用于修正离线示教数据的机械手及方法_3

文档序号:9900324阅读:来源:国知局
邻硅片顶部的沿Z轴的距离zl、z2和z3, 然后求取这些距离的平均值作为假硅片下表面与片叉下方相邻硅片顶部的沿Z轴的距离; 片叉下方相邻硅片所在平面与假硅片之间的夹角即为假硅片相对于水平面的倾斜角;然 后,根据上述三个坐标值求取片叉下方相邻硅片的平面方程为
[0057] AX+BY+CZ+D = 0;
[0058] 其中,A、B、C和D计算式如下:
[0059] A = ylz2-ylz3-y2zl+y2z3+y3zl-y3z2
[0060] Β = -χ1ζ2+χ1ζ3+χ2ζ1-χ2ζ3-χ3ζ1+χ3ζ2 [0061 ] C = xly2-xly3-x2yl+x2y3+x3yl-x3y2,
[0062] D = -xly2z3+xly3z2+x2ylz3-x2y3zl_x3ylz2+x3y2zl。
[0063] 然后,通过平面方程计算假硅片相对于片叉下方相邻硅片的倾角;假硅片的平面 方程为Z = 0,建立片叉下方相邻硅片的平面方程和假硅片的的平面方程组,
[0064] AX+BY+CZ+D = 0
[0065] Z = O
[0066] 它们的法线矢量分别为{A,B,C}和{0,0,1},设这两个法线矢量的夹角为α,那么这 两个平面的夹角就是α,于是,
[0067] cosa = C/[^(A2+B2+C2)]
[0068] a = arc cos(C/[,(A2+B2+C2)])〇
[0069] 通过上述方法,即可求得假硅片相对于水平面的倾角;对于预取片安全位置Pl亦 可以采用上述方法来求取倾角。
[0070] 此外,在预退出取片位置P4上,以假硅片所在平面为XOY平面,以假硅片中心设置 为原点,并且认为片叉上方相邻硅片为水平设置,该位置上的距离安全阈值为假硅片上表 面到片叉上方相邻支撑部件底部的距离的安全范围,倾角安全阈值为假硅片上表面到片叉 上方相邻硅片下表面的倾角的安全范围;假硅片上表面的三个无线收发器分别获取假硅片 上表面至片叉上方相邻娃片下表面的距离坐标值(xl,yl,zl)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3); 根据坐标值得到假硅片上表面各个无线收发器与片叉上方相邻硅片下表面的沿Z轴的距离 zl、z2和z3,再将距离zl、z2和z3分别减去支撑部件的厚度,从而得到假硅片上表面各个无 线收发器与片叉上方相邻支撑部件底部的沿Z轴的距离z ' I、z ' 2和z ' 3,然后求取这些距离 z ' I、z ' 2和z ' 3的平均值作为假硅片上表面与片叉上方相邻支撑部件底部的沿Z轴的距离; 同时,片叉上方相邻硅片下表面所在平面与假硅片之间的夹角即为假硅片相对于水平面的 倾斜角;然后,根据上述三个坐标值zl、z2和z3求取片叉上方相邻硅片下表面的平面方程为
[0071] AX+BY+CZ+D = 0;
[0072] 其中,A、B、C和D计算式如下:
[0073] A = ylz2-ylz3-y2zl+y2z3+y3zl-y3z2
[0074] Β = -χ1ζ2+χ1ζ3+χ2ζ1-χ2ζ3-χ3ζ1+χ3ζ2
[0075] C = xly2-xly3-x2yl+x2y3+x3yl-x3y2,
[0076] D = -xly2z3+xly3z2+x2ylz3-x2y3zl_x3ylz2+x3y2zl。
[0077] 然后,通过平面方程计算假硅片相对于片叉上方相邻硅片下表面的倾角;假硅片 的平面方程为Z = 0,建立片叉上方相邻硅片上表面的平面方程和假硅片的的平面方程组,
[0078] AX+BY+CZ+D = 0
[0079] Z = O
[0080] 它们的法线矢量分别为{A,B,C}和{0,0,1},设这两个法线矢量的夹角为α,那么这 两个平面的夹角就是α,于是,
[0081] cosa = C/[^(A2+B2+C2)]
[0082] a = arc cos(C/[,(A2+B2+C2)])。
[0083] 通过上述方法,即可求得假硅片相对于水平面的倾角;对于对硅片夹持位置P5和 取片退出安全位置P6亦可以采用上述方法来求取倾角。
[0084]步骤103:判断假硅片的距离测量数据中的距离值是否超出距离安全阈值以及判 断假硅片相对于水平面的倾角是否超出倾角安全阈值;如果两者中至少有一个为是,则执 行步骤104;如果两者都为否,则执行步骤105;
[0085]具体的,距离安全阈值可以根据经验来设定,距离安全阈值为片叉和假硅片不触 碰到其上方支撑部件或其下方硅片的安全距离范围,倾角安全阈值为当在线拾取硅片时硅 片不会产生滑动的倾角安全范围,此处的滑动包括假硅片相对片叉产生滑动,请参阅图9, 为本发明的一个较佳实施例的倾斜假硅片受力示意图,其中,α为实际中假硅片与水平面的 倾斜角,假硅片受到向下的重力mg,片叉给假硅片的反作用力Ν,此外,设假硅片的滑动摩擦 系数为μ,受到最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,这里近似为滑动摩擦力,所以假硅片的最 大静摩擦力为Pmgcosa,当重力和摩擦力的合力为零,刚好使假硅片不向下运动时,所对应 的假硅片倾斜角即为假硅片的理论安全倾斜角阈值S;
[0086] 根据假硅片受力情况设定假硅片不会产生滑动的安全倾角阈值:
[0087] mgsin(3)-mg cos(3)y = 〇,从而得到5 = arc tan(y)〇
[0088] 步骤104:对离线示教数据的指定位置的离线参数数据进行修正;
[0089]具体的,当假硅片的距离测量数据中的距离值超出距离安全阈值和/或假硅片相 对于水平面的倾角超出倾角安全阈值时,执行此步骤;对指定位置的离线参数数据进行修 正的方法包括:沿Z轴的距离调整和倾角调整,以预向上取片位置P2为例进行说明;
[0090] 沿Z轴的距离调整过程包括:
[0091 ]步骤1041:片叉上假硅片下表面的无线收发器连续两次探测与片叉下方相邻硅片 上表面的距离,得到假硅片下表面的每个无线收发器的第一次坐标值和第二次坐标值;
[0092] 具体的,进行连续两次探测并求取平均值可以增加数值稳定性。设片叉下表面上 的三个传感器前后两次探测的坐标值为(xll,yll,zll),(x21,y21, Z21),(x31,y31,Z31), (xl2,yl2,zl2),(x22,y22,z22),(x32,y32,z32);
[0093] 步骤1042:求取第一次坐标值的第一平均值和第二次坐标值的第二平均值;
[0094] 具体的,Z值的平均值为Zavel=Average(zll ,z21 ,z31),Zave2 = Average(zl2, z22,z32);
[0095] 步骤1043:计算第一平均值和第二平均值的差值,作为距离补偿值;
[0096] 具体的,沿Z轴的距离补偿值为Zchange = Zavel_Zave2;
[0097] 步骤1044:将理论示教数据中的每个指定位置均加上距离补偿值。
[0098] 具体的,在每个指定位置的坐标值的Z值上均相应的加上Zchange。这里,在预向上 取片位置的Z值上加上Zchange。
[0099] 当片叉的水平度不合适时,进行倾角调整过程,包括:
[0100] 步骤1045:根据假硅片下表面的平面方程和片叉下方相邻硅片上表面的平面方 程,计算假硅片下表面的法线矢量与片叉下方相邻硅片上表面的法线矢量;
[0101] 具体的,关于假硅片下表面所在平面的平面方程和片叉下方相邻硅片上表面的平 面方程以及相应的法线矢量的求取可以参考步骤102的描述。
[0102] 步骤1046:根据假硅片下表面的法线矢量的坐标值与片叉下方相邻硅片上表面的 法线矢量之间的坐标值以及步骤102中得到的倾角,在直角坐标系中计算假硅片下表面的 法线矢量沿X轴方向所旋转的角度以及沿Y轴方向所旋转的角度;
[0103] 具体的,本步骤1046包括:求取片叉下表面下表面相对于片叉下方相邻硅片上表 面的旋转矩阵
[0104]
[0105] 然后,根据旋转矩阵乘以片叉下方相邻硅片上表面的法线矢量得到假硅片下表面 的法线矢量,这里,片叉下方相邻硅片上表面的法线矢量设为
假硅片下表面的法线
矢量设关
[0106]
[0107] 片叉按照上述旋转矩阵进行旋转,即可完成假硅片相对于水平面的水平度调节; 具体的,通过上述方程计算出假硅片下表面的法线矢量相对于片叉下方相邻硅片上表面的 法线矢量沿X轴方向的旋转角度以及沿Y轴方向的旋转角度,假硅片下表面的法线矢量相对 于片叉下方相邻硅片上表面的法线矢量沿X轴方向的旋转角度为假硅片下表面相对于片叉 下方相邻硅片上表面沿X轴方向的旋转角度,假硅片下表面的法线矢量相对于片叉下方相 邻硅片上表面的法线矢量沿X轴方向的旋转角度为假硅片下表面相对于片叉下方相邻硅片 上表面沿Y轴方向的旋转角度;
[0108] 步骤1047 :以假硅片下表面的法线矢量沿X轴方向所旋转的角度使片叉沿X轴旋 转,以假硅片下表面的法线矢量沿Y轴方向所旋转的角度使片叉沿Y轴旋转,从而使假硅片 下表面相对于片叉下方相邻硅片上表面的倾角在倾角阈值范围内;
[0109] 步骤1048:计算调整后的假硅片下表面的每个无线收发器探测与片叉下方相邻硅 片上表面的新的距离,判断新的距离是否在距离阈值范围内;如果是,则机械手继续执行取 片操作;如果不是,则按照距离调整过程对片叉的离线示教数据中的每个指定位置进行距 离调整。在片叉进行翻转之后,有可能偏离原来的位置或者由于片叉倾斜所检测的距离会 不可信,从而需要重新进行距离检测和调整,可以采用上述距离调整过程来进行调整,这里 不再赘述。
[0110] 需要说明的是,对于预退出取片位置P4,采用假硅片上表面的无线收发器来进行 探测,
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