CN103292698B - 一种全视觉半自动耦合平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全视觉半自动耦合平台，包括光学面包板防震台和固定于其上表面的物件安装调节架、六维调节架、真空吸嘴安装旋转机构、压缩空气过滤阀、真空阀、侧视摄像头安装调节架、后视摄像头安装调节架、平移滑台、俯视摄像头安装调节架和UV紫外线照射系统安装架；各部件固定于光学面板防震台上，防止轻微震动对显示参数的影响；采用六维调节架对待耦合的两个物件中的一个物件的位置进行调节，实现无盲区调节；采用真空吸嘴安装旋转机构，可实现两个待耦合物件的方便装取；采用自动对焦摄像头从三个方向对两个待耦合的物件的相对位置进行监控，可实现对六维调节架的调节与两个待耦合物件相对位置的观测同时进行。

Description

一种全视觉半自动耦合平台
技术领域
本发明涉及光电子领域，尤其涉及一种全视觉半自动耦合平台。
背景技术
现有的耦合平台一般采用五维微动调节与立式显微镜观察相结合的形式，五维微动调节平台保证空间5个自由度的任意调节，在调节时通过立式显微镜人眼观察耦合对象的相对位置；
待耦合的第一耦合物件和第二耦合物件，第一耦合物件固定在五维调节架上，第二耦合物件被吸在真空吸嘴上，真空吸嘴通过吸嘴连杆进行固定；其中五维调节架在空间5个自由度可任意调节，达到对第一耦合物件位置的调节的作用；通过立式显微镜用人眼直接观察两个待耦合物之间的相对位置关系的同时调节五维调节架，保证两个物件的位置精度在所需要的范围内。
现有的这种耦合平台存在以下缺陷：
一个物件在空间有六个自由度，在这六个自由度方向上可随机的自由移动，被耦合第二耦合物件很有可能存在耦合调节极限，存在成品率低的隐患；
立式显微镜观察方式是通过人眼观察显微镜的目镜来观察被耦合的物件，因为眼睛在通过显微镜观察被耦合物件的同时，还需要调节五维调节架来保证两个被耦合物件之间的相对位置关系达到我们所需要的状态，因此，存在眼睛疲劳以及视觉和调节相分离的。
存在上述缺陷的原因：
a)只靠五维调节架来调节两个分离的物件在空间的十二个自由度的相对位置，而且该相对位置要求很精确，精确到微米级别，要使该两个被耦合的物件能相对位置对好，那么，对另一个没有调节架的第二耦合物件的装夹精度要求就很高，五维调节架所调节的第一耦合物件在空间也只能实现五个自由度的方向调节，从某种意义上来看，将有一个死角调节不到，如果在装夹第二耦合物件时有些位置没有保证好装夹精度，那么调节第一耦合物件耦合时就不能很好的耦合到所需要的位置精度，这在很大程度上将造成耦合的难度和耦合的效率。
b)上述耦合平台的结构要求在观察第一耦合物件和第二耦合物件的相对位置的同时，需手动调节五维调节架来达到更好的位置精度。在调节五维调节架的过程中，眼睛只能通过显微镜来观察第一耦合物件和第二耦合物件，该过程中不能看到或不方便看到被耦合图以外的物件，这对操作调节架来说，将会是一个潜在的隐患，因为眼睛看不到，只能靠熟练程度和感觉去试探调节架的位置，耦合时，需要调节五维调节架的任意五个方向来保证第一耦合物件和第二耦合物件的相对位置，这时的操作难以做到特别精准，在某种程度上这将影响耦合的效率和成品率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全视觉半自动耦合平台，该平台调节精度高，可实现在三个方位对待耦合物件相对位置的观测。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：全视觉半自动有源阵列主动耦合平台，包括光学面包板防震台、物件安装调节架、六维调节架、真空吸嘴安装旋转机构、压缩空气过滤阀、真空阀、侧视摄像头安装调节架、后视摄像头安装调节架、平移滑台、俯视摄像头安装调节架和UV紫外线照射系统安装架；
所述光学面包板防震台为一长方体平台，在其上表面靠近一个长边一侧的中部固定有物件安装调节架，所述物件安装调节架上固定第一耦合物件；
所述物件安装调节架的一侧固定六维调节架，所述六维调节架在靠近物件安装调节架的一端连接真空吸嘴安装旋转机构，所述真空吸嘴安装旋转机构的端部固定有真空吸嘴，所述真空吸嘴朝下对准物件安装调节架，真空吸嘴吸住第二耦合物件；所述真空吸嘴通过气管与真空阀连接，所述真空阀固定在光学面包板防震台上；所述真空阀通过气管与所述压缩空气过滤阀连通，所述压缩空气过滤阀固定在平移滑台靠近真空阀的一端；
所述物件安装调节架的另一侧固定侧视摄像头安装调节架，在所述侧视摄像头安装调节架上安装侧视摄像头，且所述侧视摄像头水平朝向物件安装调节架；
在所述光学面包板防震台的中心位置固定有后视摄像头安装调节架，在所述后视摄像头安装调节架上安装后视摄像头，且所述后视摄像头水平朝向物件安装调节架；
在所述光学面包板防震台的另一个长边一侧平行于光学面包板防震台的长边方向固定有平移滑台，所述平移滑台的顶部设有导轨，在平移滑台的导轨上安装俯视摄像头安装调节架和UV紫外线照射系统安装架，所述俯视摄像头安装调节架顶部垂直连接一个俯视摄像头横梁，在俯视摄像头横梁的端部固定俯视摄像头，且俯视摄像头垂直朝向物件安装调节架；所述UV紫外线照射系统安装架的端部延伸至物件安装调节架的上方，且UV紫外线照射系统安装架的端部固定有UV紫外线照射装置。
本发明的有益效果是：各部件安装在光学面包板防震台上，防止因调节力度过大而引起的轻微振动对显示参数的影响；采用六维高精度调节架，实现无盲区调节；六维调节架和各个调节架采用丝杆调节旋钮，更好的保证调节微距；三个摄像头同时从三个方向监控两个待耦合物件的位置关系，并将获取的监控图像同时在一个显示屏上显示出来，便于操作者从多角度观察两个待耦合的物件的相对位置关系，使操作者在操作的同时能通过显示屏观看两个待耦合物件的相对位置；第一耦合物件和第二耦合物价的光电参数在设备上实时显示出来，当达到最佳值时提示操作员进行点胶固化，利于对点胶固化时机的最佳判断；本实用新型结构简单、操作方便、效率高、能有效防止误操作。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述光学面包板防震台上还固定有供电电源，所述供电电源与第一耦合物件、侧视摄像头、后视摄像头、俯视摄像头、UV紫外线照射装置和真空阀电连接。
进一步，在所述平移滑台的一端固定有真空阀开关，所述真空阀开关与真空阀电连接。
进一步，所述侧视摄像头、后视摄像头和俯视摄像头通过一个视频转换器与第一显示器连接。
进一步，所述第一耦合物件通过调试串口线与程序控制器连接。
进一步，所述第二耦合物件通过光纤阵列与多通道光功率计连接，所述多通道光功率计通过数据线与PC主机连接，所述PC主机连接有第二显示器，所述第二显示器用于显示接收的第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数。
进一步，所述PC主机内预先设有第一耦合物件和第二耦合物件光电参数的最佳值。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数传输给PC主机，PC主机传送给第二显示器，并在第二显示器上显示，当第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数达到预设的最佳值时，提示操作员进行点胶，进而利用UV紫外线照射装置进行照射固化。
进一步，所述物件安装调节架包括一个三维调节架、连接件和PCB印刷电路板，所述连接件固定在三维调节架顶部，所述PCB印刷电路板固定在连接件顶部。
进一步，所述物件安装调节架、六维调节架和侧视摄像头安装调节架在一条平行于光学面包板防震台长边的直线上。
进一步，所述真空吸嘴安装旋转机构包括支撑板和悬臂，所述支撑板的一端固定在六维调节架的一端，所述支撑板可沿水平方向旋转；所述悬臂通过翻转轴与支撑板连接，所述悬臂可沿翻转轴做竖直方向的翻转。
采用上述进一步方案的有益效果是：真空吸嘴安装旋转机构可实现水平方向的旋转和竖直方向的翻转，这样将真空吸嘴安装旋转机构旋出，将第二耦合物件吸在真空吸嘴上，同时留出物件安装调节架上方的空间，进而便于固定第一耦合物件。
附图说明
图1为本发明所述一种全视觉半自动耦合平台的一个角度的结构示意图；
图2为本发明所述一种全视觉半自动耦合平台的另一个角度的结构示意图；
图3为物件安装调节架上方的局部放大图；
图4为第一耦合物件和第二耦合物件与外围设备连接的结构框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、光学面包板防震台，2、物件安装调节架，3、六维调节架，4、真空吸嘴安装旋转机构，6、压缩空气过滤阀，5、真空阀，7、侧视摄像头安装调节架，8、后视摄像头安装调节架，9、平移滑台，10、俯视摄像头安装调节架，11、UV紫外线照射系统安装架，12、供电电源，13、真空阀开关，14、第一耦合物件，15、第二耦合物件，2-1、三维调节架，2-2、连接件，2-3、PCB印刷电路板，4-1、真空吸嘴，4-2、支撑板，4-3、悬臂，4-4、气管接头，7-1、侧视摄像头，8-1、后视摄像头，10-1、俯视摄像头横梁，10-2、俯视摄像头，11-1、UV紫外线照射装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1、2和3所示，一种全视觉半自动耦合平台，包括光学面包板防震台1、物件安装调节架2、六维调节架3、真空吸嘴安装旋转机构4、压缩空气过滤阀6、真空阀5、侧视摄像头安装调节架7、后视摄像头安装调节架8、平移滑台9、俯视摄像头安装调节架10和UV紫外线照射系统安装架11；
所述光学面包板防震台1为长方体平台，在其上表面靠近一个长边一侧的中部固定有物件安装调节架2，所述物件安装调节架2上固定第一耦合物件14；
所述物件安装调节架2的一侧固定六维调节架3，所述六维调节架3在靠近物件安装调节架2的一端连接真空吸嘴安装旋转机构4，所述真空吸嘴安装旋转机构4的端部固定有真空吸嘴4-1，所述真空吸嘴4-1朝下对准物件安装调节架2，真空吸嘴4-1吸住第二耦合物件15；所述真空吸嘴4-1通过气管与真空阀5连接，所述真空阀5固定在光学面包板防震台1上；所述真空阀5通过气管与所述压缩空气过滤阀6连通，所述压缩空气过滤阀6固定在平移滑台9靠近真空阀5的一端；
所述物件安装调节架2的另一侧固定侧视摄像头安装调节架7，在所述侧视摄像头安装调节架7上安装侧视摄像头7-1，侧视摄像头7-1水平朝向物件安装调节架2；
在所述光学面包板防震台1的中部固定有后视摄像头安装调节架8，在所述后视摄像头安装调节架8上安装后视摄像头8-1，后视摄像头8-1水平朝向物件安装调节架2；
在所述光学面包板防震台1的另一个长边的一侧平行于光学面包板防震台1的长边方向固定有平移滑台9，所述平移滑台9的顶部设有导轨，在平移滑台9的导轨上安装俯视摄像头安装调节架10和UV紫外线照射系统安装架11，所述俯视摄像头安装调节架10顶部垂直连接一个俯视摄像头横梁10-1，在俯视摄像头横梁10-1的端部固定俯视摄像头10-2，俯视摄像头10-2垂直朝向物件安装调节架2；所述UV紫外线照射系统安装架11的端部延伸至物件安装调节架2的上方，且UV紫外线照射系统安装架11的端部固定有UV紫外线照射装置11-1。
其中，所述光学面包板防震台上还固定有供电电源12，所述供电电源12与第一耦合物件14、侧视摄像头7-1、后视摄像头8-1、俯视摄像头10-2、UV紫外线照射装置11-1和真空阀5电连接。
其中，在所述平移滑台9的一端固定有真空阀开关13，所述真空阀开关13与真空阀5电连接。
其中，所述物件安装调节架2、六维调节架3和侧视摄像头安装调节架7在一条平行于光学面包板防震台1长边的直线上。
其中，所述侧视摄像头7-1、后视摄像头8-1和俯视摄像头10-2通过一个视频转换器与第一显示器连接。
如图2、3所示，所述物件安装调节架2包括一个三维调节架2-1、连接件2-2和PCB印刷电路板2-3，所述连接件2-2固定在三维调节架2-1顶部，所述PCB印刷电路板2-3固定在连接件2-1顶部，其中连接件2-2的作用是使PCB印刷电路板2-3更易固定到三维调节架2-1上。
所述真空吸嘴安装旋转机构4包括支撑板4-2和悬臂4-3，所述支撑板4-2的一端固定在六维调节架3的一端，所述支撑板4-2可沿水平方向旋转；所述悬臂4-3通过翻转轴与支撑板4-2连接，所述悬臂4-3可沿翻转轴做竖直方向的翻转。这样真空吸嘴安装旋转机构4可实现水平方向的旋转和竖直方向的翻转，这样将真空吸嘴安装旋转机构4旋出，将第二耦合物件15吸在真空吸嘴4-1上，同时留出物件安装调节架2上方的空间，进而便于固定第一耦合物件14；第一耦合物件14放置在物件安装调节架2上，第二耦合物件15被吸在真空吸嘴4-1上。
本实施例中，所述侧视摄像头安装调节架7采用三维调节架，可在三个维度上对侧视摄像头7-1进行调节；所述后视摄像头安装调节架8采用三维调节架，可在三个维度上对后视摄像头8-1进行调节；所述俯视摄像头安装调节架10采用三维调节架，可在三个维度上对俯视摄像头横梁10-1进行调节，进而实现俯视摄像头10-2在三个维度上的变化。
可移动的俯视摄像头安装调节架10三维调节架，使得俯视摄像头10-2摄像到的第一耦合物件14和第二耦合物件15的相对位置在显示屏上显示出来，另外侧视摄像头7-1和后视摄像头8-1的实时摄像图像也在显示屏上显示。
如图4所述，所述第一耦合物件14通过调试串口线与程序控制器连接；所述第二耦合物件通过光纤阵列与多通道光功率计连接，所述多通道光功率计通过数据线与PC主机连接，所述PC主机连接有第二显示器，所述第二显示器用于显示接收的第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数。所述PC主机内预先设有第一耦合物件和第二耦合物件光电参数的最佳值。第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数传输给与PC主机，PC主机传送给第二显示器，当第一耦合物件和第二耦合物件的光电参数达到预设的最佳值时，提示操作员进行点胶，进而利用UV紫外线照射装置进行照射固化。
第一耦合物件14和第二耦合物件15的光电参数在与第二耦合物件连接PC主机的第二显示器上通过数字方式实时显示出来；
调节六维调节架3，使得与第二耦合物件15连接的PC主机的第二显示器上显示最佳值；当第二耦合物件连接的设备显示的值达到我们的要求时，开始点胶，启动UV照射系统，将其固化。
其中，光电参数包括光功率、RSSI1、RSSI12和RSSISUM等，当上述几个值在PC机显示器上显示最佳值时，说明待耦合的两个物件相对位置已经放好，说明可以进行点胶，点胶完成后，启动UV紫外线照射系统进行固化，照射完成后，即完成产品生产的一个周期。
本发明取得了以下有益效果：
六维调节架3初始位置校准后，后续的换货、取货、放货均不需再次校准；
真空吸嘴安装旋转机构4的翻转设计，使第一耦合物件14和第二耦合物件15装取方便快捷；
六维调节架3的独立设计，使得调节无障碍，且使用寿命长、勿需维护；
独立的连锁控制的UV照射固化系统设计，给操作带来方便性和及时性，为研究设计提供了可靠保障；
六维调节架和各个调节架采用丝杆调节旋钮，更好的保证调节微距的需要；通过丝杆旋转运动转变为调节架的直线运动或角度摆动，调节精准，抗振动性能强。
该全视觉半自动耦合平台适用范围广，光电子行业与光对准系统的场合都可以使用。
本发明大大提高了耦合效率和成品率；降低了操作员的劳动强度，提高了操作的简便性；对于多通道阵列的耦合的读数和固化，通过程序控制来完成，达到同步控制，且保证精度和有效性，同时也保证读数不会偏移，有助于更多的研究论证；视觉系统采用外置放大式，一个显示屏三个摄像头，三个摄像头分别放置在被照物件的左方、后方和上方三个摄像头获取的图像在显示屏上实时地同时显示出来，保证操作员在观察两个待耦合物件的相对位置的同时，也能很好地保证观察到六维调节架的各个调节旋钮，防止调节出错或误操作；高精度六维的调节架将保证任何一个方向或角度的调节，降低了对物件装夹精度的要求，设置六维调节架的初始位置和终止位置，可大大节约调节时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，包括光学面包板防震台(1)、物件安装调节架(2)、六维调节架(3)、真空吸嘴安装旋转机构(4)、压缩空气过滤阀(6)、真空阀(5)、侧视摄像头安装调节架(7)、后视摄像头安装调节架(8)、平移滑台(9)、俯视摄像头安装调节架(10)和UV紫外线照射系统安装架(11)；
所述光学面包板防震台(1)为一长方体平台，在其上表面靠近一个长边一侧的中部固定有物件安装调节架(2)，所述物件安装调节架(2)上固定第一耦合物件(14)；
所述物件安装调节架(2)的一侧固定六维调节架(3)，所述六维调节架(3)在靠近物件安装调节架(2)的一端连接真空吸嘴安装旋转机构(4)，所述真空吸嘴安装旋转机构(4)的端部固定有真空吸嘴(4-1)，所述真空吸嘴(4-1)朝下对准物件安装调节架(2)，真空吸嘴(4-1)吸住第二耦合物件(15)；所述真空吸嘴(4-1)通过气管与真空阀(5)连接，所述真空阀(5)固定在光学面包板防震台(1)上；所述真空阀(5)通过气管与所述压缩空气过滤阀(6)连通，所述压缩空气过滤阀(6)固定在平移滑台(9)靠近真空阀(5)的一端；
所述物件安装调节架(2)的另一侧固定侧视摄像头安装调节架(7)，在所述侧视摄像头安装调节架(7)上安装侧视摄像头(7-1)，且所述侧视摄像头(7-1)水平朝向物件安装调节架(2)；
在所述光学面包板防震台(1)的中心位置固定有后视摄像头安装调节架(8)，在所述后视摄像头安装调节架(8)上安装后视摄像头(8-1)，且所述后视摄像头(8-1)水平朝向物件安装调节架(2)；
在所述光学面包板防震台(1)的另一个长边一侧平行于光学面包板防震台(1)的长边方向固定有平移滑台(9)，所述平移滑台(9)的顶部设有导轨，在平移滑台(9)的导轨上安装俯视摄像头安装调节架(10)和UV紫外线照射系统安装架(11)，所述俯视摄像头安装调节架(10)顶部垂直连接一个俯视摄像头横梁(10-1)，在俯视摄像头横梁(10-1)的端部固定俯视摄像头(10-2)，且俯视摄像头垂直朝向物件安装调节架(2)；所述UV紫外线照射系统安装架(11)的端部延伸至物件安装调节架(2)的上方，且UV紫外线照射系统安装架(11)的端部固定有UV紫外线照射装置(11-1)；
所述真空吸嘴安装旋转机构(4)包括支撑板(4-2)和悬臂(4-3)，所述支撑板(4-2)的一端固定在六维调节架的一端，所述支撑板可沿水平方向旋转；所述悬臂(4-3)通过翻转轴与支撑板(4-2)连接，所述悬臂(4-3)可沿翻转轴做竖直方向的翻转。
2.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述光学面包板防震台(1)上还固定有供电电源(12)，所述供电电源(12)与第一耦合物件(14)、侧视摄像头(7-1)、后视摄像头(8-1)、俯视摄像头(10-2)、UV紫外线照射装置(11-1)和真空阀(5)电连接。
3.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，在所述平移滑台(9)的一端固定有真空阀开关(13)，所述真空阀开关(13)与真空阀(5)电连接。
4.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述侧视摄像头(7-1)、后视摄像头(8-1)和俯视摄像头(10-2)通过一个视频转换器与第一显示器连接。
5.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述第一耦合物件(14)通过调试串口线与程序控制器连接。
6.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述第二耦合物件(15)通过光纤阵列与多通道光功率计连接，所述多通道光功率计通过数据线与PC主机连接，所述PC主机连接有第二显示器，所述第二显示器用于显示接收的第一耦合物件(14)和第二耦合物件(15)的光电参数。
7.根据权利要求6所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述PC主机内预先设有第一耦合物件(14)和第二耦合物件(15)光电参数的最佳值。
8.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述物件安装调节架(2)包括一个三维调节架(2-1)、连接件(2-2)和PCB印刷电路板(2-3)，所述连接件(2-2)固定在三维调节架(2-1)顶部，所述PCB印刷电路板固定在连接件(2-2)顶部。
9.根据权利要求1所述一种全视觉半自动耦合平台，其特征在于，所述物件安装调节架(2)、六维调节架(3)和侧视摄像头安装调节架(7)在一条平行于光学面包板防震台(1)长边的直线上。
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