CN114019480A - 一种激光雷达自动对焦设备 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种结构紧凑、对焦精度较高的激光雷达自动对焦设备。本发明包括输送机构、六轴机械手、点胶机构以及两组校准机构，点胶机构设置在输送机构的一侧，六轴机械手设置在激光雷达自动对焦设备的中部，两组校准机构分别为发射端校准机构和接收端校准机构且位于六轴机械手的两侧，校准机构包括六轴调节台、直线移动机构以及视觉相机，直线移动机构上的激光雷达载具上电发射激光信号给视觉相机，视觉相机将激光信号转变成有序的电信号传输给激光雷达自动对焦设备的控制机构，六轴调节台根据控制机构发出的指令对发射端PCB板和接收端PCB板进行微调。本发明应用于对焦设备的技术领域。

Description

一种激光雷达自动对焦设备

技术领域

本发明应用于对焦设备的技术领域,特别涉及一种激光雷达自动对焦设备。

背景技术

无人驾驶行业中的核心元器件是激光雷达，激光雷达广泛应用于ADAS***，例如自适应巡航控制、前车碰撞警示及自动紧急制动，激光雷达具有高精度、高分辨率的优势，同时具有建立周边3D模型的前景，工作原理是由发射器向目标发射信号,经目标反射后被接收***收集，通过光学滤光片***让激光雷达成像在高分辨率相机上，将目标回波与发射信号进行比较,而确定目标的距离，然而其缺点在于对静止物体探测信号较弱，主要原因是发射板和接收板在激光雷达上的安装位置不够精确，然而现有的激光雷达对焦技术大多是人工手动完成，采用手动调整滑台，通过人工缓慢调试，精度比较粗略，可能存在几毫米的误差，激光束焦点不能完全落在测量点上，对焦效率低下，良率不高，中国专利号为CN113030904A公开了激光雷达光源自动调焦装置及调焦方法，其实现了自动调焦，提高了自动化程度，减少了调试过程所用时间，但存在对焦精度低的现象，因此有必要提供一种结构紧凑、对焦精度较高的激光雷达自动对焦设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构紧凑、对焦精度较高的激光雷达自动对焦设备。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括输送机构、六轴机械手、点胶机构以及两组校准机构，所述点胶机构设置在所述输送机构的一侧，所述六轴机械手设置在所述激光雷达自动对焦设备的中部，两组所述校准机构分别为发射端的校准机构和接收端的校准机构且分别位于所述六轴机械手的两侧，所述校准机构包括六轴调节台、直线移动机构以及视觉相机，所述直线移动机构上的激光雷达载具上电发射激光信号给所述视觉相机，所述视觉相机将激光信号转变成有序的电信号传输给所述激光雷达自动对焦设备的控制机构，所述六轴调节台根据所述控制机构发出的指令对发射端的PCB板和接收端的PCB板进行微调。

由上述方案可见，激光雷达载具装载有激光雷达产品和对焦PCB板，所述六轴机械手设置在所述激光雷达自动对焦设备的中部，所述六轴机械手的活动端设置有气爪，所述气爪用于夹取激光雷达载具进行上料、点胶上电等一系列工序，所述六轴机械手可以在整个所述激光雷达自动对焦设备中灵活搬运激光雷达载具到各个工位，同时能在所述点胶结构控制点胶路径，当所述输送机构将激光雷达载具输送至上料位时，所述六轴机械手通过所述气爪夹住激光雷达载具，移动至所述点胶机构的下方，经过所述点胶机构的高精密视觉***处理，所述点胶机构在激光雷达载具的发射端的PCB板安装处预点UV胶水，所述六轴机械手带动激光雷达载具沿着点胶轨迹运动，点完胶后所述点胶机构对点胶轨迹进行检查是否符合要求，所述发射端校准机构和所述接收端校准机构分别位于所述六轴机械手的两侧，发射端校准机构和所述接收端校准机构均包括所述六轴调节台和所述直线移动机构，所述六轴调节台为高精密六轴微调平台，所述直线移动机构为丝杆滑台，当点胶完成后，所述六轴机械手将激光雷达载具放置在所述发射端的校准机构上，所述丝杆滑台将激光雷达载具移动到所述校准机构的点亮模组进行上电点亮，激光雷达载具发射端点亮，发射激光信号，经过光学器件对光路的过滤，最终成像在所述发射端的校准机构上的视觉相机，所述发射端的校准机构上的视觉相机将激光信号转变成有序的电信号传输给所述激光雷达自动对焦设备的控制机构，所述六轴调节台根据所述控制机构发出的指令对发射端PCB板进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个位置的微调，根据AA对焦算法，所述高精密六轴微调平台对焦到合适位置，从而完成发射端的PCB板的微调。

所述六轴机械手将发射端对焦好的激光雷达载具夹起，移动至所述点胶机构的下方，经过所述点胶机构的高精密视觉***处理，所述点胶机构在激光雷达载具的接收端PCB板安装处预点UV胶水，所述六轴机械手带动激光雷达载具沿着点胶轨迹运动，当点胶完成后，所述六轴机械手将激光雷达载具放置在所述接收端校准机构上，所述丝杆滑台将激光雷达载具移动到所述校准机构的点亮模组进行上电点亮，激光雷达载具接收端点亮，发射激光信号，经过光学器件对光路的过滤，最终成像在接收端的所述视觉相机上，接收端的所述视觉相机将激光信号转变成有序的电信号传输给所述激光雷达自动对焦设备的控制机构，所述六轴调节台根据所述控制机构发出的指令对发射端PCB板进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个位置的微调，根据AA对焦算法，所述高精密六轴微调平台对焦到合适位置，从而完成接收端PCB板的微调，采用高精密六轴调整平台配合力矩控制电机夹持激光雷达的发射端PCB板和接收端PCB板，通过光学滤光片***让激光雷达成像在高分辨率相机上，利用AA算法，进行PCB板的微调，使激光雷达的光路调整到一个合适的值，完成激光雷达的全自动对焦，整个过程通过上位机控制自动化设备高精密运行，提高产品的生产效率和良率，提高激光雷达对焦效率，降低人力成本，提升激光雷达对焦品质，降低报废率，智能化对接MES***，可以有效的追踪每一个激光雷达的生产状态和报废原因。

一个优选方案是，所述点胶机构包括工业相机、激光测距仪以及点胶阀，所述工业相机设置在所述激光测距仪的上方，所述点胶阀设置在所述工业相机的一侧，所述工业相机、所述激光测距仪以及所述点胶阀均处在激光雷达产品的上方并与激光雷达载具配合。

由上述方案可见，所述六轴机械手将激光雷达载具移动至所述点胶机构下，经过所述工业相机的扫描拍照，所述激光测距仪测距后，所述点胶阀开始在激光雷达载具的发射端PCB安装处进行点胶，所述六轴机械手带动激光雷达载具沿着点胶轨迹运动，点完胶后视所述工业相机拍照确认胶水是否正常。

一个优选方案是，所述直线移动机构的活动端设置有通光孔以及若干个与外部真空源导通的第一吸盘，所述通光孔的下方设置有第一反光镜，所述第一反光镜与所述视觉相机配合，所述直线移动机构的一侧设置有安装架，所述直线移动机构的活动端穿过所述安装架，所述安装架上设置有探针，所述探针与激光雷达产品配合导通，所述六轴调节台的动作端设置有夹爪。

由上述方案可见，所述六轴机械手将点胶后的激光雷达载具放置在所述第一吸盘上，所述第一吸盘吸附住激光雷达载具的底部，所述探针设置在所述安装架上，所述安装架设置在所述直线移动机构的移动端，激光雷达载具上设置有与所述探针导通配合的PCBA测试点，所述直线移动机构驱动激光雷达载具与所述探针压紧贴合上电，激光雷达载具点亮，发射激光信号，通过所述通光孔与所述第一反光镜的配合，最终成像在所述视觉相机上，所述高精密六轴微调平台根据所述控制机构发出的指令对PCB板进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个位置的微调，采用高精密无杆气缸真空吸机构，利用探针压紧通电，配合所述高精密六轴微调平台，能够保证治具上电位置的一致性，所述高精密六轴微调平台能够根据算法计算结果，微调激光雷达载具PCB板位置，提高产品良率。

一个优选方案是，所述校准机构还包括固化模组，所述固化模组设置在所述六轴调节台的一侧，所述固化模组包括支撑架、滑台气缸以及若干个UV灯，所述滑台气缸固定在所述支撑架上，若干个所述UV灯设置在所述滑台气缸的动作端，若干个所述UV灯位于所述直线移动机构的上方。

由上述方案可见，所述滑台气缸为高精密滑台气缸，若干个所述UV灯设置在所述高精密滑台气缸的动作端，所述UV灯用于对点胶位置处的胶水进行固化，提高检测效率，采用所述高精密滑台气缸搭配笔杆型的所述UV灯，可以保证工作时候，所述UV灯精准地照射到胶水表面的有效距离。

一个优选方案是，所述校准机构还包括检测模块，所述检测模块设置在所述直线移动机构的一侧，所述检测模块包括第二反光镜、***、光传感器以及与外部真空源导通的第二吸盘，所述第二反光镜设置在所述第二吸盘的前端，所述***和所述光传感器依次设置在所述第二反光镜的上方，所述光传感器与所述激光雷达自动对焦设备电信号连接。

由上述方案可见，所述检测模块用于检测激光雷达载具的发光功率，所述六轴机械手将对焦完成后的激光雷达载具放置在所述第二吸盘上，激光雷达载具上电后发出的激光信号通过所述反光镜以及所述***的配合反射到所述光传感器将激光能量转换成电信号，所述光传感器传输给外部模数转换器进行分析处理，从而获取激光雷达载具的发光功率。

一个优选方案是，所述输送机构包括第一输送线、第二输送线、阻挡机构以及顶升机构，所述第二输送线设置在所述第一输送线的下方，所述阻挡机构设置在所述第一输送线的内侧，所述顶升机构设置在所述阻挡机构的前端，所述阻挡机构与所述顶升机构配合实现激光雷达载具的上料。

由上述方案可见，激光雷达装载在激光雷达载具上，激光雷达载具装载在物料盘上，所述第一输送线作为物料盘的上料机构，所述第二输送线作为空的激光雷达载具回流，激光雷达载具通过所述第一输送线输送至上料位，所述阻挡机构将物料盘阻挡流转，所述顶升机构将物料盘顶起，以供所述六轴机械手夹取激光雷达载具，完成所有工序后，所述六轴机械手取走激光激光雷达，将空的激光雷达载具经过所述第二输送线回流，采用双层流水线有利于提高检测效率。

一个优选方案是，所述第一输送线的一侧设置有第一传感器，所述第一传感器与所述顶升机构配合。

由上述方案可见，所述第一传感器用于感应激光雷达载具是否来料，当激光雷达载具进入到所述第一传感器的感应范围，所述第一传感器与所述激光雷达自动对焦设备的控制机构电连接并将所产生的信号反馈给所述控制机构，所述控制机构控制所述顶升机构开始工作。

一个优选方案是，所述点胶阀包括依次连接的储料筒、活塞以及喷嘴，所述储料筒上设置有第二传感器，所述第二传感器与所述激光雷达自动对焦设备的警报模块配合。

由上述方案可见，所述第二传感器设置所述储料筒的液面上，当所述储料筒的胶水低于所述第二传感器的感应范围，所述第二传感器将所产生的信号反馈给所述警报模块，所述警报模块发出警报提醒工作人员更换胶水。

一个优选方案是，所述激光雷达自动对焦设备还包括料仓模块，所述料仓模块包括安装板和电磁锁，所述安装板通过至少两根直线导轨滑动设置在所述激光雷达自动对焦设备上，所述电磁锁设置在直线导轨的一端且与所述安装板配合，所述安装板上远离所述电磁锁的一端设置有若干个把手，所述安装板上设置有若干个与激光雷达载具相适配的安装槽。

由上述方案可见，所述料仓模块用于储存不良品，不良品放置在所述安装槽上，所述电磁锁与所述安装板配合配置有无检测传感器，同时通过抽拉把手实现所述安装板的进出料，方便快捷。

一个优选方案是，所述激光雷达自动对焦设备还包括若干组散热除尘结构，若干组所述散热除尘结构设置在所述激光雷达自动对焦设备的外壳上。

由上述方案可见，所述激光雷达自动对焦设备预留气源接入口和电源接入口，若干组所述散热结构除尘设置在所述激光雷达自动对焦设备的外壳上，采用对流设计的风道，适合于设备的散热以及除尘。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是所述直线移动机构的立体结构示意图；

图3是所述发射端校准机构的立体结构示意图；

图4是所述接收端校准机构的立体结构示意图；

图5是所述固化模组的立体结构示意图；

图6是所述检测模块的立体结构示意图；

图7是所述料仓模块的立体结构示意图；

图8是所述六轴机械手的立体结构示意图；

图9是所述激光雷达自动对焦设备整体的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1至图9所示，在本实施例中，本发明包括输送机构1、六轴机械手2、点胶机构3以及两组校准机构4，所述点胶机构3设置在所述输送机构1的一侧，所述六轴机械手2设置在所述激光雷达自动对焦设备的中部，两组所述校准机构4分别为发射端的校准机构和接收端的校准机构且分别位于所述六轴机械手2的两侧，所述校准机构4包括六轴调节台41、直线移动机构42以及视觉相机43，所述直线移动机构42上的激光雷达载具上电发射激光信号给所述视觉相机43，所述视觉相机43将激光信号转变成有序的电信号传输给所述激光雷达自动对焦设备的控制机构，所述六轴调节台41根据所述控制机构发出的指令对发射端的PCB板和接收端的PCB板进行微调。

在本实施例中，所述点胶机构3包括工业相机31、激光测距仪32以及点胶阀33，所述工业相机31设置在所述激光测距仪32的上方，所述点胶阀33设置在所述工业相机31的一侧，所述工业相机31、所述激光测距仪32以及所述点胶阀33均处在激光雷达产品的上方并与激光雷达载具配合。

在本实施例中，所述直线移动机构42的活动端设置有通光孔以及若干个与外部真空源导通的第一吸盘44，所述通光孔的下方设置有第一反光镜，所述第一反光镜与所述视觉相机43配合，所述直线移动机构42的一侧设置有安装架45，所述直线移动机构42的活动端穿过所述安装架45，所述安装架45上设置有探针46，所述探针46与激光雷达产品配合导通，所述六轴调节台41的动作端设置有夹爪47。

在本实施例中，所述校准机构4还包括固化模组5，所述固化模组5设置在所述直线移动机构42的一侧，所述固化模组5包括支撑架51、滑台气缸52以及若干个UV灯53，所述滑台气缸52固定在所述支撑架51上，若干个所述UV灯53设置在所述滑台气缸52的动作端，若干个所述UV灯53位于所述直线移动机构42的上方。

在本实施例中，所述校准机构4还包括检测模块6，所述检测模块6设置在所述直线移动机构42的一侧，所述检测模块6包括第二反光镜61、***62、光传感器63以及与外部真空源导通的第二吸盘64，所述第二反光镜61设置在所述第二吸盘64的前端，所述***62和所述光传感器63依次设置在所述第二反光镜61的上方，所述光传感器63与所述激光雷达自动对焦设备电信号连接。

在本实施例中，所述输送机构1包括第一输送线11、第二输送线12、阻挡机构13以及顶升机构14，所述第二输送线12设置在所述第一输送线11的下方，所述阻挡机构13设置在所述第一输送线11的内侧，所述顶升机构14设置在所述阻挡机构13的前端，所述阻挡机构13与所述顶升机构14配合实现激光雷达载具的上料。

在本实施例中，所述第一输送线11的一侧设置有第一传感器15，所述第一传感器15与所述顶升机构14配合。

在本实施例中，所述点胶阀33包括依次连接的储料筒、活塞以及喷嘴，所述储料筒上设置有第二传感器，所述第二传感器与所述激光雷达自动对焦设备的警报模块配合。

在本实施例中，所述激光雷达自动对焦设备还包括料仓模块7，所述料仓模块7包括安装板71和电磁锁72，所述安装板71通过至少两根直线导轨滑动设置在所述激光雷达自动对焦设备上，所述电磁锁72设置在直线导轨的一端且与所述安装板71配合，所述安装板71上远离所述电磁锁72的一端设置有若干个把手73，所述安装板73上设置有若干个与激光雷达载具相适配的安装槽74。

在本实施例中，所述激光雷达自动对焦设备还包括若干组散热除尘结构8，若干组所述散热除尘结构8设置在所述激光雷达自动对焦设备的外壳上。

本发明的工作原理：当所述输送机构将激光雷达载具输送至上料位时，所述六轴机械手通过所述气爪夹住激光雷达载具，移动至所述点胶机构的下方，经过所述工业相机的扫描拍照，所述激光测距仪测距后，所述点胶阀开始在激光雷达载具的发射端PCB安装处进行点胶，所述六轴机械手带动激光雷达载具沿着点胶轨迹运动，点完胶后视所述工业相机拍照确认胶水是否正常，所述六轴机械手将激光雷达载具放置在所述发射端校准机构上，所述直线移动机构驱动激光雷达载具与所述探针压紧贴合上电，激光雷达载具点亮，发射激光信号，经过光学器件对光路的过滤，最终成像在所述视觉相机上，所述高精密六轴微调平台根据所述控制机构发出的指令对PCB板进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个位置的微调，发射端的所述UV灯对点胶位置处的胶水进行固化，所述六轴机械手将发射端对焦好的激光雷达载具夹起，移动至所述检测模块检测发光功率，从而完成发射端PCB板的对焦和检测。

所述六轴机械手通过所述气爪夹住激光雷达载具，移动至所述点胶机构的下方，经过所述工业相机的扫描拍照，所述激光测距仪测距后，所述点胶阀开始在激光雷达载具的接收端PCB安装处进行点胶，所述六轴机械手带动激光雷达载具沿着点胶轨迹运动，点完胶后视所述工业相机拍照确认胶水是否正常，所述六轴机械手将激光雷达载具放置在所述接收端校准机构上，所述直线移动机构驱动激光雷达载具与所述探针压紧贴合上电，激光雷达载具点亮，发射激光信号，经过光学器件对光路的过滤，最终成像在所述视觉相机上，所述高精密六轴微调平台根据所述控制机构发出的指令对PCB板进行X、Y、Z、θX、θY、θZ六个位置的微调，接收端的所述UV灯对点胶位置处的胶水进行固化，所述六轴机械手将发射端对焦好的激光雷达载具夹起，移动至所述检测模块检测发光功率，从而完成接收端PCB板的对焦和检测。

Claims (10)

1.一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：它包括输送机构（1）、六轴机械手（2）、点胶机构（3）以及两组校准机构（4），所述点胶机构（3）设置在所述输送机构（1）的一侧，所述六轴机械手（2）设置在所述激光雷达自动对焦设备的中部，两组所述校准机构（4）分别为发射端的校准机构和接收端的校准机构且分别位于所述六轴机械手（2）的两侧，所述校准机构（4）包括六轴调节台（41）、直线移动机构（42）以及视觉相机（43），所述直线移动机构（42）上的激光雷达载具上电发射激光信号给所述视觉相机（43），所述视觉相机（43）将激光信号转变成有序的电信号传输给所述激光雷达自动对焦设备的控制机构，所述六轴调节台（41）根据所述控制机构发出的指令对发射端的PCB板和接收端的PCB板进行微调。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述点胶机构（3）包括工业相机（31）、激光测距仪（32）以及点胶阀（33），所述工业相机（31）设置在所述激光测距仪（32）的上方，所述点胶阀（33）设置在所述工业相机（31）的一侧，所述工业相机（31）、所述激光测距仪（32）以及所述点胶阀（33）均处在激光雷达产品的上方并与激光雷达载具配合。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述直线移动机构（42）的活动端设置有通光孔以及若干个与外部真空源导通的第一吸盘（44），所述通光孔的下方设置有第一反光镜，所述第一反光镜与所述视觉相机（43）配合，所述直线移动机构（42）的一侧设置有安装架（45），所述直线移动机构（42）的活动端穿过所述安装架（45），所述安装架（45）上设置有探针（46），所述探针（46）与激光雷达产品配合导通，所述六轴调节台（41）的动作端设置有夹爪（47）。

4.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述校准机构（4）还包括固化模组（5），所述固化模组（5）设置在所述直线移动机构（42）的一侧，所述固化模组（5）包括支撑架（51）、滑台气缸（52）以及若干个UV灯（53），所述滑台气缸（52）固定在所述支撑架（51）上，若干个所述UV灯（53）设置在所述滑台气缸（52）的动作端，若干个所述UV灯（53）位于所述直线移动机构（42）的上方。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述校准机构（4）还包括检测模块（6），所述检测模块（6）设置在所述直线移动机构（42）的一侧，所述检测模块（6）包括第二反光镜（61）、***（62）、光传感器（63）以及与外部真空源导通的第二吸盘（64），所述第二反光镜（61）设置在所述第二吸盘（64）的前端，所述***（62）和所述光传感器（63）依次设置在所述第二反光镜（61）的上方，所述光传感器（63）与所述激光雷达自动对焦设备电信号连接。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述输送机构（1）包括第一输送线（11）、第二输送线（12）、阻挡机构（13）以及顶升机构（14），所述第二输送线（12）设置在所述第一输送线（11）的下方，所述阻挡机构（13）设置在所述第一输送线（11）的内侧，所述顶升机构（14）设置在所述阻挡机构（13）的前端，所述阻挡机构（13）与所述顶升机构（14）配合实现激光雷达载具的上料。

7.根据权利要求6所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述第一输送线（11）的一侧设置有第一传感器（15），所述第一传感器（15）与所述顶升机构（14）配合。

8.根据权利要求2所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述点胶阀（33）包括依次连接的储料筒、活塞以及喷嘴，所述储料筒上设置有第二传感器，所述第二传感器与所述激光雷达自动对焦设备的警报模块配合。

9.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述激光雷达自动对焦设备还包括料仓模块（7），所述料仓模块（7）包括安装板（71）和电磁锁（72），所述安装板（71）通过至少两根直线导轨滑动设置在所述激光雷达自动对焦设备上，所述电磁锁（72）设置在直线导轨的一端且与所述安装板（71）配合，所述安装板（71）上远离所述电磁锁（72）的一端设置有若干个把手（73），所述安装板（71）上设置有若干个与激光雷达载具相适配的安装槽（74）。

10.根据权利要求1所述的一种激光雷达自动对焦设备，其特征在于：所述激光雷达自动对焦设备还包括若干组散热除尘结构（8），若干组所述散热除尘结构（8）设置在所述激光雷达自动对焦设备的外壳上。

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