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主動校準技術：汽車相機模組與高精度光學測試設備裝配的關鍵

主動校準技術：汽車相機模組與高精度光學測試設備裝配的關鍵


隨著汽車工業的迅速發展，智慧車輛與先進駕駛輔助系統（ADAS, Advanced Driver Assistance Systems）的需求持續增長，全球車廠正如火如荼的積極發展駕駛安全輔助系統，並逐步推出自動駕駛功能，這些技術依賴於高精度的光學設備和相機模組，以確保準確的環境感知與可靠的系統反應；主動校準（Active Alignment）技術正是解決這些需求的核心工具，為光學設備裝配提供卓越的精度與效能保障；本篇文章將深入探討主動校準技術的應用，包括其在汽車相機模組、光學設備組裝中的挑戰與解決方案，並對相關的技術流程與優勢進行全面分析。
 

挑戰與需求

光學裝配的挑戰

在汽車工業中，光學設備的裝配需面對以下挑戰：

♦ 精度要求高

光學模組功能的正常運行依賴於次微米級的對位精度，自動駕駛車輛需要高解析度的攝像頭進行環境監測，任何微小的對位偏差都可能導致影像失真或目標辨識錯誤，特別是在多模組組裝中，例如：廣角鏡頭和遠距焦鏡頭的配合，精度至關重要；主動校準技術利用高精度的多軸運動系統和動態校準算法，確保每一個模組的對位精度達到最高標準。

♦ 多樣化形狀設計

光學設備設計因應不同的應用場景呈現多樣化，例如：魚眼鏡頭、遠程紅外線相機、雷達輔助鏡頭等，其外形和內部結構差異巨大，這些設備的組裝需要靈活的裝配解決方案，能夠適應不同形狀和規格；Averna 的平台具備高度可配置性，可輕鬆調整設備以適應多樣化需求，滿足現代汽車工業的高設計靈活性。

♦ 污染風險

污染是光學設備性能下降的主要原因之一，裝配過程中的顆粒污染會導致影像模糊、色差或焦點偏移，對於自動駕駛車輛，任何影像品質下降都可能直接影響安全性；因此，裝配過程必須在潔淨室中進行，並採用非接觸式技術，如雷射對準和膠水精準分配，以降低污染風險。

♦ 效率需求

隨著市場需求的增長，車廠需要大規模量產高品質光學設備，傳統手動或半自動組裝無法滿足這一需求；現代汽車製造商需要高產能的全自動化裝配系統，能夠實現每小時處理數百個模組，同時保持穩定的高品質，Averna 的解決方案能每小時裝配多達 800 單元，將效率提升至新高度，並大幅縮短產品上市時間。
 

汽車光學設備的應用需求

♦ ADAS 系統

先進駕駛輔助系統（ADAS）包括自動緊急煞車、車道偏移警示、盲點偵測等多種功能，這些功能依賴於高解析度的相機模組來準確感知周圍環境，舉例來說，自動緊急煞車需要相機模組快速捕捉前方障礙物並進行距離計算，而車道偏移警示則依賴相機模組對道路標記的精準識別，這些系統的運行要求影像品質無瑕疵，對焦、色差、畸變的控制需要極高的標準，主動校準技術在這些應用中發揮了至關重要的作用。

♦ 智慧車輛

自駕車需要多組光學模組實現 360 度全方位感知，包括前視、後視及側視鏡頭，這些光學模組需要具備高靈敏度和廣視角能力，以應對複雜的行駛環境，例如，前視鏡頭主要用於道路物體辨識與交通號誌解讀，後視與側視鏡頭則專注於偵測盲點和停車輔助；主動校準技術不僅能確保鏡頭與影像感測器的精準對位，還能優化光軸準直與畸變校正，為智慧車輛提供無縫運行的光學支援。

♦ 照明系統

多光束頭燈採 LED 或雷射技術，能根據道路情況自動調整光線分佈，例如：在夜間駕駛時減少對其他駕駛者的眩光影響，這些照明系統的運行依賴於精確的光學模組裝配與校準，舉例來說，雷射頭燈要求光束集中且方向準確，而多光束 LED 頭燈則需確保每一個光束模組的切線邊界與分佈一致；主動校準技術透過精密對位和多軸運動控制，實現了這些照明系統的高效裝配，並保證其長期穩定運行。
 

Averna 的解決方案 | 靈活且高效的組裝平台

Averna 的主動校準技術專為汽車光學設備的裝配設計，提供從零件準備到最終驗證的一體化解決方案。

♦ 多樣化的模組支援

Averna 的平台能處理多種類型的相機模組和光學設備，包括：廣角鏡頭、遠距焦鏡頭、雷達輔助模組等，這些設備通常對應於不同的應用需求，從智慧車輛的環境感知到精密的醫療影像分析，平台支持靈活配置，可快速調整設備參數以適應不同模組的裝配需求，實現無縫對接，極大提高了生產靈活性。

♦ 次微米精度

主動校準技術可實現次微米級別的精度，對於需要高解析度的光學系統尤為重要，多軸運動控制系統和動態校準算法確保每個模組的光學與機械精度，舉例來說，在ADAS系統的光學模組裝配中，次微米精度能有效避免因焦距偏移導致的影像模糊或目標辨識錯誤，從而保證最終產品的功能可靠性。

♦ 高效產能

Averna 的平台可在單一生產線上每小時裝配多達 800 個光學模組，這得益於自動化設備的高速處理能力和並行操作設計，例如，針對多模組需求的車廠生產線，系統能同時進行多個裝配任務，極大縮短生產週期，這不僅提升了整體產能，也幫助廠商在快速變化的市場中保持競爭優勢。

♦ 潔淨室環境

所有裝配操作均在潔淨室環境中進行，以消除污染風險並確保製成無瑕疵，潔淨室配置了先進的空氣過濾系統和防靜電設備，並採用了非接觸式加工技術，如雷射對位與膠水精準分配，以最大程度降低顆粒污染對光學性能的影響，這對於需要高光學清晰度的設備（如雷射頭燈與精密相機模組）尤為重要。
 

技術流程

主動校準技術涵蓋五個關鍵階段：

準備階段 (Preparation) →

 
  • 全面檢查：每個零件需經過多層級檢查，包括表面缺陷檢測和尺寸檢驗，確保無任何瑕疵或污染物。
  • 高精度測試：使用專業設備測試鏡頭性能，檢測熱點、暗點及壞點，並執行像素響應、均勻性測試。
  • 清潔處理：所有元件在潔淨室中進行清潔與預處理，避免微粒對影像品質的影響。
 

分配階段 (Dispensing) →

 
  • 精密膠水分配：採用噴射分配與容積分配技術，保證膠水分佈均勻且不會過多堆積，避免形成異常結構。
  • 機器視覺輔助：利用機器視覺技術準確測量分配位置，並進行實時監控以確保膠水覆蓋的精確性。
  • 智慧校正：系統能動態調整分配參數，應對膠水黏度或環境條件的變化。
 

校準階段 (Alignment) →

 
  • 全自動多軸運動：利用高精度的多軸運動系統進行光學與機械對位，確保所有元件準確排列。
  • 目標驗證：根據 NEN 12233 標準或 Averna 專有演算法，透過動態測試驗證模組的光軸、焦距和成像品質。
  • 動態監控：在校準過程中，系統會即時記錄資料並根據需求進行微調，確保精度達到微米級別。
 

固化階段 (Curing) →

 
  • 多階段 UV 固化： 膠水固化過程分多個步驟進行，每一步均需監測可能的元件位移，確保最終結構穩定。
  • 熱固化處理： 在多次熱處理階段中，系統會根據環境條件調整固化參數，避免材料因熱膨脹產生誤差。
  • 實時測試： 在固化過程中持續進行測試與驗證，避免因膠水或元件移動影響裝配結果。
 

驗證階段 (Validation) →

 
最終產品需經過全面而嚴謹的驗證，以確保其性能與品質符合高標準，測試項目涵蓋光軸準直（Boresight）、調變傳遞函數（MTF）、畸變控制、有效焦距（EFL）等關鍵指標，所有數據均須達到既定規範，並排除任何可能影響功能的瑕疵，確保產品在實際應用中表現穩定可靠。
 

關鍵優勢

♦ 提升影像品質

Averna 的主動校準技術透過精密的光學與機械對位，確保鏡頭與影像感測器的高度匹配，這不僅減少了影像畸變、焦距偏移等常見問題，還顯著提升了影像解析度與色彩準確性，對於需要高影像品質的應用場景，如自駕車環境監測或醫療影像設備，Averna 的技術提供了可靠的解決方案。
 

♦ 縮短組裝時間

傳統的半自動化流程往往需要較長的工藝時間，而 Averna 的高效率自動化系統將每個模組的組裝與測試時間壓縮至產業最低水平，且在不影響品質的前提下實現大規模生產，這對快速進入市場的企業而言，具有極大的競爭優勢。
 

♦ 減少操作員參與度

自動化設備全面降低了人工干預的需求，不僅減少了潛在的人為失誤，還降低了操作員的技能門檻，這使得企業能以更少的資源投入，維持穩定的產品品質。
 

♦ 支援多元應用

Averna 的技術平臺具備高度靈活性，不僅能滿足汽車光學模組的需求，還適用於從消費電子到航空航太的多種高精度設備組裝，為不同產業的客戶提供量身訂做的解決方案。
 

實際案例分析：汽車相機模組組裝


客戶需求 →

某知名汽車製造商因應 ADAS 系統的快速普及，希望採用一套高效且靈活的生產解決方案，以解決其在生產線上的以下痛點：
  • 產能瓶頸：傳統裝配系統無法滿足其日益增長的市場需求。
  • 污染控制：光學模組對潔淨環境的依賴極高，稍有污染即可能影響產品性能。
  • 組裝精度：由於涉及多模組裝配，光學與機械校準需達到次微米級別，以確保相機模組性能穩定。


Averna 的解決方案

針對上述需求，Averna 提供了全面整合的自動化組裝系統，其特點包括：
  • 全自動膠水分配：採用智能膠水控制系統，確保分配均勻且精準。
  • 高精度校準技術：利用多軸運動控制系統和動態演算法，實現模組次微米級對位。
  • 潔淨室環境支援：裝配過程全程在潔淨室中進行，有效避免任何污染風險。


成果

該系統成功將生產效率提升了 35%，產品良率達到 98%，並具備高度靈活性，可快速適應未來設計變化，滿足多元化的應用需求。
 

未來發展與應用展望

♦ 新技術整合

未來 Averna 計劃將人工智慧（AI）與機器學習技術整合到主動校準平台中，以進一步優化校準流程與精度。
 

♦ 擴展應用範圍

除汽車相機模組外，Averna 的主動校準技術將拓展至醫療、AR/VR、智慧城市等領域，例如，在醫療影像領域，該技術可用於高精度內窺鏡或 CT 掃描設備的光學校準；在 AR/VR 領域，則可支援無畸變全景鏡頭的高效裝配。
 

♦ 提高可持續性

在全球環保趨勢推動下，Averna 將優化其製造流程，採用更環保的材料與節能技術，並透過模組化設計減少設備損耗，實現循環利用，降低碳足跡。
 

結語

主動校準技術作為光學設備裝配的核心創新，不僅提升了產品品質與生產效率，更為汽車工業和其他高精度領域帶來了深遠影響，隨著 AI 與機器學習技術的進一步整合，Averna 將在創新與可持續發展的道路上不斷邁進，如果您想了解更多關於主動校準技術的資訊，歡迎聯繫我們。

 
 

Averna Proligent 智慧資料管理解決方案：

讓資料驅動更明智的決策


Active Alignment Assembly and Test Platform – 精準對準與測試
提供半自動或全自動的主動對準解決方案，支援相機、LiDAR 模組、MEMS 模組等高階產品的精準組裝，滿足多元化製造需求，實現極高的組裝精度。

Batterie Inspektor™ – 靈活的電池測試平台 
針對電池單體、模組與 BMU 的專業測試解決方案，確保高精度測試結果，降低測試風險，助力市場對高品質電池的需求。

EFEM Platform – 超潔淨處理與客製化應用
不僅可作為標準 EFEM 使用，EFEM 平台還能根據應用需求提供潔淨度、處理技術與吞吐量的客製化解決方案，滿足複雜設計與製造需求。

EV Power Components EOL Test Platform – 高效電動車動力組件測試
支援電動車 ECU 模組的安全、功能與漏電測試，並提供自動化標籤與品質檢查，協助企業縮短產品上市時間。

EVSE Test Platform – 智慧電動車充電設備測試
為電動車充電設備提供客製化高功率測試解決方案，結合資產通訊、微電網管理與協定模擬功能，實現高效可靠的測試流程。

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Lens Module Test Platform – 完美的鏡頭品質保證
提供針對鏡頭與相機模組的靈活測試平台，確保目鏡、物鏡與相機鏡頭的品質符合品牌要求。

Virtual, Augmented and Mixed Reality Calibration Platform – 校準虛擬/增強/混合現實設備
為 AR、VR 和 MR 設備提供高效校準平台，校準相機與慣性量測單元（IMU），確保產品性能達到最高水準。
 
 

參考網站

  • ARTC | 全球自駕車發展現況與未來趨勢
    https://www.artc.org.tw/tw/knowledge/articles/13760 
  • Averna | ACTIVE ALIGNMENT OF CAMERA MODULES
    https://www.averna.com/en/expertise/active-alignment-camera-modules 
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