一种基于编码的mark点对位方法

本发明属于一种对位方法，特别涉及一种基于编码的mark点对位方法。

背景技术：

1、基准点(mark点)是电子工业中用于辅助定位的位置识别点，一般以圆形、矩形、十字方框为主。现有的mark点识别方法通常采用图像处理算法提取mark点的中心或轮廓信息来进行定位。例如，台湾科技大学机械工程学院研制的自动对位视觉系统直接采用了imaq中的各种图像处理算法提取圆形mark点的中心；柏长冰等使用hough变换检测圆形mark点等。

2、传统的mark点的尺寸大都在毫米级，对位精度的提升主要依靠图像处理算法的提升。并且，使用传统的mark点进行定位，无法得到具体的对位偏差量，只能得到偏离的像素值。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足之处作出了改进，提供了一种基于编码的mark点对位方法，随着加工技术的不断发展，现代仪器能够加工出微米甚至纳米级别的标记，因此可以在mark点内部进行设计，并且利用这些设计的信息进行对位，本发明将编码的原理融入mark点定位，提出一种基于编码的mark点对位方法，本发明是通过以下技术方案来实现的：

2、本发明公开了一种基于编码的mark点对位方法，包括以下步骤：

3、步骤一：基于编码的mark点对位标记设计；

4、包括基板对位标记和掩模对位标记两部分，外部轮廓尺寸完全相同；

5、基板对位标记由编码图案组成，编码图案由透光率不同的码元组成，码元按照一定规律排列分布形成编码；

6、掩模对位标记由若干条狭缝组成；

7、通过使基板对位标记和掩膜对位标记外部轮廓重合实现了基板和掩膜两个平面对位；

8、步骤二：利用工业相机采集对位标记图像；

9、1)将基板对位标记和掩模对位标记放在载物台上，掩模对位标记在基板对位标记的上方，粗略移动掩模对位标记，使掩模对位标记外轮廓与基板对位标记外轮廓大致重合；

10、2)在基板对位标记下方放置面光源，使光照均匀照射在基板对位标记背面；

11、3)工业相机拍摄掩模对位标记与基板对位标记叠放后的图像，并将图像输送到计算机中进行后续处理；

12、步骤三：通过图像处理算法和对位标记图像获得编码信息，提取对位偏差；

13、1)自动roi(感兴趣区域)提取，截取拍摄的图像中的编码区域；

14、2)对编码区域使用编码提取算法提取编码值，基板对位标记上的编码图案只能透过掩模对位标记上的狭缝，从而被相机拍摄到，由于编码码元具有透光性，图像上编码图案对应的像素的灰度值会有明显区别，利用灰度值差别还原编码，得到编码信息；

15、3)根据编码信息计算具体的横纵和角度偏离量，并将偏离量输送给位移平台；

16、步骤四：移动位移平台实现对位；

17、根据计算得到的偏离量移动位移平台实现对位。

18、作为进一步地改进，本发明所述的外部轮廓尺寸完全相同具体为:基板对位标记和掩模对位标记外轮廓均为正方形；

19、基板对位标记由编码图案组成，编码图案由透光率不同的码元组成，码元按照一定规律排列分布形成编码具体为：

20、基板对位标记四角为辅助横纵方向对位的编码区域，编码区域轮廓为正方形；基板对位标记中心为辅助角度对位的编码区域，编码区域轮廓为圆形；基板对位标记的四角中的左上角和右下角的编码区域内为辅助横向对位的矩形编码图案，左下角和右上角的编码区域内为辅助纵向对位的矩形编码图案，基板对位标记中心为辅助角度对位的圆形编码图案。

21、作为进一步地改进，本发明所述的编码码元按照二进制、格雷码能够区分数值大小的规律排列分布，透光率较高的码元代表1，透光率较低的码元代表0，码元的尺寸大小为p1×p2的矩形或者角度为α的扇环，其中p1和α为对位精度，p2与后续图像处理有关，无实际意义，p2＝p1。

22、作为进一步地改进，本发明所述的基板对位标记的编码，编码数值的奇数与偶数分离设计，编码数值的正数比负数编码多一位0。

23、作为进一步地改进，本发明所述的掩模对位标记由若干条狭缝组成，具体为：掩模对位标记四角对辅助横纵方向对位的狭缝区域，狭缝区域轮廓为正方形；掩模对位标记中心为辅助角度对位的狭缝区域，狭缝区域轮廓为十字形；掩模对位标记的四角中的左上角和右下角内的狭缝为辅助横向对位的竖直狭缝，左下角和右上角内的狭缝为辅助纵向对位的横向狭缝，掩模对位标记中心为辅助角度对位的十字狭缝。并且，掩模对位标记的狭缝的宽度与基板对位标记码元的尺寸大小相同。掩模对位标记上的狭缝的位置与基板对位标记编码的位置相对应，当掩模对位标记和基板对位标记完全对位时，掩模对位标记上的狭缝刚好与基板对位标记上的编码区域的编码零值重合。

24、作为进一步地改进，本发明所述的步骤二中的工业相机为ccd面阵相机，光源为单色面光源。

25、作为进一步地改进，本发明所述的步骤三中的提取对位偏差的对位原理为，当掩模对位标记与基板对位标记重叠时，掩模对位标记上的狭缝能够透过基板对位标记上的编码，读取编码信息就能够计算出对位偏差。

26、作为进一步地改进，本发明所述的步骤三2)的编码提取算法具体为：

27、由于狭缝宽度等于码元尺寸大小，因此当掩模对位标记与基板对位标记重叠时，掩模对位标记上的狭缝只能够透过基板对位标记上的一列或一行编码，代表不同透光率的码元的像素在图像中的灰度值不同，透光率较高的码元的像素的灰度值较大，透光率较低的码元的像素的灰度值较小；根据检测方向，选择自上而下或自左而右地记录像素的灰度值，并根据灰度值大小的变化和像素的数量提取编码，灰度值较小的若干像素记为0，灰度值较大的若干像素记为1，得到编码信息后，结合编码图案的方位(左上、右上、左下、右下)，将编码信息转化为实际距离，编码信息与实际距离是一一对应的，且已预先制定好。

28、作为进一步地改进，本发明所述的步骤三3)中的根据编码信息计算具体横纵偏离量的计算公式为：

29、

30、其中，p为码元大小，k为编码值，l为得到的对位偏差，是一个大小为p的范围；

31、步骤三3)中的根据编码信息计算具体角度偏离量的计算公式为：

32、

33、其中，α为扇环码元的角度大小，k为编码值，θ为得到的对位偏差，是一个大小为α的范围。

34、作为进一步地改进，本发明所述的位移平台的精度要高于对位精度p。

35、本发明的有益效果如下：

36、1、通过编码结合mark点，导致本发明能够直接读取具体的偏离数值，而不是像素值；

37、2、通过直接读取编码信息的特征，能够提升对位的鲁棒性，不受图像处理算法好坏的影响；

38、3、通过将奇数编码和偶数编码分离设计，能够提高编码的占空比，使编码提取不受相邻编码的影响；

39、4、通过将正数编码的位数增加一位0，导致计算机能够区分编码的正数和负数；

40、5、通过将光源设置为单色面光源，导致图像中编码图案同一码元的像素灰度值更加均匀，方差更小，有利于编码提取算法的稳定性。

41、附图

42、图1对位流程图；

43、图2基板对位标记设计示意图；

44、图3掩模对位标记设计示意图；

45、图4横纵编码图案示意图；

46、图5角度编码图案示意图。