智能定位工具及智能定位方法与流程

本发明涉及半导体设备组装领域，尤其涉及一种智能定位工具及智能定位方法。

背景技术：

半导体设备组装前，需要根据组装设计文档如cad图在无尘室洞洞板上标定出各组件的安装点位，然后将相应组件安装于对应的安装点位，完成设备组装。目前，对于安装点位的具体标定方法为：先将设计图按照实际尺寸打印出来，并将打印出来的图纸铺设在洞洞板上，然后人工根据图纸中的设计位置标定安装点位，最后安装组件。然而，这种人工定位的方式精确度不高，且耗时费力，严重影响装机的效率。

技术实现要素：

基于此，本申请针对人工标定安装点位效率低且容易出错的技术问题，提出一种智能定位工具和智能定位方法。

针对上述技术问题，本申请提出的一种智能定位工具，包括：

移动部件，所述移动部件包括分别沿第一方向延伸的两纵向导轨和沿第二方向连接于两所述纵向导轨之间的横向导轨，所述横向导轨可沿所述第一方向移动，且所述横向导轨沿所述第一方向的可移动区域为定位区域；所述横向导轨上设置有横向移动滑块，所述横向移动滑块上设有用于夹持标定组件的夹具，所述第一方向和第二方向相互垂直；

控制器，用于建立二维坐标系，读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置，根据所述坐标位置控制所述横向导轨在所述纵向导轨上沿第一方向移动并控制所述横向移动滑块在所述横向导轨上沿所述第二方向移动，使所述横向移动滑块移动至所述待标定点的坐标位置处后，控制所述标定组件进行标定。

上述智能定位工具，包括控制器和受控制器控制的移动部件。首先，将设计文档导入控制器中，控制器读取设计文档中的待标定点，使待标定点处于定位区域内并确定各待标定点在定位区域内的坐标，其中，定位区域实际为移动部件可标定的区域，具体为横向移动滑块能到达的区域。在确定待标定点的坐标后，控制横向导轨在纵向导轨上沿第一方向移动，此时，横向导轨上的横向移动滑块可随横向导轨一起沿第一方向移动，同时，横向移动滑块还可在横向导轨上沿第二方向移动，结合第一方向的移动和第二方向的移动，可使横向移动滑块移动至待标定点的坐标位置，当横向移动滑块移动至待标定点的坐标位置后，控制器控制标定组件进行标定。在完成所有待标定点的标定后，将相应组件安装于安装点位即可完成设备组装。在本申请中，通过上述智能定位工具，在获取设计图后，只需要将设计图导入控制器中，控制器控制标定组件自动移动至待标定点的坐标进行标定，无需将设计图打印出来并通过人工标定，既能提高标定精度，还能节省人力，并提高装机效率。

在其中一个实施例中，所述待标定点包括切割位点和安装位点，所述标定组件包括第一标定单元和第二标定单元，所述控制所述标定组件进行标定，包括：

判断所述待标定点的类型；当所述待标定点为切割位点时，控制所述第一标定单元进行标定；当所述待标定点为安装位点时，控制所述第二标定单元进行标定。

在其中一个实施例中，所述设计文档为cad文档。

在其中一个实施例中，各所述纵向导轨上分别安装有纵向移动滑块，所述横向导轨的两端分别与位于两侧的所述纵向移动滑块连接。

在其中一个实施例中，所述横向导轨和所述纵向导轨均可伸缩。

在其中一个实施例中，所述移动部件上还设有水平仪，用于检测所述横向导轨和所述纵向导轨是否水平放置。

在其中一个实施例中，所述二维坐标系具有相互垂直的x轴和y轴，其中，所述x轴与所述第二方向平行，所述y轴与所述第一方向平行。

在其中一个实施例中，所述读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置，包括：

确定所述定位区域在所述二维坐标系中的位置；

读取所述设计文档中的所有待标定点，将所有待标定点按照在所述设计文档中的相对位置关系移入所述定位区域内，确定各所述待标定点在所述二维坐标中的坐标位置。

针对上述技术问题，本申请还提出的一种智能定位方法，包括：

放置移动部件，所述移动部件包括分别沿第一方向延伸的两纵向导轨和沿第二方向连接于两所述纵向导轨之间的横向导轨，所述横向导轨可沿第一方向移动，且所述横向导轨沿第一方向的可移动区域为定位区域；所述横向导轨上设置有横向移动滑块，所述横向移动滑块上设有用于夹持标定组件的夹具，所述夹具夹持有标定组件，所述第一方向和第二方向相互垂直；

建立二维坐标系，读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置；

根据所述坐标位置控制所述横向导轨在所述纵向导轨上沿第一方向移动并控制所述横向移动滑块在所述横向导轨上沿第二方向移动，使所述横向移动滑块移动至所述待标定点的坐标位置处后，控制所述标定组件进行标定

上述智能定位方法，先读取设计文档中的待标定点，使待标定点处于定位区域内并确定各待标定点在定位区域内的坐标。然后控制横向导轨在纵向导轨上沿第一方向移动，此时，横向导轨上的横向移动滑块可随横向导轨一起沿第一方向移动，同时，横向移动滑块还可在横向导轨上沿第二方向移动，结合第一方向的移动和第二方向的移动，可使横向移动滑块移动至定位区域内的待标定点的坐标位置，然后控制标定组件进行标定。在完成待标定点的标定后，将相应组件安装于安装点位即可完成设备组装。在本申请中，通过上述智能定位方法，在获取设计图后，只需读取设计图，根据设计图控制标定组件自动移动至待标定点的坐标进行标定，无需将设计图打印出来并通过人工标定，既能提高标定精度，还能节省人力，并提高装机效率。

在其中一个实施例中，所述读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置，包括：

确定所述定位区域在所述二维坐标系中的位置；

读取所述设计文档中的所有待标定点，将所述待标定点按照在所述设计文档中的相对位置关系移入所述定位区域内，确定各所述待标定点在所述二维坐标中的坐标位置。

在其中一个实施例中，所述横向导轨和所述纵向导轨均可伸缩，所述放置移动部件，包括：

根据所述设计文档计算标定所有待标定点所需的定位区域的大小，根据所述定位区域的大小拉伸所述横向导轨和所述纵向导轨，限定出所述定位区域。

在其中一个实施例中，所述读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置，还包括：

判断所述定位区域是否能容置所有待标定点，若不能，则发出提示信息。

在其中一个实施例中，所述放置移动部件，包括：

放置所述移动部件，检测所述横向导轨和所述纵向导轨是否水平放置，当所述横向导轨和所述纵向导轨未水平放置时，调节所述横向导轨和所述纵向导轨使所述横向导轨和所述纵向导轨至水平放置状态。

附图说明

图1a为本申请一实施例中移动部件拉伸后的俯视图；

图1b为本申请一实施例中移动部件收缩后的俯视图；

图2为本申请一实施例中移动部件的侧视图；

图3为本申请一实施例中区分第一标记单元和第二标记单元所做标记的示意图；

图4为本申请一实施例中待标定点在定位区域外的示意图；

图5为本申请一实施例中智能定位方法的步骤流程图。

标号说明

100支撑板；110定位区域；111待标定点；211第一纵向导轨；212第二纵向导轨；220横向导轨；230横向移动滑块；240升降台；251第一纵向移动滑块；252第二纵向移动滑块；260第二距离传感器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1a和图2所述，智能定位工具包括移动部件和对移动部件进行控制的控制器。其中，移动部件属于机械活动部分，移动部件置于支撑板100上，后续的标定具体是在该支撑板100上进行标定。具体的，移动部件包括沿第一方向延伸的第一纵向导轨211和第二纵向导轨212，还包括沿第二方向连接于第一纵向导轨211和第二纵向导轨212之间的横向导轨220，即横向导轨220的一端设于第一纵向导轨211上，另一端设于第二纵向导轨212上，横向导轨220可在两纵向导轨上沿第一方向移动。定义横向导轨220在支撑板100上的可移动区域为定位区域110，即横向导轨220在移动过程中能够覆盖到的支撑板区域为定位区域110。横向导轨220上还设置有横向移动滑块230，横向移动滑块230可在横向导轨220上沿第二方向移动，可以理解的，横向移动滑块230可以移动至定位区域110的任意坐标位置处。横向移动滑块230上还设置有夹持标定组件300的夹具(图中未示出)，在该智能定位工具工作过程中，标定组件300夹设在横向移动滑块230上。上述第一方向和二方向相互垂直。智能定位工具的控制器属于控制部分，该控制器用于建立二维坐标系，还用于读取设计文档并识别设计文档中的所有待标定点，将所有待标定点全部移入上述移动部件限定的定位区域内，确定各待标定点的坐标位置；在确定各待标定点的坐标位置后，控制横向导轨220在两纵向导轨上沿第一方向移动并控制横向移动滑块230在横向导轨220上沿第二方向移动。结合第一方向和第二方向的移动，使横向移动滑块230移动至待标定点的坐标位置处，然后控制标定组件300在该坐标位置处进行标定，完成该标定点的定位，并控制横向移动滑块移动至下一待标定点的坐标位置，进行下一待标定点的定位。

需要说明的是，在标定之前，横向移动滑块230需归位至初始位置，在标定之前，可获知初始位置在二维坐标系中的坐标，因此，当获取到待标定点的坐标后，根据待标定点的坐标和初始位置的坐标，计算出横向移动滑块230需要在第一方向上的移动距离和在第二方向上的移动距离，从而控制横向导轨220和横向移动滑块230移动。可以理解的，横向导轨220、横向移动滑块230需要与动力机构连接以驱动其移动，该动力机构具体可为步进电机。可以理解的，上述提及的设计文档，至少体现所有待标定点的相对位置关系以及实际间距，由此将设计文档中的所有待标定点置于上述定位区域内时，所有待标定点的相对位置关系和实际间距不变，相当于对所有待标定点进行整体平移至定位区域。具体的，上述设计文档可为cad(computeraideddesign，计算机辅助设计)文档。

上述智能定位工具，包括控制器和受控制器控制的移动部件，控制器读取设计文档中的待标定点，使待标定点处于定位区域内并确定各待标定点在定位区域内的坐标。在确定待标定点的坐标后，控制横向导轨在纵向导轨上沿第一方向移动，此时，横向导轨上的横向移动滑块可随横向导轨一起沿第一方向移动，同时，横向移动滑块还可在横向导轨上沿第二方向移动，结合第一方向的移动和第二方向的移动，可使横向移动滑块移动至待标定点的坐标位置，当横向移动滑块移动至待标定点的坐标位置后，控制器控制标定组件进行标定。在完成所有待标定点的标定后，将相应组件安装于安装点位即可完成设备组装。在本申请中，通过上述智能定位工具，在获取设计文档后，只需要将设计文档导入控制器中，控制器控制标定组件自动移动至待标定点的坐标进行标定，无需将设计文档打印出来并通过人工标定，既能提高标定精度，还能节省人力，并提高装机效率。

其中，标定组件300有多种形式。在一个实施例中，标记组件为记号笔，如图1a所示，横向移动滑块230上还设置有升降台240，升降台240可沿第三方向移动，且升降台240上设置有夹持标定组件300的夹具，夹具用于夹持记号笔，控制器通过控制升降台240的升降来实现记号笔的标定。在一具体实施例中，上述升降台包括升降马达、受升降马达控制的滚珠丝杆和与珠丝杆连接的螺母，上述夹具设于螺母上，升降马达用于控制述滚珠丝杆旋转而使所述螺母沿第三方向移动，实现标定组件的上升与下降。

在其他实施例中，标定组件还可为具有一定刻蚀作用的工件，例如可以是激光笔，通过激光笔划刻支撑板，以刻槽作为标定的标记；也可以是具有一定沉积作用的工件，通过在支撑板上沉积一定厚度的线条，作为标定的标记。

通常，在设备组装的设计文档中，待标定点包括切割位点和安装位点，其中，在切割位点处需要进行切割操作，以切除支撑板100上切割位点围成的区域，用于后续安装管道等，在安装点位出则排放需安装的组件。相应的，标定组件300包括第一标定单元和第二标定单元。控制器控制标定组件300进行标定，具体包括，先判断待标定点的类型，当待标定点为切割位点时，控制第一标定单元进行标定；当待标定位点为安装位点时，控制第二标定单位进行标定。如图3所示，图中虚线圈a代表第一标定单元的标记，图中实线圈b代表第二标定单元的标记，第一标定单元和第二标定单元形成的标记不同，以区分切割位点和安装位点。

在一具体实施例中，继续参见图1a，第一纵向导轨211上安装有第一纵向移动滑块251，第二纵向导轨212上安装有第二纵向移动滑块252，第一纵向移动滑块251和第二纵向移动滑块252在电机驱动下同步移动，横向导轨220的一端与第一纵向移动导轨251连接，另一端与第二纵向导轨252连接，横向导轨220随着第一纵向移动滑块251和第二纵向移动滑块252的移动而移动。

由于不同设备所占据的面积不同，且对于有些半导体设备，其所占面积较大，为了增强本申请中智能定位工具的在组装不同设备时的灵活性，在一实施例中，该移动部件可伸缩。具体的，确定定位区域的主体框架结构包括第一纵向导轨211、第二纵向导轨212和横向导轨220，将第一纵向导轨211、第二纵向导轨212和横向导轨220设置成可伸缩结构，可以实现移动部件的伸缩。在实际操作过程中，先根据设备组装设计文档确定所需定位区域的大小，然后拉伸第一纵向导轨211、第二纵向导轨212和横向导轨220，围成所需的定位区域。在本实施例中，当需要使用上述智能定位工具时，根据需求拉伸各导轨，如图1a所示围成所需的定位区域；当定位完成后，收缩各导轨，如图1b所示，横向导轨和纵向导轨均缩短，从而收缩移动部件，可便于移动及运输该智能定位工具，其中，移动部件的可拉伸程度和可收缩程度可根据移动部件的具体结构和需要灵活设置，并不仅限定附图所示状态。

在一实施例中，第一纵向导轨211和第二纵向导轨212中的至少一个具有标尺，在纵向导轨伸缩过程中根据标尺获知纵向导轨的拉伸长度，同时，横向导轨220上也具有标尺，在横向导轨220伸缩过程中根据标尺获知横向导轨220的拉伸长度。

在另一实施例中，也可以在第一纵向导轨211和第二纵向导轨212中的至少一个纵向导轨的一末端安装第一距离传感器，另一末端具有与第一距离传感器相对的第一阻挡结构，第一距离传感器和第一阻挡结构位于沿第一方向延伸的同一延长线上，第一距离传感器沿第一方向发射光信号，光信号经第一阻挡结构反射回第一距离传感器，第一距离传感器根据光信号的传播时间以及光速计算出纵向导轨的当前长度；同理，也可以在横向导轨220的一末端安装第二距离传感器，另一末端具有与第二距离传感器相对的第二阻挡结构，第二距离传感器和第二阻挡结构位于沿第二方向延伸的同一延长线上，第二距离传感器沿第二方向发射光信号，光信号经第二阻挡结构反射回第二距离传感器，第二距离传感器根据光信号的传播时间以及光速计算出横向导轨220的当前长度。上述第一距离传感器和第二距离传感器均与控制器连接，将采集到的数据传送至控制器。进一步的，如图2所示，当横向导轨220的两端分别与第一纵向移动滑块251和第二纵向移动滑块252连接时，第二距离传感器260设于第一纵向移动滑块251上，第二纵向移动滑块252作为第二阻挡结构与第二距离传感器260相对设置，使得第二距离传感器260上的光信号经第二纵向移动滑块252反射回第二距离传感器260。

在实际定位过程中，由于设备是组装在水平放置的支撑板上，因此上述智能定位工具是在水平支撑板上进行标定。具体的，移动部件上还设有水平仪，当移动部件置于支撑板上后，以及在进行标定之前，先用水平仪检测移动部件的第一纵向导轨211、第二纵向导轨212以及横向导轨220是否水平放置，当移动部件未水平放置时，需调整至水平状态，由此提高定位精度。

在一实施例中，控制器内设定有第一坐标和第二坐标，控制器根据第一坐标和第二坐标便能建立二维坐标系。进一步的，如图1a所示，上述二维坐标系具有相互垂直的x轴和y轴，其中，x轴与第二方向平行，y轴与第一方向平行，图2中的z轴则与第三方向平行，即横向导轨220与x轴平行，第一纵向导轨211和第二纵向导轨212与y轴平行，由此便于移动距离的计算。例如，横向移动滑块230的当前坐标为(x1，y1)，待标定点的坐标为(x2，y2)，横向导轨220在纵向导轨上的移动距离为y2-y1，横向移动滑块230在横向导轨上的移动距离为x2-x1。

在一实施例中，控制器读取设计文档并确定设计文档中待标定点在定位区域中的坐标位置，具体包括确定定位区域在二维坐标系中的位置；识别设计文档中的所有待标定点，并将所有待标定点按照在设计文档中的相对位置关系移入定位区域内，确定各待标定点在二维坐标中的坐标位置。可以理解的，二维坐标建立后，根据已知的定位区域尺寸，可以在二维坐标系在任选一区域作为该定位区域。由于需要在有横向导轨220和纵向导轨限定出的定位区域中进行标定，因此，控制器读取设计文档中的所有待标定点，获取所有待标定点的相对位置关系，保持该相对位置关系不变，将所有待标定点全部移入定位区域内，并确定所有待标定点的坐标位置。进一步的，如图4所示，在控制器将所有待标定点移入定位区域的期间，若定位区域太小，导致部分待标定点位于定位区域外，控制器可发出提示信息，提示工作人员当前定位区域面积不够，需继续拉伸移动部件，增大定位区域。

本申请还涉及一种智能定位方法，如图5所示，该智能定位方法包括：

步骤s410：放置移动部件，所述移动部件包括分别沿第一方向延伸的两纵向导轨和沿第二方向连接于两所述纵向导轨之间的横向导轨，所述横向导轨可沿第一方向移动，且所述横向导轨沿第一方向的可移动区域为定位区域；所述横向导轨上设置有横向移动滑块，所述横向移动滑块上设有用于夹持标定组件的夹具，所述夹具上夹持有标定组件，所述第一方向和第二方向相互垂直。

在一实施例中，将移动部件放置在支撑板上，后续的标定具体是在支撑板上进行标定。其中，移动部件的具体结构可参见上文介绍，在此不再赘述。具体的，将移动部件置于支撑板上后，以及在移动之前，先检测横向导轨220和各纵向导轨是否水平放置，当未水平放置时，调节上述导轨至所有导轨呈水平放置状态，由此使得定位更加精确。

在一具体实施例中，移动部件的第一纵向导轨211、第二纵向导轨212和横向导轨220可伸缩。在实际操作过程中，先根据设备组装设计文档确定所需定位区域的大小，然后拉伸第一纵向导轨211、第二纵向导轨212和横向导轨220，围成所需的定位区域。

步骤s420：建立二维坐标系，读取设计文档并确定所述设计文档中待标定点在所述定位区域中的坐标位置。

在一实施例中，步骤s420具体包括：

步骤s421：建立二维坐标系，确定所述定位区域在所述二维坐标系中的位置。

具体的，建立二维坐标系后，根据已知的定位区域尺寸，可以在二维坐标系在任选一区域作为该定位区域。具体的，可以以二维坐标系的原点作为定位区域的一对角点，将定位区域设于二维坐标系的第一象限内，因此，可以以二维坐标系的原点作为横向移动滑块230的初始坐标位置，便于后期计算。

步骤s422：读取所述设计文档中的所有待标定点，将所述待标定点按照在所述设计文档中的相对位置关系移入所述定位区域内，确定各所述待标定点在所述二维坐标中的坐标位置。

具体的，由于需要在有横向导轨220和纵向导轨限定出的定位区域中进行标定，因此，控制器读取设计文档中的所有待标定点，获取所有待标定点的相对位置关系，保持该相对位置关系不变，将所有待标定点全部移入定位区域内，并确定所有待标定点的坐标位置。

进一步的，如图4所示，在控制器将所有待标定点移入定位区域的期间，还需要判定定位区域是否能够容置所有待标记点，若定位区域太小，导致部分待标定点位于定位区域外，控制器可发出提示信息，提示工作人员当前定位区域面积不够，需继续拉伸移动部件，增大定位区域。

步骤s430：根据所述坐标位置控制所述横向导轨在所述纵向导轨上沿第一方向移动并控制所述横向移动滑块在所述横向导轨上沿第二方向移动，使所述横向移动滑块移动至所述待标定点的坐标位置处后，控制所述标定组件进行标定。

具体的，在标定之前，横向移动滑块230需归位至初始位置，该初始位置的坐标已知，因此，当获取到待标定点的坐标后，根据待标定点的坐标和初始位置的坐标，计算出横向移动滑块230需要在第一方向上的移动距离和在第二方向上的移动距离，从而控制横向导轨220和横向移动滑块230移动，结合第一方向和第二方向的移动，使横向移动滑块230移动至待标定点的坐标位置处，然后控制横向移动滑块230上的标定组件300在该坐标位置处进行标定，完成该标定点的定位，并控制横向移动滑块移动至下一待标定点的坐标位置，进行下一待标定点的定位。

在一具体的实施例中，待标定点包括切割位点和安装位点，相应的，标定组件300包括第一标定组件和第二标定组件。控制标定组件300进行标定，具体包括，先判断待标定点的类型，当待标定点为切割位点时，控制第一标定单位进行标定；当待标定位点为安装位点时，控制第二标定单位进行标定。第一标定组件和第二标定组件形成的标记不同，以区分切割位点和安装位点。

上述智能定位方法，先读取设计文档中的待标定点，使待标定点处于定位区域内并确定各待标定点在定位区域内的坐标。然后控制移动部件移动至待标定点的坐标位置，用标定组件标定安装点位。在完成所有安装点位的标定后，将相应组件安装于安装点位即可完成设备组装。在本申请中，通过上述智能定位方法，在获取设计图后，只需读取设计图，根据设计图控制标定组件自动移动至待标定点的坐标进行标定，无需将设计图打印出来并通过人工标定，既能提高标定精度，还能节省人力，并提高装机效率。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。