專利名稱：對位方法及對位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對位技術(shù)，尤其涉及一種對位方法及對位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，常需用到對位技術(shù)，比如在半導(dǎo)體壓合中，需要將兩個待壓合的物品進(jìn)行對位，然后執(zhí)行壓合動作，對位過程中的對位精度直接影響到壓合的精度，進(jìn)而影響
產(chǎn)品質(zhì)量。目前的對位技術(shù)是通過在同一個視野中對待對位部件同時成像，然后移動待對位部件，使兩待對位部件的實(shí)時圖像的用于對位的特定特征對位，這種對位方法完全依靠操作員的肉眼來確定特定特征是否對位正確，對于成批的待對位部件的對位，這種對位方法容易受人眼疲勞以及操作員誤判的影響，導(dǎo)致對位精度低，而且這種對位方法自動化程度不高，效率低下。綜上，現(xiàn)有技術(shù)中存在成批的部件對位精度低及對位效率低下的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對位方法及對位系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中成批的部件對位精度低及對位效率低下的問題。本發(fā)明一方面提供一種對位方法，該對位方法包括:對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像；根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置
差異;根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本發(fā)明另一方面提供一種對位系統(tǒng)，該對位系統(tǒng)包括:圖像采集模塊，用于對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像；第一差異計(jì)算模塊，用于根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異；第二差異計(jì)算模塊，用于根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本實(shí)施例提供的對位方法及對位系統(tǒng)，不需要操作員用肉眼來判斷待對位部件中用于對位的特定特征的對位是否正確，而是根據(jù)計(jì)算出來的待對位部件的實(shí)時圖像之間的位置差異來實(shí)現(xiàn)各部件的對位，對于成批的部件的對位，不容易受人眼疲勞及操作員誤判的影響，利于提聞對位精度及對位效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的對位方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的對位方法的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例三中待對位部件I和部件2的實(shí)時圖像；圖4為本發(fā)明實(shí)施例三中待對位部件I和部件2對位后的實(shí)時圖像；圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的對位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一 本發(fā)明實(shí)施例一提供一種對位方法，該對位方法包括:步驟101、對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像；步驟102、根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異；步驟103、根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本實(shí)施例提供的對位方法，不需要操作員用肉眼來判斷待對位部件中用于對位的特定特征的對位是否正確，是 根據(jù)計(jì)算出來的待對位部件的實(shí)時圖像之間的位置差異來實(shí)現(xiàn)各部件的對位，對于成批的部件的對位，不容易受人眼疲勞及操作員誤判的影響，利于提高對位精度及對位效率。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例二還提供一種對位方法，該對位方法包括:步驟201、獲取待對位的各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差
巳
升；實(shí)際應(yīng)用中，本步驟具體可為:通過成像設(shè)備對各部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的圖像模板，其中，在對各部件進(jìn)行圖像采集時，將待對位部件放置在一個平臺上，這樣可在同一個視野中進(jìn)行采集，方便后續(xù)計(jì)算各圖像模板之間的位置差異。各部件的圖像模板之間的位置差異的計(jì)算可根據(jù)各圖像模板中的特定特征在圖像模板中的位置，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異；本實(shí)施例中，特定特征為人為預(yù)先設(shè)定的可用于對位的特征，各圖像模板之間的特定特征之間具有一定的位置變換關(guān)系，根據(jù)各特定特征在模板中的位置，可推算出各特定特征之間的位置差異，從而得到各圖像模板之間的位置差異。另外，各部件的圖像模板之間的位置差異還可根據(jù)各圖像模板中的特定特征，將各圖像模板進(jìn)行對位，根據(jù)對位過程中圖像模板的移動，得到各圖像模板之間的位置差異。本步驟中獲取的各圖像模板及各圖像模板之間的位置差異可以進(jìn)行存儲，若成批的相同部件進(jìn)行對位，就可以直接調(diào)用存儲的圖像模板和各圖像模板之間的位置差異，從而提1 效率。步驟202、對待對位的各部件進(jìn)行圖像釆集，獲取各部件的實(shí)時圖像；
本實(shí)施例中，對待對位部件進(jìn)行圖像采集可采用任何一款圖像采集設(shè)備，例如模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī)乃至視頻獲取設(shè)備等成像設(shè)備，該成像設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，用與計(jì)算機(jī)相連的成像設(shè)備對擺放在一平臺上的待對位的各部件進(jìn)行實(shí)時圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。步驟203、根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異；該步驟具體為，可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的模板匹配技術(shù)，將各個待對位部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的模板進(jìn)行對位，通過對位分別計(jì)算出各個部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異。步驟204、根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本實(shí)施例在具體計(jì)算過程中，可設(shè)定其中一個部件為基準(zhǔn)部件，該部件所對應(yīng)的圖像模板為基準(zhǔn)模板，通過其余部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，以及其余部件所對應(yīng)的圖像模板與基準(zhǔn)模板之間的位置差異，分別計(jì)算得到其余部件的實(shí)時圖像與基準(zhǔn)部件的實(shí)時圖像的位置差異。根據(jù)計(jì)算得到的基準(zhǔn)部件之外的其余部件的實(shí)時圖像與基準(zhǔn)部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，分別將基準(zhǔn)部件之外的其余部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)部件與其余部件的對位。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異也可不設(shè)定基準(zhǔn)部件及基準(zhǔn)模板，可計(jì)算待對位的部件中任何兩部件的實(shí)時圖像的位置差異以及該兩部件的實(shí)時圖像與其它部件的位置差異，先將兩部件進(jìn)行對位，再將該已對位的兩部件與其它未對位的部件進(jìn)行對位，最終達(dá)到所有待對位部件的整體對位。本實(shí)施例提供的對位方法，對于成批的待對位部件，可一次性的獲取待對位部件的圖像模板及各圖像模板之間的位置差異，然后用成熟的模板匹配技術(shù)將待對位部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板進(jìn)行匹配，以確定各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，從而算出各實(shí)時圖像之間的位置差異，該過程是計(jì)算機(jī)自動計(jì)算的過程，根據(jù)計(jì)算出的位置差異來進(jìn)行對位不容易受人眼疲勞及操作員誤判的影響，利于提高對位精度及對位效率。最后根據(jù)各實(shí)時圖像的位置差異操作待對位部件，直到各實(shí)時圖像的位置差異為零或滿足一定要求。實(shí)施例三本實(shí)施例以兩個待對位部件的對位為例對本發(fā)明提供的對位方法進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖3所示，在一平臺上放置待壓合部件I和部件2，用成像設(shè)備在同一個視覺范圍內(nèi)對部件I和部件2成像，并將兩個成像分別存儲為第一模板和第二模板，根據(jù)模板中的特定特征在模板中的位置，推算出第一模板和第二模板之間的位置差異，其中的特定特征為人為預(yù)先設(shè)定的可用于對位的特征，本實(shí)施例中設(shè)定的第一模板和第二模板的特定特征均為十字形狀，兩個十字形狀之間的位置差異為第一模板和第二模板之間的位置差異。另夕卜，模板之間的位置差異還可以通過操作第一模板或第二模板，將兩個十字形狀進(jìn)行對位，對位過程中第一模板或第二模板移動的距離和旋轉(zhuǎn)的角度為第一模板和第二模板之間的位置差異。
具體的，將第一模板設(shè)定為M1，第二模板設(shè)定為M2，若第二模板M2經(jīng)過η步的操作(旋轉(zhuǎn)或平移)后，兩圖像模板中的特定特征(圖3中的兩個十字形狀)滿足對位精度要求，那么其每一步的變換都可以表示為一個剛體變換T1, T2,…Tn，那么我們可以由此獲得第一模板M1和第二模板M2的位置變換公式T:M1 = T.M2(I)其中，T= IIi Ti.。獲取兩部件的圖像模板和兩圖像模板之間的位置差異后，可將獲取的圖像模板和圖像模板之間的位置差異進(jìn)行存儲，以備后續(xù)的與部件I相同的部件和與部件2相同的部件的對位。然后獲取部件I的實(shí)時圖像和部件2的實(shí)時圖像，并計(jì)算部件I的實(shí)時圖像和其對應(yīng)的第一模板之間的位置差異，及部件2的實(shí)時圖像和其對應(yīng)的第二模板之間的位置差
巳具體的，設(shè)定部件I的實(shí)時圖像為S1，部件2的實(shí)時圖像為S2，對于部件I的實(shí)時圖像S1和其所對應(yīng)的第一模板M1之間的位置差異，可通過將部件I的實(shí)時圖像S1與第一模板M1進(jìn)行對位來計(jì)算，部件I的實(shí)時圖像S1與第一模板M1的對位可用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的模板匹配方法，模板匹配的方法有很多，例如基于FFT的頻域方法、基于特征的廣義霍夫變換或者基于邊緣圖像相關(guān)的形狀匹配方法，本實(shí)施例具體是采用基于傅里葉變換的模板匹配方法，計(jì)算出M1和S1之間的變換關(guān)系。由此，我們可以獲得以下關(guān)系式:S1 = A.M1 (2)同樣的，計(jì)算出第二模板M2和部件2的實(shí)時圖像S2之間的變換關(guān)系，得到以下關(guān)系式:S2 = B.M2(3)由上述的⑴、⑵、(3)式，我們可以得出S1 = T' S2其中，T'=ATB'由于是剛體變換，我們可由Τ’推算出部件I和部件2的實(shí)時圖像之間的位置差異(即待壓合部件的位置差異)，包括其旋轉(zhuǎn)角度和平移量。最后通過算出的位置差異，平移或旋轉(zhuǎn)待對位部件I或部件2，直至位置差異為零或位置差異滿足對位精度要求(如圖4所示)。本實(shí)施例中，待對位部件的實(shí)時圖像之間的位置差異的計(jì)算的整個過程可用軟件來實(shí)現(xiàn)，計(jì)算的位置差異的結(jié)果可通過一個界面顯示出來，根據(jù)顯示的位置差異的數(shù)據(jù)來操作待對位部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本實(shí)施例雖然通過剛體變換來計(jì)算位置差異，但是并不局限于剛體變換，對于更一般的變換，如仿射變換等滿足乘法閉集的變換，均可以適用，相應(yīng)的模板匹配方法可以采用高階廣義霍夫變換。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解，本發(fā)明提供的對位方法不僅適應(yīng)于兩個待對位部件的對位，還適應(yīng)于三個或三個以上部件的對位，其具體實(shí)現(xiàn)在此不再贅述。實(shí)施例四本實(shí)施例提供一種對位系統(tǒng)，如圖5所示，該對位系統(tǒng)具體包括:圖像采集模塊501、第一差異計(jì)算模塊502、第二差異計(jì)算模塊503。圖像采集模塊501用于對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像；第一差異計(jì)算模塊502用于根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異；第二差異計(jì)算模塊503用于根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本實(shí)施例中，該對位系統(tǒng)中還包括獲取模塊504，用于獲取各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差異，上述的第一差異計(jì)算模塊502及第二差異計(jì)算模塊503計(jì)算所依據(jù)的各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差異可通過獲取模塊504獲得。具體的，該獲取模塊504用于:通過成像設(shè)備對各部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的圖像模板；根據(jù)各圖像模板中的特定特征在圖像模板中的位置，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異；或者，根據(jù)各圖像模板中的特定特征，將各圖像模板進(jìn)行對位，根據(jù)對位過程中圖像模板的移動，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異。本實(shí)施例中，第一差異計(jì)算模塊502具體用于:通過模板匹配將各部件的實(shí)時圖像分別與其所對應(yīng)的圖像模板進(jìn)行對位，并計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)際應(yīng)用中，所述的對位系統(tǒng)具體可為由計(jì)算機(jī)以及成像設(shè)備組成的對位系統(tǒng)，其中，成像設(shè)備可實(shí)現(xiàn)上述圖像采集模塊的功能，對部件進(jìn)行圖像采集，計(jì)算機(jī)可根據(jù)成像設(shè)備采集的圖像，實(shí)現(xiàn)上述第一差異計(jì)算模塊502和第二差異計(jì)算模塊503的功能，計(jì)算得到待對位的各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，從而可基于該位置差異，實(shí)現(xiàn)對待對位的各部件的對位操作，對部件的對位具體可通過人手工來操作部件，也可通過移動裝置來移動部件，使部件對位。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，本實(shí)施例中描述的對位系統(tǒng)的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種對位方法，其特征在于，包括: 對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像； 根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差巳升; 根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對位方法，其特征在于，所述對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像之前，還包括: 獲取各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差異。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對位方法，其特征在于，所述獲取各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差異，具體為: 通過成像設(shè)備對各部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的圖像模板； 根據(jù)各圖像模板中的特定特征在圖像模板中的位置，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異；或者， 根據(jù)各圖像模板中的特定特征，將各圖像模板進(jìn)行對位，根據(jù)對位過程中圖像模板的移動，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對位方法，其特征在于，所述根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，具體為: 用模板匹配技術(shù)將各部件的實(shí)時圖像分別與其所對應(yīng)的圖像模板進(jìn)行對位，并計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異。
5.一種對位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 圖像采集模塊，用于對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像； 第一差異計(jì)算模塊，用于根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異； 第二差異計(jì)算模塊，用于根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對位系統(tǒng)，其特征在于，還包括:獲取模塊，用于獲取各部件的圖像模板及各部件的圖像模板之間的位置差異。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對位系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊具體用于: 通過成像設(shè)備對各部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的圖像模板； 根據(jù)各圖像模板中的特定特征在圖像模板中的位置，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異；或者，根據(jù)各圖像模板中的特定特征，將各圖像模板進(jìn)行對位，根據(jù)對位過程中圖像模板的移動，計(jì)算得到各圖像模板之間的位置差異。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一差異計(jì)算模塊，具體用于: 通過模板匹配將各部件的實(shí)時圖像分別與其所對應(yīng)的圖像模板進(jìn)行對位，并計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像與其所對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對位方法及對位系統(tǒng)，對位方法包括對待對位的至少兩個部件進(jìn)行圖像采集，獲取各部件的實(shí)時圖像；根據(jù)各部件的圖像模板，計(jì)算各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異；根據(jù)各部件的圖像模板之間的位置差異，以及各部件的實(shí)時圖像與其對應(yīng)的圖像模板之間的位置差異，計(jì)算得到各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，以便根據(jù)各部件的實(shí)時圖像之間的位置差異，對各部件進(jìn)行移動，實(shí)現(xiàn)各部件的對位。本發(fā)明提供的對位方法及對位系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算出來的待對位部件的實(shí)時圖像之間的位置差異來實(shí)現(xiàn)各部件的對位，對于成批的部件的對位，不容易受人眼疲勞及操作員誤判的影響，利于提高對位精度及對位效率。
文檔編號G06F13/10GK103198035SQ20131006425
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者謝杰成, 雷明, 宴燕華, 鄭眾喜, 劉明星, 行薇 申請人:北京優(yōu)納科技有限公司