KR100490171B1 - 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함 검사방법 - Google Patents

Abstract

복수의 라인 스캔 카메라에서 얻어진 결함의 위치를 글라스의 특정 원점을 기준으로 변환하는 매핑에 의해 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함을 검사하는 방법이 개시된다. 본 발명의 방법에서는, 일반적인 검사장치에서 대상물인 글라스의 운동과 라인 스캔 카메라, 리뷰 카메라의 운동에 대한 기하학적 수학모델을 사용하였기 때문에 다른 검사장치로의 포팅이 용이하고 실시간으로 리뷰 카메라나 라인 카메라의 위치를 출력할 수 있다.

Description

평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함 검사방법 {Method for inspecting defects on glass panel for use in flat panel display}

본 발명은 평판 디스플레이 장치의 제조에 사용되는 패턴 검사 장치에 적용되는 기술에 관한 것으로, 특히, 패턴 검사 장치에 포함된 복수 개의 라인 카메라와 하나 이상의 리뷰 카메라를 사용하여 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널 위의 결함을 검사하는 방법에 관한 것이다.

상기 패턴 검사장치에는 라인 카메라(line camera)와 리뷰 카메라(review camera)가 포함되어 있는데, 라인 카메라는 글라스 영역을 스캔하여 결함을 검출하고, 리뷰 카메라는 검출된 결함을 자세히 확인하거나 이를 결함 데이터로 만들어 그 좌표를 전달하는 역할을 각각 수행한다. 더 상세하게는, 우선, 글라스가 올려져 있는 스캔축이 일정한 속도로 이동하고, 이 때 라인 카메라가 이미지를 스캔한 후에 결함처리를 한 후 결함의 좌표를 카메라 좌표로 보낸다. 검사장치는 이 좌표와 검사장치의 고유 좌표 및 파라미터를 사용하여 이동할 서보(servo)값을 계산한 후에 리뷰 카메라를 그 위치로 보내 결함에 대한 확인을 한다. 이 때, 라인 카메라로부터의 결함 좌표 데이터를 리뷰 카메라로 가서 확인하려면 두 개의 카메라 사이에 위치에 대한 매핑 알고리즘(mapping algorithm)이 필요하다.

도 1은 종래기술에 따른 매핑 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 종래기술의 방법에서는, 리뷰 카메라의 위치와 각 라인 카메라의 상대 위치를 지정함으로써 매핑을 이루어 왔다. 스캔의 시작위치와 카메라의 오프셋(offset), 라인 카메라의 위치와 리뷰 위치의 상대적 위치를 사용하여 결함위치를 찾아가는 리뷰 카메라의 서보값을 계산한다. 이를 식으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.

여기에서, 은 리뷰카메라의 서보좌표계를 글라스 기준 좌표계로 변환하는 변환행렬이고,

은 리뷰카메라가 r의 위치에 있을때 리뷰카메라의 위치를 서보 좌표계로 표현한 위치벡터이고,

은 첫번째 라인카메라의 기준점로부터 리뷰카메라의 기준점의 위치를 글라스좌표계로 표현한 위치벡터이고,

은 첫번째 라인카메라의 기준점으로부터 n번째 라인카메라의 기준점의 위치를 글라스 좌표계로 표현한 위치벡터이고,

은 특정 스캔시 특정 라인카메라에서 위치를 표현하는 좌표계를 글라스 기준 좌표계로 변환하는 변환행렬이고,

은 결함의 좌표를 특정 스캔시 특정 카메라의 좌표계로 표현한 위치벡터이다.

특히, 와 의 값은 임의의 초기값에서 조금씩 값을 변경하여서 찾아진, 결함과 리뷰 위치가 일치하게 하는 값으로서 실험적으로 결정한다.

이후, 리뷰 위치를 글라스 좌표계로 변환, 즉 각 결함의 좌표를 글라스 좌표계로 변환하기 위해서는 아래의 수학식 2를 이용한다.

여기에서, 는 특정 결함의 위치를 글라스 좌표계로 표현한 위치벡터이고,

는 리뷰카메라의 서보 원점로부터 글라스 원점의 위치를 글라스 좌표계로 표현한 위치벡터이다.

특히, 는 사용자가 실험적으로 얻어야하는 값으로서 시행착오방식(trial and error)으로 찾아야 한다.

위의 방법이 종래기술에서 사용하고 있는 일반적인 알고리즘이다. 그런데, 이 방법에서는 사용자가 및 라는 값을 설정해야 한다. 이 값들은 검사장치의 기계구조가 어떻게 되어있는가에 의존하는 값들로서 시행착오방식으로 찾는다. 하지만 초기값을 알기가 어려우며, 알려면 기계의 구조를 알고 있어야 한다. 또한, 리뷰 카메라가 꼭 있어야 결함의 정확한 위치를 계산할 수 있다.

한편, 검사장치의 특성 상 장입된 글라스를 정렬(align)하는 과정이 선행되는데, 이 때마다 조금씩 글라스가 움직여서 틀어지게 된다. 이러한 틀어짐을 보정하기 위해서는 별도의 알고리즘이 필요하다.

만약 검사의 시작 위치가 바뀌게 되면 값도 바뀌게 된다. 따라서, 바뀐 시작 위치에 맞춰서 값을 변경해야 한다. 또한, 글라스의 원점이 이동하게 되면, 도 바뀐다. 따라서, 값을 글라스의 이동만큼 변경시켜야 한다.

한편, 상기 방법에서는, 카메라 좌표계로 표현된 결함의 좌표를 글라스 좌표를 기준으로 변환할때 리뷰카메라 변환 파라미터가 필요하다. 즉 라인 카메라와 관계없는 , , 을 알아야만 결함좌표를 글라스 좌표계로 표현할 수 있다. 즉 독립적인 검사 유닛의 파라미터들이 서로 섞여 있기 때문에 프로그램 개발시 모듈화 하기 어려워 소프트웨어가 복잡하게 된다.

정리하자면, 종래기술의 방법에서는, 리뷰 카메라의 위치와 각 라인 카메라의 상대위치를 지정함으로써 매핑을 이루어 왔다. 이 방법의 원리는 간단하지만, 상대위치의 초기값을 설정하기 어렵고, 다시 검출된 결함을 글라스 좌표로 변환하기 위해서는 리뷰 위치와 글라스 원점 사이의 변환값이 필요하다. 따라서, 종래기술의 방법은 다음과 같은 문제점들을 갖는다.

첫째, 스캔의 시작 위치가 바뀌는 것에 대해 보정을 하지 못한다.

둘째, 파라미터의 초기값을 알기 어렵다.

셋째, 라인 카메라의 결함 위치를 알기 위해서는 리뷰 카메라가 반드시 필요하다.

넷째, 정렬되면서 글라스가 틀어짐에 대해 보정을 하지 못한다.

다섯째, 파라미터들이 복잡하게 연관되어서 자동화를 위한 소프트웨어를 개발하기 어렵다.

여섯째, 일반화된 공식이 없다.

본 발명은 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함을 검사함에 있어서 발생하는 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 그 기술적 과제는, 검사 파라미터들의 의미에 대해 정확히 기술할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 다양한 글라스의 종류, 카메라 위치, 검사 시작 위치에 대해서 일반적인 공식을 유도할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 글라스의 틀어짐을 간단히 보정할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 리뷰 카메라의 좌표 변환과 라인 카메라의 좌표변환을 독립적으로 실행할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 일반적인 공식의 유도를 통하여 자동화 소프트웨어의 개발을 용이하게 할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 일반적인 공식의 유도를 통하여 자동화 소프트웨어의 개발을 용이하게 할 수 있는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 변경할 파라미터들에 대해 사용자가 그 의미를 쉽게 파악할 수 있는 값을 사용하는 결함 검사방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명은 리뷰 카메라와 복수의 라인 카메라를 이용하여 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함을 검사하는 방법으로서,

임의의 스캔에 의해 n번째 카메라에서 검출된 결함의 위치를 표현하는 수학식을 알아내는 제1 단계와;

이미 위치를 알고 있는 특정 표식의 위치를 임의의 스캔에 의해 m번째 카메라에서 검출하여 이를 표현하는 수학식을 알아내는 제2 단계와;

제1 및 제2 단계의 수학식들을 이용하여, 특정 카메라로부터 얻은 결함의 위치를 글라스 좌표계를 기준으로 매핑하는 수학식을 얻어내는 제3 단계와;

제3 단계에서 알아낸 글라스 좌표계 기준의 결함 위치를 서보 좌표계로 변환하는 수학식을 얻어내는 제4 단계;

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

[표기법]

우선 표기법부터 정의하자면, 는 A라는 벡터가 g라는 좌표계로 기술되어 있음을 의미한다. 본 실시예에서는, g, s, sc의 3가지 좌표계가 사용되는데, 이는 차례대로 글라스 좌표계, 서보 좌표계, 스캔 및 카메라 좌표계를 각각 의미한다. 스캔축의 이동방향, 몇번 째 카메라에 의해 검사가 이루어지는가에 따라 좌표계가 달라진다.

[라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘]

임의의 스캔 시, 도 2에 도시한 바와 같이, n번째 카메라에서 결함이 검출되었을 때, 결함의 위치를 표현한 는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 도 2는, 본 발명의 방법에 사용되는 라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘에서, 결함의 위치를 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 특정 표식의 위치를 알고 있고, 이 위치를 임의의 스캔에서 m번째 카메라를 이용하여 카메라 좌표를 기준으로 얻었을 때 표식의 위치인 는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 도 3은, 본 발명의 방법에 사용되는 라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘에서, 특정 표식의 위치를 알고 있을 때 특정 카메라로부터 얻은 표식의 위치를 특정 스캔 카메라를 기준으로 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

서보 좌표계의 원점에서 글라스 좌표계의 원점까지의 위치벡터인 에 대한 표현은, 수학식 4에서 와 를 서로 이항함으로써, 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 5를 수학식 3에 대입하여 정리하면, 수학식 6을 얻을 수 있다.

이러한 수학식 6을 이용하여, 특정 카메라로부터 얻은 결함의 위치를 글라스 좌표계를 기준으로 매핑할 수 있다.

상기 수학식 3 내지 수학식 6에서 각각의 파라미터는 다음과 같이 정의된다.

: 글라스 좌표계로 표현된 결함의 위치 벡터,

: 서보 좌표계의 원점에서 글라스 좌표계의 원점까지의 위치벡터,

: 서보 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 변환행렬,

: 서보 좌표계를 기준으로 표현한 서보의 시작 위치벡터,

: 서보좌표계의 원점으로부터 첫번째 라인카메라의 기준점의 위치를 글라스 좌표계를 기준으로 표현한 위치벡터,

: 특정 n번째 카메라의 상대 위치벡터로서, 첫 번째 카메라를 기준으로 글라스 좌표계에서 표현한 것,

: 표식을 스캔한 카메라의 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 행렬(스캔 시 서보의 시작 위치와 끝 위치를 알고 있고, 검사장치에 사용되는 CCD의 센서 어레이의 방향을 알고 있으면 이에 따라 카메라 좌표계가 결정하고 이에 따라 변환행렬이 계산됨),

: n번째 카메라와 해당 스캔을 기준으로 표현된 특정 결함의 위치 벡터,

: 글라스 좌표계를 기준으로 표현한 표식의 위치벡터,

: 미리 알고 있는 표식을 스캔할 때의 서보의 시작 위치벡터로서, 서보 좌표계로 표현한 것,

: 미리 알고 있는 표식을 스캔한 카메라의 상대 위치벡터로서, 첫 번째 카메라를 기준으로 글라스 좌표계로 표현한 것,

: 특정 스캔, 특정 카메라를 기준으로 표현한 표식의 위치벡터.

파라미터 에 대해 고찰해 보자. 좌표계 원점이나 라인카메라의 원점은 기계의 구성, 위치에 따라 바뀐다. 따라서 사용자는 측정하기 어려운 파라미터를 시행착오방식으로 지정해야 한다. 하지만 이 값은 수학식 6에서 보듯이 서로 상쇄되기 때문에 기계의 구성에 무관한 일반적인 수식을 얻게 된다.

상기한 바와 같은 매핑방법을 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 스캔의 시작 위치에 따라 를 변경하면 이에 맞게 결함의 좌표 위치가 계산된다. 둘째, 표식(marker)의 위치가 변경되면 가 변경되고 이미지 처리를 통해서 이 값을 얻으면 글라스의 정렬(align)이 변경된 것에 대해 보정할 수 있다. 셋째, 기준 표식의 위치만 알면 결함의 위치를 글라스 기준으로 계산할 수 있다. 넷째, 에 (0,0)을 대입하고 현재 서보위치를 에 대입하면, n번째 라인 카메라의 현재 위치를 계산할 수 있다.

[리뷰 카메라 매핑 알고리즘]

리뷰 서보 좌표계로 표현한, 리뷰 서보의 원점으로부터 특정 위치까지의 벡터를 라고 할 때, 도 4를 참조하여, 이를 수학식 7과 수학식 8을 거쳐 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.

도 4는, 본 발명의 방법에 사용되는 리뷰 카메라 매핑 알고리즘에서, 글라스 좌표계에서의 결함 위치벡터를 알고 있을 경우, 결함 위치벡터를 리뷰 서보 좌표계에서 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서, P는 글라스 상의 특정 위치, 예컨대 결함 위치를, M은 글라스 상의 기지(旣知)의 표식 위치를, V는 리뷰 서보 좌표계의 원점을, O는 글라스 원점을 각각 나타낸다.

상기 수학식 7 내지 수학식 9에서 각각의 파라미터는 다음과 같이 정의된다.

: 리뷰 서보 좌표계의 원점에서 글라스 좌표계의 원점까지의 위치벡터를 글라스 좌표계에서 표현한 것,

: 리뷰 서보 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 변환행렬,

: 미리 알고 있는 표식까지의 서보 좌표를 나타낸 벡터로서 리뷰 서보 좌표계로 표현한 것,

: 미리 알고 있는 표식까지의 벡터를 글라스 좌표계로 표현한 것,

: 리뷰 서보의 원점으로부터 특정 위치까지의 벡터로서, 리뷰 서보 좌표계에서 표현한 것,

: 특정 위치, 예컨대 결함 위치까지의 벡터를 글라스 좌표계로 표현한 것,

: 의 역행렬

이와 같이 수학식 9를 이용하면, 결함에 대한 글라스 좌표값을 알고 있을 경우, 결함까지의 리뷰 서보 좌표값을 계산할 수 있다. 또한, 리뷰 서보에 현재 값을 수학식 9에 대입한 후, 역으로 현재 리뷰 축이 보고 있는 위치를 글라스 좌표를 기준으로 계산할 수도 있다.

상기한 라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘과 리뷰 카메라 매핑 알고리즘을 이용하여 글라스 패널의 결함방법에 의하면, 기준 표식이라는 개념의 도입에 의해 글라스가 틀어져도 쉽게 보정이 가능하다. 또한, 라인 카메라가 어떤 위치에 어떤 방향으로 놓여 있어도 찾아진 결함의 위치를 글라스 좌표계 기준으로 계산할 수 있다. 그리고, 검사의 시작 위치 및 끝 위치를 변경시키면 이 변경값을 자동으로 인식할 수 있다. 또한, 리뷰 카메라와 라인 카메라의 매핑을 독립적으로 설계하고, 두 개의 좌표계 사이의 변환은 글라스 좌표계를 기준으로 하기 때문에 자동화를 위한 소프트웨어 개발이 용이하다. 더욱이, 라인 카메라의 현재 위치나 리뷰 카메라의 현재 위치를 계산할 수 있어서 이를 화면에 출력할 수 있다.

도 5는 본 발명의 방법을 적용함에 있어서, 라인 카메라의 현재 위치 및 리뷰 카메라의 현재 위치를 출력한 상태를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 녹색선이 라인 카메라의 위치이고, 파란색 사각형이 리뷰 카메라의 위치이다. 녹색선은 4개가 나타나는데 이는 4개의 라인 카메라의 위치를 출력한 것을 의미한다. 이와 같이 카메라의 위치를 출력하게 되면, 사용자가 검사장치의 현재 상태를 쉽게 파악할 수 있다.

도 6은 본 발명의 방법에 의해 결함을 검출하고 그 결함을 화면에 출력한 상태를 나타낸 도면이다. 도 6에서 빨간색 점들이 결함을 나타낸다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 소프트웨어 개발 및 파라미터 설정이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 매핑 알고리즘을 설명하기 위한 도면;

도 2는, 본 발명의 방법에 사용되는 라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘에서, 결함의 위치를 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면;

도 3은, 본 발명의 방법에 사용되는 라인 스캔 카메라 매핑 알고리즘에서, 특정 표식의 위치를 알고 있을 때 특정 카메라로부터 얻은 표식의 위치를 특정 스캔 카메라를 기준으로 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면; 및

도 4는, 본 발명의 방법에 사용되는 리뷰 카메라 매핑 알고리즘에서, 글라스 좌표계에서의 결함 위치벡터를 알고 있을 경우, 결함 위치벡터를 리뷰 서보 좌표계에서 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면;

도 5는 본 발명의 방법을 적용함에 있어서, 라인 카메라의 현재 위치 및 리뷰 카메라의 현재 위치를 출력한 상태를 도시한 도면; 및

도 6은 본 발명의 방법에 의해 결함을 검출하고 그 결함을 화면에 출력한 상태를 나타낸 도면이다.

Claims (2)

1. 리뷰 카메라와 복수의 라인 카메라를 이용하여 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함을 검사하는 방법에 있어서,

   임의의 스캔에 의해 n번째 카메라에서 검출된 결함의 위치를 표현하는 수학식을 알아내는 제1 단계와;

   이미 위치를 알고 있는 특정 표식의 위치를 임의의 스캔에 의해 m번째 카메라에서 검출하여 이를 표현하는 수학식을 알아내는 제2 단계와;

   제1 및 제2 단계의 수학식들을 이용하여, 특정 카메라로부터 얻은 결함의 위치를 글라스 좌표계를 기준으로 매핑하는 수학식을 얻어내는 제3 단계와;

   제3 단계에서 알아낸 글라스 좌표계 기준의 결함 위치를 서보 좌표계로 변환하는 수학식을 얻어내는 제4 단계;

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함 검사방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 단계에서의 수학식은

   이며,

   상기 제2 단계에서의 수학식은

   이며,

   상기 제3 단계에서의 수학식은

   이며,

   상기 제4 단계에서의 수학식은

   인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치용 글라스 패널의 결함 검사방법, 단 여기서,

   : 글라스 좌표계로 표현된 결함의 위치 벡터,

   : 서보 좌표계의 원점에서 글라스 좌표계의 원점까지의 위치벡터,

   : 서보 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 변환행렬,

   : 서보 좌표계를 기준으로 표현한 서보의 시작 위치벡터,

   : 서보좌표계의 원점으로부터 첫번째 라인카메라의 기준점의 위치를 글라스 좌표계를 기준으로 표현한 위치벡터,

   : 특정 n번째 카메라의 상대 위치벡터로서, 첫 번째 카메라를 기준으로 글라스 좌표계에서 표현한 것,

   : 표식을 스캔한 카메라의 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 행렬,

   : n번째 카메라와 해당 스캔을 기준으로 표현된 특정 결함의 위치 벡터,

   : 글라스 좌표계를 기준으로 표현한 표식의 위치벡터,

   : 미리 알고 있는 표식을 스캔할 때의 서보의 시작 위치벡터로서, 서보 좌표계로 표현한 것,

   : 미리 알고 있는 표식을 스캔한 카메라의 상대 위치벡터로서, 첫 번째 카메라를 기준으로 글라스 좌표계로 표현한 것,

   : 특정 스캔, 특정 카메라를 기준으로 표현한 표식의 위치벡터,

   : 리뷰 서보 좌표계의 원점에서 글라스 좌표계의 원점까지의 위치벡터를 글라스 좌표계에서 표현한 것,

   : 리뷰 서보 좌표계를 글라스 좌표계로 변환하는 변환행렬,

   : 미리 알고 있는 표식까지의 서보 좌표를 나타낸 벡터로서 리뷰 서보 좌표계로 표현한 것,

   : 미리 알고 있는 표식까지의 벡터를 글라스 좌표계로 표현한 것,

   : 리뷰 서보의 원점으로부터 특정 위치까지의 벡터로서, 리뷰 서보 좌표계에서 표현한 것,

   : 특정 위치, 예컨대 결함 위치까지의 벡터를 글라스 좌표계로 표현한 것,

   : 의 역행렬