JP2017512120A - 粘性のある流体のディスペンシングシステムのための較正方法 - Google Patents

Abstract

流体ディスペンシングシステム（１０）の較正方法は、光学センサを用いて外部参照点（２４）の位置を得る工程と、流体ディスペンサ（１２）を前記外部参照点（２４）まで移動させる工程と、前記流体ディスペンサ（１２）で前記外部参照点（２４）に流体を投与する工程と、前記光学センサを用いて投与された流体の位置を得る工程と、前記外部参照点（２４）の位置と前記投与された流体の位置との間の距離を計算する工程と、少なくとも部分的に計算された距離に基づいて訂正値を決定する工程と、前記訂正値を用いて投与される流体の載置精度を改良する工程と、を含む。

Description

本発明は、粘性のある流体のディスペンシングシステムを較正するための方法に関している。特には、本発明は、粘性のある流体のディスペンシングシステムによって投与（ディスペンス）される粘性のある流体の載置を較正する方法に関している。

例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板の製造において、少量の粘性のある流体を塗布することが、しばしば必要である。例えば、それらは、５０ｃＰ（センチポワーズ）より大きい粘度を有する。このような流体は、例えば、一般用途の接着剤、はんだペースト、はんだ溶剤（solder flux）、はんだマスク、グリース、オイル、カプセル化剤、埋込用樹脂、エポキシ樹脂、取り付けペースト、シリコン、ＲＴＶ、シアノアクリレート、を含む。

製造中、ＰＣＢは、しばしば、ガントリーシステムに取り付けられて、例えば標準ＸＹＺデカルト座標系でＰＣＢ上で３軸運動で可動である、粘性のある流体のディスペンサに、供給される。可動の流体ディスペンサは、同様にガントリーシステムに取り付けられて流体ディスペンサに対して固定されたカメラと組み合わさって動作して、ＰＣＢ上の所望の位置に粘性のある流体のドット（小点）を投与可能である。

ＰＣＢはより一層高密度になって、それに取り付けられた構成要素はより一層小さくなっているので、粘性のある流体のドットが高精度に投与されることは、ますます重要である。その精度は、一般に、「載置精度（装着精度）」や「位置精度」と呼ばれている。載置精度を評価するための１つの方法は、ドット投与が意図された場所と、ドットが実際に投与された場所と、を比較することである。多くの要因が、粘性のある流体の投与ドットの載置精度の悪さに影響している。それらは、良くないカメラ較正、流体ディスペンシングシステム内の物理要素の整列ミスないし僅かなずれ、内部ソフトウェアのエラー、流体ディスペンサまたはカメラシステムを制御するソフトウェアプログラムに投入されるデータに関する人的エラー、を含む。

流体ディスペンシングシステムを操作する際の重要な工程は、それに沿って流体ディスペンサとカメラが動くＸＹ平面に対する流体ディスペンサの位置とそれと協働するカメラの位置との差を考慮するべく、カメラ−ニードルのオフセット値を計算する工程である。「カメラ−ニードルのオフセット値」というのは、流体がそこから投与される流体ディスペンサのノズルの中心、すなわちニードルと、流体が投与される位置を特定するために用いられるカメラ画像センサの中心と、の間の距離である。このカメラ−ニードルのオフセット値は、流体ディスペンシングシステムを作動させるコンピュータによって考慮され、流体はディスペンシングノズルからそのオフセットを考慮してカメラによって特定される場所で適切に投与される。例えば、流体ディスペンシングノズルとカメラ画像センサとは、それらの中心が１５ｃｍの距離だけ離れているように、ガントリーシステムに取り付けられ得る。この１５ｃｍという値が、カメラ−ニードルのオフセット値として記録される。それは、その後、当該位置がカメラによって特定された後で流体のドットを投与するべき位置を計算する時に、流体ディスペンシングシステムによって考慮される。

カメラ−ニードルのオフセット値の予備的な計算は、流体ディスペンサが設置される時に実施されるが、高い載置精度で投与される流体ドットをもたらすには、しばしば不十分である。換言すれば、依然として、ドット投与が意図された場所と、ドットが実際に投与された場所と、の間である程度の距離がある。これは、少なくとも部分的に、予備的なカメラ−ニードルのオフセット値において考慮されていない付加的なエラー源による。そのような付加的なエラー源は、予備的なオフセット値を不正確にし得る初期移動後のシステム要素の僅かな機械的なずれ、及び／または、流体ディスペンシングシステムを制御するソフトウェアの実行における僅かな不正確さ、を含む。流体ディスペンシングシステムの現在の較正方法は、ドット載置精度を最適化するためにこれらの付加的なエラー源を十分に考慮する工程を提供することに失敗している。

従って、これらの欠点に対処する流体ディスペンシングシステムの較正方法のニーズがある。

流体ディスペンシングシステムの例示的な較正方法は、光学センサを用いて外部参照点の位置を得る工程と、流体ディスペンサを前記外部参照点まで移動させる工程と、前記流体ディスペンサで前記外部参照点に流体を投与する工程と、前記光学センサを用いて投与された流体の位置を得る工程と、前記外部参照点の位置と前記投与された流体の位置との間の距離を計算する工程と、少なくとも部分的に計算された距離に基づいて訂正値を決定する工程と、前記訂正値を用いて投与される流体の載置精度を改良する工程と、を含む。

本発明の様々な付加的な特徴及び利点が、添付の図面と関連して図示の実施形態の以下の詳細な説明を参酌することで、当業者にはより明らかとなるであろう。

図１は、プラットフォーム上に位置決めされた流体ディスペンサとビデオカメラとを含む、コンピュータ制御される粘性のある流体のディスペンシングシステムの概略図である。

図２は、その上に印刷される複数の基準点を有する基準タイルの平面図である。

図３は、本発明の一実施形態によるドット載置較正ルーチンの簡略化された工程を示すフローチャートである。

図４は、図３のフローチャートと同様であるが、前記ドット載置較正ルーチンの詳細な工程を示す、詳細なフローチャートである。

図５Ａは、図２と同様であるが、本発明の一実施形態による、基準タイル上に配置された基準点の位置を得るべくカメラによって移動される経路の詳細を示す平面図である。

図５Ｂは、図２と同様であるが、本発明の一実施形態による、粘性のある流体のスタータードットを投与するための流体ディスペンサによって移動される経路の詳細を示す平面図である。

図５Ｃは、図２と同様であるが、本発明の一実施形態による、各基準点の中心に粘性のある流体の較正ドットを投与するための流体ディスペンサによって移動される経路の詳細を示す平面図である。

図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。 図６Ａ乃至図６Ｇは、本発明の一実施形態による、ドット載置較正ルーチンに関するユーザインタラクションの様々な段階を示すグラフィカルユーザインタフェースの図である。

図面を参照すると、図１は、カリフォルニアのカールスバッドのNordson ASYMTEK から商業的に入手可能なタイプの、コンピュータ制御される粘性のある流体のディスペンシングシステム１０の概略図である。当該システム１０は、プラットフォーム１６上に位置決めされたＸＹポジショナ（不図示）に取り付けられた流体ディスペンサ１２及びビデオカメラ１４を含んでいる。流体ディスペンサ１２は、ＸＹポジショナから吊り下げられたＺ軸駆動部（不図示）上に取り付けられていて、これにより、流体ディスペンサ１２は、プラットフォーム１６上に位置決めされた基板上に粘性のある流体のドットを投与するために、プラットフォーム１６に対して鉛直方向下方に移動し得る。ＸＹポジショナ及びＺ軸駆動部は、流体ディスペンサ１２のための略垂直な３軸移動を提供する。

流体ディスペンシングシステム１０は、当該システム１０の全体制御を提供するためのコンピュータ１１を含んでいる。コンピュータ１１は、ここで説明される機能を実施可能であって当業者に理解されるような、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）や、他のマイクロプロセッサベースのコントローラや、パーソナルコンピュータや、他の従来の制御装置であり得る。この点において、コンピュータ１１は、プロセッサ、メモリ、大容量記憶装置、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース、及び、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）のようなヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）を含み得る。コンピュータ１１は、ネットワークやＩ／Ｏインタフェースを介して、１以上の外部リソースに作動可能に結合され得る。外部リソースは、コンピュータ１１によって利用され得る、サーバ、データベース、大容量記憶装置、周辺装置、クラウドベースのネットワークサービス、または、任意の他の好適なコンピュータリソース、を含み得るが、それらに限定されない。

例えばＰＣＢ（不図示）のような基板は、流体ディスペンサ１２によってその上に投与される例えば接着剤や、エポキシ樹脂や、はんだ等の粘性のある流体のドットを有する予定であるが、手動でロードされるか、あるいは、自動のコンベヤ（不図示）によって流体ディスペンサ１２の直下の位置にまで水平に搬送される。流体ディスペンシングシステム１０の動作中、ビデオカメラ１４が、粘性のある流体のドットが投与されるプラットフォーム１６上に配置された基板または他のターゲット上の位置を特定する。コンピュータ１１は、ＸＹポジショナを制御して、基板または他のターゲット上の所望の位置の上方の位置にまで流体ディスペンサ１２を移動させ、更に、Ｚ軸駆動部を制御して、流体ディスペンサ１２を投与のために適切な高さに位置決めする。コンピュータ１１は、その後、流体ディスペンサ１２を制御して、流体ディスペンサ１２のノズル（不図示）から粘性のある流体のドットを投与する。粘性のある流体の投与されたドットは、計算された体積を有し得て、円形や涙形や不規則な形状のような任意の形状を有する流体の液滴の形態であり得る。

図１及び図２を参照して、プラットフォーム１６は、プラットフォーム１６上に取り外し可能に載置され得て流体ディスペンシングシステム１０の較正に使用される、基準タイルとして言及された、外部ターゲットタイル２２を収容するように構成された較正ステーション２０を含んでいる。図示の実施形態では、基準タイル２２は、平坦状であり、全体に正方形を有している。付加的に、基準タイル２２は、少なくとも１つの、好適には少なくとも８個の、その上に印刷された外部参照点２４を含んでいる。それらは、「基準」または「ターゲット」と呼ばれる。８個の基準２４は、円形で、直径が２ｍｍで等しいサイズであり、正方形ないし箱型パターンでタイル２２上に等間隔であり、当該正方形ないし箱型パターンの任意の１つの側辺が等距離の間隔で位置決めされた３つの基準２４を含んでいる。一実施形態では、図示のように、ターゲットタイル２２が付加的に中央に位置決された基準２４ｃを含み得て、タイル２２は３−３グリッドパターンに配置された合計で９個の基準を含んでいる。中央の基準２４ｃは、以下に説明される較正ルーチン２９の初期セットアップ中に外側基準２４の１つに対する代替物として利用され得て、較正ルーチン２９の実際の実施にとっては必要ない。当業者は、ここで説明される較正方法を、任意の形状、サイズ、量、所望の間隔、の基準タイルないし基準に適用することができる。

図３は、本発明の一実施形態による、粘性のある流体のディスペンシングシステム１０によって投与されるドットの載置位置を較正するために用いられる、自動ドット載置較正ルーチン２９の簡略化バージョンを図示している。このドット載置較正ルーチン２９において、コンピュータ１１は、まず、工程３０において、記憶された予備的なカメラ−ニードルのオフセット値にアクセスする。前述のように、カメラ−ニードルのオフセット値は、ＸＹ座標系における、流体ディスペンサ１２のノズルの中心とビデオカメラ１４の画像センサ（不図示）の中心との間の距離を表す２要素アレイである。流体ディスペンサ１２とビデオカメラ１４は、各々、ＸＹ平面内での互いの間の公知の距離を理想的に維持するべく、ＸＹポジショナに取り付けられている。例えば、一実施形態では、流体ディスペンサ１２とビデオカメラ１４とは、ＸＹ平面内で互いに対して固定され得る。別の実施形態では、流体ディスペンサ１２は、ＸＹ平面内でカメラ１４に対して移動可能であり得て、ディスペンサ１２とカメラ１４の画像センサとの間に規定される距離は、計画的なもので、計測可能であり、繰り返し可能である。カメラ−ニードルのオフセット値、すなわち、流体ディスペンサ１２とビデオカメラ１４の画像センサとの間のＸＹ距離は、ディスペンサ１２が正確にカメラ１４によって特定される位置に流体を投与することができるように、コンピュータ１１によって考慮されなければならない。コンピュータ１１内に記憶された予備的なカメラ−ニードルのオフセット値は、例えば、以前の較正サイクルからのカメラ−ニードルのオフセット値であり得て、あるいは、適切な計測が行われた後でユーザによってコンピュータ１１に教示された値であり得る。予備的なオフセット値の計測は、例えば、コンピュータエイデッドデザイン（ＣＡＤ）ソフトウェアを用いて行われ得る。

次に、工程３１では、コンピュータ１１が指令を出してカメラ１４を移動させ、基準タイル２２上の各基準２４の位置を得る。工程３１乃至工程３３により、図４に示された詳細なルーチン３９を参照して以下に詳述されるように、８個の異なるアプローチ方向の各々に関連付けられたエラーを考慮するために、カメラ１４及び流体ディスペンサ１２は、両方とも、ＸＹ平面内の異なる方向から各基準に接近する。工程３２で、コンピュータ１１が指令を出して流体ディスペンサ１２を８個の外側基準２４の各々の中心にまで移動させ、そこに粘性のある流体のドットを投与させる。ここで用いられるように、「中心」という用語は、参照される対象のＸＹ平面内での幾何的な中心に言及しており、参照される対象の重心として知られている。例えば、基準２４、そこに投与されたドット、流体ディスペンサ１２のノズル、及び、カメラ１４のレンズは、各々、ＸＹ平面内の幾何的な中心（重心）を有していて、それが、これら対象の任意の２つの間のＸＹ距離を計算するために用いられる。幾何的な形状の重心は、容易に決定されるし、不規則で非幾何的な形状を有する投与ドットに対しても、その重心は、当業者であれば計算可能である。

工程３３では、コンピュータ１１が指令を出して、カメラ１４が基準タイル２２上に投与された８個のドットの各々の位置を得る。

工程３４では、コンピュータ１１が、各基準２４の位置を、対応する流体のドットが実際に投与された位置と、比較する。具体的には、各基準２４に対して、コンピュータ１１が、基準２４の中心のＸＹ座標とその対応する投与ドットの中心のＸＹ座標との間の差を決定する。コンピュータ１１は、これら８個の値の平均を決定して、その平均値を記憶する。これが、「ドットオフセットエラー値」と呼ばれる。

工程３５では、コンピュータ１１が、ドットオフセットエラー値を、コンピュータ１１によって教示されているか知られている限界値と比較する。ドットオフセットエラー値が限界値よりも小さい場合、流体ディスペンシングシステム１０は、十分なドット載置精度で動作していて、十分に較正されているとみなされ、較正ルーチンは終了する。ドットオフセットエラー値が限界値よりも小さくない場合、コンピュータ１１は、システム１０が十分なドット載置精度で動作していないことを認識する。従って、較正ルーチン２９は終了しない。代わりに、コンピュータ１１は、工程３６で、システム１０内の付加的なエラーを考慮するべく、カメラ−ニードルのオフセット値を再計算ないし調整する。コンピュータ１１は、工程３１で始まる前述の処理を繰り返して、ドット載置精度を改善する。カメラ−ニードルのオフセット値の調整は、図４を参照して以下に詳述される。従って、ここで説明される処理は、ドット載置エラー値が限界値より小さくなってドット載置精度が十分に改善されるまで、コンピュータ１１が工程３１乃至３６を繰り返す、という反復処理である。

図４を参照して、図３の自動のドット載置較正ルーチンが、ルーチン３９として、付加的な詳細と共に示されている。工程４０で、コンピュータ１１が、まず、図３を参照して前述されたように、予備的なカメラ−ニードルのオフセットアレイＣ２Ｎを設定する。工程４１で、コンピュータ１１が、上左基準２４ａと下右基準２４ｂの位置を見出して当該コンピュータ１１にこれらの位置を教示するように、ユーザに指示をする。コンピュータ１１は、基準タイル２２が正方形パターンで等間隔に８個の円形の外側基準２４を含んでいることを理解するよう、プログラムされている。従って、教示された２つの参照基準２４a、２４ｂの位置に基づいて、コンピュータ１１は、残存する基準２４の予測される位置を決定し得る。当業者は、コンピュータ１１が代替的な基準のパターン及び量をも理解するようにプログラムされ得ることを、認識するであろう。

工程４２で、コンピュータ１１は指令を出して、それらの予測位置に基づいてカメラ１４が８個の全ての基準２４の位置を得る。カメラ１４は、前述のように、各基準２４の予測位置に、異なる方向から接近する。具体的には、図５Ａの実施形態に示されるように、カメラ１４は、４つの基本方位及びそれらの４つの組合せの各々から接近する。ここで用いられているように、「基本方位」という用語は、ＸＹ平面内での、北、東、南、西の方向に言及しており、図５Ａでは、それぞれ、Ｎ、Ｅ、Ｓ、Ｗで示されている。それらの組合せは、北東、南東、南西、北西の方向を含んでおり、図５Ａでは、それぞれ、ＮＥ、ＳＥ、ＳＷ、ＮＷで示されている。ＸＹ平面内で基準タイル２２上に位置決めされた基準２４に対して、北は、基準タイル２２の上縁２２ａに対応しており、東は、右縁２２ｂに対応しており、南は、下縁２２ｃに対応しており、西は、左縁２２ｄに対応している。

図５Ａに示されるように、カメラ１４は、基準タイル２２の中心の近くの位置で始動して、南西方向から第１基準２４に接近し、東方向から第２基準２４に接近し、南東方向から第３基準２４に接近し、北方向から第４基準２４に接近し、北東方向から第５基準２４に接近し、西方向から第６基準２４に接近し、北西方向から第７基準２４に接近し、南方向から第８基準２４に接近する。カメラが各基準２４に位置する時、エンコーダ（不図示）が用いられて基準２４の中心のＸＹ座標（値）を記録する。かくして、８個の全ての基準２４のＸＹ座標が、コンピュータ１１によって「基板基準位置」アレイＶ_sfとして記憶される。当業者は、接近の方向が任意の所望の方向及びその組合せを含んで、接近の方向が任意の所望の数の基準を考慮する、というように、ここで説明される較正方向を適用し得る。

図５Ａに示されるように、カメラ１４が移動する結果的な経路は、基準タイル２２の中心回りに略９０°の増分で等間隔の４つの円弧状脚部Ｌを有する曲線形状を規定している。基本方位及びそれらの組合せの各々から８個の基準２４に接近することは、移動方向に依存した運動に起因して流体ディスペンシングシステム１０が異なるエラーの大きさを示すために、有利である。当該エラーは、「方向性エラー」と呼ばれる。基準２４または投与されたドットの位置取得の際の方向性エラーの影響は、かくして、ＸＹ平面内での流体ディスペンサ１２及びビデオカメラ１４の可能性ある複数の移動方向から基準２４及び投与されたドットに接近することによって、最小化される。

工程４３で、コンピュータ１１は指令を出して、流体ディスペンサ１２が流体の一連のスタータードット２６を基準タイル２２上に投与する。スタータードット２６は、ユーザによって規定されるサイズ、形状、量及びパターンである。図示の実施形態では、少なくとも１つの、好適には４つのスタータードット２６が、基準タイル２２の中心近くの正方形パターンを形成するべく、等間隔に投与される。当該スタータードット２６は、図５Ｂに示されるように、基準２４のいずれとも重複していない。スタータードット２６を投与する時、流体ディスペンサ１２は、北西方向から第１及び第２スタータードット２６の位置に接近して、その後、南西方向から第３及び第４スタータードット２６の位置に接近して、単一の円弧状脚部Ｌを有する曲線形状を規定する経路を移動する。一連のスタータードット２６を投与することは、流体ディスペンサ１２が「巻き上がる（spool-up）」または「ウォームアップする（warm-up）」ことを許容し、流体ディスペンサ１２は、その後に投与されるドットのために、流体の正確な量を投与可能である。

工程４４で、コンピュータ１１が指令を出して、流体ディスペンサ１２が粘性のある流体の較正ドット２８を８個の基準２４の各々の中心に投与する。図５Ｃに示されるように、流体ディスペンサ１２は、前述の８個の基準２４の各々の位置を得る時にカメラ１４が移動したのと同じ経路を移動する。流体ディスペンサ１２が各較正ドット２８を投与する時、流体ディスペンサ１２が当該較正ドット２８を投与するために移動された位置のＸＹ座標を記録するべく、エンコーダが利用される。８個の投与された較正ドット２８の全ての投与位置のＸＹ座標は、その後、コンピュータ１１によって「投与時移動」アレイＶ_mtとして記憶される。

工程４５で、コンピュータ１１は指令を出して、カメラ１４が８個の投与された較正ドット２８の各々の位置を得る。図５Ｃに示されるように、カメラ１４は、工程４４において流体ディスペンサ１２が移動したのと同じで、工程４２においてカメラ１４が移動したのと同じである経路を移動する。カメラ１４が各投与較正ドット２８の位置を得る時、当該較正ドット２８の中心のＸＹ座標を記録するために、エンコーダが用いられる。各投与較正ドット２８のＸＹ座標は、その後、コンピュータ１１によって「見出された較正ドット」アレイＶ_cdとして記憶される。

工程４６で、コンピュータ１１は、各投与較正ドット２８のために、投与較正ドット２８の中心の位置を、その対応の基準２４の中心の位置に対して比較することで、「ドットオフセットエラー」を決定する。具体的には、コンピュータ１１は、基板基準位置アレイＶ_sfと見出された較正ドットアレイＶ_cdとの間の差分を取ることで、ドットオフセットエラーアレイＶ_doe を計算して記憶する。これは、次のように表される。
Ｖ_doe ＝ Ｖ_sf − Ｖ_cd

工程４７で、コンピュータ１１は、ドットオフセットエラーアレイＶ_doe の大きさを計算することによって、「ドットオフセットマグニチュード」アレイＶ_dom を計算して記憶する。これは、次のように表される。
Ｖ_dom ＝ ｓｑｒｔ（Ｖ_doe[ｘ]² ＋ Ｖ_doe[ｙ]²）

工程４８で、コンピュータ１１は、各投与較正ドット２８のために、その中心が、その対応の基準２４の中心に対してオフセットされている（ずれている）方向を見出すことによって、「ドットオフセット方向」アレイＶ_dod を決定する。

工程４９で、コンピュータ１１は、ドットオフセットマグニチュードアレイＶ_dom 内に記憶された個々の値の平均を計算することによって、「平均ドットオフセットマグニチュード」値を決定する。コンピュータ１１は、その後、この平均ドットオフセットマグニチュード値が、コンピュータ１１によって教示されるか知られている受容可能な閾値ないし限界値より小さいか否か、を決定する。受容可能な限界値は、ユーザによって規定され得て、コンピュータ１１に通信され得る。図３に関して前述したように、平均ドットオフセットエラー値が受容可能な限界値よりも小さいなら、その時、較正ルーチン３９は終了される。平均ドットオフセットエラー値が受容可能な限界値よりも小さくないなら、その時、較正ルーチン３９は継続して、予備的なカメラ−ニードルのオフセット値によって考慮されていないエラー源に対処すべくカメラ−ニードルのオフセット値を再計算ないし調整して、最終的にドット載置精度を改良することに向けられた工程に進む。

後者の場合において、工程５０で、コンピュータ１１は、各投与較正ドット２８のために、流体ディスペンサ１２が較正ドット２８を投与するために移動された位置を投与ドット２８が実際にカメラ１４によって見出された位置と比較することによって、局所的なカメラ−ニードルのオフセット値を決定する。具体的には、コンピュータ１１は、投与時移動アレイＶ_mtと見出だされた較正ドット基準アレイＶ_cdとの間の差を計算することによって、「局所的なカメラ−ニードルのオフセット値」アレイＶ_loを計算して記憶する。これは、次のように表される。
Ｖ_lo ＝ Ｖ_mt − Ｖ_cd

工程５１で、コンピュータ１１は、各投与較正ドット２８のために、ディスペンサ１２が較正ドット２８を投与するために移動するよう指令された位置を流体ディスペンサ１２が較正ドット２８を投与するために実際に移動した位置と比較することによって、「指令ｖｓ実際」エラー値を決定する。具体的には、コンピュータ１１は、投与時移動アレイＶ_mt、基板基準位置アレイＶ_sf、予備的なカメラ−ニードルのオフセットアレイＣ２Ｎの間の差を計算することによって、「指令ｖｓ実際エラー」アレイＶ_caを計算して記憶する。これは、次のように表される。
Ｖ_ca ＝ Ｖ_mt − Ｖ_sf − Ｃ２Ｎ

工程５２で、コンピュータ１１は、各投与較正ドット２８のために、与えられた投与較正ドット２８と関連する局所的なカメラ−ニードルのオフセット値と指令ｖｓ実際エラー値との両方を考慮した、調整されたカメラ−ニードルのオフセット値を計算することによって、新しいカメラ−ニードルのオフセット値を計算する。具体的には、コンピュータ１１は、局所的なカメラ−ニードルのオフセットアレイＶ_loと指令ｖｓ実際エラーアレイＶ_caとの和を計算することによって、「調整カメラ−ニードルのオフセット」アレイＶ_c2nを計算して記憶する。これは、次のように表される。
Ｖ_c2n ＝ Ｖ_lo ＋ Ｖ_ca
コンピュータ１１は、次に、調整カメラ−ニードルのオフセットアレイＶ_c2n内に記憶された個々の値の平均を計算することによって、新しいカメラ−ニードルのオフセットアレイＣ２Ｎを計算する。これは、次のように表される。
Ｃ２Ｎ ＝ ａｖｅｒａｇｅ（Ｖ_c2n［ｉ］）
新しい、調整カメラ−ニードルのオフセットは、従って、予備的なカメラ−ニードルのオフセットによって考慮されていなかった流体ディスペンシングシステム１０のエラー源を考慮するものである。従って、この新しいカメラ−ニードルのオフセットが、引き続いてのドット投与サイクルの間、ドットオフセットエラーを低減してドット載置精度を改善するべく、システム１０に適用され得る。

工程５３で、コンピュータ１１は、較正ルーチン３９の追加の反復が実施され得るように、基準タイル２２を清掃することをユーザに促す。

工程５４で、コンピュータ１１は、較正ルーチン３９が、ユーザが規定する脱出用の値（escape value）を超える反復回数だけ実施されたか否かを決定する。実施された反復回数が脱出用の値を超えていない場合、ルーチン３９の更なる反復が実施され、工程４２で始まる。実施された反復回数が脱出用の値を超えている場合、コンピュータ１１は工程５５に進み、そこでコンピュータ１１は、ユーザに、ルーチン３９の追加の反復が所望されるか否かを示すことを促す。追加の反復が所望されないなら、較正ルーチン３９は終了されて、追加の反復は実施されない。追加の反復が所望されるなら、コンピュータ１１はルーチン３９の追加の反復のために工程４２に戻る。

図６Ａ乃至図６Ｇを参照して、例えばルーチン３９のようなドット載置較正の一実施形態は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）５９を含む。それを介して、ユーザは、ルーチン３９と相互作用（インタラクト）し得る。ＧＵＩ５９は、ビューファインダ６０を有しており、そこにコンピュータ１１は、カメラによって特定された基準２４及び投与ドット２８を表示する。図６Ａ乃至図６Ｇは、例えばパーソナルコンピュータであり得るコンピュータ１１から撮られた一連のスクリーンショットを示しており、ＧＵＩ５９とのユーザの相互作用の様々な段階を図示している。

ユーザは、例えばコンピュータ１１のＲＵＮ＞ＳＥＴＵＰスクリーンでルーチン３９を選択することによって、較正ルーチン３９を開始する。ＧＵＩ５９は、この時、コンピュータ１１上で表示し、ユーザは最初に「Ｍａｉｎ」（メイン）タブ６１に向けられる。ユーザは、次に、カメラ１４をＸＹ面内の所望の位置に移動させる。そこで、流体ディスペンシングシステム１０は、ドット２８の投与前の流体ディスペンサ１２のノズルの基準タイル２２に対するＺ方向の高さを測定するであろう。このＸＹ位置は、「高さ検出位置」として参照され、基準タイル２２へのドット２８の投与のためにＺ軸に沿って下方位置に向けて流体ディスペンサ１２を移動させるように指令する時、コンピュータ１１によって考慮される。この高さは、例えばレーザや機械的測定装置のような任意の好適な装置（不図示）を用いて、測定され得る。図６Ａに示されるように、ユーザは、次に、「Ｔｅａｃｈ ＨＳ ｌｏｃａｔｉｏｎ」（ＨＳ位置の教示）６２を選択して、較正ルーチン３９を作動させているコンピュータ１１に高さ検出位置を教示する。ユーザは、次に、「Ｆｏｒ Ｆｉｄｕｃｉａｌｓ」（基準用）６４を選択して、ルーチン３９が基準２４を見出すために用いるパラメータを設定する。

図６Ｂを参照して、ユーザは、次に、「Ｓｔａｔｕｓ」（ステータス）タブ６６を選択して、「Ｍａｘ Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ Ｅｒｒｏｒ」（最大許容エラー）６８を規定する。それは、成功の判断基準としてルーチン３９によって用いられる最大ドットオフセットエラーを設定するものである。

図６Ｃを参照して、ユーザは、次に、「Ｄｏｔ Ｆｉｎｄｅｒ」（ドットファインダー）タブ７０を選択して、Ｓｅａｒｃｈ Ｗｉｎｄｏｗ（サーチウィンドウ）７２、Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｔｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ（カメラ設定時間）７４、及び、Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（許容閾値）７６を、基準２４のために規定する。Ｄｏｔ ｃｏｌｏｒ（ドット色）７８は、ルーチン３９の結果に影響しない。

図６Ｄを参照して、ユーザは、次に、「Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ」（パラメータ）タブ８０を選択して、基準２４の位置を得るために用いられるパラメータ８２〜９６を設定する。Ｄａｒｋ／Ｌｉｇｈｔ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（暗い／明るい閾値）８２は、カメラ１４によって特定された基準２４や投与ドット２８の円の縁部に対応するグレイ色の影を規定する。図示の実施形態では、Ｄａｒｋ／Ｌｉｇｈｔ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ８２の零の値が、黒色に対応しており、２５５の値が、白色に対応している。従って、基準２４が白色の円としてカメラ１４によって特定されるなら、約２００の値が入力されるべきである。基準２４が黒色の円として特定されるなら、約８０の値が入力されるべきである。Ｒｅｓｔｒｉｃｔ Ｍｉｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ（最小直径の制限）８４及びＲｅｓｔｒｉｃｔ Ｍａｘ Ｄｉａｍｅｔｅｒ（最大直径の制限）８６は、ルーチン３９によって操作されるカメラ１４によって特定可能な円の最小直径及び最大直径を制限するものである。これらのパラメータ８４、８６は、複数の円がカメラ１４によって特定されてビューファインダ６０内に表示される時、「悪い」円を排除（filter out）するべく利用される。これらのパラメータ８４、８６のために入力される値は、ビューファインダ６０内でコンピュータ１１によって線引きされる外側ボックス８７及び内側ボックス８８の幅を制御する。この態様では、外側ボックス８７の幅が、Ｒｅｓｔｒｉｃｔ Ｍａｘ Ｄｉａｍｅｔｅｒ８６のために入力された値に対応しており、内側ボックス８８の幅が、Ｒｅｓｔｒｉｃｔ Ｍｉｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ８４のために入力された値に対応している。これらのパラメータ８４、８６のために入力される値に関連する単位は、ピクセル（画素）である。

更に図６Ｄを参照して、Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ（真円度）８９が、カメラ１４によって特定される基準２４または較正ドット２８の円の予想される真円度に対応している。例えば、完全な円が、Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ８８の１００％の値に対応しており、不定形の塊が、Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ８８の０％の値に対応している。良好な円形の円がほぼ確実に特定されると予想される場合、約９０％の値が入力されるべきである。Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｉｎｔｓ（周辺点）９０は、基準２４や投与ドット２８のような特定された円について視認できる程度に対応している。例えば、全円は１００％の値に対応しており、半円は５０％の値に対応している。全円がほぼ確実に特定されると予想される場合、約９０％の値が入力されるべきである。

更に図６Ｄを参照して、Ｆａｉｌ ｉｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｄｏｔｓ Ｆｏｕｎｄ（複数ドット発見の場合は失敗）９２、Ｆｉｎｄ Ｄｏｔ Ｎｅａｒｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ（中心に最も近いドットを見出す）９４、及び、Ｆｉｎｄ Ｌａｒｇｅｓｔ Ｄｏｔ（最大ドットを見出す）９６は、それぞれ、Ｒｅｓｔｒｉｃｔ Ｍｉｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ８４、Ｒｅｓｔｒｉｃｔ Ｍａｘ Ｄｉａｍｅｔｅｒ８６、Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ８８、Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｉｎｔｓ９０といったパラメータを複数の特定された円が満たす場合に、ルーチン３９を実施するコンピュータ１１によって取られる動作を規定している。Ｆａｉｌ ｉｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｄｏｔｓ Ｆｏｕｎｄ９２は、まるで基準２４が見出されなかったようにコンピュータ１１が動作することに帰結する。Ｆｉｎｄ Ｄｏｔ Ｎｅａｒｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ９４、及び、Ｆｉｎｄ Ｌａｒｇｅｓｔ Ｄｏｔ９６は、それぞれ、ユーザに何かを促すことなく、前述のようにコンピュータ１１が動作することに帰結する。

図６Ｅを参照して、ユーザは、次に、基準２４がビューファインダ６０に示されている間に、ルーチン３９が適切に基準２４を特定することができるか否かを決定すべく、「Ｔｅｓｔ」（テスト）タブ９８を選択する。「Ｔｅｓｔ」ボタン１００は、好適には、同一の基準２４に対して複数回選択されて、複数の実施を模倣（シミュレート）するべく、少なくとも１つの他の基準に対しても付加的に選択される。「Ｔｅｓｔ」ボタン１００の選択が間違った円を強調する場合、ユーザは、次に、以前のタブ６６、７０、８０に戻って、適切なパラメータを調整して、それから適切な動作を保証するべく「Ｔｅｓｔ」タブ９８に戻るべきである。テストが一旦満たされると、ユーザは、次に、「Ｓａｖｅ Ｌｉｇｈｔ Ｌｅｖｅｌｓ」（光レベル保存）１０１を選択して、基準２４を特定するために用いられた設定を保存（save）する。

図６Ａに戻って、ユーザは、次に、「Ｆｏｒ Ｄｏｔｓ」（ドット用）１１０を選択して、ルーチン３９の間に投与ドット２８を特定するために用いられるパラメータを設定する。ユーザは、ビューファインダ６０内で基準２４の中心の位置決めをして、「Ｄｉｓｐｅｎｓ ｄｏｔ ａｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ」（現在位置でのドット投与）１１２を選択する。これは、流体ディスペンサ１２に、単一ドット２８の投与を指令する。それは、Ｄｏｔ Ｆｉｎｄｅｒ（ドットファインダ）７０のパラメータを設定するために用いられ得る。ユーザは、次に、対象として基準２４ではなくて投与ドット２８を用いて、前述の工程を繰り返す。投与ドットの設定がなされて保存されると、ユーザは、次に、「Ｎｅｘｔ」ボタン１１４を選択する。

図６Ｆに戻って、メインタブ６１において、ルーチン３９は、ユーザに、第１の上左基準２４ａの位置を得ることを促す。ユーザは、継続のため「Ｎｅｘｔ」１１４を選択する。ユーザは、次に、ビューファインダ６０内で上左基準２４ａを位置決めして、「Ｔｅａｃｈ」（教示）１１６を選択する。これにより、コンピュータ１１は、上左基準２４ａのＸＹ座標を保存する。

図６Ｇを参照して、ルーチン３９は、ユーザに、第２の下右基準２４ｂの位置を得ることを促す。ユーザは、継続のため「Ｎｅｘｔ」１１４を選択する。ユーザは、次に、ビューファインダ６０内で下右基準２４ｂを位置決めして、「Ｔｅａｃｈ」（教示）１１６を選択する。これにより、コンピュータ１１は、下右基準２４ｂのＸＹ座標を保存する。図３乃至図５Ｃを参照して前述された工程を用いることで、ルーチン３９は、８個の全ての基準２４の位置を得て、各基準２４の中心に較正ドット２８を投与し、投与された較正ドット２８の位置を得て、ドットオフセットエラーを計算する。ドットオフセットエラーが、ユーザ規定の限界値より大きい場合、「・・・という値の平均ドットオフセットマグニチュードが、・・・インチという許容閾値を超えています」のようなメッセージを表示することによって、ポップアップエラーウィンドウ（不図示）がユーザに警告をする。ユーザは、「ＯＫ」ボタン（不図示）を選択することによって当該メッセージを承認し、基準タイル２２を拭って清浄にして、「Ｎｅｘｔ」１１４を選択する。ルーチン３９は、流体ディスペンシングシステムのドット載置精度を改善するべく、前述の工程を繰り返し得る。新しいドットオフセットエラーがユーザ規定の限界値よりも小さい場合、ルーチン３９は成功であり、その結果を表示するポップアップウィンドウ（不図示）が現れるであろう。このポップアップウィンドウは、例えば「バルブ−カメラオフセット＝（［ｘの値］、［ｙの値］）インチ。受容可能なドットオフセットエラー＝［値］インチ。平均ドットオフセットエラー＝［値］インチ。」のようなメッセージを含み得る。ユーザは、「ＯＫ」ボタンを選択することによって当該メッセージを承認し、「Ｄｏｎｅ」ボタンを選択することによってルーチン３９を終了する。

前述の較正ルーチン３９及びＧＵＩ５９は、任意の好適な形状、量（数）及び形態の基準を有する基準タイルとの使用のために、当業者によって、必要に応じて修正され得る。

本発明は、特定の実施形態についての記述によって説明され、当該実施形態は、かなり詳しく説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲の請求項の範囲を、そのような詳細に制限することや、何らかの態様で限定することは、意図されていない。ここで説明された様々な特徴は、単独でも、任意の組合せでも、利用可能である。付加的な利点及び修正は、当業者にとって容易である。本発明は、その広い観点では、特定の詳細や代表的な装置及び方法や図示の例に限定されない。従って、本発明の概念の範囲または精神から逸脱することなく、そのような詳細からの発展がなされ得る。

Claims (8)

1. 流体ディスペンサと光学センサとを含む流体ディスペンシングシステムの較正方法であって、
   （ｉ）前記光学センサを用いて外部参照点の位置を得る工程と、
   （ｉｉ）前記流体ディスペンサを前記外部参照点まで移動させる工程と、
   （ｉｉｉ）前記流体ディスペンサで前記外部参照点に流体を投与する工程と、
   （ｉｖ）前記光学センサを用いて投与された流体の位置を得る工程と、
   （ｖ）前記外部参照点の位置と前記投与された流体の位置との間の距離を計算する工程と、
   （ｖｉ）少なくとも部分的に計算された距離に基づいて訂正値を決定する工程と、
   （ｖｉｉ）前記訂正値を用いて投与される流体の載置精度を改良する工程と、
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 前記工程（ｉ）乃至（ｖｉｉ）は、制御部によって自動的に実施される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記工程（ｉ）乃至（ｖｉｉ）を、少なくとも１回繰り返す工程
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記計算された距離が上限値より小さくなるまで、前記工程（ｉ）乃至（ｖｉｉ）を繰り返す工程
   を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記外部参照点は、タイル上に位置決めされており、
   前記タイルは、少なくとも１つの追加の外部参照点を含んでおり、
   前記工程（ｉ）乃至（ｖｉｉ）は、前記少なくとも１つの追加の外部参照点のためにも実施され、
   訂正値を決定する工程は、少なくとも部分的に、前記外部参照点の各々に対応する計算された距離を平均化することによって得られる値に基づく
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記タイルは、少なくとも８個の外部参照点を有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記外部参照点及び前記投与された流体の各々は、重心を有しており、
   距離を計算する前記工程は、更に、前記外部参照点の重心及び前記投与された流体の重心の間の距離を計算する工程を含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記投与される流体は、更に、当該流体の一滴を含んでいる
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。

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