光模块柔性PCB折边位姿测量装置及其测量方法与流程

本技术涉及光模块激光检测，尤其是涉及一种光模块柔性pcb折边位姿测量装置及其测量方法。

背景技术：

1、在光通信模块领域，受msa标准协议的严格约束，小型化光模块的壳体内部可用空间极为狭小。在该有限空间内需密集布置光发射组件、光接收组件、pcb板以及实现它们之间电气连接的柔性板（柔性印刷电路板）。柔性板一端焊接于pcb板，另一端分别连接光发射组件和光接收组件，焊接完成后必须进行折弯操作，才能使各器件顺利装入壳体并盖上盖体。折弯后的柔性板位姿直接决定了其与壳体内壁、盖体之间的间隙，若折弯位姿不当，将导致柔性板蹭壳受压，影响信号传输甚至损坏器件，因此对柔性板折弯位姿进行精确检测，是保证光模块装配质量与可靠性的关键环节。

2、目前，对光模块柔性板折弯位姿的检测，多采用机器视觉提取轮廓或布置多组激光传感器阵列多点采样的方法。这类方法的基本思路是直接获取柔性板自身的轮廓坐标或三维形貌，再与壳体模型比对判断各处间隙是否合格。然而，柔性板基材多为聚酰亚胺薄膜，表面存在半透明、高反光且不平整等特点，直接进行光学测量时，易出现边缘模糊、局部数据缺失或噪点，后续需借助滤波、轮廓识别、坐标换算等处理，算法相对复杂，数据处理量较大，检测响应速度受到限制。此外，视觉系统对环境光变化较为敏感，对光照控制和系统标定提出了较高要求，进一步增加了实现难度和成本。在光模块高速在线检测场景下，如果能避开对柔性板自身几何信息的直接提取，转而通过一种更简洁的方式判别折弯位姿是否满足安全间距要求，将有助于降低测量系统的算法复杂度并提升检测效率。

技术实现思路

1、为了解决现有柔性板折弯位姿检测中，因直接获取柔性板自身几何信息而导致的测量误差大、处理算法复杂及检测响应慢的问题，本技术提供一种光模块柔性pcb折边位姿测量装置及其测量方法。

2、本技术提供的一种光模块柔性pcb折边位姿测量装置及其测量方法采用如下的技术方案：

3、第一方面，一种光模块柔性pcb折边位姿测量装置，所述光模块包括间隔的两个柔性pcb，所述两个柔性pcb的同一端与电路板连接，另一端与两个光学元件一一连接，包括：

4、固定背景板，具有用于承载所述电路板的第一工位和用于承载所述两个光学元件的第二工位，所述第一工位和所述第二工位之间为用于容纳所述柔性pcb的容纳空间，所述固定背景板设有位于所述容纳空间两侧的第一参照线和第二参照线；

5、活动背景板，具有远离和靠近所述固定背景板的活动行程，用于靠近所述两个柔性pcb，所述活动背景板相对的两侧面均设有第三参照线；

6、两个激光测距传感器，位于所述两个柔性pcb在宽度方向上相对的两侧，具有测宽位置和测高位置；

7、第一驱动机构，与所述两个激光测距传感器连接，驱动所述两个激光测距传感器沿所述柔性pcb长度方向往复移动；以及

8、第二驱动机构，与所述活动背景板和所述第一驱动机构连接，驱动所述活动背景板靠近和远离所述柔性pcb，同时驱动所述两个激光测距传感器转动；其中，所述两个激光测距传感器位于所述测宽位置时，所述两个激光测距传感器的激光发射方向平行且分别朝向第一参照线和第二参照线；所述第二驱动机构驱动所述活动背景板靠近所述柔性pcb，同时驱动所述两个激光测距传感器转动至位于所述测高位置时，所述两个激光测距传感器的激光发射方向相向且朝向对应的第三参照线。

9、可选的，所述固定背景板上设有支架，所述第二驱动机构包括：

10、驱动件，安装于所述支架，所述驱动件的输出端连接一齿条，所述齿条与所述固定背景板垂直且与所述活动背景板连接；以及

11、两个传动件，与两个所述激光测距传感器一一连接；所述传动件包括：

12、双向齿轮，转动安装于所述支架且与所述齿条相啮合；

13、双向输入单向输出结构，安装于所述支架，其输出端固定连接有输出齿轮，其输入端与输入齿轮固定连接，所述输入齿轮与所述双向齿轮相啮合；

14、转动件，一端部绕轴线旋转安装于所述固定背景板，另一端部与所述第一驱动机构连接；以及

15、旋转杆，所述旋转杆的第一端部绕轴线旋转安装于所述支架，所述第一端部固定连接有单向齿轮，所述单向齿轮与所述输出齿轮相啮合，所述旋转杆的第二端部铰接有一滑块，所述滑块沿所述转动件长度方向滑动安装于所述转动件上；

16、其中，所述驱动件驱动所述齿条上下移动，带动两侧的所述双向齿轮和所述输入齿轮正反旋转，从而带动所述输出齿轮和所述单向齿轮始终朝同一方向旋转，两个所述转动件往复转动使所述激光测距传感器在所述测宽位置和所述测高位置切换。

17、可选的，还包括控制器，所述控制器分别与两所述激光测距传感器、所述第一驱动机构及所述第二驱动机构通信连接，所述控制器被配置为执行以下控制逻辑：

18、控制所述第二驱动机构使两所述激光测距传感器处于所述测宽位置，再控制所述第一驱动机构驱动两所述激光测距传感器沿所述柔性pcb长度方向移动，并根据两所述激光测距传感器的测距信号判断两所述柔性pcb是否遮挡所述第一参照线或所述第二参照线，以完成宽度方向折弯位姿检测；

19、完成宽度方向检测后，控制所述第二驱动机构驱动所述活动背景板靠近所述柔性pcb，同时驱动两所述激光测距传感器由所述测宽位置切换至所述测高位置；

20、在两所述激光测距传感器完成姿态切换后，延时一预设时长，待机械振动衰减，且所述活动背景板靠近所述柔性pcb后，再控制所述第一驱动机构驱动两所述激光测距传感器沿所述柔性pcb长度方向移动，并根据两所述激光测距传感器的测距信号判断两所述柔性pcb是否遮挡对应的所述第三参照线，以完成高度方向折弯位姿检测。

21、可选的，所述第二驱动机构包括：

22、第一驱动件，安装于所述固定背景板，其输出端与所述活动背景板连接，用于驱动所述活动背景板靠近或远离所述柔性pcb；以及

23、第二驱动件和第三驱动件，分别安装于所述固定背景板的横向两侧，所述第二驱动件的输出端与其中一所述激光测距传感器连接，所述第三驱动件的输出端与另一所述激光测距传感器连接，所述第二驱动件和所述第三驱动件用于分别驱动两所述激光测距传感器在所述测宽位置与所述测高位置之间转动；

24、所述控制器配置为控制所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件同步动作，以使所述活动背景板靠近所述柔性pcb的同时，两所述激光测距传感器由所述测宽位置切换至所述测高位置；两所述激光测距传感器完成姿态切换后，所述控制器延时一预设时长，且在所述活动背景板到位后再启动所述第一驱动机构驱动两所述激光测距传感器沿所述柔性pcb长度方向移动。

25、可选的，所述齿条包括下齿段和上棘段，所述下齿段与所述双向齿轮相啮合，所述上棘段的长度为所述下齿段的长度的两倍，所述上棘段上的棘爪朝上弯曲，所述棘爪配置为可绕下端转动；

26、其中，所述齿条下移时，所述下齿段带动所述双向齿轮转动，所述上棘段的所述棘爪与所述双向齿轮接触时被推至转动与所述双向齿轮错开；

27、所述齿条上移时，所述下齿段带动所述双向齿轮转动，所述上棘段的所述棘爪嵌入所述双向齿轮的齿槽带动所述双向齿轮转动。

28、可选的，各所述支架连接有一可弹性可复位的气筒，所述气筒位于所述齿条下方，所述气筒连接有出气管，所述出气管远离所述气筒的端部延伸至各自参照线顶面的侧方，两个所述出气管的端部均背向所述容纳空间。

29、可选的，所述第一参照线和所述第二参照线中，各参照线相对的两侧面均为倾斜方向相同的斜面，均朝背向所述容纳空间的方向倾斜。

30、可选的，各所述转动件与所述固定背景板连接的一端连接有吸气板，所述吸气板与所述转动件相垂直，所述吸气板中空设置且背对所述转动件的侧面设有与内部空间连通的吸气孔，所述吸气板与所述气筒之间通过进气管连通，所述进气管设有单向进气阀和过滤器，所述出气管设有单向出气阀，所述转动件转动带动所述吸气板在与所述固定背景板相垂直和相平行之间往复转动。

31、可选的，还包括旋转台，所述固定背景板、所述第二驱动机构安装于所述旋转台，所述第一工位和所述第二工位相间隔的方向与所述旋转台的旋转轴线方向平行。

32、可选的，所述第一驱动机构包括安装于所述第二驱动机构上的两个直线驱动件，各所述激光测距传感器安装于一所述直线驱动件上，所述第一工位和所述第二工位相间隔的方向与所述直线驱动件的长度方向平行。

33、可选的，所述第一参照线、第二参照线和第三参照线由高反射率材料制成，所述活动背景板和所述固定背景板的表面经消光处理。

34、第二方面，一种光模块柔性pcb折边位姿测量方法，基于如上所述的光模块柔性pcb折边位姿测量装置，包括以下步骤：

35、将光模块的电路板置于所述第一工位，将两个光学元件置于所述第二工位，使两个柔性pcb位于所述容纳空间；

36、使两个激光测距传感器处于所述测宽位置，通过所述第一驱动机构驱动两个激光测距传感器沿柔性pcb长度方向往复移动，同时两个激光测距传感器分别向所述第一参照线和第二参照线发射激光，根据接收到的反射信号判断柔性pcb是否遮挡第一参照线或第二参照线，以此检测柔性pcb在宽度方向上的折弯位姿；

37、通过所述第二驱动机构驱动所述活动背景板靠近两个柔性pcb，同时驱动两个激光测距传感器由测宽位置转动至测高位置，使两个激光测距传感器的激光发射方向相向且分别朝向活动背景板两侧对应的第三参照线，通过所述第一驱动机构驱动两个激光测距传感器沿柔性pcb长度方向移动，根据接收到的反射信号判断柔性pcb是否遮挡第三参照线，以此检测柔性pcb在高度方向上的折弯位姿。

38、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

39、1、本技术将安全间距阈值固化于固定背景板的第一、第二参照线以及活动背景板的第三参照线上，利用激光测距传感器检测参照线是否被柔性板遮挡，仅凭测距值是否产生阶跃变化即可完成合格性判断，无需提取柔性板轮廓坐标或三维形貌，也无须复杂轮廓识别与坐标换算算法，数据处理量极小，检测响应速度显著提升，适配工业现场高速在线检测。

40、2、活动背景板在测量时靠近两柔性pcb，其两侧的第三参照线与固定背景板上的第一、第二参照线相配合，两个激光测距传感器在测宽位置和测高位置之间切换，即可先后完成柔性pcb是否触碰壳体侧壁和盖体的同步检测。活动背景板在相向布置的两传感器之间形成物理光路隔离，无需额外遮光构件，即消除了相向激光束交叉串扰导致的数据失真，保证了测距的准确性和稳定性。