KR19990044836A - Apparatus and method for measuring an object at a selected measuring position - Google Patents
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Abstract
이미지를 처리함으로써, 선택된 측정위치에서 물체를 측정하기 위한 장치 및 방법에 있어서, 본 발명의 목적은 특히 광선투과에 적합하지 않은 경우에 높은 측정정밀도로 접근가능한 측정위치의 범위를 확장하는 것이다. 이를 위해, 물체는 물체타입들로 분할되고 조명은 서로 다른 특징을 갖는 영역들로 분할된다. 서로 다른 방사특징을 갖는 선택된 조합이 각 물체타입에 할당된다. 이 장치와 방법은 특히 반도체산업에서 기판용의 컨테이너를 측정하는데 사용된다.In an apparatus and method for measuring an object at a selected measuring position by processing an image, it is an object of the present invention to extend the range of measuring positions accessible with high measuring accuracy, particularly when not suitable for light transmission. For this purpose, the object is divided into object types and the illumination is divided into areas with different characteristics. Selected combinations with different radiation features are assigned to each object type. This apparatus and method is used to measure containers for substrates, especially in the semiconductor industry.
Description
본 발명은 측정위치를 조정하기 위해 카메라와 물체가 서로에 대하여 조정가능하며, 물체의 캐리어로서 수직이동가능하며 회전가능한 플랫폼과, 카메라와, 조명시스템에 의해 이미지를 처리함으로써 선택된 측정위치에서 물체를 측정하는 것에 관한 것이다.The present invention provides an object in which a camera and an object are adjustable relative to each other to adjust the measurement position, the platform being moved as a carrier of the object and rotated by a platform, the camera and the illumination system to process the object at a selected measurement position. It is about measuring.
집적회로의 제조에 있어서, 기판, 예를들어 반도체웨이퍼는 서로 다른 기계가공단계사이에서 각각의 기계가공장치로 수송되어야 한다. 이 것은 보통 기판용 선반에 의해 제거가능한 카셋트를 수용하거나 자체가 카셋트로서 구성된 수송컨테이너에서 이루어진다. 반도체제조에서 사용하는 중에 마모현상, 특히 형상연속성의 손실은 치수안정성에 대하여 카셋트를 주기적으로 모니터링할 필요가 있게 한다. 그렇지 않으면 기판의 취급에 필요한 과도한 허용오차에 의해 상차 및 하차(loading and unloading)공정이 위협받을 것이다. 이 것은 결국 기판의 파괴 또는 기계가공장치의 파손을 가져온다.In the manufacture of integrated circuits, substrates, for example semiconductor wafers, have to be transported to each machining device between different machining steps. This is usually done in transport containers which receive cassettes removable by the shelf for the substrate or which are themselves configured as cassettes. Abrasion phenomena, especially loss of shape continuity, during use in semiconductor manufacturing, necessitate periodic monitoring of the cassette for dimensional stability. Otherwise the loading and unloading process will be threatened by excessive tolerances required for handling the substrate. This eventually leads to the destruction of the substrate or the breakdown of the machining apparatus.
공지의 장치에 있어서, 카셋트는 수직방향으로 조정가능한 회전플랫폼상에 고정되며 적어도 하나의 CCD카메라의 전방을 지나 이동한다. 측정위치에서 투과에 의해 작용하는 광원은 카메라의 반대측의 카셋트에 인접한다. CCD카메라는 카셋트를 스캐닝하기 위한 서로 다른 좌표에서 조정가능한데, 여기서 다수의 측정위치가 카셋트를 따라서 선택될 수 있다.In known devices, the cassette is fixed on a vertically adjustable rotating platform and moves past the front of at least one CCD camera. The light source acting by transmission at the measurement position is adjacent to the cassette on the opposite side of the camera. The CCD camera is adjustable at different coordinates for scanning the cassette, where multiple measurement positions can be selected along the cassette.
새도우-캐스팅법(shadow-casting method)에 의해 동작하는 장치의 결점은, 특히 동시에 수송컨테이너인 전술한 카셋트에 관하여 용도가 한정되는 것이다. 이들 컨테이너는 일측에서만 개방되며 따라서 광선이 투과될 수 없다. 또한 카셋트내부의 측정위치는 불충분한 조명 때문에 공지의 장치가 도달할 수 없다.A drawback of the device operating by the shadow-casting method is its use, in particular with regard to the aforementioned cassette, which is a transport container at the same time. These containers are only open on one side and therefore cannot transmit light. In addition, the measurement position inside the cassette cannot be reached by known devices due to insufficient lighting.
본 발명의 목적은 특히 광선투과에 적합하지 않은 경우에 높은 정밀도로 측정을 위해 접근할 수 있는 측정위치를 확장시키는 것이다.It is an object of the present invention to extend the measuring position which is accessible for measuring with high precision, especially when not suitable for light transmission.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 측정위치를 조정하기 위해 카메라와 물체가 서로에 대하여 조정가능하며, 물체의 캐리어로서 수직이동가능하며 회전가능한 플랫폼과, 카메라와, 조명시스템을 구비하며, 이미지를 처리함으로써 선택된 측정위치에서 물체를 측정하기 위한 장치에 의해 만족된다. 조명시스템은 적어도 하나가 여러 방사특징을 갖는 영역으로 형성된 부분장치들로 구성된다. 부분장치들과 영역들의 조합은 측정할 물체에 적당하다.According to the invention, the object is provided with a platform and a rotatable platform, the camera and the illumination system, which are adjustable with respect to each other, as a carrier of the object, the camera and the object being adjustable relative to each other in order to adjust the measuring position. By means of a device for measuring an object at a selected measuring position. The lighting system consists of sub-devices formed of at least one area having several radiation characteristics. The combination of parts and areas is suitable for the object to be measured.
입사광장치로서 구성된 부분장치의 서로 다른 영역중의 제 1영역은 링방사기로서 카메라의 전방영역을 둘러싸며, 표면방사기로서 제 1영역에는 부가의 영역이 인접한다.The first area among the different areas of the partial device configured as the incident light device surrounds the front area of the camera as a ring radiator, and an additional area is adjacent to the first area as the surface radiator.
표면방사기는 그 방사방향을 조정하기 위한 수단을 갖는다.The surface thrower has means for adjusting its radial direction.
방사기는 서로 다른 파장의 방사요소들로 구성된다.The radiator consists of radiating elements of different wavelengths.
광선투과가능한 물체를 측정할 때, 광선투과장치로서 부가의 부분장치가 구성되는 것이 유리하다.When measuring a light transmissive object, it is advantageous to configure an additional partial device as the light transmitting device.
광선투과장치는 산란판이 제공된 희미한 냉각음극선관 또는 희미한 발광다이오드스트립으로 형성될 수 있다.The light transmitting device may be formed of a faint cooling cathode ray tube provided with a scattering plate or a faint light emitting diode strip.
발광다이오드스트립은 유리하게는 개별적으로 스위칭가능한 방사요소의 행들로 형성된다.The light emitting diode strip is advantageously formed in rows of individually switchable radiating elements.
또한 본 발명의 주제는 조명된 물체의 이미지를 처리하고 처리결과와 재료측정을 상호 관련시킴으로써 선택된 측정위치에서 물체를 측정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 물체는 물체타입으로 분류되고, 조명은 서로 다른 방사특징을 갖는 영역들로 분할되며, 서로 다른 방사특징을 갖는 영역들의 선택된 조합은 모든 물체타입에 할당된다.The subject of the invention also relates to a method for measuring an object at a selected measurement position by processing an image of an illuminated object and correlating the processing result with the material measurement, wherein the object is classified as an object type and the illumination is of different radiation The selected combination of regions with different radiation features, which are divided into regions with features, is assigned to all object types.
상기 상호 관련시키는 과정은 이미지의 투과도에 기초하여 실시되며, 서로 다른 영역의 조합은 이들 이미지를 기록하기 위해 사용된다.The correlating process is performed based on the transmittance of the images, and combinations of different regions are used to record these images.
유리하게는 투과도의 평가에 대조분석이 사용된다.Advantageously, a control assay is used to assess permeability.
투과도의 평가는 재현가능한 측정결과의 정도에 기초하여 실시되며, 측정결과의 재현가능한 측정의 정도를 측정하기 위해 측정결과의 범위의 최소폭이 사용될 수 있다.The evaluation of the transmittance is carried out based on the degree of reproducible measurement result, and the minimum width of the range of the measurement result can be used to measure the reproducible degree of the measurement result.
조명에 의해 생긴 측정오류를 줄이기 위해, 이미지처리에 의해 검출된 윤곽의 에지변이의 주위회색값이 막대그래프로서 나타내어지고 회색값분포의 최고점의 위치가 결정되며, 윤곽조사를 위한 이미지처리에서 필요한 스레숄드가 최고점사이에 위치하는 경우가 유리하다.In order to reduce the measurement error caused by illumination, the ambient gray value of the edge shift of the contour detected by the image processing is represented as a bar graph, the position of the highest point of the gray value distribution is determined, and the threshold required in the image processing for contour inspection is determined. Is advantageously located between peaks.
스래숄드는 최고점들의 회색값사이의 평균회색값을 취할 수 있다.The threshold may take the average gray value between the gray values of the peaks.
스레숄드를 결정할 때 웨이팅으로서 최고점의 서로 다른 진폭이 고려될 수 있다.Different amplitudes of the peak may be taken into account when determining the threshold.
도 1은 하우징에 넣어진 본 발명에 따른 장치를 나타내는 사시도.1 is a perspective view of a device according to the invention encased in a housing;
도 2는 덮개를 제거한 장치의 사시도.2 is a perspective view of the device with the cover removed;
도 3은 측정될 물체에 대한 이동시스템과 카메라를 나타내는 사시도.3 is a perspective view showing a camera and a movement system for the object to be measured;
도 4는 조명장치와 함께 카메라를 나타내는 사시도.4 is a perspective view of a camera with an illumination device;
도 5는 장치의 구성을 나타내는 블록도.5 is a block diagram showing a configuration of an apparatus.
도 6은 스레숄드를 결정하기 위한 에지변이에서의 측정윈도우의 위치를 나타내는 개략도.Fig. 6 is a schematic diagram showing the position of the measurement window at the edge shift for determining the threshold.
도 7은 에지변이주위의 회색값의 분포에 대한 막대그래프.7 is a bar graph of the distribution of gray values around edge shifts.
도 8은 에지이미지를 나타내는 그래프.8 is a graph showing an edge image.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 하우징 2 프레임1 housing 2 frames
3 케이싱 4 제어그룹3 casing 4 control group
5 키보드 6 마우스5 keyboard 6 mouse
7 모니터 8 상측커버7 Monitor 8 Top Cover
9 개구 10 물체9 openings 10 objects
12 발 13, 14 이동시스템12 foot 13, 14 mobile system
15 측정시스템 16 z-드라이브15 measuring systems 16 z-drive
17 캐비넷 18 고정부17 cabinet 18 fixings
19 경사이동부 20 어댑터19 Tilt Shifter 20 Adapter
21 턴테이블 22, 23 테이블시스템21 Turntable 22, 23 Table System
24 지지아암 25 플레이트24 Support Arm 25 Plate
26 CCD매트릭스카메라 27 광학기26 CCD Matrix Camera 27 Optics
28, 37 부분장치 29 전자부28, 37 Parts 29 Electronics
30 제어컴퓨터 31 통풍기30 Control Computer 31 Ventilator
32 링 33, 34 방사기32 ring 33, 34 thrower
35 조정수단 36 방사요소35 Adjustment means 36 Radiating elements
38 희미한 냉각음극선관 39 희미한 발광다이오드스트립38 Dim Cooling Cathode Tube 39 Dim Light Emitting Diode Strip
40 산란판 41 프로그램제어부40 Scattering Plate 41 Program Control
42 프레임그래버 43 디스플레이42 Frame Grabber 43 Display
44 통계부 45 조명제어부44 Statistics 45 Lighting Control
46 분석부 47 축방향제어기46 Analysis part 47 Axial controller
48 축방향드라이브 49 경로측정시스템48 Axial Drive 49 Path Measurement System
50 드라이브 51, 52 전원공급부50 Drive 51, 52 Power Supply
53 회로폐쇄부 54 비상키53 Circuit closure 54 Emergency key
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
필요한 청정실조건을 보장하기 위해, 도 1에 도시한 장치는 프레임(2)과 케이싱(3)으로 구성되는 하우징(1)내에 측정을 위해 사용되는 요소를 구비한다. 외부에는 키보드(5), 마우스(6) 및 모니터(7)를 갖는 제어그룹(4)만이 위치한다.In order to ensure the required clean room conditions, the apparatus shown in FIG. 1 has elements used for measurement in the housing 1 consisting of the frame 2 and the casing 3. Outside there is only a control group 4 having a keyboard 5, a mouse 6 and a monitor 7.
상측커버(8)에는 개구(9)가 형성되며, 이 개구를 통하여 측정할 물체(10)가 장치로 공급될 수 있다. 장치를 지지하는 작용을 하는 발(12)은 진동방지시스템을 구비한다. 청결과 안전의 이유 때문에, 개구(9)는 측정중에 도시하지 않은 커버후드에 의해 폐쇄되어 기계시스템으로의 접근을 방지한다.An opening 9 is formed in the upper cover 8, through which the object 10 to be measured can be supplied to the device. The foot 12, which acts to support the device, has an anti-vibration system. For reasons of cleanliness and safety, the opening 9 is closed by a cover hood (not shown) during the measurement to prevent access to the mechanical system.
서로 약간 다른 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 장치 내에는 두 개의 이동시스템(13) 및 (14)이 제공되는데, 제 1이동시스템은 물체(10)를 수직방향으로 조정하는 작용을 하며 제 2이동시스템은 측정시스템(15)을 수평방향으로 조정하는 작용을 한다.As shown in FIGS. 2 and 3, which are slightly different from each other, two moving systems 13 and 14 are provided in the apparatus, the first moving system serving to adjust the object 10 vertically. The second movement system serves to adjust the measurement system 15 in the horizontal direction.
제 1이동시스템(13)은 Z-드라이브(16)와, 장착캐비넷(17)에 의해 프레임(2)에 견고하게 연결되는 고정부(18)와, 고정부(18)에서 안내되는 경사이동부(19)를 구비한다. 이동부(19)는 물체(10)의 캐리어로서 작용하는데, 어댑터(20)가 턴테이블(21)상의 바른 결합을 보장한다. 이동부(19)의 수평다리에 고정된 턴테이블(21)에 의해, 물체(10)는 수직축(Z-Z)을 중심으로 회전될 수 있으며, 따라서 그의 모든 측면은 측정시스템(15)에 접근할 수 있다.The first moving system 13 includes a Z-drive 16, a fixed part 18 which is firmly connected to the frame 2 by the mounting cabinet 17, and an inclined moving part guided by the fixed part 18. 19). The moving part 19 acts as a carrier of the object 10, with the adapter 20 ensuring correct engagement on the turntable 21. By means of the turntable 21 fixed to the horizontal legs of the moving part 19, the object 10 can be rotated about the vertical axis ZZ, so that all sides thereof can approach the measuring system 15. .
측정시스템(15)의 수평조정용의 제 2이동시스템(14)은 드라이브와 관련된 두 개의 테이블시스템(22, 23)으로 구성되며, 이 테이블시스템은 x방향과 y방향으로의 조정을 보장한다. x방향으로 조정하기 위한 테이블시스템(22)은 장착캐비넷(17)에 연결된 지지아암(24)에 고정되어 플레이트(25)를 통해 y방향용의 테이블시스템(23)을 수용한다. 광학축(O-O)이 y방향에 평행하게 연장되는 측정시스템(15)은 CCD매트릭스카메라(26)과, 광학기(27)와, 부분장치(28, 37)로 구성되는 조명시스템으로 구성된다.The second moving system 14 for horizontal adjustment of the measuring system 15 consists of two table systems 22 and 23 associated with the drive, which ensure the adjustment in the x and y directions. The table system 22 for adjusting in the x direction is fixed to the support arm 24 connected to the mounting cabinet 17 to receive the table system 23 for the y direction through the plate 25. The measurement system 15 in which the optical axis O-O extends in parallel in the y direction is composed of an illumination system composed of a CCD matrix camera 26, an optic 27, and partial devices 28, 37.
드라이브(16)와 테이블시스템(22, 23)의 드라이브에는 각 경우에 드라이브모터와, 경로측정시스템과, 동반가이드를 갖는 드라이브스핀들이 구비된다.The drive of the drive 16 and the table systems 22 and 23 is provided in each case with a drive motor, a path measuring system and a drive spin with a companion guide.
마찬가지로 하우징내에는 전자장치(29), 제어컴퓨터(30) 및 통풍기(31)가 수용된다.Likewise, the electronic device 29, the control computer 30, and the ventilator 31 are housed in the housing.
도 4에 도시한 부분장치(28)는 입사광장치로서 구성되며, 서로 다른 방사특징을 갖는 영역들로 구성된다. 이 영역들은 방사기들이며, 그 중의 하나는 링(32)의 형상내의 카메라(26)의 광학기(27)를 둘러싼다. 본 구체예에 있어서, 링(32)내의 발광다이오드들은 4개의 그룹으로 분할되며, 서로 반대측에 위치하는 그룹에는 동일한 파장의 발광다이오드가 구비된다. 한 쌍의 그룹은의 파장을 방사하며 다른 쌍의 그룹은의 파장을 방사한다. 방사기(33, 34)는의 자외선에서 작용하는 발광다이오드를 갖는다.The partial device 28 shown in FIG. 4 is configured as an incident light device, and is composed of regions having different radiation characteristics. These areas are emitters, one of which surrounds the optics 27 of the camera 26 in the shape of the ring 32. In this embodiment, the light emitting diodes in the ring 32 are divided into four groups, and groups opposite to each other are provided with light emitting diodes of the same wavelength. A pair of groups And the other pair of groups Emits the wavelength of The radiators 33 and 34 It has a light emitting diode which acts in the ultraviolet-ray.
물론, 다른 방사특징을 갖는 다른 방사원을 사용하던지 또는 방사원의 다른 조합을 이용할 수도 있다.Of course, it is also possible to use other radiation sources with different radiation features or different combinations of radiation sources.
조명시스템의 부분장치(37)는 측정시스템(15)의 반대측의 물체(10)에 인접한 광선투과장치로서 구성된다. 광선투과장치는 광축(O-O)이 연장되는 수평면에 모든 측정위치가 균일하게 비추어지는 방식으로 하우징벽에 고정된 흐린 냉각음극선관(38) 또는 흐린 발광다이오드스트립(39)에 의해 형성된다.The partial device 37 of the illumination system is configured as a light transmitting device adjacent to the object 10 on the opposite side of the measurement system 15. The light transmitting device is formed by a dim cooling cathode ray tube 38 or a dim light emitting diode strip 39 fixed to the housing wall in such a manner that all measurement positions are uniformly illuminated on the horizontal plane on which the optical axis O-O extends.
균일한 조명을 위해, 냉각음극선관(38)에는 파장선택에 빨갛게 되는 산란판(40)에 구비된다. 서로 다른 파장의 발광다이오드가 발광아이오드스트립(39)에 행방향 및 열방향으로 줄지어 배열되는데, 발광다이오드스트립(39)의 모든 열은 별개의 스위칭온오프제어를 갖는다.For uniform illumination, the cooling cathode ray tube 38 is provided on the scattering plate 40 which becomes red in wavelength selection. Light emitting diodes of different wavelengths are arranged in a row direction and a column direction on the light emitting diode strip 39, and every column of the light emitting diode strip 39 has a separate switching on / off control.
측정될 물체의 형상, 색상 및 접근성 때문에, 그리고 장치에 대한 변경된 기술적 특징 때문에, 특히 입사광의 경우에 투과도는 재료, 형상 및 파장에 의존한다. 높은 측정정밀도를 얻기 위하여, 물체(10)는 부분장치(28, 37)와 영역의 서로 다른 조합에 의해 조명이 제공되는 물체타입으로 분류된다.Because of the shape, color and accessibility of the object to be measured, and because of the altered technical characteristics for the device, the transmission, in particular in the case of incident light, depends on the material, shape and wavelength. In order to obtain a high measurement accuracy, the object 10 is classified into an object type to which illumination is provided by different combinations of the parts 28 and 37 and the area.
적절한 상관관계 또는 대응관계가 예를 들어 학습에 의해 결정되는 데, 여기서 연속이미지의 투과도는 정해진 평가기준을 받는다. 부분장치(28, 37) 및 영역의 여러 조합은 이미지, 예를 들어 광선투과 및/또는 입사조명, 입사조명링(32) 및/또는 측면방사기(33, 34), 표면방사기(33) 및/또는 (34), 파장적색광 및/또는 자외선을 기록하는데 사용된다. 이 점에서, 이들 조합의 각각은 강도에 대하여 제어될 수 있다.Appropriate correlations or correspondences are determined by learning, for example, where the transmission of the continuous images is subject to a set of criteria. Various combinations of the partial devices 28, 37 and regions may be used for images, for example light transmission and / or incident illumination, incident illumination rings 32 and / or side radiators 33, 34, surface radiators 33 and / or Or (34), wavelength red light and / or ultraviolet light. In this regard, each of these combinations can be controlled for strength.
도 5에 도시한 본 발명에 따른 장치의 블록도에 있어서, 프로그램제어부(41)를 카메라(26), 프레임그래버(framegrabber)(42), 디스플레이(43), 통계부(44) 및 조명제어부(41)에 연결하기 위해 출력연결은 프로그램제어부(41)로부터 진행하는데, 프로그램제어부(41)를 작동시키기 위해서 동작그룹(4)이 제공된다. 프로그램부(45)는 입력측 및 출력측에서 이미지처리 및 분석부(46)와, 경로측정시스템(49)에 의해 신호를 공급받는 축방향드라이브(48)용의 축방향제어기(47)에 연결된다. 축방향드라이브(48)는 x-방향 및 y-방향으로의 테이블시스템(22, 23)용 드라이브와, z-드라이브와, 턴테이블(21)용 드라이브(50)로 분할된다. 경로측정시스템(49)은 드라이브들과 크게 대응하며 그들과 관련된다.In the block diagram of the apparatus according to the present invention shown in Fig. 5, the program controller 41 includes a camera 26, a frame grabber 42, a display 43, a statistics unit 44 and an illumination controller ( To connect to 41, the output connection proceeds from the program controller 41, in which an operation group 4 is provided to operate the program controller 41. The program unit 45 is connected to the image processing and analysis unit 46 at the input side and the output side, and to the axial controller 47 for the axial drive 48 supplied with the signal by the path measuring system 49. The axial drive 48 is divided into drives for the table systems 22 and 23 in the x- and y-directions, a z-drive and a drive 50 for the turntable 21. The path measurement system 49 corresponds largely with and relates to the drives.
또한, 카메라(26)에 연결된 프레임그래버(42)는 이미지처리 및 분석부(46)와 연결된다.In addition, the frame grabber 42 connected to the camera 26 is connected to the image processing and analysis unit 46.
조명제어부(45)는 입사광장치의 영역(32, 33, 34)과 광선투과장치의 영역(38, 39)과 연결된다. 전원공급부(51, 52)와 회로폐쇄기(53)의 접속과 비상키(54)는 명료하게 하기 위해 도시하지 않았다.The lighting controller 45 is connected to the areas 32, 33, 34 of the incident light device and the areas 38, 39 of the light transmitting device. The connection of the power supply parts 51 and 52 and the circuit breaker 53 and the emergency key 54 are not shown for clarity.
물체(10)의 측정순서와 서로 다른 방사특징에 따른 학습에 의한 물체타입과 관련된 영역(38) 또는 (39)뿐만 아니라 영역(32, 33, 34)의 조합이 데이터기록으로서 저장되는 프로그램제어부(41)는 거리데이타와 속도데이타로 구성되는 제어명령을 축방향제어기(47)에 보낸다. 축방향드라이브(48)는 경로측정시스템(49)의 도움으로 조정된 방식으로 각각의 측정위치로 이동된다.A program control unit in which the combination of the regions 32, 33, 34 as well as the regions 38 or 39 associated with the object type by learning according to the measurement order of the object 10 and the different radiation characteristics is stored as a data record ( 41 transmits a control command composed of distance data and speed data to the axial controller 47. The axial drive 48 is moved to each measuring position in a coordinated manner with the aid of the path measuring system 49.
프로그램된 위치에 도달하였을 때, 프로그램제어부(41)에 전달된 축방향제어기(47)의 동기신호는 독출펄스를 일으킨다. 파장조정 및 강도조정을 포함한 물체타입과 관련된 조명장치(28)의 영역들의 조합에 의해, CCD카메라(26)에 의해 기록된 이미지가 프레임그래버(42)를 통해 이미지처리 및 분석부(46)에 이용가능하게 만들어진다. 프로그램제어부(41)와 조명제어부(45)는 조명시스템의 조정을 대신한다.When the programmed position is reached, the synchronization signal of the axial controller 47 transmitted to the program controller 41 generates a read pulse. By the combination of the areas of the illumination device 28 related to the object type, including the wavelength adjustment and the intensity adjustment, the image recorded by the CCD camera 26 is transmitted to the image processing and analysis section 46 through the frame grabber 42. Is made available. The program controller 41 and the lighting controller 45 replace the adjustment of the lighting system.
이미지처리 및 분석부(46)는 이동시스템(13, 14)의 좌표시스템과 일정관계에 있는 측정된 윤곽 및 형상요소(원, 직선, 코너)의 좌표를 전달한다.The image processing and analysis unit 46 transmits the coordinates of the measured contours and shape elements (circles, straight lines, corners) in constant relation with the coordinate systems of the moving systems 13 and 14.
사각형의 축방향으로 평행한 측정윈도우가 원의 측정에 사용되는데, 내측대조샘플링은 외측대조샘플링과 구별된다. 이 구별은 투명한 물체재료에서의 광반사 또는 광전도에 기인하여 원형윤곽주위에서 간섭이 생길 때 특히 중요하다.A rectangular axially parallel measurement window is used for the measurement of the circle, with the inner control sampling being distinct from the outer control sampling. This distinction is particularly important when interference occurs around circular contours due to light reflection or photoconductivity in transparent object materials.
또한 직선윤곽을 측정하기 위해 사각형의 축방향으로 평행한 측정윈도우내에서 샘플링하는 것도 가능하다. 그러나, 어떤 방식으로 배향된 측정라인에서의 개시점의 조사도 역시 에지변이(edge transition)의 차수를 지정함으로써 실시될 수 있는데, 사각형측정윈도우가 대응하여 회전한다.It is also possible to sample in a measurement window parallel to the axial direction of the rectangle to measure the linear contour. However, examination of the starting point in the measuring line oriented in some way can also be carried out by specifying the order of the edge transition, in which the rectangular measuring window rotates correspondingly.
코너측정에 있어서, 교차부가 조사된 측정점을 형성하는 두 개의 직선윤곽편의 회귀선이 사각형의 축방향으로 평행한 측정윈도우를 사용할 때 소정의 윤곽으로부터 계산된다. 마찬가지로 보다 복잡한 윤곽이 사각형의 축방향으로 평행한 측정윈도우로 처리될 수 있는데, 그 평가는 상기 윤곽에 맞도록 실시되어야 한다.In the corner measurement, the regression line of the two straight contour pieces forming the measuring point at which the intersection is irradiated is calculated from a predetermined contour when using the measurement window parallel to the axial direction of the rectangle. Similarly, more complex contours can be processed with the measurement windows parallel to the axial direction of the rectangle, the evaluation of which must be carried out to fit the contours.
기준치로부터의 편차를 결정하기 위해 소정의 좌표가 이동시스템(13, 14)의 공간좌표와 함께 통계부(44)에 전달된다. 이 편차는 경향추적을 위해 디스플레이되고 저장될 수 있다. 이 때 물체(10)의 관련형상치수가 소정의 데이터로부터의 계산에 의해 결정될 수 있다.Predetermined coordinates are sent to the statistics section 44 along with the spatial coordinates of the moving systems 13 and 14 to determine deviations from the reference values. This deviation can be displayed and stored for trend tracking. At this time, the relevant shape dimension of the object 10 can be determined by calculation from predetermined data.
파장 및 강도를 포함한 영역(32, 33, 34)과 영역(38) 또는 (39)의 서로 다른 조합의 상관관계의 형태로의 조명시스템의 서로 다른 물체타입에 대한 최적의 조정은 모든 이미지기록에서 점검되는데, 여기서 기준이미지와의 대조비교는 기록된 이미지에 대한 이미지처리 및 분석부(46)에서 실시된다.Optimal adjustments to the different object types of the illumination system in the form of a correlation of different combinations of regions 32, 33, 34, including wavelength and intensity, and regions 38 or 39, are found in all image records. In this case, the comparison with the reference image is performed in the image processing and analysis section 46 for the recorded image.
기준이미지는 실제측정공정보다 앞서는 학습위상으로 생긴다. 서로 다른 조명조합을 테스트하기 위하여 프로그램부(41)와 조명제어부(45)에 의해 각각의 물체타입의 물체상의 모든 관련측정점에 대하여 조명프로그램이 개시된다. 이미지선택은 대조도 및 광도에 따른 투과도의 직접평가에 의해 또는 대조처리기능에 의한 평가에 의해 모니터(7)를 통해 실시될 수 있다. 선택된 이미지에 속하는 조명변수는 측정에 사용하기 위해 프로그램제어부(41)에서 인계된다.The reference image is created as a learning phase ahead of the actual measurement process. In order to test different lighting combinations, the lighting program is started by the program section 41 and the lighting control section 45 for all relevant measurement points on the object of each object type. Image selection can be carried out via the monitor 7 by direct evaluation of the transmittance according to contrast and luminous intensity or by evaluation by the contrast processing function. The illumination variable belonging to the selected image is taken over by the program controller 41 for use in the measurement.
조명시스템의 조정의 평가는 또한 서로 다른 조명장치의 여러 이미지에서의 윤관의 검출 후에 측정결과의 편차의 범위의 최소폭이 결정되도록 실시될 수도 있다. 또한 당업자에게 친숙한 기준도 적용가능하다.The evaluation of the adjustment of the illumination system may also be carried out such that the minimum width of the range of deviation of the measurement result is determined after detection of the limbus in several images of different illumination devices. Standards familiar to those skilled in the art are also applicable.
만일 조명조정을 점검할 때 기준치로부터의 큰 편차가 결정된다면, 조명시스템의 조정은 실제 대조치 및 기준대조치가 서로 일치할 때까지 프로그램제어부(41)와 조명제어부(45)에 의해 보정된다.If a large deviation from the reference value is determined when checking the illumination adjustment, the adjustment of the illumination system is corrected by the program controller 41 and the illumination controller 45 until the actual control value and the reference reference value coincide with each other.
기준치로부터의 작은 편차의 경우, 측정윈도우로 윤곽검출을 위해 이미지처리하는데 사용되며 그리고 적합한 질의 물체로부터 동일한 방식으로 학습된 스레숄드가 조절된다.In the case of small deviations from the reference value, the measurement window is used to image the contour for detection and the threshold learned in the same way from a suitable query object is adjusted.
도 6 내지 도 8에 따르면, 측정윈도우(55)는 회색값의 차에 의해 결정된 명암변이(56)에 놓여진다. 측정윈도우내에서, 변이주위의 회색값분포가 이어서 막대그래프로 도시되며, 최고점(57, 58)의 위치가 결정된다. 윤곽조사를 위한 스레숄드(59)가 최고점(57, 58)의 회색값사이의 평균치(m)에서 유리하게 설정된다. 물론, 웨이팅(weigting)에 의해 스레숄드를 결정하는데 그 외의 조건, 예를들어 최고점(57, 58)의 서로 다른 진폭이 고려될 수 있다. 이 때 에지이미지에서의 에지위치(k)는 스레숄드(59)에 의해 결정될 수 있다.6 to 8, the measurement window 55 is placed in the contrast variation 56 determined by the difference in gray values. Within the measurement window, the gray value distribution around the variation is then shown by a bar graph, and the positions of the peaks 57 and 58 are determined. The threshold 59 for contour inspection is advantageously set at the mean value m between the gray values of the peaks 57, 58. Of course, other conditions, e.g., different amplitudes of the peaks 57, 58 may be considered in determining the threshold by weighting. At this time, the edge position k in the edge image may be determined by the threshold 59.
이렇게 진행함으로써, 반사 또는 외부의 입사광에 의해 발생한 조명조건의 변화가 보상될 수 있으며, 조명에 의해 생긴 측정오류가 줄어들 수 있다.By proceeding in this way, changes in the illumination conditions caused by reflection or external incident light can be compensated, and measurement errors caused by illumination can be reduced.
이와 같이 본 발명에 의해 특히 광선투과에 적합하지 않은 경우에 높은 정밀도로 측정을 위해 접근할 수 있는 측정위치를 확장시킬 수 있는 등의 유용한 효과를 얻을 수 있다.Thus, the present invention can obtain useful effects, such as extending the measuring position accessible for measurement with high precision, especially when it is not suitable for light transmission.
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