微小挠性组件自动化精密装配系统研制

摘要

微小型零件装配时待装零件尺寸差别大，操作困难，装配步骤复杂且装配精度高。目前微小机电产品中微型部件装配多依靠人工借助显微镜操作完成，工作效率低且装配产品质量的稳定性差。微小挠性组件与一般微小型零件相比，其挠性结构受力极易发生塑性变形，操作时须采取保护措施，装配操作更为复杂。装配体的锁紧固定易引起零件扰动，对装配精度造成破坏。此类问题均影响微小挠性组件装配精度，是微小挠性组件精密装配中亟待解决的问题。
　　微小挠性组件精密装配系统由视觉检测模块、装配操作模块、工作台模块以及人机交互控制模块等四个模块构成。精密装配系统采用机器视觉作为测量手段，以机器视觉测量结果引导自动化精密装配。机器视觉技术作为一种非接触测量手段，测量中不会对被测零件造成损伤，并且测量精度高，可以完成对特征结构微米量级零件的测量定位。
　　微操作技术是精密装配的关键技术。针对微小挠性组件尺寸跨度大、零件表面性质差别明显，很难使用同一个操作工具进行操作的情况，设计一种组合式吸附夹钳单元。该夹钳单元可以根据操作对象特点不同，选择使用相应的过渡吸附块，实现对几种不同结构微小型零件的吸附、搬运和装配操作。组合式夹钳单元可以扩大了精密装配系统操作对象的范围，提高了精密微装配设备的实用性。
　　装配系统采用“先看-后动”视觉引导的控制模式，根据视觉检测结果指导下一步具体装配操作;机器视觉采用“主动采集+被动采集”的双摄像机结构，实现复杂挠性零件多面信息测量;操作机械臂集成有高精度微力测量传感器，可以实时采集装配接触力，保护挠性零件脆弱结构，实现微装配力控制;建立装配系统坐标系模型进行数学模型计算，实现多坐标系间转换;以开源机器视觉库(OpenCV)作为图像处理技术基础，实现对零件图像的多元化处理，最终提取零件边缘信息，然后采用合适的定位方法获取被测量零件位姿信息。
　　在实验室环境下，对研制的微小挠性组件精密装配系统进行装配实验。实验结果显示:微小挠性组件精密装配系统能够按照装配要求完成零件装配，装配精度满足要求。