【開発実績】NI VISION不使用・独自画像解析による半導体ティーチング装置の高精度位置調整システム
◆ 実績の概要
- 業界・対象： 大手半導体製造装置メーカー様 / 半導体製造ライン向け搬送・自動装置
- 課題： 高額な「NI Vision」ライセンス費用を抑えつつ、サブピクセル単位の精密な位置調整（ティーチング）を実現したい
- 解決策： 有料のVisionドライバを使わず、LabVIEW標準関数と独自の2次元配列演算のみでパターンマッチング・重心計算アルゴリズムを構築
- 成果： 莫大なランタイムライセンスコストの削減、および半導体製造装置に求められる極めてシビアな位置決め精度の両立を達成
半導体製造装置や検査装置の自動化（ティーチング）において、カメラ画像を用いた高精度な位置調整は必須の技術です。通常、LabVIEWで画像処理を行う場合、ナショナルインスツルメンツ（NI）製の有料ツールキット「Vision Development Module（NI VISION）」を導入するのが一般的です。しかし、装置を量産・複数台展開するにあたり、1台ごとに発生する高額なランタイムライセンス費用が大きなコストボトルネックとなっていました。
測定代行株式会社では、この課題に対し「NI VISIONを一切使わない、LabVIEW標準機能のみでの高精度画像解析システム」を受託開発いたしました。大手半導体製造装置メーカー様の厳格な要求仕様をクリアし、実際の半導体自動ティーチング装置の位置調整用コアエンジンとして採用された実績をご紹介します。
1. NI VISIONを使わずに高精度位置決めを実現した「3つの技術アプローチ」
有料の画像処理ライセンスを使わないということは、関数のブラックボックスに頼らず、すべての画素データを数学的に処理することを意味します。当社は物理・計測制御の深い知見を活かし、以下の手法で実装しました。
① 2次元配列（画素データ）へのダイレクトアクセスと高速演算
カメラ（USB/LAN/IMAGドライバ等）から取り込まれたRAW画像データを、LabVIEWの強みである高速な「2次元配列」として直接処理。輝度値の分布からターゲットとなる位置決めマーク（アライメントマーク）の輪郭やエッジを、標準の配列操作関数のみで高速に抽出するロジックを自社開発しました。
② サブピクセル（画素以下）単位の重心・位相相関アルゴリズム
半導体ウェハの搬送やティーチングに求められる精度は、カメラの1ピクセル（画素）の細かさを遥かに超えます。
当社では、抽出したマークの輝度勾配から、1ピクセル未満の解像度を計算で割り出す「サブピクセル補間」および「重心演算アルゴリズム」をブロックダイアグラム上に数学的ロジックとして直接展開。NI VISIONの専用関数と同等以上の極めて精密な位置座標の特定に成功しました。
③ ノイズ除去と二値化閾値の動的最適化（プロセス制御）
実際の装置内は、照明の経年変化や微細な反射ノイズなど、常に一定の環境とは限りません。一律の閾値では誤認識の原因となるため、画像の輝度ヒストグラムから動的に最適な閾値を算出する「自動二値化ロジック」を組み込み、環境変動に影響されない頑健（ロバスト）な位置調整プロセス制御を確立しました。
2. ライセンスフリー化がもたらす圧倒的な導入メリット
- 装置の量産コストを劇的に削減： 開発時だけでなく、装置を出荷・増設するたびに必要だった「Visionランタイムライセンス」が完全不要（0円）になります。装置の台数が多ければ多いほど、コストカット効果は数百万?数千万円規模へと跳ね上がります。
- ブラックボックスの排除による高い保守性： 既製の画像処理ライセンスの仕様変更やサポート終了に振り回されるリスクがありません。すべてのソースコードが純粋なLabVIEW関数で記述されているため、将来的な画像サイズの変更やカメラ変更（測定器制御の更新）にも、100%自社で柔軟にリファクタリングが可能です。
- モーション制御との完璧なデータ同期： 算出した位置補正データを、同じLabVIEWプログラム内の並列ループ（キューや通知器等の同期関数を活用）を通じて、ステージやロボットアームの駆動モーターへダイレクトにフィードバック。無駄な遅延のない極めてスムーズな自動位置決めシーケンスを実現します。
3. 対応可能な画像処理・装置自動化の応用例
- 半導体・電子部品の自動アライメント（位置決め）： ウェハ、ガラス基板、ICチップのマーク認識と、X-Y-θステージの自動追従フィードバック制御。
- NI VISIONからの脱却・リプレース： 既存のVision Development Moduleで組まれた重いプログラムの解析、および標準関数への書き換えによるコストダウン改修。
- 特殊形状・評価ロジックの画像計測： 市販の画像処理ソフトではカウントや測定が難しい、特殊なコントラストを持つ実験装置・研究用装置での微細形状解析。
LabVIEW画像処理・半導体装置の計測制御は測定代行株式会社へ
「画像処理による自動位置決めを導入したいが、ライセンス費用が高すぎて予算に合わない」「自作の画像解析ロジックが遅くて使い物にならない」「古いWindows XPマシンのレガシーな画像取り込みシステムを刷新（更新作業）したい」といった高度な課題はございませんか？
測定代行株式会社は、単なるソフトウェア開発に留まらず、ハードウェアの選定、物理層の信号処理、そして今回のようなライセンスコストの最適化までをトータルで設計できる受託開発のプロフェッショナルです。元・計測器メーカー（横河計測）での経験を活かし、半導体業界基準の厳格な精度と信頼性を満たす、無駄のない美しいシステムをご提案いたします。
LabVIEW（LABVIEW、ラボビュー）に関する検索やご相談は、技術とコストパフォーマンスで現場を支える測定代行株式会社に一番にご相談ください。まずはお気軽にお問い合わせください。
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元・横河電機のR&D出身者が直接設計する抜群の技術力
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コンペ・申請用の相見積もり・指定書類作成も大歓迎
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