【摘要】：激光陀螺作為慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心部件,廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、位姿測控等領(lǐng)域。抖動(dòng)系統(tǒng)作為陀螺主要結(jié)構(gòu)組成,通過襯套傳遞激勵(lì)至陀螺腔體,因此其裝配質(zhì)量對陀螺性能有較大影響。目前腔體與襯套由人工裝配,裝配效率低、精度差、涂膠不均,難以保證產(chǎn)品一致性。因此,本文研制激光陀螺腔體襯套自動(dòng)裝配系統(tǒng),并對自動(dòng)裝配中的涂膠和同軸度檢測等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)陀螺腔體與襯套的高質(zhì)量裝配。通過分析人工裝配過程,從實(shí)現(xiàn)腔體襯套自動(dòng)裝配的關(guān)鍵技術(shù)著手,設(shè)計(jì)自動(dòng)裝配系統(tǒng)方案與工作流程,并對其4個(gè)功能機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理、重要器件選型及布局設(shè)計(jì)等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),分析控制系統(tǒng)所需功能并完成控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),利用VC++編譯環(huán)境以模塊化設(shè)計(jì)思想,采用多線程技術(shù)完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),最終完成了自動(dòng)裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和搭建。陀螺腔體和襯套以高粘度多組分環(huán)氧樹脂膠粘劑連接,為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化涂膠,將涂膠工藝過程分為先點(diǎn)膠后刮膠兩步完成。針對此類粘度隨時(shí)間變化的多組分膠體,提出了一種點(diǎn)膠控制方法,通過分析其流變特性,對膠體時(shí)間一致性系數(shù)引入時(shí)間變量以表征其粘度變化,由粘性流體力學(xué)推導(dǎo)建立點(diǎn)膠模型,并通過點(diǎn)膠實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上分析刮膠過程并建立數(shù)學(xué)模型,通過對幾種膠點(diǎn)規(guī)律分布情況的刮膠動(dòng)態(tài)仿真,最終獲得最佳的涂膠工藝參數(shù),膠液均勻涂敷率達(dá)93.30%,滿足裝配指標(biāo)要求。對于大尺寸裝配體的高精度同軸度檢測,提出了一種快速高效的視覺檢測方法。通過自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)快速獲得裝配體上下左右四側(cè)清晰輪廓圖像,經(jīng)過相機(jī)標(biāo)定選擇合適放大倍數(shù)并獲得相應(yīng)像素尺寸。通過中值濾波對圖像預(yù)處理后,采用Canny算子進(jìn)行邊緣檢測。為使圖像邊緣更加連貫,利用形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算去除黑洞和孤立點(diǎn)群。根據(jù)采集圖像輪廓的特征,改進(jìn)Zhang并行細(xì)化算法獲得單像素寬度的輪廓,并提出一種精確提取腔體襯套輪廓的方法,進(jìn)一步消除輪廓分叉點(diǎn)。經(jīng)過對提取輪廓的圓形擬合,獲得腔體襯套四側(cè)的邊緣輪廓距離,計(jì)算得到其同軸度誤差。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文提出的方法可有效檢測裝配體同軸度誤差,同時(shí)系統(tǒng)裝配結(jié)果滿足同軸度誤差小于10μm的指標(biāo)要求。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒 論1.1 課題研究背景及意義激光陀螺作為慣導(dǎo)控制系統(tǒng)的核心慣性器件，因其重量輕、尺寸小、精度高、可靠性好、工作穩(wěn)定及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在導(dǎo)航、位姿測控等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[1]。作為激光陀螺的主要結(jié)構(gòu)組成和重要激勵(lì)部件，陀螺抖動(dòng)系統(tǒng)主要由陀螺腔體、襯套及抖動(dòng)輪組成。在實(shí)際工作時(shí)，抖動(dòng)輪上所產(chǎn)生的激勵(lì)，經(jīng)由襯套連接，傳遞至陀螺腔體[2]，因此，激光陀螺腔體與襯套的裝配質(zhì)量對激光陀螺系統(tǒng)性能影響較大，其實(shí)物圖與模型圖如圖 1-1 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文優(yōu)化，避免膠液涂抹不均勻?qū)ρb配過程的影響，保證裝配同軸度要求。目前，針對激光陀螺腔體襯套自動(dòng)裝配系統(tǒng)的研究報(bào)道較少，但是對于特定對象的微裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，以及對同軸度視覺檢測和涂膠工藝等關(guān)鍵技術(shù)的研究在國內(nèi)外已比較廣泛的展開。1.2.1 微裝配機(jī)器人系統(tǒng)研究現(xiàn)狀針對微裝配技術(shù)在各領(lǐng)域的廣闊前景，國內(nèi)外都已對此展開了深入的研究，對微裝配機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)可謂種類繁多，由于微裝配一般不具有現(xiàn)成的操作系統(tǒng)或標(biāo)準(zhǔn)組件，對微裝配系統(tǒng)的特定設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)方案多樣化。美國德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校 Das AN 等人研制了 20 軸的多尺度下微裝配機(jī)器人系統(tǒng)，如圖 1-3 所示，，通過可重構(gòu)的模塊化裝配單元設(shè)計(jì)，經(jīng)過重新的配置便可進(jìn)行多個(gè)微系統(tǒng)的裝配操作[6]。為適應(yīng)不同任務(wù)需求，可相應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)微夾持器和末端執(zhí)行器，并通過 4 個(gè)高分辨率相機(jī)以獲得可靠的識別精度，基于混合控制，實(shí)現(xiàn)了 MEMS 部件的高速串行微裝配。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN965;TP391.41

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本文編號：2606034