自动调焦设备
阅读说明：本技术 自动调焦设备 (Automatic focusing apparatus ) 是由 黄巧 剧浩然 庄孟雨 程序贤 于 2018-08-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自动调焦设备,涉及镜头模组生产检测技术领域。本发明包括第一升降装置和固定在其上的调焦悬臂,调焦悬臂包括悬臂承重件、若干复位夹爪、旋转支撑机构和拉轴升降机构,旋转支撑机构设置在悬臂承重件底部,拉轴升降机构固定在悬臂承重件顶部,拉轴升降机构一端顺次穿过悬臂承重件和旋转支撑机构并设置有旋转体；若干复位夹爪以相对于旋转体轴线中心对称的方式连接在旋转支撑机构上,以使旋转支撑机构带动若干复位夹爪绕旋转体轴线转动；若干复位夹爪均具有与旋转体压接的顶撑部,以使若干复位夹爪随拉轴升降机构的升降而开合。本发明的复位夹爪同步性高,平行度误差小,为调焦精度提供有效保障。(The invention discloses automatic focusing equipment, and relates to the technical field of lens module production detection. The focusing cantilever comprises a cantilever bearing part, a plurality of reset clamping jaws, a rotary supporting mechanism and a pull shaft lifting mechanism, wherein the rotary supporting mechanism is arranged at the bottom of the cantilever bearing part; the plurality of reset clamping jaws are connected to the rotary supporting mechanism in a manner of being centrosymmetric relative to the axis of the rotating body, so that the rotary supporting mechanism drives the plurality of reset clamping jaws to rotate around the axis of the rotating body; the reset clamping jaws are provided with jacking parts which are in compression joint with the rotating body, so that the reset clamping jaws can be opened and closed along with the lifting of the pull shaft lifting mechanism. The reset clamping jaw provided by the invention has high synchronism and small parallelism error, and provides an effective guarantee for focusing precision.)
技术领域
本发明涉及镜头模组生产测试技术领域，特别是自动调焦设备。
背景技术
安防摄像机是构成安防系统的重要组成部分。现有的安防摄像机一般都采用固定焦距的镜头和成像电路板组成的镜头模组。而在镜头模组的生产装配过程之中，需要先对镜头模组进行调焦作业，即利用调焦装置对镜头模组的镜头与感光元件之间的距离进行微调，使镜头的对焦面与感光元件的感测面对准，以达到最佳的成像质量。
调焦生产线的工作方式一般分为两种：人工调焦和机械自动调焦。人工调焦需要操作人员拿着镜头对准对焦板，凭借肉眼观察和反复旋拧微调镜头来完成调焦工作，人工调焦费时费力，成品差异率大，严重影响镜头后续使用的成像质量。机械自动调焦需要借助自动化调焦装置，现有的自动化调焦装置采用弹簧，直线轴承，四组小型单作用气缸，以及仿形夹爪，同步带传动机构，步进电机，深沟球轴承等组合来实现对镜头的夹紧、放松和旋转调焦，但是由于使用四组小型单作用气缸，会因为无法控制四组小型单作用气缸同时动作，造成镜头模组夹偏，影响对焦精度。另外，深沟球轴承固定旋转夹紧装置，会因轴承间隙，无法保证仿形夹爪的平行度，从而影响对焦精度。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对人工调焦效率低下，良品率低，而现有自动化调焦装置的夹爪同步性差、平行度误差大导致镜头模组对焦精度低的问题，提供一种自动调焦设备。本发明的自动调焦设备将单次调焦作业时间缩短至15s以内，夹爪平行度误差小，且夹爪同步性大幅提高，为自动调焦的精度要求提供保障。
本发明采用的技术方案如下：自动调焦设备，包括第一升降装置和固定在其上的调焦悬臂，调焦悬臂包括悬臂承重件、若干复位夹爪、旋转支撑机构和拉轴升降机构，旋转支撑机构设置在悬臂承重件底部，拉轴升降机构固定在悬臂承重件顶部，拉轴升降机构一端顺次穿过悬臂承重件和旋转支撑机构并设置有旋转体；若干复位夹爪以相对于旋转体轴线中心对称的方式连接在旋转支撑机构上，以使旋转支撑机构带动若干复位夹爪绕旋转体轴线转动；若干复位夹爪均具有与旋转体压接的顶撑部，以使若干复位夹爪随拉轴升降机构的升降而开合。
由于上述设置，连接在旋转支撑机构上的若干复位夹爪在旋转体升降的过程中被动开启和主动夹紧，复位夹爪的开合受单因素控制，同步性高。其次，由于复位夹爪相对固定在旋转支撑机构上，其平移运动不受轴承等零件的间隙或误差影响，为提高夹爪平行度提供有效保障。
进一步地，顶撑部具有与旋转体压接的顶撑面，顶撑面为平面或弧面，旋转体轴线上任意两点到顶撑面的垂直距离之间设置有距离差。
由于上述设置，旋转体轴线上任意两点到顶撑面的垂直距离不同，因此在旋转体升降过程中，旋转体轴线上任意一点与顶撑部的垂直距离呈逐渐增大或减小趋势，为复位夹爪的流畅开合提供保障。
进一步地，旋转体为锥体，顶撑部的顶撑面内均活动嵌设有万向球，万向球与旋转体压接。
由于上述设置，旋转体为锥体，顶撑面为与锥体线接触的平面或面接触的弧面，可以使顶撑部与旋转体接触更平滑。在旋转体匀速升降的前提下，使复位夹爪的开合速度呈线性变化趋势，可控性更强。进一步在顶撑面内活动嵌设万向球，使得旋转体始终与万向球压接接触，将滑动配合变为滚动配合，减少旋转体和顶撑部的磨损，保障复位夹爪的移动精度。
进一步地，拉轴升降机构包括拉轴和第二升降装置，第二升降装置固定在悬臂承重件顶部，拉轴一端与第二升降装置固定连接，拉轴另一端顺次穿过悬臂承重件和旋转支撑机构并设置有旋转体，旋转体移动方向与其轴线延伸方向相同。旋转体运动方向与其轴线延伸方向相同，因此，同一时刻，各复位夹爪的顶撑部与旋转体压接位置相同，且各复位夹爪受旋转体挤压而发生平移的距离也相同，各复位夹爪始终保持相对于旋转体轴线中心对称的状态，在开合过程中保持高度同步。
进一步地，第二升降装置包括滑台气缸和拉板组件，滑台气缸固定在悬臂承重件顶部，拉板组件设置在滑台气缸与拉轴之间，以带动拉轴沿旋转体轴线延伸方向往复运动。滑台气缸机械定位精度高和重复精度高，易控制，可以为自动调焦的精度提供保障。
进一步地，复位夹爪包括仿形夹爪和若干弹簧伸缩轴，若干弹簧伸缩轴相互平行地固定在复位夹爪与旋转支撑机构之间，以使复位夹爪沿旋转体的径向方向往复运动；仿形夹爪与旋转体邻近的一侧具有夹持部和顶撑部，顶撑部呈楔形，顶撑部与旋转体相对应的的顶撑面为斜面。
由于上述设置，仿形夹爪通过弹簧伸缩轴固定在夹爪固定板上，相互平行的弹簧伸缩轴受压压缩和主动拉伸使得仿形夹爪能够沿旋转体的轴向往复运动，且各仿形夹爪平行度高。
进一步地，旋转支撑机构包括第二带轮传动组件、旋转固定板和若干夹爪固定板，第二带轮传动组件通过轴承活动连接在悬臂承重件底部，旋转固定板顶部与第二带轮传动组件固定连接，若干夹爪固定板以中心对称的方式固定在旋转固定板底部，若干复位夹爪分别固定在对应的夹爪固定板上。
由于上述设置，复位夹爪的旋转运动和平移运动分别受第二带轮传动组件、第二升降装置控制和调节，互不干扰，便于编程控制和自动化操作。
进一步地，第一升降装置包括固定底座、第一带轮传动组件、滚珠丝杆组件和直线导轨，第一带轮传动组件设置在固定底座顶部或底部，直线导轨与滚珠丝杆组件配合并竖直固定在固定底座上，竖直固定在滚珠丝杆组件两端通过轴承固定在固定底座上，滚珠丝杆组件一端穿过固定底座与第一带轮传动组件固定连接，悬臂承重件与滚珠丝杆组件固定连接并与直线导轨滑动配合，以使悬臂承重件在滚珠丝杆组件的带动下沿直线导轨往复升降。
由于上述设置，在第一带轮传动组件的控制下，调焦悬臂随滚珠丝杆组件的移动沿直线导轨升降，机械强度和定位精度高，便于编程控制和自动化操作。
进一步地，悬臂承重件底部还设置有传感器，传感器对准若干复位夹爪。
由于上述设置，悬臂承重件底部设置的传感器用于探测复位夹爪与镜头模组的距离，当第一升降装置带动调焦悬臂下降，复位夹爪移动至镜头模组上方呈第一预定距离时，控制系统可以根据传感器反馈的信号控制第二升降装置带动旋转体升降，从而使复位夹爪呈开启状态；第一升降装置进一步带动调焦悬臂下降，复位夹爪移动至与镜头模组呈第二预定距离时，控制系统可以根据传感器反馈的信号控制第二升降装置带动旋转体升降，从而使复位夹爪呈夹紧状态。上述设置便于编程控制和自动化操作，有效降低人工操作对调焦精度的影响。
综上，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、由于上述设置，连接在旋转支撑机构上的若干复位夹爪在旋转体升降的过程中被动开启和主动夹紧，复位夹爪的开合受单因素控制，同步性高。其次，由于复位夹爪相对固定在旋转支撑机构上，其平移运动不受轴承等零件的间隙或误差影响，为提高夹爪平行度提供有效保障；
2、旋转体轴线上任意两点到顶撑面的垂直距离不同，因此在旋转体升降过程中，旋转体轴线上任意一点与顶撑部的垂直距离呈逐渐增大或减小趋势，为复位夹爪的流畅开合提供保障；
3、旋转体为锥体，顶撑面为与锥体线接触的平面或面接触的弧面，可以使顶撑部与旋转体接触更平滑。在旋转体匀速升降的前提下，使复位夹爪的开合速度呈线性变化趋势，可控性更强。进一步在顶撑面内活动嵌设万向球，使得旋转体始终与万向球压接接触，将滑动配合变为滚动配合，减少旋转体和顶撑部的磨损，保障复位夹爪的移动精度；
4、旋转体运动方向与其轴线延伸方向相同，因此，同一时刻，各复位夹爪的顶撑部与旋转体压接位置相同，且各复位夹爪受旋转体挤压而发生平移的距离也相同，各复位夹爪始终保持相对于旋转体轴线中心对称的状态，在开合过程中保持高度同步；
5、仿形夹爪通过弹簧伸缩轴固定在夹爪固定板上，相互平行的弹簧伸缩轴受压压缩和主动拉伸使得仿形夹爪能够演旋转体的轴向往复运动，且各仿形夹爪平行度高；
6、复位夹爪的旋转运动和平移运动分别受第二带轮传动组件、第二升降装置的控制和调节，互不干扰且运动精度高，便于编程控制和自动化操作；
7、调焦悬臂在第一带轮传动组件、滚珠丝杆组件和直线导轨的配合下升降，机械强度和定位精度高，便于编程控制和自动化操作；
8、悬臂承重件底部设置的传感器用于探测复位夹爪与镜头模组的距离，为自动调焦设备的自动化操作提供保障，便于编程控制，有效降低人工操作对调焦精度的影响。
附图说明
图1是本发明自动调焦装置的结构示意图；
图2是本发明调焦悬臂的结构示意图；
图3是本发明调焦悬臂的复位夹爪呈夹紧状态的结构示意图；
图4是本发明调焦悬臂的复位夹爪呈开启状态的结构示意图；
图中标记：100-第一升降装置；200-悬臂承重件；300-复位夹爪；400-旋转支撑机构；500-拉轴升降机构；600-传感器；700-镜头模组；800-固定工装；110-固定底座；120-第一带轮传动组件；121-从动带轮A；122-主动带轮A；123-传动带A；124-驱动电机A；130-滚珠丝杆组件；140-直线导轨；310-仿形夹爪；320-顶撑部；330-夹持部；340-弹簧伸缩轴；350-万向球；410-第二带轮传动组件；411-从动带轮B；412-主动带轮B；413-传动带B；414-驱动电机B；420-旋转固定板；430-夹爪固定板；510-旋转体；520-拉轴；530-第二升降装置；531-滑台气缸；532-拉板组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
根据本公开实施例的自动调焦设备，包括第一升降装置100和固定在其上的调焦悬臂，第一升降装置100带动调焦悬臂上下升降。
如图1和图2所示，调焦悬臂包括悬臂承重件200、若干复位夹爪300、旋转支撑机构400和拉轴升降机构500。悬臂承重件200为板状结构，旋转支撑机构400设置在悬臂承重件200底部。旋转支撑机构400包括第二带轮传动组件410、旋转固定板420和若干夹爪固定板430。其中，第二带轮传动组件410包括从动带轮B411、主动带轮B412、传动带B413和驱动电机B414。悬臂承重件200上开设有两个旋转连接孔，以使从动带轮B411和主动带轮B412均通过轴承活动连接在悬臂承重件200底部，传动带B413套设在从动带轮B411和主动带轮B412，用于驱动主动带轮B412转动的驱动电机B414固定在悬臂承重件200顶部或底部。旋转固定板420顶部与从动带轮B411底部螺栓连接。若干夹爪固定板430以中心对称的方式固定在旋转固定板420底部，若干复位夹爪300分别固定在对应的夹爪固定板430上。
拉轴升降机构500包括拉轴520和第二升降装置530，第二升降装置530固定在悬臂承重件200顶部，拉轴520一端与第二升降装置530固定连接，拉轴520另一端顺次穿过悬臂承重件200的旋转连接孔、从动带轮B411和旋转支撑板并设置有旋转体510，拉轴520通过直线轴承与从动带轮B411、旋转支撑板活动连接，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510沿自身轴线延伸方向升降。
若干复位夹爪300相对于旋转体510轴线中心对称，且旋转支撑机构400带动若干复位夹爪300绕旋转体510轴线转动。复位夹爪300包括仿形夹爪310和若干弹簧伸缩轴340，优选地，弹簧伸缩轴340数量为两个。两个弹簧伸缩轴340相互平行地固定在复位夹爪300与旋转支撑机构400之间，两个弹簧伸缩轴340的轴线与旋转体510轴线垂直，以使复位夹爪300沿旋转体510的径向方向往复运动。优选地，弹簧伸缩轴340一端与复位夹爪300螺纹连接，另一端通过直线轴承固定在夹爪固定板430上。仿形夹爪310与旋转体510邻近的一侧具有夹持部330和顶撑部320。夹持部330位于顶撑部320下方，夹持部330具有与镜头模组700匹配的弧度。顶撑部320与旋转体510接触的顶撑面呈平面或弧面，旋转体510轴线上任意两点到顶撑面的垂直距离之间设置有距离差，即在旋转体510升降过程中，旋转体510轴线上任意一点与顶撑面的垂直距离呈逐渐增大或减小趋势。优选地，顶撑面内均活动嵌设有万向球350，万向球350与旋转体510压接。
本实施例中，旋转体510呈锥体，并具有缩径端和扩径端，旋转体510的缩径端靠近悬臂承重板；复位夹爪300的顶撑部320呈楔形，顶撑部320与旋转体510相对应的顶撑面为斜面，斜面的倾斜方向朝向锥体的锥面，万向球350活动嵌设在斜面中；复位夹爪300与旋转体510的压接点始终位于万向球350上。在该实施方式中，如图3所示拉轴520带动旋转体510降低，以使若干复位夹爪300呈夹紧状态；如图4所示，拉轴520带动旋转体510升高，以使若干复位夹爪300呈开启状态。
本实施例中，第二升降装置530进一步包括滑台气缸531和拉板组件532，滑台气缸531固定在悬臂承重件200顶部，拉板组件532设置在滑台气缸531与拉轴520之间，以带动拉轴520沿旋转体510轴线延伸方向往复运动。
本实施例中，第一升降装置100进一步包括固定底座110、第一带轮传动组件120、滚珠丝杆组件130和直线导轨140，第一带轮传动组件120设置在固定底座110顶部或底部。第一带轮传动组件120包括从动带轮A121、主动带轮A122、传动带A123和驱动电机A124。固定底座110呈工字型，其顶部开设有两个传动连接孔，以使从动带轮A121和主动带轮A122通过轴承活动连接在固定底座110顶部，带动主动带轮A122转动的驱动电机A124与固定底座110固定连接。直线导轨140与滚珠丝杆组件130配合，并竖直固定在固定底座110侧面。滚珠丝杆组件130上下两端通过轴承固定在固定底座110上，且滚珠丝杆组件130一端穿过固定底座110与传动连接孔与从动带轮A121固定连接。悬臂承重件200一端与滚珠丝杆组件130固定连接，并与直线导轨140滑动配合，以使悬臂承重件200在滚珠丝杆组件130的带动下沿直线导轨140往复升降。
本实施例中，悬臂承重件200底部还设置有传感器600，传感器600对准若干复位夹爪300。
本实施例的工作原理为：镜头模组700夹持在固定工装800中，镜头模组700轴线与旋转体510轴线重合，若干复位夹爪300对准镜头模组700。第一升降装置100带动调焦悬臂下降，当传感器600检测到与镜头模组700呈第一预定距离时，如若干复位夹爪300位于镜头模组700上方6-10mm时，传感器600向自动调焦设备的控制系统反馈信号，控制系统控制第一升降装置100停止下降，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510移动，以使若干复位夹爪300呈开启状态；复位夹爪300呈开启状态后，控制系统控制第一升降装置100继续下降，当传感器600检测到与镜头模组700呈第二预定距离时，如镜头模组700位于若干复位夹爪300的夹持部330中间时，传感器600向自动调焦设备的控制系统反馈信号，控制系统控制第一升降装置100停止下降，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510反向移动，以使若干复位夹爪300呈夹紧状态，若干复位夹爪300夹紧镜头模组700后，控制系统控制第二带轮传动机构带动若干复位夹爪300转动，从而完成对镜头模组700的自动化调焦作业。
实施例2
根据本公开另一实施例的自动调焦设备，包括第一升降装置100和固定在其上的调焦悬臂，第一升降装置100带动调焦悬臂上下升降。
如图1和图2所示，调焦悬臂包括悬臂承重件200、若干复位夹爪300、旋转支撑机构400和拉轴升降机构500。悬臂承重件200为板状结构，旋转支撑机构400设置在悬臂承重件200底部。旋转支撑机构400包括第二带轮传动组件410、旋转固定板420和若干夹爪固定板430。其中，第二带轮传动组件410包括从动带轮B411、主动带轮B412、传动带B413和驱动电机B414。悬臂承重件200上开设有两个旋转连接孔，以使从动带轮B411和主动带轮B412均通过轴承活动连接在悬臂承重件200底部，传动带B413套设在从动带轮B411和主动带轮B412，用于驱动主动带轮B412转动的驱动电机B414固定在悬臂承重件200顶部或底部。旋转固定板420顶部与从动带轮B411底部螺栓连接。若干夹爪固定板430以中心对称的方式固定在旋转固定板420底部，若干复位夹爪300分别固定在对应的夹爪固定板430上。
拉轴升降机构500包括拉轴520和第二升降装置530，第二升降装置530固定在悬臂承重件200顶部，拉轴520一端与第二升降装置530固定连接，拉轴520另一端顺次穿过悬臂承重件200的旋转连接孔、从动带轮B411和旋转支撑板并设置有旋转体510，拉轴520通过直线轴承与从动带轮B411、旋转支撑板活动连接，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510沿自身轴线延伸方向升降。
若干复位夹爪300相对于旋转体510轴线中心对称，且旋转支撑机构400带动若干复位夹爪300绕旋转体510轴线转动。复位夹爪300包括仿形夹爪310和若干弹簧伸缩轴340，优选地，弹簧伸缩轴340数量为两个。两个弹簧伸缩轴340相互平行地固定在复位夹爪300与旋转支撑机构400之间，两个弹簧伸缩轴340的轴线与旋转体510轴线呈夹角设置，两个弹簧伸缩轴340连接复位夹爪300的一端高于其连接夹爪固定板430的一端，以使复位夹爪300的开合运动包括沿旋转体510的径向方向和沿旋转体510轴向方向的这两个方向的往复运动。优选地，弹簧伸缩轴340一端与复位夹爪300螺纹连接，另一端通过直线轴承固定在夹爪固定板430上。仿形夹爪310与旋转体510邻近的一侧具有夹持部330和顶撑部320。夹持部330位于顶撑部320下方，夹持部330具有与镜头模组700匹配的弧度。顶撑部320与旋转体510接触的顶撑面呈平面或弧面，旋转体510轴线上任意两点到顶撑面的垂直距离之间设置有距离差，即在旋转体510升降过程中，旋转体510轴线上任意一点与顶撑面的垂直距离呈逐渐增大或减小趋势。优选地，顶撑面内均活动嵌设有万向球350，万向球350与旋转体510压接。
本实施例中，旋转体510呈圆柱体；复位夹爪300的顶撑部320呈楔形，顶撑面为斜面，斜面的倾斜方向朝向悬臂承重板，复位夹爪300与旋转体510的压接点不固定，这些压接点在顶撑面上呈直线排布。在该实施方式中，拉轴520带动旋转体510升高，以使若干复位夹爪300呈夹紧状态；拉轴520带动旋转体510降低，以使若干复位夹爪300呈开启状态。
在本实施例中，第二升降装置530进一步包括滑台气缸531和拉板组件532，滑台气缸531固定在悬臂承重件200顶部，拉板组件532设置在滑台气缸531与拉轴520之间，以带动拉轴520沿旋转体510轴线延伸方向往复运动。
本实施例中，第一升降装置100进一步包括固定底座110、第一带轮传动组件120、滚珠丝杆组件130和直线导轨140，第一带轮传动组件120设置在固定底座110顶部或底部。第一带轮传动组件120包括从动带轮A121、主动带轮A122、传动带A123和驱动电机A124。固定底座110呈工字型，其顶部开设有两个传动连接孔，以使从动带轮A121和主动带轮A122通过轴承活动连接在固定底座110顶部，带动主动带轮A122转动的驱动电机A124与固定底座110固定连接。直线导轨140与滚珠丝杆组件130配合，并竖直固定在固定底座110侧面。滚珠丝杆组件130上下两端通过轴承固定在固定底座110上，且滚珠丝杆组件130一端穿过固定底座110与传动连接孔与从动带轮A121固定连接。悬臂承重件200一端与滚珠丝杆组件130固定连接，并与直线导轨140滑动配合，以使悬臂承重件200在滚珠丝杆组件130的带动下沿直线导轨140往复升降。
本实施例中，悬臂承重件200底部还设置有传感器600，传感器600对准若干复位夹爪300。
本实施例的工作原理为：镜头模组700夹持在固定工装800中，镜头模组700轴线与旋转体510轴线重合，若干复位夹爪300对准镜头模组700。第一升降装置100带动调焦悬臂下降，当传感器600检测到与镜头模组700呈第一预定距离时，如若干复位夹爪300位于镜头模组700上方4-6mm时，传感器600向自动调焦设备的控制系统反馈信号，控制系统控制第一升降装置100停止下降，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510下降，以使若干复位夹爪300沿旋转体540的径向方向开启，同时，若干复位夹爪300沿旋转体510轴向方向下降预定距离，若干复位夹爪300呈开启状态。当若干复位夹爪300呈开启状态后，控制系统控制第一升降装置100继续下降，当传感器600检测到与镜头模组700呈第二预定距离，即镜头模组700位于若干复位夹爪300中间时，第一升降装置100停止下降，第二升降装置530通过拉轴520带动旋转体510上升，以使若干复位夹爪300沿旋转体510轴向方向上升预定距离，并沿旋转体510径向方向夹紧镜头模组700，若干复位夹爪300夹紧镜头模组700后，控制系统控制第二带轮传动机构带动若干复位夹爪300转动，从而完成对镜头模组700的自动化调焦作业。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。