专利名称：镜头模组测量系统及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种镜头模组测量系统及其测量方法。
背景技术：
对于电子产品，特别是组装有镜头模组的消费性电子产品，其发展趋势是轻量化和薄型化，相应设置于其内的镜头模组也变得越来越�。跃芏鹊囊笠苍嚼丛礁撸跃低纺Ｗ榈淖樽肮ひ找残枰叩木范群臀榷ㄐ�。然而，在组装的过程中，可能由于对位不准，或是产品公差，镜片置入镜筒后，在镜片与镜筒之间会或多或少地存在一定夹角，如果所述夹角过大会使镜头模组对焦不准，影响了产品质量。夹角是否在允许的误差范围之内必须要经过测量后才能判断，然而，根据目前的测量技术，小型镜片与镜筒之间的夹角大小难以用常规的角度测量装置来测量。所以，如何精确地测量镜片与镜筒(或是镜片与水平面)之间的夹角，成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以准确测量镜头模组的镜片倾斜角的测量系统及其测量方法。一种镜头模组测量系统，包括定位座，固定在水平固定面上，其具有一收容槽； 待测镜头模组，包括镜筒及收容在镜筒内的镜片，镜筒收容在收容槽内，镜筒的中心轴垂直于水平面，镜片包括光学表面以及非光学表面，所述非光学表面为光滑平整的平面；光学检测装置，与待测镜头模组正对，其用于检测镜片非光学表面上至少三个点之间的空间位移差，所述至少三个点不在同一直线上；以及处理器装置，用于根据该至少三个点的空间位移差获得对应的空间坐标，且根据该至少三个点的空间坐标计算该非光学表面相对于水平面或镜筒中心轴的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内。一种镜头模组测量方法，包括以下步骤提供一待测镜头模组，该待测镜头模组包括镜筒及收容在镜筒内的镜片，镜片包括光学表面以及非光学表面，所述非光学表面为光滑平整的平面；将镜筒固定在水平固定面上，且镜筒的中心轴垂直于水平面；提供一与所述待测镜头模组正对的光学检测装置，检测镜片非光学表面上至少三个点之间的空间位移差，所述至少三个点不在同一直线上；以及根据该至少三个点的空间位移差计算对应的空间坐标，且根据该空间坐标计算该非光学表面相对于水平面或镜筒中心轴的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内。相对于现有技术，所述的镜头模组中镜片与镜筒利用上述镜头模组测量系统进行倾斜角测量，可以判断镜片的倾斜角是否符合规格，以在后续生产过程中进行调整，因而可提高镜头模组的产品质量。
图1是本发明实施方式提供的镜头模组测量系统的示意图。
图2是图1的镜头模组测量系统的光学检测装置的工作状态示意图。图3是图1的镜头模组测量系统的处理器装置的功能�？橥�。图4是图3的处理器装置的工作原理示意图。图5是本发明实施方式提供的镜头模组测量方法的流程图。主要元件符号说明待测镜头模组10镜筒11镜片13定位座20承载座21水平仪23光学检测装置30处理器装置40数据线41分析模组43计算模组45判断模组47显示模组49镜头模组测量系统100光学表面131非光学表面133水平基座2OO收容槽211组装装置300液晶显示屏491步骤S401、S403、S405、S407、S409、S411、S41具体实施例方式下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。请参阅图1与图2，为本发明实施方式提供的镜头模组测量系统100，其包括待测镜头模组10、定位座20、光学检测装置30以及处理器装置40。待测镜头模组10收容在定位座20内，光学检测装置30固定设置在一水平基座200上，定位座20也固定在水平基座 200上。光学检测装置30与待测镜头模组10对，用于检测镜片13的非光学表面133上至少三个点(01，02，03)的空间坐标，所述至少三个点(01，02，03)不在同一直线上。所述处理器装置40与光学检测装置30电连接，并用于处理从光学检测装置30输出的数值。所述待测镜头模组10包括镜筒11及收容在镜筒11内的镜片13，所述镜头模组测量系统100能够测量镜头模组10中的镜片13相对于镜筒11中心轴或水平面的倾斜角，并判断该倾斜角是否在允许范围内。本实施方式中，所述镜筒11呈圆柱状。所述镜片13包括光学表面131以及环绕该光学表面131的非光学表面133，所述非光学表面133为光滑平整的平面，且当所述镜片13放置在与水平面平行的方向上时，所述非光学表面133与水平面平行。具体的，所述定位座20包括一承载座21以及一用于驱动该承载座21进行水平角度调整的可调式水平仪23。所述可调式水平仪23承载所述承载座21，用于将所述承载座 21调整至与水平面平行的位置。所述可调式水平仪23可以为现有的各种型号的水平仪，此处不再赘述。当所述承载座21固定在所述水平仪23后，通过所述水平仪23调整所述承载座21的水平位置，以确保所述承载座21与所述水平基座200相互平行。所述承载座21具有一收容槽211，当所述水平仪23调整所述承载座21与所述水平基座200相互平行后，所述收容槽211的侧壁延长线垂直于水平面。本实施方式中，所述收容槽211的水平方向截面呈V字型，其用于收容所述待测镜头模组10。可以理解，所述收容槽211的形状不限于V 字型，可以为多边型或圆形。所述光学检测装置30内包括水平向量测量仪以及竖直向量测量仪，所述水平向量测量仪以及竖直向量测量仪均对正所述镜片13设置。所述水平向量测量仪用于分别检测所述三个点(01，02，03)在水平X、Y方向上的位移坐标。所述水平向量测量仪可以为立体坐标量测仪、精密立体坐标量测仪和单像坐标量测仪等，其工作原理不再赘述。所述竖直向量测量仪向非光学表面133发射至少三束光线，并接收反射回来的光线，根据接收到的反射光之间的间距而检测所述三个点(01，02，03)在竖直Z方向上的垂直向量。本实施方式中，所述竖直向量测量仪为镭射检测仪。可以理解，所述镭射检测仪也可以替换为其他类型的检测装置，如红外线检测装置等。由于镭射检测仪以及红外线检测装置等均为现有的检测装置，此处不作详细描述。另外，由于在组装所述待测镜头模组10时，通常利用一组装装置300 (例如机械臂)吸合多个所述镜头模组10，因此，可将所述光学检测装置30固定设置在组装装置300上，且使得所述光学检测装置30与所述镜片13表面正对，方便检测镜头模组10的三维坐标，且在每次组装完一镜头模组10后，无需调整光学检测装置30的位置， 只需更换相同规格的镜头模组10即可，提高工作效率。而且，当所述光学检测装置30获得该三个点(01，02，03)的水平向量以及竖直向量后，输出至所述处理器装置40。根据三维坐标理论，当将所述三个点(01，02，03)确定在一个三维坐标系(X、Y、 Z)时，以其中一个点作为原点，确定另外两个点与原点的水平向量差以及竖直向量差，即可确定该三个点(01，02，03)的空间坐标。本实施方式中，以01为三维坐标系(X、Y、Z)的原点。所述处理器装置40即建立该三维坐标系(X、Y、Ζ)，然后根据光学检测装置30测量得到的该三个点(01，02，03)在所述三维坐标系(Χ、Υ、Ζ)中的水平向量以及竖直向量，来确定三个点(01，02，03)在所述三维坐标系(Χ、Υ、Ζ)中的空间坐标，并由该空间坐标计算该非光学表面133相对于镜筒11中心轴或水平面的倾斜角，以判断该倾斜角是否在误差允许范围内。本实施方式中，所述处理器装置40通过一数据线41与所述光学检测装置30电性连接，当所述处理器装置40接收到该三个点(01，02，03)的水平向量以及竖直向量数值后， 将01点的坐标设置为原点坐标(0，0，0)，然后根据该水平向量以及竖直向量数值计算02， 03点的空间坐标，并根据该三点的空间坐标计算01，02，03所在平面，即非光学表面133所在平面与镜筒11侧壁或水平面的夹角。可以理解，所述处理器装置40可集成在所述光学检测装置30内，或者通过无线通信方式与所述光学检测装置30进行数据传输。
请结合图3与图4，所述处理器装置40包括一分析模组43、一计算模组45、一判断模组47、以及一显示模组49。所述分析模组43将点01的坐标设置为原点坐标(0，0，0)，并根据所述光学检测装置30获得的02，03点与01点之间的水平向量差以及竖直向量差，来计算02，03点的空间坐标。可以理解，也可以将原点坐标设置在非光学表面133的其他位置，分析模组43可以根据设定的原点坐标计算所述三个点(01，02，03)的空间坐标。所述计算模组45根据所述三个点(01，02，03)的空间坐标，计算得到所述镜片13 的非光学表面133所在的平面相对于水平面或者镜筒11侧壁的倾斜角。具体的，所述计算模组45根据三角函数关系式AXltan θ χ+Δ Yltan θ y = Δ Zl(1)Δ X2tan θ χ+ Δ Y2tan θ y = Δ Ζ2(2)计算所述倾斜角，其中，ΔΧ1、ΔΧ2分别为非原点的两个点(02，03)在水平X 方向上相对于原点的位移向量，ΔΥ1、Δ Υ2分别为非原点的两个点(02，03)在水平Y方向上相对于原点的位移向量，θ 所述三点形成的平面(即非光学表面133所在的平面)相对于水平X方向的夹角，9y为所述三点形成的平面相对于水平Y方向的夹角， AXltan θ χ> ΔX2tan θ χ分别为所述两个点(02，03)相对于原点01在水平Y方向上的向量贡献值，AYltan θ y、Δ Y2tan θ y分别为所述两个点(02，03)相对于原点01在水平X方向上的向量贡献值，ΔΖ1、ΔΖ2分别为所述两个点(02，03)在Z方向上的叠加向量。进一步的，所述计算模组45通过将(1)式乘以ΔΧ2、(2)式乘以ΔΧ1后相减，得到 Δ Yl* Δ Xltan θ y-AY2*AXltan θ y = Δ Zl* Δ Xl-Δ Z2* Δ XI，由此可得tan θ y = ( Δ Zl* Δ Xl-Δ Ζ2* Δ XI) / ( Δ Yl* Δ Xl-Δ Υ2* Δ XI)；同理，tan θ χ = ( Δ Zl* Δ Υ2_ Δ Ζ2* Δ Υ2) / ( Δ XI* Δ Υ2_ Δ Χ2* Δ Υ2)。因此，通过测量所述两个点(02，03)相对于原点01的向量差，就可以计算得到镜片13的非光学表面133所在的平面相对于水平X方向以及水平Y方向的夹角θχ、0yO另外，所述计算模组45还可以根据面积法求二面角的公式C0S θ = Sl/S2(3)来获得所述倾斜角，其中，θ为非光学表面133所在的平面相对于水平面的倾斜角，S2为所述三个点(01，02，03)形成的三角形的面积，Sl为所述三个点(01，02，03)在水平面上的射影面积。根据所述三个点(01，02，03)的空间坐标可以分别计算得到Sl与S2，然后根据公式(3)获得cos θ，从而能够更加简单地获得所述倾斜角θ。所述判断模组47内预设有一误差允许范围，当所述计算模组45计算得到所述倾斜角时，所述判断模组47读取所述倾斜角数值，若该倾斜角在所述误差允许范围内，则所述判断模组47判断所述镜头模组10合格，否则，判断所述镜头模组10不合格。所述显示模组49用于显示计算出来的倾斜角以及判断模组47的判断结果。本实施方式中，所述显示模组49包括一液晶显示屏491，其能够在对应的栏位显示所述倾斜角数值，当该倾斜角数值被判断为合格时，显示模组49显示“合格”字样，否则，显示“低于允许范围”或“高于允许范围，，字样。本实施方式中，所述处理器装置40为一电脑。使用时，所述待测镜头模组10的镜筒11收容在收容槽211内，镜筒11的外侧壁紧贴所述收容槽211的内侧壁，使得镜筒11的中心轴与收容槽211的侧壁延长线平行，从而垂直于水平面。开启光学检测装置30，其获得所述三个点的空间坐标，所述处理器装置40根据所述三个点的空间坐标，计算所述三个点形成的表面与水平面之间的夹角。所述处理器装置40内预设有所述可以接受的误差允许范围，若该夹角大小在可以接受的预定范围内，也即镜片13与镜筒11中心轴或水平面之间的倾斜角在一个可以接受的预定范围内时，则处理器装置40显示此待测镜头模组10合格。当该夹角大于预定的误差允许范围，也即镜片13与镜筒11中心轴或水平面之间的倾斜角超出可以接受的误差范围时，则处理器装置40显示此待测镜头模组10不合格。可以理解的是，所述误差允许范围可根据客户要求而设置。请参阅图5，本发明的镜头模组测量方法包括以下步骤步骤S401，提供一待测镜头模组10。该待测镜头模组10包括镜筒11及收容在镜筒11内的镜片13，镜片13包括光学表面131以及非光学表面133，所述非光学表面133为光滑平整的平面。步骤S403，将镜筒11固定在水平固定面上，且使得镜筒11的中心轴垂直于水平面。本实施方式中，所述镜筒11通过一定位座20固定在水平固定面上，所述定位座20包括一承载座21，以及一用于驱动该承载座21进行水平角度调整的可调式水平仪23。所述可调式水平仪23承载所述承载座21，用于将所述承载座21调整至与水平面平行的位置。 所述承载座21具有一收容槽211，所述收容槽211呈V字型，其用于收容所述镜头模组10。 当所述承载座21固定在所述水平固定面后，通过所述水平仪调整所述承载座21的水平位置，并确认所述收容槽211的内侧壁与所述水平固定面相互垂直。步骤S405，提供一与所述待测镜头模组10正对的光学检测装置30，以检测镜片13 的非光学表面133上至少三个点的空间坐标。本实施方式中，所述光学检测装置30包括水平向量测量仪以及以及竖直向量测量仪，通过所述水平向量测量仪检测所述三个点在水平方向X、Y上的位移分量，通过竖直向量测量仪获得该三个点的在竖直方向Z上的位移分量。步骤S407，根据该至少三个点的空间坐标计算该非光学表面133相对于镜筒11中心轴或水平面的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内。具体的，根据三角函数关系式AXltan θ χ+Δ Yltan θ y = Δ Zl(1)Δ X2tan θ χ+ Δ Y2tan θ y = Δ Ζ2(2)计算所述倾斜角，其中，ΔΧ1、ΔΧ2分别为非原点的两个点(02，03)在水平X 方向上相对于原点的位移向量，ΔΥ1、Δ Υ2分别为非原点的两个点(02，03)在水平Y方向上相对于原点的位移向量，θ 所述三点形成的平面(即非光学表面133所在的平面)相对于水平X方向的夹角，9y为所述三点形成的平面相对于水平Y方向的夹角， AXltan θ χ> ΔX2tan θ χ分别为所述两个点(02，03)相对于原点01在水平Y方向上的向量贡献值，AYltaney、AY2taney分别为所述两个点(02，03)相对于原点01在水平X方向上的向量贡献值，ΔΖ1、ΔΖ2分别为所述两个点(02，03)在Z方向上的叠加向量。进一步的，所述计算模组45通过将(1)式乘以ΔΧ2、(2)式乘以ΔΧ1后相减，得到 Δ Yl* Δ Xltan θ y-AY2*AXltan θ y = Δ Zl* Δ Xl-Δ Z2* Δ XI，由此可得tan θ y = ( Δ Zl* Δ Xl-Δ Ζ2* Δ XI)/( Δ Yl* Δ Xl-Δ Υ2* Δ XI)；同理，tan θ χ = ( Δ Zl* Δ Υ2_ Δ Ζ2* Δ Υ2) / ( Δ XI* Δ Υ2_ Δ Χ2* Δ Υ2)。因此，通过测量所述两个点(02，03)相对于原点01的向量差，就可以计算得到镜片13的非光学表面133所在的平面相对于水平X方向以及水平Y方向的夹角ex、0y，θχ 与θ y相加之和即为所述倾斜角。另外，还可以根据面积法求二面角的公式C0S θ = Si/ S2 (3)来获得所述倾斜角，其中，θ为非光学表面133所在的平面相对于水平面的倾斜角， S2为所述三个点(01，02，03)形成的三角形的面积，Sl为所述三个点(01，02，03)在水平面上的射影面积。根据所述三个点(01，02，03)的空间坐标可以分别计算得到S 1与S2， 然后根据公式(3)获得cos θ，从而能够更加简单地获得所述倾斜角θ。当计算得到所述倾斜角后，读取所述倾斜角数值，若该倾斜角在一误差允许范围内，则执行步骤S409，判断所述镜头模组10合格，否则，执行步骤S411，判断所述镜头模组不合格。步骤S413，显示计算出来的倾斜角以及判断结果。当该倾斜角数值被判断为合格时，显示模组49显示“合格”字样，否则，显示“低于允许范围”或“高于允许范围”字样。所述的镜头模组10中镜片13与镜筒11利用上述镜头模组测量系统100进行倾斜角测量，可以判断镜片13相对于镜筒11中心轴或水平面的倾斜角是否符合规格，以在后续生产过程中进行调整，因而可提高镜头模组10的产品质量。本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种镜头模组测量系统，包括定位座，固定在水平固定面上，其具有一收容槽；待测镜头模组，包括镜筒及收容在镜筒内的镜片，镜筒收容在收容槽内，镜筒的中心轴垂直于水平面，镜片包括光学表面以及非光学表面，所述非光学表面为光滑平整的平面；光学检测装置，与待测镜头模组正对，其用于检测镜片非光学表面上至少三个点之间的空间位移差，所述至少三个点不在同一直线上；以及处理器装置，用于根据该至少三个点的空间位移差获得对应的空间坐标，且根据该至少三个点的空间坐标计算该非光学表面相对于水平面或镜筒中心轴的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内。
2.如权利要求1所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述定位座包括一承载座以及一用于驱动该承载座进行水平角度调整的水平仪，所述水平仪设置在所述承载座与所述水平固定面之间，用于将所述承载座调整至与水平面平行的位置。
3.如权利要求1所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述收容槽的内侧壁与所述水平固定面垂直，所述收容槽的横截面呈V字型，所述镜筒呈圆柱状，测量时，所述镜筒的侧壁与所述V字型收容槽的内侧壁相切。
4.如权利要求1所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述处理器装置包括一分析模组，所述分析模组用建立一三维坐标系，且将至少三个点中的一个点的坐标设置为该三维坐标系的原点，并根据所述光学检测装置获得的另外两个点相对于原点的空间位移差来计算另外两个点的空间坐标。
5.如权利要求4所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述处理器装置还包括一计算模组，所述计算模组根据三角函数关系式ΔXltan θ χ+ ΔYltan θ y = ΔΖ1(1)Δ X2tan θ χ+ Δ Y2tan θ y = Δ Ζ2(2)计算所述倾斜角，其中，ΔΧ1、ΔΧ2分别为非原点的两个点在水平X方向上相对于原点的位移坐标，ΔΥ1、ΔΥ2分别为非原点的两个点在水平Y方向上相对于原点的位移坐标，θχ 为所述三点形成的平面相对于水平X方向的夹角，θ y为所述三点形成的平面相对于水平Y 方向的夹角，ΔΖ1、ΔΖ2分别为所述三个点中非原点的两个点在数制Z方向上的向量叠加。
6.如权利要求4所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述计算模组根据面积法求二面角的公式cose = S1/S2来获得所述倾斜角，其中，Θ为非光学表面所在的平面相对于水平面的倾斜角，S2为所述三个点形成的三角形的面积，Sl为所述三个点在水平面上的射影面积。
7.如权利要求1所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述处理器装置进一步包括一判断模组，判断模组内预设有一误差允许范围，若该倾斜角在该误差允许范围内，则所述判断模组判断所述镜头模组合格，否则，所述镜头模组不合格。
8.如权利要求1所述的镜头模组测量系统，其特征在于所述处理器装置进一步包括一显示模组，用于将计算出来的倾斜角以及判断模组的判断结果显示出来。
9.一种镜头模组测量方法，包括以下步骤提供一待测镜头模组，该待测镜头模组包括镜筒及收容在镜筒内的镜片，镜片包括光学表面以及非光学表面，所述非光学表面为光滑平整的平面；将镜筒固定在水平固定面上，且镜筒的中心轴垂直于水平面； 提供一与所述待测镜头模组正对的光学检测装置，检测镜片非光学表面上至少三个点之间的空间位移差；以及根据该至少三个点的空间位移差计算对应的空间坐标，且根据该空间坐标计算该非光学表面相对于水平面或镜筒中心轴的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内，如果是，则判断所述镜头模组合格，如果不在误差允许范围内，则判断所述镜头模组不合格。
10.如权利要求9所述的镜头模组测量方法，其特征在于，进一步包括步骤显示计算出来的倾斜角以及判断结果。
全文摘要
一种镜头模组测量系统，包括定位座，固定在水平固定面上，其具有一收容槽；待测镜头模组，包括镜筒及收容在镜筒内的镜片，镜筒收容在收容槽内，镜筒的中心轴垂直于水平面，镜片包括光学表面以及非光学表面，所述非光学表面为光滑平整的平面；光学检测装置，与待测镜头模组正对，其用于检测镜片非光学表面上不在同一直线上的至少三个点之间的空间位移差；以及处理器装置，用于根据该至少三个点的空间位移差获得对应的空间坐标，且根据该至少三个点的空间坐标计算该非光学表面相对于水平面或镜筒中心轴的倾斜角，并判断该倾斜角是否在误差允许范围内，从而能够提高镜头模组质量。本发明还提供一种能够测量倾斜角的镜头模组测量方法。
文档编号G01B11/26GK102455172SQ201010524949
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者吴承勋 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
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