一种摄像头装配设备及装配方法与流程

1.本发明涉及摄像头装配技术领域，尤其是指一种摄像头装配设备及装配方法。


背景技术：

2.摄像头关键组装过程，镜头与图像传感器的对焦，目前所用的方式一般都是采用uv胶，对焦完成后用uv光照射进行预固化，然后再放入高温箱内进行热固化。需要两道固化过程，尤其高温固化的时间比较长，高温箱的耗电功率也很高，而且在高温固化过程中胶水中未反应完的光敏材质还会进一步反应从而造成一定的收缩，这一过程是不受控的，对于已经调好的位置造成不确定影响，可能造成清晰度下降和中心偏移等问题。
3.采用胶水粘接工艺的摄像头组装，为增加胶水的粘接力，一般都还需要在点胶前对粘接面进行plasma处理(即等离子清洗)，plasma设备的成本较高，会产生臭氧、一氧化氮和二氧化氮等有害气体，这些气体和plasma处理时的高温还会使该工站的夹爪等工件过快氧化发黄等影响工件寿命。
4.随着自动驾驶等方向的发展，摄像头的规格参数要求越来越高，对胶水在高温固化时不可控的变化接受程度越来越低。同时对于成本管控和效率提升方面的需求，也都需要有更好的组装方式来解决。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用点胶技术装配摄像头存在问题，提供一种摄像头装配设备及装配方法，能够调节电路板与前镜头的相对位置和角度，从而实现对摄像头的调焦定位，并且，在调焦后，提供一定的固定力对电路板与前镜头进行原位焊接，能够提高摄像头的装配效率、保证摄像头的装配精度。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像头装配设备，用于组装摄像头的前镜头和电路板，包括：
7.安装板；
8.产品移载模组，设置在所述安装板上，所述产品移载模组承载并带动所述前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；
9.调焦模组，设置在所述安装板上，所述调焦模组夹取所述电路板，并带动所述电路板移动，调节所述电路板与所述前镜头的相对位置和角度；
10.光学环境模组，设置在所述安装板的一侧，所述光学环境模组为调焦模组提供光学调焦环境；
11.焊接模组，与所述光学环境模组对应设置在所述安装板的另一侧，所述焊接模组将经过调焦模组调整后的前镜头和电路板焊接固定。
12.在本发明的一个实施例中，所述产品移载模组包括：
13.移载驱动源；
14.产品治具，与所述移载驱动源的输出端连接，由所述移载驱动源带动在上料工位
移动到工作位之间往复移动，所述产品治具中设置有放置前镜头和电路板的定位槽。
15.在本发明的一个实施例中，所述调焦模组包括：
16.六轴调节平台，固定在所述安装板上；
17.夹具，设置在所述六轴调节底座的输出端，包括两夹爪，用于夹持所述电路板。
18.在本发明的一个实施例中，所述光学环境模组包括：光筒组件、中继镜组件、平面光源组件，所述光筒组件、中继镜组件和平面光源组件的测试中心同轴心设置，所述光筒组件、中继镜组件和平面光源组件的测试中心均对准所述前镜头。
19.在本发明的一个实施例中，所述光筒组件包括：四支弧形支架，装配于所述安装板上，每支所述弧形支架上设有一支光管，每支光管均对准弧形支架所在球体的球心，每支光管均可沿弧形支架滑动调整；
20.所述中继镜组件包括：中继镜和中继镜支架，所述中继镜支架固定在所述安装板上；
21.所述平面光源组件包括：平面光源安装架，装配于所述安装板上，所述平面光源安装架上设置有平面光源升降装置，所述平面光源升降装置的驱动端设置有平面光源和图卡。
22.在本发明的一个实施例中，所述焊接模组包括：
23.焊枪组件；
24.焊枪驱动组件，包括x轴移载装置、y轴移载装置和z轴移载装置，所述x轴移载装置固定在所述安装板上，所述y轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述z轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述焊枪组件固定在所述z轴移载装置上。
25.在本发明的一个实施例中，所述焊枪组件包括激光器、送锡模块和ccd模块，所述送锡模块与激光器固定连接，所述送锡模块和ccd模块固定安装在所述焊枪驱动组件的输出端。
26.在本发明的一个实施例中，所述焊接模组还包括视觉相机和红外高温计，所述视觉相机用于检测焊接部位置以及焊接后的状态是否满足要求，所述红外高温计则检测焊接时的温度变化辅助进行参数调节。
27.在本发明的一个实施例中，所述前镜头包括一体成型的单镜头和前壳凸台，所述前壳凸台上具有多根突出设置的焊接定位柱；
28.所述电路板上开设有多个与所述焊接定位柱位置匹配的定位孔；
29.其中，所述定位孔的直径比所述焊接定位柱的直径大0.3～0.6mm。
30.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种摄像头装配方法，采用上述摄像头装配设备，包括以下步骤：
31.s1、将前镜头和电路板依次放入到产品移载模组中，在产品移载模组中对前镜头和电路板的位置关系进行定位，通过产品移载模组带动前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；
32.s2、调焦模组抓取电路板，使电路板上的定位孔与前镜头中的焊接定位柱处于对位的状态；
33.s3、将电路板通电点亮、同时点亮光学环境模组，控制前镜头能够拍摄光学环境模组中的拍摄图卡或光筒中的图卡；
34.s4、根据拍摄的画面控制调焦模组调整电路板的姿态，当画面调整达到最清晰时，此时控制调焦模组保持稳定姿态不动；
35.s5、使用焊接模组对多个定位孔和焊接定位柱依次进行焊接，将经过调焦模组调整后的前镜头和电路板焊接固定。
36.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
37.本发明所述的摄像头装配设备，设置产品移载模组完成前镜头和电路板的上料动作，并对前镜头和电路板的相对位置进行固定，设置调焦模组能够带动电路板调节与前镜头的相对位置和角度，配合光学环境模组提供的光学调焦环境，能够达到最清晰的调焦画面，此时保持前镜头和电路板的相对位置，通过焊接模组实现前镜头和电路板的原位焊接；
38.通过调焦模组对电路板的夹取固定，保证对焊缝两侧的工件定位的稳定性，调焦模组对电路板的夹取固定的力大于焊锡凝固时的收缩力，保证镜头和图像传感器的相对位置没有发生变化，从而保证摄像头对焦的清晰度。
39.本发明所述的摄像头装配方法，集成产品的上料、定位、对焦、调节、焊接的一系列动作，相比于现有点胶的装配方法，整个动作流程能够在一台设备上完成，能够提高装配节拍和装配效率，并且，在进行对焦调节后，提供一定的固定力保证其相对位置，再进行原位的焊接，保证焊接的过程中，不会对已完成的对焦定位造成影响，保证摄像头对焦的清晰度。
附图说明
40.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
41.图1是本发明的摄像头装配设备的整体结构示意图；
42.图2是本发明的产品移载模组的结构示意图；
43.图3是本发明的调焦模组的结构示意图；
44.图4是本发明的光学环境模组的结构示意图；
45.图5是本发明的焊接模组的结构示意图；
46.图6是本发明的摄像头装配方法的步骤流程图。
47.说明书附图标记说明：1、安装板；2、产品移载模组；21、移载驱动源；22、产品治具；3、调焦模组；31、六轴调节平台；32、夹具；4、光学环境模组；41、光筒组件；42、中继镜组件；43、平面光源组件；5、焊接模组；51、焊枪组件；52、焊枪驱动组件。
具体实施方式
48.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
49.参照图1所示，本发明公开了一种摄像头装配设备，用于组装摄像头的前镜头和电路板，包括：安装板1、产品移载模组2、调焦模组3、光学环境模组4和焊接模组5，其中，所述安装板1提供装配空间，所述产品移载模组2、调焦模组3、光学环境模组4和焊接模组5均设置在所述安装板1上，所述产品移载模组2和焊接模组5均设置在所述安装板1的上方，所述调焦模组3贯穿所述安装板1，设置在所述产品移载模组2的一侧，所述光学环境模组4设置
在所述安装板1的下方，与所述焊接模组5对应。
50.具体地，所述产品移载模组2承载并带动所述前镜头和电路板从上料工位移动到工作位，完成前镜头和电路板的上料动作，并对前镜头和电路板的相对位置进行固定；所述调焦模组3夹取所述电路板，并带动所述电路板移动，调节所述电路板与所述前镜头的相对位置和角度；所述光学环境模组4为调焦模组3提供光学调焦环境，所述调焦模组3与所述光学环境模组4配合，调节摄像头能够达到最清晰的调焦画面，保持前镜头和电路板的相对位置，通过焊接模组5实现前镜头和电路板的原位焊接。
51.本发明的摄像头装配设备，通过调焦模组3对电路板的夹取固定，保证对焊缝两侧的工件定位的稳定性，调焦模组3对电路板的夹取固定的力大于焊锡凝固时的收缩力，保证镜头和图像传感器的相对位置没有发生变化，从而保证摄像头对焦的清晰度。
52.参照图2所示，所述产品移载模组2包括：移载驱动源21和与所述移载驱动源21输出端连接的产品治具22，所述产品治具22由所述移载驱动源21带动在上料工位移动到工作位之间往复移动；
53.具体地，所述移载驱动源21可以采用直线模组、也可采用丝杆模组、气缸或油缸组件，只要能够带动产品治具22在上料工位和工作位之间精确往复移动即可；
54.具体地，所述产品治具22中设置有放置前镜头和电路板的定位槽，在所述定位槽中设置与夹持组件能够对前镜头进行夹持定位，并且，在所述产品治具22中开设有通孔，所述前镜头对应设置在所述通孔位置，使所述摄像头能够照射到位于安装板1下方的光学环境模组4上，配合光学环境模组4完成对焦动作。
55.参照图3所示，所述调焦模组3包括：六轴调节平台31和设置在所述六轴调节底座的输出端的夹具32；
56.具体地，所述六轴调节平台31固定在所述安装板1上，所述六轴调节平台31包括：包括堆叠设置的沿x向、y向、z向延伸的三个直线移载台和沿x轴、y轴、z轴转动的三个旋转移载台，通过三个直线移载台调节夹具32在空间上的相对位置，通过三个旋转移载台调节夹具32在空间上的相对角度；
57.具体地，所述夹具32包括两夹爪和驱动两夹爪相向或反向运动的夹爪气缸，通过所述夹爪气缸带动两所述夹爪夹持所述电路板。
58.参照图4所示，所述光学环境模组4包括：光筒组件41、中继镜组件42、平面光源组件43，所述光筒组件41包括：四支弧形支架，装配于所述安装板1上，每支所述弧形支架上设有一支光管，每支光管均对准弧形支架所在球体的球心，每支光管均可沿弧形支架滑动调整；所述中继镜组件42包括：中继镜和中继镜支架，所述中继镜支架固定在所述安装板1上；所述平面光源组件43包括：平面光源安装架，装配于所述安装板1上，所述平面光源安装架上设置有平面光源升降装置，所述平面光源升降装置的驱动端设置有平面光源和图卡；
59.具体地，所述光筒组件41、中继镜组件42和平面光源组件43的测试中心同轴心设置，所述光筒组件41、中继镜组件42和平面光源组件43的测试中心均对准所述前镜头。
60.本实施例的光学环境模组4将两种调焦结构进行融合，实现在一台设备上兼容0≤dfov≤210所有摄像头的调焦，结构简单，调节方便，省去设备整体更换后重新调试、重新校点的时间，大幅提高生产效率。
61.参照图5所示，根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述焊接模组
5包括：焊枪组件51和焊枪驱动组件52，所述焊枪驱动组件52带动所述焊枪组件51移动，所述焊枪组件51实现对前镜头和电路板之间焊缝的焊接。
62.本实施例中，所述焊枪组件51包括激光器、送锡模块和ccd模块，所述送锡模块与激光器固定连接，所述送锡模块和ccd模块固定安装在所述焊枪驱动组件52的输出端；
63.具体地，所述激光器为半导体高功率激光器，功率在200～300瓦之间，配备快速响应电源，pid温控算法，实现激光功率和温度的快速交互，响应时间在20微秒以内，温度控制精度为0.3％
±2°
；通过激光器采用适用于薄、小零件的热导焊方式，激光辐射能量作用于材料表面转化为热能使之融化，激光束向前运动时，熔池中的熔融金属随之凝固，形成连接两个材料的焊缝；
64.具体地，所述送锡模块采用的是自动送丝机送焊锡丝来进行焊接，但不限于这一种方式，也可以采用锡环、锡膏等方式，配合其他的送料结构来实现焊接材料的供给。
65.本实施例中，所述焊枪驱动组件52，包括x轴移载装置、y轴移载装置和z轴移载装置，所述x轴移载装置固定在所述安装板1上，所述y轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述z轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述焊枪组件51固定在所述z轴移载装置上；
66.将焊枪组件51设置在多轴运动系统上，通过多轴运动系统的移动可调整激光器与产品的相对位置，使得激光头对准需要焊接的点。
67.具体地，所述焊接模组5还可以包括视觉相机和红外高温计，所述视觉相机用于检测焊接部位置以及焊接后的状态是否满足要求，所述红外高温计则检测焊接时的温度变化辅助进行参数调节。
68.在本实施例中，提供一特定的摄像头结构设计，放弃传统的单镜头与前壳凸台面结合的方式，采用数个点状结合以利于自动焊接的实现，具体地，设置所述前镜头包括一体成型的单镜头和前壳凸台，所述前壳凸台上具有多根突出设置的焊接定位柱，对应的，在所述电路板上开设有多个与所述焊接定位柱位置匹配的定位孔，孔内需做沉锡/沉银/沉金等处理增加焊锡的吸附性，并设置所述定位孔的直径比所述焊接定位柱的直径大0.3～0.6mm，保证对焦调节时无干涉，同时熔化的锡也不容易从间隙中掉落；
69.具体地，所述前壳凸台伸出的焊接定位柱的直径小于3mm，焊接定位柱与前壳凸台不是一体的，而是通过压入、嵌入的方式组合，目的都是减小焊接定位柱的体积从而使激光焊接时的热量不至于散得过快，从何而影响焊接效果。
70.参照图6所示，本发明还公开了一种摄像头装配方法，采用摄像头装配设备完成，包括以下步骤：
71.s1、将前镜头和电路板依次放入到产品移载模组2中，可以采用人工或机械手的抓取方式，在产品移载模组2中对前镜头和电路板的位置关系进行定位，通过产品移载模组2带动前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；
72.s2、调焦模组3抓取电路板，使电路板上的定位孔与前镜头中的焊接定位柱处于对位的状态；
73.s3、将电路板通电点亮、同时点亮光学环境模组4，控制前镜头能够拍摄光学环境模组4中的拍摄图卡或光筒中的图卡；
74.s4、根据拍摄的画面控制调焦模组3调整电路板的姿态，当画面调整达到最清晰时，此时控制调焦模组3保持稳定姿态不动；
75.s5、使用焊接模组5对多个定位孔和焊接定位柱依次进行焊接，将经过调焦模组3调整后的前镜头和电路板焊接固定。
76.本实施例所述的摄像头装配方法，集成产品的上料、定位、对焦、调节、焊接的一系列动作，相比于现有点胶的装配方法，整个动作流程能够在一台设备上完成，能够提高装配节拍和装配效率，并且，在进行对焦调节后，提供一定的固定力保证其相对位置，再进行原位的焊接，保证焊接的过程中，不会对已完成的对焦定位造成影响，保证摄像头对焦的清晰度。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种摄像头装配设备，用于组装摄像头的前镜头和电路板，其特征在于，包括：安装板；产品移载模组，设置在所述安装板上，所述产品移载模组承载并带动所述前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；调焦模组，设置在所述安装板上，所述调焦模组夹取所述电路板，并带动所述电路板移动，调节所述电路板与所述前镜头的相对位置和角度；光学环境模组，设置在所述安装板的一侧，所述光学环境模组为调焦模组提供光学调焦环境；焊接模组，与所述光学环境模组对应设置在所述安装板的另一侧，所述焊接模组将经过调焦模组调整后的前镜头和电路板焊接固定。2.根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述产品移载模组包括：移载驱动源；产品治具，与所述移载驱动源的输出端连接，由所述移载驱动源带动在上料工位移动到工作位之间往复移动，所述产品治具中设置有放置前镜头和电路板的定位槽。3.根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述调焦模组包括：六轴调节平台，固定在所述安装板上；夹具，设置在所述六轴调节底座的输出端，包括两夹爪，用于夹持所述电路板。4.根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述光学环境模组包括：光筒组件、中继镜组件、平面光源组件，所述光筒组件、中继镜组件和平面光源组件的测试中心同轴心设置，所述光筒组件、中继镜组件和平面光源组件的测试中心均对准所述前镜头。5.根据权利要求4所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述光筒组件包括：四支弧形支架，装配于所述安装板上，每支所述弧形支架上设有一支光管，每支光管均对准弧形支架所在球体的球心，每支光管均可沿弧形支架滑动调整；所述中继镜组件包括：中继镜和中继镜支架，所述中继镜支架固定在所述安装板上；所述平面光源组件包括：平面光源安装架，装配于所述安装板上，所述平面光源安装架上设置有平面光源升降装置，所述平面光源升降装置的驱动端设置有平面光源和图卡。6.根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述焊接模组包括：焊枪组件；焊枪驱动组件，包括x轴移载装置、y轴移载装置和z轴移载装置，所述x轴移载装置固定在所述安装板上，所述y轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述z轴移载装置固定在y轴移载装置上，所述焊枪组件固定在所述z轴移载装置上。7.根据权利要求6所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述焊枪组件包括激光器、送锡模块和ccd模块，所述送锡模块与激光器固定连接，所述送锡模块和ccd模块固定安装在所述焊枪驱动组件的输出端。8.根据权利要求6所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述焊接模组还包括视觉相机和红外高温计，所述视觉相机用于检测焊接部位置以及焊接后的状态是否满足要求，所述红外高温计则检测焊接时的温度变化辅助进行参数调节。9.根据权利要求1所述的摄像头装配设备，其特征在于：所述前镜头包括一体成型的单镜头和前壳凸台，所述前壳凸台上具有多根突出设置的
焊接定位柱；所述电路板上开设有多个与所述焊接定位柱位置匹配的定位孔；其中，所述定位孔的直径比所述焊接定位柱的直径大0.3～0.6mm。10.一种摄像头装配方法，其特征在于：采用上述权利要求1～9任意一项所述的摄像头装配设备，包括以下步骤：s1、将前镜头和电路板依次放入到产品移载模组中，在产品移载模组中对前镜头和电路板的位置关系进行定位，通过产品移载模组带动前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；s2、调焦模组抓取电路板，使电路板上的定位孔与前镜头中的焊接定位柱处于对位的状态；s3、将电路板通电点亮、同时点亮光学环境模组，控制前镜头能够拍摄光学环境模组中的拍摄图卡或光筒中的图卡；s4、根据拍摄的画面控制调焦模组调整电路板的姿态，当画面调整达到最清晰时，此时控制调焦模组保持稳定姿态不动；s5、使用焊接模组对多个定位孔和焊接定位柱依次进行焊接，将经过调焦模组调整后的前镜头和电路板焊接固定。

技术总结
本发明涉及一种摄像头装配设备及装配方法，用于组装摄像头的前镜头和电路板，包括：安装板；产品移载模组，承载并带动前镜头和电路板从上料工位移动到工作位；调焦模组，夹取电路板，并带动电路板移动，调节电路板与前镜头的相对位置和角度；光学环境模组，为调焦模组提供光学调焦环境；焊接模组，与光学环境模组对应设置在所述安装板的另一侧，焊接模组将经过调焦模组调整后的前镜头和电路板焊接固定。本发明能够调节电路板与前镜头的相对位置和角度，从而实现对摄像头的调焦定位，并且，在调焦后，提供一定的固定力对电路板与前镜头进行原位焊接，能够提高摄像头的装配效率、保证摄像头的装配精度。像头的装配精度。像头的装配精度。


技术研发人员：牛聪 张亮 孙曙光 何洪鑫 赵芳
受保护的技术使用者：苏州艾微视图像科技有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/8/5