微小型零件自动装配中的精密测量与控制

摘要

装配是精密微小型产品制造中的关键，针对某微小型器件的自动装配研制了装配系统，实现了尺寸跨度较大、形状不同并具有相对位置、姿态以及联接锁紧力要求的多个微小型零件的精密装配。研究了装配过程中的位置与姿态、装配力、微小螺纹副装配扭矩的测量与控制。装配系统有机械式和吸附式两种微小夹钳以适应多种不同大小和形状零件的操作。视觉测量系统采用高、低倍显微光学镜头和工业CCD相机，并与精密运动平台配合使用，兼顾测量精度与效率，实现对不同尺寸零件位置和姿态的测量。采用图像拟合、设置中间基准、对精密运动平台夹角进行补偿等方法提高视觉系统的测量精度，系统同轴度测量误差小于1.5μm，平行度测量误差优于1μm。采用应变式微力传感器作为微力测量的力传感元件，力的控制采用阻抗控制策略，接触力控制精度优于1mN。采用扭矩传感器对螺纹副装配过程中的扭矩进行实时测量，通过提高步进电机细分数及安装柔性联轴器等方式使扭矩平滑传递，实现了对M1.4螺纹副装配过程中微小扭矩的精密测量及控制。