專利名稱：基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體自動化加工領(lǐng)域，主要涉及一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心，是推動國民經(jīng)濟和社會信息化發(fā)展的最主要的高新技術(shù)之一。國家在十五“863”計劃中，將集成電路制造裝備列入了重大專項計劃，實現(xiàn)我國集成電路制造裝備的局部突破和IC裝備產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。潔凈機器人是IC制造設(shè)備的重要組成部分，可實現(xiàn)晶圓的自動化傳輸，晶圓極易破碎，這要求機械手臂連同晶圓托盤實現(xiàn)較高精度的定位，但是由于制造工藝、裝配誤差的原因，機械手臂的長度和初始位置與設(shè)定值之間存在差距，使得機械手臂上的晶圓托盤在晶圓位置處不能與晶圓很好的重合，帶來一些潛在的危害。在現(xiàn)有的技術(shù)中，專利名稱為CN 200910105902，采用設(shè)有坐標系和標定孔的標定板，在機械手上設(shè)置感應(yīng)器件，在固定有關(guān)關(guān)節(jié)的情況下使機械手運動，感應(yīng)器件相應(yīng)地作圓周運動，通過位于圓周軌跡上的標定孔的坐標計算機械手各關(guān)節(jié)臂的實際臂長、各關(guān)節(jié)臂角度方向。采用本發(fā)明方法可準確測定機械手各關(guān)節(jié)臂的實際臂長、各關(guān)節(jié)臂角度方向，這樣可以糾正機械手加工、安裝過程中的誤差，提高機械手控制的位置精度，有利于機械手的精確定位。此種方法需要在機械手臂上安裝感應(yīng)元件，對于潔凈機器人來說，安裝感應(yīng)元件使其潔凈環(huán)境遭到破壞，另外感應(yīng)元件作為負載使得機械手臂的力學(xué)特性和伺服控制電機的運動參數(shù)發(fā)生改變，對使標定存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其可克服現(xiàn)有的缺陷，能實現(xiàn)全自動無接觸式標定機械手臂。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，將激光發(fā)射器與相機，固設(shè)于一固定平臺上，所述的激光發(fā)射器發(fā)射的激光與所述的固定平臺垂直，所述相機拍射的圖片，傳輸?shù)綀D像處理模塊中進行處理；該標定方法，包括以下步驟:a.將待標定的機器人放置于相機的下方,使機器人本體坐標系的原點被激光照射到；b.通過圖像模塊對相機采集的圖像進行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；c.將激光光心的位置作為標定計算的坐標原點，獲取所述的激光光心原點與機器人本體坐標系原點之間的位置變換矩陣T ；d.對機器人的機械手臂進行操作，同時，由相機拍射機械手臂的運動過程，然后對相機采集到的圖像進行處理，獲取托盤最遠端點的位置；
e.計算得到各個時刻實際與設(shè)計值之間的偏差；f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機器人本體坐標系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機器人運動控制模塊中。上述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，在步驟b中，激光發(fā)射器的光心位置，是利用光點與周圍的亮度差提取光點的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。上述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，在步驟d中，對機器人的機械手臂進行三種方式的操作:第一種，機械手臂由基準位置向后運動到Home點；第二種，機械手臂由Home點向前運動到最長距離；第三種，機械手臂在最長距離的位置進行左右旋轉(zhuǎn)。上述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，在步驟e中，是根據(jù)機械手臂設(shè)計的參數(shù)和電機控制的位置參數(shù)計算出運動中每一時刻機械手臂實際位置與設(shè)計位
置的偏差。優(yōu)選地，在步驟d中，上述的圖像處理模塊根據(jù)相機拍攝的機械手臂運動圖像進行邊緣提取，計算出機械手臂的末端的最遠端點以及上述末端的特征點，每幅圖像對相應(yīng)特征點進行映射以找到上述末端的最遠端點，并將最遠端點的位置信息記錄下來。采用上述技術(shù)方案后，通過將變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機器人運動控制模塊的寄存器中，在實際控制潔凈機器人的機械手臂的時候，將這些參數(shù)作為運動的補償，以實現(xiàn)精確控制機械手臂的位置。本發(fā)明，使用后，能使測量精度達0.2_，可實現(xiàn)機械手臂的準確標定；另外，自動化程度高:測量和標定全由計算機完成，最后存儲在機器人運動控制模塊中。


圖1是本發(fā)明標定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明標定方法的流程框圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參考圖1所示，本發(fā)明公開了一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，該標定裝置包括:激光發(fā)射器1、相機2及圖像處理模塊3，其中:激光發(fā)射器I與相機2，固定設(shè)置在一固定平臺4上。其兩者間的距離是固定的，激光發(fā)射器I的激光光線正好垂直于固定平臺4。相機2拍照后，由處理模塊3進行處理。如圖2所示，該標定方法，包括以下步驟:a.將待標定的機器人放置于相機的下方,使機器人本體坐標系的原點被激光照射到；此時，相機2同時采集激光發(fā)射器I的激光的圖像。b.通過圖像模塊對相機采集的圖像進行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；在此步驟中，激光發(fā)射器I的光心位置，是利用光點與周圍的亮度差提取光點的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。c.將激光光心的位置作為標定計算的坐標原點，獲取所述的激光光心原點與機器人本體坐標系原點之間的位置變換矩陣T ；設(shè)
權(quán)利要求
1.一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其特征在于:將激光發(fā)射器與相機，固設(shè)于一固定平臺上，所述的激光發(fā)射器發(fā)射的激光與所述的固定平臺垂直，所述相機拍射的圖片，傳輸?shù)綀D像處理模塊中進行處理；該標定方法，包括以下步驟: a.將待標定的機器人放置于相機的下方,使機器人本體坐標系的原點被激光照射到； b.通過圖像模塊對相機采集的圖像進行處理，獲取所述的激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置； c.將激光光心的位置作為標定計算的坐標原點，獲取所述的激光光心原點與機器人本體坐標系原點之間的位置變換矩陣T ； d.對機器人的機械手臂進行操作，同時，由相機拍射機械手臂的運動過程，然后對相機采集到的圖像進行處理，獲取托盤最遠端點的位置； e.計算得到各個時刻實際與設(shè)計值之間的偏差； f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機器人本體坐標系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機器人運動控制模塊中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其特征在于:在步驟b中，激光發(fā)射器的光心位置，是利用光點與周圍的亮度差提取光點的邊緣，再采用最小二乘法擬合得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其特征在于:在步驟d中，對機器人的機械手臂進行三種方式的操作:第一種，機械手臂由基準位置向后運動到Home點；第二種，機械手臂由Home點向前運動到最長距離；第三種，機械手臂在最長距離的位置進行左右旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其特征在于:在步驟e中，是根據(jù)機械手臂設(shè)計的參數(shù)和電機控制的位置參數(shù)計算出運動中每一時刻機械手臂實際位置與設(shè)計位置的偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，其特征在于:在步驟d中，所述的圖像處理模塊根據(jù)相機拍攝的機械手臂運動圖像進行邊緣提取，計算出機械手臂的末端的最遠端點以及所述末端的特征點，每幅圖像對相應(yīng)特征點進行映射以找到所述末端的最遠端點，并將最遠端點的位置信息記錄下來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，包括以下步驟a.將待標定的機器人放置于相機的下方，使機器人本體坐標系的原點被激光照射到；b.獲取激光發(fā)射器所發(fā)射的激光光心的位置；c.獲取激光光心原點與機器人本體坐標系原點之間的位置變換矩陣T；d.對機器人的機械手臂進行操作，獲取托盤最遠端點的位置；e.計算得到各個時刻實際與設(shè)計值之間的偏差；f.通過變換矩陣T將這些偏差變換到機器人本體坐標系中，變換后的偏差數(shù)據(jù)記錄在機器人運動控制模塊中。本發(fā)明，使用后，能使測量精度達0.2mm，可實現(xiàn)機械手臂的準確標定；另外，自動化程度高測量和標定全由計算機完成，最后存儲在機器人運動控制模塊中。
文檔編號B25J9/16GK103192386SQ20121000371
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者鄒風(fēng)山, 曲道奎, 徐方, 宋吉來, 李崇, 劉曉帆, 王金濤, 鄭春暉 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司