JPH0799399A - 位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 重心位置を持たないマークを有するワーク
を、画像認識手段によって、容易に、しかも極めて正確
な位置出しを行えるようにする。 【構成】 一方の位置決め用のパターンを利用して、ア
ライメントエリア及び原点位置の設定・登録を行って、
他方の位置決め用のパターンについては、設定・登録を
行ったアライメントエリア及び原点位置の裏返しの位置
として設定・登録し、このようにして登録されたアライ
メントエリアにおける原点位置と、貼り合わせる側のワ
ークを所定の位置に配置した時に、この原点位置に対応
する基準位置を検出して、原点位置との間における水平
面上でのずれを演算し、この演算結果に基づいてワーク
の移動を制御する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像認識手段によって
異なる２つのワークを位置合わせして貼り合わせるため
の自動搭載機等において、両ワーク間を正確に位置合わ
せするための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶パネルの製造・組立を行う
に当って、セルにテープキャリアパッケージ（以下、Ｔ
ＣＰという）を貼り合わせる工程がある。この工程にお
いては、セルに微細なピッチ間隔で形成されている電極
とＴＣＰ側の電極とを正確に位置合わせした状態で重ね
合わせて、両ワークを接着するが、このためにＴＣＰ自
動搭載機が用いられる。このＴＣＰ自動搭載機は、セル
及びＴＣＰを所定の位置に配置して、画像認識手段によ
って両ワークの位置を認識した上で、ＴＣＰをこの画像
認識手段からの信号に基づいて位置ずれを補正しながら
セルの上に重ね合わせる。このように、画像認識手段に
よる認識を可能ならしめるために、セル及びＴＣＰには
それぞれアライメントマークが設けられている。

【０００３】ここで、ＴＣＰはかなりの長さを有するも
のであって、アライメントマークはその左右の両端近傍
位置に一対形成されており、これら一対のアライメント
マークは２台のテレビカメラにより撮像されて、画像認
識が行われる。アライメントマークは、通常、四角形等
のように重心位置があるものが用いられ、これら２台の
テレビカメラでアライメントマークの重心位置を撮影す
る。そして、この画像データに基づいて、ＸＹ座標軸上
におけるアライメントマークの重心位置を演算すること
によって、ＴＣＰのＸ軸方向，Ｙ軸方向及び回転方向
（以下、θ方向という）の位置を検出し、このＸＹθ方
向の位置に基づいて、駆動手段によってＴＣＰを移動さ
せて、セル上に重ね合わせるようにする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＴＣＰに設
けられるアライメントマークは、他の位置決め用にも利
用される等の関係から、全てのマークが重心位置を有す
るものとは限らない。例えば、１乃至複数本の線からな
るマークの場合には、重心位置が存在しないので、画像
認識手段によってはマークの正確な位置検出が困難であ
り、このために微細な位置決めを行うことができないと
いう欠点がある。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、重心位置を持たない
マークによっても、画像認識手段によって、容易に、し
かも極めて正確な位置出しを行えるようにすることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、それぞれ線対称に配置した一対の位
置決め用のパターンが形成されている２つのワークを相
対位置決めして、重ね合わせるための位置合わせ装置で
あって、両ワークの一方のパターンが形成されている部
位を撮影する第１のカメラと、両ワークの他方のパター
ンが形成されている部位を撮影する第２のカメラと、第
１のカメラの視野範囲において、それぞれに位置決め用
のパターンを含む部位をアライメントエリアとして設定
・登録するエリア登録部と、このアライメントエリアに
対して所定の位置を原点位置として登録する原点位置登
録部と、この第１の画像認識手段により設定されたアラ
イメントエリア及び原点位置と対称位置にアライメント
エリア及び原点位置を設定する第２のアライメントエリ
ア・原点位置登録部と、前記第１，第２のカメラで撮影
したワークにおけるアライメントエリア及びこのアライ
メントエリアにおける原点位置に対応する基準位置の画
像上の位置を認識して、登録された原点位置とのＸＹ方
向及び回転方向のずれを検出する演算手段と、この演算
手段からの信号に基づいて、前記両ワークを重ね合わせ
る際における移動量を補正する構成としたことをその特
徴とするものである。

【０００７】

【作用】２つの部材を位置合わせするために、まずアラ
イメントエリア及び原点位置を設定・登録しておき、こ
のようにして設定・登録したアライメントエリアと原点
位置とに基づいて、実際にワークの位置を補正して、相
手方の部材に搭載するようになっている。

【０００８】アライメントエリア及び原点位置の設定・
登録は、ワークに形成した位置決め用のマークを手懸か
りにして行う。ただし、このマークのパターンとして
は、重心位置を有する形状であっても良いが、重心位置
のない形状のものについてはより有利である。

【０００９】而して、所定の位置にワークを配置して、
１台のカメラでワークにおけるマークが形成されている
部位を撮影し、このマークを含めた所定の限定されたエ
リアをアライメントエリアとして登録する。次に、この
アライメントエリアに対して、好ましくはアライメント
エリアの内部における所定の位置を原点位置として設定
・登録する。そして、マークはワークにおいて、線対称
の位置に一対設けられているから、１台のカメラの画像
に基づいて一方のアライメントエリア及び原点位置を設
定・登録すると、他方のマークを原点としたアライメン
トエリア及び原点位置は、前述のようにして設定・登録
したアライメントエリア及び原点位置と裏返しの位置に
自動登録できる。このように、一方のアライメントエリ
アと原点位置とに基づいて他方のアライメントエリア及
び原点位置を決定することによって、両マークについて
のアライメントエリア及び原点位置は正確にマッチング
が取れる。

【００１０】以上のようにしてアライメントエリア及び
原点位置の設定・登録がなされると、ワークを自動搭載
機等に装架して、第１，第２のカメラによる視野範囲内
に送り込む。そして、これら第１，第２のカメラによっ
て、マークを手懸かりとしてアライメントエリアに対応
するエリアをサーチする。このアライメントエリアが検
出されると、このアライメントエリアにより定まる当該
のワークにおける原点位置に対応する基準位置を割り出
す。そして、このようにして割り出した基準位置につい
て、登録された原点位置を中心とした座標軸上の位置を
演算する。この演算結果に基づいて、ワークのＸＹ方向
及びθ方向の位置のずれが検出され、この検出データに
基づいて自動搭載機等の駆動機構を作動させることによ
って、極めて精度良く位置調整を行うことができる。従
って、ワークを相手方のワークに厳格に位置合わせした
状態にして重ね合わせることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。本実施例においては、図１に示したよう
に、液晶パネルのセル１にＴＣＰ２を貼り合わせるため
のＴＣＰ自動搭載機として構成したものを示す。セル１
には微細なピッチ間隔で多数のセル側電極１ａが設けら
れており、またＴＣＰ２にもこのセル側電極１ａと同じ
ピッチ間隔で多数のＴＣＰ側電極２ａが形成されてい
る。そして、セル１を貼り合わせステーションに搬送し
て、位置決め機構によって位置決めした状態で、ＴＣＰ
自動搭載機にＴＣＰ２を保持させて、このＴＣＰ２を搬
入し、このＴＣＰ２を両電極１ａ，２ａが正確に重なり
合うように相対位置決めして重ね合わせて貼り合わせる
ようにする。このように、セル１とＴＣＰ２とを相対位
置決めを可能ならしめるために、セル１とＴＣＰ２とに
は、それぞれ位置決めマーク３，４が形成されている。
図面においては、セル１側の位置決めマーク３は正方形
のマークからなり、ＴＣＰ２側の位置決めマークは両端
部の電極をこの電極の引き回し方向と直交する方向に端
部側に向けて延在させた２本の線で形成されている。

【００１２】このＴＣＰ自動搭載機の装置構成は、図２
に示したように、ＴＣＰ２を保持して、その位置決めを
行う位置決めユニット１０と、画像認識ユニット２０
と、制御部３０とから構成される。位置決めユニット１
０は、水平面での横方向（Ｘ軸方向）と縦方向（Ｙ軸方
向）、高さ方向（Ｚ方向）及び回転方向（θ方向）の４
軸テーブル１１を有し、この４軸テーブル１１にＴＣＰ
２を保持させるようになっている。４軸テーブル１１は
ステッピングモータ等のように、微細な位置制御が可能
な駆動機構１２により駆動されるものであって、この駆
動機構１２はサーボ手段１３により制御されるようにな
っている。

【００１３】画像認識ユニット２０は、２台のテレビカ
メラ２１ａ，２１ｂと、画像制御部２２と、モニタテレ
ビ２３ａ，２３ｂとを備えている。画像制御部２２は、
２台のテレビカメラ２１ａ，２１ｂのうちの第１のテレ
ビカメラ２１ａにおける画面上において、位置決めマー
クを含む所定の範囲をアライメントエリアとして設定
し、またこのアライメントエリア内の所定の位置を＋字
マークで示す原点位置を入力する手段等を含むものであ
る。

【００１４】制御部３０は、図３に示したように、第１
のテレビカメラ２１ａの画面上で設定したアライメント
エリアと原点位置とを設定・登録する第１のアライメン
トエリア登録部３１ａ及び第１の原点位置登録部３２ａ
と、これら第１のアライメントエリア及び原点位置に基
づいて、第２のテレビカメラ２１ｂの画面上での第２の
アライメントエリア及び第２の原点位置を登録する第２
のアライメントエリア登録部３１ｂ及び第２の原点位置
登録部３２ｂと備えている。そして、第１，第２のテレ
ビカメラ２１ａ，２１ｂからの画像を取り込んで、第
１，第２のアライメントエリア登録部３１ａ，３１ｂに
登録されているデータと比較して、これら第１，第２の
アライメントエリアに対応する部位をサーチする第１，
第２のエリアサーチ部３３ａ，３３ｂと、このエリアサ
ーチ部３３ａ，３３ｂでサーチされた第１，第２のアラ
イメントエリアに相当する部位において、第１，第２の
原点位置登録部３２ａ，３２ｂに登録されている原点位
置と、第１，第２のテレビカメラ２１ａ，２１ｂで取得
した画像のアライメントエリアに相当する範囲内での原
点位置に相当する基準位置を割り出して、それぞれ原点
位置を中心とした座標軸上の位置を検出する第１，第２
の座標位置検出部３４ａ，３４ｂとを有する。さらに、
これら第１，第２の座標位置検出部３４ａ，３４ｂで検
出した座標位置から、ＴＣＰ２のＸＹθ方向の位置ずれ
を演算する演算部３５が設けられている。さらにまた、
ＴＣＰ２を原点位置からセル１に正確に重なり合う位置
にまでの移動量が予め標準移動量設定部３６に設定され
るようになっており、この標準移動量設定部３６のＴＣ
Ｐ２の標準移動量に関する信号に、演算部３５により演
算されたＴＣＰ２のＸＹθ方向における位置ずれ量に関
する信号が加算器３７で加算されて、この信号がサーボ
手段１３に入力されて、このサーボ手段１３による４軸
テーブル１１の制御信号が作り出されることになる。

【００１５】而して、まずセル１を貼り合わせステーシ
ョンにおける所定の位置に配置して、その位置決めマー
ク３を基準として位置決めを行う。ここで、セル１に設
けた位置決めマーク３は重心位置を有する正方形のもの
であるから、この位置決めマーク３の重心位置に基づい
て位置決めできる。

【００１６】この状態で、第１，第２のテレビカメラ２
１ａ，２１ｂで、このセル１の位置決めマーク３をそれ
ぞれ視野範囲に入れて、装置を設定・登録モードとす
る。この状態で、第１，第２のテレビモニタ２３ａ，２
３ｂにおいて画像を表示して、操作者が画像を目視しな
がら、これを４軸テーブル１１にＴＣＰ２を保持させ
て、このＴＣＰ２の位置決めマーク４がそれぞれ第１，
第２のテレビカメラ２１ａ，２１ｂの視野内に移動させ
る。この状態で、画像制御部２２を操作して、図４に示
したように、アライメントエリア表示Ｅを画面上で動か
して、位置決めマーク４の位置に合わせる。また、アラ
イメントエリアの位置が決定されると、このアライメン
トエリア表示Ｅの内部における所定の位置に＋字マーク
からなる原点表示Ｏを配置する。

【００１７】これらアライメントエリア及び原点位置の
登録を行うと、制御部３０における第１のアライメント
エリア登録部３１ａ及び第１の基準位置登録部３２ａ
に、前述のようにして設定したアライメントエリア及び
原点位置が登録される。なお、ここでＴＣＰ２の位置決
めマーク４が、第１，第２のテレビカメラ２１ａ，２１
ｂの視野範囲に入っておれば、このアライメントエリア
及び原点位置の設定・登録を行うことができるが、ＴＣ
Ｐ２をセル１に対してできるだけ平行で、しかも所定の
位置に配置されている方が実際に位置合せを行う上で望
ましい。

【００１８】ここで、位置決めマーク４はＴＣＰ２にお
いて、線対称の位置に一対形成されているから、第１の
テレビモニタ２３ａの画面上で位置決めマーク４を基準
としてアライメントエリア及び原点位置を登録すると、
第２のテレビモニタ２３ｂの画面上で改めてアライメン
トエリアと原点位置とを設定しなくとも、第１のテレビ
モニタ２３ａの画面上でのアライメントエリア及び原点
位置に対して裏返しとなる位置が第２のテレビモニタ２
３ｂの画面上でのアライメントエリア及び原点位置が表
示される。従って、このデータが第２のアライメントエ
リア及び原点位置として登録する。而して、これらを第
２のアライメントエリア及び原点位置を個別的に設定す
ると、相互の位置が一致しなくなるおそれがあるので、
第１のアライメントエリア及び第１の原点位置の設定・
登録が行われると、第２のアライメントエリア及び第２
の原点位置は、それらの裏返しの位置となるように、第
２のアライメントエリア登録部３１ｂ及び第２の原点位
置登録部３２ｂに自動設定できるようにしている。

【００１９】以上のアライメントエリア及び原点位置の
設定・登録操作の手順は、図５に示したようになる。こ
のようにして各一対のアライメントエリア及び原点位置
が登録されると、ＴＣＰ２の標準となる位置が定まり、
このＴＣＰ２を位置合せした状態にしてセル１に重ね合
せるために必要な移動量が演算される。これが標準移動
量設定部３６に記録される。即ち、ＴＣＰ２がこの標準
となる位置に配置されている際には、４軸テーブル１１
をこの標準移動量設定部３６に設定されているＸＹ方向
（及びθ方向）に移動させれば、このＴＣＰ２の電極２
ａがセル１の電極１ａに正確に重なり合う状態に重ね合
わせることができる。

【００２０】以上のようにして、アライメントエリア及
び原点位置の設定・登録が行われると、次に実際にセル
１に対するＴＣＰ２の自動搭載が行われる。而して、セ
ル１を貼り合わせステーションに搬入して、それを所定
の位置に位置決めする。このセル１の位置決めは、画像
認識ユニット２０におけるテレビカメラ２１ａ，２１ｂ
で得られる画像認識により行われるが、セル１には重心
位置を有する位置決めマーク３が形成されているから、
周知の手法で正確な位置決めを行うことができる。

【００２１】そして、ＴＣＰ２を位置決めユニット１０
を構成する４軸テーブル１１に装架して、この４軸テー
ブル１１を、その両端近傍位置に形成されている位置決
めマーク４が画像認識ユニット２０を構成する第１，第
２のテレビカメラ２１ａ，２１ｂの視野範囲内に入る位
置に搬入する。そして、これら第１，第２のテレビカメ
ラ２１ａ，２１ｂの画像は第１，第２のエリアサーチ部
３３ａ，３３ｂに取り込まれて、第１，第２のアライメ
ントエリア登録部３１ａ，３１ｂに登録されているパタ
ーンと一致するパターンをサーチする。そして、アライ
メントエリアと同じパターンが検出されると、第１，第
２の座標位置検出部３４ａ，３４ｂにおいて、第１，第
２の基準位置登録部３２ａ，３２ｂに登録されている原
点位置に関するデータに基づいて、この原点位置が原点
となったＸＹ座標として、当該のＴＣＰ２の基準位置の
位置を検出する。これによって、図６に示したように、
第１，第２のテレビカメラ２１ａ，２１ｂの画像領域に
おいて、基準位置Ｓ₁ ，Ｓ₂ のＸＹ座標軸の位置が検出
される。この信号が演算部３５に伝送されて、この演算
部３５において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向におけるずれ量
が演算されると共に、基準位置Ｓ₁ ，Ｓ₂ 間を結ぶ線と
ＸＹ座標の原点を結ぶ線との間の角度θが測定される。

【００２２】このようにして測定されたＸＹθの各方向
におけるずれ量に関する信号は、加算器３７において標
準移動量設定部３６において設定されている標準移動量
に関する信号が加算されて、サーボ手段１３に移動量に
関する信号が供給され、この信号に基づいてサーボ手段
１３から駆動機構１２に駆動制御信号が入力されて、４
軸テーブル１１が作動して、この４軸テーブル１１に装
架されているＴＣＰ２がセル１の上部位置において、電
極２ａがセル１の電極１ａの上部位置に位置決めされ
る。この状態でＴＣＰ２を下降させることによって、Ｔ
ＣＰ２がセル１に重ね合わせられることになる。

【００２３】そして、このＴＣＰ２とセル１との間を接
着等の手段で固定することによって、両者の貼り合わせ
が行われる。然る後に、セル１を移動させて、次のＴＣ
Ｐ２を貼り合わせる位置にまで搬送し、この位置でセル
１の位置決めを行い、前述した操作を繰り返すことによ
って、ＴＣＰ２の貼り合わせが順次行われる。

【００２４】ＴＣＰ２の位置決めマーク４の位置が正確
に配置されておれば、一度アライメントエリア及び原点
位置の設定・登録を行えば、その変更を行う必要はない
が、セル１とＴＣＰ２との位置合わせは極めて厳格に行
わなければならず、位置決めマーク４の位置が僅かでも
ずれると、両ワークの電極１ａ，２ａの位置が合わなく
なるので、例えばＴＣＰの製造ロット毎にアライメント
エリア及び原点位置の設定・登録を行うようにすれば良
い。而して、この設定・登録はテレビモニタ上でカーソ
ルを動かすこと等によって行うことができるので、その
操作は極めて簡単である。

【００２５】なお、前述の実施例においては、ＴＣＰを
セルに貼り合わせるものとして説明したが、要はワーク
を正確に位置合わせして貼り合わせるものであれば良
く、これ以外にも各種の重ね合わせ装置として用いるこ
とができるのは言うまでもない。また、位置決めマーク
としては、図示のものに限らず、他の部位と識別できる
ものであれば、各種の図形，記号等を用いることがで
き、重心位置のある図形であっても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、線対称
に配置した一対の位置決め用のパターンが形成されてい
る２つのワークを相対位置決めするに当って、一方の位
置決め用のパターンを利用して、アライメントエリア及
び原点位置の設定・登録を行って、他方の位置決め用の
パターンについては、設定・登録を行ったアライメント
エリア及び原点位置の裏返しの位置として設定・登録
し、このようにして登録されたアライメントエリアにお
ける原点位置と、貼り合わせる側のワークを所定の位置
に配置した時に、この原点位置に対応する基準位置を検
出して、原点位置との間における水平面上でのずれを演
算し、この演算結果に基づいてワークの移動を制御する
構成としたので、重心位置のない位置決め用のパターン
が形成されているワークであっても、画像認識手段によ
って、極めて容易に、しかも極めて厳格にワークの重ね
合わせを行うことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】重ね合わせられる２つのワークの外観を示す図
である。

【図２】ＴＣＰ自動搭載機の装置の概略構成図である。

【図３】制御部の構成を示すブロック図である。

【図４】第１のテレビモニタ上でのアライメントエリア
及び原点位置の登録操作を示す動作説明図である。

【図５】アライメントエリア及び原点位置の登録手順の
フローチャート図である。

【図６】ＴＣＰのずれ量を演算する演算部の作用説明図
である。

【符号の説明】

１ セル １ａ セル側電極 ２ ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ） ３，４ 位置決めマーク １０ 位置決めユニット １１ ４軸テーブル １２ 駆動機構 １３ サーボ手段 ２０ 画像認識ユニット ２１ａ，２１ｂ テレビカメラ ２３ａ，２３ｂ テレビモニタ ３０ 制御部 ３１ａ，３１ｂ アライメントエリア登録部 ３２ａ，３２ｂ 基準位置登録部 ３４ａ，３４ｂ 座標位置検出部 ３５ 演算部 ３６ 標準移動量設定部 ３７ 加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ線対称に配置した一対の位置決
   め用のパターンが形成されている２つのワークを相対位
   置決めして、重ね合わせるための位置合わせ装置であっ
   て、両ワークの一方のパターンが形成されている部位を
   撮影する第１のカメラと、両ワークの他方のパターンが
   形成されている部位を撮影する第２のカメラと、第１の
   カメラの視野範囲において、それぞれに位置決め用のパ
   ターンを含む部位をアライメントエリアとして設定・登
   録するエリア登録部と、このアライメントエリアに対し
   て所定の位置を原点位置として登録する原点位置登録部
   と、この第１の画像認識手段により設定されたアライメ
   ントエリア及び原点位置と対称位置にアライメントエリ
   ア及び原点位置を設定する第２のアライメントエリア・
   原点位置登録部と、前記第１，第２のカメラで撮影した
   ワークにおけるアライメントエリア及びこのアライメン
   トエリアにおける原点位置に対応する基準位置の画像上
   の位置を認識して、登録された原点位置とのＸＹ方向及
   び回転方向のずれを検出する演算手段と、この演算手段
   からの信号に基づいて、前記両ワークを重ね合わせる際
   における移動量を補正する構成としたことを特徴とする
   位置合わせ装置。