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镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法

阅读:1037发布:2020-07-05

专利汇可以提供镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法。包括焦面测量装置、焦面矫正装置及控制装置;焦面测量装置包括测量 机架 、 光源 装置、匀光板、分划板、第一镜头组件安装座、数字摄像机、保护筒、及分划板调节驱动装置;分划板调节驱动装置上设有 传感器 ;控制装置能计算待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面 位置 偏差值;焦面矫正装置包括矫正机架、第二镜头组件安装座、旋转夹持组件、旋转驱动装置;控制装置与焦面矫正装置的连接从而能根据焦面位置偏差值控制旋转驱动装置旋转。本发明能实现对镜头组件的焦面检测并自动矫正的功能,从而提高镜头组件的焦面 精度 ,且提高同一批次镜头组件的焦面一致性。,下面是镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法专利的具体信息内容。

1.一种镜头组件焦面测量矫正装置,所述镜头组件(1)包括镜头座(11)及螺纹连接于镜头座(11)上的被测镜头(12),其特征在于:所述镜头组件焦面测量矫正装置包括焦面测量装置(2)、焦面矫正装置(3)及控制装置;
所述焦面测量装置(2)包括测量机架、以及沿测量光轴(2A)延伸方向依次布设于测量机架上的光源装置(24)、匀光板(23)、分划板(22)、第一镜头组件安装座(21)、和数字摄像机(25);所述分划板(22)上设置有分划板鉴别图案;
所述焦面测量装置(2)还包括用来使第一镜头组件安装座(21)固定安装在测量机架上的保护筒(27),所述第一镜头组件安装座(21)同轴固定设置于保护筒(27)的顶部,保护筒(27)沿测量光轴(2A)方向设置在第一镜头组件安装座(21)朝向光源装置(24)的一侧;所述镜头组件(1)通过其镜头座(11)安装固定在第一镜头组件安装座(21)上,第一镜头组件安装座(21)中部设有沿测量光轴(2A)方向延伸的通光孔(211);所述数字摄像机(25)通过测量机架固定安装在第一镜头组件安装座(21)背离光源装置(24)的另一侧并能拍摄光源装置(24)经过匀光板(23)和分划板(22)后透过被测镜头(12)所呈现的分划板鉴别图案的图像;
所述焦面测量装置(2)还包括用来固定安装光源装置(24)、匀光板(23)和分划板(22)的分划板筒(28)、以及用来带动分划板筒(28)沿测量光轴(2A)向靠近或远离第一镜头组件安装座(21)的方向移动的分划板调节驱动装置(29);所述分划板筒(28)上设有分划板(22)和匀光板(23)的一端伸入至保护筒(27)中,分划板筒(28)的另一端伸出保护筒(27)外与分划板调节驱动装置(29)连接;所述分划板调节驱动装置(29)上还设有用来检测分划板筒(28)的位置传感器(296);
所述控制装置分别与传感器(296)、分划板调节驱动装置(29)和数字摄像机(25)连接以获取检测信号并根据该检测信号计算待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)与标准的镜头组件(1)的被测镜头(12)的焦面位置偏差值;
所述焦面矫正装置(3)包括矫正机架(32)、与矫正机架(32)相对固定连接的用来固定安装镜头组件(1)的镜头座(11)的第二镜头组件安装座(31)、转动连接在矫正机架(32)上的用来夹持固定安装在第二镜头组件安装座(31)上的镜头组件(1)的被测镜头(12)并带动该被测镜头(12)旋转的旋转夹持组件(37)、以及连接于旋转夹持组件(37)和矫正机架(32)之间的用来驱动旋转夹持组件(37)旋转的旋转驱动装置,所述固定安装在第二镜头组件安装座(31)上的镜头组件(1)的被测镜头(12)与旋转夹持组件(37)的旋转中心线位于同一矫正光轴(3A)上;
所述控制装置与焦面矫正装置(3)的旋转驱动装置连接从而能根据所述焦面位置偏差值控制旋转驱动装置旋转以消除焦面位置偏差值从而使待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)与标准的镜头组件(1)的被测镜头(12)的焦面位置一致。
2.根据权利要求1所述的镜头组件焦面测量矫正装置,其特征在于:所述数字摄像机(25)包括沿测量光轴(2A)由靠近第一镜头组件安装座(21)向远离第一镜头组件安装座(21)方向依次排列的成像镜头(251)和感光传感器(252);感光传感器(252)与控制装置相连接,用于将其所拍摄的分划板鉴别图案的图像传输给控制装置。
3.根据权利要求1所述的镜头组件焦面测量矫正装置,其特征在于:所述测量机架包括镜座安装机架(26)、以及相对镜座安装机架(26)固定安装连接的摄像机机架(210),所述保护筒(27)固定安装在镜座安装机架(26)上,数字摄像机(25)固定安装在摄像机机架(210)上;
所述分划板调节驱动装置(29)包括固定安装于镜座安装机架(26)上且沿平行于测量光轴(2A)方向延伸的调节滑轨(291)、滑动连接于调节滑轨(291)上的能相对该调节滑轨(291)沿平行于测量光轴(2A)方向滑动的调节滑(292)、固定安装于调节滑轨(291)侧壁上的调节电机(293)、连接于调节电机(293)输出轴和调节滑块(292)之间的用来带动调节滑块(292)沿调节滑轨(291)延伸方向往复滑动的调节传动组件(294)、以及连接于调节滑块(292)和分划板筒(28)之间的用来带动分划板筒(28)和调节滑块(292)同步移动的分划板筒升降平台(295);所述传感器(296)为设于调节滑轨(291)和分划板筒升降平台(295)之间的用于检测分划板筒(28)的位移初始位置的位置传感器;所述调节传动组件(294)包括与调节滑块(292)固定连接的螺母、与螺母螺纹连接且沿平行于测量光轴(2A)方向延伸的丝杆、同轴固定连接于丝杆上的丝杆传动轮、以及连接于丝杆传动轮和调节电机(293)输出轴之间的传动带或传动链。
4.根据权利要求1所述的镜头组件焦面测量矫正装置,其特征在于:旋转夹持组件(37)包括旋转体(371)、环绕旋转体(371)中心线分布在旋转体(371)底部四周并能相对旋转体(371)中心径向移动的矫正气动夹爪(372),矫正气动夹爪(372)在相对旋转体(371)径向移动时能夹紧或松开固定安装在第二镜头组件安装座(31)上的镜头组件(1)的被测镜头(12);
所述焦面矫正装置(3)还包括连接于旋转体(371)和矫正机架(32)之间的用来带动旋转体(371)向远离或靠近第二镜头组件安装座(31)方向移动的升降控制组件,所述升降控制组件包括固定设置于矫正机架(32)上且沿与矫正光轴(3A)平行的方向延伸的矫正滑轨(33)、滑动连接于矫正滑轨(33)上且能沿与矫正光轴(3A)平行的方向滑动的矫正滑块(34)、固定安装于矫正滑块(34)上的矫正升降平台(35)、固定安装于矫正机架(32)上的且通过活塞一端与矫正升降平台(35)相连接的用于带动矫正升降平台(35)沿矫正光轴(3A)延伸方向移动的气缸驱动装置(36);所述旋转体(371)转动安装在矫正升降平台(35)上,所述旋转驱动装置包括设置于矫正升降平台(35)上的矫正电机(38)、及连接于矫正电机(38)的输出轴和旋转体(371)转轴之间的用于带动旋转体(371)绕矫正光轴(3A)转动的矫正传动组件(39);
所述焦面矫正装置(3)还包括与矫正气动夹爪(372)连接以带动矫正气动夹爪(372)径向移动的气动装置。
5.根据权利要求1所述的镜头组件焦面测量矫正装置,其特征在于:所述镜头组件焦面测量矫正装置还包括用于安装焦面测量装置(2)和焦面矫正装置(3)的基座、以及设置于基座上的用于输送镜头组件(1)的送料装置(5);所述送料装置(5)包括固定设置于基座上且沿Y轴方向延伸设置的Y轴滑轨(52)、滑动连接于Y轴滑轨(52)上的Y轴滑台(53)、及固定设置于基座上的且与Y轴滑台(53)相连接的用于驱动Y轴滑台(53)相对Y轴滑轨(52)沿Y轴方向滑动的Y轴驱动装置(54)、固设于Y轴滑台(53)上的且沿与Y轴方向垂直的X轴方向延伸设置的X轴滑轨(55)、滑动连接于X轴滑轨(55)上的X轴滑台(56)、固定设置于Y轴滑台(53)上的且与X轴滑台(56)相连接的用于驱动X轴滑台(56)相对X轴滑轨(55)沿X轴方向滑动的X轴驱动装置(57)、设置于X轴滑台(56)上方且能沿垂直于X轴和Y轴的竖直方向升降的Z轴升降台(51)、及连接于Z轴升降台(51)和X轴滑台(56)之间的用于带动Z轴升降台(51)相对X轴滑台(56)沿Z轴方向升降运动的Z轴驱动装置(58);
所述测量光轴(2A)和矫正光轴(3A)均处于与所述Z轴方向相平行的竖置方向,测量光轴(2A)和矫正光轴(3A)的垂直连线与X轴方向平行;
所述送料装置(5)还包括固设于Z轴升降台(51)上且由Z轴升降台(51)向测量光轴(2A)和矫正光轴(3A)所在侧延伸的输送气动夹爪组件(59),输送气动夹爪组件(59)位于焦面测量装置(2)和焦面矫正装置(3)之间,输送气动夹爪组件(59)包括一对在气动作用下能沿X轴方向进行开合以夹紧或松开焦面测量装置(2)和/或焦面矫正装置(3)上的镜头组件(1)的夹爪。
6.根据权利要求5所述的镜头组件焦面测量矫正装置,其特征在于:在基座上还设有位于焦面测量装置(2)前侧的用于放置初始转态下的镜头组件(1)的初始安装座(7)、以及位于焦面矫正装置(3)后侧的用于放置调试后的镜头组件(1)的成品安装座(8);所述初始安装座(7)的竖置中心轴、焦面测量装置(2)的测量光轴(2A)、焦面矫正装置(3)的矫正光轴(3A)、及成品安装座(8)的竖置中心轴沿平行于X轴滑轨(55)的X轴方向依次间隔排布;所述送料装置(5)还包括位于初始安装座(7)和焦面矫正装置(3)之间的用于将初始安装座(7)上的镜头组件(1)输送至焦面测量装置(2)上的初始气动夹爪组件(510)、及位于焦面矫正装置(3)和成品安装座(8)之间的用于将焦面矫正装置(3)上的镜头组件(1)输送至成品安装座(8)上的成品气动夹爪组件(511);所述初始气动夹爪组件(510)、输送气动夹爪组件(59)、及成品气动夹爪组件(511)处在平行于X轴的同一方向上。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的镜头组件焦面测量矫正装置进行焦面测量和矫正的焦面测量矫正方法,其特征在于:包括以下步骤:
①测量标准的镜头组件的分划板筒位置:将标准的镜头组件(1)安装至焦面测量装置(2)的第一镜头组件安装座(21)上,通过传感器(296)检测分划板筒(28)的位移初始位置;
通过控制装置控制分划板调节驱动装置(29)带动分划板筒(28)及其上的分划板(22)向靠近和远离第一镜头组件安装座(21)的方向移动,使得分划板(22)上的分划板鉴别图案能在数字摄像机(25)上形成分划板鉴别图案的图像,控制装置接收数字摄像机(25)拍摄的各个分划板鉴别图案图像信息以及分划板调节驱动装置(29)或传感器(296)反馈的与每一分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒(28)相对位移初始位置的移动距离信息,找出最清晰的分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒(28)相对位移初始位置的最佳移动距离信息,将该最佳移动距离信息与分划板筒(28)的位移初始位置相加即获得分划板筒(28)在测量机架上的位置Z0;
②测量待检测的镜头组件的分划板筒位置:将待检测的镜头组件(1)替换标准的镜头组件(1)安装至焦面测量装置(2)的第一镜头组件安装座(21)上,然后按照步骤①的方法测量计算出当数字摄像机(25)拍摄的分划板鉴别图案图像信息最清晰时,待检测的镜头组件(1)对应的分划板筒(28)在测量机架上的位置Zn;
③计算成像镜头的焦面位置偏差量△Zn′:根据公式△Zn′=Zn-Z0,将待检测的镜头组件(1)对应的分划板筒(28)在测量机架上的位置Zn与标准的镜头组件(1)对应的分划板筒(28)在测量机架上的位置Z0相减,算出分划板筒位移偏差值△Zn′,此分划板筒位移偏差值△Zn′即为分划板位移偏差值△Zn′,此分划板位移偏差值△Zn′等同于当第二镜头组件安装座(31)分别放置了待检测的镜头组件(1)和标准的镜头组件(1)且分划板(22)位置不动时,要使数字摄像机(25)获得的分划板鉴别图案图像信息清晰,前述两种情况下数字摄像机(25)所要调整的成像镜头(251)的焦面位置偏差量△Zn′;
④计算待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)与标准的镜头组件(1)的被测镜头(12)的焦面位置偏差值△Zn:根据成像关系公式△Zn′=-β2△Zn,;其中β是镜头组件(1)的被测镜头(12)与数字摄像机(25)的成像镜头(251)组成的光学系统的放大率,β=-f′/f,其中,-f′是成像镜头(251)的焦距,f是被测镜头(12)的焦距,且β2>>1,△Zn′为成像镜头的焦面位置偏差量;
⑤矫正待检测的镜头组件的被测镜头(12)与标准的镜头组件的被测镜头(12)的焦面位置偏差值△Zn:将待检测的镜头组件(1)转移到焦面矫正装置(3)的第二镜头组件安装座(31)上,所述控制装置根据步骤④计算的被测镜头(12)的焦面位置偏差值△Zn,控制焦面矫正装置(3)的旋转驱动装置带动夹持待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)的旋转夹持组件(37)相对镜头座(11)旋转至消除焦面位置偏差值△Zn,从而使待检测的镜头组件的被测镜头(12)与标准的镜头组件的被测镜头(12)的焦面位置一致。
8.根据权利要求7所述的焦面测量矫正方法,其特征在于:步骤⑤调整时,先根据公式ω=(360*△Z)/S,计算出焦面矫正装置(3)的旋转驱动装置中的矫正电机(38)应当转动的度ω,其中,S为待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)的镜头螺距;控制装置根据计算出的ω值大小及正负控制矫正电机(38)的转动方向和转动角度,使矫正电机(38)驱动旋转夹持组件(37)带动被测镜头(12)相对镜头座(12)转动相应的角度,以消除待检测的镜头组件(1)的被测镜头(12)与标准的镜头组件(1)的被测镜头(12)焦面位置偏差值△Z。

说明书全文

镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及镜头设备领域,特别为一种镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法。

背景技术

[0002] 监控摄像机自从上世纪60年代诞生发展至今近60年的历史,经历了黑白到彩色;清晰度从VGA到720p、1080P到现在的5MP和8MP的发展历程。镜头随着摄像机的发展经历同样的过程,目前百万以上清晰度的摄像机对镜头及其装配等相关配件的精度稳定性要求越来越高,其中镜头作为光学成像核心部件以及固定镜头用的镜头座直接参与了百万高清摄像机生产装配,主要体现在镜头与镜头座螺纹配合松紧度(通过扭管控)、镜头成像光轴与镜头座机械轴是否同轴等方面,这方面直接影响摄像机整机装配效率和成像质量;为了解决摄像机制造过程中上述问题,光学制造商将镜头直接旋入镜头座中(业内把它称为附)作为一个组件提出给下游的摄像机制造商,目前光学工厂通常采用两种锁附方式:
[0003] 一种是人工手动或者电动操作镜头旋入镜头座来完成组件的方法;另一种是采用“镜头锁附机”进行锁附,该“镜头锁附机”主要能完成镜头自动上料、镜座自动上料、自动锁附等功能。这些锁附方法均只能用控制镜头机械高度来定焦面,即将镜头旋至相对镜头座指定的高度位置。这样的方法,没考虑镜片加工时有厚度公差的问题,致使焦面一致性差,一般只能达到±0.2~±0.5mm的精度,导致摄像机装配直通率和生产效率与一致性较差。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于:提供一种镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法,该焦面测量矫正装置能实现对镜头组件的焦面检测并自动矫正的功能,从而提高镜头组件的焦面精度,且提高同一批次镜头组件的焦面一致性。
[0005] 本发明通过如下技术方案实现:
[0006] 方案一:
[0007] 一种镜头组件焦面测量矫正装置,所述镜头组件包括镜头座及螺纹连接于镜头座上的被测镜头,其特征在于:所述镜头组件焦面测量矫正装置包括焦面测量装置、焦面矫正装置及控制装置;
[0008] 所述焦面测量装置包括测量机架、以及沿测量光轴延伸方向依次布设于测量机架上的光源装置、匀光板、分划板、第一镜头组件安装座、和数字摄像机;所述分划板上设置有分划板鉴别图案;
[0009] 所述焦面测量装置还包括用来使第一镜头组件安装座固定安装在测量机架上的保护筒,所述第一镜头组件安装座同轴固定设置于保护筒的顶部,保护筒沿测量光轴方向设置在第一镜头组件安装座朝向光源装置的一侧;所述镜头组件通过其镜头座安装固定在第一镜头组件安装座上,第一镜头组件安装座中部设有沿测量光轴方向延伸的通光孔;所述数字摄像机通过测量机架固定安装在第一镜头组件安装座背离光源装置的另一侧并能拍摄光源装置经过匀光板和分划板后透过被测镜头所呈现的分划板鉴别图案的图像;
[0010] 所述焦面测量装置还包括用来固定安装光源装置、匀光板和分划板的分划板筒、以及用来带动分划板筒沿测量光轴向靠近或远离第一镜头组件安装座的方向移动的分划板调节驱动装置;所述分划板筒上设有分划板和匀光板的一端伸入至保护筒中,分划板筒的另一端伸出保护筒外与分划板调节驱动装置连接;所述分划板调节驱动装置上还设有用来检测分划板筒的位置的传感器
[0011] 所述控制装置分别与传感器、分划板调节驱动装置和数字摄像机连接以获取检测信号并根据该检测信号计算待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面位置偏差值;
[0012] 所述焦面矫正装置包括矫正机架、与矫正机架相对固定连接的用来固定安装镜头组件的镜头座的第二镜头组件安装座、转动连接在矫正机架上的用来夹持固定安装在第二镜头组件安装座上的镜头组件的被测镜头并带动该被测镜头旋转的旋转夹持组件、以及连接于旋转夹持组件和矫正机架之间的用来驱动旋转夹持组件旋转的旋转驱动装置,所述固定安装在第二镜头组件安装座上的镜头组件的被测镜头与旋转夹持组件的旋转中心线位于同一矫正光轴上;
[0013] 所述控制装置与焦面矫正装置的旋转驱动装置连接从而能根据所述焦面位置偏差值控制旋转驱动装置旋转以消除焦面位置偏差值从而使待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面位置一致。
[0014] 优选地,所述数字摄像机包括沿测量光轴由靠近第一镜头组件安装座向远离第一镜头组件安装座方向依次排列的成像镜头和感光传感器;感光传感器与控制装置相连接,用于将其所拍摄的分划板鉴别图案的图像传输给控制装置。
[0015] 优选地,所述测量机架包括镜座安装机架、以及相对镜座安装机架固定安装连接的摄像机机架,所述保护筒固定安装在镜座安装机架上,数字摄像机固定安装在摄像机机架上;
[0016] 所述分划板调节驱动装置包括固定安装于镜座安装机架上且沿平行于测量光轴方向延伸的调节滑轨、滑动连接于调节滑轨上的能相对该调节滑轨沿平行于测量光轴方向滑动的调节滑、固定安装于调节滑轨侧壁上的调节电机、连接于调节电机输出轴和调节滑块之间的用来带动调节滑块沿调节滑轨延伸方向往复滑动的调节传动组件、以及连接于调节滑块和分划板筒之间的用来带动分划板筒和调节滑块同步移动的分划板筒升降平台;所述传感器为设于调节滑轨和分划板筒升降平台之间的用于检测分划板筒的位移初始位置的位置传感器;所述调节传动组件包括与调节滑块固定连接的螺母、与螺母螺纹连接且沿平行于测量光轴方向延伸的丝杆、同轴固定连接于丝杆上的丝杆传动轮、以及连接于丝杆传动轮和调节电机输出轴之间的传动带或传动链。所述传感器也可采用能对分划板筒的位置信息进行实时反馈的位移传感器。
[0017] 优选地,旋转夹持组件包括旋转体、环绕旋转体中心线分布在旋转体底部四周并能相对旋转体中心径向移动的矫正气动夹爪,矫正气动夹爪在相对旋转体径向移动时能夹紧或松开固定安装在第二镜头组件安装座上的镜头组件的被测镜头;
[0018] 所述焦面矫正装置还包括连接于旋转体和矫正机架之间的用来带动旋转体向远离或靠近第二镜头组件安装座方向移动的升降控制组件,所述升降控制组件包括固定设置于矫正机架上且沿与矫正光轴平行的方向延伸的矫正滑轨、滑动连接于矫正滑轨上且能沿与矫正光轴平行的方向滑动的矫正滑块、固定安装于矫正滑块上的矫正升降平台、固定安装于矫正机架上的且通过活塞一端与矫正升降平台相连接的用于带动矫正升降平台沿矫正光轴延伸方向移动的气缸驱动装置;所述旋转体转动安装在矫正升降平台上,所述旋转驱动装置包括设置于矫正升降平台上的矫正电机、及连接于矫正电机的输出轴和旋转体转轴之间的用于带动旋转体绕矫正光轴转动的矫正传动组件;
[0019] 所述焦面矫正装置还包括与矫正气动夹爪连接以带动矫正气动夹爪径向移动的气动装置。
[0020] 优选地,所述镜头组件焦面测量矫正装置还包括用于安装焦面测量装置和焦面矫正装置的基座、以及设置于基座上的用于输送镜头组件的送料装置;所述送料装置包括固定设置于基座上且沿Y轴方向延伸设置的Y轴滑轨、滑动连接于Y轴滑轨上的Y轴滑台、及固定设置于基座上的且与Y轴滑台相连接的用于驱动Y轴滑台相对Y轴滑轨沿Y轴方向滑动的Y轴驱动装置、固设于Y轴滑台上的且沿与Y轴方向垂直的X轴方向延伸设置的X轴滑轨、滑动连接于X轴滑轨上的X轴滑台、固定设置于Y轴滑台上的且与X轴滑台相连接的用于驱动X轴滑台相对X轴滑轨沿X轴方向滑动的X轴驱动装置、设置于X轴滑台上方且能沿垂直于X轴和Y轴的竖直方向升降的Z轴升降台、及连接于Z轴升降台和X轴滑台之间的用于带动Z轴升降台相对X轴滑台沿Z轴方向升降运动的Z轴驱动装置;
[0021] 所述测量光轴和矫正光轴均处于与所述Z轴方向相平行的竖置方向,测量光轴和矫正光轴的垂直连线与X轴方向平行;
[0022] 所述送料装置还包括固设于Z轴升降台上且由Z轴升降台向测量光轴和矫正光轴所在侧延伸的输送气动夹爪组件,输送气动夹爪组件位于焦面测量装置和焦面矫正装置之间,输送气动夹爪组件包括一对在气动作用下能沿X轴方向进行开合以夹紧或松开焦面测量装置和/或焦面矫正装置上的镜头组件的夹爪。
[0023] 优选地,在基座上还设有位于焦面测量装置前侧的用于放置初始转态下的镜头组件的初始安装座、以及位于焦面矫正装置后侧的用于放置调试后的镜头组件的成品安装座;所述初始安装座的竖置中心轴、焦面测量装置的测量光轴、焦面矫正装置的矫正光轴、及成品安装座的竖置中心轴沿平行于X轴滑轨的X轴方向依次间隔排布;所述送料装置还包括位于初始安装座和焦面矫正装置之间的用于将初始安装座上的镜头组件输送至焦面测量装置上的初始气动夹爪组件、及位于焦面矫正装置和成品安装座之间的用于将焦面矫正装置上的镜头组件输送至成品安装座上的成品气动夹爪组件;所述初始气动夹爪组件、输送气动夹爪组件、及成品气动夹爪组件处在平行于X轴的同一方向上。
[0024] 方案二:
[0025] 一种焦面测量矫正方法,其特征在于:包括以下步骤:
[0026] ①测量标准的镜头组件的分划板筒位置:将标准的镜头组件安装至焦面测量装置的第一镜头组件安装座上,通过传感器检测分划板筒的位移初始位置;通过控制装置控制分划板调节驱动装置带动分划板筒及其上的分划板向靠近和远离第一镜头组件安装座的方向移动,使得分划板上的分划板鉴别图案能在数字摄像机上形成分划板鉴别图案的图像,控制装置接收数字摄像机拍摄的各个分划板鉴别图案图像信息以及分划板调节驱动装置或传感器反馈的与每一分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒相对位移初始位置的移动距离信息,找出最清晰的分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒相对位移初始位置的最佳移动距离信息,将该最佳移动距离信息与分划板筒的位移初始位置相加即获得分划板筒在测量机架上的位置Z0;
[0027] ②测量待检测的镜头组件的分划板筒位置:将待检测的镜头组件替换标准的镜头组件安装至焦面测量装置的第一镜头组件安装座上,然后按照步骤①的方法测量计算出当数字摄像机拍摄的分划板鉴别图案图像信息最清晰时,待检测的镜头组件对应的分划板筒在测量机架上的位置Zn;
[0028] ③计算成像镜头的焦面位置偏差量△Zn′:根据公式△Zn′=Zn-Z0,将待检测的镜头组件对应的分划板筒在测量机架上的位置Zn与标准的镜头组件对应的分划板筒在测量机架上的位置Z0相减,算出分划板筒位移偏差值△Zn′,此分划板筒位移偏差值△Zn′即为分划板位移偏差值△Zn′,此分划板位移偏差值△Zn′等同于当第二镜头组件安装座分别放置了待检测的镜头组件和标准的镜头组件且分划板位置不动时,要使数字摄像机获得的分划板鉴别图案图像信息清晰,前述两种情况下数字摄像机所要调整的成像镜头的焦面位置偏差量△Zn′;
[0029] ④计算待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面位置2
偏差值△Zn:根据成像关系公式△Zn′=-β△Zn,;其中β是镜头组件的被测镜头与数字摄像机的成像镜头组成的光学系统的放大率,β=-f′/f,其中,-f′是成像镜头的焦距,f是被测镜头的焦距,且β2>>1,△Zn′为成像镜头的焦面位置偏差量;
[0030] ⑤矫正待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面位置偏差值△Zn:将待检测的镜头组件转移到焦面矫正装置的第二镜头组件安装座上,所述控制装置根据步骤④计算的被测镜头的焦面位置偏差值△Zn,控制焦面矫正装置的旋转驱动装置带动夹持待检测的镜头组件的被测镜头的旋转夹持组件相对镜头座旋转至消除焦面位置偏差值△Zn,从而使待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头的焦面位置一致。
[0031] 优选地,步骤⑤调整时,先根据公式ω=(360*△Z)/S,计算出焦面矫正装置的旋转驱动装置中的矫正电机应当转动的度ω,其中,S为待检测的镜头组件的被测镜头的镜头螺距;控制装置根据计算出的ω值大小及正负控制矫正电机的转动方向和转动角度,使矫正电机驱动旋转夹持组件带动被测镜头相对镜头座转动相应的角度,以消除待检测的镜头组件的被测镜头与标准的镜头组件的被测镜头焦面位置偏差值△Z。
[0032] 步骤①和②中,分划板筒相对位移初始位置的移动距离信息可通过调节电机转动的角度和丝杆螺母的螺距计算出来。
[0033] 较之前技术而言,本发明的有益效果为:
[0034] 1.本发明提供一种镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法,该焦面测量矫正装置能实现对镜头组件的焦面检测并自动矫正的功能,从而提高镜头组件的焦面精度,且提高同一批次镜头组件的焦面一致性。
[0035] 2.本发明中的镜头组件焦面测量矫正装置及焦面测量矫正方法能使得锁附后的高清镜头的焦面定位更精确,测量精度可达±0.02mm,大大高于目前其他方法。为下游摄像机制造商提供更加稳定和一致性镜头组件,以提高摄像机装配直通率和生产效率与一致性。
[0036] 3.本发明还具有结构设计合理、便于推广应用的特点。附图说明
[0037] 图1为本发明实施例一的三维结构示意图一;
[0038] 图2为本发明实施例一的三维结构示意图二;
[0039] 图3为本发明中镜头组件的三维结构示意图;
[0040] 图4为本发明中镜头组件的竖直剖视示意图;
[0041] 图5为本发明中焦面测量装置的部分三维结构示意图;
[0042] 图6为图5的竖直剖视示意图;
[0043] 图7为本发明中镜头组件和第一镜头组件安装座的连接关系示意图;
[0044] 图8为本发明中分划板调节驱动装置和分划板筒的结构示意图;
[0045] 图9为本发明中分划板筒的竖直剖视示意图;
[0046] 图10为本发明中分划板调节驱动装置的爆炸示意图一;
[0047] 图11为本发明中分划板调节驱动装置的爆炸示意图二;
[0048] 图12为本发明中分划板调节驱动装置传动部分的结构示意图;
[0049] 图13为本发明中数字摄像机和摄像机机架的结构示意图;
[0050] 图14为本发明中焦面矫正装置的三维结构示意图一;
[0051] 图15为本发明中焦面矫正装置的三维结构示意图二;
[0052] 图16为本发明中焦面矫正装置的三维结构示意图三;
[0053] 图17为本发明中送料装置的三维结构示意图一;
[0054] 图18为本发明中送料装置的三维结构示意图二;
[0055] 图19为本发明中送料装置的三维结构示意图三;
[0056] 图20为本发明中焦面测量装置的光路示意图。
[0057] 标号说明:1-镜头组件、11-镜头座、12-被测镜头、2-焦面测量装置、21-第一镜头组件安装座、211-通光孔、212-销孔组件、22-分划板、23-匀光板、24-光源装置、25-数字摄像机、251-成像镜头、252-感光传感器、26-镜座安装机架、27-保护套、28-分划板筒、29-分划板调节驱动装置、291-调节滑轨、292-调节滑块、293-调节电机、294-调节传动组件、295-分划板筒升降平台、296-传感器、210-摄像机机架、2A-测量光轴、3-焦面矫正装置、31-第二镜头组件安装座、32-矫正机架、33-矫正滑轨、34-矫正滑块、35-矫正升降平台、36-气缸驱动装置、37-旋转夹持组件、371-旋转体、372-矫正气动夹爪、38-矫正电机、39-矫正传动组件、3A-矫正光轴、5-送料装置、51-Z轴升降台、52-Y轴滑轨、53-Y轴滑台、54-Y轴驱动装置、55-X轴滑轨、56-X轴滑台、57-X轴驱动装置、58-Z轴驱动装置、59-输送气动夹爪组件、510-初始气动夹爪组件、511-成品气动夹爪组件、7-初始安装座、8-成品安装座。

具体实施方式

[0058] 下面结合附图说明对本发明做详细说明:
[0059] 实施例一:
[0060] 如图1-20所示,一种镜头组件焦面测量矫正装置,所述镜头组件1包括镜头座11及螺纹连接于镜头座11上的被测镜头12,其特征在于:所述镜头组件焦面测量矫正装置包括焦面测量装置2、焦面矫正装置3及控制装置;
[0061] 所述焦面测量装置2包括测量机架、以及沿测量光轴2A延伸方向依次布设于测量机架上的光源装置24、匀光板23、分划板22、第一镜头组件安装座21、和数字摄像机25;所述分划板22上设置有分划板鉴别图案;
[0062] 所述焦面测量装置2还包括用来使第一镜头组件安装座21固定安装在测量机架上的保护筒27,所述第一镜头组件安装座21同轴固定设置于保护筒27的顶部,保护筒27沿测量光轴2A方向设置在第一镜头组件安装座21朝向光源装置24的一侧;所述镜头组件1通过其镜头座11安装固定在第一镜头组件安装座21上,第一镜头组件安装座21中部设有沿测量光轴2A方向延伸的通光孔211;所述数字摄像机25通过测量机架固定安装在第一镜头组件安装座21背离光源装置24的另一侧并能拍摄光源装置24经过匀光板23和分划板22后透过被测镜头12所呈现的分划板鉴别图案的图像;所述镜头组件1中的镜头座11与第一镜头组件安装座21之间可以通过如图7所示的销孔组件212进行定位安装;
[0063] 所述焦面测量装置2还包括用来固定安装光源装置24、匀光板23和分划板22的分划板筒28、以及用来带动分划板筒28沿测量光轴2A向靠近或远离第一镜头组件安装座21的方向移动的分划板调节驱动装置29;所述分划板筒28上设有分划板22和匀光板23的一端伸入至保护筒27中,分划板筒28的另一端伸出保护筒27外与分划板调节驱动装置29连接;所述分划板调节驱动装置29上还设有用来检测分划板筒28的位置的传感器296;
[0064] 所述控制装置分别与传感器296、分划板调节驱动装置29和数字摄像机25连接以获取检测信号并根据该检测信号计算待检测的镜头组件1的被测镜头12与标准的镜头组件1的被测镜头12的焦面位置偏差值;
[0065] 所述焦面矫正装置3包括矫正机架32、与矫正机架32相对固定连接的用来固定安装镜头组件1的镜头座11的第二镜头组件安装座31、转动连接在矫正机架32上的用来夹持固定安装在第二镜头组件安装座31上的镜头组件1的被测镜头12并带动该被测镜头12旋转的旋转夹持组件37、以及连接于旋转夹持组件37和矫正机架32之间的用来驱动旋转夹持组件37旋转的旋转驱动装置,所述固定安装在第二镜头组件安装座31上的镜头组件1的被测镜头12与旋转夹持组件37的旋转中心线位于同一矫正光轴3A上;
[0066] 所述控制装置与焦面矫正装置3的旋转驱动装置连接从而能根据所述焦面位置偏差值控制旋转驱动装置旋转以消除焦面位置偏差值从而使待检测的镜头组件1的被测镜头12与标准的镜头组件1的被测镜头12的焦面位置一致。
[0067] 如图20所示,优选地,所述数字摄像机25包括沿测量光轴2A由靠近第一镜头组件安装座21向远离第一镜头组件安装座21方向依次排列的成像镜头251和感光传感器252;感光传感器252与控制装置相连接,用于将其所拍摄的分划板鉴别图案的图像传输给控制装置。
[0068] 如图5-13所示,优选地,所述测量机架包括镜座安装机架26、以及相对镜座安装机架26固定安装连接的摄像机机架210,所述保护筒27固定安装在镜座安装机架26上,数字摄像机25固定安装在摄像机机架210上;
[0069] 所述分划板调节驱动装置29包括固定安装于镜座安装机架26上且沿平行于测量光轴2A方向延伸的调节滑轨291、滑动连接于调节滑轨291上的能相对该调节滑轨291沿平行于测量光轴2A方向滑动的调节滑块292、固定安装于调节滑轨291侧壁上的调节电机293、连接于调节电机293输出轴和调节滑块292之间的用来带动调节滑块292沿调节滑轨291延伸方向往复滑动的调节传动组件294、以及连接于调节滑块292和分划板筒28之间的用来带动分划板筒28和调节滑块292同步移动的分划板筒升降平台295;所述传感器296为设于调节滑轨291和分划板筒升降平台295之间的用于检测分划板筒28的位移初始位置的位置传感器;所述调节传动组件294包括与调节滑块292固定连接的螺母、与螺母螺纹连接且沿平行于测量光轴2A方向延伸的丝杆、同轴固定连接于丝杆上的丝杆传动轮、以及连接于丝杆传动轮和调节电机293输出轴之间的传动带或传动链。所述传感器296也可采用对分划板筒28位置信息进行实时反馈的位移传感器。
[0070] 如图14-16所示,优选地,旋转夹持组件37包括旋转体371、环绕旋转体371中心线分布在旋转体371底部四周并能相对旋转体371中心径向移动的矫正气动夹爪372,矫正气动夹爪372在相对旋转体371径向移动时能夹紧或松开固定安装在第二镜头组件安装座31上的镜头组件1的被测镜头12;
[0071] 所述焦面矫正装置3还包括连接于旋转体371和矫正机架32之间的用来带动旋转体371向远离或靠近第二镜头组件安装座31方向移动的升降控制组件,所述升降控制组件包括固定设置于矫正机架32上且沿与矫正光轴3A平行的方向延伸的矫正滑轨33、滑动连接于矫正滑轨33上且能沿与矫正光轴3A平行的方向滑动的矫正滑块34、固定安装于矫正滑块34上的矫正升降平台35、固定安装于矫正机架32上的且通过活塞一端与矫正升降平台35相连接的用于带动矫正升降平台35沿矫正光轴3A延伸方向移动的气缸驱动装置36;所述旋转体371转动安装在矫正升降平台35上,所述旋转驱动装置包括设置于矫正升降平台35上的矫正电机38、及连接于矫正电机38的输出轴和旋转体371转轴之间的用于带动旋转体371绕矫正光轴3A转动的矫正传动组件39;
[0072] 所述焦面矫正装置3还包括与矫正气动夹爪372连接以带动矫正气动夹爪372径向移动的气动装置。
[0073] 如图17-19所示,优选地,所述镜头组件焦面测量矫正装置还包括用于安装焦面测量装置2和焦面矫正装置3的基座、以及设置于基座上的用于输送镜头组件1的送料装置5;所述送料装置5包括固定设置于基座上且沿Y轴方向延伸设置的Y轴滑轨52、滑动连接于Y轴滑轨52上的Y轴滑台53、及固定设置于基座上的且与Y轴滑台53相连接的用于驱动Y轴滑台
53相对Y轴滑轨52沿Y轴方向滑动的Y轴驱动装置54、固设于Y轴滑台53上的且沿与Y轴方向垂直的X轴方向延伸设置的X轴滑轨55、滑动连接于X轴滑轨55上的X轴滑台56、固定设置于Y轴滑台53上的且与X轴滑台56相连接的用于驱动X轴滑台56相对X轴滑轨55沿X轴方向滑动的X轴驱动装置57、设置于X轴滑台56上方且能沿垂直于X轴和Y轴的竖直方向升降的Z轴升降台51、及连接于Z轴升降台51和X轴滑台56之间的用于带动Z轴升降台51相对X轴滑台56沿Z轴方向升降运动的Z轴驱动装置58;
[0074] 所述测量光轴2A和矫正光轴3A均处于与所述Z轴方向相平行的竖置方向,测量光轴2A和矫正光轴3A的垂直连线与X轴方向平行;
[0075] 所述送料装置5还包括固设于Z轴升降台51上且由Z轴升降台51向测量光轴2A和矫正光轴3A所在侧延伸的输送气动夹爪组件59,输送气动夹爪组件59位于焦面测量装置2和焦面矫正装置3之间,输送气动夹爪组件59包括一对在气动作用下能沿X轴方向进行开合以夹紧或松开焦面测量装置2和/或焦面矫正装置3上的镜头组件1的夹爪。
[0076] 如图17-19所示,优选地,在基座上还设有位于焦面测量装置2前侧的用于放置初始转态下的镜头组件1的初始安装座7、以及位于焦面矫正装置3后侧的用于放置调试后的镜头组件1的成品安装座8;所述初始安装座7的竖置中心轴、焦面测量装置2的测量光轴2A、焦面矫正装置3的矫正光轴3A、及成品安装座8的竖置中心轴沿平行于X轴滑轨55的X轴方向依次间隔排布;所述送料装置5还包括位于初始安装座7和焦面矫正装置3之间的用于将初始安装座7上的镜头组件1输送至焦面测量装置2上的初始气动夹爪组件510、及位于焦面矫正装置3和成品安装座8之间的用于将焦面矫正装置3上的镜头组件1输送至成品安装座8上的成品气动夹爪组件511;所述初始气动夹爪组件510、输送气动夹爪组件59、及成品气动夹爪组件511处在平行于X轴的同一方向上。
[0077] 实施例二:
[0078] 一种焦面测量矫正方法,其特征在于:包括以下步骤:
[0079] ①测量标准的镜头组件的分划板筒位置:将标准的镜头组件1安装至焦面测量装置2的第一镜头组件安装座21上,通过传感器296检测分划板筒28的位移初始位置;通过控制装置控制分划板调节驱动装置29带动分划板筒28及其上的分划板22向靠近和远离第一镜头组件安装座21的方向移动,使得分划板22上的分划板鉴别图案能在数字摄像机25上形成分划板鉴别图案的图像,控制装置接收数字摄像机25拍摄的各个分划板鉴别图案图像信息以及分划板调节驱动装置29或传感器296反馈的与每一分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒28相对位移初始位置的移动距离信息,找出最清晰的分划板鉴别图案图像信息所对应的分划板筒28相对位移初始位置的最佳移动距离信息,将该最佳移动距离信息与分划板筒28的位移初始位置相加即获得分划板筒28在测量机架上的位置Z0;
[0080] ②测量待检测的镜头组件的分划板筒位置:将待检测的镜头组件1替换标准的镜头组件1安装至焦面测量装置2的第一镜头组件安装座21上,然后按照步骤①的方法测量计算出当数字摄像机25拍摄的分划板鉴别图案图像信息最清晰时,待检测的镜头组件1对应的分划板筒28在测量机架上的位置Zn;
[0081] ③计算成像镜头的焦面位置偏差量△Zn′:根据公式△Zn′=Zn-Z0,将待检测的镜头组件1对应的分划板筒28在测量机架上的位置Zn与标准的镜头组件1对应的分划板筒28在测量机架上的位置Z0相减,算出分划板筒位移偏差值△Zn′,此分划板筒位移偏差值△Zn′即为分划板位移偏差值△Zn′,此分划板位移偏差值△Zn′等同于当第二镜头组件安装座31分别放置了待检测的镜头组件1和标准的镜头组件1且分划板22位置不动时,要使数字摄像机25获得的分划板鉴别图案图像信息清晰,前述两种情况下数字摄像机25所要调整的成像镜头251的焦面位置偏差量△Zn′;
[0082] ④计算待检测的镜头组件1的被测镜头12与标准的镜头组件1的被测镜头12的焦2
面位置偏差值△Zn:根据成像关系公式△Zn′=-β△Zn,;其中β是镜头组件1的被测镜头12与数字摄像机25的成像镜头251组成的光学系统的放大率,β=-f′/f,其中,-f′是成像镜头
251的焦距,f是被测镜头12的焦距,且β2>>1,△Zn′为成像镜头的焦面位置偏差量;
[0083] ⑤矫正待检测的镜头组件的被测镜头12与标准的镜头组件的被测镜头12的焦面位置偏差值△Zn:将待检测的镜头组件1转移到焦面矫正装置3的第二镜头组件安装座31上,所述控制装置根据步骤④计算的被测镜头12的焦面位置偏差值△Zn,控制焦面矫正装置3的旋转驱动装置带动夹持待检测的镜头组件1的被测镜头12的旋转夹持组件37相对镜头座11旋转至消除焦面位置偏差值△Zn,从而使待检测的镜头组件的被测镜头12与标准的镜头组件的被测镜头12的焦面位置一致。
[0084] 优选地,步骤⑤调整时,先根据公式ω=(360*△Z)/S,计算出焦面矫正装置3的旋转驱动装置中的矫正电机38应当转动的角度ω,其中,S为待检测的镜头组件1的被测镜头12的镜头螺距;控制装置根据计算出的ω值大小及正负控制矫正电机38的转动方向和转动角度,使矫正电机38驱动旋转夹持组件37带动被测镜头12相对镜头座12转动相应的角度,以消除待检测的镜头组件1的被测镜头12与标准的镜头组件1的被测镜头12焦面位置偏差值△Z。
[0085] 步骤①和②中,分划板筒28相对位移初始位置的移动距离信息可通过调节电机293转动的角度和丝杆螺母的螺距计算出来。
[0086] 尽管本发明采用具体实施例及其替代方式对本发明进行示意和说明,但应当理解,只要不背离本发明的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此,应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外,本发明不受任何意义上的限制。
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