CN107377300A - 光组件自动点胶耦合设备及光组件自动点胶耦合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光组件自动点胶耦合设备和光组件自动点胶耦合方法，光组件自动点胶耦合设备包括工作台、点胶装置、夹持装置、夹具、平移组件和转摆组件，平移组件包括X轴平移机构、y轴平移机构和z轴平移机构，转摆组件包括α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构，平移组件设在工作台上，点胶装置和夹持装置均设在平移组件上，转摆组件设于工作台与夹具之间，点胶装置和夹持装置均可移动至夹具上方。处理器获取X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构各自的最大光功率值位置，保证成品均为合格品且具有最好的光传导功率，同时避免不必要的加工节省加工时间和加工材料，提高生成效率。

Description

光组件自动点胶耦合设备及光组件自动点胶耦合方法

技术领域

本发明涉及光通信器件制造加工领域，具体地涉及一种光组件自动点胶耦合设备及光组件自动点胶耦合方法。

背景技术

BOSA是光通讯领域里面的一个重要的基础元器件，它可以实现光电的互相转换。在BOSA的组装工艺里面有一道点胶耦合的工序。现有的点胶耦合设备包括底座、承载于底座上的下夹具、对应下夹具设置并位于下夹具之上的上夹具、连接上夹具并在竖直方向运动的Z 轴、驱动Z轴运动的Z 轴驱动器、连接下夹具并横向运动的X 轴、同样连接下夹具并横向移动的Y 轴、驱动X 轴运动的X 轴驱动器、驱动Y 轴运动的Y 轴驱动器；所述下夹具下部分延伸入底座中，X 轴及Y 轴同样插入底座中并与下夹具连接；所述X 轴及Y 轴的运动方向相互垂直。

BOSA的底座和PD之间的耦合精度直接影响BOSA的光传递功能，点胶耦合设备本身必然具有一定的安装配合误差，夹具对工件的夹持也使工件产生竖直度或水平度上的误差，故现有的该种点胶耦合设备在仅包括x、y和z三轴的平移自由度的情况下，难以保证BOSA的耦合精度和产品性能，此设备耦合而成的BOSA器件往往不能达到产品标准要求，同时造成工件材料浪费的问题。

发明内容

本发明的第一发明目的在于提供一种具有更佳耦合效果的光组件自动点胶耦合设备。

本发明的第二发明目的在于提供一种具有更佳耦合效果的光组件自动点胶耦合方法。

为实现本发明的第一目的，本发明提供的光组件自动点胶耦合设备包括工作台、点胶装置、夹持装置、夹具、平移组件和转摆组件，平移组件包括相互连接的X轴平移机构、y轴平移机构和z轴平移机构，转摆组件包括相互连接的α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构；x轴平移机构包括沿x轴方向滑动配合的x轴固定件和x轴移动件，y轴平移机构包括沿y轴方向滑动配合的y轴固定件和y轴移动件，z轴平移机构包括沿z轴方向滑动配合的z轴固定件和z轴移动件；α轴摆动机构包括沿α轴摆动配合的α轴固定件和α轴摆动件，β轴摆动机构包括沿β轴摆动配合的β轴固定件和β轴摆动件，γ轴转动机构包括沿γ轴转动配合的γ轴固定件和γ轴转动件；平移组件的始端设置在工作台上，点胶装置和夹持装置均设置在平移组件的末端，转摆组件设置于工作台与夹具之间，点胶装置和夹持装置均可移动至夹具上方。

由上述方案可见，本发明提供的光组件自动点胶耦合具有三轴平移自由度和三轴转动自由度，需要被耦合的第一光器件和第二光器件之间的相对运动自由度最大化，再结合处理器找寻具有最大光功率值的最佳耦合点进行点胶耦合，保证耦合效果的同时，避免仅因耦合效果不佳使光功率值达不到标准而浪费光器件。

进一步的方案是，α轴固定件固定在工作台上，β轴固定件固定在α轴摆动件上，γ轴固定件固定在β轴摆动件上，夹具设置在γ轴转动件上。

由上可见，α轴摆动机构和β轴摆动机构位于γ轴转动机构的下方可使摆动轴尽量靠近夹具处，位于夹具上的第二光器件的转动角度得到最好的分度效果。

进一步的方案是，光组件自动点胶耦合设备还包括保护罩组件，保护罩组价包括升降气缸和设置在升降气缸活塞杆上的保护罩，升降气缸设置在z轴移动件上。

由上可见，保护罩组件对可见光进行有效遮挡。

进一步的方案是，α轴固定件和α轴摆动件上分别设置有第一圆弧面和第二圆弧面，第一圆弧面与第二圆弧面滑动配合；β轴固定件和β轴摆动件上分别设置有第三圆弧面和第四圆弧面，第三圆弧面和第四圆弧面滑动配合。

更进一步的方案是，α轴摆动件的摆动轴和β轴摆动件的摆动轴均位于夹具的夹持位上。

由上可见，α轴摆动机构和β轴摆动机构为一体的角度摆动平台，从而保证α轴摆动机构和β轴摆动机构的摆动轴位于同一水平位置。

进一步的方案是，x轴固定件设置在工作台上，y轴固定件设置在x轴移动件上，z轴固定件设置在y轴移动件上，点胶装置和夹持装置均设置在z轴移动件上。

更进一步的方案是，X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构均由电机驱动。

由上可见，多个运动机构均由电机驱动，可使运动机构的调节运动得到更好的细分效果，调节更为精准。

为实现本发明的第二目的，本发明提供的光组件自动点胶耦合方法应用处理器和上述的光组件自动点胶耦合设备，光组件自动点胶耦合方法包括将第一光器件夹持于夹持装置上，将第二光器件放置在夹具中；平移组件驱动夹持装置运动，转摆组件驱动夹具运动，处理器获取第一光器件与第二光器件连接导通时的光功率值；处理器获取X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构各自的最大光功率值位置，最后处理器驱动X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构移动至各自的最大光功率值位置并获取最终光功率值。

由上述方案可见，每个自由度运动机构在移动时，第一光器件与第二光器件之间的光功率值呈正态分布变化，故必然具有第一最小光功率值位置、最大光功率值位置和第二最小光功率值位置；第一光器件具有X轴、y轴和z轴上三个独立的平移自由度，第二光器件具有α轴、β轴和γ轴上三个独立的转动自由度，每个轴上独立调节并找寻最大光功率值的位置并返回该位置，当X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构均处于各自的最大光功率值位置时，此时第一光器件与第二光器件的光效率值具有最大值，处理器记录该位置作为耦合位置。故采用本方法对光组件进行点胶耦合能有效保证光组件的光功率而避免材料浪费。

进一步的方案是，处理器驱动X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构移动至各自的最大光功率值位置并获取最终光功率值的步骤后，处理器将最终光功率值与标准光功率值进行比对，若最终光功率值大于标准光功率值，平移组件移动使点胶装置对准第二光器件，且处理器向点胶装置发出启动信号。

由上可见，若最大光功率值不能达到标准，则证明光器件为不良品，减少无用加工工序，同时保证加工后的成品必然达到产品标准，避免材料浪费。

进一步的方案是，处理器将最终光功率值与标准光功率值进行比对，若最终光功率值大于标准光功率值，平移组件移动使点胶装置对准第二光器件，且处理器向点胶装置发出启动信号的步骤后，处理器驱动X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构再次移动至各自的最大光功率值位置，第一光器件与第二光器件耦合。

由上可见，点胶耦合的过程分为预定位、点胶和耦合三个步骤，先确定最大光功率值所在位置，再进行点胶可防止点胶材料的浪费和工序的错乱而影响加工质量。

附图说明

图1为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例的结构图。

图2为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例中转摆组件部分组件的结构图。

图3为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例中转摆组件的原理图。

图4为本发明光组件自动点胶耦合方法实施例的工作流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

光组件自动点胶耦合设备实施例

参见图1，图1为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例的结构图。光组件自动点胶耦合设备包括工作台1和设置在工作台1上的平移组件2、转摆组件3、点胶装置4、夹持装置5、夹具6和保护罩组件7，平移组件2的始端设置在工作台1上，点胶装置4、夹持装置5和保护罩组件7均设置在平移组件2的末端，转摆组件3的始端设置在工作台1上，夹具6设置在转摆组件3的末端。

平移组件2包括X轴平移机构21、y轴平移机构22和z轴平移机构23，X轴平移机构21包括沿x轴方向滑动配合的x轴固定件211、x轴移动件212以及用于驱动x轴移动件212移动的电机213，电机213安装在x轴固定件211上。y轴平移机构22包括沿y轴方向滑动配合的y轴固定件221、y轴移动件222以及用于驱动y轴移动件222移动的电机223，电机223安装在y轴固定件221上。z轴平移机构23包括沿z轴方向滑动配合的z轴固定件231、z轴移动件232以及用于驱动z轴移动件232移动的电机233，电机233安装在z轴固定件231上。x轴固定件211设置在工作台1上，y轴固定件221设置在x轴移动件212上，z轴固定件231设置在y轴移动件222上。其中，X轴平移机构21、y轴平移机构22和z轴平移机构23均为调节滑台，电机213、电机223和电机233均与处理器电连接。

点胶装置4、夹持装置5和保护罩组件7均固定在z轴移动件232上。点胶装置4包括点胶枪41和垂向平移机构42，垂向平移机构42包括垂向固定件和垂向移动件，垂向平移机构42设置在点胶枪41与z轴移动件232之间；保护罩组件7包括升降气缸71和设置在升降气缸活塞杆末端72的保护罩73，升降气缸71设置在z轴移动件232上。升降气缸71与处理器电连接。其中，夹持装置5可选择采用气缸式夹持或吸附式夹持等现有的工件夹持方式。

结合图2 ，图2为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例中转摆组件部分组件的结构图。转摆组件包括α轴摆动机构31、β轴摆动机构32和γ轴转动机构33，α轴摆动机构31包括沿α轴摆动配合的α轴固定件311和α轴摆动件312，α轴摆动机构31还包括驱动α轴摆动件312摆动的电机313。β轴摆动机构32包括沿β轴摆动配合的β轴固定件321和β轴摆动件322，β轴摆动机构32还包括驱动β轴摆动件322摆动的电机323。γ轴转动机构33包括沿γ轴转动配合的γ轴固定件331和γ轴转动件332，γ轴转动机构33还包括驱动γ轴转动件332转动的电机333。夹具6设置在γ轴转动件332上，夹具6可选择采用气缸式夹持或吸附式夹持等现有的工件夹持方式。

参见图3，图3为本发明光组件自动点胶耦合设备实施例中转摆组件的原理图。夹具6的中间位置为夹具6的夹持位600。α轴摆动机构31和β轴摆动机构32为现有的角度调节平台机构，α轴固定件311和α轴摆动件312上分别设置有第一圆弧面和第二圆弧面314，第一圆弧面与第二圆弧面314滑动配合；β轴固定件321和β轴摆动件322上分别设置有第三圆弧面和第四圆弧面324，第三圆弧面和第四圆弧面324滑动配合。

由于第一圆弧面与第二圆弧面314滑动配合，故α轴摆动件312的摆动轴位于第二圆弧面314的圆心所在处，同理地，β轴摆动件322的摆动轴位于第四圆弧面324的圆心所在处，第二圆弧面314和第四圆弧面324具有不同直径，第二圆弧面314和第四圆弧面324的圆心位于同一水平高度处，α轴摆动件312的摆动轴和β轴摆动件322的摆动轴均位于夹具6的夹持位600上，故α轴摆动机构31、β轴摆动机构32的摆动可使放置在夹持位600上的第二光器件产生转动。

平移组件2用于对点胶装置4和夹持装置5进行位置调节，转摆组件3用于对夹具6进行位置调节，需被耦合的第一光器件和第二光器件分别夹持在夹持装置5和夹具6上，因此设第二光器件为基准时，第一光器件相对于第二光器件具有三个方向的移动自由度和三个方向上的转动自由度，更利于设备获得第一光器件与第二光器件之间的最佳耦合位置。

光组件自动点胶耦合方法实施例

结合图4，图4为本发明光组件自动点胶耦合方法实施例的工作流程图。本实施例的光组件自动点胶耦合方法采用上一实施例中的光组件自动点胶耦合设备，故光组件自动点胶耦合设备的结构不再在此复述。光组件自动点胶耦合方法还需处理器的配合使用，处理器为具有数据处理能的硬件设备，如计算机终端设备、单片机设备或是可编程序控制器设备等。光组件自动点胶耦合设备中的电机213、电机223、电机233、电机313、电机323、电机333、点胶枪41和升降气缸71均与处理器电连接，以实现处理器对平移组件2、转摆组件3、点胶枪41和升降气缸71的控制信号的发送。

光组件自动点胶耦合方法需要进行BOSA器件的加工耦合，进行耦合的第一光器件和第二光器件分别为BOSA器件中的底座和BOSA器件中的PD件，而底座光纤线缆和PD件的光纤线缆也同样与处理器连接，以实现处理器对第一光器件与第二光器件之间光功率值的获取。

光组件自动点胶耦合方法包括三个步骤：预定位、点胶以及耦合。

首先进行预定位工作。首先执行步骤S1，将第一光器件和第二光器件分别卡装到夹持装置5的夹持位和夹具6的夹持位600中。然后执行步骤S2，处理器发送控制信号至平移组件2和转摆组件3，平移组件2和转摆组件3分别带动夹持装置5和夹具6移动，使夹持装置5的夹持位位于夹具6的夹持位600的正上方，随后夹持装置5下移，第一光器件和第二光器件初步连接完成。当第一光器件和第二光器件初步连接完成后，此后执行步骤S3，处理器则控制对应硬件向第一光器件或第二光器件发出光信号，同时驱动升降气缸71使保护罩73下降。处理器获取第一光器件和第二光器件之间的光功率值。

随后执行步骤S4，处理器根据光功率值而调整第一光器件的位置和第二光器件的位置，从而获取具有最大光功率值的位置。其中，由于三个平移自由度的活动机构和三个转动自由度的活动机构均由独立的电机所驱动，故处理器可对多个活动机构同时或逐一地进行位置调节。

由于最大光功率值位置有且仅有一处，若以最大光功率值位置为移动中心向其两侧偏移，第一光器件和第二光器件之间终趋于脱离且光功率值最终变化为零，故在最大光功率值位置的两侧必然分别存在第一最小光功率值位置和第二最小光功率值位置。

以x轴平移机构21的调节为例，当第一光器件和第二光器件初步连接完成时，此时第一光器件处于x轴位置A，x轴位置A具有光功率值a1，而光功率值a1必然大于零且小于最大光功率值。处理器驱动x轴移动件212移动的同时带动第一光器件往x轴位置A两侧的任一侧移动，此时光功率值必然递减至最小值，或先到达最大值后递减至最小值。无论第一光器件先到达第一最小光功率值位置X1或第二最小光功率值位置X2，此后处理器将控制x轴平移机构21带动第一光器件反向移动直至到达第二侧的第二最小光功率值位置X2或第一最小光功率值位置X1，此时控制器则获取了x轴上第一最小光功率值位置X1、第二最小光功率值位置X1和最大光功率值位置Xm的坐标数据，最后处理器将控制x轴平移机构21带动第一光器件重新返回最大光功率值位置Xm。

同理地，处理器根据平移组件和转摆组件的运动获得y轴平移机构22、z轴平移机构23、α轴摆动机构31、β轴摆动机构32和γ轴转动机构33各自的第一最小光功率值位置、最大光功率值位置和第二最小光功率值位置，并返回各自的最大光功率值位置。

当X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构均位于各自的最大光功率值位置时，此时第一光器件和第二光器件均位于最佳耦合位置，第一光器件和第二光器件之间的光功率值最大化，此时执行步骤S5，处理器获取此时的光功率值作为最终光功率值，同时获取最终光功率值对应的空间位置数据，预定位步骤完成。

随后进行判断步骤S6，处理器中设置有用于判断光组件是否合格的标准光功率值，处理器将获取的最终光功率值与标准光功率值进行对比，若最终光功率值大于标准光功率值，处理器判断光组件为合格品，系统则进行步骤S7，发送启动信号至点胶装置4，准备进行点胶工序；若最终光功率值小于标准光功率值，系统则进行步骤S8，由于最终光功率值为该组光组件的最大光功率值，若该组光组件的最大光功率值小于标准光功率值则证明该组光组件不可能加工成为合格品，此时处理器则判断光组件为不合格品，处理器则终止对该组光组件的加工。此判断步骤可优化加工步骤，避免不必要的加工，节省加工时间和加工材料，提高生成效率。

随后进行点胶步骤，处理器控制点胶枪41移动至第二光器件上方，并启动点胶枪41对第二光器件点胶。最后进行耦合步骤，处理器根据先前获取的最终光功率值对应的空间位置数据控制X轴平移机构、y轴平移机构、z轴平移机构、α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构均再次返回至各自的最大光功率值位置，即最终光功率值位置，从而使第一光器件与第二光器件进行耦合。

使用本发明提供的点胶耦合方法对光组件进行点胶耦合，可保证最后的成品均为合格品且具有最优的耦合效果，最好的光传导功率，同时避免不必要的加工节省加工时间和加工材料，提高生成效率。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.光组件自动点胶耦合设备，包括工作台、点胶装置、夹持装置和夹具；

其特征在于：

所述光组件自动点胶耦合设备还包括平移组件和转摆组件，所述平移组件包括相互连接的X轴平移机构、y轴平移机构和z轴平移机构，所述转摆组件包括相互连接的α轴摆动机构、β轴摆动机构和γ轴转动机构；

所述x轴平移机构包括沿x轴方向滑动配合的x轴固定件和x轴移动件，所述y轴平移机构包括沿y轴方向滑动配合的y轴固定件和y轴移动件，所述z轴平移机构包括沿z轴方向滑动配合的z轴固定件和z轴移动件；

所述α轴摆动机构包括沿α轴摆动配合的α轴固定件和α轴摆动件，所述β轴摆动机构包括沿β轴摆动配合的β轴固定件和β轴摆动件，所述γ轴转动机构包括沿γ轴转动配合的γ轴固定件和γ轴转动件；

所述平移组件的始端设置在所述工作台上，所述点胶装置和所述夹持装置均设置在所述平移组件的末端，所述转摆组件设置于所述工作台与所述夹具之间，所述点胶装置和所述夹持装置均可移动至所述夹具上方。

2.根据权利要求1所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述α轴固定件固定在所述工作台上，所述β轴固定件固定在所述α轴摆动件上，所述γ轴固定件固定在所述β轴摆动件上，所述夹具设置在所述γ轴转动件上。

3.根据权利要求2所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述α轴摆动件的摆动轴和所述β轴摆动件的摆动轴均位于所述夹具的夹持位上。

4.根据权利要求3所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述光组件自动点胶耦合设备还包括保护罩组件，所述保护罩组件包括升降气缸和设置在所述升降气缸活塞杆上的保护罩，所述升降气缸设置在所述z轴移动件上。

5.根据权利要求4所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述α轴固定件和所述α轴摆动件上分别设置有第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面与所述第二圆弧面滑动配合；

所述β轴固定件和所述β轴摆动件上分别设置有第三圆弧面和第四圆弧面，所述第三圆弧面和所述第四圆弧面滑动配合。

6.根据权利要求5所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述x轴固定件设置在所述工作台上，所述y轴固定件设置在所述x轴移动件上，所述z轴固定件设置在所述y轴移动件上，所述点胶装置和所述夹持装置均设置在所述z轴移动件上。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光组件自动点胶耦合设备，其特征在于：

所述X轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴平移机构、所述α轴摆动机构、所述β轴摆动机构和所述γ轴转动机构均由电机驱动。

8.光组件自动点胶耦合方法，应用处理器和权利要求1至7任一项所述的光组件自动点胶耦合设备；

其特征在于：该方法包括：

将第一光器件夹持于所述夹持装置上，将第二光器件放置在所述夹具中；

所述平移组件驱动所述夹持装置运动，所述转摆组件驱动所述夹具运动，所述处理器获取第一光器件与第二光器件连接导通时的光功率值；

所述处理器获取所述X轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴平移机构、所述α轴摆动机构、所述β轴摆动机构和所述γ轴转动机构各自的最大光功率值位置；

所述处理器驱动所述X轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴平移机构、所述α轴摆动机构、所述β轴摆动机构和所述γ轴转动机构移动至各自的所述最大光功率值位置并获取最终光功率值。

9.根据权利要求8所述的光组件自动点胶耦合方法，其特征在于：

所述处理器驱动所述X轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴平移机构、所述α轴摆动机构、所述β轴摆动机构和所述γ轴转动机构移动至各自的所述最大光功率值位置并获取最终光功率值的步骤后：

所述处理器将所述最终光功率值与标准光功率值进行比对，若所述最终光功率值大于所述标准光功率值，所述平移组件移动使所述点胶装置对准所述第二光器件，且所述处理器向所述点胶装置发出启动信号。

10.根据权利要求9所述的光组件自动点胶耦合方法，其特征在于：

所述处理器将所述最终光功率值与标准光功率值进行比对，若所述最终光功率值大于所述标准光功率值，所述平移组件移动使所述点胶装置对准所述第二光器件，且所述处理器向所述点胶装置发出启动信号的步骤后：

所述处理器驱动所述X轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴平移机构、所述α轴摆动机构、所述β轴摆动机构和所述γ轴转动机构再次移动至各自的所述最大光功率值位置，所述第一光器件与所述第二光器件耦合。