WO2009104876A2 - 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법 - Google Patents

비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법 Download PDF

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WO2009104876A2
WO2009104876A2 PCT/KR2009/000602 KR2009000602W WO2009104876A2 WO 2009104876 A2 WO2009104876 A2 WO 2009104876A2 KR 2009000602 W KR2009000602 W KR 2009000602W WO 2009104876 A2 WO2009104876 A2 WO 2009104876A2
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박희재
이일환
강성범
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에스엔유프리시젼(주)
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles

Definitions

  • the present invention relates to a vision inspection system and a method of inspecting a subject using the same, and more particularly, to a vision inspection system for obtaining and inspecting a scan image of various subjects and a method of inspecting a subject using the same. It is about.
  • the vision inspection system includes a camera that captures images of various objects to acquire image data, and a computer that processes image data input from the camera by an image processing program. Vision inspection system is applied to various fields such as object identification, inspection, measurement, screening of good and defective items.
  • Vision inspection systems are disclosed in many patent documents, such as US Pat. No. 7070351 and US Patent Application Publication No. 2003 / 0197925A1.
  • the vision inspection system of these patent documents consists of a workpiece stage, a camera stage, a controller, a camera and a computer.
  • the workpiece stage is configured to linearly move in the X- and Y-axis directions for loading, unloading, and positioning of the inspected object.
  • the camera stage is installed above the workpiece stage, and is configured to make linear and X-, Y- and Z-axis rotational movements in the X, Y, and Z axes for positioning and focusing the camera. have.
  • the controller is connected to the computer to control the operation of the workpiece stage, camera stage and camera.
  • a line scan camera having a high resolution is used to precisely inspect defects of an object in micrometers.
  • the line scan camera scans the inspected object along one horizontal line to acquire a scanned image.
  • Large specimens such as glass substrates such as TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Drystal Display), PDP (Plasma Display Panel), OEL (Organic ElectroLuminescence), cells, panels, modules, etc.
  • the inspection is carried out by a plurality of line scan cameras.
  • the plurality of line scan cameras scan the divided object into a plurality of areas.
  • a plurality of marks serving as reference points are displayed on the subject.
  • the present invention has been made to solve various problems as described above, and an object of the present invention is to provide marks on a table on which an object to be loaded is transferred to calculate processing parameters of line scan cameras.
  • the present invention provides a vision inspection system and a method of inspecting a subject using the same.
  • Another object of the present invention is to provide a vision inspection system that can easily perform positioning and alignment of line scan cameras, and a method of inspecting a subject under the same.
  • a feature of the present invention for achieving these objects is a workpiece having a table on which an object is placed, for transferring a table between a first position for loading an object and a second position for scanning an image of the object under test.
  • a piece stage; A plurality of line scan cameras arranged in a second position along a direction orthogonal to a conveying direction of the inspected object and obtaining a scanned image by scanning an image of the inspected object; It is connected to the workpiece stage and the line scan cameras, and consists of a computer that processes the scanned image of the object being input from the line scan cameras, so that the scanned image can be obtained by the line scan cameras on the upper surface of the table.
  • a plurality of marks having mark stage coordinate values are provided along the arrangement direction of the line scan cameras, and two marks adjacent to each other among the plurality of marks are disposed in the field of view of each of the line scan cameras, and a plurality of marks are provided.
  • Each of the marks between the first mark and the last one of the lines is overlapped in the field of view of two adjacent line scan cameras of the line scan cameras, and the computer scans a plurality of marks inputted from the line scan cameras.
  • Another aspect of the invention is a workpiece stage having a table on which an object is placed and for linearly moving the table between a first position for loading an object and a second position for scanning an image of the object, and a second;
  • a plurality of line scan cameras arranged at a position along a direction orthogonal to the conveying direction of the inspected object and connected to the workpiece stage and the line scan cameras to scan the image of the inspected object to obtain image data.
  • a method for inspecting a subject under a vision inspection system of a subject having a computer processing image data of the subject received from the cameras and processing the scanned image of the subject, wherein the image is scanned by the line scan cameras.
  • FIG. 1 is a front view showing the configuration of a vision inspection system according to the present invention
  • Figure 2 is a side view showing the configuration of a vision inspection system according to the present invention
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of tables, marks and line scan cameras in the vision inspection system according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the inspected object, table, marks and line scan camera in the vision inspection system according to the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a scanned image of the subject and the mark in the vision inspection system according to the present invention.
  • 6 and 7 are flowcharts illustrating a test method of a test subject according to the present invention.
  • the vision inspection system 10 inspects and measures defects 4 of various inspected objects 2, such as glass substrates, cells, and modules.
  • the vision inspection system 10 according to the present invention includes a surface plate 20 having an upper surface finely and smoothly polished for accurate inspection and measurement of the inspected object 2.
  • the first position P1 for loading and unloading the inspected object 2 and the second position P2 for scanning and inspecting an image of the inspected object 2 are provided on both sides of the upper surface of the surface plate 20.
  • the surface plate 20 has an X axis, a Y axis perpendicular to the X axis direction, and a Z axis perpendicular to the X axis direction, and stably by a plurality of base isolators 22 that absorb vibration and shock. Supported.
  • the isolators 22 are mounted on the upper surface of the base 24.
  • An overhead frame 26 is mounted on the upper surface of the surface plate 20. The overhead frame 26 is arrange
  • the workpiece stage 30 is provided on the upper surface of the surface plate 20 for loading and transporting the inspected object 2.
  • the workpiece stage 30 is composed of a table 32 and a linear actuator 34.
  • the table 32 is arrange
  • the inspected object 2 is fixedly placed on the upper surface of the table 32 by a clamp, a fixture, or the like.
  • FIG. 1 it is illustrated that the workpiece stage 30 is configured to move the table 32 along the Y-axis direction of the surface plate 20 from the first position P1.
  • the linear actuator 34 is attached between the upper surface of the surface plate 20 and the lower surface of the table 32.
  • the linear actuator 34 includes a table between the linear motion guides 36 and the linear motion guides 36 mounted between the upper surface of the surface plate 20 and the lower surface of the table 32. It consists of a linear motor (38) mounted to be connected to 32).
  • the linear motion guides 36 are mounted to slide along the guide rails 36a and the pair of guide rails 36a fixed to the upper surface of the surface plate 20 and fixed to the lower surface of the table 32. It consists of a plurality of sliders 36b.
  • the table 32 is linearly moved by the driving of the linear motor 38 and the guidance of the linear motion guides 36.
  • the linear actuator 34 may include a servo motor, a lead screw, a ball nut, and a pair of linear motion guides.
  • the workpiece stage 30 may be composed of a rectangular coordinate robot having an X axis and a Y linear actuator for linearly reciprocating the table 32 along the X and Y axis directions of the surface plate 20.
  • the workpiece stage 30 linearly reciprocates the table 32 along the X, Y, and Z axis directions of the surface plate 20 and rotates the table 32 about the X, Y, and Z axes. It can be configured as a multi-axis robot to exercise. The operation of the rectangular coordinate robot or the multi-axis robot enables accurate positioning of the object 2 placed on the table 32.
  • the plurality of line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3,..., 40-n are arranged along the X-axis direction on the top of the surface plate 20 so as to be aligned at the second position P2.
  • the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3,..., 40-n divide and photograph an image of the object 2 and output the scanned image.
  • Each of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3,..., 40-n is provided in the plurality of camera stages 50.
  • the camera stages 50 are mounted on the overhead frame 26.
  • the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3,..., 40-n are linear motions in the X-, Y- and Z-axis directions, X-, Y- and Since the Z-axis rotational movement, the positioning and focusing of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n are precisely performed.
  • the camera stages 50 may be configured to be moved by the operation of a linear actuator, a rectangular coordinate robot, a multi-axis robot, or the like instead of the overhead frame 60.
  • the vision inspection system 10 allows the workpiece stage 30 to control the operation of the workpiece stage 30 and the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the computer 60 is connected to the linear motor 38 of the 30 and the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the database 62 of the computer 60 includes a series of data for inspecting the test object 2 and the defect 4 present in the test object 2, for example, the size value of the test object 2, the test area.
  • the position value, the inspection reference value, and the like are input and stored as the workpiece stage coordinate value.
  • the computer 60 controls the operation of the workpiece stage 30 to move the subject 2 relative to the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n. .
  • the computer 60 processes the scanned image input from the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n by an image processing program, and as a result the obtained test
  • a series of data such as a scanned image of the dead body 2 and the inspection result of the defect 4 is output through an output device such as a monitor 64.
  • a plurality of marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn are provided for processing.
  • Each of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n has mark stage coordinate values.
  • the mark stage coordinate values of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n are stored in the database 62 of the computer 60.
  • the computer 60 scans the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn input from the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • a mark image coordinate value is calculated from the image.
  • the plurality of marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn are arranged in the direction of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n, that is, the X axis. It is arranged along the direction.
  • Two marks adjacent to each other among the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn are line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n. It is arranged in each field of view (FOV-1, FOV-2, FOV-3..., FOV-N).
  • Each of the marks between the first mark M-1 and the last Mn among the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn is a line scan camera 40-1, 40-.
  • a plurality of marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n having mark stage coordinate values are provided on an upper surface of the table 32 (S100).
  • the mark stage coordinate values of the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn and the workpiece stage coordinate values of the object 2 are inputted to the database 62 of the computer 60. Save (S102).
  • the table 32 when the object 2 is placed on the upper surface of the table 32, the table 32 is moved from the first position P1 to the second position by the operation of the linear actuator 34. It transfers to position P2 (S104).
  • the feed direction front end 2a of the inspected object 2 mounted on the table 32 is disposed downstream of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n.
  • the linear motor 38 is driven in one direction by the control of the computer 60, and the table 32 is transferred from the first position P1 to the second position P2 by the one-way driving of the linear motor 38. .
  • the linear motion guides 36 guide the transport of the table 32 in a linear motion.
  • the images of the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn are processed by the operations of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the scanned image is acquired by scanning (S106), and the mark image coordinate value is calculated from the scanned images of the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn (S108).
  • the computer 60 outputs a frame trigger signal such that the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n simultaneously scan an image. 40-2, 40-3, ..., 40-n).
  • 3 to 5 illustrate a frame trigger line (FT).
  • the frame trigger line FT is controlled by the computer 60 such that the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n simultaneously scan an image. Indicates a time point at which the frame trigger signal is given to the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the frame trigger line FT is disposed upstream of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n. If the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n are all perfectly aligned, as shown in FIG.
  • the line scan cameras 40-1, 40-2 All scan start points, i.e., scan start points in the Y-axis direction, of the scanned image obtained by 40-3, ..., 40-n) coincide with the frame trigger line FT.
  • the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n are images of the table 32 and marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn being transferred. Input the scanned image into the computer (60). As shown in Fig. 5, the scanned images of the marks M-1, M-2, M-3, ..., Mn are line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40 It is included in an image frame 42 obtained by scanning of the n-n and input to the computer 60. The computer 60 gives the zero 44 to one position of the image frame 42, and marks M-1, M-2, M-3,... Based on the zero 44 of the image frame 42. , Mn) for each mark image coordinate value. In FIG. 5, the zero point 44 is shown at the left top of the image frame 42. However, the zero point 44 may be provided at the lower left, upper right, and lower right sides as necessary. .
  • the computer 60 determines whether the mark image coordinate value satisfies the tolerance with respect to the mark stage coordinate values of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n (S110). Whether the mark image coordinate value satisfies the tolerance is determined by verifying processing parameters of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the processing parameter consists of the pixel resolution, the X and Y axis stage coordinate values OX (mm) and OY (mm) of the zero point of the image frame, and the slope of the line scan cameras.
  • Pixel resolution refers to an actual size value of 1 pixel in a scanned image.
  • the inclination of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n means a value inclined with respect to the Z axis. Processing parameters of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n are obtained by the mark stage coordinate value and the mark image coordinate value.
  • ReX (mm / Px) of one pixel in the X-axis direction for the scanned image of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n is obtained by the following equation.
  • Rex is a value determined by the optical system of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n, but the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., Fine errors may occur due to alignment errors of 40-n). Therefore, ReX is calculated by Equation 1 for precise inspection of the subject 2.
  • M 1 X is the X-axis stage coordinate value of the left mark of the two marks disposed in the field of view of each of the line scan cameras.
  • M 2 X is the X-axis stage coordinate value of the right mark of the two marks.
  • m 1 x is the X-axis image coordinate value of the left mark of the two marks.
  • m 2 x is the X-axis image coordinate value of the right mark of the two marks.
  • Equation 2 The inclination ⁇ (Radian) of each of the line scan cameras with respect to the Z axis is obtained by Equation 2.
  • M 2 Y is the Y-axis stage coordinate value of the right mark of the two marks disposed in the field of view of each of the line scan cameras.
  • m 2 y is the Y-axis image coordinate value of the right mark of the two marks.
  • the X- and Y-axis stage coordinate values OX (mm) and OY (mm) of the zero point 44 of the image frame 42 are obtained by the following equation.
  • OX and OY are the actual stage coordinate values on the table.
  • M 1 Y is the Y-axis stage coordinate value of the left mark of the two marks disposed in the field of view of each of the line scan cameras.
  • m 1 y is the Y-axis image coordinate value of the left mark of the two marks.
  • ReY (mm / Px) The actual size value ReY (mm / Px) of 1 pixel in the Y-axis direction for the scanned image of the marks M-1, M-2, M-3, ..., M-n.
  • ReY (mm / Px) is a value determined by the feed rate S (mm / sec) of the subject and the period C (sec) of the trigger signal, and ReY (mm / Px) is obtained by Equation 4.
  • the processing parameters of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n must be correct. If the processing parameters of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n deviate from the tolerance, the inspected object 2 cannot be inspected accurately. If the processing parameters of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n calculated by the processing of the mark stage coordinate value and the mark image coordinate value are within tolerance, the computer 60 It is determined that the alignment of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n is completed.
  • the computer 60 stops the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n, and the linear of the linear actuator 34.
  • the motor 38 is driven in the other direction to return the table 32 to the first position P1 (S112).
  • the computer 60 requests the alignment of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n through an output device such as a monitor 62. After outputting the message (S114), it ends.
  • the operator operates the camera stages 50 of each of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n to operate the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3.
  • the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n are linearly rotated in the X, Y, and Z axes, and rotated in the X, Y, and Z axes. Positioning and focusing of the 40-n's can be precisely performed to align the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • step S110 above if the mark image coordinate value satisfies the tolerance, the computer 60 determines the operation of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n. By scanning the image of the subject 2 to obtain a scanned image (S116).
  • the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3,..., 40-n acquire a scanned image by scanning an image of the subject 2 to be loaded and transported on the table 32.
  • the scanned image of (2) is input to the computer 60.
  • the computer 60 calculates the workpiece image coordinate value from the scanned image of the subject 2 (S118), and calculates the workpiece image-stage coordinate value from the calculated workpiece image coordinate value (S120).
  • the processing of the computer 60 may yield a stage coordinate conversion equation capable of converting the workpiece image coordinate value into a workpiece image-stage coordinate value.
  • the computer 60 calculates the workpiece image-stage coordinate value by substituting the stage coordinate conversion equation into the workpiece image coordinate value.
  • the workpiece image-stage coordinate value is the actual stage coordinate value of the subject 2.
  • Equation 5 The stage coordinate conversion equation for calculating the workpiece stage coordinate value from the workpiece image coordinate value is expressed by Equation 5.
  • WX (mm) is the workpiece stage coordinate value for the X axis
  • WY (mm) is the workpiece stage coordinate value for the Y axis
  • wx is the workpiece image coordinate value for the X axis
  • wy is the workpiece image coordinate value for the Y axis.
  • the computer 60 determines whether the workpiece image-stage coordinate value obtained by Equation 5 satisfies the tolerance of the workpiece stage coordinate value (S122). If the workpiece image-stage coordinate value satisfies the tolerance of the workpiece stage coordinate value, the computer 60 selects the inspected object 2 as good quality (S124).
  • the computer 60 detects a portion where the workpiece image-stage coordinate value does not satisfy the tolerance of the workpiece stage coordinate value. 4) (S126), and the defect stage coordinate value of the defect 4 is computed (S128).
  • the computer 60 calculates the defect image coordinate value of the defect 4 from the scanned image of the inspected object 2, and calculates the stage coordinate conversion equation in the same manner as obtaining the workpiece image-stage coordinate value from the defect image coordinate value. Substitution is performed to calculate the defect stage coordinate value of the defect 4.
  • the defect stage coordinate value is an actual coordinate value of the defect 4 present in the inspected object 2.
  • a glass substrate for a TFT-LCD has foreign substances, stones, codes, cracks, protrusions, and pits during its manufacturing process.
  • Various defects 4 may be generated.
  • the defect 4 such as foreign matter is included in the scanned image of the glass substrate by scanning of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the glass substrate is classified as defective by the image of the defect 4 included in the scanned image.
  • the injection hole of the liquid crystal is sealed by a seal.
  • a stage coordinate value of the seal that is, a target value of the seal
  • image coordinate values and image-stage coordinate values are obtained from the scanned images of the line scan cameras 40-1, 40-2, 40-3, ..., 40-n.
  • the panel for TFT-LCD is selected as defective.
  • the computer 60 determines the part where the disconnection of a thread generate
  • the yarn is determined as a defect.
  • the computer 60 displays the test result of the subject 2 through an output device such as a monitor 62 and stores it in the database 64 (S130).
  • the computer 60 calculates the size value of the defect 4, and selects the inspected object 2 with the defect 4 as a defective product.
  • the table 32 returns from the second position P2 to the first position P1 (S132). Therefore, the defect 4 of the to-be-tested object 2 can be inspected correctly, and reliability and reproducibility can be improved significantly.
  • the marks which are the inspection criteria are provided on the table on which the inspection object is loaded to calculate processing parameters of the line scan cameras.
  • the processing parameters By verifying the processing parameters, the positioning and alignment of the line scan cameras can be easily performed.
  • the defect of the inspected object there is an effect that can greatly improve the reliability and reproducibility.

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Abstract

본 발명은 다양한 피검사체를 검사하기 위한 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법을 개시한다. 본 발명의 시스템은 피검사체가 놓여지는 테이블을 갖는 워크피스 스테이지, 복수의 라인스캔 카메라들과 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하는 컴퓨터로 구성된다. 테이블의 상면에 라인스캔 카메라들에 의하여 스캔이미지를 획득할 수 있도록 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크들이 제공된다. 마크들 중 서로 인접하는 두 개의 마크들은 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치된다. 마크들 중 첫 번째 마크와 마지막 번째 사이의 마크들 각각은 라인스캔 카메라들 중 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 오버랩되도록 배치된다. 본 발명의 검사 방법은 마크 이미지 좌표값, 워크피스 이미지 좌표값을 이용하여 워크피스 이미지 좌표값으로부터 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출하고, 워크피스 스테이지 좌표값에 대하여 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 허용오차를 만족하면 피검사체를 양품으로 판별한다.

Description

비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법
본 발명은 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 피검사체의 스캔이미지(Scan Image)를 획득하여 검사하기 위한 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법에 관한 것이다.
비전 검사 시스템은 다양한 물체의 이미지를 촬영하여 이미지 데이터를 획득하는 카메라와 카메라로부터 입력되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱 프로그램(Image Processing Program)에 의하여 처리하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 비전 검사 시스템은 물체의 식별, 검사, 측정, 양품과 불량품의 선별 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
미국특허 제7030351호와 미국 특허출원공개 제2003/0197925A1호 등 많은 특허 문헌들에 비전 검사 시스템이 개시되어 있다. 이 특허 문헌들의 비전 검사 시스템은 워크피스 스테이지(Workpiece Stage), 카메라 스테이지, 컨트롤러, 카메라와 컴퓨터로 구성되어 있다. 워크피스 스테이지는 피검사체의 로딩(Loading), 언로딩(Unloading), 포지셔닝(Positioning)을 위하여 X축 및 Y축 방향 직선운동할 수 있도록 구성되어 있다. 카메라 스테이지는 워크피스 스테이지의 상방에 설치되어 있으며, 카메라의 포지셔닝과 포커싱(Focusing)을 위하여 X축, Y축 및 Z축 방향 직선운동과 X축, Y축 및 Z축 회전운동할 수 있도록 구성되어 있다. 컨트롤러는 컴퓨터와 접속되어 워크피스 스테이지, 카메라 스테이지와 카메라의 작동을 제어한다.
종래기술의 비전 검사 시스템에는 피검사체의 결함(Defect)을 마이크로미터(Micrometer) 단위로 정밀하게 검사하기 위하여 해상도가 높은 라인스캔 카메라(Line Scan Camera)가 사용되고 있다. 라인스캔 카메라는 1개의 수평 라인을 따라 피검사체를 스캐닝(Scanning)하여 스캔이미지를 획득한다. TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Drystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OEL(Organic ElectroLuminescence) 등의 유리기판, 셀(Cell), 패널(Panel), 모듈(Module) 등 크기가 큰 피검사체의 검사는 복수의 라인스캔 카메라들에 의하여 실시하고 있다. 복수의 라인스캔 카메라들은 피검사체 전체를 복수의 영역(Area)들로 분할하여 스캐닝한다. 피검사체의 스캔이미지를 컴퓨터에 의하여 프로세싱하여 결함의 좌표값을 산출하기 위하여 기준점이 되는 복수의 마크(Mark)들을 피검사체에 표시하고 있다.
그러나 상기한 종래기술의 비전 검사 시스템에 있어서는, 복수의 라인스캔 카메라들 각각이 복수의 카메라 스테이지들 각각에 의하여 포지셔닝되기 때문에 라인스캔 카메라들의 정렬에 많은 시간과 노력이 소요될 뿐만 아니라, 라인스캔 카메라들의 정확한 정렬이 매우 곤란한 문제가 있다. 라인스캔 카메라들의 위치는 진동, 충격, 기구적인 변형 등 많은 요인에 의하여 쉽게 변동된다. 따라서 검사의 신뢰성과 재현성을 확보하기 위해서는 라인스캔 카메라들의 위치를 쉽게 파악할 수 있는 방법이 필요하며, 라인스캔 카메라들의 포지셔닝을 정기적으로 실시해야만 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 피검사체가 적재되어 이송되는 테이블에 마크들이 제공되어 라인스캔 카메라들의 프로세싱 파라미터(Processing Parameter)를 산출할 수 있는 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 라인스캔 카메라들의 포지셔닝과 정렬을 간편하게 실시할 수 있는 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피검사체의 결함을 정확하게 검사하여 신뢰성과 재현성을 크게 향상시킬 수 있는 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 피검사체가 놓여지는 테이블을 가지며, 피검사체를 적재하기 위한 제1 위치와 피검사체의 이미지를 스캐닝하기 위한 제2 위치 사이에서 테이블을 이송하는 워크피스 스테이지와; 제2 위치에 피검사체의 이송방향과 직교하는 방향을 따라 배치되어 있고, 피검사체의 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득하는 복수의 라인스캔 카메라들과; 워크피스 스테이지와 라인스캔 카메라들에 접속되어 있으며, 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하는 컴퓨터로 이루어지고, 테이블의 상면에 라인스캔 카메라들에 의하여 스캔이미지를 획득할 수 있도록 라인스캔 카메라들의 배열 방향을 따라 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크들이 제공되어 있으며, 복수의 마크들 중 서로 인접하는 두 개의 마크들은 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치되어 있고, 복수의 마크들 중 첫 번째 마크와 마지막 번째 사이의 마크들 각각은 라인스캔 카메라들 중 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 오버랩되도록 배치되어 있으며, 컴퓨터는 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 복수의 마크들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출함과 동시에 마크 이미지 좌표값에 의하여 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하도록 구성되어 있는 비전 검사 시스템에 있다.
본 발명의 다른 특징은, 피검사체가 놓여지는 테이블을 가지며 피검사체를 적재하기 위한 제1 위치와 피검사체의 이미지를 스캐닝하기 위한 제2 위치 사이에서 테이블을 직선운동시키는 워크피스 스테이지와, 제2 위치에 피검사체의 이송방향과 직교하는 방향을 따라 배치되어 있고 피검사체의 이미지를 스캐닝하여 이미지 데이터를 획득하는 복수의 라인스캔 카메라들과, 워크피스 스테이지와 라인스캔 카메라들에 접속되어 있고 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 피검사체의 이미지 데이터를 프로세싱하여 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하는 컴퓨터를 구비하는 피검사체의 비전 검사 시스템에 의하여 피검사체를 검사하는 방법에 있어서, 라인스캔 카메라들에 의하여 그 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득할 수 있도록 테이블의 상면에 라인스캔 카메라들의 배열 방향을 따라 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크들을 제공하는 단계와; 라인스캔 카메라들에 의하여 복수의 마크들의 스캔이미지를 획득하는 단계와; 복수의 마크들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출하는 단계와; 마크 스테이지 좌표값에 대하여 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하면 라인스캔 카메라에 의하여 피검사체의 스캔이미지를 획득하는 단계와; 피검사체의 스캔이미지로부터 피검사체의 워크피스 이미지 좌표값을 산출하는 단계와; 워크피스 이미지 좌표값으로부터 피검사체의 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출하는 단계와; 피검사체의 검사를 위하여 설정되어 있는 워크피스 스테이지 좌표값에 대하여 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 허용오차를 만족하면 피검사체를 양품으로 판별하는 단계를 포함하는 피검사체의 검사 방법에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비전 검사 시스템의 구성을 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 비전 검사 시스템의 구성을 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 비전 검사 시스템에서 테이블, 마크들과 라인스캔 카메라들의 구성을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 비전 검사 시스템에서 피검사체, 테이블, 마크들과 라인스캔 카메라들의 구성을 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 비전 검사 시스템에서 피검사체와 마크들의 스캔이미지를 나타낸 도면,
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 피검사체의 검사 방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 비전 검사 시스템(10)은 유리기판, 셀, 모듈 등 다양한 피검사체(2)의 결함(4)을 검사 및 측정한다. 본 발명에 따른 비전 검사 시스템(10)은 피검사체(2)의 정확한 검사 및 측정을 위하여 상면이 정밀하고 평활하게 다듬질되어 있는 정반(20)을 구비한다. 정반(20)의 상면 양측에 피검사체(2)를 적재 및 반출하기 위한 제1 위치(P1)와 피검사체(2)의 이미지를 스캐닝하여 검사하기 위한 제2 위치(P2)가 제공되어 있다. 정반(20)은 X축, X축 방향에 대하여 직교하는 Y축 및 X축 방향에 대하여 수직한 Z축을 가지며, 진동 및 충격을 흡수하는 복수의 베이스 아이솔레이터(Base Isolator: 22)들에 의하여 안정적으로 지지되어 있다. 아이솔레이터(22)들은 베이스(Base: 24)의 상면에 장착되어 있다. 정반(20)의 상부에 오버헤드 프레임(Overhead Frame: 26)이 장착되어 있다. 오버헤드 프레임(26)은 제2 위치(P2)에 피검사체(2)의 이송방향과 직교하도록 X축 방향을 따라 배치되어 있다.
정반(20)의 상면에 피검사체(2)를 적재하여 이송하는 워크피스 스테이지(30)가 설치되어 있다. 워크피스 스테이지(30)는 테이블(32)과 리니어 액츄에이터(Linear Actuator: 34)로 구성되어 있다. 테이블(32)은 정반(20)의 상방에 정반(20)의 일방향, 즉 X축 또는 Y축 방향을 따라 운동할 수 있도록 배치되어 있다. 피검사체(2)는 테이블(32)의 상면에 클램프(Clamp), 고정장치(Fixture) 등에 의하여 고정적으로 놓여진다. 도 1에 워크피스 스테이지(30)는 제1 위치(P1)로부터 정반(20)의 Y축 방향을 따라 테이블(32)을 운동시키도록 구성되어 있는 것이 예시되어 있다.
리니어 액츄에이터(34)는 정반(20)의 상면과 테이블(32)의 하면 사이에 장착되어 있다. 리니어 액츄에이터(34)는 정반(20)의 상면과 테이블(32)의 하면 사이에 장착되어 있는 한 쌍의 리니어 모션 가이드(Linear Motion Guide: 36)들과 리니어 모션 가이드(36)들 사이에 테이블(32)과 연결되도록 장착되어 있는 리니어 모터(Linear Motor: 38)로 구성되어 있다. 리니어 모션 가이드(36)들은 정반(20)의 상면에 고정되어 있는 한 쌍의 가이드 레일(36a)들과, 가이드 레일(36a)들을 따라 슬라이딩하도록 장착되어 있으며 테이블(32)의 하면에 고정되어 있는 복수의 슬라이더(Slider: 36b)들로 구성되어 있다. 테이블(32)은 리니어 모터(38)의 구동과 리니어 모션 가이드(36)들의 안내에 의하여 직선운동된다.
리니어 액츄에이터(34)는 서보모터(Servo Motor), 리드스크루(Lead Screw), 볼너트(Ball Nut)와 한 쌍의 리니어 모션 가이드들로 구성될 수 있다. 워크피스 스테이지(30)는 정반(20)의 X축 및 Y축 방향을 따라 테이블(32)을 직선왕복운동시키는 X축 및 Y 리니어 액츄에이터를 갖는 직각좌표로봇으로 구성될 수 있다. 또한, 워크피스 스테이지(30)는 정반(20)의 X축, Y축 및 Z축 방향을 따라 테이블(32)을 직선왕복운동시키며 X축, Y축 및 Z축을 기준으로 테이블(32)을 회전운동시키는 다축 로봇으로 구성될 수 있다. 직각좌표로봇 또는 다축 로봇의 작동에 의해서는 테이블(32)에 놓여있는 피검사체(2)의 정확한 포지셔닝이 가능하다.
복수의 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들이 제2 위치(P2)에 정렬되도록 정반(20)의 상부에 X축 방향을 따라 배치되어 있다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들은 피검사체(2)의 이미지를 분할하여 촬영하고 그 스캔이미지를 출력한다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들 각각은 복수의 카메라 스테이지(50)들에 설치되어 있다. 카메라 스테이지(50)들은 오버헤드프레임(26)에 장착되어 있다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들은 카메라 스테이지(50)들의 작동에 의하여 X축, Y축 및 Z축 방향 직선운동과 X축, Y축 및 Z축 회전운동되므로, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 포지셔닝과 포커싱이 정밀하게 실시된다. 카메라 스테이지(50)들은 오버헤드 프레임(60) 대신에 리니어 액츄에이터, 직각좌표로봇, 다축 로봇 등의 작동에 의하여 운동되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 비전 검사 시스템(10)은 워크피스 스테이지(30)와 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 작동을 제어할 수 있도록 워크피스 스테이지(30)의 리니어 모터(38), 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들과 접속되어 있는 컴퓨터(60)를 구비한다. 컴퓨터(60)의 데이터베이스(62)에는 피검사체(2)와 피검사체(2)에 존재하는 결함(4)의 검사를 위한 일련의 데이터, 예를 들어 피검사체(2)의 크기값, 검사 영역의 위치값, 검사 기준값 등이 워크피스 스테이지 좌표값으로 입력되어 저장된다.
컴퓨터(60)는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들에 대하여 피검사체(2)를 이동시키도록 워크피스 스테이지(30)의 작동을 제어한다. 또한, 컴퓨터(60)는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들로부터 입력되는 스캔이미지를 이미지 프로세싱 프로그램에 의하여 프로세싱하고, 그 결과로 획득되는 피검사체(2)의 스캔이미지, 결함(4)의 검사 결과 등 일련의 데이터를 모니터(64) 등의 출력장치를 통하여 출력한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 테이블(32)의 상면에 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 포지셔닝과 피검사체(2)의 스캔이미지를 프로세싱하기 위한 복수의 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들이 제공되어 있다. 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들 각각은 마크 스테이지 좌표값을 갖는다. 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 마크 스테이지 좌표값은 컴퓨터(60)의 데이터베이스(62)에 저장된다. 컴퓨터(60)는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)로부터 입력되는 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출한다.
복수의 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들은 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 배열 방향, 즉 X축 방향을 따라 배치되어 있다. 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들 중 서로 인접하는 두 개의 마크들은 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들 각각의 시야(Field of View: FOV-1, FOV-2, FOV-3…, FOV-N) 안에 배치되어 있다. 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들 중 첫 번째 마크(M-1)와 마지막 번째(M-n) 사이의 마크들 각각은 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들 중 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 오버랩(Overlap)되도록 배치되어 있다. 도 3에 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들 각각의 오버랩 거리(OV-1, OV-2, OV-3,…, OV-n)가 도시되어 있다. 도 3과 도 4에 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들은 십자형으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들은 원형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 비전 검사 시스템에 의한 피검사체의 검사 방법을 도 6과 도 7에 의거하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 테이블(32)의 상면에 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들을 제공한다(S100). 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들 각각의 마크 스테이지 좌표값과 피검사체(2)의 워크피스 스테이지 좌표값을 컴퓨터(60)의 데이터베이스(62)에 입력하여 저장한다(S102).
도 1, 도 3과 도 4를 참조하면, 피검사체(2)가 테이블(32)의 상면에 놓이면, 리니어 액츄에이터(34)의 작동에 의하여 테이블(32)을 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)로 이송한다(S104). 테이블(32) 위에 적재되는 피검사체(2)의 이송방향선단(2a)은 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 하류에 배치된다. 컴퓨터(60)의 제어에 의하여 리니어 모터(38)가 일방향으로 구동되고, 리니어 모터(38)의 일방향 구동에 의하여 테이블(32)은 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송된다. 리니어 모션 가이드(36)들은 테이블(32)의 이송을 직선운동으로 안내한다.
다음으로, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 작동에 의하여 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득하고(S106), 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출한다(S108). 컴퓨터(60)는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들이 동시에 이미지를 스캐닝하도록 프레임 트리거 신호(Frame Trigger Signal)를 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들에 전송한다.
도 3 내지 도 5에 프레임 트리거 라인(Frame Trigger Line: FT)이 도시되어 있다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 프레임 트리거 라인(FT)은 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들이 이미지를 동시에 스캐닝하도록 컴퓨터(60)의 제어에 의하여 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들에 프레임 트리거 신호가 주어지는 시점을 나타낸다. 프레임 트리거 라인(FT)은 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 상류에 배치된다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들이 모두 완벽하게 정렬되면, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들에 의하여 획득되는 스캔이미지의 모든 스캔 시작점, 즉 Y축 방향의 스캔 시작점은 프레임 트리거 라인(FT)과 일치하게 된다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 모든 스캔 시작점이 프레임 트리거 라인(FT)과 일치되는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 완벽한 정렬은 이론적으로 가능하나 실제로는 불가능하다.
라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들은 이송되는 테이블(32)과 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 이미지를 촬영한 스캔이미지를 컴퓨터(60)에 입력한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 스캔이미지는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 스캐닝에 의하여 획득되는 이미지프레임(Image Frame: 42)에 포함되어 컴퓨터(60)에 입력된다. 컴퓨터(60)는 이미지프레임(42)의 1개소에 영점(44)을 부여하고, 이미지프레임(42)의 영점(44)을 기준으로 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들 각각의 마크 이미지 좌표값을 산출한다. 도 5에 영점(44)은 이미지프레임(42)의 왼쪽 상단(Left Top)에 부여되어 있는 것이 도시되어 있으나, 영점(44)은 필요에 따라 왼쪽 하단, 오른쪽 상단, 오른쪽 하단에 부여될 수 있다.
다음으로, 컴퓨터(60)는 마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 마크 스테이지 좌표값에 대하여 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하는가를 판단한다(S110). 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하는가는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 프로세싱 파라미터를 검증하여 판단한다. 프로세싱 파라미터는 픽셀 해상도(Pixel Resolution), 이미지프레임의 영점의 X축 및 Y축 스테이지 좌표값 OX(mm) 및 OY(mm), 라인스캔 카메라들의 기울기로 구성된다. 픽셀 해상도는 스캔이미지에서 1픽셀(Pixel)의 실제 크기값을 의미한다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 기울기는 Z축에 대하여 기울어진 값을 의미한다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 프로세싱 파라미터는 마크 스테이지 좌표값과 마크 이미지 좌표값에 의하여 구한다.
마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 스캔이미지에 대한 X축 방향 1픽셀의 실제 크기값 ReX(mm/Px)는 수학식 1에 의하여 구한다. Rex는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 광학계에서 결정되는 값이지만, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 정렬 오차 등에 의하여 미세한 오차가 발생될 수 있다. 따라서 피검사체(2)의 정밀한 검사를 위하여 수학식 1에 의하여 ReX를 구한다.
수학식 1
Figure PCTKR2009000602-appb-M000001
여기서, X와 x의 양수 방향은 같다. M1X는 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치되는 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이다. M2X는 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이다. m1x는 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 X축 이미지 좌표값이다. m2x는 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 X축 이미지 좌표값이다.
Z축에 대한 라인스캔 카메라들 각각의 기울기(θ)(Radian)는 수학식 2에 의하여 구한다.
수학식 2
Figure PCTKR2009000602-appb-M000002
여기서, M2Y는 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치되는 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이다. m2y는 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값이다.
이미지프레임(42)의 영점(44)의 X축 및 Y축 스테이지 좌표값 OX(mm) 및 OY(mm)는 수학식 3에 의하여 구한다. OX와 OY는 테이블 상의 실제 스테이지 좌표값이다.
수학식 3
Figure PCTKR2009000602-appb-M000003
여기서, X와 x의 양수 방향은 같으며, Y와 y의 양수 방향은 같다. M1Y는 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치되는 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이다. m1y는 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값이다.
마크(M-1, M-2, M-3,…, M-n)들의 스캔이미지에 대한 Y축 방향 1픽셀의 실제 크기값 ReY(mm/Px)이다. ReY(mm/Px)는 피검사체의 이송속도 S(mm/sec)와 트리거 신호의 주기 C(sec)에 의하여 결정되는 값으로 ReY(mm/Px)는 수학식 4에 의하여 구한다.
수학식 4
Figure PCTKR2009000602-appb-M000004
피검사체(2)의 스캔이미지를 검사하기 위해서는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 프로세싱 파라미터가 정확해야 한다. 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 프로세싱 파라미터가 허용오차를 벗어나면, 피검사체(2)를 정확하게 검사할 수 없다. 컴퓨터(60)는 마크 스테이지 좌표값과 마크 이미지 좌표값의 프로세싱에 의하여 산출되는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 프로세싱 파라미터가 허용오차 이내이면, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 정렬이 완료된 것으로 판단한다.
컴퓨터(60)는 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하지 않으면, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들을 정지시키고, 리니어 액츄에이터(34)의 리니어 모터(38)를 타방향으로 구동시켜 테이블(32)을 제1 위치(P1)에 복귀시킨다(S112). 테이블(32)이 복귀되면, 컴퓨터(60)는 모니터(62) 등의 출력장치를 통하여 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 정렬을 요청하는 메시지를 출력한 후(S114), 종료한다. 작업자는 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들 각각의 카메라 스테이지(50)들을 작동시켜 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들을 X축, Y축 및 Z축 방향 직선운동, X축, Y축 및 Z축 회전운동시킴으로써, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 포지셔닝과 포커싱을 정밀하게 실시하여 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들을 정렬시킬 수 있다.
한편, 위의 단계(S110)에서 컴퓨터(60)는 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하면, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 작동에 의하여 피검사체(2)의 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득한다(S116). 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들은 테이블(32) 위에 적재되어 이송되는 피검사체(2)의 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득하고, 피검사체(2)의 스캔이미지를 컴퓨터(60)에 입력한다.
컴퓨터(60)는 피검사체(2)의 스캔이미지로부터 워크피스 이미지 좌표값을 산출하고(S118), 산출되는 워크피스 이미지 좌표값으로부터 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출한다(S120). 컴퓨터(60)의 프로세싱에 의하여 워크피스 이미지 좌표값을 워크피스 이미지-스테이지 좌표값으로 변환할 수 있는 스테이지 좌표 변환식을 산출할 수 있다. 컴퓨터(60)는 워크피스 이미지 좌표값에 스테이지 좌표 변환식을 대입하여 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출한다. 워크피스 이미지-스테이지 좌표값은 피검사체(2)의 실제 스테이지 좌표값이다.
워크피스 이미지 좌표값으로부터 워크피스 스테이지 좌표값을 산출하는 스테이지 좌표 변환식은 수학식 5와 같다.
수학식 5
Figure PCTKR2009000602-appb-M000005
여기서, WX(mm)는 X축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값이며, WY(mm)는 Y축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값이다. wx는 X축에 대한 워크피스 이미지 좌표값이고, wy는 Y축에 대한 워크피스 이미지 좌표값이다.
컴퓨터(60)는 수학식 5에 의하여 구해지는 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 워크피스 스테이지 좌표값의 허용오차를 만족하는가를 판단한다(S122). 컴퓨터(60)는 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 워크피스 스테이지 좌표값의 허용오차를 만족하면, 피검사체(2)를 양품으로 선별한다(S124).
컴퓨터(60)는 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 워크피스 스테이지 좌표값의 허용오차를 만족하지 않으면, 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 워크피스 스테이지 좌표값의 허용오차를 만족하지 않는 부분을 결함(4)으로 검출하고(S126), 결함(4)의 결함 스테이지 좌표값을 산출한다(S128). 컴퓨터(60)는 피검사체(2)의 스캔이미지로부터 결함(4)의 결함 이미지 좌표값을 산출하고, 결함 이미지 좌표값에 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 구하는 것과 마찬가지의 방법으로 스테이지 좌표 변환식을 대입하여 결함(4)의 결함 스테이지 좌표값을 산출한다. 결함 스테이지 좌표값은 피검사체(2)에 존재하는 결함(4)의 실제 좌표값이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 피검사체(2)의 일례로 TFT-LCD용 유리기판에는 그 제조 공정 중에 이물, 석물(Stone), 코드(Code), 크랙(Crack), 돌출, 피트(Pit) 등의 다양한 결함(4)이 발생될 수 있다. 이와 같은 이물 등의 결함(4)은 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들의 스캐닝에 의하여 유리기판의 스캔이미지에 포함된다. 유리기판은 스캔이미지에 포함되는 결함(4)의 이미지에 의하여 불량품으로 선별된다.
한편, TFT-LCD용 패널은 액정의 주입구가 실(Seal)에 의하여 밀봉되어 있다. 실(Seal)의 단선과 위치 등을 검사하기 위해서는, 먼저 실의 스테이지 좌표값, 즉 실의 목표값(Target Value)을 구하여 컴퓨터(60)의 데이터베이스에 입력한다. 다음으로, 라인스캔 카메라(40-1, 40-2, 40-3,…, 40-n)들 각각의 스캔이미지로부터 이미지 좌표값과 이미지-스테이지 좌표값을 구한다. 실의 단선이 발생되어 있는 경우, 이미지-스테이지 좌표값은 스테이지 좌표값의 허용오차를 벗어나므로, TFT-LCD용 패널은 불량품으로 선별된다. 컴퓨터(60)는 실의 단선이 발생된 부분을 결함으로 판별한다. 또한, 실의 스캔이미지로부터 산출되는 실의 길이가 허용오차보다 큰 경우, 실은 결함으로 판별한다.
컴퓨터(60)는 피검사체(2)의 검사 결과를 모니터(62) 등의 출력장치를 통하여 표시하고, 데이터베이스(64)에 저장한다(S130). 컴퓨터(60)는 결함(4)의 크기값을 산출하고, 결함(4)이 있는 피검사체(2)를 불량품으로 선별한다. 마지막으로, 피검사체(2)의 검사가 완료되면, 테이블(32)은 제2 위치(P2)로부터 제1 위치(P1)로 복귀한다(S132). 따라서 피검사체(2)의 결함(4)을 정확하게 검사하여 신뢰성과 재현성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 비전 검사 시스템 및 이것을 이용한 피검사체의 검사 방법에 의하면, 피검사체가 적재되어 이송되는 테이블에 검사의 기준이 되는 마크들이 제공되어 라인스캔 카메라들의 프로세싱 파라미터를 산출하고, 프로세싱 파라미터의 검증에 의하여 라인스캔 카메라들의 포지셔닝과 정렬을 간편하게 실시할 수 있다. 또한, 피검사체의 결함을 정확하게 검사하여 신뢰성과 재현성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 피검사체가 놓여지는 테이블을 가지며, 상기 피검사체를 적재하기 위한 제1 위치와 상기 피검사체의 이미지를 스캐닝하기 위한 제2 위치 사이에서 상기 테이블을 이송하는 워크피스 스테이지와;
    상기 제2 위치에 상기 피검사체의 이송방향과 직교하는 방향을 따라 배치되어 있고, 상기 피검사체의 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득하는 복수의 라인스캔 카메라들과;
    상기 워크피스 스테이지와 상기 라인스캔 카메라들에 접속되어 있으며, 상기 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 상기 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하는 컴퓨터로 이루어지고,
    상기 테이블의 상면에 상기 라인스캔 카메라들에 의하여 스캔이미지를 획득할 수 있도록 상기 라인스캔 카메라들의 배열 방향을 따라 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크들이 제공되어 있으며, 상기 복수의 마크들 중 서로 인접하는 두 개의 마크들은 상기 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치되어 있고, 상기 복수의 마크들 중 첫 번째 마크와 마지막 번째 사이의 마크들 각각은 상기 라인스캔 카메라들 중 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 오버랩되도록 배치되어 있으며, 상기 컴퓨터는 상기 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 상기 복수의 마크들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출함과 동시에 상기 마크 이미지 좌표값에 의하여 상기 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하도록 구성되어 있는 비전 검사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 마크 스테이지 좌표값에 대한 상기 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하면 상기 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하도록 구성되어 있는 비전 검사 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 피검사체는 상기 라인스캔 카메라들의 스캐닝에 의하여 스캔이미지를 획득할 수 있는 하나 이상의 결함을 가지며, 상기 컴퓨터는 상기 결함의 스캔이미지를 프로세싱하여 상기 마크 스테이지 좌표값을 기준으로 상기 결함의 결함 스테이지 좌표값을 산출하도록 구성되어 있는 피검사체의 비전 검사 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 테이블은 Y축 방향을 따라 이송되며, 상기 복수의 라인스캔 카메라들과 상기 복수의 마크들은 상기 Y축 방향에 대하여 직교하는 X축 방향을 따라 배열되어 있고, 상기 컴퓨터는 상기 마크들의 스캔이미지에 대한 X축 방향 1픽셀의 실제 크기값 ReX(mm/Px)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000001
    에 의하여 구하도록 구성되어 있고,
    여기서, X와 x의 양의 방향은 같으며, M1X는 상기 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 배치되는 상기 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이고, M2X는 상기 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이며, m1x는 상기 왼쪽 마크의 X축 이미지 좌표값이고, m2x는 상기 오른쪽 마크의 X축 이미지 좌표값인 피검사체의 비전 검사 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 라인스캔 카메라들 각각의 Z축에 대한 기울기(θ)(Radian)를
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000002
    에 의하여 구하도록 구성되어 있고,
    여기서, 상기 M2Y는 상기 오른쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이며, m2y는 상기 오른쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값인 피검사체의 비전 검사 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 복수의 마크들의 스캔이미지를 상기 라인스캔 카메라들의 스캐닝에 의하여 획득되는 이미지프레임에 포함하고, 상기 이미지프레임에 영점을 부여하며, 상기 영점의 X축 및 Y축 스테이지 좌표값 OX(mm) 및 OY(mm)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000003
    에 의하여 구하도록 구성되어 있고,
    여기서, Y와 y의 양수 방향은 같으며, M1Y는 상기 왼쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이고, m1y는 상기 왼쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값이며, ReY(mm/Px)는 상기 복수의 마크들의 스캔이미지에 대한 Y축 방향 1픽셀의 실제 크기값인 피검사체의 비전 검사 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 X축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값 WX(mm)와 Y축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값WY(mm)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000004
    에 의하여 구하도록 구성되어 있고,
    여기서, wx는 X축에 대한 워크피스 이미지 좌표값이며, wy는 Y축에 대한 워크피스 이미지 좌표값인 피검사체의 비전 검사 시스템.
  8. 피검사체가 놓여지는 테이블을 가지며 상기 피검사체를 적재하기 위한 제1 위치와 상기 피검사체의 이미지를 스캐닝하기 위한 제2 위치 사이에서 상기 테이블을 직선운동시키는 워크피스 스테이지와, 상기 제2 위치에 상기 피검사체의 이송방향과 직교하는 방향을 따라 배치되어 있고 상기 피검사체의 이미지를 스캐닝하여 이미지 데이터를 획득하는 복수의 라인스캔 카메라들과, 상기 워크피스 스테이지와 상기 라인스캔 카메라들에 접속되어 있고 상기 라인스캔 카메라들로부터 입력되는 상기 피검사체의 이미지 데이터를 프로세싱하여 상기 피검사체의 스캔이미지를 프로세싱하는 컴퓨터를 구비하는 피검사체의 비전 검사 시스템에 의하여 피검사체를 검사하는 방법에 있어서,
    상기 라인스캔 카메라들에 의하여 그 이미지를 스캐닝하여 스캔이미지를 획득할 수 있도록 상기 테이블의 상면에 상기 라인스캔 카메라들의 배열 방향을 따라 마크 스테이지 좌표값을 갖는 복수의 마크들을 제공하는 단계와;
    상기 라인스캔 카메라들에 의하여 상기 복수의 마크들의 스캔이미지를 획득하는 단계와;
    상기 복수의 마크들의 스캔이미지로부터 마크 이미지 좌표값을 산출하는 단계와;
    상기 마크 스테이지 좌표값에 대하여 상기 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하면 상기 라인스캔 카메라에 의하여 상기 피검사체의 스캔이미지를 획득하는 단계와;
    상기 피검사체의 스캔이미지로부터 상기 피검사체의 워크피스 이미지 좌표값을 산출하는 단계와;
    상기 워크피스 이미지 좌표값으로부터 상기 피검사체의 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출하는 단계와;
    상기 피검사체의 검사를 위하여 설정되어 있는 워크피스 스테이지 좌표값에 대하여 상기 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 허용오차를 만족하면 상기 피검사체를 양품으로 판별하는 단계를 포함하는 피검사체의 검사 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 마크들을 제공하는 단계에서는, 상기 복수의 마크들 중 서로 인접하는 두 개의 마크들을 상기 라인스캔 카메라들 각각의 시야 안에 배치하고, 상기 복수의 마크들 중 첫 번째 마크와 마지막 번째 사이의 마크들 각각은 상기 라인스캔 카메라들 중 서로 인접하는 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 오버랩되도록 배치하는 피검사체의 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 컴퓨터에 의하여 상기 라인스캔 카메라들에 프레임 트리거 신호가 전송되는 프레임 트리거 라인을 상기 복수의 마크들의 상류에 배치하고, 상기 피검사체의 이송방향선단은 상기 복수의 마크들의 하류에 배치하는 피검사체의 검사 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하는가는 상기 마크 스테이지 좌표값과 상기 마크 이미지 좌표값으로부터 상기 라인스캔 카메라들의 프로세싱 파라미터를 산출하고, 상기 프로세싱 파라미터의 검증에 의하여 판단하는 피검사체의 검사 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 마크 이미지 좌표값이 허용오차를 만족하지 않으면 상기 테이블을 상기 제2 위치로 복귀하는 피검사체의 검사 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출하는 단계에서는, 상기 마크 스테이지 좌표값과 상기 마크 이미지 좌표값의 관계로부터 상기 마크 스테이지 좌표값을 상기 마크 이미지 좌표값으로 변환할 수 있는 스테이지 좌표 변환식을 산출하고, 상기 워크피스 이미지 좌표값에 상기 스테이지 좌표 변환식을 대입하여 상기 워크피스 이미지-스테이지 좌표값을 산출하는 피검사체의 검사 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 허용오차를 만족하지 않으면 상기 워크피스 이미지-스테이지 좌표값이 허용오차를 만족하지 않는 부분을 결함으로 검출하는 단계와, 상기 결함의 결함 스테이지 좌표값을 산출하는 단계를 더 포함하는 피검사체의 검사 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 결함 스테이지 좌표값은, 상기 마크 스테이지 좌표값과 상기 마크 이미지 좌표값의 관계로부터 상기 마크 이미지 좌표값을 상기 마크 스테이지 좌표값으로 변환할 수 있는 스테이지 좌표 변환식을 산출하고, 상기 결함의 결함 이미지 좌표값을 산출한 후, 상기 결함 이미지 좌표값에 상기 스테이지 좌표 변환식을 대입하여 산출하는 피검사체의 검사 방법.
  16. 제 8 항에 있어서, 상기 테이블은 Y축 방향을 따라 이송하며, 상기 복수의 라인스캔 카메라들과 상기 복수의 마크들은 상기 Y축 방향에 대하여 직교하는 X축 방향을 따라 배열하고, 상기 컴퓨터는 상기 마크들의 스캔이미지의 X축 방향 1픽셀의 실제 크기값 ReX(mm/Px)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000005
    에 의하여 구하고,
    여기서, X와 x의 양의 방향은 같으며, M1X는 상기 두 개의 라인스캔 카메라들의 시야 안에 배치되는 상기 두 개의 마크들 중 왼쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이고, M2X는 상기 두 개의 마크들 중 오른쪽 마크의 X축 스테이지 좌표값이며, m1x는 상기 왼쪽 마크의 X축 이미지 좌표값이고, m2x는 상기 오른쪽 마크의 X축 이미지 좌표값인 피검사체의 검사 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 라인스캔 카메라들 각각의 Z축에 대한 기울기(θ)(Radian)를
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000006
    에 의하여 구하고,
    여기서, 상기 M2Y는 상기 오른쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이며, m2y는 상기 오른쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값인 피검사체의 검사 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 상기 복수의 마크들의 스캔이미지를 상기 라인스캔 카메라들의 스캐닝에 의하여 획득되는 이미지프레임에 포함하고, 상기 이미지프레임에 영점을 부여하며, 상기 영점의 X축 및 Y축 스테이지 좌표값 OX(mm) 및 OY(mm)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000007
    에 의하여 구하고,
    여기서, Y와 y의 양수 방향은 같으며, M1Y는 상기 왼쪽 마크의 Y축 스테이지 좌표값이고, m1y는 상기 왼쪽 마크의 Y축 이미지 좌표값이며, ReY(mm/Px)는 상기 복수의 마크들의 스캔이미지에 대한 Y축 방향 1픽셀의 실제 크기값인 피검사체의 검사 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 X축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값 WX(mm)와 Y축에 대한 워크피스 스테이지 좌표값WY(mm)을
    Figure PCTKR2009000602-appb-I000008
    에 의하여 구하고,
    여기서, wx는 X축에 대한 워크피스 이미지 좌표값이며, wy는 Y축에 대한 워크피스 이미지 좌표값인 피검사체의 검사 방법.
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