CN211905819U - 镜片组装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种镜片组装设备，包括上料模块(1)、姿态校准模块(2)、光轴校准模块(3)和夹角校准模块(4)，还包括可依次流转于所述上料模块(1)、姿态校准模块(2)、光轴校准模块(3)和夹角校准模块(4)的运动模块(5)。本实用新型利用AA技术对多片镜片进行组装，从而使得多片镜片组合的精度较高，组合镜片的光学性能较好。

Description

镜片组装设备

技术领域

本实用新型涉及光学镜片组装领域，尤其涉及一种镜片组装设备。

背景技术

在对光轴组装镜片要求越来越高的今天，传统的机械组装方式已很难满足精度要求。例如专利CN208737111U公开的胶合镜片一体组装设备，该设备利用的就是传统的组装方法，在组装过程中，其利用显微镜与变焦镜组对两镜片完成了定心，这一操作虽然可以将两镜片的光轴对准，但不能保证两镜片组合后的光学性能最好。

目前的现有技术中，自动校准技术也可称为AA技术即可实现将两镜片的夹角调整至极值位置，此时镜片组合后的光学性能最好。然而，就目前的技术而言，在镜片精密组装领域，并没有应用到这一AA技术。因此急需一款针对镜片光轴进行AA组装的设备，以满足高精度镜片光轴对心组装的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在保证镜片组装精度的前提下能得到光学性能更好的组合镜片的镜片组装设备。

为实现上述目的，本实用新型提供一种镜片组装设备，包括上料模块、姿态校准模块、光轴校准模块和夹角校准模块，还包括可依次流转于所述上料模块、姿态校准模块、光轴校准模块和夹角校准模块的运动模块。

根据本实用新型的一个方面，所述运动模块包括：

三轴调节组件，包括X轴直线模组、Z轴直线模组以及设置在所述X 轴直线模组上的Y轴直线模组；

第一定位相机，设置在所述Y轴直线模组上；

姿态调节组件，包括设置在所述Y轴直线模组上的RX平台和设置在所述RX平台上的RY平台；

旋转平台，设置在所述Z轴直线模组上；

吸嘴单元，设置在所述旋转平台上；

所述Z轴直线模组设置在所述RY平台上。

根据本实用新型的一个方面，所述姿态校准模块包括角度检测准直仪和第二定位相机，所述运动模块流转到所述姿态校准模块工位时，优先流转至所述角度检测准直仪。

根据本实用新型的一个方面，所述第一定位相机的位置高于所述姿态校准模块。

根据本实用新型的一个方面，所述光轴校准模块包括：

光轴准直仪；

挡光组件，包括遮挡片和用于驱动所述遮挡片运动的第一驱动件；

光路控制组件，包括用于使所述光轴准直仪发出的光路转向的第一反光棱镜和第二反光棱镜以及用于驱动两个反光棱镜切换的第二驱动件。

根据本实用新型的一个方面，还包括用于驱动所述光轴校准模块运动的第四驱动件。

根据本实用新型的一个方面，所述夹角校准模块包括产品治具、气缸夹爪、位于所述产品治具下方的光源以及位于所述产品治具上方的检测组件。

根据本实用新型的一个方面，所述检测组件包括角度检测传感器、光轴检测传感器以及用于驱动两个传感器切换的第三驱动件。

根据本实用新型的一个方面，还包括：

机柜，包括上机架和下机架；

显示模组，设置在所述上机架上，包括显示屏和触摸屏；

气源过滤器，设置在所述下机架上；

风机过滤单元，设置在所述上机架顶部，用于向所述上机架内部吹送洁净空气；

气浮垫和车轮，均设置在所述下机架底部。

根据本实用新型的构思，上料模块、姿态校准模块、光轴校准模块和夹角校准模块沿运动模块的流转方向依次排列。使得运动模块可以依次完成取料、对镜片姿态粗调节、对镜片光轴精调节以及使镜片物料完成AA动作。从而使得利用本设备组装的组合镜片组装精度高且组合后的光学性能较好。

根据本实用新型的一个方案，利用姿态校准模块对吸嘴吸取的镜片进行姿态检测，并通过反馈使运动模组调节其姿态。从而将其和其它镜片在外观上对准，完成对光轴的粗调。

根据本实用新型的一个方案，利用上拍下的第一定位相机对上料后的镜片进行拍照，从而定位上料位置。在完成姿态调整后，利用下拍上的第二定位相机对镜片进行拍照定位，保证后续AA组装时的位置精度要求。

根据本实用新型的一个方案，利用光轴准直仪对镜片进行光轴对准，此为对光轴的精调。为了提高效率，本实用新型将光轴准直仪水平安装，并利用两个反光棱镜将光轴准直仪发出的光路分别转换为竖直向上和竖直向下，从而分别对多片镜片的光轴进行检测并将检测结果反馈，使得运动模块中的姿态调节组件来调节镜片的姿态，从而将镜片的光轴对准。而两个反光棱镜通过第二驱动件来驱动做直线运动从而完成切换，因此效率较高。

根据本实用新型的一个方案，利用夹角校准模块来完成镜片的自动校准动作。当一个镜片运动到该工位时，第三驱动件驱动角度检测传感器移动至镜片正上方，然后光源发出光线透过镜片后被角度检测传感器接收到，通过计算机计算出镜片之间夹角的极值后，旋转平台带动镜片转动该角度，至此完成了精密的AA动作，这样镜片组合后的光学性能最好。

根据本实用新型的一个方案，镜片完成AA动作后，运动模块中的Z轴直线模组驱动镜片向下移动至与其它镜片组合。组合后第三驱动件驱动光轴检测传感器移动至组合镜片的正上方，对组合镜片的光轴进行检测，从而区分合格品与不合格品。

附图说明

图1是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的镜片组装设备未安装机柜的结构图；

图2是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的运动模块的结构图；

图3是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的姿态校准模块的结构图；

图4是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的光轴校准模块的结构图；

图5是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的夹角校准模块的结构图；

图6是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的镜片组装设备安装机柜后的整体结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的镜片组装设备的内部结构图。如图1所示，在本实施方式中，镜片组装设备主要用于将两个镜片组装在一起。本设备包括运动模块5，其负责带动镜片流转及姿态变换。图1中从右下至左上为运动模块5的流转方向，而本实用新型的设备沿着该流转方向还包括依次排列的上料模块1、姿态校准模块2、光轴校准模块3和夹角校准模块4。这四个模块主要负责对镜片的拍照定位、空间姿态及光学性能的检测，以配合运动模块5完成镜片的姿态调整。

图2是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的运动模块的结构图。如图2所示，根据本实用新型的一种实施方式，运动模块5包括三轴调节组件51、第一定位相机52、姿态调节组件53、吸嘴单元54和旋转平台55。在本实施方式中，三轴调节组件51由X轴直线模组51a、Y轴直线模组51b和Z轴直线模组51c组成(均为直线电机模组)，分别负责带动第一镜片完成X、Y、Z三轴的直线运动。其中Y轴直线模组51b设置在X 轴直线模组51a上。如图1所示，第一定位相机52的拍照方式为上拍下，主要用于对第一镜片和第二镜片装载到治具上以后的位置进行视觉定位。姿态调节组件53固定设置在三轴调节组件51中的Y轴直线模组51b上，由两个摆动平台组成，分别为RX平台53a和RY平台53b。这两个摆动平台分别可带动第一镜片绕X轴和绕Y轴转动，从而调节其姿态。为提高效率以及保证吸嘴吸取的第一镜片水平方向上的一致性，RX和RY两个摆动平台最好能同时动作。RX平台53a设置在Y轴直线模组51b上，RY平台 53b设置在RX平台53a上，而Z轴直线模组51c则设置在RY平台53b上。旋转平台55固定在Z轴直线模组51c上，而吸嘴单元54固定在旋转平台 55上，用于从上料模块1上吸取第一镜片。吸嘴单元54通过下部的外靠边沿来对第一镜片进行定位限制，以保证第一镜片在吸取之后能顺利被后道工序相机识别。吸嘴单元54包括多个小型风琴吸嘴，沿中空的旋转平台 55圆周分布。这些风琴吸嘴和中空的转台吸取第一镜片外沿，保证第一镜片在组装搬运过程中的洁净度。其中风琴吸嘴的吸嘴固定件上有导向及定位面，保证第一镜片吸取的位置精度。第一镜片被放置在上料平台1上后，通过夹爪和气缸完成加紧。然后吸嘴单元54将第一镜片吸取，从而使得运动模块5中的其他模块的动作可以带动第一镜片。旋转平台55的转动带动吸嘴单元54转动，同时吸在吸嘴单元54上的第一镜片也随之转动，因此在后续AA过程中可以调整第一镜片与第二镜片之间的夹角。

图3是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的姿态校准模块的结构图。如图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，姿态校准模块2 包括角度检测准直仪21和第二定位相机22。角度检测准直仪21用于吸嘴单元54吸取第一镜片之后对其进行的姿态检测，并通过实时反馈来调整第一镜片的姿态，保证被吸取的第一镜片在第二定位相机2的拍照定位时的准确性，因此角度检测准直仪21在流转方向中位于第二定位相机22的上游，即更靠近上料平台1。第一镜片完成姿态调整后，第二定位相机22对其进行拍照定位，拍照方式为下拍上，从而保证后续AA过程中的位置准确性。这一姿态调整仅为对光轴的粗调，仅在外观上将两镜片对准。目的是为了避免镜片较大的倾斜度使得第二定位相机22在拍照定位时误差较大。同时第二定位相机22在调试阶段也用于设备的标定工作，由于其位置固定，因此可作为参考物来关联运动模块5中的第一定位相机51，以实现设备整体流程的自动化对位运行。由此，第一定位相机52进行上拍下，而第二定位相机22进行下拍上，因此第二定位相机22的设置位置应低于第一定位相机52。

图4是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的光轴校准模块的结构图。如图4所示，根据本实用新型的一种实施方式，光轴校准模块3 包括光轴准直仪31、挡光组件32和光路控制组件33。光轴准直仪31为自带光源的准直仪，挡光组件32用于将光轴准直仪31发出的光线进行变换以适应不同镜片的需求，而光路控制组件33则用于将经过变换的光线利用反射的原理改变其光路，使其照射在待检测的镜片上。在本实施方式中，挡光组件32包括遮挡片32a和驱动遮挡片32a运动的第一驱动件32b。第一驱动件32b为丝杠模组，可以驱动遮挡片32a沿Y轴的直线运动。由图 4可知，本实施方式的遮挡片32a上设有两个类型的通光孔，分别可以实现中间通光和四周通光的测试要求，以分别适应于第一镜片与第二镜片的光轴检测。当然，遮挡片32a上的通光孔的形状可根据不同镜片的测试需求设计。光路控制组件33包括第一反光棱镜33a、第二反光棱镜33b和第二驱动件33c。第一反光棱镜33a和第二反光棱镜33b分别用于将光轴准直仪31发出的水平光路转向为竖直向下光路以及竖直向上光路，以分别适应于位于下方的第二镜片和位于上方的第一镜片的检测。第二驱动件33c 同样为丝杠模组，用于驱动第一反光棱镜33a和第二反光棱镜33b沿Y轴方向的运动，实现两个反光棱镜之间的相互切换，从而使光轴准直仪31完成对两个镜片的相对姿态检测和光轴对准检测，保证在两者AA之前位置的准确性和一致性。基于检测结果，运动模块5进行镜片光轴倾斜度(tilt) 调整，保证镜片组装的光轴角度要求，从而全面保证上下镜片的高精度组装要求。此调整即为对光轴的精调，调整完毕后两镜片完全对准。本实用新型中还设有第四驱动件34，其为丝杠模组，用于驱动光轴校准模块3整体的X轴方向的运动。第四驱动件34和第二驱动件33c的配合可以保证光路能通过第一镜片和第二镜片的中心位置，同时在整机运动过程中可以实现合理避空，保证不与其他模块发生干涉。

图5是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的夹角校准模块的结构图。如图5所示，根据本实用新型的一种实施方式，夹角校准模块4 (也可称为AA模块)包括光源41、产品治具42、气缸夹爪43和检测组件 44。其中，第二镜片及其支承物装载在产品治具42上，并通过气缸夹爪 43夹紧固定。在本实施方式中，气缸夹爪43采用单边夹紧固定，确保每个第二镜片上料位置的一致性。检测组件44包括角度检测传感器44a、光轴检测传感器44b以及用于驱动两个传感器运动的第三驱动件44c。角度检测传感器44a主要用于在第一镜片到达第二镜片正上方时，由光源41从下方发出光线，同时穿过第二镜片和第一镜片后由角度检测传感器44a接收到，并由外部计算机计算出两镜片夹角的极值点，在这一极值点时，两镜片组合后的光学性能最好。并由运动模块5中的旋转平台55转动，带动第一镜片转动到这一极值点。在这一过程(即AA过程)中，角度检测传感器44a实时监测两镜片的光学位置关系，并进行反馈控制旋转平台55完成精密旋转。然后由运动模块5中的Z轴直线模组51c带动第一镜片向下移动，至与第二镜片及支承物组合在一起(可通过一种粘合剂或胶水固定)。光轴检测传感器44b则用于在镜片组装完成后对组合镜片的光轴再次检测。而第三驱动件44c则用于驱动两传感器的X轴直线运动，完成两个检测的切换，同时在整机运动过程中可以实现合理避空，保证不与其他模块发生干涉。

以上为本实用新型的镜片组装设备的内部主要结构，而本设备的外部结构如图6所示，包括机柜6、显示模组7、气源过滤器、风机过滤单元9、气浮垫10和车轮11。机柜6由上机架61和下机架62组成，起到对设备起支撑、安装定位及保护作用。而上述各个模组则安装在上机架62中。此外，显示模组7设置在上机架61的外侧面，包括显示屏71和触摸屏72。触摸屏72主要用于调节设备参数，而显示屏71则用于显示设备工作情况。另外，上机架61侧边还设有操作按钮61a，可包括急停、通电等控制。风机过滤单元9为FFU，包括风扇和过滤网，设置在上机架61顶部，用于向设备内部吹洁净空气，保证设备内部无尘环境。气浮垫10和车轮11均设置在下机架62底部，在设备即将使用时，利用气泵给气浮垫10充气，使得设备升高使车轮11离地，当设备需要移动时，再给气浮垫10放气，以保证设备在运行时通过气浮垫10与地面接触，以隔绝设备工作时外界的震动。下机架62上还设有电源总开关和气源总开关，这两个开关分别用于控制用设备电源与气源的通断。气源过滤器设置在下机架62中，其与电源总开关和气源总开关均只能从设备背面示出，因此图6示出的设备正面图未对这三者进行标注，但不影响理解。气源过滤器主要作用是过滤设备内各个气缸所使用的气体，保证气体的清洁度。

综上所述的本实用新型的镜片组装设备的使用流程为，首先人工将第一镜片和第二镜片及支承物(holder)分别装载到上料模块1和产品治具 42中，各个夹爪气缸将镜片夹住定位。然后运动模块5运动，第一定位相机51从上方对上料模块1上的第一镜片进行拍照定位，确定上料位置。旋转平台55带动吸嘴单元54将第一镜片吸入吸嘴单元54中。

随后运动模块5运动，带动第一镜片至角度检测工位，此工位由角度检测准直仪21检测吸嘴吸取第一镜片时是否发生偏转以及偏转的大小和方向。通过反馈使得运动模块5中的RX和RY两摆动平台进行倾斜度调节，使得第一镜片的承靠部位的平面与第二镜片的承靠部平行。然后运动模块 5继续带动第一镜片流转至第二定位相机22的工位。从下方进行拍照定位，确定吸嘴吸取的位置，同时可以判断出吸嘴的中心和镜片的中心的偏移程度。

随后运动模块5中的第一定位相机51对第二镜片及支承物进行拍照定位。此时，两个镜片从外观上已经对好，然后需对二者的光轴进行精调。光轴准直仪31通过两个反光棱镜分别对两个镜片进行光轴检测及校准，此过程结束后两镜片已完全对准。

然后运动模块5带动第一镜片运动到AA工位，首先第三驱动件44c驱动角度检测传感器44a移动至两镜片正上方，光源41发出的光线透过两镜片后到达角度检测传感器44a。角度检测传感器44a将检测结果反馈给计算机，计算机计算出夹角的极值，并通过旋转平台55将第一镜片转动至此角度，使得组合后光学性能最好。随后由运动模组5中的Z轴直线模组51c 带动第一镜片向下移动与第二镜片组合。两镜片通过支承物隔开，并通过粘合剂或胶水粘在支承物上。两镜片组合后，第三驱动件44c驱动光轴检测传感器44b(无镜头的相机)移动至组合镜片正上方，从上方对两镜片的光轴偏差进行检测，通过数据分析判断AA完成的组合镜片为OK品或NG 品，以便后续人工的分拣工作。

以上所述仅为本实用新型的一个实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镜片组装设备，其特征在于，包括上料模块(1)、姿态校准模块(2)、光轴校准模块(3)和夹角校准模块(4)，还包括可依次流转于所述上料模块(1)、姿态校准模块(2)、光轴校准模块(3)和夹角校准模块(4)的运动模块(5)。

2.根据权利要求1所述的镜片组装设备，其特征在于，所述运动模块(5)包括：

三轴调节组件(51)，包括X轴直线模组(51a)、Z轴直线模组(51c)以及设置在所述X轴直线模组(51a)上的Y轴直线模组(51b)；

第一定位相机(52)，设置在所述Y轴直线模组(51b)上；

姿态调节组件(53)，包括设置在所述Y轴直线模组(51b)上的RX平台(53a)和设置在所述RX平台(53a)上的RY平台(53b)；

旋转平台(55)，设置在所述Z轴直线模组(51c)上；

吸嘴单元(54)，设置在所述旋转平台(55)上；

所述Z轴直线模组(51c)设置在所述RY平台(53b)上。

3.根据权利要求1所述的镜片组装设备，其特征在于，所述姿态校准模块(2)包括角度检测准直仪(21)和第二定位相机(22)，所述运动模块(5)流转到所述姿态校准模块(2)的工位时，优先流转至所述角度检测准直仪(21)。

4.根据权利要求2所述的镜片组装设备，其特征在于，所述第一定位相机(52)的位置高于所述姿态校准模块(2)。

5.根据权利要求1所述的镜片组装设备，其特征在于，所述光轴校准模块(3)包括：

光轴准直仪(31)；

挡光组件(32)，包括遮挡片(32a)和用于驱动所述遮挡片(32a)运动的第一驱动件(32b)；

光路控制组件(33)，包括用于使所述光轴准直仪(31)发出的光路转向的第一反光棱镜(33a)和第二反光棱镜(33b)以及用于驱动两个反光棱镜切换的第二驱动件(33c)。

6.根据权利要求5所述的镜片组装设备，其特征在于，还包括用于驱动所述光轴校准模块(3)运动的第四驱动件(34)。

7.根据权利要求1所述的镜片组装设备，其特征在于，所述夹角校准模块(4)包括产品治具(42)、气缸夹爪(43)、位于所述产品治具(42)下方的光源(41)以及位于所述产品治具(42)上方的检测组件(44)。

8.根据权利要求7所述的镜片组装设备，其特征在于，所述检测组件(44)包括角度检测传感器(44a)、光轴检测传感器(44b)以及用于驱动两个传感器切换的第三驱动件(44c)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的镜片组装设备，其特征在于，还包括：

机柜(6)，包括上机架(61)和下机架(62)；

显示模组(7)，设置在所述上机架(61)上，包括显示屏(71)和触摸屏(72)；

气源过滤器，设置在所述下机架(62)上；

风机过滤单元(9)，设置在所述上机架(61)顶部，用于向所述上机架(61)内部吹送洁净空气；

气浮垫(10)和车轮(11)，均设置在所述下机架(62)底部。

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