CN113857839B - 光学元件组立方法和组立机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学元件组立方法，其包括：步骤1)将基于准直仪测试吸嘴与工作平台的平行度，并将所述吸嘴与所述工作平台调整至相对平行；以及步骤2)将镜筒倒置于所述工作平台，用所述吸嘴将多个待组装光学元件依次装入所述镜筒；其中，所述光学元件为镜片、隔圈或遮光片。本发明还提供了相应的光学元件组立机。本发明可以更准确地调节工作平台与吸嘴的平行度，从而提高组立机的生产良率；可以减小光学镜头的各个镜片的组立误差，进而提高光学镜头的成像质量和生产良率。

Description

光学元件组立方法和组立机

技术领域

本发明涉及光学元件组装技术领域，具体地说，本发明涉及光学元件组立方法和组立机。

背景技术

随着移动电子设备的普及，被应用于移动电子设备的用于帮助使用者获取影像(例如视频或者图像)的摄像模组的相关技术得到了迅猛的发展和进步，并且在近年来，摄像模组在诸如医疗、安防、工业生产等诸多的领域都得到了广泛的应用。当前，在消费电子领域(例如手机领域)，普遍采用多镜片构成的光学镜头。在具体实现上，主流厂家通常利用镜筒将多个镜片组立在一起，构成的可成像的光学系统。该镜筒的内侧面可以是台阶状的，在进行组立时，可以将镜筒倒置，然后由小到大地依次将各个光学元件装配到镜筒中。另外，光学镜头的镜片之间通常具有隔圈或遮光片等，因此，在组立过程中，也需要将隔圈或遮光片等装入镜筒中。

用于镜片组装的设备可以称为组立机。组立机通常具有为了将镜片或遮光片等从载具吸取并输送到安装工位上进行组装的装配头，在该装配头上安装有上下方向自由运动的轴类关节。轴类关节使用例如气缸，电机等机构实现上下运动，并传递给装配头以速度和压力。装配头需要保证位移精度和稳定的组装压力，从而使得镜片自上而下组装到镜筒时能够组装到位和防止镜片因为受力过大导致损坏。

有设备厂商通过不断提高轴类关节的位移精度和压力精度来保证较高良率的组装。然而，由于高精度机构带来高额成本，总体的效益可能并不会变得更高。抛开设备精度的影响，镜筒，镜片等部件本身的品质也影响最终产品的表现，例如镜筒，镜片表面的平面度会影响吸嘴吸附后组装的平面度，导致镜片组装不到位。镜片本身的面型在组装等受力阶段也会变形，因此镜片本身的结构也会影响组装的产品表现。

为了尽可能的保证组装精度，现有的组立机通常会在组装镜片后记录该镜片的组装高度，该组装高度例如可以帮助判断每个镜片或其它光学元件的实际组装位置是否符合设计要求。具体来说，组立机的装配头摄取待组立镜片(或其它光学元件)，通过移动机构将该镜片置于镜筒内进行组装，该镜片组装完成后对高度进行记录，例如当移动机构包括用于控制装配头升降运动的直线电机，该直线电机往下移动装配头及其所摄取的镜片，该镜片组装完成时，装配头停止向下移动，设备记录直线电机此时的位移量，从而得到镜片所处的高度。

上述现有方案中，组立机虽然可以记录每个镜片(或其它光学元件)的高度，然而所记录的高度相比实际组装的高度是有误差的。例如，在装配头组装完成往上抬起后，镜片和镜筒的高度会随着弹性形变的恢复，外力的作用而变化，因此上述现有方案所反馈的镜片组装高度作为判断镜片实际组装的高度是有误差的。另一方面，组立机本身可能存在加工误差，装配头往下组装时，镜片与镜筒可能有组装倾斜。而在有的组装方案中，组立机提供吸气孔，这样在组装过程中镜片底部可以通过吸气孔进行更好地固定，然而这种方案中，当装配头松开组装完成的镜片并往上移动后，该镜片受到吸气孔往下的吸力，该吸力可能导致形变而产生相应的应力，进而导致组立机所记录的镜片高度与实际产品的镜片高度并不一致。再者，镜筒、镜片等部件本身的品质也影响最终产品的表现，例如镜筒，镜片表面的平面度会影响吸嘴吸附后组装的平面度，导致镜片组装不到位。镜片本身的面型在组装过程中的受力阶段也会变形，因此镜片本身的结构也会影响组装的产品表现。因此，如果在每个镜片组立完成后，对该镜片的实际状态(例如高度)进行测量，可能将有助于提升生产良率。然而，光学镜头的自动化批量生产的流程较为复杂，涉及多个工艺步骤。将新的生产工艺引入成熟生产线时，有时会出现实际效果与理论推断差距较大的情形，以致于无法达到引入该项新工艺的预期效果。此时还需要深入研究以找出旧有的成熟生产线中与该项新工艺不适配或影响该项新工艺发挥其效益的关键因素，从而进行有针对性的进行改进，以在最小代价的前提下获得更好的技术效果。

另一方面，为了提高镜片组装后的平行度，组立机在组装镜片前，往往需要首先对吸嘴和用于放置工件(例如待组装镜片的镜筒或半成品)的工作平台的平行度进行测试和调整。现有技术中，通常是在组立设备启动前由人工操作的方式利用千分表对吸嘴的平行度进行调整，在调整到最佳状态后再启动设备进行光学镜头的组立。这种平行度调整方式较为成熟，在光学镜头批量生产中广泛应用。然而，发明人经研究发现，随着人们对摄像模组的大光圈、高像素、大感光面积、高解像力以及变焦、防抖等诸多方面的更高追求，这种平行度调整方式可能已不能适应当前摄像模组发展趋势。尤其是，发明人研究发现，这种平行度调整方式所存在的不足，可能是影响非接触测高工艺发挥其效益(例如导致光学镜头生产良率不能达到预期)的重要原因之一。

综上所述，当前迫切需要一种能够克服上述技术问题，以便减少镜片组立过程中引入的组立误差，进而提高光学镜头的生产良率的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能够克服上述技术问题，以便减少镜片组立过程中引入的组立误差的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光学元件组立方法，其包括：步骤1)将基于准直仪测试吸嘴与工作平台的平行度，并将所述吸嘴与所述工作平台调整至相对平行；以及步骤2)将镜筒倒置于所述工作平台，用所述吸嘴将多个待组装光学元件依次装入所述镜筒；其中，所述光学元件为镜片、隔圈或遮光片。

其中，所述步骤1)包括：步骤11)将反射元件置于所述工作平台的表面；步骤12)所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；以及步骤13)所述吸嘴吸附一第一平面反射镜，使用调整后的所述准直仪照射所述第一平面反射镜，根据所反射的光束调整所述吸嘴的倾角，使所反射的光束与所述准直仪出射的光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述反射元件为第二平面反射镜，所述准直仪包括上准直仪和下准直仪，所述上准直仪和所述下准直仪分别置于所述工作平台的上方和下方；所述步骤12)中，利用所述第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准；所述步骤13)中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准，再利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准。

其中，所述步骤11)中，将所述第二平面反射镜置于所述工作平台的表面；所述步骤12)中，利用所述第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准的方法包括：将所述上准直仪置于所述工作平台的上方，所述准直仪发出光束照射所述第二平面反射镜并接收所反射的光束，然后调整所述上准直仪的倾角，使所述上准直仪发出的光束与所接收的光束重合，从而使所述上准直仪的出光面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述步骤13)中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准的方法包括：步骤131)将一倾角调整平台移动至所述上准直仪的下方，所述倾角调整平台的表面固定一双面反射镜；步骤132)所述上准直仪发出光束照射所述双面反射镜的上表面并接收所反射的光束，通过调整所述倾角调整平台的倾角，使得所述上准直仪的出射光束与接收光束重合；以及步骤133)将所述倾角调整平台设置或移动至所述下准直仪的上方，所述下准直仪发出光束照射所述双面反射镜的下表面并接收所反射的光束，通过调整所述下准直仪的倾角，使得所述下准直仪的出射光束与接收光束重合。

其中，所述步骤13)中，利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准的方法包括：步骤134)将所述倾角调整平台移开，所述吸嘴吸附所述第一平面反射镜并移动至所述下准直仪的上方，然后所述下准直仪发出光束照射所述第一平面反射镜并接收所反射的光束，通过调整所述吸嘴的倾角，使所述下准直仪出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述步骤11)中，所述反射元件为包括两个互相垂直的直角面和一个45°角斜面，其中一个所述直角面为所述的第一反射面，另一个所述直角面是与所述工作平台接触的接触面，所述45°角斜面构成第二反射面。

其中，所述步骤11)中，将所述反射元件放置于所述工作平台的表面；所述步骤12)中，将所述准直仪设置或移动至所述工作平台的侧面，所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；所述步骤13)中，旋转所述工作平台，使得所述第二反射面朝向所述准直仪，所述准直仪发出光束，经所述第二反射面的反射向上照射所述吸嘴吸附的所述第一平面反射镜，并且，所述准直仪接收所述第一平面反射镜所反射的光束，调整所述吸嘴的倾角使所述准直仪的出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述步骤11)中，相对于理论值90°，所述反射元件的两个所述直角面的实际夹角的公差在0.05°以内。

其中，所述步骤2)中，当所装入的所述光学元件为镜片时，利用激光测高装置测量当前镜片的高度数据，并根据所述测高装置的实测高度数据判断所述当前镜片的组装是否合规；其中，测量所述当前镜片的高度数据的方法包括：对所述测高装置与所述工作平台的相对位置进行动态调整，使所述测高装置对准并照射所述当前镜片的非有效径区域，所述当前镜片是当前已装入所述镜筒中的位于表面的镜片。

其中，所述步骤2)还包括：当判断为是时，继续在镜筒中装入下一个光学元件；当判断为否时，中止光学元件组立；不断在镜筒中装入下一个光学元件，直至所有光学元件组立完毕，或者判断所述当前镜片的组装不合规而中止光学元件组立。

其中，所述步骤2)中，测量所述当前镜片的高度数据的方法包括下列子步骤：21)在俯视方向下拍摄所述当前镜片，基于机器视觉技术识别所述当前镜片的非光学有效区域；22)在水平方向上动态调整所述测高装置和所述工作平台的相对位置，使所述测高装置对准所识别出的所述非光学有效区域；以及23)利用所述测高装置测量所述当前镜片的高度数据。

其中，所述步骤1)和所述步骤2)中，所述工作平台包括吸气底座和台车，所述台车包括第一夹板和第二夹板；所述步骤2)中，将所述镜筒放置于所述底座，并且由所述第一夹板和所述第二夹板夹持所述镜筒的侧面。

其中，所述工作平台具有转轴，所述步骤23)中，旋转所述工作平台，使所述测高装置沿着圆周扫描所述当前镜片的处于同一非有效径的多个测量点，基于多点测距技术得到所述当前镜片的高度和倾斜角。

根据本申请的另一方面，还提供了一种光学元件组立机，其包括：基座，其包括备料区、组装区和测高区，其中所述备料区用于放置待组立的光学元件以及镜筒，所述光学元件为镜片、隔圈或遮光片；工作平台，其设置于所述组装区并适于固定倒置的所述镜筒；吸嘴，其适于吸取待组立的光学元件以及镜筒；测高装置，其设置于所述测高区，所述测高装置适于基于多点测距的方法测量装入镜筒的所述镜片的表面高度；移动机构，其适于将驱动所述吸嘴在所述组装区和所述备料区之间移动；计算模块，其用于控制所述吸嘴依次在所述镜筒中装入各个待组立的所述光学元件，以及在所装入的所述光学元件为镜片时，利用所述测高装置照射所述镜筒中位于表面的镜片的非有效径区域，以测量其高度数据，并根据所测得的高度数据判断是否合规；准直仪；以及平行度校准控制单元，所述平行度校准控制单元用于控制准直仪以及吸嘴和工作平台的动作，以便完成平行度校准，使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述准直仪设置在所述工作平台的侧面；所述平行度校准控制单元用于控制所述组立机执行下述流程：将一反射元件放置于所述工作平台的表面，其中所述反射元件为包括两个互相垂直的直角面和一个45°角斜面，其中一个所述直角面为所述的第一反射面，另一个所述直角面是与所述工作平台接触的接触面，所述45°角斜面构成第二反射面；将所述准直仪设置或移动至所述工作平台的侧面，所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；以及，旋转所述工作平台，使得所述第二反射面朝向所述准直仪，所述准直仪发出光束，经所述第二反射面的反射向上照射所述吸嘴吸附的所述第一平面反射镜，并且所述准直仪接收所述第一平面反射镜所反射的光束，调整所述吸嘴的倾角使所述准直仪的出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

其中，所述准直仪包括上准直仪和下准直仪；所述平行度校准控制单元用于控制所述组立机执行下述流程：所述上准直仪和所述下准直仪分别置于所述工作平台的上方和下方；利用承靠于所述工作平台的第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准；利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准，再利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准。

其中，所述组立机还包括倾角调整平台；所述平行度校准控制单元中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准包括：将一倾角调整平台移动至所述上准直仪的下方，所述倾角调整平台的表面固定一双面反射镜；所述上准直仪发出光束照射所述双面反射镜的上表面并接收所反射的光束，通过调整所述倾角调整平台的倾角，使得所述上准直仪的出射光束与接收光束重合；以及将下准直仪设置或移动至所述倾角调整平台的下方，所述下准直仪发出光束照射所述双面反射镜的下表面并接收所反射的光束，通过调整所述下准直仪的倾角，使得所述下准直仪的出射光束与接收光束重合。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.本申请可以更准确地调节工作平台(也可以称为平行平台或水平平台)与吸嘴的平行度，从而提高组立机的生产良率。

2.本申请可以实现自动调节工作平台与吸嘴的平行度，从而避免人员介入无尘车间或介入组立设备的无尘环境中。

3.本申请可以以更高的频率对工作平台与吸嘴的平行度进行检测和调整，从而减小光学镜头的各个镜片的组立误差，进而提高光学镜头的成像质量和生产良率。

4.本申请的一些实施例中，可以基于非接触测高装置对各个镜片的安装状态进行检测，配合对工作平台与吸嘴的平行度进行检测和调整，可以进一步地降低设备的系统公差，从而使得对各个镜片的测高数据更加准确，进而提高光学镜头的成像质量和生产良率。

5.本申请的一些实施例中，可以在同一龙门架上安装多个吸嘴，从而提升生产效率。此时，由于安装多个吸嘴及其附属结构(例如每个吸嘴对应的气缸、升降电极等)，龙门架的滑块重量较大，在反复滑动过程中可能导致一些微小的倾斜。而本申请中，可以用更高的频率对工作平台与吸嘴的平行度进行检测和调整，从而更好地抑制多吸嘴方案中滑块重量增加而带来的系统公差。

6.本申请的一些实施例中，可以利用tilt平台和两个准直仪，通过反射面将第一准直仪、tilt平台和第二准直仪逐个调整至水平，然后以第二准直仪的准直激光直接照射吸嘴所吸附的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。由于准直光束可以直接照射吸嘴处的平面反射镜，因此这种方案可以避免引入额外反射元件所带来的误差，具有更加优异的平行度。

7.本申请的一些实施例中，可以利用放置于工作平台的反射元件(例如三棱镜)，通过反射元件的第一反射面将准直仪调整至水平，然后再用反射元件的第二反射面(45°反射面)将准直光束转折到吸嘴处的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。这种方案设计巧妙，仅需要一个准直仪和一个放置于工作平台的反射元件，即可实现吸嘴与工作平台平行度的自动调整，因此可以更好地控制组立设备的体积和复杂度。

附图说明

图1示出了本申请的一个实施例的基于上述组立机的镜片组立方法的流程图；

图2示出了本申请一个实施例中的组立机的侧视示意图；

图3a示出了吸嘴将镜片装配至镜筒内部的一个示例；

图3b示出了吸嘴装配镜片完成后脱离镜片进行复位的一个示例；

图4a示出了本申请一个实施例中的测高装置对第一个镜片进行测高的示例；

图4b示出了图4a基础上装配完第二个镜片后的状态的示例；

图4c示出了图4b基础上移动测高装置使其对准第二个镜片的预设非有效径的示例；

图5示出了本实施例中一个实施例中的台车和吸气底座的立体示意图；

图6a示出了本实施例中一个实施例中的台车在夹紧状态下的俯视示意图；

图6b示出了本实施例中一个实施例中的台车在分开状态下的俯视示意图；

图7示出了本申请一个实施例中的基于准直仪的平行度校准方法的流程示意图；

图8a示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S10的示意图；

图8b示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S20的示意图；

图8c示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S30的示意图；

图8d示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S40的示意图；

图9示出了本申请另一个实施例中的基于准直仪的平行度校准方法的流程示意图；

图10示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S100的示意图；

图11示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S200的示意图；

图12示出了本申请一个实施例的光学元件组立机的俯视示意图；

图13示出了本申请一个实施例中的tilt平台的立体示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

根据本申请的一个实施例，提供了一种基于组立机的光学组件组立方法。为便于理解，首先简要介绍所涉及的组立机的基本机构。本实施例中，所述组立机包括底座、龙门架、组装吸嘴(可简称为吸嘴)和工作平台。其中，龙门架垂直地设置在底座上。龙门架上安装有至少一个吸嘴，该吸嘴可以沿着所述龙门架滑动，以便进行吸取组装作业。工作平台是用于将镜片、遮光片等光学元件及其附属元件(如垫圈)装入镜筒的平台。理论上说，吸嘴的吸附面与工作平台的表面是平行的，因此工作平台也可以称为平行平台。优选地，工作平台被设置成水平姿态，因此也可以被称为水平平台。本实施例中，所述组立设备还可以包括物料托盘、飞行相机、测高装置和准直仪以及其它附属模块。其中，物料托盘设置于底座，用于存放镜片、镜筒、遮光片、垫圈等待组装元件。飞行相机可用于组装前的飞行取像，飞行取像是指相机可以移动到需要拍照的位置然后进行取像。本实施例中，飞行相机可以与吸嘴共用同一滑块，该滑块可以在龙门架上滑动，从而将相机和吸嘴移动到所需的位置。测高装置用于对组装到镜筒内的镜片进行测高，从而对镜片安装的实际位置和姿态进行测量，并根据测量结果判断镜片安装是否合规。准直仪用于在组装前实现吸嘴与工作平台的平行度自动校准。该准直仪通过准直光束实现准直功能，准直仪通常是激光准直仪。附属模块可以包括数据记录模块，用于记录(也可以显示)各种测得的数据。本实施例中，可以通过激光准直对工作平台与吸嘴的平行度进行校准，从而降低组立机的系统公差，提升光学镜头的生产良率。

进一步地，所述工作平台可以包括台车和吸气底座，其中台车的中间具有一容纳槽，用于容纳镜筒，容纳槽正对一吸气底座，其中吸气底座上具有至少一个吸气孔，吸气孔用于设备产生负压时对镜筒产生吸气固定的作用。台车具有第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板有夹紧和分开两种状态。当第一夹板、第二夹板分开时，可将镜筒放入台车，镜筒的底面与吸气底座接触，镜筒可以在负压作用下被固定于所述吸气底座。当第一夹板、第二夹板夹紧后，镜筒被第一夹板和第二夹板夹持，可以起到求心和固定的作用。其中，求心为通过两个相互运动的夹具由外侧向内夹合，并使两夹口面夹抵在被夹持物的侧缘，而使得组件可凭借两夹具侧方的夹抵和推移作X轴和Y轴方向的校准，最终校准被夹持物的X-Y中心。X轴和Y轴是水平面(或工作平台表面所属平面)上的互相垂直的两个坐标轴，X-Y则代表水平面(或工作平台表面所属平面)。升降方向的坐标轴(或工作平台表面所属平面的法线方向的坐标轴)可以称为Z轴，Z轴与X轴和Y轴均垂直。本实施例中，工作平台的底部可以设置旋转电机，从而能够使工作平台具有旋转的功能，优选地，该旋转电机的轴线设置在台车的中轴上，从而使得转电机旋转的角度与台车旋转的角度匹配。在镜片组装时，镜片成型的偏心可以通过使镜片相对于镜筒旋转一定的角度进行补偿。使镜片相对于镜筒旋转一定的角度可以通过将工作平台及其上的镜筒旋转一定的角度来实现。在本申请的一个实施例中，台车可以通过螺丝的方式可拆卸地安装在所述底座上。

进一步地，图1示出了本申请的一个实施例的基于上述组立机的镜片组立方法的流程图，参考图1，该组立方法包括步骤S1-步骤S7。

步骤S1，基于激光准直仪测试吸嘴与平行平台的平行度，并将吸嘴与平行平台调整至相对平行。

步骤S2，将镜筒倒置于工作平台的吸气底座，且其侧面由第一夹板和第二夹板夹持。在本申请的一个实施例中，所述镜筒内侧面具有多级台阶，以便安装各个不同尺寸的透镜。具体来说，本实施例的光学镜头中，多个透镜可以按其径向尺寸由小到大依次布置，其中最接近物方的透镜具有最小的径向尺寸，最接近像方的透镜具有最大的径向尺寸。这里径向是指垂直于光轴的方向。本实施例中，镜筒可以倒置，并由位于工作平台底部的吸气装置固定。具体来说，吸气装置可以提供负压，使得镜筒顶面(由于该镜筒已倒置，因此镜筒顶面实际上位于底部)受到向下的吸力，从而将镜筒固定在工作平台上。

步骤S3，将当前待组装的光学元件(例如垫圈、遮光片或者镜片)装入到镜筒中。本实施例中，镜筒倒置并固定后，通过装配头(即吸嘴)由小到大依次安装各个透镜和相应的隔圈或遮光片。图2示出了本申请一个实施例中的组立机的侧视示意图。参考图2，本实施例中，所使用的组立机包括装配头1、工作平台2、测高装置3、拍照装置4以及移动机构5。本实施例中，装配头1是吸嘴。图2所示的组立机具有多个装配头以便同时摄取多个光学元件，以便提升组装效率。该吸嘴包括提供吸力的负压气缸，用以吸附待组立的光学元件。可以先在备料区6(例如各类光学元件的托盘放置区)由吸嘴吸取当前待组立的光学元件，然后利用移动机构5将吸嘴移动至镜筒的正上方(即工作平台2的正上方)，再由直线电机(或者升降气缸)驱动向下移动，将所吸取的光学元件装配至镜筒内部。图3a示出了吸嘴将镜片装配至镜筒内部的一个示例，图3b示出了吸嘴装配镜片完成后脱离镜片进行复位的一个示例。通常来说，组装在镜筒中镜片是透镜。结合参考图3a和图3b，一般地，透镜71包括光学有效区72和非光学有效区73，非光学有效区73通常具有平坦的表面或者至少包括一段平坦的表面(有的透镜的非光学有效区可以包括具有不同高度的多个区段，此类透镜的非光学有效区不是完全平坦的，但是它仍具有至少一段平坦的表面，这种平坦的区段可以被利用作为测高区域)。本实施例中，所述透镜71被吸嘴11摄取并装入镜筒70内部后，其非光学有效区的表面可以承靠于镜筒内侧对应的台阶。安装完毕后，吸嘴11松开透镜，向上移动以便复位。

步骤S4，对装入到镜筒中的镜片进行测高。本实施例中，可以利用激光测高装置对镜片进行非接触测高。具体来说，吸嘴复位后，对镜片的非光学有效区73(参考图3b)进行激光测高，获得当前镜片的高度，计算当前镜片与前一镜片的高度差，根据该高度差判断当前镜片的安装高度是否达标。

步骤S5，测高数据达标后，吸嘴继续吸取后续的待组装元件(例如垫圈、遮光片或者下一镜片)，当待组装元件为镜片时，重新执行步骤S3。具体来说，当安装高度达标时，吸嘴开始组装下一个光学元件。下一个光学元件可以是隔圈或遮光片，也可以是下一个镜片。本步骤中，测高装置3(参考图2)可以包括布置在镜筒上方的激光发射单元和接受单元。发射单元可以位于测量点的正上方，以便提高测高精度。需注意，本实施例中，可以仅对镜片进行测高，隔圈或遮光片可以省去测高步骤(即跳过步骤S30)，当隔圈或遮光片组装完成后，可以直接组立下一个镜片。

步骤S6，当最后一个镜片组装完毕后，将压圈装入到镜筒中。

步骤S7，在压圈上点胶并固化。

上述步骤S2-S7实际上就是将各待组装元件(包括镜片、遮光片、垫圈等)依次装入镜筒的步骤。其中，压圈可以理解为一种特殊的垫圈。具体来说，压圈的材质可以与垫圈一致，普通垫圈作为隔圈安装在两个镜片之间，而压圈安装在最后一个镜片的表面，并通过点胶固化进行固定。在本申请的其它实施例中，上述步骤S2-S7可以进行调整，只要将镜筒倒置于所述工作平台，用吸嘴吸取待组装元件，并依次装入所述镜筒即可。其中，镜筒的内侧面可以具有多级台阶，待组装的镜片可根据其直径由小到大依次安装于所述镜筒的各级台阶。

上述实施例中，在光学组件(光学镜头)的组立流程中，引入非接触测高模块(例如激光测高模块)对每个镜片装入镜筒后的实际状态进行精确测量，以提高光学组件的组立精度。进步一地，发明人对诸多潜在因素进行分析和研究后发现，旧有的成熟生产线中，吸嘴和工作平台的平行度公差是导致生产良率不能达到预期的重要原因之一。吸嘴和工作平台的平行度公差尤其影响了非接触测高这项新增工艺步骤发挥其效益。因此，上述实施例中，对此问题做了有针对性的改进，通过增加准直仪对吸嘴与工作平台的平行度进行校准，显著地降低了光学组件(光学镜头)的组立流程的组装公差。

进一步地，在本申请的一个实施例中，仍然参考图2，测高装置3可以安装在移动机构5上以便进行位置调整。所述步骤S30中，可以利用拍照装置4俯视地拍摄镜筒及其内部所组装的镜片，然后基于机器视觉技术识别当前位于表面的镜片的非光学有效区，即识别出该镜片的非光学有效区73与光学有效区72(参考图3b)的边界。由于非光学有效区73与光学有效区72之间通常具有段差，在俯视照片中可以形成视觉上可识别的边界，基于机器视觉技术的自动识别该边界，即可标定出非光学有效区。在标定非光学有效区后，可以水平移动测高装置3以使其对准非光学有效区的预设测量位置。通常来说，预设测量位置可以是预设的非有效径所对应的位置。预设的非有效径所对应的位置可以理解为位于镜片的非光学有效区内的某一特定半径或直径所对应的位置。基于机器视觉技术对非光学有效区进行标定，进而在水平方向上动态调整测高装置的位置，可以避免测高装置的发射单元照射到光学有效区的曲面而导致测高结果不准。具体来说，本实施例中，各个镜片的径向尺寸各不相同，通常来说，位于前端(即靠近物方的一端)的镜片的光学有效区小于位于后端(即靠近像方的一端)的镜片的光学有效区，这就导致各个镜片的非光学有效区在水平面(即垂直于光轴的平面，本文中将其记为xoy平面)上的位置各不相同。而测高装置的激光发射单元通常垂直向下地照射被测物表面，进而计算测高装置到被测点的距离。因此，为避开镜片中呈曲面状的光学有效区，本实施例对当前的位于表面的镜片进行拍照识别，确定其非光学有效区的水平坐标位置，再根据该水平坐标位置动态地调整测高装置的水平位置，从而确保测高结果准确。图4a示出了本申请一个实施例中的测高装置对第一个镜片进行测高的示例。其中，测高装置包括发射单元31和接收单元32，发射单元31垂直对准第一个镜片的非有效径所处位置。图4b示出了图4a基础上装配完第二个镜片后的状态的示例。参考图4b，由于第二个镜片的径向尺寸大于第一个镜片，因此二者的非光学有效区可以是错开的，导致测高装置的原位置实际上偏离第二个镜片的预设非有效径。如果测高装置的发射单元31所照射的实际位置处于光学有效区的曲面处，那么将导致测量结果出现偏差。因此，本实施例中，对第二个镜片进行拍照并基于机器视觉技术识别非光学有效区，然后水平调整测高装置，使其发射单元移动并对准第二个镜片的预设非有效径。图4c示出了图4b基础上移动测高装置使其对准第二个镜片的预设非有效径的示例。对比图4c和图4b可以看出，图4c中测高装置的中轴相对于镜筒的中轴发生了水平方向的偏移，表示图4c中的测高装置(相对图4b中的测高装置)完成了向右的水平移动。

进一步地，本申请的一个实施例中，所述工作平台可以包括台车，该台车可以在水平方向(即垂直于光轴的方向)上移动。在步骤S30中，可以通过台车的移动来调整测高装置与待测高镜片(即当前位于表面的镜片)的水平方向上的相对位置，而测高装置可以固定不动。当然，在变形的实施例中，也可以通过同时调整测高装置的水平位置以及台车的水平位置，来调整测高装置与待测高镜片的水平方向上的相对位置。本实施例中，水平位置的调整包括x轴和y轴方向的位移。本文中，x轴和y轴为垂直于光轴方向的两个互相垂直的坐标轴，z轴为光轴方向的坐标轴。

进一步地，图5示出了本实施例中一个实施例中的台车和吸气底座的立体示意图。参考图5，本实施例中，所述工作平台可以包括台车和吸气底座23、其中台车可以包括位于吸气底座23上方的第一夹板21和第二夹板22。第一夹板21和第二夹板22拼合在一起后可以在中央形成与镜筒外形相适配的凹槽24。例如当镜筒的外形为圆形时，所述凹槽24的轮廓也呈圆形。凹槽24的底部具有通孔，该通孔与吸气底座23连通。所述步骤S10中，当镜筒倒置并放置于凹槽时，吸气底座23通过凹槽24底部的通孔为镜筒提供负压，从而将镜筒固定。本实施例中，步骤S30中，在测高装置进行测高的过程中，吸气底座可以停止吸气，以便排除吸气对镜片及其他光学元件位置的干扰(例如吸气所导致的镜筒或光学元件形变而造成的干扰)，使得测高结果更加接近于真实产品中的镜片高度。当然，在本申请的其他实施例中，也可以在吸气底座保持吸气的状态下进行测高。

进一步地，图6a示出了本实施例中一个实施例中的台车在夹紧状态下的俯视示意图，图6b示出了本实施例中一个实施例中的台车在分开状态下的俯视示意图。参考图6a和图6b，本实施例中，所述步骤S10中，可以先将第一夹板21和第二夹板22分开，然后由装配头将镜筒放入台车并与吸气底座23接触，使镜筒因负压作用而固定，再将第一夹板21和第二夹板22夹紧。其中，吸气底座23具有吸气孔23a。第一夹板21和第二夹板22夹紧可以形成夹持孔25以代替凹槽24(参考图5)。镜筒被第一夹板21和第二夹板22夹持，可以起到求心和固定的作用。求心是指通过两个相互运动的夹具由外侧向内夹合，并使两夹口面夹抵在被夹持物的侧缘，而使得组件可凭借两夹具侧方的夹抵和推移作x轴和y轴这两轴向的校准，最终校准被夹持物的在x、y两轴向的中心，即水平中心。

进一步地，在本申请的一个实施例中，工作平台的底部可以设置旋转轴，从而能够使得工作平台具有旋转的功能，优选地，该旋转轴的轴线设置在台车的中轴上，从而使得转轴旋转的角度与台车旋转的角度匹配。其中台车可以通过螺纹连接的方式可拆卸地安装在底座上。本实施例中，所述步骤S20中，在镜片组装时，可以通过旋转台车对待组立镜片的偏心进行补偿。镜片成型时可能存在一定偏心，且不同镜片的偏心程度可能各不一致，通过旋转台车，可以使具有不同方向的偏心以及具有不同偏心程度的镜片在组立阶段形成互相补偿的效果。例如可以通过台车的旋转将一个镜片设置成向x轴正方向偏心，而将另一镜片设置成向x轴负方向偏心，这样两个在成型过程中形成的偏心可以在一定程度上实现互相补偿。需注意，上述通过旋转台车的偏心补偿仅为示例说明，本发明并不限于此。

进一步地，在本申请的一个实施例中，激光测高装置包括一激光发射单元，一接收单元，其中该激光发射单元的工作距离为3.7±0.7mm，在工作距离处光斑直径为0.038±0.010mm。由于在镜头中的每一片的镜片大小都可能是不一样的，镜片有屈光度的部分一般是曲面，形成光学有效区，而使用发射单元使用激光点光源时，如果直接测试曲面上的点位置，可能难以保证测试点落在镜片的同一曲率的位置上，因此本实施例的优选方式是对镜片没有屈光作用的平面区域(例如非光学有效区)进行测高。激光测高装置可以通过打点或者旋转测试镜片非有效径上的一圈获得多个点，从而获得比较完整的镜片的组装高度数据，进一步地，还能通过镜片的多个点的高度数据判断出镜片组装后的tilt数据(倾斜数据)和镜片的中心高度(可以指该镜片光学中心的高度)。

进一步地，在本申请的另一个实施例中，可以采用线扫描的激光光源作为激光发射单元。通过线扫描的方式，传感器(即接收单元)可以测量出Z轴方向的值，也可以测量x轴方向的值，而利用台车的水平移动能力，通过使镜筒和待测高镜片边移动边接受扫描，还可以进一步获得y轴方向的测量值，进而获得镜片的三维轮廓信息。通过在程序中设置，可以识别出镜片表面的哪些区域的高度信息比较一致。例如需要计算镜片非有效径上的平面高度时，可以选择对应平面的高度数据作为参照，计算出对应于特定非有效径的tilt数据和高度数据，或者可以设置待测试镜片的光学中心一定距离范围，并测试该距离范围以内的高度数据，例如需要距中心3-3.5mm内的高度时，可以按照组立机预设的0度方向(或称为基准方向0度方向)，测试出镜片中距中心3-3.5mm内每个位置每个倾斜方向的高度信息。

进一步地，本申请的一个实施例中，提供了一种在组立机组装镜片前，对组立机的吸嘴和工作平台的平行度进行测试和校准的方法。现有的校准方法主要是通过手动用千分表对吸嘴进行测试和调整，然而这种测试方法效率较低，且测试精度不足。本实施例中则提供了一种基于准直仪的平行度校准方法，该方法涉及用于校准的一个tilt平台和两个准直仪(第一准直仪和第二准直仪)。在校准过程中，可以通过反射面将第一准直仪(第一准直仪可以设置在工作平台的上方，也可以称为上准直仪)、tilt平台和第二准直仪(第二准直仪可以设置在工作平台的下方，也可以称为下准直仪)逐个调整至水平，然后以第二准直仪的准直激光直接照射吸嘴所吸附的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。本实施例中，由于准直光束可以直接照射吸嘴处的平面反射镜，因此这种方案可以避免引入额外反射元件所带来的误差。进一步地，图7示出了本申请一个实施例中的基于准直仪的平行度校准方法的流程示意图。参考图7，本实施例的基于准直仪的平行度校准方法包括下述步骤S10-S40。

步骤S10，在平行平台上方设置上准直仪并将其调节至水平。图8a示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S10的示意图。参考图8a，本步骤中，在平行平台(图8a中示出了平行平台的吸气底座23)上方一定距离设置一上准直仪94a，在平行平台上表面(即吸气底座23的上表面)设置一双面平面镜23b，用千分表将平行平台调至水平，使平行平台保持水平(tilt≤0.1°)。需注意，平行平台的吸气底座下方还具有气缸等附属部件，但为使图面简洁，图8a中未直接示出这些部件。将平行平台调至水平后，以平行平台作为基准，调节上准直仪94a。上准直仪94a投射激光至平行平台上的双面平面镜23b，在镜面上形成一个光斑并反射至上准直仪94a，上准直仪94a接受反射光线，通过入射光线和反射光线之间的角度，可以得出上准直仪94a与平行平台(吸气底座23上表面)的平行度；调节上准直仪94a，使得入射光线与反射光线完全重合，从而得到上准直仪94a与平行平台保持相对平行。

步骤S20，将tilt平台调至水平。图8b示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S20的示意图。参考图8b，本步骤中，将平行平台移开(例如可以将平行平台沿着滑轨26滑动，使其避让出上准直仪94a正下方的位置)，将tilt平台27移至上准直仪94a下方(例如沿着滑轨26滑动至上准直仪94a下方)，通过上准直仪94a调节tilt平台27使其水平。具体来说，可以在tilt平台27上表面设置一双面反射镜28。需注意，图8b为原理示意图，图中一些细节做了简化处理。图13示出了本申请一个实施例中的tilt平台的立体示意图。参考图13，tilt平台27可以具有一通光孔27a，所述的双面反射镜28可以承靠并固定于tilt平台27的上表面并覆盖所述通光孔27a，这样双面反射镜28的上镜面和下镜面均可被光束照射。设置双面反射镜28后，上准直仪94a投射激光至tilt平台27上的双面反射镜28的上镜面，在上镜面上形成一个光斑并反射至上准直仪94a，上准直仪94a接受反射光线，通过入射光线和反射光线之间的角度，可以得出上准直仪94a与tilt平台27的平行度；调节tilt平台27，使得入射光线与反射光线完全重合，使得tilt平台27与上准直仪94a保持相对平行，从而使得tilt平台27与平行平台也相对平行。其中，所述双面反射镜28是具有两个平行镜面的平面镜，这两个平行镜面均为反射面，可以分别称为上镜面和下镜面。

步骤S30，调节下准直仪使其与tilt平台保持相对平行。图8c示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S30的示意图。参考图8c，本步骤中，将tilt平台27移至吸嘴下方(也可以将吸嘴移动至tilt平台27的上方)，在tilt平台27下方一定距离设置一下准直仪94b，在tilt平台27设置一双面反射镜28(由于tilt平台具有通光孔，所以双面反射镜28的设置方式可以与步骤S20一致)，下准直仪94b投射激光至tilt平台27的双面反射镜28的下镜面，在下镜面形成一个光斑并反射至下准直仪94b，下准直仪94b接收反射光线，通过入射光线和反射光线之间的角度，可以得出下准直仪94b与tilt平台27的平行度；调节下准直仪94b，使得入射光线与反射光线完全重合，使得下准直仪94b与tilt平台27保持相对平行，从而使下准直仪94b与平行平台也相对平行。

步骤S40，通过下准直仪将吸嘴调至水平。图8d示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S40的示意图。参考图8d，本步骤中，将tilt平台27移开，通过下准直仪94b来调节吸嘴98，吸嘴98下方吸附一双面平面镜97，下准直仪94b投射激光至吸嘴98下的双面平面镜97，在镜面上形成一个光斑并反射至下准直仪94b，下准直仪94b接收反射光线，通过入射光线和反射光线之间的角度，可以得出下准直仪94b与吸嘴98的平行度；调整吸嘴98的微调机构，使得入射光线与反射光线完全重合，使得吸嘴98与下准直仪94b保持相对平行，从而得到吸嘴98与平行平台也相对平行。

本实施例中，双面平面镜平行度均≤0.05°(即双面平面镜的两个平面的平行度在0.05°以内，双面反射镜的上镜面和下镜面的平行度也在0.05°以内)，准直仪测得的数据均可上传至数据模块记录并显示，通过此方案可以保证吸嘴与平行平台保持相对平行，且吸嘴与平台角度可以控制在0.1°内，大大提高了吸嘴与平台的平行度，满足装配使用要求。本实施例的方案中，以平行平台作为基准，来调整吸嘴使得两者保持相对平行，同样的，可以以吸嘴作为基准，对倾角调整平台(即tilt平台)进行调整使其与吸嘴的吸附面平行，然后再以倾角调整平台作为基准来调节平行平台，使得平行平台与倾角调整平台平行，进而保证吸嘴的吸附面与平行平台保持平行(这里平行是指相对平行，即平行度在预设的公差范围内，即可视为平行)。在此实施例中，平行平台的底部可以设置一六轴平台，其中六轴平台根据数据模块反馈的tilt数据自动对平行平台进行调整，使得平行平台与吸嘴可以保持相对平行。本实施例可以利用tilt平台和两个准直仪，通过反射面将第一准直仪、tilt平台和第二准直仪逐个调整至水平，然后以第二准直仪的准直激光直接照射吸嘴所吸附的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。由于准直光束可以直接照射吸嘴处的平面反射镜，因此这种方案可以避免引入额外反射元件所带来的误差，具有更加优异的平行度。

进一步地，本申请的另一个实施例中，提供了另一种在组立机组装镜片前，对组立机的吸嘴和工作平台的平行度进行测试和校准的方法。本实施例涉及一个准直仪和一个三棱镜状的反射元件。该反射元件具有两个直角面和一个45°斜面，其中一个直角面为第一反射面，45°斜面为第二反射面。本实施例中，可以利用放置于工作平台的反射元件，通过反射元件的第一反射面将准直仪调整至水平，然后再用反射元件的第二反射面(45°反射面)将准直光束转折到吸嘴处的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。这种方案设计巧妙，仅需要一个准直仪和一个放置于工作平台的反射元件，即可实现吸嘴与工作平台平行度的自动调整，因此可以更好地控制组立设备的体积和复杂度。

进一步地，图9示出了本申请另一个实施例中的基于准直仪的平行度校准方法的流程示意图。参考图9，本实施例的基于准直仪的平行度校准方法包括下述步骤S100-S200。

步骤S100，在平行平台95侧面一定距离设置一准直仪94，在平行平台95上表面吸附一截面为等腰直角三角形的棱镜96(可参考图10，图10示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S100的示意图)。其中，该棱镜96垂直度≤0.05°(指棱镜的两个直角面的实际夹角与理论值90°的公差在0.05°以内)，将棱镜96的一直角面(或称为棱镜直角镜面)对准准直仪94，用千分表打平行平台95，使平行平台95保持水平，tilt≤0.1°，以平行平台95作为基准，调节准直仪94；准直仪94投射激光至平行平台95上的棱镜96的直角镜面，在直角镜面上形成一个光斑并反射至准直仪94，准直仪94接受反射光线，通过入射光线和反射光线之间的角度，可以得出准直仪94与棱镜96直角镜面的平行度；调节准直仪94，使得入射光线与反射光线完全重合，得到准直仪94与棱镜96直角镜面(指作为反射面的直角镜面)保持相对平行，从而使得准直仪94与平行平台95保持相对垂直。

步骤S200，吸嘴98下方吸附一双面平面镜97，该双面平面镜的平行度≤0.05°，通过旋转电机将平行平台95旋转180度，使棱镜96的斜面(即斜边对应的镜面)对准准直仪94(可参考图11，图11示出了本申请一个实施例中基于准直仪的平行度校准方法的步骤S200的示意图)。准直仪94发射激光至平行平台95上的棱镜96的斜面，在斜面上形成一个光斑，从而利用45°棱镜将准直仪光线反射至吸嘴98所吸附的双面平面镜97上，再通过双面平面镜反射至棱镜96的斜面，最后反射至准直仪94，准直仪94接受反射光线，通过入射光线与反射光线的角度，可以得出吸嘴98与平行平台95的平行度，调整吸嘴98的微调机构，使得入射光线与反射光线完全重合，从而使吸嘴98与平行平台95保持相对平行。

本实施例中，可以利用放置于工作平台的反射元件(例如三棱镜)，通过反射元件的第一反射面将准直仪调整至水平，然后再用反射元件的第二反射面(45°反射面)将准直光束转折到吸嘴处的平面反射镜，进而将吸嘴调整至水平状态。这种方案设计巧妙，仅需要一个准直仪和一个放置于工作平台的反射元件，即可实现吸嘴与工作平台平行度的自动调整，因此可以更好地控制组立设备的体积和复杂度。进一步地，本实施例中，准直仪测得的数据均可上传至数据模块记录并显示，通过此方案也可以保证吸嘴与平行平台保持相对平行，理论上可将吸嘴与平台角度控制在0.15°内，且调整相对简单，吸嘴平行度可满足装配使用要求。进一步地，作为反射元件的三棱镜的各个面可涂覆防折射材料，以防止准直光束穿透所述第一反射面和第二反射面。

本申请的一个实施例中，还提供了与前述组立方法相对应的组立设备，该组立设备中，可以用基于准直仪的平行度校准方法来代替现有的利用千分表测试平行度的平行度校准模块。本实施例中，平行度校准模块可以包括准直仪和平行度校准控制单元。该平行度校准控制单元可以用软件实现并安装于组立设备的上位机中，也可以集成在组立设备的控制芯片中。平行度校准控制单元用于控制准直仪以及吸嘴和工作平台的动作，以便完成平行度校准流程。本实施例中，平行度校准控制单元可用于控制准直仪、吸嘴和工作平台执行上述步骤S100-S200。

进一步地，图12示出了本申请一个实施例的光学元件组立机的俯视示意图。结合参考图2和图12，根据本申请的一个实施例,提供了一种基于非接触测高的光学元件组立机，其包括：基座9、设置于基座9的龙门架8、安装在龙门架8的移动机构及与移动机构连接的装配头、设置于基座9的工作平台，位于工作平台上方的拍照装置和激光测高装置，以及准直仪94。本实施例中，准直仪94可以设置在工作平台的侧面。在俯视角度下，基座9可以划分为备料区91和测高组装区，本实施例中，组装区92和测高区93可以是同一区域，因此可以统称为测高组装区。但需注意，在其他实施例，组装区92和测高区93也可以布置在俯视角度下的不同位置处。进步一地，本实施例中，备料区91可以具有托盘，托盘中可以按一定规律放置待组装的镜筒和各个光学元件，这些光学元件可以包括镜片、隔圈或遮光片等。移动机构可以沿着龙门架8将待组装的镜筒和各个光学元件移动至组装区92。工作平台位于组装区92，镜筒可以被移动并放置到工作平台。然后装配头依次摄取(当装配头为吸嘴时，可以依次吸取)各个待组装的光学元件。每个装配头每次吸取一个镜片或者一个隔圈或遮光片。工作平台包括吸气底座和台车，该台车可在水平方向上移动。台车可以包括位于吸气底座上方的第一夹板和第二夹板。第一夹板和第二夹板拼合在一起后可以在中央形成与镜筒外形相适配的凹槽。例如当镜筒的外形为圆形时，所述凹槽的轮廓也呈圆形。凹槽的底部具有通孔，该通孔与吸气底座连通。当镜筒倒置并放置于凹槽时，吸气底座通过凹槽底部的通孔为镜筒提供负压，从而将镜筒固定。本实施例中，在测高装置进行测高的过程中，吸气底座可以停止吸气，以便排除吸气对镜片及其他光学元件位置的干扰(例如吸气所导致的镜筒或光学元件形变而造成的干扰)，使得测高结果更加接近于真实产品中的镜片高度。当然，在本申请的其他实施例中，也可以在吸气底座保持吸气的状态下进行测高。在放置镜筒时，可以先将第一夹板和第二夹板分开，然后由装配头将倒置的镜筒放入台车并与吸气底座接触，使镜筒因负压作用而固定，再将第一夹板和第二夹板夹紧。此时，镜筒被第一，第二夹板夹持，起到求心和固定的作用。求心是指通过两个相互运动的夹具由外侧向内夹合，并使两夹口面夹抵在被夹持物的侧缘，而使得组件可凭借两夹具侧方的夹抵和推移作X-Y两轴向的校准，最终校准被夹持物的X-Y中心(即水平中心)。当装配头将一个镜片压入镜头后，装配头抬升复位，然后将测高装置移动至工作平台上方，对所装入的镜片进行测高。测高过程可以参考前文，此处不再赘述。

在本申请的另一实施例中，测高区域和组装区域可以分开，即基座可以包括为备料区、测高区域和组装区域。由于装配头将镜片移动至组装区域进行组立，待装配头抬升复位后，水平移动台车，使镜筒和其内所组装的镜片移动至测高装置下方，然后再对所组装的镜片进行测高。测高过程可以参考前文此处不再赘述。

进一步地，在本申请的一个实施例中，测高装置、拍照装置和至少一个装配头组装在具备x、y向移动能力的移动机构上。吸气底座由旋转轴支撑，并被安装在x向移动机构，这样吸气底座能够进行旋转同时也能在X方向进行位移。

在本申请的一个实施例中，所述光学元件组立机可以具有多个装配头(即吸嘴)和对应的升降气缸，多个装配头可以共用同一移动机构来实现水平移动(即x、y向移动)。在组立过程中，多个装配头可以同时摄取多个光学元件，然后各个装配头依次将所摄取的光学元件装入所述镜筒中。这种实现方式可以减少移动机构的行程，进而提升光学元件组立的效率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (16)

1.一种光学元件组立方法，其特征在于，包括：

步骤1）基于准直仪测试吸嘴与工作平台的平行度，并将所述吸嘴与所述工作平台调整至相对平行；以及

步骤2）将镜筒倒置于所述工作平台，用所述吸嘴将多个待组装光学元件依次装入所述镜筒；其中，所述光学元件为镜片、隔圈或遮光片；

所述步骤2）中，当所装入的所述光学元件为镜片时，利用激光测高装置测量当前镜片的高度数据，并根据所述测高装置的实测高度数据判断所述当前镜片的组装是否合规；当判断为是时，继续在镜筒中装入下一个光学元件；当判断为否时，中止光学元件组立；不断在镜筒中装入下一个光学元件，直至所有光学元件组立完毕，或者判断所述当前镜片的组装不合规而中止光学元件组立，所述当前镜片是当前已装入所述镜筒中的位于表面的镜片；其中，测量所述当前镜片的高度数据的方法包括：对所述测高装置与所述工作平台的相对位置进行动态调整，使所述测高装置对准并照射所述当前镜片的非有效径区域。

2.根据权利要求1所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤1）包括：

步骤11）将反射元件置于所述工作平台的表面；

步骤12）所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；以及

步骤13）所述吸嘴吸附一第一平面反射镜，使用调整后的所述准直仪照射所述第一平面反射镜，根据所反射的光束调整所述吸嘴的倾角，使所反射的光束与所述准直仪出射的光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

3.根据权利要求2所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述反射元件为第二平面反射镜，所述准直仪包括上准直仪和下准直仪，所述上准直仪和所述下准直仪分别置于所述工作平台的上方和下方；

所述步骤12）中，利用所述第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准；

所述步骤13）中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准，再利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准。

4.根据权利要求3所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤11）中，将所述第二平面反射镜置于所述工作平台的表面；

所述步骤12）中，利用所述第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准的方法包括：将所述上准直仪置于所述工作平台的上方，所述准直仪发出光束照射所述第二平面反射镜并接收所反射的光束，然后调整所述上准直仪的倾角，使所述上准直仪发出的光束与所接收的光束重合，从而使所述上准直仪的出光面与所述工作平台的表面平行。

5.根据权利要求3所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤13）中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准的方法包括：

步骤131）将一倾角调整平台移动至所述上准直仪的下方，所述倾角调整平台的表面固定一双面反射镜；

步骤132）所述上准直仪发出光束照射所述双面反射镜的上表面并接收所反射的光束，通过调整所述倾角调整平台的倾角，使得所述上准直仪的出射光束与接收光束重合；以及

步骤133）将所述倾角调整平台设置或移动至所述下准直仪的上方，所述下准直仪发出光束照射所述双面反射镜的下表面并接收所反射的光束，通过调整所述下准直仪的倾角，使得所述下准直仪的出射光束与接收光束重合。

6.根据权利要求5所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤13）中，利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准的方法包括：步骤134）将所述倾角调整平台移开，所述吸嘴吸附所述第一平面反射镜并移动至所述下准直仪的上方，然后所述下准直仪发出光束照射所述第一平面反射镜并接收所反射的光束，通过调整所述吸嘴的倾角，使所述下准直仪出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

7.根据权利要求2所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤11）中，所述反射元件为包括两个互相垂直的直角面和一个45°角斜面，其中一个所述直角面为所述的第一反射面，另一个所述直角面是与所述工作平台接触的接触面，所述45°角斜面构成第二反射面。

8.根据权利要求7所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤11）中，将所述反射元件放置于所述工作平台的表面；

所述步骤12）中，将所述准直仪设置或移动至所述工作平台的侧面，所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；

所述步骤13）中，旋转所述工作平台，使得所述第二反射面朝向所述准直仪，所述准直仪发出光束，经所述第二反射面的反射向上照射所述吸嘴吸附的所述第一平面反射镜，并且，所述准直仪接收所述第一平面反射镜所反射的光束，调整所述吸嘴的倾角使所述准直仪的出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

9.根据权利要求7所述的光学元件组立方法，其特征在于， 所述步骤11）中，相对于理论值90°，所述反射元件的两个所述直角面的实际夹角的公差在0.05°以内。

10.根据权利要求1所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤2）中，测量所述当前镜片的高度数据的方法包括下列子步骤：

21）在俯视方向下拍摄所述当前镜片，基于机器视觉技术识别所述当前镜片的非光学有效区域；

22）在水平方向上动态调整所述测高装置和所述工作平台的相对位置，使所述测高装置对准所识别出的所述非光学有效区域；以及

23）利用所述测高装置测量所述当前镜片的高度数据。

11.根据权利要求1所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述步骤1）和所述步骤2）中，所述工作平台包括吸气底座和台车，所述台车包括第一夹板和第二夹板；所述步骤2）中，将所述镜筒放置于所述底座，并且由所述第一夹板和所述第二夹板夹持所述镜筒的侧面。

12.根据权利要求10所述的光学元件组立方法，其特征在于，所述工作平台具有转轴，所述步骤23）中，旋转所述工作平台，使所述测高装置沿着圆周扫描所述当前镜片的处于同一非有效径的多个测量点，基于多点测距技术得到所述当前镜片的高度和倾斜角。

13.一种光学元件组立机，其特征在于，包括：

基座，其包括备料区、组装区和测高区，其中所述备料区用于放置待组立的光学元件以及镜筒，所述光学元件为镜片、隔圈或遮光片；

工作平台，其设置于所述组装区并适于固定倒置的所述镜筒；

吸嘴，其适于吸取待组立的光学元件以及镜筒；

测高装置，其设置于所述测高区，所述测高装置适于基于多点测距的方法测量装入镜筒的所述镜片的表面高度；

移动机构，其适于将驱动所述吸嘴在所述组装区和所述备料区之间移动；

计算模块，其用于控制所述吸嘴依次在所述镜筒中装入各个待组立的所述光学元件，以及在所装入的所述光学元件为镜片时，利用所述测高装置照射所述镜筒中位于表面的当前镜片的非有效径区域，以测量其高度数据，并根据所测得的高度数据判断是否合规；当判断为是时，继续在镜筒中装入下一个光学元件；当判断为否时，中止光学元件组立；不断在镜筒中装入下一个光学元件，直至所有光学元件组立完毕，或者判断所述当前镜片的组装不合规而中止光学元件组立；其中，测量所述当前镜片的高度数据的方法包括：对所述测高装置与所述工作平台的相对位置进行动态调整，使所述测高装置对准并照射所述当前镜片的非有效径区域；

准直仪；以及

平行度校准控制单元，所述平行度校准控制单元用于控制准直仪以及吸嘴和工作平台的动作，以便完成平行度校准，使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

14.根据权利要求13所述的光学元件组立机，其特征在于，所述准直仪设置在所述工作平台的侧面；

所述平行度校准控制单元用于控制所述组立机执行下述流程：将一反射元件放置于所述工作平台的表面，其中所述反射元件为包括两个互相垂直的直角面和一个45°角斜面，其中一个所述直角面为第一反射面，另一个所述直角面是与所述工作平台接触的接触面，所述45°角斜面构成第二反射面；将所述准直仪设置或移动至所述工作平台的侧面，所述准直仪发出光束照射所述反射元件的第一反射面并接收所反射的光束，调整所述准直仪的倾角，使所述准直仪的出光面与所述第一反射面平行；以及，旋转所述工作平台，使得所述第二反射面朝向所述准直仪，所述准直仪发出光束，经所述第二反射面的反射向上照射所述吸嘴吸附的第一平面反射镜，并且所述准直仪接收所述第一平面反射镜所反射的光束，调整所述吸嘴的倾角使所述准直仪的出射光束与接收光束重合，从而使所述吸嘴的吸附面与所述工作平台的表面平行。

15.根据权利要求13所述的光学元件组立机，其特征在于，所述准直仪包括上准直仪和下准直仪；

所述平行度校准控制单元用于控制所述组立机执行下述流程：

所述上准直仪和所述下准直仪分别置于所述工作平台的上方和下方；利用承靠于所述工作平台的第二平面反射镜对所述上准直仪的平行度进行校准；利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准，再利用所述下准直仪对所述吸嘴的平行度进行校准。

16.根据权利要求15所述的光学元件组立机，其特征在于，所述组立机还包括倾角调整平台；所述平行度校准控制单元中，利用所述上准直仪对所述下准直仪的平行度进行校准包括：将一倾角调整平台移动至所述上准直仪的下方，所述倾角调整平台的表面固定一双面反射镜；所述上准直仪发出光束照射所述双面反射镜的上表面并接收所反射的光束，通过调整所述倾角调整平台的倾角，使得所述上准直仪的出射光束与接收光束重合；以及将下准直仪设置或移动至所述倾角调整平台的下方，所述下准直仪发出光束照射所述双面反射镜的下表面并接收所反射的光束，通过调整所述下准直仪的倾角，使得所述下准直仪的出射光束与接收光束重合。

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