CN112904502A - 一种准直仪调水平耦合台及其耦合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种准直仪调水平耦合台，包括用于收纳产品的治具模组，以及与治具模组对应的LENS耦合机构和holder耦合机构；治具模组设置在电动调平机构上，电动调平机构的上部设置有与治具模组对应的准直机构；产品上设置有反光片，准直机构包括正对反光片的激光发生器。本发明提供了一种操作便捷的准直仪调水平耦合台，具有调平准直的功能，能够多角度调节需要耦合的产品，具有良好的组装便捷性和耦合稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体涉及自动化生产设备技术领域，尤其涉及一种准直仪调水平耦合台及其耦合方法。
背景技术
在光收发模块封装过程中，光器件的耦合需要非常高的精度，目前以手动调节为主，然而调节过程中，所需要的自由度多，以至于对操作者有极高的技巧以及耐性，导致产能低下，而且极易误操作导致良品率低。
例如，专利申请号：CN201510758054.9，专利名称：一种光准直耦合工作台，公开了一种光准直耦合的工作台，包含光反射装置、光反射装置固定装置、透镜抓取装置、器件光纤夹持装置、光器件底板/壳体夹持装置、光纤连接头、多轴运动平台、光分路器、激光光源、光强计、运动控制系统及防振台。光准直耦合的工作台能对器件用光纤相对于准直透镜的位置进行耦合，使得通过准直透镜准直的光经反射装置后原路返回，并经光分路器传入光强计中，不断调整器件用光纤相对于准直透镜的位置同时监控光强计中采集到的光强，最后使两者处于最佳准直耦合位置。本发明使得光纤和透镜准直时所需调整的部件数量和所需实时调整的维度都相对较少，同时所需监控的反馈量易于获取，所需要用到的设备简单，夹具设计难度不高，有成熟的光耦合算法，可以实现较高程度的自动化控制。
但是，现有技术中的光准直耦合工作台的依然存在以下问题：
第一，现有技术中的耦合机构虽然采用了动态耦合实现准直耦合，但是当耦合好角度后的透镜再放置贴合到操作平台上的基座，如果操作平台上的基座平整度不高的时，预先调整好耦合角度后，还是会因为操作平台上的基座定位角度不够平整，容易造成透镜与基座贴合后的产品存在较大的耦合误差。
第二，耦合时通过点胶后再耦合贴合，由于耦合需要时间，容易导致在等待贴合的胶体干化，影响贴合性能。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种操作便捷的准直仪调水平耦合台，具有调平准直的功能，能够多角度调节需要耦合的产品，具有良好的组装便捷性和耦合稳定性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种准直仪调水平耦合台，包括用于收纳产品的治具模组，以及与治具模组对应的LENS耦合机构和holder耦合机构；所述治具模组设置在电动调平机构上，所述电动调平机构的上部设置有与所述治具模组对应的准直机构；所述产品上或/和治具模组上设置有反光片，所述准直机构包括正对所述反光片的激光发生器。
本发明一个优选的实施方案中，LENS耦合机构包括设置在所述电动调平机构一侧的LENS多轴位移滑座，以及设置在所述LENS多轴位移滑座上的取料机构一。
本发明一个优选的实施方案中，holder耦合机构包括设置在所述电动调平机构一侧的holder多轴位移滑座，以及设置在所述holder多轴位移滑座上的取料机构二。
本发明一个优选的实施方案中，LENS多轴位移滑座和所述取料机构一之间还设置有角度调节机构；或/和，所述holder多轴位移滑座和所述取料机构二之间还设置有角度调节机构。
本发明一个优选的实施方案中，取料机构一包括吸头一或/和一对能相对开合夹持的夹爪；或/和所述取料机构二包括吸头二或/和一对能相对开合夹持的取料夹。
本发明一个优选的实施方案中，LENS耦合机构或/和holder耦合机构上还设置有UV灯。
本发明一个优选的实施方案中，准直机构还包括设置在所述激光发生器上部的相机，所述激光发生器下部激光发射口设置有防护罩，所述防护罩的激光出光口设置有棱镜，所述激光发生器的光束与所述反光片垂直。
本发明一个优选的实施方案中，电动调平机构采用的是电动双轴角度滑台。
本发明一个优选的实施方案中，一种准直仪调水平耦合台的耦合方法，包括以下步骤：
步骤一，上料，将产品放置到治具模组上，给产品供电；LENS耦合机构吸取LENS元件，holder耦合机构吸取并夹持holder元件；
步骤二，光耦合，通过产品上的发生器给LENS元件以及holder元件进行光耦合，调整到最佳耦合角度；
步骤三，点胶定位，给初步耦合的LENS元件以及holder元件进行点胶粘合。
步骤四，准直校准，通过准直机构中的激光发生器给产品上的放光片发送入射光，反光片将光源折射回准直机构，准直机构将入射光源与获得的折射光源进行重合度判定，获知偏移角度，通过电动调平机构驱动治具模组带动产品进行姿态调整，直至入射光源与折射光源重合。
步骤五，组装定位，将耦合的LENS元件以及holder元件安装在产品上的耦合位置处。
本发明一个优选的实施方案中，一种准直仪调水平耦合台的耦合方法：步骤四中，组装定位时同样采用点胶和光耦合的方式进行姿态的调整，耦合角度达到标准值后进行UV固定定位。
本发明解决了技术背景中存在的缺陷，本发明有益的技术效果是：
本发明公开了一种操作便捷的准直仪调水平耦合台，具有调平准直的功能，能够多角度调节需要耦合的产品，具有良好的组装便捷性和耦合稳定性。
1、通过LENS耦合机构吸取LENS元件，holder耦合机构吸取并夹持holder元件，利用LENS耦合机构和holder耦合机构进行上料并进行光耦合。利用准直机构与产品上设置的反光片相互配合实现稳定的光耦安装定位，进一步提升了耦合的精准度。
2、通过准直机构中的激光发生器给产品上的放光片发送入射光，反光片将光源折射回准直机构，准直机构将入射光源与获得的折射光源进行重合度判定，获知偏移角度，通过电动调平机构驱动治具模组带动产品进行姿态调整，直至入射光源与折射光源重合。提升了产品与耦合的LENS元件和holder元件之间的耦合性能，提升了产品的质量。
3、通过初步耦合再点胶再进行精准耦合后利用UV灯固化组合，进一步提升了耦合的精准度，减少理论与实践的偏差。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例中LENS耦合机构的轴视结构示意图；
图3是本发明的优选实施例中holder耦合机构的结构示意图；
图4是本发明的优选实施例中电动调平机构的结构示意图；
图5是本发明的图4中A部的放大结构示意图；
图6是本发明的产品方式在治具模组上的放大结构示意图；
图7是本发明的图6中B部的放大结构示意图；
图8是本发明的准直机构的结构示意图；
其中，1-操作台，11-物料座,111-LENS料盘,112-holder料盘,113-物料槽,13-探针夹，2-LENS耦合机构，21-LENS多轴位移滑座，22-取料机构一，221-吸头一，222-UV灯，3-holder耦合机构，30-角度调节机构，31-holder多轴位移滑座，32-取料机构二,321-取料夹,322-吸头二,4-电动调平机构，40-安装板，41-调平滑台，42-X-Y轴位移滑台，43-支撑座，5-准直机构，51-相机，52-激光发生器，53-防护罩，54-棱镜，55-固定板，56-电源线，7-监测采样相机，8-治具模组，9-产品，91-发生器，92-接收器，93-光纤，94-耦合区，95-反光片，96-光纤头。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1~图8所示，一种准直仪调水平耦合台，包括设置在操作台1上的用于收纳产品9的治具模组8，治具模组8设置在电动调平机构4上，治具模组8包括产品9收纳台，以及设置在产品9收纳台上的定位夹具，操作台1上设置有位于治具模组8外围的LENS耦合机构2和holder耦合机构3；操作台1上还设置有位于治具模组8一侧的物料座11，物料做上设置有分别与LENS耦合机构2和holder耦合机构3对应的LENS料盘111和holder料盘112，LENS料盘111和holder料盘112上分别设置有用于收纳LENS元件和holder元件的物料槽113。电动调平机构4的上部设置有与治具模组8对应的准直机构5；产品9上设置有反光片95，准直机构5包括正对反光片95的激光发生器9152。操作台1上还设置有与治具模组8对应的监测采样相机7，通过监测采样相机7进行产品9以及LENS元件和holder元件的检测。
具体的，LENS耦合机构2包括设置在操作台1上且位于电动调平机构4一侧的LENS多轴位移滑座21，以及设置在LENS多轴位移滑座21上的取料机构一22。LENS多轴位移滑座21包括由X轴位移平台和Y轴位移平台组合成的平面位移机构，平面位移机构上设置有Z轴位移机构，Z轴位移机构上驱动设置有纵向位移机构，纵向位移机构驱动设置有取料机构一22，取料机构一22包括一个用于吸附LENS元件的吸头一221。
具体的，holder耦合机构3包括设置在操作台1上且位于电动调平机构4一侧的holder多轴位移滑座31，以及设置在holder多轴位移滑座31上的取料机构二32。holder多轴位移滑座31和取料机构二32之间还设置有角度调节机构30。holder多轴位移滑座31包括由X轴位移平台和Y轴位移平台组合成的平面位移机构，平面位移机构上设置有Z轴位移机构，Z轴位移机构上驱动设置有纵向位移机构，纵向位移机构驱动设置有角度调节机构30，角度调节机构30上驱动设置有取料机构二32，取料机构二32包括一个用于吸附holder元件的吸头二322，以及至少一对位移吸头二322两侧的取料夹321，取料夹321的夹爪能相对吸头二322往复位移，实现取料夹321的开合夹持。且holder耦合机构3上还设置有一对相对设置的UV灯222。UV灯222的光源与取料机构二32对应。
具体的，准直机构5包括激光发生器9152，激光发生器9152上部连接有相机51，激光发生器9152下部的激光发射口上设置有防护罩53，防护罩53下部的激光出光口设置有棱镜54，激光发生器9152的光束与反光片95垂直。
具体的，电动调平机构4采用的是电动双轴角度滑台。电动双轴角度滑台包括X-Y轴位移滑台，以及驱动设置在X-Y轴位移滑台上的角度调节滑台。实现对治具模组8的多角度调节。
实施例二
一种准直仪调水平耦合台的耦合方法：
步骤一，上料，将产品9放置到治具模组8上，并将产品9的光纤93的光纤93头与治具模组8上的探针夹13对接；LENS耦合机构2吸取LENS元件，holder耦合机构3吸取并夹持holder元件。具体的，通过LENS耦合机构2中的平面位移机构以及Z轴位移机构进行位置的粗调，然后通过纵向位移机构进行上下位移。通过holder耦合机构3的平面位移机构以及Z轴位移机构进行位置的粗调，然后通过纵向位移机构进行上下位移。再利用holder耦合机构3的角度调节机构30驱动取料机构二32进行姿态的调整。
步骤二，光耦合，通过产品9上的发生器91给LENS元件以及holder元件进行光耦合，调整到最佳耦合角度。具体的，使得holder耦合机构3上拿取的holder元件能与LENS耦合机构2吸取的LENS元件根据光耦合的状态进行相对位移的调节。
步骤三，点胶定位，给初步耦合的LENS元件以及holder元件进行点胶粘合。
步骤四，准直校准，通过准直机构5中的激光发生器9152给产品9上的放光片发送入射光，反光片95将光源折射回准直机构5，准直机构5将入射光源与获得的折射光源进行重合度判定，获知偏移角度，通过电动调平机构4驱动治具模组8带动产品9进行姿态调整，直至入射光源与折射光源重合。
步骤五，组装定位，将耦合的LENS元件以及holder元件安装在产品9上的耦合位置处。具体的，组装定位时同样采用点胶和光耦合的方式进行姿态的调整，耦合角度达到标准值后进行UV固定定位。
具体的，本发明所述的LENS元件为透镜，holder元件为支托LENS的支架或安装架。
本发明工作原理：
如图1~图8所示，本发明公开了一种操作便捷的准直仪调水平耦合台，具有调平准直的功能，能够多角度调节需要耦合的产品9，具有良好的组装便捷性和耦合稳定性。
通过LENS耦合机构2吸取LENS元件，holder耦合机构3吸取并夹持holder元件，利用LENS耦合机构2和holder耦合机构3进行上料并进行光耦合。利用准直机构5与产品9上设置的反光片95相互配合实现稳定的光耦安装定位，进一步提升了耦合的精准度。
通过初步耦合再点胶再进行精准耦合后利用UV灯222固化组合，进一步提升了耦合的精准度，减少理论与实践的偏差。然后再通过准直机构5中的激光发生器9152给产品9上的放光片发送入射光，反光片95将光源折射回准直机构5，准直机构5将入射光源与获得的折射光源进行重合度判定，获知偏移角度，通过电动调平机构4驱动治具模组8带动产品9进行姿态调整，直至入射光源与折射光源重合。提升了产品9与耦合的LENS元件和holder元件之间的耦合性能。再通过点胶,再进行光耦合，再进行粘贴后通过UV灯222固化。实现LENS元件和holder元件耦合组装后定位安装到产品9的耦合区94上。发生器91将光源射出，通过设置在耦合区94上的LENS元件和holder元件后，通过光纤将耦合的光传送给接收器92。
以上具体实施方式是对本发明提出的方案思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (10)
1.一种准直仪调水平耦合台，包括用于收纳产品的治具模组，以及与治具模组对应的LENS耦合机构和holder耦合机构；其特征在于：所述治具模组设置在电动调平机构上，所述电动调平机构的上部设置有与所述治具模组对应的准直机构；所述产品上或/和治具模组上设置有反光片，所述准直机构包括正对所述反光片的激光发生器。
2.根据权利要求1所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述LENS耦合机构包括设置在所述电动调平机构一侧的LENS多轴位移滑座，以及设置在所述LENS多轴位移滑座上的取料机构一。
3.根据权利要求2所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述holder耦合机构包括设置在所述电动调平机构一侧的holder多轴位移滑座，以及设置在所述holder多轴位移滑座上的取料机构二。
4.根据权利要求3所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述LENS多轴位移滑座和所述取料机构一之间还设置有角度调节机构；
或/和，所述holder多轴位移滑座和所述取料机构二之间还设置有角度调节机构。
5.根据权利要求1所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述取料机构一包括吸头一或/和一对能相对开合夹持的夹爪；
或/和所述取料机构二包括吸头二或/和一对能相对开合夹持的取料夹。
6.根据权利要求1所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述LENS耦合机构或/和holder耦合机构上还设置有UV灯。
7.根据权利要求1所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述准直机构还包括设置在所述激光发生器上部的相机，所述激光发生器下部激光发射口设置有防护罩，所述防护罩的激光出光口设置有棱镜，所述激光发生器的光束与所述反光片垂直。
8.根据权利要求1所述的一种准直仪调水平耦合台，其特征在于：所述电动调平机构采用的是电动双轴角度滑台。
9.根据权利要求1~8中任一权利要求所述的一种准直仪调水平耦合台的耦合方法，包括以下步骤，其特征在于：
步骤一，上料，将产品放置到治具模组上，给产品供电；LENS耦合机构吸取LENS元件，holder耦合机构吸取并夹持holder元件；
步骤二，光耦合，通过产品上的发生器给LENS元件以及holder元件进行光耦合，调整到最佳耦合角度；
步骤三，点胶定位，给初步耦合的LENS元件以及holder元件进行点胶粘合；
步骤四，准直校准，通过准直机构中的激光发生器给产品上的放光片发送入射光，反光片将光源折射回准直机构，准直机构将入射光源与获得的折射光源进行重合度判定，获知偏移角度，通过电动调平机构驱动治具模组带动产品进行姿态调整，直至入射光源与折射光源重合；
步骤五，组装定位，将耦合的LENS元件以及holder元件安装在产品上的耦合位置处。
10.根据权利要求9所述的一种准直仪调水平耦合台的耦合方法，其特征在于：步骤四中，组装定位时同样采用点胶和光耦合的方式进行姿态的调整，耦合角度达到标准值后进行UV固定定位。
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