JPH0989527A - 計測装置の演算パラメータ計測方法、および計測装置 - Google Patents
計測装置の演算パラメータ計測方法、および計測装置Info
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- JPH0989527A JPH0989527A JP24940395A JP24940395A JPH0989527A JP H0989527 A JPH0989527 A JP H0989527A JP 24940395 A JP24940395 A JP 24940395A JP 24940395 A JP24940395 A JP 24940395A JP H0989527 A JPH0989527 A JP H0989527A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測および計測結果の検証が簡単な計測装置
の演算パラメータ計測方法、および計測装置を提供す
る。 【解決手段】 制御装置５は、駆動装置１によって対象
物２をＸ軸およびＹ軸方向に既知の距離±Δｘ／２，±
Δｙ／２だけ移動させ、画像入力装置３および画像処理
装置４によって対象物２の移動後の位置を順次計測し記
憶する。次に制御装置５は、既知の距離±Δｘ／２，±
Δｙ／２と記憶した計測値とに基づいて、画像処理装置
４内の座標系から駆動装置１の座標系への座標変換係数
を演算する。
の演算パラメータ計測方法、および計測装置を提供す
る。 【解決手段】 制御装置５は、駆動装置１によって対象
物２をＸ軸およびＹ軸方向に既知の距離±Δｘ／２，±
Δｙ／２だけ移動させ、画像入力装置３および画像処理
装置４によって対象物２の移動後の位置を順次計測し記
憶する。次に制御装置５は、既知の距離±Δｘ／２，±
Δｙ／２と記憶した計測値とに基づいて、画像処理装置
４内の座標系から駆動装置１の座標系への座標変換係数
を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は計測装置の演算パ
ラメータ計測方法、および計測装置に関し、特に、対象
物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置において
演算制御手段の演算に必要なパラメータを計測する方
法、およびそのような計測方法が採用された計測装置に
関する。
ラメータ計測方法、および計測装置に関し、特に、対象
物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置において
演算制御手段の演算に必要なパラメータを計測する方
法、およびそのような計測方法が採用された計測装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、画像処理装置により対象物の
位置や寸法を検出し、さらに駆動装置を用いて対象物を
移動させることにより、対象物のアライメント、寸法の
計測、検査などを行なうアライメントシステムが知られ
ている（図１参照）。このようなアライメントシステム
は、たとえば液晶ガラス基板やプリント基板の高い位置
精度でのアライメント作業（位置合わせ作業）や精密な
寸法計測作業、検査作業に使用される。
位置や寸法を検出し、さらに駆動装置を用いて対象物を
移動させることにより、対象物のアライメント、寸法の
計測、検査などを行なうアライメントシステムが知られ
ている（図１参照）。このようなアライメントシステム
は、たとえば液晶ガラス基板やプリント基板の高い位置
精度でのアライメント作業（位置合わせ作業）や精密な
寸法計測作業、検査作業に使用される。
【０００３】ところで、このようなアライメントシステ
ムでは、実際に使用する前に、（１） 画像処理装置内
の座標系から駆動装置の座標系への座標変換に必要な係
数の計測、（２） 画像処理装置に入力される画像入力
装置の駆動装置上での取付位置の計測、（３） 画像入
力装置や駆動装置の非線形な歪み量の計測、を行なうこ
とが必要である。
ムでは、実際に使用する前に、（１） 画像処理装置内
の座標系から駆動装置の座標系への座標変換に必要な係
数の計測、（２） 画像処理装置に入力される画像入力
装置の駆動装置上での取付位置の計測、（３） 画像入
力装置や駆動装置の非線形な歪み量の計測、を行なうこ
とが必要である。
【０００４】これらの計測より求められるデータは、主
に対象物のアライメント作業に用いられる。つまり、
（１）で計測されるデータは画像処理装置の位置データ
を駆動装置の移動量に変換する際に必要とされる。
（２）で計測されるデータは対象物の回転方向に対する
アライメント移動量を算出する際に用いられる。（３）
で計測されるデータは、光学系や駆動装置の非線形歪み
がアライメント後の位置決め精度に及ぼす影響を軽減す
るために用いられる。
に対象物のアライメント作業に用いられる。つまり、
（１）で計測されるデータは画像処理装置の位置データ
を駆動装置の移動量に変換する際に必要とされる。
（２）で計測されるデータは対象物の回転方向に対する
アライメント移動量を算出する際に用いられる。（３）
で計測されるデータは、光学系や駆動装置の非線形歪み
がアライメント後の位置決め精度に及ぼす影響を軽減す
るために用いられる。
【０００５】なお、これらの計測データは、アライメン
ト作業のみではなく画像処理装置を利用した寸法計測や
対象物の形状の検査などの用途に応用することも可能で
ある。
ト作業のみではなく画像処理装置を利用した寸法計測や
対象物の形状の検査などの用途に応用することも可能で
ある。
【０００６】以下、従来の上記（１）〜（３）の計測方
法について説明する。 （１）の計測について 従来の、画像処理装置内の座標系から駆動装置の座標系
への座標変換に必要な係数の計測方法では、画像処理装
置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸に沿
った方向の寸法の倍率（ａ，ｂ）と、２つの座標系のな
す傾き角度θとを係数として各々を別々に計測してい
た。
法について説明する。 （１）の計測について 従来の、画像処理装置内の座標系から駆動装置の座標系
への座標変換に必要な係数の計測方法では、画像処理装
置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸に沿
った方向の寸法の倍率（ａ，ｂ）と、２つの座標系のな
す傾き角度θとを係数として各々を別々に計測してい
た。
【０００７】具体的には、図１０に示すように、既知の
寸法（横ｘ，縦ｙ）の対象物（物体）３０の画像を画像
処理装置に入力し、画像処理装置により得られる寸法情
報（横ｈ，縦ｖ）との比（ｘ／ｈ，ｙ／ｖ）を変換係数
（ａ，ｂ）として求めたり、図１１に示すように、光学
倍率を自由に変えられる光学系により既知の寸法の対象
物３０の画像を画像処理装置に入力し、画像処理装置に
より得られる寸法情報（ｈ，ｖ）が既知の寸法と一致す
るように光学系を調整したりしていた。
寸法（横ｘ，縦ｙ）の対象物（物体）３０の画像を画像
処理装置に入力し、画像処理装置により得られる寸法情
報（横ｈ，縦ｖ）との比（ｘ／ｈ，ｙ／ｖ）を変換係数
（ａ，ｂ）として求めたり、図１１に示すように、光学
倍率を自由に変えられる光学系により既知の寸法の対象
物３０の画像を画像処理装置に入力し、画像処理装置に
より得られる寸法情報（ｈ，ｖ）が既知の寸法と一致す
るように光学系を調整したりしていた。
【０００８】また、２つの座標系のなす傾き角度θの情
報を得るためには、図１２に示すように、駆動装置の座
標軸に平行となる対象物３１の画像を画像処理装置に入
力し、画像の傾きから画像処理装置の座標系の傾きを求
めたり、機械的に２つの座標系の傾きをなくすため駆動
装置の座標軸と平行となる対象物３１の画像を画像処理
装置に入力し光学系などの取付状態を２つの座標系が平
行になるように調整したりしていた。
報を得るためには、図１２に示すように、駆動装置の座
標軸に平行となる対象物３１の画像を画像処理装置に入
力し、画像の傾きから画像処理装置の座標系の傾きを求
めたり、機械的に２つの座標系の傾きをなくすため駆動
装置の座標軸と平行となる対象物３１の画像を画像処理
装置に入力し光学系などの取付状態を２つの座標系が平
行になるように調整したりしていた。
【０００９】（２）の計測について また、従来の画像入力装置の駆動装置上での取付位置の
計測方法では、装置の設計情報を基に取付位置を算出し
ていた。
計測方法では、装置の設計情報を基に取付位置を算出し
ていた。
【００１０】（３）の計測について また、従来の画像入力装置や駆動装置の非線形な歪み量
の計測方法では、それぞれ専用の計測機器を用いて、光
学装置の光学的な歪みの計測を行なったり、駆動装置の
機械的な位置決め精度の計測を行なっていた。
の計測方法では、それぞれ専用の計測機器を用いて、光
学装置の光学的な歪みの計測を行なったり、駆動装置の
機械的な位置決め精度の計測を行なっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上記
（１）〜（３）の計測方法には、以下の問題があった。
（１）〜（３）の計測方法には、以下の問題があった。
【００１２】（１）の計測について 従来の、画像処理装置内の座標系から駆動装置の座標系
への座標変換に必要な係数の計測方法には、変換係数
算出のための演算を行なう必要がある、得られた変換
係数を検証するのが困難である、光学倍率を変更する
ことにより撮像される範囲が調整の過程で変化する、
光学倍率を正確に調整することが難しい、取付状態を
精密に調整する必要があり、それに伴い調整機構が必要
となる（特に光学倍率が高くなるほど困難となる）、
それらの計測の大前提として光学系光軸と駆動装置軸と
を正確に直交させる必要があり、それに伴い調整機構が
必要となる、などの問題があった。
への座標変換に必要な係数の計測方法には、変換係数
算出のための演算を行なう必要がある、得られた変換
係数を検証するのが困難である、光学倍率を変更する
ことにより撮像される範囲が調整の過程で変化する、
光学倍率を正確に調整することが難しい、取付状態を
精密に調整する必要があり、それに伴い調整機構が必要
となる（特に光学倍率が高くなるほど困難となる）、
それらの計測の大前提として光学系光軸と駆動装置軸と
を正確に直交させる必要があり、それに伴い調整機構が
必要となる、などの問題があった。
【００１３】（２）の計測について また、従来の、画像入力装置の駆動装置上での取付位置
の計測方法には、設計上のデータから得られる位置と実
際の位置は一致しないのが普通であり、もし、設計上の
データから得られる位置と実際の位置を一致させようと
するなら、取付位置を精密に調整するための機構が必要
となる、という問題があった。
の計測方法には、設計上のデータから得られる位置と実
際の位置は一致しないのが普通であり、もし、設計上の
データから得られる位置と実際の位置を一致させようと
するなら、取付位置を精密に調整するための機構が必要
となる、という問題があった。
【００１４】（３）の計測について また、従来の、画像入力装置や駆動装置の非線形な歪み
量の計測方法では、計測のための特別な装置が別途必要
になり、その歪み量の影響を除去するためには光学的な
歪みがない光学系や高い位置決め精度を持つ駆動機構を
用いなければならない、という問題があった。
量の計測方法では、計測のための特別な装置が別途必要
になり、その歪み量の影響を除去するためには光学的な
歪みがない光学系や高い位置決め精度を持つ駆動機構を
用いなければならない、という問題があった。
【００１５】このように、従来の計測方法では、主に対
象物を固定した状態で計測を行ない、また、光学系など
の機械的な調整を行なっていた。したがって、計測に手
間を要し、計測結果の検証が難しかった。また、機械的
な調整が難しく、そのために特別な機構を設けなくては
ならなかった。
象物を固定した状態で計測を行ない、また、光学系など
の機械的な調整を行なっていた。したがって、計測に手
間を要し、計測結果の検証が難しかった。また、機械的
な調整が難しく、そのために特別な機構を設けなくては
ならなかった。
【００１６】それゆえに、この発明の主たる目的は、座
標変換係数などの計測および計測結果の検証が簡単で、
機械的な調整機構が不要な計測装置の演算パラメータ計
測方法、および計測装置を提供することである。
標変換係数などの計測および計測結果の検証が簡単で、
機械的な調整機構が不要な計測装置の演算パラメータ計
測方法、および計測装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の計測装
置の演算パラメータ計測方法、および計測装置では、駆
動手段によって対象物を既知の方向に既知の距離だけ移
動させ、その既知の方向および距離と画像処理手段の検
出出力から得られる対象物の移動方向および移動距離と
に基づいて、画像処理手段内の２次元座標系から駆動手
段の２次元座標系への座標変換に必要な係数を計測す
る。
置の演算パラメータ計測方法、および計測装置では、駆
動手段によって対象物を既知の方向に既知の距離だけ移
動させ、その既知の方向および距離と画像処理手段の検
出出力から得られる対象物の移動方向および移動距離と
に基づいて、画像処理手段内の２次元座標系から駆動手
段の２次元座標系への座標変換に必要な係数を計測す
る。
【００１８】したがって、この方法および装置では、対
象物を移動させて座標変換係数を計測するので、計測お
よび計測結果の検証が従来より簡単になり、機械的な調
整機構が不要となる。
象物を移動させて座標変換係数を計測するので、計測お
よび計測結果の検証が従来より簡単になり、機械的な調
整機構が不要となる。
【００１９】また、この発明の第２の計測装置の演算パ
ラメータ、および計測装置では、駆動手段によって対象
物を所定の角度だけ回転させ、その回転角度と画像処理
手段の検出出力から得られる対象物の移動方向および出
力距離とに基づいて、駆動手段の２次元座標系内におけ
る撮像手段の取付位置を計測する。
ラメータ、および計測装置では、駆動手段によって対象
物を所定の角度だけ回転させ、その回転角度と画像処理
手段の検出出力から得られる対象物の移動方向および出
力距離とに基づいて、駆動手段の２次元座標系内におけ
る撮像手段の取付位置を計測する。
【００２０】したがって、この方法および装置では、対
象物を移動させて駆動手段の２次元座標系内における撮
像手段の取付位置を計測するので、計測および計測結果
の検証が従来より簡単になり、機械的な調整機構が不要
となる。
象物を移動させて駆動手段の２次元座標系内における撮
像手段の取付位置を計測するので、計測および計測結果
の検証が従来より簡単になり、機械的な調整機構が不要
となる。
【００２１】また、この発明の第３の計測装置の演算パ
ラメータ計測方法、および計測装置では、駆動手段によ
って対象物を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、そ
の既知の方向および距離と画像処理手段の検出出力から
得られる対象物の移動方向および移動距離とに基づい
て、駆動手段および撮像手段の非線形な歪み量を計測す
る。
ラメータ計測方法、および計測装置では、駆動手段によ
って対象物を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、そ
の既知の方向および距離と画像処理手段の検出出力から
得られる対象物の移動方向および移動距離とに基づい
て、駆動手段および撮像手段の非線形な歪み量を計測す
る。
【００２２】したがって、この方法および装置では、対
象物を移動させて駆動手段および撮像手段の非線形な歪
み量を計測するので、計測および計測結果の検証が従来
より簡単になり、機械的な調整機構が不要となる。
象物を移動させて駆動手段および撮像手段の非線形な歪
み量を計測するので、計測および計測結果の検証が従来
より簡単になり、機械的な調整機構が不要となる。
【００２３】また、第１ないし第３の計測装置の演算パ
ラメータ計測方法、および計測装置を任意に組合せても
よい。
ラメータ計測方法、および計測装置を任意に組合せても
よい。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施の形態
によるアライメントシステムの構成を示すブロック図で
ある。図１において、このアライメントシステムは、駆
動装置１、画像入力装置３、画像処理装置４および制御
装置５を備える。駆動装置１は、制御装置５から出力さ
れた移動情報に従って、対象物２を水平面内（２次元座
標系内）の任意の位置に移動させ、回転させる。画像入
力装置３は、駆動装置１の上方のある位置に固定され、
対象物２を撮像するための光学系を備え、画像信号を出
力する。画像処理装置４は、画像入力装置３から出力さ
れた画像信号に基づいて、画像の位置情報を出力する。
制御装置５は、画像処理装置４から出力された位置情報
に基づいて、駆動装置１へ移動情報を出力する。
によるアライメントシステムの構成を示すブロック図で
ある。図１において、このアライメントシステムは、駆
動装置１、画像入力装置３、画像処理装置４および制御
装置５を備える。駆動装置１は、制御装置５から出力さ
れた移動情報に従って、対象物２を水平面内（２次元座
標系内）の任意の位置に移動させ、回転させる。画像入
力装置３は、駆動装置１の上方のある位置に固定され、
対象物２を撮像するための光学系を備え、画像信号を出
力する。画像処理装置４は、画像入力装置３から出力さ
れた画像信号に基づいて、画像の位置情報を出力する。
制御装置５は、画像処理装置４から出力された位置情報
に基づいて、駆動装置１へ移動情報を出力する。
【００２５】図２は、図１に示したアライメントシステ
ムの具体的な構成を例示する斜視図である。図２におい
て、このアライメントシステムは、図１の駆動装置１と
なるｘｙθテーブル６と、図１の画像入力装置３となる
ＣＣＤカメラ１０と、画像処理装置４と、図１の制御装
置５となるホストコンピュータ１１、アライメントコン
トローラ１２およびドライバユニット１３とを備える。
ムの具体的な構成を例示する斜視図である。図２におい
て、このアライメントシステムは、図１の駆動装置１と
なるｘｙθテーブル６と、図１の画像入力装置３となる
ＣＣＤカメラ１０と、画像処理装置４と、図１の制御装
置５となるホストコンピュータ１１、アライメントコン
トローラ１２およびドライバユニット１３とを備える。
【００２６】ｘｙθテーブル６は、固定台７と、固定台
７上に移動可能に設けられた移動テーブル８と、固定台
７の端部に固定された３つのアクチュエータ９とを含
む。対象物２は移動テーブル８上に載置される。アクチ
ュエータ９は、アライメントコントローラ１２およびド
ライバユニット１３の出力で制御され、移動テーブル８
をｘ軸およびｙ軸方向に平行移動させるとともに、任意
の座標を中心軸として移動テーブル８を回転させる。
７上に移動可能に設けられた移動テーブル８と、固定台
７の端部に固定された３つのアクチュエータ９とを含
む。対象物２は移動テーブル８上に載置される。アクチ
ュエータ９は、アライメントコントローラ１２およびド
ライバユニット１３の出力で制御され、移動テーブル８
をｘ軸およびｙ軸方向に平行移動させるとともに、任意
の座標を中心軸として移動テーブル８を回転させる。
【００２７】ＣＣＤカメラ１０は、ｘｙθテーブル６の
上方のある位置に固定され、２次元の輝度信号を順に電
気信号に変換して画像処理装置４へ出力する。画像処理
装置４は、ＣＣＤカメラ１０からの電気信号に基づいて
画像の位置情報を求め、その位置情報をホストコンピュ
ータ１１に与える。
上方のある位置に固定され、２次元の輝度信号を順に電
気信号に変換して画像処理装置４へ出力する。画像処理
装置４は、ＣＣＤカメラ１０からの電気信号に基づいて
画像の位置情報を求め、その位置情報をホストコンピュ
ータ１１に与える。
【００２８】ホストコンピュータ１１は、システム全体
を制御し、情報の処理を行なう。アライメントコントロ
ーラ１１およびドライバユニット１３は、ホストコンピ
ュータ１１によって制御され、ｘｙθテーブル６のアク
チュエータ９を駆動させる。
を制御し、情報の処理を行なう。アライメントコントロ
ーラ１１およびドライバユニット１３は、ホストコンピ
ュータ１１によって制御され、ｘｙθテーブル６のアク
チュエータ９を駆動させる。
【００２９】以下、このアライメントシステムにおける
上記（１）〜（３）の計測について説明する。計測用の
プログラムは、図１の制御装置５（図２ではホストコン
ピュータ１１）内に格納されている。
上記（１）〜（３）の計測について説明する。計測用の
プログラムは、図１の制御装置５（図２ではホストコン
ピュータ１１）内に格納されている。
【００３０】（１）の計測について 図３は、画像処理装置４内の座標系から駆動装置１の座
標系への座標変換の係数の計測方法を説明するための説
明図、図４はその計測方法を示すタイムチャートであ
る。
標系への座標変換の係数の計測方法を説明するための説
明図、図４はその計測方法を示すタイムチャートであ
る。
【００３１】図３において、駆動装置１の座標系はＸ軸
Ｙ軸方向であり、画像処理装置４内の座標系はＨ軸Ｖ軸
方向である。また、Ｈ軸方向からＸ軸方向になす角度を
θとする。
Ｙ軸方向であり、画像処理装置４内の座標系はＨ軸Ｖ軸
方向である。また、Ｈ軸方向からＸ軸方向になす角度を
θとする。
【００３２】一般に画像処理装置４内の座標系から駆動
装置１の座標系への座標変換は行列式により以下のよう
に表わされる。
装置１の座標系への座標変換は行列式により以下のよう
に表わされる。
【００３３】
【数１】
【００３４】行列式により表わされる１番目の座標変換
の行列要素は−θ°の回転移動を意味しており、画像処
理装置４内の座標系の軸と駆動装置１の座標系の軸との
なす傾き分を座標変換する。２番目の座標変換の行列要
素はそれぞれの軸に沿った比例倍を意味しており、２つ
の座標系の２つの軸それぞれの単位長さの比を係数とし
て座標変換する。３番目の座標変換の行列要素はＶ軸の
向きを反転しＹ軸の方向と一致させる座標変換を意味し
ている。
の行列要素は−θ°の回転移動を意味しており、画像処
理装置４内の座標系の軸と駆動装置１の座標系の軸との
なす傾き分を座標変換する。２番目の座標変換の行列要
素はそれぞれの軸に沿った比例倍を意味しており、２つ
の座標系の２つの軸それぞれの単位長さの比を係数とし
て座標変換する。３番目の座標変換の行列要素はＶ軸の
向きを反転しＹ軸の方向と一致させる座標変換を意味し
ている。
【００３５】３つの座標変換を合成した座標変換が画像
処理装置４内の座標系から駆動装置１の座標系への座標
変換であり、それらの行列要素をα，β，γ，δとし、
これらを変換マトリックスの要素と呼ぶことにする。
処理装置４内の座標系から駆動装置１の座標系への座標
変換であり、それらの行列要素をα，β，γ，δとし、
これらを変換マトリックスの要素と呼ぶことにする。
【００３６】座標変換係数の計測においては、まず作業
者は、制御装置５（図２ではホストコンピュータ１１）
を用いてシステムを座標変換係数計測モードに設定す
る。次いで、作業者は、対象物２上の測定点２ａ（たと
えば液晶ガラス基板の位置合わせマーク）は画像処理装
置４で座標計測が可能な範囲で移動しなくはならないた
め、Ｘ軸に沿った適当な移動量Δｘと、Ｙ軸に沿った適
当な移動量Δｙとを制御装置５に入力する。ただし、制
御装置５が元々の画像の位置と光学系の倍率などから移
動量Δｘ，Δｙを概算し自動的に設定するようにプログ
ラムすることも可能である。
者は、制御装置５（図２ではホストコンピュータ１１）
を用いてシステムを座標変換係数計測モードに設定す
る。次いで、作業者は、対象物２上の測定点２ａ（たと
えば液晶ガラス基板の位置合わせマーク）は画像処理装
置４で座標計測が可能な範囲で移動しなくはならないた
め、Ｘ軸に沿った適当な移動量Δｘと、Ｙ軸に沿った適
当な移動量Δｙとを制御装置５に入力する。ただし、制
御装置５が元々の画像の位置と光学系の倍率などから移
動量Δｘ，Δｙを概算し自動的に設定するようにプログ
ラムすることも可能である。
【００３７】移動量Δｘ，Δｙが入力されると、制御装
置５は、座標変換係数の計測を自動的に行なう。すなわ
ち、制御装置５は、ステップＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７に
おいて原点（０，０）から（＋Δｘ／２，０），（−Δ
ｘ／２，０），（０，＋Δｙ／２），（０，−Δｙ／
２）へと駆動装置１で対象物２を順次移動させ、ステッ
プＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８において移動後の測定点２ａ
の位置（ｃ，ｄ），（ｅ，ｆ），（ｇ，ｈ），（ｉ，
ｊ）を画像処理装置４で計測し記憶していく。このとき
計測される位置は画像処理装置４内の座標系上の座標値
となる。
置５は、座標変換係数の計測を自動的に行なう。すなわ
ち、制御装置５は、ステップＳ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７に
おいて原点（０，０）から（＋Δｘ／２，０），（−Δ
ｘ／２，０），（０，＋Δｙ／２），（０，−Δｙ／
２）へと駆動装置１で対象物２を順次移動させ、ステッ
プＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８において移動後の測定点２ａ
の位置（ｃ，ｄ），（ｅ，ｆ），（ｇ，ｈ），（ｉ，
ｊ）を画像処理装置４で計測し記憶していく。このとき
計測される位置は画像処理装置４内の座標系上の座標値
となる。
【００３８】最後に、制御装置５は、ステップＳ９にお
いて４つの座標値を用い次の式を用いて変換マトリック
スの要素を算出する。
いて４つの座標値を用い次の式を用いて変換マトリック
スの要素を算出する。
【００３９】α＝ｎΔＸ／Ｄ，β＝−ｍΔＸ／Ｄ，γ＝
−ｌΔＹ／Ｄ，Δ＝ｋΔＹ／Ｄ ただし、Ｄ＝ｋｎ−ｌｍ≠０，ｋ＝ｃ−ｅ，ｌ＝ｄ−
ｆ，ｍ＝ｇ−ｉ，ｎ＝ｈ−ｊである。
−ｌΔＹ／Ｄ，Δ＝ｋΔＹ／Ｄ ただし、Ｄ＝ｋｎ−ｌｍ≠０，ｋ＝ｃ−ｅ，ｌ＝ｄ−
ｆ，ｍ＝ｇ−ｉ，ｎ＝ｈ−ｊである。
【００４０】以上の手順により、画像処理装置４内の座
標系から駆動装置２の座標系への座標変換マトリックス
の要素が求められる。
標系から駆動装置２の座標系への座標変換マトリックス
の要素が求められる。
【００４１】なお、変換マトリックスの要素値からさら
に２つの座標系の傾きθと座標軸の倍率ａ，ｂを以下の
式により算出することが可能である。
に２つの座標系の傾きθと座標軸の倍率ａ，ｂを以下の
式により算出することが可能である。
【００４２】θ1 ＝ｔａｎ-1（−γ／α），θ2 ＝ｔａ
ｎ-1（＋β／Δ） ａ＝α／ｃｏｓθ＝−γ／ｓｉｎθ，ｂ＝−Δ／ｃｏｓ
θ＝−β／ｓｉｎθ ａ2 ＝α2 ＋γ2 ，ｂ2 ＝β2 ＋Δ2 ここで、傾きθはθ1 ，θ2 の２通りの算出方法があ
り、理論的にはどちらの値も一致するのであるが、位置
計測の計測誤差の影響により一致しない場合がある。実
際にはアークタンジェントの分母の数値の絶対値が大き
い値の方が誤差の影響を受けにくい。また、倍率ａ，ｂ
も同様に位置計測誤差の影響を受けやすい場合がある。
ｎ-1（＋β／Δ） ａ＝α／ｃｏｓθ＝−γ／ｓｉｎθ，ｂ＝−Δ／ｃｏｓ
θ＝−β／ｓｉｎθ ａ2 ＝α2 ＋γ2 ，ｂ2 ＝β2 ＋Δ2 ここで、傾きθはθ1 ，θ2 の２通りの算出方法があ
り、理論的にはどちらの値も一致するのであるが、位置
計測の計測誤差の影響により一致しない場合がある。実
際にはアークタンジェントの分母の数値の絶対値が大き
い値の方が誤差の影響を受けにくい。また、倍率ａ，ｂ
も同様に位置計測誤差の影響を受けやすい場合がある。
【００４３】（２）の計測について 図５は、画像入力装置３の駆動装置１上での取付位置の
計測方法を説明するための説明図、図６はその計測方法
を示すタイムチャートである。
計測方法を説明するための説明図、図６はその計測方法
を示すタイムチャートである。
【００４４】この計測では、まず作業者が、制御装置５
を用いてシステムを取付位置計測モードに設定し制御装
置５に回転角Δθを入力する。Δθだけ対象物２を回転
移動させたとき画像処理装置４でその位置を検出できな
くてはならないので、Δθの値はそのことを考慮して設
定する。ただし、制御装置５が画像の位置の情報と回転
角との関係からΔθの値を自動的に設定するようにプロ
グラムすることも可能である。
を用いてシステムを取付位置計測モードに設定し制御装
置５に回転角Δθを入力する。Δθだけ対象物２を回転
移動させたとき画像処理装置４でその位置を検出できな
くてはならないので、Δθの値はそのことを考慮して設
定する。ただし、制御装置５が画像の位置の情報と回転
角との関係からΔθの値を自動的に設定するようにプロ
グラムすることも可能である。
【００４５】回転角Δθが入力されると、制御装置５
は、取付位置の計測を自動的に行なう。すなわち、制御
装置５は、ステップＳ１１において対象物２上の測定点
２ａの現在地Ａ（Ａx ，Ａy ）を画像処理装置４で計測
し、記憶する。次いで、制御装置５は、ステップＳ１２
において駆動装置１で対象物２をΔθだけ回転移動さ
せ、ステップＳ１３において対象物２上の測定点２ａの
移動後の位置Ｂ（Ｂx ，Ｂ y ）を計測し、記憶する。
は、取付位置の計測を自動的に行なう。すなわち、制御
装置５は、ステップＳ１１において対象物２上の測定点
２ａの現在地Ａ（Ａx ，Ａy ）を画像処理装置４で計測
し、記憶する。次いで、制御装置５は、ステップＳ１２
において駆動装置１で対象物２をΔθだけ回転移動さ
せ、ステップＳ１３において対象物２上の測定点２ａの
移動後の位置Ｂ（Ｂx ，Ｂ y ）を計測し、記憶する。
【００４６】最後に、制御装置５は、ステップＳ１４に
おいて２つの位置情報を用いて画像入力装置３の取付位
置を次の方法で算出する。
おいて２つの位置情報を用いて画像入力装置３の取付位
置を次の方法で算出する。
【００４７】点Ａ，Ｂは回転の中心点Ｏ（図２ではｘｙ
θテーブル６の移動テーブル８の中心点）を中心とする
同じ円周上に存在するので、点Ｏは線分ＡＢの垂直二等
分線上に存在する。この垂直二等分線をＬとし、ＬのＸ
軸とのなす角度をθとすると、点Ａの座標は次の式で表
わされる。
θテーブル６の移動テーブル８の中心点）を中心とする
同じ円周上に存在するので、点Ｏは線分ＡＢの垂直二等
分線上に存在する。この垂直二等分線をＬとし、ＬのＸ
軸とのなす角度をθとすると、点Ａの座標は次の式で表
わされる。
【００４８】Ａx ＝Ｒ・ｃｏｓ（θ−Δθ／２），Ａy
＝Ｒ・ｓｉｎ（θ−Δθ／２）…（式１） また点Ｏから点Ａまでの距離Ｒは、
＝Ｒ・ｓｉｎ（θ−Δθ／２）…（式１） また点Ｏから点Ａまでの距離Ｒは、
【００４９】
【数２】
【００５０】となる。ここで、Δｘ，Δｙは、対象物２
をΔθだけ回転移動させた際の位置の変動量である。
をΔθだけ回転移動させた際の位置の変動量である。
【００５１】次に、この位置の変動量を駆動装置１の座
標系のデータに変換する。距離Ｒを上式１に代入するこ
とにより点Ａの座標は次式で求められる。
標系のデータに変換する。距離Ｒを上式１に代入するこ
とにより点Ａの座標は次式で求められる。
【００５２】
【数３】
【００５３】ここで、θの値はΔｘ，Δｙより容易に算
出可能である。また、回転移動量ΔθとΔｘ，Δｙから
回転中心を原点とする点Ａの座標が求められる。回転中
心は駆動装置１上の既知の点なので、点Ａの駆動装置１
上での座標すなわち画像入力装置３の取付位置が算出さ
れる。
出可能である。また、回転移動量ΔθとΔｘ，Δｙから
回転中心を原点とする点Ａの座標が求められる。回転中
心は駆動装置１上の既知の点なので、点Ａの駆動装置１
上での座標すなわち画像入力装置３の取付位置が算出さ
れる。
【００５４】（３）の計測について 図７は、画像入力装置３や駆動装置１の非線形な歪み量
（以下、補正量と称す）の計測方法を説明するための説
明図、図８はその計測方法を示すタイムチャートであ
る。
（以下、補正量と称す）の計測方法を説明するための説
明図、図８はその計測方法を示すタイムチャートであ
る。
【００５５】補正量は、対象物２をある既知の量（Δ
ｘ，Δｙ）だけ駆動装置１で移動させたときに、移動前
と移動後の画像処理装置４の位置の情報より計測される
移動量と既知の量（Δｘ，Δｙ）の差を求めることによ
り計測される。
ｘ，Δｙ）だけ駆動装置１で移動させたときに、移動前
と移動後の画像処理装置４の位置の情報より計測される
移動量と既知の量（Δｘ，Δｙ）の差を求めることによ
り計測される。
【００５６】この計測では、まず作業者が、制御装置５
を用いてシステムを補正量計測モードに設定し、次い
で、移動量（Δｘ，Δｙ）すなわち補正量を計測したい
位置を入力する。この量を適当に変えながら多数点の計
測を行なえば、図９に示すような位置と補正量の関係の
グラフを得ることができる。このグラフにおいて、補正
量の大きさは実際の値を１０倍して示されている。
を用いてシステムを補正量計測モードに設定し、次い
で、移動量（Δｘ，Δｙ）すなわち補正量を計測したい
位置を入力する。この量を適当に変えながら多数点の計
測を行なえば、図９に示すような位置と補正量の関係の
グラフを得ることができる。このグラフにおいて、補正
量の大きさは実際の値を１０倍して示されている。
【００５７】移動量（Δｘ，Δｙ）が入力されると、ま
ず制御装置５は、ステップＳ２１において対象物２を移
動させないで対象物２の測定点２ａの位置を計測する。
この位置Ａ（Ａx ，Ａy ）が基準（原点）となる。次
に、制御装置５は、ステップＳ２２において駆動装置１
を（Δｘ，Δｙ）だけ移動させ、移動後の対象物２の測
定点２ａの位置Ｂ（Ｂx ，Ｂy ）を計測する。
ず制御装置５は、ステップＳ２１において対象物２を移
動させないで対象物２の測定点２ａの位置を計測する。
この位置Ａ（Ａx ，Ａy ）が基準（原点）となる。次
に、制御装置５は、ステップＳ２２において駆動装置１
を（Δｘ，Δｙ）だけ移動させ、移動後の対象物２の測
定点２ａの位置Ｂ（Ｂx ，Ｂy ）を計測する。
【００５８】最後に、制御装置５は、ステップＳ２４に
おいて位置情報（Ａx ，Ａy ），（Ｂx ，Ｂy ）から補
正量Ｃ（ｘ，ｙ）を次式で求める。
おいて位置情報（Ａx ，Ａy ），（Ｂx ，Ｂy ）から補
正量Ｃ（ｘ，ｙ）を次式で求める。
【００５９】 ｘ＝Δｘ−（Ｂx −Ａx ），ｙ＝Δｙ−（Ｂy −Ａy ） 対象物２の測定点２ａの位置を計測したとき、その位置
に対する補正量が予め計測されていればそのまま計測デ
ータに補正データを加えれば、非線形歪みの影響を除去
した計測結果が得られる。
に対する補正量が予め計測されていればそのまま計測デ
ータに補正データを加えれば、非線形歪みの影響を除去
した計測結果が得られる。
【００６０】もし、その位置に対する補正量が予め計測
されていない場合は、予め計測されている補正量の中か
らその位置に最近接する位置に対する補正量を利用した
り、その近傍の補正量を利用して補正量の推定値を算出
し補正量として加える方法がある。
されていない場合は、予め計測されている補正量の中か
らその位置に最近接する位置に対する補正量を利用した
り、その近傍の補正量を利用して補正量の推定値を算出
し補正量として加える方法がある。
【００６１】この実施の形態では、制御装置４の内部に
座標変換係数などの計測手順をプログラミングしたの
で、従来に比べ計測を短時間で終えることができ、かつ
繰り返し計測を行なってその統計データをとることによ
り計測結果の検証も容易に行なうことができる。
座標変換係数などの計測手順をプログラミングしたの
で、従来に比べ計測を短時間で終えることができ、かつ
繰り返し計測を行なってその統計データをとることによ
り計測結果の検証も容易に行なうことができる。
【００６２】また、従来必要不可欠であった機械的な微
調整を行なわなくてもよいので、そのための特別な機構
を設ける必要がない。
調整を行なわなくてもよいので、そのための特別な機構
を設ける必要がない。
【００６３】また、座標変換係数などの計測はアライメ
ントを行なう際に必要不可欠な計測であるため、アライ
メント作業の段取り替えが容易に行なえるようになる。
ントを行なう際に必要不可欠な計測であるため、アライ
メント作業の段取り替えが容易に行なえるようになる。
【図１】この発明の一実施の形態によるアライメントシ
ステムの構成を示すブロック図である。
ステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したアライメントシステムの具体的な
構成を例示する斜視図である。
構成を例示する斜視図である。
【図３】図１に示したアライメントシステムにおける座
標変換係数の計測方法を説明するための説明図である。
標変換係数の計測方法を説明するための説明図である。
【図４】図３で説明した座標変換係数の計測方法のフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】図１に示したアライメントシステムにおける画
像入力装置の取付位置の計測方法を説明するための説明
図である。
像入力装置の取付位置の計測方法を説明するための説明
図である。
【図６】図５で説明した画像入力装置の取付位置の計測
方法のフローチャートである。
方法のフローチャートである。
【図７】図１に示したアライメントシステムにおける補
正量の計測方法を説明するための説明図である。
正量の計測方法を説明するための説明図である。
【図８】図７で説明した補正量の計測方法のフローチャ
ートである。
ートである。
【図９】図７で説明した方法で計測した補正量を例示す
る図である。
る図である。
【図１０】従来のアライメントシステムにおける画像処
理装置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸
に沿った方向の寸法の倍率を計測する方法を説明するた
めの説明図である。
理装置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸
に沿った方向の寸法の倍率を計測する方法を説明するた
めの説明図である。
【図１１】従来のアライメントシステムにおける画像処
理装置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸
に沿った方向の寸法を一致させる方法を説明するための
説明図である。
理装置内の座標系の座標軸と駆動装置の座標系の座標軸
に沿った方向の寸法を一致させる方法を説明するための
説明図である。
【図１２】従来のアライメントシステムにおける画像処
理装置内の座標系と駆動装置の座標系とがなす傾き角度
を計測する方法を説明するための説明図である。
理装置内の座標系と駆動装置の座標系とがなす傾き角度
を計測する方法を説明するための説明図である。
１ 駆動装置 ２，３０，３１ 対象物 ３ 画像入力装置 ４ 画像処理装置 ５ 制御装置 ６ ｘｙθテーブル １０ ＣＣＤカメラ １１ ホストコンピュータ １２ アライメントコントローラ １３ ドライバユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ 21/68 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ // Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｗ
Claims (10)
- 【請求項１】 対象物を２次元座標系内で平行移動およ
び回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、前記演算制御手段の演算に必要なパラメータ
を計測する方法であって、 前記駆動手段によって前記対象物を既知の方向に既知の
距離だけ移動させ、その既知の方向および距離と前記画
像処理手段の検出出力から得られる前記対象物の移動方
向および移動距離とに基づいて、前記画像処理手段内の
２次元座標系から前記駆動手段の２次元座標系への座標
変換に必要な係数を計測することを特徴とする、計測装
置の演算パラメータ計測方法。 - 【請求項２】 対象物を２次元座標系内で平行移動およ
び回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、前記演算制御手段の演算に必要なパラメータ
を計測する方法であって、 前記駆動手段によって前記対象物を所定の角度だけ回転
させ、その回転角度と前記画像処理手段の検出出力から
得られる前記対象物の移動方向および移動距離とに基づ
いて、前記撮像手段の前記駆動手段の２次元座標系内に
おける取付位置を計測することを特徴とする、計測装置
の演算パラメータ計測方法。 - 【請求項３】 さらに、前記駆動手段によって前記対象
物を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、その既知の
方向および距離と前記画像処理手段の検出出力から得ら
れる前記対象物の移動方向および移動距離とに基づい
て、前記画像処理手段内の２次元座標系から前記駆動手
段の２次元座標系への座標変換に必要な係数を計測する
ことを特徴とする、請求項２に記載の計測装置の演算パ
ラメータ計測方法。 - 【請求項４】 さらに、前記駆動手段によって前記対象
物を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、その既知の
方向および距離と前記画像処理手段の検出出力から得ら
れる前記対象物の移動方向および移動距離とに基づい
て、前記駆動手段および前記撮像手段の非線形な歪み量
を計測することを特徴とする、請求項１ないし３のいず
れかに記載の計測装置の演算パラメータ計測方法。 - 【請求項５】 対象物を２次元座標系内で平行移動およ
び回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、前記演算制御手段の演算に必要なパラメータ
を計測する方法であって、 前記駆動手段によって前記対象物を既知の方向に既知の
距離だけ移動させ、その既知の方向および距離と前記画
像処理手段の検出出力から得られる前記対象物の移動方
向および移動距離とに基づいて、前記駆動手段および前
記撮像手段の非線形な歪み量を計測することを特徴とす
る、計測装置の演算パラメータ計測方法。 - 【請求項６】 対象物を２次元座標系内で平行移動およ
び回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、 前記演算制御手段は、前記駆動手段によって前記対象物
を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、その既知の方
向および距離と前記画像処理手段の検出出力から得られ
る前記対象物の移動方向および移動距離とに基づいて、
前記画像処理手段内の２次元座標系から前記駆動手段の
２次元座標系への座標変換に必要な係数を計測すること
を特徴とする、計測装置。 - 【請求項７】 対象物を２次元座標系内で平行移動およ
び回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、 前記演算制御手段は、前記駆動手段によって前記対象物
を所定の角度だけ回転させ、その回転角度と前記画像処
理手段の検出出力から得られる前記対象物の移動方向お
よび移動距離とに基づいて、前記撮像手段の前記駆動手
段の２次元座標系内における取付位置を計測することを
特徴とする、計測装置。 - 【請求項８】 前記演算制御手段は、さらに、前記駆動
手段によって前記対象物を所定の角度だけ回転させ、そ
の回転角度と前記画像処理手段の検出出力から得られる
前記対象物の移動方向および移動距離とに基づいて、前
記撮像手段の前記駆動手段の２次元座標系内における取
付位置を計測することを特徴とする、請求項７に記載の
計測装置。 - 【請求項９】 前記演算制御手段は、さらに、前記駆動
手段によって前記対象物を既知の方向に既知の距離だけ
移動させ、その既知の方向および距離と前記画像処理手
段の検出出力から得られる前記対象物の移動方向および
移動距離とに基づいて、前記駆動手段および前記撮像手
段の非線形な歪み量を計測することを特徴とする、請求
項６ないし８のいずれかに記載の計測装置。 - 【請求項１０】 対象物を２次元座標系内で平行移動お
よび回転させるための駆動手段、 前記対象物を撮像するための撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力に基づいて、前記対象物の２次
元座標系内における位置を検出するための画像処理手
段、および前記画像処理手段の検出出力に基づいて演算
処理を行なうとともに前記各手段を制御する演算制御手
段を備え、 前記対象物の位置、寸法、面積などを計測する計測装置
において、 前記演算制御手段は、前記駆動手段によって前記対象物
を既知の方向に既知の距離だけ移動させ、その既知の方
向および距離と前記画像処理手段の検出出力から得られ
る前記対象物の移動方向および移動距離とに基づいて、
前記駆動手段および前記撮像手段の非線形な歪み量を計
測することを特徴とする、計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24940395A JP3614529B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 計測装置の演算パラメータ計測方法、および計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24940395A JP3614529B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 計測装置の演算パラメータ計測方法、および計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989527A true JPH0989527A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3614529B2 JP3614529B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=17192469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24940395A Expired - Lifetime JP3614529B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 計測装置の演算パラメータ計測方法、および計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3614529B2 (ja) |
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- 1995-09-27 JP JP24940395A patent/JP3614529B2/ja not_active Expired - Lifetime
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