專利名稱：一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及投影機領域，尤其涉及一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置及其方法。
背景技術：
投影機中的照明裝置，即投影燈主要由燈芯和燈杯組成，投影燈的質量與投影機整體的畫面表現息息相關。燈芯發出的光經由燈杯的內表面反射，獲得光束，而燈芯在燈杯內的位置，對形成光束的光強、平行度和均勻性影響很大，正所謂“差之毫厘，謬以千里”，工藝上把控制燈芯在燈杯內的位置的過程叫做調焦注膠。目前的調焦注膠定位都是以燈芯兩端為基準進行的定位，見公開號為CN102305988A的專利所示，但是由于生產燈芯工藝過程的客觀限制，導致不同燈芯兩端在通常情況下長度有不少的偏差，導致每個燈泡調焦時都要進行較大量的調整，增加工人的工作量。所以通常情況下都需要給燈芯通電，通過燈芯經燈杯反射出的光照在擋光板上的光斑的形狀調整來進行調焦。此方法生產效率低，次品率高，原材料浪費大，企業生產成本高，并且在一個工作臺上只能進行一個燈芯燈杯的調焦，不適合企業的自動化生產。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置及其方法。基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置包括工作臺、燈杯、燈杯自動定位裝置、燈芯、燈芯自動定位裝置、校準光源裝置、注膠裝置、PLC、四象限探測器、信號處理器、顯示器、燈杯夾取機械手和燈芯夾取機械手；校準光源裝置、燈杯自動定位裝置、燈芯自動定位裝置固定于工作臺，燈杯固定于燈杯自動定位裝置，燈芯固定于燈芯自動定位裝置，注膠裝置的一端與PLC相連，注膠裝置的另一端置于燈杯的上方，四象限探測器與信號處理器相連，信號處理器與PLC相連，PLC分別與顯示器、燈杯夾取機械手和燈芯夾取機械手相連。所述的燈杯自動定位裝置包括燈杯模、燈杯模固定座、緊固螺栓、壓緊圓柱桿、壓緊橡膠圈、彈簧、螺母、壓緊板、氣缸、氣缸固定座；燈杯模通過三個緊固螺栓固定于燈杯模固定座，燈杯模的下表面與燈杯模固定座的上表面貼合，氣缸固定座固定于工作臺，氣缸固定于氣缸固定座，氣缸的伸縮桿與壓緊板固定，壓緊圓柱桿的一端與壓緊橡膠圈固定，壓緊圓柱桿的另一端帶有外螺紋，穿過壓緊板上的孔與螺母相連，壓緊圓柱桿中間套有彈簧；裝配完成后，彈簧處于壓縮狀態，燈杯放入燈杯模的凹槽內，并通過壓緊橡膠圈壓緊。所述的燈芯自動定位裝置包括燈芯模、燈芯模固定座、第一螺釘、三維調焦臺；燈芯模的圓筒端放入燈芯模固定座的圓筒內，并用兩個第一螺釘固定，燈芯模固定座的圓筒的下端開有半圓形槽，用于放置四象限探測器，燈芯模固定座的底部固定于三維調焦臺，三維調焦臺固定于工作臺。
所述的校準光源裝置包括投影燈、投影燈固定座、第二螺釘、點燈裝置、濾光片；投影燈固定座的底部固定于工作臺，濾光片的下表面和投影燈固定座的上表面貼合，投影燈置于投影燈固定座的凹槽內，投影燈的前表面與投影燈固定座凹槽的上表面貼合，且通過置于投影燈固定座凹槽側面的第二螺釘固定。所述的燈杯為橢球形，橢球形側面設有第一側平面、第二側平面、斜側平面，橢球形下端設有正平面；正平面與燈杯的中心線垂直，第一側平面、第二側平面相互垂直，且分別與正平面垂直，斜側平面與正平面的夾角為45度到90度，正平面與燈杯模的凹槽的底面貼合，第一側平面和第二側平面與燈杯模的凹槽的兩個內側面貼合，斜側平面是壓緊橡膠圈的作用面；
基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠方法包括以下步驟
1)選取投影燈，并用第二螺釘固定于投影燈固定座，通過點燈裝置點亮投影燈，產生平行光束；
2)根據實際要求制作調試燈，將調試燈固定于燈杯模，通過調整三維調焦臺來調整燈芯模的位置，使燈芯模套在該調試燈的燈芯上，校準光路，使投影燈產生的平行光束、調試燈的中心線和燈芯模的中心線相互平行,調試燈的燈芯的中心線和燈芯模的中心線重合，記錄此時四象限探測器的數值，并撤去調試燈；
3)通過PLC控制燈芯夾取機械手把待注膠的燈芯放置于燈芯模，利用重力和燈芯模的外形使其定位；
4)通過PLC控制燈杯夾取機械手夾取燈杯，并放入燈杯模的凹槽內，斜側平面朝外；
5)通過PLC使氣缸的伸縮桿伸長，帶動壓緊板動作，使固定在壓緊圓柱桿上的壓緊橡膠圈作用在斜側平面上，從而壓緊燈杯，使燈杯固定；
6)PLC通過信號處理器采集四象限探測器的數據，通過和步驟2得到的四象限探測器的數據對比，判斷燈杯和燈芯在誤差許可范圍內是否已經對焦；
7)若PLC判斷已經對焦，則通過PLC控制注膠裝置對燈杯和燈芯的交接處進行注膠，投影燈產生的光束加快了膠水的凝固速度，若PLC判斷未完成對焦，則通過顯示器報警；
8)燈芯和燈杯調焦注膠完成之后得到半成品的裸燈，控制PLC使氣缸動作，松開對燈杯的壓緊，利用燈杯夾取機械手取下半成品的裸燈，進行后續的通電檢測質量等工藝；
9)重復步驟3) 步驟8)，實現燈芯和燈杯調焦注膠工序的連續、自動進行。使用本發明，以燈芯泡殼為定位基準，通過燈芯模來對燈芯泡殼進行定位。批量生產前，第一次校準光路，調整時只要根據調試燈來調整燈芯模的位置即可，燈芯兩端不需要再固定；批量生產時，燈芯和燈杯是否完成對焦，通過四象限探測器采集光斑信號，并由PLC進行判斷，由顯示器提示，極大地減少工人的工作量。本發明中的投影燈提供調焦所需的平行光，也可加速膠水烘干的過程，使整個裝置更加緊湊。本發明基于模具定位的高精度，可以實現在一個工作平臺上一次性多個燈芯燈杯調焦注膠同時進行，極大地提高調焦注膠工序的生產效率,降低成本，適合自動化生產。
圖I為本發明一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置的總裝配 圖2為工藝流程圖；圖3為燈杯自動定位裝置結構示意 圖4為燈芯自動定位裝置結構示意 圖5為標準光源裝置結構示意 圖6為光路原理意圖； 圖7為燈杯的定位平面不意 圖8為四象限探測器原理示意 圖中，工作臺I、燈杯2、燈杯自動定位裝置3、燈芯4、燈芯自動定位裝置5、校準光源裝置6、注膠裝置7、PLC8、四象限探測器9、信號處理器10、顯示器11、燈杯夾取機械手12、燈芯夾取機械手13、燈杯模14、燈杯模固定座15、緊固螺栓16、壓緊圓柱桿17、壓緊橡膠圈18、彈簧19、螺母20、壓緊板21、氣缸22、氣缸固定座23、燈芯模24、燈芯模固定座25、第一螺釘26、三維調焦臺27、投影燈28、投影燈固定座29、第二螺釘30、點燈裝置31、濾光片32、正平面33、第一側平面34、第二側平面35、斜側平面36。
具體實施例方式如圖I所示，基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置包括工作臺I、燈杯2、燈杯自動定位裝置3、燈芯4、燈芯自動定位裝置5、校準光源裝置6、注膠裝置7、PLC8、四象限探測器9、信號處理器10、顯示器11、燈杯夾取機械手12和燈芯夾取機械手13 ;校準光源裝置6、燈杯自動定位裝置3、燈芯自動定位裝置5固定于工作臺1，燈杯2固定于燈杯自動定位裝置3，燈芯4固定于燈芯自動定位裝置5，注膠裝置7的一端與PLC8相連，注膠裝置7的另一端置于燈杯2的上方，四象限探測器9與信號處理器10相連，信號處理器10與PLC8相連，PLC8分別與顯示器11、燈杯夾取機械手12和燈芯夾取機械手13相連。如圖2所示，燈芯4和燈杯2調焦注膠工藝流程包括校準光路、模具定位燈芯、模具定位燈杯、注膠烘干和裸燈通電檢測質量。如圖3所示，燈杯自動定位裝置3包括燈杯模14、燈杯模固定座15、緊固螺栓16、壓緊圓柱桿17、壓緊橡膠圈18、彈簧19、螺母20、壓緊板21、氣缸22、氣缸固定座23 ;燈杯模14通過三個緊固螺栓16固定于燈杯模固定座15,燈杯模14的下表面與燈杯模固定座15的上表面貼合，氣缸固定座23固定于工作臺1，氣缸22固定于氣缸固定座23，氣缸22的伸縮桿與壓緊板21固定，壓緊圓柱桿17的一端與壓緊橡膠圈18固定，壓緊圓柱桿17的另一端帶有外螺紋，穿過壓緊板21上的孔與螺母20相連，壓緊圓柱桿17中間套有彈簧19 ;裝配完成后，彈簧19處于壓縮狀態，燈杯2放入燈杯模14的凹槽內，并通過壓緊橡膠圈18壓緊。如圖4所示，燈芯自動定位裝置5包括燈芯模24、燈芯模固定座25、第一螺釘26、三維調焦臺27 ;燈芯模24的圓筒端放入燈芯模固定座25的圓筒內，并用兩個第一螺釘26固定，燈芯模固定座25的圓筒的下端開有半圓形槽，用于放置四象限探測器9，燈芯模固定座25的底部固定于三維調焦臺27，三維調焦臺27固定于工作臺I。如圖5所示，校準光源裝置6包括投影燈28、投影燈固定座29、第二螺釘30、點燈裝置31、濾光片32 ;投影燈固定座29的底部固定于工作臺1，濾光片32的下表面和投影燈固定座29的上表面貼合，投影燈28置于投影燈固定座29的凹槽內，投影燈28的前表面與投影燈固定座29凹槽的上表面貼合，且通過置于投影燈固定座29凹槽側面的第二螺釘30固定。如圖6所示，投影燈28發出的平行光束經過濾光片32濾去部分波段的光，過濾后的光束經燈杯2的內表面反射后，匯聚到燈芯4的泡殼上，最后在四象限探測器9上形成光斑，轉化為電信號，信號處理器10對信號進行處理，并傳輸給PLC8。如圖7所示，燈杯2為橢球形，橢球形側面設有第一側平面34、第二側平面35、斜側平面36，橢球形下端設有正平面33 ;正平面33與燈杯2的中心線垂直，第一側平面34、第二側平面35相互垂直，且分別與正平面33垂直，斜側平面36與正平面33的夾角為45度到90度，正平面33與燈杯模14的凹槽的底面貼合，第一側平面34和第二側平面35與燈杯模14的凹槽的兩個內側面貼合，斜側平面36是壓緊橡膠圈18的作用面。
基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠方法包括以下步驟
1)選取投影燈28，并用第二螺釘30固定于投影燈固定座29，通過點燈裝置31點亮投影燈28，產生平行光束；
2)根據實際要求制作調試燈，將調試燈固定于燈杯模14，通過調整三維調焦臺27來調整燈芯模24的位置，使燈芯模24套在該調試燈的燈芯上，校準光路，使投影燈28產生的平行光束、調試燈的中心線和燈芯模24的中心線相互平行，調試燈的燈芯的中心線和燈芯模24的中心線重合，記錄此時從四象限探測器9傳輸回來的數值，并撤去調試燈；
3)通過PLC8控制燈芯夾取機械手13把待注膠的燈芯4放置于燈芯模24，利用重力和燈芯模24的外形使其定位；
4)通過PLC8控制燈杯夾取機械手12夾取燈杯2，并放入燈杯模14的凹槽內，斜側平面36朝外；
5)通過PLC8使氣缸22的伸縮桿伸長，帶動壓緊板21動作，使固定在壓緊圓柱桿17上的壓緊橡膠圈18作用在斜側平面36上，從而壓緊燈杯2，使燈杯2固定；
6)PLC8通過信號處理器10采集四象限探測器9的數據，通過和步驟2得到的四象限探測器9的數據對比，判斷燈杯2和燈芯4在誤差許可范圍內是否已經對焦；
7)若PLC8判斷已經對焦，則通過PLC8控制注膠裝置7對燈杯2和燈芯4的交接處進行注膠，投影燈28產生的光束加快了膠水的凝固速度，若PLC8判斷未完成對焦，則通過顯示器11報警；
8)燈芯4和燈杯2調焦注膠完成之后得到半成品的裸燈，控制PLC8使氣缸22動作，松開對燈杯2的壓緊，利用燈杯夾取機械手12取下半成品的裸燈，進行后續的通電檢測質量
等工藝；
9)重復步驟3) 步驟8)，實現燈芯4和燈杯2調焦注膠工序的連續、自動進行。
權利要求
1.一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置，其特征在于包括工作臺(I)、燈杯(2 )、燈杯自動定位裝置(3 )、燈芯(4)、燈芯自動定位裝置(5 )、校準光源裝置(6 )、注膠裝置(7)、PLC (8)、四象限探測器(9)、信號處理器(10)、顯示器(11)、燈杯夾取機械手(12)和燈芯夾取機械手(13);校準光源裝置(6)、燈杯自動定位裝置(3)、燈芯自動定位裝置(5)固定于工作臺(I)，燈杯(2 )固定于燈杯自動定位裝置(3 ),燈芯(4)固定于燈芯自動定位裝置(5)，注膠裝置(7)的一端與PLC (8)相連，注膠裝置(7)的另一端置于燈杯(2)的上方，四象限探測器(9)與信號處理器(10)相連，信號處理器(10)與PLC (8)相連，PLC (8)分別與顯示器(11 )、燈杯夾取機械手(12)和燈芯夾取機械手(13)相連。
2.如權利要求I所述的一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置，其特征在于所述的燈杯自動定位裝置(3)包括燈杯模(14)、燈杯模固定座(15)、緊固螺栓(16)、壓緊圓柱桿(17)、壓緊橡膠圈(18)、彈簧(19)、螺母(20)、壓緊板(21)、氣缸(22)、氣缸固定座(23);燈杯模(14)通過三個緊固螺栓(16)固定于燈杯模固定座(15),燈杯模(14)的下表面與燈杯模固定座(15)的上表面貼合,氣缸固定座(23)固定于工作臺(I),氣缸(22)固定于氣缸固定座(23)，氣缸(22)的伸縮桿與壓緊板(21)固定，壓緊圓柱桿(17)的一端與壓緊橡膠圈(18)固定，壓緊圓柱桿(17)的另一端帶有外螺紋，穿過壓緊板(21)上的孔與螺母(20)相連，壓緊圓柱桿(17)中間套有彈簧(19);裝配完成后，彈簧(19)處于壓縮狀態，燈杯(2)放入燈杯模(14)的凹槽內，并通過壓緊橡膠圈(18)壓緊。
3.如權利要求I所述的一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置，其特征在于所述的燈芯自動定位裝置(5)包括燈芯模(24)、燈芯模固定座(25)、第一螺釘(26)、三維調焦臺(27);燈芯模(24)的圓筒端放入燈芯模固定座(25)的圓筒內，并用兩個第一螺釘(26)固定，燈芯模固定座(25)的圓筒的下端開有半圓形槽，用于放置四象限探測器(9)，燈芯模固定座(25 )的底部固定于三維調焦臺(27 )，三維調焦臺(27 )固定于工作臺(I)。
4.如權利要求I所述的一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置，其特征在于所述的校準光源裝置(6)包括投影燈(28)、投影燈固定座(29)、第二螺釘(30)、點燈裝置(31)、濾光片(32);投影燈固定座(29)的底部固定于工作臺(1)，濾光片(32)的下表面和投影燈固定座(29)的上表面貼合，投影燈(28)置于投影燈固定座(29)的凹槽內，投影燈(28)的前表面與投影燈固定座(29)凹槽的上表面貼合，且通過置于投影燈固定座(29)凹槽側面的第二螺釘(30)固定。
5.如權利要求I所述的一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置，其特征在于所述的燈杯(2)為橢球形，橢球形側面設有第一側平面(34)、第二側平面(35)、斜側平面(36)，橢球形下端設有正平面(33);正平面(33)與燈杯(2)的中心線垂直，第一側平面(34)、第二側平面(35)相互垂直，且分別與正平面(33)垂直，斜側平面(36)與正平面(33)的夾角為45度到90度，正平面(33)與燈杯模(14)的凹槽的底面貼合，第一側平面(34)和第二側平面(35)與燈杯模(14)的凹槽的兩個內側面貼合，斜側平面(36)是壓緊橡膠圈(18)的作用面。
6.一種如權利要求I所述的基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠方法，其特征在于包括以下步驟 I)選取投影燈(28)，并用第二螺釘(30)固定于投影燈固定座(29)，通過點燈裝置(31)點亮投影燈(28)，產生平行光束；2)根據實際要求制作調試燈，將調試燈固定于燈杯模(14)，通過調整三維調焦臺(27)來調整燈芯模(24)的位置，使燈芯模(24)套在該調試燈的燈芯上，校準光路，使投影燈(28)產生的平行光束、調試燈的中心線和燈芯模(24)的中心線相互平行，調試燈的燈芯的中心線和燈芯模(24)的中心線重合，記錄此時四象限探測器(9)的數值，并撤去調試燈； 3)通過PLC(8)控制燈芯夾取機械手(13)把待注膠的燈芯(4)放置于燈芯模(24)，利用重力和燈芯模(24)的外形使其定位； 4)通過PLC(8)控制燈杯夾取機械手(12)夾取燈杯(2)，并放入燈杯模(14)的凹槽內，斜側平面(36)朝外； 5)通過PLC(8)使氣缸(22)的伸縮桿伸長，帶動壓緊板(21)動作，使固定在壓緊圓柱桿(17)上的壓緊橡膠圈(18)作用在斜側平面(36)上，從而壓緊燈杯(2)，使燈杯(2)固定； 6)PLC (8)通過信號處理器(10)采集四象限探測器(9)的數據，通過和步驟2得到的四象限探測器(9)的數據對比，判斷燈杯(2)和燈芯(4)在誤差許可范圍內是否已經對焦； 7)若PLC(8)判斷已經對焦，則通過PLC (8)控制注膠裝置(7)對燈杯(2)和燈芯(4)的交接處進行注膠，投影燈(28)產生的光束加快了膠水的凝固速度，若PLC (8)判斷未完成對焦，則通過顯示器(11)報警； 8)燈芯(4)和燈杯(2)調焦注膠完成之后得到半成品的裸燈，控制PLC(8)使氣缸(22)動作，松開對燈杯(2)的壓緊，利用燈杯夾取機械手(12)取下半成品的裸燈，進行后續的通電檢測質量等工藝；9)重復步驟3) 步驟8)，實現燈芯(4)和燈杯(2)調焦注膠工序的連續、自動進行。
全文摘要
本發明公開了一種基于模具定位的投影燈芯燈杯調焦注膠裝置及其使用方法。它包括工作臺、燈杯、燈杯自動定位裝置、燈芯、燈芯自動定位裝置、校準光源裝置、注膠裝置、PLC、四象限探測器、信號處理器、顯示器、燈杯夾取機械手和燈芯夾取機械手。本發明適合對批量化生產的燈杯和燈芯進行調焦注膠，對燈杯和燈芯的一致性要求較高，對裝置的加工精度和控制精度要求較高。校準光路后，燈杯固定于燈杯自動定位裝置，燈芯固定于燈芯自動定位裝置，并通過注膠裝置進行注膠并烘干。本發明可以實現在一個工作平臺上一次性對多對燈芯和燈杯同時進行調焦注膠，夾取放料方便，極大地提高調焦注膠工序的生產效率，降低生產成本,適合自動化生產。
文檔編號B29C70/68GK102621786SQ20121006823
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者宋小文, 張友國, 張建柱, 張輝, 王耘, 胡樹根 申請人:浙江大學