CN216286298U - 获取设备间相对位置的装置与Tray盘芯片料自动供料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种获取设备间相对位置的装置与Tray盘芯片料自动供料系统。获取设备间相对位置的装置包括：红外光源，能够发出红外光，并被固定安装在第一设备上；工作台，通过位置调节机构安装于第二设备上；相机，能够识别红外光并被固定设置在工作台上，并能够采集红外光源的位置图像，红外光源在位置图像中对应为光源标记点；图像处理单元，与相机连接，其能够接收位置图像，获取红外光源在位置图像中的成像数据；并根据成像数据生成控制指令至位置调节机构，以使位置调节机构能够根据控制指令调节工作台与第一设备的相对位置。本实用新型可快速且准确地建立机台间的相互位置关系，实现机台的协同操作和精确配合，提高了标志定位点的识别能力和可靠性。

Description

获取设备间相对位置的装置与Tray盘芯片料自动供料系统

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种获取设备间相对位置的装置与自动供料系统。

背景技术

随着工业自动化应用的不断深入，机台间相互配合协同操作的应用场景越来越多，需要建立起机器间的相对位置坐标关系。

目前基于视觉定位的方法一般采用被动标记点，例如二维码标识。但是在工厂复杂的应用环境下，被动标记点容易受到环境中光线强度、使用磨损、油污附着、粉尘遮挡等影响而造成图像识别困难。也有采用可见光LED光源作为主动标记点，但是容易受到周围环境光的影响，在定位识别的稳定性上存在缺陷。

由于机台间的协同操作往往基于建立的相对位置关系，标记点定位的准确性和稳定性会直接影响机台的动作执行，定位异常会导致设备无法工作甚至损坏。因此，需要一种能够快速准确建立机台间相对位置关系的定位方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种获取设备间相对位置的装置与自动供料系统，可以解决现有技术的一或多个缺陷，快速准确建立机台间相对位置关系。

为了实现上述目的，依据本实用新型的一实施例，本实用新型提供了一种获取设备间相对位置的装置，其包括：红外光源，能够发出红外光，所述红外光源被固定安装在第一设备上；工作台，通过位置调节机构安装于第二设备上；相机，能够识别所述红外光并被固定设置在所述工作台上，所述相机能够采集所述红外光源的位置图像，其中，所述红外光源在所述位置图像中对应为光源标记点；图像处理单元，与所述相机连接，所述图像处理单元能够接收所述位置图像，并获取所述红外光源在所述位置图像中的成像数据；以及，根据所述成像数据生成控制指令至所述位置调节机构，以使所述位置调节机构能够根据所述控制指令调节所述工作台与所述第一设备的相对位置。

在本实用新型的一实施例中，所述位置调节机构包括：第一电动导轨，沿 X轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第一电动导轨上；第二电动导轨，沿Z轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第二电动导轨上。

在本实用新型的一实施例中，所述位置调节机构还包括：第三电动导轨，沿Y轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第三电动导轨上。

在本实用新型的一实施例中，所述位置调节机构还包括：位置传感器，安装于所述工作台的前端并与所述图像处理单元相连接，所述位置传感器能够与所述第一设备接触并产生第一位置数据；其中，所述图像处理单元能够根据所述第一位置数据生成所述控制指令至所述位置调节机构，以使所述位置调节机构能够根据所述控制指令调节所述工作台在所述Y轴方向上与所述第一设备的相对位置。

在本实用新型的一实施例中，所述位置调节机构包括：旋转机构，所述工作台可转动地安装于所述旋转机构上，所述旋转机构能够调节所述工作台在旋转方向上的旋转角度。

在本实用新型的一实施例中，所述位置调节机构还包括：倾斜度调节机构，与所述工作台连接，所述倾斜度调节机构能够调节所述工作台在X轴方向上的倾斜度。

在本实用新型的一实施例中，所述红外光源包含一个或多个红外LED光源。

在本实用新型的一实施例中，多个所述红外LED光源在X轴方向上或在 Z轴方向上呈一条直线布置。

在本实用新型的一实施例中，所述图像处理单元为带有图像处理软件的计算机或嵌入式处理平台，并与所述相机通过数据传输接口连接或通过外接的图像采集卡转接。

在本实用新型的一实施例中，所述成像数据包括所述红外光源在所述位置图像中的光源标记点相对于所述相机的像素中心点的第一位置关系数据；所述图像处理单元还用于获取所述第一设备的任意点相对于所述光源标记点的第二位置关系数据、以及所述工作台的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机的像素中心点的第三位置关系数据；并用于根据所述第一位置关系数据，所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在X轴方向和Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

在本实用新型的一实施例中，所述图像处理单元还用于根据所述第一位置关系数据生成第一控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在所述 X轴方向和所述Z轴方向的位置，使所述光源标记点与所述像素中心点重合；以及根据所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成第二控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

为了实现上述目的，本实用新型又提供了一种Tray盘芯片料自动供料系统，其包括：第一设备；第二设备，与所述第一设备相对设置；如上所述的获取设备间相对位置的装置，其中所述装置中的红外光源固定安装在所述第一设备上，所述装置中的工作台通过所述位置调节机构安装于所述第二设备上，所述相机固定设置在所述工作台上。

在本实用新型的又一实施例中，所述第一设备为供料机台，所述第二设备为上料机台。

本实用新型提供了一种基于视觉定位红外LED光源获取设备间相对位置的实现方法。利用红外光源的波长特性，降低了工业环境中可见背景光源的干扰，提高了标志定位点的识别能力和可靠性。

本实用新型通过识别红外波长的LED光源在一位置图像中对应的标记点，可快速定位目标设备上特定位置在XZ平面的对应位置。本实用新型还可通过设置在Y轴方向(即垂直方向)上的压力传感器的反馈值判断目标设备在Y 轴方向(即垂直方向)的相对位置。透过相机的在XZ平面的二维平面图像及在Y轴方向(即垂直方向)的压力传感器感测相结合的方式，快捷方便地实现了目标设备特定位置的三维坐标定位。

本实用新型的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本实用新型的实践而习得。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本实用新型一实施例所提供的一种Tray盘芯片料自动供料系统及其上获取设备相对位置的装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所提供的一种带电动导轨的工作台的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例所提供的一种带电动导轨的工作台与相机在 XZ平面的位置关系示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的利用图1的装置获取设备间相对位置的方法的流程示意图；

图5为本实用新型一实施例所提供的一种获取设备间相对位置的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”以描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”侧的组件将会成为在“下”侧的组件。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

如图1所示，其示出了本实用新型提供的一种Tray盘芯片料自动供料系统100的结构，且其中可具有本实用新型的获取设备间相对位置的装置30。所述Tray盘芯片料自动上料系统100可包括有第一设备10、第二设备20以及本实用新型的获取设备间相对位置的装置30。所述第二设备20与所述第一设备10相对设置。在本实用新型的一实施例中，所述第一设备10可为一供料机台，例如可为NXT的LT供料器；所述第二设备20可为一上料机台，例如可为一自动上下料设备。

本实用新型的获取设备间相对位置的装置30主要包括有红外光源31、工作台32、相机33以及图像处理单元34。其中，所述红外光源31能够发出红外光，并被固定安装在所述第一设备10上。所述工作台32可通过位置调节机构40安装于所述第二设备20上。所述相机33能够识别所述红外光并被固定设置在所述工作台32上，并能够采集所述红外光源31的位置图像，其中，所述红外光源31在所述位置图像中对应为光源标记点。所述图像处理单元34与所述相机33连接，其能够接收所述位置图像，并获取所述红外光源31在所述位置图像中的成像数据；以及，能够根据所述成像数据生成控制指令至所述位置调节机构40，以使所述位置调节机构40能够根据所述控制指令调节所述工作台32与所述第一设备10的相对位置。

在本实用新型的一些实施方式中，所述红外光源31可包含一个或多个红外LED光源。其中，多个所述红外光源31可在X轴方向上或在Z轴方向上呈一条直线布置。在图1所示的一较佳实施例中，所述红外光源31例如包含了三个红外LED光源，这些红外LED光源是被固定在所述第一设备10(即目标机台)的合适位置，例如固定在所述第一设备10上的存储格11的入口的下方，且是沿X轴方向呈一条直线布置。在本实用新型中，由于第一设备10 本身的结构位置关系已知，故第一设备10上任意位置相对于所述红外LED光源31的空间坐标关系是为已知，且均可被所述图像处理单元34获取。当然，可以理解的是，在其它实施例中，多个红外光源31也可以沿Z轴方向布置，这些并不作为对本实用新型的限制。

在本实用新型的一些实施方式中，所述相机33例如是固定在所述工作台 32的下方，且所述工作台32的中心点在所述相机33的成像面(例如XZ平面)对应的中心位置点相对于所述相机33的像素中心点的坐标关系保持不变，因此，所述工作台32的各组成机构的空间坐标相对于所述相机33的像素中心点的位置关系为已知。并且，所述相机33的成像面与安装有红外LED光源的第一设备10(即目标机台)的表面平行。较佳地，所述图像处理单元34例如可为带有图像处理软件的计算机或嵌入式处理平台，并与所述相机33通过数据传输接口连接或通过外接的图像采集卡转接，连接方式可以是有线或无线的数据连接，例如USB、以太网、wifi或特定图像接口总线等。当然，可以理解的是，在其它实施例中，所述图像处理单元34也可以为其它适用的硬件结构，这些并不作为对本实用新型的限制。

在本实用新型的一实施例中，所述图像处理单元34例如可直接获取所述第一设备10(即目标机台)上的红外光源31在所述相机33的位置图像中的成像数据。所述成像数据例如可包括所述红外光源31在位置图像中对应的光源标记点相对于所述相机33的像素中心点的第一位置关系数据。此外，所述图像处理单元34还能够进一步获取所述第一设备10的任意点相对于所述光源标记点31的第二位置关系数据、以及所述工作台32的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机33的像素中心点的第三位置关系数据。所述图像处理单元34基于获取的第一位置关系数据，第二位置关系数据和第三位置关系数据生成控制指令至所述位置调节机构40，位置调节机构40基于接收到的控制指令调节所述工作台32在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置。

具体的，在一些实施例中，所述图像处理单元34可首先根据所述第一位置关系数据生成第一控制指令，以控制所述位置调节机构40调节所述工作台 32在X轴和Z轴方向的位置，以使光源标记点与像素中心点重合，然后根据所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成第二控制指令，以控制所述位置调节机构40调节所述工作台32在所述X轴和所述Z轴方向的位置，以使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备10(即目标机台) 的任一目标点对应的目标位置。由于本实施例是首先将光源标记点与像素中心点重合，因此有利于简化中心位置点与目标位置的坐标关系的计算。

在另一些实施例中，所述图像处理单元34可直接根据所述第一位置关系，所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成最终的控制指令，以控制所述位置调节机构40调节所述工作台32在所述X轴和所述Z轴方向的位置，以使所述中心位置点在所述XZ平面上直接定位至所述第一设备10(即目标机台)的任一目标点对应的目标位置。本实施例省略了将光源标记点与像素中心点重合的步骤，而是根据获取的位置关系数据直接计算得到中心位置点与目标位置之间的坐标关系，进而控制位置调节机构调节工作台与第一设备的相对位置。

在其他实施例中，所述图像处理单元34还能够进一步获取所述第一设备 10的任意点相对于所述光源标记点31的第二位置关系数据、以及所述工作台 32的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机33的像素中心点的第三位置关系数据。所述图像处理单元34可根据所述第一位置关系数据生成第一控制指令，以控制所述位置调节机构40调节所述工作台32在X轴方向和 Z轴方向的位置，以使所述光源标记点与所述像素中心点重合。所述图像处理单元34还可根据所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成第二控制指令，以控制所述位置调节机构40调节所述工作台32在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，以使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备10(即目标机台)的任一目标点对应的目标位置。

如图2所示，在本实用新型的一些实施方式中，所述位置调节机构40例如可包括第一电动导轨41以及第二电动导轨42。其中，所述第一电动导轨41 例如可沿X轴方向布置，所述工作台32是可移动地安装于所述第一电动导轨 41上，也即，所述工作台32可被所述第一电动导轨41电动控制为可沿所述 X轴方向移动。所述第二电动导轨42例如可沿Z轴方向布置，所述工作台32 是可移动地安装于所述第二电动导轨42上，也即，所述工作台32可被所述第二电动导轨42电动控制为可沿所述Z轴方向移动。

在本实用新型的其他实施方式中，所述位置调节机构40还可包括第三电动导轨43。所述第三电动导轨43可沿Y轴方向布置，所述工作台32是可移动地安装于所述第三电动导轨43上，也即，所述工作台32可被所述第三电动导轨43电动控制为可沿所述Y轴方向移动。

在本实用新型的一些实施方式中，所述位置调节机构40还可包括旋转机构44，所述工作台32例如可转动地安装于所述旋转机构44上，且所述旋转机构44能够调节所述工作台32在旋转方向R上的旋转角度，例如可带动所述工作台32在第一位置D1和第二位置D2之间旋转。但是，可以理解的是，所述旋转机构44的可旋转角度并不局限于图中所示第一位置D1和第二位置 D2之间的角度，在其他实施例中，也可以为更大的可旋转角度范围，这些并不作为对本实用新型的限制。

在本实用新型的一些实施方式中，所述位置调节机构40还可进一步包括倾斜度调节机构45，其可与所述工作台32连接。所述倾斜度调节机构45能够调节所述工作台32在水平方向(例如X轴方向)上的倾斜度。

在本实用新型的一些实施方式中，所述位置调节机构40还可进一步包括位置传感器46，其可安装于所述工作台32的前端F，并与所述图像处理单元 34相连接。其中，所述位置传感器46能够与所述第一设备10接触并产生第一位置数据。所述图像处理单元34能够根据所述第一位置数据生成对应的控制指令至所述位置调节机构40，以使所述位置调节机构40能够根据所述控制指令调节所述工作台32在Y轴方向上与所述第一设备10的相对位置。

在本实用新型中，所述工作台32可通过所述位置调节机构40配合所述第一设备10(即目标机台)完成相应动作，包括但不限于结构对接、夹取或放置物料(例如Tray盘)等动作。并且，所述工作台32可固定在某一方向的电动导轨上，且此方向上的电动导轨可安装在其它方向的电动导轨上或直接安装在一导轨固定机构上，这些并不作为对本实用新型的限制。在本实用新型中，所述电动导轨并不限于所述第一电动导轨(即横向电动导轨)41、所述第二电动导轨(即纵向电动导轨)42，也可包括所述第三电动导轨(即垂直方向的电动导轨)43、旋转方向的角度控制电机(即旋转机构44)或水平方向的角度控制电机(即倾斜度调节机构45)等。所述工作台32可以透过电动导轨控制单元调节其与第一设备10(即目标机台)在X轴方向、Y轴方向、及/或Z轴方向上的相对位置，并可以透过旋转方向的角度控制电机或水平方向的角度控制电机控制和调节其与第一设备10(即目标机台)的角度，例如在旋转方向R上的旋转角度和在水平方向上的倾斜角度等。

在图2所示的实施例中，所述工作台32例如是可移动地安装于所述第三电动导轨43上，并与所述第三电动导轨43一起安装在一个传输工作台321 上。所述传输工作台321是可旋转地安装于所述旋转机构44上。所述旋转机构44是可移动地安装于所述第一电动导轨41上。所述第一电动导轨41则是可移动地安装于所述第二电动导轨42上。

需说明的是，如图2所示，此时所述工作台32例如是处于第一位置D1 (即处于第一工位)，其传输方向T在此时是与图2中的X轴方向同方向，在此状态下，所述工作台32可沿所述传输方向T(即图2中的X轴方向)往复运动，从而实现向所述第二设备20中的缓存箱(图中未示出)取放物料。而当所述旋转机构44通过旋转带动所述工作台32在旋转方向R上由第一位置D1旋转至第二位置D2(即处于第二工位)时，例如逆时针旋转所述工作台 32大约一定角度(例如90度)，此时所述工作台32的传输方向T也相应发生改变，即变为图2中虚线所示的传输方向T’(此时所述传输方向T’是与图2中的Y轴方向同方向)，在此状态下，所述工作台32可通过沿所述传输方向T’(即图2中的Y轴方向)往复运动，实现向所述第一设备10(如图1 所示)取放物料。换言之，在图2所示的实施例中，所述工作台32通过旋转机构44的配合旋转，不仅可以使所述工作台32通过所述第三电动导轨43在 Y轴方向上移动，还可以使所述工作台32通过所述第三电动导轨43在X轴方向上移动。

如图3所示，其示出了本实用新型所提供的一种带电动导轨的工作台与相机在XZ平面的位置关系，其中图3中坐标系(A)示出了红外光源31在XZ 平面上对应的光源标记点P1与相机33的像素中心点P0未重合的位置关系，图3中坐标系(B)则示出了对应的光源标记点P1的像素中心点P0重合的位置关系。结合参考图1～2，在图3中，工作台32的中心点在XZ平面上对应的中心位置点P2相对于相机33的像素中心点P0的位置坐标是(a，b)。图像处理单元34可获取第一设备10(即目标机台)上的红外光源31在相机22的成像数据，由此可获取红外光源31在XZ平面上对应的光源标记点P1相对于像素中心点P0的坐标(u，v)。图像处理单元34还可向电动导轨控制单元发送控制指令，使像素中心点P0移动到与红外光源31对应的光源标记点P1重合的位置。此时工作台32在XZ平面上相对于第一设备10(即目标机台)上的红外光源31对应的光源标记点P1的坐标即为(a，b)。若已知目标机台上任何一个位置点相对于红外光源31的对应的标记点的三维坐标假定为(x，y， z)，则在XZ平面上此目标位置对应点相对于工作台32的中心点所对应的中心位置点P2的坐标即为(x-a，z-b)，进而根据此位置坐标关系即可控制电动导轨实现工作台32的中心点所对应的中心位置点P2与目标位置在XZ平面上对应点的重合，从而实现机台间在XZ平面上的相对位置关系的快速定位。

并且，在工作台32的前端可例如安装压力传感器(即位置传感器46)，通过控制垂直方向的电动导轨(即第三电动导轨43)的运动即可调节工作台 32与第一设备10(即目标设备)间的垂直距离，由压力传感器的反馈值可判断工作台32在垂直方向(即图1中的Y轴方向)上是否到达接触点。

如图4所示，其示出了本实用新型一个实施例提供的利用图1所提供的装置获取设备间相对位置的方法流程图，结合参考图1和图3，其具体的操作步骤如下：

步骤S401：将红外光源31固定在第一设备10(即目标设备)的合适位置，并获取第一设备10的其它位置相对于红外光源31对应的光源标记点P1 的相对位置关系。

步骤S402：将第二设备20移动到第一设备10上红外光源31的安装位置的正前方位置(即图像采集区域)，使可识别红外波长的相机33能够采集到红外光源31的位置图像。假设相机33的成像平面与红外光源31的安装平面基本平行，且相机成像的X轴方向基本与第一设备的X轴方向平行。

步骤S403：根据相机采集的位置图像中红外光源31对应的光源标记点P1 相对于像素中心点P0的位置关系，调节工作台32在X轴和Z轴上的位置，使像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1重合。例如，相机33采集的位置图像中红外光源31对应的光源标记点P1相对于像素中心点P0的坐标为(u，v)，调节横向电动导轨(即沿X轴方向的第一电动导轨41)和纵向电动导轨(即沿Z轴方向的第二电动导轨42)，使像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1重合，红外光源31对应的光源标记点P1的坐标也变为(0，0)(如图3中坐标系(B)所示)。

其中，在通过电动导轨调整像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1重合的过程中，可以采用加减速控制，也即，在初始调节时可采用较高的第一速率高速地移动电动导轨，并通过图像处理单元34实时判断像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1的坐标差值，当坐标差值小于一特定阈值时，改为采用较低的第二速率低速地移动电动导轨，使其高效精确地移动到红外光源31对应的光源标记点P1。

步骤S404：根据工作台33的中心点在XZ平面上的对应的中心位置点P2 与像素中心点P0的相对位置关系，及第一设备10任意位置与红外光源31对应的光源标记点P1的相对位置关系，实现工作台32在XZ平面上对应的中心位置点快速定位至第一设备的指定位置。由于第一设备10的其它位置相对于红外光源31对应的光源标记点P1的相对位置关系为已知，且相机33的像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1重合，且工作台32的中心点相对于相机33的坐标位置关系为已知，故可由此将工作台32移动到第一设备 10(即目标设备)的任何一点在XZ平面上的对应的指定位置(即目标位置)。

步骤S405：通过Y轴方向上安装的位置传感器46确定工作台32在Y轴方向上距离第一设备10的相对位置。例如，第二设备20与第一设备10之间的垂直距离(如图1中Y轴方向之间的垂直距离)可通过垂直方向(即图1中的Y轴方向)上的第三电动导轨43进行调节。

在另外一些实施例中，可以省略步骤S403中调节像素中心点P0与红外光源31对应的光源标记点P1重合的过程，直接根据位置图像中红外光源31 对应的光源标记点P1相对于像素中心点P0的位置关系，工作台33的中心点在XZ平面上的对应的中心位置点P2与像素中心点P0的相对位置关系，以及第一设备10任意位置与红外光源31对应的光源标记点P1的相对位置关系，调节工作台32在X轴和Z轴上的位置，实现工作台32在XZ平面上对应的中心位置点P2快速定位至第一设备的指定位置(即目标位置)。

如图5所示，本实用新型提供的一种获取设备间相对位置的方法500可包括：

步骤S1，固定安装红外光源31于第一设备10上。

步骤S2，移动第二设备20至红外光源31前方的图像采集区域，通过能够识别红外光源31发出的红外光的相机33，采集红外光源的位置图像，其中相机33固定设置在工作台32上，工作台32通过位置调节机构40安装于第二设备20上。

步骤S3，通过图像处理单元34，接收位置图像，并获取红外光源31在位置图像中的成像数据，以及根据成像数据生成控制指令至位置调节机构40。

步骤S4，通过位置调节机构40，根据控制指令调节工作台32与第一设备 10的相对位置。

在本实用新型的一些实施方式中，在所述步骤S3中，所述成像数据例如可包括所述红外光源31在所述位置图像中对应的光源标记点相对于所述相机的像素中心点的第一位置关系数据。所述步骤S3还可包括：通过所述图像处理单元，获取所述第一设备的任意点相对于所述光源标记点的第二位置关系数据、以及所述工作台的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机的像素中心点的第三位置关系数据，并根据所述第一位置关系数据生成第一控制指令，以及根据所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成第二控制指令。

所述步骤S4还可包括：通过所述位置调节机构，根据所述第一控制指令调节所述工作台在X轴方向和Z轴方向的位置，使所述光源标记点与所述像素中心点重合；以及，通过所述位置调节机构，根据所述第二控制指令调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述 XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

在本实用新型的另一些实施方式中，所述步骤S3还包括：通过所述图像处理单元，获取所述第一设备的任意点相对于所述光源标记点的第二位置关系数据、以及所述工作台的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机的像素中心点的第三位置关系数据，并根据所述第一位置关系数据，所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成最终的控制指令；

所述步骤S4包括：通过所述位置调节机构，根据所述控制指令调节所述工作台在X轴方向和Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

在本实用新型的一些实施方式中，在所述步骤S4中，通过沿X轴方向布置的第一电动导轨，可调节所述工作台在所述X轴方向上与所述第一设备的相对位置，其中所述工作台可移动地安装于所述第一电动导轨上；通过沿Z轴方向布置的第二电动导轨，可调节所述工作台在所述Z轴方向上与所述第一设备的相对位置，其中所述工作台可移动地安装于所述第二电动导轨上。

在本实用新型的一些实施方式中，调节所述工作台使所述光源标记点与所述像素中心点重合的过程可包括：在初始调节时，所述第一电动导轨和所述第二电动导轨是采用第一速率移动，以加速调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置；当所述像素中心点与所述光源标记点的坐标差值小于设定阈值时，所述第一电动导轨和所述第二电动导轨是采用第二速率移动，以减速调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，其中所述第二速率小于所述第一速率。

在本实用新型的一些实施方式中，所述步骤S3还可包括：通过所述图像处理单元，根据位置传感器与所述第一设备接触产生的第一位置数据生成第三控制指令，其中所述位置传感器安装于所述工作台的前端。所述步骤S4还可包括：通过所述位置调节机构，根据所述第三控制指令调节所述工作台在Y轴方向上与所述第一设备的相对位置。

在本实用新型的一些实施方式中，在所述步骤S4中，通过沿所述Y轴方向布置的第三电动导轨，可调节所述工作台在所述Y轴方向上与所述第一设备的相对位置，其中所述工作台可移动地安装于所述第三电动导轨上。

在本实用新型的一些实施方式中，在所述步骤S4中，通过旋转机构，可调节所述工作台在旋转方向上的旋转角度，其中所述工作台可转动地安装于所述旋转机构上。

在本实用新型的一些实施方式中，在所述步骤S2中，在所述相机采集所述位置图像之前还可包括：通过与所述工作台连接的倾斜度调节机构，调节所述工作台在X轴方向上的倾斜度，使所述工作台与所述X轴方向基本平行。

本实用新型通过使用基于视觉定位的红外光源，可以在自动化生产领域中快速且准确地建立机台间的相互位置关系，实现机台的协同操作和精确配合。本实用新型通过利用红外光源的波长特性，降低了工业环境中可见背景光源的干扰，提高了标志定位点的识别能力和可靠性。

本实用新型通过相机识别红外光源在相机的成像平面上对应的标记点，可快速定位目标设备上特定位置在XZ平面上的对应位置。并且，本实用新型利用垂直方向(即Y轴方向)上安装的压力传感器，可通过压力传感器的反馈值判断目标设备在垂直方向上的相对位置。本实用新型透过相机的二维平面图像及垂直方向的压力传感器感测相结合的方式，还可快捷方便地实现目标设备特定位置的三维坐标定位。

在本实用新型中，若目标设备上的红外光源换成位于同一直线上的2颗以上LED(譬如在水平直线方向上的3颗LED)，通过相机识别LED连线与相机成像水平线的夹角，通过倾斜角调节机构，可以实现倾斜角的调整。若工作台安装在一个旋转机构上，可以定位垂直方向的方向角，垂直方向上安装的压力传感器可通过压力传感器的反馈值判断目标设备在垂直方向上的相对位置。透过相机的二维平面图像及垂直方向的压力传感器结合旋转台及倾斜角调节机构，可快捷方便地实现目标设备特定位置的五维坐标定位。

以上所列举的仅是本实用新型通过采用红外光源及对应波长滤光片的相机形成一个闭环控制，实现自校准功能的一个实施例，若结合倾斜角调节机构及旋转机构，采用倾斜角自校准方式及垂直角定位自校准方式，可以实现多维度的自校准功能，减少设备移动后重新调机的时间，增加设备的智能性。

以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施方式。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (13)

1.一种获取设备间相对位置的装置，其特征在于，包括：

红外光源，能够发出红外光，所述红外光源被固定安装在第一设备上；

工作台，通过位置调节机构安装于第二设备上；

相机，能够识别所述红外光并被固定设置在所述工作台上，所述相机能够采集所述红外光源的位置图像，其中，所述红外光源在所述位置图像中对应为光源标记点；

图像处理单元，与所述相机连接，所述图像处理单元能够接收所述位置图像，并获取所述红外光源在所述位置图像中的成像数据；以及，根据所述成像数据生成控制指令至所述位置调节机构，以使所述位置调节机构能够根据所述控制指令调节所述工作台与所述第一设备的相对位置。

2.根据权利要求1所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述位置调节机构包括：

第一电动导轨，沿X轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第一电动导轨上；

第二电动导轨，沿Z轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第二电动导轨上。

3.根据权利要求2所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括：

第三电动导轨，沿Y轴方向布置，所述工作台可移动地安装于所述第三电动导轨上。

4.根据权利要求3所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括：

位置传感器，安装于所述工作台的前端并与所述图像处理单元相连接，所述位置传感器能够与所述第一设备接触并产生第一位置数据；

其中，所述图像处理单元能够根据所述第一位置数据生成所述控制指令至所述位置调节机构，以使所述位置调节机构能够根据所述控制指令调节所述工作台在所述Y轴方向上与所述第一设备的相对位置。

5.根据权利要求1所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述位置调节机构包括：

旋转机构，所述工作台可转动地安装于所述旋转机构上，所述旋转机构能够调节所述工作台在旋转方向上的旋转角度。

6.根据权利要求3或5所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括：

倾斜度调节机构，与所述工作台连接，所述倾斜度调节机构能够调节所述工作台在X轴方向上的倾斜度。

7.根据权利要求1所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述红外光源包含一个或多个红外LED光源。

8.根据权利要求7所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，多个所述红外LED光源在X轴方向上或在Z轴方向上呈一条直线布置。

9.根据权利要求1所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，所述图像处理单元为带有图像处理软件的计算机或嵌入式处理平台，并与所述相机通过数据传输接口连接或通过外接的图像采集卡转接。

10.根据权利要求1所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，

所述成像数据包括所述红外光源在所述位置图像中的光源标记点相对于所述相机的像素中心点的第一位置关系数据；

所述图像处理单元还用于获取所述第一设备的任意点相对于所述光源标记点的第二位置关系数据、以及所述工作台的中心点在XZ平面中对应的中心位置点与所述相机的像素中心点的第三位置关系数据；并用于根据所述第一位置关系数据，所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在X轴方向和Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

11.根据权利要求10所述的获取设备间相对位置的装置，其特征在于，

所述图像处理单元进一步用于根据所述第一位置关系数据生成第一控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，使所述光源标记点与所述像素中心点重合；以及根据所述第二位置关系数据和所述第三位置关系数据生成第二控制指令以控制所述位置调节机构调节所述工作台在所述X轴方向和所述Z轴方向的位置，使所述中心位置点在所述XZ平面上定位至所述第一设备的任一目标点对应的目标位置。

12.一种Tray盘芯片料自动供料系统，其特征在于，包括：

第一设备；

第二设备，与所述第一设备相对设置；

如权利要求1～11任一项所述的获取设备间相对位置的装置，其中所述装置中的红外光源固定安装在所述第一设备上，所述装置中的工作台通过所述位置调节机构安装于所述第二设备上，所述相机固定设置在所述工作台上。

13.根据权利要求12所述的Tray盘芯片料自动供料系统，其特征在于，所述第一设备为供料机台，所述第二设备为上料机台。

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