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                    磁鋼組件自動裝配設備及自動組裝夾具設計

                    添加時間:2021/09/18 來源:未知 作者:樂楓
                    本文針對加速度計磁鋼組件的裝配任務要求,設計了一套集裝配、鎖緊、點膠、測量等功能為一體的精密全自動裝配系統,以及一種分體式快速自動鎖緊組裝夾具及鎖緊方法,并對裝配系統的誤差來源進行分析,之后通過仿真計算模擬裝配過程,優化了機械臂結構。
                    以下為本篇論文正文:

                    摘 要

                      加速度計作為慣性導航器件中重要的組成部分,可用于感知運動載體沿一定方向的加速度。加速度計中的力矩器磁鋼組件所提供的磁鋼越均勻,則加速度計的非線性誤差越小,因此磁鋼組件的裝配精度可直接影響加速度計的感測精度。以往加速度計磁鋼組件的裝配、點膠等操作大多由人工在顯微鏡、鑷子等工具或半自動設備的輔助下進行,其依賴操作員的個人技術水平,且裝配效率較低、一致性較差、工序分散,因此迫切需要針對加速度計磁鋼組件研制新的高精度全自動裝配設備以解決這一問題。本文針對加速度計磁鋼組件的裝配任務要求,設計了一套集裝配、鎖緊、點膠、測量等功能為一體的精密全自動裝配系統,以及一種分體式快速自動鎖緊組裝夾具及鎖緊方法,并對裝配系統的誤差來源進行分析,之后通過仿真計算模擬裝配過程,優化了機械臂結構。

                      首先基于模塊化的設計思想,將裝配任務分解,設計了高精度自動化裝配設備的整體硬件結構及與其配套的裝配作業流程。將裝配設備分為 8 個模塊,分別為裝配作業模塊、基于機器視覺的精密測量模塊、上料機械臂模塊、作業工作臺模塊、上料轉臺模塊、上料平臺模塊、點膠位置標定模塊、平臺與支架。裝配作業模塊為主要執行模塊,負責執行裝配、鎖緊等操作;基于機器視覺的精密測量模塊負責對待裝配零件的位姿進行監測,并采取先看后動的方式進行位姿調整;作業工作臺模塊負責裝配時組裝夾具的裝卡;上料機械臂模塊負責快速上下料;上料轉臺模塊可將組裝夾具從上料側運動至裝配側,實現裝配與上料的并行操作;上料平臺模塊可實現大容量的組裝夾具上料;點膠位置標定模塊用于更換點膠頭后其 Z 向位置的標定。最后設計了裝配作業流程。

                      其次,依據待裝配零件本身特性及裝配任務要求,制定了鎖緊工藝流程,設計了一套可用于零件定位、鎖緊、上下料的自動組裝夾具。該自動組裝夾具主要由三部分組成,分別為鎖緊壓板、鎖緊底板和上料支架。鎖緊壓板主要用于為底座零件提供壓緊力以固定磁鋼組件;鎖緊底板用于固定磁鋼零件,與鎖緊壓板配合使用以實現鎖緊;上料支架可用于上下料時對鎖緊壓板、鎖緊底板和底座的定位,也可在點膠時提供輔助支撐。

                      最后,分析了磁鋼自動裝配系統的主要誤差來源,并利用仿真軟件模擬裝配過程,計算分析了在裝配過程中磁性干擾力所引起的磁鋼組裝機械臂末端的變形,并對磁鋼組裝機械臂的機械結構做出相應改進。

                      關鍵詞:磁鋼組件裝配;精密裝配設備結構設計;自動組裝夾具設計;機械臂結構優化;

                    Abstract

                      As an important part of inertial navigation device, accelerometer can be used to sense the acceleration of moving carrier along a certain direction. The more uniform the magnetic steel supplied by the magnetic steel component of the torquer in the accelerometer is, the smaller the nonlinear error of the accelerometer will be, so the assembly accuracy of the magnetic steel component can directly affect the sensing accuracy of the accelerometer. Past accelerometer magnetic steel component assembly, dispensing operations such as mostly by artificial, tweezers and other tools, or a microscope under the auxiliary of semi-automatic equipment, its dependence on the operator's personal skill level, and low efficiency, poor consistency, assembly procedure, so the urgent need for the development of new magnetic steel components accelerometer high precision automatic assembly equipment in order to solve this problem.Based on accelerometer magnetic steel component assembly task requirements, design a set of assembly, lock, dispensing, measurement, and other functions as one of the precision automatic assembly system, and a split type fast automatic locking assembly fixture and locking method, and the error source of the assembly system were analyzed, and then through the simulation computation simulation of assembly process, optimize the structure of the mechanical arm.

                      Firstly, based on the modular design idea, the assembly tasks were decomposed, and the overall hardware structure of the high precision automatic assembly equipment and its assembly process were designed. The assembly equipment is pided into 8 modules, which are assembly operation module, precision measurement module based on machine vision, feeding manipulator module, working table module, feeding turntable module, feeding platform module, dispensing position calibration module, platform and bracket. The assembly operation module is the main execution module, which is responsible for assembly, locking and other operations.Precision measurement module based on machine vision is responsible for monitoring the pose of assembly parts, and takes the way of seeing first and moving then to adjust the pose. The workbench module is responsible for mounting the fixture during assembly. Feeding manipulator module is responsible for fast loading and unloading; The feeding turntable module can move the assembly fixture from the feeding side to the assembly side to realize the parallel operation of assembly and feeding. The feeding platform module can realize the loading of assembly fixture with large capacity. The dispensing position calibration module is used to calibrate the Z direction position after replacing the dispensing head. Finally, the assembly process is designed.

                      Secondly, according to the characteristics of the parts to be assembled and the requirements of the assembly task, the locking process was formulated, and a set of automaticassembly fixtures for positioning, locking and loading and unloading of parts was designed.The automatic assembly fixture is mainly composed of three parts, namely, the locking plate, the locking bottom plate and the feeding bracket. Lock plate is mainly used to provide compression force for the base parts to fix the magnetic steel components; The locking bottom plate is used to fix the magnetic steel parts, and it is used with the locking plate to achieve locking. The feeding bracket can be used for positioning the locking plate, the locking bottom plate and the base when loading and unloading, and can also provide auxiliary support when dispensing.

                      Finally, the main error sources of the magnetic steel automatic assembly system were analyzed, and the assembly process was simulated by using simulation software. The deformation of the end of the magnetic steel assembly manipulator caused by magnetic interference force in the assembly process was calculated and analyzed, and the mechanical structure of the magnetic steel assembly manipulator was optimized accordingly.

                      Key Words:Steel Magnet Parts Assembly; Design of Precision Assembly System Structure; Design of Automatic Assembly Fixture; Structure Optimization of Manipulator

                    目 錄

                      1 緒論

                      1.1 課題背景及意義

                      現代機電產品正不斷朝著微型化、多功能化和精密化的方向發展,而現有的機械加工技術和制造設備難以一次加工出形狀復雜、多功能集成的微機電系統。同時為了提高了微機電系統的整體性能,一個復雜系統的不同零件需要采用不同的加工材料和不同的微細加工工藝制作。所以通過采用一定的精密裝配技術將多個獨立的零件集成組裝從而微機電系統就成為最佳選擇[1].作為慣性導航系統中重要組成之一的加速度計,可用來感測運動載體沿一定方向的加速度,在航空航天、工業汽車、制導武器、工業自動化、機器人等領域得到了廣泛地應用[2],其制造和裝配精度密切影響慣性導航的準確性。隨著加速度計的應用領域不斷擴寬,對高性能加速度計的研制和精密裝配成為現如今微機電產業下炙手可熱的焦點[3].經過多年的發展,國內外各大研究機構相繼設計出多種結構形式及工作原理的加速度計,其中撓性擺式加速度計以其優良的特性在中高精度要求的場景下脫穎而出[4],得到了廣泛的應用。它依靠符合胡克定律的撓性關節產生無摩擦的形變,性能穩定,檢測精度高,在常見線性加速度計中屬于較為成熟的產品,并將在相當長的時間內繼續使用[5].

                      在撓性擺式加速度計中存在一個力封閉式平衡系統,即使用通過恒定磁場的力矩線圈產生的反饋力去平衡輸入加速度對力敏感的擺組件所產生的慣性力,使擺組件一直處于平衡狀態[6].通過檢測加載在力矩器線圈中的反饋電流,即可完成對加速度的測量[7].

                      其中,力矩器中擺組件線圈所在的工作氣隙對磁場性能要求比較高[8],工作氣隙既是利用永久體磁鋼所產生磁場的地方,又是力矩線圈發生偏擺運動的場所,而線圈所在的擺組件其撓性關節變形符合胡克定律,因此工作間隙處的磁場越均勻,加速度計的非線性誤差就越小[8].磁鋼組件作為撓性擺式加速度計中的重要組成部分,負責為力矩器提供均勻的磁場,其制造和裝配精度會直接影響到加速度計力矩器的感測精度。

                      目前,磁鋼組件的裝配大多由人工在顯微鏡、鑷子或半自動設備的輔助下進行裝配,裝配效果依賴于工人個體的技術水平,且受到工作經驗、工作狀態、甚至是心理因素的影響,因而難以控制裝配效果的一致性,裝配效率較差,特級性能率不足[9].在高性能磁鋼組件裝配需求和低效人工裝配現狀的強烈反差下,研制高精度自動化磁鋼組件裝配設備已是迫在眉睫。

                      1.2 課題研究現狀

                      1.2.1 精密裝配關鍵技術

                     。1)微操作機器人技術微操作機器人是指機器人本身尺寸較大,但其能夠在較小的作業空間范圍內實現微米、亞微米,甚至是納米級別的微操作的一類機器人。微操作機器人并非只是簡單地將裝配機器人宏觀尺度操作進行縮小,因為隨著待裝配器件尺度的縮小,尺度效應、隧道效應、表面效應等問題逐漸凸顯,表面張力、范德華力、靜電力以及粘附力逐漸占據主導[10],一些在宏觀尺度上看似簡單的操作原理或控制策略已經不再適用,因而有必要針對具體的待操作微器件,研發與其自身特征和規律相匹配的微操作系統結構和控制方法。

                      常見的微操作機器人有串聯型微操作機器人、并聯型微操作機器人、宏-微結合的微操作機器人、直角坐標型微操作機器人等等[11].

                     。2)微夾鉗技術微裝配的核心在于根據微器件自身特征及規律,開發出適合的微驅動和微夾持方法以克服微觀世界下的黏附力等等因素,實現對微器件的有效抓取、定位和釋放[12].作為微裝配系統末端的重要執行器,微夾鉗為微器件的抓取、姿態調整、裝配執行等等提供了重要保證。微夾持器不但要求自身擁有體積小、重量輕等特點,還需要考慮其可提供的夾持力大小和有效夾持行程。根據微夾持器的驅動形式,可將微夾鉗分為真空吸附式微夾持器、靜電式微夾持器、壓電式微夾持器、電磁式微夾持器、形狀記憶合金微夾持器等等[13].

                     。3)顯微視覺傳感技術顯微視覺測量是微裝配系統領域中最常用的實時監測技術之一,由于其測量精度高,適應性好,可實現非接觸式的快速測量而受到廣泛應用[14].機器視覺是一門多學科交叉的技術[15],其已經廣泛的應用于多種行業[16],但不同于傳統宏觀視覺相機,顯微相機景深較小,視場范圍非常受限,因而對微器件的特征提取有較高要求。一般可通過濾波、二值化、邊緣提取、圖像拼接等圖像處理方法等對圖像做預處理,之后根據具體微器件表面特征制定相應的特征提取算法以實現對微器件的位姿測量,以為后續的裝配過程提供決策依據[17].常見的顯微視覺系統包括光源、光學鏡頭、圖像傳感器、圖像處理單元等等[18].光源用于照亮被測物體,使其特征突出便于提取特征;光學鏡頭負責成像,將被測物體成像至圖像傳感器上;常見的圖像傳感器有 CCD 相機和 CMOS 相機兩種類型,近年來,CMOS 相機芯片技術取得突破性進展,以其高幀率、高響應速度、低噪聲、低制方式,"先看后動"的視覺引導模式和"邊看邊動"的視覺伺服模式[19].

                      1.2.2 國外研究現狀

                      來自日本東京大學的 Hatamura 等人研制了一套可用于超大規模集成電路鋁配線切割實驗的微納米操作系統[20, 21],其精密操作機械手如圖 1.1(a)所示。其中左機械手為宏-微結合的微操作機器人,使用尺蠖式壓電直線電機進行驅動,可在 20mm×20mm×20mm的作業空間范圍內實現 10nm 的超高定位精度。右側機械手負責可在 15μm×15μm×15μm的小作業空間范圍內執行精密操作,定位精度為 10nm,由壓電陶瓷驅動,可實現三自由度運動。操作手末端采用電解研磨的鎳針或金剛石作為執行器,并通過連接在微針根部的一維力傳感器對操作過程中的裝配力進行監測。研究人員在掃描電子顯微鏡的觀察下通過帶有力反饋功能的遙桿實現操控。此后 sato 等人在此基礎上為左右操作機械臂添加了精密旋轉自由度,由音圈電機進行驅動,運動分辨率可達 0.1°。將電子顯微鏡融合光學顯微鏡實現對裝配空間的有效精密監測。并研制了適用于微粒操作的真空吸附式微夾鉗。

                      由西班牙國防大學的 Marta Torralba 主導,聯合美國北卡羅萊納大學精密計量中心共同研制出的一種觸覺敏感可計量的三指型微裝配機器人系統[22],可實現微米級零件的高效夾持搬運及測量操作。其整體系統結構如圖 1.2(a)所示,主要由微操作夾鉗、前后顯微相機、三軸精密運動平臺、主機 PC 和輔助 PC,以及手柄控制器組成。

                      該微裝配機器人系統的技術核心在于微操作夾鉗,夾鉗的單根手指結構如圖 1.2(b)和圖 1.2(b)所示,通過壓電執行器驅動單根手指運動,并通過杠桿原理進行放大,單根手指末端連接由石英音叉驅動的駐波碳纖維針管探頭。石英音叉在驅動電路(DDS 芯片,直接數字頻率合成器)的作用下產生震動,引起碳纖維發生駐波震動現象。通過檢測驅動器輸出電壓的幅值,判斷是否接觸,進而在壓電陶瓷的驅動下夾緊工件。并通過實驗測出每個音叉的固有頻率,利用固有頻率下的共振可以達到更高振幅的原理來釋放零件。

                      該微操作夾鉗具有如下顯著優點:通過纖維的振動可以有效克服微尺度下的粘附力,而監控音叉的驅動電路可以為接觸和釋放零件提供有效的信號確保裝配流程順利進行,此外,對接觸相互作用信號進行測量,可感知接觸力的大小,形成觸覺反饋。對接觸面的檢測提供了現場尺寸測量能力。每個手指可以獨立操作,以適應不同形狀大小的零件。

                      獨有的三指形式可有效的防止振動釋放微零件時微零件被彈出的現象。

                      加拿大多倫多大學的可實現復雜三維微結構的六自由度微裝配系統[23, 24].該六自由度并聯微裝配機器人主要由兩部分組成:一個四自由度的可動工作平臺和一個兩自由度的工作臂。其中工作平臺可沿 X 向、Y 向、Z 向進行平動,同時也可繞 α 軸做旋轉運動;工作臂則可控制精密探針繞 β 軸和 γ 軸旋轉,且探針頂端剛好位于 β 軸和 γ軸的交點處。工作平臺和精密操作機械臂共采用 6 個步進電機控制全部六個自由度,移動分辨率可達 0.2μm 每步距角,旋轉分辨率可達 0.072°每步距角。微型工件被放置在工作平臺上,微夾鉗則通過膠結的方式連接到探針上。整個過程中由夾鉗組拾取和裝配工件,由于系統具有 6 個自由度,所以裝配過程較為靈活,能夠實現較為復雜的動作,同時誤差的補償也比較容易。

                      裝配機器人采用視覺檢測系統為裝配過程提供視覺反饋。選用黑白 CCD 相機,其放大倍率為 20 倍,分辨率為 1024×768,像素間距為 0.33μm,視場大小為 387μm×290μm.視覺系統位置調節可以采用手動和自動兩種方式。

                      其微夾鉗采用卡扣形式結構,能夠在力的作用下被動的打開和關閉,結構簡單,操作方便。裝配開始之前先將微夾鉗膠接到工作臂末端的探針上,通過紫外線的照射使其固化。采用視覺圖像處理技術準確的判斷夾鉗的位置和姿態,通過預先設定的誤差補償算法,控制夾鉗精準地完成整個裝配過程。

                      1.2.3 國內研究現狀

                      國內對微裝配機器人的研究起步較晚,但發展迅速。來自北京理工大學機械工程學院的葉鑫等人研制了一套同軸定位微裝配系統[25],其主要結構如圖 1.4(a)所示。該系統主要包括運動控制模塊、激光測距模塊和視覺測量模塊。運動控制模塊包含沿 X 軸平動,沿 Y 軸平動,以及沿 Z 軸旋轉的自由度,其中沿 X 軸平動的自由度用于移動激光測距模塊。系統的主要原理如圖 1.4(b)所示,在系統核心位置安裝有涂有半防半透涂層的棱鏡,表面 1 是一個完全反射的表面,表面 2 涂有半防半透涂層。光的能量有一半可以被表面反射,另一半可以穿透。因此,攝像機可以通過棱鏡同時捕捉到目標部分和基座部分的圖像,且基部與目標部的法線方向是同軸的。通過檢測同軸定位系統下基座部分與目標零件的偏差,該自動裝配系統成功實現了對 800?m 厚的 LIGA 零件的裝配。

                      如圖 1.5(a)所示,中科院自動化所開發出一套能在 6 自由度的三維空間中組裝兩個毫米級元件的自動精密裝配系統[26, 27].該系統由三自由度機械手、四自由度調節平臺、三個正交顯微鏡和一個力傳感器組成的傳感系統和計算機組成。提出了基于機械手或調節平臺主動運動的圖像特征提取和圖像雅可比矩陣的標定方法。提出了對中、插入兩階段的裝配策略。調心階段,根據測量到的相對定位誤差,首先利用調整平臺實現定位,然后根據測量到的相對位置誤差與機械手進行位置對準。在插入階段,精確地引入接觸力來保護零件,提高裝配質量。所開發出的自動精密裝配系統配套所提出的方法可以成功地自動裝配這兩個部件。大大提高了裝配的效率與可靠性。

                      任務目標完成兩個部件的裝配:構件 A 為外徑 6mm,高度 6mm 的圓柱形結構體,構件 B 為外徑約 11mm,厚度 0.5mm 的薄環形硅片。構件 A 上端外徑比 B 構件內徑大20 微米,過盈配合,傾斜導向面。零件如圖 1.5(b)和 1.5(c)所示。

                      裝配平臺由一個三自由度機械手,一個四自由度調節平臺,三個正交顯微相機和一個力傳感器組成的傳感系統組成。機械手負責構件 B 與構件 A 的對準,調整平臺負責調整構件 A 姿態與插入過程。每個顯微相機對兩個方向的平移和一個方向的旋轉敏感。

                      上海大學機電工程與自動化學院研制了一臺壓電驅動 3 自由度宏微并聯機器人[28].

                      宏微觀組合方法作為實現多維、高速跨尺度納米精密定位的有效途徑,在集成電路制造領域具有重要的作用。上海大學機電工程與自動化學院設計并分析了一種三自由度宏微機械手,解決了大行程、高精度和多自由度之間的矛盾。該宏操作器是由三個線性超聲電機驅動的三棱柱-旋轉-轉動(3-PRR)結構并聯操作器。對 3-PRR 并聯機器人的動力學模型和基于交叉采樣誤差的同步運動控制器進行了理論分析和實驗測試。為了進一步提高定位精度,設計了一種由三個壓電疊片驅動器驅動的 3-DOFs 單片柔性機械手。在此基礎上,提出了一種基于多層 BP 神經網絡的逆運動學模型辨識器來實現定位控制。

                      最后,通過形成宏觀微觀結構,宏微操作機械手成功地實現了從點定位任務(2 毫米, 2 毫米,0rad)回到原點(0 毫米,0 毫米,0rad),并且在 X 和 Y 方向的平移誤差小于±50nm,而繞 Z 軸旋轉誤差小于 1μrad.

                      1.3 本論文研究方案

                      1.3.1 論文主要研究目標

                      本課題針對加速度計磁鋼組件裝配中人工裝配時鎖緊效率低、裝配精度低、工序分散等問題,通過分析零件裝配過程中的關鍵步驟,設計一臺磁鋼組件自動裝配設備,提高裝配質量和裝配效率。設備基于機器視覺測量技術實現零件位置的自動測量;由于磁鋼具有磁性,設備需要克服裝配過程中的磁性干擾力,保證裝配到位;在完成自動對準裝配任務后,需要自動鎖緊已裝配組件;在自動鎖緊完成后,需要將磁鋼組件翻轉,進行粘膠劑的涂敷,以將磁鋼組件進行聯接;粘膠劑固化后需要對磁鋼組件進行測量,記錄裝配誤差;此外,裝配設備需實現磁鋼組件的批量自動化裝配。同時,本設備的裝配目標并不限于裝配加速度計磁鋼組件,裝配系統硬件結構應朝著裝配系統模板的方向進行設計,在更換關鍵性的夾具及執行模塊后,可用于其他微小組件的裝配。

                      1.3.2 論文主要研究內容

                      根據以上研究目標,開展如下研究工作:

                     。1)自動裝配設備總體方案設計根據具體裝配任務,完成自動化裝配設備的總體結構設計,使其能夠實現全自動的上下料、自動裝配與鎖緊、組件膠粘接與自動測量等功能。設計各功能模塊,對執行器、傳感器和電動元件等進行選型,對關鍵的機械結構進行設計。完成裝配設備的硬件結構搭建。

                     。2)自動鎖緊組裝夾具設計分析待裝配零件特征,設計磁鋼組件的自動鎖緊方法,合理設計上料、裝配及鎖緊夾具和零件操作裝置,選擇合適的材料,使待裝配零件能夠被可靠的夾持和定位,在膠粘劑固化前確保已裝配的磁鋼組件不會發生相對位置竄動。在鎖緊時克服組件間磁力的干擾,確保自動鎖緊的穩定性。

                     。3)加速度計磁鋼組件裝配設備控制策略根據根據所設計全自動裝配設備各功能模塊運作方式及自動組裝夾具的結構特性,合理安排各模塊間操作順序和裝配作業流程,高效率完成目標裝配任務。

                     。4)設備裝配誤差來源分析分析磁鋼組件自動裝配系統的主要誤差來源,針對磁鋼組裝機械臂,模擬裝配過程,仿真計算磁性干擾力對其末端的變形,并對機械臂的結構做出優化。

                      2 磁鋼組件裝配設備設計分析

                      2.1 磁鋼組件裝配任務分析

                      2.1.1 待裝配組件特征分析

                      2.1.2 裝配要求及精度

                      2.2 裝配設備整體結構設計方案

                      2.2.1 裝配系統難點分析及解決思路

                      2.2.2 裝配設備具體結構

                      2.3 本章小結

                      3 磁鋼組件裝配設備結構設計

                      3.1 系統硬件模塊設計

                      3.1.1 裝配作業模塊

                      3.1.2 基于機器視覺的精密測量模塊

                      3.1.3 上料機械臂模塊

                      3.1.4 作業工作臺模塊

                      3.1.5 上料轉臺模塊

                      3.1.6 上料平臺模塊

                      3.1.7 點膠位置標定模塊

                      3.2 磁鋼組件自動裝配系統作業流程

                      3.3 本章小結

                      4 磁鋼組件自動鎖緊組裝夾具設計

                      4.1 組裝夾具設計要點分析

                      4.2 組裝夾具整體結構設計

                      4.3 組裝夾具的定位

                      4.3 磁鋼組裝機械臂結構設計

                      4.4 組裝夾具的操作方法

                      4.5 本章小結

                      5 裝配系統誤差與機械臂優化

                      5.1 裝配系統誤差

                      5.1.1 裝配系統主要誤差來源

                      5.1.2 模塊安裝引入的幾何誤差

                      5.2 磁鋼組件裝配過程永磁體仿真

                      5.3 磁鋼組裝機械臂靜力學仿真與結構優化

                      5.5 本章小結

                    結 論

                      針對加速度計磁鋼組件人工裝配中一致性差、裝配效率低、嚴重依賴個人技術水平等問題,本論文為某型號加速度計磁鋼組件設計開發了全自動化的精密裝配設備,實現了磁鋼組件的高效精密裝配。

                      具體地,本文完成了以下幾個研究內容:

                     。1)根據裝配任務要求,對磁鋼組件高精度全自動裝配設備整體結構進行了設計。

                      在設計時基于模塊化的思想,將裝配任務分解,逐模塊對其中的精密位移滑臺、氣動滑臺、氣缸、氣動夾鉗、工業相機等電氣元件、標準件進行選型;對各模塊中的關鍵機械結構進行設計,合理布置各模塊的空間位置結構、作業空間范圍;制定了一套用于磁鋼組件自動裝配設備的裝配作業流程,使各模塊分工協作,相互配合,可高效的完成磁鋼組件的自動裝配、鎖緊、點膠、測量等操作。

                     。2)根據待裝配零件特征和裝配任務要求,提出了磁鋼組件自動鎖緊方法,設計了一套自動組裝夾具以實現磁鋼組件的上下料、定位、裝卡和鎖緊等操作。自動組裝夾具采用分體式設計,由多個主要結構拼接使用,不但可以克服裝配過程中磁性力的干擾,方便地完成定位,提供有效鎖緊力,又不至于損傷待裝配零件。且自動組裝夾具采用易拆卸設計,在磁鋼組件膠粘結固化后可方便的對夾具工裝進行拆卸以便后續作業內容。

                     。3)針對所設計的精密自動化裝配設備,分析了裝配系統在設計與安裝方面的主要誤差來源;模擬裝配過程,分析了因磁鋼組裝機械臂末端在磁性力影響下產生形變而導致的偏轉誤差,并對機械臂結構做出改進,改進后的模擬結果表明機械臂的變形偏移大幅減小。

                      后期工作展望:

                     。1)通過實驗對精密自動裝配的各項指標進行標定,建立誤差補償模型,以減小裝配誤差,提高裝配精度和裝配效率。

                     。2)優化自動組裝夾具結構細節,提高自動鎖緊成功率。針對不同型號的微小零件,修改機械臂末端執行器,并研制相應的夾具工裝,以擴大精密自動裝配設備的應用范圍。

                      參 考 文 獻

                      [1]吳朝明。 自動微裝配系統的關鍵技術研究[D]. 重慶:重慶大學, 2013.

                      [2]張炎華, 王立端, 戰興群, 等。 慣性導航技術的新進展及發展趨勢[J]. 中國造船,2008,49(183):134-144.

                      [3]張攀峰。 光學高精度微加速度計的位移測量系統研究[D]. 浙江:浙江大學, 2006.

                      [4]徐 瑞, 朱筱虹 , 趙金賢 . 慣 性導航標 準現狀 及標準體 系探討 [J]. 測 繪科學,2013,38(1):40-43.

                      [5]趙君轍, 邢馨婷, 楊中柳。 線加速度計的現狀與發展趨勢綜述[J]. 計測技術,2007,27(5):1-4.

                      [6]劉潤, 蔡體菁, 丁昊。 高精度石英撓性加速度計閉環系統的設計與分析[J]. 東南大學學報(自然科學版), 2010,40(2):311-315.

                      [7]王勇, 唐光慶, 周靜梅, 等。 石英撓性加速度計磁路仿真分析與優化設計[J]. 壓電與聲光, 2010,32(4):551-553.

                      [8]劉攀龍。 石英撓性加速度計的標定與溫度補償研究[D]. 國防科學技術大學, 2008.

                      [9]張習文。 微小型加速度計的精密裝配及影響性能的因素研究[D]. 大連:大連理工大學, 2013.

                      [10]羅翔, 沈潔, 顏景平。 微裝配的若干關鍵技術[J]. 電子機械工程, 2002,18(1):35-37.

                      [11]謝暉, 孫立寧, 榮偉彬, 等。 MEMS 微裝配機器人系統的研究[J]. 機械與電子,2005(3):7-10.

                      [12]黃心漢。 微裝配機器人:關鍵技術、發展與應用[J]. 智能系統學報, 2020,15(3):413-424.

                      [13]張培玉, 武國英, 郝一龍, 李志軍。 微夾鉗研究的進展與展望[J]. 光學精密工程,2000(3):292-296.

                      [14]Jayaram K, Joshi S S. Design and Development of a Vision-based Micro-assemblySystem[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B:

                      Journal of Engineering Manufacture, 2015,230(6):1164-1168.

                      [15]褚樂添。 基于視覺的 LED 照明產品的自動裝配[D]. 上海:上海交通大學, 2015.

                      [16]葛云濤。 機器視覺及其應用 機器視覺系統集成技術[J]. 應用光學, 2007,28(2):245-248.

                      [17]余文勇, 石繪。 機器視覺自動檢測技術[J]. 中國科技信息, 2013(24):184.

                      [18]李紅俊, 韓冀皖。 數字圖像處理技術及其應用[J]. 計算機測量與控制, 2002,10(9):620-622.

                      [19]Weng J, Cohen P. Camera Calibration with Distortion Models and AccuracyEvaluation[J]. Pattern Analysis & Machine Intelligence IEEE Transactions on,1992,14(10):965-980.

                      [20]Morishita H, Hatamura Y. Development of Ultra-micromanipulator System UnderStereo SEM Observation[C]// IEEE/RSJ International Conference on IntelligentRobots & Systems. IEEE, 1993.

                      [21]Hatamura Y, Morishita H. Direct Coupling System Between Nanometer World andHuman World[C]// Micro Electro Mechanical Systems, An Investigation of MicroStructures, Sensors, Actuators, Machines & Robots IEEE. IEEE, 1990.

                      [22]Torralba M, Hastings D J, Thousand J D, et al. A Three-fingered, Touch-sensitive,Metrological Micro-robotic Assembly Tool[J]. Measurement Science & Technology,2015,26(12):125902.

                      [23]Chu H K, Mills J K, Cleghorn W L. Parallel Microassembly with A RoboticManipulation System[J]. Journal of Micromechanics & Microengineering,2010,20(12):125027-125039.

                      [24]Dechev N, Ren L, Liu W, et al. Development of A 6 Degree of Freedom RoboticMicromanipulator for Use in 3D MEMS Micro-assembly[C]// Robotics and Automation,2006. ICRA 2006. Proceedings 2006 IEEE International Conference on. IEEE, 2006.

                      [25]Ye X, Gao J, Zhang Z J. A Microassembly System with Coaxial Alignment Function[J].

                      Applied Mechanics and Materials, 2014,487:678-681.

                      [26]Liu S, Xu D, Zhang D, et al. High Precision Automatic Assembly Based onMicroscopic Vision and Force Information[J]. IEEE Transactions on AutomationScience and Engineering, 2016,13(1):382-393.

                      [27]Shen F, Wu W, Yu D, et al. High-precision Automated 3-D Assembly with AttitudeAdjustment Performed by LMTI and Vision-based Control[J]. IEEE/ASME Transactionson Mechatronics, 2015,20(4):1777-1789.

                      [28]Zhang Q, Li C, Zhang J, et al. Synchronized Motion Control and PrecisionPositioning Compensation of A 3-DOFs Macro-micro Parallel Manipulator FullyActuated by Piezoelectric Actuators[J]. Smart Materials and Structures,2017,26(11):115001.

                      [29]賈林, 顧爽, 陳啟軍。 基于圖像視覺伺服的移動機器人自主導航實現[J]. 華中科技大學學報(自然科學版), 2011,39(S2):220-222.

                      [30]沈飛, 徐德, 吳文榮, 等。 微操作/微裝配中微力覺的測量與控制技術研究現狀綜述[J].自動化學報, 2014,40(5):785-797.

                      [31]吳雯岑, 趙輝, 劉偉文, 等。 精密視覺測量中照明對圖像質量的影響[J]. 上海交通大學學報, 2009(6):931-934.

                      [32]朱寶偉。 機器視覺中的光源照明設計[J]. 電子科技, 2013,26(3):80-82.

                      [33]王旭, 高佳佳, 李飛, 等。 數控機床誤差補償關鍵技術及其應用[J]. 數字化用戶,2017,23(46):42.

                      [34]楊國哲, 王立平, 郁鼎文, 等。 三維微細電火花加工運動平臺的誤差模型建立[J]. 機械工程師, 2006(6):23-25.

                      [35]裴麗梅, 位恒政, 王為農, 等。 基于步距規的三坐標測量機的幾何誤差分析[J]. 計量學報, 2009,30(5A):50-52.

                      [36]邾繼貴, 鄒劍, 林嘉睿, 等。 攝影測量圖像處理的高精度誤差補償法[J]. 光學學報,2012,32(9):121-128.

                      [37]劉松林, 哈長亮, 郝向陽, 等。 基于機器視覺的線陣 CCD 相機成像幾何模型[J]. 測繪科學技術學報, 2006(5):387-390.

                      [38]池?, 陳敏。 圖像測量系統及關鍵技術研究[J]. 世界制造技術與裝備市場,2011(4):43-45.

                      [39]雷玉堂, 羅輝, 馬娟。 CCD 攝像機的誤差及其檢校[J]. 光學與光電技術, 2004(4):48-50.

                      [40]Heikkila J, Silvcn O. A Four-step Camera Calibration Procedure with ImplicitImage Correction[C]// Computer Society Conference on Computer Vision & PatternRecognition. IEEE, 1997.

                      [41]Fryer J G, Brown D C. Lens distortion for close-range photogrammetry[J].Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 1986,52(1):51-58.

                      [42]邾繼貴, 鄒劍, 林嘉睿, 等。 攝影測量圖像處理的高精度誤差補償法[J]. 光學學報,2012,32(9):129-136.

                      [43]Peuchot B. Camera virtual equivalent model 0.01 pixel detectors[J].Computerized Medical Imaging and Graphics, 1993,17(4-5):289-294.

                      [44]徐向東。 微型懸絲擺式加速度計慣性組件裝配設備研制[D]. 大連:大連理工大學, 2019.

                      [45]郇巖強。 微小零件操作裝置與自動鎖緊夾具設計[D]. 大連:大連理工大學, 2018.

                      [46]金天倫。 微小撓性組件的自動裝配控制與軟件[D]. 大連:大連理工大學, 2020.

                    致 謝

                      總覺得"畢業"這個詞距離我們十分遙遠,可時光飛逝,轉眼間還真就到了要說再見的時候。在這即將步入社會的前夕,學生生涯的末尾,畢業論文的完成之際,由衷地向各位表達誠摯的謝意!

                      首先一定要感謝王曉東導師對我的辛苦栽培。王老師嚴謹認真的科研態度,精益求精的工作作風,淵博的理論與實踐知識深深令我折服。課題研究中,王老師事無巨細地悉心指導我,當我迷茫時,為我指明方向;當我有所突破時,給我提出更高要求。從王老師身上學到的專業知識和做人做事的態度將在今后一直影響著我。再次深深地對王老師表達由衷的謝意!

                      同時感謝羅怡老師在科研和生活中對我的指導和幫助。羅老師對待學生和藹可親,對待科研一絲不茍,深受學生們的高度評價,為我三年研究生期間的學習和生活帶來了許多溫暖。

                      同時感謝房運濤、張志勇、王興遠、喬曉旭等博士生師兄,博士師兄們專業知識扎實,生活經驗豐富,總能在我疑惑時給予我幫助;感謝牛文婷、金天倫、李欣、高習義、王韜、陳明一、李偉師兄師姐們的照顧,是你們把我領進了課題組的大家庭中,為我的科研與生活鋪平了前路;感謝同門杜甫、全先帥、錢志龍、王會彬、王曉飛、元國釗的陪伴,使我們共同進步,度過了許多快樂時光;感謝師弟于忠洋、孫鵬、肖堯、韓策、江海川、喬辛迎,是你們的積極協助與支持,才使得科研工作能按時順利完成。

                      同時感謝我的研究生室友李楊、李連福,三年研究生生活期間為我出過不少點子,深厚的友誼是我永遠的精神財富。

                      此外,還要感謝我的女朋友豬豬芮、父母、妹妹和家人們,是你們在背后默默的支持讓我免除了后顧之憂,得以安心科研學習,順利完成學業內容。

                      最后,感謝在百忙之中抽出時間參與論文評審、畢業答辯的各位老師!你們的寶貴意見將促使我的不斷進步!

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