專利名稱：基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體自動(dòng)化加工領(lǐng)域，主要涉及一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心，是推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化發(fā)展的最主要的高新技術(shù)之一。國家在十五“863”計(jì)劃中，將集成電路制造裝備列入了重大專項(xiàng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)我國集成電路制造裝備的局部突破和IC裝備產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。潔凈機(jī)器人是IC制造設(shè)備的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)晶圓的自動(dòng)化傳輸，晶圓極易破碎，這要求機(jī)械手臂連同晶圓托盤實(shí)現(xiàn)較高精度的定位，但是由于制造工藝、裝配誤差的原因，機(jī)械手臂的長度和初始位置與設(shè)定值之間存在差距，使得機(jī)械手臂上的晶圓托盤在晶圓位置處不能與晶圓很好的重合，帶來一些潛在的危害。在現(xiàn)有的技術(shù)中，專利名稱為CN 200910105902，采用設(shè)有坐標(biāo)系和標(biāo)定孔的標(biāo)定板，在機(jī)械手上設(shè)置感應(yīng)器件，在固定有關(guān)關(guān)節(jié)的情況下使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)器件相應(yīng)地作圓周運(yùn)動(dòng)，通過位于圓周軌跡上的標(biāo)定孔的坐標(biāo)計(jì)算機(jī)械手各關(guān)節(jié)臂的實(shí)際臂長、各關(guān)節(jié)臂角度方向。采用本發(fā)明方法可準(zhǔn)確測(cè)定機(jī)械手各關(guān)節(jié)臂的實(shí)際臂長、各關(guān)節(jié)臂角度方向，這樣可以糾正機(jī)械手加工、安裝過程中的誤差，提高機(jī)械手控制的位置精度，有利于機(jī)械手的精確定位。此種方法需要在機(jī)械手臂上安裝感應(yīng)元件，對(duì)于潔凈機(jī)器人來說，安裝感應(yīng)元件使其潔凈環(huán)境遭到破壞，另外感應(yīng)元件作為負(fù)載使得機(jī)械手臂的力學(xué)特性和伺服控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生改變，對(duì)使標(biāo)定存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其可克服現(xiàn)有的缺陷，能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無接觸式標(biāo)定機(jī)械手臂。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，將激光發(fā)射器與相機(jī)，固設(shè)于一固定平臺(tái)上，所述的激光發(fā)射器發(fā)射的激光與所述的固定平臺(tái)垂直，所述相機(jī)拍射的圖片，傳輸?shù)綀D像處理模塊中進(jìn)行處理；該標(biāo)定方法，包括以下步驟:a.將待標(biāo)定的機(jī)器人放置于相機(jī)的下方,使機(jī)器人本體坐標(biāo)系的原點(diǎn)被激光照射到；b.通過圖像模塊對(duì)相機(jī)采集的圖像進(jìn)行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；c.將激光光心的位置作為標(biāo)定計(jì)算的坐標(biāo)原點(diǎn)，獲取所述的激光光心原點(diǎn)與機(jī)器人本體坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的位置變換矩陣T ；d.對(duì)機(jī)器人的機(jī)械手臂進(jìn)行操作，同時(shí)，由相機(jī)拍射機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)過程，然后對(duì)相機(jī)采集到的圖像進(jìn)行處理，獲取托盤最遠(yuǎn)端點(diǎn)的位置；
e.計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻實(shí)際與設(shè)計(jì)值之間的偏差；f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機(jī)器人本體坐標(biāo)系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊中。上述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，在步驟b中，激光發(fā)射器的光心位置，是利用光點(diǎn)與周圍的亮度差提取光點(diǎn)的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。上述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，在步驟d中，對(duì)機(jī)器人的機(jī)械手臂進(jìn)行三種方式的操作:第一種，機(jī)械手臂由基準(zhǔn)位置向后運(yùn)動(dòng)到Home點(diǎn)；第二種，機(jī)械手臂由Home點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)到最長距離；第三種，機(jī)械手臂在最長距離的位置進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)。上述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，在步驟e中，是根據(jù)機(jī)械手臂設(shè)計(jì)的參數(shù)和電機(jī)控制的位置參數(shù)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)中每一時(shí)刻機(jī)械手臂實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位
置的偏差。優(yōu)選地，在步驟d中，上述的圖像處理模塊根據(jù)相機(jī)拍攝的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行邊緣提取，計(jì)算出機(jī)械手臂的末端的最遠(yuǎn)端點(diǎn)以及上述末端的特征點(diǎn)，每幅圖像對(duì)相應(yīng)特征點(diǎn)進(jìn)行映射以找到上述末端的最遠(yuǎn)端點(diǎn)，并將最遠(yuǎn)端點(diǎn)的位置信息記錄下來。采用上述技術(shù)方案后，通過將變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊的寄存器中，在實(shí)際控制潔凈機(jī)器人的機(jī)械手臂的時(shí)候，將這些參數(shù)作為運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)精確控制機(jī)械手臂的位置。本發(fā)明，使用后，能使測(cè)量精度達(dá)0.2_，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的準(zhǔn)確標(biāo)定；另外，自動(dòng)化程度高:測(cè)量和標(biāo)定全由計(jì)算機(jī)完成，最后存儲(chǔ)在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊中。


圖1是本發(fā)明標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明標(biāo)定方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參考圖1所示，本發(fā)明公開了一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，該標(biāo)定裝置包括:激光發(fā)射器1、相機(jī)2及圖像處理模塊3，其中:激光發(fā)射器I與相機(jī)2，固定設(shè)置在一固定平臺(tái)4上。其兩者間的距離是固定的，激光發(fā)射器I的激光光線正好垂直于固定平臺(tái)4。相機(jī)2拍照后，由處理模塊3進(jìn)行處理。如圖2所示，該標(biāo)定方法，包括以下步驟:a.將待標(biāo)定的機(jī)器人放置于相機(jī)的下方,使機(jī)器人本體坐標(biāo)系的原點(diǎn)被激光照射到；此時(shí)，相機(jī)2同時(shí)采集激光發(fā)射器I的激光的圖像。b.通過圖像模塊對(duì)相機(jī)采集的圖像進(jìn)行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；在此步驟中，激光發(fā)射器I的光心位置，是利用光點(diǎn)與周圍的亮度差提取光點(diǎn)的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。c.將激光光心的位置作為標(biāo)定計(jì)算的坐標(biāo)原點(diǎn)，獲取所述的激光光心原點(diǎn)與機(jī)器人本體坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的位置變換矩陣T ；設(shè)
權(quán)利要求
1.一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征在于:將激光發(fā)射器與相機(jī)，固設(shè)于一固定平臺(tái)上，所述的激光發(fā)射器發(fā)射的激光與所述的固定平臺(tái)垂直，所述相機(jī)拍射的圖片，傳輸?shù)綀D像處理模塊中進(jìn)行處理；該標(biāo)定方法，包括以下步驟: a.將待標(biāo)定的機(jī)器人放置于相機(jī)的下方,使機(jī)器人本體坐標(biāo)系的原點(diǎn)被激光照射到； b.通過圖像模塊對(duì)相機(jī)采集的圖像進(jìn)行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置； c.將激光光心的位置作為標(biāo)定計(jì)算的坐標(biāo)原點(diǎn)，獲取所述的激光光心原點(diǎn)與機(jī)器人本體坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的位置變換矩陣T ； d.對(duì)機(jī)器人的機(jī)械手臂進(jìn)行操作，同時(shí)，由相機(jī)拍射機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)過程，然后對(duì)相機(jī)采集到的圖像進(jìn)行處理，獲取托盤最遠(yuǎn)端點(diǎn)的位置； e.計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻實(shí)際與設(shè)計(jì)值之間的偏差； f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機(jī)器人本體坐標(biāo)系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征在于:在步驟b中，激光發(fā)射器的光心位置，是利用光點(diǎn)與周圍的亮度差提取光點(diǎn)的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征在于:在步驟d中，對(duì)機(jī)器人的機(jī)械手臂進(jìn)行三種方式的操作:第一種，機(jī)械手臂由基準(zhǔn)位置向后運(yùn)動(dòng)到Home點(diǎn)；第二種，機(jī)械手臂由Home點(diǎn)向前運(yùn)動(dòng)到最長距離；第三種，機(jī)械手臂在最長距離的位置進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征在于:在步驟e中，是根據(jù)機(jī)械手臂設(shè)計(jì)的參數(shù)和電機(jī)控制的位置參數(shù)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)中每一時(shí)刻機(jī)械手臂實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征在于:在步驟d中，所述的圖像處理模塊根據(jù)相機(jī)拍攝的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行邊緣提取，計(jì)算出機(jī)械手臂的末端的最遠(yuǎn)端點(diǎn)以及所述末端的特征點(diǎn)，每幅圖像對(duì)相應(yīng)特征點(diǎn)進(jìn)行映射以找到所述末端的最遠(yuǎn)端點(diǎn)，并將最遠(yuǎn)端點(diǎn)的位置信息記錄下來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于圖像視覺的潔凈機(jī)器人自動(dòng)化標(biāo)定方法，包括以下步驟a.將待標(biāo)定的機(jī)器人放置于相機(jī)的下方，使機(jī)器人本體坐標(biāo)系的原點(diǎn)被激光照射到；b.獲取激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；c.獲取激光光心原點(diǎn)與機(jī)器人本體坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的位置變換矩陣T；d.對(duì)機(jī)器人的機(jī)械手臂進(jìn)行操作，獲取托盤最遠(yuǎn)端點(diǎn)的位置；e.計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻實(shí)際與設(shè)計(jì)值之間的偏差；f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機(jī)器人本體坐標(biāo)系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊中。本發(fā)明，使用后，能使測(cè)量精度達(dá)0.2mm，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的準(zhǔn)確標(biāo)定；另外，自動(dòng)化程度高測(cè)量和標(biāo)定全由計(jì)算機(jī)完成，最后存儲(chǔ)在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊中。
文檔編號(hào)B25J9/16GK103192386SQ20121000371
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者鄒風(fēng)山, 曲道奎, 徐方, 宋吉來, 李崇, 劉曉帆, 王金濤, 鄭春暉 申請(qǐng)人:沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司