KR0165435B1 - 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법 - Google Patents

비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명은 카메라를 로봇팔의 모터 하우징에, 카메라 캘리브레이션용 지그를 로봇팔의 Z축에 각각 취부하는 단계; 상기 Z축 하부의 로봇 프레임의 표면상에 복수의 좌표점을 표시하는 단계;비젼 시스템에 의해 상기 복수의 좌표점에 대해 비젼 인식을 수행하는 단계; 상기 복수의 좌표점의 기준점으로부터 나머지 다른 점들까지의 거리를 각각 구하는 단계; 상기 구해진 거리를 이용하여 카메라 취부 상태가 로봇 좌표계와 일치되도록 카메라를 조정하는 단계; 및 상기 카메라 조정이 완료되면, 기준점을 제외한 나머지 좌표점들의 화소값을 이용하여 로봇에 대한 카메라 스케일값을 구하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명은 카메라 스케일 값을 화상인식장치를 이용하여 계산된 값을 사용하게 되므로, 카메라를 한층 정확하게 취부할 수 있는 장점이 있다.

Description

비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법
제1도는 종래 부품장착 로봇 시스템의 일예를 나타내 보인 개략적인 장치구성도.
제2도는 제1도의 시스템에 있어서, 카메라를 이동시키면서 화면의 각 부분에서의 지그를 위치를 촬상한 상태도.
제3도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 로봇 프레임 상에 복수의 좌표점을 표시한 것을 나타내 보인 상태도.
제4도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 카메라 세팅을 위해 표시한 5개의 좌표점의 위치상태도.
제5도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보전 방법에 있어서, 표시된 5개의 점을 동시에 비젼 인식시키는 상태도.
제6도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 카메라 조정 전의 표시된 점을 카메라로 촬상한 상태도.
제7도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 로봇 좌표계에 대한 기울기 이용하여 카메라를 조정하는 상태도.
제8도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 카메라 조정 후의 표시된 점을 카메라로 촬상한 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 31 : 로봇팔 12, 32 : 모터 하우징
13, 33 : 카메라 14, 35 : 캘리브레이션용 지그
15, 55 : 비젼 시스템 34 : Z축
36 : 백지 37 : 복수의 좌표점
본 발명은 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 관한 것으로서, 상세히는 QFP(Quad Flat Package) 운반용 트레이 상의 QFP의 위치를 보정하는 시스템에서 카메라 취부 및 조정이 용이하고 로봇에 대한 카메라의 정확한 스케일(scale)값을 쉽게 구할 수 있는 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 관한 것이다.
통상 반도체칩이나 기타 전자부품의 마운터(mouter)에는 헤드부를 이송시키기 위한 X-Y 로봇팔이 마련되어 있고, 상기 헤드부에는 칩부품을 흡착하여 기판 등에 장착하기 위한 노즐이 설치되어 있다. 또한, 헤드부의 소정 부위에는 노즐에 의한 부품 장착에 있어서 보다 정밀하게 부품을 장착시키기 위하여 카메라 및 조명장치 등이 설치되어 있다.
제1도는 종래 부품장착 로봇 시스템의 일예를 나타내 보인 개략적인 장치구성도이다.
이를 참조하면, 종래에는 QFP의 부품 검사 및 판정을 위해 로봇 시스템(10)에 비젼 시스템(15)을 전기적으로 접속하고, 로봇 좌표계와 카메라 좌표계를 일치시키기 위하여 도시된 것과 같이 카메라(13)를 로봇 시스템의 로봇팔(11)에 설치되어 있는 모터 하우징(12)에 설치한다. 그리고, 카메라의 취부된 상태 및 카메라의 화소(PIXEL) 변화에 대한 로봇의 좌표값 변화량(예컨대, 카메라의 화소가 X축방향 혹은 Y축 방향으로 1화소 변했을 때의 로봇 좌표값 변화량)을 측정하기 위해, 준비된 캘리브레이션(calibration)용 지그(jig:14)에 대해 로봇을 소정거리 이동시키면서 제2도에 도시된 것과 같이 화면에 5지점에서 지그(14)를 화상인식하게 된다. 그리고, 그렇게 해서 얻어진 카메라 좌표값을 이용하여 카메라의 스케일값을 구하는 한편, 카메라를 세팅하게 된다.
그런데, 종래의 이와 같은 방식은 카메라를 취부한 상태에서 카메라를 조정하게 되므로 카메라의 취부상태를 정확히 판단하기 어렵다. 또한, 카메라의 스케일값을 구하기 위해 로봇을 수동으로 소정 거리 만큼 이동시키면서 캘리브레이션용 지그를 화상인식하여 카메라의 좌표값을 입력받게 되므로, 후속 공정인 카메라 캘리브레이션을 진행함에 있어서 정확한 캘리브레이션 값을 구하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 카메라 취부 및 조정이 용이하고 로봇에 대한 카메라의 정확한 스케일 값을 쉽게 구할 수 있는 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 벙법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법은,
카메라를 로봇팔의 모터 하우징에, 카메라 캘리브레이션용 지그를 로봇팔의 Z축에 각각 취부하는 단계;
상기 Z축 하부의 로봇 프레임의 표면상에 복수의 좌표점을 표시하는 단계;
비젼 시스템에 의해 상기 복수의 좌표점에 대해 비젼 인식을 수행하는 단계;
상기 복수의 좌표점의 기준점으로부터 나머지 자른 점들까지의 거리를 각각 구하는 단계;
상기 구해진 거리를 이용하여 카메라 취부 상태가 로봇 좌표계와 일치되도록 카메라를 조정하는 단계; 및
상기 카메라 조정이 완료되면, 기준점을 제외한 나머지 좌표점들의 화소값을 이용하여 로봇에 대한 카메라 스케일값을 구하는 단계를 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.
이와같이 본 발명은 카메라 스케일 값을 화상인식장치를 이용하여 계산된 값을 사용하게 되므로, 카메라를 한층 정확하게 취부할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정 방법에 있어서, 로봇 프레임 상에 복수의 좌표점을 표시한 것을 나타내 보인 상태도이다.
본 발명의 방법을 수행하기 위해서는 도시된 바와 같이, 우선 카메라(33)를 로봇팔(31)의 모터 하우징(32)에 , 카메라 캘리브레이션용 지그(35)를 로봇팔의 Z축(34)에 각각 취부하게 된다. 그런 후, 상기 Z축(34) 하부의 로봇 프레임의 표면상에 백지(36)를 부착하고, 복수의 좌표점(37)을 표시하게 된다. 여기서, 이 복수의 좌표점은 Z축(34)의 연장선과 프레임이 만나는 지점에 1개의 점을 표시하여 기준점으로 잡고, 그 기준점을 중심으로 X축, Y축선 상에 각각 대칭적으로 2개씩, 모두 5개의 좌표점들을 표시하게 된다. 특히, 이 좌표점들은 제4도 도시된 것과 같이 중심부에 위치하는 기준점(P1)으로부터 X축선상의 좌표점 P4(또는 P5)까지의 거리와 기준점(P1)으로부터 Y축선상의 좌표점 P2(또는 P3)까지의 거리가 상호 동일한 거리값(ℓ)을 가지도록 위치한다.
한편, 상기와 같이 5개의 좌표점(P1~P5)의 표시가 완료되면, 제5도에서와 같이 비젼 시스템(55)에 의해 상기 5개의 좌표점(P1~P5)에 비젼 인식을 동시에 수행하게 된다. 이와 같이 해서 비젼 인식이 끝나면 각각의 좌표점에 대한 위치가 제6도와같이 카메라 화소값(X,Y)으로 비젼 시스템(55)의 모니터 상에 나타나게 된다. 그러면, 상기 화소값을 이용하여 기준점(P1)으로부터 나머지 다른 좌표점들(P2, P3, P4, P5)까지의 거리를 각각 구하게 된다. 즉, D1=P4-P1, D1'=P5-P1, D2=P2-P1, D2'=P3-P1과 같이 구해진다. 한편, D1-D1' 및 D2-D2'에 의해 카메라의 로봇 좌표계에 대한 기울기 θ1, θ2가 각각 구해지며, 그 기울기 θ1, θ2를 이용하여 제7도에서와 같이 카메라의 중심축선이 로봇 프레임에 수직이 되도록 조정한다. 그리고, 그와 같이 카메라 조정이 완료된 상태에서의 비젼 인식 상태는 제8도에 도시된 바와 같다. 즉, 제7도에서 카메라의 기울기를 조정하기 전의 기준점 P1과 Y축선상의 좌표점 P2 간의 거리 D1, 기준점 P1과 Y축선상의 좌표점 P3 간의 거리 D1'는 각각 상호 동일한 거리의 L1과 L1'로 조정된다. 이때, 물론 D2, D2'도 L2 L2'로 각각 조정된다.
여기서, 상기 θ1, θ2는 로봇 좌표계에 대한 카메라 좌표계의 회전량을 나타내며, 다음과 같은 식에 의해 구해질 수 있다.
θ1 = tan-1XC2-XC1)/(YC2-YC1)
θ2 = tan-1YC5-YC1)/(XC5-XC1)
한편, 상기와 같은 일련의 과정을 수회 반복 수행하여 카메라 취부 상태가 로봇 좌표계와 일치되도록 카메라를 조정하게 된다. 그렇게 해서 카메라 조정이 완료되면, 상기 기준점(P1)을 제외한 나머지 좌표점들(P2, P3, P4, P5)의 화소값을 아용하여 로봇에 대한 카메라 스케일 값을 구하게 된다. 이때, 카메라 스케일 값은 스케일 X값과 스케일 Y값으로 분리되어 나타나며, 다음과, 같은 식에 의해 구해진다.
스케일X = 로봇 이동거리 ×2/(L1+L1')
스케일Y = 로봇 이동거리 ×2/(L2+L2')
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보전방법은 카메라 스케일 값을 화상인식장치를 이용하여 계산된 값을 사용하게 되므로, 카메라를 한층 정확하게 취부할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 카메라를 로봇팔의 모터 하우징에, 카메라 캘리브레이션용 지그를 로봇팔의 Z축에 각각 취부하는 단계; 상기 Z축 하부의 로봇 프레임 표면상에 복수의 좌표점을 표시하는 단계; 지변 시스템에 의해 상기 복수의 좌표점에 대해 인식을 수행하는 단계; 상기 복수의 좌표점의 기준점으로부터나머지 다른 점들까지의 거리를 각각 구하는 단계; 상기 구해진 거리를 이용하여 카메라 취부 상태가 로봇 좌표계와 일치되도록 카메라를 조정하는 단계; 및 상기 카메라 조정이 완료되면, 기준점을 제외한 나머지 좌표점들의 화소값을 이용하여 로봇에 대한 카메라 스케일값을 구하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 좌표점은 z축의 연장선과 프레임이 만나는 지점과, 그지점(기준점)을 중심으로 x축, y축선 상에 각각 대칭적으로 2개소씩 표시되는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기준점으로부터 x축선상의 임의 좌표점까지의 거리와 기준점으로부터 y축선상의 임의의 좌표점까지의 거리는 상호 동일한 것을 특징으로 하는 비젼 시스템 카메라 취부 및 보정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카메라 스케일 값은 스케일X = 로봇 이동거리 ×2/(L1+L1') 스케일Y = 로봇 이동거리 ×2/(L2+L2') (여기서, L1, L1'는 기준점과 X축선상의 좌표점들 간의 거리이고, L2, L2'는 기준점과 Y축선상의 좌표점들 간의 거리이다.)의 식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 비젼 시스템의 카메라 취부 및 보정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011009108A2 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Universal Robotics, Inc. System and method for automatic calibration of stereo images
WO2021086108A1 (ko) * 2019-11-01 2021-05-06 주식회사 뉴로메카 로봇 비전 시스템을 위한 자동 캘리브레이션 방법 및 장치

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WO2011009108A3 (en) * 2009-07-17 2011-04-28 Universal Robotics, Inc. System and method for automatic calibration of stereo images
WO2021086108A1 (ko) * 2019-11-01 2021-05-06 주식회사 뉴로메카 로봇 비전 시스템을 위한 자동 캘리브레이션 방법 및 장치
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