本文關(guān)鍵詞：微裝配系統(tǒng)的控制研究

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【摘要】：隨著精密制造技術(shù)的不斷發(fā)展,大量微機(jī)電產(chǎn)品不斷向體積微型化、功能集成化的方向發(fā)展,并且微機(jī)電產(chǎn)品的零件尺寸范圍大至十幾個(gè)毫米,而小卻只有幾百個(gè)微米。根據(jù)實(shí)際情況的需要,微機(jī)電產(chǎn)品已經(jīng)逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域,比如:航空航天、生物藥學(xué)、汽車行業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等等。目前,國內(nèi)外大多數(shù)微機(jī)電產(chǎn)品仍然依靠人工的方式去實(shí)現(xiàn)裝配任務(wù),因此就需要操作更加熟練的工人在顯微鏡下完成其裝配。這種人工操作不僅勞動(dòng)強(qiáng)度極大,而且產(chǎn)品裝配的一致性和穩(wěn)定性都難以得到保證。面向?qū)嶋H的工業(yè)裝配應(yīng)用,針對(duì)平板類微型零件在手工裝配中存在的問題,設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺的真空吸附式微小零件的裝配系統(tǒng),在很大的程度上提高了產(chǎn)品裝配的適用性和集成性。裝配系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),由視覺識(shí)別定位模塊、夾持作業(yè)模塊、零件姿態(tài)調(diào)整模塊、人機(jī)交互控制模塊組成。本文以亞毫米級(jí)微裝配系統(tǒng)為研究對(duì)象,應(yīng)用顯微視覺伺服的控制技術(shù)手段,研究了立體顯微視覺的結(jié)構(gòu)特征以及在微系統(tǒng)裝配環(huán)境下目標(biāo)零件的識(shí)別與定位。在裝配的垂直方向上采用限位開關(guān)的硬性控制與微力反饋控制模式,實(shí)現(xiàn)垂直方向上的裝配力的實(shí)時(shí)檢測(cè)和垂直方向上的自動(dòng)停止。機(jī)器視覺系統(tǒng)的標(biāo)定是整個(gè)微裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配的基礎(chǔ),本文提出了一種合理的視覺系統(tǒng)標(biāo)定算法,建立了攝像機(jī)和裝配系統(tǒng)的硬件模型。經(jīng)過相機(jī)的標(biāo)定,實(shí)現(xiàn)了微裝配系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換,再通過對(duì)鏡頭畸變的校正,得到了較為滿意的測(cè)量精度及三維重建效果。通過裝配實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的裝配控制系統(tǒng)的流程與策略能夠?qū)崿F(xiàn)微小零件的自動(dòng)裝配,并且能夠滿足零件的裝配精度要求,產(chǎn)品的一致性也得到了提高。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器視覺 模塊化設(shè)計(jì) 顯微視覺伺服 視覺系統(tǒng)標(biāo)定
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG95
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 課題背景和研究的目的與意義12-13
• 1.2 微系統(tǒng)裝配技術(shù)13-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 微系統(tǒng)裝配技術(shù)的概述17-19
• 1.3.1 微裝配的分類17-18
• 1.3.2 微裝配的系統(tǒng)組成18-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容19-21
• 第2章 微裝配系統(tǒng)平臺(tái)和功能模塊的組成21-32
• 2.1 待裝配零件的結(jié)構(gòu)特征及裝配精度的要求介紹21-22
• 2.2 微裝配系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 微裝配系統(tǒng)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)23-24
• 2.4 微裝配系統(tǒng)平臺(tái)的功能模塊24-31
• 2.4.1 視覺系統(tǒng)模塊24-27
• 2.4.2 人機(jī)交互系統(tǒng)模塊27-28
• 2.4.3 零件姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)模塊28-29
• 2.4.4 夾持作業(yè)系統(tǒng)模塊29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 微小零件裝配系統(tǒng)的標(biāo)定32-41
• 3.1 工業(yè)攝像機(jī)的標(biāo)定32-35
• 3.1.1 工業(yè)攝像機(jī)的成像模型32-33
• 3.1.2 線性標(biāo)定33-34
• 3.1.3 非線性模型34-35
• 3.2 工業(yè)相機(jī)標(biāo)定板的制作及選取35-37
• 3.3 標(biāo)定板的標(biāo)定流程37
• 3.4 工業(yè)攝相機(jī)的標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)37-40
• 3.4.1 工業(yè)相機(jī)標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.4.2 工業(yè)相機(jī)標(biāo)定的校正39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 微裝配的控制系統(tǒng)41-54
• 4.1 微裝配控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成41-43
• 4.2 微裝配的控制策略43-50
• 4.2.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制策略43-45
• 4.2.2 氣路裝置的控制策略45-46
• 4.2.3 機(jī)器視覺控制策略46-47
• 4.2.4 視覺盲點(diǎn)Z軸控制策略47-50
• 4.3 控制系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì)50-52
• 4.3.1 控制系統(tǒng)軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)50-51
• 4.3.2 控制系統(tǒng)軟件的框架類繼承關(guān)系51-52
• 4.3.3 控制系統(tǒng)軟件的總體裝配界面設(shè)計(jì)52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 微裝配的誤差分析及實(shí)驗(yàn)54-71
• 5.1 微裝配系統(tǒng)的誤差來源及分析54-56
• 5.1.1 微裝配系統(tǒng)的誤差來源54-55
• 5.1.2 微裝配系統(tǒng)的誤差分析55-56
• 5.2 位移臺(tái)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的位置誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)56-61
• 5.2.1 位移臺(tái)定位精度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)及分析57-60
• 5.2.2 位移臺(tái)重復(fù)定位精度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)及分析60-61
• 5.3 視覺系統(tǒng)的誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.4 T軸精密旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的精度的測(cè)量62-70
• 5.4.1 T軸姿態(tài)調(diào)整的問題及精密旋轉(zhuǎn)電機(jī)的介紹62-63
• 5.4.2 T軸精密旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)精度的測(cè)量63-66
• 5.4.3 回程誤差的測(cè)量及姿態(tài)調(diào)整的策略66-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果78-79
• 致謝79-80

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