DE2409478A1

DE2409478A1 - Verfahren und einrichtung zum positionieren eines gegenstandes

Info

Publication number: DE2409478A1
Application number: DE2409478A
Authority: DE
Inventors: Iii Robert William Hurlbrink; Liber Joseph Montone
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-03-01
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1974-09-12
Also published as: BE811696A; JPS5640362B2; FR2220074B1; GB1427672A; FR2220074A1; US3814845A; CA991294A; JPS49124491A

Description

240S478

Patentanwalt

c7 Y"³"^Waiter Jackisch A 34 118

-Z Stuttgart N, Menzefstraße 40

27. Feb. 1974

Western Electric
Company,Incorporated"

222 Broadway
New York, I. Y.

Verfahren und Einrichtung zum Positionieren eines

Gegenstandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionierung eines Gegenstandes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es gibt eine Reihe von Anwendungsfällen, bei denen eine extrem genaue Positionierung eines Gegenstandes erwünscht ist, beispielsweise bei der Handhabung von Halbleiterplättchen. Derartige Plättchen sind üblicherweise sehr klein und weisen beispielsweise Kantenabmessungen von nur wenigen !Tausendstel Zoll auf. Dennoch müssen sie mit einer

4GÖ837/0.772

Genauigkeit eines Bruchteils dieser Abmessungen positioniert werden, wenn beispielsweise elektrische Verbindungen zwischen ihnen und einer Unterlage hergestellt werden sollen oder wenn sie auf ein Speichermedium befestigt werden sollen.

Auf derartige Anwendungsfälle bezieht sich die vorliegende Erfindung.

Zur genauen Positionierung von Gegenständen gibt es eine Reihe von bekannten Techniken, wobei einige davon sich insbesondere auf die Positionierung von Halbleiterplättchen beziehen. Eine einfache visuelle Positionierung ist für diesen Zweck generell ungeeignet, da eine derartige Technik Schätzfehler der Bedienungsperson beinhaltet, oder zu langsam ist oder aufgrund einer Kombination der vorstehenden Paktoren.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden (Deutsche Patentanmeldung P 22 25 011.9-32), zur Beseitigung der vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten einen Regelkreis unter Verwendung des Fernsehens zu verwenden. Bei dieser älteren Einrichtung wird eine Fernsehkamera verwendet, um Videosignale zu erzeugen, welche den zu positionierenden Gegenstand darstellen. Weitere Videosignale, welche Positionsmarkierungen für den Gegenstand darstellen, werden auf elektronischem Wege erzeugt.

-3-409837/0772

Diese Positionsmarkierungen werden zusammen mit einem aufgezeichneten Bild des Gegenstandes auf einem Pernsehmonitor wiedergegeben. Die erwähnten Positionsmarkierungen werden so justiert, daß sie die gewünschte · Lage des Gegenstandsbildes umrahmen und der Gegenstand selbst wird anschließend solange bewegt, bis dessen Monitorbild innerhalb dieser Umrahmung liegt. Wie nachstehend noch ausführlicher dargelegt werden soll, tritt indessen bei der bekannten Einrichtung eine Verschiebung des Mittelpunktes des Plattchenbildes auf, wodurch Fehler bei der Plattohenpositionierung auftreten können, welche so erheblich sein können, daß die ältere Einrichtung zur Positionierung von Plättchen mit unterschiedlichen Längen ihrer Anschlußstifte ungeeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine genauere Positionierung von Gegenständen mit Kantenunregelmäßigkeiten gestattet und welche nicht«von der Schätzung einer Bedienungsperson abhängig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2-6· gekennzeichnet.

409S37/0772

240S478

Eine erfindungsgemäße Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 7 erwähnten Art zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich durch die im Kennzeichen des Anspruchs 7 genannten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Ansprüchen 8 bis 13 gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ebenso wie bei der älteren Einrichtung eine Fernsehkamera verwendet, um Videosignale zu erzeugen, welche der zeilenweisen Abtastung des zu positionierenden Gegenstandes entsprechen. Ebenso werden in Übereinstimmung mit der älteren Einrichtung zusätzliche Videosignale erzeugt, welche Positionsmarkierungen für den Gegenstand entsprechen. Diese zusätzlichen Videosignale sind so ausgebildet, daß die ihnen entsprechenden Positionsmarkierungen die potentiellen Kantenunregelmäßigkeiten des Gegenstandes überspannen und sich ferner über eine Vielzahl von Abtastzeilen des Gegenstandes erstrecken. Die Positionsmarkierungen sowie ein Gegenstandsbild werden auf einem Fernsehmonitor wiedergegeben.

Die Positionsmarkierungen werden derartig justiert,daß sie die gewünschte lage der betreffenden Kanten des Gegenstandsbildes überlappen. Der Betrag der Überlappung wird für jede Abtastzeile ermittelt und der kittelwert dieser Beträge wird zur Lagesteuerung des Gegenstandes verwendet.

409837/077?

⁵ - 2408478

In "bevorzugter Weise werden an allen vier Seiten des Gegenstands "bildes Markierungen angeordnet, wobei die Differenz zwischen dem Mittelwert der Überlappungen der Markierungen an gegenüberliegenden Seiten ermittelt wird. Der Gegenstand wird daraufhin so-positioniert, daß diese Differenz zu ITuIl wird, wobei die Mittelwerte der Überlappungen gleich groß werden und damit das Gegenstandsbild zwischen den Markierungen zentriert wird*

Zur Ermittlung der Überlappung des Gegenstandes mit jeder Markierung ist in bevorzugter Weise eine Stufenladung sschaltung vorgesehen, welche so ausgebildet ist,daß ihr Ausgangssignal im wesentlichen proportional dem Betrag der Überlappung in aufeinanderfolgenden Abtastzeilen ist.

Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und ■Vorteilen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, näher erläutert:
Es zeigt

!ig. 1A und TB eine Draufsicht auf das zwischen den Markierungen einer älteren Einrichtung angeordnete Bild eines Gegenstandes j

Fig. 2A und 2B eine Draufsicht auf das zwischen den Markierungen einer erfindungsgemäßen Einrichtung angeordnete Bild eines Gegenstandes j

409837/077?

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer in dem Blockschaltbild gemäß Figο 3 vorgesehenen Stufenladungsschaltung.

In den Zeichnungen sind gleiche (Deile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der eingangs erwähnten, älteren Einrichtung wird, wie anhand von Fig. 1A und 1B veranschaulicht ist, auf einem nicht dargestellten Fernsehmonitor das Bild 10 des zu positionierenden Gegenstandes wiedergegeben. Der Gegenstand besteht beispielsweise aus einem herkömmlichen Halbleiterplättchen mit einem quadratischen Halbleiterkörper 11 sowie Anschlußstiften 12, welche sich von allen vier Seiten des Halbleite'rkörpers 11 weg erstrecken» Derartige Halbleiterplättchen 10 enthalten beispielsweise einen integrierten Schaltkreis.

Die linke, rechte, obere und untere Kante der gewünschten Lage des Plättchenbildes 10 werden durch 4 Positionsmarkierungen 13 bis 16 umschrieben.

Fig. 1A zeigt das Bild 10 eines Halbleiterplättchens mit völlig regelmäßigen Kanten, welche von den Anschlußstiften 12 gebildet werden. Bei der älteren Einrichtung tre-

-7-409837/077?

~⁷~ 2408478

ten dabei keine Schwierigkeiten bei der Zentrierung des Plattchenbildes 10 zwischen den linken und rechten Positionsmarkierungen 13 bzw. 14 sowie den oberen und unteren Positionsmarkierungen 15 bzw. 16 auf.

Hg.1B zeigt dagegen das Bild 10 eines Halbleiterplättchens, bei dem der eine Anschlußstift 12a wesentlich kurzer ist als die übrigen Anschlußstifte 12, wodurch dieses Halbleiterplättchen eine unregelmäßige linke Kante aufweist. Bei der älteren Einrichtung treten in diesem Falle einige Schwierigkeiten bei der Zentrierung des Plättchenbildes 10 auf. Wenn die Links-Rechts-Positionierung bezüglich des zu kurzen Ahschlußstiftes 12a durchgeführt wird, nimmt das Bild 10 des Halbleiterplättchens die in Pig. 1B dargestellte Lage ein, welche bezüglich· der Lage gemäß ELg.1A nach links verschoben ist. Anders ausgedrückt, ist die Mitte des Bildes 10 des Halbleiterplättchens um den Betrag nach links verschoben, um welchen der Ansohlußstift 12a kürzer ist als die übrigen Anschlußstifte 12.

Im Vergleich hierzu ist in den Figuren 2A und 2B die Positionierung des gleichen Gegenstandes wie bei Figuren 1A und TB mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt»

Der zu positionierende Gegenstand ist wiederum ein HaIb-

-8-409837/077?

2408478

leiterplättchen mit einem Halbleiterkörper 11 und Anschlußstiften 12, das in Bild 10 auf einem nicht dargestellten Monitor wiedergegeben ist (I¹Xg₀ 2A und 2B)«

Wie aus Mg. 2A und 2B hervorgeht, werden vier Positionsmarkierungen 20 bis 23 auf elektronischem Wege erzeugt. Diese Positionsmarkierungen werden so justiert, daß sie die gewünschte Position des Bildes 10 des Halbleiterplättchens auf dem Monitor links, rechts, oben und unten umrahmen. Anders als bei der anhand von ELg.1A und 1B veranschaulichten älteren Einrichtung erfolgt die Justierung jeder Positionsmarkierung 22 bis 23 derart, daß diese die gewünschte Position der benachbarten Kante des Gegenstandsbildes überlappt und nicht umreißt. Ferner ist jede Positionsmarkierung 20 bis 23 ausreichend lang gewählt, um aus einer Vielzahl von abgetasteten Zeilenabschnitten zusammengesetzt zu werden, um damit die mögliehen Unregelmäßigkeiten der betreffenden, benachbarten Kante des Gegenstandsbildes zu überspannen.

Für-die Positionierung des Bildes 10 des Halbleiterplättchens, bei welchem Kantenunregelmäßigkeiten üblicherweise in Form von Unregelmäßigkeiten der Spitzen der Anschlußstifte 12 auftreten, bedeutet die vorstehend erwähnte, erfindungsgemäße Justierung der Positxonsmarkierungen 20 bis 23, daß jede Positionsmarkierung 20 bis 23 ausrechend lang gewählt sein sollte, um sämtliche Anschlußstifte 12

409837/077? ~⁹~

— Q —

längs der zugeordneten, benachbarten Kante des Halbleiterplättchens zu überspannen.

Fig. 2A zeigt in gleicher Weise wie Fig. 1A das Bild 10 eines Halbleiterplättchens mit regulären Kanten, welche durch gleichmäßig lange Anschlußstifte 12 beschrieben werden. Wie nachstehend noch näher zu erläutern ist,wird das Bild des Halbleiterplättchens erfindungsgemäß zwischen den linken und rechten Markierungen 20 bzw. 21 sowie den oberen und unteren Markierungen 22 bzw. 23 zentriert.

Im Gegensatz zu Fig.2A zeigt Fig. 2B in gleicher Weise wie Fig. 1B das Bild 10 eines Halbleiterplättchens, bei dem ein Anschlußkontakt 12a kürzer ist als die übrigen Anschlußkontakte. Wie aus Fig.2B zu erkennen ist, tritt hierdurch eine gewisse Verschiebung des Plattehenbildes 10 nach links auf, und zwar aufgrund des erwähnten kürzeren Anschlußstiftes 12a, doch ist der Betrag dieser Verschiebung erheblich geringer als bei der älteren Einrichtung gemäß Fig. 1B. Der Grund für diese geringere Verschiebung liegt in der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung, welche nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden soll.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.

409837/Ö772

Die erfindungsgemäße Einrichtung enthält eine Fernsehkamera 30, welche mit ihrem Objektiv 301 auf eine Positionierungsplattform 31 gerichtet ist, auf welcher ein zu positionierendes HaTbleiterplättchen 10a angeordnet istο - '

Bevor der weitere Aufbau der in Fig.3 dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert werden soll, erscheint es günstig, zunächst die Beziehung zwischen dem auf der Positionierungsplattform 31 angeordneten Halbleiterplättchen 10a und dem in figuren 1A, 1B, 2A und 2B dargestellten Bild 10 dieses Halbleiterplättchens zu erläutern. Das erstgenannte Halbleiterplättchen ist dabei das tatsächliche, zu positionierende Plättchen, während das Letztere lediglich ein Bild dieses Plättchens ist, welches auf einem Fernsehmonitor bei der Beobachtung des tatsächlichen Halbleiterplättchens durch die Fernsehkamera 30 entsteht. Die Eernsehkamera 30 soll in einer fixierten Lage gehalten werden, während das Plattchenbild TO bezüglich seiner Form und seiner Lage in der gleichen Weise wie das HaTbleiterplättchen 10a selbst veränderbar ist. Es soll ferner darauf hingewiesen werden, daß die Positionsmarkierungen 13 bis 16 gemäß Fig. 1A und 1B sowie die Positionsmarkierungen 20 bis 23 gemäß Figuren 2A und 2B in gleicher Weise wie das Plattchenbild 10 nicht gegenständlich sind, sondern lediglich Monitorbilder von

409837/077?

Markierungssignalen sind, welche in der nachstehenden Weise auf elektronischem Weg erzeugt werden. ■ -

Wie aus Mg. 3 weiter hervorgeht, sind mechanische Positionierungseinrichtungen, wie "beispielsweise die motorbetriebenen Positionierer 33 und 34· längs den Kanten der Positionierungsplattform 11 angeordnet, um die Positionierungsplattform selektiv in die linke, rechte, obere und untere Richtung zu bewegen, wie durch entsprechende, beschriftete Pfeile in ELg. 3 angedeutet ist.

Die Fernsehkamera 30 tastet in herkömmlicher Weise die Positionierungsplattform 31 von oben nach unten (d.h_o verikal) in horizontalen Abtastzeilen ab. Diese Abtastung wird von einem Synchronisiergenerator 35 gesteuert, welcher der Fernsehkamera 30 entsprechende horizontale und vertikale Synchronisiersignale zuführt.

Die von der Fernsehkamera 30 erzeugten Videosignale werden über einen Video-Trigger-Schaltkreis 38 sowie eine Signal-Verbindungseinrichtung 36 einem Fe^nsehmonitor 37 zugeführt, wo diese das vorstehend erwähnte Bild 10 des Halbleiterplättchens 10a erzeugen.

Der Video-Trigger-Schaltkreis 38 versteuert und verstärkt die Videosignale. Dies erfolgt in der Weise, daß der Schaltkreis 38 nur auf Videosignale der Fernsehka-

• - -12-

40983.7/0772

mera 30 oberhalb eines -vorbestimmten Schwellwertes anspricht, um so eine im wesentlichen rechteckförmige Signal form mit verstärkter Amplitude zu triggern, so lange, bis das Videosignal wieder den Schwellwert unterschreiteto Auf diese Weise können nur verhältnismäßig starke Videosignale ein Ausgangssignal des Schaltkreises 38 erzeugen, wobei dieses Ausgangssignal aus scharf definierten, rechteckförmigen Impulsen ohne verschmierte Übergänge besteht«,

Die Ausgangssignale des Video-Trigger-Schaltkreises 38 werden ferner den ersten Eingängen einer Vielzahl von UUD Gliedern 39a bis 39d zugeführt. Die zweiten Eingänge der UUD-Glieder 39a bis 39d werden mit einem Signal beauf-

von je
schlagt, welche/ einem zugeordneten Markierungsgenerator 40 a bis 40d erzeugt werden.

Die Markierungsgeneratoren 40a bis 4Od werden ihrerseits mit den horizontalen und vertikalen Synchronisiersignalen des Synchronisiergenerators 35 beaufschlagt und erzeugen als Signalantwort hierauf Ausgangssignale, welche den gewünschten Positionsmarkierungen 20 bis 23 entsprechen. Diese Positionsmarkierungen 20 bis 23 werden ebenfalls auf dem Pernsehmonitor 37 wiedergegeben, und zwar dadurch, daß die Ausgangssignale der Markierungsgeneratoren 40a bis 4Od dem ferns ehmonitor 37 über die Verbindungseinrichtung 36 zugeführt werden_e

Die Signale von den Markierungsgeneratoren 40 bis 40d werden in bevorzugter Weise dem Fernsehmonitor 37 mit solchen

-13-409837/077?

Polaritäten zugeführt, welche den Polaritäten der Videosignale der Fernsehkamera 30 entgegengesetzt sind.

Infolge dieser unterschiedlichen Ausbildung der Polaritäten stehen die Positionsmarkierungen 20 Ms 23 im Kontrast zu dem Plattchenbild 10 auf dem Fernsehmonitor 37. Beispielsweise können die Positionsmarkierungen 20 "bis 23 dunkel erscheinen, während das Plattchenbild 10 hell erscheint. Hierdurch wird der visuelle Kontrast verstärkt, was die Benutzung des Fernsehmonitors 37 erleichtert.

Der Maßstab, mit welchem der Pernsehmonitor 37 in Figo3 dargestellt ist, ist zu klein, um die auf dem Fernsehmonitor 37 wiedergegebenen Positionsmarkierungen 20 bis 23 sowie das Plattchenbild 10 mit ausreichender Deutlichkeit zu veranschaulichen. Diese Beziehungen sind jedoch die gleichen wie zwischen den in Fig. 2A und 2B dargestellten Markierungen 20 bis 23 und dem Platt chenbild 10", welche als Vergrößerungen des Monitorbildes gemäß Fig. 3 betrachtet werden können.

Gemäß Figo 3 sprechen die MD -Glieder 39a bis 39d auf die an ihren ersten und zweiten Eingängen anliegenden Signale unter Erzeugung eines Ausgangssignals nur dann an, wenn beide Eingangssignale gleichzeitig vorhanden sind. Dementsprechend erzeugt das UND-Glied 39a nur dann ein Ausgangssignal, wenn ein der linken Markierung 20 entsprechendes Videosignal des Markierungsgenerators 40a gleichzeitig mit einem dem Halbleiterplättchen 10a entsprechenden Videosignal an dessen Eingängen vorhanden ist.

409837/077? -14-

In entsprechender Weise erzeugt das UND-Glied 39b nur dann ein Ausgangssignal, wenn ein der rechten Positionsmarkierung 21 entsprechendes Videosignal des Hark-ierungsgenerators 40b gleichzeitig mit einem, dem Halbleiterplättchen 10a entsprechenden Videosignal vorhanden ist, und so weiter.

Das Augsgangssignal jedes der UND-Glieder 39a bis 39d zeigt daher das Bestehen einer Überlappung zwischen der betreffenden, auf dem ÜPernsehmonitor 37 wiedergegebenen Positionsmarkierung 20 bis 23 und dem Plattchenbild 10 an.

Die betreffenden Ausgangssignale der UND-Glieder 39a bis 39d werden dazu verwendet, um einen weiteren Satz von Torschaltungen 41a bis 41d zu speisen, deren andere Eingänge gemeinsam mit dem Ausgangssignal eines Oscillators 42 beaufschlagt werden.

Der Oscillator 42 arbeitet unabhängig auf einer solchen frequenz, daß innerhalb des der Breite jeder Markierung 20 bis 23 entsprechenden Zeitintervalls mehrere Signalperioden auftreten. Wenn beispielsweise die Breite der schmälsten Markierung einem Abtast-Zeitintervall von 5 Mikrosekunden entspricht, arbeitet der Oscillator 41 auf einer Frequenz von 3 MHz.

Das Ausgangssignal jedes UND-Gliedes 39a bis 39d steuert

-15-409837/077?

daher die Periodenzahl des durch die zugeordneten, !orschaltungen 41a bis 41d übertragenen Aus gangs signals des Oscillators 42. Die Anzahl der so übertragenen Osoillator-Signalperioden zeigt ihrerseits den Betrag der oben erwähnten Überlappung zwischen den zugeordneten Positionsmarkierungen 20 bis 23 und dem Plättchenbild 10 an.

Die so übertragenen Perioden des Oscillator-Ausgangssignals werden zuordneten Stufenladungsschaltungen 43a bis 4 3d zugeführt, wo jede Periode des Oscillator-Ausgangssignals zur Zunahme der in der betreffenden Stufenladungsschaltung 43a bis 43d gespeicherten ladung beiträgt.

Die Stufenladungsschaltungen 43a bis 43b werden periodisch entladen, und zwar in bevorzugter Yfeise mit der gleichen Geschwindigkeit, mit welcher die vertikalen Synchronisiersignale des Generators 35 wiederkehren. Hierfür werden die vertikalen Synchronisiersignale des Generators 35 sämtlichen Stufenladungsschaltungen 43a bis 43b zugeführt.

Der Betrag der zwischen aufeinanderfolgenden Entladungen angesammelten Ladung in den betreffenden Stufenladungsschaltungen 43a und 43b entspricht unmittelbar dem Betrag der Überlappung zwischen den linken und rechten Kanten des Plattchenbildes 10 und den linken bzw. rechten Positionsmarkierungen 20 bzw. 21.

409837/077?

Wie vorstehend bereits dargelegt wurde, erstreckt sich 'jede Positionsmarkierung 20 bis 23 in gleicher Weise wie das Plättchenbild 10 über eine Vielzahl von Abtastzeilen. Der vorstehend erwähnte Betrag der zwischen aufeinanderfolgenden Entladungen der Stufenladungsschaltungen angesammelten ladung stellt daher ferner die Summe der Überlappungen zwischen der betreffenden Positonsmarkierung und dem Plattohenbild über eine Vielzahl von gemeinsamen Abtastzeilen dar. Es kann gezeigt werden, daß dies dem Durchschnittswert des Betrages der Überlappung entspricht, welche über diese gemeinsamen Abtastzeilen auftritt.

Der oben erwähnte Betrag in den Stufenladungsschaltungen 43a und 43b entspricht daher dem Durchschnittswert der Überlappung zwischen den linken und rechten Kanten des Plättohenbildes 10 und den linken bzw. rechten Positionsmarkierungen 20 bzw. 21.

Die Differenz zwischen diesen angesammelten ladungen (welche den durchschnittlichen Überlappungen entsprechen) wird mit Hilfe eines Diskriminator 44a bestimmt, an welchen beide Stufenladungsschaltungen 43a und 43b angeschlossen sind. Diese Differenz entspricht dann der Differenz zwischen dem oben erwähnten Durchschnittswert der linken und rechten Überlappung. Das Ausgangssignal des Diskriminators 44a, welches dieser Differenz entspricht, wird verwendet, um den Positionierungsmotor 33 anzutrei-

-17-4Q9837/077?

ben. Wenn das Ausgangssignal des Diskriminator 44a die eine Polarität besitzt, bewegt der Positionierungsmotor 33 die Positionierungsplattform 31 in der einen Richtung, beispielsweise nach rechts, während bei der entgegengesetzten Polarität des Ausgangssignals des Discriminators 44a der Positionierungsmotor 33 die Positionierungsplattform 31 in die entgegengesetzte Hiohtung, im Beispielsfalle nach links, bewegt.

In entsprechender Weise arbeiten die Stufenladungsschaltungen 43c und 43d, der Diskriminator 44b sowie der Positionierungsmotor 34 zusammen, um die Positionierungsplattform 31 in der Weise zu verschieben, daß die Position der oberen und unteren Kanten des Plattchenbildes 10 in Bezug auf die oberen und unteren Positionsmarkierungen 22 und 23 gesteuert werden.

Die Positionierungsmotoren 33 und 34 steuern damit die Lage der Plattform 31 in der Weise, daß die Durchschnittswerte der Überlappung zwischen dem Plättchenbild 10 und den Positionierungsmarkierungen 20 bis 23 gleich groß werden. Da unter Zugrundelegung dieser durchschnittlichen Überlappung 'zwischen dem Plättohenbild 10 und den Positionsmarkierungen 20 bis 23 eine Positionierung bezüglioh jeder Markierung durchgeführt wird, ergibt sich eine Zentrierung des Halbleiterplättchens, .wie sie in Piguren 2A und 2B dargestellt ist.

-18-409837/0772

Wie "bereits erwähnt wurde, ist die ältere Einrichtung gemäß der Deutschen Patentanmeldung P 22 25 011.9-32 nur in der Lage, HallDleiterplättohen mit regelmäßigen Kanten in der gleichen Weise zu positionieren (Figo1A) wie die erfindungsgemäße Einrichtung (Fig.2A).

Bei Halbleiterplättohen mit unregelmäßigen Kanten ist dagegen die erfindungsgemäße Einrichtung in der Lage, eine Positionierung (Fig«2B) mit erheblich größerer Genauigkeit durchzuführen, als die ältere Einrichtung (Fig.1B). Diese verbesserte Genauigkeit ist dem Umstand zuzuschreiben, daß zur Lagesteuerung bei der Erfindung der Mittelwert der Plattchenkanten herangezogen wird.

Wie ohne weiteres ersichtlich ist, werden die Auswirkungen von lokalen Kanten^unregelmäßigkeiten durch eine derartige, erfindungsgemäße Mittelwertbildung verringert. Darüberhinaus treten in der Praxis die Unregelmäßigkeiten bei den Kanten von Halbleiterplättohen zufällig auf. Wenn daher ein Ansehlußstift 12 längs einer bestimmten Plättohenkante in uniiblicher Weise zu kurz gerät, so ist ' ein anderer Ansehlußstift in unüblioher Weise zu lang geraten. Da bei der Erfindung der Durchschnittswert der gesamten Kante zu Steuerzwecken herangezogen wird, vergrößern derartige, sich kompensierende Kantenunregelmäßigkeiten die Positionierungsgenauigkeit weiter»

—19—

409837/0772

Die in dem Blockschaltbild gemäß 2?ig. 3 dargestellten Einzelelemente können in irgendeiner "bekannten Weise aufgebaut sein.

Ohne die generelle Verwendbarkeit sämtlicher bekannter Bauformen der in SIg. 3 dargestellten Einzelelemente zu beschränken, sind in bevorzugter Weise für die Markierungsgeneratoren 40a bis 40b die in der Deutschen Patentanmeldung P 22 25 011.9-32 beschriebenen Schaltungen für die Durchführung von Markierungsfunktionen vorgesehen. Mit Hilfe der bei diesen Schaltungen vorgesehenen justierbaren Steuerungen können diese Schaltungen derart eingestellt werden, daß sie Markierungsgeneratoren der hier betrachteten Zusammensetzung darstellen.

Verschiedene andere Einzelelemente der Einrichtung gemäß lig. 3 können in gleicher Weise ausgebildet werden wie die entsprechenden Elemente der Einrichtung gemäß der Deutschen Patentanmeldung P 22 25 011.9-32.

Ohne Beschränkung hierauf können die Stufenladungsschaltungen 43a bis 43b in bevorzugter Weise gemäß der in lig.4 dargestellten Ausführungsform ausgebildet werden.

Pig. 4 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer in Hg. als Funktionsblock dargestellten Stufenladungsschaltung, und zwar die Stufenladungsschaltung 43a. Das eine Ein-

■ -20-409837/0772

gangssignal für die Stufenladungssohaltung 43a gemäß Pig. 3 ist das über die Torschaltung 41a übertragene Ausgangssignal des Oscillators 42. Dieses Oscillator-Ausgangssignal wird über.eine Serienschaltung aus einem Kondensator 50 und einer Diode 51 der einen Platte eines Speicherkondensators 52 zugeführt, dessen gegenüberliegende Platte geerdet ist. Die ungeerdete Platte des Kondensators 52 ist ferner auf den Yerbindungspunkt 53 zwischen dem Kondensator 50 und der.Diode 51 rückgekoppelt. Diese Rückkopplung erfolgt mit Hilfe der Transistoren 54 und 55, welche in einer Emitterfolger-Schaltung angeordnet sind und ferner an den Verbindungspunkt 56 zwischen den Widerständen 57 und 58 angeschlossen sind. Die Widerstände 57 und 58 sind ihrerseits in Serie geschaltet und zwischen Erde und dem Verbindungspunkt 53 angeordnet. Parallel zu dem ungeerdeten Widerstand 58 ist eine Diode 59 angeordnet.

Die ungeerdete Platte des Speicherkondensators 52 ist ferner mit dem Ko11ektοrausgang eines Transistors 60 verbunden, dessen Basis über den Kopplungskondensator 61 mit Impulsen auf der vertikalen Synchronisierungsfrequenz beaufschlagt ist, die von dem Synchronisierungsgenerator 35. abgeleitet werden.

Der Speicherkondensator 52 ist derart in Beziehung zu den anderen, die Zeitkonstante der Stufenladungsschal-

-2Ϊ-409837/077?

tung 43a gemäß Fig. 4 bestimmenden Parameter gewählt, daß seine Ladungs-Zeitkonstante nicht wesentlioh grosser ist und vorzugsweise tatsächlich kleiner ist als die Periodendauer des Oscillator-Ausgangssignals. Jede Signalperiode des von dem Oscillator 42 gelieferten Signals ist daher in der lage, den Speicherkondensator 52 im wesentlichen vollständig aufzuladen. Die entsprechende Spannung, welche an dem Yerbindungspunkt 56 auftritt, stellt das Ausgangssignal der Stufenladungsschaltung 43a dar, welches dem Diskriminator 44a (Fig. 3) zugeführt wird. Diese Spannung tritt ferner an dem Yerbindungspunkt 55.auf, wo sie durch die Diode 59 festgehalten wird. Aufeinanderfolgende Perioden des von dem Oscillator 42 gelieferten Signals werden daher dieser Eückkopplungspannung überlagert, worauf die Spannungsvervielfachung bzw. die Spannungsanhäufung durch die vorangegangenen Signal» Perioden des Oscillator-Ausgangssignals beruht. Die an dem Speicherkondensator 52 anstehende Spannung und damit auch das Ausgangssignal der Stufenladungsschaltung 43a gemäß Fig» 4, steigt daher im wesentlichen proportional der Periodenzahl des von dem Oscillator 42 gelieferten Signals„

Das dem Transistor 60 zugeführte Ausgangssignal des Synchronisiergenerators 35 schaltet diesen Transistor durch und entlädt den Speioherkondensator 52, wodurch die Stu-

403337/0772

fenladur»gs schaltung 43a rückgesetzt wird für die nächste Anhäufung von Ausgangsspannungen, wie sie durch die Periodenzahl des der Stufenladungsschaltung vor deren nächstfolgender Entladung zugeführten Oscillator-Ausgangssignal-s bestimmt wird. ■

Die anderen Stufenladungsschaltungen 43b Ms 43d können entsprechend der Stufenladungsschaltung 43a gemäß Pig. aufgebaut sein, wobei jedoch deren Eingänge und Ausgänge gemäß Hg-. 3 anzuschließen sind.

Es versteht sich, daß der Erfindungsgedanke nioht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auf vielfältige andere Weise verwirklicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt zusammengefaßt werden:

1) Ein Gegenstand, beispielsweise ein mit Anschlußstiften versehenes Halbleiterplättchen, wird trotz Unregelmäßigkeiten an seinen Kanten genau positioniert!

2) Eine Fernsehkamera erzeugt Videosignale, welche der zeilenweisen Abtastung des' Gegenstandes entsprechen f

3) Es werden zusätzliche Videosignale erzeugt, welche Positionsmarkierungen für die Kanten des Gegenstandes entsprechenι

-23-

409837/0772

4) Der Betrag der "Überlappung zwischen den Yideosignalen (Kamerasignalen) und den zusätzlichen Videosignalen (MarkierungsSignalen) wird über eine Vielzahl von Atrfeastzeilen hinweg gemessen und die so .gewonnenen Meßergetaiisse werden gemitteltj

5) Der gemäß (4) gebildete Mittelwert wird zur Lagesteuerung des Q-egenstandes verwendet.

409837/0772

Claims

Patentanwalt plg- Walter Jackisch A 34 Stuttgart N, Menzelstraße 40 27. Feb.I974' Western Electric 0ompanyf Incorporated 222 Broadway New York, U.Y. Patentansprüche

1.) Verfahren zur Positionierung eines Gegenstandes, bei dem

der Gegenstand mittels einer Fernsehkamera zeilenweise abgetastet wird, der Zeilenabtastung des Gegenstandes entsprechende Videosignale erzeugt werden, und zusätzliche, der zeilenweisen Abtastung von Posiiionsmarkierungen für den Gegenstand entsprechende Videosignale erzeugt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens schritte :

a) Die Überlappung zwischen den Videosignalen für den Gegenstand und den zusätzlichen Videosignalen für die Positionsmarkierungen längs einer vorgegebenen Abtastzeile wird dem Betrage nach ermittelt;

409837/077?

b) Die ermittelte Überlappung je Zeile wird über eine Vielzahl von Abtastzeilen hinweg gemittelt und

c) die gemittelten Überlappungswerte werden zur Lage- ■ steuerung des Gegenstandes verwendet.

2. Verfahren naoh Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet , daß die Erzeugung der zusätzlichen Videosignale derart gesteuert wird, daß die zusätzlichen Videosignale Abtastungen der Positionsmarkierungen darstellen, welche gegenüberliegende Kanten des Gegenstandes überlappen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Erzeugung der zusätzlichen Videosignale derart gesteuert wird, daß die zusätzlichen Videosignale Abtastungen von Markierungen darstellen, welche verschiedene, voneinander räumlich entfernte Kantenabschnitte des Gegenstandes überlappen

4. Verfahren nach Anspruoh 2 oder 3> .dadurch gekennzeichnet , daß die Positionierung der Markierungen derart gesteuert wird, daß deren Überlappungen mit gegenüberliegenden Kanten des Gegenstandes im wesentlichen gleich groß sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

—3— 409837/0772

daß die Lagesteuerung zur Zentrierung des Gegenstandes zwischen gegenüberliegenden Markierungspaaren dient.

6. Verfahren nach einem der Torhergehenden Ansprüche 1 . Ms 5, dadurch ge. kennzeich-net, daß die Positionsmarkierungen sowie ein Bild cfes Gegenstandes auf einem ]?ernsehmonitor -wiedergegeben werden und daß die zusätzlichen Videosignale für die Positionsmarkierungen derart eingestellt werden, daß die wiedergegebenen Markierungen entsprechende Kantenabschnitte des Gegenstandes überlappen.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Lagesteuerung eines Gegenstandes gemäß Anspruch 1, mit

einer Einrichtung zur Erzeugung von Videosignalen, die der Abtastung des Gegenstandes längs einer Vielzahl von Zeilen entsprechen,

einer Einrichtung zur Erzeugung von zusätzlichen Videosignalen, die der Abtastung von Positionsmarkierungen entsprechen, welche sich über jeweils ein aus einer Vielzahl von benachbarten Abtastzeilen bestehendes Se.gment erstrecken, und

einer Einrichtung zur Verwendung von mittels Vergleich der Videosignale für den Gegenstand und der zusätzlichen Videosignale für die Positionsmarkierungen gewonnenen Signalen zur Lagesteuerung des Gegenstandes,

-4-4i)9837/0772

-gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ermittlung des Betrages der Überlappung zwischen den Videosignalen und den zusätzlichen Videosignalen längs einer vorgegebenen Abtastzeile, und

eine Einrichtung zur Mittelwertbildung der ermittelten Beträge der Überlappung über eine Yielzahl von Abtastzeilen, wobei die gebildeten Mittelwerte zur Lagesteuerung des Gegenstandes verwendet werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Mittelwertbildung folgende Bestandteile aufweist;

a) Eine Stufenladungsschaltung (43a bis 43d)j

b) Eine Einrichtung (41a bis 41dj 42) zur Aufladung der Stufenladungsschaltung (43a bis 43d) in einer Vielzahl von Ladungsschritten, welche jeweils einem ermittelten Überlappungswert längs einer Abtastzeile entsprechen, und

ο) eine Einrichtung (35) zur Entladung der Stufenladungszwei
schaltung zwischen Jeweils / aufeinanderfolgenden Abta.stungen des Gegenstandes in einer Vielzahl von Abtast-z eilen«

9· Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Ermittlung des Betrages der Überlappung folgende Bestand-

409837/0772

teile enthält}

a) Eine Torschaltung (39a bis 39d), welche auf Überlappungen zwischen den Videosignalen und den zusätzlichen Videosignalen anspricht und dabei ein der Überlappung proportionales Ausgangssignal erzeugt, und

b) eine Einrichtung (41a bis 41d) zur Speisung der Stufenladungsschaltung (43a bis 43d) mit den AusgangsSignalen der Torschaltung (39a bis 39d).

10. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Oscillator (42), welcher ein Signal solcher Frequenz erzeugt, daß während jeder Überlappung eine Vielzahl von Signalperioden auftritt, und ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41a bis 41d) zur Speisung der Stufenladungsschaltung (43a bis 43d) mit einer von den Ausgangssignalen der Torschaltung (39a bis 39d) bestimmten Anzahl von Signalperioden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Stufenladungsschaltung (43a bis 43d) folgende Bestandteile enthält:

a) Eine kapazitive Speichereinrichtung (52);

b) Eine Eingangsschaltung (50, 51) zur Aufladung der Speichereinrichtung (52) mit den zugeführten Signalperioden des Oscillator-Ausgangssignals j

c) Eine Einrichtung (54, 55, 58, 59) zur Rückkopplung

409837/077?

einer der gespeicherten Ladung der Speiehereinrichtung (52) proportionalen Spannung an die Eingangsschaltung (50, 51). und

d) eine Einrichtung (57) zur Ableitung eines der rückgekoppelten Spannung proportionalen Ausgangssignals.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (35, 60, 61) zur Entladung der Stufenladungsschaltung (43a Ms 43d) Mittel (60, 61) zur Entladung der kapazitiven Speichereinrichtung (52) aufweist.

13· Einrichtung nach Anspruch 7, mit einem Pernsehmonitor und

einer Einrichtung zur Speisung des Monitors mit den Videosignalen sowie den zusätzlichen Videosignalen zum Zwecke einer Wiedergabe von Bildern des zu positionierenden Gegenstandes und der Positionsmarkierungen auf dem Monitor,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40a bis 4Od5 36) zur Positionierung der wiedergegebenen Markierungen der-ajrt, daß die gewünschten Abschnitte der verschiedenen Kanten des Gegenstandsbildes (10) von den entsprechenden Markierungen (20 bis 22) überlappt werden.

409837/077?