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JP2011512539A - ビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法 - Google Patents

ビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法 Download PDF

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JP2011512539A JP2010547558A JP2010547558A JP2011512539A JP 2011512539 A JP2011512539 A JP 2011512539A JP 2010547558 A JP2010547558 A JP 2010547558A JP 2010547558 A JP2010547558 A JP 2010547558A JP 2011512539 A JP2011512539 A JP 2011512539A
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Abstract

本発明は、多様な被検査体を検査するためのビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法を開示する。本発明のシステムは、被検査体が置かれるテーブルを有するワークピースステージと、複数のラインスキャンカメラと被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするコンピュータとで構成される。テーブルの上面に、ラインスキャンカメラによってスキャンイメージを獲得できるように、マークステージ座標値を有する複数のマークが提供される。マークのうち互いに隣接する二つのマークは、ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配される。マークのうち最初のマークと最後との間のマークのそれぞれは、ラインスキャンカメラのうち互いに隣接する二つのラインスキャンカメラの視野内にオーバーラップされるように配される。本発明の検査方法は、マークイメージ座標値、ワークピースイメージ座標値を用いてワークピースイメージ座標値からワークピースイメージ−ステージ座標値を算出し、ワークピースステージ座標値に対してワークピースイメージ−ステージ座標値が、許容誤差を満足すれば、被検査体を良品として判別する。

Description

本発明は、ビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法に係り、より詳細には、多様な被検査体のスキャンイメージ（Ｓｃａｎ Ｉｍａｇｅ）を獲得して検査するためのビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法に関する。
ビジョン検査システムは、多様な物体のイメージを撮影してイメージデータを獲得するカメラとカメラから入力されるイメージデータをイメージプロセッシングプログラム（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｐｒｏｇｒａｍ）によって処理するコンピュータとで構成されている。
ビジョン検査システムは、物体の識別、検査、測定、良品と不良品との選別など多様な分野に応用されている。
特許文献１と特許文献２など多くの特許文献に、ビジョン検査システムが開示されている。この特許文献のビジョン検査システムは、ワークピースステージ（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ Ｓｔａｇｅ）、カメラステージ、コントローラ、カメラとコンピュータとで構成されている。ワークピースステージは、被検査体のローディング（Ｌｏａｄｉｎｇ）、アンローディング（Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）、ポジショニング（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）のために、Ｘ軸及びＹ軸方向直線運動できるように構成されている。カメラステージは、ワークピースステージの上方に設けられており、カメラのポジショニングとフォーカシング（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）とのために、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向直線運動とＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回転運動できるように構成されている。コントローラは、コンピュータと接続されてワークピースステージ、カメラステージとカメラの作動とを制御する。
従来技術のビジョン検査システムには、被検査体の欠陷（Ｄｅｆｅｃｔ）をマイクロメータ（Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）単位で精密に検査するために、解像度が高いラインスキャンカメラ（Ｌｉｎｅ Ｓｃａｎ Ｃａｍｅｒａ）が使われている。ラインスキャンカメラは、一つのの水平ラインに沿って被検査体をスキャニング（Ｓｃａｎｎｉｎｇ）して、スキャンイメージを獲得する。
ＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＯＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのガラス基板、セル（Ｃｅｌｌ）、パネル（Ｐａｎｅｌ）、モジュール（Ｍｏｄｕｌｅ）などサイズが大きな被検査体の検査は、複数のラインスキャンカメラによって実施している。複数のラインスキャンカメラは、被検査体全体を複数の領域（Ａｒｅａ）に分割してスキャニングする。被検査体のスキャンイメージをコンピュータによってプロセッシングして欠陷の座標値を算出するために、基準点となる複数のマーク（Ｍａｒｋ）を被検査体に表示している。
しかし、前記従来技術のビジョン検査システムにおいては、複数のラインスキャンカメラのそれぞれが、複数のカメラステージのそれぞれによってポジショニングされるために、ラインスキャンカメラの整列に多くの時間と努力とがかかるだけではなく、ラインスキャンカメラの正確な整列が非常に困難な問題がある。ラインスキャンカメラの位置は、振動、衝撃、機構的な変形など多くの要因によって容易に変動される。したがって、検査の信頼性と再現性とを確保するためには、ラインスキャンカメラの位置を容易に把握することができる方法が必要であり、ラインスキャンカメラのポジショニングを定期的に実施しなければならない。
米国特許第７０３０３５１号 米国特許出願公開第２００３／０１９７９２５Ａ１号
本発明は、前記したようなさまざまな問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、被検査体が積載されて移送されるテーブルにマークが提供されて、ラインスキャンカメラのプロセッシングパラメータ（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を算出することができるビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ラインスキャンカメラのポジショニングと整列とを簡便に実施することができるビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法を提供することである。
本発明のまた他の目的は、被検査体の欠陷を正確に検査して信頼性と再現性とを大きく向上させうるビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法を提供することである。
このような目的を果たすための本発明の特徴は、被検査体が置かれるテーブルを有し、被検査体を積載するための第１位置と被検査体のイメージをスキャニングするための第２位置との間で、テーブルを移送するワークピースステージと、第２位置に被検査体の移送方向と直交する方向に沿って配されており、被検査体のイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得する複数のラインスキャンカメラと、ワークピースステージとラインスキャンカメラに接続されており、ラインスキャンカメラから入力される被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするコンピュータと、からなり、テーブルの上面に、ラインスキャンカメラによってスキャンイメージを獲得できるように、ラインスキャンカメラの配列方向に沿ってマークステージ座標値を有する複数のマークが提供されており、複数のマークのうち互いに隣接する二つのマークは、ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配されており、複数のマークのうち最初のマークと最後との間のマークのそれぞれは、ラインスキャンカメラのうち互いに隣接する二つのラインスキャンカメラの視野内にオーバーラップされるように配されており、コンピュータは、ラインスキャンカメラから入力される複数のマークのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出すると同時に、マークイメージ座標値によって、被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするように構成されているビジョン検査システムにある。
本発明の他の特徴は、被検査体が置かれるテーブルを有し、被検査体を積載するための第１位置と被検査体のイメージをスキャニングするための第２位置との間で、テーブルを直線運動させるワークピースステージと、第２位置に被検査体の移送方向と直交する方向に沿って配されており、被検査体のイメージをスキャニングしてイメージデータを獲得する複数のラインスキャンカメラと、ワークピースステージとラインスキャンカメラに接続されており、ラインスキャンカメラから入力される被検査体のイメージデータをプロセッシングして被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするコンピュータとを備える被検査体のビジョン検査システムによって被検査体を検査する方法において、ラインスキャンカメラによって、そのイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得できるように、テーブルの上面に、ラインスキャンカメラの配列方向に沿ってマークステージ座標値を有する複数のマークを提供する段階と、ラインスキャンカメラによって、複数のマークのスキャンイメージを獲得する段階と、複数のマークのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出する段階と、マークステージ座標値に対してマークイメージ座標値が、許容誤差を満足すれば、ラインスキャンカメラによって、被検査体のスキャンイメージを獲得する段階と、被検査体のスキャンイメージから被検査体のワークピースイメージ座標値を算出する段階と、ワークピースイメージ座標値から被検査体のワークピースイメージ−ステージ座標値を算出する段階と、被検査体の検査のために設定されているワークピースステージ座標値に対してワークピースイメージ−ステージ座標値が、許容誤差を満足すれば、被検査体を良品として判別する段階と、を含む被検査体の検査方法にある。
本発明によるビジョン検査システムの構成を示す正面図である。 本発明によるビジョン検査システムの構成を示す側面図である。 本発明によるビジョン検査システムで、テーブル、マークとラインスキャンカメラの構成を示す平面図である。 本発明によるビジョン検査システムで、被検査体、テーブル、マークとラインスキャンカメラの構成を示す平面図である。 本発明によるビジョン検査システムで、被検査体とマークのスキャンイメージを示す図である。 本発明による被検査体の検査方法を説明するために示すフローチャートである。 本発明による被検査体の検査方法を説明するために示すフローチャートである。
本発明のそれ以外の目的、特定の長所と新規した特徴は、添付した図面と連関される以下の詳細な説明と望ましい実施形態とからさらに明らかになる。
以下、本発明によるビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法に対する望ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図１と図２とを参照すると、本発明によるビジョン検査システム１０は、ガラス基板、セル、モジュールなど多様な被検査体２の欠陷４を検査及び測定する。本発明によるビジョン検査システム１０は、被検査体２の正確な検査及び測定のために上面が精密で平滑に仕上げされている定盤２０を備える。
定盤２０の上面両側に被検査体２を積載及び搬出するための第１位置Ｐ１と被検査体２のイメージをスキャニングして検査するための第２位置Ｐ２とが提供されている。定盤２０は、Ｘ軸、Ｘ軸方向に対して直交するＹ軸及びＸ軸方向に対して垂直なＺ軸を有し、振動及び衝撃を吸収する複数のベースアイソレーター（Ｂａｓｅ Ｉｓｏｌａｔｏｒ）２２によって安定的に支持されている。
アイソレーター２２は、ベース（Ｂａｓｅ）２４の上面に装着されている。定盤２０の上部にオーバーヘッドフレーム（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｆｒａｍｅ）２６が装着されている。オーバーヘッドフレーム２６は、第２位置Ｐ２に被検査体２の移送方向と直交するようにＸ軸方向に沿って配されている。
定盤２０の上面に被検査体２を積載して移送するワークピースステージ３０が設けられている。ワークピースステージ３０は、テーブル３２とリニアアクチュエータ（Ｌｉｎｅａｒ Ａｃｔｕａｔｏｒ）３４とで構成されている。テーブル３２は、定盤２０の上方に定盤２０の一方向、すなわち、Ｘ軸またはＹ軸方向に沿って運動できるように配されている。被検査体２は、テーブル３２の上面にクランプ（Ｃｌａｍｐ）、固定装置（Ｆｉｘｔｕｒｅ）などによって固定的に置かれる。図１にワークピースステージ３０は、第１位置Ｐ１から定盤２０のＹ軸方向に沿ってテーブル３２を運動させるように構成されているものが例示されている。
リニアアクチュエータ３４は、定盤２０の上面とテーブル３２の下面との間に装着されている。リニアアクチュエータ３４は、定盤２０の上面とテーブル３２の下面との間に装着されている一対のリニアモーションガイド（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅ）３６とリニアモーションガイド３６の間にテーブル３２と連結されるように装着されているリニアモータ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｏｒ）３８とで構成されている。リニアモーションガイド３６は、定盤２０の上面に固定されている一対のガイドレール３６ａと、ガイドレール３６ａに沿ってスライディングするように装着されており、テーブル３２の下面に固定されている複数のスライダー（Ｓｌｉｄｅｒ）３６ｂとで構成されている。テーブル３２は、リニアモータ３８の駆動とリニアモーションガイド３６の案内によって直線運動される。
リニアアクチュエータ３４は、サーボモータ（Ｓｅｒｖｏ Ｍｏｔｏｒ）、リードスクリュー（Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ）、ボールナット（Ｂａｌｌ Ｎｕｔ）と一対のリニアモーションガイドとで構成することができる。ワークピースステージ３０は、定盤２０のＸ軸及びＹ軸方向に沿ってテーブル３２を直線往復運動させるＸ軸及びＹ軸リニアアクチュエータを有する直角座標ロボットで構成することができる。また、ワークピースステージ３０は、定盤２０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿ってテーブル３２を直線往復運動させ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を基準にテーブル３２を回転運動させる多軸ロボットで構成することができる。直角座標ロボット及び多軸ロボットの作動によっては、テーブル３２に置かれている被検査体２の正確なポジショニングが可能である。
複数のラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎが、第２位置Ｐ２に整列されるように定盤２０の上部にＸ軸方向に沿って配されている。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎは、被検査体２のイメージを分割して撮影し、そのスキャンイメージを出力する。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのそれぞれは、複数のカメラステージ５０に設けられている。カメラステージ５０は、オーバーヘッドフレーム２６に装着されている。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎは、カメラステージ５０の作動によってＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向直線運動とＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回転運動されるので、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのポジショニングとフォーカシングとが精密に実施される。カメラステージ５０は、オーバーヘッドフレーム６０の代わりに、リニアアクチュエータ、直角座標ロボット、多軸ロボットなどの作動によって運動されるように構成することができる。
本発明によるビジョン検査システム１０は、ワークピースステージ３０とラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの作動を制御できるように、ワークピースステージ３０のリニアモータ３８、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎと接続されているコンピュータ６０とを備える。コンピュータ６０のデータベース６２には、被検査体２と被検査体２に存在する欠陷４の検査のための一連のデータ、例えば、被検査体２の大きさ値、検査領域の位置値、検査基準値などがワークピースステージ座標値として入力されて保存される。
コンピュータ６０は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎに対して被検査体２を移動させるようにワークピースステージ３０の作動を制御する。また、コンピュータ６０は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎから入力されるスキャンイメージをイメージプロセッシングプログラムによってプロセッシングし、その結果として獲得される被検査体２のスキャンイメージ、欠陷４の検査結果など一連のデータをモニター６４などの出力装置を通じて出力する。
図３と図４とを参照すると、テーブル３２の上面にラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのポジショニングと被検査体２のスキャンイメージをプロセッシングするための複数のマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎが提供されている。マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのそれぞれは、マークステージ座標値を有する。マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのマークステージ座標値は、コンピュータ６０のデータベース６２に保存される。
コンピュータ６０は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎから入力されるマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出する。
複数のマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの配列方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿って配されている。マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのうち互いに隣接する二つのマークは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのそれぞれの視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ−１、ＦＯＶ−２、ＦＯＶ−３…、ＦＯＶ−Ｎ）内に配されている。マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのうち最初のマークＭ−１と最後のＭ−ｎとの間のマークのそれぞれは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのうち互いに隣接する二つのラインスキャンカメラの視野内にオーバーラップ（Ｏｖｅｒｌａｐ）されるように配されている。図３に互いに隣接する二つのラインスキャンカメラのそれぞれのオーバーラップ距離ＯＶ−１、ＯＶ−２、ＯＶ−３、…、ＯＶ−ｎが示されている。図３と図４とに、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎは、十字型に形成されているものが示されているが、これは例示的なものであって、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎは、円型、四角形など多様な形状に形成される。
今からは、このような構成を有する本発明によるビジョン検査システムによる被検査体の検査方法を、図６と図７とに基づいて説明する。
図１ないし図３をともに参照すると、テーブル３２の上面にマークステージ座標値を有する複数のマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎを提供する（Ｓ１００）。マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのそれぞれのマークステージ座標値と被検査体２のワークピースステージ座標値とをコンピュータ６０のデータベース６２に入力して保存する（Ｓ１０２）。
図１、図３と図４とを参照すると、被検査体２がテーブル３２の上面に置かれれば、リニアアクチュエータ３４の作動によってテーブル３２を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移送する（Ｓ１０４）。テーブル３２上に積載される被検査体２の移送方向先端２ａは、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎの下流に配される。
コンピュータ６０の制御によってリニアモータ３８が一方向に駆動され、リニアモータ３８の一方向駆動によってテーブル３２は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移送される。リニアモーションガイド３６は、テーブル３２の移送を直線運動で案内する。
次いで、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの作動によってマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得し（Ｓ１０６）、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出する（Ｓ１０８）。コンピュータ６０は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎが同時にイメージをスキャニングするようにフレームトリガー信号（Ｆｒａｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｓｉｇｎａｌ）をラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎに伝送する。
図３ないし図５に、フレームトリガーライン（Ｆｒａｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｌｉｎｅ：ＦＴ）が示されている。図３ないし図５を参照すると、フレームトリガーラインＦＴは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎがイメージを同時にスキャニングするようにコンピュータ６０の制御によってラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎにフレームトリガー信号が与えられる時点を示す。フレームトリガーラインＦＴは、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎの上流に配される。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎがいずれも完璧に整列されれば、図５に示されているように、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎによって獲得されるスキャンイメージのあらゆるスキャン開始点、すなわち、Ｙ軸方向のスキャン開始点は、フレームトリガーラインＦＴと一致する。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのあらゆるスキャン開始点が、フレームトリガーラインＦＴと一致されるラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの完璧な整列は、理論的に可能であるが、実際には不可能である。
ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎは、移送されるテーブル３２とマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのイメージを撮影したスキャンイメージとをコンピュータ６０に入力する。図５に示されているように、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのスキャンイメージは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのスキャニングによって獲得されるイメージフレーム（Ｉｍａｇｅ Ｆｒａｍｅ）４２に含まれてコンピュータ６０に入力される。
コンピュータ６０は、イメージフレーム４２の１個所に零点４４を付与し、イメージフレーム４２の零点４４を基準にマークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのそれぞれのマークイメージ座標値を算出する。図５に、零点４４は、イメージフレーム４２の左側上端（ｌｅｆｔ Ｔｏｐ）に付与されているものが示されているが、零点４４は必要によって、左側下端、右側上端、右側下端に付与されうる。
次いで、コンピュータ６０は、マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのマークステージ座標値に対してマークイメージ座標値が、許容誤差を満足するか否かを判断する（Ｓ１１０）。マークイメージ座標値が、許容誤差を満足するかどうかは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのプロセッシングパラメータを検証して判断する。
プロセッシングパラメータは、ピクセル解像度（Ｐｉｘｅｌ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、イメージフレームの零点のＸ軸及びＹ軸ステージ座標値ＯＸ（ｍｍ）及びＯＹ（ｍｍ）、ラインスキャンカメラの傾きで構成される。ピクセル解像度は、スキャンイメージで１ピクセル（Ｐｉｘｅｌ）の実際の大きさ値を意味する。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの傾きは、Ｘ軸に対して傾いた値を意味する。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのプロセッシングパラメータは、マークステージ座標値とマークイメージ座標値とによって求める。
マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのスキャンイメージに対するＸ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値ＲｅＸ（ｍｍ／Ｐｘ）は、数式１によって求める。ＲｅＸは、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの光学系で決定される値であるが、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの整列誤差などによって微細な誤差が発生しうる。したがって、被検査体２の精密な検査のために、数式１によってＲｅＸを求める。
Figure 2011512539
ここで、Ｘとｘとの正数の方向は同じである。Ｍ１Ｘは、ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配される二つのマークのうち左側のマークのＸ軸ステージ座標値である。Ｍ２Ｘは、二つのマークのうち右側のマークのＸ軸ステージ座標値である。ｍ１ｘは、二つのマークのうち左側のマークのＸ軸イメージ座標値である。ｍ２ｘは、二つのマークのうち右側のマークのＸ軸イメージ座標値である。
Ｘ軸に対するラインスキャンカメラのそれぞれの傾き（θ）（Ｒａｄｉａｎ）は、数式２によって求める。
Figure 2011512539
ここで、Ｍ２Ｙは、ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配される二つのマークのうち右側のマークのＹ軸ステージ座標値である。ｍ２ｙは、二つのマークのうち右側のマークのＹ軸ステージ座標値である。
イメージフレーム４２の零点４４のＸ軸及びＹ軸ステージ座標値ＯＸ（ｍｍ）及びＯＹ（ｍｍ）は、数式３によって求める。ＯＸとＯＹは、テーブル上の実際のステージ座標値である。
Figure 2011512539
ここで、Ｘとｘとの正数の方向は同じであり、Ｙとｙとの正数の方向は同じである。Ｍ１Ｙは、ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配される二つのマークのうち左側のマークのＹ軸ステージ座標値である。ｍ１ｙは、二つのマークのうち左側のマークのＹ軸イメージ座標値である。
マークＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、…、Ｍ−ｎのスキャンイメージに対するＸ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値ＲｅＹ（ｍｍ／Ｐｘ）である。ＲｅＹ（ｍｍ／Ｐｘ）は、被検査体の移送速度Ｓ（ｍｍ／ｓｅｃ）とトリガー信号の週期Ｃ（ｓｅｃ）とによって決定される値であって、ＲｅＹ（ｍｍ／Ｐｘ）は、数式４によって求める。
Figure 2011512539
被検査体２のスキャンイメージを検査するためには、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのプロセッシングパラメータが正確ではなければならない。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのプロセッシングパラメータが、許容誤差を外れれば、被検査体２を正確に検査することができない。コンピュータ６０は、マークステージ座標値とマークイメージ座標値とのプロセッシングによって算出されるラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのプロセッシングパラメータが、許容誤差以内であれば、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの整列が完了したと判断する。
コンピュータ６０は、マークイメージ座標値が、許容誤差を満足しなければ、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎを停止させ、リニアアクチュエータ３４のリニアモータ３８を他方向に駆動させてテーブル３２を第１位置Ｐ１に復帰させる（Ｓ１１２）。テーブル３２が復帰されれば、コンピュータ６０は、モニター６２などの出力装置を通じてラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの整列を要請するメッセージを出力した後（Ｓ１１４）、終了する。作業者は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのそれぞれのカメラステージ５０を作動させてラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向直線運動、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回転運動させることによって、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのポジショニングとフォーカシングとを精密に実施してラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎを整列させることができる。
一方、前記の段階（Ｓ１１０）で、コンピュータ６０は、マークイメージ座標値が、許容誤差を満足すれば、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎの作動によって被検査体２のイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得する（Ｓ１１６）。ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎは、テーブル３２上に積載されて移送される被検査体２のイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得し、被検査体２のスキャンイメージをコンピュータ６０に入力する。
コンピュータ６０は、被検査体２のスキャンイメージからワークピースイメージ座標値を算出し（Ｓ１１８）、該算出されるワークピースイメージ座標値からワークピースイメージ−ステージ座標値を算出する（Ｓ１２０）。コンピュータ６０のプロセッシングによってワークピースイメージ座標値をワークピースイメージ−ステージ座標値に変換することができるステージ座標変換式を算出することができる。コンピュータ６０は、ワークピースイメージ座標値をステージ座標変換式に代入して、ワークピースイメージ−ステージ座標値を算出する。ワークピースイメージ−ステージ座標値は、被検査体２の実際のステージ座標値である。
ワークピースイメージ座標値からワークピースステージ座標値を算出するステージ座標変換式は、数式５のようである。
Figure 2011512539
ここで、ＷＸ（ｍｍ）は、Ｘ軸に対するワークピースステージ座標値であり、ＷＹ（ｍｍ）は、Ｙ軸に対するワークピースステージ座標値である。ｗｘは、Ｘ軸に対するワークピースイメージ座標値であり、ｗｙは、Ｙ軸に対するワークピースイメージ座標値である。
コンピュータ６０は、数式５によって求められるワークピースイメージ−ステージ座標値が、ワークピースステージ座標値の許容誤差を満足するか否かを判断する（Ｓ１２２）。
コンピュータ６０は、ワークピースイメージ−ステージ座標値が、ワークピースステージ座標値の許容誤差を満足すれば、被検査体２を良品として選別する（Ｓ１２４）。
コンピュータ６０は、ワークピースイメージ−ステージ座標値が、ワークピースステージ座標値の許容誤差を満足しなければ、ワークピースイメージ−ステージ座標値が、ワークピースステージ座標値の許容誤差を満足しない部分を欠陷４として検出し（Ｓ１２６）、欠陷４の欠陷ステージ座標値を算出する（Ｓ１２８）。
コンピュータ６０は、被検査体２のスキャンイメージから欠陷４の欠陷イメージ座標値を算出し、欠陷イメージ座標値をワークピースイメージ−ステージ座標値を求めるものと同様の方法でステージ座標変換式に代入して、欠陷４の欠陷ステージ座標値を算出する。欠陷ステージ座標値は、被検査体２に存在する欠陷４の実際の座標値である。
図３ないし図５を参照すると、被検査体２の一例として、ＴＦＴ−ＬＣＤ用ガラス基板には、その製造工程中に、異物、石物（Ｓｔｏｎｅ）、コード（Ｃｏｄｅ）、クラック（Ｃｒａｃｋ）、突出、ピット（Ｐｉｔ）などの多様な欠陷４が発生しうる。このような異物などの欠陷４は、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのスキャニングによってガラス基板のスキャンイメージに含まれる。ガラス基板は、スキャンイメージに含まれる欠陷４のイメージによって不良品として選別される。
一方、ＴＦＴ−ＬＣＤ用パネルは、液晶の注入口がシール（Ｓｅａｌ）によって密封されている。シールの断線と位置などを検査するためには、まず、シールのステージ座標値、すなわち、シールの目標値（Ｔａｒｇｅｔ Ｖａｌｕｅ）を求めてコンピュータ６０のデータベースに入力する。
次いで、ラインスキャンカメラ４０−１、４０−２、４０−３、…、４０−ｎのそれぞれのスキャンイメージからイメージ座標値とイメージ−ステージ座標値とを求める。シールの断線が発生している場合、イメージ−ステージ座標値は、ステージ座標値の許容誤差を外れるので、ＴＦＴ−ＬＣＤ用パネルは、不良品として選別される。コンピュータ６０は、シールの断線が発生した部分を欠陷として判別する。また、シールのスキャンイメージから算出されるシールの長さが許容誤差より大きな場合、シールは、欠陷として判別する。
コンピュータ６０は、被検査体２の検査結果をモニター６２などの出力装置を通じて表示し、データベース６４に保存する（Ｓ１３０）。コンピュータ６０は、欠陷４の大きさ値を算出し、欠陷４がある被検査体２を不良品として選別する。
最後に、被検査体２の検査が完了すれば、テーブル３２は、第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に復帰する（Ｓ１３２）。したがって、被検査体２の欠陷４を正確に検査して信頼性と再現性とを大きく向上させうる。
前述した実施形態は、本発明の望ましい実施形態を説明したものに過ぎず、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内で、この分野の当業者によって多様な変更、変形または置き換えが可能であり、そのような実施形態は、本発明の範囲に属するものと理解されなければならない。
本発明によるビジョン検査システム及びこれを利用した被検査体の検査方法によれば、被検査体が積載されて移送されるテーブルに検査の基準となるマークが提供されてラインスキャンカメラのプロセッシングパラメータを算出し、プロセッシングパラメータの検証によってラインスキャンカメラのポジショニングと整列とを簡便に実施することができる。また、被検査体の欠陷を正確に検査して信頼性と再現性とを大きく向上させうる効果がある。

Claims (19)

  1. 被検査体が置かれるテーブルを有し、前記被検査体を積載するための第１位置と前記被検査体のイメージをスキャニングするための第２位置との間で、前記テーブルを移送するワークピースステージと、
    前記第２位置に前記被検査体の移送方向と直交する方向に沿って配されており、前記被検査体のイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得する複数のラインスキャンカメラと、
    前記ワークピースステージと前記ラインスキャンカメラに接続されており、前記ラインスキャンカメラから入力される前記被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするコンピュータと、からなり、
    前記テーブルの上面に、前記ラインスキャンカメラによってスキャンイメージを獲得できるように、前記ラインスキャンカメラの配列方向に沿ってマークステージ座標値を有する複数のマークが提供されており、前記複数のマークのうち互いに隣接する二つのマークは、前記ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配されており、前記複数のマークのうち最初のマークと最後との間のマークのそれぞれは、前記ラインスキャンカメラのうち互いに隣接する二つのラインスキャンカメラの視野内にオーバーラップされるように配されており、前記コンピュータは、前記ラインスキャンカメラから入力される前記複数のマークのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出すると同時に、前記マークイメージ座標値によって、前記被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするように構成されていることを特徴とするビジョン検査システム。
  2. 前記コンピュータは、
    前記マークステージ座標値に対する前記マークイメージ座標値が、許容誤差を満足すれば、前記被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のビジョン検査システム。
  3. 前記被検査体は、前記ラインスキャンカメラのスキャニングによってスキャンイメージを獲得することができる一つ以上の欠陷を有し、前記コンピュータは、前記欠陷のスキャンイメージをプロセッシングして、前記マークステージ座標値を基準に、前記欠陷の欠陷ステージ座標値を算出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の被検査体のビジョン検査システム。
  4. 前記テーブルは、Ｙ軸方向に沿って移送され、前記複数のラインスキャンカメラと前記複数のマークは、前記Ｙ軸方向に対して直交するＸ軸方向に沿って配列されており、前記コンピュータは、前記マークのスキャンイメージに対するＸ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値ＲｅＸ（ｍｍ／Ｐｘ）を
    Figure 2011512539
     によって求めるように構成されており、
    ここで、Ｘとｘとの正の方向は同じであり、Ｍ１Ｘは、前記二つのラインスキャンカメラの視野内に配される前記二つのマークのうち左側のマークのＸ軸ステージ座標値であり、Ｍ２Ｘは、前記二つのマークのうち右側のマークのＸ軸ステージ座標値であり、ｍ１ｘは、前記左側のマークのＸ軸イメージ座標値であり、ｍ２ｘは、前記右側のマークのＸ軸イメージ座標値であることを特徴とする請求項１に記載の被検査体のビジョン検査システム。
  5. 前記コンピュータは、
    前記ラインスキャンカメラのそれぞれのＸ軸に対する傾き（θ）（Ｒａｄｉａｎ）を
    Figure 2011512539
     によって求めるように構成されており、
    ここで、前記Ｍ２Ｙは、前記右側のマークのＹ軸ステージ座標値であり、ｍ２ｙは、前記右側のマークのＹ軸イメージ座標値であることを特徴とする請求項４に記載の被検査体のビジョン検査システム。
  6. 前記コンピュータは、
    前記複数のマークのスキャンイメージを前記ラインスキャンカメラのスキャニングによって獲得されるイメージフレームに含み、前記イメージフレームに零点を付与し、前記零点のＸ軸及びＹ軸ステージ座標値ＯＸ（ｍｍ）及びＯＹ（ｍｍ）を
    Figure 2011512539
     によって求めるように構成されており、
    ここで、Ｙとｙとの正数の方向は同じであり、Ｍ１Ｙは、前記左側のマークのＹ軸ステージ座標値であり、ｍ１ｙは、前記左側のマークのＹ軸イメージ座標値であり、ＲｅＹ（ｍｍ／Ｐｘ）は、前記複数のマークのスキャンイメージに対するＹ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値であることを特徴とする請求項５に記載の被検査体のビジョン検査システム。
  7. 前記コンピュータは、
    Ｘ軸に対するワークピースステージ座標値ＷＸ（ｍｍ）とＹ軸に対するワークピースステージ座標値ＷＹ（ｍｍ）とを
    Figure 2011512539
     によって求めるように構成されており、
    ここで、ｗｘは、Ｘ軸に対するワークピースイメージ座標値であり、ｗｙは、Ｙ軸に対するワークピースイメージ座標値であることを特徴とする請求項６に記載の被検査体のビジョン検査システム。
  8. 被検査体が置かれるテーブルを有し、前記被検査体を積載するための第１位置と前記被検査体のイメージをスキャニングするための第２位置との間で、前記テーブルを直線運動させるワークピースステージと、前記第２位置に前記被検査体の移送方向と直交する方向に沿って配されており、前記被検査体のイメージをスキャニングしてイメージデータを獲得する複数のラインスキャンカメラと、前記ワークピースステージと前記ラインスキャンカメラに接続されており、前記ラインスキャンカメラから入力される前記被検査体のイメージデータをプロセッシングして、前記被検査体のスキャンイメージをプロセッシングするコンピュータとを備える被検査体のビジョン検査システムによって被検査体を検査する方法において、
    前記ラインスキャンカメラによって、そのイメージをスキャニングしてスキャンイメージを獲得できるように、前記テーブルの上面に、前記ラインスキャンカメラの配列方向に沿ってマークステージ座標値を有する複数のマークを提供する段階と、
    前記ラインスキャンカメラによって、前記複数のマークのスキャンイメージを獲得する段階と、
    前記複数のマークのスキャンイメージからマークイメージ座標値を算出する段階と、
    前記マークステージ座標値に対して前記マークイメージ座標値が、許容誤差を満足すれば、前記ラインスキャンカメラによって、前記被検査体のスキャンイメージを獲得する段階と、
    前記被検査体のスキャンイメージから前記被検査体のワークピースイメージ座標値を算出する段階と、
    前記ワークピースイメージ座標値から前記被検査体のワークピースイメージ−ステージ座標値を算出する段階と、
    前記被検査体の検査のために設定されているワークピースステージ座標値に対して前記ワークピースイメージ−ステージ座標値が、許容誤差を満足すれば、前記被検査体を良品として判別する段階と、
    を含むことを特徴とする被検査体の検査方法。
  9. 前記マークを提供する段階では、
    前記複数のマークのうち互いに隣接する二つのマークを前記ラインスキャンカメラのそれぞれの視野内に配置し、前記複数のマークのうち最初のマークと最後との間のマークのそれぞれは、前記ラインスキャンカメラのうち互いに隣接する二つのラインスキャンカメラの視野内にオーバーラップされるように配置することを特徴とする請求項８に記載の被検査体の検査方法。
  10. 前記コンピュータによって、前記ラインスキャンカメラにフレームトリガー信号が伝送されるフレームトリガーラインを前記複数のマークの上流に配置し、前記被検査体の移送方向先端は、前記複数のマークの下流に配置することを特徴とする請求項９に記載の被検査体の検査方法。
  11. 前記マークイメージ座標値が、許容誤差を満足するかどうかは、前記マークステージ座標値と前記マークイメージ座標値とから前記ラインスキャンカメラのプロセッシングパラメータを算出し、前記プロセッシングパラメータの検証によって判断することを特徴とする請求項８に記載の被検査体の検査方法。
  12. 前記マークイメージ座標値が、許容誤差を満足しなければ、前記テーブルを前記第２位置に復帰することを特徴とする請求項１１に記載の被検査体の検査方法。
  13. 前記ワークピースイメージ−ステージ座標値を算出する段階では、
    前記マークステージ座標値と前記マークイメージ座標値との関係から前記マークステージ座標値を前記マークイメージ座標値に変換することができるステージ座標変換式を算出し、前記ワークピースイメージ座標値を、前記ステージ座標変換式に代入して、前記ワークピースイメージ−ステージ座標値を算出することを特徴とする請求項８に記載の被検査体の検査方法。
  14. 前記ワークピースイメージ−ステージ座標値が、許容誤差を満足しなければ、前記ワークピースイメージ−ステージ座標値が、許容誤差を満足しない部分を欠陷として検出する段階と、前記欠陷の欠陷ステージ座標値を算出する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の被検査体の検査方法。
  15. 前記欠陷ステージ座標値は、
    前記マークステージ座標値と前記マークイメージ座標値との関係から前記マークイメージ座標値を前記マークステージ座標値に変換することができるステージ座標変換式を算出し、前記欠陷の欠陷イメージ座標値を算出した後、前記欠陷イメージ座標値を、前記ステージ座標変換式に代入して算出することを特徴とする請求項１４に記載の被検査体の検査方法。
  16. 前記テーブルは、Ｙ軸方向に沿って移送し、前記複数のラインスキャンカメラと前記複数のマークは、前記Ｙ軸方向に対して直交するＸ軸方向に沿って配列し、前記コンピュータは、前記マークのスキャンイメージのＸ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値ＲｅＸ（ｍｍ／Ｐｘ）を
    Figure 2011512539
     によって求め、
    ここで、Ｘとｘとの正の方向は同じであり、Ｍ１Ｘは、前記二つのラインスキャンカメラの視野内に配される前記二つのマークのうち左側のマークのＸ軸ステージ座標値であり、Ｍ２Ｘは、前記二つのマークのうち右側のマークのＸ軸ステージ座標値であり、ｍ１ｘは、前記左側のマークのＸ軸イメージ座標値であり、ｍ２ｘは、前記右側のマークのＸ軸イメージ座標値であることを特徴とする請求項８に記載の被検査体の検査方法。
  17. 前記コンピュータは、
    前記ラインスキャンカメラのそれぞれのＸ軸に対する傾き（θ）（Ｒａｄｉａｎ）を
    Figure 2011512539
     によって求め、
    ここで、前記Ｍ２Ｙは、前記右側のマークのＹ軸ステージ座標値であり、ｍ２ｙは、前記右側のマークのＹ軸イメージ座標値であることを特徴とする請求項１６に記載の被検査体の検査方法。
  18. 前記コンピュータは、
    前記複数のマークのスキャンイメージを前記ラインスキャンカメラのスキャニングによって獲得されるイメージフレームに含み、前記イメージフレームに零点を付与し、前記零点のＸ軸及びＹ軸ステージ座標値ＯＸ（ｍｍ）及びＯＹ（ｍｍ）を
    Figure 2011512539
     によって求め、
    ここで、Ｙとｙとの正数の方向は同じであり、Ｍ１Ｙは、前記左側のマークのＹ軸ステージ座標値であり、ｍ１ｙは、前記左側のマークのＹ軸イメージ座標値であり、ＲｅＹ（ｍｍ／Ｐｘ）は、前記複数のマークのスキャンイメージに対するＹ軸方向の１ピクセルの実際の大きさ値であることを特徴とする請求項１７に記載の被検査体の検査方法。
  19. 前記コンピュータは、
    Ｘ軸に対するワークピースステージ座標値ＷＸ（ｍｍ）とＹ軸に対するワークピースステージ座標値ＷＹ（ｍｍ）とを
    Figure 2011512539
     によって求め、
    ここで、ｗｘは、Ｘ軸に対するワークピースイメージ座標値であり、ｗｙは、Ｙ軸に対するワークピースイメージ座標値であることを特徴とする請求項１８に記載の被検査体の検査方法。
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