CN115744098A - 激光器耦合封装的器件中转设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器耦合封装的器件中转设备，上料台定位组件用于上料台的定位，上料台装有器件；料盘定位组件用于料盘的定位，料盘中装有精确定位的器件；夹具组件的器件拾取部用于器件的拾取，夹具位移机构用于驱动器件拾取部运动；中转调整组件的中转调整部用于转接器件并调整姿态，以使器件拾取部从中转调整部精确拾取器件并转移至料盘，第一视觉检测部用于视觉检测器件的姿态。本发明能够自动将上料台上初步上料的器件转移至料盘中，使料盘中的器件摆放有序，且姿态、即位置和角度均精确，适用于透镜、反射镜、偏正分光棱镜等各种器件，通用型强，降低了人工劳动强度的同时，保证了后续耦合封装设备的作业效率以及可靠性。

Description

激光器耦合封装的器件中转设备

技术领域

本发明涉及激光器耦合封装技术领域，特别涉及一种激光器耦合封装的器件中转设备。

背景技术

半导体激光器又称激光二极管，具有输出功率高、体积小、重量轻、工作寿命长、光电转换效率高等特点，目前在各个领域得到了广泛应用。单管大功率半导体激光器的出光功率目前已经可以达到50W量级以上，为进一步提高半导体激光器的输出功率，应用于更多的场合，通常选择将多个发光芯片组合排列在一起形成线阵、面阵或者叠阵的结构，然后通过对各个发光芯片输出的光进行空间组合的方式，聚焦耦合进光纤，从而实现较高光束质量的大功率输出。该类半导体激光器包括激光器壳体，激光器壳体上开设有安装光纤的出光口，激光器壳体内布设阵列分布的发光芯片，各个发光芯片的光束经过透镜准直以及反射镜反射后，最终合束并耦合进入光纤作为半导体激光器的输出。其中，各光束通常依靠偏振分光棱镜(PBS)完成合束，即其中一部分为P偏光、另一部分为S偏光，在偏振分光棱镜处完成合束。

现有技术中通过自动化设备，改变了先前依靠人工操作的方式耦合封装。其中，自动化设备通过坐标、视觉定位等方式对大量个需耦合的透镜、PBS等器件进行定位拾取，再移动至耦合位置进行耦合。由于设备的吸头、吸头等对器件拾取时只有部分表面会被限位，因此可能无法精准地拾取器件，导致后续耦合找准的困难、甚至耦合失败需要返工。总之，器件料盘的定位准确性也显然地能够影响耦合精度及耦合效率。然而，目前器件在料盘中的定位等大都仍依靠人工粗定位或料盘中料槽定位等，其准确性仍然不高，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种能够让透镜等器件准确定位于料盘中的设备，以保证后续耦合封装作业时的可靠性及效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种激光器耦合封装的器件中转设备，包括上料台定位组件、料盘定位组件、夹具组件以及中转调整组件；

所述上料台定位组件用于上料台的定位，所述上料台装有器件；

所述料盘定位组件用于料盘的定位，所述料盘中装有精确定位的器件；

所述夹具组件包括器件拾取部以及夹具位移机构，所述器件拾取部用于所述器件的拾取，所述夹具位移机构用于驱动所述器件拾取部运动；

所述中转调整组件包括中转调整座、设置在所述中转调整座上的中转调整部、以及第一视觉检测部，所述中转调整部用于转接所述器件并调整姿态，以使所述器件拾取部从所述中转调整部精确拾取所述器件并转移至所述料盘，所述第一视觉检测部用于视觉检测所述器件的姿态。

进一步地，所述上料台定位组件包括上料台轴承座、上料台位移机构以及上料台角度调整机构，所述上料台轴承座用于支撑所述上料台，所述上料台轴承座与所述上料台角度调整机构连接，所述上料台角度调整机构与所述上料台位移机构连接；

所述上料台为板型上料台或蓝膜上料台。

进一步地，所述上料台轴承座包括固定部分与旋转部分，所述旋转部分用于放置所述上料台，所述上料台角度调整机构包括角度调整电机，所述角度调整电机的传动轴连接同步轮，所述同步轮与所述上料台轴承座的旋转部分通过同步带连接。

进一步地，还包括底部机构，所述底部机构对应所述蓝膜上料台；所述底部机构包括底部调整座，所述底部调整座上设置底部操作头；所述底部操作头设置有第一负压孔，所述第一负压孔与负压发生装置连接用于产生负压吸附所述蓝膜上料台；所述底部操作头还设置有可伸缩的顶针，所述顶针的底端与顶针控制部连接；所述顶针控制部包括转动设置在所述底部调整座上的控制凸轮，所述控制凸轮与凸轮电机传动连接。

进一步地，所述料盘定位组件包括料盘定位座和料盘位移机构，所述料盘定位座与所述料盘位移机构连接，所述料盘定位座设置有多个料盘定位槽，所述料盘定位槽用于定位所述料盘。

进一步地，所述器件拾取部包括吸头、以及驱动所述吸头旋转的吸头旋转电机，所述吸头设置有第二负压孔，所述第二负压孔与负压发生装置连接用于产生负压吸附所述器件。

进一步地，所述吸头旋转电机的旋转轴为中空设置，所述吸头的顶端与所述旋转轴活动连接，同时设置有弹性件。

进一步地，所述中转调整部的末端设置有第三负压孔，所述第三负压孔与负压发生装置连接，用于产生负压吸附所述器件。

进一步地，所述第一视觉检测部包括第一视觉检测相机以及第一相机调整机构，所述中转调整座上设置导光机构，所述导光机构包括反射镜，所述反射镜用于所述第一视觉检测相机的反射检测。

进一步地，还设置第二视觉检测部和第三视觉检测部，所述第二视觉检测部包括第二视觉检测相机以及第二相机调整机构，所述第三视觉检测部包括第三视觉检测相机以及第三相机调整机构，所述第二视觉检测相机用于视觉检测所述上料台中的器件，所述第三视觉检测相机用于视觉检测所述料盘。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明提供的激光器耦合封装的器件中转设备，能够自动将上料台上初步上料的器件转移至料盘中，使料盘中的器件摆放有序，且姿态、即位置和角度均精确，适用于透镜、反射镜、偏正分光棱镜等各种器件，通用型强，降低了人工劳动强度的同时，保证了后续耦合封装设备的作业效率以及可靠性；

本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的上料台定位组件示意图(板型上料台)；

图3为本发明的上料台定位组件示意图(蓝膜上料台)；

图4为本发明的底部机构示意图；

图5为本发明的底部操作头顶端示意图；

图6为本发明的料盘定位组件示意图；

图7为本发明的夹具组件示意图；

图8为本发明的器件拾取部示意图；

图9为本发明的中转调整组件示意图；

图10为本发明的第一视觉检测部示意图。

【附图标记说明】

100-上料台定位组件；101-上料台；102-上料台轴承座；103-上料台位移机构；104-角度调整电机；105-同步轮；106-同步带；107-基座；108-底部调整座；109-底部操作头；110-第一负压孔；111-顶针；112-控制凸轮；113-凸轮电机；200-料盘定位组件；201-料盘；202-料盘定位座；203-料盘位移机构；300-夹具组件；310-器件拾取部；311-吸头；312-吸头旋转电机；313-第二负压孔；314-压弹簧；320-夹具位移机构；321-夹具纵向位移模组；322-夹具横向位移模组；323-夹具竖向位移模组；400-中转调整组件；410-中转调整座；420-中转调整部；421-中转调整头；422-中转调整电机；423-第三负压孔；430-第一视觉检测部；431-第一视觉检测相机；432-第一相机调整机构；440-反射镜；5-器件；600-第二视觉检测部；601-第二视觉检测相机；602-第二相机调整机构；700-第三视觉检测部；701-第三视觉检测相机；702-第三相机调整机构。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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，可以是锁定连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图10所示，本发明的实施例提供了一种激光器耦合封装的器件中转设备，包括上料台定位组件100、料盘定位组件200、夹具组件300以及中转调整组件400。其中，上料台定位组件100用于上料台101的定位，上料台装有待摆放的器件，通过人工或上料装置直接上料于上料台。料盘定位组件200用于料盘201的定位，料盘201中装有精确定位的器件5，即通过夹具组件300、中转调整组件400等使器件5精确地摆放至料盘201中，便于后续耦合封装设备的作业。

夹具组件300包括器件拾取部310以及夹具位移机构320，其中器件拾取部310用于器件5的拾取，夹具位移机构320用于驱动器件拾取部310运动，以使器件拾取部310从上料台101拾取器件5后先转移至中转调整组件400，再从中转调整组件400移动至料盘201中。

可以理解的是，器件5在上料台101上的姿态是无序的，夹具组件300拾取上料台101上的器件5时，其对器件5的定位无法准确。因此，通过中转调整组件400的设置，能够让夹具组件300第二次拾取器件5后达到精度要求，从而放置在料盘201中时的精度同样准确。

中转调整组件400包括中转调整座401、设置在中转调整座410上的中转调整部420、以及第一视觉检测部430。其中，中转调整部420用于转接器件5并调整姿态，以使器件拾取部310从中转调整部420精确拾取器件5并转移至料盘201，第一视觉检测部430用于视觉检测器件5的姿态，从而反馈控制中转调整部420对器件5姿态的调整。

在本实施例中，上料台定位组件100包括上料台轴承座102、上料台位移机构103以及上料台角度调整机构。其中，上料台轴承座102用于支撑上料台101，上料台轴承座102与上料台角度调整机构连接，上料台角度调整机构与上料台位移机构103连接。通过上料台角度调整机构，使上料台101整体的角度过大时旋转调整角度，避免夹具组件300的多次调整。而上料台位移机构103具有多个平移自由度，能够将上料台轴承座102以及上料台101移动至预设的位置，便于夹具组件300的作业。

需要说明的是，本实施例中上料台101为板型上料台(图2)或蓝膜上料台(图3)，其中板型上料台为常规的板状结构，蓝膜上料台即蓝膜盘，一般由蓝膜及蓝膜铁圈组成，由于蓝膜是柔性的，无法绷紧，自身无法实现对粘贴在蓝膜盘上的器件5的高精度定位要求，因此也需要使用本设备进行转移。

请再次参阅图2，在本实施例中，上料台轴承座102包括固定部分与旋转部分，其中，旋转部分用于放置上料台101，上料台角度调整机构包括角度调整电机104，角度调整电机104的传动轴连接同步轮105，同步轮105与上料台轴承座102的旋转部分通过同步带106连接。可以理解的是，上料台轴承座102的固定部分、角度调整电机104、同步轮105等均设置在一基座107上，因此旋转部分以及上料台101能够相对于基座107进行旋转而调整方位角。

显然，上料台轴承座102整体为环形，因此上料台101也对应设置为圆形，其放置在上料台轴承座102的旋转部分(具有卡槽)，上料台101的底端中部则为悬浮状态。作为进一步改进，本实施例中还设置底部机构，底部机构对应蓝膜上料台，用于使蓝膜上料台可靠上料以及下料。

具体如图4、图5所示，底部机构设置在上料台101的正下方，包括底部调整座108，底部调整座108上设置底部操作头109，底部调整座108具有调整自由度，用于调整底部操作头109使其对准上方的上料台101。相对应地，基座107也开设有与上料台轴承座102对应的通孔，以使底部操作头109能够穿过通孔并与上料台101的下表面接触。其中，底部操作头109设置有第一负压孔110，第一负压孔110与负压发生装置连接用于产生负压吸附蓝膜上料台，以使柔性的上料台101放置在上料台轴承座102上时能够更加嵌合稳定。

而当蓝膜上料台需要拆卸时，基于其自身的柔性吸附作用，直接将蓝膜上料台拆下较为困难，因此，底部操作头109还设置有可伸缩的顶针111，顶针111的顶端能够从底部操作头109的顶端顶出而将蓝膜上料台从上料台轴承座102上顶松，便于取下。其中，顶针111的底端与顶针控制部连接，顶针控制部包括转动设置在底部调整座108上的控制凸轮112，控制凸轮112与凸轮电机113传动连接，因此，当凸轮电机113驱动控制凸轮112旋转至预设的角度时，能够驱动顶针111向上将蓝膜上料台顶出。

需要说明的是，本实施例中底部操作头109能够自由旋转，因此其在吸附蓝膜上料台后，上料台角度调整机构调整角度时底部操作头109能够随之旋转，保证蓝膜上料台的稳定吸附。

请再次参阅图6，在本实施例中，料盘定位组件200包括料盘定位座202和料盘位移机构203。其中，料盘定位座202与料盘位移机构203连接，料盘位移机构203用于控制料盘定位座202的位置，使料盘定位座202在自身的上下料位置与器件摆放位置之间切换。料盘定位座202设置有多个料盘定位槽，料盘定位槽用于定位料盘201，使料盘201稳定放置在料盘定位座202上，确保位置的精准性。

请再次参阅图、图8，在本实施例中，器件拾取部310包括吸头311、以及驱动吸头311旋转的吸头旋转电机312，因此，本设备采用负压吸附的方式拾取器件5并进行中转。具体地，吸头311的末端设置有第二负压孔313，第二负压孔313与负压发生装置连接用于产生负压吸附器件5。需要说明的是，吸头311移动至上料台101中器件5的上方，与器件5的上表面贴合并负压吸附器件5，完成器件5的拾取。

作为进一步改进，本实施例中吸头旋转电机312的旋转轴为中空设置，吸头311的顶端与旋转轴活动连接，同时设置有弹性件。其中，弹性件为压弹簧314，其套设在吸头311的上部，两端分别与吸头311的台阶面以及旋转轴的台阶孔接触，以使吸头311相对于旋转轴受弹性力。当然，吸头311的顶端也被限制在旋转轴的孔内而不会掉落。通过压弹簧314的设置，使吸头311在移动至与器件5上表面接触时能够进一步弹性缓冲，避免硬性碰撞将器件5等碰坏。

在本实施例中，夹具位移机构320包括夹具纵向位移模组321、夹具横向位移模组322以及夹具竖向位移模组323，因此器件拾取部310具有三个方向的平移自由度，能够完成所需的动作。作为优选的实施方式，器件拾取部310设置多个，因此可以同时对多个器件5进行操作，使其依次中转并精确二次吸附，进一步提升了作业效率。

请再次参阅图9，在本实施例中，中转调整部420包括中转调整头421、以及驱动中转调整头421旋转的中转调整电机422。同样地，中转调整头421的末端设置有第三负压孔423，第三负压孔423与负压发生装置连接，用于产生负压吸附器件5。

需要说明的是，中转调整头421接触器件5的侧面并吸附，因此夹具组件300的吸头311将器件5移动至中转调整头421的位置时，中转调整头421先同时开启负压吸附器件5的侧壁，然后吸头311断开负压，使器件5完全被中转调整头421吸附，完成器件5的转接。中转调整头421调整器件5到位后，吸头311再次移动至中转调整头421位置与器件5对应的表面接触并吸附，中转调整头421断开负压使器件5再次转移至吸头311上。

请再次参阅图10，在本实施例中，第一视觉检测部430包括第一视觉检测相机431以及第一相机调整机构432，第一相机调整机构432用于调整第一视觉检测相机431的位置，以使第一视觉检测相机431能够准确检测到中转调整头421上器件5的姿态，以反馈控制中转调整电机422驱动中转调整头421旋转调整。需要说明的是，中转调整座上410还设置导光机构，导光机构包括反射镜440，反射镜440与纵向呈45度，用于第一视觉检测相机432的反射检测，以使中转调整头421上器件5通过反射成像后被第一视觉检测相机432检测，因而能够横向地布置第一视觉检测相机432，提升便捷性。

请再次参阅图7，在本实施例中，设备还设置第二视觉检测部600和第三视觉检测部700。第二视觉检测部600包括第二视觉检测相机601以及第二相机调整机构602，第二相机调整机构602用于调整第二视觉检测相机601的位置，以使第二视觉检测相机601对准上料台101中的器件5进行检测。第三视觉检测部700包括第三视觉检测相机701以及第三相机调整机构702，第三相机调整机构702用于调整第三视觉检测相机701的位置，以使第三视觉检测相机701对准料盘201进行检测。

采用本实施例提供的设备时，上料台101移动至预设位置后，第二视觉检测相机601检测上料台101中器件5的位置以及姿态，通常器件5是通过人工等方式预摆放在上料台101中的，其竖向角度(Z轴偏角角度)会有偏差，依靠第二视觉检测相机601检测识别后吸头311移动至器件5的正上方，吸头旋转电机312调整角度使吸头311与器件5的方向初步一致，从而吸附器件5的顶面拾取器件5。随后吸头旋转电机312旋转调整角度，使器件5的方向初步沿纵向分布，从而能够移动至中转调整头421的位置并被中转调整头421吸附侧面。当吸头311离开后，第一视觉检测相机432检测中转调整头421上器件5的姿态，主要是检测横向偏转角度(Y轴偏转角度)，包括是否水平、是否需要翻转90度、180度等，而器件5的Z轴偏转角度以及X轴偏转角度经过中转调整头421的吸附修正作用已经合格。当需要调整时中转调整电机422驱动中转调整头421旋转调整。到位后吸头311再次移动至器件5的正上方将器件5重新拾取，中转调整头421断开吸附作用后吸头311将器件5移动至料盘201的预设位置并准确摆放，此时第三视觉检测相机701检测料盘201的位置以及器件5摆放的姿态。

采用本实施例提供的设备，能够自动、高效地完成器件5在料盘201上的有序、精确上料，适用于透镜、反射镜、偏正分光棱镜等各种器件5，降低了人工劳动强度的同时，保证了后续耦合封装设备的作业效率以及可靠性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，包括上料台定位组件、料盘定位组件、夹具组件以及中转调整组件；

所述上料台定位组件用于上料台的定位，所述上料台装有器件；

所述料盘定位组件用于料盘的定位，所述料盘中装有精确定位的器件；

所述夹具组件包括器件拾取部以及夹具位移机构，所述器件拾取部用于所述器件的拾取，所述夹具位移机构用于驱动所述器件拾取部运动；

所述中转调整组件包括中转调整座、设置在所述中转调整座上的中转调整部、以及第一视觉检测部，所述中转调整部用于转接所述器件并调整姿态，以使所述器件拾取部从所述中转调整部精确拾取所述器件并转移至所述料盘，所述第一视觉检测部用于视觉检测所述器件的姿态。

2.根据权利要求1所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述上料台定位组件包括上料台轴承座、上料台位移机构以及上料台角度调整机构，所述上料台轴承座用于支撑所述上料台，所述上料台轴承座与所述上料台角度调整机构连接，所述上料台角度调整机构与所述上料台位移机构连接；

所述上料台为板型上料台或蓝膜上料台。

3.根据权利要求2所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述上料台轴承座包括固定部分与旋转部分，所述旋转部分用于放置所述上料台，所述上料台角度调整机构包括角度调整电机，所述角度调整电机的传动轴连接同步轮，所述同步轮与所述上料台轴承座的旋转部分通过同步带连接。

4.根据权利要求2所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，还包括底部机构，所述底部机构对应所述蓝膜上料台；所述底部机构包括底部调整座，所述底部调整座上设置底部操作头；所述底部操作头设置有第一负压孔，所述第一负压孔与负压发生装置连接用于产生负压吸附所述蓝膜上料台；所述底部操作头还设置有可伸缩的顶针，所述顶针的底端与顶针控制部连接；所述顶针控制部包括转动设置在所述底部调整座上的控制凸轮，所述控制凸轮与凸轮电机传动连接。

5.根据权利要求1所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述料盘定位组件包括料盘定位座和料盘位移机构，所述料盘定位座与所述料盘位移机构连接，所述料盘定位座设置有多个料盘定位槽，所述料盘定位槽用于定位所述料盘。

6.根据权利要求1所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述器件拾取部包括吸头、以及驱动所述吸头旋转的吸头旋转电机，所述吸头设置有第二负压孔，所述第二负压孔与负压发生装置连接用于产生负压吸附所述器件。

7.根据权利要求6所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述吸头旋转电机的旋转轴为中空设置，所述吸头的顶端与所述旋转轴活动连接，同时设置有弹性件。

8.根据权利要求1所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述中转调整部的末端设置有第三负压孔，所述第三负压孔与负压发生装置连接，用于产生负压吸附所述器件。

9.根据权利要求8所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，所述第一视觉检测部包括第一视觉检测相机以及第一相机调整机构，所述中转调整座上设置导光机构，所述导光机构包括反射镜，所述反射镜用于所述第一视觉检测相机的反射检测。

10.根据权利要求1所述的激光器耦合封装的器件中转设备，其特征在于，还设置第二视觉检测部和第三视觉检测部，所述第二视觉检测部包括第二视觉检测相机以及第二相机调整机构，所述第三视觉检测部包括第三视觉检测相机以及第三相机调整机构，所述第二视觉检测相机用于视觉检测所述上料台中的器件，所述第三视觉检测相机用于视觉检测所述料盘。

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