一種高像素模組的自動調焦設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種高像素模組的自動調焦設備，包括工作臺機架和設置在工作臺機架上的控制面板、調焦測試區域，所述調焦測試區域設置有調焦測試工位、調焦光源、污壞點光源、CCD鏡頭、高度傳感器和調整調焦光源高度的調焦手輪，所述調焦測試工位通過電機能夠實現對模組的精確定位控制，并設置有用于調節調焦手輪的調焦機構。所述自動調焦設備可以大幅提升高像素模組的調焦效率，保證產品調焦的一致性，同時可以對模組進行污壞點檢測，操作簡單方便，自動化程度高。
【專利說明】一種高像素模組的自動調焦設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種調焦檢測設備，尤其是涉及一種高像素模組的自動調焦及污壞點檢測設備。
【背景技術】
[0002]目前隨著人們對電子拍照畫面的清晰度要求越來越高，高像素攝像頭模組已逐漸成為市場的新寵，這促使各模組廠家紛紛開始進軍高像素模組領域。而高像素模組的調焦敏感程度高，導致人工調焦效果和效率低下，往往會出現本身合格的模組卻出現調焦NG，降低了良率，從而影響出貨數量，并提高了制造成本。
[0003]目前投入的半自動調焦設備(CCM機臺)由于本質上仍是采用人工調焦的方法，故存在如下缺陷:1、生產效率低，一般人工調焦效率UPH:140pcs (5M)，120pcs (8M)，70PCS(13M) ;2、由于調焦爪和模組采用人工對準、插入方式，故經常不能一次性到位，導致工時延長，甚至刮傷模組端面；3、人工調焦旋轉角度不易掌控，導致調焦效果一致性差；4、操作人員多，工作強度大，造成空間占用率和員工疲勞度增加。
【發明內容】
[0004]本新發明提供的的自動調焦設備能夠解決以上問題，克服了人工操作效率低、調焦效果差的問題，其技術方案如下所述:
[0005]一種高像素模組的自動調焦設備，包括工作臺機架和設置在工作臺機架上的控制面板、調焦測試區域，所述調焦測試區域設置有調焦測試工位、調焦光源、污壞點光源、CCD鏡頭、高度傳感器和調整調焦光源高度的調焦手輪，所述調焦測試工位通過電機能夠實現對模組的精確定位控制，并設置有用于調節調焦手輪的調焦機構。
[0006]所述工作臺機架的頂部設置有頂蓋，上半部設置有雙開黑色玻璃側門，中間設置有工作臺面，所述調焦測試區域位于工作臺面上，所述工作臺面的前下方設置有鍵盤托，所述工作臺機架下半部的四周設置有鐵板側門，底部設置有移動及固定設備的腳輪。
[0007]所述控制面板設置在調焦測試區域的上方，包括控制調焦測試工位啟動的電腦開關、用于程序更新的USB接口、顯示器、控制設備供電的總開關以及使設備暫停的急停開關。
[0008]所述調焦測試區域設置有兩個調焦測試工位，每個調焦測試工位對應一個污壞點光源，并共用調焦光源。
[0009]所述調焦測試區域設置有支撐板，用于支撐CCD鏡頭、高度傳感器和污壞點光源，所述CCD鏡頭用于對模組和調焦手輪的中心和角度位置進行補償，所述高度傳感器用于測量其至模組端面的高度，并補償調焦手輪下降至模組的高度。
[0010]所述調焦測試區域設置有與調焦手輪相連接的螺桿、與螺桿相連接的錐齒輪、與錐齒輪相連接的傳動桿，所述傳動桿與調焦光源相連接，所述調焦手輪通過螺桿、錐齒輪和傳動桿調節調焦光源的高度。[0011]所述調焦測試區域設置有用于模擬實際對焦距離效果的增距鏡，以及用于定位調焦光源高度的導軸，所述導軸用腳座固定。
[0012]所述調焦測試工位包括測試工位主板、復位按鈕、啟動按鈕、原點開關、電機、坦克鏈、壓蓋機構、固定PCIE工裝的工裝治具、XY平移臺、擋光板、穩固電機軸的龍門架、調焦機構，所述坦克鏈用于保護線路，所述壓蓋機構用于擺放并壓緊模組，所述XY平移臺用于調節工裝治具的前后左右位置。
[0013]所述調焦機構包括主動輪、從動輪、皮帶、調焦電機、支撐整個調焦機構的調焦座固定板、以及與調焦座固定板采用軸承配合的調焦輪固定座，所述主動輪由調焦電機驅動，所述從動輪通過皮帶由主動輪控制，所述調焦輪固定座用于固定調焦輪并銜接有從動輪。
[0014]所述調焦機構還包括張緊桿，用于調節皮帶張力。
[0015]所述自動調焦設備可以大幅提升高像素模組的調焦效率，保證產品調焦的一致性，同時可以對模組進行污壞點檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明高像素模組的自動調焦設備的實施例立體示意圖；
[0017]圖2是實施例的框架示意圖；
[0018]圖3是實施例的內部結構圖；
[0019]圖4是實施例的調焦測試區域示意圖；
[0020]圖5是實施例的調焦測試工位示意圖；
[0021]圖6是實施例的調焦機構示意圖；
[0022]圖7是實施例的控制面板示意圖；
[0023]圖8是實施例中的操作步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1和圖2所示，本發明提供的高像素模組的自動調焦設備由控制面板100、調焦測試區域200和工作臺機架300組成。
[0025]所述工作臺機架3上安裝有301?306部件，其頂部安裝有頂蓋301 ;機架上半部安裝3扇雙開黑色玻璃側門302，可以在方便監視設備運行狀態的同時，避免外界光的干擾；中間安放兩塊工作臺面303，作為支撐兩個調焦測試工位的平臺；工作臺面303前下方設置有鍵盤托304，用以擺放鍵盤；機架下半部四周安裝鐵板側門305，用以保護設備內部電氣模塊及走線；最下面是4個腳輪306，用以移動及固定設備。
[0026]如圖3所示，所述工作臺面303上安裝有調焦測試工位I和調焦測試工位2，光源11為調焦光源，光源21和光源22為污壞點光源。在調焦測試工位上分別裝有工裝主板13、工裝主板23，兩個調焦測試工位的間距為470mm，以兼顧MTF和SFR標板，且呈鏡像對稱分布，具有較強的獨立性，采用的獨立走線方式，在結構和電氣上都不會互相干擾，即任意一個調焦測試工位在調焦或者測試的時候，隨時可以啟動或關閉另一工位，另外增加了設備整體美觀度。
[0027]每個調焦測試工位設有I個調焦位置及I個污壞點測試位置，分別位于調焦光源11及污壞點光源下，每個光源的亮度可以根據測試光照要求做相應的調節，其中調焦光源11的高度也可以根據調焦模組的要求而改變，能滿足不同特點產品。
[0028]所述調焦測試工位在“調焦位置”的光源采用共用方式，“污壞點測試位置”的光源獨立，充分提高空間利用率。
[0029]如圖4所示，所述調焦測試區域包括支撐板201、支撐板202、(XD鏡頭203、(XD鏡頭204、高度傳感器205、高度傳感器206、增距鏡207、增距鏡208、調焦手輪212、配合螺桿211、錐齒輪209、傳動桿210、導軸213、腳座214、污壞點光源21和污壞點光源22。
[0030]所述高度傳感器采用Laser高度傳感器，利用激光測距。
[0031]所述支撐板201用于支撐C⑶鏡頭203、高度傳感器205和污壞點光源21，同樣的，所述支撐板202用于支撐CXD鏡頭204、高度傳感器206及污壞點光源22。
[0032]所述CXD鏡頭203和CXD鏡頭204拍攝模組端面并進行特征識別，用來進行模組和調焦手輪212的中心和角度位置補償。所述高度傳感器205和206為激光高度傳感器，用于測量其至模組端面的高度，補償調焦手輪212下降至模組的高度。增距鏡207和208用來模擬實際對焦距離的效果。
[0033]采用CCD鏡頭和高度傳感器是為了實現自動化的精確調焦，而采用的機器視覺及激光測距兩種補償手段，機器視覺負責保證調焦爪與鏡頭在圓心和角度上的匹配性，激光測距能精確度量調焦爪插入鏡頭凹槽的深度。此兩項功能在實現設備自動化的同時可以有效避免調焦爪對于鏡頭端面的劃傷。可以說，這兩個補償手段的運用是實現自動化調焦的首要前提。所述CCD相機進行模組花瓣的識別，不只是一種手段，更重要的目的是經CCD識別后可以獲取模組當前圓心位置和花瓣角度數據，這樣就可以通過軟件計算出調焦爪頭要與模組匹配而需要補償的位移量，從而控制電機運動至目標位置。
[0034]在增距鏡上利用襯套結構能夠實現3X、4X、5X增距鏡的通用，在設計上，每個工位配備CXD影像系統和Laser高度傳感器，能夠保證調焦爪子與模組的精確插入。進一步的，保證模組與(XD、增距鏡相平行，可以提高CXD特征識別的準確性及成像視野的對心程度。
[0035]利用調焦手輪212，再配合螺桿211、錐齒輪209、傳動桿210可以上下調節調焦光源11的高度。先利用一側的調焦手輪212帶動螺桿211旋轉，并通過錐齒輪209和傳動桿210將扭力傳遞到另一側的螺桿211，使之旋轉，從而起到了兩側同時調節光源高度的作用。其中所用標板擺放在調焦光源11的抽屜中，并利用鎖扣固定，需要更換標板時，可以打開鎖扣，拉出抽屜。
[0036]進一步的，利用刻有刻度值的導軸213，可以定位調焦光源11的高度。并用腳座214固定導軸213。
[0037]調焦測試工位細節如圖5所示,包括測試工位主板、復位按鈕401、啟動按鈕402、原點開關403、電機404、坦克鏈405、壓蓋機構406、固定PCIE工裝的工裝治具407、XY平移臺408、擋光板409、龍門架410和調焦機構411。
[0038]當系統出錯或人工調試時，按下復位按鈕401，工裝主板自動退回到啟動位置，各電機回原點位置。在擺放好模組之后，按下啟動按鈕402，工裝主板自動按照程序設定步驟完成調焦及污壞點測試。原點開關403作為電機404的初始位置，即對應軸的坐標原點。電機404用來實現X\Y\Z\U軸的精確定位控制，其中X軸是前后方向，Y軸是左右方向，Z軸是上下方向，U軸是旋轉方向。龍門架410作為Y\Z\U軸的支撐平臺，對電機軸起到穩固及抬升高度的作用。[0039]坦克鏈405用與保護各類電源線及信號線，避免因機械軸的運動而拉扯斷裂。壓蓋機構406用于擺放并壓緊模組，保證調焦過程中模組的位置固定。
[0040]XY平移臺408用于調節工裝治具407的前后、左右位置，保證不同產品的調焦及測試通用性。模組與工裝主板的連接采用連接器配合轉接板的形式，與以往的插針接觸式相t匕，可以有效避免針腳歪斜、下陷、污垢等引起的接觸不良。進一步的，在測試區域內的材料全部進行發黑處理，并利用擋光板409遮擋X軸電機絲桿，以減少反射光線對測試結果的影響。
[0041]而調焦機構411利用電機帶動同步輪，固定在同步輪上的調焦手輪跟著一起運動，如圖6所示,所述調焦機構411包括主動輪505、從動輪504、皮帶506、調焦電機501、調焦輪502、調焦座固定板508、調焦輪固定座503、張緊桿507。
[0042]調焦座固定板508是支撐整個調焦機構的平臺，調焦輪固定座503用于固定調焦輪502并銜接從動輪504，與調焦座固定板508之間采用軸承配合。所述調焦電機501是調焦輪502旋轉運動的動力電機，調焦電機501帶動主動輪505旋轉，所述主動輪505配合皮帶506把調焦電機501的旋轉動力傳遞至從動輪504，裝有調焦輪502的固定座503同時與從動輪504固定，使得從動輪504、調焦輪固定座503、調焦輪502三者可以一起轉動，調焦輪502用于控制調焦手輪212的上升下降。進一步的設置有張緊桿507，用于調節皮帶506張力，使電機正反轉時，不出現皮帶506空跑現象。
[0043]進一步的，調焦主動輪505與從動輪504采用1:1傳遞比，解決設備異常情況斷電重啟后調焦輪502有可能回不到初始位置問題。
[0044]如圖7所示，所述控制面板100包括電腦開關10UUSB接口 102、顯示器103、總開關104以及急停開關105。
[0045]所述電腦開關101用于控制兩個工位各自電腦的開啟；所述USB接口 102用于連接USB設備，方便程序更新；所述顯示器103用于顯示調焦和污壞點測試的程序判定結果；所述總開關104用于打開和切斷除了電腦之外的所有設備供電；所述急停開關105用于當出現程序或設備異常時，控制4個軸的電機停轉。
[0046]本發明具體的測試流程可參見圖8，具體操作如下所述:
[0047]步驟1:在工裝主板13、工裝主板23上分別放置測試產品，將模組固定在工裝主板上之后，按下起動鍵；
[0048]步驟2:工裝主板首先自動運動到C⑶位置，此步驟中，C⑶相機計算出模組鏡頭的圓心及角度值，將數據回傳給計算機程序，程序將模組鏡頭圓心及角度數據與已知的調焦手輪初始圓心及角度分別做比較，計算出兩者各自的差值，并將此差值利用電機去補償，最終實現模組鏡頭與調焦手輪的匹配。通過CCD對模組花瓣進行特征識別，如識別NG，程序警告“獲取視覺數據出錯”，工裝主板退回到啟動位置，如識別0K，CXD獲取模組中心和花瓣角度位置，從而對工裝主板在X軸的運動位置及調焦首輪在Y軸、U軸位置進行補償，同時工裝主板自動向Laser高度偵測位置運動；
[0049]步驟3:工裝主板到達Laser高度偵測位置，此步驟中，高度傳感器測量自身到模組鏡頭端面的距離，根據不同距離(因為模組來料時鏡頭不在同一高度)，調整Z軸電機下降的距離。Laser高度傳感器測量其至模組端面的高度值，如測量NG (未能識別特征)，模組位置不動，程序警告“高度超出范圍”，此時點確認，工裝主板退回到啟動位置，如測量0K，測得的高度值對調焦手輪Z軸位置進行補償，同時工裝主板自動向調焦位置運動；
[0050]步驟4:工裝主板到達調焦位置后，模組直接運動到經過位置補償之后的調焦手輪下，接著調焦手輪下降插入模組鏡頭四周的凹槽中(具體插入深度由于不同模組鏡頭不一樣，可以由程序參數設置)，在調焦手輪根據之前的位置補償準確插入模組后進行調焦，如調焦NG (超出量程范圍)，程序顯示“不合格”，此時點確認，工裝主板退回到啟動位置，如測量0K，工裝主板自動向污壞點測試位置運動；
[0051]步驟5:調焦過程完成，工裝主板到達污壞點測試位置后，進行有無污壞點測試，如測量NG，工裝主板退回到啟動位置，程序顯示“NG”，如測量0K，工裝主板退回到啟動位置，程序顯示“ OK”。
[0052]步驟6:員工從工裝主板上取下產品，根據測試結果，分別放置到對應的位置，測試完畢。
[0053]步驟7:重復步驟I?步驟6，繼續測試其他產品。
[0054]在步驟4中，待調焦手輪插入至鏡頭凹槽后，正式開始調焦動作，其應用的調焦方法可以選擇多種調焦方法，在此，本設備應用的是基于鏡頭視場角變化原理的快速自動調焦，具體步驟如下所述:
[0055]步驟I)首先對目標圖像進行分析，所述目標圖像是滿足方法要求的測試標板，在測試標板上設置至少兩個特征點；
[0056]步驟2)然后計算出鏡頭的離焦距離，即計算模組的鏡頭在焦點時的圖像特征和特征變化率，操作方法為:
[0057]選擇一個測試攝像頭模組，調整測試攝像頭模組到測試標板的初始距離，使特征點在測試攝像頭模組的拍攝范圍內，并將測試攝像頭模組手動調整到焦距位置，測量與測試攝像頭模組連接的圖像設備顯示的特征點距離的初始長度；
[0058]將測試攝像頭模組移動一定距離，使特征點仍在測試攝像頭模組的拍攝范圍內，測量圖像設備顯示的特征點距離發生變動后的長度，并計算出特征點距離的長度隨鏡頭移動距離的線性變化率，所述變化率是特征點變動后的長度減去初始長度后與移動的距離的比值；
[0059]步驟3)計算出當前待測模組的鏡頭到焦點需要移動的距離，將待測攝像頭模組放置在測試位置，測量當前攝像頭模組的特征點長度，并根據其到測試標板的測試距離、步驟2)中的初始距離、特征點初始長度以及變化率，就能計算出當前攝像頭模組的焦距位置，然后通過控制調焦設備的機械部分，將鏡頭快速調整到焦距位置；
[0060]步驟4)并采用分段微調方法對鏡頭進行精確調整，直至模組的圖像清晰度達到預設的標準，從而實現快速自動調焦。
[0061]本發明提供的高像素模組的自動調焦設備提升了測試效率，為普通測試機臺的
2.5?3倍，并且設計的“調焦位置”光源共用，減少了占用空間，“污壞點測試位置”光源獨立，減少光源面積，降低成本。進一步的提高產品調焦效果及污壞點測試一致性。而且操作簡單方便，自動化程度高。
【權利要求】
1.一種高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:包括工作臺機架和設置在工作臺機架上的控制面板、調焦測試區域，所述調焦測試區域設置有調焦測試工位、調焦光源、污壞點光源、CXD鏡頭、高度傳感器和調整調焦光源高度的調焦手輪，所述調焦測試工位通過電機能夠實現對模組的精確定位控制，并設置有用于調節調焦手輪的調焦機構。
2.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述工作臺機架的頂部設置有頂蓋，上半部設置有雙開黑色玻璃側門，中間設置有工作臺面，所述調焦測試區域位于工作臺面上，所述工作臺面的前下方設置有鍵盤托，所述工作臺機架下半部的四周設置有鐵板側門，底部設置有移動及固定設備的腳輪。
3.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述控制面板設置在調焦測試區域的上方，包括控制調焦測試工位啟動的電腦開關、用于程序更新的USB接口、顯示器、控制設備供電的總開關以及使設備暫停的急停開關。
4.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦測試區域設置有兩個調焦測試工位，每個調焦測試工位對應一個污壞點光源，并共用調焦光源。
5.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦測試區域設置有支撐板，用于支撐CCD鏡頭、高度傳感器和污壞點光源，所述CCD鏡頭用于對模組和調焦手輪的中心和角度位置進行補償，所述高度傳感器用于測量其至模組端面的高度，并補償調焦手輪下降至模組的高度。
6.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦測試區域設置有與調焦手輪相連接的螺桿、與螺桿相連接的錐齒輪、與錐齒輪相連接的傳動桿，所述傳動桿與調焦光源相連接，所述調焦手輪通過螺桿、錐齒輪和傳動桿調節調焦光源的高度。
7.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦測試區域設置有用于模擬實際對焦距離效果的增距鏡，以及用于定位調焦光源高度的導軸，所述導軸用腳座固定。
8.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦測試工位包括測試工位主板、復位按鈕、啟動按鈕、原點開關、電機、坦克鏈、壓蓋機構、固定PCIE工裝的工裝治具、XY平移臺、擋光板、穩固電機軸的龍門架、調焦機構，所述坦克鏈用于保護線路，所述壓蓋機構用于擺放并壓緊模組，所述XY平移臺用于調節工裝治具的前后左右位置。
9.根據權利要求1所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦機構包括主動輪、從動輪、皮帶、調焦電機、支撐整個調焦機構的調焦座固定板、以及與調焦座固定板采用軸承配合的調焦輪固定座，所述主動輪由調焦電機驅動，所述從動輪通過皮帶由主動輪控制，所述調焦輪固定座用于固定調焦輪并銜接有從動輪。
10.根據權利要求9所述的高像素模組的自動調焦設備，其特征在于:所述調焦機構還包括張緊桿，用于調節皮帶張力。
【文檔編號】G01M11/02GK103499870SQ201310301548
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】張寶忠, 柯海挺, 陳成權, 王一琪, 蔣文斌, 陳永明, 丁亮 申請人:寧波舜宇光電信息有限公司