KR20230101744A - 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법 - Google Patents

스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법에 관한 것이다. 본 발명의 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템은 일측에 제1 마크가 표시되고, 제2 마크가 표시된 대상체가 로딩되는 스테이지; 상기 대상체가 로딩된 상기 스테이지를 검사 영역으로 이송시키는 이송부; 상기 검사 영역으로 이송된 상기 스테이지를 촬영하여 상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 포함하는 제1 영상 이미지를 획득하는 비전 카메라부; 상기 스테이지 상에 설치되고, 상기 스테이지의 위치를 보정하는 보정 제어부; 상기 제1 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제1 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제2 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부; 상기 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 상기 제1 위치 정보와 상기 기준 위치 정보 간의 제1 차이 값을 산출하는 위치 차이 산출부; 상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치가 보정되도록 상기 위치 보정부를 제어하는 보정 제어부를 포함할 수 있다.

Description

스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법{Vision alignment system using stage mark and smart vision alignment method using thereof}
본 발명은 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스테이지에 마크를 형성함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체나 디스플레이 등의 각종 제조장치 및 생산설비에 있어서, 예를 들면, 머신 비전(Machine Vision) 등과 같이, 기존에 사람이 직접 눈으로 보고 불량 여부를 판단하던 것을 대신하여 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 불량여부를 자동으로 판단하는 것에 의해 생산성 및 정확성을 높이고 불량률을 낮출 수 있도록 구성되는 비전 시스템이 널리 이용되고 있다.
또한, 비전 시스템을 사용하기 위하여는 카메라와 스테이지(stage)를 정확한 위치에 정렬(align)하고 이동시에도 지정된 위치에 정확히 도달하도록 하기 위해 캘리브레이션(calibration) 및 보정작업이 필수적이며, 이를 위해, 비전 얼라인먼트(Vision Alignment) 시스템이 적용되고 있다.
더 상세하게는, 종래, 캘리브레이션 작업은, 일반적으로, 예를들면, 캘리브레이션 시트(Calibration Sheet)나 인식마크(Fiducial Mark)가 표시된 패널(Panel)을 이용하여 이루어지며, 그로 인해, 캘리브레이션 작업을 수행하기 전에 캘리브레이션 시트나 패널을 미리 준비하여야 하는 번거로움이 있었다.
아울러, 종래기술의 캘리브레이션 방법들은, 캘리브레이션 작업에 소요되는 시간 이외에 캘리브레이션 시트 및 인식마크 패널의 설치와 이동 및 제거 등에도 시간이 소모되므로, 전체적인 작업시간이 그만큼 길어지게 되는 문제도 있 었다.
더욱이, 상기한 바와 같이 캘리브레이션 작업에 소모되는 시간이 길 어질수록 그만큼 제품 하나를 생산하는데 필요한 시간을 의미하는 택트 타임(Tact Time)이 증가하게 되는 문제도 있었다.
따라서 상기한 바와 같이 별도의 캘리브레이션 시트나 인식마크 패 널을 이용함으로 인해 준비물의 번거로움과 전체적인 작업시간이 증가하게 되는 한 계가 있었던 종래기술의 비전 얼라인먼트 시스템 및 캘리브레이션 방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 별도의 준비물이 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으 로 신속, 정확하게 캘리브레이션 작업이 이루어질 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 캘리브레이션 방법 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-2260620호 (2021.06.07.) 한국 공개특허공보 제10-2019-0053457호 (2019.05.20.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 캘리브레이션 시트(Calibration Sheet)나 인식마크(Fiducial Mark)가 표시된 패널(Panel)을 이용하여 얼라인먼트 작업 이 이루어지도록 구성됨으로 인해 얼라인먼트 작업 전에 시트나 패널을 미리 준 비하여야 하는 번거로움이 있고, 시트 및 패널의 설치와 제거에 시간이 소모되어 전체적인 작업시간이 길어지게 되며, 그로 인해 공정이 지연되어 택트 타임(Tact Time)이 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 비전 얼라인먼트 시스템의 문제점을 해결하기 위해, 별도의 인식마크(Fiducial Mark) 패널이 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 신속하고 정확하게 얼라인먼트 작업을 수행할 수 있도록 구성되는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 비전 얼라인먼트 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 상기한 바와 같이 얼라인먼트 작업을 위해 별도의 얼라이먼트 시트나 인식마크 패널을 미리 준비하여야 하는 번거로움이 있고 작업시간이 길어짐으로 인해 택트 타임(Tact Time)이 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 비전 얼라인먼트 시스템의 문제 점을 해결하기 위해, 스테이지에 피듀셜 마크(Fiducial Mark)를 추가하고, 스테이지 마크를 이용하여 스테이지의 동작을 확인할 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 인식마크 패널이 없어도 스테이지에 표시된 마크를 통해 얼라인먼트 작업의 진행이 가능해지며, 그것에 의해, 얼라인먼트 작업을 위한 준비 물에 대한 번거로움 및 작업시간을 단축하여 생산성 향상에 기여할 수 있도록 구성되는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 이를 이용한 비전 얼라인먼트 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템은, 일측에 제1 마크가 표시되고, 제2 마크가 표시된 대상체가 로딩되는 스테이지; 상기 대상체가 로딩된 상기 스테이지를 검사 영역으로 이송시키는 이송부; 상기 검사 영역으로 이송된 상기 스테이지를 촬영하여 상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 포함하는 제1 영상 이미지를 획득하는 비전 카메라부; 상기 스테이지 상에 설치되고, 상기 스테이지의 위치를 보정하는 위치 보정부; 상기 제1 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제1 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제2 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부; 상기 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 상기 제1 위치 정보와 상기 기준 위치 정보 간의 제1 차이 값을 산출하는 위치 차이 산출부; 및상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치가 보정되도록 상기 위치 보정부를 제어하는 보정 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비전 얼라인먼트 방법은 제1 마크가 표시된 스테이지 상에 제2 마크가 표시된 대상체를 로딩시키는 단계; 상기 대상체가 로딩된 상기 스테이지를 검사 영역으로 이송시키는 단계; 상기 검사 영역으로 이송된 상기 스테이지의 상기 제1 마크와 상기 대상체의 상기 제2 마크를 촬영하여 제1 영상 이미지를 획득하는 단계; 상기 제1 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제1 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제2 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 상기 제1 위치 정보와 상기 기준 위치 정보 간의 제1 차이 값을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 스테이지에 피듀셜 마크(Fiducial Mark)를 추가하고 스테이지 마크를 이용하여 스테이지의 동작을 확인할 수 있도록 구성되는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템이 제공됨으로써, 별도의 인식마크 패널이 필요 없이 스테이지에 표시된 인식마크를 통해 얼라인먼트 작업의 진행이 가능해지며, 그것에 의해, 얼라인먼트 작업을 위한 준비물에 대한 번거로움 및 작업시 간을 단축하여 생산성 향상에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 별도의 마크 패널이 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 신속하고 정확하게 얼라인먼트 작업을 수행할 수 있도록 구성되는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템 및 방법이 제공됨으로써, 얼라인먼트 시트나 마크가 표시된 패널을 이용하여 얼라인먼트 작업이 이루어지도록 구성됨으로 인해 얼라인먼트 작업 전에 시트나 패널을 미리 준비하여야 하는 번거로움이 있고, 시트 및 패널의 설치와 제거에 시간이 소모되어 전체적인 작업시간이 길어지게 되며, 그로 인해 공정이 지연되어 택트 타임(Tact Time)이 증가하게 되는 한계가 있었던 종래기술의 비전 얼라인먼트 시스템의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전 얼라인먼트 시스템을 나타낸 개략도들이다.
도 3은 도 1의 비전 얼라인먼트 시스템을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1의 비전 얼라인먼트 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5은 도 1의 비전 카메라부에서 획득한 제2 영상 이미지를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 비전 카메라부에서 획득한 제1 영상 이미지의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 개념 및 이에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 다른 비전 얼라인먼트 시스템을 나타낸 개략도들이다. 도 3은 도 1의 비전 얼라인먼트 시스템을 설명하기 위한 평면도이다. 도 4는 도 1의 비전 얼라인먼트 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 5은 도 1의 비전 카메라부에서 획득한 제2 영상 이미지를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 1의 비전 카메라부에서 획득한 제1 영상 이미지의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전 얼라인먼트 시스템(10)은 별도의 인식 마크 별도의 인식마크(Fiducial Mark) 패널이 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 신속하고 정확하게 비전 얼라인먼트 작업을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 비전 얼라인먼트 시스템(10)은 스테이지(100), 이송부(300), 비전 카메라부(200) 위치 보정부(400) 및 컨트롤부를 포함할 수 있다. 비전 얼라인먼트 시스템(10)은 데이터 베이스부(600)를 더 포함할 수 있다.
스테이지(100)에는 대상체(O)가 로딩될 수 있다. 실시 예에서, 대상체(O)는 핸드폰 부품인 디스플레이 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 스테이지(100)는 평면적 관점에서 직사각형인 플레이트 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스테이지(100)는 일측에 제1 마크(M1)가 표시될 수 있다. 실시 예에서, 제1 마크(M1)는 스테이지(100)의 일측면에서 타측면을 향해 함몰된 마크 홈 및 마크 홈을 충진하는 도료로 채워질 수 있다. 도료는 스테이지(100)의 색상과 보색관계에 있을 수 있다. 이에 따라, 후술할 컨트롤러부(500)는 영상 이미지에 포함된 제1 마크(M1)를 용이하게 식별할 수 있다.
예를 들면, 스테이지(100)는 대상체(O)가 로딩되는 일측면 상에 한 쌍의 제1 마크들(M1)이 표시될 수 있다. 한 쌍의 제1 마크들(M1)은 대상체(O)를 사이에 두로 서로 이격될 수 있다.
실시 예에서, 제1 마크들(M1)은 스테이지(100)의 중심을 지나가면서 스테이지(100)의 길이 방향과 평행한 중심선을 기준으로 서로 대칭되도록 위치될 수 있다. 실시 예에서, 중심선은 Y축 방향과 평행할 수 있다. 실시 예에서, 제1 마크들(M1) 각각은 “ㄱ” 자 형상으로 형성될 수 있으나, 이와 달리, 십자가, 리본 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
대상체(O)는 일측에 적어도 하나의 제2 마크(M2)가 표시될 수 있다. 실시 예에서, 대상체(O)는 한 쌍의 제2 마크들(M2)을 포함할 수 있다. 제2 마크들(M2) 각각은 제1 마크들(M1) 각각와 인접하게 위치될 수 있다.
제2 마크(M2)는 제1 마트와 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 실시 예에서, 제2 마크(M2)는 십자가 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이송부(300)는 스테이지(100)를 이송시킬 수 있다. 이송부(300)는 가이드 레일과 리니어 모터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이송부(300)는 가이드 레일을 따라 스테이지(100)를 검사 영역(IA)으로 이송시킬 수 있다. 검사 영역(IA)은 비전 카메라부(200)가 스테이지(100)와 대상체(O)를 촬영하는 영역 중 하나일 수 있다.
위치 보정부(400)는 스테이지(100) 상에 설치될 수 있다. 위치 보정부(400)는 스테이지(100)의 위치를 보정시킬 수 있다. 예를 들면, 위치 보정부(400)는 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향으로 스테이지(100)를 미세 이동시킬 수 있다. 또한, 위치 보정부(400)는 스테이지(100)를 스테이지(100)의 중심을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 위치 보정부(400) 스테이지(100)의 위치를 보정시킬 수 있다. 위치 보정부(400)가 스테이지(100)의 위치를 보정함에 따라, 스테이지(100) 상의 대상체(O)의 위치도 정렬될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 위치 보정부(400)는 복수의 구형 볼들과 볼들을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다. 구형 볼들은 스테이지(100) 내에 설치될 수 있다. 스테이지(100)는 로딩된 대상체(O)와 내장된 구형 볼들이 서로 접촉될 수 있도록 구형 볼들을 외부로 노출시키는 노출 홀들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(100) 내에 설치된 구형 볼들이 대상체(O)와 접촉할 수 있다. 실시 예에서, 구형 볼들은 스테이지(100)의 중심선을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 이와 달리, 구형 볼들은 격자 패턴으로 배열될 수 있다.
구동부는 구형 볼들 각각과 접촉하는 복수의 롤러들과 롤러들을 회전시키는 모터들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 모터가 롤러들을 회전시킴에 따라, 구형 볼들을 회전시킬 수 있다. 이처럼 구동부가 구형 볼들을 회전시킴에 따라 대상체(O)의 위치가 X-Y 평면 상에서 미세하게 이동될 수 있다. 즉, 위치 보정부(400)는 대상체(O)의 위치를 보정할 수 있다.
비전 카메라부(200)는 스테이지(100)를 촬영할 수 있다. 실시 예에서, 비전 카메라부(200)는 검사 영역(IA)으로 이송된 스테이지(100)를 촬영할 수 있다. 이에 따라, 비전 카메라부(200)는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)를 포함하는 제1 영상 이미지를 획득할 수 있다. 이와 달리, 비전 카메라부(200)는 이송 중인 스테이지(100)를 촬영하여 영상 이미지를 획득할 수 있다.
비전 카메라부(200)는 대상체(O)가 로딩된 스테이지(100)를 검사 영역(IA)으로 이송시키기 전에 스테이지(100)를 촬영할 수 있다. 이에 따라, 비전 카메라부(200)는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)를 포함하는 제2 영상 이미지를 획득할 수 있다.
비전 카메라부(200)는 스테이지(100)를 기준으로 좌우 방향으로 각각 위치된 한 쌍 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 포함할 수 있다. CCD 카메라에는 ND(Neutral Density)필터(미도시)를 장착하는 것이 바람직하다. ND필터를 장착하면 반사광을 줄일 수 있기 때문에 보다 정확한 영상 정보를 확보할 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에서, 비전 카메라부(200)는 CCD 카메라 외의 다른 카메라를 포함할 수 있다. 비전 카메라부(200)는 획득한 영상 이미지들을 컨트롤러부(500) 및/또는 데이터 베이스부(600)로 전송할 수 있다.
컨트롤러부(500)는 이송부(300), 위치 보정부(400), 비전 카메라부(200) 등을 제어할 수 있다. 컨트롤러부(500)는 비전 카메라부(200) 및/또는 데이터 베이스부(600)에서 전송된 정보들을 이용하여 이송부(300), 위치 정보부 등을 제어할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러부(500)는 스테이지(100) 및/또는 대상체(O)의 위치를 보정할 수 있다. 컨트롤러부(500)는 CPU, 마이크로프로세서, PC 등일 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러부(500)는 위치 정보 획득부(510), 위치 차이 산출부(520) 및 보정 제어부(530)를 포함할 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는, 제1 영상 이미지를 이용하에 제1 마크(M1)의 제1 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보 획득부(510)는 제1 영상 이미지를 이용하여 제2 마크(M2)의 제2 위치 정보를 획득할 수 있다
위치 정보 획득부(510)는 제2 영상 이미지를 이용하여 제1 마크(M1)의 제3 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보 획득부(510)는 제2 영상 이미지를 이용하여 제2 마크(M2)의 제4 위치 정보를 획득할 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제1 영상 이미지를 X-Y 좌표계로 매핑할 수 있다. 이에 따라, 위치 정보 획득부(510)는 제1 위치 정보, 제2 위치 정보, 제3 위치 정보 및 제4 위치 정보를 X, Y 좌표로 표현할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 영상 이미지에는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)가 포함될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 영상 이미지는 대상체(O)가 로딩된 스테이지(100)가 검사 영역(IA)으로 이송되기 전에 비전 카메라부(200)가 촬영한 영상 이미지일 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제1 마크(M1)의 기준점(G1)에 대한 제3 위치 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서, 제1 마크(M1)의 기준점(G1)은 “ㄱ”자 형상의 연결 점일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 위치 정보는 (X3, Y3)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제3 위치 정보는 (0, 0)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다.
제3 위치 정보는 후술할 기준 위치 정보로 설정될 수 있다. 이에 따라, 기준 위치 정보는 제3 위치 정보를 포함할 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제2 마크(M2)의 기준점(G2)에 대한 제4 위치 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서, 제2 마크(M2)의 기준점(G2)은 십자가 형상의 중심 점일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 위치 정보는 (X4, Y4)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제4 위치 정보는 (5, -2)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 영상 이미지에는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)가 포함할 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 영상 이미지는 검사 영역(IA)으로 이송된 스테이지(100)를 촬영한 영상 이미지일 수 있다.
제1 영상 이미지의 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)의 위치는 제2 영상 이미지의 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)의 위치와 상이할 수 있다. 이는 스테이지(100)가 이송부(300)에 의해 이송될 될 때, 발행하는 진동에 의해 스테이지(100)에 로딩된 대상체(O)가 움직일 수 있다. 이에 따라, 스테이지(100)에 로딩된 대상체(O)의 제2 마크(M2)의 위치가 변동될 수 있다. 즉, 스테이지(100)에 로딩된 대상체(O)의 제2 마크(M2)의 위치가 변동된 상태로 촬영됨으로 인해 오차가 발생할 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제1 마크(M1)의 기준점(G1)에 대한 제1 위치 정보를 획득할 수 있다. 제1 마크(M1)의 기준점(G1)은 제3 위치 정보를 획득할 때, 사용되는 기준점(G1)과 동일할 수 있다. 제1 위치 정보는 (X1, Y1)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제1 위치 정보는 (0,10)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다.
위치 획득부는 제2 마크(M2)의 기준점(G2)에 대한 제2 위치 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서, 제2 마크(M2)의 기준 점은 제4 위치 정보를 획득할 때 사용되는 기준점(G2)과 동일할 수 있다. 제2 위치 정보는 (X2, Y2)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제2 위치 정보는 (5, 8)의 X, Y 좌표를 포함할 수 있다.
위치 차이 산출부(520)는 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 제1 위치 정보와 기준 위치 정보 간의 차이 값을 연산하여 제1 차이 값을 산출할 수 있다.
실시 예에서, 기준 위치 정보는 제3 위치 정보일 수 있다. 위치 차이 산출부(520)는 제1 위치 정보와 기준 위치 정보(제3 위치 정보)가 상이한지를 판단할 수 있다. 위치 차이 산출부(520)는 제1 위치 정보와 제3 위치 정보가 상이한 경우, (X3, Y3)의 좌표 값에서 (X1, Y1)의 좌표 값을 뺄 수 있다. 이에 따라, 위치 차이 산출부(520)는 제1 차이 값을 산출할 수 있다. 예를 들면, 제1 차이 값은 (0, -10)의 X, Y 좌표 값을 포함할 수 있다.
보정 제어부(530)는 제1 차이 값을 이용하여 대상체(O)의 위치가 보정되도록 위치 보정부(400)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 보정 제어부(530)는 제1 차이 값만큼 스테이지(100)가 이동되도록 위치 보정부(400)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(100)는 (0, -10)의 X, Y 좌표만큼 이동할 수 있다. 즉, 제2 마크(M2)의 위치가 (0, -10)의 X, Y 좌표만큼 이동하여, 대상체(O)의 위치가 보정될 수 있다.
이처럼, 스테이지(100)의 이동시나 이동 후에 진동이나 흔들림에 의해 스테이지(100)에 로딩된 대상체(O)의 제2 마크(M2)의 위치가 변동되더라도 스케이지에 표시된 제1 마크(M1)의 위치는 항상 같은 위치에 있으므로, 이를 이용하여 스테이지(100)의 제1 마크(M1)의 변동된 위치만큼 오프셋(offset)을 적용하여 대상체(O)의 위치를 보정하는 것에 의해 실시간으로 대상체(O)의 정확한 위치의 측정을 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 보정 제어부(530)는 제1 차이 값이 기 설정된 오차 범위 내인지를 판단할 수 있다. 보정 제어부(530)는 제1 차이 값이 오차 범위를 벗어나는 경우, 제1 차이 값을 이용하여 대상체(O)의 취이가 보정되도록 위치 보정부(400)를 제어할 수 있다. 이는 스테이지(100)의 위치 변동이 미세하다면 대상체(O)의 조립에 큰 영향을 미치지 않을 수 있기 때문이다.
데이터 베이스부(600)는 비전 카메라부(200)에서 촬영한 제1 영상 이미지, 제2 영상 이미지 등의 영상 이미지들을 저장할 수 있다. 또한 데이터 베이스부(600)는 위치 정보 획득부(510)에서 획득한 제1 내지 제4 위치 정보들을 저장할 수 있다. 데이터 베이스부(600)는 제3 위치 정보를 기준 위치 정보로 설정하여 저장할 수 있다. 데이터 베이스부(600)는 오차 범위 정보 등 컨트롤러부(500)에서 이용하는 설정 정보 등을 저장할 수 있다. 이에 따라, 데이터 베이스부(600)는 컨트롤러부(500)에 각종 기준 정보, 영상 이미지 등을 제공할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비전 얼라인먼트 시스템을 이용한 비전 얼라인먼트 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비전 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지(100) 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 방법은 대상체(O)를 로딩시키는 단계, 스테이지(100)를 검사 영역(IA)으로 이송시키는 단계, 제1 영상 이미지를 획득하는 단계, 제1 위치 정보와 제2 위치 정보를 획득하는 단계, 제1 차이 값을 산출하는 단계, 및 대상체(O)의 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
로딩 로봇은 제2 마크(M2)가 표시된 대상체(O)를 픽업하여 제1 마크(M1)가 표시된 스테이지(100) 상에 로딩시킬 수 있다(S100). 로딩 로봇은 기 설정된 위치에 정확하게 대상체(O)를 스테이지(100)에 로딩할 수 있다. 또한, 로딩 로봇은 대상체(O)가 제1 마크(M1)를 덮지 않도록 스테이지(100) 상에 로딩시킬 수 있다.
비전 카메라부(200)는 스테이지(100)가 검사 영역(IA)으로 이송되기 전에 스테이지(100)의 제1 마크(M1)와 대상체(O)의 제2 마크(M2)를 촬영하여 제2 영상 이미지를 획득할 수 있다(S150). 제2 영상 이미지에는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)가 표시될 수 있다. 획득된 제2 영상 이미지는 컨트롤러부(500) 및/또는 데이터 베이스부(600)로 전송될 수 있다.
이송부(300)는 대상체(O)가 로딩된 스테이지(100)를 검사 영역(IA)으로 이송시킬 수 있다(S200). 이에 따라, 대상체(O)는 검사 영역(IA)에 도달할 수 있다. 이송부(300)가 스테이지(100)를 이동하는 과정에서 진동이나 흔들림이 스테이지(100)에 전달될 수 있다. 이에 따라, 스테이지(100)에 로딩된 대상체(O)가 진동 등에 의해 위치가 변동될 수 있다.
대상체(O)의 위치가 변동된 상태에서 제품 조립 공정에 공급될 때, 조립 불량 등에 의해 제품의 불량을 야기할 수 있다. 이에 따라, 대상체(O)의 위치를 보정할 필요가 있다.
비전 카메라부(200)는 검사 영역(IA)으로 이송된 스테이지(100)의 제1 마크(M1)와 대상체(O)의 제2 마크(M2)를 촬영하여 제1 영상 이미지를 획득할 수 있다(S300). 획득된 제1 영상 이미지는 컨트롤러부(500) 및/또는 데이터 베이스부(600)로 전송될 수 있다. 제1 영상 이미지에는 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)가 표시될 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제1 영상 이미지를 이용하여 제1 마크(M1)의 제1 위치 정보 및 제2 마트의 제2 위치 정보를 획득할 수 있다(S400). 제1 위치 정보와 제2 위치 정보는 제1 영상 이미지에 표시된 제1 마크(M1)와 제2 마크(M2)의 위치 정보일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 위치 정보는 (X1, Y1)의 X, Y 좌표 값을 포함하고, 제2 위치 정보는 (X2, Y2)의 X, Y 좌표 값을 포함할 수 있다.
위치 정보 획득부(510)는 제2 영상 이미지를 이용하여 제1 마크(M1)의 제3 위치 정보 및 제2 마크(M2)의 제4 위치 정보를 획득할 수 있다(S450). 위치 정보 획득부(510)는 제3 위치 정보를 기준 위치 정보로 설정할 수 있다. 위치 정보 획득부(510)는 설정된 기준 위치 정보를 데이터 베이스부(600)에 저장할 수 있다.
위치 차이 산출부(520)는 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 동일한지를 판단할 수 있다(S500). 실시 예에서, 기준 위치 정보는 제3 위치 정보일 수 있다. 예를 들면, 위치 차이 산출부(520)는 (X1, Y1)의 X, Y 좌표 값과 (X3, Y3)의 X, Y 좌표 값이 동일한지를 판단할 수 있다.
위치 차이 산출부(520)는 제1 위치 정보가 기준 위치 정보와 상이한 경우, 제1 위치 정보와 기준 위치 정보 간의 차이 값인 제1 차이 값을 산출할 수 있다(S600). 전술한 바와 같이, 위치 차이 산출부(520)는 (X3, Y3)의 X, Y 좌표 값에서 (X1, Y1)의 X, Y 좌표 값을 뺌으로써, 제1 차이 값을 산출할 수 있다. 실시 예에서, 제1 위치 정보는 (0, 10)의 X, Y 좌표 값을 가지고, 제3 위치 정보는 (0, 0)의 X, Y 좌표 값을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 차이 값은 (0, -10)의 X, Y 좌표 값을 가질 수 있다.
보정 제어부(530)는 제1 차이 값을 이용하여 대상체(O)의 위치를 보정할 수 있다(S700). 실시 예에서, 보정 제어부(530)는 위치 보정부(400)가 제1 차이 값만큼 스테이지(100)를 이동시키도록 위치 보정부(400)를 제어할 수 있다. 이에 따라서, 스테이지(100) 상에 로딩된 대상체(O)의 위치는 제1 차이 값만큼 보정될 수 있다.
이와 달리, 다른 실시 예에서, 보정 제어부(530)는 제1 차이 값이 오차 범위 내인지를 판단할 수 있다. 보정 제어부(530)는 제1 차이 값이 오차 범위를 벗어나는 경우, 제1 차이 값을 이용하여 대상체(O)의 위치를 보정할 수 있다.
대상체(O)의 위치가 보정된 경우, 스테이지(100)는 이송부(300)에 의해 조립 영역으로 이송되고, 대상체(O)는 다른 부품과 정밀하게 조립될 수 있다(S800). 대상체(O)의 위치가 보정됨에 따라, 스테이지(100)의 이동 중에 발생하는 진동 등에 의한 대상체(O)의 위치 변경에 따른 조립 불량을 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 않될 것이다.
10: 비전 얼라인먼트 시스템 100: 스테이지
200: 비전 카메라부 300: 이송부
400: 위치 보정부 500: 컨트롤러부
510: 위치 정보 획득부 520: 위치 차이 산출부
530: 보정 제어부 600: 데이터 베이스부

Claims (8)

  1. 일측에 제1 마크가 표시되고, 제2 마크가 표시된 대상체가 로딩되는 스테이지;
    상기 대상체가 로딩된 상기 스테이지를 검사 영역으로 이송시키는 이송부;
    상기 검사 영역으로 이송된 상기 스테이지를 촬영하여 상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 포함하는 제1 영상 이미지를 획득하는 비전 카메라부;
    상기 스테이지 상에 설치되고, 상기 스테이지의 위치를 보정하는 위치 보정부;
    상기 제1 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제1 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제2 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부;
    상기 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 상기 제1 위치 정보와 상기 기준 위치 정보 간의 제1 차이 값을 산출하는 위치 차이 산출부; 및
    상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치가 보정되도록 상기 위치 보정부를 제어하는 보정 제어부를 포함하는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보정 제어부는 상기 제1 차이 값이 기 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 대상체의 위치가 보정되도록 상기 이송부를 제어하는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 비전 카메라부는 상기 스테이지를 상기 검사 영역으로 이송시키기 전에 상기 스테이지를 촬영하여 상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 포함하는 제2 영상 이미지를 획득하고,
    상기 위치 정보 획득부는, 상기 제2 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제3 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제4 위치 정보를 획득하되,
    상기 기준 위치 정보는 상기 제3 위치 정보이고,
    상기 위치 차이 산출부는, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제3 위치 정보 간의 차이 값을 산출하는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 위치 정보는 X, Y 좌표 값을 포함하는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 마크는 상기 제1 마크와 상이한 형상으로 형성되는 스테이지 마크를 이용한 비전 얼라인먼트 시스템.
  6. 제1 항의 비전 얼라이먼트 시스템을 이용한 비전 얼라인먼트 방법에 있어서,
    제1 마크가 표시된 스테이지 상에 제2 마크가 표시된 대상체를 로딩시키는 단계;
    상기 대상체가 로딩된 상기 스테이지를 검사 영역으로 이송시키는 단계;
    상기 검사 영역으로 이송된 상기 스테이지의 상기 제1 마크와 상기 대상체의 상기 제2 마크를 촬영하여 제1 영상 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제1 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제2 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 제1 위치 정보가 기 설정된 기준 위치 정보와 상이한 경우, 상기 제1 위치 정보와 상기 기준 위치 정보 간의 제1 차이 값을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 비전 얼라인먼트 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    산출된 상기 제1 차이 값이 기 설정된 오차 범위를 내인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보정하는 단계는 상기 제1 차이 값이 상기 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 차이 값을 이용하여 상기 대상체의 위치를 보정하는 비전 얼라인먼트 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 스테이지를 상기 검사 영역으로 이송시키기 전에 상기 스테이지의 상기 제1 마크와 상기 대상체의 상기 제2 마크를 촬영하여 제2 영상 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 영상 이미지를 이용하여 상기 제1 마크의 제3 위치 정보 및 상기 제2 마크의 제4 위치 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기준 위치 정보는 상기 제3 위치 정보이고,
    상기 제1 차이 값을 산출하는 단계는, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제3 위치 정보 간의 차이 값을 산출하는 것인 비전 얼라인먼트 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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