CN105372760A - 一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，包括防震平台及装设于防震平台上的六维耦合装置、自动紫外固化装置、机器视觉装置、器件在线监控装置。所述自动四维微调架对准单元在手动微调架基础上安装推杆电机和光耦结构单元改装而成。右端微调架固定，通过控制电路中控制算法调整左端微调架实现找光耦合。本发明具有低成本，可扩展性强，设计巧妙，作业时间短，自动化程度高的优点。

Description

一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统

技术领域

本发明涉及光通信器件封装领域,具体是一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统。

背景技术

随着4G技术在全球范围内的推广，对于通信网的要求越来越高，因此对光通信产品产量的需求和质量的需求越来越高，光电子器件的制造技术变得尤为重要。

光器件一般分为有源器件和无源器件，有源器件是在光通信系统中完成光电转换的核心器件，如激光器，光放大器等。光无源器件则是不含光能源的光功能器件总称，如光纤连接器，光开关，光衰减器等。

基于继电器的光开关器件由于其耦合器件是光纤插芯而不是传统的光纤准直器，对位置的偏差非常敏感，位置精度在10nm左右。光无源器件的封装上一般还是采用手工操作，以一端固定反射镜或者反射芯片，另一端采用手动调节五维微调架的方式，通过光功率计监测反射光的功率，从而实现对准，之后经过点胶，紫外固化完成固定。但是由于操作人员的熟练度不同，手工耦合一个器件所需的时间差异很大，新员工需要经过较长时间的培训才能胜任该类器件耦合工作，这样导致产品的生产效率低，质量参差不齐，直接造成了生产成本的提高。

因此为了满足行业需求，降低生产成本，提高产品质量，光器件的自动化耦合是一种必然趋势。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种自动化程度大大提升，并极大减少了耦合时间，减少了对操作人员技术熟练度的依赖，降低了生产成本的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种减少了人为的影响，提高了产品稳定性；整体结构设计合理，可扩展性强，可通过更换夹具设计来耦合不同类型的插芯耦合光电子器件的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，包括：

一六维耦合装置：通过横向组件、纵向组件以及垂直组件的定位使光纤耦合插芯进行四轴找光进行耦合；

一自动紫外固化装置：包括一紫外灯嘴，通过一移动组件移动到器件耦合位置并对准器件的胶合处，完成紫外固化；

一图像采集装置：至少包含有两个摄像头，用于在正交的两个方位上面观测被耦合器件的实时状态；

一器件在线监控装置：用于固定耦合器件并给其加电，并能够适时调节耦合器件的高度位置使耦合器件能够达到与光纤耦合插芯的高度；

一防震平台：用于固定，所述六维耦合装置、自动紫外固化装置、图像采集装置以及器件在线监控装置均固定在防震平台上。

在上述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，所述六维耦合装置包括：

一微调移动板：固定在防震平台上；所述微调移动板上设有能够在微调移动板上往复运动的三维架支板；

一三维微调架：固定在三维架支板上，用于固定六维耦合组件；

一俯仰微调架：手动调节角度旋转和俯仰，用于耦合初始化空间位置调整；上连接块将角度仪固定于俯仰微调架上面，燕尾导轨和调试滑块用于装夹和调节光纤插芯，所述燕尾导轨固定在角度仪上。

一六维耦合组件：包括横向驱动组件、纵向驱动组件以及垂直驱动组件，以及对应的横向驱动精密步进电机、纵向驱动精密步进电机、垂直驱动精密步进电机；所述横向驱动精密步进电机能够驱动三维架支板往复运动；所述垂直驱动精密步进电机能够驱动垂直移动板上下运动；俯仰微调架固定在垂直移动板上；所述纵向驱动精密步进电机能够驱动调试滑块在燕尾导轨上往复运动。

在上述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，所述自动紫外固化装置设置在六维耦合装置旁，包括：

一移动板：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的圆立柱；

一旋转上臂：通过固定卡固定圆立柱；

一直线导轨气缸：通过气缸上连接板固定在旋转上臂上，气缸下连接板固定与直线导轨气缸的移动部分上；

一自动紫外固化组件：包括一通过替代垫块固定在气缸下连接板的灯管架；灯管架外侧设置有紫外盖板，并通过紫外灯嘴快固定紫外等嘴。直线导轨气缸通过外围的气动控制系统实现灯管架及紫外灯嘴的上下运动。

在上述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，所述图像采集装置设置在自动紫外固化装置旁；包括：

一后移动板：：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的圆立柱；

一后视摄像头：通过CCD夹、旋转后臂、固定夹固定于圆立柱中部。

一俯视摄像头：通过CCD夹、旋转上臂、固定卡固定于圆立柱上部。

在上述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，所述器件在线监控装置设置在六维耦合装置旁，包括：

一右移动板：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的螺纹转接块；

一工字支架：底端固定在螺纹转接块上，顶端固定有加电固定组件；

一加电固定组件：包括通过工字板固定在工字支架顶端的加电PCB板，所述加电PCB板用于插入耦合器件；

一厚度垫片：能够设置在右移动板和螺纹转接块之间，用于调节耦合器件的高度位置。

因此，本发明具有如下优点：1、本发明用于基于继电器的光开关的自动耦合及点胶之后的自动固化。操作人员只需要简单的上夹工作，等待耦合完成点胶即可。与传统的手工耦合相比，其自动化程度大大提升，并极大减少了耦合时间，减少了对操作人员技术熟练度的依赖，降低了生产成本。2、本发明采取右端为空间固定的结构，没有使用各种手调或电调微调滑块，左端为自动四维微调加初始对准的两位手动式的对准单元的方法。其中自动四维微调架均由手动微调架结合精密步进电机组合改装而成，相比直接采购自动四维微调架，节约了自动化推广的成本。3、本发明通过电路板集成光探测器将采集到的光功率反馈给控制器，以控制轴的运动,反馈速度相比功率计反馈大大提高。由于自动四维微调架为改装而成，旋转中心位置不在器件耦合接触面上，因此在两个旋转轴的运动过程中，都利用软件采取一定的补偿措施，用来补偿由于轴旋转而引起x、y、z轴相对位置的变化。4、耦合过程中全自动监控光功率的变化，减少了人为的影响，提高了产品稳定性。5、本发明整体结构设计合理，可扩展性强，可通过更换夹具设计来耦合不同类型的插芯耦合光电子器件。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。

图2是本发明中六维耦合装置系统结构示意图。

图3是本发明中自动紫外固化装置结构示意图。

图4是本发明中机器视觉装置结构示意图。

图5是本发明中器件在线耦合监控装置结构示意图。

图6是本发明中自动耦合原理图。

图7是本发明中耦合方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，1、防震平台；2、六维耦合装置；21、微调移动板；22、三维架支板；23、三维微调架；241、Z轴精密步进电机；242、Y轴精密步进电机；243：θz精密步进电机；251、光耦组件A；252、光耦组件B；253、光耦组件C；26、俯仰微调架；27、上连接块；281、上挡块；282、燕尾导轨；283、调试滑块；284、角度仪；29、光纤耦合插芯；3、自动紫外固化装置；31、移动板；32、圆立柱；331、固定卡；332、旋转上臂；333、气缸上连接块；34、直线导轨气缸；35、气缸下连接板；36、替代垫块；371、灯管架；372、紫外灯嘴块；373、紫外盖板；38、紫外灯嘴；4、图像采集装置；41、后移动板；42、圆立柱；431、固定卡；432、固定卡；441、后视摄像头；442、俯视摄像头；451、CCD夹；452、CCD夹；46、旋转后臂；47、旋转上臂；5、器件在线监控装置；51、右移动板；52、螺纹转接块；53工字支架；54、工字支板；55、加电PCB；56、耦合器件。

实施例：

一、首先介绍一下本发明的具体机械结构：

如图1所示，本发明用于基于继电器的光开关的自动耦合系统，包括防震平台1及装设于防震平台1上面的六维耦合装置2、自动紫外固化装置3、图像采集装置4、器件在线监控装置5。防震平台1上面的个装置均独立地固定于防震平台1上面，且可以通过微调移动板21、移动板31、后移动板41、右移动板51任意的调节固定位置。

如图2所示，六维耦合装置2，其安装方式是由微调移动板21和三维架支板22来连接三维微调架23，使之按预定位置固定于防震平台1之上。精密步进电机241、242、243等固定于微调架手柄固定位置上。光耦组件251、252、253固定于三维微调架侧壁，限位作用。俯仰微调架26可以手动调节角度旋转和俯仰，用于耦合初始化空间位置调整。上连接块将角度仪284固定于俯仰微调架26上面，使三维微调架、俯仰微调架、角度仪形成六维耦合装置。燕尾导轨282和调试滑块283用于装夹和调节光纤插芯。

如图3所示，自动紫外固化装置3，直线导轨气缸34通过移动板31、圆立柱32、固定卡331、旋转上臂332固定于防震平台1之上。灯管架371通过替代垫块36、气缸下连接板固定与直线导轨气缸34的移动部分上。灯管架371外侧设置有紫外盖板373，并通过紫外灯嘴快固定紫外等嘴38。直线导轨气缸34通过外围的气动控制系统实现灯管架371及紫外灯嘴38的上下运动，达到紫外灯照射器件固化紫外胶水的目的。

如图4所示图像采集系统4，后视摄像头441通过CCD夹451、旋转后臂46、固定夹431固定于圆立柱42上面。俯视摄像头442通过CCD夹452、旋转上臂47、固定卡432固定于圆立柱42上。两组摄像头在正交的两个方位上面观测被耦合器件的实时状态。

如图5所示器件在线监控装置5。其中耦合器件56插入加电PCB55中，加电PCB55通过工字板54、工字支架53、螺纹转接块52和右移动板51连接为一个整体，然后固定于防震平台至上。厚度垫片57可以用于调节耦合器件的高度位置。

二、下面介绍一下本发明的具体工作流程：

1、首先，光纤耦合插芯固定于调试滑块283端部的V型槽中。耦合器件56插入加电PCB55上面。

2、然后，调试滑块283向后移动一小段距离，避免自动耦合过程中器件碰撞。

3、其次，手工初调俯仰微调架26，然后控制电路按程序控制对准装置的四轴找光，采用粗调找光感、精调找对准和微调的方法，使耦合效率达到要求，然后向耦合器件56推近。

4、接着，耦合完成之后，操作人员点胶。

5、然后，点胶完成后，往上拨动操作板的紫外固化按钮，紫外固化装置启动，直线导轨气缸34推动紫外灯嘴38移动到器件耦合位置，使紫外灯嘴38前方向对准器件的胶合处，完成紫外固化，之后往下拨动紫外灯固化按钮，紫外灯移动到初始位置。

6、最后，下夹器件,完成器件的耦合固化。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、防震平台；2、六维耦合装置；21、微调移动板；22、三维架支板；23、三维微调架；241、Z轴精密步进电机；242、Y轴精密步进电机；243：θz精密步进电机；251、光耦组件A；252、光耦组件B；253、光耦组件C；26、俯仰微调架；27、上连接块；281、上挡块；282、燕尾导轨；283、调试滑块；284、角度仪；29、光纤耦合插芯；3、自动紫外固化装置；31、移动板；32、圆立柱；331、固定卡；332、旋转上臂；333、气缸上连接块；34、直线导轨气缸；35、气缸下连接板；36、替代垫块；371、灯管架；372、紫外灯嘴块；373、紫外盖板；38、紫外灯嘴；4、图像采集装置；41、后移动板；42、圆立柱；431、固定卡；432、固定卡；441、后视摄像头；442、俯视摄像头；451、CCD夹；452、CCD夹；46、旋转后臂；47、旋转上臂；5、器件在线监控装置；51、右移动板；52、螺纹转接块；53工字支架；54、工字支板；55、加电PCB；56、耦合器件等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，包括：

一六维耦合装置：通过横向组件、纵向组件以及垂直组件的定位使光纤耦合插芯进行四轴找光进行耦合；

一自动紫外固化装置：包括一紫外灯嘴，通过一移动组件移动到器件耦合位置并对准器件的胶合处，完成紫外固化；

一图像采集装置：至少包含有两个摄像头，用于在正交的两个方位上面观测被耦合器件的实时状态；

一器件在线监控装置：用于固定耦合器件并给其加电，并能够适时调节耦合器件的高度位置使耦合器件能够达到与光纤耦合插芯的高度；

一防震平台：用于固定，所述六维耦合装置、自动紫外固化装置、图像采集装置以及器件在线监控装置均固定在防震平台上。

2.根据权利要求1所述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，所述六维耦合装置包括：

一微调移动板：固定在防震平台上；所述微调移动板上设有能够在微调移动板上往复运动的三维架支板；

一三维微调架：固定在三维架支板上，用于固定六维耦合组件；

一俯仰微调架：手动调节角度旋转和俯仰，用于耦合初始化空间位置调整；上连接块将角度仪固定于俯仰微调架上面，燕尾导轨和调试滑块用于装夹和调节光纤插芯，所述燕尾导轨固定在角度仪上；

一六维耦合组件：包括横向驱动组件、纵向驱动组件以及垂直驱动组件，以及对应的横向驱动精密步进电机、纵向驱动精密步进电机、垂直驱动精密步进电机；所述横向驱动精密步进电机能够驱动三维架支板往复运动；所述垂直驱动精密步进电机能够驱动垂直移动板上下运动；俯仰微调架固定在垂直移动板上；所述纵向驱动精密步进电机能够驱动调试滑块在燕尾导轨上往复运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，所述自动紫外固化装置设置在六维耦合装置旁，包括：

一移动板：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的圆立柱；

一旋转上臂：通过固定卡固定圆立柱；

一直线导轨气缸：通过气缸上连接板固定在旋转上臂上，气缸下连接板固定与直线导轨气缸的移动部分上；

一自动紫外固化组件：包括一通过替代垫块固定在气缸下连接板的灯管架；灯管架外侧设置有紫外盖板，并通过紫外灯嘴快固定紫外灯嘴；直线导轨气缸通过外围的气动控制系统实现灯管架及紫外灯嘴的上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，所述图像采集装置设置在自动紫外固化装置旁；包括：

一后移动板：：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的圆立柱；

一后视摄像头：通过CCD夹、旋转后臂、固定夹固定于圆立柱中部；

一俯视摄像头：通过CCD夹、旋转上臂、固定卡固定于圆立柱上部。

5.根据权利要求1所述的一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统，其特征在于，所述器件在线监控装置设置在六维耦合装置旁，包括：

一右移动板：固定在防震平台上；所述移动板上设有能够在移动板往复移动的螺纹转接块；

一工字支架：底端固定在螺纹转接块上，顶端固定有加电固定组件；

一加电固定组件：包括通过工字板固定在工字支架顶端的加电PCB板，所述加电PCB板用于插入耦合器件；

一厚度垫片：能够设置在右移动板和螺纹转接块之间，用于调节耦合器件的高度位置。