视觉误差校正方法
【专利摘要】本发明提供了一种视觉误差校正方法，适于校正激光加工装置的多个视觉定位误差。该方法包括：提供具有至少一对位点的对位图案；使对位图案的预设点位于工作区域的第一预设位置上，且预设图像点位于可视区域的预设位置上；使对位点位于工作区域的多个第二预设位置的其中之一上；调整振镜扫描模块的多个参数，以使对位图像点位于预设位置上；使对位图像点陆续地移动至可视区域的多个位置上；记录对位图像点在可视区域的位置、对位点在工作区域中的位置以及振镜扫描模块的参数，以制作对位表。
【专利说明】视觉误差校正方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种校正方法，且特别是有关于一种视觉误差校正方法。
【背景技术】
[0002]在许多先进材料加工工艺与精密加工工艺中，传统加工技术已不能够满足需求，而需借助激光微加工技术，才能适应工艺所需。精密加工工艺中，视觉定位功能也是精密加工的手段之一。
[0003]一般而言，振镜的激光加工系统其控制的方法是利用反射镜片来改变激光束的入射角度，将激光束控制在工件的预加工位置。搭配同轴视觉技术，加工物可在电荷耦合元件(Charge-coupled Device,CO))上进行成像,来达成视觉定位的功能，由于激光束与可见光波段不同，造成激光束的光轴与可见光的光轴不同，因而产生光程误差或其它可能的误差。这些误差会使电荷耦合元件上的图像有视觉误差的产生，进而降低视觉的定位精度。
[0004]因此，激光同轴视觉模块的视觉误差问题，实在为目前研发人员关注的重要课题。
【发明内容】
[0005]本发明的一实施例的一种视觉误差校正方法适于校正激光加工装置的多个视觉定位误差，其包括:提供对位图案，对位图案具有至少一对位点；使对位图案的预设点位于工作区域的第一预设位置上，对位图案在图像感测单元的可视区域上形成对位图案图像，且预设点在可视区域上形成的预设图像点位于可视区域的预设位置上，其中工作区域具有多个第二预设位置；使对位图案的至少一对位点位于其中一第二预设位置上；调整振镜扫描模块的多个参数，使至少一对位点在可视区域上形成的对位图像点位于可视区域的预设位置上，且记录振镜扫描模块的这些参数；使对位图像点陆续地相对移动至可视区域的多个位置上，并分别记录对位图像点在可视区域的这些位置、对位点在工作区域中的多个位置以及振镜扫描模块的这些参数，以制作工作区域所属的对位表。
[0006]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明一实施例的一种视觉误差校正方法的流程图。
[0008]图2是本发明一实施例的一种激光加工装置的架构示意图。
[0009]图3A是图1的实施例的部分视觉误差校正方法的流程图。
[0010]图3B是图2的一种振镜扫描模块的架构示意图。
[0011]图3C是图3A的实施例的一种对位图案正视示意图。
[0012]图3D是图3A的实施例的工作区域正视示意图。
[0013]图3E是图3A的实施例的对位图案图像在可视区域的正视示意图。
[0014]图4A是图1的实施例的对位图案在工作区域观测坐标系内的正视示意图。
[0015]图4B是图2的一种移动平台的侧视示意图。
[0016]图4C是图1的实施例的工作区域位于移动平台上的正视示意图。
[0017]图4D与图4E是图4A的对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视示意图。
[0018]图5A是图1的实施例的对位图案的动作路径示意图。
[0019]图5B是图5A的对位图案图像在可视区域上的正视示意图。
[0020]图5C是图5A的对位图案的动作路径示意图。
[0021]图是图5C的对位图案图像在可视区域上的正视示意图。
[0022]图6是本发明另一实施例的一种视觉误差校正方法的流程图。
[0023]图7是本发明另一实施例的一种激光加工装置的架构示意图。
[0024]图8是图6的实施例的一种对位图案正视示意图。
[0025]图9A至图9E是图6的实施例的一种对位图案位置的校正方法的流程示意图。
[0026]图1OA是图6的实施例的工作区域观测坐标系以及可视区域观测坐标系间的相对动作路径示意图。
[0027]图1OB与图1OC是图1OA中的一子对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视示意图。
[0028]图1lA是图6的实施例的工作区域观测坐标系以及可视区域观测坐标系间的相对动作路径示意图。
[0029]图1lB与图1lC是图1lA中的子对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视不意图。
[0030]【符号说明】
[0031]60:激光；
[0032]70:可见光；
[0033]100,200:激光加工装置；
[0034]110:激光源；
[0035]120:振镜扫描模块；
[0036]121:聚焦镜；
[0037]123、125:反射镜；
[0038]122、124:旋转机构；
[0039]130:分光镜；
[0040]140:图像感测单元；
[0041]150:移动平台；
[0042]160:控制单元；
[0043]T:校正点；
[0044]A、A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8:对位点；
[0045]C:预设点；
[0046]T1:校正图像点；
[0047]A1、A10、AI1、AI2、AI6:对位图像点；
[0048]Cl:预设图像点；
[0049]AO:预设位置；
[0050]O:第一预设位置；
[0051]00、01、02、03、04、05、06、07、08:第二预设位置；
[0052]P1、P2、P3、P4:位置;
[0053]TP:归零对位图案；
[0054]AP、AP’:对位图案；
[0055]APO、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8:子对位图案；
[0056]P1:对位图案图像；
[0057]WS:激光加工试片；
[0058]AS:校正试片；
[0059]WA:工作区域；
[0060]WA0、WA1、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8:子工作区域；
[0061]AA:可视区域；
[0062]( θ χ，θγ):振镜参数(以坐标方式表示);
[0063](X，y):可视区域上的位置坐标；
[0064](X，Y):工作区域上的位置坐标；
[0065]L:水平参考轴；
[0066]S110、SllU S112、S120、S121、S122、S130、S140、S150、S210、S220、S230、S240、S250、S260、S270:步骤。
【具体实施方式】
[0067]图1是本发明一实施例的一种视觉误差校正方法的流程图。图2是本发明一实施例的一种激光加工装置的架构示意图。请参照图1，在本实施例中，视觉误差校正方法例如可利用图2中的激光加工装置100来执行，但本发明并不以此为限。或者，视觉误差校正方法也可通过加载图2中的激光加工装置100的计算机程序产品(包含用以执行此视觉误差校正方法的程序指令)及其相关硬设备来执行，但本发明也不以此为限。本实施例的视觉误差校正方法可用以校正激光加工装置100的多个视觉定位误差，其包括下列步骤:首先，执行步骤S110，提供对位图案AP，对位图案AP上并具有至少一对位点A。以下将搭配图3A至3C，针对步骤SllO的执行方法进行详细描述。
[0068]图3A是图1的实施例的部分视觉误差校正方法的流程图。图3B是图2的一种振镜扫描模块的架构示意图。图3C是图3A的实施例的一种对位图案正视示意图。请参照图3A至图3C，先执行步骤SI 11，提供激光加工试片WS，并使激光加工试片WS位于工作区域WA内，接着执行步骤SI 12，在激光加工试片WS上形成对位图案AP。具体而言，在本实施例中，形成对位图案AP的方式例如可利用图2中的激光加工装置100的激光源110所发出的激光60在激光加工试片WS上进行加工。进一步而言，在本实施例中，加工激光加工试片WS的步骤例如可利用图3B中的振镜扫描模块120来执行。更详细而言，振镜扫描模块120位于激光60的传递路径上，并包括聚焦镜121以及二反射镜123、125，反射镜123、125并分别与二旋转机构122、124连接，旋转机构122、124可旋转反射镜123、125，并借此反折激光60。举例而言,旋转机构122、124为电流计(galvanometer)马达,但本发明并不以此为限。激光60被振镜扫描模块120反射后经由聚焦镜121聚焦至工作区域WA上，对激光加工试片WS进行加工，以形成对位图案AP。
[0069]如图3C所示，在本实施例中，对位图案AP的图案为十字型，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，对位图案AP也可为圆形、多边形或其他易于辨识的任意形状。此外，在本实施例中，对位点A的数量为一个，且对位点A例如为对位图案AP的中心，但本发明也不以此为限。在其他可行的实施例中，对位点A可不只有一个，且也可为对位图案AP的其他部分，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行对位点A的设计，此处便不再赘述。
[0070]接着，请再次参照图1，执行步骤S120，使对位图案AP的预设点C位于工作区域WA的第一预设位置O上，且使预设点C在可视区域AA上形成的预设图像点Cl位于可视区域AA的预设位置AO上。以下将搭配图3A、图3D至3E，针对步骤S120的执行方法进行详细描述。
[0071]图3D是图3A的实施例的工作区域正视示意图。图3E是图3A的实施例的对位图案图像在可视区域的正视示意图。请参照图3A与图3D，执行步骤S121，使对位图案AP的预设点C位于工作区域WA的第一预设位置O上。在本实施例中，预设点C与第一预设位置O例如分别为对位图案AP与工作区域WA的中心，但本发明并不以此为限，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行预设点C与第一预设位置O的位置设定，此处便不再赘述。
[0072]接着，请参照图3D与图3E，执行步骤S122，调整分光镜130的角度参数，使预设点C在可视区域AA上形成的预设图像点Cl位于可视区域AA的预设位置AO上。具体而言，在本实施例中，步骤S122可利用调整图2中的激光加工装置100的分光镜130来执行。如图2所示，更详细而言，激光加工装置100的分光镜130位于激光60的传递路径上，其中可见光70可经由分光镜130传递至激光加工装置100的图像感测单元140中，并使对位图案AP此时在图像感测单元140的可视区域AA上形成对位图案图像PI，且预设点C可在图像感测单元140的可视区域AA上形成预设图像点Cl。通过调整分光镜130的角度参数，将可使预设图像点Cl位于可视区域AA的预设位置AO上。此外，还需要说明的是，在本实施例中，可视区域AA的分辨率例如可为640 X 480像素，而预设位置AO例如为可视区域AA的中心，也就是为(320，240)的坐标位置，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，可视区域AA的尺寸例如可为900X900像素或其他适合分辨率的像素范围，且预设位置AO也可不为可视区域AA的中心，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行可视区域AA的分辨率选择预设位置AO的位置设定，此处便不再赘述。
[0073]图4A是图1的实施例的对位图案在工作区域观测坐标系内的正视示意图。请参照图4A，在本实施例中，工作区域WA更具有多个第二预设位置00、01、02、03、04、05、06、
07、08。详细而言，在本实施例中，工作区域WA可区分为多个阵列排列的子工作区域WA0、WAl、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8，而各第二预设位置 00、01、02、03、04、05、06、07、08分别为各子工作区域WAO、WAl、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8的中心，但本发明并不以此为限，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行各第二预设位置00、01、02、
03、04、05、06、07、08的位置设定，此处便不再赘述。
[0074]需要说明的是，本实施例是通过对位图案AP的对位点A(绘示于图4C)与其所形成的对位图像点Al (绘示于图4D)分别陆续地相对移动至工作区域WA与可视区域AA的多个位置上，并进行相关参数的记录，以制作工作区域WA所属的对位表。因此，以下将搭配图4B至针对执行制作工作区域WA所属对位表的方法进行详细描述，且将加注对位点A与其所形成的对位图像点Al在各坐标系中的位置坐标以明示工作区域WA与可视区域AA上的各点位置对应关系。
[0075]图4B是图2的一种移动平台的侧视示意图。图4C是图1的实施例的工作区域位于移动平台上的正视示意图。请参照图4B与图4C，执行步骤S130，使对位图案AP的对位点A位于其中一第二预设位置例如为01 (-Q，-Q)上。具体而言，在本实施例中，步骤S130例如可利用调整图4B的移动平台150来执行，但本发明并不以此为限。如图4C所示，更详细而言，此时对位图案AP位于工作区域WA的移动平台150上，且对位点A也位于工作区域WA坐标系的第一预设位置0(0，0)上。接着，可使移动平台150相对于工作区域WA移动。如此一来，将可使对位点A位于工作区域WA坐标系的其中一第二预设位置01 (-Q，-Q)上。
[0076]图4D与图4E是图4A的对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视示意图。接着，执行步骤S140，调整振镜扫描模块120的多个参数(θχ，θγ)，使对位点A在可视区域AA上形成的对位图像点Al位于可视区域AA的预设位置AO上，且记录振镜扫描模块120的这些参数(θ χ，θ γ)。具体而言，在本实施例中，振镜扫描模块120的参数(θ χ，θγ)例如为反射镜123、125的角度参数或位置参数。详细而言，在理论上，振镜扫描模块120的参数(θχ，θγ)与工作区域中WA的位置坐标(Χ，Υ)有相对应的关系，而可通过调整振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，以使工作区域WA的不同区域图像出现在可视区域AA内。
[0077]然而，一般而言，由于在激光加工装置100中行进的可见光70与激光60因波段不同，造成可见光经过光学元件(聚焦镜121等光学元件)后，可见光70与激光60的光轴不同，因而产生视觉误差。如此一来，工作区域WA上的对位点A在可视区域AA所形成的对位图像点Al的实际位置与激光加工位置就会出现误差。
[0078]举例而言，当对位点A位于工作区域WA坐标系的第二预设位置01 (-Q，-Q)上，并调整振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)为(Θ _Q，Θ _Q)时，理论上应可使预设位置AO上为对位点A所形成的对位图像点Al，但如图4D所示，实际上，对位图像点Al却会偏离预设位置A0。因此，需再次进行振镜扫描模块120的参数(θ χ，θγ)的微调，以使对位图像点Al位于可视区域AA的预设位置AO上。此时，振镜扫描模块120的参数(θχ，θγ)可表示为(Θ_0+Δ θχ01, Θ_0+Δ θγω)，相关实际数值并可同时记录至系统中，以供后续参照。
[0079]进一步而言，由于上述的视觉误差可能也包括因图像扭曲而衍生的图像计算误差，因此可再进行图像点Al在可视区域AA上的多个位置例如是位置Pl (320+xl，240-yl)、P2 (320-xl, 240-yI), P3 (320-xl, 240+yI), P4 (320+xl, 240+yI)的校正，以制作更精确的对位表。以下将搭配图5A至进行详细的叙述。
[0080]图5A是图1的实施例的对位图案的动作路径示意图。图5B是图5A的对位图案图像在可视区域上的正视不意图。图5C是图5A的对位图案的动作路径不意图。图是图5C的对位图案图像在可视区域上的正视示意图。请参照图5A至图执行步骤S150，使对位图像点Al陆续地相对移动至可视区域AA的多个位置Pl (320+xl，240-yl)、P2(320-xl，240-yl) ,P3 (320-xl, 240+y I) ,P4 (320+xl, 240+y I)上，并分别记录对位图像点 Al 在可视区域AA的各位置坐标(X，y)、对位点A在工作区域WA中的各位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块120的各参数(θ χ，θ γ)，以制作工作区域WA所属的对位表。
[0081]具体而言，在本实施例中，步骤S150例如可利用调整图4Β的移动平台150来执行，但本发明并不以此为限。如图5Α所示，更详细而言，若欲将对位图像点Al相对移动至可视区域AA的位置Pl(320+xl，240-yl)上，可先依据计算的理论值，使移动平台150相对于工作区域WA移动至一点P，此时对位点A在工作区域WA中的位置坐标(X，Y)将可表示为位置坐标(_Q+XP1，-Q+YP1)。然而，如图5B所示，此时可视区域AA中的对位图像点Al却会细微偏离位置Pl (320+xl，240-yl)。因此，需再次使移动平台150相对于工作区域WA进行细微的移动，以微调对位图案AP的位置(如图5C所示)，以使对位图像点Al可位于可视区域AA的位置Pl (320+xl，240-yl)上(如图所示)。此时，对位点A在工作区域WA中的位置坐标(X，Y)将可表示为位置坐标(_Q+Xp1+AXmp1，-Q+YP1+AY_)，相关实际数值并可同时记录至系统中，以供后续参照。接着，可再继续进行其他位置P2(320-xl，240-yl)、P3 (320-xl, 240+y I) ,P4 (320+xl, 240+y I)的校正，并同时记录相关实际数值至系统中，以供后续参照。需要说明的是，本发明并不限定其他位置P2、P3、P4的校正顺序，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行这些位置P2、P3、P4的校正顺序，此处便不再赘述。此外，执行其他位置P2、P3、P4校正的方法与图5A至图中的执行步骤类似，在此也不再重述。
[0082]表I是记录图1实施例中的对位点坐标变化的一种对位表。
__X, Y_X1Y__θΧ? θγ_
Ol-Q, -Q 320，240 Θ-q +Δθχοι, θ々+Δθγοι
-Q+ Xp I+ΔΧ(—) π>], 320+xl,
PlAU H, _ _ ,Θ-Q +Δθχοι, θ^+Δθγο!
-Q+ Υρι+Δ?οιρι 240-y 1-Q+ Χρ2+ΔΧο ?Ρ2, 320-xl,
[0083]Ρ2Θ-q+Δθχ()ι，θ-ο+Δθγο?
-Q+ ΥΡ2+Δ Yoip2 240-yl—
-Q+Xp3+AX()iP3, 320-xl,
Ρ31.q +Δθχοι, 1-Q+Δθγοι.Q+Yp3+AYo,p3 240+y 1-Q+ Χρ4+ΔΧοιρ45 320+xl,
Ρ4 ^Θ.0+ΔΘΧΟΙ,Θ.#ΔΘΥ?,
-Q-+Υμ+Δ Yoim 240+y I
[0084]表1:子工作区域WAl对位表
[0085]如表I所示，在完成步骤S130、S140以及S150之后，可汇整所得的对位图像点Al在可视区域AA的各点位置坐标(X，y)、对位点A在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，以形成子工作区域WAl所属的对位表。此外，值得注意的是，在本实施例中，上述可视区域AA的多个位置虽以4个呈阵列排列的位置Ρ1、Ρ2、Ρ3、Ρ4为例示，但本发明并不限定这些位置的数量，也不限定其排列方式。换句话说，在其他可行的实施例中，这些位置的数目也可为其他数量，其排列方式也可为其他适合的规则排列或不规则方式，本发明都不以此为限。
[0086]表2是记录图1实施例中的对位点坐标变化的另一种对位表不意图。— I X，Y I X:y Iθχ’θγ —
[_7]O^O^
Ol-Q::Q I 320:240 θ_ρ:Δθχ:;:θ々+Δθγοι..................WAlPU Ρ2、Ρ3、Ρ4…PaaQ +Δθχοι, θ^+ΔθΥΟι
240^1^ Q.q+Δθχ02，θ?)+Δθγο2——
[0088]WA2Ρ1、Ρ2、Ρ3、Ρ4.“Ρ?1Θ-Q +Λθ腿 θο+Δθγο2
WAn I PU Ρ2、Ρ3、Ρ4,,,Ρη | θχο?+ΔθχQ11, θγαι+Δθγ(μ
[0089]表2:工作区域WA对位表
[0090]在本实施例中，更可重复执行步骤S130、S140以及S150多次，且多次重复的步骤S130中的第二预设位置00、01、02、03、04、05、06、07、08彼此不相同，以分别完成各子工作区域WAO、WAl、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8所属的各对位表。在完成了所需的工作区域WA的实际需求范围的校正后，可将所得的对位图像点Al在可视区域AA的各点位置坐标(x，y)、对位点A在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块120的参数(θχ, θ γ)，汇整至工作区域WA所属的对位表中，以供后续参照。
[0091]举例而言，在表2 中，包括 WA1、P1、P2、P3、P4.…Ρη、Θ_0+Δ θ χ01, Θ_0+Δ θ TO1 的此列意义例如可作为代表子工作区域WAl所属的对位表。换句话说，在完成子工作区域WAl所属的对位表(即表I)制作后，可将其汇整至工作区域WA所属的对位表(即表2)中所标示的WA1、P1、Ρ2、Ρ3、Ρ4...Ρη、Θ_0+Δ θ χ01, Θ_0+Δ θ YQ1的此列位置上，以完成工作区域WA所属的对位表(即表2)的制作。此外，在本实施例中，并不限定子工作区域WAl的对位位置数量，因此以PU P2、P3、P4...Pn来表示子工作区域WAl的多个对位位置。在本实施例中，完成子工作区域WAl所属对位表的方法类似于表I的制作方法，详细说明请参照上述段落，在此不再重述。
[0092]此外，还值得注意的是，在上述步骤的说明中，工作区域WA虽以区分为9个子工作区域WAO、WAl、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8为例示，但本实施例不限定子工作区域的数量，因此以WA1、WA2...WAn来表示多个子工作区域，其中制作各子工作区域WA1、WA2...WAn所属对位表的方法类似于表I的制作方法，详细说明请参照上述段落，在此也不再重述。换句话说，在完成子工作区域WA1、WA2...WAn所属的对位表制作后，可将其汇整至工作区域WA所属的对位表(即表2)中所标示的WAl、WA2...WAn的各列位置上，以完成工作区域WA所属的对位表(即表2)的制作。
[0093]此外，在本实施例中，也不限定各子工作区域的排列方式。换句话说，在本实施例中，子工作区域的数目也可为其他数量或其他适合的排列方式，本发明并不以此为限。此夕卜，也值得注意的是，本发明并不限定各子工作区域的执行顺序，也不限定各子工作区域都须经过校正。此【技术领域】中普通技术人员当可依据工作区域WA的实际需求范围来决定是否进行各子工作区域的校正以及其相关执行顺序的安排，此处便不再赘述。
[0094]举例而言，在其他实施例中，若使用者工作的实际需求范围为四个子工作区域，则使用者可仅对所需区域进行校正。详细而言，使用者例如可针对子工作区域WAO、WA8、WAl以及WA2等四个子工作区域重复执行步骤S130、S140以及S150多次，以制作包括所需WA0、WA8、WAl以及WA2等四个子工作区域的对位表，而即可满足实际操作激光加工装置100加工工件时的工作范围需求。
[0095]此外，也值得说明的是，本实施例也可仅针对位于工作区域WA四角落中的4个子工作区域WAl、WA3、WA5、WA7进行校正，并据此制作对位表，再根据此对位表的记录数据与利用内插法的计算求得其他子工作区域的对应值。如此，也可完成工作区域WA所属的对位表的制作。
[0096]更进一步而言，使用者在实际操作激光加工装置100加工工件时，则可通过可视区域AA所观测到的工件图像以控制激光60在工件的希望位置上进行加工，并同时参照表1、表2或是前述其他范围的工作区域对位表中所记录的数据，以内插法求得此希望位置在工作区域WA上所对应的实际位置后，再进行激光加工装置100的相关参数或位置设定，以执行工件的加工。如此一来，即可使激光加工装置达到「所见即所打」的作用，并有效降低视觉定位误差与图像计算误差。
[0097]图6是本发明另一实施例的一种视觉误差校正方法的流程图。图7是本发明另一实施例的一种激光加工装置的架构示意图。在本实施例中，视觉误差校正方法例如可利用图2中的激光加工装置100或是图7中的激光加工装置200来执行，但本发明并不以此为限。或者，视觉误差校正方法也可通过加载图2中的激光加工装置100或是图7中的激光加工装置200的计算机程序产品(包含用以执行此视觉误差校正方法的程序指令)及其相关硬设备来执行，但本发明也不以此为限。本实施例的视觉误差校正方法的方法与图1实施例中的视觉误差校正方法的方法类似，而两者的差异如下所述。
[0098]首先，请参照图6，执行步骤210，进行归零校正。先在激光加工试片WS上利用激光加工形成归零对位图案TP后，使归零对位图案TP的校正点T位于工作区域WA的第一预设位置O上，且使校正点T在可视区域AA上形成的校正图像点TI位于可视区域AA的预设位置AO(即可视区域AA的中心)上。在本实施例中，校正点T为归零对位图案TP的中心，但本发明并不以此为限，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行校正点T的设计，此处便不再赘述。此外，在本实施例中，形成归零对位图案TP以及移动校正点T与校正图像点TI的方法与图3A至图3E所绘示的形成对位图案AP以及移动预设点C与预设图像点Cl的方法类似，相关细节已在上述段落中详述，在此不再重述。
[0099]图8是图6的实施例的一种对位图案正视不意图。请参照图8,接着,执行步骤S220，提供校正试片AS。在本实施例中，校正试片AS例如由光学玻璃所制成。此外，校正试片AS上具有准确的对位图案AP ’，且对位图案AP ’具有多个对位点AO、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8。具体而言，在本实施例中，各对位点AO、Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8并分别位于对位图案AP ’的多个子对位图案4?0、4?1、4?2、4?3、4?4、4?5、4?6、4?7、么?8上。这些子对位图案APO、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8对称分布于校正试片AS上。在本实施例中，各对位点AO、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别都为各子对位图案APO、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8的中心，但本发明并不以此为限，此【技术领域】中普通技术人员当可依据实际需求来进行各对位点AO、Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的设计，此处便不再赘述。此外，还须说明的是，在本实施例中，各子对位图案APO、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8的形状都为十字型，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，各子对位图案ΑΡ0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8也可为圆形、多边形或其他易于辨识的任意形状，且也可相同或不同，本发明都不以此为限。
[0100]另一方面，由于在本实施例中，对位图案AP’与归零对位图案TP并不相同，且由于对位图案AP ’包括了多个子对位图案APO、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8，因此需再进行校正试片AS方向上的调整，以避免对位图案AP’的不同区域图像在可视区域AA内移动时，会出现移动方向的偏移。以下将搭配图9A至图9E，对此进行详细的描述。
[0101]图9A至图9E是图6的实施例的一种对位图案位置的校正方法的流程示意图。请参照图9A，调整振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，使位于校正试片AS的固定方向例如为方向Dl上的各子对位图案ΑΡ0、ΑΡ2、ΑΡ6的对位点Α0、Α2、Α6可分别在可视区域AA内先后形成各对位图像点ΑΙ0、ΑΙ2、ΑΙ6。在本实施例中，工作区域WA坐标系的X轴与可视区域AA坐标系的χ轴例如都为水平方向。然而，如图9Β及图9C所示，此时的对位图像点ΑΙ2、ΑΙ6将分别出现在可视区域AA的预设位置AO的下方及上方，而无法平行于工作区域WA坐标系与可视区域AA坐标系的相对移动方向D2。在本实施例中，方向D2例如与可视区域AA坐标系的χ轴(即水平方向)平行。换句话说，此时校正试片AS的置放方向与工作区域WA坐标系的方向并不平行。
[0102]因此，请参照图9D，执行步骤S230，调整校正试片AS的水平摆放角度，并调整振镜扫描模块的角度参数，使先后进入可视区域AA内的对位图像点ΑΙ2、ΑΙ6的连线实质上平行于可视区域AA的坐标轴χ方向(即水平方向)，以完成校正试片AS的方向调校。在本实施例中，先后进入可视区域AA内的各对位图像点ΑΙ2、ΑΙ6的连线实质上则与可视区域AA的水平参考轴L重合，其中水平参考轴L例如为通过可视区域AA的预设位置AO的水平线。
[0103]接着，如图9Ε所示，执行步骤S240与执行步骤S250，使对位图案ΑΡ’的预设点C位于工作区域WA的第一预设位置O上，并使预设点C在可视区域AA上形成的预设图像点Cl位于监控可视区域AA的预设位置AO上，以及调整校正试片AS的位置，使其中至少一对位点例如对位点AO、Al、Α2、A3、Α4、Α5、Α6、Α7或Α8重合于工作区域WA的其中至少一第二预设位置00、01、02、03、04、05、06、07或08上。在本实施例中，各对位点Α0、Al、Α2、A3、Α4、Α5、Α6、Α7、Α8分别与工作区域WA的各第二预设位置00、01、02、03、04、05、06、07与08重合，但本发明并不以此为限。
[0104]图1OA是图6的实施例的工作区域观测坐标系以及可视区域观测坐标系间的相对动作路径示意图。图1OB与图1OC是图1OA中一对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视示意图。接着，请参照图1OA至图10C，执行步骤S260，调整振镜扫描模块120的多个参数(θχ，θγ)，使位于其中一第二预设位置01的对位点Al在可视区域AA上形成的一对位图像点AIl位于可视区域AA的预设位置AO上(如图1OC所示)，且记录振镜扫描模块120的这些参数(θ χ，θ γ)。在本实施例中，步骤S260与步骤S140的执行方法类似，相关执行细节已在上述段落中详述，在此不再重述。
[0105]图1lA是图6的实施例的工作区域观测坐标系以及可视区域观测坐标系间的相对动作路径示意图。图1lB与图1lC是图1lA中的子对位图案图像在不同可视区域观测坐标系上的正视示意图。接着，请参照图1lA至图11C，执行步骤S270，使对位图像点AIl陆续地相对移动至可视区域AA的多个位置上Pl (320+xl，240-yl)、P2(320-xl，240-yl)、P3 (320-xl, 240+y I)、P4 (320+xl，240+y I)，并分别记录对位图像点All在可视区域AA的各点位置坐标U，y)、对位点Al在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，以制作子工作区域WAl所属的对位表。
[0106]具体而言，在本实施例中，步骤S270与步骤S150类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，使对位图像点AIl陆续地相对移动的方法，例如为利用调整振镜扫描模块120的参数(θχ，θγ)来执行。请参照图1lA与图11Β，更详细而言，若以欲将对位图像点AIl相对移动至可视区域AA的位置Pl (320+xl，240-yl)上为例，可先依据计算的理论值，调整振镜扫描模块120的参数(θ χ，θγ)以使对位图像点All在可视区域AA中移动至一点P，此时振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)可表不为(Θ _Q+ Δ θ 01Χ+ θ χρι, θ _Q+ Δ θ 01Υ+ θ γρ2)。然而,也如图1lB所示，此时可视区域AA中的对位图像点AIl却会细微偏离位置Pl(320+xl，240-yl)。因此，需再次微调振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，以使对位图像点Al可位于可视区域AA的位置Pl (320+xl, 240-yl)上(如图1lC所示)，此时振镜扫描模块120的参数(Θ X，Θ Y)可表不为(Θ -Q+ Δ θ XOl+ θ XPI+ Δ θ XOlPl? Q-Q+A θ YOl+ θ YPl+ Δ θ XOlPl)。相关实际数值并可同时记录至系统中，以供后续参照。接着，可再继续进行其他位置P2(320-Xl，240-yl)、Ρ3 (320-xl，240+y I)、Ρ4 (320+xl，240+y I)的校正，并同时记录相关实际数值至系统中，以供后续参照。此部分的执行细节与上述图1lA至图1lC中的执行步骤类似，且其余相关说明也已在图5A至图中的执行步骤中详述，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。
[0107]表3是记录图6实施例中的对位点及对位图像点坐标变化的一种对位表示意图。
_—Χ,Υ—I—x:y—1....................................................................................................θχ,θγ.....................................................................................................0l -Q, -Q 320,240+Δθχοι, θ.0+ΔθΥΟι
ρ!320+xl:—;+捕乂();+知.丨)丨+膽又()":丨,
I240-yl Iθ^+Δθγ()ι+θγ!>ι+Δθχ()?ρι
[0108]320-xl,Θ-q +Δθχ()|+θχ!>2+Δθχ()?Ρ2,
I240-y I Iθ^+Δθγ οι+θγ ι?2+Δθχ οιι>2
I 240+y I I_8.(3+Δθγ ()! +θγ ρ^+Δθχ OIΡ3
ρ屢I 320.π1,Θ-q +Δθχ οι+βχ ρ4+Δθχ <)四，
I 240+y I I θ々+Δθγ (Η+θγ 丨 >4+Δθχ Ol Ρ4I
[0109]表3:子工作区域WAl对位表
[0110]如表3所示，在完成步骤S250、S260以及S270之后，可汇整所得的对位图像点Al I在可视区域AA的各点位置坐标(X，y)、对位点Al在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，以形成子工作区域WAl所属的对位表。在本实施例中，汇整表3表格与汇整表I表格的执行方法类似，相关执行细节已在上述段落中详述，在此不再重述。
[0111]表4是记录图6实施例中的对位点及对位图像点坐标变化的另一种对位表示意图。
X^Y I^^I H
00:0 I 320,240 IO,O
01-Qj -Q320, 240+Δθχοι, θ.#.Δθγοι
WA!-Q.-QPU P2、P3、P4...Pn
[0112]O2^ I 320,240 I θ.0+Δθχ 02, Θα+Δθγ 02^
wa2 "° I —
OnX On5 Y Oit I 320.240 I θχ O11 +Δθχ On, θγ Οη+Δθγ Qn
WAn............................XpmYoa—1.................................................................................................................Pl、一Ρ2: Ρ3、Ρ4:.Pn
[0113]表4:工作区域WA对位表
[0114]如表4所示，在本实施例中，可重复执行步骤S260以及S270多次，且多次重复的步骤中的第二预设位置00、01、02、03、04、05、06、07、08彼此不相同，以分别完成各子工作区域WAO、WAl、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8所属的各对位表。在完成了所需的工作区域WA的实际需求范围的校正后，可将各对位点Α0、Al、Α2、A3、Α4、Α5、Α6、Α7或Α8在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)、与其所对应的各对位图像点在可视区域AA的各点位置坐标(x，y)、以及振镜扫描模块120的参数(θχ，θγ)，汇整至工作区域WA所属的对位表中(如表4所示)，以供后续参照。
[0115]举例而言，在表4中，包括WAl、PU Ρ2、Ρ3、Ρ4...Ρη、的此列意义例如可作为代表子工作区域WAl所属的对位表。换句话说，在完成子工作区域WAl所属的对位表(即表3)制作后，可将其汇整至工作区域WA所属的对位表(即表4)中所标示的WA1、P1、P2、P3、P4...Pn的此列位置上，以完成工作区域WA所属的对位表(即表4)的制作。此外，在本实施例中，并不限定子工作区域WAl的对位位置数量，因此以P1、P2、P3、P4...Pn来表示子工作区域WAl的多个对位位置。在本实施例中，完成子工作区域WAl所属对位表的方法类似于表3的制作方法，详细说明请参照上述段落，在此不再重述。
[0116]此外，还值得注意的是，本实施例也可不限定子工作区域的数量，因此可以WA1、WA2...WAn来表示多个子工作区域，其中制作各子工作区域WA1、WA2...WAn所属对位表的方法类似于表3的制作方法，详细说明请参照上述段落，在此也不再重述。换句话说，在完成子工作区域WA1、WA2...WAn所属的对位表制作后，可将其汇整至工作区域WA所属的对位表(即表4)中所标示的WAl、WA2...WAn的各列位置上，以完成本实施例的工作区域WA所属的对位表(即表4)的制作。
[0117]由于在本实施例中，汇整表4表格也与汇整表2表格的执行方法类似，其余相关细节已在上述段落中详述，在此不再重述。此外，在本实施例中，使用者也可依据工作区域WA的实际需求范围来决定是否进行各子工作区域的校正以及其相关执行顺序的安排，本实施例此部分针对实际需求范围执行校正的方法与图1实施例中针对实际需求范围执行校正的方法类似，相关细节请见上述相关段落，在此不再重述。
[0118]类似地，由于图1实施例中的对位表与图6实施例中的对位表差异仅在于纪录的数值不同，但这并不影响对位表中记录的振镜扫描模块120的参数(θ χ，θγ)、可视区域AA的各点位置坐标(X，y)与工作区域WA的各点位置坐标(X，Y)的对应关系。因此，在实际操作激光加工装置100或激光加工装置200加工工件时，也可参照图6实施例中的对位表(表3以及表4)并使用内插法求得可视区域AA的希望加工位置与工作区域WA上的实际加工位置之间的对应数值，以进行工件的加工。而图6实施例的视觉误差校正方法同样地具有上述图1实施例的视觉误差校正方法所描述的优点，在此不再赘述。
[0119]请再次参照图7，本实施例的激光加工装置200，可用以自动更正多个视觉定位误差，并用以执行图6的实施例的视觉误差校正方法，但本发明并不以此为限。激光加工装置200包括激光源110、振镜扫描模块120、分光镜130、图像感测单元140以及控制单元160。激光源110适于发出激光60。振镜扫描模块120具有聚焦镜121以及二反射镜123、125。具体而言，振镜扫描模块120位于激光60的传递路径上，激光60并被振镜扫描模块120的二反射镜123、125反射后产生偏折而聚焦至工作区域WA上。另一方面，分光镜130也位于激光60的传递路径上，其中至少部分波段的可见光70经由分光镜130传递至图像感测单元140的可视区域AA中。如此一来，由于观测光轴与激光光轴为同轴，因此图像感测单元140中所见的图像中心，即为激光聚焦焦点。
[0120]控制单元160则电性连接至振镜扫描模块120与图像感测单元140。控制单元160并可调整振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)，其中振镜扫描模块120的参数(θ χ，θ γ)为反射镜123、125的角度参数或位置参数。进一步而言，激光加工装置200的控制单元160可用以执行图6实施例中的S210、S220、S230、S240、S250、S260、S270等步骤。控制单元160可使对位图案AP与其在可视区域上所形成的对位图案图像PI分别陆续地相对移动至工作区域WA与可视区域AA的多个位置上。控制单元160判断对位图案AP与对位图案图像PI是否对应后，记录对位图案图像PI在可视区域AA的各点位置坐标(X，y)、对位图案AP在工作区域WA中的各点位置坐标(X，Y)以及振镜扫描模块的各参数(θ χ，θ γ)，以制作工作区域WA所属的对位表(如图6、图1lB及图1lC所示)，以供后续参照，并借以自动更正多个视觉定位误差。本实施例的激光加工装置200的其他执行细节已在上述图6的实施例的视觉误差校正方法中详述，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。
[0121]请再次参照图2，本实施例的激光加工装置100与图7的激光加工装置200类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，激光加工装置100还具有位于工作区域WA的移动平台150，移动平台150电性连接至控制单元160。进一步而言，激光加工装置100的控制单元160使对位图案AP与对位图案图像PI分别陆续地相对移动的方法还包括控制移动平台150相对于工作区域WA移动，因此更可用以执行S110、S120、S130、S140、S150等步骤，并完成图4D及图4E所示的表格。其余的相关执行细节已在前述的图1的实施例中详述，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。
[0122]综上所述，本发明的视觉误差校正方法与激光加工装置可通过对位图案与其所形成的对位图案图像分别陆续地相对移动至工作区域与可视区域的多个位置上，并进行相关参数的记录，以制作工作区域所属的对位表，以供后续参照，并借以校正多个视觉定位误差。
[0123]虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作部分的更改与修饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
【权利要求】
1.一种视觉误差校正方法，其特征在于，适于校正激光加工装置的多个视觉定位误差，而该视觉误差校正方法包括: (a)提供对位图案，该对位图案具有至少一对位点； (b)使该对位图案的预设点位于工作区域的第一预设位置上，该对位图案在图像感测单元的可视区域上形成对位图案图像，且该预设点在该可视区域上形成的预设图像点位于该可视区域的预设位置上，其中该工作区域具有多个第二预设位置； (C)使该对位图案的至少一该对位点位于其中一该第二预设位置上； (d)调整振镜扫描模块的多个参数，使该至少一该对位点在该可视区域上形成的对位图像点位于该可视区域的该预设位置上，且记录该振镜扫描模块的该些参数；以及 (e)使该对位图像点陆续地相对移动至该可视区域的多个位置上，并分别记录该对位图像点在该可视区域的该些位置、该对位点在该工作区域中的位置以及该振镜扫描模块的该些参数，以制作该工作区域所属的对位表。
2.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(a)的方法包括:以激光源在激光加工试片上进行加工，以形成该对位图案。
3.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(b)的方法包括: 使该对位图案的该预设点位于该工作区域的该第一预设位置上；以及 调整分光镜的角度参数，使该预设点在该可视区域上形成的该预设图像点位于该可视区域的该预设位置上。
4.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该对位图案位于该工作区域的移动平台上。
5.根据权利要求4所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(c)的方法包括:使该移动平台相对于该工作区域移动。
6.根据权利要求4所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(e)的方法包括:使该移动平台相对于该工作区域移动。
7.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该至少一对位点为多个对位点，各该对位点分别位于该对位图案的多个子对位图案上，该些子对位图案对称分布于校正试片上。
8.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，各该对位点也为各该子对位图案的中心。
9.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，还包括在执行步骤(a)之前的归零校正步骤，该归零校正步骤包括: 在激光加工试片上形成归零对位图案； 使该归零对位图案的校正点位于该工作区域的该第一预设位置上；以及 调整分光镜的角度参数，使该校正点在该可视区域上形成的校正图像点位于该可视区域的该预设位置上。
10.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该校正点为该归零对位图案的中心。
11.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，在执行步骤(b)之前，该视觉误差校正方法还包括: 调整该振镜扫描模块的该些参数，使位于该校正试片的固定方向上的各子对位图案的各该对位点分别在该可视区域内先后形成各该对位图像点；以及 调整该校正试片的角度，并调整该振镜扫描模块的该些参数，以使先后进入该可视区域内的该些对位图像点的连线平行于该可视区域的坐标轴方向。
12.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(c)的方法包括:调整该校正试片的位置，使各该对位点与该工作区域的各该第二预设位置重合。
13.根据权利要求7所述的视觉误差校正方法，其特征在于，执行步骤(e)的方法包括:调整该振镜扫描模块的该些参数。
14.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该振镜扫描模块包括聚焦镜以及二反射镜，且该振镜扫描模块的该些参数为该些反射镜的角度参数或位置参数。
15.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该预设点、该第一预设位置与该预设位置分别为该对位图案、该工作区域与该可视区域的中心，且该对位点也为该对位图案的中心。
16.根据权利要求1所述的视觉误差校正方法，其特征在于，该工作区域区分为多个阵列排列的子工作区域，且该视觉误差校正方法重复执行步骤(C)、步骤(d)、以及步骤(e)多次，且该多次重复的步骤(C)中的该些第二预设位置彼此不相同，以完成各该子工作区域所属的各对位表，并汇整至该工作区域所属的该对位表。
17.根据权利要求16所述的视觉误差校正方法，其特征在于，各该第二预设位置为各该子工作区域的中心。
【文档编号】B23K26/60GK104139247SQ201310243187
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】吕绍铨, 曾介亭, 李闵凯 申请人:财团法人工业技术研究院