CN114322933B - 一种基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种搭建方便、实现精准定位的基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法。本发明该方法由托盘上的放料槽、视觉相机以及上位机实现，六个边缘探测器获取该六边形的外接矩形区域，得到槽位中心点，通过视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，二维码生成器生成二维码并设置在托盘上，当托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，将芯片放置在放料槽中，上位机进行分析芯片的偏移量及偏移方向，调整倾角及反向位置补偿，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度为平齐的状态，控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。本发明应用于机器视觉的技术领域。
Description
技术领域
本发明应用于机器视觉的技术领域,特别涉及一种基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法。
背景技术
随着半导体行业的发展，芯片元器件的集成度越来越高，规格越来越小，由于芯片是电子产品的核心部分，在芯片组装前需进行一系列相关性能的测试，然而托盘作为芯片的专用载盘，如果通过人工使用真空笔吸取并借助显微镜放置芯片的方式，显然增加劳动强度，极大影响测试效率，同时难以保证芯片的精准定位，芯片如果没有精准放置在托盘的放料槽中，芯片的表面会被托盘刮花，容易造成芯片的报废，因此托盘的平衡度也是影响芯片定位的重要因素。
目前使用视觉定位***进行托盘的上下料搬运逐渐普及，高精度托盘放料不仅考验视觉定位精度，而且考验整机的机械安装精度、电机轴的重复定位精度等，因此放料不准的问题仅从视觉标定、像素精度的方面排查，可能无法发现根本问题的死胡同，不仅耗费大量时间且而且测试效果没有改善，
现有托盘视觉定位不稳定、托盘加工差异等引起最终定位位置的不准确导致放料偏差。对于大型机，如果在拼装过程中拼接两部分的水平度不一致，产生一定的倾斜角，也会导致放料出现偏差。即便能够保证拼接机台的水平度的一致性，但托盘部分的安装水平度以及吸嘴平面的水平度在高精度定位中仍会产生不可忽略的影响。现有机械安装及调平的技术下，仍难以保证整体的水平一致性，细微的倾角就会导致高精度放料失败。因此有必要提供一种搭建方便、实现精准定位的基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种搭建方便、实现精准定位的基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法。
本发明所采用的技术方案是：该方法由托盘上的放料槽、视觉相机以及上位机实现，视觉相机将采集的数字信号传输给上位机进行分析处理，上位机发送指令给控制模块进行托盘倾角的补偿，其特征在于；该方法包括以下步骤：
步骤a、人工将托盘放料槽边缘清洁干净，六个边缘探测器探测放料槽边缘，得到六个边缘点，六个边缘探测器发送位置信号给上位机，上位机模拟将六个边缘点进行顺序连接，形成一个六边形，再获取该六边形的外接矩形区域，矩形区域的对角线相交得到槽位中心点；
步骤b、通过视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，将数据保存至上位机；
步骤c、根据步骤a和步骤b得到的槽位中心点和两个标记点的间距，上位机将槽位中心点以及两个标记点的位置信息与此托盘上已知二维码生成器生成的二维码进行关联，二维码存储信息由A~Z的单个大写字母组成，从而完成托盘的标定；
步骤d、当托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，通过标定后的托盘上销钉与槽位中心对应关系，再根据当前两个标记点精定位的中心位置，计算出当前槽位中心点的位置，,进而将芯片放置在放料槽中，实现当前托盘的中心定位；
步骤e、视觉相机定位两个标记点的间距，如果两个标记点的间距变小，或者当前槽位中心点的位置偏离原始槽位中心点的位置，则代表托盘发生了往左倾斜或者往右倾斜，视觉相机扫描芯片位置，将光信号转变成有序的电信号，并传输给上位机进行分析芯片的偏移量及偏移方向，判断芯片是否放正，从而调整托盘的倾角，若芯片搭载在放料槽的一边，则代表托盘对应一边的高度高于另一边的高度，控制模块将调低托盘较高的一边，调高托盘较低的一边，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态；
步骤f、控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。
由上述方案可见，视觉相机用于扫描放料槽以及二维码，将光信号转换为电信号且传输给上位机，上位机进行分析槽位中心点的坐标以及芯片的偏移量及偏移方向，从而发送指令给控制模块调整托盘的倾角或者吸嘴反向位置的补偿，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态，控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。由于托盘放料槽边缘容易受到产品摩擦以及灰尘污染，导致边缘成像不稳定、不清晰等问题，因此直接采用槽位边缘定位的算法会存在不稳定、定位精度不高的情况，因此有必要采用兼容性好、精度较高的托盘标定方式，使用托盘前先将托盘放料槽边缘清洁干净，六个边缘探测器探测放料槽边缘，得到六个边缘点，六个边缘点对称分布，上位机模拟将六个边缘点进行顺序连接，形成一个六边形，再获取该六边形的外接矩形区域，根据矩形的对角线相交于中心点的法则，从而获取槽位中心点。
视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，该间距作为水平状态下的参考对比值，上位机将槽位中心点以及两个标记点的位置信息与托盘上已知二维码生成器生成的二维码进行关联，二维码存储信息由A~Z的单个大写字母组成。托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，通过标定后的托盘上销钉与槽位中心对应关系，再根据当前两个标记点精定位的中心位置，计算出当前槽位中心点的位置，进而将芯片放置在放料槽中，视觉相机定位两个标记点的间距，如果两个标记点的间距变小，或者当前槽位中心点的位置偏离原始槽位中心点的位置，则代表托盘发生了往左倾斜或者往右倾斜。
当托盘槽位水平度和芯片表面水平度存在夹角的情况下，由于视觉相机无法观测到托盘的倾角，因此定位到当前槽位中心点的位置并非水平状态下槽位中心点的位置，若当前槽位中心点的位置相较于水平状态下槽位中心点的位置往左偏移，并且随着偏角增加而增大，因此芯片的中心对准当前槽位中心点的位置往下放时，会出现芯片从槽位高的一边往下滑落，而低的一边无法放入的现象，从而导致芯片无法准确放入槽位中。因此在高精度放料的场合，必须保证槽位与芯片水平夹角为0度才能彻底消除该放料误差，但实际生产中无法保证该夹角为0度，即使存在一个很小的夹角，当芯片宽度与槽位宽度差异较小的情况下，则可能会导致放料失败。若芯片搭载在放料槽的一边，则代表托盘对应一边的高度高于另一边的高度，控制模块将调低托盘较高的一边，调高托盘较低的一边，反之亦然，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态，控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。
本发明通过托盘标记点与槽位中心的相对位置关系，标定简单、可靠，可有效消除直接定位槽位带来的随机像素误差，并可避免多个托盘加工一致性差的误差，通过视觉进行托盘倾角调节，调节方法简单，调整后能够及时反馈效果，现有托盘中心定位通过槽位边缘直接定位或者借助标记点定位再补偿固定值的方式，而本发明采用六处边缘点探测，拟合六边形外接矩形求中心的方式，不仅边缘点定位精度高，且可降低某些边缘模糊、脏污引起的槽位中心定位误差，每一个托盘均有一个二维码记录标记点与槽位中心的位置关系，可有效避免不同托盘之间的加工误差导致的槽位中心定位误差，结合视觉进行托盘倾角调节的方式，可替代纯机械对单个部件精确调平的方案，并且该方案调节效果反馈快、可更快达到预期放料效果。
一个优选方案是，两个标记点均为金属定位销，二维码以及两个金属定位销落在视觉相机扫描的范围内，均能实现精确定位槽位中心点。
由上述方案可见，两个标记点均为金属定位销，由于金属定位销成像一致性好，托盘重复使用对金属定位销影响很小，二维码关联两个金属定位销的位置坐标及角度。
一个优选方案是，根据步骤e得知，经过大量测试后检测芯片均往同一个方向偏移一个固定值，则将吸取芯片的吸嘴往偏移的反方向进行轻微的逐步补偿，直到芯片精准放入放料槽中。
由上述方案可见，若经过大量测试后检测芯片均往左边偏移一个固定值，
则将吸取芯片的吸嘴往右方向轻微逐步补偿，直到准确放入槽位，从而调整到合适的放料姿态。
附图说明
图1是槽位中心点的标定流程图；
图2是槽位中心点的坐标的标定流程图；
图3是托盘槽位倾角调整的标定流程图；
图4是托盘俯视图；
图5是槽位中心点的探测图；
图6是托盘倾斜示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示，在本实施例中，该方法由托盘上的放料槽、视觉相机以及上位机实现，视觉相机将采集的数字信号传输给上位机进行分析处理，上位机发送指令给控制模块进行托盘倾角的补偿，其特征在于；该方法包括以下步骤：
步骤a、人工将托盘放料槽边缘清洁干净，六个边缘探测器探测放料槽边缘，得到六个边缘点，六个边缘探测器发送位置信号给上位机，上位机模拟将六个边缘点进行顺序连接，形成一个六边形，再获取该六边形的外接矩形区域，矩形区域的对角线相交得到槽位中心点；
步骤b、通过视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，将数据保存至上位机；
步骤c、根据步骤a和步骤b得到的槽位中心点和两个标记点的间距，上位机将槽位中心点以及两个标记点的位置信息与此托盘上已知二维码生成器生成的二维码进行关联，二维码存储信息由A~Z的单个大写字母组成，从而完成托盘的标定；
步骤d、当托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，通过标定后的托盘上销钉与槽位中心对应关系，再根据当前两个标记点精定位的中心位置，计算出当前槽位中心点的位置，,进而将芯片放置在放料槽中，实现当前托盘的中心定位；
步骤e、视觉相机定位两个标记点的间距，如果两个标记点的间距变小，或者当前槽位中心点的位置偏离原始槽位中心点的位置，则代表托盘发生了往左倾斜或者往右倾斜，视觉相机扫描芯片位置，将光信号转变成有序的电信号，并传输给上位机进行分析芯片的偏移量及偏移方向，判断芯片是否放正，从而调整托盘的倾角，若芯片搭载在放料槽的一边，则代表托盘对应一边的高度高于另一边的高度，控制模块将调低托盘较高的一边，调高托盘较低的一边，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态；
步骤f、控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。
在本实施例中，两个标记点均为金属定位销，二维码以及两个金属定位销落在视觉相机扫描的范围内，均能实现精确定位槽位中心点。
在本实施例中，根据步骤e得知，经过大量测试后检测芯片均往同一个方向偏移一个固定值，则将吸取芯片的吸嘴往偏移的反方向进行轻微的逐步补偿，直到芯片精准放入放料槽中。
本发明的工作原理：人工将托盘放料槽边缘清洁干净，六个边缘探测器探测放料槽边缘，得到六个边缘点，六个边缘点对称分布，上位机模拟将六个边缘点进行顺序连接，形成一个六边形，再获取该六边形的外接矩形区域，根据矩形的对角线相交于中心点的法则，从而获取槽位中心点，视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，上位机将槽位中心点以及两个标记点的位置信息与托盘上已知二维码生成器生成的二维码进行关联，二维码存储信息由A~Z的单个大写字母组成，，托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，通过标定后的托盘上销钉与槽位中心对应关系，再根据当前两个标记点精定位的中心位置，计算出当前槽位中心点的位置，进而将芯片放置在放料槽中，视觉相机定位两个标记点的间距，如果两个标记点的间距变小，或者当前槽位中心点的位置偏离原始槽位中心点的位置，则代表托盘发生了往左倾斜或者往右倾斜。视觉相机将扫描测试芯片位置的光信号转变成有序的电信号，并传输给上位机进行分析测试芯片的偏移量及偏移方向，从而发送指令给控制模块进行上料和调整倾角及反向位置补偿，若芯片搭载在放料槽的一边，则代表托盘对应一边的高度高于另一边的高度，控制模块将调低托盘较高的一边，调高托盘较低的一边，反之亦然，经过大量测试后检测芯片均往同一个方向偏移一个固定值，则将吸取芯片的吸嘴往偏移的反方向进行轻微的逐步补偿，直到芯片精准放入放料槽中，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态，控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。
Claims (3)
1.一种基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法，该方法由托盘上的放料槽、视觉相机以及上位机实现，视觉相机将采集的数字信号传输给上位机进行分析处理，上位机发送指令给控制模块进行托盘倾角的补偿，其特征在于；该方法包括以下步骤：
步骤a、人工将托盘放料槽边缘清洁干净，六个边缘探测器探测放料槽边缘，得到六个边缘点，六个边缘探测器发送位置信号给上位机，上位机模拟将六个边缘点进行顺序连接，形成一个六边形，再获取该六边形的外接矩形区域，矩形区域的对角线相交得到槽位中心点；
步骤b、通过视觉相机或者人工使用圆形卡尺计算出放料槽外侧两个标记点的间距，将数据保存至上位机；
步骤c、根据步骤a和步骤b得到的槽位中心点和两个标记点的间距，上位机将槽位中心点以及两个标记点的位置信息与此托盘上已知二维码生成器生成的二维码进行关联，二维码存储信息由A~Z的单个大写字母组成，从而完成托盘的标定；
步骤d、当托盘放置在放料的场合中，视觉相机定位当前两个标记点的位置并且读取二维码信息，通过标定后的托盘上销钉与槽位中心对应关系，再根据当前两个标记点精定位的中心位置，计算出当前槽位中心点的位置，,进而将芯片放置在放料槽中，实现当前托盘的中心定位；
步骤e、视觉相机定位两个标记点的间距，如果两个标记点的间距变小，或者当前槽位中心点的位置偏离原始槽位中心点的位置，则代表托盘发生了往左倾斜或者往右倾斜，视觉相机扫描芯片位置，将光信号转变成有序的电信号，并传输给上位机进行分析芯片的偏移量及偏移方向，判断芯片是否放正，从而调整托盘的倾角，若芯片搭载在放料槽的一边，则代表托盘对应一边的高度高于另一边的高度，控制模块将调低托盘较高的一边，调高托盘较低的一边，直到放料槽水平度与吸取芯片的吸嘴水平度接***齐的状态；
步骤f、控制模块将保存当前托盘槽位的补偿量。
2.根据权利要求1所述的一种基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法，其特征在于：两个标记点均为金属定位销，二维码以及两个金属定位销落在视觉相机扫描的范围内，均能实现精确定位槽位中心点。
3.根据权利要求1所述的一种基于托盘倾角的视觉反馈补偿方法，其特征在于：根据步骤e得知，经过大量测试后检测芯片均往同一个方向偏移一个固定值，则将吸取芯片的吸嘴往偏移的反方向进行轻微的逐步补偿，直到芯片精准放入放料槽中。
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