CN104748676A - 位置检测装置和传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位置检测装置，所述位置检测装置包括检测光源、图像接收机构、控制器和支撑待测物体的载物台，所述检测光源的光能够照射在所述待测物体上，使得所述待测物体的边缘投影投射在所述图像接收机构上，且所述图像接收机构能够将所述待测物体的边缘的位置信息传递给所述控制器，其中，所述检测光源能够发出平行光，且所述平行光的传播方向垂直于所述待测物体的表面。本发明还提供一种包括所述位置检测装置的传输系统。在本发明中，所述检测光源能够发出平行光，使得所述待测物体的边缘在所述传感器上的投影位置不会因为光线强度而发生偏移，因而能够准确检测所述待测物体的位置以进行传输。

Description

位置检测装置和传输系统

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种位置检测装置和传输系统。

背景技术

在现在的生产线中，通常需要利用机械手将产品从一个工位移动至另一个工位。在利用所述机械手移动产品时，需要先确定产品的具体位置，然后根据产品的具体位置来控制机械手移动。

如图1所示的是现有的传输系统。该传输系统包括机械手和位置检测装置。检测装置包括检测光源104和传感器102在运输待测物体101之前，该待测物体101位于所述位置检测装置上。检测光源104照射待测物体101，并投影在传感器102上。根据待测物体101边缘在传感器102上的投影确定待测物体中心的位置，根据该位置调整机械手103以对准待测物体101的中心。

如图2所示的是位置检测装置具体结构示意图。检测光源104发出的光线照射在待测物体101上，待测物体的边缘201的影子经过透镜组203投影在传感器102上。根据传感器102上获取的边缘信息确定物体的中心位置。如图3所示的是传感器上获得的数据的图像化显示及对应的曲线图。横轴为传感器像素点，纵轴为每个像素点的灰度值。其中，黑像素区域302表示受到遮挡未受到光线照射，白像素区域301表示能够直接受到光线照射。过渡区域303即为边缘投影区域。通过确定待测物体边缘投影在传感器上的具体位置，从而获取待测物体101中心的位置。

在上述位置检测装置中，检测光源104为点光源，因此，检测光源104发出的光线具有一定的角度。边缘区域303会随检测光源104的强度的变化而发生位移，当光照强度增加时，边缘区域303会发生右移；而当光照强度减弱时，过渡区域303会发生左移。故而，计算出的待测物体的边缘201在传感器上的投影位置会随之变化，导致检测结果引入较大误差。

因此，如何减少检测光源对待测物体边缘投影的位置的影响成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位置检测装置和一种传输系统，使用所述传输系统可以减少光源对待测物体边缘投影的位置的影响。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供一种位置检测装置，该位置检测装置包括检测光源、图像接收机构、控制器和支撑待测物体的载物台，所述检测光源的光能够照射在所述待测物体上，使得所述待测物体的边缘投影投射在所述图像接收机构上，且所述图像接收机构能够将所述待测物体的边缘的位置信息传递给所述控制器，所述检测光源能够发出平行光，且所述平行光的传播方向垂直于所述待测物体的表面。

优选地，所述位置检测装置还包括第一支架，所述第一支架包括安装部，所述检测光源设置在所述安装部上。

优选地，所述第一支架还包括支撑台，所述图像接收机构设置在所述支撑台上。

优选地，所述图像接收机构包括CCD图像传感器，所述CCD图像传感器的感光模块用于捕捉所述待测物体的边缘的图像，所述CCD图像传感器的电路模块用于记录所述待测物体的边缘的位置信息，并将该位置信息传递给所述控制器。

优选地，所述位置检测装置还包括第二支架，所述载物台设置在所述第二支架上。

优选地，所述载物台包括卡盘和电机，所述待测物体能够设置在所述卡盘上，所述卡盘与所述电机的输出轴固定连接。

优选地，所述电机与所述控制器电连接。

优选地，所述位置检测装置还包括编码器，所述编码器用于检测所述电机的输出轴转过的角度。

作为本发明的另一个方面，提供一种传输系统，该传输系统包括机械手和位置检测装置，所述机械手和所述位置检测装置控制器电连接，所述控制器能够根据所述位置检测装置确定的所述待测物体的位置控制所述机械手，以移动所述待测物体，所述位置检测装置为本发明所提供的上述位置检测装置。

优选地，所述位置检测装置能够确定所述待测物体的中心，所述机械手包括拾取端，所述拾取端包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂之间设置有连接弧，所述控制器能够控制所述连接弧的圆心与所述待测物体的中心对准。

在本发明中，所述检测光源能够发出平行光，使得所述待测物体的边缘在所述图像接收机构上的投影位置不会因为光线强度而发生偏移，因而能够准确检测所述待测物体的位置，从而使得机械手能够准确地拾取物体进行传输。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有的传输系统结构示意图；

图2是现有的位置检测装置的具体结构示意图；

图3是图2中的位置检测装置中传感器上获得的数据图像化显示及对应的曲线图；

图4是本发明所提供的位置检测装置结构示意图；

图5是实施例中图像接收机构获得的数据曲线图；

图6是实施例中检测光源强度减弱后图像接收机构获得的数据曲线图。

附图标记说明

101、401：待测物体；102：传感器；103：机械手；104、404：检测光源；201、401a：待测物体的边缘；203：透镜组；301：白像素区域；302：黑像素区域；303：过渡区域；402：图像接收机构；403：卡盘；405：第一支架；405a：安装部；405b：支撑台；407：电机；408：编码器；409：第二支架；410：载物台中心。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一方面，如图4所示，提供一种位置检测装置，包括检测光源404、图像接收机构402、控制器和支撑待测物体401的载物台，检测光源404的光可以照射在待测物体401上，使得待测物体的边缘401a投影投射在图像接收机构402上，且图像接收机构402可以将检测物体的边缘401a的位置信息传递给所述控制器，其中，检测光源404可以发出平行光，且所述平行光的传播方向垂直于所述待测物体的表面（如图4中的平行虚线箭头所示）。

在本发明中，对检测光源404和图像接收机构402的位置不作具体限定，只要检测光源404可以照射在待测物体401上，使得待测物体的边缘401a投影投射在图像接收机构402上即可。例如，可以将检测光源404设置在图像接收机构402的上方，也可以将图像接收机构402设置在检测光源404的上方。作为本发明的一种优选实施方式，如图4所示，检测光源404设置在图像接收机构402的上方，待测物体401设置在检测光源404与图像接收机构402之间。

可以理解的是，待测物体的边缘401a投影投射在图像接收机构402上时，如图5所示，图像接收机构402接收到图像的区域划分为检测光源404直接照射的明亮区域、受到遮挡的背光区域以及两者之间的过渡区域，图像接收机构402将所述过渡区域的信息传递给所述控制器，以确定待测物体的边缘401a的具体位置，从而确定待测物体401中心的位置。

在本发明中，检测光源404发出的光线为平行光，且该平行光的传播方向垂直于待测物体401的表面，因而不同的光照强度下（如图5和图6所示），所述过渡区域的位置保持不变，从而使得所述控制器可以准确判断待测物体的边缘401a的位置，进而确定待测物体401中心的位置。

更进一步地，为了便于检测光源404的安装，如图4所示，所述位置检测装置还可以包括第一支架405，具体地，第一支架405可以包括安装部405a，检测光源404可以设置在安装部405a上。

更进一步地，为了便于图像接收机构402的设置，第一支架405还可以包括支撑台405b，图像接收机构402可以设置在支撑台405b上。为了防止待测物体的边缘401a投影到图像接收机构402的过程中受到环境光的影响，优选地，如图4所示，支撑台405b与待测物体的垂直距离不应过大。应当理解的是，设置支撑台405b还应确保可以在图像接收机构402上形成待测物体的投影，即，在检测待测物体的位置时，图像接收机构402并没有紧贴待测物体401。

更进一步地，图像接收机构402可以包括CCD图像传感器，所述CCD图像传感器的感光模块用于捕捉待测物体的边缘401a的图像，所述CCD图像传感器的电路模块用于记录待测物体的边缘401a的位置信息，并将该位置信息传递给所述控制器。

可以理解的是，所述CCD图像传感器的感光模块可以获得待检测待测物体的边缘401a投影区域及非投影区域的光线的黑白图像，所述电路模块可以将所述感光模块的所述检测电路可以将每个像素的灰度值转换为相应的数字信号。如，将未受到检测光源照射的像素的输出值记录为0；将受到检测光源照射的像素的输出值记录为1；将过渡区域的像素值进行处理（如，利用比较整形法）后，过渡区域部分像素输出值为0，另一部分像素输出值为1。所述电路模块将对应两种输出值的像素数目传递给所述控制器，从而确定待测物体的边缘401a的确定位置处与载物台中心410之间的距离，进而确定待测物体401的中心处与载物台中心410之间的距离。

更进一步地，为了便于所述载物台的设置，如图4所示，所述位置检测装置还可以包括第二支架409，所述载物台设置在第二支架409上。

为了测量待测物体401的中心的具体位置，优选地，可以使待测物体401在测量过程中转动，通过不同时间段测得的待测物体的边缘的位置可以确定待测物体401的中心。在这种情况中，所述载物台可以包括卡盘403和电机407，待测物体401设置在卡盘403上，卡盘403与电机407的输出轴固定连接。在随电机旋转的过程中，卡盘403将待测物体固定在该卡盘上，从而可以防止待测物体位置发生变化。作为本发明的一种具体实施方式，卡盘403为真空卡盘。

更进一步地，电机407可以与所述控制器电连接，使得所述控制器可以对电机407转动的角度、电机407的启动及停止进行控制。

更进一步地，如图4所示，所述位置检测装置还可以包括编码器408，编码器408用于检测电机407的输出轴转过的角度，根据电机407的输出轴转过的角度可以确定待测物体101转过的角度。所述控制器根据待测物体401转过的角度以及所述传感器获得的边缘信息确定待测物体401的位置。如何利用编码器408检测电机的输出轴转过的角度是本领域所公知的，这里不再赘述。

作为本发明的一种优选实施方式，卡盘403在电机407的带动下匀速转动，待测物体的边缘401a在检测光源的照射下投影在图像接收机构402上，所述控制器控制所述CCD图像传感器的感光模块按一定的频率（如，每100微秒一次）获取边缘信息，即，每间隔相同的时间，所述感光模块获得待测物体的边缘401a投影的图像，所述电路模块根据所述感光模块的像素的灰度值确定待测物体的边缘401a投影的具体位置，从而确定待测物体的边缘401a的相应位置处与载物台中心之间的距离。同时，编码器408将电机407在所述间隔时间内的输出轴转过的角度传递给所述控制器，所述控制器根据所述距离信息和所述角度值确定待测物体401的中心位置，该中心位置可以由所述待测物体401的中心偏离载物台中心410的距离及角度来确定。

在上述实施方式中，检测光源404可以发射平行光线，待测物体的边缘401a投影在图像接收机构402上，边缘投影的位置不会受到检测光源404强度的影响，从而可以准确地确定待测物体401的边缘及中心的位置。

作为本发明的另一方面，提供一种传输系统，包括机械手、位置检测装置和控制器，所述机械手和所述位置检测装置均与所述控制器电连接，所述控制器能够根据所述位置检测装置确定的待测物体的位置控制机械手将待测物体运走，其中，所述位置检测装置为本发明所提供的上述位置检测装置。

更进一步地，所述位置检测装置可以确定待测物体的中心，所述机械手包括拾取端，所述拾取端包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂之间设置有连接弧。作为本发明的一种具体应用场合，待测物体可以为圆形晶片，所述控制器根据所述圆形晶片的中心位置控制所述拾取端的的位置，使得所述连接弧的圆心与所述圆形晶片的中心对准，以拾取所述圆形晶片。

应当理解的是，在实际应用中，所述圆形晶片的边缘处通常设置有标记（如，缺口等），以确定所述圆形晶片放置在所述载物台上的初始位置。在这种情况下，所述圆形晶片旋转时，所述标记处在所处图像接收机构上的投影会对位置检测结果产生影响，因此，在确定所述圆形晶片的中心时，将获得的所述圆形晶片的标记的投影数据除去，以防止产生较大误差。

在所述传输系统中，所述位置检测装置能够准确判断所述待测物体的位置，从而使得所述机械手能够准确拾取检测后的物体进行传输。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种位置检测装置，所述位置检测装置包括检测光源、图像接收机构、控制器和支撑待测物体的载物台，所述检测光源的光能够照射在所述待测物体上，使得所述待测物体的边缘投影投射在所述图像接收机构上，且所述图像接收机构能够将所述待测物体的边缘的位置信息传递给所述控制器，其特征在于，所述检测光源能够发出平行光，且所述平行光的传播方向垂直于所述待测物体的表面。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置还包括第一支架，所述第一支架包括安装部，所述检测光源设置在所述安装部上。

3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，所述第一支架还包括支撑台，所述图像接收机构设置在所述支撑台上。

4.根据权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于，所述图像接收机构包括CCD图像传感器，所述CCD图像传感器的感光模块用于捕捉所述待测物体的边缘的图像，所述CCD图像传感器的电路模块用于记录所述待测物体的边缘的位置信息，并将该位置信息传递给所述控制器。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置还包括第二支架，所述载物台设置在所述第二支架上。

6.根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于，所述载物台包括卡盘和电机，所述待测物体能够设置在所述卡盘上，所述卡盘与所述电机的输出轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，所述电机与所述控制器电连接。

8.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置还包括编码器，所述编码器用于检测所述电机的输出轴转过的角度。

9.一种传输系统，所述传输系统包括机械手和位置检测装置，所述机械手和所述位置检测装置控制器电连接，所述控制器能够根据所述位置检测装置确定的所述待测物体的位置控制所述机械手，以移动所述待测物体，其特征在于，所述位置检测装置为权利要求1至8中任意一项所述的位置检测装置。

10.根据权利要求9所述的传输系统，其特征在于，所述位置检测装置能够确定所述待测物体的中心，所述机械手包括拾取端，所述拾取端包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂之间设置有连接弧，所述控制器能够控制所述连接弧的圆心与所述待测物体的中心对准。