一种近零间隙测量装置、方法及设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种近零间隙测量装置、方法及设备。

背景技术

随着第三代显示技术的不断发展，Mini/Micro LED显示设备由于其优异的电流饱和密度、更高的量子效率以及高可靠性，已经成为显示技术的研究热点。Mini/Micro LED显示设备的生产过程中的一个重要工艺是芯片巨量转移，该工艺需要高效地将大量的芯片精准地转移到电路基板上。

Mini/Micro LED转移修复过程中，需要通过激光等方法将Mini/Micro LED芯片从载板转移到基板上，当载板和基板之间的间隙较大时，在转移过程中容易产生层流，导致MircoLED/MiniLED芯片的转移路径发生漂移，降低显示面板的良率，此时需要对转移路径进行纠偏，而快速准确地获取载板和基板之间的间隙是实现精确纠偏的前提。

现有的近零间隙测量方法大多基于电容传感器进行测量，其是通过检测间隙之间电容量的变化完成间隙测量，可在载板和基底表面中嵌入三个电容传感器，通过三个电容传感器的值得出间隙并帮助调平，但电容传感器的量程有限，易受环境噪音的影响，导致间隙测量结果的精度不理想。

发明内容

本发明提供了一种近零间隙测量装置、方法及设备，解决了现有的近零间隙测量方法大多基于电容传感器通过检测间隙之间电容量的变化完成间隙测量，但电容传感器的量程有限，易受环境噪音的影响，导致间隙测量结果的精度不理想的技术问题。

本发明第一方面提供的一种近零间隙测量装置，所述装置包括显微视觉位移机构、对位纠偏平台、精密移动滑台、大理石平台、框架平台、基板移动滑台和上位机；

所述框架平台的两端与所述大理石平台的上表面两侧固定连接；

所述精密移动滑台固定设置于所述大理石平台的凹槽内，所述对位纠偏平台活动安装于所述精密移动滑台上；

所述基板移动滑台的两端活动设置于所述大理石平台的上表面两侧，并位于所述对位纠偏平台和所述框架平台之间；

所述显微视觉位移机构设置于所述框架平台的侧面；

所述显微视觉位移机构与所述上位机通信连接；

所述显微视觉位移机构用于响应所述上位机发送的第一指令，采集所述基板移动滑台的多个基板图像和各所述基板图像对应的第一成像位置并发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第二指令，采集所述对位纠偏平台的多个载板图像和各所述载板图像对应的第二成像位置并发送至所述上位机；

所述上位机用于基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各所述基板图像、各所述第一成像位置、各所述载板图像和各所述第二成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置和第二目标成像位置，并确定所述对位纠偏平台和所述基板移动滑台之间的近零间隙值。

可选地，所述显微视觉位移机构包括显微视觉机构和纳米位移台；

所述纳米位移台设置有物镜接口；

所述纳米位移台设置于所述框架平台的侧面，所述显微视觉机构通过贯穿所述物镜接口与所述纳米位移台活动连接；

所述显微视觉机构和所述纳米位移台均与所述上位机通信连接；

所述显微视觉机构用于响应所述上位机发送的第一指令，采集所述基板移动滑台的多个基板图像并发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第二指令，采集所述对位纠偏平台的多个载板图像并发送至所述上位机；

所述纳米位移台用于响应所述上位机发送的第一指令，采集各所述基板图像对应的第一成像位置发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第二指令，采集各所述载板图像对应的第二成像位置并发送至所述上位机。

可选地，所述第一指令包括第一子指令和第二子指令；所述基板图像包括第一基板图像和第二基板图像；第二指令包括第三子指令和第四子指令；所述载板图像包括第一载板图像和第二载板图像；所述显微视觉机构，具体用于：

响应所述上位机发送的第一子指令，按照预设第一步长采集所述基板移动滑台的第一基板图像并发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第二子指令，按照预设第二步长采集所述基板移动滑台的多个第二基板图像并发送至所述上位机；

响应所述上位机输出所述第一目标成像位置后发送的第三子指令，按照所述预设第一步长采集所述对位纠偏平台的第一载板图像并发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第四子指令，按照所述预设第二步长采集所述对位纠偏平台的多个第二载板图像并发送至所述上位机。

可选地，所述纳米位移台，具体用于：

响应所述上位机发送的第二子指令，采集各所述第二基板图像对应的第一成像位置并发送至所述上位机后，响应所述上位机发送的第四子指令，采集各所述第二载板图像对应的第二成像位置并发送至所述上位机。

5、根据权利要求4所述的近零间隙测量装置，其特征在于，所述上位机，具体用于：

采用改进的离散型差分算子对接收到的所述第一基板图像进行卷积运算，输出多个灰度和值并分别代入预设第一公式，输出多个中心像素值；

对各所述中心像素值进行均值运算，确定第一清晰度评价值并与预设清晰度阈值进行比对；

若所述第一清晰度评价值大于所述预设清晰度阈值，则采用爬山搜索算法和所述改进的离散型差分算子对接收到的各所述第二基板图像进行归一化，输出第一清晰度趋势图和各所述第二基板图像对应的第二清晰度评价值，并实时统计第二基板图像的采集次数；

当所述第二基板图像的采集次数达到预设采集次数且所述第一清晰度趋势图满足预置趋势条件时，选取最大的第二清晰度评价值对应的第一成像位置作为第一目标成像位置；

采用所述改进的离散型差分算子对接收到的所述第一载板图像进行清晰度评估，确定第三清晰度评价值并与所述预设清晰度阈值进行比对；

若所述第三清晰度评价值大于所述预设清晰度阈值，则采用爬山搜索算法和所述改进的离散型差分算子对接收到的各所述第二载板图像进行归一化，输出第二清晰度趋势图和各所述第二载板图像对应的第四清晰度评价值，并实时统计第二载板图像的采集次数；

当所述第二载板图像的采集次数达到所述预设采集次数且所述第二清晰度趋势图满足所述预置趋势条件时，选取最大的第四清晰度评价值对应的第二成像位置作为第二目标成像位置；

对所述第一目标成像位置和所述第二目标成像位置进行差值运算，确定所述对位纠偏平台和所述基板移动滑台之间的近零间隙值。

可选地，所述改进的离散型差分算子的计算公式，具体为：

式中，G

可选地，所述上位机，还用于：

响应测量请求，生成所述第一子指令并发送至所述显微视觉机构后，当所述第一清晰度评价值大于所述预设清晰度阈值，生成所述第二子指令并发送至所述显微视觉机构；

当选取最大的第二清晰度评价值对应的第一成像位置作为第一目标成像位置时，生成所述第三子指令并发送至所述显微视觉机构；

当所述第三清晰度评价值大于所述预设清晰度阈值时，生成所述第四子指令并发送至所述显微视觉机构。

本发明第二方面提供的一种近零间隙测量方法，包括：

当接收到显微视觉位移机构发送的多个基板图像和各所述基板图像对应的第一成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各所述基板图像和各所述第一成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置；

当接收到所述显微视觉位移机构发送的多个载板图像和各所述载板图像对应的第二成像位置时，采用所述改进的离散型差分算子和所述爬山搜索算法对各所述载板图像和各所述第二成像位置进行成像位置搜索，输出第二目标成像位置；

对所述第一目标成像位置和所述第二目标成像位置进行差值运算，输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值。

可选地，所述改进的离散型差分算子的计算公式，具体为：

式中，G

本发明第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的近零间隙测量方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明的上述技术方案第一方面提供了一种近零间隙测量装置，该装置包括显微视觉位移机构、对位纠偏平台、精密移动滑台、大理石平台、框架平台、基板移动滑台和上位机；其中，框架平台的两端与大理石平台的上表面两侧固定连接；精密移动滑台固定设置于大理石平台的凹槽内，对位纠偏平台活动安装于精密移动滑台上；基板移动滑台的两端活动设置于大理石平台的上表面两侧，并位于对位纠偏平台和框架平台之间；显微视觉位移机构设置于框架平台的侧面；显微视觉位移机构与上位机通信连接；显微视觉位移机构用于响应上位机发送的第一指令，采集基板移动滑台的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置并发送至上位机后，响应上位机发送的第二指令，采集对位纠偏平台的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置并发送至上位机；上位机用于基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各基板图像、各第一成像位置、各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置和第二目标成像位置，并确定对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值；上述方案，首先通过显微视觉位移机构采集多个基板图像、多个第一成像位置、多个载板图像和多个第二成像位置，并通过上位机基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各基板图像、各第一成像位置、各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，确定对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值，该过程不受环境噪音的影响，能够提高间隙测量结果的精度。

本发明的上述技术方案第二方面提供了一种近零间隙测量方法，当接收到显微视觉位移机构发送的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置时，首先采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各基板图像和各第一成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置，接着，当接收到显微视觉位移机构发送的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第二目标成像位置；最后，对第一目标成像位置和第二目标成像位置进行差值运算，输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值；上述方案中通过采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对图像和位置进行成像位置搜索，并输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值的过程，相较于现有的近零间隙测量方法通过检测间隙之间电容量的变化完成间隙测量的过程，不依赖于电容传感器，且不受环境噪音的影响，能够提高间隙测量结果的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的正视图；

图3为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的俯视图；

图4为本发明实施例一提供的纳米位移台的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的传统的Sobel梯度算子的模板的示意图

图6为本发明实施例一提供的灰度图像的5*5的图像区域的示意图；

图7为本发明实施例一提供的归一化清晰度趋势图的示意图；

图8为本发明实施例一提供的微视觉成像的简化模型的示意图；

图9为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的实验场景的搭建示意图；

图10为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的粗对焦以及精对焦的流程示意图；

图11为本发明实施例二提供的一种近零间隙测量方法的步骤流程图。

其中，附图的标记含义如下：

1、显微视觉机构；2、纳米位移台；3、对位纠偏平台；4、精密移动滑台；5、大理石平台；6、基板移动滑台；7、框架平台；8、物镜接口。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种近零间隙测量装置、方法及设备，用于解决现有的近零间隙测量方法大多基于电容传感器通过检测间隙之间电容量的变化完成间隙测量，但电容传感器的量程有限，易受环境噪音的影响，导致间隙测量结果的精度不理想的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例一提供的一种近零间隙测量装置的结构示意图。

本发明提供的一种近零间隙测量装置，该装置包括显微视觉位移机构、对位纠偏平台3、精密移动滑台4、大理石平台5、框架平台7、基板移动滑台6和上位机；框架平台7的两端与大理石平台5的上表面两侧固定连接；精密移动滑台4固定设置于大理石平台5的凹槽内，对位纠偏平台3活动安装于精密移动滑台4上；基板移动滑台6的两端活动设置于大理石平台5的上表面两侧，并位于对位纠偏平台3和框架平台7之间；显微视觉位移机构设置于框架平台7的侧面；显微视觉位移机构与上位机通信连接；显微视觉位移机构用于响应上位机发送的第一指令，采集基板移动滑台6的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置并发送至上位机后，响应上位机发送的第二指令，采集对位纠偏平台3的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置并发送至上位机；上位机用于基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各基板图像、各第一成像位置、各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置和第二目标成像位置，并确定对位纠偏平台3和基板移动滑台6之间的近零间隙值。

需要说明的是，显微视觉位移机构中的显微视觉机构1和纳米位移台2与对位纠偏平台3之间的安装，需要严格保证显微视觉机构1的显微视觉镜头的垂直安装，并通过螺栓连接安装于大理石平台5上；框架平台7采用的材料为大理石，也属于一种大理石平台，通过与大理石平台5的上表面两侧固定连接，让框架平台7与大理石平台5之间的中央位置有足够的空间安装其余构件；精密移动滑台4为XY精密移动滑台，其搭载对位纠偏平台3，可以测量多个点的位置实现调平纠偏；基板移动滑台6为带有基板的精密移动滑台，可实现先让显微视觉机构1对基板进行对焦，记录最佳成像位置(第一目标成像位置)，然后精密移动滑台4搭载对位纠偏平台3，对于对位纠偏平台3上的点进行对焦，记录最佳成像位置(第二目标成像位置)，通过上位机对基板最佳成像位置与对于对位纠偏平台3最佳成像位置进行差值运算，确定其位置之差，可作为两者近零间隙的测量值，通过近零间隙的测量值，可控制对位纠偏平台进行调平纠偏的工序。

作为进一步地改进，显微视觉位移机构包括显微视觉机构1和纳米位移台2；纳米位移台2设置有物镜接口8；纳米位移台2设置于框架平台7的侧面，显微视觉机构1通过贯穿物镜接口8与纳米位移台2活动连接；显微视觉机构1和纳米位移台2均与上位机通信连接；显微视觉机构1用于响应上位机发送的第一指令，采集基板移动滑台6的多个基板图像并发送至上位机后，响应上位机发送的第二指令，采集对位纠偏平台3的多个载板图像并发送至上位机；纳米位移台2用于响应上位机发送的第一指令，采集各基板图像对应的第一成像位置发送至上位机后，响应上位机发送的第二指令，采集各载板图像对应的第二成像位置并发送至上位机。

请参阅图4，纳米位移台2是一种机械装置，内部有一个或多个压电陶瓷，由压电陶瓷产生单轴或者多轴的运动，其集成了光栅尺传感系统、电容传感系统，使微位移测量实现实时的位置反馈。纳米位移台2有开环和闭环控制之分，关于开环控制，则由压电陶瓷、柔性结构、机械结构所决定；而对于该测量技术，则更依赖与闭环控制，结合纳米位移台2内置精密传感器，闭环控制时，在传感器技术在保证线性度的前提下，可以实现纳米级别、亚纳米级别的分辨率。

进一步地，采用自带传感器的纳米位移台2，可实现相机位置的精确定位且通过微小步长进行对焦，从而确定“理想聚焦平面”的位置；关于显微视觉机构1，相机和镜头均搭载在上述的纳米位移台上，从而实现相机Z向调焦流程；显微视觉机构1可以选用物镜MPlan Apo 10×、相机TS5MSGV-36M/C、筒镜SOD-200-22C，在此不作具体限定，能够保证其所组成的系统景深较小(为更好找到理想聚焦平面)，以及显微视觉机构1具有合适的工作距离即可。

作为进一步地改进，第一指令包括第一子指令和第二子指令；基板图像包括第一基板图像和第二基板图像；第二指令包括第三子指令和第四子指令；载板图像包括第一载板图像和第二载板图像；显微视觉机构1，具体用于：

响应上位机发送的第一子指令，按照预设第一步长采集基板移动滑台6的第一基板图像并发送至上位机后，响应上位机发送的第二子指令，按照预设第二步长采集基板移动滑台6的多个第二基板图像并发送至上位机；

响应上位机输出第一目标成像位置后发送的第三子指令，按照预设第一步长采集对位纠偏平台3的第一载板图像并发送至上位机后，响应上位机发送的第四子指令，按照预设第二步长采集对位纠偏平台3的多个第二载板图像并发送至上位机。

可选地，纳米位移台，具体用于：响应上位机发送的第二子指令，采集各第二基板图像对应的第一成像位置并发送至上位机后，响应上位机发送的第四子指令，采集各第二载板图像对应的第二成像位置并发送至上位机。

可选地，上位机，还用于：

响应测量请求，生成第一子指令并发送至显微视觉机构1后，当第一清晰度评价值大于预设清晰度阈值，生成第二子指令并发送至显微视觉机构1；

当选取最大的第二清晰度评价值对应的第一成像位置作为第一目标成像位置时，生成第三子指令并发送至显微视觉机构1；

当第三清晰度评价值大于预设清晰度阈值时，生成第四子指令并发送至显微视觉机构1。

需要说明的是，当需要对近零间隙值进行测量时，通过上位机生成第一子指令并发送至显微视觉机构1，显微视觉机构1响应第一子指令，进行对于基板移动滑台6粗对焦过程，以大步长(预设第一步长)进行上下往复运动并且每完成一次步长停止进行图像采集，上位机进行清晰度评价得到评分之后与预设的阈值进行比对，若评分高于阈值则表示粗对焦完成，即以预设第一步长采集基板移动滑台6的第一基板图像并发送至上位机，上位机采用改进的离散型差分算子对接收到的第一基板图像进行清晰度评估，确定第一清晰度评价值并与预设清晰度阈值进行比对，若大于预设清晰度阈值，则表示对于基板移动滑台6粗对焦过程完成，并生成第二子指令发送至显微视觉机构1，显微视觉机构1响应第二子指令，在完成粗对焦过程的基础上进行对于基板移动滑台6精对焦过程，以小步长(预设第二步长)单方向运动并且每完成一次步长停止进行图像采集，即在完成粗对焦过程的基础上以预设第二步长采集基板移动滑台6的多个第二基板图像并发送至上位机，上位机通过爬山搜索算法和改进的离散型差分算子对接收到的各第二基板图像进行归一化，输出第一清晰度趋势图和各第二基板图像对应的第二清晰度评价值，并实时统计第二基板图像的采集次数，若第二基板图像的采集次数达到预设采集次数且第一清晰度趋势图满足预置趋势条件，则选取最大的第二清晰度评价值对应的第一成像位置作为第一目标成像位置，至此，对于基板移动滑台6的精对焦过程完成。

进一步地，对焦流程对于表面1(基板移动滑台6)和表面2(对位纠偏平台3)需要各进行一次，最后计算两次纳米位移台2反馈的最佳成像位置的差值，作为表面1和表面2之间的近零间隙距离，实现近零间隙的测量。

具体地，对于基板移动滑台6的精对焦过程完成后，上位机会先后生成第三子指令和第四子指令，从而开始对对位纠偏平台3进行粗对焦和精对焦，对于对位纠偏平台3的粗对焦过程和精对焦过程与上述基板移动滑台6粗对焦过程以及精对焦过程的原理一致，首先采用改进的离散型差分算子对第一载板图像进行清晰度评价过后，若输出的清晰度值大于阈值，则采用爬山搜索算法和改进的离散型差分算子对各第二载板图像进行归一化，直至输出第二目标成像位置。

进一步地，爬山搜索算法为从任意一个解的空间上的点出发不断向相邻的点移动，直到达到无法移动的局部最优解，按照该方法的背景，实现过程为以清晰度评价分数作为依据同时纳米位移台2运动，将会得到一系列的离散点坐标，当离散点呈递增趋势，则确定纳米位移台2的运动方向且不断判断其临近位置的清晰度评价分数，通过爬山算法的不断迭代确定清晰度最大值；随着相机位置的变化，清晰度评价分数的趋势呈单峰性，同时精对焦的过程是在粗对焦的基础上进行，从而求取局部最优解。

作为进一步地改进，上位机，具体用于：

采用改进的离散型差分算子对接收到的第一基板图像进行卷积运算，输出多个灰度和值并分别代入预设第一公式，输出多个中心像素值；

对各中心像素值进行均值运算，确定第一清晰度评价值并与预设清晰度阈值进行比对；

若第一清晰度评价值大于预设清晰度阈值，则采用爬山搜索算法和改进的离散型差分算子对接收到的各第二基板图像进行归一化，输出第一清晰度趋势图和各第二基板图像对应的第二清晰度评价值，并实时统计第二基板图像的采集次数；

当第二基板图像的采集次数达到预设采集次数且第一清晰度趋势图满足预置趋势条件时，选取最大的第二清晰度评价值对应的第一成像位置作为第一目标成像位置；

采用改进的离散型差分算子对接收到的第一载板图像进行清晰度评估，确定第三清晰度评价值并与预设清晰度阈值进行比对；

若第三清晰度评价值大于预设清晰度阈值，则采用爬山搜索算法和改进的离散型差分算子对接收到的各第二载板图像进行归一化，输出第二清晰度趋势图和各第二载板图像对应的第四清晰度评价值，并实时统计第二载板图像的采集次数；

当第二载板图像的采集次数达到预设采集次数且第二清晰度趋势图满足预置趋势条件时，选取最大的第四清晰度评价值对应的第二成像位置作为第二目标成像位置；

对第一目标成像位置和第二目标成像位置进行差值运算，确定对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值。

可选地，改进的离散型差分算子的计算公式，具体为：

式中，G

需要说明的是，请参阅图5，对于传统的清晰度评价函数算子，例如Roberts算子、Prewitt算子，它们均有局限性，而Sobel梯度算子作为传统的评价算子的一种，其构造理论是经典的帕斯卡三角形，应用图5所示的模板作为掩膜，对图像进行卷积处理可以得出图像轮廓，从而以轮廓的好快作为清晰度评价的依据，具有良好的评价性能，但传统的Sobel梯度算子仅限于X和Y方向，对于轮廓不是水平或者垂直的图像处理效果并不理想，因此本发明对于传统的Sobel算子进行改进，对原来的Sobel算子的3*3模板进行扩张延伸，进行多方向改进，同时引入多个方向梯度，得到改进的离散型差分算子(改进的Sobel算子)，可获得更加精确的边缘，提高清晰度评价系统的灵敏性和准确性。

进一步地，请参阅图6，在对图像进行粗对焦的过程中，上位机首先采用改进的离散型差分算子对接收到的图像进行卷积运算，输出多个灰度和值，其中，图像的卷积过程可看作是一个卷积模板在一幅图像上移动，然后对每个卷积模板覆盖的区域对应位置乘积并求和，已得到中心像素的输出值；灰度图像是以像素格的形式展现出来的，用5*5的区域对图像进行扫描划分，其中f代表每个位置的灰度值、下角标(11、12、...、55)代表位置；卷积过程就是用5*5图像区域的灰度值和改进之后的sobel算子模板进行对应位置乘积并求和，从而输出中心像素值，即采用改进的离散型差分算子中的八个离散型差分算子对图像进行卷积运算，输出八个灰度和值，再将这八个灰度和值分别代入预设第一公式计算出八个中心像素值，最后再对八个中心像素值进行均值运算，输出清晰度评价值，其中，灰度和值包括第一灰度和值、第二灰度和值、第三灰度和值和第四灰度和值。

具体地，改进的离散型差分算子中的八个离散型差分算子的计算原理一致，区别在于每个离散型差分算子中的矩阵元素不同，以0°离散型差分算子G

A＝1×f

C＝2×f

式中，A为第一灰度和值；B为第二灰度和值；C为第三灰度和值；D为第四灰度和值；f

接着，将第一灰度和值、第二灰度和值、第三灰度和值和第四灰度和值代入预设第一公式，输出中心像素值，其计算过程具体为：

式中，Δf为中心像素值；A为第一灰度和值；B为第二灰度和值；C为第三灰度和值；D为第四灰度和值。

其中，预设第一公式，具体为：

式中，Δf

示例性地，粗对焦的过程，具体为：带有显微视觉机构1的纳米位移台2以大步长进行上下往复运动并且每完成一次步长停止进行图像采集，上位机进行清晰度评价得到评分之后与之前预设的阈值进行比对，若评分高于阈值则表示粗对焦完成，其中，清晰度评价的过程，具体为：通过聚焦平面形成机理成像采集图像；通过改进后的清晰度评价函数对图像进行空域卷积处理；通过新提出的计算方法对空域卷积处理结果进行运算；对得到的轮廓图像的灰度值进行取平均值，作为清晰度评价的结果。

进一步地，请参阅图7，完成图像的粗对焦过程之后，接着就需要进行对于图像的精对焦的过程，上位机采用改进的离散型差分算子对图像进行清晰度评价的同时，还通过爬山搜索算法判断出清晰度评分的趋势，随着采集图像的数据增多，会输出如图7所示的清晰度趋势图。例如，取10次采集图像结果为例，假设F

式中，C

示例性地，精对焦的过程，具体为：带有显微视觉机构1的纳米位移台2以小步长单方向运动并且每完成一次步长停止进行图像采集，上位机进行清晰度评价得到评分并且判断评分的趋势，若随着采集数据的增多，评分值呈递增的趋势，则纳米位移台2按照此方向进行运动；若随着采集数据的增多，评分值呈递减的趋势，则纳米位移台2进行反方向进行运动(可认为是爬山搜索算法过程的一部分)；采集图像并且进行清晰度评价之余，需要判断清晰度评分是否为最大值，若清晰度评分为最大值，则记录纳米位移台2反馈的位置作为物方表面的最佳成像位置；若清晰度评分不是最大值，则通过爬山搜索算法确定纳米位移台的运动方向继续进行最佳成像位置的搜索。

请参阅图8，在光学显微视觉系统成像的过程中，被测对象处于景深之中时，在CCD/CMOS成像的清晰度会随着焦平面沿轴向的移动而改变；获取最清晰图像所成像的平面定义为“理想聚焦平面”；图8中为微视觉成像的简化模型，可清晰成像的范围称为景深，其中分为前景深和后景深，“理想聚焦平面”理论上处于前景深和后景深的交界处。当被测对象偏离参考平面，处于位置P1或P2，离开“聚焦平面”会使得在CMOS/CCD上呈现类似圆形的扩散范围，图像将会变得模糊，清晰度评价分数将会下降。

进一步地，请参阅图9，在分别完成基板移动滑台6和对位纠偏平台3的粗对焦和精对焦后，基于上述的聚焦平面形成机理，理想聚焦平面相对于成像平面的距离是固定的，意味着不会受任何环境因素影响。因此，显微视觉机构1在近零间隙测量中起到的作用可认为是“传感器”，近零间隙的距离可由纳米位移台反馈值读出，即当相机拍摄物体表面可以清晰成像时，工作距离L可以认为保持不变，因此只需要将相机前后两次位置差ΔL测出即可得到表面1、2之间的位置差Δh，具体地，通过上述的上位机运算过程使得相机分别对焦于表面1(基板移动滑台6)和表面2(对位纠偏平台3)，即完成了基板移动滑台6和对位纠偏平台3的粗对焦过程和精对焦过程，并且通过纳米位移台2的传感系统反馈回来的数值得到各自的最佳成像位置Z

示例性地，请参阅图10，首先进行粗对焦过程，通过相机(显微视觉机构1)拍照获取表面1(基板移动滑台6)的图像(基板图像)，接着通过上位机改进的离散型差分算子对图像进行清晰度评价，若该评分小于阈值，则显微视觉机构1继续以大步长进行采集基板图像，若该评分大于阈值，则进入精对焦过程，显微视觉机构1以小步长进行采集基板图像，通过采用改进的离散型差分算子对基板图像进行评分，且通过爬山搜素算法预测评分趋势，若采集次数达到阈值且评分趋势符合预置条件，则输出目标位置，对于表面2(对位纠偏平台3)的粗对焦过程和精对焦过程与上述表面1(基板移动滑台6)的粗对焦过程和精对焦过程的原理一致。

在本发明实施例中，本发明提供了一种近零间隙测量装置，该装置包括显微视觉位移机构、对位纠偏平台、精密移动滑台、大理石平台、框架平台、基板移动滑台和上位机；其中，框架平台的两端与大理石平台的上表面两侧固定连接；精密移动滑台固定设置于大理石平台的凹槽内，对位纠偏平台活动安装于精密移动滑台上；基板移动滑台的两端活动设置于大理石平台的上表面两侧，并位于对位纠偏平台和框架平台之间；显微视觉位移机构设置于框架平台的侧面；显微视觉位移机构与上位机通信连接；显微视觉位移机构用于响应上位机发送的第一指令，采集基板移动滑台的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置并发送至上位机后，响应上位机发送的第二指令，采集对位纠偏平台的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置并发送至上位机；上位机用于基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各基板图像、各第一成像位置、各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置和第二目标成像位置，并确定对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值；上述方案，首先通过显微视觉位移机构采集多个基板图像、多个第一成像位置、多个载板图像和多个第二成像位置，并通过上位机基于改进的离散型差分算子和爬山搜索算法，对接收到的各基板图像、各第一成像位置、各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，确定对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值，该过程不受环境噪音的影响，能够提高间隙测量结果的精度。

请参阅图11，图11为本发明实施例二提供的一种近零间隙测量方法的步骤流程图。

本发明提供的一种近零间隙测量方法，包括：

步骤1101、当接收到显微视觉位移机构发送的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各基板图像和各第一成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置。

可选地，改进的离散型差分算子的计算公式，具体为：

式中，G

在本实施例中，当接收到显微视觉位移机构发送的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各基板图像和各第一成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置。

步骤1102、当接收到显微视觉位移机构发送的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第二目标成像位置。

在本实施例中，接收到显微视觉位移机构发送的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第二目标成像位置。

步骤1103、对第一目标成像位置和第二目标成像位置进行差值运算，输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值。

在本实施例中，对第一目标成像位置和第二目标成像位置进行差值运算，输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值。

在本发明实施例中，本发明提供了一种近零间隙测量方法，当接收到显微视觉位移机构发送的多个基板图像和各基板图像对应的第一成像位置时，首先采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各基板图像和各第一成像位置进行成像位置搜索，输出第一目标成像位置，接着，当接收到显微视觉位移机构发送的多个载板图像和各载板图像对应的第二成像位置时，采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对各载板图像和各第二成像位置进行成像位置搜索，输出第二目标成像位置；最后，对第一目标成像位置和第二目标成像位置进行差值运算，输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值；上述方案中通过采用改进的离散型差分算子和爬山搜索算法对图像和位置进行成像位置搜索，并输出对位纠偏平台和基板移动滑台之间的近零间隙值的过程，相较于现有的近零间隙测量方法通过检测间隙之间电容量的变化完成间隙测量的过程，不依赖于电容传感器，且不受环境噪音的影响，能够提高间隙测量结果的精度。

本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括：存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述实施例二的近零间隙测量方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。