KR19990027316A - 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법은, 상판의 소정 위치에 제1 및 제2 구멍을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 하판의 소정 위치에 각 구멍과 대응되는 제1 및 제2 기준 마크를 표시한다. 그리고, 상기 각 기준 마크의 중심 좌표가 대응되는 상기 각 구멍의 중심 좌표에 근접되도록, 상기 상판 및 하판 중 적어도 하나를 이동시킨다.

Description

머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법
본 발명은 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법에 관한 것이다.
머신 비젼 시스템은, 각종 자동화 공정을 수행하기 위하여, 작업 대상을 촬상하여 그 영상 데이터를 처리하는 시스템을 말한다. 이와 같은 머신 비젼 시스템을 이용하는 공정들 중 하나는 상판과 하판의 위치를 정렬시키는 공정이다.
상판과 하판의 위치를 정렬시키기 위한 종래의 방법들로서 다음의 두 가지를 들 수 있다. 첫번째, 상판 및 하판에 각각 한 쌍의 기준 마크들을 표시하여 정렬하는 방법이다. 그리고 두 번째, 상판 및 하판에 각각 두 쌍 이상의 기준 마크를 표시하여 정렬하는 방법이다. 이 두 번째의 방법은 미국 특허 제 4,755,053호에 잘 설명되어 있다.
도 1을 참조하여 상기 두 번째의 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저 상판(10)의 소정 위치에 4 개의 구멍들(12a, 12b, 18a, 18b)을 뚫고, 2 개의 구멍들(12a, 12b)에 대응되도록 하판(14)에 기준 마크들을 표시한다. 다음에 상기 하판(14)의 기준 마크들이 구멍들(12a, 12b)을 통하여 나타나도록 하판(14)을 이동시킨다. 이때 다른 구멍들(18a, 18b)과의 상대 위치가 파악되므로 정렬의 정밀도가 높아진다.
상기 첫번째의 방법은 한 쌍의 기준 마크들을 이용하므로 정렬의 정밀도가 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 상기 두 번째의 방법은 두 쌍의 기준 마크들을 이용하므로 기준 마크들이 차지하는 면적이 커지는 문제점이 있다. 즉, 상판 및 하판의 활용 면적이 적어지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 한 쌍의 기준 마크들을 이용하여도 정렬의 정밀도를 높일 수 있는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 기판 위치 정렬 방법을 설명하기 위한 기판들의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 위치 정렬 방법을 설명하기 위한 기판들의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 머신 비젼 시스템에서의 위치 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 임의의 형상의 주사 위치에 대한 밝기의 그래프이다.
도 5는 도 4의 함수를 주사 위치에 대하여 미분한 특성도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20...상판, 21...하판,
20a...구멍, 21a...기준 마크.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법은, 상판의 소정 위치에 제1 및 제2 구멍을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 하판의 소정 위치에 상기 각 구멍과 대응되는 제1 및 제2 기준 마크를 표시한다. 그리고, 상기 각 기준 마크의 중심 좌표가 대응되는 상기 각 구멍의 중심 좌표에 근접되도록, 상기 상판 및 하판 중 적어도 하나를 이동시킨다.
본 발명의 기판 위치 정렬 방법은, 상기 각 기준 마크의 중심 좌표가 대응되는 상기 각 구멍의 중심 좌표에 근접되도록 정렬하므로, 한 쌍의 기준 마크들을 이용하여도 정렬의 정밀도를 높일 수 있다.
바람직하게는, 상기 구멍의 중심의 x 좌표 Xc 및 y 좌표 Yc는,
Xc = , Yc = 의 식들에 의하여 계산된다. 여기서, i는 구멍의 경계 픽셀들의 일련 번호, N은 구멍의 경계 픽셀 수, xi 는 i번째 경계 픽셀의 x 좌표, 그리고 yi 는 i번째 경계 픽셀의 y 좌표를 나타낸다.
또한, 상기 구멍의 각 경계 픽셀의 위치는, 그 밝기 변화율의 무게 중심으로서 찾아진다. 이에 따라, 상기 구멍의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 은,
xj = , ym = 의 식들에 의하여 결정된다. 여기서, j는 x축 경계 픽셀의 번호, m은 y축 경계 픽셀의 번호, k는 상수, Dj(k) 는 x축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이, 그리고 Dm(k) 는 y축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이를 나타낸다.
한편, 상기 기준 마크의 중심의 좌표 및 상기 기준 마크의 각 경계 픽셀의 좌표도 상기 구멍의 경우와 같이 구해진다. 즉, 상기 기준 마크의 각 경계 픽셀의 위치는, 그 밝기 변화율의 무게 중심으로서 찾아진다. 이에 따라, 상기 기준 마크의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 을 구하는 식도 동일하게 활용된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 상판(20)은 그 중앙에 구멍(20a)이 형성되어 있고, 하판(21)은 그 중앙에 기준 마크(21a)가 표시되어 있다. 이 기준 마크(21a)는 구멍(20a)보다 작은 크기이므로, 기준 마크(21a)의 중심 좌표가 구멍(20a)의 중심 좌표와 일치하거나 근접되게 함으로써, 정밀한 위치 정렬을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 기판 위치 정렬 방법을 설명하면 다음과 같다. 고정된 상판(도 2의 20)의 구멍(도 2의 20a)에 대한 경계 픽셀들의 좌표를 구한다(단계 31). 다음에, 상기 경계 픽셀들의 좌표를 이용하여, 상판(20)의 구멍(20a)에 대한 중심 좌표를 구한다(단계 32). 다음에, 하판(도 2의 21)을 이동시켜, 그 기준 마크(도 2의 21a)를 목표 지점 즉, 상기 구멍(20a)의 중심 좌표로 이동시킨다(단계 33). 기준 마크(21a)의 중심 좌표와 상판 구멍(20a)의 중심 좌표의 차이가 소정의 허용 범위보다 크면(단계 34), 목표 위치를 보정하여(단계 35) 상기 단계 33을 반복 수행한다.
도 4를 참조하면, 임의의 형상을 순차적으로 주사하면 그 경계 영역(a_b 구간, c_d 구간)에서 밝기의 큰 변화가 일어남을 알 수 있다. 이를 이용하여 형상의 경계 지점을 정밀하게 찾을 수 있다. 도 5를 참조하면, 밝기 변화율 즉, 밝기 미분량의 무게 중심인 주사 위치가 경계 위치가 된다.
이에 따라, 상기 구멍(도 2의 20a)의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 은 아래의 수학식 1에 의하여 결정된다.
여기서, j는 x축 경계 픽셀의 번호, m은 y축 경계 픽셀의 번호, k는 상수, Dj(k) 는 x축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이, 그리고 Dm(k) 는 y축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이를 나타낸다.
또한, 상기 기준 마크(도 2의 21a)의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 도 상기 수학식 1에 의하여 결정된다.
대부분의 경우, 가장 높은 밝기 변화율(도 5의 P0,-P2)에 해당되는 지점이 그 무게 중심에 해당된다.
상기 구멍(20a)의 중심의 x 좌표 Xc 및 y 좌표 Yc는 아래의 수학식 2에 의하여 계산된다.
여기서, i는 구멍(20a)의 경계 픽셀들의 일련 번호, N은 구멍(20a)의 경계 픽셀 수, xi 는 i번째 경계 픽셀의 x 좌표, 그리고 yi 는 i번째 경계 픽셀의 y 좌표를 가리킨다.
또한, 상기 기준 마크(21a)의 중심의 x 좌표 Xc 및 y 좌표 Yc는 아래의 수학식 3에 의하여 계산된다.
여기서, i는 기준 마크(21a)의 경계 픽셀들의 일련 번호, N은 기준 마크(21a)의 경계 픽셀 수, xi 는 i번째 경계 픽셀의 x 좌표, 그리고 yi 는 i번째 경계 픽셀의 y 좌표를 나타낸다.
상기 수학식들을 이용하여, 구멍(20a) 및 기준 마크(21a)의 중심 좌표들을 정밀하게 파악할 수 있으므로, 한 쌍의 기준 마크(21a)들을 이용하여도 정렬의 정밀도를 높일 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법에 의하면, 위치 정렬의 정밀도를 높이고 기판의 활용 면적을 넓힐 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (7)

  1. 상판의 소정 위치에 제1 및 제2 구멍을 형성하는 단계;
    하판의 소정 위치에 상기 각 구멍과 대응되는 제1 및 제2 기준 마크를 표시하는 단계; 및
    상기 각 기준 마크의 중심 좌표가 대응되는 상기 각 구멍의 중심 좌표에 근접되도록, 상기 상판 및 하판 중 적어도 하나를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구멍의 중심의 x 좌표 Xc 및 y 좌표 Yc는,
    Xc = , Yc = 의 식들에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
    여기서, i는 구멍의 경계 픽셀들의 일련 번호, N은 구멍의 경계 픽셀 수, xi 는 i번째 경계 픽셀의 x 좌표, yi 는 i번째 경계 픽셀의 y 좌표.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구멍의 각 경계 픽셀의 위치는,
    그 밝기 변화율의 무게 중심으로서 찾아지는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구멍의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 은,
    xj = , ym = 의 식들에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
    여기서, j는 x축 경계 픽셀의 번호, m은 y축 경계 픽셀의 번호, k는 상수, Dj(k) 는 x축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이, Dm(k) 는 y축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기준 마크의 중심의 x 좌표 Xc 및 y 좌표 Yc는,
    Xc = , Yc = 의 식들에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
    여기서, i는 기준 마크의 경계 픽셀들의 일련 번호, N은 기준 마크의 경계 픽셀 수, xi 는 i번째 경계 픽셀의 x 좌표, yi 는 i번째 경계 픽셀의 y 좌표.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기준 마크의 각 경계 픽셀의 위치는,
    그 밝기 변화율의 무게 중심으로서 찾아지는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기준 마크의 각 경계 픽셀의 x 좌표 xj 및 y 좌표 ym 은,
    xj = , ym = 의 식들에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 머신 비젼 시스템에서의 기판 위치 정렬 방법.
    여기서, j는 x축 경계 픽셀의 번호, m은 y축 경계 픽셀의 번호, k는 상수, Dj(k) 는 x축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이, Dm(k) 는 y축상에서 (k-1)번째 픽셀의 휘도와 k번째 픽셀의 휘도의 차이.
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