CN111207671B - 位置标定方法和位置标定装置 - Google Patents
位置标定方法和位置标定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111207671B CN111207671B CN202010145459.6A CN202010145459A CN111207671B CN 111207671 B CN111207671 B CN 111207671B CN 202010145459 A CN202010145459 A CN 202010145459A CN 111207671 B CN111207671 B CN 111207671B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- center
- region
- area
- coordinate
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种位置标定方法，包括获取成像系统的焦点坐标，高度传感器沿至少两个方向对所述第二标记区域分别进行至少两次高度扫描，获取每条扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标，获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标，无需显微镜等，降低了系统的复杂度，交点坐标的计算与第二标记区域的真实边缘相关，包含了对中心位置的算法补偿与偏移，所述交点坐标为真实位置，精确度高。本发明还提供了一种用于实现所述位置标定方法的位置标定装置。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种位置标定方法和位置标定装置。
背景技术
机器视觉技术是工业自动化技术的重要方向，基于机器视觉技术的自动光学检测设备(Auto Optical Inspection，AOI)替代传统的人工目检，已成为主流发展趋势。AOI设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。现有的AOI设备通常包括光学成像系统、载物台、物料传输系统等，完成检测任务的主要设备是成像系统。高精度检测或测量任务要求的成像系统具有高分辨率，但是这同时也限制了成像系统的有效焦深，导致系统很容易离焦，无法完成检测或测量任务，因此需要通过高度传感器辅助成像系统实现自动对焦。参照图10，高度传感器1和成像系统2并排设置在机械夹持机构3上，并由垂直运动台4带动机械夹持机构3沿框架5上下移动，位置标定装置6由水平运动平台7承载并在水平方向上移动。为了获得高精度的自动对焦，需要标定高度传感器与成像系统之间的相对位置，成像系统位置通常采用图形标记成像进行标定，当标记成像最清晰时读取成像系统的高度与水平位置。然而高度传感器仅能获得被测表面与传感器间的相对距离，无法直接测量传感器水平位置，因此很难获得高度传感器与成像系统的相对位置。
目前通常在显微镜等设备的帮助下将某图形标记中心移动到高度传感器的光斑或探头下方，从运动台读数与高度传感器分别获得水平位置与高度，然后将图形标记中心移动到成像系统靶面中心，调整成像系统高度直到标记清晰成像，获取此时的成像系统水平位置与高度，最后计算得到高度传感器与成像系统之间的相对位置。而通过显微镜等额外装置以保证图形标记中心精确地移动到高度传感器的光斑或探头下方中心，增加了系统复杂性，并且通过观察高度传感器光斑或者探头的方法测量到的中心位置与高度传感器信号对应的真实位置之间会存在算法补偿导致的偏差，限制了标定精度。
因此，有必要提供一种新型的位置标定方法和位置标定装置以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位置标定方法和位置标定装置，提高成像质量和标定精度，并且无需显微镜等额外的装置，降低了系统的复杂度。
为实现上述目的，本发明的所述位置标定方法，包括以下步骤：
S0：提供位置标定装置，并放置于运动台上，所述位置标定装置包括标记区域，所述标记区域包括具有第一中心且呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心且呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置；所述第二标记区域呈三维立体图案，用于标定高度传感器的位置，所述第二中心为所述第二标记区域位于所述第一标记区域所在平面部分的中心；
S1：通过移动所述运动台调整成像系统和所述位置标定装置的相对位置，使得所述第一中心与所述成像系统的相机靶心重合，以及使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，以获得检测使用的成像条件，根据所述运动台读数获取在所述成像条件下的所述成像系统的焦点坐标；
S2：通过移动所述运动台使得高度传感器沿至少两个方向对所述第二标记区域分别进行至少两次高度扫描，根据所述运动台的读数和高度传感器的读数，以获取每条扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标，然后获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，其中，所述交点坐标为在检测使用的成像条件下，所述高度传感器扫描所述第二中心时所述高度传感器的零点坐标；
S3：根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及所述第一中心和所述第二中心之间的偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
本发明的有益效果在于：根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标，实现了成像系统和高度传感器之间相对位置的标定，使得成像系统可以根据所述第二标记区域的高度变化自动调焦，提高了成像质量；所述第一中心和所述第二中心的位置关系通过所述位置标定装置精确定位，相对于通过显微镜或肉眼观察高度传感器光板或者探头的中心位置更加精确，并且通过移动所述运动台，以使所述高度传感器沿至少两个方向对所述第二标记区域分别进行至少两次高度扫描，获取每条扫描路径与所述第二标记区域内边交点的连线的中点坐标，然后获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，所述交点坐标即所述高度传感器扫描所述第二中心时所述高度传感器零点坐标，计算所述交点坐标与所述第二标记区域的真实边缘相关，其天然包含了高度传感器对中心位置进行的算法补偿与偏移，所述交点坐标为真实位置，精确度高；无需使用显微镜等额外的辅助设备，降低了系统的复杂度。
通过移动所述运动台调整成像系统和所述位置标定装置的相对位置，使得所述第一中心与所述成像系统的相机靶心重合，以及使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，然后获取所述成像系统的焦点坐标，通过移动所述运动台，以使高度传感器沿至少两个方向对所述标记区域分别进行至少两次高度扫描，获取每条扫描路径在所述第一标记区域内的中点坐标，然后获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及所述第一中心和所述第二中心之间的偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标，无需显微镜等额外的辅助设备，降低了设备的复杂度。
优选地，当所述第一中心和所述第二中心重合时，所述偏移坐标等于零，根据所述焦点坐标和所述交点坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
优选地，当所述第一中心和所述第二中心不重合时，所述偏移坐标大于零，根据所述焦点坐标、所述交点坐标和所述偏移坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
优选地，通过移动所述运动台，以使所述高度传感器沿两个方向对所述第二标记区域分别进行两次高度扫描，且所述两个方向相互垂直。
优选地，所述每条扫描路径穿过所述第二标记区域中相对的两个区域的内边，且同一方向上的所述扫描路径位于所述第二中心的两侧。其有益效果在于：避免同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线没有交点。
本发明还提供了一种位置标定装置，包括标记区域，所述标记区域包括具有第一中心且呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心且呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置，所述第二标记区域呈三维立体图案，用于标定高度传感器的位置，所述第二中心为所述第二标记区域位于所述第一标记区域所在平面部分的中心。
所述位置标定装置的有益效果在于：所述标记区域包括具有第一中心呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心呈中心对称的第二标记区域，代替了现有技术中的图形标记，在无需显微镜等额外的设备的前提下，实现了高度传感器与成像系统之间的位置标定。
优选地，所述第一标记区域由交点与所述第一中心重合且相互垂直的两条直线分为的第一图形区域、第二图形区域、第三图形区域和第四图形区域。
优选地，所述第一图形区域和所述第二图形区域的图形相同且关于所述第一中心对称，所述第三图形区域和所述第四图形区域的图形相同且关于所述第二中心对称。
进一步优选地，所述第一图形区域和所述第二图形区域的图形包括至少一条第三方向的直线条，所述第三图形区域和所述第四图形区域的图形包括至少一条第四方向的直线条，且所述第三方向垂直于所述第四方向。其有益效果在于：便于确定成像系统是否对所述第一标记区域清晰成像。
进一步优选地，所述第一图形区域、所述第二图形区域、所述第三图形区域和所述第四图形区域的线条空占比为1:1。其有益效果在于：保证所述第一图形区域、所述第二图形区域、所述第三图形区域和所述第四图形区域能够在成像系统的极限分辨率下清晰成像。
优选地，所述第二标记区域包括两组两两平行且关于所述第二中心对称的条状三维立体图案区域：第一形貌区域、第二形貌区域、第三形貌区域和第四形貌区域，所述第一形貌区域和所述第二形貌区域平行且关于所述第二中心对称，所述第三形貌区域和所述第四形貌区域平行且关于所述第二中心对称。其有益效果在于：便于通过形貌的变化确定高度传感器的扫描路径。
进一步优选地，所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域呈长方体凹槽或长方体凸起，且所述第一形貌区域和所述第二形貌区域位置相对，所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相对，所述第一形貌区域分别与所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相邻，所述第二形貌区域分别与所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相邻。其有益效果在于：所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域呈长方体凹槽或长方体凸起，结构简单，降低了工艺成本。
附图说明
图1为本发明一些实施例中位置标定装置的结构示意图；
图2为本发明又一些实施例中位置标定装置的结构示意图；
图3为本发明一些具体实施例中位置标定装置的结构示意图；
图4为本发明又一些具体实施例中位置标定装置的结构示意图；
图5为本发明的高度传感器与成像系统的位置标定方法的流程图；
图6为本发明高度传感器第一方向扫描位置示意图；
图7为本发明第一路径高度变化线和第二路径高度变化线的示意图；
图8为本发明高度传感器第二方向扫描位置示意图；
图9为本发明的第三路径高度变化线和第四路径高度变化线的示意图；
图10为现有技术中高度传感器和成像系统的安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种位置标定装置，所述位置标定装置包括标记区域和非标记区域，标记区域包括具有第一中心呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心呈中心对称的第二标记区域。其中，所述第一标记区域呈平面图案，且用于标定成像系统的位置；所述第二标记区域呈三维立体图案，且用于标定高度传感器的位置，所述第二中心为所述第二标记区域位于所述第一标记区域所在平面部分的中心。
图1为本发明一些实施例中位置标定装置的结构示意图。参照图1，所述位置标定装置10包括标记区域18和非标记区域11，所述标记区域18包括具有第一中心12且呈中心对称的第一标记区域181和具有第二中心(图中未标示)且呈中心对称的第二标记区域182，且所述第一中心12和所述第二中心重合。
图2为本发明又一些实施例中位置标定装置的结构示意图。参照图2，所述位置标定装置10包括标记区域18和非标记区域11，所述标记区域18包括具有第一中心12且呈中心对称的第一标记区域181和具有第二中心13且呈中心对称的第二标记区域182，且所述第一中心12和所述第二中心13不重合。
本发明的一些优选实施例中，参照图3和图4，所述第一中心12由不透明的十字形表示。
本发明的一些实施例中，所述第一标记区域均为矩形或圆形平面，且正方形为一种特殊的矩形。优选的，所述第一标记区域为正方形平面。
本发明的一些实施例中，参照图1、图3和图4，所述第一标记区域181由交点与所述第一中心重合且相互垂直的两条直线分为第一图形区域101、第二图形区域102、第三图形区域103和第四图形区域104。优选地，第一图形区域101、第二图形区域102、第三图形区域103和第四图形区域104均为正方形，所述第一图形区域101和所述第二图形区域102的图形相同且关于所述第一中心对称，所述第三图形区域103和所述第四图形区域104的图形相同且关于所述第一中心对称。
本发明的一些实施例中，所述第一图形区域和所述第二图形区域的图形包括至少一条第三方向的直线条，所述第三图形区域和所述第四图形区域的图形包括至少一条第四方向的直线条，且所述第三方向垂直于所述第四方向。优选地，所述第一图形区域、所述第二图形区域、所述第三图形区域和所述第四图形区域的直线条空占比为1:1。
本发明的一些优选实施例中，所述直线条的宽度无限接近于成像系统的极限分辨率。
本发明的一些实施例中，参照图2、图3和图4，所述第二标记区域182包括两组两两平行且关于所述第二中心对称的条状三维立体图案区域：第一形貌区域105、第二形貌区域106、第三形貌区域107和第四形貌区域108，所述第一形貌区域105和所述第二形貌区域106平行且关于所述第二中心对称，所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108平行且关于所述第二中心对称。具体地，所述第一形貌区域105、所述第二形貌区域106、所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108呈长方体凹槽或长方体凸起，且所述第一形貌区域105和所述第二形貌区域106位置相对，所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108位置相对，所述第一形貌区域105分别与所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108位置相邻，所述第二形貌区域106分别与所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108位置相邻。其中，所述第一形貌区域105、所述第二形貌区域106、所述第三形貌区域107和所述第四形貌区域108均具有一个底面或凹槽口位于所述第一标记区域所在的平面，且所述底面或凹槽口以相互不重叠的方式布置成环绕区域，其中，所述底面或凹槽口离所述第二中心较近的边为内边，所述底面或凹槽口离所述第二中心较远的边为外边。
本发明的一些优选实施例中，所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域由刻蚀或沉积的方法形成，且所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域的宽度大于高度传感器光斑或探头尖端的直径。具体地，所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域的高度或深度相同或不同。
图5为本发明一些实施例中位置标定方法的流程图。参照图5，所述高度传感器与成像系统的位置标定方法包括以下步骤：
S0：提供位置标定装置，并放置于运动台上，所述位置标定装置包括标记区域，标记区域包括具有第一中心呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置，所述第二标记区域呈三维立体图案，用于标定高度传感器的位置；
S1：通过移动所述运动台调整成像系统和所述位置标定装置的相对位置，使得所述第一中心与所述成像系统的相机靶心重合，以及使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，以获得检测使用的成像条件，根据所述运动台读数获取在所述成像条件下的所述成像系统的焦点坐标；
S2：通过移动所述运动台使得高度传感器沿至少两个方向对所述第二标记区域分别进行至少两次高度扫描，根据所述运动台的读数和高度传感器的读数，以获取每条扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标，然后获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，其中，所述交点坐标为在检测使用的成像条件下，所述高度传感器扫描所述第二中心时所述高度传感器的零点坐标；
S3：根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及所述第一中心和所述第二中心之间的偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
本发明的一些实施例中，当所述第一中心和所述第二中心重合时，所述偏移坐标等于零，根据所述焦点坐标和所述交点坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标；当所述第一中心和所述第二中心不重合时，所述偏移坐标大于零，根据所述焦点坐标和所述交点坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
本发明的一些优选实施例中，通过移动所述运动台，以使所述高度传感器沿两个方向对所述第二标记区域分别进行两次高度扫描，且所述两个方向相互垂直，且所述两次高度扫描分别位于经过所述第二中心且垂直于所述第一标记区域所在平面的垂线的两侧。
本发明的一些具体实施例中，所述高度传感器与成像系统的位置标定方法包括以下步骤：
S10：提供位置标定装置，并放置于运动台上，所述运动台包括水平运动台和垂直运动台，所述位置标定装置包括标记区域，标记区域包括具有第一中心呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置，所述第二标记区域呈三维立体图案，用于标定高度传感器的位置，且所述第一中心和所述第二中心的连线垂直于所述第一标记区域所在的平面；
S11：通过移动所述水平运动台带动所述位置标定装置在水平方向上移动，以使所述第一中心和所述成像系统的相机靶心重合。具体地，使所述相机靶面中心与十字形的所述第一中心重合。
S12：保证所述水平运动台位置不变，通过移动所述垂直运动台带动所述位置标定装置在垂直方向上移动，以使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像，即所述呈现系统内明暗线条的对比度大于50％。
S13：重复执行所述步骤S11和所述步骤S12，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，然后获取所述成像系统焦点的焦点坐标，所述焦点坐标包括第一水平坐标和第一垂直坐标。其中，所述清晰度阈值为所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度达到最大值。
S14：通过移动所述水平运动台和所述垂直运动台，以使高度传感器沿相互垂直的第一方向和第二方向分别对所述第二标记区域进行两次高度扫描，根据所述第二标记区域的高度变化信息以及所述高度传感器的移动信息得到每次扫描路径与所述第二标记区域内边或外边交点的位置，并根据所述运动台的读数和高度传感器的读数，以获得每次扫描路径与所述第二标记区域内边或外边交点的坐标。其中，所述每次扫描路径穿过所述第二标记区域相对的两个区域，且所述第一方向和所述第二方向分别为所述运动台的x方向和y方向，所述水平运动台的读数为水平方向上的坐标，所述垂直运动台以及所述高度传感器的读数为垂直方向上的坐标。
参照图6，所述高度传感器沿所述第一方向的扫描路径包括第一路径14和第二路径15，所述第一路径14一次经过所述第一形貌区域105、所述第一图形区域101、所述第三图形区域103和所述第二形貌区域106，且所述第一路径14与所述第一形貌区域105外边的交点为第一交点141，所述第一路径14与所述第一形貌区域105内边的交点为第二交点142，所述第一路径14与所述第二形貌区域106内边的交点为第三交点143，所述第一路径14与所述第二形貌区域106外边的交点为第四交点144；所述第二路径15依次经过所述第一形貌区域105、所述第四图形区域104、所述第二图形区域102和第二形貌区域106，所述第二路径15与所述第一形貌区域105外边的交点为第五交点151，所述第二路径15与所述第一形貌区域105内边的交点为第六交点152，所述第二路径15与所述第二形貌区域106内边的交点为第七交点153，所述第二路径15与所述第二形貌区域106外边的交点为第八交点154。
参照图6和图7，图中包括第一路径高度变化线146和第二路径高度变化线156，所述第一路径高度变化线146包括第一下降沿1461、第一上升沿1462、第二下降沿1463和第二上升沿1464，其中所述第一下降沿1461和所述第一上升沿1462代表所述第一路径14上所述第一形貌区域105的高度变化，所述第二下降沿1463和所述第二上升沿1464代表所述第一路径14上所述第二形貌区域106的高度变化；所述第二路径高度变化线156包括第三下降沿1561、第三上升沿1562、第四下降沿1563和第五上升沿1564，其中，所述第三下降沿1561和所述第三上升沿1562代表所述第二路径15上所述第一形貌区域105的高度变化，所述第四下降沿1563和所述第四上升沿1564代表所述第二路径15上所述第二形貌区域106的高度。
参照图8，所述高度传感器沿所述第二方向的扫描路径包括第三路径16和第四路径17，所述第三路径16依次经过所述第三形貌区域107、所述第一图形区域101、所述第四图形区域104和所述第四形貌区域108，所述第三路径16与所述第三形貌区域107外边的交点为第九交点161，所述第三路径16与所述第三形貌区域107内边的交点为第十交点162，所述第三路径16与所述第四形貌区域108内边的交点为第十一交点163，所述第三路径16与所述第四形貌区域108外边的交点为第十二交点164，所述第四路径17与所述第三形貌区域107外边的交点为第十三交点171，所述第四路径17与所述第三形貌区域107内边的交点为第十四交点172，所述第四路径17与所述第四形貌区域108内边的交点为第十五交点173，所述第四路径17与所述第四形貌区域108外边的交点为第十六交点174。
参照图8和图9，图中包括第三路径高度变化线166和第四路径高度变化线177，所述第三路径高度变化线166包括第五下降沿1661、第五上升沿1662、第六下降沿1663和第六上升沿1664，其中，所述第五下降沿1661和所述第五上升沿1662代表所述第三路径16上所述第三形貌区域107的高度变化，所述第六下降沿1663和所述第六上升沿1664代表所述第三路径16上所述第四形貌区域108的高度变化；所述第四路径高度变化线176包括第七下降沿1761、第七上升沿1762、第八下降沿1763和第八上升沿1764，其中，所述第七下降沿1761和所述第七上升沿1762代表所述第四路径17上所述第三形貌区域107的高度变化，所述第八下降沿1763和所述第八上升沿1764代表所述第四路径17上所述第四形貌区域108的高度变化。
通过所述高度传感器和所述运动台的读数得到所述高度传感器的相对于所述运动台的垂直位置坐标和水平位置坐标，再结合所述第二标记区域的高度变化信息以及所述高度传感器的移动信息，即可得到所述第一交点、所述第二交点、所述第三交点、所述第四交点、所述第五交点、所述第六交点、所述第七交点、所述第八交点、所述第九交点、所述第十交点、所述第十一交点、所述第十二交点、所述第十三交点、所述第十四交点、所述第十五交点和所述第十六交点的坐标。
S15：根据每次扫描路径与所述第二标记区域内边和/或外边交点的坐标，获取相应扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标。
本发明的一些实施例中，所述步骤S15：根据每次扫描路径与所述第二标记区域内边交点的坐标，获取相应扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标。即根据所述第二交点和所述第三交点的坐标得到所述第一路径在所述标记区域内的中点坐标，根据所述第六交点和所述第七交点的坐标得到所述第二路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第十交点和所述第十一交点的坐标得到所述所述第三路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第十四交点和所述第十五交点的坐标得到所述第四路径在所述第二标记区域内的中点坐标。
本发明的一些实施例中，所述步骤S15：根据每次扫描路径与所述第二标记区域外边交点的坐标，获取相应扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标。即根据所述第一交点和所述第四交点的坐标得到所述第一路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第五交点和所述第八交点的坐标得到所述第二路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第九交点和所述第十二交点的坐标得到所述所述第三路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第十三交点和所述第十六交点的坐标得到所述第四路径在所述第二标记区域内的中点坐标。
本发明的又一些实施例中，所述步骤S15：根据每次扫描路径与所述第二标记区域内边和外边交点的坐标，获取相应扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标。即根据所述第一交点、所述第二交点、所述第三交点和所述第四交点的坐标得到所述第一路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第五交点、所述第六交点、所述第七交点和所述第八交点的坐标得到所述第二路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第九交点、所述第十交点、所述第十一交点和所述第十二交点的坐标得到所述第三路径在所述第二标记区域内的中点坐标，根据所述第十三交点、所述第十四交点、所述第十五交点和所述第十六交点的坐标得到所述所述第四路径在所述第二标记区域内的中点坐标。
本发明的一些具体实施例中，以根据每次扫描路径与所述第二标记区域外边交点的坐标，获取相应扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标为例，参照图6和图7，第一中点145为所述第一交点141和所述第四交点144连线的中点，所述第一路径高度变化线146上的第一点1465代表所述第一中点145的高度；所述第二中点155为所述第五交点151和所述第八交点154连线的中点，所述第二路径高度变化线156上的第二点1565代表所述第二中点155的高度。其中，计算得到所述第一中点145的坐标为(x1，y1，z1)，所述第二中点155的坐标为(x2，y2，z2)。参照图8和图9，第三中点165为所述第九交点161和所述第十二交点164连线的中点，所述第三路径高度变化线166上的第三点1665代表所述第三中点165的高度；所述第四中点175为所述第十三交点171和所述十六交点174连线的中点，所述第四路径高度变化线176上的第四点1765代表所述第四中点175的高度。其中，计算得到所述第三中点165的坐标为(x3，y3，z3)，所述第四中点175的坐标为(x4，y4，z4)。
S16：获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上路径中点的连线的交点坐标。
示例地，获取所述第一中点和所述第二中点的连线与所述第三中点和所述第四中点的连线的交点坐标，所述交点坐标包括第三水平坐标和第二垂直坐标。具体地，将所述第一中点、所述第二中点、所述第三中点和所述第四中点的坐标(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)带入平面方程Ax+By+Cz+D＝0中，以求得到系数A、B、C和D；通过交点计算公式
计算得到所述第三水平坐标(x，y)；通过所述平面方程和所述第三水平坐标得到第二垂直坐标y，即所述交点坐标为(x，y，z)。
S17：根据所述第一水平坐标和所述第三水平坐标得到所述成像系统和所述高度传感器之间的水平相对位置坐标，以及根据所述第二垂直坐标和所述第一垂直坐标得到所述成像系统和所述高度传感器之间的垂直相对位置坐标。
具体地，所述第三水平坐标减去所述第一水平坐标即为所述水平相对位置坐标所述第二垂直坐标减去所述第一垂直坐标即为所述垂直相对位置坐标。
本发明的一些具体实施例中，所述高度传感器与成像系统的位置标定方法包括以下步骤：
S20：提供位置标定装置，并放置于运动台上，所述运动台包括水平运动台和垂直运动台，所述位置标定装置包括标记区域，标记区域包括具有第一中心呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置，所述第二标记区域三维立体图案，用于标定高度传感器的位置，且当所述第一中心和所述第二中心的连线不垂直于所述第一标记区域所在的平面；
其中，所述第一中心和所述第二中心之间具有位置偏移，具体量化为在与所述第一标记区域所在平面平行方向上的偏移坐标，所述第一标记区域的长为x方向、宽为y方向，通过移动所述水平运动台，以使高度传感器沿第一方向对所述第二标记区域进行一次高度扫描，根据所述第二标记区域的高度变化信息以及所述高度传感器的移动信息得到扫描路径的与所述第二标记区域的内边交点的坐标，从而得到扫描路径在所述第二标记区域内的长度，然后根据所述第二标记区域的长度或宽度，以得到扫描路径与所述第二标记区域的长或宽的夹角角度，从而计算得到所述第二标记区域的x方向或y方向。使所述第二标记区域的x方向和y方向与所述移位台的x方向和y方向一一对应相同，或根据所述夹角角度和所述位置偏移坐标计算所述第一中心和所述第二中心在所述运动台坐标系内新的位置偏移坐标。
S21：通过移动所述水平运动台带动所述位置标定装置在水平方向上移动，以使所述第一中心和所述成像系统的相机靶心重合；
S22：保证所述水平运动台位置不变，通过移动所述垂直运动台带动所述位置标定装置在垂直方向上移动，以使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像；
S23：重复执行所述步骤S21和所述步骤S22，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，然后获取所述成像系统焦点的焦点坐标，所述焦点坐标包括第一水平坐标和第一垂直坐标；其中，所述清晰度阈值为所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度达到最大值；
S24：通过移动所述水平运动台，以使高度传感器沿相互垂直的第一方向和第二方向分别对所述第二标记区域进行两次高度扫描，根据所述第二标记区域的高度变化信息以及所述高度传感器的移动信息得到每次扫描路径与所述第二标记区域内边和/或外边交点的位置，并根据所述运动台的读数和高度传感器的读数，以获得每次扫描路径与所述第二标记区域内边和/或外边交点的坐标，即第二水平坐标；其中，所述每次扫描路径穿过所述第二标记区域相对的两个区域，所述第一方向和所述第二方向分别为运动台的x方向和y方向；
S25：根据所述第二水平坐标得到每次扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标；
S26：获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，所述交点坐标包括第三水平坐标和第二垂直坐标；
S27：根据所述中点坐标、所述第三水平坐标和平面方程计算得到所述第二垂直坐标。其中，所述步骤S24至所述步骤S27的计算过程与所述第一中心和所述第二中心的连线垂直于所述第一标记区域所在的平面的计算方式相同。
S28：根据所述第一水平坐标、所述第三水平坐标以及所述偏移坐标得到所述成像系统和所述高度传感器之间的水平相对位置坐标，以及根据所述第二垂直坐标和所述第一垂直坐标得到所述成像系统和所述高度传感器之间的垂直相对位置坐标。
具体地，所述焦点坐标为(x5，y5)，所述偏移坐标为(xd，yd)，得到所述成像系统对焦所述第二中心的水平坐标(x5ˊ，y5ˊ)，将(x5ˊ，y5ˊ)带入所述平面方程，以计算得到所述成像系统对焦所述第二中心的垂直坐标z5ˊ，即所述成像系统对焦所述第二中心的坐标为(x5ˊ，y5ˊ，z5ˊ)，所述焦点坐标为(x6，y6，z6)，即所述成像系统相对于所述高度传感器的相对位置坐标为(x5ˊ-x6，y5ˊ-y6，z5ˊ-z6)。
本发明的一些实施例中，所述高度传感器通过所述第二标记区域的深度或高度判断当前检测到的标记。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (12)
1.一种位置标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S0：提供位置标定装置，并放置于运动台上，所述位置标定装置包括标记区域，所述标记区域包括具有第一中心且呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心且呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于标定成像系统的位置；所述第二标记区域呈三维立体图案，用于标定高度传感器的位置，所述第二中心为所述第二标记区域位于所述第一标记区域所在平面部分的中心；
S1：通过移动所述运动台调整成像系统和所述位置标定装置的相对位置，使得所述第一中心与所述成像系统的相机靶心重合，以及使所述成像系统对所述第一标记区域清晰成像，直至所述成像系统中所述第一标记区域的图像清晰度大于或等于清晰度阈值，以获得检测使用的成像条件，根据所述运动台读数获取在所述成像条件下的所述成像系统的焦点坐标；
S2：通过移动所述运动台使得高度传感器沿至少两个方向对所述第二标记区域分别进行至少两次高度扫描，根据所述运动台的读数和高度传感器的读数，以获取每条扫描路径在所述第二标记区域内的中点坐标，然后获取同一方向上扫描路径中点的连线与其他同一方向上扫描路径中点的连线的交点坐标，其中，所述交点坐标为在检测使用的成像条件下，所述高度传感器扫描所述第二中心时所述高度传感器的零点坐标；
S3：根据所述焦点坐标、所述交点坐标以及所述第一中心和所述第二中心之间的偏移坐标，计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
2.根据权利要求1所述的位置标定方法，其特征在于，当所述第一中心和所述第二中心重合时，所述偏移坐标等于零，根据所述焦点坐标和所述交点坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
3.根据权利要求1所述的位置标定方法，其特征在于，当所述第一中心和所述第二中心不重合时，所述偏移坐标大于零，根据所述焦点坐标、所述交点坐标和所述偏移坐标计算所述成像系统和所述高度传感器之间的相对位置坐标。
4.根据权利要求1所述的位置标定方法，其特征在于，通过移动所述运动台，以使所述高度传感器沿两个方向对所述第二标记区域分别进行两次高度扫描，且所述两个方向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的位置标定方法，其特征在于，所述每条扫描路径穿过所述第二标记区域中相对的两个区域的内边，且同一方向上的所述扫描路径位于所述第二中心的两侧。
6.一种位置标定装置，其特征在于，包括标记区域，所述标记区域包括具有第一中心且呈中心对称的第一标记区域和具有第二中心且呈中心对称的第二标记区域，其中，所述第一标记区域呈平面图案，用于通过移动运动台，并结合所述运动台读数标定成像系统的位置；所述第二标记区域呈三维立体图案，用于通过移动所述运动台，并结合所述运动台读数和高度传感器的读数标定所述高度传感器的零点位置，所述第二中心为所述第二标记区域位于所述第一标记区域所在平面部分的中心。
7.根据权利要求6所述的位置标定装置，其特征在于，所述第一标记区域由交点与所述第一中心重合且相互垂直的两条直线分为的第一图形区域、第二图形区域、第三图形区域和第四图形区域。
8.根据权利要求7所述的位置标定装置，其特征在于，所述第一图形区域和所述第二图形区域的图形相同且关于所述第一中心对称，所述第三图形区域和所述第四图形区域的图形相同且关于所述第二中心对称。
9.根据权利要求7所述的位置标定装置，其特征在于，所述第一图形区域和所述第二图形区域的图形包括至少一条第三方向的直线条，所述第三图形区域和所述第四图形区域的图形包括至少一条第四方向的直线条，且所述第三方向垂直于所述第四方向。
10.根据权利要求9所述的位置标定装置，其特征在于，所述第一图形区域、所述第二图形区域、所述第三图形区域和所述第四图形区域的直线条空占比为1:1。
11.根据权利要求6所述的位置标定装置，其特征在于，所述第二标记区域包括两组两两平行且关于所述第二中心对称的条状三维立体图案区域：第一形貌区域、第二形貌区域、第三形貌区域和第四形貌区域，所述第一形貌区域和所述第二形貌区域平行且关于所述第二中心对称，所述第三形貌区域和所述第四形貌区域平行且关于所述第二中心对称。
12.根据权利要求11所述的位置标定装置，其特征在于，所述第一形貌区域、所述第二形貌区域、所述第三形貌区域和所述第四形貌区域呈长方体凹槽或长方体凸起，且所述第一形貌区域和所述第二形貌区域位置相对，所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相对，所述第一形貌区域分别与所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相邻，所述第二形貌区域分别与所述第三形貌区域和所述第四形貌区域位置相邻。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010145459.6A CN111207671B (zh) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | 位置标定方法和位置标定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010145459.6A CN111207671B (zh) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | 位置标定方法和位置标定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111207671A CN111207671A (zh) | 2020-05-29 |
| CN111207671B true CN111207671B (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=70788798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010145459.6A Active CN111207671B (zh) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | 位置标定方法和位置标定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111207671B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111754568A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-09 | 上海保隆汽车科技股份有限公司 | 一种标定图案、标定方法及其标定板装置 |
| CN112597832B (zh) * | 2020-12-10 | 2022-08-16 | 上海闻泰信息技术有限公司 | 矩形件安装偏位判定方法和装置 |
| CN112945092B (zh) * | 2021-01-27 | 2023-03-28 | 深圳市卓兴半导体科技有限公司 | 一种多工位设备的模板定位方法及系统 |
| CN113551578B (zh) * | 2021-08-01 | 2023-07-07 | 李里 | 条形位移码、条形位移码尺和位移检测装置 |
| CN113513990B (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-07 | 广东三姆森科技股份有限公司 | 一种3c产品内部尺寸的测量方法及测量装置 |
| CN116989684A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 广州镭晨智能装备科技有限公司 | 一种浮高检测装置、检测系统及检测方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001273487A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-10-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 完全な２次元サブミクロン形状の測定の方法および装置 |
| CN1570553A (zh) * | 2004-05-13 | 2005-01-26 | 上海交通大学 | 型面光学测量系统综合标定方法 |
| CN206612810U (zh) * | 2016-12-05 | 2017-11-07 | 华南理工大学 | 一种电磁定位与b超一体化探头标定装置 |
| CN110161485A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-23 | 同济大学 | 一种激光雷达与视觉相机的外参标定装置及标定方法 |
| CN110230979A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-09-13 | 深圳市易尚展示股份有限公司 | 一种立体标靶及其三维彩色数字化系统标定方法 |
| CN209460399U (zh) * | 2019-02-01 | 2019-10-01 | 成都信息工程大学 | 一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板 |
| CN110322519A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-11 | 天津大学 | 一种用于激光雷达与相机联合标定的标定装置及标定方法 |
| CN110487213A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 杭州电子科技大学 | 基于空间错位的全视角线激光扫描三维成像装置与方法 |
| CN110766758A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-02-07 | 浙江大华技术股份有限公司 | 标定方法、装置、系统及存储装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140164056A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Cascade Strategies, Inc. | Biosensitive response evaluation for design and research |
-
2020
- 2020-03-03 CN CN202010145459.6A patent/CN111207671B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001273487A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-10-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 完全な２次元サブミクロン形状の測定の方法および装置 |
| CN1570553A (zh) * | 2004-05-13 | 2005-01-26 | 上海交通大学 | 型面光学测量系统综合标定方法 |
| CN206612810U (zh) * | 2016-12-05 | 2017-11-07 | 华南理工大学 | 一种电磁定位与b超一体化探头标定装置 |
| CN209460399U (zh) * | 2019-02-01 | 2019-10-01 | 成都信息工程大学 | 一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板 |
| CN110230979A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-09-13 | 深圳市易尚展示股份有限公司 | 一种立体标靶及其三维彩色数字化系统标定方法 |
| CN110161485A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-23 | 同济大学 | 一种激光雷达与视觉相机的外参标定装置及标定方法 |
| CN110322519A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-11 | 天津大学 | 一种用于激光雷达与相机联合标定的标定装置及标定方法 |
| CN110487213A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 杭州电子科技大学 | 基于空间错位的全视角线激光扫描三维成像装置与方法 |
| CN110766758A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-02-07 | 浙江大华技术股份有限公司 | 标定方法、装置、系统及存储装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111207671A (zh) | 2020-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111207671B (zh) | 位置标定方法和位置标定装置 | |
| US6920249B2 (en) | Method and measuring instrument for determining the position of an edge of a pattern element on a substrate | |
| EP1466137B1 (en) | Stereoscopic three-dimensional metrology system and method | |
| US10102631B2 (en) | Edge detection bias correction value calculation method, edge detection bias correction method, and edge detection bias correcting program | |
| KR100724261B1 (ko) | 위치 측정 방법 및 위치 측정 장치 및 위치 측정 시스템 | |
| JPH11248489A (ja) | 二次元アブソリュートエンコーダおよび二次元位置測定装置並びに二次元位置測定方法 | |
| US5640243A (en) | Position detection method | |
| KR20170027268A (ko) | 시료 홀더 및 시료 홀더군 | |
| Zexiao et al. | A novel approach for the field calibration of line structured-light sensors | |
| CN103438803B (zh) | 计算机视觉技术跨视场精确测量矩形零件尺寸的方法 | |
| JP5098174B2 (ja) | ３次元形状測定装置 | |
| CN115289997B (zh) | 一种双目相机三维轮廓扫描仪及其使用方法 | |
| JP3040845B2 (ja) | アライメントマーク | |
| KR100295477B1 (ko) | 물체의치수를측정하는장치 | |
| US9424636B2 (en) | Method for measuring positions of structures on a mask and thereby determining mask manufacturing errors | |
| Meli | Calibration of photomasks for optical coordinate metrology | |
| CN103557790A (zh) | 光栅影像复合自动测量方法 | |
| CN208076920U (zh) | 光刻机投影物镜像方视场的在线测量装置 | |
| CN112432612A (zh) | 一种基于单目视觉的高精度微小旋转角度测量方法 | |
| CN113048913B (zh) | 一种数字投影系统间光轴平行度调整方法 | |
| CN117607053A (zh) | 基于显微结构照明的曲面光学元件表面缺陷三维测量装置及方法 | |
| CN206399368U (zh) | 一种用于三维光学扫描显微镜的xy轴校准的标准件 | |
| JPH0829129A (ja) | 長さ測定装置 | |
| Pahk et al. | A new method of noncontact measurement for 3D micro pattern in semiconductor wafer: implementing a new optical probe | |
| Cheng et al. | A double-sided surface scanning platform for sapphire substrate quality assessment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220316 Address after: 230000 Building 1, pinen science and Technology Park, No. 469, Huatuo lane, high tech Zone, Hefei, Anhui Province Applicant after: Hefei Yuwei Semiconductor Technology Co.,Ltd. Address before: 201203 Shanghai Pudong New Area free trade trial area, 1 spring 3, 400 Fang Chun road. Applicant before: Shanghai Yuwei Semiconductor Technology Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |