專利名稱：通過控制系統(tǒng)移動具有照相機(jī)的設(shè)備到所需位置的方法以及這種系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過控制系統(tǒng)移動具有照相機(jī)的設(shè)備到所需位置的方法，其中該照相機(jī)連接至該控制系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種包括具有照相機(jī)的設(shè)備的系統(tǒng)，通過一控制系統(tǒng)可以將該設(shè)備移動到所需位置，其中該照相機(jī)連接至該控制系統(tǒng)。
在從美國專利US-A-5880849中可以了解到的這種方法中，和在這種系統(tǒng)中，所述設(shè)備是具有噴嘴的部件布放機(jī)，通過所述噴嘴從部件供給裝置中挑選部件，之后該設(shè)備被移動到襯底以上的位置，所述部件隨后被定位在襯底上。該設(shè)備具有照相機(jī)，通過照相機(jī)產(chǎn)生與所述噴嘴相關(guān)的部件的單張圖片以及一部分襯底的單張圖片。產(chǎn)生圖片的這部分襯底提供有標(biāo)記部件。有關(guān)襯底上與該標(biāo)記部件相關(guān)的部件的所需位置的信息存儲在與該設(shè)備連接的控制系統(tǒng)中。在由照相機(jī)產(chǎn)生的圖片的基礎(chǔ)上，在控制系統(tǒng)中確定所述設(shè)備的所需控制，從而將所述部件定位在襯底的所需位置上。
這種方法的一個缺點(diǎn)在于與襯底上的標(biāo)記部件相關(guān)的部件的所需位置存儲在控制系統(tǒng)中，該所需位置是基于將要提供有部件的襯底的理論模型。如果，由于制造不精確，在襯底上實(shí)際所需的位置相對于所述標(biāo)記部件沒有被精確地定位，則理論上該部件將位于正確的位置上，但是，實(shí)際情況將是沒有被正確地定位在例如存在于襯底上的導(dǎo)電軌跡上。
同時，如果事先產(chǎn)生所述部件將被放置的實(shí)際位置的圖片，則仍然存在在移動所述部件到所需位置期間，所述所需位置將由于例如設(shè)備的振動，設(shè)備遭受沖擊，以及其他外部因素而輕微改變的風(fēng)險，其結(jié)果是所述部件將仍然不能正確地定位在襯底上。
本發(fā)明的一個目的是提供一種通過其可以將設(shè)備精確地移動到所需位置的方法。
該目的以根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)，在于在移動所述設(shè)備期間，通過照相機(jī)拍攝所需位置的圖片，當(dāng)所述設(shè)備與所需位置之間的距離變小時，每單位時間通過控制系統(tǒng)所處理的圖片數(shù)目增加。
以這種方式，在移動設(shè)備期間，拍攝多幅實(shí)際所需位置的圖片。如果所述設(shè)備與所需位置之間的距離比較大，每單位時間拍攝和/或每單位時間處理的圖片的數(shù)目會比較少，因?yàn)樵谕ㄟ^較大距離進(jìn)行移動期間移動的精確性可能較為不精確。然而，由于所述設(shè)備位于接近于襯底上的所需位置，為了最終精確地到達(dá)所需位置，必須更加準(zhǔn)確地確定該設(shè)備的移動。
因此，當(dāng)所述距離變得較小時，每單位時間通過控制系統(tǒng)處理的圖片數(shù)目增加，以便能夠通過控制系統(tǒng)更加準(zhǔn)確地確定該設(shè)備到所需位置的移動。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實(shí)施例的特征在于當(dāng)所述設(shè)備與所需位置之間的距離較小時，在通過控制系統(tǒng)分析的圖片中位于所需位置周圍的區(qū)域減少。
如果所述設(shè)備與所需位置之間的距離比較大，則必須產(chǎn)生所需位置周圍相對較大區(qū)域的圖片，以便確保所需位置存在于該圖片中。在離所述位置相對較大的距離時，在圖片中可以確定所需位置的準(zhǔn)確度相對較小。然而，一旦該設(shè)備已移動到接近所需位置的位置時，生成所需位置以及周邊區(qū)域的準(zhǔn)確圖片是很重要的。但是，該區(qū)域可能會比較小，因此，在控制系統(tǒng)中分析圖片的速度可能相對較高。此外，由于在離所需位置相對較小的距離時，每單位時間通過控制系統(tǒng)處理的圖片數(shù)目增加，減少將要進(jìn)行分析的區(qū)域?qū)τ谠试S在控制系統(tǒng)中相對較快地分析所述圖片來說也是很重要的?？梢晕锢淼卮_定所述設(shè)備與所需位置之間的距離。由于所述設(shè)備在所需位置的方向上移動，也可以假定在某一時間周期過去之后，距離已減小，那時將要分析的區(qū)域隨之減少。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實(shí)施例其特征還在于每單位時間通過控制系統(tǒng)處理的圖片數(shù)目逐步增加。
通過逐步增加每單位時間通過控制系統(tǒng)處理的圖片數(shù)目，例如當(dāng)?shù)竭_(dá)到所需位置的預(yù)定距離時，可以容易地獲得在移動所述設(shè)備到所需位置期間所需的精確度。
根據(jù)本發(fā)明的方法的又一個實(shí)施例其特征在于通過所述控制系統(tǒng)，將由通過傳感器觀察到的設(shè)備的移動與來自通過照相機(jī)產(chǎn)生的圖片的信息組合。
以這種方式，在控制系統(tǒng)中發(fā)生對由通過傳感器觀察到的設(shè)備的移動的直接反饋以及對與從通過照相機(jī)產(chǎn)生的圖片獲得的所需位置有關(guān)的設(shè)備的位置信息的直接反饋。從而確保了特別是在所需位置附近快速而又準(zhǔn)確的反饋。此外，只要所需位置還不能通過所述照相機(jī)觀察到，就可以通過傳感器移動所述設(shè)備。
本發(fā)明還涉及提供一種系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以將設(shè)備準(zhǔn)確地移動到所需位置。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，該目的的實(shí)現(xiàn)在于所述控制系統(tǒng)包括用于確定在所述設(shè)備與所需位置之間的距離的裝置，和用于增加每單位時間將要處理的圖片數(shù)目的裝置。
使用用于增加每單位時間將要處理的圖片數(shù)目的裝置，可以在所述設(shè)備和所需位置之間相對較短的距離增加每單位時間將要處理的圖片數(shù)目，從而在所需位置附近處理更多的圖片，使得更為準(zhǔn)確地控制所述設(shè)備到所需位置。
本發(fā)明的這些和其他方面從以下描述中將更為明顯并參照以下描述的實(shí)施例進(jìn)行闡述。
在附圖中附

圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的透視圖，附圖2-4是根據(jù)如附圖1所示的本發(fā)明的系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的控制方案。
附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1，其具有框架2，由所述框架2支撐的運(yùn)輸軌3，以及位于所述運(yùn)輸軌3上面的可移動設(shè)備4，該可移動設(shè)備與照相機(jī)5和噴嘴6連接。該設(shè)備4實(shí)際上使用公知的方式可以在由箭頭X，Y表示的方向以及相反的方向上移動。噴嘴6還可以在由箭頭Z表示的方向以及相反方向上移動。系統(tǒng)1具有與照相機(jī)5電連接的控制系統(tǒng)7，和用于在由箭頭X，Y表示的方向上移動所述設(shè)備4的驅(qū)動裝置。所述設(shè)備4的驅(qū)動裝置最好包括具有編碼器的伺服電動機(jī)，其用作用于確定分別在設(shè)備4的X和Y方向上的位置的傳感器。所述編碼器與控制系統(tǒng)7電連接。
通過所述運(yùn)輸軌3，襯底8在由箭頭X表示的方向上移動到設(shè)備4的附近位置。在襯底8上提供有多個參考部件9以及在其上定位所述部件的多個位置10。與運(yùn)輸軌3鄰接配置有多個部件供給裝置(未示出)，通過噴嘴6可以單獨(dú)從部件供給裝置拾取一個部件，該部件隨后必須定位在襯底8的所需位置上。至此所描述的系統(tǒng)實(shí)際上是已知的，并且大部分與US-A-5880849中描述的系統(tǒng)一致。
附圖2示出了在控制系統(tǒng)7中提供的控制方案20的第一實(shí)施例。由于照相機(jī)5與所述設(shè)備連接，因此可以導(dǎo)出設(shè)備4的位置。襯底8上的所需位置10通過照相機(jī)5記錄在圖片中。所述設(shè)備的圖片和位置都被提供給圖象處理設(shè)備22。在由此處理的圖片的基礎(chǔ)上，使用設(shè)計(jì)器(planner)23確定一條將由設(shè)備4所覆蓋的路線以及由此支持的部件，以便能夠在襯底8的正確位置10上定位所述部件。在也稱為軌跡發(fā)生器的設(shè)計(jì)器23中，除了別的因素以外，考慮傳感器電動機(jī)的最大速度，為將由所述設(shè)備渡過的距離計(jì)算最佳時間。這種設(shè)計(jì)器的處理頻率相對較低，并且將要處理的圖片數(shù)目也會較少。從設(shè)備4，將根據(jù)由編碼器21確定的設(shè)備4在X和Y方向上的位置提供給比較器24，在比較器24中比較從與所需位置10有關(guān)的圖片中確定的設(shè)備4的位置和在編碼器21的基礎(chǔ)上確定的設(shè)備4的位置之間的差值。該差值被提供給控制器25，利用該控制器25確定將由設(shè)備4執(zhí)行的移動。
附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)7的不同控制方案30。所述控制方案30與附圖2所示的控制方案的不同之處在于設(shè)計(jì)器23被比較器31和單元26代替。在比較器31中，對從圖片中確定的，所述設(shè)備4與所需位置10之間的相對位置與參考值進(jìn)行比較。該參考值表示從所述圖片中觀察到的所需位置的所需位移，以及所述部件必須放置在其上的實(shí)際位置。例如可以在相對于所述襯底上存在的軌跡圖形稍微旋轉(zhuǎn)的位置上定位所述部件。也可以省略該比較器31。將所述差值提供給單元26，其中計(jì)算將由設(shè)備4遵循的路徑。為了準(zhǔn)確地移動所述設(shè)備4，可以光學(xué)地減少將被分析的位于所需位置10周圍的區(qū)域的大小，該區(qū)域通過圖像處理器22進(jìn)行處理。當(dāng)設(shè)備4與所需位置10之間的距離變小時，既可以按照軟件又可以光學(xué)地減少將被分析的所需位置10周圍的區(qū)域。通過單元26的計(jì)算比通過設(shè)計(jì)器23的計(jì)算復(fù)雜度小。在控制器26中，最好是僅比較所述設(shè)備的實(shí)際位置與所需位置之間的差值，因此可以以較高的頻率執(zhí)行計(jì)算并分析圖片，從而允許所述設(shè)備4被準(zhǔn)確地移動到所需位置。依靠此方式，對于控制方案30來說可以以比控制方案20更高的速度處理圖片。
附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的控制系統(tǒng)7的控制方案40的第三實(shí)施例。在圖像處理器41中分析通過照相機(jī)5獲得的圖片；最好是僅分析所需位置10的特定的、可清楚識別的方面，其在圖片上是可視的，從而使得從圖片中相對快速地確定相對于所需位置10的設(shè)備4的位置。設(shè)備4的實(shí)際位置也通過編碼器21確定。通過編碼器21和圖像處理器41確定的位置被提供給濾波器，例如擴(kuò)展的卡爾曼(Kalman)濾波器，其中設(shè)備4的實(shí)際位置得到準(zhǔn)確地確定。如果編碼器比照相機(jī)5工作在更高的頻率，則可以通過編碼器21獲取信息，該信息比從由通過照相機(jī)5產(chǎn)生的圖片中獲得的信息更為準(zhǔn)確。通過組合使用編碼器和通過照相機(jī)5獲得的圖片，可以實(shí)現(xiàn)在所需位置10上對設(shè)備4更為準(zhǔn)確和快速的定位。由濾波器27產(chǎn)生的值被提供給比較器42，其中計(jì)算的實(shí)際位置與參考值進(jìn)行比較。其他方面控制方案40與控制方案30一致。
系統(tǒng)1的操作如下所述。
首先，設(shè)備4通過控制系統(tǒng)7移動到部件供給裝置，其中通過噴嘴6拾取部件。當(dāng)拾取部件時可以利用照相機(jī)5以增加拾取的準(zhǔn)確性。此外，通過照相機(jī)5，可以確定由噴嘴6保持的部件相對于設(shè)備4的位置。在有關(guān)相對于運(yùn)輸軌6的襯底8的相對位置的信息的基礎(chǔ)上，該信息存儲在控制系統(tǒng)中，以及在由編碼器確定的設(shè)備4的位置的基礎(chǔ)上，設(shè)備4可以在所需位置10的方向上移動。
一旦通過照相機(jī)5檢測到所需位置10，襯底8和其上所需位置10的圖片以相對較低的頻率例如25Hz在控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理。這些圖片通過控制方案20處理。
在此階段，設(shè)備4將被盡可能快地移動到接近所需位置10，該操作不必必須滿足高精度要求。
一旦設(shè)備4和所需位置10之間的距離落在特定的閾值以下，則每單位時間通過控制系統(tǒng)7處理的圖片數(shù)目增加到例如500Hz。此外，在控制系統(tǒng)7中發(fā)生從控制方案20到控制方案30或40的切換。為了能夠快速地處理通過此頻率產(chǎn)生的所有圖片，在圖像處理器中被認(rèn)為是所需位置周圍的區(qū)域減少，并且更可取的是，只分析所需位置的相關(guān)方面，例如軌跡圖形的特定元素。
如果需要，可以在控制系統(tǒng)7中提供不同的控制方案20，30，40，并且取決于設(shè)備4和所需位置10之間的距離，首先應(yīng)用控制方案20，隨后是控制方案30或40?？商鎿Q的是，可以首先應(yīng)用控制方案20，隨后是控制方案30，之后是控制方案40，每單位時間將要處理的圖片數(shù)目在每次從控制方案20切換到控制方案30或40的操作之間增加。
還可以是由照相機(jī)產(chǎn)生的圖片表示設(shè)備和所需位置兩者。從這種圖片中可以直接導(dǎo)出所述設(shè)備與所需位置之間的距離。這比其中必須導(dǎo)出所述設(shè)備的位置的情況更為精確。
權(quán)利要求
1.一種通過控制系統(tǒng)(7)移動具有照相機(jī)(5)的設(shè)備(4)到所需位置(10)的方法，其中所速照相機(jī)(5)連接至該控制系統(tǒng)(7)，其特征在于在所述設(shè)備移動期間，通過照相機(jī)(5)拍攝所需位置(10)的圖片，當(dāng)所述設(shè)備(4)與所需位置(10)之間的距離較小時，每單位時間通過該控制系統(tǒng)(7)所處理的圖片數(shù)目增加。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)所述設(shè)備(4)與所需位置(10)之間的距離較小時，在通過控制系統(tǒng)(7)分析的圖片中位于所需位置周圍的區(qū)域減少。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于每單位時間通過控制系統(tǒng)(7)處理的圖片數(shù)目逐步增加。
4.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過所述控制系統(tǒng)(7)，將通過傳感器觀察到的設(shè)備(4)的移動與來自通過照相機(jī)(5)產(chǎn)生的圖片的信息組合。
5.一種包括具有照相機(jī)(5)的設(shè)備(4)的系統(tǒng)(1)，通過控制系統(tǒng)(7)可以將該設(shè)備移動到所需位置(10)，其中該照相機(jī)(5)連接至該控制系統(tǒng)(7)，其特征在于該控制系統(tǒng)(7)包括用于確定所述設(shè)備(4)與所需位置(10)之間的距離的裝置(20；30；40)，以及用于增加每單位時間將要處理的圖片數(shù)目的裝置(26；42)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于所述設(shè)備(4)具有傳感器，通過該傳感器可以記錄該設(shè)備的移動。
全文摘要
一種用于通過控制系統(tǒng)(7)移動具有照相機(jī)(5)的設(shè)備(4)到所需位置(10)的方法。該照相機(jī)(5)與所述控制系統(tǒng)(7)連接。在移動期間通過該照相機(jī)拍攝圖片。當(dāng)所述設(shè)備(4)與所需位置(10)之間的距離較小時，每單位時間通過控制系統(tǒng)(7)處理的圖片數(shù)目增加。
文檔編號H05K13/04GK1810070SQ200480017618
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者A·帕斯奎里尼, D·E·博斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司