DE3111027C2

DE3111027C2 -

Info

Publication number: DE3111027C2
Application number: DE3111027A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sakow; Seiji Hachiouji Tokio/Tokyo Jp Kashioka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1990-02-15
Also published as: JPH0531084B2; JPS56132505A; DE3111027A1; GB2075182B; US4435835A; GB2075182A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen der Position eines Objekts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zu seiner Ausführung.

In der DE-OS 30 14 629 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem aus einem Bildmuster, das von einer Aufnahmeeinrichtung wie z. B. einer Fernsehkamera aufgenommen wird, ein bestimmtes Objektmuster in der Weise herausgezogen wird, daß es sich von irgendeinem anderen Muster oder einem Hintergrundmuster unterscheidet, und bei dem die Position des Objektmusters innerhalb des zweidimensionalen Bildmusters ermittelt wird.

Bei diesem Verfahren wird im Grundprinzip die Position eines Objektes dadurch festgestellt, daß ein bestimmtes charakteristisches Standardmuster auf dem Objekt gewählt und seine Position auf dem Objekt vorher gespeichert wird. Das Objekt wird über eine Aufnahmeeinrichtung abgetastet, die einen bestimmten Beobachtungsbereich hat. Aus der Position des Standardmusters im Beobachtungsbereich wird durch Vergleich zu der Position des Standardmusters auf dem Objekt auf die Position des Objektes selbst geschlossen.

Dieses Verfahren ist nur dann anwendbar, wenn das gewählte charakteristische Standardmuster nur einmal auf dem Objekt vorkommt, da sonst an verschiedenen Positionen des Objektes das Standardmuster an gleichen Stellen im Beobachtungsbereich auftreten könnte.

Aus diesem Grunde ist das vorgenannte Verfahren so weiterentwickelt worden, daß zusätzlich zu der Information über das Standardmuster selbst eine Information über ähnliche Standardmuster im Beobachtungsbereich, d. h. eine bestimmte Musterkonstellation, herangezogen wird, die jeweils im Gesamtmuster des Objektes nur eimal vorkommt und somit zur genauen Feststellung der Position des Objektes herangezogen werden kann. Dabei werden die Positionskoordinaten nicht nur bei maximaler Koinzidenz zwischen dem beobachteten Muster und dem gespeicherten Standardmuster, sondern auch bei einer Koinzidenz, die nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist, ausgewertet.

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es nur dann die Position des Objektes liefern kann, wenn im Beobachtungsbereich das Standardmuster im Beobachtungsbereich auftritt. Ist die Position des Objektes so, daß der Beobachtungsbereich das Standardmuster nicht erfaßt, kann keinerlei Aussage über die Position des Objektes gemacht werden. In diesem Fall müßte entweder das Objekt oder die Bildaufnahmeeinrichtung so lange bewegt werden, bis das Standardmuster im Beobachtungsbereich erscheint.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Feststellen der Position eines Objektes anzugeben, bei dem eine solche Feststellung immer möglich ist, ohne daß die Aufnahmeeinrichtung oder das Objekt bewegt werden muß.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines automatischen Draht-Bonding-Systems, bei dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionsabtastung verwendet wird,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsabtastung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels eines Musters eines Objektes,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Beispielen von Standardmustern

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionen der Standardmuster gemäß Fig. 4 im Muster nach Fig. 3,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels eines Mustes eines Objektes, das bei der Abtastung aufgenommen wird,

Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionen der Standardmuster gemäß Fig. 4 im Muster gemäß Fig. 6,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Verarbeitungsschaltung 32 in Fig. 2,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Suchbereich-Teilerschaltung in Fig. 8,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Verarbeitungsschaltung 35 in Fig. 2,

Fig. 11 eine schematische Darstellung von Beispielen von Standardmustern, die in entsprechenden Bereichen des Musters gemäß Fig. 5 vorhanden sind,

Fig. 12 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Beispielen von Standardmustern, die in entsprechenden Bereichen des Musters gemäß Fig. 7 vorhanden sind, und in

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Treiberschaltung in Fig. 10.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines automatischen Draht-Bondingsystems, mit dem Drähte auf eine Halbleiterpille gebondet werden, indem man Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsabtastung gemäß der Erfindung verwendet.

Wenn bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 eine Halbleiterpille 1 von einer beweglichen Einrichtung 2 zugeführt worden ist, so wird ihr Bild auf ein Ziel 7 in einer Aufnahmeeinrichtung 6 projiziert, und zwar durch die Objektivlinse 4 eines Mikroskops 3, sowie einen Spiegel 5. Wie nachstehend näher erläutert, tritt ein in der Aufnahmeeinrichtung 6 erzeugtes Videosignal 8 in eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9 zur Positionsabtastung ein, in der eine Videoverarbeitung durchgeführt wird, um ein Signal 10 zu liefern, das repräsentativ für die Positionskoordinaten eines Objektmusters auf dem Objekt ist. Das Signal 10 der Positionskoordinaten wird einer Steuerschaltung 11 zugeführt, von der ein Steuersignal 12 zu einem geeigneten Zeitpunkt für den Betrieb eines Mechanismus geliefert wird, das einem Y-Y-Servomechanismus 13 und einem von diesem getragenen Draht-Bondingmechanismus 14 geliefert wird. Auf diese Weise wird der X-Y-Servomechanismus 13 betätigt und der Draht-Bondingmechanismus 14 in eine vorgegebenen Position bewegt. Der Bondingmechanismus 14 ist mit einem Arm 15 versehen, der an seinem vorderen Ende eine Kapillare 16 trägt. Aufgrund dieser Bewegung wird die Kapillare 16 in eine Position bewegt, die einer gewünschten Position auf der Halbleiterpille 1 gegenüberliegt und das Bonden auf der Halbleiterpille 1 wird auf der Basis des Steuersignals 12 von der Steuerschaltung 11 durchgeführt. Die Steuerschaltung 11 ist aus einer Verarbeitungseinrichtung aufgebaut, z. B. einem elektronischen Computer.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 9 zur Positionsabtastung, wie sie in Fig. 1 verwendet wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird das Videosignal 8 von der Aufnahmeeinrichtung 6 unter Bezugnahme auf vorher in einem Speicher 31 gespeicherte Standardmuster verarbeitet, und zwar mittels einer Verarbeitungsschaltung 32, die von einem Startsignal von der Steuerschaltung 11 gestartet wird.

Die Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 32 wird nachstehend näher erläutert.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Musters eines Objektes, wie z. B. einer Halbleiterpille 1. Der gesamte Bereich 20 ist so groß, daß auch dann, wenn ein aufzunehmender Bereich sich bei einer Zuführungsablenkung des Objektes verschiebt, eine ausreichende Abdeckung vorhanden ist. Ein Bereich 21 ist der aufzunehmende Bereich in dem Zustand, bei dem keine Zuführungsablenkung existiert.

Fig. 4 zeigt Beispiele von charakteristischen Teilmustern in Fig. 3. Diese charakteristischen Teilmuster sind vorher als Standardmuster im Speicher 31 gespeichert.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Bildmusters innerhalb des Aufnahmebereiches 21 bei einem bestimmten Zuführungszustand des Objektes. Dieses Muster wird in die Vorrichtung 9 zur Positionsabtastung als Videosignal 8 eingegeben.

In der Verarbeitungsschaltung 32 wird der Aufnahmebereich 21 gemäß Fig. 6 in eine Vielzahl von Abschnitten in jeder horizontalen und vertikalen Richtung unterteilt, d. h. in den Richtungen der x-Achse und y-Achse gemäß Fig. 7, und die Anwesenheit der in Fig. 4 dargestellten Standardmuster wird in jedem dieser Abschnitte abgetastet. Die Abtastergebnisse sind in Fig. 7 eingetragen.

Die Zahlen 1 bis 4 in Fig. 7 entsprechen den jeweiligen Standardmustern (1) bis (4) in Fig. 4.

Die auf diese Weise in der Verarbeitungsschaltung 32 erhaltenen Ergebnisse werden in einem Speicher 33 in Form der Sorten von Standardmustern, ihren x-Positionskoordinaten und y-Positionskoordinaten sowie den Koordinaten (i, j) der Abschnitte gespeichert, wo die Standardmuster vorhanden sind.

Die erhaltenen Ergebnisse, wenn der gesamte Bereich 20 des in Fig. 3 dargestellten Musters in eine Vielzahl von Abschnitten in den jeweiligen Richtungen der X-Achse und Y-Achse unterteilt worden ist und wenn die Positionskoordinaten der Standardmuster (1) bis (4) in Fig. 4 in den jeweiligen Abschnitten vorher abgetastet worden sind, sind in Fig. 5 dargestellt.

Gemäß der Erfindung wird die Positionsinformation, die in Fig. 5 angegeben ist, in einem Speicher 34 in der gleichen Form wie im Speicher 33 gespeichert, d. h. in Form der Sorten der Standardmuster, ihrer X-Positionskoordinaten und Y-Positionskoordinaten, und den Koordinaten (I, J) der Abschnitte wo die Standardmuster vorhanden sind. Die Bereiche 20′ und 21′ in Fig. 5 entsprechen den Bereichen 20 bzw. 21 in Fig. 3.

In einer Verarbeitungsschaltung 35 in Fig. 2 wird der Teil in Fig. 5, der den Positionsrelationen der in Fig. 7 angegebenen Standardmustern genügt, abgetastet, um damit die Zuführungsposition des Objektes abzutasten. Das Ergebnis wird in einem Speicher 36 gespeichert. Wenn die Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 35 beendet ist, wird der Inhalt des Speichers 36 in die Verarbeitungsschaltung 32 geladen und der Steuerschaltung 11 zugeführt.

Nachstehend sollen Einzelheiten der Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 32 näher erläutert werden.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer konkreten Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 32 in Fig. 2.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Aufnahmeeinrichtung, wie z. B. eine in Fig. 1 angegebene Fernsehkamera, während das Bezugszeichen 41 einen Taktgenerator bezeichnet. Ein vom Taktgenerator 41 geliefertes Taktsignal 41 S wird an einen X-Y-Zähler 42 angelegt. Der X-Y-Zähler 42 besteht aus einem X-Zähler, der die Impulse des Taktsignals 41 S zählt, um den X-Abszissenwert des Aufnahmefeldes zu erhalten, sowie einem Y-Zähler, der ein Übertragssignal 42 C des X-Zählers zählt, um die Y-Ordinate des Aufnahmefeldes zu erhalten. Mit dem Bezugszeichen 43 ist ein Synchronisationssignal- Generator bezeichnet, der ein Synchronisationssignal 43 S liefert, das zur Feldabtastung der Aufnahmeeinrichtung 6 auf der Basis des Zählwertes des X-Y-Zählers 42 erforderlich ist.

Die Aufnahmeeinrichtung 6 nimmt eine Rasterabtastung der Bildebene synchron mit dem Synchronisationssignal 43 S vor und liefert das Videosignal 8. Dieses Videosignal 8 wird von einer Schwellwertschaltung 44 in ein Binärsignal 44 S umgewandelt, das angibt, ob das Bild eines Bildelementes "weiß" oder "schwarz" ist, und das einem Bildspeicher 45 zugeführt wird.

Der Bildspeicher 45 und eine Teilmusterausschnittschaltung 46 können beispielsweise Bauformen der Art verwenden, wie es in der JP-OS 46-14 112 beschrieben ist.

Genauer gesagt, besteht der Bildspeicher 45 aus (n-1) Schieberegistern, die hintereinandergeschaltet sind und die dazu dienen, die binäre Bildinformation zeitweilig zu speichern, die der Anzahl von Abtastzeilen (n-1) entspricht. Die Ausgangssignale dieser Schieberegister entsprechen n Bildelementen in der Positionsrelation, die in vertikaler Richtung des Aufnahmefeldes angeordnet ist. Wenn dementsprechend die Signale von n Bildelementen aus dem Bildspeicher 45 parallel abgerufen werden, werden sie der Teilmusterausschnittschaltung 46 zugeführt, die aus n Schieberegistern besteht, von denen jedes eine Länge von n Bits besitzt, und sie werden als Parallelinformation von n × n Bits abgerufen, während die Teilnehmer der n × n Bildelemente, die den Abtastpositionen des Bildes entsprechen, nacheinander abgerufen werden.

Das Bezugszeichen 47 bezeichnet ein Register, das zum Halten von Standardmustern dient, die mit den Teilmustern verglichen werden und aus Information von n × n Bildelementen bestehen, wobei in diesem Register 47 die Standardmuster gespeichert werden, die selektiv vom Speicher 31 in Fig. 2 geliefert werden. Der Inhalt des Registers 47 und die Ausgangssignale der Teilmusterausschnittschaltung 46 werden bei den jeweiligen entsprechenden Bits von einer Entscheidungsschaltung 48 verglichen, und die Gesamtanzahl von Bits, bei denen Koinzidenz des Inhalts besteht, wird als Signal 48 S geliefert, das den Grad der Koinzidenz zwischen den Teilmustern und den Standardmustern angibt. Da der Bildspeicher 45, die Teilmusterausschnittschaltung 46 und die Entscheidungsschaltung 48 synchron mit dem Taktsignal 41 S arbeiten, werden derartige Koinzidenzsignale 48 S nacheinander geliefert, und zwar parallel mit der Abtastung der Bildebene.

Das Bezugszeichen 50 bezeichnet eine Suchbereich-Teilerschaltung, die synchron mit dem Taktsignal 41 S arbeitet und entscheidet, ob der vorliegende Abtastpunkt innerhalb des effektiven Aufnahmebereiches oder Suchbereiches liegt oder nicht, und zwar auf der Basis des Übertragssignals 42 C des X-Zählers und des X-Y-Koordinatensignals 49 (49 X, 49 Y), die vom X-Y-Zähler 42 geliefert werden. Wenn der vorliegende Abtastpunkt innerhalb des Suchbereiches liegt, wird ein Koinzidenzvergleich- Befehlssignal 51 geliefert. Außerdem teilt diese Schaltung den Suchbereich in eine Vielzahl von Sektionen oder Abschnitten und erzeugt Adressensignale 52 (52 X, 52 Y), die angeben, zu welchem Abschnitt oder zu welcher Sektion der Abtastpunkt gehört. Die Adressensignale 52 werden an einen Koinzidenzspeicher 56 und einen Koordinatenspeicher 57 über eine Adressenschaltung 55 angelegt.

Der Koinzidenzspeicher 56 hat Speicherbereiche, die den Adressensignalen 52 entsprechen und kann darin die maximalen Grade der Koinzidenz bis zum vorliegenden Zeitpunkt zwischen den Teilmustern und den Standardmustern bei den entsprechenden Abschnitten oder Sektionen speichern, die den Adressen im Suchbereich entsprechen. Genauer gesagt, der Inhalt der adressierten Speicherbereiche des Koinzidenzspeichers 56 wird in Form von Signalen 56 S ausgelesen, und diese werden an einen Komparator 59 zusammen mit den Koinzidenzsignalen 48 S angelegt, welche nacheinander von der Entscheidungsschaltung 48 geliefert werden. Der Komparator 59 liefert ein Impulssignal 59 S, wenn der Grad der neu erhaltenen Koinzidenz gemäß den Koinzidenzsignalen 48 S größer ist. Das Impulssignal 59 S wird an ein UND-Gatter 54 angelegt, das vom Koinzidenzvergleich- Befehlssignal 51 in die Zustände "Ein" und "Aus" gesteuert wird; vom UND-Gatter 54 wird nur während der Ausgangssignalperiode des Koinzidenzvergleich-Befehlssignals 51 ein Signal in Form eines Impulses 54 S geliefert, der es dem Koinzidenzspeicher 56 und dem Koordinatenspeicher 57 ermöglicht, die Daten zu aktualisieren. Der Koinzidenzspeicher 56 kann dementsprechend den neuen Grad der Koinzidenz speichern, der durch das Koinzidenzsignal 48 S in seinem Speicherbereich gegeben ist und den Adressensignalen 52 in Abhängigkeit vom Impulssignal 54 S entspricht.

In gleicher Weise wie der Koinzidenzspeicher 56 hat der Koordinatenspeicher 57 Koordinaten-Speicherbereiche, die den Adressensignalen 52 entsprechen, und er speichert die Koordinaten 49 vom X-Y-Zähler 42 in seinem adressierten Speicherbereich, wenn das Impulssignal 54 S gegeben ist.

Da die Feldabtastung in einer Weise durchgeführt wird, die sich in X-Richtung wiederholt, während eine Verschiebung der Position in der Y-Richtung erfolgt, ändert sich die Adresse des Abschnitts innerhalb des Suchbereiches fortschreitend in Abhängigkeit von der Feldabtastung. Bei Beendigung der Abtastung von einem Bildfeld werden dementsprechend die maximalen Grade der Koinzidenz zwischen den Standardmustern und den Teilmustern und die Positionskoordinaten der Teilmuster hinsichtlich sämtlicher Sektionen oder Abschnitte jeweils in den Speichern 56 und 57 gespeichert.

Das Bezugszeichen 60 bezeichnet eine Steuerung, bei der es sich um eine Einheit handelt, die die Funktionen der Eingabe/Ausgabe von Information, der Ablaufsteuerung, der numerischen Steuerung und der Entscheidung von Daten hat, wie z. B. ein elektronischer Rechner. Beim Empfang eines Startsignals 10 A von einer externen Steuerschaltung 11 startet die Steuerung 60 die Steueroperationen in Abhängigkeit von vorher programmierten Prozeduren. Zunächst liest sie das erforderliche Standardmuster aus dem Speicher 31 aus und gibt ein Mustersignal 62 an das Register 47, während sie solche Parameter wie die Dimensionen d 1 und d 2 des Abschnitts in X-Richtung und Y-Richtung, die Anzahl von Teilungen n 1 und n 2 in X- und Y-Richtung, sowie die Koordinaten Xs und Ys des Startpunkts des Suchbereiches in Form von Signalen 63 an die Suchbereich-Teilerschaltung 50 gibt. Löschsignale 64 und 65 werden jeweils an den Koinzidenzspeicher 56 bzw. den Koordinatenspeicher 57 angelegt, um ihren Inhalt zu löschen, woraufhin ein Schaltsignal 66 geliefert wird, damit die Adressenschaltung 55 in der Lage ist, die Adressen von der Suchbereich- Teilerschaltung 50 zu liefern.

Wenn diese Vorverarbeitungs-Operationen beendet sind, liefert die Steuerung 60 der Suchbereich-Teilerschaltung 50 ein Start-Befehlssignal 67 für eine Musterabtastungsoperation. Beim Empfang des Start-Befehlssignals 67 startet die Suchbereich- Teileschaltung 50 die Operation für die Musterabtastung zu einem Zeitpunkt, zu dem die Feldabtastung der Aufnahmeeinrichtung 6 in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist. Bei Beendigung der Abtastung von einem Bildelement liefert die Suchbereich-Teilerschaltung 50 ein Endsignal 53, um die Steuerung 60 von der Beendigung der Musterabtastoperation zu informieren.

Wenn das Endsignal 53 empfangen worden ist, liefert die Steuerung 60 ein Schaltsignal 66, so daß die Adressenschaltung 55 Zugriff zu den Speichern 56 und 57 nehmen kann, und zwar auf der Basis eines von der Steuerung 60 zu liefernden Adressensignals 68. Somit liest die Steuerung 60 nacheinander die Grade der Koinzidenz der entsprechenden Abschnitte aus, die in dem Koinzidenzspeicher 56 gespeichert sind, und entscheidet, ob sie zumindest gleich einem vorgegebenen Wert sind oder nicht. Wenn irgendeiner der Grade der Koinzidenz gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist, werden die Koordinatenwerte aus dem Koordinatenspeicher 57 ausgelesen, und sie werden in den Speicher 33 auf der Seite der Steuerung 60 eingeschrieben, und zwar zusammen mit der Information, welche die Art des Standardmusters und die Koordinaten des Abschnittes angibt, die dem Adressensignal 68 zu dieser Zeit entsprechen.

Wenn die Verarbeitung für ein Standardmuster auf diese Weise beendet worden ist, wird das nächste Standardmuster aus dem Speicher 31 ausgelesen und der gleiche Vorgang, wie oben beschrieben, wiederholt.

Wenn die gleichen Operationen für sämtliche Standardmuster durchgeführt worden sind und die Verarbeitung beendet worden ist, wird ein nachstehend näher beschriebenes Startsignal an die Verarbeitungsschaltung 35 übertragen. Wenn die Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 35 beendet ist, lädt die Verarbeitungsschaltung 32 den Inhalt des Speichers 36 und überträgt ihn zur Steuerschaltung 11 in Form eines Signals 10 B in Abhängigkeit von einem Endsignal, das von der Verarbeitungsschaltung 35 geliefert wird.

Nachstehend wird eine konkrete Ausführungsform der Suchbereich- Teilerschaltung 50 unter Bezugnahme auf Fig. 9 näher erläutert.

Die Suchbereich-Teilerschaltung 50 besteht aus einem X- Adressensteuerteil und einem Y-Adressensteuerteil. Die Bezugszeichen 70 X und 70 Y bezeichnen Register zum Festhalten der Koordinaten Xs und Ys des Startpunkts der Suche, die Bezugszeichen 71 X und 71 Y bezeichnen Register zum Festhalten der Dimensionen d 2 und d 1 von einem unterteilten Abschnitt in X-Richtung und Y-Richtung, und die Bezugszeichen 72 X und 72 Y bezeichnen Register zum Festhalten der Anzahlen n 2 und n 1 von Abschnitten in X-Richtung bzw. Y-Richtung. Die in diesen Registern festzuhaltenden Parameter werden von der Steuerung 60 in Form von Signalen 63 geliefert. Die Bezugszeichen 73 X, 73 Y, 74 X, 74 Y, 75 X und 75 Y bezeichnen Koinzidenzabtastschaltungen; die Bezugszeichen 76 X, 76 Y, 77 X und 77 Y bezeichnen Zähler; die Bezugszeichen 78 X, 78 Y und 79 bezeichnen Flip-Flops; die Bezugszeichen 80 X, 80 Y, 81 und 84 bezeichnen UND-Gatter; und die Bezugszeichen 82 X, 82 Y, 83 X und 83 Y bezeichnen ODER-Gatter.

Zunächst wird der Betrieb des X-Adressensteuerteils beschrieben. Die Koinzidenzabtastschaltung 73 X vergleicht den X-Abszissenwert 49 X des vom Koordinatenzähler oder X-Y-Zähler 42 gelieferten Abtastpunktes und den Abszissenwert Xs des im Register 70 X gehaltenen Abtastpunktes und liefert ein Impulssignal 90 X bei Koinzidenz. Dieses Impulssignal 90 X setzt das Flip-Flop 78 X, setzt die Werte der Zähler 76 X und 77 X über die ODER-Gatter 82 X bzw. 83 X zurück. Wenn das Flip- Flop 78 in den gesetzten Zustand gegangen ist, so schaltet sein Ausgang das UND-Gatter 80 X ein, und die fundamentalen Taktsignale 41 S werden nacheinander an den Zähler 76 X angelegt, so daß die Zähloperation gestartet wird.

Die Koinzidenzabtastschaltung 74 X liefert ein Impulssignal 91 X, wenn der Wert des Zählers 76 X Koinzidenz mit der seitlichen Breite d 2 eines geteilten Abschnittes gezeigt hat, der im Register 71 X gehalten wird. Dieses Impulssignal 91 X wird an den Zähler 77 X angelegt, um den Zählwert um 1 (eins) zu erhöhen, und wird an den Rücksetz-Eingang des Zählers 76 X über das ODER-Gatter 82 X angelegt. Dementsprechend wiederholt der Zähler 76 X die Zähloperation bei jedem Zählwert, der gleich der seitlichen Breite des geteilten Abschnitts ist, und erhöht den Wert des Zählers 77 X jedesmal dann, wenn der Abtastpunkt von einem Abschnitt zum nächsten Abschnitt in X-Richtung übergeht. Der Inhalt des Zählers 77 X ist ein Wert, der angibt, welcher Abschnitt in seitlicher Richtung der Abtastung gerade untersucht wird, und dieser Wert wird als Signal 52 X geliefert, das die X-Adresse des Abschnitts angibt.

Die Koinzidenzabtastschaltung 75 X vergleicht den Wert des Zählers 77 X und den im Register 72 X gehaltenen Bestimmungswert n 2 des Abschnitts in X-Richtung und liefert bei Koinzidenz ein Impulssignal 92 X. Das Impulssignal 92 X wird über das ODER-Gatter 83 X an den Rücksetzeingang des Zählers 77 X angelegt, um seinen Wert auf Null zurückzustellen, und es setzt das Flip-Flop 78 X zurück, um das UND-Gatter 80 X abzuschalten, und den Eingang der fundamentalen Taktsignale 41 S zu sperren. Da diese Operationen bei den entsprechenden horizontalen Abtastzeilen wiederholt werden, werden die Signale 52 X zur Bezeichnung der X-Adressen der unterteilten Abschnitte innerhalb des Suchbereiches wiederholt geliefert.

Als nächstes wird der Y-Adressensteuerteil näher erläutert. Wenn beim Y-Adressensteuerteil das Start-Befehlssignal 67 zum Starten der Abtastoperation von der Steuerung 60 geliefert worden ist, wird das Flip-Flop 79 gesetzt, um das UND-Gatter 84 einzuschalten. Die Koinzidenzabtastschaltung 73 Y vergleicht die Y-Ordinate 49 Y des vom Koordinatenzähler oder X-Y-Zähler 42 gelieferten Abtastpunktes sowie die Ordinate Ys des im Register 70 Y gehaltenen Abtastpunktes und liefert ein Impulssignal 90 Y bei Koinzidenz. Dieses Impulssignal 90 Y setzt die Zähler 76 Y und 77 Y über die ODER-Gatter 82 Y bzw. 83 Y zurück und setzt das Flip-Flop 78 Y über das UND-Gatter 84, wenn dieses UND-Gatter eingeschaltet ist. Somit wird das UND-Gatter 80 Y eingeschaltet, und die Übertragsignale 42 C, die jeweils vom Koordinatenzähler oder X-Y-Zähler 42 bei jeder horizontalen Abtastzeile geliefert werden, werden nacheinander an den Zähler 76 Y angelegt, so daß die Zähloperation gestartet wird.

Die Koinzidenzabtastschaltung 74 Y liefert ein Impulssignal 91 Y, wenn der Wert des Zählers 76 Y Koinzidenz mit der vertikalen Länge d 1 eines abgeteilten Abschnitts gezeigt hat, der im Register 71 Y festgehalten ist. Dieses Impulssignal wird an den Zähler 77 Y angelegt, um sein Zählsignal um 1 (eins) zu erhöhen, und wird über das ODER-Gatter 82 Y an den Rücksetzeingang des Zählers 76 Y angelegt, um seinen Wert zurückzustellen. Dementsprechend wiederholt der Zähler 76 Y die Zähloperation mit einem Zyklus als Zählwert, der gleich der vertikalen Länge des abgeteilten Abschnitts ist, und er sorgt dafür, daß der Zähler 77 Y die Zähloperation jedesmal dann ausführt, wenn der Abtastpunkt von einem Abschnitt zum nächsten Abschnitt in Y-Richtung weitergeht. Der Inhalt des Zählers 77 Y ist ein Wert, der angibt, welcher Abschnitt in vertikaler Richtung der Abtastung unterliegt, und dieser Wert wird in Form eines Signals 52 Y geliefert, das die Y- Adresse des Abschnitts angibt. Das Signal 52 Y wird an den Koinzidenzspeicher 56 und den Koordinatenspeicher 57 zusammen mit dem Signal 52 X angelegt, das die X-Adresse angibt.

Die Koinzidenzabtastschaltung 75 Y vergleicht den Wert des Zählers 77 Y und den im Register 72 Y gehaltenen Wert der vertikalen Bestimmungszahl n 1 und liefert ein Impulssignal 92 Y bei Koinzidenz. Dieses Impulssignal 92 Y setzt den Zähler 77 Y über das ODER-Gatter 83 Y zurück und setzt gleichzeitig die Flip-Flops 78 Y und 79 zurück. Das Impulssignal 92 Y wird auch an die Steuerung 60 übertragen, und zwar in Form eines Endsignals 53 der bestimmten Musterabtastverarbeitung.

Da das Flip-Flop sich im Zustand "Ein" während gerade einer Abtastperiode des Suchbereichs befindet, wird das Koinzidenzvergleich-Befehlssignal 51 erhalten, indem man vom UND-Gatter 81 die UND-Verknüpfung zwischen dem Ausgangssignal 93 des Flip-Flops 78 Y und dem Ausgangssignal 94 des UND-Gatters 80 X des X-Adressensteuerteils nimmt.

Nachstehend sollen Einzelheiten des Betriebs der Verarbeitungsschaltung 35 in Fig. 2 näher erläutert werden.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer konkreten Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 35, wobei das Bezugszeichen 100 einen Bus bezeichnet, um die Verarbeitungsschaltungen 32 und 35 und den Speicher 33 in Fig. 2 zu verbinden; das Bezugszeichen 101 bezeichnet eine Treiberschaltung, das Bezugszeichen 102 eine Gatterschaltung, das Bezugszeichen 103 eine Ablaufsteuerung, das Bezugszeichen 104 einen Speicher zum Speichern von Mikroprogrammen und das Bezugszeichen 105 eine Recheneinheit.

Wenn bei einem derartigen Aufbau die Treiberschaltung 101 mit dem Startsignal über den Bus 100 bei Beendigung der oben beschriebenen Verarbeitungen in der Verarbeitungsschaltung 32 versorgt wird, schaltet sie die Gatterschaltung 102 ein und trennt die Speicher 33, 34 und 36 vom Bus 100 ab. Andererseits startet sie die Ablaufsteuerung 103, mit der Mikroprogramme im Speicher 104 nacheinander ausgelesen und zur Recheneinheit 105 übertragen werden. Die Recheneinheit 105 führt die nachstehend näher erläuterten Operationen in Abhängigkeit von den Mikroprogrammen aus dem Speicher 104 aus, wobei der Inhalt der Speicher 33, 34 verwendet wird, und speichert die Ergebnisse im Speicher 36.

Bei Beendigung der Verarbeitung in der Rechenschaltung 105 wird ein Endsignal vom Speicher 104 zur Treiberschaltung 101 übertragen, so daß der Bus 100 und die Speicher 33, 34 und 36 wieder von der Gatterschaltung 102 angeschlossen werden, während die Verarbeitungsschaltung 32 vom Ende der Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 35 über den Bus 100 informiert wird. Somit liest die Verarbeitungsschaltung 32 den Inhalt des Speichers 36 aus und überträgt ihn zur Steuerschaltung 11 gemäß Fig. 1.

Nachstehend werden Einzelheiten der Verarbeitung in der Recheneinheit 105 näher erläutert.

Wie bereits erwähnt, speichert der Speicher 33 die Arten der Standardmuster, die aus dem Muster innerhalb des Aufnahmebereiches von der Aufnahmeeinrichtung 6 gemäß Fig. 1 abgetastet werden, die x- und y-Positionskoordinaten der Standardmuster, sowie die Koordinaten (i, j) der Abschnitte, wo die Standardmuster vorhanden sind. Außerdem speichert der Speicher 34 die Arten der Standardmuster, die im Bildmuster des festen Bereiches des Objektes vorhanden sind, wobei der feste Bereich den Aufnahmebereich auch dann enthält, wenn diese Aufnahmebereich sich wegen irgendeiner Zuführungsablenkung bewegt hat; die X- und Y-Positionskoordinaten der Standardmuster, sowie die Koordinaten (X, Y) der Abschnitte, wo die Standardmuster vorhanden sind.

In der Recheneinheit 105 werden dementsprechend nach dem Auslesen des Inhalts dieser Speicher 33 und 34 die Positionskoordinaten (i, j) der Abschnitte und die in den Abschnitten vorhandenen Arten der Standardmuster, wie sie im Speicher 33 gespeichert sind, mit den Positionskoordinaten (I, J) der Abschnitte und den Arten der Standardmuster, die in den Abschnitten vorhanden sind, wie sie im Speicher 34 gespeichert sind, verglichen. Die Fig. 11 und 12 zeigen die Arten der Standardmuster, die in den Abschnitten der vorgegebenen Bereiche vorhanden sind und entsprechen den jeweiligen Fig. 5 bzw. 7. Die Nummern innerhalb der Abschnitte in diesen Figuren bezeichnen die Arten der Standardmuster, die in den speziellen Abschnitten vorhanden sind und entsprechen den Bezeichnungen (1) bis (4) in Fig. 4.

Beim Vergleich der Inhalte der Speicher 33 und 34 werden die Positionskoordinaten (i, j) = (1-9, 1-7) der Abschnitte in Fig. 12 mit den Positionskoordinaten (I, J) = (1-9, 1-7) der Abschnitte in Fig. 11 verglichen und die Zahlen, bei denen die gleichen Standardmuster in den entsprechenden Abschnitten vorhanden sind, mit anderen Worten die Zahlen, bei denen die Nummern in den entsprechenden Abschnitten Koinzidenz zeigen, werden gezählt. Anschließend werden die bereits erwähnten Positionskoordinaten in Fig. 12 mit den Positionskoordinaten (I, J) = (2-10, 1-7) verglichen, indem man eine Verschiebung um einen Abschnitt in Fig. 11 nach rechts vornimmt, und die Zahlen, bei denen die Nummer in den entsprechenden Abschnitten Koinzidenz zeigt, werden gezählt. Auf diese Weise wird der Aufnahmebereich in Fig. 12 fortschreitend auf den Bereich in Fig. 11 übersetzt und die Zahlen der genannten Art gezählt. Wenn dann schließlich die Abschnittskoordinaten (i, j) = (1-9, 1-7) in Fig. 12 mit den Abschnittskoordinaten (I, J) = (10-18, 8-14) in Fig. 11 verglichen worden sind, so sind die koinzidenten Abschnitte in der Position des Aufnahmebereiches gefunden, in denen der Zählwert der Koinzidenz den maximalen Wert hat.

Beim Beispiel der Fig. 11 und 12 sind die Abschnitte Ai in Fig. 11 und die Abschnitte ai in Fig. 12 koinzidente Abschnitte, wobei i = 1-11, und die Anzahl der koinzidenten Abschnitte erreicht den Maximalwert in einem Abschnittsbereich, der die obigen Abschnitte enthält, d. h. in einem Abschnittsbereich, dessen Abschnittskoordinaten (i, j) und (I, J) die Werte (1, 1) und (4, 7) haben.

Die x- und y-Koordinaten und X- und Y-Koordinaten der koinzidenten Standardmuster in den koinzidenten Abschnitten Ai und ai mit i = 1-11, die so erhalten worden sind, werden jeweils aus den Speichern 33 und 34 abgerufen. Hierbei mögen die Positionskoordinaten der Standardmuster in den Abschnitten Ai und ai die Werte (x _i, y_i) bzw. (X _i, Y_i) mit i = 1-11 sein.

Im Speicher 34 sind die Koordinaten (Xa, Ya) einer gewünschten vorgegebenen speziellen Position zur Auswertung der Werte der Zuführungsablenkung neben der erwähnten Information gespeichert. Die Koordinaten (Xa, Ya) werden aus dem Speicher 34 ausgelesen.

Die Werte der Zuführungsablenkung (Ua, Va) in X- und Y-Richtung bei den speziellen Positionskoordinaten (Xa, Ya) werden durch die nachstehend gegebenen Operationen unter Verwendung der beiden Sätze von Positionsinformation (x _k, y_k) und (X _k, Y_k) sowie (x _j, y_j) und (X _j, Y_j), wobei k ≠ j gilt, aus der obengenannten Positionsinformation (x _i, y_i) und (X _i, Y_i) ausgewertet. Dabei gelten folgende Relationen:

U _a = x_a-X_a
V _a = y_a-Y_a ,

wobei

Die Werte der so ermittelten Zuführungsablenkung (U _a, V_a) werden im Speicher 36 gespeichert.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer konkreten Ausführungsform der Treiberschaltung 101 gemäß Fig. 10. Die Treiberschaltung besteht aus einem Flip-Flop 106. Dieses Flip-Flop 106 wird von einem Startsignal 107 vom Bus 100 gesetzt, und sein Setz-Ausgangssignal 108 schaltet die Gatterschaltung 102 ab und startet die Ablaufsteuerung 103. Andererseits wird das Flip-Flop 106 von einem Endsignal 109 zurückgesetzt, das vom Speicher 104 bei Beendigung der Operationen in der Recheneinheit 105 übermittelt wird, wobei sein Rücksetz- Ausgangssignal 110 zum Bus 100 übertragen wird und die Gatterschaltung 102 durch das Setz-Ausgangssignal 108 eingeschaltet wird.

Während beim oben beschriebenen Beispiel ein Fall mit vier Arten von Standardmustern erläutert worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Anzahl beschränkt. Es ist z. B. auch möglich, daß nur eine Art von Standardmuster vorhanden ist.

Im oben beschriebenen Beispiel ist, wie in Fig. 5 und 7 dargestellt, jedes Muster des vorher auf das Objekt gesetzten Bereiches und der Aufnahme-Bereich des Objektes in eine Vielzahl von Abschnitten oder Sektionen unterteilt, und die Arten und Positionskoordinaten der Standardmuster, die in den entsprechenden Abschnitten enthalten sind, werden abgetastet. Es ist jedoch auch möglich, eine Maßnahme zu verwenden, bei der ohne Unterteilung der Muster in derartige Abschnitte die Arten und Positionskoordinaten der Standardmuster bei den Mustern abgetastet werden und daß die Positionskoordinaten der Standardmuster in einem vorgegebenen Bereich und einem Aufnahmebereich miteinander verglichen werden, um damit die Position des Aufnahmebereiches im vorgegebenen Bereich zu bestimmen und die Werte der Zuführungsablenkung des Objektes auszuwerten.

In diesem Falle kann ohne weiteres eine Maßnahme verwendet werden, mit der die Positionskoordinaten der Standardmuster im vorgegebenen Bereich mit einer festen Ausdehnung versehen sind, um einen Standardmuster-Existensbereich vorzugeben, und es werden der Existenzbereich und die Positionskoordinaten der Standardmuster im Aufnahmebereich miteinander verglichen, so daß die winkelmäßige Zuführungsablenkung des Objektes berücksichtigt werden kann. Es ist auch möglich, daß eine feste Ausdehnung den Positionskoordinaten der Standardmuster im Aufnahmebereich erlaubt wird oder daß eine feste Ausdehnung den Positionskoordinaten der Standardmuster sowohl im vorgegebenen Bereich als auch im Aufnahmebereich erlaubt wird.

Wie oben dargelegt wird gemäß der Erfindung ein Bereich einschließlich eines Aufnahmebereiches unter allen angenommenen Zuführungszuständen eines Objektes vorgegeben, die Positionsinformation der Standardmuster im vorgegebenen Bereich vorher gespeichert und die Information und die Positionsinformation der Standardmuster im Aufnahmebereich verglichen, so daß unabhängig davon, welche Zuführungsablenkung das Objekt haben mag, die gelieferte Position des Objektes abgetastet werden kann, ohne die Aufnahmeeinrichtung oder das Objekt zu bewegen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird jeder vorgegebene Bereich und der Aufnahmebereich in eine Vielzahl von Abschnitten oder Sektionen unterteilt und die Anwesenheit oder Abwesenheit der Standardmuster in den entsprechenden Abschnitten abgetastet, so daß auch dann wenn eine gewisse winkelmäßige Zuführungsablenkung beim Objekt vorhanden ist, diese aufgefangen werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Feststellen der Position eines Objektes, bei dem

- ein Beobachtungsbereich, der einen Teil des Objektes umfaßt, von einer Aufnahmeeinrichtung abgetastet wird,
- die von der Aufnahmeeinrichtung ermittelte Bildinformation bezüglich der Lage wenigstens eines Standardmusters ausgewertet wird, das sich im Muster des Objektes befindet, und
- aus einem Vergleich der Lage des Standardmusters im Beobachtungsbereich zur Lage des Standardmusters auf dem Objekt auf die Position des Objektes geschlossen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Positionen des Standardmusters in einem Gesamtbereich des Objektes ermittelt und gespeichert werden, der gleich der Summe der Beobachtungsbereiche ist, die die Aufnahmeeinrichtung an einer begrenzten Anzahl von möglichen Positionen des Objektes sieht,
- die Positionen des Standardmusters im jeweiligen Beobachtungsbereich ermittelt und gespeichert werden,
- durch Vergleich der Information über die Position des Standardmusters im Beobachtungsbereich und im Gesamtbereich die Lage des Beobachtungsbereiches im Gesamtbereich festgestellt wird und
- aus der Lage des Beobachtungsbereiches im Gesamtbereich die Position des Objektes ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Standardmuster ein Musterelement gewählt wird, das in großer Anzahl im Muster des Objektes vorkommt.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen Speicher (31) zur Speicherung der Positionsinformation von mindestens einer Art von Standardmuster (Fig. 4), das in einem Muster eines vorgegebenen Gesamtbereichs (20) vorhanden ist, der sämtliche Beobachtungsbereiche (21) in allen Positionszuständen eines Objektes enthält,
durch eine Aufnahmeeinrichtung (6) zur Aufnahme eines Musters aus dem Beobachtungsbereich (21) des Objektes,
und durch eine Abtasteinrichtung (9) zum Herausziehen von Positionsinformation des Standardmusters aus dem von der Aufnahmeeinrichtung (6) aufgenommenen Muster und zum Vergleichen der Positionsinformation des Standardmusters im Gesamtbereich (20) und im Beobachtungsbereich (21), um zu entscheiden, welcher Teil des Gesamtbereiches (20) der Beobachtungsbereich (21) ist, und um die Position des Objektes abzutasten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Musterinformation, die aus dem Beobachtungsbereich (21) genommen wird, das Bildmuster eines von der Aufnahmeeinrichtung (6) aufgenommenen Bildmusters ist.

5. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen Speicher (31) zur Vorgabe eines Gesamtbereiches (20), der zumindest die Beobachtungsbereiche (21) in allen Positionszuständen eines Objektes enthält und der in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist, und zur Speicherung der Positionsinformation von mindestens einer Art von Standardmuster (Fig. 4), die aus einigen Abschnitten des vorgegebenen Gesamtbereiches (20) herausgezogen ist,
durch eine Aufnahmeeinrichtung (6) zur Aufnahme eines Musters vom Beobachtungsbereich (21) des Objektes, das in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist,
und durch eine Abtasteinrichtung (9) zur Abtastung der Existenz oder Nicht-Existenz des Standardmusters aus jedem Abschnitt des Musters, der von der Aufnahmeeinrichtung (6) aufgenommen wird, und zum Herausziehen der Positionsinformation des Standardmusters, wenn es vorhanden ist, wobei die Positionsinformation des Standardmusters innerhalb der entsprechenden Abschnitte im Gesamtbereich (20) und im Beobachtungsbereich (21) verglichen wird, um festzustellen, welcher Teil des Gesamtbereiches (20) der Beobachtungsbereich (21) ist, und um die Position des Objektes aus den Positionsrelationen des Standardmusters innerhalb der entsprechenden Abschnitte des Gesamtbereiches (20) und des Beobachtungsbereiches (21) in dem Teil abzutasten.