掃描頭校準系統及其方法

專利名稱：掃描頭校準系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種掃瞄頭校準系統及其方法。具體而言，本發明涉及一種用于以高 位置準確度進行視覺掃瞄(vision scanning)及激光束傳輸的系統及其方法。
背景技術：
某些工業應用，比如視覺檢查(vision inspection)及激光加工等應用上需要對 可見光束和/或激光束等光線進行精確定位。一個例子是利用激光束在工件的預定位置處 做出視覺上可察覺的標記。除了標記之外，激光系統還有其它應用，比如微機械加工、表面 處理、修整、焊接及切割等。在激光標記、焊接或機加工過程中，參考坐標系統，將工件上待實施加工的預定位 置的坐標數據或參數編成程序寫入激光束定位控制器中。在理想情況下，激光束會被導向 至工件上對應于坐標數據的位置處，可在此預定位置處實施激光加工。然而在實際情況中，激光束并非總是指向工件上的預定位置。其原因可能在于系 統誤差和/或激光定位機構的安裝公差。若不對這些誤差和/或公差加以考慮，激光束可 能會指向工件上的非期望位置，而這是不允許的。在需要更高位置精確度的過程中，例如在 用于將讀寫頭焊接至磁盤驅動裝置中的懸置組件上精確焊接過程中，激光束的錯誤定位可 能導致焊接過程完全失敗。類似的顧慮亦可能發生在獨立或整合于激光加工系統中的視覺 檢查系統中。因此，光線的定位精準度成為視覺檢查及激光加工中確保精確度與質量的關 鍵因素之一。因此，需要提供用于視覺檢測和/或激光加工的掃瞄頭校準系統及掃描頭校準方 法，其中系統誤差獲得很好的補償或至少大幅降低，從而以高位置精確度來實施這些加工。 但目前并無這樣的系統及方法。

發明內容
本發明的實施方式提供用于減低激光傳輸系統中的位置誤差并校準掃瞄視覺系 統的解決方案，其可為用于視覺檢測、光學檢查和/或精確測量的獨立系統，或是整合在激 光傳輸系統中的掃瞄組件。根據一種實施方式，提出了一種用在激光加工系統中減小將激光束定位在工件上 的定位誤差的方法。提供校準標記，并獲取該校準標記的圖像，以與引導標記進行比較。該 引導標記的位置對應于一組設計數據或坐標。調整校準標記的圖像位置，直至其圖像與引 導標記對正。由此可確定出一組視覺補償因子。隨后，獲取激光標記的圖像，并將其調整至 與所述引導標記對正，從而確定出一組激光補償因子。然后可基于所述視覺補償因子及激 光補償因子對所述一組設計數據進行修正，并用以將激光束定位到工件上。根據另一實施方式，提供了一種用于校準掃瞄視覺系統的方法。提供校準標記，并 獲取該校準標記的圖像，以與引導標記進行比較。該引導標記的位置對應于一組設計數據 或坐標。調整校準標記的圖像位置，直至其圖像與引導標記對正。由此可確定出一組視覺補償因子，并利用該組視覺補償因子對所述一組設計數據進行修正，以校準掃瞄視覺系統。本發明所提供的方案可于掃瞄視覺系統及激光加工系統中顯著減低系統誤差并 增進定位的精確度。根據本發明實施方式所校準的激光加工系統達到了很高的精確度，從 而滿足了例如激光標記及激光焊接的精確激光加工的需求。


將參照附圖對本發明的這些以及其它方面和優點加以詳細描述，附圖中圖IA是顯示根據本發明一種實施方式的激光標記裝置的示意圖；圖IB是顯示圖IA中的激光標記裝置的示意圖，并且其上設置有用于校準的校準 工模或設置有用于加工的工件；圖2是顯示根據本發明一種實施方式的掃瞄視覺系統的示意圖；圖3A是顯式根據本發明一種實施方式的激光校準系統的示意圖；圖3B是圖3A中所示的用于校準激光系統的校準工模的俯視圖；圖3C是圖3B中的一組引導標記及校準工模圖像的原理圖；圖4是顯示根據本發明一種實施方式的用于校準視覺系統的一組引導標記的示 意圖；圖5A是顯示獲取用于校準的一組校準標記的圖像的示意圖；圖5B是顯示圖5A中視覺比例因子經過適當校準之后的圖像的示意圖；圖5C是顯示圖5A中視覺變形因子經過適當校準之后的圖像的示意圖；圖6A是顯示圖5A中用于半掃瞄場校準的圖像的示意圖；圖6B是顯示圖5A中當放大至半掃瞄場校準時的圖像的示意圖；圖7A是顯示用于激光組件校準的全掃瞄場中的激光標記的圖像的示意圖；圖7B是顯示圖7A中激光組件在全掃瞄場中經過校準之后的圖像的示意圖；圖8A是顯示用于激光組件校準的激光標記在半掃瞄場中的圖像的示意圖；以及圖8B是顯示圖8A中激光組件在半掃瞄場中經過校準之后的圖像的示意圖。
具體實施例方式為了說明的目的，將針對一種適于以高位置精確度進行激光加工的系統及其方法 來描述本發明的實施方式，其中會就在激光加工中減低和/或補償系統誤差從而將激光束 準確定位到工件上而加以描述。圖IA示出了根據本發明一種實施方式的激光加工系統100，其用于加工工件，比 如標記或焊接此工件。圖IB則示出了圖IA中的系統，其上設置有用于校準視覺組件的校 準工模(jig)或是用于加工的工件。圖2示出了根據本發明一種實施方式的掃瞄視覺系統102。掃瞄視覺系統102可 作為獨立的系統使用，用于視覺檢測、光學檢查和/或精確測量等。可選擇地，掃描視覺系 統102還可作為整合于如圖IA中所示的激光加工系統中的掃瞄視覺組件或掃瞄視覺模塊 使用。為了說明的目的，圖1A、圖IB及圖2中激光加工系統100的掃瞄視覺組件及獨立掃 瞄視覺系統102使用相同的附圖標記。然而，應當了解圖2所示的掃描視覺系統以外的掃 瞄視覺系統亦可在激光加工系統中作為掃瞄視覺組件或模塊使用。
如圖IA及圖IB所示，激光加工系統100具有激光源110，如釔鋁石榴石 (yttrium aluminum garnet，YAG)激光或是二氧化碳激光，用于提供能級足夠用以加工 工件的激光束112。第一鏡120將激光束112偏折至第二鏡130。第二鏡130接著將 激光束112偏折至引導光學組件，例如掃瞄頭140。掃瞄頭140中設有兩個電流控制鏡 (galvo-controlledmirror)142及144，用于接收激光束112并進一步將其引導至平臺150。 平臺150被設置用以在其上支承工件200用于激光加工，或支承校準工模202用于校準。電 流控制鏡142及144以正交布置的方式軸向對齊。每個電流控制鏡均獨立安裝在對應的樞 軸上。具有兩個以上述方式布置的電流控制鏡142及144的掃瞄頭140可分別沿X軸方向 及Y軸方向偏折、引導激光束112及使激光束112轉向，使得激光束112可到達平臺150的 二維環境中的任何位置。激光加工系統100具有視覺檢測器160，例如電荷耦合裝置(charge-coupled device，(XD)攝像機，用以接收及檢測來自平臺150、工件200和/或校準工模202的可見光 束212。視覺檢測器160放置于第二鏡130后方。第二鏡130為分光鏡(dichroic mirror)， 其可反射激光束同時允許可見光穿過。視覺檢測器160、分光鏡130、電流控制鏡142和144 以及聚焦透鏡170形成掃瞄視覺組件。激光源110、偏折鏡120、分光鏡130、電流控制鏡142 和144以及聚焦透鏡170形成激光組件。視覺檢測器160定位成其光軸162與電流控制鏡142和第二鏡130之間的激光束 112路徑對齊。通過這種布置方式，來自工件200、平臺150或校準工模202的可見光束212 可沿與第二鏡130和聚焦透鏡170間的激光束112相同的路徑行進。因此，可根據坐標數 據將電流控制鏡142和144設定就位以將激光束112引導至平臺150、工件200或校準工模 202的對應位置上，并將視覺檢測器160接收到的可見光束212的坐標數據譯碼。控制器180耦合至掃瞄頭140及視覺檢測器160。處理器190又耦合至控制器 180。控制器180輸出坐標數據至掃瞄頭140并控制電流控制鏡142及144的轉動及定位， 以將激光束112偏折到平臺150上并引導可見光束212回到視覺檢測器160。如圖2所示，本發明實施方式中的掃瞄視覺系統102具有與圖IA中所示的激光加 工系統100的掃瞄視覺組件相似的設置。因此，以下說明的激光加工系統的掃瞄視覺組件 的操作和校準步驟可應用于掃瞄視覺系統102的校準。應當注意，作為獨立掃瞄視覺系統， 視覺檢測器160直接從平臺/工件接收可見光束212，因此該掃瞄視覺系統102中不需要分 光鏡。首先，根據本發明實施方式，在圖IA中所示的激光加工系統中，其掃瞄視覺組件 如以下說明的這樣進行校準。圖3A為根據本發明一種實施方式的圖1中的激光系統構造用于掃瞄視覺組件校 準的示意圖。在進行整個系統校準步驟前，激光組件及掃瞄視覺組件都經過調整以聚焦相 應的往返于工件的激光/可見光束。這種系統聚焦的調整是通過調整位于平臺上方的激光 焦距的高度，接著再調整掃瞄視覺組件以聚焦在平臺上的同一平面上來完成。一旦調焦完 成，視覺檢測器透鏡即被鎖定以避免焦距有任何意外變動。之后，相對于掃瞄場的中央點， 對齊激光組件和視覺組件。之后將校準工模202放置在平臺150上，用于視覺組件的校準。校準工模202具有以光學玻璃制成的玻璃工模，工模的上表面上帶有精確的平版 圖案(lithographic pattern)和預先確定的刻度，如圖3B所示。該玻璃工模加工成帶有具有高位置精確度的校準標記204。在開始時，系統被設定成引導激光束垂直于平臺150，并穿過聚焦透鏡170的幾何 中心，而聚焦透鏡170被設定成其主平面與平臺150平行。接著，一組設計坐標數據會被傳送至掃瞄頭140以將電流控制鏡142、144設定在 初始位置142a、144a處，視覺組件沿著第一視覺路徑146a固定。通過視覺檢測器160獲取 校準工模202的圖像，并將其顯示在監測器屏幕164上，如圖3C中的放大圖所示。請注意 在圖3C中，校準工模的圖像被夸張地顯示為帶有曲線邊緣，僅出于說明的目的。實際圖像 的形狀可能不同。其它圖示也可能未照比例繪制。如圖4中更詳細示出的，視覺組件中設有一組引導標記402、404、406、422、424、 426、442、444及446，其顯示為十字準線，并顯示于監測器屏幕上。在本發明實施方式中，視 場被分成九個部分，分別以窗口 412、414、416、432、434、436、452、454及456表示，每個窗口 均有一引導標記位于其對應部分的中央。每個引導標記的位置均對應于一組設計坐標數 據。引導標記402、406、442及446限定出掃瞄視覺場的四個拐角。調整校準工模的平坦度、 偏斜及位置，直到玻璃工模圖像的中央對準掃瞄組件的掃瞄視覺場的中央(即中央引導標 記424)為止。檢查其中-左窗口 432、中-中窗口 434及中-右窗口 436以觀察校準標記 的水平中線528是否與豎直引導線垂直相交，并且觀察對于每個引導標記422、424及426 而言該水平中線528是否與水平引導線重迭。如果不是，則沿Y方向調整校準工模的位置， 從而使水平中線528與引導標記422、424及426的豎直引導線垂直相交。檢查其上-中窗 口 414、中-中窗口 434及下-中窗口 454，以觀察校準標記的豎直中線532是否與水平引 導線垂直相交并且是否與引導標記404、424及444的垂直引導標記基本重迭。如果不是， 則沿X方向調整校準工模的位置，從而使豎直中線532與水平引導線垂直相交，并且與引導 標記404、424及444的豎直引導線基本重迭。經過上述調整后，校準工模的圖像將如圖5A 所示。由于系統誤差，校準工模上的校準標記可能未與對應的引導標記對準。為了補償 或大幅減小這些誤差，實施調整步驟以獲得X方向和Y方向的視覺比例因子Xprp及Yprp 以及每個拐角窗口 412、416、452及456的視覺變形因子(Xdl，Ydl)、(Xd2，Yd2)、(Xd3，Yd3) 及(Xd4，Yd4)。第一步驟為校準全標記區域比例因子。如圖5B所示，檢查中-左窗口 432以觀察 印刷在玻璃工模上的左邊緣522是否與對應的引導標記422對準。如果沒有，則用一組修 正坐標數據調整電流控制鏡的位置，從而使左邊緣522與對應的引導標記422對準。因此 可以基于所述一組設計坐標數據及所述一組修正的坐標數據確定中-左窗口 432的比例因子。實施類似的調整操作，以使右邊緣526、上邊緣504及下邊緣544與對應的引導標 記426、404及444對準。由此能夠以類似的方式確定中-右窗口 436、上-中窗口 414及 下-中窗口 454各自的比例因子。在經過上述調整后，可基于窗口 432、434、436、414及454中的電流控制鏡的位置 設計坐標數據及修正坐標數據確定掃瞄視覺場的比例因子Xprp及Yprp。由視覺組件獲取 的玻璃工模的該調整后的圖像將如圖5B中所示。下一步則是要確定對應于各個拐角圖像窗口 412、416、452及456的變形因子(distortion factor)。以上-左圖像窗口 412為例，如圖5B所示，所做的調整為用一組修 正坐標數據改變電流控制鏡的位置以使校準標記502與引導標記402對準。對對應于圖像 窗口 416、452及456的電流控制鏡也進行類似的調整操作，使得校準標記506、542及546 分別與對應的引導標記406、442及446對齊。在經過上述調整之后，可基于電流控制鏡的設計位置坐標數據及修正位置坐標數 據確定各個拐角窗口的變形因子。由視覺組件所獲取的玻璃工模的圖像將如圖5C中所示。 根據本發明另一實施方式，系統會針對半尺寸掃瞄場進行進一步校準。如圖6A所示，根據前述實施方式的校準步驟是針對全掃瞄場500(其顯示為單點 劃線)做出的。為了進一步減小系統誤差，本發明的實施方式進一步針對半掃瞄場600(其 顯示為雙點劃線)對系統進行校準。開始時，隨著半掃瞄場600通過掃瞄視覺系統顯示在監測器上的工作窗口中，圖 像獲取點會變成半掃瞄場中的九個控制點。通過這種設置，半掃瞄場600的邊緣符合引導 標記402、404、406、422、424、426、442、444及446。須注意校準半掃瞄場時使用相同的一組 弓I導標記。因此可理解該組弓I導標記通用于任何一組視覺校準的設計坐標數據中。接下來的步驟類似于在先前全掃瞄場校準的實施方式中描述的，相應地，借助于 九窗口圖像、引導標記及玻璃工模刻度/標度，可得出半場比例因子(XprP//2及YPrP//2)。 最終對準的結果顯示于圖6B中。經過上述步驟后，可獲得掃瞄場的X和Y比例因子及每個拐角窗口區域的變形因 子。這些比例因子及變形因子將用來修正設計數據，以便定位視覺組件中的電流控制鏡。需注意上述校準步驟可用于校準如圖2中所示的獨立掃瞄視覺系統或如圖IA中 所示的激光加工系統的掃瞄視覺組件/模塊。在激光加工系統的例子中，上述步驟可用以校準整體式掃瞄視覺組件/模塊，以 獲得同等級的掃瞄視覺精確度。接著可基于此掃瞄視覺組件來校準激光組件，其描述如下。移除掃瞄視覺校準玻璃工模，并在平臺上放置一片激光易感紙(或其它適合用于 激光標記的材料)。確保該紙是平坦的且位于與校準工模相同的高度。在一種實施方式中，進行用于全標記場的激光組件標度校準。將激光輸出裝置設 定到對于激光對準紙而言適當的功率水平，接著在該激光紙上標記全標記場700，如圖7A 所示。由九窗口屏幕觀察中_左及中-右圖像窗口 432及436，以判定其標記場邊緣732 及736是否與位于相應的引導標記422及426處的檢流計在左右側端部處相交。如果不是，則調整激光比例因子X，直到全標記場700的左邊緣及右邊緣與對應的 引導標記422及426對準為止。可對上-中及下-中圖像窗口 414及454實施類似的步 驟，通過調整激光比例因子Y，使得全標記場700的上邊緣及下邊緣與對應的引導標記于窗 口 414及454對準。經全場激光校準后，全標記場700的圖像將如圖7B中所示。根據另一實施方式，針對半尺寸掃瞄場實施進一步校準，如圖8A所示，并與圖7A 比較。形成一半場標記800并放大視覺檢測器，使得該半場標記800的邊緣符合引導標 記402、404、406、422、424、426、442、444及446。需注意在校準半掃瞄場的激光補償因子時 使用相同的一組弓I導標記。因此可理解該組弓I導標記通用于任何一組用于激光校準的設計
9坐標數據。接下來的步驟類似于在先前全場激光組件校準的實施方式中描述的，相應地，借 助于九窗口圖像及引導標記，可確定半場激光比例因子(X/2及Y/2)。因為掃瞄視覺是校準至士 1微米的玻璃工模，所以當C⑶攝像機系統在約1微米/ 像素的分辨率時，該掃瞄視覺組件可達到士2微米的精確度。然后根據該掃瞄視覺組件該 來校準激光組件，以達到士5微米的精確度。在1毫米厚的不銹鋼板上的實際測試結果證 實了該校準的精確性。如上所述，在圖4至圖8B所示的圖像是由掃瞄視覺系統獲取并以由掃瞄視覺系統 所提供的引導標記成圖的在全掃瞄場模式或半掃瞄場模式下的校準標記圖像。這些圖像在 使校準標記與其對應的引導標記對正的過程中通過視覺檢測器動態更新。因此在校準步驟 完成后可獲得用于精確的掃瞄視覺獲取及激光定位的補償因子。根據另一實施方式，實施的是一種像素對毫米(pixel-to-mm)的校準步驟。首先，該系統被教示為在掃瞄場的中央處使用一獨特的圖案，且該圖案越小越好， 但是以其在使用視覺組件觀察時仍能夠分辨者為佳。然后該系統以按毫米計算的小距離移 動電流控制鏡，從掃瞄場的中央至左方、中央至右方、中央至上方及中央至下方步進。在每一步之間，該視覺系統將捕獲一個圖像圖案，并獲得該圖案從圖像中央的漂 移距離，該距離以像素計算。一旦該視覺系統無法再發現獲知的模式，檢流計的步進將停 止，并以下一個方向繼續步進，直到所有方向都完成為止。因此可對于每個軸進行該毫米/ 像素=單位的計算。雖然已經結合附圖并在以上詳細描述中描述了本發明的實施方式系，但是應了 解，本發明并不受限于所公開的實施方式。例如，雖然實施方式是關于二維掃瞄場環境進行 描述的，并帶有用于視覺組件及激光組件校準的九個引導標記，但是本領域普通技術人員 應當理解視覺及激光組件的校準可以通過使用其它數量的引導標記及校準標記加以實施， 并且可以在一維環境或二維環境中實施。雖然如圖IA及圖2所示，公開了構造成在電流組 件與平臺之間放置聚焦透鏡的掃瞄視覺系統或激光加工系統，應當理解本發明的實施方式 也可以在具有其它構造的掃瞄視覺系統及激光加工系統中很好地使用。例如，本發明的實 施方式可用于聚焦透鏡放置在電流組件與視覺檢測器之間的掃瞄視覺系統或激光加工系 統。因此可以理解，本發明能夠有多種重新布置、改進、改型、替代方式及取代方式等，而并 不違背本發明的如下述提出及陳述的權利要求的精神。
權利要求
一種在用于將激光束定位到工件上的激光加工系統中減小定位誤差的方法，包括提供校準標記；提供引導標記，所述引導標記對應于一組設計數據；將所述校準標記的圖像與所述引導標記對正，從而確定出一組視覺補償因子；將激光標記的圖像與所述引導標記對正，從而確定出一組激光補償因子；以及使用所述一組視覺補償因子及所述一組激光補償因子對所述一組設計數據進行修正，以將激光束定位到工件上。
2.如權利要求1所述的方法，其中，將所述校準標記的圖像與所述引導標記對正的步 驟進一步包括沿基于所述一組設計數據的第一視覺路徑固定視覺組件； 沿所述第一視覺路徑通過所述視覺組件獲得所述校準標記的圖像； 將所述第一視覺路徑改變至第二視覺路徑，以使所述校準標記的圖像與所述引導標記 對準，其中，所述第二視覺路徑對應于一組修正設計數據；以及從所述一組設計數據及所述修正數據確定所述一組視覺補償數據。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述校準標記為第一校準標記，所述第一校準標記 對應于一矩形加工場的一邊，其中，所述方法進一步包括提供對應于所述矩形加工場的對 邊、鄰邊以及拐角區域的多個校準標記。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述引導標記為對應于所述第一校準標記的第一 引導標記，其中，所述方法進一步包括提供多個引導標記，所述多個引導標記分別對應于所 述多個校準標記中的一個校準標記。
5.如權利要求4所述的方法，其中，將所述多個校準標記中的每一個校準標記與所述 多個引導標記中的位于對邊處的對應的一個引導標記對正的步驟確定出沿第一方向的第一視覺比例因子和沿第二方向的第二視覺比例因子，所述第二方向大體與所述第一方向正 、-父。
6.如權利要求4所述的方法，進一步包括通過將所述多個校準標記中的位于拐角區域處的每一個校準標記與所述多個引導標 記中的位于拐角區域處的對應的一個引導標記對正而確定出拐角區域的變形因子。
7.如權利要求4所述的方法，其中，所述多個引導標記在二維掃瞄視覺場之中分布。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述多個引導標記限定了全掃瞄視覺場。
9.如權利要求7所述的方法，其中，所述多個引導標記限定了半掃瞄視覺場。
10.如權利要求1所述的方法，其中，將所述激光標記的圖像與所述引導標記對正的步 驟進一步包括沿基于所述一組設計數據的第一激光路徑固定激光組件； 形成所述激光標記；沿所述第一激光路徑獲得所述激光標記的圖像；將所述第一激光路徑改變至第二激光路徑，以使所述激光標記的圖像與所述引導標記 對準，其中，所述第二激光路徑對應于第二組數據；以及從所述第一組數據及所述第二組數據確定所述一組激光補償數據。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述激光標記為第一激光標記，所述第一激光標記對應于一矩形加工場的一邊，其中，所述方法進一步包括提供對應于所述矩形加工場的 對邊及鄰邊的多個激光標記。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述引導標記為對應于所述第一激光標記的第 一引導標記，其中，所述方法進一步包括提供多個引導標記，所述多個引導標記分別對應于 所述激光標記中的一個激光標記。
13.如權利要求12所述的方法，其中，將所述多個激光標記中的每一個激光標記與所 述多個引導標記中的位于對邊處的對應的一個引導標記對正的步驟確定出沿第一方向的 第一激光比例因子和沿第二方向的第二激光比例因子，所述第二方向大體與所述第一方向 正交。
14.一種用于將激光束導向至位于預定位置處的工件上的方法，所述方法包括 提供限定所述預定位置的一組設計數據；引入針對所述一組設計數據的一組補償因子，從而產生一組修正數據；以及 基于所述修正數據將激光束導向至所述工件上。
15.如權利要求14所述的方法，其中，所述一組補償因子包括一組視覺補償因子及一 組激光補償因子。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述一組視覺補償因子是通過將校準標記的圖 像與引導標記對正所獲得的。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述一組激光補償因子是通過將激光校準標記 的圖像與所述弓I導標記對正所獲得的。
18.一種用于減小激光加工系統的位置誤差的裝置，所述激光加工系統具有激光組件 及視覺組件，所述裝置包括具有校準標記的校準工模；以及設在所述視覺組件中的引導標記，其中，所述視覺組件能夠沿基于一組設計坐標數據 的第一視覺路徑固定，以獲取所述校準標記的圖像，其中所述第一視覺路徑能夠改變至基 于一組修正坐標數據的第二路徑，以將所述校準標記的圖像與所述引導標記對正，并且其 中，所述一組設計數據及所述一組修正數據將用以確定用于減小位置誤差的視覺補償因子。
19.如權利要求18所述的裝置，其中，所述校準標記為第一校準標記，所述第一校準標 記對應于一矩形加工場的一邊，其中，所述校準工模進一步包括對應于所述矩形加工場的 對邊、鄰邊及拐角區域的多個另外的校準標記。
20.如權利要求19所述的裝置，其中，所述引導標記為對應于所述第一校準標記的第 一引導標記，其中，所述裝置進一步包括多個另外的引導標記，所述多個另外的引導標記分 別對應于所述多個另外的校準標記中的一個校準標記。
21.一種用于校準掃瞄視覺系統的方法，包括 提供校準標記；提供對應于一組設計數據的引導標記；將所述校準標記的圖像與所述引導標記對正，從而確定出一組視覺補償因子；以及 使用所述一組視覺補償因子對所述一組設計數據進行修正，以校準所述掃瞄視覺系統。
22.如權利要求21所述的方法，其中，將所述校準標記的圖像與所述引導標記對正的 步驟進一步包括沿基于所述一組設計數據的第一視覺路徑固定所述掃瞄視覺系統；沿所述第一視覺路徑獲得所述校準標記的圖像；將所述第一視覺路徑改變至第二視覺路徑，從而將所述校準標記的圖像與所述引導標 記對準，其中，所述第二視覺路徑對應于一組修正數據；以及從所述一組設計數據及所述修正數據確定所述一組視覺補償因子。
23.如權利要求21所述的方法，其中，所述校準標記為第一校準標記，所述第一校準標 記對應于一矩形加工場的一邊，其中，所述方法進一步包括提供對應于所述矩形加工場的 對邊、鄰邊及拐角區域的多個校準標記。
24.如權利要求23所述的方法，其中，所述引導標記為對應于所述第一校準標記的第 一引導標記，其中，所述方法進一步包括提供多個引導標記，所述多個引導標記分別對應于 所述多個校準標記中的一個校準標記。
25.如權利要求24所述的方法，其中，將所述多個校準標記中的每一個校準標記與所 述多個引導標記中的位于對邊處的對應的一個引導標記對正的步驟確定出沿第一方向的 第一視覺比例因子和沿第二方向的第二視覺比例因子，所述第二方向大體與所述第一方向 正交。
26.如權利要求24所述的方法，其中，將所述多個校準標記中的位于拐角區域處的一 個校準標記與所述多個引導標記中的位于所述拐角區域處的對應的一個引導標記對正的 步驟確定出所述拐角區域的變形因子。
27.如權利要求24所述的方法，其中，所述多個引導標記在二維掃瞄視覺場之中分布。
28.如權利要求27所述的方法，其中，所述多個引導標記限定了全掃瞄視覺場。
29.如權利要求27項所述的方法，其中，所述多個引導標記限定了半掃瞄視覺場。
全文摘要
本發明提供一種用于減小定位發至工件上或從工件發出的光束時所產生的定位誤差的系統及其方法。發明中提供了校準標記，并獲取該校準標記的圖像以與引導標記進行比較。該引導標記的位置對應于一組設計數據或坐標。調整該校準標記圖像的位置，直至該圖像與引導標記對正。由此能夠確定出一組視覺補償因子。之后，獲取激光標記的圖像，并將其調整至與引導標記對正，從而確定出一組掃瞄頭補償因子。接著，基于該視覺補償因子及激光補償因子來對所述一組設計數據進行修正，并將其用來定位發至工件上的激光束，或獲取從工件發出的光以形成圖像。
文檔編號B25J9/16GK101909827SQ200880122428
公開日2010年12月8日 申請日期2008年10月17日 優先權日2007年10月23日
發明者畢文發 申請人:海雷激光有限公司