KR20180127704A - 작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치 - Google Patents

작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치 Download PDF

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KR20180127704A KR1020170062749A KR20170062749A KR20180127704A KR 20180127704 A KR20180127704 A KR 20180127704A KR 1020170062749 A KR1020170062749 A KR 1020170062749A KR 20170062749 A KR20170062749 A KR 20170062749A KR 20180127704 A KR20180127704 A KR 20180127704A
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Abstract

본 발명은 작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치에 대한 것이다. 본 발명은, 적어도 일방향으로 구동되는 헤드유닛에 장착된 작업툴과 상부 카메라의 위치 관계를 인식하는 작업툴 위치 인식 장치에 있어서, 상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상, 및 형상 중 적어도 하나가 변화된 표지를 형성하는 작업툴 표지부; 및 상기 상부 카메라로부터 상기 작업툴 표지부의 영상을 전달받아 상기 표지의 형성 위치를 분석하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 제어부;를 포함하는 작업툴 위치 인식 장치를 제공한다.

Description

작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치 {DEVICE AND METHOD FOR RECOGNIZING POSITION OF WORKING TOOL, AND CAMERA MODULE ASSEMBLING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 작업툴의 가압또는 인접에 의해 색상이나 형상이 변화되는 작업툴 표지부를 이용하여 작업툴의 위치를 인식하는 작업툴 위치 인식 장치, 작업툴 위치 인식 방법, 및 이를 이용한 카메라 모듈 조립 장치에 대한 것이다.
특정 작업을 수행하는 작업툴과 작업툴의 작업 위치를 제어하고 검출하기 위한 카메라를 구비한 다양한 형태의 장치가 산업 현장에서 사용되고 있다.
고정밀도의 작업을 수행하기 위해서는 작업툴에 의해 픽업된 부품 또는 작업툴의 위치를 정밀하게 검출하는 것이 필요하다. 통상 사용되는 방법으로서는 작업툴에 의한 작업이 수행되는 작업면을 향하여 배치된 상부 카메라 및/또는 작업툴을 향해 배치되어 하방에서 작업툴에 의해 픽업된 부품의 이미지를 촬영하는 하부 카메라를 이용하여 부품의 위치 검출을 수행하는 예가 있다.
이 경우, 상기 카메라와 작업툴의 위치 관계를 명확히 설정할 필요가 있다. 즉, 카메라와 작업툴이 장치 내의 헤드 유닛에 어떠한 위치 관계(오프셋량)에 따라 설치되었는지를 판단할 필요가 있다. 작업툴과 카메라의 오프셋량이 명확히 설정 또는 검출되어야 작업툴에 의한 부품 등의 픽업 정밀도를 유지할 수 있다.
일례로 대한민국 공개특허 제10-2016-0147045호(2016.12.21. 공개)는 탑 카메라와 보톰 카메라를 이용하여 본딩 툴과 위치 검출용 카메라의 오프셋을 검출하는 본딩 장치를 개시한다.
그러나 상기 선행기술은 하부에서 상부를 향해 배치되는 하부 카메라(보톰 카메라)를 필요로 하는 단점이 있다.
한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0044363호(2015.04.24. 공개)에 개시된 바와 같이, 소형의 카메라 모듈이 스마트폰과 같은 모바일 장치, 태블릿 PC, 및 노트북 등과 같은 장치에 두루 사용되고 있다. 이러한 카메라 모듈의 경우, 그 동안 수작업에 의해 구성 부품을 조립하였으나, 작업 생산성 향상과 비용 감소를 위한 조립 공정 자동화가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점과 요구를 해결하기 위하여, 하부 카메라를 구비하지 않고서도 작업툴과 상부 카메라의 위치 관계를 인식하는 것이 가능한 작업툴 위치 인식 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작업툴과 상부 카메라의 위치 관계를 인식하고, 상기 작업툴에 의해 카메라 모듈의 부품을 픽업하여 카메라 모듈의 조립을 지원하는 카메라 모듈 조립 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 적어도 일방향으로 구동되는 헤드유닛에 장착된 작업툴과 상부 카메라의 XY 평면에서의 위치 관계를 인식하는 작업툴 위치 인식 장치에 있어서, 상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상 및 형상 중 적어도 하나가 변화된 표지를 형성하는 작업툴 표지부; 및 상기 상부 카메라로부터 상기 작업툴 표지부의 영상을 전달받아 상기 표지의 형성 위치를 분석하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 제어부;를 포함하는 작업툴 위치 인식 장치를 제공한다.
또한, 상기 작업툴 표지부는 작업면을 형성하는 스테이지에 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 이송량과 상기 작업툴 표지부에 형성된 표지의 위치 정보를 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단한다.
상기 위치 관계는 상기 헤드유닛에 장착된 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 X축 방향 오프셋량과 Y축 방향 오프셋량으로 나타낼 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 상부 카메라에서 획득한 영상 중의 상기 표지의 위치와, 상기 작업툴에 의해 형성될 것으로 예상된 가상 표지의 위치의 차이를 이용하여 상기 위치 관계를 판단할 수 있다.
또한, 상기 스테이지 또는 상기 작업툴 표지부에는 레퍼런스 마크가 구비되고, 상기 제어부는 상기 레퍼런스 마크와 상기 표지의 위치를 이용하여 상기 위치 관계를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도 일방향으로 구동되는 헤드유닛에 장착된 작업툴과 상부 카메라의 XY 평면에서의 위치 관계를 인식하는 작업툴 위치 인식 방법에 있어서, (a) 상기 작업툴을 이용하여 작업툴 표지부에 표지를 형성하는 단계; (b) 상기 작업툴 표지부에 형성된 상기 표지를 포함한 영상을 상기 상부 카메라로 획득하는 단계; 및 (c) 상기 상부 카메라로 획드한 상기 영상을 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 단계;를 포함하는 작업툴 위치 인식 방법을 제공한다.
상기 작업툴 표지부는 상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상 및 형상 중 적어도 하나가 변화되어 상기 표지가 형성될 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 작업툴을 소정 위치로 이송한 후 상기 작업툴을 하강시킴으로써 상기 표지가 형성될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 상부 카메라를 소정 위치로 이송한 후 수행될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 이송량과 상기 작업툴 표지부에 형성된 표지의 위치 정보를 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계가 판단될 수 있다.
상기 위치 관계는 상기 헤드유닛에 장착된 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 X축 방향 오프셋량과 Y축 방향 오프셋량으로 나타낼 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 상부 카메라에서 획득한 영상 중의 상기 표지의 위치와, 상기 작업툴에 의해 형성될 것으로 예상된 가상 표지의 위치의 차이를 이용하여 상기 위치 관계를 판단할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 작업툴에 의한 작업면을 형성하는 스테이지 또는 상기 작업툴 표지부에 형성된 레퍼런스 마크와 상기 표지의 위치를 이용하여 상기 위치 관계를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은, 카메라 모듈을 이루는 적어도 하나의 부품이 위치하는 스테이지;
상기 스테이지 상부에 구비되는 갠트리; 상기 갠트리에 구비되며, 상기 부품을 이송하는 작업툴과 상기 스테이지의 영상을 촬영하는 상부 카메라가 장착된 헤드유닛;
상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상, 및 형상 중 적어도 하나가 변화된 표지를 형성하는 작업툴 표지부; 및 상기 작업툴 표지부에 형성된 상기 표지를 포함한 영상을 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 제어부;를 포함하는 카메라 모듈 조립 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 작업툴은 상기 부품을 픽업하는 픽업부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 픽업부는 기둥 형태로 형성되고, 상기 부품은 상기 픽업부의 외주면에 끼워져 픽업된다.
또한, 상기 작업툴은 상기 픽업부에 끼워져 픽업된 상기 부품을 밀어 분리시키는 픽업 분리부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈 조립 장치에 있어서, 상기 스테이지 상부에는, 상기 카메라 모듈을 이루는 제 1 부품이 탑재된 제 1 트레이와, 상기 제 1 부품이 결합되는 제 2 부품이 탑재된 제 2 트레이가 구비되고, 상기 작업툴은 상기 제 1 부품을 픽업하여 상기 제 2 부품에 결합시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 작업툴과 상부 카메라의 위치 관계를 용이하게 인식하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 작업툴과 상부 카메라의 위치 관계를 인식하고, 상기 작업툴에 의해 카메라 모듈의 부품을 픽업하여 카메라 모듈의 조립을 지원하는 카메라 모듈 조립 장치가 제공된다.
특히, 본 발명은 작업툴의 위치를 인식함에 있어서 하방에서 작업툴이나 작업툴에 의해 픽업된 부품의 영상을 촬영하는 하부 카메라를 별도로 구비하지 않아도 작업툴의 위치를 인식할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서 헤드유닛과 작업툴 및 상부 카메라의 위치 관계를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서, 작업툴 표지부에 작업툴을 이용하여 표지(標識)를 형성하고 상부 카메라로 인식하는 과정을 나타낸다.
도 4는 작업툴 표지부에 형성된 표지의 일례를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서 작업툴 표지부에 형성된 표지를 이용하여 작업툴의 위치를 인식하는 것을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 카메라 모듈의 일례를 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치에 구비되는 픽업부의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치에 있어서 픽업부에 픽업된 카메라 모듈의 부품을 분리시키는 구성을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서 헤드유닛과 작업툴 및 상부 카메라의 위치 관계를 도시한 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 다른 작업툴 위치 인식 장치(100)는 반도체칩, 전자부품, 또는 조립부품 등 작업툴을 이용하여 부품의 이송이나 가공을 수행하고 작업면에 대한 영상을 취득하는 상부 카메라를 구비하는 다양한 형태의 장치 또는 그 장치의 일부일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 작업툴 위치 인식 장치(100)는, 작업면을 형성하는 스테이지(110), 상기 스테이지(110)의 상부에 구비되는 갠트리(120), 갠트리(120)에 구비되는 헤드유닛(130), 상기 헤드유닛(130)에 부착된 작업툴(140) 및 상부 카메라(150)를 포함하고, 상기 스테이지(110)에는 작업툴 표지부(160)가 구비된다. 갠트리(120)는 갠트리 지지대(122)에 의해 스테이지(110) 상부에 지지될 수 있다. 또한, 상기 작업툴 위치 인식 장치(100)는 갠트리(120) 또는/및 헤드유닛(130) 등을 구동하고 상부 카메라(150)의 영상을 이용하여 작업툴(140)의 위치를 인식하는 제어부(미도시)를 추가로 포함한다. 작업툴(140)은 스테이지(110) 상부에 구비된 부품을 픽업하는 구성요소이며, 본 발명의 실시에 있어서 작업툴(140)의 픽업 방식에는 제한이 없다.
헤드유닛(130)은 갠트리(120)에 지지되며 X축 방향으로 구동될 수 있다. 또한, 헤드유닛(130)은 작업툴(140)과 상부 카메라(150)를 Z축 방향으로 구동할 수 있다. 또한, 헤드유닛(130)은 작업툴(140)과 상부 카메라(150)를 Y축 방향으로 구동하는 구동 수단을 추가로 포함할 수 있다. 한편, 갠트리(120)가 리니어 모터 등에 의해 Y축 방향으로 구동됨으로써 헤드유닛(130)이 Y축 방향으로 이동하는 것도 가능할 수 있다. 이러한 헤드유닛(130)이나 갠트리(120)의 구동은 공지된 다양한 기술 수단에 의해 이루어질 수 있다. 상부 카메라(150)는 스테이지(110) 상부의 영상을 취득할 수 있도록 배치된다.
도 2를 참조하면, 작업툴(140)과 상부 카메라(150)는 헤드유닛(130)에서 XY 평면에서 소정 오프셋을 갖도록 배치된다. 작업툴(140)과 상부 카메라(150) 간의 X축 방향 오프셋량을 "X_off"라 하고, Y축 방향 오프셋량을 "Y_off"라 할 때, X축 방향 오프셋량과 Y축 방향 오프셋량은 정확히 설정 또는 인식되어야 한다. 이는 상부 카메라(150)를 이용하여 인식된 위치 정보를 바탕으로 작업툴(140)의 이동이 제어되기 때문이다. 작업툴(140)을 이용하여 스테이지(110) 상부에 위치한 부품 등을 픽업하는 경우, 작업툴(140)과 상부 카메라(150)의 오프셋 정보(다시 말하면, 작업툴(140)의 상부 카메라(150)에 대한 위치 정보)를 정확히 파악하지 못하면 작업툴(140)에 의한 부품 등의 픽업 및 이송이 정확히 제어될 수 없다. 작업툴(140)을 헤드유닛(130)에 새롭게 장착한 경우, 또는 작업 도중에 작업툴(140)의 장착 위치에 오차가 발생한 경우 등에 있어서 작업툴(140)의 위치 인식이 필요할 수 있다.
본 발명에 따른 작업툴 위치 인식 장치(100)는 작업툴 표지부(160)를 이용하여 작업툴(140)의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서, 작업툴 표지부에 작업툴을 이용하여 표지(標識)를 형성하고 상부 카메라로 인식하는 과정을 나타낸다. 또한, 도 4는 작업툴 표지부에 형성된 표지의 일례를 나타낸다.
도 3의 (a)를 참조하면, 헤드유닛(130) 및/또는 갠트리(120)를 구동하여 작업툴(140)과 상부 카메라(150)를 작업툴 표지부(160)의 상부로 이동시킨다.
도 3의 (b)를 참조하면, 작업툴(140)을 하강시켜 작업툴 표지부(160)에 작업툴(140)의 위치를 표시하여 표지(162)를 형성한다. 상기 표지(162)는 색상의 변화 또는 형상의 변화 등에 의해 형성될 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 상부 카메라(150)를 이용하여 작업툴 표지부(160)에 형성된 표지(162)의 영상을 취득한다.
도 3의 (a) 내지 (c)의 과정에서 작업툴(140)의 수평 방향(X축 또는 Y축) 이송량 및 상부 카메라(150)의 수평 방향(X축 또는 Y축) 이송량은 주제어부에 의해 제어되며, 각각의 이송량은 주제어부에 의해 모니터링된다. 작업툴(140)과 상부 카메라(150)가 헤드유닛(130)에 장착된 상태이므로 작업툴(140)과 상부 카메라(150)의 이송량은 헤드유닛(130)의 이송량일 수 있다. 그러나, 작업툴(140)이 헤드유닛(130)에 장착된 상태에서 헤드유닛(130)에 대해 X축 방향 또는 Y축 방향으로 추가 구동이 가능한 경우에는 추가 구동량을 고려하여 작업툴(140)의 이송량을 결정하여야 한다.
도 4를 참조하면, 작업툴 표지부(160)에 형성된 표지(162)의 일례가 도시된다.
일 실시예에 있어서, 상기 작업툴 표지부(160)는 작업툴(140)의 가압에 의하여 색상 또는 모양(즉 2차원적인 형태)이 변하는 구성을 포함할 수 있다. 일례로, 작업툴 표지부(160)는 감압지(減壓紙)로 형성되거나, 먹지(Carbon Paper)를 포함하여 가압에 따라 색상이 변화하는 것일 수 있다. 이 경우, 작업툴(140)의 가압에 의해 색상이 변화된 표지(162)가 도 4의 (a)와 같이 나타날 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 작업툴 표지부(160)는 작업툴(140)의 가압에 의해 형상이 변화하는 구성을 포함할 수 있다. 도 4의 (b)와 같이 작업툴(140)이 작업툴 표지부(160)를 가압하는 경우, 형상이 변화된 표지(162)가 형성될 수 있다. 도 4의 (b)와 같은 형상 변화는 소성 변형되어 변형된 형상이 유지되는 것이거나, 일정 시간이 경과하면 원 상태로 복귀하는 것일 수 있다. 이 경우, 작업툴 표지부(160)는 소위 '고무찰흙'과 같은 폴리염화비닐(PVC)을 포함한 합성수지이거나, 폴리우레탄 스폰지 등일 수 있다.
또한, 도 4의 (c)와 같이 작업툴(140)의 가압에 의해 소정 라인으로 형성된 표지(162)가 작업툴 표지부(160)에 형성될 수 있다. 또한, 도 4의 (d)와 같이 작업툴(140)의 가압에 의해 소정 패턴의 표지(162)가 작업툴 표지부(160)에 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 예시 이외에도 본 발명의 실시에 있어서, 상기 작업툴 표지부(160)는 작업툴(140)의 접촉 또는 가압에 의해 색상, 모양 또는 형상이 변화하는 것이면 충분할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 장치에 있어서 작업툴 표지부에 형성된 표지를 이용하여 작업툴의 위치를 인식하는 것을 예시한 도면이다.
본 발명에 있어서, 작업툴(140)의 위치 인식은 작업툴(140)에 의해 작업툴 표지부(160)에 형성된 표지(162)의 영상을 상부 카메라(150)로 획득하여 분석함으로써 이루어질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 헤드유닛(130)을 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동시킨 후 작업툴(140)을 Z축 방향으로 하강시켜 작업툴 표지부(160)에 표지를 형성시키고, 상부 카메라(150)에서 획득된 영상에서의 표지의 위치를 분석함으로써 작업툴(140)과 상부 카메라(150) 간의 오프셋량이 계산될 수 있다. 이 경우, 작업툴 표지부(160)에 표지를 형성시킨 후 다시 헤드유닛(130)을 X축 및/Y축 방향으로 이동시켜 상부 카메라(150)가 작업툴 표지부(160)의 상부에 위치하도록 하는 것도 가능할 수 있다.
영상을 이용하여 작업툴(140)의 위치 정보를 인식하는 것은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 도 5나 도 6은 그 예시로 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면, 작업툴 표지부(160)에 표시된 표지(162)를 포함한 영상이 상부 카메라(150)를 이용하여 획득된다. 작업툴(140)과 상부 카메라(150)의 이송량과 작업툴(140)과 상부 카메라(150)의 기준 오프셋량에 따라 작업툴(140)에 의해 형성되어야 할 표지는 가상 표지(170)로 표시되었다. 이에 대해 실제로 작업툴(140)에 의해 형성된 표지(162)는 가상 표지(170)와 소정의 차이를 갖는다. 제어부는, 상기 표지(162)와 가상 표지(170)와의 차이(ΔX, ΔY)를 이용하여 작업툴(140)의 실제 위치를 인식할 수 있다. 여기서 상기 작업툴(140)의 실제 위치는 상부 카메라(150)와의 관계에서의 오프셋 정보로 이해될 수 있다.
도 6을 참조하면, 작업툴 표지부(160) 또는 스테이지(110) 상부면에는 레퍼런스 마크(172)가 형성될 수 있다. 상부 카메라(150)는 레퍼런스 마크(172)와 작업툴 표지부(160)의 표지(162)의 위치 관계를 이용하여 작업툴(140)의 실제 위치를 인식할 수 있다.
이상의 설명에서 작업툴(140)에 의해 형성된 표지(162)는 사각형인 것을 예시하였으나 본 발명의 실시에 있어서 작업툴(140)에 의해 형성된 표지(162)는 작업툴(140)의 형상에 따라 다양할 수 있다.
작업툴(140)의 단부 형상에 따라 상기 표지(162)는 점, 선, 또는 점이나 선의 조합이거나 면 형태일 수 있다. 따라서 본 발명의 실시에 있어서, 작업툴(140)을 Z축 방향으로 하강시켜 작업툴 표지부(160)에 표지(162)를 형성하는 경우, 형성되는 표지(162)의 모양에 따라 작업툴(140)의 위치 정보를 인식할 수 있다.
또한, 경우에 따라서는 작업툴(140)의 단부에 소정 형상의 돌출부를 구비하는 것도 가능할 수 있다. 일례로, 작업툴(140)의 단부에 삼각형이나 사각형 등으로 배치된 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에 의해 형성된 표지(162)를 상부 카메라(150)로 획득한 색상, 모양 또는 형상으로부터 인식할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업툴 위치 인식 방법을 도시한 순서도이다.
헤드유닛(130) 또는/및 갠트리(140)를 구동하여 작업툴(140)을 작업툴 표지부(160)의 상부로 이동시킨다(S200).
작업툴(140)을 하강시켜 작업툴 표지부(160)에 작업툴(140)의 위치를 표시하여 표지(162)를 형성한다(S202).
작업툴(140)을 상승시키고 상부 카메라(150)를 이용하여 작업툴 표지부(160)의 영상을 획득한다(S204).
작업툴 표지부(160)에 형성된 표지(162)의 위치를 이용하여 작업툴(140)의 위치를 인식한다(S206).
작업툴(140)의 위치는 상부 카메라(150)에 대한 위치일 수 있다. 이 경우 작업툴(140)의 위치는 상부 카메라(150)와의 관계에서의 오프셋 정보일 수 있다.
이후 제어부는 작업툴(140)과 상부 카메라(150)의 오프셋 정보를 이용하여 작업툴(140)의 이송을 제어한다. 이 경우, 제어부는 상부 카메라(150)를 이용하여 이송할 부품의 스테이지(110) 상에서의 위치와 부품이 이송되어야 할 위치를 인식하고 작업툴(140)의 이송량을 제어할 수 있다.
다음으로 이상에서 설명한 작업툴 위치 인식 장치 및 방법을 이용한 카메라 모듈의 조립 장치에 대하여 설명한다.
도 8은 카메라 모듈의 일례를 도시한 분해 사시도이다.
카메라 모듈(10)은 렌즈를 통해 입사된 광신호를 CCD 또는 CMOS와 같은 이미지 센서를 이용하여 전기신호로 변환하는 부품이다. 카메라 모듈(10)은 스마트폰과 같은 모바일 장치, 태블릿 PC, 및 노트북 등과 같은 장치에 두루 사용되고 있으며, 최근에는 스마트카 기술의 발전과 더불어 자동차 등 다양한 분야에서 내장 카메라로서 활용범위가 확대되고 있다. 일반적으로 카메라 모듈(10)은 이미지 센서와 이미지 센서의 상부에 조립되는 액추에이터 및 액추에이터 내부에 구비되어 상하 구동되는 렌즈부를 포함한다. 도 8에서는 이미지 센서와 렌즈부는 도시되지 않고, 액추에이터 구성을 도시한다.
도 8을 참조하면, 카메라 모듈(10)은 커버(12), 상부 스프링(14), 마그네트(16), 요크(18), 캐리어(19), 하부 스프링(20), 및 베이스(22)를 포함한다.
커버(12)와 베이스(22)는 상호 결합하여 카메라 모듈(10)의 하우징을 구성한다.
일 실시예에 있어서 커버(12)에는 커버 개방부(13)가 형성되고, 베이스(22)에는 베이스 개방부(23)가 형성된다.
커버(12) 또는 베이스(22)를 픽업하여 이송하는 경우, 흡착 방식 또는 그리퍼를 이용한 파지 방식 등이 이용될 수 있다. 이에 대해 도 9에서는 커버(12) 또는 베이스(22)를 픽업하여 이송하는 다른 형태의 픽업부를 도시한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치에 구비되는 픽업부의 일례를 도시한 도면이다.
픽업부(302)는 도 1에서의 작업툴(140)의 일부 구성으로 이해될 수 있다.
도 9를 참조하면, 픽업부(302)는 대략 소정 형태의 단면을 갖는 기둥 형태로 구성될 수 있다. 도 9의 (b)는 픽업부(302)의 정면을 나타내는 것으로서 픽업부(302)의 하부는 폭이 좁아지는 테이퍼부(T)로 형성될 수 있다. 도 9의 (c)는 픽업부(302)의 저면을 도시한 것으로서 픽업부(302)의 단면은 사각형일 수 있다. 도 9의 (a)를 참조하면 픽업부(302)에는 카메라 모듈(10)에 포함되는 커버(12)가 고정될 수 있다.
커버(12)에는 픽업부(302)의 단면에 대응하는 커버 개방부(13)가 형성되고 커버 개방부(13)에 픽업부(302)가 삽입되는 방식으로 커버(12)가 픽업부(302)에 픽업될 수 있다. 베이스(22)의 경우에도 베이스 개방부(23)에 픽업부(302)가 삽입되는 방식으로 픽업부(302)에 픽업될 수 있다.
도 9와 같은 경우, 픽업부(302)의 형상과 커버(12)나 베이스(22)를 픽업하는 방식에 의해 저면에서 영상을 촬영하더라도 정확한 인식이 어려울 수 있다. 이는 픽업부(302)의 외측에 픽업되는 부재가 끼워지는 방식이므로 커버(12)나 베이스(22)의 외형을 정확하게 추출하기 어려울 수 있기 때문이다. 이에 대해 전술한 작업툴 위치 인식 장치 및 방법을 적용하면 픽업부(302)의 위치 인식이 가능한 카메라 모듈 조립 장치가 제공된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치를 도시한 도면이다.
카메라 모듈 조립 장치(300)는, 스테이지(310)와, 스테이지(310)의 상부에 구비되는 갠트리(320), 갠트리(320)에 구비되는 헤드유닛(330), 상기 헤드유닛(330)에 부착된 작업툴(340) 및 상부 카메라(350)를 포함하고, 상기 스테이지(310)에는 작업툴 표지부(360)가 구비된다. 작업툴(340)에는 전술한 픽업부(302)가 구비될 수 있다.
스테이지(310)의 상부에는 카메라 모듈의 부품이 탑재되거나 탑재될 적어도 하나의 트레이(370, 372)가 위치될 수 있다.
일 실시에에 있어서 제 1 트레이(370)에 커버(12) 또는 베이스(22)가 위치하고, 상기 커버(12) 또는 베이스(22)는 픽업부(302)에 의해 픽업되어 제 2 트레이(372)로 이송된다.
일 실시예에 있어서, 제 1 트레이(370)에 커버(12)가 위치하고, 제 2 트레이(372)에 베이스(22)를 포함한 카메라 모듈(10)의 부품이 위치할 수 있다. 이 경우 커버(12)는 픽업부(302)에 의해 픽업된 후 제 2 트레이(372)의 상부로 이동되어 베이스(22)에 조립될 수 있다.
픽업부(302)를 포함한 작업툴(340)과 상부 카메라(350)의 위치 관계를 인식하기 위하여 헤드유닛(330) 및/또는 갠트리(320)를 구동하여 작업툴(340)을 작업툴 표지부(360)로 이동시킨다. 작업툴(340)을 작업툴 표지부(360)로 하강시켜 픽업부(302)의 단부에 의한 표지를 형성한 후, 상부 카메라(350)를 이용하여 작업툴 표지부(360)의 영상을 획득한다. 제어부(미도시)는 작업툴 표지부(360)에 형성된 표지의 위치 정보를 이용하여 작업툴(340)과 상부 카메라(350) 간의 오프셋 정보를 산출한다.
본 발명의 실시에 있어서 상기 작업툴(340)에는 복수 개의 픽업부(302)가 구비될 수 있다. 복수 개의 픽업부(302)가 구비되는 경우 일 회 동작에 의해 복수 개의 카메라 모듈을 조립하는 것이 가능할 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈 조립 장치에 있어서 픽업부에 픽업된 카메라 모듈의 부품을 분리시키는 구성을 설명하는 도면이다.
작업툴(340)에는 픽업 분리부(342)가 구비된다. 픽업 분리부(342)는 픽업부(302)의 주변에 배치되고 상하 구동이 가능하다. 픽업 분리부(342)는 솔레노이드, 또는 리니어 모터 등을 이용하여 작업툴(340) 내에서 상하 구동이 가능하도록 구비될 수 있다. 픽업 분리부(342)는 그 저면 단부의 적어도 일부가 픽업부(302)에 고정된 카메라 모듈의 부품(예를 들면, 커버(12) 또는 베이스(22))의 상측 단부를 밀 수 있도록 구비된다.
도 11의 (a) 상태는 픽업부(302)의 외주면에 커버(12)를 고정한 상태를 도시한다.
도 11의 (a)와 같이 커버(12)를 픽업부(302)에 고정하여 베이스(22) 측으로 이송한 후, 도 11의 (b)와 같이 픽업 분리부(342)를 하강시켜 커버(12)를 베이스(22)에 결합시킨다.
도 9 내지 11에서, 픽업부(302)는 커버(12) 또는 베이스(22)의 내측으로 삽입되고 픽업부(302)의 외측면에 의해 커버(12) 또는 베이스(22)를 고정하여 픽업하고, 픽업 분리부(342)를 하강시켜 커버(12) 또는 베이스(22)를 픽업부(302)로부터 분리시킬 수 있다.
본 발명에서 제시한 작업툴의 위치 인식 장치 및 방법을 카메라 모듈 조립 장치에 적용하면 작업툴 위치 인식이 어려운 경우에도 효과적인 인식을 가능하게 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 카메라 모듈
100 : 작업툴 위치 인식 장치
110 : 스테이지
120 : 갠트리
130 : 헤드유닛
140 : 작업툴
150 : 상부 카메라
160 : 작업툴 표지부
162 : 표지
300 : 카메라 모듈 조립 장치

Claims (19)

  1. 적어도 일방향으로 구동되는 헤드유닛에 장착된 작업툴과 상부 카메라의 XY 평면에서의 위치 관계를 인식하는 작업툴 위치 인식 장치에 있어서,
    상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상 및 형상 중 적어도 하나가 변화된 표지를 형성하는 작업툴 표지부; 및
    상기 상부 카메라로부터 상기 작업툴 표지부의 영상을 전달받아 상기 표지의 형성 위치를 분석하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 작업툴 위치 인식 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 작업툴 표지부는 작업면을 형성하는 스테이지에 구비되는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 이송량과 상기 작업툴 표지부에 형성된 표지의 위치 정보를 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 관계는 상기 헤드유닛에 장착된 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 X축 방향 오프셋량과 Y축 방향 오프셋량으로 나타나는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 상부 카메라에서 획득한 영상 중의 상기 표지의 위치와, 상기 작업툴에 의해 형성될 것으로 예상된 가상 표지의 위치의 차이를 이용하여 상기 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 스테이지 또는 상기 작업툴 표지부에는 레퍼런스 마크가 구비되고, 상기 제어부는 상기 레퍼런스 마크와 상기 표지의 위치를 이용하여 상기 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 장치.
  7. 적어도 일방향으로 구동되는 헤드유닛에 장착된 작업툴과 상부 카메라의 XY 평면에서의 위치 관계를 인식하는 작업툴 위치 인식 방법에 있어서,
    (a) 상기 작업툴을 이용하여 작업툴 표지부에 표지를 형성하는 단계;
    (b) 상기 작업툴 표지부에 형성된 상기 표지를 포함한 영상을 상기 상부 카메라로 획득하는 단계; 및
    (c) 상기 상부 카메라로 획드한 상기 영상을 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 단계;
    를 포함하는 작업툴 위치 인식 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 작업툴 표지부는 상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상 및 형상 중 적어도 하나가 변화되어 상기 표지가 형성되는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 작업툴을 소정 위치로 이송한 후 상기 작업툴을 하강시킴으로써 상기 표지가 형성되는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 상부 카메라를 소정 위치로 이송한 후 수행되는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 이송량과 상기 작업툴 표지부에 형성된 표지의 위치 정보를 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 관계는 상기 헤드유닛에 장착된 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 X축 방향 오프셋량과 Y축 방향 오프셋량으로 나타나는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 상부 카메라에서 획득한 영상 중의 상기 표지의 위치와, 상기 작업툴에 의해 형성될 것으로 예상된 가상 표지의 위치의 차이를 이용하여 상기 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 작업툴에 의한 작업면을 형성하는 스테이지 또는 상기 작업툴 표지부에 형성된 레퍼런스 마크와 상기 표지의 위치를 이용하여 상기 위치 관계를 판단하는 것을 특징으로 하는 작업툴 위치 인식 방법.
  15. 카메라 모듈을 이루는 적어도 하나의 부품이 위치하는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 구비되는 갠트리;
    상기 갠트리에 구비되며, 상기 부품을 이송하는 작업툴과 상기 스테이지의 영상을 촬영하는 상부 카메라가 장착된 헤드유닛;
    상기 작업툴의 접촉 또는 가압에 의해 모양, 색상, 및 형상 중 적어도 하나가 변화된 표지를 형성하는 작업툴 표지부; 및
    상기 작업툴 표지부에 형성된 상기 표지를 포함한 영상을 이용하여 상기 작업툴과 상기 상부 카메라의 위치 관계를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 카메라 모듈 조립 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 작업툴은 상기 부품을 픽업하는 픽업부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 조립 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 픽업부는 기둥 형태로 형성되고, 상기 부품은 상기 픽업부의 외주면에 끼워져 픽업되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 조립 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 작업툴은 상기 픽업부에 끼워져 픽업된 상기 부품을 밀어 분리시키는 픽업 분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 조립 장치.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지 상부에는, 상기 카메라 모듈을 이루는 제 1 부품이 탑재된 제 1 트레이와, 상기 제 1 부품이 결합되는 제 2 부품이 탑재된 제 2 트레이가 구비되고,
    상기 작업툴은 상기 제 1 부품을 픽업하여 상기 제 2 부품에 결합시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 조립 장치.
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