具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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。可以是机械连接,也可以是电连接。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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在雷达探测设备中,激光收发模组是一个至关重要的部件,激光收发模组包括辅助固定件、光源组件、及信号接收装置,其中,辅助固定件间隔设置有光发射通道与光接收通道,光源组件设置于光发射通道,并且光源组件包括光源及第一透镜模组。信号接收装置包括电路板、安装于电路板并对应光接收通道设置的第二透镜模组、及设置于第二透镜模组及电路板之间,并与电路板电连接的光电感应器。
在传统的制造过程中,一方面,在将第一透镜模组设置于光发射通道并将第二透镜模组安装于光接收通道内时,需要使用胶水固定的方式固定第一透镜模组和第二透镜模组,在上胶、凝固这一过程中,可能会出现透镜位置偏移、倾斜与偏心等情况,最终影响产品的性能,极大影响了激光信号的收发。
另一方面,传统激光收发模组制造过程中,需要设定多个调试工位对传统激光收发模组的焦距、俯仰角、偏转角等参数逐一进行调试,流程复杂,浪费人工、时间成本。
为解决上述问题,本申请实施例提供一种激光收发模组的制造方法及激光收发模组。
请参阅图1,待制造的激光收发模组10包括辅助固定件102、信号发射装置103、及信号接收装置104,其中,辅助固定件102间隔设置有光发射通道1021与光接收通道1022,信号发射装置103设置于光发射通道1021,并且信号发射装置103包括光源组件1031及第一透镜模组1032。信号接收装置104包括信号接收组件及第二透镜模组1042,其中,信号接收组件包括电路板1041及与电路板1041电连接的光电感应器1043,且光电感应器1043设置于第二透镜模组1042及电路板1041之间。
其中,光发射通道1021的延伸方向A可以与辅助固定件102的表面相互垂直,也可以与辅助固定件102的表面成非90°夹角。第一透镜模组1032安装于光发射通道1021后,第一透镜模组1032的第一光轴L1与光发射通道1021的延伸方向A可以是相互平行,也可以成预设夹角。
光接收通道1022的延伸方向B与辅助固定件102的表面相互垂直,第二透镜模组1042安装于光接收通道1022后,第二透镜模组1042的第二光轴L2与光接收通道1022的延伸方向B可以是相互平行,也可以成预设夹角。只需,信号发射装置103的光轴、第二透镜模组1042所在的主平面、光电感应器1043的探测平面相交于一点,即,信号发射装置103的光轴、第二透镜模组1042所在的主平面、光电感应器1043的探测平面三者之间的关系满足沙姆定律即可。
请参阅图2,图2为本申请实施例所提供的一种激光收发模组的制造方法的步骤流程图。
如图2所示,本申请实施例为了制造激光收发模组10提供了一种激光收发模组的制造方法,所述制造方法包括步骤S1至步骤S6:
步骤S1:提供辅助固定件并将所述辅助固定件固定于预设固定位,其中,所述辅助固定件间隔设置有贯穿所述辅助固定件的光发射通道与光接收通道。
请参阅图3A及图3B,提供辅助固定件102,并将辅助固定件102固定于固定装置的预设固定位,其中,该辅助固定件102间隔设置有贯穿的辅助固定件102相对两侧表面的光发射通道1021及光接收通道1022。
例如,固定装置设置有夹持组件,通过夹持组件可以夹持辅助固定件102并将辅助固定件102固定于预设固定位。
如图3A所示,在一些实施方式中,光发射通道1021的延伸方向A与辅助固定件102的表面成非90°夹角,光接收通道1022的延伸方向B与辅助固定件102的表面相互垂直。
如图3B所示,在一些实施方式中,光发射通道1021的延伸方向A与辅助固定件102的表面相互垂直,光接收通道1022的延伸方向B与辅助固定件102的表面相互垂直。
步骤S2:获取第一透镜模组及第二透镜模组的设计要求,并根据所述设计要求在所述光发射通道内压铸形成第一透镜模组及在所述光接收通道内压铸形成第二透镜模组。
示例性地,分别获取第一透镜模组1032和第二透镜模组1042的设计要求,根据设计要求确定第一透镜模组1032的形状、第一透镜模组1032的光轴与光发射通道1021的延伸方向A的夹角、第一透镜模组1032在光发射通道1021的位置,及第二透镜模组1042的形状、第二透镜模组1042与光接收通道1022的延伸方向B的夹角、第二透镜模组1042在光接收通道1022的位置等。
根据获取第一透镜模组1032和第二透镜模组1042的设计要求选择对应的成型模具在辅助固定件102的光发射通道1021内成型第一透镜模组1032,并在辅助固定件102的光接收通道1022内成型第二透镜模组1042。
在一些实施方式中,所述根据所述设计要求在所述光发射通道内压铸形成第一透镜模组1032及在所述光接收通道内压铸形成第二透镜模组1042,包括:
根据所述设计要求确定所述第一透镜模组1032、所述第二透镜模组1042的压铸模具,其中,所述压铸模具包括第一模具及第二模具,所述第一模具设置有与所述光发射通道适配的第一压铸件及与所述光接收通道适配的第二压铸件,所述第二模具设置有对应所述第一压铸件设置的第三压铸件、及对应所述第二压铸件设置的第四压铸件;
固定所述第一模具,并将所述第一压铸件嵌入所述光发射通道以封堵所述光发射通道的一端开口,以及将所述第二压铸件嵌入所述光接收通道以封堵所述光接收通道的一端开口;
经所述光发射通道的另一端开口向所述光发射通道定量注入第一透镜原料,并经所述光接收通道的另一端开口向所述光接收通道定量注入第二透镜原料;
将所述第三压铸件经所述光发射通道的另一端开口嵌入所述光发射通道,并将所述第四压铸件经所述光接收通道的另一端开口嵌入所述光接收通道;
向所述第二模具施力以将所述第一透镜原料压铸形成所述第一透镜模组1032,并将所述第二透镜原料压铸形成所述第二透镜模组1042。
请参阅图4A-4E,示例性地,根据设计要求获取第一透镜模组1032的形状、第一透镜模组1032的第一光轴L1与光发射通道1021的延伸方向之间的第一夹角,并获取第二透镜模组1042的形状、第二透镜模组1042的第二光轴L2与光接收通道1022的延伸方向之间的第二夹角,以及获取第一透镜模组1032在光发射通道1021内的第一位置,并获取第二透镜模组1042在光接收通道1022内的第二位置。
如图4A所示,第一光轴L1与光发射通道1021之间的第一夹角为0度,且第二透镜模组1042的第二光轴L2与光接收通道1022之间的第二夹角也为0度,同时,第一透镜模组1032与辅助固定件102底面之间的距离为D1,第二透镜模组1042与辅助固定件102底面之间的距离为D2。
也即,第一光轴L1与光发射通道1021的延伸方向相互平行,第二光轴L2与光接收通道1022的延伸方向相互平行。第一透镜模组1032的质心与辅助固定件102底面之间的距离为D1,第二透镜模组1042的质心与辅助固定件102底面之间的距离为D2。
如图4B所示,根据设计要求可以确定在辅助固定件102内压铸形成第一透镜模组1032和第二透镜模组1042的压铸模具20,压铸模具20包括第一模具201及第二模具202,第一模具201设置有与光发射通道1021适配的第一压铸件2011及与光接收通道1022适配的第二压铸件2012,第二模具202设置有对应第一压铸件2011设置的第三压铸件2021、及对应第二压铸件2012设置的第四压铸件2022。
如图4C所示,利用固定装置将第一模具201固定,并将第一压铸件2011嵌入光发射通道1021以封堵光发射通道1021的一端开口,以及将第二压铸件2012嵌入光接收通道1022以封堵光接收通道1022的一端开口。在光发射通道1021的一端开口及光接收通道1022的一端开口被封堵后,利用注料装置经光发射通道1021的另一端开口向光发射通道1021定量注入第一透镜原料X,并经光接收通道1022的另一端开口向光接收通道1022定量注入第二透镜原料Y。
如图4D所示,在向光发射通道1021和光接收通道1022注入透镜原料后,通过施力装置固定第二模具202,并将第三压铸件2021经光发射通道1021的另一端开口嵌入光发射通道1021,并将第四压铸件2022经光接收通道1022的另一端开口嵌入光接收通道1022,以及向第二模具202施力以将第一透镜原料X压铸形成第一透镜模组1032,并将第二透镜原料Y压铸形成第二透镜模组1042。
如图4E所示,在压铸时间达到预设时间后,成型的第一透镜模组1032和第二透镜模组1042冷却完成,则将第一模具201和第二模具202与辅助固定件102分离,从而使得第一透镜模组1032成型于辅助固定件102的光发射通道1021内的第一位置,第二透镜模组1042成型于辅助固定件102的光接收通道1022内的第二位置。
在一些实施方式中,第一透镜原料X和第二透镜原料Y为同种透光度小于预设值的原料,例如,第一透镜原料X和第二透镜原料Y均为同种材质的玻璃。
可以理解,第一透镜原料X和第二透镜原料Y也可以是透光度小于预设值的不同种原料,如,一种为玻璃,另一种为胶。
在一些实施方式中,光源组件1031和第一透镜模组1032之间的焦距与第一压铸件2011在光发射通道1021内的延伸长度之间的差值小于预设值,如,光源组件1031和第一透镜模组1032之间的焦距与第一压铸件2011在光发射通道1021内的延伸长度相同或大致相同,基于第一压铸件2011的机械加工本存在一定误差,使得光源组件1031和第一透镜模组1032之间的焦距与第一压铸件2011在光发射通道1021内的延伸长度很难做到完全一致,因此,只需光源组件1031和第一透镜模组1032之间的焦距与第一压铸件2011在光发射通道1021内的延伸长度之间的差值小于预设值即可。
通过将第一透镜模组1032成型于光发射通道1021内,并将第二透镜模组1042成型于光接收通道1022内,从而避免了在使用胶水固定的方式固定第一透镜模组1032和第二透镜模组1042时,在上胶、凝固这一过程中,可能会出现透镜位置偏移、倾斜与偏心等情况,使得激光收发模组生产良率更高,且利用该激光收发模组制成的激光雷达的测距效果更为精准。
步骤S3:检测所述第一透镜模组的第一透镜参数及所述第二透镜模组的第二透镜参数是否符合预设要求。
示例性地,第一透镜参数包括透镜的曲率半径、透镜的表面光洁度、透镜的光轴偏移角、及透镜的光轴与光发射通道的延伸方向的夹角中的至少一者。第二透镜参数包括透镜的曲率半径、透镜的表面光洁度、透镜的光轴偏移角、及透镜的光轴与光接收通道的延伸方向的夹角中的至少一者。
对第一透镜模组1032的第一透镜参数和第二透镜模组1042的第二透镜参数进行检测,从而判断压铸形成的第一透镜模组1032及第二透镜模组1042是否满足预设要求,当第一透镜参数及第二透镜参数均满足预设要求时,执行步骤S4,当第一透镜参数或第二透镜参数中任一者未满足设计要求时,将重新压铸第一透镜模组1032及第二透镜模组1042。
步骤S4:当所述第一透镜参数及所述第二透镜参数均符合预设要求时,获取光源组件经所述第一透镜模组后所发射出的出射光信号,并根据所述出射光信号调整所述光源组件和所述第一透镜模组的相对位置,直至所述出射光信号符合第一预设要求。
示例性地,当第一透镜参数及第二透镜参数均符合预设要求时,需要将光源组件1031对应安装于光发射通道1021内,并调节光源组件1031第一透镜模组1032的相对位置,从而使得经第一透镜模组1032出射的光信号符合预设条件,并且当经第一透镜模组1032出射的光信号符合预设条件时,将光源组件1031固定于辅助固定件102,以使光源组件1031相对第一透镜模组1032固定。
在一些实施方式中,所述获取光源组件经所述第一透镜模组1032后所发射出的出射光信号,并根据所述出射光信号调整所述光源组件和所述第一透镜模组1032的相对位置,直至所述出射光信号符合第一预设要求,包括:
将光源组件对应所述光发射通道设置,并通过信号采集组件采集所述光源组件经所述第一透镜模组1032后所发射出的出射光信号的第一光斑图像,其中,所述信号采集组件设置于所述光源组件的出光通路上;
判断所述第一光斑图像中对应的第一光斑是否处于预设调焦范围内;
当所述第一光斑未处于预设调焦范围内时,在沿着所述光发射通道的延伸方向上调整所述光源组件和所述第一透镜模组1032的相对位置,直至所述第一光斑处于所述预设调焦范围。
请参阅图5A及图5B,示例性地,将光源组件1031对应光发射通道1021设置,并在光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的出射光信号的光通路上设置信号采集组件,以采集出射光信号的第一光斑图像,通过第一光斑图像判断出射光信号是否处于预设调焦范围内,进而判断出光源组件1031和第一透镜模组1032之间的相对位置是否符合预设要求,其中,信号采集组件包括信号采集板、图像采集器及图像分析装置。
例如,在激光雷达测距中,需要光源组件1031经过第一透镜模组1032出射的出射光信号的发散角在预设角度范围内,即出射光信号的光斑处于预设调焦范围,从而确保激光测距的精度,其中,出射光信号的发散角可以通过调节光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距实现,通过在光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的出射光信号的光通路上设置信号采集组件,将光源组件1031对应光发射通道1021设置,并向光源组件1031供电后,光源组件1031经第一透镜模组1032后所发射出的出射光信号照射到信号采集组件的信号采集板上,从而可以在信号采集板上映出射光信号对应的第一光斑,利用图像采集器采集信号采集板上出射光信号的第一光斑图像,并将第一光斑图像发送给图像分析装置分析第一光斑的大小,且第一光斑的大小与出射光信号的发散角之间成预设函数关系,通过分析出信号采集板上光斑的大小,从而可以判断出射光信号的发散角是否符合预设要求,即出射光信号的光斑是否处于预设调焦范围内,也即光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距是否符合预设要求。
当第一光斑未处于预设调焦范围内时,在沿着所述光发射通道的延伸方向上调整光源组件1031和第一透镜模组1032的相对位置,即光源组件1031和第一透镜模组1032的相对距离,直至第一光斑处于预设调焦范围,当第一光斑处于预设调焦范围时,表明出射光信号的发散角符合预设要求,则将光源组件1031固定于辅助固定件102。
如图5B所示,当光源组件1031和第一透镜模组1032之间的间距为预设距离D时,出射光信号的第一光斑对应的光斑直径符合预设值,即,出射光信号的发散角符合预设角度值。
步骤S5:当所述出射光信号符合所述第一预设要求时,获取所述出射光信号经物体反射的反射光信号,并根据所述反射光信号调整信号接收组件和所述第二透镜模组1042的相对位置,直至所述反射光信号符合第二预设要求。
当出射光信号符合第一预设要求时,表明光源组件1031和第一透镜模组1032之间的位置关系已经完成调整,则需要对信号接收组件和第二透镜模组1042之间的位置关系进行调整,以确保信号接收组件可以精准接收到探测物的反射信号,实现激光雷达的精准测距。
在一些实施方式中,所述获取所述出射光信号经物体反射的反射光信号,并根据所述反射光信号调整信号接收组件和所述第二透镜模组1042的相对位置,直至所述反射光信号符合第二预设要求,包括:
将信号接收组件固定于位置调节装置;
采集所述出射光信号经探测物反射的反射光信号;
判断所述反射光信号对应的第二光斑是否落在所述信号接收组件的预设接收区域;
当所述第二光斑未在所述信号接收组件的预设接收区域时,通过所述位置调节装置在沿着所述光接收通道的延伸方向上调整所述信号接收组件和所述第二透镜模组1042的相对位置,直至所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域。
在一些实施方式中,在所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域之后,所述方法还包括:
在所述光接收通道的延伸方向上调整所述光源组件和所述第一透镜模组1032的相对距离,直至所述第二光斑的光斑强度符合预设值。
请参阅图6A及图6B,示例性地,位置调节装置30包括支撑架301、夹持组件302及与夹持组件302连接的位置调节组件303。其中,位置调节组件303可以在三维空间内调节夹持组件302与支撑架301的相对位置。
具体地,支撑架301设置有用于固定第一工件的固定组件。夹持组件302用于夹持待进行位置调节的第二工件,位置调节组件303与夹持组件302连接,用于在第一方向、第二方向或第三方向中至少一者调节夹持组件302和固定组件的相对位置,从而同步调节固定于固定组件的第一工件和夹持于夹持组件302的第二工件之间位置。
位置调节组件303包括第一位置调节组件3031、第二位置调节组件3032、第三位置调节组件3033。第一位置调节组件3031用于在第一方向上调节夹持组件302与固定组件的相对位置,第二位置调节组件3032用于在第二方向上调节夹持组件302与固定组件的相对位置,第三位置调节组件3033用于在第三方向上调节夹持组件302与固定组件的相对位置。第一方向和第二方向相互垂直,第三方向与第一方向及第二方向相互垂直,从而利用位置调节装置30可以实现夹持组件302和固定组件之间在三维空间内的相对位置关系,从而调节第一工件和第二工件之间在三维空间内的相对位置关系。
其中,第一方向和第二方向为垂直光接收通道的延伸方向,第三方向为光接收通道的延伸方向。
本申请实施例中,第一位置调节组件3031通过第二位置调节组件3032及第三位置调节组件3033与夹持组件302连接,且第一位置调节组件3031与固定组件在第一方向上滑动连接。第二位置调节组件3032通过第三位置调节组件3033与夹持组件302连接,且第二位置调节组件3032与第一位置调节组件3031在第二方向上滑动连接。第三位置调节组件3033与夹持组件302连接并与第二位置调节组件3032在第三方向上滑动连接。
将信号接收组件固定于位置调节装置30,并通过信号接收组件采集出射光信号经探测物反射的反射光信号,并将反射光信号转换成对应的电信号,利用电信号的电信号参数判断反射光信号对应的第二光斑是否落在信号接收组件的预设接收区域,当第二光斑未在信号接收组件的预设接收区域时,通过位置调节装置30调整信号接收组件和第二透镜模组1042的相对位置,直至第二光斑落在信号接收组件的预设接收区域。
在一些实施方式中,所述判断所述反射光信号对应的第二光斑是否落在所述信号接收组件的预设接收区域,包括:
获取所述信号接收组件输出的电信号,其中,所述电信号在所述第二光斑至少部分落在所述信号接收组件时生成;
根据所述电信号生成光斑曲线图,并判断所述光斑曲线图中光斑曲线的曲线参数是否符合预设要求,所述曲线参数至少包括光斑曲线形状;
当所述曲线参数符合所述预设要求时,判断所述第二光斑落在所述信号接收组件的预设接收区域;
当所述曲线参数不符合所述预设要求时,判断所述第二光斑未落在所述信号接收组件的预设接收区域。
示例性地,获取信号接收组件将反射光信号转换后所输出的电信号,根据该电信号生成光斑曲线图,该光斑曲线图的横坐标表示反射光信号对应的第二光斑落入信号接收组件探测区的光斑直径,以像素点为单位,光斑曲线图的纵坐标为光斑信号的强度。
如图7A及图7B所示,当第二光斑部分落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围时,光斑曲线图中像素点较少、光电感应器1043感测到的光斑能量较低。第二光斑部分落入光电感应器1043的探测区的面积增多时,光电感应器1043感测到的光斑能量逐渐增加、光斑曲线图中像素点逐渐增加。
如图7C所示,反射光信号对应的第二光斑全部落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围,与反射光信号对应的第二光斑部分落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围对应的光斑能量具有较大差异。
例如,当第二光斑已经有一半的面积落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围时,表明第二光斑落入光电感应器1043的探测范围的直径达到最大值,光斑曲线图像素点不会增加,但在第二光斑全部落入光电感应器1043的探测范围的过程中光斑能量会逐渐增大。因此,通过判断光斑曲线在光斑曲线图中横坐标的像素点及光斑能量的变化可以判断出第二光斑是否全部落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围。
当第二光斑是否全部落入信号接收组件中光电感应器1043的探测范围时,判断反射光信号符合所述第二预设要求。
如图7D所示,在一些实施方式中,当第二光斑全部落入信号接收组件的预设接收区域,即,全部落入光电感应器1043的探测范围时,继续通过位置调节装置30在光接收通道1022的延伸方向上调整调整信号接收组件和第二透镜模组1042的相对位置,使得第二光斑的面积减小,单位面积内的光斑能量增加,从而使得第二光斑的光斑强度达到预设值,即,光斑曲线的光斑强度符合预设要求,此时,第二光斑对应的光斑曲线的形状符合预设形状。
例如,通过在位置调节装置30在光接收通道1022的延伸方向上调整信号接收组件和第二透镜模组1042的相对距离时,若在t0-t1时刻光斑曲线图中纵坐标的能量值在逐渐增加,在t2时刻光斑曲线图中纵坐标的能量值在逐渐减少,则表明在t1时刻对应的位置为第二光斑落在能量值符合预设值所对应的第二光斑位置,即,第二光斑对应的光斑曲线的形状符合预设形状。
通过调节信号接收组件和第二透镜模组1042的相对距离从而使得号接收组件所接收到的反射光信号的光斑符合预设要求,从而确保利用激光收发模组制成的激光雷达的测距效果。
步骤S6:当所述反射光信号符合所述第二预设要求时,将所述信号接收组件固定于所述辅助固定件。
信号接收组件的光电感应器1043固定于电路板1041,在将信号接收组件固定于辅助固定件102时,只需将电路板1041固定于辅助固定件102即可,其中,电路板1041固定于辅助固定件102的方式可以是胶水固定,也可以通过螺丝等固定件固定,还可以是同时利用胶水及固定件进行固定,在此不做限定。
还应当理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。