CN107932012B - 微型光学产品的组装设备和组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型光学产品的组装设备和组装方法。组装设备包括：物料搬运组件，物料搬运组件包括第一工装和第二工装，第一工装用于承载第一物料，第二工装用于承载第二物料，物料搬运组件被配置为用于将第一物料和第二物料搬运至预定位置；组装组件，组装组件具有抓取机构，抓取机构被配置为能从第二工装上抓取第二物料，将第二物料组装到位于第一工装中的第一物料上；第一拍摄检测组件，组装组件被配置为，在将第二物料组装到第一物料之前，能将第二物料对准第一拍摄检测组件，第一拍摄检测组件被配置为检测第二物料的姿态，若第二物料的姿态不符合第二预定姿态，则驱动抓取机构对第二物料的姿态进行校准调节。

Description

微型光学产品的组装设备和组装方法

技术领域

本发明属于光学模组装配技术领域，具体地，涉及一种微型光学产品的组装设备和组装放法。

背景技术

近年来，消费类电子产品的发展迅速，其中，微型镜头、微型显示器等包含微型光学模组的部件广泛应用在手机、平板电脑、VR头戴设备等电子产品中。

微型光学模组通常包括镜片、显像或摄像部件等组件，其对组装的精确度要求较高。微型光学模组产品的组装精确度会影响模组的光学性能和产品一致性。镜片与显像或摄像部件之间的相对位置、角度会直接影响微型光学模组的光学性能。另外，镜片在搬运、组装过程中易发生磕碰、划伤等问题，进而给镜片的组装带来困难，甚至影响微型光学模组的性能。

在现有技术中通常采用自动控制配合镜片夹具的方案对镜片进行搬运、组装的相关操作。但是，现有的自动控制组装设备的装配精度有限。一方面，在进行镜片装配时，镜片夹具容易发生轻微的偏斜、摆动等情况，进而造成镜片的组装位置偏离于预先设定的位置；另一方面，待与镜片组装的部件也有可能出现细微的错位，当镜片按照预定设定的位置装配到该部件上时，部件自身的错位反而会造成组装精度下降。

上述自动控制组装设备存在的缺陷都与影响微型光学模组的装配精度，进而影响微型光学模组最终的性能表现。所以，有自动控制组装设备进行改进，提供一种装配精度更高的组装设备。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种装配微型光学模组的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种微型光学产品的组装设备，包括：

物料搬运组件，物料搬运组件包括第一工装和第二工装，第一工装用于承载第一物料，第二工装用于承载第二物料，所述物料搬运组件被配置为用于将第一物料和第二物料搬运至预定位置；

组装组件，组装组件具有抓取机构，所述抓取机构被配置为能从第二工装上抓取第二物料，将第二物料组装到位于第一工装中的第一物料上；

第一拍摄检测组件，所述组装组件被配置为，在将第二物料组装到第一物料之前，能将第二物料对准第一拍摄检测组件，所述第一拍摄检测组件被配置为检测第二物料的姿态，若第二物料的姿态不符合第二预定姿态，则驱动抓取机构对第二物料的姿态进行校准调节。

可选地，包括第二拍摄检测组件，所述第二拍摄检测组件被配置为检测第一物料的姿态，若第一物料的姿态不符合第一预定姿态，则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量，将所述偏移量补偿到组装组件对第二物料的姿态的校准调节量。

可选地，所述第二拍摄检测组件设置在所述组装组件上。

可选地，所述第一工装和/或第二工装中设置有真空吸嘴，所述真空吸嘴被配置为用于吸附物料。

可选地，所述组装设备还包括点胶组件，所述点胶组件至少包括两轴机械手和设置在两轴机械手上的点胶头，所述点胶组件被配置为第一工装中的第一物料上点胶，第二物料与第一物料通过胶剂粘接固定。

可选地，所述组装设备还包括紫外线照射组件，所述点胶组件被配置为在组装组件将第二物料组装到第一物料之前在第一物料上点胶，所述点胶组件点出的胶剂为紫外线胶，所述紫外线照射组件被配置为在组装组件完成组装之后对第一物料进行照射，以使胶剂固化。

可选地，所述组装设备还包括吹胶机构，所述点胶组件被配置为能将点胶头移动到吹胶机构处，所述吹胶机构被配置为通过气流清理所述点胶头。

可选地，所述第一拍摄检测组件和第二拍摄组件经过相对校准处理；

在所述第一工装或第二工装上放置校准被摄物，所述第二拍摄组件被配置为拍摄校准被摄物；

所述组装组件被配置为能抓取校准被摄物，使校准被摄物对准第一拍摄检测组件，所述第一拍摄检测组件被配置为拍摄校准被摄物；

以第一拍摄检测组件或第二拍摄组件拍摄的校准被摄物的图像为基准，调节另一拍摄组件的角度和位置。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种微型光学产品的组装方法，包括：

对第一物料和第二物料进行定位；

在第一物料上进行点胶操作；

抓取第二物料，拍摄第二物料的姿态，若第二物料的姿态不符合第二预定姿态，对第二物料的姿态进行校准调节；

将第二物料组装到第一物料上；

待第一物料上的胶剂固化，固定连接第一物料与第二物料。

可选地，在将第二物料组装到所述第一物料上之前，拍摄第一物料的姿态，若第一物料的姿态不符合第一预定姿态，则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量，将所述偏移量补偿到对第二物料的姿态的校准调节上。

根据本公开的一个实施例，能够对待装配的第二物料的姿态进行校准调节，提高微型光学产品的组装精度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一种实施方式提供的组装设备的立体结构示意图；

图2是本发明一种实施方式提供的第一工装和第二工装的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的组装设备的正面示意图；

图4是图3的局部示意图；

图5是本发明一种实施方式提供的组装设备的背面示意图；

图6是图5的局部示意图；

图7是本发明另一种实施方式提供的组装设备的背面局部示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种用于微型光学产品的组装设备，如图1、3所示，该组装设备至少包括物料搬运组件1、组装组件2以及第一拍摄检测组件3。

物料搬运组件1包括第一工装11和第二工装12，第一工装11用于承载第一物料，第二工装12则用于承载第二物料，如图2所示。第一物料和第二物料分别是微型光学产品上需要进行相互组装的两个部件。在本发明的一种具体实施方式中，第一物料可以为光学产品壳体、第二物料可以为镜片。

物料搬运组件1可以携带位于第一、第二工装中的物料在组装设备整体中移动，将物料搬运到预定位置。预定位置可以包括检测位、点胶位、组装位等，根据组装设备的实际配置情况和功能要求，可以在组装设备上配置不同的预定位置。另外，物料搬运组件1还可以移动到上料位和下料位。在上料位处，可以通过人工或自动流水线将物料放入工装中；在下料位处，可以将组装好的产品从工装中取出。

所述组装组件2具有抓取机构22，如图3所示。所述抓取机构22被配置为能从第二工装12上抓取第二物料，之后再将第二物料组装到位于第一工装11中的第一物料上。在本发明的一种实施方式中，第二物料为镜片。所述抓取机构22可选为镜片吸头21，镜片吸头21通过空气负压将镜片吸取固定在镜片吸头21上。镜片吸头21通过所连接的传动机构将镜片搬运到第一物料上，进而将镜片组装到第一物料上。镜片吸头21的优点在于，吸取固定方式与镜片的接触面积小，不易对镜片造成划伤、挤压等损伤，避免了机械夹取可能造成的损伤。另一方面，吸取固定的稳定性高，镜片不易与镜片吸头21之间发生搓动，提高了组装定位的准确性。在本发明的其它实施方式中，针对不同的部件，可以采用不同的形式的抓取机构22，本发明不对此进行限制。

可选地，所述抓取机构自身可以具有角度调节机构和旋转机构，可以对自身的姿态进行调整，进而带动位于其上的第二物料调整姿态。

另外，所述组装组件可以在组装工位处对物料进行组装，相应地，所述物料搬运组件可以将工装和物料搬运到组装工位。组装工位属于上述预定位置之一。

特别地，本发明提供的微型光学产品的组装设备包括第一拍摄检测组件3，第一拍摄检测组件3用于对被抓取机构22抓取的第二物料进行拍摄检测，获取第二物料在抓取机构22上的姿态图像。进一步地，组装设备通过拍摄的图像分析第二物料的姿态是否满足与第一物料的装配定位要求，该装配定位要求为第二预定姿态。如果第二物料的姿态不符合第二预定姿态，则可以驱动抓取机构22对第二物料的姿态进行校准调节，使第二物料的姿态满足装配定位要求。具体地，组装组件2可以驱动抓取机构22移动，使位于抓取机构22上的第二物料对准第一拍摄检测组件3。在完成检测和校准调节操作后，再将第二物料组装到第一物料上。上述第二预定姿态指第二物料以该姿态装配到第一物料上时，两者的相对位置使得产品的光学性能符合性能要求或得到提高。

需要说明的是，本发明的组装设备可以通过独立配置的图像分析模块或计算机对第二物料的姿态是否符合第二预定姿态进行分析。本发明不对采用何种器件分析图像进行限制，组装设备中只要配置第一拍摄检测组件，用于对第二物料的姿态进行拍摄检测即可。在一种可选的实施方式中，所述第一拍摄检测组件自身可以配置有分析模块，用于对所拍摄的第二物料的图像进行姿态分析。

本发明提供的组装设备能够有效提高第一物料与第二物料的装配精度。通过对第二物料的姿态的检测和调整，使得第一物料与第二物料组合装配后制成的产品的光学性能得到提高。另一方面，本发明提供的组装设备能够提高装配效率，节约成本。通过更换两个工装的类型，还可以应用于其它产品的装配组装。

在本发明进一步的实施方式中，组装设备还包括第二拍摄检测组件4，如图3、4所示。不同于第一拍摄检测组件3，第二拍摄检测组件4用于拍摄检测第一物料的姿态。在所述组装设备的运转过程中，第一物料在装配过程中处在第一工装11内。第一物料放置在第一工装11内也会出现偏离与最优姿态的情况，第一物料可能存在细微的倾斜、偏转等情况。所述第二拍摄检测组件4能够拍摄第一物料的姿态的图像，组装设备则可以根据图像分析第一物料是否符合第一预定姿态。所述第一预定姿态指，在第一物料符合第一预定姿态时，第一物料与第二物料装配制成的产品的光学性能符合性能要求或得到提高。

优选地，所述组装设备配置成第一物料以及第一工装11在装配过程中不发生移动。如果第一物料的姿态不符合第一预定姿态，则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量。例如，偏转角度、平移距离等。之后，将上述偏移量补偿到组装组件2对第二物料的姿态的校准调节量中。在上述通过抓取机构22对第二物料的姿态进行校准调节时，先将第二物料偏离于第二预定姿态的量与上述偏移量进行矢量结合，计算出第二物料实际需要受到的校准调节量。

本发明的这种实施方式考虑到第一物料和第二物料两者相对于预先设计的姿态的偏移量，能够更好的提高第一物料与第二物料的装配精确度，使制成的产品的光学性能得到更明显的提升。

可选地，所述第二拍摄检测组件4可以直接设置在所述组装组件2上，如图3、4所示。组装组件2具有可移动的机械手，以使抓取机构22能够在第二工装12和第一拍摄检测组件3之间移动。相应地，第二拍摄检测组件4可以与抓取机构22共同使用一套机械手，使第二拍摄检测组件4能够移动到第一工装11上方，对位于第一工装11中的第一物料进行拍摄检测。这种实施方式能够减少组装设备的活动部件，提高机械手的利用率。而且，第二拍摄检测组件4能够自由移动，使用方便。在其它实施方式中，所述第二拍摄检测组件也可以固定设置在组装设备上，或者单独为第二拍摄检测组件配置机械手，本发明不对此进行限制。

可选地，所述第一工装和/或第二工装中可以配置有真空吸嘴，所述真空吸嘴被配置为用于吸附物料。当物料放置在工装中内时，一方面，真空吸嘴处产生的负压吸力能够对物料起到固定的作用，防止物料晃动；另一方面，工装的结构形式可配置成当物料准确放入工装中后，真空吸嘴被堵住，这样，如果物料未准确放入工装，则可以通过真空吸嘴的吸力和气流进行检测。

可选地，如图1、5、6所示，所述组装设备可以包括点胶组件5，所述点胶组件5包括两轴机械手和设置在两轴机械手上的点胶头51。两轴机械手能够使点胶头51在平面内移动。所述点胶组件5被配置为第一工装11中的第一物料上点胶，相应地，在这种实施方式中，第二物料与第一物料通过第一物料上的胶剂粘接固定。可选地，点胶组件5被配置为能够在点胶工位对第一物料进行点胶。相应地，物料搬运组件1能够将第一工装11和第一物料移动到点胶工位，所述点胶工位为上述预定位置之一。

可选地，所述点胶组件也可以采用三轴机械手，使得点胶头可以在立体空间内自由移动，便于在不同位置或者对第一物料的不同区域进行点胶作业。

本发明并不限制点胶工位的具体设置位置。在一种可选的实施方式中，物料搬运组件1被配置为先经过点胶工位再抵达组装工位。这样，点胶组件5会先对第一物料进行点胶，之后组装组件2再将第二物料组装到第一物料上。在另一种实施方式中，物料搬运组件可以被配置为先经过组装工位，而后再抵达点胶工位。这种组装工序与上述的操作顺序相反，本领域技术人员可以根据微型光学产品的性能、装配要求以及采用的粘接剂的类型来选择点胶工位的设计位置，本发明不对此进行限制。

在一种可选的实施方式中，如图1、7所示，所述点胶组件5设置在组装组件2之前。即，所述点胶组件5被配置为在组装组件2将第二物料组装到第一物料之前在第一物料上点胶，之后再进行组装。所述组装组件2还包括紫外线照射组件6。点胶组件5所采用的胶剂为紫外线胶，紫外线胶点设在第一物料上后不会凝固。而在第二物料装配到第一物料上后，可以通过紫外线照射组件6对胶剂照射紫外线。胶剂受到紫外线照射后才会固化，使第一物料与第二物料形成固定连接。该实施方式的优点在于：胶剂不会自行固化，有充分的时间对第二物料进行校准调节，待第二物料位于第一物料上合适的位置后，再主动控制胶剂固化。

可选地，所述组装设备还可以包括吹胶机构52，如图1、5、6所示。在反复进行点胶作业的过程中，所述点胶头51上可能会残留有胶剂，这些胶剂会影响后续点胶作业的精确性。在点胶组件5进行下一次点胶作业之前，可以将点胶头51移动到吹胶机构52处，吹胶机构52通过气流清理所述点胶头51。

在进行点胶操作时，点胶头可以与第一物料接触。如果点胶头对第一物料的压力过大，有可能造成第一物料损伤。可选地，在本发明的一种实施方式中，组装设备还包括高度校准组件，高度校准组件中可以具有压力传感器。点胶组件被配置为可以将点胶头移动到高度校准组件处，点胶头下压触碰压力传感器以校准点胶头的高度。

优选地，在本发明的一种实施方式中，所述第一拍摄检测组件和第二拍摄组件之间经过相对校准处理。在对组装设备进行组装时存在装配公差，第一拍摄检测组件和第二拍摄组件之间存在相互倾斜的可能性。在组装设备装配好后，可以通过校准被摄物对两者进行校准。

校准被摄物通常为具有标志性图案的部件，例如具有棋盘格或点阵的板材。将校准被摄物放置在第一工装或第二工装上，使所述第二拍摄组件拍摄校准被摄物。所述组装组件设置成能够抓取校准被摄物，组装组件将校准被摄物从工装上抓取并对准第一拍摄检测组件。这样，第一拍摄检测组件可以对校准被摄物进行拍摄。进一步地，以第一拍摄检测组件或第二拍摄组件拍摄的校准被摄物的图像为基准，调节另一拍摄组件的角度和位置。

上述校准处理的方式与实际物料装配的操作方式相同或类似，可以有效校准两组拍摄组件之间的偏差。进一步提高第一物料与第二物料装配的精确度。

另外，本发明提供的组装设备还可以同时配置多套物料搬运组件、组装组件、第一拍摄检测组件、第二拍摄检测组件、点胶组件。组装设备可以同时对多组物料进行组装，本发明不对此进行限制。例如，组装设备可以包括两组平行设置的物料搬运组件以及两组组装组件，每个组装组件上都设置有一个第二拍摄检测组件。

本发明还提供了一种微型光学产品的组装方法。该方法首先对第一物料和第二物料进行定位，可以采用工装、夹具等机械部件。在第一物料上进行点胶，使第二物料可以通过胶剂粘接固定在第一物料上。将第二物料抓取起来，对第二物料的姿态进行拍摄。该组装方法预先设计有第二预定姿态，第二预定姿态指第二物料处在该姿态时与第一物料进行组装，其制成的产品的性能能够符合要求或者得到提高。通过拍摄的第二物料的姿态图像，分析第二物料是否符合第二预定姿态。如果不符合，则对第二物料进行校准调节，使第二物料符合第二预定姿态。将第二物料组装到第一物料上，使第一物料上的胶剂固化，固定连接第一物料与第二物料。

本发明并不限制点胶操作在整个组装放法中的执行顺序和步骤位置。只要使两个物料能够良好的粘接固定、点胶操作不会妨碍组装即可。本发明提供的方法的优点在于，通过预先设定第二预定姿态并通过拍摄的方式确定第二物料的姿态。这种方法可以有效提高第二物料与第一物料的定位准确性，提高物料装配的良率。微型光学产品对部件之间的位置关系要求较高，如果出现错位、偏斜等现象，会严重影响产品性能。本发明的方法显著提高了装配精确度，提高了产品的性能。

优选地，还可以预先设定第一预定姿态，在组装过程中，拍摄第一物料的姿态，判断其姿态是否符合第一预定姿态。若不符合则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量，将所述偏移量补偿到对第二物料的姿态的校准调节量上。通过这种方式，可以解决第一物料定位不准确的问题，进一步提高物料的装配准确性。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种微型光学产品的组装设备，其特征在于，包括：

物料搬运组件，物料搬运组件包括第一工装和第二工装，第一工装用于承载第一物料，第二工装用于承载第二物料，所述物料搬运组件被配置为用于将第一物料和第二物料搬运至预定位置；

组装组件，组装组件具有抓取机构，所述抓取机构被配置为能从第二工装上抓取第二物料，将第二物料组装到位于第一工装中的第一物料上；

第一拍摄检测组件，所述组装组件被配置为，在将第二物料组装到第一物料之前，能将第二物料对准第一拍摄检测组件，所述第一拍摄检测组件被配置为检测第二物料的姿态，若第二物料的姿态不符合第二预定姿态，则驱动抓取机构对第二物料的姿态进行校准调节；

包括第二拍摄检测组件，所述第二拍摄检测组件被配置为检测第一物料的姿态，若第一物料的姿态不符合第一预定姿态，则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量，将所述偏移量补偿到组装组件对第二物料的姿态的校准调节量；所述组装设备配置成第一物料以及第一工装在装配过程中不发生移动。

2.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述第二拍摄检测组件设置在所述组装组件上。

3.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述第一工装和/或第二工装中设置有真空吸嘴，所述真空吸嘴被配置为用于吸附物料。

4.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括点胶组件，所述点胶组件至少包括两轴机械手和设置在两轴机械手上的点胶头，所述点胶组件被配置为，将第一工装中的第一物料上点胶，第二物料与第一物料通过胶剂粘接固定。

5.根据权利要求4所述的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括紫外线照射组件，所述点胶组件被配置为在组装组件将第二物料组装到第一物料之前在第一物料上点胶，所述点胶组件点出的胶剂为紫外线胶，所述紫外线照射组件被配置为在组装组件完成组装之后对第一物料进行照射，以使胶剂固化。

6.根据权利要求4所述的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括吹胶机构，所述点胶组件被配置为能将点胶头移动到吹胶机构处，所述吹胶机构被配置为通过气流清理所述点胶头。

7.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述第一拍摄检测组件和第二拍摄组件经过相对校准处理；

在所述第一工装或第二工装上放置校准被摄物，所述第二拍摄组件被配置为拍摄校准被摄物；

所述组装组件被配置为能抓取校准被摄物，使校准被摄物对准第一拍摄检测组件，所述第一拍摄检测组件被配置为拍摄校准被摄物；

以第一拍摄检测组件或第二拍摄组件拍摄的校准被摄物的图像为基准，调节另一拍摄组件的角度和位置。

8.一种微型光学产品的组装方法，其特征在于，包括：

对第一物料和第二物料进行定位；

在第一物料上进行点胶操作；

抓取第二物料，拍摄第二物料的姿态，若第二物料的姿态不符合第二预定姿态，对第二物料的姿态进行校准调节；

将第二物料组装到第一物料上；

待第一物料上的胶剂固化，固定连接第一物料与第二物料；

在将第二物料组装到所述第一物料上之前，拍摄第一物料的姿态，若第一物料的姿态不符合第一预定姿态，则计算第一物料相对于第一预定姿态的偏移量，将所述偏移量补偿到对第二物料的姿态的校准调节上；所述第一物料在组装过程中不发生移动。

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