六軸并聯(lián)機(jī)器人在VR眼鏡測試中的應(yīng)用
一、簡介
VR眼鏡（Virtual Reality Headset）是一種能夠提供虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的設(shè)備。利用仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)集合的產(chǎn)品，是借助計(jì)算機(jī)及*新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段。不僅讓每一個(gè)愛好者帶著驚奇和欣喜去體驗(yàn)，更因?yàn)閷λQ生與前景的未知而深深著迷。通常由頭戴式顯示器、傳感器和音頻設(shè)備組成。基本的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
其中由鏡頭和液晶顯示器組合而成的光學(xué)系統(tǒng)，是此產(chǎn)品的核心部分。成像的效果直接影響到了客戶的體驗(yàn)。稍有不佳，就會(huì)造成頭暈、頭痛、目眩、視物傾斜變形。甚至影響到用戶的健康。在此設(shè)備的光路中，對調(diào)整精度和維度控制上都很高。
主要需要進(jìn)行以下的測試：鏡片分辨率測試、鏡片表面質(zhì)量檢測、圖像畸變測試。這些測試，都可以使用六軸并聯(lián)機(jī)器人來完成。六軸并聯(lián)機(jī)器人具有，廣泛應(yīng)用于裝配、焊接、噴涂、搬運(yùn)、測試等多個(gè)領(lǐng)域，適用于各種不同的工業(yè)應(yīng)用場景。六軸并聯(lián)機(jī)器人具有六個(gè)獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都可以實(shí)現(xiàn)自由運(yùn)動(dòng)，因此具有較大的工作空間和靈活性。具有較高的重復(fù)定位精度和工作精度，適用于需要高精度操作的應(yīng)用場景，如裝配、焊接、對位、測量等。是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中不可或缺的重要設(shè)備之一。
鏡片分辨率測試
進(jìn)行鏡片的分辨率測試是評估鏡片成像質(zhì)量的重要方法之一。以下是一種常見的鏡片分辨率測試方法：
測試由以下部分組成：
分辨率測試圖案：選擇一個(gè)具有高對比度和細(xì)節(jié)的分辨率測試圖案，如棋盤格、網(wǎng)格或直線圖案。如下：
光源：確保光源均勻、穩(wěn)定，以避免影響測試結(jié)果。
測量工具：使用工業(yè)相機(jī)來觀察和記錄鏡片成像情況。
調(diào)整機(jī)構(gòu)：調(diào)整工業(yè)相機(jī)、被測鏡片、分辨率測試圖案的相對機(jī)構(gòu)。在本方案中使用六軸并聯(lián)機(jī)器人來完成。
基本光路如下：
測試步驟：
設(shè)置測試環(huán)境：將被測鏡片固定在六軸并聯(lián)機(jī)器人的臺面上。同心放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫_保光線充足、均勻，避免反射和干擾。
選擇測試圖案：選擇合適的分辨率測試圖案，并將其放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫员沌R片能夠清晰顯示圖案的細(xì)節(jié)。
觀察成像：通過六軸并聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)被測鏡片、在相機(jī)上成像分辨率板的測試圖案。記錄成像的細(xì)節(jié)、清晰度和畸變情況。
記錄結(jié)果：記錄鏡片成像的情況，包括能夠清晰顯示的*小細(xì)節(jié)和分辨率，以及是否存在畸變、色差等情況。
在測試過程中，被測鏡片的空間位置調(diào)整的基準(zhǔn)，需要在鏡片的焦點(diǎn)之上。可以使用六軸并聯(lián)機(jī)器人的工具坐標(biāo)系的功能來實(shí)現(xiàn)。如下圖：
鏡片表面質(zhì)量檢測
鏡片的表面質(zhì)量檢測是評估鏡片表面平整度、光滑度和無瑕疵程度的過程。以下是進(jìn)行鏡片表面質(zhì)量檢測的一般步驟：
檢測步驟：
先清潔的測試鏡片。將鏡片固定在六軸并聯(lián)機(jī)器人的臺面上。再使用高分辨工業(yè)相機(jī)在鏡片的表面成像，來監(jiān)測表面質(zhì)量。通過圖像對鏡片表面進(jìn)行全面檢查，包括平整度、光滑度和瑕疵（如氣泡、劃痕、污點(diǎn)等）。在檢測的過程中，機(jī)器人要帶動(dòng)鏡片。沿著鏡面表面運(yùn)動(dòng)，掃描整個(gè)鏡片曲面。
基本光路如下：
掃描軌跡如下：
這種運(yùn)動(dòng)軌跡可以用運(yùn)行方案的中的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換功能來實(shí)現(xiàn)。
圖像畸變測試
圖像畸變測試是指通過放置被測圖案在鏡片前，觀察圖案是否出現(xiàn)彎曲或扭曲，以檢驗(yàn)光路的畸變情況。VR眼鏡的整體光路如下。
在測試過程中，要模擬眼球在光路中的動(dòng)態(tài)位置。檢驗(yàn)在不同的目光角度下，成像的清晰度。
測試步驟：
設(shè)置測試環(huán)境：將鏡片放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫_保光線充足、均勻，避免反射和干擾。
選擇測試圖案：選擇合適的畸變測試圖案，并將其放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫员沌R片能夠清晰顯示圖案的直線或曲線。
觀察成像：通過六軸并聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)工業(yè)相機(jī)觀察鏡片成像測試圖案，注意觀察圖案的直線或曲線是否呈現(xiàn)扭曲或形變。
記錄結(jié)果：記錄鏡片成像的情況，包括是否存在徑向畸變（圖像中心的直線是否彎曲）和切向畸變（圖像邊緣的直線是否彎曲）等情況。
分析結(jié)果：根據(jù)觀察和記錄的數(shù)據(jù)，評估鏡片的畸變性能，確定鏡片是否符合要求。
基本光路如下：
總結(jié)
機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)對鏡片質(zhì)量的在線檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，確保產(chǎn)品質(zhì)量。將六軸并聯(lián)機(jī)器人集成到鏡片生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)鏡片測試、處理和組裝的自動(dòng)化流程，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。通過六軸并聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)鏡片測試過程的自動(dòng)化、高效化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少人為操作的誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度。
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