CN115008047A - 多维调整机构、自动耦合装置以及相关方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开的各实施例涉及一种多维调整机构、自动耦合装置以及相关方法，其中该多维调整机构至少包括：彼此邻接设置的X轴位移台、Y轴位移台和Z轴旋转台，其中所述X轴位移台和所述Y轴位移台两者以以下方式设置：X轴位移台设置在Y轴位移台之上，或者Y轴位移台设置在X轴位移台之上；以及彼此邻接设置的X轴弧摆台和Y轴弧摆台两者，其设置在所述X轴位移台和Y轴位移台两者之上，所述X轴弧摆台能够可操作地在X轴方向上弧摆，所述Y轴弧摆台能够可操作地在Y轴方向上弧摆。

Description

多维调整机构、自动耦合装置以及相关方法

本申请是于申请日2020年12月09日提交的、申请号为202011448552.0,发明名称为“夹持块、夹持机构、多维调整机构和夹持和调整装置”的分案申请。

技术领域

本公开的各实施例涉及器件的夹持和耦合领域，更具体地涉及激光发射器(TOSA)和激光接收器(ROSA)两者的夹持、调整以及与各自插口的自动耦合。特别地，激光发射器件和激光接收器件可以是100G以上的多通道激光器件。

背景技术

传统的光通信激光器件的自动耦合激光焊接设备是基于单路激光进行的自动耦合，随着5G技术大规模商用，数据中心、AR、人工智能、物联网等的建设，对数据传输速率的要求越来越高，目前满足高于100Gbps传输速率的单通道器件成本太高，因此采用波分复用技术的多通道(例如，四通道)器件得到了广泛应用，但单通道器件自动耦合激光焊接技术直接应用于多通道器件自动耦合激光焊接，生产效率很低，目前还没有很好的解决方式。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种夹持块、夹持机构、多维调整机构和夹持和调整装置，其至少能够克服或者缓解现有的自动耦合装置针对多通道激光器件的插口难以对准耦合的一个或多个技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种夹持块。该夹持块可以包括主体，具有彼此相对的第一端和第二端，以及从所述第一端朝向所述第二端延伸的开槽，其中所述开槽的开口朝向所述主体的第一侧并且所述开槽的面向所述第一端的一侧是开放的，所述夹持块所要夹持的器件能够从所述开口或所述第一端而被安置到所述开槽中；外接电区域，被设置在所述主体的与所述第一侧相背的第二侧，并且能够向被安置到所述开槽内所述器件供电；压紧装置，其设置在所述主体的所述第一侧的、靠近所述第一端的位置，并且能够从所述第一侧向被安置到所述开槽内的所述器件施加压力，以便将所述器件牢固地压在所述开槽内。

在一些实施例中，所述压紧装置包括压板，其面对所述开槽的开口设置，并且能够可操作地朝向所述开槽的方向移动，以用于按压被插入到所述开槽内的所述器件。

在一些实施例中，所述压紧装置还包括多个定位销，每个定位销的一端固定在限定所述开槽的侧壁上，另一端从所述压板穿过，所述压板能够可操作地沿着所述多个定位销朝向所述开槽的方向移动。

在一些实施例中，所述压紧装置还包括多个压缩弹簧，其设置在所述压板和限定所述开槽的侧壁之间，并且套在对应的所述定位销上。

在一些实施例中，所述压紧装置还包括顶紧螺丝，其具有头部和攻入部，所述头部定位在所述压板上，所述攻入部定位在所述开槽的侧壁，所述压板能够经由所述顶紧螺丝的旋转而被迫使朝向所述开槽移动，并牢固地按压所述开槽内的所述器件。

在一些实施例中，还包括限位部，其设置在所述主体内，并且能够限定所述器件在所述开槽内的延伸方向上的位置。

在一些实施例中，还包括加电部，其设置在所述主体内的所述第二端附近，并且与所述外接电区域电连接，所述加电部具有暴露的金手指，并且能够与附接至所述器件的柔性电路板上的金手指耦合，从而向所述柔性电路板以及所述器件加电。

在一些实施例中，还包括顶紧部，其设置在所述主体的第一侧，并且横跨在所述开槽之上，在所述夹持块被夹持的情况下，所述顶紧部能够作为所述夹持块的夹持部位。

在一些实施例中，所述顶紧部和所述主体一体成型。

在一些实施例中，所述器件是激光发射器或激光接收器。

根据本公开的第二方面，提供了一种夹持机构。该夹持机构可以包括其能够第一方面所述的夹持块进行夹持，所述夹持机构包括：U型支架，其具有彼此相对的第一臂和第二臂，所述第一臂的内侧设置有导向槽，所述导向槽沿着所述第一臂的延伸方向延伸并且能够至少部分地接纳所述夹持块；顶紧气缸，其设置在所述第二臂的外侧上，并且具有可伸缩的顶杆，所述顶杆穿过所述第二臂朝向所述第一臂延伸，所述顶杆的末端设有顶压部，所述器件能够被夹持在所述顶压部和所述导向槽之间。

在一些实施例中，还包括L型支架，其包括彼此联接的横向支承台和竖向臂，所述U型支架经由弹簧被支承在所述横向支承台上，并且所述第一臂经由导轨附接至所述竖向臂，以使得所述U型支架能够相对于L型支架沿所述导轨上下移动，所述导轨沿着所述竖向臂的延伸方向延伸。

在一些实施例中，还包括压力传感器，其设置在所述竖向臂内；压力传导杆，其一端附接至所述第一臂，另一端弹性压靠在所述压力传感器上；所述压力传导杆能够随所述U型支架的上下移动而上下移动，并且使得所述压力传感器所感受到的压力随之变化。

在一些实施例中，所述竖向臂具有自由端和连接端，所述连接端联接所述横向支承台，所述压力传感器被设置成比所述压力传导杆更靠近所述自由端。

在一些实施例中，所述顶压部为U型结构，所述U型结构的一个臂的长度大于另一臂的长度。

在一些实施例中，所述第一臂的导向槽内设置有加电模组，所述加电模组能够与所述外接电区域接合，由此向所述夹持块中的器件加电。

在一些实施例中，加电模组包括多个加电触头，所述外接电区域包括多个加电端子，所述多个加电触头和所述多个加电端子能够一一对应电连接。

在一些实施例中，夹持机构能够由多维调整机构来支承，并且所述多维调整机构能够以多个维度来调整所述夹持机构的定向。

根据本公开的第三方面，提供了一种物料移送系统。该物料移送系统可以针对第一方面所述的夹持块进行移送，和/或针对第二方面所述的夹持机构进行上料或下料，所述物料移送系统包括上料移送模块和/或下料移送模块，所述上料移送模块和下料移送模块均包括：槽型块，其至少具有限定凹槽的两个侧部和底部；L型移送台，其能够可移动地放置在所述凹槽内，并且具有彼此联合呈L型的横向部和竖直部，所述夹持块能够安放在所述L型移送台上；移送气缸，其固定在所述槽型块的一侧，并且具有移送杆，所述移送杆能够操作所述L型移送台沿所述凹槽延伸的方向移动，以实现所述物件的移送。

在一些实施例中，所述上料移送模块中的所述横向部和竖直部之间的角度大于90度。

在一些实施例中，所述上料移送模块的所述竖直部上设置有滑轨，所述滑轨的延伸方向横向于所述凹槽的延伸方向，所述上料移送模块的所述L型移送台能够在上料时被推离所述凹槽限定的区域，并且所述夹持块能够沿着所述滑轨移动而离开所述上料移送模块。

在一些实施例中，所述上料移送模块的所述竖直部包括至少两个磁性区域，所述至少两个磁性区域被设置在所述滑轨的两侧，所述至少两个磁性区域能够将所述夹持块吸附在所述竖直部上。

在一些实施例中，所述下料移送模块的横向部上设置有至少一个磁性区域，所述至少一个磁性区域能够在下料时将所述夹持块吸附在所述横向部上。

在一些实施例中，上料移送模块和所下料移送模块能够分别被布置在所述夹持机构的两侧。

根据本公开的第四方面，提供了一种多维调整机构。该多维调整机构可以对第二方面的夹持机构进行支撑和多维调整，所述多维调整机构包括：Z轴旋转台，其能够可操作地围绕Z轴旋转；彼此邻接设置的X轴位移台和Y轴位移台两者，其设置在所述Z轴旋转台之上，所述X轴位移台能够可操作地沿X轴平移，所述Y轴位移台能够可操作地沿Y轴平移，所述X轴位移台和所述Y轴位移台两者以以下方式设置：所述X轴位移台设置在所述Y轴位移台之上，或者所述Y轴位移台设置在所述X轴位移台之上；彼此邻接设置的X轴弧摆台和Y轴弧摆台两者，其设置在所述X轴位移台和Y轴位移台两者之上，所述X轴弧摆台能够可操作地在X轴方向上弧摆，所述Y轴弧摆台能够可操作地在Y轴方向上弧摆，所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台两者以以下方式设置：所述X轴弧摆台设置在所述Y轴弧摆台之上，或者所述Y轴弧摆台设置在所述X轴弧摆台之上；所述X轴、Y轴和Z轴彼此正交。

在一些实施例中，还包括彼此邻接设置的45°轴弧摆台和135°轴弧摆台两者，其设置在所述彼此邻接设置的X轴位移台和Y轴位移台的组合与所述彼此邻接设置的X轴弧摆台和Y轴弧摆台的组合之间，所述45°轴弧摆台能够可操作地在与Y轴的正向呈45°的角度方向上弧摆，所述135°轴弧摆台能够可操作地在与Y轴的正向呈135°的角度方向上弧摆，所述45°轴弧摆台和135°轴弧摆台两者以以下方式设置：所述45°轴弧摆台设置在所述135°轴弧摆台上，或者所述135°轴弧摆台设置在所述45°轴弧摆台之上。

在一些实施例中，所述Z轴旋转台、任意的位移台、任意的弧摆台均是电动致动的。

根据本公开的第五方面，提供了一种器件夹持和调整装置。该器件夹持和调整装置可以包括根据第一方面所述的夹持块、根据第二方面所述的夹持机构、和根据第四方面所述的多维调整机构。

根据本公开的第六方面，提供了一种多通道激光器件和插口的自动耦合装置。该自动耦合装置可以包括：根据第五方面所述的器件夹持和调整装置，所述器件夹持和调整装置能够夹持和调整多通道激光器件；插口夹持和调整装置，其定位在所述器件夹持和调整装置的上方，并且能够夹持插口，所述插口夹持和调整装置包括插口夹持器、Z轴位移台和插口自旋转台，其中所述插口夹持器耦接至所述插口自旋转台，以允许所述插口被可操作地自旋，其中所述插口自旋转台耦接至所述Z轴位移台，以允许所述插口沿Z轴上下移动；以及控制系统，其耦接至所述器件夹持和调整装置，用以对所夹持的多通道激光器件的位置和/或定向进行调整，以及耦接至所述插口夹持和调整装置，用以对所夹持的插口的位置和/或定向进行调整。

在一些实施例中，所述插口夹持和调整装置还包括顶紧装置，所述顶紧装置耦接至所述Z轴位移台，并且被设置在所述插口夹持器的外侧，所述顶紧装置能够在过渡环套在所述插口上的情况下，将所述过渡环顶靠在所述插口上。

在一些实施例中，还包括至少三组焊枪装置，其耦接至所述控制系统，并且以器件夹持和调整装置为中心且互成120°的角度进行布置。

在一些实施例中，每组焊枪装置至少包括焊枪、焊枪升降台、摄像装置和焊枪进退台，其中所述焊枪升降台安装在所述焊枪进退台上，所述焊枪安装在所述焊枪升降台上，所述控制系统能够通过所述焊枪升降台和所述焊枪进退台来调整焊枪的位置并且控制所述焊枪进行焊接，所述摄像装置能够监控所述多通道激光器件上的待焊接的焊接位置。

在一些实施例中，还包括前面所述的物料移送系统。

根据本公开的第七方面，提供了一种多通道激光接收器和对应插口的自动耦合方法。该方法可以使用根据第六方面所述的自动耦合装置，所述自动耦合方法包括：调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述插口夹持和调整装置上所夹持的带有光纤的所述插口和所述器件夹持和调整装置所夹持的激光接收器处于预定耦合位置；在所述预定耦合位置，反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得来自所述压力传感器的对应反馈信号，基于所述反馈信号，判定所述插口的出光面与所述激光接收器的入光面是否平行。

在一些实施例中，还包括：根据所述激光接收器的设定值，选择激光接收器的一个激光器通道，并且使所述插口自旋转台旋转自动找光，以获得所选择的激光器通道的光电流最大的位置点，即最佳激光接收位置，从而确定所述插口的初步位置。

在一些实施例中，还包括：调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台、135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光接收器的所有通道的光电流或光功率都达到设定值范围。

在一些实施例中，还包括：微调所述插口自旋转台和Z轴位移台两者，以判定光电流变化率是否在预定范围内。

在一些实施例中，还包括：对耦合完毕的插口和所述激光接收器进行焊接。

根据本公开的第八方面，提供了一种多通道激光发射器和对应插口的自动耦合方法。该方法可以使用根据第六方面所述的自动耦合装置，所述自动耦合方法包括：调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述插口夹持和调整装置上所夹持的带有光纤和过渡环的插口以及所述器件夹持和调整装置所夹持的激光发射器处于预定耦合位置；在所述预定耦合位置，使所述过渡环落在待耦合的所述激光发射器的焊接面上；反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得来自所述压力传感器的对应反馈信号；以及基于所述压力传感器的对应反馈信号，来判定所述插口的入光面与所述激光发射器的出光面是否平行。

在一些实施例中，还包括：基于所述激光发射器的设定值，调整所述X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，以耦合找到设定的一路激光。

在一些实施例中，还包括：调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台和135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光发射器的所有通道的激光的光电流或光功率都达到设定值范围。

在一些实施例中，还包括：微调所述插口自旋转台和Z轴位移台，以判定光电流或光功率变化率是否在预定范围内。

在一些实施例中，还包括：对插口和所述过渡环进行焊接，以使得所述插口和所述过渡环焊接成一体；以及对所述过渡环和所述激光发射器进行焊接。

根据本公开的第八方面，提供了一种计算设备。该计算设备可以包括：存储器，被配置为存储一个或多个计算机程序；以及处理器，耦合至所述存储器并且被配置为执行所述一个或多个计算机程序，以使得装置执行前述的自动耦合方法。

根据本公开的第九方面，提供了一种非暂态机器可读存储介质。该介质上存储有机器可读程序指令，所述机器可读程序指令被配置为使得装置执行前述的自动耦合方法。

根据本公开的第十方面，提供了一种夹持机构。该夹持机构可以包括：U型支架，其具有彼此相对的第一臂和第二臂，所述第一臂的内侧设置有导向槽，所述导向槽沿着所述第一臂的延伸方向延伸并且能够至少部分地接纳所述要夹持的器件；顶紧气缸，其设置在所述第二臂的外侧上，并且具有可伸缩的顶杆，所述顶杆穿过所述第二臂朝向所述第一臂延伸，所述顶杆的末端设有顶压部，所述器件能够被夹持在所述顶压部和所述导向槽之间。

在一些实施例中，还包括：L型支架，其包括彼此联接的横向支承台和竖向臂，所述U型支架经由弹簧被支承在所述横向支承台上，并且所述第一臂经由导轨附接至所述竖向臂，以使得所述U型支架能够相对于L型支架沿所述导轨上下移动，所述导轨沿着所述竖向臂的延伸方向延伸。

在一些实施例中，还包括：压力传感器，其设置在所述竖向臂内；压力传导杆，其一端附接至所述第一臂，另一端弹性压靠在所述压力传感器上；所述压力传导杆能够随所述U型支架的上下移动而上下移动，并且使得所述压力传感器所感受到的压力随之变化。

在一些实施例中，所述竖向臂具有自由端和连接端，所述连接端联接所述横向支承台，所述压力传感器被设置成比所述压力传导杆更靠近所述自由端。

在一些实施例中，所述顶压部为U型结构，所述U型结构的一个臂的长度大于另一臂的长度。

在一些实施例中，所述第一臂的导向槽内设置有加电模组，所述加电模组能够向所夹持的器件加电。

在一些实施例中，所述夹持机构能够由多维调整机构来支撑，并且所述多维调整机构能够以多个维度来调整所述夹持机构的定向。

根据本公开的第十一方面，提供了一种物料移送系统。该物料移送系统可以包括上料移送模块和/或下料移送模块，所述上料移送模块和下料移送模块各自包括：槽型块，其至少具有限定凹槽的两个侧部和底部；L型移送台，其能够可移动地放置在所述凹槽内，并且具有彼此联合呈L型的横向部和竖直部，所要移送的物件能够安放在所述L型移送台上；移送气缸，其固定在所述槽型块的一侧，并且具有移送杆，所述移送杆能够操作所述L型移送台沿所述凹槽延伸的方向移动，以实现所述物件的移送。

在一些实施例中，所述上料移送模块中的所述横向部和竖直部之间的角度大于90度。

在一些实施例中，所述上料移送模块的所述竖直部上设置有滑轨，所述滑轨的延伸方向横向于所述凹槽的延伸方向，所述上料移送模块的所述L型移送台能够在上料时被推离所述凹槽限定的区域，并且所述物件能够沿着所述滑轨移动而离开所述上料移送模块。

在一些实施例中，所述上料移送模块的所述竖直部包括至少两个磁性区域，所述至少两个磁性区域被设置在所述滑轨的两侧，所述至少两个磁性区域能够将所述物件吸附在所述竖直部上。

在一些实施例中，所述下料移送模块的横向部上设置有至少一个磁性区域，所述至少一个磁性区域能够在下料时将所述夹持块吸附在所述横向部上。

在一些实施例中，上料移送模块和所下料移送模块能够分别被布置在所述夹持机构的两侧。

根据本公开的第十二方面，提供了一种多维调整机构。该机构可以包括：Z轴旋转台，其能够可操作地围绕Z轴旋转；彼此邻接设置的X轴位移台和Y轴位移台两者，其设置在所述Z轴旋转台之上，所述X轴位移台能够可操作地沿X轴平移，所述Y轴位移台能够可操作地沿Y轴平移，所述X轴位移台和所述Y轴位移台两者以以下方式设置：所述X轴位移台设置在所述Y轴位移台之上，或者所述Y轴位移台设置在所述X轴位移台之上；彼此邻接设置的X轴弧摆台和Y轴弧摆台两者，其设置在所述X轴位移台和Y轴位移台两者之上，所述X轴弧摆台能够可操作地在X轴方向上弧摆，所述Y轴弧摆台能够可操作地在Y轴方向上弧摆，所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台两者以以下方式设置：所述X轴弧摆台设置在所述Y轴弧摆台之上，或者所述Y轴弧摆台设置在所述X轴弧摆台之上；所述X轴、Y轴和Z轴彼此正交。

在一些实施例中，还包括：彼此邻接设置的45°轴弧摆台和135°轴弧摆台两者，其设置在所述彼此邻接设置的X轴位移台和Y轴位移台的组合与所述彼此邻接设置的X轴弧摆台和Y轴弧摆台的组合之间，所述45°轴弧摆台能够可操作地在与Y轴的正向呈45°的角度方向上弧摆，所述135°轴弧摆台能够可操作地在与Y轴的正向呈135°的角度方向上弧摆，所述45°轴弧摆台和135°轴弧摆台两者以以下方式设置：所述45°轴弧摆台设置在所述135°轴弧摆台上，或者所述135°轴弧摆台设置在所述45°轴弧摆台之上。

在一些实施例中，所述Z轴旋转台、任意位移台、任意的弧摆台均是电动致动的。

根据本公开的第十三方面，提供了一种自动耦合装置。该自动耦合装置包括根据前述的多维调整机构。

根据本公开的第十四方面，提供了一种多通道激光接收器和对应插口的自动耦合方法。该方法使用前述的自动耦合装置。所述自动耦合装置进一步包括具有夹持多通道激光接收器的下夹持结构和夹持插口的上夹持结构，所述下夹持机构安装在所述多维调整机构上；所述自动耦合方法包括：调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述上夹持机构所夹持的带有光纤的所述插口和所述下夹持机构所夹持的激光接收器处于预定耦合位置；在所述预定耦合位置，反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得源于所述插口和所述激光接收器之间的接触面的对应压力反馈信号，基于所述压力反馈信号，判定所述插口的出光面与所述激光接收器的入光面是否平行。

在一些实施例中，还包括：根据所述激光接收器的设定值，选择激光接收器的一个激光器通道，并且使所述插口自旋转台旋转自动找光，以获得所选择的激光器通道的光电流最大的位置点，即最佳激光接收位置，从而确定所述插口的初步位置。

在一些实施例中，还包括：调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台、135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光接收器的所有通道的光电流或光功率都达到设定值范围。

在一些实施例中，还包括：微调所述插口自旋转台和Z轴位移台两者，以判定光电流变化率是否在预定范围内。

在一些实施例中，还包括：对耦合完毕的插口和所述激光接收器进行焊接。

根据本公开的第十五方面，提供了一种多通道激光发射器和对应插口的自动耦合方法。该方法使用前述的自动耦合装置，所述自动耦合装置进一步包括具有夹持多通道激光发射器的下夹持结构以及夹持带有光纤和过渡环的上夹持结构，所述下夹持机构安装在所述多维调整机构上；所述自动耦合方法包括：调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述上夹持机构所夹持的带有光纤和过渡环的插口以及所述下夹持机构所夹持的激光发射器处于预定耦合位置；在所述预定耦合位置，使所述过渡环落在待耦合的所述激光发射器的焊接面上；反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得源于所述插口和所述激光发射器之间的接触面的对应压力反馈信号；以及基于所述压力反馈信号，来判定所述插口的入光面与所述激光发射器的出光面是否平行。

在一些实施例中，还包括基于所述激光发射器的设定值，调整所述X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，以耦合找到设定的一路激光。

在一些实施例中，还包括：调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台和135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光发射器的所有通道的激光的光电流或光功率都达到设定值范围。

在一些实施例中，还包括：微调所述插口自旋转台和Z轴位移台，以判定光电流或光功率变化率是否在预定范围内。

在一些实施例中，还包括：对插口和所述过渡环进行焊接，以使得所述插口和所述过渡环焊接成一体；以及对所述过渡环和所述激光发射器进行焊接。

根据本公开的第十六方面，提供了一种计算设备。该计算设备包括：存储器，被配置为存储一个或多个计算机程序；以及处理器，耦合至所述存储器并且被配置为执行所述一个或多个计算机程序，以使得装置执行前述的自动耦合方法。

根据本公开的第十七方面，提供一种非暂态机器可读存储介质，其上存储有机器可读程序指令，所述机器可读程序指令被配置为使得装置执行前述的自动耦合方法。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开实施例的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

图1示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置的整体结构示意图。

图2示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置中的焊枪装置的结构示意图。

图3示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置中的插口夹持和调整装置的结构示意图。

图4示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置中的器件夹持和调整装置的结构示意图。

图5示出了根据本公开的示例实施例的夹持有激光接收器的夹持块的结构示意图。

图6示出了根据本公开的示例实施例的夹持有激光发射器的夹持块的结构示意图。

图7示出了根据本公开的示例实施例的夹持块的正面示意图。

图8示出了根据本公开的示例实施例的夹持块安装在夹持机构上的结构示意图。

图9示出了根据本公开的示例实施例的夹持块安装在夹持机构上的侧面结构示意图。

图10示出了根据本公开的示例实施例的夹持机构中的示出压力传感器的L型支架的侧面示意图。

图11示出了根据本公开的示例实施例的物料移送系统中的上料移送模块中的L型移送台的结构示意图。

图12示出了根据本公开的示例实施例的物料移送系统中的下料移送模块中的L型移送台的结构示意图。

图13示出了根据本公开的示例实施例的多维调整机构的结构示意图。

图14示出了根据本公开的示例实施例的多通道激光接收器和对应插口的自动耦合方法的流程示意图。

图15示出了根据本公开的示例实施例的多通道激光发射器和对应插口的自动耦合方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

图1示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置的整体结构示意图。

这里需要注意的是，尽管本公开主要参照激光器件(例如，激光发射器(TOSA)或激光接收器(ROSA))的插口的自动耦合和焊接来描述本公开的自动耦合装置的结构，然而，将会理解，本公开的各实施例决不仅限于此，在其他应用场景中，本文后面将要描述的夹持块、器件夹持和调整装置、插口夹持和调整装置、多维调整机构、物料移送系统可以脱离上述激光器件(例如，激光发射器或激光接收器)而存在，或它们的个体或者一个或多个的组合可以独立存在或独立应用，即可以不互相依赖而独立存在，而不仅仅适用于激光器件的插口的耦合和焊接。

如图1所示，本公开的自动耦合装置10主要可以包括以下几个部分：器件夹持和调整装置100、插口夹持和调整装置200以及至少一组焊枪装置300、和控制系统(未示出)。

在一些实施例中，器件夹持和调整装置100例如可以用于夹持和调整待焊接的(多通道)激光器件，譬如四通道激光器件。插口夹持和调整装置200可以定位在器件夹持和调整装置100的上方，以用于夹持例如需要被焊接至激光器件的插口。至少一个焊枪装置300可以围绕器件夹持和调整装置100进行布置。仅作为示例，至少一组焊枪装置300可以例如包括至少三组焊枪装置300，它们可以以夹持和调整装置100为中心且互成120°的角度进行布置。以这种方式，可以实现向对器件进行更为容易的焊接和控制。

在一些实施例中，器件夹持和调整装置100、插口夹持和调整装置200以及至少一组焊枪装置300三者均可以耦合到控制系统(未示出)，而控制系统可以实现对三者的单独控制以及协调控制。

为了更加清楚地展示焊枪装置的结构，图2简单示出了根据本公开的示例实施例的仅一组焊枪装置300的结构示意图。

如图2所示，该一组焊枪装置300可以主要包括焊枪310、焊枪升降台330、摄像装置320和焊枪进退台340，其中焊枪进退台340可以安放在(光学)平台上，以用于实现焊枪的前后、左右、旋转等的移动；焊枪升降台330可以安装在焊枪进退台340上，以实现焊枪的上下移动；焊枪310可以安装在焊枪升降台330上，以用于对目标器件的焊接；摄像装置320可以安装在焊枪310的后端，由此可以随同焊枪310的移动而移动。仅作为示例，摄像装置320可以为CCD摄像头。在图1所示的示例实施例中，3组焊枪可以以插口夹持和调整装置200为中心呈120°分布，焊枪可以与水平面夹角为例如18°，布置在焊枪的后端的CCD摄像头可以清晰地观察焊点位置。

将会理解，其他组的焊枪装置可以以相同或相似的方式进行布置。同时，上面描述的焊枪装置的结构并不会对本公开的焊枪装置的结构构成限制，在其他实施例中，可以根据需要对焊枪装置的结构进行变型或调整，这都在本公开的范围之内。

图3示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置中的插口夹持和调整装置的结构示意图。

如图3所示，插口夹持和调整装置200可以主要包括插口夹持器230、Z轴位移台210和插口自旋转台220。作为本公开的实施例，这里的插口夹持器230主要用于夹持激光器件的插口，以用于后续插口与激光器件的耦合和焊接，但如前所述的，这并不构成对本公开的插口夹持器件的限制，在其他实施例中，插口夹持器230也可以用于夹持其他的部件。

作为示例，Z轴位移台210可以通过支架安放在平台上，以用于实现插口沿Z轴的上下移动；插口自旋转台220可以安装在Z轴位移台上，以用于实现插口的例如360度的自旋转；而插口夹持器230可以安装在插口自旋转台220上，以便夹持插口。

在进一步的实施例中，插口夹持和调整装置200还可以包括顶紧装置240，其可以位于插口夹持器230的外侧。顶紧装置240的作用是可以在例如焊接过渡环(后面会进一步描述)的场景中，在过渡环套接在插口的情况下，将过渡环顶靠在插口上。作为示例，顶紧装置240可以包括可伸缩的销，可以借助于该可伸缩的销来实现上述顶紧装置对过渡环的顶紧。在又进一步的实施例中，控制系统可以控制顶紧装置的顶紧或松开操作。

图4示出了根据本公开的示例实施例的激光器件的自动耦合装置中的器件夹持和调整装置的结构示意图。

如图4所示，器件夹持和调整装置100可以主要包括能够对器件进行夹持的夹持块140、能够对夹持块140进行夹持的夹持机构110、可选的物料移送系统160、以及能够对夹持机构110和/或物料移送系统160进行支承和/或对位置和/或定向进行调整的多维调整机构150。

这里仍然需要强调的是，尽管这里关于激光器件来描述了夹持块140、夹持机构110、多维调整机构150和物料移送系统160，但应当理解，在其他应用场景中，在一方面，夹持块140可以夹持激光器件之外的器件、夹持机构110可以夹持本公开的夹持块140之外的其他器件、以及多维调整机构150可以对本公开的夹持机构110之外的其他夹持机构(或器件)和/或对物料移送系统160之外的其他物料移送系统进行支承和/或对它们的位置和/或定向进行调整；另一方面，夹持块140可以被本公开的夹持机构110之外的其他夹持机构所夹持；夹持机构110可以被本公开的多维调整机构之外的其他多维调整机构所支承和位置和/或定向的调整，物料移送系统160也可以被本公开的多维调整机构之外的其他多维调整机构所支承和位置和/或定向的调整，即，它们各自可以是独立的，并且可以具有更为广泛的应用场景，而不局限于本公开所描述的示例实施例。

下面将主要参照图5至图7来描述本公开的示例实施例的夹持块的结构，其中图5示出了根据本公开的示例实施例的夹持有激光接收器的夹持块的结构示意图；图6示出了根据本公开的示例实施例的夹持有激光发射器的夹持块的结构示意图；以及图7示出了根据本公开的示例实施例的夹持块的正面示意图。

如图5至图7所示，夹持块140可以主要包括主体141、外接电区域136和压紧装置130。

主体141的作用是容纳或安置所要夹持的器件。在本公开的一些实施例中，该所要夹持的器件例如可以是(多通道)激光器件，其可以包括激光发射器或激光接收器。但这并非限制，如上所描述的，在其他的应用场景下，该夹持块140或主体141也可以用于容纳和夹持其他合适的器件。仅作为示例，该主体141可以呈长条形形状，并且可以由刚性材料制成，该刚性材料例如可以包括不锈钢、或其他金属材料。该主体141可以具有彼此相对的第一端142和第二端143，以及从第一端142朝向第二端143延伸的开槽144。该开槽144的作用是用于容纳所要夹持的器件。进一步地，该开槽144可以具有朝向主体141的第一侧145的开口，并且该开槽144的面向第一端142的一侧是开放的。将会理解，以这种方式，可以允许所要夹持的器件从面向第一侧145的开口或者从开放的第一端而安置或插入到开槽144中。

为了保护所要夹持的器件，该开槽144的开口尺寸可以略微大于与所要夹持的激光器件的宽度尺寸，也即，使得所要夹持的器件在安置到开槽144内时，其两个侧部具有避空区，以免碰触到器件。此外，为了限制所要夹持的器件在开槽内的安放位置，在一些实施例中，可以在开槽144内的延伸方向上的适当位置设置限位部147，以使得所要夹持的器件的一端可以抵靠在限位部147上，同时使得器件的另一端从上述第一端142向外暴露，以方便后续与插口的耦合和焊接。仅作为示例，限位部147例如可以是设置在开槽144内的限位台阶。该限位台阶的设置可以横向于开槽144的延伸方向，并且其两端可以设置有挖孔，以避免限位台阶的边角对所要夹持的器件的碰触。

外接电区域136的作用是向被安置到开槽144内的器件供电。在一些实施例中，外接电区域136可以设置在主体141的与第一侧相背的第二侧146。仅作为示例，外接电区域136例如可以是嵌入到第二侧146的加电板，其上可以具有多个(例如，9个)加电端子。进一步地，外接电区域136可以经由设置在主体141内的线槽137而连接到所要夹持的器件的接电端。通常而言，在诸如激光发射器或激光接收器的激光器件的实施例中，激光器件20、40的一端附接有柔性电路板25，并且柔性电路板25上可以设置有暴露的金手指。在该些实施例中，为了方便与柔性电路板25的电连接，例如可以在主体141的第二端143附近设置加电部148，其中外接电区域136可以经由线槽137而电连接至加电部148，并且该加电部148上也可以设置面向第一侧145的金手指。当激光器件安置在开槽144内时，柔性电路板25可以处在主体141的第二端143附近，此时可以通过压紧柔性电路板25和加电部148两者的金手指来实现对所要夹持的器件的供电，如后面所要进一步描述的。

压紧装置130的作用是按压安置在开槽144内的器件，以实现对所述器件的夹持。在一些实施例中，压紧装置130可以设置在主体141的第一侧145的靠近第一端142的位置，从而可以从第一侧145向被安置在开槽144内的器件施加压力，由此实现夹持块140对器件的夹持。

仅作为示例，压紧装置130例如可以包括面对开槽144的开口设置的压板131，该压板131能够可操作地朝向开槽144的方向移动压板131。借助于该压板131，操作者可以实现对安置在开槽144内的器件的按压。在进一步的示例中，压紧装置130还可以包括多个(例如，四个)定位销132，每个定位销的一端例如可以固定在开槽144的侧壁上，而另一端可以从压板131(例如，压板的四个角落)穿过。压板131可以被设置成相对于定位销132是可移动地，由此压板132能够可操作地沿着多个定位销132朝向开槽144的方向移动，由此实现对开槽144内的器件的按压。在更进一步的示例中，压紧装置130还可以包括顶紧螺丝133，该顶紧螺丝133的头部的一侧可以定位在压板131上，而攻入部的一侧可以定位在开槽144的侧壁上，由此操作者可以通过操作顶紧螺丝133来实现压板131朝向开槽144的方向的移动。在又进一步的示例中，压紧装置130还可以包括多个压缩弹簧134，该多个压缩弹簧134可以设置在压板131和用于限定开槽144的侧壁之间，并且套接在对应的定位销132上。利用压缩弹簧134，可以有利地在需要从夹持块140上取下所夹持的器件时，使得压板131朝向远离开槽144的方向弹开，从而方便对所夹持的器件的取下。在又一些实施例中，为了保护所夹持的器件，在压板131的内侧可以设置有避免损伤所要夹持的器件的隔板。

如后面所描述的，本公开的夹持块140还能够被夹持在另一夹持机构上。因此，在一些实施例中，夹持块140还可以具有能够被夹持的顶紧部139。仅作为示例，该顶紧部139例如可以设置在主体的第一侧145，并且横跨在开槽144之上。也即，开槽144从顶紧部139的下方穿过。为了保证顶紧部139的强度，顶紧部139可以和主体141一体成型，例如均由不锈钢一体制成。

以上详细地描述了本公开的夹持块的结构。将会理解，该夹持块可以特别地用于夹持诸如激光发射器或激光接收器的器件。下面将参照图8至图10来描述本公开的能够夹持上述夹持块的夹持机构，其中图8示出了根据本公开的示例实施例的夹持块安装在夹持机构上的结构示意图；图9示出了根据本公开的示例实施例的夹持块安装在夹持机构上的侧面结构示意图；图10示出了根据本公开的示例实施例的夹持机构中的示出压力传感器的L型支架的侧面示意图。

同样地，这里需要说明的是，尽管这里参照上面描述的夹持块来描述了本公开的夹持机构，但应当理解，在其他的应用场景下，本公开的夹持机构也可以用于实现对其他器件或物件的夹持。

如图8和图9所示，该夹持机构110可以主要包括U型支架115和顶紧气缸120。

该U型支架115可以具有彼此相对的第一臂116和第二臂117。第一臂116的内侧设置有导向槽118，并且导向槽118沿着第一臂116的延伸方向延伸，并且能够至少部分地接纳所要夹持的器件。在此，该所要夹持的器件例如可以是上面所描述的夹持块140。

顶紧气缸120可以设置(例如，固定)在第二臂117的外侧上，并且具有可伸缩的顶杆121。仅作为示例，顶杆121可以穿过第二臂117朝向第一臂116延伸，顶杆121的末端例如可以设有顶压部125，由此所要夹持的器件可以被夹持在顶压部125和导向槽118之间。

在夹持机构110用于夹持上述夹持块140的实施例中，顶压部125可以进一步被构造为具有彼此呈U型结构的顶压上部126和顶压下部127，其中顶压上部能够顶压在夹持块140的顶紧部139上，而顶压下部能够将附接至夹持块140所夹持的器件的柔性电路板25(例如，柔性印刷电路板)的金手指顶紧在夹持块140的加电部148的金手指上，从而实现柔性电路板25和加电部148的电气耦合。

在进一步的实施例中，夹持机构110还可以包括L型支架111，其可以包括彼此联接的横向支承台112和竖向臂113。该L型支架111的作用是弹性支承上述的U型支架115。

仅作为示例，U型支架115可以经由一个或多个弹簧105而被支承在上述横向支承台112上，同时U型支架115的第一臂116可以经由导轨108而附接至L型支架的竖向臂113，其中导轨108沿着竖向臂113的延伸方向延伸。以这种方式，可以使得U型支架115能够相对于L型支架111沿导轨108上下移动，同时压缩或拉伸弹簧105。

在一些实施例中，如图10所示，夹持机构110可以进一步包括压力传感器107和压力传导杆109，压力传感器107可以设置在L型支架的竖向臂113内，而压力传导杆109的一端可以附接至U型支架115的第一臂116，另一端可以压靠在压力传感器107上。由于压力传导杆109能够随U型支架115相对于L型支架111上下移动，因此压力传感器107可以感受到上述上下移动所带来的压力变化。特别地，压力传感器107可以设置在比压力传导杆109更靠近竖向臂113的自由端的位置处，其中竖向臂113包括彼此相对的自由端和连接端，该连接端联接至横向支承台112。上述压力传感器107所感测的压力信号可以反馈给控制系统。

在一些实施例中，夹持机构110还可以包括加电模组114，其用于与夹持块140的外接电区域136接合，由此向夹持块140所夹持的器件加电。仅作为示例，加电模组114可以设置在第一臂116的导向槽118内。特别地，加电模组114可以包括与外接电区域136的多个加电端子对应的多个加电触头，在夹持块140被顶压或夹持在夹持机构110的顶压部125和导向槽118之间时，外接电区域136的多个加电端子和加电模组114的多个加电触头可以一一对应的电接合，从而实现对所夹持器件的供电。

上面已经详细地描述了适合夹持上述夹持块的夹持机构。将会理解，利用本公开的夹持机构，可以实现对上述U型支架以及所夹持的器件所受外部压力的变化的灵敏感测。

除了上述夹持机构外，如前所述的，如图4所示，本公开的器件夹持和调整装置100还可以可选地包括物料移送系统160。该物料移送系统160可以特别地针对上述夹持块进行移送，和/或针对上面的夹持机构110进行上料或下料。同样地，这里需要说明的是，尽管这里参照上面描述的夹持块和夹持机构来描述物料移送系统，但其不构成对本公开的物料移送系统的任何限制，在其他应用场景中，可以实现对其他物料的移送，以及针对其他装置进行上料或下料。

参照图4可见，该物料移送系统160可以包括上料移送模块170和/或下料移送模块180。在一些实施例中，上料移送模块170和下料移送模块180的结构可以大致相同。

仅作为示例，上料移送模块170、下料移送模块180可以各自包括槽型块161、162，L型移送台171、181和移送气缸163、164，其中L型移送台171、181能够接纳所要移送的物件，并且可以可移动地被放置在槽型块161、162所各自限定的凹槽内，移送气缸163、164能够操作上述L型移送台171、181沿凹槽延伸的方向移动，从而实现所要移送的物件的移送。在一些场景中，所要移送的物件例如可以是上面描述的夹持块。在针对上述的夹持机构进行上料和下料的实施例中，上料移送模块170、下料移送模块180能够布置在夹持机构110的两侧，从而方便对夹持机构110的上料和下料。

作为进一步的示例，结合图11和图12所示，槽型块161、162可以至少具有限定凹槽的两个侧部和底部；L型移送台171、181可以可移动地放置在凹槽内，其中L型移送台171具有彼此呈L型的横向部173和竖直部172，L型移送台181具有彼此呈L型的横向部182和竖直部183；所要移送的物件可以放置在L型移送台171、181上的横向部173、182上；移送气缸163、164可以各自固定在槽型块161、162的一侧，并且各自具有移送杆165、166，该移送杆165、166可以操作L型移送台171、181沿凹槽延伸的方向移动，以实现物件的移送。

作为更进一步的示例，结合图11和图12所示，槽型块161、162的底部上表面上以及L型移送台171、181的底部下表面上可以对应地设置有滑轨，从而L型移送台171、181可以沿滑轨在凹槽延伸的方向移动。在一些示例中，L型移送台171、181的结构可以有所不同。特别地，对于上料移送模块170中的L型移送台171，在横向部173在水平安放时，其横向部173的上表面(或接收表面)174可以从竖直部172逐渐远离水平面，或者横向部173和竖直部172之间的角度可以大于90度。以这种方式，可以在上料后快速且无障碍地脱离所要移送的物件。

进一步地，在对夹持机构110进行上料的实施例中，L型移送台171的竖直部172上可以设置滑轨176，该滑轨的延伸方向可以横向于凹槽的延伸方向，在所要移送的物件安放在L型移送台171上时，所要移送的物件的侧部可以与竖直部172对准，并且所要移送的物件的侧部可以具有与该滑轨176对应的配合设置。该滑轨176的作用是：在上料移送模块170的L型移送台171被推离凹槽限定的区域时，使得所要移送的物件可以沿着该滑轨176移动离开上料移送模块170，从而实现对所要移送的物件的上料。为了实现所要移送的物件在L型移送台171更为牢靠和精确地安放，上料移送模块170的竖直部172可以包括至少两个磁性区域177，该至少两个磁性区域177可以被设置在滑轨176的两侧，由此可以凭借该至少两个磁性区域177而将夹持块140吸附在竖直部172上。仅作为示例，至少两个磁性区域177可以由永久磁铁嵌入在竖直部172的表面上而形成。

进一步地，在对夹持机构110进行下料的实施例中，L型移送台181的横向部182的上表面185可以用于接收下料的物件。在一些实施例中，为了实现对所接收的物件的缓冲，上表面185上可以设置缓冲垫。在一些实施例中，为了实现所要下料的物件在L型移送台181更为牢靠和精确地接收，横向部182上可以设置有至少一个磁性区域184，该至少一个磁性区域184可以在下料时将所述要下料的物件吸附在横向部182上，然后可以进行所述物件的移送。仅作为示例，至少一个磁性区域184可以由永久磁铁嵌入在横向部182上而形成。

这里还需要说明的是，在应用上述物料传送系统160对上述夹持机构110进行上料、下料和移送时，U型支架115可以被构造成允许上料移送模块170、下料移送模块180各自的横向部173和182伸入到U型支架115的两个臂之间，从而便于物料传送系统160的上料、下料和移送。

在一些实施例中，为了实现对上料和下料的监控，物料移送系统160和/或夹持机构110上还可以在适当位置设置传感器，以监测L型移送台171、181的移送位置。仅作为示例，可以例如在上料移送模块170、下料移送模块180的槽型块161、162的限定凹槽的侧部上设置红外传感器；和/或者在夹持机构110的U型支架115的第二臂117上设置红外传感器，来监测所要移送的物件的位置，例如初始前进位置、停止位置，以及所要夹持的物件在夹持机构110上是否就位等。

下面以夹持块140为例来简要描述物料移送系统160对夹持机构110的上料和下料的操作过程：

在上料时，首先，将所要移送的夹持块140放置在上料移送模块170的L型移送台171的横向部173的上表面174上，并且使得L型移送台171的竖直部172的磁性区域177磁性吸附夹持块140的侧部，此时有竖直部172的滑轨与夹持块140的侧部上的滑轨相适配。随后，控制移送气缸163推动L型移送台171，以使得横向部173的上表面174和其上的夹持块140位于U型支架115之间。接着，控制顶紧气缸120的顶杆121的顶压上部126顶在夹持块140的顶紧部139以及使得顶压下部127将柔性电路板25的金手指顶在夹持块140的加电部148的金手指上，推动夹持块140离开L型移送台171，而移动至U型支架115的第一臂116的导向槽118内，从而实现夹持块140在U型支架115上的顶紧以及夹持块140上的外接电区域136和第一臂116上的加电模组114的电连接，从而完成夹持块140在夹持机构110上的上料和夹持；最后，操作L型移送台171复位以等待下一夹持块的上料。

在下料时，控制下料移送模块180的移送气缸164，以使得L型移送台181的横向部173推送至U型支架115的两臂之间以及所夹持的夹持块140的下方。接着，控制夹持机构110的顶紧气缸120，以使得顶杆121从所夹持的夹持块140上松开。这样，所夹持的夹持块140在重力的作用下可以掉落在L型移送台181的横向部182上，并且横向部182上的磁性区域184可以吸附夹持块140。然后，操作移送气缸164，以使得L型移送台181的横向部173移动离开U型支架115回到其初始位置，从而完成夹持块140的下料。

如前所述的，如图4所示，本公开的器件夹持和调整装置100还可以包括多维调整机构150，并且图13示出了根据本公开的示例实施例的多维调整机构的结构示意图。

如图4所示的，本公开的多维调整机构150可以用于支承夹持机构110和/或物料传送系统160。然而，将会理解，在其他应用场景中，本公开的多维调整机构150也可以用于支承其他的结构，从而实现对其他结构进行多维调整。

如图13所示，多维调整机构150可以主要包括以下结构：Z轴旋转台151，其能够可操作地围绕Z轴旋转；彼此邻接设置的X轴位移台153和Y轴位移台152两者，它们设置在Z轴旋转台151之上，其中X轴位移台153能够可操作地沿X轴平移，Y轴位移台152能够可操作地沿Y轴平移；以及彼此邻接设置的X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156两者，它们设置在X轴位移台153和Y轴位移台152两者之上，其中X轴弧摆台157能够可操作地在X轴方向上弧摆，而Y轴弧摆台156能够可操作地在Y轴方向上弧摆；其中X轴、Y轴和Z轴彼此正交。

在进一步的示例中，X轴位移台153和Y轴位移台152两者可以按以下方式中的任意一种方式布置：所述X轴位移台153设置在Y轴位移台152之上，或者Y轴位移台152设置在所述X轴位移台153之上。在进一步的示例中，X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156两者可以按以下方式中的任意一种方式布置：X轴弧摆台157设置在Y轴弧摆台156之上，或者Y轴弧摆台156设置在X轴弧摆台157之上。

将会理解，通过上述Z轴旋转台151、X轴位移台153、Y轴位移台152、X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156的设置，可以向其支承的机构(例如，上述的夹持机构110)提供五个维度的调整。

在一些实施例中，多维调整机构150还可以进一步包括：彼此邻接设置的45°轴弧摆台154和135°轴弧摆台155两者，它们设置在上述彼此邻接设置的X轴位移台153和Y轴位移台152两者的组合与上述彼此邻接设置的X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156两者的组合之间，其中45°轴弧摆台154能够可操作地在与Y轴的正向呈45°的角度方向上弧摆，而135°轴弧摆台155能够可操作地在与Y轴的正向呈135°的角度方向上弧摆，其中45°轴弧摆台154和135°轴弧摆台155两者以以下方式设置：所述45°轴弧摆台154设置在所述135°轴弧摆台155上，或者所述135°轴弧摆台155设置在所述45°轴弧摆台154之上。

将会理解，通过上述Z轴旋转台151、X轴位移台153和Y轴位移台152、45°轴弧摆台154和135°轴弧摆台155、以及X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156的设置，可以向其支承的机构(例如，上述的夹持机构110)提供七个维度的调整。

根据本公开的实施例中，上述Z轴旋转台151、任意的位移台、任意的弧摆台可以是电动致动的或人工致动的。进一步地，在电动制动的情况下，这些Z轴旋转台151、任意的位移台、任意的弧摆台均可以通过控制系统来自动控制。

下面将结合图14和图15来描述如何利用上面描述的自动耦合装置来实现本公开的激光器件与插口的自动耦合方法的典型步骤。

图14示出了根据本公开的示例实施例的多通道激光接收器和对应插口的自动耦合方法的流程示意图。需要说明的是，图14中的虚框表示在某一些实施例中可选的需要进一步执行的步骤。

如图14所示，在框1410，可以调整Z轴位移台210、Z轴旋转台151、X轴位移台153和Y轴位移台152中的至少一者，使上述插口夹持和调整装置200上所夹持的带有光纤的插口和上述器件夹持和调整装置100所夹持的激光接收器20处于预定耦合位置。

将会理解，在框1410之前，不言而喻的，还需要执行将上述激光接收器20夹持在夹持块140的步骤、将对应的激光接收器插口30(见图5)夹持在插口夹持和调整装置200的步骤、以及将夹持块140夹持到夹持机构110上的步骤。特别地，控制系统可以控制对应的激光接收器插口30在插口夹持器230的自动锁紧操作。可选地，在一些实施例中，还可以通过物料移送系统160来实现夹持块140到夹持机构110的上料和夹持步骤。另外，可以在框1410的步骤之后，对激光接收器20加电，并且将其产生的光电流反馈至控制系统，从而实现对耦合的自动控制。

在框1420，在上述预定耦合位置，反复调整所述X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156中的至少一者，以获得来自前述压力传感器107的对应反馈信号。将会理解，该步骤的目的在于调整待焊接的激光接收器的角度，以期望后面根据反馈信号来使插口的出光面与激光接收器的入光面平行，即自动贴平。

在框1430，基于所述反馈信号，判定插口的出光面与激光接收器的入光面是否平行。这个步骤是通过确定上述压力传感器107的最大压力值来实现的。也即，通过反复调整所述X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156中的至少一者，一旦确定在某个位置的压力传感器的值最大，即可确定插口的出光面与激光接收器的入光面平行。

接着，在框1440，可以根据激光接收器的设定值选择激光接收器的一个激光器通道，并且使所述插口自旋转台220旋转自动找光，以获得所选择的激光器通道的光电流最大的位置点，即最佳激光接收位置，从而确定所述插口的初步位置。在该步骤之前，可以控制Z轴位移台210使插口自旋转台220上提，从而使上述贴平的插口和激光接收器脱离接触，这可以避免在接触操作下继续移动或旋转所带来的不利影响。

将会理解，上面的框1420至框1440中的步骤是多通道激光接收器耦合的粗调步骤，下面的框1450至框1460中的步骤是多通道激光接收器的耦合的精调步骤。

在框1450，调整X轴位移台153、Y轴位移台152、X轴弧摆台157、Y轴弧摆台156、45°轴弧摆台154、135°轴弧摆台155、Z轴位移台210和插口自旋转台220中的至少一者，以确定所述激光接收器的所有通道的光电流或光功率都达到设定值范围。也就是说，在这个步骤中，可以对多通道激光接收器进行八维自动耦合；当激光接收器的多个通道(例如四个通道)的响应度综合达到最佳时，即多个通道的光电流都达到待耦合激光接收器设定值(更为特别地，可以进一步要求多个通道的光电流均尽量达到最大值)。在这一步骤中，这表明多个通道已经初步自动耦合完成。

在框1460，微调插口自旋转台220和Z轴位移台210，以判定光电流变化率是否在预定范围内。这一步骤的目的是分别进行激光角度判定和激光焦距判定，从而使得耦合后的产品具有最佳的稳定性或抗扰动性。如果光电流变化率在参数要求范围内，则在多个通道响应度都符合指标要求时耦合完毕。

接下来，进入耦合完毕后的焊接步骤。在框1470，可以对耦合完毕的插口和激光接收器进行焊接。在该步骤中，可以通过控制系统控制三组焊枪装置300每枪各打一个焊点，然后松开插口夹持器230，以允许Z轴旋转台151分别顺时针和逆时针旋转一定角度，从而再打两组焊点，从而总共是9个焊点，以完成激光焊接。

在激光焊接完成后，可选的下料移送模块180可以运行到下料位置，顶紧气缸120松开，夹持块140由于重力落在L型移送台181上，L型移送台181可以运送夹持块140回到原位。在整个耦合装置自动控制的情况下，插口夹持器230和器件夹持和调整装置100将自动返回至原来的装夹位置，为耦合和焊接下一个激光接收器的插口做准备。

图15示出了根据本公开的示例实施例的多通道激光发射器和对应插口的自动耦合方法的流程示意图。需要说明的是，图15中的虚框表示在某一些实施例中可选的需要进一步执行的步骤。

如图15，在框1510，调整Z轴位移台210、Z轴旋转台151、X轴位移台153和Y轴位移台152中的至少一者，使插口夹持和调整装置200上所夹持的带有光纤和过渡环60的激光发射器插口50以及所述器件夹持和调整装置100所夹持的激光发射器40处于预定耦合位置。

将会理解，在框1510之前，不言而喻的，还需要执行将上述激光发射器20夹持在夹持块140的步骤、将对应的激光发射器插口50和过渡环60(见图6)夹持在插口夹持和调整装置200的步骤、以及将夹持块140夹持到夹持机构110上的步骤。特别地，控制系统可以控制对应的激光发射器插口50在插口夹持器230的自动锁紧操作，以及在过渡环60套在激光发射器插口50上之后，控制系统可以控制顶紧装置240自动弹出，以顶住过渡环，使激光发射器插口50和过渡环60固定。可选地，在一些实施例中，还可以通过物料移送系统160来实现夹持块140到夹持机构110的上料和夹持步骤。

在框1520，在所述预定耦合位置，使过渡环60落在待耦合的所述激光发射器的焊接面上。该步骤可以通过使得顶紧装置240缩回来实现。

在框1530，反复调整X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156中的至少一者，以获得来自压力传感器107的对应反馈信号。该步骤的目的是通过调整待焊接的激光发射器的角度，使得后面可以基于对应的压力传感器的反馈信号来确定插口入光面与激光发射器的出光面是否平行，即是否自动贴平。

在框1540，基于反馈信号，判定插口的入光面与激光发射器的出光面是否平行。类似于上面的框1420，该框中的步骤也是通过确定上述压力传感器107的最大压力值来实现的。也即，通过反复调整所述X轴弧摆台157和Y轴弧摆台156中的至少一者来反馈压力传感器的信号，一旦确定在某个位置的压力传感器的值最大，即可确定插口的入光面与激光接收器的出光面平行。

接着，在框1550，基于激光发射器的设定值，调整X轴位移台153和Y轴位移台152中的至少一者，以耦合找到设定的一路激光。在该步骤之前，可以控制Z轴位移台210使插口自旋转台220上提，从而使上述贴平的插口和激光发射器脱离接触，这可以避免在接触操作下继续移动或旋转所带来的不利影响。

将会理解，上面的框1530至框1550中的步骤是多通道激光发射器的插口耦合的粗调步骤，下面的框1560至框1570中的步骤是多通道激光发射器的插口耦合的精调步骤。

在框1560，调整X轴位移台153、Y轴位移台152、X轴弧摆台157、Y轴弧摆台156、45°轴弧摆台154、135°轴弧摆台155、Z轴位移台210和插口自旋转台220中的至少一者，以确定所述激光发射器的所有通道的激光的光电流或光功率都达到设定值范围。也就是说，在这个步骤中，可以对多通道激光发射器的所有通道的激光进行八维自动耦合；当所有通道激光(例如，总共四路激光)达到综合指标最佳时，即要求所有通路激光的光电流或光功率在设定值范围(更为特别地，可以进一步要求多个通道激光的光电流或光功率均尽量达到最大值)。在这一步骤中，这表明多个通道的激光已经初步自动耦合完成。

在框1570，微调插口自旋转台220和Z轴位移台210，以判定光电流或光功率变化率是否在预定范围内。这一步骤的目的是分别进行激光角度判定和激光焦距判定，从而使得耦合后的产品具有最佳的稳定性或抗扰动性。如果光电流或光功率变化率都在参数要求范围内，这表明所有通路激光耦合完毕。

接着，在框1580，对激光发射器插口50和过渡环60进行焊接，以使得所述插口和所述过渡环60焊接成一体；以及对过渡环60和激光发射器40进行焊接。这里，在焊接激光发射器插口50和过渡环60的步骤，可以通过控制系统控制三组焊枪装置300和插口自旋转台220按照设定的程序自动进行多点的穿透焊接来进行。进一步地，在对过渡环60和激光发射器40进行焊接的步骤还可以包括重新对焊接有过渡环60的激光发射器插口50和激光发射器40进行粗调和精调的步骤，这是因为上面激光发射器插口50和过渡环60的焊接过程，可能对插口和激光发射器40的耦合状态产生影响。

因此，重新对焊接有过渡环60的激光发射器插口50和激光发射器40进行粗调和精调的步骤可以包括：使焊接有过渡环60的插口和激光发射器再次自动贴平，然后，通过控制X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台、135°轴弧摆台和插口自旋转台的移动进行七维自动耦合，使得所有通道激光(例如，总共四路激光)达到综合指标最佳，即所有通道激光的光电流或光功率在设定值范围内(更为特别地，可以进一步要求所有通道激光的光电流或光功率均尽量达到最大值)。然后，对插口自旋转台和Z轴位移台进行微调，以判定光电流或光功率变化率是否在预定范围内。该操作也即进行激光角度判定和激光焦距判定。如果光功率或光电流都符合参数条件，则过渡环和激光发射器耦合完成。接下来，进入耦合完毕后的过渡环和激光发射器的焊接步骤。在该步骤中，过渡环和激光发射器的焊接可以是搭接焊接。类似地，可以通过控制系统控制三组焊枪装置300每枪各打一个焊点，然后松开插口夹持器230，以允许Z轴旋转台151分别顺时针和逆时针旋转一定角度，由此再打两组焊点，从而总共是9个焊点，以完成过渡环和激光发射器的焊接。

同样地，在激光焊接完成后，可选的下料移送模块180可以运行到下料位置，顶紧气缸120松开，夹持块140由于重力落在L型移送台181上，L型移送台181可以运送夹持块140回到原位。在整个耦合装置自动控制的情况下，插口夹持器230和器件夹持和调整装置100将自动返回至原来的装夹位置，为耦合和焊接下一个激光器件的插口做准备。

以上已经详细地描述了本公开的多通道激光器件的插口焊接的自动耦合方法。应当理解，本公开的自动耦合方法可以被编程为计算机程序，当计算机程序被执行时，其可以使得装置执行本公开的自动耦合方法。因此，本公开还可以涉及一种计算设备，其可以包括存储器，被配置为存储一个或多个计算机程序；以及处理器，耦合至所述存储器并且被配置为执行所述一个或多个计算机程序，以使得装置执行本公开的所述的自动耦合方法。本公开还可以涉及一种非暂态机器可读存储介质，其上存储有机器可读程序指令，所述机器可读程序指令被配置为使得装置执行本公开所述的自动耦合方法。

还需要说明的是，尽管这里利用了如图1所示的自动耦合装置的实施例来描述本公开的自动耦合方法，但是应当理解的是，本公开的自动耦合方法可以并不局限于本公开的如图1所示的自动耦合装置。适用于本公开的自动耦合方法的自动耦合装置可以具有各种变型。

例如，在一些实施例中，该变型的自动耦合装置可以包括如图1所示的各个组件，譬如插口夹持和调整装置、用于夹持激光器件的夹持块、用于夹持夹持块的器件夹持和调整结构、用于上下料的物料传送系统和用于支承器件夹持和调整结构的多维调整机构中的仅一个或多个的组合。仅作为示例，在自动耦合装置仅包括上面描述的多维调整机构的实施例中，该自动耦合装置可以进一步采用与上面描述的插口夹持和调整装置、夹持块、器件夹持和调整装置、物料传送系统有所不同的结构。

例如，在该些实施例中，自动耦合装置可以采用具有更广泛应用场景的上夹持机构和下夹持结构，其中上夹持机构可以用于夹持插口和/或过渡环；而下夹持结构可以用于夹持所要夹持且与插口进行耦合的器件(例如，激光器件)，其中下夹持机构可以监测、输出和/或反馈插口和所要耦合的器件在预定耦合位置的接触面或焊接面的压力信号。应当理解，上述上夹持机构可以包括但不限于上面描述的插口夹持和调整装置，而下夹持机构可以包括但不限于上述用于夹持夹持块的器件夹持和调整结构。还应当理解，本公开的自动耦合方法可以进一步地基于从上述下夹持结构所反馈或输出的压力信号来调整上、下夹持结构所夹持的插口和/或器件的位置和/或定向，如上面参照图14和图15所描述的。

虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本发明，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变型和组合。

本公开所涵盖的实施例可以至少由以下的条款或者它们的组合所限定。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。

在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本发明的范围。

Claims (14)

1.一种多维调整机构(150)，其特征在于，所述多维调整机构包括：

Z轴旋转台(151)，其能够可操作地围绕Z轴旋转；

彼此邻接设置的X轴位移台(153)和Y轴位移台(152)两者，其设置在所述Z轴旋转台(151)之上，所述X轴位移台(153)能够可操作地沿X轴平移，所述Y轴位移台(152)能够可操作地沿Y轴平移，

所述X轴位移台(153)和所述Y轴位移台(152)两者以以下方式设置：所述X轴位移台(153)设置在所述Y轴位移台(152)之上，或者所述Y轴位移台(152)设置在所述X轴位移台(153)之上；

彼此邻接设置的X轴弧摆台(157)和Y轴弧摆台(156)两者，其设置在所述X轴位移台(153)和Y轴位移台(152)两者之上，所述X轴弧摆台(157)能够可操作地在X轴方向上弧摆，所述Y轴弧摆台(156)能够可操作地在Y轴方向上弧摆，

所述X轴弧摆台(157)和Y轴弧摆台(156)两者以以下方式设置：所述X轴弧摆台(157)设置在所述Y轴弧摆台(156)之上，或者所述Y轴弧摆台(156)设置在所述X轴弧摆台(157)之上；

所述X轴、Y轴和Z轴彼此正交；

所述多维调整机构(150)还包括：

彼此邻接设置的45°轴弧摆台(154)和135°轴弧摆台(155)两者，其设置在所述彼此邻接设置的X轴位移台(153)和Y轴位移台(152)的组合与所述彼此邻接设置的X轴弧摆台(157)和Y轴弧摆台(156)的组合之间，所述45°轴弧摆台(154)能够可操作地在与Y轴的正向呈45°的角度方向上弧摆，所述135°轴弧摆台(155)能够可操作地在与Y轴的正向呈135°的角度方向上弧摆，

所述45°轴弧摆台(154)和135°轴弧摆台(155)两者以以下方式设置：所述45°轴弧摆台(154)设置在所述135°轴弧摆台(155)上，或者所述135°轴弧摆台(155)设置在所述45°轴弧摆台(154)之上。

2.一种器件夹持和调整装置(100)，其特征在于，包括根据权利要求1所述的多维调整机构(150)，所述多维调整机构能够对夹持机构进行支撑和多维调整，所述夹持机构被设计用于对多通道激光器件进行夹持，所述多通道激光器件包括多通道激光发射器或多通道激光接收器。

3.一种用于多通道激光器件和对应插口的自动耦合装置(10)，其特征在于，所述自动耦合装置(10)包括：

根据权利要求1所述的器件夹持和调整装置(100)，其适于作为下夹持结构，用以夹持所述多通道激光器件；

插口夹持和调整装置(200)，其适于作为上夹持机构定位在所述器件夹持和调整装置(100)的上方，并且用于夹持插口，所述插口夹持和调整装置(200)包括插口夹持器(230)、Z轴位移台(210)和插口自旋转台(220)，其中所述插口夹持器(230)耦接至所述插口自旋转台(220)，以允许所述插口被可操作地自旋，其中所述插口自旋转台(220)耦接至所述Z轴位移台(210)，以允许所述插口沿Z轴上下移动；以及

控制系统，其耦接至所述器件夹持和调整装置(100)，用以对所夹持的多通道激光器件的位置和/或定向进行调整，以及耦接至所述插口夹持和调整装置(200)，用以对所夹持的插口的位置和/或定向进行调整。

4.根据权利要求3所述的自动耦合装置(10)，其特征在于，所述插口夹持和调整装置(200)还包括顶紧装置(240)，所述顶紧装置(240)耦接至所述Z轴位移台(210)，并且被设置在所述插口夹持器(230)的外侧，所述顶紧装置(240)能够在过渡环(60)套在所述插口上的情况下，将所述过渡环(60)顶靠在所述插口上。

5.一种多通道激光接收器和对应插口的自动耦合方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求4所述的自动耦合装置，所述自动耦合方法包括：

调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述上夹持机构所夹持的带有光纤的所述插口和所述下夹持机构所夹持的激光接收器处于预定耦合位置；

在所述预定耦合位置，反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得源于所述插口和所述激光接收器之间的接触面的对应压力反馈信号；以及

基于所述压力反馈信号，判定所述插口的出光面与所述激光接收器的入光面是否平行。

6.根据权利要求5所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

根据所述激光接收器的设定值，选择激光接收器的一个激光器通道，并且使所述插口自旋转台旋转自动找光，以获得所选择的激光器通道的光电流最大的位置点，即最佳激光接收位置，从而确定所述插口的初步位置。

7.根据权利要求5所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台、135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光接收器的所有通道的光电流或光功率都达到设定值范围。

8.根据权利要求5所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

微调所述插口自旋转台和Z轴位移台两者，以判定光电流变化率是否在预定范围内。

9.根据权利要求5所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

对耦合完毕的插口和所述激光接收器进行焊接。

10.一种多通道激光发射器和对应插口的自动耦合方法，所述方法使用根据权利要求4所述的自动耦合装置，所述自动耦合方法包括：

调整所述Z轴位移台、Z轴旋转台、X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，使所述上夹持机构所夹持的带有光纤和过渡环的插口以及所述下夹持机构所夹持的激光发射器处于预定耦合位置；

在所述预定耦合位置，使所述过渡环落在待耦合的所述激光发射器的焊接面上；反复调整所述X轴弧摆台和Y轴弧摆台中的至少一者，以获得源于所述插口和所述激光发射器之间的接触面的对应压力反馈信号；以及

基于所述压力反馈信号，来判定所述插口的入光面与所述激光发射器的出光面是否平行。

11.根据权利要求10所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

基于所述激光发射器的设定值，调整所述X轴位移台和Y轴位移台中的至少一者，以耦合找到设定的一路激光。

12.根据权利要求10所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：

调整X轴位移台、Y轴位移台、X轴弧摆台、Y轴弧摆台、45°轴弧摆台和135°轴弧摆台、Z轴位移台和插口自旋转台中的至少一者，以确定所述激光发射器的所有通道的激光的光电流或光功率都达到设定值范围。

13.根据权利要求10所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：微调所述插口自旋转台和Z轴位移台，以判定光电流或光功率变化率是否在预定范围内。

14.根据权利要求10所述的自动耦合方法，其特征在于，还包括：对插口和所述过渡环进行焊接，以使得所述插口和所述过渡环焊接成一体；以及对所述过渡环和所述激光发射器进行焊接。

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