一种用于3D镜片的力控组装贴合方法及设备与流程

本发明涉及光学镜片组装，更具体地说它涉及一种用于3d镜片的力控组装贴合方法及设备。

背景技术：

1、随着vr/ar技术普及，对3d眼镜生产中镜片的贴合工艺提出了更高要求。3d类镜片及其配套的镜框通常具有复杂的三维不规则曲面结构，其组装贴合不再是简单的二维平面贴合，需要实现多个自由度校正后贴合，以及控制多个方向的贴合压力。

2、目前，行业内针对上述不规则3d曲面部件的组装贴合缺乏成熟的技术方案。传统的组装贴合方式多采用刚性定位或点到点的走位控制逻辑，贴合力度的控制较为粗放，往往因力度过大或控制不精准，造成精密部件变形损坏，同时点到点的走位模式进一步加剧了贴合力度的不均匀性，严重影响产品的组装品质与一致性。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种处理具有不规则3d曲面光学组件的组装贴合方法及设备，具有提高组装精度和可靠性、减少部件损伤、提升产品良品率的优点。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

2、一种用于3d镜片的力控组装贴合方法，包括以下步骤：s1：视觉定位，通过视觉模组获取承载于第一平台上的镜片和承载于第二平台上的镜框的初始位置图像；s2：平面姿态确定，通过测距模组测量所述镜框的贴合平面和所述镜片的贴合平面上的至少三个点，依据至少三个点分别确定所述镜框贴合平面和所述镜片贴合平面的空间角度；s3：姿态校正，根据步骤s2确定的两个平面的空间角度，计算得到所述镜框贴合平面与所述镜片贴合平面之间的空间夹角；驱动连接所述第一平台和/或所述第二平台的旋转调整机构运动，使所述镜框贴合平面与所述镜片贴合平面相互平行；s4：轮廓对位，获取所述镜框和所述镜片在平行状态下的轮廓图像，基于所述轮廓图像计算所述镜框中心与所述镜片中心在x轴方向和y轴方向上的偏差；s5：预组装定位，根据步骤s4计算得到的中心位置偏差以及步骤s2的测量结果，驱动连接所述第一平台和/或所述第二平台的贴合机构运动，使所述镜片与所述镜框移动至一预组装位置；在所述预组装位置，所述镜片与所述镜框的中心在x、y、z三轴方向上均保持一预设距离；s6：多维力控贴合，所述贴合机构采用音圈电机驱动，使所述第一平台和/或所述第二平台在至少x、y、z三个方向运动，以力控制模式将所述镜片向所述镜框，或所述镜框向所述镜片进行贴合，直至达到预设的贴合力阈值，完成组装。

3、本发明进一步设置为：在进行步骤s5之前，控制所述第一平台和/或所述第二平台沿y轴运动，使所述镜片与所述镜框的中心错开一过渡距离，在完成步骤s5后再反向运动消除过渡距离，从而避免所述第一平台与所述第二平台之间发生干涉，所述过渡距离至少为30mm。

4、本发明进一步设置为：所述步骤s5中，所述镜片与所述镜框的中心在x轴方向上的预设距离为0.25mm，在z轴方向上的预设距离为0.15mm，在y轴方向上的预设距离为0.15mm。

5、本发明进一步设置为：在步骤s6中，所述贴合机构的力控制模式包括以下过程：s61：位置控制阶段，所述音圈电机点对点控制驱动平台运动至接近位；s62：速度控制阶段，切换为速度控制模式，以预设的低速和第一预设力接近目标表面，并实时监测位置误差，当位置误差达到预先设定值时，所述音圈电机执行轴保持在当前位置；s63：力矩控制贴合阶段，切换为力矩控制模式，电流和推力成线性关系，所述音圈电机通过刚性部件作用在加工零件上，将所述音圈电机电流转换为末端的执行推力。

6、本发明进一步设置为：所述步骤s63中，在执行贴合前，还包括对所述音圈电机进行力值标定的步骤：使用外部测力计测量所述音圈电机在目标贴合力值范围n1至n2内所对应的电流值范围a1至a2；在贴合过程中，当所述音圈电机的实时电流值达到a1至a2时，即判断达到贴合力的阈值，停止运动。

7、本发明进一步设置为：所述音圈电机的推力常数15-20n/arms范围内，其驱动器的电流分辨率不高于0.002arms。

8、本发明进一步设置为：所述步骤s3中，所述旋转调整机构能够提供绕x轴旋转、绕y轴旋转以及绕z轴旋转中的至少两个自由度的调整。

9、此外，本发明还提出一种用于实现上述方法的力控组装贴合设备，包括机架，所述机架设置有x轴导轨，所述x轴导轨上滑动连接有放置平台，所述放置平台包括用于承载镜片的第一平台与用于承载镜框的第二平台，所述机架位于x轴导轨上方设置有第一y轴导轨，所述第一y轴导轨上滑动连接有z轴导轨，所述z轴导轨上滑动连接有视觉模组与测距模组。

10、本发明进一步设置为：所述放置平台包括放置板，所述放置板上设置有与第一y轴导轨平行的第二y轴导轨，所述第一平台通过旋转调整机构连接在第二y轴导轨上，所述第二平台通过贴合机构连接在放置板上。

11、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

12、本发明构建了一套针对不规则3d曲面的“测量-校正-对位-力控”全自动化组装贴合工艺流程，实现了复杂曲面组装的全面自动化与高精度化；预组装定位步骤将部件移动至一个各方向间距已知且微小的预组装位置，使得后续音圈电机的力控搜索行程极短、目标明确，是实现“柔顺贴合”的关键前提；采用“位置-速度-力矩”的三段模式切换策略，实现了快速到位、轻柔接触、精确压合的智能贴合过程。

1.一种用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，在进行步骤s5之前，控制所述第一平台和/或所述第二平台沿y轴运动，使所述镜片与所述镜框的中心错开一过渡距离，在完成步骤s5后再反向运动消除过渡距离，从而避免所述第一平台与所述第二平台之间发生干涉，所述过渡距离至少为30mm。

3.根据权利要求2所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述镜片与所述镜框的中心在x轴方向上的预设距离为0.25mm，在z轴方向上的预设距离为0.15mm，在y轴方向上的预设距离为0.15mm。

4.根据权利要求1所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，在步骤s6中，所述贴合机构的力控制模式包括以下过程：

5.根据权利要求4所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，所述步骤s63中，在执行贴合前，还包括对所述音圈电机进行力值标定的步骤：使用外部测力计测量所述音圈电机在目标贴合力值范围n1至n2内所对应的电流值范围a1至a2；在贴合过程中，当所述音圈电机的实时电流值达到a1至a2时，即判断达到贴合力的阈值，停止运动。

6.根据权利要求5所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，所述音圈电机的推力常数15-20n/arms范围内，其驱动器的电流分辨率不高于0.002arms。

7.根据权利要求1所述的用于3d镜片的力控组装贴合方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述旋转调整机构能够提供绕x轴旋转、绕y轴旋转以及绕z轴旋转中的至少两个自由度的调整。

8.一种用于实现上述权利要求1至7任一项所述方法的力控组装贴合设备，其特征在于，包括机架，所述机架设置有x轴导轨，所述x轴导轨上滑动连接有放置平台，所述放置平台包括用于承载镜片的第一平台与用于承载镜框的第二平台，所述机架位于x轴导轨上方设置有第一y轴导轨，所述第一y轴导轨上滑动连接有z轴导轨，所述z轴导轨上滑动连接有视觉模组与测距模组。

9.根据权利要求8所述的一种力控组装贴合设备，其特征在于，所述放置平台包括放置板，所述放置板上设置有与第一y轴导轨平行的第二y轴导轨，所述第一平台通过旋转调整机构连接在第二y轴导轨上，所述第二平台通过贴合机构连接在放置板上。