[发明专利]机械手臂的定位方法及校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手臂，且特别涉及一种机械手臂的定位方法及校正方法。

背景技术

近十几年来，工业上常利用机械手臂来达成自动化的生产过程，然而，大部分机械手臂的应用仍局限于处理具有重复流程的案件，而处理这些案件必须由一位有经验的操作员事先操作机械手臂，以教导机械手臂沿着固定的轨迹移动。但在小型化、多样少量生产类型的电子产业中，这种利用操作员教导机械手臂的做法在自动化生产过程中将需要耗费很多的时间，进而增加生产制造上的成本。因此，已知技术发展出一种利用摄影装置来引导机械手臂的方法以取代需操作员教导机械手臂的旧有的方法。但这种利用摄影装置来引导机械手臂的方法还需另外结合立体视觉模组，以缩短校正机械手臂的时间。

在视觉导引的机械手臂(Vision Guided Robot，VGR)系统中，摄影装置的校正与手眼(Hand-Eye)校正将显得格外重要。因此如何建立一套机械手臂的定位方法和校正方法，藉此方法取得机械手臂与物件的转换矩阵及摄影装置的扭曲误差值将是未来所面临重要的问题之一。

以美国专利第7161321号专利案(以下简称’321案)为例，在机械手臂校正时，是将一针状物架设于机械手臂的前端。机械手臂另具有一驱动单元，并搭配一套位于机械手臂外部的一监控装置以进行机械手臂的校正。监控装置包括一摄影装置、一显示装置及一控制单元，其中，摄影装置设置于一固定处。’321案所公开的校正方法是导引位于机械手臂上的针状物移至摄影装置的画面中，并通过摄影装置撷取针状物的尖点的画面。之后，将尖点的画面回传至显示装置，并经由控制单元计算出机械手臂与显示装置间的转换矩阵，再经由控制单元驱使机械手臂移动至显示装置的位置。

然而，’321案的监控装置是配置于机械手臂外部的设备，在购买机械手臂时还需要额外添购监控装置。因此，’321案所公开的技术存在着高设备成本的问题。另外，’321案于每次校正机械手臂前，需将配置于机械手臂外部的监控装置电性连接于机械手臂上，故在校正前需额外花费前置时间去电性连接监控装置于机械手臂上，进而增加校正机械手臂的程序，并降低机械手臂的校正效率。此外，在校正机械手臂的过程中，摄影装置撷取尖状物的画面后，需回传至配置于机械手臂外部的监控装置，并利用此监控装置计算出机械手臂与物件间的转换矩阵，再依据其转换矩阵导引机械手臂移动至显示装置的位置，并无法及时将转换矩阵回传至机械手臂，故于’321案中的校正方法将面临校正时间过长的问题。因此于’321案中将面临校正前的前置时间过久、高设备成本及校正时间过长的问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种机械手臂的定位方法及校正方法，经由将感光装置配置于机械手臂前端，且依据感光装置与校正板之间的空间关系，找出校正板与机械手臂的空间关系，藉以改善已知技术所面临的高设备成本及校正时间过长的问题。

依据本发明一实施例的机械手臂的定位方法，其包括提供一机械手臂以及一校正板。机械手臂具有一控制单元，且机械手臂的前端具有一感光装置，另外，感光装置具有固定于其上的一感光装置坐标系。校正板的一板面上具有多个定位标记，并且校正板具有固定于其上的一校正板坐标系。接下来执行一定位步骤，其定位步骤包括经由感光装置利用光束交会演算法撷取一校正板图像，再将校正板图像回传至控制单元，并且经由控制单元计算出感光装置坐标与校正板坐标系的一转换矩阵以及一感光装置校正板坐标值。

依据本发明一实施例的机械手臂的定位方法，感光装置具有一透镜及一电荷耦合装置(Charge Coupled Device，CCD)，其中透镜具有多个镜头扭曲值，求得感光装置坐标与校正板坐标系的一转换矩阵以及一感光装置校正板坐标值的方法包括经由控制单元撷取每一定位标记的校正板坐标系的一定位标记校正板坐标值，经由这些控制单元撷取这些校正板图像中每一定位标记的这些感光面坐标系的一定位标记感光面坐标值。另外，以这些定位标记感光面坐标值其中之一作为一基准点，经由这些控制单元计算其余的定位标记感光面坐标值与这些基准点之间的距离值。

并且，经由这些控制单元将这些定位标记校正板坐标值、这些定位标记感光面坐标值、这些距离值以及这些透镜的一焦距值代入一光束交会演算公式以计算这些转换矩阵的多个矩阵元素及这些感光装置校正板坐标值。