设计微小零件装配系统在线检测系统方案

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1、HarbinInstituteofTechnology设计微小零件装配系统在线检测系统方案班级：胜名:学号：_时间：2014.03.30©哈尔滨工业大学设计微小零件装配系统在线检测系统方案一、确定设计任务为了设计如阁所示的微小零件装配系统在线检测装置，并使其满足各项指标，现做出系统方案。方案要求：位罝对心检测精度优于3um;径向角度检测精度优于0.5°;在线检测系统形成后工作原理如下图：图r半腔套装示意图-二、设计任务分析、制定设计任务书A、测试系统名称：微小零件装配系统在线检测系统。B、任务提山者：方案撰写者：开发者：用户：C、设计对象

2、微小型零件的尺、r一般在零点几个毫米到十几个毫米之间，尺、r跨度较大精度要求较高。微小零件装配系统在线检测系统通过检测，精确给出不同零件的径向角度检测精度，在此基础上，调整零件位姿，移动零件位賈即可实现两个不同零件之间的装配，从而实现其装配检测精度要求D、装配线测试系统与手机生产线系统的关系，如图。生产线系统装配线系统装配线检测系统三、调查研究、详细查阅有关资料通过对微操作、微装配系统的分析，我们可以得到一套典型的微装配系统应该包括以下儿个部分：(1)显微视觉系统。视觉系统包括CCD相机、放大镜头、图形采集处理设备等，可以完成对零件的识别

3、、空间的定位，对装配过程进行监视，通过视觉反馈对装配过程进行引导。(2)承载系统。一般包括行程大、速度快的宏动精密工作台、定位精确、分辨率高的微动工作台和真空吸附台等。精密工作台可以带动夹持器在操作空间A移动，微动工作台可以实现零件位置的微小调整，真空吸附台可以对待装配零件进行装夹、定位。(3)微夹持操作系统。一般由钳式夹持器和真空吸附式夹持器组成，可以完成微小零件的拾収、移动和装配，是实现微装配的关键部分，微夹持器的性能直接关系到装配的成败。(4)控制驱动系统。包括各种需要驱动的元件的校制系统，并将这些控制系统集成在一起巾计算机控制，可

4、以根据图像反馈、力反馈来引导微装配的进行。微装配系统经过几十年的发展，已经取得了很人的进步，但是由于微观世界与宏观世界相比存在很人的差异，所以在微装配系统中还有很多关键技术需要更进一步的研究，只有把这些技术解决好微装配系统方能更好的向前发展。目前微装配系统还存在以T技术难点：(1)显微视觉技术微装配屮的零件多为微米级别，甚至更小，在这种情况下依靠人眼识别会费时费力，通过S微视觉技术不仅能完成对零件形状的识别，还能对零件的位置进行精确定位，还能与控制系统形成精确闭环控制，因此，建立-•套高精度的显微视觉系统对实现自动化微装配存重要意义。(2

5、)测量检测技术在微装配过程屮，为了提高装配精度，需要使用各种传感器检测技术对零件的位罝和夹持过程中的力进行及吋的检测。为了测量零件的位置，将视觉传感器集成到视觉系统中，采集到的图像传送到计算机中处理后可以得到零件的边界特征和空间的位置信息，完成零件的形状、位置识别。除了视觉检测，还应使用应力传感器对微装配过程中的力进行检测，以实现高精度的微装配。(3)驱动控制技术驱动控制技术是微装配的一项关键技术，不仅要求要高的控制精度，还要有非常好的响应性，以实现准确、高效的微装配。(4)微夹持技术微夹持器是完成微装配的直接操作机构，微夹持器的性能直接

6、决定了微装配的成败。微装配的零件通常尺寸较小、形状不规则，对外界影响比较敏感。目前，针对不同材料、形状的零件有机械夹钳式和真空吸附式两种微夹持器。钳式微夹持器可以完成对轴类零件的夹持，且在夹持过程屮对夹持力实时可控，但释放时受粘附力影响较大。吸附式夹持器可以完成对片状不规则零件的夹持操作，但夹持力不易控制。总之，对微夹持技术的研究是微装配系统的一个研究重点。而本文主要提供了一种微小零件装配系统在线检测系统方案，川以实现微小零件的设计要求，其中包括：（1）精度要求（2）检测效率要求（3）可靠性要求（4）经济性要求（5）使用条件要求（6）造型

7、要求。图2清华大学微零件装配系统四、总体方案设计在此提出一种基于三路显微视觉系统的粗精调整结合的微零件装配在线检测策略。该装配策略基于对微调整过程屮始终处于视野范闱内。该策略实现了对微小零件阁像特征的在线提取，实现了对mm级微零件的高精度装配。粗调阶段，在低放人倍数视觉系统引导下，实现微零件空间位姿的粗对准，并H.基于对过程中微零件图像特征区域的跟踪，实现显微视觉系统放大倍数的自动调整；精调阶段，在高放大倍数视觉系基于显微视觉系统引导下，实现对微零件空间相对位姿的高精度检测与调整。图3微小零件装配系统微装配平台共巾5部分组成（如阁3所示）

8、，包括三路显微视觉系统（1、2、3号显微视觉系统）、一个操作台和一个机械臂。1号显微视觉系统由1个CCD、1个变倍变焦显微镜头和1个环形光源组成；2号显微视觉系统由1个CCD、1个变倍变焦镜头