JP2010282100A - Apparatus, method and tool for detecting position of installed camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、液晶モジュールとカバーパネルのような平板状のワークを貼り合わせる際に、ワークの位置決め用にワークを撮像するカメラ位置を検出する技術に改良を施した貼合装置及びその制御方法に関する。 The present invention provides, for example, a bonding apparatus in which a technique for detecting a camera position for imaging a workpiece for positioning the workpiece when a flat plate-like workpiece such as a liquid crystal module and a cover panel is bonded, and a control thereof. Regarding the method.
一般的に、液晶パネルは、液晶モジュールと、その表面を保護する保護シート、操作用のタッチパネル等を積層することにより構成されている。これらの液晶モジュール、保護シート、タッチパネル等(以下、ワークと呼ぶ)は、液晶モジュールの筐体に組み込まれており、保護パネルやタッチパネルの変形による液晶ガラスへの接触を避けるために、互いの間には空間が形成されていた。 In general, a liquid crystal panel is configured by laminating a liquid crystal module, a protective sheet for protecting the surface, a touch panel for operation, and the like. These liquid crystal modules, protective sheets, touch panels, etc. (hereinafter referred to as “workpieces”) are built into the housing of the liquid crystal module, and in order to avoid contact with the liquid crystal glass due to deformation of the protective panel or touch panel. There was a space.
しかし、ワークの間に空気の層が入ると、外光反射により表示面の視認性が低下する。これに対処するため、両面テープや接着剤などの貼着材によって、ワーク間を埋める層が形成されるように貼り合わせることが行われるようになってきている。 However, if an air layer enters between the workpieces, the visibility of the display surface decreases due to reflection of external light. In order to cope with this, bonding is performed by using a bonding material such as a double-sided tape or an adhesive so that a layer filling the space between the workpieces is formed.
このため、液晶パネルの製造には、少なくとも一方のワークに対して、かかる貼着材を準備する必要がある。また、貼り合わされるワークを正確に位置決めするために、カメラによりワークを撮像し、互いのずれを修正する位置決め装置も備える必要がある。 For this reason, in the manufacture of a liquid crystal panel, it is necessary to prepare such an adhesive for at least one workpiece. In addition, in order to accurately position the workpiece to be bonded, it is necessary to provide a positioning device that images the workpiece with a camera and corrects the mutual displacement.
このように、ワークをカメラにより撮像して位置決めする技術としては、例えば、特許文献1及び2に示すものが提案されている。
As described above, for example, techniques disclosed in
ところで、図7に示すように、保持装置Kによって、上下に対向配置された貼り合せ前のワークS1,S2について、その位置を正確に検出するためには、上下のワークS1,S2のコーナーを、複数台のCCDカメラPで検出して位置決めする必要がある。例えば、各ワークS1,S2の対角線の両端のコーナーを検出すれば、その対角線の中点から、ワークS1,S2同士の重心のずれを検出できる。また、対角線の傾きから、ワークS1,S2の傾きが検出できる。 By the way, as shown in FIG. 7, in order to accurately detect the positions of the workpieces S1 and S2 before bonding, which are arranged opposite to each other by the holding device K, the corners of the upper and lower workpieces S1 and S2 are displayed. It is necessary to detect and position with a plurality of CCD cameras P. For example, if the corners at both ends of the diagonal lines of the workpieces S1 and S2 are detected, the shift of the center of gravity between the workpieces S1 and S2 can be detected from the midpoint of the diagonal lines. Further, the inclination of the workpieces S1 and S2 can be detected from the inclination of the diagonal line.
そして、検出されたコーナーの座標から、ワークS1,S2の位置を正確に特定するためには、あらかじめ各カメラPの設置位置を把握しておく必要がある。カメラPの設置位置を間接的に求める方法としては、次のようなものがある。 In order to accurately specify the positions of the workpieces S1 and S2 from the detected corner coordinates, it is necessary to grasp the installation positions of the cameras P in advance. There are the following methods for indirectly obtaining the installation position of the camera P.
すなわち、貼り合せ後のワークS1,S2の位置ずれを測定して、その値をフィードバックし、カメラPの設置位置を逆算する方法である。しかし、かかる方法では、調整のために、既に貼り合わされた製品を用いて検査するという手間がかかるとともに、修正までに時間がかかる。 That is, it is a method of measuring the positional deviation of the workpieces S1 and S2 after bonding, feeding back the values, and calculating the installation position of the camera P in reverse. However, in this method, it takes time to inspect using a product that has already been bonded for adjustment, and it takes time to correct it.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡易な手段で、複数のカメラの位置関係を正確に把握することにより、ワークの位置を正確に検出できるカメラ設置位置検出装置及び検出方法並びにカメラ設置位置検出用治具を提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to accurately grasp the positional relationship of a plurality of cameras by a simple means. It is an object of the present invention to provide a camera installation position detection device and detection method capable of accurately detecting a position, and a camera installation position detection jig.
上記の目的を達成するため、請求項1の発明であるカメラ設置位置検出装置は、複数のカメラと、前記カメラの設置位置を検出するための検出用治具と、前記検出用治具に設けられた検出用マークと、前記検出用マークが前記カメラの視野に収まる範囲内で、前記検出用治具の位置を変位させる変位手段と、前記変位手段により前記検出用治具を変位させることにより、複数の異なる位置で前記カメラが撮像した検出用マークに基づいて、前記カメラの位置を算出する位置算出手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a camera installation position detection device according to
請求項5の発明であるカメラ設置位置検出方法は、複数のカメラによって、検出用治具に設けられた検出用マークを、位置を変えて少なくとも2度撮像し、カメラが撮像した検出用マークの位置に基づいて、カメラの位置を算出することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a camera installation position, wherein a plurality of cameras are used to capture at least twice a detection mark provided on a detection jig while changing the position of the detection mark. The camera position is calculated based on the position.
請求項6の発明であるカメラ設置位置検出用治具は、複数のカメラの設置位置を検出するためのカメラ設置位置検出用治具において、カメラによって撮像される少なくとも2つの検出用マークが、平面方向から見た位置関係が固定されていることを特徴とする。 The camera installation position detection jig according to claim 6 is a camera installation position detection jig for detecting installation positions of a plurality of cameras, wherein at least two detection marks imaged by the camera are planar. The positional relationship seen from the direction is fixed.
以上のような請求項1、5及び6の発明では、検出用治具の位置を変えて撮像した検出用マークの位置から、カメラの設置位置を正確に検出できるので、貼り合せ後の製品を使用してカメラの設置位置を判断する必要がない。
In the inventions of
請求項2の発明は、請求項1記載のカメラ設置位置検出装置において、前記変位手段は、前記検出用治具を回動させる駆動機構を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the camera installation position detecting device according to the first aspect, the displacement means has a drive mechanism for rotating the detection jig.
以上のような請求項2の発明では、検出用マークの位置を変える動作を、検出用治具を回動させることにより行うので、簡単な動作で、短時間にカメラの位置を算出することができる。 In the invention of claim 2 as described above, since the operation of changing the position of the detection mark is performed by rotating the detection jig, the position of the camera can be calculated in a short time with a simple operation. it can.
請求項3の発明は、請求項1のカメラ設置位置検出装置において、少なくとも2つの前記検出用マークは、前記カメラの光軸方向に投影した場合に、平面方向から見た位置関係が固定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the camera installation position detecting device according to the first aspect, when the at least two detection marks are projected in the optical axis direction of the camera, the positional relationship seen from the plane direction is fixed. It is characterized by being.
以上のような請求項3の発明では、検出用マークの位置関係が固定されているので、検出用治具を変位させても、正確な検出が可能となる。 In the invention of claim 3 as described above, since the positional relationship of the detection marks is fixed, accurate detection is possible even if the detection jig is displaced.
請求項4の発明は、請求項3のカメラ設置位置検出装置において、少なくとも2つの前記検出用マークは、前記カメラの光軸方向に投影した場合に重なる位置に配置されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the camera installation position detecting device according to the third aspect, at least two of the detection marks are arranged at positions overlapping when projected in the optical axis direction of the camera. .
請求項7の発明は、請求項6のカメラ設置位置検出用治具において、少なくとも2つの前記検出用マークは、前記カメラの光軸方向に投影した場合に重なる位置に配置されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the camera installation position detecting jig according to the sixth aspect, at least two of the detection marks are arranged at positions overlapping when projected in the optical axis direction of the camera. And
以上のような請求項4及び7の発明では、貼り合せられる一対のワークを撮像するカメラのように、上下に配置されたカメラの場合にも、それぞれの水平面における位置を正確に算出することができる。 In the inventions of claims 4 and 7 as described above, the position on each horizontal plane can be accurately calculated even in the case of cameras arranged vertically such as a camera that images a pair of workpieces to be bonded together. it can.
以上、説明したように、本発明によれば、簡易な手段で、複数のカメラの位置関係を正確に把握することにより、ワークの位置を正確に検出可能なカメラ設置位置検出装置及び検出方法並びにカメラ設置位置検出用治具を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a camera installation position detection device and a detection method capable of accurately detecting the position of a workpiece by accurately grasping the positional relationship between a plurality of cameras with simple means, and A camera installation position detecting jig can be provided.
次に、本発明の実施の形態(以下、実施形態と呼ぶ)について、図面を参照して具体的に説明する。
[A.構成]
まず、本実施形態のカメラ設置位置検出装置(以下、本装置と呼ぶ)の構成を説明する。本装置は、図1〜3に示すように、ワークを撮像するための4台のCCDカメラ10a,10b,10c,10dと、検出用治具20、テーブル30、制御装置40等を有している。
Next, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be specifically described with reference to the drawings.
[A. Constitution]
First, the configuration of the camera installation position detection apparatus (hereinafter referred to as this apparatus) of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, this apparatus has four
CCDカメラ10a〜10dは、内蔵された光源(同軸落射照明)の反射光を検出することにより、検出対象の撮像を行うカメラである。上方に配置されたCCDカメラ10a,10bは、図2に示すように、レンズ面が下方を向いていて、上方のワークS2を撮像するためのカメラである。下方に配置されたCCDカメラ10c,10dは、レンズ面が下方を向いていて、下方のワークS1を撮像するカメラである。
The
これらのCCDカメラ10a〜10dは、アーム11,12によって支持されている。CCDカメラ10a〜10d及びアーム11,12は、カメラ駆動機構13(図3参照)によって移動する。このカメラ駆動機構13は、図示しない駆動源等を有し、アーム11,12を駆動する機構である(例えば、X−Y軸駆動機構)。
These
アーム11は、カメラ駆動機構13によって水平面上を、直交する直線方向(X方向及びY方向)に移動することにより、ワークS2の上方に対して、CCDカメラ10a,10cを出し入れ可能に且つ前後左右方向に走査可能に設けられている。同様に、アーム12も、カメラ駆動機構13によって水平面上を、直交する直線方向(X方向及びY方向)に移動することにより、ワークS1の上方に対して、CCDカメラ10b,10dを出し入れ可能に且つ前後左右方向に走査可能に設けられている。これにより、CCDカメラ10a〜10dは、ワークS1,S2の所望の点を撮像可能な位置に、移動可能となる。
The
検出用治具20は、上下に平行に配置された上プレート21及び下プレート22を、4本の支柱23によって連結した部材である。上プレート21及び下プレート22には、それぞれCCDカメラ10a〜10dの視野内に対応する検出用マーク24が設けられている。
The
この検出用マーク24は、CCDカメラ10a〜10dにより撮像され、画像処理により抽出可能なものであれば、どのようなマークでもよい。例えば、本実施形態における検出用マーク24は、上プレート21及び下プレート22に形成された丸穴であり、それぞれ長方形の頂点に対応する位置に4つ設けられている。各検出用マーク24の互いの位置関係は、水平方向においてのみならず、垂直方向(カメラの光軸方向に投影した場合に、平面方向から見た関係)にも、固定されている。つまり、検出用治具20が移動しても、検出用マーク24同士の位置関係は、上下左右ともに変わらない。
The
テーブル30は、検出用治具20(及びワークS1)を位置決めするための水平なテーブルである。テーブル30には、テーブル駆動機構31(図3参照)が設けられている。テーブル駆動機構31は、テーブル30を水平方向に変位させる変位手段である。例えば、X−Y−θ軸駆動機構によって、テーブル30を、直交する直線方向(X方向及びY方向)に、且つ、回動方向(θ方向)に、変位させることができる。
The table 30 is a horizontal table for positioning the detection jig 20 (and the workpiece S1). The table 30 is provided with a table drive mechanism 31 (see FIG. 3). The
CCDカメラ10a〜10d、カメラ駆動機構13、テーブル駆動機構31等は、制御装置40によって制御される。この制御装置40は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって、以下のような機能を実現することにより構成されている。
The
すなわち、図3に示すように、制御装置40は、カメラ駆動部41、撮像制御部42、画像処理部43、マーク抽出部44、テーブル駆動部45、カメラ位置算出部46、記憶部47等を有している。
That is, as shown in FIG. 3, the
カメラ駆動部41は、カメラ駆動機構13を制御する手段である。撮像制御部42は、CCDカメラ10a〜10dの撮像を制御する手段である。画像処理部43は、CCDカメラ10a〜10dにより撮像された画像を処理する手段である。マーク抽出部44は、撮像された画像から、検出用マークを抽出する手段である。テーブル駆動部45は、テーブル駆動機構31を制御する手段である。
The
カメラ位置算出部46は、抽出された検出用マーク及びCCDカメラ10a〜10dの視野枠から、カメラ位置を算出する手段である。記憶部47は、各部の駆動量及び方向、演算式等の各種設定、検出用治具20における各検出用マーク24間の距離、撮像された画像、抽出された検出用マーク、算出されたカメラ位置等のデータ等を記憶する手段である。
The camera
[B.作用]
以上のような構成を有する本実施形態の作用は、次の通りである。なお、以下に説明する手順でカメラ位置を検出する方法及び制御装置を動作させるコンピュータプログラムも、本発明の一態様である。
[B. Action]
The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. Note that a computer program for operating a method and a control device for detecting a camera position according to the procedure described below is also one aspect of the present invention.
まず、カメラ駆動部41がカメラ駆動機構を制御することにより、アーム11,12を移動させる。これにより、CCDカメラ10a,10bが、検出用治具20の上プレート21の上方に移動し、CCDカメラ10b,10dは、上プレート21と下プレート22と間に移動する(ステップ101)。このとき、CCDカメラ10a〜10dの視野枠に、それぞれ検出用治具20の検出用マーク24が入るようにする。なお、対象となる検出用マーク24は、長方形の対角線の両端に対応する一対の検出用マーク24である。
First, the
そして、撮像制御部42が、CCDカメラ10a〜10dに検出用マーク24を撮像させる(ステップ102)。撮像された画像は、画像処理部43によって抽出に適した処理(例えば、白黒2値画像に変換等)が施される(ステップ103)。この画像から、マーク抽出部44が検出用マークを抽出する(ステップ104)。かかる抽出手法は、周知の技術であるため、説明を省略する。
Then, the
次に、テーブル駆動部45が、テーブル駆動機構31を制御することによって、CCDカメラ10a〜10dの視野枠内に、検出用マーク24が収まる範囲内で、テーブル30を回動させる(ステップ105)。そして、上記と同様に、検出用マーク24を、CCDカメラ10a〜10dが撮像する(ステップ106)。そして、撮像された画像から、マーク抽出部44が、検出用マーク24を抽出する(ステップ107,108)。
Next, the
上記のように抽出された検出用マーク24の位置と、CCDカメラ10a〜10dの視野枠との関係に基づいて、カメラ位置算出部46が、カメラの位置を算出する(ステップ109)。
Based on the relationship between the position of the
このように撮像した検出用マーク24の例を、図5及び図6に示す。図5及び図6は、上記のCCDカメラ10a,10b若しくはCCDカメラ10c,10dのように、水平方向に配置された2台のCCDカメラの視野枠(長方形の枠A、Bとする)内において、位置を変えた検出用マークが黒の円(第1回目に抽出された第1マークとする)及び黒の正方形(第2回目に抽出された第2マークとする)で示されている。
Examples of the
この算出方法は、種々考えられるが、一例として、次のような式に基づくものを挙げる。なお、以下の式における各記号は、図5及び図6示した記号に対応する。第1マーク同士を結ぶ直線を第1直線、第2マーク同士を結ぶ直線を第2直線とすると、検出用マーク24の位置は固定されているため、第1直線と第2直線の長さLは等しい。
Various calculation methods are conceivable, but an example is based on the following formula. Each symbol in the following expression corresponds to the symbol shown in FIGS. If the straight line connecting the first marks is the first straight line, and the straight line connecting the second marks is the second straight line, the position of the
そこで、図6に示すような2等辺三角形を想定し、その底辺の中点Sから枠Aの右辺までの距離X’と上辺までの距離Y’を、以下の式1及び式2により求める。なお、X11は、第1マークから枠Aの右辺までの距離、X21は、第2マークから枠Aの右辺までの距離、Y21は、第1マークから枠Aの上辺までの距離、Y21は、第2マークから枠Aの上辺までの距離である。
また、図6に示すように、上記の2等辺三角形の高さを示す補助線を想定し、その補助線の傾きaと長さL’を、式3、式4により求める。
次に、枠Bの第1マークから枠Aの中点Sまでの横方向の距離L’X、縦方向の距離L’Yを、傾きaと長さL’に基づいて、式5、式6により求める。
さらに、距離X’、距離Y’、距離L’X、距離L’Yと、枠Bの第1マークから右辺までの距離X12、上辺までの距離Y12とに基づいて、式7,式8により、枠Aと枠Bの横方向の距離PX、縦方向の距離PYを求める。
以上の枠A及び枠Bの位置関係から、枠Aを撮像したCCDカメラ10aと、枠Bを撮像したCCDカメラ10b(若しくはCCDカメラ10cと10d)との位置関係が把握される。
From the positional relationship between the frames A and B, the positional relationship between the
なお、上下のCCDカメラ10a,10c同士のずれ、上下のCCDカメラ10b,10d同士のずれは、上下の検出用マーク24の位置関係が固定されているので、検出用マーク24に対する水平方向のずれ量の相違によって求めることができる。
Since the positional relationship between the upper and lower detection marks 24 is fixed, the displacement between the upper and
[C.効果]
以上のような本実施形態によれば、あらかじめCCDカメラ10a〜10dによって、検出用治具20の位置を変えて撮像した検出用マーク24の位置から、CCDカメラ10a〜10dの設置位置を正確に検出できるので、貼り合せ後の製品を使用して、カメラ位置を逆算して求める必要がない。
[C. effect]
According to the present embodiment as described above, the installation positions of the
また、上記の検出用治具20は、各検出用マーク24の位置関係が固定されているので、検出用治具20を変位させても、正確な検出が可能となる。さらに、検出用治具20の変位は、回動させればよいので、簡単な動作で、短時間に処理することができる。
Moreover, since the positional relationship between the detection marks 24 is fixed in the
[D.他の実施形態]
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、設置するカメラの数は、上記の数には限定されない。少なくとも2台あればよいが、これよりも多くてもよい。カメラの数が多いほど、これを駆動させる機構は簡素化でき、撮像も高速に行うことができる。検出用マークの数も、少なくとも2つあればよい。
[D. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiment as described above. For example, the number of cameras to be installed is not limited to the above number. There may be at least two, but more than this may be used. As the number of cameras increases, the mechanism for driving the cameras can be simplified and imaging can be performed at high speed. The number of detection marks may be at least two.
複数のカメラは、離隔して保持された対象物の位置を撮像できるように、離隔して配置されていればよい。例えば、ワークを貼り合わせる装置の場合には、貼り合せのために離隔して保持されたワークの位置を検出できるように、カメラが離隔配置されていればよい。したがって、カメラが上下方向に配置されている場合も、左右に配置されている場合も含み、カメラの光軸が一致している場合、平行な場合、光軸の角度が異なる場合も含む。複数の検出用マークも、上記のように配置されたカメラに撮像されるように配置されていればよい。 The plurality of cameras may be arranged apart from each other so that the positions of the objects held away from each other can be imaged. For example, in the case of an apparatus for laminating workpieces, it is only necessary that the cameras be spaced apart so that the positions of the workpieces that are separated and held for bonding can be detected. Therefore, the case where the camera is arranged in the vertical direction and the case where the camera is arranged on the left and right are included, including cases where the optical axes of the cameras are coincident, parallel, and cases where the angles of the optical axes are different. The plurality of detection marks need only be arranged so as to be imaged by the cameras arranged as described above.
検出用治具及び検出用マークの態様は、上記のような実施形態で例示したものには限定されず、検出用マークの位置が固定されているものであれば、どのような態様であってもよい。例えば、検出用治具をフレームによって形成してもよい。また、検出用マークを溝や印刷によって形成してもよい。カメラの位置の算出方法も、上記の実施形態で例示したものには限定されない。 The modes of the detection jig and the detection mark are not limited to those exemplified in the above embodiment, and any mode is possible as long as the position of the detection mark is fixed. Also good. For example, the detection jig may be formed by a frame. Further, the detection mark may be formed by a groove or printing. The calculation method of the camera position is not limited to the one exemplified in the above embodiment.
10a〜10d…CCDカメラ
11,12…アーム
13…カメラ駆動機構
20…検出用治具
21…上プレート
22…下プレート
23…支柱
24…検出用マーク
30…テーブル
31…テーブル駆動機構
40…制御装置
41…カメラ駆動部
42…撮像制御部
43…画像処理部
44…マーク抽出部
45…テーブル駆動部
46…カメラ位置算出部
47…記憶部
10a to 10d ...
Claims (7)
前記カメラの設置位置を検出するための検出用治具と、
前記検出用治具に設けられた検出用マークと、
前記検出用マークが前記カメラの視野に収まる範囲内で、前記検出用治具の位置を変位させる変位手段と、
前記変位手段により前記検出用治具を変位させることにより、複数の異なる位置で前記カメラが撮像した検出用マークに基づいて、前記カメラの位置を算出する位置算出手段と、
を有することを特徴とするカメラ設置位置検出装置。 Multiple cameras,
A detection jig for detecting the installation position of the camera;
A detection mark provided on the detection jig;
Displacement means for displacing the position of the detection jig within a range where the detection mark is within the field of view of the camera;
Position calculating means for calculating the position of the camera based on detection marks captured by the camera at a plurality of different positions by displacing the detection jig by the displacement means;
A camera installation position detecting device characterized by comprising:
カメラが撮像した検出用マークの位置に基づいて、カメラの位置を算出することを特徴とするカメラ設置位置検出方法。 The detection mark provided on the detection jig is imaged at least twice by changing the position by a plurality of cameras,
A camera installation position detection method, comprising: calculating a camera position based on a position of a detection mark imaged by the camera.
カメラによって撮像される少なくとも2つの検出用マークが、平面方向から見た位置関係が固定されていることを特徴とするカメラ設置位置検出用治具。 In the camera installation position detection jig for detecting the installation positions of multiple cameras,
A camera installation position detection jig, wherein a positional relationship of at least two detection marks picked up by a camera when viewed from a plane direction is fixed.
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