CN107707822B - 一种在线式摄像模组主动调焦设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线式摄像模组主动调焦设备及方法，设备包括：最下方的工作台面，设置在工作台面上方用于传送托盘的流水线，设置在工作台面上起隔振作用的隔振平台，设置在隔振平台上方、流水线下方，用于承接、定位托盘的气动模组，设置在隔振平台上方、流水线单侧，用于夹持镜头的自动5轴结构，设置在流水线上，装载镜头和图像传感器的托盘模块，设置在托盘上方的UV固化结构，以及设置在整体结构最上方的多光管组结构。本方案可直接与其他流水线匹配，显著提高主动调焦技术的精度及模组组装效率。结合隔振技术及UV固化技术，可更好的确保所组装的模组的最终成像效果。
Description
技术领域
本发明涉及自动化调焦，特别涉及一种在线式摄像模组主动调焦设备及方法。
背景技术
随着车载主动安全、VR拼接等技术的发展，市场对摄像模组的成像质量要求越来越高。车载的主动安全，需要摄像模组的镜头光轴与输出的成像画面中心，有很高的重合度，否则成像上差之毫厘，实际物方就会相差几十厘米。多模组拼接，需要成像的画面，四个角的清晰度都比较一致，且光轴偏差较小，利于软件做拼接缝合画面。这其中，最核心的要求都集中在主动调焦这一技术上。
摄像模组可简单的分为镜头与图像传感器两部分，二者分别有其所属的法线方向及中心位置。
主动调焦，即以模组的镜头或者图像传感器二者之一为基准，主动调整另一个对象，使得后者的法线与前者平行，中心也与前者重合。
这种组装技术的好处在于，能最大程度的发挥模组的成像质量，模组的四个边角和中心视场区域，都能达到各自的最佳成像清晰度。模组的镜头与传感器之间，偏心差异能极大的缩小。上述优点，能极大的符合车载摄像模组要求的高精度光轴，也吻合环视拼接所要求的边角清晰度。
国内现阶段很少有此方面的技术，即便有，很多也都集中于方法理论层面，或者手动调整方式，未涉及到在线式自动化高效生产。
主动调焦，又分为以镜头为基准和以图像传感器为基准两个方向。
前者以传感器搭载在5轴、6轴平台上，做主动适应镜头，结构难度低，但是受限于所用基准本身的公差大，即镜头自身的组装工艺差，通常镜头自身光轴偏差在1~2°，因而最终能实现的产品良率和主动调焦质量都较低。且因为传感器搭载于活动平台上方，不利于实现在线式inline测试，需额外的移栽结构，使得此方向的方案一般多为离线式，应用效率不高。
后者以图像传感器为基准，能达到更高的主动调焦精度，但是结构难度大，国内未见此方式的成熟方案。
发明内容
本发明目的是：提供一种在线式摄像模组主动调焦设备及方法，能够实现在线式自动化/高精度主动调焦，使得模组镜头主动适应图像传感器的位置，在线组装达到最佳的垂直度与中心度，显著提高模组的成像质量。
本发明的技术方案是：
一种在线式摄像模组主动调焦设备，包括最下方的工作台面以及：
隔振平台，设置在工作台面上，起隔振作用；
流水线，设置在工作台面上方，用于传送托盘；
气动模组，设置在隔振平台上方、流水线下方，用于承接、定位托盘；
托盘模块，设置在流水线上，装载待组装的镜头和图像传感器；
自动5轴结构，设置在隔振平台上方、流水线单侧，用于夹持镜头；
UV固化结构，设置在托盘上方，对镜头和图像传感器进行UV固化；
多光管组结构，设置在设备整体结构最上方，对摄像模组调焦提供多种入射角度的光照。
优选的，所述流水线，包括流水线皮带及驱动其传动的驱动电机，流水线上还设置有档停气缸和托盘到位检测传感器。
优选的，所述隔振平台，包括隔振板和四个角的隔振支撑，隔振支撑采用单不限于硅胶隔振垫或者是空气弹簧隔振块。
优选的，所述气动模组，包括从下向上依次安装的横向气缸、Y方向的手动微调滑台、顶升气缸和探针气缸，气动模组通过三个气缸和手动微调滑台，使得承载托盘中的图像传感器与多光管组结构实现校准。
优选的，所述自动5轴结构，包括从下向上依次安装的自动的X、Y、Z直线运动轴，以及Xt/Yt 两个自动倾斜轴，还包括一个夹持镜头的夹爪气缸，自动5轴结构实现镜头外悬至皮带上方，且绕镜头自身的坐标系做平移或者旋转。
优选的，所述UV固化结构，包括可在X、Y、Z方向微调的支架，以及分布于等距离圆周上的四个向心的UV固化灯，UV固化结构在镜头与传感器完成组装对位后，进行及时的紫外固化。
优选的，所述多光管组结构，包括5～9个平行光管，即一个中心光管，和4n个可设定不同的入射角度的边缘光管。
优选的，所述多光管组结构的每个光管的内部，包括镜片组、LED发光模块及目标chart，所用目标chart为扇形chart，用于清晰度及chart中心识别。
一种在线式摄像模组主动调焦设备的调焦方法，包括以下步骤：
S1a：在测试开始前，预先调整多光管组的边缘光管的入射角度，至预设的主动调焦边缘视场角；调整各光管的模拟物距；
S1b：预先调整气动模组的横向移动限位与Y方向的手动微调滑台，使得气动模组所承载的图像传感器中心与多光管组的中心重合；调整气动模组顶升气缸的举升限位，设定到合适的托盘承载高度；
S2：托盘承载待组装的已点胶镜头及图像传感器，从上游流水线传递过来，遇到此设备流水线上的档停气缸后停止；托盘检测传感器给出托盘到位的信号，上位机开始执行主动调焦的动作流程；
S3：气动模组的顶升气缸动作，接触并托举托盘至预设高度。探针气缸带动探针顶升接触图像传感器，导通并采集图像；自动5轴结构上的夹爪气缸动作，夹持住镜头。气缸模组再动作，将图像传感器至于镜头正下方；
S4：自动5轴中的Z轴，开始做扫描运动；上位机记录Z轴坐标与对应当前坐标的传感器所获取的图像，将数据做实时分析，并绘制出5个目标点的调焦曲线；
S5：上位机计算出图像传感器法线与镜头光轴之间的夹角差异，驱动Xt、Yt自动角度调整轴，带动镜头运动到指定角度；
S6：上位机驱动X、Y、Z直线运动轴，将图像传感器与镜头的中心位置调整至重合，Z轴运动至预设的固化后补偿位置；
S7：UV固化结构进行均匀固化照射，夹爪气缸松开镜头，完成主动调焦；
S8：气动模组下降，将托盘放置于流水线，等待下游流水线给予的放行信号；其他结构均运动到standby位置等待。
本发明的有益效果是：
本发明的在线式摄像模组主动调焦设备，可直接与其他流水线匹配，实现在线主动调焦。承载图像传感器的托盘模组，可高精度的手动校准图像传感器和多光管组二者之间的位置关系。以图像传感器为基准，可实现更高精度的主动调焦。显著提高主动调焦技术的精度及模组组装效率。结合隔振技术及UV固化技术，可更好的确保所组装的模组的最终成像效果。结合多光管组的结构，可适应多种车载及VR模组的不同测试组装要求。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是在线式摄像模组主动调焦设备的结构示意图；
图2是图1的在线式摄像模组主动调焦设备另一视角的结构示意图；
图3是流水线部分的结构示意图；
图4是气动模组、自动5轴结构和多光管组结构部分的结构示意图；
图5是托盘模块和UV固化结构部分的结构示意图；
图6是在线式摄像模组主动调焦设备的调焦方法的流程图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明所揭示的在线式摄像模组主动调焦设备包括最下方的工作台面1，设置在工作台面上方用于传送托盘的流水线2，设置在工作台面上起隔振作用的隔振平台3，设置在隔振平台上方、流水线下方，用于承接、定位托盘的气动模组4，设置在隔振平台上方、流水线单侧，用于夹持镜头的自动5轴结构5，设置在流水线上，装载待组装的镜头和图像传感器的托盘模块6，设置在托盘上方的用于对镜头和图像传感器进行UV固化UV固化结构7，以及设置在设备整体结构最上方，对摄像模组调焦提供多种入射角度的光照的多光管组结构8。
如图3所示，所述流水线2包括流水线支架20及其上方安装的流水线皮带21，流水线皮带21两端分别连接主动轮25和被动轮26，主动轮25一侧安装有驱动其传动的驱动电机22，流水线上还设置有档停气缸23和托盘到位检测传感器24，流水线可正转和反转。所述隔振平台3包括隔振板31和四个角的隔振支撑32，隔振支撑采用单不限于硅胶隔振垫或者是空气弹簧隔振块。
如图4所示，所述气动模组4，包括横向气缸41、Y方向的手动微调滑台43、顶升气缸43和探针气缸44，气动模组4通过三个气缸和手动微调滑台，使得承载托盘中的图像传感器与多光管组结构实现校准。所述自动5轴结构5，包括5轴支座50及其方法依次安装的自动的Y直线运动轴52、X直线运动轴51、Z直线运动轴53、以及Xt自动倾斜轴54，Yt 自动倾斜轴55，还包括一个夹持镜头的夹爪气缸56，自动5轴结构实现镜头外悬至皮带上方，且绕镜头自身的坐标系做平移或者旋转。所述多光管组结构8，包括5个平行光管，即一个中心光管，和4个可设定不同的入射角度的边缘光管。所述多光管组结构的每个光管的内部，包括镜片组、LED发光模块及目标chart，所用目标chart为扇形chart，用于清晰度及chart中心识别。
如图5所示，所述托盘模块6上搭载待组装的镜头61和图像传感器62。所述UV固化结构7，包括可在X、Y、Z方向微调的UV灯安装支架71，以及分布于等距离圆周上的四个向心的UV固化灯72，UV固化结构在镜头与传感器完成组装对位后，进行及时的紫外固化。
下面介绍本发明的在线式摄像模组主动调焦设备的调焦方法，包括以下步骤：
S1a：在测试开始前，预先调整多光管组的边缘光管的入射角度，至预设的主动调焦边缘视场角；调整各光管的模拟物距；
S1b：预先调整气动模组的横向移动限位与Y方向的手动微调滑台，使得气动模组所承载的图像传感器中心与多光管组的中心重合；调整气动模组顶升气缸的举升限位，设定到合适的托盘承载高度；
S2：托盘承载待组装的已点胶镜头及图像传感器，从上游流水线传递过来，遇到此设备流水线上的档停气缸后停止；托盘检测传感器给出托盘到位的信号，上位机开始执行主动调焦的动作流程；
S3：气动模组的顶升气缸动作，接触并托举托盘至预设高度。探针气缸带动探针顶升接触图像传感器，导通并采集图像；自动5轴结构上的夹爪气缸动作，夹持住镜头。气缸模组再动作，将图像传感器至于镜头正下方；
S4：自动5轴中的Z轴，开始做扫描运动；上位机记录Z轴坐标与对应当前坐标的传感器所获取的图像，将数据做实时分析，并绘制出5个目标点的调焦曲线；
S5：上位机计算出图像传感器法线与镜头光轴之间的夹角差异，驱动Xt、Yt自动角度调整轴，带动镜头运动到指定角度；
S6：上位机驱动X、Y、Z直线运动轴，将图像传感器与镜头的中心位置调整至重合，Z轴运动至预设的固化后补偿位置；
S7：UV固化结构进行均匀固化照射，夹爪气缸松开镜头，完成主动调焦；
S8：气动模组下降，将托盘放置于流水线，等待下游流水线给予的放行信号；其他结构均运动到standby位置等待。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于，包括最下方的工作台面以及：
隔振平台，设置在工作台面上，起隔振作用；
流水线，设置在工作台面上方，用于传送托盘；
气动模组，设置在隔振平台上方、流水线下方，用于承接、定位托盘；所述气动模组，包括从下向上依次安装的横向气缸、Y方向的手动微调滑台、顶升气缸和探针气缸，气动模组通过三个气缸和手动微调滑台，使得承载托盘中的图像传感器与多光管组结构实现校准；
托盘，设置在流水线上，装载待组装的镜头和图像传感器；
自动5轴结构，设置在隔振平台上方、流水线单侧，用于夹持镜头；所述自动5轴结构，包括从下向上依次安装的自动的X、Y、Z直线运动轴，以及Xt/Yt 两个自动倾斜轴，还包括一个夹持镜头的夹爪气缸，自动5轴结构实现镜头外悬至皮带上方，且绕镜头自身的坐标系做平移或者旋转；
UV固化结构，设置在托盘上方，对镜头和图像传感器进行UV固化；
多光管组结构，设置在设备整体结构最上方，对摄像模组调焦提供多种入射角度的光照；
通过所述调焦设备实现的调焦方法，包括以下步骤：
S1a：在测试开始前，预先调整多光管组的边缘光管的入射角度至预设的主动调焦边缘视场角；调整各光管的模拟物距；
S1b：预先调整气动模组的横向移动限位与Y方向的手动微调滑台，使得气动模组所承载的图像传感器中心与多光管组的中心重合；调整气动模组顶升气缸的举升限位，设定到合适的托盘承载高度；
S2：托盘承载待组装的已点胶镜头及图像传感器，从上游流水线传递过来，遇到流水线上的档停气缸后停止；托盘检测传感器给出托盘到位的信号，上位机开始执行主动调焦的动作流程；
S3：气动模组的顶升气缸动作，接触并托举托盘至预设高度；探针气缸带动探针顶升接触图像传感器，导通并采集图像；自动5轴结构上的夹爪气缸动作，夹持住镜头；气缸模组再动作，将图像传感器至于镜头正下方；
S4：自动5轴结构中的Z轴，开始做扫描运动；上位机记录Z轴坐标与对应当前坐标的传感器所获取的图像，将数据做实时分析，并绘制出5个目标点的调焦曲线；
S5：上位机计算出图像传感器法线与镜头光轴之间的夹角差异，驱动Xt、Yt自动角度调整轴，带动镜头运动到指定角度；
S6：上位机驱动X、Y、Z直线运动轴，将图像传感器与镜头的中心位置调整至重合，Z轴运动至预设的固化后补偿位置；
S7：UV固化结构进行均匀固化照射，夹爪气缸松开镜头，完成主动调焦；
S8：气动模组下降，将托盘放置于流水线，等待下游流水线给予的放行信号；其他结构均运动到待命位置等待。
2.根据权利要求1所述的在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于：所述流水线，包括流水线皮带及驱动其传动的驱动电机，流水线上还设置有档停气缸和托盘到位检测传感器。
3.根据权利要求1所述的在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于：所述隔振平台，包括隔振板和四个角的隔振支撑，隔振支撑采用硅胶隔振垫或者是空气弹簧隔振块。
4.根据权利要求1所述的在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于：所述UV固化结构，包括可在X、Y、Z方向微调的支架，以及分布于等距离圆周上的四个向心的UV固化灯，UV固化结构在镜头与传感器完成组装对位后，进行及时的紫外固化。
5.根据权利要求1所述的在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于：所述多光管组结构，包括5～9个平行光管，即一个中心光管，和4n个可设定不同的入射角度的边缘光管。
6.根据权利要求1所述的在线式摄像模组主动调焦设备，其特征在于：所述多光管组结构的每个光管的内部，包括镜片组、LED发光模块及目标测试图，所用目标测试图为扇形，用于清晰度及测试图中心识别。
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