CN116878386A - 上下对准视觉装置的标定方法及标定装置 - Google Patents

上下对准视觉装置的标定方法及标定装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种上下对准视觉装置的标定方法及标定装置，涉及半导体技术领域。该标定方法包括：将待标定视觉装置置于标定装置的上标定点和下标定点之间，转动设有上标定点和下标定点的转动座N次以使转动座到达N个转动位置；测量转动座位于N个转动位置时上标定点的坐标和下标定点的坐标；获取上标定点转动形成上轨迹圆的圆心坐标和下标定点转动形成下轨迹圆的圆心坐标，将两个圆心坐标的上下位置偏差作为待标定视觉装置的待标定误差；根据获取的待标定误差对待标定视觉装置的上下对准结果进行补偿，以得到标定后的视觉装置的上下对准结果。该标定方法能够精确标定视觉装置的上下对准误差，从而确保视觉装置对芯片和基板上下对准的精确度。

Description

上下对准视觉装置的标定方法及标定装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种上下对准视觉装置的标定方法及标定装置。
背景技术
在半导体封装技术中，覆晶技术（flip chip，又称倒装贴片）需要将植放了焊接凸点的芯片翻转，再和基板相连接，以实现预先设计的电路功能；在覆晶技术的工艺步骤中，为了确保翻转后芯片上的凸点与基板的位置对应精确度，现有技术一般采用上下对准视觉装置识别上方的芯片和下方的基板连接表面的图案特征，通过计算两者的相对位置误差，以辅助设备的运动***完成芯片和基板的对准。然而现有上下对准视觉装置中，由于棱镜等光学元件存在安装误差，该安装误差将在相机获取的芯片和基板的图像中引入***误差，导致计算得到的芯片和基板的相对位置相对实际值存在偏差，从而影响上下对准视觉装置对芯片和基板的上下对准精确度，进而影响芯片与基板的相对连接位置精确度及其品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种上下对准视觉装置的标定方法及标定装置，以解决现有部分视觉装置的上下对准精确度较低的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供一种上下对准视觉装置的标定方法，包括：
将待标定视觉装置置于标定装置的上标定点和下标定点之间，转动设有所述上标定点和所述下标定点的转动座N次以使所述转动座到达N个转动位置，其中，N≥2，所述上标定点与所述下标定点上下对应，所述转动座的转动轴竖直设置；
通过所述待标定视觉装置测量所述转动座位于N个所述转动位置时所述上标定点的坐标（xTn，yTn）和所述下标定点的坐标（xBn，yBn）；
根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取所述上标定点转动形成上轨迹圆的圆心坐标（XTO,YTO）和所述下标定点转动形成下轨迹圆的圆心坐标（XBO,YBO），将（XTO-XBO，YTO-YBO）作为所述待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY）；
根据获取的所述待标定误差（δX，δY）对所述待标定视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn，yTn-yBn）进行补偿，以得到标定后的视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn-δX，yTn-yBn-δY）。
可选地，N个所述转动位置沿所述转动轴的周向分散排布；所述根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取所述上标定点转动形成上轨迹圆的圆心坐标（XTO,YTO）和所述下标定点转动形成下轨迹圆的圆心坐标（XBO,YBO）的步骤中，包括：
求取N组（xTn，yTn）的平均值和N组（xBn，yBn）的平均值/>，则XTO=/>，YTO=/>，XBO=/>，YBO=/>，所述待标定误差（δX，δY）的计算如下：
。
可选地，N为偶数，N个所述转动位置中，任一转动位置均存在另一转动位置与其关于所述转动轴的轴心对称。
可选地，N个所述转动位置沿所述转动轴的轴心均匀间隔排布。
本发明还提供了一种标定装置，应用于上述标定方法，所述标定装置包括基座和通过转动轴转动连接于所述基座的转动座，所述转动座设有呈上下排布的两个标定块，两个所述标定块中，位于上方一者的底面设有上标定点、位于下方一者的顶面设有下标定点，所述下标定点与所述上标定点上下对应；所述转动轴竖直设置，所述基座设有用于驱动所述转动座转动的驱动组件。
可选地，两个所述标定块中的至少一者作为调节标定块，所述转动座设有安装孔和锁紧件，所述调节标定块沿上下方向配合滑接于所述安装孔，所述锁紧件具有将所述调节标定块锁定于所述安装孔的锁紧位和允许所述调节标定块沿所述安装孔上下移动的调节位。
可选地，所述调节标定块设有沿上下方向延伸的第一腰型孔，且所述第一腰型孔的孔深方向为第一水平方向；所述锁紧件包括锁紧螺钉，所述安装孔相对的两侧分别连通有锁紧螺纹孔和贯通的贯穿孔，所述锁紧螺纹孔和所述贯穿孔两者的孔深方向均与所述第一水平方向一致，所述锁紧螺钉的螺杆穿过所述第一腰型孔螺纹连接于所述锁紧螺纹孔、螺头容置于所述贯穿孔内并抵接于所述调节标定块。
可选地，沿所述第一水平方向，所述锁紧螺纹孔位于所述贯穿孔的下游；所述安装孔沿第一水平方向的宽度呈缩口状。
可选地，所述转动座包括上臂、下臂和连接于两者之间的连接臂，其中一个所述标定块作为上标定块设于所述上臂，另一所述标定块作为下标定块设于所述下臂，且至少所述上标定块作为调节标定块；
所述转动轴转动连接于所述上臂与所述基座之间，且所述转动轴的底端设有容置槽，所述容置槽的顶端连通有调节螺纹孔；所述标定装置还包括调节螺钉，所述调节螺钉的螺杆螺纹连接于所述调节螺纹孔，且所述调节螺钉的螺杆的底端穿过所述容置槽转动卡接于所述上标定块。
可选地，所述基座包括固定座体和连接于所述固定座体的承载座体，所述转动轴转动连接于所述转动座的顶部与所述承载座体之间；
所述标定装置还包括固定螺钉，所述承载座体的侧壁设有沿竖直方向延伸的第二腰型孔，所述固定螺钉的螺杆穿过所述第二腰型孔螺纹连接于所述固定座体的侧壁、螺头抵接于所述第二腰型孔的外端面；所述固定座体螺纹连接有上顶抵螺钉和下顶抵螺钉，所述上顶抵螺钉的螺杆底端抵接于所述承载座体的顶面，所述下顶抵螺钉的螺杆顶端抵接于所述承载座体的底面。
本发明提供的标定方法中，通过转动转动座得到N组不同方位的标定前的上标定点的X-Y坐标（xTn，yTn）和下标定点的X-Y坐标（xBn，yBn），其中，上标定点形成上轨迹圆的圆心坐标（XTO,YTO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的上标定点的综合测量误差，下标定点形成下轨迹圆的圆心坐标（XBO,YBO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的下标定点的综合测量误差，则（XTO,YTO）和（XBO,YBO）的上下位置偏差（XTO-XBO，YTO-YBO）可以表征待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY），从而求得待标定误差（δX，δY）并通过该待标定误差（δX，δY）对待标定视觉装置进行补偿标定，相应提高视觉装置的上下对准精确度，确保视觉装置对芯片和基板等待测量对象的上下对准精确度，确保芯片和基板的连接位置准确性及品质。此外，采用待标定视觉装置作为标定***的一部分，仅需额外设置标定装置，结构简单、操作便捷、标定成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法中视觉装置的棱镜的安装位置误差较小甚至可以忽略不计时的光路示意图；
图2为图1中测量对象#1和测量对象#2的测量图案在相机中成像的上方图案和下方图案；
图3为本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法中视觉装置的棱镜的安装位置存在偏转时的光路示意图；
图4为图3中测量对象#1和测量对象#2的测量图案在相机中成像的上方图案和下方图案；
图5为本发明实施例提供的标定***中使用状态示意图；
图6为本发明实施例提供的标定装置的示意图；
图7为图6中转动座、转动轴、上标定块和下标定块等部件的***图；
图8为本发明实施例提供的标定装置中转动轴的剖视图；
图9为本发明实施例提供的标定方法中上标定点和下标定点在待标定视觉装置中成像的上轨迹圆和下轨迹圆；
图10为根据本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法的流程示意图；
图11为根据本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法获得待标定误差δX、δY的解算精度统计图，其中，转动座分别在一圈的测量位置数分别为10、40、70……520、550、580。
附图标记说明：
10-标定装置；20-视觉装置；21-棱镜；21a-红光反射膜层；21b-蓝光反射膜层；22-镜头；23-相机；24-上位机；31-测量对象#1；32-测量对象#2；100-基座；110-固定座体；111-上调节耳；112-下调节耳；113-上顶抵螺钉；114-下顶抵螺钉；120-承载座体；121-连接部；121a-第二腰型孔；122-上承载梁；123-下承载梁；124-固定螺钉；125-滑接槽；200-转动轴；210-轴承；220-卡簧；230-容置槽；240-调节螺纹孔；250-容置孔；260-调节螺钉；300-转动座；310-上臂；320-连接臂；330-下臂；340-上标定块；341-上标定点；342-上轨迹圆；350-下标定块；351-下标定点；352-下轨迹圆；361-安装孔；362-贯穿孔；363-锁紧螺纹孔；364-第一腰型孔；370-锁紧螺钉；400-驱动组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1和图3为视觉装置20的其中一种具体形式，该待标定视觉装置20包括棱镜21、镜头22、相机23和光源，还可以包括运动部件，用于支持镜头22对焦和相机23视野的变更。其中，图1为本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法中视觉装置20的棱镜21的安装位置误差较小甚至可以忽略不计时的光路示意图，具体地，使用时，棱镜21位于测量对象#131和测量对象#232之间，光源朝向棱镜21发射两束波长分别不同的光线，例如红色光和蓝色光，经过棱镜21时，分别在红光反射膜层21a和蓝光反射膜层21b发生反射，并出射棱镜21至镜头22，最后在相机23感光芯片上曝光成像，相机23将图像传输至上位机24；如图2所示为图1中测量对象#131和测量对象#232的测量图案在相机23中成像的上方图案和下方图案，其中，两者的成像图案一一对应重叠；进一步进行图像翻转、特征提取、坐标计算等软件操作，从而得到测量对象#131和测量对象#232的上下对准结果。
图3为本发明实施例提供的上下对准视觉装置的标定方法中视觉装置20中棱镜21的安装位置存在偏转时的光路示意图，由于棱镜21存在安装误差，当棱镜21相对竖直方向偏转δθ时，将导致视觉装置20对测量对象#131沿X向的测量结果偏移δX（图中未示出Y向偏移），使得测量对象#131和测量对象#232在视觉装置20获得的图像中重合的标记点实际上在水平方向上并不重合，而是存在位置偏差，如图4所示，若测量对象#131和测量对象#232的间距为50 mm，棱镜21在垂直图面方向的安装误差为0.01°时，因上述误差引入的视觉装置20的上下对准误差约为9μm，对于微米级对准需求而言较为显著。类似地，对采用其他不同设计结构的视觉装置20，其中的棱镜21的光学元件的安装误差也将引入其上下对准误差，且上下对准误差和测量对象的水平位置、照明条件等因素无关，可视为视觉装置20固有的***误差。
本实施例提供一种上下对准视觉装置的标定方法及标定装置10，如图1-图11所示，其中，该标定装置10应用于上述标定方法，具体地，该标定装置10包括基座100和通过转动轴200转动连接于基座100的转动座300，转动座300设有呈上下排布的两个标定块，两个标定块中，位于上方一者的底面设有上标定点341、位于下方一者的顶面设有下标定点351，下标定点351与上标定点341上下对应；转动轴200竖直设置，基座100设有用于驱动转动座300转动的驱动组件400。具体地，该标定装置10、待标定视觉装置和控制器可以组成标定***，其中，标定装置10中的驱动组件400及待标定视觉装置均与控制器通信连接以执行上述标定方法。
图10为本发明实施例提供的上下对准视觉装置20的标定方法的流程示意图。如图10所示出的，该标定方法包括：
S1002将待标定视觉装置20置于标定装置10的上标定点341和下标定点351之间，转动设有上标定点341和下标定点351的转动座300N次以使转动座300到达N个转动位置；其中，N≥2，上标定点341与下标定点351上下对应，转动座300的转动轴200竖直设置。
S1004通过待标定视觉装置测量转动座300位于N个转动位置时上标定点的坐标（xTn，yTn）和下标定点的坐标（xBn，yBn）。
初始在控制器内预设驱动组件400对转动座300的N个驱动角度，以使转动座300带动上标定点341和下标定点351绕转动轴200转动至N个转动位置；使用该标定装置10对待标定视觉装置的上下对准结果进行标定时，首先将待标定视觉装置置于上标定点341和下标定点351之间，且上标定点341和下标定点351均处于待标定视觉装置的拍摄范围内，待标定视觉装置的位置固定不动，驱动组件400按照第一驱动角度驱动转动座300转动，且驱动组件400停止驱动后将停止信号反馈至控制器，控制器相应控制待标定视觉装置测量上标定点341的第一组X-Y坐标（xT1，yT1）和下标定点351的第一组X-Y坐标（xB1，yB1）并反馈至控制器。
随后，类似地，控制器控制驱动组件400驱动转动座300带动上标定点341和下标定点351继续转动第二驱动角度，并获取上标定点341的第二组X-Y坐标（xT2，yT2）和下标定点351的第二组X-Y坐标（xB2，yB2）；如此重复操作，转动座300在驱动组件400的驱动下转动至N个不同转动位置，控制器相应获取N组标定前的上标定点341的X-Y坐标（xTn，yTn）和下标定点351的X-Y坐标（xBn，yBn）；其中，xTn、xBn、yTn、yBn的单位均可以采用m。
S1006根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取上标定点341转动形成上轨迹圆342的圆心坐标（XTO,YTO）和下标定点351转动形成下轨迹圆352的圆心坐标（XBO,YBO），将（XTO-XBO，YTO-YBO）作为待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY）。
标定装置10中上标定点341和下标定点351上下对应且转动轴200竖直设置，则转动座300实际转动至N个不同转动位置时，上标定点341随转动座300转动形成的上轨迹圆342与下标定点351随转动座300转动形成的下轨迹圆352也上下对应，相应地，上轨迹圆342的圆心与下轨迹圆352的圆心也上下对应，两者的X-Y坐标重合；由于待标定视觉装置自身存在的***误差，导致待标定视觉装置测得上轨迹圆342和下轨迹圆352的位置发生偏转，则上轨迹圆342的圆心和下轨迹圆352的圆心在待标定视觉装置获取的图像中并不重合，导致（XTO,YTO）和（XBO,YBO）并不相等，而上轨迹圆342的圆心坐标（XTO,YTO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的上标定点的综合测量误差，类似地，下轨迹圆352的圆心坐标（XBO,YBO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的下标定点的综合测量误差，则（XTO,YTO）和（XBO,YBO）的上下位置偏差（XTO-XBO，YTO-YBO）可以表征待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY），其中，δX=XTO-XBO，δY=YTO-YBO。
S1008根据获取的待标定误差（δX，δY）对待标定视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn，yTn-yBn）进行补偿，以得到标定后的视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn-δX，yTn-yBn-δY）。
待标定视觉装置标定前测量的上下对准结果为（xTn-xBn，yTn-yBn），求得待标定视觉装置自身存在的待标定误差为（δX，δY），则补偿后得到视觉装置20的上下对准结果为（xTn-xBn-δX，yTn-yBn-δY）=（xTn-xBn-XTO+XBO，yTn-yBn-YTO+YBO），从而完成对视觉装置20的标定。
则该标定方法中，通过转动转动座300得到N组不同方位的标定前的上标定点341的X-Y坐标（xTn，yTn）和下标定点351的X-Y坐标（xBn，yBn），其中，上标定点341形成上轨迹圆342的圆心坐标（XTO,YTO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的上标定点341的综合测量误差，下标定点351形成下轨迹圆352的圆心坐标（XBO,YBO）能够综合表征待标定视觉装置对位于N个不同方位的下标定点351的综合测量误差，则（XTO,YTO）和（XBO,YBO）的上下位置偏差（XTO-XBO，YTO-YBO）可以表征待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY），从而求得待标定误差（δX，δY）并通过该待标定误差（δX，δY）对待标定视觉装置进行补偿标定，相应提高视觉装置20的上下对准精确度，确保视觉装置对芯片和基板等待测量对象的上下对准精确度，确保芯片和基板的连接位置准确性及品质。此外，采用待标定视觉装置作为标定***的一部分，仅需额外设置标定装置，结构简单、操作便捷、标定成本低。
当然，在其他实施例中，也可以手动转动调节转动座，且较佳地，每次调节完成后对转动座的位置进行锁定。
具体地，本实施例中，N个转动位置沿转动轴的周向分散排布；S1006根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取上标定点341转动形成上轨迹圆342的圆心坐标（XTO,YTO）和下标定点351转动形成下轨迹圆352的圆心坐标（XBO,YBO）的步骤中，包括：求取N组（xTn，yTn）的平均值和N组（xBn，yBn）的平均值/>，则XTO=/>，YTO=/>，XBO=/>，YBO=/>，待标定误差（δX，δY）的计算如下：
。
这里是求解上轨迹圆342的圆心坐标和下轨迹圆352的圆心坐标的其中一种具体形式，其中，N个转动位置沿转动轴200的周向分散排布，该分散排布具体指上轨迹圆342（或下轨迹圆352）中，上标定点341（或下标定点351）的N个转动位置点向上轨迹圆342（或下轨迹圆）中任一直径投影形成N个投影点，且该直径位于圆心两侧的两条半径中，位于其中一条半径的所有投影点距圆心的长度之和约等于位于另一条半径的所有投影点距圆心的长度之和；相应地，上标定点341向X轴的N个投影点中，位于上轨迹圆342的圆心向X轴投影点两侧的坐标轴中，位于一侧坐标轴上的所有投影点距圆心投影点的长度之和近似相等位于另一侧坐标轴上的所有投影点距圆心投影点的长度之和，Y轴同理，则上标定点341于X向和Y向均匀分布于上轨迹圆342圆心的两侧，求解N个xTn的平均值即为上轨迹圆342圆心的X坐标值；类似地，求解N个yTn的平均值/>即为上轨迹圆342圆心的Y坐标值，N个xBn的平均值即为下轨迹圆351圆心的X坐标值，求解N个yBn的平均值/>即为下轨迹圆352圆心的Y坐标值，从而求得（XTO,YTO）=/>，（XBO,YBO）=/>，相应地，待标定视觉装置标定后的上下对准结果为（xTn-xBn-/>+/>，yTn-yBn-/>+/>）。
具体地，本实施例中，如图9所示，N为偶数，N个转动位置中，任一转动位置均存在另一转动位置与其关于转动轴200的轴心对称。转动轴200位于上轨迹圆342（或下轨迹圆352）所在平面的轴心与上轨迹圆342（或下轨迹圆352）的圆心重合，则上轨迹圆342（或下轨迹圆352）中，上标定点341（或下标定点351）的N个转动位置点两两关于圆心对称，相应地，同组两个转动位置点向任一直径的投影点也关于圆心对称，从而通过简单、规律的转动位置限定使N个转动位置满足分散排布的要求，相应在确保转动位置精确度的基础上简化对驱动组件驱动角度的预设难度并提高根据转动位置求得待标定误差的精确度，进而提高对待标定视觉装置的标定精确度。此外，同一轨迹圆中转动位置点两两对称，当转动轴存在偏转时，对称的两个转动位置点的偏转方向关于圆心相反，能够在测量坐标值上起到相互补偿作用，从而有效减少由于转动轴200偏转导致标定块倾斜引入的标定误差，相应进一步提高对待标定视觉装置的标定精确度。
N个转动位置除上述限定外，本实施例中，N个转动位置还可以沿转动轴200的轴心均匀间隔排布。转动座300的多个转动位置沿周向等角度排布，通过简单地限定能够使N个转动位置满足分散排布的要求，且在确保转动位置精确度的基础上，还能够降低标定装置由于转动轴偏转引入的误差，从而提高对待标定视觉装置上下对准误差的标定精确度。
对本实施例提供标定方法的标定效果进行了模拟计算：
具体地，上标定块340和下标定块350的间距为50 mm，上标定点341设于上标定块340的底面，下标定点351设于下标定块350的顶面，视觉装置20计算上标定点341和下标定点351坐标的随机误差不超过±0.5 μm，上标定点341和下标定点351在水平方向的安装误差为0.1mm量级。执行本实施例提供标定方法的步骤进行20次测量标定，其中20次测量的区别在于将转轴周向一圈等间隔划分为N个转动位置的数目以10为基础依次递增30，具体分别为10、40、70……520、550、580，其他标定步骤均相同；20次重复标定获得待标定误差δX、δY的解算精度统计如图11所示，由图11可知，随着测量数目N的增加，待标定误差（δX，δY）的解算精度逐渐提高，具体当N的数目超过200时，待标定误差（δX，δY）的解算精度优于0.1mm；当N的数目超过500时，待标定误差（δX，δY）的解算精度优于0.04mm，相较于视觉装置未标定情况下的精度水平得到提升，从而证实了该标定方法的有效性。
本实施例提供的标定装置10应用于上述标定方法，能够与待标定视觉装置20相互配合对其上下对准误差进行补偿标定，结构简单，且能够有效提高待标定视觉装置20的上下对准结果精确度，相应提高标定后视觉装置20对芯片和基板等待测量对象的上下对准精确度，确保芯片和基板的连接位置准确性及品质。
可选地，本实施例中，如图5-图7所示，两个标定块中的至少一者作为调节标定块，转动座300设有安装孔361和锁紧件，调节标定块沿上下方向配合滑接于安装孔361，锁紧件具有将调节标定块锁定于安装孔361的锁紧位和允许调节标定块沿安装孔361上下移动的调节位。两个标定块安装于转动座300且呈上下间隔排布，标定使用时，待标定视觉装置置于两个标定块之间，可以调节锁紧件至调节位，然后沿安装孔361上下滑动调节标定块以在一定范围内对调节标定块的上下位置进行调节，同时调节待标定视觉装置的上下位置，从而改变两个标定块的上下间距以及待标定视觉装置距离上标定点341、下标定点351的上下间距，以使上标定点341和下标定点351能够均位于待标定视觉装置的对焦点处，相应确保待标定视觉装置拍摄得到上标定点341和下标定点351的图片的清晰度，进而确保对上标定点341和下标定点351坐标的精确识别，以及后续根据上标定点341和下标定点351坐标获取待标定误差并依此对待标定视觉装置进行补偿标定的精确度。调节标定块的位置调节完成后，调节锁紧件处于锁紧位，以确保调节标定块连接于转动座300的位置稳定性，减少测量过程中调节标定块松动影响拍摄图片质量以及测量坐标精确度情况的发生。
较佳地，两个标定块均为调节标定块，以提高两个标定块的上下相对距离的调节范围，并且两个标定块的上下位置均可调，还能够减少对待标定视觉装置20上下移动的调节要求。
具体地，本实施例中，如图7所示，调节标定块设有沿上下方向延伸的第一腰型孔364，且第一腰型孔364的孔深方向为第一水平方向；锁紧件包括锁紧螺钉370，安装孔361相对的两侧分别连通有锁紧螺纹孔363和贯通的贯穿孔362，锁紧螺纹孔363和贯穿孔362两者的孔深方向均与第一水平方向一致，锁紧螺钉370的螺杆穿过第一腰型孔364螺纹连接于锁紧螺纹孔363、螺头容置于贯穿孔362内并抵接于调节标定块。这里是锁紧件的其中一种具体形式，需要对调节标定块进行上下调节时，可以向外旋松锁紧螺钉370使其螺头不再压紧调节标定块而到达调节位，此时锁紧螺钉370的螺杆可以保持穿过第一腰型孔364也可以完全脱离第一腰型孔364，然后沿安装孔361上下滑动调节标定块对其上下位置进行调节；调节到位后，使锁紧螺钉370的螺杆穿过第一腰型孔364并反向旋紧锁紧螺钉370使其螺头压紧调节标定块，从而到达锁紧位将位置调节后的调节标定块锁定于转动座300。采用上述形式的锁紧件，在实现对调节标定块锁紧、调节的基础上，结构简单，且锁紧位时，整个锁紧螺钉370位于贯穿孔362、安装孔361和锁紧螺纹孔363内，未凸出转动座300外部，从而提高转动座300的外观整齐性并减少转动座300转动过程中锁紧螺钉370外凸对其他部件或待标定视觉装置造成的碰撞干涉，相应确保标定的正常进行。
当然，在其他实施例中，也可以仅在安装孔361的一侧连通有贯穿形式的锁紧螺纹孔363，锁紧螺钉370可以旋接于锁紧螺纹孔363且其螺杆端部抵接于调节标定块，从而位于锁紧位对调节标定块进行限位；需要调节时，旋松锁紧螺钉370，使其螺杆端部松开调节标定块即可到达调节位对调节标定块进行上下调节。
本实施例中，沿第一水平方向，锁紧螺纹孔363位于贯穿孔362的下游；安装孔361沿第一水平方向的宽度呈缩口状。调节标定块的形状与安装孔361的形状匹配为梯形块，如图7所示，调节标定块的顶面为梯形，其右侧边为梯形的上底、左侧边为梯形的下底、前后两侧边为腰，两条腰自左向右沿第一水平方向逐渐靠近；锁紧螺钉370由调节位旋动至锁紧位的过程中，调节标定块随锁紧螺钉370螺头朝向第一水平方向的推动而逐渐朝向安装孔361的缩口一侧挤压，则调节标定块两条腰对应的侧壁不断挤压安装孔361相应的两侧孔壁，直至锁紧螺钉370的螺头抵紧调节标定块下底对应的侧壁，调节标定块锁紧于安装孔361内，从而提高锁紧螺钉370位于锁紧位时对调节标定块的锁定稳定性。
可选地，本实施例中，如图5-图8所示，转动座300包括上臂310、下臂330和连接于两者之间的连接臂320，其中一个标定块作为上标定块340设于上臂310，另一标定块作为下标定块350设于下臂330，且至少上标定块340作为调节标定块；转动轴200转动连接于上臂310与基座100之间，且转动轴200的底端设有容置槽230，容置槽230的顶端连通有调节螺纹孔240；标定装置10还包括调节螺钉260，调节螺钉260的螺杆螺纹连接于调节螺纹孔240，且调节螺钉260的螺杆的底端穿过容置槽230转动卡接于上标定块340。转动轴200的底端连接转动座300、顶端连接基座100且至少一端为转动连接从而将转动座300转动连接于基座100；转动座300的上臂310、连接臂320和下臂330依次连接形成开口水平朝向一侧的U型座，其中，上臂310的底面与下臂330的顶面之间形成容置空间以供待标定视觉装置20伸入，转动轴200的底部与安装孔361相应的位置设置有容置槽230，以增大上标定块340上方的调节空间及其向上的调节范围，需要对上标定块340进行上下调节时，调节锁紧件位于调节位，然后旋动调节螺钉260，调节螺钉260在调节螺纹孔240的限制作用下发生旋动的同时带动上标定块340沿调节螺纹孔240的轴向上下移动，从而将调节螺钉260大行程的转动运动转变为上标定块340小行程的上下运动，相应实现对上标定块340的精确无极调节，提高对其的位置调节精确度。调节完成后，将锁紧件调节至锁紧位。
较佳地，如图7和图8所示，调节螺纹孔240的顶部通过容置孔250贯穿转动轴200的顶部，调节螺钉260螺纹的螺杆连接于调节螺纹孔240时，其螺头容置于容置孔250内，从而减少调节螺钉260向上凸起对其他部件造成的干涉。
本实施例中，如图5和图6所示，基座100包括固定座体110和连接于固定座体110的承载座体120，转动轴200转动连接于转动座300的顶部与承载座体120之间；标定装置10还包括固定螺钉124，承载座体120的侧壁设有沿竖直方向延伸的第二腰型孔121a，固定螺钉124的螺杆穿过第二腰型孔121a螺纹连接于固定座体110的侧壁、螺头抵接于第二腰型孔121a的外端面；固定座体110螺纹连接有上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114，上顶抵螺钉113的螺杆底端抵接于承载座体120的顶面，下顶抵螺钉114的螺杆顶端抵接于承载座体120的底面。
安装承载座体120时，可以首先粗定位承载座体120相对固定座体110的位置，使用固定螺钉124穿过第二腰型孔121a并螺纹连接于固定座体110，且此时固定螺钉124的螺头处于锁紧承载座体120但并未锁死的状态，然后可以通过旋动上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114，从而顶抵承载座体120上下移动实现对其上下的位置调节，相应提高承载座体120连接于固定座体110的位置精确度，进而提高转动座300的安装精确度，减小其在测量过程中引入的误差，以提高标定装置10对待标定视觉装置20的标定精确度；调节完成后，旋紧固定螺钉124将承载座体120锁定于固定座体110即可。
具体地，如图5和图6所示，上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114可以均为两个，两个上顶抵螺钉113和两个下顶抵螺钉114均沿承载座体120的宽度方向间隔排布；第二腰型孔121a可以为两列，两列第二腰型孔121a沿承载座体120的宽度方向间隔排布，固定螺钉124与第二腰型孔121a一一对应。安装承载座体120的过程中，除上述通过上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114调节承载座体120的上下位置外，设置两组上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114不仅能够于不同位置对承载座体120的上下位置进行抵紧限位，从而提高承载座体120连接于固定座体110的稳定性，相应提高转动座300在测量过程中的稳定性；还能够通过两组上顶抵螺钉113和下顶抵螺钉114对承载座体120宽度方向不同顶抵位置的高度进行调节，从而小幅度调节承载座体120绕固定螺钉124的旋转角度，相应调节承载座体120及转动座300的方位角及水平度，进而进一步提高转动座300的安装方位精确度，相应进一步减少标定装置10在测量过程中引入的误差，以进一步提高标定装置10对待标定视觉装置20的标定精确度。
具体地，如图5和图6所示，可以在固定座体110设有上调节耳111和下调节耳112，上顶抵螺钉113螺纹连接于上调节耳111，下顶抵螺钉114螺纹连接于下调节耳112。
可选地，本实施例中，如图5所示，承载座体120的一侧设有沿上下方向延伸的滑接槽125，固定座体110为长条状且配合滑接于滑接槽125。固定座体110与承载座体120通过滑接槽125配合滑接，能够对两者的连接进行预定位，从而提高两者的安装定位便捷度以及两者的配合紧凑性。
具体地，如图5所示，承载座体120可以包括连接部121和连接于连接部121的上承载梁122、下承载梁123，其中，转动轴200的顶端可以通过轴承210与设于上承载梁122的枢接孔转动连接，且通过卡簧220对转动轴200的轴向位置进行限位；驱动组件400包括驱动电机，驱动电机安装于下承载梁123，且驱动电机的驱动端连接下臂330。一方面，驱动电机的动子输出端作为驱动端用于驱动下臂330并带动转动座300转动，驱动电机内部的旋转编码器可以检测动子的转数并通过控制器将转数换算为转动座300的转动角度，从而控制驱动电机对转动座300的转动位置驱动；另一方面，驱动电机安装于承载座体120的下承载梁123，能够对转动座300的下臂330进行限位，则转动座300的上下分别受到转动轴200和驱动电机的转动限位，从而提高转动座300周向转动的稳定性及位置精确度，减少转动座300仅顶部受转动轴200限位转动过程中容易偏移情况的发生，相应进一步提高标定装置10对待标定视觉装置20的标定准确性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种上下对准视觉装置的标定方法，其特征在于，包括：
将待标定视觉装置置于标定装置的上标定点和下标定点之间，转动设有所述上标定点和所述下标定点的转动座N次以使所述转动座到达N个转动位置，其中，N≥2，所述上标定点与所述下标定点上下对应，所述转动座的转动轴竖直设置；
通过所述待标定视觉装置测量所述转动座位于N个所述转动位置时所述上标定点的坐标（xTn，yTn）和所述下标定点的坐标（xBn，yBn）；
根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取所述上标定点转动形成上轨迹圆的圆心坐标（XTO,YTO）和所述下标定点转动形成下轨迹圆的圆心坐标（XBO,YBO），将（XTO-XBO，YTO-YBO）作为所述待标定视觉装置的待标定误差（δX，δY）；
根据获取的所述待标定误差（δX，δY）对所述待标定视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn，yTn-yBn）进行补偿，以得到标定后的视觉装置的上下对准结果（xTn-xBn-δX，yTn-yBn-δY）。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，N个所述转动位置沿所述转动轴的周向分散排布；所述根据N组（xTn，yTn）和（xBn，yBn）获取所述上标定点转动形成上轨迹圆的圆心坐标（XTO,YTO）和所述下标定点转动形成下轨迹圆的圆心坐标（XBO,YBO）的步骤中，包括：
求取N组（xTn，yTn）的平均值和N组（xBn，yBn）的平均值/>，则XTO=/>，YTO=/>，XBO=/>，YBO=/>，所述待标定误差（δX，δY）的计算如下：
。
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，N为偶数，N个所述转动位置中，任一转动位置均存在另一转动位置与其关于所述转动轴的轴心对称。
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，N个所述转动位置沿所述转动轴的轴心均匀间隔排布。
5.一种标定装置，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的标定方法，所述标定装置（10）包括基座（100）和通过转动轴（200）转动连接于所述基座（100）的转动座（300），所述转动座（300）设有呈上下排布的两个标定块，两个所述标定块中，位于上方一者的底面设有上标定点（341）、位于下方一者的顶面设有下标定点（351），所述下标定点（351）与所述上标定点（341）上下对应；所述转动轴（200）竖直设置，所述基座（100）设有用于驱动所述转动座（300）转动的驱动组件（400）。
6.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，两个所述标定块中的至少一者作为调节标定块，所述转动座（300）设有安装孔（361）和锁紧件，所述调节标定块沿上下方向配合滑接于所述安装孔（361），所述锁紧件具有将所述调节标定块锁定于所述安装孔（361）的锁紧位和允许所述调节标定块沿所述安装孔（361）上下移动的调节位。
7.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述调节标定块设有沿上下方向延伸的第一腰型孔（364），且所述第一腰型孔（364）的孔深方向为第一水平方向；所述锁紧件包括锁紧螺钉（370），所述安装孔（361）相对的两侧分别连通有锁紧螺纹孔（363）和贯通的贯穿孔（362），所述锁紧螺纹孔（363）和所述贯穿孔（362）两者的孔深方向均与所述第一水平方向一致，所述锁紧螺钉（370）的螺杆穿过所述第一腰型孔（364）螺纹连接于所述锁紧螺纹孔（363）、螺头容置于所述贯穿孔（362）内并抵接于所述调节标定块。
8.根据权利要求7所述的标定装置，其特征在于，沿所述第一水平方向，所述锁紧螺纹孔（363）位于所述贯穿孔（362）的下游；所述安装孔（361）沿第一水平方向的宽度呈缩口状。
9.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述转动座（300）包括上臂（310）、下臂（330）和连接于两者之间的连接臂（320），其中一个所述标定块作为上标定块（340）设于所述上臂（310），另一所述标定块作为下标定块（350）设于所述下臂（330），且至少所述上标定块（340）作为调节标定块；
所述转动轴（200）转动连接于所述上臂（310）与所述基座（100）之间，且所述转动轴（200）的底端设有容置槽（230），所述容置槽（230）的顶端连通有调节螺纹孔（240）；所述标定装置（10）还包括调节螺钉（260），所述调节螺钉（260）的螺杆螺纹连接于所述调节螺纹孔（240），且所述调节螺钉（260）的螺杆的底端穿过所述容置槽（230）转动卡接于所述上标定块（340）。
10.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述基座（100）包括固定座体（110）和连接于所述固定座体（110）的承载座体（120），所述转动轴（200）转动连接于所述转动座（300）的顶部与所述承载座体（120）之间；
所述标定装置（10）还包括固定螺钉（124），所述承载座体（120）的侧壁设有沿竖直方向延伸的第二腰型孔（121a），所述固定螺钉（124）的螺杆穿过所述第二腰型孔（121a）螺纹连接于所述固定座体（110）的侧壁、螺头抵接于所述第二腰型孔（121a）的外端面；所述固定座体（110）螺纹连接有上顶抵螺钉（113）和下顶抵螺钉（114），所述上顶抵螺钉（113）的螺杆底端抵接于所述承载座体（120）的顶面，所述下顶抵螺钉（114）的螺杆顶端抵接于所述承载座体（120）的底面。
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