WO2024236168A1 - Backlight-vision-system für ein lagebestimmungssystem und/oder ein lagekorrektursystem - Google Patents

Backlight-vision-system für ein lagebestimmungssystem und/oder ein lagekorrektursystem Download PDF

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WO2024236168A1
WO2024236168A1 PCT/EP2024/063671 EP2024063671W WO2024236168A1 WO 2024236168 A1 WO2024236168 A1 WO 2024236168A1 EP 2024063671 W EP2024063671 W EP 2024063671W WO 2024236168 A1 WO2024236168 A1 WO 2024236168A1
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WO
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backlighting
reference marking
designed
recording
marking
Prior art date
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PCT/EP2024/063671
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English (en)
French (fr)
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Thomas Maaßen
Zlatko Hadziavdic
Taryn Biggs
Gurdip KHAIRA
Arkadi IVANNIKOV
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Cellcentric GmbH and Co KG
Original Assignee
Cellcentric GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means

Definitions

  • the present invention relates to a system for determining the position or position detection and/or position correction of an object and a method for position correction.
  • a system for determining the position and/or correcting the position of an object has at least one reference marking, which is designed in particular to indicate a desired position of an object.
  • the system for determining the position and/or correcting the position has an object carrier device.
  • the object carrier device is set up or is used to receive an object, in particular the position of which is to be determined and/or corrected.
  • the system for determining the position and/or correcting the position has a backlighting device, which is set up or is used to backlight at least part of the object, in particular the position of which is to be determined and/or corrected, in particular to backlight at least one position feature of the object.
  • the backlighting device is additionally or alternatively set up to backlight the at least one reference marking or the backlighting device is used for this purpose.
  • the system for determining position and/or correcting position has at least one recording device which is designed to record at least a part of the object, in particular at least one position feature of the object, alternatively or additionally, in one embodiment, to record at least one reference marking.
  • the recording device is designed to record or capture an image, in particular a two-dimensional and/or three-dimensional image (in particular with depth information), wherein the image, in particular captured, or the perspective of the recording device has at least a part of the object, in particular at least one positional feature of the object, and/or the at least one reference marking.
  • this advantageously makes it possible for an actual position of an object whose position is to be determined to be or will be determined more precisely, in particular for an object whose position is to be determined to be or will be determined more precisely in its position with respect to a or the target position, in particular for an actual position to be or will be determined which, in a particularly advantageous manner, improves or can improve a position tolerance in a subsequent process step.
  • the system for position determination and/or position correction has at least one position correction device which is set up to correct the position of the object received in the object carrier device, in particular based on the actual position, in particular recorded by the recording device, and the target position, in particular recorded by the recording device, and further in particular from a position correction shift determined from the target position and the actual position, in particular translation and/or rotation, so that the object is or can be moved into the target position, in particular is transferred into the target position by the position correction device.
  • this advantageously makes it possible for an object whose position is to be corrected to be or can be corrected in its position with respect to the target position, in particular to be brought into a target position which, in a particularly advantageous manner, improves or can improve a position tolerance in a subsequent process step.
  • the object carrier device and the at least one position correction device are operatively connected to one another, in particular integrally, further in particular such that an object located on or in the object carrier device can be corrected in position using the object carrier device, in particular can be aligned or corrected according to a desired position, further in particular can be transferred to the desired position.
  • the Object carrier device arranged in a plane in which the object is or can be corrected in its position, in particular by the position correction device. In one embodiment, the plane corresponds to an xy plane.
  • a position correction device (operatively) connected to the object carrier device does not require its own contact point on the object, through which the object could be damaged during a position correction movement of the position correction device.
  • the system described here makes it possible for an object to be positioned without a position feature or edge being moved or bumped into a reference pin or the like, for example, or otherwise positioned.
  • this makes it possible for sensitive objects with or made of particularly brittle material(s) to be protected, in particular from damage, by manipulating the object in such a way that the at least one position feature of the object or its edge(s) can be or are transferred to a target position without collision.
  • the device has a referencing device.
  • the backlighting device is arranged on the referencing device, in particular integrated therein, in particular detachably or non-detachably.
  • a simpler, in particular integrated, referencing device with backlighting can advantageously be provided, in particular for a reference marking and/or the object (to be corrected in position).
  • the backlighting device is arranged on the object carrier device, in particular integrated therein, in particular (non-destructively) detachable and/or non-detachable.
  • a simpler, in particular integrated, object carrier device with backlighting for in particular a reference marking and/or the object (to be corrected in position) can advantageously be provided.
  • the reference marking is arranged at a distance from the backlighting device, in particular at a distance in the z-direction (relative to the xy plane of the object carrier device), or on or at the backlighting device arranged, in particular if, in an embodiment, the, or in particular at least a part of the, backlighting device is arranged on the referencing device, in particular is integrally connected thereto, furthermore in particular (non-destructively) detachable and/or non-detachable.
  • the reference marking is arranged at a distance from the backlighting device, in particular if, in an embodiment, the, or in particular at least a part of the, backlighting device is arranged on the object carrier device, in particular is integrally connected thereto, furthermore in particular (non-destructively) detachable and/or non-detachable.
  • the backlighting device has a translucent, in particular, at least substantially, transparent or partially transparent, surface onto which light is emitted from at least one lamp or at least one illuminant in such a way that a reference marking arranged on or on, in particular on the surface of the backlighting device, and/or that a reference marking arranged at a distance from the backlighting device is or can be backlit.
  • the reference marking is arranged at a distance from the backlighting device, it can be made possible in one embodiment that a smaller field of view for the recording device can be or is realized.
  • the reference marking is arranged at or on or above or at a distance from the backlighting device, the actual position can be determined more easily.
  • the object carrier device and/or the backlighting device is designed to provide a negative pressure.
  • the negative pressure provided can advantageously be used to fix the object on the object carrier device and/or the backlighting device, or these are designed or set up for this purpose.
  • the object carrier device and/or the backlighting device has holes or the like by means of or through which the negative pressure can or does act on the object.
  • a light emitted by the backlighting device has a wavelength and/or a wavelength range that lies in the visible spectrum or wavelength range and/or a wavelength and/or a wavelength range that lies in the non-visible spectrum or wavelength range, in particular in the ultraviolet and/or infrared.
  • this advantageously makes it possible for the recording device to be specifically tuned to the emitted wavelength(s), and furthermore, in particular, for a user not to be blinded by the backlighting device. In one embodiment, this can (further) improve the contrast for the recording device, in particular, in one embodiment, using filters or using fluorescence (effects).
  • the backlighting device has a plurality of, in particular mutually independent, backlighting elements which, in one embodiment, are designed to backlight at least one and/or at most one reference marking, alternatively or additionally to backlight at least one and/or at most one position feature of the object.
  • this can provide targeted backlighting of reference marking(s) and/or position features of the object.
  • the recording device has a plurality of cameras, in particular one camera for each reference marking, in particular one camera for each at least two of the reference markings and/or for each position feature of the object, in particular such that the field of view or the perspective of the respective camera has at least one reference marking, at least two reference markings and/or a position feature of the object.
  • this advantageously allows the pose of the camera to be determined and, advantageously, an actual position and a target position of the object.
  • the recording device has reference markings, in particular for determining a pose of the plurality of cameras.
  • the recording device can have a higher-level camera which is set up to determine the pose of the plurality of cameras, in particular in Reference to the at least one reference marking and thus in particular with respect to a desired position of the object.
  • this advantageously makes it possible for a (self-)position or (self-)pose determined by a camera on the basis of the at least one reference marking or the at least two reference markings to be checked, in particular to be determined independently and/or redundantly.
  • the position correction device is designed to correct a position of the object in a spatial plane, in particular in an xy plane, in particular in a plane in which the object carrier device is arranged and/or the position correction device can change or correct a position or is designed to do so.
  • the object carrier device is aligned parallel to a floor or aligned “in the water” (horizontally).
  • the referencing device is designed for a carrier system process or a pick-and-place process.
  • the referencing device can be used as a carrier or for a carrier in a carrier system or is designed for this purpose; in particular, the referencing device itself and/or the receptacles of the referencing device are designed to externally reference a target position of the object.
  • a further process step can be carried out on the object with exact location or position, in particular more precisely.
  • the referencing device is designed as a support structure. In one embodiment, the referencing device is designed as a frame, in particular such that the object carrier device is arranged within the frame of the referencing device. In one embodiment, the at least one reference marking protrudes from the referencing device into the frame of the referencing device, in particular such that a distance from the reference marking to the object is reduced, in particular such that, in one embodiment, the field of view or the perspective of the recording device is advantageously smaller, in particular compared to a recording device whose field of view covers the entire object and the at least one reference marking.
  • the recording device can, in one embodiment, Determine position in relation to the referencing device and/or the reference marking if the at least one reference marking is designed for this purpose, in particular for a three-dimensional position determination of the recording device.
  • the perspective of the recording device has at least two reference markings, so that a position or pose (position and orientation) of the recording device can be or is determined in relation to the reference markings and thus in particular in relation to a target position for the object.
  • the referencing device in particular the referencing device designed as a frame, has at least two receptacles which are set up for fastening a (reference) centering device or are themselves designed as a (reference) centering device, in particular for aligning a device receiving the referencing device, in particular a higher-level device, such as in particular a robot and/or a carrier system, to the target position of the object.
  • the reference markings are connected to the referencing device in such a way that a position of the reference markings in relation to the at least two receptacles, in particular the (reference) centering devices, in particular with a predetermined tolerance, is known.
  • the at least two images of the referencing device can be used to determine a target position, in particular with the aid of a mask that is representative of the target position and, in one embodiment, can be arranged in the at least two images, in particular with repeat accuracy, or is arranged in them to determine a target position for the object. In one embodiment, a target position of the object can then be determined or determined using the recording device and the at least one reference marking.
  • a target position can advantageously be calibrated more quickly.
  • the backlighting is provided with colored light, in particular with light of a wavelength or a wavelength range that can be assigned to a light color.
  • the backlighting is provided by means of light-emitting diode(s).
  • a simpler backlighting can be realized, in particular a contrast of the at least one reference marking and the at least one position feature of the object can be (further) increased.
  • the reference marking has a bevel.
  • the bevel is formed in the direction of the backlighting device, in particular such that, in one embodiment, only one edge of the reference marking is advantageously visible to the receiving device, in particular the reference marking has only one edge as a reference for the receiving device.
  • this can enable the position determination of the object to be improved, in particular to be more precise.
  • the reference marking is arranged such that an edge of the reference marking, in particular a lower edge or an upper edge of the reference marking, further in particular an edge of the reference marking by means of which the position of the object is determined, is at a height with the (at least one) position feature of the object, in particular at the same height as the object, provided that, in one embodiment, the object is an object that has an at least substantially flat surface, wherein the height in this embodiment refers or can refer to the thickness of the object and/or to a z-direction.
  • the height, in particular in the z-direction, of the object can be minimal relative to the extent, in particular in the alignment plane (x, y). In one embodiment, this can be advantageous in particular for at least substantially cuboid-shaped objects.
  • the reference marking is designed such that a target position of the object can be determined in at least two, in particular independent, (spatial) directions, in particular x and y directions, based on the reference marking, in particular in three, further in particular independent, (spatial) directions, in particular x, y and z directions; in one embodiment with the aid of the at least one recording device.
  • this advantageously allows the number of reference markings to be reduced, in particular the number of receiving devices to be reduced, in particular because, in a Execution, little field(s) of view, in particular small field(s) of view, are required to determine or determine a position or pose of the recording device and/or a target position, alternatively or additionally to determine an actual position of the object.
  • the reference marking is arranged such that a distance between the reference marking and the object is reduced, in particular compared to reference marking(s) arranged on the referencing device.
  • the at least one reference marking is arranged between the referencing device and the desired position of the object, in particular such that the at least one reference marking can be or is backlit by the backlighting device.
  • the at least one reference marking is arranged on and/or above, in particular spaced apart in the z-direction, the backlighting device, in particular such that the reference marking is or can be backlit.
  • this makes it possible to increase the contrast for detecting the at least one reference marking and/or the at least one part of the object, in particular the at least one position feature, in particular compared to a system without backlighting or without a backlighting device.
  • the (at least one) position feature is an edge of the object, in particular an edge of the object that corresponds to at least one determination and/or correction plane and/or determination and/or correction direction of the position correction device and/or an x and y direction. If, in one embodiment, the object is to be determined and/or position-corrected (only) in one plane, in particular an edge of the object can be parallel to this plane.
  • This edge can then, in one embodiment, be used as a position feature, in particular the object can be position-corrected based on a correlation of this position feature with respect to the at least one reference marking or with respect to a first reference marking and with respect to a second reference marking in this plane or in a direction of the plane and/or a rotation in the plane, in particular with the aid of the position correction device.
  • the position feature is designed such that a position of the object in at least one direction, in particular at least in one plane, can be determined or determined using the position feature.
  • a position of the object, in particular in a plane, further in particular in a plane in which the position correction device is set up to correct the position of the object can advantageously be determined on the basis of the, in particular individual, position feature, in particular when the object has predetermined dimensions or is a semi-finished product with predetermined tolerances, in particular dimensions within the predetermined tolerances.
  • the referencing device and/or the object carrier device has placeholders and/or recesses which are designed to accommodate a backlighting device, in particular at least a part of it.
  • the backlighting device in particular at least a part of the backlighting device, is arranged recessed with respect to the object carrier device, in particular with respect to a surface of the object carrier device on which the object is or will be arranged, in a direction away from the object, in particular in the z-direction.
  • the at least one reference marking can advantageously be arranged at the same height, in particular at least substantially the same distance from the surface of the object carrier device, as the position feature of the object, in particular an edge of the object.
  • an actual position and/or a target position can advantageously be determined more easily, in particular without having to include a height-based difference between the at least one reference marking and the position feature, in particular the edge of the object, in the determination of the actual position and/or the target position or having to take this into account when determining it.
  • the height of the reference marking is set such that it corresponds, at least substantially, to a height of the position feature of the object.
  • the term “height”, as used herein, should be understood in particular as the distance of the at least one reference marking from the surface of the object carrier device on which the object is or will be arranged and/or as the distance of the position feature, in particular the (relevant) edge, of the object from this surface of the object carrier device, in the direction of the normal on this surface, in particular in the z-direction.
  • the recording device has a light filter, in particular a light filter for a predetermined wavelength or a predetermined light spectrum, in particular designed for fluorescence.
  • this advantageously allows a contrast of the recording of the recording device to be (further) improved, in particular a high or higher contrast can be achieved. In one embodiment, this is advantageous for an accuracy of the determination of the actual position and/or the target position, in particular, in one embodiment, this allows a more precise determination or position correction to be achieved or carried out.
  • the object is a gas diffusion electrode or a gas diffusion layer, in particular of a fuel cell, which is to be aligned or its position determined and/or corrected, in particular for a further production step, in particular for creating or manufacturing a fuel cell.
  • a dimension in the x or y direction of the object is known, in particular due to production, within a predetermined tolerance, so that (advantageously) in this direction (only) the position of a position feature of the object, in particular only the position of an edge of the object, needs to be determined.
  • a method for determining the position and/or correcting the position of an object in particular with the aid of a system for determining the position and/or correcting the position described herein.
  • the method comprises backlighting at least one part of the object and/or backlighting at least one reference marking, in particular with the aid of a backlighting device, in particular described herein.
  • the method comprises recording an image, in particular with the aid of a recording device described herein, which image comprises the at least one backlit part of the object and/or the at least one backlit reference marking.
  • the method comprises determining an actual position of the object based on the recorded image, in particular based on a determination of a distance and/or a determined distance of the at least one position feature of the object to the at least one reference marking. In one embodiment, the method comprises correcting the determined actual position of the object, in particular with the aid of a position correction device described herein, based on a predetermined target position.
  • the method comprises a step, in particular a preceding step, in which the object whose position is to be determined and/or corrected is first transferred to the object carrier device, in particular placed thereon, in particular by a robot or a machine set up for this purpose, in particular a multi-axis machine.
  • system described herein and/or its means in particular the reference marking, the object carrier device, the backlight device, the recording device and/or the position correction device, are configured to carry out a method described herein. In one embodiment, the method is carried out using a system described herein.
  • position is to be understood in particular as a position and/or an orientation, in particular with respect to the reference marking, further in particular a pose, in particular with respect to a coordinate system, such as in particular the xyz coordinate system described herein.
  • integrally connected is to be understood in particular as mechanically connected, in particular in a form-fitting, force-fitting and/or material-fitting manner.
  • backlighting is not to be understood as “illuminating”.
  • backlighting is to be understood as backlighting the reference marking and/or the object in Reference to, in particular at least, one recording device, in particular its perspective.
  • the terms “comprises,” “includes,” “has,” “includes,” “has,” “with,” or any other variation thereof, are intended to cover non-exclusive inclusion.
  • a method or apparatus that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements not expressly listed or that are inherent in such method or apparatus.
  • a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or exists) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or exists), and both A and B are true (or exists).
  • the term “configured” or “set up” to perform a specific function (and respective variations thereof), as used here, is to be understood as meaning that a relevant device or component thereof is already in a design or setting in which it can perform the function or is at least adjustable - i.e. configurable - so that it can perform the function after appropriate setting.
  • the configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process sequence or switches or similar for activating or deactivating functionalities or settings.
  • the device can have several predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.
  • a system and/or a device included in the system within the meaning of the present invention can be designed, in particular at least partially, in terms of hardware and/or software, in particular at least one, preferably data- or signal-connected, in particular digital, processing unit, in particular microprocessor unit (CPU), graphics card (GPU) or the like, and/or one or more programs or program modules.
  • the processing unit can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a storage system, to detect input signals from a data bus and/or to output output signals to a data bus.
  • a storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and/or other non-volatile media.
  • the program can be designed in such a way that it embodies or is capable of carrying out the methods described here, so that the processing unit can carry out the steps of such methods and thus in particular can operate or monitor the system for position determination and/or position correction.
  • a computer program or computer program product contains instructions, in particular stored on a computer-readable and/or non-volatile storage medium, which, when executed by one or more computers or a system described herein, cause the computer(s) or the system to carry out a method described herein.
  • a computer program product can have, in particular be, a storage medium, in particular a computer-readable and/or non-volatile one, for storing a program or instructions or with a program or instructions stored thereon.
  • executing this program or these instructions by a system or a controller causes the system or the controller, in particular the computer(s), to carry out a method described here or one or more of its steps, or the program or the instructions are set up for this purpose.
  • the computer program can in particular be stored on a non-volatile data carrier.
  • a non-volatile data carrier is preferably a data carrier in the form of an optical data carrier or a flash memory module.
  • the computer program can be present as a file on a data processing unit, in particular on a server, and can be downloaded via a data connection, for example the Internet or a dedicated data connection, such as a proprietary or local network.
  • the computer program can have a plurality of interacting individual program modules.
  • the modules can in particular be configured or at least be usable in such a way that they are executed in the sense of distributed computing on different devices (computers or processor units) that are geographically spaced from one another and connected to one another via a data network.
  • the system can accordingly have a program memory in which the computer program is stored.
  • the system can also be set up to access an external computer program, for example on one or more servers or other data processing units, via a communication connection, in particular to exchange data with it that is used during the execution of the method or computer program or that represents outputs of the computer program.
  • Fig. 1 shows schematically a system for position determination and/or position correction according to an embodiment in two different states
  • Fig. 2 shows schematically a sectional view of the system of Fig. 1;
  • Fig. 3 shows schematically a system for position determination and/or position correction according to another embodiment in a plan view;
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of the system shown in Fig. 2;
  • Fig. 5 is a flow chart illustrating a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a system 1 for position determination and/or position correction in two different states, wherein in the state shown at A an object 10 whose position is to be determined and/or corrected, in particular in relation to the target position derivable from the schematically shown reference markings 2, is arranged on an object carrier device 3 or is received there.
  • the reference markings 2 are arranged on a referencing device 4.
  • the reference markings 2 are shown as webs with a circular end and are arranged at a distance from the backlighting device 5, which is shown schematically as several rectangular backlighting surfaces (here in particular from the plane of the paper).
  • a field of view 7 (shown in dashed lines) of a recording device 6 is also shown.
  • this records two reference markings 2 and two different edges of the rectangular object 10, which are used as position features of the object 10.
  • the backlighting device 5 is integrated into the object carrier device 3 and can move with it, in particular in a plane.
  • the referencing device 4 is also shown with receptacles 8, which in turn can be used as a reference for a process machine or device, such as in particular a pick-and-place robot or in a carrier system, so that in particular a position of the object relative to the receptacles 8 is known. or to the pick-and-place robot or to the carrier system.
  • a distance of the reference markings 2 to the edges of the object 10 is also shown in dashed lines.
  • an actual position of the object 10 relative to the reference markings 2 can be determined and a position correction of the object 10 that can be carried out using a position correction device 9 so that the object assumes a predetermined target position.
  • a coordinate system with x and y directions is shown as an example in Figure 1. The object 10 is rotated and moved in the xy plane in the exemplary representation.
  • Fig. 1 B This is shown in particular in Fig. 1 B by way of example.
  • the object 10 is corrected into a desired position using the position correction device 9, which is not shown but is set up to manipulate the object carrier device 3 in such a way that the position of the object 10 recorded in the object carrier device 3 can be corrected.
  • the desired position results from a predetermined distance of the object edges to the reference markings 2. This distance can be or is checked or verified using the recording device.
  • Fig. 1 B it is shown by way of example that the object carrier device 3 was rotated in the plane of the page with respect to Fig. 1 A in order to transfer the object 10 from the actual position in Fig. 1 A to the desired position in Fig. 1 B.
  • the perspective of the recording device has at least two reference markings.
  • the position of the recording device 6 relative to the reference markings 2 can thereby advantageously be determined, in particular relative to the desired position of the object 10.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of the system of Fig. 1.
  • the reference marking 2 is arranged at a distance from the backlighting device 5, in particular in such a way that the object carrier device 3 or the position correction device 9 can move without colliding with the reference marking 2 or being hindered in its movement by it.
  • the object 10 is arranged on the object carrier device 3 or is received by it. Furthermore, the object 10 is received in such a way that at least a part of the object 10 is or can be backlit by the backlighting device 5.
  • a recording device 6 is shown which has a perspective or a field of view that captures both the reference marking 2 and the edge of the object 10.
  • the contour of the reference marking 2 is, in one embodiment, chamfered in order to avoid an offset ö.
  • the reference marking 2 is arranged with an offset h with respect to an upper edge of the object 10 in the z-direction, wherein in one embodiment the position correction device 9 is set up to correct the object in an xy plane in its position (in the x-direction and y-direction, as well as at an angle in the xy plane), so that in particular an offset in the detection of the position(s) A is or can be reduced.
  • the reference marking 2 is arranged at the same height (in the z-direction) as a position feature of the object 10, in particular at the same height as an (upper) edge of the object (10).
  • the height (in the z-direction) of the reference marking 2 can be adjusted such that an (upper) edge of the object 10 and the height of the reference marking 2 coincide, at least substantially.
  • Fig. 3 shows a schematic top view of a system 1 for position determination and/or position correction according to another embodiment.
  • the backlighting device 5 is arranged on the referencing device 4 or connected to it.
  • the reference markings 2 are arranged on the backlighting device 5, in particular arranged directly on a surface of the backlighting device 5.
  • the object carrier device 3 is shown smaller than the object 10 and is also used as a position correction device 9.
  • the object 10 is transferred from the actual position to the target position with the help of the position correction device 9, in particular based on the actual position determined with the help of the backlit reference marking(s) 2 and the backlit position feature(s) of the object 10, in particular the edge(s) of the object 10.
  • the referencing device 4 has receptacles 8 with which the target position for a gripper and/or a carrier system can be referenced.
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of the system 1 shown in Fig. 2.
  • the backlighting device 5 is arranged such that a position feature of the object 10, here the edge of the object 10, can be or is backlit.
  • the reference marking 2 is arranged on the backlighting device 5.
  • the object 10 is arranged on the object carrier device 3, which in the exemplary representation of the system 1 is not operatively connected to the backlighting device 5.
  • the reference marking 2 can have a bevel (not shown here).
  • Fig. 5 schematically shows a flow chart to illustrate an embodiment of the method according to the invention.
  • the method comprises backlighting S10 at least a part of the object 10 and backlighting at least one reference marking 2, in particular with the aid of a backlighting device 5.
  • the method further comprises recording S20 an image, in particular with the aid of a recording device 6, which image has the at least one backlit part of the object 10 and the at least one backlit reference marking 2.
  • the method further comprises determining S30 an actual position of the object 10 based on the recorded image.
  • Fig. 5 also shows the correction S40 of the determined actual position of the object 10, which is optional according to one embodiment, in particular with the aid of a position correction device 9, based on a predetermined target position.

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Abstract

Ein System (1) zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eines Objekts (10), aufweisend wenigstens eine Referenzmarkierung (2), die dazu ausgebildet ist, eine Soll- Lage eines Objekts (10) anzugeben; eine Objektträgervorrichtung (3) zur Aufnahme des Objekts (10); eine Hinterleuchtungsvorrichtung (5) zum Hinterleuchten der wenigstens einen Referenzmarkierung (2) und zum Hinterleuchten wenigstens eines Teils des Objekts (10); wenigstens eine Aufnahmevorrichtung (6) zum Aufnehmen eines Bilds, wobei die Aufnahmevorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, eine Ist-Lage des Objekts (10), insbesondere anhand des wenigstens einen Lagemerkmals des Objekts (10), und die Soll-Lage des Objekts (10), insbesondere anhand der wenigstens einen Referenzmarkierung (2), zu erfassen; wenigstens eine Lagerkorrekturvorrichtung (9), die dazu ausgebildet ist, die Lage des aufgenommenen Objekts (10) zu korrigieren, basierend auf der erfassten Ist-Lage und der erfassten Soll-Lage des Objekts (10).

Description

BACKLIGHT-VISION-SYSTEM FÜR EIN LAGEBESTIMMUNGSSYSTEM UND/ODER EIN LAGEKORREKTURSYSTEM
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Lagebestimmung bzw. Lagererfassung und/oder Lagekorrektur eines Objekts sowie ein Verfahren zur Lagekorrektur.
Es ist üblicherweise schwierig eine Lage eines Objekts, insbesondere zur Weiterverarbeitung in einem Prozess, einzustellen, so dass insbesondere ein weiterführender Fertigungsschritt toleranzgenau ausgeführt werden kann. Können diese Toleranzen im Prozess nicht oder nur schwer eingehalten werden, entsteht Ausschuss, der u.a. (teures) Material verschwendet, insbesondere kann durch einen ungenaue Lageeinstellung eine Funktion eingeschränkt sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, insbesondere eine Lagebestimmung bzw. eine Erfassung einer Lage und/oder eine Lagegenauigkeit eines Objekts zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einer Ausführung der Erfindung wird ein System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eines Objekts bereitgestellt. In einer Ausführung weist das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur wenigstens eine Referenzmarkierung auf, die insbesondere dazu ausgebildet ist, eine Soll-Lage eines Objekts anzugeben. In einer Ausführung weist das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eine Objektträgervorrichtung auf. In einer Ausführung ist die Objektträgervorrichtung dazu eingerichtet bzw. wird dazu verwendet ein, insbesondere in seiner Lage zu bestimmendes und/oder zu korrigierendes, Objekt aufzunehmen. In einer Ausführung weist das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eine Hinterleuchtungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist bzw. dazu verwendet wird, wenigstens einen Teil des, insbesondere in seiner Lage zu bestimmenden und/oder zu korrigierenden, Objekts zu hinterleuchten, insbesondere wenigstens ein Lagemerkmal des Objekts zu hinterleuchten. In einer Ausführung ist die Hinterleuchtungsvorrichtung zusätzlich oder alternativ dazu eingerichtet, die wenigstens eine Referenzmarkierung zu hinterleuchten bzw. wird die Hinterleuchtungsvorrichtung hierzu verwendet. In einer Ausführung weist das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur wenigstens eine Aufnahmevorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Teil des Objekts, insbesondere wenigstens ein Lagemerkmal des Objekts aufzunehmen, alternativ oder zusätzlich, in einer Ausführung, wenigstens eine Referenzmarkierung aufzunehmen. In einer Ausführung ist die Aufnahmevorrichtung dazu eingerichtet ein, insbesondere zweidimensionales und/oder dreidimensionales (insbesondere mit Tiefeninformation), Bild aufzunehmen bzw. zu erfassen, wobei das, insbesondere erfasste, Bild bzw. die Perspektive der Aufnahmevorrichtung wenigstens einen Teil des Objekts aufweist, insbesondere wenigstens ein Lagemerkmal des Objekts, und/oder die wenigstens eine Referenzmarkierung.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass eine Ist- Lage eines in seiner Lage zu bestimmenden Objekts genau(er) bestimmt werden kann bzw. wird, insbesondere dass ein in seiner Lage zu bestimmendes Objekt in seiner Lage bezüglich einer bzw. der Soll-Lage genau(er) bestimmt wird bzw. werden kann, insbesondere eine Ist-Lage ermittelt werden kann bzw. wird, die insbesondere vorteilhafterweise in einem folgenden Prozessschritt eine Lagetoleranz verbessert bzw. verbessern kann.
In einer Ausführung weist das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur wenigstens eine Lagekorrekturvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Lage des in der Objektträgervorrichtung aufgenommenen Objekts zu korrigieren, insbesondere basierend auf der, insbesondere von der Aufnahmevorrichtung, erfassten Ist-Lage und der, insbesondere von der Aufnahmevorrichtung, erfassten Soll-Lage, weiter insbesondere aus einer aus Soll-Lage und Ist-Lage ermittelter Lagekorrekturverschiebung, insbesondere Translation und/oder Rotation, so dass das Objekt in die Soll-Lage bewegt wird bzw. werden kann, insbesondere von der Lagekorrekturvorrichtung in die Soll-Lage überführt wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass ein in seiner Lage zu korrigierendes Objekt in seiner Lage bezüglich der Soll-Lage korrigiert wird bzw. werden kann, insbesondere in eine Soll-Lage gebracht werden kann, die insbesondere vorteilhafterweise in einem folgenden Prozessschritt eine Lagetoleranz verbessert bzw. verbessern kann.
In einer Ausführung ist die Objektträgervorrichtung und die wenigstens eine Lagekorrekturvorrichtung miteinander wirkverbunden, insbesondere integral, weiter insbesondere derart, dass ein sich auf bzw. in der Objektträgervorrichtung befindliches Objekt mithilfe der Objektträgervorrichtung lagekorrigiert werden kann, insbesondere entsprechend einer Soll-Lage ausgerichtet bzw. korrigiert werden kann, weiter insbesondere in die Soll-Lage überführt werden kann. In einer Ausführung ist die Objektträgervorrichtung in einer Ebene angeordnet, in der das Objekt in seiner Lage korrigiert wird bzw. werden kann, insbesondere durch die Lagekorrekturvorrichtung. In einer Ausführung entspricht die Ebene einer xy-Ebene.
Hierdurch kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass das Objekt in Bezug auf die Soll-Lage einfach(er) in seiner Lage beeinflusst werden kann, insbesondere seine Ist- Lage geändert werden kann. Vorteilhafterweise benötigt, in einer Ausführung, eine mit der Objektträgervorrichtung (wirk)verbundene Lagekorrekturvorrichtung keinen eigenen Kontaktpunkt am Objekt, durch den das Objekt bei einer Lagekorrekturbewegung der Lagekorrekturvorrichtung beschädigt werden könnte. Vorteilhafterweise kann durch das hierin beschriebene System, in einer Ausführung, ermöglicht werden, dass ein Objekt positioniert werden kann, ohne mit einem Lagemerkmal bzw. einer Kante an einen beispielsweise Referenzpin oder dergleichen bewegt bzw. angestoßen oder anderweitig positioniert zu werden. Hierdurch kann in einer Ausführung bei empfindlichen Objekten mit bzw. aus insbesondere sprödem/n Material/ien das Objekt, insbesondere vor Beschädigungen, geschützt werden, indem insbesondere das Objekt derart in seiner Lage manipuliert wird, dass das wenigstens eine Lagemerkmal des Objekts bzw. seine Kante(n) kollisionsfrei in eine Soll-Lage überführt werden können bzw. werden.
In einer Ausführung weist die Vorrichtung eine Referenzierungsvorrichtung auf. In einer Ausführung ist die Hinterleuchtungsvorrichtung an der Referenzierungsvorrichtung angeordnet, insbesondere in dieser, insbesondere lösbar oder nicht lösbar, integriert.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise eine einfache(re), insbesondere integrierte, Referenzierungsvorrichtung mit Hinterleuchtung für insbesondere eine Referenzmarkierung und/oder das (lagezukorrigierende) Objekt bereitgestellt werden.
In einer Ausführung ist die Hinterleuchtungsvorrichtung an der Objektträgervorrichtung angeordnet, insbesondere in dieser, insbesondere (zerstörungsfrei) lösbar und/oder nicht lösbar, integriert.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise eine einfache(re), insbesondere integrierte, Objektträgervorrichtung mit Hinterleuchtung für insbesondere eine Referenzmarkierung und/oder das (lagezukorrigierende) Objekt bereitgestellt werden.
In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung von der Hinterleuchtungsvorrichtung beabstandet angeordnet, insbesondere in z-Richtung beabstandet (bezogen auf die xy- Ebene der Objektträgervorrichtung), oder an bzw. auf der Hinterleuchtungsvorrichtung angeordnet, insbesondere wenn, in einer Ausführung, die, oder insbesondere wenigstens ein Teil der, Hinterleuchtungsvorrichtung an der Referenzierungsvorrichtung angeordnet ist, insbesondere integral mit dieser verbunden ist, weiter insbesondere (zerstörungsfrei) lösbar und/oder nicht lösbar. In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung von der Hinterleuchtungsvorrichtung beabstandet angeordnet, insbesondere wenn, in einer Ausführung, die, oder insbesondere wenigstens ein Teil der, Hinterleuchtungsvorrichtung an der Objektträgervorrichtung angeordnet ist, insbesondere integral mit dieser verbunden ist, weiter insbesondere (zerstörungsfrei) lösbar und/oder nicht lösbar. In einer Ausführung weist die Hinterleuchtungsvorrichtung eine lichtdurchlässige, insbesondere, zumindest im Wesentlichen, transparente oder teiltransparente, Fläche auf, auf die ausgehend von wenigstens einer Lampe oder wenigstens einem Leuchtmittel Licht derart emittiert wird, dass eine an bzw. auf, insbesondere an der Fläche, der Hinterleuchtungsvorrichtung, und/oder dass eine von der Hinterleuchtungsvorrichtung beabstandet angeordnete Referenzmarkierung, hinterleuchtet wird bzw. werden kann.
Vorteilhafterweise kann, wenn in einer Ausführung die Referenzmarkierung von der Hinterleuchtungsvorrichtung beabstandet angeordnet ist, in einer Ausführung ermöglicht werden, dass ein kleiner(er) Sichtbereich für die Aufnahmevorrichtung realisiert werden kann bzw. ist. Insbesondere dann, wenn in einer Ausführung die Referenzmarkierung an bzw. auf oder über bzw. beabstandet von der Hinterleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, kann eine Ermittlung der Ist-Position einfach(er) erfolgen.
In einer Ausführung ist die Objektträgervorrichtung und/oder die Hinterleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, einen Unterdrück bereitzustellen. In einer Ausführung kann der bereitgestellte Unterdrück vorteilhafterweise zum Fixieren des Objekts auf der Objektträgervorrichtung und/oder der Hinterleuchtungsvorrichtung verwendet werden bzw. sind diese hierfür ausgelegt bzw. eingerichtet. Die Objektträgervorrichtung und/oder die Hinterleuchtungsvorrichtung weist in einer Ausführung Bohrungen oder dergleichen auf mittels derer bzw. durch die der Unterdrück am Objekt wirken kann bzw. wirkt.
Vorteilhafterweise kann in einer Ausführung hierdurch ermöglicht werden, dass das Objekt bei beispielsweise Bewegungen oder Vibrationen wenigstens einer der Komponenten des Systems in seiner Lage auf der Objektträgervorrichtung bleibt, insbesondere nicht verrutscht oder verrutschen kann. In einer Ausführung weist ein von der Hinterleuchtungsvorrichtung emittiertes Licht eine Wellenlänge und/oder einen Wellenlängenbereich auf, der im sichtbaren Spektrum bzw. Wellenlängenbereich liegt und/oder eine Wellenlänge und/oder einen Wellenlängenbereich, der im nicht-sichtbaren Spektrum bzw. Wellenlängenbereich liegt, insbesondere im Ultravioletten und/oder Infrarot.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass die Aufnahmevorrichtung, insbesondere speziell, auf die emittierte Wellenlänge(n) abgestimmt sein kann bzw. ist, weiter insbesondere ein Benutzer nicht von der Hinterleuchtungsvorrichtung geblendet wird bzw. werden kann. In einer Ausführung kann hierdurch ein Kontrast für die Aufnahmevorrichtung (weiter) verbessert werden, insbesondere, in einer Ausführung, mithilfe von Filtern, oder unter Verwendung von Fluoreszenz(effekten).
In einer Ausführung weist die Hinterleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl an, insbesondere voneinander unabhängigen, Hinterleuchtungselementen auf, die, in einer Ausführung, dazu eingerichtet sind, wenigstens eine und/oder höchstens eine Referenzmarkierung zu hinterleuchten, alternativ oder zusätzlich wenigstens ein und/oder höchstens ein Lagemerkmal des Objekts zu hinterleuchten.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung eine gezielte Hinterleuchtung von Referenzmarkierung(en) und/oder Lagemerkmalen des Objekts bereitgestellt werden.
In einer Ausführung weist die Aufnahmevorrichtung eine Vielzahl an Kameras auf, insbesondere jeweils eine Kamera für jeweils eine Referenzmarkierung, insbesondere jeweils eine Kamera für jeweils wenigstens zwei der Referenzmarkierungen und/oder für jeweils ein Lagemerkmal des Objekts, insbesondere derart, dass das Sichtfeld bzw. die Perspektive der jeweiligen Kamera wenigstens eine Referenzmarkierung, wenigstens zwei Referenzmarkierungen und/oder ein Lagemerkmal des Objekts aufweist.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise die Pose der Kamera ermittelt werden und vorteilhafterweise eine Ist-Lage und eine Soll-Lage des Objekts.
In einer Ausführung weist die Aufnahmevorrichtung Referenzmarkierungen auf, insbesondere zum Ermitteln einer Pose der Vielzahl an Kameras. Hierzu kann die Aufnahmevorrichtung in einer Ausführung eine Übergeordnete Kamera aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Pose der Vielzahl an Kameras zu ermitteln, insbesondere in Bezug auf die wenigstens eine Referenzmarkierung und damit insbesondere in Bezug auf eine Soll-Lage des Objekts.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass eine von einer Kamera anhand der wenigstens einen Referenzmarkierung oder den wenigstens zwei Referenzmarkierungen ermittelt (Eigen-)Lage bzw. (Eigen-)Pose überprüft werden kann, insbesondere unabhängig und/oder redundant ermittelt werden kann bzw. wird.
In einer Ausführung ist die Lagekorrekturvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Lage des Objekts in einer Raumebene zu korrigieren, insbesondere in einer xy-Ebene, insbesondere in einer Ebene, in der die Objektträgervorrichtung angeordnet ist und/oder die Lagekorrekturvorrichtung eine Lage verändern bzw. korrigieren kann bzw. hierzu eingerichtet ist. In einer Ausführung ist die Objektträgervorrichtung parallel zu einem Boden ausgerichtet bzw. „im Wasser“ (horizontal) ausgerichtet.
In einer Ausführung ist die Referenzierungsvorrichtung für einen Trägersystemprozess oder einen Pick-and-Place Prozess ausgebildet. In einer Ausführung kann die Referenzierungsvorrichtung als Träger oder für einen Träger in einem carrier-System verwendet werden bzw. ist hierfür eingerichtet, insbesondere ist die Referenzierungsvorrichtung selbst und/oder sind die Aufnahmen der Referenzierungsvorrichtung dazu ausgebildet eine Soll-Lage des Objekts nach außen zu referenzieren.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ein weiterführender Prozessschritt lagegenau bzw. positionsgenau am Objekt durchgeführt werden, insbesondere präzise(r).
Die Referenzierungsvorrichtung ist in einer Ausführung als Trägerstruktur ausgebildet. In einer Ausführung ist die Referenzierungsvorrichtung als Rahmen ausgebildet, insbesondere derart, dass die Objektträgervorrichtung innerhalb des Rahmens der Referenzierungsvorrichtung angeordnet ist. In einer Ausführung ragt die wenigstens eine Referenzmarkierung von der Referenzierungsvorrichtung in den Rahmen der Referenzierungsvorrichtung hinein, insbesondere derart, dass ein Abstand von der Referenzmarkierung zum Objekt verringert ist bzw. wird, insbesondere derart, dass, in einer Ausführung, das Sichtfeld bzw. die Perspektive der Aufnahmevorrichtung vorteilhafterweise kleiner ist, als insbesondere verglichen mit einer Aufnahmevorrichtung deren Sichtfeld das gesamte Objekt und die wenigstens eine Referenzmarkierung erfasst. Vorteilhafterweise kann die Aufnahmevorrichtung, in einer Ausführung, ihre Lage in Bezug auf die Referenzierungsvorrichtung und/oder die Referenzmarkierung ermitteln, wenn die wenigstens eine Referenzmarkierung hierfür ausgebildet ist, insbesondere für eine dreidimensionale Lagebestimmung der Aufnahmevorrichtung. In einer Ausführung weist die Perspektive der Aufnahmevorrichtung wenigstens zwei Referenzmarkierungen auf, so dass eine Lage bzw. Pose (Position und Orientierung) der Aufnahmevorrichtung in Bezug auf die Referenzmarkierungen und damit insbesondere in Bezug auf eine Soll-Position für das Objekt ermittelt werden kann bzw. wird.
In einer Ausführung weist die Referenzierungsvorrichtung, insbesondere die als Rahmen ausgebildete Referenzierungsvorrichtung, wenigstens zwei Aufnahmen auf, die zum Befestigen einer (Referenz)Zentrierung eingerichtet sind oder selbst als (Referenz)Zentrierung ausgebildet sind, insbesondere zum Ausrichten einer die Referenzierungsvorrichtung aufnehmenden, insbesondere übergeordneten Vorrichtung, wie insbesondere ein Roboter und/oder ein Trägersystem (english: „carrier system“), zur Soll-Position des Objekts. In einer Ausführung sind die Referenzmarkierungen mit der Referenzierungsvorrichtung derart verbunden, dass eine Lage der Referenzmarkierungen zu den wenigstens zwei Aufnahmen, insbesondere den (Referenz)Zentrierungen, insbesondere mit einer vorbestimmten Toleranz, bekannt ist.
In einer Ausführung können die wenigsten zwei Aufnahmen der Referenzierungsvorrichtung zum Festlegen einer Soll-Lage verwendet werden, insbesondere mithilfe einer Maske, die repräsentativ für die Soll-Lage ist und, in einer Ausführung, insbesondere wiederholungsgenau, in den wenigstens zwei Aufnahmen angeordnet werden kann bzw. zum Bestimmen einer Soll-Lage für das Objekt in diesen angeordnet wird. In einer Ausführung kann dann mittels der Aufnahmevorrichtung und der wenigstens einen Referenzmarkierung eine bzw. die Soll-Lage des Objekts ermittelt bzw. festgelegt werden.
Vorteilhafterweise kann hierdurch ermöglicht werden, dass eine Soll-Lage für verschiedene Objekte schnell(er) festgelegt werden kann, insbesondere mithilfe von unterschiedlichen Masken für das jeweilige Objekt. In einer Ausführung kann eine Soll- Lage vorteilhafterweise schnell(er) kalibriert werden.
In einer Ausführung wird die Hinterleuchtung mit farbigem Licht, insbesondere mit Licht einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich, die einer Lichtfarbe zugeordnet werden kann, bereitgestellt. In einer Ausführung wird die Hinterleuchtung mittels Leuchtdiode(n) bereitgestellt. Vorteilhafterweise kann hierdurch ein einer Ausführung eine einfache(re) Hinterleuchtung realisiert werden, insbesondere ein Kontrast der wenigstens einen Referenzmarkierung und des wenigstens einen Lagemerkmals des Objekts (weiter) erhöht werden.
In einer Ausführung weist die Referenzmarkierung eine Fase auf. Die Fase ist in einer Ausführung, in der die Referenzmarkierung von der Hinterleuchtungsvorrichtung beabstandet ist, in Richtung auf die Hinterleuchtungsvorrichtung ausgebildet, insbesondere derart, dass für die Aufnahmevorrichtung, in einer Ausführung, vorteilhafterweise nur eine Kante der Referenzmarkierung sichtbar ist, insbesondere die Referenzmarkierung nur eine Kante als Referenz für die Aufnahmevorrichtung aufweist.
Vorteilhafterweise kann hierdurch in einer Ausführung ermöglicht werden, dass die Lagebestimmung des Objekts verbessert wird, insbesondere präzise(r) ist.
In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung derart angeordnet, dass eine Kante der Referenzmarkierung, insbesondere eine Unterkante oder eine Oberkante der Referenzmarkierung, weiter insbesondere eine Kante der Referenzmarkierung mittels derer die Lage des Objekts bestimmt wird, auf einer Höhe mit dem (wenigstens einen) Lagemerkmal des Objekts ist, insbesondere auf derselben Höhe des Objekts, sofern es sich, in einer Ausführung, bei dem Objekt um ein Objekt handelt, das eine, zumindest im Wesentlichen, plane Oberfläche aufweist, wobei sich die Höhe in dieser Ausführung auf die Dicke des Objekts bezieht bzw. beziehen kann und/oder auf eine z-Richtung. Hierbei kann in einer Ausführung die Höhe, insbesondere in z-Richtung, des Objekts minimal sein relativ zu der Ausdehnung, insbesondere in der Ausrichtungsebene (x, y). In einer Ausführung kann dies insbesondere bei, zumindest im Wesentlichen, quaderförmigen Objekten vorteilhaft sein.
In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung derart ausgebildet, dass anhand der Referenzmarkierung eine Soll-Lage des Objekts in wenigstens zwei, insbesondere unabhängige, (Raum-)Richtungen, insbesondere x- und y-Richtung, ermittelt werden kann, insbesondere in drei, weiter insbesondere unabhängige, (Raum-)Richtungen, insbesondere x-,y- und z-Richtung; in einer Ausführung mithilfe der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise die Anzahl an Referenzmarkierungen reduziert werden, insbesondere eine Anzahl an Aufnahmevorrichtungen reduziert werden, insbesondere weil hierdurch, in einer Ausführung, wenig(er) Sichtfeld(er), insbesondere kleine(re) Sichtfeld(er), benötigt werden, um eine Lage bzw. Pose der Aufnahmevorrichtung und/oder eine Soll-Position festzulegen bzw. zu ermitteln, alternativ oder zusätzlich, um eine Ist-Position des Objekts zu ermitteln.
In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung derart angeordnet, dass eine Distanz zwischen Referenzmarkierung und Objekt verringert ist, insbesondere verglichen mit Referenzmarkierung(en), die auf der Referenzierungsvorrichtung angeordnet sind. In einer Ausführung ist die wenigstens eine Referenzmarkierung zwischen Referenzierungsvorrichtung und Soll-Lage des Objekts angeordnet, insbesondere derart, dass die wenigstens eine Referenzmarkierung von der Hinterleuchtungsvorrichtung hinterleuchtet werden kann bzw. wird. In einer Ausführung ist die wenigstens eine Referenzmarkierung auf und/oder über, insbesondere beabstandet in z-Richtung, der Hinterleuchtungsvorrichtung angeordnet, insbesondere derart, dass die Referenzmarkierung hinterleuchtet wird bzw. werden kann.
Hierdurch kann in einer Ausführung ermöglicht werden, dass ein Kontrast zur Erkennung der wenigstens einen Referenzmarkierung und/oder des wenigstens eines Teils des Objekts, insbesondere des wenigstens einen Lagemerkmals, erhöht ist, insbesondere verglichen mit einem System ohne Hinterleuchtung bzw. ohne Hinterleuchtungsvorrichtung.
In einer Ausführung ist das (wenigstens eine) Lagemerkmal eine Kante des Objekts, insbesondere eine Kante des Objekts, die mit wenigstens einer Bestimmungs- und/oder Korrekturebene und/oder Bestimmungs- und/oder Korrekturrichtung der Lagekorrekturvorrichtung und/oder eine x- und y-Richtung, korrespondiert. Wenn, in einer Ausführung, das Objekt (nur) in einer Ebene bestimmt und/oder lagekorrigiert werden soll kann insbesondere eine Kante des Objekts zu dieser Ebene parallel sein. Diese Kante kann dann, in einer Ausführung, als Lagemerkmal verwendet werden, insbesondere das Objekt basierend auf einer Korrelierung dieses Lagemerkmals in Bezug auf die wenigstens eine Referenzmarkierung oder in Bezug auf eine erste Referenzmarkierung und in Bezug auf eine zweite Referenzmarkierung in dieser Ebene bzw. in einer Richtung der Ebene und/oder einer Rotation in der Ebene lagekorrigiert werden, insbesondere mithilfe der Lagekorrekturvorrichtung.
In einer Ausführung ist das Lagemerkmal derart ausgebildet, dass mithilfe des Lagemerkmals eine Lage des Objekts in wenigstens eine Richtung, insbesondere wenigstens in einer Ebene festgelegt bzw. ermittelbar ist. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise eine Lage des Objekts, insbesondere in einer Ebene, weiter insbesondere in einer Ebene, in der die Lagekorrekturvorrichtung eingerichtet ist, die Lage des Objekts zu korrigieren, anhand des, insbesondere einzelnen, Lagemerkmals ermittelt werden, insbesondere dann, wenn das Objekt vorbestimmte Abmessungen aufweist bzw. ein Halbzeug mit vorbestimmten Toleranzen, insbesondere Abmessungen innerhalb der vorbestimmten Toleranzen, ist.
In einer Ausführung weist die Referenzierungsvorrichtung und/oder die Objektträgervorrichtung Platzhalter und/oder Aussparungen auf, die dazu eingerichtet sind eine, insbesondere wenigstens einen Teil der, Hinterleuchtungsvorrichtung aufzunehmen.
Hierdurch kann vorteilhafterweise ermöglicht werden, dass das System nicht nur für eine Sorte von Objekten verwendet werden kann, sondern an verschiedenartige Objekte, insbesondere Halbzeuge, angepasst werden kann, weiter insbesondere auf unterschiedliche Lagen (Positionen und/oder Orientierungen) von Lagemerkmalen der Objekte.
In einer Ausführung ist die Hinterleuchtungsvorrichtung, insbesondere wenigstens ein Teil der Hinterleuchtungsvorrichtung, in Bezug auf die Objektträgervorrichtung vertieft angeordnet, insbesondere in Bezug auf eine Fläche der Objektträgervorrichtung auf der das Objekt angeordnet ist bzw. wird, in eine Richtung vom Objekt weg, vertieft angeordnet, insbesondere in z-Richtung.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise die wenigstens eine Referenzmarkierung auf derselben Höhe, insbesondere mit, zumindest im Wesentlichen, gleichen Abstand von der Fläche der Objektträgervorrichtung angeordnet sein bzw. werden, wie das Lagemerkmal des Objekts, insbesondere eine Kante des Objekts. Ferner kann hierdurch in einer Ausführung vorteilhafterweise eine Ist-Position und/oder eine Soll-Position leicht(er) ermittelt werden, insbesondere ohne eine höhenbasierte Differenz zwischen der wenigstens einen Referenzmarkierung und dem Lagemerkmal, insbesondere der Kante des Objekts, in der Ermittlung der Ist-Position und/oder der Soll-Position einfließen lassen zu müssen bzw. diese bei der Ermittlung zu beachten.
In einer Ausführung ist die Höhe der Referenzmarkierung derart eingerichtet, dass diese einer Höhe des Lagemerkmals des Objekts, zumindest im Wesentlichen, entspricht. Der Begriff „Höhe“, wie hierin verwendet, soll insbesondere als der Abstand der wenigstens einen Referenzmarkierung von der Fläche der Objektträgervorrichtung auf der das Objekt angeordnet ist oder wird und/oder als der Abstand des Lagemerkmals, insbesondere der (relevanten) Kante, des Objekts von dieser Fläche der Objektträgervorrichtung, in Richtung der Normalen auf dieser Fläche verstanden werden, insbesondere in z-Richtung.
In einer Ausführung weist die Aufnahmevorrichtung einen Lichtfilter auf, insbesondere einen Lichtfilter für eine vorbestimmte Wellenlänge oder ein vorbestimmtes Licht- Spektrum, insbesondere ausgelegt für Fluoreszenz.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhafterweise ein Kontrast der Aufnahme der Aufnahmevorrichtung (weiter) verbessert werden, insbesondere ein hoher bzw. höherer Kontrast erreicht werden. Dies ist in einer Ausführung vorteilhaft für eine Genauigkeit der Ermittlung der Ist-Position und/oder der Soll-Position, insbesondere kann hierdurch in einer Ausführung eine präzise(re) Bestimmung oder Lagekorrektur erreicht werden bzw. durchgeführt werden.
In einer Ausführung, ohne Einschränkung der Allgemeinheit, ist das Objekt eine Gasdiffusionselektrode bzw. eine Gasdiffusionsschicht, insbesondere einer Brennstoffzelle, die insbesondere für einen weiteren Produktionsschritt, insbesondere zum Erstellen bzw. Herstellen einer Brennstoffzelle, ausgerichtet bzw. in ihrer Lage bestimmt und/oder korrigiert werden soll bzw. wird. In einer Ausführung ist, insbesondere produktionsbedingt, eine Abmessung in x- oder y-Richtung des Objekts, insbesondere produktionsbedingt, innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, bekannt so dass (vorteilhafterweise) in dieser Richtung (nur) die Lage eines Lagemerkmals des Objekts, insbesondere nur die Lage einer Kante des Objekts ermittelt werden muss.
Nach einer Ausführung wird ein Verfahren zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eines Objekts bereitgestellt, insbesondere mithilfe eines hierin beschriebenen Systems zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Hinterleuchten wenigstens eines Teils des Objekts und/oder ein Hinterleuchten wenigstens einer Referenzmarkierung, insbesondere mithilfe einer, insbesondere hierin beschriebenen, Hinterleuchtungsvorrichtung, auf. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Aufnehmen eines Bilds, insbesondere mithilfe einer hierin beschriebenen Aufnahmevorrichtung, das den wenigstens einen hinterleuchteten Teil des Objekts und/oder die wenigstens eine hinterleuchtete Referenzmarkierung aufweist, auf. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Ermitteln einer Ist-Lage des Objekts anhand des aufgenommenen Bilds auf, insbesondere basierend auf einer Ermittlung eines Abstands und/oder einem ermittelten Abstand des wenigstens einen Lagemerkmals des Objekts zu der wenigstens einen Referenzmarkierung. In einer Ausführung weist das Verfahren ein Korrigieren der ermittelten Ist-Lage des Objekts, insbesondere mithilfe einer hierin beschriebenen Lagekorrekturvorrichtung, basierend auf einer vorbestimmten Soll-Lage, auf.
In einer Ausführung weist das Verfahren einen, insbesondere vorgelagerten Schritt auf, in dem das in seiner Lage zu bestimmende und/oder zu korrigierende Objekt zunächst auf die Objektträgervorrichtung transferiert wird, insbesondere aufgelegt wird, insbesondere von einem Roboter oder einer hierfür eingerichteten, insbesondere mehrachsigen, Maschine.
In einer Ausführung ist das hierin beschriebene System und/oder seine Mittel, insbesondere die Referenzmarkierung, die Objektträgervorrichtung, die Hinterleuchtungsvorrichtung, die Aufnahmevorrichtung und/oder die Lagekorrekturvorrichtung, zum Durchführen eines hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet. In einer Ausführung wird das Verfahren mithilfe eines hierin beschriebenen Systems durchgeführt.
Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, dass die vorangehend beschriebenen Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder Verfahrensschritte kombiniert und/oder ein Verfahrensschritt in einen anderen Verfahrensschritt integriert wird.
Unter dem Begriff „Lage“, wie hierin verwendet, ist insbesondere eine Position und/oder eine Orientierung zu verstehen, insbesondere in Bezug auf die Referenzmarkierung, weiter insbesondere eine Pose, insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem, wie insbesondere das hierin beschriebene xyz-Koordinatensystem.
Unter dem Begriff „integral verbunden“, wie hierin verwendet, ist insbesondere als mechanisch wirkverbunden, insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, zu verstehen.
Unter dem Begriff „hinterleuchten“, wie hierin verwendet, ist insbesondere nicht „beleuchten“ zu verstehen. Unter dem Begriff „hinterleuchten“, wie hierin verwendet, ist insbesondere eine Hinterleuchtung der Referenzmarkierung und/oder des Objekts in Bezug auf, insbesondere wenigstens, eine Aufnahmevorrichtung, insbesondere deren Perspektive, zu verstehen.
Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe "umfasst", "beinhaltet", "schließt ein", "weist auf", "hat", "mit", oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.
Ferner bezieht sich "oder", sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
Die Begriffe "ein" oder "eine", wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe "ein anderer" und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.
Der Begriff "Mehrzahl" oder „Vielzahl“, wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.
Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon), wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist zu verstehen, dass eine diesbezügliche Vorrichtung oder Komponente davon bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann. Ein System und/oder eine vom System umfasste Vorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann, insbesondere zumindest teilweise, hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere wenigstens eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere das System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur betreiben bzw. überwachen kann.
In einer Ausführung wird ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt bereitgestellt, wobei das Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, insbesondere auf einem computerlesbaren und/oder nicht-flüchtigen Speichermedium gespeicherte, Anweisungen enthält, die bei der Ausführung durch einen oder mehrere Computer oder ein hierin beschriebenes System den oder die Computer oder das System dazu veranlassen, ein hierin beschriebenes Verfahren durchzuführen.
Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere computerlesbares und/oder nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. von Anweisungen bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm bzw. mit darauf gespeicherten Anweisungen aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung veranlasst ein Ausführen dieses Programms bzw. dieser Anweisungen durch ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer oder eine Anordnung von mehreren Computern, das System bzw. die Steuerung, insbesondere den bzw. die Computer, dazu, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen, bzw. sind das Programm bzw. die Anweisungen hierzu eingerichtet.
In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihr(e) Mittel. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert sein. Bevorzugt ist dies ein Datenträger in Form eines optischen Datenträgers oder eines Flashspeichermoduls. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Computerprogramm als solches unabhängig von einer Prozessorplattform gehandelt werden soll, auf der das ein bzw. die mehreren Programme auszuführen sind. In einer anderen Implementierung kann das Computerprogramm als eine Datei auf einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere auf einem Server vorliegen, und über eine Datenverbindung, beispielsweise das Internet oder eine dedizierte Datenverbindung, wie etwa ein proprietäres oder lokales Netzwerk, herunterladbar sein. Zudem kann das Computerprogramm eine Mehrzahl von zusammenwirkenden einzelnen Programmodulen aufweisen. Die Module können insbesondere dazu konfiguriert sein oder jedenfalls so einsetzbar sein, dass sie im Sinne von verteiltem Rechnen (engl. „Distributed computing“ auf verschiedenen Geräten (Computern bzw. Prozessoreinheiten) ausgeführt werden, die geografisch voneinander beabstandet und über ein Datennetzwerk miteinander verbunden sind.
Das System kann entsprechend einen Programmspeicher aufweisen, in dem das Computerprogramm abgelegt ist. Alternativ kann das System auch eingerichtet sein, über eine Kommunikationsverbindung auf ein extern, beispielsweise auf einem oder mehreren Servern oder anderen Datenverarbeitungseinheiten verfügbares Computerprogramm zuzugreifen, insbesondere um mit diesem Daten auszutauschen, die während des Ablaufs des Verfahrens bzw. Computerprogramms Verwendung finden oder Ausgaben des Computerprogramms darstellen.
Die hierin beschriebenen Ausführungen, sind jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Ausführungen der vorliegenden Lösung kombinierbar. Die in Bezug auf Ausführungen der Erfindung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Ausführungen der Erfindung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Dabei zeigt
Fig. 1 schematisch ein System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur nach einer Ausführung in zwei verschiedenen Zuständen;
Fig. 2 schematisch eine Schnittansicht des Systems von Fig. 1; Fig. 3 schematisch ein System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur nach einer anderen Ausführung in einer Draufsicht;
Fig. 4 schematisch eine Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Systems; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können insbesondere als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch ein System 1 zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur in zwei verschiedenen Zuständen, wobei in dem bei A dargestellten Zustand ein Objekt 10 das in seiner Lage bestimmt und/oder korrigiert werden soll, insbesondere in Bezug auf die von den schematisch dargestellten Referenzmarkierungen 2 ableitbare Soll-Lage, auf einer Objektträgervorrichtung 3 angeordnet bzw. dort aufgenommen ist. Die Referenzmarkierungen 2 sind an einer Referenzierungsvorrichtung 4 angeordnet. Die Referenzmarkierungen 2 sind als Stege mit einem kreisartigen Abschluss dargestellt und von der als mehrere rechteckartige Hinterleuchtungsflächen schematisch dargestellten Hinterleuchtungsvorrichtung 5 beabstandet (hier insbesondere aus der Papierebene heraus) angeordnet. Ferner ist ein Sichtfeld 7 (gestrichelt dargestellt) einer Aufnahmevorrichtung 6 gezeigt. Dieses erfasst in der dargestellten Ausführung zwei Referenzmarkierungen 2, sowie zwei unterschiedliche Kanten des rechteckförmigen Objekts 10, die als Lagemerkmale des Objekts 10 verwendet werden. Die Hinterleuchtungsvorrichtung 5 ist in die Objektträgervorrichtung 3 integriert und kann sich mit dieser bewegen, insbesondere in einer Ebene. Die Referenzierungsvorrichtung 4 ist ferner mit Aufnahmen 8 gezeigt, die wiederum als Referenz für eine Prozessmaschine bzw. Vorrichtung, wie insbesondere einen Pick-and-Place Roboter oder in einem Trägersystem (englisch: „carrier system“) verwendet werden können, so dass insbesondere eine Lage des Objekts relativ zu den Aufnahmen 8 bekannt ist, respektive zum Pick-and-Place Roboter oder zum Trägersystem. In Fig. 1 A ist ferner ein Abstand der Referenzmarkierungen 2 zu den Kanten des Objekts 10 gestrichelt dargestellt. Aus diesen Abständen lässt sich, insbesondere mittels eines hierin beschriebenen Verfahrens, eine Ist-Lage des Objekts 10 relativ zu den Referenzmarkierungen 2 ermitteln und entsprechend eine mit einer Lagekorrekturvorrichtung 9 ausführbare Lagekorrektur des Objekts 10, so dass das Objekt eine vorbestimmte Soll-Lage einnimmt. Ferner ist in Figur 1 beispielhaft ein Koordinatensystem mit x- und y-Richtung dargestellt. Das Objekt 10 wird in der beispielhaften Darstellung in der xy-Ebene rotiert und verschoben.
Dies ist insbesondere in Fig. 1 B beispielhaft dargestellt. Das Objekt 10 ist mithilfe der Lagekorrekturvorrichtung 9, die nicht dargestellt ist, aber eingerichtet ist, die Objektträgervorrichtung 3 derart zu manipulieren, dass sich das in der Objektträgervorrichtung 3 aufgenommene Objekt 10 lagekorrigieren lässt, in eine Soll- Lage korrigiert. Für die dargestellte Ausführung ergibt sich die Soll-Lage aus einem vorbestimmten Abstand der Objektkanten zu den Referenzmarkierungen 2. Dieser Abstand kann bzw. wird mit der Aufnahmevorrichtung kontrolliert bzw. überprüft. Wie in Fig. 1 B zu erkennen, ist beispielhaft dargestellt, dass die Objektträgervorrichtung 3 in der Blattebene rotiert wurde in Bezug auf Fig. 1 A, um das Objekt 10 von der Ist-Lage in Fig. 1 A zur Soll-Lage in Fig. 1 B zu überführen. Somit ergibt sich eine bekannte Koordinatentransformation von den Aufnahmen der Referenzierungsvorrichtung 4 zum Objekt 10, dessen Lage damit bekannt ist. In einer Ausführung weist die Perspektive der Aufnahmevorrichtung wenigstens zwei Referenzmarkierungen auf. Hierdurch kann, in einer Ausführung, vorteilhafterweise die Lage der Aufnahmevorrichtung 6 relativ zu den Referenzmarkierungen 2 ermittelt werden, insbesondere relativ zur Soll-Lage des Objekts 10.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Systems von Fig. 1. Die Referenzmarkierung 2 ist beabstandet von der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 angeordnet, insbesondere derart, dass sich die Objektträgervorrichtung 3 bzw. die Lagekorrekturvorrichtung 9 bewegen kann, ohne mit der Referenzmarkierung 2 zu kollidieren bzw. von dieser in der Bewegung behindert zu werden. Das Objekt 10 ist auf der Objektträgervorrichtung 3 angeordnet bzw. von dieser aufgenommen. Ferner ist das Objekt 10 derart aufgenommen, dass zumindest ein Teil des Objekts 10 von der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 hinterleuchtet wird bzw. werden kann. Ferner ist eine Aufnahmevorrichtung 6 gezeigt, die eine Perspektive hat bzw. ein Sichtfeld aufweist, das sowohl die Referenzmarkierung 2 als auch die Kante des Objekts 10 erfasst. Die Kontur der Referenzmarkierung 2 ist, in einer Ausführung, angefast, um einen Versatz ö zu minimieren bzw. zu verhindern (insbesondere auf der rechten Seite der Referenzmarkierung 2 beispielhaft dargestellt). Ferner ist, in einer Ausführung, die Referenzmarkierung 2 mit einem Versatz h in Bezug auf eine obere Kante des Objekts 10 in z-Richtung, wobei in einer Ausführung die Lagekorrekturvorrichtung 9 eingerichtet ist, das Objekt in einer xy-Ebene in seiner Lage (in x-Richtung und y-Richtung, sowie in einem Winkel in der xy-Ebene) zu korrigieren, angeordnet, so dass insbesondere ein Versatz in der Erkennung der Lage(n) A reduziert wird bzw. werden kann. In einer Ausführung ist die Referenzmarkierung 2 auf derselben Höhe (in z-Richtung) angeordnet, wie ein Lagemerkmal des Objekts 10, insbesondere auf derselben Höhe wie eine (obere) Kante des Objekts (10). In einer Ausführung kann die Referenzmarkierung 2 derart in ihrer Höhe (in z-Richtung) angepasst werden, dass eine (obere) Kante des Objekts 10 und die Höhe der Referenzmarkierung 2, zumindest im Wesentlichen, übereinstimmten.
Fig. 3 zeigt schematisch ein System 1 zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur nach einer anderen Ausführung in einer Draufsicht. In der beispielhaften Darstellung ist die Hinterleuchtungsvorrichtung 5 an der Referenzierungsvorrichtung 4 angeordnet bzw. mit dieser verbunden. Ferner sind die Referenzmarkierungen 2 auf der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 angeordnet, insbesondere direkt auf einer Fläche der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 angeordnet. Die Objektträgervorrichtung 3 ist kleiner dargestellt als das Objekt 10 und wird ferner als Lagekorrekturvorrichtung 9 verwendet. Stimmt eine Ist-Lage des Objekts 10 nicht mit einer vorbestimmten Soll-Lage überein, wird das Objekt 10 mithilfe der Lagekorrekturvorrichtung 9 aus der Ist-Lage in die Soll- Lage überführt, insbesondere anhand der mithilfe der hinterleuchteten Referenzmarkierung(en) 2 und dem/den hinterleuchteten Lagemerkmalen des Objekts 10, insbesondere der/den Kanten des Objekts 10, ermittelten Ist-Lage. Die Referenzierungsvorrichtung 4 weist Aufnahmen 8 auf, mit der die Soll -Lage für einen Greifer und/oder ein Trägersystem referenzierbar ist.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Systems 1. Die Hinterleuchtungsvorrichtung 5 ist derart angeordnet, dass ein Lagemerkmal des Objekts 10, hier die Kante des Objekts 10, hinterleuchtet werden kann bzw. wird. Ferner ist die Referenzmarkierung 2 auf der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 angeordnet. Das Objekt 10 ist auf der Objektträgervorrichtung 3 angeordnet, die in der beispielhaft gezeigten Darstellung des Systems 1 nicht mit der Hinterleuchtungsvorrichtung 5 wirkverbunden ist. In einer Ausführung kann die Referenzmarkierung 2 eine Fase aufweisen (hier nicht dargestellt). Fig. 5 zeigt schematisch ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren weist ein Hinterleuchten S10 wenigstens eines Teils des Objekts 10 und Hinterleuchten wenigstens einer Referenzmarkierung 2, insbesondere mithilfe einer Hinterleuchtungsvorrichtung 5 auf. Ferner weist das Verfahren ein Aufnehmen S20 eines Bilds, insbesondere mithilfe einer Aufnahmevorrichtung 6, das den wenigstens einen hinterleuchteten Teil des Objekts 10 und die wenigstens eine hinterleuchtete Referenzmarkierung 2 aufweist, auf. Ferner weist das Verfahren ein Ermitteln S30 einer Ist-Lage des Objekts 10 anhand des aufgenommenen Bilds auf. Fig. 5 zeigt ferner das, entsprechend einer Ausführung optionale, Korrigieren S40 der ermittelten Ist-Lage des Objekts 10, insbesondere mithilfe einer Lagekorrekturvorrichtung 9, basierend auf einer vorbestimmten Soll-Lage, auf.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 System zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur
2 Referenzmarkierung 3 Objektträgervorrichtung
4 Referenzierungsvorrichtung
5 Hinterleuchtungsvorrichtung
6 Aufnahmevorrichtung
7 Sichtfeld der Aufnahmevorrichtung 8 Aufnahme
9 Lagekorrekturvorrichtung
10 Objekt
S10 Hinterleuchten
S20 Aufnehmen eines Bilds S30 Ermitteln einer Ist-Lage
S40 Korrigieren der Objekt-Lage

Claims

ANSPRÜCHE
1. System (1) zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eines Objekts (10), aufweisend:
- wenigstens eine Referenzmarkierung (2), die dazu ausgebildet ist, eine Soll- Lage eines Objekts (10) anzugeben; eine Objektträgervorrichtung (3) zur Aufnahme des Objekts (10); eine Hinterleuchtungsvorrichtung (5) zum Hinterleuchten der wenigstens einen Referenzmarkierung (2) und zum Hinterleuchten wenigstens eines Teils des Objekts (10); wenigstens eine Aufnahmevorrichtung (6) zum Aufnehmen eines Bilds, wobei die Aufnahmevorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, eine Ist-Lage des Objekts (10), insbesondere anhand des wenigstens einen Lagemerkmals des Objekts (10), und die Soll-Lage des Objekts (10), insbesondere anhand der wenigstens einen Referenzmarkierung (2), zu erfassen.
2. System (1) nach dem vorhergehenden Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) wenigstens eine Lagerkorrekturvorrichtung (9) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Lage des aufgenommenen Objekts (10) zu korrigieren, basierend auf der erfassten Ist-Lage und der erfassten Soll-Lage des Objekts (10), insbesondere die Objektträgervorrichtung (3) und die wenigstens eine Lagerkorrekturvorrichtung (9) integral miteinander verbunden sind.
3. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterleuchtungsvorrichtung (5) an einer Referenzierungsvorrichtung (4) und/oder an der Objektträgervorrichtung (3) angeordnet ist.
4. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkierung (2) von der Hinterleuchtungsvorrichtung (5) beabstandet angeordnet ist, insbesondere dann, wenn die Hinterleuchtungsvorrichtung (5) an der Objektträgervorrichtung (3) angeordnet ist, oder dass die Referenzmarkierungen (2) auf der Hinterleuchtungsvorrichtung (5) angeordnet ist, insbesondere dann, wenn die Hinterleuchtungsvorrichtung (5) an der Referenzierungsvorrichtung (4) angeordnet ist.
5. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektträgervorrichtung (3) und/oder die Hinterleuchtungsvorrichtung (5) dazu eingerichtet ist, einen Unterdrück bereitzustellen, insbesondere zum Fixieren des Objekts (10).
6. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Hinterleuchtungsvorrichtung (5) emittiertes Licht eine Wellenlänge aufweist, die im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im Ultraviolettbereich oder im Infrarotbereich, liegt.
7. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterleuchtungsvorrichtung (5) eine Vielzahl an, insbesondere voneinander unabhängigen, Hinterleuchtungselementen aufweist, die dazu eingerichtet sind, wenigstens eine und/oder höchstens eine Referenzmarkierung (2) zu hinterleuchten.
8. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (6) eine Vielzahl an Kameras aufweist, insbesondere jeweils eine Kamera für jeweils eine Referenzmarkierung (2), für jeweils wenigstens zwei der Referenzmarkierungen (2) und/oder für jeweils ein Lagemerkmal des Objekts (10).
9. System (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (6) Referenzmarkierungen (2) aufweist zum Ermitteln einer Pose der Vielzahl an Kameras.
10. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkorrekturvorrichtung (9) dazu eingerichtet ist, eine Lage des Objekts (10) in einer Raumebene zu korrigieren.
11. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkierungen (2) ringartig ausgebildet sind, und/oder eine Fase aufweisen.
12. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzierungsvorrichtung (4) für einen Trägersystemprozess oder einen Pick and Place Prozess ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Lagebestimmung und/oder Lagekorrektur eines Objekts (10), wobei das Verfahren aufweist:
Hinterleuchten (S10) wenigstens eines Teils des Objekts (10) und Hinterleuchten wenigstens einer Referenzmarkierung (2), insbesondere mithilfe der Hinterleuchtungsvorrichtung (5);
Aufnehmen (S20) eines Bilds, insbesondere mithilfe der Aufnahmevorrichtung (6), das den wenigstens einen hinterleuchteten Teil des Objekts (10) und die wenigstens eine hinterleuchtete Referenzmarkierung (2) aufweist;
Ermitteln (S30) einer Ist-Lage des Objekts (10) anhand des aufgenommenen Bilds.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in seiner Lage zu erfassende und/oder zu korrigierende Objekt zunächst auf die Objektträgervorrichtung (3) transferiert wird, insbesondere aufgelegt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist:
Korrigieren (S40) der ermittelten Ist-Lage des Objekts (10), insbesondere mithilfe der Lagekorrekturvorrichtung (9), basierend auf einer vorbestimmten Soll-Lage.
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