CN107202557B - 对标测量装置、校准镜头与图卡相对位置的***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了对标测量装置、校准镜头与图卡相对位置的***及方法，该对标测量装置包括调准机构以及设置在调准机构上的对标机构，所述对标机构包括基体以及设置在基体上的激光测距模块和激光发射件，所述激光测距模块和激光发射件的激光光束轴线均与基体的对标端面垂直，所述激光发射件至少设置有三个；所述调准机构被配置：调整并记录对标机构在X轴、Y轴、Z轴的位置以及在其转动平面内的旋转角度。本发明的对标测量装置能确定镜头的基准，而且对标调整方便并能记录调整数据，而本发明的校准镜头与图卡相对位置的***能快速、方便、精确测量并校准镜头与图卡的相对位置，有利于提高镜测试的精度，并提高了镜头组装调试效率，保障了电子产品品质。

Description

对标测量装置、校准镜头与图卡相对位置的***及方法
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，具体地，涉及一种对标测量装置；本发明还涉及一种校准镜头与图卡相对位置的***及方法。
背景技术
现在很多智能电子产品都具有摄像功能，这些电子产品中具有摄像功能的镜头在组装生产过程中，需要进行性能检测。特别是对镜头的光学特性进行测试，以保证镜头的精度，保持良好的用户体验。而在光学特性的测试中，镜头与图卡的相对位置的定位精度直接影响到镜头的精度。
现有技术中，镜头与图卡的相对位置主要通过板尺或激光测距仪器进行校准，但板尺或激光测距仪器均难以通过图卡找到镜头基准，不能保障测量的镜头与图卡之间的距离为垂直距离，也不能实现测量时镜头与图卡的中心轴线重合，因此，实现不了精确测量。尤其针对板尺，在镜头与图卡相距较远时，不能保证测量的精度。
因此，本领域急需使用方便且校准精确的对标测量装置、校准镜头与图卡相对位置的***及方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供对标测量装置的新技术方案；
本发明的另一个目的是提供一种校准镜头与图卡相对位置的***的新技术方案；
本发明的另一个目的是提供一种校准镜头与图卡相对位置的方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种对标测量装置，包括调准机构以及设置在调准机构上的对标机构，所述对标机构包括基体以及设置在基体上的激光测距模块和激光发射件，所述激光测距模块和激光发射件的激光光束轴线均与基体的对标端面垂直,所述激光发射件至少设置有三个；所述调准机构被配置：调整并记录对标机构在X轴、Y轴、Z轴的位置以及在其转动平面内的旋转角度。
优选地，还包括至少三个观察组件，所述观察组件包括目镜、安装在目镜上的三棱镜以及设置在目镜上并与三棱镜配合的窥管，所述窥管垂直基体的对标端面。
优选地，所述三棱镜上设置有十字标。
优选地，所述基体呈三棱柱状，所述对标端面为三棱柱状基体的前端端面；所述激光发射件和观察组件均设置有三个，所述激光发射件分别设置在基体的三个侧面上，所述观察组件分别设置在基体的三个侧棱处。
优选地，所述激光测距模块设置在基体对标端面的中心处。
优选地，所述调准机构包括基座、设置在基座上的平面调整尺、固定在平面调整尺上的高度调整尺以及固定在高度调整尺上的角度调整尺，所述对标机构通过基体转动安装在角度调整尺上。
优选地，所述平面调整尺包括设置在基座上的X轴调整尺以及连接在X轴调整尺上的Y轴调整尺，所述Y轴调整尺上设有支架，所述高度调整尺安装在支架上。
根据本发明的第二方面，提供了一种校准镜头与图卡相对位置的***，包括上述对标测量装置，所述对标测量装置的对标端面的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合，所述对标测量装置设置在图卡一侧用于校准镜头与图卡相对位置。
优选地，还包括用于定位图卡的标板，所述标板上形成有用于标定激光发射件激光光束的定位点以及用于标定观察组件的十字标，所述定位点与激光发射件数量相同且限定出的形状、大小相同，所述标板的十字标与观察组件的十字标数量相同且限定出的形状、大小相同。
优选地，所述标板与基体的对标端面的形状、大小相同。
优选地，，还包括“L”型连接板，所述对标测量装置通过基座设置在“L”型连接板的水平段上，所述“L”型连接板的垂直段上设置有镜头固定座，所述镜头固定座用于固定镜头。
根据本发明的第三方面，提供了一种校准镜头与图卡相对位置的方法，使用上述的校准镜头与图卡相对位置的***，包括如下步骤：
S101、将标板固定在图卡上，使二者的中心重合，并将对标测量装置固定在“L”型连接板上，其中，所述对标测量装置的对标端面的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合；
S102、启动激光发射件，通过调准机构调整对标端面与标板对应，并转动标板，以使激光发射件发射的激光与标板的定位点一一对标；
S103、启动激光测距模块，测量得到对标端面距离标板的垂直距离，并读取调准机构的调整数据，获得镜头与图卡的相对位置；
S104、根据镜头与图卡的相对位置校准图卡相对于镜头的位置，以使图卡的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合。
优选地，在步骤S102与步骤S103之间，还包括
基于观察组件再次调节调准机构，以使观察组件三棱镜上的十字标与标板上的十字标一一对标。本发明的发明人发现，在现有技术中，不能精确定位镜头与图卡的相对位置。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
本发明的对标测量装置能确定镜头的基准，而且对标调整方便并能记录调整数据，而本发明的校准镜头与图卡相对位置的***能快速、方便、精确测量并校准镜头与图卡的相对位置，有利于提高镜测试的精度，并提高了镜头组装调试效率，保障了电子产品品质。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例的校准镜头与图卡相对位置的***的结构示意图。
图2是本发明实施例所述的对标机构的结构示意图。
图3是本发明实施例所述的标板的结构示意图。
图4是本发明实施例所述的调准机构的结构示意图。
图5是本发明实施例的对标机构的另一结构示意图。
图6是本发明实施例所述的标板的另一结构示意图。
图7是本发明实施例的校准镜头与图卡相对位置的方法的流程图。
其中，A、图卡,B、镜头，1、调准机构，2、对标机构，3、标板，4、“L”型连接板，11、基座，12、平面调整尺，13、高度调整尺，14、角度调整尺，21、基体，22、激光测距模块，23、激光发射件，24、观察组件，211、对标端面，241、目镜，242、三棱镜，243、窥管，41、镜头固定座。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了精确校准镜头与图卡的相对位置，本发明实施例提供了一种校准镜头与图卡相对位置的***。参考图1，该***包括相互独立并间隔一定测试距离设置的对标测量装置和标板3，对标测量装置包括调准机构1以及设置在调准机构1上的对标机构2；标板3用于标定对标机构2，其固定在测试图卡A上，标板3中心与图卡A中心重合。
本发明的校准镜头与图卡相对位置的***还包括“L”型连接板4，其中，“L”型连接板4的垂直段上设置有镜头固定座41，所述镜头固定座41用于固定镜头B。而对标测量装置通过调准机构1安装在“L”型连接板4的水平段上，在调准机构1未对对标机构2进行调整时，对标机构2的对标端面211的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合。因此，对标机构2与镜头的初始相对位置是已知的。具体的，调准机构1被配置为：调整并记录对标机构2在X轴、Y轴、Z轴的位置以及在其转动平面内的旋转角度，以使对标机构2的对标端面211的中心轴线与标板3的中心轴线重合。其中，对标机构2的转动平面平行于镜头平面。
参考图2，本发明的对标机构2包括基体21以及设置在基体21上的激光测距模块22和激光发射件23，所述激光测距模块22和激光发射件23的激光光束轴线均与基体21的对标端面211垂直，所述对标端面211为三棱柱状基体21的前端端面。另外，由于至少需要三点才可确定一个平面，所以激光发射件23至少设置有三个，用于与标板3上数量和位置都对应匹配的定位点进行至少三点对标。其中，激光测距模块22包括但不限于激光测距仪，而激光发射件23包括但不限于激光笔。为了便于安装且提高激光测距模块22测量垂直距离的准确性，激光测距模块22设置在基体21对标端面211的中心处。
在本发明优选实施例中，参考图2，基体21呈三棱柱状，所述激光发射件23设置有三个，三个激光发射件23分别设置在基体21的三个侧面上，例如可以设在基体21的三个侧面中线上。
本发明的标板3上形成有用于标定激光发射件23激光光束的定位点，可以理解的是，定位点可以是圆点或者定位圈，而为了准确对标，定位点直径与激光发射件23激光光束的直径相同。另外，定位点与激光发射件23数量相同且限定出的形状、大小相同。举例来说，当激光发射件23为三个且分别设置在基体21的三个侧面中线上时，三个激光发射件23限定出一个等边三角形。相应的，参考图3，标板3上的定位点数量也设有三个且三个定位点限定出一个和前者相同的等边三角形。上述设计保证了在激光发射件发射的激光与标板的定位点一一对标时，对标机构2对标端面211的中心轴线与标板3中心轴线重合，也可保证激光测距模块22测得的是对标端面211到标板3的垂直距离。
优选的，标板3与基体21的对标端面211的形状、大小相同。而在实际应用中，标板3的形状和大小也可根据需要相应改变，只需要满足标板3上的定位点的与激光发射件23数量相同且限定出的形状、大小相同即可。
在本发明具体实施例中，参考图4，调准机构1包括基座11、设置在基座11上的平面调整尺12、固定在平面调整尺12上的高度调整尺13以及固定在高度调整尺13上的角度调整尺14，平面调整尺12包括设置在基座11上的X轴调整尺以及连接在X轴调整尺上的Y轴调整尺，所述Y轴调整尺上设有支架15，所述高度调整尺13安装在支架15上，所述对标机构2通过基体21转动安装在角度调整尺14上。调准机构1通过平面调整尺12可实现对对标机构2相对标板3在水平面上X轴、Y轴两个方向上调整位置，通过高度调整尺13可实现对对标机构2相对标板3在高度上调整，而通过角度调整尺14可实现对对标机构2相对标板3转动。其中，X轴调整尺、Y轴调整尺、高度调整尺13和角度调整尺14可采用本领域技术人员常用的可调标尺，均可通过手柄进行调节。
本发明的校准镜头与图卡相对位置的***，通过调准机构1对对标机构2进行调整，并转动标板3，然后通过至少三个激光发射件23发射的激光与标板3上的相应定位点进行精确定位，使得对标机构2的对标端面211的中心轴线与标板3的中心轴线重合，从而获得对标机构2与标板3的相对位置关系，根据调准机构1调整数据可获得对标机构2与镜头的相对位置关系，从而获得并校准镜头与图卡的相对位置关系。本发明的对标测量装置能确定镜头的基准，而且对标调整方便并能记录调整数据，而本发明的***能快速、方便、精确测量并校准镜头与图卡的相对位置，有利于提高镜测试的精度，并提高了镜头组装调试效率，保障了电子产品品质。
为了实现更精确校准镜头与图卡的相对位置，参考图5，在本发明另一实施例中，本发明的校准镜头与图卡相对位置的***还包括至少三个观察组件24。观察组件24包括目镜241、安装在目镜241上的三棱镜242以及设置在目镜241上并与三棱镜242配合的窥管243，所述三棱镜242上设置有十字标，所述窥管243垂直基体21的对标端面211。
在本发明优选实施例中，所述基体21呈三棱柱状，所述激光发射件23和观察组件24均设置有三个，所述激光发射件23分别设置在基体21的三个侧面上，所述观察组件24分别设置在基体21的三个侧棱处。
相应的，参考图6，本发明的标板3上还形成有用于标定观察组件24的十字标，所述定位点与激光发射件23数量相同且限定出的形状、大小相同，所述标板3的十字标与观察组件24的十字标数量相同且限定出的形状、大小相同。
上述观察组件24的窥管243可以限定视野范围，通过目镜241对三棱镜242上的十字标观察时，能与标板3的十字标进行精确对标，从而实现对对标端面211与标板3的位置关系的精确微调。本发明的校准镜头与图卡相对位置的***通过观察组件24解决了由于镜头和图卡之间存在距离而导致的对标误差，同时，观察组件24配合激光发射件23实现两次三点对标，提高了校准精度，且对标方便，效率高。
在本发明另一实施例中，提供了一种校准镜头与图卡相对位置的方法，使用上述实施例的校准镜头与图卡相对位置的***，参考图7，该方法包括如下步骤：
S101、将标板固定在图卡上，使二者的中心重合，并将对标测量装置通过基座固定在“L”型连接板水平段上上，其中，所述对标测量装置的对标端面的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合。
S102、启动激光发射件，通过调准机构调整对标端面与标板对应，并转动标板，以使激光发射件发射的激光与标板的定位点一一对标。
具体的，可通过如下方法进行对标：启动对标机构上的多个激光发射件，使其垂直对标机构的对标端面发射的多束激光；若对标端面与标板平行，则通过调准机构调整对标机构，使其中多束激光与标板的多个激光定位点完成一一对标；若对标端面与标板不平行，则通过调准机构调整对标机构，先使其中一束激光与标板的一个激光定位点完成对标，转动标板，以使其他激光发射件发射的激光与标板的其他相应的激光定位点完成全部对标。
S103、启动激光测距模块，测量得到对标端面距离标板的垂直距离，并读取调准机构的调整数据，获得镜头与图卡的相对位置。
其中，对标机构对标端面与镜头平面在未进行校准前，两者相互平行且相对位置是已知的；根据调准机构的调整和标板的转动，使得对标端面与标板平行，并且根据激光测距模块的测量数据与调准机构的调整数据可获得对标端面与标板的相对位置，从而获得镜头与图卡的相对位置。
S104、根据镜头与图卡的相对位置校准图卡相对于镜头的位置，以使图卡的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合。
优选的，在步骤S102与步骤S103之间，还包括
基于观察组件再次调节调准机构，以使观察组件三棱镜上的十字标与标板上的十字标一一对标。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种对标测量装置，其特征在于：包括调准机构(1)以及设置在调准机构(1)上的对标机构(2)，所述对标机构(2)包括基体(21)以及设置在基体(21)上的激光测距模块(22)和激光发射件(23)，所述激光测距模块(22)和激光发射件(23)的激光光束轴线均与基体(21)的对标端面(211)垂直，所述激光发射件(23)至少设置有三个；所述调准机构(1)被配置：调整并记录对标机构(2)在X轴、Y轴、Z轴的位置以及在其转动平面内的旋转角度；
所述基体呈三棱柱状，所述对标端面(211)为三棱柱状基体(21)的前端端面。
2.根据权利要求1所述的对标测量装置，其特征在于，还包括至少三个观察组件(24)，所述观察组件(24)包括目镜(241)、安装在目镜(241)上的三棱镜(242)以及设置在目镜(241)上并与三棱镜(242)配合的窥管(243)，所述窥管(243)垂直基体(21)的对标端面(211)。
3.根据权利要求2所述的对标测量装置，其特征在于，所述三棱镜(242)上设置有十字标。
4.根据权利要求2所述的对标测量装置，其特征在于，所述激光发射件(23)和观察组件(24)均设置有三个，所述激光发射件(23)分别设置在基体(21)的三个侧面上，所述观察组件(24)分别设置在基体(21)的三个侧棱处。
5.根据权利要求1所述的对标测量装置，其特征在于，所述激光测距模块(22)设置在基体(21)对标端面(211)的中心处。
6.根据权利要求1所述的对标测量装置，其特征在于，所述调准机构(1)包括基座(11)、设置在基座(11)上的平面调整尺(12)、固定在平面调整尺(12)上的高度调整尺(13)以及固定在高度调整尺(13)上的角度调整尺(14)，所述对标机构(2)通过基体(21)转动安装在角度调整尺(14)上。
7.根据权利要求6所述的对标测量装置，其特征在于，所述平面调整尺(12)包括设置在基座(11)上的X轴调整尺以及连接在X轴调整尺上的Y轴调整尺，所述Y轴调整尺上设有支架(15)，所述高度调整尺(13)安装在支架(15)上。
8.一种校准镜头与图卡相对位置的***，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的对标测量装置，所述对标测量装置的对标端面(211)的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合，所述对标测量装置设置在图卡一侧用于校准镜头与图卡相对位置。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括用于定位图卡的标板(3)，所述标板(3)上形成有用于标定激光发射件(23)激光光束的定位点以及用于标定观察组件(24)的十字标，所述定位点与激光发射件(23)数量相同且限定出的形状、大小相同，所述标板(3)的十字标与观察组件(24)的十字标数量相同且限定出的形状、大小相同。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述标板(3)与基体(21)的对标端面(211)的形状、大小相同。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括“L”型连接板(4)，所述对标测量装置通过基座(11)设置在“L”型连接板(4)的水平段上，所述“L”型连接板(4)的垂直段上设置有镜头固定座(41)，所述镜头固定座(41)用于固定镜头。
12.一种校准镜头与图卡相对位置的方法，使用权利要求8-11任一项的校准镜头与图卡相对位置的***，其特征在于，包括如下步骤：
S101、将标板固定在图卡上，使二者的中心重合，并将对标测量装置固定在“L”型连接板上，其中，所述对标测量装置的对标端面的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合；
S102、启动激光发射件，通过调准机构调整对标端面与标板对应，并转动标板，以使激光发射件发射的激光与标板的定位点一一对标；
S103、启动激光测距模块，测量得到对标端面距离标板的垂直距离，并读取调准机构的调整数据，获得镜头与图卡的相对位置；
S104、根据镜头与图卡的相对位置校准图卡相对于镜头的位置，以使图卡的中心轴线与镜头平面的中心轴线重合。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤S102与步骤S103之间，还包括
基于观察组件再次调节调准机构，以使观察组件三棱镜上的十字标与标板上的十字标一一对标。
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