CN106871781B - 工业相机视场快速对位方法 - Google Patents

Abstract

一种工业相机视场快速对位方法，用于实现第一物体和第二物体的快速对位。该方法包括：在第一物体上设置第一对位标志和第二对位标志，并在第二物体上设置与第一对位标志和第二对位标志对应的第三对位标志和第四对位标志，第三对位标志和第四对位标志之间的距离等于第一对位标志和第二对位标志之间的距离；平移第二物体，使第三对位标志对准第一对位标志；利用第一对位标志和第二对位标志之间的距离、第三对位标志和第四对位标志之间的距离以及第二对位标志与第四对位标志之间的距离计算剩余旋转角度；以第一对位标志为旋转中心朝向第一物体旋转第二物体，第二物体转动的角度等于剩余旋转角度。本发明采用分步对位法，可实现物体的快速对位。

Description

工业相机视场快速对位方法

技术领域

本发明涉及显示器的制造设备，尤其涉及一种对准设备中用到的工业相机视场快速对位方法。

背景技术

在显示器的制造过程中，有时需要将FPC邦定至玻璃基板上，此时需要用到对准设备，以将FPC端子对准玻璃基板上的接线端子，在对准FPC端子与玻璃基板上接线端子的过程中，由于机械行进装置的误差以及计算误差等原因，FPC端子与玻璃基板上的接线端子并不能够一次性对准，需要不断的调整FPC端子和玻璃基板上接线端子的位置，最终使二者的位置误差处于允许的范围之内，实现二者的对准。

在调整FPC端子和玻璃基板上接线端子位置的过程中，采用的一种方法是：利用两个工业相机从不同的角度同时拍摄FPC端子和玻璃基板上接线端子的图像，再将两个工业相机的坐标系和其拍摄的图像整合在一起，得到统一的坐标系和图像、以及FPC端子和玻璃基板上接线端子在该坐标系下的坐标值，计算出FPC端子和玻璃基板上接线端子之间的距离和偏移角度，然后根据得到的距离值和偏移角度值控制机械行进装置调整二者之间的位置；接着，在调整后重复上述过程，重新拍摄FPC端子和玻璃基板上接线端子的图像，并重新进行坐标系和图像的整合，以及FPC端子和玻璃基板上接线端子之间距离和偏移角度的计算，…，直至使FPC端子和玻璃基板上接线端子的位置误差处于允许的范围之内，实现二者的对准。

由于在上述过程中需要不断的进行相机坐标系和图像的整合及位置和偏移角度的计算，其中涉及的计算量非常庞大，因此对硬件的要求比较高，且耗费时间较长，并且，由于涉及的计算步骤较多，导致累积的误差较大，再加上机械行进装置的移动误差，使FPC端子和玻璃基板上接线端子的移动位移精度较低，这进一步导致了对位流程的增加和计算量的增大，从而降低了对位速度和生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种工业相机视场快速对位方法。

本发明提供的工业相机视场快速对位方法，用于实现第一物体和第二物体的快速对位，该方法包括如下步骤：

设置对位标志：在第一物体上设置第一对位标志和第二对位标志，并在第二物体上设置与第一对位标志和第二对位标志分别对应的第三对位标志和第四对位标志，第三对位标志和第四对位标志之间的距离等于第一对位标志和第二对位标志之间的距离，且所述第一对位标志和所述第三对位标志位于一第一相机的视场内，所述第二对位标志和所述第四对位标志位于一第二相机的视场内；

平移物体：平移第二物体，使第二物体上的第三对位标志对准第一物体上的第一对位标志；

计算剩余旋转角度：利用第一对位标志和第二对位标志之间的距离、第三对位标志和第四对位标志之间的距离以及第二对位标志与第四对位标志之间的距离计算剩余旋转角度；

旋转物体：以第一物体的第一对位标志为旋转中心朝向第一物体旋转第二物体，第二物体转动的角度等于剩余旋转角度。

进一步地，该方法还包括：

建立坐标系：建立运动数学模型，确定相机坐标系和运动坐标系。

进一步地，所述建立坐标系的步骤中确定的相机坐标系包括第一相机坐标系和第二相机坐标系，所述建立坐标系的步骤之后还包括：

整合坐标系：将第一相机坐标系和运动坐标系整合在一起。

进一步地，所述第一相机的视场和所述第二相机的视场不重合。

进一步地，所述平移物体的步骤包括：

在第一相机坐标系中提取第一物体的第一对位标志和第二物体的第三对位标志的坐标；

根据提取的坐标计算第二物体的移动距离和移动方向；

根据计算出的移动距离和移动方向平移第二物体，使第二物体上的第三对位标志对准第一物体上的第一对位标志。

进一步地，所述计算剩余旋转角度的步骤包括：

在第二相机坐标系中提取第一物体的第二对位标志和第二物体的第四对位标志的坐标；

根据提取的坐标计算第二对位标志和第四对位标志之间的距离；

将第二对位标志和第四对位标志之间的距离发送给第一相机坐标系；

在第一相机坐标系中根据第一对位标志和第二对位标志之间的距离、第三对位标志和第四对位标志之间的距离以及第二对位标志与第四对位标志之间的距离计算剩余旋转角度。

本发明采用分步式对位方法，先平移第二物体，使第二物体的第三对位标志和第一物体的第一对位标志重合，然后计算第二物体的剩余旋转角度，并根据计算出的剩余旋转角度转动第二物体，使第二物体转动后其第四对位标志和第一物体的第二对位标志重合，达到了简化计算、快速对准的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明中工业相机视场快速对位方法的流程示意图；

图2所示为本发明中工业相机视场和第一物体、第二物体的位置示意图；

图3所示为本发明中平移物体和计算剩余旋转角度步骤的示意图；

图4所示为本发明中旋转物体步骤的示意图。

其中，10-第一物体，11-第一对位标志，12-第二对位标志，20-第二物体，21-第三对位标志，22-第四对位标志，A1-第一相机的视场，A2-第二相机的视场，D1-第一对位标志和第二对位标志之间的距离，D2-第三对位标志和第四对位标志之间的距离，D3-平移物体后第二对位标志和第四对位标志之间的距离，θ-剩余旋转角度。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

本发明的工业相机视场快速对位方法用于使第一物体10和第二物体20快速对位。在本实施例中，第一物体10指显示面板的玻璃基板，第二物体20指带有显示面板外围驱动电路的FPC。

如图1所示，本发明的工业相机视场快速对位方法，包括如下步骤：

步骤S1：建立坐标系。

具体地，该步骤包括：建立运动数学模型，确定相机坐标系和运动坐标系。

如图2所示，本发明中所采用的工业相机包括第一相机和第二相机，第一相机的视场A1和第二相机的视场A2不重合，因此，该步骤中确定的相机坐标系包括第一相机坐标系和第二相机坐标系，该第一相机坐标系和第二相机坐标系均以对应相机视场的左上角顶点为原点，且该第一相机坐标系和第二相机坐标系均为世界坐标系。

需要说明的是，在本实施例中，第一相机的视场A1和第二相机的视场A2不重合的意思指第一相机的视场A1和第二相机的视场A2不存在重合区域，当然，在本发明的其它实施例中，第一相机的视场A1和第二相机的视场A2也可以存在重合区域。第一相机的视场A1和第二相机的视场A2是否存在重合区域对本发明的对位结果影响不大。

在本发明中，运动坐标系指表征物体在平面内的运动情况时所依据的坐标系。在本发明的一个实施例中，运动坐标系可以以驱动物体运动的滚珠丝杠所在的轴为坐标轴，以坐标轴上的某一点(最好是两轴的交点)为坐标原点。

步骤S2：整合坐标系。

具体地，该步骤包括：将第一相机坐标系和运动坐标系整合在一起。在本实施例中，是将第一相机坐标系作为主要运算坐标系，将第二相机坐标系作为辅助运算坐标系，因此本步骤是将第一相机坐标系和运动坐标系整合在一起。在本发明的其它实施例中，也可以将第一相机坐标系作为辅助运算坐标系，将第二相机坐标系作为主要运算坐标系，在将第二相机坐标系作为主要运算坐标系的实施例中，需要将第二相机坐标系和运动坐标系整合在一起。

在本实施中，将第一相机坐标系和运动坐标系整合在一起的意思指将第一相机坐标系和运动坐标系统一成一个坐标系。整合坐标系时可以经过多次的迭代和拟合，使运动坐标系逐渐的接近第一相机坐标系，而最终将两个坐标系统一为一个坐标系。

步骤S3：设置对位标志。

具体地，该步骤包括：

在第一物体10上设置第一对位标志11和第二对位标志12，该第一对位标志11和第二对位标志12之间的距离D1固定不变；

在第二物体20上设置与第一对位标志11和第二对位标志12分别对应的第三对位标志21和第四对位标志22，该第三对位标志21和第四对位标志22之间的距离D2等于第一对位标志11和第二对位标志12之间的距离D1；

将第一物体10和第二物体20放置于对准设备上，第一物体10和第二物体20的放置位置需使第一对位标志11和第三对位标志21位于第一相机的视场A1内，第二对位标志12和第四对位标志22位于第二相机的视场A2内，也就是说，第一相机采集到的是第一对位标志11和第三对位标志21的图像，第二相机采集到的是第二对位标志12和第四对位标志22的图像。

步骤S4：平移物体。

如图3所示，该步骤具体包括：平移第二物体20，使第二物体20上的第三对位标志21对准第一物体10上的第一对位标志11。第三对位标志21与第一对位标志11对准的依据是第三对位标志21的中心与第一对位标志11的中心重合。

更细化地，该平移物体的步骤包括：

在第一相机坐标系中提取第一物体10的第一对位标志11和第二物体20的第三对位标志21的坐标；

根据提取的坐标计算第二物体20的移动距离和移动方向；

根据计算出的移动距离和移动方向平移第二物体20，使第二物体20上的第三对位标志21对准第一物体10上的第一对位标志11。

步骤S5：计算剩余旋转角度θ。

如图3所示，该步骤具体包括：利用第一对位标志11和第二对位标志12之间的距离D1、第三对位标志21和第四对位标志22之间的距离D2以及第二对位标志12与第四对位标志22之间的距离D3计算剩余旋转角度θ；

更细化地，该计算剩余旋转角度θ的步骤包括：

在第二相机坐标系中提取第一物体10的第二对位标志12和第二物体20的第四对位标志22的坐标；

根据提取的坐标计算第二对位标志12和第四对位标志22之间的距离D3；

将第二对位标志12和第四对位标志22之间的距离D3发送给第一相机坐标系；

在第一相机坐标系中根据第一对位标志11和第二对位标志12之间的距离D1、第三对位标志21和第四对位标志22之间的距离D2以及第二对位标志12与第四对位标志22之间的距离D3计算剩余旋转角度θ。

在上述步骤中，计算两个对位标志之间的距离时是在对应的坐标系中利用该两个对位标志中心点的坐标来计算。计算剩余旋转角度θ时，是在第一对位标志11(即第三对位标志21)与第二对位标志12和第四对位标志22作为顶点的等腰三角形中计算。

步骤S6：旋转物体。

如图4所示，该步骤具体包括：以第一物体10的第一对位标志11为旋转中心朝向第一物体10旋转第二物体20，第二物体20转动的角度等于剩余旋转角度θ。

由于第二物体20的第三对位标志21已经与第一物体10的第一对位标志11重合，且第二物体20旋转的角度又等于第一物体10和第二物体20之间的剩余旋转角度θ，因此，旋转后第二物体20的第四对位标志22与第一物体10的第二对位标志12重合。

综上所述，本发明采用分步式对位方法，先平移第二物体，使第二物体的第三对位标志和第一物体的第一对位标志重合，然后计算第二物体的剩余旋转角度，并根据计算出的剩余旋转角度转动第二物体，使第二物体转动后其第四对位标志和第一物体的第二对位标志重合，达到了简化计算、快速对准的目的。

具体地，本发明在计算物体的平移量和旋转角度时，各个计算步骤仅在一个相机坐标系中进行，不需要进行两个相机坐标系的整合，节省了计算量；计算平移量和旋转角度时，各个计算步骤仅针对一组对位标志进行计算，无需同时考虑第二组对位标志，简化了计算，提高了对位精度，并缩减了计算步骤；而且，由于平移对位时仅针对一组对位标志，因而无需考虑物体角度的影响，进一步提高了对位精度；由于计算量和计算步骤的减小，使本发明的对位方法可以达到快速对位的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种工业相机视场快速对位方法，用于实现第一物体和第二物体的快速对位，其特征在于，该方法包括如下步骤：

设置对位标志：在第一物体上设置第一对位标志和第二对位标志，并在第二物体上设置与第一对位标志和第二对位标志分别对应的第三对位标志和第四对位标志，第三对位标志和第四对位标志之间的距离等于第一对位标志和第二对位标志之间的距离，且所述第一对位标志和所述第三对位标志位于一第一相机的视场内，所述第二对位标志和所述第四对位标志位于一第二相机的视场内；

平移物体：平移第二物体，使第二物体上的第三对位标志对准第一物体上的第一对位标志；

计算剩余旋转角度：利用第一对位标志和第二对位标志之间的距离、第三对位标志和第四对位标志之间的距离以及第二对位标志与第四对位标志之间的距离计算剩余旋转角度；

旋转物体：以第一物体的第一对位标志为旋转中心朝向第一物体旋转第二物体，第二物体转动的角度等于剩余旋转角度。

2.根据权利要求1所述的工业相机视场快速对位方法，其特征在于：该方法还包括：

建立坐标系：建立运动数学模型，确定相机坐标系和运动坐标系。

3.根据权利要求2所述的工业相机视场快速对位方法，其特征在于：所述建立坐标系的步骤中确定的相机坐标系包括第一相机坐标系和第二相机坐标系，所述建立坐标系的步骤之后还包括：

整合坐标系：将第一相机坐标系和运动坐标系整合在一起。

4.根据权利要求3所述的工业相机视场快速对位方法，其特征在于：所述第一相机的视场和所述第二相机的视场不重合。

5.根据权利要求3所述的工业相机视场快速对位方法，其特征在于：所述平移物体的步骤包括：

在第一相机坐标系中提取第一物体的第一对位标志和第二物体的第三对位标志的坐标；

根据提取的坐标计算第二物体的移动距离和移动方向；

根据计算出的移动距离和移动方向平移第二物体，使第二物体上的第三对位标志对准第一物体上的第一对位标志。

6.根据权利要求3所述的工业相机视场快速对位方法，其特征在于：所述计算剩余旋转角度的步骤包括：

在第二相机坐标系中提取第一物体的第二对位标志和第二物体的第四对位标志的坐标；

根据提取的坐标计算第二对位标志和第四对位标志之间的距离；

将第二对位标志和第四对位标志之间的距离发送给第一相机坐标系；

在第一相机坐标系中根据第一对位标志和第二对位标志之间的距离、第三对位标志和第四对位标志之间的距离以及第二对位标志与第四对位标志之间的距离计算剩余旋转角度。