CN107917753B - 一种适用于光器件探测器的自动耦合方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于光器件探测器的自动耦合方法，移动光探测器，确保光探测器位于BASE金属套中心位置；在移动光探测器的过程中光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标。本发明所述的方法耦合时间短，可以快速寻找到最佳光感应区，并可以对光感应区进行细致扫面，耦合效率高，不易漏掉最佳点，误差小，后续工位段产品生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于光器件耦合技术领域，尤其涉及一种适用于光器件探测器的自动耦合方法。
背景技术
光器件主要有光探测器和BASE金属下套组成。光探测器主要分为光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD），其起到将光信号转换成电信号的作用，光探测器内部有一块面积很小的光感应区（PD），通过外部透镜将一定角度的入射光聚焦到该区域，聚焦到该区域的光越多，转换的电信号就越强，从而我们可以获得更多的信号量，这个过程我们称为光器件探测器的耦合过程。为了将光纤传导过来的光信号最大程度的耦合到光探测器内部光感应区，通常采用手动方式结合特定夹具反复调整垂直于接收光平面上光探测器X方向和Y方向的相对BASE下套中心孔位置，直到检测到最大光信号。这样的耦合方式往往具有盲目性，不能够准确快速的找到最大光信号坐标，生产效率低下。
对于某些型号的光探测器，其光感应区往往在某个轴上存在多个较大光信号的感应区域，但最大光信号感应区域往往只有一个。传统的耦合方式经常将光耦合在最大信号感应区域的附近而不是最佳位置，但是对应转换后的电信号量往往能够满足规格要求，造成分辨产品品质困难，这类产品在客户端使用一段时间后细微的跑位就会导致光器件接收端光电信号转换率降低，造成信号接收灵敏度变小，信号数据丢失。
随着技术的发展开始越来越多的使用自动化耦合方式，采用微控制器控制X、Y两个方向上的步进电机的旋转，推动丝杆从而控制光探测器的相对BASE金属下套中心孔的位置，采用逐行扫描的方式，统计整个光感应区的数据，找到最大光信号感应区然后将光探测器重新位移到该X/Y轴平面位置。这种耦合方式耦合时间长需要扫面完整个光感应区，耦合效率仍然不高，而且需要控制电机反复旋转，滑台回位误差逐渐累计增大，导致后工位段产品不良率提高。
发明内容
本发明旨在提供一种使用效果好的适用于光器件探测器的自动耦合方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种适用于光器件探测器的自动耦合方法，依次包括如下步骤：
A）、确保光探测器位于BASE金属套中心位置；
B）、X轴步进电机推动X轴滑台相对于中心点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（a，b）；
C）、X轴步进电机推动X轴滑台回退到位置坐标（a，b），Y轴步进电机推动Y轴滑台相对于位置坐标（a，b）点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（c，d）；
D）、Y轴步进电机推动Y轴滑台回退到位置坐标（c，d），X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（c，d）点位置做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（e，f），此时最大响应电流值为Isen1；
E）、X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（e，f），控制X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（e，f）点位置做反向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（g，h） ，记录最大响应电流值为Isen2；
F）、如果（Isen2 / Isen1）小于0.8，则再次控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（g，h），控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X/Y轴滑台相对于位置坐标（g，h）做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（i，j） ，记录最大响应电流值为Isen3；
G）、如果Isen2或 Isen3小于设定的响应电流值，则控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（0，0），上报耦合失败信息给上位机；如果Isen2 或Isen3符合设定的响应电流值，则X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（i，j），将光探测器和BASE金属下套固定，将获得的最大响应电流值Isen上报给上位机并显示耦合成功信息，其中，Isen=MAX（Isen1，Isen2，Isen3）。
光探测器最佳耦合点坐标的计算方法为：
（1）记录X、Y轴滑动台位移过程中步进电机脉冲数和光探测器的响应电流数值得到sen[step_num]数组，（step_num=123......n），其中，sen[n]表示步进电机n次脉冲旋转后得到的光探测器响应电流值；
（2）从sen[step_num]数组找到最大的光探测器响应电流值Imax以及步进电机脉冲数index_maxVal，取Itarget = Imax×0.9 = Sen[index_maxVal] × 0.9，其中Itarget为光探测器最大响应电流值的临界值；
（3）从步进电机脉冲数index_maxVal处逐步递减查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_1；从数组下标 index_maxVal处逐步递增查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_2，得到index_good = (index_1 + index_2) / 2，index_good为计算得到的最佳步进电机脉冲数，根据最佳脉冲数得到最佳位置坐标(index_good_x，index_good_y)。
光探测器响应电流的得出方法为：光电流采集单元将采集到的电信号通过模数转换器转化为VALadc数据，并通过连续采集11次做排序处理得到数组val，分别去除数组两端2个元素值，将剩下的7个元素值做累加和求平均得到接收到的光强度量化值，该光强度量化值为光探测器响应电流，再对得到的响应电流进行补偿。
对光探测器响应电流进行补偿的方法为：
采集激光器光源的背光电流信号，读取参考激光器光源背光电流信号 ；
采集光探测器的响应电流，经过补偿的光探测器响应电流为：Isen = (VALadc -Ioffset) *×Islope / Ksrc，其中，Isen为经过补偿的光探测器响应电流；Iadc为采集到的激光器光源的背光电流信号；Iref为读取参考激光器光源背光电流信号；VALadc为直接采集到的光探测器的响应电流；Ksrc为背光系数，且Ksrc = Iadc / Iref；Islope和Ioffset均为设定的线性校准系数。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明所述的方法耦合时间短，可以快速寻找到最佳光感应区，并可以对光感应区进行细致扫面，耦合效率高，不易漏掉最佳点，误差小，后续工位段产品生产效率高。
具体实施方式
一种适用于光器件探测器的自动耦合方法，依次包括如下步骤：
A）、确保光探测器位于BASE金属套中心位置，其中，确保光探测器位于BASE金属套中心位置的方法为：手动控制X、Y轴高精度滑动台将光探测器矫正到该位置。
B）、X轴步进电机推动X轴滑台相对于中心点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（a，b）。
C）、X轴步进电机推动X轴滑台回退到位置坐标（a，b），Y轴步进电机推动Y轴滑台相对于位置坐标（a，b）点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（c，d）。
D）、Y轴步进电机推动Y轴滑台回退到位置坐标（c，d），X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（c，d）点位置做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（e，f），此时最大响应电流值为Isen1。
E）、X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（e，f），控制X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（e，f）点位置做反向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（g，h） ，记录最大响应电流值为Isen2。
F）、如果（Isen2 / Isen1）小于0.8，则再次控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（g，h），控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X/Y轴滑台相对于位置坐标（g，h）做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（i，j） ，记录最大响应电流值为Isen3；
G）、如果Isen2 或 Isen3小于设定的响应电流值，则控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（0，0），上报耦合失败信息给上位机；如果Isen2 或Isen3符合设定的响应电流值，则X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（i，j），将光探测器和BASE金属下套固定，将获得的最大响应电流值Isen上报给上位机并显示耦合成功信息，其中，Isen=MAX（Isen1，Isen2，Isen3）。
在以上步骤中，光探测器最佳耦合点坐标的计算方法为，依次包括如下步骤：
（1）记录X、Y轴滑动台位移过程中步进电机脉冲数和光探测器的响应电流数值得到sen[step_num]数组，sen[n]表示步进电机n次脉冲旋转后得到的光探测器响应电流值。
（2）从sen[step_num]数组找到最大的光探测器响应电流值Imax以及步进电机临近脉冲数index_maxVal，取Itarget = Imax×0.9 = Sen[index_maxVal]× 0.9，其中，Itarget为光探测器最大响应电流值的临界值。
（3）从步进电机临界脉冲数index_maxVal处逐步递减查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_1；从数组下标 index_maxVal处逐步递增查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_2，得到index_good = (index_1 + index_2) / 2，index_good为计算得到的最佳步进电机脉冲数，根据最佳脉冲数得到最佳位置坐标(index_good_x，index_good_y)，index_good_x，index_good_y分别为光探测器在X、Y轴的最佳步进电机脉冲数。
光探测器响应电流的得出方法为：光电流采集单元将采集到的电信号通过模数转换器转化为VALadc数据，并通过连续采集11次做排序处理得到数组val，分别去除数组两端2个元素值，将剩下的7个元素值做累加和求平均得到接收到的光强度量化值，该光强度量化值为光探测器响应电流，再对得到的响应电流进行补偿。
对光探测器响应电流进行补偿的方法为：
采集激光器光源的背光电流信号，读取参考激光器光源背光电流信号 ；
采集光探测器的响应电流，经过补偿的光探测器响应电流为：Isen = (VALadc -Ioffset) *×Islope / Ksrc，其中，Isen为经过补偿的光探测器响应电流；Iadc为采集到的激光器光源的背光电流信号；Iref为读取参考激光器光源背光电流信号；VALadc为直接采集到的光探测器的响应电流；Ksrc为背光系数，且Ksrc = Iadc / Iref；Islope和Ioffset均为设定的线性校准系数。
本发明所述的方法耦合时间短，可以快速寻找到最佳光感应区，并可以对光感应区进行细致扫面，耦合效率高，不易漏掉最佳点，误差小，后续工位段产品生产效率高。
Claims (3)
1.一种适用于光器件探测器的自动耦合方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
A）、确保光探测器位于BASE金属套中心位置；
B）、X轴步进电机推动X轴滑台相对于中心点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（a，b）；
C）、X轴步进电机推动X轴滑台回退到位置坐标（a，b），Y轴步进电机推动Y轴滑台相对于位置坐标（a，b）点做正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（c，d）；
D）、Y轴步进电机推动Y轴滑台回退到位置坐标（c，d），X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（c，d）点位置做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（e，f），此时最大响应电流值为Isen1；
E）、X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（e，f），控制X轴步进电机和Y轴步进电机分别推动X、Y轴滑台相对于（e，f）点位置做反向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（g，h） ，记录最大响应电流值为Isen2；
F）、如果（Isen2 / Isen1）小于0.8，则再次控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（g，h），控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X/Y轴滑台相对于位置坐标（g，h）做同向正负位移，同时光电流采集测量单元实时记录采集到光探测器响应电流数据，计算得到最大电流点对应的位置坐标（i，j） ，记录最大响应电流值为Isen3；
G）、如果Isen2或 Isen3小于设定的响应电流值，则控制X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（0，0），上报耦合失败信息给上位机；如果Isen2 或 Isen3符合设定的响应电流值，则X轴步进电机和Y轴步进电机推动X、Y轴滑台回退到位置坐标（i，j），将光探测器和BASE金属下套固定，将获得的最大响应电流值Isen上报给上位机并显示耦合成功信息，其中，Isen=MAX（Isen1，Isen2，Isen3）；
其中光探测器最佳耦合点坐标的计算方法为：
（1）记录X、Y轴滑动台位移过程中步进电机脉冲数和光探测器的响应电流数值得到sen[step_num]数组，（step_num=123......n），其中，sen[n]表示步进电机n次脉冲旋转后得到的光探测器响应电流值；
（2）从sen[step_num]数组找到最大的光探测器响应电流值Imax以及步进电机脉冲数index_maxVal，取Itarget = Imax×0.9 = Sen[index_maxVal] × 0.9，其中Itarget为光探测器最大响应电流值的临界值；
（3）从步进电机脉冲数index_maxVal处逐步递减查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_1；从数组下标 index_maxVal处逐步递增查找接近于Itarget的光探测器响应电流值，记录该接近于Itarget的光探测器响应电流值对应的步进电机脉冲数为Index_2，得到index_good= (index_1 + index_2) / 2，index_good为计算得到的最佳步进电机脉冲数，根据最佳脉冲数得到最佳位置坐标(index_good_x，index_good_y)。
2.如权利要求1所述的适用于光器件探测器的自动耦合方法，其特征在于：光探测器响应电流的得出方法为：光电流采集单元将采集到的电信号通过模数转换器转化为VALadc数据，并通过连续采集11次做排序处理得到数组val，分别去除数组两端2个元素值，将剩下的7个元素值做累加和求平均得到接收到的光强度量化值，该光强度量化值为光探测器响应电流，再对得到的响应电流进行补偿。
3.如权利要求2所述的适用于光器件探测器的自动耦合方法，其特征在于：对光探测器响应电流进行补偿的方法为：
采集激光器光源的背光电流信号，读取参考激光器光源背光电流信号 ；
采集光探测器的响应电流，经过补偿的光探测器响应电流为：Isen = (VALadc -Ioffset) ×Islope / Ksrc，其中，Isen为经过补偿的光探测器响应电流；Iadc为采集到的激光器光源的背光电流信号；Iref为读取参考激光器光源背光电流信号；VALadc为直接采集到的光探测器的响应电流；Ksrc为背光系数，且Ksrc = Iadc / Iref；Islope和Ioffset均为设定的线性校准系数。
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