本發(fā)明屬于電子元器件裝配技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置與方法。

背景技術(shù)：

圖像傳感器零件可以包括ccd(電荷耦合器件)和cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等類(lèi)型的器件，在傳統(tǒng)的圖像傳感器零件對(duì)準(zhǔn)工藝中，一般涉及到人工操作一個(gè)俯仰角調(diào)節(jié)臺(tái)，一個(gè)左右角度調(diào)節(jié)臺(tái)，一個(gè)xyz三軸平移臺(tái)，根據(jù)看到的圖像進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。由于自由度過(guò)多，在裝配圖像傳感器的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生錯(cuò)位和角度偏差，使得最終產(chǎn)品出現(xiàn)圖像缺陷，如調(diào)焦不一致和中心偏差等。近年來(lái)隨著圖像傳感器的分辨率快速增加，對(duì)于上述對(duì)準(zhǔn)工藝中的精度要求也越來(lái)越高，精度要求進(jìn)入微米量級(jí)后，傳統(tǒng)裝配調(diào)節(jié)方法不能夠達(dá)到良好的良品率，造成物料浪費(fèi)。另外，傳統(tǒng)方法使用圖像傳感器零件的外形尺寸作為基準(zhǔn)進(jìn)行裝配，當(dāng)外形尺寸公差超過(guò)裝配精度要求時(shí)，會(huì)使得基于尺寸的裝配不可用，而這正是目前圖像傳感器組裝工藝發(fā)生的變化，復(fù)雜性增加，零件數(shù)增加，整體尺寸縮小，使得裝配圖像傳感器的精度難以保持在公差內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置，旨在提高圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)及裝配精度和效率。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置，包括用于承載待對(duì)準(zhǔn)的圖像傳感器零件的三自由度平移臺(tái)、待與所述圖像傳感器零件對(duì)準(zhǔn) 的光學(xué)鏡頭、夾持所述光學(xué)鏡頭的三自由度擺動(dòng)臺(tái)、設(shè)置于所述光學(xué)鏡頭上方的菲林圖像、與所述圖像傳感器零件電氣連接的圖像采集裝置、用于控制所述三自由度平移臺(tái)和三自由度擺動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置，以及與所述圖像采集裝置和運(yùn)動(dòng)控制裝置連接的控制器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，包括下述步驟：

將待對(duì)準(zhǔn)的圖像傳感器零件放置于三自由度平移臺(tái)上，使之與圖像采集裝置電氣連接，將光學(xué)鏡頭放置于三自由度擺動(dòng)臺(tái)上；

通過(guò)圖像采集裝置采集菲林圖像經(jīng)光學(xué)透鏡后在圖像傳感器零件上生成的圖像；

通過(guò)控制器計(jì)算圖像的清晰度，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的清晰度，是則固化光學(xué)鏡頭和圖像傳感器零件的位置并取下所述光學(xué)鏡頭和圖像傳感器零件固化組成的整體零件；否則通過(guò)控制器指示運(yùn)動(dòng)控制裝置控制三自由度平移臺(tái)和/或三自由度擺動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整圖像的清晰度，并返回進(jìn)行所述計(jì)算圖像的清晰度的步驟。

本發(fā)明采用六自由度精密伺服調(diào)節(jié)臺(tái)(三自由度平移臺(tái)和三自由度擺動(dòng)臺(tái))承載圖像傳感器零件和光學(xué)鏡頭，通過(guò)圖像采集裝置以及控制器獲取圖像并監(jiān)控圖像的清晰度，根據(jù)清晰度適時(shí)調(diào)整圖像傳感器零件和光學(xué)鏡頭的位置和角度，實(shí)現(xiàn)圖像傳感器零件和光學(xué)鏡頭的快速對(duì)準(zhǔn)，提高了圖像傳感器零件的對(duì)準(zhǔn)精度和效率；在對(duì)準(zhǔn)后固化該相對(duì)位置，并進(jìn)行后續(xù)的裝配體的安裝，可以保證后續(xù)測(cè)試圖像也可以達(dá)到相同效果，解決了裝配精度日益升高和裝配與測(cè)試圖像來(lái)源不一致的問(wèn)題，消除了由于對(duì)準(zhǔn)圖像和測(cè)試圖像來(lái)源不一致導(dǎo)致圖像清晰度差異而造成的圖像傳感器裝配體不良，提高了圖像傳感器的良品率和良品穩(wěn)定性，提高效率和效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的部分放大圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的三自由度擺動(dòng)臺(tái)的擺動(dòng)方向示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“固定于”或“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者可能同時(shí)存在居中元件。當(dāng)一個(gè)元件被稱(chēng)為是“連接于”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

還需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的左、右、上、下等方位用語(yǔ)，僅是互為相對(duì)概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。

如圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像傳感器零件的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置，其包括用于承載待對(duì)準(zhǔn)的圖像傳感器零件02的三自由度平移臺(tái)01、待與圖像傳感器零件02對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)鏡頭03、夾持光學(xué)鏡頭03的三自由度擺動(dòng)臺(tái)04、設(shè)置于光學(xué)鏡頭03上方的菲林圖像05、與圖像傳感器零件02電氣連接的圖像采集裝置06、用于控制三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置，以及與圖像采集裝置06和運(yùn)動(dòng)控制裝置連接的控制器。具體地，菲林圖像05、光學(xué)鏡頭03、圖像傳感器零件02自上向下排列，菲林圖像05受到照明后經(jīng)光學(xué)鏡頭03成像于圖像傳感器零件02，由圖像傳感器零件02接收的光信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集裝置06，圖像采集裝置06將圖像信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳎诳刂破魃峡刹榭磮D像的清晰度。該控制器可以是與該自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置集成于一體的器件，也可以是通過(guò)線纜連接至遠(yuǎn)端的器件，例如工業(yè)圖像工作站及運(yùn)行在該工作站上的圖像處理軟件。光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02之間的距離和水 平偏差以及相對(duì)傾斜角度影響了菲林圖像05的成像清晰度，在判斷圖像的清晰度不符合要求時(shí)，表明圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，本實(shí)施例即是通過(guò)三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04的運(yùn)動(dòng)改變光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02的方位，以使圖像清晰，即實(shí)現(xiàn)圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03的對(duì)準(zhǔn)。

本發(fā)明實(shí)施例采用六自由度精密伺服調(diào)節(jié)臺(tái)(三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04)承載圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03，通過(guò)圖像采集裝置06以及控制器獲取圖像并監(jiān)控圖像的清晰度，根據(jù)清晰度適時(shí)調(diào)整圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03的位置和角度，實(shí)現(xiàn)圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03的快速對(duì)準(zhǔn)，提高了圖像傳感器零件02的對(duì)準(zhǔn)精度和效率；在對(duì)準(zhǔn)后固化該相對(duì)位置，并進(jìn)行后續(xù)的裝配體的安裝，可以保證后續(xù)測(cè)試圖像也可以達(dá)到相同效果，解決了裝配精度日益升高和裝配與測(cè)試圖像來(lái)源不一致的問(wèn)題，消除了由于對(duì)準(zhǔn)圖像和測(cè)試圖像來(lái)源不一致導(dǎo)致圖像清晰度差異而造成的圖像傳感器裝配體不良，提高了圖像傳感器的良品率和良品穩(wěn)定性，提高效率和效益。

在本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)控制裝置可以采用高精度運(yùn)動(dòng)控制卡、plc、運(yùn)動(dòng)控制器或者任意兩種或三種組成，該運(yùn)動(dòng)控制裝置與三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04電氣連接，在控制器的控制下操控三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，三自由度平移臺(tái)01可以沿著x、y、z三軸方向移動(dòng)，具體可以包括y向平移臺(tái)011以及設(shè)置于y向平移臺(tái)011上的xz向平移臺(tái)012。y向平移臺(tái)011可以沿著y軸方向移動(dòng)，圖像傳感器零件02可以在y向平移臺(tái)011上沿著x軸方向移動(dòng)，并沿著z軸方向上下移動(dòng)，進(jìn)而改變圖像傳感器零件02的空間位置。具體的三自由度平移臺(tái)01的結(jié)構(gòu)可以采用本領(lǐng)域常用的結(jié)構(gòu)。三自由度擺動(dòng)臺(tái)04則可以改變光學(xué)鏡頭03的傾斜角度，進(jìn)而調(diào)整圖像傳感器零件02相對(duì)光學(xué)鏡頭03的偏移角度。其設(shè)有用于夾持圖像傳感器零件02的夾爪041，圖像傳感器零件02的轉(zhuǎn)動(dòng)可通過(guò)夾爪041的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)，也可以是 通過(guò)連接在夾爪041上的轉(zhuǎn)動(dòng)組件帶動(dòng)。三自由度擺動(dòng)臺(tái)04的擺動(dòng)中心與光學(xué)鏡頭03的光學(xué)中心重合，如不重合則需要額外的xy向精密平移臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)償，如圖3所示，三個(gè)擺動(dòng)方向(xy、xz、yz)兩兩垂直。以上通過(guò)調(diào)整圖像傳感器零件02的空間位置和相對(duì)光學(xué)鏡頭03的偏移角度，可以將圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)清晰的圖像拍攝。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的三自由度擺動(dòng)臺(tái)04和三自由度平移臺(tái)01的重復(fù)精度或運(yùn)動(dòng)分辨力和圖像傳感器零件02的像素尺寸一致，使調(diào)節(jié)臺(tái)的精度和需要的精度匹配，進(jìn)而提高圖像傳感器零件02的裝配精度。本實(shí)施例中，需要的精度是傳感器像素尺寸的一個(gè)比例。

進(jìn)一步地，在光學(xué)鏡頭03和菲林圖像05之間可以設(shè)置中繼鏡07，用于將給定距離的圖案成實(shí)像到更大的距離的光學(xué)鏡頭03。當(dāng)不需要延長(zhǎng)成像距離時(shí)，也可以不不采用中繼鏡07。進(jìn)一步地，光學(xué)鏡頭03優(yōu)選為高分辨定焦鏡頭或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)調(diào)焦或自動(dòng)變焦鏡頭。菲林圖像05經(jīng)光學(xué)鏡頭03成像在圖像傳感器零件02上，該圖像傳感器零件02通過(guò)連接器治具08與圖像采集裝置06電氣連接。連接器治具08以探針作為電氣接觸部件與圖像傳感器零件02的金手指(電氣觸點(diǎn))或傳感器安裝在pcb基板的連接器電連接，并且，連接器治具08以柔性電路板作為電氣傳輸部件將圖像傳感器零件02輸出的信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集裝置06。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例還包括用于拾取并傳送圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03的上下料裝置。在檢測(cè)階段，通過(guò)上下料裝置將圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03放置到相應(yīng)位置，檢測(cè)結(jié)束并對(duì)準(zhǔn)后，固化圖像傳感器零件02和光學(xué)鏡頭03的相對(duì)位置，由上下料裝置將其取下，并將圖像傳感器的相應(yīng)裝配體按照固化位置進(jìn)行安裝。

以下進(jìn)一步提供一種圖像傳感器零件02的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法，如圖4，該方法包括下述步驟：

在步驟s101中，將待對(duì)準(zhǔn)的圖像傳感器零件02放置于三自由度平移臺(tái)01 上，使之與圖像采集裝置06電氣連接，將光學(xué)鏡頭03放置于三自由度擺動(dòng)臺(tái)04上；

在步驟s102中，通過(guò)圖像采集裝置06采集菲林圖像05經(jīng)光學(xué)鏡頭03后在圖像傳感器零件02上生成的圖像；

在步驟s103中，通過(guò)控制器計(jì)算圖像的清晰度，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的清晰度，是則固化光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02的位置并取下所述光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02固化組成的整體零件；否則通過(guò)控制器指示運(yùn)動(dòng)控制裝置控制三自由度平移臺(tái)01和/或三自由度擺動(dòng)臺(tái)04運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整圖像的清晰度，并返回進(jìn)行所述計(jì)算圖像的清晰度的步驟。

優(yōu)選地，三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04的重復(fù)精度和圖像傳感器零件02的像素尺寸一致，使調(diào)節(jié)臺(tái)的精度和需要的精度匹配，進(jìn)而提高圖像傳感器零件02的裝配精度。

以上方法是基于本發(fā)明提供的圖像傳感器零件02的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置實(shí)現(xiàn)的，其各部件的工作原理如上所述，此處不再重復(fù)說(shuō)明。該方法通過(guò)圖像采集裝置06采集特定菲林圖像05經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭03成像在圖像傳感器零件02上的圖像，由控制器對(duì)該圖像的清晰度進(jìn)行分析后，控制三自由度平移臺(tái)01和三自由度擺動(dòng)臺(tái)04對(duì)光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02的位置和角度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡頭03和圖像傳感器零件02的快速高精度對(duì)準(zhǔn)，固化該對(duì)準(zhǔn)位置后方可進(jìn)行裝配，解決了裝配精度日益升高和裝配與測(cè)試圖像來(lái)源不一致的問(wèn)題，提高了圖像傳感器的良品率和良品穩(wěn)定性。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。