KR102448264B1 - 원형 타겟과 ccd 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 - Google Patents

원형 타겟과 ccd 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라가 원형 타겟 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟을 촬영하는 제1 단계; 및 거리 산출부가 상기 제1 단계에서 촬영된 상기 원형 타겟의 지름과, 상기 CCD 카메라의 미리 정해진 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 산출하는 제2 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING DISPLACE USING CIRCULAR TARGET AND CCD CAMERA}
본 발명은 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CCD 카메라를 이용해 원형 타겟을 촬영하여 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 정확하게 계산하여, 보다 정확한 초기 세팅 값을 통해 반도체 소자 제조 설비의 공정 수행 위치를 더욱 정확하게 산출할 수 있는 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 설비의 자가 진단 및 자동 포지셔닝 시스템 연구의 진단 과정은 각 단위 공정을 수행하는 각 반도체소자 제조설비의 공정 수행 위치에 정확하고 안정적으로 위치하도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 각 단위 공정에서의 공정 수행 위치가 정확하지 않은 경우, 공정불량은 물론, 물리적인 작용으로부터 웨이퍼의 이탈하여 웨이퍼의 손상이나 파손 및 제조설비의 오염을 초래할 수 있다.
일반적으로 반도체 제조용 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 동작을 수행하는 이송 로봇은 시간에 따른 동작 상태 변화를 감시하고 이를 진단해야 한다.
이와 같은 각 공정 수행 위치를 정확하도록 하기 위하여 종래에는 카메라를 이용한 캘리브레이션 방법이 사용되었으나, 카메라의 내부 파라미터 추정을 위한 영상 획득 과정이 번거롭고 힘들 뿐만 아니라, 정확하고 용이한 위치 산출이 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법은 CCD 카메라를 통해 원형 타겟을 촬영하여 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 정확하게 산출하고자 한다.
또한, 본 발명에 따르면 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 용이하게 산출하여 보다 정확한 초기 세팅값을 도출하므로 반도체 소자 제조 설비의 공정 수행 위치를 더욱 정확하고 안정적으로 산출하여 적용하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라가 원형 타겟 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟을 촬영하는 제1 단계; 및 거리 산출부가 상기 제1 단계에서 촬영된 상기 원형 타겟의 지름과, 상기 CCD 카메라의 미리 정해진 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 산출하는 제2 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 단계는 하기의 수학식을 통해 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 산출하며,
[수학식]
Figure 112019075770819-pat00001
이때, 상기 'L1'은 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd1'은 상기 원형 타겟의 지름으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 원형 타겟은 복수개의 원형 타겟으로 이루어진 도트 그리드로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치는 원형 타겟 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟을 촬영하는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라; 및 촬영된 상기 원형 타겟의 지름과, 상기 CCD 카메라의 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 산출하는 거리 산출부;를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 거리 산출부는 하기의 수학식을 통해 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 산출하며,
[수학식]
Figure 112019075770819-pat00002
이때, 상기 'L1'은 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd1'은 상기 원형 타겟의 지름으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법은 CCD 카메라를 통해 원형 타겟을 촬영하여 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 정확하게 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 용이하게 산출하여 보다 정확한 초기 세팅값을 도출하므로 반도체 소자 제조 설비의 공정 수행 위치를 더욱 정확하고 안정적으로 산출하여 적용하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 거리 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 다른 원형 타겟으로 이루어진 도트 그리드를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
일반적으로 반도체 설비의 자가 진단 및 자동 포지셔닝 시스템 연구의 진단 과정은 각 단위 공정을 수행하는 각 반도체소자 제조설비의 공정 수행 위치에 정확하고 안정적으로 위치하도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 각 단위 공정에서의 공정 수행 위치가 정확하지 않은 경우, 공정불량은 물론, 물리적인 작용으로부터 웨이퍼의 이탈하여 웨이퍼의 손상이나 파손 및 제조설비의 오염을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법은 CCD 카메라를 통해 원형 타겟을 촬영하여 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 정확하게 산출하여, 보다 정확한 초기 세팅값을 도출하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 거리 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이후부터는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치의 구성과 거리 측정 원리를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치(100)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(110) 및 거리 산출부(120)를 포함하여 구성된다.
CCD 카메라(110)는 원형 타겟(circular target: 115)을 촬영한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 CCD 카메라(110)는 원형 타겟(115)의 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟(115)을 촬영한다.
거리 산출부(120)는 촬영된 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)과, 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)을 이용하여, 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)을 알고 있는 경우, 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다. 즉, 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)이 정해져 있는 경우에는 상기 시야각과 상기 CCD 카메라(110)에서 촬영된 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다.
이후부터는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 거리 측정 원리를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 거리 측정 방법에 따르면, 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)을 알고 있는 경우, a:b = c:d 꼴의 비례식의 원리에 따라, 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다.
이때, 'L1', 'L2'는 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리이고, 'θ'는 상기 CCD 카메라(110)의 시야각이고, 상기 'd1', 'd2'는 상기 원형 타겟의 지름이다.
Figure 112019075770819-pat00003
이므로,
Figure 112019075770819-pat00004
이다.
따라서,
Figure 112019075770819-pat00005
,
Figure 112019075770819-pat00006
이 도출된다.
이와 같이 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)을 알고 있는 경우, 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 다른 원형 타겟으로 이루어진 도트 그리드를 도시한 도면이다.
이후부터는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법을 설명하기로 한다.
먼저, CCD 카메라(110)가 원형 타겟(circular target: 115)을 촬영한다(S410).
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 CCD 카메라(110)는 원형 타겟(115)의 상부에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟(115)을 촬영하며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원형 타겟(115)은 복수개의 원형 타겟으로 이루어진 도트 그리드 중에서 선택되는 원형 타겟(115)을 촬영하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)은 이미 알고 있으며, 상기 CCD 카메라(110)는 상기 원형 타겟(115)의 촬영을 통해 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 측정할 수 있다. 즉, 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)이 정해져 있는 경우에는 상기 시야각과 상기 CCD 카메라(110)에서 촬영된 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다.
이후, 거리 산출부(120)가 상기 촬영된 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)과, 상기 CCD 카메라(115)의 시야각(θ)을 이용하여, 상기 CCD 카메라(115)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출한다(S420).
이때, 상기 거리 산출부(120)는 하기의 수학식 1을 사용하여 상기 CCD 카메라(115)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112019075770819-pat00007
,
Figure 112019075770819-pat00008
이때, 상기 'L1', 'L2'는 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd1', 'd2'는 상기 원형 타겟의 지름이다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 거리 측정 방법에 따르면, 상기 CCD 카메라(110)의 시야각(θ)을 알고 있는 경우, 상기 원형 타겟(115)의 지름(d1, d2)을 이용해 상기 CCD 카메라(110)와 상기 원형 타겟(115) 간의 거리(L1, L2)를 산출할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법은 CCD 카메라를 통해 원형 타겟을 촬영하여 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 정확하게 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 CCD 카메라와 시편 사이의 거리를 용이하게 산출하여 보다 정확한 초기 세팅값을 도출하므로 반도체 소자 제조 설비의 공정 수행 위치를 더욱 정확하고 안정적으로 산출하여 적용하도록 할 수 있다.
상술한 본 발명인, 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법을 구현하는 기능구성과 구현 방법은 프로그램으로 구현이 가능하다. 즉, 본 발명에서의 방법을 수행하는 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다.
본 발명에의 방법 수행을 위한 기능블록의 과정인 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치
110: CCD(Charge Coupled Device) 카메라
115: 원형 타겟(circular target)
120: 거리 산출부

Claims (6)

  1. CCD(Charge Coupled Device) 카메라가 원형 타겟 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟을 촬영하는 제1 단계; 및
    거리 산출부가 상기 제1 단계에서 촬영된 상기 원형 타겟의 촬영된 지름과, 상기 CCD 카메라의 미리 정해진 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 측정하는 제2 단계;를 포함하고,
    상기 제2 단계는, 상기 제1 단계에서 촬영된 제1 원형 타겟의 촬영된 지름(d1)과 미리 정해진 시야각을 이용하여 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리(L1)를 측정하고,
    상기 제1 단계에서 촬영된 제2 원형 타겟의 촬영된 지름(d2)과 미리 정해진 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리(L2)를 측정하며,
    상기 제2 단계에서 각각의 거리 측정시, 하기의 수학식을 통해 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리(L1)를 측정하고, 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리(L2)를 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법.
    [수학식]
    Figure 112022047055515-pat00016

    Figure 112022047055515-pat00017

    (이때, 상기 'L1'은 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 미리 정해진 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd1'은 상기 제1 원형 타겟의 촬영된 지름이고, 상기 'L2'는 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 미리 정해진 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd2'는 상기 제2 원형 타겟의 촬영된 지름으로 정의한다.)
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 원형 타겟은 복수개의 원형 타겟으로 이루어진 도트 그리드로 구성되는 것을 특징으로 하는 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 방법.
  4. 원형 타겟 상에서 수직 방향으로 상기 원형 타겟을 촬영하는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라; 및
    촬영된 상기 원형 타겟의 지름과, 상기 CCD 카메라의 미리 정해진 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 원형 타겟 간의 거리를 측정하는 거리 산출부;를 포함하고,
    상기 거리 산출부는, 상기 CCD 카메라에서 촬영된 제1 원형 타겟의 촬영된 지름(d1)과 상기 시야각을 이용하여 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리(L1)를 측정하고,
    상기 CCD 카메라에서 촬영된 제2 원형 타겟의 촬영된 지름(d2)과 상기 시야각을 이용하여, 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리(L2)를 측정하며,
    상기 거리 산출부는 각각의 거리 측정시, 하기의 수학식을 통해 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리(L1)를 측정하고, 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리(L2)를 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 원형 타겟과 CCD 카메라를 이용한 거리 측정 장치.
    [수학식]
    Figure 112022047055515-pat00018

    Figure 112022047055515-pat00019

    (이때, 상기 'L1'은 상기 CCD 카메라와 상기 제1 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 미리 정해진 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd1'은 상기 제1 원형 타겟의 촬영된 지름이고, 상기 'L2'는 상기 CCD 카메라와 상기 제2 원형 타겟 간의 거리이고, 상기 'θ'는 미리 정해진 상기 CCD 카메라의 시야각이고, 상기 'd2'는 상기 제2 원형 타겟의 촬영된 지름으로 정의한다.)
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 따른 거리 측정 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독이 가능한 기록매체.
KR1020190089179A 2019-07-23 2019-07-23 원형 타겟과 ccd 카메라를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 KR102448264B1 (ko)

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Citations (4)

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