CN104362120A

CN104362120A - 晶片拾取设备的视觉定位系统及其相机位置的调节方法

Info

Publication number: CN104362120A
Application number: CN201410595041.XA
Authority: CN
Inventors: 杨素翠
Original assignee: 杨素翠
Current assignee: Shenzhen great wisdom Technology Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: CN104362120B

Abstract

本发明涉及晶片拾取设备领域，具体的说是涉及一种晶片拾取设备的视觉定位系统及其相机位置的调节方法，取消了传统的XY机械调节机构，该方法具有的有益效果是：由于XY机械调节机构中存在机械间隙，设备在高速运动时的震动会使安装在其上的相机成像质量变差，造成定位精度的降低，所以，省去XY机械调节机构会提高视觉系统的稳定性。显示器为带有主机的显示器，该显示器连接有键盘、鼠标，通过键盘、鼠标进行操作，更容易参考点移动到放晶片位置和取晶片位置。取消了传统的XY机械调节机构，降低了设备的生产成本，同时，提高了设备的工作效率、设备的精准度、设备加工晶片的合格率。

Description

晶片拾取设备的视觉定位系统及其相机位置的调节方法

技术领域

本发明涉及晶片拾取设备领域，具体的说是涉及一种晶片拾取设备的视觉定位系统及其相机位置的调节方法。

背景技术

在晶片拾取设备中，需要在一个固定的位置（取晶片位置）将晶片取起来，然后在另一个固定的位置（放晶片位置）将晶片放下，这种设备的视觉定位系统有两个相机,主要完成以下两个任务：

1.对晶片进行定位，然后计算出下一个晶片距离取晶片位置的距离，然后告知运动控制系统移动相应距离以使下一个晶片正好移动到取晶片位置；

2.对支架进行定位，计算支架距离放晶片位置的距离，然后告知运动控制系统移动相应距离以使下一个支架上的加工位置正好移动到放晶片位置。

当前，通常将相机成像器件的中心点（也就是所拍摄的图像的中心点）作为参考点（通常都会在图像上绘制一个十字线来表示参考点的位置），需要将图像的中心点分别与取晶片位置和放晶片位置在空间上上下对准，然后抓取图像，识别目标位置，计算目标位置距离图像中心点的偏差，然后移动工作台使目标回到图像中心。由于机械装配误差，不可能正好使相机的中心点与取晶片位置和放晶片位置重合，所以，当前的相机都被安装在一个XY机械调节机构上，通过移动XY机械调节机构使相机中心与取晶片位置和放晶片位置在空间上上下重合。在设备的使用过程中，当取晶片位置和放晶片位置有移动时，需要XY机械调节机构使相机中心与新的取放晶片位置重合；当调节了相机镜头的放大倍数时，由于镜头的制造和装配误差，成像位置会产生微小移动，造成相机中心与取放晶片位置的偏移，此时也需要XY机械调节机构使其重合。

传统的晶片拾取设备，其中设置了取晶片相机XY机械调节机构、放晶片相机XY机械调节机构。如图2所示，传统方法移动XY机械机构之前相机十字中心位置20，传统方法移动XY机械机构后相机十字中心位置21，传统方法移动XY机械机构之后相机位置24，传统方法移动XY机械机构之前相机位置25，传统的十字中心是固定不变的，需要XY机械调节机构调节来对准中心孔位置。

另外，取晶片相机XY机械调节机构、放晶片相机XY机械调节机构中存在机械间隙，设备在高速运动时的震动会使安装在其上的相机成像质量变差，造成定位精度的降低。

因此，上述方法需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供了一种不采用XY机械调节机构的晶片拾取设备的视觉定位系统及其相机位置的调节方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：

1. 一种晶片拾取设备的视觉定位系统，

1)包括取晶片相机、放晶片相机、镜头、光源、显示器、电脑主机、键盘、鼠标、取晶片和放晶片相机固定装置、视觉定位软件；

2)键盘、鼠标、显示器与电脑主机相连；

3)取晶片相机被固定在取晶片相机固定座上；

4)放晶片相机被固定在放晶片相机固定座上；

5)取晶片相机下方安装有镜头和光源；

6)放晶片相机下方安装有镜头和光源；

7)取晶片相机位于取晶片位置上方；

8)放晶片相机位于放晶片位置上方；

9)显示器上显示取晶片相机连续拍摄的图像和放晶片相机连续拍摄的图像，同时，在取晶片图像上显示一个参考十字线，在放晶片图像上显示一个参考十字线；

10)视觉定位软件完成与用户交互，接收用户输入，抓取相机图像，搜索目标，计算目标位置等作用。

一种晶片拾取设备的视觉定位系统的相机位置调节方法，该方法是设备正常运行之前的调节步骤和设备正常工作时的计算方法，所述方法包括以下步骤：

1)设备正常运行之前的调节步骤：

a) 将晶片拾取机构移动到取晶片位置，此时显示器取晶片相机图像上显示取晶片位置（通常是吸取晶片的吸嘴孔的中心位置）；

b) 用户通过鼠标操作将取晶片图像上参考十字线移动到取晶片位置，使十字中心与取晶片位置对准（十字中心对准吸嘴孔中心）；

c) 将晶片拾取机构移动到放晶片位置，此时显示器放晶片相机图像上显示放晶片位置（通常是吸取晶片的吸嘴孔的中心位置）；

d) 用户通过鼠标操作将放晶片图像上参考十字线移动到放晶片位置，使十字中心与放晶片位置对准（十字中心对准吸嘴孔中心）；

e) 当晶片拾取机构的位置发生变化时，重复以上调节步骤；

f) 当调节了镜头的放大倍数后，重复以上调节步骤；

2) 设备正常运行时的计算方法：

2.1)对于取晶片相机：

a) 取晶片相机抓取晶片图像；

b) 计算目标晶片距离取晶片参考十字线十字中心坐标的像素距离；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

d) 驱动电机运动相应步长以使目标晶片移动到参考十字线十字中心；

2.2)对于放晶片相机：

a) 放晶片相机抓取支架图像；

b) 计算目标支架距离放晶片参考十字线十字中心坐标的像素距离；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

d) 驱动电机运动相应步长以使目标支架移动到参考十字线十字中心；

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1.取消了传统的XY机械调节机构，由于 XY机械调节机构中存在机械间隙，设备在高速运动时的震动会使安装在其上的相机成像质量变差，造成定位精度的降低，所以，省去XY机械调节机构会提高视觉系统的稳定性。

2.显示器为带有主机的显示器，该显示器连接有键盘、鼠标，通过键盘、鼠标进行操作，更容易参考点移动到放晶片位置和取晶片位置。

3.取消了传统的XY机械调节机构，降低了设备的生产成本。

4.提高了设备的工作效率。

5.提高设备的精准度。

6.提高设备加工晶片的合格率。

附图说明

图1为传统的晶片拾取设备带XY机械调节机构示意图。

图2为传统的晶片拾取设备拾取点示意图。

图3为传统参考点位置调节方法示意图。

图4为本发明调节方法示意图。

附图中标记：

1 取晶片相机；2 取晶片相机XY机械调节机构；3放晶片相机；4 放晶片相机XY机械调节机构；5 晶片拾取机构的旋转中心；6 晶片拾取机构；7 吸嘴；8 晶片；9 取晶片位置；10 放晶片位置；11 取晶片光源；12 放晶片光源；13 取晶片镜头；14 放晶片镜头；20 传统方法移动XY机械机构之前相机十字中心位置；21 传统方法移动XY机械机构后相机十字中心位置；22 本发明移动参考十字线之前十字线位置；23 本发明移动参考十字线之后十字线位置；24 传统方法移动XY机械机构之后相机位置；25 传统方法移动XY机械机构之前相机位置；26 吸嘴孔位置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细的阐述。

请参照附图1，本发明的一种晶片拾取设备的视觉定位系统：

1)包括取晶片相机1、放晶片相机3、镜头、光源、显示器、电脑主机、键盘、鼠标、取晶片和放晶片相机固定装置、视觉定位软件；镜头包括取晶片镜头13、放晶片镜头14；光源包括取晶片光源11、放晶片光源12，所述晶片拾取机构6安装在晶片拾取机构的旋转中心5上；

2)键盘、鼠标、显示器与电脑主机相连，使用键盘、鼠标便于中心点位置的操作；

3)取晶片相机1被固定在取晶片相机固定座上；

4)放晶片相机3被固定在放晶片相机固定座上；

5)取晶片相机1下方安装有镜头和光源；

6)放晶片相机3下方安装有镜头和光源；

7)取晶片相机1位于取晶片位置9上方；

8)放晶片相机3位于放晶片位置10上方；

10）视觉定位软件完成与用户交互，接收用户输入，抓取相机图像，搜索目标，计算目标位置等作用。

请参照图1，图1中，取消取晶片相机XY机械调节机构2、放晶片相机XY机械调节机构4，其它部分仍旧保留，这样，在设备正常工作之前，需要确定取晶片参考点位置和放晶片参考点位置，由于取消了XY机械调节机构，不能再通过XY机械调节机构上的旋钮来移动相机的位置使参考点对准取晶片位置9和放晶片位置10，因此，本发明采用如下方式确定取晶片位置9和放晶片位置10；

请参照附图4，本发明晶片拾取设备的视觉定位系统相机位置的调节方法，该方法包括以下步骤：

1) 设备正常运行之前的调节步骤：

a) 将晶片拾取机构6移动到取晶片位置9，此时显示器取晶片相机1图像上显示取晶片位置9（通常是吸取晶片的吸嘴孔位置26的中心位置），这个位置可能与参考点的位置不重合；

b) 用户点击软件按钮，调出取晶片参考点调节窗体，用鼠标点击参考点调节窗体上的“上下左右”按钮，将取晶片图像上参考十字线移动到取晶片位置，使十字中心与取晶片位置对准（十字中心对准吸嘴7的孔中心处）；

c) 将晶片拾取机构6移动到放晶片位置10，此时显示器放晶片相机图像上显示放晶片位置（通常是吸取晶片的吸嘴孔的中心位置）；

d) 用户点击软件按钮，调出放晶片参考点调节窗体，用鼠标点击参考点调节窗体上的“上下左右”按钮，将放晶片图像上参考十字线移动到放晶片位置10，使十字中心与放晶片位置对准（十字中心对准吸嘴孔中心）；

e) 当晶片拾取机构6的位置发生变化时，重复以上调节步骤，将参考点位置对准取晶片位置9和放晶片位置10；

f) 当调节了镜头的放大倍数后，在图像上的取晶片位置9会产生微小移动，重复以上调节步骤，将参考点位置对准取晶片位置9和放晶片位置10；

g) 软件记录下取晶片和放晶片十字中心参考点的位置坐标；

h) 本发明移动参考十字线之前十字线位置22，本发明移动参考十字线之后十字线位置23；

i) 对晶片8进行加工。

2) 设备正常运行时的计算方法：

2.1)对于取晶片相机：

a) 取晶片相机抓取晶片图像；

b) 修改程序，使之能够计算目标晶片距离可灵活调动的取晶片参考十字线十字中心坐标的像素距离；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

2.2)对于放晶片相机：

a) 放晶片相机抓取支架图像；

b) 修改程序，使之能够计算目标晶片距离可灵活调动的放晶片参考十字线十字中心坐标的像素距离；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

如图4所示，图4为参考点22与取晶片位置图像显示点26的距离偏差。本发明的创新之处在于，取消XY机械调节机构，不再使用图像中一个固定的点或者说成像平面上一个固定的点作为参考点，而是此参考点可以通过控制系统的方式进行设置。只要取晶片位置9在相机的视野范围内，就只需将显示器显示的参考点22的位置移动到取晶片位置26即可,放晶片位置调节方法相同。在图像处理过程中，只需计算目标与这个可灵活设定的参考点22之间的位置偏差即可。

在设备的使用过程中，当取晶片位置9和放晶片位置10有移动时，不再需要调节XY机构，而是将参考点22的位置移动到图像中的取晶片位置9和放晶片位置10即可；当调节了相机镜头的放大倍数时，成像点26会产生微小移动，同样也只需将参考点22的位置设置到新的位置即可。

在设备的正常使用过程中，取晶片位置9和放晶片位置10的可变动范围是很小的，镜头的制造误差也是很小的，由于位置变化小，所以这两个位置总在相机的视野范围内，大的位置变化还可以通过重新装配相机固定座来调节，而这一点是容易实现的，所以可以完全省去XY机械调节机构，降低设备成本。

XY机械调节机构中存在机械间隙，设备在高速运动时的震动会使安装在其上的相机成像质量变差，造成定位精度的降低，所以，省去XY机械调节机构会提高视觉系统的稳定性。

采用键盘、鼠标调节操作比采用机械方式调节更加简单快速。

本发明具有如下特征：

1. 本发明的相机安装方式，相机固定座上无XY机械调节机构；

2. 图像的参考点22,23不是固定的，而是可以在视野范围内灵活设定；

3. 视觉定位软件支持设定参考十字线十字中心坐标的功能；

4. 视觉定位软件内部支持计算目标点距离这个可灵活设定的参考十字线中心坐标点的位置偏差的功能。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种晶片拾取设备的视觉定位系统，其特征在于：

1) 包括取晶片相机、放晶片相机、镜头、光源、显示器、电脑主机、键盘、鼠标、取晶片和放晶片相机固定装置、视觉定位软件；

2) 键盘、鼠标、显示器与电脑主机相连；

3) 取晶片相机被固定在取晶片相机固定座上；

4) 放晶片相机被固定在放晶片相机固定座上；

5) 取晶片相机下方安装有镜头和光源；

6) 放晶片相机下方安装有镜头和光源；

7) 取晶片相机位于取晶片位置上方；

8) 放晶片相机位于放晶片位置上方；

9) 显示器上显示取晶片相机连续拍摄的图像和放晶片相机连续拍摄的图像，同时，在取晶片图像上显示一个参考十字线，在放晶片图像上显示一个参考十字线；

10) 视觉定位软件完成与用户交互，接收用户输入，抓取相机图像，搜索目标，计算目标位置等作用。

2.一种以权利要求1所述的晶片拾取设备的视觉定位系统的相机位置调节方法，其特征在于：该方法是设备正常运行之前的调节步骤和设备正常工作时的计算方法，所述方法包括以下步骤：

1) 设备正常运行之前的调节步骤：

a) 将晶片拾取机构移动到取晶片位置，此时显示器取晶片相机图像上显示取晶片位置；

b) 用户通过鼠标操作将取晶片图像上参考十字线移动到取晶片位置，使十字中心与取晶片位置对准；

c) 将晶片拾取机构移动到放晶片位置，此时显示器放晶片相机图像上显示放晶片位置；

d) 用户通过鼠标操作将放晶片图像上参考十字线移动到放晶片位置，使十字中心与放晶片位置对准；

e) 当晶片拾取机构的位置发生变化时，重复a~d调节步骤；

f) 当调节了镜头的放大倍数后，重复a~d调节步骤；

2) 设备正常运行时的计算方法:

2.1)对于取晶片相机：

a) 取晶片相机抓取晶片图像；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

2.2)对于放晶片相机：

a) 放晶片相机抓取支架图像；

c) 将此距离换算成电机运动步长；

d) 驱动电机运动相应步长以使目标支架移动到参考十字线十字中心。

3.根据权利要求2所述的一种晶片拾取设备的视觉定位系统的相机位置调节方法，其特征在于：

1) 取晶片相机图像上的参考十字线和放晶片相机图像上的参考十字线坐标可以灵活设定；

2) 视觉定位软件支持设定参考十字线十字中心坐标的功能；

3) 视觉定位软件内部支持计算目标点距离这个可灵活设定的参考十字线中心坐标点的位置偏差的功能。