CN111751942A - 一种cob自动耦合方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种COB自动耦合方法及控制系统，包括先将若干电路板、透镜上料定位，然后将软件复位，检测确认仪表通讯正常，各机构运动轴正常，无误后再将透镜移送到预设位置，抓取透镜，再将电路板移送到耦合工位后固定不动，调整透镜位置，使透镜与电路板进行初步耦合，然后再将初步耦合后移开透镜，对电路板上初步耦合的位置进行点胶，点完胶后将透镜移到电路板初步耦合位置进行二次耦合，二次耦合完成后的将所述电路板移送到固化封装工位进行固化，同时主控制器检测是否还有待耦合的电路板，若有，则返回步骤C，若无，则表示所有电路板已耦合完成；本发明提供了一种适用于连续批量的COB自动耦合的方法及控制系统，结构简单、自动化程度高。

Description

一种COB自动耦合方法及控制系统

技术领域

本发明涉及光模块耦合封装领域，具体涉及一种COB自动耦合方法及控制系统。

背景技术

光模块是光通信的一种核心器件，用于完成对光信号的光一电或电一光转换，模块实现光信号和电信号的转换。光模块的主要结构由电路板(PCB)、芯片、透镜和光纤组成，其中芯片安装在电路板上，光纤用于光信号的输入或输出，透镜通常与光纤连接在一起，透镜是光模块的重要组成部分，在光模块接收光信号时，光纤接收到的光信号需要经过透镜折射，聚焦在芯片上，才能有效地转换成电信号，而在输出过程中，电信号转换成的光信号也需要经过透镜折射聚焦后才能从光纤完全传输出去。

然而，传统的透镜与激光器和光探测器的耦合是通过手动耦合来完成的，人工耦合台上的夹持机构均为手动的旋钮式夹子形式，或凹槽式弹簧压紧，效率低，精度差；现有技术申请号为CN202010287095.5的中国发明专利于2020年6月19日公开一种用于多路单模COB模块的透镜耦合方法及设备，实现了COB模块的自动耦合，但该方法及设备一次只能上料一个PCB板，难以连续的对多个PCB板进行耦合，需要多次上料，操作不便。现有技术申请号为CN201910362038.6的中国发明专利于2019年6月28日公开了一种多透镜耦合夹具及方法，通过装有多个透镜和PCB板的特殊夹具，虽然能一次将多个透镜与PCB板进行耦合，但实际中由于每个PCB板都存在公差，每一个产品的透镜在PCB板上的安装位置都不一样，需要不停地调整透镜与电路板的相对位置，应用此种方案难以调节透镜的耦合位置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种COB自动耦合方法及控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种COB自动耦合方法，包括以下步骤：

步骤A：将若干电路板上料定位，将若干透镜上料定位；

步骤B:软件复位，启动自动检测程序，检测确认仪表通讯正常，各机构运动轴正常，按下启动按钮；

步骤C：将透镜移送到预设位置，抓取透镜，将电路板移送到耦合工位后固定不动，调整透镜位置，使透镜与电路板进行初步耦合；

步骤D：初步耦合后移开透镜，对电路板上初步耦合的位置进行点胶；

步骤E：将透镜移到电路板初步耦合位置进行二次耦合；

步骤F:将二次耦合完成后的所述电路板移送到固化封装工位进行固化；

步骤G：主控制器检测是否还有待耦合的电路板，若有，则返回步骤C，若无，则表示所有电路板已耦合完成。

上述方案提供了一种连续的COB自动耦合方法，一次工作流程就可以对多个电路板进行耦合作业；并将固化封装工序和耦合工序分别设置在不同工位，使固化工序和耦合工序可以同时进行；在耦合过程在保持电路板位置不变，只调整透镜的位置，这样可以简化电路板夹具的设置，使承载台一次可以装设多个电路板进行耦合。

进一步的，步骤A具体包括：将若干所述透镜和若干所述电路板放在同一承载台上进行定位。上述方案进一步优化了上料定位的方法，方便后面的移送工序。

进一步的，步骤C具体包括：步骤C1：由透镜抓取装置抓取所述透镜，并移开一定距离；步骤C2：固定透镜不动，将光纤与所述透镜对接；步骤C3：所述透镜抓取装置将带有光纤的透镜下压到电路板，然后立即上抬一定距离，调整透镜位置，进行粗耦合，当检测到光纤发光后再控制透镜下降一定高度，再次调整透镜位置，进行细耦合，直到检测到光纤发出光为最大光强，主控制器记录此时透镜的位置。上述方案的耦合过程中，由于电路板位置不变，仅调整透镜的位置，采用将透镜粗耦合后再细耦合的方案，可以对透镜进一步做更加精细的调整。

进一步的，步骤D具体包括：初步耦合后，透镜抓取装置将透镜移开电路板一定距离，点胶装置的点胶调节气缸动作，将胶桶伸出，使胶头对准初步耦合的位置，进行多角度精准点胶。

进一步的，步骤F具体包括：由多个UV固化装置从不同角度对所述电路板的点胶处进行照射，使固化胶快速固化。

本发明还提供一种应用上述COB自动耦合方法的控制系统，包括：承载台、六轴运动机构、透镜抓取装置、点胶装置、UV固化装置、电路板供电装置、主控制器，所述承载台上固定有若干装有透镜的透镜夹具和若干装有电路板的电路板夹具，所述承载台下方螺栓连接有滑动座，所述滑动座下方滑动连接有滑轨，所述承载台用于装夹定位所述透镜和所述电路板，所述承载台还用于将电路板移送到耦合工位，所述承载台还用于将耦合完的电路板移送到固化封装工位；所述六轴运动机构分别与所述透镜抓取装置和所述点胶装置固定连接；所述UV固化装置设置于所述固化封装工位。

上述方案的承载台在滑轨上移动时，将固设于承载台上的透镜和电路板带着一起沿滑轨方向移动，主控制器控制承载台使电路板先后移动到耦合工位、固化封装工位；六轴运动机构用于使固定于其上的透镜抓取装置和点胶装置进行多角度调节，实现精准耦合和精准点胶；电路板供电装置包括有连接三轴调节机构的探针夹具、以及探针夹具夹持的探针，探针用于接触电路板的供电接口。

进一步的，所述透镜夹具和所述电路板夹具分别横向排布在所述承载台上，所述透镜和所述电路板数量相同并且一一对应。

进一步的，所述透镜抓取装置包括与所述六轴运动机构固定连接的安装板，所述安装板上设有调整滑台，所述调整滑台的活动板连接有抓取气缸，所述抓取气缸连接有一对夹爪、所述夹爪中间设有与所述安装板固定的吸嘴；所述透镜抓取装置还包括设置于安装板上的光纤推动气缸，所述光纤推动气缸的活动端连接有光纤夹具，所述光纤夹具装夹有光纤。上述方案中，吸嘴内为负压，当需要抓取透镜时，先由吸嘴对透镜进行吸取，然后由夹爪夹住透镜，对其位置进行微调整，将透镜上的光纤插口对准光纤接头，然后光纤推动气缸动作，带动光纤夹具将光纤插入透镜。

进一步的，所述六轴运动机构包括装设有压力传感器的YZ面微调机构、XY面微调机构、Z轴直线微调机构。上述方案中，带有压力传感器的微调结构与主控制器电连接，在耦合过程中，对透镜角度进行自动反馈调节。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供一种COB自动耦合方法及控制系统，通过设置可移动的且装有多个透镜和电路板的承载台，和具有微调功能的透镜抓取装置，在一次工作流程内，可自动连续对多个透镜和电路板进行耦合，提高了效率。

2、本发明通过将固化封装工位与耦合工位分开设置，形成先后工序流程，可在承载台上同时进行UV固化工作和耦合工作，提高了整体装置利用率。

3、耦合过程中，电路板为静止状态，只调节透镜位置，不需要额外的电路板调节机构，简化了承载台的机构组成，使其一次能装有更多的物料。

附图说明

图1为本发明的一种COB自动耦合方法的流程图；

图2为本发明的一种COB自动耦合控制系统的整体结构示意图；

图3为本发明的一种COB自动耦合控制系统的承载台的结构示意图；

图4为本发明的一种COB自动耦合控制系统的透镜抓取装置的结构示意图；

图5为本发明的一种COB自动耦合控制系统的透镜抓取装置的主视图；

图6为本发明的一种COB自动耦合控制系统的点胶装置的结构示意图；

图7为本发明的一种COB自动耦合控制系统的六轴运动机构的结构示意图；

图8为本发明的一种COB自动耦合控制系统的UV固化装置的结构示意图；

图中：1、承载台；2、透镜抓取装置；3、点胶装置；4、六轴运动机构；5、供电装置；6、UV固化装置；7、滑动座；8、滑轨；101、透镜；102、透镜夹具；103、电路板；104、电路板夹具；201、调整滑台；202、抓取气缸；203、夹爪；204、吸嘴；205、光纤推动气缸；206、安装板；207、光纤夹具；208、光纤；301、点胶调节气缸；302、胶桶；303、胶头；401、YZ面微调机构；402、XY面微调机构；403、Z轴直线微调机构；601、固化调节气缸；602、固定支架；603、调节夹具；604、UV固化灯。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1至8所示，一种COB自动耦合方法，包括以下步骤：

步骤A：将若干电路板103上料定位，将若干透镜101上料定位；

步骤B:软件复位，启动自动检测程序，检测确认仪表通讯正常，各机构运动轴正常，按下启动按钮；

步骤C：将透镜101移送到预设位置，抓取透镜101，将电路板103移送到耦合工位后固定不动，调整透镜101位置，使透镜101与电路板103进行初步耦合；

步骤D：初步耦合后移开透镜101，对电路板103上初步耦合的位置进行点胶；

步骤E：将透镜101移到电路板103初步耦合位置进行二次耦合；

步骤F:将二次耦合完成后的所述电路板103移送到固化封装工位进行固化；

步骤G：主控制器检测是否还有待耦合的电路板103，若有，则返回步骤C，若无，则表示所有电路板103已耦合完成。

上述方案提供了一种连续的COB自动耦合方法，一次工作流程就可以对多个电路板103进行耦合作业；并将固化封装工序和耦合工序分别设置在不同工位，使固化工序和耦合工序可以同时进行；在耦合过程在保持电路板103位置不变，只调整透镜101的位置，这样可以简化电路板夹具的设置，使承载台一次可以装设多个电路板进行耦合。

进一步的，步骤A具体包括：将若干所述透镜101和若干所述电路板103放在同一承载台1上进行定位。上述方案进一步优化了上料定位的方法，方便后面的移送工序。

进一步的，步骤C具体包括：步骤C1：由透镜抓取装置2抓取所述透镜101，并移开一定距离；步骤C2：固定透镜101不动，将光纤208与所述透镜101对接；步骤C3：所述透镜抓取装置2将带有光纤208的透镜101下压到电路板103，然后立即上抬一定距离，调整透镜101位置，进行粗耦合，当检测到光纤208发光后再控制透镜101下降一定高度，再次调整透镜101位置，进行细耦合，直到检测到光纤208发出光为最大光强，主控制器记录此时透镜101的位置。上述方案的耦合过程中，由于电路板103位置不变，仅调整透镜101的位置，采用将透镜101粗耦合后再细耦合的方案，可以对透镜101进一步做更加精细的调整。

进一步的，步骤D具体包括：初步耦合后，透镜抓取装置2将透镜101移开电路板103一定距离，点胶装置3的点胶调节气缸301动作，将胶桶302伸出，使胶头303对准初步耦合的位置，进行多角度精准点胶。

进一步的，步骤F具体包括：由多个UV固化装置6从不同角度对所述电路板103的点胶处进行照射，使固化胶快速固化。

实施例2：

参考图2至8，本发明还提供一种应用上述COB自动耦合方法的控制系统，包括：承载台1、六轴运动机构4、透镜抓取装置2、点胶装置3、UV固化装置6、电路板供电装置5、主控制器，所述承载台1上固定有若干装有透镜101的透镜夹具102和若干装有电路板103的电路板夹具104，所述承载台1下方螺栓连接有滑动座7，所述滑动座7下方滑动连接有滑轨8，所述承载台1用于装夹定位所述透镜101和所述电路板103，所述承载台1还用于将电路板103移送到耦合工位，所述承载台1还用于将耦合完的电路板103移送到固化封装工位；所述六轴运动机构4分别与所述透镜抓取装置2和所述点胶装置3固定连接；所述UV固化装置6设置于所述固化封装工位。

上述方案的承载台1在滑轨8上移动时，将固设于承载台1上的透镜和电路板带着一起沿滑轨8方向移动，主控制器控制承载台1使电路板103先后移动到耦合工位、固化封装工位；六轴运动机构4用于使固定于其上的透镜抓取装置2和点胶装置3进行多角度调节，实现精准耦合和精准点胶；电路板供电装置5包括有连接三轴调节机构的探针夹具、以及探针夹具夹持的探针，探针用于接触电路板的供电接口。

进一步的，参考图,3，所述透镜夹具102和所述电路板夹具104分别横向排布在所述承载台1上，所述透镜101和所述电路板103数量相同并且一一对应。

进一步的，参考图4、5，所述透镜抓取装置2包括与所述六轴运动机构4固定连接的安装板206，所述安装板上设有调整滑台201，所述调整滑台201的活动板连接有抓取气缸202，所述抓取气缸202连接有一对夹爪203、所述夹爪203中间设有与所述安装板206固定的吸嘴204；所述透镜抓取装置2还包括设置于安装板206上的光纤推动气缸205，所述光纤推动气缸205的活动端连接有光纤夹具207，所述光纤夹具207装夹有光纤208。上述方案中，吸嘴204内为负压，当需要抓取透镜101时，先由吸嘴204对透镜101进行吸取，然后由夹爪203夹住透镜101，对其位置进行微调整，将透镜101上的光纤插口对准光纤接头，然后光纤推动气缸205动作，带动光纤夹具207将光纤208插入透镜101。

进一步的，参考图7，所述六轴运动机构包括装设有压力传感器的YZ面微调机构401、XY面微调机构402、Z轴直线微调机构403。上述方案中，带有压力传感器的微调结构与主控制器电连接，在耦合过程中，对透镜101角度进行自动反馈调节。

综上所述，本发明提供了一种COB自动耦合方法及控制系统，包括上料定位、复位检测、初步耦合、点胶、二次耦合、固化等工序，通过对上料定位装置进行改进，使其既可以用于对透镜101和电路板103进行定位装夹，也可以作为电路板103的耦合工作台，并且可以将电路板103移送到多个工位，本发明适用于连续批量的COB自动耦合，结构简单、自动化程度高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种COB自动耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：将若干电路板上料定位，将若干透镜上料定位；

步骤B：软件复位，启动自动检测程序，检测确认仪表通讯正常，各机构运动轴正常，按下启动按钮；

步骤C：将所述透镜移送到预设位置，抓取透镜，将所述电路板移送到耦合工位后固定不动，调整透镜位置，使透镜与电路板进行初步耦合；

步骤D：初步耦合后移开透镜，对所述电路板上初步耦合的位置进行点胶；

步骤E：将所述透镜移到电路板初步耦合位置进行二次耦合；

步骤F：将二次耦合完成后的所述电路板移送到固化封装工位进行固化；

步骤G：主控制器检测是否还有待耦合的电路板，若有，则返回所述步骤C，若无，则表示所有电路板已耦合完成。

2.如权利要求1所述的一种COB自动耦合方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：将若干所述透镜和若干所述电路板放在同一承载台上进行定位。

3.如权利要求1所述的一种COB自动耦合方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

步骤C1：由透镜抓取装置抓取所述透镜，并移开一定距离；

步骤C2：固定透镜不动，将光纤与所述透镜对接；

步骤C3：所述透镜抓取装置将带有光纤的透镜下压到电路板，然后立即上抬一定距离，调整所述透镜位置，进行粗耦合，当检测到光纤发光后再控制所述透镜下降一定高度，再次调整所述透镜位置，进行细耦合，直到检测到光纤发出光为最大光强，主控制器记录此时透镜的位置。

4.如权利要求1所述的一种COB自动耦合方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：初步耦合后，所述透镜抓取装置将所述透镜移开电路板一定距离，点胶装置气缸动作，将胶桶伸出，使胶头对准初步耦合的位置，进行多角度精准点胶。

5.如权利要求1所述的一种COB自动耦合方法，其特征在于，所述步骤F具体包括：用多个UV固化装置从不同角度对所述电路板的点胶处进行照射，使固化胶快速固化。

6.一种COB自动耦合控制系统，包括权利要求1至5任意一项所述的一种COB自动耦合方法，其特征在于，包括承载台、六轴运动机构、透镜抓取装置、点胶装置、UV固化装置、电路板供电装置、主控制器，所述承载台上固定有若干装有透镜的透镜夹具和若干装有电路板的电路板夹具，所述承载台下方螺栓连接有滑动座，所述滑动座下方滑动连接有滑轨，所述承载台用于装夹定位所述透镜和所述电路板，所述承载台还用于将电路板移送到耦合工位，所述承载台还用于将耦合完的电路板移送到固化封装工位；所述六轴运动机构分别与所述透镜抓取装置和所述点胶装置固定连接；所述UV固化装置设置于所述固化封装工位。

7.如权利要求6所述的一种COB自动耦合控制系统，其特征在于，所述透镜夹具和所述电路板夹具分别横向排布在所述承载台上，所述透镜和所述电路板数量相同并且一一对应。

8.如权利要求6所述的一种COB自动耦合控制系统，其特征在于，所述透镜抓取装置包括与所述六轴运动机构固定连接的安装板，所述安装板上设有调整滑台，所述调整滑台的活动板连接有抓取气缸，所述抓取气缸连接有一对夹爪、所述夹爪中间设有与所述安装板固定的吸嘴；所述透镜抓取装置还包括设置于安装板上的光纤推动气缸，所述光纤推动气缸的活动端连接有光纤夹具，所述光纤夹具装夹有光纤。

9.如权利要求6所述的一种COB自动耦合控制系统，其特征在于，所述六轴运动机构包括装设有压力传感器的YZ面微调机构、XY面微调机构、Z轴直线微调机构。

Images