KR100557202B1 - 이동체의정지위치오차량검출장치 - Google Patents

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쯔카사 수기노
수수무 나카가와
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신코덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 표면에 임의의 패턴이 형성된 상재(床材)가 격설된 크린룸 등에서 이동체에 탑재되어 그 정위치와 기준으로 하는 정위치와의 오차를 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 관한 것이다.
본 발명은 이동체를 소정위치에서 촬상한 이동작업시의 촬상화상과, 기준정지위치에서 촬상한 기준촬상화상과의 오차를 각각의 촬상화상 위의 인식마크를 기준으로 하여 비교해 오차량을 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 있어서, 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 인식마크와의 기준촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 기준위치데이터 취득수단과, 이동작업시 촬상화상에서 복수의 형태부와 인식마크와의 이동작업시 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 이동작업시 위치데이터 취득수단과, 복수의 형태부에 각각 인식마크를 기준으로 한 공통의 부호부여를 하는 부호명명수단과, 얻어진 복수의 형태부의 대응붙임을 하는 대응부여수단과, 상기 복수의 형태부 각조에 대하여 기준위치데이터 취득수단 및 위치데이터 취득수단에 의해 얻어진 위치데이터의 차를 구해, 데이터의 차에 기하여 각 촬상화상간의 오차를 구하는 오차산출수단과를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치이다.

Description

이동체의 정지위치 오차량 검출장치{The device for detecting variation about a stop position of moving matter}
본 발명은 표면에 임의의 패턴이 형성된 펀칭재와 그래이팅(Grating)재 등의 상재(床材)가 격설된 크린룸(Clean Room) 등에서 화물의 반송등에 이용되는 이동체에 탑재되어 그 정지위치와 기준으로 하는 정지위치와의 오차를 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스공장의 크린룸 등에서는 장치와 장치, 장치와 스토커(Stocker)등의 사이에서 웨이퍼 등의 화물을 반송하고 이재암등에 의해 이재(移載)를 하는 무인반송차가 사용되고 있다. 이런 종류의 무인반송차에는 상기 이재암등은 미리 상기 무인반송차를 소정의 작업위치(교시위치)에 정지된 상태에서 교시된 교시데이터에 따라 작업을 한다. 따라서, 상기 이재암등에 의해 작업을 정확히 하기 위해서는 무인반송차를 상기 교시위치에 정확히 정지시키던가 혹은 그 정지위치인 상기 교시위치에서의 오차에 의해 상기 교시데이터 자체를 보정하는 등 상기 무인반송차의 위치보정을 정확히 하는 것이 불가결하다.
그런데, 상기와 같은 크린룸 등에서는 상재로서 펀칭재와 그래이팅재 등 전면에 소정의 패턴에서 관통공을 배치한 구멍 뚫린 상재가 많이 이용된다. 그래서, 상면에 형성된 상기 패턴을 이용하여 상기 무인반송차의 위치보정을 하는 장치에 대하여 본 출원인은 이미 특허출원을 하고 있다(동일자 출원; 우선권 일본국 특원평 9-103301호). 상기 선행출원에 관한 무인반송차의 위치보정장치 및 그 방법에 대하여 도 12∼도 15를 이용하여 설명한다.
상기 선출원에 관한 암부착 무인반송차(A0)에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 무인반송차(51)의 윗부분 선단부에 핸드(53)를 가지는 암(52)이 탑재되어 있다. 또한, 상기 무인반송차(51)의 하부 중앙부 부근(조명등의 영향을 받기 쉬운 위치)에는 상면(59)에 대향하도록 링상의 조명장치(55)를 가지는 촬상부(54)가 고정적으로 설치되어 있고, 게다가 화상처리부(56), 기억부(57) 및 교시데이터보정부(58)가 설치되어 있다. 또한, 반도체 크린룸 등에서는 통상 행해지고 있는 바와 같이, 상기 상면(59; 床面)에는 도 14에 도시한 소정의 패턴으로 천공된 펀칭상이 격설되어 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 이 펀칭상(59)에는 천공(61; 펀칭공)에 의해 직행하는 횡테(62)와 종테(63)가 각각 평행으로 복수 형성되어 있다. 더구나 이 펀칭상(59)에는 상기 무인반송차(51)의 정지위치 부근이고 또 임의의 상기 횡테(62)와 종테(63)의 교차부(64)부근에 인식마크(60)가 설치되어 있다.
상기 암(52)에는 미리 소정의 작업위치에 상기 무인반송차(51)를 정지시킨 상태에서 웨이퍼(도시하지 않음)를 무인반송차(51)에서 작업대(도시하지 않음)로 이동적재하는 동작이 교시된다. 실제의 이동적재작업시에는 상기 암(52)은 그 교시데이터에 따라 작업을 한다.
상기 촬상부(54)에서는 상기 암(52)의 동작 교시시 및 이동적재작업시 소정의 작업위치에서의 정지시에 상기 인식마크(60)를 포함하는 상기 펀칭상(59)의 화상이 촬상된다.
상기 화상처리부(56)에서는 상기 촬상부(54)에 의해 촬상후, 상기 촬상부(54)에서 취입된 촬상화상에 화상처리가 실시됨에 의해 상기 인식마크(60)가 설치된 교차부(64)를 형성하고 있는 횡테(62) 및 종테(63)로부터 직선 H, 직선 V가 각각 추출되고, 촬상화상위의 국소좌표계에서 상기 직선 H와 직선 V의 교점 Q의 위치좌표 및 회전각(이하 위치정보라 함)이 구해진다. 상기 암(52)의 동작 교시시에 얻어진 상기 위치정보는 기억부(57)에 기억된다.
상기 교시데이터보정부(58)에서는 이동적재작업시 상기 무인반송차(51)가 소정의 작업위치에 정지하여 상기 화상처리부(56)에 의해 처리가 된 후, 상기 기억부(57)에 미리 기억된 상기 위치정보와 이번의 상기 화상처리부(56)에 의해 얻어진 위치정보와의 차, 즉 상기 무인반송차(51)의 정지위치의 오차량에 기하여 상기 암(52)의 교시데이터의 보정이 행해진다.
이하, 상기 암부착 무인반송차(A0)에서 위치보정 동작에 대하여 도 13에 도시한 플로어챠트를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 실제의 이동적재작업에 앞서서, 소정의 작업위치에 무인반송차(51)를 정지시킨 상태에서 상기 암(52)에 대하여 웨이퍼(도시하지 않음)를 무인반송차(51)에서 작업대로 이동적재하는 동작이 교시된다. 이때, 촬상부(54)에 의해 펀칭상(59)의 화상이 촬상된다(스텝 S51). 이어서, 화상처리부(56)에서 상기 촬상부(54)로부터 취입된 촬상화상에 화상처리를 실시함에 의해, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 인식마크(60)가 설치된 교차부를 형성하고 있는 횡테 및 종테에서 직선 H, 직선V가 각각 추출되고, 촬상영역 R의 국소좌표계 CS에서 상기 교점 Q의 위치좌표(Ｘ0, Ｙ0) 및 상기 직선 H와 상기 국소좌표계 CS의 Ｘ축과 이루는 회전각 θ0가 구해진다(스텝 S52). 이리하여 구해진 상기 위치정보는 기억부(57)에 기억된다(스텝 S53).
다음에, 실제의 작업시에서는, 무인반송차(51)가 소정의 작업위치에 정지한 때, 촬상부(54)에 의해 펀칭상(59)의 화상이 촬상된다(스텝 S54). 이어서, 화상처리부(56)에서 상기 교시시와 동일하게, 상기 촬상부(54)로부터 취입된 촬상화상에 화상처리를 실시함에 의해, 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 인식마크(60)가 설치된 교차부를 형성하고 있는 횡테 및 종테에서 직선 H, 직선V가 각각 추출되고, 촬상영역 R의 국소좌표계 CS에서 상기 교점 Q의 위치좌표(Ｘ1, Ｙ1) 및 상기 직선 H와 상기 국소좌표계 CS의 Ｘ축과 이루는 회전각 θ1이 구해진다.
이어서, 교시데이터보정부(58)에서 상기 교시시의 스텝 S52에서 구해져 기억부(57)에 기억된 위치정보{위치좌표(Ｘ0, Ｙ0), 회전각 θ0}와 이번 스텝 S55에서 구한 위치정보{위치좌표(Ｘ1, Ｙ1), 회전각 θ1}와의 차, 즉 무인반송차(51)의 교시시와 작업시의 정지위치의 오차량이 구해져 이에기해 상기 암(52)의 교시데이터가 수정된다(스텝 S56). 상기 암(52)은 스텝 S56에서 보정된 교시데이터에 따라서 이동적재작업을 한다(스텝 S57). 이후, 무인반송차(51)가 이동할 시 상기 스텝 S54∼스텝 S57이 반복된다.
이상이 상기 선행출원에 관한 무인반송차의 위치보정장치 및 그 방법이다.
또한, 상기 교시시의 촬상화상과 같이 상기 직선 H와 직선 V의 교점 Q의 위치좌표 및 회전각을 이용하는 이외에, 예컨대 상기 상면의 화상을 템플레이트화상으로 기억시켜두고, 상기 템플레이트화상과 상기 각 촬상화상의 매칭(Matching)처리를 하여 각 촬상화상의 위치와 자세의 오차를 구하는 방법도 고려된다.
그러나, 상기 선행출원에 관한 위치보정방법에서는 상면 위의 패턴{천공(61)}이 격자상으로 배열되지 않은 경우와 같이, 상기 직선 H, V에 상당하는 기준선을 정의할 수 없는 경우에는 대응할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 상면 위의 패턴이 격자상으로 배열하고 있는 경우에도, 펀칭공(61)의 위치는 제조시의 오차를 포함하고 있고, 따라서 상기 직선 H, V의 설정 정밀도는 그 오차에 좌우되기 때문에 오차보정 정밀도가 낮고, 또 상기 인식마크(60)를 통과하는 종·횡테 근방의 화상밖에 이용할 수 없으므로, 고정밀도화에 한계가 있다는 문제점도 있었다.
게다가, 상 밑에 설치된 조명장치 등에 의한 외부교란에 의해 주목하여야 할 부분의 펀칭공(61)이 인식될 수 없게 되면, 위치보정동작 그 자체가 불가능하게 된다는 문제점도 있었다.
또한, 상기 템플레이트화상을 사용하는 매칭처리에 의한 방법에서는, 도 16에 도시한 바와 같이, 템플레이트화상과 자세(회전각)가 같은 촬상화상 A에 대해서는 용이하게 검출이 가능하지만, 템플레이트화상과 자세(회전각)가 다른 촬상화상 B에 대해서는 상기 템플레이트화상을 조금씩 회전시키면서 매칭처리를 반복하던가, 혹은 회전각을 조금씩 변화시킨 다수의 템플레이트화상을 미리 메모리에 보존해 두고, 템플레이트화상을 취환하면서 매칭처리를 반복할 필요가 있었다. 따라서, 매칭처리에 과도한 시간이 필요로 되거나, 또는 다수의 템플레이트화상을 기억하기 위한 큰 기억영역이 필요로 된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 바는 임의의 패턴이 형성된 상면 위에서 외부교란에 의한 영향을 방지하여 이동체의 위치보정을 고정밀도로 할 수 있는 이동체의 위치보정장치를 제공함에 있다. 게다가, 상기 위치보정에서 매칭처리를 이용하는 경우에는, 작은 기억영역을 사용하여 단시간에 처리할 수 있는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치를 제공함에 있다.
또한, 규칙적인 패턴과 이 패턴의 규칙성에서 벗어난 표시체가 형성된 상면 위에 이동체를 정지시켜 상면 위의 화상을 촬상하고, 그 촬상화상과 미리 기억된 촬상화상과의 오차를 상기 표시체를 기준으로 한 비교에 의해 구할 때에 상기 표시체를 항상 선명하고도 다른 패턴과 명확히 판별 가능하게 촬상할 수 있고, 게다가 촬상화상으로의 조명의 영입에 의한 악영향을 해소할 수 있는 이동체의 위치결정장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 임의의 패턴과 소정의 인식마크가 형성된 상면 위를 이동하는 이동체를 소정위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 이동작업시의 촬상화상과, 미리 상기 이동체를 소정의 기준정지위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 기준촬상화상과의 오차를 각각의 촬상화상 위의 상기 임의 패턴의 상기 인식마크를 기준으로 하여 비교에 의해 구하고, 상기 오차에 기하여 상기 이동체의 정지위치의 오차량을 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 있어서, 상기 기준촬상화상에서 상기 임의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 기준위치데이터 취득수단과, 상기 이동작업시 촬상화상에서 상기 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 이동작업시 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 이동작업시 위치데이터 취득수단과, 상기 복수의 형태부에 상기 각 촬상화상 위에서 각각 상기 인식마크를 기준으로 한 공통의 부호부여를 하는 부호명명수단과, 상기 부호명명수단으로 얻어진 상기 복수의 형태부의 부호에 기하여 상기 각 촬상화상 사이에서의 상기 복수 형태부의 1 : 1 대응붙임을 하는 대응부여수단과, 상기 대응부여수단으로 대응붙여진 상기 복수의 형태부 각조에 대하여 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에 의해 얻어진 위치데이터의 차를 구해, 상기 각조에서 상기 위치데이터의 차에 기하여 상기 각 촬상화상 간의 오차를 구하는 오차산출수단과를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치로서 구성되어 있다.
게다가, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단으로 얻어진 상기 형태부의 위치데이터에서 소정수의 위치데이터를 선택하고, 이 선택된 위치데이터에 대응하는 형태부만에 대하여 상기 대응부여수단에 의해 대응붙임을 하도록 하면, 일정 이상의 정밀도를 유지하면서 처리의 고속화와 메모리 용량의 삭감이 가능하다.
또한, 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단을 상기 복수 형태부의 개략 위치데이터를 취득하는 개략위치데이터 취득수단과, 상기 개략위치데이터 취득수단으로 취득된 개략위치데이터 중에서 소정수의 위치데이터를 선택하는 개략위치데이터 선택수단과, 상기 개략위치데이터 선택수단에서 선택된 개략위치데이터에 대응하는 상기 형태부에 대하여 상세한 위치데이터를 취득하는 상세 위치데이터 취득수단과를 구비하도록 구성하면, 보다 처리의 고속화와 메모리용량의 삭감이 가능하게 된다.
또한, 상기 임의 패턴이 상기 복수의 형태부의 규칙적인 배열로 구성되는 경우에는, 상기 부호명명수단을 상기 각 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기준으로 하여 상기 복수 형태부의 상기 배열의 규칙성에 기하여 부호부여를 하도록 구성함에 의해 용이하고도 확실한 부호부여가 가능하게 된다.
한편, 예컨대 상기 임의 패턴이 상기 복수 형태부의 불규칙적인 배열로 구성되는 경우에는, 상기와 같은 부호부여방법은 이용될 수 없기 때문에, 상기 기준촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 복수의 형태부를 순서대로 묶은 벡터에 기하여 상기 기준촬상화상 위에서 각 형태부의 부호부여를 하고, 상기 이동작업시 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 벡터에 따라 상기 기준촬상화상과 공통의 부호부여를 하도록 하면 대응 가능하다.
또한, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에서, 소정의 템플레이트화상과 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크의 화상과의 매칭처리에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하도록 하면, 고정밀도인 위치데이터의 취득이 가능하게 된다. 그때, 상기 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부가 각각 동일한 원형에 형성되는 경우에는, 상기 소정의 템플레이트화상으로 하여 상기 원형 형태부 단일체의 화상을 이용함에 의해, 템플레이트화상과 각 촬상화상의 사이 자세각의 오차에 관계없이 고속이고도 사용메모리가 적은 매칭처리가 가능하게 된다.
또한, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에서, 각 촬상화상을 소정의 역치로 2개의 값으로한 이치화(二置化)화상에서 미리 설정하여 둔 형상특징량을 갖는 부분을 추출함에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하도록 하면 정밀도는 상기 매칭처리에 영향을 주지 않으면서 처리속도의 고속화가 가능하다.
통상, 상기 임의의 패턴을 구성하는 상기 형태부중 1 또는 2 이상의 형태부가 상기인식마크로서 특정가능하면, 이 형태부를 기준으로 하여 상기 부호명명수단에 의한 처리를 하는 것이 가능하다.
통상, 상기 임의의 패턴과 소정의 인식마크는 필히 상면 위에 형성되어 있는 경우뿐만 아니라 상기 이동체가 이동하는 평면 위, 예컨대 작업대 위에 형성되는 경우도 고려된다.
게다가, 표시체에 대하여 상기 규칙적인 패턴을 구성하는 각 요소와 광학적으로 다른 표면처리, 예컨대 저반사(低反射)가공 혹은 난반사(亂反射)가공, 또는 경면가공을 실시한다. 이에 의해, 촬상화상 위에서 상기 표시체가 상기 상면 위의 패턴과 다른 밝기로 되고, 촬상화상에서의 상기 표시체의 검출이 용이하게 될 수 있다.
또한, 촬상수단의 근방에 설치된 조명에서 조사된 빛을 상면 위의 상기 촬상수단의 시야 내로 집광(集光)하는 반사판을 취부한다. 이에 의해, 촬상화상 각부의 밝기가 균일화되고, 촬상화상을 이용한 화상처리를 보다 명확하고도 용이하게 함이 가능하게 되고, 게다가 위치결정 정밀도의 향상이 기대될 수 있다.
본 발명에 관한 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에서는, 미리 이동체를 소정의 기준위치에 정지시킨 상태에서, 임의의 패턴과 인식마크의 화상을 합친 상면의 화상(기준촬상화상)이 촬상된다. 상기 기준촬상화상은 기준위치데이터 취득수단에 의해 소정의 화상처리가 실시되고, 상기 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상 위에서의 위치데이터가 산출된다. 이때, 상기 기준위치데이터 취득수단에 의해 소정의 템플레이트화상과 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크 화상의 매칭처리에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 위치데이터를 취득하도록 하면, 고정밀도인 위치데이터의 취득이 가능하게 된다. 이 경우, 상기 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부가 각각 동일한 원형에 형성되는 경우에는 상기 템플레이트화상으로서 상기 원형 형태부의 단일체 화상을 이용함에 의해 템플레이트화상과 각 촬상화상간의 자세각의 오차에 관계없이 고속이면서 사용메모리가 적은 매칭처리가 가능하게 된다. 통상, 상기 기준위치 데이터취득수단에 있어서, 각 촬상화상을 소정의 역치에서 2값화한 이차화 화상에서 미리 설정하여 둔 형상특징량을 갖는 부분을 추출함에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기인식마크를 인식하고, 위치데이터를 취득하도록 하면 정밀도는 상기 매칭처리에 미치지 못할지라도 처리속도의 고속화가 가능하다.
이어서, 부호명명수단에 의해 상기 기준촬상화상 위의 각 형태부에 대하여 상기 인식마크를 기준으로 한 부호붙임이 행해진다.
한편, 실제의 이동작업시에 있어서는 이동체를 정지시킨 상태에서 상기 임의의 패턴과 소정의 인식마크와의 화상을 포함하는 상면의 화상(이동작업시 촬상화상)이 촬상된다. 상기 이동작업시 촬상화상은 상기 기준촬상화상과 동일하게 이동작업시 위치데이터취득수단에 의해 소정의 화상처리가 실시되고, 상기 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상에서의 위치데이터가 산출된다. 그리고, 부호명명수단에 의해 상기 이동작업시 촬상화상 위의 각 형태부에 대하여 상기 인식마크를 기준으로 하여 상기 기준촬상화상과 공통의 부호부여가 행해진다. 그래서, 상기 이동작업시 위치데이터취득수단으로 얻어진 상기 형태부의 위치데이터에서 소정수의 위치데이터를 선택하고, 이 선택된 위치데이터에 대응하는 형태부만에 대하여 상기 대응부여수단에 의해 대응붙임을 하도록 하면, 일정 이상의 정밀도를 유지하면서 처리의 고속화와 메모리용량의 삭감이 가능하게 된다. 혹은, 상기 이동작업시 위치데이터취득수단에 의한 처리를 먼저 개략위치데이터 취득수단에 의해 상기 복수의 형태부의 개략위치데이터를 취득하고, 개략위치데이터 선택수단에 의해 상기 개략위치데이터 중에서 소정수의 위치데이터를 선택하고, 상세 위치데이터에 의해 상기 개략위치데이터 선택수단으로 선택된 개략위치데이터에 대응하는 상기 형태부만에 대한 상세한 위치데이터를 취득하도록 하면 보다 처리의 고속화와 메모리용량의 삭감이 가능하게 된다.
또한, 상기 임의의 패턴이 상기 복수의 형태부의 규칙적인 배열에 의해 구성되는 경우에는 상기 부호명명수단에 의해 상기 각 촬상화상 위에서의 상기 인식마크를 기준으로 하여 상기 복수의 형태부의 상기 배열의 규칙성에 기하여 부호부여가 행해진다. 이에 의해, 용이하고도 확실한 부호부여가 가능하게 된다. 한편, 예를 들어 상기 임의의 패턴이 상기 복수의 형태부의 불규칙한 배열에 의해 구성되는 경우에는 상기와 같은 부호부여 방법은 사용할 수 없으므로, 상기 기준촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 복수의 형태부를 순서대로 묶은 벡터에 기하여 상기 기준촬상화상에서의 각 형태부의 부호부여를 하고, 상기 이동작업시 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 벡터에 따라서 상기 기준촬상화상과 공통의 부호부여를 하도록 하면 대응 가능하다.
이어서, 대응부여수단에 의해 상기 부호명명수단으로 붙여진 부호에 기하여 상기 각 촬상화상 사이에서의 상기 복수의 형태부의 1 : 1 대응붙임이 행해지고, 형태부의 조(組)가 작성된다. 이때, 양쪽 촬상화상에 있어서 위치데이터가 얻어진 형태부에 대해서만 대응붙임이 행해지므로, 외부교란 빛 등의 영향에 의해 이동작업시에 일부 형태부를 인식할 수 없는 경우에도 문제없이 처리할 수 있다. 이어서, 오차산출수단에 의해 상기 대응부여수단에서 대응붙여진 상기 형태부의 각조에 대하여 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에 의해 얻어진 위치데이터의 차가 구해지고, 상기 각조의 상기 위치데이터의 차에 기하여, 예컨데 최소제곱법 등을 이용하여 상기 각 촬상화상 사이의 오차가 구해진다. 그리고, 구해진 상기 각 촬상화상 사이의 오차에 기하여 상기 이동체의 정지위치의 오차량이 검출된다.
이상과 같이 다수의 위치데이터 조를 이용하여 위치·자세의 오차가 구해짐에 의해 고정밀도의 계측이 가능하게 된다. 또한, 상기 각 형태부의 개개의 위치데이터를 이용하기 위해 상기 형태부의 위치에 제조시의 오차가 포함되어 있어도 계측 정밀도에 미치는 일은 없다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대하여 설명하여 본 발명의 이해를 돕고자 한다. 그러나, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명을 구체화한 일예이므로 본 발명의 기술적 범위를 이들로만 한정하는 것은 아니다.
여기서, 도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 정지위치 오차량 검출장치를 탑재한 무인반송차(A1)의 개략구성을 도시한 모식도, 도 2는 상기 무인반송차(1)에 의한 처리순서를 도시한 플로어챠트, 도 3은 교시(敎示)시의 촬상화상 및 부호 명명의 예시도, 도 4는 템플레이트 매칭처리에 사용하는 템플레이트화상의 사시도, 도 5는 형상특징량의 일 예시도, 도 6은 작업시의 촬상화상 및 부호 명명의 예시도, 도 7은 대응된 펀칭공의 위치데이터의 일 실시예, 도 8은 제 2실시예의 스텝 S5의 처리순서를 도시한 플로어챠트, 도 9는 제3 실시예에 관한 펀칭공 배열에 규칙성이 없는 경우 대응붙임처리의 설명도, 도 10은 제4 실시예에 관한 특정의 펀칭공을 인식마크로서 이용하는 경우의 설명도, 도 11은 본 발명의 다른 구성인 표시체를 인식마크에 적용한 구성상태도이다.
본 실시의 형태에서는, 상기 종래의 기술과 같이, 반도체 크린룸 내에 있어서 반도체 제조장치간 혹은 반도체 제조장치 - 스토커(Stocker)간에서 웨이퍼의 반송 및 이동적재를 하는 암부착 무인반송차(A1)를 예로 들어 설명한다.
상기 암부착 무인반송차(A1)에서는 도 1에 도시한 바와 같이 무인반송차(1; 이동체의 일례)의 상부에서 선단부에 핸드(3)를 가지는 암(2; 작업장치의 일례)이 탑재되어 있다. 또한, 상기 무인반송차(1)의 하부 중앙부근(조명 등의 영향을 받기 쉬운 위치)에는 상면(9; 소정 평면의 일예)에 대향하도록 링상의 조명장치(5)를 가지는 촬상부(4)가 고정적으로 설치되어 있고, 게다가 화상처리부(6; 기준위치데이터 취득수단, 이동작업시 위치데이터 취득수단 및 부호명명수단에 상당함), 기억부(7) 및 교시데이터보정부(8; 대응부여수단 및 오차산출수단에 상당함)가 설치되어 있다. 또한, 반도체 크린룸 등에서는 통상 행해지고 있는 바와 같이, 상기 상면(9)에는 도 5에 도시한 소정의 패턴으로 펀칭공(11; 소정의 형태부에 상당함)이 형성된 펀칭상이 격설되어 있다. 더구나, 이 펀칭상(9)에는 상기 무인반송차(1)의 정지위치 부근 임의 위치에 도 3에 도시한 바와 같은 인식마크(10)가 설치되어 있다. 이 인식마크(10)는 상기 소정의 패턴으로 배열된 펀칭공(11)의 어느 1개소를 특정하기 위해 설치된 것으로, 형상, 크기, 밝기 등의 특징에 의해 촬상화상 안에서 단지 1개로 특정될 수 있는 것이면 좋고, 예컨대 상기 펀칭공(11) 사이에 첨부된 마크와 상재(床材)를 고정하기 위한 나사공 등이 이용될 수 있다.
상기 각 구성요소에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상기 암(2)에는 미리 소정의 작업위치에 상기 무인반송차(1)를 정지시킨 상태에서 웨이퍼(도시하지 않음)를 무인반송차(1)에서 작업대(도시하지 않음)로 이동적재하는 동작이 교시된다. 실제의 이동적재작업시에는 상기 암(2)은 그 교시데이터에 따라 작업을 한다.
상기 촬상부(4)에서는 상기 암(2)의 동작 교시시 및 이동적재작업시 소정의 작업위치에서의 정지시에 상기 인식마크(10)를 포함하는 상기 펀칭상(9)의 화상이 촬상된다.
상기 화상처리부(6)에서는 상기 촬상부(4)에 의해 촬상후, 상기 촬상부(4)에서 취입된 촬상화상에 화상처리가 실시됨에 의해 상기 각 펀칭공(11) 및 상기 인식마크(10)의 위치데이타(촬상화상의 국소좌표계에서의 좌표값)가 구해진다. 상기 암(2)의 동작교시시에 얻어진 상기 위치데이터는 상기 기억부(7)에 기억된다.
상기 교시데이터보정부(8)에서는 이동적재작업시 상기 무인반송차(1)가 정지하여 상기 화상처리부(6)에 의해 처리가 된 후, 상기 기억부(7)에 미리 기억된 각 펀칭공(11)의 위치데이터와 이번의 상기 화상처리부(6)에 의해 얻어진 각 펀칭공(11)의 위치데이터와의 1 : 1 대응붙임이 상기 인식마크의 위치데이터를 기준으로 하여 행해지고, 이 대응붙임이 행해진 위치데이터의 차에 기하여 상기 무인반송차(1)의 정지위치 오차량이 구해지고, 이 오차량에 기하여 상기 암(2)의 교시데이터의 보정이 행해진다.
이하, 암부착 무인반송차(A1)에서 위치보정 동작에 대하여 도 2에 도시한 플로어챠트를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 실제의 이동적재작업에 앞서서, 소정의 작업위치에 무인반송차(1)를 정지시킨 상태에서 상기 암(2)에 대하여 웨이퍼(도시하지 않음)를 무인반송차(1)에서 작업대로 이동적재하는 동작이 교시된다. 이때, 촬상부(4)에 의해 펀칭상(9)의 화상(기준촬상화상에 상당함)이 촬상된다(스텝 S1).
이어서, 화상처리부(6)에서 상기 촬상부(4)로부터 취입된 촬상화상(도 3 참조)에 화상처리를 실시함에 의해 상면의 각 펀칭공(11) 및 인식마크(10)를 인식하고, 인식된 펀칭공(11) 및 인식마크(10)에 대하여 촬상영역 R 에 걸친 국소좌표계CS1 에서의 좌표값(위치데이터)이 산출된다(스텝 S2). 상기 위치데이터는, 예컨대 상기 펀칭공(11)의 중심위치 등, 펀칭공의 형태 등에 호응하여 최적의 위치에서 구할 수 있다.
상기 각 펀칭공(11) 및 인식마크(10)의 인식 및 위치데이터의 산출에는, 예컨대 화상처리에서 일반적으로 이용되는 템플레이트 매칭처리나 형상특징량에 의한 방법을 이용할 수 있다.
상기 템플레이트 매칭에 의한 방법이란, 도 4에 도시한 바와 같이, 인식마크(10) 및 펀칭공(11)의 화상을 템플레이트화상으로 미리 기억해 두고, 촬상화상 중에서 상기 템플레이트화상과의 상관값이 높은 부분을 추출하여 인식하는 방법이다. 본 실시의 형태에 이용된 펀칭상은 각 펀칭공(11)이 모두 같은 크기의 원형에 형성되어 있으므로, 도 4에 도시한 바와 같이 템플레이트화상으로 상기 펀칭공(11)의 단일체 화상을 이용함에 의해 촬상화상이 회전각을 가지는 경우에도 1개의 템플레이트화상에서, 게다가 상기 템플레이트화상을 회전시키지 않고, 단시간에 매칭처리를 할 수 있고, 또 다수의 템플레이트화상을 기억시키기 위한 기억영역을 필요로 하지 않는다. 통상, 상기 펀칭공(11)의 크기가 여러 종류 존재하는 경우에도, 상기 템플레이트화상을 그 수만큼 준비하는 것으로 대응 가능하다.
또한, 상기 형상특징량에 의한 방법이란 촬상화상을 소정의 역치에서 2값화한 화상으로부터 미리 설정해 둔 폭, 높이, 면적 등의 형상특징량(도 5 참조)을 갖는 부분을 추출하여 인식하는 방법이다.
상기 템플레이트 매칭에 의한 방법이란 2값화 화상을 사용하지 않고 농담화상 그대로로 처리하기 때문에 고정밀도인 위치검출이 행해질 수 있다는 장점이 있는 반면, 처리를 위한 계산량이 많아진다는 결점도 있다. 따라서, 인식마크(10)의 검출 등, 그다지 높은 위치정밀도가 요구되지 않는 부분에서는 상기 형상특징량에 의한 방법을 이용하고, 펀칭공(11)의 검출 등, 고정밀도가 요구되는 부분에는 상기 템플레이트 매칭에 의한 방법을 이용한다고 하도록, 상기 두 가지 방법을 조합시켜 이용하면 효과적이다.
상기 스텝 S2에서 구해진 교시시의 위치데이터는 기억부(7)에 기억된다.(스텝 S3).
다음에, 실제의 이동적재작업시에서는, 무인반송차(1)가 정지한 때, 촬상부(4)에 의해 펀칭상(9)의 화상(이동작업시 촬상화상에 상당함, 도 6 참조)이 촬상된다(스텝 S4). 이어서, 화상처리부(6)에서 상기 스텝 S2와 동일한 처리가 행해지고, 작업시의 위치데이터가 구해진다(스텝 S5).
이어서, 상기 교시데이터보정부(8)에서 상기 스텝 S5에서 구해진 작업위치데이터와, 상기 기억부(7)에 기억되어 있는 교시시의 위치데이터와의 1 : 1 대응붙임이 행해진다(스텝 S6). 상기 대응붙임의 구체예를 이하에 나타낸다.
① 인식마크(10)의 좌표값을 기준으로 교시시 위치데이터에 대응하는 각 펀칭공(11)에 인덱스(Index)를 부가한다. 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 행에 a, b, c, ---, 각 열에 A, B, C, ---와 같이 각각 부호를 붙이고, 행과 열 각각의 부호조합(aA, bB 등)에 의한 인덱스를 작성한다.
② 작업시 위치데이터에 대해서도 상기 ①과 동일한 인덱스를 부가한다.(도 6참조)
③ 교시시와 작업시에서 동일한 인덱스가 부가된 펀칭공(11)을 대응시킨다.
통상, 이상의 대응붙임처리에 있어서, 교시시와 작업시중 어느 위치데이터에만 포함되어 있는 펀칭공(11)의 위치데이터는 무시된다. 즉, 교시시 및 작업시 양쪽에서 위치데이터가 산출된 펀칭공(11)의 위치데이터만을 이용하여 이후의 처리가 행해진다. 따라서, 외부교란 빛 등의 영향에 의해 작업시에 일부 펀칭공(11)을 인식할 수 없는 경우에도 문제없이 대응할 수 있다.
도 7에 대응붙여진 각 펀칭공(11)의 예를 도시한다. 통상, i번째 대응붙여진 교시시 위치데이터를 (Tix, Tiy), 작업시 위치데이터를 (Pix, Piy)로 표시하고 있다.
계속하여, 상기 교시데이터 보정부(8)에 있어서, 상기 스텝S6에서 대응붙여진 각 위치데이터조를 사용하여 교시시의 촬상화상과 작업시의 촬상화상의 위치·자세의 오차, 즉 무인반송차(A1)의 소정 정지위치(교시시 정지위치)에서의 정지위치의 오차가 구해진다(스텝S7). 구체적으로는, 먼저 i번째에 대응붙여진 교시시 위치데이터(Tix, Tiy)와 작업시 위치데이터(Pix, Piy)의 관계는 다음의 식에 의해 표시된다.
여기서, θ, dx, dy는 교시시 위치데이터에서 작업시 위치데이터로의 변환 파라메타이고, θ는 회전각, dx, dy는 각각 x, y방향으로의 평행이동량이다. 도 7에 도시한 각 위치데이터의 조(Tix, Tiy), (Pix, Piy)를 상기 (1)식에 적용하고, 최소제곱법을 이용하여 상기 θ, dx, dy를 산출함에 의해 교시시의 촬상화상과 작업시의 촬상화상의 위치·자세의 오차가 구해진다. 이렇게, 촬상화상중에 존재하는 복수의 펀칭공(11)의 위치데이터를 이용하여 상기 위치·자세의 오차가 구해지기 때문에 고정밀도로 계측이 가능하게 된다. 또한, 펀칭공(11) 개개의 위치데이터를 이용하므로, 펀칭공의 위치에 제조시의 오차가 포함되어 있어도 계측정밀도에 영향을 미치지는 않는다.
이어서, 상기 스텝S7에서 구해진 교시시의 촬상화상과 작업시의 촬상화상의 위치·자세의 오차에 기하여 상기 암(2)의 교시데이터가 수정된다(스텝S8). 상기 암(2)은 스텝 S8에서 수정된 교시데이터에 따라서 이동적재작업을 한다(스텝 S9). 이후, 무인반송차(1)가 이동할 시 상기 스텝 S4∼스텝 S9가 반복된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 암 부착 무인반송차(A1)는 상면 위에 형성된 패턴을 구성하는 각 펀칭공(11)에 대한 위치데이터를 교시시 및 작업시 촬상화상으로부터 각각 구해, 상기 교시시와 작업시의 위치데이터 사이에서 대응하는 각 펀칭공(11)의 위치데이터의 대응붙임을 하고, 대응하는 위치데이터의 조를 이용하여 교시시의 촬상화상과 작업시의 촬상화상의 위치·자세의 오차가 구해진다. 따라서, 다수 위치데이터의 조를 이용하여 위치·자세의 오차가 구해지기 때문에, 고정밀도의 계측이 가능하게 된다. 또한, 펀칭공(11) 개개의 위치데이터를 이용하기 때문에, 펀칭공의 위치에 제조시의 오차가 포함되어 있어도, 계측 정밀도에 영향을 미치지는 않는다. 또한, 다수의 위치데이터의 조를 이용하여 위치·자세의 오차가 구해지기 때문에, 교시시 또는 작업시중 어느 한 위치데이터밖에 포함되어 있지 않는 펀칭공(11)의 위치데이터를 무시하고, 교시시 및 작업시 양쪽에서 위치데이터가 산출된 펀칭공(11)의 위치데이터만을 사용함에 의해 외부교란 빛 등의 영향에 의해 작업시에 일부의 펀칭공(11)을 인식할 수 없는 경우에도 문제없이 처리할 수 있다.
[실시예 1]
상기 실시의 형태에 관한 암부착 무인반송차(A1)에서의 위치보정동작에 대해서는 교시시, 작업시에 걸쳐 각각 펀칭공의 위치데이터 검출정밀도 와 대응붙혀진 상기 위치데이터 조합의 수 n이 정밀도를 결정하는 큰 요소로 된다. 상기 n이 큰 만큼 정밀도는 높아지지만, 너무 크면 대응붙임처리(상기 스텝S6)와 위치·자세의 오차량의 계산(상기 스텝S7)에서의 처리시간과 처리에 필요한 메모리용량이 증대한다는 문제가 있다. 그래서, 작업시 위치데이터의 산출(상기 스텝S5) 후에 얻어진 위치데이터의 선별을 하고, 이후의 처리에 이용하는 위치데이터의 수를 적절한 수로 제한하면 정밀도를 유지하면서 처리시간과 사용메모리의 증대를 억제할 수 있다. 이 경우 선별후의 데이터수는 위치·자세의 오차량 계산(상기 스텝S7)에서 요구되는 오차에서 산출할 수 있다. 즉, 위치·자세의 오차량의 계산오차 는 개략
△＝／ ---(2)
로 되는 것이지만, 통계적, 실험적으로 확인되어 있으므로, 상기 △의 허용최대값을 △m, 선별후 데이터수를 n'로 하면, n'는 다음 식에 의해 구할 수 있다.
n' ＞ (／△m)2 ---(3)
상기 n'개의 위치데이터는 상기 스텝S5에서 산출된 위치데이터 중에서 렌덤하게 선별해도 좋지만, 위치·자세의 오차량의 계산(상기 스텝S7)에 적합한 위치데이터를 우선적으로 추출하면 보다 효과적이다. 예를 들어, 촬상영역 P(도 6 참조)의 외주 부근의 데이터를 우선적으로 선택하면, 자세각 에 대한 정밀도가 향상한다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서는 작업시 위치데이터를 산출(상기 스텝S5)한 후에 위치데이터의 선별을 하도록 했지만, 위치데이터의 선별처리를 상기 스텝S5의 처리 도중에 하도록 하면, 처리시간과 사용메모리의 삭감효과를 보다 크게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 스텝S5의 처리를 개략의 위치데이터를 산출하는 처리와 상세한 위치데이터를 산출하는 처리로 분할하고, 이들 처리의 사이에 데이터의 선별처리를 한다. 도 8에 도시한 플로어챠트를 사용하여 구체적으로 설명한다.
스텝S4에서 상면의 화상이 촬상된 후, 먼저 촬상화상에 대하여 속아내기와 평균화의 처리를 하여 화상데이터의 축소를 하고, 축소된 화상데이터에서 각 펀칭공(11)을 인식하여 개략의 위치데이터를 산출한다(스텝S5a). 예를 들어, 축소에 의해 화상의 종횡 화소수를 1/m로 삭감했다고 하면, 처리시간은 거의 1/m4(템플레이트 매칭에 의한 경우), 혹은 1/m2(형상특징량에 의한 경우)로 크게 삭감할 수 있다. 그 후, 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같은 위치데이터의 선별처리를 하고(스텝S10), 선별된 위치데이터에 대응하는 펀칭공(11) 근방에 있어서 상기 축소처리를 하지 않은 화상데이터를 사용하여 상세한 위치데이터를 산출한다(스텝S5b).
이상의 처리에 의해 고정밀도를 유지하면서 처리시간과 사용메모리의 증대를 더욱 억제할 수 있다.
[실시예 3]
상기 실시의 형태에서는 스텝S2의 대응붙임처리에 있어서, 인식마크(10)의 좌표값을 기초로 하여 각 펀칭공(11)에 인덱스를 부가하고, 교시시와 작업시에서 같은 인덱스가 부가된 펀칭공(11)을 대응붙임한다. 그렇지만, 이 방법은 각 펀칭공(11)이 종횡으로 규칙적으로 정렬되어 있는 경우 밖에 적용할 수 없다. 그래서, 각 펀칭공(11)의 배열에 규칙성이 없는 경우에도 적용할 수 있는 대응붙임처리의 순서를 도 9를 이용하여 설명한다.
① 교시시의 각 펀칭공(11)의 위치데이터를 인식마크 Mt에 가까운 순으로 정열한다{도 9(a)참조}.
② 교시시 위치데이터에 대하여 인식마크 Mt에 가장 가까운 펀칭공(11)의 위치데이터를 뽑고, 기점 Ts로 한다.
③ 인식마크 Mt에서 기점 Ts로의 벡터를 V0로 한다.
④ 작업시의 위치데이터에 대하여{도 9(b)}, 인식마크 Mp에서 상기 벡터 V0의 부분만큼 연장한 위치부근에 있는 위치데이터를 탐색하고, 이를 기점 Ps로 한다. 이때, 탐색범위를 반경 r0의 범위 내로 하고, 이 범위에 위치데이터가 하나이면 이를 기점 Ps로 한다. 상기 탐색범위 안에 대응하는 위치데이터가 없는 때는 상기 ②로 돌아가고, 다음으로 가까운 위치데이터를 새로운 기점 Ts로 하여 상기 ③, ④의 처리를 한다. 이를 기점 Ps가 결정될 때까지 반복한다.
⑤ 교시시 위치데이터에 대하여, 기점 Ts에서 그 밖의 위치데이터 Ti로의 벡터를 Vi로 한다{도 9(a)참조}.
⑥ 작업시 위치데이터에 대하여{도 9(b)}, 상기 기점 Ps에서 상기 벡터Vi의 부분만큼 연장한 위치부근에서 탐색범위를 반경 rp로 하여 상기 Ti에 대응하는 위치데이터 Pi를 탐색한다. Pi가 발견되면, Ti와 Pi의 위치데이터가 대응붙임된다. 이상의 처리를 모든 Ti에 대해서 반복한다.
이상의 처리는 교시시와 작업시에서 펀칭상과 무인반송차의 위치·자세의 오차중 자세각의 오차가 작을 때에 적용될 수 있다. 자세각에 오차가 큰 때에는 상기 ③의 벡터 V0와 상기 ④에서 결정한 벡터 Mp Ps의 각도의 오차에서 개략 자세각의 오차를 산출하고, 이를 기준으로 상기 ⑥의 처리를 하는 것으로 대응될 수 있다.
이상과 같이 대응붙임처리를 하는 것으로 각 펀칭공(11)이 종횡으로 불규칙하게 배열되어 있는 경우에도 대응될 수 있다.
[실시예 4]
상기 실시의 형태에서는 상면 위일 때 펀칭공(11)과는 별개로 설치된 인식마크(10)를 사용한 예를 나타냈지만, 상기 펀칭공(11)에 있어서도 촬상화상 위에서 단지 한 개로 특정할 수 있는 것이면, 상기 인식마크로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시한 예에서는 촬상영역 R 안에서의 펀칭공(11)의 간격이 넓고, 무인반송차(1) 정지오차의 범위 Rs 안에 필히 특정의 펀칭공(11a)이 단 하나 존재하는 것이 보증됨으로, 상기 펀칭공(11a)을 상기 인식마크로서 사용하는 것이 가능하다.
통상, 상기 실시의 형태 및 각 실시예에 있어서는 무인반송차(이동체)가 패턴과 인식마크가 형성된 상면(평면) 위를 주행하는 경우에 대하여 설명했지만, 상기 이동체와 상기 평면은 무인반송차와 상면에 한하는 것은 아니다. 예를 들어, 작업대(평면) 위에 패턴과 인식마크를 형성하고, 상기 작업대 위를 이동하는 로봇암의 선단(이동체)에 사진기를 취부하여 위치결정을 하는 경우와, 작업장치에 의해 취급하는 워크(Work) 자체에 패턴과 인식마크를 형성하고, 워크에 대한 작업장치의 위치결정을 하는 경우 등에도 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 임의의 패턴과 소정의 인식마크가 형성된 상면 위를 이동하는 이동체를 소정 위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 이동작업시 촬상화상과, 미리 상기 이동체를 소정의 기준정지위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 기준촬상화상과의 오차를 각각의 촬상화상 위의 상기 임의의 패턴의 상기 인식마크를 기준으로 해 비교에 의해 구하고, 상기 오차에 기하여 상기 이동체의 정지위치의 오차량을 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 있어서, 상기 기준촬상화상에서 상기 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 기준위치데이터 취득수단과, 상기 이동작업시 촬상화상에서 상기 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 이동작업시 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 이동작업시 위치데이터 취득수단과, 상기 복수의 형태부에 상기 각 촬상화상 위에서 각각 상기 인식마크를 기준으로 한 공통의 부호부여를 하는 부호명명수단과, 상기 부호명명수단으로 얻어진 상기 복수의 형태부의 부호에 기하여 상기 각 촬상화상 간에서의 상기 복수의 형태부의 1 : 1 대응붙임을 하는 대응부여수단과, 상기 대응부여수단으로 대응붙여진 상기 복수의 형태부 각조에 대하여 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에 의해 얻어진 위치데이터의 차를 구해, 상기 각조에서의 상기 위치데이터의 차에 기하여 상기 각 촬상화상간의 오차를 구하는 오차산출수단과를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치로서 구성되어 있기 때문에, 다수의 위치데이터 조합을 이용하여 위치·자세의 오차가 구해짐에 의해 고정밀도의 계측이 가능하게 된다. 또한, 상기 각 형태부 각각의 위치데이터를 사용하기 때문에, 상기 형태부의 위치에 제조시의 오차가 포함되어 있어도, 계측 정밀도에 영향을 미치지는 않는다. 또한, 다수의 위치데이터의 조합을 이용하여 위치·자세의 오차가 구해짐으로, 기준촬상화상 또는 이동작업시 촬상화상중 어느 한쪽의 위치데이터밖에 포함되어 있지 않는 상기 형태부의 위치데이터를 무시하고, 양쪽의 촬상화상에서 위치데이터가 산출된 형태부의 위치데이터만을 사용함에 의해 외부교란 빛 등의 영향에 의해 작업시에 일부의 형태부를 인식할 수 없는 경우에도 문제없이 처리할 수 있다.
또한, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단으로 얻어진 상기 형태부의 위치데이터에서 소정수의 위치데이터를 선택하고, 이 선택된 위치데이터에 대응하는 형태부만에 대하여 상기 대응부여수단에 의해 대응붙임을 함에 의해, 일정 이상의 정밀도를 유지하면서 처리의 고속화와 메모리 용량의 삭감이 가능하다. 혹은, 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단을 상기 복수의 형태부의 개략 위치데이터를 취득하는 개략위치데이터 취득수단과, 상기 개략위치데이터 취득수단으로 취득된 개략위치데이터 중에서 소정수의 위치데이터를 선택하는 개략위치데이터 선택수단과, 상기 개략위치데이터 선택수단에서 선택된 개략위치데이터에 대응하는 상기 형태부에 대하여 상세한 위치데이터를 취득하는 상세 위치데이터 취득수단과를 구비하도록 구성함에 의해, 보다 처리의 고속화와 메모리용량의 삭감이 가능하게 된다.
또한, 상기 임의의 패턴이 상기 복수의 형태부의 규칙적인 배열로 구성되는 경우에는 상기 부호명명수단을 상기 각 촬상화상 위에서의 상기 인식마크를 기준으로 하여 상기 복수의 형태부의 상기 배열의 규칙성에 기하여 부호부여를 하도록 구성함에 의해 용이하고도 확실한 부호부여가 가능하게 된다.
한편, 예컨대 상기 임의의 패턴이 상기 복수의 형태부의 불규칙적인 배열로 구성되는 경우에는 상기와 같은 부호명명방법은 이용될 수 없기 때문에, 상기 기준촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 복수의 형태부를 순서대로 묶은 벡터에 기하여 상기 기준촬상화상 위에서의 각 형태부의 부호부여를 하고, 상기 이동작업시 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 벡터에 따라 상기 기준촬상화상과 공통의 부호부여를 하도록 하면 대응 가능하다.
또한, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에서, 소정의 템플레이트화상과 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크의 화상과의 매칭처리에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하도록 하면 고정밀도인 위치데이터의 취득이 가능하게 된다. 이때, 상기 임의의 패턴을 구성하는 복수의 형태부가 각각 동일의 원형에 형성되는 경우에는 상기 소정의 템플레이트화상으로서 상기 원형 형태부의 단일체의 화상을 이용함에 의해 템플레이트화상과 각 촬상화상 사이의 자세각의 오차에 관계없이 고속이면서 사용메모리가 적은 매칭처리가 가능하게 된다.
또한, 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에 있어서, 각 촬상화상을 소정의 역치로 2개의 값으로한 이치화(二置化) 화상에서 미리 설정하여 둔 형상특징량을 갖는 부분을 추출함에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하도록 하면, 정밀도는 상기 매칭처리에 영향을 주지 않으면서 처리속도의 고속화가 가능하다.
또한, 상기 임의의 패턴을 구성하는 상기 형태부중 1 또는 2 이상의 형태부가 상기인식마크로서 특정가능하면, 이 형태부를 기준으로 하여 상기 부호명명수단에 의한 처리를 하는 것이 가능하다.
통상, 상기 임의의 패턴과 소정의 인식마크는 필히 상면 위에 형성되어 있는 경우뿐만 아니라 상기 이동체가 이동하는 평면 위, 예컨대 작업대 위에 형성되는 경우도 고려된다.
게다가, 표시체에 대하여 상기 규칙적인 패턴을 구성하는 각 요소와 광학적으로 다른 표면처리, 예컨대 저반사(低反射)가공 혹은 난반사(亂反射)가공, 또는 경면가공을 실시한다. 이에 의해, 촬상화상 위에서 상기 표시체가 상기 상면 위의 패턴과 다른 밝기로 되고, 촬상화상에서의 상기 표시체의 검출이 용이하게 될 수 있다.
또한, 촬상수단의 근방에 설치된 조명에서 조사된 빛을 상면 위의 상기 촬상수단의 시야 내로 집광(集光)하는 반사판을 취부한다. 이에 의해, 촬상화상 각부의 밝기가 균일화되고, 촬상화상을 이용한 화상처리를 보다 명확하고도 용이하게 함이 가능하게 되고, 게다가 위치결정 정밀도의 향상이 기대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 장치를 탑재한 무인반송차의 개략구성 모식도,
도 2는 본 발명의 장치에 의한 처리순서를 도시한 플로어챠트,
도 3은 교시(敎示)시의 촬상화상 및 부호 명명의 예시도,
도 4는 본 발명의 일 요부인 템플레이트화상의 사시도,
도 5는 본 발명의 형상특징량의 일 예시도,
도 6은 작업시의 촬상화상 및 부호 명명의 예시도,
도 7은 대응된 펀칭공의 위치데이터의 일 실시예,
도 8은 본 발명의 제 2실시예의 처리순서를 도시한 플로어챠트,
도 9는 본 발명의 제 3실시예에서의 처리설명도,
도 10은 본 발명의 제 4실시예에서의 설명도,
도 11은 본 발명의 다른 구성인 표시체를 인식마크에 적용한 구성상태도,
도 12은 종래 발명의 무인반송차의 개략구성 모식도,
도 13는 종래 발명의 처리순서 플로어챠트,
도 14는 교시시의 위치정밀도 산출 설명도,
도 15는 작업시의 위치정밀도 산출 설명도,
도 16은 템플레이트 펀칭처리의 설명도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 설명
1. 무인반송차(이동체의 일예) 2. 암(Arm)
3. 핸드(Hand) 4. 촬상부(撮像部)
5. 링(Ring)상 조명장치
6. 화상처리부(기준위치 데이터 취득수단, 이동작업위치 데이터 취득수단 및 부호명명수단에 상당함)
7. 기억부
8. 교시데이터 보정부(대응된 수단 및 오차량 산출수단에 상당함)
9. 상면(床面 ; 펀칭상) 9'. 표시체
10. 인식마크 11. 펀칭공(소정의 형태부)
12. 반사판

Claims (10)

  1. 임의의 패턴과 소정의 인식마크가 형성된 상면 위를 이동하는 이동체를 소정위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 이동작업시의 촬상화상과, 미리 상기 이동체를 소정의 기준정지위치에 정지시켜 상기 상면의 화상을 촬상한 기준촬상화상과의 오차를 각각의 촬상화상 위의 상기 임의 패턴의 상기 인식마크를 기준으로 하여 비교에 의해 구하고, 상기 오차에 기하여 상기 이동체의 정지위치의 오차량을 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 있어서,
    상기 기준촬상화상에서 상기 임의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 기준위치데이터 취득수단과,
    상기 이동작업시 촬상화상에서 상기 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 이동작업시 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 이동작업시 위치데이터 취득수단과,
    상기 복수의 형태부에 상기 각 촬상화상 위에서 각각 상기 인식마크를 기준으로 한 공통의 부호부여를 하는 부호명명수단과,
    상기 부호명명수단으로 얻어진 상기 복수의 형태부의 부호에 기하여 상기 각 촬상화상 사이에서의 상기 복수 형태부의 1 : 1 대응붙임을 하는 대응부여수단과,
    상기 대응부여수단으로 대응붙여진 상기 복수의 형태부 각조에 대하여 상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에 의해 얻어진 위치데이터의 차를 구해, 상기 각조에서 상기 위치데이터의 차에 기하여 상기 각 촬상화상 사이의 오차를 구하는 오차산출수단과를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단으로 얻어진 상기 형태부의 위치데이터에서 소정수의 위치데이터를 선택하고, 이 선택된 위치데이터에 대응하는 형태부만에 대하여 상기 대응부여수단에 의해 대응붙임을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이동작업시 위치데이터 취득수단이,
    상기 복수 형태부의 개략 위치데이터를 취득하는 개략위치데이터 취득수단과,
    상기 개략위치데이터 취득수단으로 취득된 개략위치데이터 중에서 소정수의 위치데이터를 선택하는 개략위치데이터 선택수단과,
    상기 개략위치데이터 선택수단에서 선택된 개략위치데이터에 대응하는 상기 형태부에 대하여 상세한 위치데이터를 취득하는 상세 위치데이터 취득수단과를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나에 있어서,
    상기 임의 패턴이 상기 복수 형태부의 규칙적인 배열에 의해 구성되고,
    상기 부호명명수단이 상기 각 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기준으로 하여 상기 복수 형태부의 상기 배열의 규칙성에 기하여 부호부여를 하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나에 있어서,
    상기 부호명명수단이 상기 기준촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 복수의 형태부를 순서대로 묶은 벡터에 기하여 상기 기준촬상화상 위에서 각 형태부의 부호부여를 하고, 상기 이동작업시 촬상화상 위에서 상기 인식마크를 기점으로 하여 상기 벡터에 따라 상기 기준촬상화상과 공통의 부호부여를 하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나에 있어서,
    상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에서, 소정의 템플레이트화상과 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크의 화상과의 매칭처리에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 임의 패턴을 구성하는 복수의 형태부가 각각 동일한 원형에 형성되고,
    상기 소정의 템플레이트화상으로 하여 상기 원형 형태부 단일체의 화상을 이용하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  8. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나에 있어서,
    상기 기준위치데이터 취득수단 및 상기 이동작업시 위치데이터 취득수단에서, 각 촬상화상을 소정의 역치로 2개의 값으로한 이치화(二置化) 화상에서 미리 설정하여 둔 형상특징량을 갖는 부분을 추출함에 의해 상기 복수의 형태부 및 상기 인식마크를 인식하고, 상기 각 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  9. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나에 있어서,
    상기 임의의 패턴을 구성하는 상기 형태부중 상기 인식마크로서 특정 가능한 1 또는 2 이상의 형태부를 기준으로 하여 상기 부호명명수단에 의한 처리를 하는 것을 특징으로 하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치.
  10. 임의의 패턴과 소정의 인식마크가 형성된 소정의 평면 위를 이동하는 이동체를 소정위치에 정지시켜 상기 평면의 화상을 촬상한 이동작업시의 촬상화상과, 미리 상기 이동체를 소정의 기준정지위치에 정지시켜 상기 평면의 화상을 촬상한 기준촬상화상과의 오차를 각각의 촬상화상 위의 상기 임의 패턴의 상기 인식마크를 기준으로 하여 비교에 의해 구하고, 상기 오차에 기하여 상기 이동체의 정지위치의 오차량을 검출하는 이동체의 정지위치 오차량 검출장치에 있어서,
    상기 기준촬상화상에서 상기 임의 패턴을 구성하는 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 기준촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 기준위치데이터 취득수단과,
    상기 이동작업시 촬상화상에서 상기 복수의 형태부와 상기 인식마크와의 상기 이동작업시 촬상화상 위에서의 위치데이터를 취득하는 이동작업시 위치데이터 취득수단과,
    상기 복수의 형태부에 상기 각 촬상화상 위에서 각각 상기 인식마크를 기준으로 한 공통의 부호부여를 하는 부호명명수단과,
    상기 부호명명수단으로 얻어진 상기 복수의 형태부의 부호에 기하여 상기 각 촬상화상 사이에서의 상기 복수 형태부의 1 : 1 대응붙임을 하는 대응부여수단과,
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