CN105547155B - 用于真空环境下的视觉识别定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，包括用于识别定位待处理器件的视觉识别定位装置，所述视觉识别定位装置放置于能使其正常工作的密闭腔体中，所述密闭腔体朝向待处理器件的定位面上具有满足视觉识别定位装置识别定位待处理器件的透光部分；所述密闭腔体还配置有冷却装置。本发明将视觉识别定位装置放置于具有正常气氛和压强的密闭腔体中并为密闭腔体配置独立的冷却装置，使本发明能够在真空环境下完成静态或动态的视觉识别和高精度定位，帮助设备更好地完成自动抓取、焊接等动作，显著提高生产效率，尤其适用于高真空、高精度、高度自动化的封装、焊接、测试等设备。

Description

用于真空环境下的视觉识别定位系统

技术领域

本发明涉及一种视觉识别定位系统，具体涉及一种用于真空环境下的视觉识别定位系统。

背景技术

MEMS真空封装是一种采用密封腔体提供高气密真空环境的封装技术，真空封装使MEMS器件的可动部分工作于真空环境下，保障了MEMS器件的品质因素。MEMS封装在MEMS器件生产过程中占有非常重要的地位，是器件能够实际应用的关键一步。

MEMS器件的真空封装需要采用高真空的封装设备来进行焊接、检测等工序，在封装设备内部也需要建立高真空环境。在现有技术中，为了实现高真空封装设备的自动化，普遍采用机械或工装定位来完成器件的定位，机械或工装定位存在的问题是精度不高并且无法应用于某些特殊器件，例如MEMS器件，机械或工装定位使用的局限性和精度问题限制了高真空封装设备进一步自动化、智能化的发展需求。因此，我们希望在高真空封装设备中引入视觉识别定位系统，典型的视觉识别定位装置由视觉识别定位摄像机与光源共同组成，但问题在于，由于真空环境下带来的压强，普通摄像机和光源在真空环境下都无法正常工作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，能够解决真空环境对视觉识别定位摄像机和光源的影响。

本发明采用的技术方案为：一种用于真空环境下的视觉识别定位系统包括用于识别定位待处理器件的视觉识别定位装置，所述视觉识别定位装置放置于真空环境下的密闭腔体中，所述密闭腔体内具有视觉识别定位装置正常工作所需的环境，所述密闭腔体朝向待处理器件的定位面上具有能够满足视觉识别定位装置识别定位待处理器件的透光部分；所述密闭腔体还配置有冷却装置。

优选地，所述视觉识别定位装置是视觉识别定位摄像机和用于照明待处理器件的照明光源，所述视觉识别定位摄像机可识别照明光源发出的光线并在照明光源实现的照明环境下识别定位待处理器件。

优选地，所述视觉识别定位摄像机和照明光源放置在真空环境下的同一个密闭腔体内；或者，所述视觉识别定位摄像机和照明光源放置在真空环境下的不同密闭腔体内。

优选地，所述视觉识别定位装置是视觉识别定位摄像机，在所述真空环境外设置用于照明待处理器件的照明光源，所述视觉识别定位摄像机可识别照明光源发出的光线并在照明光源实现的照明环境下识别定位待处理器件。

优选地，所述冷却装置是冷却托盘，与密闭腔体壁热传导式接触，冷却托盘内部具有冷却管路，冷却托盘通过向冷却管路中通入冷却介质来冷却密闭腔体。

优选地，所述冷却介质是冷却水/冷却油/液氮。

优选地，所述冷却装置是半导体制冷器，半导体制冷器的制冷侧与密闭腔体壁热传导式接触，半导体制冷器通过向其中通入直流电来冷却密闭腔体。

优选地，所述照明光源是可见光、紫外光或红外光光源；所述视觉识别定位摄像机是可识别可见光、紫外光或红外光的视觉识别定位摄像机。

优选地，所述密闭腔体内是大气环境或惰性气体环境。

优选地，所述密闭腔体是圆柱体、长方体或圆台状。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明将视觉识别定位装置放置于具有大气或惰性气体等正常气氛和压强的密闭腔体中，满足视觉识别定位装置正常工作所需环境，并为密闭腔体配置独立的冷却装置，进一步解决了密闭腔体在真空环境下散热的技术问题，显著延长装置使用寿命。本发明视觉识别定位系统能够在真空环境下完成静态或动态的视觉识别和高精度定位，帮助设备更好地完成自动抓取、焊接等动作，显著提高生产效率，尤其适用于高真空、高精度、高度自动化的封装、焊接、测试等设备。

附图说明

图1是实施例1中视觉识别定位系统的结构示意图；

图2是图1中冷却装置的俯视示意图；

图3是实施例2中视觉识别定位系统的结构示意图；

图4是实施例3中视觉识别定位系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明，所以仅显示与本发明有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制。

实施例1：参见图1，一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，包括用于识别定位待处理器件40的视觉识别定位装置10，在本实施例中，所述视觉识别定位装置10由视觉识别定位摄像机11和用于照明待处理器件的照明光源12组成，所述视觉识别定位摄像机11能够识别该照明光源12发出的光线，在照明光源12实现的照明环境下准确识别、定位待处理器件40。

在本发明中，采用的照明光源12可以但不限于是可见光、红外光或紫外光等光源，与之相对应的，视觉识别定位摄像机11则可以是能识别可见光、红外光或紫外光等光源的视觉识别定位摄像机，从而使视觉识别定位装置满足识别不同波长光线的要求。在本实施例中，优选采用红外光光源和能够识别红外光的视觉识别定位摄像机。

本发明的关键在于：所述照明光源12和视觉识别定位摄像机11放置于真空环境100中的同一个密闭腔体20中，所述密闭腔体20内具有使视觉识别定位装置10正常工作的气氛和压强环境，例如可以是大气环境或者是惰性气体环境，使视觉识别定位装置处于密闭腔体的保护环境下，避免暴露在真空环境100中，从而保证其正常工作。其中，视觉识别定位摄像机11的信号输出支持多种接口，例如HDMI，usb3.0，千兆以太网，HD-SDI，Camera-Link等，通过密闭腔体20壁上的真空专用航空插头23进行真空转接。在本发明中，所述密闭腔体的形状可以是圆柱体、长方体或者圆台状等其他形状，在本实施例中，密闭腔体的形状为圆柱体。

为了满足照明和定位需求，所述密闭腔体20在朝向待处理器件40的定位面21上具有透光部分22，该透光部分22能够透过上述照明光源12发出的光线并且其位置和面积至少能够满足视觉识别定位摄像机11识别定位待处理器件所需。所述透光部分22应当采用与所选光源12相适应的材料制成，由于本实施例中采用的照明光源为红外光光源，因此透光部分可选用能够透过红外光的石英玻璃制作而成。

本发明工作过程中，照明光源12发出红外光透过石英玻璃照射在器件40上，视觉识别定位摄像机11在红外光的照明环境下对准待处理器件40进行视觉定位，通过待处理器件40的外形判读其是否到达预定位置以及放置方向是否正确；如正确，则进行下一步工序；如不正确，则由数据运算程序根据视觉识别定位摄像机11的识别结果进行偏差量的计算，再通过控制系统发出指令控制相关设备进行偏差量的修正，直到视觉识别定位摄像机11判读器件放置位置正确后再进行下一步工序，从而实现实时、动态的识别和定位。

参见图1和图2，为了解决密闭腔体20在真空环境100下的散热问题,延长装置使用寿命，所述密闭腔体20还配置有冷却装置30，所述冷却装置30与密闭腔体壁热传导式接触，例如可以是与密闭腔体壁直接接触或者是通过导热物体与其间接接触。在本实施例中，所述冷却装置30是冷却托盘，放置于圆柱形密闭腔体20的顶部上，与密闭腔体壁直接接触，在冷却托盘30内具有冷却管路31，通过冷却管路的进口31和出口32循环通入冷却水、冷却油或者是液氮等冷却介质来实现冷却密闭腔体的目的。在本发明中，冷却托盘还可以放置于密闭腔体壁的侧面、底部或其他位置，只要不影响视觉识别定位摄像机识别定位即可。冷却装置的应用可以进一步解决了密闭腔体在真空环境下无法散热的技术问题，显著延长其使用寿命，保障视觉识别定位系统在真空环境下连续工作6000小时以上无故障，降低整个系统的维护强度和维修成本。

本发明视觉识别定位系统可适用于低于大气压的负压真空环境下，尤其适用于1.33×10^-3~1.33×10^-6Pa的高真空甚至低于1.33×10^-6Pa的超高真空环境。本发明可在真空环境下完成静态或动态的视觉识别和高精度定位，识别精度高达0.01mm，帮助设备更好地完成自动抓取、焊接、封装等动作，显著提高生产效率，尤其适用于高真空、高精度、高度自动化的封装、焊接、测试等设备。

实施例2：在实施例1中，照明光源12与视觉识别定位摄像机11共同设置在同一个密闭腔体20的内部，以便于实现更好的照明效果，但这并不意味着照明光源12必须与视觉识别定位摄像机11设置在一起。例如，参见图3，在本实施例中，所述视觉识别定位摄像机11和照明光源12分别设置在真空环境100下不同的密闭腔体内，其中，视觉识别定位摄像机设置在密闭腔体20a中，而照明光源12也放置在另一个独立的密闭腔体20b中并配置冷却装置，在密闭腔体20b朝向待处理器件40的定位面上同样具有透光部分，该透光部分能够透过照明光源12发出的光线并且其位置和面积至少能够满足视觉识别定位摄像机11识别定位待处理器件所需。但在本实施例中，照明光源与视觉识别定位摄像机分开放置可能会造成照明效果降低和成本升高。

实施例3：参见图4，其他部分与实施例1相同，区别在于：在本实施例中，所述视觉识别定位装置10是放置在密闭腔体内的视觉识别定位摄像机11，在真空环境100外设置用于照明待处理器件40的照明光源12，所述照明光源可以是自然光或者人工照明光源。当照明光源12为人工照明光源时，由于其设置在真空环境100外的非真空环境中，因此照明光源可随意放置，只要能够实现照明待处理器件的功能即可，所述视觉识别定位摄像机可识别照明光源发出的光线并在照明光源实现的照明环境下识别定位待处理器件。本实施例尤其适用于真空环境外具有足以照明待处理器件40的可见光，例如自然光的环境条件下。

实施例4：其他部分与实施例1相同，区别在于：所述冷却装置30还可以是半导体制冷器TEC，将其制冷侧与密闭腔体壁热传导式接触，例如可以是与密闭腔体壁直接接触或者是通过导热物体与其间接接触，对其通入直流电，利用半导体制冷器的珀尔贴效应即可实现冷却密闭腔体的目的。当然，本发明还可以采用除冷却托盘或半导体制冷器TEC之外的其他冷却装置，本说明书不能一一列举。

总之，以上仅为本发明较佳的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，在本发明的精神范围之内，对本发明所做的等同变换或修改均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，包括用于识别定位待处理器件的视觉识别定位装置，其特征在于：所述视觉识别定位装置放置于真空环境下的密闭腔体中，所述密闭腔体内具有视觉识别定位装置正常工作所需的环境，所述密闭腔体朝向待处理器件的定位面上具有能够满足视觉识别定位装置识别定位待处理器件的透光部分；所述密闭腔体还配置有冷却装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述视觉识别定位装置是视觉识别定位摄像机和用于照明待处理器件的照明光源，所述视觉识别定位摄像机可识别照明光源发出的光线并在照明光源实现的照明环境下识别定位待处理器件。

3.根据权利要求2所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述视觉识别定位摄像机和照明光源放置在真空环境下的同一个密闭腔体内；或者，所述视觉识别定位摄像机和照明光源放置在真空环境下的不同密闭腔体内。

4.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述视觉识别定位装置是视觉识别定位摄像机，在所述真空环境外设置用于照明待处理器件的照明光源，所述视觉识别定位摄像机可识别照明光源发出的光线并在照明光源实现的照明环境下识别定位待处理器件。

5.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述冷却装置是冷却托盘，与密闭腔体壁热传导式接触，冷却托盘内部具有冷却管路，冷却托盘通过向冷却管路中通入冷却介质来冷却密闭腔体。

6.根据权利要求5所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述冷却介质是冷却水/冷却油/液氮。

7.根据权利要求1所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述冷却装置是半导体制冷器，半导体制冷器的制冷侧与密闭腔体壁热传导式接触，半导体制冷器通过向其中通入直流电来冷却密闭腔体。

8.根据权利要求2至4中任意一项所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述照明光源是可见光、紫外光或红外光光源；所述视觉识别定位摄像机是可识别可见光、紫外光或红外光的视觉识别定位摄像机。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述密闭腔体内是大气环境或惰性气体环境。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种用于真空环境下的视觉识别定位系统，其特征在于：所述密闭腔体是圆柱体、长方体或圆台状。