一种透镜定位装置及方法与流程

本发明实施例涉及激光技术领域，尤其涉及一种透镜定位装置及方法。

背景技术：

在激光技术领域，经常需要把料盘上的透镜安装到芯片上，传统的方法中通常使用人工手动操作，但是通过人工的方法效率较低，并且工作量较大，难以适应工业化的需求。

因此，亟需一种透镜定位装置及方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明实施例提供一种透镜定位装置及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种透镜定位装置，包括：底座、第一支架、料盘、第二支架、第一相机、第三相机、第三支架、第二相机、夹头、控制器、第四支架、激光器芯片、探针、第五支架和探头，其中，以任意竖直方向为x轴方向，以所述x轴为参照对象水平向左的方向为y轴方向，所述第一支架沿x轴方向安装在所述底座上，所述料盘安装在所述第一支架上，所述第二支架沿y轴方向安装在所述底座上，所述第一相机和所述第三相机安装在所述第二支架上，所述控制器安装在所述底座上，所述夹头安装在所述控制器前端，所述第三相机位于所述料盘上方，所述料盘用于装载目标透镜，所述第三支架沿x轴安装在所述第一支架旁侧，所述第二相机安装在所述第三支架上，所述第二相机与所述料盘位于同一高度，所述第四支架沿x轴安装在所述第一支架另一侧，所述激光器芯片安装在所述第四支架上，所述探针安装在所述激光器芯片的一侧，所述第五支架沿y轴安装在所述底座上，所述第五支架与所述第四支架垂直，所述探头固定在所述第五支架上。

第二方面，本发明实施例提供一种透镜定位方法，包括：

通过所述第三相机获取所述夹头与所述目标透镜的第一初始图片，根据所述第一初始图片，获取所述夹头与所述目标透镜之间的初始距离，根据所述初始距离，利用所述夹头将所述目标透镜夹取到所述所述激光器芯片上方；

利用所述第二相机获取所述目标透镜与所述激光器芯片的第二初始图片，根据所述第二初始图片，获取所述目标透镜与所述激光器芯片的上表面之间的第一垂直距离、所述目标透镜与所述目标部件的上表面之间第一夹角，所述目标部件的上表面为最接近所述第二相机的侧面，根据所述第一垂直距离和所述第一夹角，调整所述目标透镜在x轴方向的位置；

利用所述第一相机获取所述目标透镜与所述激光器芯片的第三初始图片，根据所述第三初始图片，获取所述目标透镜与所述激光器芯片的出光面之间的第二垂直距离、所述目标透镜与所述目标部件的出光面之间的第二夹角，所述目标部件的出光面为最接近所述第一相机的侧面，根据所述第二垂直距离和所述第二夹角，调整所述目标透镜在y轴方向的位置；

通过所述探针为所述激光器芯片供电，所述激光器芯片发射激光；

若所述激光器芯片发出的激光经过所述目标透镜反射后能被所述探头探测到；

若判断获知所述探头探测到的目标光斑与预设光斑相同，利用所述夹头，将所述目标透镜放到所述激光器芯片上，所述目标光斑由所述目标透镜反射的激光形成。

本发明实施例提供的一种透镜定位装置及方法，将透镜放到激光器芯片的过程分为两个过程，第一个过程为粗定位，首先将目标透镜夹取到激光器芯片的上方，通过第二相机拍摄的第二初始图片，通过对第二初始图片进行处理，得到目标透镜与激光器芯片之间的距离和角度，由此来调整目标透镜在x轴方向上的位置，同样地，按此来调整目标透镜在y轴方向上的位置，最终，在激光器芯片上方粗步确定了目标透镜的位置。第二个过程为精定位，在粗步确定目标透镜位置的基础上，通过探针给激光器芯片加电，使得激光器芯片发射激光，激光经过目标透镜的反射，照射到探头上，在探头上形成目标光斑，通过比较目标光斑与预设光斑的大小、位置和形状，来确定目标透镜的最佳位置。本发明通过机器来透镜定位的问题，提高了透镜定位效率，并且精确度较高。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种透镜定位装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种透镜定位方法的流程图；

图3为本发明实施例一种目标透镜定位方法中利用第二相机定位的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种透镜定位方法中第一相机定位的示意图。

附图标记：

101，底座；102，第一支架；103，料盘；

104，第二支架；105，第一相机；106，第三相机；

107，第三支架；108，第二相机；109，夹头；

1010，控制器；1011，第四支架；1012，激光器芯片；

1013，探针；1014，同步带；1015，探头；

301，第一垂直距离；302，第一夹角；401，第二垂直距离；

402，第二夹角。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1为本发明实施例提供的一种透镜定位装置的结构示意图，如图1所示，该透镜定位装置包括：底座101、第一支架102、料盘103、第二支架104、第一相机105、第三相机105、第三支架107、第二相机108、夹头109、控制器1010、第四支架1011、激光器芯片1012、探针1013、第五支架和探头1015，其中，以任意竖直方向为x轴方向，以所述x轴为参照对象水平向左的方向为y轴方向，所述第一支架102沿x轴方向安装在所述底座101上，所述料盘103安装在所述第一支架102上，所述第二支架104沿y轴方向安装在所述底座101上，所述第一相机105和所述第三相机105安装在所述第二支架104上，所述控制器1010安装在所述底座101上，所述夹头109安装在所述控制器1010前端，所述第三相机105位于所述料盘103上方，所述料盘103用于装载目标透镜，所述第三支架107沿x轴安装在所述第一支架102旁侧，所述第二相机108安装在所述第三支架107上，所述第二相机108与所述料盘103位于同一高度，所述第四支架1011沿x轴安装在所述第一支架102另一侧，所述激光器芯片1012安装在所述第四支架1011上，所述探针1013安装在所述激光器芯片1012的一侧，所述第五支架沿y轴安装在所述底座101上，所述第五支架与所述第四支架1011垂直，所述探头1015固定在所述第五支架上。

为了方便描述，将由上向下的方向作为x轴方向，以x轴方向为参照对象，将水平向左的方向作为y轴方向。

本发明实施例中以第五支架为同步带进行说明，同步带在本发明实施例中除了提供支撑的作用外，还可以通过转动同步带上的皮带，带动上方的探头1015运动。

具体地，底座101为该透镜定位装置的底板部分，其它模块均安装在底座101上，第一支架102固定在底座101上，料盘103固定在第一支架102上，料盘103被划分为许多个小方块，每个小方块都可以放置一片透镜，将需要夹取的透镜作为目标透镜。

第二支架104也固定在底座101上，在第二支架104上安装有第一相机105和第三相机105，第三相机105需要拍摄目标透镜与夹头109的初始图片，通过对初始图片进行处理来得到目标透镜与夹头109之间的距离，为了满足拍摄要求，第三相机105位于料盘103的正上方，第一相机105安装在第三相机105的旁侧。

具体地，夹头109的运动可以通过该定位装置内设的控制器1010进行控制，控制器1010根据夹头109的初始位姿和末端位姿可以规划出夹头109的运动轨迹，从而控制夹头109运动，夹取目标透镜。

第三支架107固定在底座101上，第三支架107上安装有第二相机108，第二相机108和激光器芯片1012位于同一高度，这样当第二相机108才能够拍摄到激光器芯片1012和目标透镜。

第四支架1011沿着x轴方向安装在底座101上，激光器芯片1012固定在第四支架1011上端，探针1013固定在激光器芯片1012的一侧，第五支架沿y轴方向固定在底座101上，并且第五支架与第四支架1011垂直，探头1015安装在第五支架上上，第五支架主要用来为探头1015提供支撑作用，本发明实施例中以第五支架为同步带1014进行说明，同步带1014在本发明实施例中除了提供支撑的作用外，还可以通过转动同步带1014上的皮带，带动上方的探头1015运动。

具体地，在使用时，首先通过第三相机105拍摄包含夹头109与目标透镜的第一初始图片，通过对第一初始图片进行处理，得到夹头109与目标透镜之间的初始距离，得到该初始距离之后，利用控制器1010，将夹头109运动到目标透镜的上方，并夹取目标透镜，将目标透镜夹取到激光器芯片1012上方。

通过第一相机105拍摄包含目标透镜与激光器芯片1012的第三初始图片，并对第三初始图片进行图像处理，得到目标透镜与激光器芯片1012之间的距离和角度，以此在y轴方向上对目标透镜的位置进行调整。

通过第二相机108拍摄包含目标透镜与激光器芯片1012的第二初始图片，并对第二初始图片进行图像处理，得到目标透镜与激光器芯片1012之间的距离和角度，以此在x轴方向上对目标透镜的位置进行调整。

最终，在激光器芯片1012上方粗步确定了目标透镜的位置。此为粗定位过程。

在粗步确定目标透镜的位置之后，还需要对目标透镜的位置来进行精确调整，此过程为精定位过程，具体如下：

通过探针1013对激光器芯片1012加电，激光器芯片1012发射出激光，经过目标透镜的反射，激光被照射到探头1015方向的位置。

若探头1015能够捕捉到目标透镜反射的激光，会形成目标光斑，显然，目标光斑会随着目标透镜的位置的改变而改变，通过调整目标透镜的位置，使得目标光斑与预设光斑能够完全重合，当重合时，说明目标透镜处于最佳的位置，此时，将目标透镜放在激光器芯片1012上即可。

需要说明的是，探头1015即传感器的再封装形式，是传感器的最基本单元，通过合理的电子电路与外部封装结构，对传感器进行封装，使它具有我们所需的一些独立功能的部件，探头和传感器一样，通常根据其基本感知功能分为热敏探头、光敏探头、气敏探头、力敏探头、磁敏探头、湿敏探头、声敏探头、放射线敏感探头、色敏探头和味敏探头、视频探头等几大类。

本发明实施例中使用的是光敏探头，用来捕捉激光器芯片1012发出的激光。

本发明实施例提供的一种透镜定位装置，将透镜放到激光器芯片的过程分为两个过程，第一个过程为粗定位，首先将目标透镜夹取到激光器芯片的上方，通过第二相机拍摄的第二初始图片，通过对第二初始图片进行处理，得到目标透镜与激光器芯片之间的距离和角度，由此来调整目标透镜在x轴方向上的位置，同样地，按此来调整目标透镜在y轴方向上的位置，最终，在激光器芯片上方粗步确定了目标透镜的位置。第二个过程为精定位，在粗步确定目标透镜位置的基础上，通过探针1013给激光器芯片加电，使得激光器芯片发射激光，激光经过目标透镜的反射，照射到探头1015上，在探头1015上形成目标光斑，通过比较目标光斑与预设光斑的大小、位置和形状，来确定目标透镜的最佳位置。本发明通过机器来透镜定位的问题，提高了透镜定位效率，并且精确度较高。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：第一光源，所述第一光源位于所述激光器芯片的旁侧，所述第一光源用于为所述第二相机108提供光照。

具体地，该透镜定位装置还包括第一光源，第一光源位于激光器芯片的旁侧，第一光源与第二相机108相对，以便当第一光源的光照打开后，可以为第二相机108的拍摄提供光线，便于第二相机108拍摄照片。因此，即使当该定位装置处于黑暗环境下时，该透镜定位装置也能正常工作或使用。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：第二光源，所述第二光源位于所述料盘103旁侧，所述第二光源用于为所述第三相机105提供光照。

具体地，该透镜定位装置还包括第二光源，第二光源位于料盘103的旁侧，并且与第三相机105相对，当第二光源的光照打开后，可以为第三相机105提供光线，便于第三相机105对目标透镜和夹头109进行拍摄，这样，即使在黑暗或者光线比较弱的环境中，该透镜定位装置依然能够使用。

图2为本发明实施例提供的一种透镜定位方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

s1，通过所述第三相机获取所述夹头与所述目标透镜的第一初始图片，根据所述第一初始图片，获取所述夹头与所述目标透镜之间的初始距离，根据所述初始距离，利用所述夹头将所述目标透镜夹取到所述所述激光器芯片上方；

s2，利用所述第二相机获取所述目标透镜与所述激光器芯片的第二初始图片，根据所述第二初始图片，获取所述目标透镜与所述激光器芯片的上表面之间的第一垂直距离、所述目标透镜与所述目标部件的上表面之间第一夹角，所述目标部件的上表面为最接近所述第二相机的侧面，根据所述第一垂直距离和所述第一夹角，调整所述目标透镜在x轴方向的位置；

s3，利用所述第一相机获取所述目标透镜与所述激光器芯片的第三初始图片，根据所述第三初始图片，获取所述目标透镜与所述激光器芯片的出光面之间的第二垂直距离、所述目标透镜与所述目标部件的出光面之间的第二夹角，所述目标部件的出光面为最接近所述第一相机的侧面，根据所述第二垂直距离和所述第二夹角，调整所述目标透镜在y轴方向的位置；

s4，通过所述探针为所述激光器芯片供电，所述激光器芯片发射激光；

s5，若所述激光器芯片发出的激光经过所述目标透镜反射后能被所述探头探测到；

s6，若判断获知所述探头探测到的目标光斑与预设光斑相同，利用所述夹头，将所述目标透镜放到所述激光器芯片上，所述目标光斑由所述目标透镜反射的激光形成。

首先通过第三相机拍摄包含夹头与目标透镜的第一初始图片，通过对第一初始图片进行处理，得到夹头与目标透镜之间的初始距离，得到该初始距离之后，利用控制器1010，将夹头运动到目标透镜的上方，并夹取目标透镜，将目标透镜夹取到激光器芯片上方。

通过第一相机拍摄包含目标透镜与激光器芯片的第三初始图片，并对第三初始图片进行图像处理，得到目标透镜与激光器芯片之间的距离和角度，以此在y轴方向上对目标透镜的位置进行调整。

通过第二相机拍摄包含目标透镜与激光器芯片的第二初始图片，并对第二初始图片进行图像处理，得到目标透镜与激光器芯片之间的距离和角度，以此在x轴方向上对目标透镜的位置进行调整。

最终，在激光器芯片上方粗步确定了目标透镜的位置。此为粗定位过程。

在粗步确定目标透镜的位置之后，还需要对目标透镜的位置来进行精确调整，此过程为精定位过程，具体如下：

通过探针对激光器芯片加电，激光器芯片发射出激光，经过目标透镜的反射，激光被照射到探头方向的位置。

若探头能够捕捉到目标透镜反射的激光，会形成目标光斑，显然，目标光斑会随着目标透镜的位置的改变而改变，通过调整目标透镜的位置，使得目标光斑与预设光斑能够完全重合，当重合时，说明目标透镜处于最佳的位置，此时，将目标透镜放在激光器芯片上即可。

这里所说的目标光斑与预设光斑能够完全重合，指的是目标光斑在大小、形状和位置上均与预设光斑相同。

预设光斑是根据该激光器芯片、理想状态的目标透镜和探头之间的位置关系，经过一系列的复杂计算得到，将预设光斑的形状、大小和位置存储起来，并作为参照标准。

本发明实施例提供的一种透镜定位方法，将透镜放到激光器芯片的过程分为两个过程，第一个过程为粗定位，首先将目标透镜夹取到激光器芯片的上方，通过第二相机拍摄的第二初始图片，通过对第二初始图片进行处理，得到目标透镜与激光器芯片之间的距离和角度，由此来调整目标透镜在x轴方向上的位置，同样地，按此来调整目标透镜在y轴方向上的位置，最终，在激光器芯片上方粗步确定了目标透镜的位置。第二个过程为精定位，在粗步确定目标透镜位置的基础上，通过探针给激光器芯片加电，使得激光器芯片发射激光，激光经过目标透镜的反射，照射到探头上，在探头上形成目标光斑，通过比较目标光斑与预设光斑的大小、位置和形状，来确定目标透镜的最佳位置。本发明通过机器来透镜定位的问题，提高了透镜定位效率，并且精确度较高。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：

若所述激光器芯片发出的激光经过所述目标透镜反射后，不能被所述探头探测到，利用所述夹头，调整所述目标透镜的位姿，直到所述激光器芯片发出的激光经过所述目标透镜反射后能被所述探头探测到。

如果激光器芯片发出的激光，经过目标透镜反射之后，不能被探头探测到，由于激光是由目标透镜反射出去的，所以需要通过夹头不断的调整目标透镜的位置，以确保激光器芯片发出的光经过目标透镜反射后能被探头探测到，并形成目标光斑。

在上述实施例的基础上，优选地，还包括：

若判断获知所述目标光斑与所述预设光斑不同，利用所述夹头调整所述目标透镜的位姿，直到所述目标光斑与所述预设光斑相同，将所述目标透镜放到所述激光器芯片上。

如果探头探测到的目标光斑与预设光斑在大小、位置和形状这三个方面至少有一个方面不同，则需要调整目标透镜的位置和姿态，直到目标光斑与预设光斑完全重合。重合时目标透镜所在的位置和姿态为最佳位姿，在该位姿上将目标透镜安装在激光器芯片上。

在上述实施例的基础上，优选地，所述根据所述第一垂直距离和所述第一夹角，调整所述目标透镜在x轴方向的位置，具体包括：

根据所述第一夹角，调整所述目标透镜的位置，使得所述目标透镜与所述芯片平行；

根据所述垂直距离，调整所述目标透镜在x轴方向的位置。

具体地，图3为本发明实施例一种目标透镜定位方法中利用第二相机定位的示意图，如图3所示，利用第二相机拍摄的第一初始图片后，通过对第一初始图片进行图像处理，得到第一垂直距离301和第一夹角302，首先根据第一夹角，调整目标透镜的倾斜角度，使得目标透镜与激光器芯片平行，然后再根据第一垂直距离，调整目标透镜的位置。

在上述实施例的基础上，优选地，所述根据所述第二垂直距离和所述第二夹角，调整所述目标透镜在y轴方向的位置，具体包括：

根据所述第二夹角，调整所述目标透镜的位置，使得所述目标透镜与所述芯片平行；

根据所述第二垂直距离，调整所述目标透镜在y轴方向的位置。

利用第一相机对目标透镜在y轴方向上的位置进行调整，具体步骤如下：利用第一相机拍摄目标透镜和激光器芯片之间的第三初始图片，对第三初始图片进行图像处理，得到目标透镜与激光器芯片出光面之间的第二垂直距离和第二夹角，图4为本发明实施例提供的一种透镜定位方法中第一相机定位的示意图，如图4所示，第二垂直距离401是当目标透镜与激光器芯片平行时两者之间的垂直距离，第二夹角402是指目标透镜与竖直方向之间的锐角。

根据第二垂直距离和第二夹角，调整目标透镜在y轴方向的位置，通过在x轴、y轴两个方向上对目标透镜的位置进行调整，实现了对目标透镜的初步定位，使得目标透镜进一步接近理想位置。

具体地，先将目标透镜转过第二夹角，使得目标透镜与激光器芯片平行，然后再将目标透镜移动第二垂直距离，使得目标透镜在y轴方向更加接近激光器芯片。

在上述实施例的基础上，优选地，所述若判断获知所述目标光斑与所述预设光斑不同，利用所述夹头调整所述目标透镜的位姿，具体包括：

若判断获知所述目标光斑与所述预设光斑在位置和/或大小上不同，利用所述夹头调整所述目标透镜的位置；

若判断获知所述目标光斑与所述预设光斑在形状上不同，利用所述夹头调整所述目标透镜的倾斜角度。

具体地，根据目标光斑与预设光斑的差异，对目标透镜的位置进行具体的调整，调整方法如下：

如果目标光斑和预设光斑在大小、位置这两个方面存在差异，可以通过调整目标透镜的位置来使得目标光斑与预设光斑相同。

如果目标光斑和预设光斑在形状上存在差异，可以通过调整目标透镜的倾斜角度来对来使得目标光斑与预设光斑相同。

如果目标光斑与预设光斑在大小、位置和形状三个方面均存在差异，可以同时调整目标透镜的倾斜角度和位置来使得目标光斑与预设光斑相同。

本发明实施例给出了目标光斑和预设光斑的调整方法，在目标光斑与预设光斑在大小和位置上不同时，需要调整目标透镜的位置，在目标光斑与预设光斑在形状上不同时，需要调整目标透镜的倾斜角，在实际使用过程中，可以根据目标光斑的实际情况来调整目标透镜的位姿，而不是盲目的调整，从而提高调整效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。