一种基于视觉测距的三点调焦调平方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视觉测距的三点调焦调平方法与系统，利用

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉测距的三点调焦调平方法与系统


[0001]本专利技术涉及泛半导体
，尤其涉及一种基于视觉测距的三点调焦调平方法与系统
。

技术介绍

[0002]在
Mini/MicroLEDAOI
芯片缺陷检测等泛半导体装备中，基板安装在治具上后备运送至工作位，由于装配等问题，会导致基板不完全在景深范围内，因
MiniLED
与
MicroLED
芯片尺寸小，基板与基准面之间若存在平行度偏差，会影响检测精度与效率，故需要调节基本与焦平面平行
。
[0003]现有的基板调平方式是根据四角图像分别识别视觉模块与标定物的距离，判断四个距离差值，根据差值控制相应的编码伺服电机旋转，控制视觉模块对标定物再次依次取像，重新判断距离，从而实现基板的调平，这种方式在视觉测量过程中依赖标定物，半导体生产过程中基板难以防止其它物件，四点调平会产生虚腿现象，增加调平难度，且过程繁琐耗时
。
另一种方式是在调平区域中选择调平检测点，获取调平检测点的
X
和
Y
坐标，通过激光测距仪获取调平检测点的
Z
坐标，或通过倾角传感器获取调平区域的整体倾斜度，以外部传感器反馈值来调整基板，这种方式一方面成本高，另一方面因倾角传感器不能安装于基板上，获取到的数据并非基板倾斜度，依次数据进行调平会影响准确率和效率
。
因此，如何在无外部辅助传感器的条件下，实现对基板快速准确的调焦调平，是本领域技术人员亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种基于视觉测距的三点调焦调平方法与系统，用于解决现有的基板调平方式需要外部辅助传感器和难以快速准确调平的技术问题
。
[0005]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于视觉测距的三点调焦调平方法，包括：
[0006]搭建调焦调平平台，调焦调平平台包括
XY
移动平台
、
调平平台和视觉平台，视觉平台搭载于
XY
移动平台上，调平平台包括用于承载治具和基板的载板和3个三角等距设置的升降模组，载板覆盖安装在3个升降模组的顶部，3个升降模组中，2个升降模组位于
X
轴方向上，1个升降模组位于
Y
轴方向上，3个升降模组的伸长量可实现沿
Z
向运动和绕
XY
向运动；
[0007]获取3个升降模组的支撑点
XY
坐标，确定3个支撑点所构成的三角形的中垂线；
[0008]在基板范围内取三个测量点，三个测量点分别落在3个支撑点所构成的三角形的中垂线上，且两条平行于
Y
轴向支撑点与
X
轴向支撑点所成直线的两个测量点所成线段等长；
[0009]控制视觉平台的相机先移动至
Y
轴向的支撑点所对应的中垂线上的第一测量点位置，获取第一测量点的
XY
坐标，
Z
向调整3个升降模组升降相同距离使第一测量点在相机视野内达到最佳清晰度，记录此时的基板平面为初始平面；
[0010]控制视觉平台的相机移动至
X
轴向的左侧支撑点所对应的中垂线的第二测量点位
置，获取第二测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的左侧支撑点的升降距离使得第二测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的左侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第二测量点的
Z
轴位移量，其中，调节
X
轴向上的左侧支撑点的升降距离时，
X
轴向的右侧支撑点反向调节对应的升降距离；
[0011]将基板平面调回初始平面，控制视觉平台的相机移动至
X
轴向的右侧支撑点所对应的中垂线的第三测量点位置，获取第三测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的右侧支撑点的升降距离使得第三测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的右侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第三测量点的
Z
轴位移量，记录此时的基板平面为中间平面；
[0012]根据中间平面获取对齐平面，其中，对齐平面的
XY
坐标为中间平面的
XY
坐标，
Z
轴坐标为0；
[0013]根据中间平面与对齐平面的坐标，反解出3个支撑点的待运动量，根据3个支撑点的待运动量驱动调平平台进行调焦调平
。
[0014]可选地，反解出3个支撑点的待运动量的计算公式为：
[0015][0016]其中，
Z
i
为第
i
个支撑点的
Z
轴待运动量，
X
i
为第
i
个支撑点的
X
坐标，
Y
i
为第
i
个支撑点的
Y
坐标，
i∈1,2,3
，
X
′1为中间平面上的第二测量点的
X
坐标，
Y
′1为中间平面上的第二测量点的
Y
坐标，
Z
′1为中间平面上的第二测量点的
Z
坐标，
X'2为中间平面上的第三测量点的
X
坐标，
Y
′2为中间平面上的第三测量点的
Y
坐标，
Z'2为中间平面上的第三测量点的
Z
坐标
。
[0017]可选地，第二测量点的
Z
轴位移量为：
[0018][0019]其中，
Δ
Z
′1为第二测量点的
Z
轴位移量，
X1为
X
轴上的左侧支撑点的
X
坐标，
Δ
Z1为
X
轴上的左侧支撑点的
Z
轴位移量
。
[0020]可选地，视觉系统包括相机和光源
。
[0021]可选地，相机为
CCD
相机
。
[0022]本专利技术第二方面提供了一种基于视觉测距的三点调焦调平方法，包括：
[0023]搭建调焦调平平台，调焦调平平台包括
XY
移动平台
、
调平平台和视觉平台，调平平台搭载于
XY
移动平台上，调平平台包括用于承载治具和基板的载板和3个三角等距设置的升降模组，载板覆盖安装在3个升降模组的顶部，3个升降模组中，2个升降模组位于
X
轴方向上，1个升降模组位于
Y
轴方向上，3个升降模组的伸长量可实现沿
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于视觉测距的三点调焦调平方法，其特征在于，包括：搭建调焦调平平台，调焦调平平台包括
XY
移动平台
、
调平平台和视觉平台，视觉平台搭载于
XY
移动平台上，调平平台包括用于承载治具和基板的载板和3个三角等距设置的升降模组，载板覆盖安装在3个升降模组的顶部，3个升降模组中，2个升降模组位于
X
轴方向上，1个升降模组位于
Y
轴方向上，3个升降模组的伸长量可实现沿
Z
向运动和绕
XY
向运动；获取3个升降模组的支撑点
XY
坐标，确定3个支撑点所构成的三角形的中垂线；在基板范围内取三个测量点，三个测量点分别落在3个支撑点所构成的三角形的中垂线上，且两条平行于
Y
轴向支撑点与
X
轴向支撑点所成直线的两个测量点所成线段等长；控制视觉平台的相机先移动至
Y
轴向的支撑点所对应的中垂线上的第一测量点位置，获取第一测量点的
XY
坐标，
Z
向调整3个升降模组升降相同距离使第一测量点在相机视野内达到最佳清晰度，记录此时的基板平面为初始平面；控制视觉平台的相机移动至
X
轴向的左侧支撑点所对应的中垂线的第二测量点位置，获取第二测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的左侧支撑点的升降距离使得第二测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的左侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第二测量点的
Z
轴位移量，其中，调节
X
轴向上的左侧支撑点的升降距离时，
X
轴向的右侧支撑点反向调节对应的升降距离；将基板平面调回初始平面，控制视觉平台的相机移动至
X
轴向的右侧支撑点所对应的中垂线的第三测量点位置，获取第三测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的右侧支撑点的升降距离使得第三测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的右侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第三测量点的
Z
轴位移量，记录此时的基板平面为中间平面；根据中间平面获取对齐平面，其中，对齐平面的
XY
坐标为中间平面的
XY
坐标，
Z
轴坐标为0；根据中间平面与对齐平面的坐标，反解出3个支撑点的待运动量，根据3个支撑点的待运动量驱动调平平台进行调焦调平
。2.
根据权利要求1所述的基于视觉测距的三点调焦调平方法，其特征在于，反解出3个支撑点的待运动量的计算公式为：其中，
Z
i
为第
i
个支撑点的
Z
轴待运动量，
X
i
为第
i
个支撑点的
X
坐标，
Y
i
为第
i
个支撑点的
Y
坐标，
i∈1,2,3
，
X
′1为中间平面上的第二测量点的
X
坐标，
Y
′1为中间平面上的第二测量点的
Y
坐标，
Z
′1为中间平面上的第二测量点的
Z
坐标，
X'2为中间平面上的第三测量点的
X
坐标，
Y
′2为中间平面上的第三测量点的
Y
坐标，
Z'2为中间平面上的第三测量点的
Z
坐标
。3.
根据权利要求1所述的基于视觉测距的三点调焦调平方法，其特征在于，第二测量点的
Z
轴位移量为：
其中，
Δ
Z
′1为第二测量点的
Z
轴位移量，
X1为
X
轴上的左侧支撑点的
X
坐标，
Δ
Z1为
X
轴上的左侧支撑点的
Z
轴位移量
。4.
一种基于视觉测距的三点调焦调平方法，其特征在于，包括：搭建调焦调平平台，调焦调平平台包括
XY
移动平台
、
调平平台和视觉平台，调平平台搭载于
XY
移动平台上，调平平台包括用于承载治具和基板的载板和3个三角等距设置的升降模组，载板覆盖安装在3个升降模组的顶部，3个升降模组中，2个升降模组位于
X
轴方向上，1个升降模组位于
Y
轴方向上，3个升降模组的伸长量可实现沿
Z
向运动和绕
XY
向运动；获取3个升降模组的支撑点
XY
坐标，确定3个支撑点所构成的三角形的中垂线；在基板范围内取三个测量点，三个测量点分别落在3个支撑点所构成的三角形的中垂线上，且两条平行于
Y
轴向支撑点与
X
轴向支撑点所成直线的两个测量点所成线段等长；控制
XY
移动平台带动调平平台移动，使得视觉平台的相机在
Y
轴向的支撑点所对应的中垂线上的第一测量点位置，获取第一测量点的
XY
坐标，
Z
向调整3个升降模组升降相同距离使第一测量点在相机视野内达到最佳清晰度，记录此时的基板平面为初始平面；控制
XY
移动平台带动调平平台移动，使得视觉平台的相机在
X
轴向的左侧支撑点所对应的中垂线的第二测量点位置，获取第二测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的左侧支撑点的升降距离使得第二测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的左侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第二测量点的
Z
轴位移量，其中，调节
X
轴向上的左侧支撑点的升降距离时，
X
轴向的右侧支撑点反向调节对应的升降距离；将基板平面调回初始平面，控制
XY
移动平台带动调平平台移动，使得视觉平台的相机在
X
轴向的右侧支撑点所对应的中垂线的第三测量点位置，获取第三测量点的
XY
坐标，调节
X
轴向的右侧支撑点的升降距离使得第三测量点处的清晰度等于最佳清晰度，记录
X
轴向的右侧支撑点的
Z
轴位移量并计算第三测量点的
Z
轴位移量，记录此时的基板平面为中间平面；根据中间平面获取对齐平面，其中，对齐平面的
XY
坐标为中间平面的
XY
坐标，
Z
轴坐标为0；根据中间平面与对齐平面的坐标，反解出3个支撑点的待运动量，根据3个支撑点的待运动量驱动调平平台进行调焦调平
。5.
根据权利要求4所述的基于视觉测距的三点调焦调平方法，其特征在于，反解出3个支撑点的待运动量的计算公式为：其中，
Z
i
为第
i
个支撑点的
Z
轴待运动量，
X
i
为第
i
个支撑点的
X
坐标，
Y
i
为第
i
个支撑点的
Y
坐标，
i∈1,2,3
，
X
′1为中间平面上的第二测量点的
X
坐标，
Y
′1为中间平面上的第二测量点的
Y
坐标，
Z
′1为中间平面上的第二测量点的
Z
坐标，
X'2为中间平面上的第三测量点的
X
坐标，
Y
′2为中间平面上的第三测量点的
Y
坐标，
Z'2为中间平面上的第三测量点的
Z
坐标
。6.
一种基于视觉测距的三点调焦调平系统，其特征在于，包括：
平台搭建单元，用于搭建调焦调平平台，调焦调平平台包括
XY
移...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，汤晖，黄云伟，
申请(专利权)人：广州纳动半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：