CN110834320A - 与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统。被定义为机器人精度的第一精度水平(例如，用于控制和感测安装在机器人的可移动臂配置的远端附近的端部工具的端部工具位置)基于使用包括在机器人中的位置传感器(例如，编码器)。辅助测量位置坐标确定系统包括第一成像配置、XY标尺、图像触发部分和处理部分。XY标尺或成像配置中的一者联接到可移动臂配置，而另一者联接到静止元件(例如，机器人上方的框架)。成像配置获取XY标尺的图像，其被用于确定以优于机器人精度的精度水平指示端部工具位置的测量位置坐标。

Description

与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统

相关申请的交叉引用

本申请是2018年08月16日提交的名称为“ROBOT SYSTEM WITH SUPPLEMENTARYMETROLOGY POSITION COORDINATES DETERMINATION SYSTEM”的美国专利申请No.16/104,033的部分继续申请，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及机器人系统，并且更具体地涉及用于确定机器人的端部工具位置的坐标的系统。

背景技术

机器人系统越来越多地用于制造和其他过程。可以使用的各种类型的机器人包括关节型机器人、选择性顺应关节型机器人臂(SCARA)机器人、直角坐标型机器人、柱形机器人、球形机器人等。作为可以包括在机器人中的部件的一个示例，SCARA机器人系统(例如，其可以是一种关节型机器人系统)通常可以具有底座，第一臂部分旋转地联接到底座，第二臂部分旋转地联接到第一臂部分的端部。在各种配置中，端部工具可以联接到第二臂部分的端部(例如，用于执行某些工作和/或检查操作)。这种系统可包括位置传感器(例如，旋转编码器)，用于确定/控制臂部分的定位以及相应地端部工具的定位。在各种实施方式中，这种系统由于受某些因素(例如，与机器人系统的机械稳定性相结合的旋转编码器性能等)的限制可具有大约100微米的定位精度。

美国专利No.4,725,965公开了某些用于提高SCARA系统的精度的校准技术，该专利在此通过引用以其整体并入本文。如'965专利中所述，提供了一种用于校准SCARA型机器人的技术，该机器人包括第一可旋转臂部分和承载端部工具的第二可旋转臂部分。校准技术与SCARA机器人可以使用运动模型控制的事实相关，该运动模型在精确时允许臂部分被放置在第一和第二角度配置中，在第一和第二角度配置处，由第二臂部分承载的端部工具保持在同一位置。为了校准运动模型，臂部分放置在第一配置中，以将端部工具定位在固定基准点上方。然后，臂部分被放置在第二角度配置中，以便名义地将端部工具再次定位为与基准点对准。当臂部分从第一角度配置切换到第二角度配置时，基于端部工具的位置从基准点的偏移来计算运动模型中的误差。然后根据计算的误差补偿运动模型。重复这些步骤，直到误差达到零，此时SCARA机器人的运动模型被认为是经校准的。

如'965专利中进一步描述，校准技术可包括使用某些相机。例如，在一个实施方式中，基准点可以是固定电视相机的观看区域的中心(即，定位于端部工具下方的地面上)，并且相机的输出信号可以被处理以确定当链从第一配置切换到第二配置时，端部工具从相机的观察区域的中心的位置偏移量。在另一种实施方式中，第二臂部分可以承载相机，并且该技术可以通过将臂部分放置在第一角度配置中开始，在第一角度配置中，在臂部分之间测量第二预定内角，以使由第二臂部分承载的相机直接在固定基准点上方居中。然后将臂部分放置于第二角度配置中，在第二角度配置处，在臂部分之间测量等于第二预定内角的内角，以在名义上将相机再次在基准点上方居中。然后处理相机的输出信号，以确定在将臂部分从第一角度配置切换到第二角度配置时，由相机所观察到的基准点位置的偏移量。然后根据由相机观察到的基准点位置的偏移量确定相机的已知位置的误差。然后，这些步骤作为校准过程的一部分重复，直到误差接近零。

虽然诸如'965专利中描述的那些技术可以用于校准机器人系统，但是在某些应用中，可能不太希望利用这样的技术(例如，可能需要大量时间和/或在某些操作期间不能针对机器人的所有可能取向提供期望水平的精度等)。可以提供关于这些问题的改进的机器人系统(例如，用于提高工件测量期间和其它过程期间的位置确定的可靠性、可重复性、速度等等)是期望的。

发明内容

提供这一发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念的选集。这一发明内容并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征，也并非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

提供了一种辅助测量位置坐标确定系统，其作为机器人系统的一部分与机器人一起使用。机器人(例如，关节型机器人、SCARA机器人、直角坐标尔机器人、圆柱形机器人、球形机器人等)包括可移动臂配置和运动控制系统。可移动臂配置包括端部工具安装配置，其定位在可移动臂配置的远端附近。机器人被配置为移动可移动臂配置，以便沿着端部工具工作空间中的至少两个维度移动安装到端部工具安装配置的端部工具的至少一部分。运动控制系统被配置成至少部分地基于使用包含在机器人中的至少一个位置传感器(例如，旋转编码器、线性编码器等)进行的对可移动臂配置的位置的感测和控制而以被定义为机器人精度的精度水平控制端部工具位置。

所述辅助测量位置坐标确定系统包括第一成像配置、XY标尺、图像触发部分和测量位置坐标处理部分。第一成像配置包括第一相机并具有光轴。XY标尺包括名义上平面的基板和分布在基板上的多个相应可成像特征部，其中，相应的可成像特征部位于XY标尺上的相应已知XY标尺坐标处。图像触发部分被配置为输入与端部工具位置有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并被配置为将第一成像触发信号输出到第一成像配置。第一成像配置被配置为响应于接收到第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺的数字图像。测量位置坐标处理部分被配置为输入所获取的图像，并识别XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置。在各种实施方式中，XY标尺可以是增量标尺或绝对标尺。

所述辅助测量位置坐标确定系统配置为，XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者联接到可移动臂配置，且另一者被配置为联接到机器人附近的静止元件。XY标尺或第一成像配置中的固定的一者定义第一参考位置。标尺平面被定义为名义上与XY标尺的平面基板重合，并且垂直于标尺平面的方向被定义为标尺成像轴线方向。机器人系统可操作以至少名义上提供辅助测量位置坐标确定系统的操作配置。在辅助测量位置坐标确定系统的操作配置中，XY标尺或第一成像配置中的至少一者被布置成使得第一成像配置的光轴平行于标尺成像轴方向的方向，并且标尺平面位于第一成像配置的沿着标尺成像轴方向的聚焦范围内。

所述辅助测量位置坐标确定系统被配置成使得当XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者和XY标尺或第一成像配置中的静止的一者被布置在操作配置中时，并且可移动臂配置被定位为XY标尺处于第一成像配置的视场中时，测量位置坐标处理部分可操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置来确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者与第一参考位置之间的相对位置。所确定的测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统被配置成基于所确定的指示XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者的相对位置的测量位置坐标和端部工具位置与XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者之间的已知坐标位置偏移来确定在图像获取时间端部工具位置的测量位置坐标。

在各种实施方式中，XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者通过远端子部分联接到可移动臂配置的中央子部分，该远端子部分至少包括第一远端子部分旋转元件，该第一远端子部分旋转元件围绕第一远端子部分旋转轴线旋转，如果XY标尺是可移动的那一者，则该第一远端子部分旋转轴线名义上平行于标尺平面，如果第一成像配置是可移动的那一者，则该第一远端子部分旋转轴线名义上正交于光轴。在各种实施方式中，中央子部分至少包括第一中央子部分旋转元件，其围绕旋转轴线旋转，该旋转轴线名义上平行于第一远端子部分旋转轴线。在各种实施方式中，远端子部分包括支架，该支架将XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者联接到第一远端子部分旋转元件。在各种实施方式中，机器人被配置为在平行于标尺平面的平面中移动端部工具和XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者，同时辅助测量位置坐标确定系统处于操作配置。

在各种实施方式中，XY标尺可以联接到可移动臂配置，并且第一成像配置可以联接到静止元件。在各种实施方式中，静止元件可包括布置在端部工具工作空间的至少一部分上方的框架。第一成像配置可以固定到端部工具工作空间的一部分上方的框架。

在各种实施方式中，机器人系统可以以机器人位置坐标模式或辅助测量位置坐标模式操作。机器人位置坐标模式可以对应于机器人的独立和/或标准操作模式(例如，机器人在其中独立操作的模式，例如当辅助测量位置坐标确定系统不工作或者未被提供时)。在机器人位置坐标模式中，机器人运动和对应的端部工具位置以被定义为机器人精度的精度水平(即，利用机器人中包括的位置传感器)被控制和确定。与此不同，在辅助测量位置坐标模式中，可以确定测量位置坐标，其以优于机器人精度的精度水平(例如，优于包括在机器人中的位置传感器的精度)指示在图像获取时间的端部工具位置，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。在各种实施方式中，所确定的位置信息(例如，所确定的指示相对位置的测量位置坐标，所确定的端部工具位置的测量位置坐标和/或其他相关的所确定的位置信息)则可以用于执行指定的功能(例如，作为工件测量、机器人定位控制的一部分等)。

附图说明

图1是包括关节型机器人和辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统的第一示例性实施方式的框图；

图2是类似于图1的机器人系统的机器人系统的第二示例性实施方式的等距视图，其中第一成像配置联接到静止元件；

图3是机器人系统的第三示例性实施方式的等距视图，其中XY标尺联接到静止元件；

图4是增量XY标尺的示例性实施方式的等距视图；

图5是绝对XY标尺的示例性实施方式的等距视图；

图6A和6B是说明用于操作机器人系统的程序的第一示例性实施方式的流程图，该机器人系统包括关节型机器人和辅助测量位置坐标确定系统；

图7是示出用于确定端部工具位置的程序的第一示例性实施方式的流程图，其中可以在运动定时的第一部分期间利用位置传感器，并且可以在运动定时的第二部分期间使用辅助测量位置坐标确定系统的确定的相对位置；

图8是包括关节型机器人和辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统的第四示例性实施方式的框图；

图9是类似于图8的机器人系统的机器人系统的第五示例性实施方式的一部分的等距视图，该机器人系统包括关节型机器人，其中第一成像配置联接到静止元件；

图10A和10B是示出用于操作包括机器人和辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统的程序的第二示例性实现的流程图；和

图11是示出用于确定端部工具位置的程序的第二示例性实施方式的流程图，其中可以在运动定时的第一部分期间利用位置传感器，并且可以在运动定时的第二部分期间使用辅助测量位置坐标确定系统的确定的测量位置坐标。

具体实施方式

图1是包括关节型机器人110和辅助测量位置坐标确定系统150的机器人系统100的第一示例性实施方式的框图。关节型机器人110包括第一和第二臂部分120和130，第一和第二旋转接头125和135，位置传感器SEN1和SEN2，端部工具配置ETCN，以及机器人运动控制和处理系统140。第一臂部分120在第一臂部分120的近端PE1处安装到第一旋转接头125。第一旋转接头125(例如，位于支撑底座部分BSE的上端)具有沿z轴方向对齐的旋转轴线RA1，使得第一臂部分120在垂直于z轴的xy平面内绕第一旋转接头125移动。第二旋转接头135位于第一臂部分120的远端DE1处。第二旋转接头135的旋转轴线RA2名义上沿z轴方向对齐。第二臂部分130在第二臂部分130的近端PE2处安装到第二旋转接头135，使得第二臂部分130在名义上垂直于z轴的xy平面中围绕第二旋转接头135移动。在各种实施方式中，位置传感器SEN1和SEN2(例如，旋转编码器)可用于确定第一和第二臂部分120和130分别围绕第一和第二旋转接头125和135的角位置(即，在xy平面中)。

在各种实施方式中，端部工具配置ETCN可包括Z-运动机构ZMM，Z-臂部分ZARM，位置传感器SEN3和端部工具联接部分ETCP，端部工具联接合部分ETCP联接到端部工具ETL。在各种实施方式中，端部工具ETL可包括端部工具感测部分ETSN和具有接触点CP的端部工具触针ETST(例如，用于接触工件WP的表面)。Z-运动机构ZMM位于第二臂部分130的远端DE2附近。Z-运动机构ZMM(例如，线性致动器)被配置为在z轴方向上上下移动Z-臂部分ZARM。在一些实施方式中，Z-臂部分ZARM还可被配置为围绕平行于z轴方向的轴旋转。在任何情况下，端部工具ETL在端部工具联接部分ETCP处被联接，并且具有对应的端部工具位置ETP，其具有对应的坐标(例如，x，y和z坐标)。在各种实施方式中，端部工具位置ETP可对应于或接近Z-臂部分ZARM的远端DE3(例如，在端部工具联接部分ETCP处或附近)。

运动控制系统140被配置为以定义为机器人精度的精度水平控制端部工具ETL的端部工具位置ETP。更具体地，运动控制系统140通常被配置成至少部分地基于使用位置传感器SEN1和SEN2感测和控制第一和第二臂部分120和130分别围绕第一和第二旋转接头125和135的角度位置(即，在xy平面中)来以机器人精度控制端部工具位置ETP的x和y坐标。在各种实施方式中，运动控制和处理系统140可包括第一和第二旋转关节控制和感测部分141和142，其可分别从位置传感器SEN1和SEN2接收信号，用于感测第一和第二臂部分120和130的角度位置，和/或可以在第一和第二旋转接头125和135中提供控制信号(例如，到马达等)以旋转第一和第二臂部分120和130。

另外，运动控制系统140通常被配置为至少部分地基于使用Z-运动机构ZMM和位置传感器SEN3感测和控制Z-臂部分ZARM的线性位置(即，沿z轴)以机器人精度来控制端部工具位置ETP的z坐标。在各种实施方式中，运动控制和处理系统140可以包括Z-运动机构控制和感测部分143，其可以从用于感测Z-臂部分ZARM的线性位置的位置传感器SEN3接收信号，和/或可以提供控制信号到Z-运动机构ZMM(例如，线性致动器)以控制Z-臂部分ZARM的z位置。

运动控制和处理系统140还可以从端部工具感测部分ETSN接收信号。在各种实施方式中，端部工具感测部分ETSN可以包括与用于感测工件WP的端部工具ETL的操作相关的电路和/或配置。如下面将更详细描述的，在各种实施方式中，端部工具ETL(例如，接触式探针，扫描探针，相机等)可用于接触或以其他方式感测工件WP上的表面定位/位置/点，为此，可以由端部工具感测部分ETSN接收、确定和/或处理各种对应的信号，端部工具感测部分ETSN可以向运动控制和处理系统140提供对应的信号。在各种实施方式中，运动控制和处理系统140可以包括端部工具控制和感测部分144，其可以向端部工具感测部分ETSN提供控制信号和/或从端部工具感测部分ETSN接收感测信号。在各种实施方式中，端部工具控制和感测部分144和端部工具感测部分ETSN可以合并和/或不可区分。在各种实施方式中，第一和第二旋转接头控制和感测部分141和142、Z-运动机构控制和感测部分143、以及端部工具控制和感测部分144都可以向机器人位置处理部分145提供输出和/或从机器人位置处理部分145接收控制信号，机器人位置处理部分145作为机器人运动控制和处理系统140的一部分可以控制和/或确定关节型机器人110的整体定位和对应端部工具位置ETP。

在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统150可以包括在关节型机器人110中或者以其他方式添加到关节型机器人110(例如，作为用于添加到现有关节型机器人110的改型配置的一部分等)。通常，辅助测量位置坐标确定系统150可用于提供用于确定端部工具位置ETP的改进的精度水平。更具体地，如下面将更详细描述的，辅助测量位置坐标确定系统150可以用于确定以优于机器人精度的精度水平指示端部工具位置ETP的测量位置坐标的相对位置，至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标而言。

如图1所示，辅助测量位置坐标确定系统150包括第一成像配置160、XY标尺170、图像触发部分181和测量位置坐标处理部分190。第一成像配置160联接到静止元件STE。在各种实施方式中，静止元件STE可包括布置在关节型机器人110的可操作工作空间OPV的至少一部分上方的框架，为此，第一成像配置160固定到可操作工件空间OPV的一部分的上方的框架。在各种实施方式中，静止元件STE可包括一个或多个结构支撑元件SSP(例如，从地板，天花板等延伸)，用于将静止元件STE保持在固定位置(例如，具有相对于关节型机器人110的固定位置和/或取向)。

第一成像配置160包括第一相机CAM1并且具有名义上平行于z轴对准的光轴OA1。第一成像配置160沿其光轴OA1具有有效聚焦范围REFP。在各种实施方式中，范围REFP可以由第一有效聚焦位置EFP1和第二有效聚焦位置EFP2约束，如下面将更详细描述的。在给定时间，第一成像配置160具有落在范围REFP内的有效聚焦位置EFP。在使用可变焦距(VFL)透镜的实施方式中，范围REFP可以对应于VFL透镜的焦距范围。

在各种实施方式中，所使用的VFL透镜可以是可调谐声学梯度折射率(TAG)透镜。关于这种TAG透镜的一般操作，在各种实施方式中，透镜控制器(例如，包括在第一成像配置控制和图像处理部分180中)可以周期性地快速调节或调制TAG透镜的光焦度，以实现能够以250kHz、或70kHz、或30kHz等进行周期性调制(即，以TAG透镜谐振频率)的高速TAG透镜。在这样的配置中，第一成像配置160的有效聚焦位置EFP可以在范围REFP(例如，自动聚焦搜索范围)内(快速地)移动。有效聚焦位置EFP1(或EFPmax)可以对应于TAG透镜的最大光焦度，并且有效聚焦位置EFP2(或EFPmin)可以对应于TAG透镜的最大负光焦度。在各种实施方案中，范围REFP的中间可指定为EFPnom，且可对应于TAG透镜的零光焦度。

在各种实施方式中，这样VFL透镜(例如，TAG透镜)和对应的范围REFP可以被有利地选择为使得配置限制或消除对第一成像配置160的宏观机械调节和/或对部件之间的距离的调节以改变EFP的有效聚焦位置的需要。例如，在可能在第二臂部分130的远端DE2处发生未知量的倾斜或“下垂”的实施方式中(例如，由于第一臂部分120和第二臂部分130的重量和/或特定取向等)，从第一成像配置160到XY标尺170的精确焦距可能是未知的和/或可能随着臂的不同取向等而变化。在这样的配置中，可能期望使用VFL透镜，其可以扫描或以其他方式调节有效聚焦位置EFP以确定并精确地聚焦在XY标尺170处。

在各种实施方式中，XY标尺170包括名义上平面的基板SUB和多个相应可成像特征部，基板SUB名义上垂直于z轴布置，所述多个相应可成像特征部分布在基板SUB上。相应可成像特征部位于XY标尺170上的相应已知x和y标尺坐标处。在各种实施方式中，XY标尺170可以是增量标尺或绝对标尺，如下面将参考图4和5更详细地描述的。

在各种实施方式中，图像触发部分181和/或测量位置坐标处理部分190可以被包括作为外部控制系统ECS的一部分(例如，作为外部计算机的一部分等)。图像触发部分181可以被包括作为第一成像配置控制和处理部分180的一部分。在各种实施方式中，图像触发部分181被配置为输入与端部工具位置ETP有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并被配置为将第一成像触发信号输出到第一成像配置160。在各种实施方式中，第一成像配置160被配置为响应于接收到第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺170的数字图像。在各种实施方式中，测量位置坐标处理部分190被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺170的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置。在各种实施方式中，外部控制系统ECS还可以包括标准机器人位置坐标模式部分147和辅助测量位置坐标模式部分192，用于实施对应的模式，如下面将更详细描述的。

在各种实施方式中，第一成像配置160可以包括周期性地(例如，以设定的定时间隔)激活相机CAM1的图像集成的部件(例如，子电路，程序等)，为此，第一成像触发信号可以激活闪光灯定时或其他机构以有效地冻结运动并相应地确定集成周期内的曝光。在这样的实施方式中，如果在集成时段期间没有接收到第一成像触发信号，则可以丢弃所得到的图像，其中如果在集成时段期间接收到第一成像触发信号，则可以保存和/或以其他方式处理/分析所得到的图像以确定相对位置，如下面将更详细描述的。

在各种实施方式中，不同类型的端部工具ETL可以提供可以关于图像触发部分181使用的不同类型的输出。例如，在端部工具ETL是用于测量工件并且在触碰工件时输出触碰信号的触碰探针的实施方式中，图像触发部分181可以被配置为输入该触碰信号或者从其导出的信号，作为确定第一成像触发信号的定时所根据的至少一个输入信号。作为另一示例，在端部工具ETL是用于测量工件并且提供与相应样本定时信号对应的相应工件测量样本数据的扫描探针的实施方式中，图像触发部分181可以被配置为输入上述相应样本定时信号或从其导出的信号作为至少一个输入信号。作为另一示例，在端部工具ETL是用于提供与相应工件图像获取信号对应的相应工件测量图像的相机的实施方式中，图像触发部分181可以被配置为输入该工件图像获取信号或者从其导出的信号，作为至少一个输入信号。

在图1的示例性实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统150配置为XY标尺170在第二臂部分130的远端DE2附近联接到第二臂部分130，并且第一成像配置160联接到静止元件STE(例如，布置在关节型机器人110上方的框架)并限定第一参考位置REF1。在替代实施方式中(例如，如下面将参考图3更详细地描述的)，辅助测量位置坐标确定系统可被配置为第一成像配置160在第二臂部分130的远端DE2附近联接到第二臂部分130，且XY标尺170联接到静止元件STE并限定第一参考位置REF1。

在任一种情况下，如下面将更详细描述的，XY标尺170沿z轴的位置在第一成像配置160的聚焦范围内(例如，为此可以通过VFL透镜或其他方式调节聚焦位置)，并且辅助测量位置坐标确定系统150被配置为使得测量位置坐标处理部分190可操作以基于确定在所获取的图像中所识别的至少一个相应可成像特征部的图像位置来以优于机器人精度的精度水平确定XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者与第一参考位置REF1之间的相对位置(例如，包括x和y坐标)。所确定的相对位置以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置ETP的测量位置坐标，至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统150可以被配置成基于所确定的相对位置和端部工具位置ETP与XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者之间的已知坐标位置偏移(x和y坐标偏移)来确定在图像获取时间的端部工具位置ETP的测量位置坐标。应当理解，这种系统可以具有优于各种替代系统的某些优点。例如，在各种实施方式中，诸如本文所公开的系统可以比利用诸如用于跟踪机器人移动/位置的激光跟踪器或摄影测量技术的替代系统更小和/或更便宜，并且在一些实施方式中也可以具有更高的精度。所公开的系统也不会占用或遮挡可操作工作空间OPV的任何部分，例如这样的替代系统，其可能包括地面或台子上的标尺或基准，或与否则工件可能在其上工作和/或被检查的区域相同的区域(例如，可操作工作空间)中的标尺或基准。

图2是类似于图1的机器人系统100的机器人系统200的第二示例性实施方式的等距视图，其中，第一成像配置160联接到静止元件STE(例如，图1的静止元件STE)。应当理解，图2的某些编号部件(例如，1XX或2XX)可以对应于图1中相同或相似编号的对应部件(例如，1XX)和/或具有与其相似的操作，并且可以被理解为与其相同或相似，并且可以通过与其类比而被理解，并且如下所述。这种表示具有类似和/或相同设计和/或功能的元件的编号方案也适用于下面的图3-5。

在图2的配置中(即，类似于图1的配置)，XY标尺170在第二臂部分130的远端DE2附近联接到第二臂部分130。在各种实施方式中，如上面参照图1所述，第一成像配置160联接到的静止元件STE可包括布置在关节型机器人110上方的框架。在各种实施方式中，可以指定不同的参考轴和线以用于描述关节型机器人110的部件的某些运动、坐标和角度度。例如，第一臂部分120和第二臂部分130可以分别具有指定的水平中心线CL1和CL2，其穿过相应臂部分的中心。角度A1可以被指定为出现在第一臂部分120的中心线CL1和x-z平面之间(例如，根据第一旋转接头125绕第一旋转轴线RA1的旋转量)。角度A2可以被指定为出现在第一臂部分120的水平中心线CL1和第二臂部分130的水平中心线CL2之间(例如，根据第二旋转接头135绕第二旋转轴线RA2的旋转量)。

在各种实施方式中，端部工具配置ETCN可以在第二臂部分130的远端DE2附近联接到第二臂部分130，并且可以被指定为具有名义上与第二臂部分130的中心线CL2相交的、端部工具ETL的端部工具轴线EA，为此，可以假定端部工具轴线EA大体平行于旋转轴线RA2和z轴。在各种实施方式中，端部工具轴线EA穿过端部工具位置ETP，并且具有与XY标尺170的已知坐标位置偏移(即，对于x和y坐标)。相应地，在端部工具位置ETP和XY标尺170之间可能存在已知的坐标位置偏移。例如，XY标尺170可以具有指定的参考点(例如，在XY标尺170的中心或边缘处)，其在xy平面中具有距离端部工具轴线EA且相应地距离端部工具位置ETP的已知坐标位置偏移(例如，已知距离)。在各种实施方式中，这种已知坐标位置偏移可以用已知x偏移和已知y偏移来表示。

在各种实施方式中，端部工具位置ETP和XY标尺170之间的已知坐标位置偏移可以用作用于确定端部工具位置ETP的测量位置坐标的过程的一部分。更具体地，如上所述，辅助测量位置坐标确定系统150可以被配置为使得测量位置坐标处理部分190操作，以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的(即，XY标尺170的)的图像位置来确定XY标尺170和第一参考位置REF1(即，由静止的第一成像配置160限定)之间的相对位置。辅助测量位置坐标确定系统150还可以被配置为基于所确定的相对位置和端部工具位置ETP与可移动XY标尺170之间的已知坐标位置偏移来确定端部工具位置ETP的测量位置坐标。在一个特定示例实施方式中，已知坐标位置偏移(例如，以已知x偏移和已知y偏移表示)可以被添加到所确定的相对位置或以其他方式与所确定的相对位置组合，以便确定端部工具位置ETP的测量位置坐标。

作为一个特定示例性位置坐标配置，XY标尺170可以被指定为具有在X0、Y0、Z0处的参考位置(例如，原点位置)(例如，原点位置可以具有值0,0,0)。在这样的配置中，参考位置REF1(即，由静止的第一成像配置160限定)可以处于相对坐标X1，Y1，Z1处，对应的视场FOV1的中心(例如，对应于所获取的图像)可以在相对坐标X1，Y1，Z0处。端部工具轴线EA在从XY标尺170延伸的x-y平面中的位置可以被指定为具有相对坐标X2，Y2，Z0。端部工具位置ETP可以被指定为具有坐标X2，Y2，Z2。在各种实施方式中，端部工具ETL可以具有接触点CP(例如，在用于接触工件的端部工具触针ETST的端部处)，其可以被指定为具有坐标X3，Y3，Z3。在端部工具ETL的接触点CP相对于端部工具的其余部分在x或y方向上不变化的实施方式中，X3和Y3坐标可以分别等于X2和Y2坐标。

在一个特定示例性实施方式中，可以通过测量位置坐标处理部分190分析所获取的图像以确定相对位置(例如，以确定对应于静止的第一成像配置160的视场FOV1的中心的X1，Y1坐标)。可以根据标准相机/标尺图像处理技术(例如，用于确定相机相对于标尺的位置)来进行这种确定。在美国专利No.6,781,694；6,937,349；5,798,947；6,222,940；和6,640,008中描述了这种技术的各种示例，其每一篇通过引用以其整体并入本文。在各种实施方式中，这种技术可用于确定标尺范围内(例如，在XY标尺170内)的视场的位置(例如，对应于相机的位置)，如下面将参照图4和5详细说明的。在各种实施方式中，这样的确定可以包括识别XY标尺170的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY尺度坐标位置。这种确定可以对应于确定XY标尺170和第一参考位置REF1(即，如由静止的第一成像配置160所限定)之间的相对位置。然后可以根据端部工具位置ETP和XY标尺170之间的已知坐标位置偏移(例如，将x和y位置偏移值相加到X1和Y1以确定X2和Y2)来确定相对X2，Y2坐标(即，端部工具位置ETP的X2，Y2坐标)。

在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统150还可包括一个或多个附加的成像配置。例如，如图2所示，测量位置坐标确定系统150可以包括第二成像配置160'，其具有第二相机CAM2和名义上平行于z轴对准的光轴OA2。第二成像配置160'可以定义第二参考位置REF2(例如，具有相对坐标X1'，Y1'和Z1)。第二成像配置160'沿其光轴OA2具有有效聚焦范围REFP。在这种配置中，图像触发部分181还被配置为输入与端部工具位置ETP有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第二成像触发信号的定时，并将第二成像触发信号输出到第二成像配置160'。在各种实施方式中，第二成像配置160'被配置为响应于接收到第二成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺170的数字图像。测量位置坐标处理部分190还可以被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺170的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置。

在各种实施方式中，测量位置坐标处理部分190可操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置而以优于机器人精度的精度水平确定XY标尺170与第二参考位置REF2之间的相对位置。在这样的实施方式中，所确定的相对位置以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置ETP的测量位置坐标，至少对于与z轴垂直的xy平面中的x和y测量位置坐标而言。

在各种实施方式中，输入到图像触发部分181的至少一个输入信号包括从运动控制系统140导出的一个或多个信号。在这样的配置中，图像触发部分181可以被配置为基于从运动控制系统140导出的一个或多个信号来确定XY标尺170是否与第一成像配置160或第二成像配置160'对准。如果确定XY标尺170与第一成像配置160对准(例如，使得XY标尺170的足够部分由第一成像配置160成像)，则图像触发部分181被配置为输出第一成像触发信号。相反，如果确定XY标尺170与第二成像配置160'对准(例如，使得XY标尺170的足够部分由第二成像配置160'成像)，则图像触发部分181被配置为输出第二成像触发信号。

图3是机器人系统300的第三示例性实施方式的等距视图，其中XY标尺170联接到静止元件STE并限定第一参考位置REF1。在图3的配置中，第一成像配置160在第二臂部分130的远端DE2附近联接到第二臂部分130。在各种实施方式中，端部工具轴线EA具有与第一成像配置160的已知坐标位置偏移(即，对于x和y坐标)。相应地，在端部工具位置ETP和第一成像配置160之间可存在已知坐标位置偏移。例如，第一成像配置160可以具有指定的参考点(例如，第一成像配置160的中心处)，其在xy平面中具有距离端部工具轴线EA且相应地距离端部工具位置ETP的已知坐标位置偏移(例如，已知距离)。在各种实施方式中，这种已知坐标位置偏移可以用已知x偏移和已知y偏移来表示。

在各种实施方式中，端部工具位置ETP和第一成像配置160之间的已知坐标位置偏移可以用作用于确定端部工具位置ETP的测量位置坐标的过程的一部分。更具体地，如上所述，辅助测量位置坐标确定系统150可以被配置为使得测量位置坐标处理部分190操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的(即，XY标尺170的)的图像位置来确定第一成像配置160和第一参考位置REF1(即，由静止的XY标尺170限定)之间的相对位置。辅助测量位置坐标确定系统150还可以被配置为基于所确定的相对位置和端部工具位置ETP与可移动第一成像配置160之间的已知坐标位置偏移来确定端部工具位置ETP的测量位置坐标。在一个特定示例实施方式中，已知坐标位置偏移(例如，以已知x偏移和已知y偏移表示)可以被添加到所确定的相对位置或以其他方式与所确定的相对位置组合，以便确定端部工具位置ETP的测量位置坐标。

作为一个特定示例性位置坐标配置，XY标尺170可以被指定为具有在X0、Y0、Z0处的参考位置(例如，原点位置)(例如，原点位置可以具有值0,0,0)。第一成像配置160可以位于具有相对坐标X1，Y1，Z1的位置，并且对应视场FOV1(例如，如在所获取的图像中捕获的)的中心可以在相对坐标X1，Y1，Z0处。端部工具轴线EA在从第一成像配置160延伸的x-y平面中的位置可以被指定为具有相对坐标X2，Y2，Z0。端部工具位置ETP可以被指定为具有坐标X2，Y2，Z2。在各种实施方式中，端部工具ETL可以具有接触点CP(例如，在用于接触工件的端部工具触针ETST的端部处)，其可以被指定为具有坐标X3，Y3，Z3。在端部工具ETL的接触点CP相对于端部工具的其余部分在x或y方向上不变化的实施方式中，X3和Y3坐标可以分别等于X2和Y2坐标。

在各种实施方式中，与图2的机器人系统200相比，图3的机器人系统300可具有某些不同的设计考虑因素和方面(例如，与分别在第一壁部分120的远端DE1和第二臂部分130的远端DE2处的可能的垂直位移或下垂有关)。在可能发生这种位移或下垂的实施方式中(例如，由于成像配置160、臂部分的重量和/或不同的取向，等)，关于第一成像配置160的视场FOV相应地偏移，图3的机器人系统300中可能经历特别不期望的效果。更具体地，这种垂直位移或下垂可能导致XY标尺170(即，附接到静止元件STE)上的视场FOV的位置的相对显着的偏移/变化，这可能导致所确定的相对位置和端部工具位置ETP的对应测量位置坐标中的相对显着的误差。由于这些问题，在某些实施方式中，可以认为图2的机器人系统200的配置相对于图3的机器人系统300具有对应的优点。

图4是增量XY标尺170A的示例性实施方式的等距视图。如图4所示，增量XY标尺170A包括均匀间隔的增量可成像特征部IIF的阵列。在各种实施方式中，增量XY标尺170A可以具有小于100微米的周期性(例如，对此，沿着相应的x和y轴的增量可成像特征部IIF之间的周期性间距XSP1和YSP1可以各自小于100微米)。在各种实施方式中，利用增量XY标尺170A确定的位置信息可具有至少10微米的精度。与在某些实施方式中可能约为100微米的机器人精度相比，利用这种XY标尺170A确定的精度可以是机器人精度的至少10倍。在一个特定示例实施方式中，增量XY标尺170A可以具有甚至更高的、大约10微米的周期性，对于该周期性，如果第一成像配置160的放大率是大约1倍并且插值以10倍的系数执行，则可以实现大约1微米的精度。与大约100微米的机器人精度相比，这种配置的精度提高了大约100倍。

在各种实施方式中，第一成像配置160的视场FOV的在增量XY标尺170A内的位置可以提供XY标尺170A与第一参考位置REF1之间的相对位置的指示。在各种实施方式中，第一成像配置160可以与增量XY标尺170A组合使用，作为相机/标尺图像处理配置的一部分。例如，测量位置坐标处理部分190可以基于视场FOV在增量XY标尺170A内的位置来确定XY标尺170A与第一参考位置REF1之间的相对增量位置，如所获取的图像中的XY标尺170A的部分所指示的，并且如本领域中已知的用于相机/标尺图像处理技术(例如，如先前并入的参考文献中所述)。在各种实施方式中，增量XY标尺170A可以具有相对于视场FOV的各种尺寸(例如，增量XY标尺170A可以比视场FOV大至少4x，10x，20x等)。

在各种实施方式中，由XY标尺170A指示的增量位置可以与来自关节型机器人110的位置信息组合以确定相对精确和/或绝对的位置。例如，关节型机器人110的传感器SEN1和SEN2(例如，旋转编码器)可以以机器人精度指示端部工具位置ETP，为此由XY标尺170A指示的增量位置可用于进一步细化所确定的端部工具位置ETP以具有比机器人精度更好的精度。在一个这样的配置中，测量位置坐标处理部分190可以被配置为基于所获取的图像中的一个或多个可成像特征部IFF的图像位置并且基于对应于图像获取时间从运动控制系统140导出的关节型机器人位置数据来识别XY标尺170A的包括在所获取的图像中的一个或多个相应可成像特征部IIF。

在这样的配置中，XY标尺170A的相应可成像特征部IFF可以包括一组相似的可成像特征部IFF，它们在基板上分布成使得它们以大于机器人精度内所允许的最大位置误差的距离以规则的间隔彼此间隔开。如图4所示，可成像特征部IFF间隔开(例如，以间隔XSP1和YSP1处)超过最大位置误差MPE，如围绕代表性可成像特征部IFF的圆圈所表示的。应当理解，在这样的配置中，用于位置确定的机器人精度足以以大于可成像特征IFF之间的间隔的精度确定位置。更具体地，在各种实施方式中，XY标尺170A上的单个可成像特征部IFF(即，其中可成像特征部全部根据跨标尺的均匀间距在XY标尺170A上的已知x和y测量位置坐标处)可因此以足够的精度通过关节型机器人位置数据识别，使得两个可成像特征IFF部不会彼此混淆。在这样的配置中，然后可以利用所获取的图像中的单个可成像特征部IFF的位置来进一步细化端部工具位置ETP以具有比机器人精度更好的精度，至少对于垂直于z轴的xy平面中的端部工具位置ETPx和y测量位置坐标而言。

如上面关于图2所示，在一个特定示例性实施方式中，XY标尺170可以被指定为具有在X0、Y0、Z0处的参考位置(例如，原点位置)(例如，原点位置可以具有值0,0,0)。在这样的配置中，参考位置REF1(即，由静止的第一成像配置160限定)可以处于相对坐标X1，Y1，Z1处，对应的视场FOV1的中心(例如，如在所获取的图像中捕获的)可以在相对坐标X1，Y1，Z0处。端部工具轴线EA在从XY标尺170延伸的x-y平面中的位置可以被指定为具有相对坐标X2，Y2，Z0。端部工具位置ETP可以被指定为具有坐标X2，Y2，Z2。

在操作中，可以通过测量位置坐标处理部分190分析所获取的图像以确定对应于静止的第一成像配置160的视场FOV1的中心的X1，Y1坐标。在各种实施方式中，可以根据标准相机/标尺图像处理技术进行这样的确定，用于确定角度范围内(例如，在XY标尺170A内)的视场的位置(例如，对应于相机的位置)。应当理解，根据标准相机/标尺图像处理技术，参考位置/原点位置X0，Y0，Z0不需要处于视场FOV中以进行这样的确定(即，相对位置可以从沿XY标尺170A的任何位置处的标尺信息确定，如部分地由包括均匀间隔的增量可成像特征部IIF的标尺元素提供)。在各种实施方式中，这样的确定可以包括识别XY标尺170的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY尺度坐标位置。这种确定可以对应于确定XY标尺170和第一参考位置REF1(即，如由静止的第一成像配置160所限定)之间的相对位置。然后可以根据端部工具位置ETP和XY标尺170之间的已知坐标位置偏移(例如，将x和y位置偏移值相加到X1和Y1以确定X2和Y2)来确定相对X2，Y2坐标(即，端部工具位置ETP的X2，Y2坐标)。

将来自关节型机器人110的位置信息与由XY标尺170A指示的增量位置信息组合以确定相对精确和/或绝对位置的具体说明性示例如下。如图4所示，所获取的图像可以指示视场FOV的中心位于四个增量可成像特征部IIF的中间，但是可以不指示XY标尺170的哪四个特定的增量可成像特征部IIF被包括在图像中。来自关节型机器人110的位置信息可以足够精确以提供这样的信息，为此，可以识别XY标尺170A的特定的四个增量可成像特征部IIF(例如，部分地基于上述原理，其中可成像特征部IFF间隔开超过最大位置误差，如代表性圆形区域MPE所表示的，使得每个可成像特征部IFF可被唯一识别)。然后，测量位置坐标处理部分190可以分析所获取的图像，以精确地确定在XY标尺的该部分(即，包括特定的四个增量可成像特征部IIF)内出现的视场的中心的位置(即，在坐标X1，Y1，Z0处)。然后，该过程可以如上所述继续(例如，用于相应地确定端部工具位置ETP的X2和Y2坐标)。

图5是绝对XY标尺170B的示例性实施方式的等距视图。在图5的示例中，类似于增量XY标尺170A，绝对XY标尺170B包括均匀间隔的增量可成像特征部IIF的阵列，并且还包括具有唯一可识别图案(例如，16比特图案)的一组绝对可成像特征部AIF。在操作中，第一成像配置160的视场FOV的在绝对XY标尺170B内的位置(即，如包括在所捕获的图像中)提供XY标尺170B与第一参考位置REF1之间的绝对位置的指示。在图5的实施方案中，该组绝对可成像特征部AIF在基板SUB上分布呈使得它们以小于对应于跨第一成像配置160的市场FOV的距离的距离(即，使得至少一个绝对可成像特征部AIF将始终包括在视场中)间隔开(例如，以间隔XSP2和YSP2)。在操作中，测量位置坐标处理部分190被配置为基于相应绝对可成像特征部AIF的唯一可识别图案来识别XY标尺170B的包括在所获取的图像中的至少一个相应绝对可成像特征部AIF。应当理解，这样的实施方式能够以优于机器人精度的精度独立地确定指示端部工具位置ETP的绝对位置，至少对于垂直于z轴的xy平面中的端部工具位置ETP的x和y测量位置坐标(例如，与增量XY标尺170B相比，其可能不需要与来自关节型机器人110的位置信息组合确定绝对位置)。

利用绝对可成像特征部AIF来确定相对精确和绝对位置的具体说明性示例如下。如图5中所示，所获取的图像可以指示视场FOV的中心位于多个增量可成像特征部IIF的中间。来自所包括的两个绝对可成像特征部AIF的位置信息指示图像包括XY标尺170B的哪个部分，为此还可以识别所包括的XY标尺170的增量可成像特征部IIF。因此，可以通过测量位置坐标处理部分190分析所获取的图像，以精确地确定在XY标尺的该部分(即，包括两个决定于可成像特征部和增力可成像特征部IIF)内出现的视场的中心的位置(即，在坐标X1，Y1，Z0处)。然后，该过程可以如上所述继续(例如，用于相应地确定端部工具位置ETP的X2和Y2坐标)。

图6A和6B是说明用于操作机器人系统的程序600A和600B的示例性实施方式的流程图，该机器人系统包括关节型机器人和辅助测量位置坐标确定系统。如图6A所示，在判定框610处，做出关于机器人系统是否要以辅助测量位置坐标模式操作的确定。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标模式或标准机器人位置坐标模式的选择和/或激活可以由用户进行和/或可以由系统响应于某些操作和/或指令自动进行。例如，在一个实施方式中，当关节型机器人移动到特定位置中时，可以进入辅助测量位置坐标模式(例如，自动地或根据用户的选择)(例如，将端部工具从执行装配或其他操作的一般性区域移动到更特定的区域，在该更特定的区域处通常执行工件检查操作并且将使用辅助测量位置坐标模式)。在各种实施方式中，这样的模式可以由外部控制系统ECS(例如，利用标准机器人位置坐标模式部分147和辅助测量位置坐标模式部分192的图1的外部控制系统ECS)来实现。在各种实施方式中，混合模式可以独立地操作或者作为辅助测量位置坐标模式的一部分来操作和/或可以实施为模式之间的切换，如下面将参考图7更详细地描述的。

如果在判定框610处确定机器人系统不在辅助测量位置坐标模式下操作，则程序进行到框620，其中机器人系统在标准机器人位置坐标模式下操作。作为标准机器人位置坐标模式的一部分，关节型机器人的位置传感器(例如，旋转编码器)用于以机器人精度控制和确定关节型机器人运动和对应的端部工具位置(例如，其至少部分地基于关节型机器人的位置传感器的精度)。如上所述，第一旋转编码器和第二旋转编码器可以以比利用XY标尺确定的位置信息更低的精度指示第一臂部分和第二臂部分的位置。通常，机器人位置坐标模式可以对应于关节型机器人的独立和/或标准操作模式(例如，其中关节型机器人独立操作的模式，例如当辅助测量位置坐标确定系统不工作或者未被提供时)。

如果要在辅助测量位置坐标模式下操作机器人系统，则程序进行到框630，其中，接收与关节型机器人的端部工具位置相关的至少一个输入信号(即，在图像触发部分处)。基于至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并且将第一成像触发信号输出到第一成像配置。第一成像配置响应于接收到第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺的数字图像。在框640处，接收所获取的图像(例如，在测量位置坐标处理部分处)，并且识别XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY标尺坐标位置。

在框650处，基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置而以优于机器人精度的精度水平确定XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者与第一参考位置之间的相对位置。所确定的相对位置以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置的测量位置坐标，这至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标。在框660处，所确定的位置信息(例如，所确定的相对位置，所确定的端部工具位置的测量位置坐标和/或其他相关的所确定的位置信息)则可以用于执行指定的功能(例如，用于工件测量、关节型机器人的定位控制等)。作为这种操作的一部分或者以其他方式，程序然后可以进行到点A，其中在各种实施方式中程序可以结束，或者可以以其他方式继续，如将在下面参考图6B更详细地描述的。

如图6B所示，程序600B可以从点A继续到框670。如下面将更详细描述的，作为程序600B的一部分，所确定的位置信息(例如，来自框660)可以对应于或以其他方式用于确定工件上的第一表面位置，并且因此，然后可以确定工件上的第二表面位置(例如，作为工件测量的一部分)。在框670处，接收与端部工具位置有关的至少一个第二输入信号(例如，在图像触发部分处)，并且基于所述至少一个第二输入信号确定第二成像触发信号的定时。第二成像触发信号被输出到第一成像配置，其中第一成像配置响应于接收到第二成像触发信号而在第二图像获取时间获取XY标尺的第二数字图像。

在框680处，接收第二获取图像(例如，在测量位置坐标处理部分处)，并且识别XY标尺的包括在第二获取图像中的至少一个第二相应可成像特征部和相关的相应第二已知XY标尺坐标位置。在框690处，基于确定在第二获取图像中所识别的至少一个第二相应可成像特征部的第二图像位置，以比机器人精度更好的精度水平确定XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者与第一参考位置之间的第二相对位置。所确定的第二相对位置以优于机器人精度的精度水平指示第二图像获取时间的端部工具位置的测量位置坐标，至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标。第二相对位置与第一相对位置不同，并且对应于工件上的与第一表面位置不同的第二表面位置。

在框695处，利用第一和第二相对位置和/或相关位置信息来确定工件的尺寸，该尺寸对应于工件上的第一表面位置和第二表面位置之间的距离，工件上的第一表面位置和第二表面位置对应于在第一和第二图像获取时间相应的端部工具位置(例如，指示接触点位置等)。应当理解，不是使用关节型机器人的位置传感器(例如，旋转编码器)来以机器人精度确定工件上的第一表面位置和第二表面位置，而是可以利用如上所述的技术来确定更精确的位置信息。更具体地，确定第一和第二表面位置(即，对应于XY标尺上的第一和第二位置，对此，可以利用如上所述的技术根据XY标尺的精度确定这些位置之间的精确距离)允许以高精度确定第一和第二表面位置之间的工件上的对应尺寸。

图7是示出用于确定端部工具位置的程序700的一个示例性实施方式的流程图，其中，可以在运动定时的不同部分期间利用不同的技术。通常，在运动定时期间，关节型机器人的一个或多个臂部分从第一旋转位置移动到第二旋转位置(例如，其可包括围绕旋转接头将臂部分从第一旋转取向旋转到第二旋转取向)。如图7所示，在判定框710处，做出关于在运动定时期间是否要利用混合模式来确定端部工具位置的确定。在各种实施方式中，混合模式还可以代表包括辅助测量位置坐标模式和标准机器人位置坐标模式之间的切换的过程。如果不使用混合模式，则程序继续到框720，其中在运动定时期间仅使用关节型机器人的位置传感器(例如，旋转编码器)来确定端部工具位置。

如果要使用混合模式，则程序进行到框730，在运动定时的第一部分期间，包括在关节型机器人中的位置传感器用于确定端部工具位置。在这样的操作期间，辅助测量位置坐标确定系统的相对位置可以不被确定和/或不被用来确定端部工具位置。在框740处，在运动定时的第一部分之后发生的运动定时的第二部分期间，利用辅助测量位置坐标确定系统的所确定的相对位置来确定端部工具位置。应当理解，这样的操作使得系统能够在运动定时的第一部分期间执行端部工具位置的初始/快速/粗略运动，并且在运动定时的第二部分期间执行端部工具位置的更精确的最终/缓慢/精细运动。

图8是包括关节型机器人810和辅助测量位置坐标确定系统850的机器人系统800的第四示例性实施方式的框图。机器人810(例如，关节型机器人)包括可移动臂配置MAC'和机器人运动控制和处理系统840。辅助测量位置坐标确定系统850包括第一成像配置860-1、XY标尺870、图像触发部分881和测量位置坐标处理部分890。在图8的配置中，XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'。如下面将更详细描述的，第一成像配置860-1具有第一光轴OA1'，当处于操作配置时，第一光轴OA1'可以与标尺成像轴方向SIA'平行。

在图8的示例中，可移动臂配置MAC'包括下底座部分BSE'、臂部分821-825、运动机构831-835、位置传感器SEN1'-SEN5'和端部工具安装配置ETMC'。如下面将更详细描述的并且如图9中进一步所示，臂部分821-825中的每一个可以具有相应的近端PE1-PE5和相应的远端DE1-DE5。在各种实施方式中，臂部分821-825中的一些或全部可以在相应臂部分821-825的相应近端PE1-PE5处安装到相应的运动机构831-835。在图8的示例中，运动机构831-835中的一些或全部(例如，具有对应马达的线性致动器和/或旋转接头等)可以实现运动相应臂部分821-825机构831-825(例如，围绕或沿相应旋转轴RA1'-RA5'等)的运动(例如，旋转，线性运动等)。在各种实施方式中，位置传感器SEN1'-SEN5'(例如，旋转编码器，线性编码器等)可用于确定相应臂部分821-825的位置(例如，角度取向，线性位置等)。

在各种实施方式中，可移动臂配置MAC'可以具有被指定为终端部分的部分(例如，第五臂部分825)。在图8的示例性配置中，端部工具安装配置ETMC'位于对应于可移动臂配置MAC'的远端的第五臂部分825(例如，指定为终端部分)的远端DE5附近(例如，定位在该远端DE5处)。在各种替代实施方式中，可移动臂配置的终端部分可以是不是臂部分的元件(例如，可旋转元件等)，但是对此，终端部分的至少一部分对应于端部工具安装配置ETMC'所在的可移动臂配置的远端。在各种实施方式中，XY标尺870可以联接到可移动臂配置MAC'，以便接近可移动臂配置MAC'的远端。在图8的实施方式中，XY标尺870在靠近可移动臂配置MAC'的远端的位置处联接到第四臂部分824。

在各种实施方式中，端部工具安装配置ETMC'可包括用于将端部工具ETL联接和保持在可移动臂配置MAC'的远端附近的各种元件。例如，在各种实施方式中，端部工具安装配置ETMC'可以包括自动结合连接件、磁性联接部分和/或本领域已知的用于将端部工具ETL安装到对应元件的其他联接元件。端部工具安装配置ETMC'还可以包括电连接件(例如，电源连接件，一个或多个信号线等)，用于向端部工具ETL的至少一部分提供电力和/或发送信号到端部工具ETL的至少一部分及从端部工具ETL的至少一部分发送信号(例如，到/从端部工具感测部分ETSN)。

在各种实施方式中，端部工具ETL可包括端部工具感测部分ETSN和具有接触点CP的端部工具触针ETST(例如，用于接触工件WP的表面)。第五运动机构835位于第四臂部分824的远端DE4附近。在各种实施方式中，第五运动机构835(例如，具有对应马达的旋转接头)可以被配置为使第五臂部分825绕旋转轴线RA5'(例如，其在一些取向上可以平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'，例如当由于第四臂部分824通过第四运动机构834的旋转而取向为处于操作配置时，等)旋转。在一些实施方式中，第五运动机构835还可以或可选地包括不同类型的运动机构(例如，线性致动器)，其被配置为使第五臂部分825线性地运动(例如，当取向在操作配置中时，在标尺成像轴方向SIA'上上下运动)。在任何情况下，端部工具ETL安装到(例如，联接到)端部工具安装配置ETMC'，并且具有对应的端部工具位置ETP，其具有对应的测量位置坐标(例如，x，y和z坐标)。在各种实施方式中，端部工具位置ETP'可对应于或接近端部工具安装配置ETMC'的位置(例如，在可对应于可移动臂配置MAC'的远端的第五臂部分825的远端DE5处或附近)。

运动控制系统840被配置为以定义为机器人精度的精度水平控制端部工具ETL的端部工具位置ETP'。更具体地，运动控制系统840通常被配置成至少部分地基于利用运动机构831-835和用于感测和控制臂部分821-825的位置的位置传感器SEN1'-SEN5'来以机器人精度控制端部工具位置ETP'的测量位置坐标(例如，x，y和z坐标)。在各种实施方式中，运动控制和处理系统840可以包括运动机构控制和感测部分841-845，其可以分别从用于感测各个臂部分821-825的位置(例如，角位置，线性位置等)的相应的位置传感器SEN1'-SEN5'接收信号，和/或可以向用于移动相应的臂部分821-825的相应运动机构831-835(例如，包括旋转接头，线性致动器，马达等)提供控制信号。

运动控制和处理系统840还可以从端部工具感测部分ETSN接收信号。在各种实施方式中，端部工具感测部分ETSN可以包括与用于感测工件WP的端部工具ETL的操作相关的电路和/或配置。如下面将更详细描述的，在各种实施方式中，端部工具ETL(例如，接触式探针、扫描探针、相机等)可用于接触或以其他方式感测工件WP上的表面定位/位置/点，为此，可以由端部工具感测部分ETSN接收、确定和/或处理各种对应的信号，端部工具感测部分ETSN可以向运动控制和处理系统840提供对应的信号。在各种实施方式中，运动控制和处理系统840可以包括端部工具控制和感测部分846，其可以向端部工具感测部分ETSN提供控制信号和/或从端部工具感测部分ETSN接收感测信号。在各种实施方式中，端部工具控制和感测部分846和端部工具感测部分ETSN可以合并和/或不可区分。在各种实施方式中，运动机构控制和感测部分841-845以及端部工具控制和感测部分846都可以向机器人位置处理部分847提供输出和/或从机器人位置处理部分847接收控制信号，机器人位置处理部分847作为机器人运动控制和处理系统840的一部分可以控制和/或确定机器人810的可移动臂配置MAC'的整体定位和对应端部工具位置ETP'。

在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统850可以包括在关节型机器人810中或者以其他方式添加到关节型机器人810(例如，作为用于添加到现有关节型机器人810的改型配置的一部分等)。通常，辅助测量位置坐标确定系统850可用于提供用于确定端部工具位置ETP'的改进的精度水平。更具体地，如下面将更详细描述的，辅助测量位置坐标确定系统850可以用于确定以优于机器人精度的精度水平指示端部工具位置ETP'的测量位置坐标，这至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向SIA'中的至少一种情况中的矢量分量而言。在各种实施方式中(例如，在标尺成像轴方向SIA'和端部工具触针ETST平行于z轴的情况下)，这可以对应于优于机器人精度的精度水平，至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标而言。

如图8所示，第一成像配置860-1联接到靠近机器人810的静止元件STE。在各种实施方式中，静止元件STE可包括布置在端部工具工作空间ETWV'的至少一部分上方的框架，为此，第一成像配置860固定到端部工具工作空间ETWV'的一部分的上方的框架。在各种实施方式中，静止元件STE可包括一个或多个结构支撑元件SSP(例如，从地板，天花板等延伸)，用于将静止元件STE保持在固定位置(例如，具有相对于关节型机器人810的固定位置和/或取向)。

在各种实施方式中，端部工具工作空间ETWV'由这样的空间构成，端部工具ETL和/或XY标尺870中的至少一者的至少一部分可以在该空间中移动。在图8的示例中，端部工具工作空间ETWV'被示出为包括在检查工件时端部工具ETL的接触点CP可以在其中移动的空间。作为一个替代示例，端部工具工作空间可替代地包括这样的空间，其中当端部工具ETL移动以检查工件时，XY标尺870可在该空间中移动。在各种实施方式中，机器人810被配置为移动可移动臂配置MAC'，以便在端部工具工作空间ETWV'中沿着至少两个维度(例如，x和y维度)移动安装到端部工具安装配置ETMC'的端部工具ETL的至少一部分(例如，接触点CP)。在图8的示例中，端部工具ETL的所述部分(例如，接触点CP)可由机器人810沿三个维度(例如，x，y和z维度)移动。

第一成像配置860-1包括第一相机CAM1'并具有光轴OA1'。在辅助测量位置坐标确定系统850的操作配置中，第一成像配置860-1的光轴OA1'平行于标尺成像轴方向SIA'的方向。第一成像配置860-1沿其光轴OA1具有有效聚焦范围REFP。在各种实施方式中，范围REFP可以由第一有效聚焦位置EFP1和第二有效聚焦位置EFP2约束，如下面将更详细描述的。在给定时间，第一成像配置860-1具有落在范围REFP内的有效聚焦位置EFP。在使用可变焦距(VFL)透镜的实施方式中，范围REFP可以对应于VFL透镜的焦距范围。

在各种实施方式中，所使用的VFL透镜可以是可调谐声学梯度折射率(TAG)透镜。关于这种TAG透镜的一般操作，在各种实施方式中，透镜控制器(例如，包括在第一成像配置控制和图像处理部分880中)可以周期性地快速调节或调制TAG透镜的光焦度，以实现能够以250kHz、或70kHz、或30kHz等进行周期性调制(即，以TAG透镜谐振频率)的高速TAG透镜。在这样的配置中，第一成像配置860-1的有效聚焦位置EFP可以在范围REFP(例如，自动聚焦搜索范围)内(快速地)移动。有效聚焦位置EFP1(或EFPmax)可以对应于TAG透镜的最大光焦度，并且有效聚焦位置EFP2(或EFPmin)可以对应于TAG透镜的最大负光焦度。在各种实施方案中，范围REFP的中间可指定为EFPnom，且可对应于TAG透镜的零光焦度。

在各种实施方式中，这样的VFL透镜(例如，TAG透镜)和/或对应的范围REFP可以被有利地选择为使得配置限制或消除对第一成像配置860-1的宏观机械调节和/或对部件之间的距离的调节以改变EFP的有效聚焦位置的需要。例如，在可能在(例如对应于可移动臂配置MAC'的远端的)第五臂部分825的远端DE5处发生未知量的倾斜或“下垂”的实施方式中(例如，由于臂部分821-825的重量和/或特定取向等)，从第一成像配置860-1到XY标尺870的精确焦距可能是未知的和/或可能随着臂部分的不同取向等而变化。还应当理解，在图8的示例配置中，XY标尺870和第一成像配置860-1之间的距离通常可以根据可移动臂配置MAC'的一般操作而改变，所述一般操作可以将端部工具位置ETP'沿着标尺成像轴方向SIA'移动到距第一成像配置860-1不同的位置/距离(例如，作为用于扫描工件WP的表面的操作的一部分等)。在这样的配置中，可能期望使用VFL透镜，其可以扫描或以其他方式调节有效聚焦位置EFP以确定并精确地聚焦在XY标尺870处。在各种实施方式中，利用VFL透镜的这种技术可以与其他聚焦调节技术结合使用(例如，与也可以包括在第一成像配置860-1中的具有可变物镜组合使用，等等)。

在各种实施方式中，如上面参考图4和5所述，XY标尺870可以包括名义上平面的基板SUB(例如，其在处于操作配置时可以名义上垂直于标尺成像轴方向SIA'和光轴OA1')和分布在基板SUB上的多个相应可成像特征部。相应可成像特征部位于XY标尺870上的相应已知标尺坐标处(例如，x和y标尺坐标)。在各种实施方式中，XY标尺870可以是增量标尺或绝对标尺，如上面参考图4和5描述的。

在各种实施方式中，标尺平面被定义为名义上与XY标尺870的平面基板SUB重合，并且垂直于标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向SIA'。在各种实施方式中，机器人系统800可操作以至少名义上提供辅助测量位置坐标确定系统850的操作配置。在辅助测量位置坐标确定系统850的操作配置中，可移动XY标尺870被布置成使得标尺成像轴方向SIA'的方向平行于第一成像配置860-1的光轴OA1'并且标尺平面定位在第一成像配置860-1的沿着标尺成像轴方向SIA'的聚焦范围REFP内。应当理解，为了将辅助测量位置坐标确定系统850至少名义上放置于具有上述特征的操作配置中，可以对可移动臂配置MAC'的臂部分821-825的位置/取向进行各种调节。

如本文所用，术语“名义上”包括一个或多个参数的落入可接受的容差内的变化。作为示例，在本文中，在一个实施方式中，当两个元件之间的角度小于5度时，可以将这两个元件定义为名义上平行的。在一个实施方式中，当两者之间的角度小于5度时，第一成像配置860-1的光轴OA1'可以相应地定义为名义上平行于标尺成像轴方向SIA'的方向。当部件被布置(例如，通过机器人系统800)为使得第一成像配置860-1的光轴OA1'是平行或名义上平行于标尺成像轴方向SIA'的方向中的至少一种情况，并且标尺平面定位于第一成像配置860-1的沿着标尺成像轴方向SIA'的聚焦范围内时，补充测量位置坐标确定系统850可以相应地定义为至少名义上处于操作配置中(例如，处于操作配置或名义上的操作配置中的至少一种情况)。在个种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统850可以被配置成使得当XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者和XY标尺870或第一成像配置860-1中的静止的一者被至少名义上布置在操作配置中时，并且可移动臂配置MAC'利用XY标尺870定位在第一成像配置860-1的视场FOV'中时，则测量位置坐标处理部分890可操作以确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者与第一参考位置REF1'之间的相对位置。

在各种实施方式中，机器人810的至少一部分(例如，可移动臂配置MAC')可包括至少一个相应的旋转接头，其为端部工具ETL和/或XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者联接到的部分(例如，臂部分)通过至少一个相应的旋转自由度。在这样的实施方式中，机器人810可以被配置为相对于XY标尺或第一成像配置中的静止的一者平移或旋转XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者，包括对应于至少一个相应的旋转自由度旋转端部工具ETL和/或XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者联接到的部分，以至少在名义上提供操作配置。关于图8和图9的示例性配置，至少一个相应的旋转接头可以对应于至少第四运动机构834，并且至少一个相应的旋转自由度可以至少对应于围绕旋转轴线RA4'的旋转。根据该配置，可以操作第四运动机构834以旋转第四臂部分824，以使得标尺成像轴方向SIA'称为平行于或名义上平行于光轴OA1'中的至少一种情况(例如，至少名义上处于操作配置中)。在各种实施方式中，或XY标尺870和/或第四臂部分824的全部或一部分能够围绕另外的旋转轴线(未示出)旋转(例如，利用对应的运动机构)，例如与旋转轴线RA4'正交或横向的旋转轴线。类似于围绕旋转轴线RA4'的旋转，可以进行这样的调节以使标尺成像轴方向SIA'成为与光轴OA1'平行或名义上平行中的至少一种情况(例如，至少名义上处于操作配置中)。在各种实施方式中，这种附加旋转轴线可以被指定为一种滚动轴线，而旋转轴线RA4'可以被指定为一种俯仰轴线，并且旋转轴线RA1'可以被指定为一种偏转轴线。

在某些实施方式中，可以自动地进行这种调节(例如，包括围绕旋转轴线RA4'的旋转等)(例如，可以利用电路、程序等来连续监测第四臂部分824的取向，例如通过使用位置传感器SEN4'或其他传感器，并利用第四运动机构834连续调节取向以使XY标尺870和标尺平面与xy平面平齐/平行或以其他方式使标尺成像轴方向SIA'平行于光轴OA1')。在各种实施方式中，可以连续地或以其他方式执行这样的操作以将辅助测量位置坐标确定系统850至少名义上保持在操作配置中。

在各种实施方式中，机器人810还可以被配置为在平行于标尺平面的平面中移动端部工具ETL和XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者，同时辅助测量位置坐标确定系统850至少名义上处于操作配置。在各种实施方式中，在平行于标尺平面的平面中的这种运动可以在两个维度(例如，x和y维度)中进行，例如通过SCARA机器人，关节型机器人等，或者可以主要在一个维度(例如，x或y维度)上进行这样的运动，例如通过线性机器人等。在图8和9的示例性配置中，关节型机器人810可以在平行于标尺平面的平面中执行这种移动，例如，通过利用第一运动机构831使第一臂部分821围绕旋转轴线RA1'旋转，因此在平行于标尺平面的平面中产生端部工具ETL和附接的XY标尺870的在两个维度(例如，x和y维度)上的运动(例如，在可移动臂配置MAC'的远端处)(例如，这可以允许辅助测量位置坐标确定系统850在这种运动期间至少名义上保持在操作配置中)。

在各种实施方式中，图像触发部分881和/或测量位置坐标处理部分890可以被包括作为外部控制系统ECS'的一部分(例如，作为外部计算机的一部分等)。图像触发部分881可以被包括作为第一成像配置控制和处理部分880的一部分。在各种实施方式中，图像触发部分881被配置为输入与端部工具位置ETP有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并被配置为将第一成像触发信号输出到第一成像配置860-1。在各种实施方式中，第一成像配置860-1被配置为响应于接收到第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺870的数字图像。在各种实施方式中，测量位置坐标处理部分890被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺870的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置。在各种实施方式中，外部控制系统ECS'还可以包括标准机器人位置坐标模式部分849和辅助测量位置坐标模式部分892，用于实施对应的模式，如下面将更详细描述的。

在各种实施方式中，第一成像配置860-1可以包括周期性地(例如，以设定的定时间隔)激活相机CAM1'的图像集成的部件(例如，子电路，程序等)，为此，来自图像触发部分881的第一成像触发信号可以激活闪光灯定时或其他机构以有效地冻结运动并相应地确定集成周期内的曝光。在这样的实施方式中，如果在集成时段期间没有接收到第一成像触发信号，则可以丢弃所得到的图像，其中如果在集成时段期间接收到第一成像触发信号，则可以保存和/或以其他方式处理/分析所得到的图像以确定测量位置坐标，如下面将更详细描述的。

在各种实施方式中，不同类型的端部工具ETL可以提供可以关于图像触发部分881使用的不同类型的输出。例如，在其中端部工具ETL是用于测量工件并且在触碰工件时(例如，当接触点CP接触工件时)输出触碰信号的触碰探针的实施方式中，图像触发部分881可以被配置为输入该触碰信号或者从其导出的信号，作为确定第一成像触发信号的定时所根据的至少一个输入信号。在其中端部工具ETL是触碰探针的各种实施方式中，触碰探针的中心轴线可以沿着标尺成像轴方向SIA'取向(例如，触碰探针的中心轴线对应于端部工具轴线EA)。作为另一示例，在端部工具ETL是用于测量工件并且提供与相应样本定时信号对应的相应工件测量样本数据的扫描探针的实施方式中，图像触发部分881可以被配置为输入上述相应样本定时信号或从其导出的信号作为至少一个输入信号。作为另一示例，在端部工具ETL是用于提供与相应工件图像获取信号对应的相应工件测量图像的相机的实施方式中，图像触发部分881可以被配置为输入该工件图像获取信号或者从其导出的信号，作为至少一个输入信号。

在图8的示例实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统850配置为使得XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'。另外，第一成像配置860-1联接到静止元件STE(例如，布置在机器人810上方和附近的框架)并且限定第一参考位置REF1'。在替代实施方式中(例如，如上面参考图3描述的)，辅助测量位置坐标确定系统可被配置为第一成像配置860-1在可移动臂配置MAC'的远端附近联接到可移动臂配置MAC，且XY标尺870联接到静止元件STE并限定第一参考位置REF1。

在任一情况中，如下文将更详细地描述的，辅助测量位置坐标确定系统850被配置成使得当XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者和XY标尺870或第一成像配置860-1中的静止的一者被布置在操作配置中时，并且可移动臂配置MAC'被定位为XY标尺870处于第一成像配置860-1的视场FOV'中时，则测量位置坐标处理部分890可操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置来确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者与第一参考位置REF1'之间的相对位置。所确定的测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置ETP'，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向SIA'中的至少一种情况的矢量分量而言。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统850被配置成基于所确定的指示XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者的相对位置的测量位置坐标和端部工具位置ETP'与XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者之间的已知坐标位置偏移来确定在图像获取时间的端部工具位置ETP'的测量位置坐标。

应当理解，用于确定端部工具位置ETP的测量位置坐标的类似过程可以由图1的机器人系统100执行，如前面部分所述。更具体地，在机器人系统100中，可移动臂配置MAC可包括第一和第二臂部分120和130，第一和第二旋转接头125和135(例如，被包括为第一和第二运动机构的一部分)，位置传感器SEN1和SEN2，以及端部工具配置ETCN。如上所述，端部工具配置ETCN可包括Z-运动机构ZMM(例如，包括为第三运动机构的一部分)，Z-臂部分ZARM(例如，指定为第三臂部分)，位置传感器SEN3和端部工具联接部分ETCP(例如，被包括为端部工具安装配置ETMC的一部分)。在各种实施方式中，可操作工作空间OPV还可以或替代地被指定为端部工具工作空间ETWV。

在图1的配置中，机器人110被配置为移动可移动臂配置MAC，以便在端部工具工作空间ETWV'中沿着至少两个维度移动安装到端部工具安装配置ETMC的端部工具ETL的至少一部分。运动控制系统140被配置成至少部分地基于使用包含在机器人110中的至少一个位置传感器进行的对可移动臂配置MAC的位置的感测和控制来以被定义为机器人精度的精度水平控制端部工具位置ETP。标尺平面被定义为名义上与XY标尺170的平面基板重合，并且垂直于标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向SIA。在辅助测量位置坐标确定系统150的操作配置中，XY标尺170或第一成像配置160中的至少一者被布置成使得第一成像配置160的光轴OA1平行于标尺成像轴方向SIA的方向，并且标尺平面位于第一成像配置160的沿着标尺成像轴方向SIA的聚焦范围REFP内。

辅助测量位置坐标确定系统150被配置成使得当XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者和XY标尺170或第一成像配置160中的静止的一者被布置在操作配置中时，并且可移动臂配置MAC被定位为XY标尺170处于第一成像配置160的视场中时，则测量位置坐标处理部分190可操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置来确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者与第一参考位置REF1之间的相对位置。所确定的测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置ETP，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴SIA方向中的至少一种情况的矢量分量而言。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统150被配置成基于所确定的指示XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者的相对位置的测量位置坐标和端部工具位置ETP与XY标尺170或第一成像配置160中的可移动的一者之间的已知坐标位置偏移来确定在图像获取时间的端部工具位置ETP的测量位置坐标。

应当理解，诸如图1和图8中所示的机器人系统可以具有优于各种替代系统的某些优点。例如，在各种实施方式中，诸如本文所公开的系统可以比利用诸如用于跟踪机器人运动/位置的激光跟踪器或摄影测量技术的替代系统更小和/或更便宜，并且在一些实施方式中也可以具有更高的精度。所公开的系统也不会占用或遮挡端部工具工作空间ETWV或ETWV'的任何部分，例如这样的替代系统，其可能包括位于地面或台子上的标尺或基准，或位于与否则工件可能在其上工作和/或被检查的区域相同的区域(例如，端部工具工作空间ETWV或ETWV')中的标尺或基准。

图9是类似于图8的机器人系统800的机器人系统900的第五示例性实施方式的等距视图，其中第一成像配置860-1联接到静止元件STE(例如，图8的静止元件STE)。应当理解，类似于上述编号方案，图9的某些命名和编号部件(例如，8XX，8XX'或9XX)可以对应于图8或其它图中相同或相似地命名或编号的对应部件(例如，8XX)和/或具有与其相似的操作，并且可以被理解为与其相同或相似，并且可以通过与其类比而被理解，并且如下所述。如上所述，这种指示具有类似和/或相同设计和/或功能的元件的命名和编号方案通常应用于本申请的各种图(例如，图1-5、8和9)。

在图9的配置中(即类似于图8的配置)，第一成像配置860-1联接到的静止元件STE可包括布置在机器人810上方的框架。可移动臂配置MAC'包括臂部分821-825，XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'。在各种实施方式中，支架BRKT'用于将XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'。在其他配置中，可以使用其他联接配置来将XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'。

在各种实施方式中，XY标尺870可以联接到可移动臂配置MAC'，以便相对于可移动臂配置MAC'从端部、侧面或其他取向延伸。例如，在图8中，XY标尺870被示出为从可移动臂配置MAC'的近端沿径向方向远离中央底座部分BSE'(例如，可移动臂配置MAC'可围绕其旋转)延伸。作为另一示例，在图9中，XY标尺870被示出为从可移动臂配置MAC'的一侧延伸(例如，使得XY标尺870可以被描述为折回或以其他方式从可移动臂配置MAC'的侧面延伸，这与图8中的配置相反，在图8的配置中XY标尺870比可移动臂配置MAC'的任何其他部分径向延伸得更远，以便当可移动臂配置MAC'围绕底座部分BSE'枢转时可能需要额外的径向间隙，等)。

在各种实施方式中，XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'的位置和/或取向可以是可调节的，但是也可以临时锁定或以其他方式固定在给定位置/取向(例如，用于一系列测量等)。例如，对于给定的测量应用，XY标尺870相对于可移动臂配置MAC'的位置/取向可以是可调节的(例如，如图9所示，在一侧上隐藏地折回，或者设置为如图8所示的径向延伸，但是对此，每个特定设置可以具有已知位置/取向和相关的校准等，并且可以在整个给定的测量过程中保持)。在给定的测量过程期间(例如，当正在测量/确定工件表面上的一系列测量点时等)，XY标尺870的位置/取向可被锁定在位或以其他方式相对于可移动臂配置MAC'固定(例如，使得XY标尺特征部相对于XY标尺870所附接的机器人臂部分的位置可以名义上固定，并且端部工具位置ETP'可以根据本文描述的过程相应地精确地确定)。在各种对应的实施方式中，XY标尺870通常可被描述为围绕局部x和/或y轴可俯仰和/或滚动地调节(例如，绕旋转轴线RA4'旋转和/或围绕未示出的与旋转轴线RA4'正交或横向的附加旋转轴线旋转，例如至少名义上实现操作配置)，尽管可以相对于标尺平面中的偏航矢量分量而名义上固定(例如，在给定的测量过程期间)(例如，在给定的测量过程期间固定，以便不允许XY标尺870独立于可移动臂配置MAC'的中央子部分围绕名义上垂直于标尺平面的轴线旋转)。

如上所述，在各种实施方式中，第一成像配置860-1可以联接到静止元件STE(例如，如图8和9中所示)或联接到可移动臂配置MAC'(例如，类似于图3所示的配置)。在类似于图3的实施方式中，第一成像配置860-1可以联接到可移动臂配置MAC'，使得第一成像配置860-1的光轴OA1'尽可能接近沿Z轴方向与接触点CP对准(例如，以减少在某些情况下由于端部工具ETL和可移动臂配置MAC'的各个部分的下垂或倾斜而可能发生的某些类型的位置误差的大小)。在任何情况下，在辅助测量位置坐标确定系统850的操作配置中，第一成像配置860-1可以被布置成使得第一成像配置860-1的光轴OA1'平行于标尺成像轴方向SIA'的方向，并且标尺平面位于第一成像配置860-1的沿着标尺成像轴方向SIA'的聚焦范围内。

在各种实施方式中，XY标尺870(例如，如图8和9中所示)或第一成像配置860-1(例如，类似于图3的配置)中的可移动的一者可被描述为通过远端子部分联接到可移动臂配置MAC'的中央子部分(例如，包括臂部分823和其至少一些近侧元件)，该远端子部分包括至少第一远端子部分旋转元件(例如，臂部分824)，其围绕第一远端子部分旋转轴线(例如，旋转轴线RA4)旋转。在各种实施方式中，远端子部分可包括支架(例如，支架BRKT)，其将XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者联接到第一远端子部分旋转元件(例如，臂部分824)。在各种实施方式中，第一远端子部分旋转轴线(例如，旋转轴线RA4)可以名义上平行于标尺平面(例如，如果XY标尺870是可移动的那个)或者可以名义上与光轴OA1'正交(例如，如果第一成像配置860-1是可移动的那个)。在各种实施方式中，中央子部分可包括至少第一中央子部分旋转元件(例如，臂部分822和/或823)，其围绕名义上平行于第一远端子部分旋转轴线(例如，旋转轴线RA4)的旋转轴线(例如，旋转轴线RA2和/或RA3)旋转。

这样的实施方式可以对应于这样的配置，其中XY标尺870可以根据需要以俯仰和滚动旋转，以抵消可移动臂配置MAC'中的任何臂部分的任何俯仰和滚动，使得XY标尺870可以成为至少名义上垂直于光轴OA1'(例如，至少名义上实现操作配置)。在图8和9的示例中，可移动臂配置MAC'的某些臂部分能够被设置为通过绕其旋转轴线旋转而大致俯仰，并且移动臂配置MAC'作为整体可绕旋转轴线RA1'旋转(例如，对应于某些实施方式中的偏航运动)。对于XY标尺870的运动，滚动运动(例如，围绕中心臂部分轴线)在图8和图9的配置中一般未示出，但是在各种实施方式中可以被添加作为补偿滚动轴(例如，可以在XY标尺870附近添加运动机构，以实现XY标尺870和/或臂部分824的一部分或全部或XY标尺870所联接的其他部分等的滚动运动)。

在各种实施方式中，将XY标尺870或第一成像配置860-1中的可移动的一者联接到中央子部分的远端子部分(例如，包括臂部分824和支架BRKT)，在XY标尺870是可移动的那一者时不包括在名义上与标尺平面正交的远端子部分旋转轴线，并且在第一成像配置860-1是可移动的那一者时不包括名义上平行于光轴OA1'的远侧字部分旋转轴线。这样的实施方式可以对应于其中XY标尺870可以不在标尺平面中旋转的配置，使得标尺特征部相对于可移动臂配置MAC'(例如，臂部分824)的一个或多个臂部分关于XY位置在名义上是固定的(例如，相对于标尺平面中的偏航矢量分量名义上是固定的，诸如指示没有围绕名义上垂直于标尺的Z轴的独立旋转)。如上所述，在各种实施方式中，XY标尺870可以在各种测量过程期间以这种方式固定，但是可以相对于可移动臂配置MAC'(例如，相对于臂部分)824)可调节/可旋转到不同的固定取向/位置以便针对特定测量应用实现期望的取向/位置。

如图9所示，第一臂部分821(例如，上底座部分)在第一臂部分821的近端PE1处安装到第一运动机构831(例如，包括旋转接头)。第一运动机构831位于下支撑底座部分BSE'的上端，并且具有沿着标尺成像轴方向SIA'对齐的旋转轴线RA1'，使得第一臂部821在垂直于标尺成像轴方向SIA的平面内旋转。在第一成像配置860-1的光轴OA1'(例如，并且相应地在操作配置中的标尺成像轴方向SIA')平行于z轴的实施方式中，第一臂部分821可以相应地在与z轴垂直的xy平面中旋转。在各种实施方式中，位置传感器SEN1'(例如，旋转编码器)可用于确定第一臂部分820的角位置(例如，角度取向)。

第二运动机构832(例如，包括旋转接头)位于第一臂部分821的远端DE1附近。第二运动机构832具有旋转轴线RA2'(例如，其可以沿着垂直于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的方向名义上对准)。第二臂部分822在第二臂部分822的近端PE2处安装到第二运动机构832，使得第二臂部分822围绕第二运动机构832移动(例如，在可名义上平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。在各种实施方式中，位置传感器SEN2'(例如，旋转编码器)可用于确定第二臂部分822的角位置(例如，在可平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。

第三运动机构833(例如，包括旋转接头)位于第二臂部分822的远端DE2处。第三运动机构833具有旋转轴线RA3'(例如，其可以沿着垂直于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的方向名义上对齐)。第三臂部分823在第三臂部分823的近端PE3处安装到第三运动机构833，使得第三臂部分823绕第三运动机构833移动(例如，在名义上可平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。在各种实施方式中，位置传感器SEN3'(例如，旋转编码器)可以用于确定第三臂部分823的角位置(例如，在名义上可平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。

第四运动机构834(例如，包括旋转接头)位于第三臂部分823的远端DE3处。第四运动机构834具有旋转轴线RA4'(例如，其可以沿着垂直于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的方向名义上对齐)。第四臂部分824在第四臂部分824的近端PE4处安装到第四运动机构834，使得第四臂部分824旋转(例如，在名义上可平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。在各种实施方式中，位置传感器SEN4'(例如，旋转编码器)可以用于确定第四臂部分824的角位置(例如，在可平行于光轴OA1'和/或标尺成像轴方向SIA'的平面中)。

第五运动机构835可以位于第四臂部分824的远端DE4处。如上所述，在一些实施方式中，第五运动机构835(例如，包括旋转接头)可以被配置为使第五臂部分825绕旋转轴线RA5'(例如，其可以与标尺成像轴方向SAI'平行并且在一些取向上可以平行于光轴OA1'，诸如当处于操作配置中时由于第四臂部分824通过第四运动机构834的旋转而如此取向，等)旋转。在这样的配置中，第五臂部分825可以在第五臂部分825的近端PE5处安装到第五运动机构835。在一些实施方式中，第五运动机构835还可以或可选地包括不同类型的运动机构(例如，线性致动器)，其被配置为使第五臂部分825线性地运动(例如，当取向在操作配置中时，在标尺成像轴方向SIA'上上下运动)。在各种实施方式中，第五臂部分825可以被指定为可移动臂配置MAC'的终端部分，其中可移动臂配置MAC'的远端对应于第五臂部分825的远端DE5，端部工具安装配置ETMC'可以位于这里。在第五运动机构835包括旋转接头并且在操作配置中标尺成像轴方向SIA'平行于z轴的实施方式中，端部工具ETL可以在垂直于z轴的xy平面中相应地旋转。。

在各种实施方式中，如上所述，XY标尺870联接到可移动臂配置MAC'的位置和/或取向可以是可调节的，但是也可以临时锁定或以其他方式固定在给定位置/取向(例如，用于一系列测量等)。在各种实施方式中，XY标尺870和/或XY标尺870联接到的臂部分的至少一部分可被配置为旋转(例如，通过对应的运动机构或由用户手动旋转等)，使得端部工具ETL的接触点CP可以移动到与工件WP接触而不存在XY标尺870的干涉。更具体地，当接触点CP朝向工件移动时，在某些情况下并且对于某些取向，在接触点CP可以移动到与工件WP接触之前，XY标尺870可能无意中与工件WP或其他对象或屏障物理接触。为了防止这种情况发生，在各种实施方式中，XY标尺870可以在测量过程开始之前旋转远离工件WP或其他对象或屏障，以便允许接触点CP与工件WP接触而不存在XY标尺870的妨碍或干涉。

在各种实施方式中，可以指定不同的参考轴和线以用于参考可移动臂配置MAC'的部件的某些运动、坐标和角度。作为一些具体示例，如图9所示，第二和第三臂部分822和823可以各自具有指定的中心线CL2'和CL3'，其穿过相应臂部分的中心。角度A2'(例如，其可以对应于第二运动机构832的旋转量)可以被指定为发生在第二臂部分822的中心线CL2'和平面(例如，与操作配置中的标尺平面平行，当光轴OA1'平行于z轴时，标尺平面可以在x-y平面中)之间。角度A3'可以被指定为发生在第二臂部分822的水平中心线CL2'和第三臂部分823的水中心线CL3'之间(例如，根据第三运动机构833绕第三旋转轴线RA3'的旋转量)。应当理解，其他臂部分821、824和825可以类似地具有对应的参考线和/或轴等，用于参考可移动臂配置MAC'的部件的某些运动、坐标和角度。

在各种实施方式中，端部工具ETL可以靠近第五臂部分825的远端DE5安装(例如，联接)到端部工具安装配置ETMC'。端部工具ETL可以被指定为具有端部工具轴线EA(例如，穿过触针ETST的中间和/或中心轴线)，其可以与第五运动机构835的第五旋转轴线RA5'重合并且可以与第四运动机构834的第四旋转轴RA4'的延长线相交。在各种实施方式中，端部工具轴线EA穿过端部工具位置ETP'，并且具有从XY标尺870的已知坐标位置偏移，并且在操作配置中平行于标尺成像轴线方向SIA'(例如，使得具有触针ETST的端部工具ETL平行于标尺成像轴方向SIA'取向)。相应地，在端部工具位置ETP'和XY标尺870之间可能存在已知坐标位置偏移。例如，XY标尺870可以具有指定的参考点(例如，在XY标尺870的中心或边缘处)，其具有从端部工具轴线EA(例如，并相应地从端部工具位置ETP')的已知坐标位置偏移(例如，在平行于标尺平面的平面中的已知距离等)。在各种实施方式中，这种已知坐标位置偏移可以用已知偏移分量表示(例如，已知x偏移和已知y偏移和/或与XY标尺870相对于可移动臂配置MAC'的至少部分(例如相对于第四臂部分824等)的已知角度取向组合的已知距离)。

在各种实施方式中，端部工具位置ETP'和XY标尺870之间的已知坐标位置偏移可以用作用于确定端部工具位置ETP'的测量位置坐标的过程的一部分。更具体地，如上所述，辅助测量位置坐标确定系统850可以被配置为使得测量位置坐标处理部分890操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的(即，XY标尺870的)的图像位置来确定测量位置坐标，其指示XY标尺870和第一参考位置REF1'(即，由静止的第一成像配置860-1限定)之间的相对位置。辅助测量位置坐标确定系统850还可以被配置为基于所确定的指示相对位置(即，XY标尺879与第一参考位置REF1l之间)的测量位置坐标和端部工具位置ETP'与可移动XY标尺870之间的已知坐标位置偏移来确定端部工具位置ETP'的测量位置坐标。在一个特定示例实施方式中，已知坐标位置偏移(例如，以已知偏移分量表示，诸如已知x偏移和已知y偏移和/或与XY标尺870的已知角度取向组合的已知距离)可以添加到所确定的测量位置坐标或者与所确定的测量位置坐标组合，所述测量位置坐标指示相对位置(即，在＝XY标尺870和第一参考位置REF1'之间)，以便确定端部工具位置ETP'的测量位置坐标。

作为一个特定示例性位置坐标配置，在一种实施方式中，其中在操作配置中，标尺成像轴方向SIA'平行于z轴，XY标尺870可以被指定为具有在X0、Y0、Z0处的参考位置(例如，原点位置)(例如，原点位置可以具有值0,0,0)。在这样的配置中，参考位置REF1'(即，由静止的第一成像配置860-1限定)可以处于相对坐标X1，Y1，Z1处，对应的视场FOV1'的中心(例如，对应所获取的图像)可以在相对坐标X1，Y1，Z0处。端部工具轴线EA在从XY标尺870延伸的x-y平面中的位置可以被指定为具有相对坐标X2，Y2，Z0。端部工具位置ETP'可以被指定为具有坐标X2，Y2，Z2。在各种实施方式中，端部工具ETL可以具有接触点CP(例如，在用于接触工件的端部工具触针ETST的端部处)，其可以被指定为具有坐标X3，Y3，Z3。在其中端部工具ETL的接触点CP相对于端部工具的其余部分在x或y方向上不变化且其中在操作配置中端部工具轴线EA平行于z轴的实施方式中，X3和Y3坐标可以分别等于X2和Y2坐标。应当理解，一些实施方式可以包括附加的相应XY标尺(例如，类似于XY标尺170和/或870等)，其可以被指定为具有相应的参考位置(例如，类似于但不同于参考位置REF1和/或REF1'等)在这样的实施方式中，除了“第一”XY标尺170和/或870等之外的XY标尺(例如，第二XY标尺，第三XY标尺等)可以与机器人的整个工作空间内的相应位置处的高精度辅助测量位置坐标确定空间相关联(例如，相应的端部工具工作空间等)。

在一个特定示例性实施方式中，可以通过测量位置坐标处理部分890分析所获取的图像以确定指示相对位置的测量位置坐标(例如，以确定对应于静止的第一成像配置860-1的视场FOV1'的中心的X1，Y1坐标)。可以根据标准相机/标尺图像处理技术(例如，用于确定相机相对于标尺的位置)来进行这种确定。在美国专利No.6,781,694；6,937,349；5,798,947；6,222,940；和6,640,008中描述了这种技术的各种示例，其每一篇通过引用以其整体并入本文。在各种实施方式中，这种技术可用于确定标尺范围内(例如，在XY标尺870内)的视场的位置(例如，对应于相机的位置)，如什么参照图4和5说明的。在各种实施方式中，这样的确定可以包括识别XY标尺870的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY尺度坐标位置。这种确定可以对应于确定指示XY标尺870和第一参考位置REF1'(即，如由静止的第一成像配置860-1所限定)之间的相对位置的测量位置坐标。然后可以根据端部工具位置ETP'和XY标尺870之间的已知坐标位置偏移(例如，将x和y位置偏移值相加到X1和Y1以确定X2和Y2)来确定相对X2，Y2坐标(即，端部工具位置ETP'的X2，Y2坐标)。

如上所述，在各种实施方式中，所确定的测量位置坐标(例如，对应于相对于X0，Y0坐标确定X1，Y1坐标)以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置(例如，X2，Y2坐标)，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。在上面的示例中，在标尺成像轴方向SIA'在操作配置中平行于z轴的配置中，这可以对应于精度水平优于机器人精度，至少对于垂直于z轴的xy平面中的x和y测量位置坐标(或者更一般地，对于类似于xy平面的坐标平面中的测量位置坐标优于机器人精度，但在各种实施方式中该坐标平面横向于z轴并且不一定完全垂直于x轴)。更具体地，在这样的配置中，垂直于标尺成像轴方向SIA'的测量位置坐标的矢量分量可以对应于由分量对(X1-X0，Y1-Y0)表示的矢量，或者其中X0和Y0等于0，简单地说对应于(X1，Y1)。

在各种实施方式中，辅助测量位置坐标确定系统850还可包括一个或多个附加的成像配置。例如，如图9所示，辅助测量位置坐标确定系统850可以包括第二成像配置860-2，其具有第二相机CAM2'和第二光轴OA2'，当处于操作配置时，第二光轴OA2'平行于标尺成像轴方向SIA'的方向。第二成像配置860-2可以限定第二参考位置REF2'(例如，具有相对坐标X1'，Y1'和Z1)。第二成像配置860-2沿其光轴OA2'具有有效聚焦范围REFP。在这种配置中，图像触发部分881还被配置为输入与端部工具位置ETP'有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第二成像触发信号的定时，并将第二成像触发信号输出到第二成像配置860-2。在各种实施方式中，第二成像配置860-2被配置为响应于接收到第二成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺870的数字图像。测量位置坐标处理部分890还可以被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺870的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置。

在各种实施方式中，测量位置坐标处理部分890可操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置而以优于机器人精度的精度水平确定指示XY标尺870与第二参考位置REF2'之间的相对位置的测量位置坐标。在这种实施方式中，所确定的测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置ETP'，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。

在各种实施方式中，输入到图像触发部分881的至少一个输入信号包括从运动控制系统840导出的一个或多个信号。在这样的配置中，图像触发部分881可以被配置为基于从运动控制系统840导出的一个或多个信号来确定XY标尺870是否与第一成像配置860-1或第二成像配置860-2对准。如果确定XY标尺870与第一成像配置860-1对准(例如，使得XY标尺870的足够部分由第一成像配置860-1成像)，则图像触发部分881被配置为输出第一成像触发信号。相反，如果确定XY标尺870与第二成像配置860-2对准(例如，使得XY标尺870的足够部分由第二成像配置860-2成像)，则图像触发部分881被配置为输出第二成像触发信号。应当理解，在这样的实施方式中，XY标尺870可以相对于第一成像配置860-1或第二成像配置860-2中的至少一个处于操作配置。

如上所述，在各种实施方式中，图4的增量XY标尺170A可以用作图8和9的XY标尺870。如上面进一步描述的，在各种实施方式中，XY标尺170A包括名义上平面的基板SUB(例如，当处于操作配置时名义上垂直于标尺成像轴方向SIA')和分布在基板SUB上的多个相应可成像特征部IIF，其中相应可成像特征部IFF位于XY标尺170A上的相应已知XY标尺坐标(例如，x和y坐标)处(即，因此每个对应于已知XY标尺坐标位置)。在图4的示例实现中，增量可成像特征部IIF的阵列是均匀间隔的。在各种实施方式中，对应于第一成像配置160-1的视场FOV的在增量XY标尺170A内的位置的测量位置坐标可以提供XY标尺170A与第一参考位置REF1'之间的相对位置的指示。

更具体地，在各种实施方式中，XY标尺170A上的单个可成像特征部IFF(即，其中可成像特征部全部根据跨标尺的均匀间距在XY标尺170A上的已知x和y测量位置坐标处，诸如已知x和y测量坐标位置)可因此以足够的精度通过机器人位置数据识别，使得两个可成像特征IFF部不会彼此混淆。在这样的配置中，然后可以利用所获取的图像中的单个可成像特征部IFF的位置来进一步细化端部工具位置ETP'以具有比机器人精度更好的精度，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言(例如，至少对于垂直于z轴的xy平面中的端部工具位置ETP'的x和y测量位置坐标而言)。

应当理解，根据标准相机/标尺图像处理技术，参考位置/原点位置X0，Y0，Z0不需要处于视场FOV中以进行这样的确定(即，指示相对位置的测量位置坐标可以从沿XY标尺170A的任何位置处的标尺信息确定，如部分地由包括均匀间隔的增量可成像特征部IIF的标尺元素提供)。在各种实施方式中，这样的确定可以包括识别XY标尺170A的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY尺度坐标位置。这种确定可以对应于确定指示XY标尺170A和第一参考位置REF1'(即，如由静止的第一成像配置860所限定)之间的相对位置的测量位置坐标。然后可以根据端部工具位置ETP'和XY标尺170之间的已知坐标位置偏移(例如，将x和y位置偏移值相加到X1和Y1以确定X2和Y2)来确定相对X2，Y2坐标(即，端部工具位置ETP'的X2，Y2坐标)。

如上所述，在各种实施方式中，图5的绝对XY标尺170B可替代地可用作图8和9的XY标尺870。如上所述，绝对XY标尺170B包括均匀间隔的增量可成像特征部IIF的阵列，并且还包括具有唯一可识别图案(例如，16比特图案)的一组绝对可成像特征部AIF。在各种实施方式中，可成像特征部IIF和AIF都位于XY标尺上的相应已知测量位置坐标(例如，x和y坐标)处(即，因此每个对应于已知XY标尺坐标位置)。如上面进一步描述的，这样的实施方式能够以优于机器人精度的精度独立地确定指示端部工具位置ETP'的绝对位置，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的适量分量而言(例如，对于垂直于z轴的xy平面中的端部工具位置ETP'的x和y测量位置坐标)，其与增量XY标尺170A相比，可不需要与来自机器人810的位置信息组合确定绝对位置。

图10A和10B是说明用于操作机器人系统的程序1000A和1000B的示例性实施方式的流程图，该机器人系统包括机器人和辅助测量位置坐标确定系统。如图10A所示，在判定框1010处，做出关于机器人系统是否要以辅助测量位置坐标模式操作的确定。在各种实施方式中，辅助测量位置坐标模式或标准机器人位置坐标模式的选择和/或激活可以由用户进行和/或可以由系统响应于某些操作和/或指令自动进行。例如，在一个实施方式中，当机器人移动到特定位置中时，可以进入辅助测量位置坐标模式(例如，自动地或根据用户的选择)(例如，将端部工具从执行组装或其他操作的一般性区域移动到更特定的区域，在该更特定的区域处通常执行工件检查操作和/或将以其它方式使用辅助测量位置坐标模式)。在各种实施方式中，这样的模式可以由外部控制系统(例如，诸如利用标准机器人位置坐标模式部分147和补充测量位置坐标模式部分192的图1的外部控制系统ECS，或利用标准机器人位置坐标模式部分849和辅助测量位置坐标模式部分892的图8的外部控制系统ECS')。在各种实施方式中，混合模式可以独立地操作或者作为辅助测量位置坐标模式的一部分来操作和/或可以实施为模式之间的切换，如下面将参考图11更详细地描述的。

如果在判定框1010处确定机器人系统不在辅助测量位置坐标模式下操作，则程序进行到框1015，其中机器人系统在标准机器人位置坐标模式下操作。作为标准机器人位置坐标模式的一部分，机器人的位置传感器(例如，旋转编码器，线性编码器，等)用于以机器人精度控制和确定机器人运动和对应的端部工具位置(例如，其至少部分地基于机器人的位置传感器的精度)。如上面关于图1-5、8和9所述，机器人的位置传感器可以以低于使用XY标尺确定的位置信息的精度指示可移动臂配置MAC或MAC'的位置(例如，臂部分的位置)。通常，机器人位置坐标模式可以对应于机器人的独立和/或标准操作模式(例如，其中机器人独立操作的模式，例如当辅助测量位置坐标确定系统不工作或者未被提供时)。

如果机器人系统要以辅助测量位置坐标模式操作，则例程进行到框1020，其中机器人和辅助测量位置坐标确定系统被布置为至少名义上辅助补充测量位置坐标确定系统的操作配置。标尺平面被定义为名义上与XY标尺的平面基板重合，并且垂直于标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向。XY标尺或第一成像配置中的至少一者被布置成使得第一成像配置的光轴处于平行于或名义上平行于标尺成像轴方向的方向中的至少一种情况，并且标尺平面位于第一成像配置的沿着标尺成像轴方向的聚焦范围内。

如上所述，在各种实施方式中，用于至少名义上实现操作配置的该过程可以包括进行各种调节(例如，对可移动臂配置MAC或MAC'的臂部分的位置的调节等)。作为一个具体示例，在图8和9的实施方式中，可以操作第四运动机构834以旋转第四臂部分824，以使XY标尺870旋转，以引起标尺成像轴方向SIA'处于平行于或名义上平行于光轴OA1'中的至少一种情况。在某些实施方式中，可以自动地或以其他方式进行这种调节(例如，可以利用电路、程序等来连续地或以其他方式监测第四臂部分824的取向并且利用第四运动机构834连续地或以其他方式调节取向，以使得XY标尺870近似水平或以其他方式使标尺成像轴方向SIA'处于平行或名义上平行于光轴OA1'中的至少一种情况)。在各种实施方式中，可以对第一成像配置860-1进行各种调节(例如，可以调节聚焦的放大率和/或范围等)，以使得标尺平面位于第一成像配置860-1的沿着标尺成像轴方向SIA'的聚焦范围内。在某些其他实施方式中(例如，在图1-3的示例性配置中)，有时可能需要更少或不需要调节来实现操作配置(例如，在某些实施方式中，可移动臂配置MAC的配置可以使得标尺成像轴方向SIA根据第一和第二臂部分120和130名义上在xy平面中的旋转而至少名义上平行于光轴OA1。

在框1030处，接收至少一个输入信号(例如，在图像触发部分处，诸如图像触发部分181或881等)，其与机器人的端部工具位置相关。基于至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并且将第一成像触发信号输出到第一成像配置。第一成像配置响应于接收到第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺的数字图像。在各种实施方式中，不同类型的端部工具可以提供不同类型的输出，其可以关于所述至少一个输入信号被使用。例如，在端部工具是用于测量工件并且在触碰工件时输出触碰信号的触碰探针的实施方式中，该触碰信号或者从其导出的信号可以被输入作为确定第一成像触发信号的定时所根据的至少一个输入信号。作为另一示例，在端部工具是用于测量工件并且提供与相应样本定时信号对应的相应工件测量样本数据的扫描探针的实施方式中，该相应样本定时信号或从其导出的信号可以被输入作为至少一个输入信号。作为另一示例，在端部工具是用于提供与相应工件图像获取信号对应的相应工件测量图像的相机的实施方式中，该工件图像获取信号或者从其导出的信号可以被输入作为至少一个输入信号。

在框1040处，接收所获取的图像(例如，在测量位置坐标处理部分处，诸如测量位置坐标处理部分190或890等)，并且识别XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部以及相关的相应已知XY标尺坐标位置。在框1050处，基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置而以优于机器人精度的精度水平确定指示XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者与第一参考位置之间的相对位置的测量位置坐标。确定的测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时间的端部工具位置，至少对于测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。在框1060处，所确定的位置信息(例如，所确定的指示相对位置的测量位置坐标，所确定的端部工具位置的测量位置坐标和/或其他相关的所确定的位置信息)可以用于执行指定的功能(例如，用于工件测量、机器人的可移动臂配置的定位控制等)。作为这种操作的一部分或者以其他方式，程序然后可以进行到点A，其中在各种实施方式中程序可以结束，或者可以以其他方式继续，如将在下面参考图10B更详细地描述的。

如图10B所示，程序1000B可以从点A继续到框1065。如下面将更详细描述的，作为程序1000B的一部分，所确定的位置信息(例如，来自框1060)可以对应于或以其他方式用于确定工件上的第一表面位置，并且对此，然后可以确定工件上的第二表面位置(例如，作为工件测量的一部分，诸如测量工件的特征部)。在框1065处，机器人和辅助测量位置坐标确定系统被布置成至少名义上提供辅助测量位置坐标确定系统的操作配置，其中XY标尺或第一成像配置中的至少一者被布置成使得第一成像配置的光轴处于平行于或名义上平行于标尺成像轴方向的方向中的至少一种情况，并且标尺平面位于第一成像配置的沿着标尺成像轴方向的聚焦范围内。例如，在图8和9的实施方式中，这可以对应于可移动臂配置MAC'移动工件上的第二表面位置附近(例如，在其上方)的端部工具ETL(例如，和接触点CP)，对此，可以进行调节(例如，通过第四运动机构834，用于调节XY标尺870的取向)，以便至少名义上实现工件上的第二表面位置附近的操作配置。如上所述，在某些其他实施方式中(例如，在图1-3的示例性配置中)，有时可能需要更少或不需要调节来实现操作配置(例如，可移动臂配置MAC的配置可以使得在某些实施方式中，标尺成像轴方向SIA根据第一和第二臂部分120和130的名义上在xy平面中的旋转而至少名义上平行于光轴OA1)。

在框1070处，接收与端部工具位置有关的至少一个第二输入信号(例如，在图像触发部分处，诸如图像触发部分181或881等)，并且基于所述至少一个第二输入信号确定第二成像触发信号的定时。第二成像触发信号被输出到第一成像配置，其中第一成像配置响应于接收到第二成像触发信号而在第二图像获取时间获取XY标尺的第二数字图像。在框1080处，接收所获取的图像(例如，在测量位置坐标处理部分处，诸如测量位置坐标处理部分190或890等)，并且识别XY标尺的包括在第二获取图像中的至少一个第二相应可成像特征部和相关的相应第二已知XY标尺坐标位置。

在框1090处，基于确定在第二获取图像中识别处的至少一个第二相应可成像特征部的第二图像位置，以比机器人精度更好的精度水平确定指示XY标尺或第一成像配置中的可移动的一者与第一参考位置之间的第二相对位置的第二测量位置坐标。第二确定测量位置坐标以优于机器人精度的精度水平指示图像获取时的端部工具位置，至少对于第二测量位置坐标的处于横向于或垂直于标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。第二相对位置不同于第一相对位置，并且对应于工件上的与第一表面位置不同的第二表面位置(例如，对此，第一相应可成像特征部可以不包括在第二获取图像中和/或第二相应可成像特征部可以不包括在第一获取图像中)。注意到这些技术不同于利用基准或其他参考标记的技术(例如，与XY标尺170或870相比，利用基准或其他参考标记的技术需要相同的基准或参考标记存在于每个图像中，对于XY标尺170或870，可以跨XY标尺170或870的整个范围确定位置信息，并且相应地对于XY标尺170或870的包括在对应于成像配置160或860的视场FOV或FOV'的图像中的任何部分可以确定位置信息)。

在框1095处，利用指示第一和第二相对位置的第一和第二确定测量位置坐标和/或相关位置信息来确定工件的尺寸，该尺寸对应于工件上的第一表面位置和第二表面位置之间的距离，工件上的第一表面位置和第二表面位置对应于在第一和第二图像获取时间相应的端部工具位置(例如，当接触工件上的相应第一和第二表面位置时指示接触点位置等)。应当理解，不是使用机器人的位置传感器(例如，旋转编码器，线性编码器等)来以机器人精度确定工件上的第一表面位置和第二表面位置，而是可以利用本文所述的技术来确定更精确的位置信息。更具体地，确定第一和第二表面位置(即，对应于指示XY标尺上的相应的第一和第二位置的第一和第二确定测量位置坐标，对此，可以利用如上所述的技术根据XY标尺的精度确定这些坐标/位置之间的精确距离)允许以高精度确定第一和第二表面位置之间的工件的对应尺寸(例如，工件特征部的尺寸)。

图11是示出用于确定端部工具位置的程序1100的一个示例性实施方式的流程图，其中可以在运动定时的不同部分期间利用不同的技术。通常，在运动定时期间，机器人的一个或多个臂部分从第一位置移动到第二位置(例如，这可以包括围绕运动机构将一个或多个臂部分从第一旋转取向旋转到第二旋转取向，或以其他方式移动臂部分等)。如图11所示，在判定框1110处，做出关于在运动定时期间是否要利用混合模式来确定端部工具位置的确定。在各种实施方式中，混合模式还可以代表包括辅助测量位置坐标模式和标准机器人位置坐标模式之间的切换的过程，如上面关于图10A所述描述的。如果不使用混合模式，则程序继续到框1120，其中，在运动定时期间仅使用机器人(例如，可移动臂配置的，诸如可移动臂配置MAC或MAC'等)的位置传感器(例如，旋转编码器、线性编码器等)来确定端部工具位置。

如果要使用混合模式，则程序进行到框1130，对此，在运动定时的第一部分期间，包括在机器人中(例如，包括在机器人的可移动臂配置MAC或MAC'中)的位置传感器用于确定端部工具位置。在这样的操作期间，辅助测量位置坐标确定系统的测量位置坐标可以不被确定和/或不被用来确定端部工具位置。在框1140处，在运动定时的第一部分之后发生的运动定时的第二部分期间，利用辅助测量位置坐标确定系统的确定的测量位置坐标来确定端部工具位置。应当理解，这样的操作使得系统能够在运动定时的第一部分期间执行端部工具位置的初始/快速/粗略运动，并且在运动定时的第二部分期间执行端部工具位置的更精确的最终/缓慢/精细运动。

应当理解，尽管在本公开中已经参考元件170、170A、170B、870等使用了元件名称“XY标尺”，但是该元件名称仅是示例性的，而不是限制性的。它被称为参考笛卡尔坐标系的“XY标尺”，并且其描述包括名义上平面的基板(例如，名义上垂直于标尺成像轴方向布置，在某些实施方式中可以与z轴平行)。然而，更一般地，元件名称XY标尺应被理解为指代包括对应于参考标尺上的已知二维坐标的多个特征部或标记的任何参考标尺(例如，二维中的精确和/或经精确校准的位置)，只要标尺能够如本文所公开的那样操作。例如，这种标尺特征部可以被表示和/或标记为在该参考标尺上的笛卡尔坐标系中，或者在极坐标系中，或任何其他方便的坐标系中。此外，这些特征部可以包括在整个操作标尺区域内均匀或不均匀分布的特征部，并且可以包括分度或未分度的标尺标记，只要这些特征部对应于标尺上的已知二维坐标并且能够如本文所公开的那样操作。

应当理解，尽管这里公开和示出的机器人系统和对应的可移动臂配置整体上参考一定数量的臂部分(例如，3个臂部分，5个臂部分等)示出和描述，但是这样的系统并非受限于此。在各种实施方式中，假设其包括诸如本文描述和/或要求保护的臂部分，则如果需要，机器人系统可包括更少或更多的臂部分。

应当理解，XY标尺或参考标尺以及用于对标尺成像的相机可以相对于彼此进行旋转，这取决于机器人系统的运动和/或位置。应当理解，本领域已知的方法(例如，如并入的参考文献中所公开的)可以用于精确地确定任何这样的相对旋转，和/或执行任何所需的坐标变换，和/或根据本文公开的原理分析相机和标尺的相对位置，尽管有这种相对旋转。应当理解，本文涉及的测量位置坐标可以在各种实施方式中考虑任何这样的相对旋转。此外，应当理解，在一些实施方式中，本文涉及的测量位置坐标可以包括一组坐标，如果需要，该组坐标包括任何这种相对旋转的精确确定和/或指示。

虽然已经说明和描述了本公开的优选实施方式，但是基于本公开，对于本领域技术人员而言，所示出和描述的特征布置和操作序列中的许多变化是显而易见的。可以使用各种替代形式来实现本文公开的原理。另外，上面描述的各种实施实施方式可以被组合以提供另外的实施方式。本说明书中提到的所有美国专利和美国专利申请通过引用以其整体并入本文。如果需要采用各个专利和申请的概念，则可以修改实施方式的方面以提供另外的实施方式。

根据以上详细描述，可以对实施方式做出这些和其他改变。整体上，在随附权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制为说明书中公开的具体实施例，而是应该被解释为包括所有可行的实施方式以及包括这样的权利要求有权享有的等同物的全部范围。

Claims (21)

1.一种机器人系统，包括：

机器人，包括：

可移动臂配置，其中f所述可移动臂配置包括位于所述可移动臂配置的远端附近的端部工具安装配置，并且，所述机器人被配置成移动所述可移动臂配置以使安装到所述端部工具安装配置的端部工具的至少一部分在端部工作空间中沿着至少两个维度运动；和

运动控制系统，其被配置成至少部分地基于使用包括在机器人中的至少一个位置传感器感测和控制所述可移动臂配置的位置而以被定义为机器人精度的精度水平控制端部工具位置；并且

其中，所述机器人系统还包括辅助测量位置坐标确定系统，其包括：

第一成像配置，其包括第一相机，所述第一成像配置具有光轴；

XY标尺，其包括名义上的平面基板和分布在基板上的多个相应可成像特征部，其中，所述相应可成像特征部位于XY标尺上的相应已知XY标尺坐标处；

图像触发部分，其被配置为输入与端部工具位置相关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并将第一成像触发信号输出到所述第一成像配置，其中，所述第一成像配置被配置为响应于接收到所述第一成像触发信号而在图像获取时间获取XY标尺的数字图像，和

测量位置坐标处理部分，被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置，并且

其中，所述辅助测量位置坐标确定系统配置为，所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者联接到所述可移动臂配置，且另一者被配置为联接到机器人附近的静止元件，所述XY标尺或所述第一成像配置中的静止的一者限定第一参考位置，

标尺平面被定义为与所述XY标尺的平面基板名义上重合，并且垂直于所述标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向，并且，所述机器人系统能够操作以至少在名义上提供所述辅助测量位置坐标确定系统的操作配置，其中在所述辅助测量位置坐标确定系统的操作配置中，所述XY标尺或所述第一成像配置中的至少一者被布置为所述第一成像配置的光轴平行于所述标尺成像轴方向的方向，并且所述标尺平面位于所述第一成像配置的沿着所述标尺成像轴方向的聚焦范围内；

所述辅助测量位置坐标确定系统被配置成使得，当所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者和所述XY标尺或所述第一成像配置中的静止的一者被布置在操作配置中时，并且所述可移动臂配置被定位为所述XY标尺处于所述第一成像配置的视场中时，则所述测量位置坐标处理部分能够操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置来确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者与所述第一参考位置之间的相对位置；并且

所确定的测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示图像获取时间的所述端部工具位置，这至少对于所述测量位置坐标的处于横向于或垂直于所述标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者通过远端子部分联接到所述可移动臂配置的中央子部分，所述远端子部分至少包括第一远端子部分旋转元件，所述第一远端子部分旋转元件围绕第一远端子部分旋转轴线旋转，如果所述XY标尺是可移动的那一者，则所述第一远端子部分旋转轴线名义上平行于所述标尺平面，且如果所述第一成像配置是可移动的那一者，则所述第一远端子部分旋转轴线名义上正交于光轴。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其中，所述中央子部分至少包括第一中央子部分旋转元件，所述第一中央子部分旋转元件围绕名义上平行于所述第一远端子部分旋转轴线的旋转轴线旋转。

4.根据权利要求2所述的机器人系统，其中，将所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者联接到所述中央子部分的所述远端子部分在所述XY标尺是可移动的一者时不包括与所述标尺平面名义上正交的远端子部分旋转轴线，并且在所述第一成像配置是可移动的一者时不包括名义上平行于所述光轴的远端子部分旋转轴线。

5.根据权利要求2所述的机器人系统，其中，所述远端子部分包括支架，所述支架将所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者联接到所述第一远端子部分旋转元件。

6.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，机器人被配置为，在所述辅助测量位置坐标确定系统处于操作配置时，使所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者在平行于所述标尺平面的平面中移动。

7.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，当所述端部工具是用于测量工件并且在触碰所述工件时输出触碰信号的触碰探针时，所述图像触发部分被配置为输入所述触碰信号或者从其导出的信号作为至少一个输入信号。

8.根据权利要求7所述的机器人系统，其中，所述端部工具被配置为至少在所述辅助测量位置坐标确定系统处于操作配置时，所述触碰探针的中心轴线名义上平行于所述标尺成像轴方向。

9.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，在所述端部工具是用于测量工件并且提供与相应样本定时信号对应的相应工件测量样本数据的扫描探针时，所述图像触发部分被配置为输入所述相应样本定时信号或从其导出的信号作为其至少一个输入信号。

10.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，在所述端部工具是用于提供与相应工件图像获取信号对应的相应工件测量图像的相机时，所述图像触发部分被配置为输入所述工件图像获取信号或者从其导出的信号作为其至少一个输入信号。

11.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述辅助测量位置坐标确定系统被配置成基于指示所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者的相对位置的所确定的测量位置坐标以及所述端部工具位置与所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者之间的已知坐标位置偏移，确定在图像获取时间所述端部工具位置的测量位置坐标。

12.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述XY标尺联接到所述可移动臂配置，并且所述第一成像配置联接到所述静止元件。

13.根据权利要求12所述的机器人系统，其中，所述静止元件包括布置在所述端部工具工作空间的至少一部分上方的框架，并且，所述第一成像配置固定到在所述端部工具工作空间的一部分上方的所述框架。

14.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，

所述XY标尺的相应可成像特征部包括具有唯一可识别图案的一组可成像特征部，其中，所述一组可成像特征部分布在基板上，使得它们以小于与跨过所述第一成像配置的视场的距离相对应的距离间隔开；和

所述测量位置坐标处理部分被配置为基于其唯一可识别图案识别所述XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部。

15.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述测量位置坐标处理部分被配置为基于在所获取的图像中的至少一个可成像特征部的图像位置并基于对应于图像获取时间从所述运动控制系统导出的机器人位置数据，识别所述XY标尺的包括在所获取的图像中的所述至少一个相应可成像特征部。

16.根据权利要求15所述的机器人系统，其中，所述XY标尺的相应可成像特征部包括一组相似的可成像特征部，所述一组相似的可成像特征部在基板上分布，使得它们以大于机器人精度内所允许的最大位置误差的距离彼此间隔开。

17.一种用于操作与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统的方法，

所述机器人包括：

可移动臂配置，其中所述可移动臂配置包括位于所述可移动臂配置的远端附近的端部工具安装配置，并且，所述机器人配置成移动所述可移动臂配置以使安装到所述端部工具安装配置的端部工具的至少一部分在端部工作空间中沿着至少两个维度运动；和

运动控制系统，其被配置成至少部分地基于使用包括在机器人中的至少一个位置传感器感测和控制所述可移动臂配置的位置而以被定义为机器人精度的精度水平控制端部工具位置；

所述辅助测量位置坐标确定系统包括：

第一成像配置，其包括第一相机，所述第一成像配置具有光轴；

XY标尺，其包括名义上的平面基板和分布在基板上的多个相应可成像特征部，其中相应可成像特征部位于XY标尺上的相应已知XY标尺坐标处；

图像触发部分；和

测量位置坐标处理部分，

其中，

所述辅助测量位置坐标确定系统配置为所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者联接到所述可移动臂配置，且另一者被配置为联接到在机器人附近的静止元件，所述XY标尺或所述第一成像配置中的静止的一者限定第一参考位置；并且

标尺平面被定义为与所述XY标尺的平面基板名义上重合，并且垂直于所述标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向，并且，所述机器人系统能够操作以至少在名义上提供所述辅助测量位置坐标确定系统的操作配置，其中在所述辅助测量位置坐标确定系统的操作配置中，所述XY标尺或所述第一成像配置中的至少一者被布置为所述第一成像配置的光轴平行于所述标尺成像轴方向的方向，并且，所述标尺平面位于所述第一成像配置的沿着所述标尺成像轴方向的聚焦范围内；

所述方法包括：

在所述图像触发部分处接收与所述端部工具位置相关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并将所述第一成像触发信号输出到所述第一成像配置，其中，所述第一成像配置响应于接收到所述第一成像触发信号而在图像获取时间获取所述XY标尺的数字图像，并且，当获取所述数字图像时，所述辅助测量位置坐标确定系统至少名义上处于操作配置中；

在所述测量位置坐标处理部分处接收所获取的图像并识别所述XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置；以及

基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置而确定指示所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者与所述第一参考位置之间的相对位置的测量位置坐标，其中，所确定的测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示图像获取时间的所述端部工具位置，这至少对于所述测量位置坐标的处于横向于或垂直于所述标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括利用指示所述相对位置的所确定的测量位置坐标测量工件的特征部。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述相对位置是对应于所述工件上的第一表面位置的第一相对位置，并且，所述方法还包括：

在所述图像触发部分处接收与所述端部工具位置相关的至少一个第二输入信号，并且基于所述至少一个第二输入信号确定第二成像触发信号的定时，并将所述第二成像触发信号输出到所述第一成像配置，其中，所述第一成像配置响应于接收到所述第二成像触发信号而在第二图像获取时间获取所述XY标尺的第二数字图像，并且，当获取所述第二数字图像时，所述辅助测量位置坐标确定系统至少名义上处于操作配置中；

在所述测量位置坐标处理部分处接收所述第二获取图像并识别所述XY标尺的包括在所述第二获取图像中的至少一个第二相应可成像特征部和相关的相应第二已知XY标尺坐标位置；

基于确定在所述第二获取图像中识别出的至少一个第二相应可成像特征部的图像位置而确定指示所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者与所述第一参考位置之间的第二相对位置的测量位置坐标，其中，所确定的测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示第二图像获取时间的所述端部工具位置，这至少对于所述测量位置坐标的处于横向于或垂直于所述标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言，并且，所述第二相对位置与所述第一相对位置不同，并且对应于工件上的与所述第一表面位置不同的第二表面位置；以及

利用指示所述第一相对位置和所述第二相对位置的所确定的测量位置坐标确定工件的尺寸，所述尺寸对应于工件上的所述第一表面位置和所述第二表面位置之间的距离。

20.一种用于与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统，所述辅助测量位置坐标确定系统包括：

第一成像配置，其包括第一相机，所述第一成像配置具有光轴；

XY标尺，其包括名义上的平面基板和分布在基板上的多个相应可成像特征部，其中所述相应可成像特征部位于XY标尺上的相应已知XY标尺坐标处；

图像触发部分，其被配置为输入与所述端部工具位置有关的至少一个输入信号，并基于所述至少一个输入信号确定第一成像触发信号的定时，并将所述第一成像触发信号输出到所述第一成像配置，所述机器人包括具有端部工具安装配置的可移动臂配置和运动控制系统，所述运动控制系统被配置成至少部分地基于使用包括在所述机器人中的至少一个位置传感器感测和控制所述可移动臂配置的位置而以被定义为机器人精度的精度水平控制所述端部工具的端部工具位置，其中，所述第一成像配置被配置为响应于接收到所述第一成像触发信号而在图像获取时间获取所述XY标尺的数字图像；和

测量位置坐标处理部分，其被配置为输入所获取的图像并识别XY标尺的包括在所获取的图像中的至少一个相应可成像特征部和相关的相应已知XY标尺坐标位置，

其中，

所述辅助测量位置坐标确定系统配置为所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者联接到所述可移动臂配置，且另一者被配置为联接到机器人附近的静止元件，所述XY标尺或所述第一成像配置中的静止的一者限定第一参考位置，

标尺平面被定义为与所述XY标尺的平面基板名义上重合，并且垂直于所述标尺平面的方向被定义为标尺成像轴方向，并且，在所述辅助测量位置坐标确定系统的操作配置中，所述XY标尺或所述第一成像配置中的至少一者被布置为所述第一成像配置的光轴平行于所述标尺成像轴方向的方向，并且所述标尺平面位于所述第一成像配置的沿着所述标尺成像轴方向的聚焦范围内；

所述辅助测量位置坐标确定系统被配置成使得，当所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者和所述XY标尺或所述第一成像配置中的静止的一者被布置在操作配置中时，并且所述可移动臂配置被定位为所述XY标尺处于所述第一成像配置的视场中时，则所述测量位置坐标处理部分能够操作以基于确定在所获取的图像中识别出的至少一个相应可成像特征部的图像位置来确定测量位置坐标，所述测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示所述XY标尺或所述第一成像配置中的可移动的一者与所述第一参考位置之间的相对位置；以及

所确定的测量位置坐标以优于所述机器人精度的精度水平指示图像获取时间的所述端部工具位置，至少对于所述测量位置坐标的处于横向于或垂直于所述标尺成像轴方向中的至少一种情况的矢量分量而言。

21.根据权利要求20所述的辅助测量位置坐标确定系统，其中，所述XY标尺联接到所述可移动臂配置，并且所述第一成像配置联接到所述静止元件。

Images