KR102588957B1 - Moving-type 3D Aligning Coordinate Providing Method And Position Measuring Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는, 케리어에 부착된 물체를 촬상하여 비전 이미지를 생성하는 비전 카메라; 상기 케리어에 부착된 2차원 스케일을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서; 및 상기 비전 카메라의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부를 포함한다.A position measuring device according to an embodiment of the present invention includes a vision camera that captures an object attached to a carrier and generates a vision image; a first scale sensor that captures a two-dimensional scale attached to the carrier and generates a first scale image; and a data processing unit that processes the vision image of the vision camera and the first scale image of the first scale sensor.
Description
본 발명은 2차원 절대 좌표 스케일을 사용하여 이동식으로 3차원 정렬 좌표를 제공하는 방법 및 좌표 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and coordinate measuring device for providing movable three-dimensional aligned coordinates using a two-dimensional absolute coordinate scale.
다양한 정밀 시스템(precision systems) 및 과학 기계(scientific instruments) 에서, 정밀한 위치 측정은 구동 시스템(actuating systems)을 모니터링하고 제어하는 기본 요소이다. 레이저 간섭계와 광학 인코더는 전형적인 위치 센서들이다. 레이저 간섭계는 간섭 무늬를 카운팅하고 서브-분할(sub-dividing)하여 서브-나노미터 해상도를 가지고 위치를 측정한다. 상기 간섭 무늬의 주기는 레이저 광원의 파장에 의하여 결정된다.In a variety of precision systems and scientific instruments, precise position measurement is a fundamental element for monitoring and controlling actuating systems. Laser interferometers and optical encoders are typical position sensors. Laser interferometry measures position with sub-nanometer resolution by counting and sub-dividing the interference pattern. The period of the interference pattern is determined by the wavelength of the laser light source.
광학 인코더는 스케일을 사용한다. 상기 스케일은 균일하고 주기적인 패턴을 가진다. 상기 패턴은 수 내지 수십 마이크로 미터의 피치를 가진다. 상기 광학 인코더는 간섭 무늬 또는 강도 프로파일(intensity profile)을 처리하여 위치 값(position readouts)을 얻는다.Optical encoders use scales. The scale has a uniform, periodic pattern. The pattern has a pitch of several to tens of micrometers. The optical encoder processes the interference fringes or intensity profile to obtain position readouts.
상기 레이저 간섭계는 높은 정밀도를 달성할 수 있다. 그러나, 상기 레이저 간섭계는 잘 제어된 환경 조건(well controlled environmental condition) 및 세심한 정렬(delicate alignment)이 필요하다.The laser interferometer can achieve high precision. However, the laser interferometer requires well controlled environmental conditions and delicate alignment.
광학인코더 중 증분 위치 측정(incremental position measurement) 방식에서, 위치 값은 초기 위치로부터 상대 변위를 누적하여 얻어진다. 상기 증분 위치 측정은 정밀 스테이지 및 위치 모니터링과 같은 많은 응용 분야에 적용되고 있다.In the incremental position measurement method among optical encoders, the position value is obtained by accumulating the relative displacement from the initial position. The incremental position measurement is applied to many applications such as precision stage and position monitoring.
그러나, 상기 증분 위치 측정은 오직 상대 변위를 측정하고, 절대 위치를 측정하기 위하여 추가적인 센서를 사용한 초기화를 요구한다.However, the incremental position measurement only measures relative displacement and requires initialization using an additional sensor to measure absolute position.
광학인코더 중 절대 위치 측정은 정밀 시스템의 효율성과 강건성(robustness)을 증가시킨다. 왜냐하면, 절대 위치 측정은 초기화를 요구하지 않고, 다양한 돌발 상황(emergency events)을 처리할 수 있다. 상기 절대 위치 측정은 전력 소모가 엄격하게 제어되어야하는 응용분야에서도 장점을 가진다.Absolute position measurement among optical encoders increases the efficiency and robustness of precision systems. Because absolute position measurement does not require initialization and can handle a variety of emergency events. The absolute position measurement also has advantages in applications where power consumption must be strictly controlled.
광학 인코더는 비용 및 복잡성의 증가없이 구현될 수 있기 때문에, 광학 인코더는 절대 위치 측정에 널리 사용된다.Because optical encoders can be implemented without increasing cost and complexity, optical encoders are widely used for absolute position measurement.
절대 인코더는 특별히 설계된 스케일을 요구한다. 절대 위치 이진 코드(absolute position binary code; APBC)는 상기 스케일에 인코딩된다. 초기에는, 상기 APBC는 멀티-트랙 코드(multi-track code)를 사용하여 인코딩되었고, 증분형 트랙(incremental track)이 높은 분해능을 위하여 추가되었다. 그러나, 인코더 헤드의 복잡한 구성(complex configuration)과 정렬 문제(alignment issue)는 상기 스케일의 멀티-트랙 구성에 기인하여 불가피하다.Absolute encoders require specially designed scales. An absolute position binary code (APBC) is encoded in the scale. Initially, the APBC was encoded using a multi-track code, and incremental tracks were added for high resolution. However, complex configuration and alignment issues of the encoder head are inevitable due to the multi-track configuration of the scale.
인코더는 선형 운동을 측정하는 선형 인코더(linear encoder)와 회전 운동을 측정하는 로터리 인코더(Rotary encoder)로 구분된다.Encoders are divided into linear encoders that measure linear motion and rotary encoders that measure rotational motion.
따라서, 선형 운동에 따른 절대 위치와 회전 운동에 의한 회전각을 정확한 위치를 동시에 측정하는 새로운 구조의 고정밀 인코더가 요구된다.Therefore, a high-precision encoder with a new structure that simultaneously measures the exact position of the absolute position due to linear motion and the rotation angle due to rotational motion is required.
본 발명의 발명자는 한국등록특허 (KR 10-2082476 B1)에서 직선 운동 및 회전 운동을 측정하는 절대 위치 측정 방법을 제안하였다. 절대 위치 측정 방법은 두 개의 1차원 절대 위치 이진 코드를 직교하여 매트릭스 형태로 배열된 2차원 절대 위치 스캐일을 사용한다. 1차원 절대 위치 이진 코드는 하나의 이진 상태 표현(one binary state representation)의 위상을 변화시켜 인코딩된다. 상기 2차원 절대 위치 스캐일은 광학적 및 구조적 성질을 사용하여 효율적으로 디코딩될 수 있다. 상기 2차원 절대 위치 스캐일은 2차원적 위치 및 회전각을 정밀하게 디코딩할 수 있다. 상기 2차원 절대 위치 이진 코드의 서브-분할(sub-division)은 절대 위치 인코딩을 위하여 사용되는 상기 이진 상태 표현의 상대 위치를 감지하여 가능하다. 따라서, 상기 절대 위치 인코딩은 서브-분할 과정과 간섭하지 않는다. 따라서, 어떠한 의사-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)도 상기 절대 위치 코드로 사용될 수 있다. The inventor of the present invention proposed an absolute position measurement method for measuring linear motion and rotational motion in the Korean patent (KR 10-2082476 B1). The absolute position measurement method uses a two-dimensional absolute position scale arranged in a matrix form by orthogonalizing two one-dimensional absolute position binary codes. One-dimensional absolute position binary codes are encoded by changing the phase of one binary state representation. The two-dimensional absolute position scale can be efficiently decoded using optical and structural properties. The two-dimensional absolute position scale can precisely decode the two-dimensional position and rotation angle. Sub-division of the two-dimensional absolute position binary code is possible by detecting the relative position of the binary state representation used for absolute position encoding. Therefore, the absolute position encoding does not interfere with the sub-segmentation process. Therefore, any pseudo-random sequence can be used as the absolute location code.
한국등록특허 (KR 10-2082476 B1)는 정밀 다축 스테이지 시스템의 평면 모션 측정을 위한 절대 X-Y-Θ 위치 센서를 제공하였다. 2차원 위상 인코딩된 이진 스케일 (2D phase-encoded binary scale; 2D PEBS)의 회전된 관심 영역(ROI)의 이미지를 분석하여, 두 개의 분리된 점에서 절대 위치 값을 각각 얻는다. 이 값들을 결합하여, 절대 X-Y-Θ 위치를 계산할 수 있다. X-Y-Θ 위치 센서의 센서 헤드는 보드 레벨 카메라, 발광 다이오드 광원, 이미징 렌즈 및 큐브 빔 스플리터를 사용하여 구성될 수 있다. 2차원 위상 인코딩된 이진 스케일의 전부 또는 일부를 촬상한 스케일 이미지에서 균일한 공간 강도 프로파일을 얻기 위해, 의도적으로 평균화 또는 합산 방향이 선택된다. 또한, 관심 영역들(ROI) 사이의 허용 가능한 오프셋 크기(또는 거리)를 증가시킴으로써 각도 측정에서 더 높은 해상도가 얻을 수 있다. The Korean patent (KR 10-2082476 B1) provided an absolute X-Y-Θ position sensor for measuring plane motion of a precision multi-axis stage system. By analyzing the image of the rotated region of interest (ROI) in 2D phase-encoded binary scale (2D PEBS), absolute position values are obtained from two separate points, respectively. By combining these values, we can calculate the absolute X-Y-Θ position. The sensor head of the X-Y-Θ position sensor can be constructed using a board-level camera, a light-emitting diode light source, an imaging lens, and a cube beam splitter. The averaging or summing direction is intentionally chosen to obtain a uniform spatial intensity profile in a scaled image that captures all or part of a two-dimensional phase encoded binary scale. Additionally, higher resolution in angle measurements can be achieved by increasing the allowable offset size (or distance) between regions of interest (ROI).
반도체 기판은 케리어를 반도체 기판과 접합 후 그라인딩과 같은 다양한 공정을 수행한 후 케리어를 제거하여 생성된다.A semiconductor substrate is created by bonding a carrier to a semiconductor substrate, performing various processes such as grinding, and then removing the carrier.
반도체 패키지는 인쇄회로기판과 같은 케리어와 반도체 소자를 접합할 수 있다. 이러한 경우, 케리어 상에 반도체 소자를 가공 또는 배치하기 위한 정렬이 요구된다. A semiconductor package can bond a carrier such as a printed circuit board and a semiconductor device. In this case, alignment for processing or placing the semiconductor device on the carrier is required.
표면에 소정의 패턴을 형성하는 부품의 경우, 부품은 케리어를 통하여 가공 장치에 공급될 수 있다.In the case of parts that form a predetermined pattern on the surface, the parts may be supplied to the processing device through a carrier.
본 발명은 케리어를 사용하여 피가공 물체를 정렬하고 가공하기 위한 물체 정렬 및 가공 방법을 제공한다.The present invention provides an object alignment and processing method for aligning and processing an object to be processed using a carrier.
본 발명의 해결하고자하는 일 기술적 과제는 여러 가공기가 협력해서 물체를 가공하는 상황에서 각각의 가공기에서 물체의 가공위치를 정확하게 찾는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of accurately finding the processing position of an object in each processing machine in a situation where multiple processing machines cooperate to process an object.
본 발명의 해결하고자하는 일 기술적 과제는 케리어에 2차원 스케일을 부착하여 물체의 위치를 측정하고 처리하는 방법을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of measuring and processing the position of an object by attaching a two-dimensional scale to a carrier.
본 발명의 해결하고자하는 일 기술적 과제는 케리어에 2차원 스케일을 부착하여 물체의 위치를 측정하는 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a device that measures the position of an object by attaching a two-dimensional scale to a carrier.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은, 케리어에 2차원 스케일을 배치하는 단계; 상기 캐리어에 물체를 위치시키고 고정하는 단계; 상기 케리어에 부착된 물체를 비전 카메라로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 측정하는 단계; 상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 측정하는 단계; 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하는 단계; 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))로 변환하는 단계; 상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φL)을 측정하는 단계; 및 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환하는 단계;를 포함한다.A position measurement method according to an embodiment of the present invention includes the steps of placing a two-dimensional scale on a carrier; positioning and securing an object on the carrier; Measuring the reference position (P(x,y)) of the object and the first rotation angle (ω) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image captured by the vision camera of the object attached to the carrier. ; Calculate the origin position (C( C Measuring a second rotation angle (ϕ) of the scale coordinate system (O S ) in the first scale image; The reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) is changed to the reference position (P(a,b)) of the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕ). ) Converting to ); Converting a first processing position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object into a first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (Os); Calculate the origin (L(Lx,Ly)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor that measures the two-dimensional scale, and Measuring a third rotation angle (ϕ L ) of the scale coordinate system (O S ) in the second scale image captured by the second scale sensor; And the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is the processing position of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine ( Converting to H1(H1x, H1y)).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시키고 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the origin (L) of the driving coordinate system ( OL ) of the first processing machine is moved to the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system ( OL ) and processing Additional steps may be included.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하는 단계는:In one embodiment of the present invention, the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) is adjusted to the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕ). The steps for converting to the reference position (P(a,b)) are:
로 주어지고, Cx 는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 X축 좌표이고, Cy는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 Y축 좌표이고, x는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 X축 좌표이고, y는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 Y축 좌표일 수 있다. is given , C x is the X-axis coordinate of the origin position ( C (C is the Y-axis coordinate of the origin position (C(C x , C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image, and x is the object in the vision coordinate system (O V ) is the X-axis coordinate of the reference position (P(x,y)), and y may be the Y-axis coordinate of the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))로 변환하는 단계는In one embodiment of the present invention, the first machining position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is set to the machining position (H1 (h1xs, H1ys) in the scale coordinate system (Os) )) The steps to convert to
로 주어지고, 회전각(θ)는 상기 물체의 제1 회전각(ω)에서 상기 2차원스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 뺀 각도로 주어지고, a는 상기 스케일 좌표계에서 기준 위치(P(a,b))의 X축 좌표이고, b는 상기 스케일 좌표계에서 기준 위치(P(a,b))의 Y축 좌표이고, h1x는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 X축 좌표이고, h1y는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 Y축 좌표일 수 있다.is given, and the rotation angle (θ) is given as the angle obtained by subtracting the second rotation angle (ϕ) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) from the first rotation angle (ω) of the object, and a is the is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system, b is the Y-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system, and h1x is the object coordinate system (O T ) is the X-axis coordinate of the first processing position (H1(h1x, h1y )) to be processed in ) may be the Y-axis coordinates.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환하는 단계는:In one embodiment of the present invention, the first processing position (H1(h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) is changed to the first processing position (H1 (H1x) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. , H1y)), the steps for conversion are:
h1xs는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 X축 좌표이고, h1ys는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 Y축 좌표이고, Lx는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 X축 좌표이고, Ly는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 Y축 좌표일 수 있다. h1xs is the is the Y -axis coordinate, Lx is the (O S ) may be the Y-axis coordinate of the origin (L) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스케일 센서와 상기 비전 카메라는 설정된 거리와 각도로 고정되고, 상기 제2 스케일 센서와 상기 제1 가공기는 설정된 거리와 각도로 고정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first scale sensor and the vision camera may be fixed at a set distance and angle, and the second scale sensor and the first processor may be fixed at a set distance and angle.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 가공기와 제3 스케일 카메라는 설정된 거리와 각도로 고정되고, 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))로 변환하는 단계; 상기 2차원 스케일을 측정하는 제3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 원점(D(Dx,Dy))을 산출하고 상기 3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제4 회전각(φD)을 측정하는 단계; 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))을 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 변환하는 단계; 및 제2 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(D)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 이동시키고 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second processor and the third scale camera are fixed at a set distance and angle, and the second processing position (H2(h2x, h2y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object ) into a second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (Os); Calculate the origin (D(Dx,Dy)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the third scale image captured by the third scale sensor that measures the two-dimensional scale, Measuring a fourth rotation angle (ϕ D ) of the scale coordinate system (O S ) in the third scale image captured by the 3-scale sensor; Converting a second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ) into a second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine; And it may further include moving the origin (D) of the driving coordinate system ( OL ) of the second processing machine to the second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (OL) and processing .
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 변환하는 단계는:In one embodiment of the present invention, the second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ) is changed to the second processing position (H2 (H2x) , H2y)), the steps for conversion are:
h2xs는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 X축 좌표이고, h2ys는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 Y축 좌표일 수 있다. h2xs is the It may be the Y-axis coordinate of .
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는, 케리어에 부착된 물체를 촬상하여 비전 이미지를 생성하는 비전 카메라; 상기 케리어에 부착된 2차원 스케일을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서; 및 상기 비전 카메라의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부를 포함한다. 상기 데이터 처리부는 상기 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 산출하고, 상기 데이터 처리부는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 산출하고, 상기 데이터 처리부는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하고, 상기 데이터 처리부는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))로 변환한다.A position measuring device according to an embodiment of the present invention includes a vision camera that captures an object attached to a carrier and generates a vision image; a first scale sensor that captures a two-dimensional scale attached to the carrier and generates a first scale image; and a data processing unit that processes the vision image of the vision camera and the first scale image of the first scale sensor. The data processing unit calculates a reference position (P(x,y)) of the object and a first rotation angle (ω) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image, and the data processing unit calculates the first rotation angle (ω) of the object. Calculate the origin position ( C (C Calculate ϕ), and the data processing unit uses the second rotation angle (ϕ) to set the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) to the scale coordinate system (O S ). Converts to a reference position (P(a,b)), and the data processing unit sets the first processing position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object to the scale coordinate system (Os). ) is converted to the first processing position (H1(h1xs, H1ys)).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))를 제1 가공기에 전송할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first processing position (H1 (h1xs, H1ys)) of the scale coordinate system (Os) may be transmitted to the first processing machine.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은 케리어에 부착된 2차원 스케일과 물체를 스케일 센서와 비전 카메라로 각각 측정한 후, 다른 처리 장치에서 2차원 스케일만을 측정하여 물체의 위치를 정밀하게 산출하여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.The position measurement method according to an embodiment of the present invention measures the two-dimensional scale and the object attached to the carrier using a scale sensor and a vision camera, respectively, and then measures only the two-dimensional scale in another processing device to precisely calculate the position of the object. This can improve processing precision.
도 1은 본 발명의 일 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 이용하여 물체 가공 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체를 나타내는 평면도이다.
도 4는 케리어에 부착된 2차원 스케일과 물체를 나타내는 평면도이다.
도 5는 케리어에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하는 제1 스케일 센서의 제1 스케일 이미지 영역과 비전 카메라가 촬상하는 비전 이미지 영역을 나타내는 평면도이다.
도 6은 제1 스케일 센서와 비전 카메라가 장착된 위치 측정 장치를 나타내는 개념도이다.
도 7은 물체를 가공하는 제1 가공기와 제2 스케일 센서를 나타내는 개념도이다.
도 8은 도 7에서 제2 스케일 센서의 제2 스케일 이미지 영역과 제1 가공기의 구동 좌표계를 나타내는 개념도이다.
도 9는 제1 가공기의 구동 좌표계의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시킨 것을 나타내는 평면도이다.
도 10은 물체를 가공하는 제2 가공기와 제3 스케일 센서를 나타내는 개념도이다.
도 11은 도 10에서 제3 스케일 센서의 스케일 이미지 영역과 제2 가공기의 구동 좌표계를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일의 2차원 데이터 셀들을 나타내는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 절대 위치이진 코드 스케일을 나타내는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 이진 코드 스케일 및 스케일 이미지를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 이진 코드 스케일 및 스케일 이미지를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케일 이미지, 푸리어 변환 관심 영역, 관심 영역을 나타낸다.
도 17은 도 16의 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)을 공간 주파주 도메인(FX-FY)으로 푸리어 변환한 결과이다.
도 18은 도 17의 제2 예비 관심 영역(ROI2)의 예비 회전 각도(θ)로 회전과 회전된 예비 기준 좌표계(X''-Y'')에서 절단된 제2 관심 영역(ROI2') 및 상기 제2 관심 영역(ROI2')을 Y'' 축 방향으로 합산한 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 나타낸다.
도 19는 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))의 일부, 이에 대응하는 스케일, 및 이에 대응하는 절대 위치 코드를 각각 표시한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절대 위치 측정 방법에 따른 스케일 이미지, 푸리어 변환 관심 영역, 예비 관심영역, 및 관심 영역을 설명하는 개념도이다.
도 21은 도 20의 제1 관심 영역(ROI1') 및 제1 방향(X'')으로 합산된 제2 방향 강도 프로파일을 나타낸다.
도 22는 도 20의 제3 관심 영역(ROI3') 및 제2 방향(Y'')으로 합산된 제1 방향 강도 프로파일을 나타낸다.
도 23은 2차원 스케일을 나타내는 평면도이다.
도 24는 2차원 스케일 및 2차원 스케일 센서(카메라)를 나타내는 개념도이다.
도 25는 2차원 스케일의 y축을 중심으로 회전한 경우를 나타내는 개념도이다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 이용하여 물체 가공 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 27은 케리어에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하는 제1 스케일 센서의 제1 스케일 이미지 영역과 비전 카메라가 촬상하는 비전 이미지 영역을 나타내는 평면도이다.
도 28은 제1 스케일 센서와 비전 카메라가 장착된 위치 측정 장치를 나타내는 개념도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법이 적용된 웨이퍼 레벨 패키징 가공 방법을 설명하는 개념도이다.Figure 1 is a flowchart showing a method of processing an object using a carrier to which a two-dimensional scale is attached according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view showing a carrier with a two-dimensional scale attached according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing an object according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view showing a two-dimensional scale and an object attached to the carrier.
Figure 5 is a plan view showing the first scale image area of the first scale sensor that images the two-
Figure 6 is a conceptual diagram showing a position measurement device equipped with a first scale sensor and a vision camera.
Figure 7 is a conceptual diagram showing a first processing machine and a second scale sensor for processing an object.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the second scale image area of the second scale sensor and the driving coordinate system of the first processing machine in FIG. 7.
Figure 9 is a plan view showing that the origin (L) of the driving coordinate system of the first processing machine is moved to the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system ( OL ).
Figure 10 is a conceptual diagram showing a second processing machine and a third scale sensor for processing an object.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the scale image area of the third scale sensor and the driving coordinate system of the second processing machine in FIG. 10.
Figure 12 is a conceptual diagram showing two-dimensional data cells of a two-dimensional absolute position binary code scale according to another embodiment of the present invention.
Figure 13 is a conceptual diagram showing a two-dimensional absolute position binary code scale according to another embodiment of the present invention.
Figure 14 shows a two-dimensional binary code scale and scale image according to another embodiment of the present invention.
Figure 15 shows a two-dimensional binary code scale and scale image according to another embodiment of the present invention.
Figure 16 shows a scale image, Fourier transform region of interest, and region of interest according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is the result of Fourier transforming the Fourier transform region of interest (FFT ROI) of FIG. 16 into the spatial frequency domain (FX-FY).
18 shows a second region of interest (ROI2') cut from the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') rotated and rotated at the preliminary rotation angle (θ) of the second preliminary region of interest (ROI2) of FIG. 17; It represents the first direction intensity profile (Isum(x)) obtained by summing the second region of interest (ROI2') in the Y'' axis direction.
Figure 19 shows a portion of the first direction intensity profile (Isum(x)) of the second region of interest (ROI2'), the corresponding scale, and the corresponding absolute position code, respectively.
Figure 20 is a conceptual diagram illustrating a scale image, Fourier transform region of interest, preliminary region of interest, and region of interest according to an absolute position measurement method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 21 shows a second direction intensity profile summed in the first region of interest (ROI1') and the first direction (X'') of FIG. 20.
FIG. 22 shows a first direction intensity profile summed in the third region of interest (ROI3') and the second direction (Y'') of FIG. 20.
Figure 23 is a plan view showing a two-dimensional scale.
Figure 24 is a conceptual diagram showing a two-dimensional scale and a two-dimensional scale sensor (camera).
Figure 25 is a conceptual diagram showing a case of rotation around the y-axis of a two-dimensional scale.
Figure 26 is a flowchart showing a method of processing an object using a carrier with a two-dimensional scale attached according to another embodiment of the present invention.
Figure 27 is a plan view showing the first scale image area of the first scale sensor that images the two-
Figure 28 is a conceptual diagram showing a position measurement device equipped with a first scale sensor and a vision camera.
Figure 29 is a conceptual diagram explaining a wafer level packaging processing method using a position measurement method according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체 처리 방법은 한국등록특허 (KR 10-2082476 B1)는 절대 X-Y-Θ 위치 센서를 사용한다. 한국등록특허 (KR 10-2082476 B1)의 절대 X-Y-Θ 위치 센서는 본 발명의 일부로 포함된다.The object processing method according to an embodiment of the present invention, registered in Korea Patent (KR 10-2082476 B1), uses an absolute X-Y-Θ position sensor. The absolute X-Y-Θ position sensor of the Korean patent (KR 10-2082476 B1) is included as part of the present invention.
물체를 가공하는 경우, 하나의 가공장치에서 필요한 가공이 모두 이뤄질 수 없으면 복수의 가공 장치가 협업해서 필요한 가공을 순차적으로 해야 한다. 이 경우, 가공 장치 각각은 자신의 좌표계에서 물체가 어디에 놓여 있는지를 인식한 후, 이전 가공기가 물체에 가공한 위치를 자신의 좌표계에서 정밀하게 알아야 한다. 그러므로 각각의 가공장치에서는 물체의 위치를 일정하게 유지하는 지그를 사용하거나 비전 카메라나 기타의 측정장치를 추가해서 물체의 위치와 방향을 측정하는 방식을 사용한다. 지그는 널리 사용되는 방법이지만 높은 정밀도가 필요한 경우에는 사용할 수 없다. 비전 카메라나 다른 측정 장치를 부가하는 방법은 고가의 비용이 필요할 뿐만 아니라 경우에 따라서는 구조적으로 적용이 불가능 할 수도 있어서 제한적으로만 사용된다. 따라서, 높은 정밀도를 가지고 쉽게 물체의 위치와 설치 방향(각도)를 인식하고 정렬하는 방법이 필요하다. When processing an object, if all the necessary processing cannot be performed in one processing device, multiple processing devices must collaborate to perform the necessary processing sequentially. In this case, each processing device must recognize where the object is located in its own coordinate system and then accurately know the position where the previous processor processed the object in its own coordinate system. Therefore, each processing device uses a jig to keep the position of the object constant or adds a vision camera or other measuring device to measure the position and direction of the object. Jigs are a widely used method, but cannot be used when high precision is required. The method of adding a vision camera or other measuring device is not only expensive, but may also be structurally inapplicable in some cases, so it is used only in a limited way. Therefore, a method is needed to easily recognize and align the position and installation direction (angle) of an object with high precision.
본 발명의 일 실시예에 따른 정렬 방법 또는 가공 방법은 케리어에 2차원 스케일 및 물체를 고정 부착한다. 위치 확인 장치는 스케일 센서 및 비전 카메라를 포함한다. 스케일 센서는 케리어에 부착된 2차원 스케일을 촬상하여 스케일 이미지를 분석하여 좌표 및 회전각을 산출한다. 또한, 비전 카메라는 케리어에 부착된 상기 물체를 촬상한 물체 이미지를 분석하여 물체의 기준 위치, 가공 위치, 및 회전각을 산출할 수 있다. 이에 따라, 스케일 좌표계에서 가공 위치가 산출된다. 스케일 좌표계의 가공 위치는 가공기에 제공된다.The alignment method or processing method according to an embodiment of the present invention fixes and attaches a two-dimensional scale and an object to a carrier. The positioning device includes a scale sensor and a vision camera. The scale sensor captures the two-dimensional scale attached to the carrier and analyzes the scale image to calculate coordinates and rotation angle. Additionally, the vision camera can calculate the reference position, processing position, and rotation angle of the object by analyzing an object image captured of the object attached to the carrier. Accordingly, the machining position is calculated in the scale coordinate system. The machining position in the scale coordinate system is provided to the processing machine.
케리어에 부착된 물체는 가공기로 이동한다. 가공기는 케리어에 부착된 2차원 스케일만을 촬상하고, 촬상된 스케일 이미지를 분석하여 가공기의 구동 좌표계의 원점과 회전각을 산출한다. 상기 가공기는 위치 확인 장치에서 제공된 스케일 좌표계의 가공 위치를 이용하여 구동 좌표계의 가공 위치를 산출한다. 이에 따라, 가공기는 구동 좌표계의 가공 위치로 이동하여 소정의 가공 공정을 수행할 수 있다. 2차원 스케일은 높은 위치 정밀도 및 회전각 정밀도를 제공하여, 가공기는 정밀한 가공 공정을 수행할 수 있다. Objects attached to the carrier are moved to the processing machine. The processing machine captures only the two-dimensional scale attached to the carrier, analyzes the captured scale image, and calculates the origin and rotation angle of the processing machine's driving coordinate system. The processing machine calculates the processing position of the driving coordinate system using the processing position of the scale coordinate system provided by the position confirmation device. Accordingly, the processing machine can move to the processing position in the driving coordinate system and perform a predetermined processing process. The two-dimensional scale provides high positional accuracy and rotation angle precision, allowing the processing machine to perform precise machining processes.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure will be thorough and complete and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In the drawings, elements are exaggerated for clarity. Parts indicated with the same reference numerals throughout the specification represent the same elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 이용하여 물체 가공 방법을 나타내는 흐름도이다.Figure 1 is a flowchart showing a method of processing an object using a carrier to which a two-dimensional scale is attached according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 물체 가공 방법은, 케리어(20)에 2차원 스케일(10)을 배치하는 단계(S11); 상기 캐리어(20)에 물체(30)를 위치시키고 고정하는 단계(S12); 상기 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 비전 카메라(44)로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체(30)의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 측정하는 단계(S13); 상기 2차원 스케일(10)을 측정하는 제1 스케일 센서(42)로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 측정하는 단계(S14); 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하는 단계(S15); 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))로 변환하는 단계(S16); 상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φL)을 측정하는 단계(S17); 및 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환하는 단계(S18)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the object processing method includes placing a two-
이어서, 상기 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시키고 가공하는 단계(S19)를 더 포함한다.Next, moving the origin ( L ) of the driving coordinate system (OL) of the
도 2는 본 발명의 일 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 나타내는 평면도이다.Figure 2 is a plan view showing a carrier with a two-dimensional scale attached according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체를 나타내는 평면도이다.Figure 3 is a plan view showing an object according to an embodiment of the present invention.
도 4는 케리어에 부착된 2차원 스케일과 물체를 나타내는 평면도이다.Figure 4 is a plan view showing a two-dimensional scale and an object attached to the carrier.
도 2를 참조하면, 케리어(20)에 2차원 스케일(10)을 배치한다(S11). 케리어(20)는 유리, 수지 필름, 인쇄회로 기판, 반도체 기판, 또는 금속판일 수 있다. 상기 케리어(20)는 판형일 수 있으나 다양하게 변형될 수 있다.Referring to FIG. 2, the two-
2차원 스케일(10)은 2차원 절대 위치 스케일일 수 있다. 상기 2차원 스케일(10)은 상기 케리어의 일면에 부착되고, 2차원 스케일 좌표계(OS)가 설정될 수 있다. 상기 2차원 스케일 좌표계(OS)는 서로 직교하는 X축 방향과 Y축 방향을 가질 수 있다. 상기 2차원 스케일 좌표계(OS)의 원점이 설정될 수 있다. 상기 2차원 스케일(10)은 스케일 베이스판에 크롬과 같은 금속 패턴으로 형성되거나, 레이저 프린터 또는 잉크젯 프린터로 인쇄될 수 있다. 또는, 상기 2차원 스케일(10)은 상기 케리어(20)에 크롬과 같은 금속 패턴으로 직접 형성되거나, 레이저 프린터 또는 잉크젯 프린터로 직접 인쇄될 수 있다.The two-
상기 2차원 스케일(10)은 케리어(20)의 일면에 배치되고, 물체(30)는 케리어(20)의 일면 또는 타면에 배치될 수 있다.The two-
상기 스케일 센서(42)는 상기 2차원 스케일(10)을 촬상하여 위치와 회전 각도를 측정할 수 있다. 2차원 스케일과 그 측정 방법은 후술한다.The
도 3을 참조하면, 물체(30)는 2차원 형상 또는 3차원 형상일 수 있다. 상기 물체(30)은 별로 제작되어 상기 케리어에 부착되거나 상기 케리어 상에 직접 제작될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 물체(30)는 물체 좌표계(OT)를 가질 수 있다. 상기 물체 좌표계(OT)를 기준으로 기준 위치(P), 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y)) 및 제2 가공 위치(H2(h2x,h2y))를 가질 수 있다. 상기 기준 위치(P)는 상기 물체 좌표계(OT)의 원점과 일치할 수 있다. 예를 들어, 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y)) 및 제2 가공 위치(H2(h2x,h2y))는 레이저에 의하여 드릴링하는 위치일 수 있다. 상기 제1 가공 위치에서 가공 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y)) 및 제2 가공 위치(H2(h2x,h2y))는 상기 물체(30)를 직접 가공할 위치 또는 상기 물체(30) 상에 추가로 배치되는 물질을 가공할 위치일 수 있다.The
도 4를 참조하면, 상기 캐리어(20)에 물체(30)를 위치시키고 고정한다(S12). 상기 물체(30)는 상기 케리어(20)와 기계적 결합, 자기적 결합, 또는 접착층 등에 의하여 고정될 수 있다. 상기 접착층은 UV 경화 수지 또는 열경화 수지일 수 있다. 상기 물체(30)는 상기 케리어(20)에 정렬되어 고정될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 스케일 좌표계(OS)에서, 물체(30)의 위치는 기준 위치(P)의 좌표 (a,b)와 물체(30)의 기울어진 각도인 회전각(θ)에 의하여 정의될 수 있다.In the scale coordinate system ( OS ), the position of the
a, b, θ를 측정하기 위하여, 상기 물체(30)를 촬상하는 비전 카메라(44)와 상기 2차원 스케일을 촬상하는 제1 스케일 센서(42)가 사용될 수 있다.To measure a, b, and θ, a vision camera 44 for imaging the
도 5는 케리어에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하는 제1 스케일 센서의 제1 스케일 이미지 영역과 비전 카메라가 촬상하는 비전 이미지 영역을 나타내는 평면도이다.Figure 5 is a plan view showing the first scale image area of the first scale sensor that images the two-
도 6은 제1 스케일 센서와 비전 카메라가 장착된 위치 측정 장치를 나타내는 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram showing a position measurement device equipped with a first scale sensor and a vision camera.
도 5 및 도 6을 참조하면, 위치 측정 장치(40)는, 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 촬상하여 비전 이미지를 생성하는 비전 카메라(44); 상기 케리어(20)에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서(42); 및 상기 비전 카메라(44)의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서(42)의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부(46)를 포함한다. 5 and 6, the
상기 데이터 처리부(46)는 상기 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 산출한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 산출한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))로 변환한다.The
상기 데이터 처리부(46)는 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))를 제1 가공기(140)에 전송한다. The
물체(30)와 2차원 스케일(10)은 케리어(20)에서 서로 이격되어 고정된다(S12). 상기 케리어(20)는 작업 테이블(6) 상에 배치된다. 상기 제1 스케일 센서(42)는 카메라일 수 있다. 상기 비전 카메라(44)는 상기 물체(30)를 촬상하여 비전 이미지를 제공할 수 있다. 상기 제1 스케일 센서(42)는 상기 2차원 스케일(10)을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 제공할 수 있다. 상기 제1 스케일 센서(42)와 상기 비전 카메라(44)는 하나의 지지부(45)에 고정되어 있고 서로의 거리와 각도는 소정의 값으로 설정될 수 있다. 비전 카메라(44)의 비전 이미지 및 상기 제1 스케일 센서(42)의 제1 스케일 이미지는 데이터 처리부(46)에 제공되어 처리된다.The
상기 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 비전 카메라로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 측정한다(S13). 상기 비전 이미지는 비전 좌표계(OV)를 제공할 수 있다. 상기 비전 이미지는 신호 처리되어 물체(30)의 기준 위치(P(x,y))를 제공할 수 있다. 또한, 상기 비전 이미지는 신호 처리되어 물체의 제1 회전각(ω)을 제공할 수 있다. 제1 회전각(ω)은 비전 좌표계의 X축에서 물체의 기준 선의 회전 각도일 수 있다.In the vision coordinate system (O V ) of the vision image of the
상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 측정한다(S14). Calculate the origin position (C( C Measure the second rotation angle (ϕ) of the scale coordinate system ( OS ) in the first scale image (S14).
상기 제1 스케일 이미지는 회전한 2차원 스케일(20)을 촬상한 이미지일 수 있다. 상기 제1 스케일 이미지는 신호 처리를 통하여 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)를 산출할 수 있다. The first scale image may be an image obtained by capturing the rotated two-
상기 제1 스케일 센서(42)와 상기 비전 카메라(44)는 하나의 지지부(45)에 고정되어 있고 서로의 거리와 각도는 소정의 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 비전 좌표계의 원점(C(Cx,Cy))은 상기 제1 스케일 이미지로부터 스케일 좌표계(OS)의 좌표로 산출될 수 있다.The
이어서, 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환한다(S15). 구체적으로, 좌표 변환은 다음과 같이 수행된다.Subsequently, the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system ( O V ) is changed to the reference position (P(a, Convert to b)) (S15). Specifically, coordinate transformation is performed as follows.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, Cx 는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 X축 좌표이다. Cy는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 Y축 좌표이다. x는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 X축 좌표이고, y는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 Y축 좌표이다.Here, C x is the X-axis coordinate of the origin position (C(C x ,C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image. C y is the Y-axis coordinate of the origin position (C(C x ,C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image. x is the X-axis coordinate of the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ), and y is the reference position (P(x,y) )) is the Y-axis coordinate.
이어서, 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))로 변환한다(S16). 구체적으로, 좌표 변환은 다음과 같이 수행된다.Subsequently, the first processing position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is converted to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (Os). (S16). Specifically, coordinate transformation is performed as follows.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 회전각(θ)는 상기 물체의 제1 회전각(ω)에서 상기 2차원 스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 뺀 각도(θ=ω-φ)로 주어진다. a는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b))의 X축 좌표이고, b는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b))의 Y축 좌표이다. h1x는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 X축 좌표이고, h1y는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 Y축 좌표이다.Here, the rotation angle (θ) is given by subtracting the second rotation angle (ϕ) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) from the first rotation angle (ω) of the object (θ=ω-ϕ). . a is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system ( OS ), and b is the Y-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system ( OS ) am. h1x is the X-axis coordinate of the first processing position (H1(h1x, h1y )) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object, and h1y is the This is the Y-axis coordinate of the processing position (H1(h1x, h1y)).
도 7은 물체를 가공하는 제1 가공기와 제2 스케일 센서를 나타내는 개념도이다.Figure 7 is a conceptual diagram showing a first processing machine and a second scale sensor for processing an object.
도 8은 도 7에서 제2 스케일 센서의 제2 스케일 이미지 영역과 제1 가공기의 구동 좌표계를 나타내는 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram showing the second scale image area of the second scale sensor and the driving coordinate system of the first processing machine in FIG. 7.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 가공 시스템(140)는 제2 스케일 센서(142), 상기 제2 스케일 센서(142)와 이웃하게 배치된 제1 가공기(147), 상기 제2 스케일 센서(142)와 상기 제1 가공기(147)를 고정하고 동시에 이동시키는 이동부(148), 및 제2 스케일 센서(142)가 촬상한 제2 스케일 이미지를 처리하고 상기 이동부(148)를 제어하는 제어부(146)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가공기(147)는 레이저 시스템, 프린딩 시스템, 또는 픽엔플레이스 시스템, 코팅 시스템일 수 있다. 상기 가공부(147)는 상기 물체에 천공이나 표면 처리를 하는 레이저, 상기 물체의 표면에 인쇄를 하는 프린터 장치, 부품을 이동시키는 픽엔플레이(pick and place) 장치, 또는 증착을 수행하는 증착 장치일 수 있다. 상기 제1 가공기(147)는 상기 이동부(148)에 탑재되어 배치 평면 내에서 이동할 수 있으며, 상기 물체의 소정의 위치에 가공 공정을 수행할 수 있다.7 and 8, the
제1 가공기(147)와 제2 스케일 센서(142)는 이동부(148)에 고정되어 있고 서로의 거리와 각도는 소정의 값으로 설정될 수 있다. 상기 제2 스케일 센서(142)의 제2 스케일 이미지는 제어부(146)에 제공되어 처리된다. 이동부(148)는 이동 스테이지로 제1 가공기(147)와 제2 스케일 센서(142)를 동시에 배치 평면 내에서 이동시킬 수 있다.The first processor 147 and the
상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서(142)로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기(147)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서(142)로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φL)을 측정한다(S17). The origin (L(Lx,Ly) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine 147 in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the
제1 가공기(147)와 제2 스케일 센서(142)는 서로 고정되고 서로의 거리와 각도는 이미 설정되어 있다. 따라서, 제2 스케일 센서(142)가 촬상한 제2 스케일 이미지는 소정의 지점에서 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 표시할 수 있다. 제3 회전각(φL)은 제2 스케일 이미지를 신호 처리하여 구해질 수 있다.The first processing machine 147 and the
이어서, 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환한다(S18). Subsequently, the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is the processing position of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. Convert to (H1(H1x, H1y)) (S18).
상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))는 S16 단계에서 얻어진다. 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))는, 유선 또는 무선 통신을 통하여 위치 측정 장치(40)에서 제1 가공기(140)의 제어부(146)에 전달될 수 있다. 상기 제어부(146)는 상기 스케일 좌표계(OS)의 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 다음과 같이 변환한다.The first processing position (H1(h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) is obtained in step S16. The first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) can be transmitted from the
[수학식 3][Equation 3]
여기서, h1xs는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 X축 좌표이고, h1ys는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 Y축 좌표이다. Lx는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 X축 좌표이고, Ly는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 Y축 좌표이다.Here, h1xs is the X-axis coordinate of the first processing position (H1(h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (O S ) , and h1ys is the )) is the Y-axis coordinate. Lx is the X-axis coordinate of the origin ( L) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image, and Ly is the 1 This is the Y-axis coordinate of the origin (L) of the processing machine's driving coordinate system (O L ).
도 9는 제1 가공기의 구동 좌표계의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시킨 것을 나타내는 평면도이다.Figure 9 is a plan view showing that the origin (L) of the driving coordinate system of the first processing machine is moved to the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system ( OL ).
도 7 및 도 9를 참조하면, 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시키고 가공한다(S19). 이동부(148)는 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 X축 방향으로 H1x만큼 이동시키고, Y축 방향으로 H1y 만큼 이동시킨 후, 목표 지점에 제1 가공기는 가공 공정을 수행한다. 7 and 9, the origin (L) of the driving coordinate system ( OL ) of the
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 가공부 또는 제1 가공기는 고정되고, 작업 테이블을 이동시키어 목표 지점에 가공 공정을 수행할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the processing unit or the first processing machine is fixed, and the work table can be moved to perform the processing process at the target point.
도 10은 물체를 가공하는 제2 가공기와 제3 스케일 센서를 나타내는 개념도이다.Figure 10 is a conceptual diagram showing a second processing machine and a third scale sensor for processing an object.
도 11은 도 10에서 제3 스케일 센서의 스케일 이미지 영역과 제2 가공기의 구동 좌표계를 나타내는 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram showing the scale image area of the third scale sensor and the driving coordinate system of the second processing machine in FIG. 10.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 가공 시스템(240)는 제3 스케일 센서(242), 상기 제2 스케일 센서(242)와 이웃하게 배치된 제2 가공기(247), 상기 제3 스케일 센서(242)와 상기 제2 가공기(247)를 고정하고 동시에 이동시키는 이동부(248), 및 제3 스케일 센서(242)가 촬상한 제3 스케일 이미지를 처리하고 상기 이동부(248)를 제어하는 제어부(246)를 포함할 수 있다. 상기 제2 가공기(247)는 레이저 시스템, 프린딩 시스템, 또는 픽엔플레이스 시스템, 코팅 시스템일 수 있다. 상기 제2 가공기(247)는 상기 물체에 천공이나 표면 처리를 하는 레이저, 상기 물체의 표면에 인쇄를 하는 프린터 장치, 부품을 이동시키는 픽엔플레이(pick and place) 장치, 또는 증착을 수행하는 증착 장치일 수 있다. 상기 제2 가공기는 상기 이동부에 탑재되어 배치 평면 내에서 이동할 수 있으며, 상기 물체의 소정의 위치에 가공 공정을 수행할 수 있다.10 and 11, the
제2 가공기(247)와 제3 스케일 센서(242)는 이동부(248)에 고정되어 있고 서로의 거리와 각도는 소정의 값으로 설정될 수 있다. 상기 제3 스케일 센서(342)의 제3 스케일 이미지는 제어부(246)에 제공되어 처리된다. 이동부(248)는 이동 스테이지로 제2 가공기와 제3 스케일 센서를 동시에 배치 평면 내에서 이동시킬 수 있다.The
제2 가공기(247)와 제3 스케일 센서(242)는 설정된 거리와 각도로 고정된다. 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))로 변환한다. 이 변환은 다음과 같이 주어진다.The
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 회전각(θ)는 상기 물체의 제1 회전각(ω)에서 상기 2차원 스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 뺀 각도(θ=ω-φ)로 주어진다. a는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b))의 X축 좌표이고, b는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b))의 Y축 좌표이다. h2x는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y))의 X축 좌표이고, h2y는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y))의 Y축 좌표이다.Here, the rotation angle (θ) is given by subtracting the second rotation angle (ϕ) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) from the first rotation angle (ω) of the object (θ=ω-ϕ). . a is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system ( OS ), and b is the Y-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system ( OS ) am. h2x is the X-axis coordinate of the second processing position (H2(h2x, h2y )) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object, and h2y is the This is the Y-axis coordinate of the machining position (H2(h2x, h2y)).
상기 2차원 스케일을 측정하는 제3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 원점(D(Dx,Dy))을 산출하고 상기 3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제4 회전각(φD)을 측정한다. 제4 회전각(φD)은 제3 스케일 이미지의 X축과 스케일 좌표계(OS)의 X축 사이의 각도이다.Calculate the origin (D(Dx,Dy)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the third scale image captured by the third scale sensor that measures the two-dimensional scale, The fourth rotation angle (ϕ D ) of the scale coordinate system (O S ) is measured from the third scale image captured by the 3 scale sensor. The fourth rotation angle (ϕ D ) is the angle between the X-axis of the third scale image and the X-axis of the scale coordinate system (O S ).
상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))을 상기 제21 가공기의 구동 좌표계(OD)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 변환한다. 이 변환은 다음과 같이 주어진다.Convert the second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ) to the second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (O D ) of the 21st processing machine. This transformation is given by:
[수학식 5][Equation 5]
여기서, h2xs는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 X축 좌표이고, h2ys는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 Y축 좌표이다. Here , h2xs is the )) is the Y-axis coordinate.
이어서, 제2 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(D)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 이동시키고 가공한다.Next, the origin (D) of the driving coordinate system ( OL ) of the second processing machine is moved to the second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system ( OL ) and processed.
상기 설명은 이해가 쉽도록 2차원 평면에서 작업 방법을 기술하였다. 상기 스케일 센서가 상기 2차원 스케일을 촬상하여 3차원 위치와 회전 각도 (Cx,Cy,Cz,φx,φy,φz)를 제공하는 경우에는 3차원 공간에서 동일한 작업을 수행할 수 있다. The above explanation describes the working method on a two-dimensional plane for ease of understanding. If the scale sensor captures the two - dimensional scale and provides three-dimensional position and rotation angles ( C You can.
3차원 회전변환은 x,y,z축 각각을 기준으로 회전하여 회전변환을 수행 할 수 있다.3D rotation transformation can be performed by rotating around each of the x, y, and z axes.
[2차원 이진 코드 스케일][2D binary code scale]
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일의 2차원 데이터 셀들을 나타내는 개념도이다.Figure 12 is a conceptual diagram showing two-dimensional data cells of a two-dimensional absolute position binary code scale according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일(110)은 2차원 절대 위치 이진 코드를 소정의 부호(또는 데이터 셀)로 대체하여 형성된다. 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일은 두 개의 1차원 절대 위치 이진 코드를 2차원적으로 배열한 2차원 데이터 셀들을 포함한다. 2차원 데이터 셀은 (0,0) 상태, (0,1) 상태, (1,0) 상태, 및 (1,1) 상태를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 2차원 데이터 셀은 4 종류로 구분된다.Referring to FIG. 12, the two-dimensional absolute position
상기 2차원 데이터 셀들은 기준 좌표계(X-Y)에서 제1 방향(X축 방향)의 절대 위치 이진 코드와 제2 방향(Y축 방향)의 절대 위치 이진 코드의 조합에 의하여 형성된다. The two-dimensional data cells are formed by a combination of an absolute position binary code in a first direction (X-axis direction) and an absolute position binary code in a second direction (Y-axis direction) in a reference coordinate system (X-Y).
상기 2차원 절대 위치 스케일은 기준 좌표계(X-Y)의 제1 방향(X축 방향)으로 배열된 제1 절대 위치 이진 코드와 제2 방향(Y축 방향)으로 배열된 제2 절대 위치 이진 코드의 조합으로 구성된 2차원 데이터 셀들을 포함한다. 상기 제1 절대 위치 이진 코드 및 상기 제2 절대 위치 이진 코드 각각은 1차원 데이터 셀들로 구성된다. 상기 1차원 데이터 셀은 데이터 섹션, 중립 섹션, 및 클락 섹션을 포함한다. 상기 1차원 데이터 셀은 제1 상태(“0”) 또는 제2 상태(“0”)를 나타낸다. 서로 직교하는 한 쌍의 상기 제1 절대 위치 이진 코드 및 상기 제2 절대 위치 이진 코드는 그 교점에 2차원 데이터 셀들을 형성한다.The two-dimensional absolute position scale is a combination of a first absolute position binary code arranged in the first direction (X-axis direction) of the reference coordinate system (X-Y) and a second absolute position binary code arranged in the second direction (Y-axis direction). It includes two-dimensional data cells composed of. Each of the first absolutely positioned binary code and the second absolutely positioned binary code consists of one-dimensional data cells. The one-dimensional data cell includes a data section, a neutral section, and a clock section. The one-dimensional data cell represents the first state (“0”) or the second state (“0”). A pair of the first absolutely positioned binary code and the second absolutely positioned binary code orthogonal to each other form two-dimensional data cells at their intersection points.
(0,0) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제2 방향의 제2 절대 위치 이진 코드의 “0”을 나타내는 데이터 섹션(D)과 제1 방향의 제1 절대 위치 이진 코드의 “0”을 나타내는 테이터 셕션(D)의 교점에 다른 광 특성을 나타내도록 마킹된다.The two-dimensional data cell representing the (0,0) state includes a data section (D) representing “0” of the second absolute binary code in the second direction and “0” of the first absolute binary code in the first direction. The intersection of the data sections (D) is marked to indicate different optical characteristics.
(0,1) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제2 방향의 제2 절대 위치 이진 코드의 “1”을 나타내는 데이터 섹션(D)과 제1 방향의 제1 절대 위치 이진 코드의 “0”을 나타내는 테이터 셕션(D)의 교점에 다른 광 특성을 나타내도록 마킹된다A two-dimensional data cell representing the (0,1) state has a data section (D) representing “1” of a second absolutely positioned binary code in the second direction and “0” of a first absolutely positioned binary code in the first direction. The intersection of the data section (D) is marked to indicate different optical characteristics.
(1,0) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제2 방향의 제2 절대 위치 이진 코드의 “0”을 나타내는 데이터 섹션(D)과 제1 방향의 제1 절대 위치 이진 코드의 “1”을 나타내는 테이터 셕션(D)의 교점에 다른 광 특성을 나타내도록 마킹된다The two-dimensional data cell representing the (1,0) state includes a data section (D) representing “0” of the second absolute binary code in the second direction and “1” of the first absolute binary code in the first direction. The intersection of the data section (D) is marked to indicate different optical characteristics.
(1,1) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제2 방향의 제2 절대 위치 이진 코드의 “1”을 나타내는 데이터 섹션(D)과 제1 방향의 제1 절대 위치 이진 코드의 “1”을 나타내는 테이터 셕션(D)의 교점에 다른 광 특성을 나타내도록 마킹된다.The two-dimensional data cell representing the (1,1) state includes a data section (D) representing “1” of the second absolute binary code in the second direction and “1” of the first absolute binary code in the first direction. The intersection of the data sections (D) is marked to indicate different optical characteristics.
즉, (0,0) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제1 방향(X 축)으로 투영된 경우, “0” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공하고, 제2 방향(Y 축으로 투영된 경우 “0” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공한다.That is, a two-dimensional data cell representing the (0,0) state provides a one-dimensional data cell representing the “0” state when projected in the first direction (X axis), and when projected in the second direction (Y axis) In this case, a one-dimensional data cell representing the “0” state is provided.
(0,1) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제1 방향으로 투영된 경우, “0” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공하고, 제2 방향으로 투영된 경우 “1” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공한다.A two-dimensional data cell representing the (0,1) state provides a one-dimensional data cell representing a “0” state when projected in a first direction, and a one-dimensional data cell representing a “1” state when projected in a second direction. Provides data cells.
(1,0) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제1 방향으로 투영된 경우, “1” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공하고, 제2 방향으로 투영된 경우 “0” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공한다.A two-dimensional data cell representing the (1,0) state provides a one-dimensional data cell representing a “1” state when projected in a first direction, and a one-dimensional data cell representing a “0” state when projected in a second direction. Provides data cells.
(1,1) 상태를 나타내는 2차원 데이터 셀은 제1 방향으로 투영된 경우, “1” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공하고, 제2 방향으로 투영된 경우 “1” 상태를 나타내는 1차원 데이터 셀을 제공한다.A two-dimensional data cell representing the (1,1) state provides a one-dimensional data cell representing the “1” state when projected in a first direction, and a one-dimensional data cell representing the “1” state when projected in a second direction. Provides data cells.
제1 절대 위치 이진 코드 및 제2 절대 위치 이진 코드 각각을 구성하는 하나의 1차원 데이터 셀은 데이터 섹션(data section; D), 클락 섹션(clock section; C), 및 중립 섹션(neutral section; N)을 포함한다. 각 섹션은 하나 이상의 세그먼트(segment)를 포함한다. 1차원 데이터 셀 각각은 제1 상태(“0”) 또는 제2 상태(“0”)를 나타낸다. 제1 상태(“0”)를 가지는 1차원 데이터 셀은 순차적으로 배열된 데이터 섹션(data section; D), 중립 섹션(N), 및 클락 섹션(C)을 가질 수 있다. 제2 상태(“1”)를 가지는 1차원 데이터 셀은 순차적으로 배열된 중립 섹션(N), 데이터 섹션(D) 및 클락 섹션(C)을 가질 수 있다. 상기 데이터 섹션(D)은 상기 중립 섹션(N) 및 클락 섹션(C)과 다른 광 특성을 가진다. 상기 데이터 섹션(D)은 3 세그먼트이고, 상기 중립 섹션(N)은 2 세그먼트이고, 상기 클락 섹션(C)은 3 세그먼트일 수 있다. 각 세그먼트는 일정한 간격을 가질 수 있다. 1차원 데이터 셀은 총 8 세그먼트일 수 있다. 이에 따라, 하나의 2차원 데이터 셀은 8 X 8 세그먼트로 구성될 수 있다.One one-dimensional data cell constituting each of the first absolute position binary code and the second absolute position binary code includes a data section (D), a clock section (C), and a neutral section (N). ) includes. Each section contains one or more segments. Each one-dimensional data cell represents a first state (“0”) or a second state (“0”). A one-dimensional data cell having a first state (“0”) may have a data section (D), a neutral section (N), and a clock section (C) arranged sequentially. A one-dimensional data cell having a second state (“1”) may have a neutral section (N), a data section (D), and a clock section (C) arranged sequentially. The data section (D) has different optical characteristics from the neutral section (N) and the clock section (C). The data section (D) may have 3 segments, the neutral section (N) may have 2 segments, and the clock section (C) may have 3 segments. Each segment may have a certain interval. A one-dimensional data cell may have a total of 8 segments. Accordingly, one two-dimensional data cell may consist of 8 x 8 segments.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 절대 위치이진 코드 스케일을 나타내는 개념도이다.Figure 13 is a conceptual diagram showing a two-dimensional absolute position binary code scale according to another embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 절대 위치 이진 코드는 의사 랜덤 코드(Pseudo Random Code)로 선택될 수 있다. 3 비트의 상기 의사 랜덤 코드(또는 절대 위치 이진 코드)의 시퀀스는 '001110100'일 수 있다. 의사 랜덤 코드는 3 비트의 코드워드(code word)를 포함할 수 있다. 하나의 코드워드는 디코딩되어 특정한 위치를 표시할 수 있다. 의사 랜덤 코드의 각 비트는 “제1 상태(HIGH)” 또는 “제2 상태(LOW)”를 나타낸다.Referring to FIG. 13, the absolute position binary code can be selected as a pseudo random code. The sequence of the 3-bit pseudo-random code (or absolute position binary code) may be '001110100'. The pseudo-random code may include a 3-bit code word. One codeword can be decoded to indicate a specific location. Each bit of the pseudo-random code represents either a “first state (HIGH)” or a “second state (LOW).”
의사 랜덤 코드의 시퀀스는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 배열되고, 이에 대응하는 2차원 데이터 셀들이 형성된다. 상기 2차원 데이터 셀은 (0,0) 상태, (0,1) 상태, (1,0) 상태, 또는 (1,1) 상태를 나타낼 수 있다.The sequence of pseudo-random codes is arranged in the first direction (X) and the second direction (Y), and two-dimensional data cells corresponding thereto are formed. The two-dimensional data cell may represent the (0,0) state, (0,1) state, (1,0) state, or (1,1) state.
상기 2차원 절대 위치이진 코드 스케일은 2차원 절대 위치 이진 코드(또는 2차원 의사 랜덤 코드)를 소정의 부호(또는 데이터 셀)로 대체하여 형성된다.The two-dimensional absolute position binary code scale is formed by replacing the two-dimensional absolute position binary code (or two-dimensional pseudo-random code) with a predetermined code (or data cell).
상기 2차원 절대 위치이진 코드 스케일(110)은 제1 방향 및 제2 방향에서 적어도 하나의 코드 워드를 포함하도록 카메라에 의하여 촬상되어 스케일 이미지를 제공할 수 있다. 상기 스케일 이미지는 디코딩되어 제1 방향(X)의 코드워드가 추출되고, 제2 방향(Y)의 코드 워드가 추출될 수 있다. 추출된 코드워드는 절대 위치로 변환될 수 있다. 또한, 데이터 셀의 서브 분할에 의하여, 위상이 산출될 수 있다. 상기 코드워드와 상기 위상은 정밀한 절대 위치를 제공할 수 있다.The two-dimensional absolute position
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 이진 코드 스케일 및 스케일 이미지를 나타낸다.Figure 14 shows a two-dimensional binary code scale and scale image according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 2차원 이진 코드 스케일(110)을 촬상한 스케일 이미지(110')는 좌표축 별로 하나 이상의 코드워드를 추출할 수 있도록 촬상된다.Referring to FIG. 14, a scale image 110' obtained by capturing a two-dimensional
상기 2차원 이진 코드 스케일(110)의 좌측에는 3 비트의 1차원 스케일 및 제1 방향(X축)으로 평균화된 제2 방향 강도 프로파일이 각각 표시된다.On the left side of the two-dimensional
상기 2차원 이진 코드 스케일(110)의 상측에는 3비트의 1차원 스케일 및 제2 방향(Y축)으로 평균화된 제1 방향 강도 프로파일이 각각 표시된다.On the upper side of the two-dimensional
제1 방향 강도 프로파일은 디코딩되어 제1 방향의 코드워드 및 상대 위상을 제공한다. 제2 방향 강도 프로파일은 디코딩되어 제2 방향의 코드워드 및 상대 위상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 2차원 이진 코드 스케일(110)의 위치가 산출될 수 있다.The first direction intensity profile is decoded to provide a codeword and relative phase of the first direction. The second direction intensity profile can be decoded to provide a codeword and relative phase of the second direction. Accordingly, the position of the two-dimensional
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차원 이진 코드 스케일 및 스케일 이미지를 나타낸다.Figure 15 shows a two-dimensional binary code scale and scale image according to another embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 기준 좌표계(X-Y)의 2차원 이진 코드 스케일(110)은 카메라에 의하여 획득된 사각형 형상의 스케일 이미지(110')에 대하여 회전할 수 있다. 상기 2차원 이진 코드 스케일(110)은 기준 좌표계(X-Y)의 축 방향을 따라 배열되고, 스케일 이미지(110')은 회전 좌표계(X'-Y')의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 기준 좌표계(X-Y)와 상기 회전 좌표계(X'-Y')는 회전각(Θ)만큼 회전할 수 있다. 상기 스케일 이미지(110')로부터 스케일 이미지(110')의 중심 위치(X,Y) 및 회전각(Θ)의 산출이 요구된다.Referring to FIG. 15, the two-dimensional
우선, 상기 스케일 이미지(110')의 전부 또는 일부가 선택되어 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)이 선택될 수 있다. 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)는 푸리어 변환을 통하여 예비 회전각(θ)을 제공할 수 있다. 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)은 정사각형 형상일 수 있다.First, all or part of the scale image 110' may be selected to select a Fourier transform region of interest (FFT ROI). The Fourier transform region of interest (FFT ROI) may provide a preliminary rotation angle (θ) through Fourier transform. The Fourier transform region of interest (FFT ROI) may have a square shape.
이어서, 상기 예비 회전각(θ)으로 회전한 스케일 이미지(110')는 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 좌표축을 따라 절단되어 관심 영역(ROI)을 형성할 수 있다. 상기 관심 영역(ROI)은 정사각형 형태이고, 좌표축 별로 적어도 하나의 코드워드를 포함할 수 있다. 상기 예비 기준 좌표계(X''-Y'')와 상기 기준 좌표계(X-Y)는 오차 범위 내에서 동일할 수 있다. Subsequently, the scale image 110' rotated at the preliminary rotation angle θ may be cut along the coordinate axis of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form a region of interest (ROI). The region of interest (ROI) has a square shape and may include at least one codeword for each coordinate axis. The preliminary reference coordinate system (X''-Y'') and the reference coordinate system (X-Y) may be the same within an error range.
상기 관심 영역(ROI)은 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제1 방향(X''축)으로 합산되거나 평균화되어 제2 방향 강도 프로파일을 제공할 수 있다. 상기 관심 영역(ROI)은 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제2 방향(Y''축)으로 합산되거나 평균화되어 제1 방향 강도 프로파일을 제공할 수 있다. 상기 제1 방향 강도 프로파일은 디코딩되어 제1 방향의 코드워드 및 위상을 제공할 수 있다. 상기 제2 방향 강도 프로파일은 디코딩되어 제2 방향의 코드워드 및 상대 위상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 관심 영역(ROI)의 위치가 산출될 수 있다.The region of interest (ROI) may be summed or averaged in a first direction (X'' axis) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to provide a second direction intensity profile. The region of interest (ROI) may be summed or averaged in a second direction (Y'' axis) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to provide a first direction intensity profile. The first direction intensity profile may be decoded to provide a first direction codeword and phase. The second direction intensity profile may be decoded to provide a codeword and relative phase of the second direction. Accordingly, the location of the region of interest (ROI) can be calculated.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케일 이미지, 푸리어 변환 관심 영역, 관심 영역을 나타낸다.Figure 16 shows a scale image, Fourier transform region of interest, and region of interest according to another embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일(110)이 사용된다. 2차원 이진 코드 스케일(110)에서, 그레이(gray colour) 칼라와 백색 칼라(white colors)는 각각 반사 영역과 비반사 영역을 나타낸다. n-비트 선형 시프트 되먹임 레지스터(n-bit linear shift feedback register; LSFR)는 절대 위치 이진 코드의 발생을 위하여 사용되었다. 상기 절대 위치 이진 코드(APBC)는 모든 n 비트가 제로-상태인 경우를 제외하고 2n-1 개수의 조합을 가진다. 광센서 어레이의 하나의 픽셀의 폭이 2차원 절대 위치 이진 코드 스케일(110)의 하나의 세그먼트의 폭에 대응하도록 광학계의 배율이 조절될 수 있다. 상기 광센서 어레이는 2차원 스케일의 강도 프로파일 또는 이미지를 획득한다. 상기 광센서 어레이는 1286X960 픽셀 어레이를 가질 수 있다.Referring to Figure 16, a two-dimensional absolute position
절대 위치 이진 코드 (APBC)가 인코딩되는 2차원 스케일은 2 개의 단일 트랙 이진 코드 스케일을 직교적으로 중첩한 후, 교점들에 특정한 광학 특성을 제공으로써 구성된다. 단일 트랙 이진 코드 스케일은 절대 위치 이진 코드(APBC)의 데이터 비트를 나타내는 일련의 데이터 셀들로 구성된다. The two-dimensional scale on which the absolute position binary code (APBC) is encoded is constructed by orthogonally superimposing two single track binary code scales and then providing the intersections with specific optical properties. A single track binary code scale consists of a series of data cells representing data bits of an absolute position binary code (APBC).
각 데이터 셀의 클록 섹션 (C)은 데이터 처리를 위한 정렬키 패턴을 제공하기 위해 주기적인 위치(periodic positions)에서 반복된다. 데이터 섹션 (D)의 위치는 중립 섹션 (N)과 교환되어 절대 위치 이진 코드(APBC)에서 각 셀의 이진 상태를 나타낸다. 다중 비트 2 진 코드(multi-bit binary code )는 이진 코드 스케일(binary code scale)의 스케일 이미지를 분석하여 절대 위치를 식별하기 위해 디코딩되며, 데이터 섹션의 위치는 서브-분할 프로세스(sub-division process.)를 통해 더 높은 해상도로 감지된다.The clock section (C) of each data cell repeats in periodic positions to provide an alignment key pattern for data processing. The position of the data section (D) is exchanged with the neutral section (N) to represent the binary state of each cell in an absolute position binary code (APBC). The multi-bit binary code is decoded to identify the absolute position by analyzing the scaled image of the binary code scale, and the position of the data section is determined by a sub-division process. .) is detected with higher resolution.
2차원 절대 위치 이진 코드 스케일(110)은 기준좌표계(X-Y)에서 좌표축을 따라 배열된 2차원 데이터 셀들을 포함한다. 한편, 스케일 이미지(110')는 회전좌표계(X'-Y')에서 광 센서 어레이의 픽셀들의 배열축을 따라 배열된 픽셀들을 포함한다.The two-dimensional absolute position
스케일 이미지(110')의 중심점에서의 절대 위치(X,Y) 및 회전각(Θ)은 등거리(L) 만큼 떨어진 제1 위치(X1, Y1)과 제2 위치(X2, Y2)을 사용하여 다음과 같이 계산된다.The absolute position (X, Y) and rotation angle (Θ) at the center point of the scale image 110' are determined by using the first position (X1, Y1) and the second position ( It is calculated as follows:
[수학식 6][Equation 6]
2차원 위상 인코딩된 이진 스케일(2D Phase-Encoded Binary Scale; PEBS)의 기준 좌표계(X-Y)의 좌표축과 광센서 어레이의 회전 좌표계(X'-Y')의 좌표축이 일치하지 않을 때, 데이터 처리를 사용하여 제1 위치(X1,Y1)와 제2 위치(X2,Y2)를 얻기 위해 이미지 회전이 수행된다. 회전 좌표계(X'-Y')는 광센서 어레이의 픽셀 좌표축일 수 있다.When the coordinate axes of the reference coordinate system (X-Y) of the 2D Phase-Encoded Binary Scale (PEBS) and the coordinate axes of the rotational coordinate system (X'-Y') of the optical sensor array do not match, data processing is performed. Image rotation is performed to obtain the first position (X1, Y1) and the second position (X2, Y2) using The rotational coordinate system (X'-Y') may be the pixel coordinate axis of the optical sensor array.
상기 광센서 어레이가 촬상한 스케일 이미지(110') 중에서 사각형 형상의 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)이 선택될 수 있다. 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)의 픽셀 수는 회전 좌표계(X'-Y')의 축 별로 2n 개일 수 있다. 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)은 데이터 처리 시간을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 구체적으로, 제1 축(X'축)의 픽셀 수는 256개이고, 제2 축(Y'축)의 픽셀 수는 256일 수 있다. A rectangular Fourier transform region of interest (FFT ROI) may be selected from the scale image 110' captured by the optical sensor array. The number of pixels in the Fourier transform region of interest (FFT ROI) may be 2 n for each axis of the rotational coordinate system (X'-Y'). The Fourier transform region of interest (FFT ROI) may be appropriately selected in consideration of data processing time. Specifically, the number of pixels on the first axis (X' axis) may be 256, and the number of pixels on the second axis (Y' axis) may be 256.
[예비 회전각(θ)의 추출 ][Extraction of preliminary rotation angle (θ)]
도 17은 도 16의 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)을 공간 주파주 도메인(FX-FY)으로 푸리어 변환한 결과이다.FIG. 17 is the result of Fourier transforming the Fourier transform region of interest (FFT ROI) of FIG. 16 into the spatial frequency domain (FX-FY).
도 17을 참조하면, 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)을 공간 주파주 도메인(FX-FY)으로 푸리어 변환한다. 상기 푸리어 변환된 푸리어 변환 스펙트럼은 푸리어 도메인에서 4 개의 피크를 보인다. 상기 푸리어 변환된 푸리어 변환 스펙트럼에 직류 성분을 제거하는 DC 필터를 인가한다. 이에 따라, 4 개의 피크가 추출된다. 4 개의 피크 스펙트럼 중에서 하나를 선택하여, 공간 주파주 도메인의 중심점(원점)을 기준으로 예비 회전 각도(θ)가 구해진다.Referring to FIG. 17, the Fourier transform region of interest (FFT ROI) is Fourier transformed into the spatial frequency domain (FX-FY). The Fourier transformed spectrum shows four peaks in the Fourier domain. A DC filter that removes direct current components is applied to the Fourier transformed spectrum. Accordingly, four peaks are extracted. By selecting one of the four peak spectra, a preliminary rotation angle (θ) is obtained based on the center point (origin) of the spatial frequency domain.
구체적으로, 예비 회전 각도(θ)은 푸리어 변환 관심 영역 (FFT ROI)에 2D 고속 푸리에 변환 (FFT)을 적용하여 계산될 수 있다. 공간 주파주 도메인(FX-FY)에서, 푸리어 변환 관심 영역 (FFT ROI)은 DC 성분을 제외하고 4 개의 포인트로 표시될 수 있다. 예를 들어, 상기 푸리어 변환 관심 영역 (FFT ROI)의 예비 회전 각도(θ)는 1 사분면에 존재하는 피크 스펙트럼에 대하여 공간 주파주 도메인의 중심점(원점)을 기준으로 다음과 같이 계산될 수 있다. Specifically, the preliminary rotation angle (θ) can be calculated by applying a 2D fast Fourier transform (FFT) to a Fourier transform region of interest (FFT ROI). In the spatial frequency domain (FX-FY), the Fourier transform region of interest (FFT ROI) can be represented by four points excluding the DC component. For example, the preliminary rotation angle (θ) of the Fourier transform region of interest (FFT ROI) can be calculated as follows based on the center point (origin) of the spatial frequency domain for the peak spectrum existing in the first quadrant. .
[수학식 7][Equation 7]
다시, 도 16을 참조하면, 상기 광센서 어레이의 전체 이미지(1286X960 픽셀) 중에서 제1 예비 관심 영역(ROI1) 및 제2 예비 관심 영역(ROI2)이 선택될 수 있다. 상기 제1 예비 관심 영역(ROI1) 및 상기 제2 예비 관심 영역(ROI2)은 전체 스케일 이미지(110')의 중심점을 기준으로 회전 좌표계(X'-Y')의 제1 방향(X'방향)으로 대칭적으로 일정한 간격(L) 또는 관심 영역 오프셋(ROI offset; L)을 가지도록 선택될 수 있다.Again, referring to FIG. 16, a first preliminary region of interest (ROI1) and a second preliminary region of interest (ROI2) may be selected from the entire image (1286x960 pixels) of the optical sensor array. The first preliminary region of interest (ROI1) and the second preliminary region of interest (ROI2) are located in the first direction (X' direction) of the rotational coordinate system (X'-Y') with respect to the center point of the full-scale image 110'. It can be selected to have a symmetrically constant interval (L) or a region of interest offset (ROI offset; L).
도 18은 도 17의 제2 예비 관심 영역(ROI2)의 예비 회전 각도(θ)로 회전과 회전된 예비 기준 좌표계(X''-Y'')에서 절단된 제2 관심 영역(ROI2') 및 상기 제2 관심 영역(ROI2')을 Y'' 축 방향으로 합산한 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 나타낸다.18 shows a second region of interest (ROI2') cut from the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') rotated and rotated at the preliminary rotation angle (θ) of the second preliminary region of interest (ROI2) of FIG. 17; It represents the first direction intensity profile (Isum(x)) obtained by summing the second region of interest (ROI2') in the Y'' axis direction.
도 18을 참조하면, 상기 제1 예비 관심 영역(ROI1) 및 상기 제2 예비 관심 영역(ROI2) 각각은 예비 회전 각도(θ) 만큼 기준 좌표계(X-Y)에 대하여 시계 방향으로 회전한다.Referring to FIG. 18, each of the first preliminary region of interest (ROI1) and the second preliminary region of interest (ROI2) rotates clockwise with respect to the reference coordinate system (X-Y) by the preliminary rotation angle (θ).
회전된 제1 예비 관심 영역(ROI1)은 예비 기준좌표계(X''-Y'')의 축 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함하도록 정사각형 형태로 절단되어 제1 관심 영역(ROI1')을 제공할 수 있다. 제1 관심 영역(ROI1')의 픽셀 수는 184 X 184 일 수 있다. 스케일(110)은 10 비트의 이진코드를 사용한다. 184 픽셀은 8 세그먼트(또는 픽셀)로 구성된 23개의 데이터 셀들에 대응될 수 있다. 23 비트는 10 비트의 코드워드를 분석하기 충분하다.The rotated first preliminary region of interest (ROI1) is cut into a square shape to include at least one codeword in the axial direction of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to provide a first region of interest (ROI1') can do. The number of pixels of the first region of interest ROI1' may be 184 x 184. The
또한, 회전된 제2 예비 관심 영역(ROI2)은 예비 기준좌표계(X''-Y'')의 축 방향으로 적어도 하나의 코드워드를 포함하도록 정사각형 형태로 절단되어 제2 관심 영역(ROI2')을 제공할 수 있다.In addition, the rotated second preliminary region of interest (ROI2) is cut into a square shape to include at least one codeword in the axial direction of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form a second region of interest (ROI2') can be provided.
상기 제1 관심 영역(ROI1')은 데이터 처리를 통하여 그 중심의 절대 위치(X1,Y1)를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 관심 영역(ROI2')은 데이터 처리를 통하여 그 중심의 절대 위치(X2,Y2)를 제공할 수 있다.The first region of interest (ROI1') can provide the absolute positions (X1, Y1) of its center through data processing. Additionally, the second region of interest (ROI2') can provide the absolute positions (X2, Y2) of its center through data processing.
데이터 처리를 통해 계산된 제1 관심 영역(ROI1')과 제2 관심 영역(ROI2')의 중심 위치((X1,Y1), (X2,Y2))가 산출된다. 이어서, 수학식 (6)을 수행하여 절대 위치(X,Y)와 회전각 (Θ)을 얻는다.The center positions ((X1,Y1), (X2,Y2)) of the first region of interest (ROI1') and the second region of interest (ROI2') calculated through data processing are calculated. Next, perform equation (6) to obtain the absolute position (X, Y) and rotation angle (Θ).
[관심 영역의 데이터 처리] [Data processing in area of interest]
상기 제1 관심 영역(ROI1')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준좌표계(X''-Y'')의 제1 방향(X''축 방향)으로 합산 또는 평균화하여 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 강도 프로파일(Isum(y))을 제공한다. 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 강도 프로파일(Isum(y))은 예비 기준좌표계(X''-Y'')의 제1 방향(X'')으로 합산 또는 평균화되어 안정성을 향상시킨다. The pixels constituting the first region of interest (ROI1') are summed or averaged in the first direction (X''-axis direction) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form the first region of interest (ROI1'). ) provides a second direction intensity profile (Isum(y)). The second direction intensity profile (Isum(y)) of the first region of interest (ROI1') is summed or averaged in the first direction (X'') of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to ensure stability. improve
상기 제1 관심 영역(ROI1')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준좌표계(X''-Y'')의 제2 방향(Y''축 방향)으로 합산 또는 평균화되어 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 제공한다.The pixels constituting the first region of interest (ROI1') are summed or averaged in the second direction (Y'' axis direction) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form the first region of interest (ROI1'). ) provides a first direction intensity profile (Isum(x)).
상기 제2 관심 영역(ROI2')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준좌표계(X''-Y'')의제1 방향(X'' 축 방향)으로 합산 또는 평균화하여 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 강도 프로파일(Isum(y))을 제공한다.The pixels constituting the second region of interest (ROI2') are summed or averaged in the first direction (X'' axis direction) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form the second region of interest (ROI2'). Provides a second direction intensity profile (Isum(y)) of
상기 제2 관심 영역(ROI2')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준좌표계(X''-Y'')의제2 방향(Y'' 축 방향)으로 합산 또는 평균화되어 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 제공한다.The pixels constituting the second region of interest (ROI2') are summed or averaged in the second direction (Y'' axis direction) of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form the second region of interest (ROI2'). Provides a first direction intensity profile (Isum(x)) of
예시적으로, 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))로부터 절대 위치를 추출하는 방법이 이하 설명된다.As an example, a method of extracting the absolute position from the first direction intensity profile (Isum(x)) of the second region of interest (ROI2') will be described below.
8 X 8 세그먼트를 가진 2차원 데이터 셀의 경우, 8 X n 픽셀 이상의 세기 프로파일이 n-비트 절대 위치 이진 코드(APBC)의 데이터 처리를 위하여 요구된다. n 비트의 데이터 셀들의 상태는 코드 워드를 제공하고, 상기 코드 워드는 룩업 데이블(look-up table)을 통하여 대략 절대 위치(coarse absolute positio)로 변환된다. 이어서, 데이터 셀들의 위상을 산출하여, 정밀한 절대 위치가 산출된다.For a two-dimensional data cell with 8 The states of the n bits of data cells provide a code word, which is converted to coarse absolute position through a look-up table. Next, the phases of the data cells are calculated, and precise absolute positions are calculated.
제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))는 10-비트 이진 코드의 경우에는 80 픽셀 이상을 포함할 수 있다. 본 예시에는, 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))은 184 픽셀을 포함한다.The first direction intensity profile Isum(x) of the second region of interest ROI2' may include 80 pixels or more in the case of a 10-bit binary code. In this example, the first direction intensity profile Isum(x) of the second region of interest ROI2' includes 184 pixels.
상기 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))로부터, 상기 서브-분할된 해상도를 가진 상기 절대 위치는 다음의 과정을 통하여 얻어질 수 있다.From the first direction intensity profile (Isum(x)), the absolute position with the sub-divided resolution can be obtained through the following process.
상기 제1 관심 영역(ROI1')의 상기 제2 방향 강도 프로 파일(Isum(y))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상(ψy1)을 추출하고 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 중심 위치(Y1)를 산출된다.The absolute position code and phase (ψ y1) are extracted using the second direction intensity profile (Isum(y)) of the first region of interest (ROI1'), and the second direction intensity profile (Isum( y )) of the first region of interest (ROI1') is extracted. The direction center position (Y1) is calculated.
상기 제1 관심 영역(ROI1')의 상기 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상(ψx1)을 추출하고 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제1 방향 중심 위치(X1)를 산출된다.The absolute position code and phase (ψ x1) are extracted using the first direction intensity profile (Isum( x )) of the first region of interest (ROI1'), and the first The direction center position (X1) is calculated.
상기 제2 관심 영역(ROI2')의 상기 제2 방향 강도 프로 파일(Isum(y))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상(ψy2)을 추출하고 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 중심 위치(Y2)를 산출한다.The absolute position code and phase (ψ y2) are extracted using the second direction intensity profile (Isum(y)) of the second region of interest (ROI2'), and the second direction intensity profile (Isum( y )) of the second region of interest (ROI2') is extracted. Calculate the direction center position (Y2).
상기 제2 관심 영역(ROI2')의 상기 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상(ψx2)을 추출하고 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 중심 위치(X2)를 산출한다.The absolute position code and phase (ψ x2) are extracted using the first direction intensity profile (Isum( x )) of the second region of interest (ROI2'), and the first Calculate the direction center position (X2).
제1 관심 영역(ROI1')의 중심 위치 (X1, Y1) 및 제2 관심 영역(ROI2')의 중심 위치(X2,Y2)를 이용하여, 스케일 이미지의 중심 좌표(X,Y)와 회전각(Θ)이 수학식 6을 통하여 산출된다.Using the center position (X1, Y1) of the first region of interest (ROI1') and the center position (X2, Y2) of the second region of interest (ROI2'), the center coordinates (X, Y) and rotation angle of the scaled image (Θ) is calculated through
도 19는 제2 관심 영역(ROI2')의 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))의 일부, 이에 대응하는 스케일, 및 이에 대응하는 절대 위치 코드를 각각 표시한다.Figure 19 shows a portion of the first direction intensity profile (Isum(x)) of the second region of interest (ROI2'), the corresponding scale, and the corresponding absolute position code, respectively.
[클락 픽셀들(Cp)을 찾는 단계(S110)] [Step of finding clock pixels (Cp) (S110)]
도 19를 참조하면, 우리는 데이터 셀의 클락 섹션(C)과 가장 접근하여 정렬된 클락 픽셀들(Cp)을 찾는다. 상기 클락 픽셀들(Cp)은 8-픽셀 간격을 가지는 픽셀들의 세기 합(Sm)을 확인하여 감지될 수 있다. Referring to Figure 19, we find the clock pixels (Cp) that are aligned closest to the clock section (C) of the data cell. The clock pixels (Cp) can be detected by checking the intensity sum (Sm) of pixels having an 8-pixel interval.
[수학식 8][Equation 8]
여기서, Ij 는 j 번째 픽셀의 강도를 나타낸다. 상기 클락 섹션들(C)은 주기적인 비-반사적 영역들(periodic non-reflective areas)이기 때문에, 상기 클락 픽셀들(Cp)의 세기 합은 최소값을 가진다. 하나의 데이터 셀의 폭은 하나의 픽셀 서브셋(pixel subset)에 대응된다. 또는 데이터 셀의 하나의 세그먼트는 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))의 하나의 픽셀에 대응된다.Here, I j represents the intensity of the jth pixel. Since the clock sections C are periodic non-reflective areas, the intensity sum of the clock pixels Cp has a minimum value. The width of one data cell corresponds to one pixel subset. Alternatively, one segment of a data cell corresponds to one pixel of the first direction intensity profile (Isum(x)).
상기 클락 픽셀 Cp의 차수(order)는 클락 픽셀 인덱스(Cpi = 1, …, 8)로써 할당된다. 7, 15, 23, 및 31 픽셀의 합은 최소값을 가진다. 따라서, 7번째(Cpi =7) 픽셀은 클락 섹션(C)의 중심 세그먼트에 대응된다. The order of the clock pixel Cp is assigned as a clock pixel index (Cpi = 1, ..., 8). The sum of 7, 15, 23, and 31 pixels has the minimum value. Therefore, the 7th (Cpi = 7) pixel corresponds to the center segment of the clock section (C).
[절대 위치 코드를 찾는 단계(S120)] [Step to find absolute location code (S120)]
상기 절대 위치 이진 코드(APBC)를 디코딩하기 위하여, 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)는 상기 클락 픽셀 인덱스를 2 만큼 감소시키는 방향으로 순환적으로 이동(circularly shifting)하여 얻어진다. 이 예제에서, 상기 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)는 5이다.To decode the absolute position binary code (APBC), the absolute code pixel index (Api) is obtained by circularly shifting the clock pixel index in a direction that decreases it by 2. In this example, the absolute code pixel index (Api) is 5.
각 픽셀 서브셋에서 상기 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)에 대응하는 상기 절대 코드 픽셀들(Ap)의 세기들을 사용하여 기준값(약 1600)과 비교된다. 상기 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)에 대응하는 상기 절대 코드 픽셀들(Ap)의 세기가 기준값 이상이면 데이터 셀은 “1”를 나타낸다. 상기 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)에 대응하는 상기 절대 코드 픽셀들(Ap)의 세기가 기준값 미만이면 데이터 셀은 “0”를 나타낸다. 즉, 상기 픽셀 서브셋의 이진 상태들이 결정된다(S124). 즉, 5, 13, 21, 29 픽셀의 값은 기준값과 비교되어, “1100”의 데이터를 나타낸다. 하나의 코드워드를 위하여 계속된 동작을 통하여 10 비트가 판독된다.In each pixel subset, the intensities of the absolute code pixels (Ap) corresponding to the absolute code pixel index (Api) are compared to a reference value (about 1600). If the intensity of the absolute code pixels (Ap) corresponding to the absolute code pixel index (Api) is greater than or equal to a reference value, the data cell indicates “1”. If the intensity of the absolute code pixels (Ap) corresponding to the absolute code pixel index (Api) is less than the reference value, the data cell indicates “0”. That is, the binary states of the pixel subset are determined (S124). That is, the values of pixels 5, 13, 21, and 29 are compared to the reference value and represent data of “1100”. 10 bits are read through continued operations for one codeword.
만약, 5, 13, 21, 29 픽셀 각각이 모든 상기 절대 코드 픽셀들(Aps)의 평균 세기보다 큰 강도를 가지면, 상기 픽셀을 포함하는 상기 서브셋은 "1" 상태(제2 이진 상태)로 결정된다. 반대의 경우, 상기 서브셋은 "0" 상태(제1 이진 상태)를 나타낸다. 얻어진 이진 코드는 룩업 테이블(lookup table; LUT)을 사용하여 절대 위치 코드 (PLUT) 로 변환된다.If each of pixels 5, 13, 21, and 29 has an intensity greater than the average intensity of all the absolute code pixels (Aps), the subset containing the pixel is determined to be in the “1” state (second binary state) do. In the opposite case, the subset represents the “0” state (the first binary state). The obtained binary code is converted to an absolute position code (P LUT ) using a lookup table (LUT).
상기 절대위치 이진코드(APBC)의 서브-분할은 두 단계로 처리된다. 우선, 우리는 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)를 사용하여 하나의 픽셀의 해상도를 가지는 광센서 어레이와 스케일 사이의 상대 위치를 얻는다. 다음 단계에서, 위상 계산 알고리즘을 사용하여, 상기 데이터 섹션(D)의 상대 위치가 높은 분해능을 가지고 계산된다.The sub-division of the absolute position binary code (APBC) is processed in two steps. First, we use the absolute code pixel index (Api) to obtain the relative position between the optical sensor array and scale, which has a resolution of one pixel. In the next step, using a phase calculation algorithm, the relative positions of the data sections D are calculated with high resolution.
[상기 데이터 픽셀들(Dp)을 찾는 단계(S130)] [Finding the data pixels (Dp) (S130)]
상술한 위의 단계에서 얻어진 상기 절대 코드 픽셀 인덱스(Api)로부터, 우리는 상기 데이터 섹션(D)의 위치이고 각 픽셀 서브셋에서 최대 세기를 가질 것으로 기대되는 상기 데이터 픽셀들(Dp)을 위치시킨다(S130).From the absolute code pixel index (Api) obtained in the above steps described above, we locate the data pixels (Dp) which are the locations of the data section (D) and are expected to have the maximum intensity in each pixel subset ( S130).
만약, 상기 서브셋이 "0" 상태를 가지면, Ap로부터 2 픽셀들이 앞선 픽셀은 데이터 픽셀(Dp)로 할당된다. 상기 서브셋이 "1" 상태를 가지면, Ap로부터 1 픽셀이 앞선 픽셀은 데이터 픽셀(Dp)로 할당된다. 즉, 상기 데이터 픽셀들(Dp)은 4, 12, 18, 26 픽셀일 수 있다. If the subset has a “0” state, the pixel 2 pixels ahead of Ap is assigned as a data pixel (Dp). If the subset has a "1" status, the pixel that is 1 pixel ahead of Ap is assigned as a data pixel (Dp). That is, the data pixels Dp may be 4, 12, 18, or 26 pixels.
[위상 계산 단계][Phase calculation step]
상기 데이터 섹션(D)의 정밀한 상대 위치는 데이터 픽셀(Dp) 주위의 픽셀 값들을 사용하여 계산된다. 상기 데이터 픽셀(Dp) 주위의 3 개 픽셀들의 세기 분포는 모든 픽셀 서브셋에 동일할 수 있다. 동일 차수의 픽셀 값들의 평균(averages of the pixel values of the same order)은 정밀 상대 위치를 계산하기 위하여 사용된다. 따라서, 우리는 각 Dp의 상대 위치의 반복적 계산을 피할 수 있다.The precise relative position of the data section (D) is calculated using pixel values around the data pixel (Dp). The intensity distribution of the three pixels around the data pixel (Dp) may be the same for all pixel subsets. Averages of the pixel values of the same order are used to calculate precise relative position. Therefore, we can avoid repetitive calculation of the relative position of each Dp.
만약 데이터 픽셀(Dp) 주위의 강도 프로파일이 비-이상적인 사인파형을 가진다고 가정하고, 3차항 이상의 고조파 항이 낮은 개구수(numerical aperture) 광학계를 사용하여 감소된다면, 데이터 픽셀(Dp) 주위의 각 픽셀은 π/3의 위상 차이를 가지고, 데이터 픽셀(Dp) 주위의 5 개 픽셀의 강도 값은 다음과 같이 표현된다.If the intensity profile around the data pixel (Dp) is assumed to have a non-ideal sinusoidal shape, and the harmonic terms above the third order are reduced using low numerical aperture optics, then each pixel around the data pixel (Dp) With a phase difference of π/3, the intensity values of the five pixels around the data pixel (Dp) are expressed as:
[수학식 9][Equation 9]
여기서, Ii,j(j=-2,...,2)는 i번째 데이터 셀의 데이터 픽셀(Dp) 주위의 강도값이다. A1, A2, A3는 각각 강도 프로파일의 0차, 1차, 2차 푸리어 성분이다. 는 광센서 어레이의 픽셀에 대한 데이터 섹션의 정밀 상태 위치에 의하여 정해지는 위상이다.Here, I i,j (j=-2,...,2) is the intensity value around the data pixel (Dp) of the ith data cell. A 1 , A 2 , and A 3 are the 0th, 1st, and 2nd Fourier components of the intensity profile, respectively. is the phase determined by the precise state position of the data section for the pixel of the optical sensor array.
만약, 각 픽셀의 강도값이 두 이웃하는 픽셀의 강도 값으로 이동-평균(shift-averaged)된다면, 이들 3 픽셀의 평균 강도 값은 다음과 같이 계산된다.If the intensity value of each pixel is shift-averaged by the intensity values of two neighboring pixels, the average intensity value of these three pixels is calculated as follows.
[수학식 10][Equation 10]
평균 강도 값에서, 3차 고조파 항은 π의 위상차를 가지는 3차 항들의 합에 의하여 제거된다. 따라서, 이들 강도값들을 사용하여, 우리는 다음과 같이 비선형 에러 없는 상대 위상()을 계산할 수 있다.At the average intensity value, the third harmonic term is removed by the sum of the third order terms with a phase difference of π. Therefore, using these intensity values, we obtain the relative phase without nonlinear error ( ) can be calculated.
[수학식 11][Equation 11]
여기서, 상대 위상의 계산에 사용되는 n은 데이터 셀의 수이다.Here, n used in the calculation of relative phase is the number of data cells.
상기 위상()은 -π/2 부터 -π 범위의 값을 가진다.The phase ( ) has values ranging from -π/2 to -π.
그러나, Dp와 다른 인접한 픽셀(another adjacent pixel)이 유사한 세기 값들을 가지면, 이들 인접한 픽셀들의 합은 Dp들의 합보다 클 수 있고, 상기 위상은 -π/2 부터 -π 범위의 값을 가지지 않는다. 아크탄젠트 함수(arctangent function)의 불연속성 때문에, 상기 위상 값은 -π 근처에서 급격한 변화를 보인다. 상기 불연속성을 보상하기 위하여, 우리는 상기 위상이 양의 값을 가지면 계산된 위상에서 2π를 뺀다.However, if Dp and another adjacent pixel have similar intensity values, the sum of these adjacent pixels may be greater than the sum of Dp, and the phase does not have values in the range from -π/2 to -π. Because of the discontinuity of the arctangent function, the phase value shows a sharp change around -π. To compensate for the discontinuity, we subtract 2π from the calculated phase if the phase is positive.
[절대 위치 값을 계산하는 단계(S150)][Step of calculating absolute position value (S150)]
절대 위치 값(Pabs)은 다음식으로 주어진다.The absolute position value (Pabs) is given by the following equation.
[수학식 12][Equation 12]
우변의 제1 항은 하나의 셀의 분해능을 가진 디코딩된 절대 위치이다. 둘째 항은 특정한 픽셀을 나타낸다. 8은 하나의 셀 당 픽셀의 개수이다. 세째 항은 하나의 픽셀 내에서 Dp의 상대 위상이다. 여기서, 변환 인자(conversion factor)는 3/4이다. Dp의 사인파형 프로파일의 피치는 6 픽셀이고, 하나의 셀의 피치는 8 픽셀이다. 길이 방향의 절대 위치 값(Pabs)을 얻기 위하여, 세 항의 합은 상기 데이터 셀의 피치(pitch of the data cell; p)로 곱해진다.The first term on the right side is the decoded absolute position with a resolution of one cell. The second term represents a specific pixel. 8 is the number of pixels per cell. The third term is the relative phase of Dp within one pixel. Here, the conversion factor is 3/4. The pitch of Dp's sinusoidal profile is 6 pixels, and the pitch of one cell is 8 pixels. To obtain the longitudinal absolute position value (Pabs), the sum of the three terms is multiplied by the pitch of the data cell (p).
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절대 위치 측정 방법에 따른 스케일 이미지, 푸리어 변환 관심 영역, 예비 관심영역, 및 관심 영역을 설명하는 개념도이다.Figure 20 is a conceptual diagram illustrating a scale image, Fourier transform region of interest, preliminary region of interest, and region of interest according to an absolute position measurement method according to another embodiment of the present invention.
도 21은 도 20의 제1 관심 영역(ROI1') 및 제1 방향(X'')으로 합산된 제2 방향 강도 프로파일을 나타낸다.FIG. 21 shows a second direction intensity profile summed in the first region of interest (ROI1') and the first direction (X'') of FIG. 20.
도 22는 도 20의 제3 관심 영역(ROI3') 및 제2 방향(Y'')으로 합산된 제1 방향 강도 프로파일을 나타낸다.FIG. 22 shows a first direction intensity profile summed in the third region of interest (ROI3') and the second direction (Y'') of FIG. 20.
도 20을 참조하면, 스케일 이미지(110')는 중심 위치에 가장 자리로 진행함에 따라 강도가 점차 감소하는 형태를 가질 수 있다. 이러한 스케일 이미지(110')는 스케일에 광을 조사하는 광원의 공간 프로파일에 의존할 수 있다. 따라서, 광원의 포탄형 공간 분포에 민감하지 않는 회전각(Θ) 및 중심 위치를 산출하는 방법이 요구된다. 즉, 관심 영역(ROI)의 강도 프로파일은 회전된 스케일 이미지의 중심에서 반경 방경으로 합산 또는 평균될 수 있다.Referring to FIG. 20, the scale image 110' may have a shape in which intensity gradually decreases as it progresses from the center position to the edge. This scale image 110' may depend on the spatial profile of the light source that illuminates the scale. Therefore, a method for calculating the rotation angle (Θ) and center position that is not sensitive to the shell-shaped spatial distribution of the light source is required. That is, the intensity profile of the region of interest (ROI) may be summed or averaged radially from the center of the rotated scale image.
본 발명의 일 실시예에 따른 절대 위치 측정 방법은 2차원 절대 위치 스케일(110)을 이용한다. 광센서 어레이는 상기 2차원 절대 위치 스케일의 전부 또는 일부를 촬상하여 스케일 이미지(110')를 제공한다. The absolute position measurement method according to an embodiment of the present invention uses a two-dimensional
본 발명의 일 실시예에 따른 절대 위치 측정 방법은, 기준 좌표계(X-Y)의 상기 2차원 절대 위치 스케일(110)의 전부 또는 일부를 촬상하여 회전 좌표계(X'-Y')의 스케일 이미지(110')를 제공하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 2차원 절대 위치 스케일(110)은 도 2의 2차원 데이터 셀들을 사용한다. 상기 2차원 데이터 셀들은 절대 위치 이진 코드를 나타내고 상기 기준 좌표계(X-Y)의 축을 따라 배열된다. 상기 스케일 이미지(110')의 회전 좌표계(X'-Y')의 좌표계는 광센서 어레이의 배열 좌표계이다.The absolute position measurement method according to an embodiment of the present invention captures all or part of the two-dimensional
이어서, 상기 스케일 이미지(110')의 일부를 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)으로 선택하고 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)을 푸리어 변환하여 예비 회전 각도(θ)를 산출한다. 상기 예비 회전 각도(θ)의 이전에 설명한 것과 동일하다.Next, a portion of the scale image 110' is selected as a Fourier transform region of interest (FFT ROI), and the preliminary rotation angle θ is calculated by performing Fourier transformation on the Fourier transform region of interest (FFT ROI). The preliminary rotation angle θ is the same as previously described.
이어서, 상기 스케일 이미지(110')의 중심 위치를 기준으로 회전 좌표계(X'-Y')의 제1 방향(X')으로 일정한 거리(L)로 이격된 제1 예비 관심 영역(ROI1)과 제2 예비 관심 영역(ROI2)을 선택하고 상기 제1 예비 관심 영역(ROI1)과 상기 제2 관심 예비 영역(ROI2)을 상기 예비 회전 각도(θ)로 회전시키고 예비 기준 좌표계(X''-Y'')를 기준으로 절단하여 제1 관심 영역(ROI1') 및 제2 관심 영역(ROI2')을 산출한다. 상기 제1 예비 관심 영역(ROI1)과 제2 예비 관심 영역(ROI2)은 상기 푸리어 변환 관심 영역(FFT ROI)의 외곽에 배치된다. 상기 제1 관심 영역(ROI1') 및 제2 관심 영역(ROI2')은 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 축 방향에서 적어도 하나의 코드워드를 포함할 수 있다. Next, a first preliminary region of interest (ROI1) spaced apart at a certain distance (L) in the first direction (X') of the rotational coordinate system (X'-Y') based on the center position of the scale image 110', and Select a second preliminary region of interest (ROI2), rotate the first preliminary region of interest (ROI1) and the second preliminary region of interest (ROI2) by the preliminary rotation angle (θ), and rotate the preliminary reference coordinate system (X''-Y) '') to calculate the first region of interest (ROI1') and the second region of interest (ROI2'). The first preliminary region of interest (ROI1) and the second preliminary region of interest (ROI2) are disposed outside the Fourier transform region of interest (FFT ROI). The first region of interest (ROI1') and the second region of interest (ROI2') may include at least one codeword in the axial direction of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'').
또한, 상기 스케일 이미지(110')의 중심 위치를 기준으로 상기 제1 방향(X')에 수직한 제2 방향(Y')으로 일정한 거리(L)로 이격된 제3 관심 영역(ROI3)과 제4 관심 영역(ROI4)을 선택한다. 상기 제3 예비 관심 영역(ROI3)과 상기 제4 관심 예비 영역(ROI4)을 상기 예비 회전 각도(θ)로 회전시키고, 예비 기준 좌표계(X''-Y'')를 기준으로 절단하여 제3 관심 영역(ROI3') 및 제4 관심 영역(ROI4')을 산출한다.In addition, a third region of interest (ROI3) spaced at a certain distance (L) in a second direction (Y') perpendicular to the first direction (X') based on the central position of the scale image 110', and Select the fourth region of interest (ROI4). The third preliminary region of interest (ROI3) and the fourth preliminary region of interest (ROI4) are rotated at the preliminary rotation angle (θ) and cut based on the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to form a third preliminary region of interest (ROI3) and the fourth preliminary region of interest (ROI4). A region of interest (ROI3') and a fourth region of interest (ROI4') are calculated.
도 21을 참조하면, 이어서, 상기 제1 관심 영역(ROI1')을 디코딩하여 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 중심 위치(Y1)를 산출한다. 상기 제2 관심 영역(ROI2')을 디코딩하여 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 중심 위치(Y2)를 산출한다. Referring to FIG. 21, the first region of interest (ROI1') is decoded to calculate the center position (Y1) of the first region of interest (ROI1') in the second direction. The second region of interest ROI2' is decoded to calculate the center position Y2 in the second direction of the second region of interest ROI2'.
구체적으로, 상기 제1 관심 영역(ROI1')을 디코딩하여 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 중심 위치(Y1)를 산출하는 단계는, 상기 제1 관심 영역(ROI1')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제1 방향(X'')으로 합산 또는 평균화하여 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 강도 프로파일(Isum(y))을 제공한다. 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 상기 제2 방향 강도 프로 파일(Isum(y))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상을 추출하고 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 중심 위치(Y1)를 산출한다. 상기 제1 관심 영역(ROI1')의 제2 방향 중심 위치(Y1)를 산출 방법은 이전에 설명된 것과 동일하다.Specifically, the step of decoding the first region of interest (ROI1') and calculating the second direction center position (Y1) of the first region of interest (ROI1') constitutes the first region of interest (ROI1'). The pixels are summed or averaged in the first direction (X'') of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') to create a second direction intensity profile (Isum(y)) of the first region of interest (ROI1'). provides. The absolute position code and phase are extracted using the second direction intensity profile (Isum(y)) of the first region of interest (ROI1'), and the second direction center position of the first region of interest (ROI1') is ( Y1) is calculated. The method of calculating the second direction center position Y1 of the first region of interest ROI1' is the same as previously described.
상기 제2 관심 영역(ROI2')을 디코딩하여 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 중심 위치(Y2)를 산출하는 단계는, 상기 제2 관심 영역(ROI2')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제1 방향(X'')으로 합산 또는 평균화하여 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 강도 프로파일(Isum(y))을 제공한다. 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 상기 제2 방향 강도 프로 파일(Isum(y))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상을 추출하고 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 중심 위치(Y2)를 산출한다. 상기 제2 관심 영역(ROI2')의 제2 방향 중심 위치(Y2)를 산출하는 방법은 이전에 설명된 것과 동일하다.The step of decoding the second region of interest (ROI2') and calculating the second direction center position (Y2) of the second region of interest (ROI2') includes pixels constituting the second region of interest (ROI2'). Summing or averaging in the first direction (X'') of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') provides a second direction intensity profile (Isum(y)) of the second region of interest (ROI2'). . The absolute position code and phase are extracted using the second direction intensity profile (Isum(y)) of the second region of interest (ROI2'), and the second direction center position of the second region of interest (ROI2') is ( Y2) is calculated. The method of calculating the second direction center position Y2 of the second region of interest ROI2' is the same as previously described.
도 22를 참조하면, 이어서, 상기 제3 관심 영역(ROI3')을 디코딩하여 상기 제3 관심 영역(ROI3')의 제1 방향 중심 위치(X1)를 산출한다. 상기 제4 관심 영역(ROI4')을 디코딩하여 상기 제4 관심 영역(ROI4')의 제1 방향 중심 위치(X2)를 산출한다.Referring to FIG. 22, the third region of interest (ROI3') is decoded to calculate the center position (X1) of the third region of interest (ROI3') in the first direction. The fourth region of interest (ROI4') is decoded to calculate the center position (X2) of the fourth region of interest (ROI4') in the first direction.
상기 제3 관심 영역(ROI3')을 디코딩하여 상기 제3 관심 영역(ROI3')의 제1 방향 중심 위치(X1)를 산출하는 단계는, 상기 제3 관심 영역(ROI3')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제2 방향(Y'')으로 합산 또는 평균화하여 상기 제3 관심 영역(ROI3')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 제공한다. 상기 제3 관심 영역(ROI3')의 상기 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상을 추출하고 상기 제3 관심 영역(ROI3')의 제1 방향 중심 위치(X1)를 산출한다. The step of decoding the third region of interest (ROI3') and calculating the center position (X1) of the third region of interest (ROI3') in the first direction includes pixels constituting the third region of interest (ROI3') Summing or averaging in the second direction (Y'') of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') provides a first direction intensity profile (Isum(x)) of the third region of interest (ROI3'). . The absolute position code and phase are extracted using the first direction intensity profile (Isum(x)) of the third region of interest (ROI3') and the first direction center position of the third region of interest (ROI3') Calculate X1).
상기 제4 관심 영역(ROI4')을 디코딩하여 상기 제4 관심 영역(ROI4')의 제1 방향 중심 위치(X2)를 산출하는 단계는, 상기 제4 관심 영역(ROI4')을 구성하는 픽셀들을 예비 기준 좌표계(X''-Y'')의 제2 방향(Y'')으로 합산 또는 평균화하여 상기 제4 관심 영역(ROI4')의 제1 방향 강도 프로파일(Isum(x))을 제공한다. 상기 제4 관심 영역(ROI4')의 상기 제1 방향 강도 프로 파일(Isum(x))을 이용하여 절대 위치 코드 및 위상을 추출하고 상기 제4 관심 영역(ROI4')의 제1 방향 중심 위치(X2)를 산출한다.The step of calculating the first direction center position (X2) of the fourth region of interest (ROI4') by decoding the fourth region of interest (ROI4') includes pixels constituting the fourth region of interest (ROI4') Summing or averaging in the second direction (Y'') of the preliminary reference coordinate system (X''-Y'') provides a first direction intensity profile (Isum(x)) of the fourth region of interest (ROI4'). . The absolute position code and phase are extracted using the first direction intensity profile (Isum(x)) of the fourth region of interest (ROI4') and the first direction center position of the fourth region of interest (ROI4') Calculate X2).
이어서, 상기 제1 관심 영역의 제2 방향 중심 위치(Y1), 상기 제2 관심 영역의 제2 방향 중심 위치(Y2), 상기 제3 관심 영역의 제1 방향 중심 위치(X1), 및 상기 제4 관심 영역의 제1 방향 중심 위치(X2)를 사용하여 상기 2차원 절대 위치 스케일의 위치(X,Y) 및 회전 각도(Θ)를 산출한다.Subsequently, a second direction center position (Y1) of the first region of interest, a second direction center position (Y2) of the second region of interest, a first direction center position (X1) of the third region of interest, and 4 Using the first direction center position (X2) of the region of interest, the position (X, Y) and rotation angle (Θ) of the two-dimensional absolute position scale are calculated.
[수학식 13][Equation 13]
ROI 오프셋 (L)을 크게 하면, 각도 측정의 정확도가 높아진다. 그러나 강도 균일도가 중앙 영역에서 벗어남에 따라 저하된다. 우리는 균일성과 ROI 오프셋을 동시에 증가시키기 평균 방향을 스위칭하여(switching the averaging directions) 4 개의 관심영역에서 강도 프로파일을 얻었다.Increasing the ROI offset (L) increases the accuracy of angle measurement. However, intensity uniformity deteriorates as it deviates from the central region. We obtained intensity profiles in four regions of interest by switching the averaging directions to simultaneously increase uniformity and ROI offset.
제1 관심 영역(ROI1')과 제2 관심영역(ROI2')에서 정렬된 이미지를 수평 방향(x''축 방향)으로 평균하여 강도 프로파일을 각각 얻었다. 이 강도 프로파일들을 각각 처리하여 Y1과 Y2를 각각 계산한다. Intensity profiles were obtained by averaging the aligned images in the first region of interest (ROI1') and the second region of interest (ROI2') in the horizontal direction (x'' axis direction). These intensity profiles are processed separately to calculate Y1 and Y2 respectively.
제3 관심 영역(ROI3')과 제4 관심영역(ROI4')에서 정렬된 이미지를 수직 방향(y''축 방향)으로 평균하여 강도 프로파일을 각각 얻었다. 이 강도 프로파일들을 각각 처리하여 X1과 X2를 각각 계산한다. 따라서 평균화된 강도 프로파일은 더 큰 ROI 오프셋(L)에서도 공간적으로 균일한 분포를 보인다. Intensity profiles were obtained by averaging the aligned images in the third region of interest (ROI3') and fourth region of interest (ROI4') in the vertical direction (y'' axis direction). These intensity profiles are processed separately to calculate X1 and X2 respectively. Therefore, the averaged intensity profile shows a spatially uniform distribution even at larger ROI offsets (L).
구체적으로, ROI 오프셋(L)은 250 픽셀로 결정되었고, 이미징 시스템의 배율(magnification)와 픽셀 너비를 사용하여 1.00503 mm로 실제 길이로 변환된다. Specifically, the ROI offset (L) was determined to be 250 pixels, which is converted to the actual length as 1.00503 mm using the imaging system's magnification and pixel width.
[평면 스케일 정보로 6자유도 정보 획득 방법 (1차 근사치)][How to obtain 6 degrees of freedom information with plane scale information (1st approximation)]
도 23은 2차원 스케일을 나타내는 평면도이다.Figure 23 is a plan view showing a two-dimensional scale.
도 23를 참조하면, 2차원 스케일은 4각형의 모서리에 배치된 4 개의 구역을 포함할 수 있다. 각 구역의 중심 위치는 상기 2차원 스케일을 촬상한 스케일 이미지를 분석하여 도출될 수 있다. 예를 들어, 제1 구역의 중심 위치는 제1 위치(S1(S1x,S1y))이고, 제2 구역의 중심 위치는 제2 위치(S2)이고, 제3 구역의 중심 위치는 제3 위치(S3)이고, 제4 구역의 중심 위치는 제4 위치(S4) 일 수 있다. Referring to FIG. 23, the two-dimensional scale may include four zones arranged at the corners of a square. The location of the center of each zone can be derived by analyzing the scale image captured at the two-dimensional scale. For example, the central position of the first zone is the first location S 1 (S 1x , S 1y ), the central location of the second zone is the second location S 2 , and the central location of the third zone is The third position (S 3 ) may be, and the center position of the fourth zone may be the fourth position (S 4 ).
도 24는 2차원 스케일 및 2차원 스케일 센서(카메라)를 나타내는 개념도이다.Figure 24 is a conceptual diagram showing a two-dimensional scale and a two-dimensional scale sensor (camera).
도 24를 참조하면, 2차원 스케일과 2차원 스케일 센서는 서로 평행하게 배치되고 그 중심축이 서로 일치할 수 있다. 이 경우, 2차원 스케일 센서(카메라) 평면과 2차원 스케일 평면은 서로 나란할 수 있다. Referring to FIG. 24, the two-dimensional scale and the two-dimensional scale sensor may be arranged parallel to each other and their central axes may coincide with each other. In this case, the two-dimensional scale sensor (camera) plane and the two-dimensional scale plane may be parallel to each other.
2차원 스케일 센서의 카메라가 프로젝션 평면(Projection plane)에 놓인 2차원 스케일 위의 점 S1, S2, S3, S4의 좌표를 읽는다. 이 때 점 (S1, S2, S3, S4)에 대응되는 카메라의 점을 각각 C1, C2, C3, C4라고 한다. 카메라의 렌즈를 통해 스케일이 카메라에 결상이 되므로 점 C와 S를 잇는 직선은 하나의 점 OL에서 만난다. 카메라의 점 C1, C2, C3, C4 사이의 거리는 알고 있고 고정값이다.The camera of the two-dimensional scale sensor reads the coordinates of points S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 on the two-dimensional scale located in the projection plane. At this time, the camera points corresponding to the points (S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ) are called C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 , respectively. Since the scale is imaged on the camera through the camera's lens, the straight line connecting points C and S meets at one point O L. The distances between camera points C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 are known and fixed.
2차원 스케일 위의 점 S1, S2, S3, S4 사이의 거리는 2차원 스케일 센서가 이미지를 촬상한 후 분석하여 구한다. 점 OL에서 평면 C1-C2-C3-C4에 내린 수선의 교점이 OLc 이고, 평면 S1-S2-S3-S4에 내린 수선의 교점이 OLs 이다. The distance between points S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 on the two-dimensional scale is obtained by analyzing the image after the two-dimensional scale sensor captures it. The intersection of the perpendicular lines from point O L to the plane C 1 -C 2 -C 3 -C 4 is O Lc , and the intersection of the perpendicular lines from the point O L to the plane S 1 -S 2 -S 3 -S 4 is O Ls .
삼각형 OL-C1-C3와 삼각형 OL-S1-S3 는 이등변 삼각형이고 닮은꼴이다.Triangle O L -C 1 -C 3 and triangle O L -S 1 -S 3 are isosceles triangles and have similar shapes.
[카메라와 프로젝션 평면(Projection plane) 사이의 거리 (OL-OLs) 구하기][Find the distance (O L -O Ls ) between the camera and the projection plane]
삼각형의 닮음 조건에 의해 다음과 같은 관계식을 만족한다.According to the similarity conditions of triangles, the following relational expression is satisfied.
[수학식 14][Equation 14]
여기서, 
직선 S1S3의 길이 (
도 25는 2차원 스케일의 y축을 중심으로 회전한 경우를 나타내는 개념도이다.Figure 25 is a conceptual diagram showing a case of rotation around the y-axis of a two-dimensional scale.
도 25를 참조하면, 프로젝션 평면(Projection plane)에 놓여있던 2차원 스케일이 직선 S1S2 (y축)를 회전축으로 해서 β(=φy)만큼 회전했다.Referring to FIG. 25, the two-dimensional scale placed on the projection plane was rotated by β (=ϕy) using the straight line S 1 S 2 (y-axis) as the rotation axis.
직선 OL-S3과 직선 OL-S4가 회전한 2차원 스케일(S1-S2-S3'-S4')과 만나는 점을 각각 S5과 S6라고 한다.The points where the straight line O L -S 3 and the straight line O L -S 4 meet the rotated two-dimensional scale (S 1 -S 2 -S 3' -S 4' ) are called S 5 and S 6 , respectively.
[회전각 β(=θy) 구하기][Finding rotation angle β (=θy)]
y축 회전각 β가 작은 경우 다음과 같이 근사식을 유도할 수 있다.If the y-axis rotation angle β is small, an approximate equation can be derived as follows.
[수학식 15][Equation 15]
삼각형의 닮은꼴의 관계를 반영하면 다음과 같다.Reflecting the relationship between the similar shapes of triangles, it is as follows.
[수학식 16][Equation 16]
여기서, 카메라의 사각형 C1-C2-C3-C4는 카메라의 픽셀에 의하여 고정된 거리를 가진 윈도우일 수 있다. 직선 OL-S1는 이등변 삼각형의 닮은 꼴에 의하여 구해질 수 있다. 직선 S1-S3는 측정된 S1 좌표 및 S3 좌표에 의하여 구해질 수 있다. 또한, 직선 S1-S2는 측정된 S1 좌표 및 S2 좌표에 의하여 구해질 수 있다. 또한, 직선 S5-S6는 C3 및 C4에 각각 대응하는 S5 좌표 및 S6 좌표에 의하여 구해질 수 있다.Here, the camera's square C 1 -C 2 -C 3 -C 4 may be a window with a distance fixed by the camera's pixels. The straight line O L -S 1 can be obtained by resembling an isosceles triangle. The straight line S 1 -S 3 can be obtained from the measured S 1 coordinate and S 3 coordinate. Additionally, the straight line S 1 -S 2 can be obtained from the measured S 1 coordinate and S 2 coordinate. Additionally, the straight line S 5 -S 6 can be obtained by the S 5 coordinate and S 6 coordinate corresponding to C 3 and C 4 , respectively.
x축 회전각 γ(=φx)도 유사한 방법으로 구한다. 결국, 기울어진 2차원 스케일을 촬상하여, 2차원 스케일의 제2 회전각(φx, φy, φz)를 구할 수 있다.The x-axis rotation angle γ (=ϕx) is also obtained in a similar way. Ultimately, by imaging the tilted two-dimensional scale, the second rotation angles (ϕx, ϕy, ϕz) of the two-dimensional scale can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따른 6 자유도 위치 측정 방법이 설명된다. 즉, 6 자유도는 비전 좌표계(OV)에서 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 물체(30)의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)을 포함할 수 있다. 비전 좌표계(OV)의 물체의 기준 위치(P(x,y,z))는 비전 좌표계(OV)에서 물체의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz) 및 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φx, φz)을 사용하여 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환된다. 또한, 물체 좌표계의 가공 위치(H1)는 스케일 좌표계(OS)에서 가공 위치(H1)로 변환한다.A six-degree-of-freedom position measurement method according to an embodiment of the present invention is described. That is, the six degrees of freedom may include the reference position (P(x,y,z)) of the object and the first rotation angle (ωx, ωy, ωz) of the
도 26은 본 발명의 다른 실시예예 따른 2차원 스케일이 부착된 케리어를 이용하여 물체 가공 방법을 나타내는 흐름도이다.Figure 26 is a flowchart showing a method of processing an object using a carrier with a two-dimensional scale attached according to another embodiment of the present invention.
도 27은 케리어에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하는 제1 스케일 센서의 제1 스케일 이미지 영역과 비전 카메라가 촬상하는 비전 이미지 영역을 나타내는 평면도이다.Figure 27 is a plan view showing the first scale image area of the first scale sensor that images the two-
도 28은 제1 스케일 센서와 비전 카메라가 장착된 위치 측정 장치를 나타내는 개념도이다.Figure 28 is a conceptual diagram showing a position measurement device equipped with a first scale sensor and a vision camera.
도 26 내지 도 28을 참조하면, 6 자유도 위치 측정 방법은, 케리어에 2차원 스케일을 배치하는 단계(S31); 상기 캐리어에 물체를 위치시키고 고정하는 단계(S32); 상기 케리어에 부착된 물체를 3차원 측정기의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)을 측정하는 단계(S33); 상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φx, φz)을 측정하는 단계(S34); 3차원 측정기의 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))를 상기 제2 회전각(φx, φx, φz)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환하는 단계(S35); 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))로 변환하는 단계(S36); 상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly,Lz))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φLx,φLy,φLz)을 측정하는 단계(S37); 및 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y, H1z))로 변환하는 단계(S38);를 포함한다.26 to 28, the 6-degree-of-freedom position measurement method includes the step of placing a two-dimensional scale on the carrier (S31); Positioning and fixing an object on the carrier (S32); Measure the reference position (P(x,y,z)) of the object attached to the carrier and the first rotation angle (ωx, ωy, ωz) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the 3D measuring device. Step (S33); The origin position ( C ( C Calculating and measuring a second rotation angle (ϕx, ϕx, ϕz) of the scale coordinate system (O S ) in the first scale image (S34); The reference position (P(x,y,z)) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the 3D measuring device is changed to the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕx, ϕx, ϕz). A step of converting to a reference position (P(a,b,c)) (S35); The first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is changed to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) in the scale coordinate system (Os). Converting step (S36); Calculate the origin (L(Lx,Ly,Lz)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor that measures the two-dimensional scale. And measuring the third rotation angle (ϕ Lx , ϕ Ly , ϕ Lz) of the scale coordinate system (O S ) in the second scale image captured by the second scale sensor (S37); And the first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) of the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is processed in the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. It includes a step (S38) of converting the position H1(H1x, H1y, H1z).
다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 케리어에 2차원 스케일을 배치하고(S31), 상기 캐리어(20)에 물체(330)를 위치시키고 고정한다(S32). Again, referring to FIGS. 2 to 4, a two-dimensional scale is placed on a carrier (S31), and an object 330 is positioned and fixed on the carrier 20 (S32).
이어서, 상기 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 3차원 측정기(344)의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)을 측정한다(S33). 3차원 측정기(344)는 비전 이미지를 사용하여 x,y 위치를 측정할 수 있다. 또한, 3차원 측정기(344)는 z축 좌표를 스캔하면서, 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))의 z축 위치를 측정하거나, 이미 상기 물체의 z축 위치는 고정된 값으로 설정될 수 있다. 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)은 상기 물체(30)의 특정한 직선을 따라 상기 3차원 측정기를 스캔하거나 상기 3차원 측정기의 비전 이미지를 처리하여 상기 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)을 추출할 수 있다. 3차원 측정기(344)는 공초점 현미경 또는 z축 스캔이 가능한 비전 카메라일 수 있다. 구체적으로, z축 제1 회전각(ωz)은 비전 이미지에서 특정한 직선의 z축 회전각일 수 있다. x축 제1 회전각(ωx)는 특정한 직선의 x축 회전각일 수 있다. y축 제1 회전각(ωy)은 특정한 직선의 y축 회전각일 수 있다.Subsequently, the
상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φx, φz)을 측정한다(S34). 상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하는 것은, 이미 설정된 값을 사용하여 변환될 수 있다. The origin position ( C ( C Calculate and measure the second rotation angles (ϕx, ϕx, ϕz) of the scale coordinate system (O S ) in the first scale image (S34). The origin position ( C ( C The output can be converted using already set values.
상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φx, φz)은 도 25에서 설명한 제1 스케일과 프로젝션 평면 사이의 관계를 사용하여 측정한다. 구체적으로, z축 제2 회전각(φz)은 제1 스케일 이미지의 회전각에 의하여 구해지고, y축 제2 회전각(φy)은 제1 스케일과 프로젝션 평면 사이의 관계를 사용하여 측정한다. 또한, x축 제2 회전각(φx)은 제1 스케일과 프로젝션 평면 사이의 관계를 사용하여 측정한다.The second rotation angles (ϕx, ϕx, ϕz) of the scale coordinate system (O S ) in the first scale image are measured using the relationship between the first scale and the projection plane described in FIG. 25. Specifically, the z-axis second rotation angle (ϕz) is obtained by the rotation angle of the first scale image, and the y-axis second rotation angle (ϕy) is measured using the relationship between the first scale and the projection plane. Additionally, the x-axis second rotation angle (ϕx) is measured using the relationship between the first scale and the projection plane.
3차원 측정기의 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))를 상기 제2 회전각(φx, φx, φz)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환한다(S35). 구체적으로, 위의 좌표 변환은 x,y,z축 각각을 기준으로 회전하여 3차원 회전변환으로 확장되고, 좌표 변환식은 다음과 같이 주어진다.The reference position (P(x,y,z)) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the 3D measuring device is changed to the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕx, ϕx, ϕz). Convert to the reference position (P(a,b,c)) (S35). Specifically, the above coordinate transformation is expanded into a three-dimensional rotation transformation by rotating based on each of the x, y, and z axes, and the coordinate transformation equation is given as follows.
[수학식 1-1][Equation 1-1]
이어서, 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))로 변환한다(S36). 물체 좌표계(OT)에서 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y,h1z))는 이미 설정된 값일 수 있다.Subsequently, the first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is changed to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) of the scale coordinate system (Os). ) (S36). The first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) in the object coordinate system (O T ) may be an already set value.
구체적으로, 제1 가공 위치의 좌표 변환식은 다음과 같이 주어진다.Specifically, the coordinate conversion equation of the first machining position is given as follows.
[수학식 2-1][Equation 2-1]
여기서, 회전각(θx, θy, θz)는 상기 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)에서 상기 2차원 스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx,φy,φz)을 뺀 각도(θx=ωx-φx, θy=ωy-φy, θz=ωz-φz)로 주어진다. a는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 X축 좌표이고, b는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 Y축 좌표이다. c는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 Z축 좌표이다.Here, the rotation angle (θx, θy, θz) is the second rotation angle (ϕx, ϕy, ϕz) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) in the first rotation angle (ωx, ωy, ωz) of the object. It is given as the angle minus (θx=ωx-ϕx, θy=ωy-ϕy, θz=ωz-ϕz). a is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system ( OS ), and b is the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system ( OS ) is the Y-axis coordinate. c is the Z-axis coordinate of the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system (O S ).
h1x는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))의 X축 좌표이고, h1y는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))의 Y축 좌표이다. h1z는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))의 Z축 좌표이다.h1x is the X-axis coordinate of the first processing position (H1(h1x, h1y, h1z )) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object, and h1y is the This is the Y-axis coordinate of the first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)). h1z is the Z-axis coordinate of the first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object.
도 28을 참조하면, 위치 측정 장치(340)는, 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 촬상하여 비전 이미지를 생성하는 3차원 측정기(344); 상기 케리어(20)에 부착된 2차원 스케일(10)을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서(42); 및 상기 3차원 측정기(344)의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서(42)의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부(46)를 포함한다. Referring to FIG. 28, the
상기 데이터 처리부(46)는 상기 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)을 산출한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx,φy,φz)을 산출한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))를 상기 제2 회전각(φx,φy,φz)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환한다. 상기 데이터 처리부(46)는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y, h1z))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys, H1zs))로 변환한다.The
상기 데이터 처리부(46)는 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))를 제1 가공기(140)에 전송한다. The
물체(30)와 2차원 스케일(10)은 케리어(20)에서 서로 이격되어 고정된다(S31,S32). 상기 케리어(20)는 작업 테이블(6) 상에 배치된다. 상기 제1 스케일 센서(42)는 카메라일 수 있다. 상기 3차원 측정기(344)는 상기 물체(30)를 촬상하여 비전 이미지를 제공할 수 있다. 상기 제1 스케일 센서(42)는 상기 2차원 스케일(10)을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 제공할 수 있다. 상기 제1 스케일 센서(42)와 상기 비전 카메라(44)는 하나의 지지부(45)에 고정되어 있고 서로의 거리와 각도는 소정의 값으로 설정될 수 있다. 3차원 측정기(344)의 비전 이미지 및 상기 제1 스케일 센서(42)의 제1 스케일 이미지는 데이터 처리부(46)에 제공되어 처리된다.The
상기 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 3차원 측정기(344)로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)을 측정한다(S33). 상기 비전 이미지는 비전 좌표계(OV)를 제공할 수 있다. 상기 비전 이미지는 신호 처리되어 물체(30)의 기준 위치(P(x,y,z))를 제공할 수 있다. 또한, 상기 비전 이미지는 신호 처리되어 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)을 제공할 수 있다. z축 제1 회전각(ωz)은 비전 좌표계의 X축에서 물체의 기준 선의 회전 각도일 수 있다. x축 제1 회전각(ωx)은 비전 좌표계의 Y축에서 물체의 기준 선의 회전 각도일 수 있다. y축 제1 회전각(ωy)은 비전 좌표계의 Z축에서 물체의 기준 선의 회전 각도일 수 있다.The reference position (P(x,y,z)) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image captured by the three-
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서(142)로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly,Lz))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서(142)로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φLx,φLy,φLz)을 측정한다(S37). 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly,Lz))의 좌표는 이미 설정된 값으로 주어질 수 있다. 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φLx,φLy,φLz)은 다음과 같이 구해진다. z축 제3 회전각(φLz)은 제2 스케일 이미지의 회전각에 의하여 구해진다. 도 25를 참조하면, y축 제3 회전각(φLy)은 제2 스케일과 프로젝션 평면 사이의 관계를 사용하여 측정한다. 또한, x축 제3 회전각(φLx)은 제2 스케일과 프로젝션 평면 사이의 관계를 사용하여 측정한다.Next, referring to FIG. 7, the driving coordinate system (O L ) of the
상기 제2 스케일 센서(142)로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))을 상기 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y, H1z))로 변환한다(S38). 구체적으로, 좌표변환은 다음과 같이 주어진다.The first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) of the scale coordinate system ( OS ) of the second scale image captured by the
[수학식 3-1][Equation 3-1]
여기서, h1xs는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 X축 좌표이고, h1ys는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 Y축 좌표이다. Lx는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 X축 좌표이고, Ly는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 Y축 좌표이다. Lz는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 Z축 좌표이다.Here, h1xs is the X-axis coordinate of the first processing position (H1(h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (O S ) , and h1ys is the )) is the Y-axis coordinate. Lx is the X-axis coordinate of the origin ( L) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image, and Ly is the 1 This is the Y-axis coordinate of the origin (L) of the processing machine's driving coordinate system (O L ). Lz is the Z-axis coordinate of the origin (L) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image.
제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y, H1z))로 이동시키고 가공한다(S39). 이동부(148)는 제1 가공기(140)의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 X축 방향으로 H1x만큼 이동시키고, Y축 방향으로 H1y 만큼 이동시키고, Z축 방향으로 H1z만큼 이동시킨다. 목표 지점에 제1 가공기는 가공 공정을 수행한다. The origin L of the driving coordinate system O L of the
이어서, 제2 가공기(미도시)와 제3 스케일 카메라(미도시)는 설정된 거리와 각도로 고정된다. 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y, h2z))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2zs))로 다음과 같이 변환한다. Subsequently, the second processor (not shown) and the third scale camera (not shown) are fixed at a set distance and angle. The second processing position (H2(h2x, h2y, h2z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is changed to the second processing position (H2 (h2xs, h2ys, h2zs)) in the scale coordinate system (Os). Convert it as follows:
[수학식 4-1][Equation 4-1]
여기서, 회전각(θx, θy, θz)는 상기 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)에서 상기 2차원 스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx,φy,φz)을 뺀 각도(θx=ωx-φx, θy=ωy-φy, θz=ωz-φz)로 주어진다. a는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 X축 좌표이고, b는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 Y축 좌표이다. c는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 기준 위치(P(a,b,c))의 Z축 좌표이다.Here, the rotation angle (θx, θy, θz) is the second rotation angle (ϕx, ϕy, ϕz) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) in the first rotation angle (ωx, ωy, ωz) of the object. It is given as the angle minus (θx=ωx-ϕx, θy=ωy-ϕy, θz=ωz-ϕz). a is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system ( OS ), and b is the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system ( OS ) is the Y-axis coordinate. c is the Z-axis coordinate of the reference position (P(a,b,c)) in the scale coordinate system (O S ).
이어서, 상기 2차원 스케일을 측정하는 제3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 원점(D(Dx,Dy,Dz))을 산출하고 상기 3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제4 회전각(φDx, φDy , φDz)을 측정한다.Subsequently, the origin (D(Dx,Dy,Dz) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the third scale image captured by the third scale sensor for measuring the two-dimensional scale ) is calculated and the fourth rotation angles (ϕ Dx , ϕ Dy , ϕ Dz ) of the scale coordinate system (O S ) are measured in the third scale image captured by the 3-scale sensor.
이어서, 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2zs))을 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y, H2z))로 변환한다. 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2z))을 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y, H2z))로 변환은 다음과 같이 주어진다.Subsequently, the second processing position (H2(h2xs, h2ys, h2zs)) of the scale coordinate system (O S ) is changed to the second processing position (H2 (H2x, H2y, H2z)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine. ) is converted to The second processing position (H2(h2xs, h2ys, h2z)) of the scale coordinate system (O S ) is changed to the second processing position (H2 (H2x, H2y, H2z)) of the driving coordinate system (O L ) of the second processing machine. The transformation is given as:
[수학식 5-1][Equation 5-1]
여기서, h2xs는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2zs))의 X축 좌표이고, h2ys는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2zs))의 Y축 좌표이다. h2zs는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys, h2zs))의 Z축 좌표이다. Here , h2xs is the , h2ys, h2zs)) is the Y-axis coordinate. h2zs is the Z-axis coordinate of the second processing position (H2(h2xs, h2ys, h2zs)) of the scale coordinate system (O S ).
이어서, 제2 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(D)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y, H2z))로 이동시키고 가공한다.Subsequently, the origin (D) of the driving coordinate system ( OL ) of the second processing machine is moved to the second processing position (H2 (H2x, H2y, H2z)) of the driving coordinate system ( OL ) and processed.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법이 적용된 웨이퍼 레벨 패키징 가공 방법을 설명하는 개념도이다.Figure 29 is a conceptual diagram explaining a wafer level packaging processing method using a position measurement method according to another embodiment of the present invention.
도 29를 참조하면, 웨이퍼 레벨 패키징의 가공 방법은 (a) 케리어(20)에 2차원 스케일(10)을 배치한다. 상기 케리어(20)는 유리 케리어 기판일 수 있다. 상기 2차원 스케일(10)은 상기 케리어(20)의 하부면에 배치된다. 상기 케리어 상에 분리층(release layer, 61)이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 29, the wafer level packaging processing method (a) places a two-
이어서, (b) 상기 캐리어(20)에 물체(30)를 위치시키고 고정한다. 상기 물체(30)는 실리콘 반도체 칩일 수 있다. 상기 물체(30)는 접착층으로 동작하는 상기 분리층(61)을 통하여 고정된다. 상기 물체(30)는 픽엔플레이스 장비에 의하여 이송된 후 상기 캐리어(20)에 고정된다. 물체(30)는 복수 개일 수 있다.Next, (b) the
이어서, 상기 케리어(20)에 부착된 물체(30)를 비전 카메라(미도시)로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 측정한다.Subsequently, the reference position (P(x,y)) of the
이어서, 상기 2차원 스케일(10)을 측정하는 제1 스케일 센서(미도시)로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 측정한다.Subsequently , the origin position (C( C x ,C y )) is calculated and the second rotation angle (ϕ) of the scale coordinate system (O S ) is measured in the first scale image.
이어서, 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환한다.Subsequently, the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system ( O V ) is changed to the reference position (P(a, Convert to b)).
이어서, 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))로 변환한다. 상기 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))는 복수 개이고 비아 플러그가 배치될 위치이다.Subsequently, the first processing position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is converted to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (Os). . There are a plurality of first processing positions (H1(h1xs, h1ys)) and they are positions where via plugs will be placed.
이어서, (c) 상기 물체를 덮도록 물딩 공정을 수행하여 몰딩층(62)을 형성한다. 상기 몰딩층(62) 상에 절연층(64)을 형성한다.Next, (c) a molding layer 62 is formed by performing a coloring process to cover the object. An insulating layer 64 is formed on the molding layer 62.
이어서, (d) 상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φL)을 측정한다. 제1 가공기는 비아 플러그를 위하여 비아홀을 형성하는 레이저 드릴 장치일 수 있다.Then, (d) the origin (L(Lx,Ly) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor for measuring the two-dimensional scale ) is calculated and the third rotation angle (ϕ L ) of the scale coordinate system (O S ) is measured in the second scale image captured by the second scale sensor. The first processing machine may be a laser drill device that forms via holes for via plugs.
이어서, 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환한다. Subsequently, the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is the processing position of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. Convert to (H1(H1x, H1y)).
이어서, 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시키고 가공한다. 상기 물체가 복수 개인 경우, 물체 별로 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))에서 상기 몰딩층(62) 및 상기 절연층(64)에 레이저 드릴링을 수행하여 비아 홀(63')을 형성한다.Next, the origin (L) of the driving coordinate system ( OL ) of the first processing machine is moved to the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system ( OL ) and processed. When there are multiple objects, laser drilling is performed on the molding layer 62 and the insulating layer 64 at the first processing position (H1 (H1x, H1y)) for each object to form a via hole 63'. .
이어서, (e) 상기 비아 홀(63')을 채우는 배선(64)을 형성한다. 상기 배선은 도금 방법들이 사용된다. 상기 배선 공정은 복수회 반복될 수 있다.Next, (e) the wiring 64 is formed to fill the via hole 63'. Plating methods are used for the wiring. The wiring process may be repeated multiple times.
이어서, (f) 상기 배선에 솔더 범프(65)를 형성한다. 그리고, 상기 캐리어(20)는 제거된다.Next, (f) a solder bump 65 is formed on the wiring. Then, the
이어서, (g) 패키징된 물체(30)는 레이저 스크라이버 등에 의하여 서로 분리된다.Subsequently, (g) the packaged
2차원 스케일을 사용하여 복수의 서로 다른 공정을 진행하면, 서로 다른 공정을 수행하면서, 공정들 마다 정렬 마크를 찾는 공정을 단축할 수 있다. 또한, 공정별 정렬의 오차가 현저히 감소할 수 있다.If multiple different processes are performed using a two-dimensional scale, the process of finding alignment marks for each process can be shortened while performing different processes. Additionally, errors in alignment for each process can be significantly reduced.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.In the above, the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention as claimed in the patent claims by those skilled in the art to which the invention pertains It includes various types of embodiments that can be implemented without departing from the technical idea.
10: 2차원 스케일
20: 케리어
30: 물체10: Two-dimensional scale
20: Carrier
30: object
Claims (12)
상기 케리어에 물체를 위치시키고 고정하는 단계;
상기 케리어에 부착된 물체를 비전 카메라로 촬상한 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 측정하는 단계;
상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 제1 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 상기 제1 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각()을 측정하는 단계;
상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각()을 사용하여 상기 제1 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하는 단계;
상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 제1 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))로 변환하는 단계;
상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 제2 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 상기 제2 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각( L)을 측정하는 단계; 및
상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 제2 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환하는 단계;를 포함하고,
상기 제2 스케일 좌표계는 상기 제1 스케일 좌표계와 동일한 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.placing a two-dimensional scale on the carrier;
Positioning and securing an object on the carrier;
Measuring the reference position (P(x,y)) of the object and the first rotation angle (ω) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image captured by the vision camera of the object attached to the carrier. ;
Calculate the origin position ( C (C And the second rotation angle of the first scale coordinate system (O S ) in the first scale image ( ) measuring;
The reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) is set to the second rotation angle ( Converting to a reference position (P(a,b)) of the first scale coordinate system (O S ) using );
Converting the first processing position (H1 (h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the first scale coordinate system (Os) step;
Calculate the origin (L(Lx,Ly)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine from the second scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor that measures the two-dimensional scale. And the third rotation angle of the second scale coordinate system (O S ) in the second scale image captured by the second scale sensor ( measuring L ); and
The first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) of the second scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is the processing position of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. Converting to (H1(H1x, H1y)),
A position measurement method, characterized in that the second scale coordinate system is the same as the first scale coordinate system.
상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 이동시키고 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to claim 1,
Characterized by further comprising the step of moving the origin ( L ) of the driving coordinate system ( OL ) of the first processing machine to the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system (OL) and processing. How to measure position.
상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하는 단계는:
로 주어지고,
Cx 는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 X축 좌표이고,
Cy는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))의 Y축 좌표이고,
x는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 X축 좌표이고,
y는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))의 Y축 좌표인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to claim 1,
The reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) is changed to the reference position (P(a,b)) of the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕ). ) steps to convert to:
is given as,
C x is the X-axis coordinate of the origin position (C(C x ,C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image,
C y is the Y-axis coordinate of the origin position (C(C x ,C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image,
x is the X-axis coordinate of the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ),
A position measurement method, characterized in that y is the Y-axis coordinate of the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ).
상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))로 변환하는 단계는
로 주어지고,
회전각(θ)는 상기 물체의 제1 회전각(ω)에서 상기 2차원스케일의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 뺀 각도로 주어지고,
a는 상기 스케일 좌표계에서 기준 위치(P(a,b))의 X축 좌표이고,
b는 상기 스케일 좌표계에서 기준 위치(P(a,b))의 Y축 좌표이고,
h1x는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 X축 좌표이고,
h1y는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))의 Y축 좌표인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to clause 3,
The step of converting the first machining position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object into the machining position (H1 (h1xs, H1ys)) in the scale coordinate system (Os) is
is given as,
The rotation angle (θ) is given as the angle obtained by subtracting the second rotation angle (ϕ) of the two-dimensional scale coordinate system (O S ) from the first rotation angle (ω) of the object,
a is the X-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system,
b is the Y-axis coordinate of the reference position (P(a,b)) in the scale coordinate system,
h1x is the X-axis coordinate of the first processing position (H1 (h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object,
h1y is a position measurement method, characterized in that the Y-axis coordinate of the first processing position (H1 (h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object.
상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 제1 가공 위치(H1(H1x, H1y))로 변환하는 단계는:
h1xs는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 X축 좌표이고,
h1ys는 상기 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys))의 Y축 좌표이고,
Lx는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 X축 좌표이고,
Ly는 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L)의 Y축 좌표인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to clause 4,
The step of converting the first processing position (H1(h1xs, h1ys)) of the scale coordinate system (O S ) into the first processing position (H1 (H1x, H1y)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine is :
h1xs is the X-axis coordinate of the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (O S ),
h1ys is the Y-axis coordinate of the first processing position (H1 (h1xs, h1ys)) in the scale coordinate system (O S ),
Lx is the X-axis coordinate of the origin (L) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image,
Ly is the Y-axis coordinate of the origin ( L ) of the driving coordinate system (O L) of the first processing machine in the scale coordinate system (O S ) of the second scale image.
상기 제1 스케일 센서와 상기 비전 카메라는 설정된 거리와 각도로 고정되고,
상기 제2 스케일 센서와 상기 제1 가공기는 설정된 거리와 각도로 고정된 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to claim 1,
The first scale sensor and the vision camera are fixed at a set distance and angle,
A position measurement method, characterized in that the second scale sensor and the first processor are fixed at a set distance and angle.
제2 가공기와 제3 스케일 카메라는 설정된 거리와 각도로 고정되고,
상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제2 가공 위치(H2(h2x, h2y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))로 변환하는 단계;
상기 2차원 스케일을 측정하는 제3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 원점(D(Dx,Dy))을 산출하고 상기 제3 스케일 센서로 촬상한 제3 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제4 회전각(φD)을 측정하는 단계;
상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))을 상기 제2 가공기의 구동 좌표계(OD)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 변환하는 단계; 및
제2 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(D)을 상기 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 이동시키고 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to clause 6,
The second processor and the third scale camera are fixed at a set distance and angle,
Converting a second processing position (H2(h2x, h2y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object into a second processing position (H2 (h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (Os);
Calculate the origin (D(Dx,Dy)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the third scale image captured by the third scale sensor that measures the two-dimensional scale, Measuring a fourth rotation angle (ϕ D ) of the scale coordinate system (O S ) in the third scale image captured by the third scale sensor;
Converting a second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ) into a second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (O D ) of the second processing machine; and
Characterized in that it further comprises the step of moving the origin ( D ) of the driving coordinate system ( OL ) of the second processing machine to the second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (OL) and processing. How to measure position.
상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 제2 가공 위치(H2(H2x, H2y))로 변환하는 단계는:
h2xs는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 X축 좌표이고,
h2ys는 상기 스케일 좌표계(OS)의 제2 가공 위치(H2(h2xs, h2ys))의 Y축 좌표인 인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.According to clause 7,
The step of converting the second processing position (H2(h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ) into the second processing position (H2 (H2x, H2y)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine is :
h2xs is the X-axis coordinate of the second processing position (H2 (h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ),
h2ys is a position measurement method, characterized in that the Y-axis coordinate of the second processing position (H2 (h2xs, h2ys)) of the scale coordinate system (O S ).
상기 케리어에 부착된 2차원 스케일을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서; 및
상기 비전 카메라의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부를 포함하고,
상기 데이터 처리부는 상기 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))와 상기 물체의 제1 회전각(ω)을 산출하고,
상기 데이터 처리부는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φ)을 산출하고,
상기 데이터 처리부는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y))를 상기 제2 회전각(φ)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b))로 변환하고,
상기 데이터 처리부는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))로 변환하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.A vision camera that captures objects attached to the carrier and creates a vision image;
a first scale sensor that captures a two-dimensional scale attached to the carrier and generates a first scale image; and
Comprising a data processing unit that processes the vision image of the vision camera and the first scale image of the first scale sensor,
The data processing unit calculates a reference position (P(x,y)) of the object and a first rotation angle (ω) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image,
The data processing unit calculates the origin position (C(C x ,C y )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image and the scale coordinate system (O S ) Calculate the second rotation angle (ϕ),
The data processing unit uses the second rotation angle (ϕ) to determine the reference position (P(x,y)) of the object in the vision coordinate system (O V ) to the reference position (P ( Convert to a,b)),
The data processing unit converts the first processing position (H1(h1x, h1y)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object to the first processing position (H1 (h1xs, H1ys)) in the scale coordinate system (Os). A position measuring device characterized in that conversion.
상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys))를 제1 가공기에 전송하는 것을 특징으로 위치 측정 장치.According to clause 9,
A position measuring device, characterized in that the first processing position (H1 (h1xs, H1ys)) of the scale coordinate system (Os) is transmitted to the first processing machine.
상기 케리어에 물체를 위치시키고 고정하는 단계;
상기 케리어에 부착된 물체를 3차원 측정기의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx, ωy, ωz)을 측정하는 단계;
상기 2차원 스케일을 측정하는 제1 스케일 센서로 촬상한 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 상기 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φx, φz)을 측정하는 단계;
3차원 측정기의 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))를 상기 제2 회전각(φx, φx, φz)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환하는 단계;
상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y,h1z))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))로 변환하는 단계;
상기 2차원 스케일을 측정하는 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 원점(L(Lx,Ly,Lz))을 산출하고 상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지에서 스케일 좌표계(OS)의 제3 회전각(φLx,φLy,φLz)을 측정하는 단계; 및
상기 제2 스케일 센서로 촬상한 제2 스케일 이미지의 상기 스케일 좌표계(OS)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, h1ys, h1zs))을 상기 제1 가공기의 구동 좌표계(OL)의 가공 위치(H1(H1x, H1y, H1z))로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.placing a two-dimensional scale on the carrier;
Positioning and securing an object on the carrier;
Measure the reference position (P(x,y,z)) of the object attached to the carrier and the first rotation angle (ωx, ωy, ωz) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the 3D measuring device. steps;
The origin position ( C ( C Calculating and measuring a second rotation angle (ϕx, ϕx, ϕz) of the scale coordinate system (O S ) in the first scale image;
The reference position (P(x,y,z)) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the 3D measuring device is changed to the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕx, ϕx, ϕz). Converting to a reference position (P(a,b,c));
The first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object is changed to the first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) in the scale coordinate system (Os). converting;
Calculate the origin (L(Lx,Ly,Lz)) of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine from the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor that measures the two-dimensional scale. and measuring a third rotation angle (ϕ Lx , ϕ Ly , ϕ Lz) of the scale coordinate system (O S ) in the second scale image captured by the second scale sensor; and
The first processing position (H1 (h1xs, h1ys, h1zs)) of the scale coordinate system (O S ) of the second scale image captured by the second scale sensor is the processing position of the driving coordinate system (O L ) of the first processing machine. A position measurement method comprising: converting to (H1(H1x, H1y, H1z)).
상기 케리어에 부착된 2차원 스케일을 촬상하여 제1 스케일 이미지를 생성하는 제1 스케일 센서; 및
상기 3차원 측정기의 상기 비전 이미지와 상기 제1 스케일 센서의 상기 제1 스케일 이미지를 처리하는 데이터 처리부를 포함하고,
상기 데이터 처리부는 상기 비전 이미지의 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))와 상기 물체의 제1 회전각(ωx,ωy,ωz)을 산출하고,
상기 데이터 처리부는 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)에서 비전 좌표계(OV)의 원점 위치(C(Cx,Cy,Cz))를 산출하고 상기 제1 스케일 이미지의 스케일 좌표계(OS)의 제2 회전각(φx, φy, φz)을 산출하고,
상기 데이터 처리부는 상기 비전 좌표계(OV)에서 상기 물체의 기준 위치(P(x,y,z))를 상기 제2 회전각(φx, φy, φz)을 사용하여 상기 스케일 좌표계(OS)의 기준 위치(P(a,b,c))로 변환하고,
상기 데이터 처리부는 상기 물체의 물체 좌표계(OT)에서 가공하고자 하는 제1 가공 위치(H1(h1x, h1y,h1z ))를 상기 스케일 좌표계(Os)의 제1 가공 위치(H1(h1xs, H1ys, H1zs))로 변환하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.A three-dimensional measuring device that captures objects attached to the carrier and creates a vision image;
a first scale sensor that captures a two-dimensional scale attached to the carrier and generates a first scale image; and
Comprising a data processing unit that processes the vision image of the 3D measuring device and the first scale image of the first scale sensor,
The data processing unit calculates a reference position (P(x,y,z)) of the object and a first rotation angle (ωx,ωy,ωz) of the object in the vision coordinate system (O V ) of the vision image,
The data processing unit calculates the origin position (C(C x , C y , C z )) of the vision coordinate system (O V ) in the scale coordinate system (O S ) of the first scale image and Calculate the second rotation angle (ϕx, ϕy, ϕz) of (O S ),
The data processor uses the reference position (P(x,y,z)) of the object in the vision coordinate system (O V ) to the scale coordinate system (O S ) using the second rotation angle (ϕx, ϕy, ϕz). Convert to the reference position (P(a,b,c)),
The data processing unit sets the first processing position (H1(h1x, h1y, h1z)) to be processed in the object coordinate system (O T ) of the object to the first processing position (H1 (h1xs, H1ys, A position measuring device characterized in that conversion to H1zs)).
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