CN114439827A - 摄像模组组装设备及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像模组组装设备，其包括：基座；直线导轨；感光组件移动平台；镜头组件移动平台；感光组件检测处理机构，其用于根据俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置，以及基于多点测高得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；以及对焦矫正机构，其安装于所述基座并设置于所述组装工位，所述对焦矫正机构包括倾角调节机构和安装于所述倾角调节机构的摄取头，所述摄取头适于摄取所述镜头组件，所述倾角调节机构适于在Rx和Ry方向上移动。感光组件移动平台包括第一物料载台，其适于在x轴、y轴和z轴方向上移动。本申请可以提升感光组件与镜头组件的对焦组装效率。
Description
技术领域
本发明涉及摄像模组技术领域，具体地说，本发明涉及摄像模组组装设备及组装方法。
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。近年来，用户对摄像模组的成像质量要求越来越高，相应地，对高成像质量的摄像模组的需求也越高。另外，为满足多样的拍照需求，越来越多的电子终端配备了阵列式摄像模组。阵列式摄像模组包括至少两个摄像模组，有的甚至多达四五个。这导致摄像模组的质量和数量要求均出现暴增，对现有的生产能力提出了挑战。
摄像模组通常包括感光组件和镜头组件。感光组件包括一感光芯片，有时也称为图像传感器。图像传感器贴附在线路板上，线路板、图像传感器以及线路板上安装镜座及其他部件共同构成所述的感光组件。镜头组件通常包括一光学镜头。目前常见的摄像模组组装方法通常是分别预制镜头组件和感光组件，然后再将二者组装(例如贴附)在一起。在组装过程中，镜头组件与感光组件的相对位置，尤其是光学镜头的光轴与感光元件的相对位置，对摄像模组的成像质量具有决定性的影响，两者间需要相对于彼此精确定位。在低像素摄像模组中，可以采用机械对准方式来实现两者的组装和固定，但这种方式的定位精确性不高，可能对成像质量造成负面影响，因此往往难以用于摄像模组的高端产品系列。
为了实现光学组件与感光组件的精确定位，采用主动校准的方式来调整感光组件和镜头组件的相对位置并进行组装，将有助于提高摄像模组成品的成像质量。具体来说，可以以模组(即摄像模组)的光学组件或感光组件之一为基准，主动调整另一组件，使得感光芯片的法线与镜头组件的光轴平行，感光芯片的中心与镜头组件的光心重合，使得模组的四个边角和中心视场区域都能够达到最佳成像清晰度，从而最大程度的发挥模组的成像质量，提高成像水平。更具体地，一种组装方式是：待组装的感光组件可以被固定在合适位置，将感光芯片点亮，机械装置夹取镜头组件并在六个自由度上调节。另一种组装方式是：将镜头组件夹持固定，感光组件被设置在一能够多个自由度移动的调整平台上，通过跑离焦曲线，调节镜头组件相对于感光组件的相对位置，确保图像中心清晰以及画面四角解像力均匀，并在合适位置上将镜头组件固定(例如粘结)在感光组件上。基于主动校准方式的组装方式可以有效地提升产品的成像品质，然而，目前常规的主动校准方式通过持续的多个步骤完成单个模组的光学组件与感光组件的组装，生产耗时长，效率低，UPH难以提升，难以适应短时间大数量的模组生产任务。
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，可以提升感光组件与镜头组件的对焦组装效率的摄像模组组装设备及生产线。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像模组组装设备，其包括：基座；直线导轨，其安装于所述基座，沿着所述直线导轨依次设置第一上下料工位、感光组件检测处理工位、组装工位和第二上下料工位；感光组件移动平台，其安装于所述直线导轨，并可沿所述直线导轨在所述第一上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述感光组件移动平台具有至少一个第一物料载台，所述第一物料载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；其中，所述x轴和y轴均平行于所述基座的基准面，所述x轴方向垂直于所述直线导轨，所述y轴方向与所述直线导轨方向一致，所述z轴方向垂直于所述基准面；镜头组件移动平台，其安装于所述直线导轨，并可沿所述直线导轨在所述第二上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述镜头组件移动平台具有至少一个第二物料载台，所述第二物料载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；感光组件检测处理机构，其用于根据俯视图片识别出待组装感光组件的感光中心的位置，以及基于多点测高得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；以及对焦矫正机构，其安装于所述基座并设置于所述组装工位，所述对焦矫正机构包括倾角调节机构和安装于所述倾角调节机构的摄取头，所述摄取头适于摄取所述镜头组件，所述倾角调节机构适于在Rx和Ry方向上移动，其中Rx和Ry方向是绕x轴旋转和绕y轴旋转的旋转方向。
其中，所述镜头组件移动平台还包括一参考感光芯片载台，所述参考感光芯片载台用于放置标准参考感光芯片，并且所述参考感光芯片载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；在所述镜头组件移动平台移动至所述组装工位时，所述摄取头摄取所述待组装镜头组件，所述标准参考感光芯片移动至所述待组装镜头组件的后焦位置，对所述待组装镜头组件进行后焦测试以得出所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角以及所述待组装镜头组件的光心位置。
其中，所述镜头组件移动平台还包括第二拍照装置，其适于拍摄所述待组装镜头组件的仰视图片，并根据所述仰视图片识别所述待组装镜头组件的旋转角。
其中，所述待组装镜头组件包括马达和安装于所述马达的光学镜头；所述摄取头为通电夹爪，所述通电夹爪适于夹持所述镜头组件并将所述马达电导通。
其中，所述对焦矫正机构还包括一设置于所述摄取头上方的测试标板，其用于提供测试标定图案。
其中，所述感光组件移动平台移动至所述组装工位时，根据所得到的所述待组装感光组件的感光中心位置和所述待组装镜头组件的光心位置，移动所述第一载台对所述感光组件进行平移调整以使所述感光中心对准所述光心；所述对焦矫正机构还用于根据所得到的所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角和所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角，移动所述摄取头以对所述待组装镜头组件进行倾角调整。
其中，所述感光组件检测处理工位包括画胶检测工位和感光参数测试工位；所述感光组件检测处理机构包括：画胶检测机构，其安装于所述基座并设置于所述画胶检测工位，所述画胶检测机构包括画胶装置和相机装置，所述画胶装置用于在所述待组装感光组件的表面画胶，所述相机装置用于拍摄所述待组装感光组件的俯视图片，并根据所述俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置；以及感光参数测试机构，其安装于所述基座并设置于所述感光参数测试工位，所述感光参数测试机构包括多点测高装置，其用于对所述待组装感光组件的表面进行多点测高，以得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角。
其中，所述对焦矫正机构还包括曝光装置，其用于对所述待组装感光组件的表面的胶水进行曝光，以使胶水固化，从而将所述待组装感光组件和所述待组装镜头组件连接固定。
其中，所述摄像模组组装设备还包括：第一上下料机构，其安装于所述基座并设置于所述第一上下料工位，所述第一上下料机构适于将待组装感光组件移动至所述第一上下料工位并将其放置于所述感光组件移动平台；和第二上下料机构，其安装于所述基座并设置于所述第二上下料工位，所述第二上下料机构适于将待组装镜头组件移动至所述第二上下料工位并将其放置于所述镜头组件移动平台。
其中，所述第一上下料机构包括第一上料机构和第一下料机构，所述上料机构用于将所述待组装感光组件从载板移动至所述第一物料载台；所述第一下料机构用于将组装后的成品从所述第一物料载台移动至载板。
根据本申请的另一方面，还提供了一种基于前述摄像模组组装设备的摄像模组组装方法，其包括：1)待组装感光组件上料至感光组件移动平台；2)在所述待组装感光组件的表面画胶；3)拍摄所述待组装感光组件的俯视图片，并根据所述俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置；4)对所述待组装感光组件的表面进行多点测高，以得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；5)待组装镜头组件上料至镜头组件移动平台；6)将所述镜头组件移动平台移动至组装工位，由所述对焦矫正机构夹起所述待组装镜头组件；7)对所述待组装镜头组件进行后焦测试以得出所述待组装镜头组件相对于后焦模块的高度、所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角以及所述待组装镜头组件的光心位置，然后将所述镜头组件移动平台从所述组装工位移开；8)将所述感光组件移动平台移动至所述组装工位；9)根据所得到的所述待组装感光组件的感光中心及其所处的高度、以及所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；以及所述待组装镜头组件相对于后焦模块的高度、所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角和所述待组装镜头组件的光心位置，对所述待组装镜头组件和所述待组装感光组件的相对位置进行矫正并将二者粘结；以及10)将组装后的成品下料；其中，所述步骤1)-4)与所述5)-7)并行地执行；所述8)-10)在所述1)-7)均执行完毕后执行。
其中，所述步骤2)包括，所述步骤2)-4)中，通过沿着所述直线轨道移动所述感光组件移动平台，将所述待组装感光组件移动到画胶装置、相机装置和多点测高装置的下方，从而依次完成所述步骤2)-4)。
其中，所述镜头组件为马达镜头组件，所述对焦矫正机构包括通电夹爪，所述步骤6)中，由所述通电夹爪夹起所述马达镜头组件。
其中，所述步骤7)还包括：通电夹爪对所述马达镜头组件通电，测量离焦曲线，然后根据所述离焦曲线得到所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角。
其中，所述步骤9)中，通过所述对焦矫正机构调整所述待组装镜头组件的倾角，通过所述感光组件移动平台调整所述待组装感光组件的感光中心的位置以及所述待组装感光组件的高度，从而对所述待组装镜头组件和所述待组装感光组件的相对位置完成矫正。
与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：
1.本申请可以提升感光组件与镜头组件的对焦组装效率。
2.本申请的一些实施例中，可以将待组装感光组件和待组装镜头组件各自并行地进行偏心调节(即shift调节)和tilt调节，然后再将调节好的感光组件和镜头组件直接进行组装，从而显著地提升摄像模组的对焦组装工艺环节的生产效率。
3.本申请的一些实施例中，用旋转和水平调整分两个调节机构俩代替原有的六自由平台移动和调整，可以减小调节机构的自由度数目，有助于减小因六自由平台的系统误差而导致的产品不良或成像品质下降。
4.本申请的一些实施例中，利用移动平台在同一直轨上的运动来将待组装物料在不同工位和工艺环节之间流转，这样可以使前后道工艺环节中，待组装物料的高度始终是一致的。同时，移动平台在同一直轨上运动，还减小了运动行程，有助于提升效率。
附图说明
图1示出了本申请一个实施例的摄像模组组装设备的方框原理示意图；
图2示出了本申请一个实施例的摄像模组组装设备的立体示意图；
图3示出了本申请一个实施例中的感光组件移动平台的立体示意图；
图4示出了本申请一个实施例中的镜头组件移动平台的立体示意图；
图5示出了本申请一个实施例的画胶检测机构和感光参数测试机构的立体示意图；
图6示出了本申请一个实施例中的对焦矫正机构的立体示意图；
图7示出了本申请一个实施例中的基于上述摄像模组组装设备的摄像模组组装方法的流程图；
图8示出了本申请的一个实施例中的具有标板的摄像模组组装设备的立体示意图。
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。
本申请主要涉及将镜头组件和感光组件组装成摄像模组的设备和方法。其中，在一种情形下，镜头组件可以包括马达和光学镜头，所述光学镜头可以安装于马达的载体内，该载体可以相对于马达的壳体进行受控地移动，从而实现自动对焦、光学变焦或光学防抖等各项功能。感光组件通常包括感光芯片和线路板，也可以被称为线路板组件。镜头组件的马达底座可以贴附于所述线路板的表面，从而将镜头组件和感光组件组装成一个完整的摄像模组，该摄像模组可以具有自动对焦、光学变焦或光学防抖等各项功能。在另一种情形下，镜头组件可以不具有马达，即所述光学镜头单独构成所述镜头组件。该光学镜头的底面可以作为贴附面与线路板的表面粘结，从而组装成一个完整的定焦摄像模组。为便于描述，本文中，镜头组件的贴附面可以称为第二粘结面。有的实施例中，感光组件还可以进一步包括滤光组件，该滤光组件可以包括镜座和安装于镜座的滤光片。镜座可以是直接形成于线路板表面的模塑镜座，也可以预先成型再安装于线路板。镜座的底面可以安装于所述线路板的表面。镜座的顶面则作为与镜头组件粘结的贴附面(或称为第一粘结面)。即镜座的顶面与马达底座或者光学镜头底面粘结，构成完整的摄像模组。
图1示出了本申请一个实施例的摄像模组组装设备的方框原理示意图。摄像模组通过由分别具有感光芯片和镜头的两个半成品组装而成。其中镜头可以安装于马达内以便实现自动对焦和/或防抖功能，这种半成品可以称为马达镜头组件。感光芯片可以与线路板、镜座、滤光片和必要的电子元件(如电阻、电容等)组装在一起构成感光组件。本实施例中，摄像模组组装设备提供两条并行运行的工艺流程，分别用于对感光组件和马达镜头组件进行测试和处理，然后再将二者对焦矫正后连接(例如粘合)，从而加快对焦组装的速度，提升生产效率。参考图1，本实施例中，感光组件可以通过芯片上料模块上料，上料后感光组件被置于第一移动平台上，该第一移动平台可以具有x、y、z轴三轴驱动机构，从而可以在这三轴方向上移动。而第一移动平台上方可以设置激光测高模块、上相机视觉检测模块和画胶模块，以便对感光芯片的感光中心偏移、感光芯片的倾角、感光芯片所处的高度进行测量。马达镜头组件可以由马达上料模块上料，上料后马达镜头组件被置于马达上料平台，马达上料平台可以和一标准芯片以及一下相机模块集成在同一第二移动平台上，该第二移动平台可以具有x、y、z轴三轴驱动机构，从而可以在这三轴方向上移动。在第二移动平台的上方可以设置通电马达夹爪，该通电马达夹爪可以从马达上料平台上夹起马达镜头组件，并给马达通电。所述通电马达夹爪可以具有U、V、W这三个旋转方向的移动自由度。其中，U方向为绕z轴旋转的方向，也可以记为Rz，V方向为绕x轴旋转的方向，也可以记为Rx，W方向为绕y轴旋转的方向，也可以记为Ry。本实施例中，z方向为竖直方向，x、y方向均为水平方向，x、y轴互相垂直(对于x、y、z轴的方向可结合参考图2)。由于本实施例中，第一移动平台可以仅在x轴、y轴和z轴上移动，而通电马达夹爪可以仅在旋转方向上(例如Rx和Ry方向)移动，所以在对焦矫正的过程中可以不需要使用六轴调节机构，从而有助于降低设备成本。同时，由于六轴调节机构的功能被分解到自由度较少(少于六轴)的两个调节机构并行地执行，本实施例还有助于在保证摄像模组成像品质的前提下提升调节机构在矫正过程的移动速度，减少矫正过程所占用的时间，提升生产效率。
进一步地，图2示出了本申请一个实施例的摄像模组组装设备的立体示意图。参考图2，本实施例中，摄像模组组装设备包括：基座(图2中未示出)、安装于所述基座的直线导轨10、安装于直线导轨10的感光组件移动平台20和镜头组件移动平台30、安装于所述基座的第一上下料机构40、第二上下料机构50、感光组件检测处理机构60以及对焦矫正机构70。其中，基座可以为所述摄像模组组装设备提供一个基准面。直线导轨10安装于所述基座，沿着所述直线导轨10依次设置第一上下料工位、感光组件检测处理工位、组装工位和第二上下料工位。感光组件移动平台20安装于所述直线导轨10，并可沿所述直线导轨10在所述第一上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述感光组件移动平台20具有至少一个第一物料载台21(参考图3，图3示出了本申请一个实施例中的感光组件移动平台的立体示意图)，所述第一物料载台21适于在x轴、y轴和z轴方向上移动。具体来说，所述第一物料载台21可以安装于三轴调节机构22上，该三轴调节机构22可以实现x轴、y轴和z轴方向上的三轴移动。其中，所述x轴和y轴均平行于所述基座的基准面，所述x轴方向垂直于所述直线导轨，所述y轴方向与所述直线导轨方向一致，所述z轴方向垂直于所述基准面(结合参考图2)。镜头组件移动平台30安装于所述直线导轨10，并可沿所述直线导轨10在所述第二上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述镜头组件移动平台30具有至少一个第二物料载台31，所述第二物料载台31适于在x轴、y轴和z轴方向上移动(可结合参考图4，图4示出了本申请一个实施例中的镜头组件移动平台的立体示意图)。第一上下料机构40安装于所述基座并设置于所述第一上下料工位，所述第一上下料机构40适于将待组装感光组件移动至所述第一上下料工位并将其放置于所述感光组件移动平台20。第二上下料机构50安装于所述基座并设置于所述第二上下料工位，所述第二上下料机构50适于将待组装镜头组件移动至所述第二上下料工位并将其放置于所述镜头组件移动平台30。感光组件检测处理机构60用于根据俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置，以及基于多点测高得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角(即相对于基准面的tilt)。对焦矫正机构70安装于所述基座并设置于所述组装工位，所述对焦矫正机构70包括倾角调节机构和安装于所述倾角调节机构的摄取头，所述摄取头适于摄取所述镜头组件，所述倾角调节机构适于在Rx和Ry方向上移动，其中Rx和Ry方向是绕x轴旋转和绕y轴旋转的旋转方向。本实施例中，感光组件的感光中心检测和倾角检测，可以与镜头组件的光心检测和倾角检测同时进行，从而提升了设备运行的并行度，有助于提高摄像模组在单位时间的生产量。在进行对焦组装时，镜头组件可以在镜头组件移动平台30的带动下移动至对焦矫正工位70，此时镜头组件移动平台30可以与对焦矫正机构70组成对焦检测光路，用于对镜头组件进行开图检测，获得镜头组件的光心和倾角等参数。而与此同时，感光组件可以在感光组件移动平台20的带动下沿着直线导轨10滑动，在对应的各个工位完成感光组件的感光中心检测和倾角检测。接着，镜头组件移动平台30移动至第二上下料工位，以避让出对焦矫正工位，同时等待下一轮的镜头组件上料。而感光组件可以在感光组件移动平台20的带动下移动至对焦矫正工位，由对焦矫正机构70和感光组件移动平台20共同完成矫正。由于本实施例中，感光组件移动平台20可以仅在x轴、y轴和z轴上移动，而对焦矫正机构70的摄取头可以仅在旋转方向上(例如Rx和Ry方向)移动，所以在对焦矫正的过程中可以不需要使用六轴调节机构，从而有助于降低设备成本。同时，由于六轴调节机构的功能被分解到自由度较少(少于六轴)的两个调节机构并行地执行，本实施例还有助于在保证摄像模组成像品质的前提下提升调节机构在矫正过程的移动速度，减少矫正过程所占用的时间，提升生产效率。
为便于理解，下面结合一个比较例进行比较说明。
为实现摄像模组快速对焦组装，中国专利申请201910242171.8(本案申请日前尚未公开)中提出了一种快速对焦组装系统和方法，其提供包含多个感光组件的感光组件载板，在所述感光组件用于与镜头组件相固定的位置进行点胶；获取在所述感光组件载板的所述感光组件的性能参数；通过一第一视觉相机拍摄所述感光组件载板，测量所述感光组件位于所述感光组件载板的位置信息、光轴光心信息和旋转数据信息；测量位于感光组件载板的所述感光组件的感光元件的高度信息和倾斜数据信息；提供包含多个镜头组件的镜头组件载板；获取被选取的所述镜头组件的性能参数；根据所述感光组件的性能参数和所述镜头组件的性能参数，分析所述感光组件和所述镜头组件的合适对焦组装位置，并于对应位置组装；预固定所述镜头组件和对应的感光组件的相对位置。相比现有的AA组装方案(基于主动校准的组装方案)，该比较例可以一定程度上提升摄像模组的对焦组装效率，然而它仍然存在一些不足。一方面，该比较例中，镜头组件被六自由度平台夹持由马达测试位移动到感光组件载板的上方，进行对焦组装，六自由度平台精度要求高，在直轨运动过程中，由于惯性的影响，容易造成六自由度平台的精度下降，从而使得后续的调整组装与计算值产生偏差，使得摄像模组的感光组件与镜头组件的相对位置偏离。另一方面，该比较例中，由于感光组件和镜头组件进行曝光预固定时，会对载板上邻近的感光组件上的胶水造成影响，使得胶水固化影响固定黏胶性。而本申请的上述实施例中，将倾角(tilt)调整和水平调整分两个机构俩代替原有的六自由平台移动和调整，调整更加精确，结构也更简单；利用移动平台的直轨运动完成不同工位和工艺操作，这种设计可以使前后道工艺环节的高度始终是对应的，同时还减少了运动行程，有助于提升效率。
进一步地，本申请的一个实施例中，第一上下料机构可以具有第一移动机构，该第一移动机构可以是上下料机械臂或者其他可实现移动并将感光组件从第一进料位移动到第一上下料工位，以及将组装完成的摄像模组成品从第一上下料工位取出，然后移动到对应的出料位。所述第一移动机构的移动路线可以垂直于所述直线导轨。这种布局方式可以有效地提高空间利用率，使得设备的结构更加紧凑。第二上下料机构包括具有第二移动机构，该第二移动机构用于将镜头组件从第二进料位移动到第二上下料工位。所述第二移动机构的移动路线也可以垂直于所述直线导轨。本实施例中，由于组装后的成品通过第一上下料机构下料，所述第二上下料机构可以仅用于镜头组件的上料，不需要进行成品下料。进一步地，仍然参考图2，本实施例中，第一上下料机构40可以包括第一上料机构41(即半成品上料机构)和第一下料机构42(即成品下料机构)，第一上料机构41用于感光组件的上料(即从载板移动至第一物料载台，其中载板可以呈阵列地搭载多个待组装感光组件)。第一下料机构42用于摄像模组成品的下料(从第一物料载台移动移出)。需要注意，在其他实施例中，组装后的成品可以通过第二上下料机构下料，而第一上下料机构仅用于感光组件的上料，不需要进行成品下料。
进一步地，结合参考图4，本申请的一个实施例中，所述镜头组件移动平台30还包括一参考感光芯片载台32，所述参考感光芯片载台32用于放置标准参考感光芯片，并且所述参考感光芯片载台32适于在x轴、y轴和z轴方向上移动。在所述镜头组件移动平台30移动至所述组装工位时，所述对焦矫正机构70的摄取头71从所述第二物料载台31摄取所述待组装镜头组件，所述标准参考感光芯片移动至所述待组装镜头组件的后焦位置，对所述待组装镜头组件进行后焦测试以得出所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角。其中，可以通过移动所述参考感光芯片载台32来移动所述标准参考感光芯片，使其处于被对焦矫正机构70的摄取头71(参考图6，图6示出了本申请一个实施例中的对焦矫正机构的立体示意图)摄取的镜头组件的后焦位置，从而实现对镜头组件的光心和倾角的开图检测。所述镜头组件移动平台30还可以包括第二拍照装置33，其适于拍摄所述待组装镜头组件的仰视图片，并根据所述仰视图片识别所述待组装镜头组件的光心位置和/或识别所述待组装镜头组件的旋转角(此旋转角指xoy平面内的旋转自由度上的旋转角，即Rz旋转角，Rz表述绕z轴旋转的移动自由度)。第二拍照装置33的上方可以设置一照明装置33a，该照明装置33a可以提供一环状光源，以便对拍摄对象进行照明，同时避免遮挡第二拍照装置33的成像光路。所述第二物料载台31具有至少一个镜头组件设置位31a(图4中的第二物料载台31具有三个镜头组件设置位)，以便固定或放置待组装的镜头组件。所述参考感光芯片载台32具有至少一个感光芯片设置位32a，其用于固定标准参考感光芯片。所述参考感光芯片载台32还可以设置一个或多个NG镜头组件设置位32b，每个NG镜头组件设置位可以临时放置一个NG镜头组件，以便其下料和回收。其中，NG镜头组件指被判定为不适合进行摄像模组组装的镜头组件(例如在对焦矫正过程中被判定为无法通过对焦矫正来使镜头组件达到预设的成像品质要求)。
进一步地，本申请的一个实施例中，所述待组装镜头组件可以包括马达和安装于所述马达的光学镜头；所述摄取头71为通电夹爪，所述通电夹爪适于夹持所述镜头组件并将所述马达电导通。本实施例中，镜头组件移动平台30也可以称为马达移动平台，镜头组件也可以称为马达镜头组件。马达移动平台上具有一用于放置马达镜头组件的第二物料载台31，第二物料载台31能够在x轴、y轴以及z轴方向上调整运动。在第二物料载台31的一侧还可以设置有后焦模块(例如可以是参考感光芯片载台32)，其用于设置一标准参考感光芯片。后焦模块能够在x轴、y轴以及z轴方向上调整运动，当对焦矫正机构70夹持马达镜头组件时，可以通过高速运动的音圈马达，高速相机以及硬件算法加速，与镜头组件移动平台30上的标准芯片(即标准参考感光芯片)进行后焦测试，快速的得到标准芯片相对于镜头组件的清晰位置，计算马达镜头组件的tilt和矫正参数。本实施例中，镜头组件移动平台30还设置有一下视觉相机，用于从下往上拍取马达镜头组件的下端面图像，即拍摄仰视图片，以用于测量马达镜头组件的镜头光心位置。仰视图片还可以用于识别镜头组件的旋转角。该旋转角指xoy平面上的旋转角，即Rz方向上的旋转角。
进一步地，图8示出了本申请的一个实施例中的具有标板的摄像模组组装设备的立体示意图。参考图8，本实施例中，所述对焦矫正机构70还包括一设置于所述摄取头71上方的测试标板72，其用于提供测试标定图案。本实施例中，测试标板72具有较大面积，因此该测试标板72安装在独立支架上。当测试标板72面积较小时，也可以将该测试标板72安装在对焦矫正机构70的竖板70a上(结合参考图6)。
进一步地，本申请的一个实施例中，所述感光组件移动平台20移动至所述组装工位时，根据所得到的所述待组装感光组件的感光中心位置和所述待组装镜头组件的光心位置，移动所述第一物料载台21对所述感光组件进行平移调整以使所述感光中心对准所述光心；所述对焦矫正机构70还用于根据所得到的所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角和所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角，移动所述摄取头71以对所述待组装镜头组件进行倾角调整，使得镜头组件的底面与感光组件的顶面平行。本实施例中，第一物料载台21具有一个感光组件设置位，该感光组件设置位可以用于将待组装感光组件固定于第一物料载台21。在其他实施例中，所述第一物料载台21也可以具有多个感光组件设置位，以便提高对焦组装工艺的并行度，或者临时放置被判定为无法进行摄像模组组装的待回收感光组件(有时也称为NG感光组件)。
进一步地，本申请的一个实施例中，所述感光组件检测处理工位包括画胶检测工位和感光参数测试工位。所述感光组件检测处理机构可以包括画胶检测机构和感光参数测试机构。为节省空间，本实施例中感光组件检测处理机构和画胶检测机构通过同一竖板安装于所述基座。图5示出了本申请一个实施例的画胶检测机构和感光参数测试机构的立体示意图。参考图5，本实施例中，画胶检测机构安装于所述基座并设置于所述画胶检测工位，所述画胶检测机构包括画胶装置61和相机装置62，所述画胶装置61用于在所述待组装感光组件的表面画胶，所述相机装置62用于拍摄所述待组装感光组件的俯视图片，并根据所述俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置。所述相机装置62的下方可以设置一照明装置62a，该照明装置62a可以提供一环状光源，以便对拍摄对象进行照明，同时避免遮挡相机装置62的成像光路。可选地，画胶装置61中包括与控制中心连接的机械臂或者其他的能实现相同功能的机械结构，该机械结构一端设置有UV点胶针筒，控制中心控制画胶头出胶，对感光组件执行画胶操作。所述相机装置62可以是设置在高于第一物料载台的高度上的上相机装置，该上相机装置可以对画胶后的感光组件进行图像拍摄，进行画胶以及脏污检测。感光参数测试机构安装于所述基座并设置于所述感光参数测试工位，所述感光参数测试机构包括多点测高装置63，其用于对所述待组装感光组件的表面进行多点测高，以得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角。参考图5，本实施例中，在y轴方向上，多点测高装置63与画胶装置61和相机装置62均安装于同一块竖板60a上，且多点测高装置63位于画胶装置61和相机装置62之间。但需要注意，在本申请的其他实施例中，多点测高装置63也可以位于其他合适位置。例如，多点测高装置63可以单独安装在另一块独立的竖板上。
进一步地，仍然参考图6，本申请的一个实施例中，所述对焦矫正机构70还包括曝光装置73，其用于对所述待组装感光组件的表面的胶水进行曝光，以使胶水固化，从而将所述待组装感光组件和所述待组装镜头组件连接固定。所述曝光装置73可以是曝光灯，曝光灯用于将处于合适相对位置(即矫正后的相对位置)的马达镜头组件与感光组件进行预固定，从而完成摄像模组封装过程(即完成摄像模组的组装)。
进一步地，图7示出了本申请一个实施例中的基于上述摄像模组组装设备的摄像模组组装方法的流程图，参考图7，该组装方法包括：
步骤1，传输机构将包含多个感光组件的载板由料盒内移动到第一进料位上。
步骤2，感光组件移动平台移动到第一上下料工位，第一上下料机构将待组装感光组件从第一进料位移动到第一上下料工位，并将其放置在感光组件移动平台的第一物料载台。该第一物料载台上可以具有第一设置位，待组装感光组件可以固定在第一物料载台。
步骤3，感光组件移动平台沿着直线导轨移动，使得感光组件被设置在画胶检测工位，画胶装置对感光组件的第一粘结面进行画胶，画胶过程中，感光组件移动平台可以向上顶升(即在z轴方向向上移动)使得出胶针筒下端与感光组件靠近，而x轴、y轴方向的移动也由感光组件移动平台完成。
步骤4，完成画胶后，感光组件移动平台继续移动，使得感光组件被设置在上视觉相机下方(即移动至感光组件参数检测工位)，上视觉相机对胶线以及脏污进行视觉检测。同时，上视觉相机还拍照确定感光组件中芯片的OC和rotation，得到OC0和rotation0。其中OC表示光学中心，本步骤中是指感光组件的感光区域的中心，所以也可以称为感光中心，rotation表示感光组件在俯视视角下的旋转角，即Rz方向上的旋转角，Rz表述绕z轴旋转的移动自由度。
步骤5，感光组件移动平台移动，使得感光组件被设置在感光参数测试工位，激光测距装置测量感光组件中感光芯片的高度和倾角(tilt)，得到h0和tilt0；其中倾角可以通过对感光组件表面的多点测高得出。
与此同时，与步骤1～5同步进行的步骤6～10：
步骤6，传输机构将马达镜头组件的载板从料盒中移动至第二进料位。
步骤7，镜头组件移动平台移动至第二上下料工位，第二上下料机构将马达镜头组件从第二进料位移动并放置到镜头组件移动平台上的第二物料载台。
步骤8，镜头组件移动平台移动，使得马达镜头组件位于组装工位，镜头组件移动平台上的第二物料载台上移，对焦矫正机构的通电夹爪夹持马达镜头组件，并给马达镜头组件通电。
步骤9，镜头组件移动平台移动，使得下视觉相机位于被夹持的马达镜头组件的正下方，用下视觉相机拍摄马达底部，根据图像得到马达镜头组件在仰视角度下的旋转角度rotation1。
步骤10，镜头组件移动平台移动，使得标准芯片位于马达镜头组件的下方(即马达镜头组件的后焦位置)，通电夹爪对马达通电，进而得到离焦曲线，根据标板上的测量标识得到马达镜头组件的光心位置OC1，并根据离焦曲线，得到马达镜头组件的倾角tilt1。同时，还可以进一步测出(例如通过设置在上方的激光测距装置测出)马达镜头组件相对于后焦模块(例如标准参考感光芯片)的高度h1。然后，镜头组件移动平台移动至(即返回至)第二上下料工位，以避让出组装工位，同时镜头组件移动平台可等待下一轮的马达镜头组件进行上料。
步骤1～10均完成后执行的步骤11～13：
步骤11，感光组件移动平台移动至组装工位，使得感光组件位于马达镜头组件的下方。
步骤12，对镜头组件和感光组件的相对位置进行矫正并将二者粘结。具体来说，可以根据软件进行计算得到(OC0-OC1)，(rotation0-rotation1)，(tilt0-tilt1)，(h0-h1)的差值，主动对焦装置(本实施例中，主动对焦装置可以由矫正对焦机构和感光组件移动平台的调整机构共同构成)根据计算结果进行调整，使得镜头组件处于相对于感光组件合适的位置，并进行胶水预固化(例如可以通过曝光对UV胶进行预固化)，固定两者的相对位置。
步骤13，感光组件移动平台移动，带动摄像模组成品移动到第一上下料工位，第一上下料机构取出摄像模组成品并将其移动至第一出料位。
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 (15)
1.一种摄像模组组装设备，其特征在于，包括：
基座；
直线导轨，其安装于所述基座，沿着所述直线导轨依次设置第一上下料工位、感光组件检测处理工位、组装工位和第二上下料工位；
感光组件移动平台，其安装于所述直线导轨，并可沿所述直线导轨在所述第一上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述感光组件移动平台具有至少一个第一物料载台，所述第一物料载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；其中，所述x轴和y轴均平行于所述基座的基准面，所述x轴方向垂直于所述直线导轨，所述y轴方向与所述直线导轨方向一致，所述z轴方向垂直于所述基准面；
镜头组件移动平台，其安装于所述直线导轨，并可沿所述直线导轨在所述第二上下料工位至所述组装工位的区段移动；所述镜头组件移动平台具有至少一个第二物料载台，所述第二物料载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；
感光组件检测处理机构，其用于根据俯视图片识别出待组装感光组件的感光中心的位置，以及基于多点测高得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；以及
对焦矫正机构，其安装于所述基座并设置于所述组装工位，所述对焦矫正机构包括倾角调节机构和安装于所述倾角调节机构的摄取头，所述摄取头适于摄取所述镜头组件，所述倾角调节机构适于在Rx和Ry方向上移动，其中Rx和Ry方向是绕x轴旋转和绕y轴旋转的旋转方向。
2.根据权利要求1所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述镜头组件移动平台还包括一参考感光芯片载台，所述参考感光芯片载台用于放置标准参考感光芯片，并且所述参考感光芯片载台适于在x轴、y轴和z轴方向上移动；在所述镜头组件移动平台移动至所述组装工位时，所述摄取头摄取所述待组装镜头组件，所述标准参考感光芯片移动至所述待组装镜头组件的后焦位置，对所述待组装镜头组件进行后焦测试以得出所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角以及所述待组装镜头组件的光心位置。
3.根据权利要求2所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述镜头组件移动平台还包括第二拍照装置，其适于拍摄所述待组装镜头组件的仰视图片，并根据所述仰视图片识别所述待组装镜头组件的旋转角。
4.根据权利要求3所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述待组装镜头组件包括马达和安装于所述马达的光学镜头；所述摄取头为通电夹爪，所述通电夹爪适于夹持所述镜头组件并将所述马达电导通。
5.根据权利要求2所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述对焦矫正机构还包括一设置于所述摄取头上方的测试标板，其用于提供测试标定图案。
6.根据权利要求3所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述感光组件移动平台移动至所述组装工位时，根据所得到的所述待组装感光组件的感光中心位置和所述待组装镜头组件的光心位置，移动所述第一载台对所述感光组件进行平移调整以使所述感光中心对准所述光心；所述对焦矫正机构还用于根据所得到的所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角和所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角，移动所述摄取头以对所述待组装镜头组件进行倾角调整。
7.根据权利要求1所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述感光组件检测处理工位包括画胶检测工位和感光参数测试工位；
所述感光组件检测处理机构包括：画胶检测机构，其安装于所述基座并设置于所述画胶检测工位，所述画胶检测机构包括画胶装置和相机装置，所述画胶装置用于在所述待组装感光组件的表面画胶，所述相机装置用于拍摄所述待组装感光组件的俯视图片，并根据所述俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置；以及
感光参数测试机构，其安装于所述基座并设置于所述感光参数测试工位，所述感光参数测试机构包括多点测高装置，其用于对所述待组装感光组件的表面进行多点测高，以得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角。
8.根据权利要求1所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述对焦矫正机构还包括曝光装置，其用于对所述待组装感光组件的表面的胶水进行曝光，以使胶水固化，从而将所述待组装感光组件和所述待组装镜头组件连接固定。
9.根据权利要求1所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述摄像模组组装设备还包括：
第一上下料机构，其安装于所述基座并设置于所述第一上下料工位，所述第一上下料机构适于将待组装感光组件移动至所述第一上下料工位并将其放置于所述感光组件移动平台；和
第二上下料机构，其安装于所述基座并设置于所述第二上下料工位，所述第二上下料机构适于将待组装镜头组件移动至所述第二上下料工位并将其放置于所述镜头组件移动平台。
10.根据权利要求9所述的摄像模组组装设备，其特征在于，所述第一上下料机构包括第一上料机构和第一下料机构，所述上料机构用于将所述待组装感光组件从载板移动至所述第一物料载台；所述第一下料机构用于将组装后的成品从所述第一物料载台移动至载板。
11.一种基于权利要求1-10中任意一项所述的摄像模组组装设备的摄像模组组装方法，其特征在于，包括：
1)待组装感光组件上料至感光组件移动平台；
2)在所述待组装感光组件的表面画胶；
3)拍摄所述待组装感光组件的俯视图片，并根据所述俯视图片识别出所述待组装感光组件的感光中心的位置；
4)对所述待组装感光组件的表面进行多点测高，以得出所述待组装感光组件所处的高度并计算出所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；
5)待组装镜头组件上料至镜头组件移动平台；
6)将所述镜头组件移动平台移动至组装工位，由所述对焦矫正机构夹起所述待组装镜头组件；
7)对所述待组装镜头组件进行后焦测试以得出所述待组装镜头组件相对于后焦模块的高度、所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角以及所述待组装镜头组件的光心位置，然后将所述镜头组件移动平台从所述组装工位移开；
8)将所述感光组件移动平台移动至所述组装工位；
9)根据所得到的所述待组装感光组件的感光中心及其所处的高度、以及所述待组装感光组件相对于所述基准面的倾角；以及所述待组装镜头组件相对于后焦模块的高度、所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角和所述待组装镜头组件的光心位置，对所述待组装镜头组件和所述待组装感光组件的相对位置进行矫正并将二者粘结；以及
10)将组装后的成品下料；
其中，所述步骤1)-4)与所述5)-7)并行地执行；所述8)-10)在所述1)-7)均执行完毕后执行。
12.根据权利要求11所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述步骤2)包括，所述步骤2)-4)中，通过沿着所述直线轨道移动所述感光组件移动平台，将所述待组装感光组件移动到画胶装置、相机装置和多点测高装置的下方，从而依次完成所述步骤2)-4)。
13.根据权利要求11所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述镜头组件为马达镜头组件，所述对焦矫正机构包括通电夹爪，所述步骤6)中，由所述通电夹爪夹起所述马达镜头组件。
14.根据权利要求13所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述步骤7)还包括：通电夹爪对所述马达镜头组件通电，测量离焦曲线，然后根据所述离焦曲线得到所述待组装镜头组件相对于所述基准面的倾角。
15.根据权利要求11所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述步骤9)中，通过所述对焦矫正机构调整所述待组装镜头组件的倾角，通过所述感光组件移动平台调整所述待组装感光组件的感光中心的位置以及所述待组装感光组件的高度，从而对所述待组装镜头组件和所述待组装感光组件的相对位置完成矫正。
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