CN113305030A - 全自动硅环平面度光感检测方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动硅环平面度光感检测方法、装置，其中方法包括：分拣设备将硅环分拣给设置于传送带上的夹持部件，传送带将硅环传送到平面度检测区域并停止传送；设于传送带每侧的图像采集及红外测距设备分别采集一侧硅环面的环面图像并发送给处理器；处理器在环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个测距区域中确定若干个红外测距点，并生成含有红外测距定位信息的测距信号；图像采集及红外测距设备根据测距信号对红外测距区域和测距点进行定位后开始红外测距，并将测距数据发送给处理器；处理器计算硅环的平面度等级并生成分级信号，分拣设备根据分拣信号将硅环分拣到指定回收设备上。本发明实现了对硅环平面度的流水化、全自动检测。

Description

全自动硅环平面度光感检测方法、装置

技术领域

本发明涉及硅环平面度检测技术领域，具体涉及一种全自动硅环平面度光感检测方法、装置。

背景技术

硅环是集成电路制造过程中的一种辅助材料，主要用在离子注入工序中，用于支撑和固定硅片。硅环环面的平面度将直接影响后续的半导体制程工艺的精度。目前，对于硅环平面度的检测普遍采用肉眼或显微镜检测方式，这种传统的人为检测方式工作效率低下，而且高度依赖检测人员的检测经验，检测结果准确度难以保证，半导体制造企业迫切需要一套全自动的硅环平面度检测装置，以实现对硅环平面度的流水化、全自动检测，提高检测效率和检测准确度。

发明内容

本发明以实现对硅环平面度的流水化、全自动检测，提高硅环平面度检测效率和检测准确度为目的，提供了一种全自动硅环平面度光感检测方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种全自动硅环平面度光感检测方法，步骤包括：

1）分拣设备根据处理器的入料信号将硅环分拣给固定设置于传送带上的夹持部件，所述夹持部件夹持住所述硅环后，所述传送带将所述硅环传送到平面度检测区域并停止传送；

2）所述夹持部件根据所述处理器的姿态调整信号将所述硅环的夹持姿态调整为竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行；

3）设于所述传送带每侧的图像采集及红外测距设备分别采集一侧硅环面的环面图像并发送给所述处理器；

4）所述处理器按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个所述测距区域中确定若干个红外测距点，并计算每个所述测距区域的顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

5）所述处理器生成测距信号发送给所述图像采集及红外测距设备，所述测距信号中记载有红外测距定位信息，所述定位信息包括每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

6）所述图像采集及红外测距设备根据接收到的所述测距信号中记载的所述定位信息在所述硅环的环面上定位出所述测距区域和所述红外测距点，然后向每个所述红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个所述测距区域的测距数据发送给所述处理器；

7）所述处理器根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度并形成为平面度信息后作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处，并将渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

8）所述处理器根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备，所述分拣设备接收到所述分级信号后将所述硅环分拣到回收对应等级硅环的回收设备上。

优选地，所述步骤7）中，所述处理器计算每个所述测距区域的平面度的方法步骤包括：

7.1a）获取每个所述测距区域中测距距离最大和最小的两个所述红外测距点，分别记为A和B，并获取点A和点B的坐标值，分别记为

，将所述图像采集及红外测距设备对所述点A和所述点B的测距距离分别记为L1和L2；

7.2a）将所述点A和所述点B连成一条直线，记为s；

7.3a）计算所述直线s的法向量与水平面的法向量之间的夹角

以及所述点A与所述点B间的垂直高度h，以所述夹角

和所述垂直高度h表征所述测距区域的平面度，所述垂直高度h通过以下公式（1）计算而得：

h=L1-L2公式（1）。

优选地，所述步骤7）中，所述处理器计算每个所述测距区域的平面度的方法步骤包括：

7.1b）获取每个所述测距区域中测距距离最大和最小的两个所述红外测距点，分别记为A和B，并获取点A和点B的坐标值，分别记为

，将所述图像采集及红外测距设备对所述点A和所述点B的测距距离分别记为L1和L2；

7.2b）将所述点A和所述点B连成一条直线，记为s；

7.3b）计算所述直线s与所述环面之间的夹角

以及所述点A和所述点B间的垂直高度h，以所述夹角

和所述垂直高度h表征所述测距区域的平面度，所述垂直高度h通过以下公式（2）计算而得：

h=L1-L2公式（2）；

所述夹角

通过以下公式（3）计算而得：

优选地，所述平面度信息包括所述夹角

和所述垂直高度h。

优选地，所述步骤4），所述处理器在所述环面图像上划分所述测距区域的方法步骤包括：

4.1）将所述环面图像等分为至少8个扇形；

4.2）以所述扇形的第一半径为水平线，从所述扇形的第二半径向所述扇形的圆弧划分出若干条与所述第一半径平行的平行线；

4.3）从所述扇形的所述第一半径向所述扇形的所述第二半径及所述圆弧划分出若干条与所述第一半径垂直的垂直线，各所述平行线和各所述垂直线相互分割在所述扇形内划分出若干个所述测距区域。

优选地，所述测距区域为四边形且每个所述四边形的区域面积相等，且所述处理器在每个所述四边形区域中确定的所述红外测距点的数量及分布形态相同。

优选地，所述步骤8）中，所述处理器计算所述硅环的平面度等级的方法步骤包括：

8.1）根据每个所述测距区域的平面度，赋予每个所述扇形内的每个所述测距区域相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

大于第一夹角阈值，或者表征所述测距区域平面度的所述垂直高度h大于高度阈值时，将所述测距区域的平面度等级赋值为“0”，直接判定所述硅环的平面度不合格；

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

大于0°且小于等于所述第一夹角阈值，则将所述测距区域的平面度等级赋值为“1”，表示所述测距区域的平面度不合格；

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

等于0°，则将所述测距区域的平面度等级赋值为“2”，表示所述测距区域的平面度合格；

8.2）根据所述扇形内的平面度等级等于“2”的所述测距区域的数量占比，赋予每个所述扇形相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若所述扇形内平面度等级等于“2”的所述测距区域的数量占比大于第一比值阈值，则将所述扇形的平面度等级赋值为“1”，表示所述扇形的平面度合格，否则赋值为“0”，表示所述扇形的平面度不合格；

8.3）根据所述硅环环面上平面度等级等于“1”的所述扇形的数量占比，赋予所述硅环相对应的平面度等级，具体赋予方法为：

若所述硅环内平面度等级等于“1”的所述扇形的数量占比大于或等于第二比值阈值，则赋予所述硅环的平面度等级为“1”，表示所述硅环的平面度合格，否则赋值为“0”，表示所述硅环的平面度不合格；

所述第一夹角阈值为5°；

所述高度阈值为1mm；

所述第一比值阈值为98%；

所述第二比值阈值为87.5%。

优选地，所述测距区域为尺寸小于或等于1cm×1cm的正方形；所述图像采集及红外测距设备中的红外发射阵列的每个红外发射口与一一对应的每个所述红外测距点的相距距离为10-20cm；所述红外线的波长为1115nm；所述分拣设备为并联机器人；所述回收设备为AGV智能搬运机器人。

本发明还提供了一种全自动硅环平面度光感检测装置，可实现所述的全自动硅环平面度光感检测方法，所述装置包括：

分拣设备，设置于传送带的传送路径边沿，用于根据处理器的分拣信号将待进行平面度检测的硅环分拣给固定设置于所述传送带上的夹持部件，并用于在完成平面度检测后将所述硅环分拣到对应的回收设备上；

所述传送带，用于在所述夹持部件夹持住所述硅环后，将所述硅环传送到平面度检测区域并停止传送；

所述夹持部件，用于夹持住所述硅环，并用于在所述硅环被传送到所述平面度检测区域后将所述硅环的夹持姿态调整至竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行；

设于所述传送带每侧的图像采集及红外测距设备，用于采集一侧硅环面的环面图像并发送给所述处理器；

所述处理器，通信连接所述分拣设备、所述传送带、所述夹持部件和所述图像采集及红外测距设备，用于按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个所述测距区域中确定若干个红外测距点，并计算每个所述测距区域的顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值，然后生成测距信号发送给所述图像采集及红外测距设备；

所述图像采集及红外测距设备还用于根据接收到的所述测距信号中记载的每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的各所述红外测距点的坐标值在所述硅环的环面上定位出所述测距区域和所述红外测距点，然后向每个所述红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个测距区域的测距数据发送给所述处理器；

所述处理器还用于根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度，并将每个所述测距区域对应的平面度形成为平面度信息后作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处，并将渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

所述处理器还用于根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备，所述分拣设备接收到所述分级信号后将所述硅环分拣到回收对应等级硅环的回收设备上。

优选地，所述处理器中包括：

入料信号生成模块，用于生成所述入料信号发送给所述分拣设备；

环面图像接收及存储模块，用于接收并存储所述图像采集及红外测距设备发送的所述环面图像；

反馈信号接收模块，用于接收所述分拣设备或所述图像采集及红外测距设备的工作状态反馈信号；

传送带控制模块，连接所述反馈信号接收模块，用于在接收到所述分拣设备的已入料反馈信号后控制所述传送带将所述硅环传送到所述平面度检测区域；

夹持部件控制模块，连接所述反馈信号接收模块，用于在所述硅环被传送至所述平面度检测区域后，控制所述夹持部件将对所述硅环的夹持姿态调整为竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行，并用于在接收到所述分拣设备的开始分级分拣的反馈信号后控制所述夹持部件松开对所述硅环的夹持；

区域划分模块，连接所述环面图像接收及存储模块，用于按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个所述测距区域；

顶点及红外测距点确定模块，连接所述区域划分模块，用于确定每个所述测距区域的顶点以及在每个所述测距区域中确定若干个所述红外测距点；

坐标值计算模块，连接所述顶点及红外测距点确定模块，用于计算每个所述测距区域的所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

测距信号生成及发送模块，连接所述坐标值计算模块，用于生成测距信号并发送给所述图像采集及红外测距设备，所述测距信号中记载有红外测距定位信息，所述定位信息包括每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

测距数据接收模块，用于接收所述图像采集及红外测距设备的所述测距数据；

测距区域平面度计算模块，分别连接所述坐标值计算模块和所述测距数据接收模块，用于根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度；

平面度信息形成模块，连接所述测距区域平面度计算模块，用于将每个所述测距区域对应的平面度形成为平面度信息；

图像渲染模块，连接所述平面度信息形成模块，用于将所述平面度信息作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处；

渲染图存储模块，连接所述图像渲染模块，用于将所述渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

硅环平面度等级计算模块，连接所述测距区域平面度计算模块，用于根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级；

分级信号生成及发送模块，连接所述硅环平面度等级计算模块，用于根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备；

交互模块，连接所述渲染图存储模块，用于将所述渲染图通过智能终端屏幕展示给用户，所述用户可在所述渲染图上点选所述渲染点，以获取所述渲染点所在位置处的关联所述测距区域的所述平面度信息。

本发明的有益效果是：

1、实现了对硅环平面度的流水线、全自动检测，提高了硅环平面度的检测效率，大幅减轻了检测人员的检测压力；

2、以波长为1000-1200nm的红外线通过红外测距的方式对硅环环面进行平面度检测，有效确保了硅环的反射率，提高了红外测距的精度；

3、通过测距数据和红外测距点的坐标值计算测距区域的平面度，计算方式简单，计算速度快，有利于确保流水化检测的效率；

4、将每个测距区域对应的平面度形成为平面度信息作为渲染点渲染到环面图像上的对应测距区域的所在位置处，用户可通过点选任意渲染点获取该渲染点的平面度信息，检测人员可快速定位到环面上的不平整点进行校验，提高了校验的便捷性；

5、根据测距区域的平面度对硅环进行平面度分级后通过分拣设备自动分拣到回收对应等级硅环的回收设备上，回收设备自动将硅环回收到指定位置处，大幅降低了硅环回收的人为工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的全自动硅环平面度光感检测方法的实现步骤图；

图2是计算测距区域平面度的计算方法一；

图3是计算测距区域平面度的计算方法二；

图4是在硅环环面图像上划分测距区域的方法实现步骤图；

图5是计算硅环的平面度等级的方法步骤图；

图6是本发明一实施例提供的全自动硅环平面度光感检测装置的示意图；

图7是处理器的内部结构示意图；

图8是划分在硅环环面图像上的测距区域、布设在测距区域中的红外测距点以及渲染在环面图像上的渲染点信息展示的示意图；

图9是计算表征测距区域平面度的夹角

和垂直高度h的方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的全自动硅环平面度光感检测方法，如图1和图6所示，包括：

步骤1）分拣设备1根据处理器2的入料信号将硅环3分拣给固定设置于传送带4上的夹持部件5，夹持部件5夹持住硅环3后，传送带4将硅环3传送到平面度检测区域100并停止传送；

步骤2）夹持部件5根据处理器2的姿态调整信号将硅环3的夹持姿态调整为竖立夹持，以使得硅环3的底面与水平面平行；

步骤3）设于传送带4两侧的图像采集及红外测距设备6分别采集一侧硅环面的环面图像并发送给处理器2；

步骤4）处理器2按照预设的区域划分方法，在环面图像上划分出若干个测距区域（图8中的附图标记200即为一测距区域），并在每个测距区域中确定若干个红外测距点（图8中的附图标记300即为一红外测距点），并计算每个测距区域的顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值，计算区域顶点和红外测距点的坐标值目的是为了实现后续的图像采集及红外测距设备对红外测距区域和红外测距点的定位；

处理器2在环面图像上划分测距区域的方法参见图4并结合图8，具体包括：

步骤4.1）将环面图像等分为至少8扇形10；

步骤4.2）以扇形10的第一半径r1为水平线，从扇形10的第二半径r2向扇形10的圆弧arc划分出若干条与第一半径r1平行的平行线；

步骤4.3）从扇形10的第一半径r1向扇形10的第二半径r2及圆弧arc划分出若干条与第一半径r1垂直的垂直线，各平行线和各垂直线相互分割在扇形10内划分出若干个测距区域200。

为了便于图像采集及红外测距设备的红外测距以及便于后续的平面度计算，优选地，测距区域为四边形（更优选地，为尺寸小于或等于1cm×1cm的正方形）且每个四边形的区域面积相等，且处理器2在每个四边形区域中确定的红外测距点的数量及分布形态相同。

步骤5）处理器2生成测距信号发送给图像采集及红外测距设备6，测距信号中记载有红外测距的定位信息，定位信息包括每个测距区域的各顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值；

步骤6）图像采集及红外测距设备6根据接收到的测距信号中记载的定位信息在硅环3的环面上定位出测距区域和红外测距点，然后向每个红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个测距区域的测距数据发送给处理器2；这里选定波长为1000-1200nm的红外线对硅环进行测距是经本发明总结发现，当红外波长在1000-1200nm间时，硅环的光反射率更高，红外测距精度更高。更优选地，选定波长为1115nm的红外光进行测距，我们发现，波长为1115nm的红外光对本发明所要进行平面度检测的硅环的检测精度最高。另外，这里所述的等波长测距指的是对硅环的每个红外测距点以相同波长的红外线进行测距。同时，为了便于处理器后续对测距数据的分析处理，图像采集及红外测距设备将测得的测距数据与每个测距区域形成关联关系后再发送给处理器，比如测距数据a为对某个测距区域100的测距数据，则将该测距数据a形成为关联关系a-100，表示测量数据a为测距区域100的红外测距数据；

步骤7）处理器2根据关联测距区域的测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个红外测距点的坐标值，并行计算每个测距区域的平面度并形成为平面度信息后作为渲染点渲染到环面图像上的对应测距区域的所在位置处，并将渲染图与硅环3形成关联关系（即明确渲染图属于哪个硅环）后保存；

此处着重对本发明计算每个测距区域的平面度的方法进行阐述。本实施例提供两种测距区域平面度计算方法，其中一种方法如图2所示，步骤包括：

步骤7.1a）获取每个测距区域中测距距离最大和最小的两个红外测距点，分别记为A和B（参照图9），并获取点A和点B的坐标值，分别记为

，将图像采集及红外测距设备对点A和点B的测距距离分别记为L1和L2；

7.2a）将点A和点B连成一条直线，记为s；

7.3a）计算直线s的法向量与水平面的法向量之间的夹角

以及点A与点B间的垂直高度h，以夹角

和垂直高度h表征所述测距区域的平面度，垂直高度h通过以下公式（1）计算而得：

h=L1-L2公式（1）。

这个需要说明的是，由于点A所在的环面位置处并非平整，所以以直线s与环面间的夹角

去表征测距区域的平面度并不完全准确，所以本方法中以直线s的法向量与作为参照面的水平面的法向量之间的夹角去表征测距区域的平面度准确度更高。但这个方法存在一个缺点，需要计算直线s的法向量和水平面的法向量，会影响计算速度。一般情况下，硅环环面的平面度不会差到无法作为夹角计算的参照面，所以为了提高计算速度，本发明提供了第二种测距区域平面度计算方法，如图3所示，第二种计算方法和第一种计算方法的区别是：第二种测距区域平面度计算方法中，直接以直线s与环面间的夹角以及点A和点B间的垂直高度h去表征测距区域的平面度，h还是通过上述公式（1）计算而得，夹角

则通过以下公式（2）计算而得：

。

平面度信息则包括夹角

和垂直高度h。不同测距区域的不同平面度可用不同颜色的渲染点进行表示，比如红色表示平面度最差、黄色次之、绿色最佳，用户可在智能终端上调取渲染图，并通过终端屏幕点选渲染图中的渲染点获取硅环环面上的每个测距区域的平面度信息（点选后的平面度信息展示形式如图8所示，图8中椭圆形区域内展示的信息即为测距区域200的平面度信息）。

请继续参照图1和图6，全自动硅环平面度光感检测方法还包括：

步骤8）处理器2根据每个测距区域的平面度计算硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给分拣设备1，分拣设备1接收到分级信号后将硅环3分拣到回收对应等级硅环的回收设备7上。

处理器计算硅环的平面度等级的方法如图5所示，具体包括：

步骤8.1）根据每个测距区域的平面度，赋予每个扇形内的每个测距区域相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若表征测距区域平面度的夹角

大于第一夹角阈值（本实施例中优选为5°），或者表征测距区域平面度的垂直高度h大于高度阈值（本实施例中，高度阈值为1mm）时，将测距区域的平面度等级赋值为“0”，直接判定硅环的平面度不合格；

若表征测距区域平面度的夹角

大于0°且小于等于第一夹角阈值（实施例中，第一夹角阈值为5°）时，则将测距区域的平面度等级赋值为“1”，表示该测距区域平面度不合格；

若表征测距区域平面的夹角

等于0°，则将测距区域的平面度等级赋值为“2”，表示该测距区域的平面度合格；

步骤8.2）根据扇形内的平面度等级等于“2”的测距区域的数量占比，赋予每个扇形相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若扇形内平面度等级等于“2”的测距区域的数量占比大于第一比值阈值（本实施例中，第一比值阈值为98%），则将该扇形的平面度等级赋值为“1”，表示扇形平面度合格，否则赋值为“0”，表示该扇形的平面度不合格；

步骤8.3）根据硅环环面上平面度等级等于“1”的扇形的数量占比，赋予硅环相应的平面度等级，具体赋予方法为：

若硅环内平面度等级等于“1”的扇形的数量占比大于或等于第二比值阈值（本实施例中，第二比值阈值为87.5%），则赋予硅环的平面度等级为“1”，表示硅环的平面度合格，否则赋值为“0”，表示硅环的平面度不合格。

上述技术方案中，另外需要说明的是，为了确保图像采集及红外测距设备的红外测距精度，图像采集及红外测距设备中的红外发射阵列的每个红外发射口与一一对应的每个红外测距点的相距距离为10-20cm。另外，为了提高硅环分拣的智能化水平，分拣设备优选采用并联机器人，当然也可以采用机械臂等。回收设备则优选采用AGC智能搬运机器人。

本发明还提供了一种全自动硅环平面度光感检测装置，可实现上述的全自动硅环平面度光感检测方法，如图6所示，该装置包括：

分拣设备1，设置于传送带4的传送路径边沿，用于根据处理器2的分拣信号将待进行平面度检测的硅环3分拣给固定设置于传送带4上的夹持部件5，并用于在完成平面度检测后将硅环3分拣到对应的回收设备7上；

传送带4，用于在夹持部件5夹持住硅环3后，将硅环3传送到平面度检测区域100并停止传送；

夹持部件5，用于夹持住硅环3，并用于在硅环3被传送到平面度检测区域100后将硅环3的夹持姿态调整至竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行；

设于传送带4每侧的图像采集及红外测距设备6，用于采集一侧硅环面的环面图像并发送给所述处理器2；

处理器2，通信连接分拣设备1、传送带3、夹持部件5和图像采集及红外测距设备6，用于按照预设的区域划分方法，在环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个测距区域中确定若干个红外测距点，并计算每个测距区域的顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值，然后生成测距信号发送给图像采集及红外测距设备6；

图像采集及红外测距设备6还用于根据接收到的测距信号中记载的每个测距区域的各顶点以及区域内的各红外测距点的坐标值在硅环3的环面上定位出测距区域和红外测距点，然后向每个红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个测距区域的测距数据发送给处理器2；

处理器2还用于根据关联测距区域的测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个红外测距点的坐标值，并行计算每个测距区域的平面度，并将每个测距区域对应的平面度形成为平面度信息后作为渲染点渲染到环面图像上的对应测距区域的所在位置处，并将渲染图与硅环形成关联关系后保存；

处理器2还用于根据每个测距区域的平面度计算硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给分拣设备1，分拣设备1接收到分级信号后将硅环3分拣到回收对应等级硅环的回收设备7上。

如图7所示，处理器2中具体包括：

入料信号生成模块，用于生成入料信号发送给分拣设备；

环面图像接收及存储模块，用于接收并存储图像采集及红外测距设备发送的环面图像；

反馈信号接收模块，用于接收分拣设备或图像采集及红外测距设备的工作状态反馈信号；

传送带控制模块，连接反馈信号接收模块，用于在接收到分拣设备的已入料反馈信号后控制传送带将硅环传送到平面度检测区域；

夹持部件控制模块，连接反馈信号接收模块，用于在硅环被传送至平面度检测区域后，控制夹持部件将对硅环的夹持姿态调整为竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行，并用于在接收到分拣设备的开始分级分拣的反馈信号后控制夹持部件松开对硅环的夹持；

区域划分模块，连接环面图像接收及存储模块，用于按照预设的区域划分方法，在环面图像上划分出若干个测距区域；

顶点及红外测距点确定模块，连接区域划分模块，用于确定每个测距区域的顶点以及在每个测距区域中确定若干个红外测距点；

坐标值计算模块，连接顶点及红外测距点确定模块，用于计算每个测距区域的顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值；

测距信号生成及发送模块，连接坐标值计算模块，用于生成测距信号并发送给图像采集及红外测距设备，测距信号中记载有红外测距定位信息，定位信息包括每个测距区域的各顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值；

测距数据接收模块，用于接收图像采集及红外测距设备的测距数据；

测距区域平面度计算模块，分别连接坐标值计算模块和测距数据接收模块，用于根据关联测距区域的测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个红外测距点的坐标值，并行计算每个测距区域的平面度；

平面度信息形成模块，连接测距区域平面度计算模块，用于将每个测距区域对应的平面度形成为平面度信息；

图像渲染模块，连接平面度信息形成模块，用于将平面度信息作为渲染点渲染到环面图像上的对应测距区域的所在位置处；

渲染图存储模块，连接图像渲染模块，用于将渲染图与硅环形成关联关系后保存；

硅环平面度等级计算模块，连接测距区域平面度计算模块，用于根据每个测距区域的平面度计算硅环的平面度等级；

分级信号生成及发送模块，连接硅环平面度等级计算模块，用于根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给分拣设备；

交互模块，连接渲染图存储模块，用于将渲染图通过智能终端屏幕展示给用户，用户可在渲染图上点选渲染点，以获取渲染点所在位置处的关联测距区域的平面度信息。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (10)

1.一种全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，步骤包括：

1）分拣设备根据处理器的入料信号将硅环分拣给固定设置于传送带上的夹持部件，所述夹持部件夹持住所述硅环后，所述传送带将所述硅环传送到平面度检测区域并停止传送；

2）所述夹持部件根据所述处理器的姿态调整信号将所述硅环的夹持姿态调整为竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行；

3）设于所述传送带每侧的图像采集及红外测距设备分别采集一侧硅环面的环面图像并发送给所述处理器；

4）所述处理器按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个所述测距区域中确定若干个红外测距点，并计算每个所述测距区域的顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

5）所述处理器生成测距信号发送给所述图像采集及红外测距设备，所述测距信号中记载有红外测距定位信息，所述定位信息包括每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

6）所述图像采集及红外测距设备根据接收到的所述测距信号中记载的所述定位信息在所述硅环的环面上定位出所述测距区域和所述红外测距点，然后向每个所述红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个所述测距区域的测距数据发送给所述处理器；

7）所述处理器根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度并形成为平面度信息后作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处，并将渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

8）所述处理器根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备，所述分拣设备接收到所述分级信号后将所述硅环分拣到回收对应等级硅环的回收设备上。

2.根据权利要求1所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述步骤7）中，所述处理器计算每个所述测距区域的平面度的方法步骤包括：

7.1a）获取每个所述测距区域中测距距离最大和最小的两个所述红外测距点，分别记为A和B，并获取点A和点B的坐标值，分别记为

，将所述图像采集及红外测距设备对所述点A和所述点B的测距距离分别记为L1和L2；

7.2a）将所述点A和所述点B连成一条直线，记为s；

7.3a）计算所述直线s的法向量与水平面的法向量之间的夹角

以及所述点A与所述点B间的垂直高度h，以所述夹角

和所述垂直高度h表征所述测距区域的平面度，所述垂直高度h通过以下公式（1）计算而得：

h=L1-L2公式（1）。

3.根据权利要求1所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述步骤7）中，所述处理器计算每个所述测距区域的平面度的方法步骤包括：

7.1b）获取每个所述测距区域中测距距离最大和最小的两个所述红外测距点，分别记为A和B，并获取点A和点B的坐标值，分别记为

，将所述图像采集及红外测距设备对所述点A和所述点B的测距距离分别记为L1和L2；

7.2b）将所述点A和所述点B连成一条直线，记为s；

7.3b）计算所述直线s与所述环面之间的夹角

以及所述点A和所述点B间的垂直高度h，以所述夹角

和所述垂直高度h表征所述测距区域的平面度，所述垂直高度h通过以下公式（2）计算而得：

h=L1-L2公式（2）；

所述夹角

通过以下公式（3）计算而得：

。

4.根据权利要求2或3所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述平面度信息包括所述夹角

和所述垂直高度h。

5.根据权利要求4所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述步骤4），所述处理器在所述环面图像上划分所述测距区域的方法步骤包括：

4.1）将所述环面图像等分为至少8个扇形；

4.2）以所述扇形的第一半径为水平线，从所述扇形的第二半径向所述扇形的圆弧划分出若干条与所述第一半径平行的平行线；

4.3）从所述扇形的所述第一半径向所述扇形的所述第二半径及所述圆弧划分出若干条与所述第一半径垂直的垂直线，各所述平行线和各所述垂直线相互分割在所述扇形内划分出若干个所述测距区域。

6.根据权利要求5所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述测距区域为四边形且每个所述四边形的区域面积相等，且所述处理器在每个所述四边形区域中确定的所述红外测距点的数量及分布形态相同。

7.根据权利要求5所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述步骤8）中，所述处理器计算所述硅环的平面度等级的方法步骤包括：

8.1）根据每个所述测距区域的平面度，赋予每个所述扇形内的每个所述测距区域相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

大于第一夹角阈值，或者表征所述测距区域平面度的所述垂直高度h大于高度阈值时，将所述测距区域的平面度等级赋值为“0”，直接判定所述硅环的平面度不合格；

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

大于0°且小于等于所述第一夹角阈值，则将所述测距区域的平面度等级赋值为“1”，表示所述测距区域的平面度不合格；

若表征所述测距区域平面度的所述夹角

等于0°，则将所述测距区域的平面度等级赋值为“2”，表示所述测距区域的平面度合格；

8.2）根据所述扇形内的平面度等级等于“2”的所述测距区域的数量占比，赋予每个所述扇形相对应的平面度等级，赋予方法具体为：

若所述扇形内平面度等级等于“2”的所述测距区域的数量占比大于第一比值阈值，则将所述扇形的平面度等级赋值为“1”，表示所述扇形的平面度合格，否则赋值为“0”，表示所述扇形的平面度不合格；

8.3）根据所述硅环环面上平面度等级等于“1”的所述扇形的数量占比，赋予所述硅环相对应的平面度等级，具体赋予方法为：

若所述硅环内平面度等级等于“1”的所述扇形的数量占比大于或等于第二比值阈值，则赋予所述硅环的平面度等级为“1”，表示所述硅环的平面度合格，否则赋值为“0”，表示所述硅环的平面度不合格；

所述第一夹角阈值为5°；

所述高度阈值为1mm；

所述第一比值阈值为98%；

所述第二比值阈值为87.5%。

8.根据权利要求1所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述测距区域为尺寸小于或等于1cm×1cm的正方形；所述图像采集及红外测距设备中的红外发射阵列的每个红外发射口与一一对应的每个所述红外测距点的相距距离为10-20cm；所述红外线的波长为1115nm；所述分拣设备为并联机器人；所述回收设备为AGV智能搬运机器人。

9.一种全自动硅环平面度光感检测装置，可实现如权利要求1-8任意一项所述的全自动硅环平面度光感检测方法，其特征在于，所述装置包括：

分拣设备，设置于传送带的传送路径边沿，用于根据处理器的分拣信号将待进行平面度检测的硅环分拣给固定设置于所述传送带上的夹持部件，并用于在完成平面度检测后将所述硅环分拣到对应的回收设备上；

所述传送带，用于在所述夹持部件夹持住所述硅环后，将所述硅环传送到平面度检测区域并停止传送；

所述夹持部件，用于夹持住所述硅环，并用于在所述硅环被传送到所述平面度检测区域后将所述硅环的夹持姿态调整至竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行；

设于所述传送带每侧的图像采集及红外测距设备，用于采集一侧硅环面的环面图像并发送给所述处理器；

所述处理器，通信连接所述分拣设备、所述传送带、所述夹持部件和所述图像采集及红外测距设备，用于按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个测距区域，并在每个所述测距区域中确定若干个红外测距点，并计算每个所述测距区域的顶点以及区域内的每个红外测距点的坐标值，然后生成测距信号发送给所述图像采集及红外测距设备；

所述图像采集及红外测距设备还用于根据接收到的所述测距信号中记载的每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的各所述红外测距点的坐标值在所述硅环的环面上定位出所述测距区域和所述红外测距点，然后向每个所述红外测距点发射波长范围在1000-1200nm间的等波长的红外线进行测距，并将测得的关联每个测距区域的测距数据发送给所述处理器；

所述处理器还用于根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度，并将每个所述测距区域对应的平面度形成为平面度信息后作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处，并将渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

所述处理器还用于根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级，然后根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备，所述分拣设备接收到所述分级信号后将所述硅环分拣到回收对应等级硅环的回收设备上。

10.根据权利要求9所述的全自动硅环平面度光感检测装置，其特征在于，所述处理器中包括：

入料信号生成模块，用于生成所述入料信号发送给所述分拣设备；

环面图像接收及存储模块，用于接收并存储所述图像采集及红外测距设备发送的所述环面图像；

反馈信号接收模块，用于接收所述分拣设备或所述图像采集及红外测距设备的工作状态反馈信号；

传送带控制模块，连接所述反馈信号接收模块，用于在接收到所述分拣设备的已入料反馈信号后控制所述传送带将所述硅环传送到所述平面度检测区域；

夹持部件控制模块，连接所述反馈信号接收模块，用于在所述硅环被传送至所述平面度检测区域后，控制所述夹持部件将对所述硅环的夹持姿态调整为竖立夹持，使得硅环底面与水平面平行，并用于在接收到所述分拣设备的开始分级分拣的反馈信号后控制所述夹持部件松开对所述硅环的夹持；

区域划分模块，连接所述环面图像接收及存储模块，用于按照预设的区域划分方法，在所述环面图像上划分出若干个所述测距区域；

顶点及红外测距点确定模块，连接所述区域划分模块，用于确定每个所述测距区域的顶点以及在每个所述测距区域中确定若干个所述红外测距点；

坐标值计算模块，连接所述顶点及红外测距点确定模块，用于计算每个所述测距区域的所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

测距信号生成及发送模块，连接所述坐标值计算模块，用于生成测距信号并发送给所述图像采集及红外测距设备，所述测距信号中记载有红外测距定位信息，所述定位信息包括每个所述测距区域的各所述顶点以及区域内的每个所述红外测距点的坐标值；

测距数据接收模块，用于接收所述图像采集及红外测距设备的所述测距数据；

测距区域平面度计算模块，分别连接所述坐标值计算模块和所述测距数据接收模块，用于根据关联所述测距区域的所述测距数据以及区域内测距距离最大和最小的两个所述红外测距点的坐标值，并行计算每个所述测距区域的平面度；

平面度信息形成模块，连接所述测距区域平面度计算模块，用于将每个所述测距区域对应的平面度形成为平面度信息；

图像渲染模块，连接所述平面度信息形成模块，用于将所述平面度信息作为渲染点渲染到所述环面图像上的对应所述测距区域的所在位置处；

渲染图存储模块，连接所述图像渲染模块，用于将所述渲染图与所述硅环形成关联关系后保存；

硅环平面度等级计算模块，连接所述测距区域平面度计算模块，用于根据每个所述测距区域的平面度计算所述硅环的平面度等级；

分级信号生成及发送模块，连接所述硅环平面度等级计算模块，用于根据不同的平面度等级生成对应的分级信号发送给所述分拣设备；

交互模块，连接所述渲染图存储模块，用于将所述渲染图通过智能终端屏幕展示给用户，所述用户可在所述渲染图上点选所述渲染点，以获取所述渲染点所在位置处的关联所述测距区域的所述平面度信息。

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