SE523121C2 - Metod, anordning och datorprogram för att placera en optisk komponent på en bärare - Google Patents

Description

20 25 30 523 121 2 kostnadseffektiv, eftersom man kan släppa på kraven på kalibrering av komponenterna efter monteringen. Av samma skäl kan även rutiner för underhåll och reparation göras enklare och billigare. Den garanterade positionsmässiga relationen mellan de optiska komponenterna gör det nämligen möjligt att ersätta moduler eller enheter helt utan eller med endast ett minimum av kalibrering och trimning. Således är högprecisionsplacering önskvärt av en mängd orsaker.

Kända lösningar för automatisk montering av elektriska komponenter på kretskort involverar typiskt plockande av avsedd komponent från en specifik matare med hjälp av en robotarm vilken är rörlig i sex spatiella frihetsgrader.

Robotarmen positionerar därefter komponenten ungefärligen ovanför komponentens avsedda position på kretskortet. Efter detta finjusteras robotarmens position ovanför denna avsedda position, exempelvis baserat på bildbehandling. Slutligen placerar robotarmen komponenten på kretskortet genom att flytta komponenten vertikalt mot kretskortet. l de flesta fall löds komponenten därefter fast för att åstadkomma god elektrisk kontakt mellan komponenten och de övriga kretsarna på kortet.

Den ovan nämnda robotarmen måste ha en relativt lång räckvidd för att kunna både plocka komponenterna från mataren och placera varje komponent på sin avsedda plats på kretskortet.

Utöver detta måste det vara möjligt att styra robotarmen med en mycket hög precision i samtliga sex spatiella frihetsgrader.

Detta representeras vanligen av linjär rörlighet längs tre inbördes vinkelräta axlar, respektive rotation runt tre inbördes vinkelräta axlar. Dock skulle en robot med en arm som i tillräckligt hög grad uppfyller dessa krav avseende dagens fiberoptiska kommunikationssystem bli alltför dyr, och tekniskt mycket komplex. Dessutom skulle en sådan robot bli mycket känslig för mekaniska störningar, och den skulle därför ofta behöva kanbreras. i 10 15 20 25 30 en ø n s n no SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en lösning som minskar ovan nämnda problem och således möjliggör högprecisionsplacering av optiska komponenter på en bärare med hjälp av en jämförelsevis enkel och tillförlitlig robotarm.

Detta syfte uppnås enligt en aspekt av uppfinningen genom en metod för placering av en optisk komponent på en komponentbärare, såsom tidigare beskrivits, vilken kännetecknas av steget att, baserat på resultatet av bildbehandling och före placeringen av den optiska komponenten på komponentbäraren, finjustera komponent- bärarens position med avseende på den optiska komponentens position relativt en vinkelrät axel från den optiska komponentens avsedda position, på så sätt att den optiska komponenten och komponentbärarens avsedda position på komponentbäraren blir upplinjerade inom en andra toleransram. Denna ram antas vara snävare än en första toleransram, inom vilken den optiska komponenten initialt positioneras av en första positionerings- anordning, såsom en robotarm.

En fördel som uppnås med ovan nämnda finjustering av komponentbärarens position är att en relativt enkel, robust och billig robot kan användas för plockning av de optiska komponenterna från mataren. Komponenterna kan ändå positioneras med mycket hög precision på bäraren.

Enligt en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen placeras den optiska komponenten på komponentbäraren genom linjär förflyttning av den optiska komponenten längs en axel som är väsentligen vinkelrät mot den yta på komponentbäraren där den avsedda positionen är belägen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen genomförs en kalibreringsprocess mellan 10 15 20 25 30 523 121 5333. 4 un» ou upprepade placeringar av optiska komponenter på en eller flera komponentbärare. Denna kalibreringsprocess innefattar följande steg: Först hämtas en första kalibreringskomponent i stället för den optiska komponenten. Denna första kalibreringskomponent har ett första referensmönster. Den första kalibreringskomponenten positioneras sedan inom den första toleransramen med avseende på den vinkelräta axeln från den avsedda positionen på komponentbäraren. Därefter genereras en första kalibreringsbild representerande det första referensmönstret från positionen mellan den första kalibreringskomponenten och ett andra referensmönster, vilket är beläget inom målområdet.

En motsvarande andra kalibreringsbild representerande det andra referensmönstret genereras också från samma position.

Efter detta bildbehandlas de första och andra kalibrerings- bilderna. Slutligen kalibreras placeringssteget, baserat på bildbehandlingen, på så sätt att en optisk komponent som placeras på en komponentbärare efter kalibreringsprocessen är belägen åtminstone lika nära avsedd position som en optisk komponent som placeras på en komponentbärare före kalibreringsprocessen.

Syftet uppnås enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen med hjälp av ett datorprogram, vilket är direkt laddningsbart till internminnet i en dator och vilket innefattar mjukvara för att utföra ovan föreslagna metod då programmet körs i en dator.

Syftet uppnås enligt en annan aspekt av uppfinningen genom ett datorläsbart medium på vilket ett program finns lagrat, som är ägnat att förmå en dator att utföra den metod som föreslås i det näst sista stycket ovan.

Syftet uppnås enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen genom en apparat för högprecisionsplacering av en optisk komponent på en komponentbärare såsom tidigare beskrivits, vilken kännetecknas av att den innefattar en andra 10 15 20 25 30 523 121 5 -øe ou positioneringsanordning, som finjusterar komponentbärarens position med avseende på den optiska komponentens position relativt den vinkelräta axeln från den optiska komponentens avsedda position, på så sätt att den optiska komponenten och komponentbäraren Iinjeras upp inom en andra toleransram, som är snävare än den första toleransramen, innan den första positioneringsanordningen placerar den optiska komponenten på komponentbäraren. Utförandet av den andra positioneringen är baserat på resultatet av bildbehandlingen.

Såsom redan visats är den fördel som uppnås med användande av den andra positioneringsanordningen att den första positioneringsanordningen kan göras relativt enkel och robust, och ändå medföra en låg kostnad. Samtidigt kan komponenterna positioneras på bäraren med mycket hög precision.

Enligt en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen är den första positioneringsanordningen anpassad för att placera den optiska komponenten på komponentbäraren genom att linjärt förflytta den optiska komponenten längs med en axel som är väsentligen vinkelrät mot den yta på komponentbäraren där den avsedda positionen är belägen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen är den andra positioneringsanordningen anpassad för att förflytta komponentbäraren med avseende på sex spatiella frihetsgrader, exempelvis med hjälp av en så kallad hexapod.

För en given kvalitetsnivå reducerar därmed den föreslagna lösningen tillverkningskostnaderna för godtycklig typ av optisk kommunikationsutrustning med hög precision.

Dessutom kan underhålls- och reparationsrutiner för utrustningen göras billigare på grund av förenklade eller eliminerade kalibreringskrav för den optiska komponenten efter montering. 10 15 20 25 523 121 6 ann n» KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med hjälp av föredragna utföringsformer, vilka beskrivs som exempel, och med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Figur 1 visar schematiskt en apparat för chipmontering enligt uppfinningen, Figur 2 visar en toppvy av komponentbäraren i figur 1, Figur 3 illustrerar ett första orienteringsproblem med en typisk lösning enligt känd teknik, Figur4 illustrerar en föreslagen lösning på det problem som adresseras med hänvisning till figur 3, Figur 5a illustrerar ett andra orienteringsproblem som löses enligt en utföringsform av uppfinningen, Figur 5b visar en uppsättning kalibreringsbilder som genereras enligt en föreslagen kalibreringsprocess för att möjliggöra kompensation för det andra orienterings- problemet, Figur6 illustrerar, med hjälp av ett flödesschema, en föreslagen kalibreringsprocess, och Figur 7 illustrerar, med hjälp av ett flödesschema, den allmänna metoden enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar en apparat enligt en utföringsform av uppfinningen för placering av en optisk komponent 110 på en komponentbärare 120, exempelvis ett halvledarsubstrat.

Apparaten innefattar en första positioneringsanordning 115 (exempelvis en robotarm), en andra positioneringsanordning 10 15 20 25 30 35 nu o n | a | n o . ø n v | a n u o n a; 140, en bildgenererande anordning 150 och en bildbehandlande anordning 160. Företrädesvis är en lödhäll 130 ansluten till den andra positioneringsanordningen 140, på så sätt att den optiska komponenten 110 direkt kan lödas fast på komponentbäraren 120 efter att den positionerats där.

Utöver positionering av den optiska komponenten 110 används den första positioneringsanordningen 115 företrädesvis även för piockande av komponenten 120 från exempelvis en komponentmatare. Den första positioneringsanordningen 115 positionerar sedan den optiska komponenten 110 inom en första toleransram R, med avseende på en vinkelrät axel A från en avsedd position P på komponentbäraren 120. Den första toleransramen R, kan vara relativt vid. Dock måste den första toleransramen R, vara tillräckligt snäv för att kunna garantera att den optiska komponenten 110 är synlig från en första kameralins 153a på den bildgenererande anordningen 150. Den bildgenererande anordningen 150 genererar en första bild på den optiska komponenten 110 via den första kameralinsen 153a och en optisk förlängare 152. Baserat på information avseende en uppsättning kompensationskoordinater xc, yc, definierande den första kameralinsens 153a position relativt en referensposition X0, yo i ett plan som är väsentligen parallellt med komponentbärarens 120 övre yta, fastställs en första uppsättning kompensationskoordinater x1, y1, definierande den optiska komponentens 110 position i ett motsvarande plan, med hjälp av den bildbehandlande anordningen 160. Den bildgenererande anordningen 150 genererar sedan, via en andra kameralins 153b och den optiska förlängaren 152, en andra bild representerande ett målområde T (se figur 2), vilket inkluderar den avsedda positionen P. Analogt med den första uppsättningen kompensationskoordinater x1, y1 för den optiska komponenten 110 fastställs en andra uppsättning kompensationskoordinater X2, y; för den avsedda positionen P baserat på den andra bilden, med hjälp av den bildbehandlande anordningen 160. De första och andra bilderna genereras från 10 15 20 25 30 c n n u I o ø u | | o n Q | ø ; I n nu en position mellan den optiska komponenten 110 och komponentbäraren 120. Det är föredraget, men inte nödvändigt, att båda bilderna tas från samma position xc, yc.

Baserat på den andra uppsättningen kompensationskoordinater x2, y; för den avsedda positionen P relativt den första uppsättningen kompensationskoordinater x1, y, för den optiska komponenten 110, finjusterar den andra positionerings- anordningen 140 komponentbärarens 120 position med avseende på den optiska komponentens 110 position relativt axeln A, på så sätt att den optiska komponenten 110 och komponentbäraren 120 linjeras upp inom en andra toleransram Rz, d.v.s. en processor i apparaten, exempelvis delad med den bildbehandlande anordningen 160, beräknar skillnaden x1-x2, y1- y2 mellan de optiska komponenternas 110 kompensations- koordinater X1, y, och den avsedda positionen Pzs kompensationskoordinater X2, y2. Den andra positionerings- anordningens 140 finjustering av positionen kompenserar då för skillnaden x1-x2, y1-y2.

Den andra toleransramen RQ bör vara så snäv som möjligt, och antas åtminstone vara snävare än den första toleransramen Rj.

När den optiska komponenten 110 således har positionerats inom den andra toleransramen Rz kan komponenten 110 placeras på bäraren 120. Dock mäste, eftersom kameralinserna 153a; 153b och/eller den optiska förlängaren 152 kan vara belägna mellan den optiska komponenten 110 och komponentbäraren 120 och även i linje med den första positioneringsanordningens 115 avsedda bana, dessa bildgenererande anordningar först avlägsnas. Detta kan åstadkommas genom en linjär förflyttning av dessa delar längs med åtminstone en axel A och/eller vridning runt åtminstone en axel Q. Slutligen genererar en processor (ej visad) en styrsignal, vilken styr den första positioneringsanordningen 115 så att den placerar den optiska komponenten 110 på komponentbäraren 120, tillräckligt nära avsedd position P. 10 15 20 25 30 f523 121 n n ø n | : u- Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen placerar den första positioneringsanordningen 115 den optiska komponenten 110 på komponentbäraren 120 genom linjär förflyttning av komponenten 110 längs med en axel Z, vilken är väsentligen vinkelrät mot den yta på bäraren 120 där den avsedda positionen P är belägen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den andra positioneringsanordningen 140 anpassad för att förflytta komponentbäraren 120 och eventuell lödhäll 130 med avseende på sex spatiella frihetsgrader. En sådan rörelse representeras företrädesvis av linjära rörelser längs med en första uppsättning av tre inbördes vinkelräta axlar X, Y och Z respektive vridande rörelser runt en andra uppsättning av tre inbördes vinkelräta axlar DX, ®y och (92. Den första uppsättningen axlar X, Y; Z och den andra uppsättningen axlar DX, Dy; G92 kan, men måste inte, sammanfalla och således åstadkomma en fullständigt fri spatiell rörlighet. Den andra positioneringsanordningen 140 innefattar således företrädesvis en hexapod.

Det är också en fördel om även den första positionerings- anordningen 115 är anpassad att förflytta den optiska komponenten 110 med avseende på sex spatiella frihetsgrader.

Figur 2 visar en toppvy av komponentbäraren 120 i figur 1.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är ett referensmönster 185 inkluderat i målområdet T, på så sätt att detta mönster 185 kan fångas i den andra bilden av den avsedda positionen P (se även figur 1). Beroende av hur bilden av referensmönstret 185 distorderas relativt ett icke distorderat referensmönster kan komponentbärarens 120 orientering relativt den andra kameralinsen 153b fastställas. Ett referensmönster 185 kan alternativt, eller dessutom, vara beläget på den övre ytan av lödhällen 130, på så sätt att även eventuella förskjutningar av denna yta med avseende på dess önskade orientering kan kompenseras för. Naturligtvis är valfri utformning av referensmönstret 185 som skiljer sig från det specifika 10 15 20 25 30 523 121 10 c ø n A o nu mönster som visas i figur 2 tänkbart så länge som typ och grad av distorsion kan användas för att fastställa komponentbärarens 120 respektive lödhällens 130 orientering.

Referensmönstret 185 kan dessutom användas för kalibrering.

En föreslagen kalibreringsprocess för apparaten kommer att diskuteras nedan, med hänvisning till figurerna 4 - 5b.

Först skall dock ett problem med en lösning enligt känd teknik diskuteras med hänvisning till figur 3.

Det har varit vanligt att använda en bildgenererande anordning 150, såsom en kamera, som samtidigt genererar en bild av både komponenten 110 och den bärare 120 på vilken komponenten 110 skall placeras. Genom att studera en superposition av dessa bilder är det möjligt att bestämma hur armen 115 skall förflyttas för att placera komponenten 110 ovanför en avsedd position P på bäraren 120. Denna lösning förutsätter vanligen att den bildgenererande anordningen 150 har en bildgenereringsvinkel som är vinkelrät mot bäraren 120, på så sätt att komponenten 110 kan placeras korrekt på bäraren 120 genom förflyttning av komponenten 110 vinkelrätt längs med en axel Z mot bäraren 120 från en position där bilderna av komponenten 110 och den avsedda positionen P superponeras perfekt.

Dock kommer, om den bildgenererande anordningen 150 oavsiktligt skulle lutas med en vinkel a gentemot sin ideala orientering, pà så sätt att dess linser, i stället för att peka vinkelrätt mot bäraren 120, pekar längs med en linje A' som inte är vinkelrät mot bärarens 120 yta, komponenten 110 att placeras på en position P' bredvid den avsedda positionen P. Denna laterala distorsion blir naturligtvis större ju större vinkeln a är.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan det problem som adresserats ovan med hänvisning till figur 3 lösas genom att två separata bilder genereras. Figur 4 visar en bildgenererade anordning 150 som är belägen mellan en optisk komponent 110 »en u. 10 15 20 25 30 35 «s2s 121 11 - | n « . .- och en komponentbärare 120, och vilken i likhet med figur 3 är lutad med en vinkel a gentemot sin ideala orientering. Den bildgenererande anordningen 150 genererar här en första bild inkluderande komponenten 110 och en första referensmarkering 401, vilken är belägen på en känd position, definierad av en uppsättning koordinater X0, yo. Den bildgenererande anordningen 150 genererar sedan en andra bild inkluderande ett målområde där den avsedda positionen P är belägen. Den andra bilden inkluderar även en andra referensmarkering 402, vilken i likhet med den första referensmarkeringen 401 också är belägen på en känd position. Denna position kan, men måste inte, definieras av samma uppsättning koordinater xo, yo som den första referensmarkeringen 401. Figur 4 illustrerar genereringen av två separata bilder med hjälp av en första pil CD respektive en andra pil ® från linserna 153a och 153b i den bildgenererande anordningen 150.

Baserat på den första referensmarkeringens 401 position i den första bilden relativt den optiska komponenten 110 kan den bildbehandlande anordningen fastställa en första uppsättning kompensationskoordinater x1, y, som definierar den optiska komponentens 110 position. På samma sätt kan den bildbehandlande anordningen fastställa en andra uppsättning kompensationskoordinater X2, y2 som definierar positionen för den avsedda positionen (P) baserat på den andra referensmarkeringen 402.

Med kunskap om eventuell skillnad x1-x2, y1-y2, mellan den första uppsättningen kompensationskoordinater X1, y1 och den andra uppsättningen kompensationskoordinater X2, y2 kan placeringsoperationen justeras på så sätt att den första positioneringsanordningen 115 flyttar den optiska komponenten 110 mot den avsedda positionen P på bäraren 120, exempelvis längs med en axel Z som är vinkelrät mot bärarens 120 övre yta.

Detta kan åstadkommas antingen genom kompensation i den första positioneringsanordningen 115, eller företrädesvis genom finjustering av den andra positioneringsanordningen, på så sätt nu. .- 10 15 20 25 30 525 121 12 a | ~ v | | u | u « u q. att den avsedda positionen P blir belägen längs med en axel A mellan komponenten 110 och bäraren 120, vilken är vinkelrät mot bärarens 120 övre yta. Det senare alternativet illustreras med en pil och en streckad rektangulär låda i figur 4.

Figur 5a illustrerar ett andra orienteringsproblem som löses enligt en utföringsform av uppfinningen. ldealt skall, innan den optiska komponenten 110 placeras på komponentbäraren 120, komponenten 110 och bäraren 120 orienteras så att deras respektive kontaktytor är parallella med varandra.

Dock kan, beroende på exempelvis kalibreringsfel eller mekaniska ofullkomligheter, både den första positionerings- anordningen och den andra positioneringsanordningen oavsiktligt lutas mer eller mindre. Således kan den första positioneringsanordningen 115, i stället för att orienteras längs med en axel A som är vinkelrät mot den optiska komponentens bottenyta, orienteras med en första orienteringsvinkel [fm gentemot axeln A. På motsvarande sätt kan den andra positioneringsanordningen orienteras med en andra orienteringsvinkel 132m gentemot axeln A, på så sätt att en vertikal axel från den första positioneringsanordningen 115 inte är vinkelrät mot komponentbärarens 120 övre yta.

Enligt denna utföringsform av uppfinningen kompenseras eventuella första ßlxvy eller andra ßzw orienteringsvinklar med en kalibreringsprocess som repeteras efter att en eller flera optiska komponenter placerats på sina respektive komponentbärare. Kalibreringsprocessen kan således antingen utföras med specifika intervall, exempelvis var 30:e komponent, eller när helst det befinns vara nödvändigt (exempelvis genom indikation med en alarm- eller övervakningssignal).

Processen börjar med att den första positioneringsanordningen 115 hämtar en första kalibreringskomponent 170 i stället för den optiska komponenten. Den första kalibreringskomponenten 170 antas här innehålla ett första referensmönster 175. Den första 10 15 20 25 30 35 I o n u o | ~ ø | | n - u vc positioneringsanordningen 115 positionerar sedan den första kalibreringskomponenten 170 inom en första toleransram R1 med avseende på den vinkelräta axeln A från den avsedda positionen P på komponentbäraren 120. Efter detta genererar den bildgenererande anordningen 150, från positionen mellan den första kalibreringskomponenten 170 och komponentbäraren 120, en första kalibreringsbild representerande det första referensmönstret 175. Den bildgenererande anordningen 150 genererar även en andra kalibreringsbild representerande ett andra referensmönster 185, vilket är beläget inom målområdet T (vilket utöver den andra referensmönstret 185 inkluderar den avsedda positionen P). Figur 5b visar en typisk utformning av den första kalibreringsbilden 501 och den andra kalibreringsbilden 502.

Såsom visas i figur 5b distorderas de båda referensmönstren 175 och 185 något i bilderna 501 och 502 jämfört med ett icke distorderat referensmönster, såsom mönstret 185 som visas i figur 2. Baserat på typen och graden av denna distorsion kan orienteringsvinklarna gentemot axeln A fastställas. Specifikt kan den första orienteringsvinkeln [fm mellan den första kalibreringskomponenten 170 och axeln A uppskattas baserat på typ och grad av distorsion av det första referensmönstret 175 i den första kalibreringsbilden 501 med avseende på ett första icke distorderat referensmönster. På motsvarande sätt kan den andra orienteringsvinkeln ßzxyy mellan komponentbäraren 120 och axeln A uppskattas baserat på typ och grad av distorsion av det andra referensmönstret 185 i den andra kalibreringsbilden 502 med avseende på ett andra icke distorderat referens- mönster.

Således tar den bildbehandlande anordningen emot den första kalibreringsbilden 501 och den andra kalibreringsbilden 502, behandlar bilderna, och kalibrerar baserat på resultatet placeringssteget i den föreslagna komponentplaceringsmetoden, på så sätt att en optisk komponent 110 som placeras på en komponentbärare 120 efter kalibreringsprocessen blir belägen :on n. 10 15 20 25 30 523 121 14 ' u a | r | n o u c o n o nu åtminstone lika nära den avsedda positionen P som en optisk komponent 110 som placeras på en komponentbärare 120 före utförandet av kalibreringsprocessen. Exempelvis kan placeringssteget kalibreras genom lutande av komponent- bäraren 120 med en vinkel vilken kompenserar för skillnaden mellan den första orienteringsvinkeln 61k, och den andra orienteringsvinkeln ßzx”. Figur 5a visar en sådan kompensering med en pil och en streckad låda.

Figur 6 illustrerar kalibreringsprocessen med hjälp av ett flödesschema. Ett första steg 610 positionerar en första kalibreringskomponent inom en första toleransram R1 med avseende på en vinkelrät axel från en avsedd position P på komponentbäraren. Sedan genererar ett steg 620 en första kalibreringsbild av den optiska komponenten från en linsposition mellan den optiska komponenten och komponentbäraren.

Därefter genererar ett steg 630 en andra kalibreringsbild av ett målområde T, som inkluderar ett andra referensmönster, från 'samma linsposition. Det andra referensmönstret är företrädesvis identiskt med det första referensmönstret. Dock behöver det inte vara på detta vis.

Ett följande steg 640 bildbehandlar den första kalibreringsbilden och den andra kalibreringsbilden. Baserat på resultatet av denna behandling kalibrerar ett steg 650 det föreslagna placeringssteget (se steg 760 i figur 7) på så sätt att en framtida optisk komponent kommer att placeras på sin komponentbärare med större precision, eller åtminstone med samma precision, som före utförandet av kalibreringsprocessen (i det fall placeringssteget redan var välkalibrerat).

Naturligtvis kan samtliga de process-steg som beskrivits ovan med hänvisning till figur 6, liksom godtycklig delsekvens av steg, utföras med hjälp av ett datorprogram, vilket är direkt laddningsbart till internminnet i en dator och vilket innefattar mjukvara för att utföra de nödvändiga stegen då programmet körs i en dator. Datorprogrammet kan på samma sätt lagras på 10 15 20 25 30 «s2s 121 15 n c ø n | nu ett godtyckligt datorläsbart medium.

Som summering kommer den allmänna metoden enligt uppfinningen nu att beskrivas med hänvisning till flödesschemat i figur 7.

Ett första steg 710 positionerar den optiska komponenten inom en första toleransram R1 med avseende på en vinkelrät axel från en avsedd position P på komponentbäraren 120. Sedan genereras, i ett steg 720, en första bild representerande den optiska komponenten från en linsposition mellan den optiska komponenten och komponentbäraren. Därefter genereras, i ett steg 730, en andra bild representerande ett målområde T som inkluderar den avsedda positionen P från samma linsposition.

Ett följande steg 740 bildbehandlar den första bilden och den andra bilden. Baserat på resultatet av bildbehandlingen finjusterar ett steg 750 komponentbärarens position med avseende på den optiska komponentens position relativt den vinkelräta axeln, på så sätt att den optiska komponenten och komponentbärarens avsedda position linjeras upp inom en andra toleransram Rz, som är snävare än den första toleransramen R1.

Slutligen placerar ett steg 760 den optiska komponenten på komponentbäraren, åtminstone implicit baserat på bfldbehandüngen.

Analogt med kalibreringsprocessen som beskrivits med hänvisning till figur 6 ovan kan samtliga de process-steg, liksom godtycklig delsekvens av steg, som beskrivits med hänvisning till figur 7 på samma sätt utföras med hjälp av ett datorprogram, vilket är direkt laddningsbart till internminnet i en dator och vilket innefattar mjukvara för att utföra de nödvändiga stegen då programmet körs i en dator. Datorprogrammet kan på samma sätt lagras på ett godtyckligt datorläsbart medium.

Begreppet ”innefattar/innefattande” specificerar när det används i denna beskrivning närvaro av angivna särdrag, heltal, steg eller komponenter. Dock utesluter inte denna term närvaro eller 523 121 16 Q v < . - o . | n - Q . - - r - nu addition av ett eller flera ytterligare särdrag, heltal, steg eller komponenter eller grupper av dessa.

Uppfinningen är inte begränsad till de i figurerna beskrivna utföringsformerna, utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 ~ ~ ~ . ø o | u u ~ a u PATENTKRAV

1. En metod för placering med hög precision av en optisk komponent (110) på en komponentbärare (120), innefattande stegen: positionering av den optiska komponenten (110) inom en första toleransram (R1) med avseende på en vinkelrät axel (A) fràn en avsedd position (P) på komponentbäraren (120), generering, från en position (xc, yc) mellan den optiska komponenten (110) och komponentbäraren (120), av minst en bild representerande den optiska komponenten (110) och ett målområde (T) som inkluderar den avsedda positionen (P), bildbehandling av denna minst en bild, samt placering av den optiska komponenten (110) på komponent- bäraren (120) baserat på resultatet av bildbehandlingen, kännetecknad av steget att: baserat på resultatet av bildbehandlingen och före placeringen av den optiska komponenten (110) på komponentbäraren (120), finjustera komponentbärarens (120) position med avseende på den optiska komponentens (110) position relativt axeln (A) på så sätt att den optiska komponenten (110) och den avsedda positionen (P) på komponentbäraren (120) linjeras upp inom en andra toleransram (Rz) som är snävare än den första toleransramen (R1).

2. En metod enligt krav 1, kännetecknad av placering av den optiska komponenten (110) på komponentbäraren (120) genom linjär förflyttning av den optiska komponenten (110) längs med en axel (Z) som är väsentligen vinkelrät mot en yta på komponentbäraren (120) där den avsedda positionen (P) är belägen.

3. En metod enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att steget att finjustera positionen involverar förflyttning av komponentbäraren (120) med avseende på sex spatiella frihetsgrader. 10 15 20 25 30 523 121 18 | n u - Q ø - u o ua

4. En metod enligt något av föregående krav, k ä n n ete c k n a d av att steget att finjustera positionen involverar linjär förflyttning av komponentbäraren (120) längs med tre inbördes vinkelräta axlar (X, Y, Z) respektive vridning av komponentbäraren (120) runt tre inbördes vinkelräta axlar (®X, (öv, ®Z).

5. En metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att genereringssteget involverar generering av en första bild representerande den optiska komponenten (110), samt generering av en andra bild representerande målområdet (T).

6. En metod enligt krav 5 kännetecknad bildgenererande steget dessutom involverar tilldelning till den första bilden av en första uppsättning kompensationskoordinater (X1, y1) relativt en referensposition (X0, Yo), tilldelning till den andra bilden av en andra uppsättning kompensationskoordinater (X2, y2) relativt referenspositionen (xo, yo), samt beräkning av skillnaden (x1-x2, y1-y2) mellan den första uppsättningen kompensationskoordinater (X1, y1) och den andra uppsättningen kompensationskoordinater (X2, yg). av att det

7. En metod enligt krav 6 kännetecknad av att steget att finjustera positionen kompenserar för skillnaden (x1-x2, y1-y2).

8. En metod enligt något av föregående krav, k ä n n ete c k n a d av att en kalibreringsprocess utförs mellan upprepade placeringar av optiska komponenter på en eller flera komponentbärare, där kalibreringsprocessen innefattar stegen: hämtning av en första kalibreringskomponent (170) i stället för den optiska komponenten (110), där kalibrerings- komponenten (170) har ett första referensmönster (175), positionering av den första kalibreringskomponenten (170) 10 15 20 25 30 523 121 19 inom den första toleransramen (R1) med avseende på den vinkelräta axeln (A) från den avsedda positionen (P) på komponentbäraren (120), generering, från positionen (xc, yo) mellan den första kalibreringskomponenten (170) och ett andra referensmönster (185) som är beläget inom målområdet (T), av en första kalibreringsbild (501) representerande det första referensmönstret (175) och en andra kalibreringsbild (502) representerande ett andra referensmönster (185), bildbehandling av den första kalibreringsbilden (501) och den andra kalibreringsbilden (502), och baserat på detta kalibrering av placeringssteget på så sätt att en optisk komponent (110) som placeras på en komponentbärare (120) efter kalibreringsprocessen blir belägen minst lika nära den avsedda positionen (P) som en optisk komponent (110) som placeras på en komponentbärare (120) före kalibrerings- processen.

9. En metod enligt krav 8 kännetecknad av att bildbehandlingen involverar uppskattning av den första orienteringsvinkeln (ßQy) mellan den första kalibreringskomponenten (170) och axeln (A) baserat på typ och grad av distorsion av det första referensmönstret (175) i den första kalibreringsbilden (501) med avseende på ett första icke distorderat referensmönster, samt uppskattning av den andra orienteringsvinkeln (ßzm) mellan komponentbäraren (120) och axeln (A) baserat på typ och grad av distorsion av det andra referensmönstret (185) i den andra kalibreringsbilden (502) med avseende på ett andra icke distorderat referensmönster.

10. En metod enligt något av föregående krav kä n n eteck n a d av att den optiska komponenten (110) innefattar minst en av en halvledarlaser, en lins och en fotodiod.

11. Ett datorprogram vilket år direkt laddningsbart till 10 15 20 25 30 523 121 20 0 o ø ~ v u n u « o u n. internminnet i en dator och vilket innefattar mjukvara för att utföra stegen i något av kraven 1-10 då programmet körs i en dator.

12. Ett datorläsbart medium på vilket ett program finns lagrat, som är ägnat att förmå en dator att utföra stegen i något av kraven 1-10.

13. En anordning för placering med hög precision av en optisk komponent (110) på en komponentbärare (120), innefattande: en första positioneringsanordning (115), som positionerar den optiska komponenten (110) inom en första toleransram (R1) med avseende på en vinkelrät axel (A) från en avsedd position (P) på komponentbäraren (120), och placerar den optiska komponenten (110) på komponentbäraren (120) baserat på en styrsignal, en bildgenererande anordning (150), som från en position (xc, yo) mellan den optiska komponenten (110) och komponent- bäraren (120), genererar minst en bild representerande den optiska komponenten (110) och ett målområde (T) som inkluderar den avsedda positionen (P), en bildbehandlande anordning (160), som behandlar denna minst en bild och baserat på resultatet därav genererar styrsignalen, kännetecknad av att den innefattar en andra positioneringsanordning (140), som finjusterar komponentbärarens (120) position med avseende på den optiska komponentens (110) position relativt axeln (A) på så sätt att den optiska komponenten (110) och den avsedda positionen (P) på komponentbäraren (120) linjeras upp inom en andra toleransram (Rz) som är snävare än den första toleransramen (R1) innan den första positioneringsanordningen (115) placerar den optiska komponenten (110) på komponentbäraren (120), varvid operationen av den andra positioneringsanordningen (140) baseras på resultatet av bildbehandlingen. 10 15 20 25 30 ; 523 121 21

14. En anordning enligt krav 13, kännetecknad av att den första positioneringsanordningen (115) är anpassad för att placera den optiska komponenten (110) på komponentbäraren (120) genom linjär förflyttning av den optiska komponenten (110) längs med en axel (Z) som är väsentligen vinkelrät mot en yta på komponentbäraren (120) där den avsedda positionen (P) är belägen.

15. En anordning enligt något av kraven 13 eller 14, kännetecknad av att den andra positioneringsanordningen (140) är anpassad för att förflytta komponentbäraren (120) med avseende på sex spatiella frihetsgrader.

16. En anordning enligt något av kraven 13 - 15, kännetecknad av att den andra positioneringsanordningen (140) är anpassad för att förflytta komponentbäraren (120) linjärt längs med tre inbördes vinkelräta axlar (X, Y, Z) respektive vrida komponentbäraren (120) runt tre inbördes vinkelräta axlar (QX, (911, (92)-

17. En anordning enligt något av kraven 13 - 16, kä n netecknad av att den bildgenererande anordningen (150) är anpassad att bild optiska genera en första representerande den komponenten (110), samt genera en andra bild representerande målområdet (T).

18. En anordning enligt krav 17, kännetecknad av att den bildbehandlande anordningen (160) är anpassad att ta emot den första bilden och den andra bilden, tilldela en första uppsättning kompensationskoordinater (x1, y1) relativt en referensposition (xo, yo) till den första bilden, tilldela en andra uppsättning kompensationskoordinater (X2, y2) relativt referenspositionen (xo, yo) till den andra bilden, samt beräkna skillnaden (x1-x2, y1-y2) mellan den första uppsättningen kompensationskoordinater (X1, y1) och den andra a o n - v u v ø n n o ~ n u o | o ø a» uppsättningen kompensationskoordinater (xz, y2).

19. En anordning enligt krav 18, kännetecknad av att den andra positioneringsanordningen (140) är anpassad för att positionera komponentbäraren (120) så att skillnaden (x1-x2, y1- y2) kompenseras.

20. En anordning enligt något av kraven krav 13 - 19, kän netecknad av att den optiska komponenten (110) innefattar minst en av en halvledarlaser, en lins och en fotodiod.