[发明专利]一种基板预对准位姿测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及位置测量领域，特别涉及一种基板预对准位姿测量。

背景技术

在信息化时代，显示器是实现人机交互的重要手段之一。特别是如今各种手持设备蓬勃发展，人们不仅对显示器的需求量越来越大，对显示器的分辨率（单位尺寸内像素个数）要求也越来越高，并对显示器色彩逼真度、功耗提出了更高的要求。为了满足人们日益增长的需求，生产厂商必须不停的提高生产工艺。对准精度是影响工艺的重要指标之一。

基板上板后位置往往存在偏差，为了满足套刻精度要求，需要对其进行一次预对准，那么就必须以某种手段测量出其位置和姿态，可以使用基板的名义中心在工件台坐标系中的位置为其定位，以名义主轴与工件台坐标系y轴的夹角作为姿态。由于只需满足套刻精度要求，所以对位姿的测量值只有复现性要求，对准确性要求不高，其可以忽略。

专利US6847730中提出一种视觉测量基板位姿的方案：在机械手某一固定位置的上方放置两个CCD（电荷耦合元件）图像传感器，这两个CCD通过光学镜头对玻璃基板的边缘图像进行采集，采用边缘检测算子检测基板边缘，利用边缘点分别拟合出基板两条边的直线方程，计算两个直线的交点，从而计算出基板的位姿。

边缘提取是图像处理中最基本的内容之一，但是“边缘提取”一词往往指的是图像中找出亮度值突变的点，这些算法主要包括sobel, prewitt,canny等。由于物体内部材料、结构、光照条件的不同及各种干扰物与噪声的影响，经由这些算法提取出来的点未必都是想要的点。在各种环境下，正确的提取到物体的轮廓仍然是计算机视觉领域的一个未解难题。

专利US6847730需要分别拟合出两条边，复现精度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是基板边缘的两次拟合及其边缘提取方法导致基板位姿测量的精度偏低。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基板预对准位姿测量方法，包括：

步骤1，图像传感器探测所述基板获得输入图像，对所述输入图像进行差分并排除负边缘点，获得差分图像；

步骤2，对所述差分图像二值化并进行投影后，所述基板相交两边分别为第一边和第二边，采用非最大值抑制确定所述第一边和所述第二边分别的基板边缘在图像中的可能位置；

步骤3，在所述基板边缘在图像中的可能位置附近对所述差分图像进行搜索，将差分极值点作为基板边缘候选点；

步骤4，根据基板边缘的平直特性，剔除所述基板边缘候选点中的图像噪音引起的误检点，获得所述第一边和所述第二边基板边缘点；

步骤5，判断所述基板边缘点是否满足亮度一致性的要求，如果满足则进入步骤6，如果不满足，则跳转到下一个基板边缘在图像中的可能位置，返回步骤3；

步骤6，利用基板两边垂直，根据所述基板边缘点通过最小二乘法拟合出基板两边的直线方程参数并计算出所述基板的位置，单独拟合出所述基板其中一边的直线方程参数并计算出所述基板的姿态。

进一步， 步骤2中所述差分图像二值化的阈值预先设定。

优选的，以图像中最亮点与最暗点的亮度值之差作为对比度，如果对比度大于设定值，则设默认值为阈值，如果对比度小于或等于设定值，则根据图像中边缘点的个数约为图像宽度的三倍且边缘点在图像中一般最暗的特点自动选取阈值。

优选的，步骤4中计算所述基板边缘候选点的梯度方向，并计算梯度方向的中值，将梯度方向偏离所述中值超过中值阈值的候选点剔除。

优选的，步骤6中基板两边的直线方程参数的拟合公式为

                                                 

其中， (xi, yi) 为所述第一边的基板边缘点， (xj, yj) 为所述第二边的基板边缘点，k1为所述第一边所在直线的斜率, b1、b2分别为所述第一边、所述第二边所在直线的截距。

优选的，步骤6中基板其中一边的直线方程参数的拟合公式为

其中， (xi, yi) 为所述第一边的基板边缘点， k1为所述第一边所在直线的斜率, b1为所述第一边所在直线的截距。

优选的，步骤6之前还包括将所述基板边缘点的图像坐标转换为物理坐标。

优选的，步骤1中对所述输入图像进行差分是通过垂直差分算子进行卷积运算。

优选的，所述非最大值抑制为将所述差分图像二值化并进行投影后的极值作为所述基板边缘在图像中的可能位置。其中所述可能位置可以是图像中的任何位置。