[發(fā)明專利]一種用于飛行拍攝效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011272001.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN112255913B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建偉;胡國(guó)慶;左一鳴;王云峰;呂琦;司立坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/02
• 分類號(hào): G05B13/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

本發(fā)明一種用于飛行拍攝效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法屬于高速、高加速點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于飛行拍攝效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法。該方法根據(jù)電機(jī)性能約束設(shè)置運(yùn)行加加速度、加速度以及最大速度等信息，基于電機(jī)參數(shù)約束求解速度區(qū)間可行域。根據(jù)邊界速度約束，計(jì)算S型速度曲線加/減速段運(yùn)行時(shí)間與所需位移。以最大運(yùn)行速度為目標(biāo)，更新S型速度曲線加、減速段運(yùn)行時(shí)間，得到整個(gè)柔性速度曲線的時(shí)間分配關(guān)系。規(guī)劃點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)行速度，主運(yùn)動(dòng)方向采用效率最優(yōu)的速度規(guī)劃方法補(bǔ)償，次運(yùn)動(dòng)方向以最優(yōu)平穩(wěn)性為目標(biāo)設(shè)計(jì)速度曲線進(jìn)行位置補(bǔ)償。該方法能有效提高封裝裝片效率與精度，改善運(yùn)行過程的平穩(wěn)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高速高加速點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于飛行拍攝的效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體后道封裝的效率和精度一定程度上決定了集成電路行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，高精度表面貼裝技術(shù)(SMT)對(duì)保證半導(dǎo)體產(chǎn)品性能至關(guān)重要。在SMT中，為確保貼裝精確度，需要機(jī)器視覺輔助檢測(cè)工件位置，以保證芯片最終的貼合精度。傳統(tǒng)的靜態(tài)拍攝需設(shè)備停穩(wěn)后進(jìn)行檢測(cè)，不必要的停頓造成貼裝效率的降低。隨著視覺檢測(cè)中工業(yè)相機(jī)的性能提高，使得待檢測(cè)工件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拍攝技術(shù)逐漸成熟。然而相較于靜止拍攝而言，具有末端速度約束的速度規(guī)劃難度較大。運(yùn)行速度控制不合理極易引起速度銜接處加速度的不連續(xù)進(jìn)而導(dǎo)致速度波動(dòng)，引起設(shè)備的振動(dòng)，增加檢測(cè)拍攝的調(diào)整時(shí)間，進(jìn)而影響整個(gè)貼片工藝的效率。針對(duì)此，常用的方法是減小運(yùn)行過程的最大速度以減小設(shè)備振動(dòng)，但這同樣會(huì)降低貼片的效率。為了提高貼片工藝的效率，一方面需要保證運(yùn)行平穩(wěn)性的同時(shí)提高運(yùn)行速度，另一方面需要降低檢測(cè)過程中所需的時(shí)間，合理的規(guī)劃效率最優(yōu)的柔性速度曲線，配合工業(yè)相機(jī)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，可以使設(shè)備在保持勻速運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)工藝過程中芯片位姿的識(shí)別，從而縮短整個(gè)工藝時(shí)間，提高封裝貼片效率。因此研究一種效率最優(yōu)的點(diǎn)到點(diǎn)柔性速度規(guī)劃方法對(duì)提高半導(dǎo)體封裝工藝的效率具有重要意義。

高會(huì)軍等人的專利“貼片機(jī)Y軸伺服電機(jī)的速度規(guī)劃方法”，專利公開號(hào)CN103760828A。該專利為了解決數(shù)字控制器的信號(hào)頻率與計(jì)算頻率存在偏差造成控制精度低的問題，提出了一種貼片機(jī)Y軸伺服電機(jī)的離散速度規(guī)劃方法，但該方法不適用于直接位置控制；黎明森等人的專利“一種飛拍方法、系統(tǒng)以及芯片鍵合方法、系統(tǒng)”，專利公開號(hào)CN110995986A。該專利為避免電機(jī)在拍照點(diǎn)停下檢測(cè)導(dǎo)致鍵合頭的震動(dòng)使圖像不清晰，提出了飛拍方法以及系統(tǒng)的工作原理，但是沒有進(jìn)行相關(guān)速度規(guī)劃方面的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，發(fā)明了一種用于飛行拍攝效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法。該方法首先根據(jù)電機(jī)性能約束設(shè)置運(yùn)行加加速度、加速度以及運(yùn)行中最大速度等信息，基于電機(jī)參數(shù)約束，求解速度區(qū)間可行域；然后以邊界速度為約束，基于S型速度曲線過渡，計(jì)算加、減速段運(yùn)行時(shí)間與完成加、減速過渡所需位移；其次基于給定位移約束，更新S型速度曲線加、減速段運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算勻速段時(shí)間，從而得到整個(gè)效率最優(yōu)的柔性速度曲線的時(shí)間分配關(guān)系；然后依據(jù)速度時(shí)間關(guān)系，規(guī)劃點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)行速度；最后慮及視覺檢測(cè)的二維位置偏差，主運(yùn)動(dòng)方向采用效率最優(yōu)的速度規(guī)劃方法補(bǔ)償，次運(yùn)動(dòng)方向以最優(yōu)平穩(wěn)性為目標(biāo)設(shè)計(jì)速度曲線進(jìn)行位置補(bǔ)償。所提出方法適用于具有邊界速度約束的飛行拍攝過程，對(duì)提高封裝裝片效率與精度，改善運(yùn)行過程平穩(wěn)性方面具有重要作用，為半導(dǎo)體封裝中高速高精度運(yùn)動(dòng)控制提供了理論與技術(shù)支持。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于飛行拍攝效率最優(yōu)的柔性速度規(guī)劃方法，該方法首先根據(jù)電機(jī)性能約束設(shè)置運(yùn)行加加速度、加速度以及運(yùn)行中最大速度等信息，基于電機(jī)參數(shù)約束，求解速度區(qū)間可行域，以便于速度曲線的設(shè)計(jì)；然后根據(jù)邊界速度約束，計(jì)算S型速度曲線加/減速段運(yùn)行時(shí)間與所需位移；其次基于給定位移約束，以尋求最大運(yùn)行速度為目標(biāo)，更新S型速度曲線加、減速段運(yùn)行時(shí)間，并計(jì)算勻速段時(shí)間，從而得到整個(gè)柔性速度曲線的時(shí)間分配關(guān)系；然后依據(jù)速度時(shí)間關(guān)系，規(guī)劃點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)行速度；最后基于視覺檢測(cè)的二維位置偏差，主運(yùn)動(dòng)方向采用效率最優(yōu)的速度規(guī)劃方法補(bǔ)償，次運(yùn)動(dòng)方向以最優(yōu)平穩(wěn)性為目標(biāo)設(shè)計(jì)速度曲線進(jìn)行位置補(bǔ)償。方法的具體步驟如下：

步驟1：基于電機(jī)參數(shù)約束的速度區(qū)間可行域求解；