一种基板纠偏和定位方法及相关设备技术

本申请涉及视觉定位技术领域，公开了一种基板纠偏和定位方法及相关设备，该基板纠偏和定位方法：通过获取基板偏转的基准角度以及目标位置，在基板实际纠偏和定位中，获取实时的基板偏转的实际角度和基板的实际位置，根据基准角度和实际角度的角度偏差控制转台对基板进行纠偏，根据目标位置和实际位置的位置偏差控制工作台对基板进行定位，解决了由于现有对多相机无共同视野进行标定的方法成本较高，标定过程复杂，计算繁琐的基板纠偏问题，通过本申请设置的基板纠偏和定位方法，不但可以满足基板纠偏微米级精度，而且相较于利用三维立体坐标系标定更加简单和高效。坐标系标定更加简单和高效。坐标系标定更加简单和高效。

【技术实现步骤摘要】
一种基板纠偏和定位方法及相关设备


[0001]本申请涉及视觉定位
，具体而言，涉及一种基板纠偏和定位方法及相关设备。

技术介绍

[0002]在工业领域中，喷墨打印、微米发光二极管巨量转移等设备需要对上片后的基板进行纠偏及定位，比如在电子纸墨水填充设备中，由于基板在上片后，其位置可能偏了一定的角度和距离，从而影响喷墨打印的准确性，而且像素坑边缘的间距只有10微米左右，其要求的对位精度往往是微米级甚至是亚微米级，因此，需要对基板进行高精度的定位，才能保证墨水能精确填充到像素坑中，由于基板的尺寸较大，而单台相机的相机视野范围较小，因此，多台相机之间没有重合的视野，所以，一般会选择多台工业相机完成视觉对位，例如，现有对多相机无共同视野进行标定的方法中有：1、在多台相机之间设置过渡相机进行标定，但是，由于安装空间的限制，增加过渡相机仍然无法保证处于共同视野中；2、采用双经纬仪三坐标测量系统或云台相机进行标定，但是，成本较高，标定过程复杂，计算繁琐。
[0003]针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种基板纠偏和定位方法，使用喷墨打印系统现有的设备对基板进行纠偏和定位，不但可以满足基板纠偏微米级精度，而且相较于利用三维立体坐标系标定更加简单和高效。
[0005]第一方面，本申请提供了一种基板纠偏和定位方法，基于喷墨打印系统对基板进行纠偏和定位，所述喷墨打印系统包括横梁轴、打印头、转台、固定架和能够沿二维平面坐标系的X方向和/或Y方向移动的工作台，所述转台设置在工作台上并用于承托基板，所述基板上设置有沿Y方向排列的多个标记点，所述转台能够相对所述工作台转动以调节所述基板的角度，所述横梁轴设置在所述工作台的上方且沿Y方向延伸，所述打印头设置在所述横梁轴上，所述打印头设置有第一相机，所述第一相机跟随所述打印头在所述横梁轴上沿Y方向往复运动，所述固定架与所述横梁轴平行，所述固定架上沿Y方向间隔设置有多台第二相机，所述基板纠偏和定位方法包括步骤：A1.利用所述第一相机和所述第二相机，配合所述转台和所述工作台的运动，基于所述基板上的各个所述标记点的位置，获取所述基板偏转的基准角度；A2.标定所述基板在打印起始时刻的目标位置；A3.利用所述第二相机，配合所述工作台的运动，基于所述基板上的各个所述标记点的位置，获取实时的所述基板偏转的实际角度和所述基板的实际位置；A4.根据所述基准角度和实际角度的角度偏差控制所述转台对所述基板进行纠偏，根据所述目标位置和实际位置的位置偏差控制所述工作台对所述基板进行定位。
[0006]通过本申请设置的基板纠偏和定位方法，不但可以满足基板纠偏微米级精度，而
且相较于利用三维立体坐标系标定更加简单和高效。
[0007]优选地，步骤A1包括步骤：A11.对每台所述第二相机的安装角度、第一台所述第二相机与所述二维平面坐标系原点在X方向的第一位置偏差和Y方向上的第二位置偏差、剩余各台所述第二相机分别与第一台所述第二相机在X方向的第三位置偏差和Y方向上的第四位置偏差进行预标定；A12.控制所述第一相机按预设步长在所述横梁轴上沿Y方向移动，以获取所述基板的多个第一图像信息，根据多个所述第一图像信息转动所述转台以使所述基板的水平刻度线与所述横梁轴平行；A13.通过各台所述第二相机获取各个所述标记点的位置，根据所述标记点的位置、各台所述第二相机的所述安装角度、所述第一位置偏差、所述第二位置偏差、各个所述第三位置偏差和各个所述第四位置偏差拟合各个所述标记点在所述二维平面坐标系中的目标直线；A14.计算所述目标直线在所述二维平面坐标系中的偏转角，所述偏转角记为基准角度。
[0008]通过步骤A12利用已有的设备可以间接标定了基板与横梁轴的偏转关系，无需外设辅助系统或辅助相机，进一步节省成本、提高效率。
[0009]优选地，步骤A14之后还包括步骤：A15. 基于最小优化算法，多次重复执行步骤A11
‑
A14，以获取最优的基准角度，作为最终的基准角度。
[0010]优选地，步骤A13包括：通过各台所述第二相机获取各个所述标记点的第二图像信息；根据各个所述第二图像信息获取各个所述标记点在对应的所述第二相机的第二相机坐标系下的多个像素坐标，记为初始像素坐标；根据第一台所述第二相机的多个所述初始像素坐标、第一台所述第二相机的所述安装角度、第一位置偏差和所述第二位置偏差，计算第一台所述第二相机上拍摄的各个所述标记点在所述二维平面坐标系中的多个第一像素坐标；根据剩余各台所述第二相机的多个初始像素坐标、剩余各台所述第二相机的各个所述安装角度、所述第一位置偏差、所述第二位置偏差、各个所述第三位置偏差和各个所述第四位置偏差，分别计算剩余各台所述第二相机上拍摄的各个所述标记点在所述二维平面坐标系中的多个第二像素坐标；基于最小二乘法，根据多个所述第一像素坐标和多个所述第二像素坐标拟合各个所述标记点在二维平面坐标系中的所述目标直线。
[0011]优选地，步骤A14包括：根据以下公式，计算所述目标直线在所述二维平面坐标系中的偏转角：；式中，为所述偏转角，为所述目标直线在所述二维平面坐标系中在X方向上的单位向量，为所述目标直线在所述二维平面坐标系中在Y方向上的单位向量。
[0012]优选地，步骤A2包括：把打印头移动至预设初始位置后，利用所述第一相机，调整所述打印头的位置，使所述打印头的墨点能够落在所述基板的第一像素坑中心位置，通过第一台所述第二相机获取当前所述基板上指定的一个所述标记点的位置作为目标位置。
[0013]优选地，步骤A15包括：多次重复步骤A11
‑
A14，并在每次重复执行步骤A11
‑
A14后执行以下步骤以获取第一总值：S1.控制所述转台按预设角度多次旋转，利用多台所述第二相机，基于所述基板上的各个所述标记点的位置，计算每次旋转后所述基板的第二偏转角；S2.计算所述预设角度与多个所述第二偏转角的第一偏差；S3.对各个所述第一偏差的平方进行求和，得到第一总值；比较所有所述第一总值的大小，以获取最小的所述第一总值对应的所述基准角度作为所述最终的基准角度。
[0014]通过多次验证计算的基准角度，以获取误差最小的第一总值对应的基准角度作为最终的基准角度，有利于提高基板进行纠偏的精确度。
[0015]第二方面，本申请提供了一种基板纠偏和定位的装置，基于喷墨打印系统对基板进行纠偏和定位，所述喷墨打印系统包括横梁轴、打印头、转台、固定架和能够沿二维平面坐标系的X方向和/或Y方向移动的工作台，所述转台设置在工作台上并用于承托基板，所述基板上设置有沿Y方向排列的多个标记点，所述转台能够相对所述工作台转动以调节所述基板的角度，所述横梁轴设置在所述工作台的上方且沿Y方向延伸，所述打印头设置在所述横梁轴上，所述打印头设置有第一相机，所述第一相机跟随所述打印头在所述横梁轴上沿Y方向往复运动，所述固定架与所述横梁轴平行，所述固定架上沿Y方向间隔设置有多台第二相机，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基板纠偏和定位方法，基于喷墨打印系统对基板进行纠偏和定位，所述喷墨打印系统包括横梁轴、打印头、转台、固定架和能够沿二维平面坐标系的X方向和/或Y方向移动的工作台，所述转台设置在工作台上并用于承托基板，所述基板上设置有沿Y方向排列的多个标记点，所述转台能够相对所述工作台转动以调节所述基板的角度，所述横梁轴设置在所述工作台的上方且沿Y方向延伸，所述打印头设置在所述横梁轴上，所述打印头设置有第一相机，所述第一相机跟随所述打印头在所述横梁轴上沿Y方向往复运动，所述固定架与所述横梁轴平行，所述固定架上沿Y方向间隔设置有多台第二相机，其特征在于，所述基板纠偏和定位方法包括步骤：A1.利用所述第一相机和所述第二相机，配合所述转台和所述工作台的运动，基于所述基板上的各个所述标记点的位置，获取所述基板偏转的基准角度；A2.标定所述基板在打印起始时刻的目标位置；A3.利用所述第二相机，配合所述工作台的运动，基于所述基板上的各个所述标记点的位置，获取实时的所述基板偏转的实际角度和所述基板的实际位置；A4.根据所述基准角度和实际角度的角度偏差控制所述转台对所述基板进行纠偏，根据所述目标位置和实际位置的位置偏差控制所述工作台对所述基板进行定位。2.根据权利要求1所述的基板纠偏和定位方法，其特征在于，步骤A1包括步骤：A11.对每台所述第二相机的安装角度、第一台所述第二相机与所述二维平面坐标系原点在X方向的第一位置偏差和Y方向上的第二位置偏差、剩余各台所述第二相机分别与第一台所述第二相机在X方向的第三位置偏差和Y方向上的第四位置偏差进行预标定；A12.控制所述第一相机按预设步长在所述横梁轴上沿Y方向移动，以获取所述基板的多个第一图像信息，根据多个所述第一图像信息转动所述转台以使所述基板的水平刻度线与所述横梁轴平行；A13.通过各台所述第二相机获取各个所述标记点的位置，根据各个所述标记点的位置、各台所述第二相机的所述安装角度、所述第一位置偏差、所述第二位置偏差、各个所述第三位置偏差和各个所述第四位置偏差拟合各个所述标记点在所述二维平面坐标系中的目标直线；A14.计算所述目标直线在所述二维平面坐标系中的偏转角，所述偏转角记为基准角度。3.根据权利要求2所述的基板纠偏和定位方法，其特征在于，步骤A14之后还包括步骤：A15.基于最小优化算法，多次重复执行步骤A11
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A14，以获取最优的基准角度，作为最终的基准角度。4.根据权利要求2所述的基板纠偏和定位方法，其特征在于，步骤A13包括：通过各台所述第二相机获取各个所述标记点的第二图像信息；根据各个所述第二图像信息获取各个所述标记点在对应的所述第二相机的第二相机坐标系下的多个像素坐标，记为初始像素坐标；根据第一台所述第二相机的多个所述初始像素坐标、第一台所述第二相机的所述安装角度、第一位置偏差和所述第二位置偏差，计算第一台所述第二相机上拍摄的各个所述标记点在所述二维平面坐标系中的多个第一像素坐标；根据剩余各台所述第二相机的多个所述初始像素坐标、剩余各台所述第二相机的各个
所述安装角度、所述第一位置偏差、所述第二位置偏差、各个所述第三位置偏差和各个所述第四位置偏差，分别计算剩余各台所述第二相机上拍摄的各个所述标记点在所述二维平面坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：安宁，陈培培，毕海，李义，杨万里，孙嘉清，秦燕亮，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：