilmuster ermittelt, das mit dem Standardmuster am besten koinzidi'ert, sowie eine Einrichtung (25) zum Berechnen der Koordinaten einer bestimmten Lage in dem zweidimensionalen Muster des Gegenstands auf der Basis derjenigen Lagekoordinaten, die das am besten koinzidierende Teilmuster wiedergeben.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34...39), die die von der Bildaufnahmeeinrichtung (1) aufgenommenen zweidimensionalen Muster in Binärwerte umsetzt, so daß die entnommenen Teilmuster und das Standardmuster zur Bestimmung des geweiligen Koinzidenzgrades "bitweise vergleichbar sind.

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3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärwert-Umsetzereinrichtung eine Einrichtung (36...38) umfaßt, die ein zweidimensionales Muster eines Bildes speichert, das dem von der Bildaufnahmeeinrichtung· (1) gerade getasteten Bild unmittelbar vorausgeht, ferner eine Einrichtung (39) zur Ermittlung der mittleren Helligkeit des zweidimensionalen Musters des vorhergehenden Bildes sowie eine Einrichtung (34, 35), die eine Information des gerade getasteten Bildes in einen Binärwert auf der Basis eines der mittleren Helligkeit entsprechenden Wertes umsetzt.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) mehrere Speicherstellen (26, 27, 28) zum vorhergehenden Speichern mindestens zweier spezieller Muster in dem zweidimensionalen Muster des Gegenstands als Teilmuster aufweist und daß die Erkennungseinrichtung eine Einrichtung (23» 24) umfaßt, die diejenigen Teilmuster ermittelt, die mit den beiden Standardmustern am "besten koinzidieren, wobei die Koordinaten einer bestimmten Lage in dem zweidimensionalen Muster auf der Basis der die beiden Teilmuster wiedergebenden Lagekoordinaten bereehnet werden.
5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (23), die die Koinzidenzgrade zwischen den am besten koinzidierenden Teilmustern vergleicht und die

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repräsentativen Lagekoordinaten des Teilmusters mit dem höchsten Koinzidenzgrad ermittelt, so daß· die Koordinaten der bestimmten Lage in dem zweidimensionalen Muster auf der Basis dieser ermittelten Koordinaten der repräsentativen Lage berechnet werden.
6. System nach Anspruch 4, dadurch gelcennzeich net, daß die Vergleiche zwischen den Standardmustern und den entnommenen Teilmustern so erfolgen, daß bei jedem Bereich bzw. bei jeder Periode der Tastung des Gegenstands durch die Bildaufnahmeeinrichtung eine Umschaltung erfolgt.
7. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Winkelkorrektur des zweidimensionalen Musters auf der Basis der repräsentativen Lagekoordinaten einer Gruppe von Teilmustern mit hoher Koinzidenz.
8. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Halbspiegel (53) und einen zwischen der Bildaufnahme einrichtung (1) und dem Gegenstand (60) angeordneten ersten Verschluß (50), ferner eine Lichtquelle (54), die den Gegenstand durch den Halbspiegel und den ersten Verschluß hindurch beleuchtet, eine von der Lichtquelle durch den Halbspiegel (53) beleuchtete Bezugsplatte (56) mit einer darauf vorgesehenen Markierung sowie einen zwischen dem Halbspiegel und der Bezugsplatte angeordneten

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zweiten Verschluß (51), wobei das Muster auf dem Gegenstand (60) bzw. die Markierung auf der Bezugsplatte (56) entsprechend der jeweiligen Umschaltung τοη der Bildaufnahmeeinrichtung erfaßbar sind.
9. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen, wobei die Bildsignale dieser Aufnahmeeinrichtungen entsprechend der jeweiligen Einschaltung verarbeitet werden.
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein konzentrisch geformtes Muster aufweist.
11. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Gegenstand ein Halbleiterelement ist.

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