CN111090215A - 组装设备、方法及组装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组装设备、方法及组装系统，包括：图像生成系统、检测系统、控制系统以及组装调整系统；其中所述图像生成系统生成一组测试图像至待组装器件，使全部或部分待组装器件能够输出组装完成后的数据，并被所述检测系统检测得到检测信息；所述检测系统将检测信息反馈至所述控制系统，所述控制系统根据检测信息优化待组装器件的组装参数，并控制所述组装调整系统按优化的组装参数组装待组装器件。本发明在上料之前通过电子搜索已对上料位置做出预判，直接上料到目标位置或其附近，可以大大减少机械搜索次数，若结果不满足要求，则根据电子搜索及检测系统反馈的结果指导机械系统移动，因而可在很少的机械移动次数下完成装配。

Description

组装设备、方法及组装系统

技术领域

本发明涉及组装技术领域，具体地，涉及一种组装设备、方法及组装系统。

背景技术

目前手机镜头越来越精密，在很小的空间内要集成多片镜片，导致装配过程的成品率很低，问题主要是由于装配过程中镜片的倾斜，偏心，间隙等误差造成，在其它精密产品的装配领域也存在类似的问题。为了解决这一问题，动态组装特别是镜头的动态组装(Lens Active Alignment)方案被业界视为未来重要装配技术，但目前的Lens AA技术存在一个很大的瓶颈是装配速度较慢，主要是因为通过机械方式搜索/调整待装配镜片的位置的方式无法提升速度造成的。

中国发明专利申请CN 109520712A中提出了一种通过波前调制补偿并检测待测器件光学参数的方法，虽然描述了通过模拟未装配镜片来实现检测的技术，但却并未揭示通过图像生成系统及检测系统的反馈模拟待装镜片上料时的偏差，来指导后续如何调整上料位置，加快装配速度。举例来说，CN 109520712A中的装配是移动待装配器件位置，判断其成像质量，若满足要求，则曝光固化，若不满足要求，则机械移动镜头(并未揭露根据图像生成系统及反馈系统的结果移动待组装器件)，再次判断是否满足要求如此循环。CN109520712A主要是判断好坏，但并未提出解决在待装配器件都是好的情况下如何减少机械调整的次数，其动态装配的效率仍然无法满足需求，且在装配流程中无法对不良品进行筛选。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种组装设备、方法及组装系统。

根据本发明提供的一种组装设备，包括：图像生成系统、检测系统、控制系统以及组装调整系统；

其中所述图像生成系统生成一组测试图像至待组装器件，使已确定(例如设计参数已知)的全部或部分待组装器件能够输出组装完成后的数据，并被所述检测系统检测得到检测信息；

所述检测系统将检测信息反馈至所述控制系统，所述控制系统根据检测信息优化待组装器件的组装参数，并控制所述组装调整系统按优化的组装参数组装待组装器件。

所述组装参数包括但不局限于：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、装配应力、环境气体或液体成分等。

优选地，所述图像生成系统生成的测试图像能够模拟部分待组装器件的缺失部分，使未组装完毕的器件能够输出其组装完毕后所输出的数据，从而能够被所述检测系统检测。

优选地，所述图像生成系统生成的测试图像模拟待组装器件的待组装部分不同的安装位置。

优选地，所述图像生成系统补偿由于待组装器件的待组装部分安装位置偏差而造成的误差。

优选地，所述控制系统按照获得的检测信息中测试图像中的一张或多张图像对应的空间位置控制组装调整系统优化待组装器件的空间位置。

优选地，所述图像生成系统包括至少一片空间光调制器。

优选地，所述空间光调制器采用相位调制。

优选地，所述空间光调制器采用硅基液晶器件。

优选地，所述图像生成系统设置于待组装器件之前和/或之后，在光信号进入待组装器件前和/或后对光信号做出调制。

优选地，所述图像生成系统还包括：透镜、棱镜、反射镜、偏振片、窄带滤光片、激光器、LED、测试靶标/分划板(chart、reticle)测试光源板的至少其中之一。

优选地，所述图像生成系统生成的测试图像对输入的光信号进行光波前调制/相位调制。

优选地，所述图像生成系统包含多套结构相同的图像生成子系统。

优选地，所述待装配器件包括完整或非完整的光学镜头或光学系统。

优选地，所述检测系统包含至少一片CCD或CMOS传感器。

优选地，所述检测系统测得到检测信息包括至少一个视场的光学参数。

优选地，所述光学参数包括拍摄的图像，或根据所拍摄的图像处理得到的MTF值、LSF值、PSF值、波前、焦距、光程差、F数、亮度、均匀度、像差的至少其中之一。

优选地，所述控制系统包含：CPU、GPU、FPGA、CPLD、DSP、ASIC的至少其中之一。

优选地，所述控制系统的存储介质包含：DDR、FLASH、ROM、RAM、硬盘的至少其中之一。

优选地，所述控制系统包含多套相同或相类似硬件架构的子控制系统，并通过有线或无线相互链接。

优选地，所述控制系统模拟波前信息(可以是模拟波前输入待组装器件，也可以是调制待组装器件输出的波前)，使无法独立输出检测信息的非完整待组装器件能够输出可被检测的信息(例如组装完毕后的器件所能达到效果的检测信息)，。

优选地，所述控制系统接收检测信息，并做出处理得到相应的光学参数。

优选地，所述控制系统根据所述检测信息，控制图像生成系统生成下一帧或下一组的测试图像，再次输出至待组装器件。

优选地，所述控制系统根据预定程序控制图像生成系统输出全部测试图像后，根据检测信息控制组装调整系统组装待组装元器件。

优选地，所述控制系统控制图像生成系统输出测试图像，根据检测信息判断是否继续输出测试图像，或者控制组装调整系统组装待组装元器件。

优选地，所述控制系统控制组装调整系统，调整全部或部分待组装器件的组装参数，包括但不局限于：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、装配应力、环境气体或液体成分等。

优选的，所述组装调节系统包括上料系统，可以包含由多轴的可移动平台和可精确固定待测/待装配器件的制具，还可以包含气吸，图像视觉检测等辅助上料设备。

优选地，所述控制系统采用动态学习算法，根据先前的检测和/或组装结果动态调整测试图像的输出，和/或动态调整组装调整系统，所述检测结果可以是一个或多个视场参数综合计算后得出的，调整的目标可以是对某一视场权重最高，例如0视场取峰值，或者也可以是针对一个或多个视场综合后的目标，例如多个视场MTF平均值最高。

优选地，所述空间位置包括x轴距离、y轴距离、z轴距离、绕x轴转动角度、绕y轴转动角度、绕z轴转动角度中的至少其中之一。

根据本发明提供的一种组装方法，采用上述的组装设备，依次组装部分或全部的待组装器件。

根据本发明提供的一种组装系统，包括上述的组装设备，依次组装部分或全部的待组装器件。

优选地，所述组装系统与网络服务器连接，所述网络服务器实时向各组装设备发送指令和/或数据，各组装设备中的控制系统根据指令和/或数据实时调整组装过程。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明在上料之前通过电子搜索已对上料位置做出预判，直接上料到目标位置或其附近，可以大大减少机械搜索次数，若结果不满足要求，则根据电子搜索及检测系统反馈的结果指导机械系统如何移动(不是穷举法盲目搜索)，因而可以在很少的机械移动次数下即完成装配。

此外，本发明可以还可以在装配流程中直接对不良品进行筛选，在装配完成后进行最终的检测，保证装配的良品率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1和图2为一种采用正光路的组装测试设备实施例的示意图；0x和1x分别为待装配器件的两个部分，例如上镜群和下镜群，03，04…0x代表第三、第四至第x个待装配的上镜群，13，14…1x代表第一、第二至第x个待装配的下镜群，待装配器件输出光线聚焦在sensor上成像，2为组装后为良品的完整镜头，下镜群13为检测出的不良品，所以未装配，后续将进入NG处理流程。图1先检测下镜群是否为良品，及模拟组装参数，上镜群处未上料。图2上镜群上料，开始组装。

图3和图4为一种采用逆光路的组装测试设备实施例的示意图；0x和1x分别为待装配器件的两个部分，例如上镜群和下镜群，03，04…0x代表第三、第四至第x个待装配的上镜群，11，12…1x代表第三、第四至第x个待装配的下镜群，1，2为组装后为良品的完整镜头，待装配器件上镜群输出光线接近平行光或等效一定距离的像面的视场对应光线，被对应sensor检测。图3先检测上镜群是否为良品，及模拟组装参数，下镜群处未上料。图4下镜群上料，开始组装。

图5为一种控制系统流程的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种组装设备，包含图像生成系统，控制系统，检测系统，组装调整系统，待组装元器件等。其中图像生成系统用于生成测试图像，测试图像一般是对于输入光或图案的波前调制，用于模拟待测元器件中的缺失部分，和/或模拟已有或缺失部分的误差。控制系统同步检测系统检测当前测试图像对应参数对于待组装器件组装后的检测结果，直接或间接优化待组装器件的组装参数，控制系统判断是否继续控制图像生成系统继续生成图像并检测，或控制组装调整系统根据优化的组装参数组装待组装器件。控制系统还可以在组装系统将待组装元器件根据检测图像及其检测结果调整到位后再次控制图像生成系统生成新的测试图像并检测，判断是否满足组装要求，以确定是否进行微调或完成组装。组装参数包括：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、气吸参数、装配应力、环境气体或液体特性的至少其中之一。当组装参数是空间位置时，所述控制系统按照获得的检测信息中测试图像中的一张或多张图像对应的空间位置控制组装调整系统优化待组装器件的空间位置。

图像生成系统生成的测试图像能够模拟待组装器件的缺失部分，使其能够输出组装完成后的器件所输出的结果，其数据能够被检测系统检测。图像生成系统生成的测试图像模拟待组装器件的待组装部分不同的组装参数。图像生成系统补偿由于待组装器件的待组装部分由于组装参数偏差而造成的误差。图像生成系统生成的测试图像对输入的光信号进行波前调制/相位。图像生成系统包含多套结构相同或相似的图像生成子系统。

图像生成系统包含一片或多片空间光调制器，采用相位调制的硅基液晶器件。设置于待组装器件之前和/或之后，在光信号进入待组装器件前和/或后对光信号做出调制，在镜头组装设备中，不同的空间光调制器可以分别测试不同的视场。图像生成系统还可以包含一个或多个光源，例如光纤激光，半导体激光，LED，卤素灯等等。光源照射空间光调制器后生成目标调制图案，并对其波前输出前进行调制。图像生成系统还包括：透镜、棱镜、反射镜、偏振片、滤光片、激光器、LED、测试靶标、分划板、测试图案或测试光源板的至少其中之一。图像生成系统还包括：透镜、棱镜、反射镜、偏振片、滤光片、激光器、LED、测试靶标、分划板、测试图案或测试光源板的至少其中之一。

图像生成系统还可以包含光路系统，包括具有不同图案的chart/reticle板(测试光源板/分划板)、经过标定的光学镜头，分光/偏振棱镜、偏振片、带通滤光片等等器件。例如光源经窄带滤光片和偏振片滤光后照射chart板，包含chart板图案信息的光束再入射至空间光调制器，空间光调制器根据控制系统的指令信息对入射光波前做出调制。再经光学镜头缩放后入射完整或非完整的待组装器件(若带组装器件非完整，则空间光调制器将模拟缺失部分的造成的波前改变，使非完整的待组装器件也能有和完整器件相同或类似的输出)。

图像生成系统调制的检测图像可以是预先生成存储在控制系统中的，也可以是根据检测结果由控制系统实时生成的。

控制系统包含CPU、GPU、DSP、FPGA、CPLD、ASIC芯片的至少其中之一。控制系统还包含存储器件，例如DDR、RAM、ROM、FLASH、硬盘等的其中一种或多种。存储系统可以用来存储控制程序，也可以用来存储预先生成的调制图案或调制波前/相位，根据控制系统选择输出至图像生成系统。控制系统还起到同步图像生成系统和检测系统的作用。实际使用中控制系统可以根据程序按顺序一一控制图像生成系统输出预设的检测图像，同时同步检测系统一一检测，待全部检测图像输出并检测完毕后，根据检测结果，判断待组装器件是否为良品，若是不良品，则将其剔除，然后重新上料，开始下一轮检测。若判断是良品，则控制组装调整系统根据与检测结果对应的检测图像的组装参数组装元器件。

在一件待组装的完整或非完整的元器件组装完毕后，控制系统还可以控制图像生成系统输出对于完整或非完整器件的目标检测图像(例如对于采用正光路检测的完整镜头，只需模拟输出对应视场图像在一定距离，如无穷远的理想检测图像即可)，以检测本次组装的完整/非完整元器件是否质量达标，然后再进行后续步骤(例如质量不达标时调整组装参数并重新组装，或者质量达标时对同一元器件进行下一工序的组装，或上料新的待组装元器件)。

控制系统还可以包含自主学习的算法，例如神经元网络等，根据多次组装同一类型元器件的参数得出较优的参数组合，在后续组装中自动调整检测图像的输出策略，以及更好的设置检测图像对应的理想组装参数与实际组装调整系统参数之间的关系。例如优先输出某些得到较优检测结果概率更高的检测图像，从而减少检测图像的输出，并且由于实际上料误差的存在，某一检测图像的理想组装参数对应的实际装配位置可能是在一定范围内的空间位置分布，此时可以控制组装调整系统优先将待组装的元器件优先调整到空间分布中概率最大的位置，根据检测结果判断是否满足组装要求，以进一步提升组装效率。上述的控制系统还可以是多台相同组装设备联网构成，其学习的数据可以来自自身，也可以来自网络中的其它设备。

此外，若一个元器件的装配由6道工序组成，流水线上可以采用2套本发明中所设计的组装设备，第一套设备负责前4道工序，第二套设备负责后2道工序，第一套和第二套设备可以是联网的，第一套设备完成每一元器件的组装后，可以将相应的组装及检测数据发送给第二套设备，为其后续对于检测图像的设置及组装的调整做出指导，以提高装配效率。第二套设备也可以将每次组装的结果发回第一套设备，为其后续元器件的组装改进提供参考。

组装调整系统包括机械调整结构，例如六自由度调整平台、旋转平台等，可对待组装元器件的空间位置进行调整。组装调整系统还包括点胶和曝光组件，可对待组装元器件的点胶量以及曝光量进行控制。组装调整系统还可以包含气吹/气吸组件，通过气吹/气吸的方式对待组装元器件的位置进行调整。控制系统控制组装调整系统，调整全部或部分待组装器件的装配参数，包括：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、气吸参数、装配应力、环境气体或液体特性的至少其中之一。

组装调整系统包括上料系统，例如可X,Y轴平动的平台或X,Y,Z三轴平动的平台，以及用于批量固定待测器件的制具。还可以包含气吸系统，用于精确固定待测器件，以及电子数码显微镜，用于测量上料误差，以便于组装调整系统和/或图像生成系统补偿上料精度。组装调整系统还可温控系统，可以在点胶曝光过程中适当调整温度，以加快或减缓曝光过程，以调整胶水的应力，减少形变。所述温度也可以是控制系统根据先前组装数据学习后得出的最佳温度。

组装调整系统还可包括上下料系统，在保证一定上料精度的同时，用以快速上下料，加快组装效率。

检测系统可以采用CMOS或CCD器件，或者波前传感器等，根据控制系统的指令摄录经过待组装元器件的光信息并传回控制系统。根据上述信息处理后得出一系列光学参数，例如MTF值、LSF值、PSF值、F数、光程差、波前、焦距、亮度、均匀度、像差(例如：失焦、球差、彗差、像散、场曲、畸变、色彩、以及相应的高阶像差等)的至少其中之一。当然检测系统也可以包含其它传感器。检测系统根据所检测的一个或多个视场获得的一个或多个检测参数综合处理后得出待检测器件的检测结果。

待组装元器件一般至少包含两个部分，第一部分上料后位置固定不动(例如可通过气吸固定)，第二部分为可调节部分，可通过组装调整系统调节空间位置。

两部分组成的待组装元器件可以是完整的元器件(例如完整镜头)，此时图像生成系统生成的图像对由于第一部分和第二部分的装配位置偏差造成的误差做出补偿(可以是通过检测图像遍历搜索所有可能空间位置，也可以是由控制系统根据反馈结果来优化调整下一检测图像)，使其能够输出较理想的结果，控制系统根据反馈结果指导组装调整系统装配待组装元器件

两部分待组装元器件组成的也可以是非完整的元器件(例如非完整镜头)，此时图像生成系统生成的图像除了对由于第一部分和第二部分的装配位置偏差造成的误差做出补偿外，还需模拟非完整器件缺失的部分，使待测的非完整器件也能输出可被测量的检测结果。

实施例1

一种手机镜头组装设备包括：图像生成系统、控制系统、检测系统、组装调整系统、待组装元器件。

待组装镜头由3个镜群构成，上中下三个镜群分别包含3片、2片、2片共7片镜片，组装时分为两个流程，分别组装下镜群和中镜群，上镜群和中下镜群，来料分别为中镜群和下镜群，中下镜群和上镜群。

其中图像生成系统包含一颗匹配/缩放镜头，用于匹配空间光调制器出射后的光束与实际待装配镜头的光学参数(例如NA，发散角度、孔径等)。

图像生成系统还包含9套相类似的图像生成子系统，每套子系统包含一片1080P分辨率的基于硅基液晶技术的纯相位调制空间光调制器(采用ECB封装)，每一套子系统对应待组装镜头的一个或几个视场(例如安装在中心位置的子系统对应0视场、水平和垂直方向±0.1视场共5个视场，水平方向最边缘的两套子系统分别对应+0.9和-0.9视场)。每套图像生成子系统还包含一个10W的532nm光纤LED光源，一片偏振镜，一片532nm带宽1.2nm的OD5的窄带滤光片，一片刻有线宽1um十字分划的chart/reticle板，小角度的diffuser，一块分光棱镜，以及准直透镜。光源发出的光经diffuser散射后通过偏振片和窄带滤光片被过滤成谱峰很窄的线偏振光，照射到chart板上，通过chart板后，携带有chart图案信息的光波前通过分光棱镜后照射到空间光调制器上(也可以不用chart板，而通过空间光调制器直接成像，但这种方案光源一般需具有较好的相干性，且后续需有消散斑处理)，空间光调制器根据控制系统发出的信息调制入射光波前，光波前经调制后含有误差补偿信息以及模拟镜头缺失部分的信息，再次通过分光棱镜后从子系统出射，进入匹配镜头。每套子系统都应经过标定，已确定对光波前调制的准确性，标定可以通过波前测试仪器标定，也可以是通过模拟特定波前然后通过间接法标定。标定后存在的误差可以通过空间光调制器本身补偿。

检测系统使用一片3200万像素CMOS芯片，是此镜头模组本身使用的CMOS芯片。

组装调节系统包括上料系统，可以由2轴(X,Y)或3轴(X,Y,Z)移动的托盘(托盘上可固定一定数量的待测/待组装器件(例如20x 20颗待测镜头/镜组)，每一待测器件可通过气吸的方式精确固定在托盘的特定位置上。当然上料系统也可以使用5轴或6轴运动的制具来增加待测/待组装器件的调节范围。上料系统还可以包含图像检测设备，例如电子数码显微镜，用于在上料阶段提高上料精度。

组装调节系统由三部分组成，分别对应上中下三个镜群，下镜群上料后位置固定不动，中镜群和上镜群的上料系统都包含高精度的六自由度调节设备，可根据控制系统指令做精度在0.1um和0.001°的高精度调节。

组装调节系统还包含点胶和曝光设备，每次上料之前或之后先对待组装镜群点UV胶，然后根据控制系统指令在组装到位后对其曝光固化。

控制系统由9片空间光调制器驱动芯片(SLM驱动，可采用FPGA或CPLD或ASIC芯片)+一片主控芯片(可采用FPGA或CPU芯片)+存储芯片(可采用FLASH或ROM芯片或硬盘)构成。其中主控芯片分别连接检测系统、9片SLM驱动芯片、组装调整系统。

SLM驱动芯片连接对应的空间光调制器以及光源，并同步二者工作。SLM驱动芯片可以有几种工作模式：(1)从主控芯片接收相应的调制信息驱动SLM调制相应图像/相位(2)接收部分调制信息并自主计算生成相应调制图像/相位(3)根据主控芯片的指令从存储芯片中读取相应调制图像/相位(4)上述三种方式的任意组合。

如图5所示，此实施例中，通过一台设备组装整颗镜头的三个镜群，整个装配流程可以设置如下：

(1)下镜群上料。

(2)控制系统控制图像生成系统，输出用以检测下镜群是否为良品的图像(所述图像模拟缺失的上中镜群波前，一帧输出持续约5ms，9个SLM子系统可同时输出，也可分别输出)。

(3)控制系统同步检测系统，检测对应当前检测图像的参数(一帧图像检测时间约2ms，包含在步骤(2)的5ms内)。

(4)判断是否所有下镜群检测图像都已输出完毕，若是则执行步骤(5)，若否则准备下一输出图像(一般与上一图像的区别在于对应的空间位置不同，即补偿镜群上料时空间位置不同造成的误差)，并跳回步骤(2)。

(5)判断当前镜群是否为良品(此例中可以是判断各视场的MTF值)，若是则执行步骤(6)，若否则下料当前镜群，并跳回步骤(1)或终止组装流程。

(6)中镜群点胶，上料(控制系统也可以根据前述步骤中得出的最佳检测图像对应的空间位置对中镜群的上料位置做出预设)。

(7)控制系统控制图像生成系统，输出用以检测组装的中下镜群是否为良品的图像(所述图像模拟缺失的上镜群波前，一帧输出持续约5ms，9个SLM子系统可同时输出，也可分别输出)。

(8)控制系统同步检测系统，检测对应当前检测图像的参数(一帧图像检测时间约2ms，包含在步骤(7)的5ms内)。

(9)判断是否所有中下镜群检测图像都已输出完毕，若是则执行步骤(10)，若否则准备下一输出图像(一般与上一图像的区别在于对应的空间位置不同，即补偿中镜群上料时空间位置不同造成的误差)，并跳回步骤(7)。

(10)判断当前中下镜群是否为良品(此例中可以是判断各视场的MTF值)，若是则执行步骤(11)，若否则下料当前镜群(可以是整个中下镜群，也可以是只下料中镜群，视具体镜头而定)，跳回步骤(1)(或步骤(6))，或终止组装流程。

(11)根据前述步骤中得出的最佳检测图像对应的空间位置对中镜群的上料位置做出调整(此步骤中可以加入对调节后的位置使用中下镜群相互之间位置无偏差的检测图像来做检测的工序，以判断调整后的中下镜群是否为良品，是否还需再次调整)。

(12)曝光固化中下镜群(也可在此步骤中加入再次检测的工序，以判断胶水曝光固化的影响)。

(13)上镜群点胶，上料(控制系统也可以根据前述步骤中得出的最佳检测图像对应的空间位置对上镜群的上料位置做出预设)。

(14)控制系统控制图像生成系统，输出用以检测组装的完整镜头是否为良品的图像(一帧输出持续约5ms，9个SLM子系统可同时输出，也可分别输出)。

(15)控制系统同步检测系统，检测对应当前检测图像的参数(一帧图像检测时间约2ms，包含在步骤(7)的5ms内)。

(16)判断是否所有完整镜头检测图像都已输出完毕，若是则执行步骤(17)，若否则准备下一输出图像(一般与上一图像的区别在于对应的空间位置不同，即补偿上镜群上料时空间位置不同造成的误差)，并跳回步骤(14)。

(17)判断当前完整镜头是否为良品(此例中可以是判断各视场的MTF值)，若是则执行步骤(18)，若否则下料当前镜群(可以是整个镜头，也可以是只下料上镜群，视具体镜头而定)，跳回步骤(1)(或步骤(13))，或终止组装流程。

(18)根据前述步骤中得出的最佳检测图像对应的空间位置对上镜群的上料位置做出调整(此步骤中可以加入对调节后的位置使用上镜群和中下镜群相互之间位置无偏差的检测图像来做检测的工序，以判断调整后的镜头是否为良品，是否还需再次调整)。

(19)曝光固化上镜群(也可在此步骤中加入再次检测的工序，以判断胶水曝光固化的影响)。

(20)完成当前镜头装配，跳回步骤(1)或终止装配。

在上述镜头组装中，假设上料误差一般为x，y方向±20um，z方向±5um，角度x,y方向±0.05°，组装中设置5um及0.05°为一个搜索的步长，则一个镜群的组装每个视场共需搜索8x8x3x3x2＝1152个点位，需时约1152*0.005＝5.76秒(9个视场同时输出为例)，整颗镜头组装时间小于20秒，具备良好的量产性，相比与传统的机械搜索，一个点位调整约0.1秒，则一个镜群的组装约需115秒，一颗完整镜头则需约350秒，实际生产中量产性很差。

在此实施例的上述流程中，还可以将步骤(4)、(9)、(16)中遍历输出所有检测图像的方案更改为判断检测图像对应的检测结果是否满足组装要求，若满足组装要求则不再继续搜索。这样可以牺牲部分镜头的最佳成像质量以换取进一步提高组装速度。或者若某一种调整已无法满足要求则停止再这一参数的继续搜索而立即开始其它参数的搜索(例如模拟x轴位置减小的数次检测已得到某一视场MTF呈下降趋势，且已不符合良品的阈值，则可以终止x轴减小的模拟，图像生成系统跳转到x增大的模拟图像或其它后续图像，或者已模拟搜索出组装完毕后的部分器件某一视场的through focus曲线的峰值也无法满足良品的要求，则可以直接停止搜索过程，将其此部分器件判断为NG)这样可以提高搜索速度。

在此实施例的上述流程中，还可以通过对过往组装数据的学习，根据步骤(3)、(8)、(15)的检测结果优先输出某些可能得到更好结果的检测图像或跳过某些可能无法得到更优结果检测图像(非顺序遍历)，从而进一步减少扫描点位，提高组装速度。

上述组装流程还可以根据需要对于步骤顺序做出任意调整，或增加减少部分步骤。

实施例2

为了进一步提高装配速度，还可以由多台本发明所描述的设备共同来完成所述组装步骤，每一台设备各自负责整个装配流程中的一部分。以一颗6片镜片组成的镜头为例，要求每一片镜片都采取动态组装的方法装配，此例中使用四台设备共同完成组装任务，第一台设备组装镜头上方(物面方向，上镜群)的两片镜片，第二台设备组装中间的两片镜片，第三台设备组装下方(像面方向，下镜群)的两片镜片，第四台设备将前三台设备组装完毕的各部分总装成一颗完整镜头。

需要指出的是第三第四台设备可以采取和实施例一中一样的正光路方案(如图1、图2物象关系与镜头原始设计相同)来完成组装，但第一第二台设备采取的检测方案则可以有所不同。

对于第一台设备，由于组装的两片透镜位于镜头上方(对于物面方向，类似上镜群概念)，图像生成和检测系统可以考虑采用逆光路的方案(如图3、图4，物象关系与原始设计相反)。例如图像生成系统输出的调制光(调制后包含像信息的光)先入射第二片镜片(从原设计中像面的方向输入)，从第一片镜片输出(从原设计中物面的方向输出，对应于无穷远物距，出射光已接近平行光)，被检测系统检测。此时的检测系统也可以普通的CCD或CMOS来成像，或者也可以采用波前传感器(一般采用CMOS或CCD前加入微透镜阵列)，根据检测到的波前间接计算成像质量。这一实施例中第一台设备中的检测系统也可以包含9个子系统，分别对应9需检测的9个视场。

对于第一台设备，另一种可选的方案是将图像生成系统中包含空间光调制器的部分置于待组装器件与检测系统之间，即光源照射chart板后输出的包含检测图像信息的光先入射待组装器件，从待组装器件出射后入射空间光调制器，空间光调制器模拟缺失的后4片透镜，使被其调制的光能够在检测器件上成像，此方案的光路仍为正光路设计。

对于第二台设备，组装和检测的是位于镜头中间的两片透镜，由于同时缺少上下镜片，根据原始光学设计无法单独成像，此时可以采取的方案是重新设计一组波前，可以让此组透镜单独成像，并和原设计对于各类误差的敏感度有着类似一致性，从而实现此组透镜的组装和检测。此外，若中间的两片透镜与上部的两片或下部两片的镜片组有一定的间隙可以满足上料需求，则还可以采取的一种方案是在第二台设备上固定一颗上或下镜群的Golden Sample(理想样品，一般是质量最好的样品)，以固定下部的已组装两片透镜的Golden Sample为例，可以使用类似实施例1中的正光路方案，每次组装中部的两片透镜时通过图像生成系统模拟上部缺失的镜片，并且补偿由于上料误差造成的中部待组装镜片与下部Golden Sample之间的位置偏差，判断中间两片待组装镜片的好坏，并指导组装调整系统调节组装位置。与实施例1中不同的是，此设备中下部的Golden Sample镜片组与中部待组装镜片组之间不点胶，不固化。Golden Sample装调到位后在中部两片镜片的组装的上下料过程中不会被下料，也不会被物理移动。

上述的设备还可以联网接入云端，云端的电脑在收集多台或多组组装相同产品的设备传输的数据后，可以根据大数据的算法对组装的策略做出实时调整，包括但不限于如下方面：

(1)组装流程，例如采用遍历法搜索待组装器件所有可能的空间位置还是根据检测结果是否合格来进入下一步骤，还可以是在流程中增加或减少某些步骤，例如增加或减少整颗镜头组装完毕后再次检测的步骤

(2)技术参数，例如根据某一检测结果，设定后续输出的一帧检测图像或数帧检测图像，或跳过后续输出的一帧检测图像或数帧检测图像。也可以是根据某一检测结果直接设定组装调整系统的调整位置或调整范围等；比如可以是调整检测图像模拟的间距步长，例如实施例1中的5um搜索间距更改为8um；还比如可以修改合格品的判断指标，例如某一视场原先MTF 0.6为合格，现重新设置为0.65为合格

此外，当如实施例2中使用多台设备分别组装同一镜头的不同部分时，还可以在各设备之间增加上料缓冲/存储设备，以减少当某一步骤的良率出现波动时，其它步骤因没有前序步骤提供的原料而停工的概率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (31)

1.一种组装设备，其特征在于，包括：图像生成系统、检测系统、控制系统以及组装调整系统；

其中所述图像生成系统生成测试图像至待组装器件，使全部或部分待组装器件能够输出组装完成后的数据，并被所述检测系统检测得到检测信息；

所述检测系统将检测信息反馈至所述控制系统，所述控制系统根据检测信息优化待组装器件的组装参数，并控制所述组装调整系统按优化的组装参数组装待组装器件。

2.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统生成的测试图像能够模拟待组装器件的缺失部分，使输出的组装完成后的数据能够被所述检测系统检测。

3.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统生成的测试图像模拟待组装器件的待组装部分不同的组装参数。

4.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统补偿由于待组装器件的待组装部分组装参数偏差而造成的误差。

5.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述组装参数包括：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、气吸参数、装配应力、环境气体或液体特性的至少其中之一。

6.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述组装参数是空间位置，所述控制系统按照获得的检测信息中测试图像中的一张或多张图像对应的空间位置控制组装调整系统优化待组装器件的空间位置。

7.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统包括至少一片空间光调制器。

8.根据权利要求7所述的组装设备，其特征在于，所述空间光调制器采用相位调制。

9.根据权利要求7所述的组装设备，其特征在于，所述空间光调制器采用硅基液晶器件。

10.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统设置于待组装器件之前和/或之后，在光信号进入待组装器件前和/或后对光信号做出调制。

11.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统还包括：透镜、棱镜、反射镜、偏振片、滤光片、激光器、LED、测试靶标、分划板、测试图案或测试光源板的至少其中之一。

12.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统生成的测试图像对输入的光信号的波前进行调制。

13.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述图像生成系统包含多套结构相同或相似的图像生成子系统。

14.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述待装配器件包括完整或非完整的光学镜头或光学系统。

15.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述检测系统包含至少一片CCD或CMOS传感器。

16.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述检测系统测得的检测信息包括至少一个视场的光学参数。

17.根据权利要求16所述的组装设备，其特征在于，所述光学参数包括拍摄的图像，或根据所拍摄的图像处理得到的MTF值、LSF值、PSF值、F数、光程差、波前、焦距、亮度、均匀度、像差的至少其中之一。

18.根据权利要求16所述的组装设备，其特征在于，所述检测系统根据所检测的一个或多个视场获得的一个或多个检测参数综合处理后得出待检测器件的检测结果。

19.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统包含：CPU、GPU、FPGA、CPLD、DSP、ASIC的至少其中之一。

20.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统的存储介质包含：DDR、FLASH、ROM、RAM、硬盘的至少其中之一。

21.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统包含多套相同或相似硬件架构的子控制系统，并通过有线或无线相互链接。

22.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统模拟波前信息，使无法独立输出检测信息的非完整的待组装器件能够输出检测信息。

23.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统根据所述检测信息，控制图像生成系统生成下一或下一组测试图像，再次输出至待组装器件。

24.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统根据预定程序控制图像生成系统输出全部测试图像后，根据检测信息控制组装调整系统组装待组装元器件。

25.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统控制图像生成系统输出测试图像，根据检测信息判断是否继续输出测试图像，或者控制组装调整系统组装待组装元器件。

26.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统控制组装调整系统，调整全部或部分待组装器件的装配参数，包括：空间位置、胶水特性、温度、曝光参数、气吹参数、气吸参数、装配应力、环境气体或液体特性的至少其中之一。

27.根据权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述控制系统采用动态学习算法，根据先前的检测和/或组装结果动态调整测试图像的输出，和/或动态调整组装调整系统。

28.根据权利要求5所述的组装设备，其特征在于，所述空间位置包括x轴距离、y轴距离、z轴距离、绕x轴转动角度、绕y轴转动角度、绕z轴转动角度中的至少其中之一。

29.一种组装方法，其特征在于，采用权利要求1所述的组装设备，依次组装部分或全部的待组装器件。

30.一种组装系统，其特征在于，包括多个权利要求1所述的组装设备，依次组装部分或全部的待组装器件。

31.根据权利要求30所述的组装系统，其特征在于，所述组装系统与网络服务器连接，所述网络服务器实时向各组装设备发送指令和/或数据，各组装设备中的控制系统根据指令和/或数据实时调整组装过程。

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