JP4051442B2 - 連続位置決め方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹテーブル上に置かれた複数個の対象物体の画像をカメラで取り込んで、画像処理により各対象物体の位置座標を算出し、その位置座標データに基づいてＸＹテーブルを駆動することにより、対象物体を位置決め位置に順次連続して位置決めする連続位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程の中に、粘着シート上に配列されたチップを次の工程に送るために、決められた間隔でチップを整列し直す工程がある。この工程では、ＸＹテーブルを動かすことにより、ＸＹテーブル上の粘着シート上のチップを１つずつ位置決め位置に位置決めし、その状態で真空ローダによりチップをピックアップして、別の粘着シート上に配列し直している。
【０００３】
図１２は前記工程で使用するピックアップ装置の一般構成を示している。
この図において、１はＸＹテーブルで、１ＡはＸ方向にのみ移動するＸテーブル、１ＢはＸテーブル１Ａ上においてＹ方向にのみ移動するＹテーブル、３はＸＹテーブル１上に搭載されたトレイ、４はトレイ３に載せられたシート上の複数のチップ（対象物体）、５はＸＹテーブル１の上方に固定的に配された画像取込用カメラ、６は画像処理装置、７は制御・処理部である。チップ４をピックアップする真空ローダは、図示しないが、トレイ３とカメラ５との間のスペースに横方向から移動して来て、ピックアップ位置に位置決めされたチップ４をピックアップして、他所へ移動することを繰り返す。
【０００４】
この装置では、順次チップ４を真空ローダでピックアップするために、トレイ３上のチップ４の画像をカメラ５で取得し、その画像に基づいて画像処理装置６がチップ４の位置座標を計算処理し、算出した位置座標データに基づいて制御・処理部７がＸＹテーブル１を駆動制御して、チップ４をピックアップ位置に位置決めしている。
【０００５】
ここで位置座標の算出とは、取り込んだ画像内に、前もって画像処理装置内に登録しておいた画像と同等の画像がないかをドット単位(カメラの分解能)で比較し、登録画像と合致する画像があれば、その画像の中心座標を画面内のドット座標で表現するというものである。
【０００６】
この連続位置決めによるピックアップの基本は、
（１）カメラ５でトレイ３上のチップ４の画像を取得する工程；
（２）その画像に基づいて各チップ４の位置座標を計算処理する工程；
（３）算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動してチップ４をピックアップ位置に位置決めしピックアップする工程；
よりなる。
【０００７】
例えば、Ｎ個のチップの画像を一度に取得することができる場合は、
（１）Ｎ個のチップの画像を取得する工程；
（２）その画像に基づいて各チップ４の位置座標を計算処理する工程；
を実行した後、
（３）算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動してチップ４を順番にピックアップ位置に位置決めしピックアップする工程；
をＮ回繰り返し、Ｎ回の処理が終了したら（１）に戻る、という流れを繰り返すことで、Ｎ個以上のチップの処理を行っている。
【０００８】
このように複数のチップ画像を使用する場合は、図１３に示すように、第１チップをピックアップ位置（位置決め位置）に位置決めしてピックアップしたら、すぐに位置座標算出済の第２チップを１回の動作でピックアップ位置に位置決めすることができるので、処理時間の短縮が図れる。
【０００９】
従って、図１４にタイムチャートを示すように、Ｎ個のチップ画像を一度に取り込める場合は、画像取り込みにＡ秒、座標算出にＢ秒を使用した後は、位置決め駆動（移動＋ピックアップ）のＣ秒をＮ回繰り返すだけで、Ｎ個についての処理を終えることができる。従って、１個当たりのタクトタイムは、
（Ａ＋Ｂ）／Ｎ＋Ｃ 秒
ということになる。
【００１０】
最も基本的な例を図１５を用いて説明する。（ａ）は工程毎のカメラ視野とチップの関係を示す平面図、（ｂ）はタイムチャートである。図（ａ）において、１〜６の数字を付した小さな四角はチップ、十字マークは位置決め位置（ピックアップ位置）を示し、大きな四角い枠はカメラ視野を示している。ここでは、カメラは、１つの画像にかろうじて６個のチップを捉える視野の広さを持っているものとする。その時点で座標算出が完了しているチップについては網掛けして示してある。
【００１１】
工程は次の順番に進める。
（１）画像取り込み（チップ１、２は完全に捉える）
（２）座標算出によりチップ１、２の座標認識
（３）チップ１を位置決めピックアップ
（４）チップ２を位置決めピックアップ
（５）画像取り込み（チップ３、４は完全に捉える）
（６）座標算出によりチップ３、４の座標認識
（７）チップ３を位置決めピックアップ
（８）チップ４を位置決めピックアップ
（９）画像取り込み（チップ５、６は完全に捉える）
（１０）座標算出によりチップ５、６の座標認識
以降、これを繰り返す。
【００１２】
このように工程を進める場合、（ｂ）のタイムチャートに示すように、画像取り込みに０．０５秒、座標算出に０．４秒、位置決め（移動＋ピックアップ）に０．４秒かかるとすると、ワーク２個分のタクトタイムは１．２５秒になり、１個分のタクトタイムは０．６２５秒となる。
【００１３】
また、このタクトタイムを短縮するために、ＸＹテーブル上に置かれた対象物体の複数個を絶えずカメラで把握し、所定位置に位置決めされた第１の対象物体をピックアップすると同時に、次に該所定位置に位置決めしようとする第２の対象物体の位置を計算処理し、該計算処理に基づいてＸＹテーブルを１動作で移動し、第２の対象物体を前記所定位置に位置決めするようにした方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−１１８２１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の連続位置決め方法は、図１４に示すように、一度にＮ個のチップを画像処理(画像取込＋座標算出)し連続位置決めを行った場合、例えば、画像取込工程をＡ秒、座標算出工程をＢ秒、位置決め動作をＣ秒とし、１度に取り込むチップ数をＮ個とした場合、画像処理時に必ずＡ＋Ｂ秒の待ち時間が発生するため、処理時間が長くなるという問題がある。
【００１６】
この待ち時間Ａ＋Ｂは、一度に取り込むチップ数を増やせば、一見その影響を少なくできるようにも思えるが、実際のところ、画像処理装置およびカメラを同一とした条件下では、取込時間Ａ秒は不変であるが、座標算出時間Ｂ秒は、取込個数の増加にともなって増加するため、処理時間の短縮には効果が薄い。また、取り込み個数を増やすと、１チップ当たりの画像が小さくなり、位置座標の算出精度が低下するなどの問題も出てくる。そのため、カメラ画像におけるチップの取り込み個数を増やすのは、現実的な対策ではない。
【００１７】
この点、特許文献１に示されている方法は、所定位置に位置決めされた第１の対象物体をピックアップすると同時に、次に位置決めしようとする第２の対象物体の位置を計算処理するので、計算処理をピックアップの所要時間内に終えることができれば、計算処理時間を動作時間に含まれないようにすることができ、トータルの処理時間の短縮が可能となる。
【００１８】
しかし、ピックアップと位置決めのためのＸＹテーブルの移動は、必ずしも別時間で処理しなくてはならないものではない。即ち、チップがＸＹテーブルから持ち上げられた瞬間から僅かの時間経過後すぐに、つまり、チップと真空ローダなどの干渉のおそれがないだけの短い時間が経過した後すぐに、ＸＹテーブルを駆動することは可能であるから、ピックアップ工程の後半動作とＸＹテーブルの移動は一部並行して同時進行で行うことができるものである。従って、そうすることでトータル処理時間の短縮を図ろうとした場合、ピックアップの所要時間に合わせて次に位置決めしようとするチップの座標計算を行わなくてはならないから、画像取り込みできるチップの個数や画像データの量などによっては、必ずしも合理的な計算ができず、計算時間が足りない場合も出てくる。
【００１９】
本発明は、上記事情を考慮し、後段で位置決めしようとする対象物体の位置座標算出の計算時間を十分に合理的な範囲で確保することができ、しかも、その計算時間が動作時間に含まれないようにすることができて、トータルの処理時間の短縮が図れるようにした連続位置決め方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一定の大きさの視野を持ち且つ位置決め位置に対して一定の位置関係を持つカメラにより、ＸＹテーブル上に置かれた複数個の対象物体の画像を取得する画像取得工程と、該画像取得工程で取得した画像を計算処理することにより、各対象物体の位置座標を算出する位置座標算出工程と、該位置座標算出工程で算出した位置座標データに基づいて前記ＸＹテーブルを駆動することにより、対象物体を順次前記位置決め位置に位置決めする位置決め移動工程と、を有し、少なくとも初回より数えて２回目以降の前記画像取得工程を、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいて対象物体を前記位置決め位置に位置決め移動した状態で、位置座標算出済の対象物体に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体が前記カメラの視野内に入る所定のタイミングで処理し、その取得画像に基づいて行う前記位置座標算出工程を、該工程で座標算出する対象物体よりも位置決め順位が少なくとも１つ前の対象物体の前記位置決め移動工程と並列に処理することを特徴とする。
【００２１】
画像処理によって画像を認識し座標を算出するために必要な処理として、「画像取込」と「座標算出」の２処理があるが、そのうち座標算出については、画像処理装置の内部での計算処理であるため、座標算出を行っている間は、カメラに何が写っていようが計算処理に影響しない。即ち、画像取り込みさえ完了していれば、いつ座標計算を行っても構わず、ＸＹステージを次の目標位置へ駆動してしまっても全く問題はない。そこで、本発明は、画像取込後にすぐに、ＸＹステージを駆動させるための条件を整えることにしている。
【００２２】
即ち、今回ＸＹテーブルを駆動して位置決めする対象物体の座標計算を、少なくとも前回の対象物体の位置決め移動の段階かそれ以前に行うことにしている。つまり、対象物体をピックアップしているときに、次に位置決めする対象物体の座標を計算すると、時間的に間に合わない場合もあり得るので、もっと前の時点の適当な段階で画像を取り込んで座標算出を行うようにしている。但し、座標算出は、ＸＹテーブルの移動に関係なく行うことができるので、位置決め移動工程と同時処理することにしている。こうすることで、位置座標算出のために十分の時間を確保することができると共に、位置座標算出の時間を、実動作時間に含まれないようにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態の連続位置決め方法は、図１２に示すような装置において実施され、次の工程を有する。以下の説明文中の符号は、図１２に示した装置のものである。
【００２４】
（Ａ）一定の大きさの視野を持ち且つ位置決め位置に対して一定の位置関係を持つカメラ５により、ＸＹテーブル１上に置かれた複数個の対象物体（チップ４）の画像を取得する画像取得工程；
（Ｂ）画像取得工程で取得した画像を計算処理することにより、各対象物体の位置座標を算出する位置座標算出工程；
（Ｃ）位置座標算出工程で算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動することにより、対象物体を順次前記位置決め位置に位置決めする位置決め移動工程：
【００２５】
そして、少なくとも初回より数えて２回目以降の画像取得工程を、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいて対象物体を位置決め位置に位置決め移動した状態で位置座標算出済の対象物体に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体がカメラ５の視野内に入る所定のタイミングで処理する。また、その取得画像に基づいて行う位置座標算出工程を、該工程で座標算出する対象物体よりも位置決め順位が少なくとも１つ前の対象物体の位置決め移動工程と並列に処理する。
【００２６】
図１を用いて例を説明する。
図において、○の中に数字１〜１２を付したものは対象物体（チップ）、四角い枠はカメラ視野である。ここでは、カメラ視野は、チップ４個分が入る大きさになっている。十字で示すのは位置決め位置（ピックアップ位置）であり、カメラ画面の左下に設定されている。位置決めの進行方向は右であり、対象物体の数字は位置決めの順位を示している。
【００２７】
今、図１は、チップ１〜４に対して画像取込・座標算出を行い、チップ１を位置決めしている状態を示している。このときのカメラ視野は実線で示すものであり、カメラ視野内にチップ１〜４が捕らえられている。
【００２８】
この時点で、チップ２の座標は既に算出済みなので、チップ１のピックアップが終了したら、次にチップ２を位置決めする。そうすると、位置決め位置の十字は、相対的に点線位置に移動する。また、カメラ視野は、点線枠で示す位置に移動する。このように、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいてチップ２を位置決め位置に位置決め移動した状態で、位置座標算出済の対象物体２、３に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体５、６がカメラ視野内に入る。従って、そのタイミングで画像取込を行う。
【００２９】
続いて、画像取込後のチップ５、６の座標算出を行うわけであるが、座標算出は、カメラ視野に現時点で映っている画像とは関係なく進められる処理であり、チップ４については前回の画像処理によって座標算出が完了しているため、チップ５、６の座標算出開始とともに、チップ４への位置決め移動を行う。チップ４へ位置決めしている間に、チップ５、６の座標算出が終了すれば、チップ４への位置決め完了後、待ち時間なしで次のチップ５へ位置決めできる。
【００３０】
同様に、次にチップ５を位置決めした時点で、再び画像取得を行い、チップ６へ位置決め移動している間に、次の画像による座標算出を行う。
【００３１】
図２は２回目の画像取込以降の流れを示すタイムチャートである。この図に示すように、座標算出時間を位置決め移動時間内にとることができるので、座標算出時間が動作時間に含まれないようにすることができる。
【００３２】
図３を用いて基本的な動作例を説明する。（ａ）は工程毎のカメラ視野とチップの関係を示す平面図、（ｂ）はタイムチャートである。図（ａ）において、１〜６の数字を付した小さな四角はチップ、十字マークは位置決め位置（ピックアップ位置）を示し、大きな四角い枠はカメラ視野を示している。ここでは、カメラは、１つの画像にかろうじて６個のチップを捉える視野の広さを持っているものとする。その時点で座標算出が完了しているチップについては網掛けして示してある。
【００３３】
工程は次の順番に進める。
（１）画像取り込み（チップ１、２は完全に捉える）
（２）座標算出によりチップ１、２の座標認識
（３）チップ２を位置決めピックアップ
（４）画像取り込み（チップ３、４は完全に捉える）
（５）チップ１を位置決めピックアップ同時に座標算出によりチップ３、４の座標認識
（６）チップ４を位置決めピックアップ
（７）画像取り込み（チップ５、６は完全に捉える）
（８）チップ３を位置決めピックアップ同時に座標算出によりチップ５、６の座標認識
（９）チップ６を位置決めピックアップ
以降、これを繰り返す。
【００３４】
このように工程を進める場合、（ｂ）のタイムチャートに示すように、画像取り込みに０．０５秒、位置決め（移動＋ピックアップ）に０．４秒かかるとすると、座標算出は位置決め移動工程で並列処理するので、ワーク２個分のタクトタイムは、画像取り込みの時間０．０５秒を含む０．８５秒になり、１個分のタクトタイムは、図１５に示した従来例より短い０．４２５秒となる。
【００３５】
今までの説明では、位置決め移動（駆動）工程を、大まかに「移動＋ピックアップ」の工程としてまとめて扱ってきたが、次に「移動」と「ピックアップ」を分けて捉えてみる。
【００３６】
図４はその際のサンプルの説明図である。丸数字は位置決めするチップとその順番を示し、四角枠はカメラ視野を示している。図５は処理の流れを示すタイムチャートである。
【００３７】
図５にタイムチャートを示す連続位置決め方法では、最初に、図４に示す位置関係でチップ１、２の画像取り込みを行い、次にそれらの座標算出を行い、次にチップ２の位置決め駆動を行う。その段階で、隣りのチップ３、４の画像取り込みを行った後、チップ２のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ３、４の座標算出を並行して行い、チップ２のピックアップ動作の後半から、チップ１の位置決め駆動を並列に行う。次いで、チップ１のピックアップを行い、その動作後半からチップ４の位置決め駆動を並列に行う。
【００３８】
次いで、隣りのチップ５、６の画像取り込みを行った後、チップ４のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ５、６の座標算出を並行して行い、チップ４のピックアップ動作の後半から、チップ３の位置決め駆動を並列に実施する。次いで、チップ３のピックアップを行い、その動作後半からチップ６の位置決め駆動を並列に行う。
【００３９】
次いで、隣りのチップ７、８の画像取り込みを行った後、チップ６のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ７、８の座標算出を並行して行い、チップ６のピックアップ動作の後半から、チップ５の位置決め駆動を並列に実施する。次いで、チップ５のピックアップを行い、その動作後半からチップ８の位置決め駆動を並列に行う。
【００４０】
以降、この動作を順次進行方向のチップに対して繰り返すことで、全部の処理を終える。
【００４１】
このように、実際にピックアップ動作の途中で次の位置決め移動を行う場合にも、それより前の段階で、次に位置決めするチップの位置座標を算出しておくので、計算時間が不足するような心配が全くない。例えば、ピックアップと同時に後のチップの座標算出を行うが、座標算出時間がピックアップにかかる所要時間を超えても、その後に続く位置決め移動時間を座標算出時間に利用することができるので、計算時間を十分にとることができる。
【００４２】
図６は実施形態の連続位置決め方法の動作フローチャートを示している。
連続位置決め動作開始後の１回目の処理では、複数個のチップの画像取込及び座標算出を行い（ステップ１０１〜１０３）、制御・処理部から駆動部へ１つ目のワーク（対象物体＝ここではチップ）の位置データ送り、ＸＹテーブルを駆動してワークを位置決めする（ステップＳ１０４、１０５）。そして、次のワークの位置決めデータを準備する（ステップ１０６）。
【００４３】
次に、２つ目のワークの処理では、ステップ１０１からステップ１０８に進んで、既に座標算出がなされている場合は、同様に駆動部へデータを送り、位置決めする。位置決め後の位置が、画像取込位置であれば画像を取り込む（ステップ１０９、１１０）。次いで、画像取り込み後、ステップ１１１で座標算出処理を行うと同時に、ステップ１０６に進んで、次ワークの位置決めデータを制御・処理部で準備する。なお、ここで次ワークの座標が未算出であれば、算出待ちとなる。
【００４４】
次にもっとチップの数が多い場合の処理について説明する。
図７の四角枠はカメラ視野である。今、カメラ視野ａｂｃｄに２０個のチップが映っているとする。丸数字１〜２０はチップを示し、中央下の十字マークは位置決め位置を示す。カメラ視野を、線分ｅｆ、ｇｈで縦に、ｉｊで横に区切り、ｅｆとｉｊ、また、ｇｈとｉｊとの交点をそれぞれｋ、ｌとする。
【００４５】
まず、チップ１へ位置決めし、チップ１の位置で画像取込・座標算出を行い、カメラ視野内に捉えた２０個のチップ座標を算出する。左右どちらから進めてもよいが、例えば右方向のチップから連続位置決めするためには、視野ｋｊｃｆに注目し、すぐとなりのチップ２を位置決めし、続いてチップ３を位置決めする。図８はその状態を示す。
【００４６】
この位置で、カメラ視野内に隣接領域のチップが所定個数入るため、ここで画像を取り込みを行い、ｇｈラインより右の視野内のチップについて座標算出を行っている間に、チップ４、５、６と順次位置決めする。チップ６の位置決めを行った時点で、チップ３の右隣りのチップ(図８には記載がない)の座標算出を完了するには十分な時間が経っているので、そのままチップ３の右隣りのチップを位置決めする。同様に右方向にチップがなくなるまで続ける。
【００４７】
右方向のチップの位置決めが終了したら、次は図９に示すようにチップ７を位置決めする。これを次の段へ移ったとする。実際はチップ１〜６及びその右側のチップ列の位置決めを行いながら、画像取込時の画面ｅｂｊｋ内のチップ座標をすべて記憶しておき、次の段の位置決めは、この記憶しておいた座標を用いて進める。即ち、次の段の座標情報を記憶しながら位置決めしていくのである。視野内のチップ７〜１２の位置決めが終了すれば、同様に右方向のチップ列を位置決めしていく。これを繰り返し、上方向のチップ列がなくなるまで位置決めを続ける。右方向と上方向のチップ列の位置決め終了後、図１０に示すようにチップ１３を位置決めする。後は、右方向を位置決めした方法と同様に、左方向も処理する。以上で、シート内の全チップを連続位置決めすることができる。
【００４８】
以上のように、縦横に多数のチップが配列されている場合は、チップ座標を次々に認識しながら位置決めを進めていくため、チップの配列傾向を常時確認しながら連続位置決めを行うことができる。例えば、図１１（ａ）に示すように直線的に配列されている場合ばかりでなく、（ｂ）に示すように、列ずれを起こしながらチップが配列されている場合もある。そのような場合、従来では、列ずれによるチップの取り残しが起こることがあったが、本実施形態の方法では、次々に隣接するチップの画像を前のチップの画像と共に取り込むので、配列傾向を認識することができ、列ずれによる取り残しを防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標算出を位置決め移動時間内に行うようにしているので、対象物体何個かについて１回だけ僅かな画像取込時間がかかるものの、座標算出時間は全く動作時間に含まれなくなり、処理時間の短縮が可能となる。また、後段で位置決めする対象物体の座標算出を、余裕をもったこれより前の対象物体の位置決め移動の段階で行うので、位置座標算出のために十分の時間を確保することができ、カメラの１画像内に多数の対象物体を捉える場合にも、確実な連続位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の説明に使用するチップとカメラ視野の関係を示す平面図である。
【図２】同実施形態の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図３】同実施形態による位置決め工程の説明図で、（ａ）はチップとカメラ視野の関係を工程ごとに示す平面図、（ｂ）はそのタイムチャートである。
【図４】別のサンプルに対して前記実施形態の方法を実施する場合のサンプルとカメラ視野の関係を示す図である。
【図５】同サンプルに対して前記実施形態の方法を実施した場合の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図６】前記実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】前記実施形態を他のサンプルに適用した場合の工程図である。
【図８】図７の次の段階の工程図である。
【図９】図８の次の段階の工程図である。
【図１０】図９の次の段階の工程図である。
【図１１】多数のチップの配列形態の各例（ａ）、（ｂ）を示す図である。
【図１２】連続位置決めを行う装置の一般的構成を示す斜視図である。
【図１３】従来の基本的な位置決め方法の説明に使用する、チップとカメラ視野の関係を示す平面図である。
【図１４】従来の位置決め方法の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図１５】従来の位置決め方法の工程説明図で、（ａ）はチップとカメラ視野の関係を工程ごとに示す平面図、（ｂ）はそのタイムチャートである。
【符号の説明】
１ ＸＹテーブル
４ チップ
５ カメラ
６ 画像処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹテーブル上に置かれた複数個の対象物体の画像をカメラで取り込んで、画像処理により各対象物体の位置座標を算出し、その位置座標データに基づいてＸＹテーブルを駆動することにより、対象物体を位置決め位置に順次連続して位置決めする連続位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程の中に、粘着シート上に配列されたチップを次の工程に送るために、決められた間隔でチップを整列し直す工程がある。この工程では、ＸＹテーブルを動かすことにより、ＸＹテーブル上の粘着シート上のチップを１つずつ位置決め位置に位置決めし、その状態で真空ローダによりチップをピックアップして、別の粘着シート上に配列し直している。
【０００３】
図１２は前記工程で使用するピックアップ装置の一般構成を示している。
この図において、１はＸＹテーブルで、１ＡはＸ方向にのみ移動するＸテーブル、１ＢはＸテーブル１Ａ上においてＹ方向にのみ移動するＹテーブル、３はＸＹテーブル１上に搭載されたトレイ、４はトレイ３に載せられたシート上の複数のチップ（対象物体）、５はＸＹテーブル１の上方に固定的に配された画像取込用カメラ、６は画像処理装置、７は制御・処理部である。チップ４をピックアップする真空ローダは、図示しないが、トレイ３とカメラ５との間のスペースに横方向から移動して来て、ピックアップ位置に位置決めされたチップ４をピックアップして、他所へ移動することを繰り返す。
【０００４】
この装置では、順次チップ４を真空ローダでピックアップするために、トレイ３上のチップ４の画像をカメラ５で取得し、その画像に基づいて画像処理装置６がチップ４の位置座標を計算処理し、算出した位置座標データに基づいて制御・処理部７がＸＹテーブル１を駆動制御して、チップ４をピックアップ位置に位置決めしている。
【０００５】
ここで位置座標の算出とは、取り込んだ画像内に、前もって画像処理装置内に登録しておいた画像と同等の画像がないかをドット単位(カメラの分解能)で比較し、登録画像と合致する画像があれば、その画像の中心座標を画面内のドット座標で表現するというものである。
【０００６】
この連続位置決めによるピックアップの基本は、
（１）カメラ５でトレイ３上のチップ４の画像を取得する工程；
（２）その画像に基づいて各チップ４の位置座標を計算処理する工程；
（３）算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動してチップ４をピックアップ位置に位置決めしピックアップする工程；
よりなる。
【０００７】
例えば、Ｎ個のチップの画像を一度に取得することができる場合は、
（１）Ｎ個のチップの画像を取得する工程；
（２）その画像に基づいて各チップ４の位置座標を計算処理する工程；
を実行した後、
（３）算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動してチップ４を順番にピックアップ位置に位置決めしピックアップする工程；
をＮ回繰り返し、Ｎ回の処理が終了したら（１）に戻る、という流れを繰り返すことで、Ｎ個以上のチップの処理を行っている。
【０００８】
このように複数のチップ画像を使用する場合は、図１３に示すように、第１チップをピックアップ位置（位置決め位置）に位置決めしてピックアップしたら、すぐに位置座標算出済の第２チップを１回の動作でピックアップ位置に位置決めすることができるので、処理時間の短縮が図れる。
【０００９】
従って、図１４にタイムチャートを示すように、Ｎ個のチップ画像を一度に取り込める場合は、画像取り込みにＡ秒、座標算出にＢ秒を使用した後は、位置決め駆動（移動＋ピックアップ）のＣ秒をＮ回繰り返すだけで、Ｎ個についての処理を終えることができる。従って、１個当たりのタクトタイムは、
（Ａ＋Ｂ）／Ｎ＋Ｃ 秒
ということになる。
【００１０】
最も基本的な例を図１５を用いて説明する。（ａ）は工程毎のカメラ視野とチップの関係を示す平面図、（ｂ）はタイムチャートである。図（ａ）において、１〜６の数字を付した小さな四角はチップ、十字マークは位置決め位置（ピックアップ位置）を示し、大きな四角い枠はカメラ視野を示している。ここでは、カメラは、１つの画像にかろうじて６個のチップを捉える視野の広さを持っているものとする。その時点で座標算出が完了しているチップについては網掛けして示してある。
【００１１】
工程は次の順番に進める。
（１）画像取り込み（チップ１、２は完全に捉える）
（２）座標算出によりチップ１、２の座標認識
（３）チップ１を位置決めピックアップ
（４）チップ２を位置決めピックアップ
（５）画像取り込み（チップ３、４は完全に捉える）
（６）座標算出によりチップ３、４の座標認識
（７）チップ３を位置決めピックアップ
（８）チップ４を位置決めピックアップ
（９）画像取り込み（チップ５、６は完全に捉える）
（１０）座標算出によりチップ５、６の座標認識
以降、これを繰り返す。
【００１２】
このように工程を進める場合、（ｂ）のタイムチャートに示すように、画像取り込みに０．０５秒、座標算出に０．４秒、位置決め（移動＋ピックアップ）に０．４秒かかるとすると、ワーク２個分のタクトタイムは１．２５秒になり、１個分のタクトタイムは０．６２５秒となる。
【００１３】
また、このタクトタイムを短縮するために、ＸＹテーブル上に置かれた対象物体の複数個を絶えずカメラで把握し、所定位置に位置決めされた第１の対象物体をピックアップすると同時に、次に該所定位置に位置決めしようとする第２の対象物体の位置を計算処理し、該計算処理に基づいてＸＹテーブルを１動作で移動し、第２の対象物体を前記所定位置に位置決めするようにした方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６１−１１８２１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の連続位置決め方法は、図１４に示すように、一度にＮ個のチップを画像処理(画像取込＋座標算出)し連続位置決めを行った場合、例えば、画像取込工程をＡ秒、座標算出工程をＢ秒、位置決め動作をＣ秒とし、１度に取り込むチップ数をＮ個とした場合、画像処理時に必ずＡ＋Ｂ秒の待ち時間が発生するため、処理時間が長くなるという問題がある。
【００１６】
この待ち時間Ａ＋Ｂは、一度に取り込むチップ数を増やせば、一見その影響を少なくできるようにも思えるが、実際のところ、画像処理装置およびカメラを同一とした条件下では、取込時間Ａ秒は不変であるが、座標算出時間Ｂ秒は、取込個数の増加にともなって増加するため、処理時間の短縮には効果が薄い。また、取り込み個数を増やすと、１チップ当たりの画像が小さくなり、位置座標の算出精度が低下するなどの問題も出てくる。そのため、カメラ画像におけるチップの取り込み個数を増やすのは、現実的な対策ではない。
【００１７】
この点、特許文献１に示されている方法は、所定位置に位置決めされた第１の対象物体をピックアップすると同時に、次に位置決めしようとする第２の対象物体の位置を計算処理するので、計算処理をピックアップの所要時間内に終えることができれば、計算処理時間を動作時間に含まれないようにすることができ、トータルの処理時間の短縮が可能となる。
【００１８】
しかし、ピックアップと位置決めのためのＸＹテーブルの移動は、必ずしも別時間で処理しなくてはならないものではない。即ち、チップがＸＹテーブルから持ち上げられた瞬間から僅かの時間経過後すぐに、つまり、チップと真空ローダなどの干渉のおそれがないだけの短い時間が経過した後すぐに、ＸＹテーブルを駆動することは可能であるから、ピックアップ工程の後半動作とＸＹテーブルの移動は一部並行して同時進行で行うことができるものである。従って、そうすることでトータル処理時間の短縮を図ろうとした場合、ピックアップの所要時間に合わせて次に位置決めしようとするチップの座標計算を行わなくてはならないから、画像取り込みできるチップの個数や画像データの量などによっては、必ずしも合理的な計算ができず、計算時間が足りない場合も出てくる。
【００１９】
本発明は、上記事情を考慮し、後段で位置決めしようとする対象物体の位置座標算出の計算時間を十分に合理的な範囲で確保することができ、しかも、その計算時間が動作時間に含まれないようにすることができて、トータルの処理時間の短縮が図れるようにした連続位置決め方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一定の大きさの視野を持ち且つ位置決め位置に対して一定の位置関係を持つカメラにより、ＸＹテーブル上に置かれた複数個の対象物体の画像を取得する画像取得工程と、該画像取得工程で取得した画像を計算処理することにより、各対象物体の位置座標を算出する位置座標算出工程と、該位置座標算出工程で算出した位置座標データに基づいて前記ＸＹテーブルを駆動することにより、対象物体を順次前記位置決め位置に位置決めする位置決め移動工程と、を有し、少なくとも初回より数えて２回目以降の前記画像取得工程を、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいて対象物体を前記位置決め位置に位置決め移動した状態で、位置座標算出済の対象物体に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体が前記カメラの視野内に入る所定のタイミングで処理し、その取得画像に基づいて行う前記位置座標算出工程を、該工程で座標算出する対象物体よりも位置決め順位が少なくとも１つ前の対象物体の前記位置決め移動工程と並列に処理することを特徴とする。
【００２１】
画像処理によって画像を認識し座標を算出するために必要な処理として、「画像取込」と「座標算出」の２処理があるが、そのうち座標算出については、画像処理装置の内部での計算処理であるため、座標算出を行っている間は、カメラに何が写っていようが計算処理に影響しない。即ち、画像取り込みさえ完了していれば、いつ座標計算を行っても構わず、ＸＹステージを次の目標位置へ駆動してしまっても全く問題はない。そこで、本発明は、画像取込後にすぐに、ＸＹステージを駆動させるための条件を整えることにしている。
【００２２】
即ち、今回ＸＹテーブルを駆動して位置決めする対象物体の座標計算を、少なくとも前回の対象物体の位置決め移動の段階かそれ以前に行うことにしている。つまり、対象物体をピックアップしているときに、次に位置決めする対象物体の座標を計算すると、時間的に間に合わない場合もあり得るので、もっと前の時点の適当な段階で画像を取り込んで座標算出を行うようにしている。但し、座標算出は、ＸＹテーブルの移動に関係なく行うことができるので、位置決め移動工程と同時処理することにしている。こうすることで、位置座標算出のために十分の時間を確保することができると共に、位置座標算出の時間を、実動作時間に含まれないようにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態の連続位置決め方法は、図１２に示すような装置において実施され、次の工程を有する。以下の説明文中の符号は、図１２に示した装置のものである。
【００２４】
（Ａ）一定の大きさの視野を持ち且つ位置決め位置に対して一定の位置関係を持つカメラ５により、ＸＹテーブル１上に置かれた複数個の対象物体（チップ４）の画像を取得する画像取得工程；
（Ｂ）画像取得工程で取得した画像を計算処理することにより、各対象物体の位置座標を算出する位置座標算出工程；
（Ｃ）位置座標算出工程で算出した位置座標データに基づいてＸＹテーブル１を駆動することにより、対象物体を順次前記位置決め位置に位置決めする位置決め移動工程：
【００２５】
そして、少なくとも初回より数えて２回目以降の画像取得工程を、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいて対象物体を位置決め位置に位置決め移動した状態で位置座標算出済の対象物体に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体がカメラ５の視野内に入る所定のタイミングで処理する。また、その取得画像に基づいて行う位置座標算出工程を、該工程で座標算出する対象物体よりも位置決め順位が少なくとも１つ前の対象物体の位置決め移動工程と並列に処理する。
【００２６】
図１を用いて例を説明する。
図において、○の中に数字１〜１２を付したものは対象物体（チップ）、四角い枠はカメラ視野である。ここでは、カメラ視野は、チップ４個分が入る大きさになっている。十字で示すのは位置決め位置（ピックアップ位置）であり、カメラ画面の左下に設定されている。位置決めの進行方向は右であり、対象物体の数字は位置決めの順位を示している。
【００２７】
今、図１は、チップ１〜４に対して画像取込・座標算出を行い、チップ１を位置決めしている状態を示している。このときのカメラ視野は実線で示すものであり、カメラ視野内にチップ１〜４が捕らえられている。
【００２８】
この時点で、チップ２の座標は既に算出済みなので、チップ１のピックアップが終了したら、次にチップ２を位置決めする。そうすると、位置決め位置の十字は、相対的に点線位置に移動する。また、カメラ視野は、点線枠で示す位置に移動する。このように、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいてチップ２を位置決め位置に位置決め移動した状態で、位置座標算出済の対象物体２、３に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体５、６がカメラ視野内に入る。従って、そのタイミングで画像取込を行う。
【００２９】
続いて、画像取込後のチップ５、６の座標算出を行うわけであるが、座標算出は、カメラ視野に現時点で映っている画像とは関係なく進められる処理であり、チップ４については前回の画像処理によって座標算出が完了しているため、チップ５、６の座標算出開始とともに、チップ４への位置決め移動を行う。チップ４へ位置決めしている間に、チップ５、６の座標算出が終了すれば、チップ４への位置決め完了後、待ち時間なしで次のチップ５へ位置決めできる。
【００３０】
同様に、次にチップ５を位置決めした時点で、再び画像取得を行い、チップ６へ位置決め移動している間に、次の画像による座標算出を行う。
【００３１】
図２は２回目の画像取込以降の流れを示すタイムチャートである。この図に示すように、座標算出時間を位置決め移動時間内にとることができるので、座標算出時間が動作時間に含まれないようにすることができる。
【００３２】
図３を用いて基本的な動作例を説明する。（ａ）は工程毎のカメラ視野とチップの関係を示す平面図、（ｂ）はタイムチャートである。図（ａ）において、１〜６の数字を付した小さな四角はチップ、十字マークは位置決め位置（ピックアップ位置）を示し、大きな四角い枠はカメラ視野を示している。ここでは、カメラは、１つの画像にかろうじて６個のチップを捉える視野の広さを持っているものとする。その時点で座標算出が完了しているチップについては網掛けして示してある。
【００３３】
工程は次の順番に進める。
（１）画像取り込み（チップ１、２は完全に捉える）
（２）座標算出によりチップ１、２の座標認識
（３）チップ２を位置決めピックアップ
（４）画像取り込み（チップ３、４は完全に捉える）
（５）チップ１を位置決めピックアップ同時に座標算出によりチップ３、４の座標認識
（６）チップ４を位置決めピックアップ
（７）画像取り込み（チップ５、６は完全に捉える）
（８）チップ３を位置決めピックアップ同時に座標算出によりチップ５、６の座標認識
（９）チップ６を位置決めピックアップ
以降、これを繰り返す。
【００３４】
このように工程を進める場合、（ｂ）のタイムチャートに示すように、画像取り込みに０．０５秒、位置決め（移動＋ピックアップ）に０．４秒かかるとすると、座標算出は位置決め移動工程で並列処理するので、ワーク２個分のタクトタイムは、画像取り込みの時間０．０５秒を含む０．８５秒になり、１個分のタクトタイムは、図１５に示した従来例より短い０．４２５秒となる。
【００３５】
今までの説明では、位置決め移動（駆動）工程を、大まかに「移動＋ピックアップ」の工程としてまとめて扱ってきたが、次に「移動」と「ピックアップ」を分けて捉えてみる。
【００３６】
図４はその際のサンプルの説明図である。丸数字は位置決めするチップとその順番を示し、四角枠はカメラ視野を示している。図５は処理の流れを示すタイムチャートである。
【００３７】
図５にタイムチャートを示す連続位置決め方法では、最初に、図４に示す位置関係でチップ１、２の画像取り込みを行い、次にそれらの座標算出を行い、次にチップ２の位置決め駆動を行う。その段階で、隣りのチップ３、４の画像取り込みを行った後、チップ２のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ３、４の座標算出を並行して行い、チップ２のピックアップ動作の後半から、チップ１の位置決め駆動を並列に行う。次いで、チップ１のピックアップを行い、その動作後半からチップ４の位置決め駆動を並列に行う。
【００３８】
次いで、隣りのチップ５、６の画像取り込みを行った後、チップ４のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ５、６の座標算出を並行して行い、チップ４のピックアップ動作の後半から、チップ３の位置決め駆動を並列に実施する。次いで、チップ３のピックアップを行い、その動作後半からチップ６の位置決め駆動を並列に行う。
【００３９】
次いで、隣りのチップ７、８の画像取り込みを行った後、チップ６のピックアップを始める。また、それと同時に、チップ７、８の座標算出を並行して行い、チップ６のピックアップ動作の後半から、チップ５の位置決め駆動を並列に実施する。次いで、チップ５のピックアップを行い、その動作後半からチップ８の位置決め駆動を並列に行う。
【００４０】
以降、この動作を順次進行方向のチップに対して繰り返すことで、全部の処理を終える。
【００４１】
このように、実際にピックアップ動作の途中で次の位置決め移動を行う場合にも、それより前の段階で、次に位置決めするチップの位置座標を算出しておくので、計算時間が不足するような心配が全くない。例えば、ピックアップと同時に後のチップの座標算出を行うが、座標算出時間がピックアップにかかる所要時間を超えても、その後に続く位置決め移動時間を座標算出時間に利用することができるので、計算時間を十分にとることができる。
【００４２】
図６は実施形態の連続位置決め方法の動作フローチャートを示している。
連続位置決め動作開始後の１回目の処理では、複数個のチップの画像取込及び座標算出を行い（ステップ１０１〜１０３）、制御・処理部から駆動部へ１つ目のワーク（対象物体＝ここではチップ）の位置データ送り、ＸＹテーブルを駆動してワークを位置決めする（ステップＳ１０４、１０５）。そして、次のワークの位置決めデータを準備する（ステップ１０６）。
【００４３】
次に、２つ目のワークの処理では、ステップ１０１からステップ１０８に進んで、既に座標算出がなされている場合は、同様に駆動部へデータを送り、位置決めする。位置決め後の位置が、画像取込位置であれば画像を取り込む（ステップ１０９、１１０）。次いで、画像取り込み後、ステップ１１１で座標算出処理を行うと同時に、ステップ１０６に進んで、次ワークの位置決めデータを制御・処理部で準備する。なお、ここで次ワークの座標が未算出であれば、算出待ちとなる。
【００４４】
次にもっとチップの数が多い場合の処理について説明する。
図７の四角枠はカメラ視野である。今、カメラ視野ａｂｃｄに２０個のチップが映っているとする。丸数字１〜２０はチップを示し、中央下の十字マークは位置決め位置を示す。カメラ視野を、線分ｅｆ、ｇｈで縦に、ｉｊで横に区切り、ｅｆとｉｊ、また、ｇｈとｉｊとの交点をそれぞれｋ、ｌとする。
【００４５】
まず、チップ１へ位置決めし、チップ１の位置で画像取込・座標算出を行い、カメラ視野内に捉えた２０個のチップ座標を算出する。左右どちらから進めてもよいが、例えば右方向のチップから連続位置決めするためには、視野ｋｊｃｆに注目し、すぐとなりのチップ２を位置決めし、続いてチップ３を位置決めする。図８はその状態を示す。
【００４６】
この位置で、カメラ視野内に隣接領域のチップが所定個数入るため、ここで画像を取り込みを行い、ｇｈラインより右の視野内のチップについて座標算出を行っている間に、チップ４、５、６と順次位置決めする。チップ６の位置決めを行った時点で、チップ３の右隣りのチップ(図８には記載がない)の座標算出を完了するには十分な時間が経っているので、そのままチップ３の右隣りのチップを位置決めする。同様に右方向にチップがなくなるまで続ける。
【００４７】
右方向のチップの位置決めが終了したら、次は図９に示すようにチップ７を位置決めする。これを次の段へ移ったとする。実際はチップ１〜６及びその右側のチップ列の位置決めを行いながら、画像取込時の画面ｅｂｊｋ内のチップ座標をすべて記憶しておき、次の段の位置決めは、この記憶しておいた座標を用いて進める。即ち、次の段の座標情報を記憶しながら位置決めしていくのである。視野内のチップ７〜１２の位置決めが終了すれば、同様に右方向のチップ列を位置決めしていく。これを繰り返し、上方向のチップ列がなくなるまで位置決めを続ける。右方向と上方向のチップ列の位置決め終了後、図１０に示すようにチップ１３を位置決めする。後は、右方向を位置決めした方法と同様に、左方向も処理する。以上で、シート内の全チップを連続位置決めすることができる。
【００４８】
以上のように、縦横に多数のチップが配列されている場合は、チップ座標を次々に認識しながら位置決めを進めていくため、チップの配列傾向を常時確認しながら連続位置決めを行うことができる。例えば、図１１（ａ）に示すように直線的に配列されている場合ばかりでなく、（ｂ）に示すように、列ずれを起こしながらチップが配列されている場合もある。そのような場合、従来では、列ずれによるチップの取り残しが起こることがあったが、本実施形態の方法では、次々に隣接するチップの画像を前のチップの画像と共に取り込むので、配列傾向を認識することができ、列ずれによる取り残しを防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標算出を位置決め移動時間内に行うようにしているので、対象物体何個かについて１回だけ僅かな画像取込時間がかかるものの、座標算出時間は全く動作時間に含まれなくなり、処理時間の短縮が可能となる。また、後段で位置決めする対象物体の座標算出を、余裕をもったこれより前の対象物体の位置決め移動の段階で行うので、位置座標算出のために十分の時間を確保することができ、カメラの１画像内に多数の対象物体を捉える場合にも、確実な連続位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の説明に使用するチップとカメラ視野の関係を示す平面図である。
【図２】同実施形態の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図３】同実施形態による位置決め工程の説明図で、（ａ）はチップとカメラ視野の関係を工程ごとに示す平面図、（ｂ）はそのタイムチャートである。
【図４】別のサンプルに対して前記実施形態の方法を実施する場合のサンプルとカメラ視野の関係を示す図である。
【図５】同サンプルに対して前記実施形態の方法を実施した場合の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図６】前記実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】前記実施形態を他のサンプルに適用した場合の工程図である。
【図８】図７の次の段階の工程図である。
【図９】図８の次の段階の工程図である。
【図１０】図９の次の段階の工程図である。
【図１１】多数のチップの配列形態の各例（ａ）、（ｂ）を示す図である。
【図１２】連続位置決めを行う装置の一般的構成を示す斜視図である。
【図１３】従来の基本的な位置決め方法の説明に使用する、チップとカメラ視野の関係を示す平面図である。
【図１４】従来の位置決め方法の処理の流れを示すタイムチャートである。
【図１５】従来の位置決め方法の工程説明図で、（ａ）はチップとカメラ視野の関係を工程ごとに示す平面図、（ｂ）はそのタイムチャートである。
【符号の説明】
１ ＸＹテーブル
４ チップ
５ カメラ
６ 画像処理装置
Claims (1)
- 一定の大きさの視野を持ち且つ位置決め位置に対して一定の位置関係を持つカメラにより、ＸＹテーブル上に置かれた複数個の対象物体の画像を取得する画像取得工程と、該画像取得工程で取得した画像を計算処理することにより、各対象物体の位置座標を算出する位置座標算出工程と、該位置座標算出工程で算出した位置座標データに基づいて前記ＸＹテーブルを駆動することにより、対象物体を順次前記位置決め位置に位置決めする位置決め移動工程と、を有し、
少なくとも初回より数えて２回目以降の前記画像取得工程を、前回までの画像取得工程で得た画像から算出した位置座標データに基づいて対象物体を前記位置決め位置に位置決め移動した状態で、位置座標算出済の対象物体に隣接する領域にある位置座標算出前の対象物体が前記カメラの視野内に入る所定のタイミングで処理し、その取得画像に基づいて行う前記位置座標算出工程を、該工程で座標算出する対象物体よりも位置決め順位が少なくとも１つ前の対象物体の前記位置決め移動工程と並列に処理することを特徴とする連続位置決め方法。
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