CN113820800B - 一种光器件手动耦合固化装置及其工作方法 - Google Patents

一种光器件手动耦合固化装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光器件手动耦合固化装置及其工作方法，包括底板，所述底板上安装有光器件夹紧装置，光器件夹紧装置的左边设有可多自由度调节的夹持调节装置，光器件夹紧装置右边设有能左右移动的送料送胶装置，光器件夹紧装置上方设有紫外固化装置；还包括用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置。本发明光器件手动耦合固化装置利用摄像头观察透镜的角度位置，方便指导进行透镜位置及角度的调整，可实现多自由度调节，操作便利，降低手动耦合难度，提高效率，减少误操作，提高良品率。

Description

一种光器件手动耦合固化装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及光器件封装技术领域，特别是一种光器件手动耦合固化装置及其工作方法。
背景技术
光模块是光通信的一种核心，用于实现光信号和电信号的转换，光器件（如图10所示，由壳体、电路板、透镜、合光器件和适配器组成）是光模块核心元件，可分为发射激光器和接收收光器。光器件（如图10所示）在组装时，其中一个工序是将透镜（lens）粘接于光器件内。在这个工序过程中，一般是先将光器件与电路板进行连接并通电，然后透镜再进行光路耦合，电路板上的4个COC产生四路光，需要耦合4个LENS，4路光通过一个合光器件合成一路光后再进入光传输网络中的光纤，耦合完成确定透镜的安装位置后，再对透镜进行点胶固定。耦合过程需要移动LENS位置从而达到最佳光路耦合位置。
目前，用于光器件手动耦合的装置用人眼观察透镜的角度位置，并且装置所能调节的自由度少，以至于要求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。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便，操作便利的光器件手动耦合固化装置及其工作方法，有效降低手动耦合难度，减少误操作。
本发明采用以下方案实现：一种光器件手动耦合固化装置，包括底板，所述底板上安装有光器件夹紧装置，光器件夹紧装置的左边设有可多自由度调节的夹持调节装置，光器件夹紧装置右边设有能左右移动的送料送胶装置，光器件夹紧装置上方设有紫外固化装置；还包括用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置。
进一步的，所述光器件夹紧装置包括设有光器件放置位的固定座，固定座上在光器件放置位前、后侧设有用以配合夹紧光器件的固定夹块和活动夹块，所述固定座板在光器件放置位左边设有与外部电路连接的外接电路板，所述外接电路板上设有与光器件电路板插接配合的加电插座。
进一步的，所述夹持调节装置包括六轴微调平台，所述六轴微调平台上安装有一调节座，所述调节座上连接有一对向右伸出的透镜夹臂，两透镜夹臂外侧设有一对滚轮，所述透镜夹臂上设有与滚轮位置对应并向内的凹槽，透镜夹臂上方设有控制滚轮左右移动实现透镜夹臂右端松开夹紧的控制机构。
进一步的，所述控制机构包括安装于透镜夹臂上方的X轴微调平移台，所述滚轮转动安装于X轴微调平移台的滑座下侧，X轴微调平移台的滑座与调节座之间连接有拉动滑座向左复位的拉簧。
进一步的，所述送料送胶装置包括固定连接于底板上的座板，所述座板上安装有能相对其左右移动的横向滑座，所述横向滑座上安装有能相对其上下移动的竖向滑座，所述竖向滑座上固定连接有水平托板，所述水平托板上开设有一沉槽，所述沉槽内设有用以放置UV固化胶的有机玻璃板，水平托板在凹槽左侧设有多个用以放置透镜的透镜放置槽。
进一步的，所述横向滑座前侧连接有操纵手柄，竖向滑座后侧设有竖向限位板，所述竖向限位板下端连接于横向滑座上，竖向限位板上螺纹连接有用以锁紧竖向滑座的锁紧螺栓；所述座板右端安装有竖向支架，竖向支架上端设有在横向滑座移动至右端时能遮在水平托板上方的遮挡板。
进一步的，所述紫外固化装置包括位于光器件夹紧装置后方的龙门架，所述龙门架左端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴A，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座A，所述连接座A上安装有能相对其左右移动的安装座，所述安装座右侧安装有前后对称的一对紫外照射灯，两紫外照射灯下端对准光器件夹紧装置上的光器件放置位。
进一步的，所述摄像头监测装置包括位于龙门架上侧并能相对其左右滑动的滑动座，所述滑动座上安装有三轴微调平台A，所述三轴微调平台上连接有向前伸出的第一安装架，所述第一安装架前端安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正上方的第一显微摄像头；所述龙门架右端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴B，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座B，所述连接座上安装有两轴微调平台，所述两轴微调平台连接有第二安装架，所述第二安装架上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位斜上方的第二显微摄像头；所述底板上安装有位于龙门架下方的三轴微调平台B，所述三轴微调平台B上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正后方的第三显微摄像头。
本发明另一技术方案：一种如上所述光器件手动耦合固化装置的工作方法，包括以下步骤：（1）将待耦合的光器件装夹在光器件夹紧装置上，对光器件的电路板通电；（2）将透镜和UV固化胶放置在送料送胶装置上，向左移动送料送胶装置将透镜和UV固化胶送至光器件夹紧装置附近；（3）控制夹持调节装置上的透镜夹臂夹取送料送胶装置上的透镜并将透镜蘸取UV固化胶，然后送料送胶装置向右移动回到初始位置；（4）控制夹持调节装置将透镜放置到光器件中，通过摄像头监测装置观察透镜的角度和位置，并利用夹持调节装置调整透镜的角度和位置进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后启动紫外固化装置，紫外固化装置对透镜照射紫外光使UV固化胶固化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明光器件手动耦合固化装置利用摄像头观察透镜的角度位置，方便指导进行透镜位置及角度的调整，可实现多自由度调节，使用方便，操作便利，降低手动耦合难度，提高效率，减少误操作，提高良品率。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例整体构造立体图；
图2是本发明实施例省去摄像头监测装置的立体图；
图3是图2中A处局部构造示意图；
图4是本发明实施例中光器件夹紧装置和夹持调节装置立体图；
图5是图4中局部构造示意图；
图6是本发明实施例中透镜夹臂的安装示意图；
图7是本发明实施例中送料送胶装置立体图；
图8是本发明实施例中紫外固化装置立体图；
图9是本发明实施例中摄像头监测装置立体图；
图10是本发明实施例光器件构造示意图；
图中标号说明：100-底板、200-光器件夹紧装置、210-固定座、220-固定夹块、230-活动夹块、240-外接电路板、241-加电插座、300-夹持调节装置、310-六轴微调平台、320-调节座、330-透镜夹臂、331-凹槽、340-滚轮、350-X轴微调平移台、360-拉簧、400-送料送胶装置、410-座板、420-横向滑座、421-操纵手柄、422-竖向限位板、430-竖向滑座、440-水平托板、441-有机玻璃板、442-透镜放置槽、450-竖向支架、460-遮挡板、500-紫外固化装置、510-龙门架、520-连接轴A、530-连接座A、540-安装座、541-凸块、550-紫外照射灯、600-摄像头监测装置、610-第一显微摄像头、611-滑动座、612-三轴微调平台A、613-第一安装架、620-第二显微摄像头、621-连接轴B、622-连接座B、623-两轴微调平台、624-第二安装架、630-第三显微摄像头、631-三轴微调平台B、700-光器件、710-壳体、720-电路板、730-透镜、740-合光器件、750-适配器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~10所示，一种光器件手动耦合固化装置，包括底板100，所述底板100上安装有光器件夹紧装置200，光器件夹紧装置的左边设有可多自由度调节的夹持调节装置300，光器件夹紧装置右边设有能左右移动的送料送胶装置400，光器件夹紧装置上方设有紫外固化装置500；还包括用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置600。本发明光器件手动耦合固化装置利用摄像头观察透镜的角度位置，方便指导进行透镜位置及角度的调整，可实现多自由度调节，操作便利，以满足光器件开发阶段手动透镜耦合工艺的要求，降低手动耦合难度，降低对操作者技巧和耐性的要求，降低劳动强度，提高效率，减少误操作，提高良品率；增加紫外固化装置500可以加快固化，缩短固化时间。
在本实施例中，所述光器件夹紧装置200包括设有光器件放置位的固定座210，固定座上在光器件放置位前、后侧设有用以配合夹紧光器件的固定夹块220和活动夹块230，所述固定座板在光器件放置位左边设有与外部电路连接的外接电路板240，所述外接电路板上设有与光器件电路板插接配合的加电插座241；外界电路板与外部电路连接，外部电路连接设备，设备可读取电路中光功率等参数，来判定透镜耦合位置是否满足要求。
在本实施例中，所述夹持调节装置300包括六轴微调平台310，所述六轴微调平台上安装有一调节座320，所述调节座上连接有一对向右伸出的透镜夹臂330，两透镜夹臂外侧设有一对滚轮340，所述透镜夹臂330上设有与滚轮位置对应并向内的凹槽331，透镜夹臂330上方设有控制滚轮左右移动实现透镜夹臂右端松开夹紧的控制机构；凹槽331的两侧为斜面，控制机构控制滚轮向右移动时通过斜面的作用向内顶推透镜夹臂时两个透镜夹臂夹紧，用于夹取透镜；滚轮向左复位时回到凹槽中，两个透镜夹臂松开。
所述六轴微调平台由X轴微调平移台、Y轴微调平移台、Z轴微调平移台、X轴微调转台、Z轴微调转台和Y轴微调转台组成。
在本实施例中，所述控制机构包括安装于透镜夹臂上方的X轴微调平移台350，所述滚轮转动安装于X轴微调平移台的滑座下侧，X轴微调平移台的滑座与调节座之间连接有拉动滑座向左复位的拉簧360；操作人员正向转动X轴微调平移台350的微分头，便可推动其滑座向右移动，反正转动微分头，滑座在拉簧360的作用下向左移动。
在本实施例中，所述送料送胶装置400包括固定连接于底板100上的座板410，所述座板上安装有能相对其左右移动的横向滑座420，所述横向滑座上安装有能相对其上下移动的竖向滑座430，所述竖向滑座上固定连接有水平托板440，所述水平托板上开设有一沉槽，所述沉槽内设有用以放置UV固化胶的有机玻璃板441，水平托板在凹槽左侧设有多个用以放置透镜的透镜放置槽442；水平托板440用于放置透镜及胶水，并在横向滑座向左移动时将这两个物料运送到透镜夹臂附近位置，运送完成后，横向滑座再返回到初始位置，返回初始位置的目的是为了防止该装置占用耦合空间位置，提升夹持调节装置的操作空间，方便操作；由于夹持调节装置的可调节位移值比较小（直线位移可调节范围通常是±6.5mm），能够夹持到的区域比较小，因此增加送料送胶装置来解决夹持调节装置可夹持空间小、调节速度慢、行程短的缺点。
在本实施例中，所述横向滑座420前侧连接有操纵手柄421，竖向滑座后侧设有竖向限位板422，所述竖向限位板下端连接于横向滑座上，竖向限位板上螺纹连接有用以锁紧竖向滑座的锁紧螺栓；所述座板右端安装有竖向支架450，竖向支架上端设有在横向滑座移动至右端时能遮在水平托板上方的遮挡板460；操作人员通过操纵手柄可以快速的控制横向滑座左右移动，横向滑座回到右端时，遮挡板460遮在水平托板上方，用于遮挡散射的紫外光，防止有机玻璃板上的UV固化胶被照射后发生固化。
在本实施例中，所述紫外固化装置500包括位于光器件夹紧装置后方的龙门架510，所述龙门架510左端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴A520，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座A530，连接座A530上穿设有用以限制其转动的锁紧螺栓，所述连接座A上安装有能相对其左右移动的安装座540，所述安装座右侧安装有前后对称的一对紫外照射灯550，两紫外照射灯下端对准光器件夹紧装置上的光器件放置位；采用紫外光照射能加速透镜底部固定用的UV固化胶固化，由于胶水固化过程中，因为表层与内层固化速度不同，会产生应力，应力会拉动透镜位置变化，导致透镜耦合的位置变化从而导致耦合失败，因此在胶水固化时，采用前后对称的两个紫外照射灯550对UV固化胶进行对称位置照射，从而让固化时的应力产生平衡，大大降低胶水固化的应力对透镜位置的影响。
在本实施例中，所述安装座540上设有位于连接座A前、后侧的凸块541，所述凸块上开设有螺纹孔并连接有朝内一端压紧连接座A侧面的锁紧螺钉，通过安装座左右移动能够调节紫外照射灯的照射位置，调节完毕后利用锁紧螺钉固定住安装座的位置。
在本实施例中，所述摄像头监测装置600包括位于龙门架上侧并能相对其左右滑动的滑动座611，滑动座611上穿设有用以限制其滑动的锁紧螺栓，所述滑动座上安装有三轴微调平台A612，所述三轴微调平台上连接有向前伸出的第一安装架613，所述第一安装架前端安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正上方的第一显微摄像头610；所述龙门架右端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴B621，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座B622，连接座B622上穿设有用以限制其转动的锁紧螺栓，所述连接座上安装有两轴微调平台623，所述两轴微调平台连接有第二安装架624，所述第二安装架上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位斜上方的第二显微摄像头620；所述底板上安装有位于龙门架下方的三轴微调平台B631，所述三轴微调平台B上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正后方的第三显微摄像头630。第一显微摄像头610通过滑动可以大位移移动进行快速调节，并通过三轴微调平台可以实现3个自有度的精调；而第二显微摄像头620可以通过连接座B可以大角度转动进行快速调节，并通过两轴微调平台可以实现2个自由度的精调，第三显微摄像头630通过三轴微调平台可以实现3个自有度的精调。
在本实施例中，所述三轴微调平台由Y轴微调平移台、X轴微调平移台和Z轴微调平移台组成，所述两轴微调平台由Y轴微调平移台、X轴微调平移台组成。
一种如上所述光器件手动耦合固化装置的工作方法，包括以下步骤：（1）将待耦合的光器件装夹在光器件夹紧装置上，光器件夹紧装置上的活动夹块和固定夹块配合夹紧光器件的壳体，光器件的电路板插接在加点插座上，对光器件的电路板通电；（2）将透镜和UV固化胶放置在送料送胶装置上，透镜放置在水平托板的透镜放置槽，UV固化胶放置在有机玻璃板上，向左移动送料送胶装置将透镜和UV固化胶送至光器件夹紧装置附近；（3）控制夹持调节装置上的透镜夹臂夹取送料送胶装置上的透镜并将透镜蘸取UV固化胶，然后送料送胶装置向右移动回到初始位置；（4）控制夹持调节装置将透镜放置到光器件中，通过摄像头监测装置观察透镜的角度和位置，并利用夹持调节装置调整透镜的角度和位置进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后启动紫外固化装置，紫外固化装置的两个紫外照射灯对透镜照射紫外光使UV固化胶固化，完成一个透镜的耦合固化工作，重复上述步骤（1）~（4）直至完成四个透镜的耦合固化。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种光器件手动耦合固化装置，其特征在于：包括底板，所述底板上安装有光器件夹紧装置，光器件夹紧装置的左边设有可多自由度调节的夹持调节装置，光器件夹紧装置右边设有能左右移动的送料送胶装置，光器件夹紧装置上方设有紫外固化装置；还包括用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置；所述夹持调节装置包括六轴微调平台，所述六轴微调平台上安装有一调节座，所述调节座上连接有一对向右伸出的透镜夹臂，两透镜夹臂外侧设有一对滚轮，所述透镜夹臂上设有与滚轮位置对应并向内的凹槽，透镜夹臂上方设有控制滚轮左右移动实现透镜夹臂右端松开夹紧的控制机构；所述送料送胶装置包括固定连接于底板上的座板，所述座板上安装有能相对其左右移动的横向滑座，所述横向滑座上安装有能相对其上下移动的竖向滑座，所述竖向滑座上固定连接有水平托板，所述水平托板上开设有一沉槽，所述沉槽内设有用以放置UV固化胶的有机玻璃板，水平托板在凹槽左侧设有多个用以放置透镜的透镜放置槽，夹持调节装置上的透镜夹臂夹取送料送胶装置上的透镜并将透镜蘸取UV固化胶；所述光器件夹紧装置包括设有光器件放置位的固定座，固定座上在光器件放置位前、后侧设有用以配合夹紧光器件的固定夹块和活动夹块，所述固定座板在光器件放置位左边设有与外部电路连接的外接电路板，所述外接电路板上设有与光器件电路板插接配合的加电插座；所述紫外固化装置包括位于光器件夹紧装置后方的龙门架，所述龙门架左端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴A，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座A，所述连接座A上安装有能相对其左右移动的安装座，所述安装座右侧安装有前后对称的一对紫外照射灯，两紫外照射灯下端对准光器件夹紧装置上的光器件放置位；所述横向滑座前侧连接有操纵手柄，竖向滑座后侧设有竖向限位板，所述竖向限位板下端连接于横向滑座上，竖向限位板上螺纹连接有用以锁紧竖向滑座的锁紧螺栓；所述座板右端安装有竖向支架，竖向支架上端设有在横向滑座移动至右端时能遮在水平托板上方的遮挡板。
2.根据权利要求1所述的光器件手动耦合固化装置，其特征在于：所述控制机构包括安装于透镜夹臂上方的X轴微调平移台，所述滚轮转动安装于X轴微调平移台的滑座下侧，X轴微调平移台的滑座与调节座之间连接有拉动滑座向左复位的拉簧。
3.根据权利要求1所述的光器件手动耦合固化装置，其特征在于：所述摄像头监测装置包括位于龙门架上侧并能相对其左右滑动的滑动座，所述滑动座上安装有三轴微调平台A，所述三轴微调平台上连接有向前伸出的第一安装架，所述第一安装架前端安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正上方的第一显微摄像头；所述龙门架右端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴B，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座B，所述连接座上安装有两轴微调平台，所述两轴微调平台连接有第二安装架，所述第二安装架上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位斜上方的第二显微摄像头；所述底板上安装有位于龙门架下方的三轴微调平台B，所述三轴微调平台B上安装有位于光器件夹紧装置的光器件放置位正后方的第三显微摄像头。
4.一种如权利要求1所述光器件手动耦合固化装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将待耦合的光器件装夹在光器件夹紧装置上，对光器件的电路板通电；（2）将透镜和UV固化胶放置在送料送胶装置上，向左移动送料送胶装置将透镜和UV固化胶送至光器件夹紧装置附近；（3）控制夹持调节装置上的透镜夹臂夹取送料送胶装置上的透镜并将透镜蘸取UV固化胶，然后送料送胶装置向右移动回到初始位置；（4）控制夹持调节装置将透镜放置到光器件中，通过摄像头监测装置观察透镜的角度和位置，并利用夹持调节装置调整透镜的角度和位置进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后启动紫外固化装置，紫外固化装置对透镜照射紫外光使UV固化胶固化。
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