CN115056186A - 一种图像传感器定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像传感器定位装置，包括：安装机构以及至少一个边界识别机构，所述安装机构上设置有安装固定图像传感器的相机组件和调节相机组件位置的装调机构；所述边界识别机构穿过安装机构识别相机组件和图像传感器的边界位置。本图像传感器定位装置，主要依据相机实时拍图并提供目标位置的方式，来调节图像传感器感光面相对于外壳边界的位置精度，这种闭环的调节方式，可以避免图像传感器本身尺寸偏差以及安装误差，缩减结构件的加工精度要求，综合提升图像传感器感光面在多个方位的定位精度。

Description

一种图像传感器定位装置

技术领域

本专利申请涉及工装技术领域，特别是涉及一种图像传感器定位装置。

背景技术

图像传感器一般通过PGA插座焊接在PCB板或直接贴片至PCB板上，而PCB板一般通过螺钉固定在相机外壳上，由于PCB板上孔的大小和位置偏差、贴片偏差、PGA插座本身偏差及其焊接偏差、图像传感器自身偏差等影响，导致图像传感器感光面与外壳之间的位置偏差较大，严重时会影响成像的清晰度，影响图像拼接效果，并限制客户使用场景。

为了实现图像传感器在工业相机上的精准安装，一般做法是在PCB板上增设两个定位销孔、提高结构件加工精度等方式来提高定位精度，这种方法对机加工要求较高，且PCB、外壳本身的精度只是尺寸链的一部分，除此外，还有安装误差、图像传感器本身偏差等问题依然无法解决；因而，这种方式只能在一定程度上改善图像传感器感光面与外壳间的位置偏差，并不能完全保证具体的精度等级。

除了提高结构件精度外，还有做法是通过光学定位系统将传感器放在预定位置，在传感器周边点胶固定，然后再贴片焊接或压入PGA插座，这种方式依靠专业的光学定位设备，且图像传感器点胶固定后将难以拆卸；贴片焊接的场景依然无法排除PCB板的加工误差以及安装误差；在压入PGA插座的场景下，可能存在压入困难、传感器玻璃碎裂等风险，此外，这种场景是依靠于图像传感器的封装外壳边界来定位，而不是靠感光面定位，最终定位精度依然不佳。

根据上述安装方法可知，现有图像传感器的定位存在以下缺陷：1、现有部分方案完全依靠结构件加工精度，而不考虑图像传感器本身精度以及安装误差，这种方式加工成本较高、且不能完全解决图像传感器感光面的定位精度问题；2、现有部分方案依靠光学定位设备，定位后点胶固定、贴片焊接，这种定位设备成本很高，且只能解决图像传感器感光面与PCB板之间的精度问题，无法解决图像传感器感光面与相机外壳结构之间的精度问题，局限性较大；3、现有部分方案依靠光学定位设备，定位后点胶固定、压入PGA插座，当插座上插孔数量较多时，插入力会比较大，直接将PGA插座直接压入图像传感器的话，可能导致图像传感器玻璃碎裂以及固定胶受力失效，风险较大，且点胶固定完毕后难以更改，适应性较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种图像传感器定位装置，解决上述现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种图像传感器定位装置，包括：

安装机构，所述安装机构上设置有安装固定图像传感器的相机组件和调节相机组件位置的装调机构；

以及至少一个边界识别机构，所述边界识别机构穿过安装机构识别相机组件和图像传感器的边界位置。

进一步的，所述安装机构由透明材质制成，或安装机构上设置有用于边界识别机构穿过安装机构识别相机组件和图像传感器边界位置偏差的通孔。

进一步的，所述装调机构对相机组件中的图像传感器，进行水平两方向上的位置调节以及绕垂直方向的角度调节。

进一步的，所述装调机构包括有固定安装在安装机构上的不少于一个的用于调节图像传感器位置的位置调节组件、用于支撑相机组件的回弹组件以及用于限制相机组件位置的限位组件。

进一步的，所述位置调节组件包括多个头部独立伸缩调节的第一顶杆，以及固定在安装机构上的第一安装部。

进一步的，所述回弹组件包括弹性部件提供被动支撑力的第二顶杆，以及固定在安装机构上的第二安装部。

进一步的，所述相机组件包括与图像传感器紧密贴合，用于保证图像传感器平行度的铜板。

进一步的，所述相机组件包括外壳，所述外壳通过位置调节组件和限位组件进行位置限定。

进一步的，所述相机组件包括PCB板，所述PCB板上设有图像传感器，所述PCB板通过位置调节组件和回弹组件进行位置调节以及限定。

进一步的，所述边界识别机构安装在升降平台上，所述升降平台固定在安装架上；所述安装架上还安装有安装机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本图像传感器定位装置，主要依据相机实时拍图并提供目标位置的方式，来调节图像传感器感光面相对于外壳边界的位置精度，这种闭环的调节方式，可以避免图像传感器本身尺寸偏差以及安装误差，缩减结构件的加工精度要求，综合提升图像传感器感光面在多个方位的定位精度；

2、本图像传感器定位装置，不依赖昂贵的光学定位设备，仅仅需要利用相机配合装调机构即可实现图像传感器感光面的高精度定位，大大缩减使用成本；

3、本图像传感器定位装置，将图像传感器调节至指定位置后，直接通过螺钉拧紧即可实现固定，而避免了点胶工艺，能有效减少工序数量、缩减时间成本；也可以避免因点胶固定而导致的无法拆卸、传感器碎裂等风险，大大提升了相机组件的适应性以及维修性；

4、本方案的多个底板以及组件均做成位置可调、可替换设计，调整余量较大，可以满足多种不同尺寸相机的定位调节需求，容易拆卸安装，结构简单，适应范围较广。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明图1中去除装调底板和装调机构后的立体结构示意图；

图3为本发明装调底板和装调机构立体结构示意图；

图4为本发明位置调节组件立体结构示意图；

图5为本发明限位组件立体结构示意图；

图6为本发明回弹组件立体结构示意图；

图7为本发明相机组件与图像传感器装配结构示意图；

图8为本发明装调底板立体结构示意图。

附图标号说明：平台底板1、导向轴11、圆法兰12、支撑板2、装调底板3、通槽31、相机组件4、外壳41、PCB板42、PGA插座43、铜板44、装调机构5、位置调节组件51、调节底座511、测微头底座512、测微头513、滑块514、顶杆底座515、第一顶杆516、第一弹簧517、第一腰形孔518、限位组件52、第一限位板521、第二限位板522、第三限位板523、回弹组件53、回弹底座531、外筒532、内筒533、第二弹簧534、导向销钉535、螺母536、第二顶杆537、相机6、升降平台7、图像传感器8。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，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。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

一种图像传感器定位装置，包括安装机构，所述安装机构上设置有安装固定图像传感器8的相机组件4和调节相机组件4位置的装调机构5；

还包括至少一个边界识别机构，所述边界识别机构穿过安装机构识别相机组件4和图像传感器8的边界位置。

进一步的方案，安装机构包括装调底板3，装调底板3上设置有用于边界识别机构穿过安装机构识别相机组件4和图像传感器8边界位置偏差的通槽31，如图8所示，通槽31为十字型结构，装调机构5安装在装调底板3上，装调底板3上开有多组螺纹孔。

作为优选的实施例，装调底板3还可以为一由透明材质制成的板体，即可无需在其上开设通槽31。

装配时，根据相机组件4的尺寸大小，将装调机构5通过螺杆安装在装调底板3上，装调机构5的位置可进行调整，可实现不同长宽尺寸的外壳41和PCB板421的固定以及调节，适用范围较广。

进一步的方案，参阅图7所示，相机组件4包括外壳41，外壳41内设有PCB板42、PGA插座43和铜板44，PGA插座43焊接在PCB板42上，图像传感器8的针脚穿过铜板44内方孔后压入PGA插座43中，铜板44通过第三螺钉与图像传感器8固定连接，铜板44一面与图像传感器8紧密贴合，可通过保证外壳41以及铜板44的加工精度，来保证图像传感器8的感光面与外壳41端面在垂直方向上的位置精度，图像传感器8一端装入外壳41内，PCB板42位于外壳41的外部，外壳41上设置有分别与PCB板42和铜板44连接的安装面，每个安装面上均设有若干个安装孔位。装调机构5对相机组件4中的图像传感器8，进行水平两方向上的位置调节以及绕垂直方向的角度调节。

具体的，边界识别机构为一用于感光识别的相机6，相机6用于感光识别外壳41边界和图像传感器8感光面边界的位置偏差，装调机构5调整使外壳41边界和图像传感器8感光面边界之间的位置精度较高，当外壳41边界和图像传感器8感光面边界位置精度调整完毕后，图像传感器8通过第四螺钉锁紧在外壳41的安装面上。

作为本案优选的实施例，边界识别机构不仅限于相机6，还可以激光扫描仪等可以识别边界信息的设备，本案以相机6做进一步的说明。

作为本案优选的实施例，装调机构5包括有固定安装在安装机构上的不少于一个的用于调节图像传感器位置的位置调节组件51、用于支撑相机组件的回弹组件53以及用于限制相机组件位置的限位组件52。具体的，PCB板42通过位置调节组件51和回弹组件53进行位置调节以及限定。

进一步的方案，位置调节组件51包括多个头部独立伸缩调节的第一顶杆516，以及固定在装调底板3上的第一安装部。具体的，参阅图3和图4所示，第一安装部包括有固定安装在装调底板3上且侧边与外壳41侧壁相抵的调节底座511，调节底座511的内部安装有若干个与外壳41垂直的导轨，优选的，导轨的数量为两个，导轨上滑动连接有滑块514，滑块514上固定连接有顶杆底座515，顶杆底座515上连接有一端向外延伸与PCB板42侧边相抵的第一顶杆516，位置调节组件51还包括有安装在调节底座511上用于推动顶杆底座515驱使第一顶杆516调节PCB板42位置的调节装置，调节装置包括有一固定在调节底座511远离外壳41一侧上端的测微头底座512，测微头底座512上安装有与顶杆底座515一一对应的测微头513，且测微头513的头部与顶杆底座515相抵，顶杆底座515与测微头底座512之间连接有第一弹簧517，以使测微头513的头部与顶杆底座515始终相抵接触，调节底座511上开设有两个对称布设的第一腰形孔518，调节底座511通过第一螺杆穿过第一腰形孔518锁紧在装调底板3上，测微头513为本领域技术人员所熟知的现有技术，其内部包含一螺纹副，可以通过旋转测微头513尾部旋钮实现测微头513头部的平移运动，位置调节精度较高；第一弹簧517的使用可以提供相向的拉力，以保证测微头513的头部始终与第一顶杆516接触，以此来实现顶杆底座515以及第一顶杆516的位置微调。

进一步的方案，回弹组件53包括弹性部件提供被动支撑力的第二顶杆537，以及固定在装调底板3上的第二安装部。具体的，参阅图3和图6所示，第二安装部包括固定在装调底板3上的回弹底座531，回弹底座531上活动插接有两端向外延伸的外筒532，回弹底座531的侧壁螺纹连接有旋入后锁紧外筒532的第二螺钉，外筒532内插接有一端向外延伸的内筒533，内筒533位于外筒532内的一端连接有另一端与外筒532内壁相连接的第二弹簧534，可通过第二弹簧534压缩来提供内筒533向外移动的力；内筒533位于外筒532外的一端通过螺母536锁紧连接有下端抵在PCB板42侧边的第二顶杆537，且内筒533与第二顶杆537之间通过键槽配合，避免两者的相对旋转，外筒532的上端沿长度方向上开设有条状的导向孔，内筒533位于外筒532内的一段顶部连接有进入导向孔内的导向销钉535，以此来保证内筒533的导向以及限位。

作为本案优选的实施例，第一顶杆516和第二顶杆537与PCB板42接触的端面截面为圆弧面结构，可以保证第一顶杆516和第二顶杆537与被顶平面的线接触。

进一步的方案，参阅图3和图5所示，限位组件52包括有呈L型结构且位置可调的第三限位板523，第三限位板523的两个内壁抵在外壳41相邻的侧壁上，第三限位板523套设在第二限位板522上，第二限位板522的一端垂直连接有固定安装在装调底板3上的第一限位板521，第二限位板522上的两个侧壁开设有条形槽，第三限位板523通孔的内壁上连接有在条形槽上滑动的凸台，实现导向和限位，以使第三限位板523在第二限位板522上滑动，第三限位板523位置调整好后通过第一螺钉与第二限位板522锁紧定位，第一限位板521上开设有第二腰形孔，第一限位板521通过第二螺杆穿过第二腰形孔锁紧在装调底板3上，允许限位组件52在装调底板3上沿长边方向的位置调节，此限位组件52可以使第三限位板523在水平两个方向进行位置微调。外壳41水平放置在装调底板3中间位置，可通过限位组件52和两个位置调节组件51的底座来固定外壳41的位置，防止外壳41在水平方向上的位移。

作为本案优选的实施例，边界识别机构安装在升降平台7上，所述升降平台7固定在安装架上；所述安装机构安装在安装架上。

进一步的方案，如图1和图2所示，安装架包括平台底板1，平台底板1上设置有呈矩阵排布的四个圆法兰12，圆法兰12通过第六螺钉固定在平台底板1上，圆法兰12内通过第五螺钉插接有上端向上延伸的导向轴11，任意相邻两个导向轴11上安装有升降平台7，升降平台7的移动端连接有相机6，可以调节相机6高度以适配不同相机组件4的尺寸，导向轴11上设有位于相机6正上方的装调底板3，如图1所示，装调底板3安装在两个平行布设的支撑板2上，两个支撑板2的两端分别固定在两个连接板上，连接板的两端插接在对应的导向轴11上。

另外，升降平台7为本技术领域人员所熟知的用于实现相机6升降的机械结构，其具体结构为一固定在导向轴11上的安装平台，安装平台上设有一竖向的导轨，导轨上滑动连接有滑台，相机6安装在滑台上，滑台上螺纹连接有两端穿过滑台向外延伸的丝杆，丝杆的两端转动连接有固定在安装平台上的挡板，丝杆的其中一端穿过挡板连接有摇把，通过摇动摇把，实现相机6的移动升降。

装配时，PGA插座43焊接到PCB板42上后，图像传感器8针脚穿过铜板44并压入到PGA插座43中，拧紧第三螺钉，保证图像传感器8底部与铜板44贴合；通过保证外壳41前端面与铜板44固定面的平行度以及高差，保证铜板44两面的平行度以及高差，即可在一定程度上保证图像传感器8感光面与外壳41端面的平行度以及高差；将上述组合好的PGA插座43、PCB板42、铜板44、图像传感器8整体放入外壳41中，仅对齐安装孔位，暂不固定。

装调底板3上开有多组螺纹孔，位置调节组件51、限位组件52、回弹组件53等内部均可进行距离微调，两者综合起来，即可实现不同长宽尺寸的外壳41和PCB板42的固定以及调节，适用范围较广。根据外壳41长宽尺寸，把限位组件52以及相机组件4放置在装调底板3上，并将相机组件4中的外壳41边角抵在第三限位板523的L型结构的直角内。此外，将两个位置调节组件51相互垂直的放置在装调底板3上，并用调节底座511侧面抵住外壳41，然后将调节底座511固定，即可实现外壳41的固定；

旋转位置调节组件51中测微头513的尾部旋钮，推动顶杆底座515以及第一顶杆516向前移动，直至第一顶杆516头部刚好抵住相机组件4的PCB板42边缘；将两个回弹组件53按照垂直方向放置在装调底板3上，调整回弹底座531与装调底板3、回弹底座531与外筒532的相对位置，使得第二顶杆537顶部抵住PCB板42边缘，并施加一定大小的推力。旋转测微头513旋钮，使得第一顶杆516的头部伸出、并挤压PCB板42边缘，即可将PCB板42推向远离位置调节组件51的位置，反向旋转测微头513旋钮，则测微头513的头部回缩，在回弹组件53的弹力作用下，PCB板42将始终与位置调节组件51的第一顶杆516接触。综上，即可利用四个第一顶杆516和两个第二顶杆537来实现PCB板42在水平两方向上的位置调节以及绕垂直方向的角度调节。

相机6位于装调机构5的下方，装调底板3上开有通槽31，相机6可透过通槽31来拍摄外壳41边界以及图像传感器8感光面边界。对相机组件4进行实时拍图，获取相机组件4上外壳41边界，根据相机组件4中外壳41以及图像传感器8的感光面尺寸，实时显示图像传感器8感光面区域目标位置。对比图像传感器8感光面目标位置与实际位置的差异，利用装调机构5调节PCB板42位置，同时也可实现图像传感器8感光面区域的位置调节，最终调至感光面目标与实际位置重合，固定铜板44以及PCB板42，则可确保图像传感器8感光面在水平两方向的位置精度以及沿垂直方向的角度偏移。综合相机组件4中铜板44的定位效果，即可保证图像传感器8在多个自由度上的位置精度。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种图像传感器定位装置，其特征在于，包括：

安装机构，所述安装机构上设置有安装固定图像传感器的相机组件和调节相机组件位置的装调机构；

以及至少一个边界识别机构，所述边界识别机构穿过安装机构识别相机组件和图像传感器的边界位置。

2.根据权利要求1所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述安装机构由透明材质制成，或安装机构上设置有用于边界识别机构穿过安装机构识别相机组件和图像传感器边界位置偏差的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述装调机构对相机组件中的图像传感器，进行水平两方向上的位置调节以及绕垂直方向的角度调节。

4.根据权利要求1所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述装调机构包括有固定安装在安装机构上的不少于一个的用于调节图像传感器位置的位置调节组件、用于支撑相机组件的回弹组件以及用于限制相机组件位置的限位组件。

5.根据权利要求4所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述位置调节组件包括多个头部独立伸缩调节的第一顶杆，以及固定在安装机构上的第一安装部。

6.根据权利要求4所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述回弹组件包括弹性部件提供被动支撑力的第二顶杆，以及固定在安装机构上的第二安装部。

7.根据权利要求4所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述相机组件包括与图像传感器紧密贴合，用于保证图像传感器平行度的铜板。

8.根据权利要求4所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述相机组件包括外壳，所述外壳通过位置调节组件和限位组件进行位置限定。

9.根据权利要求4所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述相机组件包括PCB板，所述PCB板上设有图像传感器，所述PCB板通过位置调节组件和回弹组件进行位置调节以及限定。

10.根据权利要求1所述的一种图像传感器定位装置，其特征在于：所述边界识别机构安装在升降平台上，所述升降平台固定在安装架上；所述安装架上还安装有安装机构。

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