CN117075292A - 一种透镜准直设备、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜准直设备、系统及方法，该设备包括备料模组、载物台模组、物料搬运模组、标定板、第一视觉系统、点胶模组、固化模组，备料模组用于实现透镜自动备料；载物台模组用于夹持PCBA板，并调整PCBA板的位置；物料搬运模组用于从备料模组夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置，以及根据第一视觉系统采集的光斑信息，将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置；标定板用于接收由PCBA板上的激光器发射并经透镜准直后的激光，并形成光斑；第一视觉系统用于采集标定板上的光斑信息；点胶模组用于点胶，使将透镜粘在PCBA板上；固化模组用于使胶水固化。本发明可以实现全过程自动化控制，减少准直全流程操作耗时，提高了生产效率。

Description

一种透镜准直设备、系统及方法

技术领域

本发明属于光器件的耦合技术领域，具体涉及一种透镜准直设备、系统及方法。

背景技术

随着激光技术以及集成电路的发展，一块PCBA板正反面集成多个激光器的应用在市场上越来越常见，每个激光器发出的光都需要设置透镜对其进行准直，减小激光的发散角从而利于光路传输，如图1和图2所示。

目前市场上实现激光器阵列与透镜进行准直的设备多为手动或半自动设备，准直全流程操作耗时长，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供了一种透镜准直设备、系统及方法，可以实现透镜准直的全过程自动化操作，极大程度上提高了生产效率。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种透镜准直设备，包括：

备料模组，所述备料模组用于实现透镜自动备料；所述透镜为柱状透镜，所述备料模组包括物料限位机构、切料机构以及拉伸物料机构，所述物料限位机构包括用于对丝状物料进行限位的限位座，所述限位座设有用于与丝状物料滑动配合的限位孔或限位槽，所述限位孔或限位槽的轴心线沿第一方向延伸，所述拉伸物料机构包括用于夹紧丝状物料的夹紧夹具以及用于带动夹紧夹具沿第一方向运动的第一运动机构，所述夹紧夹具与第一运动机构固定连接，所述切料机构位于物料限位机构与拉伸物料机构之间，用于对穿过切料机构的丝状物料进行切断，形成柱状透镜；

载物台模组，所述载物台模组用于夹持PCBA板，并调整PCBA板的位置；

物料搬运模组，所述物料搬运模组用于从备料模组夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置，以及根据第一视觉系统采集的标定板上的光斑信息，将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置；

标定板，所述标定板用于接收由PCBA板上的激光器发射并经透镜准直后的激光，并形成光斑；

第一视觉系统，所述第一视觉系统用于采集标定板上的光斑信息；

点胶模组，所述点胶模组用于点胶，使将透镜粘在PCBA板上；

固化模组，所述固化模组用于使胶水固化。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括第二视觉系统，所述第二视觉系统用于获取PCBA板上的激光器的位置信息；所述载物台模组用于根据第二视觉系统获取的PCBA板上的激光器的位置信息，调整PCBA板的位置，将PCBA板上各个通道的激光器依次移动于设定的工作位置。

进一步地，所述物料限位机构还包括用于带动限位座沿第一方向或/和第二方向运动的第二运动机构，所述限位座与第二运动机构固定连接；第一方向与第二方向垂直，其中，所述第一方向沿水平方向延伸，第二方向沿竖直方向延伸；

或/和，

所述备料模组还包括用于对丝状物料的高度方向即第二方向进行限位的高度限位面。

进一步地，所述备料模组还包括用于对已切割的柱状透镜进行清洁的清洁机构。

进一步地，所述夹紧夹具包括第一夹爪、第二夹爪以及用于驱动第一夹爪远离第二夹爪的夹爪驱动机构，所述第一夹爪与弹簧固定座之间设有用于给第一夹爪提供压紧第二夹爪的推力的弹簧。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括一安装平台，至少备料模组、载物台模组、标定板分别安装在所述安装平台的上端，所述安装平台上安装有支架，所述物料搬运模组安装在支架上。

进一步地，所述物料搬运模组包括用于夹持透镜的第一夹具以及用于带动透镜运动的第三运动机构，所述第一夹具与第三运动机构固定连接；

或/和，

所述载物台模组包括用于夹持PCBA板的第二夹具以及用于带动PCBA板运动的第四运动机构，所述第二夹具与第四运动机构固定连接。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括激光测距仪，所述激光测距仪用于检测载物台模组上的PCBA板的水平状态，所述载物台模组用于根据激光测距仪检测的PCBA板的水平状态，调整PCBA板的位置，使PCBA板处于水平状态。

本发明还公开了一种透镜准直系统，包括计算机以及如上所述的透镜准直设备，所述计算机与第一视觉系统连接，所述第一视觉系统用于将采集的标定板上的光斑信息传递给计算机，所述计算机用于判断光斑信息是否符合要求，并控制物料搬运模组将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置。

进一步地，计算机与第二视觉系统连接，所述第二视觉系统用于将采集的图像传递给计算机，所述计算机用于接收第二视觉系统传递的图像，并进行图像分析，得到PCBA板上的激光器的位置信息，并控制PCBA板的位置，将PCBA板上各个通道的激光器依次移动于设定的工作位置。

进一步地，所述计算机计算机用于接收第二视觉系统传递的图像，并进行图像分析，得到透镜的位置信息，确定点胶的位置，控制点胶模组的位置完成点胶。

本发明还公开了一种透镜准直方法，采用如上所述的透镜准直设备实现，包括如下步骤：

通过备料模组实现透镜自动备料：将丝状物料限位在物料限位机构上，控制物料限位机构或/和拉伸物料机构沿第一方向运动使丝状物料落入拉伸物料机构的夹持口中，控制拉伸物料机构夹紧丝状物料并带动丝状物料沿远离物料限位机构的方向运动设定距离，控制切料机构切割物料，完成一个柱状透镜的自动备料；

物料搬运模组从备料模组夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置；

通过载物台模组控制PCBA板的位置，将PCBA板上第i个通道的激光器移动于设定的工作位置，

控制PCBA板上第i个通道的激光器发光，激光器发出的光穿过透镜之后，打到标定板之上，形成光斑，第一视觉系统采集标定板上的光斑信息，物料搬运模组根据第一视觉系统采集的标定板上的光斑信息，调整透镜的位置，直至光斑信息符合要求，准直完成；

通过点胶模组点胶，将透镜粘在PCBA板上；

通过固化模组使胶水固化，完成PCBA板上第i个通道的透镜准直；

重复以上步骤，实现PCBA板上多个通道的透镜准直。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明的柱状透镜准直设备可实现备料（切割一定长度的柱状透镜）-取料（搬运柱状透镜）-准直（光路准直）-点胶（将柱状透镜粘在PCBA板上）-固化（使胶水固化），可以实现全过程自动化控制，实现光纤送料及切割的全自动化，减少准直全流程操作耗时，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一种实施例的PCBA板的正面结构示意图；

图2为一种实施例的PCBA板的背面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的透镜准直设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的物料搬运模组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的备料模组的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的备料模组的局部放大示意图；

图7为本发明实施例提供的备料模组的俯视图；

图8为本发明实施例提供的第二视觉模组的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第四视觉模组的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的第六视觉模组的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的PCBA板水平测量流程图；

图12为本发明实施例提供的光斑识别流程图。

附图中，1为安装平台，2为支架，3为备料模组，31为第一支座，32为物料限位机构，321为限位座，322为陶瓷插芯，323为第二运动机构，33为切料机构，331为第一切块，332为第二切块，333为切块驱动机构，34为拉伸物料机构，341为第一夹爪，342为第二夹爪，343为夹爪驱动机构，344为弹簧，345为第一运动机构，346为转接件，35为高度限位面，4为载物台模组，5为物料搬运模组，51为吸头，52为第三运动机构，6为自动点胶模组，7为固化模组，8为激光测距仪，9为第一视觉模组，91为第一视觉模组安装座，10为第二视觉模组，101为第二视觉模组安装座，11为第三视觉模组，12为第四视觉模组，121为第四视觉模组安装座，13为第五视觉模组，14为第六视觉模组，141为第六视觉模组安装座，15为第七视觉模组，16为标定板，17为标定板固定架，18为丝状物料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

实施例一

参见图3至图10，本发明实施例提供一种透镜准直设备，包括：

备料模组3，所述备料模组3用于实现透镜自动备料；

载物台模组4，所述载物台模组4用于夹持PCBA板，并调整PCBA板的位置；

物料搬运模组5，所述物料搬运模组5用于从备料模组3夹取透镜，将透镜搬运至PCBA板上方设定的准直位置，以及根据第一视觉系统采集的标定板16上的光斑信息，将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置；

标定板16，所述标定板16用于接收由PCBA板上的激光器发射并经透镜准直后的激光，并形成光斑；

第一视觉系统，所述第一视觉系统用于采集标定板16上的光斑信息；

点胶模组6，所述点胶模组6用于点胶，使将透镜粘在PCBA板上；

固化模组7，所述固化模组7用于使胶水固化。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括一安装平台1，至少备料模组3、载物台模组4、标定板16分别安装在所述安装平台1的上端，所述安装平台1上安装有支架2，所述物料搬运模组5安装在支架2上。安装平台1上设有呈阵列分布的固定孔，用于与备料模组3、载物台模组4等上的固定孔连接。

所述标定板16固定在标定板固定架17上，所述标定板固定架17安装在所述安装平台1的上端。所述标定板固定架17上设有用于与安装平台1连接的固定孔。标定板16与标定板固定架17的固定连接方案极多，如标定板16通过压紧块固定在标定板固定架17上等等，优选可以调节标定板16高度的方案。

载物台模组4位于标定板16与第一视觉模组9之间。支架2为龙门架。所述支架2设有横梁以及支撑在横梁两端的立柱。所述物料搬运模组5安装在支架2的横梁上。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括第二视觉系统，所述第二视觉系统用于获取PCBA板上的激光器的位置信息。所述载物台模组4用于根据第二视觉系统获取的PCBA板上的激光器的位置信息，调整PCBA板的位置，将PCBA板上各个通道的激光器依次移动于设定的工作位置。

所述第二视觉系统用于获取透镜的位置信息。点胶模组6用于根据第二视觉系统获取的光斑信息符合要求时透镜的位置信息，可以确定点胶的位置，调整点胶模组6的点胶组件的位置。

设定的工作位置与设定的准直位置是根据校准得到的，设定的工作位置与设定的准直位置需要满足如下要求：将PCBA板上的激光器移动到设定的工作位置，将透镜搬运至设定的准直位置，此时，控制设定的工作位置的激光器发光，激光器发出的激光经过透镜时，光线会以光斑的形式投射到标定板16上，当在标定板16上出现符合要求的光斑时，此时激光器所在位置即为工作位置，透镜所在位置即为准直位置。

在一些实施例中，所述第一视觉系统包括第一视觉模组9，第一视觉模组9安装在第一视觉模组安装座91上，第一视觉模组安装座91安装在安装平台1上，所述第一视觉模组9的镜头朝向标定板16，用于采集标定板16的图像，获得光斑信息。

所述第二视觉系统包括第二视觉模组10和第三视觉模组11，所述第二视觉模组10为俯视视角，用于采集PCBA板的俯视视角的图像（即第二视觉模组10用于向下拍摄PCBA板，获取PCBA板上端的图像），第三视觉模组11为侧视视角，用于采集PCBA板的侧视视角的图像（即第三视觉模组11用于从侧面拍摄PCBA板，获取PCBA板侧面的图像）。

本发明的透镜准直设备还包括第三视觉系统，所述第三视觉系统包括第四视觉模组12和第五视觉模组13，所述第四视觉模组12为俯视视角，用于采集备料模组3切料的俯视视角的图像（即第四视觉模组12用于向下拍摄备料模组3，获取备料模组3上端的图像），第五视觉模组13为侧视视角，用于采集备料模组3切料的侧视视角的图像（即第五视觉模组13用于从侧面拍摄备料模组3，获取备料模组侧面的图像）。第三视觉系统与计算机连接，通过显示屏显示备料模组3切料的画面，并进行切料监测。

本发明的透镜准直设备还包括第四视觉系统，所述第四视觉系统包括第六视觉模组14和第七视觉模组15，所述第六视觉模组14为俯视视角，用于采集PCBA板的俯视视角的图像（即第六视觉模组14用于向下拍摄PCBA板，获取PCBA板上端的图像），第七视觉模组15为侧视视角，用于采集PCBA板的侧视视角的图像（即第七视觉模组15用于从侧面拍摄PCBA板，获取PCBA板侧面的图像）。第四视觉系统与计算机连接，通过显示屏显示PCBA板的画面，并进行监测。

本发明可以利用各个视觉系统进行位置校准，并记录上料初始位置、载物台初始位置、取料位置、准直位置、工作位置。

在一些实施例中，所述第二视觉模组10安装在第二视觉模组安装座101上，第二视觉模组安装座101安装在横梁上。所述第四视觉模组12安装在第四视觉模组安装座121上，第四视觉模组12安装座安装在横梁上。所述第六视觉模组14安装在第六视觉模组安装座141上，第六视觉模组安装座141安装在横梁上。第三视觉模组11安装在第三视觉模组11安装座上，第三视觉模组11安装座安装在安装平台1上。第七视觉模组15安装在第七视觉模组15安装座上，第七视觉模组15安装座安装在安装平台1上。第五视觉模组13安装在第五视觉模组13安装座上，第五视觉模组13安装座安装在备料模组3的第一支座31上。

在一些实施例中，第三视觉模组11安装座具有升降功能，为了避免挡住第一视觉模组9采集标定板16的图像。

在一些实施例中，第一视觉模组安装座91、第二视觉模组安装座101、第三视觉模组安装座、第四视觉模组安装座、第五视觉模组安装座、第六视觉模组安装座、第七视觉模组安装座均可以根据需要进行X、Y、Z三个方向中的至少一个方向的运动，控制各视觉模组运动时，可以手动或自动调节对应的视觉模组安装座。第一视觉模组9还可以在第一视觉模组9安装座上进行旋转，调节角度。

在一些实施例中，各个视觉系统中视觉模组的数量根据准直过程中需要采集的图像进行设立，镜头位置根据移动需要采购电动轴或手动轴控制。

进一步地，所述透镜为柱状透镜，备料模组3可实现自动切割一定长度的柱状透镜，实现柱状透镜自动备料。所述备料模组3包括物料限位机构32、切料机构33以及拉伸物料机构34，所述物料限位机构32用于对丝状物料18进行限位，所述拉伸物料机构34用于夹紧丝状物料18并带动丝状物料18沿其轴向方向运动。

所述备料模组3包括物料限位机构32、切料机构33以及拉伸物料机构34，所述物料限位机构32包括用于对丝状物料18进行限位的限位座321，所述限位座321设有用于与丝状物料18滑动配合的限位孔或限位槽，所述限位孔或限位槽的轴心线沿第一方向延伸，所述拉伸物料机构34包括用于夹紧丝状物料18的夹紧夹具以及用于带动夹紧夹具沿第一方向运动的第一运动机构345，所述夹紧夹具与第一运动机构345固定连接。所述切料机构33位于物料限位机构32与拉伸物料机构34之间，用于对穿过切料机构33的丝状物料18进行切断，形成柱状透镜。

进一步地，所述备料模组3还包括用于对丝状物料18的高度方向即第二方向进行限位的高度限位面35。

进一步地，所述物料限位机构32、切料机构33以及拉伸物料机构34均安装在第一支座31上。第一支座31可固定在安装平台1上。

进一步地，丝状物料18为剥掉涂覆层的光纤。

进一步地，所述限位座321上设有用于供丝状物料18穿过的过孔，所述过孔内安装固定有用于与丝状物料18滑动配合的陶瓷插芯322，丝状物料18支撑并配合在陶瓷插芯322的过孔内，且端头外伸出陶瓷插芯322、限位座321，向切料机构33、拉伸物料机构34延伸。

本发明可手动或电动调整限位座321的位置，带动陶瓷插芯322移动从而调整柱状透镜上料位置，柱状透镜穿过陶瓷插芯322后即可对柱状透镜位置进行限位。

进一步地，所述物料限位机构32还包括用于带动限位座321沿第一方向或/和第二方向运动的第二运动机构323，所述限位座321与第二运动机构323固定连接；第一方向与第二方向垂直，其中，所述第一方向沿水平方向延伸，如第一方向为Y轴方向，第二方向沿竖直方向延伸，如第二方向为Z轴方向。

在一些实施例中，所述第二运动机构323包括用于带动限位座321沿第一方向运动的第一直线模组以及用于带动限位座321沿第二方向运动的第二直线模组。光纤穿入物料限位机构32进行X轴方向的限位，第一直线模组、第二直线模组进行Z轴和Y轴的调节，将光纤调节至工作位置并通过高度限位面35进行高度方向（Z轴）的限位， 到达工作位置后，控制切料机构33将丝状物料18切断。

进一步地，切料机构33包括第一切块331和第二切块332，第一切块331、第二切块332与切块驱动机构333连接，通过切块驱动机构333驱动第一切块331与第二切块332远离或靠近，即带动第一切块331与第二切块332进行张开与闭合，从而将穿过切料机构33的丝状物料18切断。

进一步地，切块驱动机构333可以采用气缸，气缸伸缩的同时带动第一切块331与第二切块332进行张开与闭合从而切断丝状物料18。

进一步地，所述夹紧夹具包括第一夹爪341、第二夹爪342以及用于驱动第一夹爪341远离第二夹爪342的夹爪驱动机构343，所述第一夹爪341与弹簧344固定座之间设有用于给第一夹爪341提供压紧第二夹爪342的推力的弹簧344。通过夹爪驱动机构343驱动第一夹爪341远离第二夹爪342，使夹紧夹具张开，通过弹簧344推回第一夹爪341并夹紧光纤，夹紧之后进行拉伸。

所述弹簧344的一端与弹簧344固定座连接，弹簧344的另一端与第一夹爪341连接。

第一夹爪341、第二夹爪342安装在夹爪固定板上，弹簧344固定座位于夹爪固定板上。夹爪固定板、夹爪驱动机构343与第一运动机构345的连接板连接，通过第一运动机构345的连接板驱动夹爪固定板、夹爪驱动机构343运动。

所述第一夹爪341可以与夹爪固定板滑动配合。第二夹爪342固定安装在夹爪固定板上。

当然，本发明的夹爪驱动机构343可以直接与第一夹爪341连接，用于驱动第一夹爪341靠近以及远离第二夹爪342。

进一步地，夹爪驱动机构343与第一夹爪341通过转接件346连接。

通过夹爪驱动机构343可控制夹紧夹具张开或闭合，通过第一运动机构345可带动夹紧夹具沿第一方向移动一定距离从而拉伸出一定长度的丝状物料18。本发明的备料模组3可以生产不同长度的柱状透镜，通过控制夹紧夹具沿第一方向的运动行程即可控制透镜的长度。

进一步地，夹爪驱动机构343、第一运动机构345可以是直线电机、气缸、丝杆、步进电机等直线驱动机构中的任意一种。

进一步地，高度限位面35位于切料机构（切料机构33的第一切块331与第二切块332之间的切口）与拉伸物料机构（即拉伸物料机构的第一夹爪341与第二夹爪342之间的夹持口）之间。

进一步地，所述高度限位面35位于高度限位块上，所述高度限位块与第二夹爪342的侧壁连接。

第一种实施例为：控制物料限位机构32将丝状物料18向拉伸物料机构34方向送出一段距离，将丝状物料18的端头送入夹紧夹具的第一夹爪341与第二夹爪342之间供拉伸物料机构34的夹紧夹具夹取，拉伸物料机构34的夹紧夹具夹取丝状物料18后，物料限位机构32回位，拉伸物料机构34沿第一方向（远离物料限位机构32）运动设定距离，将丝状物料18端头拉伸至设定位置，通过切料机构33进行切割工作，切割物料后，拉伸物料机构34的夹紧夹具松开透镜，物料搬运模组5将已切割的柱状透镜取走，拉伸物料机构34回位，一次备料流程结束。

第二种实施例为：控制拉伸物料机构34向物料限位机构32的方向运动夹取丝状物料18，拉伸物料机构34的夹紧夹具夹取丝状物料18后，沿第一方向（远离物料限位机构32的方向）运动设定距离，将丝状物料18端头拉伸至设定位置，通过切料机构33进行切割工作，切割物料后，拉伸物料机构34的夹紧夹具松开透镜，物料搬运模组5将已切割的柱状透镜取走，拉伸物料机构34回位，一次备料流程结束。

第三种实施例为：控制物料限位机构32将丝状物料18向拉伸物料机构34方向送出一段距离，控制拉伸物料机构34向物料限位机构32的方向运动夹取丝状物料18，拉伸物料机构34的夹紧夹具夹取丝状物料18后，物料限位机构32回位，拉伸物料机构34沿第一方向（远离物料限位机构32的方向）运动设定距离，将丝状物料18端头拉伸至设定位置，通过切料机构33进行切割工作，切割物料后，拉伸物料机构34的夹紧夹具松开透镜，物料搬运模组5将已切割的柱状透镜取走，拉伸物料机构34回位，一次备料流程结束。

进一步地，备料模组3还包括用于对已切割的柱状透镜进行清洁的清洁机构。清洁机构包括吹气头或者吸气头，吹气头或者吸气头对准丝状物料18的切口处即切料机构33的第一切块331与第二切块332之间，吹气头与吹气组件连接，通过吹气头吹气，吸气头与吸气组件连接，通过吸气头吸气，清洁机构能够吹气或者吸气，进而将已切割的柱状透镜上的粉尘及切割时产生的光纤粉末吹走或吸取，防止灰尘和/或光纤粉末划伤已切割的柱状透镜，防止灰尘和/或光纤粉末附着在已切割的柱状透镜上影响其的下一步工序。

进一步地，所述物料搬运模组5包括用于夹持透镜的第一夹具以及用于带动透镜运动的第三运动机构52，所述第一夹具安装在第三运动机构52上。

所述第一夹具可以采用吸头51，通过吸附的方式夹持透镜。第三运动机构52可以带动透镜进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个方向上的运动。

在一些实施例中，第三运动机构52可以通过控制六个方向上的运动轴进行移动，从而带动吸头51进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个方向上的移动。

进一步地，所述载物台模组4包括用于夹持PCBA板的第二夹具以及用于带动PCBA板运动的第四运动机构，所述第二夹具安装在第四运动机构上。

第四运动机构可以带动PCBA板进行X、Y、Z、θX（360°可调）、θY、θZ（360°可调）六个方向上的运动。

在一些实施例中，第四运动机构可以通过控制六个方向上的运动轴进行移动，从而进行X、Y、Z、θX（360°可调）、θY、θZ（360°可调）六个方向上的移动。

参见图11，在调整PCBA板的位置过程中需要判断PCBA板两端是否在同一高度上，判断方法如下所示，选取PCBA板上的两点到激光测距仪8上面的位置进行距离测量，并将测量距离反馈至计算机进行处理分析，当距离一样时，则可以判断PCBA板处于水平位置，无需控制PCBA板运动，当距离不一样时，认为PCBA板不处于水平位置，需通过载物台模组4控制PCBA板运动，如将需要移动的位置信息反馈至轴运动控制器控制轴运动从而调整PCBA板两端位置在同一高度上。

进一步地，本发明的透镜准直设备还包括激光测距仪8，所述激光测距仪8用于检测载物台模组4上的PCBA板的水平状态，所述载物台模组4用于根据激光测距仪8检测的PCBA板的水平状态，调整PCBA板的位置，使PCBA板处于水平状态。

进一步地，通过激光测距仪8向上发出激光来测位置，通过载物台模组4控制PCBA板运动，可以测量PCBA板两端是否在同一高度上。

在一些实施例中，激光测距仪8安装在第二支座上，所述第二支座安装在安装平台1上。

进一步地，点胶模组6包括点胶组件以及第五运动机构，所述点胶组件固定在第五运动机构上。所述第五运动机构包括用于带动点胶组件旋转的第一旋转机构以及用于带动点胶组件可进行X、Y、Z三个方向上移动的平移机构。

在一些实施例中，平移机构可通过控制X、Y、Z三个方向的电动轴进行运动从而调整点胶位置，通过第一旋转机构可以带动点胶组件的针筒向下点胶以及向上收回。

点胶组件的针筒内的活塞芯杆可以手动驱动实现手动点胶，也可以通过设置驱动装置实现活塞芯杆的自动驱动，该驱动装置与计算机通讯连接，实现自动点胶。

在一些实施例中，第一旋转机构采用旋转气缸。

在一些实施例中，点胶模组6安装在支架的立柱上。

进一步地，固化模组7采用UV固化模组7，UV固化模组7包括UV灯以及用于带动UV灯进行旋转的第二旋转机构，所述UV灯固定在UV灯固定架上，所述UV灯固定架与第二旋转机构连接，通过控制第二旋转机构可以带动UV灯固定架进行旋转。如固化时旋转至PCBA板位置，固化完毕后旋转至空旷位置从而避让其他结构的运动轨迹。

在一些实施例中，第二旋转机构可以采用旋转气缸，通过配置旋转气缸带动UV灯进行旋转。

在一些实施例中，第二旋转机构固定在第三支座上，第三支座安装在安装平台1上。

本发明的载物台模组4在调平并到达工作位置之后，则不再移动，如果光斑信息不符合要求，则通过控制物料搬运模组5带动柱状透镜进行移动，直到识别到符合要求的光斑信息后停止，然后物料搬运模组5会带动柱状透镜向上移动一定距离，控制点胶模组6在PCBA板上相应位置点胶，点胶后，物料搬运模组5将柱状透镜放置在PCBA板上的点胶位置，等待几秒，让胶包裹柱状透镜，然后再控制固化模组7将胶水固化。

柱状透镜准直设备可实现备料（切割一定长度的柱状透镜）-取料（搬运柱状透镜）-准直（光路准直）-点胶（将柱状透镜粘在PCBA板上）-UV固化（使胶水固化），可以通过计算机实现全过程自动化控制，实现光纤送料、切割、运输、准直及点胶固化的全自动化，减少准直全流程操作耗时，提高了生产效率。

实施例二

本发明还公开了一种透镜准直系统，包括计算机以及如上所述的透镜准直设备，所述计算机与第一视觉系统连接，所述第一视觉系统用于将采集的标定板16上的光斑信息传递给计算机，所述计算机用于判断光斑信息是否符合要求，并控制物料搬运模组5将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置。

计算机与第二视觉系统连接，所述第二视觉系统用于将采集的图像传递给计算机，所述计算机用于接收第二视觉系统传递的图像，并进行图像分析，得到PCBA板上的激光器的位置信息，并控制PCBA板的位置，将PCBA板上各个通道的激光器依次移动于设定的工作位置。

所述计算机计算机用于接收第二视觉系统传递的图像，并进行图像分析，得到透镜的位置信息，确定点胶的位置，控制点胶模组6的位置完成点胶。

第三视觉系统与计算机连接，通过计算机显示第三视觉系统采集的图像。

第四视觉系统与计算机连接，通过计算机显示第四视觉系统采集的图像。

实施例三

本发明实施例还公开了一种透镜准直方法，采用如实施例一所述的透镜准直设备实现，包括如下步骤：

第一步：通过备料模组3实现透镜自动备料：将丝状物料18限位在物料限位机构32上，控制物料限位机构32或/和拉伸物料机构34沿第一方向运动使丝状物料18落入拉伸物料机构34的夹持口中，控制拉伸物料机构34夹紧丝状物料18并带动丝状物料18沿远离物料限位机构32的方向运动设定距离，控制切料机构33切割物料，完成一个柱状透镜的自动备料。

物料（即光纤）通过电动轴进入备料模组3，由备料模组3的物料限位机构进行限位，之后由备料模组3的切物料机构将其切割成一定长度（如可以切割成5-8mm的长度），并由清洁机构将已切割的柱状透镜上的粉尘及切割时产生的光纤粉末吹走或吸取。

第二步：通过激光测距仪8检测放置于载物台模组4上的PCBA板的水平状态，并可以与载物台模组4通讯连接，通过多轴控制器控制载物台模组4将PCBA板调整于水平状态，参见图11。

第三步：物料搬运模组5从备料模组3夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置；通过载物台模组4控制PCBA板的位置，将PCBA板上第i（1≤i≤N，i为正整数，N为通道的个数）个通道的激光器移动于设定的工作位置（所述工作位置为校准得到，即为校准时的准直、点胶、固化所在位置）。

具体地，载物台模组4移动，将第i通道的芯片移动于工作位置，同时物料搬运模组5的吸头51将被备料模组3切割后的物料搬运至上PCBA板的上方，并通过视觉模组对物料进行三维定位，即识别物料距离PCBA板的高度以及前后方向的距离，来调整物料搬运模组5的运动，进而将其准确放置于PCBA板上，并位于第i通道的芯片的正前方。

第四步：控制PCBA板上第i个通道的激光器发光，激光器发出的光穿过透镜之后，打到标定板16之上，形成光斑，第一视觉系统采集标定板16上的光斑信息，物料搬运模组5根据第一视觉系统采集的标定板16上的光斑信息，调整透镜的位置，直至光斑符合要求，准直完成，参见图12。

第五步：通过点胶模组点胶，通过胶水将柱状透镜粘在PCBA板上。点胶模组点胶后即可回位（回位指回到设定的初始位置）。点胶模组将胶点至计算得到的点胶位置，其中，计算得到的点胶位置为两个，分别对应柱状透镜的两端，之后由物料搬运模组5（吸头51）将物料放置于胶水之上，并使柱状透镜两端的胶水包裹于柱状透镜的两端。

第六步：通过固化模组7使胶水固化，完成PCBA板的第i个通道的透镜准直。当胶水完全包裹于物料之后，点胶模组撤出，固化模组7旋转至胶水位置，固化完毕后旋转至空旷位置从而避让其他结构的运动轨迹。

从第一个通道开始透镜准直开始，重复以上步骤，可以完成PCBA板N个通道的透镜准直。

本实施例中，柱状透镜的长度为6mm。

备料模组3完成一次切割，且切割好的物料被物料搬运模组5吸走之后，备料模组3由拉伸物料机构34将物料拉伸到一定长度的柱状透镜，之后进行切割，为下一通道做准备。

当PCBA板的正面和反面均有激光器时，采用上述步骤完成PCBA板正面的所有通道的透镜准直，当PCBA板正面的所有通道的透镜准直（激光器光路全部准直）完成后，控制PCBA板翻转（如控制θX轴旋转），通过上述步骤完成PCBA板背面的所有通道的透镜准直（即激光器的光路准直）。

如一种实施例的PCBA板共有9通道，正面有四通道或五通道。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透镜准直设备，其特征在于，包括：

备料模组，所述备料模组用于实现透镜自动备料，所述透镜为柱状透镜，所述备料模组包括物料限位机构、切料机构以及拉伸物料机构，所述物料限位机构包括用于对丝状物料进行限位的限位座，所述限位座设有用于与丝状物料滑动配合的限位孔或限位槽，所述限位孔或限位槽的轴心线沿第一方向延伸，所述拉伸物料机构包括用于夹紧丝状物料的夹紧夹具以及用于带动夹紧夹具沿第一方向运动的第一运动机构，所述夹紧夹具与第一运动机构固定连接，所述切料机构位于物料限位机构与拉伸物料机构之间，用于对穿过切料机构的丝状物料进行切断，形成柱状透镜；

载物台模组，所述载物台模组用于夹持PCBA板，并调整PCBA板的位置；

物料搬运模组，所述物料搬运模组用于从备料模组夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置，以及根据第一视觉系统采集的标定板上的光斑信息，将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置；

标定板，所述标定板用于接收由PCBA板上的激光器发射并经透镜准直后的激光，并形成光斑；

第一视觉系统，所述第一视觉系统用于采集标定板上的光斑信息；

点胶模组，所述点胶模组用于点胶，使将透镜粘在PCBA板上；

固化模组，所述固化模组用于使胶水固化。

2.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：还包括第二视觉系统，所述第二视觉系统用于获取PCBA板上的激光器的位置信息；所述载物台模组用于根据第二视觉系统获取的PCBA板上的激光器的位置信息，调整PCBA板的位置，将PCBA板上各个通道的激光器依次移动于设定的工作位置。

3.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：所述物料限位机构还包括用于带动限位座沿第一方向或/和第二方向运动的第二运动机构，所述限位座与第二运动机构固定连接；第一方向与第二方向垂直，其中，所述第一方向沿水平方向延伸，第二方向沿竖直方向延伸；

或/和，

所述备料模组还包括用于对丝状物料的高度方向即第二方向进行限位的高度限位面。

4.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：所述备料模组还包括用于对已切割的柱状透镜进行清洁的清洁机构。

5.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：所述夹紧夹具包括第一夹爪、第二夹爪以及用于驱动第一夹爪远离第二夹爪的夹爪驱动机构，所述第一夹爪与弹簧固定座之间设有用于给第一夹爪提供压紧第二夹爪的推力的弹簧。

6.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：还包括一安装平台，至少备料模组、载物台模组、标定板分别安装在所述安装平台的上端，所述安装平台上安装有支架，所述物料搬运模组安装在支架上。

7.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：所述物料搬运模组包括用于夹持透镜的第一夹具以及用于带动透镜运动的第三运动机构，所述第一夹具与第三运动机构固定连接；

或/和，

所述载物台模组包括用于夹持PCBA板的第二夹具以及用于带动PCBA板运动的第四运动机构，所述第二夹具与第四运动机构固定连接。

8.如权利要求1所述的透镜准直设备，其特征在于：还包括激光测距仪，所述激光测距仪用于检测载物台模组上的PCBA板的水平状态，所述载物台模组用于根据激光测距仪检测的PCBA板的水平状态，调整PCBA板的位置，使PCBA板处于水平状态。

9.一种透镜准直系统，其特征在于：包括计算机以及如权利要求1至8任一所述的透镜准直设备，所述计算机与第一视觉系统连接，所述第一视觉系统用于将采集的标定板上的光斑信息传递给计算机，所述计算机用于判断光斑信息是否符合要求，并控制物料搬运模组将透镜搬运至光斑信息符合要求时的准直位置。

10.一种透镜准直方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一所述的透镜准直设备实现，包括如下步骤：

通过备料模组实现透镜自动备料：将丝状物料限位在物料限位机构上，控制物料限位机构或/和拉伸物料机构沿第一方向运动使丝状物料落入拉伸物料机构的夹持口中，控制拉伸物料机构夹紧丝状物料并带动丝状物料沿远离物料限位机构的方向运动设定距离，控制切料机构切割物料，完成一个柱状透镜的自动备料；

物料搬运模组从备料模组夹取透镜，将透镜搬运至设定的准直位置；

通过载物台模组控制PCBA板的位置，将PCBA板上第i个通道的激光器移动于设定的工作位置，

控制PCBA板上第i个通道的激光器发光，激光器发出的光穿过透镜之后，打到标定板之上，形成光斑，第一视觉系统采集标定板上的光斑信息，物料搬运模组根据第一视觉系统采集的标定板上的光斑信息，调整透镜的位置，直至光斑信息符合要求，准直完成；

通过点胶模组点胶，将透镜粘在PCBA板上；

通过固化模组使胶水固化，完成PCBA板上第i个通道的透镜准直；

重复以上步骤，实现PCBA板上多个通道的透镜准直。