KR102251320B1 - 시트적층을 위한 비전얼라인방법 및 비전얼라인장치 - Google Patents

시트적층을 위한 비전얼라인방법 및 비전얼라인장치 Download PDF

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김주형
길기재
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㈜아이비젼웍스
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Abstract

본 발명은, 다수의 시트들을 정렬하여 적층할 수 있는 시트적층을 위한 비전얼라인방법 및 비전얼라인장치에 관한 것이다.
본 발명은, 평면 상 직사각형 형상을 가지는 복수의 시트(10)들을 정렬하여 적층하기 위한 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인방법으로서, 상기 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하 적층대상시트)를 로딩하는 로딩단계와; 상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)가 상기 적층대상시트(10)와 상기 스테이지(100)를 촬상하여 제1촬상이미지를 획득하는 제1촬상이미지획득단계와; 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상 미리 설정된 정위치(P2)에 안착되도록 상기 제1촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 수평위치를 얼라인하는 얼라인단계와; 상기 수평위치조정단계 이후, 상기 스테이지(100)를 상기 로딩위치(P1)까지 승강시켜 상기 적층대상시트(10)를 상기 스테이지(100) 상에 적층시키는 시트적층단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법을 개시한다.

Description

시트적층을 위한 비전얼라인방법 및 비전얼라인장치{Vision align method for sheet stacking and vision align apparatus}
본 발명은, 다수의 시트들을 정렬하여 적층할 수 있는 시트적층을 위한 비전얼라인방법 및 비전얼라인장치에 관한 것이다.
이차전지를 패키징하는 공정에서, 적층된 셀의 위치를 정렬하는 과정이 선행된 후 이를 파우치와 같은 포장재에 수납하게 된다.
셀을 정렬하여 적층하는 방식으로, 셀의 측면을 지그로 가압하는 등의 방안이 제시되고 있으나, 이러한 경우 셀 정렬과정에서 셀 자체가 파손되는 문제점이 있다.
이차전지 제조 시 다수의 셀을 빠르고 정확하게 셀에 대한 파손없이 정렬하여 적층할 수 있는 기술적 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 필요성을 고려하여, 스테이지 상측에 순차로 로딩되는 시트와 스테이지의 이미지를 촬상하여 스테이지의 수평위치를 조정함으로써 스테이지 상에 다수의 시트들을 정렬하여 적층할 수 있는 비전얼라인방법 및 이를 수행하는 비전얼라인장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 평면 상 직사각형 형상을 가지는 복수의 시트(10)들을 정렬하여 적층하기 위한 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인방법으로서, 상기 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하 적층대상시트)를 로딩하는 로딩단계와; 상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)가 상기 적층대상시트(10)와 상기 스테이지(100)를 촬상하여 제1촬상이미지를 획득하는 제1촬상이미지획득단계와; 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상 미리 설정된 정위치(P2)에 안착되도록 상기 제1촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 수평위치를 얼라인하는 얼라인단계와; 상기 수평위치조정단계 이후, 상기 스테이지(100)를 상기 로딩위치(P1)까지 승강시켜 상기 적층대상시트(10)를 상기 스테이지(100) 상에 적층시키는 시트적층단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법을 개시한다.
상기 비전얼라인방법은, 상기 시트적층단계 이후 상기 이미지촬상부(200)가 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)를 촬상하여 제2촬상이미지를 획득하는 제2촬상이미지획득단계와, 상기 제2촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)가 얼라인되었는지 여부를 판정하는 얼라인판정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 얼라인단계는, 상기 제1촬상이미지를 통해 상기 로딩위치(P1)에 로딩된 시트(10)와 상기 스테이지(100) 사이의 X-Y-Θ 방향 오정렬를 산출하는 오정렬산출단계와, 상기 오정렬을 기초로 상기 스테이지(100)의 X-Y-Θ 방향 수평위치를 조정하는 수평위치조정단계를 포함할 수 있다.
상기 오정렬산출단계는, 상기 적층대상시트(10) 로딩 시 형성되는 진동을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 진동보정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 오정렬산출단계는, 상기 적층대상시트(10)의 상기 스테이지(100) 안착 시 형성되는 쏠림을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 쏠림보정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 오정렬산출단계는, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 상기 스테이지(100)의 회전에 따라 이동하는 이동궤적을 트랙킹하여 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하는 회전중심도출단계와, 상기 회전중심을 기준으로 상기 적층대상시트(10)와의 오차각도를 산출하는 오차각도산출단계와, 상기 스테이지(100)의 회전중심과 상기 적층대상시트(10)의 중심이 일치되는 X-Y이동량을 산출하는 X-Y이동량산출단계를 포함할 수 있다.
상기 비전얼라인방법은, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 복수의 기준마크(104)들을 이용해 상기 스테이지(100)의 기준위치를 설정하는 칼리브레이션단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 얼라인판정단계는, 상기 제2촬상이미지에서 상기 스테이지(100)의 기준위치를 기준으로 상기 적층대상시트(10)의 정렬오차를 산출할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 비전얼라인방법을 수행하는 비전얼라인장치로서, 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100)와; 상기 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하, 적층대상시트)를 로딩하는 로딩부(300)와; 상기 로딩위치(P1) 상측에 설치되는 이미지촬상부(200)와; 상기 스테이지(100)의 수평위치를 조정하는 수평위치조정부와; 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상에 적층되도록, 상기 스테이지(100)의 승하강 이동을 구동하는 상하구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치를 개시한다.
상기 이미지촬상부(200)는, 복수의 카메라부(210)들을 포함할 수 있다.
상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 위치검출을 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 촬상되는 복수의 기준마크(104)들이 구비될 수 있다.
상기 수평위치조정부는, 상기 스테이지(100)의 X-Y방향 이동을 구동하기 위한 X-Y구동부(110)와, 상기 스테이지(100)의 Θ방향 회전을 구동하기 위한 Θ구동부(120)를 포함할 수 있다.
상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하기 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 이동궤적이 트래킹되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 구비될 수 있다.
상기 로딩부(300)는, 미리 설정된 시트공급위치에서 상기 적층대상시트(10)의 일면을 흡착고정하는 흡착헤드를 포함하며, 상기 흡착헤드는, 상기 시트공급위치와 상기 로딩위치(P1) 사이에서 이동가능하게 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 비전얼라인방법 및 이를 수행하는 비전얼라인장치는, 스테이지 상측에 순차로 로딩되는 시트와 스테이지의 이미지를 촬상하여 스테이지의 수평위치를 조정함으로써 스테이지 상에 다수의 시트들을 정렬하여 적층할 수 있는 이점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 비전얼라인방법 및 이를 수행하는 비전얼라인장치는, 스테이지 상측에 시트를 로딩하는 로딩부의 진동을 고려하여 시트와 스테이지 사이의 오정렬을 보정함으로써 로딩부의 진동이 완전히 제거되기까지 대기할 필요 없이 시트와 스테이지의 이미지를 촬상하고 정확한 위치에 얼라인할 수 있어 시트 정렬에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비전얼라인방법 및 이를 수행하는 비전얼라인장치는, 스테이지 상면에 구비되는 다수의 기준마크들을 이용해 스테이지의 기준위치를 설정하는 칼리브레이션을 자동으로 수행함으로써, 시트를 반복적으로 적층하여 시트 최상면과 스테이지 사이의 간격이 증가됨으로써 스케일이 달라지는 것을 보정하여 보다 정확한 시트정렬이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비전얼라인방법 및 이를 수행하는 비전얼라인장치는, 시트가 스테이지 상에 안착될 때 형성되는 쏠림을 고려하여 시트와 스테이지 사이의 오정렬을 보정함으로써 시트를 스테이지 상 보다 정확한 위치에 정렬하여 적층할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치에서 적층대상이 되는 시트를 보여주는 평면도이다.
도 2a 내지 도 2b는, 도 1의 A-A방향 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치의 개략도를 보여주는 측면도이다.
도 4는, 도 3의 구성일부를 보여주는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5b는, 도 3의 스테이지의 회전중심을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는, 도 3의 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인과정을 도시한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치에서 적층대상이 되는 시트의 에지경계를 도출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치에서 적층대상이 되는 시트가 스테이지 상에서 쏠리는 현상을 보정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전얼라인장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
이하 본 발명에 따른 비전얼라인장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 비전얼라인장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 평면 상 직사각형 형상을 가지는 복수의 시트(10)들을 정렬하여 적층하기 위한 비전얼라인장치로서, 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100)와; 상기 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하, 적층대상시트)를 로딩하는 로딩부(300)와; 상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)와; 상기 스테이지(100)의 수평위치를 조정하는 수평위치조정부와; 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상에 적층되도록, 상기 스테이지(100)의 승하강 이동을 구동하는 상하구동부를 포함할 수 있다.
상기 시트(10)는, 직사각형 형상을 가지는 평판형 시트로서 적층이 필요하다면 특정 대상에 한정되지 않는다.
예로서, 상기 시트(10)는, 이차전지 제조용 셀일 수 있으며, 이때 상기 시트(10)의 양 끝단에는 외부와 전기적인 연결을 위한 전극단자(12)가 구비될 수 있다.
도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 시트(10)는, 이차전지 제조용 모노셀(Mono Cell) 또는 하프셀(Half Cell)일 수 있다.
상기 시트(10)가 모노셀인 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 시트(10)는, 최하층에 위치되는 분리막(11), 제1전극판(16), 분리막(11), 및 제2전극판(14)이 순차 적층되어 구성될 수 있다.
상기 시트(10)가 하프셀인 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 시트(10)는 분리막(11), 제1전극판(16), 및 분리막(11)이 순차 적층되어 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 비전얼라인장치는, 하나의 이차전지셀을 생산하기 위하여 18장의 모노셀을 순차로 적층한 후 1장의 하프셀을 적층할 수 있다.
상기 시트(10)는, 평면 상 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 길이가 폭보다 길게 구성될 수 있다.
상기 스테이지(100)는, 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 구성으로 상면에 시트(10)가 안착되는 안착면을 구비한다면 다양한 구성이 가능하다.
상기 스테이지(100)는, 시트(10)와 대응되는 평면 형상으로 구성될 수 있다.
상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 위치검출을 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 촬상되는 복수의 기준마크(104)들이 구비될 수 있다.
상기 복수의 기준마크(104)들은 상기 스테이지(100)의 위치검출을 위한 마크로서, 후술하는 이미지촬상부(200)에 의해 획득되는 기준마크(104)들의 이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 기준위치가 설정될 수 있다.
상기 복수의 기준마크(104)들은 후술하는 이미지촬상부(200)의 촬상영역(FOV, Field of view) 내에 다양하게 구비될 수 있다.
상기 이미지촬상부(200)의 촬상영역이 복수로 구비되는 경우, 복수의 기준마크(104)들도 그에 대응되어 복수의 그룹으로 구비될 수 있다.
예로서, 상기 복수의 기준마크(104)들은, 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이지(100) 상에 평행한 4개의 원형마크(104a~d)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 후술하는 이미지촬상부(200)가 제1촬상영역(FOV1) 및 제2촬상영역(FOV2)을 구비하는 경우, 상기 스테이지(100) 상면에는 제1촬상영역(FOV1)에 대응되는 영역에 평행한 4개의 원형마크(104a~d)를 구비하고 제2촬상영역(FOV2)에 대응되는 영역에 평행한 4개의 원형마크(104e~h)를 구비할 수 있다.
상기 기준마크(104)의 개수, 형상 및 배치는 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 물리적 회전중심(R)을 도출하기 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 이동궤적이 트래킹되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 구비될 수 있다.
상기 트래킹마크(102)는, 후술하는 이미지촬상부(200)의 촬상영역(FOV1, FOV2, Field of view) 내에 다양한 형상, 크기, 및 배치로 구비될 수 있다.
예로서, 상기 트래킹마크(102)는, 4개의 원형마크(104a~d, 104e~f) 내측에 각각 위치될 수 있다.
상기 이미지촬상부(200)가 2개의 촬상영역을 구비하는 경우, 상기 트래킹마크(102) 또한 촬상영역에 대응되어 2개 구비될 수 있다.
상기 트래킹마크(102)를 이용한 스테이지(100)의 회전중심(R)을 도출하는 방법은 후술하기로 한다.
상기 로딩부(300)는, 상기 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하, 적층대상시트)를 로딩하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로딩위치(P1)는 스테이지(100)의 상측에 간격을 두고 미리 고정위치로 설정될 수 있다.
상기 로딩부(300)는, 적층대상시트(10)를 픽업하여 미리 설정된 로딩위치(P1)로 시트(10)를 이송할 수 있다.
예로서, 상기 로딩부(300)는, 상기 로딩부(300)는, 미리 설정된 시트공급위치에서 상기 적층대상시트(10)의 일면을 흡착고정하는 흡착헤드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 흡착헤드는, 상기 시트공급위치와 상기 로딩위치(P1) 사이에서 이동가능하게 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 로딩부(300)는, 복수의 흡착헤드가 중심을 따라 원주방향으로 배치되며 중심을 축으로 회전가능하게 설치될 수 있다.
이때, 시트공급위치 및 로딩위치는 상기 흡착헤드들의 이동경로 하측에 위치될 수 있다.
상기 로딩부(300)의 흡착헤드가 로딩위치(P1)에 위치되면 적층대상시트(10)는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 위치될 수 있다.
상기 이미지촬상부(200)는, 상기 로딩위치(P1) 상측에 설치될 수 있다.
상기 이미지촬상부(200)는, 상기 로딩위치(P1) 상측에서 하측에 위치되는 적층대상시트(10) 및 스테이지(100)의 이미지를 촬상할 수 있다.
상기 이미지촬상부(200)는, 복수의 카메라부(210)들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 카메라부(210)들 각각은 대응되는 촬상영역(FOV)을 형성할 수 있다.
예로서, 상기 이미지촬상부(200)가 2개의 카메라부(210)를 포함하는 경우, 각 카메라부(210)에 대응되어 제1촬상영역(FOV1) 및 제2촬상영역(FOV2)가 형성될 수 있다.
상기 복수의 카메라부(210)는, 평면 상 스테이지(100)의 길이방향을 따라 일렬로 설치될 수 있다.
그에 따라, 제1촬상영역(FOV1)은, 스테이지(100)의 길이방향 일단 측을 포함하고 제2촬상영역(FOV2)는 스테이지(100)의 길이방향 타단 측을 포함하도록 배치될 수 있다.
상기 수평위치조정부는, 상기 스테이지(100)의 수평위치를 조정하는 수평구동부로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 수평위치조정부는, 상기 스테이지(100)의 X-Y방향 이동을 구동하기 위한 X-Y구동부(110)와, 상기 스테이지(100)의 Θ방향 회전을 구동하기 위한 Θ구동부(120)를 포함할 수 있다.
상기 X-Y구동부(110)는, 상기 스테이지(100)의 X-Y방향 이동을 구동하기 위한 구성으로, X축방향 이동을 구동하는 X축구동모듈과 Y축방향 이동을 구동하는 Y축구동모듈이 상하적층되어 설치될 수 있다.
상기 Θ구동부(120)는, 상기 스테이지(100)의 Θ방향 회전을 구동하기 위한 구성으로 상기 스테이지(100)의 회전중심(R)에 대해 상기 스테이지(100)의 Θ방향 회전을 구동할 수 있다.
상기 상하구동부는, 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상에 적층되도록, 상기 스테이지(100)의 승하강 이동을 구동하는 구동부로 다양한 구성이 가능하다.
상기 상하구동부는, 상기 수평위치조정부를 통한 스테이지(100)의 수평위치조정이 완료되면 스테이지(100) 상면에 적층대상시트(10)가 안착될 수 있도록 스테이지(100)를 로딩위치(P1)까지 승강시킬 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인방법은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하 적층대상시트)를 로딩하는 로딩단계(S901)와, 상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)가 상기 적층대상시트(10)와 상기 스테이지(100)를 촬상하여 제1촬상이미지를 획득하는 제1촬상이미지획득단계(S902)와, 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상 미리 설정된 정위치(P2)에 안착되도록 상기 제1촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 수평위치를 얼라인하는 얼라인단계(S903)와, 상기 수평위치조정단계 이후, 상기 스테이지(100)를 상기 로딩위치(P1)까지 승강시켜 상기 적층대상시트(10)를 상기 스테이지(100) 상에 적층시키는 시트적층단계(S904, S905)를 포함할 수 있다.
상기 로딩단계(S901)는, 상기 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하 적층대상시트)를 로딩하는 단계로서, 상술한 로딩부(300)에 의해 수행될 수 있다.
상기 로딩단계(S901)에서 적층대상시트(10)가 스테이지(100) 상부 로딩위치(P1)에 위치될 수 있다.
상기 제1촬상이미지획득단계(S902)는, 상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)가 상기 적층대상시트(10)와 상기 스테이지(100)를 촬상하여 제1촬상이미지를 획득하는 단계로서, 이미지촬상부(200)에 의해 수행될 수 있다.
상기 제1촬상이미지획득단계(S902)에서, 상기 이미지촬상부(200)는, 로딩위치(P1) 상측에서 로딩위치(P1)에 위치된 적층대상시트(10)와 스테이지(100) 상면을 촬상할 수 있다.
상기 얼라인단계(903)는, 상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상 미리 설정된 정위치(P2)에 안착되도록 상기 제1촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 수평위치를 얼라인하는 단계로서, 스테이지(100)의 수평위치를 조정하는 수평위치조정부 및 수평위치조정부의 동작을 제어하는 제어부(500)에 의해 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 얼라인단계(S903)는, 상기 제1촬상이미지를 통해 상기 로딩위치(P1)에 로딩된 시트(10)와 상기 스테이지(100) 사이의 X-Y-Θ 방향 오정렬를 산출하는 오정렬산출단계와, 상기 오정렬을 기초로 상기 스테이지(100)의 X-Y-Θ 방향 수평위치를 조정하는 수평위치조정단계를 포함할 수 있다.
상기 오정렬산출단계는, 상기 제1촬상이미지를 통해 상기 로딩위치(P1)에 로딩된 시트(10)와 상기 스테이지(100) 사이의 X-Y-Θ 방향 오정렬를 산출하는 단계로서, X-Y방향 오정렬과, Θ방향 오정렬을 수평위치 오정렬로서 산출할 수 있고, 상기 제어부(500)에 의해 수행될 수 있다.
이때, 상기 오정렬산출단계는, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 상기 스테이지(100)의 회전에 따라 이동하는 이동궤적을 트랙킹하여 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하는 회전중심도출단계와, 상기 회전중심을 기준으로 상기 적층대상시트(10)와의 오차각도를 산출하는 오차각도산출단계와, 상기 스테이지(100)의 회전중심과 상기 적층대상시트(10)의 중심이 일치되는 X-Y이동량을 산출하는 X-Y이동량산출단계를 포함할 수 있다.
상기 회전중심도출단계는, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 상기 스테이지(100)의 회전에 따라 이동하는 이동궤적을 트랙킹하여 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하는 단계로서, 상기 Θ방향 오정렬을 산출하기 위해 상기 제어부(500)에서 수행될 수 있다.
상기 스테이지(100)의 회전중심(R)은, 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 이미지촬상부(200)가 상기 스테이지(100) 회전 시 촬상영역(FOV1, FOV2) 내에 위치되는 트래킹마크(102)를 트래킹하여 적어도 3개의 트래킹마크(102) 이미지를 획득하고, 적어도 3개의 트래킹마크(102)를 순차로 연결한 직선에 수직이며 중점을 지나는 2개의 직선 사이의 중점으로 도출될 수 있다.
상기 오차각도산출단계는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 회전중심(R)을 기준으로 상기 적층대상시트(10)와의 오차각도를 산출하는 단계로서, 상기 제어부(500)의 이동량 연산부(540)에 의해 수행될 수 있다.
상기 X-Y이동량산출단계는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 스테이지(100)의 회전중심(R)과 상기 적층대상시트(10)의 중심(Cb)이 일치되는 X-Y이동량(x,y)을 산출하는 단계로서, 상기 제어부(500)의 이동량 연산부(540)에 의해 수행될 수 있다.
도 6b에서, Ca는 스테이지(100)의 중심으로 상술한 스테이지(100)의 회전중심(R)과 일치할 수 있다.
한편, 상기 제어부(500)는 제1촬상이미지를 통해 상기 적층대상시트(10)의 중심(Cb) 및 에지경계를 도출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제어부(500)는, 미리 설정된 복수의 ROI(Region of Interest) 내에서 적층대상시트(10)의 전극(14, 16)과 분리막(11) 사이의 가로방향경계라인(HE) 및 세로방향경계라인(VE)을 산출하고 가로방향경계라인(HE) 및 세로방향경계라인(VE)의 교차점을 적층대상시트(10)의 코너(C)로 도출할 수 있다.
이를 통해, 상기 제어부(500)는 적층대상시트(10)의 에지경계를 산출하여 스테이지(100)와의 오정렬을 산출할 수 있다.
상기 수평위치조정단계는, 상기 오정렬을 기초로 상기 스테이지(100)의 X-Y-Θ 방향 수평위치를 조정하는 단계로서, 상기 X-Y구동부(110) 및 상기 Θ구동부(120)의 동작을 제어함으로써 수행될 수 있다.
상기 수평위치조장단계를 통해, 도 6c에 도시된 바와 같이, 적층대상시트(10)가 스테이지(100) 상면의 정위치에 위치될 수 있다.
상기 시트적층단계(S905)는, 수평위치조정단계 이후, 상기 스테이지(100)를 상기 로딩위치(P1)까지 승강시켜(S904) 상기 적층대상시트(10)를 상기 스테이지(100) 상에 적층시키는 단계로서, 상기 상하구동부에 의해 수행될 수 있다.
상기 스테이지(100)가 승강구동됨으로써 로딩위치(P1)에 위치된 적층대상시트(10)가 스테이지(100) 상에 안착될 수 있다.
상기 스테이지(100)는 적층대상시트(10) 안착이 완료되면 다시 하강이동될 수 있다.
한편, 상기 비전얼라인방법은, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 복수의 기준마크(104)들을 이용해 상기 스테이지(100)의 기준위치를 설정하는 칼리브레이션단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 칼리브레이션단계는, 각 카메라부(210)에 대한 촬상영역(FOV1, FOV2)에 위치되는 기준마크(104)들의 위치를 기준으로 스테이지(100)의 기준위치를 설정하는 단계로서, 상기 제어부(500)의 칼리브레이션부(510)에 의해 수행될 수 있다.
상기 칼리브레이션부(510)는, Homography Transformation을 이용해 스테이지(100) 상측 미리 설정된 위치에 설치되는 각 카메라부(210)에서 스테이지(100)의 평면을 투영하여 이미지변환함으로써 복수의 카메라부(210)를 활용하여 평면 상 스테이지(100)의 기준위치를 설정할 수 있다.
구체적으로, 상기 칼리브레이션부(510)는, 각 카메라부(210)의 촬상영역(FOV1, FOV2) 내의 4개의 기준마크(104a~d, 104e~h)의 실측 위치를 데이터화 하여 맵핑할 수 있다.
상기 칼리브레이션부(510)는, 맵핑데이터와 스테이지(100)의 기준마크(104a~h)를 이용하여 촬상영역(FOV1, FOV2)의 특정 위치를 스테이지(100) 상의 실측 위치로 변환할 수 있다.
상기 비전얼라인방법은, 상기 시트적층단계(S905) 이후 상기 이미지촬상부(200)가 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)를 촬상하여 제2촬상이미지를 획득하는 제2촬상이미지획득단계(S906)와, 상기 제2촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)가 얼라인되었는지 여부를 판정하는 얼라인판정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2촬상이미지획득단계(S906)는, 상기 시트적층단계(S905) 이후 상기 이미지촬상부(200)가 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)를 촬상하여 제2촬상이미지를 획득하는 단계로서, 상기 이미지촬상부(200)에 의해 수행될 수 있다.
상기 얼라인판정단계는, 상기 제2촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)가 얼라인되었는지 여부를 판정하는 단계로서, 상기 제어부(500)에 의해 수행될 수 있다.
그런데, 본 발명에 따른 비전얼라인방법에서, 상기 스테이지(100) 상이 시트적층이 반복됨에 따라 스테이지(100)와 스테이지(100) 최 상측에 안착된 시트(10) 사이의 거리가 점점 증가되게 된다.
예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 시트(10)가 적층되고 난 후 최 상측의 시트(10)의 상면을 포함하는 평면(Sa)은 스테이지(100) 상면을 포함하는 평면(Sb)과 거리가 달라짐을 알 수 있다. 그 결과, 시트(10)와 스테이지(100) 사이의 스케일(X-Y 위치 및 Θ 각도 스케일)이 서로 달라지는 결과를 야기한다.
이러한 경우, 상기 칼리브레이션부(510)는, 시트(10) 적층 후 얼라인판정 정확히 하기 위하여 복수의 기준마크(104a~104h)들의 위치 및 시트(10) 에지경계를 이용해 자동칼리브레이션을 수행할 수 있다.
상기 얼라인판정단계는, 상기 자동칼리브레이션 후 상기 제2촬상이미지에서 상기 스테이지(100)의 기준위치를 기준으로 상기 적층대상시트(10)의 정렬오차를 산출할 수 있다.
상기 정렬오차가 기준범위 이내이면, 상기 얼라인판정단계는, 상기 적층대상시트(10)가 정렬된 것으로 판정할 수 있다.
한편, 상술한 비전얼라인방법을 이용해 다수의 시트(10)들을 스테이지(100) 상에 적층하는 경우, 시트(10) 로딩 시 발생되는 진동에 의한 얼라인오차와 시트(10)가 스테이지(100) 안착 시 특정 위치로 쏠리는 현상에 의한 얼라인오차가 발생될 수 있고, 이러한 얼라인오차가 누적되는 경우 시트(10)의 정확한 정렬이 어려운 문제점이 있다.
특히, 시트(10) 로딩 시 발생되는 진동에 의한 오차를 제거하기 위해 진동이 완전히 사라질 때까지 대기하는 경우, 비전얼라인에 소요되는 시간이 지체되어 효율성이 떨어지는 문제가 있어 본 발명은 이를 해결하기 위한 수단을 제시한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 비전얼라인방법의 오정렬산출단계는, 상기 적층대상시트(10) 로딩 시 형성되는 진동을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 진동보정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 진동보정단계는, 상기 적층대상시트(10) 로딩 시 형성되는 진동을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 단계로서, 상기 제어부(500)의 진동보정부(520)에 의해 수행될 수 있다.
예로서, 상기 진동은 상기 적층대상시트(10)를 로딩하는 로딩부(300)의 이동에 의해 발생되는 관성에 의한 진동일 수 있다.
상기 진동보정부(520)는, 이미지촬상부(200)의 카메라부(210)의 촬상위치에서 비전얼라인장치의 움직임이 없는 완전 정지상태로 시트(10)를 적층한 후 스테이지(100)의 위치를 저장(스테이지(100) 상면의 기준마크(104) 또는 트래킹마크(102)를 이용)하고, 비전얼라인장치를 통해 시트(10)가 로딩위치(P1)로 로딩은 되었으나 관성에 의해 진동이 완전히 사라지지 않은 진동상태에서 시트(10)를 적층한 후 스테이지(100)의 위치를 저장한 후, 상기 정지상태에서의 위치와 진동상태에서의 위치를 비교할 수 있다.
상기 진동보정부(520)는, 정지상태에서의 위치와 진동상태에서의 위치를 비교하여 도출된 진동오차를 기초로 진동에 의해 틀어지는 오차를 도출할 수 있다.
상기 진동보정부(520)는 진동에 의해 틀어지는 오차를 고려하여 상기 오정렬을 보정할 수 있다.
이를 통해, 상기 시트(10) 로딩 시 시트(10)의 진동이 완전히 멈출 때까지 대기할 필요 없이 빠른 속도로 정확한 위치에 비전얼라인 및 시트적층을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 비전얼라인방법의 오정렬산출단계는, 상기 적층대상시트(10)의 상기 스테이지(100) 안착 시 형성되는 쏠림을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 쏠림보정단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 쏠림보정단계는, 상기 적층대상시트(10)의 상기 스테이지(100) 안착 시 형성되는 쏠림을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 단계로서, 상기 제어부(500)의 쏠림보정부(530)에 의해 수행될 수 있다.
상기 적층대상시트(10)와 스테이지(100) 상면이 면대 면으로 접촉되므로, 비전얼라인을 통해 적층대상시트(10)가 스테이지(100) 상면 정위치에 위치되는 경우에도 스테이지(100)와 시트(10)가 서로 접하는 순간 접하는 면 사이의 물리적 영향으로 시트(10)가 특정 방향 한 쪽으로 쏠리는 현상이 발생될 수 있다.
상기 쏠림보정부(530)는, 정렬 이후 일정 횟수 반복 촬상(40~100회)된 시트(10)의 이미지를 기초로 안착과정에서 시트(10)가 쏠림에 따라 발생된 오차를 산출할 수 있다.
상기 쏠림보정부(530)는, 쏠림에 의해 틀어지는 오차를 고려하여 제1촬상이미지 상 도출되는 오정렬을 역방향으로 오프셋 처리하여 상기 오정렬을 보정할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 시트(10) 안착 시 발생가능한 쏠림현상을 사전에 보정할 수 있으므로, 정확한 위치에 비전얼라인 및 시트적층을 수행할 수 있는 이점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 시트 100: 스테이지

Claims (13)

  1. 평면 상 직사각형 형상을 가지는 복수의 시트(10)들을 정렬하여 적층하기 위한 비전얼라인장치에서 수행되는 비전얼라인방법으로서,
    상기 복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하 적층대상시트)를 로딩하는 로딩단계와;
    상기 로딩위치(P1) 상측에 위치되는 이미지촬상부(200)가 상기 적층대상시트(10)와 상기 스테이지(100)를 촬상하여 제1촬상이미지를 획득하는 제1촬상이미지획득단계와;
    상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상 미리 설정된 정위치(P2)에 안착되도록 상기 제1촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)의 수평위치를 얼라인하는 얼라인단계와;
    상기 얼라인단계 이후, 상기 스테이지(100)를 상기 로딩위치(P1)까지 승강시켜 상기 적층대상시트(10)를 상기 스테이지(100) 상에 적층시키는 시트적층단계를 포함하며,
    상기 시트적층단계 이후 상기 이미지촬상부(200)가 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)를 촬상하여 제2촬상이미지를 획득하는 제2촬상이미지획득단계와, 상기 제2촬상이미지를 이용해 상기 스테이지(100)와 상기 스테이지(100)에 적층된 시트(10)가 얼라인되었는지 여부를 판정하는 얼라인판정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 얼라인단계는,
    상기 제1촬상이미지를 통해 상기 로딩위치(P1)에 로딩된 시트(10)와 상기 스테이지(100) 사이의 X-Y-Θ 방향 오정렬를 산출하는 오정렬산출단계와, 상기 오정렬을 기초로 상기 스테이지(100)의 X-Y-Θ 방향 수평위치를 조정하는 수평위치조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 오정렬산출단계는,
    상기 적층대상시트(10) 로딩 시 형성되는 진동을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 진동보정단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 오정렬산출단계는,
    상기 적층대상시트(10)의 상기 스테이지(100) 안착 시 형성되는 쏠림을 고려하여 상기 오정렬을 보정하는 쏠림보정단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 오정렬산출단계는, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 상기 스테이지(100)의 회전에 따라 이동하는 이동궤적을 트랙킹하여 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하는 회전중심도출단계와, 상기 회전중심을 기준으로 상기 적층대상시트(10)와의 오차각도를 산출하는 오차각도산출단계와, 상기 스테이지(100)의 회전중심과 상기 적층대상시트(10)의 중심이 일치되는 X-Y이동량을 산출하는 X-Y이동량산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 비전얼라인방법은, 상기 스테이지(100) 상면에 구비되는 복수의 기준마크(104)들을 이용해 상기 스테이지(100)의 기준위치를 설정하는 칼리브레이션단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 얼라인판정단계는, 상기 제2촬상이미지에서 상기 스테이지(100)의 기준위치를 기준으로 상기 적층대상시트(10)의 정렬오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인방법.
  9. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 따른 비전얼라인방법을 수행하는 비전얼라인장치로서,
    복수의 시트(10)들이 순차로 적층되는 스테이지(100)와;
    상기 스테이지(100) 상측에 간격을 두고 미리 설정된 로딩위치(P1)로 적층대상이 되는 시트(10, 이하, 적층대상시트)를 로딩하는 로딩부(300)와;
    상기 로딩위치(P1) 상측에 설치되는 이미지촬상부(200)와;
    상기 스테이지(100)의 수평위치를 조정하는 수평위치조정부와;
    상기 적층대상시트(10)가 상기 스테이지(100) 상에 적층되도록, 상기 스테이지(100)의 승하강 이동을 구동하는 상하구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 이미지촬상부(200)는, 복수의 카메라부(210)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 위치검출을 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 촬상되는 복수의 기준마크(104)들이 구비되는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 수평위치조정부는, 상기 스테이지(100)의 X-Y방향 이동을 구동하기 위한 X-Y구동부(110)와, 상기 스테이지(100)의 Θ방향 회전을 구동하기 위한 Θ구동부(120)를 포함하며,
    상기 스테이지(100) 상면에는 상기 스테이지(100)의 회전중심을 도출하기 위해 상기 이미지촬상부(200)에 의해 이동궤적이 트래킹되는 하나 이상의 트래킹마크(102)가 구비되는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 로딩부(300)는, 미리 설정된 시트공급위치에서 상기 적층대상시트(10)의 일면을 흡착고정하는 흡착헤드를 포함하며,
    상기 흡착헤드는, 상기 시트공급위치와 상기 로딩위치(P1) 사이에서 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 비전얼라인장치.
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