专利名称：视觉检测系统及利用该系统的坐标转换方法
技术领域：
本发明涉及一种视觉检测系统以及利用该系统的坐标转换方法。更为具体地，涉及一种利用设置在用于支撑被检测体的工作台上的基准标记，生成对于被检测体的绝对坐标值的视觉检测系统及利用该系统的坐标转换方法。
背景技术：
通过视觉(摄影机)检测被检测体例如TFT_IXD、PDP、0EL等平面显示装置上的缺陷的视觉检测系统包括工作台、台架(stage)和摄像机等。工作台用于支撑被检测体，台架为了被检测体的装载(loading)、卸载(unloading)、定位(positioning)，使安装有被检测体的工作台在X轴或Y轴方向上进行直线往复运动。摄像机用于获得被检测体或工作台的图像，而随着平面显示装置的面板逐渐大型化，为了检测被检测体，利用多个摄像机。通常的视觉检测系统以微米单位精密检测被检测体的缺陷(defect)，并生成以被检测体为基准的绝对坐标系，并在该绝对坐标系内用坐标值标示缺陷位置之后，向后续工序的装备传送关于缺陷的位置信息。为了生成以被检测体为基准的精确的绝对坐标系，需要进行摄像机的对准作业、 台架的精确度(accuracy)及反复精密度(r印eatabillity)的测定作业。通过摄像机的对准作业，能够补偿从各摄像机获得的图像的旋转角、在X轴、Y轴上的变位量(shift)等信息，通过台架精确度及反复精密度的测定作业，能够补偿欲将工作台移送的目标移送位置和工作台实际被移送的位置之间的差距——移送误差或者用于表示工作台相对于X轴或Y 轴的旋转程度的旋转误差。但在摄像机的对准作业中，要对准多个摄像机不但需要较多时间和精力，要精确对准摄像机也是非常困难的。而且，摄像机的位置由于震动、冲击、机构变形等诸多原因容易发生变动，因此，为了确保检测的可靠性和重现性，需要定期进行摄像机的对准作业。为了测定台架的精确度及反复精密度，需要在与系统相邻的位置上设置激光干涉仪(laser interferometer)，并在每个单位区间移送台架获得数据，因此需要太多时间和精力。台架的精确度及反复精密度也因为震动、冲击、机构变形等诸多原因而容易发生变动，因此需要定期进行测定，但是在被检测体的制造线上不能长时间停止检测线。
发明内容
本发明是为了解决上述以往问题而提出的，其目的是提供一种视觉检测系统及利用该系统的坐标转换方法。该视觉检测系统及利用该系统的坐标转换方法不进行利用额外的外部设备的台架精确度等的补偿作业，只利用视觉检测系统本身的多个基准标记，执行被检测体的检测作业，并且执行台架的精确度补偿作业，以生成台架误差得到补偿的被检测体的绝对坐标系。为了实现上述目的，本发明提供一种视觉检测系统，该系统包括工作台，用于支撑被检测体；台架，用于使所述工作台在Y轴方向上进行直线往复运动；多个摄像机，为了获得所述被检测体或所述工作台的图像，沿着X轴方向相隔配置。所述视觉检测系统的特征在于，包括多个第一标记，沿着与所述Y轴交叉的X轴方向，相隔配置在所述工作台的一端；多个第二标记，其中一部分从所述多个第一标记中最左侧的第一标记开始，在所述工作台的一侧沿着所述Y轴方向相隔配置，并且另一部分从所述多个第一标记中最右侧的第一标记开始，在所述工作台的另一侧沿着所述Y轴方向相隔配置，获得所述多个第一标记的图像后，将此图像坐标值转换成台架坐标值，获得所述多个第二标记的图像后，将此图像坐标值和台架坐标值转换成以被检测体为基准的绝对坐标值。其中，以所述被检测体为基准的绝对坐标值是所述台架的精确度得到补偿的坐标值。另一方面，为了实现如上所述目的，本发明提供一种视觉检测系统的坐标转换方法。该方法利用所述视觉检测系统，包括第一标记的图像获得步骤，用于获得所述多个第一标记的图像；第一转换公式生成步骤，利用所述第一标记的图像坐标值和所述第一标记的绝对台架坐标值的相互关系，生成将图像坐标值转换成台架坐标值的第一转换公式；第二标记的图像获得步骤，用于获得所述多个第二标记的图像；旋转误差计算步骤，利用所述第二标记的图像坐标值和所述第二标记的台架坐标值的相互关系，计算用于表示所述工作台在直线运动中相对于所述X轴倾斜的角度的旋转误差；移送误差计算步骤，利用所述第二标记的图像坐标值和所述第二标记的台架坐标值的相互关系，计算用于表示所述工作台在所述X轴或所述Y轴上的目标移送位置和实际移送位置之间的差的移送误差；第二转换公式生成步骤，对所述第一转换公式加减所述旋转误差及所述移送误差，以生成用于将图像坐标值和台架坐标值转换成绝对坐标值的第二转换公式，其中所述绝对坐标值是以被检测体为基准的坐标值。根据本发明，不采用外部额外的测定装置，而只利用设置在工作台上的第二标记， 执行被检测体的检测作业，并且执行台架的精确度补偿作业，因此能够节省台架精确度及反复精密度的测定所需要的时间及精力。而且，根据本发明，即使由于震动、冲击、机构变形等原因而导致检测系统的变动， 也能够随时执行被检测体的检测作业，同时执行台架精确度或者反复精密度的补偿作业， 因此能够节省设备维护所需要的经费。而且，根据本发明，无需停止视觉检测系统而执行台架精确度或者反复精密度的补偿作业，因此能够稳定地管理视觉检测系统及被检测体的检测线。
图1是本发明的视觉检测系统一实施例的示意图。图2是显示图1所示视觉检测系统的工作台、多个第一标记、多个第二标记及多个摄像机配置的图。图3是概略示出图1所示视觉检测系统的工作台由于移送误差或者旋转误差而扭曲的状态的图。图4是本发明的视觉检测系统一实施例的坐标转换方法的顺序图。符号说明2 被检测体4 缺陷
100 视觉检测系统120:工作台130:台架150 摄像机M1、M2、......、M9:第一标记Ma、Mb、Mc、Md、......第二标记
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本发明视觉检测系统的一实施例及利用该系统的坐标转换方法。图1是本发明的视觉检测系统一实施例的示意图。如图1所示，本发明视觉检测系统100的一实施例用于检查及测定平板液晶显示面板等被检测体2的各种缺陷4，其具备工作台120、台架130和多个摄像机150。所述工作台120用于支撑被检测体2，沿着Y轴方向可移动地设置在框架110的上侧。被检测体2由设置在工作台120上的夹具得到固定。在工作台120的上面安放有被检测体2的状态下，工作台120沿着Y轴方向移动，以进行对于被检测体2的检测。所述台架130用于使工作台120沿着Y轴方向进行往复运动，在本实施例中包括有提供直线运动驱动力的线性马达；及固定在框架Iio的上面且用于引导工作台120进行直线运动的一对直线运动导向件。用于实现工作台120的直线运动的线性马达和直线运动导向件的组合结构对于本领域技术人员来说是公知的，因此省略其详细说明。另外，台架 130也可由提供旋转驱动力的旋转马达、滚珠螺杆和一对直线运动导向件构成。为了获得被检测体2或工作台120的图像，沿着X轴方向相隔配置有所述多个摄像机150。在本实施例中，为了以微米单位精密检测被检测体的缺陷4并获得其图像，利用分辨率高的行扫描摄像机(Line Scan Camera)。行扫描摄像机沿着一个水平线扫描被检测体2而获得图像。多个行扫描摄像机按照各自的视野领域(Field Of View) (FOVU F0V2、……、F0V8)分割扫描被检测体2的图像。计算机(未图式)控制台架130和所述多个摄像机150的操作。计算机利用图像处理程序处理由摄像机150输入的图像，并通过显示器等输出装置输出作为处理结果所获得的被检测体2的图像、缺陷4的检测结果等一系列数据。在工作台120的上面，沿着X轴方向设有多个第一标记(Ml、M2、……、M9)，沿着 Y轴方向设有多个第二标记(Ma、Mb、Mc、Md、……)。多个第一标记(Ml、……、M9)沿着与 Y轴交叉的方向，例如沿着与Y轴正交的X轴方向，在工作台120的一端相隔规定距离而隔开配置。而且，在多个第二标记中的一部分第二标记(Ma、Mc、Me……)从多个第一标记中最左侧的第一标记Ml开始，沿着Y轴方向相隔规定距离而配置在工作台120的一侧。多个第二标记中其它部分的第二标记(Mb、Md、Mf……)从多个第一标记中最右侧的第一标记M9 开始，沿着Y轴方向相隔规定距离而配置在工作台的另一侧。多个第一标记(Ml、……、M9)中相邻的每两个标记配置在每个行扫描摄像机的视野领域(F0VU……、F0V8)里，而视野领域(F0VU……、F0V8)中相邻的每两个视野领域
重叠规定的距离。
计算机中预先储存有多个第一标记(Ml、……、M9)和多个第二标记(Ma、Mb、……) 的台架坐标值，通过从摄像机150输入的多个第一标记(Ml、……、M9)、多个第二标记(Ma、 Mb、……)的图像算出图像坐标值，并将图像的基准像素设定为零点，计算出从零点像素是第几个像素，以生成X轴及Y轴上的图像坐标值。下面，利用具有如上结构的视觉检测系统100，且参照图1至图3，详细说明本发明的应用视觉检测系统的坐标转换方法的一实施例。图2是示出图1所示视觉检测系统的工作台、多个第一标记、多个第二标记及多个摄像机配置的图，图3是概略示出图1所示视觉检测系统的工作台由于移送误差或旋转误差而扭曲的状态的图，图4是应用本发明的视觉检测系统一实施例的坐标转换方法的顺序图。在说明本实施例的视觉检测系统的坐标转换方法之前，将旋转误差和移送误差定义如下。在理想的状态下，由于工作台120沿着Y轴进行直线往复运动，因此不会出现相对于X轴或Y轴的倾斜角。但在实际上由于制作公差或者组装公差等原因，工作台120在进行直线往复运动时会出现相对于X轴或Y轴倾斜的现象，在本说明书中将工作台120相对于X轴倾斜的角度定义为旋转误差。而且，在台架130的直线往复运动中，由于台架130的精确度(accuracy)或者反复精密度，会在所希望的目标移送位置和实际移送位置之间出现偏差。在本说明书中，将利用台架130沿着X轴或Y轴移送工作台120时所希望的工作台120的目标移送位置和实际移送位置之差定义为移送误差。参照图1至图4，本实施例的视觉检测系统的坐标转换方法是利用形成在工作台上的多个基准标记，生成被检测体的绝对坐标，该方法包括第一标记的图像获得步骤 S110、第一转换公式生成步骤S120、第二标记的图像获得步骤S130、旋转误差计算步骤 S140、移送误差计算步骤S150和第二转换公式生成步骤S160。首先，将多个第一标记(Ml、…、M9)的绝对台架坐标值和多个第二标记(Ma、 Mb、……)绝对台架坐标值输入计算机并分别存储。将工作台120上的任意位置设为原点， 而该原点和各个标记在X轴、Y轴上的变位差成为绝对台架坐标值。在本说明书中绝对台架坐标值是指，不包括台架130的旋转误差或者移送误差的精确的目标坐标值，是操作人员事先掌握好信息，并存入计算机里的台架坐标值。之后，在所述第一标记的图像获得步骤中利用各个摄像机150，分别获得多个第一标记(Ml、……、M9)的图像(SllO)。如图2所示，使相邻的两个第一标记Ml及M2、M2及 M3进入同一个摄像机151、152的视野领域里，以获得第一标记Ml及M2、M2及M3的图像， 并从第一标记Ml及M2、M2及M3的图像中获得第一标记的图像坐标值。在所述第一转换公式生成步骤中，利用第一标记(Ml、……、M9)的图像坐标值和第一标记(Ml、……、M9)的绝对台架坐标值的关系，生成将图像坐标值转换成台架坐标值的第一转换公式(S120)。为了生成第一转换公式，首先利用第一标记(Ml、……、M9)的绝对台架坐标值和第一标记的图像坐标值，计算用于表示台架在每个图像像素中的移送量的分辨率(S121)。X 轴分辨率ReX和Y轴分辨率ReY分别由以下公式表示。
权利要求
1.一种视觉检测系统，包括工作台，用于支撑被检测体；台架，用于使所述工作台在Y 轴方向上进行直线往复运动；多个摄像机，为了获得所述被检测体或所述工作台的图像，沿着X轴方向相隔配置，其特征在于，包括多个第一标记，沿着与所述Y轴交叉的χ轴方向，相隔配置在所述工作台的一端上； 多个第二标记，其中一部分第二标记从所述多个第一标记中最左侧的第一标记开始， 在所述工作台的一侧沿着所述Y轴方向相隔配置，并且另一部分第二标记从所述多个第一标记中最右侧的第一标记开始，在所述工作台的另一侧沿着所述Y轴方向相隔配置，获得所述多个第一标记的图像，并将此图像的坐标值转换成台架坐标值；获得所述多个第二标记的图像，并将此图像的坐标值和台架坐标值转换成以被检测体为基准的绝对坐标值，以所述被检测体为基准的绝对坐标值是所述台架的精确度得到补偿的坐标值。
2.一种视觉检测系统的坐标转换方法，其特征在于，该方法利用根据权利要求1所述的视觉检测系统，所述方法包括第一标记的图像获得步骤，用于获得所述多个第一标记的图像； 第一转换公式生成步骤，利用所述第一标记的图像坐标值和所述第一标记的绝对台架坐标值的相互关系，生成将图像坐标值转换成台架坐标值的第一转换公式； 第二标记的图像获得步骤，用于获得所述多个第二标记的图像； 旋转误差计算步骤，利用所述第二标记的图像坐标值和所述第二标记的台架坐标值的相互关系，计算用于表示所述工作台在直线运动中相对于所述X轴的倾斜角度的旋转误差；移送误差计算步骤，利用所述第二标记的图像坐标值和所述第二标记的台架坐标值的相互关系，计算用于表示所述工作台在所述X轴或所述Y轴上的目标移送位置和实际移送位置之间差的移送误差；第二转换公式生成步骤，在所述第一转换公式上加减所述旋转误差及所述移送误差， 以生成用于将图像坐标值和台架坐标值转换成以被检测体为基准的绝对坐标值的第二转换公式。
3.根据权利要求2所述的视觉检测系统的坐标转换方法，其特征在于，所述第一转换公式生成步骤包括以下步骤利用所述第一标记的绝对台架坐标值和所述第一标记的图像坐标值，计算用于表示每个图像像素中台架移送量的分辨率；利用所述第一标记的绝对台架坐标值、所述第一标记的图像坐标值及所述分辨率，计算所述摄像机对所述X轴的倾斜度；利用所述第一标记的绝对台架坐标值、所述第一标记的图像坐标值、所述分辨率及所述倾斜度，计算图像原点的台架坐标值；利用所述第一标记的图像坐标值、所述分辨率、所述倾斜度及所述图像原点的台架坐标值，生成用于将图像坐标值转换成台架坐标值的第一转换公式，其中所述绝对台架坐标值是不包含所述台架的旋转误差或者移送误差的预定坐标值。
4.根据权利要求2或3所述的视觉检测系统的坐标转换方法，其特征在于，所述旋转误差计算步骤包括以下步骤在所述多个第二标记中的其中一个标记设定为标记a，在所述多个第二标记中从所述标记a沿着X轴相隔配置的一个标记设定为标记b，在所述多个第二标记中从所述标记a沿着Y轴相隔配置的一个标记设定为标记c，在所述多个第二标记中从所述标记c沿着X轴相隔配置的一个标记设定为标记d ；求连接所述标记a和所述标记b的直线对于所述X轴的倾斜角ab ； 求连接所述标记c和所述标记d的直线对于所述X轴的倾斜角cd ； 沿着所述Y轴在所述标记a和所述标记c之间，使倾斜角从所述倾斜角ab线性变化为倾斜角cd，以生成用于计算所述工作台的旋转误差的旋转误差公式。
5.根据权利要求4所述的视觉检测系统的坐标转换方法，其特征在于，所述移送误差计算步骤包括求移送误差ab的步骤，利用所述标记a或者所述标记b的绝对图像坐标值、所述标记 a或者所述标记b的实际台架坐标值、所述倾斜角ab，求出按照X轴上的变化的所述标记a 和所述标记b之间的移送误差；求移送误差cd的步骤，利用所述标记c或者所述标记d的绝对图像坐标值、所述标记 c或者所述标记d的实际台架坐标值、倾斜角cd，求出按照X轴上的变化的所述标记c和所述标记d之间的移送误差；线性移送误差项生成步骤，沿着所述Y轴在所述标记a和所述标记C之间生成从所述移送误差ab线性变化为所述移送误差cd的线性移送误差项；摄像机角度补偿项生成步骤，所述摄像机角度补偿项用于补偿相邻摄像机的倾斜角之间的差；移送误差公式生成步骤，所述移送误差公式通过加减所述线性移送误差项和所述摄像机角度补偿项，计算所述移送误差，其中，所述图像绝对值是将所述绝对台架坐标值代入所述第一转换公式而获得的坐标值，是不包括旋转误差或者移送误差的图像坐标值，所述实际台架坐标值是包括旋转误差或者移送误差的台架坐标值，所述实际图像坐标值是包括旋转误差或者移送误差的实际测出的图像坐标值。
全文摘要
本发明涉及视觉检测系统及利用该系统的坐标转换方法。该系统包括工作台，支撑被检测体；台架，使工作台在Y轴方向上直线往复运动；多个摄像机，为了获得被检测体或工作台的图像，沿X轴方向相隔配置，其中包括多个第一标记，沿着与Y轴交叉的X轴方向相隔配置在工作台的一端；多个第二标记，一部分从多个第一标记中最左侧的第一标记开始在工作台的一侧沿Y轴方向相隔配置，另一部分从多个第一标记中最右侧的第一标记开始在工作台的另一侧沿Y轴方向相隔配置。获得多个第一标记的图像后，将此图像坐标值转换成台架坐标值，获得多个第二标记的图像后，将此图像坐标值和台架坐标值转换成台架的精确度得到补偿的以被检测体为基准的绝对坐标值。
文档编号G01B11/03GK102422121SQ201080020216
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年5月7日
发明者姜盛范, 安祐正, 朴喜载 申请人:Snu精度株式会社