CN114973990B - 微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位用工装和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装和方法，其包括微显示屏位移补偿机构，用于获取微显示屏，并将微显示屏的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面对应的位置；微显示屏仿形治具，用于确定微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的移动端两者之间的位置关系；所述微显示屏仿形治具包括用于定位微显示屏的贴合端的定位槽和用于与微显示屏位移补偿机构的移动端滑动配合的导向孔，所述定位槽的中心轴线与所述导向孔的中心轴线平行或共线，所述定位槽与所述导向孔连通。本发明不仅结构简单，而且能够有效地保证微显示屏与立方体三色合光棱镜两者之间的对位精度，提高立方体三色合光棱镜与三个单色微显示屏之间的贴合精度。

Description

微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位用工装和方法

技术领域

本发明属于微显示屏技术领域，具体公开了一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装和方法。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，增强现实）是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度，并加上相应图像、视频、3D模型的技术。AR头显设备是一种实现AR技术且可佩戴在人体头部进行展示的穿戴式设备，它通过计算机技术可将虚拟的信息叠加到真实世界，使真实的环境和虚拟的物体能够实时地叠加到同一个画面中，实现两种信息的相互补充，并通过头盔、眼镜等设备在用户的眼前进行画面展示，增强用户的现实感。相关技术中，AR头显设备一般采用眼镜形态，镜片采用全透明设计，镜片外无遮光罩；或者，AR设备采用头盔形态，在显示镜片外还有一层遮光罩，遮光罩的透光率恒定不变。

目前基于Micro LED技术生产的AR头显设备也慢慢的进入了人们的视野中。由于Micro LED目前技术上只能批量化生产单色的显示器，所以将单色的显示器集成至三种RGB色光进行合光形成各式各样图案是势在必行的，其必不可少的一环工序是立方体三色合光棱镜与三个单色Panel单元的贴合，由于立方体三色合光棱镜尺寸小，工业机械手或操作员无法直接满足立方体三色合光棱镜的定位要求，而立方体三色合光棱镜的定位精度会直接影响到后续贴合步骤的精度，故亟待开发一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装和方法，其不仅结构简单，而且能够有效地保证三个单色微显示屏与立方体三色合光棱镜两者之间的对位精度，提高立方体三色合光棱镜与三个单色微显示屏之间的贴合精度。

本发明公开了一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其包括微显示屏位移补偿机构，用于获取微显示屏，并将微显示屏的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面对应的位置；微显示屏仿形治具，用于确定微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的移动端两者之间的位置关系；所述微显示屏仿形治具包括用于定位微显示屏的贴合端的定位槽和用于与微显示屏位移补偿机构的移动端滑动配合的导向孔，所述定位槽的中心轴线与所述导向孔的中心轴线平行或共线，所述定位槽与所述导向孔连通。

在本发明的一种优选实施方案中，所述微显示屏仿形治具上设置有第一基准面，所述微显示屏位移补偿机构的移动端上设置有第二基准面，当所述第一基准面和所述第二基准面共面时，微显示屏位移补偿机构定位获取微显示屏。

在本发明的一种优选实施方案中，所述微显示屏仿形治具上设置有用于实现其轴向限位的螺纹孔，所述螺纹孔与所述导向孔连通，所述螺纹孔的中心轴线与所述导向孔的中心轴线相互垂直。

在本发明的一种优选实施方案中，所述微显示屏位移补偿机构包括用于调整微显示屏位置的位置调节装置，所述位置调节装置的移动端设置有用于获取微显示屏的取料装置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述位置调节装置包括六轴调节机构和治具导向座，所述六轴调节机构的移动端连接有所述治具导向座，所述治具导向座上连接有所述取料装置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述位置调节装置包括能够在空间内移动的多自由度移动平台，所述多自由度移动平台的移动端连接有所述六轴调节机构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述治具导向座包括用于连接六轴调节机构的连接盘和与所述连接盘同轴布置的转接阶梯轴；所述转接阶梯轴的端部形状与所述导向孔的形状相对应，所述转接阶梯轴的端部设置有所述取料装置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述转接阶梯轴的端面为第二基准面，第二基准面与取料装置的端面之间的间距对应于定位槽的槽底面与第一基准面之间的间距。

在本发明的一种优选实施方案中，所述转接阶梯轴上加工有沿其轴向延伸的用于与螺纹孔配合的限位平面，所述限位平面与所述螺纹孔的中轴线相互垂直布置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述转接阶梯轴的中部设置有与其同轴布置的中空管道，所述取料装置为真空吸头，所述真空吸头连接于所述中空管道的端部。

本发明还公开了一种微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位方法，基于用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装实现微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的移动端两者之间的定位；基于微显示屏位移补偿机构的移动端实现微显示屏的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面之间的对位。

在本发明的一种优选实施方案中，其步骤包括将微显示屏的贴合端放置于微显示屏仿形治具的定位槽内；基于微显示屏仿形治具的导向孔将微显示屏仿形治具套装于微显示屏位移补偿机构的转接阶梯轴上；沿转接阶梯轴的轴向移动微显示屏仿形治具使得第一基准面和第二基准面平齐；取料装置吸附固定微显示屏的贴合端；沿转接阶梯轴的轴向再次移动微显示屏仿形治具，微显示屏的贴合端脱离微显示屏仿形治具；六轴调节机构带动微显示屏的贴合端位移实现微显示屏的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间的对位。

本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、成本低、稳定性好的优点，其通过引入带有定位槽和导向孔的微显示屏仿形治具从而稳定便捷地实现了微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的精确初定位，降低了后续微显示屏的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间的对位难度；

进一步，本发明通过在微显示屏仿形治具上设置第一基准面、微显示屏位移补偿机构的移动端上设置第二基准面，不仅方便了微显示屏仿形治具与微显示屏位移补偿机构之间的精确定位，而且方便了取料装置吸附固定微显示屏的贴合端；

进一步的，本发明通过在微显示屏仿形治具上设置有用于实现其轴向限位的螺纹孔，实现了微显示屏仿形治具使用后的固定，防止微显示屏位移补偿机构在后续位移过程中微显示屏仿形治具的轴向窜动；

进一步的，本发明的微显示屏位移补偿机构由两部分组成：位置调节装置和取料装置，该模块化的设计不仅能够方便快捷地实现微显示屏的贴合端的空间位置/空间角度调节，而且便于装配和替换；

进一步的，本发明的位置调节装置包括六轴调节机构和治具导向座，六轴调节机构的移动端连接有治具导向座，治具导向座上连接有取料装置，该分体式结构不仅便于装配调试，而且便于取料装置的位移控制；

进一步的，本发明通过增加多自由度移动平台配合六轴调节机构，从而能够更加精确地控制微显示屏的贴合端的空间位置/空间角度，实现微显示屏的贴合端和立方体三色合光棱镜的贴合面的精确贴合；

进一步的，本发明公开的治具导向座包括连接盘和与连接盘同轴布置的转接阶梯轴；转接阶梯轴的端部形状与导向孔的形状相对应，转接阶梯轴的端部设置有取料装置，该结构设计便于取料装置的装配调试；

进一步的，本发明公开的转接阶梯轴的端面为第二基准面b，第二基准面b与取料装置的端面之间的间距对应于定位槽的槽底面与第一基准面a之间的间距，该设计更利于实现微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的取料装置之间的相对位置关系的确定；

进一步的，本发明公开的转接阶梯轴上加工有沿其轴向延伸的用于与螺纹孔配合的限位平面，限位平面与螺纹孔的中轴线相互垂直布置，限位平面的存在更利于微显示屏仿形治具的轴向限位固定；

进一步的，本发明的转接阶梯轴的中部设置有与其同轴布置的中空管道，取料装置为真空吸头，真空吸头连接于中空管道的端部，本发明基于真空吸附定位微显示屏的贴合端，不会对微显示屏的贴合端造成损伤；

进一步的，本发明还公开了一种微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位方法，其通过现确定微显示屏的贴合端与微显示屏位移补偿机构的移动端两者之间的相对位置，后实现微显示屏的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间对位的技术方案，有效地降低了微显示屏的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面对位贴合的对位难度。

附图说明

图1是本发明一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装的示意图；

图2是本发明一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装的示意图；

图3是本发明一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装的微显示屏仿形治具示意图；

图4是本发明一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装的剖视图；

图5是本发明一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装的局部放大剖视图；

图中，1-微显示屏仿形治具，2微显示屏位移补偿机构，3-微显示屏，11-定位槽，12-导向孔，13-螺纹孔，21-位置调节装置，22-取料装置，211-六轴调节机构，212-治具导向座，2121-连接盘，2122-转接阶梯轴。

实施方式

下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。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。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申请中的具体含义。

进一步的，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1-5所示，本发明公开了一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其包括微显示屏位移补偿机构2，用于获取微显示屏3，并将微显示屏3的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面对应的位置；微显示屏仿形治具1，用于确定微显示屏3的贴合端与微显示屏位移补偿机构2的移动端两者之间的位置关系；微显示屏仿形治具1包括用于定位微显示屏3的贴合端的定位槽11和用于与微显示屏位移补偿机构2的移动端滑动配合的导向孔12，定位槽11的中心轴线与导向孔12的中心轴线平行或共线，定位槽11与导向孔12连通。微显示屏3的贴合端通过微显示屏仿形治具1辅助定位后，能够实现微显示屏3的贴合端的中心轴线与微显示屏位移补偿机构2的移动端的中轴线两者平行或共线，需要指出，本发明定位槽11的中心轴线与导向孔12的中心轴线优先选用共线，因为这样更利于后续微显示屏位移补偿机构2的编程控制，实现微显示屏3的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面的精确对位；鉴于本发明定位槽11的中心轴线与导向孔12的中心轴线共线时加工精度要求极高，故也可以通过定位槽11的中心轴线与导向孔12的中心轴线间隔平行布置的方式，此处需要在后续微显示屏位移补偿机构2的编程控制中补偿该偏移量即可实现微显示屏3的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面的精确对位，共线和平行的技术方案本质上工作原理一致，其均是首先实现微显示屏3的贴合端与微显示屏位移补偿机构2的移动端相对位置的固定，然后再实现微显示屏位移补偿机构2的移动端相对于立方体三色合光棱镜的贴合面之间的对位调节，从而方便精确地实现了微显示屏3的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间的精对位，为后续微显示屏3的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面之间的贴合涂胶奠定了精确的基础。

值得说明的是，本实施例中立方体三色合光棱镜的贴合面用来贴合单色的微显示屏3（比如R、G、B），立方体三色合光棱镜7出光面用于作为出光口，不参与微显示屏3的贴合。至于贴合面和出光面的具体布置和分配需要结合立方体三色合光棱镜的形状来决定。由于是立方体三色合光棱镜，比如可以选择一组相对的两面分别作为上料时和放置时的工作面，这两个工作面可以设计成磨砂面以增大摩擦。上料时和放置时的工作面之间的四个面即为三个贴合面和出光面。

优选地，微显示屏仿形治具1上设置有第一基准面a，微显示屏位移补偿机构2的移动端上设置有第二基准面b，当第一基准面a和第二基准面b共面时，微显示屏位移补偿机构2定位获取微显示屏3，此时，即微显示屏位移补偿机构2的吸附端与微显示屏3的贴合端，第一基准面a和第二基准面b的存在能够精确地控制微显示屏3的贴合端位于定位槽11内的位置，防止其脱离定位槽11从而影响微显示屏3的贴合端与微显示屏位移补偿机构2的移动端的定位效果。

优选地，微显示屏仿形治具1上设置有用于实现其轴向限位的螺纹孔13，螺纹孔13与导向孔12连通，螺纹孔13的中心轴线与导向孔12的中心轴线相互垂直，螺纹孔13内螺纹连接有锁紧螺栓。

优选地，微显示屏位移补偿机构2包括用于调整微显示屏3位置的位置调节装置21，位置调节装置21既可以沿XYZ轴移动、也以及可以绕XYZ轴转动，位置调节装置21的移动端设置有用于获取微显示屏3的取料装置22。

优选地，位置调节装置21包括六轴调节机构211和治具导向座212，六轴调节机构211的移动端连接有治具导向座212，治具导向座212上连接有取料装置22。

优选地，位置调节装置21包括能够在空间内移动的多自由度移动平台，多自由度移动平台的移动端连接有六轴调节机构211。

优选地，治具导向座212包括用于连接六轴调节机构211的连接盘2121和与连接盘2121同轴布置的转接阶梯轴2122；转接阶梯轴2122的端部形状与导向孔12的形状相对应，转接阶梯轴2122的端部设置有取料装置22。转接阶梯轴2122包括三段同轴布置的轴段，其一端用于连接连接盘2121，另一端用于与导向孔12配合导向，保证微显示屏3的贴合端、导向孔12、取料装置22三者的中轴线共线或者平行。

优选地，转接阶梯轴2122的端面为第二基准面b，第二基准面b与取料装置22的端面之间的间距对应于定位槽11的槽底面与第一基准面a之间的间距。

优选地，转接阶梯轴2122上加工有沿其轴向延伸的用于与螺纹孔13配合的限位平面，限位平面与螺纹孔13的中轴线相互垂直布置。

优选地，转接阶梯轴2122的中部设置有与其同轴布置的中空管道，取料装置22为真空吸头，真空吸头连接于中空管道的端部。

本发明还公开了一种微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位方法，基于用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装实现微显示屏3的贴合端与微显示屏位移补偿机构2的移动端两者之间的定位；基于微显示屏位移补偿机构2的移动端实现微显示屏3的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面之间的对位。

优选地，其步骤包括将微显示屏3的贴合端放置于微显示屏仿形治具1的定位槽11内；基于微显示屏仿形治具1的导向孔12将微显示屏仿形治具1套装于微显示屏位移补偿机构2的转接阶梯轴2122上；沿转接阶梯轴2122的轴向移动微显示屏仿形治具1使得第一基准面a和第二基准面b平齐；取料装置22吸附固定微显示屏3的贴合端；沿转接阶梯轴2122的轴向再次移动微显示屏仿形治具1（5-6mm即可完成微显示屏3的贴合端从定位槽11脱离），微显示屏3的贴合端脱离微显示屏仿形治具1；六轴调节机构211带动微显示屏3的贴合端位移实现微显示屏3的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间的对位。

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：包括

微显示屏位移补偿机构（2），用于获取微显示屏（3），并将微显示屏（3）的贴合端移动到与立方体三色合光棱镜的贴合面对应的位置；

与所述微显示屏位移补偿机构（2）配合使用的微显示屏仿形治具（1），所述微显示屏仿形治具（1）包括用于定位微显示屏（3）的贴合端的定位槽（11）和用于与微显示屏位移补偿机构（2）的移动端滑动配合的导向孔（12），微显示屏仿形治具（1）利用导向孔（12）在微显示屏位移补偿机构（2）的移动端滑动可使微显示屏（3）的贴合端脱离微显示屏仿形治具（1），所述定位槽（11）的中心轴线与所述导向孔（12）的中心轴线平行或共线，所述定位槽（11）与所述导向孔（12）连通。

2.根据权利要求1所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述微显示屏仿形治具（1）上设置有第一基准面（a），所述微显示屏位移补偿机构（2）的移动端上设置有第二基准面（b），当所述第一基准面（a）和所述第二基准面（b）共面时，微显示屏位移补偿机构（2）定位获取微显示屏（3）。

3.根据权利要求1所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述微显示屏仿形治具（1）上设置有用于实现其轴向限位的螺纹孔（13），所述螺纹孔（13）与所述导向孔（12）连通，所述螺纹孔（13）的中心轴线与所述导向孔（12）的中心轴线相互垂直。

4.根据权利要求1所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述微显示屏位移补偿机构（2）包括用于调整微显示屏（3）位置的位置调节装置（21），所述位置调节装置（21）的移动端设置有用于获取微显示屏（3）的取料装置（22）。

5.根据权利要求4所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述位置调节装置（21）包括六轴调节机构（211）和治具导向座（212），所述六轴调节机构（211）的移动端连接有所述治具导向座（212），所述治具导向座（212）上连接有所述取料装置（22）。

6.根据权利要求5所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述位置调节装置（21）包括能够在空间内移动的多自由度移动平台，所述多自由度移动平台的移动端连接有所述六轴调节机构（211）。

7.根据权利要求5所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述治具导向座（212）包括用于连接六轴调节机构（211）的连接盘（2121）和与所述连接盘（2121）同轴布置的用于与微显示屏仿形治具（1）滑动连接的转接阶梯轴（2122）；所述转接阶梯轴（2122）的端部形状与所述导向孔（12）的形状相对应，所述转接阶梯轴（2122）的端部设置有用于获取微显示屏（3）的所述取料装置（22）。

8.根据权利要求7所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述转接阶梯轴（2122）的端面为第二基准面（b），第二基准面（b）与取料装置（22）的端面之间的间距对应于定位槽（11）的槽底面与第一基准面（a）之间的间距。

9.根据权利要求7所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述转接阶梯轴（2122）上加工有沿其轴向延伸的用于与螺纹孔（13）配合的限位平面，所述限位平面与所述螺纹孔（13）的中轴线相互垂直布置。

10.根据权利要求7所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装，其特征在于：所述转接阶梯轴（2122）的中部设置有与其同轴布置的中空管道，所述取料装置（22）为真空吸头，所述真空吸头连接于所述中空管道的端部。

11. 一种微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位方法，其特征在于：基于如权利要求1-10任一项所述的用于辅助微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位的工装实现微显示屏（3）的贴合端与微显示屏位移补偿机构（2）的移动端两者之间的定位；基于微显示屏位移补偿机构（2）的移动端实现微显示屏（3）的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面之间的对位。

12.根据权利要求11所述的微显示屏与立方体三色合光棱镜贴合定位方法，其特征在于，包括

微显示屏（3）的贴合端包括两个相对的表面；

基于微显示屏仿形治具（1）的导向孔（12）将微显示屏仿形治具（1）套装于微显示屏位移补偿机构（2）的转接阶梯轴（2122）上，并将微显示屏（3）的贴合端放置于微显示屏仿形治具（1）的定位槽（11）内；

沿转接阶梯轴（2122）的轴向移动微显示屏仿形治具（1）使得第一基准面（a）和第二基准面（b）平齐；

取料装置（22）吸附固定微显示屏（3）的贴合端一个表面；

沿转接阶梯轴（2122）的轴向再次移动微显示屏仿形治具（1），微显示屏（3）的贴合端脱离微显示屏仿形治具（1）；

六轴调节机构（211）带动微显示屏（3）的贴合端位移实现微显示屏（3）的贴合端与立方体三色合光棱镜的贴合面两者之间的对位。