[发明专利]一种用于微小型结构件的自动对位装配系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微小型结构件的自动对位装配系统，属于自动控制领域。

背景技术

现有的针对微小型结构件的装配系统一般都具有视觉系统，视觉系统多数仅仅起到监视作用，运动操作是由多个机械手、多自由度的组合机构实现，操作过程中随机误差较大。操作者通过监视器上装配体间相对位置控制机器人运动实现试探性装配操作。该种装配方式造成了时间耗费较大，装配效率较低，且装配精度一致性较差。另外，为精确对位必须首先确定两图像的各自的方位，传统确定方位的方法是通过图像模板匹配方法，该方法精度较低，且绝对方位确定的标准模板建立较为困难。

发明内容

本发明1.一种用于微小型结构件的自动对位装配系统，包括控制装置，角度标定装置，电机伺服系统，摆臂，立体分光镜、显微摄像装置、微力传感保护装置以及光源；其中，显微摄像装置处于立体分光镜的正上方，微动平台处于立体分光镜的正下方，摆臂与电机伺服系统相连，微力传感保护装置与摆臂相连；

控制装置，包括旋转控制模块、角度测试模块、图像处理模块、微动平台控制模块、外控模块以及光源控制模块；

旋转控制模块，用于通过控制电机伺服系统来实现对摆臂进行相应角度的旋转或调整；

角度测试模块，用于控制角度标定装置进行摆臂当前位置的检测；

图像处理模块，用于对显微摄像装置传输过来的图像进行相应的处理生成微动平台控制信号并传输给微动平台控制模块；

外控模块，用于控制外部自动供料系统将待配件安装在摆臂上；

微动平台控制模块，用于根据图像处理模块传输过来的微动平台控制信号，控制微动平台进行相应的调整；

光源控制模块，用于实现对光源的控制；

角度标定装置，用于检测当前摆臂的位置；

电机伺服系统，用于控制摆臂进行旋转或微调；

摆臂，用于承载待配件并带动其一起旋转；

立体分光镜，用于将改变待配件的反射光路；

显微摄像装置，用于通过接收立体分光镜传输过来的反射光采集待配件图像和基体件图像，并将采集的待配件图像和基体件图像传输给图像处理模块；

光源，用于为待配件和基体件提供照明；

微力传感保护装置，用于控制摆臂旋转使基体件与待配件之间的相互接触力在一定的阈值之内；

微动平台，用于承载基体件，根据图像处理模块传输过来的微动平台控制信号进行6个自由度的调整；

当系统上电时，角度测试模块控制角度标定装置检测摆臂的当前位置，角度标定装置将检测结果传输给旋转控制模块，旋转控制模块通过控制电机伺服系统实现对摆臂进行相应调整使其恰好处于水平位置，调整结束，外控模块控制外部自动供料系统将带配件安装在摆臂上；

待配件安装结束后，旋转控制模块通过控制电机伺服系统实现对摆臂进行90°的旋转，旋转结束后，角度测试模块控制角度标定装置检测摆臂当前位置，角度标定装置将检测的结果传输给旋转控制模块，旋转控制模块通过控制电机伺服系统实现对摆臂进行调整使其恰好处于竖直位置；

光源控制模块控制光源对待配件进行照明，显微摄像装置通过立体分光镜采集待配件的图像进行自动调焦，调焦结束后显微摄像装置采集待配件图像并传输给图像处理模块；光源控制模块控制光源对基体件进行照明，显微摄像装置采集基体件图像并传输给图像处理模块；图像处理模块对待配件图像与基体件图像进行相应处理，生成微动平台调整信号传输给微动平台调整模块控制微动平台进行6个自由度的调整；

调整结束后，旋转控制模块通过控制电机伺服系统实现对摆臂进行90°的旋转，旋转结束后，当所旋转的角度小于90°时，角度测试模块控制角度标定装置检测摆臂当前位置，角度标定装置将检测的结果传输给旋转控制模块，旋转控制模块通过控制电机伺服系统来实现对摆臂进行微调使摆臂位于水平位置，从而使待配件与基体件配合；当微力传感保护装置检测到所述的基体件与待配件之间的相互作用力大于事先设置的阈值时，则控制摆臂停止旋转。

本发明还包括一个光电传感保护装置，用于控制摆臂使其旋转的角度不超过180°，实现过保护功能。

本发明所述的角度标定装置为圆光栅，角位移量的精确测量和反馈控制，实现高精度的摆动定位。

本发明还包括一个气动装置，所述的气动装置通过微力传感保护装置与摆臂相连，实现在摆臂旋转过程中将零件吸附于摆臂上，在零件装配时消除摆臂与零件之间的粘附力。

本发明中所述的气动装置的吸附面与摆臂的转轴在一个平面上。

有益效果