在精密機(jī)械系統(tǒng)中,功能性孔與軸的裝配間隙,是影響整機(jī)精度和工作性能的重要因素。從孔軸裝配的技術(shù)目標(biāo)來(lái)看,即使是加工尺寸超出設(shè)計(jì)公差的孔與軸,只要超差方向一致、超差量大小相近,依然能夠形成理想的配合關(guān)系,因此,相比傳統(tǒng)公差配合理論下的裝配,大批量選配可以獲得更好的裝配質(zhì)量和零件制造的經(jīng)濟(jì)性,而快速準(zhǔn)確測(cè)量大批量孔與軸的尺寸參數(shù),是實(shí)現(xiàn)大批量選配的關(guān)鍵技術(shù)�，F(xiàn)有的孔軸尺寸測(cè)量工具,主要適用于人工操作的單件或小批量測(cè)量場(chǎng)合,對(duì)于大批量選配測(cè)量,尚無(wú)測(cè)量精度高、精度穩(wěn)定且一致性好的全自動(dòng)智能測(cè)量設(shè)備。本文針對(duì)孔軸類(lèi)零件大批量選配的測(cè)量問(wèn)題,提出了工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)引導(dǎo)以及氣動(dòng)測(cè)量方法相結(jié)合的高精度智能測(cè)量方案,研究了融合CAD模型和視覺(jué)圖像信息的零件智能識(shí)別技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)以及基于網(wǎng)絡(luò)最大流的大批量零件選配技術(shù),最終設(shè)計(jì)并研制了測(cè)量系統(tǒng)。由于測(cè)量系統(tǒng)中孔軸類(lèi)零件特征信息的缺失,單純依靠機(jī)器視覺(jué)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化的要求。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文提出了融合CAD模型和視覺(jué)圖像信息的零件智能識(shí)別技術(shù),通過(guò)程序自動(dòng)獲取零件CAD模型中的關(guān)鍵尺寸信息,以此作為零件識(shí)別的主要信息。針對(duì)軸類(lèi)零件... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖像邊

碩士學(xué)位論文基于光機(jī)協(xié)同的孔軸類(lèi)零件高精度智能測(cè)量系統(tǒng)11圖2.2氣動(dòng)測(cè)量壓縮氣體流量-間隙、壓力-間隙關(guān)系圖由上圖可知，可以通過(guò)檢測(cè)“背壓”的大小，準(zhǔn)確地獲取物體和氣動(dòng)測(cè)頭噴嘴處的間隙值，以孔的測(cè)量為例，在測(cè)量過(guò)程中，氣動(dòng)測(cè)量?jī)x可以檢測(cè)軸測(cè)頭和待測(cè)孔之間的壓力值，根據(jù)壓力-間隙圖，可以獲取測(cè)頭和待測(cè)孔之間的間隙，則待測(cè)孔的尺寸值即為氣動(dòng)測(cè)頭的直徑值加上間隙值，軸類(lèi)零件的測(cè)量則用孔測(cè)頭的直徑減去間隙值。為了獲取較高的測(cè)量精度，測(cè)頭和待測(cè)零件之間的間隙量要控制的比較小，就本文的測(cè)量精度要求，間隙量需要控制在40um以內(nèi)，由此帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題，如何確保測(cè)頭能夠順利進(jìn)入待測(cè)零件中，是決定測(cè)量是否成功的關(guān)鍵所在。本文擬采用視覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)零件進(jìn)行精確定位后，獲取待測(cè)零件和測(cè)頭的相對(duì)位置參數(shù)，再驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器將待測(cè)零件移動(dòng)到對(duì)應(yīng)位置，具體的圖像算法將在第3章詳細(xì)論述。2.2.3柔順裝配技術(shù)分析如上文所述，由于測(cè)頭和待測(cè)零件之間的間隙量比較小，在機(jī)器人執(zhí)行測(cè)量過(guò)程的時(shí)候（本質(zhì)上是孔軸的自動(dòng)裝配），極小的位姿偏差都會(huì)造成較大的裝配力，從而導(dǎo)致測(cè)頭和待測(cè)零件之間卡阻，零件表面劃傷甚至損壞設(shè)備。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，想通過(guò)提高執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)精度和視覺(jué)檢測(cè)定位的精度，技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)，而且成本也會(huì)提高很多。因此，比較常用的方法就是采用柔順裝配技術(shù)，即裝配器末端可以按照環(huán)境變化做出些微變化，從而保證裝配（測(cè)量過(guò)程）的順利進(jìn)行，這是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。柔順一般分為主動(dòng)柔順和被動(dòng)柔順兩大類(lèi)，被動(dòng)柔順指的就是借助一些輔助的柔順機(jī)構(gòu)，柔順機(jī)構(gòu)能夠按照外界的接觸力，調(diào)整自身的位姿，從而實(shí)現(xiàn)柔順裝配；主動(dòng)柔順指的就是傳感器反饋的信息檢測(cè)裝配狀態(tài)，并且以反饋信息去控制執(zhí)行端的

碩士學(xué)位論文基于光機(jī)協(xié)同的孔軸類(lèi)零件高精度智能測(cè)量系統(tǒng)12圖2.3氣動(dòng)測(cè)量孔軸接觸示意圖在裝配過(guò)程中，軸會(huì)受到來(lái)自柔順裝置的三個(gè)作用力，主要包括水平力，插入力和力矩，將受力模型進(jìn)行簡(jiǎn)化成上圖，假設(shè)柔順機(jī)存在一個(gè)存在水平方向的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，與之對(duì)應(yīng)的形變量分別為，，則柔順裝置對(duì)軸的水平力和扭轉(zhuǎn)力矩如式（2.1）所示：=，=(2.1)圖中為軸類(lèi)零件半徑，為軸類(lèi)零件和孔類(lèi)零件的初始夾角。孔軸零件自動(dòng)裝配一般包含四個(gè)步驟，分別為尋孔階段、倒角接觸狀態(tài)、一點(diǎn)接觸狀態(tài)和兩點(diǎn)接觸狀態(tài)[48]。由上文可知，高精度視覺(jué)系統(tǒng)的圖像處理精度以及機(jī)器人的定位精度保證了孔和軸的軸線偏差不超過(guò)倒角范圍，即本文只需研究孔軸裝配的后三個(gè)步驟，示意圖如下圖2.4所示。（a）倒角接觸階段（b）一點(diǎn)接觸階段（b）兩點(diǎn)接觸階段圖2.4氣動(dòng)測(cè)量過(guò)程中孔軸接觸狀態(tài)圖在裝配過(guò)程中，孔軸接觸之后，孔類(lèi)零件會(huì)給軸類(lèi)零件一些作用力，假設(shè)孔壁對(duì)軸的正壓力為，靜摩擦系數(shù)為。Whitney[49]對(duì)無(wú)倒角孔軸裝配的幾種形式進(jìn)行了研究，對(duì)孔軸裝配的一點(diǎn)接觸和兩點(diǎn)接觸不產(chǎn)生卡阻的條件如式（2.2）所示：{||<|+(2+)|<2(2.2)上式不止針對(duì)圖示位置，軸從右側(cè)進(jìn)入的情形與圖示一致。將本例的水平力和

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