[发明专利]一种光学设备标校装置和方法

说明书

本发明适用于自动化制造技术领域，提供了一种光学设备标校装置和方法，光学设备标校装置包括图像传感器、光学镜头、镜头夹持器、微动机构和标校目标，标校目标和图像传感器分别设置于光学镜头的物方空间与像方空间，镜头夹持器用于夹持光学镜头并连接微动机构，微动机构用于控制镜头夹持器动作，以调整光学镜头的位姿，标校目标包括在三维立体空间分布的特征图案。由于采用三维立体图案作为标校目标，只需将单帧采样就能获得标校目标上不同物距的特征图案通过光学镜头在图像传感器上呈现的标校图像，计算其物距参数和方位参数并与预定值进行对比，即可获得光学镜头相对于标准位姿的偏差供微动机构参考，大大提高了光学设备标校装置的整机效率。

技术领域

本发明涉及自动化制造技术领域，特别涉及一种光学设备标校装置和方法。

背景技术

摄像功能已经成为智能手机的标准配置，近年来随着手机摄像头组装要求不断提高，机器视觉自动检测技术已经广泛应用于手机摄像头组件的安装与标校，也对机器视觉自动检测组装技术提出了更高精度的要求，特别是对于摄像头组装过程中，镜头相对于图像传感器的垂直度和同心度有着极高的精度要求，且随着手机的销量与产量越来越大，对标校工序的效率要求越来越高。

传统的光学镜头组装标校过程一般是使用主动对准设备来对准镜头和图像传感器，由于对准过程通常涉及到循环采集多图像并做处理，均涉及多帧图像的采集和反馈控制，一般需要采集5-10帧图像才能计算出修正值，每帧花费0.5秒则需2.5-5秒才能完成一次对准，效率底下，标校设备、程序复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学设备标校装置，旨在解决传统的标较装置需要利用多帧图像获得修正参数，标校方法复杂效率低下的技术问题。

本发明是这样实现的，一种光学设备标校装置，包括图像传感器、光学镜头、镜头夹持器、微动机构和标校目标，所述标校目标和所述图像传感器分别设置于所述光学镜头的物方空间与像方空间，所述镜头夹持器用于夹持所述光学镜头并连接所述微动机构，所述微动机构用于控制所述镜头夹持器动作，以调整所述光学镜头的位姿，所述标校目标包括在三维立体空间分布的特征图案。

在本发明的一个实施例中，所述特征图案包括多个实体物件的锐利清晰的边界；或者，所述特征图案包括图片上绘制的具有锐利清晰边界的图形。

在本发明的一个实施例中，所述标校目标包括多张层叠设置且用于承载所述特征图案的二维图片，不同的所述二维图片所处位置的物距不同。

在本发明的一个实施例中，至少一张所述二维图片上承载有多个所述特征图案。

在本发明的一个实施例中，所述标校目标包括三张等物距间隔设置的所述二维图片，且三张所述二维图片为特征图案完全相同的平面二维图片，每张所述二维图片均承载有一个中心特征图案和四个围绕所述中心特征图案布置的边缘特征图案。

在本发明的一个实施例中，所述微动机构采用至少三自由度的微动控制机构。

在本发明的一个实施例中，所述光学设备标校装置还包括调距透镜，所述调距透镜设置于所述光学镜头和所述标校目标之间，用于将所述标校目标在物方空间形成虚像以调节所述标校目标相对于所述光学镜头的物距。

实施本发明的一种光学设备标校装置，至少具有以下有益效果：

本发明提供的光学设备标校装置，由于将空间三维分布的特征图案作为标校目标，只需单帧采样即可获得的不同物距的特征图案通过光学镜头在图像传感器上呈现的标校图像，通过对标校图像中的特征图案的清晰度与位置进行测算，即可获得光学镜头的位姿信息及其相对于标准位姿的偏差，进而获得可供微动机构参考的修正值，传统的标校装置涉及多帧图像的采集和反馈控制，需要控制光学镜头移动并采集多帧图像才能获得修正值，相较之下本发明提供的技术方案通过对空间三维分布的特征图案采样进行标校，能够将光学设备标校装置的整机效率提高5到10倍。