一种激光测距光机调试生产装置及其实现方法与流程

本发明涉及激光测距，具体涉及一种激光测距光机调试生产装置及其实现方法。

背景技术：

1、旁轴式激光测距模块光机的激光测距原理是通过发射一束经过耦合且质量较好的激光光束到目标表面，再通过接收目标表面反射回来的激光信号记录激光信号往返时间来计算并得到目标距离的一种测距方法。如专利号为cn114355373a、专利号为一种激光测距装置，其激光光束的耦合是通过ld（激光二极管）、准直透镜、光机支架、准直镜筒之间的安装匹配耦合来实现。首先将ld安装固定到光机支架后端，再将准直透镜固定安装到准直镜筒，然后将安装有准直透镜的准直镜筒半放置到光机支架前端，通过控制准直透镜的前后移动来实现激光光束的耦合，如图1所示。而目标反射回来的光信号的接收，则是通过光机结构另一侧前端的信号接收透镜与后端带apd（雪崩光电二极管）的运放板来实现，其过程中目标反射光信号在信号接收透镜后方成像，生产时先安装固定好信号接收透镜，然后对带apd的运放板进行调试，使得反射回来的光信号在apd光敏面上成像，如图2所示。在此生产过程中，由于光机支架、准直镜筒、准直透镜、信号接收透镜均采用注塑材料，使得成本大大降低。

2、但其因准直透镜无精准调节夹具，为了提高准直透镜与ld的同轴度，所以使用了准直镜筒；先将准直透镜安装在准直镜筒中，再将准直镜筒匹配到光机支架中，而实现光束的耦合仅能通过前后移动准直透镜来实现。但由于准直镜筒和光机支架为注塑材料，受加工精度限制，准直镜筒与光机支架同轴度不够以及存在间隙大小不一或是存在匹配应力等问题，导致光束耦合时仰俯角度不能精准控制，激光出射的角度存在偏差，拉低了产品质量和生产效率；

3、又由于其零部件均为不耐高温材料，因准直镜筒与光机支架匹配的间隙或应力关系，受温度影响时易导致光束质量发生变化，产生光束变大即远处照射的光斑变大的情况，进而影响模块测距精度和客户使用；

4、由于光信号在apd上的接收调试，在光束耦合不能完全控制角度的状况下，只能依据远距离（10m以上）的返回信号进行调试；这种情况下，激光发射角度偏差会导致近端的信号接收产生差异，从而影响测距精度；

5、由于激光出射角度不一致，会导致产品生产过程中近端校正时apd接收到的光信号不一致，从而又进一步影响测距精度；

6、由于激光出射角度存在差异，客户在使用测距模块生产测距仪时需要进行激光出射角度的调试，不利于客户高效使用；

7、由于运放板上apd光敏面尺寸极小，调试后固定采用点胶的方式进行固定，传统运放板夹具在松卸时，易使运放板位置发生改变，对产品性能造成影响；

8、由于光束的耦合和运放板的调试在传统的生产中都需要远距离（10m以上）调试，极大增加了生产场地的要求；

9、综合以上，因光束耦合未得到有效控制，所以难以实现近距离小空间生产和自动化生产。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种激光测距光机调试生产装置及其实现方法，以解决现有旁轴式激光测距模块光机调试生产易造成产品质量、生产效率低且影响后期测距精度的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种激光测距光机调试生产装置，用于对安装于光机支架内的ld或者准直透镜，以及带有apd的运放板进行调试，ld和运放板分别安装于光机支架后端两侧，准直透镜安装于光机支架前端一侧并正对于ld，光机支架前端另一侧安装有正对于运放板的信号接收透镜，所述激光测距光机调试生产装置包括用于将ld安装于光机支架后端并进行调试的ld夹持夹具或用于将准直透镜安装于光机支架前端并进行调试的准直透镜夹持夹具，用于将带有apd的运放板安装于光机支架后端并进行调试的运放板夹持夹具，正对于信号接收透镜的补光机构，正对于光机支架前端的摄像机，以及分别与ld夹持夹具、准直透镜夹持夹具、运放板夹持夹具、摄像机和apd相连接的pc机。

4、进一步地，ld夹持夹具包括第一五维调节器、与第一五维调节器相连接的ld夹具气缸、安装于ld夹具气缸上的滑槽、滑动设于滑槽内与ld夹具气缸相连接用于对ld进行夹取的第一夹持件和第二夹持件。

5、进一步地，第一夹持件和第二夹持件均采用绝缘材料制成。

6、进一步地，ld夹持夹具还包括用于放置光机支架的夹持台，夹持台上设有盛放工装，盛放工装上均布有多个限位孔，ld放置于限位孔内。

7、进一步地，ld夹持夹具还包括压杆、与压杆相连接用于驱动压杆移动并推动光机支架固定于夹持台上的支架固定气缸。

8、进一步地，准直透镜夹持夹具包括第二五维调节器、与第二五维调节器相连接的第一夹具安装板和设于第一夹具安装板上的夹具腔体，夹具腔体顶部开设有真空吸气口，夹具腔体一侧开设有准直透镜吸嘴、另一侧安装有正对于准直透镜吸嘴的密封透镜，准直透镜吸嘴管道连接有真空泵，准直透镜真空吸附于准直透镜吸嘴上，夹具腔体腔体内径小于准直透镜直径。

9、进一步地，运放板夹持夹具包括三维调节器、与三维调节器相连接的第二夹具安装板、设于第二夹具安装板上的真空气管连接嘴和运放板吸附板，第二夹具安装板上开设有与真空气管连接嘴相连通的第一真空吸附孔，运放板吸附板上开设有与第一真空吸附孔相连通的第二真空吸附孔，运放板上开设有与第二真空吸附孔相连通的第三真空吸附孔，运放板吸附板上开设有与运放板相适配的l形限位槽，真空气管连接嘴管道连接有真空泵，运放板真空吸附于l形限位槽内。

10、进一步地，补光机构包括分光棱镜和补光灯，分光棱镜正对于信号接收透镜且信号接收透镜、分光棱镜和补光灯三者分布呈直角。

11、本发明还提供了一种激光测距光机调试生产装置的实现方法，包括以下步骤：

12、步骤1、由标准产品获取激光光束的ld标准出射角度和apd光敏圈标准位置，将ld标准出射角度和apd光敏圈标准位置输入至pc机，通过ld标准出射角度由pc机分析出激光光束的合理密度，光斑的合格大小、合格密度和标准坐标；

13、步骤2、将准直透镜固定于光机支架前端，pc机控制ld夹持夹具夹取ld至光机支架后端并通电发射激光光束；或者将ld固定于光机支架后端并通电发射激光光束，pc机控制准直透镜夹持夹具夹取准直透镜至光机支架前端；

14、步骤3、pc机控制运放板夹持夹具夹取运放板至光机支架后端；

15、步骤4、激光光束经准直透镜照射到摄像机，摄像机实时采集至少包括激光光束、光斑和apd光敏圈的图像信息并将图像信息反馈至pc机并至少分析出激光光束的密度、光斑大小、光斑密度、光斑坐标和apd光敏圈的坐标位置，pc机控制ld夹持夹具对ld进行位置角度调节或通过准直透镜夹持夹具对准直透镜进行位置角度调试，直至光斑位于标准坐标并且光斑在合格大小和合格密度且激光光束在合格密度分布范围内；pc机控制运放板夹持夹具对运放板进行位置调试，直至apd光敏圈的坐标位置位于apd光敏圈标准位置；

16、步骤5、ld或准直透镜、以及运放板调试完成后，将ld或准直透镜、以及运放板分别固定于光机支架对应的调试位置上。

17、进一步地，步骤4还包括开启补光灯，补光灯发出的光线通过分光棱镜被分成垂直的两束光线，其中一束光线照射进入光机支架并照亮运放板的apd，使运放板亮度满足摄像机的摄像亮度。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明光束的耦合通过固定准直透镜、调整ld的位置和角度实现；或是固定ld、调整准直透镜的角度和位置实现。因光束角度得以控制及固定，所以运放板的位置也相对一致和固定。本发明将传统远端的光束耦合和带apd的运放板调试通过摄像机和pc机的光束分析转变为近距离调试并实现自动化生产，提升生产效率，降低人工成本，并且缩小对生产场地大小的要求，节约生产场地。

20、本发明取消了传统生产中准直镜筒的使用，避免准直镜筒因应力以及受温湿度影响产生形变从而影响准直透镜的位置和角度，进一步规避了准直透镜影响光斑大小。同时取消准直镜筒节约了材料成本，减少了安装生产步骤，提升了生产效率。

21、本发明使激光出射角度可控，减小角度产生的测量误差，保证产品光路的一致性，使apd接收光信号的位置及强度具备一致性，从而提升产品测距精度；并且激光出射角度一致，可降低客户使用的装配调试。