CN1810070A - 通过控制系统移动具有照相机的设备到所需位置的方法以及这种系统 - Google Patents

Abstract

一种用于通过控制系统(7)移动具有照相机(5)的设备(4)到所需位置(10)的方法。该照相机(5)与所述控制系统(7)连接。在移动期间通过该照相机拍摄图片。当所述设备(4)与所需位置(10)之间的距离较小时，每单位时间通过控制系统(7)处理的图片数目增加。

Description

通过控制系统移动具有照相机的 设备到所需位置的方法以及这种系统

本发明涉及一种通过控制系统移动具有照相机的设备到所需位置的方法，其中该照相机连接至该控制系统。

本发明还涉及一种包括具有照相机的设备的系统，通过一控制系统可以将该设备移动到所需位置，其中该照相机连接至该控制系统。

在从美国专利US-A-5880849中可以了解到的这种方法中，和在这种系统中，所述设备是具有喷嘴的部件布放机，通过所述喷嘴从部件供给装置中挑选部件，之后该设备被移动到衬底以上的位置，所述部件随后被定位在衬底上。该设备具有照相机，通过照相机产生与所述喷嘴相关的部件的单张图片以及一部分衬底的单张图片。产生图片的这部分衬底提供有标记部件。有关衬底上与该标记部件相关的部件的所需位置的信息存储在与该设备连接的控制系统中。在由照相机产生的图片的基础上，在控制系统中确定所述设备的所需控制，从而将所述部件定位在衬底的所需位置上。

这种方法的一个缺点在于与衬底上的标记部件相关的部件的所需位置存储在控制系统中，该所需位置是基于将要提供有部件的衬底的理论模型。如果，由于制造不精确，在衬底上实际所需的位置相对于所述标记部件没有被精确地定位，则理论上该部件将位于正确的位置上，但是，实际情况将是没有被正确地定位在例如存在于衬底上的导电轨迹上。

同时，如果事先产生所述部件将被放置的实际位置的图片，则仍然存在在移动所述部件到所需位置期间，所述所需位置将由于例如设备的振动，设备遭受冲击，以及其他外部因素而轻微改变的风险，其结果是所述部件将仍然不能正确地定位在衬底上。

本发明的一个目的是提供一种通过其可以将设备精确地移动到所需位置的方法。

该目的以根据本发明的方法实现，在于在移动所述设备期间，通过照相机拍摄所需位置的图片，当所述设备与所需位置之间的距离变小时，每单位时间通过控制系统所处理的图片数目增加。

以这种方式，在移动设备期间，拍摄多幅实际所需位置的图片。如果所述设备与所需位置之间的距离比较大，每单位时间拍摄和/或每单位时间处理的图片的数目会比较少，因为在通过较大距离进行移动期间移动的精确性可能较为不精确。然而，由于所述设备位于接近于衬底上的所需位置，为了最终精确地到达所需位置，必须更加准确地确定该设备的移动。

因此，当所述距离变得较小时，每单位时间通过控制系统处理的图片数目增加，以便能够通过控制系统更加准确地确定该设备到所需位置的移动。

根据本发明的方法的一个实施例的特征在于当所述设备与所需位置之间的距离较小时，在通过控制系统分析的图片中位于所需位置周围的区域减少。

如果所述设备与所需位置之间的距离比较大，则必须产生所需位置周围相对较大区域的图片，以便确保所需位置存在于该图片中。在离所述位置相对较大的距离时，在图片中可以确定所需位置的准确度相对较小。然而，一旦该设备已移动到接近所需位置的位置时，生成所需位置以及周边区域的准确图片是很重要的。但是，该区域可能会比较小，因此，在控制系统中分析图片的速度可能相对较高。此外，由于在离所需位置相对较小的距离时，每单位时间通过控制系统处理的图片数目增加，减少将要进行分析的区域对于允许在控制系统中相对较快地分析所述图片来说也是很重要的。可以物理地确定所述设备与所需位置之间的距离。由于所述设备在所需位置的方向上移动，也可以假定在某一时间周期过去之后，距离已减小，那时将要分析的区域随之减少。

根据本发明的方法的一个实施例其特征还在于每单位时间通过控制系统处理的图片数目逐步增加。

通过逐步增加每单位时间通过控制系统处理的图片数目，例如当到达到所需位置的预定距离时，可以容易地获得在移动所述设备到所需位置期间所需的精确度。

根据本发明的方法的又一个实施例其特征在于通过所述控制系统，将由通过传感器观察到的设备的移动与来自通过照相机产生的图片的信息组合。

以这种方式，在控制系统中发生对由通过传感器观察到的设备的移动的直接反馈以及对与从通过照相机产生的图片获得的所需位置有关的设备的位置信息的直接反馈。从而确保了特别是在所需位置附近快速而又准确的反馈。此外，只要所需位置还不能通过所述照相机观察到，就可以通过传感器移动所述设备。

本发明还涉及提供一种系统，通过该系统可以将设备准确地移动到所需位置。

在根据本发明的系统中，该目的的实现在于所述控制系统包括用于确定在所述设备与所需位置之间的距离的装置，和用于增加每单位时间将要处理的图片数目的装置。

使用用于增加每单位时间将要处理的图片数目的装置，可以在所述设备和所需位置之间相对较短的距离增加每单位时间将要处理的图片数目，从而在所需位置附近处理更多的图片，使得更为准确地控制所述设备到所需位置。

本发明的这些和其他方面从以下描述中将更为明显并参照以下描述的实施例进行阐述。

在附图中：

附图1是根据本发明的系统的透视图，

附图2-4是根据如附图1所示的本发明的系统的控制系统的控制方案。

附图1示出了根据本发明的系统1，其具有框架2，由所述框架2支撑的运输轨3，以及位于所述运输轨3上面的可移动设备4，该可移动设备与照相机5和喷嘴6连接。该设备4实际上使用公知的方式可以在由箭头X，Y表示的方向以及相反的方向上移动。喷嘴6还可以在由箭头Z表示的方向以及相反方向上移动。系统1具有与照相机5电连接的控制系统7，和用于在由箭头X，Y表示的方向上移动所述设备4的驱动装置。所述设备4的驱动装置最好包括具有编码器的伺服电动机，其用作用于确定分别在设备4的X和Y方向上的位置的传感器。所述编码器与控制系统7电连接。

通过所述运输轨3，衬底8在由箭头X表示的方向上移动到设备4的附近位置。在衬底8上提供有多个参考部件9以及在其上定位所述部件的多个位置10。与运输轨3邻接配置有多个部件供给装置(未示出)，通过喷嘴6可以单独从部件供给装置拾取一个部件，该部件随后必须定位在衬底8的所需位置上。至此所描述的系统实际上是已知的，并且大部分与US-A-5880849中描述的系统一致。

附图2示出了在控制系统7中提供的控制方案20的第一实施例。由于照相机5与所述设备连接，因此可以导出设备4的位置。衬底8上的所需位置10通过照相机5记录在图片中。所述设备的图片和位置都被提供给图象处理设备22。在由此处理的图片的基础上，使用设计器(planner)23确定一条将由设备4所覆盖的路线以及由此支持的部件，以便能够在衬底8的正确位置10上定位所述部件。在也称为轨迹发生器的设计器23中，除了别的因素以外，考虑传感器电动机的最大速度，为将由所述设备渡过的距离计算最佳时间。这种设计器的处理频率相对较低，并且将要处理的图片数目也会较少。从设备4，将根据由编码器21确定的设备4在X和Y方向上的位置提供给比较器24，在比较器24中比较从与所需位置10有关的图片中确定的设备4的位置和在编码器21的基础上确定的设备4的位置之间的差值。该差值被提供给控制器25，利用该控制器25确定将由设备4执行的移动。

附图3示出了根据本发明的控制系统7的不同控制方案30。所述控制方案30与附图2所示的控制方案的不同之处在于设计器23被比较器31和单元26代替。在比较器31中，对从图片中确定的，所述设备4与所需位置10之间的相对位置与参考值进行比较。该参考值表示从所述图片中观察到的所需位置的所需位移，以及所述部件必须放置在其上的实际位置。例如可以在相对于所述衬底上存在的轨迹图形稍微旋转的位置上定位所述部件。也可以省略该比较器31。将所述差值提供给单元26，其中计算将由设备4遵循的路径。为了准确地移动所述设备4，可以光学地减少将被分析的位于所需位置10周围的区域的大小，该区域通过图像处理器22进行处理。当设备4与所需位置10之间的距离变小时，既可以按照软件又可以光学地减少将被分析的所需位置10周围的区域。通过单元26的计算比通过设计器23的计算复杂度小。在控制器26中，最好是仅比较所述设备的实际位置与所需位置之间的差值，因此可以以较高的频率执行计算并分析图片，从而允许所述设备4被准确地移动到所需位置。依靠此方式，对于控制方案30来说可以以比控制方案20更高的速度处理图片。

附图4示出了根据本发明的系统1的控制系统7的控制方案40的第三实施例。在图像处理器41中分析通过照相机5获得的图片；最好是仅分析所需位置10的特定的、可清楚识别的方面，其在图片上是可视的，从而使得从图片中相对快速地确定相对于所需位置10的设备4的位置。设备4的实际位置也通过编码器21确定。通过编码器21和图像处理器41确定的位置被提供给滤波器，例如扩展的卡尔曼(Kalman)滤波器，其中设备4的实际位置得到准确地确定。如果编码器比照相机5工作在更高的频率，则可以通过编码器21获取信息，该信息比从由通过照相机5产生的图片中获得的信息更为准确。通过组合使用编码器和通过照相机5获得的图片，可以实现在所需位置10上对设备4更为准确和快速的定位。由滤波器27产生的值被提供给比较器42，其中计算的实际位置与参考值进行比较。其他方面控制方案40与控制方案30一致。

系统1的操作如下所述。

首先，设备4通过控制系统7移动到部件供给装置，其中通过喷嘴6拾取部件。当拾取部件时可以利用照相机5以增加拾取的准确性。此外，通过照相机5，可以确定由喷嘴6保持的部件相对于设备4的位置。在有关相对于运输轨6的衬底8的相对位置的信息的基础上，该信息存储在控制系统中，以及在由编码器确定的设备4的位置的基础上，设备4可以在所需位置10的方向上移动。

一旦通过照相机5检测到所需位置10，衬底8和其上所需位置10的图片以相对较低的频率例如25Hz在控制系统中进行处理。这些图片通过控制方案20处理。

在此阶段，设备4将被尽可能快地移动到接近所需位置10，该操作不必必须满足高精度要求。

一旦设备4和所需位置10之间的距离落在特定的阈值以下，则每单位时间通过控制系统7处理的图片数目增加到例如500Hz。此外，在控制系统7中发生从控制方案20到控制方案30或40的切换。为了能够快速地处理通过此频率产生的所有图片，在图像处理器中被认为是所需位置周围的区域减少，并且更可取的是，只分析所需位置的相关方面，例如轨迹图形的特定元素。

如果需要，可以在控制系统7中提供不同的控制方案20，30，40，并且取决于设备4和所需位置10之间的距离，首先应用控制方案20，随后是控制方案30或40。可替换的是，可以首先应用控制方案20，随后是控制方案30，之后是控制方案40，每单位时间将要处理的图片数目在每次从控制方案20切换到控制方案30或40的操作之间增加。

还可以是由照相机产生的图片表示设备和所需位置两者。从这种图片中可以直接导出所述设备与所需位置之间的距离。这比其中必须导出所述设备的位置的情况更为精确。

Claims (6)

1.一种通过控制系统(7)移动具有照相机(5)的设备(4)到所需位置(10)的方法，其中所速照相机(5)连接至该控制系统(7)，其特征在于在所述设备移动期间，通过照相机(5)拍摄所需位置(10)的图片，当所述设备(4)与所需位置(10)之间的距离较小时，每单位时间通过该控制系统(7)所处理的图片数目增加。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当所述设备(4)与所需位置(10)之间的距离较小时，在通过控制系统(7)分析的图片中位于所需位置周围的区域减少。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于每单位时间通过控制系统(7)处理的图片数目逐步增加。

4.如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于通过所述控制系统(7)，将通过传感器观察到的设备(4)的移动与来自通过照相机(5)产生的图片的信息组合。

5.一种包括具有照相机(5)的设备(4)的系统(1)，通过控制系统(7)可以将该设备移动到所需位置(10)，其中该照相机(5)连接至该控制系统(7)，其特征在于该控制系统(7)包括用于确定所述设备(4)与所需位置(10)之间的距离的装置(20；30；40)，以及用于增加每单位时间将要处理的图片数目的装置(26；42)。

6.如权利要求5所述的系统(1)，其特征在于所述设备(4)具有传感器，通过该传感器可以记录该设备的移动。

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