[發明專利]基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法

有效

• 申請號: 201210003717.2
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN103192386A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 鄒風山;曲道奎;徐方;宋吉來;李崇;劉曉帆;王金濤;鄭春暉
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明屬于半導體自動化加工領域，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

集成電路(IC)是電子信息產業的核心，是推動國民經濟和社會信息化發展的最主要的高新技術之一。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，實現我國集成電路制造裝備的局部突破和IC裝備產業的跨越式發展。潔凈機器人是IC制造設備的重要組成部分，可實現晶圓的自動化傳輸，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。

在現有的技術中，專利名稱為CN?200910105902，采用設有坐標系和標定孔的標定板，在機械手上設置感應器件，在固定有關關節的情況下使機械手運動，感應器件相應地作圓周運動，通過位于圓周軌跡上的標定孔的坐標計算機械手各關節臂的實際臂長、各關節臂角度方向。采用本發明方法可準確測定機械手各關節臂的實際臂長、各關節臂角度方向，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元件，對于潔凈機器人來說，安裝感應元件使其潔凈環境遭到破壞，另外感應元件作為負載使得機械手臂的力學特性和伺服控制電機的運動參數發生改變，對使標定存在誤差。

發明內容

本發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，其可克服現有的缺陷，能實現全自動無接觸式標定機械手臂。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于圖像視覺的潔凈機器人自動化標定方法，將激光發射器與相機，固設于一固定平臺上，所述的激光發射器發射的激光與所述的固定平臺垂直，所述相機拍射的圖片，傳輸到圖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，獲取所述的激光發射器所發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，變換后的偏差數據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。

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，是根據機械手臂設計的參數和電機控制的位置參數計算出運動中每一時刻機械手臂實際位置與設計位置的偏差。

優選地，在步驟d中，上述的圖像處理模塊根據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。

采用上述技術方案后，通過將變換后的偏差數據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，將這些參數作為運動的補償，以實現精確控制機械手臂的位置。本發明，使用后，能使測量精度達0.2mm，可實現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。

附圖說明

圖1是本發明標定裝置的結構示意圖。

圖2是本發明標定方法的流程框圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

參考圖1所示，本發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：激光發射器1、相機2及圖像處理模塊3，其中：