专利名称：一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置及其方法
技术领域：
本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置及其方法。
背景技术：
投影机中的照明装置，即投影灯主要由灯芯和灯杯组成，投影灯的质量与投影机整体的画面表现息息相关。灯芯发出的光经由灯杯的内表面反射，获得光束，而灯芯在灯杯内的位置，对形成光束的光强、平行度和均匀性影响很大，正所谓“差之毫厘，谬以千里”，工艺上把控制灯芯在灯杯内的位置的过程叫做调焦注胶。目前的调焦注胶定位都是以灯芯两端为基准进行的定位，见公开号为CN102305988A的专利所示，但是由于生产灯芯工艺过程的客观限制，导致不同灯芯两端在通常情况下长度有不少的偏差，导致每个灯泡调焦时都要进行较大量的调整，增加工人的工作量。所以通常情况下都需要给灯芯通电，通过灯芯经灯杯反射出的光照在挡光板上的光斑的形状调整来进行调焦。此方法生产效率低，次品率高，原材料浪费大，企业生产成本高，并且在一个工作台上只能进行一个灯芯灯杯的调焦，不适合企业的自动化生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置及其方法。基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置包括工作台、灯杯、灯杯自动定位装置、灯芯、灯芯自动定位装置、校准光源装置、注胶装置、PLC、四象限探测器、信号处理器、显示器、灯杯夹取机械手和灯芯夹取机械手；校准光源装置、灯杯自动定位装置、灯芯自动定位装置固定于工作台，灯杯固定于灯杯自动定位装置，灯芯固定于灯芯自动定位装置，注胶装置的一端与PLC相连，注胶装置的另一端置于灯杯的上方，四象限探测器与信号处理器相连，信号处理器与PLC相连，PLC分别与显示器、灯杯夹取机械手和灯芯夹取机械手相连。所述的灯杯自动定位装置包括灯杯模、灯杯模固定座、紧固螺栓、压紧圆柱杆、压紧橡胶圈、弹簧、螺母、压紧板、气缸、气缸固定座；灯杯模通过三个紧固螺栓固定于灯杯模固定座，灯杯模的下表面与灯杯模固定座的上表面贴合，气缸固定座固定于工作台，气缸固定于气缸固定座，气缸的伸缩杆与压紧板固定，压紧圆柱杆的一端与压紧橡胶圈固定，压紧圆柱杆的另一端带有外螺纹，穿过压紧板上的孔与螺母相连，压紧圆柱杆中间套有弹簧；装配完成后，弹簧处于压缩状态，灯杯放入灯杯模的凹槽内，并通过压紧橡胶圈压紧。所述的灯芯自动定位装置包括灯芯模、灯芯模固定座、第一螺钉、三维调焦台；灯芯模的圆筒端放入灯芯模固定座的圆筒内，并用两个第一螺钉固定，灯芯模固定座的圆筒的下端开有半圆形槽，用于放置四象限探测器，灯芯模固定座的底部固定于三维调焦台，三维调焦台固定于工作台。
所述的校准光源装置包括投影灯、投影灯固定座、第二螺钉、点灯装置、滤光片；投影灯固定座的底部固定于工作台，滤光片的下表面和投影灯固定座的上表面贴合，投影灯置于投影灯固定座的凹槽内，投影灯的前表面与投影灯固定座凹槽的上表面贴合，且通过置于投影灯固定座凹槽侧面的第二螺钉固定。所述的灯杯为椭球形，椭球形侧面设有第一侧平面、第二侧平面、斜侧平面，椭球形下端设有正平面；正平面与灯杯的中心线垂直，第一侧平面、第二侧平面相互垂直，且分别与正平面垂直，斜侧平面与正平面的夹角为45度到90度，正平面与灯杯模的凹槽的底面贴合，第一侧平面和第二侧平面与灯杯模的凹槽的两个内侧面贴合，斜侧平面是压紧橡胶圈的作用面；
基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶方法包括以下步骤
1)选取投影灯，并用第二螺钉固定于投影灯固定座，通过点灯装置点亮投影灯，产生平行光束；
2)根据实际要求制作调试灯，将调试灯固定于灯杯模，通过调整三维调焦台来调整灯芯模的位置，使灯芯模套在该调试灯的灯芯上，校准光路，使投影灯产生的平行光束、调试灯的中心线和灯芯模的中心线相互平行,调试灯的灯芯的中心线和灯芯模的中心线重合，记录此时四象限探测器的数值，并撤去调试灯；
3)通过PLC控制灯芯夹取机械手把待注胶的灯芯放置于灯芯模，利用重力和灯芯模的外形使其定位；
4)通过PLC控制灯杯夹取机械手夹取灯杯，并放入灯杯模的凹槽内，斜侧平面朝外；
5)通过PLC使气缸的伸缩杆伸长，带动压紧板动作，使固定在压紧圆柱杆上的压紧橡胶圈作用在斜侧平面上，从而压紧灯杯，使灯杯固定；
6)PLC通过信号处理器采集四象限探测器的数据，通过和步骤2得到的四象限探测器的数据对比，判断灯杯和灯芯在误差许可范围内是否已经对焦；
7)若PLC判断已经对焦，则通过PLC控制注胶装置对灯杯和灯芯的交接处进行注胶，投影灯产生的光束加快了胶水的凝固速度，若PLC判断未完成对焦，则通过显示器报警；
8)灯芯和灯杯调焦注胶完成之后得到半成品的裸灯，控制PLC使气缸动作，松开对灯杯的压紧，利用灯杯夹取机械手取下半成品的裸灯，进行后续的通电检测质量等工艺；
9)重复步骤3) 步骤8)，实现灯芯和灯杯调焦注胶工序的连续、自动进行。使用本发明，以灯芯泡壳为定位基准，通过灯芯模来对灯芯泡壳进行定位。批量生产前，第一次校准光路，调整时只要根据调试灯来调整灯芯模的位置即可，灯芯两端不需要再固定；批量生产时，灯芯和灯杯是否完成对焦，通过四象限探测器采集光斑信号，并由PLC进行判断，由显示器提示，极大地减少工人的工作量。本发明中的投影灯提供调焦所需的平行光，也可加速胶水烘干的过程，使整个装置更加紧凑。本发明基于模具定位的高精度，可以实现在一个工作平台上一次性多个灯芯灯杯调焦注胶同时进行，极大地提高调焦注胶工序的生产效率,降低成本，适合自动化生产。
图I为本发明一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置的总装配 图2为工艺流程图；图3为灯杯自动定位装置结构示意 图4为灯芯自动定位装置结构示意 图5为标准光源装置结构示意 图6为光路原理意图； 图7为灯杯的定位平面不意 图8为四象限探测器原理示意 图中，工作台I、灯杯2、灯杯自动定位装置3、灯芯4、灯芯自动定位装置5、校准光源装置6、注胶装置7、PLC8、四象限探测器9、信号处理器10、显示器11、灯杯夹取机械手12、灯芯夹取机械手13、灯杯模14、灯杯模固定座15、紧固螺栓16、压紧圆柱杆17、压紧橡胶圈18、弹簧19、螺母20、压紧板21、气缸22、气缸固定座23、灯芯模24、灯芯模固定座25、第一螺钉26、三维调焦台27、投影灯28、投影灯固定座29、第二螺钉30、点灯装置31、滤光片32、正平面33、第一侧平面34、第二侧平面35、斜侧平面36。
具体实施例方式如图I所示，基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置包括工作台I、灯杯2、灯杯自动定位装置3、灯芯4、灯芯自动定位装置5、校准光源装置6、注胶装置7、PLC8、四象限探测器9、信号处理器10、显示器11、灯杯夹取机械手12和灯芯夹取机械手13 ;校准光源装置6、灯杯自动定位装置3、灯芯自动定位装置5固定于工作台1，灯杯2固定于灯杯自动定位装置3，灯芯4固定于灯芯自动定位装置5，注胶装置7的一端与PLC8相连，注胶装置7的另一端置于灯杯2的上方，四象限探测器9与信号处理器10相连，信号处理器10与PLC8相连，PLC8分别与显示器11、灯杯夹取机械手12和灯芯夹取机械手13相连。如图2所示，灯芯4和灯杯2调焦注胶工艺流程包括校准光路、模具定位灯芯、模具定位灯杯、注胶烘干和裸灯通电检测质量。如图3所示，灯杯自动定位装置3包括灯杯模14、灯杯模固定座15、紧固螺栓16、压紧圆柱杆17、压紧橡胶圈18、弹簧19、螺母20、压紧板21、气缸22、气缸固定座23 ;灯杯模14通过三个紧固螺栓16固定于灯杯模固定座15,灯杯模14的下表面与灯杯模固定座15的上表面贴合，气缸固定座23固定于工作台1，气缸22固定于气缸固定座23，气缸22的伸缩杆与压紧板21固定，压紧圆柱杆17的一端与压紧橡胶圈18固定，压紧圆柱杆17的另一端带有外螺纹，穿过压紧板21上的孔与螺母20相连，压紧圆柱杆17中间套有弹簧19 ;装配完成后，弹簧19处于压缩状态，灯杯2放入灯杯模14的凹槽内，并通过压紧橡胶圈18压紧。如图4所示，灯芯自动定位装置5包括灯芯模24、灯芯模固定座25、第一螺钉26、三维调焦台27 ;灯芯模24的圆筒端放入灯芯模固定座25的圆筒内，并用两个第一螺钉26固定，灯芯模固定座25的圆筒的下端开有半圆形槽，用于放置四象限探测器9，灯芯模固定座25的底部固定于三维调焦台27，三维调焦台27固定于工作台I。如图5所示，校准光源装置6包括投影灯28、投影灯固定座29、第二螺钉30、点灯装置31、滤光片32 ;投影灯固定座29的底部固定于工作台1，滤光片32的下表面和投影灯固定座29的上表面贴合，投影灯28置于投影灯固定座29的凹槽内，投影灯28的前表面与投影灯固定座29凹槽的上表面贴合，且通过置于投影灯固定座29凹槽侧面的第二螺钉30固定。如图6所示，投影灯28发出的平行光束经过滤光片32滤去部分波段的光，过滤后的光束经灯杯2的内表面反射后，汇聚到灯芯4的泡壳上，最后在四象限探测器9上形成光斑，转化为电信号，信号处理器10对信号进行处理，并传输给PLC8。如图7所示，灯杯2为椭球形，椭球形侧面设有第一侧平面34、第二侧平面35、斜侧平面36，椭球形下端设有正平面33 ;正平面33与灯杯2的中心线垂直，第一侧平面34、第二侧平面35相互垂直，且分别与正平面33垂直，斜侧平面36与正平面33的夹角为45度到90度，正平面33与灯杯模14的凹槽的底面贴合，第一侧平面34和第二侧平面35与灯杯模14的凹槽的两个内侧面贴合，斜侧平面36是压紧橡胶圈18的作用面。
基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶方法包括以下步骤
1)选取投影灯28，并用第二螺钉30固定于投影灯固定座29，通过点灯装置31点亮投影灯28，产生平行光束；
2)根据实际要求制作调试灯，将调试灯固定于灯杯模14，通过调整三维调焦台27来调整灯芯模24的位置，使灯芯模24套在该调试灯的灯芯上，校准光路，使投影灯28产生的平行光束、调试灯的中心线和灯芯模24的中心线相互平行，调试灯的灯芯的中心线和灯芯模24的中心线重合，记录此时从四象限探测器9传输回来的数值，并撤去调试灯；
3)通过PLC8控制灯芯夹取机械手13把待注胶的灯芯4放置于灯芯模24，利用重力和灯芯模24的外形使其定位；
4)通过PLC8控制灯杯夹取机械手12夹取灯杯2，并放入灯杯模14的凹槽内，斜侧平面36朝外；
5)通过PLC8使气缸22的伸缩杆伸长，带动压紧板21动作，使固定在压紧圆柱杆17上的压紧橡胶圈18作用在斜侧平面36上，从而压紧灯杯2，使灯杯2固定；
6)PLC8通过信号处理器10采集四象限探测器9的数据，通过和步骤2得到的四象限探测器9的数据对比，判断灯杯2和灯芯4在误差许可范围内是否已经对焦；
7)若PLC8判断已经对焦，则通过PLC8控制注胶装置7对灯杯2和灯芯4的交接处进行注胶，投影灯28产生的光束加快了胶水的凝固速度，若PLC8判断未完成对焦，则通过显示器11报警；
8)灯芯4和灯杯2调焦注胶完成之后得到半成品的裸灯，控制PLC8使气缸22动作，松开对灯杯2的压紧，利用灯杯夹取机械手12取下半成品的裸灯，进行后续的通电检测质量
等工艺；
9)重复步骤3) 步骤8)，实现灯芯4和灯杯2调焦注胶工序的连续、自动进行。
权利要求
1.一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置，其特征在于包括工作台(I)、灯杯(2 )、灯杯自动定位装置(3 )、灯芯(4)、灯芯自动定位装置(5 )、校准光源装置(6 )、注胶装置(7)、PLC (8)、四象限探测器(9)、信号处理器(10)、显示器(11)、灯杯夹取机械手(12)和灯芯夹取机械手(13);校准光源装置(6)、灯杯自动定位装置(3)、灯芯自动定位装置(5)固定于工作台(I)，灯杯(2 )固定于灯杯自动定位装置(3 ),灯芯(4)固定于灯芯自动定位装置(5)，注胶装置(7)的一端与PLC (8)相连，注胶装置(7)的另一端置于灯杯(2)的上方，四象限探测器(9)与信号处理器(10)相连，信号处理器(10)与PLC (8)相连，PLC (8)分别与显示器(11 )、灯杯夹取机械手(12)和灯芯夹取机械手(13)相连。
2.如权利要求I所述的一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置，其特征在于所述的灯杯自动定位装置(3)包括灯杯模(14)、灯杯模固定座(15)、紧固螺栓(16)、压紧圆柱杆(17)、压紧橡胶圈(18)、弹簧(19)、螺母(20)、压紧板(21)、气缸(22)、气缸固定座(23);灯杯模(14)通过三个紧固螺栓(16)固定于灯杯模固定座(15),灯杯模(14)的下表面与灯杯模固定座(15)的上表面贴合,气缸固定座(23)固定于工作台(I),气缸(22)固定于气缸固定座(23)，气缸(22)的伸缩杆与压紧板(21)固定，压紧圆柱杆(17)的一端与压紧橡胶圈(18)固定，压紧圆柱杆(17)的另一端带有外螺纹，穿过压紧板(21)上的孔与螺母(20)相连，压紧圆柱杆(17)中间套有弹簧(19);装配完成后，弹簧(19)处于压缩状态，灯杯(2)放入灯杯模(14)的凹槽内，并通过压紧橡胶圈(18)压紧。
3.如权利要求I所述的一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置，其特征在于所述的灯芯自动定位装置(5)包括灯芯模(24)、灯芯模固定座(25)、第一螺钉(26)、三维调焦台(27);灯芯模(24)的圆筒端放入灯芯模固定座(25)的圆筒内，并用两个第一螺钉(26)固定，灯芯模固定座(25)的圆筒的下端开有半圆形槽，用于放置四象限探测器(9)，灯芯模固定座(25 )的底部固定于三维调焦台(27 )，三维调焦台(27 )固定于工作台(I)。
4.如权利要求I所述的一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置，其特征在于所述的校准光源装置(6)包括投影灯(28)、投影灯固定座(29)、第二螺钉(30)、点灯装置(31)、滤光片(32);投影灯固定座(29)的底部固定于工作台(1)，滤光片(32)的下表面和投影灯固定座(29)的上表面贴合，投影灯(28)置于投影灯固定座(29)的凹槽内，投影灯(28)的前表面与投影灯固定座(29)凹槽的上表面贴合，且通过置于投影灯固定座(29)凹槽侧面的第二螺钉(30)固定。
5.如权利要求I所述的一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置，其特征在于所述的灯杯(2)为椭球形，椭球形侧面设有第一侧平面(34)、第二侧平面(35)、斜侧平面(36)，椭球形下端设有正平面(33);正平面(33)与灯杯(2)的中心线垂直，第一侧平面(34)、第二侧平面(35)相互垂直，且分别与正平面(33)垂直，斜侧平面(36)与正平面(33)的夹角为45度到90度，正平面(33)与灯杯模(14)的凹槽的底面贴合，第一侧平面(34)和第二侧平面(35)与灯杯模(14)的凹槽的两个内侧面贴合，斜侧平面(36)是压紧橡胶圈(18)的作用面。
6.一种如权利要求I所述的基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶方法，其特征在于包括以下步骤 I)选取投影灯(28)，并用第二螺钉(30)固定于投影灯固定座(29)，通过点灯装置(31)点亮投影灯(28)，产生平行光束；2)根据实际要求制作调试灯，将调试灯固定于灯杯模(14)，通过调整三维调焦台(27)来调整灯芯模(24)的位置，使灯芯模(24)套在该调试灯的灯芯上，校准光路，使投影灯(28)产生的平行光束、调试灯的中心线和灯芯模(24)的中心线相互平行，调试灯的灯芯的中心线和灯芯模(24)的中心线重合，记录此时四象限探测器(9)的数值，并撤去调试灯； 3)通过PLC(8)控制灯芯夹取机械手(13)把待注胶的灯芯(4)放置于灯芯模(24)，利用重力和灯芯模(24)的外形使其定位； 4)通过PLC(8)控制灯杯夹取机械手(12)夹取灯杯(2)，并放入灯杯模(14)的凹槽内，斜侧平面(36)朝外； 5)通过PLC(8)使气缸(22)的伸缩杆伸长，带动压紧板(21)动作，使固定在压紧圆柱杆(17)上的压紧橡胶圈(18)作用在斜侧平面(36)上，从而压紧灯杯(2)，使灯杯(2)固定； 6)PLC (8)通过信号处理器(10)采集四象限探测器(9)的数据，通过和步骤2得到的四象限探测器(9)的数据对比，判断灯杯(2)和灯芯(4)在误差许可范围内是否已经对焦； 7)若PLC(8)判断已经对焦，则通过PLC (8)控制注胶装置(7)对灯杯(2)和灯芯(4)的交接处进行注胶，投影灯(28)产生的光束加快了胶水的凝固速度，若PLC (8)判断未完成对焦，则通过显示器(11)报警； 8)灯芯(4)和灯杯(2)调焦注胶完成之后得到半成品的裸灯，控制PLC(8)使气缸(22)动作，松开对灯杯(2)的压紧，利用灯杯夹取机械手(12)取下半成品的裸灯，进行后续的通电检测质量等工艺；9)重复步骤3) 步骤8)，实现灯芯(4)和灯杯(2)调焦注胶工序的连续、自动进行。
全文摘要
本发明公开了一种基于模具定位的投影灯芯灯杯调焦注胶装置及其使用方法。它包括工作台、灯杯、灯杯自动定位装置、灯芯、灯芯自动定位装置、校准光源装置、注胶装置、PLC、四象限探测器、信号处理器、显示器、灯杯夹取机械手和灯芯夹取机械手。本发明适合对批量化生产的灯杯和灯芯进行调焦注胶，对灯杯和灯芯的一致性要求较高，对装置的加工精度和控制精度要求较高。校准光路后，灯杯固定于灯杯自动定位装置，灯芯固定于灯芯自动定位装置，并通过注胶装置进行注胶并烘干。本发明可以实现在一个工作平台上一次性对多对灯芯和灯杯同时进行调焦注胶，夹取放料方便，极大地提高调焦注胶工序的生产效率，降低生产成本,适合自动化生产。
文档编号B29C70/68GK102621786SQ20121006823
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者宋小文, 张友国, 张建柱, 张辉, 王耘, 胡树根 申请人:浙江大学