TWI408037B - 機械手臂的定位方法及校正方法 - Google Patents

Description

機械手臂的定位方法及校正方法

本提案係有關一種機械手臂，且特別是有關於一種機械手臂的定位方法及校正方法。

近十幾年來，工業上常利用機械手臂來達成自動化的生產過程，然而，大部份機械手臂的應用仍侷限於處理具有重覆流程的案件，而處理這些案件必須由一位有經驗的操作員事先操作機械手臂，以教導機械手臂沿著固定的軌跡移動。但在小型化、多樣少量生產型態的電子產業中，這種利用操作員教導機械手臂的做法在自動化生產過程中將需要耗費很多的時間，進而增加生產製造上的成本。因此，習知技術發展出一種利用攝影裝置來引導機械手臂的方法以取代需操作員教導機械手臂之舊有的方法。但這種利用攝影裝置來引導機械手臂的方法還需另外結合立體視覺模組，以縮短校正機械手臂的時間。

在視覺導引的機械手臂(Vision Guided Robot，VGR)系統中，攝影裝置的校正與手眼(Hand-Eye)校正將顯的格 外重要。因此如何建立一套機械手臂的定位方法和校正方法，藉此方法取得機械手臂與物件的轉換矩陣及攝影裝置的扭曲誤差值將是未來所面臨重要的問題之一。

以美國專利第7161321號專利案(以下簡稱’321案)為例，於機械手臂校正時，係將一針狀物架設於機械手臂的前端。機械手臂另具有一驅動單元，並搭配一套位於機械手臂外部的一監控裝置以進行機械手臂的校正。監控裝置包括一攝影裝置、一顯示裝置及一控制單元，其中，攝影裝置設置於一固定處。’321案所揭露的校正方法是導引位於機械手臂上之針狀物移至攝影裝置的畫面中，並藉由攝影裝置擷取針狀物之尖點的畫面。之後，將尖點的畫面回傳至顯示裝置，並經由控制單元計算出機械手臂與顯示裝置間的轉換矩陣，再經由控制單元驅使機械手臂移動至顯示裝置的位置。

然而，’321案之監控裝置係配置於機械手臂外部之設備，在購買機械手臂時還需要額外添購監控裝置。是以，’321案所揭露的技術存在著高設備成本的問題。另外，’321案於每次校正機械手臂前，需將配置於機械手臂外部之監控裝置電性連接於機械手臂上，故在校正前需額外花費前置時間去電性連接監控裝置於機械手臂上，進而增加校正機械手臂的程序，並降低機械手臂的校正效率。此外，在校正機械手臂的過程中，攝影裝置擷取尖狀物的畫面後，需回傳至配置於機械手臂外部的監控裝置，並利用此監控裝置 計算出機械手臂與物件間的轉移矩陣，再依據其轉移矩陣導引機械手臂移動至顯示裝置的位置，並無法及時將轉移矩陣回傳至機械手臂，故於’321案中的校正方法將面臨校正時間過長的問題。因此於’321案中將面臨校正前的前置時間過久、高設備成本及校正時間過長的問題。

鑒於以上的問題，本提案提供一種機械手臂的定位方法及校正方法，經由將感光裝置配置於機械手臂前端，且依據感光裝置與校正板之間的空間關係，找出校正板與機械手臂的空間關係，藉以改善習知技術所面臨之高設備成本及校正時間過長的問題。

依據本提案一實施例的機械手臂的定位方法，其包括提供一機械手臂以及一校正板。機械手臂具有一控制單元，且機械手臂的前端具有一感光裝置，另外，感光裝置具有固定於其上的一感光裝置座標系。校正板之一板面上具有多個定位標記，並且校正板具有固定於其上的一校正板座標系。接下來執行一定位步驟，其定位步驟包括經由感光裝置利用光束交會演算法擷取一校正板影像，再將校正板影像回傳至控制單元，並且經由控制單元計算出感光裝置座標系與校正板座標系之一轉換矩陣以及一感光裝置校正板座標值。

依據本提案一實施例之機械手臂的定位方法，感光裝置具有一透鏡及一電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，CCD)，其中透鏡具有多個鏡頭扭曲值，求得感光裝置座標系與校正板座標系之一轉換矩陣以及一感光裝置校正板座標值之方法包括經由控制單元擷取每一定位標記之校正板座標系的一定位標記校正板座標值，經由這些控制單元擷取這些校正板影像中每一定位標記之這些感光面座標系的一定位標記感光面座標值。另外，以這些定位標記感光面座標值其中之一作為一基準點，經由這些控制單元計算其餘之定位標記感光面座標值與這些基準點之間的距離值。

並且，經由這些控制單元將這些定位標記校正板座標值、這些定位標記感光面座標值、這些距離值以及這些透鏡之一焦距值代入一光束交會演算公式以計算這些轉換矩陣之多個矩陣元素及這些感光裝置校正板座標值。

依據本提案一實施例之機械手臂的校正方法，其包括提供一機械手臂，具有一控制單元及一基座，基座具有固定於其上的一基座座標系，其中，機械手臂的前端具有一感光裝置，感光裝置具有固定於其上的一感光裝置座標系。並提供一校正板，校正板之一板面上具有多個定位標記，並校正板具有固定於其上的一校正板座標系。

接著經由控制單元驅使機械手臂以校正板座標系之一座標軸的一點為圓心旋轉，並且紀錄感光裝置之多個旋轉位置。再依據這些旋轉位置，進行前述機械手臂的定位方法中之定位步驟，並且經由控制單元計算這些旋轉位置在 校正板座標系之多個旋轉座標值，將這些旋轉座標值回傳至控制單元，並經由控制單元計算出圓心於校正板座標系之一圓心校正板座標值。另外，經由控制單元計算出圓心在基座座標系的一圓心基座座標值。之後，經由控制單元計算出校正板座標系與基座座標系之間的一平移矩陣。

接下來計算校正板座標系與基座座標系的旋轉矩陣，其包括經由控制單元驅使機械手臂依序沿校正板座標系之三正交軸各平移一次，並且紀錄感光裝置於校正板座標系的多個平移位置。之後，依據這些平移位置，進行機械手臂的定位方法中之定位步驟，以經由控制單元計算這些平移位置於校正板座標系之一平移座標值。依據這些平移座標值，經由控制單元計算出與校正板座標系三正交軸平行之三平移方向向量。之後，依據平移方向向量與基座座標軸之方向向量，經由控制單元計算出校正板座標系與基座座標系之間的一旋轉矩陣。

依據本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法，其係將感光裝置直接配置在機械手臂的前端，搭配校正板求得感光裝置在校正板座標系中的位置，即本提案係利用於機械手臂上的感光裝置搭配校正板，藉以取代習知技術中將感光裝置、控制單元和顯示裝置電性連接於機械手臂，搭配設置於機械手臂前端之一針狀物的校正方式。

在校正的過程中，由於感光裝置直接架設於機械 手臂上，感光裝置擷取影像後直接回傳至機械手臂之顯示裝置，故不需要額外架設顯示裝置，是以相較於習知技術而言，這種將感光裝置架設於機械手臂的方法能夠節省設置設備的成本。

依據本提案之一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法，當機械手臂需校正時，可任意擺放校正板於一定位處，而不需如習知技術所揭露的針狀物需架設於機械手臂上，是以相較於習知技術而言，用校正板取代針狀物的方法能夠節省前置安裝的時間。

另外，當考量鏡面修正變形誤差值時，本提案係將扭曲誤差值一併帶入光束交會演算法，藉以利用感光裝置擷取影像，並經由控制單元同時計算出轉換矩陣和扭曲誤差值，是以相較於習知技術而言，考量鏡面修正變形誤差值能夠增加其校正之精確度。

以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。

100‧‧‧機械手臂

110‧‧‧基座

111‧‧‧基座座標系

120‧‧‧控制單元

200‧‧‧感光裝置

210‧‧‧透鏡

220‧‧‧電荷耦合裝置

221‧‧‧感光面

222‧‧‧感光面座標系

222a‧‧‧定位標記感光面座標值

222c‧‧‧投影中心

230‧‧‧感光裝置座標系

300‧‧‧校正板

310‧‧‧定位標記

320‧‧‧校正板座標系

330‧‧‧校正板影像

330a‧‧‧感光裝置校正板座標值

330b‧‧‧定位標記校正板座標值

340‧‧‧定位標記A

410‧‧‧圓心

420‧‧‧第一旋轉位置

430‧‧‧第二旋轉位置

440‧‧‧第三旋轉位置

450‧‧‧第一平移位置

460‧‧‧第二平移位置

470‧‧‧第三平移位置

480‧‧‧第四平移位置

第1圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法的定位步驟流程圖。

第2圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方 法的定位方法流程圖。

第3圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之具鏡頭扭曲修正的定位方法流程圖。

第4圖、第5圖及第6圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光裝置旋轉及平移的操作流程圖。

第7圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法的檢驗方法流程圖。

第8圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之機械手臂校正裝置的平面示意圖。

第9A圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光裝置200的分解示意圖。

第9B圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光面221的示意圖。

第10A圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之校正板座標系320的示意圖。

第10B圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光面座標系222的示意圖。

第11A圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光裝置200的旋轉示意圖。

第11B圖為本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法之感光裝置200的平移示意圖。

依據提案一實施例所揭露的機械手臂校正系統，其係先提供一機械手臂校正系統。請參閱「第8圖」至「第9B圖」，機械手臂校正系統包括有一機械手臂100、一感光裝置200、一校正板300。其中，機械手臂100具有一基座110及一控制單元120。感光裝置200例如具有一透鏡210及一電荷耦合裝置220(Charge Coupled Device，CCD)且電荷耦合裝置220具有一感光面221，校正板300之板面上具有多個定位標記310。此外，基座110具有一基座座標系111，感光裝置200具有一感光裝置座標系230，感光面221具有一感光面座標系222，校正板300具有一校正板座標系320。

基於上述之機械手臂100、感光裝置200、校正板300，本提案便能夠進行一定位步驟，以求得感光裝置200與校正板300之間的相對位置。以下將對此定位步驟進行描述，請參閱「第1圖」及「第8圖」至「第10A圖」。首先，在步驟S101中，本提案係經由控制單元120移動機械手臂100，使得校正板300位於感光裝置200的光感應範圍內。之後，由於校正板300的影像會經由透鏡210而映射於電荷耦合裝置220，是以感光裝置200能夠擷取一校正板影像330。之後，在步驟S102中，本提案係依據校正板影像330，經由控制單元120計算感光裝置座標系230與校正板座標系320之一轉換矩陣以及一感光裝置校正板座標值330a。

以下將針對定位步驟S102進行舉例說明，請參閱「第2圖」及「第8圖」至「第9B圖」。首先，在步驟S201中，本提案係經由控制單元120擷取校正板300上之每一定位標記310之校正板座標系320的一定位標記校正板座標值330b。之後，在步驟S202中，本提案係經由控制單元120 擷取校正板影像330中每一定位標記310之感光面座標系222的一定位標記感光面座標值222a。然後，在步驟S203中，本提案係經由控制單元120將這些定位標記校正板座標值330b、這些定位標記感光面座標值222a以及透鏡210之一焦距值代入一光束交會演算公式以計算感光裝置座標系230與校正板座標系320之轉換矩陣之多個矩陣元素及感光裝置校正板座標值330a。

其中，在步驟S203所提及之光束交會演算公式為

其中，若選取校正板300上之任一定位標記310作為一定位標記A時，則上述演算公式中的x_a與y_a為定位標記A之感光面座標系222的定位標記感光面座標值222a，x₀與y₀為感光面座標系222之一投影中心222c，m_ij為感光裝置座標系230與校正板座標系320間之轉換矩陣的矩陣元素，其中，i：1~3、j：1~3、X_A、Y_A與Z_A為定位標記A之校正板座標系320的三個彼此正交的座標軸的定位標記校正板座標值330b，X_L、Y_L與Z_L為座標中心於校正板座標系320之彼此正交的座標軸的感光裝置校正板座標值330a。

以下將對求得轉換矩陣及感光裝置校正板座標值330a的詳細步驟進行舉例說明。首先，經由感光裝置200擷取一校正板影像330，再將感光裝置200擷取之校正板影像330回傳至控制單元120，並且以感光面座標系222描述校正板影像330上的每個定位標記310的位置。之後，在校正板300上選定一定位標記340，並且經由控制單元120擷取此定位標記340 在校正板座標系320中的定位標記校正板座標值，即(X_A,Y_A,Z_A)。之後，在校正板影像330上選取定位標記340的影像於感光面座標系222中的感光面座標值，即(x_a,y_a)。

接下來，經由控制單元120將(X_A,Y_A,Z_A)、(x_a,y_a)以及透鏡210之一焦距值f代入光束交會演算公式，以獲得一方程式。

接下來，逐一選取其餘的定位標記310，並將其餘定位標校正板座標值330b、其餘定位標記感光面座標值222a及透鏡210之焦距值代入光束交會公式，以獲得多個方程式。接著，經由控制單元120利用最小平方法迭代出感光裝置座標系230與校正板座標系320間之轉換矩陣的所有矩陣元素及感光裝置200之感光裝置校正板座標值。

以本實施例來說，校正板300上的定位標記310的數量為49個，是以經由這些定位標記310則會產生98個方程式。因此，本實施例便可以將此98個方程式利用控制單元120以最小平方法迭代出感光裝置座標系230與校正板座標系320間之轉換矩陣的多個矩陣元素及感光裝置200之感光裝置校正板座標值330a。

此外，在依據本提案的其他實施例中，本提案更可以依據透鏡210之多個鏡頭扭曲值來修正上述之光束交會演算公式，以更準確地求得感光裝置200與校正板300之間的相對位置。

以下將對此鏡頭扭曲值修正步驟進行描述。請參閱「第3圖」與「第8圖」至「第9B圖」。首先，在S301步驟中，本提案係經由控制單元120擷取每一定位標記310之校正板座標系320的一定位標記校正板座標值330b。之後，在S302步驟中，本提案係經由控制單元120擷取校正 板影像330中每一定位標記310之感光面座標系222的一定位標記感光面座標值222a。然後，在S303步驟中，本提案係以定位標記感光面座標值222a其中之一作為一基準點，經由控制單元120計算其餘之每一定位標記感光面座標值222a與基準點之間的距離值。之後，在S304步驟中，本提案係經由控制單元120將這些定位標記校正板座標值330b、這些定位標記感光面座標值222a、這些距離值以及透鏡210之一焦距值代入一光束交會演算公式以計算轉換矩陣之多個矩陣元素及感光裝置校正板座標值330a。

以下針對鏡頭扭曲值修正步驟進行詳細步驟之舉例說明。首先，經由感光裝置200擷取一校正板影像330，再將感光裝置200擷取之校正板影像330回傳至控制單元120，並以感光面座標系222描述校正板影像330上的每個定位標記310的位置。之後，在校正板300上選定一定位標記340，並且經由控制單元120擷取此定位標記340在校正板座標系320中的定位標記校正板座標值，即(X_A,Y_A,Z_A)。之後，在校正板影像330上選取定位標記340的影像於感光面座標系222中的感光面座標值，即(x_a,y_a)。

再來，經由一鏡頭扭曲值修正方法，以將原本的定位標記感光面座標值222a加上桶狀失真誤差修正值及切線失真誤差修正值，得到鏡頭扭曲值修正公式，鏡頭扭曲值修正公式為

其中，δx與δy為感光裝置200之一桶狀失真誤差修正值，△x與△y為感光裝置200之一切線失真誤差修正值。

接著將加入鏡頭扭曲值修正方法後的定位標記感光面座標 值222a代入光束交會演算公式，產生一具有鏡頭扭曲值修正方法之光束交會演算公式，具有鏡頭扭曲值修正方法之光束交會演算公式為 其中，

其中，若選取校正板300上之任一定位標記310作為一定位標記A時，則上述演算公式中的x_a與y_a為定位標記A之感光面座標系222的定位標記感光面座標值222a，x₀與y₀為感光面座標系222之一投影中心222c，r為定位標記A感光面座標值與基準點之間的距離值，mij為感光裝置座標系230與校正板座標系320間之轉換矩陣的矩陣元素，其中，i：1~3、j：1~3、X_A、Y_A與Z_A為定位標記A之校正板座標系320的三個彼此正交的座標軸的定位標記校正板座標值330b，X_L、Y_L與Z_L為座標中心於校正板座標系320之彼此正交的座標軸的感光裝置校正板座標值330a，K₁、K₂、K₃、P₁、P₂與P₃為鏡頭扭曲參數值，δx與δy為感光裝置200之一桶狀失真誤差修正值，△x與△y為感光裝置200之一切線失真誤差修正值。

再者，依據本提案之一實施例，本提案更可以利用上述之機械手臂之定位步驟，以進行一機械手臂的校正步驟。請參閱「第4圖」至「第6圖」，在本實施例中，機械手臂的校正步驟區分為兩部份，其分別為一求取平移矩陣的校正步驟以及一求取旋轉矩陣的校正步驟，其中平移矩陣的校正步驟包括S401~S405，旋轉矩陣的校正步驟包括S406~S409。

以下先針對平移矩陣的校正步驟進行詳細說明，請繼續參閱「第8圖」至「第11B圖」，首先，在步驟S401中，本提案係經由控制單元120驅使機械手臂100以校正板座標系320之一座標軸的一點為圓心410旋轉，並且紀錄感光裝置200之多個旋轉位置。之後，在步驟S402中，本提案係依據這些旋轉位置，進行上述之機械手臂的定位步驟，以經由控制單元120計算每一旋轉位置在校正板座標系320之旋轉座標值。然後，在步驟S403中，本提案係依據這些旋轉座標值，經由控制單元120計算出圓心410於校正板座標系320之一圓心校正板座標值。接著，在步驟S404中，本提案係經控制單元120計算出圓心410在基座座標系111的一圓心基座座標值。之後，在步驟S405中，本提案係依據圓心基座座標值及圓心校正板座標值，經由控制單元120計算出校正板座標系320與基座座標系111之間的一平移矩陣。

舉例來說，經控制單元120驅使機械手臂100以校正板座標系320之一座標軸的一點為圓心410旋轉，得到感光裝置200三個旋轉位置，分別為第一旋轉位置420、第二旋轉位置430與第三旋轉位置440。再藉由上述之機械手臂的定位方法求得這三個旋轉位置420~430於校正板座標系320的旋轉座標值(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)以及(x₃,y₃,z₃)。接著利用三個旋轉座標值(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)以及(x₃,y₃,z₃)求得圓心410於校正板座標系320之圓心校正板座標值(x_p,y_p,z_p)。再來藉由控制單元120計算出圓心410位置於基座座標系111之圓心基座座標值(x_q,y_q,z_q)，則[(x_p-x_q)(y_p-y_q)(z_p-z_q)]為基座座標系111與校正板座標系320之平移矩陣。

接下來將對旋轉矩陣的校正步驟進行詳細說明，首先，在 步驟S406中，本提案係經由控制單元120驅使機械手臂100依序沿校正板座標系320之三正交軸各平移一次，並且紀錄感光裝置200於校正板座標系320的多個平移位置。之後，在步驟S407中，本提案係依據這些平移位置，進行上述機械手臂100之定位步驟，以經由控制單元120計算每一平移位置於校正板座標系320之一平移座標值。再來，在步驟S408中，本提案係依據些平移座標值，經由控制單元計算出與校正板座標系三正交軸平行之三平移方向向量。然後，在步驟S409中，本提案係依據這些平移座標值，經由控制單元120計算出與校正板座標系320三正交軸平行之三平移方向向量。

舉例來說，首先，經由控制單元120驅使機械手臂100依序沿校正板座標系320之三正交軸，u軸、v軸與w軸各平移一次，得到四個平移位置，分別為第一平移位置450，第二平移位置460，第三平移位置470，第四平移位置480，並且紀錄感光裝置200於校正板座標系320的4個平移位置，再依據上述之機械手臂的定位步驟，藉由控制單元120計算出這些平移位置450~470於校正板座標系320之平移座標值(u₁,v₁,w₁)、(u₂,v₁,w₁)、(u₁,v₃,w₁)以及(u₁,v₁,w₄)。之後，再經由控制單元120依據這些平移座標值計算出與校正板座標系320三正交軸平行之三個平移方向向量，其中，平移方向向量1為[(u₂-u₁),0,0]，平移方向向量2為[0,(v₃-v₁),0]，平移方向向量3為[0,0,w₄-w₁]，並且，3個平移方向向量分別代表校正板座標系320之三正交軸之方向向量。最後，藉由控制單元120依據三個平移方向向量與基座三座標軸之方向向量間之關係計算出校正板座標系320與基座座標系111之間的一旋轉矩陣。

請參閱「第7圖」，依據本提案一實施例所揭露之機械手臂的校正方法，更包括一檢驗步驟。在步驟S501中，本提案係依據校正板座標系320與基座座標系111之一關係式、平移矩陣與旋轉矩陣，經由控制單元120計算校正板座標系320與基座座標系111之一相對位置。

其中，在步驟S501中所提及的關係式為P_G=P_R×R+T

其中，P_G為一校正座原點座標值，P_R為基座原點座標值，R為旋轉矩陣，T為平移矩陣。

依據本提案一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法，其係將感光裝置200直接配置在機械手臂100的前端，搭配校正板300求得感光裝置200在校正板座標系320中的位置，即本提案係利用於機械手臂100上的感光裝置200搭配校正板300，藉以取代習知技術中將感光裝置、控制單元120和顯示裝置電性連接於機械手臂，搭配設置於機械手臂前端之一針狀物的校正方式。

在校正的過程中，由於感光裝置200直接架設於機械手臂100上，感光裝置200擷取影像後直接回傳至機械手臂100之控制單元120，故不需要額外架設監控裝置，是以相較於習知技術而言，這種將感光裝置200架設於機械手臂的方法能夠節省設置設備的成本。

依據本提案之一實施例之機械手臂的定位方法及校正方法，當機械手臂100需校正時，可任意擺放校正板300於一定位處，而不需如習知技術所揭露的針狀物需架設於機械手臂上，是以相較於習知技術而言，用校正板300取代針狀物的方法能夠節省前置安裝的時間。

另外，當考量鏡面修正變形誤差值時，本提案係將扭曲誤差值一併帶入光束交會演算法，藉以利用感光裝置200擷取影像，並經由控制單元120同時計算出轉換矩陣和扭曲誤差值，是以相較於習知技術而言，考量鏡面修正變形誤差值能夠增加其校正之精確度。

雖然本提案之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本提案，任何熟習相關技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，舉凡依本提案申請範圍所述之形狀、構造、特徵、數量及步驟順序當可做些許之變更，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧機械手臂

110‧‧‧基座

111‧‧‧基座座標系

120‧‧‧控制單元

200‧‧‧感光裝置

230‧‧‧感光裝置座標系

300‧‧‧校正板

310‧‧‧定位標記

320‧‧‧校正板座標系

340‧‧‧定位標記A

Claims (4)

1. 一種機械手臂的定位方法，其包括：提供一機械手臂，具有一控制單元，該機械手臂的前端具有一感光裝置，該感光裝置具有固定於其上的一感光裝置座標系，該感光裝置包括一透鏡以及一電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，CCD)，該電荷耦合裝置具有一感光面，並具有固定於該感光面之一感光面座標系；提供一校正板，其一板面上具有多個定位標記，並該校正板具有固定於其上的一校正板座標系；及執行一定位步驟，其包括：經由該感光裝置擷取一校正板影像；及依據該校正板影像，經由該控制單元計算該感光裝置座標系與該校正板座標系之一轉換矩陣以及一感光裝置校正板座標值，計算該轉換矩陣的步驟包括：經由該控制單元擷取每一該定位標記之該校正板座標系的一定位標記校正板座標值；經由該控制單元擷取該校正板影像中每一該定位標記之該感光面座標系的一定位標記感光面座標值；及經由該控制單元將該些定位標記校正板座標值、該些定位標記感光面座標值以及該透鏡之一焦距值代入一光束交會演算公式以計算該轉換矩 陣之多個矩陣元素及該感光裝置校正板座標值，該光束交會演算公式為 其中，x_a與y_a為該定位標記之該感光面座標系的該定位標記感光面座標值，x₀與y₀為該感光面座標系之一投影中心，m_ij為該感光裝置座標系與該校正板座標系間之該轉換矩陣的矩陣元素，其中，i：1~3、j：1~3、X_A、YA與Z_A為該定位標記之該校正板座標系的該定位標記校正板座標值，X_L、Y_L與Z_L為該感光裝置於該校正板座標系的該感光裝置校正板座標值。
2. 一種機械手臂的定位方法，其包括：提供一機械手臂，具有一控制單元，該機械手臂的前端具有一感光裝置，該感光裝置具有固定於其上的一感光裝置座標系，該感光裝置包括一透鏡以及一電荷耦合裝置(CCD)，該透鏡具有多個鏡頭扭曲值，該電荷耦合裝置具有一感光面，並具有固定於該感光面之一感光面座標系；提供一校正板，其一板面上具有多個定位標記，並該校正板具有固定於其上的一校正板座標系；及執行一定位步驟，其包括： 經由該感光裝置擷取一校正板影像；及依據該校正板影像，經由該控制單元計算該感光裝置座標系與該校正板座標系之一轉換矩陣以及一感光裝置校正板座標值，計算該轉換矩陣以及該感光裝置校正板座標值的步驟包括：經由該控制單元擷取每一該定位標記之該校正板座標系的一定位標記校正板座標值；經由該控制單元擷取該校正板影像中每一該定位標記之該感光面座標系的一定位標記感光面座標值；以該些定位標記感光面座標值其中之一作為一基準點，經由該控制單元計算其餘之該定位標記感光面座標值與該基準點之間的一距離值；及經由該控制單元將該些定位標記校正板座標值、該些定位標記感光面座標值、該些距離值以及該透鏡之一焦距值代入一光束交會演算公式以計算該轉換矩陣之多個矩陣元素及該感光裝置校正板座標值，該光束交會演算公式則變為 其中，其中，x_a、y_a為該定位標記之該感光面座標系的該定位標記感光面座標值，x₀、y₀為該感光面座標系之一投影中心，r為每一該定位標記感光面座標值與該基準點之間的該距離值，m_ij為該感光裝置座標系與該校正板座標系間之該轉換矩陣的矩陣元素，其中，i：1~3、j：1~3、X_A、Y_A與Z_A為該定位標記之該校正板座標系的三個彼此正交的座標軸的該定位標記校正板座標值，X_L、Y_L與Z_L為一座標中心於該校正板座標系之彼此正交的座標軸的該感光裝置校正板座標值，K₁、K₂、K₃、P₁、P₂與P₃為鏡頭扭曲參數值，δx與δy為該感光裝置之一桶狀失真誤差修正值，△x與△y為該感光裝置之一切線失真誤差修正值。
3. 一種機械手臂的校正方法，其包括：提供一機械手臂，具有一控制單元及一基座，該基座具有固定於其上的一基座座標系，該機械手臂的前端具有一感光裝置，該感光裝置具有固定於其上的一感光裝置座標系；提供一校正板，其一板面上具有多個定位標記，並該 校正板具有固定於其上的一校正板座標系；經由該控制單元驅使該機械手臂以該校正板座標系之一座標軸上的一點為一圓心旋轉，並且紀錄該感光裝置之多個旋轉位置；依據該些旋轉位置，進行如請求項1所述之該定位步驟，以經由該控制單元計算該些旋轉位置在該校正板座標系之多個旋轉座標值；依據該些旋轉座標值，經由該控制單元計算出該圓心於該校正板座標系之一圓心校正板座標值；經該控制單元計算出該圓心在該基座座標系的一圓心基座座標值；依據該圓心基座座標值及該圓心校正板座標值，經由控制單元計算出該校正板座標系與該基座座標系之間的一平移矩陣；經由該控制單元驅使該機械手臂依序沿該校正板座標系之三正交軸各平移一次，並且紀錄該感光裝置於該校正板座標系的多個平移位置；依據該些平移位置，進行如請求項1所述之該定位步驟，以經由該控制單元計算該些平移位置於該校正板座標系之一平移座標值；依據該些平移座標值，經由該控制單元計算出與該校正板座標系三正交軸平行之三平移方向向量；及 依據該三平移方向向量與該基座座標軸之方向向量，經由該控制單元計算出該校正板座標系與該基座座標系之間的一旋轉矩陣。
4. 如請求項3所述之機械手臂的校正方法，其更包括一檢驗步驟，該檢驗步驟包括：依據該校正板座標系與該基座座標系之一關係式、該平移矩陣、該旋轉矩陣，經由該控制單元計算該校正板座標系與該基座座標系之一相對位置，該關係式為P_G=P_R×R+T其中，P_G為一校正座原點座標值，P_R為一基座原點座標值，R為該旋轉矩陣，T為該平移矩陣。